JPWO2002066564A1 - 水性顔料インク組成物 - Google Patents
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Abstract
着色剤として、(1)顔料表面に水分散性付与基を導入した表面処理顔料、及び(2)顔料表面の全体をポリマーで被覆した水分散性ポリマー包含顔料を含むことを特徴とする、水性顔料インク組成物を開示する。本発明の水性顔料インク組成物は、発色性及び耐擦性が良好で、にじみも少なく、保存安定性も優れている。
Description
技術分野
本発明は、水性顔料インク組成物に関する。本発明の水性顔料インク組成物によれば、発色性及び高定着性(例えば、耐擦性)が良好で、にじみの少ない記録像を得ることができ、インクとしての保存安定性も優れている。
背景技術
インクジェット記録方法などに用いる水性顔料インク組成物の着色剤として、水分散性を付与する表面処理を施した顔料(すなわち、水分散性付与表面処理顔料)を添加する技術が知られている。例えば、特開平8−3498号公報には、カーボンブラック粒子の表面にカルボン酸塩を導入して分散安定性を向上させる技術が記載されている。また、特表2000−512670公報にも、イオン基(又はイオン化可能基)を有する有機基を表面に導入した無機顔料及び有機顔料が記載されており、イオン基としては、例えば、カルボン酸若しくはスルホン酸基又はそれらの塩が記載されている。
しかしながら、これらの水分散性付与表面処理顔料を着色剤として含有するインク組成物には、或る程度以上に発色性を向上させることができないという欠点があった。すなわち、前記の水分散性付与表面処理顔料は記録媒体への定着性が充分ではないので、樹脂エマルジョンを併用する必要がある。水分散性付与表面処理顔料における前記の定着不良の問題は、特に、インクジェット記録方法用の専用紙を用いる場合に顕著であった。このように、水分散性付与表面処理顔料と樹脂エマルジョンとを含有するインク組成物において、その発色性を向上させるために顔料成分含有量を増加させると、その増加に伴って、樹脂エマルジョンの含有量も増加させる必要がある。これらの固形分含有量の増加はインク組成物の粘度を上昇させるので、顔料成分含有量には限界があり、充分に満足な発色性を得ることができなかった。
発明の開示
従って、本発明の課題は、顔料成分含有量を増加させても粘度上昇を招かず、従って、高発色性と高定着性とを同時に満足する水性顔料インク組成物を提供することにある。
前記課題は、本発明により、着色剤として、
(1)顔料表面に水分散性付与基を導入した表面処理顔料、及び
(2)顔料表面の全体をポリマーで被覆した水分散性ポリマー包含顔料
を含むことを特徴とする、水性顔料インク組成物により解決することができる。
発明を実施するための最良の形態
本発明による水性顔料インク組成物は、着色剤として、
(1)顔料表面に水分散性付与基を導入した表面処理顔料[以下、単に、表面処理顔料(1)と称することがある]及び
(2)顔料表面の全体をポリマーで被覆した(すなわち、包含した)水分散性ポリマー包含顔料[以下、単に、ポリマー包含顔料(2)と称することがある]
を含有する。
本発明の水性顔料インク組成物は、1又は複数の前記表面処理顔料(1)を含むことができ、1又は複数の前記ポリマー包含顔料(2)を含むことができる。例えば、本発明の水性顔料インク組成物がブラックインク組成物である場合には、ブラックインク組成物用の顔料の1種又はそれ以上を、前記表面処理顔料(1)の形態と、前記ポリマー包含顔料(2)の形態とで含有し、前記表面処理顔料(1)の形態の顔料と、前記ポリマー包含顔料(2)の形態の顔料は、相互に同じ顔料であっても、異なる顔料であってもよく、あるいは同じ顔料と異なる顔料の組合せであってもよい。
本発明の水性顔料インク組成物は、カラー印刷用のインク組成物であることもでき、例えば、イエローインク組成物、マゼンタインク組成物、又はシアンインク組成物の場合には、前記と同様に、各組成物用の顔料の1種又はそれ以上を、前記表面処理顔料(1)の形態と、前記ポリマー包含顔料(2)の形態とで含有し、前記表面処理顔料(1)の形態の顔料と、前記ポリマー包含顔料(2)の形態の顔料は、相互に同じ顔料であっても、異なる顔料であってもよく、あるいは同じ顔料と異なる顔料の組合せであってもよい。異なる顔料の組合せとしては、例えば、ブラック顔料とシアン顔料との組合せ、ブラック顔料とイエロー顔料との組合せ、シアン顔料とイエロー顔料との組合せなどを挙げることができる。
前記表面処理顔料(1)及び前記ポリマー包含顔料(2)の原料顔料は、無機顔料又は有機顔料であることができる。
無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、金属類[例えば、銅酸化物、又は鉄酸化物(C.I.ピグメントブラック11)、又は酸化チタン等]を挙げることができる。
また、有機顔料としては、例えば、アントラキノン顔料、フタロシアニン顔料、アゾ顔料、ピラントロン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、キナクリドン顔料、インジゴイド顔料、チオインジゴイド顔料、ジオキサジン顔料、イソインドリノン顔料、又はキノフタロン顔料を挙げることができる。
ブラックインク用顔料としては、例えば、カーボンブラック類(C.I.ピグメントブラック7類)、例えば、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、又はチャンネルブラック等、金属類[例えば、銅酸化物、鉄酸化物(C.I.ピグメントブラック11)、又は酸化チタン等]、又は有機顔料[例えば、アニリンブラック(C.I.ピグメントブラック1)等]を挙げることができ、インクジェット用としては比重が比較的低く水中で沈降しにくい点で、カーボンブラックが好ましい。
カラーインク用顔料としては、例えば、カラーインデックスで示すと、C.I.ピグメントイエロー1(ファストイエローG)、C.I.ピグメントイエロー3、C.I.ピグメントイエロー12(ジスアゾイエローAAA)、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー24、C.I.ピグメントイエロー34、C.I.ピグメントイエロー35、C.I.ピグメントイエロー37、C.I.ピグメントイエロー42(黄色酸化鉄)、C.I.ピグメントイエロー53、C.I.ピグメントイエロー55、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー81、C.I.ピグメントイエロー83(ジスアゾイエローHR)、C.I.ピグメントイエロー95、C.I.ピグメントイエロー97、C.I.ピグメントイエロー98、C.I.ピグメントイエロー100、C.I.ピグメントイエロー101、C.I.ピグメントイエロー104、C.I.ピグメントイエロー108、C.I.ピグメントイエロー109、C.I.ピグメントイエロー110、C.I.ピグメントイエロー117、C.I.ピグメントイエロー120、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー153;
C.I.ピグメントレッド1、C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド17、C.I.ピグメントレッド22(ブリリアントファーストスカーレット)、C.I.ピグメントレッド23、C.I.ピグメントレッド31、C.I.ピグメントレッド38、C.I.ピグメントレッド48:2[パーマネントレッド2B(Ba)]、C.I.ピグメントレッド48:2[パーマネントレッド2B(Ca)]、C.I.ピグメントレッド48:3[パーマネントレッド2B(Sr)]、C.I.ピグメントレッド48:4[パーマネントレッド2B(Mn)]、C.I.ピグメントレッド49:1、C.I.ピグメントレッド52:2、C.I.ピグメントレッド53:1、C.I.ピグメントレッド57:1(ブリリアントカーミン6B)、C.I.ピグメントレッド60:1、C.I.ピグメントレッド63:1、C.I.ピグメントレッド63:2、C.I.ピグメントレッド64:1、C.I.ピグメントレッド81(ローダミン6Gレーキ)、C.I.ピグメントレッド83、C.I.ピグメントレッド88、C.I.ピグメントレッド101(べんがら)、C.I.ピグメントレッド104、C.I.ピグメントレッド105、C.I.ピグメントレッド106、C.I.ピグメントレッド108(カドミウムレッド)、C.I.ピグメントレッド112、C.I.ピグメントレッド114、C.I.ピグメントレッド122(キナクリドンマゼンタ)、C.I.ピグメントレッド123、C.I.ピグメントレッド146、C.I.ピグメントレッド149、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド168、C.I.ピグメントレッド170、C.I.ピグメントレッド172、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド178、C.I.ピグメントレッド179、C.I.ピグメントレッド185、C.I.ピグメントレッド190、C.I.ピグメントレッド193、C.I.ピグメントレッド209、C.I.ピグメントレッド219;
C.I.ピグメントブルー1、C.I.ピグメントブルー2、C.I.ピグメントブルー15(フタロシアニンブルーR)、C.I.ピグメントブルー15:1、C.I.ピグメントブルー15:2、C.I.ピグメントブルー15:3(フタロシアニンブルーG)、C.I.ピグメントブルー15:4、C.I.ピグメントブルー15:6(フタロシアニンブルーE)、C.I.ピグメントブルー16、17:1、C.I.ピグメントブルー56、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントブルー63;
C.I.ピグメントグリーン1、C.I.ピグメントグリーン4、C.I.ピグメントグリーン7、C.I.ピグメントグリーン8、C.I.ピグメントグリーン10、C.I.ピグメントグリーン17、C.I.ピグメントグリーン18、又はC.I.ピグメントグリーン36等を挙げることができる。
本発明で用いる前記の表面処理顔料(1)は、顔料粒子表面に水分散性付与基を有する。水分散性付与基としては、例えば、カルボン酸基若しくはその塩の基、スルホン酸基若しくはその塩の基、又は第4アンモニウム塩の基を挙げることができる。
本発明で用いる前記の表面処理顔料(1)は、前記の原料顔料を表面処理して水分散性を付与された顔料である限り特に限定されないが、例えば、カルボン酸基若しくはその塩の基を表面に導入したカーボンブラック、カルボン酸基若しくはその塩の基又はスルホン酸基若しくはその塩の基を表面に導入した無機又は有機顔料を挙げることができる。
顔料粒子の表面に水分散性付与基として、例えば、カルボキシル基やヒドロキシル基を導入する場合には、酸化処理を利用することができる。酸化処理には、オゾン、硝酸、過酸化水素、次亜ハロゲン酸、窒素酸化物、又はフッ素ガス等の酸化剤による液相又は気相酸化処理、もしくはプラズマ処理等を挙げることができる。スルホン酸基を導入するスルホン化処理には、硫酸、発煙硝酸、スルホン化ピリジン酸、スルファミン酸、三酸化イオウ、クロロ硫酸、又はアミド硫酸等によるスルホン化剤によるスルホン化処理を挙げることができる。また、これらの酸化剤又はスルホン化剤は、それぞれ単独又は2種類以上を混合して用いることもできる。また、分散剤を用いて顔料を分散する場合は、ロールミルやサンドミルなどの分散機で、顔料と分散剤とを剪断力によって機械的になじませながら分解剤を顔料表面に吸着させる方法がある。
カルボン酸基若しくはその塩の基を表面に導入したカーボンブラックは、例えば、特開平8−3498号公報に記載の方法で調製することができる。具体的には、例えば、酸性カーボンブラックを生成し、続いてその酸性カーボンブラックを水中で次亜ハロゲン酸塩で更に酸化することにより製造することができる。前記の酸性カーボンブラックとは、その粒子の表面上にカルボキシル基を有するために酸性を示すカーボンブラックであり、一般に、通常の酸化剤(例えば、硝酸、オゾン、過酸化水素、又は窒素酸化物等)を使用する酸化法、又はプラズマ処理等の表面改質法によって、カーボンブラックを適度に酸化することによって得ることができる。また、酸性カーボンブラックは、市販もされている。このような酸性カーボンブラックを、次亜ハロゲン酸塩(例えば、次亜塩素酸ナトリウム又は次亜塩素酸カリウム、好ましくは次亜塩素酸ナトリウム)によって、水中にて加熱下で撹拌することにより更に酸化して水分散性を付与された表面処理カーボンブラックを得ることができる。
より具体的には、酸性カーボンブラックの表面処理は、カーボンブラックと、その重量に対して有効ハロゲン濃度で10〜30重量%となる量の次亜ハロゲン酸塩(例えば、次亜塩素酸ナトリウム)とを適量の水中に仕込み、5時間以上(好ましくは約10〜15時間)、50℃以上(好ましくは95〜105℃)で撹拌することにより行うことができる。こうして得られるカーボンブラックは、1.5mmol/g以上の表面活性水素含有量を有する。
次いで、生成物を濾過し、副生成物の塩をイオン交換水で洗浄することにより除去する。更に、0.01μm以下の孔径を有する分離膜(例えば、逆浸透膜や限外濾過膜)を用いて精製及び濃縮を行う。濃縮は、一般にカーボンブラックの含有率が水に対して10〜30重量%程度の濃厚な顔料分散液になるように行なう。その後、アルカリ剤を用いてpHを約9にする。
