JP2002121447A - 水性インクジェットプリンター用インク組成物 - Google Patents
水性インクジェットプリンター用インク組成物Info
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Abstract
が良好な水性インクジェットプリンター用インク組成物
を提供すること。 【解決手段】 顔料、分散樹脂、有機溶剤、導電剤およ
び水を少なくとも含有してなり、分散樹脂にて顔料が分
散されたのち、該顔料に吸着した分散樹脂が水溶性架橋
剤にて架橋されてなる水性インクジェットプリンター用
インク組成物。
Description
トプリンター用インク組成物に関する。さらに詳しく
は、とくに圧電素子方式などによってインク滴を連続し
て吐出させ、帯電板間を通過する際にインク滴の荷電量
を変化させることにより、偏向量を変えて文字や図形を
印字させる、いわゆるコンティニュアス方式による水性
インクジェットプリンター用インク組成物に関する。
クジェットプリンター用インクとしては、メチルエチル
ケトンなどのケトン系溶剤を用いたものが主流であっ
た。しかしながら、溶剤特有の臭気などの環境対策、人
体への影響が問題化してきており、改善が望まれてい
た。たとえば特開平10−204346号公報には、低
臭、低毒性であるアルコール系溶剤、とくに炭素数1〜
4の低級アルコールを主溶剤とするインクを用いること
が記載されているが、依然として溶剤系のインクからは
脱しておらず、使用している溶剤の飛散や有害性および
臭気の問題は解決されないままであった。それゆえに、
安全性を重視し、かつ省資源化の方向でインクの水性化
が強く望まれてきている。
が添加された系では遊離イオンが増大し、顔料に吸着し
ている分散樹脂の電荷イオンを不安定にさせ、そのため
に凝集や増粘現象が発生してしまう。その結果、インク
として使用に耐え難く安定性が極めてわるいという現象
を引き起こしている。
には、水溶性のために付着された官能基および共有結合
で付着されたビニルポリマー鎖の両者を有する、変性さ
れた顔料粒子を含むインクジェット用インク組成物が記
載されており、連続インクジェット印刷に有用であるこ
とが説明されている。しかしながら、水系において導電
剤に対するインクの安定性が明確でなく、この問題が完
全に改善されたとは言い難い。よって水性インクの場
合、画期的な技術開発が待ち望まれているのである。
術に鑑みてなされたものであり、コンティニュアス方式
による溶剤系インクジェットプリンター用インクの前記
問題点が解決され、水性化した場合のインク安定性が格
段に向上され、かつ吐出性が良好な水性インクジェット
プリンター用インク組成物を提供することを目的とす
る。
脂、有機溶剤、導電剤および水を少なくとも含有してな
り、分散樹脂にて顔料が分散されたのち、該顔料に吸着
した分散樹脂が水溶性架橋剤にて架橋されてなる水性イ
ンクジェットプリンター用インク組成物に関する。
ンター用インク組成物(以下、単にインク組成物ともい
う)は、前記したように、顔料、分散樹脂、有機溶剤、
導電剤および水を少なくとも含有したものである。
なく、有機顔料および無機顔料を使用することができ
る。
不溶性モノアゾ顔料、不溶性ジスアゾ顔料、縮合アゾ顔
料、キレートアゾ顔料などのアゾ顔料;フタロシアニン
顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、アントラキノン顔
料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジ
ゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料など
の多環式顔料;塩基性染料型キレート、酸性染料型キレ
ートなどの染料キレート;ニトロ顔料;ニトロソ顔料な
どがあげられる。
酸化鉄、ベンガラ、酸化クロム、紺青、群青、モリブデ
ン赤、鉄黒、黄鉛、カーボンブラックなどがあげられ
る。
て用いることができる。
果が充分に発現されるようにするには、0.5重量%以
上、好ましくは2重量%以上であることが望ましく、ま
たインク組成物の粘度を吐出性能を良好に保持しうる適
性粘度にするには、25重量%以下、好ましくは10重
