JP2012077188A - インクジェット記録用水性インク、インクジェット記録方法、インクカートリッジおよびインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 吐出性および再分散性に優れ、且つ、顔料定着液を用いずとも光沢紙への定着性に優れるインクジェット記録用水性インクを提供する。
【解決手段】 着色剤、水および水溶性有機溶剤を含むインクジェット記録用水性インクであって、
前記着色剤が、カルボン酸基で修飾された自己分散型顔料を含み、
前記水性インクが、さらに、カルボジイミド基を含有する高分子化合物およびエーテル硫酸塩系アニオン界面活性剤を含むことを特徴とする。
【選択図】 なし

Description

本発明は、インクジェット記録用水性インク、インクジェット記録方法、インクカートリッジおよびインクジェット記録装置に関する。

インクジェット記録において、水性顔料インクの光沢紙等への定着性を高める技術として、水溶性高分子を使用する方法が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。

特開２００７−１８６６４１号公報 特開２００７−１８６６４２号公報

しかし、前記水溶性高分子を使用した水性顔料インクは、吐出性および再分散性が充分でない。また、水性顔料インクの定着性を高める技術として、ポリカルボジイミドを含む顔料定着液を用いる方法がある。しかし、この方法では、水性顔料インクと顔料定着液の２液を用いなければならなかった。

そこで、本発明は、吐出性および再分散性に優れ、且つ、顔料定着液を用いずとも光沢紙への定着性に優れるインクジェット記録用水性インクを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明のインクジェット記録用水性インクは、
着色剤、水および水溶性有機溶剤を含むインクジェット記録用水性インクであって、
前記着色剤が、カルボン酸基で修飾された自己分散型顔料（以下、「カルボン酸基修飾自己分散型顔料」と言うことがある）を含み、
前記水性インクが、さらに、カルボジイミド基を含有する高分子化合物およびエーテル硫酸塩系アニオン界面活性剤を含むことを特徴とする。

本発明のインクジェット記録用水性インクは、吐出性および再分散性に優れ、且つ、顔料定着液を用いずとも光沢紙への定着性に優れる。

図１は、本発明のインクジェット記録装置の一例の構成を示す概略斜視図である。

本発明において、「再分散性」とは、例えば、水性インクが一度蒸発乾固し、固形物が生じた後、新たに水性インクと接触した際の前記固形物の溶解性および分散性を言う。再分散性が悪いと、例えば、インクジェットヘッドで水性インクが加熱され、蒸発乾固することで固形物が生じた後、新たに水性インクと接触しても前記固形物が溶解および分散せず、吐出不良の原因となる。

本発明において、「エーテル硫酸塩系アニオン界面活性剤」とは、エーテル基を持ち、且つ、親水性基として硫酸イオンとカウンターイオンとで形成された硫酸塩基を持つアニオン界面活性剤である。

本発明のインクジェット記録用水性インク（以下、単に「水性インク」または「インク」と言うことがある）について説明する。

本発明の水性インクは、着色剤、水および水溶性有機溶剤を含む。前述のとおり、前記着色剤は、カルボン酸基修飾自己分散型顔料を含む。前記カルボン酸基修飾自己分散型顔料は、例えば、市販品を用いてもよい。前記市販品としては、例えば、キャボット・スペシャルティ・ケミカルズ社製の「ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ（登録商標）３００」等があげられる。前記水性インクは、高分子顔料分散剤を含んでもよいし、含まなくてもよい。前記水性インクが高分子顔料分散剤を含む場合には、前記水性インクの粘度に影響を与えない程度の量であることが好ましい。このように、本発明の水性インクは、自己分散型顔料を使用しているため、高分子顔料分散剤に起因する粘度上昇の問題が無く、かつ、吐出安定性および保存安定性に優れたものとすることができる。

前記水性インク全量に対する前記カルボン酸基修飾自己分散型顔料の固形分配合量（顔料固形分量）は、特に限定されず、例えば、所望の光学濃度または色彩等により、適宜決定できる。前記顔料固形分量は、例えば、０．１重量％〜２０重量％であり、好ましくは、１重量％〜１５重量％であり、より好ましくは、２重量％〜１０重量％である。

前記着色剤は、前記カルボン酸基修飾自己分散型顔料に加え、さらに他の顔料および染料等を含んでもよい。

前記水は、イオン交換水または純水であることが好ましい。前記水性インク全量に対する前記水の配合量（水割合）は、例えば、１０重量％〜９０重量％であり、好ましくは、４０重量％〜８０重量％である。前記水割合は、例えば、他の成分の残部としてもよい。

