JPH08283635A - インクジェット記録用インク組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 印字物の耐擦性、耐水性を満足させ、インク
の粘度変化、ｐＨ変化を抑制することにより、インク中
の顔料、熱可塑性樹脂エマルジョン等の分散系を保持
し、沈降や凝集物の発生によるノズルの目詰まりが無い
保存安定性に優れたインク組成物を得ること。 【構成】 インクジェット記録方法に用いるインク組成
物であって、少なくとも水、顔料、熱可塑性樹脂エマル
ジョン、エチレンジアミン四酢酸を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録ヘッドからインク
滴を吐出させ、記録媒体上にインク像を得るインクジェ
ットプリンタ用のインク組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の、インク滴を記録媒体上に吐出さ
せて記録像を書き込む形式のインクジェット記録用のイ
ンクとして、ノズルからの吐出安定性、インクの保存安
定性の向上を目的とし、水と水溶性染料と有機溶剤から
成るインクが用いられていた。

【０００３】しかし、着色剤として水溶性染料を用いた
インクでは染料の脱色、色相変化等の耐光性、耐水性に
問題があった。

【０００４】そこで特公昭６２−１４２６号公報、特開
平２−２５５８７５号公報、特開平４−１８４６２号公
報では、インクの構成成分として、水と顔料と樹脂エマ
ルジョンを含有することで、耐水性、耐光性の問題を解
決するとともに、従来の染料系インクの問題点であった
文字のにじみ等を解決するインクが報告されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来例のインクは、以下に述べる問題点を有する。

【０００６】インク中に顔料、樹脂エマルジョン等水不
溶性のものが含有されており、保存時に於けるインクの
ｐＨの変化等により、インクの凝集、沈降、変質等が発
生し、インクの保存安定性の低下という問題を有する。
これにより、凝集物等によるインク吐出ノズルの目詰ま
りをも引き起こす。

【０００７】そこで本発明は従来のインクジェットイン
クの前述の問題点を鑑み、これらの従来例の課題を解決
するものであり、その目的の第１は、印字物の耐擦性、
耐水性を満足するインクジェット記録用インクを提供す
ることにあり、その第２の目的は、インクが長時間放置
されても、凝集物や沈降に起因するインク吐出ノズルの
目詰まりといった問題を起こさない、保存安定性に優れ
たインクを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
記録用インク組成物は、少なくとも水中に分散された顔
料と熱可塑性樹脂エマルジョン、及びエチレンジアミン
四酢酸を含むことを特徴とし、またエチレンジアミン四
酢酸を、０．０１％〜０．５％含むことを特徴とする。

【０００９】本発明の、少なくとも水中に分散された顔
料と熱可塑性樹脂エマルジョン、エチレンジアミン四酢
酸を含むインク組成物では、顔料、熱可塑性樹脂エマル
ジョンが必須成分である為、印字物の耐擦性、耐水性を
確保することができる。また、インクの保存安定性確保
のためには、これらの分散系を長時間初期の状態のまま
保持することが必要であり、インク中にエチレンジアミ
ン四酢酸を含有することにより、初期のｐＨを維持する
ことが可能となり、インクの沈降、凝集、粘度変化等の
発生を抑制することで、インク吐出ノズルの目詰まりを
起こす事が無い。

【００１０】本発明のインクジェット記録用インクは、
水中に分散された顔料、熱可塑性樹脂エマルジョンとエ
チレンジアミン四酢酸を含むことを特徴とする。

【００１１】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
に水が用いられる。インク材料としてはイオン交換、蒸
留等の精製工程を経た純水または超純水が望ましい。

