JPH11181341A

JPH11181341A - インクジェット記録用インク及びインクジェット記録方法

Info

Publication number: JPH11181341A
Application number: JP34980897A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Yamashita; 嘉郎山下; Takeshi Hashimoto; 健橋本
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 1999-07-06

Abstract

(57)【要約】【課題】紙上における乾燥性が速く、かつ耐水性／耐
摩擦性に優れ、長期保存安定性が良好で、さらに良好な
印字品質が得られるなどのほか、インクジェットインク
に要求される他の特性をも十分に満たすインク、および
記録方法を提供すること。【解決手段】水、水溶性有機溶剤、水に自己分散可能
な顔料、界面活性剤を必須成分とするインクジェット記
録用インクにおいて、インクの表面張力が４０ｍＮ／ｍ
以下であり、かつ画像面積率１００％のソリッド画像を
普通紙上に印字した場合の乾燥時間が５秒未満であるイ
ンクジェット記録用インク。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェット方式
の記録装置( プリンタ、複写機、ファックス、ワープ
ロ、プロッター等) に用いられる、新規なインクジェッ
トインク及びインクジェット記録方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ノズル、スリットあるいは多孔質フィル
ム等から液体あるいは溶融固体インクを吐出し、紙、
布、フィルム等に記録を行ういわゆるインクジェット方
式の記録装置は、小型で安価、静寂性等の利点から精力
的に検討が行われ、最近ではレポート用紙、コピー用紙
等のいわゆる普通紙上に良好な印字品質が得られる黒色
の単色プリンタだけでなく、フルカラー記録が行える製
品が数多く市販されており、記録装置の分野で大きな位
置を占めるようになった。インクジェット記録装置で用
いられるインクは主に溶媒、色材、添加剤から構成され
る。インクジェットインクに関しては(1) 紙上でにじ
み、かぶりのない高解像度、高濃度で均一な画像が得ら
れること、(2) ノズル先端でのインク乾燥による目詰ま
りが発生せず、常に吐出応答性、吐出安定性が良好であ
ること、(3) 紙上においてインクの乾燥性が良いこと、
(4) 画像の堅牢性が良いこと、(5) 長期保存安定性が良
いこと、などの要求特性がある。

【０００３】これら要求特性を満たすための改善策とし
て、様々な手段が講じられてきた。(3) の紙上における
インクの乾燥性は記録装置のスピードをあげるため、ま
たカラー印字を行う際の混色にじみ防止にとって重要で
ある。従来より、これに対して浸透性あるいは揮発性の
高い溶媒を用いたり、界面活性剤の添加などにより改善
が行われてきた。また、(4) の画像の堅牢性という点に
おいて、耐水性の改善策として、色材として染料のかわ
りに顔料を使用するインクに関して数多くの開示がなさ
れている。しかし顔料インクの場合、耐水性は向上する
が耐摩擦性の点で染料インクに比べて劣るという欠点が
有る。また(5) の長期保存安定性に関して、顔料を用い
たインクの場合、染料インクに比べて一般的に劣る傾向
にある。これら顔料を用いた場合の欠点を改善する方法
として、USP5571311にはカーボンブラックに水可溶化基
を含む置換基を導入する方法、特開平8-81646 には水溶
性モノマー等をカーボンブラック表面に重合させる方
法、特開平8-3498にはカーボンブラックを酸化処理する
方法等が開示されている。このように、様々なインクの
提案がなされているが、長期保存安定性が良好で普通紙
上における乾燥性が速くかつ良好な印字品質が得られ、
さらに耐水性／耐摩擦性に優れるインクは見出されてい
ない。このように従来から改善策が提案されているが、
いずれの方法においてもインクジェット要求特性を十分
に満足出来るレベルには達しておらず、狙いどおりの特
性は得られていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的
は、紙上における乾燥性が速く、かつ耐水性／耐摩擦性
に優れ、長期保存安定性が良好で、さらに良好な印字品
質が得られるなどのほか、インクジェットインクに要求
される他の特性をも十分に満たすインク、および記録方
法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、水、水溶性
有機溶剤、水に自己分散可能な顔料、界面活性剤を必須
成分とするインクジェット記録用インクにおいて、イン
クの表面張力が40ｍＮ／ｍ以下でかつ画像面積率100%の
ソリッド画像を普通紙上に印字した場合の乾燥時間が５
秒未満であるインクジェット記録用インクを提供するこ
とにより解決される。また、本発明は、前記の特徴を有
するインクジェット記録用インクにおいて、さらに、
（ａ）インク中の顔料分散粒子の数平均分散粒径が１５
〜１００ｎｍであり、（ｂ）インク中の顔料分散粒子の
体積平均粒子径をｍｖ、数平均粒子径をｍｎとしたと
き、ｍｖ／ｍｎが３．０以下であり、（ｃ）インク１リ
ットル中に含まれる粒子径が０．５μｍ以上の顔料粒子
の数が５×１０¹⁰個以下である、ものが好ましい。ま
た、本発明は、前記のインクジェット記録用インクにお
いて、自己分散可能な顔料が、カーボンブラックを親水
化することにより得られる顔料であるものが好ましい。
また、本発明は、水中に自己分散可能な顔料を水に分散
させる工程を含む前記インクジェット記録用インクの製
造方法において、該分散工程が、超音波ホモジナイザー
または高圧ホモジナイザーの１種以上の装置による分散
工程の１工程以上を含む製造方法を提供する。また、本
発明は、インク滴を記録信号に応じてオリフィスから吐
出させて被記録材に記録を行うインクジェット記録方法
において、インクとして前記インクジェット記録用イン
クを用いるインクジェット記録方法を提供する。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下において本発明を詳細に説明
する。本発明における水に自己分散可能な顔料とは、表
面に水に対する可溶化基を数多く含み、分散剤の存在が
なくとも安定に分散する顔料のことである。通常のいわ
ゆる顔料に対して酸・塩基処理、カップリング剤処理、
ポリマーグラフト処理、プラズマ処理、酸化／還元処理
等表面改質を施すことにより、通常の顔料に比べて水に
対する可溶化基を多く含み、自己分散が可能となる。

