JPH051254A - 水性記録用インク及び記録方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 顔料と平均分子量１０，０００以上のポリビ
ニルピロリドンとエマルジョンを含む水性記録用インク
において、目詰まり防止と速乾性を両立するインクを得
る。 【構成】 顔料と平均分子量１０，０００以上のポリビ
ニルピロリドンとガラス転移点及び／または最低造膜温
度が３０℃以上のエマルジョンを含有する組成物。イン
クを使用して、印字前、印字後、印字中、印字前後及び
印字中の単独または複数の組合せの状態にガラス転移点
及び／または最低造膜温度以上の温度で背面ヒータ４に
より加熱するインク記録方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水性記録用インクの組
成及びこれを用いる記録方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インク記録方法は、種々のインク吐出方
法により、インク滴を飛翔させ、そのインク滴によっ
て、被記録物に記録するものである。

【０００３】これらのインク記録方式に使用するインク
としては、染料、顔料を水性媒体中に溶解または分散し
たもの等が挙げられ、記録ヘッドとの関係を含めて以下
に示す特性が一般的に要求されている。

【０００４】（１）印字物の品質が高いこと （２）インクの保存安定性が高いこと （３）印字物の保存性（耐光性及び耐水性）が高いこと （４）安全性が高いこと （５）インクが被記録物で速やかに乾燥すること （６）印字中もしくは印字中断後の再起動時でノズルの
目詰まりが生じないこと等。

【０００５】上記特性を満足するため、従来の着色剤と
して主であった染料に代わって、カーボンブラック、ア
ニリンブラック等の顔料を用いたインクが考案され、特
開昭６１−２８３８７５号公報、特開昭６４−６０７４
号公報、特開平１−３１８８１号公報等に示されてい
る。

【０００６】顔料インクは、顔料の分散性、定着性、湿
潤性を向上させるために、水溶性樹脂やグリセリン等の
高沸点溶剤や湿潤剤等が用いられている。しかし、水溶
性樹脂の添加量を増加させることによって、分散性、定
着性は向上する一方、樹脂の固化や増粘が起こるため
に、インクがノズルより安定して吐出しないという問題
が生じ、さらに目詰まり対策として高沸点溶剤を添加量
を増加させることによって、被記録物上でのインク乾燥
性に悪影響を与える、また、湿潤剤の添加は、顔料分散
剤との相互作用によって、顔料の凝集が生じる等、上記
特性を完全に満足するには至っていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明はこの
ような問題点を解決するもので、その第１の目的は、目
詰まり防止と速乾性を両立する水性記録用インク及びこ
れを用いたインク記録方法を提供することにある。第２
の目的は、顔料分散インクの分散安定性及び保存安定性
を確保する水性記録用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】前記課題を解決するため
に、本発明の水性記録用インクは、顔料と平均分子量１
０，０００以上のポリビニルピロリドンとガラス転移点
（以下Ｔｇと略す）及び／または最低造膜温度（以下Ｍ
ＦＴと略す）が３０℃以上のエマルジョンを含むインク
を提供することで、目詰まりの防止と速乾性を両立する
ことを特徴としている。さらに、印字前、印字後、印字
中、印字前後または印字中の単独または複数の組合わせ
の状態にＴｇ及び／またはＭＦＴ以上の温度で加熱する
インク記録方法を有することを特徴としている。

【０００９】本発明に使用できるエマルジョンは、イン
ク記録方法に加熱手段を持つことから、Ｔｇ及び／また
はＭＦＴが３０℃以上のものであり、例えばアクリル酸
エステル系、メタクリル酸エステル系、スチレン系、ス
チレン−アクリル共重合体、スチレンブタジエン共重合
体、アクリロニトリルブタジエン共重合体、ポリブタジ
エン、酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデ
ン、エチレン酢酸ビニル共重合体オレフィン系及びアミ
ノ基、アミド基、カルボキシル基、水酸基等の親水性官
能基を有するモノマー等の単独重合または共重合樹脂エ
マルジョン、マイクロエマルジョン、内部３次元架橋し
た有機微粒子、パラフィンワックス、ポリエチレンワッ
クス、カルナバワックス等の天然・合成ワックスエマル
ジョン、ラテックス、コロイド溶液、懸濁液等を前記イ
ンクに添加することができる。

