JP2011099007A - インクジェット用クリアインク、インクセット、インクジェット記録方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 カールを低減したインクジェット用クリアインクの提供。
【解決手段】 本発明は、可視光領域の吸光度が０．１以下であるインクジェット用クリアインクであって、水、塩化コリン、及び多価の飽和アルコールを含むことを特徴とするインクジェット用クリアインクである。
【選択図】 なし

Description

本発明は、インクジェット用クリアインク、インクセット、及びインクジェット記録方法に関する。

インクジェット記録の一例として、透明なクリアインクを用いたインクジェット記録がある。このようなインクジェット記録を用いた技術として、クリアインクと着色インクとを用いたインクジェット記録が挙げられる。具体的には、多価金属塩等の着色インク中の色材を凝集する成分を含むクリアインクと着色インクとを有するインクセットを用いることで、印画品質や堅牢性を向上させる技術が提案されている。また、記録媒体の光沢性を向上させる物質を含むクリアインクと着色インクとを用い、記録媒体の着色インクが付与されていない領域にクリアインクを付与することで、印画物の光沢性を向上させる技術が提案されている。

一方、インクジェット記録に用いられる記録媒体として、普通紙に代表されるセルロースを含む記録媒体が知られている。セルロースを含む記録媒体に多量の着色インクが付与されると、インク中の水分の影響で、時間の経過に伴って記録媒体自体が形状変化を起こす場合がある。この形状変化として、記録媒体が次第に反る現象、所謂カールが知られている。

上述したようなインクセットを用いて普通紙等のセルロースを含む記録媒体に画像を形成する場合、単位面積当たりの水の付与量は、着色インク単独で用いた場合よりも増加する傾向にあるため、インクセットを用いた際にはカールが極めて発生しやすい。

このようなインクセットを用いた際のカールを低減する方法として、特許文献１では、トリメチロールプロパンを含むクリアインクと、着色インクとを有するインクセットを用いる方法が提案されている。

特開２００４−２０９７５８号公報

本発明者等が特許文献１に記載の技術について検討したところ、カールを一定のレベルで低減することは確認できた。しかしながら、近年、市場ではカールの低減をより高いレベルで実現することのできるインクセット及びインクセットに用いられるクリアインクが強く求められている。

本発明者等が従来よりも優れたカール低減能を有するインクジェット用クリアインクについて検討を行ったところ、塩化コリンと多価アルコールとを併用することで、多価アルコール単独よりも高いカール抑制能が発現することを見いだした。

よって、本発明は、カール抑制能を有する新規のクリアインクを提供することを目的とする。

上記目的は、以下の本発明によって達成される。本発明は、可視光領域の吸光度が０．１以下であるインクジェット用クリアインクであって、水、塩化コリン、及び多価の飽和アルコールを含むことを特徴とするインクジェット用クリアインクである。

本発明によれば、高いカール抑制能を有するインクジェット用クリアインク、該クリアインクを有するインクセット、インクジェット記録方法を提供することができる。

本発明者等は、検討の結果、塩化コリンがカール抑制能を有することを新たに見いだした。この発見に基き更に検討を行うことで、初めて高いカール抑制能を発現するクリアインクを提供することができた。本発明が高いカール抑制能を実現したことについて、本発明者等は以下のように推測している。まず、カールが発生するメカニズムについて説明する。

普通紙等のセルロースを含む記録媒体は、抄紙の際に記録媒体を引き伸ばす方向にテンションが加わった状態で水を蒸発し、セルロース間で水素結合を形成することで得られる。このようなセルロースを含む記録媒体に水分が付与されると、セルロース間の水素結合が切断され、記録媒体が膨潤し、記録媒体に掛かっていたテンションが緩和される。その後水が蒸発するにつれて記録媒体は収縮し、セルロース間で水素結合を再び形成する（セルロースの再結合が起こる）。セルロースの再結合はテンションが掛かっていない状態、即ち記録媒体を引き伸ばす方向に力が掛かっていない状態で起こるため、セルロースの再結合は水を付与する前に比べ、相対的に記録媒体が収縮した状態で起こる。そのため、水を付与する前の形状を復元することができず、カールが発生する。

