JP2000119576A

JP2000119576A - 静電インクジェット用インク

Info

Publication number: JP2000119576A
Application number: JP29824298A
Authority: JP
Inventors: Kenji Oshima; 賢司大島
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-10-20
Filing date: 1998-10-20
Publication date: 2000-04-25

Abstract

(57)【要約】【課題】高濃度で且つ微少なドットを安定的に形成で
きる静電インクジェット用インクを得ることを目的とす
る。【解決手段】複数の記録電極が配置されたインク吐出
口に導入され、記録電極と記録電極に対向配置された対
向電極との間に印加された電圧による静電力でインク吐
出口より飛翔して記録電極と対向電極の間に配置された
記録媒体上に印字ドットを形成する静電インクジェット
用インクであって、少なくとも分散媒と分散媒に不溶な
色材と樹脂と帯電制御剤とで構成されるとともに、分散
媒が炭化水素溶剤とシリコンオイルとの混合物で構成さ
れた静電インクジェット用インクとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電型の静電イン
クジェットプリンタに用いられるインクに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】インクを記録媒体に飛翔させて記録ドッ
トを形成することにより印字を行うインクジェット記録
技術は、カラー化が容易で普通紙に直接記録できるノン
インパクト記録技術として関心を集めており、この技術
を用いたプリンタが種々実用化されている。

【０００３】インクジェット記録技術の一つとして、記
録媒体に対向して配置された複数の記録電極と記録媒体
の背面に配置された対向電極とに電圧を印加し、両電極
間に生じた電位差により、記録電極上に供給されたイン
クに静電力を作用させてインクを記録媒体上に飛翔させ
る静電型のインクジェット記録技術がある。これらの静
電インクジェットプリンタは、例えば、”インクジェッ
ト記録技術”、株式会社トリケップス発行（１９８９
年）に紹介されている。

【０００４】このような静電インクジェット技術により
構成されたドロップオンデマンド型のフルカラー記録ヘ
ッドの一例が、例えば特開昭５８−２１５２５３号公
報、電気通信学会論文誌，Ｖｏｌ．Ｊ６８−Ｃ，２（１
９８５年）第９３ページから第１００ページに開示、発
表されている。この技術では、従来のインクジェットヘ
ッドにおけるノズルの代わりに、内壁に多数の記録電極
を有する細長いスリット状のインク吐出口が用いられて
いる。このため、インクの目詰まりに対する心配が少な
く、またヘッドの構成が単純であることにより製造コス
トの低減が期待でき、記録媒体の幅方向の広範囲をカバ
ーできるいわゆる長尺ラインヘッドを実現することがで
きる。この静電インクジェットのヘッドにおいては、有
機溶剤に染料を溶解した油性インクが好適に用いられ、
インクの構成材料に関しては詳細に開示されてはいない
が、電気通信学会論文誌，Ｖｏｌ．Ｊ６８−Ｃ，２，ｐ
ｐ．９３−１００，（１９８５年）に見られる例では、
体積抵抗率が１０⁷〜１０⁸Ω・ｃｍ、表面張力が２２ｍ
Ｎ／ｍ、粘度が３．１〜６．９ｃＰの物性値を有する油
性インクが用いられている。

【０００５】しかしながら、このような油性インクは、
他のインジェット技術において一般に用いられている水
性インクと比較して表面張力が低いために、記録紙への
浸透性が非常に大きい。したがって、特に普通紙に印字
を行う場合においては、印字濃度の低下やにじみ、裏写
りを生じやすいという問題があった。

【０００６】これに対して、特開平９−１１４７５号公
報や特開平９−１１８０１５号公報には、色材粒子を分
散媒中に分散させたインクを用い、色材粒子を電気泳動
により吐出口部に集中させ、顔料を高濃度に濃縮させた
形でインク滴を飛翔させる静電インクジェット技術が開
示されている。この技術では、その吐出原理の詳細は必
ずしも明らかにはされていないが、前述した技術とは異
なり、インクの構成成分を均一な状態にして多量の液体
成分を含んだまま吐出させるのではなく、色材が凝集さ
れて液体成分が少ない状態で吐出させることにより、上
述した問題点が解決される。また、顔料を色材として用
いることにより、従来の染料を用いたインクジェットヘ
ッドに比べ、印字画像の耐水性や耐光性に関しても有利
な結果が得られる。