【００１０】本発明で使用できる顔料は、特に限定され
たものではなく、主溶媒である水との親和性が良いもの
であれば使用でき、例えば、モノクロ用としては、ファ
ーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラッ
ク、チャンネルブラック等のカーボンブラック類、また
は、銅、鉄等の金属単体、オルトニトロアニリンブラッ
ク等が使用できる。更にカラー用としては、ファースト
イエロー１０Ｇ、ジスアゾエローＡＡＭＸ、ジスアゾエ
ローＡＡＯＴ、ジスアゾエローＡＡＯＡ、黄色酸化鉄、
ジスアゾエローＨＲ、オルトニトロアニリンオレンジ、
ジニトロアニリンオレンジ、バルカンオレンジ、トルイ
ジンレッド、塩素化パラレッド、ブリリアントファース
トスカーレット、ナフトールレッド２３、ピラゾロンレ
ッド、バリウムレッド２Ｂ、カルシウムレッド２Ｂ、ス
トロンチウムレッド２Ｂ、マンガンレッド２Ｂ、バリウ
ムリソームレッド、ピグメントスカーレッド３Ｂレー
キ、レーキボルドー１０Ｂ、アンソシン３Ｂレーキ、ア
ンソシン５Ｂレーキ、ローダミン６Ｇレーキ、エオシン
レーキ、べんがら、ファフトールレッドＦＧＲ、ローダ
ミンＢレーキ、メチルバイオレッドレーキ、ジオキサジ
ンバイオレッド、ベーシックブルー５Ｂレーキ、ベーシ
ックブルー６Ｇレーキ、ファストスカイブルー、アルカ
リブルーＲトナー、ピーコックブルーレーキ、紺青、群
青、レフレックスブルー２Ｇ、レフレックスブルーＲ、
ブリリアントグリーンレーキ、ダイアモンドグリーンチ
オフラビンレーキ、フタロシアニングリーンＧ、グリー
ンゴールド、フタロシアニングリーンＹ、酸化鉄粉、さ
びこ、亜鉛華、酸化チタン、炭酸カルシウム、クレー、
硫酸バリウム、アルミナホワイト、アルミニウム粉、ブ
ロンズ粉、昼光けい光顔料、パール顔料、ナフトールカ
ーミンＦＢ、ナフトールレッドＭ、パーマネントカーミ
ンＦＢ、ファストエロＧ、ジスアゾエローＡＡＡ、ジス
アゾオレンジＰＭＰ、レーキレッドＣ、ブリリアントカ
ーミン６Ｂ、フタロシアニンブルー、キナクリドンレッ
ド、ジオキサンバイオレッド、ビクトリアピュアブル
ー、アルカリブルーＧトナー等、その他顔料表面を樹脂
等で処理したグラフトカーボン等の加工顔料等が使用で
きる。その添加量は、１〜３０重合％が好ましいが、さ
らには３〜１２重合％が好ましい。粒経は２５μｍ以下
から顔料を用いるが、さらには０．１μｍ以下の粒子か
らなる顔料を用いることが好ましい。

【００１１】分散剤として、通常アニオン系、ノニオン
系界面活性剤、または高分子分散剤等を使用したもので
も、ソープフリーでも構わない。例えば、アクリル酸、
メタクリル酸、マレイン酸等、及びこれらの塩、アクリ
ル酸エステル類、スチレンまたはその誘導体、ビニルエ
ーテル類、ビニルエステル類等のエチレン性不飽和単量
体等を単独、また２種類以上を混合及び重合させて用い
ることができる。

