水性顔料インク
【課題】 低コストで得られるとともに吐出安定性に優れ、十分な濃度の画像を紙媒体に形成することが可能な水性顔料インクを提供することにある。
【解決手段】水、顔料、および水溶性高分子化合物を含有する水性顔料インクである。前記水性顔料インク中における前記顔料の量は、５ｗｔ％未満である。前記水性顔料インクは、コーンプレート型粘度計を用いて測定された２５℃の粘度（ｍＰａ・ｓ）が以下の関係を満たす。
０≦（ＶB−ＶA）／ＶB＜０．０５
ＶC／ＶA≧１．５
３ｍＰａ・ｓ≦ＶA≦１５ｍＰａ・ｓ
ここで、
ＶAは、５０ｒｐｍの回転数で測定された粘度であり
ＶBは、２．５ｒｐｍの回転数で測定された粘度であり、
ＶCは、前記水性顔料インクに対して０．５ｗｔ％の塩化カルシウムを加えて５０ｒｐｍの回転数で測定された粘度である。
【解決手段】水、顔料、および水溶性高分子化合物を含有する水性顔料インクである。前記水性顔料インク中における前記顔料の量は、５ｗｔ％未満である。前記水性顔料インクは、コーンプレート型粘度計を用いて測定された２５℃の粘度（ｍＰａ・ｓ）が以下の関係を満たす。
０≦（ＶB−ＶA）／ＶB＜０．０５
ＶC／ＶA≧１．５
３ｍＰａ・ｓ≦ＶA≦１５ｍＰａ・ｓ
ここで、
ＶAは、５０ｒｐｍの回転数で測定された粘度であり
ＶBは、２．５ｒｐｍの回転数で測定された粘度であり、
ＶCは、前記水性顔料インクに対して０．５ｗｔ％の塩化カルシウムを加えて５０ｒｐｍの回転数で測定された粘度である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに記載する実施形態は、一般的には水性顔料インクに関する。
【背景技術】
【０００２】
水を含む媒体に顔料が分散された水性顔料インクには、通常、水の揮発を抑えるための保湿剤が含有されている。水の揮発による粘度上昇を抑制するための粘度調整剤もまた、水性顔料インクに含有されるのが一般的である。
【０００３】
保湿剤としては多価アルコールなどが用いられ、粘度調整剤としては水溶性有機溶媒が用いられている。多価アルコールは、紙媒体の主成分であるセルロースとの相性がよく、水溶性有機溶媒は紙への浸透性が高い。このため、水性顔料インクは紙媒体の内部に容易に浸透し、インク中の顔料は紙媒体の表面に残りにくい。所望の濃度の画像を紙媒体に形成できる水性顔料インクを得るには、紙媒体中への浸透を考慮した量で、顔料を含有させることが必要とされていた。
【０００４】
インクの製造コストを削減するためには、顔料の含有量を低減することが求められる。しかしながら、顔料の含有量が少なく、紙媒体に十分な濃度の画像を形成できる水性顔料インクは、未だ得られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開２００５／０２０４９５７
【特許文献２】米国特許第５，７４６，８１８号
【特許文献３】特許第３７６０６２１号公報
【特許文献４】特開２００６−１５９４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、低コストで得られるとともに吐出安定性に優れ、十分な濃度の画像を紙媒体に形成することが可能な水性顔料インクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態によれば、水性顔料インクは、水、顔料、および水溶性高分子化合物を含有する。前記水性顔料インクにおける前記顔料の量は、５ｗｔ％未満である。前記水性顔料インクは、コーンプレート型粘度計を用いて測定された２５℃の粘度（ｍＰａ・ｓ）が以下の関係を満たす。
【０００８】
０≦（ＶB−ＶA）／ＶB＜０．０５
ＶC／ＶA≧１．５
３ｍＰａ・ｓ≦ＶA≦１５ｍＰａ・ｓ
ここで、
ＶAは、５０ｒｐｍの回転数で測定された粘度であり、
ＶBは、２．５ｒｐｍの回転数で測定された粘度であり、
ＶCは、前記水性顔料インクに対して０．５ｗｔ％の塩化カルシウムを加えて５０ｒｐｍの回転数で測定された粘度である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態を具体的に説明する。
【００１０】
水性顔料インクが紙媒体上に吐出された際、紙媒体の内部への顔料の浸透を抑制できれば、紙媒体上での画像濃度は高められる。紙媒体内部へのインクの浸透はインクの粘度に関連し、水性顔料インクの粘度が高くなると紙媒体へのインクの浸透は抑制される。その結果、水性顔料インク中の顔料は紙媒体の表面近傍に留まって、得られる画像濃度を高めることができる。
【００１１】
また、インクジェットプリントヘッドから安定に吐出するためには、水性顔料インクは、ヘッド駆動時における粘度と静置時における粘度との差が小さいことが求められる。すなわち、粘度のせん断力依存性の小さなインクであれば、ヘッドから安定して吐出することができる。
【００１２】
こうした点に着目して鋭意検討した結果、本発明者らは、水性顔料インクの粘度に以下の関係を見出した。粘度は、コーンプレート型粘度計を用いて測定された２５℃における値である。
【００１３】
０≦（ＶB−ＶA）／ＶB＜０．０５ 式１
ＶC／ＶA≧１．５ 式２
３ｍＰａ・ｓ≦ＶA≦１５ｍＰａ・ｓ 式３
ＶAは、５０ｒｐｍの回転数で測定された粘度である。ＶAは、与えられるせん断力が強い場合、例えばヘッド駆動時における水性顔料インクの粘度である。ヘッドから吐出されて紙媒体に接触するまでの水性顔料インクの粘度が、ＶAに相当する。インクジェットインクの粘度は、通常２５℃で３〜１５ｍＰａ・ｓの範囲内である。式３に示されるように、ＶAが３〜１５ｍＰａ・ｓの範囲内に規定されるので、本実施形態の水性顔料インクは、インクジェット記録用に用いることができる。本実施形態の水性顔料インクは、ペン等の筆記具用として用いてもよい。
【００１４】
ＶBは、２．５ｒｐｍの回転数で測定された粘度である。ＶBは、与えられるせん断力が弱い場合、例えば静置時における水性顔料インクの粘度である。一般的に、インクジェットインクではＶB≧ＶAである。式１は、せん断力の違いによる粘度差が５％未満であることを示している。したがって、式１の関係を満たす水性顔料インクは、粘度のせん断力依存性が小さい。
【００１５】
なお、せん断力の違いによる粘度差が５％以上のインクは、インクジェットプリントヘッドから吐出させることが困難となる。せん断力の違いによる粘度差が５％以上のインクを筆記具に用いた場合には、ペン先への固着等が生じる。こうした不都合を避けるために、本実施形態においては、（ＶB−ＶA）／ＶBは０．０５未満に規定される。
【００１６】
（ＶB−ＶA）／ＶBは、０．０４２以下が好ましい。
【００１７】
ＶCは、０．５ｗｔ％の塩化カルシウムを含有する水性顔料インクを、５０ｒｐｍの回転数で測定して得られた粘度である。
【００１８】
紙媒体には、通常、カルシウムイオンが含有されている。本発明者らは、０．５ｗｔ％の塩化カルシウムを水性顔料インクに配合することによって、紙媒体に接触した直後の水性顔料インクの状況を模擬的に得た。ＶCは、紙媒体に接触した後の水性顔料インクの粘度に相当する。
【００１９】
ＶC／ＶAが大きいほど、紙媒体に浸透しにくいインクとなる。ＶC／ＶAは２以上が好ましい。ＶCの上限は、インク自体の粘度にもよるが、６０ｍＰａ・ｓ程度であることから、ＶC／ＶAの上限は２０程度と算出される。
【００２０】
上記式２の関係を満たす水性顔料インクは、紙媒体に接触して粘度が上昇し、紙媒体に接触する前の粘度の１．５倍以上になる。紙媒体中のカルシウムイオンとの反応によって、水性顔料インクのゲル化が促されて粘度が上昇したことを意味する。紙媒体中へのインクの浸透を抑制して高い濃度の画像を紙媒体に形成するためには、ＶC／ＶAは１．５以上でなければならない。
【００２１】
本実施形態の水性顔料インクが紙媒体に吐出された際には、顔料は紙媒体中に浸透せずに表面近傍に留まる。インク中の顔料は、ほぼ全てが発色に寄与する。このため、インク中に含有される顔料の量を通常の水性顔料インクより低減しても、十分な濃度の画像を形成することができる。しかも、本実施形態の水性顔料インクは、粘度のせん断力依存性が小さいことから、インクジェットプリントヘッドから安定して吐出することが可能である。
【００２２】
なお、本明細書において、紙媒体とは、一般的には、印刷されることを目的に使用される紙製の媒体をさす。紙媒体は、印刷特性を高めるための材料が塗布されたアート紙やコート紙などの塗工用紙と、紙自体の特性を生かした非塗工用紙とに大別される。紙媒体は、本、書籍、新聞、包装、およびプリンター用紙など、種々の用途に用いられる。また、段ボール、紙製の容器、およびボール紙などの厚紙も紙媒体に含まれる。例えば、オフィスや家庭で使用する複写機、プリンターに使用されるコピー用紙のような、いわゆる普通紙は、典型的な紙媒体である。
【００２３】
本実施形態の水性顔料インクは、紙媒体に接触すると粘度が増加する。こうした特性は、カルシウムイオンとの反応によりゲル化する水溶性高分子化合物を配合することによって得られた。所望の作用を発揮して、いわゆる紙上ゲル化剤として作用する水溶性高分子化合物は、本発明者らによって見出された。
【００２４】
