JPH0881646A

JPH0881646A - インク

Info

Publication number: JPH0881646A
Application number: JP22056994A
Authority: JP
Inventors: Seiji Kado; 静司嘉戸; Hiromi Kosaka; 裕美小坂; Masayuki Ishii; 雅之石井
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1994-09-14
Filing date: 1994-09-14
Publication date: 1996-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】印字物の耐水性および定着性が優れ、インク
の保存安定性が優れたインクジェット記録用のインクを
提供すること。【構成】水溶性モノマーおよび非水溶性モノマーを表
面にグラフト重合させたカーボンブラックまたは水溶性
モノマーおよび重合性トリアルコキシシラン誘導体を表
面にグラフト重合させたカーボンブラックを水性媒体中
に分散させる。【効果】印字物の耐水性および印字濃度が優れ、イン
クの分散粒子径の経時変化が小さいためにインクの保存
安定性が良好である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクに関し、特にイン
クジェット記録方式に適したインクに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】近年
のパーソナルコンピュータおよびソフトウェアの高性能
化に伴い、プリンターなどの文字および図形画像の記録
装置にも高性能化が要求されている。かかる画像の記録
方式としては、ドットインパクト方式、熱転写方式、イ
ンクジェット方式などの種々の方法が挙げられるが、中
でもインクジェット方式は、記録ヘッドの吐出オリフィ
ス（微細孔）からインクの微粒子（記録液）を射出して
記録画像を形成するために、（１）記録時の音が小さ
い、（２）高解像度の画像を高速で再現できる、（３）
カラー表示が可能である、（４）普通紙に記録できる、
（５）ランニングコストが低いなどの利点を有してい
る。

【０００３】このインクジェット方式に用いるインクに
は、着色剤を水または水と水溶性有機溶媒の混合液（以
下、「水性媒体」という）に溶解または分散したものな
どが挙げられる。インクの特性は記録ヘッドとの関係を
含めて考慮され、（１）印字物の品質が高いこと、
（２）インクの保存安定性が高いこと、（３）印字物の
堅牢性（例えば耐水性、耐光性、定着性など）が高いこ
と、（４）印字装置の印字速度に対応したインクの周波
数応答性が良いこと、（５）インクが被記録物で速やか
に乾燥すること、（６）印字中もしくは印字中断後の再
起動時に吐出オリフィスの目詰まりが生じない（吐出安
定性が高い）こと、（７）インクの安全性が高いことな
どが求められている。

【０００４】しかし、従来のインクは着色剤に水溶性染
料を用いているために、印字物の堅牢性、とりわけ耐水
性および耐光性が劣るという問題がある。そこで、カー
ボンブラックなどの顔料や分散染料、油溶性染料などの
水不溶性の着色剤を用いることが検討され、これらを水
性媒体に分散させるための分散剤も検討されている。し
かし、従来公知の分散剤は上記水不溶性の着色剤を水性
媒体中に安定に分散させることが困難であり、特にイン
クを長期間保管した場合に着色剤が凝集したり、沈澱し
たりするためにインクの保存安定性が劣り、また吐出オ
リフィスが目詰まりして安定的にインクを吐出できなく
なるという問題が生じている。

【０００５】さらに、これらのインクには、印字物が被
印字体の表面から離脱し易いという定着性の悪さの問題
もある。本発明の目的は、印字物の耐水性およびインク
の保存安定性が優れ、さらに印字物の定着性にも優れた
インクを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】本発明のイン
クは、水溶性モノマーおよび非水溶性モノマーを表面に
グラフト重合させたカーボンブラックと、このカーボン
ブラックを分散させる水性媒体とを含むことを特徴とす
るものである。すなわち、本発明者らは、上記の技術的
課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、着色剤として
カーボンブラックを使用することにより印字物の耐水性
が高くなる一方、水溶性モノマーをカーボンブラックの
表面にグラフト重合させると、カーボンブラックと水性
媒体との親和性が増大して着色剤の分散性およびインク
の保存安定性が向上し、さらに非水溶性モノマーをもカ
ーボンブラックの表面にグラフト重合させることにより
印字物の定着性が向上したインクが得られるという新た
な事実を見出し、本発明を完成するに至ったのである。

