(57)【要約】【課題】界面活性剤を含まず、インクジェット印刷システムの使用に供することができ、インクとノズルの材質との相容性が良く、インクの湿潤性及びインクの速乾機能を向上させ、印刷画像の質を向上させ印刷の品質を安定させることができる黒色インク組成物を提供する。【解決手段】（Ａ）自己分散性黒色顔料と、（Ｂ）１重量％未満のグリコールエーテル系化合物と、（Ｃ）溶剤と、（Ｄ）水と、を含む。本発明に係る顔料型黒色インク組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）自己分散性黒色顔料と、
（Ｂ）１重量％未満のグリコールエーテル系化合物と、
（Ｃ）溶剤と、
（Ｄ）水と、
を含む黒色インク組成物。
【請求項２】
前記自己分散性黒色顔料は、カーボンブラックであることを特徴とする請求項１に記載の黒色インク組成物。
【請求項３】
前記グリコールエーテル系化合物は、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、トリ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メチルエーテル及びジプロピレングリコールメチルエーテルからなる群から選ばれる一種又は複数種であることを特徴とする請求項１に記載の黒色インク組成物。
【請求項４】
前記グリコールエーテル系化合物は、前記黒色インク組成物の０．１重量％以上１重量％未満を占めることを特徴とする請求項３に記載の黒色インク組成物。
【請求項５】
浸透剤、保湿剤又はそれらの混合物をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の黒色インク組成物。
【請求項６】
前記浸透剤は、Ｎ-メチルピロリドン及び１,３-ブチレングリコールからなる群から選ばれる一種又は複数種を含むことを特徴とする請求項５に記載の黒色インク組成物。
【請求項７】
前記保湿剤は、グリセリン及びジグリコールからなる群から選ばれる一種又は複数種を含むことを特徴とする請求項５に記載の黒色インク組成物。
【請求項８】
表面張力の範囲は、４７〜５４mN/mであることを特徴とする請求項１に記載の黒色インク組成物。
【請求項９】
界面活性剤を含まないことを特徴とする請求項８に記載の黒色インク組成物。
【請求項１０】
前記グリコールエーテル系化合物は、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、トリ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メチルエーテル及びジプロピレングリコールメチルエーテルからなる群から選ばれる一種又は複数種であることを特徴とする請求項９に記載の黒色インク組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、黒色インク組成物、特に界面活性剤を含まない黒色インク組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット印刷技術はノンインパクト印刷(non-impact printing)技術であり、その技術的な特性に対する要求には、鮮明(sharp)でフェザリングがない(non-feathering)画像を提供すること、良好な水堅牢度(water-fastness)、日光堅牢度(light-fastness)、光学密度(optical density)を有すること、速乾性で貯蔵安定性が良いこと、印刷のスムーズ性が良いことやノズルの詰まりがないこと(non-clogging)などが含まれる。
【０００３】
一般的には、インクの表面張力や粘度が、インクジェットの射出速度、インク滴の間隔距離、インク滴の大きさ、及びインクジェット時のインク滴の流れの安定性に大きな影響を与える。顔料型インクジェットインクをインクジェット印刷システムに応用する場合は、いずれも界面活性剤を使用することによって表面張力を制御する。例えば、米国特許第６６９５４４３号（特許文献１）にはアニオン界面活性剤又は非イオン界面活性剤を同時に含有するインク処方が開示され、米国特許第６７３７４４９号（特許文献２）にはアセチレングリコール(acetylene glycol)界面活性剤を同時に含有する処方が開示されているが、上記の特許文献で添加された界面活性剤は分解しにくく環境を汚染して、自然界への負荷を増加させる。