JPH04359072A

JPH04359072A - 水性記録用インク組成物

Info

Publication number: JPH04359072A
Application number: JP3134658A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Yanase; 柳瀬　宣幸; Michiya Tsukahara; 塚原　道也; Junko Shimizu; 清水　純子
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1991-06-06
Filing date: 1991-06-06
Publication date: 1992-12-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体インクを用いて記
録を行うインクジェットプリンタに供する水性記録用イ
ンク組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、記録用液体インク組成物に、アセ
チレンアルコール、またはアセチレングリコールを添加
剤として使用した例が、特公昭５８ー６７５２、特開昭
６３ー１３９９６４等に記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来からアセチレンア
ルコール、またはアセチレングリコール類は濡れ性改善
剤として用いられており、染料を着色剤としたこれらを
含有するインクを用いて普通紙上に印字させた場合、速
やかに被記録紙中に浸透し優れたインク乾燥性が得られ
る反面、インク乾燥後でも水、有機溶剤等に弱く、水滴
等により容易に被記録紙上でインク流れが発生、印字品
質劣化やひどい場合には文字等が消滅し、その耐水性、
耐溶剤性の向上が大きな課題となっていた。

【０００４】また着色剤に顔料を用いることによって、
記録物に高い耐光性、耐薬品性、耐水性が付与できる反
面、着色剤に染料を使用したインクに比べて耐擦性に弱
く、印字物汚れ等を防止するために顔料を被記録紙上に
定着させる必要があった。インク中への定着成分の添加
は、定着成分に通常水溶性高分子類を用いるため、イン
ク粘度の上昇、吐出ノズル付近での固化等、吐出安定性
の悪化が問題となっていた。

【０００５】そこで、本発明はこのような課題を解決す
るもので、その一つの目的は、新規の水性記録用インク
組成物を提供することにある。

【０００６】本発明のもう一つの目的は、顔料のもつ、
高い耐光性、耐薬品性、耐水性を活かし、さらに耐擦性
をも付与した、電子写真方式並の高い記録物の保存安定
性を有する水性記録用インク組成物を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の水性記録用イン
ク組成物は、少なくとも顔料と、下記一般式（１）また
は（２）に示されるアセチレンアルコール、またはアセ
チレングリコールを１種以上含有してなることを特徴と
する。

【０００８】

【化２】

【０００９】（ただしＲ１〜Ｒ７は、水素原子、または
炭素数１〜６のアルキル基のいずれかを示す。）また前
記アセチレンアルコール、またはアセチレングリコール
をインク全重量に対して０．０１〜５重量％含有し、前
記水性記録用インク組成物の２０℃における表面張力が
、２５ｄｙｎ／ｃｍ〜４０ｄｙｎ／ｃｍの範囲にあるこ
とを特徴とする。

【００１０】（発明の具体的説明）以下、本発明の水性
記録用インク組成物に用いられる材料に関して、詳細に
説明する。

【００１１】従来からインク組成物用溶媒としては、低
粘度であること、安全性に優れること、取扱が容易であ
ること、コストが安いこと、臭気が無いこと等の理由よ
り主に水が用いられている。また諸特性の向上を目的と
して、エタノール、プロパノール等のアルコール類、エ
チレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン
等の多価アルコール類、あるいはそれらのエーテル化物
、エステル化物等の水溶性有機溶剤を添加することがで
きる。

【００１２】着色剤のうちカーボンブラックは、酸性カ
ーボンブラック、塩基性カーボンブラックのどちらでも
使用することができるが、主溶媒である水との親和性が
良いことが望まれ、その表面に水酸基、カルボキシル基
、スルホン基等の親水性官能基を有するか、親水性官能
基を有する物質による被膜層が多いものであり、ｐＨが
６以下のものを用いるのが好ましい。このカーボンブラ
ックのｐＨは以下の測定法により得られた値を言う。すなわち、測定するカーボンブラック３ｇおよび蒸留水
１００ｇをビーカーに入れ全重量を測定し、これを１時
間煮沸する。室温まで放冷後全重量を測定し、煮沸によ
る減量分の蒸留水を加え攪拌した後１０分間静置し、上
澄液のｐＨをガラス電極式ｐＨメーターで測定する。

