JPH04189877A - 水性記録用インク - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、液体インクを用いて記録を行うインクジェッ
トプリンタに共する水性記録用インクに関する。

［従来の技術１ 従来、記録用液体インクの着色剤に顔料を使用した例が
、特開昭６１−２８３８７５、特開昭６４−６０７４、
特開平１−３１８８１等に記載されている。また、水溶
性高分子を含む例が、特開昭５５−８０４７７、特開昭
５８−１３６７５、特開昭６２−１２４１６７、特開昭
６２−２２５５７７等に記載されている。

［発明が解決しようとする課題１ 従来、着色剤に顔料を使用した水性記録用インクは、着
色剤に染料を使用した均一な溶解系のインクに比べて、
記録物の耐光性、耐薬品性に優れる、高濃度化が可能等
の特徴を有する反面、顔料の凝集、沈降が発生し易く、
目詰まり、濃度低下等記録時の信頼性確保が困難であっ
た。また０°Ｃ以下の低温において水性記録用インクを
保存すると、インクが凍結し、加熱等の手段により解凍
した後も顔料粒子が凝集を起こすことが多く、インク保
存時の環境による長期保存安定性の確保が大きな課題と
なっていた。

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を提供するこ
とにある。

本発明のもう一つの目的は、インク吐出ノズル近傍でイ
ンクが乾燥し固化しても、新たなインク等を添加、供給
することにより素早くインクが元の状態に復帰し、顔料
の粒径変化がなく、記録時のインク吐出不良、目詰まり
、濃度低下を防止して吐出信頼性を確保し、高品位な印
字品質、及び記録物の保存性を得ることができる水性記
録用インクを提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、低温による凍結保存時にお
いてインク中の顔料の凝集が発生せす、加熱等の手段に
より解凍することによって粒径等凍結前の状態に復帰し
、環境による長期保存安定性の優れた水性記録用インク
を提供することにある。

１課題を解決するための手段］ 本発明の水性記録用インクは、少なくとも顔料と、顔料
に対し２０重量％以上の添加量で分子量１００００以上
の水溶性高分子とを含むことを特徴とする。

［実施例１ 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。従来からイン
ク用溶媒としては、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
この主溶媒に対して、緒特性の向上を目的として、エタ
ノール、プロパツール、イソプロパツール等のアルコー
ル類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ト
リエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエ
チレング１ノコール、グリセリン等の多価アルコール類
、あるいはそれらのモノエーテル化物、ジエーテル化物
、エステル化物、Ｎメチル２ピロリドン、１．３−ジメ
チルイミダゾリジノン等の含窒素有機溶剤等の水溶性有
機溶剤を添加することができる。

着色剤である顔料は特に限定されるものではなく、ファ
ーストブラック、ランプブラック、アセチレンブラック
、チャンネルブラック等のカーボンブラック類、または
銅、鉄、酸化チタン等の金属類、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、ビクトリアピュアブルー
、アルカリブルートナー、アルド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、酸化等その表面処理等族してもよい。顔料
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。

本発明に用いられる水溶性高分子としては、ゼラチン、
ボ丁ノペプタイド、メチルセルロ−スルボキシメチルセ
ルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ポリビニルア
ルコール、ポリビニルピロリドン等の一般に高分子分散
剤と呼ばれるもので平均分子量が１００００以上の水溶
性高分子１種、およびまたは、２種以上を混合して用い
ることができる。その添加量は、顔料添加量に対して２
０重量％以上、さらに好ましくは１００重量％以上がよ
い。ただし添加量を増加させていくことで、インク粘度
も増大していくのでインク全体に対し、２０重量％程度
に添加量を抑えるのが好ましい。

さらに製造時の顔料の濡れ性等を改善するために、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、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、ボＴノオキ
シエチレン化合物の脂肪酸エステル型、ポリエチレンオ
キサイド縮合型等使用することができる。しかし炭化水
素系界面活性剤の添加は、同時にインクと紙表面との濡
れ性をも改善し、インクの紙への浸透を促すので、その
作用の少ない弗素系界面活性剤の添加も有用である。

