JPH0841394A - インクジェット記録用インク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 顔料、水溶性樹脂分散剤、糖類、及び水から
なるインクジェット記録用インクにおいて、水溶性樹脂
分散剤がジイソブチレン−マレイン酸共重合体であるこ
とを特徴とする。 【効果】 ノズルの目詰まり、保存安定性といったイン
クの信頼性を損なう事なく、印刷物の色濃度が高く、か
つ印字ムラが発生しにくい水系顔料インクが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクジェット記録用水
性顔料インクに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録用インクに要求され
る特性として、保存中に物性値等の変化が生じないこ
と、微細なインク吐出ノズルを詰まらせないこと、印刷
物の色濃度が高く鮮明であること、印刷物の保存性（耐
光性、耐水性）等があげられる。

【０００３】従来、インクジェット記録用インクは、基
本的には染料と水性媒体とから構成されていた。しかし
染料の性質上、印刷物の耐光性や耐水性が劣るという問
題点があった。そこで、この問題を解決するため染料に
代わって顔料を用いたインクが提案されている。

【０００４】顔料を使用するインク（以下「顔料イン
ク」と称する）では、染料インクで問題となっていた課
題、すなわち耐光性、耐水性といった問題点が解決され
る。また、顔料インクをインクジェット記録用インクと
して用いることにより、印刷物の色濃度が向上し、にじ
みも抑制されるといった利点がある。

【０００５】しかし、顔料そのものはインク媒体に不溶
であるため、顔料粒子を安定に分散することができない
と、時間とともに顔料粒子が凝集し、また一度凝集が起
きてしまうと復帰は極めて困難となる。特にノズルの目
詰まり、吐出安定性の確保は大きな課題となっており、
これらの課題を解決するために多くの努力が払われてき
た。

【０００６】例えば、特開平４−１３２７７５号公報で
は、インクに要求される保存安定性を満足させるため、
分散剤として２種類の水溶性樹脂を使用し、かつそれぞ
れの樹脂の種類、最低造膜温度、添加比等を規定する発
明が開示されている。

【０００７】また、特開昭５６−１５７４６７号公報に
おいては、保存安定性と印字品質の両立を目的として、
顔料の平均粒径と分散剤の平均分子量に着目し、これら
の関係を規定する発明が開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術の顔
料インクでは、インクの信頼性と印字品質とを両立する
ことが難しかった。すなわち、インクの信頼性を上げよ
うとするとインクの紙への浸透が促進され、この結果と
して印刷物の色濃度の低下、あるいはにじみの発生とい
う問題が生じる。一方、印刷物の色濃度を重視してイン
ク組成を決定すると、例えばインク中の顔料濃度を高く
すると、インクの信頼性、特にノズル目詰まり、印字安
定性のレベルが低下する。

【０００９】また、顔料インク特有の課題として、印字
ムラがある。印字ムラとは、紙上での顔料粒子の偏りか
らくる印字物の色濃度の乱れである。印字ムラも印字品
質を決定付ける重要なパラメータの一つであり、先にあ
げた色濃度、あるいはにじみと同様、高印字品質を実現
するためには解決しなければならない課題である。

【００１０】そこで本発明の目的とするところは、ノズ
ル目詰まり、保存安定性といった信頼性を損なう事な
く、印字品質が高い印刷物を提供することができるイン
クジェット記録用水性顔料インクを提供することであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の顔料インクは、
カーボンブラック、ジイソブチレン−マレイン酸共重合
体、糖類、及び分散媒体である水を必須成分とする。以
下、各成分について説明する。

【００１２】本発明で使用するカーボンブラックは、市
販のカーボンブラック、あるいは表面を樹脂等で処理し
たグラフトカーボン等の加工カーボンブラックで水系分
散媒体に分散可能なものであれば使用可能である。また
これらのカーボンブラックを２種類以上混合して使用す
ることも可能である。