前記水溶性有機溶剤としては、例えば、インクジェットヘッドのノズル先端部における水性インクの乾燥を防止する湿潤剤および記録媒体上での乾燥速度を調整する浸透剤があげられる。

前記湿潤剤は、特に限定されず、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；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；アセトン等のケトン；ジアセトンアルコール等のケトアルコール；テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル；ポリアルキレングリコール、アルキレングリコール、グリセリン等の多価アルコール；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があげられる。前記ポリアルキレングリコールは、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等があげられる。前記アルキレングリコールは、例えば、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、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、チオジグリコール、ヘキシレングリコール等があげられる。これらの湿潤剤は、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。これらの中で、アルキレングリコール、グリセリン等の多価アルコールが好ましい。

前記水性インク全量に対する前記湿潤剤の配合量は、例えば、０重量％〜９５重量％であり、好ましくは、５重量％〜８０重量％であり、さらに好ましくは、５重量％〜５０重量％である。

前記浸透剤は、例えば、グリコールエーテルがあげられる。前記グリコールエーテルは、例えば、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコール−ｎ−プロピルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコール−ｎ−プロピルエーテル、ジエチレングリコール−ｎ−ブチルエーテル、ジエチレングリコール−ｎ−ヘキシルエーテル、トリエチレングリコールメチルエーテル、トリエチレングリコールエチルエーテル、トリエチレングリコール−ｎ−プロピルエーテル、トリエチレングリコール−ｎ−ブチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコール−ｎ−プロピルエーテル、プロピレングリコール−ｎ−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルエーテル、ジプロピレングリコール−ｎ−プロピルエーテル、ジプロピレングリコール−ｎ−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールエチルエーテル、トリプロピレングリコール−ｎ−プロピルエーテルおよびトリプロピレングリコール−ｎ−ブチルエーテル等があげられる。前記浸透剤は、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。

前記水性インク全量に対する前記浸透剤の配合量は、例えば、０重量％〜２０重量％であり、好ましくは、０．１重量％〜１５重量％であり、より好ましくは、０．５重量％〜１０重量％である。

前述のとおり、前記水性インクは、さらに、カルボジイミド基を含有する高分子化合物およびエーテル硫酸塩系アニオン界面活性剤を含む。本発明の水性インクは、前記エーテル硫酸塩系アニオン界面活性剤を含むため、前記カルボン酸基修飾自己分散型顔料とカルボジイミド基を含有する高分子化合物とを併用しても凝集しない。したがって、本発明の水性インクは、顔料定着液を用いずとも、一液（水性インクのみ）で、光沢紙への定着性が優れる。また、本発明の水性インクは、前記エーテル硫酸塩系アニオン界面活性剤を含むことで、吐出性および再分散性にも優れる。

前記カルボジイミド基を含有する高分子化合物としては、例えば、日清紡（株）製のカルボジライト Ｖ−０２−Ｌ２、ＳＶ−０２、Ｖ−０２、Ｖ−０４、Ｅ−０１、Ｅ−０２（いずれも商品名）等があげられる。前記カルボジイミド基を含有する高分子化合物は、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。

前記水性インク全量に対する前記カルボジイミド基を含有する高分子化合物の配合量（有効成分量換算）は、例えば、０．０１重量％〜１０重量％であり、好ましくは、０．０１重量％〜１．０重量％である。なお、前記「有効成分量換算」とは、例えば、前記カルボジイミド基を含有する高分子化合物が水溶液であれば、水を除いた前記カルボジイミド基を含有する高分子化合物自身の量である。

前記エーテル硫酸塩系アニオン界面活性剤は、アルキルエーテル硫酸塩系アニオン界面活性剤であることが好ましく、下記式（１）で表されるポリオキシエチレンアルキルエーテル系アニオン界面活性剤であることがより好ましい。前記ポリオキシエチレンアルキルエーテル系アニオン界面活性剤を用いることで、さらに再分散性を向上させることが可能である。

