JPH0364376A

JPH0364376A - インクジェット用インク

Info

Publication number: JPH0364376A
Application number: JP1202230A
Authority: JP
Inventors: Yuko Suga; 祐子菅; Masako Shimomura; まさ子下村; Takeshi Sakaeda; 栄田　毅
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-08-02
Filing date: 1989-08-02
Publication date: 1991-03-19

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）本発明はインクジェットプリンターに適したイン（記録
液）に関する。

（従来の技術）インクジェット記録方式は、記録時の騒音の発生が少な
（、又、カラー化対応が容易で更には高集積のヘッドを
使用することにより、高解像度の記録画偉が高速で得ら
れるという利点を有している。

インクジェット記録方式では、インクとして各種の水溶
性染料を水又は水と有機溶剤との混合液に溶解させたも
のが使用されている。しかしながら、水溶性染料を用い
た場合には、これらの水溶性染料は本来耐光性が劣る為
、記録画像の耐光性が問題になる場合が多い。

又、インクが水溶性である為に、記録画像の耐水性が問
題となる場合が多い、即ち、記録画像に雨、汗或いは飲
食用の水がかかったりした場合。

記録画像が滲んだり、消失したりすることがある。

一方、ボールペン等の染料を用いた文房具においても同
様の問題があり、耐光性及び耐水性の問題を解決する為
に、種々の文房具用水性顔料インクの提案が為されてい
る。

水性顔料インクの実用化の為、分散安定性、ペン先での
インクの固化防止、ボールペンのボールの摩耗防止を検
討している例として、特開昭５８−８０３６８号公報、
特開昭６１−２００１８２号公報、特開昭６１−２４７
７７４号公報、特開昭６１−２７２２７８号公報、特開
昭６２−５６８号公報、特開昭６２−１０１６７１号公
報、１０１６７２号公報等が挙げられる。

この様に最近では水性顔料インクを用いたボールペンや
マーカーが商品として市場に出る様になってきた。

（発明が解決しようとしている問題点）しかしながら、
従来の文房具用水性顔料インクを、記録ヘッドのオリフ
ィスからインクを飛翔させて記録を行うインクジェット
記録に使用した場合、長期に亘っての吐出安定性に著し
い障害を起こすという欠点があった。

即ち、従来の水性顔料インクの中には、比較的短時間で
の吐出性に優れるものの、長期間に亘って連続吐出を行
ったり、長期放置されたインクを用いて吐出させた場合
、吐出が不安定になり、ついには吐出しな（なるという
問題を生じている。

こうした水性顔料インクの目詰まりの解決方法として、
特開昭５６−６１４６６号には遠心分離処理により分散
液中の粗大粒子を除去する方法が提案されている。しか
しながら、分散液の遠心処理だけでは精密な部位を多く
有しているインクジェットプリンターにおいて、特に長
期に放置されたインクを使用した場合、たびたび目詰ま
りな発生するという不都合が起きた。

従って本発明の目的は、前述した従来技術の問題点を解
消し、長時間の使用や長期の放置後でも常に安定した吐
出を行うことが可能なインクジェット用インクを提供す
ることにある。

（問題点を解決する為の手段）上記目的は以下の本発明によって達成される。

即ち、本発明は、水、水溶性樹脂、アミン、水溶性有機
溶剤及び顔料を主成分とする水性顔料インクにおいて、
上記顔料として５０℃以上で１００時間以上加熱処理し
た後、遠心分離処理を行った顔料分散液を用いたことを
特徴とするインクジェット用インクである。

（作　　用）本発明者はインクジェット方式において、従来の文具用
に提案されている様な水性顔料インクをそのまま使用す
ると、吐出に著しい障害を起こす原因を調査した結果、
こうしたインクは、特に長期放置によりインク中に凝集
物が多く発生し、これがインクジェットの各部位に移動
し、最後には目詰まりを引き起こしていることを見出し
た。

つまり初期段階では、粗大粒子が除去されていても長期
放置することによって凝集物が大量に発生し、それが目
詰まりを引き起こしているということである。

そこで、本発明者等は長期放置によってもインク中に凝
集物が発生しにくい顔料インクについて鋭意検討したと
ころ、顔料として、５０℃以上で１００時間以上加熱処
理し、その後遠心分離処理を行った顔料分散液を用いて
インクを作成すると、長期放置しても凝集物の発生が少
ないインクジェット記録に最適なインクが得られること
を見出した。