【０００７】さらに、本発明の他のインクは、水溶性モ
ノマーおよび重合性トリアルコキシシラン誘導体を表面
にグラフト重合させたカーボンブラックと、このカーボ
ンブラックを分散させる水性媒体とを含むことを特徴と
する。かかるインクにおいても、印字物の耐水性が高
く、かつ着色剤の分散性およびインクの保存安定性が優
れ、さらに印字物の定着性にも優れている。

【０００８】本発明のインクにおける着色剤には、所定
のモノマーを表面にグラフト重合させたカーボンブラッ
ク（以下、グラフト化カーボンブラックという）が用い
られる。このグラフト化カーボンブラックの作製には、
（ａ）水溶性モノマーおよび非水溶性モノマーを用いる
方法と、（ｂ）水溶性モノマーおよび重合性トリアルコ
キシシラン誘導体を用いる方法とがある。

【０００９】まず、上記（ａ）の場合について説明す
る。この場合のグラフト化カーボンブラックは、カーボ
ンブラックを水中に分散させ、水溶性モノマー、非水溶
性モノマーおよび水溶性重合開始剤を加えて攪拌しなが
らグラフト重合を行わせることによって得られる。グラ
フト重合反応は、通常４０〜１００℃の温度で２〜８時
間、より好ましくは６０〜８０℃の温度で５〜７時間行
われる。

【００１０】グラフト化カーボンブラックを得るために
用いられるカーボンブラックとしては、コンタクト法、
ファーネス法、サーマル法などの従来公知の方法により
製造されたものが挙げられる。これらのカーボンブラッ
クの表面にはカルボキシル基、水酸基、カルボニル基な
どの官能基が存在するので、モノマーを表面にグラフト
重合させることが可能である。カーボンブラックの一次
粒子径は１０〜１００ｎｍ、より好ましくは１５〜４０
ｎｍである。

【００１１】カーボンブラックの添加量は特に限定され
ないが、水などの分散媒に対して２〜３０重量％、より
好ましくは５〜２０重量％の濃度である。水溶性モノマ
ーとしては、例えばＮ−アクリロイルモルフォリン、ス
チレンスルホン酸塩、アミノエチルメタクリレート、ア
クリルアミド類などが挙げられ、これらのうちの２種以
上を混合して使用することもできる。

【００１２】非水溶性モノマーとしては、例えばスチレ
ン、ピバリン酸ビニルなどの酢酸ビニル系モノマーなど
が挙げられ、これらのうちの２種以上を混合して使用す
ることもできる。水溶性モノマーおよび非水溶性モノマ
ーのうち少なくとも一方のモノマーが芳香族炭化水素基
を有するのが、水性媒体中のカーボンブラック表面との
親和性を向上させるうえで好ましい。

【００１３】水溶性モノマーおよび非水溶性モノマーの
添加量は特に限定されないが、カーボンブラック１００
重量部に対して５０〜５００重量部、より好ましくは１
００〜３００重量部である。但し、非水溶性モノマーの
添加量は水溶性モノマーとの総量中で２〜４０重量部、
より好ましくは５〜２０重量部である。水溶性重合開始
剤としては、例えば２，２’−アゾビス（２−アミジノ
プロパン）二塩酸塩、２，２’−アゾビス（２−Ｎ−ベ
ンジルアミジノプロパン）二塩酸塩、２，２’−アゾビ
ス〔２−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）アミジノプロパ
ン〕二塩酸塩などが挙げられる。水溶性重合開始剤の添
加量は特に限定されないが、全モノマー成分に対して５
〜３０重量％、より好ましくは１０〜２０重量％であ
る。