カルボン酸基若しくはその塩の基、スルホン酸基若しくはその塩の基、又は第四アンモニウム塩の基を表面に導入した無機又は有機顔料は、例えば、特表2000−512670号公報に記載の方法(すなわち、導入すべき水分散性付与基を有するジアゾニウム塩と顔料とを反応させる方法)によって調製することができる。更に、スルホン酸基若しくはその塩の基を表面に導入した無機又は有機顔料は、例えば、特開平8−283596号、特開平10−110110号、特開平10−110111号、又は特開平10−110114号等の各公報に記載の方法(すなわち、イオウを含む処理剤、例えば、硫酸、発煙硫酸、スルホン化ピリジン酸、スルファミン酸、三酸化イオウ、クロロ硫酸、又はアミド硫酸と顔料とを反応させる方法)によって調製することができる。
具体的には、イオウを含む処理剤による処理は、顔料を溶剤に分散し、この分散液にイオウ含有処理剤を添加した後、60〜200℃に加熱するか、あるいは60〜200℃に加熱して分散した後、3〜10時間攪拌することによって行なうことができる。あらかじめハイスピードミキサー等で高速剪断分散するか、あるいはビーズミルやジェットミル等で衝撃分散して、スラリー状分散液とすることが好ましい。続いて、穏やかな条件下の攪拌に移した後、イオウ含有処理剤を添加し、分散性付与基を顔料表面に導入させる。このとき、分散性付与基の導入には、反応条件とイオウ含有処理剤の種類が大きく左右するので分散方法に適した方法を適宜採用するのが好ましい。この後、加熱処理して顔料のスラリーから溶剤及び残留するイオウ含有処理剤を取り除く。この除去方法としては、水洗、限外濾過、逆浸透、遠心分離、及び/又は濾過等を繰り返して行なう等の方法を利用することができる。
本発明で用いる前記の表面処理顔料(1)の平均粒径は、水分散性に影響を与えない限り、特に限定されるものではないが、例えば、レーザー散乱法により測定した平均粒径が、1μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.05〜0.2μmである。
本発明で用いる前記のポリマー包含顔料(2)は、顔料をポリマーで包含した微粒子(すなわち、ポリマー包含顔料)を含む水性エマルジョンとして調製することができる。前記ポリマーは、前記の顔料を包含することができる限り特に限定されるものではないが、それを構成する成分として、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、含珪素ポリマー、又は含イオウポリマーを挙げることができる。
前記ポリマー包含顔料は、例えば、少なくとも重合性基を有する分散剤と共重合性モノマーとの共重合体で、顔料を包含したものであることができる。ここで、重合性基を有する分散剤とは、少なくとも疎水基、親水基、及び重合性基を有し、重合性基として、例えば、アクリロイル基、メタクリロイル基、アリル基、又はビニル基などを有する化合物であり、共重合性モノマーとは、共重合性基として、例えば、アクリロイル基、メタクリロイル基、アリル基、又はビニル基などの不飽和結合を有し、ラジカル重合が可能な化合物である。
インクジェット記録用インクとしては、粒径が比較的そろっていた方が目詰まりや吐出安定性の観点から好ましいので、ポリマー包含顔料は、乳化重合によって製造されることが好ましい。より詳細には、例えば、重合性基(例えば、重合性ビニル基、アリル基、アクリロイル基、又はメタクリロイル基など)を有する分散剤で顔料を分散させた後、その分散剤と共重合可能なモノマーと、重合開始剤とを用いて水中で乳化重合を行なうことによって得ることができる。
また、本発明の水性インク組成物において使用するポリマー包含顔料は、上記の乳化重合以外にも、例えば、酸析、転相乳化、又は強制乳化などによっても製造することができる。
前記のポリマー包含顔料は、反応性界面活性剤モノマーと、反応性モノマーとを用いて調製することもできる。反応性界面活性剤モノマーとしては多くの市販品を用いることができ、例えば第一工業薬品株式会社のアクアロンHSシリーズ(アクアロンHS−05、HS−10,HS−20、HS−1025)、アクアロンRNシリーズ(RN−10、RN−20、RN−30、RN−50,RN−2025)、ニューフロンティアシリーズ(ニューフロンティアN−177E,S−510)、旭電化株式会社のアデカリアソープSEシリーズ(SE−10N、SE−1025A、SE−1025N)、アデカリアソープNEシリーズ(NE−10,NE−20、NE−30、NE−40)などを挙げることができる。
また、前記の反応性界面活性剤モノマーと反応させる反応性モノマーとしては、例えば、アクリロニトリル、ブチルメタクリレート、ブチルアクリレートなどのアクリレート化合物、アクリル酸化合物、又はアリル化合物を用いることができる。
更に、前記反応性界面活性剤を用いて分散する方法としては、超音波分散の他に、ビーズミル、サンドミル、又はロールミルなどによる方法など他の分散方法を用いてもよい。
また、前記のポリマー包含顔料は、転相乳化法によって調製することもできる。すなわち、有機溶媒中に顔料とポリマーとを添加してポリマーを有機溶媒に溶解させ、得られた溶液に中和剤を添加して有機溶媒相を形成する。続いて、この有機溶媒相の撹拌下に水相を添加するか、あるいは撹拌水相の中に前記の有機溶媒相を添加し、ポリマー包含顔料を得ることができる。この転相乳化法でポリマー成分として用いることのできる化合物としては、例えば、2重結合を有するアクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基あるいはアリル基を有するモノマーやオリゴマーを挙げることができ、具体的には、スチレン、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ブチルメタクリレート、(α,2,3又は4)−アルキルスチレン、(α,2,3又は4)−アルコキシスチレン、3,4−ジメチルスチレン、α−フェニルスチレン、ジビニルベンゼン、ビニルナフタレン、ジメチルアミノ(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート、アクリロイルモルフォリン、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、その他アルキル(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基のジエチレングリコール又はポリエチレングリコールの(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、その他含フッ素、含塩素、含珪素(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、マレイン酸アミド、(メタ)アクリル酸等の1官能の他に架橋構造を導入する場合は(モノ、ジ、トリ、テトラ、ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール及び1,10−デカンジオール等の(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセリン(ジ、トリ)(メタ)アクリレート、ビスフェノールA又はFのエチレンオキシド付加物のジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等アクリル基やメタクリル基を有する化合物を用いることができる。
また、ポリアクリル酸エステル、スチレン−アクリル酸共重合体、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、含珪素ポリマー、及び含イオウポリマーからなる群から選ばれた1種以上を主成分とするように、ポリマーを重合する際にこれらのポリマーを添加しながら作成することもできる。
重合開始剤としては、過硫酸カリウムや過硫酸アンモニウムを用いることができ、その他に、過硫酸水素やアゾビスイソブチロニトリル、過酸化ベンゾイル、過酸化ジブチル、過酢酸、クメンヒドロパーオキシド、t−ブチルヒドロキシパーオキシド、パラメンタンヒドロキシパーオキシドなどラジカル重合に用いられる一般的な開始剤を用いることができるが、本発明の好ましい態様においては、水溶性の重合開始剤が好ましく用いられる。
前記のポリマー包含顔料の調製で乳化重合を実施する場合には、連鎖移動剤を用いることもできる。連鎖移動剤としては、例えば、t−ドデシルメルカプタンの他にn−ドデシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、キサントゲン類であるジメチルキサントゲンジスルフィド、ジイソブチルキサントゲンジスルフィド、あるいはジペンテン、インデン、1,4−シクロヘキサジエン、ジヒドロフラン、キサンテンなどを挙げることができる。
また、特公平7−94634号公報又は特開平8−59715号公報に掲載されているような顔料微粒子をカプセル化したものを用いることもできる。
本発明の水性インク組成物はポリマー包含顔料を含有するので、例えば、顔料を一般的な分散剤〔高分子分散剤(合成高分子や天然高分子)や界面活性剤〕で分散させた顔料を含有するよりも、好ましい性質を示すことがある。すなわち、顔料を一般的な分散剤〔高分子分散剤(合成高分子や天然高分子)や界面活性剤〕で分散させて調製したインクは、基本的に分散剤が顔料表面に吸着しているだけの状態であるので、何らかの環境因子によって分散剤が顔料から脱離しやすく、これによりインクの粘度が上昇することがあるために、顔料の添加量が制限され、その結果として、記録画像の発色性を十分に得ることが困難な場合がある。これに対して、本発明の水性インク組成物は、前記のポリマー包含顔料を含むので、上記分散剤を使用する必要がないこと、及び顔料を包含する樹脂の脱離が起こりにくいことから、顔料を高添加量で添加してもインクの粘度が上昇する危険性がないためにインクの低粘度化が可能であり、顔料を上記分散剤で分散させたインクと比較して、顔料の添加量を増やすことできるので、十分な発色性を保証することが可能になる。
本発明の水性インク組成物において、前記の表面処理顔料(1)及び前記のポリマー包含顔料(2)の含有量は特に限定されるものではないが、前記の表面処理顔料(1)の含有量は、水性インク組成物の全重量を基準として、好ましくは0.1〜10重量%、より好ましくは1〜8重量%である。前記の表面処理顔料(1)の含有量が0.1重量%未満になると充分な発色性が得られないことがあり、前記の表面処理顔料(1)の含有量が10重量%を超えると、充分な定着性が得られないことがある。
また、前記のポリマー包含顔料(2)の含有量は、同様に水性インク組成物の全重量を基準として、好ましくは0.1〜10重量%、より好ましくは1〜8重量%である。前記のポリマー包含顔料(2)の含有量が0.1重量%未満になると満足な定着効果が得られなくなる場合があり、前記のポリマー包含顔料(2)の含有量が10重量%を超えると、高粘度化して使い難くなる場合がある。
前記の表面処理顔料(1)中の顔料と前記のポリマー包含顔料(2)の顔料の合計量も、特に限定されるものではないが、インク組成物全体の重量に対して0.2〜20重量%の量であることが好ましく、1〜15重量%の量であることがより好ましい。顔料の合計量が0.1重量%未満になると充分な発色性が得られないことがあり、20重量%を超えるとインク組成物の粘度が上昇して目詰まりを起こしやすくなる。
本発明の水性インク組成物において、前記のポリマー包含顔料(2)に含まれるポリマー量も特に限定されるものではないが、前記のポリマーの含有量はそのポリマー包含顔料(2)の顔料重量に対して、好ましくは10重量%以上、より好ましくは20重量%以上である。前記のポリマーの含有量が10重量%未満になると充分な定着性が得られないことがある。
本発明の水性顔料インク組成物は、浸透性が高いことが好ましく、更に、保存安定性を向上させ、記録像のにじみを有効に防止し、発色性を向上して充分な印字品質を得るために、例えば、
(a)アセチレングリコール系界面活性剤及び/又はアセチレンアルコール系界面活性剤と、
(b)ジエチレングリコールモノブチルエーテル、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ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、1,2−アルキレングリコール、及び一般式(1):
R−(EO)n−(PO)m−M (1)
[式中、Rは炭素数4〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルカノール基、炭素数4〜12のシクロアルカノール基、フェノール基、又はナフトール基であり、EOはエチレンオキシ基であり、POはプロピレンオキシ基であり、n及びmは、それぞれ独立して0〜10であるが同時に0であることはないものとし、n及びmは繰り返し単位であるEO及びPOが分子全体に存在する平均値を意味し、「−(EO)n−(PO)m−」はEO及びPOの分子内の位置や順序を示すものではなくEO及びPOが任意の位置及び順序で分子中に存在することを示し、Mは水素原子、スルホン酸塩基、燐酸塩基、又は硼酸塩基であり、Mがスルホン酸塩基、燐酸塩基、又は硼酸塩基である場合には、その対イオンとして、場合により、水素イオン、アルカリ金属イオン、無機塩基イオン(例えば、アンモニウムイオン又は4級アンモニウムイオン)、又は有機アミンイオンを有することができるものとする]で表される化合物からなる群から選んだ化合物(浸透剤)少なくとも1種と
を更に含有することができる。
前記アセチレングリコール系界面活性剤及び/又はアセチレンアルコール系界面活性剤(a)と、前記浸透剤(b)との合計含有量は特に眼定されるものではないが、水性顔料インク組成物の全重量に対して、好ましくは0.5重量%〜30重量%、より好ましくは1重量%〜15重量%である。前記アセチレングリコール系界面活性剤及び/又はアセチレンアルコール系界面活性剤を5重量%以下の含有量で含むのが最も好ましい。
本発明のインク組成物は、少なくとも前記アセチレングリコール系界面活性剤及び/又はアセチレンアルコール系界面活性剤(a)と前記浸透剤(b)の2種以上とを同時に含有するのが好ましい。
