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技術 インクジェット記録用インク

出願人 ソニー株式会社
発明者 伊藤篤
出願日 2003年4月24日 (17年6ヶ月経過) 出願番号 2003-120268
公開日 2004年11月18日 (16年0ヶ月経過) 公開番号 2004-323671
状態 未査定
技術分野 複写又はマーキング インクジェット記録方法及びその記録媒体 インキ、鉛筆の芯、クレヨン
主要キーワード 指定物 ブリリアントカーミン6B 高分子重合物 スタートアップ特性 吐出ムラ 高分子量ポリウレタン 耐水性向上剤 ローダミン6G
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この項目の情報は公開日時点(2004年11月18日)のものです。
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課題

溶剤としてエチレングリコールを使用せずとも、ノズル詰まりが少なく、吐出定性に優れ、スタートアップ特性にも優れ、更に記録画像に優れた乾燥性を付与できるインクジェット記録用インクを提供する。

解決手段

着色材を溶剤に溶解又は分散させてなるインクジェット用記録インクにおいて、溶剤としてトリメチレングリコールを使用する。トリメチレングリコールの使用量は、インクの5〜50重量%である。インク調製時の分散性を向上させるために、溶剤としてグリセリンを、好ましくは5〜40重量%の割合で併用することが好ましい。

概要

背景

従来、インクジェット記録方式に用いるインクとしては、着色剤として各種の水溶性染料を水単体、或いは水および水溶性溶剤からなる溶剤中に溶解し、必要に応じて各種添加剤を添加したもの(以下、染料インク記述する)が用いられていたが(特許文献1〜3参照)、最近では、染料インクの問題点である記録画像耐水性耐光性を改善するために、着色剤として染料のかわりにカーボンブラックジアゾイエローなどの顔料を用いたインク(以下、顔料インクと記述する)を適用することが提案されている(特許文献4〜8等)。

概要

溶剤としてエチレングリコールを使用せずとも、ノズル詰まりが少なく、吐出定性に優れ、スタートアップ特性にも優れ、更に記録画像に優れた乾燥性を付与できるインクジェット記録用インクを提供する。着色材を溶剤に溶解又は分散させてなるインクジェット用記録インクにおいて、溶剤としてトリメチレングリコールを使用する。トリメチレングリコールの使用量は、インクの5〜50重量%である。インク調製時の分散性を向上させるために、溶剤としてグリセリンを、好ましくは5〜40重量%の割合で併用することが好ましい。 無し

目的

本発明は、従来の技術の課題を解決しようとするものであり、溶剤としてエチレングリコールを使用せずとも、ノズルの詰まりが少なく、吐出安定性に優れ、スタートアップ特性にも優れ、更に記録画像に優れた乾燥性を付与できるインクジェット記録用インクを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

請求項2

トリメチレングリコールを5〜50重量%含有する請求項1記載のインクジェット記録用インク。

請求項3

更に、溶剤としてグリセリン2−ピロリドンN−メチル−2−ピロリドンから選ばれる1種以上の溶剤を5〜40重量%含有する請求項1又は2記載のインクジェット記録用インク。

請求項4

トリメチレングリコールとグリセリンとの配合割合が、1:4〜8:1である請求項3記載のインクジェット記録用インク。

技術分野

0001

本発明は、水や有機溶剤を含む溶剤中に、染料顔料等の着色材を溶解又は分散させてなるインクジェット用記録インクに関する。

0002

従来、インクジェット記録方式に用いるインクとしては、着色剤として各種の水溶性染料を水単体、或いは水および水溶性溶剤からなる溶剤中に溶解し、必要に応じて各種添加剤を添加したもの(以下、染料インク記述する)が用いられていたが(特許文献1〜3参照)、最近では、染料インクの問題点である記録画像耐水性耐光性を改善するために、着色剤として染料のかわりにカーボンブラックジアゾイエローなどの顔料を用いたインク(以下、顔料インクと記述する)を適用することが提案されている(特許文献4〜8等)。

0003

ところで、インクジェット記録方式とは、極めて細い流路にインクを満たしておき、その流路に瞬間的に物理的な力を加えることにより又はヒーター上で瞬間的に熱エネルギーを加えてインクを沸騰させることにより、流路の先端部のノズルからインクの液滴を噴射させ、その液滴が紙などの被記録媒体着弾することで記録を行う方式である。