【００１３】カーボンブラックのインク中での粒径は、
１０μｍ以下、好ましくは１μｍ以下とする必要があ
る。粒径が１０μｍを越えると粒子の沈降スピードが大
きくなり、分散状態を安定に保つことができない。

【００１４】カーボンブラックの含有量は、１〜２０重
量％、好ましくは２〜５重量％の範囲である。カーボン
ブラックの含有量が１重量％より低いと、印刷物の色濃
度が低く実用的でない。カーボンブラックの含有量が高
くなるとそれに伴って印刷物の色濃度も高くなるが、カ
ーボンブラックが２０重量％を越えるとインクの安定性
が著しく低下し、目詰まり性、印字安定性の点で実用的
でなくなる。

【００１５】ジイソブチレン−マレイン酸共重合体は、
カーボンブラックをインク中に分散させる水溶性樹脂分
散剤である。

【００１６】上記重合体は、親水性構造部分であるマレ
イン酸モノマー部分と、疎水性構造部分であるジイソブ
チレンモノマー部分より構成される。インク中では疎水
性構造部分がカーボンブラックに吸着し、親水性構造部
分の溶解性によってカーボンブラックをインク中に安定
に分散させると考えられる。従って、親水性構造部分と
疎水性構造部分の比は、インクの安定性という点で重要
なパラメータである。重合体における親水性構造部分の
比は、２０〜５０％であることが好ましい。２０％以下
だと重合体自身のインク媒体への溶解性が低下し、顔料
粒子とともに沈降したり、あるいは重合体自身が析出し
てしまう。一方５０％を越えると、顔料粒子への吸着能
力が低下し、分散安定性を保つことができない。

【００１７】また、この重合体の分子量は約３０００〜
５００００、さらに言えば５０００〜１５０００である
ことが好ましい。分子量が３０００以下だと顔料粒子へ
の吸着力が弱く、高温下にインクを放置した様な場合顔
料粒子から重合体が脱離してしまい、安定な分散体を得
ることができない。逆に分子量が５００００を越える
と、インクの粘度が著しく上昇し、インクジェットプリ
ンタで安定にインクを吐出することができなくなる。

【００１８】さらに、上記重合体を可溶化し、かつ顔料
を安定に分散させるためには、重合体中のカルボン酸を
塩にする必要がある。塩を形成するための対イオンとし
て、ナトリウム、カリウムといったアルカリ金属、アン
モニア、あるいはモノ−、ジ−、あるいはトリ−（メチ
ルアミン）、モノ−、ジ−、あるいはトリ−（エチルア
ミン）といった脂肪族アミン、モノ−、ジ−、あるいは
トリ−（エタノールアミン）、モノ−、ジ−、あるいは
トリ（プロパノールアミン）といったアルコールアミン
等があげられ、いずれを用いても印字品質とインクの安
定性が両立し、良好な結果が得られる。

【００１９】ジシソブチレン−マレイン酸共重合体の含
有量は、使用するカーボンブラックの種類によっても異
なるが、一般的にはカーボンブラックに対して固形分換
算で２〜５０重量％、好ましくは１０〜３０重量％であ
る。なお、重合体とカーボンブラックの添加比は、イン
クの信頼性、印字品質に大きな影響を及ぼすので、カー
ボンブラックの種類に応じて最適化する必要がある。

【００２０】本発明のインクに使用する糖類としては、
ペントース、ヘキトース、ヘプトース、オクトース等の
単糖類、あるいは二糖類、三糖類、四糖類といった多糖
類、またはこれらの誘導体である糖アルコール、デオキ
シ酸といった還元誘導体、アルドン酸、ウロン酸といっ
た酸化誘導体、グリコセエンといった脱水誘導体、アミ
ノ酸、チオ糖等が挙げられる。多糖類とは広義の糖を指
し、アルギン酸やデキストリン、セルロース等の自然界
に広く存在する物質も含む。以上あげた糖類の中から単
独で、または２種類以上の組合せを選択して本発明の水
性顔料インクに添加する。

