JP2012102306A - インクジェット記録用インク組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 市場で使われているあらゆる種類の印刷用紙に対して、熱源がなくても高速で定着し、高画質で堅牢性の高い画像を形成できるインクジェット用インク組成物を提供する。
【解決手段】
（１）シリカゾル及び／またはアルミナゾルと（２）水またはアルコールに可溶な着色剤と（３）沸点が１８０℃（７６０ｍｍＨｇ）以上であり、水又はアルコールと混和性のある有機溶剤を必須成分とし、（１）、（２）、（３）の合計が全重量の４０〜８０％を占めることを特徴とするインクジェット記録用インク組成物

Description

本発明はインクジェット記録に用いるインク組成物に関する。
本発明は特にインクジェット方式による高速のデジタル印刷に適した、
高濃度で解像度の高い画像を提供するインク組成物に関する。

インクジェット記録技術は、オフィス或いはホーム用のデスクトッププリンターのみならず、大版広告媒体への印刷やチラシ、請求書ラベル、カードなどの商業印刷。更には、液晶ディスプレイ用のカラーフィルター、液晶の配向膜、有機ＥＬディスプレイ太陽電池などの産業用エレクトロニクスへの分野への応用範囲が広がっている。
インクジェット記録で使用されるインクはその応用分野によって水性のインク、油性のインク、有機溶剤タイプのインク、或いはＵＶ硬化型インクなどが知られている。
本発明のインクジェット記録用インク組成物は特に紙への商業印刷に適するものである。

商業印刷に適したインクとしては、競合技術である電子写真技術による印刷物に劣らぬ高画質と耐久性が要求される。そのためにインクが特別な工夫をこらしたものが知られている。
例えば、特許文献１は融点が９０℃以下の化合物に着色剤と可塑剤をこんどうしてなる固体インクを使う方法が開示されている。
このインクは常温で固体のため、電子写真技術のトナー画像と同等な高解像度で、水ににじむことのない画像が得られる。一方でインクを加熱して液化した状態でインクジェットヘッドのノズルからインクを吐出させなければならない。そのためプリンターのスイッチをオンの状態にしてもインクが加熱されて液化するまで待たないと印刷をスタートすることが出来ないという欠点がある。
特許文献２には、ポリアリルアミンを含有する色の無いインクとアニオン系の染料インクと紙の上で反応させる方法が開示されている。
カチオン系ポリマーとアニオン系染料が紙の上で化学反応を起こして、水に不溶のキレート化合物を生成させることにより、耐水性がよく、にじみの少ない画像が得られる。この方法の欠点はＹＭＣＢのカラーインク用プリントヘッドのほかにカチオンポリマー用のプリントヘッドが必要となり、その分コストアップとなる。更にインクの水分が通常の２倍となるので、紙のコックリング等が起き易いという欠点を有する。
特許文献３には画像を形成する紙の表面に、インク中の染料または顔料から成る着色剤の分散性または溶解性を低下せしめる化合物を前処理液として、あらかじめ付与した後、インクを吐出して記録する方法が開示されている。この方法によれば特許文献２に示した例と同様に耐水性が良く、にじみの少ない画像が得られる反面、紙などの被記録材の表面にあらかじめ前処理液を塗布する工程が必要で煩雑と成る。特許文献２及び３に示した例はいずれもインク乾燥のため熱風等を付与する装置を必要とする場合が多い。
特許文献４は顔料、顔料分散材および溶剤を主要構成成分とする非水系インクが開示されている。このインクはほぼ完璧な耐水性を有する反面、紙への被記録材によく浸透し、通常のコピー用紙等へ印刷すると裏抜けを起こし、表面の画像濃度が低いという欠点がある。そのため裏抜けを起こしにくい。特別に設計された被記録材を必要としている。
特開２００６−２８３０２０ 特開平８−２０７２０ 特開２００２−７９７３９ 特開２００６−８３３１２

