JPH04189876A

JPH04189876A - 水性記録用インク組成物

Info

Publication number: JPH04189876A
Application number: JP2318825A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Yanase; 柳瀬　宣幸; Michiya Tsukahara; 塚原　道也
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1990-11-22
Filing date: 1990-11-22
Publication date: 1992-07-08
Anticipated expiration: 2014-12-27
Also published as: JP2995859B2

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ｊ本発明は、液体インクを用いて記録を行うインクジェッ
トプリンタに供する水性記録用インク組成物に関する。

［従来の技術１従来、記録用液体インク組成物の着色剤にカーボンブラ
ックを使用した例が、特開昭６１−２８３８７５、特開
昭６４−６０７４、特開平１−３１８８１等に記載され
ている。

［発明が解決しようとする課題１従来、着色剤にカーボンブラックを用いることによって
、記録物に高い耐光性、耐薬品性、耐水性が付与できる
反面、着色剤に染料を使用した均一なインク系のものに
比べて、カーボンブラックの凝集が発生し易く、目詰ま
り等記録時の信頼性確保が困難であり、高解像度記録実
現の大きな妨げとなっていた。同様にインク保存時にお
いても、長期保存安定性の確保が大きな課題となってい
た。

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、そ
の一つの目的は、新規の水性記録用インク組成物を提供
することにある。

本発明のもう一つの目的は、カーボンブラックのもつ、
高い耐光性、耐薬品性、耐水性を活かした記録物の保存
安定性に優れた水性記録用インク組成物を提供すること
にある。

本発明のもう一つの目的は、記録時の目詰まりを防止し
て信頼性を確保し、高解像を記録が達成できる水性記録
用インク組成物を提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、保存時においてインク組成
物中のカーボンブラックの凝集が発生せず、安定性の優
れた水性記録用インク組成物を提供することにある。

［課頭を解決するための手段１本発明の水系記録用インク組成物は、少なくともｐＨ７
以上のカーボンブラックと、分散剤を含有してなり、イ
ンク組成物のｐＨが２０℃で３〜８の範囲にあることを
特徴とする。

（発明の詳細な説明）以下、本発明の水性記録用インク組成物に用いられる材
料に関して、詳細に説明する。

従来からインク組成物用溶媒としては、低粘度であるこ
と、安全性に優れること、取扱が容易であること、コス
トが安いこと、臭気が無いこと等の理由より主に水が用
いられている。また緒特性の向上を目的として、エタノ
ール、プロパツール等のアルコール類、エチレングリコ
ール、ジエチレングリコール、グリセリン等の多価アル
コール類、あるいはそれらのエーテル化物、エステル化
物等の水溶性有機溶剤を添加することができる。

着色剤であるカーボンブラックは、アミン類の官能基を
有するか、アミン類の官能基を有する物質による被膜層
が多いものであり、ｐＨが７以上のものを用いる。この
カーボンブラックのｐ　Ｈは以下の測定法により得られ
た値を言う。すなわち、測定するカーボンブラック３ｇ
および蒸留水１００ｇをビーカーに入れ全重量を測定し
、これを１時間煮沸する。室温まで放冷後金重量を測定
し、煮沸による減量分の蒸留水を加え撹拌した後１０分
間静置し、上澄液のｐｎをガラス電極式ｐＨメーターで
測定する。

