JP7283240B2

JP7283240B2 - インクジェット記録用インク組成物、及びインクジェット記録方法

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Publication number: JP7283240B2
Application number: JP2019106838A
Authority: JP
Inventors: 駿介内薗; 聡一山崎; 宏明粂田; 学谷口
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2019-06-07
Filing date: 2019-06-07
Publication date: 2023-05-30
Anticipated expiration: 2039-06-07
Also published as: US11492508B2; JP2020200372A; CN112048216A; US20200385593A1; CN112048216B

Description

本発明は、インクジェット記録用インク組成物、及びインクジェット記録方法に関する。

近年、インクジェットプリンターには、今まで以上に、印刷の高速化及び印刷物の高画質化が求められている。特に、印刷を高速で行うと、印刷時に発生するカールの影響により、搬送時の詰まりや、スタック不良が引き起こされやすくなる。例えば、特許文献１には、カール及びコックリングを抑制するために、特定の２種類の保湿剤を含み、片方の保湿剤がベタイン類、糖類、尿素類の化合物であって、分子量が１００～２００の範囲にある、というインク組成物が開示されている。

特開２０１１－５７９１６号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているインク組成物は、高速で高密度印刷を行った場合には、記録紙にカールが発生しやすいという課題があった。インク組成物の印刷による記録紙のカールには、１次カールと２次カールの２種類がある。１次カールとは、記録紙において、インク組成物が印刷された印刷面側が凸状に湾曲する現象である。２次カールとは、記録紙において、上記印刷面の裏面側が凸状に湾曲する現象である。この１次カール及び２次カールの発生を共に抑制しなければ、カールを低減することにはならない。従来のインク組成物では、１次カールの抑制効果が得られにくかった。

そこで、本発明は、１次カールと２次カールとを抑制させることができるインクジェット記録用インク組成物を提供する。

本願のインクジェット記録用インク組成物は、顔料と、コロイダルシリカと、トリメチルグリシンと、水と、を含み、コロイダルシリカの含有量が、トリメチルグリシンの含有量以下である。

上記のインクジェット記録用インク組成物においては、コロイダルシリカの含有量が、インクジェット記録用インク組成物の総量に対して、２．０質量％以上１０．０質量％以下であることが好ましい。

上記のインクジェット記録用インク組成物においては、トリメチルグリシンの含有量が、インクジェット記録用インク組成物の総量に対して、５．０質量％以上２０．０質量％以下であることが好ましい。

上記のインクジェット記録用インク組成物は、ラクタム系溶剤を含むことが好ましい。

上記のインクジェット記録用インク組成物においては、ラクタム系溶剤の含有量が、コロイダルシリカの含有量以下であることが好ましい。

上記のインクジェット記録用インク組成物においては、ラクタム系溶剤は、２－ピロリジノンであり、２－ピロリジノンの含有量が、インクジェット記録用インク組成物の総量に対して、０．１質量％以上５．０質量％以下であることが好ましい。

上記のインクジェット記録用インク組成物においては、沸点が２８０℃以上の高沸点有機溶剤を含み、高沸点有機溶剤の含有量が、ラクタム系溶剤の含有量以上、コロイダルシリカの含有量以下であることが好ましい。

上記のインクジェット記録用インク組成物においては、高沸点有機溶剤は、グリセリンであることが好ましい。

上記のインクジェット記録用インク組成物においては、コロイダルシリカは、平均粒子径が５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。

本願のインクジェット記録方法は、上記のインクジェット記録用インク組成物を、インクジェットヘッドから吐出させる工程を含む。

本実施形態に係るインクジェット記録装置の構成を示す概略斜視図。

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。

１．インクジェット記録用インク組成物
本発明の一実施形態に係るインクジェット記録用インク組成物は、顔料と、コロイダルシリカと、トリメチルグリシンと、水と、を含む。以下、インクジェット記録用インク組成物を単に「インク」とも称する。

１－１．顔料
顔料は、有色、黒色、白色、蛍光色のいずれを有していてもよい。また、顔料は、無機顔料であっても、有機顔料であってもよい。本実施形態の顔料としては、特に限定されないが、より具体的には、以下のものが挙げられる。

ブラックインクに使用される顔料としては、特に限定されないが、例えば、カーボンブラックが挙げられ、三菱化学株式会社製の、Ｎｏ．２３００、Ｎｏ．９００、ＭＣＦ８８、Ｎｏ．３３、Ｎｏ．４０、Ｎｏ．４５、Ｎｏ．５２、ＭＡ７、ＭＡ８、ＭＡ１００、Ｎｏ．２２００Ｂ、コロンビアカーボン社製の、Ｒａｖｅｎシリーズの５７５０、５２５０、５０００、３５００、１２５５、７００、キャボット社製の、Ｒｅｇａ１（登録商標）シリーズの４００Ｒ、３３０Ｒ、６６０Ｒ、キャボット社製の、Ｍｏｇｕｌ（登録商標）Ｌ、キャボット社製の、Ｍｏｎａｒｃｈ（登録商標）シリーズの７００、８００、８８０、９００、１０００、１１００、１３００、１４００、デグッサ社製の、ＣｏｌｏｒＢｌａｃｋシリーズのＦＷ１、ＦＷ２、ＦＷ２Ｖ、ＦＷ１８、ＦＷ２００、Ｓ１５０、Ｓ１６０、Ｓ１７０、デグッサ社製のＰｒｉｎｔｅｘ（登録商標）シリーズの３５、Ｕ、Ｖ、１４０Ｕ、デグッサ社製の、ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋシリーズの６、５、４A、４が挙げられる。

