JPH0356573A

JPH0356573A - 画像記録用インク及び画像記録方法

Info

Publication number: JPH0356573A
Application number: JP1192246A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Onishi; 弘幸大西
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1989-07-25
Filing date: 1989-07-25
Publication date: 1991-03-12
Anticipated expiration: 2015-04-17
Also published as: JP3033093B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、微小液滴インクまたは霧状インクを記録ヘッ
ドから噴出させ、普通紙上に記録を行うインクジェット
もしくはインクミスト記録方法に用いる画像記録用イン
クに関し、特にビジネスもしくはパーソナル分野で用い
る普通紙に対して安定したモノクロおよびカラーの記録
が可能で、高速かつ高品位な印写を可能に目づまりの心
配のない、保存安定性に優れた画像記録用インクに関す
る。

〔従来の技術〕

従来、インクジェット記録方式としては、コンティニュ
アスタイプとオンデマンドタイプの２つに大別すること
ができ、前者は荷電制御型（Ｈｅｒｔｚ方式）、後者は
電気機械変換式（Ｋｙｓｅｒ方式）、電気熱変換方式（
バブルジェット、サーマルインクジェット）、静電吸引
式（スリットジェット、電界ｆｉｌＪｌｌ式）がある。

また、インクミスト記録方法としては、超音波エネルギ
ーにより記録インクを霧化させ、発生した霧状インクに
電荷を与え、帯電インクミストを静電気的に紙に記録す
る方法がある。

この様なジェット記録方式に用いるインクとしては、主
として水系インクと非水系インクがあるが、臭気・安全
性・にじみの面で水系インクが主流を占めている。

水系インクは、各種の水溶性染料または顔料を水または
水と水溶性有機溶剤からなる液媒体に溶解または分散さ
せ、必要に応じて各種添加剤が添加されたものが現在使
用されている。

これらジェット記録の長所として、 ■直接記録であるためプロセスが簡単 ■無騒音 ■カラー化が容易 ■高速記録が可能 ■普通紙が使用できるため低ランニングコストが可能 ■微小インクを用いるため高解像度の記録が可能以上の特徴を有しており以前からその将来性が注目され
ていた。

近年、パーソナルコンピューターを始めとするＯＡ機器
用プリンタとして上記特徴を有したジェヅトプリンタの
本格的な製品化時代の到来であると考えられる。

しかし、製品としてはまだ成長期の入口に足をふみ入れ
た段階であり、解決しなければならない技術的課題も多
いのが現状である。

上記記録方法において、方式の違いによって要求項目が
若干異なるものの、共通して要求される項目として、１）にじみがなく高品位な記録画像が得られること２）インクの乾燥・定着速度が速く、尾引きのないこと３）ノズル及びインク流通経路で目づまりせず吐出が安
定していること４）インクの分散安定性・保存性・安全性がよいこと５）記録濃度が高いこと６）印刷物の耐光性・耐候性・耐水性がよいこと等が特に重要である。

現在、上記の要求項目の全てを満足させるために記録用
インク及び装置の両面から精力的な検討がなされており
、要求性能によってはかなりの改良が認められてきてい
る。

しかし、一番の普及を妨げている要因としてはオフィス
や家庭で一般的に使用されている普通紙（国内において
はコピー用紙、国外においてはコピー用紙およびボンド
紙を普通紙と呼ぶことにする）に対する印字・画像品質
の悪さがあげられる．（そのため苦肉の策として、指定
紙が用意されている）すなわち、画像形成インクが記録紙に付着した象　乾燥
性が悪く、また毛細管現象により第１図に示す如く、記
録紙のセルロース繊維に沿ってインクが流れる為に印字
・画像の品質が著しく低下する。そのためこれらの欠点
が改良された画像形成用インクが強く望まれている。

この様な観点から、従来種々の普通紙記録用インクが提
案されている。

例えば、特許出願公開昭５５−２９５４６号公報には、
特定の界面活性剤を添加し、表面張力を下げてインクの
紙への吸収性を高めたものが提案されており、特許出願
公開昭５・６−５７８６２号公報には、強塩基物質を添
加し高ＰＨ（ベーハー）とし、普通紙の耐水処理剤であ
るサイズ剤やパルプ材を化学的に溶解し、ドットの広が
りと吸収性を制御する方法および特許出願公開昭５８−
１３６７５号公報には、インク中に分子量４万以上のポ
リビニルピロリドンを入れ、ドットの広がりと紙への吸
収性を制御する方法が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］しかしこのような従来の提案のものでは、次のような問
題があった。

