JP3873452B2

JP3873452B2 - 記録用インク

Info

Publication number: JP3873452B2
Application number: JP13478498A
Authority: JP
Inventors: 美和斎藤
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1998-05-18
Filing date: 1998-05-18
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2018-05-18
Also published as: JPH11323228A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、インクジェットプリンタ等のインク記録装置に使用する記録用インクに関するものであり、インクを普通紙等の記録媒体に供給してインク記録を行う場合に、記録媒体上にブリーディングやフェザリングと呼ばれるインクのにじみが生じるということがなく、定着性や耐水性に優れた画像が安定して得られるようにした点に特徴を有するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インクジェットプリンタ等のインク記録装置に使用されるインクとしては、油性のインクの他に、取扱いの容易性や安全性等の面から水系のインクが広く用いられていた。
【０００３】
ここで、水系のインクとしては、従来より一般に水溶性の染料を水系媒体中に溶解させたものや、顔料を水系媒体中に分散させたものが用いられていた。
【０００４】
しかし、このような水系のインクは耐水性が悪く、普通紙等の記録媒体に供給して画像を形成した場合、ブリーディングやフェザリングと呼ばれるインクのにじみが生じ、また水との接触によってインクが流れるという問題があった。
【０００５】
また、従来においては、特開昭５８−１０８２７１号公報等において、着色したワックスを溶融させ、これを記録媒体に供給して画像を形成するようにしたものも提案されているが、この場合、固形のワックスを溶融させるため、消費電力が大きくなってランニングコストが高くつくと共に、インクジェットプリンタ等のインク記録装置に使用した場合、そのノズルに目詰まりが多く発生し、安定した記録が行えなくなる等の問題があった。
【０００６】
また、インク記録装置に使用するインクとして、特開平６−３４０８３５号公報に示されるように、水系媒体中に着色されたポリエステル粒子を分散させたインクや、水系媒体中に顔料を分散させると共に水溶性のバインダ樹脂を加えて、記録媒体に対する顔料の定着性を高めるようにしたインクも提案されている。
【０００７】
しかし、これらのインクの場合、普通紙等の記録媒体に対するインクの定着性が十分ではなく、また水との接触によってインクが流れたり、さらにはインクジェットプリンタ等のインク記録装置に使用した場合に、そのノズルに上記のポリエステル粒子やバインダ樹脂が詰まり、安定した記録が行えなくなるという問題があった。
【０００８】
さらに、従来においては、特開平８−７２３９３号公報に示されるように、インク中における水溶性染料を凝集させる液体組成物を先に記録媒体上に供給し、その直後、液体組成物が乾く前にこの液体組成物が供給された部分にインクを供給して、インク中における染料を液体組成物によって凝集させるようにしたものが提案された。このようにすると、先に飛翔させた液体組成物と、その直後に飛翔させたインクとが記録媒体上で混合して染料が凝集し、これによって記録媒体上に形成された画像の耐水性が向上する。
【０００９】
しかし、この場合、インクとは別に水溶性染料を凝集させる液体組成物を吐出させる必要があり、インク記録装置が複雑化し、またこのように液体組成物によりインク中における染料を記録媒体上において凝集させて画像を形成した場合においても、形成された画像の耐水性が必ずしも十分であるとはいえず、上記のように凝集された染料が記録媒体上に定着される前に水と接触すると、これにより染料が流れてにじみが生じるという問題があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、インクジェットプリンタ等のインク記録装置に使用される記録用インクにおける上記のような問題を解決することを課題とするものである。
【００１１】
すなわち、この発明においては、インク記録装置によりインクを記録媒体に供給して画像を形成するにあたり、消費電力が大きくなってランニングコストが高く付いたり、インク記録装置におけるノズルに目詰まりが生じるということもなく、安定したインク記録が行えると共に、インクを普通紙等の記録媒体に供給して画像を形成した場合において、フェザリングやブリーディングと呼ばれるインクのにじみが生じたり、水に濡れてインクが流れたりするということがなく、耐水性等に優れた良好な画像が安定して得られるようにすることを課題とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る記録用インクにおいては、上記のような課題を解決するため、水を６０〜９０重量％の範囲で含有させると共に、下記の化学式（１）及び／又は化学式（２）に示すパーフルオロポリエーテルを０．３〜５．０重量％の範囲で含有させるようにしたのである。なお、化学式（１）に示したパーフルオロポリエーテルは、その重量平均分子量が１５００〜６５００の範囲で、上記のｎとｍの割合（ｎ／ｍ）が２０〜４０の範囲であり、また化学式（２）に示したパーフルオロポリエーテルは、その重量平均分子量が４０００〜８０００の範囲である。
【００１３】
【化３】

