JP2867491B2 - 画像記録用インク - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は微小液滴インクまたは霧状インクを記録ヘッ
ドから噴出させ、記録用媒体に記録を行うインクジェッ
トもしくはインクミスト記録方法に用いる画像記録用イ
ンクに関し、特にビジネスもしくはパーソナル分野で用
いる高速かつ高品位なモノクロおよびカラーの記録が可
能で、目づまりの心配のない、保存安定性に優れた画像
記録用インクに関する。

［従来の技術］ 従来、インクジェット記録方式としては、コンティニ
ュアスタイプとオンデマンドタイプの２つに大別するこ
とができ、前者は電荷制御型（Hetz方式）、後者は電気
機械変換式（Kyser方式）、電気熱変換方式（バブルジ
ェット、サーマルインクジェット）、静電吸引式（スリ
ットジェット、電界制御式）がある。

また、インクミスト記録方法としては、超音波エネル
ギーにより記録インクを霧化させ、発生した霧状インク
に電荷を与え、帯電インクミストを静電気的に紙に記録
する方法がある。

この様なジェット記録方式に用いるインクとしては、
主として水系インクと非水系インクがあるが、臭気・安
全性・にじみの面で水系インクが主流を占めている。

水系インクは、各種の水溶性染料または顔料を水また
は水と水溶性有機溶剤からなる液媒体に溶解または分散
させ、必要に応じて各種添加剤が添加されたものが現在
使用されている。

これらのジェット記録の長所として、 直接記録であるためプロセスが簡単 無騒音 カラー化が容易 高速記録が可能 普通紙が使用できるため低ランニングコストが可能 微小インクを用いるため高解像度の記録が可能 以上の特徴を有しており以前からその将来性が注目さ
れていた。

近年、パーソナルコンピュータを始めとするOA機器用
プリンタとして上記特徴を有したジェットプリンタの本
格的な製品化時代の到来であると考えられる。

しかし、製品としてはまた成長期の入口に足をふみ入
れた段階であり、解決しなければならない技術的課題も
多いのが現状である。

上記記録方法において、方式の違いによって要求項目
が若干異なるものの、共通して要求される項目として、 １）にじみがなく高品位な記録画像が得られること ２）インクの乾燥・定着速度が速く、尾引きのないこと ３）ノズル及びインク流通経路で目づまりせず吐出が安
定していること ４）インクの分散安定性・保存性・安全性がよいこと ５）記録濃度が高いこと ６）印刷物の耐光性がよいこと 等が特に重要である。

現在、上記の要求項目の全てを満足させるために記録
用インク及び装置の両面から精力的な検討がなされてお
り、要求性能によってはかなりの改良が認められてきて
いる。

しかし、一番の普及を妨げている要因としてはオフィ
スや家庭で一般的に使用されている普通紙（国内におい
てはコピー用紙、国外においてはコピー用紙およびボン
ド紙を普通紙と呼ぶことにする）に対して印字品質・画
像品質が悪いことがあげられる。（そのため苦肉の策と
して、指定紙が用意されている） すなわち、画像形成インクが記録紙に付着した際、乾
燥性が悪く、また図１に示す如く、毛細管現象により記
録紙のセルロース繊維に沿ってインクが流れる為に印字
・画像の品質が著しく低下する。そのためこれらの欠点
が改良された画像形成用インクが強く望まれている。

この様な観点から、従来種々の普通紙記録用インクが
提案されている。

例えば、特許出願公開昭55−29546号公報には、特定
の界面活性剤を添加し、表面張力を下げてインクの紙へ
の吸収性を高めたものが提案されており、特許出願公開
昭56−57862号公報には、強塩基物質を添加し高PH（ペ
ーハー）とし、普通紙の耐水処理剤であるサイズ剤やパ
ルプ材を化学的に溶解し、ドットの広がりと吸収性を制
御する方法および特許出願公開昭58−13675号公報に
は、インク中に分子量４万以上のポリビニルピロリドン
を入れ、ドットの広がりと紙への吸収性を制御する方法
が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしこのような従来の提案のものでは、次のような
問題があった。

普通紙に対して高速印刷を行った場合、それぞれ一定
の効果は認められるものの、界面活性剤を含むインクで
は、インクがしみこむために定着速度は速くなるが、表
面張力が低いために紙の繊維に沿ったインクの拡散が改
良されずにじみが生じ、印字品質が劣化する。また界面
活性剤による泡立ちが生じるためノズル内に気泡が入り
やすく、安定した吐出が得られない等の問題点があっ
た。