【０００７】このような色材集積型の静電インクジェッ
トにおいては、帯電された色材粒子が絶縁性液体中に分
散したインクを用いることに特徴があり、その詳細は開
示されていないが、例えば、絶縁性液体としてイソパラ
フィン系炭化水素等の石油溶剤を用い、樹脂やワックス
からなるバインダ中もしくは表面にカーボンブラックな
どの顔料を含有した色材、分散剤、帯電制御剤等を含有
したインクが用いられている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】プリンタの高画質化へ
の要求が高まるにつれ、上記のような色材集積型のイン
クジェットヘッドにおいても、高濃度でより微小な印字
ドットを形成することにより、より高精細な画像を形成
する技術が必要とされている。このような印字性能はイ
ンクの組成と物性値に大きく依存することが確かめられ
ているが、その詳細は十分に明確になっておらず、未だ
十分な性能を有するインクは得られていない。具体的に
は、ドット径３０μｍ以下の微少なドットを安定的に印
字することは非常に困難である。

【０００９】また、このような色材集積型の静電インク
ジェット技術では、前出の染料を溶解したインクを用い
るタイプの静電インクジェット技術と異なり、顔料に代
表される色材の微少な固形物を分散させているため、吐
出を行っている間に色材が記録電極上に付着して堆積し
てしまうことにより、正常な吐出が行えなくなるという
不都合が生じる場合があった。

【００１０】そして、本発明者は、このような色材集積
型の静電インクジェット技術に用いられるインクの分散
媒の組成とインクの物性値に着目し、印字濃度と印字ド
ット径、並びに記録電極への色材の付着防止に関して検
討を行った結果、本発明に至った。

【００１１】すなわち、本発明は、高濃度で且つ微少な
ドットを安定的に形成することができる静電インクジェ
ット用インクを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の静電インクジェット用インクは、複数の記
録電極が配置されたインク吐出口に導入され、記録電極
と記録電極に対向配置された対向電極との間に印加され
た電圧による静電力でインク吐出口より飛翔して記録電
極と対向電極の間に配置された記録媒体上に印字ドット
を形成する静電インクジェット用インクであって、少な
くとも分散媒と分散媒に不溶な色材と樹脂と帯電制御剤
とで構成されるとともに、分散媒が炭化水素溶剤とシリ
コンオイルとの混合物で構成されたものである。

【００１３】これにより、高濃度で且つ微少なドットを
安定的に形成することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、複数の記録電極が配置されたインク吐出口に導入さ
れ、記録電極と記録電極に対向配置された対向電極との
間に印加された電圧による静電力でインク吐出口より飛
翔して記録電極と対向電極の間に配置された記録媒体上
に印字ドットを形成する静電インクジェット用インクで
あって、少なくとも分散媒と分散媒に不溶な色材と樹脂
と帯電制御剤とで構成されるとともに、分散媒が炭化水
素溶剤とシリコンオイルとの混合物からなる静電インク
ジェット用インクであり、高濃度で且つ微少なドットを
安定的に形成することが可能になるという作用を有す
る。

【００１５】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１記載の発明において、分散媒中のシリコンオイルの配
合比は２０〜８０重量％である静電インクジェット用イ
ンクであり、色材の分散性および樹脂並びに帯電制御剤
の溶解性を保持でき、吐出インク滴をより小さくできる
という作用を有する。

【００１６】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
１または２記載の発明において、分散媒中の炭化水素溶
剤は１５０〜３５０℃の沸点を有するイソパラフィン系
炭化水素であり、シリコンオイルは１〜２０ｃＳｔの粘
度を有するジメチルポリシロキサンである静電インクジ
ェット用インクであり、インクの体積抵抗率を１０⁹Ω
・ｃｍ以上に保ち、インクの室温における蒸発速度を適
当な範囲とし、インクの安定性および安全性を高め、さ
らにインクの臭気を抑制できるという作用を有する。

【００１７】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
１〜３の何れか一項に記載の発明において、帯電制御剤
の濃度はインクの総量に対して０．０５〜２．０重量％
である静電インクジェット用インクであり、インクの体
積抵抗率の減少を防止し、色材に高いゼータ電位を付与
することが可能になるという作用を有する。

【００１８】本発明の請求項５に記載の発明は、請求項
４記載の発明において、帯電制御剤は金属石鹸である静
電インクジェット用インクであり、色材に正極性の高い
ゼータ電位を付与することが可能になるという作用を有
する。

【００１９】本発明の請求項６に記載の発明は、請求項
１〜５の何れか一項に記載の発明において、表面張力が
２２ｍＮ／ｍ以下である静電インクジェット用インクで
あり、微少なインク滴を吐出することが可能になるとい
う作用を有する。

【００２０】本発明の請求項７に記載の発明は、請求項
１〜５の何れか一項に記載の発明において、体積抵抗率
が１０⁹Ω・ｃｍ以上である静電インクジェット用イン
クであり、十分な印字濃度が得られるレベルまでインク
滴中の色材比率を増大させることができるという作用を
有する。

【００２１】本発明の請求項８に記載の発明は、請求項
１〜５の何れか一項に記載の発明において、色材のゼー
タ電位が４０ｍＶ以上である静電インクジェット用イン
クであり、インク滴中の色材比率を増大させることがで
き、記録電極上への色材の付着を防止することができる
という作用を有する。

