JP3204407B2

JP3204407B2 - インクジェットプリンタ用インクおよびその印字機構

Info

Publication number: JP3204407B2
Application number: JP297392A
Authority: JP
Inventors: 文明松島
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1992-01-10
Filing date: 1992-01-10
Publication date: 2001-09-04
Anticipated expiration: 2016-09-04
Also published as: JPH05186725A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットプリン
タ用のインクおよびその印字機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】液体インクをヘッドノズルから噴射する
ことにより印字するインクジェットプリンタは、コンパ
クトで比較的安価な構成要素から成るため、今後のカラ
ープリンタの主流となり得ると目されている。

【０００３】現在インクジェットプリンタ用のインクと
しては、水系溶媒に色材として染料を溶解した水系イン
クと、常温で固化するワックス系溶剤に染料を溶解し、
加熱溶融した状態でヘッドより噴射し印字するソリッド
インクとがある。

【０００４】また、通常の水系インクでは、ヘッドノズ
ル部に滞留しているインクが乾燥により目詰まりを起こ
すため、保水作用を持つグリセリン等が添加されて用い
られている。

【０００５】一方、紫外線硬化型のインクジェットプリ
ンタ用インクについては、特開昭６３−２３５３８２に
記載されているものの、具体的内容に乏しいものであっ
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術においては
次の問題点があった。

【０００７】１．水系インクをカラー印字に用いる場
合、例えば第１色目を印字し第１色目が乾燥した後、第
２色目を印字した場合、第１色目のドット上に第２色目
のドットが重なると、第２色目のインクの水分により第
１色目のドットの色材である染料が再溶解してにじんで
しまい、印字品質が悪化する問題があった。このため、
普通紙あるいは再生紙にはインクジェット方式によるカ
ラー印字が困難であった。一方、ワックス系のソリッド
インクは、上述のようなにじみの問題は回避できるもの
の、インクの性質上印字ドットが厚いもので１０〜２０
ミクロン程度となり、かつワックスという軟らかい材質
であるため、弱い摩擦力でも容易に印字ドットが削れて
しまった。すなわち、耐擦性が低いため印字後の信頼性
に問題があった。また、一般に有機溶剤を含むインク
は、溶剤臭を発散するため好ましくなかった。

【０００８】２．従来よりインクジェット用インクは、
ヘッドノズル部に滞留する期間が長いと、乾燥により色
材が析出することによるノズルの目詰まりが発生し問題
となっていた。この対策として、様々な添加物が考えら
れてきたが、これらは本来乾燥を防止する作用を持つこ
とが要求されているため、一方で印字後のインク速乾性
を悪化させていた。

【０００９】３．光硬化型樹脂を含むインクにおいて、
光硬化の感度を増し硬化性を著しく向上させようとする
場合、一般には反応開始剤あるいは反応促進剤の増量で
対応できるが、一方で保存時の暗反応が進行しやすくな
るため、保存安定性に問題が生じた。

【００１０】４．また、光硬化型樹脂を含むインクにお
いては、樹脂分が硬化する時に樹脂分と色材である染料
が分離してしまい、前述１に記したにじみ防止の効果が
低減する場合があった。

【００１１】５．光硬化型樹脂を含むインクにおいて、
紫外線照射による硬化の際に通常１００mJ/cm²を越える
露光がなされると、一般にアゾ基を持つ染料の退色が進
行する。従って、アゾ基を持つ染料を用いる場合、１０
０mJ/cm²以下の露光量で少なくとも最表面だけでも硬化
する必要性が見いだされた。

【００１２】６．従来、一般の水系インクジェットプリ
ンタ用インクにおいて、特に色材として有機顔料を用い
るインクの場合、一旦ヘッドノズル内でインクの乾燥が
起こると、顔料粒子が凝集し水分が補給されても再分散
することが困難であった。

【００１３】本発明は、以上のような問題点を解決する
ためのもので、その目的とするところは、以下の内容を
持つインクジェットプリンタ用インクおよびそのための
インクジェット記録装置を提供することにある。