上記の測定法によりｐＨが７以上である市販のカーボン
ブラックは、例えば三菱化成工業社登録商標＃２３００
、＃９００、＃９５０、＃８５０、ＭＣＦ８８、ＣＦ９
、＃４０００Ｂ、＃５２、＃４４、＃４０、＃５Ｂ、デ
グサ社登録商標プ１ノンテックス９５、プリンテックス
９０、プリンテックス８５、プリンテックス８０、プリ
ンテックス７５、プリンテックス５５、プリンテックス
４５、プリンテックス４０、プリンテックスＰ、コロン
ビャンカーボン社登録商標う−ベン７９０、ラーベン４
５０、ラーベン４３０、ラーベン４２０、ラーベン４１
０、ラーベンＨ２０、キャボット社登録商標モナーク８
８０、モナーク８００、モナーク７００、リーガル３３
０Ｒ、エルフテックス８、エルフテックス１２、ライオ
ンアクゾ社登録商標ケチエンブラックＥＣ、ケッチエン
ブラックＥＣ−ＤＪ５００、ケッチエンブラックＥＣ−
ＤＪ６００等使用することができるが、本発明のｐＨ７
以上のカーボンブラックは、上記市販のものに限定され
ず、各種の処理剤、および表面改質法により処理され、
ｐＨが７以上になったものも使用できる。またその添加
量はインク組成物全重量に対して１〜３０重量％が好ま
しいが、さらには３〜１２重量％が好ましい。

本発明に使用できる分散剤は、通常の水溶性界面活性剤
、または高分子分散剤である。水溶性界面活性剤として
は、通常の水溶性であるイオン性、またはノニオン性界
面活性剤を添加することができる。例えばアニオン界面
活性剤としては、高級脂肪酸塩、高級アルキルジカルボ
ン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルキル
スルホン酸塩、高級脂肪酸とアミノ酸の縮合物、スルホ
琥珀酸エステル塩、ナフテン酸塩等、カチオン界面活性
剤としては、脂肪族アミン塩、第４アンモニウム塩、ス
ルホニウム塩、ホスフォニウム塩等、両性界面活性剤と
してはベタイン型等、ノニオン界面活性剤としては、ポ
リオキシエチレン化合物の脂肪酸エステル型、ポリエチ
レンオキサイド縮合型等の内１種、もしくは２種以上使
用することができる。炭化水素系界面活性剤の添加量は
、その種類に応じて適宜設定することができるが、その
添加は分散性の付与と同時にインクと紙表面との濡れ性
をも改善し、インクの紙−＼の浸透を促し、にじみの発
生による印字品質の劣化をまねくので、０．０１〜５重
量％が好ましい。

次に高分子分散剤としては、ゼラチン、カゼイン等のタ
ンパク質、アラビアゴム等の天然ゴム、サポニン等のグ
ルコキシド、メチルセルロース、カルボキシメチルセル
ロース、ヒドロキシメチルセルロース等のセルロース誘
導体、リグニンスルホン酸塩、セラック等の天然高分子
、ポリアクリル酸塩、スチレン−アクリル酸共重合物塩
、ビニルナフタレン−アクリル酸共重合物塩、スチレン
−マレイン酸共重合物塩、ビニルナフタレン−マレイン
酸共重合物塩、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、ポリリン酸等の陰イオン性高分子
、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ
エチレングリコール等の非イオン性高分子であり、これ
らの内１種、または２種以上を混合して用いることがで
きる。高分子分散剤は、同時にカーボンブラックの定着
剤としての効果も期待できるので、その添加量はインク
組成物全重量に対し、０．３〜３０重量％が好ましく、
さらに好ましくは１〜１５重量％である。

さらに前記高分子分散剤以外に、記録紙上でのカーボン
ブラック定着成分として、アクリル樹脂、アクリルスチ
レン系樹脂等の水溶性樹脂、またはエマルジョン等の形
態で含有することができる。