ホワイトインクに使用される顔料としては、特に限定されないが、例えば、Ｃ．Ｉ．（Colour Index Generic Name）ピグメントホワイト６、１８、２１、酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、酸化アンチモン、酸化ジルコニウム、白色の中空樹脂粒子、及び高分子粒子が挙げられる。

イエローインクに使用される顔料としては、特に限定されないが、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１、２、３、４、５、６、７、１０、１１、１２、１３、１４、１６、１７、２４、３４、３５、３７、５３、５５、６５、７３、７４、７５、８１、８３、９３、９４、９５、９７、９８、９９、１０８、１０９、１１０、１１３、１１４、１１７、１２０、１２４、１２８、１２９、１３３、１３８、１３９、１４７、１５１、１５３、１５４、１６７、１７２、１８０が挙げられる。

マゼンタインクに使用される顔料としては、特に限定されないが、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２２、２３、３０、３１、３２、３７、３８、４０、４１、４２、４８：２、４８：５、５７：１、８８、１１２、１１４、１２２、１２３、１４４、１４６、１４９、１５０、１６６、１６８、１７０、１７１、１７５、１７６、１７７、１７８、１７９、１８４、１８５、１８７、２０２、２０９、２１９、２２４、２４５、及びＣ．Ｉ．ピグメントヴァイオレット１９、２３、３２、３３、３６、３８、４３、５０が挙げられる。

シアンインクに使用される顔料としては、特に限定されないが、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、２、３、１５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：３４、１５：４、１６、１８、２２、２５、６０、６５、６６、及びＣ．Ｉ．バットブルー４、６０が挙げられる。

また、上記以外の顔料としては、特に限定されないが、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７、１０、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン３、５、２５、２６、及びＣ．Ｉ．ピグメントオレンジ１、２、５、７、１３、１４、１５、１６、２４、３４、３６、３８、４０、４３、６３が挙げられる。

上記顔料は、顔料粒子を分散剤により水に分散させて得られる顔料分散液として、あるいは、顔料粒子表面に化学反応を利用して親水基を導入した表面処理顔料を水に分散させて得られる自己分散型顔料として、又は、ポリマーで被覆された顔料粒子を水に分散させて得られる顔料分散液として、インクに添加されることが好ましい。

顔料粒子の平均粒子径は、好ましくは１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。当該範囲であることで、インク組成物は、より優れた、印刷物の発色性、濡れ摩擦性、及び目詰まり回復性を示す。顔料粒子の平均粒子径は、好ましくは２４ｎｍ以上であり、より好ましくは４０ｎｍ以上であり、さらに好ましくは６５ｎｍ以上である。顔料粒子の平均粒子径は、好ましくは２００ｎｍ以下であり、より好ましくは１５０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは１１０ｎｍ以下である。

本実施形態における顔料は、自己分散型顔料であることが好ましい。自己分散型顔料とは、顔料粒子表面に親水基を導入した顔料である。親水基としては、特に限定されないが、例えば、－ＯＭ、－ＣＯＯＭ、－ＣＯ－、－ＳＯ₃Ｍ、－ＳＯ₂Ｍ、－ＳＯ₂ＮＨ₂、－ＲＳＯ₂Ｍ、－ＰＯ₃ＨＭ、－ＰＯ₃Ｍ₂、－ＳＯ₂ＮＨＣＯＲ、－ＮＨ₃、及び－ＮＲ₃が挙げられる。なお、これらの式中、Ｍは、それぞれ独立に、水素原子、アルカリ金属、アンモニウム、置換基を有していてもよいフェニル基、又は有機アンモニウムであり、Ｒは、それぞれ独立に、炭素原子数１～１２のアルキル基又は置換基を有していてもよいナフチル基である。

自己分散型顔料は、例えば、顔料に上記親水基を結合させることにより製造される。親水基を顔料に結合させる処理としては、特に限定されないが、例えば、真空プラズマ処理、オゾン酸化処理、リン酸処理、液体中で酸化剤により酸化する湿式酸化処理、ｐ－アミノ安息香酸を顔料表面に結合させることによりフェニル基を介してカルボキシル基を結合させる処理が挙げられる。これらの中でも、顔料は、オゾン酸化処理やリン酸化処理されたカーボンブラックであることが好ましく、オゾン酸化処理されたカーボンブラックであることがより好ましい。

自己分散型顔料の市販品としては、例えば、東海カーボン株式会社製のＡｑｕａ－Ｂｌａｃｋ（登録商標）１６２、オリヱント化学工業株式会社製のマイクロジェット（登録商標）ＣＷ－１、キャボット社製のＣＡＢ－Ｏ－ＪＥＴ（登録商標）２００、ＣＡＢ－Ｏ－ＪＥＴ（登録商標）３００、ＣＡＢ－Ｏ－ＪＥＴ（登録商標）４５０Ｃが挙げられる。

なお、これらの顔料粒子は、１種を単独、又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。

顔料粒子の含有量は、インクの総量に対して、好ましくは１．０質量％以上２０．０質量％以下である。当該範囲であることで、インクは、より優れた、印刷物の発色性、濡れ摩擦性、及び目詰まり回復性を示す。顔料粒子の含有量は、インクの総量に対して、好ましくは３．０質量％以上であり、より好ましくは５．０質量％以上である。そして、顔料粒子の含有量は、インクの総量に対して、好ましくは１５．０質量％以下であり、より好ましくは１０．０質量％以下である。