【００１３】上記の測定法によりｐＨが６以下である市
販のカーボンブラックは、例えば三菱化成工業社登録商
標＃２４００Ｂ、＃２３５０、＃２２００Ｂ、＃１００
０、ＭＡ１００、ＭＡ７、ＭＡ８、ＭＡ１１、デグサ社
登録商標スペシャルブラック５５０、スペシャルブラッ
ク３５０、スペシャルブラック２５０、スペシャルブラ
ック１００、コロンビヤンカーボン社登録商標ラーベン
１２５５、ラーベン１２００、ラーベン１１７０、ラー
ベン１０６０、ラーベン１０４０、ラーベン１０３０、
キャボット社登録商標モナーク１３００、モーガルＬ、
リーガル４００、バルカンＸＣ−７２等使用することが
できるが、本発明のｐＨ６以下のカーボンブラックは、
上記市販のものに限定されず、各種の酸化剤、およびプ
ラズマ処理等の表面改質法により処理され、ｐＨが６以
下になったものも使用できる。

【００１４】また塩基性カーボンブラックとしては、ア
ミン類の官能基を有するか、アミン類の官能基を有する
物質による被膜層が多いものであり、ｐＨが７以上のも
のを示す。具体的にｐＨが７以上である市販のカーボン
ブラックは、例えば三菱化成工業社登録商標＃２３００
、＃９００、＃９５０、＃８５０、ＭＣＦ８８、ＣＦ９
、＃４０００Ｂ、＃５２、＃４４、＃４０、＃５Ｂ、デ
グサ社登録商標プリンテックス９５、プリンテックス９
０、プリンテックス８５、プリンテックス８０、プリン
テックス７５、プリンテックス５５、プリンテックス４
５、プリンテックス４０、プリンテックスＰ、コロンビ
ヤンカーボン社登録商標ラーベン７９０、ラーベン４５
０、ラーベン４３０、ラーベン４２０、ラーベン４１０
、ラーベンＨ２０、キャボット社登録商標モナーク８８
０、モナーク８００、モナーク７００、リーガル３３０
Ｒ、エルフテックス８、エルフテックス１２、ライオン
アクゾ社登録商標ケチェンブラックＥＣ、ケッチェンブ
ラックＥＣ−ＤＪ５００、ケッチェンブラックＥＣ−Ｄ
Ｊ６００等使用することができる。また酸性カーボンブ
ラック同様、本発明のｐＨ７以上のカーボンブラックは
、上記市販のものに限定されず、各種の処理剤、および
表面改質法により処理され、ｐＨが７以上になったもの
も使用できる。これらカーボンブラックの添加量はイン
ク組成物全重量に対して０．５〜３０重量％が好ましい
が、さらには３〜１２重量％が好ましい。

【００１５】本発明に使用できる有機顔料は特に限定さ
れるものではなく、トルイジンレッド、パーマネントカ
ーミンＦＢ、ファストイエロＡＡＡ、ジスアゾオレンジ
ＰＭＰ、レーキレッドＣ、ブリリアントカーミン６Ｂ、
フタロシアニンブルー、キナクリドンレッド、ジオキサ
ンバイオレット、ピクトリアピュアブルー、アルカリブ
ルートナー、オルトニトロアニリンブラック等の有機顔
料類が使用できる。これら顔料の濡れ性向上のために、
その表面処理等施してもよい。その添加量は、１〜３０
重量％が好ましいが、さらに詳しくは３〜１０重量％が
好ましい。さらに従来から用いられている着色剤として
、直接染料、酸性染料、食用染料、塩基性染料、反応染
料、分散染料等と組み合わせて使用することができる。