また本発明に用いられるｐＨｔｌ！］整剤として、単体
で水に溶解したときに酸性を示すものなら、有機化合物
、無機化合物、気体、液体、固体を問わずなんでも使用
できる。さらに一般に純水であっても、解放した系で放
置しておくと、空気中の炭酸ガスを吸収しｐＨが酸性よ
りになることから積極的にｐＨ調整剤を添加しなくても
よく、前記分散剤等でｐＨが、３〜８になるものならこ
の場合も］ＤＨ調整剤は不要である。またｐＨの経時変
化を抑制しするために、ｐＨ３〜８の緩衝液を使用する
のは好ましい。例えば、フタル酸水素カリウム−水酸化
ナトリウム、クエン酸ナトリウム−水酸化ナトリウム、
クエン酸二水素カリウム−四ホウ酸ナトリウム、酢酸−
酢酸ナトリウム、燐酸水素二ナトリウム−クエン酸等を
適当量混合した系である。その添加量はインク組成物全
重量に対し０．０１〜３５重量％が好ましいが、先に純
水に０．００１〜０．５ｍｏｌ／ｌの濃度で溶解シテお
き、これを溶媒としてインク組成物調製に用いるとよい
。緩衝液のｐＨが８より大きい場合、ｐＨ７以上のカー
ボンブラックの電気的な反発力が低下することが予想さ
れ、分散状態が不安定になり、特に環境温度の変化によ
り粒子の凝集が発生しやすくなる。またｐＨ３より小さ
い場合は、インクそのものが強酸性となり、インク流路
、ノズル材質を腐食等侵し吐出不要の原因となるおそれ
があり、また水性記録用インク組成物としての安全性の
面から考えて適当でない。

以上の他、必要に応じて安息香酸、ジクロロフェン、ヘ
キサクロロフェン、ソルビン酸、ｐ−ヒドロキシ安息香
酸エステル、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）等を
防カビ剤、防腐剤、防錆剤、の目的で含有することがで
きる。さらに消泡剤や、ノズル乾燥防止用として尿素、
チオ尿素、エチレン尿素等含有することができる。

また本発明の水性記録用インク組成物は、従来から用い
られているカーボンブラック微細分散法、例えばボール
ミル、サンドミル、アトライター、ロールミル、アジテ
ータ、ヘンシェルミキサ、コロイドミル、超音波ホモジ
ナイザー、パールミル等によって簡便に製造することが
できる。分散後目大粒子を除去するために、加圧、また
は減圧濾過を行うのがよい。分散後のカーボンブラック
の平均粒子径は、インクジェットプリンタとして３〜５
μｍで使用することができるが、１μｍ以下が好ましく
、０．５μｍがより好ましい。

［実施例１以下実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本
発明はこれら実施例に限定されるものではない。

実１１例」− 組成カーボンブラック＝　　　　　　　　　６重量％（ＣＦ
９　：三菱化成■）樹脂：ポリビニルアルコール　　　　　　　　３重量％（デン
カポバールＢ−０３：電気化学工業■）分散剤＝　　　
　　　　　　　　　　　　１重量％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（ラベリンＦＨ
Ｌ　：第一工業製薬■）溶媒＝　　　　　　　　　　　
　　　９０重量％フタル酸水素カリウム０．０５ｍｏｌ
／１水溶液インク組成物調製方法は、先ず溶媒に所定量
の２倍の量の樹脂、分散剤を溶解させ、完全溶解後カー
ボンブラックを同様に２倍の流加量で加える。

この分散剤、カーボンブラック混合液をミキサーで２時
間撹拌、混合し、次にサンドミルを用いて８時間分散さ
せた。その後、巨大粒子を除くため東洋濾紙Ｎｏ２で２
ｋｇ／Ｃｍ２の圧力で減圧濾過し、分散液を得た。次に
この分散液を前記溶媒で希釈し所定の組成になるように
調整した。

こうして得られたインクサンプルについて、吐出ノズル
径５０μｍ、圧電素子駆動電圧１５０Ｖ、駆動周波数２
ｋＨｚ、解像度３００ドツト／インチの試作９ノズル評
価機を用いて、ＰＰＣ用紙、ボンド紙、上質紙にべた、
アルファベット文字等を印字し、文字印字サンプル目視
による印字品質評価、１２時間連続印字中のドツト抜け
の有無を調査する連続吐出安定性評価を行った。

またガラス製サンプル瓶密閉中における環境温度７０℃
１温度８５％３０日間の恒温恒湿槽中でのカーボンブラ
ック粒子の粒径変化を４００倍透過顕微鏡で観察する保
存安定性評価を行った。

