説明

インクジェット記録用インク組成物

【課題】市場で使われているあらゆる種類の印刷用紙に対して、熱源がなくても高速で定着し、高画質で堅牢性の高い画像を形成できるインクジェット用インク組成物を提供する。
【解決手段】(1)シリカゾル及び/またはアルミナゾルと、(2)水に分散又は溶解する着色剤と、(3)水と、(4)沸点が180℃(760mmHg)以上であり、水又はアルコールと混和性のある有機溶剤と、を主成分とするインクジェット記録用インク組成物において、前記(4)が2−エチル−1.3−ヘキサンジオール及び1、6−ヘキサンジオールを含有することを特徴とするインクジェット記録用インク組成物

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はインクジェット記録に用いるインク組成物に関する。
本発明は特にインクジェット方式による高速のデジタル印刷に適した、
高濃度で、インクの定着が速く、解像度の高い画像を提供するインク組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
インクジェット記録技術は、オフィス或いはホーム用のデスクトッププリンターのみならず、大版広告媒体への印刷やチラシ、請求書、ラベル、カードなどの商業印刷、更には、液晶ディスプレイ用のカラーフィルター、液晶の配向膜、有機ELディスプレイ太賜電池などの産業用エレクトロニクスへの分野への応用範囲が広がっている。
インクジェット記録で使用されるインクはその応用分野によって水性インク、油性インク、有機溶剤タイプのインク、或いはUV硬化型インクなどが知られている。
本発明のインクジェット記録用インク組成物は特に紙への商業印刷に適した水性インクに関するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
商業印刷に適したインクとしては、競合技術である電子写真技術やオフセット印刷物に劣らぬ高画質と耐久性が要求される。そのために特別な高画質と耐久性の両立を目的として、工夫をこらしたインクジェットインクが知られている。
例えば、特許文献1は融点が90℃以下の化合物に着色剤と可塑剤を混合してなる固体インクを使う方法が開示されている。
このインクは常温で固体のため、電子写真技術のトナー画像と同等な高解像度で、水ににじむことのない画像が得られる。一方でインクを加熱して液化した状態でインクジェットヘッドのノズルからインクを吐出させなければならない。そのためプリンターのスイッチをオンの状態にしてもインクが加熱されて液化するまで待たないと印刷をスタートすることが出来ないという欠点がある。
特許文献2には、ポリアリルアミンを含有する色の無いインクとアニオン系の染料インクと紙の上で反応させる方法が開示されている。
カチオン系ポリマーとアニオン系染料が紙の上で化学反応を起こして、水に不溶のキレート化合物を生成させることにより、耐水性がよく、にじみの少ない画像が得られる。この方法の欠点はYMCBのカラーインク用プリントヘッドのほかにカチオンポリマー用のプリントヘッドが必要となり、その分コストアップとなる。更にインクの水分が通常の2倍となるので、紙のコックリング等が起き易いという欠点を有する。
特許文献3には画像を形成する紙の表面に、インク中の染料または顔料から成る着色剤の分散性または溶解性を低下せしめる化合物を前処理液として、あらかじめ付与した後、インクを吐出して記録する方法が開示されている。この方法によれば特許文献2に示した例と同様に耐水性が良く、にじみの少ない画像が得られる反面、紙などの被記録材の表面にあらかじめ前処理液を塗布する工程が必要で煩雑と成る。特許文献2及び3に示した例はいずれもインク乾燥のため大型の熱風乾燥装置を必要とする。
特許文献4は顔料、顔料分散材および溶剤を主要構成成分とする非水系インクが開示されている。このインクはほぼ完璧な耐水性を有する反面、紙などへの被記録材によく浸透し、通常のコピー用紙等へ印刷すると裏抜けを起こし、表面の画像濃度が低いという欠点がある。そのため裏抜けを起こしにくい。特別に設計された被記録材を必要としている。
特許文献5は、染料又は自己分散顔料からなる着色剤と、特定の湿潤剤、浸透剤、水からなる水性インクが開示されている。このインクは各種印刷用紙にたいする乾燥性は、従来のインクに較べて、優れているが、インクが紙に浸透してしまうため、裏抜けしやすく、表面の画像濃度が低下するという欠点がある。