【００１４】
【化４】

【００１５】
そして、この発明における記録用インクのように、化学式（１）及び／又は化学式（２）に示すパーフルオロポリエーテルを含有させると、このパーフルオロポリエーテルが疎水性であり、このパーフルオロポリエーテルによって記録媒体上に付着したインクが被覆され、普通紙等の記録媒体に供給して画像を形成した場合に、フェザリングやブリーディングと呼ばれるインクのにじみが生じたり、水に濡れてインクが流れたりするのが抑制されるようになる。
【００１６】
また、上記のパーフルオロポリエーテルは疎油性であり、記録媒体に形成された画像が耐油性を有するようになり、さらに上記のパーフルオロポリエーテルは透明でインクの色彩に影響を及ぼすことも少なく、加えて上記のパーフルオロポリエーテルは、化学的に不活性で、無臭で、人体に対して無刺激であるため、安全性の面でも有利である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態に係る記録用インクについて具体的に説明する。
【００１８】
ここで、この発明における記録用インクとしては、水系媒体中に水溶性の染料を溶解させたものや、水系媒体中に顔料を分散させたもの等を使用することができる。
【００１９】
そして、水系媒体中に溶解させる染料や、水系媒体中に分散させる顔料としては、従来より一般に使用されているものを用いることができる。なお、インク中に添加させる染料や顔料の量については、その量が少ないと、インクに十分な色彩が付与されない一方、その量が多くなり過ぎると、染料が十分に溶解されなかったり、顔料の分散が十分に行えなくなるため、一般にこれらの染料や顔料を０．１〜５重量％の範囲で加えるようにする。
【００２０】
また、この発明における記録用インクにおいては、水系媒体中における水の量が上記のように６０〜９０重量％、好ましくは７０〜９０重量％の範囲になるようにし、この水系媒体中に上記の化学式（１）や化学式（２）に示したパーフルオロポリエーテルを添加させるようにする。
【００２１】
ここで、上記のパーフルオロポリエーテルの分子量が小さすぎると、インクに対して耐水性等を充分に付与することができなくなる一方、その分子量が大きくなり過ぎると、このパーフルオロポリエーテルがインク中に溶解されなくなったり、インクの粘度が高くなったりする。このため、上記の化学式（１）に示したパーフルオロポリエーテルの場合には、その重量平均分子量が１５００〜６５００、好ましくは３５００〜６０００のものを用いるようにすると共に、上記のｎとｍの割合（ｎ／ｍ）が２０〜４０のものを用いるようにし、また上記の化学式（２）に示したパーフルオロポリエーテルの場合には、その重量平均分子量が４０００〜８０００、好ましくは５０００〜７０００のものを用いるようにする。
【００２２】
また、上記の化学式（１）や化学式（２）に示したパーフルオロポリエーテルをインクに添加するにあたり、その添加量が少ないと、インクに対して充分な耐水性等を付与することができなくなる一方、その添加量が多くなり過ぎると、パーフルオロポリエーテルがインク中に溶解されなくなったり、インクの粘度が高くなったりする。このため、この発明における記録用インクにおいては、インクに対する上記のパーフルオロポリエーテルの添加量を、０．３〜５．０重量％の範囲にしている。
【００２３】
さらに、この発明における記録用インクにおいては、インクの特性を向上させるため、例えば、水溶性有機溶剤、定着剤、防カビ剤、防腐剤、ｐＨ調整剤、キレート剤、酸素吸収剤、防錆剤、消光剤等を加えることができる。
【００２４】
