JPH09188837A - インクジェットプリンター用インク組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】金属アルコキシドの加水分解縮重合物を担持体
として使用した対光性、耐水性、耐油性に優れたインク
ジェットプリンター用インク組成物の提供 【構成】金属アルコキシドの加水分解縮重合物、色素及
び大気圧における沸点が９０℃以上の極性溶媒が少なく
とも３０％以上含まれるべく配合し、組成物とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットプリン
ターに供する記録用インクに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンターは、低騒音、
低コスト、低消費電力などの長所があり、印刷手段とし
て広く普及して来た。インクジェット印刷方式は記録用
インクを細いノズルから吐出させて被印刷物に付着させ
る方法であるが、高品質画像を達成するためにインク吐
出部のノズルの口径は極めて小さなものとなっている。
このため、インクジェットプリンター用のインクはノズ
ルの詰まりを避けるため粗大粒子を含まない均一な溶液
または分散液であることが必要である。

【０００３】またノズルの詰まりを避けるためには、イ
ンクが溶媒の蒸発によって固化しないことが要請され
る。従来使用されてきたインクは、基本的に染料を水に
溶解した水性インクである。このため、印字物の耐光性
や耐水性が劣るという問題があった。乾燥によるノズル
の詰まりを避けるため水溶性の高沸点溶剤の添加が提案
されているが耐光性、耐水性の改善には有効であるとは
言えない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、イン
クジェットプリンターに適用できる物性をもつ耐光性、
耐水性、耐油性に優れた記録用インクを提供することで
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】近年、金属アルコキシド
の加水分解縮重合物のコロイド分散液から薄膜やバルク
体のゲルを得る、いわゆるゾルーゲル法の研究が盛んで
あるがゾルーゲル法による金属酸化物ゲルは優れた耐光
性や、耐水性や耐油性を有する。このゾルーゲル法を応
用して金属アルコキシドの加水分解縮重合物のコロイド
分散液、いわゆるゾルーゲル液に色素を加えてコーテイ
ング液を作り、デイップコーテイングやスピンコーテイ
ングによって着色されたコーテイングまくを形成させる
技術はかなりしられるようになってきたが、これをイン
クジェットプリンターに適用できるインク組成物に仕上
げた例はまだ無い。

【０００６】本発明者らはゾルーゲル法によって得られ
た着色コーテイング膜の耐光性、耐水性、耐油性に着目
し、ゾルーゲル液をインクジェットプリンターのインク
に適した物性を持たせれば耐光性、耐水性、耐油性に優
れた高精細な印刷が出来ることを実証した。インクジェ
ットプリンター用インクに要求される性質のうち最も重
要なものは、極めて細いノズルからインクが持続的に吐
出できることである。このためには、インクが粗大粒子
を含まないことと固化せずに長時間安定であることおよ
び粘度が適正であることが要求される。

【０００７】ゾルーゲル法は金属アルコキシドを溶媒
中、水と触媒を加えて加水分解と縮重合を行わせ、得ら
れたコロイド分散液から金属酸化物ゲルを形成させる方
法であるが、溶媒の種類、金属アルコキシドの濃度、加
水分解水量、触媒の種類、量などを厳密に制御しないと
沈殿が生成したり、粘度が上昇したり、溶媒の蒸発によ
って容易にゲルが生成するのでインクジェットプリンタ
ー用インクの成分として用いるためには沈殿やゲルの生
成を防ぐ工夫が必要となる。

【０００８】また色素として染料を用いる場合は何ら問
題はないが、顔料の場合にはノズルの詰まりを防ぐため
に溶媒中で分散剤の存在化に微粒子に分散する必要があ
る。この分散液を加えた場合も溶媒の揮発によって顔料
や分散剤が固化するのでこれを防ぐ工夫が必要である。
本発明者らは、耐光性、耐水性、耐油性を有する金属酸
化物ゲルをバインダーにしたインクジェットプリンター
に適合するインクの組成を、溶媒の種類とインク組成物
の物性に着目して検討したところ特許請求の範囲の条件
下ではじめて良好なインクジェットプリンター適性を持
つインクを開発することが出来た。

【０００９】本組成物の溶媒中に含有させる溶媒は、大
気圧における沸点が９０℃以上の極性溶媒であって少な
くとも一種を含有させることが必要である。ゾルーゲル
法では通常エタノールなどの低沸点アルコール溶媒中で
行われるが、ｎ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｎ−
ペンタノール、２−メチルブタノール、ベンジルアルコ
ール、ヘキシレングリコール、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アセテート、
ジエチレングリコールジメチルエーテル、２−ピロリド
ン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの比較的高沸点の
極性溶媒中でも金属アルコキシドの加水分解縮重合は何
ら問題なく行われる。

