JPH06248210A - インクジェット記録用インク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 印字ムラが無く、さらには、印字濃度が高
く、にじみの無い高品位な印字を得る。 【構成】 顔料と分散剤として親水性構造部分と疎水性
構造部分とを共に有する重合体とを含むインクジェット
記録用インクであって、インク中に含まれる顔料の重量
Ｗ_p、インク中に含まれる水溶性樹脂の重量Ｗ_r、顔料分
散に必要な分散剤の最小重量／顔料の重量で表わされる
値Ｄが下記の式を満たす。 ０．５×Ｄ≦Ｗ_r／Ｗ_p≦１．０×Ｄ さらに、上記インクに尿素及び／または糖類を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は記録ヘッドのオリフィス
から液滴を飛翔させて記録を行うインクジェット記録方
式に好適な水系顔料分散インクジェット記録用インクに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録は記録時の騒音が小
さく高密度化が容易で、高速化が実現できるという利点
を有しており、検討が進められている。従来インクジェ
ット記録方式では信頼性確保のため水溶性染料を用いた
インクが用いられてきた。しかし、レーザープリンタの
普及により、インクジェットプリンタも高印字品質の要
求が高まっている。そこで、レーザーで用いられてるト
ナーの顔料に着目してインクジェット用インクとして顔
料の検討が行われている。しかし、水系の顔料インクは
顔料粒子の比重と液媒体の比重の差により顔料が沈降、
凝集して保存安定性に欠け、また、微小なノズルで目詰
まりを起こすといった課題があり、いまだインクジェッ
ト用として確立されていないのが現状である。

【０００３】そこでそれらの課題を改良するために特開
平４−１８４６２号公報では平均粒径５０ｎｍ以下のマ
イクロエマルジョンを用い、さらに平均分子量３０００
〜３００００の高分子分散剤を添加することで目詰まり
性を改良したインクが提示されている。また、特開平４
−１１０３６３号公報ではインク中の顔料とインク中の
水溶性樹脂重量の比を分散に必要な最小量の１．２〜１
５倍添加することによって保存安定性や吐出特性を改良
したインクが提示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようにインクジェ
ット用インクとしての信頼性を満足させるべく改良を進
めてきたが、高印字品質への要求の高まりや印字の多様
化に伴い新たな課題が発生した。印字ムラという顔料イ
ンクに特有な現象である。印字ムラはグラフィック等の
広範囲の印字を行うときはもちろん、キャラクタ印字を
行う際にも見られる現象で、印字に濃淡が発生し印字品
質を劣化させる。さらに、記録紙の種類によって印字ム
ラの発生や印字濃度に大きなばらつきがあり、高印字品
質、普通紙対応という点で染料インクに比べ十分満足い
くレベルが得られていなかった。

【０００５】本発明はこの様な問題点を解決するための
ものであり、液体インクにより文字・画像記録を行なう
インクジェット記録装置において、記録紙によらず印字
ムラが発生せず、さらにレーザー並の印字濃度の実現、
にじみの無い高品位な印字品質が得られるインクを提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
記録用インクは、顔料と分散剤として親水性構造部分と
疎水性構造部分とを共に有する重合体とを含むインクジ
ェット記録用インクであって、インク中に含まれる顔料
の重量Ｗ_p、インク中に含まれる水溶性樹脂の重量Ｗ_r、
顔料分散に必要な分散剤の最小重量／顔料の重量で表わ
される値Ｄが下記の式を満たすことを特徴とする。

【０００７】０．５×Ｄ≦Ｗ_r／Ｗ_p≦１．０×Ｄ さらに、尿素及び／または糖類を含むことを特徴とす
る。

【０００８】本発明者らは印字ムラという課題を解決す
るために検討を重ねた結果、顔料と分散剤の重量比が印
字ムラの発生に影響を与え、さらに印字濃度の低下やに
じみの発生に影響を与えていることを見いだした。

【０００９】従来筆記具用等に用いられている顔料分散
液は分散性を満足させるために分散剤を必要量に対し過
剰に添加することが一般的に行われており、分散剤を多
量に添加することによって顔料表面に吸着せずに溶解し
た状態で過剰の分散剤がインク中に存在するために印字
ムラ起こると考えられる。

【００１０】従って、従来一般的とされていた顔料と水
溶性樹脂の重量比についてもインクとしての分散安定
性、印字ムラ等に着目して評価しなおした結果、従来の
顔料に対する分散剤量は過剰であり、本発明によってイ
ンクジェット記録用インクとしての適正分散剤量を見い
だすに至った。

