JP2003105242A

JP2003105242A - 水性補充液および水性蛍光インク

Info

Publication number: JP2003105242A
Application number: JP2001299743A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Furuya; 隆博古谷; Nagayuki Takao; 長幸鷹尾
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、有害性、危険性が少なく、
かつ、ヘッド目詰まり等を引き起こさない印字安定性に
優れた安全な水性補充液、水性蛍光インクの提供にあ
る。【解決手段】水性補充液として、水と、炭素数１以上
３以下の飽和一価アルコールまたは変性アルコールから
選ばれた少なくとも１種のアルコールを１重量％以上６
０重量％未満含有させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、安全性に優れた、
地球環境にやさしい水性蛍光インクおよびそれに用いら
れる水性補充液に関する。さらに詳しくはバーコードを
印字しコード管理による物品を分配するシステムに用い
る、荷電制御方式の連続式インクジェットプリンタ用水
性補充液に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、蛍光材料の性質を利用したセキュ
リティー、ファクトリーオートメーション、物質の管理
に使用される各種カード等様々なものの開発が盛んに行
われている。特に蛍光材料を用いたインクでバーコード
を連続的に印刷し、コ―ド管理による区分けにより物品
を分配するシステムを郵便物などに利用した例もみられ
る。また、商品管理等にも用いられている。

【０００３】これらは、一般的に荷電制御方式の連続式
インクジェットプリンターを用い、被写体に連続的に印
刷される。インクジェット方式は、ノズルよりインクを
噴射し、被写体に付着される方式であるため、該ノズル
と被写体が触れることなく、曲面や凹凸のある表面に対
しても、良好な印刷が可能であり、各種情報のマーキン
グ方法として優れている。この方式は、噴射したインク
粒子を文字信号に応じて電気的に帯電させ、偏向電極に
より、帯電量に応じてインク滴の飛跡を偏向させて文字
やバーコードなどを形成させるため、高速連続印刷に優
れ、大量の被写体に個別の可変情報を印刷するのに、特
に優れている。

【０００４】この方式では、インクは被写体が搬送され
てきた時のみに偏向させられ被写体に印字され、被写体
が搬送されていない時には、偏向せずに回収ノズルを通
してインクタンクに回収されるシステムになっている。
すなわち、インクは常時循環されている。このようなシ
ステムでは、インクを循環するとインク溶剤が蒸発し、
粘度が上昇するので、インク粘度を一定に保つため、主
成分がインク溶剤からなる補充液が自動的に補充される
ようになっている。つまり、インクと補充液を併用する
システムになっている。

【０００５】また、このようなシステムのインクには、
従来から発光中心としての希土類元素に低分子配位子を
配位させた蛍光錯体を用いた不可視蛍光インクが提案さ
れている。例えば、特開平8−253715、特公表9−18883
5、特開平10−17571、特開平11−279474、特表平11−51
0213などに示されている。これらは主溶媒にメチルエチ
ルケトンやエタノールのような引火点の低い有機溶剤を
使用しているため、大気汚染等の公害、有機溶剤中毒等
の労働安全衛生、さらに引火爆発の危険といった問題を
抱えている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は有害
性、危険性が少なく、かつ、ヘッド目詰まり等を引き起
こさない印字安定性に優れた安全な水性補充液、水性蛍
光インクを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、鋭意検討した結果、水と少なくとも炭素数1
以上3以下の飽和一価アルコールまたは変性アルコール
を１重量％以上６０重量％未満含む水性補充液を使用す
ると、安全性が高く、危険性が少ないことを見出した。

【０００８】本発明の水性補充液は、水と、炭素数１以
上３以下の飽和一価アルコールまたは変性アルコールか
ら選ばれる少なくとも１種のアルコールを１重量％以上
６０重量％未満含むことを特徴とする（請求項１）。ア
ルコールの含有量の含有量は１重量％以上６０重量％未
満が好ましく、１０重量％以上６０重量％未満がより好
ましい。２０重量％以上６０重量％未満がさらに好まし
く、３０重量％以上６０重量％未満が最も好ましい。こ
の範囲が好ましいのは、アルコールの含有量が１重量％
未満ではインク中の色素溶解性が低下すると共に、イン
ク乾燥性が遅くなる場合があるためであり、６０重量％
以上では引火点が低くなり危険性が増すためである。

