JP2007106979A

JP2007106979A - インクジェット熱記録用インク組成物

Info

Publication number: JP2007106979A
Application number: JP2006013311A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Yamaguchi; 友行山口
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-09-13
Filing date: 2006-01-23
Publication date: 2007-04-26

Abstract

【課題】可逆的に発色及び消色させることができるインクジェット熱記録用インク、及び該インクを用い、インクジェット記録装置を用いて印字し、必要なときに発色・消色せしめることができるインクジェット記録方法を、更には、発色濃度を満たす着色剤の溶解性や分散性を高め、発色速度と消色速度が速く、インク噴射が安定しているインクジェット熱記録用インク組成物を提供することを目的とする。
【解決手段】顕色剤を塗布した記録媒体へ印字するインクジェット熱記録用インク組成物であって、着色剤と、分散剤と、湿潤剤と、溶媒とを含み、該着色剤が可逆性感熱材料であり、該分散剤が多価脂肪酸エステル、又はその誘導体であるインクジェット熱記録用インク組成物、及び該インク組成物を用い、顕色剤を塗布した記録媒体へ、インクジェット記録装置を用いて印字し、印字後の加熱温度を変えて印字画像を発色・消色せしめるインクジェット記録方法。
【選択図】なし

Description

本発明は可逆性感熱材料の着色剤を含有するインクジェット熱記録用インク組成物、及び該インクジェット熱記録用インク組成物を用いたインクジェット記録方法に関し、詳しくは、加熱温度を変えて発色と消色を行うことができるインクジェット熱記録用インク組成物、及び該インクを用いたインクジェット記録方法に関する。

近年、情報化社会の発展と共に、複写機やプリンター、ファックス等の記録装置が製品化され、記録紙が情報を伝達したり、保管する媒体として用いられている。また、企業の文書管理の一つとして機密文書の作成・保管の必要性が増加している。上記の記録装置で可視化された文書は機密性という点からその保管・管理方法が十分なものがない。パソコンやワープロで作成された文書をそのまま保管するのではなく、消色状態で記録を行うことによって、その文書の判読を不可能にし、必要な時のみ発色させられるならば理想的である。
染料前駆体とこれを可逆的に発色および消色させる顕色剤を含む感熱層を有する可逆性感熱記録体が、特許文献１に記載されている。可逆性感熱記録体は感熱層全体に染料を塗布する必要があり、価格の高い染料の消費量が多く、製造コストが高くなる。
特開平９−２７２２６１号公報

本発明は、可逆的に発色及び消色させることができるインクジェット熱記録用インク組成物、及び該インク組成物を用い、インクジェット記録装置により印字し、必要なときに発色・消色せしめることができるインクジェット記録方法を提供することを目的とする。
更には、発色濃度を満たす着色剤の溶解性や分散性を高め、発色速度と消色速度が速く、インク噴射が安定しているインクジェット熱記録用インク組成物を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題について鋭意検討を行った結果、インクジェット記録方法により印字し、加熱温度を調整することにより、発色したり消色したりすることができるインクジェット熱記録用インク組成物を見出した。更に、着色剤の分散性に優れ、着色剤との相互関係により異物を発生しない、噴出安定性に優れた分散剤を見出し、本発明に至った。
即ち、本発明は以下のとおりである。

（１）顕色剤を塗布した記録媒体へ印字するインクジェット熱記録用インク組成物であって、着色剤と、分散剤と、湿潤剤と、溶媒とを含み、該着色剤が可逆性感熱材料であり、該分散剤が多価脂肪酸エステル、又はその誘導体であることを特徴とするインクジェット熱記録用インク組成物。

（２）前記分散剤が下記（１）式で表されるエチレングリコール二脂肪酸エステル、又はその誘導体であることを特徴とする前記（１）記載のインクジェット熱記録用インク組成物。