【００１１】

【実施例】本発明に用いるインクについて説明する。本
発明に用いるインクは顔料と分散剤の添加比が特定範囲
のものであり、さらに尿素及び／または糖類を含む。

【００１２】本発明における顔料としては、カーボンブ
ラックが好ましく、コンタクト法、ファーネス法、サー
マル法等の通常従来公知の方法によって製造されたカー
ボンブラックを挙げることができ、例えば、ＭＡ７、Ｍ
Ａ８、ＭＡ１００、ＭＡ６００、＃３３、＃４０、＃４
５、＃５２、＃９００、＃２２００Ｂ、＃２３００、Ｃ
Ｆ９（以上三菱化成製）ＲＡＶＥＮ７６０、７８０、１
０６０、１０８０、１２５５（コロンビヤン・カーボン
製）、ＲＥＧＡＬ３３０Ｒ、４００Ｒ、６６０Ｒ、ＭＯ
ＧＵＬ Ｌ（キャボット製）、Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ
ＦＷ１、１８、Ｓ１５０、Ｓ１７０、Ｐｒｉｎｔｅｘ
３５ Ｕ（デグサ製）等が挙げられる。

【００１３】これらの顔料は本発明のインクに対して１
〜２０重量％の割合で用いられる。好ましくは２〜１５
重量％の割合で用いられる。

【００１４】本発明のインクに用いられる分散剤として
は親水性構造部分と疎水性構造部分とを共に有する重合
体で、アミンまたは塩基を溶解させた水溶液に可溶であ
ればどんなものでもよいが、重量平均が３０００から５
００００、好ましくは１００００〜３００００の範囲の
ものがよく、単独または２種類以上併用することも可能
である。具体的には、ポリアクリル酸、ポリメタクリル
酸、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−アクリ
ル−アクリル酸アルキルエステル共重合体、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、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−αメチルスチレン−アクリル酸共重合体、スチレ
ン−αメチルスチレン−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−マレイン酸ハーフエス
テル共重合体、マレイン酸−無水マレイン酸共重合体、
さらに、例えば、アクリロニトリル、酢酸ビニル、アク
リルアミド、塩化ビニル、塩化ビニリデン、エチレン、
ヒドロキシエチルアクリレート、グリシジルメタクリレ
ート等のモノマーの共重合体を挙げることができる。

【００１５】分散剤の含有量はそれぞれ用いる顔料、分
散剤の種類によって式２で表されるＤによって決まる
が、そのＤに対して式１で表される範囲で添加される。
前記式１の範囲よりも少ないと分散安定性が悪化し、顔
料の沈降が生じてしまい、逆に樹脂の含有量が上記範囲
よりも多いと印字ムラ、さらに、にじみの発生、印字濃
度の低下といった印字品質の劣化が起こってしまう。

【００１６】 ０．５×Ｄ≦Ｗ_r／Ｗ_p≦１．０×Ｄ・・・式１ Ｄ＝顔料分散に必要な分散剤の最小重量／顔料の重量・
・・式２ 分散剤を溶解させるために使用する中和剤としては、ア
ンモニア水やアミン類はモノエタノールアミン、ジエタ
ノールアミン、トリエタノールアミン、ジエチルアミ
ン、２−ジメチルアミノエタノール、アミノメチルポロ
パノール、モルホリン、塩基類はＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｌ
ｉＯＨ等を使用することができる。

【００１７】中和剤の添加量は樹脂の酸化度及び分子量
より算出され、算出された量の１．３５倍以上添加する
ことが好ましい。

【００１８】式２で表されるＤについてくわしく説明す
る。Ｄの測定は下記のように行う。

【００１９】１００ｍｌの純水に２５％のアンモニア水
を３ｍｌ加え、約１５００〜２５００ｒｐｍの速度で撹
拌しながら２５ｇの顔料粉末を加える。次に８０００〜
１２０００ｒｐｍに回転速度を上げ、全体が均一になる
まで分散を行う。試料が均一な状態になったら、所定の
濃度の分散剤溶液を滴下しながら試料の粘度を測定して
いく。分散剤溶液が少ないうちは試料溶液は高粘度を示
すが、分散剤が顔料に吸着するにつれ、粘度が下がり、
そのまま滴下を続けると再び粘度が上昇する。