0004

インクジェット記録方式では、ノズルにおいて水及び溶剤が蒸発し、染料や顔料が残ることによってノズルが詰まり、記録が不能となる場合があるので、インクジェット記録用インク、特に顔料インクに対しては、ノズルの詰まり難さ、良好な吐出定性、良好なスタートアップ特性を確保することが求められている。その一方で、インクジェット記録により形成された記録画像の早期乾燥性が求められ、そのため、インクジェット記録用インクの溶剤に対しては、印画紙受容層への優れた浸透性や優れた揮発性を示すことが求められている。このような相反する要求特性バランス良く示すインクジェット記録用インクの溶剤として、従来はエチレングリコールが広く用いられている。

背景技術

0005

【特許文献1】
特開昭63−51485号公報
【特許文献2】
特開昭63−56575号公報
【特許文献3】
特開平1−198671号公報
【特許文献4】
特開昭57−10660号公報
【特許文献5】
特開昭57−10661号公報
【特許文献6】
特公平1−15542号公報
【特許文献7】
特開平2−255875号公報
【特許文献8】
特開平2−276876号公報

0006

しかしながら、エチレングリコールはPRTR法(環境汚染物質排出・移動登録法)の指定物質に該当しているため、インクジェット記録用インクの安全性や環境問題を考慮すると、エチレングリコールをインクジェット記録用インクの溶剤として使用しにくくなると考えられる。このため、ノズルの詰まりが少なく、吐出安定性に優れ、スタートアップ特性にも優れ、更に記録画像に優れた乾燥性を付与できるインクジェット記録用インクを、エチレングリコール等の環境負荷物質を使用することなく構成できるようにすることが求められている。

発明が解決しようとする課題

0007

本発明は、従来の技術の課題を解決しようとするものであり、溶剤としてエチレングリコールを使用せずとも、ノズルの詰まりが少なく、吐出安定性に優れ、スタートアップ特性にも優れ、更に記録画像に優れた乾燥性を付与できるインクジェット記録用インクを提供することを目的とする。

0008

本発明者は、インクジェット記録用インクの溶剤として、トリメチレングリコールを使用することにより上述の目的を達成できることを見出し、本発明を完成させた。

0009

即ち、本発明は、着色材を溶剤に溶解又は分散させてなるインクジェット用記録インクであって、溶剤がトリメチレングリコールを含有するインクジェット記録用インクを提供する。

0010

【実施の形態】
本発明のインクジェット記録用インクは、着色材を溶剤に溶解又は分散させてなるインクジェット用記録インクであって、溶剤としてトリメチレングリコールを含有することを特徴とする。なお、通常、溶剤には水が主成分として含有されている。

0011

本発明において、溶剤の主成分であるトリメチレングリコールは、PRTR法の指定物質に該当しておらず、高い安全性と低い環境負荷性を示すものである。しかも、エチレングリコールと同様に親水性化合物であり、インクジェット記録用インク中の水の揮散を抑制できる能力を有する。また、それ自身は比較的低分子量化合物で低粘度であるので、記録紙のインク受容層中への浸透力が比較的高い。よって、トリメチレングリコールを溶剤として使用するインクジェット記録用インクは、ノズルが詰まり難く、吐出安定性とスタートアップ特性に優れ、更に記録画像に優れた乾燥性を付与できる。

0012

本発明において、トリメチレングリコールのインクジェット記録用インク中の含有量は、少なすぎると吐出安定性を確保できず、また、ノズルでの乾燥を抑制することができず、逆に多すぎると、紙等の被記録媒体上での乾燥性が低下するので、好ましくは5〜50重量%、より好ましくは5〜35重量%、特に好ましくは5〜20重量%とする。

0013

本発明のインクジェット記録用インクにおいては、発明の効果を損なわない範囲で他の溶剤を併用することができる。例えば、顔料等の着色剤を溶剤に分散する際に、その濡れ性を向上させ、また、消泡効果を確保し、更に乾燥性を向上させるために、IPA、エタノール、1,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジールなどの低級アルコールを発明の効果を損なわない範囲で使用してもよい。

0014

本発明においては、特に、顔料の分散性に優れたグリセリン2−ピロリドンN−メチル−2−ピロリドンから選ばれる1種以上の溶剤をトリメチレングリコールと併用することが好ましい。中でもグリセリンが特に好ましい。この場合、これらの溶剤、特にグリセリンの使用量が少なすぎるとそれらの添加効果が得られず、多すぎるとインクの乾燥性が低下するので、好ましくは5〜40重量%、より好ましくは3〜20重量%、特に好ましくは3〜10重量%とする。ここで、トリメチレングリコールとこれらの溶剤、特にグリセリンとの配合割合は、総溶剤成分粘度の観点から好ましくは1:4〜8:1である。