普通紙に対して高速印刷を行った場合、それぞれ一定の
効果は認められるものの、界面活性剤を含むインクでは
、インクがしみこむために定着速度は速くなるが、表面
張力が低いために紙の１ａ維に沿ったインクの拡散が改
良されずにじみが生じ、印字品質が劣化する。また界面
活性剤による泡立ちが生じるためノズル内に気泡が入り
やすく、安定した吐出が得られない等の問題点があった
。

また、強塩基物質を含むインクでは、インクの吸収性・
定着性は高いが、乾燥性は充分ではなく、尾引きおよび
紙の繊維に沿ったインクの拡散が改良されずにじみが生
じ、満足できる印字品質が得られないという問題があっ
た● また、分子量４万以上のポリビニルビロリドンを含むイ
ンクでは、ノズルの目づまりに対するマージンが非常に
低く、にじみに関しても充分な改良ができず、また乾燥
性が悪いため尾引きが生じるという問題があった。

以上のように普通紙に対して、しみこみ依存性の高いイ
ンクでは上記１）から６）を満足することはできないこ
とがわかった。

そこで、本発明はこのような問題点を解決するもので、
その目的とするところは、記録ヘッドから微小液滴イン
クも．シ＜は霧状インクを噴出させ、普通紙上に該イン
クを付着させ印刷を行うインクジェットまたはインクミ
スト記録方法において、普通紙に対して印字・画像のに
じみが生じない、かつ乾燥・定着性が良好で尾引きのな
い、また目づまりの生じない吐出安定性に優れた画像形
成用インクを提供するところにある。

［課題を解決するための手段］本発明の画像形成用インクは、記録ヘッドから微小イン
クもしくは霧状インクを噴出させ、普通紙上に該インク
を付着させ印刷を行うインクジェットまたはインクミス
ト記録方法に用いる画像記録用インクおいて、少なくと
も水と、０．　　５重量％〜１０重量％の染料および／
または顔料を含有し、平均粒径が０．５μｍ以下の内部
３次元架橋した有機超微粒子を５重量％〜４０重量％含
有することを特徴とする。

また前記画像形成用インクの２０℃におけるインク粘度
が１．２〜１０センチポイズの範囲にあることを特徴と
する。

［実施例］本発明者は、ジェットインクと普通紙（コピー用紙の表
と裏、ポンド紙）に対するにじみ・乾燥性について、あ
らゆる角度から精細に観察した結天　均一に分散された
内部３次元架橋した有機超微粒子の表面に着色剤である
染料または顔料を吸着し、第２図に示す如く、紙の繊維
上にドット形状を保持したまま皮膜を形成し、乾燥・定
着する事を見いだした。

すなわち、有機超微粒子と着色剤との分子間力と樹脂粒
子の紙への付着力とによりにじみ・乾燥性・定着性を解
決した。

これは有機超微粒子を３次元架橋することにより、架橋
度合により粒子の硬さ／柔らかさを調整することができ
、表面官能基を自由に導入することにより親水性／疎水
性を付与することができ、また表面電荷等を自由にコン
トロールできることに起因する。

また内部３次元架橋されているために樹脂粒子の溶媒蒸
発時の界面張力による融着が起こりにくいため、一次的
な皮膜形成力は弱く、そのため目づまり・凝集を起こさ
ず、万一乾燥したとしても容易に溶媒に再分散し、紙上
で充分乾燥すると樹脂の紙への付着力により強固な皮膜
を形成する。

万一　定着性が不十分な場合は、熱硬化により定着させ
ることも可能である。

本発明に使用する有機超微粒子は、合成方法としては、
乳化重合が極めて適した方法で、ボリマー粒子の架橋は
、複数の二重結合を持つ多官能モノマーを共重合するこ
とにより達成される。

具体的には、日本ペイント株式会社のマイクロジェルを
挙げることができる。これは、樹脂の主成分がスチレン
・アクリル酸エステル系（スチレン、メチルメタクリレ
ート、ｎ−プチルアクリレート）樹脂で、自由に粒子径
・形状・架橋度・表面官能基・多層構造等を調節でき、
使用する界面活性剤も高分子タイプであるため泡発生の
心配も少なく好適である。

添加量としては、固形分濃度で５重量％よりも少ないと
、にじみ・乾燥性・定着性を解決することができず、４
０重量％よりも多いと吐出安定性、分散安定性に問題を
生じるために５重量％から４０重量％が好ましい。

本発明に使用する着色剤としては、従来のインクに使用
されている水溶性染料で他のインク成分添加により、色
調の変化、沈Ｒ物の生成のないものならどのような染料
でも使用できる。