（但し、ｎ１，ｎ２は１〜１８の整数であり、Ｙ_１〜Ｙ_４はＨ，ＣＨ_３，ＮＨ_２，ＳＯ_３Ｎａ，ＳＯ_３Ｋ，ＣＯＯＮａ，ＣＯＯＫ，またはＯＣＨ_３である。）

（３）前記分散剤が下記（２）式で表されるグリセリン三脂肪酸エステル、又はその誘導体であることを特徴とする前記（１）記載のインクジェット熱記録用インク組成物。

（但し、ｎ１〜ｎ３は１〜１８の整数であり、Ｙ_１〜Ｙ_８はＨ，ＣＨ_３，ＮＨ_２，ＳＯ_３Ｎａ，ＳＯ_３Ｋ，ＣＯＯＮａ，ＣＯＯＫ，またはＯＣＨ_３である。）

（４）前記分散剤が下記（３）式で表されるグリセリン三脂肪酸エステル誘導体であることを特徴とする前記（１）記載のインクジェット熱記録用インク組成物。

（但し、ｎ１〜ｎ４は１〜１８の整数であり、Ｙ_１〜Ｙ_８はＨ，ＣＨ_３，ＮＨ_２，ＳＯ_３Ｎａ，ＳＯ_３Ｋ，ＣＯＯＮａ，ＣＯＯＫ，またはＯＣＨ_３である。）

（５）前記分散剤が下記（４）式で表される三脂肪酸エステル、又はその誘導体であることを特徴とする前記（１）記載のインクジェット熱記録用インク組成物。

（但し、ｎ１〜ｎ４は１〜１８の整数であり、Ｙ_１〜Ｙ_６はＨ，ＣＨ_３，ＮＨ_２，ＳＯ_３Ｎａ，ＳＯ_３Ｋ，ＣＯＯＮａ，ＣＯＯＫ，またはＯＣＨ_３である。）

（６）前記分散剤が下記（５）式で表されるグリセリン四脂肪酸エステル誘導体であることを特徴とする前記（１）記載のインクジェット熱記録用インク組成物。

（７）前記分散剤が下記（６）式で表される四脂肪酸エステル、又はその誘導体であることを特徴とする前記（１）記載のインクジェット熱記録用インク組成物。

（８）前記着色剤と分散剤の重量比率が１：０．０１〜１：１であることを特徴とする前記（１）〜（７）のいずれか一項に記載のインクジェット熱記録用インク組成物。

（９）顕色剤を塗布した記録媒体へ、前記（１）〜（８）のいずれか一項に記載のインクジェット熱記録用インク組成物を用い、インクジェット記録装置により印字し、加熱温度を変えて印字画像を発色・消色せしめることを特徴とするインクジェット記録方法。

本発明の、可逆性感熱材料の着色剤と特定の分散剤を含有するインク組成物を用いることにより、顕色剤を塗布した記録媒体へ噴射安定性のある印字を行い、加熱して発色と消色を行うインクジェット記録方法において、高信頼性の印字ヘッドからインク吐出を実現することが可能である。
本発明のインクジェット熱記録用インクはインクジェットプリンターのインク供給部やインク流路に充填し、長期間放置した時にも、インク中の成分が析出することがないため、印字ヘッド部へのインク供給が無理なく行え、インク滴が歪まずに吐出出来るのでインクの噴射特性が良い。
また、着色剤である染料や顕色剤の溶解性が高いため、インクジェットプリンターの印字ヘッド部に充填して、６ケ月以上の長期間放置した場合にもノズルの目詰まりがなく、インクの噴射方向が非常に安定している。
インクジェットプリンターに用いる印字ヘッドの種類により、ノズル径は広範囲であり、例えば、ノズル径は５０〜数１００μｍに変わり得るが、この範囲のノズル径を用いる場合、ノズルの目詰まりを引き起こさない。
また、本発明のインクジェット記録方法は、記録体の印字部にのみ染料が付着するため、記録体全面に染料が塗布される可逆性感熱記録体に比べ、価格の高い染料の消費量が少なく、大幅にコストダウンできる。

本発明のインクジェット熱記録用インクはインクジェットプリンターで印字された状態では当初、無色である。印字された文字や画像は、特定の温度に加熱することにより発色し、更に特定の温度で加熱することにより消色する。