界面活性剤を添加することを推奨する従来技術において、米国特許第６００４３８９号（特許文献３）には、ジエチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル(diethylene glycol mono-n-butyl ether)、トリエチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル(triethylene glycol mono-n-butyl ether)、プロピレングリコールモノ-n-ブチルエーテル(propylene glycol mono-n-butyl ether)又はジプロピレングリコールモノ-n-ブチルエーテル(dipropylene glycol mono-n-butyl ether)を含むポリオキシエチルグリセリンエーテル(polyoxyethyl glycerin ether)化合物を同時に含有する処方が開示されているが、該特許文献で添加されたポリオキシエチルグリセリンエーテルの含有量は３重量％より多く、また、実際に界面活性剤の併用が必要である。しかしながら、該特許文献の開示内容に基づいてポリオキシエチルグリセリンエーテルを添加すると、インクが印刷紙に一層浸み込みやすくなり、インク滴が紙基材に広がりぼやけてしまい、印刷画像の品質に影響を与える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６６９５４４３号明細書
【特許文献２】米国特許第６７３７４４９号明細書
【特許文献３】米国特許第６００４３８９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、如何にして、インクが印刷基材に浸み込みやすくなり印刷画像がぼやけてしまうといった問題を解決するかが、現在早期解決が望まれる課題となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は鋭意研究を重ねた結果、（Ａ）自己分散性黒色顔料と、（Ｂ）組成物の総重量に対して、１重量％未満のグリコールエーテル(glycol ether)系化合物と、（Ｃ）溶剤と、（Ｄ）水と、を含む黒色インク組成物によって、上記の目的及びその他の目的を達成できることを見出し、さらに検討を重ねて本発明を完成した。
【０００７】
すなわち、本発明は、以下の発明に関する。
［１］（Ａ）自己分散性黒色顔料と、（Ｂ）１重量％未満のグリコールエーテル系化合物と、（Ｃ）溶剤と、（Ｄ）水と、を含む黒色インク組成物。
［２］前記自己分散性黒色顔料は、カーボンブラックであることを特徴とする前記［１］に記載の黒色インク組成物。
［３］前記グリコールエーテル系化合物は、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、トリ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メチルエーテル及びジプロピレングリコールメチルエーテルからなる群から選ばれる一種又は複数種であることを特徴とする前記［１］に記載の黒色インク組成物。
［４］前記グリコールエーテル系化合物は、前記黒色インク組成物の０．１重量％以上１重量％未満を占めることを特徴とする前記［３］に記載の黒色インク組成物。
［５］浸透剤、保湿剤又はそれらの混合物をさらに含むことを特徴とする前記［１］に記載の黒色インク組成物。
［６］前記浸透剤は、Ｎ-メチルピロリドン及び１,３-ブチレングリコールからなる群から選ばれる一種又は複数種を含むことを特徴とする前記［５］に記載の黒色インク組成物。
［７］前記保湿剤は、グリセリン及びジグリコールからなる群から選ばれる一種又は複数種を含むことを特徴とする前記［５］に記載の黒色インク組成物。
［８］表面張力の範囲は、４７〜５４mN/mであることを特徴とする前記［１］に記載の黒色インク組成物。
［９］界面活性剤を含まないことを特徴とする前記［８］に記載の黒色インク組成物。
［１０］前記グリコールエーテル系化合物は、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、トリ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メチルエーテル及びジプロピレングリコールメチルエーテルからなる群から選ばれる一種又は複数種であることを特徴とする前記［９］に記載の黒色インク組成物。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の黒色インク組成物は比較的に高い表面張力を有し、従来のインクにおける過剰な浸透を効果的に解決して、印刷効果を改善し、画像の品質を向上させることができる。そして、本発明に使用されるグリコールエーテル系化合物は、表面張力を調整することができる以外に、さらに、ノズルを湿潤させることで、前記インクをノズルと一層相容化させることができ、また、インクに速乾性及びインクの安定性を維持できるなどの利点を持たせることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】解像度試験の結果を表す。文字ポイント数は２であり、アルファベットはＢである。
