JP2003321631A

JP2003321631A - インクジェット記録用インク

Info

Publication number: JP2003321631A
Application number: JP2002128805A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Nakatsu; 裕美中津; Masanori Kinomoto; 正紀木ノ元; Kiyobumi Morimoto; 清文森本; Takanori Kamoto; 貴則加本; Ichiro Fujii; 一郎藤井; Hiroaki Nakaya; 浩明中彌
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2002-04-30
Publication date: 2003-11-14

Abstract

(57)【要約】【課題】普通紙上で高速記録によっても、ブリードや
滲みが少なく鮮明な画像を実現できるインクジェット記
録用インクの提供を目的とする。【解決手段】エチレングリコール系エーテル及び/又
は１価アルキルアルコール、界面活性剤及び着色剤を含
有するインクジェット記録用インクにおいて、平滑度が
100sec以下の普通紙上に2μl滴下したときに a) 初期接触角が30〜80°の範囲にあり、 b) 動的吸液測定による1秒後の動的接触角X＝θ−θ
₀(θは1秒後の動的接触角)が-70≦X≦-20（°/s）の範
囲にあり、 c) 0.1＜t＜5(s)を満たすt秒後のドット面積の変化率Y
＝ｒ_t ²/ｒ₀ ²(ｒ_tはｔ秒後のドットの半径を示す)が1.5
＜Yの範囲であることを特徴とするインクにより上記の課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録用インクに関する。さらに詳細には、この発明は、普
通紙上での高速記録によってもブリードや滲みが少なく
鮮明な画像を実現できるインクジェット記録用インクに
関する。

【０００２】

【従来の技術】最近のインクジェット記録技術では、高
集積高精細のノズルを有するヘッドの作製技術の進展に
伴い、微小インク滴の吐出により1200dpi相当以上の高
解像の画像を高速印刷することが可能となってきてい
る。特に、インクジェット専用紙としてインク受容層を
表面に設けたメディアに対しては、解像度の高い高画質
な画像の記録が可能である。しかしながら、最近のイン
クジェット記録技術をもってしても普通紙に記録された
画像は記録品位が低くなりがちであり、普通紙上で隣接
するインクドットの境界部での色滲みやブリード(混色)
が顕著であるという問題はいまだ解決されていない。

【０００３】特開平4-259566号公報では、複数回のスキ
ャンで全てのインク吐出口に対応するインク液滴を吐出
し記録して、被記録材上で近接するインクドットが記録
される時間間隔を長くすることで、インクの滲みやブリ
ードを防ぐことが提案されている。しかしながら、この
ような記録方法では、記録速度が極端に遅くなる、ま
た、インクと被記録材の組合せによってはインクの滲み
やブリードを十分に避けることができない等の問題点が
ある。特開平6-92008号公報では、サイジングされた紙
に対して滴下5秒後のインクの接触角が40度以下であ
り、少なくともアセチレングリコールを含むインクを用
いることが提案されている。しかし、実際のインクジェ
ット記録でインク液滴が示す現象から考えると滴下5秒
後のインクの接触角は意味がなく、インクの滲みやブリ
ードの抑制に関係ないと考えられる。