したがって、本実施形態にかかる水性顔料インクは、水および顔料に加えて、水溶性高分子化合物を含有する。
【００２５】
水としては、例えば純水や超純水を用いることができる。水性顔料インクにおける水の量は特に限定されないが、水が過剰に含有されるとカール等が生じて紙媒体が変形するおそれがある。水の量がインク全量の７０ｗｔ％未満であれば、紙媒体の変形を避けることができる。水性顔料インク中における水の量は、６０ｗｔ％未満がより好ましく、５０ｗｔ％未満が最も好ましい。
【００２６】
水性顔料インクには、水に加えて、粘度調整剤が含有されることが好ましい。粘度調整剤を配合することによって、インクの保存性安定性に加えて、保湿性および脱泡性を高めることもできる。インクジェットプリントヘッドからのインクの吐出安定性も、よりいっそう高められる。
【００２７】
粘度調整剤としては、例えば、ポリエチレングリコール、グリセリン、およびグリコールエーテルなどが挙げられる。本実施形態の水性顔料インク中における粘度調整剤の量は、例えば、１〜５０ｗｔ％程度とすることができる。こうした範囲内で粘度調整剤がインク中に含有されていれば、何等不都合を伴なうことなく所望の効果を得ることができる。
【００２８】
顔料としては、例えば、アゾ顔料（アゾレーキ顔料、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料などを含む）、多環式顔料（例えば、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料など）、染料キレート（例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレートなど）、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、およびアニリンブラックなどを使用できる。
【００２９】
ブラックインクとして使用されるカーボンブラックとしては、具体的には、Ｎｏ．２３００，Ｎｏ．９００，ＭＣＦ８８，Ｎｏ．３３，Ｎｏ．４０，Ｎｏ．４５，Ｎｏ．５２，ＭＡ７，ＭＡ８，ＭＡ１００，Ｎｏ２２００Ｂ等（三菱化学製）、Ｒａｖｅｎ５７５０，Ｒａｖｅｎ５２５０，Ｒａｖｅｎ５０００，Ｒａｖｅｎ３５００，Ｒａｖｅｎ１２５５，Ｒａｖｅｎ７００等（コロンビア社製）、Ｒｅｇａｌ ４００Ｒ，Ｒｅｇａｌ ３３０Ｒ，Ｒｅｇａｌ ６６０Ｒ，Ｍｏｇｕｌ Ｌ，Ｍｏｎａｒｃｈ ７００，Ｍｏｎａｒｃｈ ８００，Ｍｏｎａｒｃｈ ８８０，Ｍｏｎａｒｃｈ９００，Ｍｏｎａｒｃｈ １０００，Ｍｏｎａｒｃｈ １１００，Ｍｏｎａｒｃｈ １３００，Ｍｏｎａｒｃｈ １４００等（キャボット社製）、Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ ＦＷ１，Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ ＦＷ２，Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ ＦＷ２Ｖ，Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ ＦＷ１８，Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ ＦＷ２００， Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ Ｓ１５０，Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ Ｓ１６０，Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ Ｓ１７０，Ｐｒｉｎｔｅｘ ３５，Ｐｒｉｎｔｅｘ Ｕ，ＰｒｉｎｔｅｘＶ，Ｐｒｉｎｔｅｘ １４０Ｕ，Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ ６，Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ ５，Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ ４Ａ，Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ ４等（デグッサ社製）などが挙げられる。
【００３０】
イエローインクに使用される顔料としては、具体的には、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ２，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ３，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １２，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １３，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １４Ｃ，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １６，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １７，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ７３，Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ７４，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ７５，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ８３，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ９３，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ９５，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ９７，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ９８，Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＹｅｌｌｏｗ １０９，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １１０，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １１４，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １２８， Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １２９，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １３８，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５１，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５４，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５５，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １８０，およびＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １８５等が挙げられる。
【００３１】
マゼンタインクに使用される顔料としては、具体的には、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ５，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ７，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １２，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ４８（Ｃａ），Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ４８（Ｍｎ），Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ５７（Ｃａ），Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ５７：１，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １１２，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １２２，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １２３，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １６８，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １８４，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２０２，およびＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ１９等が挙げられる。
