JP2002363465A

JP2002363465A - インクジェット用非水系顔料インク

Info

Publication number: JP2002363465A
Application number: JP2001173372A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Suzuki; 裕之鈴木; Yusuke Nakajima; 祐介中島
Original assignee: Dynic Corp
Current assignee: Dynic Corp
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2002-12-18

Abstract

(57)【要約】【目的】高安定性・高安全性を有し、高濃度・高精細で
且つ耐水性に優れた画像を形成することができるインク
ジェット用非水系顔料インクを提供する。【構成】１０〜２２、より好ましくは１４〜１８の炭素
を含む分岐鎖エステルからなる分散媒と、顔料と、分散
剤とを主成分として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である。分岐鎖エステルを構
成するカルボン酸の炭素数をｍ、アルコールの炭素数を
ｎとしたときのｍ／ｎが０．６６以上１．５未満である
ことが特に好ましい。

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、インクを微
小液滴として飛翔させて記録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・低ランニングコストで高速フルカラー印
字が可能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
と親水性溶媒の混合溶媒中に染料を溶解または顔料を分
散したものが主流であった。特に近年では、印字物保存
性に必要な耐光性および耐水性に優れていることから、
顔料を色材とするインク（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】しかしながら、水系イ
ンクを用いた場合、インクが記録紙上に付着した際に記
録紙上で滲んでしまうため高精細な画像が得られなかっ
たり、記録紙がコックリング（波打ち現象）を起こして
しまうなどの問題がある。特にこれらの問題は普通紙に
印字する場合に顕著となり、水を分散媒とする水系イン
クを用いて普通紙に印字すると紙繊維が伸縮し、印字後
の変形や搬送中の印字部の擦れが生じ、致命的な印字不
良を起こす原因となっていた。このため、従来の水系イ
ンクは普通紙への印字には適さないものとされ、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
が必要とされていた。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のが実情である。

【０００５】また、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、水系イン
クは分散媒として主として水を用いるため、乾燥速度が
遅く、また印字画像の耐水性が劣るという問題点もあ
る。水系インクを用いて印字した後に乾燥装置によって
乾燥することによって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、印字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。したがって、普通紙に
対する印字適性に優れたインクジェット用インクの開発
が望まれている。

【０００６】また、前述のように印字物保存性に必要な
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、沸点１５０℃未満の
溶剤を主分散媒とした非水系インクも一部商品化されて
いる。これらの非水系インクは水系インクに比べると印
字後の乾燥性が良く、印字画像の耐水性にも優れ、コッ
クリング現象も起こらないことから、普通紙をメディア
とした場合の印字適性にも優れていると考えられるが、
主分散媒である低沸点溶剤がプリンタヘッドのノズル付
近で蒸発するために目詰まりを起こしやすい、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、臭気が強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、非水
系溶媒の構造や粘度などの物性値について鋭意研究した
結果、特定の構造を有するエステルがインクジェット用
インクの分散媒として好適な物性値を示すことを見出
し、この知見に基づい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
非水系顔料インクは、１０〜２２の炭素を含む分岐鎖エ
ステルからなる分散媒と、顔料と、分散剤とを主成分と
して含有することを特徴としている。

【００１０】好ましくは分岐鎖エステルの炭素数は１４
〜１８である。

【００１１】また、分岐鎖エステルに含まれる炭化水素
基の対称性が高いことが好ましく、分岐鎖エステルを構
成するカルボン酸の炭素数をｍ、アルコールの炭素数を
ｎとしたときのｍ／ｎが０．６６以上１．５未満である
ものを分散媒として用いることが好ましい。

【００１２】分散媒である分岐鎖エステルは好ましくは
１５０℃以上の沸点を有するものが用いられる。また、
その粘度は１３ｃｐｓ以下、特に１０ｃｐｓ以下である
ことが好ましい。

【００１３】さらに、分岐鎖エステルの表面張力は２０
〜４５ｄｙｎｅ／ｃｍ^２の範囲にあることが好ましく、
より好ましくは２５〜３５ｄｙｎｅ／ｃｍ^２の範囲であ
る。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。