【００２２】本発明の請求項９に記載の発明は、請求項
１〜５の何れか一項に記載の発明において、表面張力が
２２ｍＮ／ｍ以下、体積抵抗率が１０⁹Ω・ｃｍ以上、
色材のゼータ電位が４０ｍＶ以上である静電インクジェ
ット用インクであり、微少なインク滴を吐出することが
でき、インク滴中の色材比率を高め、さらに記録電極上
への色材の付着を防止することができるという作用を有
する。

【００２３】以下、本発明の実施の形態について説明す
る。本実施の形態のインクは色材集積型の静電インクジ
ェット用のもので、少なくとも分散媒と分散媒に不溶な
色材と樹脂と帯電制御剤より構成され、分散媒が炭化水
素溶剤とシリコンオイルの混合物からなる。

【００２４】まず、それぞれの構成材料について説明す
る。本実施の形態における分散媒は、低誘電性および高
絶縁性を有している必要がある。そして、このような分
散媒を構成する炭化水素溶剤とシリコンオイルとに共通
して要求される特性として、色材、樹脂、帯電制御剤等
を混合した後にインクの体積抵抗率が１０⁹Ω・ｃｍよ
り低くならないようにするため、少なくとも１０¹⁰Ω・
ｃｍ以上の体積抵抗率を有していることが挙げられる。
これは、インクの体積抵抗率が１０⁹Ω・ｃｍより小さ
くなってしまうと、記録電極と対向電極との間に印加さ
れる電圧により分散媒自体が帯電してしまって、色材粒
子に有効な電界が働かず、色材粒子を電気泳動により吐
出口部に集中させて顔料を高濃度に濃縮させた形でイン
ク滴を飛翔させることができず、十分な印字濃度を実現
することができなくなってしまうためである。また、誘
電率としては３．０以下のものが好ましい。その他の要
求特性としては、インク吐出口における分散媒の蒸発を
できるだけ小さくでき、且つ印字後のインクの速やかな
乾燥、定着を行うために、室温において適当な範囲の蒸
発速度を有していること、また引火を防止するため、少
なくとも室温以上の引火点を有していること、さらに、
環境および人体に対する安全性が高いことが挙げられ
る。

【００２５】本実施の形態の分散媒に用いられる炭化水
素溶剤およびシリコンオイルは、以上のような要求を満
たしていれば特に限定されるものではないが、特に好ま
しいものとして以下に具体例を挙げる。

【００２６】まず、炭化水素溶剤としては、沸点が１５
０〜３５０℃の範囲にある高純度のイソパラフィン系炭
化水素が挙げられ、市販品としてはエクソン化学製のア
イソパーＧ，Ｈ，Ｌ，Ｍ，Ｖ（商品名）、ノーパー１
２，１３，１５（商品名）、出光石油化学製のＩＰソル
ベント１６２０，２０２８（商品名）、日本石油化学製
のアイソゾール３００，４００（商品名）等がある。こ
れらの製品は、極めて純度の高い脂肪族飽和炭化水素で
あり、引火点は４０℃以上、２５℃における粘度は３ｃ
Ｓｔ以下、２５℃における表面張力は２２．５〜２８．
０ｍＮ／ｍ、２５℃における比抵抗は１０¹³Ω・ｃｍ以
上である。また、反応性が低く安定であり、低毒性で安
全性が高く、臭気も少ないという特徴がある。

【００２７】次に、シリコンオイルとしては、低粘度の
合成ジメチルポリシロキサンが挙げられ、市販品として
は、信越シリコーン製のＫＦ９６Ｌ（商品名）、東レ・
ダウコーニング・シリコーン製のＳＨ２００（商品名）
等がある。これらのジメチルポリシロキサンは、その分
子量により非常に広い粘度範囲のものが入手可能である
が、上述した要求を満たすためには１〜２０ｃＳｔの範
囲のものを用いるのが好ましい。これらのジメチルポリ
シロキサンは、イソパラフィン系炭化水素同様、４０℃
以上の引火点と１０¹³Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を有
し、高安定性、高安全性、無臭性といった特徴を有して
いる。またこれらのジメチルポリシロキサンは、イソパ
ラフィン系炭化水素と比較し表面張力が低いことに特徴
があり、１８〜２１ｍＮ／ｍの表面張力を有している。

【００２８】本実施の形態における色材としては、顔
料、もしくは分散媒に不溶性の樹脂に顔料を分散させた
ものを用いることができる。

【００２９】ここで、顔料としては、種々の無機顔料お
よび有機顔料を用いることができ、例えば、カーボンブ
ラック、β−ナフトール系アゾ顔料、ピラゾロン系アゾ
顔料、アセト酢酸アリリド系アゾ顔料、縮合アゾ顔料、
ジスアゾ顔料、アントラピリジン顔料、インダンスレン
顔料、フタロシアニン系顔料、キナクリドン顔料、イン
ジゴ顔料、イソインドリノン顔料、ジオキサジン顔料、
ペリレン顔料、フタロペリノン顔料、キノフタロン顔
料、二酸化チタン等がある。

