JPS63254176A - 非着色インク組成物 - Google Patents

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） 本発明は乾燥して不透明白色若しくは不透明黄色等の不
透明色を得る非着色インク組成物に関する。このインク
組成物は高速インクジェット印刷装置に好適に使用され
る。

（従来の技術） インクジェット印刷自体は周知の技術であり、印刷は印
刷装置と印刷文字を付着する印刷対象物面との間で非接
触状態で行われる。即ち、このインクジェット印刷法に
よれば、インク粒子流を印刷対象面に対し射出し、その
インク流の方向を電子的に制御してインク粒子により印
刷対象面に所望の印刷像が形成される。この非接触印刷
法は特に文字を不均一な形状面、例えば飲料容器の底部
等に印刷する場合に適している。

当業者には周知のように、このインクジェット印刷法に
用いるインクはその物理的な特性を正確に制御する必要
がある。例えば、インクを極めて小さなジェットノズル
に目詰りすることなく通過させる要がある。このため、
インクの粘性は所定の一定値にせしめ、１つこのインク
は早期に乾燥し汚染されにくく、印刷対象面に対し良好
な湿潤性を有するものを用いる。

＝３− 従来の着色インクには、例えば染料あるいは顔料等の着
色剤、着色剤を印刷対象面に対し付着される樹脂結合剤
、及び着色剤あるいは結合剤の分散溶剤が含まれている
。分散溶剤はインクが印刷対象面に付着させたとき蒸発
される。着色インクの中には、蒸発遅延剤、抵抗制御剤
及び他の周知の成分も含まれ得る。

（発明が解決しようとする問題点） 当該着色インクはインクジェット印刷に既に使用されて
いるが、有用な白色の如き非着色ジェットインクの提供
が望まれていた。

白色ジェットインクは印刷対象面で不透明な層を形成す
る必要がある。インクジェット印刷分野の当業者には、
不透明さを得るに微粒子（顔料）を使用することは周知
である。この白色ジェットインクに顔料として二酸化チ
タン（Ｔｉｅ、）を使用したものが−・部提案されてい
るが充分に使用に耐えるには至っていなかった。

即ちインクジェット印刷法に微粒子を含むインクを用い
ると幾つかの問題が生ずる。例えば、微粒子は顕微鏡的
寸法に、好ましくは約４ミクロンまで微細にされるので
、微粒子がそのま＼ではプリンタの小さなオリフィスを
閉塞することはないが、微粒子が凝集すると、プリンタ
のオリフィスを閉塞したり、インク粒子が不均一になる
問題があった。更にインクジェットプリンタに均一なイ
ンク粒子を確実に生成するためには微粒子を小さくする
必要がある。

他の欠点として顔料微粒子は沈澱し易い問題があった。

この沈降によりノズルが詰まり、印刷密度が不当に変動
してインクの保存寿命が短くなる。

これまでの白色インクの如き非着色インクには顔料が含
まれていて蒸発性のバランスが悪く、不透明な像の品質
を高めるに必要なブラッシング（白色）効果を得ること
が出来なかった。更にこれまでの非着色インクでは、安
定し高品質の不透明像を維持出来ず、不透明像の品質に
大きなバラツキが生じていた。

米国特許第４．３８９．５０３号には、入射光を分散さ
せる微細気孔を有した網状膜構造体に対し用いる、乾燥
する非着色インク組成物が開示されており、このインク
組成物においては、インクを印刷対象面に付着した後、
分散ビヒクルの溶剤と非溶剤との比が変化し、付着した
インクの非溶剤の濃度が濃くなり、セルロースエーテル
の被膜形成剤の溶剤が薄くなって実際−り転相が生じ、
このため複数の微細気孔を有する皮膜が形成されるがや
はり幾つかの問題があった。先ずこのインクには適正な
微細気孔の形成がインクを付着する際の条件に大きく左
右されるため使用に制限が加わる問題があった。更に溶
剤と非溶剤との比を正確に保持する必要があるので、イ
ンク組成物を極めて厳しい条件下で管理し使用する必要
があり、取扱いに問題かあった。またインクに対し安定
した像を維持するに必要なインク溶剤比を維持すること
が出来ず、不透明像の品質にバラツキが大きかった。