【００１４】上記の各条件を備えた分岐鎖エステルは低
粘度且つ低蒸気圧を示し、着色剤の分散性にも優れてお
り、且つ、無臭である。したがって、このような分岐鎖
エステルをインクジェット用インクの分散媒として用い
た場合には、耐水性に優れた高精細な画像を得ることが
でき、ノズルの目詰まりもなく、低エネルギーでの吐出
が可能であり、臭気のない安全な印字環境を提供するこ
とができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明のインクジェット用非水系
顔料インクは、１０〜２２個、より好ましくは１４〜１
８個の炭素を含む分岐鎖エステルからなる分散媒を用い
ることを主たる特徴としている。

【００１６】エステルは、含まれる炭素数が増加するに
したがって、すなわち分子量が増加するにしたがって、
粘度が上昇する傾向がある。エステルの粘度が上昇する
と、これを分散媒として含むインクの粘度も上昇し、ヘ
ッドからの吐出性に悪影響を与える。このように粘度の
上昇したエステルを分散媒として使う場合であっても、
インク中の分散媒（エステル）の配合比率を高めればイ
ンク粘度の上昇を抑えることができるが、このようにす
るとインク濃度の低下によって印字濃度が低下し、鮮明
な画像を印字することが困難になる。このため、エステ
ルの粘度は１３ｃｐｓ以下、特に１０ｃｐｓ以下とする
ことが好ましい。

【００１７】また、液体状態のエステルは、含まれる炭
素数が多いほど、すなわち分子量が大きいほど、蒸気圧
が低くなり、凝固点が上昇する傾向がある。高い凝固点
を持つエステルを分散媒として用いると、インク全体の
凝固点も上昇するため、ヘッドからのインク吐出時に高
エネルギーを必要とし、吐出性能に悪影響を与える。一
方、エステルに含まれる炭素数が減少すると粘度や凝固
点は低くなるものの、溶剤としての性質が強くなり、こ
れがヘッドのノズル付近で蒸発するために目詰まりを起
こしやすく、また、臭気も強くなる等の悪影響を及ぼ
す。

【００１８】以上がエステルの一般的な性質であるが、
分岐鎖エステルの場合には、炭素数がある程度増加して
も低粘度を維持することができ、蒸気圧や凝固点は同一
炭素数の直鎖エステルと大差がなく、炭素数の減少によ
る溶剤的性質（特に臭気）の増大も抑制することができ
るという傾向を持っている。

【００１９】以上のように、インク分散媒としてエステ
ルを用いる場合、エステル構造中の炭素数がインクジェ
ット用インクの諸特性に大きな相関性を持ち、インクジ
ェット用インクの諸特性を最適化するためには、構造中
に１０〜２２個、より好ましくは１４〜１８個の炭素を
含む分岐鎖エステルを用いる必要がある。このことにつ
いては実施例と比較例を挙げてさらに詳しく後述する。

【００２０】本発明のインクジェット用非水系顔料イン
クは、１０〜２２、より好ましくは１４〜１８の炭素を
含む分岐鎖エステルを少なくとも一種類用いて分散媒と
するものであり、このような分岐鎖エステルを二種類以
上混合して用いてもよい。また、従来用いられている有
機溶媒と混合して用いてもよい。有機溶媒としては、ア
ルコール類、ケトン類、エーテル類、アミン類、アミド
類、炭化水素類およびこれらのハロゲン置換体などを用
いることができる。

【００２１】本発明によるインクジェット用非水系顔料
インクは、上記した分岐鎖エステルからなる分散媒のほ
か、顔料および分散剤を主成分として含有するが、顔料
および分散剤については本発明の主たる特徴を構成する
ものではなく、汎用の顔料および汎用の分散剤から適宜
選択して使用することができる。

【００２２】具体的には、顔料としては、カーボンブラ
ック、チタンブラック、酸化チタン、炭酸カルシウム、
炭酸亜鉛、酸化鉄、コバルトブルーなどの無機顔料、キ
ナクリドン系、フタロシアニン系、ベンズイミダゾロン
系、イソインドリノン系、アゾ系、キノフタロン系、ペ
リノン・ペリレン系、ニトロソ系、ニトロ系、アントラ
キノン系、ジオキサジン系、チオインジゴ系などの有機
顔料の中から選ばれる一種または複数種を任意混合して
用いることができる。

【００２３】分散剤は、本発明の非水系顔料インクにお
いて分散剤として用いる分岐鎖エステルに相溶して安定
に微粒子分散できるものであればよく、具体的には、水
酸基含有カルボン酸エステル、ポリカルボン酸塩、長鎖
ポリアミノアマイドとエステルの塩、高分子共重合体、
変性ポリウレタン、変性ポリアクリレート、ポリエーテ
ルエステル型アニオン系活性剤、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
チレンアルキルフェニルエーテル、アクリル系共重合
体、その他のカチオン・アニオン活性剤などの中から選
ばれる一種または複数種を任意混合して用いることがで
きる。