【００３０】また、分散媒に不溶性の樹脂としては、種
々の公知の天然樹脂もしくは合成樹脂を用いることがで
き、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、エチレン−
酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル樹脂、スチレ
ン−ブタジエン樹脂等がある。なお、これらの樹脂に顔
料を分散させるには、電子写真における乾式もしくは湿
式トナーの製造プロセスに見られるような種々の公知の
技術を用いれば良い。また、ロジンエステル樹脂や塩化
ビニル−酢酸ビニル樹脂等に顔料微粒子を分散させた加
工顔料が市販されており、これを用いても良い。

【００３１】本実施の形態における樹脂は、色材の分散
性を向上させること、すなわち分散剤としての機能、並
びに、記録媒体への色材の定着性を向上させること、す
なわちバインダーとしての機能を有している。したがっ
て、樹脂は一定量以上分散媒に可溶である必要があり、
好ましくは、分散剤としての効果を考慮すれば、色材と
の親和性が高いものが良く、また、バインダーとしての
効果を考慮すれば、樹脂単体では室温で固体であるか、
もしくは非常に高粘度の液体であるものが好ましい。そ
して、このような要求を満たすものであれば、樹脂の種
類は特に限定されるものではないが、例えば炭化水素の
樹脂が好適なものとして挙げられ、具体例としては荒川
化学工業製の合成樹脂アルコン（商品名）がある。ま
た、このような樹脂は、後述の帯電制御剤と共に色材の
帯電性にも関与すると考えられる。

【００３２】本実施の形態における帯電制御剤として
は、ナフテン酸、オクチル酸、ステアリン酸等の金属石
鹸、アルキル硫酸の金属塩、アルキルリン酸の金属塩、
脂肪酸、レシチン等を用いることができる。そして、特
に色材を正極性に帯電させる場合には、分散媒への溶解
性が良好であること、並びに帯電性能に優れていること
より、ナフテン酸およびオクチル酸等の金属石鹸が特に
好ましい。これら金属石鹸の金属原子としては、マンガ
ン、鉛、亜鉛、カルシウム、アルミニウム、ジルコニウ
ム、銅、鉄等が使用可能である。また、このような帯電
制御剤は、色材を帯電させることで色材の分散安定性を
向上させる機能も果たしている。

【００３３】本実施の形態のインクの基本的な構成材料
は以上のようなものであるが、このほかに分散剤や界面
活性剤、ワックス、染料等の添加剤を適宜加えても良
い。

【００３４】次に、インクの作製方法と構成材料の配合
比について説明する。インクの作製には、各種顔料イン
クや、電子写真における液体現像剤の作製方法として公
知である一般的な手法を用いることができる。例えば、
所定の配合比になるように秤量した色材、樹脂、帯電制
御剤およびその他の補助添加剤を、適当な粘度範囲にな
るように分散媒と混合したものを、ビーズミル、アトラ
イター、ボールミル等の分散機を用いて数時間から数十
時間程度混合粉砕することにより、数百ｎｍ〜数μｍ程
度の色材が分散されたインクの濃縮液を作製した後、使
用する際の所定濃度まで分散媒で希釈すれば本実施の形
態のインクを作製することができる。また、色材と樹
脂、補助添加剤のみを同様に混合粉砕、希釈した後に、
帯電制御剤を加えることによっても作製することができ
る。

【００３５】次に各構成材料の配合比について説明す
る。本実施の形態のインクは、分散媒が炭化水素溶剤と
シリコンオイルとの混合物であることを特徴としてお
り、また前述のように炭化水素溶剤としてはイソパラフ
ィン系炭化水素、シリコンオイルとしてはジメチルポリ
シロキサンが特に好ましく、両者の配合比としては、シ
リコンオイルが２０〜８０重量％の範囲であることが好
ましい。シリコンオイルが２０重量％より少ないと、ド
ット径が３０μｍ以下の微少なドットを印字することが
困難になるため好ましくない。このような微少なドット
が形成される理由については、分散媒の表面張力が小さ
くなることが効果的に影響しているのではないかと推定
される。

【００３６】図１は、エクソン化学製のイソパラフィン
系炭化水素であるアイソパーＧ（商品名）と信越シリコ
ーン製のジメチルポリシロキサンであるＫＦ９６Ｌ−１
（商品名）との混合物における両者の配合比と２５℃で
の表面張力の実測値との関係を示すグラフである。