ここで、インクに加える水溶性有機溶媒としては、インクの乾燥性を高めて、記録媒体へのインクの定着を速めるために、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール等の炭素数１〜５の脂肪族アルコール等、好ましくは、炭素数１〜３の脂肪族アルコールを加えるようにする。また、インクにおける保湿性を向上させたり、その粘度等を調整するために、例えば、エチレングリコール，プロピレングリコール，ブチレングリコール，ヘキシレングリコール等のモノアルキレングリコール、ジエチレングリコール，ジプロピレングリコール等のジアルキレングリコール、トリエチレングリコール等のトリアルキレングリコール、グリセリン等の多価アルコール類を加えるようにしたり、またインク中における染料や顔料が析出するのを防止するために、例えば、尿素、アミド、環式アミド、アルカノールアミン等の両親媒性物質を添加することができる。
【００２５】
また、インクに加える定着剤としては、紙等の記録媒体に対するインクの定着性を向上させるために、例えば、ポリエチレンイミン、デキストリン、デンプン類等を加えることができる。
【００２６】
また、記録インクにおける色材に顔料を用いた場合には、この顔料の分散安定性を高めるために、分散剤として水溶性樹脂等を添加させるようにし、例えば、スチレン、スチレン誘導体、アクリル酸、アクリル酸誘導体、マレイン酸等から選択される、少なくとも２つ以上の単量体からなる共重合体等を用いることができる。
【００２７】
【実施例】
以下、この発明の実施例に係る記録用インクについて具体的に説明すると共に、この実施例の記録用インクを用いた場合に、耐水性に優れた画像が得られることを比較例を挙げて明らかにする。
【００２８】
（実施例１）
この実施例１においては、蒸留水が７２．４重量％、イソプロピルアルコールが５．０重量％、グリセリンが５．０重量％、２−ピロリドンが７．０重量％、ポリエチレンイミンが４．５重量％の割合になった水系媒体に対して、色材としてカーボンブラックを４．６重量％、重量平均分子量が５６００になった前記の化学式１に示すパーフルオロポリエーテルを０．５重量％、分散剤としてスチレン−アクリル酸−アクリル酸エチル共重合体を１．０重量％の割合で加え、これらをペイントコンディショナー（レッドデビル社製）により１時間混練させて、水系媒体中にカーボンブラックが分散されたインクを得た。
【００２９】
（実施例２）
この実施例２においては、上記の実施例１において、重量平均分子量が５６００になった前記のパーフルオロポリエーテルに代えて、重量平均分子量が３２００の前記の化学式１に示すパーフルオロポリエーテルを用いるようにし、それ以外については、実施例１の場合と同様にして、水系媒体中にカーボンブラックが分散されたインクを得た。
【００３０】
（比較例１）
この比較例１においては、上記の実施例１において、上記のパーフルオロポリエーテルを加えないようにし、それ以外については、実施例１の場合と同様にして、水系媒体中にカーボンブラックが分散されたインクを得た。
【００３１】
（実施例３）
この実施例３においては、蒸留水が７７．０重量％、ジエチレングリコールが５．５重量％、トリエチレングリコールモノブチルエーテルが６．０重量％、増粘剤であるポリエチレングリコールが４．５重量％の割合になった水系媒体に対して、色材として市販の黒色染料（Ｂａｙｅｒ社製：ＢＫ−ＳＰ）を４．６重量％、重量平均分子量が５６００になった前記の化学式１に示すパーフルオロポリエーテルを０．５重量％、市販の界面活性剤（日信化学工業社製：オルフィンＥ１０１０）を０．８重量％、安定剤としてトリエタノールアミンを０．２重量％、ｐＨ調整剤として炭酸水素ナトリウムを０．２重量％、キレート剤としてエチレンジアミン四酢酸四ナトリウムを０．２重量％、市販の防黴剤（ＺＥＮＥＣＡ社製：ＰｒｏｘｅｌＸＬ−２）を０．３重量％の割合で加え、これらを混合させて、上記の黒色染料が溶解された黒色の記録用インクを得た。
【００３２】
（比較例２）
この比較例２においては、上記の実施例３において、上記のパーフルオロポリエーテルを加えないようにし、それ以外については、実施例３の場合と同様にして、上記の黒色染料が溶解された黒色の記録用インクを得た。
【００３３】
（実施例４）