【００２１】これら糖類の含有量は、０．１〜４０重量
％、好ましくは０．５〜３０重量％の範囲である。０．
１重量％未満ではインクの目詰まりを防止するという糖
類添加の効果が得られず、４０重量％を越えると水への
溶解が困難になり、また粘度も著しく上昇するため、好
ましい結果が得られない。

【００２２】また、糖類に加えて尿素を併用すると、ノ
ズルの目詰まり防止に有効に作用する。顔料の分散安定
性が低く、糖類の添加のみではノズル目詰まりが充分に
防止できないとき、あるいはより高い信頼性を必要とす
るとき、尿素を添加すればインクの信頼性は飛躍的に向
上する。

【００２３】以上、本発明の水性顔料インクを構成する
必須成分について説明したが、その他必要に応じて、水
に不溶な樹脂エマルジョン、水溶性有機溶剤、ｐＨ調整
剤、防腐剤、防カビ剤等を添加してもよい。

【００２４】本発明に使用可能な水に不溶な樹脂エマル
ジョンとしては、ポリアクリル酸エステルエマルジョ
ン、ポリメタクリル酸エステルエマルジョン、アクリル
系エマルジョン、酢酸ビニル系エマルジョン、スチレン
系−ブタジエン系エマルジョン、塩化ビニル系エマルジ
ョンや、内部三次元架橋したマイクロエマルジョンやそ
の中間体等があげられ、その含有量は固形分換算で０．
１〜４０重量％、好ましくは１〜２５重量％の範囲であ
る。

【００２５】水に不溶な樹脂エマルジョンを添加するこ
とにより、印刷物の色濃度の向上、及び耐擦性の向上が
図れる。

【００２６】水溶性有機溶剤としては、２−ピロリド
ン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、１，３−ジメチル−
２−イミダゾリジノン等の含窒素化合物、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等があげ
られる。

【００２７】なお、顔料の分散方法としては、ボールミ
ル、サンドミル、アトライター、ロールミル、コロイド
ミル、超音波ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー等の
各種分散機が使用できる。

【００２８】

【作用】ジイソブチレン−マレイン酸共重合体を顔料分
散剤とする本発明の水性顔料インクは、インクジェット
記録方式に使用した場合、インクの信頼性と、印字品質
とを両立することができる。すなわち、本発明の水性顔
料インクでは、ノズル目詰まり、保存安定性、吐出安定
性といった問題の発生は皆無であり、また、得られる印
刷物は色濃度が高く鮮明である。また、印字ムラもほと
んど発生しない。

【００２９】なぜ、本発明のインクジェット記録用イン
クが信頼性と印字品質を両立できるうかは定かでない
が、以下のように推測する。

【００３０】ジソブチレン−マレイン酸共重合体を分散
剤として使用することにより、インクの紙に対する濡れ
性が低くなり、インクが紙に浸透しにくくなる。この結
果、印刷物の色濃度が高くなり、またにじみ、印字ムラ
の発生も抑制される。

【００３１】信頼性が高い原因は糖類の添加によるもの
である。インクに添加された糖類が、ノズル面でのカー
ボンブラック粒子の凝集を抑制し、またインク中の水分
が蒸発した際にも固形分の再分散性を確保していると考
えられる。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の実施例、比較例をあげ、本発
明を具体的に説明する。

【００３３】−実施例− （実施例１） （顔料分散液の作成） ジイソブチレン−マレイン酸共重合体 １６部 のナトリウム塩水溶液 （分子量：約７０００、固形分２５％） イオン交換水 残量 上記成分を混合した後、よく撹拌した。この水溶液にカ
ーボンブラック（ＭＡ７、三菱化成製）２０部を加え、
以下の条件で分散処理を行った。 分散機：サンドミル（安川製作所製） 粉砕メディア：ガラスビーズ（１．７ｍｍ径） メディアの充填率：１．５倍（重量） 分散時間：２時間 分散後ガラスビーズを取り除き、５μｍのメンブランフ
ィルターで粗大粒子、及びゴミを除去して顔料分散液を
得た。