具体的には、ダイレクトブラック　＃１９（Ｃ．工．３５２５５）ダイレクトブラック　＃１５４フードブラック　　　＃２（Ｃ．Ｉ．２７７５５）アシツドイエロー　　＃２３（Ｃ．Ｉ．　　１９１４０）アシッドレッド　　　＃８７（Ｃ．Ｉ．４５３８０）アシッドレッド　　　＃１０６（Ｃ．Ｉ．４５１００）アッシドブルー　　　＃９（　Ｃ．　　Ｉ．　　４　２　０　９　０　）ダイレク
トプルー　　＃８６（Ｃ．Ｉ．７４１８０）等が挙げられる。

また顔料としては、通常の有機／無機顔料を微粒子分散
した物が用いられ、顔料粒径が０．　　１μｍ以下に微
粒子化されている物が好適である。

染料・顔料の添加量としては、０．５重量％未満では色
調・濃度が得られず、１０重量％を越えると目づまりを
起こりやすくなるために０．５重量％〜１０重量％が好
ましい。

本発明に用いる溶媒は、水または水と水溶性有機溶剤と
の混合溶媒が用いられる。

水としては、蒸留純水を使用するのが好ましい。

水と混合して使用される水溶性有機溶剤としては、炭素
数１〜４アルキルアルコール類、ケトン類、エーテル類
、ポリアルキレングリコール類、アルキレングリコール
類、グリセリン、多価アルコールの低級アルキルエーテ
ル等が用いられる。

これら水溶性有機溶剤は単独で使用することも可能であ
るが、適正なインク物性を付与するために、２種または
それ以上の溶剤を混合して使用することもできる。

本発明のインク物性としては、２０゜Ｃでの粘度が１．
２ｃｐよりも低いと高速印刷において、乾燥性に問題を
生じ、１０ｃｐよりも大きいと目づまり、吐出安定性に
問題を生じるために１．２〜１　０ｃｐが好ましい。

本発明の基本構成は以上の通りであるが、その他、従来
公知の分散剤、界面活性剤、粘度調整剤、表面張力調整
剤、比抵抗調整剤、ｐＨ調整剤、防カビ剤等を必要に応
じて添加することができる。

また、熱エネルギーの作用によりインクを吐出するタイ
プのインクジェット方式に使用する場合には熱的な物性
（例えば、比熱、熱膨張係数、熱伝導率等）が調整され
る。

以下、実施例・比較例を挙げることにより本発明を具体
的に説明するが、本例が本発明を限定するものではない
。

実施例１以下の実施例中に示すインク組成物量（％）はすべて重
量％である。

ダイレクトブラック　＃１９　　　　３％固形分濃度２
０％のマイクロジェル溶液７　５％ジエチレングリコール　　　　　　　１０％蒸留純水　
　　　　　　　　　　　１２％上記の各成分を容器の中
で充分混合撹拌し、ボアサイズ０．　　５μｍのメンブ
レンフィルターで濾過し、記録用インクを作製した。

実施例２カーボンプラック（顔料）　　　　　５％固形分濃度２
０％のマイクロジェル溶液８０％ジエチレングリコール　　　　　　１０％蒸留純水　　
　　　　　　　　　　　５％上記成分を混合撹拌後、ポ
ールミルで顔料粒径が０．１μｍ以下になるまで分散し
、記録用インクを作製した。

実施例３実施例１に記載の方法により下記の組成を有するインク
を作製した。

ダイレクトブラック＃１９　　　　　３％固形分濃度２
０％のマイクロジェル溶液８　０％ジエチレングリコール蒸留純水１　０％７％アシッドイエロー　　＃２３　　　　　３％固形分濃度
２０％のマイクロジェル溶液８０％ジエチレングリコール　　　　　　１０％蒸留純水　　
　　　　　　　　　　　７％アシッドレッド　　　＃８
７　　　　３％固形分濃度２０％のマイクロジェル溶液
８０％ジエチレングリコール　　　　　　１０％蒸留純水　　
　　　　　　　　　　　７％アツシドプルー　　　＃９
　　　　　３％固形分濃度２０％のマイクロジェル溶液
８０％ジエチレングリコール　　　　　　１０％蒸留純水　　
　　　　　　　　　　　７％比較例１実施例１に記載の方法により下記の組成を有するインク
を作製した。

ダイレクトブラック　＃１９　　　　１％グリセリン　
　　　　　　　　　２０％ドデシルベンゼンスルホン酸
　　　　２％ナトリウムデヒドロ酢酸ナトリウム　　　　０．１％蒸留純水　　
　　　　　　　　７６．９％比較例２実施例１に記載の方法により下記の組成を有するインク
を作製した。

ダイレクトブラック　＃１９　　　　２％グリセリン　
　　　　　　　　　　５％トリエチレングリコール　　
　　　１０％１０規定水酸化カリウム水溶液　　　　２
％デヒドロ酢酸ナトリウム　　　　　０．　　１％蒸留
純水　　　　　　　　　　　　８０．９％比較例３実施例１に記載の方法により下記の組成を有するインク
を作製した。

