JP5080031B2 - インクジェット用水性インク組成物 - Google Patents

Description

本発明は、記録を行うプリンタに供するインク組成物に関し、特に水性インク組成物に関するものである。

インクジェット記録は、インクの微小液滴を種々の作動原理により飛翔させて紙等の記録材料に付着させ、画像あるいは文字等の記録を行うもので、低騒音で高速印字が可能な記録方法である。インクジェット記録に使用されるインクジェットプリンタとしては、インクジェットヘッドが記録材料の搬送方向に交差する方向に移動して走査するシリアルヘッド方式と、インクジェットヘッドが記録材料の搬送方向に交差する方向に固定配置されているラインヘッド方式とが知られている。

前者のシリアルヘッド方式のインクジェットプリンタは、記録材料を搬送しながら記録材料の搬送方向と直交方向にインクジェットヘッドを移動させて画像の形成を行うものであり、メンテナンスは容易であるが、インクジェットヘッドが往復駆動されるため、高速印字に対応することが困難である。

一方、後者のラインヘッド方式のインクジェットプリンタは、記録材料の搬送方向と直交する方向にインクジェットヘッドが並列された固定式の記録ヘッドを用い、記録材料を搬送方向に送る副走査のみで記録する方式であり、インクジェットヘッドからインクを吐き出して一括して１行分の記録を連続的に行いながら所定量の紙送りを行い、記録材料全体に画像が記録される方法であるため、高速印字に適している反面、インクジェットヘッドが固定されているため、メンテナンスがしづらいという問題がある。

このようなインクジェット記録方式に、水を主な溶剤として使用した水系タイプインクを用いた場合、インク中の水分の蒸発によりノズル近傍で、インクの増粘や着色剤の析出といった現象が起こり、インク吐出の低下、特に間欠吐出性能が低下するという問題がある。

上記のような問題を解決するために、インクを吐出する装置面から、例えば、特許文献１および２には、インクを吐出しない程度にピエゾ素子を駆動し、メニスカスを振動させることによってインクを攪拌し、インクの増粘を抑制する方法が記載されている。また、特許文献３では、いわゆるシリアル方式のインクジェット記録装置において、ヘッドをメンテナンスポジション等に移動したときにインク滴を吐出させて、印字動作をさせることによってインク吐出の低下に対処する方法が記載されている。さらに、特許文献４には、インクの粘度変化を検出し、必要に応じて、増粘した液状材料の回復処理を行ったり、その粘度に応じた吐出駆動や印刷データ補正を行うことで、吐出性能の低下に対応する装置が記載されている。

しかし、特許文献１および２に記載されているようなピエゾ素子を駆動するには、余分な電力を消費するという問題がある。また、特許文献３記載のように予備吐出を頻繁に行うと、インクを無駄に消費するという問題がある。また、上記特許文献１〜４に記載されている方法は、シリアルヘッド方式のインクジェットプリンタには適用が可能であるが、ラインヘッド方式のインクジェットプリンタでは例えば、予備吐出の機構を設置することが難しい等、適用が難しいという問題がある。

一方、間欠吐出性能の低下を抑制するために、水系タイプインクそのものを改良したものも知られており、特許文献５にはアセチレングリコールを添加した水系タイプインクが、また、特許文献６にはデカグリセリン脂肪酸エステルを添加した水系タイプインクが提案されている。
特開２００２−２８３５４６号公報 特開２００４−２０２７０８号公報 特開平８−１１８６７４号公報 特開２００４−２９９３４１号公報 特開昭５４−５８７１号公報 特開平４−８７７７号公報

しかし、上記、特許文献５および６に記載されている水系タイプインクでは、満足がいくレベルに間欠吐出性能の低下を抑制することができない。特に、メンテナンスのしづらいラインヘッド方式のインクジェットプリンタでは、吐出性能に優れた水系タイプインクの要求が高い。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、間欠吐出性能に優れたインクジェット用水性インク組成物を提供することを目的とするものである。

本発明のインクジェット用水性インク組成物は、脂肪酸部位の炭素数が１４であるポリグリセリン脂肪酸エステルを０．１質量％よりも多く３．５質量％未満、エチレンオキサイド付加モル数が１０モル以上であるアセチレングリコールを０．２質量％以上１０質量％以下含有することを特徴とするものである。

