JP2002302629A - インクジェット用非水系顔料インク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】メディアを問わずに、インクジェット印刷の高
速化および高画質化に十分に対応することが可能なイン
クを提供する。 【構成】顔料と、この顔料に対して易分散性であって１
５０℃以上の沸点を有する高沸点溶剤と、この高沸点溶
剤に溶解し得る樹脂とを含有することを特徴とするイン
クジェット用非水系顔料インク。好ましくは高沸点溶剤
は２００℃以上の沸点を有し、その表面張力は２０〜４
５ｄｙｎｅ／ｃｍ^２の範囲である。高沸点溶剤に溶解し
得る樹脂には、ニトロセルロース、ポリエステル系樹
脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアセタール
樹脂、塩素化ポリオレフィン樹脂、塩酢酸ビニル、酢酸
ビニル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリカーボネート樹脂
およびポリウレタン樹脂よりなる群から選ばれる一種類
以上の樹脂が好適に用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェット用非
水系顔料インクに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録方式は、インクの微
小液滴を飛翔させて紙などのメディアに付着させること
で文字・画像などの記録を行うものであるが、無版印刷
／非接触印刷であることからカラー化が容易であり、低
騒音である等の長所があるため、特にカラー画像の出力
装置として種々の用途に急速に普及している。

【０００３】このようなインクジェット記録方式に使用
されるインクは、従来、水系インクすなわち水ないし水
と親水性溶剤の混合溶媒中に染料を溶解したものが主流
であった。さらに近年では、高画質印刷に必要な耐光性
および耐水性に優れていることから、水ないし水と親水
性溶剤の混合分散媒中に色材である顔料を分散させたイ
ンク（水系顔料インク）が増加傾向にある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】インクジェットヘッド
の高性能化および高速化に伴って、インクジェット用イ
ンクには高度の速乾性が求められるようになってきてい
るが、従来の水系インクは乾燥速度が遅く、この要請を
十分に満足させることができない。水系インクを用いて
印刷した後に乾燥装置によって乾燥させることでインク
ジェットシステムの高速化を図ろうとする提案もなされ
ているが、コスト増を招くだけでなく、印刷直後の色材
が移動し得る状況下での強制乾燥は画像の乱れを生じる
ため、根本的な高速化対応策にはなり得ないものであっ
た。

【０００５】また、従来のインクで高画質印刷を行うた
めには、表面にインク受像層が形成された特別のメディ
アを用いることが要求されており、普通紙はメディアと
して不適とされていた。これは、水系インクでは紙繊維
が最も嫌う水を溶媒としているため、これを普通紙に印
刷すると紙繊維が伸縮し、印刷後の変形や搬送中の印刷
部の擦れが生じ、致命的な印刷不良を起こすためであ
る。水系インクの使用を前提とした普通紙対応策につい
ても製紙技術および画像処理技術の両面で種々研究開発
が行われているが、いまだに満足できる解決策が見出さ
れていない。したがって、メディアを選ばず、普通紙に
も高画質印刷が可能なインクジェット用インクの開発が
切望されている。

【０００６】また、前述のように高画質印刷に必要な耐
光性および耐水性に優れていることから、近年では色材
として顔料を用いた顔料インクが主流になりつつある
が、顔料インクは、色材として染料を用いた染料インク
と比較すると色材（顔料）が脱落しやすいという欠点を
持っている。これは、染料インクでは色材自体がアニオ
ン性を示す直接染料または酸性染料であることを利用し
て、メディア上に設けられるインク受像層にカチオン成
分を導入することでアニオン／カチオン固着（染着）に
より十分な固着性を発揮するが、顔料インクではこれに
相当するレベルの固着技術が確立されておらず、顔料固
着性が著しく劣るためである。したがって、色材として
顔料を用いながらも顔料固着性を改善したインクジェッ
ト用インクの開発が望まれている。

