JP2010095710A - インクジェット記録用水性インクおよび水性インクセット - Google Patents

Abstract

【課題】記録紙への浸透性を確保しつつ、裏抜けを大きく抑制または防止し、さらに印字濃度および紙面乾燥性にも優れたインクジェット記録用水性インクを提供する。
【解決手段】インクジェット記録用水性インクは、自己分散型顔料と、水と、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテルおよびトリエチレングリコールブチルエーテルからなる群より選択される少なくとも一種のグリコールエーテル類と、０．０１重量％〜０．５重量％のメチルセルロースとを含有する。
【選択図】なし

Description

本発明は、インクジェット記録用水性インクおよび水性インクセットに関する。

水、水溶性有機溶剤および着色剤を含有するインクジェット記録用水性インクを使用して記録紙に高速印字をする場合、印字された記録紙を留め置く排紙トレーにおいて、先に印字された記録紙の上に次に印字された記録紙が重なるため、先に印字された記録紙表面のインクがその上に重ねられた次に印字された記録紙の裏面を汚してしまう「転写」という現象が生ずる場合ある。このため、インクジェット記録用水性インクにグリコールエーテル類を添加し、インクの記録紙への浸透性を高め、結果的にインクの紙面乾燥性を高めることが広く行われている。

しかし、記録紙へのインクの浸透性を過度に高くすると、インクが記録紙の裏面にまで浸み通ってしまう「裏抜け」という現象が生じる場合がある。そのような場合、印字濃度の低下を招くことが懸念される。特に、顔料インクは染料インクに比べて記録紙に浸透し難いために、染料インクよりも多量に浸透剤を使用する傾向がある。それゆえ、「裏抜け」は顔料インクに起こりやすい。

水、水溶性有機溶剤および顔料分散体を含有するインクジェット記録用水性インクにおいて、記録紙に記録して得た印字物の耐擦過性を改善するために、いわゆる増粘剤に分類される多糖類、セルロース誘導体および加工でんぷん類の少なくとも一種を、インク全量に対して３重量％〜４０重量％という比較的多量に配合することが提案されている（特許文献１）。

特開平８−２３１９１０号公報

しかしながら、特許文献１で提案されているインクジェット記録用水性インクは、増粘剤の濃度が高すぎるため、インクが記録紙の表面上乃至は記録紙の表面近傍内部に局在する傾向があり、紙面乾燥性が低下し、転写の発生が懸念される。

本発明は、以上の従来の課題を解決しようとするものであり、記録紙へのインクの浸透性を確保しつつ、かつ裏抜けを抑制または防止し、さらには印字濃度と紙面乾燥性にも優れたインクジェット記録用水性インクを提供することを目的とする。

本願に係る発明者は、分散剤を必要とする顔料に比べ自己分散型顔料の方が、記録紙の繊維に対して顔料粒子が定着し易いために裏抜けを抑制または防止でき、さらにインクの裏抜け防止剤として比較的少量のメチルセルロースを使用し、加えて浸透剤として特定のグリコールエーテル類をそれぞれ特定範囲の配合量で併用することにより、上述の目的を達成できることを見出し、本発明を完成させた。

本発明の第1の態様に従えば、自己分散型顔料と、水と、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテルおよびトリエチレングリコールブチルエーテルからなる群より選択される少なくとも一種のグリコールエーテル類と、０．０１重量％〜０．５重量％のメチルセルロースとを含有することを特徴とするインクジェット記録用水性インクが提供される。

本発明の第２の態様に従えば、自己分散型顔料と、水と、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテルおよびトリエチレングリコールブチルエーテルからなる群より選択される少なくとも一種のグリコールエーテル類と、０．０１重量％〜０．５重量％のメチルセルロースとを含有する顔料インクと；染料と水を含む染料インクとを備えるインクジェット記録用水性インクセットが提供される。

本発明のインクジェット記録用水性インクは、着色剤として記録紙の繊維に対して良好な親和性を示す自己分散型顔料を使用し、さらに裏抜け防止剤として比較的少量のメチルセルロースを使用し、さらに浸透剤として特定のグリコールエーテル類をそれぞれ特定範囲の配合量で併用するので、裏抜けを抑制または防止でき、さらには印字濃度の低下を防ぎ、良好な紙面乾燥性を実現することができる。

本発明のインクジェット記録用水性インクは、自己分散型顔料と、水と、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテルおよびトリエチレングリコールブチルエーテルからなる群より選択される少なくとも一種のグリコールエーテル類と、０．０１重量％〜０．５重量％のメチルセルロースとを含有する。すなわち、本発明のインクジェット記録用水性インクは顔料インクである。前述のように顔料インクでは裏抜けの問題が深刻であるので、本発明が顔料インクに有効に適用される。