【００２０】Ｄはこの時の粘度が最も低い点の顔料に対
する分散剤量である。

【００２１】顔料分散液の調製方法としては、はじめに
分散剤、アミン（あるいは塩基）、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、ボールミル、サ
ンドミル、アトライター、ロールミル、アジテーターミ
ル、ヘンシェルミキサー、コロイドミル、超音波ホモジ
ナイザー、パールミル、ジェットミル、オングミル等の
分散機を用いて分散を行い、必要に応じて遠心分離処理
を行い、所望の分散液を得る。尚、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
填量を大きくする、また処理時間を長くする、粉砕後フ
ィルターや遠心濾過機で分級するなどの手法を用いる。

【００２２】さらに、この分散液に後述する成分を加え
撹拌し記録液とする。

【００２３】また本発明のインクには糖や尿素を添加す
る。インクに糖や尿素を添加することによって、顔料の
表面に糖や尿素が吸着し、親水基に覆われるため微分散
が容易になり、分散安定性が高くなり、インクジェット
記録用インクとしての信頼性を確保できる。具体的には
尿素やスクロース、マルチトール、イノシトール等で単
独または２種以上併用して用いる。添加量は０．５〜２
０重量％の範囲で、好ましくは１〜１５重量％の範囲で
用いられる。

【００２４】本発明のインクは、エチレングリコール、
トリメチレングリコール、プロピレングリコール、１，
５−ペンタンジオール、ヘキシレングリコール、ジエチ
レングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチ
レングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレ
ングリコール、ポリプロピレングリコール、チオジグリ
コール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチ
ロールプロパン、２−ピロリドン、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、
メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉｓｏ−
プロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、
ｔｅｒｔ−ブタノール、ｉｓｏ−ブタノール、ｎ−ペン
タノール、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、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、トリエチレングリコールモノメチルエ
ーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル等
の水溶性有機溶剤と併用されるのが好ましく、インク中
に１〜４０重量％、好ましくは２〜３０重量％の範囲で
含有される。

【００２５】又、必要に応じて紙への定着性を向上させ
るために樹脂エマルジョンやインク物性を調節するため
の粘度調整剤や表面張力調整剤、ｐＨ調整剤等の添加剤
や、防カビ剤、防腐剤を適宜添加することができる。

【００２６】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。

【００２７】［実施例１］分散剤としてスチレン−アク
リル酸共重合体（酸価１２０、分子量１００００）、ま
た、カーボンブラックをＭＡ７（三菱化成工業（株）
製）とし、前記の手段により、この分散剤とカーボンブ
ラックのＤを測定したところ０．１８であった。

【００２８】（顔料分散液の調製） カーボンブラック ＭＡ７ １５重量％ スチレン−アクリル酸共重合体 １．４４重量％ アンモニア水（１５％溶液） ０．５重量％ エチレングリコール ３．３重量％ 純水 ７９．７６重量％ 顔料を以外の上記成分を混合し、７０℃に加熱し、樹脂
分を完全に溶解させる。この溶液に上記カーボンブラッ
クを加え、サンドミル（安川製作所製）でガラスビーズ
（直径１．７ｍｍ）を分散溶液の１．５倍量（重量）を
充填し、２時間分散させた後ビーズを取り除き、１５０
００ｒｐｍで２０分間遠心分離処理を行い、さらに、８
μｍメンブレンフィルターで濾過し粗大粒子及びごみを
除去して顔料分散液とした。

【００２９】（インク調製） 上記顔料分散液 ２４．２重量％ ＳＡＥ１０１４ ２．２５重量％ （スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン 固形分４０％、日本ゼオン（株）製） 尿素 １０重量％ エタノール ５重量％ 純水 ５８．５５重量％ 上記成分を混合し１時間撹拌しインクとした。

【００３０】［実施例２］分散剤としてスチレン−マレ
イン酸共重合体（酸価１８０、平均分子量１０００
０）、また、カーボンブラックをＭＡ７（三菱化成
（株））とし、前記の手段により、この分散剤とカーボ
ンブラックのＤを測定したところ０．２であった。

【００３１】（顔料分散液調製） カーボンブラック ＭＡ７ １３重量％ スチレン−マレイン酸共重合体 １．３５重量％ アミノメチルプロパノール ０．１重量％ エチレングリコール ３重量％ 純水 ８２．５５重量％ 顔料以外の上記成分を混合し、７０℃に加熱し、樹脂分
を完全に溶解させる。この溶液に上記カーボンブラック
を加え、サンドミル（安川製作所製）でジルコニウムビ
ーズ（直径１．２ｍｍ）を分散溶液の０．８倍量（重
量）を充填し、２時間分散させた後ビーズを取り除き、
１２０００ｒｐｍ、２０分間遠心分離処理を行い、さら
に８μｍのメンブランフィルターで粗大粒子及びごみを
除去して顔料分散液とした。