従って本発明の一目的はインクジェット印刷法を用いて
円滑に不透明な皮膜を形成可能な非着色インク組成物を
提供することにある。

本発明の他の目的は不透明で白色に乾燥され、金属、ガ
ラス及び他の非孔物質に対して使用可能な非着色インク
組成物を提供することにある。

本発明の更に他の目的は不透明で白色に乾燥し、安定性
が良好で保管寿命の長い非着色インク組成物を提供する
ことにある。

本発明の別の目的は沈澱することなく、不透明印刷品質
の良好な非着色インク組成物を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明による非着色インク組成物はインクジェット印刷
法に対し好適に使用され得、約２〜約２０％の樹脂成分
と、約５〜約２５％の中空微小球と、残余が好適な分散
ビヒクルからなる。分散ビヒクルには通常、水、水酸化
アン・モニウム、揮発性溶剤、及び比重制御剤が含まれ
る。

また非着色インク組成物に使用される中空微小球の中央
の微細気孔部分は液体で充満され、微小球の壁は液体を
透過する合成重合体で作られ、その内径は約０．１〜約
０．５ミクロンで、外径は約０．４〜約１ミクロンであ
る。分散ビヒクル、樹脂成分及び中空微小球は互いに反
応せず、分散ビヒクルの比重は微小球の比重とほぼ同一
かそれ以上にされる。

（作用） 本発明のインクにおいては、印刷対象面に付着した後、
微小球内の液体が微小球の壁を通過して拡散し、微小球
の微細気孔が空気で充満される。

このため、乾燥した後、インクは入射光を効果的に分散
する空気を含んだ微細気孔を有する皮膜をなして、不透
明な像が形成される。

（実施例） 本発明の非着色インク組成物によれば、従来インクジェ
ット印刷法に使用した白色インクの欠点が除去される。

この場合非着色インク組成物において中空微小球内の微
細気孔が均一・に形成されて印刷中や他の付帯要素に左
右されずに、常に一定の印刷品質が得られ作製される。

また本発明の非着色インク組成物は安定して保管が可能
である。この点においても従来の顔料を含んだ白色イン
ク組成物の問題点が本発明の非行色インク組成物により
解決され得る。非着色インク組成物のインクの分散ビヒ
クルの比重が中空微小球の比重とほぼ同一かそれ以」二
にされ、■っ本発明による非着色インク組成物には顔料
が使用され”Ｃいないから、中空微小球が非着色インク
組成物全体に均一に分散され維持される。またこの場合
中空微小球は沈澱せず好適に懸濁され分散される。機械
的に撹拌したり分散液中に中空微小球を機械的に維持さ
せる他の装置を用いる必要もなく、非着色インク組成物
の品質は全印刷中にわたり均一に維持される。

本発明に用いる中空微小球は市販の各種のものを使用で
きる。例えば、ロム・ハス（Ｒｏｈｍ　ａｎｄ　ｌ１１
１＋１１１）社から市販されているロベーグ（Ｒｏｐａ
ｑｕｃ）０１４２を使用でき、これはアクリル・スチレ
ン共重合体からなる中空微小球を４０重量％含んだ水分
散液である。この微小球の内径は約０．５ミクロンで、
外径は約０．５ミクロンであり、内部に水が充満されて
いる。

