JP2004018689A - インクジェット用記録液及び記録方法 - Google Patents

Abstract

【課題】経時安定性の向上、連続吐出安定性を向上、バンディングの発生を抑制し、しかも浸透性に優れ、且つ、印字濃度が高い高品位のインクジエット用記録液を開発する。
【解決手段】水と界面活性剤を含有するインク組成物において、下記一般式（１）で示される界面活性剤とＨＬＢ値が１３〜１７の界面活性剤を含有するインクジェット用記録液。

（１）
（但し、式中、ｍは・・、ｎは、・・、ｘは、・・及びｙは、・・を表す。）
【選択図】　　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクを力学的および熱エネルギーを用いて吐出、飛翔させ被記録材に対して記録を行うインクジェット用記録液に関するものであり、詳細には異なる種類の界面活性剤を含有せしめたインクジェット用記録液に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録は、種々の機構によりインクの小滴を吐出させ、その小滴をメディア上に付着させ、ドットを形成して画像記録を行う方式である。このため、記録時の騒音が少ない、フルカラー化が容易である、現像及び定着が不要であり高速記録が可能であるなどの特長を有している。近年、このインクジェット記録方式は、ディスプレイなどに表示されたカラー画像、各種図形、カラー原稿などを印刷する方法として注目され、急速に普及している。
【０００３】
インクジェット記録方式に用いられるインクには、メディア上では速やかに乾燥定着し、他方ノズル内では乾燥しにくく、ノズル詰まりを生起しない、という矛盾した特性が要求される。また、基本性能として保存安定性や安全性も要求される。さらに、メディアの種類によって、インクの浸透・吸収状態が大きく異なるため、印字可能な紙質が制限される問題点がある。特に、近年ではオフィスで一般に使用されているコピー用紙、レポート用紙、ノート、便箋などのいわゆる普通紙に対しても良好な記録を行なえることが要求され、上記の問題点についての早急な改善が望まれている。
【０００４】
インクは、着色剤としての染料または顔料とそれを溶解または分散させるための溶媒を主成分とし、その他に必要に応じて各種添加剤が含まれている。
顔料を着色剤とするインクは、オフィス、パーソナル分野向けに多用されている水溶性染料を用いたインクよりも、耐水性、耐光性に優れ、デザイン、ディスプレイ市場向け等大判印刷の分野において実用化が進んでいる。しかし、多種多様なメディアに高画質の出力が求められるオフィス、パーソナル分野向けへの応用は困難な状況にある。
【０００５】
着色剤として顔料を用いたインクとしては、例えば、比較的極性の高い多孔質のカーボンブラックを用いたもの（特開平８−３４９８号公報及び特表平１０−５１０８６２号公報）、マイクロカプセル化した有機顔料を用いたもの（特開平９−１５１３４２号公報及び特開平１０−１４００６５号公報）などがあるが、彩度、乾燥速度、耐擦過性などの点で未だ充分とは言えない。
また、顔料系のインクでは、長期間安定に溶媒中に顔料を分散させること（保存安定性）、記録装置のノズルの目詰まりがないことが特に求められ、例えば、特開平６−２１２１０６号公報には、高分子分散剤、界面活性剤などの分散剤などを用いて溶媒中に顔料を分散させる技術が開示されている。
【０００６】
しかしながら、このような分散剤の添加は、一般にインクの泡立ちの原因となり、インクの吐出過程に影響を及ぼし、その結果印字ムラを引き起こすという問題がある。
耐光性に優れた顔料を着色剤として使用すれば耐水性・耐光性は容易に確保できるが、インクジェット記録方式のインクとしては、インクの安定した吐出の確保、インクの保存安定性、メディアへの定着性が問題となる。また、高い色濃度と耐擦過性の確保も未だ達成できていない状況にある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如き状況において、本発明の目的は、インクジェット用インクとしてインクの経時安定性の向上、連続吐出安定性を向上、そしてバンディングの発生を抑制し、しかも浸透性に優れた印字濃度の高い高品位のインクジエット用記録液を開発することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を進めた結果、少なくとも２種の界面活性剤を併用することにより、泡立ちの抑制、吐出安定性、浸透性に優れ、しかもバンディングの発生を抑制し、高画質印刷を可能にするインクジエット用記録液の開発に成功した。
【０００９】
すなわち、本発明は、水と界面活性剤を含有するインク組成物において、下記一般式（１）で示される界面活性剤とＨＬＢが１３〜１７の界面活性剤とを含有することを特徴とする新規なインクジェット用記録液を提供するものである。
【化２】