【００１２】また、本発明のインクには、顔料の分散安
定性、保存安定性の効果があることが知見できた分子量
１０，０００以上のポリビニルピロリドンを添加する。

【００１３】さらに、水性溶媒に対して、諸特性の向上
を目的として、エタノール、プロパノール、ｎ−プロピ
ルアルコール、イソプロパノール、ブタノール、ヘキサ
ノール、ヘプタノール、オクタノール等のアルコール
類、モノエチレングリコール、エチレングリコール、ジ
エチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピ
レングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン
等の多価アルコール類、あるいはそれらのモノエーテル
化物、ジエーテル化物、エステル化物、例えばエチレン
グリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモ
ノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエー
テル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエ
チレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリ
コールモノブチルエーテル等、その他Ｎメチル２ピロリ
ドン、１．３ージメチルイミダゾリジノン等の含窒素有
機溶剤等の水溶性有機溶剤を添加することができる。ま
た、ポリビニルピロリドンの他に、定着性、分散性等の
向上に応じて、水酸基、カルボキシル基、エチレンオキ
サイド基、アミン基等の親水基を有す樹脂や微溶性また
は可溶性樹脂等の水溶性樹脂を単独または複数の組合せ
で添加することができる。具体的には、にかわ、ゼラチ
ン、カゼイン、アルブミン、アラビアゴム、アルギン
酸、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、
ポリエチレンオキシド、ヒドロキシエチルセルロース、
ポリアクリル酸、ポリビニルエーテル等が挙げられる。
ただし、これらの添加量の増加は、インク粘度も増大し
ていくのでインク全体に対し、２０重量％程度に添加量
を抑えるのが好ましい。

【００１４】また、必要に応じてテキサノール、ヘキシ
レングリコール等の造膜助剤、防カビ剤、防錆剤、消泡
剤、粘度調整剤、浸透剤、ＰＨ調整剤、ノズル乾燥防止
剤用として、尿素、チオ尿素、エチレン尿素等を添加す
ることができる。

【００１５】

【実施例】本発明を実施例に基づき説明するが、本例が
本発明を限定するものではない。 （実施例１） 少なくともＣＢと分散剤と水をボールミル、ロールミ
ル、ジェットミル等の分散機にて分散してＣＢ分散液を
得る。ただし、この方法に限定するものではない。

【００１６】 ・インク作成 組成 重量％ ＣＢ分散液 ６ ＰＶＰ−Ｋ３０（東京化成工業製） ３ スチレン−アクリル酸エステル共重合体エマルジョン（Ｔｇ＝９２℃） ３ ジエチレングリコール ２ 水 ８６ 上記ＣＢ分散液にＰＶＰ−Ｋ３０を添加してペイント
シェイカーにて３０分以上攪はん混合し、エマルジョン
と水、水溶性有機溶剤を添加攪はん後、５μｍのメンブ
レンフィルターを用いて濾過することで、ゴミ及び粗大
粒子を除去して、平均粒径０．０６μｍ、ＰＨ７の記録
用インクを得た。

【００１７】以下の実施例は上記とほぼ同様な手順にて
作成した。

【００１８】（実施例２） ・インク作成 組成 重量％ ＣＢ分散液 ５ ＰＶＰ−Ｋ１５（東京化成工業製） ３ 微粒子オールアクリルエマルジョン（Ｔｇ＝５５℃、ＭＦＴ＝４０〜６０ ℃） ３ グリセリン ２ Ｎ−プロパノール ５ 水 ８２ 本例では、平均粒径０．０８μｍ、ＰＨ６．８の記録用
インクを得た。

【００１９】（実施例３） ・インク作成 組成 重量％ ＣＢ分散液 ５ ＰＶＰ−Ｋ１５（東京化成工業製） ３ マイクロジェル（表面官能基、エチレンオキサイド） （Ｔｇ＝５０〜８０℃、ＭＦＴ＝３０℃） ３ ポリエチレングリコール ２ エタノール ５ 水 ８２ 本例では、平均粒径０．０８μｍ、ＰＨ７の記録用イン
クを得た。

【００２０】（実施例４） ・インク作成 組成 重量％ ＣＢ分散液 ５ ＰＶＰ−Ｋ３０（東京化成工業製） １ アクリル酸エステル−ブタジエン共重合体エマルジョン （Ｔｇ＝４０℃、３０〜４０℃） ３ ジエチレングリコール ２ エタノール ５ 水 ８４ 本例では、平均粒径０．０８μｍ、ＰＨ６．８の記録用
インクを得た。