0015

本発明のインクジェット記録用インクを構成する着色剤としては、特に限定されるものではなく、従来のインクジェット記録用インクで用いられている染料や顔料を使用することができ、例えば、白黒用としては、ファーネスブラックランプブラックアセチレンブラックチャンネルブラック等のカーボンブラック類、または銅、鉄、酸化チタン等の金属類アルニトロアニリンブラック等の有機顔料が挙げられる。さらにカラー用としてはトルイジンレッドパーマネントカーミンFB、ファストイエローAAA、ジスアゾオレンジPMP、レーキレッドCブリリアントカーミン6Bフタロシアニンブルーキナクリドンレッドジオキサンバイオレットピクトリアピュアブルー、アルカリブルートナー、ファストイエロー10G、ジスアゾエローAAMX、ジスアゾエローAAOT、ジスアゾエローAAOA黄色酸化鉄、ジスアゾエローHR、オルトニトロアニリンオレンジ、ジニトロアニリンオレンジ、バルカンオレンジ、トルイジンレッド、塩素化パラレッドブリリアンファーストスカレットナフトールレッド23、ピラゾロンレッドバリウムレッド2B、カルシウムレッド2B、ストロンチウムレッド2B、マンガンレッド2B、バリウムリソムレッド、ピグメントスカーレッド3Bレーキ、レーキボルドー10Bアンシン3Bレーキ、アンソシン5Bレーキ、ローダミン6Gレーキ、エオシンレーキ、ベンガラファトールレッドFGR、ローダミンBレーキ、メチルバイオレッドレーキ、ジオキサジンバイオレッド、ベーシックブルー5Bレーキ、ベーシックブルー6Gレーキ、ファストスカイブルー、アルカリブルートナーピーコックブルーレーキ、紺青群青レフレックスブルー2G、レフレックスブルーR、ブリリアントグリーンレーキ、ダイアモンドグリーンチオフラビンレーキ、フタロシアニングリーンG、グリーンゴールド、フタロシアニングリーンY、酸化鉄粉さびこ、亜鉛華、酸化チタン、炭酸カルシウムクレー硫酸バリウムアルミナ、アルミナホワイトアルミニウム粉ブロンズ粉昼光蛍光顔料パール顔料、ナフトールカーミンFB、ナフトールレッドM、パーマネントカーミンFB、ファストイエローG、ジスアゾイエローAAA、ジオキサンバイオレッド、アルカリブルーGトナー等、その他顔料表面を樹脂等で処理したグラフトカーボン等の加工顔料等が使用できる。これらは場合によっては2種類以上を混合することもできる。

0016

着色剤のインクジェット記録用インク中の配合量は、着色剤や溶剤の種類等に応じて、適宜決定することができる。

0017

本発明のインクジェット記録用インクは、必要に応じて顔料を溶剤中で安定的に分散させるための分散剤や、従来のインクジェット記録用インクにおいて用いられている各種添加剤、例えば、顔料粒子凝集防止剤印字後の耐水性向上剤pH調整剤表面張力調整剤防カビ防腐剤等を含有することができる。

0020

また、他の分散剤として、水溶性樹脂、例えば、セルロース樹脂アクリル樹脂シリコーン樹脂ビニル樹脂等の高分子分散剤を使用することができる。これらの水溶性樹脂は顔料を被記録媒体に固着させるための固着剤としても添加できる。

0022

防カビ・防腐剤等として、フェノール系化合物安息香酸ナトリウム等を使用でき、防錆の目的で、エチレンジアミン四酢酸EDTA)等を使用できる。

0023

本発明のインクジェット記録用インクは、インクジェット記録用インクの公知の製造方法に従って製造することができる。例えば、着色剤と分散剤と少量の溶剤とを公知の分散装置で分散して着色剤の分散液を得、それを溶剤と必要に応じて分散剤等と均一に混合させることにより製造することができる。

0024

以上説明したように製造したインクジェット記録用インクは、圧電素子方式のインクジェット記録方法サーマル方式のインクジェット記録方法に適用することができる。

0025

【実施例】
以下に本発明の記録用インクを実施例により具体的に説明する。

0026

実施例1〜17及び比較例1〜2並びに参考例1
まず、表1の成分を混合し、得られた混合物ウォーターバスで70℃に加温し、樹脂分を完全に溶解させた。この溶液に顔料として、キナクリドン系ピグメントNo.122(CROMOPHTAL Pink PT、チバ・スペシャリティーケミカル製)14重量部を加え、30分間プレミキシングを行った後、分散メデイアとしてジルコニウムビーズ(直径0.3mm)を使用する分散機コスモミル、アイリッヒ製)で3時間、分散処理することにより顔料分散液Aを調製した。