前記浸透剤(b)として用いる前記1,2−アルキレングリコールとしては、炭素数4〜10の1,2−アルキレングリコール(例えば、1,2−ペンタンジオール又は1,2−ヘキサンジオール)が好ましく、炭素数4〜10の1,2−アルキレングリコール(例えば、1,2−ペンタンジオール及び/又は1,2−ヘキサンジオール)を用いる場合は、その含有量が10重量%以下であるのが好ましく、7重量%以下であるのがより好ましい。
前記プロピレングリコールモノブチルエーテル又はジプロピレングリコールモノブチルエーテルを用いる場合も、その含有量が10重量%以下であるのが好ましく、7重量%以下であるのがより好ましい。前記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る場合は、その含有量が20重量%以下であるのが好ましく、15重量%以下であるのがより好ましい。
前記式(1)で表されるポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシド誘導体におけるMは、特に限定されるものではないが、水素原子、スルホン酸塩基、燐酸塩基、又は硼酸塩基であることが好ましい。Mがスルホン酸塩基、燐酸塩基及び/又は硼酸塩基である場合には、その対イオンとして、水素イオン、アルカリ金属イオン、無機塩基イオン及び/又は有機アミンイオンを有することができる。前記式(1)で表されるポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシド誘導体において、nが0〜10であり、mが1〜5であることが好ましく、nが1〜8であり、mが1〜12であるのがより好ましい。
なお、本発明に用いられる水性顔料インク組成物の表面張力は、25〜40mN/mの範囲であることが好ましく、より好ましくは28〜35mN/mの範囲である。
本発明の水性顔料インク組成物は、その保存安定性、インク吐出ヘッドからの吐出安定性を得るために、保湿剤、溶解助剤、浸透制御剤、粘度調整剤、pH調整剤、溶解助剤、酸化防止剤、防黴剤、腐食防止剤、及び/又は金属イオン捕獲剤等の種々の添加剤を含有することができる。以下、それらの添加剤の代表例を説明する。
インクのノズル前面での乾燥を抑制するために水溶性グリコール類を添加することが好ましく、その例としては、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、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、分子量2000以下のポリエチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、イソプロピレングリコール、イソブチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、グリセリン、メソエリスリトール、ペンタエリスリトールなどがある。
また、ノズル前面でインクが乾燥して詰まることを抑制するために、種々の糖類を用いることもできる。糖類は、単糖類又は多糖類であることができ、具体的には、グルコース、マンノース、フルクトース、リボース、キシロース、アラビノース、ラクトース、ガラクトース、アルドン酸、グルシトース、マルトース、セロビオース、スクロース、トレハロース、マルトトリオース等の他にアルギン酸及びその塩、シクロデキストリン類、セルロース類を用いることができる。糖類の添加量は、特に限定されるものではないが、0.05重量%以上で30重量%以下がよい。0.05重量%未満ではインクがヘッドの先端で乾燥して詰まる目詰まり現象を回復させる効果は少なく、30重量%を超えるとインクの粘度が上昇して適切な印字ができなくなる。一般的な糖類である単糖類及び多糖類のグルコース、マンノース、フルクトース、リボース、キシロース、アラビノース、ラクトース、ガラクトース、アルドン酸、グルシトース、マルトース、セロビオース、スクロース、トレハロース、マルトトリオース等のより好ましい添加量は3〜20重量%である。アルギン酸及びその塩、シクロデキストリン類、セルロース類はインクにしたときの粘度が高くなり過ぎない程度の添加量にする必要がある。
その他に水と相溶性を有し、インクに含まれる水との溶解性の低いグリコールエーテル類やインク成分の溶解性を向上させ、更に被記録体例えば紙に対する浸透性を向上させ、あるいはノズルの目詰まりを防止するために用いることのできるものとして、エタノール、メタノール、ブタノール、プロパノール、イソプロパノールなどの炭素数1〜4のアルキルアルコール類、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エチルエーテル、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メチルエーテルアセテート、ジ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エチルエーテル、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−iso−プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノ−iso−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、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、エチレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、1−メチル−1−メトキシブタノール、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−t−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−iso−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−iso−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−ブチルエーテルなどのグリコールエーテル類、ホルムアミド、アセトアミド、ジメチルスルホキシド、ソルビット、ソルビタン、アセチン、ジアセチン、トリアセチン、スルホランなどがあり、これらを適宜選択して使用することができる。
また、本発明の水性顔料インク組成物には、更に浸透性を制御するため、他の界面活性剤を添加することも可能である。添加する界面活性剤は本発明の水性顔料インク組成物との相溶性のよい界面活性剤が好ましく、界面活性剤のなかでも浸透性が高く安定な界面活性剤がよい。その例としては、両性界面活性剤、非イオン界面活性剤などがあげられる。両性界面活性剤としてはラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、2−アルキル−N−カルボキシメチル−N−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、ヤシ油脂肪酸アミドプロピルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ポリオクチルポリアミノエチルグリシンその他イミダゾリン誘導体などがある。非イオン界面活性剤としては、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルなどのエーテル系、ポリオキシエチレンオレイン酸、ポリオキシエチレンオレイン酸エステル、ポリオキシエチレンジステアリン酸エステル、ソルビタンラウレート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタンセスキオレート、ポリオキシエチレンモノオレエート、ポリオキシエチレンステアレートなどのエステル系、その他フッ素アルキルエステル、パーフルオロアルキルカルボン酸塩などの含フッ素系界面活性剤などがある。
また、pH調整剤、溶解助剤あるいは酸化防止剤としてジエタノールアミン、トリエタノールアミン、プロパノールアミン、モルホリンなどのアミン類及びそれらの変成物、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウムなどの無機塩類、水酸化アンモニウム、4級アンモニウム水酸化物(テトラメチルアンモニウムなど)、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸リチウムなどの炭酸塩類その他燐酸塩など、あるいはN−メチル−2−ピロリドン、尿素、チオ尿素、テトラメチル尿素などの尿素類、アロハネート、メチルアロハネートなどのアロハネート類、ビウレット、ジメチルビウレット、テトラメチルビウレットなどのビウレット類など、L−アスコルビン酸及びその塩などがある。また、市販の酸化防止剤、紫外線吸収剤なども用いることができる。その例としてはチバガイギーのTinuvin328、900、1130、384、292、123、144、622、770、292、Irgacor252、153、Irganox1010、1076、1035、MD1024など、あるいはランタニドの酸化物などがある。
更に、粘度調整剤としては、ロジン類、アルギン酸類、ポリビニルアルコール、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、ポリアクリル酸塩、ポリビニルピロリドン、アラビアゴムスターチなどがある。
本発明の水性インク組成物は、着色剤として前記の表面処理顔料(1)と前記のポリマー包含顔料(2)を含有することを除けば、従来公知の通常の水性顔料インク組成物と変わるところはない。
本発明の水性インク組成物は、任意の記録媒体に用いることができ、例えば、普通紙、再生紙、又はコート紙に用いることができるが、インク吸収層を有する専用紙に用いても十分な定着性と発色性を得ることができる。
本発明の水性インク組成物は、任意の記録方法に用いることができるが、インクジェット記録方法に用いるのが好ましい。
実施例
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
以下の実施例及び比較例において用いた顔料1〜顔料4は以下の通りであり、これらの顔料1〜顔料4を原料顔料として用いて、表面処理顔料及びポリマー包含顔料を調製した。
顔料1=カーボンブラック顔料(C.I.ピグメントブラック7;ラーベンC;コロンビアンカーボン社製);
顔料2=C.I.ピグメントブルー15:3(銅フタロシアニン顔料:クラリアント製)、
顔料3=C.I.ピグメントレッド122(ジメチルキナクリドン顔料:クラリアント製)、
顔料4=C.I.ピグメントイエロー180(ジケトピロロピロール:クラリアント製)
(1)表面処理顔料の調製
表面処理顔料1は、前記顔料1(ラーベンC)20重量部と、そのカーボンブラックの重量に対して有効ハロゲン濃度で20重量%となる量の次亜塩素酸ナトリウムとを水中に仕込み、約15時間、98℃で撹拌した。室温に冷却した後、顔料量とpH値から求めた表面活性水素含有量は、1.5mmol/g以上であった。
次いで、生成物を濾過し、副生成物の塩をイオン交換水で洗浄することにより除去した。更に、孔径5μmの逆浸透膜を用いて精製及び濃縮した。濃縮は、カーボンブラックの含有率が水に対して20重量%となる濃厚な顔料分散液になるように行なった。その後、水酸化ナトリウムを用いてpHを約9にした。
表面処理顔料2は、最初に、顔料2(20重量部)をキノリン(80重量部)に入れ、ハイスピードミキサーで高速剪断分散してスラリー状分散液とした。この後、穏やかな攪拌に移した後、スラリー状分散液(50重量部)に対してスルファミン酸(10重量部)を添加し、150℃に加熱した後、8時間攪拌することによって、分散基であるスルホン酸基を顔料表面に導入した。この後、加熱処理して顔料スラリーから溶剤及び残留するスルファミン酸を、水洗によって除去し、表面処理顔料2を得た。
表面処理顔料3及び4は、表面処理顔料2と同様の方法で調製した。
これらの表面処理顔料1〜4を以下の実施例及び比較例で用いた。
(2)ポリマー包含顔料の調製
特開平10−316909号公報の実施例1に記載された方法と同様の方法により、ポリマー包含顔料1を調製した。具体的には、超音波発生機、撹拌機、滴下装置、水冷式還流コンデンサー、及び温度調整器を備えた反応容器に、前記顔料1(ラーベンC)30重量部と、重合性界面活性剤である1−ノニルフェニル−2−ポリエチレングリコール−3−アクリロイル化グリセリン(アデカリアソープSE−10N;旭電化工業株式会社製)3重量部とをイオン交換水80重量部中に加えて超音波を4時間かけて分散処理を行なった。次いで、アクリロニトリル3重量部と、過硫酸カリウム0.05重量部とを更に加えて60℃で48時間重合反応を行った。得られた溶液を0.5μmのメンブレンイルターで濾過して粗大粒子を除去した。
次に、反応容器に、更にイオン交換水27重量部とラウリル硫酸ナトリウム0.05重量部を添加し、更にイオン交換水100重量部と重合開始剤として過流酸カリウム0.5重量部とを入れ、窒素雰囲気にて70℃に保持した。次いで、前記重合性界面活性剤(アデカリアソープSE−10N)3重量部を入れて撹拌した後、スチレン15重量部、テトラヒドロフルフリルメタクリレート6重量部、ブチルアクリレート45重量部、及びt−ドデシルメルカプタン0.02重量部を入れた混合溶液を、滴下して反応させた後に、水酸化ナトリウムで中和してpH8に調整してから、0.3μmのフィルターでろ過してポリマー包含顔料1を得た。このようにして作成したポリマー包含顔料1において、顔料1に対するポリマー量は40重量%であった。
ポリマー包含顔料2〜4は、前記と同様の方法によって調製した。