また当該微小球は例えば米国特許第４．０８９．８００
号に開示される方法により得ることが出来る。この中空
微小球は実質的に有機重合体で作られ、熱可塑性あるい
は熱硬化性を示す。中空微小球の好ましい熱可塑性樹脂
としては、セルロース誘導体、アクリル樹脂、ポリオレ
フィン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリスチレン
、スチレン若しくは他のビニールモノマの共重合体、ビ
ニールアセテート、ビニールアルコール、塩化ビニール
またはビニルブチラールのホモ重合体あるいは共重合の
ようなビニルポリマ、ジエンのホモ重合体及び共重合体
が挙げられる。特に好ましい熱可塑性重合体としては、
２−へキシルアクリレート、メチルメタアクリレートの
ような共重合体、スチレンとアクリロニトリルのような
他のビニールモノマとの共重合体が挙げられる。

中空微小球の好ましい熱硬化性樹脂としＣは、通常アミ
ノプラスト樹脂のような架橋剤を添加した、エチレンに
対し不飽和のモノマのヒドロキシルエステルの共重合体
が使用可能である。他の熱硬化性樹脂としては、架橋剤
と共に使用可能なアルキル樹脂添加物を使用できる。

本発明の中空微小球について特に重要な点は微小球が実
際に中空であることにある。従って微細気孔を含まない
微小球は好ましくない。これは特に、本発明の非着色イ
ンク組成物がインクジェット印刷に適した白色インクと
して好ましい一現象において、中空微小球がインクを印
刷対象面に付着し、溶剤が蒸発した後に被覆全体にわた
り分散されるからであると考えられる。微小球は入射光
を効果的に散乱させて不透明な像を作るよう機能する。

この微小球の内径は約０．４ミクロンであり、外径は約
０．５〜約０ゴミクロンにすることが好ましい。

本発明の非着色インク組成物の樹脂成分は、中空微小球
と科学的に反応せず、［１つ分散ビヒクル内に少なくと
も分散可能である必要がある。結合剤に関してもこの２
点が求められる３、結合剤の［１的は特に印刷面に対す
る非着色インク組成物の付着性を高めることにある。必
要量−Ｌの樹脂が非青色インク組成物内に侵入すると粘
性が高くなり過ぎるの、で、樹脂成分は樹脂溶液と異な
る樹脂エマルジョンあるいは分子Ｂｔ液として存在させ
ることが好ましい。インクジェット印刷に適するように
するため、非着色インク組成物の粘性は印刷の際インク
流の中断あるいは沈澱分離のような問題の生じないよう
に低く維持する。

通常、樹脂は水分散性が高く結合剤としても機能する熱
可塑性樹脂である。

樹脂成分として通常スチレン−アクリル酸共−ｍ合体を
使用し得る。このスチレン−アクリル酸共重合体は加水
分解するので水中で一部溶解する。

また本発明の非着色インク組成物に使用する好適な樹脂
として、ジョンソン　アンド　ジョンソン（Ｊｏｈｎｓ
ｏｎ　＆　Ｊｏｈｎｓｏｎ）社製のジョンクリール（Ｊ
ｏｎｃｒｙｌ）　６ｇ２．５２．１２０．　１３４及び
＋４２スチレン−アクリル樹脂　；モートン　ケミカル
（Ｍｏｒｇａｎ　ＣｈｅｍｉｃａＤ社製のルシデンス（
１□ｕｃｉｄｃｎｅ）スチレン−アクリル樹脂；ローム
　アンド　ハス（Ｒｏｈｍ　ａｎｄ１１　ａ　ａ　ｓ　
）柱製造のロペレックス（Ｒｏｐｌｅｘ）　ＡＣ−４１
７゜ＡＣ−８２９及びＡＣ−６４スチレン−アクリル樹
脂；　ＧＡＦケミカルズ（Ｃｈｅ＠ｊｃａｌｓ）社製の
ＰＶＰ　Ｋ　１５ポリビニルピロリドン；ハークルス（
ｌｌｅｒｃｕｌｃｓ）　社”ｌＪ’ｌＮのペンタリン（
Ｐｅｎｔａｌｙｎ）　２６１．　　ドレシノル（Ｄｒｅ
ｓｉｎｏｌ）　２１０　Ｂ、ナトロゾル（ＮａＬｒｏｓ
ｏｌ）及びクルーセル（Ｋｌｕｃｅｌ）ロジン誘導体；
モンサント（Ｍ。

