JP5564202B2 - 油性インクジェットインク - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録システムにおける使用に適した油性インクであって、より詳しくは、ノズルプレートに対するはじき性に優れ、ノズルプレートの劣化を抑制できるだけでなく、高い印刷濃度の印刷を行える油性インクジェットインクに関する。

油性インクを用いたインクジェット印刷装置は、定期的にヘッドクリーニング動作が行われるように設計されている。このヘッドクリーニング動作は、ノズルからインクを吐出させる加圧パージと、ノズルプレートのワイピングから構成される。

しかし、ヘッドクリーニング動作が繰り返されると、ノズルプレート表面のフッ素膜が傷つき、ノズルプレートの撥インク性が低下し、不吐出、吐出曲がり、インク垂れなどの不具合が発生することが知られている。

従来、ノズルプレートの撥インク性の低下を抑制するために、インク中に長鎖ポリアミノアマイドと極性酸エステルの塩を添加することで、インクのノズルプレートに対するはじき性を向上させることが提案されている（特許文献１参照）。しかし、この技術は、インクの印刷用紙への浸透を促進し、画像濃度を低下させるという問題点を備えていた。

特開２００８−２７４２３２号公報

また、本発明者の検討によれば、油性インク中に顔料として一次粒子径が小さくストラクチャーの大きいカーボンブラックを含有させると、普通紙に高い画像濃度で印刷を行えるが、ヘッドクリーニング動作が繰り返されると、ノズルプレートの撥インク性の低下が顕著になることがわかった。

本発明の目的は、ノズルプレートに対するはじき性に優れ、ノズルプレートの劣化を抑制できるだけでなく、高い印刷濃度の印刷を行える油性インクジェットインクを提供することにある。

本発明者等は、上記目的の下に鋭意研究した結果、顔料、顔料分散剤および溶剤を少なくとも含んでなる油性インクジェットインクに、特定の化合物を添加することにより、ノズルプレートに対するインクのはじき性を向上させることができ、ノズルプレートの劣化を抑制できるだけでなく、高い印刷濃度の印刷を行えることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明によれば、顔料、顔料分散剤および溶剤を少なくとも含んでなる油性インクジェットインクであって、前記油性インクジェットインクは、さらに、カチオン性界面活性剤を含有してなることを特徴とする油性インクジェットインクが提供される。

油性インクに使用するカーボンブラックなど顔料は、顔料分散剤の吸着を促進する為、一般的に、表面にカルボキシル基や水酸基が導入されており、表面電位はマイナスに偏っていると考えられる。本発明によれば、顔料、顔料分散剤および溶剤を少なくとも含んでなる油性インクジェットインクに、カチオン性界面活性剤を添加することとしたので、該カチオン性界面活性剤が顔料の表面に吸着し、ノズルプレートとカーボンブラックの接触が抑制されると考えられる。

したがって、本発明によれば、ノズルプレートに対するインクのはじき性を向上させることができ、ノズルプレートの劣化を抑制できるだけでなく、高い印刷濃度の印刷を行える。また、本発明は、一次粒子径が小さくストラクチャーの大きいカーボンブラックなどの顔料をインクに含有させた場合でも、ノズルプレートの劣化を抑制できるので、印刷装置の耐久性を損なわずに、高い印刷濃度の印刷物を大量に印刷するために好都合である。

以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明のインクジェットインクは、顔料、顔料分散剤、溶剤、およびカチオン性界面活性剤から少なくとも構成され、必要に応じて、さらに他の添加剤を含有することができる。

本発明で使用する溶剤は、油性インクのビヒクルとして使用可能なものであれば特に限定されず、極性有機溶剤であっても非極性有機溶剤であってもよい。本発明で使用する溶剤は、一種単独から構成されてもよく、または、単一の相を形成する限り２種以上の異なる溶剤から構成されてもよい。

本発明で使用する溶剤は、３０〜７０重量％の非極性有機溶剤と７０〜３０重量％の極性有機溶剤とから構成することが好ましく、４０〜６０重量％の非極性有機溶剤と６０〜４０重量％の極性有機溶剤とから構成することがより好ましく、４５〜５５重量％の非極性有機溶剤と５５〜４５重量％の極性有機溶剤とから構成することが特に好ましい。

