JPH0742433B2 - 記録液の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録液を記録ヘッドの
吐出オリフィスから吐出させ液滴として飛翔させて記録
をおこなうオンデマンドタイプのインクジェット記録に
使用される記録液の製造方法に関する。更に詳しくは、
高分子分散剤によって顔料を分散させた記録液の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在知られる各種記録方式の中でも、記
録時に騒音の発生がほとんどないノンインパクト記録方
式であって、且つ、高速記録が可能であり、しかも普通
紙に特別の定着処理を必要とせずに記録の行なえる所謂
インクジェット記録法は、極めて有用な記録方式である
と認められている。インクジェット記録法に就いては、
これ迄にも様々な方式が提案され、改良が加えられて商
品化されたものもあれば、現在もなお、実用化への努力
が続けられているものもある。

【０００３】このインクジェット記録法は、インクと称
される記録用液体の小液滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）を種々の
作用原理で飛翔させ、それを紙等の被記録部材に付着さ
せて記録を行なうものである。

【０００４】これに適用するインクは基本的に染料とそ
の溶媒とから組成されるものであり、そのインク物性は
前記染料固有の性質の左右されるところが大である。従
って、従来、主として水溶性の染料を含むインクを用い
たインクジェット記録を行なった場合、得られたインク
画像が、水溶性染料の物性に左右されて、その耐水性、
耐光性に於て劣ったものとなると言う欠点があった。ま
た、この様な水溶性染料を含んだインク自体の保存安定
性も然程、高くはない。そこで最近ではこの様な染料系
のインクに代えて、顔料系インクをインクジェット記録
方式に適用する試みが試されている。この顔料系のイン
クには、得られたインク画像の耐光性や耐水性が、上記
染料系のインクによる画像に較べて極めて良好であると
言う利点が認められる。しかしながら、顔料はインク媒
体に不溶性であるが故に、それをインク中に微分散する
上で高度な技術を要すると共に、その分散安定性を高め
ることは、非常に困難なものである。

【０００５】にも拘らず、インクジェット記録方法に就
いては、用いるインクに対して、吐出条件（圧電素子の
駆動電圧、駆動周波数、吐出オリフィスの形状と材質、
吐出オリフィス径等）にマッチングした液物性（粘度、
表面張力、電導度等）を有していること、長期保存に対
して安定でインクジェット装置の目詰まりを起さないこ
と、被記録材（紙、フィルム等）に対して定着が速く且
つ確実であって、しかもドットの周辺が滑らかでにじみ
の小さいこと、形成されたインク画像の色調が鮮明で濃
度が高いこと、形成されたインク画像の耐水性・耐光性
が優れていること、インク周辺材料（収容器、連結チュ
ーブ、シール材料）を侵さないこと、臭気、毒性が少な
く、引火性等の安全性に優れたものであること、等の諸
特性を備えることが要望される。しかし、上記の様な諸
特性を同時に満足させることは相当に困難である。前記
した従来技術は、この点で、未だ、不満足なものであっ
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述した従
来技術の欠点を除き、吐出安定性、長期保存安定性、定
着性、画像の濃度、鮮明度、耐水性、耐光性を同時に満
足し、更には臭気、毒性がなく引火性等の安全性に優れ
た実用性の高いオンデマンドタイプのインクジェット記
録方法に用いる記録液の製造方法を提供することを目的
とするものである。更には駆動周波数応答性に優れ、高
速記録に適したオンデマンドタイプのインクジェット記
録方法に用いる記録液の製造方法を提供することを目的
としたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】而して、斯かる
本発明は、オンデマンドタイプのインクジェット記録方
法に好適であり、顔料とこれを分散する分散剤を含む記
録液の製造方法であって、（ａ）前記分散剤として、親
水性構造部分と疎水性構造部分とを共に有し、平均分子
量が１２００〜１００００の範囲にある重合体を用い、
（ｂ）該顔料の分子量と該重合体の平均分子量との比が
１：２．７から１：２２の範囲にある顔料と重合体の組
合わせを選択し、（ｃ）該重合体の含有量が顔料１００
重量部当り５〜３００重量部となるように水溶性有機溶
剤を含む水性液媒体中に前記顔料と分散剤を混合し、該
水性媒体中に前記顔料を分散してなる、ことを特徴とす
る記録液の製造方法である。

【０００８】ここで、本発明に用いる顔料系インクに就
いて詳細に説明する。

【０００９】顔料粒子は、水等の溶媒中に溶解しない
為、それを単にインク溶媒中に混合分散しても、直ちに
凝集や沈降を生じて、溶媒から分離するので、実用可能
なインクを組成することはできない。従って、この様な
顔料系のインクを組成する際には、顔料粒子に対する良
好な分散媒が必要とされる。