【０００４】特開平6-136307号公報および特開平6-1363
08号公報では、前進張力および前進接触角を数値規定し
たインクをインクジェット記録に適用することを提案し
ているが、前進張力および前進接触角が、インクの浸透
速度および画像の滲みとどのように相関があるのか不明
であり、高速印刷時の高画質化への対応が十分に図れる
ものか疑問である。特開平10-330666号公報では、サイ
ズ度10秒以上の被記録材に対して、ブリストー法による
濡れ時間が0.2sec以下で、前進接触角が40°〜70°であ
るインクが提案されている。しかしながら、ブリストー
法による濡れ時間は紙の凹凸を示す値であり、インクの
浸透をマクロ的に捉えるもので、現在のインクジェット
記録における極微小なインク液滴の浸透とは異なり、イ
ンクの滲みと高速印刷との関係が不明である。特開2000
-144028号公報では、普通紙上での動的接触角の時間変
化率が、0.5〜3.5度／秒である顔料インクを提案してい
るが、インクの浸透がかなり遅いインクであり、ブリー
ドが避けられない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようにインクの滲
みやブリードを抑制するため各種の検討がなされ多くの
報告が行われているが、インクジェット記録に求められ
る高画質および高速化を実現するための普通紙への滲み
やブリードをより微細に抑制するインク・記録方法の開
発は為されていないのが現状である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意研究を行った結果、エチレングリコ
ール系エーテル及び/又は１価アルキルアルコール、界
面活性剤及び着色剤を含有するインクジェット記録用イ
ンクにおいて、平滑度が100sec以下の普通紙上に2μl滴
下したときに a) 初期接触角が30〜80°の範囲にあり、 b) 動的吸液測定による1秒後の動的接触角X＝θ−θ
₀(θは1秒後の動的接触角)が-70≦X≦-20（°/s）の範
囲にあり、 c) 0.1＜t＜5(s)を満たすt秒後のドット面積の変化率Y
＝ｒ_t ²/ｒ₀ ²(ｒ_tはｔ秒後のドットの半径を示す)が1.5
＜Yの範囲であることを特徴とするインクが、普通紙で
の高速記録によっても混色や滲みの少ない鮮明な画像を
実現できることを見出し、本発明を完成するに至った。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明のインクは、平滑度が100s
ec以下の普通紙上に2μl滴下したときに a) 初期接触角が30〜80°、好ましくは50〜80°の範囲
にあり、 b) 動的接触角Xが-70≦X≦-20（°/s）、好ましくは-50
≦X≦-20（°/s）の範囲にあり、 c) ドット面積の変化率が1.5＜Y 、好ましくは1.5〜3.0
の範囲であることを特徴とする。

【０００８】動的接触角 Xは、25℃、60％の環境におい
てFibro社DAT装置を用いて2μlのインク液滴を普通紙上
に滴下し、インク液滴が被記録材表面に着弾後すぐに測
定された値を初期接触角θ₀、インク液滴が着弾してか
ら1秒後の接触角をθとして測定し、X=θ-θ₀により算
出される。また、ドット面積の変化率は、初期インクド
ット半径をｒ₀とし、ｔ秒後のドット半径をｒ_tとして、
変化率Y=ｒ_t ²/ｒ₀ ²により算出される。インクの動的接
触角および着弾後の液滴の広がりは、インクが含有する
溶剤および界面活性剤の種類によってコントロールが可
能である。

【０００９】本発明のインクは、溶剤としては、前記の
とおりエチレングリコール系エーテル及び/又は１価ア
ルキルアルコールを含有する。インクの浸透性を向上す
る観点から、エチレングリコール系エーテルはインク全
重量の0.5％以上及び/又は1価アルキルアルコールは1％
以上含有されることが好ましく、エチレングリコール系
エーテルは、トリエチレングリコール系エーテル又はテ
トラエチレングリコール系エーテルであることが、画像
濃度の向上に望ましい。

【００１０】界面活性剤は、液中での安定性及び表面張
力の安定性の観点から、ノニオン系界面活性剤を使用す
ることが好ましく、高画質などの十分な効果を得るため
に、インク全重量に対して0.001〜0.5％の範囲で含有さ
れることがさらに好ましい。また、ノニオン系界面活性
剤として、ソフタノール及びサーフィノールのようなア
セチレン系界面活性剤を用いることによって、インクの
吐出性能を向上させることができる。

【００１１】本発明のインクに使用可能な着色剤は、染
料又は顔料のいずれであってもよく、インク全重量に対
して0.5〜20％の範囲で含まれることによって、画像濃
度を十分なものとし、画像の定着を良好にすることがで
きる。水溶性染料としては、酸性染料、食用染料、直接
性染料、塩基性染料又は反応性染料など、顔料として
は、有機顔料又は無機顔料などを用いることができる。
これらは必要に応じて単独又は混合して用いることがで
き、具体的には以下のものが挙げられる。

