JP2021001246A - インクジェットインク組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
色材と、水と、1,2−アルカンジオールと、下記式(1)で表される水溶性1,3−ジオキソラン化合物と、を含む、インクジェットインク組成物。
前記1,2−アルカンジオールとして、炭素数が7以上の1,2−アルカンジオールを含む、〔1〕に記載のインクジェットインク組成物。
前記式(1)で表される水溶性1,3−ジオキソラン化合物が、2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−メタノールまたは2−イソブチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン−4−メタノールである、〔1〕または〔2〕に記載のインクジェットインク組成物。
さらに、水溶性ポリオキシアルキレングリセリルエーテルおよび水溶性ポリオキシアルキレントリメチロールプロパンから選択される少なくとも一種以上の化合物を含む、〔1〕ないし〔3〕のいずれか一つに記載のインクジェットインク組成物。
前記水溶性ポリオキシアルキレングリセリルエーテルおよび前記水溶性ポリオキシアルキレントリメチロールプロパンが、エチレンオキシド付加物、プロピレンオキシド付加物およびブチレンオキシド付加物から選択される少なくとも一種以上を含むトリオールである、〔4〕に記載のインクジェットインク組成物。
前記水溶性ポリオキシアルキレングリセリルエーテルが、INCI名PPG−24−グリセレス−24およびINCI名グリセレス−26から選択されるいずれかであり、
前記水溶性ポリオキシアルキレントリメチロールプロパンが、INCI名PPG−25−PEG−25トリメチロールプロパンである、〔4〕または〔5〕に記載のインクジェットインク組成物。
前記水溶性ポリオキシアルキレングリセリルエーテル、前記水溶性ポリオキシアルキレントリメチロールプロパンおよび前記式(1)で表される水溶性1,3−ジオキソラン化合物から選択される少なくとも一種以上が、バイオマス資源由来である、〔4〕ないし〔6〕のいずれか一つに記載のインクジェットインク組成物。
前記水溶性ポリオキシアルキレングリセリルエーテルと前記水溶性ポリオキシアルキレントリメチロールプロパンから選択される少なくとも1種以上の化合物の質量%と、前記1,2−アルカンジオールの質量%と、の割合が、3:1から6:1である、〔4〕ないし〔7〕のいずれか一つに記載のインクジェットインク組成物。
前記式(1)で表される水溶性1,3−ジオキソラン化合物の質量%と、前記1,2−アルカンジオールの質量%と、の割合が、3:1から6:1である、〔1〕ないし〔8〕のいずれか一つに記載のインクジェットインク組成物。
前記1,2−アルカンジオールが、1,2−オクタンジオールである、〔1〕ないし〔9〕のいずれか一つに記載のインクジェットインク組成物。
本実施形態に係るインクジェットインク組成物の一態様は、
色材と、水と、1,2−アルカンジオールと、下記式(1)で表される水溶性1,3−ジオキソラン化合物と、を含むことを特徴とする。
本実施形態に係るインクジェットインク組成物は、色材を含む。
が好ましく、色材の分散性の観点から、例えば、オキシエチル骨格を含有する樹脂(「オキシエチル骨格含有樹脂」ともいう。)、フルオレン骨格を含有する樹脂(「フルオレン骨格含有樹脂」ともいう。)、スチレン−アクリル酸系共重合体樹脂、ウレタン系樹脂が好ましく、オキシエチルアクリレート系樹脂、ウレタン系樹脂、フルオレン骨格含有樹脂が好ましく、特に、分散樹脂は、オキシエチルアクリレート系樹脂またはフルオレン骨格含有樹脂であることが好ましい。これらの樹脂は、顔料に吸着して分散性を向上させる。
り得ることができる。
5−イソシアネート−1−(イソシアネートメチル)−1,3,3−トリメチルシクロヘキサン(CAS No.4098−71−9)
2,2’−[9H−フルオレン−9−イリデンビス(4,1−フェニレンオキシ)]ビスエタノール(CAS No.117344−32−8)
3−ヒドロキシ−2−(ヒドロキシメチル)−2−メチルプロピオン酸(CAS No.4767−03−7)
N,N−ジエチル−エタンジアミン(CAS No.121−44−8)