【０００７】表面改質のもとになる顔料はRaven 5250、
Raven 3500、Raven 5750、Raven 1080、Regal 330R、Mo
gul L 、Monarch 1000、Color Black FW2 、Black Pear
l L、Printex V 、Special Bk 4A 、三菱NO.25 等のカ
ーボンブラックが使い易いが、C.I.Pigment Blue 1, C.
I.Pigment Blue 3, C.I.Pigment Blue 15, C.I.Pigment
Blue 15-3, C.I.Pigment Blue 16, C.I.Pigment Blue
60等のシアン顔料、C.I.Pigment Red 5, C.I.Pigment R
ed 12, C.I.Pigment Red 48, C.I.Pigment Red112, C.
I.Pigment Red 122, C.I.Pigment Red 146, C.I.Pigmen
t Red 168, C.I.Pigment Red 202等のマゼンタ顔料、C.
I.Pigment Yellow 1, C.I.Pigment Yellow 2, C.I.Pigm
ent Yellow 3, C.I.Pigment Yellow 13, C.I.Pigment Y
ellow 16, C.I.Pigment Yellow 73, C.I.Pigment Yello
w 83, C.I.Pigment Yellow 98, C.I.Pigment Yellow 11
4, C.I.Pigment Yellow 128, C.I.Pigment Yellow 154
等のカラー顔料も用いることができる。市販されている
水に自己分散可能な顔料は、キャボット社製のCab-o-je
t-200、Cab-o-jet-300 、IJX-55、オリエント化学社製
のMicrojet Black CW-1 等の他、日本触媒社からも販売
されている。

【０００８】表面改質された顔料に含まれる水に対する
可溶化基はノニオン性、カチオン性、アニオン性いずれ
も可能であるが、主にスルホン酸基、カルボキシル基、
水酸基、リン酸基が望ましい。スルホン酸基、カルボキ
シル基、水酸基、リン酸基の場合、そのまま遊離酸の状
態でも用いることは可能であるが、塩を形成していても
構わない。塩を形成している場合、酸の対イオンは一般
的に、Li⁺、Na⁺、K ⁺、NH₄ ⁺および有機アミンであ
るのが好ましい。顔料の含有量は、全インク量に対して
好ましくは0.1 〜20重量％の範囲、より好ましくは0.5
〜15重量％、さらに望ましくは1 〜10重量％である。顔
料の含有量が多くなると、ノズル先端での耐目詰まり性
が悪化する。また逆に含有量が少なければ当然ながら十
分な濃度が得られない。

【０００９】またこれら顔料のインク中における数平均
分散粒径は、15〜100 ｎｍの範囲にあることが好まし
く、さらに好ましくは15〜50ｎｍの範囲である。数平均
分散粒径がこの範囲にあることにより、目詰まりを生じ
にくく保存安定性にも優れる。数平均分散粒径が15ｎｍ
以下になると、粒子単位体積あたりの表面積が大きくな
り、インク中で粒子間の接触面積が大きくなりやすいの
か、インク粘度が高くなり、目詰まりを生じやすい。逆
に平均粒径が50ｎｍ以上であると分散が不安定になりや
すく、100 ｎｍ以上であると顔料の凝集及び沈降につな
がる傾向が見られる。また本特許における分散粒度分布
は、体積平均分散粒径の数平均分散粒径に対する比であ
るが、これは3.0 以下にあることが好ましく、さらに好
ましくは2.5 以下である。分散粒度分布が広くなると数
平均分散粒径が上記の範囲にあっても、一部の大きな分
散粒子を核として凝集及び沈降を引き起こしやすくなる
傾向がある。分散粒度分布を上記のようにするには、後
述する界面活性剤の添加量を適当な範囲にしてやること
で達成できる。また上記の理由に加えて、特に熱エネル
ギーを作用させてインクを吐出させることを特徴とする
方式の場合、ヒータ上の焦げつきを抑制するため、イン
ク中に含まれる粒子径が0.5 μｍより大きい粒子数が5
×10¹⁰個／ｄｍ³以下であることが好ましく、より好ま
しくは3 ×10¹⁰個／ｄｍ³以下である。粒子径が0.5 μ
ｍより大きい粒子数を上記の範囲にするために、インク
を製造する工程において、遠心分離やろ過による粗大粒
子除去工程を取り入れることが望ましい。乾燥時間を短
くするために多量の界面活性剤を加えた場合、通常の顔
料分散系では粒子数が増大しやすく、自己分散可能な顔
料を用いることにより0.5 μｍより大きい粒子数を抑制
することが可能になる。

【００１０】本発明における上記の目的を達成するため
には、水に自己分散可能な顔料を用いるのに加えて、イ
ンクの表面張力が40ｍＮ／ｍ以下でかつ画像面積率100%
のソリッド画像を普通紙上に印字した場合の乾燥時間が
５秒未満であることを必要とする。表面張力が40ｍＮ／
ｍを越えると被記録材に対する濡れ性が悪く、乾燥性お
よび耐摩擦性の改善がなされない。また表面張力は20ｍ
Ｎ／ｍ以上であるのが好ましい。20ｍＮ／ｍ未満である
と被記録材に対して濡れすぎるためににじみや裏抜けが
生じやすい。表面張力の調節は主として界面活性剤の添
加によりなされるが、そのほかに水溶性有機溶媒や自己
分散可能な顔料の種類や量等の影響も考慮される。本発
明における画像面積率100%のソリッド画像とは、単位面
積当たりのインク量がほぼ1.2-2.0 ｍｇ／ｃｍ²の範囲
にあるソリッド画像であるが、この画像を普通紙上に印
字した場合の乾燥時間が５秒未満であるようにするため
に、インク中に浸透剤を含む必要がある。浸透剤は界面
活性剤が好ましい。界面活性剤の場合、ノニオン性、陰
イオン性、両性、カチオン界面活性剤いずれも使用でき
るが、顔料の分散安定性の観点から、ノニオン界面活性
剤またはアニオン界面活性剤が好ましく、特にノニオン
界面活性剤が望ましい。

