JP2003183552A - インクジェットヘッド用インク組成物及びそのインク組成物で印刷された被印刷体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 珪素化合物あるいは珪素酸化合物を含有する
インクを成分分離させることなく、インクジェットプリ
ントヘッドでインク液滴として噴射し、被印刷体にシリ
カのみで所要の印字を形成することを課題とする。 【解決手段】 エーテル類及びグリコール類をベースと
し、インク成分に珪素化合物ないし珪素酸化合物を酢酸
エチルを溶媒にしてコロイド状態で添加して成ることを
特徴とする。また、別の解決手段としては、グリコール
類をベースとし、インク成分に珪素化合物ないし珪素酸
化合物を水を溶媒にしてコロイド状態で添加して成るこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、珪素化合物あるい
は珪素酸化合物を含有するインクジェットプリントヘッ
ド用インク組成物及びそのインク組成物で印刷された被
印刷体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、インクジェットプリンタを産業用
に利用する動きがある。例えば、インクを熱溶融型のイ
ンクとし、特殊用紙に印刷後、製版として使う、あるい
は紫外線照射により硬化するＵＶインクを用いて印刷
後、紫外線照射により印刷面に立体画像を形成する。ま
た、インク中に金や銀などの金属をコロイド状に溶融さ
せて、印刷面上に金色や銀色の金属光沢を持たせる、そ
の外、金属以外の無機質をコロイド状にして溶解させて
印刷後、無機質以外を焼いて除去し、無機質だけを被印
刷体に定着させる、などがある。

【０００３】ここで無機質をコロイド状にしてインク中
に溶解させる場合、インク成分とコロイド状無機質との
相性が悪いとゲル化して分離してしまう、あるいは溶解
に極めて長い時間がかかることが分かった。また、イン
クジェットプリンタに使用するためにはインク滴として
吐出させるための必要な粘度条件があり、使用できるイ
ンクの成分も限定されるものと思われる。その他、イン
クの乾燥性が高すぎるとノズル孔出口で無機質が結晶化
する恐れがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、珪素化合物
あるいは珪素酸化合物を含有するインクを成分分離させ
ることなく、かつインクの粘度を所定の条件に納め、イ
ンク乾燥性をも容易にコントロールできるインクジェッ
トプリントヘッド用インクを生成することを課題とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明では、エーテル類及びグリコー
ル類をベースとし、インク成分に珪素化合物ないし珪素
酸化合物を酢酸エチルを溶媒にしてコロイド状態で添加
して成ることを特徴とする。

【０００６】請求項２記載の発明では、グリコール類を
ベースとし、インク成分に珪素化合物ないし珪素酸化合
物を水を溶媒にしてコロイド状態で添加して成ることを
特徴とする。

【０００７】請求項３記載の発明では、粘度を５ｍＰａ
・ｓから１２ｍＰａ・ｓに調製したことを特徴とする。

【０００８】請求項４記載の発明では、粘度を１．５ｍ
Ｐａ・ｓから５ｍＰａ・ｓに調製したことを特徴とす
る。

【０００９】請求項５記載の発明では、被印刷体の印字
前に撥水ないし溌油処理を施したことを特徴とする。

【００１０】請求項６記載の発明では、インク中に色素
を混入させたことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、以
下に説明する。

【００１２】表１は、珪素化合物あるいは珪素酸化合物
（以下シリカと呼ぶ）をコロイド状に生成した液体にイ
ンクの一般成分であるグリコール及びエーテルを混和し
て混合の反応性を調べた混和性試験結果である。水を溶
媒とするコロイド状シリカであるスノーテックス２０と
スノーテックスＯは、グリコール系には容易に混和する
がエーテル系には即座に混和しないことが分かった。実
験室での混和には重量比１：１で約２ヶ月を要した。