【図２】解像度試験の結果を表す。文字ポイント数は２であり、アルファベットはＭである。
【図３】解像度試験の結果を表す。文字ポイント数は２であり、アルファベットはＲである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、特定の具体的な実施例により、本発明を実施するための形態を説明する。本技術分野に習熟した者は、本明細書に記載された内容によって容易に本発明の他の利点や効果を理解することができる。本発明は、他の異なる実施形態によっても施行又は応用することができ、本明細書における各詳細内容も、異なる観点と応用に基づいて、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、各種修正と変更を施すことができる。
【００１１】
本発明は、（Ａ）自己分散性黒色顔料と、（Ｂ）組成物の総重量に対して、１重量％未満のグリコールエーテル(glycol ether)系化合物と、（Ｃ）溶剤と、（Ｄ）水とを含む黒色インク組成物を提供する。
【００１２】
本発明の自己分散性黒色顔料とはカーボンブラック(carbon black)(Color Index Pigment black７であり、PBk７とも称する)であって、該カーボンブラックは処理によって、カルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、スルホニル基又は前記の群の塩から選ばれる少なくとも一種の官能基が結合される。
【００１３】
前記黒色インク組成物において用いられる自己分散性黒色顔料は任意の市販のカーボンブラック顔料でよく、本発明に適用されるカーボンブラック顔料としては、例えばコロンビアンケミカルズカンパニー(Columbian Chemicals Company)、三菱、エボニックデグサ(Evonik Degussa)各社から購入するカーボンブラックが挙げられ、また、該カーボンブラックは処理によってカルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、スルホニル基又は前記の群の鹽から選ばれる少なくとも一種の官能基が結合される。一般的には、使用される黒色顔料の含有量は、組成物の総重量に対して、１〜１０重量％であり、好ましくは３〜６重量％である。
【００１４】
また、上記の特許文献におけるインク組成物が非イオン型界面活性剤、エトキシ化非イオン性フッ素界面活性剤又はシリコンを含む界面活性剤を添加することが必要であるのとは異なり、本発明の黒色インク組成物は界面活性剤を含まず、生物及び環境に危害を及ぼすことはない。相対的に、本発明の黒色インク組成物は主にグリコールエーテル系化合物によって本発明の目的を達成するものであり、前記グリコールエーテル系化合物は、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、トリ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メチルエーテル及びジプロピレングリコールメチルエーテルからなる群から選ばれる一種又は複数種である。また、前記グリコールエーテル系化合物は前記黒色インク組成物の０．１重量％以上１重量％未満を占め、それにより、前記組成物の表面張力の範囲が４７〜５４mN/mとなる。
【００１５】
本発明の黒色インク組成物において、さらに浸透剤、保湿剤又はそれらの混合物を含んでもよい。適用される浸透剤にはＮ−メチルピロリドン、１，３−ブチレングリコールが含まれるが、それらに限定されず、また、前記の化合物からなる群から選ばれる一種又は複数種であってもよい。適用される保湿剤の実例として、よく見られるのはグリセリン、ジグリコールである。
【００１６】
本発明の黒色インク組成物に使用される浸透剤の含有量は、組成物の総重量に対して、２〜２０重量％であってもよく、好ましくは５〜２０重量％であり、より好ましくは５〜１５重量％である。使用される浸透剤がＮ−メチルピロリドンである場合、使用される含有量は５〜１５重量％であってもよく、使用される浸透剤が１，３−ブチレングリコールである場合、使用される含有量は２〜１０重量％であってもよく、好ましくは２〜８重量％であってもよい。
【００１７】
