JP4404222B2 - インク組成物、インクセット、該インク組成物を用いたインクカートリッジ、インクジェット記録方法および記録物 - Google Patents

Description

本発明は、より高速印刷環境の下で安定した吐出を発揮して美麗な記録物を得ることができるインク組成物、かかる特性を有するインク組成物を構成成分の１つとして用いたインクセット、該インクセットを用いたインクジェット記録方法、及びこの記録方法で得られる美麗な記録物に関する。

インクジェット記録方法は、微細なノズルヘッドからインクの小滴を吐出して飛翔させ、紙等の記録媒体に付着させて印刷を行う印刷方法である。この方法は、比較的安価な装置で高解像度かつ高品位な画像を、高速で印刷可能であるという特徴を有する。そして、この方法を利用したインクジェット記録装置は、良好な印字品質、低コスト、比較的静かな動作及びグラフィック形成能により、商業的に広く受け入れられている。中でも、サーマル（バブルジェット（登録商標））および圧電ドロップ・オン・デマンドプリンターは、市場でとりわけ成功し、オフィスおよび家庭でのパソコン用プリンタとして広く用いられてきた。

インクジェット記録方法に用いられるインクとしては、例えば色材である染料を水性媒体中に溶解させたもの、顔料を界面活性剤や高分子分散剤で水性溶媒に分散させたものがインクとして提案されている。最近では、複数のカラーインク組成物を用意してインクセットとし、インクジェット記録によってカラー画像を形成することが行われている。一般に、カラー画像の形成は、イエローインク組成物、マゼンタインク組成物、およびシアンインク組成物の三色、さらに場合によってブラックインク組成物を加えた四色によって行われている。さらに、これらの四色にライトシアンインク組成物およびライトマゼンタインク組成物を加えた六色又は更にダークイエローインク組成物を加えた七色によってカラー画像形成を行う場合もある。異なる色材からなる複数のカラーインク組成物を用いた多色印刷においては、複数の色材が記録媒体上で混合され、均一な発色を得ることで色ムラのない美麗な印刷物を作り出すことができる。

近年、カラーインクジェットプリンタによる"写真画質"の印刷は、ヘッド、インク組成物、記録方法、そしてメディアのそれぞれの継続的な改良によって"銀塩写真"と遜色ないレベルとなった。特に、吐出するインク滴を少量化することによる粒状感の低減は、写真画質の実現にはかかせないものである。一方、印刷速度の向上も随時様々な提案が行われており、ヘッドの応答性を向上させたり、インク滴量を大小打ち分けることも行われている（特許文献１及び２）。
特開２００６−２５５９３３号公報 特開２００６−３１２３３１号公報

ところが、こうした印刷速度向上によりインク流速が高まるにつれ、ヘッド流路内への気泡の混入・発生も増加する。その結果正常な吐出が得られず記録紙上の画像に所謂ドット抜けが生じ、画質を劣化させることにもなるため、このような気泡を流路外に排出することが必要となる。

本発明はインクジェット記録方法において使用されるインク組成物に関する前記の諸事情を考慮してなされたものであり、インク流路内の気泡付着を低減して正常な吐出を得ることを可能にしたインク組成物、かかる特性を有するインク組成物を用いたインクジェット記録方法、及びこの記録方法により得られる美麗な記録物を提供するものである。

本発明者等はインク組成物の濡れ剤として有用な種々の界面活性剤と可溶化剤との組合せからなる多数のインク組成物について、インクジェット記録方法における正常吐出について鋭意検討の結果、少なくとも特定構造のジアセチレンテトラオール化合物とグリコールエーテルとを必須成分として含有するインク組成物とすることにより、インクジェット記録方法における高速印刷環境の下で正常吐出を可能とし、美麗な印刷物を得ることができるようになる、との知見を得て本発明に至った。

本発明者は、前記知見に基づきなされたもので、下記発明を提供することにより、前記目的を達成したものである。
１．少なくとも下記一般式（１）で表されるジアセチレンテトラオール化合物と、下記一般式（２）で表されるグリコールエーテルとを必須成分として含むインク組成物。