本実施形態に係るインクジェットインク組成物は水を含有する。水は、水系のインクジェットインク組成物の主となる媒体であり、乾燥によって蒸発飛散する成分である。水は、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水または超純水のようなイオン性不純物を極力除去したものであることが好ましい。また、紫外線照射または過酸化水素添加等により滅菌した水を用いると、インク組成物を長期保存する場合にカビやバクテリアの発生を抑制できるので好適である。
本実施形態に係るインクジェットインク組成物は、1,2−アルカンジオールを含有する。1,2−アルカンジオールは極性有機溶剤の一種であり、特に低吸収性または非吸収性記録媒体に対するインク組成物の濡れ性を高めて均一に濡らす作用や、記録媒体に対する浸透溶剤としての作用に優れる。
本実施形態に係るインクジェットインク組成物は、特定の1,3−ジオキソラン化合物、すなわち、下記式(1)で表される水溶性1,3−ジオキソラン化合物を含む。
インクジェットインク組成物は、表面張力が50mN/m以上と高く、蒸気圧が0.2mmHg以上と高いため乾燥性が高い水溶性のアルコールであるソルケタールを含有することにより、印刷物の表面乾燥を促進させ、コックリングを防止し、高画質な画像を得ることができる。
本実施形態に係るインクジェットインク組成物は、特定の化合、すなわち水溶性ポリオキシアルキレングリセリルエーテルおよび水溶性ポリオキシアルキレントリメチロールプロパンから選択される少なくとも一種以上の化合物を含むことが好ましい。この場合には、インクの保湿性が高まるだけでなく、インクジェットヘッドをヘッドキャップで密閉した後に、インクジェットヘッドのノズル内のインク界面から、ヘッドキャップ側の廃液への急激な吸湿が抑制できる。よって、インクジェットヘッドのキャップ放置後の吐出性を確保できるので、記録時直前のメンテナンスのためのインク量を削減して、より高画質な画像が得られるようになる。また、難水溶性の1,2−アルカンジオールの溶解性を確保し、より高画質な画像が得られるようになる。
加物の総ユニット数未満の場合に限るわけではないが、均一溶解をさせるために、20℃で固形の吸湿性を示す1,6−ヘキサンジオール、2,2′−ジメチル−1,3−プロパンジオールをインク組成物全体に対して6.0質量%未満含有してもよい。
下記式(4)で表されるポリオキシプロピレングリセリルエーテル(プロピレンオキシド付加モル数であるa+b+cは1以上9以下の整数を表す。)、
下記式(5)で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリセリルエーテル([ ]内はランダム付加、エチレンオキシド付加モル数であるa+b+cは24、プロピレンオキシド付加モル数であるx+y+zは24を表す。)、
下記式(6)で表されるポリオキシブチレンポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリセリルエーテル([ ]内はランダム付加、エチレンオキシド付加モル数であるa+b+cは8、プロピレンオキシド付加モル数であるh+i+jは5、ブチレンオキシド付加モル数であるx+y+zは3を表す。)、
下記式(7)で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレントリメチロールプロパン([ ]内はランダム付加、エチレンオキシド付加モル数であるa+b+cは10以上25、プロピレンオキシド付加モル数であるx+y+zは25以上68以下の整数を表す。)、
下記式(8)で表されるポリオキシプロピレンジグリセリルエーテル(プロピレンオキシド付加モル数であるa+b+c+dは9以上14以下の整数を表す。)、
下記式(9)で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンペンタエリスリトールエーテル(エチレンオキシド付加モル数であるa+b+cは5、プロピレンオキシド付加モル数であるw+x+y+zは65を表す。)が挙げられる。
40.0質量%以下であることがより好ましく、6.0質量%以上20.0質量%以下であることがさらに好ましい。これにより、より高画質な画像が得られるようになる。
本実施形態に係るインクジェットインク組成物は、界面活性剤として、特定の界面活性剤、すなわち、下記式(2)で表されるポリシロキサン系界面活性剤を含むことが好ましい。