【００１３】これに対し、酢酸エチルを溶媒とする同じ
くコロイド状シリカであるエチルポリマーでは、グリコ
ール系、エーテル系とも即座に混和できた。また、常温
で固体のポリエチレングリコール１５００（分子量１５
００）に対してもポリエチレングリコール２００（分子
量２００）を媒介にすれば容易に混和させる事ができ
る。

【００１４】

【表１】

【００１５】表２は、シリカと主要グリコール、エーテ
ルの各粘度を示したものである。グリコール系はエチレ
ングリコールでさえ粘度１７．２ｍＰａ・ｓと元々粘度
の高いものが多く、水やエタノールで粘度調節する。

【００１６】水性インクを生成するためにはシリカにス
ノーテック２０ないしスノーテックＯを用い、これにグ
リコールと水、場合によってはエタノールを添加し粘度
調節をする。ここでオンデマンド型のインクジェットプ
リントヘッドのインク粘度は、水性インクを用いる場合
には１．５ｍＰａ・ｓから５ｍＰａ・ｓが使いやすい。
水やエタノールを混合するためインクの乾燥性には注意
が必要となる。

【００１７】

【表２】

【００１８】図１は水を主成分とするインクを生成した
時のエチレングリコールの比率を横軸、粘度を縦軸にし
て示したグラフである。図からも分かる通りグリコール
の比率が９０％近くまで高まらないとインク粘度を高く
することができない。しかし、水をスノーテック２０に
置き換えて、シリカ入りのインクを生成する場合、シリ
カ含有率を高められるという効果がある。インク粘度５
ｍＰ・ｓ以下であれば、グリコール比率を５０％程度、
スノーテック２０を５０％というインクも生成可能とな
り、水性インクの場合にはシリカ含有率を高められる効
果がある。

【００１９】これに対し、エチルポリマーを用いたイン
クを生成する場合には、主にエーテル系の溶剤を用いる
ため、油性インクとなる。エーテル系のインクの特徴は
蒸発速度が遅いものが多いため乾燥性を問題としなくて
良い。また、水を用いないため、インクジェットプリン
トヘッド内の濡れ性が良く、ヘッド内の気泡残留による
トラブルが少なく出来る。また、元々粘度が１０ｍＰａ
・ｓ以下の物が多いので、このままインク生成してもイ
ンク粘度を１０ｍＰａ・ｓ以上に高めることがかなり困
難である。しかし、エーテルにグリコールを添加し、粘
度を高めれば容易に所要の粘度を得ることが出来る。通
常、油性インクの粘度は５ｍＰａ・ｓから１２ｍＰａ・
ｓがインクジェットヘッドでインクを噴射する場合に安
定吐出出来る。

【００２０】図２はインク液滴吐出条件をグラフ化した
ものである。粘度の高い油性インクを安定吐出させる為
には、インク液滴速度が１０ｍ／ｓ程度必要となる。そ
こでインク液滴１０ｍ／ｓを得る電圧とインク粘度の関
係を（Ａ）のグラフで示した。また、インク粘度が変わ
ると、インク液滴の安定吐出限界が変わる。インク安定
吐出というのは、インク液滴がノズル先端から着床位置
まで（通常１ｍｍから１．５ｍｍ程度）を液滴分裂（サ
テライト発生という）やビーム曲がりを起こさず目的の
位置に正確に着床することを言う。インク粘度が低くな
って来るとサテライトの発生が液滴速度の遅い電圧でも
発生する。グラフ（Ｂ）は、限界吐出条件を粘度と電圧
で示したものである。グラフ（Ａ）とグラフ（Ｂ）の交
点は粘度で５ｍＰａ・ｓ前後となり、エチルポリマーを
用いたインクを生成する場合には、粘度５ｍＰａ・ｓ以
上が使いやすい。また、インク粘度が上がるとインク吐
出の為の電圧が急に高くなり電源電圧の設計にも影響す
ることとなる。グラフ（Ａ）の粘度と電圧の関係から、
粘度１２ｍＰａ・ｓまでが電圧設計上好適な粘度と考え
られる。