特許文献１，２，３，４をはじめとする従来のインクジェットインク及びその記録方法いずれも一長一短があり、オフセット印刷用紙、コピー用紙など市場で広く使用されている被記録材すなわち広範な紙の種類に対して、高い画像の濃度でにじみが無く、完全な耐水性および耐摩擦製（マーカー等でなぞっても色のにじみの無い性質）を有するインクは知られていない。
最近、インクジェットによるデジタル印刷への要求が高まっており、すでに数機種の高速印刷装置が実用化されている。請求書の印刷などの場合、あらかじめ請求項目などはオフセット印刷で印刷されており、数字の部分だけがインクジェットで印刷されることが多い。ここで使われる紙は従来のオフセット印刷用紙であるのでインクジェットに水系インクを使用すると高速で定着させることが出来ない。このため、多くの場合、熱風の乾燥或いは加熱された定着ローラーの使用が必須となり、装置の大型化及びエネルギー消費の非効率化をまねく欠点がある。
インクジェットによるデジタル印刷に適したインクを提供する本発明は市場で使用されているオフセット印刷用紙、グラビヤ印刷用紙、電子写真印刷用紙、あるいはインクジェット印刷用紙に対して、特に熱源を用いる定着方式を使用せず、常温で高速にインクを定着することが出来、高画質で耐水性、耐摩擦性の良い画像を提供することを目的とする。

