JP2655894B2 - インクジェット記録用インク組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明インクジェット記録用インク組成物に関し、詳
しくは、温度によって可逆的に固体−液体の相転移する
特定組成からなるインクジェット記録用インクに関す
る。

〔従来技術〕

インクジェット記録方法は（イ）高速記録が可能であ
る、（ロ）被記録体に非接触であるため被記録体として
普通紙をはじめ種々のものが使用可能である、（ハ）カ
ラー記録が可能である、等を利点を有していることか
ら、コンピューター、ワードプロセッサー、各種測定器
からの出力を記録するものとして近時大いに活用されて
いる。

ところで、このインクジェット記録方法で使用される
インクの多くは、溶媒（水、有機溶剤）に着色剤（染顔
料）を溶解又は分散させたものであり、これで普通紙に
記録を行なうとすると大抵の場合、多くの量のインクが
紙内部まで浸透してしまい、それ故、画像濃度が低下し
ており画像にニジミが生じたりして良質の記録物が得ら
れないといった欠点がある。

こうした点を配慮して、（１）天然ワックスを添加し
た非水溶性インク組成物（特開昭58−10871号公報）、
（２）特定の極性基（高級アルキル基を有するケトン、
高級アルキル基又はアルケニル基を有するアルコール等
の極性基）をもった合成ワックスを添加したプリンター
用インク（特開昭62−295973号公報）、（３）溶媒とし
て（ａ）常温では固体であり高温に加熱されると液化す
る第１の溶媒と（ｂ）この第１の溶媒と相溶する室温で
は液体であって揮発性の高い第２の溶媒との混合物（混
合溶媒）を用いたインクジェット記録用インク（特開昭
62−112672号公報）などが提案されている。

前記（１）及び（２）のインクは、常温で固定であっ
て加温することにより液体となるものであるが、従来の
インクジェット記録用インクとして用いられている水性
インクに比較して、表面がサイジング加工された普通紙
においても印字後速やかに乾燥（固化）しかつ画像の滲
みを生じないという特長がある。更に、これらのインク
はインクが紙の内部まで浸透しないために紙とインク中
の色材との相互作用が小さく色再現性に優れている等の
利点を有している。その一方で、前記（１）のインクは
そこに添加されている天然ワックス等常温で固体の化合
物に対する着色剤の溶解性は一般に良好とはいえないた
め、高い画像濃度を与えるインクを供給するのに難があ
った。また、印字後インクが紙の内部にまで浸透しない
ことからインクが紙の表面で点字のように盛上ってお
り、このために摩擦や折曲げによる画像の耐久性が水性
インクで印字した画像に比較して劣るという欠点があ
る。前記（２）のインクはそこに添加されている合成ワ
ックスが主として高分子重合体であることから、加温し
て液体の状態にした後も比較的粘度が高く、このインク
を高速で吐出させるには比較的大きなエネルギーが必要
であった。このため、PZTなどの圧電素子を使用してイ
ンクを吐出するオンディマンド型のインクジェット記録
用プリンターでは、インクに大きな吐出エネルギーを与
えるために、ヘッドを回転して遠心力という補助的な力
をインクへ印加して吐出する等の方法がとられていた。
だが、このような機構を設けると記録装置の構造が複雑
となる欠点があった。そして、圧電素子に高い電圧を印
加して大きなエネルギーを印加しようとすると駆動のた
めのドライバー回路が高価になるという欠点がある。

前記（３）のインクは本質的に常温で液体のものであ
り、揮発性の低い溶媒を用いるとその粘度が高いために
紙中にインクが浸透せず乾燥速度が遅くなるか、常温で
固体の成分比を少なくしてインクの粘度を小さくすると
画像が著しく滲んでしまう。また、揮発性の高い溶媒を
用いると、インクをプリンターの内外で保管している間
に溶媒が蒸発してしまいインク成分が変化し、粘度上昇
により正常な印字ができなくなる等の問題がある。加え
て、現実的に第２の溶媒の揮発性をバランスさせること
は困難である。

〔目的〕

本発明は上記のような常温で固体であるインクの利点
を有しながら従来技術の欠点を解消するものであって、
印字後の乾燥が速く、滲みがなく、色再現が良く、耐摩
擦性、耐水性、耐屈曲性などにすぐれ、かつ、高光学濃
度の画像を与え、加温時には容易にノズルより吐出でき
るレベルの粘度を与えるインクジェット記録用インク組
成物を提供するものである。

〔構成〕

本発明のインクジェット記録用インク組成物は、常温
で液体の有機溶媒20〜98重量％、着色剤0.5〜20重量％
及びゲル化剤0.01〜75重量％を主成分とし、かつ、常温
で固体であるが50℃以上で液体となる可逆的に温度によ
って相転移するものであることを特徴としている。