【特許文献1】 特開2006−283020
【特許文献2】 特開平8−20720
【特許文献3】 特開2002−79739
【特許文献4】 特開2006−83312
【特許文献5】 特許第3350117号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1,2,3,4,5をはじめとする従来のインクジェットインク及びその記録方法いずれも一長一短があり、オフセット印刷用紙、コピー用紙など市場で広く使用されている被記録材すなわち広範な紙の種類に対して、高い画像の濃度でにじみが無く、完全な耐水性および耐摩擦性および耐マーカー性(マーカー等でなぞっても色のにじみの無い性質)を有し、高速で乾燥するインクは知られていない。
最近、インクジェットによるデジタル印刷への要求が高まっており、すでに数機種の高速印刷装置が実用化されている。請求書の印刷などの場合、あらかじめ請求項目などはオフセット印刷で印刷されており、数字の部分だけがインクジェットで印刷されることが多い。ここで使われる紙は従来のオフセット印刷用紙であるのでインクジェットに水系インクを使用すると高速で定着させることが出来ない。このため、多くの場合、熱風の乾燥或いは加熱された定着ローラーの使用が必須となり、装置の大型化及びエネルギー消費の非効率化をまねく欠点がある。
インクジェットによるデジタル印刷に適したインクを提供する本発明は市場で使用されているオフセット印刷用紙、グラビヤ印刷用紙、電子写真印刷用紙、あるいはインクジェット印刷用紙に対して、特に熱源を用いる定着方式を使用せず、常温で高速にインクを定着することが出来、高画質で耐水性、耐摩擦性及び耐マーカー性の良い画像を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明によれば、(1)シリカゾル及び / またはアルミナゾルと、(2)水に分散又は溶解する着色剤と、(3)水と、(4)沸点が180℃(760mmHg)以上であり水又はアルコールと混和性のある有機溶剤と、を主成分とするインクジェット用インクその他の組成物において、前記(4)が、2エチル−1,3−ヘキサンジオール及び1.6−ヘキサンジオールを含有することを特徴とする。
前記(4)の別の好ましい溶剤成分として、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が挙げられる。その他の溶剤成分としてはとしアルコール類、グリコール類、エステル類、アミン類、ケトン類、が用いられる。必要によりこれらの溶媒に可溶なポリマーをバインダーとして用いることが出来る。
本発明の第一の必須成分は、シリカゾル又はアルミナゾルである。それぞれ単独で用いても良いし、併用しても良い。シリカゾルは、無水珪酸の超微粒子をコロイド溶液として、水または有機溶剤に分散せしめたものが各種市販されている。本発明に使用するシリカゾルは水に分散されたもの及び有機溶剤に分散されたもののいずれも使用可能であるが、比較的粘性の低い有機溶剤分散タイプが特に好ましく用いられる。
アルミナゾルは、アルミナ水和物(ベーマイト)コロイド微粒子が、塩素、酢酸、硝酸などの陰イオンを安定剤として水中に分散したものが市販されている。シリカゾルもアルミナゾルも水およびアルコールなどの各種有機溶剤との相溶性が良く、任意の比率で安定に混和することが出来る。
シリカゾルまたはアルミナゾルの存在により、水または有機溶媒に溶けた着色剤の紙への裏抜けが改善され、紙の表面に多くの色材が残り、画像濃度の高い画像が得られる。
市販品の一例として、スノーテックスIPA−ST,スノーテックスEG−ST,スノーテックスNPC−ST,アルミナゾル100、アルミナゾル200、アルミナゾル520(以上日産化学工業社)が挙げられる。
本発明に用いられる第二の必須成分は、水に分散又は溶解する着色剤であり、水溶性染料、自己分散型顔料がこれに該当する。
水溶性染料、及び自己分散型顔料の親水基としてはカルボン酸またはスルホン酸のナトリウム塩、カリウム塩のほかに特にアンモニウム塩、リチウム塩、アミン塩が好ましく用いられる。
これらの着色剤はインクジェット用色材として広く市販されている。
具体例としては