【００３４】（インクの作成） 上記分散液 １０部 スクロース ０．７部 マルチトール ６．３部 ポリメタクリル酸エステル・ ３部 エマルジョン（固形分４０％） 尿素 １０部 ２−ピロリドン ２部 エタノール ３部 イオン交換水 残量 上記成分を混合し、常温で２０分間攪拌してインクを得
た。

【００３５】（実施例２） （顔料分散液の作成） ジイソブチレン−マレイン酸共重合体 １６部 のアンモニウム塩水溶液 （分子量：約７０００、固形分２５％） イオン交換水 残量 上記成分を混合した後、よく撹拌した。この水溶液にカ
ーボンブラック（ＭＡ７、三菱化成製）２０部を加え、
実施例１と同様の条件で分散処理を行った。

【００３６】顔料分散液作成後、実施例１と同様の処方
で、インクを調製した。

【００３７】（実施例３）実施例１のインク作成工程に
おいて、ポリメタクリル酸エステル・エマルジョンを添
加しなかったインクである。その他の処方は実施例１と
同じである。

【００３８】（実施例４） （顔料分散液の作成） ジイソブチレン−マレイン酸共重合体 １６部 のナトリウム塩水溶液 （分子量：約７０００、固形分２５％） イオン交換水 残量 上記成分を混合した後、よく撹拌した。この水溶液にカ
ーボンブラック（ＦＷ２００、デグサ製）２０部を加
え、サンドミルでプレ分散を行った。 分散機：サンドミル（安川製作所製） 粉砕メディア：ガラスビーズ（１．７ｍｍ径） メディアの充填率：１．５倍（重量） 分散時間：３０分 プレ分散後、高圧ホモジナイザーで分散処理を行い、カ
ーボンブラック粒子の微細化、粒径の均一化を行った。 分散機：ナノマイザー（ナノマイザー社製） 処理圧力：１５００ｋｇ／ｃｍ² パス回数：３回 分散後ガラスビーズを取り除き、５μｍのメンブランフ
ィルターで粗大粒子、及びゴミを除去して顔料分散液を
得た。

【００３９】（インクの作成） 上記分散液 １０部 アクリル酸エステル−スチレン ４部 共重合体・エマルジョン（固形分３０％） スクロース ０．７部 マルチトール ６．３部 尿素 １０部 ２−ピロリドン ３部 イオン交換水 残量 上記成分を混合し、常温で２０分間攪拌してインクを得
た。

【００４０】（実施例５） （顔料分散液の作成） ジイソブチレン−マレイン酸共重合体 １６部 のアンモニウム塩水溶液 （分子量：約７０００、固形分２５％） イオン交換水 残量 上記成分を混合した後、よく撹拌した。この水溶液にカ
ーボンブラック（Ｒａｖｅｒｎ１０８０、コロンビアン
カーボン製）２０部を加え、実施例１と同様の条件で分
散処理を行った。

【００４１】（インクの作成） 上記分散液 １０部 ポリメタクリル酸エステル・ ３部 エマルジョン（固形分４０％） マルチトール ７部 尿素 １０部 ２ーピロリドン ２部 エタノール ３部 イオン交換水 残量 上記成分を混合し、常温で２０分間攪拌してインクを得
た。

【００４２】−比較例− （比較例１）実施例１の顔料分散液作成の工程におい
て、水溶性樹脂分散剤として、ジイソブチレン−マレイ
ン酸共重合体の替わりにスチレン−アクリル酸共重合体
（分子量：約７０００）を使用したものである。その他
の処方は実施例１と同じである。

【００４３】（比較例２）実施例１の顔料分散液作成の
工程において、水溶性樹脂分散剤として、ジイソブチレ
ン−マレイン酸共重合体の替わりにスチレン−マレイン
酸共重合体（分子量：約１００００）を使用したもので
ある。その他の処方は実施例１と同じである。