一方、多価アルコールを含むクリアインクを記録媒体に付与すると、多価の飽和アルコールがセルロース間に入り込み、多価の飽和アルコール分子がセルロースの収縮する隙間を埋めることで、セルロースの収縮を抑制することができる。そのため、カールを一定のレベルに抑制することができる。

また、塩化コリンを含むクリアインクを記録媒体に付与すると、塩化コリンはセルロース同士の間に入りこむ。塩化コリンは潮解性を有する化合物であるため、記録媒体内及び大気中の水分を取り込みやすく、また、水分を保持しやすい。そのため、セルロースの再結合を抑制することができ、カールを一定のレベルに抑制することができる。

更に、本発明においては、上記塩化コリンと多価の飽和アルコールとを共に用いることで、クリアインクのカール抑制能を更に向上させることができる。その理由は定かではないが、塩化コリンと多価の飽和アルコールとが相乗的に作用していると推測される。

＜インクジェット用クリアインク＞
本発明のインクジェット用クリアインクは、後述するように、塩化コリンを含む。塩化コリンは潮解性の高い化合物であるため、他の物質の水和状態を壊しやすい。例えば、色材と、色材の種類や量によって閾値は異なるが、一定量以上の塩化コリンとを含むインクを調製すると、インク中の塩化コリンが色材の溶解状態あるいは分散状態に影響を与え、色材を不溶化ないし沈殿させてしまう。上述した塩化コリンが色材に与える影響を低減するために、本発明のクリアインクは、色材を含まないか、色材を実質的に含まない。そのため、本発明のインクジェット用クリアインクは可視領域の吸光度が０．１以下である。本発明において「可視領域の吸光度が０．１以下」とは、光路長１ｃｍのセルを用いて可視光吸収スペクトル測定を行った際に、４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲にわたって吸光度が０．１以下であることを指す。

（塩化コリン、多価の飽和アルコール）
本発明のクリアインクは、塩化コリンを含む。また、本発明のクリアインクは塩化コリンに加え、多価の飽和アルコールを含む。

本発明においては、多価の飽和アルコールの価数は２価以上であればよいが、２価以上６価以下であることが好ましい。多価の飽和アルコールとしては、トリメチロール置換の炭素数２〜４の低級アルカン、グリセリン、糖類、グリコールが挙げられる。トリメチロール置換の炭素数２〜４の低級アルカンとしては、具体的には、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン等が挙げられる。また、グリセリンとしては、具体的には、ジグリセリン、ポリグリセリン等が挙げられる。また、糖類としては、具体的には、ラクトース、ショ糖、マルチトール、ソルビトール、マンイトール等が挙げられる。また、グリコールとしては、具体的には、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等が挙げられる。尚、ポリエチレングリコールの分子量は２００以上６００以下であることが好ましい。

本発明のクリアインク中の多価の飽和アルコールと塩化コリンとの質量比は１：９〜９：１であることが好ましく、１：５〜５：１であることがより好ましく、１：３〜３：１であることが特に好ましい。多価の飽和アルコールと塩化コリンとの質量比を上記好ましい範囲とすることで、塩化コリンと多価の飽和アルコールとの相乗効果を得ることができ、高いカール抑制能を得ることができる。

また、クリアインク全質量に対する塩化コリンと多価の飽和アルコールとの総量は、２０質量％以上４０質量％以下であることが好ましく、２０質量％以上３０質量％以下であることがより好ましい。クリアインク全質量に対する塩化コリン及び多価の飽和アルコールの総量が多ければ多いほどカール抑制効果を向上させることができるが、一方で、総量が４０質量％より多い場合には、吐出安定性が低下する場合がある。上記塩化コリン及び多価の飽和アルコールの含有量を上記した好ましい範囲にすることで、カール抑制効果と、吐出安定性とを極めて高いレベルで両立することができる。

（色材を凝集する成分）
本発明のインクジェット用クリアインクは、後述する着色インクに含まれる色材を凝集する成分を含むことが好ましい。クリアインクが色材を凝集する成分を含むことで、クリアインクと着色インクとのインクセットとして用いた際に印画品質や画像の堅牢性を向上させることができる。