【００１４】次に、前記（ｂ）の場合について説明す
る。この場合のグラフト化カーボンブラックは、カーボ
ンブラックを水などの分散媒中に分散させ、水溶性モノ
マー、重合性トリアルコキシシラン誘導体および水溶性
重合開始剤を加え、さらに、定着性を向上させるために
必要に応じて非水溶性モノマーを加えて、攪拌しながら
グラフト重合を行わせることによって得られる。グラフ
ト重合反応は、通常４０〜１００℃の温度で２〜１０時
間、より好ましくは６０〜８０℃の温度で７〜９時間行
われる。

【００１５】カーボンブラック、水溶性モノマー、非水
溶性モノマーおよび水溶性重合開始剤としては、（ａ）
の場合に使用したものと同じものが使用できる。重合性
トリアルコキシシラン誘導体は分子中に重合性基（ビニ
ル基、アリル基など）を有する化合物であって、例えば
ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラ
ン、ビニルトリプロポキシシラン、ビニルトリブトキシ
シランなどが挙げられる。これらの化合物はシランカッ
プリング剤として機能する。

【００１６】また、カーボンブラック、水溶性モノマー
および水溶性重合開始剤の種類や添加量は（ａ）の場合
と同じである。さらに、非水溶性モノマーを添加する場
合の水溶性モノマーとの総量中での割合も（ａ）の場合
と同じである。重合性トリアルコキシシラン誘導体の添
加量は特に限定されないが、カーボンブラック１００重
量部に対して１０〜３００重量部、より好ましくは５０
〜２００重量部である。

【００１７】本発明のインクは、前述の（ａ）または
（ｂ）の方法で作製されたグラフト化カーボンブラック
を水性媒体に加え、ボールミルなどの分散手段を用いて
分散した後、粒度を調整するために必要に応じて遠心分
離やフィルターによるろ過を行うことによって得られ
る。水性媒体とは、水または水と水溶性有機溶媒との混
合液をいう。水溶性有機溶媒としては特に限定されない
が、例えばメタノール、エタノール、ｎ−プロパノー
ル、イソプロピルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコー
ルなどのアルコール類、ジメチルホルムアミド、ジメチ
ルアセトアミドなどのアミド類、アセトン、ジアセトン
アルコールなどのケトンまたはケトンアルコール類、テ
トラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類、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などの多価アルコール類、トリ
エチレングリコールモノメチルエーテルなどの多価アル
コール類のアルキルエーテル誘導体類、グリセリルモノ
アセテートなどの多価アルコール類のエステル誘導体
類、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、１，３−ジメチル−
２−イミダゾリジノンなどの含窒素環状化合物などが挙
げられる。

【００１８】この水溶性有機溶媒は、紙上に印刷された
インクの蒸発を助け、その蒸発速度を調整する作用を有
する。上記水溶性有機溶媒の水に対する割合は、水性媒
体としての特性を維持するために、水１００重量部に対
して３０重量部以下、より好ましくは５〜２０重量部で
ある。グラフト化カーボンブラックの添加量は特に限定
されないが、水性媒体に対して３〜３０重量％、より好
ましくは５〜２０重量％の濃度である。

【００１９】

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明のインクを説
明する。実施例１〜２（１）グラフト化カーボンブラックの作製グラフト化カーボンブラックを得るための各成分とそれ
らの配合量を表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】表中、水溶性重合開始剤としては、２，
２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）二塩酸塩（和
光純薬社製のＶ−５０）を用いた。表に示した組成物を
８０℃で８時間反応させることによりグラフト重合させ
てグラフト化カーボンブラックを得た。（２）インクの作製上記グラフト化カーボンブラックを用い、各実施例につ
いて下記の組成で配合した。

【００２２】グラフト化カーボンブラック５．０重量部グリセリン１．５重量部エタノール８．０重量部蒸留水８５．５重量部次いで、上記組成物をボールミル中で５時間分散してイ
ンクを得た。実施例３〜５表２に示す成分を同表に示す割合で用いてグラフト重合
を行わせた他は、実施例１〜２と同様にしてインクを得
た。

