JP3936543B2 - 顔料分散液及びそれを用いたインクジェット用インク並びに画像形成方法 - Google Patents

顔料分散液及びそれを用いたインクジェット用インク並びに画像形成方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷物の耐光性、色調の鮮明性、吐出安定性、液安定性の優れる顔料分散液、該顔料分散液を用いたインクジェット用インク及び画像形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
インクジェット記録方式は他の記録方式に比べてプロセスが簡単であるためフルカラー化が容易であり、簡略な構成の装置であっても高解像度の画像が得られる利点がある。インクジェット用インクとしては各種の水溶性染料を水、又は水と有機溶剤との混合液に溶解させた染料系インクが使用されているが、染料系インクは色調の鮮明性は優れているものの耐光性に劣る欠点があった。一方カーボンブラックや各種の有機顔料を分散させた顔料系インクは染料系インクと比較して耐光性に優れるため盛んに研究されている。しかし顔料系インクは染料系インクと比べてノズルの目詰まりが生じやすく、色域が狭い傾向がある。ノズルの目詰まりや色域を改善するには顔料の平均粒径を小さくし、かつ経時の平均粒径の安定性を向上させる必要があるが、現在多く用いられているスチレン−アクリル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体(特開昭56−147863等)、ナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物(特開昭61−083267等)等の高分子分散剤を用いたインク、ポリエチレングリコールアルキルフェニルエーテル(特開平5−105837等)、ポリエチレングリコールアルキルフェニルエーテル硫酸塩(特開平10−168367等)、ポリエチレングリコールアルキルフェニルエーテルリン酸塩(特開平10−88050等)等の界面活性剤を用いたインクのいずれにおいても顔料の平均粒径が大きく、平均粒径の安定性、吐出安定性に劣るものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような事情に鑑みなされたもので、顔料の平均粒径が小さく、かつ平均粒径の安定性、吐出安定性の優れた顔料分散液及びインクジェット用インクを提供することを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意検討した結果、分散剤として下記一般式(1)で表される化合物を用いること、更に好ましくは前記特定の分散剤と下記一般式(2)、(3)及び(4)よりなる群から選ばれた少なくとも一種の化合物を含有する特定の添加剤を併用することにより上記課題が解決されることを見出し本発明に到達することができた。
【0005】
【化3】
Figure 0003936543
(R1はH又は炭素数1〜20のアルキル基、フェニル基、置換フェニル基、ナフチル基、kは0〜7の整数、A1はオキシエチレン単位又はオキシプロピレン単位又はオキシエチレン単位とオキシプロピレン単位との混合、A2はオキシエチレン単位又はオキシプロピレン単位又はオキシエチレン単位とオキシプロピレン単位との混合、i、jはそれぞれ0以上の整数で、i+jは31以上100以下の整数、M1はH、Li、Na、K、N+2345(R2、R3、R4、R5はそれぞれ水素元素、メチル基、エチル基、2−ヒドロキシエチル基、3−ヒドロキシプロピル基のうちのいずれか)よりなる群から選ばれた少なくとも一種、p、qはそれぞれ1以上の整数でp+q=3を表す)
前記一般式(1)で示される分散剤で、R1の炭素数が20を超えると分散安定性が劣り、粘度も上昇する傾向がある。i+jは好ましくは31以上100以下、さらに好ましくは31以上80以下である。i+jが100より大きいと分散液及びインクの粘度が高くなり、さらに平均粒径の安定性に劣る傾向がある。またp、qについてはp=1、q=2又はp=2、q=1のいずれも可能である。
【0006】
【化4】
Figure 0003936543
〔前式(2)中、R6は炭素数8〜14のアルキル基、A3はオキシエチレン単位又はオキシプロピレン単位又はオキシエチレン単位とオキシプロピレン単位との混合、mは3〜16の整数を表す。
前式(3)中、M2はH、Li、Na、K及びN+891011(R8、R9、R10、R11はそれぞれ水素元素、メチル基、エチル基、2−ヒドロキシエチル基、3−ヒドロキシプロピル基うちのいずれか)よりなる群から選ばれた少なくとも一種、R7は炭素数1〜20のアルキル基を表す。
