JPH04189878A - 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） 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分散系の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カーボンブラックを
使用した例が、特開昭６．１−２８３８７５、特開昭６
４−６０７４、特開平１−３１８８１等に記載されてい
る。また水性顔料インクにヒドロキシアルキル（アルカ
ノール）基を有するアミン誘導体を含有させた例が、特
開昭６０−７６５７６に記載されている。

１発明が解決しようとする課題１ 従来、着色剤にカーボンブラック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、カーボンブラックの分散性向上を目的に添加する
炭化水素系界面活性剤が、インクの表面張力を低下させ
、被記録紙との濡れ性を必要以上に向上させるため、被
記録紙によってはにじみ等印字品質劣化が生じることが
あった。

このためヒドロキシアルキル基を有するアミン誘導体の
添加が従来より提案されているが、アミンの窒素原子に
低級アルキル基が置換しないものでは、カーボンブラッ
クに対する濡れ性が悪く、炭化水素系界面活性剤との併
用が必要であった。同様にインク保存時においても、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、カーボンブラックのもつ、
高い耐光性、耐薬品性、耐水性を活かした記録物の保存
安定性に優れた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、インクの表面張力を高く維
持し、インク吐出信頼性を確保し、高解像を記録が達成
でき、にじみを抑えた高品位な印字品質を得ることがで
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、保存時においてインク中の
カーボンブラックの凝集が発生せす、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１ 本発明の水性記録用インクは、少なくともｐＨ６以下の
カーボンブラックと、下記一般式で表される、特定の有
機アミン類からなることを特徴とする。

＼ Ｎ−Ｃ２Ｈ４−ＯＨ ／ 式中Ｒ１は、水素、低級アルキル基、または低級ヒドロ
キシアルキル基からなる群から選ばれる、少なくとも１
種の置換基である。Ｒ２は、水素、低級アルキル基から
なる郡から選ばれる、少なくとも１種の置換基である。

また本明細書中で低級アルキル基とは、炭素数１〜６の
直鎖または分岐鎖のアルキル基をいう。さらにインクの
表面張力が、２５°Ｃで４５　ｄ　ｙ　ｎ　／　ｃ　ｍ
以上であることを特徴とする。

［実施例］ 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
緒特性の向上を目的として、エタノール、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、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
剤を橋加することができる。

着色剤であるカーボンブラックは、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。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１００
ｇ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。室温まで放冷後金重量を測定し、煮沸による減量
分の蒸留水を加え撹拌した後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。

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９２４００
Ｂ、＃２３５０、＃２２００Ｂ、＃　１０００、ＭＡｌ
ｏｏ、ＭＡ７、ＭＡ８、ＭＡｌｌ、デグサ社登録商標ス
ペシャルブラック５５０２　　スペシャルブラック３５
０、スペシャルブラック２５０、スペシャルブラック１
００、プリンテックス１５０Ｔ、プリンテックスＵ、プ
リンテックスＶ、プリンテックス１４０Ｕ、プリンテッ
クス１４０ｖ、コロンビャンカーボン社登録商標　　−
ラーヘン１２５５、ラーベン１２００、ラーベン１１７
０、ラーベン１０６０、ラーベン１０４０、ラーペン１
０３０、キャボット社登録商標モナーク１３００、モー
ガルＬ５　　リーガル４００、パルカンＸＣ−７２等使
用することができるが、本発明のｐＨ６ｕ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。またその添
加量はインク全重量に対して１〜３０重量％が好ましい
が、さらには３〜１２重量％がより好ましい。

本発明では、通常の炭化水素系界面活性剤では、インク
の表面張力を低下させるので好ましくなく高分子分散剤
を用いる。高分子分散剤としては、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、サポニン
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−アクリル酸共重
合物塩、ビニルナフタレン−アクリル酸共重合物塩、ス
チレン−マレイン酸共重合物塩、ビニルナフタレン−マ
レイン酸共重合物塩、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、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。その添加量はインク全重量に対し、０．０
５〜３０重量％が好ましいが、さらに好ましくは０゜１
〜１５重量％である。

さらにカーボンブラックを紙上で定着させる成分として
前記高分子分散剤や、アクリルスチレン系の水性エマル
ジョンを添加するのは好ましい。

カーボンブラックの定着用に樹脂成分を用いるときは、
顔料添加量に対し５重量％以上好ましくは２０重量％以
上樹樹脂分を添加するのが好ましい。

また本発明に用いられる特定の有機アミン類は一般式 ％式％ で表されるモノ、ジェタノールアミン類であり、例えば
Ｎ、　　Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ。

Ｎ−ジエチルエタノールアミン、Ｎ、　　Ｎ−ジプロピ
ルエタノールアミン、Ｎ、　　Ｎ−ジブチルエタノール
アミン、Ｎ−メチルエタノールアミン、Ｎ−メチルジェ
タノールアミン等である。

有機アミン類の作用としては、次のことが考えられる。

すなわち、インクのｐＨが６以下の場合、分散状態にあ
るカーボンブラックの電気的な反発力が低下することが
予想され、分散状態が不安定になり、特に環境温度の変
化により粒子の凝集が発生しやすくなる。また、ｐＨ１
０以上の場合は高分子分散剤の保護コロイド作用を妨げ
沈澱を生じたり、分散安定性を阻害し、インク性能の劣
化を誘発する可能性がある。さらに本発明のインクは人
体に触れる可能性の高いので、安全性の面からｐＨを中
性付近に調整するのが好ましく、有機アミン類の添加量
が少ない場合、あるいは多い場合インクが適当なｐＨ値
に調整されない。そこでその添加量は、インク全重量に
対し、０．０１〜１０重量％が好ましい。