ちなみに、本発明者らは、溶媒として常温で液体の有
機溶媒を用い、着色剤とともに更にゲル化剤を添加した
インク組成物であって、そのインク組成物自体が全体と
して常温で固体であるが50℃以上に加温されると液体と
なり、これを常温に戻せば再び固体となるような可逆的
相転移現象を有するものが、前記目的を充分達成しうる
ことを確めた。本発明はそれに基づいてなされたもので
ある。

本発明でいう「常温で液体の有機溶媒」とは融点が５
℃以下であり、沸点が35℃以上である化合物であって下
記の化合物がその例として挙げられる。

ｎ−ヘキサン、ｎ−オクタン、デカン、ドデカン、ヘ
キサデカン、2,2,3−トリメチルペンタン、2,2−ジメチ
ル−４−エチルヘキサン等の直鎖又は分岐のある脂肪族
炭化水素類；ヘキセン、オクテン、デセン等の不飽和脂
肪族炭化水素類；トルエン、キシレン、エチルベンゼ
ン、クメン等の芳香族炭化水素類；シクロヘキサン、メ
チルシクロヘキサン、シクロヘキシルベンゼン、デカリ
ン、ビシクロヘキシル等の脂環式炭化水素類；ナフサ、
リグロイン、ケロシン、テレピン油等の炭化水素類の混
合物；クロロホルム、トリクロロエチレン、テトラクロ
ロエチレン、1,1,2−トリクロロ−1,2,2−トリフルオロ
エタン、クロロベンゼン、クロロナフタレン、ブロモナ
フタレン等のハロゲン化炭化水素類；エタノール、プロ
パノール、ブタノール、ベンジルアルコール、エチレン
グリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコ
ール、グリセリン等の１価又は多価のアルコール類；エ
チレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコー
ルジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエー
テル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、フェネ
トール、アニソール等のエーテル類；テトラヒドロフラ
ン、ジオキサン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル
類；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチル
ケトン、イソホロン等のケトン類；オレイン酸、無水酢
酸、酢酸エチル、食用油、エチレングリコールモノアセ
テート、モノアセチン、ジアセチン、トリアセチン、フ
タル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル
等の酸およびエステル類;2−ピロリドン、Ｎ−メチル−
２−ピロリドン、トリエタノールアミン等の含窒素化
物；変性および無変性のシリコーンオイル類など。

これらの化学物は単独でも使用できるが、沸点や融点
の調整、着色剤の溶解性の調整などの目的で二種以上を
混合して用いることもできる。

本発明で使用される着色剤としては顔料と染料とがあ
るが、吐出口の目詰り等の点から染料を用いることが望
ましい。染料としては前記の溶媒に溶解するものである
ことが好ましく、特に高い溶解性を示すことが好まし
い。そうした染料の例としてはカラーインデックスにお
いて油溶性染料、分散染料に分類されるものが挙げら
れ、より具体的な染料の例として下記の染料が挙げられ
る。

C.I.ソルベント・イエロー:1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,1
2,14,16,17,26,27,29,30,35,39,40,46,49,50,51,56,61,
80,86,87,89,96 C.I.ソルベント・オレンジ:12,23,31,43,51,56 C.I.ソルベント・レッド:1,2,3,16,17,18,19,20,22,24,
25,26,38,40,52,59,60,63,67,68,121 C.I.ソルベント・バイオレット:7,16,17 C.I.ソルベント・ブルー:2,6,11,15,20,30,31,32,35,3
6,55,58,71,72 C.I.ソルベント・ブラウン:2,10,15,21,22 C.I.ソルベント・ブラック:3,10,11,12,13 これらの染料以外にもカーボンブラック、酸化鉄、ロ
ーダミンレーキ、銅フタロシアニン、酸化亜鉛、酸化チ
タン等の着色又は白色の顔料をビークル中に微分散して
用いることもできる。

また、本発明でいう「ゲル化剤」とは、前記の有機溶
媒（常温で液体の有機溶媒）と少なくとも混合物の融解
温度以上で相溶し、常温においては何らかの三次元構造
をつくることにより、見かけ上有機溶媒の流動性をなく
するか、固化せしめる化合物である。熱可逆的なゲルを
形成せしめる化合物の具体例としては次のものが挙げら
れる。

