JP4127158B2 - インクジェット記録用水性インク - Google Patents

Description

本発明は、記録画像に漂白剤や殺菌・消毒剤等が付着した際の記録画像の消色又は変退色を改善できるインクジェット記録用水性インクに関する。

インクジェット記録方法は、例えば、静電吸引方法、圧電素子を用いてインクに機械的振動又は変位を与える方法、インクを加熱することにより気泡を発生させ、このときに発生する圧力を利用する方法等のインク吐出方法により、インク小滴を形成し、インク小滴の一部又は全部を紙等の記録媒体に付着させて記録を行うものである。
インクジェット記録方法は、現像・定着等のプロセスがなく、カラー化が容易であることから、近年、飛躍的に普及している。最近では、インクジェットプリンタによる印刷の高精細化及び高速化が急速に進み、更には、普通紙に印字可能なカラープリンタ等が主流となってきている。

このような状況下では、インクジェット記録方法に用いられるインクジェット記録用水性インクに求められる性能も高く、例えば、インクジェットプリンタのヘッド吐出部やインク流路内で目詰まりを起こさず安定した噴射が可能であること、鮮明な色調で充分に高い濃度の記録画像を与えること、画像形成後に退色や変色が発生しないこと等の性能が要求される。

一般的なインクジェットプリンタに用いられるインクジェット記録用水性インクとしては、色数の豊富さ、色相の鮮明さにおいて優れる染料インクが主に使用されているが、染料インクは、染料自体が水溶性であることから、耐水性及び耐光性に劣るという欠点があった。また、従来の染料インクでは、次亜塩素酸ナトリウムに対する耐漂白性について全くといってよいほど検討されていなかったため、記録画像に次亜塩素酸ナトリウムを含有する漂白剤、殺菌・消毒剤等が付着した場合に、染料が酸化されて消色又は変退色してしまうという問題があった。特に、一般的な染料インクに用いられる酸性染料は、アゾ結合を有しているものが多く、このアゾ結合に漂白剤、殺菌・消毒剤中の次亜塩素酸ナトリウムが反応すると、変色又は消色を起こすため、酸性染料は耐漂白性の観点から使用が困難であった。

一方、酸性染料の中でも、アゾ結合を有しない酸性染料はアゾ結合を有する酸性染料と比較して耐漂白性に優れている。しかしながら、アゾ結合を有しない酸性染料は一般に水に対する溶解性が低く、インクジェット記録用水性インク中の主な揮発成分である水が蒸発することに伴い、染料が析出し、湿潤剤として比較的保湿効果の高いグリセリンを用いた場合であっても、析出の発生を防止することができないという問題があった。
このような析出の発生は、ヘッド吐出部での目詰まりの大きな原因となるため、インクジェットプリンタを用いた印刷において、アゾ結合を有しない酸性染料を含有するインクジェット記録用水性インクを使用する場合に大きな障害となっていた。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、次亜塩素酸ナトリウムを含有する漂白剤や殺菌・消毒剤が記録画像に付着した際の記録画像の消色又は変退色が改善でき、かつ、インク中の揮発成分を蒸発させた後においても析出が発生しないインクジェット記録用水性インクを提供することを目的とする。
なお、インクジェット記録用水性インクにおいて、「インク中の揮発成分を蒸発させた後」と、「インク中の水分量と同等量の揮発成分を蒸発させた後」とは、ほぼ同様の意味であり、以下、「インク中の揮発成分を蒸発させた後」を「揮発成分蒸発後」ともいう。

本発明は、少なくとも、水、保湿剤、アゾ結合を有しない酸性染料及び炭素数が１３以下の低級アルキルエーテル類を含有するインクジェット記録用水性インクであって、上記酸性染料は、オクタノール・水の分配係数の対数値（ｌｏｇＰ_酸性染料）が−２．０〜２．０であり、上記低級アルキルエーテル類は、オクタノール・水の分配係数の対数値（ｌｏｇＰ_{低級アルキルエーテル類}）が０．７〜２．０であるインクジェット記録用水性インクである。
以下に本発明を詳述する。

本発明のインクジェット記録用水性インクは、少なくとも、アゾ結合を有しない酸性染料を含有する。
上記酸性染料は、オクタノール・水の分配係数の対数値（ｌｏｇＰ_酸性染料）が−２．０〜２．０である。−２．０未満であると、記録画像が耐水性に劣るものとなり、２．０を超えると、染料の疎水性が高くなりすぎる。

上記オクタノール・水の分配係数の対数値は、その物質の無機性値（ＩＶ）と有機性値（ＯＶ）とから、下記式（１）により求められる。なお、上記無機性値及び有機性値は、水酸基の無機性値を１００、炭素原子１個の有機性値を２０として計算される値であり、物質の無機性値及び有機性値は、分子中に含まれる原子や置換基の無機性値や有機性値をそれぞれ合計することによって求めることができる。
また、上記無機性値及び有機性値は、親水性又は疎水性を表わす指標となるので、上記無機性値及び有機性値から求められたオクタノール・水の分配係数の対数値（ｌｏｇＰ）も親水性及び疎水性のバランスを示す値となる。従って、上記オクタノール・水の分配係数の対数値が大きいほど疎水性が強く、小さいほど親水性が強い。
ｌｏｇＰ＝０．０１３９×ＯＶ−０．００４５×ＩＶ （１）