【００１１】ノニオン界面活性剤の例としてはポリオキ
シエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチ
レンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エス
テル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン
ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセ
リン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、
ポリオキシエチレンソルビット脂肪酸エステル、ポリオ
キシエチレンステロール、ポリオキシエチレンポリオキ
シプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂
肪酸アミド、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン
ブロックコポリマー、テトラメチルデシンジオール、テ
トラメチルデシンジオールエチレンオキサイド付加物な
どがあげられる。またアニオン界面活性剤の例として
は、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルフェニル
スルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、高級
脂肪酸塩、高級脂肪酸エステルの硫酸エステル塩、高級
脂肪酸エステルのスルホン酸塩、高級アルコールエーテ
ルの硫酸エステル塩及びスルホン酸塩、高級アルキルス
ルホコハク酸塩、ナフタレンスルホン酸塩のホルマリン
縮合物、ポリスチレンスルホン酸塩、ポリアクリル酸
塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸塩、
ポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸塩、
アルキル硫酸塩、アクリル酸- アクリル酸エステル共重
合体等があげられる。その他ポリシロキサンポリオキシ
エチレン付加物等のシリコーン系界面活性剤やパーフル
オロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルスル
ホン酸塩、オキシエチレンパーフルオロアルキルエーテ
ルなどのフッソ系界面活性剤、スピクリスポール酸やラ
ムノリピド、リゾレシチンなどのバイオサーファクタン
トなども使用出来る。

【００１２】これら界面活性剤は単独であるいは混合し
て使用してもよい。これら界面活性剤は浸透速度を高め
る効果の他に、同時にまたインクジェットヘッドのワイ
パークリーニング性向上にも寄与する。これら界面活性
剤の添加量は好ましくは0.5〜4.0 wt. ％、さらに好ま
しくは0.7 〜3.0wt.％である。下限値以下になると浸透
が不十分で画像面積率100%のソリッド画像を普通紙上に
印字した場合の乾燥時間が５秒未満であることを達成し
にくく、また上限値以上では、画像がにじみやすくなる
と同時に、分散粒度分布が広がり顔料の凝集／沈降やノ
ズル目詰まりを引き起こしやすい。また界面活性剤のHL
B は浸透性およびインク中での溶解安定性を考慮すると
5-25の範囲であることが好ましい。

【００１３】インクの定常流粘度は低すぎるとノズルか
らのこぼれ落ちを生じやすくなると同時に顔料粒子が移
動しやすいため凝集を生じやすくなり、また高すぎると
吐出力に対する抵抗が大きくなるため、1.8 〜4.0 ｍＰ
ａｓの範囲にあるのが好ましい。

【００１４】またインクの導電率は、0.03〜0.4 ｓ／ｍ
の範囲であることが好ましく、0.05〜0.3 ｓ／ｍの範囲
であることがさらに好ましい。0.03未満であると自己分
散可能な顔料表面の解離が不十分で分散性が悪く、0.4
ｓ／ｍを越えると顔料粒子周囲の電気2 重層が薄くな
り、粒子間距離が短くなって顔料の分散性が悪化する。
インク導電率が高すぎない様に、自己分散可能な顔料以
外の電解質は必要最小限に抑えるのが望ましい。

【００１５】吐出安定化剤として、尿素、チオ尿素、エ
チレン尿素、エチレンチオ尿素、メチル尿素、ジメチル
尿素、メチルチオ尿素、ジメチルチオ尿素のなかから選
ばれる化合物をインク中に含んでいてもよい。これらの
添加量は好ましくは0.5 〜15重量％の範囲、さらに好ま
しくは1 〜10重量％の範囲である。

【００１６】水溶性有機溶剤はインクジェットインクで
はたびたび水の蒸発を防止する役割として用いられる
が、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、
トリエチレングリコール、グリセリン、トリメチロール
プロパン、1,2,6-ヘキサントリオール、1,5-ペンタンジ
オール、ジプロピレングリコール等の多価アルコール
類、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノ
ース、キシロース等の糖類、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、プロ
ピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリ
コールモノブチルエーテル等のグリコールエーテル類_、
エタノール、イソプロピルアルコール、1-プロパノール
等の低級アルコール類、チオジエタノール、2-メルカプ
トエタノール、チオグリセロール、スルホラン、ジメチ
ルスルホキシドなどの含硫黄溶媒類、2-ピロリドン、N-
メチル-2- ピロリドン、シクロヘキシルピロリドン、モ
ノエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジエタノ
ールアミン等の含窒素溶媒が挙げられる。疎水性の高い
溶媒の場合、自己分散可能な顔料の分散を悪化させる傾
向があるため、SP値は12以上であるのが好ましい。これ
らは単独で用いても2 種類以上混合してもよいが、これ
ら水溶性有機溶剤の含有量が多くなると、インク粘度が
上昇し吐出安定性、吐出応答性が低下するため、好まし
くはインクの約1 〜60重量％、より好ましくは約3 〜50
重量％であることが望ましい。