PRO−JET Fast Black 1,PRO−JET Fast Black 2,PRO−JET Yellow 1,PRO−JET Magenta 1,PRO−JET Fast Cyan 2,,PRO−JET Fast Yellow 2,PRO−JET Fast Magenta 2,(以上富士フィルム)
Water Yellow 1,Water Pink 25,Water Blue 3,Water Blue 9,Water Black 191−L,Water BlackR455,Water Black R−510,Bonjet Black 891−L,,Bonjet Black CW−1,Bonjet Yellow 161−L,Bonjet Magenta XXX,,Bonjet Cyan XXX(以上オリエント化学工業株式会社)、Food Black 2(Hangzhou Cololific Chemicals Co.,Ltd),Aqua Black 162,Aqua Black 001(東海カーボン株式会社)
CAB−O−JET400,CAB−O−JET450C,CAB−O−JET465M,CAB−O−JET470Y,CAB−O−JET480V,CAB−O−JET270Y,CAB−O−JET 300,CAB−O−JET352K,CAB−O−JET554B,CAB−O−JET270Y,CAB−O−350C(以上 Cabot Corporation)、
Black SDP−100,BlackSDP1000,BlackSDP−2000,Smart Magenta 3122BA,Smart 3000 Yellow,Smart 3000 Cyan(以上SENSIENT社)などが挙げられる
ここに挙げた着色剤は水に分散または可溶な市販の染料及び自己分散型顔料の1例であり、これだけに限定されるものではない。これらの着色剤の好ましい含有量は全体の1〜12重量%である。
本発明のインクジェット用インク組成物においては、上記の水溶性の染料又は自己分散型顔料、をそれぞれ単独で用いることが出来る。また水溶性染料と自己分散型顔料を併用することにより、色調が鮮明で画像濃度が高く、耐光性が優れ、目詰まりしにくいインクを処方することが出来る。
本発明の第三の必須成分は水である。不純物を含まない蒸留水が好ましく用いられる。
本発明の第四の必須成分は沸点が180℃以上で、水又はアルコールと混和性のある有機溶剤として、2−エチル−1.3−ヘキサンジオール及び1.6−ヘキサンジオールである。これに加えて特に好ましい有機溶剤として、ジエチレングリコールモノブチルエーテルまたはトリエチレングリコールモノブチルエーテルが挙げられる。
その他の有機溶剤としては、例えば、グリコール類、エステル類、エーテル類、ケトン類、アミン類、ラクトン類から選ばれ、極性パラメーターが40〜55kcal/molの範囲にある溶媒が好ましく用いられる。
具体的にはジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリエチレングリコール、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、グリセリン、ブチルカルビトール、ジアセトンアルコール、N−メチルピロリドン、1.3ジメチルイミダゾリジノン、トイエタノールアミン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ガンマブチロラクトン、などが挙げられる。
本発明のその他の好ましい溶剤成分としては、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、が挙げられる
これらの溶剤は、インクの安定性及び多様な印刷用紙に対する印刷適性の向上に効果がある。
本発明の別の好ましい成分として、ビスヒドロキシエチルスルホンが挙げられる。この成分は、シリカゾルおよびアルミナゾルのインク中での分散安定性の向上に顕著な効果があり、インクジェットヘッドから、インクを長時間安定的に吐出させるのに有効な成分である。
さらに本発明のインクの好ましい成分として2,4,7,9テトラメチル−5−デシン4.7ジオールの酸化エチレン付加体が挙げられる。この成分は、印刷用紙に対するインクの定着、浸透を早める効果がある。
本発明のインク組成物を使用すれば熱源を用いた特別の乾燥装置がなくても、一般の印刷用紙に対して高速で濃度、解像度の高い印刷を行うことができる。
本発明においてその他の好ましい成分は、水またはアルコールに可溶な高分子化合物であり、その溶解度パラメーターが9〜14の範囲にあるものが特に適している。