本発明に用いることのできる、色材を凝集する成分としては、カチオン性ポリマー、多価金属塩類等が挙げられる。

カチオン性ポリマーとしては、例えば、ポリアリルアミン塩酸塩、ポリアミンスルホン塩酸塩、ポリビニルアミン塩酸塩、キトサン酢酸塩等を好適に用いることができる。

本発明において多価金属塩とは、金属イオンと陰イオンからなる。金属イオンとしてはＣａ^２＋、Ｃｕ^２＋、Ｎｉ^２＋、Ｍｇ^２＋、Ｚｎ^２＋等の二価の金属イオンや、Ａｌ^３＋、Ｆｅ^３＋、Ｃｒ^３＋の三価の金属イオンが挙げられる。また、陰イオンとしてはＣｌ⁻、ＮＯ_３ ⁻、Ｉ⁻、Ｂｒ⁻、ＣｌＯ_３ ⁻、ＳＯ_４ ^２−、ＣＯ_３ ^２−、ＣＨ_３ＣＯＯ⁻、ＨＣＯＯ⁻が挙げられる。

本発明では、反応性や着色性、更には取り扱いの容易さ等の点から、金属イオンとしては、Ｃａ^２＋、Ｍｇ^２＋、Ｓｒ^２＋、Ａｌ^３＋、Ｙ^３＋が特に好ましく、更には好適にはＣａ^２＋が用いられる。また、陰イオンとしては、溶解性等の点からＮＯ_３ ⁻が特に好ましい。上記金属イオンと陰イオンからなる多価金属塩としては、硝酸カルシウム等が挙げられる。クリアインク中の多価金属塩の含有量は、クリアインクの全質量に対し０．０１質量％以上１０質量％以下であることが好ましい。

また、本発明のクリアインクには、ノニオン性界面活性剤を添加してもよい。ノニオン性界面活性剤としては、以下に挙げるものを好適に用いることができる。アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物（例えば、アセチレノールＥＨ；川研ファインケミカル製）。アセチレンまたはアルカンのエチレンオキサイド付加物（例えば、サーフィノール１０４、８２、４６５、４８５；Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ製）。Ｔｅｒｇｉｔｏｌ １５−Ｓ−５、Ｔｅｒｇｉｔｏｌ １５−Ｓ−７（いずれもユニオンカーバイドカンパニー製）。ノニオン性界面活性剤の含有量は、クリアインク全質量に対し０．１質量％以上１０．０質量％以下であることが好ましい。

また、本発明のクリアインクには、更に上記の成分の他に必要に応じて、例えば、ｐＨ調整剤、防錆剤、防腐剤、防カビ剤等の添加剤を添加することができる。

（水及び水溶性有機溶剤）
本発明のインクジェット用クリアインクは水を含むが、水と水溶性有機溶剤の混合物であってもよい。水溶性有機溶剤としては特に限定されないが、具体的には、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール等の炭素数１〜４のアルキルアルコール類；Ｎ−メチル−２−ピロリドン、２−ピロリドン等が挙げられる。また、水としては、脱イオン水を用いることが好ましい。

本発明のインクジェット用クリアインク中の水溶性有機溶剤の含有量は、クリアインク全質量に対して３質量％以上５０質量％以下であることが好ましい。また、インクジェット用クリアインク中の水の量は、クリアインク全質量に対して５０質量％以上９５質量％以下であることが好ましい。

本発明のインクジェット用クリアインクは、着色インクと組み合わせて、クリアインクと着色インクとのセット（クリアインクと着色インクとを有するインクセット）として用いることが好ましい。以下、本発明の着色インクを構成する成分について詳細に述べる。

＜着色インク＞
本発明の着色インクは、上述したクリアインクとは異なり、可視光領域に吸収を有する化合物である色材と、色材を溶解ないし分散する媒体である水とを含むインクである。

本発明のインクに用いることのできる色材としては、水可溶性色材（以下、染料ともいう）または水不溶性色材（以下、顔料ともいう）が挙げられる。また、本発明においてはブラック、イエロー、マゼンタ、シアン等、いずれの発色特性を示す色材であっても用いることができる。