前式(4)中、R12は炭素数1〜20のアルキル基、A4はオキシエチレン単位又はオキシプロピレン単位又はオキシエチレン単位とオキシプロピレン単位との混合、xは1〜12の整数、M3はH、Li、Na、K及びN+13141516(R13、R14、R15、R16はそれぞれ水素元素、メチル基、エチル基、2−ヒドロキシエチル基、3−ヒドロキシプロピル基のうちのいずれか)よりなる群から選ばれた少なくとも一種を表す。〕
【0007】
前記一般式(2)の化合物のR6は、炭素数8〜14のアルキル基が好ましい。炭素数7以下又は15以上では平均粒径の安定性に劣る傾向がある。また、mは3〜16の整数が好ましい。mが2以下又は17以上では粒径安定化の効果が小さい。
前記一般式(3)の化合物のR7は炭素数1〜20のアルキル基が好ましい。R7が水素原子又は炭素数21以上のアルキル基では平均粒径の安定性に劣る傾向がある。
前記一般式(4)の化合物のR12が水素原子又は炭素数21以上のアルキル基では顔料分散液中の顔料微粒子の粒径安定化の効果が小さい。一方A4としてはオキシエチレン単位、オキシプロピレン単位、オキシエチレン単位とオキシプロピレン単位の混合のいずれも好適に使用できる。xは1〜12の整数が好ましい。xが0又は13以上では平均粒径の安定性に劣る傾向がある。
【0008】
本発明の具体的構成としては、以下の手段が挙げられる。
本発明の第1は、少なくとも顔料、分散剤及び水を有して構成され、かつ、分散剤として前記一般式(1)で示される化合物のうち、少なくとも1種を用いることを特徴とする顔料分散液にある。
【0009】
本発明の第2は、添加剤として、前記一般式(2)、(3)及び(4)よりなる群から選ばれた少なくとも一種の化合物をさらに含有することを特徴とする前記第1の顔料分散液にある。
【0010】
本発明の第3は、顔料としてピグメントイエロー138及び/又はピグメントレッド122を用いることを特徴とする前記第1〜2の顔料分散液にある。
【0011】
本発明の第4は、顔料としてピグメントブルー15、ピグメントブルー15:1、ピグメントブルー15:2、ピグメントブルー15:3及びピグメントブルー15:4よりなる群から選ばれた少なくとも一種を用いることを特徴とする前記第1〜3の顔料分散液にある。
【0012】
本発明の第5は、顔料に対する分散剤の比率が1/15以上1以下であることを特徴とする前記第1〜4の顔料分散液にある。
【0013】
本発明の第6は、顔料の平均粒径が20nm以上200nm以下であることを特徴とする前記第1〜5の顔料分散液にある。
【0014】
本発明の第7は、顔料濃度が5%以上30%以下であることを特徴とする前記第1〜6の顔料分散液にある。
【0015】
本発明の第8は、前記第1〜7のいずれかの顔料分散液に添加剤として水、水溶性有機溶剤、界面活性剤、防腐剤のうち少なくとも1種を加えて調製することを特徴とするインクジェット用インクにある。
【0016】
本発明の第9は、顔料の平均粒径が20nm以上200nm以下であることを特徴とする前記第8のインクジェット用インクにある。
【0017】
本発明の第10は、顔料濃度が1%以上7%以下であることを特徴とする前記8又は9のインクジェット用インクにある。
【0018】
本発明の第11は、前記第8〜10のいずれかのインクを用いてピエゾ方式のインクジェットプリンタで印字することを特徴とする画像形成方法にある。
【0019】
本発明の第12は、前記第8〜10のいずれかのインクを用いてサーマルインクジェット方式のインクジェットプリンタで印字することを特徴とする画像形成方法にある。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に詳しく説明する。
本発明の顔料分散液は、少なくとも顔料と分散剤からなり、分散剤として前記一般式(1)で示される化合物のうち、少なくとも1種を用いることを特徴とする顔料分散液である。この顔料分散液は特にインクジェット用途に好適に利用することができる。
また本発明のインクジェット用インクは、前述の顔料分散液に添加剤として前記一般式(2)、(3)及び(4)よりなる群から選ばれた少なくとも一種の化合物を加えて調製することを特徴とするインクジェット用インクである。
上記分散剤を用いると、顔料の平均粒径の小さく、かつ平均粒径の安定性の優れた分散液及び、平均粒径の安定性、吐出安定性の優れたインクジェット用インクを得ることができる。
【0021】
本発明において、前記一般式(1)の化合物と前記一般式(2)の化合物の含有量比率は、重量比で99.99/0.01〜60/40であることが好ましい。99.99/0.01より大きい場合は一般式(2)の添加効果がほとんど無い為、顔料分散液中の顔料微粒子の粒径安定化効果の向上の程度が小さく、60/40より小さい場合もやはり粒径安定化効果の向上の程度は小さくなる。