可逆性インクジェット熱記録用インクの成分としては着色剤である染料、および分散剤、湿潤剤、粘性調整剤、表面張力調整剤、防腐剤等がある。インク中の着色剤として従来は種々の染料、例えば直接染料、酸性染料、塩基性染料、反応性染料や分散染料等の染料が用いられていたが、本発明のインクジェット記録用感熱インクでは可逆性感熱材料である染料を用いる。染料の開発によってはカラー印字画像の記録・消去も可能である。

本発明のインクジェット記録用感熱インクに用いられる着色剤としては、可逆性感熱材料であればいかなるものでも用いることができるが、発色性等を考慮すると、例えば以下に示す構造式を有する染料を好ましく用いることができる。
染料の例を以下に示す。

可逆性インクジェット熱記録用インク組成物として第一の必要特性は、インクの発色濃度が十分であることである。発色濃度を満たす染料をインク中に溶解あるいは分散出来ることである。
第二の必要特性は、印字後の加熱による発色速度と再加熱による消色速度が速いことである。
第三の必要特性は、インク噴射の安定性であり、インクの噴射方向が曲がったりせず、常に噴射方向が一定していることである。着色剤である染料がよく溶けたり、よく分散する湿潤剤や溶解剤が最適なものが用いられなければならない。

本発明においては、上記着色剤とともに、分散剤として多価脂肪酸エステル、又はその誘導体を用いることにより、着色剤の分散性に優れる、着色剤との相互作用による異物を発生しない、噴射安定に優れ長期間放置しても固化して目詰まりしない、着色剤と共存しても退色しにくい、着色剤単独と比較して発色・消色性能が変わらない、上記インクジェット熱記録用インク組成物としての必要特性をすべて満足するインク組成物となる。
多価脂肪酸エステル、又はその誘導体としては、以下に記載の化合物が好ましい。

前記着色剤と分散剤の重量比率は、１：０．０１〜１：１であることが好ましい。着色剤１に対し、分散剤が０．０１未満では着色剤の分散効果はなくなり、噴射安定性が低下したり、長期放置後のノズル部の乾燥により、インクが固化してしまう。分散剤が１を超えると分散剤そのものの量が噴射安定性の低下の原因になる。より好ましい比は１：０．１〜１：１である。

本発明のインクジェット熱記録インク組成物は水系インク組成物であり、着色剤としての染料、分散剤の他に湿潤剤や粘性調整剤を含有してもよい。湿潤剤はインクが印字ヘッドのノズルの部分で乾燥したときにも、インクの固化を防ぎ、吸湿性によりインクが常に水分を含んだ状態にするものであり、染料の溶解性や分散性を低下させないものでなければならない。粘性調整剤はインクの粘性が粒子化状態を最適になるようにするためのものであり、その種類や添加量が適正でなければならない。また、湿潤剤は着色剤の溶解剤を兼ね備えたものが好ましい。

インクに用いられる水系の湿潤剤あるいは粘性調整剤としてはエチレングリコール類がある。エチレングリコール類には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，テトラエチレングリコール，ポリエチレングリコール＃１００，ポリエチレングリコール＃２００，ポリエチレングリコール＃３００，ポリエチレングリコール＃４００等がある。
これらのエチレングリコール類は長期の保存に対しても、インクの固化を防ぎ、印字ヘッドが目詰まりすることがない。またインク物性を変化したり、インクを変質させることがなく、安定したインク特性を有するインクジェット熱記録用インク組成物を提供する。

同様に非水系の湿潤剤あるいは粘性調整剤として用いられるものとしては使用状態で液体のものでなければならない。固化するものはインクの噴射を停止してインクが乾燥したときにノズルを詰まらせてしまう。

また、前記着色剤を発色せしめるために、記録媒体へ塗布する顕色剤としては、上記着色剤と反応し、発色するものであれば良いが、以下に示す構造式を有する化合物を好ましく用いることができる。