本発明のインクにおける色材の含有量としては着色インク全質量に対し１質量％以上１５重量％以下であることが好ましく、１質量％以上１０重量％以下であることがより好ましい。

本発明のインクに用いることのできる染料としては、特に限定されず、直接染料、酸性染料、反応性染料、塩基性染料等が挙げられる。具体的には、カラーインデックス（Ｃ．Ｉ．）ナンバーのものを用いることができる。尚、本発明においてはカラーインデックスに記載されていない染料であっても、水溶性を有するものであれば用いることができる。

本発明に用いることのできる顔料としては、特に限定されず、黒色顔料、カラー顔料のいずれも用いることができる。また、黒色顔料としてはカーボンブラックが好適である。顔料は水に不溶であるため、色材として顔料を用いる際にはインク中で顔料が分散して存在している。本発明において顔料を水中に分散する方式としては特に限定されず、以下の方式を用いることができる。具体的には、分散剤を用いて顔料を分散する方式（樹脂分散方式）、顔料の表面に親水性基を導入し、顔料自体の分散性を向上させて顔料を分散する方式（自己分散方式）等を用いることができる。

また、本発明において上述した樹脂分散方式を用いた場合、水溶性樹脂を分散剤として好ましく用いることができる。本発明に用いることのできる水溶性樹脂としては、特に限定されず、いずれのものを用いても良い。また、水溶性樹脂の含有量は着色インク全質量に対して０．１質量％以上５質量％以下であることが好ましく、重量平均分子量が１，０００以上３０，０００以下であることが好ましい。

本発明の着色インクは、インクジェット用クリアインクに用いることのできる水性媒体として挙げた脱イオン水及び水溶性有機溶剤を含んでもよい。尚、本発明の着色インク中の水溶性有機溶剤の含有量は、着色インク全質量に対して３質量％以上５０質量％以下であることが好ましい。また、着色インク中の水の量は、着色インク全質量に対して５０質量％以上９５質量％以下であることが好ましい。

（その他の成分）
本発明の着色インクには、上記の成分の他に必要に応じて界面活性剤を添加しても良い。本発明に用いることのできる界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類等の非イオン性界面活性剤を好適に用いることができる。また、本発明のインクには、更に上記の成分の他に必要に応じて、例えば、ｐＨ調整剤、防錆剤、防腐剤、防カビ剤、等、種々の添加剤を添加することができる。

＜インクジェット記録方法＞
本発明のインクセットを用いたインクジェット記録方法は、着色インクとクリアインクとが互いに接触するように、着色インクとクリアインクとを記録媒体に付与する方法である。上記の記録方法を用いることでクリアインク中に色材を凝集する成分が含まれている場合には着色インク中の色材の凝集性を高めることができるため、色材の定着性を高めることができ、着色インクとクリアインクとが接触した際に発生するブリーディングを低減することができる。

本発明ではインクを記録媒体に付与する際にインクジェット記録方法を用いるが、クリアインクを記録媒体に付与する際には、インクジェット記録方法以外の方法を用いても良い。具体的には、ローラーコーティング法、バーコーティング法、スプレーコーティング法による塗布方法が挙げられる。塗布方法を用いて、記録媒体の印字面全体にクリアインクを付与すると、着色インクが形成する画像がどのような形状であっても、着色インクとクリアインクとが接触するため好ましい。

また、着色インク、クリアインクのそれぞれを記録媒体に付与する順序としては特に限定されないが、クリアインクを先に記録媒体に付与することが好ましい。あらかじめ記録媒体にクリアインクを付与することで、クリアインクと着色インクの印字間隔に依らず、常に塩化コリンが含まれている記録媒体に着色インクを付与することになる。そのため、着色インク中の水分の蒸発によるカールの発生も低減することができる。加えて、クリアインク中に色材を凝集する成分が含まれる場合には、着色インクの浸透速度の影響を低減した、効率的な凝集反応を起こすことができる。

