JP3047435B2 - 画像記録用インク - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液体インクにより文字・画像の記録を行う
画像記録用インクに関する。

〔従来の技術〕

従来、インクジェット記録方式等に用いるインクとし
ては、臭気・安全性等の面から水性インクが主流をしめ
ており、各種の水溶性染料を水または水と水溶性有機溶
剤の混合溶剤に溶解させ、必要により各種添加剤が添加
された溶解系インクが現在使用されている。これらのイ
ンクジェット記録の長所としては、直接記録であるため
プロセスが簡単であり、無騒音である、カラー化が容易
である、高速記録が可能である、普通紙が使用できるた
め低ランニングコストである、微小インク滴を吐出させ
るため高解像度の記録が可能である等の優れた特徴を有
しており、将来が注目されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし前記の従来技術では、 （１）被転写体上でインクがにじみ、高品位な記録画像
が得られない。

（２）インクの被転写体上での乾燥速度が遅く、尾びき
が起きる。

（３）定着性が悪い。

（４）目詰まりしやすい。

（５）濃度が低い。

（６）耐水性がない。

等の課題がある。

又、前記課題を解決するために、例えば、特開昭55−
29546号公報には、特定の界面活性剤を添加し、表面張
力を下げてインクの紙への吸収性を高めたものが提案さ
れており、特開昭56−57862号公報には、強塩基物質を
添加し高pH（ペーパー）とし普通紙の耐水処理剤である
サイズ剤やパルプ材を化学的に溶解し、ドットの広がり
と吸収性を制御する方法及び特開昭58−13675号公報に
は、インク中に分子量４万以上のポリビニルピロリドン
を入れ、ドットの広がりと紙への吸収性を制御する方法
が提案されているが、これらの試みは上記問題点を完全
に解決する対策とはなっていない。

そこで、本発明はこのような問題点を解決するもの
で、本発明の第１の目的は、あらゆる被転写体に対して
文字・画像のにじみが生じない、輪郭の鮮明な高濃度・
高光沢な印刷を可能にする画像記録用インクを提供する
ことにある。

本発明の第２の目的は、乾燥・定着が速く、尾引きの
ない、高速印刷及びプロセスカラーを重ねることによる
フルカラー画像を可能にする画像記録用インク提供する
ことにある。

本発明の第３の目的は、ノズル内、インク流通経路に
おいて目詰まりの生じない吐出安定性及び保存安定性に
優れた画像記録用インクを提供することにある。

本発明の第４の目的は、耐水性、耐光性に優れた画像
記録用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〕

本発明の画像記録用インクは、液体インクにより文字
・画像の記録を行う印字装置に用いる画像記録用インク
において、前記画像記録用インクの構成成分が、少なく
とも水と着色剤からなり、少なくとも水に溶解しない成
分を含有することを特徴とする。

〔実 施 例〕

以下に本発明の画像記録用インクの形態及び成分につ
いて具体的に例示する。

本発明のインクは、少なくとも水と着色剤から成り、
少なくとも水に溶解しない成分を含有する。

本発明に使用する着色剤としては、従来のインクに使
用されている水溶性染料及び油溶性染料で他のインク成
分の添加により、色調の変化、沈澱物の生成のないもの
ならどのような染料でも使用できる。

又、着色剤として顔料も使用することができ、無機顔
料（カーボンブラック）、有機顔料（不溶性アゾ顔料、
溶性アゾ顔料、フタロシアニン系顔料、イソインドリノ
ン系高級顔料、キナクリドン系高級顔料、ペリノン・ペ
リレン系高級顔料）等が使用できる。そのほか顔料表面
を樹脂等で処理した加工顔料（グラフトカーボン等）も
使用できる。

着色粒子、顔料の粒径としては、1.0μｍ以下に微粒
子化されている物が好適である。

染料・顔料の添加量としては、0.5重量％未満では、
所望の色調・濃度が得られず、20重量％を越えると目詰
まり・保存安定性に支障をきたす可能性があるために0.
5から20重量％が好ましい。