上記酸性染料はアゾ結合を有しない。アゾ結合を有しない酸性染料は、アゾ結合を有する酸性染料と比較して耐漂白性に優れることから、印刷後の記録画像に次亜塩素酸ナトリウムを含有する漂白剤や殺菌・消毒剤等が付着しても、染料が変色したり、消色したりすることがない。

上記次亜塩素酸ナトリウムを含有する漂白剤、殺菌・消毒剤としては特に限定されず、例えば、カビキラー（ジョンソン社製）、キッチンハイター（花王社製）、コンタクトレンズ用洗浄液（メニコン社製等）等の家庭で使用されるような一般的な漂白剤、殺菌・消毒剤を挙げることができる。

上記酸性染料としては特に限定されず、例えば、カラーインデックスナンバーアシッドイエロー１、７；アシッドレッド８０、８２、８３；アシッドブルー２５、４０等を挙げることができる。これらの水溶性染料は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

また、本発明のインクジェット記録用水性インクにおいては、上記酸性染料のほかに、色調節用色材としてインクジェット記録用水性インクに一般的に使用されている色材（染料又は顔料）を併用してもよい。
上記色調節用色材の含有量は、所望される色や濃度により決定されるが、インクジェット記録用水性インク全量に対して０．１〜１０重量％が好ましく、０．５〜５重量％がより好ましい。

本発明のインクジェット記録用水性インクは、少なくとも、炭素数が１３以下の低級アルキルエーテル類を含有する。
上記低級アルキルエーテル類は、オクタノール・水の分配係数の対数値（ｌｏｇＰ_{低級アルキルエーテル類}）が０．７〜２．０である。０．７未満であると、析出の発生を防止できず、２．０を超えると、疎水性が高くなりすぎ、析出が発生する。
上記低級アルコール類は、炭素数が１３以下である。炭素数が１３を超えると、極性が低くなり、疎水性が高くなるため、水への溶解性が低下する。

上記酸性染料は、比較的疎水性が高いので、揮発成分蒸発後に析出が生じやすいが、炭素数が１３以下であり、かつ、オクタノール・水の分配係数の対数値（ｌｏｇＰ_{低級アルキルエーテル類}）が０．７〜２．０の低級アルキルエーテル類を併用することにより、揮発成分蒸発後においても析出の発生を防止することができる。このように析出の発生を防止することができる理由は定かではないが、上記酸性染料と上記低級アルキルエーテル類との間で適度な界面活性作用が発揮されるためであると考えられる。

上記低級アルキルエーテル類としては特に限定されず、例えば、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル等を挙げることができる。これらの低級アルキルエーテル類は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

上記低級アルキルエーテル類の含有量は、インクジェット記録用水性インク全量に対して０．５〜１０重量％であることが好ましい。０．５重量％未満であると、記録紙上での乾燥が極端に遅くなることがある。また、１０重量％を超えると、インクを安定して吐出することができないことがある。

本発明のインクジェット記録用水性インクは、少なくとも水を含有する。
上記水としては、一般的にインクジェット記録用水性インクに用いられているカチオン性イオンやアニオン性イオンの含有量が少ない純水や蒸留水等を用いることが好ましい。
上記水の含有量は、インクジェット記録用水性インク全量に対して、５０〜７５重量％であることが好ましい。５０重量％未満であると、必然的に水以外の成分の割合が増加するため、紙へ印字した場合にインクがにじんだり、また粘度が高くなるため、ノズルにインクを導入しにくくなる場合がある。７５重量％を超えると、揮発成分が蒸発した後のインク粘度が高くなりすぎて不吐出が発生することがある。

本発明のインクジェット記録用水性インクは、少なくとも保湿剤を含有する。
上記保湿剤としては、分子内に親水基を有するものであれば特に限定されず、例えば、グリセリン、ジグリセリン等が好ましい。また、上記グリセリンとしては、より純度の高い精製グリセリンが更に好ましい。
上記保湿剤の含有量は、インクジェット記録用水性インク全量に対して１０〜４５重量％であることが好ましい。１０重量％未満であると、析出、乾固等の問題が生じることがある。４５重量％を超えると、インクが必要以上に増粘したり、噴射不能となったりする。より好ましくは１５〜４０重量％である。

本発明のインクジェット記録用水性インクは、吐出安定性、ヘッドやインクカートリッジ材料との適合性、保存安定性、画像保存性、その他の諸性能向上の目的に応じて、更に、ｐＨ調節剤、金属防錆剤、粘度調整剤、表面張力調整剤、湿潤剤、比抵抗調整剤、皮膜形成剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、退色防止剤、防腐剤、防黴剤等を含有していてもよい。
本発明のインクジェット記録用水性インクを熱エネルギーの作用によって噴射させるインクジェット方式に適用する場合には、比熱、熱膨張係数、熱伝導率等の熱的な物性値が調整されてもよい。