【００２１】また、酢酸エチルを溶媒とするエチルポリ
マーを添加したインクは、酢酸エチルの蒸発速度が他の
いずれの溶液より速いため、エチルポリマーの比率を極
端に多くすることは、粘度の経時変化、ノズル周囲での
シリカ析出の問題をはらみ、余り得策ではない。酢酸エ
チルの消失後もシリカがインク成分中にゲル化せず安定
して溶解している条件を求めることが必要となる。イン
クの蒸発試験を行った所、エチルポリマー含有率１０％
〜２０％程度では初期蒸発は高いが、その後の蒸発が極
めて遅くかつシリカの析出も発生しないためシリカイン
クとして十分使えるものと思われる。エチルポリマーを
含有率で５０％以上にすることは、高い粘度を安定して
維持することは困難と考えられる。

【００２２】本インク組成物は、セラミックプレート等
の被印刷体にインクジェットヘッドで印刷した後、シリ
カ以外の成分を約４５０℃の温度で焼き尽くし、被印刷
体にシリカのみ定着させる必要がある。インクジェット
ヘッドでインク組成物を微小なインク液滴にして吐出さ
せ、被印刷体に定着させる時、被印刷体の表面がぬれ易
いと被印刷体に着床したインク液滴は被印刷体上で広が
り厚さの薄いインク層になってしまう。そこで印刷前
に、事前に被印刷体に溌油処理ないし撥水処理を施し、
インクが生乾きの状態で焼成炉に被印刷体を入れて焼
き、インク中のシリカだけを被印刷体に残す。シリカの
厚さを更に厚くする場合は、同じ操作を繰返しシリカ層
を重ねてゆけば良い。ここで、本発明のインクは、前に
も記述したように通常の印刷物とは違いインクの乾燥性
は余り重要視していない、むしろ乾燥性が悪い方がノズ
ル口でのインク乾燥による障害がなくなりメンテナンス
も非常に容易となる。

【００２３】また、インク中に色素を入れ目視で印字さ
れた内容が分かれば、印刷状態が即座に判断出来、作業
効率も上がる。この色素も被印刷体を焼いた時には消滅
するので問題はない。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、珪素化合物あるいは珪
素酸化合物を含有するインクを成分分離させることな
く、インクジェットプリントヘッドでインク液滴として
噴射し、被印刷体にシリカのみで所要の印字を形成する
ことができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 エチレングリコール比率図である。

【図２】 粘度−電圧特性図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C056 EA24 FC01 2H086 BA02 BA53 BA54 BA55 BA59 BA61 4J039 BA20 BA21 BC09 BC12 BC20 BE12 CA06 EA44 EA48 GA24

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エーテル類及びグリコール類をベースと
   し、インク成分に珪素化合物ないし珪素酸化合物を酢酸
   エチルを溶媒にしてコロイド状態で添加して成ることを
   特徴とするインクジェットヘッド用インク組成物。
2. 【請求項２】グリコール類をベースとし、インク成分に
   珪素化合物ないし珪素酸化合物を水を溶媒にしてコロイ
   ド状態で添加して成ることを特徴とするインクジェット
   ヘッド用インク組成物。
3. 【請求項３】粘度を５ｍＰａ・ｓから１２ｍＰａ・ｓに
   調製した事を特徴とする請求項１記載のインクジェット
   ヘッド用インク組成物。
4. 【請求項４】粘度を１．５ｍＰａ・ｓから５ｍＰａ・ｓ
   に調製した事を特徴とする請求項２記載のインクジェッ
   トヘッド用インク組成物。
5. 【請求項５】インク中に色素を混入させた事を特徴とす
   る請求項１、２記載のインクジェットプリントヘッド用
   インク組成物。
6. 【請求項６】被印刷体の印字前に撥水ないし溌油処理を
   施したことを特徴とする請求項１、２記載のインク組成
   物で印刷された被印刷体。