【０００７】水系インクに対して、インク用溶媒として
水を使用しない、いわゆる油性インクと称するインクも
一部商品化されている。油性インクは水系インクに比べ
ると乾燥性が良く、普通紙をメディアとした場合の印刷
適性にも優れていると考えられるが、印字濃度が十分に
出ない、保存安定性が悪い、画像滲みが出やすい等の問
題点が多く、また、顔料固着性の問題も未解決であるた
め、前述の今日的要求を満たしたインクジェット用イン
クとは言い難いものであった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上述の従来
技術の問題点の改善方法について鋭意検討を重ねた結
果、非水系インクを前提としてインク溶媒として高沸点
溶媒を使用し、これに溶解可能な樹脂をインク中の必須
成分とすることによってこれら問題点をすべて解決し得
ることを見出して、本発明を完成するに至ったものであ
る。

【０００９】すなわち、本発明によるインクジェット用
インクは、顔料と、この顔料に対して易分散性であって
１５０℃以上の沸点を有する高沸点溶剤と、この高沸点
溶剤に溶解し得る樹脂とを含有することを特徴としてい
る。

【００１０】インク溶媒として揮発性の高い低沸点溶剤
を用いると、印字開始前に低沸点溶剤が揮発してインク
を増粘させ、ヘッド先端部（オリフィス）に詰まって吐
出できなくなる恐れがある。これを防止するため、本発
明では、沸点が１５０℃以上、好ましくは２００℃以上
である高沸点溶剤をインク溶媒として用いる。

【００１１】また、高沸点溶剤の表面張力は２０〜４５
ｄｙｎｅ／ｃｍ^２の範囲にあることが好ましい。表面張
力が２０ｄｙｎｅ／ｃｍ^２に満たないものはプリンタヘ
ッドからの安定吐出のためのメニスカス制御に対応でき
ず、４５ｄｙｎｅ／ｃｍ^２を越えるとメディアへの浸透
が遅く、非水系インクとしたことのメリットを十分に発
揮することができない。

【００１２】高沸点溶剤に溶解し得る樹脂としては、好
ましくは、ニトロセルロース、ポリエステル系樹脂、ポ
リビニルブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、
塩素化ポリオレフィン樹脂、塩酢酸ビニル、酢酸ビニル
系樹脂、アルキッド樹脂、ポリカーボネート樹脂および
ポリウレタン樹脂よりなる群から選ばれる一種類以上の
樹脂が用いられる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明のインクジェット用インク
は、顔料と、この顔料に対して易分散性であって１５０
℃以上の沸点を有する高沸点溶剤と、この高沸点溶剤に
溶解し得る樹脂とを含有することを特徴とするものであ
る。

【００１４】顔料は本発明インクの必須成分ではあるが
本発明の主たる特徴を構成するものではなく、汎用の顔
料から適宜選択して使用することができる。たとえば、
黒色インク用の顔料としては、ファーネスブラック、ラ
ンプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラッ
ク等のカーボンブラック類、銅、鉄、酸化チタン等の金
属類または金属酸化物、オルトニトロアニリンブラック
等の有機顔料を単独または任意混合して使用することが
できる。

【００１５】また、カラーインク用顔料としては、トル
イジンレッド、パーマネントカーミンＦＢ、ジスアゾオ
レンジＰＭＰ、レーキレッドＣ、ブリリアントカーミン
６Ｂ、キナクリドンレッド、ジオキサンバイオレット、
オルトニトロアニリンオレンジ、ジニトロアニリンオレ
ンジ、バルカンオレンジ、トルイジンレッド、塩素化パ
ラレッド、ブリリアントファーストスカーレット、ナフ
トールレッド２３、ビラゾロンレッド、バリウムレッド
２Ｂ、カルシウムレッド２Ｂ、ストロンチウムレッド２
Ｂ、マンガンレッド２Ｂ、バリウムリソームレッド、ピ
グメントスカーレッド３Ｂレーキ、レーキボルドー１０
Ｂ、アンソシン３Ｂレーキ、アンソシン５Ｂレーキ、ロ
ーダミン６Ｇレーキ、エオシンレーキ、べんがら、ファ
フトールレッドＦＧＲ、ローダミンＢレーキ、メチルバ
イオレッドレーキ、ジオキサジンバイオレッド、ナフト
ールカーミンＦＢ、ナフトールレッドＭ、ファストイエ
ローＡＡＡ、ファストイエロー１０Ｇ、ジスアゾイエロ
ーＡＡＭＸ、ジスアゾイエローＡＡＯＴ、ジスアゾイエ
ローＡＡＯＡ、ジスアゾイエローＨＲ、イソインドリン
イエロー、ファストイエローＧ、ジスアゾイエローＡＡ
Ａ、フタロシアニンブルー、ピクトリアピュアブルー、
ベーシックブルー５Ｂレーキ、ベーシックブルー６Ｇレ
ーキ、ファストスカイブルー、アルカリブルーＲトナ
ー、ピーコックブルーレーキ、紺青、群青、レフレック
スブルー２Ｇ、レフレックスブルーＲ、アルカリブルー
Ｇトナー、ブリリアントグリーンレーキ、ダイアモンド
グリーンチオフラビンレーキ、フタロシアニングリーン
Ｇ、グリーンゴールド、フタロシアニングリーンＹ、酸
化鉄粉、さびこ、亜鉛華、酸化チタン、炭酸カルシウ
ム、クレー、硫酸バリウム、アルミナホワイト、アルミ
ニウム粉、ブロンズ粉、昼光蛍光顔料、パール顔料等を
単独または任意混合して用いることができる。