【００１０】また顔料を分散させる溶媒には特に制限は
なく、前記溶媒中で何ら支障なく分散できる。インク組
成物を調製する際、さらに溶媒を加えることが出来るが
ゾルーゲル液や顔料分散液との相溶性を考慮すれば前記
アルコール溶媒を用いるのが望ましい。本組成物の溶媒
中に含有させる極性溶媒としては、ｎ−プロパノール、
ｎ−ブタノール、２−ブタノール、イソブタノール、ｎ
−ぺンタノール、２−ぺンタノール、３−ぺンタノー
ル、２−メチル−１−ブタノール、３−メチル−１−ブ
タノール、２−メチル−２−ブタノール、ｎ−ヘキサノ
ール、４−メチル−２−ぺンタノール、２−エチルブタ
ノール、ｎ−ヘプタノール、ベンジルアルコール、テト
ラヒドロフルフリルアルコールなどの一価アルコール、
エチレングリコール、プロピレングリコール、トリエチ
レングリコール、ヘキシレングリコール、ポリエチレン
グリコール、グリセリン、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、エチレングリ
コールモノアセテート、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、ジエチ
レングリコールジメチルエーテルなどの多価アルコール
または多価アルコールのエーテル、エステル、ジメチル
ホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド、２
−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの環状
アミドなどが例示されるがこれらに限定されるものでは
ない。

【００１１】本発明のインク組成物は最終的に特許請求
の範囲の溶媒を含有すればよいのであって、ゾルーゲル
液や染料溶液や顔料分散液が必ずしも前記溶媒で調製さ
れる必要はない。即ち、本組成物のゾルーゲル液は、メ
タノール、エタノールなどの低沸点溶媒中で調製されて
も差し支えない。染料溶液や顔料分散液についても同様
である。インク組成物が特許請求の範囲の溶媒を全く含
まない場合には、金属アルコキシドの加水分解縮重合物
や染料、顔料、分散剤などの不揮発分が固化しノズルが
詰まって印刷が全く出来ないか極めて不鮮明な印刷しか
出来ない。

【００１２】色素が顔料である場合には、ノズルの詰ま
りを避けるために粗大粒子を含まないことが必要であ
る。粒子径は１ミクロン以下であることが望ましい。イ
ンクジェット印刷方法は、プリンターヘッドのノズルか
ら何らかの圧力を加えてインク滴を吐出させ被印刷物に
付着させる方法である。インク滴を吐出させて被印刷物
に付着させる過程ではインクの粘度と表面張力が重要な
要素になる。特に粘度はインクが吐出できるかどうかの
重要な鍵である。本発明者らは実験を繰り返した結果、
インクの粘度が５０ＣＰＳ以下でないと被印刷物に印画
出来ないことを確認した。特に高精細を特徴とするピエ
ゾタイプのインクジェットプリンターの場合は、粘度が
３０ＣＰＳ以下でないと印画することは困難である。

【００１３】本インク組成物は、インクジェットプリン
ターに適用できるということだけでなく、金属アルコキ
シドの加水分解縮重合物から得られた金属酸化物ゲルが
バインダーとして働き、耐光性、耐水性、耐油性に極め
て優れた印刷物を提供することが出来る。従来使用され
てきたインクジェットプリンター用のインクは水溶性の
染料を単に水に溶解したものが基本であるが、印字物の
耐光性、耐水性が劣るという問題があった。本インク組
成物においては、染料あるいは顔料の微粒子は金属酸化
物ゲルのマトリクス中に固定されるために、耐水性はも
ちろん耐油性にも優れている。また金属酸化物ゲルは紫
外線を吸収するので、耐光性が不充分な染料であっても
印字物は耐光性が著しく改善される。

【００１４】本発明によるインク組成物は、次の方法に
よって調製できる。金属アルコキシドの加水分解縮重合
物のコロイド分散液は、溶媒に加水分解用の水と、必要
があれば加水分解を促進するための触媒を加え、更に金
属アルコキシドのモノマーまたはオリゴマーを加えて攪
拌することによって容易に得られる。この場合の金属ア
ルコキシドは、特許請求の範囲に記載された中から適宜
選択されるが、特にテトラメトキシシラン、テトラエト
キシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエ
トキシシラン、テトライソプロポキシチタニウム、テト
ラ−ｎ−ブトキシジルコニウム、トリイソプロポキシア
ルミニウムのモノマーまたはオリゴマーなどが好適に用
いられる。