以上の他、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、防錆剤として含有することができる。さらにノズ
ル乾燥防止の目的で尿素、チオ尿素、エチレン尿素等含
有することができる。

本発明の実施例１〜６、および比較例１〜４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
。

また、用いたｐＨ６以下のカーボンブラックは、ラーベ
ン１２２５、ラーベン１２５０　（コロンピャンカーボ
ン社登録商標）、ＭＡｌｏｏ（三菱化成工業社登録商標
）、比較例として用いたｐ　Ｈ８゜０のカーボンブラッ
ク＃９５０　（三菱化成工業社登録商標）である。

さらに分散剤として用いているデンカポバールＢ−０３
（電気化学工業社登録商標）は、部分けん化ポリビニル
アルコール、ラベリンＦＨＬ　（第−工業製薬社登録商
標）は、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、ジョンクリル−６１５（ジョンソン社登
録商標）は、スチレン−アクリル酸共重合物の塩３０．
５％水溶液、セラックＧＢＮ（岐阜セラック製造所登録
商標）は、セラック樹脂である。

分散剤としてジオクチルスルホコハク酸ナトリウムであ
るサンセパラ１００（三洋化成社登録商標）を比較例４
に用いた。

各インクサンプルは、先ず純水に所定量の２倍の量の有
機アミン類、または分散剤を溶解させ、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Ｎｏ２で２ｋｇ／
Ｃｍ２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所定の組成になるようにインクサン
プルを作成した。

こうして得られた実施例１〜６、比較例１〜４のインク
サンプルについて、ＨＶＬ−３Ｔ形表面張力計（協和界
面和学社製）を用いて２５°Ｃにおけるインクの表面張
力を測定し、堀場製作所製ガラス電極式ｐＨメータで同
じく２５℃におけるｐＨを測定し、さらに吐出ノズル径
５０μｍ、圧電素子駆動電圧１５０Ｖ、駆動周波数２ｋ
Ｈｚ、解像度３００ドツト／インチの試作９ノズル評価
機を用いて、印字サンプルの２００倍の顕微鏡観察によ
る印字品質評価、２４時間連続印字中のドツト抜けの有
無をｙｌ査する連続吐出安定性評価を行った。吐出イン
ク重量は、０．１８μｇ／ｄｏｔ。

インク吐出速度は、５　ｍ　／　ｓであった。またガラ
ス製サンプル瓶密閉中における環境温度７０°Ｃ２湿度
８５％３０日間の恒温恒温槽中でのカーボンブラック粒
子の凝集度合を、顕微鏡観察によって調査する保存安定
性評価を行った。結果を表２に示す。

表２ なお記録紙にはゼロックス社ＰＰＣ用紙を用いた。また
表２中の記号は、各評価結果を基に、Ｏ：問題無い、△
：若千問題がある、×：明らかに問題がある、の三段階
の主観評価の結果を示す。

表面張力の単位は、ｄ　ｙ　ｎ　／　ｃ　ｍである。

実施例１〜６のインクサンプルは、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、吐出時、長
期保存時の分散安定性も十分な結果が得られた。しかし
、比較例１の様にｐＨ６より大きいカーボンブラックを
用いたインクサンプルでは、有機アミン類の分散安定性
に対する効果が少なく、吐出時のノズル目詰まりや、保
存時にカーボンブラックの凝集が観察された。また比較
例２の様に有機アミン類の中でも２級以上のエタノール
アミン類を過剰量加えたインクは、インク粘度が上昇し
易いので、このような場合には、モノエタノールアミン
類を添加するべきである。さらに比較例３の様に有機ア
ミン類を含まないインクサンプルでは、インクのｐＨが
８より大きくなり、短期間の分散安定性は良好であって
も、長期間の分散安定性が確保できず、保存安定性評価
においても、カーボンブラックの凝集が観察された。

これはインク保存中に空気中の炭酸ガスの影響で、イン
クｐＨが次第に低下するのが原因と考えられる。カーボ
ンブラックの濡れ性、分散性の改善のために炭化水素系
アニオン界面活性剤を添加した比較例４は、保存安定性
に優れるものの、インク表面張力が４５　ｄ　ｙ　ｎ　
／　ｃ　ｍより低下し、インク吐出時不良を起こし、ま
た紙に対してにじみ広がり印字品質が悪化した。

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１ 本発明によれば、インクジェットプリンタに供する水性
記録用インクにおいて、カーボンブラックの持つ耐光性
、耐薬品性、耐水性を活かした高い記録物保存性を有す
る水性記録用インクを提供できるという効果を有する。

また普通紙に対しノズル目詰まりを防止して吐出信頼性
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を提供することができるという
効果を有する。

さらに、長期保存時においても、インク中のカーボンブ
ラックの凝集が発生せず、安定性の優れた水性記録用イ
ンクを提供することができるという効果を有する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくともｐＨ６以下のカーボンブラックと、下
   記一般式で表される、特定の有機アミン類からなること
   を特徴とする水性記録用インク。 ▲数式、化学式、表等があります▼ 式中Ｒ＾１は、水素、低級アルキル基、または低級ヒド
   ロキシアルキル基からなる群から選ばれる、少なくとも
   １種の置換基である。Ｒ＾２は、水素、低級アルキル基
   からなる郡から選ばれる、少なくとも１種の置換基であ
   る。また本明細書中で低級アルキル基とは、炭素数１〜
   ６の直鎖または分岐鎖のアルキル基をいう。
2. （２）インクの表面張力が、２５℃で４５ｄｙｎ／ｃｍ
   以上で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。