説明

インクジェット記録液及びインクジェット記録装置

【課題】 染料系インクよりも耐水性・耐光性がよく、顔料系インクよりも色相が好ましい(色再現範囲が広い)印字を与え、かつ顔料系インクよりも信頼性を高くする。
【解決手段】 染料を吸着させた顔料を水及び/又は水溶性有機溶剤に分散させる。

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記録用インクに関するものである。
【0002】
【従来の技術】インクジェット記録方法は、種々のインク(記録液)吐出方式、例えば、静電吸引方式、インクを加熱して発泡させ、その圧力を利用する方式、圧電素子を用いてインクに機械的振動また変位を与える方式等により、インクの小滴を発生、飛翔させ、それらの一部もしくは、全部を紙等の被記録媒体に付着させて、記録を行うものであるが、騒音の発生がなく、高速印字、多色印字の行える記録方法として、注目されている。
【0003】従来のインクジェット記録用のインクとしては、記録剤としての水溶性染料と液媒体を主成分とするものが主であったが、その記録物は、染料の特性上、耐水性及び耐光性に乏しいものが多かった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】最近、それらを解決するために、着色材として顔料を分散させたインクが開発されている。しかし、顔料を用いたインクジェット記録用インクは黒がほとんどであり、カラーインクに対応できるものは少ない。また、対応できたとしても、その色はかなりくすんでおり、色彩豊かな染料系インクに比べて、かなり色再現範囲の狭いカラー印字を行わざるをえないことが多い。
【0005】また、顔料を用いたインクは顔料分散安定性に乏しいため、顔料の凝集沈降に伴うインク物性値の変化やインク吐出ノズルの壁面への顔料の付着が起こり、インク的の飛行状態を変化させ、安定なインク吐出ができなくなるばかりでなく、吐出ノズル目詰まりを発生させるという問題点があった。本発明は、前記課題を解決するためのものであり、その目的は、染料系インクよりも耐水・耐光特性がよく、顔料系インクよりも色相が好ましい(色再現範囲が広い)印字を行え、かつインクの信頼性を高くすることを特徴としたインクジェット記録装置用インク及びこれを用いたインクジェット記録装置を提供するところにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を達成するため提案されたものであり、染料を吸着させた顔料を水及び/または水溶性有機溶剤に分散させることを特徴とするインクジェット記録装置用インク及びこれを用いたインクジェット記録装置にある。好ましい態様を例示すると下記の如くである。
【0007】(1)染料が水溶性染料である。
(2)顔料が白色である。
(3)染料と顔料の色が同系色である。
(4)染料が酸性染料または塩基性染料または直接染料であり、その時の顔料が体質顔料である。
【0008】(5)染料が酸性染料または塩基性染料または直接染料であり、その時の顔料が前記染料を用いた染付けレーキ顔料である。
(6)染料が反応性染料であり、その時の顔料が有機顔料である。
(7)染料が直接染料であり、顔料がカーボンブラックである。
【0009】
【発明の実施の形態】従来のインクジェット記録用インクは、主に、色材、水、および水溶性有機溶剤からなっており、色材としては、インクの色彩、安定性、及び安全性の面から、主に、染料(望ましくは、直接染料又は酸性染料、反応性染料)が使用されている。また、有機溶剤としては、インクのノズル内の目詰まり防止のため、湿潤剤として、多価アルコールや窒素複素環式化合物等が用いられ、この他に、インクの物性調整のための、界面活性剤や水溶性樹脂等が添加されている。
【0010】染料としては、直接染料、酸性染料、塩基性染料、反応性染料等の水溶性染料があり、これらを顔料に吸着することで、色鮮やかな印字を実現することができ、また、顔料の水及び水溶性有機溶剤に対する分散安定性を増すことができる。また、顔料としては、体質顔料、染付けレーキ顔料、有機顔料、カーボンブラック等があり、これらを分散したインクで印字を行うと、耐水性・耐光性に優れた印字を行うことができる。
【0011】該染料の吸着量は該顔料に対し、質量比1:0.01以上好ましくは1:0.05以上が良い。また、該顔料は、インクの色濃度及びインク吐出ノズル目詰まり防止等の点を考慮して、インク中に0.5〜10重量%好ましくは、1〜5重量%分散させるのが良い。吸着させる代表的方法としては次のものをあげることができる。すなわち、通常、顔料の表面には、その顔料それぞれに応じて、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、フェノール性水酸基、カルボニル基などが生成されている。上記の官能基を、温度、pHなどを調整することにより、活性化させ、染料のもつ官能基の一部(すなわち、顔料が酸性官能基ならば、染料は、塩基性官能基、またその逆でも可)と反応させることにより、顔料の表面に染料を吸着させていくことができる。