本発明の黒色インク組成物に使用される保湿剤の含有量は、組成物の総重量に対して、２〜１０重量％であってもよく、特に、使用される保湿剤がグリセリンである場合、その含有量は２〜８重量％であることが好ましく、使用される保湿剤がジグリコールである場合、使用される含有量は５〜２０重量％であってもよく、好ましくは１０〜１８重量％であってもよい。
【００１８】
本発明の目的を達成するために、前記黒色インク組成物には１重量％未満グリコールエーテル系化合物を含有し、該グリコールエーテル系化合物は、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、トリ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メチルエーテル及びジプロピレングリコールメチルエーテルからなる群から選ばれる一種又は複数種であり、好ましくはエチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル(ethylene glycol mono-butyl ether)である。含有量について、本発明の黒色インク組成物には少なくとも約０．１重量％のグリコールエーテル系化合物を含有し、一方、調合された黒色インク組成物の表面張力の範囲は４７〜５４mN/mである。
【００１９】
本発明の黒色インク組成物において、上記の成分以外の量は水であって、通常、水とは一般的に使用される水であり、例えば純水、脱イオン水又は蒸留水であってもよい。
【００２０】
本発明の黒色インク組成物にはさらに他の添加剤を含んでもよい。当該添加剤としては、例えば殺菌剤であってもよく、例えばNUOSEPT（NudeX, Inc．, a division of Huls A mericalにより販売）、UCARCIDE（Union Carbideにより販売）、VANCIDE（ RTVanderbilt Co．により販売）、Proxel GXL(ICI社)及びPROXEL XL２（ICIAmericasにより販売）が挙げられる。
【００２１】
添加剤は必ずしも添加する必要がなく、実際の必要に応じて、添加してもしなくてもよく、添加剤の濃度の範囲も特に制限がない。殺菌剤を添加する場合、使用される含有量は０．１〜０．５重量％であることが好ましい。
【００２２】
以下、特定の具体的な実施例により、本発明の特徴や効果をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例】
【００２３】
［製造例］  黒色インク組成物の調製
以下、表１及び表２で示されるインク組成成分の含有量に基づいて、それぞれ室温で攪拌混合して、実施例１〜２８の本発明の黒色インク組成物を製造した。インクの各組成成分の量の単位は重量百分率(wt％)である。
【００２４】
【表１】
2011252150.tif 000002
【００２５】
【表２】
2011252150.tif 000003
ＧＬＹ：グリセリン(試薬グレード)
１,３-ＢＧ：１,３-ブチレングリコール(試薬グレード)
ＮＭＰ：Ｎ-メチルピロリドン(試薬グレード)
ＤＥＧ：ジエチレングリコール(試薬グレード)
ＥＧＭＢＥ：エチレングリコールモノブチルエーテル(試薬グレード)
Ｐｒｏｘｅｌ ＧＸＬ：殺菌剤(ICI社)
Ｊ１００８５０３：カーボンブラック顔料(永光製品：ＢＫ-Ａ１５)
【００２６】
曇り点試験
観察に供するために、前記の実施例の処方におけるカーボンブラック顔料を水に変更した。本試験例において、さらに特許文献３に開示されたインク処方を比較例のサンプルとして、その曇り点温度を測定し、当該特許文献における界面活性剤を含む組成成分と界面活性剤を含まない組成成分を下記の表３に示す。
【００２７】
測定するときに、いずれも５０ｇのサンプルを取り、次に、サンプルを室温から１０５℃までに加熱し、その間にサンプル溶液が曇り始める温度を観察した。
【００２８】
【表３】
2011252150.tif 000004
ＤＥＧｍＢＥ：ジエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル
ＤＭＩ：１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン
Ｓｕｒｆｙｎｏｌ  １０４：日信化学（株）製
Ｓｕｒｆｙｎｏｌ  ４６５：日信化学（株）製
【００２９】
本発明の黒色インク組成物と特許文献３における界面活性剤を含まないインク処方は、曇り点温度がいずれも１００℃より高いが、界面活性剤を含む元の処方の曇り点温度は約２１℃であった。この結果から、本発明の黒色インク組成物の安定性が良く、インクが加熱されるときに成分が互いに溶解せずに析出してしまうことを回避できることが明らかとなった。
【００３０】
