JP3206094B2 - ホットメルトインク組成物及びこれを用いた記録方法 - Google Patents

ホットメルトインク組成物及びこれを用いた記録方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はホットメルトインク組成
物及びこれを用いた記録方法に関し、詳しくは、OA機
器等の印字において用いられ、特にサーマルインクジェ
ット記録方式に好適なホットメルトインク組成物及びそ
のインクによる記録方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、OA機器等の印字出力装置にはイ
ンクジエット記録方式、熱転写記録方式などのプリンタ
ーが多く採用されるようになってきている。中でも、イ
ンクジェット記録方式は熱素子によるインク加熱による
記録方式であるサーマルインクジェット(バブルジェッ
ト)記録方式と、PZTを用いたヘッドによりホットメ
ルトインクを溶融し吐出するホットメルトインク記録方
式が中心となってきている。しかしながら、サーマルイ
ンクジット記録方式では水性インクを用いているため紙
種により画質が大きく変化する。一方、PZTを用いた
ホットメルトインクによる記録方式ではヘッドの高密度
化や小型化が困難であるといった問題がある。
【0003】そこで、今ではサーマルヘッドインクジェ
ット方式に適した幾つかのホットメルトインクが提案さ
れている。例えば特開昭55−54368号、特開平1
−263171号、特開平3−37278号などの公報
に開示されたものがあげられる。だが、これらの文献の
記載でみる限り、サーマルインクジェット方式は300
℃以上にインクを加熱することにより吐出制御を行なう
ため、水性インクによる場合でも信頼性を確保すること
が難しい。更にまた、ホットメルトインクを用いた場合
においても、インク中のビヒクルに沸点を有する化合物
を用いる必要からビヒクルが印字休止時の余熱により蒸
発し、著しく信頼性を損なう危険性が多い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第1の目的
は、普通紙カラー対応の高速、高解像度のインクジェッ
ト記録方式を可能とするホットメルトインクを用いたサ
ーマルインクジェット記録方式において信頼性を高める
記録材料(ホットメルトインク組成物)を提供すること
にある。本発明の第の目的は、サーマルインクジェッ
ト記録用ホットメルトインクを用いて信頼性を確保する
のに適した記録方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の第1は、トリメ
チロールプロパンと着色剤とを含むホットメルトインク
であって、該トリメチロールプロパンの含有量が、イン
ク全体の20重量%以上であり、かつトリメチロールプ
ロパン以外の化合物であって、融点が60℃以上で沸点
を有する化合物を含有することを特徴とするホットメル
トインク組成物である。
【0006】本発明の第2は、第1のホットメルトイン
ク組成物を用い、これを融解状態で熱エネルギーを印加
し、その溶融インクを滴化し飛翔せしめて記録紙に画像
形成することを特徴とする記録方法である。
【0007】本発明者らは、サーマルインクジェット記
録方式について以前より多く検討を行なってきたが、ホ
ットメルトインク組成物におけるビヒクルとして好適な
化合物についてその吸発熱変化及び熱重量変化について
種種の化合物について測定し、吐出安定性との対応につ
いて鋭意検討した結果、常温固体のビヒクル化合物が融
解終了温度(示差熱分析における吸熱ピークが終了した
温度)の5℃以上高い温度で蒸発が開始する化合物を含
有させることにより優れた熱安定性を示すインク組成物
となること、及び、かかるビヒクルを用いたホットメル
トインク組成物を用いたサーマルヘッドインクジェット
記録方式によれば望ましい画像の得られることを確かめ
た。本発明はこれらによりなされたものである。
【0008】以下に、本発明を添付の図面に従がいなが
らさらに詳細に説明する。図1はサーマルインクジェッ
ト記録ヘッド部の概略を示している。先に触れたとお
り、ホットメルトインク組成物(以降単に「インク」又
は「イン液」と略記することがある)は前記特定のビヒ
クル化合物及び着色剤を含むものである。これがインク