0027

【表1】

0028

次に、表2の成分を1時間撹拌して混合し、3μmのフィルターろ過処理を施すことにより、インクジェット記録用インクを得た。

0029

【表2】

0030

なお、表2のトリメチレングリコール及び必要に応じて配合される他の有機溶剤(例えばグリセリン)の添加量(重量部)を表3に示す量で添加する以外は、実施例1と同様の方法で実施例2〜17、比較例1〜2、参考例1のインクジェット記録用インクを調製した。但し、イオン交換水で全量を100重量部に調整した。

0031

【表3】

0032

(評価)
得られたインクジェット記録用インクについて、吐出安定性及びスタートアップ特性並びに記録画像の乾燥性を以下に示すように評価した。また、インク調製時の顔料の分散性についても以下に示すように評価した。評価の結果を表4に示す。

0033

吐出安定性
吐出安定性は、インクジェット記録用インクを、記録ヘッド内のインクに熱エネルギーを与えて液滴を発生させ吐出を行なうオンデマンドタイプ試作マルチヘッドにて、吐出オリフィス径16ミクロンヒーター駆動電圧11V、駆動周波数10kHzの条件にて、吐出させた。ドライバ駆動信号遅延を操作し、モニター上のインク滴画像を移動させ、移動距離と、それに要した遅延時間とから吐出速度を算出した。

0034

吐出安定性の良否の判断は、初期の吐出速度(初期速度)と20分間連続吐出後の速度(20分後速度)を指標とし、以下の基準で評価した。
ランク 基準
◎:初期速度が10m/s以上、且つ20分後速度が10m/s以上である場合
○:初期速度が8m/s以上、且つ20分後速度が8m/s以上である場合
△:初期速度が8m/s以上、且つ20分後速度が5m/s以上である場合
×:初期または、途中で吐出停止

0035

スタートアップ特性
スタートアップ特性は、上記吐出安定性試験後、ノズルをワイプ後10分間放置し、再度電圧を加え吐出の可否で判断した。変わりなく吐出できた場合を「○」、若干の吐出ムラがあったが吐出できた場合を「△」、全く吐出できなかった場合を「×」と評価した。

0036

乾燥性
市販インクジェットプリンター(DeskJet970cxi、HP社)にインクジェット記録用インクを充填し、エプソン社製フォト光沢紙ベタ印画を行い、10秒間放置しコピー用紙(Zerox4024)を上にのせ、指で10回擦り、色の転写の有無で評価した。指で10回擦っても、全く色転写が生じなかった場合を「◎」、指で10回擦り僅かに色転写が生じた場合を「○」、指で4回擦ったときに僅かに色転写が生じた場合を「△」、指で3回擦った場合を無視できない色転写が生じた場合を「×」と評価した。

0037

分散性
分散性の評価方法評価基準の補充
分散体インク化したときの粒度分布FPAR1000(大塚電子製)で測定し(X)、水で同顔料濃度希釈した場合の測定値(Y)との比で評価した。
◎: X/Y=1以上1.2未満
○: X/Y=1.2以上1.5未満
△: X/Y=1.5以上2.0未満
×: X/Y=2.0以上

0038

【表4】

0039

表4から、実施例1〜17の本発明のインクジェット記録用インクが吐出安定性、スタートアップ特性、乾燥性及び分散性の全ての項目について良好な結果を示していることがわかる。特に、吐出安定性の点で、トリメチレングリコールの好ましい含有量が5〜50重量%であることがわかる。また、グリセリンと併用することにより、分散性が向上することがわかる。

課題を解決するための手段

0040

なお、参考例1は、PRTR法で使用に問題が提起されているエチレングリコールを使用した例である。比較例1は、トリメチレングリコール等の有機溶剤を使用しない例であり、吐出特性、スタートアップ特性、分散性の各項目に問題があることがわかる。比較例2は、トリメチレングリコールに代えてグリセリンを使用した例であり、特に乾燥性に問題があることがわかる。

発明の効果

0041

以上説明したことから明らかなように、本発明のインクジェット記録用インクは、インク中にトリメチレングリコールを好ましくは5〜50重量%の範囲で含有することで、良好な吐出安定性とスタートアップ特性とを実現でき、しかも印画後の記録画像が優れた乾燥性を示す。

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