１－２．コロイダルシリカ
コロイダルシリカは、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）粒子を水や有機溶媒中に分散したコロイド溶液である。コロイダルシリカは、球形であり、特定の酸・アルカリによってインクジェットインクに安定分散し、シリカの吸湿性などによりカール抑制効果があることが見出された。コロイダルシリカを添加することによる効果は以下のものであり、これは従来では見出されていなかったものである。すなわち、コロイダルシリカをインクに添加することで、１次カール抑制効果が発生する。

コロイダルシリカの平均粒子径が５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。平均粒子径が１００ｎｍ以下であることにより、沈降が抑制され、分散を安定に保つことができる。また、平均粒子径が５ｎｍ以上であることにより、１次カールを効果的に抑制することができる。

コロイダルシリカの平均粒子径は、動的光散乱法を測定原理とする粒度分布測定装置により測定することができる。このような粒度分布測定装置としては、例えば、周波数解析法としてホモダイン光学系を採用した大塚電子株式会社製の「ゼータ電位・粒径・分子量測定システムＥＬＳＺ２０００ＺＳ」（商品名）が挙げられる。なお、本明細書では、「平均粒子径」とは、特に断りのない限り、個数基準の平均粒子径のことを指すものとする。

コロイダルシリカとしては、市販品を用いることもでき、例えば、日揮触媒化成株式会社製のＳＩ－５５０、ＳＩ－３０Ｐ、ＳＩ－４５Ｐ、ＳＩ－８０Ｐ、日産化学工業株式会社製のＳＴ－３０Ｌ、ＭＰ－１０４０が挙げられる。

コロイダルシリカの含有量は、その種類及びその添加の効果を勘案して適宜決定されてよいが、インクの総量（１００質量％）に対し、２．０質量％以上１０．０質量％以下が好ましい。

１－３．トリメチルグリシン
トリメチルグリシンは、化学的に安定な４級アミノ酸であり、分子量が小さい。保湿剤や被記録媒体のカール抑制剤としての機能を有する。特に２次カール抑制効果を有する。

トリメチルグリシンの含有量は、コロイダルシリカの含有量以上で、インクの総量（１００質量％）に対し、５．０質量％以上２０．０質量％以下が好ましい。上記含有量の範囲であれば、保湿剤や被記録媒体の２次カールの抑制効果がより好適に発現される。

１－４．ラクタム系溶剤
本実施形態のインクは、ラクタム系溶剤を含有する。ラクタム系溶剤を含有することで、本実施形態のインクは、優れた発色性及び濡れ摩擦性を示すことに加えて、優れた目詰まり回復性を示す。

ラクタム系溶剤としては、特に限定されないが、例えば、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－ピロリジノン、ε－カプロラクタムが挙げられる。これらのラクタム系溶剤は、１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのラクタム系溶剤の中でも、目詰まり回復性をより向上させる観点から、２－ピロリジノン、又はε－カプロラクタムが好ましい。より好ましくは、２－ピロリジノンである。

ラクタム系溶剤の含有量は、コロイダルシリカの含有量以下である。また、ラクタム系溶剤の含有量は、インクの総量に対して、０．１質量％以上２０．０質量％以下であり、好ましくは０．１質量％以上１０．０質量％以下であり、より好ましくは０．１質量％以上５．０質量％以下である。当該範囲であることで、インクは、より優れた、目詰まり回復性を示す。また、ラクタム系溶剤として２－ピロリジノンを用いる場合には、２－ピロリジノンの含有量は、インクの総量に対して、０．１質量％以上５．０質量％以下とすることが好ましい。

１－５．高沸点有機溶剤
本実施形態のインクは、沸点が２８０℃以上の高沸点有機溶剤を含有する。沸点が２８０℃以上の高沸点有機溶剤としては、特に限定されないが、例えば、グリセリンなどが挙げられる。沸点が２８０℃以上の高沸点有機溶剤の含有量は、ラクタム系有機溶剤の含有量以上、コロイダルシリカの含有量以下である。なお、本明細書において沸点とは、標準沸点を指していう。

１－６．その他の有機溶剤
本実施形態のインクは、ラクタム系溶剤及び上記高沸点有機溶剤とは異なる有機溶剤を含有していてもよい。以下、ラクタム系溶剤及び上記高沸点有機溶剤とは異なる有機溶剤を、その他の有機溶剤ともいう。他の有機溶剤としては、特に限定されないが、例えば、ラクタム系溶剤以外の非プロトン性極性溶剤、モノアルコール、アルキルポリオール、及びグリコールエーテルが挙げられる。

ラクタム系溶剤以外の非プロトン性極性溶剤としては、特に限定されないが、例えば、γ‐ブチロラクトン、１，３－ジメチル－２－イミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド、イミダゾール、１－メチルイミダゾール、２－メチルイミダゾール、及び１，２－ジメチルイミダゾールが挙げられる。

モノアルコールとしては、特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、ｎ－プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ－ブタノール、２－ブタノール、ｔｅｒｔ－ブタノール、イソブタノール、ｎ－ペンタノール、２－ペンタノール、３－ペンタノール、及びｔｅｒｔ－ペンタノールが挙げられる。