【０００９】本発明の水性補充液は引火点が２０℃以上
であることが好ましく（請求項２）、２３℃以上である
ことがより好ましい。引火点が２０℃未満では引火性が
高くなり危険性が増すためである。

【００１０】また、粘度は５ｍＰａ・ｓ以下であること
が好ましく、４ｍＰａ・ｓ以下であることがより好まし
い。５ｍＰａ・ｓを越えると水性蛍光インクと併用した
場合、インクの粘度が高くなりヘッド目詰まり等を引き
起こす恐れがあるためである。なお、粘度は、Ｅ型粘度
計（KYOEA SANGYO Co.LTD製、型式RE100）を用いて２５
℃で測定した値である。

【００１１】また、表面張力は１５×１０^-3Ｎ／ｍ以上
４０×１０^-3Ｎ／ｍ以下であることが好ましい。この範
囲が好ましいのは、表面張力がこの範囲を外れると、水
性インクと併用した場合、印字物の紙およびフィルムへ
の濡れ性が不十分で印字物がにじんだりする恐れがある
ためである。なお、表面張力は、KYOWA SIENTIFIC Co.L
TD製ESB-Vを用いて、デニュイ法により２５℃で測定し
た値である。本発明の水性補充液に、必要に応じて種々
の添加剤を加えてもよい。また、本発明の水性補充液は
ヘッド、ノズル、配管等の洗浄液として用いても構わな
い。

【００１２】次に、本発明の水性補充液と併用するイン
クを下記に説明する。インクは蛍光色素を含む水性蛍光
インクが好ましく、蛍光色素としては希土類元素と配位
子からなる色素が好ましい。蛍光色素の発光中心である
希土類元素は、ユーロピウム、ジスプロシウム、テルビ
ウム、ネオジウム、プセオジウム、サマリウム、ガドリ
ウム、ホルミウム、エルビウムまたはツリウムの少なく
とも一種からなることが好ましい。これらの元素は、本
発明のインクにおいて、蛍光錯体を安定に形成する事が
でき、また十分な発光強度を得る事ができる。また、セ
キュリティーやＦＡ、各種カード、バーコードシステム
等への本発明のインクの応用を考えた場合、上記希土類
の中でユーロピウムが最も好ましい。ユウロピウムを発
光中心とした場合、発光は６１５±２０ｎｍの赤色であ
る。よって、印刷されたマ―クは紫外線による励起によ
って上記長波長側の可視光を発光するため、下地の色に
影響されることが少なく、シリコンフォトダイオ―ドな
どにより高感度で検出できる。青色または緑色の発光の
色素を用いた場合は検出性に劣りやすい場合がある。蛍
光増白剤を含浸させた白紙上に、青色に発光するマ―ク
を形成すると、下地も発光するため、発光の光量差が実
質的に小さくなり、検出できない場合がある。また、発
光する可視光の検出に際し、光電変換素子として一般的
に安価で入手が容易であるシリコンフオトダイオ―ドを
用いると、可視光の受光感度が長波長側より短波長側で
低くなり、青色または緑色の比較的短波長の可視光は、
６００ｎｍ付近の長波長側の可視光に比べて、半分以下
の感度となり、十分な検出感度が得られにくいことがあ
る。

【００１３】また、蛍光色素の配位子としては、テノイ
ルトリフルオロアセトン、ナフトイルトリフルオロアセ
トン、ベンゾイルトリフルオロアセトン、メチルベンゾ
イルトリフルオロアセトン、フロイルトリフルオロアセ
トン、ピバロイルトリフルオロアセトン、ヘキサフルオ
ロアセチルアセトン、トリフルオロアセチルアセトン、
フルオロアセチルアセトン、ヘプタフルオロブタノイル
ピバロイルメタン、8-ヒドロキノリン、8-メルカプトキ
ノリン、リン酸トリ-n-ブチル、トリ-n-ブチルホスフィ
ンオキシド、トリ-n-オクチルホスフィンオキシド、ジ-
n-ブチルスルホオキシド、ピリジン、α-ピコリン、β-
ピコリン、γ-ピコリン、ピペリジン、キノリンなどが
ある。これらの中で、特にテノイルトリフルオロアセト
ン、ナフトイルトリフルオロアセトンが好ましい。

【００１４】蛍光色素は、通常の当業者に既知の適切な
方法により作製できる。例えば、アセチルアセトンのよ
うな配位子を塩化ユーロピウムのような希土類金属ハロ
ゲン化物および硝酸ユーロピウムのような希土類硝酸塩
などと適切な条件下で反応させることにより容易に得る
ことができる。