【００１２】酸性染料および食用染料として、C.I.アシ
ッドイエロー 17、23、42、44、79、142;C.I.アシッド
レッド 1、8、13、14、18、26、27、35、37、42、52、8
2、87、89、92、97、106、111、114、115、134、186、2
49、254、289；C.I.アシッドブルー 9、29、45、92、24
9;C.Iフードイエロー3、4；C.I.フードレッド 7、9、1
4；直接性染料として、C.I.ダイレクトイエロー I 1、1
2、24、26、33、44、50、86、120、132、142、144；C.
I.ダイレクトレッド 1、4、9、13、17、20、28、31、3
9、80、81、83、89、225、227；C.I.ダイレクトオレン
ジ 26、29、62、102；C.I.ダイレクトブルー 1、2、6、
15、22、25、71、76、79、86、87、90、98、163、165、
199、202；塩基性染料として、C.I.ベーシックイエロー
1、2、11、13、14、15、19、21、23、24、25、28、2
9、32、36、40、41、45、49、51、53、63、64、65、6
7、70、73、77、87、91；C.I.ベーシックレッド 2、1
2、13、14、15、18、22、23、24、27、29、35、36、3
8、39、46、49、51、52、54、59、68、69、70、73、7
8、82、102、104、109、112；C.I.ベーシックブルー
1、3、5、7、9、21、22、26、35、41、45、47、54、6
2、65、66、67、69、75、77、78、89、92、93、105、11
7、120、122、124、129、137、141、147、155；反応性
染料として、C.I.リアクティブイエロー 1、5、11、1
3、14、20、21、22、25、40、47、51、55、65、67；C.
I.リアクティブレッド 1、14、17、25、26、32、37、4
4、46、55、60、66、74、79、96、97；C.I.リアクティ
ブブルー 1、2、7、14、15、23、32、35、38、41、63、
80、95等。これらのうち、ダイレクトブルー199の使用
が好ましい。

【００１３】また、有機顔料としては、アゾ系、フタロ
シアニン系、アントラキノン系、キナクリドン系、ジオ
キサジン系、インジゴ系、チオインジゴ系、ペリレン
系、イソインドレノン系、アニリンブラック、アゾメチ
ン系、ローダミンＢレ−キ顔料、カーボンブラック等；
無機顔料として酸化鉄、酸化チタン、炭酸カルシウム、
硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロ
ー、紺青、カドミウムレッド、クロムイエロー、金属粉
等が挙げられる。顔料は、耐水性及び耐光性を向上させ
る観点から、例えば、有機顔料に対して、酸・塩基処
理、カップリング剤処理、ポリマーグラフト処理、プラ
ズマ処理、酸化/還元処理等の表面改質処理等を施すこ
とにより、自己分散性顔料として用いることが好まし
く、具体的には自己分散型のフタロシアニン又はカーボ
ンブラックの使用が特に好ましい。

【００１４】上記の成分に、所望の量となるように水、
例えばイオン交換水を加えることによって得られる本発
明のインクは、インクジェット記録、特にピエゾ型ヘッ
ドにおける吐出を可能にする25〜50dyne/mの範囲の静的
表面張力及び1〜10cpの範囲の粘度を生ずる。このよう
な本発明のインクにより、被記録材上に一つのインク液
滴が着弾し、そのインク液滴に隣接あるいは重なりを有
する次のインク液滴が該被記録材上に着弾するまでに、
先に着弾したインク液滴が全て被記録材中に浸透され、
インクのブリードが防止されるとともに、浸透速度が速
すぎてインクが横方向に滲むことのないように画像が形
成され、普通紙上での高速記録によってもブリードや滲
みが少ない鮮明な画像が得られる。その結果、高価な専
用紙を用いることなく、安価な普通紙を用いて短時間で
高品質の印刷が可能であり、低ランニングコストが可能
である。

【００１５】なお、本発明のインクには、上記成分に加
えて、従来より知られている結着樹脂、水溶性有機溶媒
及び種々の添加剤が含まれていてもよい。結着樹脂とし
ては、具体的にはポリエステル樹脂を用いることによ
り、インクの定着性、耐水性のみならず、吐出性を向上
することができる。水溶性有機溶媒には、インクの乾燥
防止又は溶解安定性の向上等の目的で、エチレングリコ
ール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコー
ル、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコー
ル、1,5-ペンタンジオール、1,6-へキサンジオール、グ
リセリン、1,2,6-へキサントリオール、1,2,4-ブタント
リオール、1,2,3-ブタントリオール、ぺトリオール等の
多価アルコ−ル類、N-メチル-2-ピロリドン、N-ヒドロ
キシエチル-2-ピロリドン、2-ピロリドン、1,3-ジメチ
ルイミダゾリジノン、ε-カプロラクタム等の含窒素複
素環化合物、ホルムアミド、N-メチルホルムアミド、N,
N-ジメチルホルムアミド等のアミド類、モノエタノール
アミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、
モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン
等のアミン類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チ
オジエタノール、エチレン尿素、尿素等の含硫黄化合物
類、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン、γ-ブチ
ロラクトン等を単独または複数混合して用いことができ
る。