アルキルポリオールとしては、特に限定されないが、例えば、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）、ジプロピレングリコール、１，３－プロピレングリコール（１，３－プロパンジオール）、イソブチレングリコール（２－メチル－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、２－ブテン－１，４－ジオール、１，２－ペンタンジオール、１，５－ペンタンジオール、２－メチル－２，４－ペンタンジオール、１，２－ヘキサンジオール、１，６－ヘキサンジオール、２－エチル－１，３－ヘキサンジオール、１，７－ヘプタンジオール、１，８－オクタンジオールなどが挙げられる。また、トリメチロールプロパンなどの２０℃で固体のアルキルポリオールをインクに含有させてもよい。

グリコールエーテルとしては、特に限定されないが、例えば、ジエチレングリコールモノ－ｎ－プロピルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノ－ｎ－ブチルエーテル、エチレングリコールモノ－ｔｅｒｔ－ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ－ｎ－ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノ－ｎ－ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ－ｔｅｒｔ－ブチルエーテル、プロピ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、プロピレングリコールモノ－ｔｅｒｔ－ブチルエーテル、プロピレングリコールモノ－ｎ－プロピルエーテル、プロピレングリコールモノイソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノ－ｎ－ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ－ｎ－ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ－ｎ－プロピルエーテル、及びジプロピレングリコールモノイソプロピルエーテルが挙げられる。これらのその他の有機溶剤は、１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。

その他の有機溶剤を含有する場合、その含有量は、インクの総量に対して、好ましくは１．０質量％以上７０．０質量％以下である。その他の有機溶剤の含有量は、より好ましくは５．０質量％以上であり、さらに好ましくは１０．０質量％以上である。また、その他の有機溶剤の含有量は、より好ましくは５０．０質量％以下であり、さらに好ましくは３０．０質量％以下である。

１－７．水
本実施形態のインクは、水を含む。水は、インクが記録媒体に付着した後に、乾燥によって蒸発飛散する成分である。水としては、特に限定されないが、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、及び蒸留水等の純水、並びに超純水のような、イオン性不純物を極力除去したものが挙げられる。また、紫外線照射又は過酸化水素の添加等によって滅菌した水を用いると、インクを長期保存する場合にカビやバクテリアの発生を防止することができる。これにより貯蔵安定性がより向上する傾向にある。

水の含有量は、インクの総量に対して、好ましくは１０．０質量％以上９０．０質量％以下である。水の含有量は、より好ましくは４０．０質量％以上８０．０質量％以下であり、さらに好ましくは５０．０質量％以上７０．０質量％以下である。

１－８．界面活性剤
本実施形態のインクは、インクジェット記録方式でインクを安定に吐出させることができ、かつ、インクの浸透を適切に制御できる観点から、好ましくは界面活性剤をさらに含有する。界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、アセチレングリコール系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、及びシリコーン系界面活性剤が挙げられる。

アセチレングリコール系界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールのアルキレンオキサイド付加物、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールのアルキレンオキサイド付加物、２，４－ジメチル－５－デシン－４－オールのアルキレンオキサイド付加物及び２，４－ジメチル－５－デシン－４－オールのアルキレンオキサイド付加物が挙げられる。これらは、１種単独又は２種以上を組み合わせて使用してもよい。

アセチレングリコール系界面活性剤の市販品としては、特に限定されないが、例えば、エアープロダクツ社製の、オルフィン（登録商標）１０４、オルフィンＥ１０１０、日信化学工業株式会社製のサーフィノール（登録商標）シリーズの１０４、４６５、６１、ＤＦ１１０Ｄが挙げられる。

フッ素系界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルリン酸エステル、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、パーフルオロアルキルベタイン、パーフルオロアルキルアミンオキサイド化合物が挙げられる。これらは、１種単独又は２種以上を組み合わせて使用してもよい。

フッ素系界面活性剤の市販品としては、特に限定されないが、例えば、ＡＧＣセイミケミカル株式会社製の、サーフロン（登録商標）シリーズのＳ１４４、Ｓ１４５、住友スリーエム株式会社製の、ＦＣ－１７０Ｃ、ＦＣ－４３０、フロラード－ＦＣ４４３０、Ｄｕｐｏｎｔ社製の、ＦＳＯ、ＦＳＯ－１００、ＦＳＮ、ＦＳＮ－１００、ＦＳ－３００、株式会社ネオス製の、ＦＴ－２５０、ＦＴ－２５１が挙げられる。これらは、１種単独又は２種以上を組み合わせて使用してもよい。

シリコーン系界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、ポリシロキサン系化合物、ポリエーテル変性オルガノシロキサンが挙げられる。これらは、１種単独又は２種以上を組み合わせて使用してもよい。

シリコーン系界面活性剤の市販品としては、特に限定されないが、例えば、ＢＹＫＡｄｄｉｔｉｖｅｓ＆Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製の、ＢＹＫ（登録商標）－３０６、ＢＹＫ－３０７、ＢＹＫ－３３３、ＢＹＫ－３４１、ＢＹＫ－３４５、ＢＹＫ－３４６、ＢＹＫ－３４７、ＢＹＫ－３４８、ＢＹＫ－３４９、信越化学株式会社製の、ＫＦ－３５１Ａ、ＫＦ－３５２Ａ、ＫＦ－３５３、ＫＦ－３５４Ｌ、ＫＦ－３５５Ａ、ＫＦ－６１５Ａ、ＫＦ－９４５、ＫＦ－６４０、ＫＦ－６４２、ＫＦ－６４３、ＫＦ－６０２０、Ｘ－２２－４５１５、ＫＦ－６０１１、ＫＦ－６０１２、ＫＦ－６０１５、ＫＦ－６０１７等が挙げられる。