【0022】
本発明において、前記一般式(1)の化合物と一般式(3)の化合物の含有量比率も同上の理由から99.99/0.01〜60/40であることが好ましい。また、一般式(1)の化合物と一般式(4)の化合物の含有量比率も同上の理由から99.99/0.01〜60/40であることが好ましい。
【0023】
本発明に用いる顔料としては、イエロー顔料としては、ピグメントイエロー1、ピグメントイエロー2、ピグメントイエロー3、ピグメントイエロー12、ピグメントイエロー13、ピグメントイエロー14、ピグメントイエロー16、ピグメントイエロー17、ピグメントイエロー73、ピグメントイエロー74、ピグメントイエロー75、ピグメントイエロー83、ピグメントイエロー93、ピグメントイエロー95、ピグメントイエロー97、ピグメントイエロー98、ピグメントイエロー114、ピグメントイエロー120、ピグメントイエロー128、ピグメントイエロー129、ピグメントイエロー138、ピグメントイエロー150、ピグメントイエロー151、ピグメントイエロー154、ピグメントイエロー155、ピグメントイエロー180等が挙げられる。
【0024】
マゼンタ顔料としては、ピグメントレッド5、ピグメントレッド7、ピグメントレッド12、ピグメントレッド48(Ca)、ピグメントレッド48(Mn)、ピグメントレッド57(Ca)、ピグメントレッド57:1、ピグメントレッド112、ピグメントレッド122、ピグメントレッド123、ピグメントレッド168、ピグメントレッド184、ピグメントレッド202、ピグメントバイオレット19等が挙げられる。
【0025】
シアン顔料としては、ピグメントブルー1、ピグメントブルー2、ピグメントブルー3、ピグメントブルー15、ピグメントブルー15:3、ピグメントブルー15:4、ピグメントブルー16、ピグメントブルー22、ピグメントブルー60、バットブルー4、バットブルー60等が挙げられる。
なお、イエロー顔料としてピグメントイエロー138、マゼンタ顔料としてピグメントレッド122、シアン顔料としてピグメントブルー15を用いることにより、色調、耐光性が優れ、バランスの取れたインクを得ることができる。
【0026】
顔料に対する分散剤の比率は1/15以上1以下が好ましい。1/15未満では分散液及びインクの保存安定性が劣り、その結果ノズルの目詰まりが発生しやすい傾向があり、1より大きいと分散液及びインクの粘度が高すぎてインクジェット方式での印字が困難になる傾向がある。
【0027】
分散液及びインク中の顔料の平均粒径は20nm以上200nm以下が好ましい。顔料の平均粒径が200nmより大きいとノズルの目詰まりが生じやすくなるばかりでなく色調の鮮明性も劣り、20nm未満では顔料の分散が困難でありコストがかかるばかりでなく保存性、耐光性に劣る傾向がある。なお、本発明における平均粒径は、日機装(株)のマイクロトラックUPAで測定した値のことである。
【0028】
分散液の顔料濃度は5%以上30%以下が好ましい。5%未満では規定の顔料濃度のインクを調合する際により多くの分散液が必要なため生産性が劣り、30%より多いと分散液の粘度が高すぎて分散が困難になる傾向がある。
【0029】
分散液への添加剤としては、水の他に水溶性有機媒体としてメタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、イソブチルアルコール等のアルコール、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、プロピレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、グリセリン等の多価アルコール、上記多価アルコールと上記アルコールを脱水縮合して得られるモノエーテル誘導体及びジエーテル誘導体、N−メチルピロリドン、2−ピロリドン等のピロリドン誘導体、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン、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等のアルカノールアミン、防腐剤等が挙げられる。
【0030】
インクの顔料濃度は1%以上7%以下が好ましい。1%未満では画像濃度が低いため印字の鮮明さに欠け、7%より多いとインクの粘度が高くなる傾向があるばかりでなくノズルの目詰まりが発生しやすくなる。
インクへの添加剤としては、上記分散液への添加剤で記した材料と同様の材料が挙げられる。なお水溶性有機溶剤の含有量としては、記録液全量に対して0%以上50%以下が好ましい。