前記インクジェット用水性インク組成物は、ラインヘッド方式のインクジェットプリンタに使用されるものであることが好ましい。

本発明のインクジェット用水性インク組成物は、脂肪酸部位の炭素数が１４であるポリグリセリン脂肪酸エステルを０．１質量％よりも多く３．５質量％未満、エチレンオキサイド付加モル数が１０モル以上であるアセチレングリコールを０．２質量％以上１０質量％以下含有するので、１０分以上の吐出休止の後でもインクの吐出が可能であり、間欠吐出性能を改善することができる。従って、吐出の安定化を図ることが可能となり、画質低下を抑制することができる。また、装置のメンテナンスを軽減できるため、印刷にかかる時間の短縮、ランニングコストの軽減、さらには印字直後の二次転写汚れを防止することができる。

特に、本発明のインクジェット用水性インク組成物は装置のメンテナンスがしづらいラインヘッド方式のインクジェットプリンタにも使用可能であり、従来のインクジェット用水性インク組成物では、実現することができなかった吐出の安定化を図ることが可能である。

本発明のインクジェット用水性インク組成物は、脂肪酸部位の炭素数が１４であるポリグリセリン脂肪酸エステルを０．１質量％よりも多く３．５質量％未満、エチレンオキサイド付加モル数が１０モル以上であるアセチレングリコールを０．２質量％以上１０質量％以下含有することを特徴とする。

脂肪酸部位の炭素数が１４であるポリグリセリン脂肪酸エステル（以下、所定のポリグリセリン脂肪酸エステルという）としては、ミリスチン酸ヘキサグリセリル、ミリスチン酸デカグリセリル等があげられ、Ｄｅｃａｇｌｙｎ １−ＭやＨｅｘａｇｌｙｎ １−Ｍ（共に、ニッコーケミカルズ社製）等が好ましくあげられる。なお、脂肪酸部位の炭素数が１４であるとは、脂肪酸の直鎖部分の炭素数が１４である場合に限られず、側鎖部分の炭素数も含めて１４であればよい。また、ポリグリセリン部位の重合度は２〜２０であり、単独もしくは混合物として用いることができる。

エチレンオキサイド付加モル数が１０モル以上であるアセチレングリコール（以下、所定のアセチレングリコールという）としては、サーフィノール４６５（エチレンオキサイド付加モル数が１０モル），サーフィノール４８５（エチレンオキサイド付加モル数３０モル）（共に、エアープロダクツ社製）等が好ましくあげられる。所定のアセチレングリコールは０．２質量％以上１０質量％以下、好ましくは０．２質量％よりも多く６質量％よりも少ない割合で含有することが望ましい。

本発明で使用される所定のポリグリセリン脂肪酸エステルの添加量が０．１質量％以下である場合には、間欠吐出性能の改善が期待できず、また、所定のポリグリセリン脂肪酸エステルは室温では粘性の液体であるため、３．５質量％以上添加した場合には、インクの粘度が増して吐出性がかえって悪くなる。また、所定のアセチレングリコールの添加量が０．２質量％よりも少ない場合には、間欠吐出性能の改善が期待できず、また、記録物に対する浸透性が悪くなり、所定のアセチレングリコールの添加量が１０質量％よりも多い場合には、所定のポリグリセリン脂肪酸エステルの起泡性、泡の安定性が高くなって、吐出安定性、初期インク充填性が悪くなる。

本発明のインクジェット用水性インク組成物は、上記の所定のポリグリセリン脂肪酸エステルおよび所定のアセチレングリコール以外に、通常、インクジェット用水性インク組成物に含まれる、水、顔料または染料、分散剤などの構成要素を含むことができる。

顔料としては、無機顔料、有機顔料を問わず、印刷の技術分野で一般に用いられているものを使用することができる。具体的には、例えば、カーボンブラック、カドミウムレッド、モリブデンレッド、クロムイエロー、カドミウムイエロー、チタンイエロー、酸化クロム、ピリジアン、コバルトグリーン、ウルトラマリンブルー、プルシアンブルー、コバルトブルー、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、イソインドリノン系顔料、ジオキサジン系顔料、スレン系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、チオインジゴ系顔料、キノフタロン系顔料、金属錯体顔料などの従来公知の顔料を特に限定することなく用いることができる。