【００１５】またこの場合の溶媒は、特許請求の範囲に
関係なくメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、
イソプロパノール、ｎ−ブタノール、イソブタノール、
ｎ−ぺンタノール、２−メチルブタノール、べジルアル
コール、テトラヒドロフルフリルア．ルコールなどの一
価アルコール、エチレングリコール、１、３−ぺンタン
ジオール、ヘキシレングルコールなどの多価アルコー
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ジメチルエ
ーテル、エチレングリコールモノアセテート、エチレン
グリコールモノエチルエーテルアセテートなどの多価ア
ルコールのエーテルまたはエステル、２−ピロリドン、
Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの極性溶媒が使用でき
るが縮重合反応の進行にともなってゲル化物が生成しな
いようにするためには、水と相互に溶解することが望ま
しい。

【００１６】しかし、加水分解の進行によって水が消費
されたり金属アルコキシドから生成するアルコールによ
って最終的に均一なコロイド分散液になってゲルが生成
しない場合には、必ずしも前記溶媒が水と自由に相溶す
る必要はない。また加水分解を促進するために触媒を加
える場合は触媒は酸性であることが望ましい。触媒が塩
基性である場合には液がゲル化する場合があって本組成
物の用途には適さない。酸性触媒としては、塩酸、硝酸
などの無機酸や、酢酸、蓚酸、琥珀酸、マレイン酸、乳
酸などの有機酸が使用できる。

【００１７】本発明に用いられる色素は、アゾ系、アン
トラキノン系、ナフトキノン系、イソインドリノン系、
ペリレン系、インジゴ系、フルオレノン系、フェナジン
系、フェノチアジン系、ポリメチン系、ポリエン系、ジ
フェニルメタン系、トリフェニルメタン系、キナクリド
ン系、アクリジン系、フタロシアニン系、キノフタロン
系、有機染料または顔料、またはチタン白、ベンガラ、
コバルトブルー、カーボンブラックなどの無機顔料から
選択できる。

【００１８】色素が顔料である場合には、通常微粒子に
粉砕されたものが使用されるが、インクジェットプリン
ター用インクの成分として用いる場合には分散剤の存在
化に溶媒中で超微粒子に湿式粉砕したものが推奨でき
る。本発明のインク組成物のインクジェットプリンター
適性と耐水性、耐油性については下記の実施例で明らか
である。

【００１９】

【実施例】

実施例１ イソプロパノール２３．７ｇと水５．２ｇと２５．７％
の硝酸水溶液０．３ｇを混合し、テトラエトキシシラン
２０．８ｇを加えて２時間攪拌し一夜放置した。こうし
て得られた金属アルコキシドの加水分解縮重合物コロイ
ド分散液１６ｇを、銅フタロシアン顔料をイソプロパノ
ールに７．５％含有する微粒子分散液１６ｇをｎ−ブタ
ノール３２ｇで希釈して加えた。得られた組成物にはｎ
−ブタノールが５４％含まれている。また粘度は１５．
１ＣＰＳであった。

【００２０】この組成物を市販のインクジェットプリン
ター（セイコーエプソン製ＭＪ５００Ｃ）の黒インク用
カートリッジを洗浄した後充填し、普通紙およびインク
受容層を設けたＯＨＰフィルム上にプリントアウトさせ
たところ、水性の専用インクと変わらない鮮やかな青色
のパターンが印画された。

【００２１】実施例２ ｎ−ブタノール６２．８ｇと水６．５ｇと蓚酸０．２ｇ
を混合し、テトラメトキシシランのオリゴマー（重合度
約５）３０．５ｇを加えて２時間攪拌した後一夜放置し
た。この１０ｇを取り、銅フタロシアニンをエタノール
中で分散した含量２．５％の分散液３０ｇとｎ−ブタノ
ール６０ｇを混合した。この組成物のｎ−ブタノール顔
料は６６．３％である。また粘度は３．７ＣＰＳであっ
た。この組成物を実施例１と同様にしてインクジェット
プリンターでパターンを打ち出したところ普通紙上で鮮
明な青色の画像が得られた。

【００２２】実施例３ 実施例２で得られたゾルーゲル液１０ｇとジメチルキナ
クリドンのイソプロパノール分散液（色素含有量５％）
３０ｇとエチレングリコールモノメチルエーテル６０ｇ
と混合してインク組成物を得た。この組成物に含まれる
ｎ−ブタノールとエチレングリコールモノメチルエーテ
ルを合わせた含量は６６．３％である。また粘度は３．
５ＣＰＳであった。実施例２と同様にして普通紙上に文
字を打ち出したところ、赤色の文字が鮮明に印字でき
た。連続して印字してもノズルの目詰まりが起こること
はなかった。