非極性有機溶剤としては、ナフテン系、パラフィン系、イソパラフィン系等の石油系炭化水素溶剤を使用でき、具体的には、エクソンモービル社製「アイソパー、エクソール」（いずれも商品名）、新日本石油社製「ＡＦソルベント」（商品名）、サン石油社製「サンセン、サンパー」（いずれも商品名）等が挙げられる。これらの非極性有機溶剤は、単独で、または、２種以上組み合わせて用いることができる。

極性有機溶剤としては、高級脂肪酸エステル系溶剤、高級アルコール系溶剤、高級脂肪酸系溶剤、グリコールエーテル系溶剤などが挙げられる。

高級脂肪酸エステル系溶剤としては、例えば、ラウリル酸メチル、ラウリル酸イソプロピル、ミリスチン酸イソプロピル、パルミチン酸イソプロピル、パルミチン酸イソオクチル、パルミチン酸ヘキシル、パルミチン酸イソステアリル、イソパルミチン酸イソオクチル、オレイン酸メチル、オレイン酸エチル、オレイン酸イソプロピル、オレイン酸ブチル、オレイン酸ヘキシル、リノール酸メチル、リノール酸イソブチル、リノール酸エチル、ステアリン酸ブチル、ステアリン酸ヘキシル、ステアリン酸イソオクチル、イソステアリン酸イソプロピル、ピバリン酸２−オクチルドデシル、大豆油メチル、大豆油イソブチル、トール油メチル、トール油イソブチル、アジピン酸ジイソプロピル、セバシン酸ジイソプロピル、セバシン酸ジエチル、モノカプリン酸プロピレングリコール、トリ２エチルヘキサン酸トリメチロールプロパン、トリ２エチルヘキサン酸グリセリルなどが挙げられる。

高級アルコール系溶剤としては、具体的には、イソミリスチルアルコール、イソパルミチルアルコール、イソステアリルアルコール、オレイルアルコールなどが挙げられる。

高級脂肪酸系溶剤としては、イソノナン酸、イソミリスチン酸、ヘキサデカン酸、イソパルミチン酸、オレイン酸、イソステアリン酸などが挙げられる、

グリコールエーテル系溶剤としては、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、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、プロピレングリコールジブチルエーテルなどが挙げられる。

これらの極性有機溶剤は、単独で、または、２種以上組み合わせて用いることができる。本発明において好ましい極性有機溶剤としては、高級脂肪酸エステル系溶剤が挙げられ、特に好ましい極性有機溶剤としては、高級脂肪酸エステル系溶剤と高級アルコール系溶剤との混合物が挙げられ、この場合、高級脂肪酸エステル系溶剤と高級アルコール系溶剤の混合比率（高級脂肪酸エステル系溶剤：高級アルコール系溶剤）は、好ましくは９５：５〜２５：７５、より好ましくは９０：１０〜３０：７０、さらにより好ましくは７０：３０〜５０：５０である。この比率で高級脂肪酸エステル系溶剤と高級アルコール系溶剤を併用すると、一次粒子径が小さくストラクチャーの大きいカーボンブラックなどの顔料を用いた場合でも、印刷濃度の高い画像が得られるとともに、ノズルプレートの劣化を抑制できる。これは、極性有機溶剤、特に高級アルコール系溶剤の極性により、カチオン性界面活性剤やカーボンブラック表面官能基の解離が促進され、カーボンブラックに対するカチオン性界面活性剤の吸着が促進される結果として、ノズルプレートとカーボンブラックの接触が抑制されるためと考えられる。

本発明で使用される顔料としては、有機顔料、無機顔料を問わず、印刷の技術分野で一般に用いられているものを使用でき、特に限定されない。具体的には、カーボンブラック、カドミウムレッド、クロムイエロー、カドミウムイエロー、酸化クロム、ビリジアン、チタンコバルトグリーン、ウルトラマリンブルー、プルシアンブルー、コバルトブルー、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、イソインドリノン系顔料、ジオキサジン系顔料、スレン系顔料、ペリレン系顔料、チオインジゴ系顔料、キノフタロン系顔料、金属錯体顔料などが好適に使用できる。これらの顔料は単独で用いてもよいし、適宜組み合わせて使用してもよい。