（好ましい実施態様）次に好ましい実施態様を挙げて本発明を更に詳細に説明
する。

本発明に使用する顔料としては、従来公知の荷機及び無
機顔料が全て使用出来る０例えば、アゾレーキ、不溶性
アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料等のアゾ顔
料やフタウシアニン顔料、ペリレン及びペリノン顔料、
アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン
顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノ
フタロン顔料等の多環式顔料や塩基性染料型レーキ、酸
性染料型レーキ等の染料レーキやニトロ顔料、ニトロソ
顔料、アニリンブラック、昼光蛍光顔料等の有機顔料、
酸化チタン、酸化鉄系、カーボンブラック系等の無機顔
料が挙げられる。又、カラーインデックスに記載されて
いない顔料であっても水性媒体に分散可能ならいずれも
使用出来る。

これらの顔料の含有量は、構造により異なるが一般的に
はインクにおいて３乃至２０重量％、好ましくは３乃至
１２重量％の範囲を占めろ割合で用いられる。

分散剤としては顔料分散に用いられる水溶性樹脂が使用
出来、水溶性樹脂としては、アミンを溶解させた水溶液
に可溶であるものならどんなものでも使用可能であり、
例えば、リグニンスルホン塩酸、セラック等の天然高分
子、ポリアクリル酸、スチレン−アクリル酸共重合体、
スチレン−アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共
重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マ
レイン酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチ
レン−メタクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸
−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−マ
レイン酸ハーフエステル共重合体、ビニルナフタレン−
アクリル酸共重合体、ビニルナフタレン−マレイン酸共
重合体或いはこれらの塩、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、リン酸塩等の陰イオン
性高分子等が挙げられる。

本発明では、インク作成に際して前述の顔料とこれらの
分散剤を所定量のアミン類を加えてアルカリ性にした水
溶液中に混合した後、後述する手段を用いて分散処理し
たものを分散液とし、この顔料分散液に加熱処理を加え
、加速的に凝集体を発生させ、それを遠心分離によって
除去する。この様にすることにより、予め長期保存中に
発生する可能性のある凝集体を除去してお（ことにより
、長期放置したインクでも安定吐出の可能なインクを提
供することが出来る。

加熱処理温度としては、５０℃以上、好ましくは５０℃
から６５℃である。６５℃以上では室温条件の加速とし
ては強力すぎ、むしろインク組成物の分解を引き起こす
こととなり好ましくない。

又、処理時間については、１００時間から５００時間が
好ましく、１００時間より短いと長期放置により凝集物
が発生し、５００時間より長くても効果は変わらない。

以上の様にして得られた分散液に、後述する水溶性有機
溶剤や水等を添加してインクジェット用インクとする。

又、この分散液中に必要に応じて水溶性有機溶剤、消色
剤等を添加してもよい。

又、分散液そのものをインクジェット用インクとしても
よい。

分散液に添加されるアミン類としては、モノエタノール
アミン、ジェタノールアミン、トリエタノールアミン、
アミノメチルプロパツール、アンモニア等の有機アミン
が好ましい。

界面活性剤としては脂肪酸塩類、高級アルコール硫酸エ
ステル塩類、液体脂肪油硫酸エステル塩類、アルキルア
リルスルホン酸塩類等の陰イオン界面活性剤、ポリオキ
シエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンア
ルキルエステル類、ポリオキシエチレンソルビタンアル
キルエステル類等の非イオン性界面活性剤があり、これ
らの１種又は２種以上を適宜選択して使用出来る。その
使用量は分散剤により異なるが５インク全量に対して０
．０１乃至５重量％が望ましい、この際、インクの表面
張力は３５　ｄｙｎｅ／ｃｍ以上になる様に活性剤の添
加する量を決定する事が好ましい。何故ならば、インク
の表面張力がこれより小さい値を示すことは、インクジ
ェット記録方式においてはノズル先端の濡れによる印字
よれ等、好ましくない事態を引き起こしてしまうからで
ある。

方、所望の物性値を持つインクとする為に、水溶性有機
溶剤、ｐＨ調整剤、消泡剤、防腐剤等を添加することが
出来る。更に市販の水溶性染料等を添加することも可能
である。