【００１２】本発明のインクに用いることができる顔料
としては、有機顔料、無機顔料等が挙げられ、例えば、
黒用としては、ファ−ネスブラック、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（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック７）類、または
銅酸化物、鉄酸化物（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１
１）、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック（Ｃ．
Ｉ．ピグメントブラック１）等の有機顔料が挙げられ
る。更にカラー用としては Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１（ファストイエローG）、３、１
２（シ゛スアソ゛イエローAAA）、１３、１４、１７、２４、３
４、３５、３７、４２（黄色酸化鉄）、５３、５５、８
１、８３（シ゛スアソ゛イエローHR）、９５、９７、９８、１０
０、１０１、１０４、１０８、１０９、１１０、１１
７、１２０、１３８、１５３、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッ
ド１、２、３、５、１７、２２（フ゛リリアントファーストスカーレッ
ト）、２３、３１、３８、４８:２（ハ゜ーマネントレット゛2B(B
a)）、４８:２（ハ゜ーマネントレット゛2B(Ca)）、４８:３（ハ゜ーマネ
ントレット゛2B(Sr)）、４８:４（ハ゜ーマネントレット゛2B(Mn)）、４
９:１、５２:２、５３:１、５７:１（フ゛リリアントカーミン6B)、
６０:１、６３:１、６３:２、６４:１、８１（ロータ゛ミン6G
レーキ）、８３、８８、１０１（べんがら）、１０４、１
０５、１０６、１０８（カト゛ミウムレット゛）、１１２、１１
４、１２２（キナクリト゛ンマセ゛ンタ）、１２３、１４６、１４
９、１６６、１６８、１７０、１７２、１７７、１７
８、１７９、１８５、１９０、１９３、２０９、２１
９、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、２、１５（フタロシアニンフ
゛ルーR）、１５:１、１５:２、１５:３（フタロシアニンフ゛ルー
G）、１５:４、１５:６（フタロシアニンフ゛ルーE）、１６、１７:
１、５６、６０、６３、等、その他顔料表面を樹脂等で
処理したグラフトカーボン等の加工顔料等が使用でき
る。

【００１３】その添加量は、０．５〜３０重量％が好ま
しいが、さらには１．０〜１２重量％が好ましい。これ
以下の添加量では、印字濃度が確保できなくなり、また
これ以上の添加量では、インクの粘度特性に構造粘性が
生じ、吐出安定性が確保出来ない。

【００１４】また、粒経は２５μｍ以下から成る顔料を
用いるが、さらには１μｍ以下の粒子からなる顔料を用
いることが好ましい。

【００１５】更に、これらの着色剤均一分散するために
は、必要により分散剤を顔料に対し０．５〜２００ｗｔ
％添加することができ、好ましくは１〜５０ｗｔ％、よ
り好ましくは１０〜３０ｗｔ％添加することができ、ビ
ーズミル等で分散処理されることが望ましい。

【００１６】本発明のインクに用いられる顔料分散用の
分散剤の代表例としては、アクリル系樹脂等があげら
れ、かかるアクリル系樹脂の具体例としては、たとえば
スチレン−アクリル酸共重合体、アクリル酸−アクリル
酸アルキルエステル共重合体、スチレン−アクリル酸−
アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−メタ
クリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸−アクリル
酸アルキルエステル共重合体、スチレン−α−メチルス
チレン−アクリル酸共重合体、スチレン−α−メチルス
チレン−アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重
合体等の塩があげられる。

【００１７】上記分散剤と塩を形成させるもの（カウン
ターイオン）として、たとえばアミノメチルプロパノー
ル、２−アミノイソプロパノール、トリエタノールアミ
ン、モルホリン、アンモニア水等を用いることが出来
る。更に、プロピレングリコール、イソプロパノールな
どを溶解助剤として用いてもよい。

【００１８】また、上記分散剤の溶解安定性を得る為に
は、分散剤中の塩をイオン解離させ易いようにｐＨ緩衝
液を添加し、インクを最適なｐＨ値に調節する必要があ
る。

【００１９】ｐＨ緩衝液の具体例として、フタル酸水素
カリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二ナトリ
ウム、四ホウ酸ナトリウム、酒石酸水素カリウム、炭酸
水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、トリス（ヒドロキシ
メチル）アミノメタン、トリス（ヒドロキシメチル）ア
ミノメタン塩酸塩等が用いられる。