これらの界面活性剤は、１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの界面活性剤の中でも、アセチレングリコール系界面活性剤が好ましい。

本実施形態のインクが界面活性剤を含有する場合、その含有量は、インクの総量に対して、０．１質量％以上５．０質量％以下であることが好ましく、０．２質量％以上３．０質量％以下であることがより好ましく、０．２質量％以上１．０質量％以下であることがさらに好ましい。

１－９．その他の成分
本実施形態のインクは、その他の成分として、水酸化カリウム、トリエタノールアミン、イソプロパノールアミンなどのｐＨ調整剤、樹脂粒子、溶解助剤、粘度調整剤、酸化防止剤、防カビ・防腐剤、防黴剤、腐食防止剤、分散に影響を与える金属イオンを捕獲するための、エチレンジアミン四酢酸ナトリウムなどのキレート化剤等の、種々の添加剤を含有していてもよい。

本実施形態のインクは、上述した各成分を任意の順序で混合し、必要に応じてろ過などを実施して不純物や異物などを除去することで調製することができる。各成分の混合方法としては、メカニカルスターラー、マグネティックスターラーなどの撹拌装置を備えた容器に、各成分を順次添加して撹拌、混合する方法が用いられる。ろ過方法としては、遠心ろ過、フィルターろ過などが採用可能である。

１－１０．インクの物性
インクの物性は、その用途や被記録媒体の種類に応じて任意に調節される。被記録媒体については後述する。

インクの２０℃における粘度は、１．０ｍＰａ・ｓ以上３０．０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、１．５ｍＰａ・ｓ以上２０ｍＰａ・ｓ以下であることがより好ましい。インクの粘度は、２０℃において、せん断速度が１０ｓ^-1のときの粘度をせん断速度が１０００ｓ^-1のときの粘度で除した値が、１．０以上１．２以下である。上記粘度は、例えば、Ｐｙｓｉｃａ社の粘弾性試験機ＭＣＲ－３００を用いて測定することが可能である。

インクの２５℃における表面張力は、１０ｍＮ／ｍ以上４０ｍＮ／ｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、２０ｍＮ／ｍ以上４０ｍＮ／ｍ以下であり、さらに好ましくは、２０ｍＮ／ｍ以上３５ｍＮ／ｍ以下である。２５℃における表面張力を、上記の範囲とすることにより、インクジェット法によって印刷を行う際に、インクジェットヘッドからのインクの吐出安定性が向上する。また、被記録媒体に高精細な画像などを形成することができる。なお、インクの表面張力は、例えば、協和界面科学社の自動表面張力計ＣＢＶＰ－Ｚを用いて測定することができる。具体的には、２５℃の環境下にて、白金プレートの一部をインクに浸漬させて測定し、求めることが可能である。

２．インクジェット記録方法
本実施形態のインクジェット記録方法は、本実施形態のインクを、インクジェットヘッドから吐出して被記録媒体へ付着させるインク付着工程（以下、「インク付着工程」ともいう）を含む。以上の構成を有することで、本実施形態のインクジェット記録方法は、優れた発色性を示す印刷物を得ながら、カール抑制効果が得られる。

被記録媒体としては、特に限定されないが、例えば、インクの浸透性が高い電子写真用紙などの普通紙、インクジェット用紙（シリカ粒子若しくはアルミナ粒子から構成されたインク吸収層、又は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）若しくはポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）等の親水性ポリマーから構成されたインク吸収層を備えたインクジェット専用紙）、インクの浸透性が比較的低い一般のオフセット印刷に用いられるアート紙、コート紙、及びキャスト紙が挙げられる。

インク付着工程における、インク打込量は、好ましくは３．６ｍｇ／ｉｎｃｈ²以上である。本実施形態のインクジェット記録方法によれば、本実施形態のインクを使用することで、優れた発色性が得られる。その結果、当該範囲のインク打込量であっても、充分な光学濃度が得られるため、印刷に使用するインクの量を低減することができ、環境負荷を軽減することができる。また、当該インク打込量は、好ましくは６．０ｍｇ／ｉｎｃｈ²以下であり、より好ましくは５．０ｍｇ／ｉｎｃｈ²以下であり、さらに好ましくは４．５ｍｇ／ｉｎｃｈ²以下であり、よりさらに好ましくは４．０ｍｇ／ｉｎｃｈ²以下である。インク打込量が当該範囲であることで、充分な光学濃度を得ながら、インクジェット記録方法によるインク使用量を低減することができる。

本実施形態のインクジェット記録方法は、インクの乾燥を促進するために、記録前、記録中、記録後の、一部又は全てで被記録媒体を加熱する加熱工程をさらに含んでもよい。加熱する手段としては、特に限定されないが、温度が制御できる装置が好ましく、例えば、輻射加熱式のシーズヒーター、輻射加熱式の赤外線ヒーター、接触加熱式のシートヒーター、及び電磁波を用いる加熱装置が挙げられる。加熱温度は、被記録媒体の表面温度として４０～８０℃が好ましい。さらに、ファン等による送風工程をさらに含んでもよい。