水と混合して使用される水溶性有機溶剤としては、例え
ば、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピ
ルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルア
ルコール、　５ｅｅ−ブチルアルコール、　ｔｅｒｔ−
ブチルアルコール、イソブチルアルコール等の炭素数１
乃至４のアルキルアルコール類；ジメチルホルムアミド
、ジメチルアセトアミド等のアミド類；アセトン、ジア
セトアルコール等のケトン又はケトアルコール類；テト
ラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類；ポリエチ
レングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリ
コール、トリエチレングリコール、１．２．６−ヘキサ
ンドリオール、チオジグリコール、ヘキシレングリコー
ル、ジエチレングリコール等のアルキレン基が２乃至６
個の炭素原子を含むアルキレングリコール類；グリセリ
ン；エチレングリコールモノメチル（又はエチル）エー
テル、ジエチレングリコールメチル（又はエチル）エー
テル、トリエチレングリコールモノメチル（又はエチル
）エーテル等の多価アルコールの低級アルキルエーテル
類；Ｎ−メチル−２−ピロリドン、１，３−ジメチル−
２−イミダゾリジノン等が挙げられる。これらの多くの
水溶性有機溶剤の中でもジエチレングリコール等の多価
アルコール、トリエチレングリコールモノメチル（又は
エチル）エーテル等の多価アルコールの低級アルキルエ
ーテルが好ましい。

更に、インクの使用時及びヘッド保存時におけるノズル
先端での固化性を防止する為には、多価アルコールの含
有量を１０％以上にすることが好ましいことがわかった
。更に、吐出の安定性を得る為にはエタノールを３％以
上添加することが効果的であることを見出した。これは
エタノールを添加することによってインクの薄膜抵抗体
上での発泡をより安定に行うことが出来ると考えられる
。しかし、エタノールを過剰に加えると印字物の印字品
位が損なわれるという欠点が生じる為、エタノールの適
切な濃度は３乃至１０％であることがわかった。更にエ
タノールの効果として、分散液にエタノールを添加する
ことにより、分散時における泡の発生を押え、効率的な
分散が行えることが挙げられる。

又、ｐＨ調整剤としては、例えば、ジェタノールアミン
、トリエタノールアミン等の各種有機アミン、水酸化ナ
トリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム等のアルカ
リ金属の水酸物等の無機アルカリ剤、有機酸や鉱酸が挙
げられる。

本発明のインクの作成方法としては１、初めに、分散樹
脂、アミン及び水を少なくとも含有する水溶液に顔料を
添加し、撹拌した後、後述の分散手段を用いて分散を行
い、前述した様な加熱処理と遠心分離処理を行い所望の
分散液を得る。次に、この分散液に上記で挙げた様な成
分を加え、攪拌しインクとすることことが出来る。

一方、本発明に使用する分散機は、一般に使用される分
散機なら、如何なる物でもよいが、例えば、ボールミル
、ロールミル、サンドミル等が挙げられる。

その中でも、高速型のサンドミルが好ましく、例えば、
スーパーミル、サンドグラインダ、ビーズ−ミル、アジ
テータミル、グレンミル、グイノーミル、バールミル、
コボルミル（いずれも商品名）等が挙げられる。

本発明において、所望の粒度分布を有する顔料を得る方
法としては、分散機の粉砕メディアのサイズを小さくす
る。粉砕メディアの充填率を大きくする、又処理時間を
長くする、吐出速度を遅くする、粉砕後フィルターや遠
心分離機等で分級する等の手法が用いられる。又、それ
らの手法の組み合わせが挙げられる。

（実施例）次に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説
明する。尚、文中部又は％とあるのは特に断りのない限
り重量基準である。

実施例１（顔料分散液の作成）スチレン−アクリル酸−メタアクリル酸エチル共重合体
（酸価１９５．平均分子量２２，０００）　　６部モノ
エタノールアミン　　　　　　　　　　１部イオン交換
水　　　　　　　　　　　　６６部ジエチレングリコー
ル　　　　　　　　　６部上記成分を混合し、ウォータ
ーバスで７０℃に加温し、樹脂分を完全に溶解させる。