条件(a):式(2)中、aが2〜13の整数であり、mが2〜50の整数であり、nが1〜8(好ましくは1〜5)の整数である。
条件(b):式(2)中、Rがメチル基であり、aが6〜18の整数であり、mが0であり、nが1である。
条件(c):式(2)中、aが2〜5の整数であり、mが20〜40の整数であり、nが2〜4の整数である。
条件(d):式(2)中、aが9〜13の整数であり、mが2〜4の整数であり、nが1〜2の整数である。
条件(e):式(2)中、aが6〜10の整数であり、mが10〜20の整数であり、nが4〜8の整数である。
条件(f):式(2)中、aが2〜5の整数であり、mが20〜40の整数であり、nが2〜4の整数である。
条件(g):式(2)中、aが7〜11の整数であり、mが30〜50の整数であり、nが3〜5の整数である。
条件(h):式(1)中、Rがメチル基であり、aが9〜13の整数であり、mが2〜4の整数であり、nが1〜2の整数である。
条件(i):式(1)中、aが6〜10の整数であり、mが10〜20の整数であり、nが4〜8の整数である。
条件(j):式(1)中、Rがメチル基であり、aが6〜12の整数であり、mが0であり、nが1である。
条件(k):式(2)中、Rが水素原子であり、aが7〜11の整数であり、mが30〜50の整数であり、nが3〜5の整数である。
条件(l):式(2)中、Rがメチル基であり、aが9〜13の整数であり、mが2〜4の整数であり、nが1〜2の整数である。
条件(m):式(2)中、Rがメチル基であり、aが6〜10の整数であり、mが10〜20の整数であり、nが4〜8の整数である。
条件(n):式(2)中、Rが水素原子であり、aが7〜11の整数であり、mが30〜50の整数であり、nが3〜5の整数である。
条件(o):式(2)中、Rがメチル基であり、aが9〜13の整数であり、mが2〜4の整数であり、nが1〜2の整数である。
条件(p):式(2)中、Rがメチル基であり、aが6〜10の整数であり、mが10〜20の整数であり、nが4〜8の整数である。
られる。
本実施形態に係るインクジェットインク組成物は、上記化合物の他に、他の化合物、例えば上記以外の水溶性有機溶剤を含むことが好ましい。インク組成物が水溶性有機溶剤を含有することにより、記録の際に吐出安定性や画質・耐擦性に優れる。また、インク組成物が水溶性有機溶剤を含有することにより、記録媒体上に吐出されたインク組成物の乾燥性がさらに良好となり、画質と耐擦性に優れた画像を得ることができる。水溶性有機溶剤は、顔料とともに分散剤に含まれていることが好ましい。
本実施形態に係るインクジェットインク組成物には、その保存安定性およびインクジェットヘッドの吐出安定性を良好に維持するため、また、目詰まり改善のため、又はインクの劣化を防止するため、溶解助剤、粘度調整剤、pH調整剤、酸化防止剤、防腐剤、防黴剤、腐食防止剤、有機溶剤ではない保湿剤、および分散に影響を与える金属イオンを捕獲するためのキレート化剤等の、種々の添加剤を適宜添加することもできる。
本実施形態において、インクジェットインク組成物は、前述した成分を任意の順序で混合し、必要に応じて濾過等をして不純物を除去することにより得られる。各成分の混合方法としては、メカニカルスターラー、マグネチックスターラー等の撹拌装置を備えた容器に順次材料を添加して撹拌混合する方法が好適に用いられる。濾過方法としては、遠心濾過、フィルター濾過等を必要に応じて行なうことができる。
本実施形態において、インク組成物は画像品質とインクジェット記録用のインクとしての信頼性とのバランスの観点から、20℃における表面張力(静的表面張力)が18mN/m以上40mN/mであることが好ましく、20mN/m以上35mN/m以下であることがより好ましく、22mN/m以上33mN/m以下であることがさらに好ましい。なお、表面張力の測定は、例えば、自動表面張力計CBVP−Z(商品名、協和界面科学株式会社製)を用いて、20℃の環境下で白金プレートをインクで濡らしたときの表面張力を確認することにより測定することができる。
次に、本実施形態に係るインクジェットインク組成物を使用可能なインクジェット記録装置について図1〜図2を用いて説明する。図1は、インクジェット記録装置1にコンピューター90が接続された記録システムを示すブロック図である。図2は、インクジェット記録装置1の構成を示す概略斜視図である。