分散剤としては、例えば、高級脂肪酸塩、アルキル硫酸塩、アルキルエステル硫酸塩、アルキルスルホン酸塩、スルホコハク酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、グリセリンエステル、ソルビタンエステル、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、アミンオキシド等の活性剤、あるいは、スチレン、スチレン誘導体、ビニルナフタレン誘導体、アクリル酸、アクリル酸誘導体、マレイン酸、マレイン酸誘導体、イタコン酸、イタコン酸誘導体、フマル酸、フマル酸誘導体から選ばれた２種以上の単量体からなるブロック共重合体、ランダム共重合体およびこれらの塩を挙げることができる。

染料としては、水溶性染料が好ましく、アゾ染料、メチン染料、アゾメチン染料、キサンテン染料、キノン染料、フタロシアニン染料、トリフェニルメタン染料、ジフェニルメタン染料等を挙げることができる。

これらの顔料あるいは染料は、単独で用いてもよいし、適宜組み合わせて使用することも可能であるが、インク全体に対して０．０１〜２０質量％の範囲で含有されることが望ましい。

好ましく用いられる水溶性溶媒の例としては、アルコール類（例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、セカンダリーブタノール、ターシャリーブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール等）、多価アルコール類（例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサンジオール、ペンタンジオール、グリセリン、ヘキサントリオール、チオジグリコール等）、多価アルコールエーテル類（例えば、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エチルエーテル、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メチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジ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メチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリ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、エチレングリコールモノフェニルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテル等）、アミン類（例えば、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、Ｎ−エチルジエタノールアミン、モルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、エチレンジアミン、ジエチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ポリエチレンイミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、テトラメチルプロピレンジアミン等）、アミド類（例えば、ホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等）、複素環類（例えば、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、シクロヘキシルピロリドン、２−オキサゾリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン等）、スルホキシド類（例えば、ジメチルスルホキシド等）、スルホン類（例えば、スルホラン等）、尿素、アセトニトリル、アセトン等が挙げられる。

本発明のインクでは、上記説明した以外に、必要に応じて、出射安定性、プリントヘッドやインクカートリッジ適合性、保存安定性、画像保存性、その他の諸性能向上の目的に応じて、公知の各種添加剤、例えば、粘度調整剤、比抵抗調整剤、皮膜形成剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、退色防止剤、防錆剤等を適宜選択して用いることができる。
以下、本発明のインクジェット用水性インク組成物を実施例によりさらに詳細に説明する。

（実施例１〜比較例１２）
表１および表２に示すポリグリセリン脂肪酸エステル、アセチレングリコール、顔料、水溶性溶媒、精製水をそれぞれ順次混合した後、ポアサイズ０．８μｍのフィルターでろ過してインクを作製した。なお、表１および表２に示す数値は「質量部」であり、表中のＰＧはポリグリセリン部位の重合度、Ｃは脂肪酸炭素数、ＥＯはエチレンオキサイド付加モル数を示す。

なお、使用したポリグリセリン脂肪酸エステルは次の方法で精製した。例としてミスチリン酸デカグリセリルの精製法を示す。ミスチリン酸デカグリセリル（ニッコーケミカルズ社製 Ｄｅｃａｇｌｙｎ１−Ｍ）３０ｇをイソブタノール１００ｇに溶解し、８０℃に加熱した。次いで、これを分液ロートに入れて飽和食塩水１００ｍｌで洗浄した。水層を除去し、再び飽和食塩水１００ｍｌで洗浄した。水層を除去し、イソブタノール溶液からエバポレーターで溶媒を除去し、ポリグリセリン脂肪酸エステル２１ｇを得た。他のポリグリセリン脂肪酸エステルについても同様の方法で精製した。

実施例１〜１１および比較例１〜１２の各インクについて、以下のように間欠吐出性能及び二次転写汚れの評価を行った。

（間欠吐出性能評価）
評価は温度２３℃、湿度５０％の恒温恒湿環境で行なった。装置は東芝テック株式会社製インクジェットプリントヘッドＣＢ１と、用紙運搬速度が０．４１ｍ／ｓである搬送台とを用いた。図１に示すように、インクジェットヘッドＣＢ１は、用紙運搬方向に対して直行方向にノズルが配列し、印字の際にノズルと用紙との間隔が１ｍｍになるように固定した。用紙には理想科学工業株式会社製のＲＩＳＯ ＨＣ用紙マットＩＪ Ａ４サイズを使用した。