印字品質については、評価結果を下記に分類した。

にじみが肉眼で観察されない・・・・・・・■にじみは
見られるが文字は認識できる・・・○文字が認識できな
い・・・・・・・・・・・Ｘまたドツト抜けについては
、評価結果を次のように分類した。

１２時間以内にドツト抜け１０回以内発生・０６時間以
内にドツト抜け１０回以内発生・・０１時間以内にドツ
ト抜け１０回以上発生・・×さらに保存安定性に関して
は、評価結果を下記のように分類した。

３０日で粒径に変化無し・・・・・・・・・０３０日で
若干粒径変化が観察された・・・・６３０日で明らかに
粒系が大きくなった・・・×評価結果は、いずれも＠で
あった。

実ｊ１医」ユ実施例１と同様の方法で第１表に実施例２−１〜２−と
して示すインク組成物を得た。

第１表におけるプリンテックス５Ｓはデグサ社登録商標
、９３０．ＭＡＩＯ○は三菱化成社登録商標、ラーヘン
７８０はコロンビャンカーボン社登録商標のカーボンブ
ラックである。またイメージペブタイドＲＸは新田ゼラ
チン社登録商標のポリペブタイトである。さらに緩衝液
１、緩衝液２について詳しく記す。まず緩衝液１は、燗
酸二水素力ｊノウムと、燐酸水素二ナトリウムとを、そ
れぞれ０．０２５ｍ○１／１の濃度で、２回蒸留を行っ
た純水に溶解したものである。緩衝液２は、フタル酸水
素カリウムを０．０５ｍｏｌ／１の濃度で、緩衝液１同
様に純水に溶解したものである。

また各インク組成物の数値は、添加した重量％を示して
いる。さらにｐｎｌ、粘度、表面張力値は、２０℃にお
ける測定値である。

実施例２についても実施例１と同様の評価を行つたとこ
ろ、いずれもＯであった。詳細な評価結果は第２表に示
す通りである。

置敷ｌ実施例１と同様の方法で比較例として第１表に比較例１
〜３として示すインク組成物を調製した。

これら比較例について実施例１と同様に評価行ったとこ
ろ、第２表および以下に説明するような結果が得られた
。

比較例１は、酸性カーボンブラックに対しインク組成物
を酢酸を用いて酸性化したものであり、ｐＨは３〜８の
範囲にあるがカーボンブラック粒子の電荷を打ち消して
しまい分散安定性がまっ力く確保されなかった。そこで
ドツト抜け、保存安定性の評価も×となった。

比較例２は、塩基性カーボンブラックに対しインク組成
物を水酸化カリウムを用いてアルカリ性化したものであ
り、ｐＨが３〜８の範囲になく比較例１同様カーボンブ
ラック粒子の電荷を打ち消す方向であるので、分散安定
性がまったく確保できずドツト抜け、保存安定性評価も
×の結果となった。

比較例３は、硫酸のような強酸を過剰に添加したので、
インク組成物ｐＨが３より小さくなってしまい、保存安
定性は確保されるものの評価機の材質を侵すためか、イ
ンク吐出不良を発生させた。

そこでドツト抜は評価が×となってしまった。また安全
上からも好ましくない。

第２表［発明の効果］本発明によれば、カーボンブラックのもつ、高い耐光性
、耐薬品性、耐水性を活かした記録物の保存安定性に優
れた水性記録用インク組成物を提供するという効果を有
する。

また本発明によれば、記録時の目詰まりを防止して信頼
性を確保し、高解像を記録が達成できる水性記録用イン
ク組成物を提供するという効果を有する。

さらに本発明によれば、保存時においてインク組成物中
のカーボンブラックの凝集が発生せす、安定性の優れた
水性記録用インク組成物を提供するという効果を有する
。

Claims

【特許請求の範囲】

少なくともｐＨ７以上のカーボンブラックと、分散剤を
含有してなり、インク組成物のｐＨが２０℃で３〜８の
範囲にあることを特徴とする水性記録用インク組成物。