【００１０】そこで、斯かる分散媒の第１成分として、
親水性構造部分と疎水性構造部分とを共に有する重合体
（…分散剤）を用い、その第２成分として水性液体を使
用する方法がある。この分散媒は、約１〜２０ｃｐｓの
粘度範囲に於て、極めて安定に前記顔料粒子を分散させ
得る。

【００１１】上記分散媒の第１成分として使用する重合
体は、分子量１２００〜１００００の高分子分散剤であ
る。好ましい高分子分散剤の１例を挙げるといずれも前
記分子量範囲のポリアクリル酸、ポリメタアクリル酸、
縮合ナフタリンスルホン酸、スチレン−マレイン酸共重
合体、ジイソブチレン−マレイン酸共重合体、スチレン
−（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル−
（メタ）アクリル酸共重合体、スチレン−イタコン酸共
重合体、イタコン酸エステル−イタコン酸共重合体、ビ
ニルナフタレン−マレイン酸共重合体、ビニルナフタレ
ン−（メタ）アクリル酸共重合体、ビニルナフタレン−
イタコン酸共重合体等およびそれらの誘導体である。

【００１２】上記の重合体に更に例えばアクリロニトリ
ル、酢酸ビニル、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチロ
ール（メタ）アクリルアミド、塩化ビニル、塩化ビニリ
デン、エチレン、ヒドロキシエチルアクリレート、グリ
シジルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレ
ート、等のモノマーが共重合されていてもよい。これら
の高分子分散剤の幾つかは市販されており又公知の重合
方法により容易に合成できる。ところで、この重合体を
第２成分である水性液体に可溶化するかコロイド状に分
散させる目的で重合体の塩を形成することが必要であ
る。上記重合体と塩を形成する相手としては、アルカリ
金属であるＮａ、Ｋの他、モノー、ジー或はトリー（メ
チルアルミ）、モノー、ジー、或はトリー、（エチルア
ルミ）等の脂肪族アミン、モノー、ジー、或はトリー
（エタノールアミン）、モノー、ジー、或はトリー（プ
ロパノールアミン）、メチルエタノールアミン、ジメチ
ルエタノールアミン等のアルコールアミンや、モルホリ
ン、Ｎ−メチルモルホリン等がある。

【００１３】そして、上記重合体に於ては、親水性構造
部分となるモノマー単位の比率が特に重要である。つま
り、カルボキシル基、スルホン酸基、或は硫酸エステル
基等の親水性構造部分となるモノマー単位の重量比が略
々４０重量％を越えると、その重合体の顔料粒子に対す
る吸着性が低下して顔料粒子の分散安定性を悪化させ
る。逆に２重量％以下になると重合体自身の水性液体へ
の溶解性が低下してこの重合体が顔料粒子と共に水性液
体中で凝集したり、沈降するようになる。そこで、上記
重合体に於ける親水性構造部分の比率として更に好まし
い処は、重量比で約２５〜４０％と見られる。又この重
合体は、その分子量が低過ぎると顔料粒子の分散安定性
に寄与しないし、逆に、高過ぎるときは、インク自体の
粘度を上げ過ぎ（例えば２０ｃｐｓ以上）る傾向があ
る。従って、この重合体の分子量の範囲として、約１２
００〜１００００が望ましい。

【００１４】ここにおいて本発明者は種々実験の結果、
顔料の分子量Ｗ₁と該重合体の平均分子量Ｗ₂との比Ｗ₁
／Ｗ₂と分散液の安定性及び駆動周波数応答性との間に
密接な関連性があることを見出した。すなわち、顔料と
重合体の分子量を変えた種々の分散液を調製して検討を
おこなったところ、上記の比Ｗ₁／Ｗ₂の値がほぼ１／
２．７から１／２２の範囲にあるとき分散液の安定性と
吐出に於ける高駆動周波数応答性が良好であり、これを
はずれるに従って駆動周波数応答性が減少する傾向にあ
ることを明らかにし、本発明をなすに至った。

【００１５】本発明で用いるインクに於て、上記重合体
の使用量は、顔料１００重量部当り、略々、５〜３００
重量部、更に好ましくは、略々、１０〜１５０重量部の
範囲とされる。斯かる範囲の上限を超えるとインクの色
濃度が低下したり、インクの粘度が適正値に保たれなく
なると云った不都合がある。又、下記下限を下まわると
きには、顔料粒子の分散安定性が不良になる。