本実施形態のインクジェット記録方法は、上記各工程の他、従来のインクジェット記録方法が有する公知の工程を有していてもよい。

以上に述べたように、本実施形態に係るインクジェット記録用インク組成物、及びインクジェット記録方法によれば、以下の効果を得ることができる。

１次カール及び２次カールの発生を共に抑制することができる。コロイダルシリカにより、１次カールを抑制し、トリメチルグリシンにより、２次カールを抑制する。詳しくは、コロイダルシリカの表面にトリメチルグリシンが保護コロイドを形成するために、コロイダルシリカの含有量は、トリメチルグリシンの含有量以下にすることで、１次カールと２次カールの抑制効果を得ることができる。したがって、１次カール及び２次カールの発生を共に抑制したインクジェット記録用インク組成物を提供することができる。

３．インクジェット記録装置
次に、本実施形態に係るインクジェット記録装置について、図１を参照して説明する。インクジェット記録装置は、インクの微小な液滴を吐出するインクジェット法によって、記録紙に液滴を着弾させて印刷を行う装置である。図１は、実施形態に係るインクジェット記録装置を示す概略斜視図である。本実施形態では、インクジェット記録装置として、インクカートリッジがキャリッジに搭載されたオンキャリッジタイプのプリンターを例に挙げて説明する。なお、図１においては、各部材を認識可能な程度の大きさとするため、各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。

本実施形態のプリンター１は、いわゆるシリアルプリンターと呼ばれているものである。シリアルプリンターとは、所定の方向に移動するキャリッジにインクジェットヘッドが搭載されており、キャリッジの移動に伴ってインクジェットヘッドが移動しながら印刷を行うプリンターをいう。

プリンター１は、図１に示すように、インクジェットヘッド３、キャリッジ４、主走査機構５、プラテンローラー６、プリンター１全体の動作を制御する制御部（図示せず）を有している。キャリッジ４は、インクジェットヘッド３を搭載すると共に、インクジェットヘッド３に供給されるインクを収納するインクカートリッジ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆが着脱可能である。

主走査機構５は、キャリッジ４に接続されたタイミングベルト８、タイミングベルト８を駆動するモーター９、ガイド軸１０を有している。ガイド軸１０は、キャリッジ４の支持部材として、キャリッジ４の走査方向（主走査方向）に架設されている。キャリッジ４は、タイミングベルト８を介してモーター９によって駆動され、ガイド軸１０に沿って往復移動が可能である。これにより、主走査機構５は、キャリッジ４を主走査方向に往復移動させる機能を有している。

プラテンローラー６は、印刷を行う記録紙２を、上記主走査方向と直交する副走査方向（記録紙２の長さ方向）に、搬送する機能を有している。そのため、記録紙２は副走査方向に搬送される。また、インクジェットヘッド３が搭載されるキャリッジ４は、記録紙２の幅方向と略一致する主走査方向に往復移動が可能であり、インクジェットヘッド３は記録紙２に対して、主走査方向及び副走査方向へ、相対的に走査が可能となっている。

インクカートリッジ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆは、独立した６つのインクカートリッジである。インクカートリッジ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆには、本実施形態のインクを収納することができる。これらのインクカートリッジには、ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー、ホワイト、オレンジなどの色を呈するインクが個別に収納され、任意に組み合わせて用いることが可能である。図１では、インクカートリッジの数を６個としているが、これに限定されるものではない。インクカートリッジ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆの底部には、各インクカートリッジに収納されたインクをインクジェットヘッド３へ供給するための供給口（図示せず）が設けられている。

インクジェットヘッド３は、記録紙２と対向する面にノズル面（図示せず）を有している。ノズル面には、複数のノズル（図示せず）からなるノズル列（図示せず）が各色インクに対応して個別に配置されている。各色インクは、各インクカートリッジからインクジェットヘッド３に供給され、インクジェットヘッド３内のアクチュエーター（図示せず）によって、ノズルから液滴として吐出される。吐出されたインクの液滴は記録紙２に着弾し、画像、テキスト、模様、色彩などが記録紙２の印刷領域に形成される。

ここで、インクジェットヘッド３では、駆動手段であるアクチュエーターとして圧電素子を用いているが、この方式に限定されない。例えば、アクチュエーターとしての振動板を静電吸着により変位させる電気機械変換素子や、加熱によって生じる気泡によってインクを液滴として吐出させる電気熱変換素子を用いてもよい。

なお、本実施形態では、インクジェット記録装置としてオンキャリッジタイプのプリンター１を例に挙げたが、これに限定されない。例えば、インクカートリッジなどのインク収納容器が、キャリッジに搭載されない、オフキャリッジタイプのプリンターであってもよい。また、本発明に用いられるインクジェット記録装置は、上述したシリアルプリンターに限定されるものではなく、インクジェットヘッドが記録紙２の幅と同等以上に広く形成され、インクジェットヘッドが移動せずに印刷を行うラインヘッドプリンターであってもよい。
４．実施例及び比較例

以下、本発明の実施形態を実施例によってさらに具体的に説明するが、本実施形態はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

４－１．インクの調製
表１は、実施例１から実施例８、及び比較例１から比較例５のインクの組成及び評価結果を示す表である。ここで、以降、実施例１から実施例８を単に実施例ともいい、比較例１から比較例５を単に比較例ともいう。表１に示す含有量で各成分を混合し、室温にて２時間攪拌した後、孔径５μｍのメンブランフィルターで濾過して、実施例及び比較例の各インクを調製した。