【００３７】図１より、ＫＦ９６Ｌ−１の比率が高くな
るに従い、表面張力はほぼ直線的に減少していることが
分かる。一般に、本実施の形態のような溶剤系のインク
においては、インクの表面張力は使用される溶媒自体の
表面張力によりほぼ決定されると考えて良く、構成材料
の種類や配合比にはほとんど依存しない。したがって、
インク化した場合にも図１と同様の傾向が保持されてい
ると考えられる。図１に示すように、ＫＦ９６Ｌ−１の
配合比が２０重量％では、表面張力は２１ｍＮ／ｍまで
低下している。このように低い表面張力は、石油系溶剤
を単独で用いる従来のインクでは、前述したような蒸発
速度、引火点の要求を満たす範囲では実現不可能であ
る。そして、このようにインクの表面張力が従来に比べ
小さいことが、より小さなインク滴を吐出させることに
有利に働くと考えられる。具体的には、表面張力が２２
ｍＮ／ｍ以下の範囲で良好な特性が得られる。一方、シ
リコンオイルの配合比が８０重量％より多くなると、色
材の分散性および樹脂並びに帯電制御剤の溶解性が著し
く減少する傾向が生じ、安定な吐出が行えなくなるため
好ましくない。

【００３８】本実施の形態のインクにおける色材の濃度
は、インクの総量に対して０．５〜１０重量％の範囲で
あることが好ましい。色材の濃度が０．５重量％より少
なくなると、十分な印字濃度が得られず好ましくない。
また、１０重量％より多くなると、インクの粘度が著し
く増大し、安定なインク吐出が行えなくなる傾向が生じ
好ましくない。

【００３９】本実施の形態にインクおける樹脂の濃度
は、インクの総量に対して、０．１〜３０重量％の範囲
であることが好ましい。樹脂の濃度が０．１重量％より
少なくなると、色材の分散性を向上させ、且つ色材に十
分なゼータ電位を付与する効果がほとんどなく、また３
０重量％より多いとインクの粘度が著しく増大し、安定
なインク吐出が行えなくなる傾向が生じ何れも好ましく
ない。

【００４０】本実施の形態における帯電制御剤の濃度
は、インクの総量に対して０．０５〜２．０重量％の範
囲であることが好ましい。帯電制御剤の濃度が０．０５
重量％より少ないと、色材の分散性を向上させ、且つ色
材に高いゼータ電位を付与する効果がほとんどなく、
２．０重量％より多いとインクの体積抵抗率が著しく低
下し、印字濃度が低下する傾向が生じるため、何れも好
ましくない。具体的には、色材および樹脂を含めた材料
の選定と配合比の最適化により、色材のゼータ電位を４
０ｍＶ以上とすると、色材の電気泳動性が向上すること
によりインク滴中の色材比率が十分に高くなり、高濃度
の印字が可能となると共に、記録電極上への色材の付着
を防止することができる。但し、このときインクの比抵
抗が１０⁹Ω・ｃｍより小さくならないようにする必要
がある。インクの比抵抗が１０⁹Ω・ｃｍより小さくな
ると、分散媒自体が帯電する傾向が著しくなり、インク
的中の色材比率が低下し、十分な印字濃度が得られなく
なる傾向が生じるため好ましくない。

【００４１】したがって、前述の表面張力を考慮する
と、本実施の形態における最も好ましいインクの物性
は、表面張力が２２ｍＮ／ｍ以下であり、且つ体積抵抗
率が１０ ⁹Ω・ｃｍ以上であり、且つ色材のゼータ電位
が４０ｍＶ以上である。

【００４２】

【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。

【００４３】（実施例１）エクソン化学製のイソパラフ
ィン系炭化水素であるアイソパーＧ（商品名）４１．７
ｇと、信越シリコーン製のジメチルポリシロキサンであ
るＫＦ９６Ｌ−１（商品名）４１．７ｇとの混合物に、
炭化水素樹脂５．０ｇと帯電制御剤であるオクチル酸ジ
ルコニウム１．６７ｇを加え、炭化水素樹脂が完全に溶
解するまで室温で混合攪拌し、透明な混合溶液を得た。
なお、本実施例における分散媒であるアイソパーＧとＫ
Ｆ９６Ｌ−１の混合物においては、分散媒中のＫＦ９６
Ｌ−１の重量比が８０％を超えると樹脂を完全に溶解す
ることはできなかった。

【００４４】この透明な混合溶液と、チバ・スペシャリ
ティ・ケミカルズ製のカーボンブラック顔料であるＭＩ
ＣＲＯＬＩＴＨＢｌａｃｋＣ−Ｔ（商品名）１０．
０ｇをジルコニア製ビーズと共にメノウ製の粉砕容器に
入れ、遊星型ボールミル装置で２４時間混合粉砕し、色
材濃度１０．０％の顔料分散インクを作製した。そし
て、この顔料分散インクを、アイソパーＧとＫＦ９６Ｌ
−１の等量混合物で希釈することにより、色材濃度を
６．０％としたインクＡを作製した。