【００１６】本発明の記録液を組成する水性液体成分と
しては、水と水溶性有機溶剤が挙げられる。水溶性有機
溶剤としては、例えばメチルアルコール、エチルアルコ
ール、ｎ−プロピルアルコール、ｉｓｏ−プロピルアル
コール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコ
ール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、ｉｓｏ−ブチルア
ルコール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフ
リルアルコール等のアルコール類；アセトン、メチルエ
チルケトン、ジアセトンアルコール等のケトンまたはケ
トアルコール類；モノエタノールアミン、ジエタノール
アミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン
類；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等の
アミド類；テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテ
ル類、酢酸エチル、安息香酸メチル、乳酸エチル、エチ
レンカーボネート、プロピレンカーボネート等のエステ
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、エトラ
エチレングリコール、ポリエチレングリコール、グレセ
リン、１、２、６−ヘキサントリオール、チオジグリコ
ール等の多価アルコール類；エチレングリコールモノメ
チル（或はエチル）エーテル、ジエチレングリコールモ
ノメチル（或はエチル）エーテル、プロピレングリコー
ルモノメチル（或はエチル）エーテル、トリエチレング
リコールモノメチル（或はエチル）エーテル、ジエチレ
ングリコールジメチル（或はエチル）エーテル等のアル
キレングリコールから誘導された低級アルキルモノ或は
ジエーテル類；ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリド
ン、１、３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、モルホ
リン等の含窒環状化合物等を挙げることができる。

【００１７】これらの多くの溶剤の中でも、記録液に対
して要求される種々の特性の改良の為には、好ましくは
多価アルコール類、或は多価アルコールのアルキルエー
テル類、より好ましくはジエチレングリコール等の多価
アルコール類が挙げられる。これらの成分の含有量は、
記録液全重量に対して、重量パーセントで、一般には１
０〜７０％、そして物性値の温度依存性を小さくする為
には好ましくは２０〜５０％の範囲とされる。

【００１８】又、この時の水の含有量は、記録液全重量
に対して、重量パーセントで、５〜９０％、より好まし
くは１０〜７０％、更に好ましくは２０〜７０％の範囲
内とされることが望ましい。

【００１９】ところで、本発明の記録液を組成する為の
顔料としては、従来公知のものを含めて各種の有機顔料
が全て使用できる。例えば、アゾ系、フタロシアニン
系、キナクリドン系、アンスラキノン系、ジオキサジン
系、インジゴ系、チオインジゴ系、ペリノン系、イソイ
ンドレノン系、ペリレン系等の顔料を挙げることができ
る。これらの顔料は、記録液中での粒径が略々数百ミリ
ミクロンから数ミクロン程度の微粒子状となり、好まし
くは、製造直後の水性ペーストであるのが使用に適す
る。尚、この顔料の記録液中での好適濃度は、その着色
力及び記録液粘度への影響を考慮すると、記録液全重量
に対して、重量％で略々３〜３０％の範囲である。

【００２０】又、本発明で用いる記録液には上記の必須
成分のほかに、従来公知の各種添加剤、例えば、界面活
性剤、塩類、合成及び天然樹脂、各種染料等を併用する
こともできる。

【００２１】本発明で用いる記録液は、叙上の各成分を
主体にして組成され、その調製には、各種の方法が採用
できる。例えば、上記各成分を配合し、それをポールミ
ル、ロールミル、スピードラインミル、ホモミキサー、
サンドグランダー等を用いて混合摩砕する方法を採用す
る。

【００２２】尚、顔料の分散工程は、できるだけ顔料が
高濃度の状態に於て行ない、分散処理の後、これを水性
液体で希釈して、インクの粘度は、最終的に約１〜１５
ｃｐｓ、好ましくは約２〜１０ｃｐｓに調整される。

【００２３】この様にして、調製した記録液は、低粘度
域に於て、長期間保存した場合にも、顔料粒子が凝集し
たり、沈降することがない。

【００２４】そして、この記録液は、 （１）広範囲の記録液吐出条件（圧電素子の駆動電圧、
駆動周波数、吐出オリフィスの形状と材質、吐出オリフ
ィス径等）にマッチングした液物性（粘度、表面張力、
電導度等）を有しており、特に高い駆動周波数に対する
応答性に優れている。 （２）長期保存に対して安定でインクジェット装置の目
詰まりを起さない。 （３）被記録材（紙、フィルム等）に対して定着が速く
且つ確実であって、しかもドットの周辺が滑らかでにじ
みがない。 （４）形成された画像の色調が鮮明で濃度が高い。 （５）形成された画像の耐水性、耐光性が優れている。 （６）記録液周辺材料（収容器、連結チューブ、シール
材等）を侵さない。 （７）臭気、毒性が少なく、引火性等の安全性に優れた
ものである等の諸特性を備えている。