ヘッドに所定のインクを充填し、駆動周波数４．８ｋＨｚ、１ドット当たりの吐出体積量４２ｐＬで１０ｃｍのベタ画像を印字し、その後、吐出動作を休止し、所定の時間（５分及び１０分）放置後、駆動周波数４．８ｋＨｚ、１ドット当たりの吐出体積量６ｐＬでライン画像を３０ドット間隔で５０本印字した。印字したラインを目視で観察し、吐出不良が発生したライン数をカウントした。間欠吐出性能は休止時間５分後および１０分後の印字において、吐出不良がなく１ライン目から正常に吐出したものを◎、吐出不良が1ライン目のみに発生したものを○、吐出不良が２〜３ライン目まで続いて発生したものを△、吐出不良が４ライン以上発生したものを×とした。

（二次転写汚れ評価）
評価は温度２３℃、湿度５０％の恒温恒湿環境で行なった。装置は、用紙搬送速度０．４１ｍ／ｓ、ニップ圧５ｋＰａ、ＮＢＲゴム製の搬送ローラーを使用し、用紙は理想科学工業株式会社製の理想用紙薄口Ａ４サイズを使用した。図２に示すように、用紙上部に、駆動周波数４．８ｋＨｚ、１ドット当たりの吐出体積量４２ｐＬで１０ｃｍのベタ画像を印字し、印字後３秒後に搬送ローラーを通過させ、通過後に白紙部分の汚れを目視で評価し、二次転写汚れがないものを○、二次転写汚れがあるものを×とした。

結果を表１および２に示す。

（評価の結果）
所定時間印字動作を休止した後、再び印字動作を行なうと、印字初期の数ラインから数十ラインに吐出不良(不吐出や濃度低下、着弾位置の乱れ)が発生するが、本発明の所定のポリグリセリン脂肪酸エステルと所定のアセチレングリコールを組み合わせたインクジェット用水性インク組成物（実施例１〜１２）は吐出不良が殆ど発生せず、所定のポリグリセリン脂肪酸エステルのみを含有するインクジェット用水性インク組成物（比較例１〜３）や所定のアセチレングリコールのみを含有するインクジェット用水性インク組成物（比較例４）、その他のポリグリセリン脂肪酸エステルを含有するインクジェット用水性インク組成物（比較例５）に比べて、有意に間欠吐出性能を改善する効果が高いことが認められた。

また、所定のポリグリセリン脂肪酸エステルとその他のアセチレングリコールを組み合わせたインクジェット用水性インク組成物（比較例６）、その他のポリグリセリン脂肪酸エステルと所定のアセチレングリコールを組み合わせたインクジェット用水性インク組成物（比較例７〜１０）では、二次転写の汚れは見られなかったものの、上記の所定のポリグリセリン脂肪酸エステルのみを含有するインクジェット用水性インク組成物（比較例１〜３）や所定のアセチレングリコールのみを含有するインクジェット用水性インク組成物（比較例４）よりも間欠吐出性能は低下する傾向にあり、本発明の所定のポリグリセリン脂肪酸エステルと所定のアセチレングリコールを組み合わせることによって、初めて、間欠吐出性能を改善されたことがわかる。

さらに、所定のポリグリセリン脂肪酸エステルと所定のアセチレングリコールを組み合わせたインクジェット用水性インク組成物であっても、所定のポリグリセリン脂肪酸エステルの含有量が０．１質量％以下の場合（比較例１１）や、３．５質量％以上含有する場合（比較例１２）には間欠吐出性能の改善が充分ではなかった。

以上のように、本発明のインクジェット用水性インク組成物は、脂肪酸部位の炭素数が１４であるポリグリセリン脂肪酸エステルを０．１質量％よりも多く３．５質量％未満、エチレンオキサイド付加モル数が１０モル以上であるアセチレングリコールを０．２質量％以上１０質量％以下含有するので、１０分以上の吐出休止の後でも吐出可能であり、間欠吐出性能を改善することができた。また、印字直後の二次転写汚れを防止することも可能となった。

間欠吐出性能評価の方法を示す概略模式図 二次転写汚れ評価の方法を示す概略模式図

Claims (2)

1. 脂肪酸部位の炭素数が１４であるポリグリセリン脂肪酸エステルを０．１質量％よりも多く３．５質量％未満、エチレンオキサイド付加モル数が１０モル以上であるアセチレングリコールを０．２質量％以上１０質量％以下含有することを特徴とするインクジェット用水性インク組成物。
2. 前記インクジェット用水性インク組成物がラインヘッド方式のインクジェットプリンタに使用されるものであることを特徴とする請求項１記載のインクジェット用水性インク組成物。

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