【００１７】またｐＨ調整剤として塩酸、硫酸、硝酸、
酢酸、クエン酸、シュウ酸、マロン酸、ホウ酸、リン
酸、亜リン酸、乳酸等の酸や水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム、水酸化リチウム、アンモニア等の塩基、およ
びリン酸塩、シュウ酸塩、アミン塩やグッドバッファー
等の各種緩衝剤が用いられる。本インクのｐＨはインク
の保存安定性およびヘッドやカートリッジ部材の浸食を
考慮するとｐＨ4-12、より好ましくはｐＨ5-11であるの
が望ましい。

【００１８】その他、可溶化剤としてアセトアミド、ベ
タイン等、物性調整剤としてポリエチレンイミン、ポリ
アミン類、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコ
ール、セルロース誘導体等、包接化合物としてシクロデ
キストリン、ポリシクロデキストリン、大環状アミン
類、クラウンエーテル類などを含有させてもよく、また
必要に応じて防カビ剤、防錆剤、殺菌剤、酸化防止剤、
キレート化剤、デンドリマー、ポリマーエマルション等
を含有させてもよい。

【００１９】インク中のMg及びFeの含有量は多くなる
と、顔料の凝集を促進させる他、熱エネルギーを作用さ
せてインクを吐出させる記録方法を用いた場合、ヒータ
ー上の焦げつきを増加させる傾向にあるため、5 ｐｐｍ
未満であることが望ましい。Mg及びFeの除去は水洗、逆
浸透膜／限外ろ過膜等によるろ過、イオン交換樹脂の利
用、活性炭／ゼオライト等による吸着などの単独あるい
は組合せで行うことができる。Mg及びFeは主に顔料から
混入するため、顔料自体／顔料分散液／インクそれぞれ
の状態において、効果的かつ適当な方法で除去してやれ
ばよい。本発明のインクを製造する工程において、上記
金属の混入を防ぐため、分散メディアを使用しない超音
波ホモジナイザーあるいは高圧ホモジナイザーから選ば
れる装置を用いるのが好ましい。また同工程において、
遠心分離による粗大粒子除去工程を含むのが望ましい。
前述したように、インク中に含まれる粒子径が0.5 μｍ
より大きい粒子数が多くなると分散不安定化やヒータ上
の焦げつきを増大させるが、遠心分離法を用いることで
効率的に粗大粒子が除去できる。遠心分離作業を行う
際、顔料濃度の低い方がより粗大粒子除去に効果的であ
る。これらインクは熱エネルギーを作用させてインクを
吐出させる記録方法を用いた場合、通常の分散剤を用い
たCBインクに比べ分散安定性に優れるため、ヒーター上
の焦げつき改善にも効果がみられる。また複数のパルス
印加により1 個の液滴を形成して吐出させることによ
り、ドロップ量が安定し連続吐出の際の吐出安定性を高
める効果が得られた。

【００２０】また本発明のインクと固着剤を被記録材上
で混合させることにより、より高解像、高濃度、高定着
の画像を得ることができる。固着剤はインク中の色材の
浸透を抑制するための材料で、多価金属塩、有機アミン
及びその塩、四級アンモニウム塩、カチオン性ポリマ
ー、ノニオン性ポリマー、アニオン性ポリマー等が挙げ
られる。これら固着剤は水溶液等の形でインク記録の前
後あるいは同時に被記録材に塗布してやればよい。塗布
の方法としては、インクと同様に信号に応じてオリフィ
スから吐出させて被記録材に塗布する方法が効果的かつ
効率的である。

【００２１】以上のように水、水溶性有機溶剤、水に自
己分散可能な顔料、界面活性剤を必須成分とするインク
ジェット記録用インクにおいて、インクの表面張力が40
ｍＮ／ｍ以下でかつ画像面積率100%のソリッド画像を普
通紙上に印字した場合の乾燥時間が５秒未満であること
を特徴とするインクジェット記録用インクは、紙上にお
ける乾燥が速く、耐水性／耐摩擦性に優れ、長期保存安
定性が良好で、印字品質も良好でありかつ目詰まり等の
問題を引き起こさないことが可能となった。水に自己分
散可能な顔料と界面活性剤を組み合せて添加することに
よる上記改善のメカニズムは十分解明されていないが、
以下のようなことが推定される。インクの分散安定性に
関しては、通常の顔料分散インクの場合、顔料に吸着し
た分散剤のはたらきにより水不溶性である顔料を凝集／
沈降させずに分散させている。一方本発明の水に自己分
散可能な顔料の場合、分散剤なしの状態で自己分散して
いる。インク中に浸透剤類が多く存在する場合、浸透剤
と分散剤との相互作用が強いと分散剤が吸着している顔
料から次第に離れ、顔料の凝集／沈降を引き起こしてい
る可能性が考えられるが、自己分散可能な顔料の場合は
そのような心配がない。また乾燥性と印字品質に関し
て、同じ浸透剤を用いても顔料は染料に比べて粒子径が
大きいために、被記録材中の空隙を通過しにくいため、
過度の浸透が抑制され、乾燥時間が早くてもにじみが少
なくまた裏抜けを抑制しているのではないかと考えられ
る。また耐摩擦性については、高表面張力のインクの場
合、被記録剤に対する濡れが悪いが、表面張力が40ｍＮ
／ｍ以下になって濡れがよくなることにより、インクと
被記録剤の接触面積が広がり、定着性が向上しているの
ではないかと考えられる。また目詰まりに関して、通常
の顔料分散インクに比べて、ノズル表面で浸透剤の割合
が増した時に分散剤と浸透剤の相互作用による悪影響が
ないために有利なのではないかと考えられる。

