(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンブラック及び／又は有機顔料、グリセリン、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、並びに、ＣＯＳＭＯ溶媒和による溶媒接触表面積が０．９１〜１．１５ｎｍ２であり、かつ、ＣＯＳＭＯ溶媒和による立体配座生成熱が−７１６．０８〜−９１９．４３ｋＪ／ｍｏｌであるグリコール系エーテル（ただし、ジエチレングリコールモノブチルエーテル及びトリエチレングリコールを除く）を含有することを特徴とするインクジェット用水性顔料インク。
【請求項２】
前記グリコール系エーテルが、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、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−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテルからなる群から選択される少なくとも一種のグリコール系エーテルである請求項１記載のインクジェット用水性顔料インク。
【請求項３】
請求項１又は２記載のインクジェット用水性インクを用いることを特徴とするインクジェット記録方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット用水性顔料インク及びインクジェット記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録方法は、種々のインク吐出方式、例えば、静電吸引方式、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式、インクを加熱することにより気泡を発生させその時に発生する圧力を利用する方式等によりインク小滴を形成し、それらのインク小滴の一部又は全部を紙等の被記録材に付着させて記録を行う方法である。
【０００３】
このようなインクジェット記録方法に使用するインクとしては、各種の水溶性の染料又は顔料を、水又は水と水溶性有機溶剤とからなる液媒体に溶解又は分散させた水性インクが使用されている。上記インクジェット用水性インクには、長期間使用されなくても沈澱や凝集が生じることがなくインクジェットプリンターのヘッドの先端部又はインク流路内で目詰まりすることがないこと、印字品質が良好なこと、耐候性が優れていること等の性能が要求される。
【０００４】
また、インクジェット用水性インクにおいて染料と顔料とを比較すると、染料はインク媒体中に完全に溶解するため耐水性が悪く、化学構造上耐光性も顔料と比較してかなり劣るのに対して、顔料はインク媒体中に溶解せずに分散しているので、耐水性を含めた耐候性は極めて良好である。そのため近年のインクジェットプリンター用インクは水性染料インクから水性顔料インクへと移行しつつある。
【０００５】
近年、シャープなエッジが得られ、フェザリングやブリーディングを極力抑えた写真画像並の印字品質が望まれている。そのため、インクジェット用水性インクに紙面上で素早く浸透するが滲みを発生しにくい性質を付与する浸透剤は、インクジェット用水性インクの添加剤として欠かせない存在となっている。なかでも、特開平１０−９５９４１号公報等に開示されているトリエチレングリコールモノブチルエーテルは、フェザリングやブリーディングを生じにくい極めて有効な浸透剤として知られている。
また、インクジェット用水性インクには、インクから水分が蒸発して固化することを防ぐための保湿剤の添加も必須であるが、なかでもグリセリンは保湿効果が高く、粘度調整剤としても使えるため、好適に用いられている。
【０００６】
しかしながら、インクジェット用水性顔料インクにトリエチレングリコールモノブチルエーテルを浸透剤として添加すると、インクジェットヘッドのノズル表面においてインク中の水分が蒸発した場合、トリエチレングリコールモノブチルエーテルが顔料成分及びグリセリンと分離してしまう。分離したトリエチレングリコールモノブチルエーテルは顔料成分を含まないため、印字しても色が薄くなってしまい、また、顔料成分はトリエチレングリコールモノブチルエーテル中では凝集するため、分離した境界面で顔料成分が凝集しやすくなり、吐出が不安定になったりする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
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、インク中の水分が完全に蒸発してもトリエチレングリコールモノブチルエーテルと顔料成分及びグリセリンとが分離することなく、凝集物も発生せず、インクジェット印刷しても噴射が良好で、インクジェットヘッドの先端部で目詰まりしないインクジェット用水性顔料インク及びインクジェット記録方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、カーボンブラック及び／又は有機顔料、グリセリン、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、並びに、ＣＯＳＭＯ溶媒和による溶媒接触表面積が０．９１〜１．１５ｎｍ２であり、かつ、ＣＯＳＭＯ溶媒和による立体配座生成熱が−７１６．０８〜−９１９．４３ｋＪ／ｍｏｌであるグリコール系エーテル（ただし、ジエチレングリコールモノブチルエーテル及びトリエチレングリコールを除く）を含有するインクジェット用水性顔料インクである。
以下に本発明を詳述する。
【０００９】
本発明のインクジェット用水性顔料インクは、カーボンブラック又は有機顔料を含有するものである。
