JP3573878B2 - 水性インクおよび該インクを用いたインクジェット記録方法 - Google Patents
水性インクおよび該インクを用いたインクジェット記録方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は、インクジェット記録用に適した水性インク、特に優れた吐出信頼性と、普通紙に対して画像濃度が高く、またフェザリング、裏抜けが少ない優れた画像特性を示す水性インクに関する。
【０００２】
【従来技術】
近年、インクジェットプリンターは低騒音、低ランニングコストといった利点から普及し、普通紙印字可能なカラープリンターも市場に投入されている。しかしながら、画像濃度、画像の色再現性、耐水性、耐光性、画像の乾燥性、画像滲み、画像裏抜けと吐出信頼性等全ての特性を満足することは難しい。特に、普通紙上での高画像品質と、インクジェットの吐出信頼性とを確保するためには、普通紙に対するインクの濡れ性や浸透性と、インクジェット記録装置内インク流路部材（以後、流路と省略）に対するインクの濡れ性や浸透性とを、両立できるよう制御せねばならず、諸物性に起因するインク処方にかかるウェイトは極めて大きい。
特開平６−１００８０８号公報には、炭素数が１〜４のアルキルアルコール、また、特開平６−１６６８４１号公報には炭素数４以下の一価アルコールが、共に画像品質向上を目的に添加されているが、これらのアルコール類には臭気があり、また安全性、長期保存安定性に問題があった。
特開平６−１３６３０６号公報には、スチレン−アクリル酸系共重合体が添加されたインクが開示されているが、十分な吐出信頼性が固定ヘッド型のプリンターでは得られないという問題があった。
特開平６−１０７９９０号公報、特開平６−３２２３０３号公報には、本出願人による特定の界面活性剤を添加したインクが、乾燥性に優れ、画質劣化も少ないことが開示されているが、必ずしも諸特性を満足せず、現状では更なる高画像濃度化、画像滲み低減が望まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高い信頼性で液室へのインク充填、気泡排出等が行え、また、普通紙上へ印字において良好な画像が形成できる水性インクおよび該水性インクを使用したインクジェット記録方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１は、水に分散または溶解する着色剤、水、浸透剤及び湿潤剤を主成分とする水性インクにおいて、（Ａ）浸透剤として（イ）ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩を０．０８〜０．１２重量％または（ロ）ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩を０．０８〜０．１２重量％及びポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルを０．１〜１．０重量％、および（Ｂ）湿潤剤としてジエチレングリコール、グリセリン、２−ピロリドンから選ばれる単独または複数混合の有機溶媒を５〜８重量％含有することを特徴とする該インクの最大気泡圧力法による２５℃で測定した気泡周波数ν〔Ｈｚ〕と表面張力γ〔ｍＮ／ｍ〕との関係が、下記条件を満たすものである水性インクに関する。
【数２】
１≦ν≦５において、２．５ν＋２７．５≦γ≦２．５ν＋４７．５
なお、ここで気泡周波数とは、最大気泡圧力法での表面張力測定時に用いるパラメータで、１秒単位の気泡数のことである。
前記数１の式においてγの上限は、主に流路に対して十分濡れ、吐出信頼性を得るために必要な範囲であり、前記上限条件以上では、インク流路により形成される、液室へのインク充填性や気泡排出性が著しく悪化する。上記条件でγの下限は、主に普通紙に対してフェザリングがすくなく、高い反射濃度の画像が得られるために必要な範囲であり、前記下限条件以下では、普通紙に着弾したときに不規則に拡散し、エッジシャープネスの欠けた画像になりやすく、また深さ方向への浸透も多いため、反射濃度も得られにくい。したがって該インクが上記範囲にあるとき、インクジェット用インクとして優れた特性を示す。
本発明の第２は、３０℃で測定した粘度ηが２ｍＰａ・ｓ以下、好ましくは１．４〜２．０ｍＰａ・ｓに調整されたものである請求項１記載の水性インクに関する。該水性インクの粘度が２ｍＰａ・ｓを超えて大きくなると、ノズルでの吐出不良を起こしやすく、また普通紙上ではにじみにくいものの、乾燥性が低下するため、排紙時の裏移りの原因となる等の不具合を生じる。
本発明の第３は、記録信号に応じてインクを噴射して画像を得るインクジェット記録方法において、請求項１または２記載の水性インクを用いて、インクジェット記録周波数を８ｋＨｚ以上、好ましくは８〜２０ｋＨｚで記録することを特徴とするインクジェット記録方法に関する。このように周波数８ｋＨｚ以上で行うことにより、８ｋＨｚ未満で行なう場合に比較して高速で印字できるという効果を奏することができる。
本発明の第４は、記録信号に応じてインクを噴射して画像を得るインクジェット記録方法において、請求項１または２記載の水性インクを用いて、普通紙に対するインク付着量を２．５〜２５０ｇ／ｍ ２ の範囲で記録することを特徴とするインクジェット記録方法に関する。
【０００５】
以下、本発明の水性インクを構成する成分を具体的に説明する。
〈着色剤〉