これらのポリマー包含顔料1〜4を以下の実施例及び比較例で用いた。
実施例1
以下の配合成分から、インク組成物を調製した。具体的には、ポリマー包含顔料と表面処理顔料とを混合して顔料混合液を調製し、一方で水を除く他の添加剤を加えて調製した混合物に水を加えて別途に混合物を調製し、前記の顔料混合液の撹拌下に前記の別途に調製した混合物を加えることによって調製した。
なお、本実施例、並びに以下の各実施例及び比較例において、ポリマー包含顔料の添加量は、その量(固形分濃度)を重量で換算したものとして示し、水としては、インクの腐食防止のためにプロキセルXL−2を0.1〜1重量%、インクジェットヘッド部材の腐食防止のためにベンゾトリアゾールを0.001〜0.05重量%、インク系中の金属イオンの影響を低減するためにEDTAを0.01〜0.03重量%をそれぞれイオン交換水に添加したものを用いた。
DEGmBEは、ジエチレングリコールモノブチルエーテルであり、オルフィンE1010は、アセチレングリコール系界面活性剤(日信化学工業株式会社製)である。
実施例2
以下の配合成分を用いて、実施例1に記載の方法と同様にして、インク組成物を調製した。
TEGmBEはトリエチレングリコールモノブチルエーテルであり、サーフィノール465はアセチレングリコール系界面活性剤[エアープロダクツ(米国)製)]である。
実施例3
以下の配合成分を用いて、実施例1に記載の方法と同様にして、インク組成物を調製した。
オルフィンSTGは、アセチレングリコール系界面活性剤(日信化学工業株式会社製)である。
実施例4
以下の配合成分を用いて、実施例1に記載の方法と同様にして、インク組成物を調製した。
サーフィノール61はアセチレンアルコール系界面活性剤(エアープロダクツ(米国)製)である。
実施例5
以下の配合成分を用いて、実施例1に記載の方法と同様にして、インク組成物を調製した。
DPGmBEはジプロピレングリコールモノブチルエーテルであり、DEGmBEはジエチレングリコールモノブイルエーテルである。
実施例6
以下の配合成分を用いて、実施例1に記載の方法と同様にして、インク組成物を調製した。
なお、本実施例で用いる式(1)で示される化合物は、Rが4−メチル−1−ペンタノール基であり、nが1.0であり、mが5.5であり、Mが水素原子であるポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシド誘導体である。
実施例7
以下の配合成分を用いて、実施例1に記載の方法と同様にして、インク組成物を調製した。
なお、本実施例で用いる式(1)で示される化合物は、Rが2−メチル−1−ブタノール基であり、nが1.0であり、mが6.0であり、Mが水素原子であるポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシド誘導体である。
実施例8
以下の配合成分を用いて、実施例1に記載の方法と同様にして、インク組成物を調製した。
PGmBEはプロピレングリコールモノブチルエーテルである。
比較例1
以下の配合成分を用いて、実施例1に記載の方法と同様にして、インク組成物を調製した。
なお、本比較例で用いた非イオン系界面活性剤は、ノイゲンEA160(第一工業製薬株式会社製)であり、分散剤は一般的なアクリル系分散剤(ジョンクリルJ679;ジョンソンポリマー製)である。
比較例2
以下の配合成分を用いて、実施例1に記載の方法と同様にして、インク組成物を調製した。
DEGmMEはジエチレングリコールモノメチルエーテルである。
比較例3
以下の配合成分を用いて、実施例1に記載の方法と同様にして、インク組成物を調製した。
なお、本比較例で用いた非イオン系界面活性剤はエパン450(第一工業製薬株式会社製)である。
物性評価
(1)保存安定性におけるポリマー量依存性
実施例1に記載のインク組成物に用いるポリマー包含顔料1での「顔料:ポリマー」の重量比を種々に変化させ、インク組成物の保存安定性に対してポリマー量が与える影響を調べた。ポリマー量が全顔料(ポリマー包含顔料1及び表面処理顔料1)を基準として5重量%、10重量%、15重量%、20重量%、25重量%、30重量%、40重量%、50重量%、及び60重量%となる9種類のポリマー包含顔料1を用いて、9種類のインク組成物を調製し、それらを70℃で7日間にわたり保存した後に、粘度を測定して、保存前から保存後への粘度上昇を計算した。結果を表1に示す。
表1の結果から、本発明のインク組成物においては、ポリマー量が20重量%以上のポリマー包含顔料を用いることにより、保存安定性が得られることがわかった。実施例2〜8で調製したインク組成物についても、前記と同様の粘度上昇率を測定したところ、同様の結果が得られた。
(2)耐擦性
実施例1に記載のインク組成物において、ポリマー包含顔料1の顔料分(C1)と表面処理顔料1の顔料分(C2)の合計量と、ポリマー包含顔料1のポリマー量とが、耐擦性に与える影響を調べた。
具体的には、ポリマー包含顔料1の顔料分(C1)がポリマー包含顔料1の全重量を基準として3.5重量%、2.63重量%、2.23重量%、1.75重量%、1.23重量%、0.88重量%、0.7重量%、及び0.53重量%となる8種類のポリマー包含顔料1を調製し、同様に、表面処理顔料1の顔料分(C2)が表面処理顔料1の全重量を基準として3.5重量%、4.37重量%、4.77重量%、5.25重量%、5.77重量%、6.12重量%、6.3重量%、6.47重量%、及び7.0重量%となる9種類の表面処理顔料1を調製し、ポリマー包含顔料1の顔料分(C1)と表面処理顔料1の顔料分(C2)の合計量が7重量%となるようにそれらを組み合わせて、9種類のインク組成物を調製した。続いて、フォトプリント紙(セイコーエプソン製)に、前記の9種類のインク組成物により、インクジェットプリンタ(PM−900C;セイコーエプソン株式会社製)を用いてベタ印字を行ない、サウザランドラフテスタ(東洋精機製)及び上質紙を用いるJISK5701の試験法に基づき、耐擦性の評価を行なった。
耐擦性の評価は、以下の4段階で行った。すなわち、剥がれが生じないものをA(判定=優良)、剥がれがわずかに生じるが実用上問題ないレベルのものをB(判定=中の良)、剥がれがあって実用的に問題があるものをC(判定=中の劣)、剥がれが多く実用上かなり問題があるものをD(判定=劣悪)とした。結果を以下の表2に示す。
表2の結果から明らかなように、ポリマー包含顔料の顔料分と表面処理顔料の顔料分の合計量に対するポリマー包含顔料のポリマー量が5重量%以上になると、耐擦性は向上することがわかる。
実施例2〜8で調製したインク組成物についても、前記と同様の耐擦性を評価したところ、同様の結果が得られた。
(3)にじみ
実施例1〜8及び比較例1〜3で調製したインク組成物で、各種の普通紙に、インクジェットプリンタ(PM−900C;セイコーエプソン株式会社製)を用いて文字を印刷し、記録物のにじみを評価した。評価は4段階で行い、Aは目視ではにじみは観測されない場合、Bはにじみが少なく許容レベルである場合、Cはにじみが目立つ場合、Dはにじみが多くて実用性が低い場合である。
使用した普通紙は、カンカラー(Conqueror)紙(Arjowiggins社製)、ファボリット(Favorit)紙(Freiweiss社製)、モードコピー(Modo Copy)紙(Freiweiss社製)、ラピッドコピー(Rapid Copy)紙(Igepa社製)、エプソンEPP(EPSON EPP)紙(セイコーエプソン株式会社製)、ゼロックスP(Xerox P)紙(富士ゼロックス株式会社製)、ゼロックス4024(Xerox 4024)紙(ゼロックス株式会社製)、ゼロックス10(Xerox 10)紙(ゼロックス株式会社製)、ニーナボンド(Neenha Bond)紙(Kimberly−Clerk社製)、リコピー6200(Ricopy 6200)紙(株式会社リコー製)、やまゆり紙(王子製紙株式会社製)、及びゼロックスR(Xerox R)紙(富士ゼロックス株式会社製)である。
結果を表3に示す。
表3の結果から明らかなように、比較例で調製したインク組成物では、いずれもにじみが悪く、実施例1〜8で調製した本発明のインク組成物を用いるとにじみが良好であった。
(4)保存安定性
実施例1〜8及び比較例1で調製したインク組成物をガラス製サンプル瓶に入れて密栓した後、それぞれ60℃にて1週間で放置した。1週間経過後に、インク組成物内での異物の発生を顕微鏡で観察し、粘度を測定し、放置前の状態と比較した。
異物発生については4段階で評価し、粘度変化も4段階で評価した。すなわち、異物の発生がないものをA、異物が少し発生したが実用レベルのものをB、異物が発生して実用レベルにないものをC、異物の発生が非常に多いものをDとした。また、粘度変化につては粘度の増加しないものをA、粘度の増加が5%以下のものをB、粘度の増加が5%を超え10%以下のものをC、粘度の増加が10%を超えるものをDとした。結果を表4に示す。
表4の結果から、本発明のインク組成物においては、いずれの場合も異物の発生や物性値変化が殆ど無く、保存安定性が良好であることがわかる。
一方、実施例1の組成において着色剤を比較例1の顔料に変えて同様に実験を行なったところ、表面張力の変化は少なかったが、異物が発生して濾過性が低下し、増粘現象が生じ、吐出安定性は得られなかった。
(5)吐出安定性
実施例1〜8及び比較例1で調製したインク組成物を、インクジェットプリンタ(PM−900C;セイコーエプソン株式会社製)により、A4版普通紙(Xerox P;富士ゼロックス株式会社製)に、100ページ連続印字を行い、吐出安定性を4段階で評価した。すなわち、紙に全く印字乱れなどを生じないものをA、10個所未満の印字乱れのあるものをB、10個所以上の印字乱れのあるものをC、1ページも印字できないものをDとした。結果を表5に示す。
産業上の利用可能性
本発明のインク組成物によれば、従来は発色性が不充分であった普通紙に対しても、充分な発色性のある印字が可能であり、専用紙に記録した場合でも耐擦性が良好であり、普通紙上でのにじみも少なく、インクとしての保存安定性も優れている。更に、着色成分として顔料を用いているので、印刷物として耐水性、耐ガス性、及び耐光性に優れており、インクジェットシステムとしての吐出安定性にも優れている。
また、本発明のインク組成物によれば、着色剤を被覆するポリマーの機能を重合性モノマーやその他の反応剤によって自由に変化させることによって得られる着色剤を用いることができるので、多様な機能(耐光性、耐ガス、着色性、光沢性、又は定着性など)を持たせることもできる。
以上、本発明を特定の態様に沿って説明したが、当業者に自明の変形や改良は本発明の範囲に含まれる。
本発明は、水性顔料インク組成物に関する。本発明の水性顔料インク組成物によれば、発色性及び高定着性(例えば、耐擦性)が良好で、にじみの少ない記録像を得ることができ、インクとしての保存安定性も優れている。
背景技術
インクジェット記録方法などに用いる水性顔料インク組成物の着色剤として、水分散性を付与する表面処理を施した顔料(すなわち、水分散性付与表面処理顔料)を添加する技術が知られている。例えば、特開平8−3498号公報には、カーボンブラック粒子の表面にカルボン酸塩を導入して分散安定性を向上させる技術が記載されている。また、特表2000−512670公報にも、イオン基(又はイオン化可能基)を有する有機基を表面に導入した無機顔料及び有機顔料が記載されており、イオン基としては、例えば、カルボン酸若しくはスルホン酸基又はそれらの塩が記載されている。
しかしながら、これらの水分散性付与表面処理顔料を着色剤として含有するインク組成物には、或る程度以上に発色性を向上させることができないという欠点があった。すなわち、前記の水分散性付与表面処理顔料は記録媒体への定着性が充分ではないので、樹脂エマルジョンを併用する必要がある。水分散性付与表面処理顔料における前記の定着不良の問題は、特に、インクジェット記録方法用の専用紙を用いる場合に顕著であった。このように、水分散性付与表面処理顔料と樹脂エマルジョンとを含有するインク組成物において、その発色性を向上させるために顔料成分含有量を増加させると、その増加に伴って、樹脂エマルジョンの含有量も増加させる必要がある。これらの固形分含有量の増加はインク組成物の粘度を上昇させるので、顔料成分含有量には限界があり、充分に満足な発色性を得ることができなかった。
発明の開示
従って、本発明の課題は、顔料成分含有量を増加させても粘度上昇を招かず、従って、高発色性と高定着性とを同時に満足する水性顔料インク組成物を提供することにある。
前記課題は、本発明により、着色剤として、
(1)顔料表面に水分散性付与基を導入した表面処理顔料、及び
(2)顔料表面の全体をポリマーで被覆した水分散性ポリマー包含顔料
を含むことを特徴とする、水性顔料インク組成物により解決することができる。
発明を実施するための最良の形態
本発明による水性顔料インク組成物は、着色剤として、
(1)顔料表面に水分散性付与基を導入した表面処理顔料[以下、単に、表面処理顔料(1)と称することがある]及び
(2)顔料表面の全体をポリマーで被覆した(すなわち、包含した)水分散性ポリマー包含顔料[以下、単に、ポリマー包含顔料(2)と称することがある]
を含有する。
本発明の水性顔料インク組成物は、1又は複数の前記表面処理顔料(1)を含むことができ、1又は複数の前記ポリマー包含顔料(2)を含むことができる。例えば、本発明の水性顔料インク組成物がブラックインク組成物である場合には、ブラックインク組成物用の顔料の1種又はそれ以上を、前記表面処理顔料(1)の形態と、前記ポリマー包含顔料(2)の形態とで含有し、前記表面処理顔料(1)の形態の顔料と、前記ポリマー包含顔料(2)の形態の顔料は、相互に同じ顔料であっても、異なる顔料であってもよく、あるいは同じ顔料と異なる顔料の組合せであってもよい。