【００１６】本発明インクにはさらに必要に応じて分散
剤を配合することができる。本発明で使用可能な分散剤
は、前記高沸点溶剤に顔料とともに相溶し、または顔料
を安定的に微粒子分散できる性質を有するものであり、
この条件を満たす限りにおいて、汎用のノニオン活性
剤、カチオン活性剤、アニオン活性剤の中から適宜選択
して用いることができる。たとえばノニオン活性剤とし
ては、ソルビタン脂肪酸エステル（ソルビタンモノオレ
エート、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンセスキ
オレエート、ソルビタントリオレエート等）、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
レンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレン
ソルビタンモノオレエート等）、ポリエチレングリコー
ル脂肪酸エステル（ポリオキシエチレンモノステアレー
ト、ポリエチレングリコールジイソステアレート等）、
ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル（ポリオ
キシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチ
レンオクチルフェニルエーテル等）等を使用することが
できる。カチオン活性剤としては、オクタドデシルアミ
ン酢酸塩、アルキル（硬化牛脂）トリメチルアンモニウ
ムクロライド、ポリオキシエチレンオクタデシルアミン
等が使用可能である。アニオン活性剤としては、ドデシ
ルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキル（牛脂）メ
チルラウリン酸ナトリウム、オレイルメチルラウリン酸
ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、高
分子型陰イオン（ポリカルボン酸型）等が使用可能であ
る。

【００１７】本発明の主たる特徴は、水を溶媒としない
非水系インクを前提として、樹脂を高沸点溶剤に溶解さ
せて用いることにある。本発明のインクジェット用イン
クにおいて高沸点溶剤は顔料分散媒であると同時に樹脂
溶解溶媒としての役割を担っており、一方、樹脂は顔料
に対するバインダーとしての基本性能が求められるだけ
でなく、メディア表面または表層部における成膜性に優
れていることが要求される。

【００１８】すなわち、インクジェット記録方式は、プ
リンタヘッドから吐出されたインクがメディアに着弾し
て画像形成されるが、メディアに着弾後、インク中の樹
脂成分が高沸点溶媒とともにメディア内部にすぐに浸透
してしまっては顔料固着力は生じない。本発明のインク
を用いた画像形成プロセスは、インク着弾後、高沸点溶
媒は選択的にメディア内部に速やかに浸透拡散するが、
樹脂成分の相当量はメディアの表面ないし表層部に止ま
り、この位置で速やかに乾燥・成膜することによって、
顔料がメディアに固着して顔料固着力を生じさせる。

【００１９】したがって、本発明では、上記画像形成プ
ロセスが実現されるように、高沸点溶剤との関連におい
て最適な樹脂を組み合わせて使用する。後述の実施例に
おける樹脂と高沸点溶剤との組み合わせは例示であり、
他の組み合わせの余地があることは言うまでもない。

【００２０】なお、成膜性に優れた樹脂を用いること
は、プリンタのヘッド目詰まりに対してはマイナス要因
となるが、本発明では樹脂を高沸点溶剤に溶解させてい
るため、プリンタヘッドからの吐出直前までは液状を保
持して流動性が良好であるために目詰まりを生じさせ
ず、吐出着弾直後に高沸点溶剤が選択的にメディア内部
に浸透することによって樹脂成分の濃度が高まり、この
樹脂成分の成膜性能の発現によって所望の目的を達成す
ることができる。