上記カーボンブラックとしては特に限定されず、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、チャンネルブラック等を挙げることができる。
上記有機顔料としては特に限定されず、例えば、ジスアゾエロー、イソインドリノンイエロー、レーキレッド、チオインジゴレッド、ブリリアントカーミン６Ｂ、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン等を挙げることができる。これらカーボンブラック又は有機顔料の含有量は、所望される印字濃度や色彩により異なるが、一般的にはインクジェット用水性顔料インクの全重量に対して１〜２０重量％が好ましく、より好ましくは１〜１５重量％、更に好ましくは１〜１０重量％である。なお、黒色調整のため、シアンやマゼンダ等の有機顔料をカーボンブラックと併用してもよい。
【００１０】
本発明のインクジェット用水性顔料インクは、グリセリンを含有するものである。
上記グリセリンは、保湿剤又は粘度調整剤としての機能を有する。
上記グリセリンの含有量としては、一般的にはインクジェット用水性顔料インクの全重量に対して５〜５０重量％が好ましく、より好ましくは１０〜４０重量％、更に好ましくは１５〜３５重量％である。
【００１１】
本発明のインクジェット用水性顔料インクは、トリエチレングリコールモノブチルエーテルを含有するものである。
上記トリエチレングリコールモノブチルエーテルは、浸透剤としての機能を有する。
上記トリエチレングリコールモノブチルエーテルの含有量としては、一般的にはインクジェット用水性顔料インクの全重量に対して１〜２０重量％が好ましく、より好ましくは１〜１５重量％、更に好ましくは１〜１０重量％である。
【００１２】
本発明のインクジェット用水性顔料インクは、ＣＯＳＭＯ溶媒和による溶媒接触表面積が０．９１〜１．１５ｎｍ２であり、かつ、ＣＯＳＭＯ溶媒和による立体配座生成熱が−７１６．０８〜−９１９．４３ｋＪ／ｍｏｌであるグリコール系エーテルを含有するものである。
上記ＣＯＳＭＯ溶媒和とは、分子軌道法により計算された、水中での化学種の安定性を示す指標の１つであり、例えば、分子軌道計算ソフトＭＯＰＡＣ（富士通社製）を用いることにより算出することができる。
分子軌道計算ソフトＭＯＰＡＣ（富士通社製）により算出した、主なグリコール系エーテル及びグリコールのＣＯＳＭＯ溶媒和による溶媒接触表面積（ｎｍ２）を表１に、ＣＯＳＭＯ溶媒和による立体配座生成熱（ｋＪ／ｍｏｌ）を表２に示す。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
【表２】
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【００１５】
本発明者らは、ＣＯＳＭＯ溶媒和による溶媒接触表面積が０．９１〜１．１５ｎｍ２であり、かつ、ＣＯＳＭＯ溶媒和による立体配座生成熱が−７１６．０８〜−９１９．４３ｋＪ／ｍｏｌであるグリコール系エーテルを添加すると、グリセリンとトリエチレングリコールモノブチルエーテルをインク成分として含有するインクジェット用水性顔料インクにおいて、インク中の水分が完全に蒸発してもトリエチレングリコールモノブチルエーテルと顔料成分及びグリセリンとが分離することなく、良好な噴射特性が維持され、また、分離の境界面がないため顔料が凝集しないことを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１６】
上記の条件を満たすグリコール系エーテルとしては、例えば、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、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イソプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノｎ−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル等を挙げることができる。これらのグリコール系エーテルは単独で用いられてもよく、二種以上が併用されてもよい。
【００１７】
上記の条件を満たすグリコール系エーテルの含有量としては、インクジェット用水性顔料インクの全重量に対して１〜２０重量％が好ましい。より好ましくは１〜１０重量％、更に好ましくは１〜５重量％である。なお、グリコール系エーテルの含有量は、トリエチレングリコールモノブチルエーテルよりも少なく設定される。
【００１８】
本発明のインクジェット用水性顔料インクに用いられる溶媒は、上記グリセリン、上記トリエチレングリコールモノブチルエーテル、上記の条件を満たすグリコール系エーテルの他に、水及び上記以外の水溶性有機溶剤が含まれる混合溶媒である。
上記水としては、種々のイオンを含有する一般の水ではなく、脱イオン水を使用することが好ましい。このときの水の含有量は、上記溶剤成分の種類、その組成又は所望されるインクの特性に依存して広い範囲で決定されるが、インクジェット用水性顔料インクの全重量に対して一般に１０〜９５重量％、好ましくは１０〜７０重量％、より好ましくは２０〜７０重量％である。
【００１９】
上記水溶性有機溶剤は、インクジェットヘッドの先端部におけるインクの乾燥を防止したり、印字濃度を高くしたり、鮮やかな発色をさせたりする効果を有するものである。このような水溶性有機溶剤としては一般的には多価アルコール類が使用されることが多いが、水と混合して使用される水溶性有機溶剤としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール等の低級アルコール類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類、アセトン、ジアセトンアルコール等のケトン類又はケトアルコール類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、グリセリン、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン等を挙げることができる。