着色剤としては、例えば下記の染料および／または顔料を単独、必要に応じて混合して用いることができる。用いられる水溶性染料としては、カラーインデックスにおいて酸性染料、直接性染料、塩基性染料、反応性染料、食用染料に分類される染料で、耐水、耐光性が優れたものが用いられる。これらは効果が疎外されない範囲で添加される。
これら染料を具体的に挙げれば、
酸性染料および食用染料として
Ｃ．Ｉ．アシッド．イエロー １７，２３，４２，４４，７９，１４２
Ｃ．Ｉ．アシッド．レッド １，８，１３，１４，１８，２６，２７，３５，
３７，４２，５２，８２，８７，８９，９２，９７，１０６，１１１，
１１４，１１５，１３４，１８６，２４９，２５４，２８９
Ｃ．Ｉ．アシッド．ブルー ９，２９，４５，９２，２４９
Ｃ．Ｉ．アシッド．ブラツク １，２，７，２４，２６，９４
Ｃ．Ｉ．フード．イエロー ３，４
Ｃ．Ｉ．フード．レッド ７，９，１４
Ｃ．Ｉ．フード．ブラック １，２
【０００６】
直接性染料として
Ｃ．Ｉ．ダイレクト．イエロー １，１２，２４，２６，３３，４４，５０，
８６，１２０，１３２，１４２，１４４
Ｃ．Ｉ．ダイレクト．レッド １，４，９，１３，１７，２０，２８，３１，
３９，８０，８１，８３，８９，２２５，２２７
Ｃ．Ｉ．ダイレクト．オレンジ ２６，２９，６２，１０２
Ｃ．Ｉ．ダイレクト．ブルー １，２，６，１５，２２，２５，７１，７６，
７９，８６，８７，９０，９８，１６３，１６５，１９９，２０２
Ｃ．Ｉ．ダイレクト．ブラック １９，２２，３２，３８，５１，５６，
７１，７４，７５，７７，１５４，１６８，１７１
【０００７】
塩基性染料として
Ｃ．Ｉ．ベーシック．イエロー １，２，１１，１３，１４，１５，１９，
２１，２３，２４，２５，２８，２９，３２，３６，４０，４１，４５，
４９，５１，５３，６３，６４，６５，６７，７０，７３，７７，８７，９１
Ｃ．Ｉ．ベーシック．レッド ２，１２，１３，１４，１５，１８，２２，
２３，２４，２７，２９，３５，３６，３８，３９，４６，４９，５１，
５２，５４，５９，６８，６９，７０，７３，７８，８２，１０２，１０４，
１０９，１１２
Ｃ．Ｉ．ベーシック．ブルー １，３，５，７，９，２１，２２，２６，
３５，４１，４５，４７，５４，６２，６５，６６，６７，６９，７５，
７７，７８，８９，９２，９３，１０５，１１７，１２０，１２２，１２４，
１２９，１３７，１４１，１４７，１５５
Ｃ．Ｉ．ベーシック．ブラック ２，８
【０００８】
反応性染料として
Ｃ．Ｉ．リアクティブ．ブラック ３，４，７，１１，１２，１７
Ｃ．Ｉ．リアクティブ．イエロー １，５，１１，１３，１４，２０，２１，
２２，２５，４０，４７，５１，５５，６５，６７
Ｃ．Ｉ．リアクティブ．レッド １，１４，１７，２５，２６，３２，３７，
４４，４６，５５，６０，６６，７４，７９，９６，９７
Ｃ．Ｉ．リアクティブ．ブルー １，２，７，１４，１５，２３，３２，
３５，３８，４１，６３，８０，９５
等が使用できる。
【０００９】
顔料としては、有機顔料として
アゾ系、フタロシアニン系、アントラキノン系、キナクリドン系、ジオキサジン系、インジゴ系、チオインジゴ系、ペリレン系、イソインドレノン系、アニリンブラック、アゾメチン系、ローダミンＢレーキ顔料、カーボンブラック等が挙げられ、
無機顔料として
酸化鉄、酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、紺青、カドミウムレッド、クロムイエロー、金属粉等が挙げられる。
〈顔料分散剤〉
顔料分散剤としては、親水性高分子として天然系では、
アラビアガム、トラガンガム、グーアガム、カラヤガム、ローカストビーンガム、アラビノガラクトン、ペクチン、クインスシードデンプン等の植物性高分子、アルギン酸、カラギーナン、寒天等の海藻系高分子
ゼラチン、カゼイン、アルブミン、コラーゲン等の動物系高分子、キサンテンガム、デキストラン等の微生物系高分子、
半合成系では、
メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の繊維素系高分子
デンプングリコール酸ナトリウム、デンプンリン酸エステルナトリウム等のデンプン系高分子
アルギン酸ナトリウム、アルギン酸プロピレングリコールエステル等の海藻系高分子
純合成系では、
ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル等のビニル系高分子、
非架橋ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸及びそのアルカリ金属塩、水溶性スチレンアクリル樹脂等のアクリル系樹脂、
水溶性スチレンマレイン酸樹脂、水溶性ビニルナフタレンアクリル樹脂、水溶性ビニルナフタレンマレイン酸樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のアルカリ金属塩、
四級アンモニウムやアミノ基等のカチオン性官能基の塩を側鎖に有する高分子化合物、セラック等の天然高分子化合物等が挙げられる。
【００１０】
本発明のインクでは、インクの乾燥防止や溶解安定性向上等の目的で下記の有機溶媒を使用できる。
エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、グリセリン（グリセロール）、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，３−ブタントリオール、ペトリオール等の多価アルコール類、
エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類、
Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−ヒドロキシエチル−２−ピロリドン、２−ピロリドン、１，３−ジメチルイミダゾリジノン、ε−カプロラクタム等の含窒素複素環化合物、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド類、
モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等のアミン類、
ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物類、およびプロピレンカーボネート、炭酸エチレン、γ−ブチロラクトン等、
前記有機溶媒は、本発明のインクを所望の物性にするため、インクの乾燥を防止するために、また、溶解安定性を向上するため等の目的で複数混合して使用してもよい。
【００１１】
〈浸透剤〉
浸透剤としては、例えば下記の化合物が挙げられる。
ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、炭素鎖が５〜７の分岐しても良いアルキル鎖を有するジアルキルスルホ琥珀酸等のアニオン系界面活性剤
アセチレングリコール系、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系等のノニオン系界面活性剤
ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノアリルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールクロロフェニルエーテル等の多価アルコールのアルキル及びアリールエーテル類
フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、エタノール、２−プロパノール等の低級アルコール類、
【００１２】
本発明のインクには上記着色剤、溶媒の他に従来より知られている添加剤を加えることができる。
例えば、防腐防黴剤としては、
デヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、２−ピリジンチオール−１−オキサイドナトリウム、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム、ベンズイソチアゾリン−３−オン等が本発明に使用できる。
ｐＨ調整剤としては、調合されるインクに悪影響をおよぼさずにｐＨを７以上に調整できるものであれば、任意の物質を使用することができる。
その例として、
ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミン、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属元素の水酸化物、水酸化アンモニウム、第４級アンモニウム水酸化物、第４級ホスホニウム水酸化物、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩等が挙げられる。
キレート試薬としては、例えば、
エチレンジアミン四酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸ナトリウム、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸ナトリウム、ジエチレントリアミン五酢酸ナトリウム、ウラミル二酢酸ナトリウム等がある。
防錆剤としては、例えば、
酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオジグリコール酸アンモン、ジイソプロピルアンモニウムニトライト、四硝酸ペンタエリスリトール、ジシクロヘキシルアンモニウムニトライト等がある。
目詰まり防止剤としては、例えば、
尿素、ヒドロキシエチル尿素等の尿素誘導体等がある。
その他目的に応じて水溶性紫外線吸収剤、水溶性赤外線吸収剤を添加することもできる。
【００１３】
【実施例】
以下に本発明の実施例および比較例を示す。
【００１４】
実施例１
下記処方の組成物を６０℃で撹拌溶解し、室温にて放冷後、ｐＨが９〜１０になるように水酸化リチウム１０％水溶液にて調整し、これを０．２２μｍのテフロンフィルターにて濾過しインク１を作製した。このインク１の気泡周波数ν〔Ｈｚ〕と表面張力γ〔ｍＮ／ｍ〕の関係を図１に示した。
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１６８ ３重量％
２−ピロリドン ３重量％
ジエチレングリコール ４重量％
グリセリン １重量％
ＥＣＴＤ−３ＮＥＸ ０．１重量％
（日本サーファクタント工業化学製界面活性剤）
ノニポール４００（三洋化成製界面活性剤） ０．５重量％
サンアイバックＰ−１００（三愛石油製防腐防黴剤） ０．４重量％
イオン交換水 残 量
【００１５】
実施例２
下記組成物を用いる以外は実施例１と同様にし、インク２を作製した。
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１６８ ３重量％
２−ピロリドン ２重量％
ジエチレングリコール ２重量％
