JP4234279B2 - インクジェットプリンタ用カラーインクおよびこのインクを用いた描画体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は陶磁器、ガラス、琺瑯、タイルその他のセラミックス製品や建材などに絵画や模様を施すのに適したインクジェットプリンタ用カラーインクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、セラミックス製品の模様形成は、無機顔料とガラスフリットの混合物を筆などで手描きしたり、スクリーン印刷を利用する方法が一般的である。手描きによる方法の場合、同一模様のセラミックス製品を複数形成するには、単純な模様であっても、熟練した技術者が必要となる。スクリーン印刷法は複数印刷する手段として広く普及しているが、この方法では製版が複雑であり、かなりの時間と労力が必要となる。そのため、即時性に欠けるばかりでなく、少ロット多品種の場合には、製品１個の単価が高くなる欠点がある。また、この方法では、模様形成面が平滑面に限られ、凹凸面には模様を形成することができない。
【０００３】
そこで、少ロット多品種の模様形成に適し、凹凸面でも模様を形成できるインクジェットプリンタ用インクが提案されている（特許第２７４３３３０号公報）。このインクは、水または油と、焼成すると発色して定着する性質の金属顔料と、この金属顔料の沈殿を防止するための分散剤の少なくとも三要素を混合してなり、金属顔料の平均粒径を６μｍに設定するとともに、最大粒径をインクジェットプリンタのノズル口径より小さく、かつ金属顔料を１０〜２０重量％、分散剤を金属顔料と同じ割合で混合したものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のインクを用いて、例えば１２０ｄｐｉのインクジェットプリンタで対象面に描画しようとすると、ノズル口が直ぐに目詰まりを起こして使用不能となるという問題がある。１２０ｄｐｉのインクジェットプリンタのノズル口径は約６０μｍ程度であり、平均粒径が６μｍの金属顔料は容易に通過しうる大きさであるが、実際には金属顔料の粒子がノズル口に凝集し、目詰まりを生じる。したがって、上記インクの場合には、ノズル口径の大きな低密度のインクジェットプリンタでしか使用できず、細密な模様や絵を描けないという欠点があった。
【０００５】
また、従来のインクの場合、金属顔料の粒子径が大きいので、金属顔料が沈殿しやすい。そのため、分散剤を金属顔料と同じ割合で混合しなければならず、分散剤が多いことが描画品質を低下させる一因ともなっている。
【０００６】
また、上記インクはガラス成分を含まないので、予めガラス層が形成された対象面にインクを吹きつけ、インクの金属顔料を焼成・発色させると同時にガラス層に融着させることになる。しかし、これでは予めガラス層を有する対象面にしか使用できない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、目詰まりがなく、高密度で高品質の模様や絵を描くことができるインクジェットプリンタ用カラーインクを提供することにある。
また、他の目的は、ガラス層を有しない対象面に対しても描画できるインクジェットプリンタ用カラーインクを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、対象物にインクジェットプリンタを用いて描画した後、当該対象物に焼き付けることにより発色させてカラー画像を得るインクジェットプリンタ用カラーインクにおいて、焼き付けにより発色する無機顔料、融着剤としてのガラスフリット、溶剤、無機顔料およびガラスフリットの沈殿を抑制する分散剤を少なくとも含有し、上記溶剤の主成分として水と水溶性メジュームとが含まれ、無機顔料とガラスフリットの混合物の粒子径が０．３〜２μｍの範囲内にあり、インク粘度が２０〜５０ｃｐであることを特徴とするインクジェットプリンタ用カラーインクを提供する。
【０００９】
粒子径が０．３〜２μｍの範囲内の無機顔料と、溶剤と、分散剤とを混合したところ、インクジェットプリンタに適した液状インクとなり、分散剤の量を無機顔料より少なくしても無機顔料の沈殿が防止された。また、このインクを１２０ｄｐｉのインクジェットプリンタに用いたところ、鮮明な描画を得ることができ、目詰まりも解消された。
【００１０】
ところで、固形成分である無機顔料の粒径を小さくすれば、１２０ｄｐｉより高密度のインクジェットプリンタでも使用可能となるが、無機顔料の粒径をあまり小さくし過ぎると、発色が悪くなり、描画の鮮明度が低下する。本発明者が実験したところ、無機顔料の粒子径が０．３μｍ未満になると、無機顔料本来の発色性が得られず、描画に不適となった。そこで、本発明では無機顔料の粒子径を０．３μｍ以上とした。