供給管6を通してインク液室5へと導入される。一方、
ヒーター7での熱は蓄熱層8からインク液室5内のイン
クをその組成に応じた溶融状態にするのに用いられる。
【0009】溶融状態にあるインク液に発熱素子2によ
り選択的に熱エネルギーを印加させて膜沸騰を生じせし
め、ホットメルトインクを安定してインク吐出ノズル1
から外部へ滴状に飛翔させ、普通状などの記録紙(図示
されていない)上に画像が形成されるようになってい
る。
【0010】本発明に係るビヒクル化合物のうち、特
に、トリメチロールプロパンの使用が効果的である。こ
の化合物は測定条件にもよるが融点終了温度(約60
℃)と蒸発開始温度(約131℃)とほぼ70℃の温度
差が得られ、かつ、この温度範囲において選択的熱エネ
ルギーを印加することにより良好に膜沸騰を起こすこと
ができる。そして、トリメチロールプロパンのホットメ
ルトインク中の含有量は好ましくは20重量%以上、更
に好ましくは30重量%以上が必要で、20重量%より
少ない含有量では改善効果は少ない。また、この化合物
の融点より高い他の常温固体の融点と沸点を有する化合
物と混合して用いることにより、印字画像の耐熱性をさ
らに向上させることもできる。
【0011】本発明のホットメルトインク組成物に混合
して用いるトリメチロールプロパン以外の化合物であっ
て、融点が60℃以上で沸点を有する化合物としては、
特に融点が60℃以上で沸点が150℃以上300℃以
下が好ましいが、具体的にはアセトアミド、プロピオン
アミド、n−ブチルアミド、ラクタミド等の低級アルキ
ルアミド類及びその誘導体、1,3−ジメチル尿素、エ
チル尿素等の尿素誘導体が挙げられる。メチルスルホ
ン、エチルスルホン等の低級アルキルスルホン類、フェ
ニルスルホン、安息香酸等のカルボン酸類、イミダゾー
ル、2−エチル−イミダゾール、1,2,4−トリアゾ
ール等のイミダゾール誘導体、ピラゾール、3,5−ジ
メチルピラゾール等のピラゾール誘導体、ビフェニル、
p−tert−ブチルフェノール、2,6−tert−
ブチル−p−クレゾール等のフェノール誘導体、ピペラ
ジン、o、又はp−トルエンスルホンアミド、エチルベ
ンゼンスルホンアミド等のアルキルベンゼンスルホンア
ミド類、メタンスルホンアミド等の低級アルキルスルホ
ンアミド誘導体、コハク酸イミド、メレインイミド等の
イミド類等が挙げられる。この中で特に好ましいのはプ
ロピオンアミド、メチルスルホン、エチルスルホン、ラ
クタミド、イミダゾール等が挙げられる。これらの化合
物の含有率は吐出エネルギーが得られるならば任意の含
有率でよいが、好ましくは40重量%以上の含有率が好
ましく、これらを単独でも混合しても用いることができ
る。
【0012】本発明に係るホットメルトインク組成物に
おける着色剤(染料)としては、カラーインデックスに
記載の分散性染料、油溶性染料の中から特に溶解性、分
散性、耐久性が優れたものを選定することが好ましい。
具体的には、 C.I.ディスパースイエロー1,3,7,8,9,2
3,42,54,60,82,238 C.I.ディスパースレッド1,9,11,13,1
5,17,53,58,60 C.I.ディスパースブルー1,3,5,14,19,
24,26,60,71,99,108 C.I.ソルベントイエロー18,30,77,116 C.I.ソルベントレッド19,23,25,27,4
1,49,53,56 C.I.ソルベントブルー11,24,25,35,3
6,42,44,52,55,63,70,75,8
3,105 C.I.ソルベントブラック3,8,27,35 等が挙げられる。これらは、単独に又は2種以上を混合
して使用することができる。そして、それらはインク組
成物中に0.1から20重量%、好ましくは0.5〜5
重量%含有される。なお、これらの市販の染料は必ずし
も純度が高くない場合があり、できるだけ精製を施して
使用することが好ましい。
【0013】また、着色剤として顔料を用いることも可
能であり、アゾ系、フタロシアニン系、アントラキノン
系、キナクリドン系、ジオキサジン系、インジゴ系、チ
オインジゴ系、ベリンノ系、ペイレン系、イソインドレ
ノン系、アニリンブラック、アゾメチンアゾ系、レーキ
顔料系、カーボンブラック系等の有機顔料が好ましい。
さらに具体的には2,9−ジメチルキナクリドン(C.