【００３２】
シアンインクに使用される顔料としては、具体的には、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ ２，Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ ３，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：３，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：４，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：３４，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １６，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ ２２，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ ６０，Ｃ．Ｉ．Ｖａｔ Ｂｌｕｅ ４，およびＣ．Ｉ．Ｖａｔ Ｂｌｕｅ ６０が挙げられる。
【００３３】
顔料の平均粒径は１０〜３００ｎｍ程度の範囲内であることが好ましい。こうした範囲内であれば、インクジェット記録装置において使用する際、プリントヘッドの目詰まりを生じることがない。さらに顔料の平均粒径は、１０〜２００ｎｍ程度の範囲内であることが好ましい。
【００３４】
顔料の平均粒径は、動的光散乱法を用いた粒度分布計を用いて測定することができる。粒度分布計としては、例えば、ＨＰＰＳ（マルバーン社）が挙げられる。
【００３５】
顔料は、顔料分散体の状態で用いることができる。顔料分散体は、例えば、分散剤により水やアルコールなどに顔料を分散させて調製することができる。分散剤としては、例えば、界面活性剤、水溶性樹脂、および非水溶性樹脂などが挙げられる。あるいは、自己分散顔料として用いてもよい。
【００３６】
自己分散顔料とは、分散剤なしに水等に分散可能な顔料であり、顔料に表面処理を施して、カルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、およびスルホン基の少なくとも一種の官能基またはその塩を結合させた顔料である。表面処理としては、例えば、真空プラズマ処理、ジアゾカップリング処理、および酸化処理等が挙げられる。所定の表面処理を施すことによって、官能基または官能基を含んだ分子を顔料の表面にグラフトさせる。こうして、自己分散顔料が得られる。
【００３７】
他の顔料分散体中の顔料と比較して自己分散顔料は、水中での分散安定性に優れるとともに、紙媒体への吸着力が高い。このため、自己分散顔料が含有されたインクは、より高品質な画像を形成することができる。
【００３８】
本実施形態においては、水性顔料インク中における顔料の量は、５ｗｔ％未満に規定される。５ｗｔ％以上の場合には、コストを削減することができないのに加えて、ヘッド内部等での目詰まりが発生しやすくなる。顔料の量は、水性顔料インクの４ｗｔ％未満がより好ましく、３ｗｔ％未満が最も好ましい。水性顔料インク中には、１．５ｗｔ％以上の顔料が含有されるのが一般的である。
【００３９】
本実施形態の水性顔料インクには、水溶性高分子化合物が含有される。一般的には、水溶性高分子化合物が含有されると、インクのせん断力依存性は高められる。本実施形態の水性顔料インクに含有される水溶性高分子化合物は、インク粘度のせん断力依存性を高めることなく、紙媒体中のカルシウムイオンと反応してインクのゲル化を促進する。
【００４０】
かかる水溶性高分子化合物は、例えば、低メトキシルペクチン（以下、ＬＭペクチンと称する）である。ＬＭペクチンは、ガラクツロン酸部のエステル化度が５０％未満のペクチンであり、紙媒体中のカルシウムイオンとの反応性（ゲル化性）に優れている。
【００４１】
これは、カルシウムイオンとの反応が、ウロン酸部のカルボキシル基によって起こるためである。水性顔料インクにおけるＬＭペクチンの含有量は、０．０２ｗｔ％を超え、かつ０．３ｗｔ％未満に規定される。ＬＭペクチンの量が少なすぎる場合には、カルシウムイオンとの反応が、インクのゲル化を促進するのに十分には生じない。このため、紙媒体内部へのインクの浸透を抑制するという効果を得ることができない。一方、ＬＭペクチンが多すぎる場合には、インクの粘度が大きくなる。ＶAおよびＶBが比較的大きくなって、（ＶB−ＶA）／ＶBが０．０５以上となる。すなわち、上記式１が満たされない。ＬＭペクチンの重量平均分子量等に応じて、適切な量で配合することが望まれる。ＬＭペクチンの重量平均分子量は、特に制限されない。
【００４２】
ＬＭペクチンの量は、水性顔料インクの０．２ｗｔ％未満が好ましく、０．１５ｗｔ％未満がより好ましい。
【００４３】
ＬＭペクチンとしては天然系の化合物が望ましいが、これに限定されない。例えば、所望のウロン酸配列として、ゲル化性等をコントロールするように合成されたポリウロン酸複合体化合物を用いてもなんら問題はない。
【００４４】
本実施形態にかかる水性顔料インクは、例えば、顔料分散体と水とを混合し、所定量の水溶性高分子化合物を加えて調製することができる。
【００４５】
インクの吐出性能や浸透性など、最適な特性条件に調整するために、界面活性剤を配合してもよい。
【００４６】
界面活性剤としては、例えば、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、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル、ポリオキシアルキレン多環フェニルエーテル、グリセリン脂肪酸エステル、およびジメチロールヘプタンＥＯ付加物などが挙げられる。
【００４７】
さらに、アセチレングリコール系界面活性剤またはフッ素系界面活性剤を用いることもできる。アセチレングリコール系界面活性剤としては、例えば２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール、３，６−ジメチル−４−オクチンー３，６−ジオール、および３，５−ジメチル−１−ヘキシン−３−オール等が挙げられる。具体的には、サーフィノール１０４、８２、４６５、４８５あるいはＴＧ等（エアープロダクツ社製）である。
【００４８】
フッ素系界面活性剤としては、例えばパーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物、パーフルオロアルキルアミンオキシド、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、およびパーフルオロアルキルスルホン酸等が挙げられる。具体的にはメガファックＦ−４４３、Ｆ−４４４、Ｆ−４７０、Ｆ−４９４（大日本インキ化学工業社）、ノベックＦＣ−４３０、ＦＣ−４４３０（３Ｍ社）、サーフロンＳ−１４１、Ｓ−１４５、Ｓ−１１１Ｎ、Ｓ−１１３（セイミケミカル社）である。
【００４９】
これらの界面活性剤は、インク１００重量部に対して１重量部程度で含有されていれば、所望の効果を発揮することができる。しかも、何等不都合を伴なうこともない。
【００５０】
必要に応じて、ｐＨ調整剤、防腐剤・防かび剤等の添加剤を配合することができる。ｐＨ調整剤としては、例えば、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二ナトリウム、および水酸化ナトリウム等が挙げられる。
【００５１】
防腐剤・防かび剤としては、例えば、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム、２−ピリジンチオール−１−オキサイドナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、および１，２−ジベンズイソチアゾリン−３−オン（ＩＣＩ社のプロキセルＣＲＬ、プロキセルＢＤＮ、プロキセルＧＸＬ、プロキセルＸＬ−２、プロキセルＴＮ（いずれも登録商標））などを使用することができる。
【００５２】
こうした添加剤を配合することによって、得られる画像の品質や保存安定性がさらに高められる。
【００５３】
またさらに、インクとしての特性を向上させるための目的に応じた添加剤、例えば浸透剤等を配合することができる。添加剤の配合量は、水に溶解あるいは分散する範囲内で適宜選択すればよい。例えば難溶性の添加剤は、可溶化剤等と併用して用いることができる。いずれの添加剤も、上述した顔料の分散安定性を損なわない範囲で添加されることが望まれる。
【００５４】
