JP2998199B2 - 水性記録用インク - Google Patents

水性記録用インク

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、液体インクを用いて記録を行うインクジェ
ットプリンタに供する分散系の水性記録用インクに関す
る。
[従来の技術] 従来、記録用液体インクの着色剤にカーボンブラック
を使用した例が、特開昭61−283875、特開昭64−6074、
特開平1−31881等に記載されている。また水性顔料イ
ンクにヒドロキシアルキル(アルカノール)基を有する
アミン誘導体を含有させた例が、特開昭60−76576に記
載されている。
[発明が解決しようとする課題] 従来、着色剤にカーボンブラックを用いることによっ
て、記録物に高い耐光性、耐薬品性、耐水性が付与でき
る反面、カーボンブラックの分散性向上を目的に添加す
る炭化水素系界面活性剤が、インクの表面張力を低下さ
せ、被記録紙との濡れ性を必要以上に向上させるため、
被記録紙によってはにじみ等印字品質劣化が生じること
があった。このためヒドロキシアルキル基を有するアミ
ン誘導体の添加が従来より提案されているが、アミンの
窒素原子に低級アルキル基が置換しないものでは、カー
ボンブラックに対する濡れ性が悪く、炭化水素系界面活
性剤との併用が必要であった。同様にインク保存時にお
いても、長期保存安定性の確保が大きな課題となってい
た。
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、
その一つの目的は、新規の水性記録用インクを提供する
ことにある。
本発明のもう一つの目的は、カーボンブラックのも
つ、高い耐光性、耐薬品性、耐水性を活かした記録物の
保存安定性に優れた水性記録用インクを提供することに
ある。
本発明のもう一つの目的は、インクの表面張力を高く
維持し、インク吐出信頼性を確保し、高解像を記録が達
成でき、にじみを抑えた高品位な印字品質を得ることが
できる水性記録用インクを提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、保存時においてインク中
のカーボンブラックの凝集が発生せず、安定性の優れた
水性記録用インクを提供することにある。
[課題を解決するための手段] 本発明の水性記録用インクは、少なくともpH6以下の
カーボンブラックと、高分子分散剤と、モノエタノール
アミンおよびジエタノールアミンおよびトリエタノール
アミンを除く、下記一般式で表される特定の有機アミン
類とを含み、インクのpHが6より高く、10未満であるこ
とを特徴とする。
式中R1は、水素、低級アルキル基、または低級ヒドロ
キシアルキル基からなる群から選ばれる、少なくとも1
種の置換基である。R2は、水素、低級アルキル基からな
る群から選ばれる、少なくとも1種の置換基である。ま
た、低級アルキル基とは、炭素数1〜6の直鎖または分
岐鎖のアルキル基をいう。
また、本発明の水性記録用インクは、インクの表面張
力が、25℃で45dyn/cm以上であることを特徴とする。
[実施例] 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。従来からイ
ンク用溶媒としては、低粘度であること、安全性に優れ
ること、取扱が容易であること、コストが安いこと、臭
気が無いこと等の理由より主に水が用いられている。ま
た諸特性の向上を目的として、エタノール、プロパノー
ル等のアルコール類、エチレングリコール、ジエチレン
グリコール、グリセリン等の多価アルコール類、あるい
はそれらのエーテル化物、エステル化物等の水溶性有機
溶剤を添加することができる。
着色剤であるカーボンブラックは、主溶媒である水と
の親和性が良いことが望まれ、その表面に水酸基、カル
ボキシル基、スルホン基等の親水性官能基を有するか、
親水性官能基を有する物質による被膜層が多いものであ
り、pHが6以下のものを用いる。このカーボンブラック
のpHは以下の測定法により得られた値を言う。すなわ
ち、測定するカーボンブラック3gおよび蒸留水100gをビ
ーカーに入れ全重量を測定し、これを1時間煮沸する。
室温まで放冷後全重量を測定し、煮沸による減量分の蒸
留水を加え攪拌した後10分間静置し、上澄液のpHをガラ
ス電極式pHメーターで測定する。
上記の測定法によりpHが6以下である市販のカーボン
ブラックは、例えば三菱化成工業社登録商標#2400B、
#2350、#2200B、#1000、MA100、MA7、MA8、MA11、デ
グサ社登録商標スペシャルブラック550、スペシャルブ
ラック350、スペシャルブラック250、スペシャルブラッ
ク100、プリンテックス150T、プリンテックスU、プリ
ンテックスV、プリンテックス140U、プリンテックス14
0V、コロンビヤンカーボン社登録商標ラーベン1255、ラ
ーベン1200、ラーベン1170、ラーベン1060、ラーベン10
40、ラーベン1030、キャボット社登録商標モナーク130
0、モーガルL、リーガル400、バルカンXC−72等使用す
ることができるが、本発明のpH6以下のカーボンブラッ