【００２０】本発明のインクに用いることの出来る熱可
塑性樹脂エマルジョンとしては、スチレン−アクリル酸
エステル共重合体、ポリアクリル酸エステル、ポリメタ
アクリル酸エステル、ポリエチルアクリル酸エステル、
スチレンーブタジエン共重合体、ブタジエン共重合体、
アクリロニトリルーブタジエン共重合体、クロロプレン
共重合体、架橋アクリル樹脂、架橋スチレン樹脂、フッ
素樹脂、フッ化ビニリデン、ベンゾグアナミン樹脂、ポ
リオレフィン樹脂、スチレンーメタアクリル酸エステル
共重合体、ポリスチレン、スチレンーアクリルアミド共
重合体、ｎーイソブチルアクリレート、アクリロニトリ
ル、酢酸ビニル、アクリルアミド、ポリビニルアセター
ル、ロジン系樹脂、ポリエチレン、塩化ビニリデン樹
脂、酢酸ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、
酢酸ビニル−アクリル共重合体、塩化ビニル樹脂、ポリ
エチレンワックス、モンタンワックス、アルコールワッ
クス、合成酸化ワックス、αオレフィン−無水マレイン
酸共重合体、カルナバワックス等の動植物系ワックス、
ラノリン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリン
ワックス等があるが、記録媒体上に形成された時に堅牢
性に優れるものであれば用いることが出来る。

【００２１】これらの熱可塑性樹脂エマルジョンも、顔
料と同様に分散安定性を維持するためには、インクを最
適なｐＨに調節する必要がある。従って、顔料と熱可塑
性樹脂エマルジョンの両方の分散安定性を維持するため
には、インクのｐＨ値を両者の最適値である範囲に維持
することが必要である。

【００２２】上記熱可塑性樹脂エマルジョンの軟化温
度、ＭＦＴは、インクの高温放置下での変質防止、熱融
着に必要なエネルギーの低減化から６０℃〜１００℃が
好ましく、さらに好ましくは６５℃〜９０℃が良い。

【００２３】また、これらの熱可塑性樹脂エマルジョン
は、１種または複数種で用いることが出来るが、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、５〜４０重量％程度に添加量を抑
えるのが好ましい。

【００２４】本発明のインクに用いることの出来るエチ
レンジアミン四酢酸は、通常に市販されているもので構
わない。また、特に好ましくは、エチレンジアミン四酢
酸二ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸カルシウム二
ナトリウムがよい。その添加量としては、０．０１％以
下の場合は、ｐＨ維持作用が低下する。また、多すぎる
と保存時に経時的な粘度上昇が見られ、それらを抑制す
るため、その添加量は、０．０１％〜０．５％が好まし
い。

【００２５】また、本発明のインクに、インクの増粘、
インクの記録媒体への定着性向上の目的で糖類を用いる
ことができる。具体例としては、グルコース、キシロー
ス、サッカロース（スクロース）、マルトース、アラビ
ノース、マルチトール、デンプン等の単糖類、二糖類、
多糖類、配糖体等が挙げられる。

【００２６】さらにノズル乾燥防止の目的で、尿素、チ
オ尿素、エチレン尿素等を添加することができる。

【００２７】また本発明のインクにノズルの耐目詰まり
性、保湿性、分散安定性の効果を付与するために親水性
高沸点低揮発性溶媒が加えられる。具体例としては、グ
リセリン、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、
ジプロピレングリコール、ヘキシレングリコール、ポリ
エチレングリコール、ポリプロピレングリコール等の高
沸点低揮発性の多価アルコール類が用いられ、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、例えばエチレングリコールモノメチルエーテル、
エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリ
コールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ
メチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエー
テル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等が用
いられ、その他Ｎメチル２ピロリドン、１．３ージメチ
ルイミダゾリジノン、モノエタノールアミン、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、ジエタノールアミン、Ｎ−ｎ−ブチルジエタ
ノールアミン、トリイソプロパノールアミン、トリエタ
ノールアミン等の含窒素有機溶剤等の親水性高沸点低揮
発性溶媒を、にじみが生じない範囲で添加することが出
来る。