ｎ５ａｎＬｏ）社製のスフリップセット（Ｓｃｒｉｐｓ
ｅｔ）　５５０　改質ポリスチレン；　及びデュポン（
Ｄｕ　Ｆｏｎｔ）社製のメオブレン　ラテックス（Ｍｅ
ｏｐｒｅｎａ　Ｌａｔｅｘ）１１５合成ゴムを使用出来
る。

更に本発明の非着色インク組成物にはまた低級アルカノ
ールを含ませ得る。低級アルカノールとしては、例えば
メタノール、エタノール、プロパツール、イソプロパツ
ール、Ｎ−ブタノール等が挙げられる。この場合低級ア
ルカノールは、中空微小球と反応し劣化させないものが
選択される。

また低級アルカノールは非着色インク組成物中の結合剤
成分と反応するものであってはならない。

非着色インク組成物において低級アルカノールは付着し
たインクの乾燥速度を高め、印刷対象面でのインク湿潤
性を改善するよう機能する。組成物中に含まれるアルコ
ールの量は印刷対象面によって一部左右される。通常、
非着色インク組成物に含まれる低級アルカノールは非着
色インク組成物の全重量に対し約１〜約２０重ｒ］１％
である。低級アルカノールの代わりに、樹脂、水及び中
空微小球に対し相溶性のある溶剤を使用できる。

本発明による非着色インク組成物のペーハ調整には、通
常水酸化アンモニウムを使用する。ぺ−ハは使用する樹
脂及び他の成分に左右されるが、通常約７〜約９にし、
ペーハの所望値を水酸化アンモニウムを用いて調整する
。水酸化アンモニウムはまたイオン化可能な物質である
ので、非着色インク組成物に対し導電性を与えて、２０
００Ω／ｃｍ以下にしインクジェット印刷でのインク粒
子帯電に適正な作動範囲にすることができる。また蒸発
時にこのアンモニアから付着したインク中の樹脂の水抵
抗性が最大にされる。

本発明の望ましい非着色インク組成物には通常、樹脂成
分に対する添加剤としても機能するカルビトールのよう
な融合助剤を含ませ得る。カルビトールに代えて他のグ
リコールエーテル及びその誘導体または他の機能的に等
価な成分も使用できる。

更に本発明による非着色インク組成物には、別に印刷像
の耐水性及び耐摩耗性を高める可塑剤、インク作成中及
び使用中、インクの処理中に生じる発泡を押さえる脱泡
剤、インクの粘性調整剤等を含ませてもよい。

本発明による非着色インク組成物は粘性が２５℃で約３
〜約１００センチポアズ、電気抵抗が冷水供給下で約１
００〜約３５００Ω／ｃｍ、音速が約１３００〜約１７
００ｍ／ｃｍであることが好ましく、更に好ましくは２
５℃での粘性が約３〜約６センチポアズ、電気抵抗が約
１００〜約１０００Ω／　ｃｍ、音速が約１５００〜約
１７００Ｒ／ｃｒ、ｌである。非着色インク組成物の比
抵抗を調整するために電解液を添加し得る。好ましい電
解液としては、ジメチルアミン塩酸塩、ナトリウムプロ
パネート及び酢酸ナトリウムを使用し得る。

」−述のように微小球は沈澱しないことが望まれ、この
ため微小球を懸濁するインクビヒクルの比重を微小球の
比重とほぼ同一・かそれ以上にする必要かある。必要な
ら、グリセロールのような比重調整剤を用いて分散ビヒ
クルの比重を増加することもできる。