【００１４】１．カラー印字において、水系で染料を色
材として含むインクでありながら、印字後、再度水分
（第２色目以降の印字によるインク）が付着しても染料
がにじまない効果を有するインクを提供する。

【００１５】２．インクのベース溶液として、従来の水
ではなく、紫外線硬化型樹脂のプレポリマーを用いるこ
とにより、乾燥防止剤を添加しなくてもヘッドノズル内
で乾燥しにくいインクを提供する。

【００１６】３．光硬化型樹脂を含むインクの使用にお
いて、インクの保存安定性を向上させるため、樹脂分と
反応開始剤を別々に保存し、別々のヘッドノズルから噴
射して印字ドットを形成するためのインクジェット記録
装置を提供する。

【００１７】４．光硬化型樹脂を含むインクにおいて、
樹脂分の硬化時に染料分と樹脂分が分離しないよう、染
料分子が吸着しやすい樹脂を用いたインクを提供する。

【００１８】５．光硬化型樹脂を含むインクにおいて、
色材である染料が紫外線照射時に退色しないインクを提
供する。

【００１９】６．一般の水系インクジェットプリンタ用
インクにおいて、特に色材として有機顔料を用いた時
に、ヘッドノズル内での乾燥による顔料凝集を防止でき
るインクを提供する。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明によるインクジェ
ットプリンタ用インクは、紫外線を照射することにより
硬化する特性を有するインクジェットプリンタ用インク
であって、水と、モノマー構造で官能基を２つ以上含む
水溶性の光硬化型樹脂プレポリマーと、水溶性または非
水溶性の光重合開始剤と、および水溶性染料とを少なく
とも含んでなるものである。

【００２１】本発明の別の態様によるインクジェット用
インクは、紫外線を照射することにより硬化する特性を
有するインクジェットプリンタ用インクであって、光硬
化型樹脂プレポリマーもしくはモノマーまたはそれらの
混合物を含んでなりかつ実質的に水を含まないベース溶
液を含んでなり、該ベース溶液が非水溶性染料および光
重合開始剤を少なくとも含んでなり、インクの粘度が３
０ｃｐｓ以下のものである。

【００２２】本発明によるインクジェットプリンタ用イ
ンクにあっては、光硬化型樹脂が、水溶性染料吸着サイ
トを持つものが好ましい。また染料としてアゾ系染料の
ものを用いることが出来る。また、本発明の好ましい態
様によれば、インクは紫外線照射量が１００mJ／cm^２
以下で少なくとも表面硬化する。

【００２３】また、本発明の別の態様によれば、フッ素
化合物をコロイド状態で含んでなる、水性インクジェッ
トプリンタ用インクが提供される。。

【００２４】さらに、本発明の別の態様によれば、紫外
線照射硬化型インクジェット記録方法が提供され、この
方法は、印字紙に、溶液１と溶液２とを噴射して印字ド
ットを形成することにより印字を行うものであり、溶液
１が、染料と、光硬化型樹脂または光重合開始剤のどち
らか一方を含んでなり、溶液２が、光硬化型樹脂または
光重合開始剤のどちらか一方を含んでなり、かつ、溶液
１と溶液２のいずれか一方が、光硬化型樹脂を含んでな
るとき、他方が光重合開始剤を含んでなるものである。

【００２５】本発明によれば、前記のインクジェット記
録方法を行うインクジェット記録装置が提供され、この
装置は溶液１を印字紙上に噴射するインクジェット記録
手段と、溶液２を印字紙上に噴射するインクジェット記
録手段と、紫外線を照射する手段とを含んでなるもので
ある。