本発明によれば、（１）シリカゾル及び ／ またはアルミナゾルと（２）水またはアルコールに可溶な着色剤と（３）沸点が１８０℃（７６０ｍｍＨｇ）以上であり水又はアルコールと混和性のある有機溶剤を必須成分として含有し、その他の溶媒成分とし水または水に可溶なアルコール類、グリコール類、エステル類、アミン類、ケトン類、が用いられる。必要によりこれらの溶媒に可溶なポリマーをバインダーとして用いることが出来る。
本発明の第一の必須成分はシリカゾル又はアルミナゾルである。それぞれ単独で用いても良いし、併用しても良い。シリカゾルは、無水珪酸の超微粒子をコロイド溶液として、水または有機溶剤に分散せしめたものが各種市販されている。本発明に使用するシリカゾルは水に分散されたもの及び有機溶剤に分散されたもののいずれも使用可能であるが、比較的粘性の低い有機溶剤分散タイプが特に好ましく用いられる。
アルミナゾルは、アルミナ水和物（ベーマイト）コロイド微粒子が、陰イオンを安定剤として水中に分散したものが市販されている。シリカゾルもアルミナゾルも水およびアルコールなどの各種有機溶剤との相溶性が良く、任意の比率で安定に混和することが出来る。
シリカゾルまたはアルミナゾルの存在により、水または有機溶媒に溶けた着色剤の紙への裏抜けが改善され、紙の表面に多くの色材が残り、画像濃度の高い画像が得られる。
本発明に用いられる第二の必須成分は、水またはアルコールに可溶な着色剤であり、市販の水溶性染料、自己分散型顔料、有機溶剤可溶型染料の多くがこれに該当する。
水溶性染料、及び自己分散型顔料の親水基としてはカルボン酸またはスルホン酸のナトリウム塩、カリウム塩のほかに特にアンモニウム塩、リチウム塩、アミン塩が好ましく用いられる。
これらの着色剤はインクジェット用色材として広く市販されている。
具体例としては
Ｗａｔｅｒ Ｙｅｌｌｏｗ１，Ｗａｔｅｒ Ｐｉｎｋ２５，Ｗａｔｅｒ Ｂｌｕｅ３，Ｗａｔｅｒ Ｂｌｕｅ９，Ｗａｔｅｒ Ｂｌａｃｋ１９１−Ｌ，Ｗａｔｅｒ ＢｌａｃｋＲ４５５，Ｗａｔｅｒ Ｂｌａｃｋ Ｒ−５１０，Ｂｏｎｊｅｔ Ｂｌａｃｋ８９１−Ｌ，，Ｂｏｎｊｅｔ Ｂｌａｃｋ ＣＷ−１，Ｂｏｎｊｅｔ Ｙｅｌｌｏｗ１６１−Ｌ，Ｂｏｎｊｅｔ Ｍａｇｅｎｔａ ＸＸＸ，，Ｂｏｎｊｅｔ Ｃｙａｎ ＸＸＸ （以上オリエント化学工業株式会社）、Ｆｏｏｄ Ｂｌａｃｋ２（Ｈａｎｇｚｈｏｕ Ｃｏｌｏｌｉｆｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ），Ａｑｕａ Ｂｌａｃｋ１６２，Ａｑｕａ Ｂｌａｃｋ００１（東海カーボン株式会社）
ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ４００，ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ４５０Ｃ，ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ４６５Ｍ，ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ４７０Ｙ，ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ４８０Ｖ，ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ２７０Ｙ，ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ３００，ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ３５２Ｋ，ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ５５４Ｂ（以上Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）
などが挙げられる。
アルコール可溶の染料としては、スピリット染料として一般のインキやボールペンインキ用色材として、広く使用されている染料がこれに該当する。
具体的例としては、
プロジェットブラックＡＬＣ（Ｆｕｊｉ Ｆｉｌｍ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｃｏｌｏｒａｎｔｓ社）。オラゾールイエロー４ＧＮ、オラゾールブルーＧＮ、オラゾールピンク５ＢＬＧ、オラゾールブラックＲＬＩ（ＣＩＢＡ社）。Ｂｏｎｊｅｔ Ｂｌａｃｋ００５２、Ｂｏｎｊｅｔ Ｂｌａｃｋ ＡＳ−０８５０、Ｂｏｎｊｅｔ Ｂｌａｃｋ ＢＣ２６１，ＶＡＬＩＦＡＳＴ Ｂｌａｃｋ１８０７、ＶＡＬＩＦＡＳＴ Ｂｌａｃｋ３８０４、ＶＡＬＩＦＡＳＴ Ｂｌａｃｋ３８１０、ＶＡＬＩＦＡＳＴ Ｂｌｕｅ１６０３、ＶＡＬＩＦＡＳＴ Ｂｌｕｅ２６２０、ＶＡＬＩＦＡＳＴ Ｐｉｎｋ２３１０Ｎ、ＶＡＬＩＦＡＳＴ Ｙｅｌｌｏｗ１１０１、ＶＡＬＩＦＡＳＴ Ｙｅｌｌｏｗ３１２０、ＶＡＬＩＦＡＳＴ Ｙｅｌｌｏｗ４１２０，Ｏｉｌ Ｂｌａｃｋ８６０（オリエント化学工業社）などが挙げられる。
ここに挙げた着色剤は水或いはアルコールに可溶な市販染料及び自己分散型顔料の１例であり、これだけに限定されるものではない。これらの着色剤の好ましい含有量は全体の１〜１２重量％である。
本発明のインクジェット用インク組成物においては、上記の水可溶性の染料又は自己分散型顔料、アルコールに可溶な染料をそれぞれ単独で用いることが出来るが、特に好ましい方法として水溶性色材とアルコール可溶性色材を併用することにより、画像濃度が高く、目詰まりしにくいインクを処方することが出来る
本発明の第三の必須成分は沸点が１８０℃以上で、水又はアルコールと混和性のある有機溶剤である。
例えば、グリコール類、エステル類、エーテル類、ケトン類、アミン類から選ばれ、極性パラメーターが４０〜５５ｋｃａｌ／ｍｏｌの範囲にある溶媒が用いられる。
具体的にはジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、グリセリン、ブチルカルビトール、ジアセトンアルコール、Ｎ−メチルピロリドン、１．３ジメチルイミダゾリジノン、トイエタノールアミン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ガンマブチロラクトン、などが挙げられる。
本発明のインクの特に好ましい溶媒成分としてガンマブチロラクトンが挙げられる。この溶媒は本発明のインクの紙に対する浸透性をいっそう向上させる効果がある。本発明のインクの別の好ましい成分としてビスヒドロキシエチルスルホンが挙げられる。この成分はシリカゾル及びアルミナゾルのインク中での分散安定性の向上に顕著な効果があり、インクジェットヘッドから本発明のインクを、長時間安定的に吐出させるのに有効な成分である。
本発明の好ましいその他の溶剤成分としては、水、エチルアルコール、イソプロピルアルコールが挙げられる。
本発明の別の好ましい成分として、ビスヒドロキシエチルスルホンが挙げられる。この成分は、シリカゾルおよびアルミナゾルのインク中での分散安定性の向上に顕著な効果があり、インクジェットヘッドから、インクを長時間安定的に吐出させるのに有効な成分である。
さらに本発明のインクの好ましい成分として２，４，７，９テトラメチル−５−デシン４．７ジオールの参加エチレン付加体が挙げられる。この成分はガンマブチロラクトンと同様、印刷用紙に対するインクの定着、浸透を早める効果がある。
本発明のインク組成物を使用すれば熱源を用いた特別の乾燥装置がなくても、一般の印刷用紙に対して高速で濃度、解像度の高い印刷を行うことができる。
本発明においてその他の好ましい成分は、エチルアルコールまたはイソプロピルアルコールまたはガンマブチロラクトンに可溶な高分子化合物であり、その溶解度パラメーターが９〜１４の範囲にあるものが時に適している。
具体的には酢酸セルロース、ヒドロキシエチルセルロース、などのセルロース類。ポリヒドロキシエチルアクリレート及びその共重合体、ポリアクリロニトリル、ポロジメチルアミノエチルアクリレート及びその共重合体、ポリエステル、ナイロンなどのポリアミド類、マレイン酸レジン、ポリビニルアセテート及びその共重合体、ポリビニルブチラール等のポリマーが挙げられる。
これらの高分子化合物の最も好ましい含有量は全体の０．１〜５重量％である。
本発明のインク組成物は上記の必須成分のほかに、各種分散材、ＰＨ調整剤、防腐剤、消泡剤等の助剤を添加することが出来る。