グリセリン １重量％
ＥＣＴＤ−３ＮＥＸ ０．１２重量％
（日本サーファクタント工業化学製界面活性剤）
ノニポール４００（三洋化成製界面活性剤） ０．５重量％
サンアイバックＰ−１００（三愛石油製防腐防黴剤） ０．４重量％
イオン交換水 残 量
【００１６】
実施例３
下記組成物を用いる以外は実施例１と同様にし、インク３を作製した。
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１６８ ３重量％
２−ピロリドン ２重量％
ジエチレングリコール ３重量％
グリセリン １重量％
ＥＣＴＤ−３ＮＥＸ ０．０８重量％
（日本サーファクタント工業化学製界面活性剤）
ノニポール４００（三洋化成製界面活性剤） ０．５重量％
サンアイバックＰ−１００（三愛石油製防腐防黴剤） ０．４重量％
イオン交換水 残 量
【００１７】
実施例４
下記組成物を用いる以外は実施例１と同様にし、インク４を作製した。
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１６８ ３重量％
２−ピロリドン ３重量％
ジエチレングリコール ４重量％
グリセリン １重量％
ＥＣＴＤ−３ＮＥＸ ０．１重量％
（日本サーファクタント工業化学製界面活性剤）
ノニポール４００（三洋化成製界面活性剤） １重量％
サンアイバックＰ−１００（三愛石油製防腐防黴剤） ０．４重量％
イオン交換水 残 量
【００１８】
実施例５
下記組成物を用いる以外は実施例１と同様にし、インク５を作製した。
ＰＲＯＪＥＴ ＦＡＳＴＢＬＡＣＫ２ ３重量％
（ＺＥＮＥＣＡ製染料）
２−ピロリドン ４重量％
ジエチレングリコール ３重量％
グリセリン １重量％
ＥＣＴＤ−３ＮＥＸ ０．１重量％
（日本サーファクタント工業化学製界面活性剤）
ノニポール４００（三洋化成製界面活性剤） ０．１重量％
サンアイバックＰ−１００（三愛石油製防腐防黴剤） ０．４重量％
イオン交換水 残 量
【００１９】
比較例１
実施例１において、ＥＣＴＤ−３ＮＥＸ（日本サーファクタント工業化学製界面活性剤）を添加しない以外は同様にしてインク６とした。
【００２０】
比較例２
実施例２において、ＥＣＴＤ−３ＮＥＸ（日本サーファクタント工業化学製界面活性剤）に変えて、ＢＴ７（日光ケミカルズ製界面活性剤）を添加した以外は同様にしてインク７とした。
【００２１】
比較例３
実施例３において、ＥＣＴＤ−３ＮＥＸ（日本サーファクタント工業化学製界面活性剤）の添加量を２重量％に変えた以外は同様にしてインク８とした。
【００２２】
比較例４
実施例５において、ジエチレングリコールに変えて、ジエチレングリコールモノブチルエーテルを１５重量％添加した以外は同様にしてインク９とした。
【００２３】
上記実施例１〜５及び比較例１〜５のインクについて下記の試験を行い、その結果を下表１に示す。
▲１▼表面張力測定
荏原電産製Ｓｅｎｓａ Ｄｙｎｅ６０００液体表面張力計を用い、２５℃にて気泡周波数ν＝１ないし５Ｈｚにおけるインクの表面張力γを測定し、本発明の条件を満たしているものを○、条件外を×とした。
▲２▼粘度測定
東機産業製Ｒ型粘度計シリーズ５００を用いて、３０℃にて標準コーンでのシェアレート５０％以上となる回転数で値の安定した粘度ηを測定した。
▲３▼画質
積層ＰＺＴを液室流路の加圧に使用したノズル径３２μｍ、６００ｄｐｉのノズルを有する記録周波数１６ｋＨｚのインクジェットプリンターにて印写を行い、画像滲み、濃度、ベタの埋まりを目視により総合的に判断した。良いものから○、△、×とした。
印字用紙は再生紙、上質紙、ボンド紙を含む市販の普通紙１０種に印字した。尚、この時の普通紙に対するインク付着量は１６ないし１７ｇ／ｍ２であった。
▲４▼印写休止時の信頼性
上記のプリンター動作中にキャップ、クリーニング等が行われないでどれだけ印字休止しても復帰できるかを調べ、噴射方向のずれ、あるいは吐出液滴の重量の変化を総合的に評価した。信頼性のあるものから○、△、×とした。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【効果】
（１）インク流路への優れた濡れ性により、高い信頼性で液室へのインク充填、気泡排出 等が行える。また、普通紙上への適度な濡れ性と、浸透性により、印写において良好 な画像を与える。
（２）優れた吐出信頼性と普通紙上での良好な乾燥性を得ることができる。
（３）前記請求項１および２の水性インクをインクジェット用インクに用いることで、高 い記録周波数に対応でき、高速印字が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】気泡周波数νと表面張力γの関係を示す図である。
【符号の説明】
Ａ インク１の気泡周波数νと表面張力γの関係
【技術分野】
本発明は、インクジェット記録用に適した水性インク、特に優れた吐出信頼性と、普通紙に対して画像濃度が高く、またフェザリング、裏抜けが少ない優れた画像特性を示す水性インクに関する。
【０００２】
【従来技術】
近年、インクジェットプリンターは低騒音、低ランニングコストといった利点から普及し、普通紙印字可能なカラープリンターも市場に投入されている。しかしながら、画像濃度、画像の色再現性、耐水性、耐光性、画像の乾燥性、画像滲み、画像裏抜けと吐出信頼性等全ての特性を満足することは難しい。特に、普通紙上での高画像品質と、インクジェットの吐出信頼性とを確保するためには、普通紙に対するインクの濡れ性や浸透性と、インクジェット記録装置内インク流路部材（以後、流路と省略）に対するインクの濡れ性や浸透性とを、両立できるよう制御せねばならず、諸物性に起因するインク処方にかかるウェイトは極めて大きい。