【００４５】インクＡの表面張力は１９ｍＮ／ｍ、体積
抵抗率は３×１０¹⁰Ω・ｃｍ、色材のゼータ電位は７０
ｍＶであった。このインクＡを次のような静電インクジ
ェットヘッドを用いて吐出、印字評価した。

【００４６】図２は本発明の実施例におけるインクの評
価に用いられた静電のインクジェットヘッドの構成を示
す斜視図である。

【００４７】図２に示すように、インクジェットヘッド
１には細長いスリット状のインク吐出口１ａが設けられ
ている。このインク吐出口１ａは、何れもプラスチック
製の下板３、上板４および側板５で囲まれた空間で形成
されている。下板３には、インクに記録信号となる電圧
パルスを与えてインク液滴を吐出させるための金属製の
記録電極２が、インク吐出口１ａから内方に延びて複数
設けられている。

【００４８】このような記録電極２に対向して、金属製
の対向電極６が配置されている。また、インクジェット
ヘッド１と対向電極６との間には、対向電極６に密着す
るようにして、記録媒体である記録紙（図示せず）がイ
ンクジェットヘッド１の長手方向と垂直に移動可能に配
置される。インクジェットヘッド１の背面に形成された
インク流路（図示せず）から供給されたインク（図示せ
ず）はスリット状のインク吐出口１ａに充填され、記録
電極２の先端と上板４との間でメニスカスを形成する。

【００４９】なお、本実施例においては、下板３と上板
４との間の間隔、すなわちスリット幅は約１５０μｍ、
記録電極２の幅は約６０μｍ、記録電極２の配列間隔は
約８５μｍ、記録電極２の先端と記録紙との間隔は約１
ｍｍとされている。

【００５０】このような構成のインクジェットヘッド１
において、対向電極６には常に一定のマイナス電圧を印
加して記録電極２との間に一定のバイアス電界を形成し
ておき、記録紙をインクジェットヘッド１の長手方向と
垂直に移動させながら、記録電極２に記録信号となるプ
ラスの電圧パルスを一定の周波数で印加する。これによ
り、記録電極２の先端より対向電極６に向かって静電引
力によりインク滴が吐出され、記録紙上に一定の周期の
印字ドットが形成される。

【００５１】このインクジェットヘッドを用いて、イン
クＡについて、対向電極電圧−１ｋＶ、記録電極電圧＋
５００Ｖ、印字周波数１ｋＨｚの条件で、コピー用紙に
２００万ドットの印字を行い、印字ドットの直径計測、
市販のレーザビームプリンタの印字ドットとの印字濃度
の相対評価、また吐出試験終了後の記録電極２上へのイ
ンクの付着、堆積の状態の顕微鏡観察を行った。

【００５２】この結果、市販のレーザプリンタの印字ド
ットと同等の印字濃度を有する平均直径約２５μｍのド
ットが安定に印字されていることが分かり、また記録電
極２上へのインクの付着は見られなかった。

【００５３】以上の評価結果を（表１）にまとめた。

【００５４】

【表１】

【００５５】（表１）において、ドット径の項は印字ド
ットの平均直径を示す。インク付着の項は記録電極２上
へのインクの付着、堆積の状態を示し、上記の様に吐出
に影響を与えるレベルの付着、堆積が見られなかった場
合を○、付着、堆積により安定吐出が行えなかった場合
を×で示した。印字濃度の項は上記のように市販のレー
ザプリンタの印字ドットと同等の印字濃度が得られた場
合を○、印字濃度が市販のレーザプリンタより低かった
場合を×とした。以降の表についても、同様の表示を行
うものとする。

【００５６】（実施例２）実施例１と同様な方法で、顔
料、樹脂、帯電制御剤の濃度は実施例１と同じで、アイ
ソパーＧとＫＦ９６Ｌ−１よりなる分散媒中のＫＦ９６
Ｌ−１の配合比率、すなわち分散媒中のシリコンオイル
比率を８０％としたインクＢ、および同じく分散媒中の
シリコンオイル比率を２０％としたインクＣを作製し、
実施例１と同様な方法で印字評価を行った。

【００５７】インクＢ並びにインクＣの組成と物性値お
よび印字評価の結果を（表１）に示す。

【００５８】このように、インクＢおよびインクＣ共
に、実施例１と同様に、３０μｍ以下のドットが十分な
印字濃度で安定に印字でき、またインク付着に関しても
良好な結果が得られた。

【００５９】（比較例１）実施例１と同様な方法で、顔
料、樹脂、帯電制御剤の濃度は実施例１と同じで、分散
媒をアイソパーＧのみとした組成のインクＥを作製し、
実施例１と同様な方法で印字評価を行った。