クは、上記市販のものに限定されず、各種の酸化剤、お
よびプラズマ処理等の表面改質法により処理され、pHが
6以下になったものも使用できる。またその添加量はイ
ンク全重量に対して1〜30重量%が好ましいが、さらに
は3〜12重量%がより好ましい。
本発明では、通常の炭化水素系界面活性剤では、イン
クの表面張力を低下させるので好ましくなく高分子分散
剤を用いる。高分子分散剤としては、ゼラチン、カゼイ
ン等のタンパク質、アラビアゴム等の天然ゴム、サボニ
ン等のグルコキシド、メチルセルロース、カルボキシメ
チルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース等のセル
ロース誘導体、リグニンスルホン酸塩、セラック等の天
然高分子、ポリアクリル酸塩、スチレン−アクリル酸共
重合物塩、ビニルナフタレン−アクリル酸共重合物塩、
スチレン−マレイン酸共重合物塩、ビニルナフタレン−
マレイン酸共重合物塩、β−ナフタレンスルホン酸ホル
マリン縮合物のナトリウム塩、ポリリン酸等の陰イオン
性高分子、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリド
ン、ポリエチレングリコール等の非イオン性高分子であ
り、これらの内1種、または2種以上を混合して用いる
ことができる。その添加量はインク全重量に対し、0.05
〜30重量%が好ましいが、さらに好ましくは0.1〜15重
量%である。
さらにカーボンブラックを紙上で定着させる成分とし
て前記高分子分散剤や、アクリルスチレン系の水性エマ
ルジョンを添加するのは好ましい。カーボンブラックの
定着用に樹脂成分を用いるときは、顔料添加量に対し5
重量%以上好ましくは20重量%以上樹脂成分を添加する
のが好ましい。
また本発明に用いられる特定の有機アミン類は一般式 で表される化合物であり、例えばN.N−ジメチルエタノ
ールアミン、N.N−ジエチルエタノールアミン、N.N−ジ
プロピルエタノールアミン、N.N−ジブチルエタノール
アミン、N−メチルエタノールアミン、N−メチルジエ
タノールアミン等である。
有機アミン類の作用としては、次のことが考えられ
る。すなわち、インクのpHが6以下の場合、分散状態に
あるカーボンブラックの電気的な反発力が低下すること
が予想され、分散状態が不安定になり、特に環境温度の
変化により粒子の凝集が発生しやすくなる。また、pH10
以上の場合は高分子分散剤の保護コロイド作用を妨げ沈
澱を生じたり、分散安定性を阻害し、インク性能の劣化
を誘発する可能性がある。さらに本発明のインクは人体
に触れる可能性の高いので、安全性の面からpHを中性付
近に調整するのが好ましく、有機アミン類の添加量が少
ない場合、あるいは多い場合インクが適当なpH値に調整
されない。そこでその添加量は、インク全重量に対し、
0.01〜10重量%が好ましい。
以上の他、安息香酸、ジクロロフェン、ヘキサクロロ
フェン、ソルビン酸、p−ヒドロキシ安息香酸エステ
ル、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)等を防カビ剤、防
腐剤、防錆剤として含有することができる。さらにノズ
ル乾燥防止の目的で尿素、チオ尿素、エチレン尿素等含
有することができる。
本発明の実施例1〜6、および比較例1〜4のインク
組成を表1に示す。表1中の数値は、すべて重量%であ
る。
また、用いたpH6以下のカーボンブラックは、ラーベ
ン1225、ラーベン1250(コロンビヤンカーボン社登録商
標)、MA100(三菱化成工業社登録商標)、比較例とし
て用いたpH8.0のカーボンブラック#950(三菱化成工業
社登録商標)である。
さらに分散剤として用いているデンカポバールB−03
(電気化学工業社登録商標)は、部分けん化ポリビニル
アルコール、ラベリンFHL(第一工業製薬社登録商標)
は、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナト
リウム塩、ジョンクリル−61J(ジョンソン社登録商
標)は、スチレン−アクリル酸共重合物の塩30.5%水溶
液、セラミックGBN(岐阜セラック製造所登録商標)
は、セラック樹脂である。
分散剤としてジオクチルスルホコハク酸ナトリウムで
あるサンセパラ100(三洋化成社登録商標)を比較例4
に用いた。
各インクサンプルは、先ず純水に所定量の2倍の量の
有機アミン類、または分散剤を溶解させ、完全溶解後カ
ーボンブラックを同様に2倍の添加量で加える。この分
散剤、カーボンブラック混合液をミキサーで2時間攪
拌、混合し、その後サンドミルを用いて8時間分散させ
る。その後、巨大粒子を除くため東洋濾紙No2で2kg/cm2
の圧力で加圧濾過し、分散液を得る。次にこの分散液を
純水で希釈し所定の組成になるようにインクサンプルを
作成した。
こうして得られた実施例1〜6、比較例1〜4のイン
クサンプルについて、HVL−ST形表面張力計(協和界面
科学社製)を用いて25℃におけるインクの表面張力を測
定し、堀場製作所製ガラス電極式pHメータで同じく25℃
におけるpHを測定し、さらに吐出ノズル径50μm、圧電
素子駆動電圧150V、駆動周波数2kHz、解像度300ドット