本発明の水性顔料インク組成物は、カラー印刷用のインク組成物であることもでき、例えば、イエローインク組成物、マゼンタインク組成物、又はシアンインク組成物の場合には、前記と同様に、各組成物用の顔料の1種又はそれ以上を、前記表面処理顔料(1)の形態と、前記ポリマー包含顔料(2)の形態とで含有し、前記表面処理顔料(1)の形態の顔料と、前記ポリマー包含顔料(2)の形態の顔料は、相互に同じ顔料であっても、異なる顔料であってもよく、あるいは同じ顔料と異なる顔料の組合せであってもよい。異なる顔料の組合せとしては、例えば、ブラック顔料とシアン顔料との組合せ、ブラック顔料とイエロー顔料との組合せ、シアン顔料とイエロー顔料との組合せなどを挙げることができる。
前記表面処理顔料(1)及び前記ポリマー包含顔料(2)の原料顔料は、無機顔料又は有機顔料であることができる。
無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、金属類[例えば、銅酸化物、又は鉄酸化物(C.I.ピグメントブラック11)、又は酸化チタン等]を挙げることができる。
また、有機顔料としては、例えば、アントラキノン顔料、フタロシアニン顔料、アゾ顔料、ピラントロン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、キナクリドン顔料、インジゴイド顔料、チオインジゴイド顔料、ジオキサジン顔料、イソインドリノン顔料、又はキノフタロン顔料を挙げることができる。
ブラックインク用顔料としては、例えば、カーボンブラック類(C.I.ピグメントブラック7類)、例えば、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、又はチャンネルブラック等、金属類[例えば、銅酸化物、鉄酸化物(C.I.ピグメントブラック11)、又は酸化チタン等]、又は有機顔料[例えば、アニリンブラック(C.I.ピグメントブラック1)等]を挙げることができ、インクジェット用としては比重が比較的低く水中で沈降しにくい点で、カーボンブラックが好ましい。
カラーインク用顔料としては、例えば、カラーインデックスで示すと、C.I.ピグメントイエロー1(ファストイエローG)、C.I.ピグメントイエロー3、C.I.ピグメントイエロー12(ジスアゾイエローAAA)、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー24、C.I.ピグメントイエロー34、C.I.ピグメントイエロー35、C.I.ピグメントイエロー37、C.I.ピグメントイエロー42(黄色酸化鉄)、C.I.ピグメントイエロー53、C.I.ピグメントイエロー55、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー81、C.I.ピグメントイエロー83(ジスアゾイエローHR)、C.I.ピグメントイエロー95、C.I.ピグメントイエロー97、C.I.ピグメントイエロー98、C.I.ピグメントイエロー100、C.I.ピグメントイエロー101、C.I.ピグメントイエロー104、C.I.ピグメントイエロー108、C.I.ピグメントイエロー109、C.I.ピグメントイエロー110、C.I.ピグメントイエロー117、C.I.ピグメントイエロー120、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー153;
C.I.ピグメントレッド1、C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド17、C.I.ピグメントレッド22(ブリリアントファーストスカーレット)、C.I.ピグメントレッド23、C.I.ピグメントレッド31、C.I.ピグメントレッド38、C.I.ピグメントレッド48:2[パーマネントレッド2B(Ba)]、C.I.ピグメントレッド48:2[パーマネントレッド2B(Ca)]、C.I.ピグメントレッド48:3[パーマネントレッド2B(Sr)]、C.I.ピグメントレッド48:4[パーマネントレッド2B(Mn)]、C.I.ピグメントレッド49:1、C.I.ピグメントレッド52:2、C.I.ピグメントレッド53:1、C.I.ピグメントレッド57:1(ブリリアントカーミン6B)、C.I.ピグメントレッド60:1、C.I.ピグメントレッド63:1、C.I.ピグメントレッド63:2、C.I.ピグメントレッド64:1、C.I.ピグメントレッド81(ローダミン6Gレーキ)、C.I.ピグメントレッド83、C.I.ピグメントレッド88、C.I.ピグメントレッド101(べんがら)、C.I.ピグメントレッド104、C.I.ピグメントレッド105、C.I.ピグメントレッド106、C.I.ピグメントレッド108(カドミウムレッド)、C.I.ピグメントレッド112、C.I.ピグメントレッド114、C.I.ピグメントレッド122(キナクリドンマゼンタ)、C.I.ピグメントレッド123、C.I.ピグメントレッド146、C.I.ピグメントレッド149、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド168、C.I.ピグメントレッド170、C.I.ピグメントレッド172、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド178、C.I.ピグメントレッド179、C.I.ピグメントレッド185、C.I.ピグメントレッド190、C.I.ピグメントレッド193、C.I.ピグメントレッド209、C.I.ピグメントレッド219;
C.I.ピグメントブルー1、C.I.ピグメントブルー2、C.I.ピグメントブルー15(フタロシアニンブルーR)、C.I.ピグメントブルー15:1、C.I.ピグメントブルー15:2、C.I.ピグメントブルー15:3(フタロシアニンブルーG)、C.I.ピグメントブルー15:4、C.I.ピグメントブルー15:6(フタロシアニンブルーE)、C.I.ピグメントブルー16、17:1、C.I.ピグメントブルー56、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントブルー63;
C.I.ピグメントグリーン1、C.I.ピグメントグリーン4、C.I.ピグメントグリーン7、C.I.ピグメントグリーン8、C.I.ピグメントグリーン10、C.I.ピグメントグリーン17、C.I.ピグメントグリーン18、又はC.I.ピグメントグリーン36等を挙げることができる。
本発明で用いる前記の表面処理顔料(1)は、顔料粒子表面に水分散性付与基を有する。水分散性付与基としては、例えば、カルボン酸基若しくはその塩の基、スルホン酸基若しくはその塩の基、又は第4アンモニウム塩の基を挙げることができる。
本発明で用いる前記の表面処理顔料(1)は、前記の原料顔料を表面処理して水分散性を付与された顔料である限り特に限定されないが、例えば、カルボン酸基若しくはその塩の基を表面に導入したカーボンブラック、カルボン酸基若しくはその塩の基又はスルホン酸基若しくはその塩の基を表面に導入した無機又は有機顔料を挙げることができる。
顔料粒子の表面に水分散性付与基として、例えば、カルボキシル基やヒドロキシル基を導入する場合には、酸化処理を利用することができる。酸化処理には、オゾン、硝酸、過酸化水素、次亜ハロゲン酸、窒素酸化物、又はフッ素ガス等の酸化剤による液相又は気相酸化処理、もしくはプラズマ処理等を挙げることができる。スルホン酸基を導入するスルホン化処理には、硫酸、発煙硝酸、スルホン化ピリジン酸、スルファミン酸、三酸化イオウ、クロロ硫酸、又はアミド硫酸等によるスルホン化剤によるスルホン化処理を挙げることができる。また、これらの酸化剤又はスルホン化剤は、それぞれ単独又は2種類以上を混合して用いることもできる。また、分散剤を用いて顔料を分散する場合は、ロールミルやサンドミルなどの分散機で、顔料と分散剤とを剪断力によって機械的になじませながら分解剤を顔料表面に吸着させる方法がある。
カルボン酸基若しくはその塩の基を表面に導入したカーボンブラックは、例えば、特開平8−3498号公報に記載の方法で調製することができる。具体的には、例えば、酸性カーボンブラックを生成し、続いてその酸性カーボンブラックを水中で次亜ハロゲン酸塩で更に酸化することにより製造することができる。前記の酸性カーボンブラックとは、その粒子の表面上にカルボキシル基を有するために酸性を示すカーボンブラックであり、一般に、通常の酸化剤(例えば、硝酸、オゾン、過酸化水素、又は窒素酸化物等)を使用する酸化法、又はプラズマ処理等の表面改質法によって、カーボンブラックを適度に酸化することによって得ることができる。また、酸性カーボンブラックは、市販もされている。このような酸性カーボンブラックを、次亜ハロゲン酸塩(例えば、次亜塩素酸ナトリウム又は次亜塩素酸カリウム、好ましくは次亜塩素酸ナトリウム)によって、水中にて加熱下で撹拌することにより更に酸化して水分散性を付与された表面処理カーボンブラックを得ることができる。
より具体的には、酸性カーボンブラックの表面処理は、カーボンブラックと、その重量に対して有効ハロゲン濃度で10〜30重量%となる量の次亜ハロゲン酸塩(例えば、次亜塩素酸ナトリウム)とを適量の水中に仕込み、5時間以上(好ましくは約10〜15時間)、50℃以上(好ましくは95〜105℃)で撹拌することにより行うことができる。こうして得られるカーボンブラックは、1.5mmol/g以上の表面活性水素含有量を有する。
次いで、生成物を濾過し、副生成物の塩をイオン交換水で洗浄することにより除去する。更に、0.01μm以下の孔径を有する分離膜(例えば、逆浸透膜や限外濾過膜)を用いて精製及び濃縮を行う。濃縮は、一般にカーボンブラックの含有率が水に対して10〜30重量%程度の濃厚な顔料分散液になるように行なう。その後、アルカリ剤を用いてpHを約9にする。
カルボン酸基若しくはその塩の基、スルホン酸基若しくはその塩の基、又は第四アンモニウム塩の基を表面に導入した無機又は有機顔料は、例えば、特表2000−512670号公報に記載の方法(すなわち、導入すべき水分散性付与基を有するジアゾニウム塩と顔料とを反応させる方法)によって調製することができる。更に、スルホン酸基若しくはその塩の基を表面に導入した無機又は有機顔料は、例えば、特開平8−283596号、特開平10−110110号、特開平10−110111号、又は特開平10−110114号等の各公報に記載の方法(すなわち、イオウを含む処理剤、例えば、硫酸、発煙硫酸、スルホン化ピリジン酸、スルファミン酸、三酸化イオウ、クロロ硫酸、又はアミド硫酸と顔料とを反応させる方法)によって調製することができる。
具体的には、イオウを含む処理剤による処理は、顔料を溶剤に分散し、この分散液にイオウ含有処理剤を添加した後、60〜200℃に加熱するか、あるいは60〜200℃に加熱して分散した後、3〜10時間攪拌することによって行なうことができる。あらかじめハイスピードミキサー等で高速剪断分散するか、あるいはビーズミルやジェットミル等で衝撃分散して、スラリー状分散液とすることが好ましい。続いて、穏やかな条件下の攪拌に移した後、イオウ含有処理剤を添加し、分散性付与基を顔料表面に導入させる。このとき、分散性付与基の導入には、反応条件とイオウ含有処理剤の種類が大きく左右するので分散方法に適した方法を適宜採用するのが好ましい。この後、加熱処理して顔料のスラリーから溶剤及び残留するイオウ含有処理剤を取り除く。この除去方法としては、水洗、限外濾過、逆浸透、遠心分離、及び/又は濾過等を繰り返して行なう等の方法を利用することができる。
本発明で用いる前記の表面処理顔料(1)の平均粒径は、水分散性に影響を与えない限り、特に限定されるものではないが、例えば、レーザー散乱法により測定した平均粒径が、1μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.05〜0.2μmである。
本発明で用いる前記のポリマー包含顔料(2)は、顔料をポリマーで包含した微粒子(すなわち、ポリマー包含顔料)を含む水性エマルジョンとして調製することができる。前記ポリマーは、前記の顔料を包含することができる限り特に限定されるものではないが、それを構成する成分として、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、含珪素ポリマー、又は含イオウポリマーを挙げることができる。
前記ポリマー包含顔料は、例えば、少なくとも重合性基を有する分散剤と共重合性モノマーとの共重合体で、顔料を包含したものであることができる。ここで、重合性基を有する分散剤とは、少なくとも疎水基、親水基、及び重合性基を有し、重合性基として、例えば、アクリロイル基、メタクリロイル基、アリル基、又はビニル基などを有する化合物であり、共重合性モノマーとは、共重合性基として、例えば、アクリロイル基、メタクリロイル基、アリル基、又はビニル基などの不飽和結合を有し、ラジカル重合が可能な化合物である。
インクジェット記録用インクとしては、粒径が比較的そろっていた方が目詰まりや吐出安定性の観点から好ましいので、ポリマー包含顔料は、乳化重合によって製造されることが好ましい。より詳細には、例えば、重合性基(例えば、重合性ビニル基、アリル基、アクリロイル基、又はメタクリロイル基など)を有する分散剤で顔料を分散させた後、その分散剤と共重合可能なモノマーと、重合開始剤とを用いて水中で乳化重合を行なうことによって得ることができる。
また、本発明の水性インク組成物において使用するポリマー包含顔料は、上記の乳化重合以外にも、例えば、酸析、転相乳化、又は強制乳化などによっても製造することができる。
前記のポリマー包含顔料は、反応性界面活性剤モノマーと、反応性モノマーとを用いて調製することもできる。反応性界面活性剤モノマーとしては多くの市販品を用いることができ、例えば第一工業薬品株式会社のアクアロンHSシリーズ(アクアロンHS−05、HS−10,HS−20、HS−1025)、アクアロンRNシリーズ(RN−10、RN−20、RN−30、RN−50,RN−2025)、ニューフロンティアシリーズ(ニューフロンティアN−177E,S−510)、旭電化株式会社のアデカリアソープSEシリーズ(SE−10N、SE−1025A、SE−1025N)、アデカリアソープNEシリーズ(NE−10,NE−20、NE−30、NE−40)などを挙げることができる。