量%以下であることが望ましい。
散させて得られた顔料分散液として使用することが好ま
しい。
ばアルカリで中和して水可溶性となることを考慮する
と、その酸価が50〜300、好ましくは75〜250
であるアルカリ可溶性樹脂であることが望ましい。また
該分散樹脂としては、その酸価量をコントロールするた
めに、カルボキシル基、スルホン酸基などの親水性基を
分子中に有しているものが用いられる。
レン−アクリル酸共重合体、スチレン−メチルスチレン
−アクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸−(メ
タ)アクリル酸エステル(該エステルは、炭素数1〜4
程度の低級アルキルエステル。以下同様)共重合体、メ
タクリル酸−(メタ)アクリル酸エステル、アクリル酸
−(メタ)アクリル酸エステル、スチレン−メタクリル
酸共重合体、スチレン−メタクリル酸−(メタ)アクリ
ル酸エステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合
体、スチレン−メチルスチレン−マレイン酸共重合体、
スチレン−(メタ)アクリル酸エステル−マレイン酸共
重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル−マレ
イン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸エステ
ル−スチレンスルホン酸共重合体、スチレン−メタクリ
ルスルホン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸
エステル−アリルスルホン酸共重合体などのアクリル樹
脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂
や、これらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム
塩などがあげられ、これらは単独でまたは2種以上を混
合して用いることができる。
すると、顔料100重量部(以下、部という)に対して
10部以上、好ましくは15部以上であることが望まし
く、また100部以下、好ましくは80部以下であるこ
とが望ましい。
えばイオン交換水、蒸留水などの水とを混合攪拌したの
ち、たとえば、ロールミル、ボールミル、サンドミル、
ジェットミルなどの分散機にて顔料を分散させ、顔料が
適量の水中に安定化された顔料分散液を得ることができ
る。
が吸着しており、導電剤がその分散樹脂の働きを阻害
し、凝集の発生や増粘現象を引き起こすおそれをなくす
ために、該顔料に吸着した分散樹脂は水溶性架橋剤にて
架橋させる。
が、たとえばカルボキシル基を有するポリマーである点
から、カルボキシル基反応型の架橋剤が好ましく、たと
えばポリカルボジイミド系水溶性ポリマー、オキサゾリ
ン系水溶性ポリマー、ポリエチレンイミン系水溶性ポリ
マーなどがあげられる。
効果がよりよく発現し、インク組成物の安定性が充分に
確保できるという点から、水溶性架橋剤/分散樹脂(重
量比)が1/100以上、好ましくは2/100以上で
あることが望ましく、また過剰に架橋してしまうと、分
散樹脂中のカルボキシル基などの親水性基がかなり減少
し、逆にインク組成物の安定性がわるくなるという点か
ら、50/100以下、好ましくは40/100以下で
あることが望ましい。
温度および時間にはとくに限定がなく、たとえば分散樹
脂および水溶性架橋剤の種類などに応じて適宜調整すれ
ばよい。なお、カルボキシル基反応型の架橋剤の場合、
その進行はpHが中性域ないし酸性域が好ましく、かつ
架橋反応終了時の顔料分散液のpHが、6.0〜8.0
の範囲であることが望ましい。
中での反応を考慮し、また分散樹脂中のカルボキシル基
と等モルで反応するという点を考慮すると、20〜70
%程度であることが好ましい。
とされているが、本発明においては、顔料分散液を粉末
乾燥化させ、溶剤としてテトラヒドロフランを用いて樹
脂の溶出量を測定し、その数値からゲル分率を算出し
た。
粗大粒子を遠心処理して除去したり、フィルター処理を
施したり、不純物イオンを除去して品質をより一層向上
させたのち、有機溶剤および導電剤を添加し、混合およ