顕色剤を記録紙上に塗布するには、例えばポリメチルアクリレートやポリスチレン等のバインダー樹脂を、メチルセロソルブやトルエン等の溶媒に溶解してバインダー液を調製し、そのバインダー液に上記顕色剤を分散させた液を普通紙に塗布して記録紙を作製する。顕色剤の濃度は５〜４０ｗｔ％が好ましい。
文字や画像を記録する記録媒体は、顕色剤を塗布した紙でもプラスチックシートでもよい。インク中の染料と記録紙または記録シート上の顕色剤が溶け合って発色し、鮮明な文字や画像を形成出来ればよい。

本発明のインクジェット熱記録用インク組成物を用い、顕色剤を塗布した記録媒体に印字した後、これらの文字や画像を発色・消色させる加熱手段としては加熱ローラーや赤外線ランプ、ホットプレート、温風器等が用いられ、インク中の染料の融点以上に加熱することが可能で、加熱速度が極めて速いものが好ましい。
発色させる加熱温度はインク中の染料や記録媒体に塗布された顕色剤の融点以上の温度が必要であり、消色させる加熱温度は顕色剤によって決まる固有の温度である。例えば、上記染料と顕色剤を用いた場合は、１９０〜２００℃程度となる。
インクジェットプリンターで印字後のインク中の染料は、記録層上で融点以上に加熱された顕色剤と溶け合って発色する。そのまま室温まで冷えると、染料と顕色剤が結合して固まり、発色状態を維持する。

次にこの発色した文字あるいは画像を消色するには染料や顕色剤の融点より低温度に再度、加熱することによって分子が熱で運動し始め、顕色剤が結晶化して染料と分離し、消色状態になる。この消色状態から染料と顕色剤の融点以上に加熱すると再度、発色し、さらに融点より低温度に再度、加熱することによって、発色と消色の繰り返しが可能になる。
この温度は、上記染料と顕色剤を用いた場合は、１３０〜１６０℃程度となる。

したがって、本発明の可逆性インクジェット熱記録用インクを用いれば、機密を重んじる文書の無色化が可能であり、文書あるいは画像の発信者と受信者のみが文書を再発色させて見ることが可能である。

加熱手段を用いた発色と消色状態の説明図を図１〜図４に示す。
図１はインクジェットによる記録紙への印字状態を示しており、印字後の文字や画像は無色であり判読が出来ない。
図２は印字後の加熱ローラーの加熱による発色状態を示しており、染料もしくは顕色剤の融点以上に印字面を加熱することによって文字や画像が発色して可視化する。
図３は発色後の加熱ローラーの加熱による消色状態を示しており、染料もしくは顕色剤の融点より低温度に再加熱して文字や画像の発色した色が消え、無色の状態に戻る。
図４は印字後の赤外線ランプの照射による発色状態を示しており、染料もしくは顕色剤の融点以上に印字面を照射して加熱することによって文字や画像が発色して可視化する。
（発色後に赤外線ランプの照射による再加熱で、染料および顕色剤の融点より低温度にすると、文字や画像の色が消え、無色の状態に戻る。）

本発明のインクジェット熱記録用インク組成物は、公知のインクジェットプリンター等のインクジェット記録装置に充填し、通常の方法で印字することができる。
本発明のインクジェット熱記録用インク組成物はインクジェットプリンターのインク供給部やインク流路に充填し、長期間放置した時にも、インク中の成分が析出することがないため、印字ヘッド部へのインク供給が無理なく行え、インク滴が歪まずに吐出出来るのでインクの噴射特性が良い。
また、着色剤である染料や顕色剤の溶解性が高いため、インクジェットプリンターの印字ヘッド部に充填して、６ケ月以上の長期間放置した場合にもノズルの目詰まりがなく、インクの噴射方向が非常に安定している。
インクジェットプリンターに用いる印字ヘッドの種類により、ノズル径は広範囲であり、例えば、ノズル径は５０〜数１００μｍに変わり得るが、この範囲のノズル径を用いる場合、ノズルの目詰まりを引き起こさない。
また、本発明のインクジェット記録方法は、記録体の印字部にのみ染料が付着するため、記録体全面に染料が塗布される可逆性感熱記録体に比べ、価格の高い染料の消費量が少なく、大幅にコストダウンできる。