【００１６】本発明に使用できる分散剤は、通常の水溶
性界面活性剤、または高分子分散剤である。水溶性界面
活性剤としては、通常の水溶性であるイオン性、または
ノニオン性界面活性剤を添加することができる。例えば
アニオン界面活性剤としては、高級脂肪酸塩、高級アル
キルジカルボン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、
高級アルキルスルホン酸塩、高級脂肪酸とアミノ酸の縮
合物、スルホ琥珀酸エステル塩、ナフテン酸塩等使用す
ることができる。次にカチオン界面活性剤としては、脂
肪族アミン塩、第４アンモニウム塩、スルホニウム塩、
ホスフォニウム塩等、両性界面活性剤としてはベタイン
型等、ノニオン界面活性剤としては、ポリオキシエチレ
ン化合物の脂肪酸エステル型、ポリエチレンオキサイド
縮合型等の内１種、もしくは２種以上使用することがで
きる。ノニオン系界面活性剤としては、ポリオキシ化合
物の脂肪酸エステル、ポリエチレンオキサイド縮合物等
使用することができる。その添加量は、その種類に応じ
て適宜設定することができる。分散剤のインク組成物全
重量に対する添加量は、０．０１〜５重量％が好ましい
。

【００１７】次に示す高分子分散剤は、顔料粒子に対し
保護コロイド層として働くことが期待でき、目詰まり等
吐出安定性を阻害しない程度に添加するのは好ましい。具体的には、ゼラチン、カゼイン等のタンパク質、アラ
ビアゴム等の天然ゴム、サボニン等のグルコキシド、メ
チルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロ
キシメチルセルロース等のセルロース誘導体、リグニン
スルホン酸塩、セラック等の天然高分子、ポリアクリル
酸塩、スチレンーアクリル酸共重合物塩、ビニルナフタ
レンーアクリル酸共重合物塩、スチレンーマレイン酸共
重合物塩、ビニルナフタレンーマレイン酸共重合物塩、
βーナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウ
ム塩、ポリリン酸等の陰イオン性高分子、ポリビニルア
ルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコ
ール等の非イオン性高分子であり、これらの内１種、ま
たは２種以上を混合して用いることができる。高分子分
散剤の添加量はインク組成物全重量に対し、０．３〜２
重量％が好ましく、さらに好ましくは０．５〜１重量％
である。

【００１８】以上の他、必要に応じてトリエタノールア
ミン等のアルカノールアミン類をｐＨ調整剤として添加
することができる。また安息香酸、ジクロロフェン、ヘ
キサクロロフェン、ソルビン酸、ｐ−ヒドロキシ安息香
酸エステル、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）等を
防カビ剤、防腐剤、防錆剤、の目的で含有することがで
きる。さらに消泡剤や、ノズル乾燥防止用として尿素、
チオ尿素、エチレン尿素等含有することができる。

【００１９】次に本発明によるアセチレンアルコール、
またはアセチレングリコール類の具体例を示す。

【００２０】

【化３】

【００２１】

【化４】

【００２２】

【化５】

【００２３】

【化６】

【００２４】

【化７】

【００２５】

【化８】

【００２６】

【化９】

【００２７】

【化１０】

【００２８】

【化１１】

【００２９】

【化１２】

【００３０】ただし本発明のアセチレングリコール類は
、上記化合物に限定されるものではなく、その他種々の
構造が考えられる。ただしアルキル基の炭素数が６を越
えるものは、そのアセチレンアルコール、またはアセチ
レングリコールの水に対する溶解性が悪く適さない。

【００３１】本発明の水性記録用インク組成物の分散方
法は、従来から用いられている顔料微細分散法、例えば
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、ヘンシェルミキサ、コロイドミル、超音波
ホモジナイザー、パールミル、湿式ジェットミル等によ
って簡便に製造することができる。

【００３２】また分散後の粗大粒子、混裁物を除去する
ために、フィルターを用いて加圧、または減圧濾過処理
を１回以上の工程で行う、あるいは遠心分離機を用いて
遠心分離処理を単独、もしくは濾過処理と組み合わせて
行うのがよい。

【００３３】

【実施例】以下実施例により本発明をさらに詳しく説明
するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。