本発明のインクジェト記録用水性インクで使用する自己分散型顔料は、例えば、顔料粒子の表面にカルボキシル基、カルボニル基、ヒドロキシル基、スルホン基などの親水性官能基およびそれらの塩の少なくとも一種が、直接または多価の基を介して化学結合により導入されていることによって、分散剤を使用することなく水に分散可能なものである。

前記自己分散型顔料としては、例えば、特開平８−３４９８号公報、特表２０００−５１３３９６号公報などに記載の方法によって表面処理された自己分散型顔料を用いることができる。また、市販品を用いてもよい。このような市販品としては、例えば、キャボット・スペシャルティ・ケミカルズ社製の「ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ（登録商標）２００、２５０、２６０、２７０、３００および７００」、オリエント化学工業（株）製の「ＢＯＮＪＥＴ（登録商標）ＢＬＡＣＫ ＣＷ−１、ＣＷ−２およびＣＷ−３」、東洋インキ製造（株）製の「ＬＩＯＪＥＴ（登録商標）ＷＤ ＢＬＡＣＫ ００２Ｃ」などが挙げられる。本発明においては、ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ（登録商標）３００のように、表面処理により表面官能基としてカルボキシル基が導入された自己分散型顔料が好ましい。

前記自己分散型顔料の原料として用いることができる顔料は、無機顔料および有機顔料のいずれも使用することができる。また、表面処理を行うのに適した無機顔料としては、例えば、三菱化学（株）製の「ＭＡ８および１００」、デグサ社製の「カラーブラックＦＷ２００」などが挙げられる。表面処理を行うのに適した有機顔料としては、トルイジンレッド、トルイジンマルーン、ハンザエロー、ベンジジンエロー、ピラゾロンレッドなどの不溶性アゾ系顔料；リトールレッド、ヘリオボルドー、ピグメントスカーレット、パーマネントレッド２Ｂなどの不溶性アゾ系顔料；アリザリン、インダントロン、チオインジゴマルーンなどの建染染料からの誘導体；フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーンなどのフタロシアニン系顔料；キナクリドンレッド、キナクリドンマゼンタなどのキナクリドン系顔料；ペリレンレッド、ペリレンスカーレットなどのペリレン系顔料；イソインドリノンエロー、イソインドリノンオレンジなどのイソインドリノン系顔料；イソインドリン系顔料；ピランスロンレッド、ピランスロンオレンジなどのピランスロン系顔料；チオインジゴ系顔料；縮合アゾ系顔料；ベンズイミダゾロン系顔料；キノフタロンエローなどのキノフタロン系顔料；フラバンスロンエロー、アシルアミドエロー、ニッケルアゾエロー、銅アゾメチンエロー、ペリノンオレンジ、アンスロンオレンジ、ジアンスラキノニルレッド、ジオキサジンバイオレットなどが挙げられる。なかでも、キナクリドン系顔料、フタロシアニン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、イソインドリノン系顔料およびキノフタロン系顔料からなる群より選ばれる少なくとも１種の有機有色顔料を用いることが耐光性などの点から好ましい。具体的には、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー７４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１５５、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：４を好ましく使用できる。

前記自己分散型顔料の粒子径は、大きすぎるとインクの保存中に顔料が沈降することが懸念され、小さすぎると顔料粒子の凝集が生じ、インク中に安定に分散することが困難になることが懸念されるので、その平均粒子径は、好ましくは１０ｎｍ〜１５０ｎｍ、より好ましくは５０ｎｍ〜１３０ｎｍである。

前記自己分散型顔料のインクジェット記録用水性インク全量中における配合量は、少なすぎると必要とする印字濃度を得ることができなくなり、多すぎるとインクジェットヘッドのノズルの目詰まりの原因となるので、好ましくは０．５重量％〜１５重量％、より好ましくは１重量％〜１０重量％である。