クリアインクをインクジェット方式で記録媒体に付与する場合、記録媒体に対するクリアインクの付与は２５％ｄｕｔｙ以上で行うことが好ましく、５０％ｄｕｔｙ以上で行うことがより好ましく、１００％ｄｕｔｙで行うことが特に好ましい。クリアインクのｄｕｔｙを上記好ましい範囲とすることで、クリアインク中の多価の飽和アルコール及び塩化コリンと着色インクとを接触させやすくすることができる。

塩化コリン及び多価の飽和アルコールを含むクリアインクのカール抑制効果は、記録媒体に付与される水分の量には影響を受けにくい、つまり、着色インク中の水分の影響を受けにくい。そのため、着色インクは形成する画像に応じて適宜記録媒体に付与することができる。尚、本発明におけるｄｕｔｙとは、記録媒体の余白を除いたクリアインクまたは着色インクを付与可能な位置に対する、クリアインクまたは着色インクを付与する位置の割合である。

インクジェット記録を行う際に用いる記録媒体として、光沢紙、普通紙、マット紙等のセルロースを含む記録媒体が知られているが、本発明のインクジェット記録方法を用いることで、いずれの記録媒体を用いた際にもカールを低減することができる。

光沢紙、マット紙等の記録媒体は、セルロースの他にシリカやアルミナを含むインク受容層を有している。インク受容層を有する記録媒体にインクないしクリアインクを付与すると、インク受容層にインクやクリアインクが取り込まれるため、セルロースに付与される水分の量を低減することができ、カールの発生を抑制することができる。一方、普通紙は光沢紙、マット紙と異なり、シリカやアルミナを有するインク受容層を有しておらず、普通紙を構成する材料の大半がセルロースである。そのため、セルロースに大量の水分が付与されやすく、光沢紙、マット紙に比べてカールが起こりやすい。本発明の効果は、上記した特性を有する普通紙を用いた際に特に顕著に確認することができる。

次に、実施例及び比較例を挙げて、本発明を更に具体的に説明する。尚、文中の「部」または「％」とあるのは特に断りのない限り質量基準である。

＜クリアインク１〜１５の調製＞
下記表１に記載の材料を混合し、更にポアサイズが０．２ミクロンのメンブレンフィルターにて加圧濾過し、クリアインク１〜１５を得た。得られたクリアインク１〜１５について、日立分光光度計Ｕ−３３００を用いて可視光領域の吸光度測定を行った。その結果、４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲における吸光度はいずれのクリアインクも０．１以下であった。また、各クリアインク中の各成分の合計が１００部となるように脱イオン水で調整した。

＜クリアインクのカール評価＞
インクジェット記録装置ＭＸ−７６００（キヤノン製）のインクカートリッジに各クリアインクを充填したインクタンクを搭載し、Ａ４サイズの普通紙（オフィスプランナー、キヤノン製）の縁から２０ｍｍを除いた領域に、１００％ｄｕｔｙで印字を行った。クリアインクが印字された各印字物について、湿度５０％、温度２５℃の環境下で印字面を上にして１日放置した後、カールの評価を行った。印字物のカールは、以下の方法で測定した。

クリアインクを印字した面が上を向くように印字物を水平な面上に静置した後、カールした印字物の四隅について水平な面からの高さを測定した。得られた水平な面から印字物の四隅までの高さを平均化することで、印字物のカール値を算出した。尚、本発明においては、印字した面の四隅が、印字していない面の中央に向かって（カールとは逆の方向に向かって）丸まろうとする現象を以下、逆カールともいう。逆カールした印字物のカール値は、クリアインクを印字しなかった面が上を向くように印字物を水平な面上に静置した後、カールした印字物と同様の方法でカール値を求めた。また、逆カールした印字物は表１に示すカール値に「−」を付与した。クリアインク１〜１５を用いた際のカール値を、クリアインクの組成と共に表１に示す。

＜クリアインク１６〜２３の調製＞
下記表２に記載の材料を混合し、更にポアサイズが０．２ミクロンのメンブレンフィルターにて加圧濾過し、クリアインク１６〜２３を得た。得られたクリアインク１６〜２３について、日立分光光度計Ｕ−３３００を用いて可視光領域の吸光度測定を行った。その結果、４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲における吸光度はいずれのクリアインクも０．１以下であった。尚、各クリアインク中の各成分の合計が１００部となるように脱イオン水で調整した。