び撹拌してインク組成物を調製することができる。
ヘッド部分の目詰まり防止やインクの乾燥性を調整する
作用を有し、水溶性であることが好ましい。
ノール、エタノール、n−プロパノール、i−プロパノ
ール、n−ブタノール、i−ブタノール、t−ブタノー
ルなどの低級1価アルコール;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、ポリエ
チレングリコール、ポリプロピレングリコール、ブチレ
ングリコール、1,2,6−ヘキサントリオ−ル、チオ
グリコール、ヘキシレングリコール、グリセリン、トリ
メチロールエタン、トリメチロールプロパン、エチレン
グリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモ
ノブチルエーテルなどの多価アルコール類;2−ピロリ
ドン、N−メチル−2−ピロリドンなどがあげられ、こ
れらは単独でまたは2種以上を混合して用いることがで
きる。
組成物が高粘度となり、安定性や吐出性がわるくならな
いようにするには、0.5重量%以上、好ましくは1重
量%以上であることが望ましく、またインク組成物にて
プリントした際に紙への滲みが大きくならないようにす
るには、50重量%以下、好ましくは45重量%以下で
あることが望ましい。
調整するためのものであり、その代表例としては、たと
えばチオシアン酸カリウム、チオシアン酸ナトリウム、
チオシアン酸アンモニウム、硝酸リチウム、酢酸リチウ
ム、塩化リチウム、水溶性高分子などがあげられる。こ
れらのなかでは、インク滴の荷電量を制御しやすいとい
う点から、チオシアン酸カリウム、チオシアン酸ナトリ
ウム、チオシアン酸アンモニウム、硝酸リチウム、酢酸
リチウムおよび塩化リチウムから選ばれた少なくとも1
種が好ましい。
25℃での電導度が好ましくは1000μS/cm以上
となるようにするという点から、0.1重量%以上、好
ましくは0.2重量%以上であることが望ましく、また
過剰に添加した場合、インク組成物が不安定となり、凝
集や増粘の原因となるおそれがあるという点から、2重
量%以下、好ましくは1.8重量%以下であることが望
ましい。
物性を付与するために、たとえば界面活性剤、潤滑剤、
防カビ剤、消泡剤、防錆剤、防腐剤などの通常インク組
成物に用いられる添加剤を適宜配合することができる。
は、顔料が均一に分散されたものである。該分散された
顔料の平均粒子径は、インク組成物のすぐれた経時安定
性が発現されることを考慮すると、200nm以下、好
ましくは170nm以下であることが望ましく、また顔
料の一次粒子径として認識することができる最小単位で
あるという点から、5nm以上、好ましくは10nm以
上であることが望ましい。
ーへの適用において、帯電板間を通過する際に、インク
滴の荷電量が少ないと充分に文字や図形を印字させるこ
とができなくなるおそれがあるという点から、その25
℃での電導度が1000μS/cm以上、好ましくは1
200μS/cm以上であることが望ましい。またイン
ク組成物の25℃での粘度は、吐出性がわるくなり、イ
ンクジェットプリンターのヘッド部分の目詰まりが生じ
ないようにするには、20mPa・s以下、好ましくは
15mPa・s以下であることが望ましく、また粘度が
低すぎると顔料の沈降が発生するおそれがあるという点
から、2mPa・s以上、好ましくは2.5mPa・s
以上であることが望ましい。
ニュアス方式による溶剤系インクジェットプリンター用
インク組成物の問題点が解決され、経時安定性が格段に
向上され、かつ吐出性が良好な水性インクジェットプリ
ンター用インク組成物である。
ター用インク組成物を以下の実施例に基づいてさらに詳
細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定され
るものではない。
1時間攪拌して混合物を得た。
m径のガラスビーズを80%充填したサンドミルにて3
パス処理を行ない、顔料分散液を得た。
ミド樹脂(カルボジイミド当量:300)5部(分散樹
脂100部に対して)を添加し、90℃で5時間攪拌し
て顔料分散液中の顔料に吸着している分散樹脂を架橋さ
せた。ゲル分率は38%であり、架橋反応終了時の顔料