【００２１】また、望ましい顔料固着力を実現するため
には後述のように顔料に対して一定量以上の樹脂を含有
することが要求されるが、インクジェット吐出に要求さ
れる低粘度（ＭＡＸ１５ｍｐｓ、望ましくは８〜１３ｍ
ｐｓ）・画像濃度等の制約条件を考慮すると、高沸点溶
剤に溶解した樹脂液が低粘度且つ高濃度であることが望
ましい組み合わせである。たとえば、１５％樹脂溶解液
粘度が２０ｍｐｓ以下、望ましくは１０〜１５ｍｐｓ程
度になるように樹脂と高沸点溶剤の組み合わせを選定す
る。

【００２２】たとえば、樹脂としてニトロセルロースを
用いた場合、高沸点溶剤としては、ジエチルカルビトー
ル、ブチルカルビトール等のエーテル系溶剤、あるいは
炭酸プロピレン等のエステル系溶剤を好適に用いること
ができる。

【００２３】樹脂としてポリエステルを選定した場合
は、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコール等のケト
ン系溶剤を用いることが好ましい。

【００２４】樹脂として塩素化ポリオレフィンを選定し
た場合は、酢酸２−エチルヘキシル、２エチルヘキソ酸
２エチルヘキシル、酢酸カルビトールエステル等のエス
テル系溶剤に溶解させて用いることが好ましい。

【００２５】なお、顔料固着力はＢ／Ｐ比（樹脂／顔料
比）で決まる。望ましい顔料固着力を実現するために
は、Ｃ／Ｍ／Ｙ／Ｋ各インクに相当する各色材（顔料）
によって若干異なるが、総じて０．４以上、好ましくは
１．０以上のＢ／Ｐ比を有することが必要である。

【００２６】なお、インク製造における顔料分散は、汎
用の分散機（ボールミル分散機、サンドミル分散機等）
を使用して行うことができる。

【００２７】また、インク化プロセスは本発明の主題と
は直接関連しないが、樹脂をインクに導入する方法とし
て、高沸点溶剤にあらかじめ樹脂を溶解させた樹脂液に
顔料および分散剤を添加して分散させる方法（ダイレク
ト法）、最初に高濃度顔料分散液を調製しておき、これ
に別途調製した樹脂溶解液を添加してインクを作成する
方法（ミルベース法）等の任意の方法を採用することが
できる。２成分混合高沸点溶剤を選択した場合は、樹脂
に対する溶解力の強い方の溶剤で樹脂液を調製し、他方
の溶剤で調製したミルベースに添加する方法も有効であ
る。

【００２８】以下本発明の実施例を挙げて詳細に説明す
る。以下の実施例で用いた顔料および分散剤は下記の通
りである。

【００２９】 Ｋ：ブラック：MA-100（三菱化学工業株式会社製） Ｃ：ブルー：PV Fast Blue 2GLSP（クラリアント株式会
社製） Ｙ：イエロー：Graphtol Yellow H2R VP2284（クラリア
ント株式会社製） Ｍ：マゼンタ：PV Fast Red E5B（クラリアント株式会
社製） 分散剤：ホモゲノールL-95（花王石鹸株式会社製）

【００３０】以下の表１ないし表５に示す構成成分およ
び配合比により実施例１ないし実施例５のインクを製造
した。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】

【表３】

【００３４】

【表４】

【００３５】

【表５】

【００３６】比較のため、インクジェット用油性インク
として市販されているものを比較例１、実施例１の構成
成分から樹脂を除いてインク化したものを比較例２とし
た。

【００３７】これら実施例１〜５および比較例１〜２の
インクジェット用インクをピエゾ振動子によってインク
を吐出させるオンデマンド型インクジェットプリンタに
実装し、単色および重ね打ちの各画像評価パターンを作
成して、普通紙・マットコート紙・光沢紙の各メディア
に印刷した。このときのインク固着性、インク乾燥性お
よびインク滲みを評価した結果を以下の表６ないし表８
に示す。