【００２６】

【実施例】

（実施例１）表１に示すような、組成（重量比）のイン
クを作成した。なお、染料にシアン色を用いた場合とア
ゼンタ色を用いた場合の２種のインクを作成した。

【００２７】

【表１】光硬化型樹脂プレポリマー＊１２０．０％反応開始剤＊２０．０６％染料＊３１．５％水６８．４４％グリセリン（乾燥防止剤）１０．０％＊１ユニディックＳＩ−９２９（水溶性，大日本イ
ンキ化学工業（株）製）＊２ダロキュア１１７３（メルク製）＊３シアン色もしくはマゼンタ色最初に、作成したシアン色のインクを用いた。

【００２８】圧電体を用いたインクジェットヘッドを用
いて普通紙に印字後、ヘッド横に設置した光ファイバー
から紫外線を照射した。紫外線の照射は、約５秒であり
約１００mJ/cm²であった。

【００２９】この時点で、青色インクは指先で触って十
分な硬度が感じられる硬度に硬化した。

【００３０】続いて、シアン色の印字と一部が重なるよ
うに、マゼンタ色の印字を行なった。続いて、紫外線を
約５秒照射し、マゼンタ色のインクの硬化を確認した。

【００３１】光学顕微鏡で２種のインクの重なり部分を
観察した結果、第１色目のシアン色インクの染料が第２
色目の印字によって再溶解してにじみを発生している形
跡は全くなく、本発明の効果が確認できた。

【００３２】（実施例２）表２に示すような、組成（重
量比）のインクを作成した。

【００３３】

【表２】光硬化型樹脂モノマー＊１９３．５％反応開始剤と促進剤＊２５．０％染料（青色）＊３１．５％＊１ＫＡＹＡＲＡＤ−ＴＰＧＤＡとＫＡＹＡＲＡＤ−
ＰＥＧ４００ＤＡ（いずれも日本化薬（株）製）の１：
１混合物＊２ＫＡＹＡＲＡＤ−ＤＴＥＸとＥＰＡ（いずれも日
本化薬（株）製）の３：１混合物＊３油溶性染料表２の組成から明らかなように、本インクは光硬化型樹
脂モノマーが溶液ベースとなっており全く水を含んでい
ない。この時粘度は３０ｃｐｓ（摂氏２０度）以下とな
り、圧電体素子を用いたヘッドでも印字が可能である。
このインクをヘッド内に入れ、２ヶ月間放置した。２ヶ
月後、そのままの状態で印字したが、ノズルの目詰まり
は全く起こらず、揮発性の低いモノマーをインクベース
に用いれば、水を用いた場合と異なりシンプルなインク
組成でヘッド内での乾燥を起こりにくくすることが可能
であることが確認できた。

【００３４】一方、印字に関しても、硬化性も良く実施
例１と同様ににじみが起こりにくいことも確認できた。

【００３５】（実施例３）先に示した表１のインク組成
から反応開始剤を抜いた組成のインクを作成した。一
方、反応開始剤だけを水だけに溶解し、表１の組成の２
倍量となる濃度に調整した。ただし、この場合反応開始
剤にはダロキュア２５２９（メルク製）を用いた。

【００３６】次に、これらを並列に並べた別々のインク
ジェットヘッドノズルから同一ポイントに噴射し、直ち
に約６０mJ/cm²の紫外線を照射した。

【００３７】この機構によリ、インクは反応開始剤を増
量して反応させることが可能になったため、容易に硬化
した（約３秒の紫外線照射時間）。

【００３８】一方、このインクは反応開始剤が樹脂分と
別々にされているため、保存時に樹脂分の硬化が全く進
まなかったことは自明である。

【００３９】比較のため、表１の組成の２倍量の反応開
始剤を最初から樹脂分と混ぜたインクを作成し、常温
（暗所）で２ヶ月保存したが、反応開始剤が多い組成の
ため暗反応による樹脂のマイクロゲルが発生した。

