JPH0881647A - インク - Google Patents

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】 重合性界面活性剤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定着性
が優れ、かつ保存安定性が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、重合性界面活性剤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、重合
性界面活性剤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、さらに印字物の定着性も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】また、本発明においては、重合性界面活性
剤と共に水溶性モノマーおよび非水溶性モノマーの少な
くとも一種を加えてグラフト重合させたカーボンブラッ
クを用いたときにも、前述と同様の作用を有するインク
が得られる。本発明のインクにおける着色剤には、重合
性界面活性剤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。

【０００８】グラフト化カーボンブラックを得るために
用い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
されたものが使用できる。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１５〜４０ｎｍ
である。

【０００９】重合性界面活性剤としては、分子中、好ま
しくは末端に重合性基（ビニル基、アリル基など）を有
するものであって、例えば下記の一般式（１）〜（７）
で表される化合物が挙げられる。

【００１０】

【化１】

【００１１】

【化２】

【００１２】（式中、Ｍは金属原子、好ましくはＮａ、
Ｋなどのアルカリ金属原子を示す。ｍは５〜１０、ｐは
７〜１２、ｒは７〜１２、ｓは６〜１１、ｔは７〜１
２、ｕは８〜１３、ｗは８〜１３の整数を示す。Ｘはア
ニオン、好ましくは塩素、臭素などのハロゲン原子を示
す。） 重合性界面活性剤と共にグラフト重合させてもよい水溶
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
２種以上を混合して使用することもできる。

【００１３】重合性界面活性剤と共にグラフト重合させ
てもよい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２種以上を混合して使用すること
もできる。グラフト化カーボンブラックは、前記カーボ
ンブラックを水中に分散させて、重合性界面活性剤およ
び水溶性重合開始剤を加え、さらに場合により水溶性モ
ノマーおよび非水溶性モノマーの少なくとも一種を加え
て、攪拌しながらグラフト重合を行わせて得られる。グ
ラフト重合反応は、通常４０〜１００℃の温度で５〜１
０時間、より好ましくは６０〜８０℃の温度で５〜８時
間行われる。

【００１４】カーボンブラックの添加量は特に限定され
ないが、水に対して２〜３０重量％、より好ましくは５
〜２０重量％の濃度である。重合性界面活性剤の添加量
は、カーボンブラックの重量に対して０．１〜１０倍
量、より好ましくは０．２５〜４倍量である。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５〜２０重量％で
ある。

【００１５】水溶性モノマーおよび非水溶性モノマーの
モノマー成分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５０〜３００重量部、よ
り好ましくは８０〜２００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０
〜５０重量％、より好ましくは１０〜２５重量％であ
る。

【００１６】本発明のインクは前述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中に加え、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。

【００１７】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１〜２０重量％、より好
ましくは３〜１５重量％である。

【００１８】

【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１〜４ （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。

【００１９】

【表１】

【００２０】表中、重合性界面活性剤としては、ウンデ
シレン酸ナトリウム〔前記一般式（１）のｍが８である
化合物〕を用いた。また、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１に示した組
成物を８０℃で５時間反応し、グラフト重合を行わせて
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、下記の組成で
インク組成物を作製した。

【００２１】 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。比較例インクを得るための各成分の配合量
を示す。

【００２２】 カーボンブラック ５．０重量部 ウンデシレン酸ナトリウム 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 ８４．７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１〜４および比較例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。測定はＨＯＲ
ＩＢＡ社製のＬＡ−７００を用いて行った。 （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。

【００２３】

【数１】

【００２４】（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。

【００２５】

【数２】

【００２６】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２に示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】表２から明らかなように、実施例１〜４お
よび比較例のインクは、いずれもカーボンブラックを着
色剤として用いているために耐水性に優れており、印字
濃度も十分な値である。しかし、カーボンブラックの表
面に重合性界面活性剤をグラフト重合させた実施例１〜
４のインクは、比較例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。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、水不溶性のカーボンブ
ラックの表面に重合性界面活性剤（および、場合により
所定のモノマーを加えたもの）をグラフト重合させたグ
ラフト化カーボンブラックを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。

【００３０】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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重合性界面活性剤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。
2. 【請求項２】重合性界面活性剤と共に、水溶性モノマー
   および非水溶性モノマーの少なくとも一種をグラフト重
   合させる請求項１記載のインク。
3. 【請求項３】重合性界面活性剤がカーボンブラック１０
   ０重量部に対して１０〜１０００重量部の割合で添加さ
   れる請求項１記載のインク。