（上記式中、Ｒ₁は炭素数１〜３のアルキル基を表し、Ｒ₂は炭素数１〜３のアルキレン基を表し、−Ｏ−Ｅｔ−はオキシエチレンを表し、ｋ、ｌ、ｍ、ｎはそれぞれ０〜２の整数を表す。）

（上記式中、Ｒは炭素数８のアルキル基を表し、ｎは４〜８の整数を表す。）

２．前記ジアセチレンテトラオール化合物の含有量が０．０５〜０．８重量％である、前記１記載のインク組成物。

３．前記グリコールエーテルの含有量が１．５〜８．０重量％である、前記１又は２記載のインク組成物。

４．インクジェット記録方法に用いるインクセットであって、少なくとも前記１〜３の何れかに記載のインク組成物を構成成分として含んでなるインクセット。

５．前記１〜３の何れか１項に記載のインク組成物を充填したインクカートリッジ。

６．インク組成物の液滴を吐出し、該液滴を記録媒体に付着させて記録を行うインクジェット記録方法であって、前記１〜３の何れかに記載のインク組成物、または前記４もしくは５に記載のインクセットを用いて記録するインクジェット記録方法。

７．前記６に記載のインクジェット記録方法によって印刷された記録物。

本発明によれば、インク流路内の気泡による悪影響を低減して正常な吐出を得ることを可能にしたインク組成物、かかる特性を有するインク組成物を用いたインクジェット記録方法、及びこの記録方法により得られる美麗な記録物を提供することができる。

以下に本発明に係るインク組成物について、その好ましい実施態様に基づき説明する。

本発明のインク組成物は、少なくとも下記一般式（１）で表されるジアセチレンテトラオール化合物と、下記一般式（２）で表されるグリコールエーテルとを必須成分として含むものである。

（上記式中、Ｒ₁は炭素数１〜３のアルキル基を表し、Ｒ₂は炭素数１〜３のアルキレン基を表し、−Ｏ−Ｅｔ−はオキシエチレンを表し、ｋ、ｌ、ｍ、ｎはそれぞれ０〜２の整数を表す。）

（上記式中、Ｒは炭素数８のアルキル基を表し、ｎは４〜８の整数を表す。）

本発明においては、前記構成からなることにより、インク流路内の気泡による悪影響を低減して正常な吐出を得ることを可能にし、美麗な記録物を得ることができる。

本発明のインク組成物は、通常、水、又は水と水溶性有機溶剤からなる水性媒体（溶媒）中に、着色剤と、添加剤として、前記一般式（１）で表されるジアセチレンテトラオール化合物と、前記一般式（２）で表されるグリコールエーテルとを少なくとも必須成分として含有し、必要に応じてこれに保湿剤、界面活性剤、及びｐＨ調整剤や、さらにその他の添加剤（後述）を含有させた組成物からなる。

本発明に用いられる前記一般式（１）で表されるジアセチレンテトラオール化合物は１種で、又は２種以上を混合して、使用することができる。その含有量は、０．０５〜０．８重量％であることが好ましい。かかる範囲内にあると、十分な気泡排出効果（付着抑制効果）を持つだけでなく、優れた飛翔安定性を得られる。

本発明に用いられる前記一般式（２）で表されるグリコールエーテルは１種で、又は２種以上を混合して、使用することができる。その含有量は、１．５〜８．０重量％であることが好ましい。かかる範囲内にあると、高温での溶解安定性を持つだけでなく、優れた飛翔安定性を得られる。

本発明のインク組成物に使用される着色剤としては、通常のインク、とりわけインクジェット記録に使用される染料、又は顔料が使用できる。
染料としては、直接染料、酸性染料、食用染料、塩基性染料、分散染料、建染染料、可溶性建染染料、反応性染料等を使用することができる。また、顔料としては、有機顔料、無機顔料を使用することができる。

本発明で用いるインク組成物においては、前記の着色剤を１種で、又は２種以上を混合
して、使用することができる。また着色剤の含有量は、インク組成物全量に対し０．５〜
１２重量％が好ましく、より好ましくは１．０〜１０重量％である。