また、強塩基物質を含むインクでは、インクの吸収性
・定着性は高いが、乾燥性は充分ではなく、尾引きおよ
び紙の繊維に沿ったインクの拡散が改良されずにじみが
生じ、満足できる印字品質が得られないという問題があ
った。

また、分子量４万以上のポリビニルピロリドンを含む
インクでは、ノズルの目づまりに対するマージンが非常
に低く、にじみに関しても充分な改良ができず、また乾
燥性が悪いため尾引きが生じるという問題があった。

以上のように普通紙に対して、しみこみ依存性の高い
インクでは上記１）から６）を満足することはできない
ことがわかった。

そこで、本発明はこのような問題点を解決するもの
で、本発明の第１の目的は、記録ヘッドから微小液滴イ
ンクもしくは霧状インクを噴出させ、記録用媒体上に該
インクを付着させ印刷を行うインクジェットまたはイン
クミスト記録方法において、普通紙に対して印字・画像
のにじみが生じない高濃度な印刷を可能にする画像記録
用インクを提供することにある。

本発明の第２の目的は、乾燥・定着性が良好で尾引き
のない、高速およびプロセスカラーを重ねることによる
フルカラー記録を可能にする画像記録用インクを提供す
ることにある。

本発明の第３の目的は、ノズル内・インク流通経路で
目づまりの生じない吐出安定性に優れた画像形成用イン
クを提供することにある。

本発明の第４の目的は、OHP用紙に対して高印字品質
の記録が可能な画像記録用インクを提供することにあ
る。

本発明の第５の目的は、耐水性・耐光性に優れ、しか
も保存安定性にも優れた画像記録用インクを提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の画像形成用インクは、記録ヘッドから微小イ
ンクもしくは霧状インクを噴出させ、記録用媒体に該イ
ンクを付着させ印刷を行うインクジェットまたはインク
ミスト記録方法に用いる画像記録用インクの最低造膜温
度が40℃以上であることを特徴とする。

また、固着剤として少なくとも、ワックスエマルジョ
ン、樹脂エマルジョン、ラテックス、有機超微粒子、無
機超微粒子を含有することを特徴とする。

［実施例］ 本発明者は、画像記録用インクの最低造膜温度（Mini
mun Film forming Temperature）が40℃以上であればノ
ズルやインク流通経路で溶媒の乾燥によりたとえば皮膜
を形成したとしても容易に分散媒に再分散できることが
判明し、従来の目づまり防止剤の添加も必要なく、にじ
みのない・安定した吐出が得られることを見いだした。

また、画像記録用インクにワックスエマルジョン、樹
脂エマルジョン、ラテックス、有機超微粒子、無機超微
粒子を添加し、これらの粒子の表面に着色剤（染料・顔
料）を吸着させたまま紙に付着させることにより紙の繊
維上にドット形状を保持したまま皮膜を形成し、乾燥・
定着する事を見いだした。

すなわち、固着剤粒子と着色剤との分子間力・化学結
合力・イオン結合力・表面張力と固着剤粒子の融着と紙
との付着力とによりにじみ・乾燥性・定着性を解決し
た。

本発明に使用する着色剤としては、従来のインクに使
用されている水溶性染料・油溶性染料・有機顔料・無機
顔料で他のインク成分添加により、色調の変化、沈澱物
の生成のないものならどのような染料・顔料でも使用で
きる。

具体的には、 ［ブラック染料］ ダイレクトブラック ＃19 （C.I.35255） ダイレクトブラック ＃154 フードブラック ＃２ （C.I.27755） ソルベントブラック ＃３ ソルベントブラック ＃22 ソルベントブラック ＃23 ［イエロー染料］ アシッドイエロー ＃23 （C.I.191140） ソルベントイエロー ＃19 ソルベントイエロー ＃21 ソルベントイエロー ＃61 ソルベントイエロー ＃80 ［マゼンタ染料］ アシッドレッド ＃87 （C.I.45380） アシッドレッド ＃106 （C.I.45100） ソルベントレッド ＃８ ソルベントレッド ＃49 ソルベントレッド ＃81 ソルベントレッド ＃82 ソルベントレッド ＃83 ソルベントレッド ＃84 ソルベントレッド ＃100 ソルベントレッド ＃109 ソルベントレッド ＃121 ［シアン染料］ アッシドブルー ＃９ （C.I.42090） ダイレクトブルー ＃86 （C.I.74180） ソルベントブルー ＃11 ソルベントブルー ＃12 ソルベントブルー ＃25 ソルベントブルー ＃36 ソルベントブルー ＃55 ソルベントブルー ＃73 等が挙げられる。