【００３４】（実施例１）組成カーボンブラック：　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　４重量％（ＣＦ９：三菱化成登録商標）具体例の化合物（Ａ）：　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０
．２重量％分散剤：　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　１重量％β−ナフタレ
ンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩（ラベリ
ンＦＨＬ：第一工業製薬登録商標）溶媒：グリセリン　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　４重量％　　　　　　イオン交換水　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　９０．７重量％インク組成物
調製方法は、先ず溶媒であるイオン交換水に所定量の２
倍量の本発明による具体例の化合物（Ａ）と分散剤とを
溶解させ、完全溶解後カーボンブラックを同様に２倍の
添加量で加える。この分散剤、カーボンブラック混合液
を前混練としてミキサーで２時間攪拌、混合し、次にサ
ンドミルを用いて８時間本分散させた。その後、巨大粒
子を除くため東洋濾紙Ｎｏ２で２ｋｇ／ｃｍ２の圧力で
減圧濾過し、さらに０．８μｍのアセチルセルロース製
メンブランフィルタ（東洋濾紙製）を用い、１Ｋｇ／ｃ
ｍ２　の圧力で加圧濾過し分散液を得た。次にこの分散液を前記溶媒であるイオン交換水で希釈し
、さらにグリセリンを加え所定の濃度になるように調整
した。

【００３５】こうして得られたインク組成物について、
Ｂ形粘度計（東京計器登録商標）１号ロータを用いて２
０℃における粘度を、ＨＬＶ−ＳＴ形表面張力計（協和
界面科学登録商標）を用いて２０℃における表面張力を
測定した。

【００３６】また吐出ノズル径５０μｍ、圧電素子駆動
電圧１２０Ｖ、駆動周波数２ｋＨｚ、解像度３６０ドッ
ト／インチの試作２４ノズルインクジェット評価機を用
いて、ＰＰＣ用紙（ゼロックス社登録商標ＰＰＣ用紙）
、再生紙（本州製紙登録商標やまゆり）、ボンド紙（ミ
ード社登録商標ギルバートボンド２５％コットン紙）、
上質紙（王子製紙登録商標ＯＫ上質紙Ｌ）にべた、アル
ファベット文字等を印字し下記に示す評価を行った。

【００３７】（テスト１）文字印字サンプル目視による
印字品質評価。

【００３８】評価結果は、次のように分類した。

【００３９】　　にじみが肉眼で観察されない・・・・・・・・・・
・・・・◎　　にじみは見られるが文字は認識できる・
・・・・・・・・・△　　文字が認識できない・・・・
・・・・・・・・・・・・・・×（テスト２）Ｍａｃｂ
ｅｔｈ　　ＴＲ−９２７型（Ｋｏｌｌｏｍｏｒｇａｎ社
登録商標）光学濃度計によるべた印字部分の濃度評価。

【００４０】評価結果は、次にように分類した。

【００４１】　　Ｏ．Ｄ．値１．３以上・・・・・・・・・・・・・
・・・・◎　　Ｏ．Ｄ．値１．１以上１．３未満・・・
・・・・・・・・・△　　Ｏ．Ｄ．値１．１未満・・・
・・・・・・・・・・・・・・×（テスト３）１００ｇ
／ｃｍ２　の圧力でべた印字部分を木綿布で擦り、印字
汚れを調査する耐擦性評価。

【００４２】評価結果は、次のように分類した。

【００４３】　　印字物汚れが観察されない・・・・・・・・・・・
・・・・◎　　若干印字物汚れが発生するが、文字は判
別できる・・・・・△　　印字物汚れで文字が判別でき
ない・・・・・・・・・・・・×（テスト４）文字印字
部分を指で擦り印字汚れを目視で観察する指触性評価。評価結果は、次のように分類した。

【００４４】　　印字物汚れが観察されない・・・・・・・・・・・
・・・・◎　　若干印字物汚れが発生するが、文字は判
別できる・・・・・△　　印字物汚れで文字が判別でき
ない・・・・・・・・・・・・×（テスト５）１μｌの
水滴を文字印字部分に滴下し、インク流れの有無を目視
で観察する耐水性評価。