【００２２】

【実施例】以下、実施例、比較例をあげてさらに詳細に
説明する。なお、以下の実施例において水に自己分散可
能であるかどうかの基準は、水中に顔料を配合した配合
物を、超音波ホモジナイザー、ナノマイザー、マイクロ
フルイダイザー、ボールミル等を用いて分散剤なしで分
散させ、顔料濃度が約５％になるように水で希釈し、初
期顔料濃度を測定し、分散液１００ｇをガラス瓶で１日
放置後、上層部の顔料濃度を測定し、初期濃度の98％以
上であることとした。なお、分散条件は例えば、超音波
ホモジナイザーを使用した場合には、出力が３００Ｗで
３０分程度分散させる。また、顔料濃度の測定方法は特
に限定されず、サンプルを乾燥させて固形分を測定する
方法や、適当な濃度に希釈して透過率から求める方法の
いずれでもよく、他に顔料濃度を正確に求める方法があ
ればその方法によってもよい。以下の実施例及び比較例
において、使用した顔料の自己分散性については、上記
の基準で求めた数値を［自己分散性：］として示してあ
る。実施例１ Cab-o-jet-300(キャボット社製) をカーボン濃度10重量
％に希釈した後、遠心分離処理(8000r.p.m., 40min) し
て顔料分散液( カーボン濃度8.5 重量％) を得た。［自
己分散性：１００％］上記顔料分散液５０重量部ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマー (HLB 約12) ２重量部グリセリン(SP 値約20) １５重量部純水３３重量部上記の各成分を十分混合し、1 μｍフィルターで加圧ろ
過し、インクを調製した。

【００２３】実施例２ Microjet Black CW-1(オリエント社製) を遠心分離処理
(7000r.p.m., 30min)して顔料分散液( カーボン濃度16.
5重量％) を得た。［自己分散性：１００％］上記顔料分散液３０重量部サーフィノール465 (HLB約13) １重量部尿素５重量部エチレングリコール (SP値約18) ２０重量部純水４４重量部上記の各成分を十分混合し、1 μｍフィルターで加圧ろ
過し、インクを調製した。

【００２４】実施例３実施例１で用いた顔料分散液５０重量部ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマー(HLB約12) ６重量部グリセリン(SP 値約20) １５重量部純水２９重量部上記の各成分を十分混合し、1 μｍフィルターで加圧ろ
過し、インクを調製した。

【００２５】実施例４ Cab-o-jet-300( キャボット社製) を超音波ホモジナイ
ザーで30min 処理した後、遠心分離処理(7000r.p.m., 2
0min) して顔料分散液( カーボン濃度12.8%)を得た。
［自己分散性：１００％］上記顔料分散液４０重量部プロピレングリコール(SP 値約16) ２０重量部サーフィノール440(HLB 約6) ０．７重量部サーフィノール485(HLB 約16) １．３重量部エチレン尿素３重量部純水３５重量部上記の各成分を十分混合し、1 μｍフィルターで加圧ろ
過し、インクを調製した。

【００２６】実施例５ Microjet Black CW-1( オリエント社製) を10% 濃度に
希釈した後、遠心分離処理(8000r.p.m., 20min) したの
ち、5 μｍフィルター続けて2 μｍフィルターで加圧ろ
過し、顔料分散液( カーボン濃度7.9 重量％) を得た。
［自己分散性：１００％］上記カーボンブラック分散液５０重量部ジエチレングリコール(SP 値約15) １０重量部 2-ピロリドン(SP 値約13) ５重量部ポリエチレングリコール脂肪酸エステル(HLB約11) ３重量部純水３２重量部上記の各成分を十分混合し、1 μｍフィルターで加圧ろ
過し、インクを調製した。

【００２７】実施例６カーボンブラック(Raven 5750)を次亜塩素酸Naで表面酸
化処理（処理条件：カーボンブラックに対し、重量比で
１．７倍量の次亜塩素酸Ｎａを水中で混合し、約９５℃
で１０時間攪拌して処理を行った。）したのち、脱塩後
ｐＨ7.5 に調整し、純水を溶媒として超音波ホモジナイ
ザーを用いて分散した。分散後、遠心分離処理(7000r.
p.m., 20min) して顔料分散液( カーボン濃度15%)を得
た。［自己分散性：９９％］上記顔料分散液３０重量部トリエチレングリコール(SP 値約14) １０重量部ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸塩(HLB約20) １．５重量部 N,N-ビス(2- ヒドロキシエチル)-2-アミノメチルエタンスルホン酸０．５重量部 NaOH ０．１重量部純水５８重量部上記の各成分を十分混合し、1 μｍフィルターで加圧ろ
過し、インクを調製した。

【００２８】実施例７カーボンブラック( 三菱MA-100) に対し、スチレンスル
ホン酸Naをグラフトポリマー処理（処理条件：カーボン
ブラックを過硫酸Ｎａで過酸化処理した後、カーボンブ
ラック１ｇに対し約０．２ｇのスチレンスルホン酸Ｎａ
を添加攪拌して処理を行った。）したのち、純水を溶媒
として超音波ホモジナイザーを用いて４０min.分散し、
その後、遠心分離処理(8000r.p.m., 40min) して顔料分
散液( カーボン濃度7.8 重量％) を得た。［自己分散
性：９８．５％］上記顔料分散液６０重量部チオジエタノール (SP値約14) １０重量部ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル(HLB約9) ２．０重量部尿素５重量部純水２３重量部上記の各成分を十分混合し、1 μｍフィルターで加圧ろ
過し、インクを調製した。

