JP3904437B2 - インクジェット用水性インク組成物およびインクセット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、力学的エネルギーおよび／または熱エネルギーによりインクを吐出、飛翔させ、被記録材に対して記録を行うインクジェット記録に好適に用いられる、プリンターヘッドの吐出不良（インクの目詰まり）が改善されたインクジェット用水性インク組成物およびインクセットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録法は、力学的作用および／または熱的作用を用いてインク小滴を形成し、これを紙などの被記録材（媒体）上に付着させ、ドットを形成して画像を記録する方法である。このインクジェット記録法は、パーソナルコンピュータなどのデジタル信号に応答して、媒体上に画像を記録するノンインパクト記録法の代表的なものである。また、このインクジェット記録法は、電子写真などの記録法で必要とされる現像や定着といったプロセスを含まないことから、装置の小型化が容易であると同時に、高速でかつ低騒音での記録が可能である。さらに、このようなオンデマンド型と呼ばれる記録法は、記録装置が比較的安価でかつカラー化が容易であることから、近年では事務用および家庭用パーソナルコンピューターの出力機器として広く用いられるようになってきた。
【０００３】
インクジェット記録法に最も望まれる特性は、電子写真なみの高画質な印刷を高速かつ安定的に行うことである。このような特性を満足するためには、媒体上においてインクの乾燥性を早める必要がある。その方法として、例えば、特公昭６１−３３８７０号公報には、アルコールアミンと油性染料を組み合わせたインクを用いる方法が開示されている。しかしながら、この方法では、印字品位に問題があった。
【０００４】
そこで、高品位に印刷を行う方法として、例えば、特開平１１−１２９４６０号公報には、印刷と同時に加熱を行う方法が開示されている。しかしながら、この方法では、熱伝導にムラが生じて、高品位の印字が保てなくなることがあり、また加熱に伴う消費電力の増加、すなわちランニングコストの増加が懸念される。
インクジェット記録において、インクの乾燥性を早めること（速乾性）と高品位印刷は相反する側面を持ち、両者を併せもつインクは実現されていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、浸透性に優れ、かつ高速印刷においても高品位の印字が可能なインクジェット用水性インク組成物を提供することを目的とする。また、本発明のインクジェット用水性インク組成物は、泡立ちにくく、たとえ泡が発生しても泡抜けし易いといった特長をも有する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、電導率が２５０μＳ／ｃｍ以下の水媒体、特定の染料から選択される色材、式（Ｉ）で表される化合物および特定量の水溶性有機溶剤を配合することにより、浸透性に優れ、かつ高速印刷においても高品位（高画質）印刷が可能なインクジェット用水性インク組成物を提供できることを見出し、本発明を完成するに到った。
特に、式（Ｉ）の化合物を配合することにより、プリンターヘッドの吐出不良を防止する、すなわちヘッドに対して遅滞なく、安定にインクを供給すると共に、紙媒体への浸透性を改良する、すなわち最適な浸透速度で滲みの少ない効率的な印字が可能になる。
【０００７】
かくして、本発明によれば、
（ａ）電導率が２５０μＳ／ｃｍ以下の水媒体、
（ｂ）染料から選択される色材、および
（ｃ）式（Ｉ）：
【０００８】
【化２】

【０００９】
（式中、ｎは１〜１０の整数、ｍは１〜１０の整数、ｘは１〜５０の整数、ｙは１〜２０の整数である）
で表される化合物（以下、「化合物１」という）のうち、化合物（Ａ）（式中、ｎ＝４、ｍ＝１０、ｘ＝１〜５、ｙ＝２）と化合物（Ｂ）（式中、ｎ＝４、ｍ＝１０、ｘ＝７〜５０、ｙ＝４）との２種の混合物