【００３２】（インク調製） 上記顔料分散液 ２３．１重量％ マイクロエマルジョンＥ−１００２ １０重量％ （スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン 固形分１９．９％、日本ペイント（株）製） 尿素 ２重量％ ジエチレングリコール １０重量％ エタノール ４重量％ 純水 ５０．９重量％ 上記成分を混合し１時間撹拌しインクとした。

【００３３】［実施例３］分散剤としてスチエレン−ア
クリル酸共重合体（酸価１２０、分子量１００００）、
また、カーボンブラックを＃４０（三菱化成工業（株）
製）とし、前記の手段により、この分散剤とカーボンブ
ラックのＤを測定したところ０．１８５であった。

【００３４】（顔料分散液の調製） カーボンブラック ＃４０ １０重量％ スチレン−アクリル酸共重合体 １．１６重量％ ジメチルアミン ０．４重量％ ジエチレングリコール ２．８重量％ 純水 ８５．６４重量％ 顔料以外の上記成分を混合し、７０℃に加熱し、樹脂分
を完全に溶解させる。この溶液に上記カーボンブラック
を加え、実施例１と同様に顔料分散液を調製した。

【００３５】（インク調製） 上記顔料分散液 ４０重量％ サイビノールＳＫ−２００ ２．７重量％ （アクリル系樹脂、固形分４９．５％、 サイデン化学（株）製） スクロース ５．６重量％ グリセリン １０重量％ ２−プロパノール ２．５重量％ 純水 ３９．２重量％ 上記成分を混合し、１時間撹拌しインクを調製した。

【００３６】［実施例４］分散剤としてスチレン−無水
マレイン酸共重合体（酸価１３０、分子量１０００
０）、また、カーボンブラックをRaven 1080（コロンビ
ヤン・カーボン（株）製）とし、前記の手段により、こ
の分散剤とカーボンブラックのＤを測定したところ０．
１９であった。

【００３７】（顔料分散液の調製） カーボンブラック Raven 1080 １２重量％ スチレン−無水マレイン酸共重合体 １．８１重量％ アミノメチルプロパノール ０．９重量％ エチレングリコール ３．５重量％ 純水 ８１．７９重量％ 実施例２と同様に顔料分散液を調製した。

【００３８】（インク調製） 上記顔料分散液 ３３．３重量％ プライマルＡＣ−１９ ５．４重量％ （アクリル系樹脂エマルジョン、固形分４４．５％、 ロームアンドハースＣｏ．製） ポリエチレングリコール＃２００ １０重量％ エタノール ５重量％ 純水 ４６．３重量％ 上記成分を混合し、１時間撹拌しインクを調製した。

【００３９】［比較例１］ （顔料分散液の調製） カーボンブラック ＭＡ７ １５重量％ （三菱化成工業（株）製） スチレン−アクリル酸共重合体 ３．２７重量％ （酸価１２０、分子量１００００） アンモニア ０．５重量％ エチレングリコール ３．３重量％ 純水 ７７．９３重量％ 実施例１と同様に分散液を調製した。

【００４０】（インク調製） 上記顔料分散液 ２４．２重量％ ＳＡＥ１０１４ ２．２５重量％ （スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン 固形分４０％、日本ゼオン（株）製） 尿素 １０重量％ エタノール ５重量％ 純水 ５８．５５重量％ 上記成分を混合し１時間撹拌しインクとした。

【００４１】［比較例２］ （顔料分散液調製） カーボンブラック ＭＡ７ １３重量％ スチレン−マレイン酸共重合体 ０．６８重量％ （酸価１８０、平均分子量１００００） アミノメチルプロパノール ０．１重量％ エチレングリコール ３重量％ 純水 ８３．２２重量％ 実施例２と同様の手順で顔料分散液を調製した。

【００４２】（インク調製） 上記顔料分散液 ２３重量％ マイクロエマルジョンＥ−１００２ １０重量％ （スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン 固形分１９．９％、日本ペイント（株）製） 尿素 ２重量％ ジエチレングリコール １０重量％ エタノール ４重量％ 純水 ５１重量％ 上記成分を混合し１時間撹拌しインクとした。