本発明のインク組成物は、主溶媒として、水又は水と水溶性有機溶媒の混合液を使用す
ることが好ましい。
水としては、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等を用いることができる。
また、長期保存の観点から、紫外線照射や過酸化水素添加などの各種化学滅菌処理を施し
た水が好ましい。

本発明のインク組成物において、主溶媒として使用される場合の水の含有量は、インク
組成物の全重量に対し、４０〜９０重量％であることが好ましく、より好ましくは５０〜
８０重量％である。

本発明のインク組成物は、さらに蒸気圧が純水よりも小さい水溶性有機溶剤及び／又は
糖類から選ばれる保湿剤を含むことができる。保湿剤を含むことにより、インクジェット
記録方式において、水分の蒸発を抑制してインクを保湿することができる。また、水溶性
有機溶剤であれば、吐出安定性を向上させたり、インク特性を変化させることなく粘度を
容易に変更させたりすることができる。

水溶性有機溶剤は、溶質を溶解する能力を持つ媒体を指しており、有機性で蒸気圧が水
より小さい水溶性の溶媒から選ばれる。具体的には、プロピレングリコール、ブタンジオ
ール、ペンタンジオール、２−ブテン−１，４−ジオール、２−メチル−２，４−ペンタ
ンジオール、１，２，６−ヘキサントリオール、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等の多価アルコール類、メチルアルコール、エチルア
ルコール、ｎ−プロピレンアルコール、ｎ−ブチルアルコール等のアルキルアルコール類
、アセトニルアセトン等のケトン類、γ−ブチロラクトン、リン酸トリエチル等のエステ
ル類、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、チオジグリコール、
グリセリン等が挙げられる。
また、糖類は、マルチトール、ソルビトール、グルコノラクトン、マルトース等が挙げ
られる。

上記の保湿剤は、インク組成物全量に対して５〜５０重量％、より好ましくは５〜３０
重量％、さらに好ましくは５〜２０重量％の範囲で添加されることが適している。５重量
％以上であれば、保湿性が得られ、また５０重量％以下であれば、インクジェット記録に
用いられる粘度に調整しやすい。

さらに、本発明のインク組成物には、インクの速やかな定着（浸透性） を得ると同時
に、１ドットの真円度を保つのに効果的な添加剤として、さらに、前記一般式（１）で表されるジアセチレンテトラオール化合物以外のノニオン系界面活性剤や前記一般式（２）以外で表されるグリコールエーテルを含むことができる。

また、本発明のインク組成物は、必要に応じて、ｐＨ調整剤、溶解助剤、酸化防止剤、
アルギン酸ナトリウム等の水溶性ポリマー、水溶性樹脂、フッ素系界面活性剤、防腐剤、
防黴剤、防錆剤等を添加することができる。
ｐＨ調整剤、溶解助剤、酸化防止剤の例としては、ジエタノールアミン、トリエタノー
ルアミン、プロパノールアミン、モルホリン等のアミン類およびそれらの変性物、水酸化
カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等の金属水酸化物、水酸化アンモニウム、
四級アンモニウム水酸化物（テトラメチルアンモニウム等）等のアンモニウム塩、炭酸カ
リウム、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム等の炭酸塩類や燐酸塩類等、あるいはＮ−メチル
−２−ピロリドン、２−ピロリドン等のピロリドン類、尿素、チオ尿素、テトラメチル尿
素等の尿素類、アロハネート、メチルアロハネート等のアロハネート類、ビウレット、ジ
メチルビウレット、テトラメチルビウレット等のビウレット類等、Ｌ−アスコルビン酸お
よびその塩類を挙げることができる。

防腐剤、防黴剤の例としては、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、１，２−ジベンジソチアゾリン−３−オン（ＡＶＥＣＩＡ社製、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（商品名））等が挙げられる。
これらの成分は、単独又は各群内および各群間において複数種選択して混合して用いる
こともできる。