この際、溶解させる樹脂の濃度が低いと完全に溶解しな
いことがある為、樹脂を溶解する際は高１度溶液を予め
作成しておき、希釈して所望の樹脂溶液を調製してもよ
い、この溶液にカーボンブラック（＃４０、三菱化成製
）１６部及びエタノール５部を加え、３０分間プレミキ
シングを行った後、下記の条件で分散処理を行った。

分散１：サンドグラインダー（五十嵐機城製）折歿区Ｉ
工１：ジルコニウムビーズ　１ｍｍ径砕タデ　アの　　
−　：５０％（体積）折匠詩」：３時間更に、得られた分散液を６０℃で１５０時間密栓した状
態にて加熱処理し、その後遠心分離処理（１２，０００
ＲＰｌ＋！　、２０分間）を行い、粗大粒子を除去して
分散液とした。

（インクの作成）上記分散液　　　　　　　　　　　　　５０部グリセリ
ン　　　　　　　　　　　　１０部エチレングリコール
　　　　　　　　　１部部エタノール　　　　　　　　
　　　　　　　５部イオン交換水　　　　　　　　　　
　　２５部上記成分を混合し、１時間撹拌した後、遠心
処理（１２，ＯＯＯＰＲＭ％１５分間）を行い本発明の
インクを得た。

実施例２（顔料分散液の作成）スチレン−マレイン酸ハーフエステル−無水マレイン酸
共重合体（酸価１７８、平均分子量２万）７部アミノメチルプロパツール　　　　　　　３部イオン交
換水　　　　　　　　　　　　５８部ジエチレングリコ
ール　　　　　　　　　５部上記成分を混合し、ウォー
ターバスで７０℃に加温し、樹脂分を完全に溶解させる
。この溶液にカーボンブラック（１２，３００、三菱化
成製）２０部及びエタノール７部を加え、３０分間プレ
ミキシングを行った後、下記の条件で分散処理を行った
。

立放１：バールミル（アシザワ！＃）捌丘区ヱ工１ニガラスビーズ　１ｍａ＋径批え区ヱエヱ
辺立工崖：５０％（体積）吐土２」ト１００”／　”ｎ
− 更に、得られた分散液を５０℃で２００時間加熱処理し
た後、遠心分離処理（１５，ＯＯＯＲＰＭ　、　１５分
間）を行い、粗大粒子を除去して分散液とした。

（インクの作成）上記分散液　　　　　　　　　　　　　４０部ＰＥＧ３
００　　　　　　　　　　１５部エタノール　　　　　
　　　　　　　　　　５部イオン交換水　　　　　　　
　　　　　４０部上記成分を混合し、１時間撹拌した後
、遠心処理（１５，ＯＯＯＰＲＭ　、　１５分間）を行
い本発明のインクを得た。

実施例３（顔料分散液の作成）スチレン−マレイン酸ハーフエステル−無水マレイン酸
共重合体（酸価１５５、平均分子量１３，０００）６部アミノメチルプロパツール　　　　　　　３部イオン交
換水　　　　　　　　　　　　５９部ジエチレングリコ
ール　　　　　　　　　５部上記成分を混合し、ウォー
ターバスで７０℃に加温し、樹脂分を完全に溶解させる
。この溶液にカーボンブラック（ＭＣＦ８ｇ、三菱化成
製）２０部及びエタノール７部を加え、３０分間プレミ
キシングを行った後、下記の条件で分散処理を行った。

立股」：サンドグラインダー（五十嵐機械製）掟歿区ヱ
ヱ１ニガラスビーズ　２＋ｎｍ径砕メゾ　アの　　圭：
５０％（体積）１土浬よ＝３時間更に、得られた分数液を６０℃で２５０時間加熱処理し
た後、遠心分離処理（１２，ＯＯＯＲＰＭ　、　２０分
間）を行い、粗大粒子を除去して分散液どした。

（インクの作成）上記分散液　　　　　　　　　　　　　４０部ジエチレ
ングリコール　　　　　　　　１６部エタノール　　　
　　　　　　　　　　　　５部イオン交換水　　　　　
　　　　　　　３９部上記成分を混合し、１時間撹拌し
た後、遠心処理（１５，ＯＯＯＰＲＭ、１５分間）を行
い本発明のインクを得た。