【００２３】

【表２】

【００２４】表中の水溶性重合開始剤は前記実施例１〜
２に用いたものと同じである。比較例１〜２（１）分散剤の作製下記の組成で各比較例の分散剤を作製した。

【００２５】

【表３】

【００２６】表中の水溶性重合開始剤は前記実施例１〜
２に用いたものと同じである。上記比較例１〜２の分散
剤を８０℃で５時間加熱して重合させ、次いで生成物を
ろ過し、水洗後、乾燥して分散剤を得た。（２）インクの作製上記分散剤を用い、各比較例について下記の組成で配合
した。

【００２７】カーボンブラック５．０重量部分散剤１．０重量部グリセリン１．５重量部エタノール８．０重量部蒸留水８４．５重量部次いで、上記組成物をボールミル中で５時間分散してイ
ンクを得た。インクの特性の評価実施例１〜５および比較例１〜２で得られたインクにつ
いて、以下の各試験を行い、その特性を評価した。（１）インクの分散粒径の経時変化測定試験インクを製造した直後および室温で６０日放置した後、
インク中のカーボンブラックの分散粒径〔中心粒径Ｄ₅₀
（μｍ）〕を光散乱法により測定した。測定にはＨＯＲ
ＩＢＡ社製のＬＡ−７００を用いた。（２）印字濃度測定試験実施例および比較例のインクを用い、インクジェットプ
リンタで紙面上に黒ベタを印字して、初期の印字濃度を
反射濃度計（東京電飾社製のＴＣ−６ＤＳ）を用いて測
定した。（３）印字物の耐水性試験画像濃度測定試験に用いた紙を、２０℃の水に浸して５
分間放置し、十分に乾燥させた後、上記と同じ反射濃度
計を用いてその印字濃度を測定し、上記（２）の初期の
印字濃度とから下記式を用いてインクの耐水性を求め
た。

【００２８】

【数１】

【００２９】（４）印字物の定着性試験上記と同じプリンタを用いて黒ベタを印字し完全に乾燥
させた後、底面にろ紙を貼った４００ｇの重りでこす
り、ろ紙に付着したインクの濃度を上記と同じ反射濃度
計により測定し、ベースとなるろ紙の濃度とから下記式
を用いて定着性を求めた。

【００３０】

【数２】

【００３１】上記式から明らかなように、計算値が小さ
いほど定着性が優れていることを示す。以上の特性の評
価の結果を表４に示す。

【００３２】

【表４】

【００３３】表４から明らかなように、実施例１〜５お
よび比較例１〜２のインクはいずれも着色剤としてカー
ボンブラックを用いているために耐水性が優れており、
印字濃度も十分な値を示している。しかし、カーボンブ
ラックの表面に所定のモノマー成分をグラフト重合させ
た実施例１〜５のインクは比較例１〜２のインクに比べ
て定着性が優れており、さらに分散粒子径の経時変化が
少ないことから、保存安定性にも優れている。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、水不溶性のカーボンブ
ラックの表面に所定のモノマー成分をグラフト重合させ
たグラフト化カーボンブラックをインクの着色剤として
用いているために、印字物の耐水性が高く、印字濃度も
十分な値を示すだけでなく、インクの分散粒子径の経時
変化が小さいためにインクの保存安定性が良好である。
さらに、印字物の定着性にも優れている。

【００３５】従って、本発明のインクは、特にインクジ
ェットプリンタ用インクの用途に好適である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水溶性モノマーおよび非水溶性モノマーを
表面にグラフト重合させたカーボンブラックと、このカ
ーボンブラックを分散させる水性媒体とを含むことを特
徴とするインク。
【請求項２】前記水溶性モノマーおよび非水溶性モノマ
ーのうち少なくとも一方が芳香族炭化水素基を有するモ
ノマーである請求項１記載のインク。
【請求項３】水溶性モノマーおよび重合性トリアルコキ
シシラン誘導体を表面にグラフト重合させたカーボンブ
ラックと、このカーボンブラックを分散させる水性媒体
とを含むことを特徴とするインク。
【請求項４】前記水溶性モノマーおよび重合性トリアル
コキシシラン誘導体に、さらに非水溶性モノマーを加え
てグラフト重合させる請求項３記載のインク。