ーターによって回転され、記録媒体Pが連続する方向、すなわち、図2中Xで示す搬送方向に、記録媒体Pを上流側から下流側に搬送する。
水と、1,2−アルカンジオールを含む水系のインクジェットインク組成物を用いた高速印刷では、1,2−アルカンジオールを含むことにより、コックリングが発生してヘッド擦れが発生したり、インクの液滴の質量を小さくできず、高画質な画像を得ることが難しい場合があった。これに対し、本実施形態に係るインクジェットインク組成物では、上記特定の1,3−ジオキソラン化合物を含むことにより、コックリングを防止してヘッド擦れを抑制し、またインクの液滴の質量を小さくすることが可能となる。このため、高画質な画像を高速で安定的に印刷することが可能となる。
以下、本発明を実施例及び比較例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
表1、2の組成になるように各成分を容器に入れて、マグネチックスターラーで2時間混合及び攪拌した後、さらに、直径0.3mmのジルコニアビーズを充填したビーズミルにて分散処理を行うことにより十分に混合した。1時間攪拌してから、孔径5μmのPTFE製メンブランフィルターを用いて濾過することで各インクを得た。表1、2中の数値は特に記載の無いかぎり質量%を示し、超純水は各インクの総質量がそれぞれ100質量%となるように添加した。なお、表1、2中の顔料、樹脂の数値は、有効成分である固形分換算の質量%を示した。
シアン(C.I.Pigment Blue 15:3)
マゼンタ(C.I.Pigment Red 122)
イエロー(C.I.Pigment Yellow 74)
ソルケタール(登録商標);式(1)で表される水溶性1,3−ジオキソラン化合物である2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−メタノール
ポリシロキサン系界面活性剤;日信化学工業株式会社製、商品名「SAG503A」
オキシエチル樹脂;CAS No.72009−86−0で示されるオキシエチルアクリレート構造を有するモノマーを、モノマー構成比率75質量%を含有する、数平均分子量6900の樹脂。
フルオレン樹脂;CAS No.117344−32−8で示されるフルオレン骨格を有するモノマーを、モノマー構成比率50質量%を含有する、数平均分子量3300の樹脂。
上記で得られたY、M、C、およびKの各インクをインクセットとして、セイコーエプソン株式会社製、インクジェットプリンター、商品名「(X−G920)のインクカートリッジに装着し、主走査方向に720dpiでかつ副走査方向に360dpiで記録できるようにした。次に、着弾時のドットサイズが概ね7ngになるようにプリンターの電圧を調整し、一駆動が720×360dpiで、720×720dpiのベタ画像(上下端余白15mm、左右端余白10mm)を記録媒体に記録した。記録は、双方向と単方向とで実施し、図2の乾燥ユニット50の温度を40℃にして、常温、常湿度環境下において実施した。インク付着量は概ね3.6mg/inch平米であった。記録媒体は、73.3g/平米(極薄紙)でT目の印刷本紙、王子製紙株式会社製、「OKT+」を用いた。
0×720dpiのDUTY3%画像(上下端余白15mm、左右端余白10mm)を記録媒体に記録した以外は同様にして記録物を得た。
2.3.1.ドット径の評価
金属顕微鏡(反射型顕微鏡)にて単一ドットを10点選出し、ドットの直径を着弾径として測長した。得られた着弾径の平均値を求め、以下の基準により評価した。
評価基準
A:3ngのドット径が、OKT+上で、35μm未満
B:3ngのドット径が、OKT+上で、35μm以上、45μm以下
C:3ngのドット径が、OKT+上で、45μm以上
2.2.で得られた画像について、印刷面の中央部が膨れ上がって、印刷面にインクジェットヘッドが擦れて発生する印刷物の不良の程度を観察し、以下の基準により評価した。
評価基準
A:印刷物に、インクジェットヘッドが擦れた跡がない。
B:印刷物の中央部にのみ、インクジェットヘッドが擦れた跡がある。
C:印刷物の中央部以外にも、インクジェットヘッドが擦れた跡がある。
上記のインクジェットプリンターを35℃15%RHの環境下で、クリーニングボタンを3階連続で実施した。その後、8時間連続で罫線印刷を実施して、ヘッドキャッピングをした状態で3日間放置した。放置後に、インクを消費しない方法で復帰させた直後に、ノズルチェックパターンを印刷し、正常吐出に必要な吐出量を以下の基準により評価した。