特開平６−１００８０８号公報には、炭素数が１〜４のアルキルアルコール、また、特開平６−１６６８４１号公報には炭素数４以下の一価アルコールが、共に画像品質向上を目的に添加されているが、これらのアルコール類には臭気があり、また安全性、長期保存安定性に問題があった。
特開平６−１３６３０６号公報には、スチレン−アクリル酸系共重合体が添加されたインクが開示されているが、十分な吐出信頼性が固定ヘッド型のプリンターでは得られないという問題があった。
特開平６−１０７９９０号公報、特開平６−３２２３０３号公報には、本出願人による特定の界面活性剤を添加したインクが、乾燥性に優れ、画質劣化も少ないことが開示されているが、必ずしも諸特性を満足せず、現状では更なる高画像濃度化、画像滲み低減が望まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高い信頼性で液室へのインク充填、気泡排出等が行え、また、普通紙上へ印字において良好な画像が形成できる水性インクおよび該水性インクを使用したインクジェット記録方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１は、水に分散または溶解する着色剤、水、浸透剤及び湿潤剤を主成分とする水性インクにおいて、（Ａ）浸透剤として（イ）ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩を０．０８〜０．１２重量％または（ロ）ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩を０．０８〜０．１２重量％及びポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルを０．１〜１．０重量％、および（Ｂ）湿潤剤としてジエチレングリコール、グリセリン、２−ピロリドンから選ばれる単独または複数混合の有機溶媒を５〜８重量％含有することを特徴とする該インクの最大気泡圧力法による２５℃で測定した気泡周波数ν〔Ｈｚ〕と表面張力γ〔ｍＮ／ｍ〕との関係が、下記条件を満たすものである水性インクに関する。
【数２】
１≦ν≦５において、２．５ν＋２７．５≦γ≦２．５ν＋４７．５
なお、ここで気泡周波数とは、最大気泡圧力法での表面張力測定時に用いるパラメータで、１秒単位の気泡数のことである。
前記数１の式においてγの上限は、主に流路に対して十分濡れ、吐出信頼性を得るために必要な範囲であり、前記上限条件以上では、インク流路により形成される、液室へのインク充填性や気泡排出性が著しく悪化する。上記条件でγの下限は、主に普通紙に対してフェザリングがすくなく、高い反射濃度の画像が得られるために必要な範囲であり、前記下限条件以下では、普通紙に着弾したときに不規則に拡散し、エッジシャープネスの欠けた画像になりやすく、また深さ方向への浸透も多いため、反射濃度も得られにくい。したがって該インクが上記範囲にあるとき、インクジェット用インクとして優れた特性を示す。
本発明の第２は、３０℃で測定した粘度ηが２ｍＰａ・ｓ以下、好ましくは１．４〜２．０ｍＰａ・ｓに調整されたものである請求項１記載の水性インクに関する。該水性インクの粘度が２ｍＰａ・ｓを超えて大きくなると、ノズルでの吐出不良を起こしやすく、また普通紙上ではにじみにくいものの、乾燥性が低下するため、排紙時の裏移りの原因となる等の不具合を生じる。
本発明の第３は、記録信号に応じてインクを噴射して画像を得るインクジェット記録方法において、請求項１または２記載の水性インクを用いて、インクジェット記録周波数を８ｋＨｚ以上、好ましくは８〜２０ｋＨｚで記録することを特徴とするインクジェット記録方法に関する。このように周波数８ｋＨｚ以上で行うことにより、８ｋＨｚ未満で行なう場合に比較して高速で印字できるという効果を奏することができる。
本発明の第４は、記録信号に応じてインクを噴射して画像を得るインクジェット記録方法において、請求項１または２記載の水性インクを用いて、普通紙に対するインク付着量を２．５〜２５０ｇ／ｍ ２ の範囲で記録することを特徴とするインクジェット記録方法に関する。
【０００５】
以下、本発明の水性インクを構成する成分を具体的に説明する。
〈着色剤〉
着色剤としては、例えば下記の染料および／または顔料を単独、必要に応じて混合して用いることができる。用いられる水溶性染料としては、カラーインデックスにおいて酸性染料、直接性染料、塩基性染料、反応性染料、食用染料に分類される染料で、耐水、耐光性が優れたものが用いられる。これらは効果が疎外されない範囲で添加される。
これら染料を具体的に挙げれば、
酸性染料および食用染料として
Ｃ．Ｉ．アシッド．イエロー １７，２３，４２，４４，７９，１４２
Ｃ．Ｉ．アシッド．レッド １，８，１３，１４，１８，２６，２７，３５，
３７，４２，５２，８２，８７，８９，９２，９７，１０６，１１１，
１１４，１１５，１３４，１８６，２４９，２５４，２８９
Ｃ．Ｉ．アシッド．ブルー ９，２９，４５，９２，２４９
Ｃ．Ｉ．アシッド．ブラツク １，２，７，２４，２６，９４
Ｃ．Ｉ．フード．イエロー ３，４
Ｃ．Ｉ．フード．レッド ７，９，１４
Ｃ．Ｉ．フード．ブラック １，２