本発明によれば
（１）本発明のインクによって記録された画像はマーカーペンでこすっても汚れを生じない。
（２）市場で使用されている広範な紙種に対応し、高画質と高速定着を実現する。
（３）インク乾燥、定着のための熱源を必要としない。
などの長所が期待できる。

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。

実施例１
オラゾ−ルブラックＲＬＩ（ＣＩＢＡ社染料）４ｇｒ，エチルアルコール１１ｇｒ，ガンマブチロラクトン３０ｇｒ上記の材料を秤量してビーカーに入れ、染料が完全に溶解するまで撹拌し均一な溶液を調整した。
別のビーカーに、Ｂｏｎｊｅｔ Ｂｌａｃｋ８９１−Ｌ（Ｄ．Ｂ．１９の１５％水溶液：オリエント化学工業製）３０ｇｒと、スノーテックスＥＧ−ＳＴ（シリカゾル：２０％シリカのエチレングリコール分散液：日産化学社製）２５ｇｒを秤量してよく攪拌した後、上記染料溶液と合体し二つの溶液が完全に相溶するように攪拌混合する。
得られたインクをポアサイズ０．５ミクロンのメンブランフィルターを用いて加圧ろ過を行い、黒色のインクのインク組成物を得た。
インクジェット吐出装置として株式会社トライテック社製のＰａｔｔｅｒｎｉｎｇ Ｊｅｔを用いた。
プリントヘッドはコニカミノルタ製ＫＭ５１２を用いた。各種の記録用紙にテストパターンを印刷し、画像の濃度及び耐摩擦性を測定評価した。耐摩擦性は印刷の１分後にぺんてる社製イエロー蛍光ペンＨａｎｄｙ Ｌｉｎｅｓでこすり、汚れ具合を評価した。光学濃度は１００％のベタ印刷部をマクベス反射濃度計ＲＤ−９１８を用いて測定した。いずれの場合も高い画像濃度と優れた耐摩擦性（注１）を示した。