具体的には酢酸セルロース、ヒドロキシエチルセルロース、などのセルロース類、ポリヒドロキシエチルアクリレート及びその共重合体、ポリアクリロニトリル、ポロジメチルアミノエチルアクリレート及びその共重合体、ポリエステル、ナイロンなどのポリアミド類、マレイン酸レジン、ポリビニルアセテート及びその共重合体、ポリビニルブチラール等のポリマーが挙げられる。
これらの高分子化合物の最も好ましい含有量は全体の0.1〜5重量%である。
これらの高分子化合物の添加により、印刷物の摩擦堅牢度に効果がある。
本発明においてその他の好ましい成分は、高分子分散剤である。特に着色剤として、自己分散顔料を使用する場合、その分散安定性の向上に効果がある。
特に好ましい高分子分散剤の一例としてSOLSPERSE12000,SOLSPERSE20000,SOLSPERSE27000 SOLSPERSE43000,SOLSPERSE44000,SOLSPERSE46000,,SOLSPERSE54000
(以上Lubrzol社)。好ましい添加量は、自己分散顔料の3〜10重量パーセントである。
本発明のインク組成物は上記の必須成分のほかに、各種、界面活性剤、PH調整剤、防腐剤、消泡剤等の助剤を添加することが出来る。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば
(1)本発明のインクによって記録された画像はマーカーペンや指でこすっても汚れを生じない。
(2)市場で使用されている広範な紙種に対応し、高画質と高速定着を実現する。
(3)インク乾燥、定着のための熱源を必要としない。
などの長所が期待できる。
【発明を実施するための形態】
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。
【0007】
実施例1
Cabojet300(CABOT社染料自己分散顔料) (15gr)
2−エチル−1、3ヘキサンジオール (6gr)
1,6ヘキサンジオール (10gr)
グリセリン (10gr)
ジエチレングリコールモノブチルエーテル (3gr),
スノーテックスEG−ST(シリカゾル日産化学社製) (10gr)
エチルアルコール (5gr)
蒸留水 (41gr)
上記の材料を秤量してビーカーに入れ、よく攪拌して均一な溶液を調整した。
得られたインクをポアサイズ0.5ミクロンのメンブランフィルターを用いて加圧ろ過を行い、黒色のインク組成物を得た。
インクジェット吐出装置として株式会社トライテック社製のPatterning Jetを用いた。
プリントヘッドはコニカミノルタ製KM512を用いた。各種の記録用紙にテストパターンを印刷し、画像の濃度及び耐マーカー性を測定評価した。当該耐マーカー性は印刷の1分後にぺんてる社製イエロー蛍光ペンHandy Linesでこすり、汚れ具合を評価した。光学濃度は100%のベタ印刷部をマクベス反射濃度計RD−918を用いて測定した。いずれの場合も高い画像濃度と優れた耐マーカー性(注1)を示した。

【0008】
比較例1〜2
比較例として以下に示す組成で実施例1と同様な方法でインク組成物を調整した。
実施例1と同様の
インクジェット吐出装置を用いて各種の記録紙に印刷。同様な方法で画像濃度と耐マーカー性を評価した。結果を以下の表に示した。
比較例▲1▼
Cabojet300 15gr
2−エチル−1,3ヘキサンジオール 5gr
グリセリン 20gr
エチルアルコール 5gr
1,5ペンタンジオール 5gr
蒸留水 50gr
比較例▲2▼
Bonjet Black 891−L 20gr
グリセリン 10gr
トリエチレングリコール 10gr
ペトリオール 10gr
トリエチレングリコールモノメチルエーテル 10gr
蒸留水 40gr

【0009】
実施例2〜5
実施例2〜5として以下に示す組成で実施例1と同様な方法でインク組成物を調整し、同様に各種記録紙に印刷し、画像濃度と耐マーカー性を評価した。以下に組成と評価結果を示すいずれも優れた画像濃度を示した。インクジェット吐出装置はトライテック社のOne Pass Jetを用いた。
プリントヘッドは京セラ社製を使用し、600DPIで印刷した。
【0010】
実施例2
イソプロピルアルコール (15gr)
2−エチル−1,3−ヘキサンジオール (5gr)
1.6−ヘキサンジオール (10gr)