【０００６】
直接性染料として
Ｃ．Ｉ．ダイレクト．イエロー １，１２，２４，２６，３３，４４，５０，
８６，１２０，１３２，１４２，１４４
Ｃ．Ｉ．ダイレクト．レッド １，４，９，１３，１７，２０，２８，３１，
３９，８０，８１，８３，８９，２２５，２２７
Ｃ．Ｉ．ダイレクト．オレンジ ２６，２９，６２，１０２
Ｃ．Ｉ．ダイレクト．ブルー １，２，６，１５，２２，２５，７１，７６，
７９，８６，８７，９０，９８，１６３，１６５，１９９，２０２
Ｃ．Ｉ．ダイレクト．ブラック １９，２２，３２，３８，５１，５６，
７１，７４，７５，７７，１５４，１６８，１７１
【０００７】
塩基性染料として
Ｃ．Ｉ．ベーシック．イエロー １，２，１１，１３，１４，１５，１９，
２１，２３，２４，２５，２８，２９，３２，３６，４０，４１，４５，
４９，５１，５３，６３，６４，６５，６７，７０，７３，７７，８７，９１
Ｃ．Ｉ．ベーシック．レッド ２，１２，１３，１４，１５，１８，２２，
２３，２４，２７，２９，３５，３６，３８，３９，４６，４９，５１，
５２，５４，５９，６８，６９，７０，７３，７８，８２，１０２，１０４，
１０９，１１２
Ｃ．Ｉ．ベーシック．ブルー １，３，５，７，９，２１，２２，２６，
３５，４１，４５，４７，５４，６２，６５，６６，６７，６９，７５，
７７，７８，８９，９２，９３，１０５，１１７，１２０，１２２，１２４，
１２９，１３７，１４１，１４７，１５５
Ｃ．Ｉ．ベーシック．ブラック ２，８
【０００８】
反応性染料として
Ｃ．Ｉ．リアクティブ．ブラック ３，４，７，１１，１２，１７
Ｃ．Ｉ．リアクティブ．イエロー １，５，１１，１３，１４，２０，２１，
２２，２５，４０，４７，５１，５５，６５，６７
Ｃ．Ｉ．リアクティブ．レッド １，１４，１７，２５，２６，３２，３７，
４４，４６，５５，６０，６６，７４，７９，９６，９７
Ｃ．Ｉ．リアクティブ．ブルー １，２，７，１４，１５，２３，３２，
３５，３８，４１，６３，８０，９５
等が使用できる。
【０００９】
顔料としては、有機顔料として
アゾ系、フタロシアニン系、アントラキノン系、キナクリドン系、ジオキサジン系、インジゴ系、チオインジゴ系、ペリレン系、イソインドレノン系、アニリンブラック、アゾメチン系、ローダミンＢレーキ顔料、カーボンブラック等が挙げられ、
無機顔料として
酸化鉄、酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、紺青、カドミウムレッド、クロムイエロー、金属粉等が挙げられる。
〈顔料分散剤〉
顔料分散剤としては、親水性高分子として天然系では、
アラビアガム、トラガンガム、グーアガム、カラヤガム、ローカストビーンガム、アラビノガラクトン、ペクチン、クインスシードデンプン等の植物性高分子、アルギン酸、カラギーナン、寒天等の海藻系高分子
ゼラチン、カゼイン、アルブミン、コラーゲン等の動物系高分子、キサンテンガム、デキストラン等の微生物系高分子、
半合成系では、
メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の繊維素系高分子
デンプングリコール酸ナトリウム、デンプンリン酸エステルナトリウム等のデンプン系高分子
アルギン酸ナトリウム、アルギン酸プロピレングリコールエステル等の海藻系高分子
純合成系では、
ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル等のビニル系高分子、
非架橋ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸及びそのアルカリ金属塩、水溶性スチレンアクリル樹脂等のアクリル系樹脂、
水溶性スチレンマレイン酸樹脂、水溶性ビニルナフタレンアクリル樹脂、水溶性ビニルナフタレンマレイン酸樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のアルカリ金属塩、
四級アンモニウムやアミノ基等のカチオン性官能基の塩を側鎖に有する高分子化合物、セラック等の天然高分子化合物等が挙げられる。
【００１０】
本発明のインクでは、インクの乾燥防止や溶解安定性向上等の目的で下記の有機溶媒を使用できる。
エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、グリセリン（グリセロール）、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，３−ブタントリオール、ペトリオール等の多価アルコール類、
エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類、
Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−ヒドロキシエチル−２−ピロリドン、２−ピロリドン、１，３−ジメチルイミダゾリジノン、ε−カプロラクタム等の含窒素複素環化合物、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド類、
モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等のアミン類、
ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物類、およびプロピレンカーボネート、炭酸エチレン、γ−ブチロラクトン等、