【００４５】評価結果は、次のように分類した。

【００４６】　　インク流れが観察されない・・・・・・・・・・・
・・・・◎　　インクは流れるが、文字は判読できる・
・・・・・・・・・△　　インクが流れ文字がつぶれる
・・・・・・・・・・・・・・×（テスト６）べた印字
部分を水道水中２４時間浸漬した後、濃度変化を測定す
る浸漬評価。

【００４７】評価結果は、次のように分類した。

【００４８】　　濃度変化がＯＤ値で０．１以内であった・・・・・
・・・・◎　　濃度変化がＯＤ値で０．３以内であった
・・・・・・・・・△　　濃度変化がＯＤ値で０．３よ
り大きかった・・・・・・・・×（テスト７）３６時間
常温での連続印字中のドット抜けの有無を調査する、連
続吐出安定性評価。

【００４９】評価結果は、次のように分類した。

【００５０】　　３６時間以内にドット抜け１０回以内発生・・・・
・・・・◎　　２４時間以内にドット抜け１０回以内発
生・・・・・・・・・△　　１時間以内にドット抜け１
０回以上発生・・・・・・・・・×（テスト８）ガラス
製サンプル瓶密閉中における環境温度７０℃、湿度８５
％３０日間でのカーボンブラック粒子の粒径変化を４０
０倍透過顕微鏡で観察する保存安定性評価。

【００５１】評価結果は、下記のように分類した。

【００５２】　　３０日で粒径に変化無し・・・・・・・・・・・・
・・・・◎　　３０日で若干粒径変化が観察された・・
・・・・・・・・・△　　３０日で明らかに粒系が大き
くなった・・・・・・・・・・×実施例１の評価結果は
、いずれの評価も◎であった。

【００５３】（実施例２）前記本発明の具体例の化合物
（Ａ）を具体例化合物（Ｂ）〜（Ｊ）に変更し、実施例
１と同様の方法で、表１に実施例２−１〜２−９として
示す組成でインク組成物を得た。表中の数値で特に記載
の無いものは重量％を示している。またＥＤＴＡはエチ
レンジアミン四酢酸で、防腐剤としてインク中に添加し
てある。インク調製後の物性値として、２０℃における
粘度、表面張力を併せて記載した。（比較例１〜４）表１に示す組成で、実施例１と同様の
方法でインクを調製し、インク組成物を得た。

【００５４】

【表１】

【００５５】インク調製後、実施例１と同様の評価を行
った。結果を第２表に示す。

【００５６】

【表２】

【００５７】実施例２−１〜２−９のインク組成物はい
ずれの評価においても、良好な結果を示した。しかし比
較例１のように、本発明によるアセチレンアルコール、
またはアセチレングリコール化合物の添加量が０．０１
重量％に満たないものは、その浸透効果が小さく、印字
汚れを発生させ耐擦性、指触性に劣る結果となった。ま
た若干の粒子凝集傾向にあったため、ドット抜け、保存
安定性評価に劣った。同じく比較例２のように、アセチ
レンアルコル、またはアセチレングリコール化合物の添
加量が適切であっても、インク表面張力が４０ｄｙｎ／
ｃｍより大きいものは、比較例１同様に耐擦性、指触性
に劣る。また比較例３のようにアセチレンアルコール、
またはアセチレングリコール化合物を５重量％より多く
添加すると、水に対する溶解度が不足となり、ドット抜
け等の原因となる。最後に比較例４のようにインク表面
張力が２５ｄｙｎ／ｃｍより小さくなったインク組成物
については、その浸透効果が過剰となり印字物のにじみ
の発生、濃度低下、耐水、浸漬性の悪化等まねき、適当
でない。すなわち本発明のアセチレンアルコール、また
はアセチレングリコール化合物のインク全重量に対する
添加量は、０．０１〜５重量％がインクジェットプリン
タに用いるために適切であり、インク表面張力を２５ｄ
ｙｎ／ｃｍ〜４０ｄｙｎ／ｃｍに調製するのが妥当であ
る。