I.ビグメントレッド122)、C.I.ビグメントブ
ルー15(フタロシアニンブルー)、アセト酢酸アリリ
ド、ローダミンBレーキ、カーボンブラックが好まし
い。これら顔料の含有率は0.1から10重量%インク
中に含有させることが好ましい。
【0014】本発明に係るホットメルトインク組成物に
は、さらに記録紙への定着性の改善を意図して粘着性付
与成分及びバインダー樹脂を含有することもできる。例
えばアビエチン酸エステル類(特に水添し耐熱性を改良
したもの)、ナイロン12を含有する低融点ポリアミド
樹脂及びユニオンキャンプ社から入手できるユニレッツ
X37−525−235等のテミラミド類、マレイン酸
樹脂、スチレン−ブタジエン共重合物、ビニルトルエン
−ブタジエン共重合物、スチレン−アクリレート樹脂、
ビニルトルエンアクリレート樹脂、アルキッド樹脂、エ
チレン−酢酸ビニル樹脂、ステアリルステアラミド、エ
チレンビスステアリルアミド等の脂肪酸アミド誘導体、
マイクロクリスタリンワックス、カルナバワックス等の
ワックス類、プロピレングリコールモノヒドロキシステ
アレート、グリセリンモノヒドロキシステアレート等の
多価アルコール脂肪酸エステル類、ステアロン等の脂肪
族ケトン類、デシルスルホン、フェニルスルホン等のス
ルホン類、オクタデシルアルコール、ステアリルアルコ
ール等の長鎖アルコール類、ステアリルアッシッドホス
フェート等の脂肪族リン酸エステル、コレステロール、
コレステロールステアリルエステル等のコレステロール
誘導体等が挙げられる。更には、これらバインダーと共
にフタル酸エステル類、ポリエステル類、多価アルコー
ル類等の可塑剤を添加することもできる。
【0015】本発明に係るホットメルトインク組成物に
は、熱による劣化を防ぐ目的から酸化防止剤を点かする
ことにより信頼性を向上させることができる。酸化防止
剤としては従来公知の酸化防止剤が用いられるが、さら
に酸化防止剤として適することとしてそのものが沸点を
有するものが特に信頼性向上効果がある。具体的には
2,6−ジ−ブチル−p−クレゾール、ブチル化ヒドロ
キシアニソール、2,6−tert−ブチル−4−エチ
ルフェノール、ステアリル−β−(3,5−ジ−ter
t−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート等のフェ
ノール系酸化防止剤、2,2’−メチレン−ビス−(4
−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4
−ブチリデン−ビス−(3−メチル−6−tert−ブ
チルフェノール)等のビスフェノール系酸化防止剤、
1,1,3−トリス−(2−メチル−4−ヒドロキシ−
5−ブチルフェニル)ブタン、テトラキス−[メチレン
−3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4’−ヒ
ドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、トコフェ
ロール等の高分子型フェノール類、ジラウリルチオジプ
ロピオネート、ジミリスチルチオジプロピオネート等の
硫黄系酸化防止剤、トリフェニルフォスファイト、ジフ
ェニルイソデシルホスファイト、フェニルイソデシルホ
スファイト、4,4’−ブチリデン−ビス(3−メチル
−6−tert−ブチルフェニル−ジ−トリデシル)フ
ォスファイト、トリス(モノ及び/又はジノニルフェニ
ル)ホスファイト等の亜リン酸系の酸化防止剤及び2,
6−ジ−ブチル−p−クレゾールである。これらはイン
ク中に単独でも複数混合して用いてもよいが、その含有
率は0.1〜50重量%、より好ましくは0.1〜30
重量%である。
【0016】また、本発明に係るホットメルトインク組
成物には、その他各種添加剤を目的に応じて添加するこ
ともできる。例えば、紫外線吸収剤、過冷却剤、防腐防
黴剤、防錆剤、界面活性剤等が挙げられる。
【0017】
【実施例】次に、実施例及び比較例をあげて本発明をさ
らに具体的に説明する。ここでの%は重量基準である。
【0018】実施例1 以下の組成物を100〜120℃に加熱溶融し1時間撹
拌し、約1μm口径のテフロンフィルターにて濾過しイ