【００２９】実施例８プラズマ処理（処理条件：Ｏ₂ガス存在下で高周波電圧
を印加して放電することにより、カーボンブラックの表
面処理を行った。）を行ったカーボンブラック(Special
Bk 4A) を20％カーボン濃度になるように、水を溶媒と
して高圧ホモジナイザーを用い４０min.分散させたの
ち、遠心分離処理(7000r.p.m., 30min) して顔料分散液
( カーボン濃度15.6重量％) を得た。［自己分散性：９
９．５％］上記顔料分散液３０重量部トリメチロールプロパン(SP 値約15) １０重量部グリセリン(SP 値約20) １０重量部ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル(HLB約7) ２重量部純水４８重量部上記の各成分を十分混合し、1 μｍフィルターで加圧ろ
過し、インクを調製した。

【００３０】実施例９実施例1 で用いた顔料分散液３重量部 N-メチル-2- ピロリドン(SP 値約11) ２０重量部ポリオキシエチレンパーフルオロアルキルエーテル(HLB約13) ０．０１重量部ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル(HLB約8) １．５重量部尿素６重量部純水６９．５重量部上記の各成分を十分混合し、1 μｍフィルターで加圧ろ
過し、インクを調製した。

【００３１】実施例１０実施例２の顔料分散液３０重量部プロピレングリコール(SP 値約13) １５重量部イソプロピルアルコール(SP 値約12) ３重量部ポリオキシエチレンオレイルエーテル(HLB約12) １．５重量部 EDTA ０．１重量部純水５０．４重量部上記の各成分を十分混合し、1 μｍフィルターで加圧ろ
過し、インクを調製した。

【００３２】実施例１１実施例６の顔料分散液３０重量部 1,5-ペンタンジオール(SP 値約13) １０重量部ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル(SP 値約10) ２重量部 p-トルエンスルホン酸Na ０．３重量部サーフィノール440(HLB 約6) １．０重量部純水５６．７重量部上記の各成分を十分混合し、1 μｍフィルターで加圧ろ
過し、インクを調製した。

【００３３】実施例１２実施例４の顔料分散液３５重量部グルコース(SP 値約19) １５重量部シリコーンポリオキシエチレン付加物(HLB約7) ３重量部スチレン- アクリル酸エステル- アクリル酸エマルション１重量部尿素３重量部 PROXEL GXL ０．０３重量部純水４３重量部上記の各成分を十分混合し、1 μｍフィルターで加圧ろ
過し、インクを調製した。

【００３４】実施例１３プラズマ処理フタロシアニン顔料（処理条件：Ｏ₂ガス
存在下で高周波電圧を印加して放電することにより、カ
ーボンブラックの表面処理を行った。）を顔料濃度20％
になるように水を溶媒として、高圧ホモジナイザーを用
い４０min.分散させた後、遠心分離処理(7000r.p.m., 3
0min) し、活性炭吸着処理を行い、その後5 μｍフィル
ターでろ過し、顔料分散液( フタロシアニン顔料濃度1
4.7%)を得た。［自己分散性：９９％］上記顔料分散液２８重量部グリセリン(SP 値約20) １８重量部ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル (HLB 約10) １．５重量部エタノール(SP 値約14) ０．５重量部 N-(2- アセトアミド) イミノ二酢酸０．５重量部 KOH ０．１重量部純水５１．４重量部上記の各成分を十分混合し、2 μｍフィルターで加圧ろ
過し、インクを調製した。

【００３５】実施例１４実施例５の顔料分散液５重量部 1,2,6-ヘキサントリオール(SP 値約14) １０重量部エチレングリコール(SP 値約18) １０重量部オキシエチレンオレイルエーテル(HLB約10) １．３重量部純水７３．７重量部上記の各成分を十分混合し、1 μｍフィルターで加圧ろ
過し、インクを調製した。評価用に試作したメインパル
ス、プレパルス、及びプレパルスとメインパルスとの間
の休止期間とで構成される駆動信号を印加することによ
り1 個の液滴を形成する方法を採用した、解像度600dpi
のサーマルインクジェットプリンタを用いて、画像品質
テスト、耐摩擦性テスト、耐目詰まり性テストおよびイ
ンク保存安定性テストを実施した。これらのテスト結果
はすべて○であった。

【００３６】実施例１５実施例１３の遠心分離処理および活性炭吸着処理工程を
行わずに、その他は同じ工程で同じ組成のインクを調製
した。

【００３７】比較例１実施例１で用いた顔料分散液５０重量部グリセリン(SP 値約20) １０重量部純水４０重量部上記の各成分を十分混合し、1 μｍフィルターで加圧ろ
過し、インクを調製した。

【００３８】比較例２実施例２で用いた顔料分散液３０重量部サーフィノール465 (HLB約13) ０．１重量部尿素５重量部エチレングリコール (SP値約18) ２０重量部純水４５重量部上記の各成分を十分混合し、1 μｍフィルターで加圧ろ
過し、インクを調製した。

【００３９】比較例３カーボンブラック(Regal 330R)［自己分散性：分散５重量部せずゲル化］メタクリル酸Na−メタクリル酸ブチル共重合体１重量部サーフィノール465 (HLB約13) １重量部尿素５重量部エチレングリコール (SP値約18) ２０重量部純水６８重量部カーボンブラックとメタクリル酸Na−メタクリル酸ブチ
ル共重合体及び純水によりカーボンブラック分散液を調
製（調製条件：超音波ホモジナイザー（出力１２００
Ｗ）を用いて３０分間分散）したのち、上記のその他成
分を十分混合し、1 μｍフィルターで加圧ろ過し、イン
クを調製した。

【００４０】比較例４カーボンブラック( 三菱MA-100) ［自己分散性：５量部５０％未満］スチレン−マレイン酸Li共重合体１重量部サーフィノール465(HLB 約13) 0.05重量部尿素５重量部エチレングリコール (SP値約18) ２０重量部純水６９重量部カーボンブラックとスチレン−マレイン酸Li塩コポリマ
ー及び純水により、カーボンブラック分散液を調整した
のち、上記のその他成分を十分混合し、1 μｍフィルタ
ーで加圧ろ過し、インクを調製した。