【００２１】以下、実施例と同様に比較例を示す。

【００２２】（比較例１） 本例では、Ｔｇ及びＭＦＴが３０℃以下のエマルジョ
ンを使用した。実施例と同様にインク作成を行った結
果、平均粒径０．０８μｍ、ＰＨ７.０の記録用インク
を得た。

【００２３】（比較例２） 本例では、ＰＨが４以下のエマルジョンを使用した。
比較例１同様にインク作成を行った。

【００２４】以上、実施例及び比較例の水性記録インク
を用いて以下の評価を行った。

【００２５】評価１ 分散安定性：初期粒径の顕微鏡観
察を行った。

【００２６】・凝集及び析出なし・・・・◎ ・凝集及び析出あり・・・・× 評価２ 保存安定性：放置後、初期粒径及び外観の観察
を行った。

【００２７】・すべての温度域で凝集、析出、固化、造
膜なし・・・◎（良好） ・−３０℃のみ固化、析出あり・・・○（良） ・凝集、析出、固化、造膜なあり・・× また、上記の記録インクを用いて、ａ：乾燥装置を具備
した本発明の記録方法ｂ：比較記録を用いて以下の評価
を行った。

【００２８】ａ：（記録方法の実施例１） 本発明のインク記録方法を図面１に従い説明する。

【００２９】図１は、本発明のインク記録方法の実施例
を示す説明図である。キャビティ３の壁面に平板状の圧
電素子２が接着され、ノズル１の近傍に背面ヒータ４が
設けられている構造を持つ。本発明の記録方法として
は、加電圧により圧電素子２がたわむことによってキャ
ビティ内のインクを加圧し、ノズル面にできたメニスカ
ス面による差異からインク５が供給される。インク吐出
後に背面ヒータ４より１１０℃の熱風が放出されること
によって、インクが被記録物上で固着される。以下、記
録方法の実施例で説明する構造及び吐出原理は、主とし
てこれに準じるものであるが、これに限定されるもので
はないが、本発明のインクを前記ヘッド及び／またはイ
ンク記録方法と組み合わせることによって、目詰まり防
止に効果的である。また、小ドット化、飛翔スピードの
向上を確認した。

【００３０】上記ヘッドは以下の条件で駆動できる。吐
出ノズル径５０μｍ、圧電素子駆動電圧１２０Ｖ、駆動
周波数５ｋＨｚ、解像度２００ドット／インチ、送風１
１０℃／ｃｍ³の試作９ノズル評価機である。

【００３１】（記録方法の実施例２）本発明のインク記
録方法を図面２に従い説明する。

【００３２】図２は、本発明のインク記録方法の実施例
を示す説明図である。インクの印字前にハロゲンランプ
６で加熱するものである。

【００３３】上記ヘッドは以下の条件で駆動できる。吐
出ノズル径５０μｍ、圧電素子駆動電圧１２０Ｖ、駆動
周波数５ｋＨｚ、解像度２００ドット／インチ、加熱温
度１２０℃／ｃｍ³の試作９ノズル評価機である。

【００３４】（記録方法の実施例３）本発明のインク記
録方法を図面３に従い説明する。

【００３５】図３は、プラテン１０を加熱するものであ
る。

【００３６】上記ヘッドは以下の条件で駆動できる。吐
出ノズル径５０μｍ、圧電素子駆動電圧１２０Ｖ、駆動
周波数５ｋＨｚ、解像度２００ドット／インチ、加熱温
度１００℃／ｃｍ³の試作９ノズル評価機である。

【００３７】上記インク記録方式は特に限定されたもの
ではなく、静電吸引方式、バブルジェット方式でも連続
方式等が使用できる。また、ノズル１はフェイスタイプ
でもエッジタイプ等でも良く、加熱手段としては、セラ
ミックヒータ、遠赤外線ヒータ、面状ヒータ（ニクロム
線）マイクロウエーブ等が挙げられ、これらを単独また
は複数を組み合わせて使用できる。