また、前記の反応性界面活性剤モノマーと反応させる反応性モノマーとしては、例えば、アクリロニトリル、ブチルメタクリレート、ブチルアクリレートなどのアクリレート化合物、アクリル酸化合物、又はアリル化合物を用いることができる。
更に、前記反応性界面活性剤を用いて分散する方法としては、超音波分散の他に、ビーズミル、サンドミル、又はロールミルなどによる方法など他の分散方法を用いてもよい。
また、前記のポリマー包含顔料は、転相乳化法によって調製することもできる。すなわち、有機溶媒中に顔料とポリマーとを添加してポリマーを有機溶媒に溶解させ、得られた溶液に中和剤を添加して有機溶媒相を形成する。続いて、この有機溶媒相の撹拌下に水相を添加するか、あるいは撹拌水相の中に前記の有機溶媒相を添加し、ポリマー包含顔料を得ることができる。この転相乳化法でポリマー成分として用いることのできる化合物としては、例えば、2重結合を有するアクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基あるいはアリル基を有するモノマーやオリゴマーを挙げることができ、具体的には、スチレン、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ブチルメタクリレート、(α,2,3又は4)−アルキルスチレン、(α,2,3又は4)−アルコキシスチレン、3,4−ジメチルスチレン、α−フェニルスチレン、ジビニルベンゼン、ビニルナフタレン、ジメチルアミノ(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート、アクリロイルモルフォリン、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、その他アルキル(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基のジエチレングリコール又はポリエチレングリコールの(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、その他含フッ素、含塩素、含珪素(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、マレイン酸アミド、(メタ)アクリル酸等の1官能の他に架橋構造を導入する場合は(モノ、ジ、トリ、テトラ、ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール及び1,10−デカンジオール等の(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセリン(ジ、トリ)(メタ)アクリレート、ビスフェノールA又はFのエチレンオキシド付加物のジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等アクリル基やメタクリル基を有する化合物を用いることができる。
また、ポリアクリル酸エステル、スチレン−アクリル酸共重合体、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、含珪素ポリマー、及び含イオウポリマーからなる群から選ばれた1種以上を主成分とするように、ポリマーを重合する際にこれらのポリマーを添加しながら作成することもできる。
重合開始剤としては、過硫酸カリウムや過硫酸アンモニウムを用いることができ、その他に、過硫酸水素やアゾビスイソブチロニトリル、過酸化ベンゾイル、過酸化ジブチル、過酢酸、クメンヒドロパーオキシド、t−ブチルヒドロキシパーオキシド、パラメンタンヒドロキシパーオキシドなどラジカル重合に用いられる一般的な開始剤を用いることができるが、本発明の好ましい態様においては、水溶性の重合開始剤が好ましく用いられる。
前記のポリマー包含顔料の調製で乳化重合を実施する場合には、連鎖移動剤を用いることもできる。連鎖移動剤としては、例えば、t−ドデシルメルカプタンの他にn−ドデシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、キサントゲン類であるジメチルキサントゲンジスルフィド、ジイソブチルキサントゲンジスルフィド、あるいはジペンテン、インデン、1,4−シクロヘキサジエン、ジヒドロフラン、キサンテンなどを挙げることができる。
また、特公平7−94634号公報又は特開平8−59715号公報に掲載されているような顔料微粒子をカプセル化したものを用いることもできる。
本発明の水性インク組成物はポリマー包含顔料を含有するので、例えば、顔料を一般的な分散剤〔高分子分散剤(合成高分子や天然高分子)や界面活性剤〕で分散させた顔料を含有するよりも、好ましい性質を示すことがある。すなわち、顔料を一般的な分散剤〔高分子分散剤(合成高分子や天然高分子)や界面活性剤〕で分散させて調製したインクは、基本的に分散剤が顔料表面に吸着しているだけの状態であるので、何らかの環境因子によって分散剤が顔料から脱離しやすく、これによりインクの粘度が上昇することがあるために、顔料の添加量が制限され、その結果として、記録画像の発色性を十分に得ることが困難な場合がある。これに対して、本発明の水性インク組成物は、前記のポリマー包含顔料を含むので、上記分散剤を使用する必要がないこと、及び顔料を包含する樹脂の脱離が起こりにくいことから、顔料を高添加量で添加してもインクの粘度が上昇する危険性がないためにインクの低粘度化が可能であり、顔料を上記分散剤で分散させたインクと比較して、顔料の添加量を増やすことできるので、十分な発色性を保証することが可能になる。
本発明の水性インク組成物において、前記の表面処理顔料(1)及び前記のポリマー包含顔料(2)の含有量は特に限定されるものではないが、前記の表面処理顔料(1)の含有量は、水性インク組成物の全重量を基準として、好ましくは0.1〜10重量%、より好ましくは1〜8重量%である。前記の表面処理顔料(1)の含有量が0.1重量%未満になると充分な発色性が得られないことがあり、前記の表面処理顔料(1)の含有量が10重量%を超えると、充分な定着性が得られないことがある。
また、前記のポリマー包含顔料(2)の含有量は、同様に水性インク組成物の全重量を基準として、好ましくは0.1〜10重量%、より好ましくは1〜8重量%である。前記のポリマー包含顔料(2)の含有量が0.1重量%未満になると満足な定着効果が得られなくなる場合があり、前記のポリマー包含顔料(2)の含有量が10重量%を超えると、高粘度化して使い難くなる場合がある。
前記の表面処理顔料(1)中の顔料と前記のポリマー包含顔料(2)の顔料の合計量も、特に限定されるものではないが、インク組成物全体の重量に対して0.2〜20重量%の量であることが好ましく、1〜15重量%の量であることがより好ましい。顔料の合計量が0.1重量%未満になると充分な発色性が得られないことがあり、20重量%を超えるとインク組成物の粘度が上昇して目詰まりを起こしやすくなる。
本発明の水性インク組成物において、前記のポリマー包含顔料(2)に含まれるポリマー量も特に限定されるものではないが、前記のポリマーの含有量はそのポリマー包含顔料(2)の顔料重量に対して、好ましくは10重量%以上、より好ましくは20重量%以上である。前記のポリマーの含有量が10重量%未満になると充分な定着性が得られないことがある。
本発明の水性顔料インク組成物は、浸透性が高いことが好ましく、更に、保存安定性を向上させ、記録像のにじみを有効に防止し、発色性を向上して充分な印字品質を得るために、例えば、
(a)アセチレングリコール系界面活性剤及び/又はアセチレンアルコール系界面活性剤と、
(b)ジエチレングリコールモノブチルエーテル、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ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、1,2−アルキレングリコール、及び一般式(1):
R−(EO)n−(PO)m−M (1)
[式中、Rは炭素数4〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルカノール基、炭素数4〜12のシクロアルカノール基、フェノール基、又はナフトール基であり、EOはエチレンオキシ基であり、POはプロピレンオキシ基であり、n及びmは、それぞれ独立して0〜10であるが同時に0であることはないものとし、n及びmは繰り返し単位であるEO及びPOが分子全体に存在する平均値を意味し、「−(EO)n−(PO)m−」はEO及びPOの分子内の位置や順序を示すものではなくEO及びPOが任意の位置及び順序で分子中に存在することを示し、Mは水素原子、スルホン酸塩基、燐酸塩基、又は硼酸塩基であり、Mがスルホン酸塩基、燐酸塩基、又は硼酸塩基である場合には、その対イオンとして、場合により、水素イオン、アルカリ金属イオン、無機塩基イオン(例えば、アンモニウムイオン又は4級アンモニウムイオン)、又は有機アミンイオンを有することができるものとする]で表される化合物からなる群から選んだ化合物(浸透剤)少なくとも1種と
を更に含有することができる。
前記アセチレングリコール系界面活性剤及び/又はアセチレンアルコール系界面活性剤(a)と、前記浸透剤(b)との合計含有量は特に眼定されるものではないが、水性顔料インク組成物の全重量に対して、好ましくは0.5重量%〜30重量%、より好ましくは1重量%〜15重量%である。前記アセチレングリコール系界面活性剤及び/又はアセチレンアルコール系界面活性剤を5重量%以下の含有量で含むのが最も好ましい。
本発明のインク組成物は、少なくとも前記アセチレングリコール系界面活性剤及び/又はアセチレンアルコール系界面活性剤(a)と前記浸透剤(b)の2種以上とを同時に含有するのが好ましい。
前記浸透剤(b)として用いる前記1,2−アルキレングリコールとしては、炭素数4〜10の1,2−アルキレングリコール(例えば、1,2−ペンタンジオール又は1,2−ヘキサンジオール)が好ましく、炭素数4〜10の1,2−アルキレングリコール(例えば、1,2−ペンタンジオール及び/又は1,2−ヘキサンジオール)を用いる場合は、その含有量が10重量%以下であるのが好ましく、7重量%以下であるのがより好ましい。
前記プロピレングリコールモノブチルエーテル又はジプロピレングリコールモノブチルエーテルを用いる場合も、その含有量が10重量%以下であるのが好ましく、7重量%以下であるのがより好ましい。前記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る場合は、その含有量が20重量%以下であるのが好ましく、15重量%以下であるのがより好ましい。
前記式(1)で表されるポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシド誘導体におけるMは、特に限定されるものではないが、水素原子、スルホン酸塩基、燐酸塩基、又は硼酸塩基であることが好ましい。Mがスルホン酸塩基、燐酸塩基及び/又は硼酸塩基である場合には、その対イオンとして、水素イオン、アルカリ金属イオン、無機塩基イオン及び/又は有機アミンイオンを有することができる。前記式(1)で表されるポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシド誘導体において、nが0〜10であり、mが1〜5であることが好ましく、nが1〜8であり、mが1〜12であるのがより好ましい。
なお、本発明に用いられる水性顔料インク組成物の表面張力は、25〜40mN/mの範囲であることが好ましく、より好ましくは28〜35mN/mの範囲である。
本発明の水性顔料インク組成物は、その保存安定性、インク吐出ヘッドからの吐出安定性を得るために、保湿剤、溶解助剤、浸透制御剤、粘度調整剤、pH調整剤、溶解助剤、酸化防止剤、防黴剤、腐食防止剤、及び/又は金属イオン捕獲剤等の種々の添加剤を含有することができる。以下、それらの添加剤の代表例を説明する。
インクのノズル前面での乾燥を抑制するために水溶性グリコール類を添加することが好ましく、その例としては、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、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、分子量2000以下のポリエチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、イソプロピレングリコール、イソブチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、グリセリン、メソエリスリトール、ペンタエリスリトールなどがある。
また、ノズル前面でインクが乾燥して詰まることを抑制するために、種々の糖類を用いることもできる。糖類は、単糖類又は多糖類であることができ、具体的には、グルコース、マンノース、フルクトース、リボース、キシロース、アラビノース、ラクトース、ガラクトース、アルドン酸、グルシトース、マルトース、セロビオース、スクロース、トレハロース、マルトトリオース等の他にアルギン酸及びその塩、シクロデキストリン類、セルロース類を用いることができる。糖類の添加量は、特に限定されるものではないが、0.05重量%以上で30重量%以下がよい。0.05重量%未満ではインクがヘッドの先端で乾燥して詰まる目詰まり現象を回復させる効果は少なく、30重量%を超えるとインクの粘度が上昇して適切な印字ができなくなる。一般的な糖類である単糖類及び多糖類のグルコース、マンノース、フルクトース、リボース、キシロース、アラビノース、ラクトース、ガラクトース、アルドン酸、グルシトース、マルトース、セロビオース、スクロース、トレハロース、マルトトリオース等のより好ましい添加量は3〜20重量%である。アルギン酸及びその塩、シクロデキストリン類、セルロース類はインクにしたときの粘度が高くなり過ぎない程度の添加量にする必要がある。