【００１５】上記インクは、溶剤として水と、炭素数１
以上３以下の飽和一価アルコールまたは変性アルコール
から選ばれるアルコールの少なくとも１種を１重量％以
上６０重量％未満含むことが好ましい。１重量％未満で
はインク中の色素溶解性が低下すると共に、インク乾燥
性が遅くなる場合があるためである。安全性、乾燥性等
を考えると３０重量％以上６０重量％未満がより好まし
い。

【００１６】本発明のインク中の樹脂としては、例え
ば、ビニル樹脂、アクリル樹脂、アミノ樹脂、ポリエス
テル樹脂、アルキド樹脂、フェノール樹脂、セルロース
系樹脂あるいはこれらの共重合体等公知一般的な樹脂が
使用できるが、中でも、蛍光発光の強度を高めたり、定
着性を向上させることから、ポリビニルピロリドン、ポ
リビニルアルコール、ポリウレタン、ポリアクリル酸、
ポリエーテルおよびそれらの共重合体が好ましい。

【００１７】上記インクは、通常インクに含まれる電荷
付与剤、ｐＨ調整剤、蛍光増感剤、界面活性剤、レベリ
ング剤、インク消泡剤、殺菌剤、酸化防止剤等、種々の
添加剤を含んでもかまわない。

【００１８】電荷調整剤としては、例えばＬｉＮＯ₃等
のリチウム塩、ＫＣＮ、ＫＳＣＮ等のカリウム塩、テト
ラフェニルホスフォニウムブロマイド等のカチオン化合
物などが挙げられる。ｐＨ調整剤としては、ジエタノ―
ルアミン、トリエタノ―ルアミン、トリエチレンテトラ
ミンなどのアミン化合物のほか、アミド化合物、水酸化
リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水酸
化物あるいは炭酸塩等が挙げられる。蛍光増感剤として
は、ホスフインオキサイド化合物、ホスフインサルフア
イド化合物およびホスフイン化合物等のリン系有機化合
物、ベンゾトリアゾール等の窒素系有機化合物などが挙
げられる。

【００１９】上記インクにおいて、蛍光色素の含有量は
０．１重量％以上８重量％未満が好ましく、さらに好ま
しい範囲は０．５重量％以上５重量％未満である。この
範囲が好ましいのは、蛍光色素の含有量が０．１重量％
以上にすれば発光強度が高くなり、また８重量％未満に
すれば濃度消光による発光強度の低下をを防ぐことがで
きるためである。

【００２０】また、樹脂の含有量は、１重量％以上８重
量％未満、好ましくは２重量％以上８重量％未満であ
る。この範囲が好ましいのは、樹脂の含有量が１重量％
より少ないと、定着性に満足できなくなり、８重量％を
越えると粘度が高くなり印字ができなくなるためであ
る。

【００２１】上記インクの製造には、ボールミル、遠心
ミル、遊星ボールミル等の容器駆動媒体ミルあるいはサ
ンドミル等の高速回転ミルあるいは攪拌槽型ミル等の媒
体攪拌ミル等あるいは、ディスパー等の簡単な分散機を
用いても製造できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を記載し
て、さらに具体的に説明する。以下において、部とある
のは重量部を意味するものとする。

【００２３】 [実施例１] （水性補充液）イオン交換水２７９．０部エタノール３４１．０部上記成分をマグネチックスターラーで1時間攪拌後、ろ
過し、水性補充液Ａを得た。

【００２４】[実施例２〜５]イオン交換水とエタノール
との比率を表１に示した値にしたことを除き、実施例１
と同様にして、水性補充液を得た。

【００２５】 [実施例６] （水性蛍光インク）（１）テノイルトリフロロアセトン１０．６部エタノール３４１．０部硝酸ユーロピウム6水和物３．０部イオン交換水２７９．０部（２）樹脂：ポリビニルピロリドンＫ−１５２２．３部（３）レベリング剤：ビックケミー製、ＢＹＫ−３０７０．２部上記成分（１）をマグネチックスターラーで攪拌しなが
ら水酸化カリウムを加えてｐＨ６〜７に調整した。その
後、成分（２）を追加して、４０℃で３時間攪拌後、ろ
過し、蛍光体液Ａを得た。さらに、得られた蛍光体液Ａ
に、成分（３）を追加し、２５℃で１時間攪拌後、ろ過
し、水性蛍光インクＡを得た。