ナフテン酸アルミニウム等のナフテン酸多価金属塩；
ステアリン酸アルミニウム、ラウリン酸コバルト、オレ
イン酸アルミニウム等の高級アルキル又はアルケン脂肪
酸の多価金属塩；アルミニウム−ジ−ｎ−ブトキシド−
モノ−エチルアセトアセテート、アルミニウム−ジ−is
o−プロポキシド−モノ−エチルアセトアセテート等の
アルミニウムアルコキシドの誘導体;N−ラウロイル−Ｌ
−グルタミン酸−α，γ−ジ−ｎ−ブチルアミド、ジカ
プロイルリジンラウリルアミド、ラウロイルフェニルア
ラニンラウリルアミド、ラウロイルグルタミン酸ステア
リルアミド、ジカプロイルリジンラウリルエステル、ジ
カプロイルリジンアミン塩、ラウロイルバリンブチルア
ミド、ラウロイルフェニルアラニンラウリルアミド等の
アシルアミノ酸誘導体類;12−ヒドロキシステアリン
酸、ジベンジリデンソルビトルなど。

これらのゲル化剤のうちでも12−ヒドロキシステアリ
ン酸、２−エチルヘキソン酸金属塩、Ｎ−アシルアミノ
酸のアミド又はエステル、ジベンジリデンソルビトール
が硬いゲルを形成すること、有機溶媒との相溶性にすぐ
れていること、毒性が低いこと等の理由から好ましい。

なお、これらのゲル化剤は使用する有機溶媒により適
宜選択される。すなわち、ゲル化剤は相溶性が有機溶媒
によって異なり、また、固化した時のゲルの硬度は有機
溶媒との組合せにより変化する。従って、ゲル化剤と有
機溶媒とは、相溶性といった相関関係を有しているもの
の組合せにおいて使用される。所望のインク物性を得る
ために上記のようなゲル化剤を２種以上混合しても良
い。

インク組成物に占める有機溶媒の量は20〜98重量％で
あり、より好ましいのは40〜95重量％である。有機溶剤
の量が20重量％より少ないと融解時の粘度が高過ぎてイ
ンクの吐出安定性が悪くなったり、融点が高過ぎてイン
クをウォームアップする予熱に相当のエネルギーを要
し、また、予熱に必要な時間が長くなるという不都合を
生じる。逆に、有機溶剤の量が98重量％より多過ぎると
固化時のインクの硬度が不十分となる傾向があり、画像
に圧力が加えられると液が滲み出して画像周辺を汚すよ
うになる。

インク組成物に占めるゲル化剤の量は0.01〜75重量％
であり、より好ましくのは１〜60重量％である。添加量
が0.01重量％より少ないと固化時のインクの硬度が不十
分であり、逆に、75重量％より多過ぎると有機溶剤の量
が少な過ぎる場合と同様な問題を生じる。

インク組成物に占める着色剤の量は0.5〜20重量％く
らいが適当である。0.5重量％より少ないと得られる画
像の濃度が十分ではない。逆に、20重量％以上より多い
とカラー画像においては色の純度が悪くなるという問題
を生じ、また着色剤がゲルの形成をさまたげることがあ
る。

本発明のインクジェット記録用インク組成物には、本
発明の目的を損なわない範囲で必要に応じて、他の成分
が添加されるてもかまわない。例えば融解時の粘度や融
点の調整、定着性の向上などのために、カルナウバワッ
クス、キャンデリラワックス、木ろう、みつろう、米ぬ
かワックス、ホホバワックス、白ろう等の天然ワック
ス；パラフィンワックス、ステアロン、ラウロン、デカ
ンジオール、ε−カプロラクタム等の合成ワックス；ポ
リエステル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アク
リル樹脂、メタクリル樹脂等の熱可塑性樹脂など常温で
固体の化合物を添加することができ、また、電気伝導率
の調整のためにドデシルベンゼンスルホン酸塩、ドデシ
ルスルホン酸塩、オクチルトリメチルアンモニウムクロ
ライド等の有機溶媒に可溶性のイオン性化合物を添加す
ることができる。

本発明のインクを用いるためのインクジェット記録方
法は特に限定されるものではない。本発明のインクを使
用するための記録方法は前田淳次、テレビジョン学会誌
37（７）540（1983）等に記載されている。ただし、通
常用いられる常温で液体のインクと異なり、吐出前の一
定範囲の温度に加熱されて液体状態とすることが必要で
あり、そのための装置が必要となる。従って、連続噴射
式の荷電制御型のインクジェット方式に用いるには、イ
ンクの回収路も加熱する必要があり好ましくない。この
ため、圧電素子を加圧パルスとして用いる方式、熱によ
る泡の発生による圧力を利用する方式、静電界によりイ
ンクを吸収する方式等のオンディマンド方式のインクジ
ェット記録方式で印字する方が好ましい。