【００２８】また主溶媒である水に対して、乾燥性の向
上を目的として、エタノール、プロパノール、イソプロ
パノール、ブタノール、等の高揮発性の一価のアルコー
ル類も少量ならば添加することが出来る。

【００２９】

【実施例】以下に、本発明のインクジェット記録用イン
ク組成物の実施例を詳細に説明する。

【００３０】本発明のインクジェット記録用インク組成
物の実施例及びの組成例を表１に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】本発明のインク組成物の実施例１〜７につ
いては、以下の製造方法で行ったがこれに限定されるも
のではない。

【００３３】顔料と分散剤であるスチレンーアクリル酸
共重合体（添加量：顔料比０．２）とトリエタノールア
ミン（添加量：スチレンーアクリル共重合体の中和当
量）からなる水分散液をビーズミルにて分散し、顔料粒
子が単分散状態になったことを顕微鏡観察により確認
し、そこへｐＨ調整した熱可塑性樹脂エマルジョン、親
水性高沸点低揮発性溶媒を添加し更に３０分混合攪拌し
完全に均一混合させる。本インクの場合、ｐＨ値は８〜
１０の範囲に調節した。その後エチレンジアミン四酢酸
を加え完全溶解させた後、その分散液を孔径１０μｍの
メンブランフィルターにて濾過してゴミ及び粗大粒子を
除去し記録用インクを得た。

【００３４】また、比較例１〜２の製造方法は以下の通
り行った。

【００３５】（比較例１）実施例２のインク組成からエ
チレンジアミン四酢酸を除いたインク組成を、実施例１
と同様な方法で調製しインクとした。

【００３６】（比較例２）着色剤として水溶性染料を用
い、溶媒、エチレンジアミン四酢酸、水を混合させ、常
温で３０分以上攪拌して完全に均一溶解させインクとし
た。

【００３７】次に、上記の各インク組成物を用いて評価
を行った。

【００３８】評価項目のうち、インク組成物の保存信頼
性として１．ｐＨ変化、２．沈降、３．粘度変化、また
印字物の堅牢性として４．耐水性、５．耐擦性の５項目
について評価した。

【００３９】評価項目１〜５については、実施例１〜７
および比較例１〜２のインク組成物を密閉状態で６０℃
に１カ月放置後、評価した。また、実印字は以下に説明
するインクジェット記録装置にて印字試験を行ない評価
した。

【００４０】図１は、本発明の評価に用いたインクジェ
ットプリンタの特徴的な構成を示す斜視図である。

【００４１】記録ヘッド２は圧電素子を用いる形式のイ
ンクジェット記録ヘッドであり、複数個のノズルを任意
のマトリクスで配置しており、プラテン１と対峙した位
置に、プラテン１と平行に移動するキャリッジ装置７に
搭載されている。

【００４２】また、プラテン１の内部にヒーター６を配
置し、プラテン１を図示しない温度感知手段と図示しな
いヒーター制御手段により加熱し、表面温度がインク中
の熱可塑性樹脂エマルジョンの軟化温度以上になるよう
に制御している。本実施では、プラテンの温度が１２０
℃になるように制御されている。

【００４３】尚、本実施例のインクに用いた熱可塑性樹
脂の軟化温度は、すべて７０℃〜９０℃であった。

【００４４】記録ヘッド２には、インク容器２１が接続
され、必要に応じてインクが供給される。プラテン１
は、アルミニウム製の素管の周囲に、表面層としてシリ
コーンゴム等を積層したものであり、紙押えローラ３と
４が接していて、記録紙５をプラテン１に沿わせてお
り、図示しない駆動装置により回転する。