【００２４】また、本発明の非水系顔料インクには、シ
リカ、酸化チタン、炭酸カルシウムなどの無機粒子や、
分散媒に溶解し得る樹脂などを適宜加えてもよい。分散
媒に溶解し得る樹脂としては、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、ポリウレタン樹脂、炭化水素系樹脂など
の中から選ばれる一種または複数種を任意混合して用い
ることができる。

【００２５】なお、インク製造における顔料分散は、ボ
ールミル分散機、サンドミル分散機などの汎用の分散機
を使用して行うことができる。

【００２６】以下に本発明の実施例および比較例を挙げ
て詳細に説明する。表１に示す各種の分岐鎖エステルを
分散媒として用い、以下の配合で分散して各種のインク
サンプルを得た。分散媒７３．４重量％顔料１４．５重量％分散剤８．７重量％樹脂３．４重量％

【００２７】なお、これら実施例および比較例に用いた
顔料、分散剤および樹脂は下記の通りである。顔料三菱カーボンＭＡ−７（三菱化学社製）分散剤Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ１１６（ビックケミー社
製）樹脂アルコンＰ−１２５（荒川化学社製）

【００２８】

【表１】

【００２９】なお、表１の炭素数はｍ−ｎ（ｍは用いた
分岐鎖エステルを構成するカルボン酸の炭素数、ｎはア
ルコールの炭素数）として示すものである。また、用い
た分岐鎖エステルは各々表１に示す粘度（Ｂ型粘度計で
測定した）、表面張力および凝固点を有するものであっ
た。

【００３０】このようにして得られた各種のインクサン
プルについて、臭気、インク保存安定性およびインク吐
出安定性を評価し、その評価結果を併せて表１に示し
た。

【００３１】なお、臭気の評価は、実際にインクサンプ
ルの臭いを嗅いで、臭気が感じられなかったものを○、
臭気が酷かったものを×とした。臭気が酷かったものに
ついては、インクとしての実用性がないので、その時点
で評価を終了し、インク保存安定性およびインク吐出安
定性の評価は行わなかった。

【００３２】インク保存安定性の評価は、各インクサン
プルを瓶に詰めて０〜６０℃の１週間サイクル試験の
後、沈殿物の確認・粘度変化・粒径変化を測定したもの
で、沈殿物の発生が見られず粘度・粒径ともに変化がな
かったものを○、沈殿物の発生が見られたものを×とし
た。

【００３３】インク吐出安定性の評価は、ピエゾ式ヘッ
ドを有するインクジェットプリンタで印字を行い、画像
の印字状態を目視評価したもので、前記配合において画
像が正確に印字されたものを○、前記配合では画像に抜
けが生じることがあったが分散媒の配合比を高めて希釈
することにより正確な画像印字が可能になったものを
△、分散媒の配合比を高めて希釈しても画像に抜けが生
じたり正しい位置に印字されなかったものを×とした。
なお、希釈は前記初期配合のインク１に対して同量の分
散媒を加えることによって行い、このときの配合は以下
の通りである。これ以上希釈するとインク濃度の低下に
よって印字濃度が不十分となり、鮮明な画像印字ができ
なくなる。分散媒８６．７０重量％顔料７．２５重量％分散剤４．３５重量％樹脂１．７０重量％

【００３４】表１に示す評価結果より、インクサンプル
１〜４は臭気が酷くてインクとしての実用性がなく、イ
ンクサンプル８は臭気の点では問題ないが粘度および凝
固点が高い（１４．０ｃｐｓ，−２．０℃）ためにイン
ク吐出安定性が劣り、インクサンプル５〜７、特に５お
よび６が臭気、インク保存安定性およびインク吐出安定
性において高い評価を得た。以上より、分散媒としての
エステルは、その構造中に１０〜２２個、特に１４〜１
８個の炭素を有し、粘度が１３ｃｐｓ以下であり、表面
張力は２０〜４５ｄｙｎｅ／ｃｍ^２、特に２５〜３５ｄ
ｙｎｅ／ｃｍ^２の範囲内とすべきことが分かった。ま
た、分岐鎖エステルを構成するカルボン酸の炭素数を
ｍ、アルコールの炭素数をｎとしたときのｍ／ｎが０．
６６以上であり且つ１．５未満であることが好ましいこ
とが分かった。