を含み、さらに水溶性有機溶剤を少なくとも１種含み、その配合量が１〜５０重量％であることを特徴とするインクジェット用水性インク組成物（以下、「インク組成物」という）が提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、色材としてシアン染料、マゼンタ染料およびイエロー染料をそれぞれ別々に含む上記のインク組成物を組み合わせたインクセット、さらにブラック染料を含む上記のインク組成物を組み合わせたインクセットが提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられる水媒体としては、電導率が２５０μＳ／ｃｍ以下の水、すなわち不純物の含有量が少ない高純度の水が挙げられる。水に含まれる不純物は、化合物１の作用を阻害して、本来期待される本発明の効果を充分に発揮しにくくするので好ましくない。
【００１２】
本発明で用いられる色材としては、基本的に水溶性染料であれば特に問題はなく、具体的には、酸性染料、直接染料、反応性染料などが挙げられる。これらの中でも、耐水性および耐光性に優れるもの、さらに安全性に優れるものを好適に用いることができる。
【００１３】
本発明で用いられる色材を、各色系ごとに染料のカラーインデックスナンバー（ＣＩ）で示す。
青系（シアン）としては、例えば、
アシッドブルー７，９，２９，４５，９２，２４９
ダイレクトブルー１，２，６，１５，２２，２５，７１，７６，７９，８６，９０，９８，１６３，１６５，１９９，２０２
リアクティブブルー１，２，７，１４，１５，２３，３２，３８，４１，６３，８０，９５
が挙げられ、これらの中でも、アシッドブルー７、アシッドブルー９およびダイレクトブルー１９９から選択される少なくとも１種のシアン染料が特に好ましい。
【００１４】
赤系（マゼンタ）としては、例えば、
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
ダイレクトレッド１，４，９，１３，１７，２０，２８，３１，３９，８０，８１，８３，８９，２２５，２２７
ダイレクトオレンジ２６，２９，６２，１０２
リアクティブレッド１，１４，１７，２５，２６，３２，３７，４４，４６，５５，５８，６０，６６，７４，７９，９６，９７，１４１，１４７，１８０，１８１
が挙げられ、これらの中でも、アシッドレッド５２、アシッドレッド２８９、リアクティブレッド５８、リアクティブレッド１４１およびリアクティブレッド１８０から選択される少なくとも１種のマゼンタ染料が特に好ましい。
【００１５】
黄色系（イエロー）としては、例えば、
アシッドイエロー１，７，１７，２３，４２，４４，７９，１４２
ダイレクトイエロー１，１２，２４，２６，３３，４４，５０，８６，１２０，１３２，１４２，１４４
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
が挙げられ、これらの中でも、アシッドイエロー１７、アシッドイエロー２３およびダイレクトイエロー８６から選択される少なくとも１種のイエロー染料が特に好ましい。
【００１６】
黒系（ブラック）としては、例えば、
フードブラック２
ダイレクトブラック１９，２２，３２，３８，５１，５６，７１，７４，７５，７７，１５４，１６８，１７１
リアクティブブラック３，４，７，１１，１２，１７
が挙げられ、これらの中でも、フードブラック２およびダイレクトブラック１５４から選択される少なくとも１種のブラック染料が特に好ましい。
【００１７】
色材の配合量は特に限定されないが、一般に０．０５〜２０重量％の範囲であり、好ましくは０．１〜１５重量％の範囲である。色材の配合量が０．０５重量％の未満の場合には、必要とされる色調、コントラストが得られ難くなるので好ましくない。また、色材の配合量が２０重量％を超える場合には、ノズル内で目詰まりが起こり易くなるので好ましくない。
【００１８】
本発明で用いられる化合物１は、一般式（Ｉ）で表される。
一般式（Ｉ）におけるｎは１〜１０の整数であり、ｍは１〜１０の整数であり、ｘは１〜５０の整数、好ましくは１〜３０の整数であり、ｙは１〜２０の整数、好ましくは１〜１０の整数である。
インク組成物が化合物１を含むことにより、プリンターヘッドの吐出不良が防止され、かつ紙媒体への浸透性が改良される。
【００１９】
化合物１としては、式（Ｉ）で表される化合物１の２種以上の混合物として用いるのが好ましく、次の化合物１の混合物が特に好ましい。
（Ａ）ｎ＝４、ｍ＝１０、ｘ＝５以下の整数、ｙ＝２
（Ｂ）ｎ＝４、ｍ＝１０、ｘ＝７以上の整数、ｙ＝４
【００２０】
上記の化合物１の混合物が好ましい理由は明らかではないが、以下のことが考えられる。