以下に、水性顔料インクの具体例を示す。
【００５５】
下記表１に示す処方で各成分を混合して、水性顔料インクを調製した。下記表１中の数値は、各成分の質量部を示している。界面活性剤としてサーフィノール４６５（日信化学工業社製）を用いた。ＬＭペクチンは、ＧＥＮＵ ｐｅｃｔｉｎ ｔｙｐｅ ＬＭ−１０４ＡＳ−Ｊ（三晶社製）である。
【００５６】
顔料分散体は、自己分散型顔料の分散体（ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ−３００、Ｃａｂｏｔ社製）である。この自己分散型顔料の分散体においては、表面に官能基を有する顔料が水中に分散されている。顔料分散体における顔料の含有量（固形分）は、１５ｗｔ％である。下記表１には、水と顔料とを含む顔料分散体の量として記載されている。
【表１】
【００５７】
粘度調整剤（ＶＣ１およびＶＣ２）は、それぞれ以下の化合物である。
【００５８】
ＶＣ１：ＰＥＧ２００（三洋化成製）
ＶＣ２：グリセリンン
最後に１μｍのメンブレンフィルターでろ過して、水性顔料インクを得た。下記表２には、水性顔料インク中におけるＬＭペクチンのｗｔ％をまとめる。
【表２】
【００５９】
各水性顔料インクにおける顔料の含有量は、下記表３に示すとおりとなる。
【表３】
【００６０】
得られた水性顔料インクについて、コーンプレート型粘度計を用いて粘度を測定した。粘度計は、ＶＩＳＣＯＭＥＴＥＲ ＴＶ−２２（東機産業社製）である。０．８°×Ｒ２４のコーンロータを用いて、２５℃における各水性顔料インクの粘度を所定の回転数で測定した。
【００６１】
５０ｒｐｍの回転数で測定してＶAを得、２．５ｒｐｍの回転数で測定してＶBを得た。
【００６２】
さらに、各水性顔料インクに対して０．５ｗｔ％の塩化カルシウムを加えて、５０ｒｐｍの回転数で測定してＶCを得た。
【００６３】
測定値（ＶA，ＶB，ＶC）を用いて、（ＶB−ＶA）／ＶBおよびＶC／ＶAを算出した。その結果を、測定値とともに下記表４にまとめる。
【表４】
【００６４】
得られた水性顔料インクについて、吐出安定性および画像濃度を調べた。評価方法は、それぞれ以下のとおりである。
【００６５】
（吐出安定性）
ＣＦ１ヘッド（型番）（東芝テック社製）を搭載したインクジェット記録装置を用いて、普通紙に連続印字を行なった。普通紙としては、東芝コピーペーパーを使用した。印字直後、画像の乱れおよびかすれの有無を目視により調べ、以下の基準で安定性を判断した。なお、ＡまたはＢであれば、実質上問題ないレベルである。
【００６６】
Ａ:かすれ等の発生なし
Ｂ:実質上問題ないレベルで、かすれが発生
Ｃ:吐出不良あり、実用にならないレベル
（画像濃度）
前述のインクジェット記録装置を用いて普通紙にベタ画像を形成し、その濃度を測定した。１画素を形成するために、１つのノズルから４ｐｌ（ピコリットル）のインクを連続的に３滴吐出させて、同一位置に着弾させる。６００ｄｐｉ（ドット／インチ）で、１ｃｍ2のベタ画像を形成した。普通紙としては、東芝コピーペーパーを準備した。得られた印刷物を1日間放置した後、分光濃度計（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）を用いて画像濃度を測定した。画像濃度の判断基準は、以下のとおりである。
【００６７】
良：画像濃度１．２以上
不良：画像濃度１．２未満
得られた結果を、費用効果性とともに下記表５にまとめる。費用効果性は、インク中における顔料の含有量で評価した。含有量が５．０ｗｔ％未満であれば、費用効果性は良とし、５．０ｗｔ％以上の場合には不良とした。
【表５】
【００６８】
また、各水性顔料インクを６５℃の恒温槽に保管し、１週間経過後の粘度変化率を調べた。いずれのインクも粘度変化率は±１０％未満であり、保存安定性は良好であることが確認された。
【００６９】
上記表５に示されるように、Ｎｏ．９のインクは吐出安定性が劣っている。上記表４に示されるように（ＶB−ＶA）／ＶBが０．０８３と大きい。このＮｏ．９のインクにおいては、ＬＭペクチンの含有量が多すぎることが上記表２に示されている。
【００７０】
Ｎｏ．１０のインクは、画像濃度が劣っている。上記表４に示されるようにＶC／ＶAが１．４６と小さい。このＮｏ．１０のインクにおいては、ＬＭペクチンの含有量が少なすぎることが上記表２に示されている。
【００７１】
Ｎｏ．１１〜１４のインクは、画像濃度と費用効果性とを両立することができない。上記表２に示されるように、Ｎｏ．１１〜１４のインクは、いずれもＬＭペクチンが含有されていない。Ｎｏ．１２，１３のインクは、顔料の含有量が５．０ｗｔ％を超えていることが上記表３に示されている。
【００７２】
Ｎｏ．１〜８の水性顔料インクは、いずれも（ＶB−ＶA）／ＶBは０.０５未満であり、ＶC／ＶAは１．５以上である。水溶性高分子化合物としてのＬＭペクチンが所定の量で含有されているので、粘度の条件を満たすことができた。これに加えて、Ｎｏ．１〜８のインクにおいては、顔料の含有量は５ｗｔ％未満である。
【００７３】
こうした条件を全て備えているので、吐出安定性に優れるとともに費用効果性の高い水性顔料インクが得られた。しかも、かかるインクは、高品質の画像を紙媒体に形成することができる。
【００７４】
本発明の実施形態の水性顔料インクは、低コストで得られるとともに吐出安定性に優れ、十分な濃度の画像を紙媒体に形成することが可能である。
【００７５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【技術分野】
【０００１】
ここに記載する実施形態は、一般的には水性顔料インクに関する。
【背景技術】
【０００２】
水を含む媒体に顔料が分散された水性顔料インクには、通常、水の揮発を抑えるための保湿剤が含有されている。水の揮発による粘度上昇を抑制するための粘度調整剤もまた、水性顔料インクに含有されるのが一般的である。
【０００３】
保湿剤としては多価アルコールなどが用いられ、粘度調整剤としては水溶性有機溶媒が用いられている。多価アルコールは、紙媒体の主成分であるセルロースとの相性がよく、水溶性有機溶媒は紙への浸透性が高い。このため、水性顔料インクは紙媒体の内部に容易に浸透し、インク中の顔料は紙媒体の表面に残りにくい。所望の濃度の画像を紙媒体に形成できる水性顔料インクを得るには、紙媒体中への浸透を考慮した量で、顔料を含有させることが必要とされていた。
【０００４】
インクの製造コストを削減するためには、顔料の含有量を低減することが求められる。しかしながら、顔料の含有量が少なく、紙媒体に十分な濃度の画像を形成できる水性顔料インクは、未だ得られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開２００５／０２０４９５７
【特許文献２】米国特許第５，７４６，８１８号
【特許文献３】特許第３７６０６２１号公報
【特許文献４】特開２００６−１５９４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、低コストで得られるとともに吐出安定性に優れ、十分な濃度の画像を紙媒体に形成することが可能な水性顔料インクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態によれば、水性顔料インクは、水、顔料、および水溶性高分子化合物を含有する。前記水性顔料インクにおける前記顔料の量は、５ｗｔ％未満である。前記水性顔料インクは、コーンプレート型粘度計を用いて測定された２５℃の粘度（ｍＰａ・ｓ）が以下の関係を満たす。
【０００８】
０≦（ＶB−ＶA）／ＶB＜０．０５
ＶC／ＶA≧１．５
３ｍＰａ・ｓ≦ＶA≦１５ｍＰａ・ｓ
ここで、
ＶAは、５０ｒｐｍの回転数で測定された粘度であり、
ＶBは、２．５ｒｐｍの回転数で測定された粘度であり、
ＶCは、前記水性顔料インクに対して０．５ｗｔ％の塩化カルシウムを加えて５０ｒｐｍの回転数で測定された粘度である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態を具体的に説明する。
【００１０】
水性顔料インクが紙媒体上に吐出された際、紙媒体の内部への顔料の浸透を抑制できれば、紙媒体上での画像濃度は高められる。紙媒体内部へのインクの浸透はインクの粘度に関連し、水性顔料インクの粘度が高くなると紙媒体へのインクの浸透は抑制される。その結果、水性顔料インク中の顔料は紙媒体の表面近傍に留まって、得られる画像濃度を高めることができる。
【００１１】
また、インクジェットプリントヘッドから安定に吐出するためには、水性顔料インクは、ヘッド駆動時における粘度と静置時における粘度との差が小さいことが求められる。すなわち、粘度のせん断力依存性の小さなインクであれば、ヘッドから安定して吐出することができる。
【００１２】
こうした点に着目して鋭意検討した結果、本発明者らは、水性顔料インクの粘度に以下の関係を見出した。粘度は、コーンプレート型粘度計を用いて測定された２５℃における値である。
【００１３】
０≦（ＶB−ＶA）／ＶB＜０．０５ 式１
ＶC／ＶA≧１．５ 式２
３ｍＰａ・ｓ≦ＶA≦１５ｍＰａ・ｓ 式３