【００４４】（比較例３）実施例１の顔料分散液作成の
工程において、水溶性樹脂分散剤として、ジイソブチレ
ン−マレイン酸共重合体の替わりにスチレン−アクリル
酸共重合体（分子量：約７０００）を使用し、かつ、イ
ンクの作成工程において、顔料分散液を２５重量部加え
たものである。その他の処方は実施例１と同じである。

【００４５】−評価− （評価１）目詰まり特性 インクジェットプリンタＭＪ−５００（セイコーエプソ
ン（株）製）のインクカートリッジに所定のインクを充
填し、１０分間連続して英数文字を印字した後、プリン
タを停止し、キャップをせずに４０℃、２５％ＲＨの環
境下、２週間放置した。放置後再び英数文字を印字し、
放置前と同等の印字が得られるまでに要した目詰まり復
帰動作の回数を調べた。 ○：０〜２回の復帰動作で初期と同等の印字が可能。 △：３〜５回の復帰動作で初期と同等の印字が可能。 ×：６回以上の復帰動作でも初期と同等の印字が不可
能。

【００４６】（評価２）保存安定性 インク５０ｃｃをラボラン・スクリュウ管瓶に採取し、
５０℃にて２ヶ月間放置した。放置前後の平均粒径を比
較し、以下の基準にしたがって保存安定性を評価した。 ○：平均粒径の増加が１０％以下。 △：平均粒径の増加が１０〜２０％。 ×：平均粒径の増加が２０％を超える。

【００４７】（評価３）印字品質（にじみ） 以下の１０紙にＭＪ−５００で印字を行い、にじみの有
無を以下の判定基準に従って評価した。 評価紙 1.Ｘｅｒｏｘ Ｐ（富士Ｘｅｒｏｘ（株）） 2.Ｒｉｃｏｐｙ ６２００（リコー（株）） 3.ＥＰＰ（セイコーエプソン（株）） 4.Ｘｅｒｏｘ Ｒ（富士Ｘｅｒｏｘ（株）、再生紙） 5.やまゆり（本州製紙（株）、再生紙） 6.Ｃｏｎｑｕｅｒｏｒ Ｌａｉｄ（ヨーロッパ紙） 7.Ｒａｐｉｄ Ｃｏｐｙ（ヨーロッパ紙） 8.Ｍｏｄｏ Ｃｏｐｙ（ヨーロッパ紙） 9.Ｎｅｅｎａｈ Ｂｏｎｄ（アメリカ紙） 10.Ｘｅｒｏｘ ４０２４ ３Ｒ７２１（アメリカ紙） ○：にじみがなく印字が鮮明。 △：ヒゲ状のにじみがが発生。 ×：文字の輪郭がはっきりしないほどにじむ。

【００４８】（評価４）印字品質（ＯＤ値） 上記１０紙にＭＪ−５００で印字を行い、Ｍａｃｂｅｔ
ｈ ＰＣＭIIでベタ印刷部分１０ポイントのＯＤ値を測
定し、その平均値を計算した。

【００４９】（評価５）印字ムラ 上記１０紙にＭＪ−５００で印字を行い、（株）コニカ
製、サクラマイクロデンシトメータを使用して、スリッ
ト幅２００μｍ×２０μｍで塗りつぶし印字部１ｍｍを
測定する。そのときのＯＤ値の最大値と最小値の差によ
って以下の判断基準にしたがって評価した。 ○：印字ムラがない（０．２未満）。 △：印字ムラがわずかにある（０．５以下）。 ×：印字ムラが目立つ（０．５以上）。