着色剤に染料を用いる場合は、水不溶性成分と組合せ
て使用する。例えば、染料を水不溶性ポリマー分散粒子
内に含浸・化学的吸着・担持させて使用することができ
る。

着色剤に顔料を用いる場合は、顔料自身を水不溶性成
分として水に分散して使用するほか、他の水不溶性成分
と組合せて使用することもできる。

着色剤以外の水不溶性成分としては、ビニルエステル
系、アクリル酸エステル系、メタクリル酸エステル系ス
チレン系、オレフィン系及びアミノ基、カルボキシル
基、アミド基、水酸基などの親水性官能基を有するモノ
マー等の単独重合または共重合樹脂エマルジョン、内部
３次元架橋した有機超微粒子、マイクロエマルジョン、
コロイダルディスパージョン、あるいは、パラフィンワ
ックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレン
ワックスカルナバワックス等の天然・合成のワックスエ
マルジョン等を使用することができる。これらの製造方
法としては、乳化重合、懸濁重合、分散重合、あるいは
任意の方法で重合したポリマーを粉砕するなどして製造
することができる。また、コロイダルシリカ等の無機超
微粒子を使用することもできる。

上記のエマルジョンは、染料により着色して水に不溶
の着色エマルジョンとして使用することができる。ま
た、着色剤とは別個の水不溶性成分として添加すること
もできる。

本発明に用いる溶媒は、イオン交換水、水溶性有機溶
剤として炭素数１〜４のアルキルアルコール類、ケトン
またはケトアルコール類、エーテル類、ポリアルキレン
グリコール類、アルキレン基が２〜６個の炭素原子を含
むアルキレングリコール類、グリセリン、多価アルコー
ルの低級アルキルエーテル、Ｎ−メチル−２−ピロリド
ン、トリエタノールアミン等が用いられるがこれに限定
される物ではない。

定着性・粘度調節・速乾性を上げるために用いられる
水溶性樹脂としては、にかわ、ゼラチン、カゼイン、ア
ルブミン、アラビアゴム、アルギン酸、メチルセルロー
ス、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレンオキシ
ド、ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルアルコー
ル、ポリアクリル酸、ポリビニルエーテル、ポリビニル
ピロリドン等が水不溶性成分と併用して使用できる。

又、染料が水に溶解されているもの以外は、溶媒のみ
を浸透させ、被転写体上に着色成分を残し、より一層の
速乾性を付与するための浸透剤として、各種界面活性
剤、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、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、
トリエチレングリコールモノメチルエーテル、Ｎ−メチ
ル−ピロリドン、1,3ジメチルイミダゾリジノン等を使
用することができる。

本発明の基本構成は以上の通りであるが、従来公知の
分散剤、粘度調整剤、表面張力調整剤、比抵抗調整剤、
pH調整剤、防カビ剤、キレート化剤等を必要に応じて添
加することができる。

インク物性としては、動作時の温度を０℃〜５℃に設
定した場合におけるインク粘度は、ヘッドの高速応答下
におけるインクの供給の安定性及びインクの液滴飛翔安
定性を考慮すると吐出ノズル近傍において20mPa・ｓ以
下が必要であり、さらに高速応答性実現のためには1.5
〜10mPa・ｓがより好ましい。

インクの表面張力としては、40dyne/cm以上が好まし
く40dyne/cmより小さいとサイズ処理の低い被転写体で
にじみが生じ、紙対応率が減少するため40dyne/cm以上
に調整する必要がある。

水不溶成分を分散媒中に均一分散させる手段として
は、電荷反発力の作用、界面活性剤または高分子保護コ
ロイドが形成する吸着層の保護作用、分散媒に可溶な反
応性基を有する官能基を持つ高分子と着色成分表面を化
学反応により結合させる方法、公知のカップリング剤を
着色成分表面と化学反応により結合せしめる方法等があ
るが、分散媒である溶媒が極性の強い水であるため安定
した分散性を得ることができる。

本発明の記録インク製造方法のうち顔料分散方法とし
ては、ボールミル、サンドミル、アトライター、ロール
ミル、アジテーターミル、ヘンシェルミキサー、コロイ
ドミル、超音波ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、
パールミル、ジェットミル、オングミル、メカノヒュー
ジョン（ホソカワミクロン）、ハイブリダイゼーション
（奈良機械製作所）等の微粉砕機・超微粉砕機が使用で
きる。

又、必要に応じて巨大粒子、ゴミ、コンタミ等を除く
ためにフィルター等を通して減圧・加圧濾過したり、最
終的なインク形態にするために撹拌・混合・調製する必
要がある。