顔料分散液は、上記の顔料、分散剤、水や水溶性有機溶剤の混合物をサンドミル、ボールミル、ダイノーミル、ロールミル、ナノマイザー、ホモジナイザー等の公知の分散機で分散することによって得られる。またインクは、顔料分散液、水、水溶性有機溶剤、界面活性剤等を攪拌混合し、フィルター、遠心分離装置等で粗大粒子を濾過し、脱気することによって得られる。
【0031】
上記のインクを印字する方法としては連続噴射型あるいはオンデマンド型が挙げられる。オンデマンド型としてはピエゾ方式、サーマルインクジェット方式、バブルジェット方式、静電方式等が挙げられる。
【0032】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明をより詳細に説明するが、本発明は本実施例に限定されないものである。なお実施例中の部数は重量部を表すものである。
【0033】
実施例1
処方1
Figure 0003936543
上記の混合物をプレミックス後1リットルのベッセルに入れ、直径0.3mmのジルコニアビーズを900g加え、カンペ製バッチ式卓上サンドミルで48時間分散し、顔料分散液(A)を得た。
【0034】
実施例2
実施例1において、下記処方2に変更した他は実施例1と同様にして顔料分散液(B)を得た。
処方2
Figure 0003936543
【0035】
実施例3
実施例1において、下記処方3に変更した他は実施例1と同様にして顔料分散液(C)を得た。
処方3
Figure 0003936543
【0036】
実施例4
実施例1において、下記処方4に変更した他は実施例1と同様にして顔料分散液(D)を得た。
処方4
ピグメントイエロー138(東洋インキ製造社製、
LIONOGEN YELLOW 1010) 30部
一般式(1)の化合物(k=0、i=70、j=0、
1=オキシエチレン単位、M1=K、p=1、q=2) 15部
蒸留水 155部
【0037】
実施例5
実施例1においてピグメントレッド122の部数を15部、蒸留水の部数を170部に変更した他は実施例1と同様にして顔料分散液(E)を得た。
【0038】
実施例6
実施例1においてピグメントレッド122の部数を50部、一般式(1)の化合物の部数を12部、蒸留水の部数を138部に変更した他は実施例1と同様にして顔料分散液(F)を得た。
【0039】
比較例1
実施例1において下記処方5に変更する他は実施例1と同様にして顔料分散液(G)を得た。
処方5
Figure 0003936543
【0040】
比較例2
実施例1において下記処方6に変更する他は実施例1と同様にして顔料分散液(H)を得た。
処方6
ピグメントレッド122
(クラリアント社製、トナーマゼンタE02) 30部
ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル
(第一工業製薬社製、プライサーフA219B) 15部
蒸留水 155部
【0041】
比較例3
実施例1において下記処方7に変更する他は実施例1と同様にして顔料分散液(I)を得た。
処方7
ピグメントレッド122
(クラリアント社製、トナーマゼンタE02) 30部
一般式(1)の化合物(k=0、i=20、j=0、
1=オキシエチレン単位、M1=Na、p=1、q=2) 15部
パイオニンA−51−B(竹本油脂社製) 0.2部
蒸留水 155部
【0042】
比較例4
実施例1において下記処方8に変更する他は実施例1と同様にして顔料分散液(J)を得た。
処方8
ピグメントレッド122
(クラリアント社製、トナーマゼンタE02) 30部
一般式(1)の化合物(k=0、i=130、j=0、
1=オキシエチレン単位、M1=NH4、p=1、q=2) 15部
パイオニンA−51−B(竹本油脂社製) 0.2部
蒸留水 155部
【0043】
上記の方法で得られた顔料分散液(A)〜(J)を用いて下記インク処方1によりインクを調製し、30分攪拌後孔径0.8μmのメンブランフィルターでろ過、真空脱気してインク(a)〜(j)を得た。ただしろ過不可能なサンプルについては未ろ過のまま評価した。
【0044】
インク処方1
顔料分散液 40.00部
グリセリン 7.50部
ジエチレングリコール 22.50部
2−ピロリドン 3.00部
ポリオキシエチレン(3)
アルキル(C13)エーテル酢酸ナトリウム 0.45部
蒸留水 76.55部
【0045】
上記の分散液(A)〜(J)及びインク(a)〜(j)に含まれる顔料の平均粒径、及び70℃で7日放置した後の平均粒径を測定した。さらに高温試験後のインクをEPSON社製インクジェットプリンタMJ−930C(ピエゾ方式)及びHP社のインクジェットプリンタDeskJet880C(サーマル方式)で印字し、吐出安定性を評価した。