（１）
（但し、式中、ｍおよびｎは、ｍ＋ｎ＝９〜１１、ｘは、３〜５０及びｙは、３〜１０の範囲の整数を表す。）
また、本発明は、機械的な圧力差を生じさせることによってインクを吐出させるインクジェット記録方式において、上記記録液によって形成される高画質の記録画像を提供するものである。
【００１０】
本発明によれば、高速で印刷を行なった場合でも媒体上での滲みがなく、効率的な印刷が可能となる。これは最適な浸透速度でが得られたことによるものと考えられる。また、高速で印刷を行なった場合、インクがヘッドに対して遅滞なく供給されることが重要なポイントになるが、この点においても、上記２種の界面活性剤が含有されていることによって安定した吐出が得られることが判明した。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、一般式（１）で示される界面活性剤とＨＬＢ（親水親油バランス）値が１３〜１７の界面活性剤を同時に添加することによりプリンタノズルの部材に対しても塗れ性が良くなり記録液を安定的に供給することを可能にしたものである。この作用により高速で印刷を行った際にも記録液の供給がスムースに行われ、記録液系内に泡が発生しにくく、発生した場合においても比較的泡が抜けやすい。しかも、媒体に着弾した場合、特に普通紙に印刷すると浸透速度を早める効果を有している。
【００１２】
一般式（１）で示される界面活性剤としては、ソフタノールＥＰ５０３５、ＥＰ９０５０などが挙げられ、他方、ＨＬＢ値が１３〜１７の界面活性剤としては、ソフタノール１５０、サーフィノール４６５、サーフィノール４８５（エアープロダアクツ）、エマルゲン１０９Ｐ、１２０、１２３Ｐ、１４７、２２０、４２０、４３０、ＬＳ−１１４、Ａ−９０（花王製）などが挙げられる。
そして、界面活性剤の添加量については両界面活性剤が有する臨界ミセル濃度以上で用いることが上記特性を発現するうえで肝要である。通常添加量は記録液全量に対して０．０１から１．０ｗｔ％である。添加量が０．０１ｗｔ％未満では吐出性能への十分な改善効果が得られず、他方１．０ｗｔ％を超えると吐出性の改善効果は得られるものの、泡立ちなどのデメリットが多くなるため好ましくない。
【００１３】
つぎに、本発明の記録液に用いられる色剤については、基本的に水溶性染料であれば問題なく使用することが可能である。具体的には酸性染料、直接染料、反応性染料などが上げられるが、これらの中から、耐水性、耐光性及び安全性に優れた染料を目的に応じて選択して用いる。
他方、色剤をカラーインデックスナンバー（ＣＩ）で示すと、青系：ピグメントブルー１，２，１５，１５：１，１５：２，１５：３，１５：４，１６，１７，２２赤系：ピグメントレッド１，２，３，５，１０，１６，２３，３０，３１，４８：１，　４８：２，４９：１，５２，５３：１，５７：１，５８：４，６３，１２２　黄色系：ピグメントイエロー３，１２，１３，１４，１５，２３，５５，７４，８３，９３，９５，９７，１２８，１５４，１６７，１９３黒系：カーボンブラックなどが挙げられる。
【００１４】
これらの色剤の中で、青系インクとしてはピグメントブルー１５：３と１５：４、赤系インクとしてはピグメントレッド１２２、黄色系インクとしてはピグメントイエロー７４、１２８、そして黒系インクとしてはカーボンブラックが好ましい。この色剤の添加量については、特に制限されるものではないが、通常０．１〜１０％の範囲で加えられる。
【００１５】
本発明の記録液で使用する有機溶媒については水溶性の有機溶媒であることが好ましい。具体的には、アミド類としてジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等、エーテル類として１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン等、ケトン類としてアセトン等、グリコール類としてポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコール、チオジグリコール、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、１，２，６−ヘキサントリオール等、多価アルコールの低級アルキルエーテル類として、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、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジ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ブチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテルエチレングリコールモノフェニルエーテル等が挙げられる。
【００１６】
その他、アルコール類としてメタノール、エタノール、プロパノール、１，５−ペンタンジオール、１，４‐ブタンジオール１，３−プロパンジオール等、硫黄含有物として、スルホラン、ジメチルスルホキシド等、多官能物としてジメチルアミノエタノール、ジエチルアミノエタノール，トリエタノールアミン，モルホリン等、窒素含有物として２−ピリドン、Ｎ−メチルピロリドン、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。
【００１７】
上記有機溶剤の中では、記録液の諸特性を得やすいところから、ジエチレングリコール、２−ピロリドン、グリセリン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、Ｎ−メチルピロリドン、２−ピロリドン、エチルカルビトール、１，５−ペンタンジオール、ポリエチレングリコール等が適している。
これら有機溶剤の使用量は記録液全量を１００とした場合、通常１〜５０部で使用することが好ましく、より好ましくは１〜４０部である。その根拠は記録液中の水の割合が低くなると印刷した場合に媒体上でにじみを生じたり、乾燥性が著しく低下する現象が見られるためである。
【００１８】
さらに、本発明の記録液には、色剤、有機溶媒、水以外に通常用いられる他の添加剤を加えることが可能である。例えば、防カビ剤、ｐＨ調整剤、キレート化剤、防錆剤、紫外線吸収剤等が挙げられる。防カビ剤としてはデヒドロ酢酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム、ソルビタン酸ナトリウム、ｐＨ調整剤としてトリエタノールアミン、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウムなどが挙げられる。
以上のようにして調製された記録液は、粘度が２０ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは１５ｍＰａ・ｓ以下で、表面張力が２０〜６０ｍＮ／ｍの範囲、より好ましくは２０〜５０ｍＮ／ｍの範囲を有するものが好ましい。
【００１９】
【実施例】
次に、実施例および比較例を用いて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限りこれらに限定されるものではない。
【００２０】
実施例１〜実施例８、比較例１〜比較例９：
色剤、有機溶剤、樹脂、イオン交換水等の所定量を加えてよく混合し、この混合液に各種界面活性剤を加えて、約２時間撹拌混合した後、１．２μｍのメンブランフィルターで濾過して各記録液を調製した。実施例及び比較例記載の記録液の組成成分、使用量については下記表１に纏めて掲載した。
【００２１】
【表１】