分散液のpHは7.2であった。
pH8.5に調整し、25000Gで5分間遠心処理し
て粗大粒子を除去した。ついで限外濾過法で遊離不純物
イオンを取り除き、固形分濃度が20重量%となるよう
に調整後、この黄色顔料分散液を用い、以下の成分にて
インク化を行なった。
拌を行ない、インク組成物を調製した。
5℃での粘度および分散された顔料の平均粒子径を測定
した。その結果を表1に示す。
定性および吐出性を以下の方法にしたがって調べた。そ
の結果を表1に示す。
ち、顔料の分離、水浮きおよび沈降の有無を確認した。
顔料の分離、水浮きおよび沈降が少しでも生じた状態を
異常と評価した。
場合を×とした。
Jet方式のコンティニュアス型プリンター(Domi
no社製)にて印字試験を行なった。300時間連続吐
出させるあいだに、ノズルの目詰まりやサテライト粒子
が少しでも発生した状態を異常と評価した。
場合を×とした。
条件で行ない、インク化の際にチオシアン酸カリウムを
加えなかったほかは、実施例1と同様にしてインク組成
物を調製した。
5℃での粘度および分散された顔料の平均粒子径を測定
した。その結果を表1に示す。
定性および吐出性を実施例1と同様にして調べた。その
結果を表1に示す。
1時間攪拌して混合物を得た。
m径のジルコニアビーズを80%充填したサンドミルに
て3パス処理を行ない、顔料分散液を得た。
ミド樹脂(カルボジイミド当量:300)5部(分散樹
脂100部に対して)を添加し、80℃で7時間攪拌し
て顔料分散液中の顔料に吸着している分散樹脂を架橋さ
せた。ゲル分率は32%であり、架橋反応終了時の顔料
分散液のpHは7.4であった。
0に調整し、25000Gで5分間遠心処理して粗大粒
子を除去した。ついで限外濾過法で遊離不純物イオンを
取り除き、固形分濃度が20重量%となるように調整
後、この赤色顔料分散液を用い、以下の成分にてインク
化を行なった。
拌を行ない、インク組成物を調製した。
5℃での粘度および分散された顔料の平均粒子径を測定
した。その結果を表1に示す。
定性および吐出性を実施例1と同様にして調べた。その
結果を表1に示す。
条件で行ない、インク化の際に硝酸リチウムを加えなか
ったほかは、実施例2と同様にしてインク組成物を調製
した。
5℃での粘度および分散された顔料の平均粒子径を測定
した。その結果を表1に示す。
定性および吐出性を実施例1と同様にして調べた。その
結果を表1に示す。
1時間攪拌して混合物を得た。
m径のガラスビーズを80%充填したサンドミルにて5
パス処理を行ない、顔料分散液を得た。
ン基含有樹脂(オキサゾリン当量:200)5部(分散
樹脂100部に対して)を添加し、90℃で3.5時間
攪拌して顔料分散液中の顔料に吸着している分散樹脂を
架橋させた。ゲル分率は48%であり、架橋反応終了時
の顔料分散液のpHは7.0であった。
pH9.0に調整し、25000Gで5分間遠心処理し
て粗大粒子を除去した。ついで限外濾過法で遊離不純物
イオンを取り除き、固形分濃度が20重量%となるよう
に調整後、この青色顔料分散液を用い、以下の成分にて
インク化を行なった。
拌を行ない、インク組成物を調製した。
5℃での粘度および分散された顔料の平均粒子径を測定
した。その結果を表1に示す。
定性および吐出性を実施例1と同様にして調べた。その
結果を表1に示す。
リン基含有樹脂を添加しなかったほかは、実施例3と同
様にしてインク組成物を調製した。
5℃での粘度および分散された顔料の平均粒子径を測定
した。その結果を表1に示す。
定性および吐出性を実施例1と同様にして調べた。その
結果を表1に示す。
1時間攪拌して混合物を得た。
m径のジルコニアビーズを80%充填したサンドミルに
て3パス処理を行ない、顔料分散液を得た。
ンイミン樹脂(アミン水素当量:650)5部(分散樹
脂100部に対して)を添加し、90℃で5時間攪拌し
て顔料分散液中の顔料に吸着している分散樹脂を架橋さ
せた。ゲル分率は63%であり、架橋反応終了時の顔料
分散液のpHは7.3であった。
pH9.0に調整し、25000Gで5分間遠心処理し
て粗大粒子を除去した。ついで限外濾過法で遊離不純物
イオンを取り除き、固形分濃度が20重量%となるよう
に調整後、この緑色顔料分散液を用い、以下の成分にて
インク化を行なった。