【００２６】[実施例７〜１０]イオン交換水とエタノー
ルとの比率を表２に示した値にしたことを除き、実施例
６と同様にして、水性蛍光インクを得た。

【００２７】[比較例１] （アルコール系補充液）実施例１のイオン交換水２７
９．０部をエタノール２７９．０部に変更して実施例１
と同様に、アルコール系補充液Ｂ（１００％エタノー
ル）を得た。

【００２８】[比較例２] （アルコール系蛍光インク）実施例６のイオン交換水２
７９．０部をエタノール２７９．０部に変更して実施例
２と同様に、アルコール系蛍光インクＢ（溶媒：１００
％エタノール）を得た。

【００２９】（引火点の測定）水性補充液、水性蛍光イ
ンクおよびアルコール系補充液、アルコール系蛍光イン
クの引火点をタグ密閉式（ＪＩＳＫ２２６５）により
測定し、安全性を評価した。結果を表１、表２に示す。

【００３０】（色素溶解性の評価）内径５ｃｍの透明容
器に蛍光インクを５００ｍｌ入れ、室温（２５℃）で２
４時間放置後、沈殿や白濁が観察されなかったものを
○、沈殿や白濁が観察されたものを×として評価した。
結果を表２に示す。

【００３１】[実施例１１]水性蛍光インクＡと水性補充
液Ａ用い、マルコーニデータシステム社製連続式インク
ジェットプリンター（ノズル径７０μｍ）を用い、印字
を行わずに２４時間インクを循環後、印字テストを行
い、印字安定性を調べた。また、印字を行わずに２４時
間インクを循環、２４時間停止した後、再度運転した時
の長時間運転性を調べた。

【００３２】[比較例３]実施例１１の水性蛍光インクＡ
と水性補充液Ａの代りに、アルコール系蛍光インクＢと
アルコール系補充液Ｂを用いたことを除き、実施例１１
と同様に、印字安定性、長時間運転性を調べた。

【００３３】（印字安定性評価）きれいに印字できるも
のを○、ヘッド目詰まり等により汚いもの（印字物がか
ける等）を×として評価した。結果を表３に示す。

【００３４】（長時間運転性評価）何も問題なく運転で
きたものを○、ヘッド汚れ等により運転できなかったも
のを×として評価した。結果を表３に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【表２】

【００３７】

【表３】

【００３８】表１、表２の結果から、本発明の水性補充
液、水性蛍光インクは従来のアルコール系補充液Ｂ、ア
ルコール系蛍光インクに比べ、引火点が高く（何れも引
火点が２０℃以上）安全性に優れていることが確認でき
た。また、本発明の水性蛍光インクは、アルコール系の
蛍光インクと同様の色素溶解性を示すことがわかった。

【００３９】また、表３の結果から、本発明の水性補充
液Ａ、水性蛍光インクＡは従来のアルコール系補充液
Ｂ、アルコール系蛍光インクＢに比べ、引火点が高く安
全性に優れていることが確認できた。また、長時間運転
性、印字安定性も従来品同等のであることが確認でき
た。

【００４０】

【発明の効果】本発明の水性補充液を水性蛍光インクと
併用した場合、従来のアルコール系補充液に比べ、引火
点が高く安全性に高いことが確認できた。また、長時間
運転性、印字安定性も優れていることもわかった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2C056 EA19 FA05 FC01 2H086 BA01 BA02 BA53 BA60 BA62 4J039 BC05 BC07 BC16 BC50 BC51 BC56 BC59 BC65 BE12 EA28 EA41 EA44 EA45 GA13 GA24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水と、炭素数１以上３以下の飽和一価ア
ルコールまたは変性アルコールから選ばれる少なくとも
１種のアルコールを１重量％以上６０重量％未満含むこ
とを特徴とする水性補充液。
【請求項２】引火点が２０℃以上であることを特徴と
する請求項１記載の水性補充液。
【請求項３】バーコードを印字しコード管理による物
品を分配するシステムに用いる、荷電制御方式の連続式
インクジェットプリンタ用であることを特徴とする請求
項１または２記載の水性補充液。
【請求項４】補充液と併用するインクが、水と、炭素
数１以上３以下の飽和一価アルコールまたは変性アルコ
ールから選ばれる少なくとも１種のアルコールを１重量
％以上６０重量％未満含むことを特徴とする水性蛍光イ
ンク。