表１に示したインクに含まれる成分の詳細は以下の通りであり。
コロイダルシリカ
・日揮触媒化成株式会社製のＳＩ－３０Ｐ：平均粒子径１０ｎｍ
・日揮触媒化成株式会社製のＳＩ－４５Ｐ：平均粒子径４５ｎｍ
顔料
・東海カーボン株式会社製のＡｑｕａ－Ｂｌａｃｋ１６２：平均粒子径１１０ｎｍ
界面活性剤
・エアープロダクツ社製のオルフィンＥ１０１０
・日信化学工業社製のサーフィノール１０４
ラクタム系溶剤
・２－ピロリジノン
トリメチルグリシン
・東京化成工業社製のトリメチルグリシン
沸点が２８０℃以上の高沸点有機溶剤
・グリセリン
その他の有機溶剤
・ブチルトリグリコール（トリエチレングリコールモノブチルエーテル）
ｐｈ調整剤
・トリイソプロパノールアミン

なお、表１中に示す含有量の単位は質量％である。－の表記は無添加であることを表す。イオン交換水の欄における残量とは、インク全量が１００質量％となるようにイオン交換水を加えたことを意味する。なお、顔料は、公知の分散方法にて顔料分散液としたものを用い、表１における含有量は、顔料の含有量相当である顔料分散液の固形分含有量で表した。

４－２．評価
ＥＰＳＯＮ製ＰＸ－Ｓ７０５０のインクカートリッジに表１に示すインクを入れて実験した。表1には、各評価についての評価結果も示している。以下に各評価の内容について説明する。

・１次カール
各インクが入れられたカートリッジをプリンター（ＰＸ－Ｓ７０５０）に装着し、はがきサイズのＸｅｒｏｘＰ紙（富士ゼロックス社製コピー用紙、坪量６４ｇ／ｍ２、紙厚８８μｍ；被記録媒体）に温度２５℃、湿度５０％の環境下において、印刷密度：１００％でベタパターンを印刷した。印刷後フェイスダウンで放置した際の、用紙と床面が設置している地点と、用紙端の角度を測定して１次カールの指標として評価した。
（評価基準）
Ａ：:最大カール角度９０°未満
Ｂ：最大カール角度９０°以上１１０°未満
Ｃ：:最大カール角度１１０°以上

・２次カール
各インクが入れられたカートリッジをプリンター（ＰＸ－Ｓ７０５０）に装着し、Ａ４サイズのＸｅｒｏｘＰ紙（富士ゼロックス社製コピー用紙、坪量６４ｇ／ｍ２、紙厚８８μｍ；被記録媒体）に温度２５℃、湿度５０％の環境下において、印刷密度：１００％でベタパターンを印刷した。印刷後フェイスアップで２週間放置した際の、用紙端の床面からの浮き上がり量を測定して２次カールの指標とした。
（評価基準）
Ａ：浮き上がり量１０ｍｍ未満
Ｂ：浮き上がり量１０以上２０ｍｍ未満
Ｃ：浮き上がり量２０ｍｍ以上

・目詰まり回復性
上記２次カール評価の印刷を行った後、インクジェットヘッドをキャッピング位置から外れた状態、換言すればインクジェットヘッドがプラテン上にある状態で温度４０℃、湿度２０％の環境に放置した。放置後、ノズルが全て正常に吐出するまでのクリーニング回数を数えた。
Ａ：クリーニング回数６回未満
Ｂ：クリーニング回数６回以上９回未満
Ｃ：クリーニング回数９回以上または回復しなかった

表１より、コロイダルシリカとトリメチルグリシンを含み、コロイダルシリカの含有量が、トリメチルグリシンの含有量以下である、実施例１～８のインクは、比較例１～５のインクに比べて、１次カールと２次カールの発生が抑制されていることが分かった。

実施例１と、比較例１との結果の対比から、本実施形態のインク及びインクジェット記録方法は、コロイダルシリカを含有し、所定の条件を満たすことで、優れた１次カール抑制効果と、目詰まり回復性が向上することがわかる。

実施例１は、比較例２との結果の対比から、トリメチルグリシンを含有し、所定の条件を満たすことで、優れた１次と２次カールとの抑制効果を得ることがわかる。

実施例１は、比較例３及び５との結果の対比から、コロイダルシリカとトリメチルグリシンを含有し、コロイダルシリカの含有量が、トリメチルグリシンの含有量以下であることで、優れたカール抑制効果と、目詰まり回復性が向上することがわかる。

実施例１は、比較例４の結果の対比から、コロイダルシリカとトリメチルグリシンを含有し、所定の条件を満たすことで、優れたカール抑制効果を得ることがわかる。

実施例１は、実施例２～８との結果の対比から、粒子径の異なるコロイダルシリカにおいても、コロイダルシリカとトリメチルグリシンを含有し、コロイダルシリカの含有量が、トリメチルグリシンの含有量以下であることで、優れたカール抑制効果と、目詰まり回復性が向上することがわかる。

実施例３及び５の結果から、コロイダルシリカの含有量が、下限値付近の値であっても、所定の条件を満たすことで、優れたカール抑制効果及び、目詰まり回復性を得ることがわかる。

実施例４及び８の結果から、コロイダルシリカの含有量が、上限値付近の値であっても、所定の条件を満たすことで、優れたカール抑制効果及び、目詰まり回復性を得ることがわかる。