注）表１中の（）内の数値はＨＬＢ値である。
【００２２】
＜評価試験＞
実施例及び比較例で調製した各記録液について、下記評価試験を行なった。その評価結果は後掲表２に示す。
１）連続吐出安定性
調製した記録液をシャープ製ＡＪ２０００の改造機を用いて連続的に印刷を行ったときの印字可能枚数をカウントした。
印刷枚数がかすれ無しに１００枚を超えた場合を◎、８０〜１００枚であった場合を○、４０〜７９枚は△、１０〜３９枚は×、１０枚未満は××と、それぞれ評価した。
【００２３】
２）泡立ち性
記録液を２０秒間振とうして、５分後の泡高さを測定して１０ｍｍ以下である場合を○とし、それ以外は×とした。
３）保存安定性
記録液をスクリュー瓶に入れ、６０℃で１０日放置して、各界面活性剤のインク溶剤への溶解性を評価した。
放置後分離しないものは○、分離が観測されたものは×とした。
【００２４】
４）印字濃度
ＰＰＣ用紙（シャープＳＦ４ＡＭ３）に特定のパターンを印刷し、Ｘ−ＬｉｔｅにてＯ．Ｄ．を測定した。
５）バンディング
コニカ社製ＱＰ光沢紙に特定のベタパターンを印刷し、バンディングの有無を目視にて観察した。
バンディングがほとんど目立たないものを○、少し観察されるものを△、容易に観察できるものを×とした。
【００２５】
【表２】

【００２６】
表２に示した結果から、実施例１〜８の記録液は、比較例１〜９の記録液と比較して、界面活性剤として一般式（１）で示される化合物とＨＬＢ値が１３〜１７の界面活性剤とを含有することにより、そのどの組み合わせにおいても以下に摘記するように印字特性が優れていることが明らかにされた。
▲１▼一般式（１）で示される界面活性剤を単独使用した場合（比較例１〜２）、印字品質は良好であるが、６０℃保存において界面活性剤が分離し、また、Ｏ．Ｄ．も低下した。
【００２７】
▲２▼ＨＬＢ値が１３〜１７範囲外の界面活性剤の使用では（比較例３〜５）、いずれの結果も各実施例の結果を下回った。
▲３▼前記一般式（１）で示される界面活性剤を使用しない場合（比較例６〜７）も、ほぼ全ての結果で各実施例の結果を下回った。
▲４▼界面活性剤の使用量が０．０１ｗｔ％未満（比較例８）では改善効果が不十分であった。他方、界面活性剤の使用量が１ｗｔ％を超える（比較例９）と、界面活性剤が分離し保存安定性に問題が生じた。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明により、界面活性剤として前記一般式（１）で示される化合物とＨＬＢ値が１３〜１７の界面活性剤を同時に含有せしめることによって、経時安定性の向上、連続吐出安定性を向上、特に機械的な圧力差を生じさせることによってインクを吐出させる記録方式のピエゾタイプのヘッドにおいて安定した吐出が得られ、またバンディングの発生を抑制し、浸透性に優れ、印字濃度が高く、且つ、泡立ちにくく、泡が発生しても泡抜けしやすいといった特性を有するインクジエット用記録液が提供できた。

Claims (4)

1. 水と界面活性剤を含有するインク組成物において、下記一般式（１）で示される界面活性剤とＨＬＢ値が１３〜１７の界面活性剤とを含有することを特徴とするインクジェット用記録液。
   

   

   （１）
   （但し、式中、ｍおよびｎは、ｍ＋ｎ＝９〜１１、ｘは、３〜５０及びｙは、３〜１０の範囲の整数を表す。）
2. ＨＬＢ値が１３〜１７の界面活性剤がポリオキシエチレンアルキルエーテル系化合物から選択された界面活性剤である請求項１記載のインクジェット用記録液。
3. 界面活性剤の総量が記録液全量に対して０．０１〜１．０ｗｔ％の範囲で含有する請求項１記載のインクジェット用記録液。
4. 機械的な圧力差を生じさせることによってインクを吐出させる記録方式において、請求項１〜３記載のいずれかのインクジェット用記録液によって画像を記録することを特徴とする記録方法。