前記式（１）において、Ｒ^１は、アルキル基である。前記アルキル基の炭素数は、１２〜１５の範囲である。前記アルキル基は、直鎖状アルキル基または分岐鎖状アルキル基である。前記式（１）において、Ｍは、Ｎａ^＋または［ＮＨ(ＣＨ_２ＣＨ_２ＯＨ)_３］^＋等があげられる。前記式（１）において、ｘは、２〜４の数である。前記アルキル基としては、例えば、ドデシル基（炭素数１２）、トリデシル基（炭素数１３）等があげられる。

前記エーテル硫酸塩系アニオン界面活性剤としては、例えば、市販品を用いてもよい。前記アルキルエーテル硫酸塩系アニオン界面活性剤の市販品としては、例えば、東京化成（株）製のヘキサデシル硫酸ナトリウムおよびステアリル硫酸ナトリウム等があげられる。前記ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩系アニオン界面活性剤の市販品としては、例えば、ライオン（株）製の「サンノール（登録商標）ＮＬ１４３０」、花王（株）製の「エマール（登録商標） ２０Ｃ」等があげられる。前記エーテル硫酸塩系アニオン界面活性剤は、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。

前記エーテル硫酸塩系アニオン界面活性剤の配合量（有効成分量換算）は、例えば、０．０１重量％〜５重量％であり、好ましくは、０．０５重量％〜０．５重量％である。なお、前記「有効成分量換算」とは、例えば、前記エーテル硫酸塩系アニオン界面活性剤が水溶液であれば、水を除いた前記エーテル硫酸塩系アニオン界面活性剤自身の量である。

前記水性インクは、必要に応じて、さらに、従来公知の添加剤を含んでもよい。前記添加剤としては、例えば、ｐＨ調整剤、粘度調整剤、表面張力調整剤、防黴剤等があげられる。前記粘度調整剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、セルロース、水溶性樹脂等があげられる。

前記水性インクは、例えば、前記カルボン酸基修飾自己分散型顔料、水、水溶性有機溶剤、前記カルボジイミド基を含有する高分子化合物および前記エーテル硫酸塩系アニオン界面活性剤と、必要に応じて他の添加成分とを、従来公知の方法で均一に混合し、フィルタ等で不溶解物を除去することにより調製できる。前記水性インクの具体的な調製方法は、例えば、つぎのとおりである。

前記水性インクの第１の調製方法は、まず、前記カルボン酸基修飾自己分散型顔料の水分散体および前記エーテル硫酸塩系アニオン界面活性剤を、均一に混合し顔料分散体を得る。ついで、前記顔料分散体に前記カルボジイミド基を含有する高分子化合物および他の成分を加え、均一に混合する。つぎに、得られた混合物を、フィルタでろ過することで、前記水性インクを調製できる。

前記水性インクの第２の調製方法は、まず、前記カルボン酸基修飾自己分散型顔料以外の成分を、均一に混合しインク溶媒を得る。ついで、前記カルボン酸基修飾自己分散型顔料の水分散体を前記インク溶媒に加え、均一に混合する。つぎに、得られた混合物を、フィルタでろ過することで、前記水性インクを調製できる。

つぎに、本発明のインクカートリッジについて説明する。本発明のインクカートリッジは、インクジェット記録用水性インクを含むインクカートリッジであって、前記水性インクが、本発明のインクジェット記録用水性インクであることを特徴とする。前記インクカートリッジの本体としては、例えば、従来公知のものを使用できる。

つぎに、本発明のインクジェット記録方法およびインクジェット記録装置について説明する。

本発明のインクジェット記録方法は、記録媒体に水性インクをインクジェット方式により吐出して記録を行うインクジェット記録方法であって、前記水性インクとして、本発明のインクジェット記録用水性インクを用いることを特徴とする。

本発明のインクジェット記録装置は、インク収容部およびインク吐出手段を含み、前記インク収容部に収容されたインクを前記インク吐出手段によって吐出するインクジェット記録装置であって、前記インク収容部に、本発明のインクカートリッジが収容されていることを特徴とする。

本発明のインクジェット記録方法は、例えば、本発明のインクジェット記録装置を用いて実施可能である。前記記録は、印字、印画、印刷等を含む。

図１に、本発明のインクジェット記録装置の一例の構成を示す。図示のとおり、このインクジェット記録装置１は、４つのインクカートリッジ２と、インク吐出手段（インクジェットヘッド）３と、ヘッドユニット４と、キャリッジ５と、駆動ユニット６と、プラテンローラ７と、パージ装置８とを主要な構成要素として含む。