（Ａ）は水に対する溶解性が低いが、インク組成物に添加しても泡立ちにくく、プリンタノズルの部材に対する濡れ性が良好であるため、（A）の配合によりインク組成物を安定的に供給することができる。このような作用により、高速印刷を行った際にもインク組成物の供給がスムースに行われ、インク組成物内に泡が発生しにくく、発生した場合においても比較的泡が抜け易くなる。一方、（Ｂ）はインク小滴として吐出され、媒体に着弾した際、特に普通紙に印刷した際に、浸透速度を早める効果を発揮する。
【００２１】
さらに、化学式１は、式（II）、（III）および（IV）で表される化合物２、化合物３および化合物４と併用することができる。これらの併用により、さらに吐出特性に優れたインク組成物を得ることができる。
【００２２】
【化３】

【００２３】
化合物１の配合量は、化合物１が有する臨界ミセル濃度以上が好ましい。通常、０．０５〜５重量％程度、好ましくは０．１〜３重量％程度である。
化合物１の配合量が上記の範囲であれば、疎水性表面に対する濡れ性を改良することができる。すなわち、プリンター部材に対する濡れ性が良好となり、インクの供給がスムースになる。さらに、インクの泡立ちを抑制することができる利点がある。
【００２４】
本発明のインク組成物は、有機溶剤を少なくとも１種含むのが好ましく、有機溶剤は、水溶性有機溶剤であるのが好ましい。水溶性有機溶剤を含むことにより、印刷性能が向上するとともに、紙への浸透性をコントロールすることができる。水溶性有機溶剤を２種以上の混合物として用いる場合には、水よりも低い蒸気圧を有する水溶性有機溶剤を少なくとも１種類以上含むのが好ましい。これにより、インク組成物の乾燥固化を防止することができる。
【００２５】
有機溶剤の具体的な例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。
アミド類：ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど
エーテル類：１，４−ジオキサン、テトラヒドロフランなど
ケトン類：アセトンなど
【００２６】
グリコール類：ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコール、チオジグリコール、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、１，２，６−ヘキサントリオールなど
多価アルコールの低級アルキルエーテル類：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メチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、カルビトール（ジエチレングリコールモノエチルエーテル）、トリ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エチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテルなど
【００２７】
アルコール類；メタノール、エタノール、プロパノール、１，５−ペンタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，３−プロパンジオール、グリセリンなど
硫黄含有物：スルホラン、ジメチルスルホキシドなど
多官能物：ジメチルアミノエタノール、ジエチルアミノエタノール、トリエタノールアミン、モルホリンなど
窒素含有物：２−ピロリドン、Ｎ−メチルピロリドン、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクトンなど
【００２８】
これらの中でも、ポリエチレングリコール、ジエチレングリコール、エチルカルビトール、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、１，５−ペンタンジオール、グリセリン、２−ピロリドンおよびＮ−メチルピロリドンから選択される少なくとも１種の水溶性有機溶剤が好ましく、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、グリセリンおよび２−ピロリドンから選択される少なくとも１種の水溶性有機溶剤が特に好ましい。
【００２９】
有機溶剤の配合量は、１〜５０重量％の範囲であり、好ましくは１〜４０重量％の範囲、より好ましくは１０〜４０重量％の範囲である。有機溶剤の配合量が１重量％の未満の場合には、添加した有機溶剤の機能を発揮できないので好ましくない。また、有機溶剤の配合量が５０重量％を超える場合には、水の配合割合が低くなり、印刷した場合に媒体上で滲みが生じたり、乾燥性が著しく低下する現象が見られるので好ましくない。