【００２３】実施例４ エチレングリコールモノエチルエーテル６５ｇと水６．
２ｇとマレイン酸０．３ｇの混合物に、テトラメトキシ
シランオリゴマー（重合度約５）２８．５ｇを加え約２
時間攪拌した後一夜放置した。このコロイド分散液３０
ｇとイソインドリノンの５％イソプロパノール分散液３
５ｇとエチレングリコールモノエチルエーテル３５ｇを
混合してインク組成物を得た。この組成物のエチレング
リコールモノエチルエーテルの含量は５４．５％であ
る。また粘度は３．０ＣＰＳであった。また得られた組
成物を用いて実施例１と同様にして印字を行ったとこ
ろ、黄色のパターンが形成された。連続印刷によっても
ノズルの目詰まりは起こらなかった。

【００２４】実施例５ イソプロパノール１８．１ｇと水０．７ｇと２５．７％
の硝酸０．３ｇを混合し、テトラエトキシシラン１０．
４ｇとテトライソプロポキシチタニウム１４．２ｇの混
合物を加え３０分攪拌した後一夜放置した。このゾルー
ゲル液１０ｇと銅フタロシアニンの２．５％イソプロパ
ノール分散液３０ｇとｎ−ブタノール６０ｇを混合しイ
ンク組成物とした。ｎ−ブタノールの含量は６０％であ
る。また粘度は３．３ＣＰＳであった。実施例１と同様
にして印字したところ青色の鮮明なパターンが得られ
た。

【００２５】

【比較例】

比較例１ エタノール１６ｇ、水８ｇ、２５．７％の硝酸０．１５
ｇの混合物にテトラエトキシシラン８ｇを加え約２時間
攪拌した後一夜放置した。このゾルーゲル液に銅フタロ
シアニンの２．５％エタノール分散液１２ｇを加えてイ
ンク組成物とした。実施例１と同様にしてＭＪ５００Ｃ
でテストしたところ始めしばらくは印字できたもののノ
ズルがすぐに目詰まりを起こし全く印字できなくなって
しまった。 比較例２ ＭＪ５００Ｃ用純正カラーインクで普通紙上にテストパ
ターンを打ち出した。実施例および比較例で得られた普
通紙上に印字した印刷物を、水、エタノール、アセト
ン、ジメチルホルムアミドに２４時間浸漬してインクの
にじみ、退色を観察した。結果を表１に示す。

【表１】 但し、○ は印字物の退色が全く起こらない △ は印字物の退色が若干起こる × は印字物の退色が有り、浸漬した溶媒がにじみ出た
インクで着色する

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクジェットプリンター用インク組成物
   において、金属アルコキシドの加水分解縮重合物、色
   素、及び極性溶媒を含んでいることを特徴とするインク
   ジェットプリンター用組成物
2. 【請求項２】請求項１において極性溶媒の沸点が大気圧
   下において９０℃以上のものである請求項１記載の組成
   物
3. 【請求項３】請求項２において極性溶媒の沸点が大気圧
   下において９０℃以上のものを少なくとも３０％（重
   量）以上含んでいる請求項２記載の組成物
4. 【請求項４】金属アルコキシドが、一般式 Ｍ（ＯＲ）ｍ Ｘｎ 但し、Ｍは金属原子、Ｒは炭素数４以下のアルキル基、
   Ｘはアルキル基、アリル基、アラルキル基又はチオアル
   キル基、ハロゲン原子ｍ＋ｎはＭの原子価数を意味し、
   ｍは２〜４の整数、ｎはＭの原子価数とｍの値により定
   まる整数から選ばれるものを担持体とする請求項１記載
   の組成物
5. 【請求項５】金属アルコキシドにおける金属が遷移金属
   である請求項４記載の組成物
6. 【請求項６】請求項５において遷移金属原子が珪素、チ
   タン、アルミニウム、ジルコニウムのいずれかである同
   項記載の組成物
7. 【請求項７】請求項１記載の組成物において色素が染料
   又は有機もしくは無機の顔料である請求項１記載の組成
   物
8. 【請求項８】インクジェットプリンター用インク組成物
   において、珪素、チタン、アルミニウム、ジルコニウム
   から選ばれる金属アルコキシドの加水分解縮重合物を担
   持体として含むこと色素として、染料又は有機もしくは
   無機の顔料あるいは炭素を着色剤として含むこと大気圧
   下での沸点が９０℃以上である極性溶媒を少なくとも３
   ０％（容量）以上含むことからなることを特徴とするイ
   ンクジェットプリンター用インク組成物