前記４つのインクカートリッジ２は、ブラック、イエロー、マゼンタおよびシアンの４色の水性インクを、それぞれ１色ずつ含む。例えば、前記水性ブラックインクを含むインクカートリッジが、本発明のインクカートリッジである。その他の水性インクは、一般的な水性インクを用いてよい。前記ヘッドユニット４に設置された前記インクジェットヘッド３は、記録媒体（例えば、記録用紙）Ｐに記録を行う。前記キャリッジ５には、前記４つのインクカートリッジ２および前記ヘッドユニット４が搭載される。前記駆動ユニット６は、前記キャリッジ５を直線方向に往復移動させる。前記駆動ユニット６としては、例えば、従来公知のものを使用できる（例えば、特開２００８−２４６８２１号公報参照）。前記プラテンローラ７は、前記キャリッジ５の往復方向に延び、前記インクジェットヘッド３と対向して配置されている。

前記記録用紙Ｐは、例えば、このインクジェット記録装置１の側方または下方に設けられた給紙カセット（図示せず）から給紙される。前記記録用紙Ｐは、前記インクジェットヘッド３と、前記プラテンローラ７との間に導入される。導入された前記記録用紙Ｐに、前記インクジェットヘッド３から吐出されるインクにより所定の記録がされる。記録された前記記録用紙Ｐは、前記インクジェット記録装置１から排紙される。なお、図１においては、前記記録用紙Ｐの給紙機構および排紙機構の図示を省略している。

前記パージ装置８は、前記インクジェットヘッド３の内部に溜まる気泡等を含んだ不良インクを吸引する。前記パージ装置８としては、例えば、従来公知のものを使用できる（例えば、特開２００８−２４６８２１号公報参照）。

前記パージ装置８の前記プラテンローラ７側には、前記パージ装置８に隣接してワイパ部材２０が配設されている。前記ワイパ部材２０は、へら状に形成されており、前記キャリッジ５の移動に伴って、前記インクジェットヘッド３のノズル形成面を拭うものである。図１において、キャップ１８は、インクの乾燥を防止するため、記録が終了すると前記リセット位置に戻される前記インクジェットヘッド３の複数のノズルを覆うものである。

前記インクジェット記録装置において、前記４つのインクカートリッジは、複数のキャリッジに搭載されていてもよい。また、前記インクカートリッジは、前記キャリッジには搭載されず、インクジェット記録装置内に配置、固定されていてもよい。この態様においては、例えば、前記インクカートリッジと、前記キャリッジに搭載された前記ヘッドユニットとが、チューブ等により連結され、前記インクカートリッジから前記ヘッドユニットに前記インクが供給される。

つぎに、本発明の実施例について比較例と併せて説明する。なお、本発明は、下記の実施例および比較例により限定および制限されない。

［実施例１〜７および比較例１〜１３］
水性インク組成（表１）における、自己分散型カーボンブラックの水分散体を除く成分を、均一に混合しインク溶媒を得た。つぎに、前記自己分散型カーボンブラックの水分散体に前記インク溶媒を加え、均一に混合した。その後、得られた混合物を、東洋濾紙（株）製のセルロースアセテートタイプメンブレンフィルタ（孔径３．００μｍ）でろ過することで、実施例１〜７および比較例１〜１３のインクジェット記録用水性インクを得た。

実施例および比較例の水性インクについて、（ａ）吐出性評価、（ｂ）再分散性評価および（ｃ）光沢紙への定着性評価を、下記の方法により行った。

（ａ）吐出性評価
ブラザー工業（株）製のインクジェットプリンタ搭載デジタル複合機ＤＣＰ−３８５Ｃを使用して、実施例および比較例の水性インクを用いて黒単色パッチを含む画像を連続で２０枚記録し、吐出性を、下記評価基準に従って目視評価した。

吐出性評価 評価基準
ＡＡ：２０枚すべてにおいて抜けがなかった
Ａ ：２０枚中１〜３枚に抜けがあった
Ｂ ：２０枚中４枚以上に抜けがあった

（ｂ）再分散性評価
実施例および比較例の水性インク１０μＬを、プレパラート上に滴下した。ついで、前記プレパラートを、温度６０℃、相対湿度４０％の環境下にて１日保存することで、前記水性インクを蒸発乾固させた。つぎに、前記保存後の固形物上に純水を１ｍＬ滴下した。このようにして作製した評価サンプルに粗大粒子や異物が無いかを顕微鏡（倍率２００倍）にて観察し、下記評価基準に従って再分散性を評価した。