顔料は、インク全量に対して０．０１〜２０重量％の範囲で含有されることが好ましい。

本発明で使用される顔料分散剤としては、顔料を溶剤中に安定して分散させるものであれば特に限定されず、従来公知の顔料分散剤を使用できるが、そのうち、ポリエステル鎖からなる側鎖を複数備える櫛形構造のポリアミド系分散剤が好ましく使用される。ポリエステル鎖からなる側鎖を複数備える櫛形構造のポリアミド系分散剤とは、ポリエチレンイミンのような多数の窒素原子を含有する主鎖を備え、かつ、該窒素原子を介してアミド結合した側鎖を複数備える化合物であって、該側鎖がポリエステル鎖であるものをいい、例えば、特開平５−１７７１２３号公報（米国特許第4,645,611号明細書）に開示されているような、ポリエチレンイミンなどのポリアルキレンイミンからなる主鎖を備え、これに３〜８０個のカルボニル―Ｃ３〜Ｃ６―アルキレンオキシ基を含有するポリ（カルボニル―Ｃ３〜Ｃ６―アルキレンオキシ）鎖がアミド架橋によって側鎖として結合している構造の分散剤が挙げられる。なお、かかる櫛形構造のポリアミド系分散剤は、日本ルーブリゾール社製ソルスパース１１２００、ソルスパース２８０００（何れも商品名）などの市販品として入手可能である。

上記分散剤の含有量は、上記顔料を十分にインク中に分散可能な量であれば足り、適宜設定できる。

本発明で使用されるカチオン性界面活性剤としては、分子中に親水性基と疎水性基とを備え、水中で解離したとき陽イオンとなって界面活性作用を示すものであれば特に限定されないが、例えば、下記式（１）で示される四級アンモニウム塩又は下記式（２）で示されるアミドアミン化合物が挙げられる。

（式（１）中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３及びＲ_４の２若しくは３個はメチル基で、その他は炭素数１２〜２４のアルキル基若しくはアリール基であるか、又は、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３及びＲ_４の全てが炭素数３〜５のアルキル基であり、Ｘは陰イオンである。）

式（１）における上記アリール基の具体例としては、フェニル基、ベンジル基などが挙げられ、Ｘの陰イオンの具体例としては、Ｃｌ⁻、Ｂｒ⁻、ＨＳＯ_４ ⁻、ＣＨ_３ＣＯＯ⁻などが挙げられる。

（Ｒ_５）_２Ｎ（ＣＨ_２）_ｍＮＨＣＯＲ_６ （２）

（式（２）中、Ｒ_５は炭素数１〜４のアルキル基を表し、Ｒ_６は炭素数１２〜２４の高級脂肪酸の残基を表し、ｍは２〜４の整数を表す。）

上記式（１）で示される四級アンモニウム塩の具体例としては、ジメチルジパルミチルアンモニウムブロマイド、ジメチルジステアリルアンモニウムブロマイド、ジメチルジステアリルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウム硫酸水素塩、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、ベヘニルトリメチルアンモニウムクロライド、テトラデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、ジ硬化牛脂アルキルジメチルアンモニウムアセテート（アルキル基は炭素数１４、１６及び１８のものから選ばれた少なくとも１種）、トリオクチルメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリブチルアンモニウムクロライドなどが挙げられる。

上記式（１）で示される四級アンモニウム塩の好ましい具体例としては、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３及びＲ_４の２個がメチル基で、その他は炭素数１２〜２４のアルキル基又はアリール基である上記（１）の化合物、又は、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３及びＲ_４の全てが炭素数３〜５のアルキル基である上記式（１）の化合物が挙げられる。かかる好ましい化合物の具体例としては、ジメチルジパルミチルアンモニウムブロマイド、ジメチルジステアリルアンモニウムブロマイド、ジメチルジステアリルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウム硫酸水素塩、テトラデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライドなどが挙げられる。