＜インクセットのカール評価＞
作製したクリアインク１６〜２３と、ブラックインク（キヤノン社製、ＢＣＩ−３２１）とをそれぞれインクタンクに充填し、インクタンクをインクジェット記録装置（キヤノン社製、ＭＸ−７６００）のインクカートリッジに装着した。その後、Ａ４サイズの普通紙（オフィスプランナー、キヤノン製）の縁から２０ｍｍを除いた領域に、クリアインクを５０％ｄｕｔｙで印字し、ブラックインクを１００％ｄｕｔｙで印字した。クリアインク及びブラックインクが印字された各印字物について、湿度５０％、温度２５℃の環境下で印字面を上にして１日放置した後、カール値を測定した。カール値の測定方法は、上記クリアインクのカール評価と同様の方法を用いた。カール値の測定結果を、クリアインク１６〜２３の組成と共に表２に示す。尚、クリアインク２３中に含まれるｔｅｒｔ−アリルアルコールは、一価のアルコールである。また、表２中、Ｔｕｂｅとは、印字物のカールが著しいために印字物が筒状となってしまい、カール値を測定することができなかったことを指す。

表２に示すインクセットのカール評価では、上述したようにクリアインクを５０％ｄｕｔｙで印字し、ブラックインクを１００％ｄｕｔｙで印字した。本発明のインクセットのカール抑制能がブラックインク等の着色インクの付与量に依存するか否かを確認するため、ブラックインクの付与量を変更した場合のカール評価を下記のように行った。

クリアインク１６と、ブラックインク（キヤノン社製、ＢＣＩ−３２１）とをそれぞれインクタンクに充填し、インクタンクをインクジェット記録装置（キヤノン社製、ＭＸ−７６００）のインクカートリッジに装着した。その後、Ａ４サイズの普通紙（オフィスプランナー、キヤノン製）の縁から２０ｍｍを除いた領域に、クリアインクを５０％ｄｕｔｙで印字し、ブラックインクを５０％ｄｕｔｙで印字した。クリアインク及びブラックインクが印字された印字物について、湿度５０％、温度２５℃の環境下で印字面を上にして１日放置した後、カール値を測定した。カール値の測定方法は、上記インクのカール評価と同様の方法を用いた。評価結果を、実施例１１の結果とあわせて表３に示す。

上記表３の結果からも明らかなように、本発明のインクセットにおいては、ブラックインクの付与量に依らず、カールを効果的に抑制できる。そのため、カール抑制能を維持したまま、ブラックインク等の着色インクが形成する画像パターンを任意に形成することができる。

Claims (8)

1. 可視光領域の吸光度が０．１以下であるインクジェット用クリアインクであって、
   水、塩化コリン、及び多価の飽和アルコールを含むことを特徴とするインクジェット用クリアインク。
2. 前記多価の飽和アルコールと前記塩化コリンとの質量比が１：９〜９：１である請求項１に記載のインクジェット用クリアインク。
3. 前記多価の飽和アルコールと前記塩化コリンとの総量が、クリアインク全質量に対し２０質量％以上４０質量％以下である請求項１または２に記載のインクジェット用クリアインク。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェット用クリアインクと、水及び色材を含む着色インクとを有することを特徴とするインクセット。
5. 記録媒体に可視光領域の吸光度が０．１以下であるインクジェット用クリアインクと水及び色材を含む着色インクとを付与するインクジェット記録方法であって、
   前記インクジェット用クリアインクは、水、塩化コリン、及び多価の飽和アルコールを含み、
   前記インクジェット用クリアインクと前記着色インクとが接触するように記録媒体に付与することを特徴とするインクジェット記録方法。
6. 前記記録媒体に、前記インクジェット用クリアインクと前記着色インクをこの順に付与する請求項５に記載のインクジェット記録方法。
7. 前記記録媒体に対する前記インクジェット用クリアインクの付与を５０％ｄｕｔｙ以上で行う請求項５または６に記載のインクジェット記録方法。
8. 前記記録媒体が普通紙である請求項５〜７のいずれかに記載のインクジェット記録方法。