この実施例４においては、蒸留水が７２．５重量％、ジエチレングリコールが１２．０重量％、トリエチレングリコールモノブチルエーテルが６．５重量％、増粘剤であるポリエチレングリコールが３．５重量％の割合になった水系媒体に対して、色材として市販の黄色染料（ＺＥＮＥＣＡ社製：Ｐｒｏ−Ｆ−ＹＬ２）を２．７重量％、重量平均分子量が５６００になった前記の化学式１に示すパーフルオロポリエーテルを０．５重量％、市販の界面活性剤（日信化学工業社製：オルフィンＥ１０１０）を１．０重量％、安定剤としてトリエタノールアミンを０．２重量％、ｐＨ調整剤として炭酸水素ナトリウムを０．２重量％、キレート剤としてエチレンジアミン四酢酸四ナトリウムを０．２重量％、市販の防黴剤（ＺＥＮＥＣＡ社製：ＰｒｏｘｅｌＸＬ−２）を０．３重量％の割合で加え、これらを混合させて、上記の黄色染料が溶解された黄色の記録用インクを得た。
【００３４】
（比較例３）
この比較例３においては、上記の実施例４において、上記のパーフルオロポリエーテルを加えないようにし、それ以外については、実施例４の場合と同様にして、上記の黄色染料が溶解された黄色の記録用インクを得た。
【００３５】
（実施例５）
この実施例５においては、蒸留水が７４．０重量％、ジエチレングリコールが１０．５重量％、トリエチレングリコールモノブチルエーテルが６．５重量％、増粘剤であるポリエチレングリコールが４．５重量％の割合になった水系媒体に対して、色材として市販のマゼンダ染料（ＢＡＳＦ社製：ＲＥＤＦＦ−３２８２）を２．５重量％、重量平均分子量が５６００になった前記の化学式１に示すパーフルオロポリエーテルを０．５重量％、市販の界面活性剤（日信化学工業社製：オルフィンＥ１０１０）を０．８重量％、安定剤としてトリエタノールアミンを０．２重量％、ｐＨ調整剤として炭酸水素ナトリウムを０．２重量％、キレート剤としてエチレンジアミン四酢酸四ナトリウムを０．２重量％、市販の防黴剤（ＺＥＮＥＣＡ社製：ＰｒｏｘｅｌＸＬ−２）を０．３重量％の割合で加え、これらを混合させて、上記のマゼンダ染料が溶解されたマゼンダ色の記録用インクを得た。
【００３６】
（比較例４）
この比較例４においては、上記の実施例５において、上記のパーフルオロポリエーテルを加えないようにし、それ以外については、実施例５の場合と同様にして、上記のマゼンダ染料が溶解されたマゼンダ色の記録用インクを得た。
【００３７】
（実施例６）
この実施例６においては、蒸留水が７２．０重量％、ジエチレングリコールが１１．５重量％、トリエチレングリコールモノブチルエーテルが６．５重量％、増粘剤であるポリエチレングリコールが４．５重量％の割合になった水系媒体に対して、色材として市販のシアン染料（Ｂａｙｅｒ社製：ＣＹ−ＢＧ）を３．０重量％、重量平均分子量が５６００になった前記の化学式１に示すパーフルオロポリエーテルを０．５重量％、市販の界面活性剤（日信化学工業社製：オルフィンＥ１０１０）を０．８重量％、安定剤としてトリエタノールアミンを０．２重量％、ｐＨ調整剤として炭酸水素ナトリウムを０．２重量％、キレート剤としてエチレンジアミン四酢酸四ナトリウムを０．２重量％、市販の防黴剤（ＺＥＮＥＣＡ社製：ＰｒｏｘｅｌＸＬ−２）を０．３重量％の割合で加え、これらを混合させて、上記のシアン染料が溶解されたシアン色の記録用インクを得た。
【００３８】
（比較例５）
この比較例５においては、上記の実施例６において、上記のパーフルオロポリエーテルを加えないようにし、それ以外については、実施例５の場合と同様にして、上記のシアン染料が溶解されたシアン色の記録用インクを得た。
【００３９】
次に、上記のようにして得た実施例１〜６及び比較例１〜５の各記録用インクの耐水性を調べるため、各記録用インクを市販のインクジェットプリンタ（ＥＰＳＯＮ社製：ＭＪ５１０Ｃ）に使用して普通紙（ミノルタ社製：ＥＰペーパー）上にベタ画像を形成し、このように普通紙上に形成された各画像を水中に１分間浸漬させ、浸漬前と浸漬後における色彩の変化（色差）を色彩色差計（ミノルタ社製：ＣＭ１０００）によって測定し、色差が５未満の場合を○、色差が５以上で１０未満の場合を△、色差が１０以上の場合を×で下記の表１に示した。
【００４０】
【表１】