【００４１】［インク評価］上記の実施例１ないし１５
及び比較例１ないし４において調製したインクについ
て、下記の評価基準に基づいてインク特性の評価を行っ
た。 (1) インク表面張力 23 ℃、55%RH の環境において、ウイルヘルミー型表面
張力計を用いて測定した。 (2) インク粘度 23 ℃、55%RH の環境において、せん断速度1,400 s ^-1
で測定した。 (3) インク導電率 23 ℃、55%RH の環境において、DKK 社製導電率計AOL-4
0を用いて測定した。 (4) インクの数平均分散粒径および／分散粒度分布 23 ℃において、Leeds&Northrup社製Microtrup UPA を
用いて測定した。 (5) インク中に含まれる0.5 μｍより大きい粒子数 23 C において、Particle Sizing Systems 社製Accusiz
er TM770 Optical Particle Sizerを用い、得られた値
をインク1dm³あたりの値に換算した。

【００４２】(6) インク中に含まれるMg及びFeの量インクを純水で希釈し、インク希釈液中におけるMg及び
Feの含有量を、ICP 元素分析装置を用いて測定し、イン
ク中の濃度に換算した。 (7) インクドロップ量 23 C 、55%RH の環境において、解像度600dpiの試作ヘ
ッドを用い、周波数6kHzで1/4tone(2035×128 dots) を
3 回吐出させ、インクをインク吸収体の小片に受けて重
さを測定し、1 ドロップの吐出重量を計算により求め
た。 (8) 乾燥時間テスト 23 C 、55%RH の環境において、評価用に試作した解像
度600dpiのサーマルインクジェットプリンタを用いて、
代表的な普通紙としてFX-L紙( 富士ゼロックス社製) を
用いて、10mm×50mmの画像面積率100%のソリッド画像を
プリントし、印字してから、目視で液滴が紙上から見え
なくなるまでの時間を測定した。 (9) 画像品質テスト調製したインクについて、評価用に試作した解像度600d
piのサーマルインクジェットプリンタを用いて、代表的
な普通紙としてFX-L紙( 富士ゼロックス社製) に対し、
1dotライン、ソリッド画像の印字テストを行った。評価
項目として、ラインの滲み、ソリッド画像の縁の均一性
を調べ、評価は次の基準で行った。 a) ライン滲み ○・・・・・滲みなし。 △・・・・・滲みわずかにあり。 ×・・・・・多くの部分でヒゲ状の滲みあり。 b) ソリッド均一性 ○・・・・・乱れなし。 △・・・・・わずかに乱れあり。 ×・・・・・ガタガタで滑らかさに欠ける。

【００４３】(10)耐摩擦性テスト調製したインクについて、評価用に試作した解像度600d
piのサーマルインクジェットプリンタを用いて、画像の
印字を行い、印字後1 日経過した後、画像部を指で擦
り、画像部の色落ち具合と非画像部に対する汚れを次の
基準で評価した。 ○・・・・・画像濃度の低下がみられず、非画像部も全
く汚れなし。 △・・・・・画像濃度はほとんど低下していないが、や
や非画像部に汚れがある。 ×・・・・・画像濃度が低下し、非画像部の汚れが目立
つ。

【００４４】(11)耐目詰まり性テスト調製したインクについて、評価用に試作した解像度600d
piのサーマルインクジェットプリンタを用いて、吐出停
止後キヤップしない状態で23 C, 55%RH の環境において
放置し、吐出再開した時に画像乱れを生じるまでの放置
時間を測定した。評価は次の基準で行った。 ○・・・・・1min以上 △・・・・・0.5min〜1min ×・・・・・0.5min未満

【００４５】(12)インク保存安定性テスト調製したインクについて、60℃および-20 ℃で1 か月保
存した後、1 μｍフィルターでの再ろ過を行い、再ろ過
後のインクを解像度600dpiのサーマルインクジェットプ
リンタを用いて印字した。評価は次の基準で行った。 ○・・・・・保存前後でろ過性に変化なし。画像濃度変
化なし。 △・・・・・保存後若干ろ過速度の低下がみられるが、
画像濃度は変化なし。 ×・・・・・保存後インクのフィルター詰まりが激し
く、大きく画像濃度が低下した。以上の結果を表1 〜４に示す。

【００４６】表１

【表１】

【００４７】表２

【表２】

【００４８】表３

【表３】

【００４９】表４

【表４】

【００５０】実施例１６実施例１のインク及び下記組成のインクを用い、以下の
評価を実施した。シアンインク ZENECA社製染料Projet Fast Cyan.2 ４重量部ブチルカルビトール５重量部チオジエタノール１５重量部純水７６重量部上記の各成分を十分混合溶解し、0.45μｍフィルターで
加圧ろ過し、インクを調製した。マゼンタインク ZENECA社製染料Projet Fast Cyan.2のかわりに染料Proj
et Fast Magenta 2を用いた他は同じ組成で各成分を十
分混合溶解し、0.45μｍフィルターで加圧ろ過し、イン
クを調製した。イエローインク ZENECA社製染料Projet Fast Cyan.2のかわりに染料Proj
et Fast Yellow 2を用いた他は同じ組成で各成分を十分
混合溶解し、0.45μｍフィルターで加圧ろ過し、インク
を調製した。