トリエチレングリコール (10gr)
シリカゾル(スノーテックスNPC−ST:日産化学製) (20gr)
ビスヒドロキシエチルスルホン(BHES−50:明成化学工業製)(5gr)
2.4.7.9テトラメチ−5−デシン4.7ジオールの酸化エチレン付加体
(アセチレノールE−40:川研ファインケミカル製) (0.1gr)
FR−700ES(20%ナイロン樹脂溶液 水40%,アルコール40%:株式会社鉛市製) (1gr)
Water Black 191−L(オリエント化学工業社製) (3gr)
CAB−O−JET 352K(Cabot製) (4gr)
蒸留水 (27gr)
【0011】
実施例3
エチルアルコール (5gr)
2−エチル−1,3−ヘキサンジオール (6gr)
1,6−ヘキサンジオール (15gr)
ジメチルイミダゾリジノン (5gr)
グリセリン (5gr)
アルミナゾルー520(日産化学製) (20gr)
蒸留水 (36gr)
パオゲンレジン(第一工業製薬社製) (2gr)
2.4.7.9テトラメチル−5−デシン4.7ジオール(アセチレノールE−40) (0.1gr)
SOLSPERSE27000(LUBRIZOL社製) (0.2gr)
PRO−JET Fast Magenta 1(富士フィルム社製)(1gr)
Smart Magenta3122BA(SENSIENT社) (6gr)
【0012】
実施例4
イソプロピルアルコール (5gr)
2−エチル−1,3−ヘキサンジオール (6gr)
1,6−ヘキサンジオール (14gr)
トリエチレングリコールモノブチルエーテル (12gr)
シリカゾルEG−ST (15gr)
蒸留水 (35gr)
ガンマブチロラクトン (3gr)
ビスヒドロキシエチルスルホン(BHES−40) (3gr)
CAB−O−JET450C(Cabot 社製) (6gr)
PRO−JET Fast Cyan2(富士フィルム社製) (1gr)
【0013】
実施例5
エチルアルコール (5gr)
2−エチル−1,3−ヘキサンジオール (3gr)
1,6−ヘキサンジオール (10gr)
ジエチレングリコールモノブチルエーテル (3gr)
トリエタノールアミン (2gr)
シリカゾルNPC−ST (15gr)
アルミナゾル200 (5gr)
蒸留水 (50gr)
アセチレノールE−40(川研ファインケミカル社) (0.1gr)
SOLSPERSE12000(Lubrizol社製) (0.3gr)
CAB−O−JET270Y( CABOT社製) (7gr)

【0014】
実施例2〜5に示したイエロー、シアン、マゼンダ、ブラックの4色のインク組成物を用いて、実施例1と同様のトライテック社製Patterning Jetを用いて4色インクを同時搭載し、財団法人日本規格協会発行の高精細カラーディジタル標準画像データISOIJIS−SCIFサンプル画像N5Aを各種記録紙に印刷したところ、いずれも画像のにじみの無い、鮮明な画像が得られた。
印刷1分後に指でこすって、耐摩擦性を評価した結果を以下に示す。


【特許請求の範囲】
【請求項1】
(1)シリカゾル及び/またはアルミナゾルと,(2)水に分散又は溶解する着色剤と,(3)水と,(4)沸点が180℃(760mmHg)以上の水又はアルコールと混和性のある有機溶剤と、を主成分とするインクジェット用インク組成物において、前記(4)が2−エチル−1.3−ヘキサンジオール及び1.6−ヘキサンジオールを含有することを特徴とするインクジェット記録用インク組成物
【請求項2】
前記(4)が、さらにジエチレングリコールモノブチルエーテルまた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ことを特徴とする請求項1記載のインクジェット記録用インク組成物
【請求項3】
前記(2)の着色剤が、水に溶解する染料と、水に分散する自己分散型顔料とを併用することを特徴とするインクジェット記録用インク組成物

【公開番号】特開2012−177063(P2012−177063A)
【公開日】平成24年9月13日(2012.9.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−55920(P2011−55920)
【出願日】平成23年2月25日(2011.2.25)
【出願人】(510152002)
【Fターム(参考)】