その他必要に応じて、リン酸二水素カリウム、リン酸水
素二ナトリウム等のｐＨｍ整剤、防カビ、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）等を含むことが
できる。さらにノズル乾燥防止の目的で、尿素、チオ尿
素、エチレン尿素等添加することができる。

本発明の実施例１〜９、および比較例１〜３のインク組
成を表１に示す。表１中の数値は、すべて重量％である
。

ここで用いたＭＡｌｏｏは三菱化成工業社製カーボンブ
ラック、ＫＥＴＲｅｄ３０９、ＫＥＴＹｅｌｌｏｗ４０
３、ＫＥＴＢｌｕｅＥｘ−１は大日本インキ化学工業社
製カラートナー用有機顔料である。また水溶性樹脂とし
て用いているＰＶＰＫ−３０は、東京化成社製平均分子
量的４０．０００のポリビニルピロリドン、セロゲン５
Ａは、第−工業製薬社製平均分子量的３０．０００のカ
ルボキシメチルセルロースナトリウム、デンカポバール
Ｂ−０３は、電気化学工業社製平均分子量的６０．００
０の部分けん化ボーリビニルアルコールである。その他
の成分としては、ＧＥ２１０Ｄは、共栄社油脂化学工業
社製水溶性顔料分散剤であり、ＴｒｉｌｏｎＢＳは、Ｂ
ＡＳ　Ｆ社製ＥＤＴＡであり、水溶性インクの防腐剤と
して小量添加しである。

各インクサンプルは、先ず純水に所定量の２倍の量の水
溶性樹脂、あるいは顔料分散剤を溶解させ、完全溶解後
カーボンブラックを同様に所定量の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ミキサーで
２時間撹拌混合し、その後サンドミルを用いて８時間分
散させる。その後、巨大粒子を除くため東洋濾紙Ｎ○２
で２ｋｇ　／　ｃ　ｍ　２の圧力で加圧濾過し、分散液
を得る。

次にこの分散液を純水で希釈し必要に応じて有機溶剤、
防腐剤等を撹拌しながら加え、所定の組成に調製した。

こうして得られた実施例１〜９、比較例１〜３のインク
サンプルについて、Ｂ形粘度計１号ロータ（東京計器社
製）で２０°Ｃにおける粘度測定と、）ＩＶＬ−８Ｔ形
表面張力計（協和界面科学社製）で２５°Ｃにおける表
面張力測定を行い、さらに吐出ノズル径５０μｍ、圧電
素子駆動電圧］５０■、駆動周波数２ｋＨｚ、解像度３
００ドツト／インチの試作９ノズル評価機を用いて各水
性インクを印字し、印字サンプルの２００倍の顕微鏡観
察（こよる印字品質評価、べた印字後、記録紙を印字面
に合わせてインク移りがなくなるまでの時間を調査する
乾燥時間評価、べた印字後２時間放置した後指で強く擦
る定着性評価、４０°Ｃ２日間放置後の印字におけるド
ツト抜けの様子を調査する吐出安定性評価を行った。

またガラス製サンプル瓶密閉中における環境温度−２０
°Ｃ２日間で凍結させた後、室温で解凍させたインク中
の顔料粒子の凝集度合を顕微鏡で観察し調査する保存安
定性評価を行った。結果を表２に示す。

なお記録紙にはゼロックス社ＰＰＣ用紙を用いた。また
表２中の粘度の単位はｍＰａ５、表面張力の単位はｄ　
ｙ　ｎ　／　ｃ　ｍである。表２中の記号は、各評価結
果を基に、Ｏ：優れる、問題無し、変化無し、△：若干
間Ｕがある、若干変化がある、×：劣る、明らかに問題
がある、明らかに変化がある、の三段階の主観評価の結
果を示す。

本発明の水性記録用インクは、いずれも今回実施した全
ての評価でにじみの無い高印字品質で、乾燥性、定着性
も十分であり、吐出安定性、凍結後解凍時の分散安定性
も良好な結果が得られた。