本発明のインクジェット記録用水性インクは、裏抜け防止剤として、メチルセルロースを使用する。そのようなメチルセルロースとしては、所期の発明の効果を得るという観点から、メトキシ基置換度が２５％〜３５％であって、メチルセルロース２０ｇを２０℃の水に溶解して全量を１リットルとした水溶液の粘度が、２０ｃＰ〜３０ｃＰを示すものを使用することが好ましい。さらに、このような特性のメチルセルロースの中でも、その分子量が小さすぎるとメチルセルロースを含有するインクが記録紙中に浸透し易くなり、裏抜けを生じる要因となることが懸念され、大きすぎると少量の使用であっても、インクの粘度が高くなり、インクとして適さなくなることが懸念されるため、重量平均分子量が５５，０００〜６５，０００であるものを使用することがより好ましい。なお、本願明細書中、用語「メチルセルロース」は、狭義で用いており、メチルセルロースの誘導体や塩、例えば、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ヒドロキシプロピルメチルセルロースは含まない。

前記メチルセルロースのインクジェット記録用水性インク全量中における配合量は、０．０１重量％〜０．５重量％であり、印字濃度、紙面乾燥性および裏抜け防止という３つの特性の総合的な評価という観点からすれば、好ましくは０．０５重量％〜０．３重量％である。０．０１重量％未満であると裏抜け防止効果が不充分であり、０．５重量％を超えると紙面乾燥性が不充分となる。特に裏抜け防止効果を重視するのであれば、前記メチルセルロースのインクジェット記録用水性インク全量中における配合量は、０．１重量％〜０．５重量％が好ましい。

本発明のインクジェット記録用水性インクは、浸透剤として、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテルおよびトリエチレングリコールブチルエーテルからなる群より選択される少なくとも一種のグリコールエーテル類（特定のグリコールエーテル類）を使用する。これらに代えて他のグリコールエーテル類を使用した場合には、裏抜け防止効果または紙面乾燥性のいずれかが不充分となる。特に、裏抜け防止の観点からすれば、ジプロピレングリコールプロピルエーテルまたはトリエチレングリコールブチルエーテルが好ましい。

前記特定のグリコールエーテル類のインクジェット記録用水性インク全量中における配合量は、０．３重量％〜５重量％であり、好ましくは０．５重量％〜３重量％である。０．３重量％未満であると紙面乾燥性が不充分であり、５重量％を超えると裏抜け防止効果が不充分となる。

本発明のインクジェット記録用水性インクで使用する水としては、純水または脱イオン水が好ましい。前記水のインクジェット記録用水性インク全量中における配合量は、特定のグリコールエーテル類および後述する湿潤剤の種類および組成、所望のインク特性などに応じて広い範囲で決定され、好ましくは１０重量％〜９５重量％、より好ましくは１０重量％〜８０重量％、特に好ましくは２０重量％〜８０重量％である。

本発明のインクジェット記録用水性インクは、さらに、主としてインクジェットヘッドの先端部におけるインクの乾燥防止効果を有する湿潤剤を含有してもよい。

前記湿潤剤としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコールなどの低級アルコール；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド；アセトン、ジアセトンアルコールなどのケトンまたはケトアルコール；テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのポリアルキレングリコール；エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、チオジグリコール、ヘキシレングリコールなどのアルキレングリコール；グリセリン；２−ピロリドン；Ｎ−メチル−２−ピロリドン；１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノンなどを挙げることができる。中でも、アルキレングリコール、グリセリンなどの多価アルコールが好ましい。

前記湿潤剤のインクジェット記録用水性インク全量中における配合量は、０〜９５重量％、好ましくは５重量％〜８０重量％、より好ましくは５重量％〜５０重量％である。

本発明のインクジェット記録用水性インクは、さらに必要に応じて、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンおよび水溶性樹脂などの粘度調整剤；表面張力調整剤；防黴剤；ｐＨ調整剤などの従来公知の添加剤を含有してもよい。

本発明のインクジェット記録用水性インクは、自己分散型顔料、水、特定のグリコールエーテル類、メチルセルロースおよび湿潤剤などの他の添加成分を、均一に混合し、フィルターで不溶解物を除去することにより調製することができる。

本発明のインクジェット記録用水性インクは、従来公知のインクジェット記録装置に適合するインクカートリッジに充填し、インクジェット記録に使用することができる。また、本発明のインクジェット記録用水性インクは、染料インクと組み合わせることによって、インクジェット記録用水性インクセットをもたらすことができる。染料インクは、知られた染料インクを用いることができ、例えば、主に、染料、水および水溶性有機溶媒を含む。染料インクにも、顔料インクと同様にメチルセルロースを含めてもよい。