【００３８】（記録方法の実施例４）本発明のインク記
録方法を図面４に従い説明する。キャビティ３の壁面に
圧電素子２が接着され、ノズル１の近傍に背面ヒータ４
が設けられている構造を持つ。本例は実施例１〜３がノ
ズル数とインク供給部が対応しているのに対し、インク
供給部が全ノズル数に対して一つであるという構造をも
つ。本発明の記録方法としては、実施例１〜３と同様、
加電圧により圧電素子２がたわむことによってキャビテ
ィ内のインクを加圧し、ノズル面にできたメニスカス面
による差異からインク５が供給される。インク吐出後に
背面ヒータ４より１１０℃の熱風が放出されることによ
って、インクが被記録物上で固着される。本発明の記録
方法で説明する構造は、主としてこれに準じるものであ
るが、これに限定されるものではないが、本発明のイン
クを前記ヘッド及び／またはインク記録方法と組み合わ
せることによって、さらに吐出安定性に効果的である。

【００３９】ｂ：記録方法の比較例１ 比較例として、実施例１の記録方法において、乾燥装置
４を具備しないインク記録を行う。吐出ノズル径５０μ
ｍ、圧電素子駆動電圧１２０Ｖ、駆動周波数５ｋＨｚ、
解像度２００ドット／インチの試作９ノズルの評価機で
記録する。

【００４０】上記のインク記録方法を用いて以下の評価
を行った。

【００４１】評価３ 目詰まり性：１２時間連続印字中
のドット抜けの有無を調査する。

【００４２】・不吐出、印字３０００ラインでドット抜
けなし。 ・・・◎ ・印字５ドット／３０００ライン以内のドット抜けあ
り。・・・○ ・連続印字が不可能
・・・・× 評価４ 速乾性：Ｘｅｒｏｘ−Ｐの表面にベタ印字後、
大昭和製紙の表面を印字面にあてる。さらに、その上か
ら、２８８ｇ／ｃｍのおもりをのせ、インクの裏移りし
なくなる時間を調査した。

【００４３】・印字後１５秒以内でインクの裏移りな
し。 ・・・・◎ ・印字後３０秒以内でインクの裏移りなし。 ・・・・
○ ・印字後３０秒以内でインクの裏移りがする。・・・・
× 以上の評価に従って試験を行った結果を表１に記載す
る。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、顔料と
平均分子量１０，０００以上のポリビニルピロリドンと
Ｔｇ及び／またはＭＦＴが３０℃以上のエマルジョンを
含むことで、分散安定性、保存安定性を保ちつつ、目詰
まり防止と速乾性を両立する水性記録用インクが得られ
るという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水性記録用インクの記録方法を説明し
た説明図である。

【図２】本発明の水性記録用インクの記録方法を説明し
た説明図である。

【図３】本発明の水性記録用インクの記録方法を説明し
た説明図である。

【図４】本発明の水性記録用インクの記録方法を説明し
た説明図である。

【符号の説明】

１ ノズル ２ 圧電素子 ３ キャビテイ ４ 背面ヒータ ５ インク ６ ハロゲンランプ ７ 紙送り機構 ８ 紙 ９ 紙の移動する方向 １０ プラテン １１ ニップローラ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 顔料と平均分子量１０，０００以上のポ
   リビニルピロリドンとガラス転移点及び／または最低造
   膜温度が３０℃以上のエマルジョンを含むことを特徴と
   する水性記録用インク。
2. 【請求項２】 前記エマルジョンのＰＨが４以上である
   請求項１記載の水性記録用インク。
3. 【請求項３】 請求項１で得られたインクのＰＨが４以
   上であることを特徴とする請求項１記載の水性記録用イ
   ンク。
4. 【請求項４】 印字前、印字後、印字中、印字前後及び
   印字中の中から単独または複数の組合せの状態にガラス
   転移点温度及び／または最低造膜温度以上の温度で被記
   録物を加熱することを特徴とする請求項１記載の水性記
   録用インクの記録方法。