本発明の非着色インク組成物は不透明な白色に限定され
ず、着色インクも包有されることは理解されよう。イン
ク組成物にタイアリイライト　イー［−０（Ｄｉａｒｙ
ｌｉｄｅ　Ｙｅｌｌｏｗ）　、　　アシド　イエロー（
Ａｃｉｄ　Ｙｅｌｌｏｗ）　１３、ソルベント　イエロ
ー（Ｓ。

１ｖｅｎｔ　Ｙｅｌｌｏｗ）　１３．アンド　グリーン
（Ａｃｉｄ　Ｇｒｅｅｎ）　７３．　　ソルベント　レ
ッド（Ｓｏｌｖｅｎｔ　Ｒｅｄ）　＋２５゜アシド　グ
リーン（Ａｃｉｄ　Ｇｒｅｅｎ）　７３、ツルヘントレ
ッド（Ｓｏｌｖｅｎｔ　Ｒｅｄ）　２５．　アシド　イ
エロー（Ａｃｉｄ　Ｙｅｌｌｏｗ）　＋６６、アシド　
ブルー（Ａｃｉｄ　Ｂｌｕｅ）２６０、アシド　ブルー
（Ａｃｉｄ　Ｂｌｕｅ）　２２９及びアシド　ブラック
（Ａｃｉｄ　Ｂｌａｃｋ）　５２を添加し得る。

当該インク組成物は良好な不透明度及び付着性を有する
多孔質及び非孔質の印刷対象面に印刷可能である。

次に本発明による実験例を示す。

（実験例１〜３） インク組成物は下の表に示される割合の成分を組み合わ
せて配合した。またこれにより得られたインクの比重も
ビヒクル単独の比重及び中空の微小球の比重と共に示し
である。

表 １１＊１　　　　　実験例２　　　　実験例３（１位１
［１ｉ１％） ■１バク（Ｒｏｐａｑｕｅ）ＯＰ−４２３５，０３２，
５３１，０（固杉分は４０％） 分散水　　　　　　　　３９．０　　３７．０　　３５
．４アンモニア　　　　　　３．０　　２．８　　２．
７（７ン（二γ２８％） カルビトール　　　　　　３０　２゜８２，７ジ１ンク
リール（Ｊｏｎｃｒｙｌ）５２　　　　１５．０　　　
　１３．８　　　　１３．３（固杉分６０％） イソ１ｔ＋パノール（ｌｓｏｐｒｏｐａｎｏｌ）　　　
５．０　　　　　５．１　　　　　４．９グリセロール
　　　　　　　　　６，０　　１０．０＋００．０　　
＋００．０　　＋００．０比重 リオ７７〜（旧ｏａｑｙｅ）ＯＰ−４２１，０２７１，
０２７１，０２７ビヒクル　　　　　　　　１．０１　
　１．０２９　１．０３４インク　　　　　　　　　１
．０１８　１．０２９　１．０３４（実験例４） 本発明に従って作成した中空の微小球を用いた場合と中
空でない微小球を用いた場合の差を示すため、次の実験
を行った。

従来のインクシェツト印刷用の組成物に実質的に中実の
微小球を用いた印刷インクのサンプルを得た。この微小
球は粒径が約０５〜０６ミクロンで、組成物全体に分散
された。サンプル中には他に不透明化剤あるいは顔料を
存在させなかった。

実験時に約４年前に作られた、この中実の微小球を用い
た印刷インクを実験例１のインクと比較［、た３、従来
のインクと本発明のインクはビデオジェット（Ｖｉｄｅ
ｏｊＣｔ）　　（登録商標）　９０００プリンタ内のコ
ーテツド紙に印刷した。印刷ドツトはＴｉＧ＆Ｇ走査マ
イクロライン濃度計装置で走査し、グラフ紙にインクの
ドツト形状を炸裂した。