【００６０】インクＥの組成と物性値および印字評価の
結果を（表１）に示す。実施例１および２と同様に、イ
ンク付着と印字濃度に関しては良好な特性が得られた
が、印字ドット径は３５μｍと実施例１および２に比べ
大きかった。

【００６１】このような実施例１、２および比較例１の
結果より、分散媒中のシリコンオイル比率を２０〜８０
重量％とすることで、３０μｍ以下の微少なドットを安
定に印字可能なインクを実現できることが分かる。

【００６２】（実施例３）出光石油化学製のイソパラフ
ィン系炭化水素溶剤であるＩＰソルベント１６２０（商
品名）３４．７ｇと東レ・ダウコーニング・シリコーン
製のジメチルポリシロキサンであるＳＨ２００−１ｃＳ
ｔ（商品名）３４．７ｇとの混合物に、炭化水素樹脂１
６．６ｇと帯電制御剤であるナフテン酸マンガン４．０
ｇを加え、炭化水素樹脂が完全に溶解するまで室温で混
合攪拌し、透明な混合溶液を得た。この混合溶液と、フ
タロシアニンブルー顔料であるＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕ
ｅ１５：３１０．０ｇをジルコニア製ビーズと共にメ
ノウ製の粉砕容器に入れ、遊星型ボールミル装置で２４
時間混合粉砕し、色材濃度１０．０％の顔料分散インク
を作製した。

【００６３】この顔料分散インクを、ＩＰソルベント１
６２０とＳＨ２００の等量混合物で希釈することにより
色材濃度を３．０％としたインクＥを作製し、実施例１
と同様な方法で印字評価を行った。

【００６４】インクＥの物性値と印字評価の結果を（表
２）に示す。このように、実施例１と同様に、ドット径
３０μｍ以下の微少なドットが十分な印字濃度で安定に
印字でき、またインク付着に関しても良好な結果が得ら
れた。

【００６５】

【表２】

【００６６】（実施例４）エクソン化学製のイソパラフ
ィン系炭化水素であるアイソパーＬ（商品名）４０重量
％と、ＳＨ２００−１ｃＳｔ（商品名）６０重量％の混
合物を分散媒とし、炭化水素樹脂、ＭＩＣＲＯＬＩＴＨ
ＢｌａｃｋＣ−Ｔ（商品名）、オクチル酸ジルコニ
ウムを用いて、実施例１と同様な方法で、色材濃度３．
０重量％、炭化水素樹脂３．５重量％で、帯電制御剤で
あるオクチル酸ジルコニウムの量をそれぞれ０．０５重
量％、０．８重量％、２．０重量％とした３種類のイン
クＦ、インクＧ、インクＨを作製し、実施例１と同様な
方法で印字評価を行った。

【００６７】インクＦ、インクＧ、インクＨの物性値と
印字評価の結果を（表３）に示す。このように、インク
Ｆ、インクＧ、インクＨのいずれにおいても、実施例１
と同様に、３０μｍ以下のドットが十分な印字濃度で安
定に印字でき、またインク付着に関しても良好な結果が
得られた。

【００６８】

【表３】

【００６９】（比較例２）実施例４と同様な方法で、色
材濃度３．０重量％、炭化水素樹脂３．５重量％で、帯
電制御剤であるオクチル酸ジルコニウムの量を０．０１
重量％としたインクＩを作製し、実施例１と同様な方法
で印字評価を行った。

【００７０】インクＩの物性値と印字評価の結果を（表
３）に示す。このように、インクＩは、ゼータ電位が５
ｍＶと非常に低く、記録電極上へのインクの付着が生じ
ており、均一なドットを安定に印字することができなか
った。

【００７１】（比較例３）比較例２と同様な方法で、色
材濃度３．０重量％、炭化水素樹脂３．５重量％で、帯
電制御剤であるオクチル酸ジルコニウムの量を２．５重
量％としたインクＪを作製し、実施例１と同様な方法で
印字評価を行った。

【００７２】インクＪの物性値と印字評価の結果を（表
３）に示す。このように、インクＪでは平均直径２７μ
ｍドットを印字することができたが、十分な印字濃度が
得られなかった。これは、帯電制御剤を多量に加えたこ
とにより、体積抵抗率が６×１０⁸Ω・ｃｍと低い値と
なったことにより、インク滴中の色材比率が低くなった
ためであると推察される。

【００７３】実施例４、比較例２〜３の結果より、帯電
制御剤の配合量を０．０５〜２．０重量％としたインク
では、ゼータ電位は４０ｍＶ以上、体積抵抗率は１０⁹
Ω・ｃｍ以上となり、記録電極上へのインクの付着、堆
積が無く、また高い印字濃度を有する印字を実現するこ
とができる。