【００３０】
本発明のインク組成物は、さらに、尿素、エチレン尿素、ヘキサグリセロール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタンおよびネオペンチルアルコールから選択される少なくとも１種を含むのが好ましく、中でもトリメチロールプロパンを含むのが特に好ましい。このような化合物を含むことにより、インク組成物の吐出性能を向上させることができる。
【００３１】
本発明のインク組成物には、所望の物性値を付与するために、必要に応じて添加剤を配合してもよい。そのような添加剤としては、界面活性剤、防カビ剤、ｐＨ調整剤、キレート化剤、防腐剤、紫外線吸収剤などが挙げられる。
【００３２】
防カビ剤としては、例えば、デヒドロ酢酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム、ソルビタン酸ナトリウムなどが挙げられる。
ｐＨ調整剤としては、トリエタノールアミン、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウムなどが挙げられる
【００３３】
本発明のインク組成物は、例えば、水に染料を添加し、室温で撹拌して染料を完全に溶解させた後、有機溶剤、その他の添加剤を順次添加し、最後に化合物１を添加し、室温で１時間撹拌した後、所望の大きさのフィルターで濾過することにより得られる。
【００３４】
本発明のインク組成物の諸物性は、適宜制御することができるが、本発明の好ましい態様によれば、インク組成物の粘度（２５℃）は、２０ｍＰａ・秒以下、好ましくは１５ｍＰａ・秒以下である。インク組成物の粘度が上記の範囲であれば、インクの吐出安定性を確保することができる。また、インク組成物の表面張力（２５℃）は、好ましくは２０〜５０ｍＮ／ｍである。
【００３５】
本発明によれば、上記のインク組成物からなるインクセット、具体的には、色材としてシアン染料、マゼンタ染料およびイエロー染料をそれぞれ含むインク組成物からなるインクセット、さらに色材としてブラック染料を含むインク組成物を含むインクセットが提供される。これらのインクセットは、発色性、カラーバランスに優れている。
【００３６】
【実施例】
本発明を実施例および比較例に基づいてさらに具体的に説明するが、これらの実施例により本発明が限定されるものではない。
【００３７】
表１の処方でインク組成物を調製した。すなわち、水に染料を添加し、室温で撹拌して染料を完全に溶解させた後、有機溶剤、その他の添加剤を順次添加し、最後に化合物１を添加し、室温で１時間撹拌した後、０．４５μｍのフィルターで濾過してインク組成物を得た。
【００３８】
なお、表１の数値はいずれの場合も重量部であり、合計量は１００である。
用いた化合物１は、次の２種の混合物である。
（Ａ）ｎ＝４、ｍ＝１０、ｘ＝５以下の整数、ｙ＝２
（Ｂ）ｎ＝４、ｍ＝１０、ｘ＝７以上の整数、ｙ＝４
【００３９】
【表１】

【００４０】
（実験１：高速印刷）
調製したインク組成物をそれぞれシャープ株式会社製のインクジェットプリンター（ＡＪ２０００）の改造機を用いて、印刷濃度５％として７ＰＰＭで連続的に印刷を行い、印字可能枚数を検討した。インクタンクにインク組成物を充填して空になるまでの印刷可能枚数は約２００枚である。
この実験では、インクタンクが空になった時点でインク組成物を再充填し、この作業を印刷ができなくなるまで繰り返し、そのときまでに印刷できた枚数を印刷可能枚数とした。印刷可能枚数が２００枚を超えた場合を「○」、１５０〜２００枚であった場合を「△」、１５０枚に満たない場合を「×」として評価した。得られた結果を表２に示す。
【００４１】
（実験２：乾燥速度）
調製したインク組成物をそれぞれ用いて２．５ｃｍ×１０ｃｍのベタを印刷し、印刷直後を起点として１５秒後に、印刷に用いたものと同質の紙を印刷面に押し当て、転写された場合を「×」、転写されなかった場合を「○」として評価した。得られた結果を表２に示す。
【００４２】
（実験３：滲み性評価）
調製したインク組成物をそれぞれ用いて、ＰＰＣ用紙（シャープ株式会社製、ＳＦ４ＡＭ３）に特定のパターンを印刷し、１日間放置した。その後、印字物のライン幅を測定し、滲みがないと仮定した場合のライン幅を１００としたときの相対値を求めた。相対値が１５０に満たない場合を「○」、１５０〜２５０であった場合を「△」、２５０を超える場合を「×」として評価した。得られた結果を表２に示す。