本発明のインクジェット記録用水性インクは、従来技術の問題点が充分に解決されており、アゾ結合を有しない酸性染料を含有し、かつ、上記酸性染料のオクタノール・水の分配係数の対数値（ｌｏｇＰ_酸性染料）が−２．０〜２．０であることから、印刷後の記録画像に次亜塩素酸ナトリウムを含有する漂白剤や殺菌剤が付着した場合の記録画像の消色又は変退色を充分に改善することができる。また、炭素数が１３以下の低級アルキルエーテル類を含有し、かつ、上記低級アルキルエーテル類のオクタノール・水の分配係数の対数値（ｌｏｇＰ_{低級アルキルエーテル類}）が０．７〜２．０であることから、インクジェット記録用水性インク中の揮発成分が蒸発した後においても析出の発生を防止することができる。

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

（実施例１〜３）
酸性染料として、Ｃ．Ｉ．アシッドレッド８０、８２、８３、低級アルキルエーテル類として、ジエチレングリコールモノブチルエーテルを用い、表１に示した組成のインク材料を攪拌した後、０．２μｍのメンブランフィルターで濾過を行い、インクを調製した。

（実施例４〜７）
酸性染料として、Ｃ．Ｉ．アシッドレッド８０、８２、低級アルキルエーテル類として、ジプロピレングリコールプロピルエーテルを用い、更に色調節用色材及び防黴剤を含有する表２に示した組成のインク材料を攪拌した後、０．２μｍのメンブランフィルターで濾過を行い、インクを調製した。

（比較例１〜４）
酸性染料として、Ｃ．Ｉ．アシッドイエロー２３又はＣ．Ｉ．アシッドレッド２７、８０、８２、低級アルキルエーテル類として、ジエチレングリコールモノブチルエーテル又はトリエチレングリコールモノブチルエーテルを用い、表３に示した組成のインク材料を攪拌した後、０．２μｍのメンブランフィルターで濾過を行い、インクを調整した。
なお、酸性染料及び低級アルキルエーテル類の無機性値、有機性値及びオクタノール・水の分配係数の対数値（ｌｏｇＰ）は表４にまとめて示した。

（評価）
実施例１〜７及び比較例１〜４で調製したインクを以下の評価方法によって評価した。結果を表５に示した。

（１）耐漂白性
実施例１〜７及び比較例１〜４で調製したインクを普通紙にドローダウンし、得られた記録画像の光学濃度を測定した。また、この記録画像を０．５Ｍの次亜塩素酸ナトリウム溶液により湿らせた綿棒で記録画像を擦った後、記録画像の光学濃度を測定した。
０．５Ｍの次亜塩素酸ナトリウム溶液により湿らせた綿棒で記録画像を擦った前後での光学濃度の差を計算し、下記基準にて耐漂白性を評価した。
○：濃度差が０．４以下
△：濃度差が０．４〜０．６
×：濃度差が０．６以上

（２）蒸発特性
実施例１〜７及び比較例１〜４で調製したインク２０ｇを広口ビンに採取し、蓋をせず、６０℃、１０％の条件で３日間保存した後、室温で１日間放置した。
揮発成分が蒸発したインクを顕微鏡で観察し、析出の有無を目視により下記基準に従って評価した。
○：全く析出が観察されず
△：微量の析出が観察される
×：析出が多数確認される

表５から明らかなように、実施例において調製されたインクは、耐漂白性が改善されており、かつ、蒸発特性試験後においても析出が発生しなかった。
なお、本実施例では、主にレッド系染料を用いたが、他色染料においても同様の効果が期待できる。

本発明は、上述の構成よりなるので、漂白剤や殺菌・消毒剤が記録画像に付着した際の記録画像の消色又は変退色が改善でき、かつ、インク中の揮発成分を蒸発させた後においても析出が発生しないインクジェット記録用水性インクを提供することができる。

Claims (4)

1. 少なくとも、水、保湿剤、アゾ結合を有しない酸性染料及び炭素数が１３以下の低級アルキルエーテル類を含有するインクジェット記録用水性インクであって、
   前記酸性染料は、オクタノール・水の分配係数の対数値（ｌｏｇＰ_酸性染料）が−２．０〜２．０であり、
   前記低級アルキルエーテル類は、オクタノール・水の分配係数の対数値（ｌｏｇＰ_{低級アルキルエーテル類}）が０．７〜２．０である
   ことを特徴とするインクジェット記録用水性インク。
2. 前記酸性染料が、Ｃ．Ｉ．アシッドイエロー１及び７、Ｃ．Ｉ．アシッドレッド８０，８２及び８３、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー２５及び４０からなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録用水性インク。
3. さらに、色調節用色材を含有することを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット記録用水性インク。
4. 前記色調節用色材が、Ｃ．Ｉ．アシッドレッド１又はＣ．Ｉ．アシッドイエロー２３であることを特徴とする請求項３記載のインクジェット記録用水性インク。