ダイレクトブラック　＃１９２．５％ポリビニルビロリドン　　　　　０．５％エチレングリ
コール　　　　　　　１７％無水炭酸カリウム　　　　
　　　０．　　２％酢酸ナトリウム　３水塩　　　０．
０５％ベストサイド　　　　　　　　　０．　　１％エ
チレンジアミン四酢Ｍ　　　　Ｏ．２％ナトリウム蒸留純水　　　　　　　　　７９．４５％以上のインク
を用い、記録方法として ■市販のオンデマンド型インクジェットプリンタ■吐出
オリフィス径５０μｍ１　　ビエゾ振動子駆動電圧５０
ｖ１　周波数５ＫＨｚの試作マルチヘッド■発熱素子を
利用したバブルジェットプリンタ（オリフィス径５０μ
ｍ、ヒーターサイズ３０Ｘ１５０μｍ、ノズル数２４本
、駆動電圧３０Ｖ、周波数３ＫＨｚ） ■超音波霧化を利用した帯電インクミスト記録方式（超
音波振動子駆動周波数１．５ＭＨｚ，　　駆動電圧５０
ｖ）上記４種類の方法により高速記録を行った場合の評価結
果とインク物性測定結果を表１に示す。

＊１．平均粒径測定電気泳動光散乱光度計ＥＬＳ−８００（大塚電子製）＊２．粘度測定Ｂ型粘度計（回転数６Ｏｒｐｍ、２０゜Ｃ）（東京計器
製）＊３．表面張力測定サーフイステンシオメーターＨＶＬ−ＳＴ型（協和界面
科学製）＊４．にじみ評価顕微鏡による１００倍、４００倍での観察と目視による
観察＠：繊維に沿ったにじみもなく繊維上にドットが保持さ
れている０：繊維に沿ったにじみは少しあるが目視ではわからな
い Δ：　目視で若干にじみがわかるＸ：　かなりにじんで、エッジがギザギザしている乾燥・定着性評価印字３秒後、６秒後、１２秒後に紙のエッジでこするＯ：３秒後で尾引きなしｏ：６秒後で尾引きなし Δ：　６秒後で尾引きあり ×：　１２秒後に尾引きあり目づまり評価キャップなし室温１ケ月放置Ｏ：印字可能 ×：印字不可能インク保存性インクを４０゜Ｃで３ケ月保存し、異物・異臭・凝集・
沈澱の有無０：　無し ×：　有り＊８．記録濃度６．７．＊＊　５．＊＊マクベス濃度計による反射０−Ｄ値の測定９．耐水性評
価印字物を水中に５分間浸し、インクの流出を観測０：　無し ×：　有り ×：　有り表１より明らかなように、実施例１〜３の記録インクは
、それぞれの記録方式に共通して良好な結果が得られた
。

また、実施例３の記録インクのブラック、イエロー　シ
アン、マゼンタを各色重ね合わせにより鮮明なフルカラ
ー画像が再現できた。

一方、比較例１〜３のごとく記録インクの場合、充分満
足のいく記録ができないことがわかる。

また実施例１〜３からわかるように乾燥性・定着性が紙
への吸収に依存しないため高濃度な記録を達成している
ことがわかる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明の画像記録用インクによれ
ば、従来から問題とされていた普通紙に対するにじみ、
乾燥性・定着性に優へ　かつ目づまり、インク保存性、
印刷物の耐水性にも優れた高速記録・高濃度で鮮明な記
録を可能にするという効果を有する。

また、溶媒に対する容易な再分散を可能にするという効
果も有する。

また、３色のプロセスカラーインクを使用することによ
り（必要に応じてブラックも使用）高解像度なフルカラ
ー画像を記録することができる。

４．

【図面の簡単な説明】

第１図は紙の繊維へのインクのにじみを示す模式図。第２図は本発明のインクドットを示す模式図。１・紙の繊維２・インク以上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）記録ヘッドから微小液滴インクもしくは霧状イン
クを噴出させ、普通紙上に該インクを付着させ記録を行
うインクジェットまたはインクミスト記録方法に用いる
画像記録用インクおいて、少なくとも水と、０．５重量
％〜１０重量％の染料および／または顔料を含有し、平
均粒径が０．５μｍ以下の内部３次元架橋した有機超微
粒子を５重量％〜４０重量％含有することを特徴とする
画像記録用インク
（２）２０℃におけるインク粘度が１．２〜１０センチ
ポイズの範囲にあることを特徴とする請求項１記載の画
像記録用インク。