ＶAは、５０ｒｐｍの回転数で測定された粘度である。ＶAは、与えられるせん断力が強い場合、例えばヘッド駆動時における水性顔料インクの粘度である。ヘッドから吐出されて紙媒体に接触するまでの水性顔料インクの粘度が、ＶAに相当する。インクジェットインクの粘度は、通常２５℃で３〜１５ｍＰａ・ｓの範囲内である。式３に示されるように、ＶAが３〜１５ｍＰａ・ｓの範囲内に規定されるので、本実施形態の水性顔料インクは、インクジェット記録用に用いることができる。本実施形態の水性顔料インクは、ペン等の筆記具用として用いてもよい。
【００１４】
ＶBは、２．５ｒｐｍの回転数で測定された粘度である。ＶBは、与えられるせん断力が弱い場合、例えば静置時における水性顔料インクの粘度である。一般的に、インクジェットインクではＶB≧ＶAである。式１は、せん断力の違いによる粘度差が５％未満であることを示している。したがって、式１の関係を満たす水性顔料インクは、粘度のせん断力依存性が小さい。
【００１５】
なお、せん断力の違いによる粘度差が５％以上のインクは、インクジェットプリントヘッドから吐出させることが困難となる。せん断力の違いによる粘度差が５％以上のインクを筆記具に用いた場合には、ペン先への固着等が生じる。こうした不都合を避けるために、本実施形態においては、（ＶB−ＶA）／ＶBは０．０５未満に規定される。
【００１６】
（ＶB−ＶA）／ＶBは、０．０４２以下が好ましい。
【００１７】
ＶCは、０．５ｗｔ％の塩化カルシウムを含有する水性顔料インクを、５０ｒｐｍの回転数で測定して得られた粘度である。
【００１８】
紙媒体には、通常、カルシウムイオンが含有されている。本発明者らは、０．５ｗｔ％の塩化カルシウムを水性顔料インクに配合することによって、紙媒体に接触した直後の水性顔料インクの状況を模擬的に得た。ＶCは、紙媒体に接触した後の水性顔料インクの粘度に相当する。
【００１９】
ＶC／ＶAが大きいほど、紙媒体に浸透しにくいインクとなる。ＶC／ＶAは２以上が好ましい。ＶCの上限は、インク自体の粘度にもよるが、６０ｍＰａ・ｓ程度であることから、ＶC／ＶAの上限は２０程度と算出される。
【００２０】
上記式２の関係を満たす水性顔料インクは、紙媒体に接触して粘度が上昇し、紙媒体に接触する前の粘度の１．５倍以上になる。紙媒体中のカルシウムイオンとの反応によって、水性顔料インクのゲル化が促されて粘度が上昇したことを意味する。紙媒体中へのインクの浸透を抑制して高い濃度の画像を紙媒体に形成するためには、ＶC／ＶAは１．５以上でなければならない。
【００２１】
本実施形態の水性顔料インクが紙媒体に吐出された際には、顔料は紙媒体中に浸透せずに表面近傍に留まる。インク中の顔料は、ほぼ全てが発色に寄与する。このため、インク中に含有される顔料の量を通常の水性顔料インクより低減しても、十分な濃度の画像を形成することができる。しかも、本実施形態の水性顔料インクは、粘度のせん断力依存性が小さいことから、インクジェットプリントヘッドから安定して吐出することが可能である。
【００２２】
なお、本明細書において、紙媒体とは、一般的には、印刷されることを目的に使用される紙製の媒体をさす。紙媒体は、印刷特性を高めるための材料が塗布されたアート紙やコート紙などの塗工用紙と、紙自体の特性を生かした非塗工用紙とに大別される。紙媒体は、本、書籍、新聞、包装、およびプリンター用紙など、種々の用途に用いられる。また、段ボール、紙製の容器、およびボール紙などの厚紙も紙媒体に含まれる。例えば、オフィスや家庭で使用する複写機、プリンターに使用されるコピー用紙のような、いわゆる普通紙は、典型的な紙媒体である。
【００２３】
本実施形態の水性顔料インクは、紙媒体に接触すると粘度が増加する。こうした特性は、カルシウムイオンとの反応によりゲル化する水溶性高分子化合物を配合することによって得られた。所望の作用を発揮して、いわゆる紙上ゲル化剤として作用する水溶性高分子化合物は、本発明者らによって見出された。
【００２４】
したがって、本実施形態にかかる水性顔料インクは、水および顔料に加えて、水溶性高分子化合物を含有する。
【００２５】
水としては、例えば純水や超純水を用いることができる。水性顔料インクにおける水の量は特に限定されないが、水が過剰に含有されるとカール等が生じて紙媒体が変形するおそれがある。水の量がインク全量の７０ｗｔ％未満であれば、紙媒体の変形を避けることができる。水性顔料インク中における水の量は、６０ｗｔ％未満がより好ましく、５０ｗｔ％未満が最も好ましい。
【００２６】
水性顔料インクには、水に加えて、粘度調整剤が含有されることが好ましい。粘度調整剤を配合することによって、インクの保存性安定性に加えて、保湿性および脱泡性を高めることもできる。インクジェットプリントヘッドからのインクの吐出安定性も、よりいっそう高められる。
【００２７】
粘度調整剤としては、例えば、ポリエチレングリコール、グリセリン、およびグリコールエーテルなどが挙げられる。本実施形態の水性顔料インク中における粘度調整剤の量は、例えば、１〜５０ｗｔ％程度とすることができる。こうした範囲内で粘度調整剤がインク中に含有されていれば、何等不都合を伴なうことなく所望の効果を得ることができる。
【００２８】
顔料としては、例えば、アゾ顔料（アゾレーキ顔料、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料などを含む）、多環式顔料（例えば、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料など）、染料キレート（例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレートなど）、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、およびアニリンブラックなどを使用できる。
【００２９】
ブラックインクとして使用されるカーボンブラックとしては、具体的には、Ｎｏ．２３００，Ｎｏ．９００，ＭＣＦ８８，Ｎｏ．３３，Ｎｏ．４０，Ｎｏ．４５，Ｎｏ．５２，ＭＡ７，ＭＡ８，ＭＡ１００，Ｎｏ２２００Ｂ等（三菱化学製）、Ｒａｖｅｎ５７５０，Ｒａｖｅｎ５２５０，Ｒａｖｅｎ５０００，Ｒａｖｅｎ３５００，Ｒａｖｅｎ１２５５，Ｒａｖｅｎ７００等（コロンビア社製）、Ｒｅｇａｌ ４００Ｒ，Ｒｅｇａｌ ３３０Ｒ，Ｒｅｇａｌ ６６０Ｒ，Ｍｏｇｕｌ Ｌ，Ｍｏｎａｒｃｈ ７００，Ｍｏｎａｒｃｈ ８００，Ｍｏｎａｒｃｈ ８８０，Ｍｏｎａｒｃｈ９００，Ｍｏｎａｒｃｈ １０００，Ｍｏｎａｒｃｈ １１００，Ｍｏｎａｒｃｈ １３００，Ｍｏｎａｒｃｈ １４００等（キャボット社製）、Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ ＦＷ１，Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ ＦＷ２，Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ ＦＷ２Ｖ，Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ ＦＷ１８，Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ ＦＷ２００， Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ Ｓ１５０，Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ Ｓ１６０，Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ Ｓ１７０，Ｐｒｉｎｔｅｘ ３５，Ｐｒｉｎｔｅｘ Ｕ，ＰｒｉｎｔｅｘＶ，Ｐｒｉｎｔｅｘ １４０Ｕ，Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ ６，Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ ５，Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ ４Ａ，Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ ４等（デグッサ社製）などが挙げられる。
【００３０】