次に、実施例及び比較例を示す。ここでの％、部はと
もに重量基準である。

実施例１ トルエン 82％ 12−ヒドロキシステアリン酸 15％ ソルベント・レッド38 ３％ を90℃に加熱撹拌し、溶解した後、加熱したまは孔径約
２μｍのテフロンフィルターを用いて過を行い、常温
で固体のインク組成物を調製した。

実施例２ エチレングリコール 90％ ジベンジリデンソルビトール ５％ ソルベント・イエロー61 ５％ を120℃に加熱撹拌を行ない溶解した後、実施例１と同
様に過を行い、常温で固体のインク組成物を調製し
た。

以下の実施例３〜７、比較例１〜４においても、組成
をかえただけで実施例１及び実施例２と同様に加熱撹
拌、溶解、過することにより常温で固体のインク組成
物を調製した。

実施例３ トルエン 50％ Ｎ−ラウロイル−Ｌ−グルタミン酸−α，γ−ジ−ｎ−
ブチルアミド 47％ ソルベント・ブルー55 ３％ 実施例４ エタノール 94％ ジベンジリデンソルビトール ２％ ソルベント・ブルー55 ４％ 実施例５ IsoparG（エッソ社製、商品名） 94.5％ ２−エチルヘキソン酸アルミニウム ５％ ソルベント・イエロー50 0.5％ 実施例６ キシレン 40％ 12−ヒドロキシステアリン酸 56％ ソルベント・イエロー80 ４％ 実施例７ 食用油 70％ Ｎ−ラウロイル−Ｌ−グルタミン酸−α，γ−ジ−ｎ−
ブチルアミド 28％ ソルベント・レッド121 ２％ 実施例８ アイソパーＧ 60％ カーボン・ブラック ３部 グラフト化アクリル樹脂のトルエン溶液（固型分30％）
６部 をボールミルに入れ、24時間分散操作をした後２−エチ
ルヘキソン酸アルミニウム31部を加え加熱撹拌しインク
組成物を調製した。

比較例１ トルエン 97％ ソルベント・レッド38 ３％ 比較例２ エタノール 96％ ソルベント・ブルー55 ４％ 比較例３ 水 77％ ジエチレングリコール 20％ アシッド・レッド35 ３％ 比較例４ カルナウバワックス 82％ パラフィンワックス 15％ ソルベント・レッド38 ３％ 上記のようにした得た12種のインクジェット記録用イ
ンクについて印字試験を行なった。この試験にはガラス
ヘッドを有する圧電素子型のオンディマンド・インクジ
ェットプリンターを用いた。実施例１〜８および比較例
４のインクではヘッド液室内のインクを60〜140℃に加
熱して印字を行なった。記録は電子写真複写機用の普通
紙上に行なった。

実施例１〜８のインクを用いたときには、印字時に液
体となっているインクが記録用紙に付着した時にほぼ瞬
間的に冷却されるため固化し、画像にじみのない鮮明な
画像が得られた。印字直後に画像に指で触れても画像が
乱れることはなかった。また、これらの印字サンプンを
１週間放置した後、記録用紙の印字部の折り曲げ試験を
したところ、画像の脱落は観察されなかった。

比較例１〜３のインクは液室内インクを常温のまま同
様の印字試験を行なった。比較例１及び２のインクを用
いるとインクは見かけ上、印字直後に乾燥するが、イン
クは紙の内側にまで浸透するため、画像濃度は低く、著
しく滲みのある画像しか得られなかった。

比較例３のインクは、比較的滲みの小さな画像を与え
たが、印字後20秒以前に画像に指を触れると画像の回り
に汚れが生じてしまった。また、得られた画像を水に浸
漬すると画像はほとんど消失してしまった（実施例１〜
８のインクでは画像は全く変化しなかった）。

比較例４のインクでは実施例１〜８と同様に滲みのな
い鮮明な画像が得られた。しかし、このインクを吐出す
るためにはピエゾに印加する電圧を180Vとせねばならな
かった（実施例１〜８のインクでは60〜120V）。また、
得られた画像の折り曲げ試験をしたところ、画像の脱落
が見られた。

〔効果〕 実施例の記述から明らかなように、本発明に係るイン
クジェット記録用インクの使用によれば良質の画像が得
られる。また、本発明のインクは布地に絵柄を付けた
り、ガラス瓶や金属缶への装飾・ロット番号印字などに
も応用しうるものである。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】常温で液体の有機溶媒20〜98重量％、着色
   剤0.5〜20重量％及びゲル化剤0.01〜75重量％を主成分
   とし、かつ、常温で固体であるが50℃以上で液体となり
   可逆的に温度によって相転移するものであることを特徴
   とするインクジェット記録用インク組成物。