【００１１】
請求項２のように、無機顔料の平均粒子径を約０．５μｍに設定した場合には、平均粒径が非常に小さいので、無機顔料の分散性が一層良好となり、噴射された各ドットでの発色の均一性が向上した。
請求項３のように、溶剤１００重量部に対して無機顔料が１０〜６０重量部含有するのが望ましい。１０重量部未満では発色が不十分となり、６０重量部を越えると、沈殿しやすくなるからである。したがって、上記の範囲とすることで、極めて鮮明な描画を得ることができる。
【００１２】
本発明では、無機顔料、溶剤、分散剤のほかに、融着剤としてのガラスフリットを含むので、対象面にガラス層を有しない場合でも、確実にインクを融着させ、発色させることができる。この場合も、無機顔料とガラスフリットの混合物の粒子径を０．３〜２μｍの範囲内にすることで、１２０ｄｐｉより高密度のインクジェットプリンタにも目詰まりなく使用できる。
【００１３】
本発明では、溶剤が水の他に水溶性メジュームを含むので、インクをインクジェットプリンタに適した粘度２０〜５０ｃｐに調整できる利点がある。なお、水溶性メジュームは焼成により焼失するので、描画の品質には影響を及ぼさない。
請求項４のように、インクに乾燥を促進させるためのアルコールが含まれている場合には、速乾性を有し、吹きつけたインクが液だれなどを起こして描画が乱れるのを防止できるという利点がある。
【００１４】
一般に、液体の表面張力が小さくなると泡を生じる。溶剤が水溶性メジューム（例えばグリコール類）を含む場合には、水と溶け合って表面張力を小さくし、かつ２種類以上のものが混じっているので、泡立ちを生じる。インクに泡が生じると、インクジェットプリンタで噴射できなくなる。そこで、請求項５では、インクに気泡の発生を抑制する消泡剤を添加することで、水溶性メジュームから発生する気泡を未然に除去でき、インクジェットプリンタによって良好に噴射することができる。
【００１５】
請求項６のように、請求項１ないし５のいずれかに記載のインクジェットプリンタ用カラーインクを用いて、インクジェットプリンタによって対象物に描画し、この対象物を上記無機顔料が発色しかつガラスフリットが融着する温度以上に加熱し、上記無機顔料を焼き付けてなることを特徴とする描画体を得ることができる。この描画体には、鮮明で高画質の模様や絵を描くことができるとともに、この描画は非常に耐候性に優れ、戸外で使用しても長期間安定した描画品質を維持できる。
なお、対象物としては、陶磁器、ガラス、琺瑯、タイル、ファインセラミックス製品など無機顔料の発色温度およびガラスフリットの溶融温度以上の耐熱性を持つものであればよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかるインクジェットプリンタ用カラーインクの一例を示す。この実施例のインクは、焼成により発色して焼付けできる無機顔料、融着剤としてのガラスフリット、水と水溶性メジュームと乾燥を早くするためのアルコールとからなる溶剤、無機顔料およびガラスフリットの沈殿を抑制する分散剤、メジュームから発生する気泡を未然に除去するための消泡剤を含有している。
【００１７】
固形成分である無機顔料およびガラスフリットの粒子径は、図１，図２に示すように、０．３〜２μｍの範囲に調製され、その平均粒子径は約０．５μｍに設定されている。溶剤１００重量部に対して、無機顔料とガラスフリットの混合物は１０〜６０重量部、分散剤は０．１〜０．５重量部、消泡剤は０．１〜０．５重量部の割合で混合されている。
【００１８】
図１は粒度分布を示しており、具体的な各粒子径の重量比は図２を参照して次のようにして計算される。
例えば、最大粒径である１．６７６μｍ〜１．３７１μｍの重量比は、
１００−９９．９０４＝０．０９６（％）
であり、１．６７６μｍ〜０．５０１μｍの重量比は、
１００−５０．９４８＝４９．０５２（％）
となる。
なお、今回用いた無機顔料およびガラスフリットの最小粒子径は０．２７４μｍであった。
【００１９】
無機顔料としては、金属酸化物として酸化銅、酸化コバルトなど結晶構造がスピネル、スフェイン、パイロクロア、ルチール、プライディライト、フォスフェイト、フェナサイト、ペリークレイス、オリビン、バデライト、ボレート、コランダム、ジルコンなど、硫化物としてカドミウムイエローなど、セレン化カドミウム化合物としてセレン赤などが挙げられる。また、蛍光体顔料、畜光体顔料などを用いてもよい。
【００２０】