その他に水と相溶性を有し、インクに含まれる水との溶解性の低いグリコールエーテル類やインク成分の溶解性を向上させ、更に被記録体例えば紙に対する浸透性を向上させ、あるいはノズルの目詰まりを防止するために用いることのできるものとして、エタノール、メタノール、ブタノール、プロパノール、イソプロパノールなどの炭素数1〜4のアルキルアルコール類、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エチルエーテル、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メチルエーテルアセテート、ジ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エチルエーテル、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−iso−プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノ−iso−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、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、エチレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、1−メチル−1−メトキシブタノール、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−t−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−iso−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−iso−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−ブチルエーテルなどのグリコールエーテル類、ホルムアミド、アセトアミド、ジメチルスルホキシド、ソルビット、ソルビタン、アセチン、ジアセチン、トリアセチン、スルホランなどがあり、これらを適宜選択して使用することができる。
また、本発明の水性顔料インク組成物には、更に浸透性を制御するため、他の界面活性剤を添加することも可能である。添加する界面活性剤は本発明の水性顔料インク組成物との相溶性のよい界面活性剤が好ましく、界面活性剤のなかでも浸透性が高く安定な界面活性剤がよい。その例としては、両性界面活性剤、非イオン界面活性剤などがあげられる。両性界面活性剤としてはラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、2−アルキル−N−カルボキシメチル−N−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、ヤシ油脂肪酸アミドプロピルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ポリオクチルポリアミノエチルグリシンその他イミダゾリン誘導体などがある。非イオン界面活性剤としては、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルなどのエーテル系、ポリオキシエチレンオレイン酸、ポリオキシエチレンオレイン酸エステル、ポリオキシエチレンジステアリン酸エステル、ソルビタンラウレート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタンセスキオレート、ポリオキシエチレンモノオレエート、ポリオキシエチレンステアレートなどのエステル系、その他フッ素アルキルエステル、パーフルオロアルキルカルボン酸塩などの含フッ素系界面活性剤などがある。
また、pH調整剤、溶解助剤あるいは酸化防止剤としてジエタノールアミン、トリエタノールアミン、プロパノールアミン、モルホリンなどのアミン類及びそれらの変成物、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウムなどの無機塩類、水酸化アンモニウム、4級アンモニウム水酸化物(テトラメチルアンモニウムなど)、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸リチウムなどの炭酸塩類その他燐酸塩など、あるいはN−メチル−2−ピロリドン、尿素、チオ尿素、テトラメチル尿素などの尿素類、アロハネート、メチルアロハネートなどのアロハネート類、ビウレット、ジメチルビウレット、テトラメチルビウレットなどのビウレット類など、L−アスコルビン酸及びその塩などがある。また、市販の酸化防止剤、紫外線吸収剤なども用いることができる。その例としてはチバガイギーのTinuvin328、900、1130、384、292、123、144、622、770、292、Irgacor252、153、Irganox1010、1076、1035、MD1024など、あるいはランタニドの酸化物などがある。
更に、粘度調整剤としては、ロジン類、アルギン酸類、ポリビニルアルコール、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、ポリアクリル酸塩、ポリビニルピロリドン、アラビアゴムスターチなどがある。
本発明の水性インク組成物は、着色剤として前記の表面処理顔料(1)と前記のポリマー包含顔料(2)を含有することを除けば、従来公知の通常の水性顔料インク組成物と変わるところはない。
本発明の水性インク組成物は、任意の記録媒体に用いることができ、例えば、普通紙、再生紙、又はコート紙に用いることができるが、インク吸収層を有する専用紙に用いても十分な定着性と発色性を得ることができる。
本発明の水性インク組成物は、任意の記録方法に用いることができるが、インクジェット記録方法に用いるのが好ましい。
実施例
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
以下の実施例及び比較例において用いた顔料1〜顔料4は以下の通りであり、これらの顔料1〜顔料4を原料顔料として用いて、表面処理顔料及びポリマー包含顔料を調製した。
顔料1=カーボンブラック顔料(C.I.ピグメントブラック7;ラーベンC;コロンビアンカーボン社製);
顔料2=C.I.ピグメントブルー15:3(銅フタロシアニン顔料:クラリアント製)、
顔料3=C.I.ピグメントレッド122(ジメチルキナクリドン顔料:クラリアント製)、
顔料4=C.I.ピグメントイエロー180(ジケトピロロピロール:クラリアント製)
(1)表面処理顔料の調製
表面処理顔料1は、前記顔料1(ラーベンC)20重量部と、そのカーボンブラックの重量に対して有効ハロゲン濃度で20重量%となる量の次亜塩素酸ナトリウムとを水中に仕込み、約15時間、98℃で撹拌した。室温に冷却した後、顔料量とpH値から求めた表面活性水素含有量は、1.5mmol/g以上であった。
次いで、生成物を濾過し、副生成物の塩をイオン交換水で洗浄することにより除去した。更に、孔径5μmの逆浸透膜を用いて精製及び濃縮した。濃縮は、カーボンブラックの含有率が水に対して20重量%となる濃厚な顔料分散液になるように行なった。その後、水酸化ナトリウムを用いてpHを約9にした。
表面処理顔料2は、最初に、顔料2(20重量部)をキノリン(80重量部)に入れ、ハイスピードミキサーで高速剪断分散してスラリー状分散液とした。この後、穏やかな攪拌に移した後、スラリー状分散液(50重量部)に対してスルファミン酸(10重量部)を添加し、150℃に加熱した後、8時間攪拌することによって、分散基であるスルホン酸基を顔料表面に導入した。この後、加熱処理して顔料スラリーから溶剤及び残留するスルファミン酸を、水洗によって除去し、表面処理顔料2を得た。
表面処理顔料3及び4は、表面処理顔料2と同様の方法で調製した。
これらの表面処理顔料1〜4を以下の実施例及び比較例で用いた。
(2)ポリマー包含顔料の調製
特開平10−316909号公報の実施例1に記載された方法と同様の方法により、ポリマー包含顔料1を調製した。具体的には、超音波発生機、撹拌機、滴下装置、水冷式還流コンデンサー、及び温度調整器を備えた反応容器に、前記顔料1(ラーベンC)30重量部と、重合性界面活性剤である1−ノニルフェニル−2−ポリエチレングリコール−3−アクリロイル化グリセリン(アデカリアソープSE−10N;旭電化工業株式会社製)3重量部とをイオン交換水80重量部中に加えて超音波を4時間かけて分散処理を行なった。次いで、アクリロニトリル3重量部と、過硫酸カリウム0.05重量部とを更に加えて60℃で48時間重合反応を行った。得られた溶液を0.5μmのメンブレンイルターで濾過して粗大粒子を除去した。
次に、反応容器に、更にイオン交換水27重量部とラウリル硫酸ナトリウム0.05重量部を添加し、更にイオン交換水100重量部と重合開始剤として過流酸カリウム0.5重量部とを入れ、窒素雰囲気にて70℃に保持した。次いで、前記重合性界面活性剤(アデカリアソープSE−10N)3重量部を入れて撹拌した後、スチレン15重量部、テトラヒドロフルフリルメタクリレート6重量部、ブチルアクリレート45重量部、及びt−ドデシルメルカプタン0.02重量部を入れた混合溶液を、滴下して反応させた後に、水酸化ナトリウムで中和してpH8に調整してから、0.3μmのフィルターでろ過してポリマー包含顔料1を得た。このようにして作成したポリマー包含顔料1において、顔料1に対するポリマー量は40重量%であった。
ポリマー包含顔料2〜4は、前記と同様の方法によって調製した。
これらのポリマー包含顔料1〜4を以下の実施例及び比較例で用いた。
実施例1
以下の配合成分から、インク組成物を調製した。具体的には、ポリマー包含顔料と表面処理顔料とを混合して顔料混合液を調製し、一方で水を除く他の添加剤を加えて調製した混合物に水を加えて別途に混合物を調製し、前記の顔料混合液の撹拌下に前記の別途に調製した混合物を加えることによって調製した。
なお、本実施例、並びに以下の各実施例及び比較例において、ポリマー包含顔料の添加量は、その量(固形分濃度)を重量で換算したものとして示し、水としては、インクの腐食防止のためにプロキセルXL−2を0.1〜1重量%、インクジェットヘッド部材の腐食防止のためにベンゾトリアゾールを0.001〜0.05重量%、インク系中の金属イオンの影響を低減するためにEDTAを0.01〜0.03重量%をそれぞれイオン交換水に添加したものを用いた。
DEGmBEは、ジエチレングリコールモノブチルエーテルであり、オルフィンE1010は、アセチレングリコール系界面活性剤(日信化学工業株式会社製)である。
実施例2
以下の配合成分を用いて、実施例1に記載の方法と同様にして、インク組成物を調製した。
TEGmBEはトリエチレングリコールモノブチルエーテルであり、サーフィノール465はアセチレングリコール系界面活性剤[エアープロダクツ(米国)製)]である。
実施例3
以下の配合成分を用いて、実施例1に記載の方法と同様にして、インク組成物を調製した。
オルフィンSTGは、アセチレングリコール系界面活性剤(日信化学工業株式会社製)である。
実施例4
以下の配合成分を用いて、実施例1に記載の方法と同様にして、インク組成物を調製した。
サーフィノール61はアセチレンアルコール系界面活性剤(エアープロダクツ(米国)製)である。
実施例5
以下の配合成分を用いて、実施例1に記載の方法と同様にして、インク組成物を調製した。
DPGmBEはジプロピレングリコールモノブチルエーテルであり、DEGmBEはジエチレングリコールモノブイルエーテルである。
実施例6
以下の配合成分を用いて、実施例1に記載の方法と同様にして、インク組成物を調製した。
なお、本実施例で用いる式(1)で示される化合物は、Rが4−メチル−1−ペンタノール基であり、nが1.0であり、mが5.5であり、Mが水素原子であるポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシド誘導体である。
実施例7
以下の配合成分を用いて、実施例1に記載の方法と同様にして、インク組成物を調製した。
なお、本実施例で用いる式(1)で示される化合物は、Rが2−メチル−1−ブタノール基であり、nが1.0であり、mが6.0であり、Mが水素原子であるポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシド誘導体である。
実施例8
以下の配合成分を用いて、実施例1に記載の方法と同様にして、インク組成物を調製した。
PGmBEはプロピレングリコールモノブチルエーテルである。
比較例1
以下の配合成分を用いて、実施例1に記載の方法と同様にして、インク組成物を調製した。
なお、本比較例で用いた非イオン系界面活性剤は、ノイゲンEA160(第一工業製薬株式会社製)であり、分散剤は一般的なアクリル系分散剤(ジョンクリルJ679;ジョンソンポリマー製)である。
比較例2
以下の配合成分を用いて、実施例1に記載の方法と同様にして、インク組成物を調製した。
DEGmMEはジエチレングリコールモノメチルエーテルである。
比較例3
以下の配合成分を用いて、実施例1に記載の方法と同様にして、インク組成物を調製した。
なお、本比較例で用いた非イオン系界面活性剤はエパン450(第一工業製薬株式会社製)である。
物性評価
(1)保存安定性におけるポリマー量依存性