比較例１〜２
比較例として以下に示す組成で実施例１と同様な方法でインク組成物を調整した。
実施例１と同様の
インクジェット吐出装置を用いて各種の記録紙に印刷。同様な方法で画像濃度と耐摩擦性を評価した。
結果を以下の表に示した。
比較例▲１▼
エチルアルコール （１１ｇｒ）
ジエチレングリコール （２５ｇｒ）
ガンマブチロラクトン （３０ｇｒ）
オラゾールブラックＲＬＩ （４ｇｒ）
Ｂｏｎｊｅｔ Ｂｌａｃｋ８９１−Ｌ（３０ｇｒ）
比較例▲２▼
プロピレンカーボネート （２０ｇｒ）
ジエチレングリコール （３０ｇｒ）
蒸留水 （１５ｇｒ）
トリエチレングリコールモノメチルエーテル（３０ｇｒ）
プロジェットブラックＡＬＣ （５ｇｒ）

実施例２〜５
実施例２〜５として以下に示す組成で実施例１と同様な方法でインク組成物を調整し、同様に各種記録紙に印刷し、画像濃度と耐摩擦製を評価した。以下に組成と評価結果を示すいずれも優れた画像濃度を示した。インクジェット吐出装置はトライテック社のＯｎｅ Ｐａｓｓ Ｊｅｔを用いた。
プリントヘッドは京セラ社製を使用し、６００ＤＰＩで印刷した。

実施例２
イソプロピルアルコール （１０ｇｒ）
４−メチル−１．３ジオキソラン−２−オン （１０ｇｒ）
ガンマブチロラクトン （３７ｇｒ）
ジエチレングリコール （１０ｇｒ）
シリカゾル（スノーテックスＮＰＣ−ＳＴ：日産化学製） （２０ｇｒ）
ビスヒドロキシエチルスルホン（ＢＨＥＳ−５０：明成化学工業製）（５ｇｒ）
２．４．７．９テトラメチ−５−デシン４．７ジオールの酸化エチレン付加体
（アセチレノールＥ−４０：川研ファインケミカル製） （０．１ｇｒ）
ＦＲ−７００ＥＳ（２０％ナイロン樹脂溶液 水４０％，アルコール４０％：株式会社鉛 市製）（１ｇｒ）
ＶＡＲＩＦＡＳＴ ＢＬＡＣＫ１８０７（オリエント化学工業社製）（３ｇｒ）
ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ３５２Ｋ（Ｃａｂｏｔ製） （８ｇｒ）
Ｆｏｏｄ Ｂｌａｃｋ２（Ｈａｎｇｚｈｏｕ Ｃｏｌｏｌｉｆｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ 製）（２ｇｒ）

実施例３
エチルアルコール （１５ｇｒ）
ガンマブチロラクトン （２５ｇｒ）
ジメチルイミダゾリジノン （１５ｇｒ）
アルミナゾルー５２０（日産化学製） （２０ｇｒ）
蒸留水 （１７ｇｒ）
パオゲンレジン（第一工業製薬社製） （２ｇｒ）
２．４．７．９テトラメチル−５−デシン４．７ジオール（アセチレノールＥ−４０）（ ０．１ｇｒ）
ＶＡＬＩＦＡＳＴ ＰＩＮＫ２３１０Ｎ（オリエント化学製） （３ｇｒ）
Ｗａｔｅｒ Ｐｉｎｋ２５（オリエント化学製） （３ｇｒ）