ガラス成分としては、上記の無機顔料の融着性を向上させるものとして、以下のような化合物が挙げられる。アルカリ金属化合物として、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、酸化鉛、酸化ビスマスなど、アルカリ土類金属として炭酸バリウム、炭酸ストロンチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化亜鉛など、中性成分として酸化アルミニウム、水酸化アルミニウムなど、酸性成分として酸化珪素、ホウ酸、酸化ジルコニウム、酸化チタンなどが挙げられる。また、複化合物成分として硼砂、長石、カオリンなどが挙げられる。これらの単独または複数混合したものを溶解させ、いわゆるフリットを作製して用いる。
【００２１】
水溶性メジュームとしては、グリコール系、グリセリン系、ポリビニールアルコール系などを単独あるいは混合して使用できる。なお、本発明に使用されるメジューム類は、これらに限定されるものではなく、従来公知のインクに使用されているメジューム成分を用いることができる。
【００２２】
図３は水溶性メジュームの含有率をパラメータとしたインクの粘度と無機顔料の含有率との関係を示す。なお、水溶性メジュームの含有率は溶剤に対する重量％である。
図から明らかなように、メジュームの含有率が１０％の場合には、顔料の含有率に関係なくインクの粘度は２０〜３０ｃｐでほぼ安定しているのに対し、メジュームの含有率が２０％となると、顔料の含有率が５０％以上でインクの粘度は急に高くなり、５０ｃｐを越えることがわかる。インクジェットプリンタ用インクの粘度は２０〜５０ｃｐ程度が望ましいので、水溶性メジュームの含有率は１０〜３０％とするのが望ましい。
【００２３】
分散剤としては、メタリン酸六ナトリウム、二リン酸ナトリウムのような無機系分散剤やジエチル・アミンのような有機系分散剤が使用可能である。
消泡剤としては、例えばポリグリコール系を用い、予め適量を添加しておくことにより、インクの泡立ちを未然に防ぐことができる。
【００２４】
上記のように溶剤（水、水溶性メジューム、アルコール）１００重量部に対して、無機顔料とガラスフリットの混合物を１０〜６０重量部、分散剤を０．１〜０．５重量部、消泡剤を０．１〜０．５重量部の割合で混合したところ、インクジェットプリンタで使用可能な液状を呈し、かつ無機顔料とガラスフリットの混合物がほとんど分散状態にあることが確認された。それに加え、無機顔料およびガラスフリットの粒子径を０．３〜２μｍの範囲とし、その平均粒子径を約０．５μｍとすることで、インクジェットプリンタのノズルに目詰まりせず、良好な噴射を継続して行うことができた。また、溶剤にアルコールを加えることで、インクの速乾性を促し、描画品質の劣化を防止できた。
【００２５】
上記のインクを用いて陶磁器などのセラミックス製品に例えば１２０ｄｐｉのインクジェットプリンタを用いて描画した後、セラミックス製品を７５０〜１２５０℃で焼成したところ、鮮明で細密なカラー画像の描画を得ることができた。また、インクジェットプリンタには目詰まりが全く発生しなかった。
【００２６】
なお、インクおよび対象物によって焼成温度は種々選定される。例えば、対象物がガラス製品の場合、比較的低温（例えば約６００℃）で溶融するので、対象物が溶融する温度以下で発色する無機顔料およびフリットを用いる必要がある。また、表面に釉薬がのっていない面に絵付を行なう下絵付用インクでは高温（例えば約１２００℃付近）で焼成し、表面に釉薬がのった面に絵付を行なう上絵付用インクでは比較的低温（約８００℃付近）で焼成するのが望ましい。
【００２７】
【実施例】
次に、本発明にかかるインクの製造例を示す。なお、本発明のインクはこれらに限定されるものではない。
（インクの製造例１）
溶剤（水，グリコール類混液） １００重量部
アルコール １０重量部
顔料（スピネル顔料）とフリット（酸化鉛，アルカリ金属，アルカリ土類金属，
アルミナ，ホウ酸，シリカ）の混合物 ２１重量部
分散剤（二リン酸ナトリウム） ０．２重量部
消泡剤（アンチフロスＦ２３３第一工業製薬社製） ０．５重量部
上記顔料とフリットをミキサーで混合後、２５０メッシュの篩を通過させた。その後、この粉末を分散剤，消泡剤とともに溶剤に投入し、攪拌してシアン顔料インクを作成した。
【００２８】
（インクの製造例２）
溶剤（水，グリコール類混液） １００重量部
アルコール １０重量部
顔料（スフェーン顔料）とフリット（酸化鉛，アルカリ金属，アルカリ土類金属
，アルミナ，ホウ酸，シリカ）の混合物 ５０重量部
分散剤（二リン酸ナトリウム） ０．２重量部
消泡剤（アンチフロスＦ２３３第一工業製薬社製） ０．５重量部
上記材料を用い、シアン顔料インクと同様の方法で、マゼンタ顔料インクを作成した。
【００２９】
（インクの製造例３）
溶剤（水，グリコール類混液） １００重量部
アルコール １０重量部
顔料（ジルコン顔料）とフリット（酸化鉛，アルカリ金属，アルミナ，ホウ酸，
シリカ）の混合物 ５０重量部
分散剤（二リン酸ナトリウム） ０．２重量部