【００２５】

【実施例】ここで実施例を示して本発明を更に詳説す
る。

【００２６】実施例１ スチレン−マレイン酸塩共重合体（分子量約１５００、
商品名ＳＭＡレジン１４４０Ｈ、アルコミケミカル製）
６部、トリエタノールアミン２部、水６０部、エチレン
グリコール２５部、フタロシアニンブルー（分子量５６
０）７部を加え、ボールミルで４８時間分散し、顔料分
散液を得た（顔料の分子量と重合体の平均分子量の比Ｗ
₁／Ｗ₂＝１／２．７）。分散しえなかった粗粒子を超遠
心分離機にかけて除き、インクジェット用記録液を得
た。

【００２７】印字例１ 実施例１で得た記録液を用いて、ピエゾ振動子によって
記録液を吐出させるオンデマンド型記録ヘッド（吐出オ
リフィス径５０μ・ピエゾ振動子駆動電圧６０Ｖ、周波
数２０ｋＨｚ）を有する記録装置により、印字特性の検
討を行なった。

【００２８】又、記録ヘッド内の記録液に熱エネルギー
を与えて液滴を発生させ記録を行なうオンデマンドタイ
プのマルチヘッド（吐出オリフィス径３５μ、発熱抵抗
体抵抗値１５０Ω、振動電圧３０Ｖ、周波数５ｋＨｚ）
を有する記録装置を用いて上と同様の検討を行なった。

【００２９】いずれの場合も得られた記録画像は耐光
性、耐水性がきわめてすぐれ、色調が鮮明で濃度が高
く、ドットの周辺がなめらかでにじみやぼけがなく、さ
らに定着性が良好であった。また記録液は長期保存して
も顔料粒子の凝集や沈降を起さず、安定な吐出がおこな
われた。

【００３０】実施例２ ジイソブチレン−マレイン酸塩共重合体（分子量約１０
０００）６部にモルホリン１０部、ジエチレングリコー
ル１７部、水６０部、アントアントロンオレンジ（分子
量４５６）７部を加えボールミルで４８時間分散し、分
散液を得た（Ｗ₁／Ｗ₂＝１／２２）。その後粗粒子を除
いてインクジェット用記録液を得た。

【００３１】実施例３ 縮合ナフタリンスルホン酸塩（分子量約１２００、商品
名デモールＮ、花王アトラス（株）製）５部にエタノー
ルアミン１部、グリセリン２０部、水７４部、バラレッ
ド（分子量２６５）５部を加え、ボールミルで４８時間
分散し、分散液を得た（Ｗ₁／Ｗ₂＝１／４．５）。その
後、粗粒子を除いてインクジェット用記録液を得た。

【００３２】実施例４ ポリアクリル酸アンモニウム（分子量約２０００）１０
部にジエチレングリコールモノエチルエーテル２０部、
水６４部、ボルドー５Ｂ（分子量２７０）６部を加え、
ボールミルで４８時間分散して分散液を得た（Ｗ₁／Ｗ₂
＝１／７．４）。その後、粗粒子を除いてインクジェッ
ト用記録液を得た。

【００３３】実施例５ エチルアクリレート−アクリル酸共重合体（分子量約５
０００）５部に水４０部、エチレングリコール４５部、
ピラゾロンレッドＢ（分子量７３８）１０部を加え、ボ
ールミルで４８時間分散して分散液を得た（Ｗ₁／Ｗ₂＝
１／６．８）。その後、粗粒子を除いてインクジェット
用記録液を得た。

【００３４】実施例６ スチレン−オクチルアクリレート−イタコン酸モノエチ
ルエステル共重合体（分子量約８０００）５部にトリエ
タノールアミン１部、水５９部、ジエチレングリコール
モノエチルエーテル２５部、ベンジジンイエローＧ（分
子量７２０）１０部を加えボールミルで４８時間分散し
て分散液を得た（Ｗ₁／Ｗ₂＝１／１１）。その後、粗粒
子を除いてインクジェット用記録液を得た。

【００３５】印字例２〜６ 実施例２〜６で得た記録液を用いて印字例１と同様にし
て検討をおこなったところ、印字例１と同様の優れた結
果を得た。

フロントページの続き (72)発明者 太田 徳也 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 春田 昌宏 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−10023（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−49003（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−18412（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オンデマンドタイプのインクジェット記
   録方法に好適であり、顔料とこれを分散する分散剤を含
   む記録液の製造方法であって、 （ａ）前記分散剤として、親水性構造部分と疎水性構造
   部分とを共に有し、平均分子量が１２００〜１００００
   の範囲にある重合体を用い、 （ｂ）該顔料の分子量と該重合体の平均分子量との比が
   １：２．７から１：２２の範囲にある顔料と重合体の組
   合わせを選択し、 （ｃ）該重合体の含有量が顔料１００重量部当り５〜３
   ００重量部となるように水溶性有機溶剤を含む水性液媒
   体中に前記顔料と分散剤を混合し、該水性媒体中に前記
   顔料を分散してなる、ことを特徴とする記録液の製造方
   法。