実施例1に記載のインク組成物に用いるポリマー包含顔料1での「顔料:ポリマー」の重量比を種々に変化させ、インク組成物の保存安定性に対してポリマー量が与える影響を調べた。ポリマー量が全顔料(ポリマー包含顔料1及び表面処理顔料1)を基準として5重量%、10重量%、15重量%、20重量%、25重量%、30重量%、40重量%、50重量%、及び60重量%となる9種類のポリマー包含顔料1を用いて、9種類のインク組成物を調製し、それらを70℃で7日間にわたり保存した後に、粘度を測定して、保存前から保存後への粘度上昇を計算した。結果を表1に示す。
表1の結果から、本発明のインク組成物においては、ポリマー量が20重量%以上のポリマー包含顔料を用いることにより、保存安定性が得られることがわかった。実施例2〜8で調製したインク組成物についても、前記と同様の粘度上昇率を測定したところ、同様の結果が得られた。
(2)耐擦性
実施例1に記載のインク組成物において、ポリマー包含顔料1の顔料分(C1)と表面処理顔料1の顔料分(C2)の合計量と、ポリマー包含顔料1のポリマー量とが、耐擦性に与える影響を調べた。
具体的には、ポリマー包含顔料1の顔料分(C1)がポリマー包含顔料1の全重量を基準として3.5重量%、2.63重量%、2.23重量%、1.75重量%、1.23重量%、0.88重量%、0.7重量%、及び0.53重量%となる8種類のポリマー包含顔料1を調製し、同様に、表面処理顔料1の顔料分(C2)が表面処理顔料1の全重量を基準として3.5重量%、4.37重量%、4.77重量%、5.25重量%、5.77重量%、6.12重量%、6.3重量%、6.47重量%、及び7.0重量%となる9種類の表面処理顔料1を調製し、ポリマー包含顔料1の顔料分(C1)と表面処理顔料1の顔料分(C2)の合計量が7重量%となるようにそれらを組み合わせて、9種類のインク組成物を調製した。続いて、フォトプリント紙(セイコーエプソン製)に、前記の9種類のインク組成物により、インクジェットプリンタ(PM−900C;セイコーエプソン株式会社製)を用いてベタ印字を行ない、サウザランドラフテスタ(東洋精機製)及び上質紙を用いるJISK5701の試験法に基づき、耐擦性の評価を行なった。
耐擦性の評価は、以下の4段階で行った。すなわち、剥がれが生じないものをA(判定=優良)、剥がれがわずかに生じるが実用上問題ないレベルのものをB(判定=中の良)、剥がれがあって実用的に問題があるものをC(判定=中の劣)、剥がれが多く実用上かなり問題があるものをD(判定=劣悪)とした。結果を以下の表2に示す。
表2の結果から明らかなように、ポリマー包含顔料の顔料分と表面処理顔料の顔料分の合計量に対するポリマー包含顔料のポリマー量が5重量%以上になると、耐擦性は向上することがわかる。
実施例2〜8で調製したインク組成物についても、前記と同様の耐擦性を評価したところ、同様の結果が得られた。
(3)にじみ
実施例1〜8及び比較例1〜3で調製したインク組成物で、各種の普通紙に、インクジェットプリンタ(PM−900C;セイコーエプソン株式会社製)を用いて文字を印刷し、記録物のにじみを評価した。評価は4段階で行い、Aは目視ではにじみは観測されない場合、Bはにじみが少なく許容レベルである場合、Cはにじみが目立つ場合、Dはにじみが多くて実用性が低い場合である。
使用した普通紙は、カンカラー(Conqueror)紙(Arjowiggins社製)、ファボリット(Favorit)紙(Freiweiss社製)、モードコピー(Modo Copy)紙(Freiweiss社製)、ラピッドコピー(Rapid Copy)紙(Igepa社製)、エプソンEPP(EPSON EPP)紙(セイコーエプソン株式会社製)、ゼロックスP(Xerox P)紙(富士ゼロックス株式会社製)、ゼロックス4024(Xerox 4024)紙(ゼロックス株式会社製)、ゼロックス10(Xerox 10)紙(ゼロックス株式会社製)、ニーナボンド(Neenha Bond)紙(Kimberly−Clerk社製)、リコピー6200(Ricopy 6200)紙(株式会社リコー製)、やまゆり紙(王子製紙株式会社製)、及びゼロックスR(Xerox R)紙(富士ゼロックス株式会社製)である。
結果を表3に示す。
表3の結果から明らかなように、比較例で調製したインク組成物では、いずれもにじみが悪く、実施例1〜8で調製した本発明のインク組成物を用いるとにじみが良好であった。
(4)保存安定性
実施例1〜8及び比較例1で調製したインク組成物をガラス製サンプル瓶に入れて密栓した後、それぞれ60℃にて1週間で放置した。1週間経過後に、インク組成物内での異物の発生を顕微鏡で観察し、粘度を測定し、放置前の状態と比較した。
異物発生については4段階で評価し、粘度変化も4段階で評価した。すなわち、異物の発生がないものをA、異物が少し発生したが実用レベルのものをB、異物が発生して実用レベルにないものをC、異物の発生が非常に多いものをDとした。また、粘度変化につては粘度の増加しないものをA、粘度の増加が5%以下のものをB、粘度の増加が5%を超え10%以下のものをC、粘度の増加が10%を超えるものをDとした。結果を表4に示す。
表4の結果から、本発明のインク組成物においては、いずれの場合も異物の発生や物性値変化が殆ど無く、保存安定性が良好であることがわかる。
一方、実施例1の組成において着色剤を比較例1の顔料に変えて同様に実験を行なったところ、表面張力の変化は少なかったが、異物が発生して濾過性が低下し、増粘現象が生じ、吐出安定性は得られなかった。
(5)吐出安定性
実施例1〜8及び比較例1で調製したインク組成物を、インクジェットプリンタ(PM−900C;セイコーエプソン株式会社製)により、A4版普通紙(Xerox P;富士ゼロックス株式会社製)に、100ページ連続印字を行い、吐出安定性を4段階で評価した。すなわち、紙に全く印字乱れなどを生じないものをA、10個所未満の印字乱れのあるものをB、10個所以上の印字乱れのあるものをC、1ページも印字できないものをDとした。結果を表5に示す。
産業上の利用可能性
本発明のインク組成物によれば、従来は発色性が不充分であった普通紙に対しても、充分な発色性のある印字が可能であり、専用紙に記録した場合でも耐擦性が良好であり、普通紙上でのにじみも少なく、インクとしての保存安定性も優れている。更に、着色成分として顔料を用いているので、印刷物として耐水性、耐ガス性、及び耐光性に優れており、インクジェットシステムとしての吐出安定性にも優れている。
また、本発明のインク組成物によれば、着色剤を被覆するポリマーの機能を重合性モノマーやその他の反応剤によって自由に変化させることによって得られる着色剤を用いることができるので、多様な機能(耐光性、耐ガス、着色性、光沢性、又は定着性など)を持たせることもできる。
以上、本発明を特定の態様に沿って説明したが、当業者に自明の変形や改良は本発明の範囲に含まれる。
Claims (22)
- 着色剤として、
(1)顔料表面に水分散性付与基を導入した表面処理顔料、及び
(2)顔料表面の全体をポリマーで被覆した水分散性ポリマー包含顔料
を含むことを特徴とする、水性顔料インク組成物。 - 前記の表面処理顔料(1)の1又はそれ以上の原料顔料と、前記の水分散性ポリマー包含顔料(2)の1又はそれ以上の原料顔料とが、相互に同じか又は異なる顔料である請求項1に記載の水性顔料インク組成物。
- 前記の表面処理顔料(1)の原料顔料、又は前記の水分散性ポリマー包含顔料(2)の原料顔料が、無機顔料又は有機顔料である請求項1又は2に記載の水性顔料インク組成物。
- 前記の無機顔料がカーボンブラックである請求項3に記載の水性顔料インク組成物。
- 前記の有機顔料が、アントラキノン顔料、フタロシアニン顔料、アゾ顔料、ピラントロン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、キナクリドン顔料、インジゴイド顔料、チオインジゴイド顔料、ジオキサジン顔料、イソインドリノン顔料、又はキノフタロン顔料である請求項3に記載の水性顔料インク組成物。
- 前記の表面処理顔料(1)の水分散性付与基が、カルボン酸基若しくはその塩の基、スルホン酸基若しくはその塩の基、又は第4アンモニウム塩の基である請求項1〜5のいずれか一項に記載の水性顔料インク組成物。
- 前記の水分散性ポリマー包含顔料(2)のポリマーが、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、含珪素ポリマー、及び含イオウポリマーからなる群から選ばれた1種以上を主成分とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の水性顔料インク組成物。
- 前記の表面処理顔料(1)0.1〜10重量%と、前記の水分散性ポリマー包含顔料(2)0.1〜10重量%とを含有する請求項1〜7のいずれか一項に記載の水性顔料インク組成物。
- 前記の水分散性ポリマー包含顔料(2)のポリマー量が、その水分散性ポリマー包含顔料(2)の顔料重量に対して10重量%以上の量である請求項1〜8のいずれか一項に記載の水性顔料インク組成物。
- 前記の表面処理顔料(1)中の顔料と前記の水分散性ポリマー包含顔料(2)の顔料の合計量が、インク組成物全体の重量に対して0.1〜20重量%の量である請求項1〜9のいずれか一項に記載の水性顔料インク組成物。
- 前記の水分散性ポリマー包含顔料(2)のポリマー量が、前記の水分散性ポリマー包含顔料(2)の顔料と前記の表面処理顔料(1)の顔料との合計重量に対して、5重量%〜50重量%である請求項1〜10のいずれか一項に記載の水性顔料インク組成物。
- (a)アセチレングリコール系界面活性剤及び/又はアセチレンアルコール系界面活性剤と、
(b)ジエチレングリコールモノブチルエーテル、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ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、1,2−アルキレングリコール、及び一般式(1):
R−(EO)n−(PO)m−M (1)
[式中、Rは炭素数4〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルカノール基、炭素数4〜12のシクロアルカノール基、フェノール基、又はナフトール基であり、EOはエチレンオキシ基であり、POはプロピレンオキシ基であり、n及びmは、それぞれ独立して0〜10であるが同時に0であることはないものとし、n及びmは繰り返し単位であるEO及びPOが分子全体に存在する平均値を意味し、「−(EO)n−(PO)m−」はEO及びPOの分子内の位置や順序を示すものではなくEO及びPOが任意の位置及び順序で分子中に存在することを示し、Mは水素原子、スルホン酸塩基、燐酸塩基、又は硼酸塩基であり、Mがスルホン酸塩基、燐酸塩基、又は硼酸塩基である場合には、その対イオンとして、場合により、水素イオン、アルカリ金属イオン、無機塩基イオン、又は有機アミンイオンを有することができるものとする]で表される化合物からなる群から選んだ化合物少なくとも1種と
を更に含有する請求項1〜11のいずれか一項に記載の水性顔料インク組成物。 - (a)アセチレングリコール系界面活性剤及び/又はアセチレンアルコール系界面活性剤と、
(b)ジエチレングリコールモノブチルエーテル、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ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、1,2−アルキレングリコール、及び前記一般式(1)で表される化合物からなる群から選んだ化合物少なくとも1種と
の含有量が、水性顔料インク組成物の全重量に対して、0.5重量%〜30重量%である請求項12に記載の水性顔料インク組成物。 - 前記アセチレングリコール系界面活性剤及び/又はアセチレンアルコール系界面活性剤を5重量%以下の含有量で含む請求項12又は13に記載の水性顔料インク組成物。
- (a)アセチレングリコール系界面活性剤及び/又はアセチレンアルコール系界面活性剤と、
(b)ジエチレングリコールモノブチルエーテル、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ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、1,2−アルキレングリコール、及び前記一般式(1)で表される化合物からなる群から選んだ化合物少なくとも2種と
を含有する請求項12〜14のいずれか一項に記載の水性顔料インク組成物。 - 前記1,2−アルキレングリコールが炭素数4〜10の1,2−アルキレングリコールであり、その含有量が10重量%以下である請求項12に記載の水性顔料インク組成物。
- 前記1,2−アルキレングリコールとして、1,2−ペンタンジオール及び/又は1,2−ヘキサンジオールを含有する請求項16に記載の水性顔料インク組成物。
- 前記プロピレングリコールモノブチルエーテル又はジプロピレングリコールモノブチルエーテルを10重量%以下の含有量で含む請求項12に記載の水性顔料インク組成物。
- 前記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20重量%以下の含有量で含む請求項12に記載の水性顔料インク組成物。
- 前記式(1)におけるMが、水素原子、スルホン酸塩基、燐酸塩基、又は硼酸塩基であり、それらのスルホン酸塩基、燐酸塩基、又は硼酸塩基が、対イオンとして、水素イオン、アルカリ金属イオン、無機塩基イオン、又は有機アミンイオンを有する請求項12に記載の水性顔料インク組成物。
- 前記式(1)におけるnが0〜10であり、mが1〜5である請求項12又は20に記載の水性顔料インク組成物。
- インクジェット記録用である請求項1〜21のいずれか一項に記載の水性顔料インク組成物。
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