【００７４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、高濃度
で且つ微少なドットを安定的に形成することが可能にな
るという有効な効果が得られる。

【００７５】分散媒中のシリコンオイルの配合比を２０
〜８０重量％にすれば、色材の分散性および樹脂並びに
帯電制御剤の溶解性を保持でき、吐出インク滴をより小
さくできるという有効な効果が得られる。

【００７６】分散媒中の炭化水素溶剤を１５０〜３５０
℃の沸点を有するイソパラフィン系炭化水素とし、シリ
コンオイルを１〜２０ｃＳｔの粘度を有するジメチルポ
リシロキサンとすれば、インクの体積抵抗率を１０⁹Ω
・ｃｍ以上に保ち、インクの室温における蒸発速度を適
当な範囲とし、インクの安定性および安全性を高め、さ
らにインクの臭気を抑制できるという有効な効果が得ら
れる。

【００７７】帯電制御剤の濃度をインクの総量に対して
０．０５〜２．０重量％にすれば、インクの体積抵抗率
の減少を防止し、色材に高いゼータ電位を付与すること
が可能になるという有効な効果が得られる。

【００７８】帯電制御剤に金属石鹸を用いれば、色材に
正極性の高いゼータ電位を付与することが可能になると
いう有効な効果が得られる。

【００７９】表面張力を２２ｍＮ／ｍ以下にすれば、微
少なインク滴を吐出することが可能になるという有効な
効果が得られる。

【００８０】体積抵抗率を１０⁹Ω・ｃｍ以上にすれ
ば、十分な印字濃度が得られるレベルまでインク滴中の
色材比率を増大させることができるという有効な効果が
得られる。

【００８１】色材のゼータ電位を４０ｍＶ以上にすれ
ば、インク滴中の色材比率を増大させることができ、さ
らに、記録電極上への色材の付着を防止することができ
るという有効な効果が得られる。

【００８２】表面張力を２２ｍＮ／ｍ以下、体積抵抗率
を１０⁹Ω・ｃｍ以上、色材のゼータ電位を４０ｍＶ以
上にすれば、インク滴中の色材比率を高め、さらに記録
電極上への色材の付着を防止することができるという有
効な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】エクソン化学製のイソパラフィン系炭化水素で
あるアイソパーＧ（商品名）と信越シリコーン製のジメ
チルポリシロキサンであるＫＦ９６Ｌ−１（商品名）と
の混合物における両者の配合比と２５℃での表面張力の
実測値との関係を示すグラフ

【図２】本発明の実施例におけるインクの評価に用いら
れた静電インクジェットヘッドの構成を示す斜視図

【符号の説明】

１インクジェットヘッド１ａインク吐出口２記録電極３下板４上板５側板６対向電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の記録電極が配置されたインク吐出口
に導入され、前記記録電極と前記記録電極に対向配置さ
れた対向電極との間に印加された電圧による静電力で前
記インク吐出口より飛翔して前記記録電極と前記対向電
極の間に配置された記録媒体上に印字ドットを形成する
静電インクジェット用インクであって、少なくとも分散媒と前記分散媒に不溶な色材と樹脂と帯
電制御剤とで構成されるとともに、前記分散媒が炭化水
素溶剤とシリコンオイルとの混合物であることを特徴と
する静電インクジェット用インク。
【請求項２】前記分散媒中の前記シリコンオイルの配合
比は２０〜８０重量％であることを特徴とする請求項１
記載の静電インクジェット用インク。
【請求項３】前記分散媒中の前記炭化水素溶剤は１５０
〜３５０℃の沸点を有するイソパラフィン系炭化水素で
あり、前記シリコンオイルは１〜２０ｃＳｔの粘度を有
するジメチルポリシロキサンであることを特徴とする請
求項１または２記載の静電インクジェット用インク。
【請求項４】前記帯電制御剤の濃度はインクの総量に対
して０．０５〜２．０重量％であることを特徴とする請
求項１〜３の何れか一項に記載の静電インクジェット用
インク。
【請求項５】前記帯電制御剤は金属石鹸であることを特
徴とする請求項４記載の静電インクジェット用インク。
【請求項６】表面張力が２２ｍＮ／ｍ以下であることを
特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の静電イン
クジェット用インク。
【請求項７】体積抵抗率が１０⁹Ω・ｃｍ以上であるこ
とを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の静電
インクジェット用インク。
【請求項８】前記色材のゼータ電位が４０ｍＶ以上であ
ることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の
静電インクジェット用インク。
【請求項９】表面張力が２２ｍＮ／ｍ以下で、体積抵抗
率が１０⁹Ω・ｃｍ以上で、前記色材のゼータ電位が４
０ｍＶ以上であることを特徴とする請求項１〜５の何れ
か一項に記載の静電インクジェット用インク。