【００５８】（実施例３〜９）

【００５９】

【表３】

【００６０】表３に示す組成で種々の顔料を用い実施例
１同様の方法を用いて、実施例３〜９のインクを調製し
た。

【００６１】表３におけるＭＡ１００は三菱化成登録商
標、プリンテックス５５はデグサ社登録商標のカーボン
ブラックである。またＬｕｔｅｔｉａＢＬＤＮ３５１は
ＩＣＩ社登録商標のアゾ系顔料、ＫＥＴＲｅｄ３０９は
大日本インキ化学工業社登録商標のキナクリドン系顔料
、ＫＥＴＹｅｌｌｏｗ４０３は大日本インキ化学工業社
登録商標アゾ系顔料、ＬｕｔｅｔｉａＣｙａｎｉｎＪ４
ＮＳはＩＣＩ社登録商標フタロシアニン系顔料である。カチオライトＢＣ−５０は共栄社油脂化学工業社登録商
標のジメチルラウリルベンジルアンモニウムクロライド
であり、ペレックスＴＲは花王社登録商標ジアルキルス
ルホコハク酸ナトリウムであり界面活性剤である。デンカポバールＢ−０３は、電気化学工業社登録商標部
分けん化ポリビニルアルコールである。また各インク組
成物の数値は、添加した重量％を示している。インク調
製後の物性値として、２０℃における粘度、表面張力値
を併せて表３に記載した。

【００６２】（比較例５、６）比較例として表３中に示
す組成で、実施例１と同様の方法でインクを調製した。

【００６３】実施例３〜９、比較例５、６のインク組成
物について、実施例１と同様の評価を行った。

【００６４】

【表４】

【００６５】実施例３〜９については、いずれの評価に
おいても良好な結果となった。比較例５は顔料定着用に
水溶性樹脂を用いた例であるが、実施例３に比べ過剰に
樹脂成分を添加したためにドット抜けがひどく、また水
溶性樹脂では十分な指触性、浸漬性が得られなかった。次に比較例６は、アニオン界面活性剤を用いて浸透効果
を付与させたものであるが、この場合は浸透効果が過剰
になりにじみの発生、濃度低下、耐水性、浸漬性の悪化
をまねき、さらに起泡性が激しくドット抜けの原因とな
り、インクジェットインクとしては不適であった。

【００６６】

【発明の効果】以上本発明によれば、新規の水性記録用
インク組成物を提供することができるという効果を有す
る。

【００６７】さらに本発明によれば、顔料のもつ、高い
耐光性、耐薬品性、耐水性を活かし、さらに耐擦性をも
付与した、電子写真方式並の高い記録物の保存安定性を
有する水性記録用インク組成物を提供することができる
という効果を有する。

【００６８】また、記録時の目詰まりを防止して信頼性
を確保し、高解像を記録が達成でき、高品位な印字品質
を得る水性記録用インク組成物を提供することができる
という効果を有する。

【００６９】また、長期保存時においても、インク組成
物中のカーボンブラックの凝集が発生せず、安定性の優
れた水性記録用インク組成物を提供することができると
いう効果を有する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　少なくとも顔料と、下記一般式（１）
または（２）に示されるアセチレンアルコール、または
アセチレングリコールを１種以上含有してなることを特
徴とする水性記録用インク組成物。【化１】（ただしＲ１〜Ｒ７は、水素原子、または炭素数１〜６
のアルキル基のいずれかを示す。）
【請求項２】　　前記アセチレンアルコール、またはア
セチレングリコールをインク全重量に対して０．０１〜
５重量％含有することを特徴とする請求項１記載の水性
記録用インク組成物。
【請求項３】　　前記水性記録用インク組成物の２０℃
における表面張力が、２５ｄｙｎ／ｃｍ〜４０ｄｙｎ／
ｃｍの範囲にあることを特徴とする請求項１記載の水性
記録用インク組成物。