【００３８】

【表６】

【００３９】

【表７】

【００４０】

【表８】

【００４１】インク固着性については、表６より、いず
れのメディアを対象とした場合にも本発明実施例のイン
クが比較例のインクよりも顕著に優れたインク固着性を
示すことが実証された。特に光沢紙については、比較例
のインクでは印刷後１５分経過しても顔料が簡単に脱落
してしまったが、本発明実施例のインクを用いた場合に
はほぼ満足すべき結果が得られ、本発明によればメディ
アを問わずに優れたインク固着性を示すことが実証され
た。なお、表６には一種類の光沢紙をメディアに用いた
場合のインク固着性が示されているが、他の数種類の光
沢紙をメディアとして同様の試験を行った場合もほぼ同
様の評価が得られた。

【００４２】インク乾燥性はインクジェットの高速化に
対応するための重要な要素であり、画像形成プロセスと
して前述したように、インクがメディアに着弾後メディ
ア内部に速やかに浸透拡散する溶媒の選択が重要とな
る。比較例１は油性インクであってインク乾燥性が良い
はずであるが、インク溶媒の選択が必ずしも適当でない
ため、表７から明らかなように、特に重ね打ち（Ｃ／
Ｍ，Ｍ／Ｙ，Ｙ／Ｍ，Ｙ／Ｍ／Ｃ）したときのインク乾
燥性が本発明実施例のインクよりも劣っている。このこ
とから、比較例１の油性インクは単色印刷では良好なイ
ンク乾燥性を発揮することができるが、フルカラーを前
提としたインクジェット高速化に対応することが困難な
ものであるのに対して、本発明のインクによればこれに
十分対応することができることが実証された。

【００４３】インク滲みはインクジェット印刷の高画質
化に対応するための重要な要素であり、インクがメディ
アに着弾した後のインク滲み発生がほとんどないことが
必要とされる。表８から明らかなように、本発明実施例
のインクはいずれのメディアに対しても、また単色印刷
・多色印刷のいずれの印刷パターンにおいても、ほぼ満
足できる評価が得られたのに対し、比較例１および比較
例２のインクでは特に普通紙メディアの場合や多色印刷
パターンの場合にインク滲みが発生した。このことか
ら、適正な組み合わせの樹脂および高沸点溶剤を選定し
てインクに含有させた本発明によってインク滲みを抑制
することができ、特に普通紙メディアに対するカラー印
刷適性が向上することが実証された。

【００４４】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、非水系インクを前提としてインク溶媒として高沸点
溶媒を使用し、これに溶解可能な樹脂をインク中の必須
成分とすることによって、メディアを問わずに、インク
ジェット印刷の高速化および高画質化に十分に対応する
ことが可能なインクが提供される。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年４月２３日（２００１．４．２
３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３８】

【表６】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３９】

【表７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武田 喜勝 埼玉県深谷市内ヶ島500 ダイニック株式 会社埼玉工場内 (72)発明者 中島 祐介 埼玉県深谷市内ヶ島500 ダイニック株式 会社埼玉工場内 Ｆターム(参考） 2C056 EA05 FC01 FC02 2H086 BA54 BA59 BA60 4J039 AB02 AD01 AD07 AD08 AE04 AE06 AF02 BC15 BC16 BC20 BE01 BE12 BE28 CA07 EA10 EA38 EA43 GA24

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】顔料と、この顔料に対して易分散性であっ
   て１５０℃以上の沸点を有する高沸点溶剤と、この高沸
   点溶剤に溶解し得る樹脂とを含有することを特徴とする
   インクジェット用非水系顔料インク。
2. 【請求項２】高沸点溶剤が２００℃以上の沸点を有する
   ことを特徴とする請求項１のインクジェット用非水系顔
   料インク。
3. 【請求項３】高沸点溶剤の表面張力が２０〜４５ｄｙｎ
   ｅ／ｃｍ^２の範囲にあることを特徴とする請求項１のイ
   ンクジェット用非水系顔料インク。
4. 【請求項４】高沸点溶剤に溶解し得る樹脂が、ニトロセ
   ルロース、ポリエステル系樹脂、ポリビニルブチラール
   樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、塩素化ポリオレフィ
   ン樹脂、塩酢酸ビニル、酢酸ビニル系樹脂、アルキッド
   樹脂、ポリカーボネート樹脂およびポリウレタン樹脂よ
   りなる群から選ばれる一種類以上の樹脂であることを特
   徴とする請求項１記載のインクジェット用非水系顔料イ
   ンク。