これは、水溶性高分子成分が顔料表面に吸着し、保護コ
ロイド層を形成し、顔料が凝集する際のクツション剤的
な働きがあるものと考えられる。また水溶性高分子の添
加は炭化水素系分散剤に比べ、インクの表面張力を低下
させずに高い顔料分散性が得られるので、印字品質の向
上のも併せて効果がある。さらに実施例６の様に、エタ
ノール等揮発性の溶剤を用いて乾燥性の向上を図った場
合、通常の分散系インクではノズル近傍で、溶媒分が蒸
発し、析出、固着した顔料が原因でインクの目詰まりを
発生させ易く、その使用が困難であったが、本発明の様
に水溶性高分子を用いて顔料の再分散性を付与させると
、析出、固着した顔料が素早く再分散し復帰するので、
目詰まりの発生もなく高印字品質と速乾性が両立できる
。

しかし、比較例１の様に本発明で示した平均分子量１０
，０００以上の水溶性高分子成分ではなく、液体の保湿
成分であるグリセリン等を用いると、固化した後の顔料
再分散性が付与されず、吐出安定性、凍結安定性が不十
分であるばかりでなく、紙上での顔料定着性も劣り、記
録物を擦ると、汚れ、濃度低下をまねく。また顔料を分
散するために分散剤が必要となり、この界面活性作用が
紙へのインク浸透を不必要に促し、印字品質の劣化を起
こす。

比較例２の様に水溶性高分子が顔料に対し、２０重量％
以下の添加量の場合は、定着性は付与されるが、顔料再
分散性が不十分で吐出安定性、凍結安定性は付与されな
い。このことは、比較例３の様に液体保湿成分と併用し
ても改善されないことがわかる。この原因としては、液
体保湿成分では平均分子量が小さく、各分子の相互作用
が小さいため、顔料周辺の保護コロイド層が溶媒の蒸発
、凍結等が原因で流れ出し、顔料から離脱し易く、安定
した固定層（固着層）となりにくい為と考えられる。

印字後の耐水性に間しては、インクが紙中にある程度浸
透し、その投錨効果により本発明の水性記録用インクの
様に再分散性を付与してあっても染料系インクに比べ汚
れ、濃度低下、にじみ等の無い十分なレベルが得られた
。

さらに、本発明の水性記録用インクで再生紙であるゼロ
ックス社製新ＣＫ紙、Ｒ紙、本州製紙社製やまゆｒ）紙
に前記印字品質評価を行ったところ、上記３種の再生紙
に対しても、にじみ等の少ない良好な印字品質を得るこ
とができた。

以上、本発明の実施例を詳細に説明したが、本発明の水
性記録用インクはこれらの構成、材料、製造方法に限定
されるのものではない。

［発明の効果］ 本発明によれば、インクジェットプｌノンタに供する水
性記録用インクにおいて、従来着色剤に顔料を使用する
ことによる原理的な特徴、すなわち、着色剤に染料を使
用した均一な溶解系のインクに比べて、記録物の耐光性
、耐水性、耐薬品性に優れる、高濃度化が可能等の特徴
を活がしつつ、インク吐出ノズル近傍でインクが乾燥し
固化しても、新たなインク等液体成分を添加、供給する
ことによりすばやくインクが再分散し、顔料の粒径等元
の状態に復帰し、記録時のインク吐出不良、目詰まり、
濃度低下を防止して信頼性を確保することができる水性
記録用インクを提供するという効果を有する。

また本発明の水性記録用インクによれば、ｏ′ｃ以下の
低温による凍結保存時において、インク中の顔料の凝集
が発生せず、加熱等の手段により解凍することによって
凍結前の状態に復帰し、環境による長期保存安定性の優
れた水性記録用インクを提供することにある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも顔料と、顔料に対し２０重量％以上の添加量
   で分子量１００００以上の水溶性高分子とを含むことを
   特徴とする水性記録用インク。