また顔料としては、通常の有機／無機顔料を微粒子化
分散した物が用いられ、顔料粒径が0.1μｍ以下に微粒
子化されている物が好適である。

染料・顔料の添加量としては、0.5重量％未満では十
分な色調・濃度が得られず、10重量％を越えると目づま
りが起こりやすくなるために0.5重量％〜10重量％が好
ましい。

本発明に用いる溶媒は、水または水と水溶性有機溶剤
との混合溶媒が用いられる。

水としては、蒸留純水を使用するのが好ましい。

水と混合して使用される水溶性有機溶剤としては、炭
素数１〜４アルキルアルコール類、ケトン類、エーテル
類、ポリアルキルグリコール類、アルキレングリコール
類、グリセリン、多価アルコールの低級アルキルエーテ
ル等が用いられる。

これら水溶性有機溶剤は単独で使用することも可能で
あるが適正なインク物性を付与するために、２種または
それ以上の溶剤を混合して使用することもできる。

本発明に使用する固着剤としては、酢酸ビニル系・ア
クリル系・スチレン系・オレンフィン系等の単独重合ま
たは共重合樹脂エマルジョン、パラフィンワックス・マ
イクロクリスタリンワックス・ポリエチレンワックス・
カルナバワックス等の天然・合成のワックスエマルジョ
ン、アルキッド系・エポキシエステル系コロイダルディ
スパージョン、スチレン・メタクリレート・アクリレー
ト等の有機超微粒子、コロイダルシリカ等の無機超微粒
子が使用される。

最低造膜温度（M.F.T）は、固着剤の種類、量、重合
度、粒子径、可塑剤の有無、共重によって変化するため
の40℃以上に最適化することによって得られる。

本発明のインク物性としては、20℃での粘度が1.2cp
よりも低いと高速印刷において、乾燥性に問題を生じ、
10cpよりも大きいと目づまり、吐出安定性に問題を生じ
るために1.2〜10cpが好ましい。

本発明の基本構成は以上の通りであるが、その他、従
来公知の分散剤、界面活性剤、粘度調整剤、表面張力調
整剤、比抵抗調整剤、pH調整剤、防カビ剤等を必要に応
じて添加することができる。

また、熱エネルギーの作用によりインクを吐出するタ
イプのインクジェット方式に使用する場合には熱的な物
性（例えば、比熱、熱膨張係数、熱伝導率等）が調整さ
れる。

以下、実施例・比較例を挙げることにより本発明を具
体的に説明するが、本例が本発明を限定するものではな
い。

実施例１ 以下の実施例中に示すインク組成物量（％）はすべて
重量％である。

ダイレクトブラック ＃19 ３％ 有機超微粒子（日本ペイント製） 97％ （固形分濃度20％） 上記の各成分を容器の中で充分混合撹拌し、ポアサイ
ズ0.5μｍのメンブレンフィルターで濾過し、記録用イ
ンクを作製した。

実施例２ カーボンブラック（顔料） ５％ 有機超微粒子（日本ペイント製） 80％ （固形分濃度20％） 蒸留純水 10％ 上記成分を混合撹拌後は、ボールミルで顔料粒径が0.
1μｍ以下になるまで分散し、記録用インクを作製し
た。

実施例３ ダイレクトブラック＃154 ３％ アクリル−スチレン系エマルジョン 50％ （固形分濃度40％ 大日本インキ化学工業製） 蒸留純水 47％ 上記の各成分を容器の中で充分混合撹拌し、ポアサイ
ズ0.5μｍのメンブレンフィルターで濾過し、記録用イ
ンクを作製した。

実施例４ アシッドブルー＃９ ３％ ワックスエマルジョンジョン 30％ （固形分濃度40％ 東邦化学工業製） 蒸留純水 67％ 上記の各成分を容器の中で充分混合撹拌し、ポアサイ
ズ0.5μｍのメンブレンフィルターで濾過し、記録用イ
ンクを作製した。

実施例５ アシッドレッド＃87 ３％ アクリル／コロイダルシリカエマルジョン （固形分濃度40％ 大日本化学工業製） 50％ 蒸留純水 47％ 上記の各成分を容器の中で充分混合撹拌し、ポアサイ
ズ0.5μｍのメンブエンフィルターで濾過し、記録用イ
ンクを作製した。