再分散性評価 評価基準
ＡＡ：純水の滴下で前記固形物がすぐに再分散（純水に溶解・分散）し、粗大粒子や異物は無かった
Ａ ：前記固形物の再分散には時間がかかったが、粗大粒子や異物は無かった
Ｂ ：粗大粒子や異物があった

（ｃ）光沢紙への定着性評価
前記インクジェットプリンタ搭載デジタル複合機ＤＣＰ−３８５Ｃを使用して、実施例および比較例の水性インクを用いて光沢紙（ブラザー工業（株）製の専用紙 写真光沢紙ＢＰ７１ＧＡ）上に解像度６００ｄｐｉ×６００ｄｐｉで黒単色パッチを含む画像を記録し評価サンプルを作製した。前記評価サンプルの記録部を、綿棒にて擦った。ついで、擦り部を、下記評価基準に従って目視評価した。

光沢紙への定着性評価 評価基準
Ｇ ：擦り部にカスレは無かった
ＮＧ：擦り部にカスレがあった

実施例１〜７および比較例１〜１３の水性インクの組成および測定・評価結果を、表１に示す。

表１に示すとおり、実施例１〜７の水性インクでは、吐出性評価、再分散性評価および光沢紙への定着性評価の結果が、良好であった。特に、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩系アニオン界面活性剤を用いた実施例１、２、４および６では、再分散性評価結果が優れていた。一方、カルボジイミド基を含有する高分子化合物を用いなかった比較例１の水性インクでは、光沢紙への定着性評価の結果が劣っていた。また、界面活性剤として、エーテル硫酸塩系アニオン界面活性剤を用いなかった比較例２〜６の水性インクでは、インク中で凝集が生じ、吐出性評価、再分散性評価および光沢紙への定着性評価を実施できなかった。そして、カルボジイミド基を含有する高分子化合物以外の水溶性高分子化合物を用いた比較例７〜１１の水性インクでは、前記水溶性高分子化合物の配合量は少ないと、光沢紙への定着性評価の結果が劣っており、前記水溶性高分子化合物の配合量を多くすると、再分散性評価の結果が劣っていた。さらに、カルボン酸基修飾自己分散型顔料に代えて、スルホン酸基により修飾された自己分散型顔料を用いた比較例１２および１３の水性インクでは、光沢紙への定着性評価の結果が劣っていた。

以上のように、本発明の水性インクは、吐出性および再分散性に優れ、且つ、顔料定着液を用いずとも光沢紙への定着性に優れる。本発明の水性インクの用途は、特に限定されず、各種のインクジェット記録に広く適用可能である。

１ インクジェット記録装置
２ インクカートリッジ
３ インク吐出手段（インクジェットヘッド）
４ ヘッドユニット
５ キャリッジ
６ 駆動ユニット
７ プラテンローラ
８ パージ装置

Claims (6)

1. 着色剤、水および水溶性有機溶剤を含むインクジェット記録用水性インクであって、
   前記着色剤が、カルボン酸基で修飾された自己分散型顔料を含み、
   前記水性インクが、さらに、カルボジイミド基を含有する高分子化合物およびエーテル硫酸塩系アニオン界面活性剤を含むことを特徴とするインクジェット記録用水性インク。
2. 前記エーテル硫酸塩系アニオン界面活性剤が、アルキルエーテル硫酸塩系アニオン界面活性剤である請求項１記載のインクジェット記録用水性インク。
3. 前記エーテル硫酸塩系アニオン界面活性剤が、ポリオキシエチレン構造を含有する請求項１または２記載のインクジェット記録用水性インク。
4. 記録媒体に水性インクをインクジェット方式により吐出して記録を行うインクジェット記録方法であって、
   前記水性インクとして、請求項１〜３のいずれか一項に記載のインクジェット記録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。
5. インクジェット記録用水性インクを含むインクカートリッジであって、
   前記水性インクが、請求項１〜３のいずれか一項に記載のインクジェット記録用水性インクであることを特徴とするインクカートリッジ。
6. インク収容部およびインク吐出手段を含み、前記インク収容部に収容されたインクを前記インク吐出手段によって吐出するインクジェット記録装置であって、
   前記インク収容部に、請求項５記載のインクカートリッジが収容されていることを特徴とするインクジェット記録装置。

Images