【００５１】(13) 重ね画像品質テスト評価用に試作した解像度600dpiのサーマルインクジェッ
トプリンタを用いて、代表的な普通紙としてFX-L紙( 富
士ゼロックス社製) に対し、カラー背景部に対する黒色
1dotラインおよび各色が隣接するソリッド画像パターン
の印字テストを行った。評価項目として、ラインの滲
み、ソリッド画像隣接部の均一性を調べ、評価は次の基
準で行った。 a)ライン滲み ○・・・・・滲みなし △・・・・・滲みわずかにあり ×・・・・・多くの部分でヒゲ状の滲みあり b)ソリッド均一性 ○・・・・・乱れなし △・・・・・わずかに乱れあり ×・・・・・ガタガタで滑らかさに欠ける以上a)、b)の評価結果はいずれも○であった。

【００５２】実施例１７実施例1 のインク及び下記組成の固着剤を用い下記の評
価を実施した。固着剤A スチレン- マレイン酸Na共重合体４重量部ジエチレングリコール１５重量部ポリオキシエチレンラウリルエーテル(HLB約8) ０．１重量部イソプロピルアルコール２重量部純水７９重量部評価用に試作した解像度600dpiのサーマルインクジェッ
トプリンタを用い、代表的な普通紙としてFX-L紙( 富士
ゼロックス社製) に対し、固着剤A を吐出後5s以内に実
施例1 のインクを重ね印字させ、(9) の画像品質テスト
および(10)の耐摩擦性テストと同様の評価を実施した。
実施例1 よりもより高い画像濃度を示しかつ画像品質テ
ストおよび耐摩擦性テストの結果はすべて○であった。

【００５３】実施例１８実施例２のインク及び下記組成の固着剤を用い下記の評
価を実施した。固着剤B 塩化ステアリルトリメチルアンモニウム１重量部ポリアリルアミン塩酸塩５重量部グリセリン２０重量部純水７４重量部実施例１７と同様の評価を実施した。実施例2 よりもよ
り高い画像濃度を示し、画像品質テストおよび耐摩擦性
テストの結果は○であった。

【００５４】

【発明の効果】本発明のインクは上記の構成を有するか
ら、インクジェット記録で利用した場合、紙上における
乾燥性が速く、耐水性／耐摩擦性に優れ、長期保存安定
性が良好で、印字品質も良好かつ目詰まり等の問題を引
き起こさない。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水、水溶性有機溶剤、水に自己分散可能
な顔料、界面活性剤を必須成分とするインクジェット記
録用インクにおいて、インクの表面張力が４０ｍＮ／ｍ
以下であり、かつ画像面積率１００％のソリッド画像を
普通紙上に印字した場合の乾燥時間が５秒未満であるこ
とを特徴とするインクジェット記録用インク。
【請求項２】（ａ）インク中の顔料分散粒子の数平均分
散粒径が１５〜１００ｎｍであり、（ｂ）インク中の顔
料分散粒子の体積平均粒子径をｍｖ、数平均粒子径をｍ
ｎとしたとき、ｍｖ／ｍｎが３．０以下であり、（ｃ）
インク１リットル中に含まれる粒子径が０．５μｍ以上
の顔料粒子の数が５×１０¹⁰個以下である、ことを特徴
とする請求項１に記載のインクジェット記録用インク。
【請求項３】インクの表面張力が２０〜４０ｍＮ／
ｍ、粘度が１．８〜４．０ｍＰａｓ、導電率が０．０
３〜０．４ｓ／ｍの範囲にあることを特徴とする請求項
１に記載のインクジェット記録用インク。
【請求項４】界面活性剤がアニオン界面活性剤または
ノニオン界面活性剤の少なくとも１種であることを特徴
とする請求項１に記載のインクジェット記録用インク。
【請求項５】界面活性剤のＨＬＢが５〜２５の範囲に
あることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット
記録用インク。
【請求項６】界面活性剤がインク重量に対し０．５〜
４．０重量％含まれていることを特徴とする請求項１に
記載のインクジェット記録用インク。
【請求項７】インク中に含まれるＭｇ、Ｆｅがそれぞ
れ５ｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載
のインクジェット記録用インク。
【請求項８】インクがさらに尿素、チオ尿素、エチレ
ン尿素、メチル尿素、エチレンチオ尿素、ジメチル尿素
の中から選ばれる化合物を少なくとも1 種含有すること
を特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録用イ
ンク。
【請求項９】自己分散可能な顔料が、カーボンブラッ
クを親水化することにより得られるものであることを特
徴とする請求項１に記載のインクジェット記録用イン
ク。
【請求項１０】水中に自己分散可能な顔料を水に分散
させる工程を含むインクジェット記録用インクの製造方
法において、該分散工程が、超音波ホモジナイザーまた
は高圧ホモジナイザーの１種以上の装置による分散工程
の１工程以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の
インクジェット記録用インクの製造方法。
【請求項１１】遠心分離による粗大粒子除去工程をさ
らに含む請求項１０に記載のインクジェット記録用イン
クの製造方法。
【請求項１２】インク滴を記録信号に応じてオリフィ
スから吐出させて被記録材に記録を行うインクジェット
記録方法において、インクが請求項１ないし９のいずれ
か１に記載のインクジェット記録用インクであることを
特徴とするインクジェット記録方法。
【請求項１３】インクに熱エネルギーを作用させてイン
クを吐出させることを特徴とする請求項１２に記載のイ
ンクジェット記録方法。
【請求項１４】複数のパルス印加により1 個の液滴を
形成して吐出させることを特徴とする請求項１２に記載
のインクジェット記録方法。
【請求項１５】インクと固着剤を被記録材上で混合さ
せることを特徴とする請求項１２に記載のインクジェッ
ト記録方法。
【請求項１６】固着剤を記録信号に応じてオリフィス
から吐出させて被記録材に塗布することを特徴とする請
求項１５に記載のインクジェット記録方法。
【請求項１７】固着剤がカチオン性物質および／また
は高分子物質であることを特徴とする請求項１６に記載
のインクジェット記録方法。