実施例２及び６の結果から、トリメチルグリシンの含有量が、下限値付近の値であっても、所定の条件を満たすことで、優れたカール抑制効果及び、目詰まり回復性を得ることがわかる。

実施例４及び７の結果から、コロイダルシリカの含有量が、上限値付近の値であっても、所定の条件を満たすことで、優れたカール抑制効果及び、目詰まり回復性を得ることがわかる。

一方、比較例１及び４は、コロイダルシリカを含有していないために、１次カールの抑制効果が十分に得られていない。

比較例２及び４は、トリメチルグリシンを含有していないために、２次カールの抑制効果が十分に得られていない。

比較例３及び５は、コロイダルシリカの含有量が、トリメチルグリシンの含有量以上であるために、２次カールの抑制効果が十分に得られていない。

以下に、実施形態から導き出される内容を記載する。

インクジェット記録用インク組成物は、顔料と、コロイダルシリカと、トリメチルグリシンと、水と、を含み、コロイダルシリカの含有量が、トリメチルグリシンの含有量以下である。

この構成によれば、１次カール及び２次カールの発生を共に抑制することができる。コロイダルシリカにより、１次カールを抑制し、トリメチルグリシンにより、２次カールを抑制する。詳しくは、コロイダルシリカの浸透抑制効果により、１次カールが抑制される。トリメチルグリシンの保湿性により２次カールの発生を抑える。しかしコロイダルシリカの表面にトリメチルグリシンが保護コロイドを形成するため、トリメチルグリシンの含有量が、コロイダルシリカの含有量以下であると、トリメチルグリシンの２次カール抑制効果が十分に発揮されなくなる。そこで、コロイダルシリカの含有量は、トリメチルグリシンの含有量以下にすることで、１次カールと２次カールの抑制効果を得ることができる。したがって、１次カール及び２次カールの発生を共に抑制したインクジェット記録用インク組成物を提供することができる。

この構成によれば、コロイダルシリカによる１次カールの抑制効果がより好適に発現される。また、インクジェットヘッドにおいて、インクジェット記録用インク組成物の目詰まり回復性を向上させることができる。

この構成によれば、トリメチルグリシンによる２次カールの抑制効果がより好適に発現される。また、インクジェットヘッドにおいて、インクジェット記録用インク組成物の目詰まり回復性を向上させることができる。

この構成によれば、ラクタム系溶剤は、他の有機溶剤と比べて溶解力が高く、低粘度であるために、目詰まり回復性を向上させることができる。

この構成によれば、１次カール抑制効果がより好適に発現される。また、インクジェットヘッドにおいて、インクジェット記録用インク組成物の目詰まり回復性を向上させることができる。

この構成によれば、２次カール抑制効果がより好適に発現される。また、インクジェットヘッドにおいて、インクジェット記録用インク組成物の目詰まり回復性を向上させることができる。

この構成によれば、高沸点有機溶剤により、乾燥凝集によるノズル抜けの抑制や、目詰まり回復性能を向上させることができる。

この構成によれば、グリセリンの高保湿力により、２次カール抑制効果がより好適に発現される。

この構成によれば、平均粒子径が１００ｎｍ以下であることにより、沈降を抑制し、分散を安定に保つことができる。また、平均粒子径が５ｎｍ以上であることにより、１次カールをより好適に抑制する効果が得られる。

インクジェット記録方法は、上記のインクジェット記録用インク組成物を、インクジェットヘッドから吐出させる工程を含む。

この構成によれば、１次カールと２次カールとを抑制したインクジェット記録方法を提供することができる。

１…プリンター、２…記録紙、３…インクジェットヘッド、４…キャリッジ、５…主走査機構、６…プラテンローラー、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ…インクカートリッジ、８…タイミングベルト、９…モーター、１０…ガイド軸。

Claims

顔料と、コロイダルシリカと、トリメチルグリシンと、水と、を含み、
前記コロイダルシリカの含有量が、インクジェット記録用インク組成物の総量に対して、２．０質量％以上１０．０質量％以下であって、
前記トリメチルグリシンの含有量が、インクジェット記録用インク組成物の総量に対して、５．０質量％以上２０．０質量％以下であって、
前記コロイダルシリカの含有量が、前記トリメチルグリシンの含有量以下である、イン
クジェット記録用インク組成物。
ラクタム系溶剤を含む、請求項１に記載のインクジェット記録用インク組成物。
前記ラクタム系溶剤の含有量が、前記コロイダルシリカの含有量以下である、請求項２に記載のインクジェット記録用インク組成物。
前記ラクタム系溶剤は、２－ピロリジノンであり、
前記２－ピロリジノンの含有量が、前記インクジェット記録用インク組成物の総量に対して、０．１質量％以上５．０質量％以下である、請求項２または請求項３に記載のインクジェット記録用インク組成物。
沸点が２８０℃以上の高沸点有機溶剤を含み、
前記高沸点有機溶剤の含有量が、前記ラクタム系溶剤の含有量以上、前記コロイダルシリカの含有量以下である、請求項２から請求項４のいずれか１項に記載のインクジェット記録用インク組成物。
前記高沸点有機溶剤は、グリセリンである、請求項５に記載のインクジェット記録用インク組成物。
前記コロイダルシリカは、平均粒子径が５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のインクジェット記録用インク組成物。
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のインクジェット記録用インク組成物を、インクジェットヘッドから吐出させる工程を含むインクジェット記録方法。