【００４１】
この結果、前記のように化学式１に示すパーフルオロポリエーテルを添加させた実施例１〜６の記録用インクを用いて普通紙上に画像を形成した場合には、水中に１分間浸漬させた後においても画像における色彩の変化が少なく、パーフルオロポリエーテルを添加させていない比較例１〜５の記録用インクを用いて形成した画像に比べて耐水性が向上していた。
【００４２】
また、実施例１〜６の記録用インクについて比較した場合、重量平均分子量が５６００のパーフルオロポリエーテルを添加させた実施例１，３〜６の記録用インクを用いて形成した画像は、重量平均分子量が３２００のパーフルオロポリエーテルを添加させた実施例２の記録用インクを用いて形成した画像に比べて、さらに耐水性が向上していた。
【００４３】
なお、上記の実施例１〜６においては、前記の化学式１に示すパーフルオロポリエーテルを添加させた例を示しただけであるが、前記の化学式２に示すパーフルオロポリエーテルを添加させた場合にも同様の効果が得られた。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明における記録用インクにおいては、水が６０〜９０重量％の範囲で含有されるインク中に、前記の化学式（１）及び／又は化学式（２）に示すパーフルオロポリエーテルを０．３〜５．０重量％の範囲で含有させるようにしたため、このパーフルオロポリエーテルによりインクの耐水性が向上し、このような記録用インクを普通紙等の記録媒体に供給して画像を形成した場合に、フェザリングやブリーディングと呼ばれるインクのにじみが生じたり、水に濡れてインクが流れたりするのが抑制されるようになり、耐水性に優れた良好な画像が得られるようになった。
【００４５】
また、上記のパーフルオロポリエーテルは疎油性であるため、記録媒体に形成された画像が耐油性を有するようになり、さらに上記のパーフルオロポリエーテルは透明であるため、インクの色彩に影響を及ぼすことが少なく、加えて上記のパーフルオロポリエーテルは化学的に不活性で、無臭で、人体に対して無刺激であるため、安全性の面において問題が生じるということもなかった。

Claims

水が６０〜９０重量％の範囲で含有されると共に、下記の化学式（１）及び／又は化学式（２）に示すパーフルオロポリエーテルが０．３〜５．０重量％の範囲で含有されてなることを特徴とする記録用インク。

なお、化学式（１）に示したパーフルオロポリエーテルは、その重量平均分子量が１５００〜６５００の範囲で、上記のｎとｍの割合（ｎ／ｍ）が２０〜４０の範囲であり、また化学式（２）に示したパーフルオロポリエーテルは、その重量平均分子量が４０００〜８０００の範囲である。