以下、本発明を実施例を用いて更に詳細に説明する。
実施例１
インク組成物１の成分を下記に示す。
下記染料３．０ｗｔ％

下記分散剤２．０ｗｔ％

湿潤剤，溶解剤（エチレングリコール）１３．０ｗｔ％
溶媒（イオン交換水）８２．０ｗｔ％

上記の成分のインクジェット熱記録用インク組成物をインクジェットプリンターにより、下記の顕色剤を水溶性樹脂ＰＶＡで塗布した記録紙（顕色剤濃度３０ｗｔ％）に印字する。このときの印字面は無色である。
記録紙に塗布された顕色剤

次に記録紙上に印字された染料と記録紙に塗布された顕色剤を加熱ローラーで２００℃に加熱することによって印字した部分が発色した。
発色した画像は再度、１３０℃に加熱することによって消色した。
なお、インク噴射方向の変化による印字画像品質の低下は認められなかった。

実施例２
インク組成物２の成分を下記に示す。
下記染料２．５ｗｔ％

下記分散剤２．５ｗｔ％

湿潤剤，溶解剤（ジエチレングリコール）１３．５ｗｔ％
溶媒（イオン交換水）８１．５ｗｔ％

実施例３
インク組成物３の成分を下記に示す。
下記染料３．０ｗｔ％

下記分散剤２．０ｗｔ％

湿潤剤，溶解剤（トリエチレングリコール）１４．０ｗｔ％
溶媒（イオン交換水）８１．０ｗｔ％

実施例４
インク組成物４の成分を下記に示す。
下記染料３．０ｗｔ％

下記分散剤２．０ｗｔ％

湿潤剤，溶解剤（テトラエチレングリコール）１３．５ｗｔ％
溶媒（イオン交換水）８１．５ｗｔ％

上記の成分のインクジェット熱記録用インク組成物をインクジェットプリンターにより、下記の顕色剤を水溶性樹脂ＰＶＡで塗布した記録紙（顕色剤濃度３０ｗｔ％）に印字する。このときには印字面は無色である。
記録紙に塗布された顕色剤

実施例５
インク組成物５の成分を下記に示す。
下記染料３．０ｗｔ％

下記分散剤１．５ｗｔ％

湿潤剤，溶解剤（トリエチレンジグリコール）１３．５ｗｔ％
溶媒（イオン交換水）８２．０ｗｔ％

実施例６
インク組成物６の成分を下記に示す。
下記染料３．５ｗｔ％

下記分散剤２．０ｗｔ％

湿潤剤，溶解剤（ジエチレングリコール）１４．０ｗｔ％
溶媒（イオン交換水）８０．５ｗｔ％

実施例７
インク組成物７の成分を下記に示す。
下記染料３．０ｗｔ％

下記分散剤２．０ｗｔ％

湿潤剤，溶解剤（テトラエチレングリコール）１３．０ｗｔ％
溶媒（イオン交換水）８２．０ｗｔ％

実施例８
インク組成物８の成分を下記に示す。
下記染料３．５ｗｔ％

下記分散剤２．５ｗｔ％

湿潤剤，溶解剤（エチレングリコール）１３．０ｗｔ％
溶媒（イオン交換水）８１．０ｗｔ％

実施例９
インク組成物９の成分を下記に示す。
下記染料３．５ｗｔ％

下記分散剤２．０ｗｔ％

湿潤剤，溶解剤（ジエチレングリコール）１３．５ｗｔ％
溶媒（イオン交換水）８１．０ｗｔ％

実施例１０
インク組成物１０の成分を下記に示す。
下記染料３．０ｗｔ％

下記分散剤２．０ｗｔ％

実施例１１
インク組成物１１の成分を下記に示す。
下記染料３．０ｗｔ％

下記分散剤２．０ｗｔ％

湿潤剤，溶解剤（エチレングリコール）１２．５ｗｔ％
溶媒（イオン交換水）８２．５ｗｔ％

本発明のインク組成物を用いて、インクジェットによる記録紙へ印字した状態を示す図である。印字後、加熱ローラーの加熱による発色状態を示す図である。発色後、加熱ローラーの加熱による消色状態を示す図である。印字後、赤外線ランプの照射による発色状態を示す図である。