本発明のインク組成物において、インク組成物の全ての成分の量は、インク組成物の粘
度が２０℃で１０ｍＰａ・ｓ未満であるように選択されるのが好ましい。
また、本発明のインク組成物は、その表面張力が２０℃で４５ｍＮ／ｍ以下であるのが
好ましく、より好ましくは２５〜４５ｍＮ／ｍの範囲である。
さらに、本発明のインク組成物は、２０℃におけるｐＨが８．０〜１０．５の範囲にな
るよう調整されるのが好ましい。

本発明のインク組成物の調製方法としては、例えば、各成分を十分混合溶解し、孔径０
．８μｍのメンブランフィルターで加圧濾過したのち、真空ポンプを用いて脱気処理して
調製する方法などがある。

本発明のインク組成物はペン等の一般の筆記具類、記録計、ペンプロッター、スタンプ
等に好適に使用することができるが、インクジェット記録用インク組成物としてさらに好
適に使用できる。

また、本発明は、前述したインク組成物と、他の色の一又は二以上のインク組成物との組合せからなるインクセットを提供できる。これらインクセットを１組として、各インク組成物を一体的に、または独立に収容したインクカートリッジからなる。本発明のインクセットは一般の筆記具用、記録計、ペンプロッター等の用途にも使用できることは言うまでもない。
なお、上記態様のインクセットにおいて、色濃度の異なる少なくとも二種のインク組成物を備えたインクセットであってもよい。
例えば、シアンインク組成物として色濃度の異なる少なくとも二種のシアンインク組成物、すなわち、少なくとも濃シアンインク組成物及び淡シアンインク組成物の二種を備えたインクセットであってもよい。
同様に、マゼンタインク組成物として色濃度の異なる少なくとも二種のマゼンタインク組成物、すなわち、少なくとも濃マゼンタインク組成物及び淡マゼンタインク組成物の二種を備えたインクセットであってもよい。
さらに、他のいかなる色のインク組成物についても同様に濃淡二種を備えることもできる。

また、本発明は、前記の本発明のインク組成物を含むインクセットの各インク組成物をインクジェットプリンタの各専用カートリッジに充填し、それぞれのノズルヘッドの微細孔（ノズル）から液滴として吐出させ、該液滴を記録媒体に付着させて印刷、記録を行うインクジェット記録方法を提供するものである。

インクジェット記録方式としては、従来公知の方式はいずれも使用でき、特に圧電素子の振動を利用して液滴を吐出させる方法（電歪素子の機械的変形によりインク滴を形成するインクジェットヘッドを用いた記録方法）や熱エネルギーを利用する方法においては優れた画像記録を行うことが可能である。

かかるインクジェット記録方法により、本発明のインクセットから紙などの記録媒体上に各色のインク組成物からなる液滴を吐出させて文字や画像を形成させることによって本発明の記録物を得ることができる。

本発明の記録物は、前述の構成のインク組成物を用いて、上記インクジェット記録方法
により記録が行われたものであり、本発明のインク組成物を用いることにより、印字品質
が良好な記録物を得ることができる。

以下に、本発明の実施例および比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明はかかる実施例により何等制限されるものではない。

〔インクの調製〕
＜インク組成物の調製＞
インク構成主成分として前記一般式（１）で表されるジアセチレンテトラオール化合物と、前記一般式（２）で表されるグリコールエーテルを必須成分として用いる以外は従来のインク組成物と同様にして、表１〜１５に示す各インク組成物を調製した。具体的には、各成分原料を溶媒中で十分混合溶解し、孔径０. ８μｍ程度のメンブランフィルターで加圧濾過して調製した。
得られた各インク組成物について、気泡排出性[８]、溶解安定性[９]及び、飛翔安定性[１０]の評価を行った。評価方法は、後述する。その結果を表１〜１５に示す。

なお、各表中のジアセチレンテトラオール化合物の構造（一般式（１）中のＲ₁，Ｒ₂，ｋ，ｌ，ｍ，ｎ）を表１６に示す。

また、各表中のグリコールエーテル（ＥＨ２Ｇ〜１０Ｇ）についての詳細を以下に示す。
ＥＨ２Ｇ＝ジエチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル
ＥＨ３Ｇ＝トリエチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル
ＥＨ４Ｇ＝テトラエチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル
ＥＨ６Ｇ＝ヘキサエチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル
ＥＨ８Ｇ＝オクタエチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル
ＥＨ９Ｇ＝ノナエチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル
ＥＨ１０Ｇ＝デカエチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル

＜気泡排出性＞
光学樹脂である環状オレフィンの共重合物（以下、ＣＯＣという）を用いて作成した透明のインク流路を、インクジェットヘッドと組み合わせることで目視観察できるようにして、クリーニングを行って本構成のインク組成物をインクジェットヘッドに引き込んだ。その後、常温にて1週間放置した後に再度クリーニングを行って、ＣＯＣ流路内に付着する気泡の量を「付着なし５＞４＞３＞２＞１付着多い」として点数化した。
尚、本構成のインク組成物に少量の色材を添加して視認性を確保し、吐出状態と印刷物を観察した場合、付着気泡量が多いほど、吐出曲がりが発生しやすく、印刷物も乱れる結果となる。

＜溶解安定性＞
調製した液を密閉できるガラス容器に封入し、５０、６０、７０、８０℃の恒温槽に３日放置する。その後、恒温槽内で液状を目視観察し、白濁・分離発生のない温度を見出し、以下の基準にて点数化した。
１＝常温で溶解せず、２＝５０℃、３＝６０℃、４＝７０℃、５＝８０℃より高い温度で溶解せず。

＜飛翔安定性＞
各インク組成物をインクジェットプリンタ用インクカートリッジに充填し、インクジェットプリンタＰＭ−Ａ７５０（セイコーエプソン社製、２５℃環境下、Smallドット波形）を使用し、ピエゾ素子の歪率を変化させることにより、インク滴の飛翔速度を変化させて記録媒体に記録した。
ここで、インク滴の飛翔開始時もしくは飛翔中にインク滴が分離して３滴以上の多滴にならないインク滴の最高飛翔速度を最高安定飛翔速度（ｍ／ｓ）とし、同様に１滴となって失速しないインク滴の最低飛翔速度を最低安定飛翔速度（ｍ／ｓ）として記録した。すなわち２滴で飛翔する範囲を前記最高安定飛翔速度と最低安定飛翔速度との差より安定範囲として求めた。

本発明は、インク流路内の気泡による悪影響を低減して正常な吐出を得ることを可能にしたインク組成物、かかる特性を有するインク組成物を用いたインクセット、インクジェット記録方法、及びこの記録方法により得られる美麗な記録物として、産業上の利用可能性を有する。

Claims (7)

1. 少なくとも下記一般式（１）で表されるジアセチレンテトラオール化合物と、下記一般式（２）で表されるグリコールエーテルとを必須成分として含むインク組成物。
   

   

   （上記式中、Ｒ₁ は炭素数１〜３のアルキル基を表し、Ｒ ₂ は炭素数１〜３のアルキレン基を表し、−Ｏ−Ｅｔ−はオキシエチレンを表し、ｋ、ｌ、ｍ、ｎはそれぞれ０〜２の整数を表す。）
   

   

   （上記式中、Ｒは炭素数８のアルキル基を表し、ｎは４〜８の整数を表す。）
2. 前記ジアセチレンテトラオール化合物の含有量が０．０５〜０．８重量％である、請求項１記載のインク組成物。
3. 前記グリコールエーテルの含有量が１．５〜８．０重量％である、請求項１又は２記載のインク組成物。
4. インクジェット記録方法に用いるインクセットであって、少なくとも請求項１〜３の何れかに記載のインク組成物を構成成分として含んでなるインクセット。
5. 請求項１〜３の何れか１項に記載のインク組成物を充填したインクカートリッジ。
6. インク組成物の液滴を吐出し、該液滴を記録媒体に付着させて記録を行うインクジェット記録方法であって、請求項１〜３の何れかに記載のインク組成物、または請求項４もしくは５に記載のインクセットもしくはインクカートリッジを用いて記録するインクジェット記録方法。
7. 請求項６に記載のインクジェット記録方法によって印刷された記録物。