上記式（２）で示されるアミドアミン化合物の具体例としては、ステアリン酸ジメチルアミノエチルアミド、ステアリン酸ジエチルアミノエチルアミド、ステアリン酸ジメチルアミノプロピルアミド、ステアリン酸ジエチルアミノプロピルアミド、パルミチン酸ジメチルアミノエチルアミド、パルミチン酸ジエチルアミノエチルアミド、パルミチン酸ジメチルアミノプロピルアミド、パルミチン酸ジエチルアミノプロピルアミド、ミリスチン酸ジメチルアミノエチルアミド、ミリスチン酸ジエチルアミノエチルアミド、ミリスチン酸ジメチルアミノプロピルアミド、ミリスチン酸ジエチルアミノプロピルアミド、ベヘニン酸ジメチルアミノエチルアミド、ベヘニン酸ジエチルアミノエチルアミド、ベヘニン酸ジメチルアミノプロピルアミド、ベヘニン酸ジエチルアミノプロピルアミドなどが挙げられる。これらのうち、ステアリン酸ジエチルアミノエチルアミドが好ましい。

カチオン性界面活性剤は、インクのノズルプレートに対するはじき性を良好に発揮させるためには、インク全量に対して０．０１重量％以上添加することが好ましく、より好ましくは０．０２〜１０重量％、特に好ましくは０．０５〜０．５重量％添加される。カチオン性界面活性剤の添加量が多すぎると、印刷濃度が低下するおそれがある。

尚、本発明のインクジェットインクには、インクのノズルプレートに対するはじき性などに影響を与えない限り、上記の溶剤、顔料、顔料分散剤及びカチオン性界面活性剤に加えて、例えば、染料、防腐剤等を添加できる。

本発明のインクジェットインクは、例えばビーズミル等の公知の分散機に全成分を一括又は分割して投入して分散させ、所望により、メンブレンフィルター等の公知のろ過機を通すことにより調製できる。具体的には、予め溶剤の一部と顔料及び分散剤の全量を均一に混合させた混合液を調製して分散機にて分散させた後、この分散液に残りの成分を添加してろ過機を通すことにより調製することができる。

このようにして得られる本発明のインクジェットインクの２３℃における粘度は、インクジェットヘッドノズルからの吐出に適した５〜３０ｍＰａ・ｓの範囲に設定することが好ましく、７〜１４ｍＰａ・ｓの範囲に設定することがより好ましい。また、保存環境によってインクが凍結しないように、インクの凝固点は−５℃以下とするのが好ましい。

以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

実施例１〜９、比較例１〜４
表１に示す各成分を表１に示す割合でプレミックスして調合液を作成し、得られた調合液３０ｇをガラス容器に入れ、これにジルコニアビーズ（φ０．５ｍｍ）８０ｇを入れ、ロッキングミル（セイワ技研製 ＲＭ０５Ｓ型）を用いて周波数６０Ｈｚで２時間運転し、インクジェットインクを調製した。なお、表１中の各成分の配合量は重量％で示してある。

上記実施例及び比較例でそれぞれ得られたインクジェットインクについて、以下の方法により評価を行った。これらの評価結果を表１に示した。

（１）ノズルプレートに対する濡れ性の評価
図１に示すように、インクジェットインク１を３０ｍｌ容器２に入れ、インクジェットプリンター「ＨＣ５５００」（商品名：理想科学工業（株）製）に使用されるノズルプレート３（長さ５ｃｍ、幅５ｍｍ）の片端をピンセット４でつまみ、もう一方の片端２ｃｍをインクに浸漬させた。その後、ノズルプレートを素早く引き上げ、ノズルプレート上に残ったインク膜がインク滴になるまでの時間を１０回測定し、その平均値を算出し、撥インク時間とし、下記基準で評価した。なお、使用したノズルプレートは、ポリイミドフィルムを基材とし、その表面をフッ素加工したものであった。
×：撥インク時間４秒以上、
△：撥インク時間３秒以上、４秒未満、
○：撥インク時間２秒以上、３秒未満、
◎：撥インク時間２秒未満。