Claims

顕色剤を塗布した記録媒体へ印字するインクジェット熱記録用インク組成物であって、着色剤と、分散剤と、湿潤剤と、溶媒とを含み、該着色剤が可逆性感熱材料であり、該分散剤が多価脂肪酸エステル、又はその誘導体であることを特徴とするインクジェット熱記録用インク組成物。
前記分散剤が下記（１）式で表されるエチレングリコール二脂肪酸エステル、又はその誘導体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熱記録用インク組成物。

（但し、ｎ１，ｎ２は１〜１８の整数であり、Ｙ_１〜Ｙ_４はＨ，ＣＨ_３，ＮＨ_２，ＳＯ_３Ｎａ，ＳＯ_３Ｋ，ＣＯＯＮａ，ＣＯＯＫ，またはＯＣＨ_３である。）
前記分散剤が下記（２）式で表されるグリセリン三脂肪酸エステル、又はその誘導体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熱記録用インク組成物。

（但し、ｎ１〜ｎ３は１〜１８の整数であり、Ｙ_１〜Ｙ_８はＨ，ＣＨ_３，ＮＨ_２，ＳＯ_３Ｎａ，ＳＯ_３Ｋ，ＣＯＯＮａ，ＣＯＯＫ，またはＯＣＨ_３である。）
前記分散剤が下記（３）式で表されるグリセリン三脂肪酸エステル誘導体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熱記録用インク組成物。

（但し、ｎ１〜ｎ４は１〜１８の整数であり、Ｙ_１〜Ｙ_８はＨ，ＣＨ_３，ＮＨ_２，ＳＯ_３Ｎａ，ＳＯ_３Ｋ，ＣＯＯＮａ，ＣＯＯＫ，またはＯＣＨ_３である。）
前記分散剤が下記（４）式で表される三脂肪酸エステル、又はその誘導体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熱記録用インク組成物。

（但し、ｎ１〜ｎ４は１〜１８の整数であり、Ｙ_１〜Ｙ_６はＨ，ＣＨ_３，ＮＨ_２，ＳＯ_３Ｎａ，ＳＯ_３Ｋ，ＣＯＯＮａ，ＣＯＯＫ，またはＯＣＨ_３である。）
前記分散剤が下記（５）式で表されるグリセリン四脂肪酸エステル誘導体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熱記録用インク組成物。

（但し、ｎ１〜ｎ４は１〜１８の整数であり、Ｙ_１〜Ｙ_８はＨ，ＣＨ_３，ＮＨ_２，ＳＯ_３Ｎａ，ＳＯ_３Ｋ，ＣＯＯＮａ，ＣＯＯＫ，またはＯＣＨ_３である。）
前記分散剤が下記（６）式で表される四脂肪酸エステル、又はその誘導体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熱記録用インク組成物。

（但し、ｎ１〜ｎ４は１〜１８の整数であり、Ｙ_１〜Ｙ_８はＨ，ＣＨ_３，ＮＨ_２，ＳＯ_３Ｎａ，ＳＯ_３Ｋ，ＣＯＯＮａ，ＣＯＯＫ，またはＯＣＨ_３である。）
前記着色剤と分散剤の重量比率が１：０．０１〜１：１であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のインクジェット熱記録用インク組成物。
顕色剤を塗布した記録媒体へ、請求項１〜８のいずれか一項に記載のインクジェット熱記録用インク組成物を用い、インクジェット記録装置により印字し、印字後の加熱温度を変えて印字画像を発色・消色せしめることを特徴とするインクジェット記録方法。