実施例１
メチルセルロースを０．１重量％、ジエチレングリコールブチルエーテルを１．５重量％、グリセリンを２５重量％、サンノール（登録商標）ＮＬ１４３０を０．１２重量％および水を４０．２８重量％を均一に混合し、混合溶液を得た。混合溶液を、自己分散型顔料ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ（登録商標）３００に、重量比で混合溶液：ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ（登録商標）３００＝６７：３３になるように加えて均一に混合した。その後、東洋濾紙（株）製のセルロースアセテートタイプメンブレンフィルタ（孔径３．００μｍ）で濾過することにより、実施例１のインクジェット記録用水性インク（顔料インク）を調製した。得られたインクジェット記録用水性インクをインクカートリッジに充填した後、ブラザー工業（株）製のインクジェットプリンタ搭載デジタル複合機ＤＣＰ−３３０Ｃに装着し、普通紙（Ｈａｍｍｅｒｍｉｌ社製のＬａｓｅｒＰｒｉｎｔ）に対し、ベタ印字（３ｃｍ×３ｃｍ角、解像度６００ｄｐｉ×６００ｄｐｉ、１００％ｄｕｔｙ）を行い、以下に説明するように、ａ）裏抜け評価、ｂ）印字濃度評価およびｃ）紙面乾燥性評価を行った。用いたメチルセルロースは、以下の特性のものを用いた。メトキシ基置換度が２５％〜３５％であり、メチルセルロース２０ｇを２０℃の水に溶解して全量を１リットルとした水溶液の粘度が２０ｃＰ〜３０ｃＰであり、重量平均分子量が５５，０００〜６５，０００であった。

ａ）裏抜け評価
ベタ印字部および非印字部のそれぞれの裏面に対して、分光光度計（Ｇｒｅｔａｇ Ｍａｃｂｅｔｈ社製のＳｐｅｃｔｒｏｌｉｎｏ（測定条件：光源Ｄ_５０、視野角２°、ＡＮＳＩ Ｔ））を用いて、明度（Ｌ*）の測定を行った。ついで、非印字部裏面の明度に対するベタ印字部裏面の明度の変化率（明度変化率）を式（１）に基づき算出し、以下の評価基準で評価した。明度変化率および評価結果を表１に示す。なお、裏抜け評価の評価基準において、Ｇは良好、ＮＧは不良を意味する。

＜裏抜け評価基準＞
Ｇ： 明度変化率が６％以下であった。
ＮＧ： 明度変化率が６％を超えた。

ｂ）印字濃度評価
ベタ印字部表面に対して、分光光度計（Ｇｒｅｔａｇ Ｍａｃｂｅｔｈ社製のＳｐｅｃｔｒｏｌｉｎｏ（測定条件：光源Ｄ_５０、視野角２°、ＡＮＳＩ Ｔ））を用いて光学濃度（ＯＤ）値の測定を行い、以下の評価基準で評価した。光学濃度（ＯＤ）値および評価結果を表１に示す。なお、印字濃度評価の評価基準において、Ｇは良好、ＮＧは不良を意味する。

＜印字濃度評価基準＞
Ｇ： ＯＤ値が１．３０以上であった。
ＮＧ： ＯＤ値が１．３０未満であった。

ｃ）紙面乾燥性評価
印字直後のベタ印字部表面において、液状のインクが目視確認できなくなるまでの所要時間（乾燥時間）を計測し、以下の評価基準で評価した。乾燥時間および評価の結果を表１に示す。なお、紙面乾燥性評価において、Ｇは良好、ＮＧは不良を意味する。

＜紙面乾燥性評価基準＞
Ｇ： ５秒以内であった。
ＮＧ： ５秒を超えた。

実施例２〜８
水性インクを表１に記載の組成で調製した以外は、実施例１と同様にして、水性インクを調製し、ａ）裏抜け評価、ｂ）印字濃度評価およびｃ）紙面乾燥性評価を行った。

比較例１〜１６
水性インクを表１に記載の組成で調製した以外は、実施例１と同様にして、水性インクを調製して、ａ）裏抜け評価、ｂ）印字濃度評価およびｃ）紙面乾燥性評価を行った。

比較例１７
カーボンブラックを１０重量部、ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ（登録商標）−１９０を６重量部、グリセリンを１２重量部および水を７２重量部を混合した後、直径０．３ｍｍのジルコニアビーズを媒体とした湿式サンドミルにて分散処理を行い、カーボンブラック分散体を得た。また、水を２９．２８重量部、メチルセルロースを０．１重量部、グリセリンを１９重量部、トリエチレングリコールブチルエーテルを１．５重量部、サンノール（登録商標）ＮＬ１４３０を０．１２重量部を混合して、混合溶液（インク溶媒）５０重量部を調製した。その後、撹絆したカーボンブラック分散体５０重量部に、調製した混合溶液５０重量部を徐々に加え、さらに３０分撹拝した後、東洋濾紙(株)製のセルロースアセテート型のメンブレンフィルタ(孔径３．００μｍ)で濾過して、水性インクを得た。得られた水性インクについて、実施例１と同様にして、ａ）裏抜け評価、ｂ）印字濃度評価およびｃ）紙面乾燥性評価を行った。