インクは不透明な白色である印刷対象面は、黒色であっ
たので、実験は逆転モードの反射で行なつた。背景とし
て黒色の印刷面を使用し白色インクドツトの光反射を測
定した。これにより得られた応答曲線は同一条件の下で
２インクを比較するため不ガチブトレースを用いて行な
った。

グラフ紙の検！？ｔ　１４盛はｌ０ｃｍに対１５光学密
度１．　ＤＯにされ、このため７．５ｃｍの負反射が光
学密度−０，７５に笠しくなった。６ｃｍ即ち光学密度
が−０，６の場合、実験例４のインクの光学密度単位は
　０．１５であり従来のインクより実質的により不透明
となった。

この比較から、本発明のように中空の微小球を［１１い
る場合、中実の微小球を用いた従来の印刷インクにより
良好な像が得られることは明らかであろう。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. （１）全重量に対し約２〜約２０重量％の樹脂成分と、
   約５〜約２５重量％の中空の微小球成分と、残りが分散
   ビヒクル成分とからなり、中空の微小球の壁は液体を透
   過可能な合成重合体で作られ、微小球の中央部の空間は
   その壁を透過して拡散可能な液体で充満され、微小球の
   内径が約０．１〜約０．５ミクロン、外径が約０．４〜
   約１ミクロンであり、樹脂成分、微小球成分及び分散ビ
   ヒクル成分は化学的に互いに反応せず、インクの比重が
   微小球の比重と実質的に同一またはそれ以上にされてな
   る、インクジェット印刷に使用可能な非着色インク組成
   物。
2. （２）分散ビヒクルが水、水酸化アンモニウム及び揮発
   性溶剤からなる特許請求の範囲第１項記載の非着色イン
   ク組成物。
3. （３）揮発性溶剤が低級アルカノールであり約１〜約２
   ０重量％含まれてなる特許請求の範囲第２項記載の非着
   色インク組成物。
4. （４）中空微小球の内径が約０．２〜約０．４ミクロン
   外径が約０．５〜約０．７ミクロンである特許請求の範
   囲第３項記載の非着色インク組成物。
5. （５）中空の微小球の壁がアクリル−スチレン共重合体
   で作られてなる特許請求の範囲第４項記載の非着色イン
   ク組成物。
6. （６）樹脂がアクリル−スチレン共重合体である特許請
   求の範囲第２項記載の非着色インク組成物。
7. （７）インクの、２５℃での粘性が約３〜約６センチポ
   アズ、電気抵抗が約１００〜約１０００Ω／ｃｍ、及び
   音速が約１５００〜約１７００ｍ／ｓｅｃである特許請
   求の範囲第３項記載の非着色インク組成物。
8. （８）ペーハ値が約７〜約９である特許請求の範囲第７
   項記載の非着色インク組成物。
9. （９）融合助剤を含んでなる特許請求の範囲第８項記載
   の非着色インク組成物。
10. （１０）融合助剤がカルビトール及びグリコールエーテ
    ルの群から選択された一である特許請求の範囲第９項記
    載の非着色インク組成物。
11. （１１）可塑剤及び脱泡剤を含んでなる特許請求の範囲
    第３項記載の非着色インク組成物。
12. （１２）インクの、２５℃での粘性が約３〜約６センチ
    ポアズ、電気抵抗が約１００〜約１０００Ω／ｃｍ音速
    が約１５００〜約１７００ｍ／ｓｅｃである特許請求の
    範囲第１１項記載の非着色インク組成物。
13. （１３）中空の微小球の液体を透過可能な壁が２−エチ
    ルヘキシルアクリレート、メチルメタアクリレート、及
    びスチレン及びビニルモノマの共重合体からなる群から
    選択された一の重合体で作られてなる特許請求の範囲第
    １２項記載の非着色インク組成物。
14. （１４）微小球の内径が約０．３、外径が約０．５ミク
    ロンであり、その中空空間が水で充満されてなる特許請
    求の範囲第１項記載の非着色インク組成物。