評価基準
A:ノズルチェックパターンの印刷において、3回以内に正常吐出した。
B:ノズルチェックパターンの印刷において、4回以上9回以内に正常吐出した。
C:ノズルチェックパターンの印刷において、10回以上15回以内に正常吐出した。
2.2.で得られた印刷物の印刷面を上にして、平らな机の上に、25℃で40%RHの環境下おいて24時間自然放置乾燥させた。その後、机と、反り上がった印刷物の四隅との距離を測定して平均化し、以下の基準により評価した。
評価基準
A:高さが10mm未満
B:高さが10mm以上、20mm未満
C:高さが20mm以上
2.2.で得られた画像について、以下の基準により評価した。
評価基準
A:双方向印刷においても、凝集斑がない。
B:双方向印刷においては凝集斑があるが、単方向印刷では凝集斑がない。
C:双方向印刷だけでなく、単方向印刷においても凝集斑がある。
ソルケタールを含まない比較例では、高速印刷において、着弾後の記録媒体上のドット
径が大きくなり、高画質な画像が得られなかった。これに対し、実施例ではいずれもドット径が小さくなり、高画質な画像が得られた。
Claims (11)
- 前記1,2−アルカンジオールとして、炭素数が7以上の1,2−アルカンジオールを含む、請求項1に記載のインクジェットインク組成物。
- 前記式(1)で表される水溶性1,3−ジオキソラン化合物が、2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−メタノールまたは2−イソブチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン−4−メタノールである、請求項1または請求項2に記載のインクジェットインク組成物。
- さらに、水溶性ポリオキシアルキレングリセリルエーテルおよび水溶性ポリオキシアルキレントリメチロールプロパンから選択される少なくとも一種以上の化合物を含む、請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のインクジェットインク組成物。
- 前記水溶性ポリオキシアルキレングリセリルエーテルおよび前記水溶性ポリオキシアルキレントリメチロールプロパンが、エチレンオキシド付加物、プロピレンオキシド付加物およびブチレンオキシド付加物から選択される少なくとも一種以上を含むトリオールである、請求項4に記載のインクジェットインク組成物。
- 前記水溶性ポリオキシアルキレングリセリルエーテルが、INCI名PPG−24−グリセレス−24およびINCI名グリセレス−26から選択されるいずれかであり、
前記水溶性ポリオキシアルキレントリメチロールプロパンが、INCI名PPG−25−PEG−25トリメチロールプロパンである、請求項4または請求項5に記載のインクジェットインク組成物。 - 前記水溶性ポリオキシアルキレングリセリルエーテル、前記水溶性ポリオキシアルキレントリメチロールプロパンおよび前記式(1)で表される水溶性1,3−ジオキソラン化合物から選択される少なくとも一種以上が、バイオマス資源由来である、請求項4ないし請求項6のいずれか一項に記載のインクジェットインク組成物。
- 前記水溶性ポリオキシアルキレングリセリルエーテルと前記水溶性ポリオキシアルキレントリメチロールプロパンから選択される少なくとも1種以上の化合物の質量%と、前記1,2−アルカンジオールの質量%と、の割合が、3:1から6:1である、請求項4ないし請求項7のいずれか一項に記載のインクジェットインク組成物。
- 前記式(1)で表される水溶性1,3−ジオキソラン化合物の質量%と、前記1,2−アルカンジオールの質量%と、の割合が、3:1から6:1である、請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載のインクジェットインク組成物。
- 前記1,2−アルカンジオールが、1,2−オクタンジオールである、請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載のインクジェットインク組成物。
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