イエローインクに使用される顔料としては、具体的には、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ２，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ３，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １２，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １３，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １４Ｃ，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １６，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １７，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ７３，Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ７４，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ７５，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ８３，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ９３，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ９５，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ９７，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ９８，Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＹｅｌｌｏｗ １０９，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １１０，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １１４，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １２８， Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １２９，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １３８，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５１，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５４，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５５，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １８０，およびＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １８５等が挙げられる。
【００３１】
マゼンタインクに使用される顔料としては、具体的には、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ５，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ７，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １２，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ４８（Ｃａ），Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ４８（Ｍｎ），Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ５７（Ｃａ），Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ５７：１，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １１２，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １２２，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １２３，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １６８，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １８４，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２０２，およびＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ１９等が挙げられる。
【００３２】
シアンインクに使用される顔料としては、具体的には、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ ２，Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ ３，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：３，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：４，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：３４，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １６，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ ２２，Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ ６０，Ｃ．Ｉ．Ｖａｔ Ｂｌｕｅ ４，およびＣ．Ｉ．Ｖａｔ Ｂｌｕｅ ６０が挙げられる。
【００３３】
顔料の平均粒径は１０〜３００ｎｍ程度の範囲内であることが好ましい。こうした範囲内であれば、インクジェット記録装置において使用する際、プリントヘッドの目詰まりを生じることがない。さらに顔料の平均粒径は、１０〜２００ｎｍ程度の範囲内であることが好ましい。
【００３４】
顔料の平均粒径は、動的光散乱法を用いた粒度分布計を用いて測定することができる。粒度分布計としては、例えば、ＨＰＰＳ（マルバーン社）が挙げられる。
【００３５】
顔料は、顔料分散体の状態で用いることができる。顔料分散体は、例えば、分散剤により水やアルコールなどに顔料を分散させて調製することができる。分散剤としては、例えば、界面活性剤、水溶性樹脂、および非水溶性樹脂などが挙げられる。あるいは、自己分散顔料として用いてもよい。
【００３６】
自己分散顔料とは、分散剤なしに水等に分散可能な顔料であり、顔料に表面処理を施して、カルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、およびスルホン基の少なくとも一種の官能基またはその塩を結合させた顔料である。表面処理としては、例えば、真空プラズマ処理、ジアゾカップリング処理、および酸化処理等が挙げられる。所定の表面処理を施すことによって、官能基または官能基を含んだ分子を顔料の表面にグラフトさせる。こうして、自己分散顔料が得られる。
【００３７】
他の顔料分散体中の顔料と比較して自己分散顔料は、水中での分散安定性に優れるとともに、紙媒体への吸着力が高い。このため、自己分散顔料が含有されたインクは、より高品質な画像を形成することができる。
【００３８】
本実施形態においては、水性顔料インク中における顔料の量は、５ｗｔ％未満に規定される。５ｗｔ％以上の場合には、コストを削減することができないのに加えて、ヘッド内部等での目詰まりが発生しやすくなる。顔料の量は、水性顔料インクの４ｗｔ％未満がより好ましく、３ｗｔ％未満が最も好ましい。水性顔料インク中には、１．５ｗｔ％以上の顔料が含有されるのが一般的である。
【００３９】
本実施形態の水性顔料インクには、水溶性高分子化合物が含有される。一般的には、水溶性高分子化合物が含有されると、インクのせん断力依存性は高められる。本実施形態の水性顔料インクに含有される水溶性高分子化合物は、インク粘度のせん断力依存性を高めることなく、紙媒体中のカルシウムイオンと反応してインクのゲル化を促進する。
【００４０】
かかる水溶性高分子化合物は、例えば、低メトキシルペクチン（以下、ＬＭペクチンと称する）である。ＬＭペクチンは、ガラクツロン酸部のエステル化度が５０％未満のペクチンであり、紙媒体中のカルシウムイオンとの反応性（ゲル化性）に優れている。
【００４１】
これは、カルシウムイオンとの反応が、ウロン酸部のカルボキシル基によって起こるためである。水性顔料インクにおけるＬＭペクチンの含有量は、０．０２ｗｔ％を超え、かつ０．３ｗｔ％未満に規定される。ＬＭペクチンの量が少なすぎる場合には、カルシウムイオンとの反応が、インクのゲル化を促進するのに十分には生じない。このため、紙媒体内部へのインクの浸透を抑制するという効果を得ることができない。一方、ＬＭペクチンが多すぎる場合には、インクの粘度が大きくなる。ＶAおよびＶBが比較的大きくなって、（ＶB−ＶA）／ＶBが０．０５以上となる。すなわち、上記式１が満たされない。ＬＭペクチンの重量平均分子量等に応じて、適切な量で配合することが望まれる。ＬＭペクチンの重量平均分子量は、特に制限されない。