【0012】さらに、該水溶性有機溶媒として、具体的には、メタノール、エタノール、(ノルマル)プロピルアルコール、イソプロピルアルコール等の1価アルコールや、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等の2価アルコールや、グリセリン等の3価アルコールや、ポリエチレングリコール、ボリブチレングリコール等のポリアルキレングリコールや、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の含窒素複素環式化合物や、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、トリエチレングリコールモノメチルエーテル等の多価アルコールの低級アルキルエーテル等が上げられる。
【0013】分散手段としては、ボールミル、ロールミル、サンドミル、アトライター等一般の顔料分散機が使用できる。さらに、本発明のインクには、粘度調整、表面張力調整、pH調整、導電率調整、防黴、防腐、金属塩析出防止、等の目的で、アニオン系、カチオン系、ノニオン系の各種界面活性剤、ポリビニルアルコール、セルロース等の水溶性樹脂、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、エチレンジアミン四酢酸−2−ナトリウム(EDTA)等が添加剤として、使用できる。
【0014】
【実施例】以下、実施例にて、本発明を説明するが、これらの実施例は本発明を具体的に説明するものであり、実施の態用がこれにより限定されるものではない。図1は、本発明を実現する記録装置の一例を示すもので、シリアルタイプのカラーインクジェットプリンタである。この装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4種類のインクを持ち、各インクは各々インクカートリッジ1に保持されている。このインクは各々インク滴を記録紙3に吐出する手段(たとえば、圧電素子、発熱体、音波発生体等)を有する記録ヘッド2に供給され、その手段の作用により、記録紙上に吐出され、ドットを形成する。インク滴の吐出タイミング、ヘッドの走査A、及びこの走査と垂直な記録紙の走査Bにより、記録紙上にドットのパターンが形成でき、任意の文字や図形を記録することができる。また、カラー中間色はイエロー、マゼンタ、シアンの各色インクドットを適当に重ね合わせて表現することができる。すなわち、赤はマゼンタとイエロー、青はマゼンタとシアン、緑はイエローとシアンを重ね合わせることにより表現することができる。
【0015】本発明では、以下の組成のカラーインクを作製した。
〔組成1〕
イエローインク(Y) 体質顔料(水酸化アルミニウム) 5重量% C.I.アシッドイエロー23 2重量% ジエチレングリコール 5重量% ポリエチレングリコール 5重量% ノニオン系界面活性剤 2重量% 純水 残余 マゼンタインク(M) 体質顔料(水酸化アルミニウム) 5重量% C.I.アシッドレッド259 2重量% ジエチレングリコール 5重量% ポリエチレングリコール 5重量% ノニオン系界面活性剤 2重量% 純水 残余 シアンインク(C) 体質顔料(水酸化アルミニウム) 5重量% C.I.アシッドブルー9 2重量% ジエチレングリコール 5重量% ポリエチレングリコール 5重量% ノニオン系界面活性剤 2重量% 純水 残余 ブラックインク(K) カーボンブラック 5重量% C.I.ダイレクトブラック199 0.5重量% ジエチレングリコール 5重量% ポリエチレングリコール 5重量% ノニオン系界面活性剤 2重量% 純水 残余いずれのインクも、以下のようにインク作製した。
【0016】上記組成中、純水とジエチレングリコール、ポリエチレングリコールを混合した分散媒に染料(Y:C.I.アシッドイエロー23、M:C.I.アシッドレッド259、C:C.I.アシッドブルー9、K:C.I.ダイレクトブラック199)をそれぞれ加え60℃にて20分間加熱攪拌し、溶解した。次に、界面活性剤と顔料(Y,M,C:体質顔料、K:カーボンブラック)を少しずつ、温度、pH等を調整しながら添加し、染料の官能基と界面活性剤及び顔料の官能基を反応させて、顔料に染料を吸着させた。
【0017】この時、染料の顔料への吸着状態を、薄層クロマトグラフィー(TLC)を以下のように用いて調査した。上記混合溶液を、展開相(逆相TLC)にスポットし、それを水10%アセトニトリル90%の展開溶媒で展開して、色材の移動状態(染料単体が残っていると、展開溶媒が展開するにつれて、色材も移動するが、染料が顔料に吸着すると、色材は、スポット原点のまま移動しない。)を調査した。すなわち、上記反応中の混合溶液を随時TLC試験にかけて、色材が原点から移動しなくなるまで、加熱攪拌を行い、染料を顔料に吸着させた。
【0018】得られた混合物をボールミルによって10時間粉砕、分散する。えられた分散液を孔径50μmのメンブレンフィルターによってろ過し、インクとした。上記インクのうち、染料は、酸性染料や直接染料に限らず、発色のよい塩基性染料(C.I.ベイシックイエロー2、C.I.ベイシックレッド13、C.I.ベイシックブルー9)を用いても良い。
〔組成2〕