/インチの試作9ノズル評価機を用いて、印字サンプル
の200倍の顕微鏡観察による印字品質評価、24時間連続
印字中のドット抜けの有無を調査する連続吐出安定性評
価を行った。吐出インク重量は、0.18μg/dot,インク吐
出速度は、5m/sであった。またガラス製サンプル瓶密閉
中における環境温度70℃、湿度85%30日間の恒温恒湿槽
中でのカーボンブラック粒子の凝集度合を、顕微鏡観察
によって調査する保存安定性評価を行った。結果を表2
に示す。
なお記録紙にはゼロックス社PPC用紙を用いた。また
表2中の記号は、各評価結果を基に、○:問題無い、
△:若干問題がある、×:明らかに問題がある、の三段
階の主観評価の結果を示す。表面張力の単位は、dyn/cm
である。
実施例1〜6のインクサンプルは、いずれも今回実施
した全ての評価でにじみの無い高印字品質で、吐出時、
長期保存時の分散安定性も十分な結果が得られた。しか
し、比較例1の様にpH6より大きいカーボンブラックを
用いたインクサンプルでは、有機アミン類の分散安定性
に対する効果が少なく、吐出時のノズル目詰まりや、保
存時にカーボンブラックの凝集が観察された。また比較
例2の様に有機アミン類の中でも2級以上のエタノール
アミン類を過剰量加えたインクは、インク粘度が上昇し
易い。さらに比較例3の様に有機アミン類を含まないイ
ンクサンプルでは、インクのpHが6以下となり、短期間
の分散安定性は良好であっても、長期間の分散安定性が
確保できず、保存安定性評価においても、カーボンブラ
ックの凝集が観察された。これはインク保存中に空気中
の炭酸ガスの影響で、インクpHが次第に低下するのが原
因と考えられる。カーボンブラックの濡れ性、分散性の
改善のために炭化水素系アニオン界面活性剤を添加した
比較例4は、保存安定性に優れるものの、インク表面張
力が45dyn/cmより低下し、インク吐出時不良を起こし、
また紙に対してにじみ広がり印字品質が悪化した。
以上、本発明の実施例を詳細に説明したが、本発明の
水性記録用インクはこれらの構成、材料、製造方法に限
定されるのものではない。
[発明の効果] 本発明によれば、インクジェットプリンタに供する水
性記録用インクにおいて、カーボンブラックの持つ耐光
性、耐薬品性、耐水性を活かした高い記録物保存性を有
する水性記録用インクを提供できるという効果を有す
る。
また普通紙に対しノズル目詰まりを防止して吐出信頼
性を確保し、高解像を記録が達成でき、高品位な印字品
質を得る水性記録用インクを提供することができるとい
う効果を有する。
さらに、長期保存時においても、インク中のカーボン
ブラックの凝集が発生せず、安定性の優れた水性記録用
インクを提供することができるという効果を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−204979(JP,A) 特開 昭60−210681(JP,A) 特開 昭61−12768(JP,A) 特開 昭56−147863(JP,A) 特開 昭57−159856(JP,A) 特開 昭56−116756(JP,A) 特開 平4−18461(JP,A) 特開 平3−210373(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09D 11/00 - 11/20

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくともpH6以下のカーボンブラック
    と、高分子分散剤と、モノエタノールアミンおよびジエ
    タノールアミンおよびトリエタノールアミンを除く、下
    記一般式で表される特定の有機アミン類とを含み、イン
    クのpHが6より高く、10未満であることを特徴とする、
    水性記録用インク。 式中R1は、水素、低級アルキル基、または低級ヒドロキ
    シアルキル基からなる群から選ばれる、少なくとも1種
    の置換基である。R2は、水素、低級アルキル基からなる
    群から選ばれる、少なくとも1種の置換基である。ま
    た、低級アルキル基とは、炭素数1〜6の直鎖または分
    岐鎖のアルキル基をいう。
  2. 【請求項2】インクの表面張力が、25℃で45dyn/cm以上
    であることを特徴とする、請求項1記載の水性記録用イ
    ンク。
  3. 【請求項3】前記有機アミン類を0.25〜1.5重量%含む
    ことを特徴とする、請求項1または2記載の水性記録用
    インク。
  4. 【請求項4】前記高分子分散剤が、ポリビニルアルコー
    ルおよび/またはその誘導体、β−ナフタレンスルホン
    酸ホルマリン縮合物および/またはその誘導体、スチレ
    ン−アクリル酸共重合物および/またはその誘導体であ
    ることを特徴とする、請求項1または2記載の水性記録
    用インク。
  5. 【請求項5】前記有機アミン類を0.25〜0.5重量%含む
    ことを特徴とする、請求項4記載の水性記録用インク。
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