【００１６】また、例えば防腐防黴剤として、デヒドロ
酢酸ナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、2-ピリジンチ
オール-1-オキサイドナトリウム、安息香酸ナトリウ
ム、ペンタクロロフェノールナトリウム等が使用でき
る。pH調整剤としては、調合されるインクに悪影響を及
ぼさずにpHを7以上に調整できるものであれば任意の物
質を使用することができ、その例としては、ジエタノー
ルアミン、トリエタノールアミン等のアミン、水酸化リ
チウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカ
リ金属元素の水酸化物、水酸化アンモニウム、第4級ア
ンモニウム水酸化物、第4級ホスホニウム水酸化物、炭
酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカ
リ金属の炭酸塩等が挙げられる。キレート試楽として
は、例えば、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム、ニト
リロ三酢酸ナトリウム、ヒドロキシエチルエチレンジア
ミン三酢酸ナトリウム、ジエチレントリアミン五酢酸ナ
トリウム、ウラミル二酢酸ナトリウム等が挙げられる。
防錆剤としては、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナト
リウム、チオジグリコール酸アンモン、ジイソプロピル
アンモニイウムニトライト、四硝酸ペンタエリスリトー
ル、ジシクロヘキシルアンモニウムニトライト等が挙げ
られる。その他、目的に応じて水溶性紫外線吸収剤、水
溶性赤外線吸収剤、溶解助剤、酸化防止剤などを添加す
ることもできる。

【００１７】

【実施例】次に本発明を実施例および比較例に基づいて
具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例により
限定されるものではない。本発明に用いるインクの組成
を表１に示す。単位は重量％であり、全量が100になる
ように残量としてイオン交換水を加え、インクを得た。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１のインクの各成分を混合して25℃で1
時間撹拌、混合させた後、1.2μmのメンブランフィルタ
を用いて加圧濾過、脱気処理し、調製した。こうして得
られたインクについて、シャープ製普通紙NM4A2Sを用い
て行った各測定結果を表２に示す。

【００２０】

【表２】

【００２１】実施例と比較例のインクをインクジェット
プリンター（商品名：CL-700（エプソン社製））により
上記の普通紙に印字して、(a)ブリード評価、(b)画像滲
み評価、(c)乾燥性評価、(d)画像濃度（OD）評価、(e)
連続吐出安定性評価、(f)定着性評価及び(g)耐水性評価
についてテストを行った。

【００２２】(a) ブリード評価 25℃、25RHの環境でCL700プリンタ純正インクのイエロ
ーべたを印字し、その上に実施例と比較例のインクでア
ルファベット文字を印字した。1分後、両色の境界での
ブリードを目視にて以下のように評価した。 A…インクの飛散り・ブリードがほとんどなく、ドット
および2色間のエッジは極めてシャープである。 B…インクの飛散り・ブリードが多少みられるが、ドッ
トおよび2色間のエッジはシャープである。 C…ほぼ全ドットにインクの飛散り・ブリードがみら
れ、ドットおよび2色間のエッジも少しぼやけている。 D…全ドットにインクの飛散り・ブリードがみられ、ド
ットおよび2色間のエッジもはっきりしない。

【００２３】(b) 画像滲み評価 25℃、25RHの環境で画像を印字し、1分後に下記のよう
に画像の滲みを評価した。 A…滲み、ひげはほとんど見られず高画質である。 B…滲み、ひげがわずかに見られるが全体として画質は
良い。 C…滲み、ひげが目立ち、画質も悪い。 D…滲み、ひげが非常に目立ち画質も非常に悪い。

【００２４】(c) 乾燥性評価 25℃、25RHの環境で画像を印字し、ろ紙で擦り、印字部
が汚れなくなるまでの時間を基に以下のように判定し
た。 A：10秒以内 B：11〜30秒 C: 31秒以上 (d) 画像濃度評価べた部を光学濃度測定機（x-rite社製)で測定し、そのO
D値で以下のように判定した。 A：画像濃度1.0以上 B：画像濃度0.6〜1.0 C: 画像濃度0.6以下