【００４２】
ＬＭペクチンの量は、水性顔料インクの０．２ｗｔ％未満が好ましく、０．１５ｗｔ％未満がより好ましい。
【００４３】
ＬＭペクチンとしては天然系の化合物が望ましいが、これに限定されない。例えば、所望のウロン酸配列として、ゲル化性等をコントロールするように合成されたポリウロン酸複合体化合物を用いてもなんら問題はない。
【００４４】
本実施形態にかかる水性顔料インクは、例えば、顔料分散体と水とを混合し、所定量の水溶性高分子化合物を加えて調製することができる。
【００４５】
インクの吐出性能や浸透性など、最適な特性条件に調整するために、界面活性剤を配合してもよい。
【００４６】
界面活性剤としては、例えば、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、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル、ポリオキシアルキレン多環フェニルエーテル、グリセリン脂肪酸エステル、およびジメチロールヘプタンＥＯ付加物などが挙げられる。
【００４７】
さらに、アセチレングリコール系界面活性剤またはフッ素系界面活性剤を用いることもできる。アセチレングリコール系界面活性剤としては、例えば２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール、３，６−ジメチル−４−オクチンー３，６−ジオール、および３，５−ジメチル−１−ヘキシン−３−オール等が挙げられる。具体的には、サーフィノール１０４、８２、４６５、４８５あるいはＴＧ等（エアープロダクツ社製）である。
【００４８】
フッ素系界面活性剤としては、例えばパーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物、パーフルオロアルキルアミンオキシド、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、およびパーフルオロアルキルスルホン酸等が挙げられる。具体的にはメガファックＦ−４４３、Ｆ−４４４、Ｆ−４７０、Ｆ−４９４（大日本インキ化学工業社）、ノベックＦＣ−４３０、ＦＣ−４４３０（３Ｍ社）、サーフロンＳ−１４１、Ｓ−１４５、Ｓ−１１１Ｎ、Ｓ−１１３（セイミケミカル社）である。
【００４９】
これらの界面活性剤は、インク１００重量部に対して１重量部程度で含有されていれば、所望の効果を発揮することができる。しかも、何等不都合を伴なうこともない。
【００５０】
必要に応じて、ｐＨ調整剤、防腐剤・防かび剤等の添加剤を配合することができる。ｐＨ調整剤としては、例えば、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二ナトリウム、および水酸化ナトリウム等が挙げられる。
【００５１】
防腐剤・防かび剤としては、例えば、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム、２−ピリジンチオール−１−オキサイドナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、および１，２−ジベンズイソチアゾリン−３−オン（ＩＣＩ社のプロキセルＣＲＬ、プロキセルＢＤＮ、プロキセルＧＸＬ、プロキセルＸＬ−２、プロキセルＴＮ（いずれも登録商標））などを使用することができる。
【００５２】
こうした添加剤を配合することによって、得られる画像の品質や保存安定性がさらに高められる。
【００５３】
またさらに、インクとしての特性を向上させるための目的に応じた添加剤、例えば浸透剤等を配合することができる。添加剤の配合量は、水に溶解あるいは分散する範囲内で適宜選択すればよい。例えば難溶性の添加剤は、可溶化剤等と併用して用いることができる。いずれの添加剤も、上述した顔料の分散安定性を損なわない範囲で添加されることが望まれる。
【００５４】
以下に、水性顔料インクの具体例を示す。
【００５５】
下記表１に示す処方で各成分を混合して、水性顔料インクを調製した。下記表１中の数値は、各成分の質量部を示している。界面活性剤としてサーフィノール４６５（日信化学工業社製）を用いた。ＬＭペクチンは、ＧＥＮＵ ｐｅｃｔｉｎ ｔｙｐｅ ＬＭ−１０４ＡＳ−Ｊ（三晶社製）である。
【００５６】
顔料分散体は、自己分散型顔料の分散体（ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ−３００、Ｃａｂｏｔ社製）である。この自己分散型顔料の分散体においては、表面に官能基を有する顔料が水中に分散されている。顔料分散体における顔料の含有量（固形分）は、１５ｗｔ％である。下記表１には、水と顔料とを含む顔料分散体の量として記載されている。
【表１】
【００５７】
粘度調整剤（ＶＣ１およびＶＣ２）は、それぞれ以下の化合物である。
【００５８】
ＶＣ１：ＰＥＧ２００（三洋化成製）
ＶＣ２：グリセリンン
最後に１μｍのメンブレンフィルターでろ過して、水性顔料インクを得た。下記表２には、水性顔料インク中におけるＬＭペクチンのｗｔ％をまとめる。
【表２】
【００５９】
各水性顔料インクにおける顔料の含有量は、下記表３に示すとおりとなる。
【表３】
【００６０】
得られた水性顔料インクについて、コーンプレート型粘度計を用いて粘度を測定した。粘度計は、ＶＩＳＣＯＭＥＴＥＲ ＴＶ−２２（東機産業社製）である。０．８°×Ｒ２４のコーンロータを用いて、２５℃における各水性顔料インクの粘度を所定の回転数で測定した。
【００６１】
５０ｒｐｍの回転数で測定してＶAを得、２．５ｒｐｍの回転数で測定してＶBを得た。
【００６２】
さらに、各水性顔料インクに対して０．５ｗｔ％の塩化カルシウムを加えて、５０ｒｐｍの回転数で測定してＶCを得た。
【００６３】
測定値（ＶA，ＶB，ＶC）を用いて、（ＶB−ＶA）／ＶBおよびＶC／ＶAを算出した。その結果を、測定値とともに下記表４にまとめる。
【表４】
【００６４】
得られた水性顔料インクについて、吐出安定性および画像濃度を調べた。評価方法は、それぞれ以下のとおりである。
【００６５】
（吐出安定性）
ＣＦ１ヘッド（型番）（東芝テック社製）を搭載したインクジェット記録装置を用いて、普通紙に連続印字を行なった。普通紙としては、東芝コピーペーパーを使用した。印字直後、画像の乱れおよびかすれの有無を目視により調べ、以下の基準で安定性を判断した。なお、ＡまたはＢであれば、実質上問題ないレベルである。
【００６６】
Ａ:かすれ等の発生なし
Ｂ:実質上問題ないレベルで、かすれが発生
Ｃ:吐出不良あり、実用にならないレベル
（画像濃度）
前述のインクジェット記録装置を用いて普通紙にベタ画像を形成し、その濃度を測定した。１画素を形成するために、１つのノズルから４ｐｌ（ピコリットル）のインクを連続的に３滴吐出させて、同一位置に着弾させる。６００ｄｐｉ（ドット／インチ）で、１ｃｍ2のベタ画像を形成した。普通紙としては、東芝コピーペーパーを準備した。得られた印刷物を1日間放置した後、分光濃度計（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）を用いて画像濃度を測定した。画像濃度の判断基準は、以下のとおりである。
【００６７】
良：画像濃度１．２以上
不良：画像濃度１．２未満
得られた結果を、費用効果性とともに下記表５にまとめる。費用効果性は、インク中における顔料の含有量で評価した。含有量が５．０ｗｔ％未満であれば、費用効果性は良とし、５．０ｗｔ％以上の場合には不良とした。
【表５】
【００６８】
また、各水性顔料インクを６５℃の恒温槽に保管し、１週間経過後の粘度変化率を調べた。いずれのインクも粘度変化率は±１０％未満であり、保存安定性は良好であることが確認された。
【００６９】
上記表５に示されるように、Ｎｏ．９のインクは吐出安定性が劣っている。上記表４に示されるように（ＶB−ＶA）／ＶBが０．０８３と大きい。このＮｏ．９のインクにおいては、ＬＭペクチンの含有量が多すぎることが上記表２に示されている。
【００７０】
Ｎｏ．１０のインクは、画像濃度が劣っている。上記表４に示されるようにＶC／ＶAが１．４６と小さい。このＮｏ．１０のインクにおいては、ＬＭペクチンの含有量が少なすぎることが上記表２に示されている。
【００７１】
Ｎｏ．１１〜１４のインクは、画像濃度と費用効果性とを両立することができない。上記表２に示されるように、Ｎｏ．１１〜１４のインクは、いずれもＬＭペクチンが含有されていない。Ｎｏ．１２，１３のインクは、顔料の含有量が５．０ｗｔ％を超えていることが上記表３に示されている。
【００７２】
Ｎｏ．１〜８の水性顔料インクは、いずれも（ＶB−ＶA）／ＶBは０.０５未満であり、ＶC／ＶAは１．５以上である。水溶性高分子化合物としてのＬＭペクチンが所定の量で含有されているので、粘度の条件を満たすことができた。これに加えて、Ｎｏ．１〜８のインクにおいては、顔料の含有量は５ｗｔ％未満である。
【００７３】
こうした条件を全て備えているので、吐出安定性に優れるとともに費用効果性の高い水性顔料インクが得られた。しかも、かかるインクは、高品質の画像を紙媒体に形成することができる。