拌を行ない、インク組成物を調製した。
5℃での粘度および分散された顔料の平均粒子径を測定
した。その結果を表1に示す。
定性および吐出性を実施例1と同様にして調べた。その
結果を表1に示す。
レンイミン樹脂を添加しなかったほかは、実施例4と同
様にしてインク組成物を調製した。
5℃での粘度および分散された顔料の平均粒子径を測定
した。その結果を表1に示す。
定性および吐出性を実施例1と同様にして調べた。その
結果を表1に示す。
1時間攪拌して混合物を得た。
m径のガラスビーズを80%充填したサンドミルにて3
パス処理を行ない、顔料分散液を得た。
ンイミン樹脂(アミン水素当量:650)5部(分散樹
脂100部に対して)を添加し、90℃で5時間攪拌し
て顔料分散液中の顔料に吸着している分散樹脂を架橋さ
せた。ゲル分率は55%であり、架橋反応終了時の顔料
分散液のpHは7.4であった。
pH9.5に調整し、25000Gで5分間遠心処理し
て粗大粒子を除去した。ついで限外濾過法で遊離不純物
イオンを取り除き、固形分濃度が20重量%となるよう
に調整後、この黒色顔料分散液を用い、以下の成分にて
インク化を行なった。
拌を行ない、インク組成物を調製した。
5℃での粘度および分散された顔料の平均粒子径を測定
した。その結果を表1に示す。
定性および吐出性を実施例1と同様にして調べた。その
結果を表1に示す。
条件で行ない、インク化の際に塩化リチウムを加えなか
ったほかは、実施例5と同様にしてインク組成物を調製
した。
5℃での粘度および分散された顔料の平均粒子径を測定
した。その結果を表1に示す。
定性および吐出性を実施例1と同様にして調べた。その
結果を表1に示す。
本発明のインク組成物は、いずれも経時安定性および吐
出性にすぐれ、コンティニュアス方式によるインクジェ
ットプリンター用のインクとしてきわめて有用であるこ
とがわかる。
比較例1、2、5のインク組成物は、電導度が低く、ノ
ズルでの目詰まりやサテライト粒子が発生してしまい、
吐出性に劣る。一方、顔料に吸着した分散樹脂を水溶性
架橋剤にて架橋させなかった比較例3、4のインク組成
物は、電導度は実施例1〜5と同程度であるものの、経
時安定性に劣る。このように、比較例1〜5のインク組
成物は、いずれも経時安定性および吐出性に同時にすぐ
れたものではないことがわかる。
成物は、水系の組成物であるので、従来のコンティニュ
アス方式による溶剤系インクジェットプリンター用イン
ク組成物の欠点である溶剤の飛散や有害性および臭気の
問題が解決されただけでなく、経時安定性が格段に向上
され、しかも吐出性にもすぐれたインク組成物である。
Claims (6)
- 【請求項1】 顔料、分散樹脂、有機溶剤、導電剤およ
び水を少なくとも含有してなり、分散樹脂にて顔料が分
散されたのち、該顔料に吸着した分散樹脂が水溶性架橋
剤にて架橋されてなる水性インクジェットプリンター用
インク組成物。 - 【請求項2】 その25℃での電導度が1000μS/
cm以上であり、25℃での粘度が20mPa・s以下
である請求項1記載の水性インクジェットプリンター用
インク組成物。 - 【請求項3】 導電剤の含有量が0.1〜2重量%であ
る請求項1記載の水性インクジェットプリンター用イン
ク組成物。 - 【請求項4】 導電剤がチオシアン酸カリウム、チオシ
アン酸ナトリウム、チオシアン酸アンモニウム、硝酸リ
チウム、酢酸リチウムおよび塩化リチウムから選ばれた
少なくとも1種である請求項1記載の水性インクジェッ
トプリンター用インク組成物。 - 【請求項5】 分散樹脂が酸価50〜300のアルカリ
可溶性樹脂である請求項1記載の水性インクジェットプ
リンター用インク組成物。 - 【請求項6】 分散された顔料の平均粒子径が200n
m以下である請求項1記載の水性インクジェットプリン
ター用インク組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000319359A JP2002121447A (ja) | 2000-10-19 | 2000-10-19 | 水性インクジェットプリンター用インク組成物 |
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