【００４５】インク容器２１よりインクが供給された記
録ヘッド２は、そのノズルから印字パターンに従ってイ
ンク滴を吐出し、インク中の熱可塑性樹脂エマルジョン
の軟化温度以上に表面温度が加熱された記録紙５上にイ
ンク像を書き込む。インクは、記録紙上で加熱される
と、固形分濃度が上昇して急激に増粘し、また熱可塑性
樹脂エマルジョンが融着することにより、にじみ等を防
止でき、高印字品質と堅牢性が得られる。

【００４６】以下に、本発明の実施例と比較例のインク
組成物について評価を行った結果を示す。

【００４７】評価の判定基準は以下の通りである。 １．ｐＨ変化 ◎：初期値に対し、変化がない ○：変化が初期値に対し５％以内であり、許容レベルで
ある ×：変化が初期値に対し５％以上である ２．沈降 ◎：沈降の発生が無い ○：多少の沈降はあるが、僅かな攪拌で復帰する ×：沈降の発生があり、僅かな攪拌では復帰しない ３．粘度変化 ◎：初期値に対し、変化がない ○：変化が初期値に対し５％以内であり、許容レベルで
ある ×：変化が初期値に対し５％以上である ４．耐水性 ◎：印字物上に水がたれても印字が全くにじまない ○：印字物上に水がたれるとエッジがぼけるが許容レベ
ルである ×：印字物上に水がたれると印字が流れてしまう ５．耐擦性 ◎：指で強く擦っても全く地汚れしない ○：指で強く擦ると、目視で判別できる地汚れが発生す
るが許容レヘ゛ルである ×：指で軽くさわっても、目視で判別できる地汚れが発
生する 上記の評価条件及び判定基準に基づき、インク実施例お
よびインク比較例を評価した結果を表２に示す。

【００４８】

【表２】

【００４９】上記表２に示したごとく、本発明のインク
組成物を用いた場合、長時間放置後でも初期のｐＨや粘
度を維持し沈降が無く、保存安定性に優れるものであっ
た。

【００５０】また、放置後のインクにより得られた印字
物は、高画質画像であり、耐水性、耐擦性等の堅牢性に
優れたものであった。

【００５１】それに対し、インク比較例１の組成では、
ｐＨ、粘度の変化が大きく、凝集物の発生が見られ、吐
出特性も不安定で印字不可能であった。また、インク比
較例２の組成では、保存安定性は許容範囲であるもの
の、印字物の堅牢性においては十分な性能を得ることが
出来なかった。

【００５２】

【発明の効果】本発明の、少なくとも水中に分散された
顔料と熱可塑性樹脂エマルジョン、有機酸を含むインク
組成物では、顔料、熱可塑性樹脂エマルジョンが必須成
分である為、印字物の耐擦性、耐水性等の堅牢性を満足
できるという効果が得られた。

【００５３】また、インク中にエチレンジアミン四酢酸
を含有することにより、初期のｐＨを維持することが可
能であるため、分散系を長時間初期のまま保持し、イン
クの沈降、凝集及び、粘度上昇を抑制することができ、
保存安定性が高くなるという効果が得られた。

【００５４】さらに、印字に対しては、凝集物等による
インク吐出ノズルの目詰まりを起こす事がなく、吐出安
定性に優れるという効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例及び比較例のインク組成例の評
価に用いたインクジェット記録装置の構成を示す斜視図
である。

【符号の説明】

１：プラテン ２：記録ヘッド ３：紙押えローラー ４：紙押えローラー ５：記録紙（記録媒体） ６：ヒーター ７：キャリッジ ２１：インク容器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも水中に分散された顔料と熱可
   塑性樹脂エマルジョン、及びエチレンジアミン四酢酸を
   含むことを特徴とするインクジェット記録用インク組成
   物。
2. 【請求項２】 前記エチレンジアミン四酢酸を、０．０
   １％〜０．５％含むことを特徴とする請求項１記載のイ
   ンクジェット記録用インク組成物。