実施例６ 実施例１に記載の方法により下記の組成を有するイン
クを作製した。

ダイレクトブラック＃154 ３％ アクリル系エマルジョン 固形分濃度40％ 50％ （大日本インキ化学工業製） 蒸留純水 47％ アシッドイエロー ＃23 ３％ アクリル系エマルジョン 固形分濃度40％ 50％ （大日本インキ化学工業製） 蒸留純水 47％ アシッドレッド ＃87 ３％ アクリル系エマルジョン 固形分濃度40％ 50％ （大日本インキ化学工業製） 蒸留純水 47％ アッシドブルー ＃９ ３％ アクリル系エマルジョン 固形分濃度40％ 50％ （大日本インキ化学工業製） 蒸留純水 47％ 比較例としてＭ・Ｆ・Ｔが40℃よりも低いエマルジョ
ンを用いて下記の各成分を容器の中で充分混合撹拌し、
ポアサイズ0.5μｍのメンブレンフィルターで濾過し、
記録用インクを作製した。

ダイレクトブラック＃154 ３％ アクリル系エマルジョン 50％ （固形分濃度40％ 大日本インキ化学工業製） 蒸留純水 47％ 以上のインクを用い、記録方法として 市販のオンデマンド型インクジェットプリンタ 吐出オリフィス径50μｍ、ピエゾ振動子駆動電圧50
V、周波数5KHzの試作マルチヘッド 発熱素子を利用したバブルジェットプリンタ（オリフ
ィス径50μｍ、ヒーターサイズ30×150μｍ、ノズル数2
4本、駆動電圧30V、周波数03KHz） 超音波霧化を利用した帯電インクミスト記録方式（超
音波振動子駆動周波数1.5MHz、駆動電圧50V） 上記４種類の方法により高速記録を行った場合の評価
結果とインク物性測定結果を表１に示す。

＊1.にじみ評価 顕微鏡による100倍、400倍での観察と目視による観察 ◎：繊維に沿ったにじみもなく繊維上にドットが保持
されている ○：繊維に沿ったにじみは少しあるが目視ではわから
ない △：目視で若干にじみがわかる ×：かなりにじんで、エッジがギザギザしている。

＊２・乾燥・定着性評価 印字３秒後、６秒後、12秒後に紙のエッジでこする ◎:3秒後で尾引きなし ○:6秒後で尾引きなし △:6秒後で尾引きあり ×:12秒後に尾引きあり ＊3.目づまり評価 キャップなし室温１ヶ月放置 ○：印字可能 ×：印字不可能 ＊4.インク保存性 インクを40℃で３ヶ月保存し、異物・異臭・凝集・沈
澱の有無 ○：無し ×：有り ＊5.記録濃度 マクベス濃度計による反射Ｏ・Ｄ値の測定 ＊6.耐水性評価 印字物を水中に５分間浸し、インクの流出を観測 ○：無し ×：有り 表１より明らかなように、実施例１〜６の記録インク
は、それぞれの記録方式に共通して良好な結果が得られ
た。

また、実施例６の記録インクのブラック、イエロー、
シアン、マゼンタを各色重ね合わせにより鮮明はフルカ
ラー画像が再現できた。

一方、比較例の記録インクの場合、ノズルの目づまり
が生じ、信頼性に欠けることがわかる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の画像記録用インクによ
ば、従来から問題とされていた普通紙に対するにじみ、
乾燥性・定着性に優れ、かつ目づまり、インク保存性、
印刷物の耐水性にも優れた高速記録・高濃度で鮮明は記
録を可能にするという効果を有する。

また、溶媒に対する容易な再分散を可能にするという
効果も有する。

また、３色のプロセスカラーインクを使用することに
より（必要に応じてブラックも使用）高解像度なフルカ
ラー画像を記録することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は紙の繊維へのインクのにじみを示す模式図。 第２図は本発明のインクドットを示す模式図。 １……紙の繊維 ２……インク

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録ヘッドから微小液滴インクもしくは霧
   状インクを噴出させ、記録用媒体に該インクを付着させ
   記録を行うインクジェットまたはインクミスト記録方法
   に用いる画像記録用インクの最低造膜温度が40℃以上で
   あることを特徴とする画像記録用インク。
2. 【請求項２】固着剤として少なくとも、ワックスエマル
   ジョン、樹脂エマルジョン、ラテックス、有機超微粒
   子、無機超微粒子を含有することを特徴とする請求項１
   記載の画像記録用インク。