消泡剤（アンチフロスＦ２３３第一工業製薬社製） ０．２重量部
上記材料を用い、シアン顔料インクと同様の方法で、イエロー顔料インクを作成した。
【００３０】
上記のようなシアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の３原色のインクを個別に作成し、これらインクを選択的にインクジェットプリンタによって同一ドット上に吹きつけることで、鮮明なＲＧＢカラー画像を描画することができた。すなわち、Ｙ＋Ｍ＝Ｒ（レッド）、Ｙ＋Ｃ＝Ｇ（グリーン）、Ｍ＋Ｃ＝Ｂ（ブルー）の混合色を容易に得ることができた。
従来の無機カラーインクの場合、インクジェットプリンタなどのノズルから噴射して画面上に描画・焼成した場合、描画面上において、同一ドット上の２色が中間色として発色しにくく、混合色Ｒ，Ｇ，Ｂを画面上に得ることが困難であった。そのため、従来ではＹ，Ｍ，ＣのほかにＲ，Ｇ，Ｂ等のインクを使用する必要があり、インクジェットプリンタにこれら多数のインクを溜めておく必要があるため、構造が複雑で大型となっていた。
本発明のインクを使用すれば、Ｃ，Ｍ，Ｙの３原色のインクで中間色を容易に発色させることができるので、インクジェットプリンタを小型・簡素化することができ、ノズルの数を少なくできる。
なお、上記実施例では、溶剤として水を用いたが、油を用いることも可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１に記載のインクジェットプリンタ用カラーインクは、焼成により発色する無機顔料、水などの溶剤、および無機顔料の沈殿を抑制する分散剤を少なくとも含有し、無機顔料の粒子径を０．３〜２μｍの範囲内としたので、無機顔料の沈殿を防止できるとともに、インクジェットプリンタのノズルに目詰まりを発生させず、凹凸のある対象面でも直接描画することができる。
特に、本発明のインクは従来では使用できなかった１２０ｄｐｉを越える高密度のインクジェットプリンタにも使用できるので、高密度で高品質の模様や絵を描くことができる。
【００３２】
また、請求項４に記載のインクジェットプリンタ用カラーインクは、無機顔料、溶剤、および分散剤の他に、融着剤としてのガラスフリットを含み、無機顔料とガラスフリットの混合物の粒子径を０．３〜２μｍの範囲内としたので、請求項１の効果に加え、ガラス層を有しない対象面に対しても描画できるという特徴を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】無機顔料およびガラスフリットの粒度分布図である。
【図２】各粒子径の積算値と差分値とを示す表である。
【図３】顔料の含有率とインクの粘度との関係を示す図である。

Claims (6)

1. 対象物にインクジェットプリンタを用いて描画した後、当該対象物に焼き付けることにより発色させてカラー画像を得るインクジェットプリンタ用カラーインクにおいて、
   焼き付けにより発色する無機顔料、融着剤としてのガラスフリット、溶剤、無機顔料およびガラスフリットの沈殿を抑制する分散剤を少なくとも含有し、上記溶剤の主成分として水と水溶性メジュームとが含まれ、無機顔料とガラスフリットの混合物の粒子径が０．３〜２μｍの範囲内にあり、インク粘度が２０〜５０ｃｐであることを特徴とするインクジェットプリンタ用カラーインク。
2. 上記無機顔料およびガラスフリットの平均粒子径が約０．５μｍに設定されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ用カラーインク。
3. 上記無機顔料およびガラスフリットは、溶剤１００重量部に対して１０〜６０重量部含有することを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットプリンタ用カラーインク。
4. 上記インクには、乾燥を促進させるためのアルコールが含まれていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のインクジェットプリンタ用カラーインク。
5. 上記インクには、気泡の発生を抑制する消泡剤が含まれていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のインクジェットプリンタ用カラーインク。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載のインクジェットプリンタ用カラーインクを用いて、インクジェットプリンタによって対象物に描画し、この対象物を上記無機顔料が発色しかつガラスフリットが融着する温度以上に加熱し、上記無機顔料を焼き付けてなることを特徴とする描画体。

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