実施例４（顔料分散液の作成）スチレン−アクリル酸−アクリル酸エチル共重合体（酸
価１５５、平均分子量２１，４００）　　　　８部モノ
エタノールアミン　　　　　　　　　　３部イオン交換
水　　　　　　　　　　　　５９部エチレングリコール
　　　　　　　　　　５部上上記弁を混合し、ウォータ
ーバスで７０℃に加温し、樹脂分を完全に溶解させる。

この溶液にカーボンブラック（ＭＣＦ−８８、三菱化成
製）２５部及びエタノール５部を加え、３０分間プレミ
キシングを行った後、下記の条件で分散処理を行った。

分散量：サンドグラインダー（五十嵐機械製）批段ｘグ
エ１：ジルコニウムビーズ　１ｍｍ径九メチ　アの　土
・　：５０％（体積）吐土」瓜：３時間更に、得られた分散液を５５℃で２００時間加熱処理し
た後、遠心分離処理（１２，ＯＯＯＲＰＭ　、　２０分
間）を行い、粗大粒子を除去して分散液とした。

（インクの作成）上記分散液　　　　　　　　　　　　　４０部エチレン
グリコール　　　　　　　　　２０部エタノール　　　
　　　　　　　　　　　　４部イオン交換水　　　　　
　　　　　　　３６部上記成分を混合し、１時間撹拌し
た後、遠心処理（１５，ＯＯＯＰＲＭ、１５分間）を行
い本発明のインクを得た。

比較例１実施例１の分散液の加熱処理のみを行わないで分散液を
作成し、同様の処方で比較例のインクを得た。

比較例２実施例２の分散液の加熱処理を４０℃及び２００時間に
変えて分散液を作成し、同様の処方で比較例のインクを
得た。

比較例３実施例３の分散液の加熱処理を６５℃及び５０時間に変
えて分散液を作成し、同様の処方で比較例のインクを得
た。

上記のインクをそれぞれ用いて、オンデイマント型マル
チヘッドを有する記録装置を用いて下記の試験を行った
。

ＴＩ・　　　　　　ンクの各インクを６０℃で３力月保存した後、このインクを用
いて、室温で１００時間連続印字を行い、印字の乱れ、
欠け、不吐出等有無を観察し、吐出安定性を評価した。

Ｔ２・　　インク　　・各インクを６０℃で３力月保存した後、保存版の底に付
着した沈澱物の量を目視にて観察する。

試験結果を下記第１表に示す。

惣１」−ｊくＴＩＱ：長期間でも安定な吐出が出来、更に印字物のよ
れ、かけはない。

ＴＩＸ、＊１＝２４時間以内に不吐出が発生し、５０時
間を越えると印字の乱れもひどくなった。

＊２＝５０時間を越えるあたりから印字の乱れが発生し
た。

Ｔ２Ｏ；保存版の底には僅かに沈澱物が見られるだけで
ある。

Ｔ２Ｘ　、＊３＝瓶の底にはかなり多１の析ａ物が観察
された。

＊３＝瓶の底に一面に沈澱物が観察された。

（効　　　果）本発明によれば、長期保存安定性、印字物の堅牢性に優
れ、更に、各種の記録ヘッドを用いた記録装置に好適な
信頼性の高いインクジェット用インクを提供することが
出来る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）水、水溶性樹脂、アミン、水溶性有機溶剤及び顔
料を主成分とする水性顔料インクにおいて、上記顔料と
して５０℃以上で１００時間以上加熱処理した後、遠心
分離処理を行った顔料分散液を用いたことを特徴とする
インクジェット用インク。
（２）顔料が、５０乃至６５℃の温度で１００乃至５０
０時間加熱処理した後、遠心分離処理を行った顔料分散
液である請求項１に記載のインクジェット用インク。
（３）水溶性有機溶剤として多価アルコールを含む請求
項１に記載のインクジェット用インク。
（４）多価アルコールの含有量が１０％（重量）以上で
ある請求項３に記載のインクジェット用インク。
（５）水溶性有機溶剤としてエタノールを含む請求項１
に記載のインクジェット用インク。
（６）エタノールの含有量が３乃至１０重量％である請
求項５に記載のインクジェット用インク。
（７）表面張力が３５ｄｙｎｅ／ｃｍ以上である請求項
１に記載のインクジェット用インク。