【００４３】
（実験４：泡立ち）
調製したインク組成物をそれぞれろうそくびん（５０ｍｌ）に入れて、２０秒間振とうして、５分後の泡高さを測定した。泡高さが１０ｍｍ以下の場合を「○」、１０ｍｍを超える場合を「×」として評価した。得られた結果を表２に示す。
【００４４】
【表２】

【００４５】
表２の結果から、次のことがわかる。
▲１▼実施例１〜６と比較例１〜５との比較から、化合物１を含み、かつ導電率が２５０μＳ／ｃｍ以下の水を用いた本発明のインク組成物は、連続的な高速印刷が可能であることがわかる。
▲２▼実験４の結果から、化合物１（Ｘ＝５以下）を含むことにより泡立ちが改良されることがわかる。
▲３▼実施例４〜６の結果から、化合物１にその他の界面活性剤を加えても悪影響がないことがわかる。
▲４▼実験３の結果から、化合物１を含むことにより滲み性が改良されることがわかる。
▲５▼実験３の結果から、有機溶剤が５０％以上含まれると滲み性が低下することがわかる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、浸透性に優れかつ高速印刷においても高品位の印字が可能なインクジェット用水性インク組成物を提供することができる。

Claims (11)

1. （ａ）電導率が２５０μＳ／ｃｍ以下の水媒体、
   （ｂ）染料から選択される色材、および
   （ｃ）式（Ｉ）：
   

   

   （式中、ｎは１〜１０の整数、ｍは１〜１０の整数、ｘは１〜５０の整数、ｙは１〜２０の整数である）
   で表される化合物のうち、化合物（Ａ）（式中、ｎ＝４、ｍ＝１０、ｘ＝１〜５、ｙ＝２）と化合物（Ｂ）（式中、ｎ＝４、ｍ＝１０、ｘ＝７〜５０、ｙ＝４）との２種の混合物
   を含み、さらに水溶性有機溶剤を少なくとも１種含み、その配合量が１〜５０重量％であることを特徴とするインクジェット用水性インク組成物。
2. 水溶性有機溶剤の少なくとも１種が、水よりも低い蒸気圧を有する水溶性有機溶剤である請求項１に記載のインクジェット用水性インク組成物。
3. 水溶性有機溶剤が、ポリエチレングリコール、ジエチレングリコール、エチルカルビトール、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、１，５−ペンタンジオール、グリセリン、２−ピロリドンおよびＮ−メチルピロリドンから選択される少なくとも１種である請求項１または２に記載のインクジェット用水性インク組成物。
4. さらに、尿素、エチレン尿素、ヘキサグリセロール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタンおよびネオペンチルアルコールから選択される少なくとも１種を含む請求項１〜３のいずれか１つに記載のインクジェット用水性インク組成物。
5. 式（Ｉ）で表される化合物の配合量が、臨界ミセル濃度以上である請求項１〜４のいずれか１つに記載のインクジェット用水性インク組成物。
6. 色材が、アシッドブルー７、アシッドブルー９およびダイレクトブルー１９９から選択される少なくとも１種のシアン染料である請求項１〜５のいずれか１つに記載のインクジェット用水性インク組成物。
7. 色材が、アシッドレッド５２、アシッドレッド２８９、リアクティブレッド５８、リアクティブレッド１４１およびリアクティブレッド１８０から選択される少なくとも１種のマゼンタ染料である請求項１〜５のいずれか１つに記載のインクジェット用水性インク組成物。
8. 色材が、アシッドイエロー１７、アシッドイエロー２３およびダイレクトイエロー８６から選択される少なくとも１種のイエロー染料である請求項１〜５のいずれか１つに記載のインクジェット用水性インク組成物。
9. 色材が、フードブラック２およびダイレクトブラック１５４から選択される少なくとも１種のブラック染料である請求項１〜５のいずれか１つに記載のインクジェット用水性インク組成物。
10. 色材としてシアン染料、マゼンタ染料およびイエロー染料をそれぞれ別々に含む請求項１〜８のいずれか１つに記載のインクジェット用水性インク組成物を組み合わせたインクセット。
11. 色材としてシアン染料、マゼンタ染料、イエロー染料およびブラック染料をそれぞれ別々に含む請求項１〜９のいずれか１つに記載のインクジェット用水性インク組成物を組み合わせたインクセット。