又、本発明の画像記録用インクは、必要により熱風・
加熱ロール・赤外線等の熱定着手段により乾燥・定着さ
せることもできる。

又、本発明に画像記録用インクは、従来のオンデマン
ドタイプのインクジェット、超音波等によりミストを発
生させるインクミスト方式に使用できる以外に複数のノ
ズルを有するノズル形成基板と、前記ノズル形成基板の
近傍に配置され、インク中に浸され独立に駆動可能な振
動子を構成する圧電変換器を備え、電圧印加により該圧
電変換器を変位させて前記のノズル形成基板内部のイン
クを加圧して前記ノズルから吐出させて印字を行うイン
クジェット方式においても、圧電変換器のインクと接す
る部分を絶縁化することにより、使用することができ
る。以下、実施例・比較例を挙げることにより本発明を
具体的に説明するが、本例が本発明を限定するものでは
ない。

（実施例１） 以下の実施例中に示すインク組成物量（％）はすべて
重量％である。

CI ソルベントブラック23 ３ ％ メチルメタクリレート 11 ％ ｎ−ブチルアクリレート ７ ％ グリシジルメタクリレート ２ ％ イオン交換水 67.5％ ドデシル硫酸ナトリウム １ ％ 過硫酸カリウム 0.5％ グリセリン ８ ％ 温度制御装置、スターラー、窒素ガス導入管、滴下ロ
ートを備えたフラスコ内に窒素ガスで置換した後、ドデ
シル硫酸ナトリウム、イオン交換水を入れ、70℃に温め
過硫酸カリウムを３時間かけて滴下しながらメチルメタ
クリレート、ｎ−ブチルアクリレートグリシジルメタク
リレートからなるモノマー混合物を２時間かけて滴下し
た。

過硫酸カリウム滴下終了後、温度を80℃に上げて１時
間撹拌し、ポアサイズ1.2μｍのフィルターで減圧濾過
し、平均粒径0.8μｍの樹脂エマルジョンを作製した。

作製した樹脂エマルジョンへアセトンにCIソルベント
ブラック23を溶解させた溶液を添加し、２時間撹拌し、
エバポレーターでアセトンを除去し、グリセリンを加え
30分撹拌し、ポアサイズ1.2μｍのフィルターにより減
圧濾過した後、表面張力48dyne/cmの記録用インクを作
製した。

（実施例２） 実施例１で試作した記録用インクに浸透剤としてエチ
ルアルコールを５％添加し、表面張力42dyne/cmの記録
用インクを作製した。

（実施例３） カーボンブラック ６％ アクリル樹脂 ３％ グリセリン 10％ イオン交換水 80％ アクリル樹脂とカーボンブラックをロールミルにより
練り込んだ後、サンドミルを用いて10時間分散させ、撹
拌機に移し、グリセリンを添加し、１μｍのフィルター
を用い、減圧濾過し、平均粒径0.08μｍ、表面張力58dy
ne/cmの記録用インクを作製した。

（実施例４） 実施例３で試作した記録用インクに浸透剤としてＮ−
メチル−２ピロリドンを５％添加し、表面張力49dyne/c
mの記録用インクを作製した。

（実施例５） カーボンブラック ６ ％ ポリビニルピロリドン ３ ％ （Ｋ＝15） ノニオン系分散剤 0.8％ グリセリン 10 ％ イオン交換水 79.2％ ポリビニルピロリドンとカーボンブラックと分散剤を
ペイントシェーカーを用いて15時間分散させ、撹拌機に
移し、グリセリンを添加し、１μｍのフィルターを用
い、減圧濾過し、平均粒径0.2μｍ、表面張力63dyne/cm
の記録用インクを作製した。

（実施例６） 実施例５で試作した記録用インクに浸透剤として、1,
3ジメチル２イミダゾリジノンを５％添加し、表面張力5
1dyne/cmの記録用インクを作製した。

（実施例７） カーボンブラック ６ ％ 超マイクロエマルジョン 30 ％ （固形分20％ PB−300 花王製） グリセリン 15 ％ イオン交換水 48.2％ ノニオン系分散剤 0.8％ イオン交換水とノニオン系分散剤とカーボンブラック
をサンドミルで10時間分散し、これに超マイクロエマル
ジョンとグリセリンを添加し、１時間撹拌し、１μｍの
フィルターを用い、減圧濾過し、平均粒径0.08μｍ、表
面張力48dyne/cmの記録用インクを作製した。