【００７４】
本発明の実施形態の水性顔料インクは、低コストで得られるとともに吐出安定性に優れ、十分な濃度の画像を紙媒体に形成することが可能である。
【００７５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水と、
前記水性顔料インクの５ｗｔ％未満の顔料と、
水溶性高分子化合物とを含有し，
コーンプレート型粘度計を用いて測定された２５℃の粘度（ｍＰａ・ｓ）が以下の関係を満たすことを特徴とする水性顔料インク。
０≦（ＶB−ＶA）／ＶB＜０．０５
ＶC／ＶA≧１．５
３ｍＰａ・ｓ≦ＶＡ≦１５ｍＰａ・ｓ
ここで、
ＶAは、５０ｒｐｍの回転数で測定された粘度であり、
ＶBは、２．５ｒｐｍの回転数で測定された粘度であり、
ＶCは、前記水性顔料インクに対して０．５ｗｔ％の塩化カルシウムを加えて５０ｒｐｍの回転数で測定された粘度である。
【請求項２】
前記(ＶB−ＶA)／ＶBは０．０４２以下であることを特徴とする請求項１に記載の水性顔料インク。
【請求項３】
前記ＶC／ＶAは２以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の水性顔料インク。
【請求項４】
前記ＶC／ＶAは２０以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水性顔料インク。
【請求項５】
前記水溶性高分子化合物はペクチンであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の水性顔料インク。
【請求項６】
前記ペクチンは、エステル化度が５０％未満であることを特徴とする請求項５に記載の水性顔料インク。
【請求項７】
前記顔料は、自己分散顔料であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の水性顔料インク。
【請求項８】
前記顔料の量は前記水性顔料インクの３ｗｔ％未満であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の水性顔料インク。
【請求項９】
前記顔料の量は前記水性顔料インクの１．５ｗｔ％以上であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の水性顔料インク。
【請求項１０】
粘度調整剤をさらに含有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の水性顔料インク。
【請求項１１】
前記粘度調整剤は、グリセリン、ポリエチレングリコールおよびグリコールエーテルからなる群から選択されることを特徴とする請求項１０に記載の水性顔料インク。
【請求項１２】
水と、
前記水性顔料インクの５ｗｔ％未満の顔料と、
前記水性顔料インクの０．０２ｗｔ％を超え０．３ｗｔ％未満の低メトキシルペクチンとを含有し、
コーンプレート型粘度計を用いて測定された２５℃の粘度が３〜１５ｍＰａ・ｓであることを特徴とする水性顔料インク。
【請求項１３】
前記低メトキシルペクチンの量は水性顔料インクの０．２ｗｔ％未満であることを特徴とする請求項１２に記載の水性顔料インク。
【請求項１４】
前記低メトキシルペクチンの量は水性顔料インクの０．１５ｗｔ％未満であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の水性顔料インク。
【請求項１５】
前記顔料は、自己分散顔料であることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の水性顔料インク。
【請求項１６】
前記顔料の量は前記水性顔料インクの３ｗｔ％未満であることを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の水性顔料インク。
【請求項１７】
前記顔料の量は前記水性顔料インクの１．５ｗｔ％以上であることを特徴とする請求項１２乃至１６のいずれか１項に記載の水性顔料インク。
【請求項１８】
粘度調整剤をさらに含有することを特徴とする請求項１２乃至１７のいずれか１項に記載の水性顔料インク。
【請求項１９】
前記粘度調整剤は、グリセリン、ポリエチレングリコールおよびグリコールエーテルからなる群から選択されることを特徴とする請求項１８に記載の水性顔料インク。
【請求項１】
水と、
前記水性顔料インクの５ｗｔ％未満の顔料と、
水溶性高分子化合物とを含有し，
コーンプレート型粘度計を用いて測定された２５℃の粘度（ｍＰａ・ｓ）が以下の関係を満たすことを特徴とする水性顔料インク。
０≦（ＶB−ＶA）／ＶB＜０．０５
ＶC／ＶA≧１．５
３ｍＰａ・ｓ≦ＶＡ≦１５ｍＰａ・ｓ
ここで、
ＶAは、５０ｒｐｍの回転数で測定された粘度であり、
ＶBは、２．５ｒｐｍの回転数で測定された粘度であり、
ＶCは、前記水性顔料インクに対して０．５ｗｔ％の塩化カルシウムを加えて５０ｒｐｍの回転数で測定された粘度である。
【請求項２】
前記(ＶB−ＶA)／ＶBは０．０４２以下であることを特徴とする請求項１に記載の水性顔料インク。
【請求項３】
前記ＶC／ＶAは２以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の水性顔料インク。
【請求項４】
前記ＶC／ＶAは２０以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水性顔料インク。
【請求項５】
前記水溶性高分子化合物はペクチンであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の水性顔料インク。
【請求項６】
前記ペクチンは、エステル化度が５０％未満であることを特徴とする請求項５に記載の水性顔料インク。
【請求項７】
前記顔料は、自己分散顔料であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の水性顔料インク。
【請求項８】
前記顔料の量は前記水性顔料インクの３ｗｔ％未満であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の水性顔料インク。
【請求項９】
前記顔料の量は前記水性顔料インクの１．５ｗｔ％以上であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の水性顔料インク。
【請求項１０】
粘度調整剤をさらに含有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の水性顔料インク。
【請求項１１】
前記粘度調整剤は、グリセリン、ポリエチレングリコールおよびグリコールエーテルからなる群から選択されることを特徴とする請求項１０に記載の水性顔料インク。
【請求項１２】
水と、
前記水性顔料インクの５ｗｔ％未満の顔料と、
前記水性顔料インクの０．０２ｗｔ％を超え０．３ｗｔ％未満の低メトキシルペクチンとを含有し、
コーンプレート型粘度計を用いて測定された２５℃の粘度が３〜１５ｍＰａ・ｓであることを特徴とする水性顔料インク。
【請求項１３】
前記低メトキシルペクチンの量は水性顔料インクの０．２ｗｔ％未満であることを特徴とする請求項１２に記載の水性顔料インク。
【請求項１４】
前記低メトキシルペクチンの量は水性顔料インクの０．１５ｗｔ％未満であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の水性顔料インク。
【請求項１５】
前記顔料は、自己分散顔料であることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の水性顔料インク。
【請求項１６】
前記顔料の量は前記水性顔料インクの３ｗｔ％未満であることを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の水性顔料インク。
【請求項１７】
前記顔料の量は前記水性顔料インクの１．５ｗｔ％以上であることを特徴とする請求項１２乃至１６のいずれか１項に記載の水性顔料インク。
【請求項１８】
粘度調整剤をさらに含有することを特徴とする請求項１２乃至１７のいずれか１項に記載の水性顔料インク。
【請求項１９】
前記粘度調整剤は、グリセリン、ポリエチレングリコールおよびグリコールエーテルからなる群から選択されることを特徴とする請求項１８に記載の水性顔料インク。
【公開番号】特開２０１１−２２５８５８（Ｐ２０１１−２２５８５８Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７５７１３（Ｐ２０１１−７５７１３）
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（０００００３５６２）東芝テック株式会社 (5,631)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（０００００３５６２）東芝テック株式会社 (5,631)
【Ｆターム（参考）】
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