【００３５】表１の結果よりインクサンプル５が本発明
の好適な実施例であることが分かったので、次に、この
インクサンプルで用いたと同一の分散媒を用いながら顔
料、分散剤、樹脂、無機粒子の種類や配合比を変えた各
種のインクサンプル５−１〜５−６（インクサンプル５
−１は表１のインクサンプル５と同一）を作成し、比較
例として市販の非水系顔料インクをインクサンプル６と
して、各インクサンプルの粘度（Ｂ型粘度計で測定し
た）、表面張力（表面張力計で測定した）および平均粒
子径（粒度分布計で測定した）を測定するとともに、イ
ンク保存安定性、目詰まりおよび画像品質を評価し、印
字濃度をマクベス濃度計で測定した。各インクサンプル
の配合および評価結果・測定結果は表２に示す通りであ
る。

【００３６】なお、インク保存安定性の評価は、表１に
おけると同様、各インクサンプルを瓶に詰めて０〜６０
℃の１週間サイクル試験の後、沈殿物の確認・粘度変化
・粒径変化を測定したもので、沈殿物の発生が見られず
粘度・粒径ともに変化がなかったものを○、沈殿物の発
生は見られなかったが粘度・粒径に変化があったものを
△、沈殿物の発生が見られたものを×とした。

【００３７】目詰まりの評価は、一定時間の印字後、ノ
ズルにキャップをしないで放置し、再度印字を行ったと
きの印字画像を目視評価したもので、印字画像に変化が
なかったものを○、印字画像に抜けや掠れが見られたも
のを×とした。

【００３８】画像品質は印字画像を目視評価したもの
で、滲みや色むらが見られずに鮮明な印字画像が得られ
たものを○、滲みや色むらが発生したものを×とした。

【００３９】

【表２】

【００４０】表２に示される評価結果・測定結果から明
らかなように、本発明の実施例となるインクサンプル５
−１〜５−６はいずれも粘度および表面張力が前記所定
範囲内にあり、インク保存安定性が良好で、目詰まりを
起こすことがなく、滲みや色むらのない鮮明な印字画像
が得られたが、市販の非水系顔料インクであるインクサ
ンプル６はインク保存性および画像品質の評価が劣るも
のであった。また、インクサンプル５−１〜５−６がい
ずれも優れた評価が得られたことから、前述の要件を満
たせば、顔料や分散剤の種類や配合比を変え、あるいは
樹脂や無機粒子をさらに配合してインクを作成しても、
インクとしての適性が維持されることが分かった。

【００４１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、その構造中に１０〜２２個、より好ましくは１４〜
１８個の炭素を含む分岐鎖エステルからなる分散媒を用
いることによって、従来のインクジェット用インクの欠
点を克服し、高安定性・高安全性を有し、高濃度・高精
細で且つ耐水性に優れた画像を形成することができるイ
ンクジェット用非水系顔料インクが提供される。

【手続補正書】

【提出日】平成１３年６月２１日（２００１．６．２
１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】分散剤は、本発明の非水系顔料インクにお
いて分散媒として用いる分岐鎖エステルに相溶して安定
に微粒子分散できるものであればよく、具体的には、水
酸基含有カルボン酸エステル、ポリカルボン酸塩、長鎖
ポリアミノアマイドとエステルの塩、高分子共重合体、
変性ポリウレタン、変性ポリアクリレート、ポリエーテ
ルエステル型アニオン系活性剤、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
チレンアルキルフェニルエーテル、アクリル系共重合
体、その他のカチオン・アニオン活性剤などの中から選
ばれる一種または複数種を任意混合して用いることがで
きる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】

【表１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2C056 EA04 EA13 FC01 FC02 2H086 BA01 BA54 BA55 4J039 BC20 BE01 BE22 CA07 EA38 EA42 EA46 GA24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１０〜２２の炭素を含む分岐鎖エステルか
らなる分散媒と、顔料と、分散剤とを主成分として含有
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。
【請求項２】分岐鎖エステルの炭素数が１４〜１８であ
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。
【請求項３】分岐鎖エステルを構成するカルボン酸の炭
素数をｍ、アルコールの炭素数をｎとしたときのｍ／ｎ
が０．６６以上１．５未満であることを特徴とする請求
項１または２のインクジェット用非水系顔料インク。