【００５０】

【表１】

【００５１】評価結果について説明する。

【００５２】分散剤としてジイソブツレン−マレイン酸
共重合体を使用することの効果は、実施例１、及び２
と、比較例１、２の比較により明らかである。実施例
１、２は本発明のジイソブチレン−マレイン酸共重合体
を分散剤としたインク、比較例１、２は従来技術のスチ
レン−アクリル酸共重合体、スチレン−マレイン酸共重
合体をそれぞれ使用したインクである。その他の処方は
全く同一である。実施例１、２とも、インクの信頼性を
損なう事なく、印字品質が向上していることがわかる。
特に、印刷物の色濃度（ＯＤ値）でその差は顕著であ
る。

【００５３】比較例３は、カーボンブラック添加量が５
％の従来技術のインクである。実施例１、２のインクの
カーボンブラック添加量は２％であるが、そのＯＤ値
は、比較例３のインクと同等またはそれ以上であり、低
いカーボンブラック添加量でも十分なＯＤ値が得られる
ことがわかる。

【００５４】実施例３は、水に不溶の樹脂エマルジョン
を添加しなかったインクの例である。水に不溶の樹脂エ
マルジョンを添加する目的の一つは、ＯＤ値の向上であ
る。しかし顔料分散液の能力が高いため、樹脂エマルジ
ョンを添加しなくても高い０Ｄを得られることがわか
る。もちろん、樹脂エマルイジョンを添加すれば色濃度
はさらに向上する。実施例１がこの場合に該当する。

【００５５】実施例４、５は他のカーボンブラックを使
用した場合の例である。カーボンブラックの種類によっ
て多少の差はあるが、他の水溶性樹脂分散剤を使用した
場合（比較例１、２）と比べ、信頼性を損なうことなく
高印字品質が実現できることがわかる。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、ノズルの目詰まり、保
存安定性といったインクの信頼性を損なう事なく、印刷
物の色濃度が高く、かつ印字ムラが少ない水系顔料イン
クを提供することができる。

【００５７】印刷物の色濃度を高くできるということ
は、逆の見方をすれば、同一の色濃度を得るためには、
インク中のカーボンブラック濃度を大幅に下げることが
可能であることを意味する。カーボンブラック濃度が下
がれば、ノズル目詰まり、吐出安定性といったインクの
信頼性の向上する事は明かである。

【００５８】ジイソブチレン−マレイン酸共重合体を使
用することによる効果を、印字品質の向上と、カーボン
ブラック濃度の減少による信頼性の向上にうまく振り分
けることによって、信頼性、印字品質の両面で従来技術
の顔料インクを上回る、水系顔料インクを実現できる。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも、カーボンブラック、水溶性
   樹脂分散剤、糖類、及び水系分散媒体よりなるインクジ
   ェット記録用インクにおいて、前記水溶性樹脂分散剤
   が、ジイソブチレン−マレイン酸共重合体であることを
   特徴とするインクジェット記録用インク。
2. 【請求項２】 ジイソブチレン−マレイン酸共重合体の
   分子量が、３０００〜５００００、さらに好ましくは５
   ０００〜１５０００の範囲にある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。
3. 【請求項３】 ジイソブチレン−マレイン酸共重合体
   が、アルカリ金属塩、または、アンモニウム塩、脂肪族
   アミン塩、アルコールアミン塩の形でインク中に存在す
   ることを特徴とする請求項１または２記載のインクジェ
   ット記録用インク。
4. 【請求項４】 ジイソブチレン−マレイン酸共重合体の
   マレイン酸モノマー部分の重合体全体における比が、２
   ０〜５０重量％の範囲であることを特徴とする請求項１
   乃至３記載のインクジェット記録用インク。
5. 【請求項５】 糖類が単糖類、二糖類、多糖類、及びこ
   れらの誘導体の中から選ばれた１種類、または２種類以
   上の混合物であり、その含有量が０．１〜４０重量％の
   範囲であることを特徴とする請求項１乃至４記載のイン
   クジェット記録用インク。
6. 【請求項６】 カーボンブラック、水溶性樹脂分散剤、
   糖類、及び水系分散媒体に加えて、尿素を含むことを特
   徴とする請求項１乃至５記載のインクジェット記録用イ
   ンク。