【００２０】
本発明のインクジェット用水性顔料インクには、必要に応じて、界面活性剤；ポリビニルアルコール、セルロース類、水溶性樹脂等の粘度調整剤；表面張力調整剤、防黴剤等の他従来公知の各種添加剤を添加することができる。
【００２１】
本発明のインクジェット用水性顔料インクは、インク中の水分が完全に蒸発してもトリエチレングリコールモノブチルエーテルと顔料成分及びグリセリンとが分離することなく、凝集物も発生せず、インクジェット印刷しても噴射が良好で、インクジェットヘッドの先端部で目詰まりすることもない。
本発明のインクジェット用水性顔料インクを用いるインクジェット記録方法もまた、本発明の１つである。
【００２２】
【実施例】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００２３】
（実施例１、４〜９及び参考例２、３）
表１及び表２に示したグリコール系エーテルから、ＣＯＳＭＯ溶媒和による溶媒接触表面積が０．９１〜１．１５ｎｍ２であり、かつ、ＣＯＳＭＯ溶媒和による立体配座生成熱が−７１６．０８〜−９１９．４３ｋＪ／ｍｏｌであるものを選択し、これを用いて表３に示した組成の混合物を３０分間撹拌した後に、孔径１μｍのメンブランフィルターにて濾過し、インクを作製した。
なお、上記混合物には、予めカーボンブラックのミルベース分散体（カーボンブラック濃度１５％の水性分散体、粘度３．５ｃＰ、表面張力７４．５ｍＮ／ｍ、平均粒径０．１５μｍ）、及び、フタロシアニンブルー分散体（フタロシアニンブルー濃度１５％の水性分散体、粘度３．８ｃＰ、表面張力７２．３ｍＮ／ｍ、平均粒径０．１１μｍ）を調製して用いた。
【００２４】
【表３】
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【００２５】
（比較例１〜１１）
表１及び表２に示したグリコール系エーテルから、ＣＯＳＭＯ溶媒和による溶媒接触表面積が０．９１〜１．１５ｎｍ２でないもの、又は、ＣＯＳＭＯ溶媒和による立体配座生成熱が−７１６．０８〜−９１９．４３ｋＪ／ｍｏｌでないものを選択し、表４に示した組成の混合物を用いた以外は実施例と同様にしてインクを作製した。更に、グリコール系エーテルの代わりに２−ピロリドン又はエタノールを用いた表４に示した組成の混合物についても同様にしてインクを作成した。
【００２６】
【表４】
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【００２７】
実施例１、４〜９、参考例２〜３及び比較例１〜１１で作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。
【００２８】
（１）分離
インク５ｇをサンプル瓶に採取して温度６０℃、湿度４０％の環境下で３日間放置してインク中の水分を完全に蒸発させた後、トリエチレングリコールモノブチルエーテルと顔料及びグリセリンとの分離が発生しているかどうかを目視により観察し、以下の基準で評価した。
〇：分離していなかった
×：分離していた
【００２９】
（２）凝集
上記（１）で得た蒸発後のインクを顕微鏡にて観察し、凝集物の有無を確認した。
〇：凝集物なし
×：凝集物あり
【００３０】
（３）吐出
インクをせん断モード型のインクジェットヘッドを使用して、吐出安定性確認として５℃、２０℃、４０℃の各雰囲気温度下でそれぞれ２４時間の連続吐出を行う方法と、吐出応答性確認として１分間の間欠吐出と２ヶ月間放置後の吐出を行う方法との２通りの方法で印刷して、吐出性を確認し、以下の基準で評価を行った。
〇：どちらの方法においても噴射が良好であり、インクジェットヘッドの先端部で目詰まりすることなく印刷でき、印字した色も薄くなかった
△：目詰まりすることなく印字できたが印字した色が薄かった
×：吐出が不安定になって良好な印字が出来なかった
【００３１】
【表５】
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【００３２】
表５より、ＣＯＳＭＯ溶媒和による溶媒接触表面積が０．９１〜１．１５ｎｍ２であり、かつ、ＣＯＳＭＯ溶媒和による立体配座生成熱が−７１６．０８〜−９１９．４３ｋＪ／ｍｏｌであるグリコール系エーテルを用いた実施例１、４〜９及び参考例２、３で作製したインクでは、インク中の水分が完全に蒸発しても分離することなく、凝集物も発生せず、インクジェット印刷しても噴射が良好であった。
これに対し、ＣＯＳＭＯ溶媒和による溶媒接触表面積又はＣＯＳＭＯ溶媒和による立体配座生成熱が上記範囲外にあるグリコール系エーテルを用いた比較例１〜１１で作製したインクでは、インク中の水分が完全に蒸発した後に分離したり、インクで凝集が生じたり、インクジェットヘッドの先端部で目詰まりしたりした。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、上述の構成よりなるので、インク中の水分が完全に蒸発してもトリエチレングリコールモノブチルエーテルと顔料成分及びグリセリンとが分離することなく、凝集物も発生せず、インクジェット印刷しても噴射が良好で、インクジェットヘッドの先端部で目詰まりしないインクジェット用水性顔料インク及びインクジェット記録方法を提供することができる。