【００２５】(e) 連続吐出安定性評価印字試験を行って、吐出性を以下のように判定した。 A：全ノズルの吐出が連続して可能である。 B：とびちりや詰まるノズルが発生し、筋ができる。 C：初めは吐出するが、徐々に吐出しなくなる。 (f) 定着性評価印字物を擦り、定着性を以下のように判定した。 A：印字直後に指で擦っても全く色移りしない。 B：印字直後は色移りがあるが、時間がたつと定着す
る。 C：擦りにより指が汚れる。 D：擦りにより画像が崩れてしまう。

【００２６】(g) 耐水性評価印字物を水に浸し、光学濃度測定機（x-rite社製）を用
いて印字部のID変化を測定し、以下のように耐水性を評
価した。 A： ID変化≦０．０１ B：０．０１＜ID変化＜０．２ C： ID変化≧０．２上記のテストの結果と総合評価を、表３に示す。

【００２７】

【表３】

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、エチレングリコール系
エーテル及び/又は１価アルキルアルコール、界面活性
剤及び着色剤を含有するインクジェット記録用インクに
おいて、平滑度が100sec以下の普通紙上に2μl滴下した
ときに a) 初期接触角が30〜80°の範囲にあり、 b) 動的吸液測定による1秒後の動的接触角X＝θ−θ
₀(θは1秒後の動的接触角)が-70≦X≦-20（°/s）の範
囲にあり、 c) 0.1＜t＜5(s)を満たすt秒後のドット面積の変化率Y
＝ｒ_t ²/ｒ₀ ²(ｒ_tはｔ秒後のドットの半径を示す)が1.5
＜Yの範囲であることを特徴とするインクが提供される。このインクにお
いて、a) 初期接触角は50〜80°の範囲にあり、b) 動的
接触角は-50≦X≦-20（°/s）の範囲にあり、c) ドット
面積の変化率は1.5〜3.0の範囲であることが好ましく、
溶剤として、エチレングリコール系エーテルを0.5％以
上及び/又は1価アルキルアルコールを1％以上含有する
ことによって、インクの浸透性を向上することができ
る。また、界面活性剤としてノニオン界面活性剤を0.00
1〜0.5％の範囲で含有することにより、インクの安定性
及び高画質な印刷等が可能になる。さらに、本発明のイ
ンクは、ポリエステル樹脂のような結着樹脂を任意に加
えることにより、インクの定着性、耐水性のみならず、
吐出性を向上することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森本清文大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者加本貴則大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者藤井一郎大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者中彌浩明大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内Ｆターム(参考） 2C056 EA05 EA13 FC02 2H086 BA55 BA59 BA60 BA62 4J039 AE06 BA04 BC07 BC13 BC33 BC49 BC54 BC60 BE01 BE02 BE03 BE04 BE05 BE12 BE22 EA35 EA38 EA42 EA43 EA47 GA24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エチレングリコール系エーテル及び/又
は１価アルキルアルコール、界面活性剤及び着色剤を含
有するインクジェット記録用インクにおいて、平滑度が
100sec以下の普通紙上に2μl滴下したときに a) 初期接触角が30〜80°の範囲にあり、 b) 動的吸液測定による1秒後の動的接触角X＝θ−θ
₀(θは1秒後の動的接触角)が-70≦X≦-20（°/s）の範
囲にあり、 c) 0.1＜t＜5(s)を満たすt秒後のドット面積の変化率Y
＝ｒ_t ²/ｒ₀ ²(ｒ_tはｔ秒後のドットの半径を示す)が1.5
＜Yの範囲であることを特徴とするインクジェット記録
用インク。
【請求項２】 a) 初期接触角が50〜80°の範囲にあ
り、 b) 動的接触角が-50≦X≦-20（°/s）の範囲にあり、 c) ドット面積の変化率が1.5〜3.0の範囲である請求項
１に記載のインク。
【請求項３】エチレングリコール系エーテルが0.5％
以上含有されるか、又は1価アルキルアルコールが1％以
上含有される請求項１又は２に記載のインク。
【請求項４】界面活性剤が、ノニオン系界面活性剤で
ある請求項１〜３のいずれか１つに記載のインク。
【請求項５】界面活性剤が、0.001〜0.5％の範囲で含
有される請求項１〜４のいずれか１つに記載のインク。
【請求項６】さらに結着樹脂を含有する請求項１〜５
のいずれか１つに記載のインク。