比較例１８および１９
水性インクの組成を表１に記載した以外は、比較例１７と同様にして、水性インクを調整して、ａ）裏抜け評価、ｂ）印字濃度評価およびｃ）紙面乾燥性評価を行った。

表１から、実施例１〜８のインクジェット記録用水性インクは、いずれの評価項目についても良好な結果（Ｇ）が得られたことがわかる。

一方、比較例１および３のインクジェット記録用水性インクは、メチルセルロースを使用しているが、その含有量が実施例の水性インクに比べて少ないので、裏抜け評価が低かった。比較例２および４のインクジェット記録用水性インクは、メチルセルロースを使用しているが、その含有量が実施例の水性インクに比べて多いので、紙面乾燥性は良くなかった。比較例５〜１０のインクジェット記録用水性インクは、特定のグリコールエーテル類を使用していないため、裏抜け評価または紙面乾燥性評価の少なくとも一方が不良（ＮＧ）であった。比較例１１〜１４のインクジェット記録用水性インクは、メチルセルロースに代えて他のセルロース系増粘剤を使用したので、裏抜け評価が不良（ＮＧ）であった。従って、メチルセルロースの裏抜け防止効果が、比較した他のセルロース系増粘剤よりも優れていることがわかった。比較例１５および１６のインクジェット記録用水性インクは、メチルセルロースのみならず他のセルロース系増粘剤も使用していないため、裏抜け評価が不良（ＮＧ）であった。比較例１７〜１９のインクジェット記録用水性インクは、顔料として自己分散性顔料を使用せずに、顔料を分散剤によってインク中に分散しているため、いずれの評価項目についても不良（ＮＧ）であった。

上記実施例および比較例の結果より、メチルセルロースを０．０１重量％〜０．５重量％の割合で、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテルまたはトリエチレングリコールブチルエーテルとともに顔料インク中で用いることにより、印字濃度、裏抜け防止および紙面乾燥性のいずれにも優れた顔料インクが得られることが分かる。

上記実施例では、顔料インクに、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテルまたはトリエチレングリコールブチルエーテルの何れかを添加したが、それらを組み合わせて添加してもよい。

Claims (9)

1. 自己分散型顔料と、水と、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテルおよびトリエチレングリコールブチルエーテルからなる群より選択される少なくとも一種のグリコールエーテル類と、０．０１重量％〜０．５重量％のメチルセルロースとを含有することを特徴とするインクジェット記録用水性インク。
2. 前記メチルセルロースは、２５％〜３５％のメトキシ基置換度を有し、前記メチルセルロース２０ｇを２０℃の水に溶解して全量を１リットルとした水溶液の粘度が、２０ｃＰ〜３０ｃＰを示す請求項１記載のインクジェット記録用水性インク。
3. 前記メチルセルロースは、５５，０００〜６５，０００の重量平均分子量を有する請求項１または２記載のインクジェット記録用水性インク。
4. 前記メチルセルロースが、０．０５重量％〜０．３重量％含まれる請求項１〜３のいずれか一項に記載のインクジェット記録用水性インク。
5. 前記メチルセルロースが、０．１重量％〜０．５重量％含まれる請求項１〜３のいずれか一項に記載のインクジェット記録用水性インク。
6. 前記グリコールエーテル類が、ジプロピレングリコールプロピルエーテルまたはトリエチレングリコールブチルエーテルである請求項１〜５のいずれか一項に記載のインクジェット記録用水性インク。
7. 前記グリコールエーテル類が、０．５重量％〜３．０重量％含まれる請求項１〜６のいずれか一項に記載のインクジェット記録用水性インク。
8. 前記自己分散型顔料が、表面官能基としてカルボキシル基を有する請求項１〜７のいずれか一項に記載のインクジェット記録用水性インク。
9. 自己分散型顔料と、水と、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテルおよびトリエチレングリコールブチルエーテルからなる群より選択される少なくとも一種のグリコールエーテル類と、０．０１重量％〜０．５重量％のメチルセルロースとを含有する顔料インクと；
   染料と水を含む染料インクとを備えるインクジェット記録用水性インクセット。