（２）ワイピング耐久性の評価
インクジェットプリンター「ＨＣ５５００」（商品名：理想科学工業（株）製）を用いて、ヘッドメンテナンスのノーマルクリーニングにより、ヘッドクリーニングを所定の回数実施し、ワイピングブレードが接した部分の撥インク性を目視評価した。
○：ワイピングブレードが接した全ての部分の撥インク性が保たれている。
△：ワイピングブレードが接した一部分の撥インク性が低下している。
×：ワイピングブレードが接した全ての部分の撥インク性が低下している。

（３）画像濃度の評価
各インクを、インクジェットプリンター「ＨＣ５５００」（商品名：理想科学工業（株）製）に装填し、普通紙（理想用紙薄口（商品名：理想科学工業（株）製）に黒ベタを印字して、印刷物を得た。得られた印刷物の印刷面（表）のOD値を光学濃度計（ＲＤ９２０、マクベス社製）で測定して、１．１５以上のものを◎、１．０５以上１．１５未満のものを○、０．９５以上１．０５未満のものを△、０．９５未満のものを×として評価した。

尚、表１記載の原材料の記号は、以下の通りである。
ＭＡ１１（商品名）：三菱化学社製カーボンブラック（窒素吸着比表面積 92m²/g、DBP吸収量 64cm³/100g）。
ＭＡ１００（商品名）：三菱化学社製カーボンブラック（窒素吸着比表面積 100m²/g、DBP吸収量 110cm³/100g）。
ソルスパース１１２００：ルーブリゾール社製顔料分散剤ソルスパース１１２００（商品名）。
ＡＦ−７（商品名）：新日本石油社製石油系炭化水素溶剤。
ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ−１０１：ビックケミージャパン社製長鎖ポリアミノアマイドと極性酸エステルの塩。

表１の結果から、次のことがわかる。
本発明に属する実施例１〜９は、カチオン性界面活性剤を含有するため、ノズルプレートに対するはじき性とワイピング耐久性に優れるだけでなく、高い画像濃度が得られる。また、実施例３〜７は、カチオン性界面活性剤として４級アンモニウム塩を使用する例であり、ノズルプレートに対するはじき性、ワイピング耐久性及び画像濃度が何れも向上し、好ましい態様であることがわかる。また、実施例９は、極性有機溶剤として高級脂肪酸エステル系溶剤と高級アルコール系溶剤を併用した例であるが、ノズルプレートに対するはじき性、ワイピング耐久性及び画像濃度が何れも向上し、好ましい態様であることがわかる。

これに対し、比較例１〜３は、カチオン性界面活性剤を含有しない例であり、ノズルプレートに対するはじき性とワイピング耐久性が著しく劣っていた。比較例４は、カチオン性界面活性剤の代わりに長鎖ポリアミノアマイドと極性酸のエステルを含有した例であり、画像濃度に劣る。

本発明の油性インクジェットインクは、ノズルプレートに対するはじき性が良好なため、ノズルプレートの劣化を抑制できるだけでなく、高い印刷濃度の印刷を行えるので、インクジェット印刷の分野で利用できる。

実施例におけるノズルプレートに対する濡れ評価の方法を示す縦断面図である。

１…インクジェットインク、２…容器、３…ノズルプレート、４…ピンセット。

Claims (3)

1. 顔料、顔料分散剤および溶剤を少なくとも含んでなる油性インクジェットインクであって、前記油性インクジェットインクは、さらに、カチオン性界面活性剤をインク全量に対して０．０１〜０．５重量％含有し、前記カチオン性界面活性剤が、下記式（１）で表わされる四級アンモニウム塩であることを特徴とする油性インクジェットインク。
   

   

   
   （式（１）中、Ｒ _１ 、Ｒ _２ 、Ｒ _３ 及びＲ _４ の２若しくは３個はメチル基で、その他は炭素数１２〜２４のアルキル基若しくはアリール基であるか、又は、Ｒ _１ 、Ｒ _２ 、Ｒ _３ 及びＲ _４ の全てが炭素数３〜５のアルキル基であり、Ｘは陰イオンである。）
2. 前記溶剤が高級脂肪酸エステル系溶剤を含有してなる請求項１に記載の油性インクジェットインク。
3. 前記溶剤が高級脂肪酸エステル系溶剤及び高級アルコール系溶剤を含有してなる請求項１に記載の油性インクジェットインク。

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