湿潤力(浸透力)試験
本発明の黒色インク組成物のサンプルと表３の特許文献３のインク処方の液滴を、それぞれ、表面がワックス膜によって覆われたガラス基材表面と、ワックス膜のないガラス基材表面に滴下し、接触角測定装置を利用して液滴と基材との接触角度を測定した。その結果を下記の表４及び表５に示す。
【００３１】
【表４】
2011252150.tif 000005
【００３２】
【表５】
2011252150.tif 000006
【００３３】
表４及び表５に示されるように、ワックスを塗布したガラス基材及びワックスを塗布していないガラス基材のいずれを問わず、本発明の黒色インク組成物がより大きい接触角を有し、すなわち、当該基材との接触面積がより小さく、基材に広がりにくい。従って、特許文献３のインク処方に比べて、本発明のインク組成物はより高い表面張力を有し、印刷した際にインク滴が基材に容易に浸み込んで広がり画像がぼやけてしまうことはない。また、懸垂液滴試験において、本発明の黒色インク組成物は内部収縮力が大きいため、針管の下開口に体積の大きい液玉を形成することができる。それに対して、従来のインクは外力に影響されやすく、印字ノズルが移動するときに飛び散って、いわゆるサテライトドロップ(satellite drop)を生じてしまう。
【００３４】
アルファベット解像度試験
１．ＨＰ社の＃２７メーカー純正インクと、本発明の黒色インクと、比較例１及び２のサンプルとを使用し、文字ポイント数「２」を主な観測サイズとして、英語アルファベットであるＢ、Ｍ及びＲを紙に印刷した。ここで、前記実施例及び比較例のインクサンプルはいずれもPaper On、Double A及びHP Officeなどのブランドの紙にそれぞれ印刷して、試験を行った。
２．顕微鏡を利用して観察された印刷状況を撮影し、結果を図１〜３に記録した。
【００３５】
線分解像度試験
１．ＨＰ社の＃２７メーカー純正インクと、本発明の黒色インクと、比較例１及び２のサンプルとを使用して、いずれもpaper On、double A及びＨＰ Officeなどのブランドの紙にそれぞれ印刷して、試験を行った。
２．線幅ポイント数「０．０１」を主な観測サイズとして、線幅測定器(Quality Engineering Associates, Inc PERSONAL IAS)を利用して三回測定し、三回の平均値を数値とし、結果を下記の表６に示した。
【００３６】
【表６】
2011252150.tif 000007
☆は最も良好、◎はその次に良好、○は良好、△はやや劣ることをそれぞれ表す。
【００３７】
図１〜３及び表６の結果から、印刷された字体の周りのサテライトドロップとジャギーについて、＃２７インク及び特許文献３のインク処方に比べて、本発明の黒色インク組成物は、印刷されたサテライトドロップ又はジャギーが従来のインクより明らかに少なく、優れた解像度を有することが分かった。これによって、より高い表面張力を有するインク液滴は、基材との接触面積を小さくしやすく、インクを紙に浸み込みにくくし、高い解像度を有することが証明できた。また、線幅解像度について、本発明の黒色インクで印刷された線幅は三種類の紙のいずれにおいてもより細い線幅を有し、解像力が優れる。この結果は上記のアルファベット解像度試験の結果と一致しており、本発明の黒色インク組成物の印刷品質は極めて良好である。
【００３８】
従って、本発明の黒色インク組成物をインクジェット印刷に使用する場合、より高い表面張力を有するため、印刷基材に広がりにくく、且つより細い線幅を有し、解像力が好ましく、画像がぼやけてしまうことがなく、良好な印刷効果を有する。
【００３９】
上記の実施例は本発明の原理及びその効果を説明するためのものに過ぎず、本発明を限定するものではない。本技術分野に習熟した者は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記の実施例に各種修正と変更を施すことができる。従って、本技術分野に習熟した者が本発明の趣旨及び技術思想から逸脱しない範囲で完成したすべての同等の修正又は変更は、特許請求の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明によれば、界面活性剤を含まず、インクジェット印刷システムの使用に供することができ、インクとノズルの材質との相容性が良く、インクの湿潤性及びインクの速乾機能を向上させ、印刷画像の質を向上させ印刷の品質を安定させることができる黒色インク組成物を提供することができる。
【図１】
2011252150.tif 000008
【図２】
2011252150.tif 000009
【図３】
2011252150.tif 000010