（実施例８） 実施例７で作製した記録用インクに浸透剤として、ジ
エチレングリコールモノブチルエーテル５％添加し、表
面張力41dyne/cmの記録用インクを作製した。

（実施例９） CI ダイレクトブラック154 ３％ 有機超微粒子（固形分25％） 40％ （マイクロジェル 日本ペイント製） イオン交換水 52％ グリセリン ６％ イオン交換水にCIダイレクトブラック154を溶解し、
有機超微粒子（固形分25％）とグリセリンを加え撹拌機
で１時間撹拌し、0.8μｍのメンブレンフィルターを用
い、減圧濾過し、平均粒径0.03μｍ、表面張力45dyne/c
mの記録用インクを作製した。

（実施例10） CI.PIG.イエロー12 ６％ ポリビニルピロリドン ４％ ノニオン系分散剤 ４％ グリセリン 10％ イオン交換水 76％ CI.PIG.レッド146 ６％ ポリビニルピロリドン ４％ ノニオン系分散剤 ４％ グリセリン 10％ イオン交換水 76％ CI.PIG.グルー15−３ ６％ ポリビニルピロリドン ４％ ノニオン系分散剤 ４％ グリセリン 10％ イオン交換水 76％ ポリビニルピロリドンとイエロー、マゼンタ、シアン
の各顔料とノニオン系分散剤をペイントシェーカーを用
いてそれぞれ20時間分散させ、撹拌機に移し、グリセリ
ンを添加し、１μｍのフィルターを用い、減圧濾過し、
平均粒径0.2μｍ、表面張力61dyne/cmの記録用カラーイ
ンクを作製した。

（実施例11） 実施例10で作製したカラーインクに浸透剤として、ジ
オクチルスルホコハク酸ナトリウム１％添加し、表面張
力43dyne/cmの記録用カラーインクを作製した。

（比較例） 比較例１として、市販のオンデマンドインクジェット
プリンタ用インク、比較例２として市販のバブルジェッ
トプリンタ用インクを用いた。それぞれの組成は下記の
とおりである。

比較例１ CI ダイレクトブラック19 ２％ グリセリン 15％ イオン交換水 83％ 表面張力 48dyne/cm 比較例２ CI ダイレクトブラック19 ２％ ジエチレングリコール 10％ エタノール ５％ イオン交換水 83％ 表面張力 46dyne/cm 以上のインクを用い、記録方法として、市販のオンデ
マンド型インクジェットプリンタ及び試作マルチヘッド
（吐出オリフィス径50μｍ、ピエゾ振動子駆動電圧80
V、駆動周波数3kHz）を用い、一般上質紙、ボンド紙、P
PC用紙、再生紙、一般OHPシートの各種被転写体に対し
て文字、グラフィック等を印字し、以下の評価を行っ
た。

評価方法を下記に示す。

1.にじみ評価 顕微鏡による100倍、400倍での観察と目視による観察 ◎：繊維に沿ったにじみもなく繊維上にドットが保持
されている ○：繊維に沿ったにじみは少しあるが目視ではわから
ない △：目視で若干にじみがわかる ×：かなりにじんで、エッジがギザギザしている 2.速乾性評価 印字10秒後、30秒後、60秒後に紙のエッジで印字部を
こする ◎:10秒後で尾引きなし ○:30秒後で尾引きなし △:60秒後で尾引きなし ×:90秒後で尾引きあり 3.定着性評価 印字１時間後、印字面をクリップで200g/cmの荷重を
かけて擦ることによる汚れの発生の有無を擦る回数によ
って評価 ◎:30往復以上汚れ無し ○:20〜30往復後汚れ有り ×:20往復以下汚れ有り 4.目詰まり評価 インクジェット記録装置にインクを充填し、50℃の環
境にノズルにキャップのない状態で１カ月放置後 ○：すぐに印字可能 △：インクを循環させてクリーニングすることにより
印字可能 ×：印字不可能 5.インク保存性 インクをサンプル瓶に入れ、50℃で６ケ月密封状態で
保存し、異物・異臭・凝集・沈澱の有無を確認 ◎：無し ○：沈降は見られるが容易に再分散する ×：再分散しない 6.記録濃度 マクベス濃度計による反射Ｏ・Ｄ値の測定 7.耐水性評価 印字１時間後の印字物を水中に５分間浸し、インクの
流出を観測 ○：無し ×：有り 8.光沢度評価 デジタル光沢計（村上色彩技術研究所製）による75度
鏡面光沢度の測定 ○:80以上 △:51〜79 ×:50以下 9.OHP用紙への記録 ○：記録可 ×：記録不可 10.耐光性評価 キセノンランプ100時間照射ブルースケールの退色 ○:50％未満 ×:50％以上 インク物性調査方法を以下に示す。