【００４０】以上の結果、本発明の効果が確認できた。

【００４１】（実施例４）表３に示すインク組成物（重
量比）を作成した。

【００４２】

【表３】光硬化型樹脂プレポリマー＊１４１．０％反応開始剤＊２１．５％染料（青色）＊３１．５％水４６．０％グリセリン（乾燥防止剤）１０．０％＊１ＲＷ１０１Ａ（積水ファインケミカル（株）製）＊２ＲＷ１０１Ｂ（積水ファインケミカル（株）製）＊３Ｂｌｕｅ５Ｐ（日本化薬（株）製）ＲＷ１０１Ａは、染料（アニオン性）が吸着するアミノ
基を分子構造内に持つプレポリマーである。表３の組成
のインクで印字した結果、染料と樹脂の硬化時の相容性
が極めて良く、相分離が全く起こらず、耐にじみ性が向
上した。

【００４３】この結果は、上記樹脂を用いた場合に限定
されるものではなく、一般の水溶性染料が吸着しやすい
官能基を持つ光硬化性樹脂ならば特に限定はしない。

【００４４】（実施例５）実施例１の場合と同様のイン
ク組成であるが、染料として耐光性の弱いアゾ系染料を
用いた。樹脂硬化は１００mJ/cm²以内の露光で完了し
た。紫外線の照射前後で染料の退色はなかった。

【００４５】また、同様に、実施例２の場合と同様のイ
ンク組成であるが、染料としてアゾ系油溶性染料を用い
た。樹脂硬化は５０mJ/cm²程度の露光で完了した。この
場合も染料の退色はなかった。すなわち、実施例１及び
実施例２で作成したインクは、１００mJ/cm²以下の低い
紫外線露光量で硬化するため、アゾ系色素も使用できる
光硬化型のインクであることが確認できた。

【００４６】（実施例６）非イオン性界面活性剤で黒色
顔料（カーボン粒子）を分散した水性インクジェットプ
リンタ用インクに、フッ素系界面活性剤の水性エマルジ
ョン（フォンブリンＥＭ，モンテカチーニ（株）製）を
３％添加した。このインクを印字ヘッドノズル内に入れ
たまま２ヶ月間放置し、その後そのままの状態で印字し
たところ、ノズルの目詰まりは全く確認されなかった。
また、フッ素系水性エマルジョンの印字品質に対する影
響については、特に認められなかった。

【００４７】比較のため、フッ素系水性エマルジョンを
全く添加しなかった同インクについて同じテストを行な
ったところ、ノズルの目詰まりが発生した。

【００４８】

【発明の効果】以上の様に本発明により、次の効果が確
認できた。

【００４９】すなわち、光硬化型のインクジェットプリ
ンタ用のインクおよびその印字機構に関し、インク色材のにじみが起こらないため、普通紙・再生
紙が印刷媒体として適用できる。（特にカラー印字に効
果がある。）インクの目詰まりが防止できる。

【００５０】光硬化型インクであっても、光硬化型樹
脂分と反応開始剤が別々に保存され、別々のノズルから
吐出され印字されるので、インクの硬化性・保存安定性
が向上した。。

【００５１】染料・樹脂の相分離が起こりにくい。

【００５２】染料の退色が起こらない。

【００５３】また、フッ素系化合物の添加により、通常
のインクジェットプリンタ用水性インク一般において、
特に有機顔料を用いたインクの場合に、ヘッドノズルの
目詰まり防止に効果が得られた。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】紫外線を照射することにより硬化する特性
を有するインクジェットプリンタ用インクであって、水と、モノマー構造で官能基を２つ以上含む水溶性の光
硬化型樹脂プレポリマーと、水溶性または非水溶性の光
重合開始剤と、および水溶性染料とを少なくとも含んで
なる、インク。
【請求項２】光硬化型樹脂が、水溶性染料吸着サイトを
持つものである、請求項１に記載のインク。
【請求項３】紫外線照射量が１００mJ／cm^２以下で、
少なくとも表面硬化する、請求項１または２に記載のイ
ンク。
【請求項４】前記染料がアゾ系染料である、請求項１〜
３のいずれか一項に記載のインク。
【請求項５】フッ素系界面活性剤の水性エマルジョンを
コロイド状態で含んでなる、請求項１〜４のいずれか一
項に記載のインク。