【００４３】［比較例３］ （顔料分散液の調製） カーボンブラック ＭＡ７ １５重量％ スチレン−アクリル酸共重合体 １．４４重量％ アンモニア ０．５重量％ エチレングリコール ３．３重量％ 純水 ７９．７６重量％ 実施例１と同様の手順で顔料分散液を調整した。

【００４４】（インク調製） 上記顔料分散液 ２４．２重量％ ＳＡＥ１０１４ ２．２５重量％ （スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン 固形分４０％、日本ゼオン（株）製） エタノール ５重量％ 純水 ６８．５５重量％ 上記成分を混合し１時間撹拌しインクとした。

【００４５】以上得られたインクを用いて以下に示す評
価を行った。

【００４６】印字ムラ 以下に示す４紙に自社試作機（３６０ｄｐｉ、駆動周波
数７ＫＨｚ、ドット径１１０μｍ）でベタ印字を行い、
以下の判断基準にしたがって評価した。

【００４７】記録紙 Ｘｅｒｏｘ Ｐ（富士ゼロックス（株）商標） Ｒｉｃｏｐｙ ６２００（リコー（株）商標） Ｘｅｒｏｘ ４０２４（Ｘｅｒｏｘ Ｃｏ．商標） Ｎｅｅｎａｈ Ｂｏｎｄ（Ｋｉｍｂｅｒｌｙ−Ｃｌｅ
ｒｋ Ｃｏ．商標） 評価 ○：４紙とも印字ムラ無し ×：１紙以上の紙で印字ムラ有り 印字濃度（ＯＤ値） 上記４紙に自社試作機（３６０ｄｐｉ、駆動周波数７Ｋ
Ｈｚ、ドット径１１０μｍ）で印字を行い、反射ＯＤ値
をＭａｃｂｅｔｈ ＰＣＭIIで測定し、４紙の平均値で
評価した。

【００４８】○：ＯＤ値１．４以上 ×：ＯＤ値１．４未満 印字品質（にじみ） 代表的な汎用普通紙のＸｅｒｏｘ Ｐ及び代表的な再生
紙のＸｅｒｏｘ Ｒ（富士ゼロックス（株）商標）に自
社試作機（３６０ｄｐｉ、駆動周波数７ＫＨｚ、ドット
径１１０μｍ）で印字を行い、にじみの有無を次の判断
基準にしたがって評価した。

【００４９】○：にじみがなく鮮明な印字 △：ひげ状のにじみが発生する ×：文字の輪郭がはっきりしないほどにじむ 保存安定性 インク５０ｃｃをラボランスクリュウ管瓶（井内盛栄堂
（株）商標）に採取し、５０℃にて２カ月間放置した後
顔料の沈降・凝集の有無を調べた。

【００５０】○：沈降・凝集無し △：沈降はみられないが凝集がある ×：沈降・凝集有り 粘度 Ｂ型粘度計（東京計器（株））で２０℃における粘度を
測定した。

【００５１】上記の評価結果を表１に示す。

【００５２】

【表１】

【００５３】表１より明らかなように、比較例１の様に
顔料に対して分散剤の量が多すぎる場合は印字ムラ、印
字濃度、にじみが劣化する。又、比較例２のように顔料
に対して分散剤量が少なすぎる場合、保存安定性が劣化
してしまう。比較例３のように尿素を添加しないと印字
ムラやにじみに関しては満足できるレベルであるが、保
存安定性に不安が残る。しかし、実施例１〜４の様に顔
料と分散剤の重量比が式１の範囲で、かつ糖または尿素
を含んだインクは印字ムラが無くさらには、印字濃度が
高く、にじみの無い高品位な印字が得られた。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、顔料と分散剤の重
量比が式１の範囲で、かつ糖または尿素を含んだインク
により、印字ムラが無く、さらには、印字濃度が高く、
にじみの無い高品位な印字品質が得られる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 顔料と分散剤として親水性構造部分と疎
   水性構造部分とを共に有する重合体とを含むインクジェ
   ット記録用インクであって、インク中に含まれる顔料の
   重量Ｗ_p、インク中に含まれる水溶性樹脂の重量Ｗ_r、顔
   料分散に必要な分散剤の最小重量／顔料の重量で表わさ
   れる値Ｄが下記の式を満たすことを特徴とするインクジ
   ェット記録用インク。 ０．５×Ｄ≦Ｗ_r／Ｗ_p≦１．０×Ｄ
2. 【請求項２】 尿素及び／または糖類を含むことを特徴
   とする請求項１記載のインクジェット記録用インク。