【0046】
【表1】
Figure 0003936543
【0047】
【表2】
Figure 0003936543
吐出安定性
○:ヘッドの目詰まりなし
×:ヘッドの目詰まりあり
【0048】
【発明の効果】
本発明によれば、含まれる顔料の平均粒径が小さく、吐出安定性や色調の優れる顔料分散液及びインクジェット用インクが得られる。

Claims (12)

  1. 少なくとも顔料、分散剤及び水を有して構成され、かつ、分散剤として下記一般式(1)で示される化合物の少なくとも1種を用いることを特徴とする顔料分散液。
    Figure 0003936543
    (R1はH又は炭素数1〜20のアルキル基、フェニル基、置換フェニル基、ナフチル基、kは0〜7の整数、A1はオキシエチレン単位又はオキシプロピレン単位又はオキシエチレン単位とオキシプロピレン単位との混合、A2はオキシエチレン単位又はオキシプロピレン単位又はオキシエチレン単位とオキシプロピレン単位との混合、i、jはそれぞれ0以上の整数で、i+jは31以上100以下の整数、M1はH、Li、Na、K及びN+2345(R2、R3、R4、R5はそれぞれ水素元素、メチル基、エチル基、2−ヒドロキシエチル基、3−ヒドロキシプロピル基のうちのいずれか)よりなる群から選ばれた少なくとも一種、p、qはそれぞれ1以上の整数でp+q=3を表す)
  2. 下記一般式(2)、(3)及び(4)よりなる群から選ばれた少なくとも一種の化合物を含有することを特徴とする請求項1記載の顔料分散液。
    Figure 0003936543
    〔前式(2)中、R6は炭素数8〜14のアルキル基、A3はオキシエチレン単位又はオキシプロピレン単位又はオキシエチレン単位とオキシプロピレン単位との混合、mは3〜16の整数を表す。
    前式(3)中、M2はH、Li、Na、K及びN+891011(R8、R9、R10、R11はそれぞれ水素元素、メチル基、エチル基、2−ヒドロキシエチル基、3−ヒドロキシプロピル基うちのいずれか)よりなる群から選ばれた少なくとも一種、R7は炭素数1〜20のアルキル基を表す。
    前式(4)中、R12は炭素数1〜20のアルキル基、A4はオキシエチレン単位又はオキシプロピレン単位又はオキシエチレン単位とオキシプロピレン単位との混合、xは1〜12の整数、M3はH、Li、Na、K及びN+13141516(R13、R14、R15、R16はそれぞれ水素元素、メチル基、エチル基、2−ヒドロキシエチル基、3−ヒドロキシプロピル基のうちのいずれか)よりなる群から選ばれた少なくとも一種を表す。〕
  3. 顔料としてピグメントイエロー138及び/又はピグメントレッド122を用いることを特徴とする請求項1又は2記載の顔料分散液。
  4. 顔料としてピグメントブルー15、ピグメントブルー15:1、ピグメントブルー15:2、ピグメントブルー15:3及びピグメントブルー15:4よりなる群から選ばれた少なくとも一種を用いることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の顔料分散液。
  5. 顔料に対する分散剤の比率が1/15以上1以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の顔料分散液。
  6. 顔料の平均粒径が20nm以上200nm以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の顔料分散液。
  7. 顔料濃度が5%以上30%以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の顔料分散液。
  8. 請求項1〜7のいずれかに記載の顔料分散液に添加剤として水、水溶性有機溶剤、界面活性剤、防腐剤のうち少なくとも1種を加えて調製されたものであることを特徴とするインクジェット用インク。
  9. 顔料の平均粒径が20nm以上200nm以下であることを特徴とする請求項8記載のインクジェット用インク。
  10. 顔料濃度が1%以上7%以下であることを特徴とする請求項8又は9記載のインクジェット用インク。
  11. 請求項8〜10のいずれかに記載のインクを用いてピエゾ方式のインクジェットプリンタで印字することを特徴とする画像形成方法。
  12. 請求項8〜10のいずれかに記載のインクを用いてサーマルインクジェット方式のインクジェットプリンタで印字することを特徴とする画像形成方法。
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