前記有機溶媒は、本発明のインクを所望の物性にするため、インクの乾燥を防止するために、また、溶解安定性を向上するため等の目的で複数混合して使用してもよい。
【００１１】
〈浸透剤〉
浸透剤としては、例えば下記の化合物が挙げられる。
ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、炭素鎖が５〜７の分岐しても良いアルキル鎖を有するジアルキルスルホ琥珀酸等のアニオン系界面活性剤
アセチレングリコール系、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系等のノニオン系界面活性剤
ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノアリルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールクロロフェニルエーテル等の多価アルコールのアルキル及びアリールエーテル類
フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、エタノール、２−プロパノール等の低級アルコール類、
【００１２】
本発明のインクには上記着色剤、溶媒の他に従来より知られている添加剤を加えることができる。
例えば、防腐防黴剤としては、
デヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、２−ピリジンチオール−１−オキサイドナトリウム、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム、ベンズイソチアゾリン−３−オン等が本発明に使用できる。
ｐＨ調整剤としては、調合されるインクに悪影響をおよぼさずにｐＨを７以上に調整できるものであれば、任意の物質を使用することができる。
その例として、
ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミン、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属元素の水酸化物、水酸化アンモニウム、第４級アンモニウム水酸化物、第４級ホスホニウム水酸化物、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩等が挙げられる。
キレート試薬としては、例えば、
エチレンジアミン四酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸ナトリウム、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸ナトリウム、ジエチレントリアミン五酢酸ナトリウム、ウラミル二酢酸ナトリウム等がある。
防錆剤としては、例えば、
酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオジグリコール酸アンモン、ジイソプロピルアンモニウムニトライト、四硝酸ペンタエリスリトール、ジシクロヘキシルアンモニウムニトライト等がある。
目詰まり防止剤としては、例えば、
尿素、ヒドロキシエチル尿素等の尿素誘導体等がある。
その他目的に応じて水溶性紫外線吸収剤、水溶性赤外線吸収剤を添加することもできる。
【００１３】
【実施例】
以下に本発明の実施例および比較例を示す。
【００１４】
実施例１
下記処方の組成物を６０℃で撹拌溶解し、室温にて放冷後、ｐＨが９〜１０になるように水酸化リチウム１０％水溶液にて調整し、これを０．２２μｍのテフロンフィルターにて濾過しインク１を作製した。このインク１の気泡周波数ν〔Ｈｚ〕と表面張力γ〔ｍＮ／ｍ〕の関係を図１に示した。
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１６８ ３重量％
２−ピロリドン ３重量％
ジエチレングリコール ４重量％
グリセリン １重量％
ＥＣＴＤ−３ＮＥＸ ０．１重量％
（日本サーファクタント工業化学製界面活性剤）
ノニポール４００（三洋化成製界面活性剤） ０．５重量％
サンアイバックＰ−１００（三愛石油製防腐防黴剤） ０．４重量％
イオン交換水 残 量
【００１５】
実施例２
下記組成物を用いる以外は実施例１と同様にし、インク２を作製した。
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１６８ ３重量％
２−ピロリドン ２重量％
ジエチレングリコール ２重量％
グリセリン １重量％
ＥＣＴＤ−３ＮＥＸ ０．１２重量％
（日本サーファクタント工業化学製界面活性剤）
ノニポール４００（三洋化成製界面活性剤） ０．５重量％
サンアイバックＰ−１００（三愛石油製防腐防黴剤） ０．４重量％
イオン交換水 残 量
【００１６】
実施例３
下記組成物を用いる以外は実施例１と同様にし、インク３を作製した。
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１６８ ３重量％
２−ピロリドン ２重量％
ジエチレングリコール ３重量％
グリセリン １重量％
ＥＣＴＤ−３ＮＥＸ ０．０８重量％
（日本サーファクタント工業化学製界面活性剤）
ノニポール４００（三洋化成製界面活性剤） ０．５重量％
サンアイバックＰ−１００（三愛石油製防腐防黴剤） ０．４重量％
イオン交換水 残 量
【００１７】
実施例４
下記組成物を用いる以外は実施例１と同様にし、インク４を作製した。