実施例４
イソプロピルアルコール （１０ｇｒ）
ガンマブチロラクトン （３０ｇｒ）
トリエチレングリコールモノメチルエーテル （１５ｇｒ）
蒸留水 （１０ｇｒ）
ビスヒドロキシエチルスルホン（ＢＨＥＳ−４０）（３ｇｒ）
オラゾールブルーＧＮ（ＣＩＢＡ 製） （４ｇｒ）
Ｗａｔｅｒ Ｂｌｕｅ３（オリエント化学製） （３ｇｒ）

実施例５
エチルアルコール （１０ｇｒ）
イソプロピルアルコール （５ｇｒ）
ガンマブチロラクトン （３０ｇｒ）
トリエタノールアミン （８ｇｒ）
シリカゾルＮＰＣ−ＳＴ （１５ｇｒ）
アルミナゾル２００ （５ｇｒ）
蒸留水 （１５ｇｒ）
ビスヒドロキシエチルスルホン（ＢＨＥＳ−４０） （５ｇｒ）
アセチレノールＥ−４０（川研ファインケミカル社） （０．１ｇｒ）
オラゾールイエロー４ＧＮ（ＣＩＢＡ製） （４ｇｒ）
Ｂｏｎｊｅｔ Ｙｅｌｌｏｗ１６１−Ｌ（オリエント化学製）（３ｇｒ）

実施例２〜５に示したイエロー、シアン、マゼンダ、ブラックの４色のインク組成物を用いて、実施例１と同様のトライテック社製Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ Ｊｅｔを用いて４色インクを同時搭載し、財団法人日本規格協会発行の高精細カラーディジタル標準画像データＩＳＯＩＪＩＳ−ＳＣＩＦサンプル画像Ｎ５Ａを各種記録紙に印刷したところ、いずれも画像のにじみの無い、鮮明な画像が得られた。
印刷１分後に指でこすって、耐摩擦性を評価した結果を以下に示す。

Claims (8)

1. （１）シリカゾル及び／またはアルミナゾルと（２）水又はアルコールに可溶な着色剤と（３）沸点が１８０℃（７６０ｍｍＨｇ）以上であり、水又はアルコールと混和性のある有機溶剤を必須成分とし、（１）（２）（３）の合計が全重量の４０〜８０重量％を占めることを特徴とするインクジェット記録用インク組成物
2. 請求項１に示した必須成分の残りの溶媒成分が水或いは水混和性のあるアルコール類、グリコール類、エステル類、ケトン類、アミン類から選ばれ、その溶媒極性パラメーターが４０〜５５ｋｃａｌ／ｍｏｌの範囲にある溶媒を含有することを特徴とするインクジェット記録用インク組成物
3. 請求項１に示した有機溶媒がガンマブチロラクトンであることを特徴とするインクジェット記録用インク組成物
4. 少なくとも請求項１に示した必須成分に加えて、ガンマブチロラクトンまたはエチルアルコールまたはイソプロピルアルコールに可溶な高分子化合物を０．５〜２０重量％含有することを特徴とするインクジェット記録用インク組成物
5. 請求項１の着色剤が、（１）アルコール可溶性染料と（２）水可溶な着色剤を併用することを特徴とするインクジェット記録用インク組成物
6. 請求項５の水可溶な着色剤が分子中に−ＳＯ_３Ｍ又は−ＣＯＯＭ基を有し、ＭがＬｉ，ＮＨ_４，またはアミン塩であることを特徴とするインクジェット記録用インク組成物
7. 請求項１に示した必須成分に加えてビスヒドロキシエチルスルホンを０．５〜２０重量％含有することを特徴とするインクジェット用インク組成物
8. 請求項１に示した必須成分に加えて２．４．７．９テトラメチル−５−デシン４．７ジオールの酸化エチレン付加体が０．０５〜２．０重量％含有することを特徴とするインクジェット用インク組成物