ンク1とした。 C.I.ディスパースイエロー7 2% メチルスルホン(融点109℃) 50% トリメチロールプロパン 30% 2,6−tert−ブチル−p−クレゾール 8% 水添加アビエチン酸グリセリンエステル 10%
【0019】実施例2 実施例1と同様に して以下の組成物を用いてインク2
を調製した。 C.I.ディスパースレッド9 2% イミダゾール(融点90℃) 60% トリメチロールプロパン 20% コレステロールステアリルエステル 10% 2,6−tert−ブチル−p−クレゾール 8%
【0020】実施例3 実施例1と同様にして以下の組成を用いてインク3を調
製した。 C.I.ソルベントブルー35 2% ラクタミド(融点73〜76℃) 57% トリメチロールプロパン 30% 水添加アビエチン酸 10% 4,4’−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−tert −ブチル−ブチル−ジ−トリデシル)フォスファイト 1%
【0021】実施例4 実施例1と同様にして以下の組成を用いてインク4を調
製した。 C.I.ソルベントレット19 2% プロピオンアミド(融点80℃) 46% ナイロン6,12からなるポリアミド樹脂(溶融温度90℃) 1% トリメチロールプロパン 50% トリフェニルホスファイト 1%
【0022】比較例1 トリメチロールプロパンの代りにメチルスルホンを用い
た以外は実施例1とまったく同様にしてインク5を調製
した。
【0023】比較例2 トリメチロールプロパンの代りにイミダゾールを用いた
以外は実施例2とまったく同様にしてインク6を調製し
た。
【0024】比較例3 トリメチロールプロパンの代りにラクタミドを用いた以
外は実施例3とまったく同様にしてインク7を調製し
た。
【0025】比較例4 トリメチロールプロパンの代りにエチルベンゼンスルホ
ンアミドを用いた以外は実施例4とまったく同様にして
インク8を調製した。
【0026】これら8種のインクを用いて、インク室に
ヒーターを装備させた図1に示す記録ヘッドを有する記
録装置にて印字試験を行なったところ、いずれのインク
も連続噴射時には良好な印字画像を与えた。つぎにヘッ
ドを所定の温度に加熱したまま印字をしないで一定時間
をおいて印字を行ないインク成分の蒸発により吐出不良
が起こるか否かについて試験をおこなった。結果を表1
に示す。
【表1】
【0027】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、インク溶融時
に安定なサーマルインクジェットインクが得られ請求
の発明によれば、余熱時に信頼性の高い記録が行な
える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法で用いられるサーマルジェット記
録装置のヘッド部の概略を表わした図である。
【符号の説明】 1 インク吐出ノズル 2 発熱素子 3 基板 4 ノズル板 5 インク液室 6 インク供給管 7 ヒーター 8 蓄熱層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09D 11/00 - 11/20 B41J 2/01 B41M 5/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トリメチロールプロパンと着色剤とを含
    むホットメルトインクであって、該トリメチロールプロ
    パンの含有量が、インク全体の20重量%以上であり、
    かつトリメチロールプロパン以外の化合物であって、
    点が60℃以上で沸点を有する化合物を含有することを
    特徴とするホットメルトインク組成物。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のホットメルトインク組
    成物を用い、これを融解状態で熱エネルギーを印加し、
    その溶融インクを滴化し飛翔せしめて記録紙に画像形成
    することを特徴とする記録方法。
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