A.粘度 レオメトリックス・ファーイースト社製フルード・ス
ペクトロメーターによる20℃での定常粘度測定 B.表面張力 表面張力計による測定 （協和界面科学） C.平均粒径 レーザー光散乱方式ゼータ電位計ELS800（大塚電子
製）による粒径分布測定 以上の結果を表１に示す。

表１より明らかなように、実施例１〜６の記録インク
は、印字品質（にじみ、濃度、光沢、耐水性・耐光
性）、速乾性、定着性、目詰まり、インク保存性につい
て、従来のインクジェットインクと比較して、極めて優
れた結果が得られた。

以上のように本発明の実施例によれば、記録用インク
が被転写体上に付着した際、第１図に示す如く、水に溶
解しない成分の凝集力により着色成分は付着した位置に
とどまり、輪郭の鮮明なドットが固化・定着する。

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明の画像記録用インクによ
れば、少なくとも水と着色剤からなり、少なくとも水に
溶解しない成分を含有した分散系であることにより、に
じまず、耐水性・耐光性に優れた高濃度で鮮明な記録を
可能にし、従来にない速乾性・定着性の付与を可能に
し、又、目詰まりの生じない、インクの保存性にも優れ
た高信頼性を可能にするという効果を有する。

又、本発明の画像記録用インクによれば、通常のイン
クジェット記録では使用できない一般OHP用紙にも、高
速・高品位な印字が可能であるという効果も有する。

又、記録インクの乾燥性・定着性が良いため、３色の
プロセスカラーインクを使用することにより、高解像度
なフルカラー画像を記録することもできる。

又、今後急速に普及すると思われる再生紙にもにじみ
のない鮮明な記録を可能にするという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による被転写体上のインクドットを示
す模式図。 １……輪郭 ２……繊維 Ａ……被転写体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09D 11/00 - 11/20

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水と、着色剤と、グリセリンとを少なくと
   も含んでなり、かつ水に溶解しない、平均粒径1.0μｍ
   以下の成分を少なくとも一種含んでなることを特徴とす
   る、インクジェット記録用インク。
2. 【請求項２】前記水に溶解しない成分の平均粒径が0.8
   μｍ以下である、請求項１に記載のインクジェット記録
   用インク。
3. 【請求項３】前記水に溶解しない成分が着色剤である、
   請求項１または２に記載のインクジェット記録用イン
   ク。
4. 【請求項４】前記着色剤が顔料である、請求項３に記載
   のインクジェット記録用インク。
5. 【請求項５】水溶性樹脂をさらに含んでなる、請求項１
   〜４のいずれか一項に記載のインクジェット記録用イン
   ク。
6. 【請求項６】前記水溶性樹脂がポリビニルピロリドンで
   ある、請求項５に記載のインクジェット記録用インク。
7. 【請求項７】前記水に溶解しない成分として水不溶性樹
   脂を含んでなり、かつ前記着色剤が染料である、請求項
   １または２に記載のインクジェット記録用インク。
8. 【請求項８】前記水不溶性樹脂が、樹脂エマルジョン、
   有機超微粒子、マイクロエマルジョン、またはコロイダ
   ルディスパージョンの形態である、請求項７に記載のイ
   ンクジェット記録用インク。
9. 【請求項９】前記グリセリンの含有量が６重量％以上で
   ある、請求項１〜８のいずれか一項に記載のインクジェ
   ット記録用インク。
10. 【請求項１０】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印字を行うインクジェット記録方
    法であって、インク組成物として請求項１〜９のいずれ
    か一項に記載のインクジェット記録用インクを用いる、
    インクジェット記録方法。
11. 【請求項１１】請求項10に記載のインクジェット記録方
    法によって画像記録が行われた、記録物。