イエローインク 染付けレーキ顔料(C.I.ピグメントイエロー115) 5重量% C.I.アシッドイエロー23 2重量% ジエチレングリコール 5重量% ポリエチレングリコール 5重量% ノニオン系界面活性剤 2重量% 純水 残余 マゼンタインク 染付けレーキ顔料(C.I.ピグメントレッド174) 5重量% C.I.アシッドレッド259 2重量% ジエチレングリコール 5重量% ポリエチレングリコール 5重量% ノニオン系界面活性剤 2重量% 純水 残余 シアンインク 染付けレーキ顔料(C.I.ピグメントブルー9) 5重量% C.I.アシッドブルー9 2重量% ジエチレングリコール 5重量% ポリエチレングリコール 5重量% ノニオン系界面活性剤 2重量% 純水 残余 ブラックインク カーボンブラック 5重量% C.I.ダイレクトブラック199 0.5重量% ジエチレングリコール 5重量% ポリエチレングリコール 5重量% ノニオン系界面活性剤 2重量% 純水 残余インク作製方法は、組成1とほぼ同様に行った。また、顔料分散する際、平均粒径1mmのガラスビーズを混合し、サンドミルによって、3時間粉砕分散してもよい。
【0019】さらに、同様の方法で、以下の染料、顔料の組合せで、インクを作製した。
〔組成3〕
イエローインク アゾ顔料(C.I.ピグメントイエロー3) 5重量% C.I.リアクティブイエロー2 2重量% マゼンタインク アゾ顔料(C.I.ピグメントレッド23) 5重量% C.I.リアクティブレッド3 2重量% シアンインク フタロシアニン系顔料(C.I.ピグメントブルー16) 5重量% C.I.リアクティブブルー2 2重量%組成1〜組成3のインクを前記カラーインクジェットプリンタを用いて、印字を行い、印字サンプルの色相・耐水性・耐光性およびノズル目詰まり性を調査した。
【0020】以下の染料系インクと顔料系インクを比較インクとして、評価した。
〔比較1〕(染料系インク)
イエローインク C.I.アシッドイエロー23 2重量% ジエチレングリコール 10重量% ノニオン系界面活性剤 2重量% 純水 残余 マゼンタインク C.I.アシッドレッド259 2重量% ジエチレングリコール 10重量% ノニオン系界面活性剤 2重量% 純水 残余 シアンインク C.I.アシッドブルー9 2重量% ジエチレングリコール 10重量% ノニオン系界面活性剤 2重量% 純水 残余 ブラックインク C.I.ダイレクトブラック199 3重量% ジエチレングリコール 10重量% ノニオン系界面活性剤 2重量% 純水 残余〔比較2〕(顔料系インク)
イエローインク アゾ顔料(C.I.ピグメントイエロー3) 5重量% ジエチレングリコール 5重量% ポリエチレングリコール 5重量% ノニオン系界面活性剤 2重量% 純水 残余 マゼンタインク アゾ顔料(C.I.ピグメントレッド23) 5重量% ジエチレングリコール 5重量% ポリエチレングリコール 5重量% ノニオン系界面活性剤 2重量% 純水 残余 シアンインク フタロシアニン系顔料(C.I.ピグメントブルー16) 5重量% ジエチレングリコール 5重量% ポリエチレングリコール 5重量% ノニオン系界面活性剤 2重量% 純水 残余 ブラックインク カーボンブラック 5重量% ジエチレングリコール 5重量% ポリエチレングリコール 5重量% ノニオン系界面活性剤 2重量% 純水 残余〔比較3〕(混合インク)
組成3を単純に混合しただけで塗料を有機顔料に吸着させなかったインクを作成し、比較3とした。
【0021】評価結果は図2及び表1である。但し、色相は、L* * * 表色系のa* * のグラフを描き、イエロー、マゼンタ、シアン、レッド、グリーン、ブルーを結んだ面積を比較した。(面積が広い物ほど色再現範囲が広く、色相が良い)。耐水性は、水に1分間浸水した後のベタ印字の色差が5以上のものを×、1〜5のものを△、1以下のものを○とした。
【0022】耐光性は、ブルースケール3級以下のものを×、4級〜6級を△、6級以上を○とした。また、ノズル目詰まり性は、装置中キャップした状態で1ヵ月放置した後、目詰まりを起こしノズル復旧動作を行ってもノズルが目詰まりしたままのものを×、ノズル復旧動作して目詰まり復旧するものを、△、ノズル復旧動作なしで印字可能なものを○として評価を行った。
【0023】
【表1】


【0024】
【発明の効果】以上の結果より、染料吸着させた顔料を水または水溶性有機溶剤に分散させることにより、染料系インクよりも耐水・耐光特性がよく、顔料系インクよりも色相が好ましい(色再現範囲が広い)印字を行え、かつ顔料インクよりも信頼性を高くすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】インクジェット記録装置を示す。
【図2】インク記録の色相評価図である。
【符号の説明】
1…インクカートリッジ
2…記録ヘッド部
3…記録媒体
A…ヘッド走査方向
B…記録紙走査方向

【特許請求の範囲】
【請求項1】 染料を吸着させた顔料を水及び/または水溶性有機溶剤に分散させたことを特徴とするインクジェット記録装置用インク。
【請求項2】 染料を吸着させた顔料を水及び/または水溶性有機溶剤に分散させたインクを用いることを特徴とするインクジェット記録装置。

【図1】
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【図2】
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