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１６８ ３重量％
２−ピロリドン ３重量％
ジエチレングリコール ４重量％
グリセリン １重量％
ＥＣＴＤ−３ＮＥＸ ０．１重量％
（日本サーファクタント工業化学製界面活性剤）
ノニポール４００（三洋化成製界面活性剤） １重量％
サンアイバックＰ−１００（三愛石油製防腐防黴剤） ０．４重量％
イオン交換水 残 量
【００１８】
実施例５
下記組成物を用いる以外は実施例１と同様にし、インク５を作製した。
ＰＲＯＪＥＴ ＦＡＳＴＢＬＡＣＫ２ ３重量％
（ＺＥＮＥＣＡ製染料）
２−ピロリドン ４重量％
ジエチレングリコール ３重量％
グリセリン １重量％
ＥＣＴＤ−３ＮＥＸ ０．１重量％
（日本サーファクタント工業化学製界面活性剤）
ノニポール４００（三洋化成製界面活性剤） ０．１重量％
サンアイバックＰ−１００（三愛石油製防腐防黴剤） ０．４重量％
イオン交換水 残 量
【００１９】
比較例１
実施例１において、ＥＣＴＤ−３ＮＥＸ（日本サーファクタント工業化学製界面活性剤）を添加しない以外は同様にしてインク６とした。
【００２０】
比較例２
実施例２において、ＥＣＴＤ−３ＮＥＸ（日本サーファクタント工業化学製界面活性剤）に変えて、ＢＴ７（日光ケミカルズ製界面活性剤）を添加した以外は同様にしてインク７とした。
【００２１】
比較例３
実施例３において、ＥＣＴＤ−３ＮＥＸ（日本サーファクタント工業化学製界面活性剤）の添加量を２重量％に変えた以外は同様にしてインク８とした。
【００２２】
比較例４
実施例５において、ジエチレングリコールに変えて、ジエチレングリコールモノブチルエーテルを１５重量％添加した以外は同様にしてインク９とした。
【００２３】
上記実施例１〜５及び比較例１〜５のインクについて下記の試験を行い、その結果を下表１に示す。
▲１▼表面張力測定
荏原電産製Ｓｅｎｓａ Ｄｙｎｅ６０００液体表面張力計を用い、２５℃にて気泡周波数ν＝１ないし５Ｈｚにおけるインクの表面張力γを測定し、本発明の条件を満たしているものを○、条件外を×とした。
▲２▼粘度測定
東機産業製Ｒ型粘度計シリーズ５００を用いて、３０℃にて標準コーンでのシェアレート５０％以上となる回転数で値の安定した粘度ηを測定した。
▲３▼画質
積層ＰＺＴを液室流路の加圧に使用したノズル径３２μｍ、６００ｄｐｉのノズルを有する記録周波数１６ｋＨｚのインクジェットプリンターにて印写を行い、画像滲み、濃度、ベタの埋まりを目視により総合的に判断した。良いものから○、△、×とした。
印字用紙は再生紙、上質紙、ボンド紙を含む市販の普通紙１０種に印字した。尚、この時の普通紙に対するインク付着量は１６ないし１７ｇ／ｍ２であった。
▲４▼印写休止時の信頼性
上記のプリンター動作中にキャップ、クリーニング等が行われないでどれだけ印字休止しても復帰できるかを調べ、噴射方向のずれ、あるいは吐出液滴の重量の変化を総合的に評価した。信頼性のあるものから○、△、×とした。
【００２４】
【表１】
【効果】
（１）インク流路への優れた濡れ性により、高い信頼性で液室へのインク充填、気泡排出 等が行える。また、普通紙上への適度な濡れ性と、浸透性により、印写において良好 な画像を与える。
（２）優れた吐出信頼性と普通紙上での良好な乾燥性を得ることができる。
（３）前記請求項１および２の水性インクをインクジェット用インクに用いることで、高 い記録周波数に対応でき、高速印字が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】気泡周波数νと表面張力γの関係を示す図である。
【符号の説明】
Ａ インク１の気泡周波数νと表面張力γの関係
Claims (4)
- 水に分散または溶解する着色剤、水、浸透剤及び湿潤剤を主成分とする水性インクにおいて、（Ａ）浸透剤として（イ）ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩を０．０８〜０．１２重量％または（ロ）ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩を０．０８〜０．１２重量％及びポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルを０．１〜１．０重量％、および（Ｂ）湿潤剤としてジエチレングリコール、グリセリン、２−ピロリドンから選ばれる単独または複数混合の有機溶媒を５〜８重量％含有することを特徴とする該インクの最大気泡圧力法による２５℃で測定した気泡周波数ν〔Ｈｚ〕と表面張力γ〔ｍＮ／ｍ〕との関係が、下記条件を満たすものである水性インク。
- ３０℃で測定した粘度ηが２ｍＰａ・ｓ以下に調整されたものである請求項１記載の水性インク。
- 記録信号に応じてインクを噴射して画像を得るインクジェット記録方法において、請求項１または２記載の水性インクを用いて、インクジェット記録周波数を８ｋＨｚ以上で記録することを特徴とするインクジェット記録方法。
- 記録信号に応じてインクを噴射して画像を得るインクジェット記録方法において、請求項１または２記載の水性インクを用いて、普通紙に対するインク付着量を２．５〜２５０ｇ／ｍ ２ の範囲で記録することを特徴とするインクジェット記録方法。
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