(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水、顔料、水に不溶性又は難溶性で且つ親水性の高分子材料、及び、紫外線硬化性モノマー若しくはオリゴマーからなり、前記顔料が前記水に不溶性又は難溶性で且つ親水性の高分子材料によりコートされているインクジェットプリンター用インク。
【請求項２】
前記紫外線硬化性モノマーまたはオリゴマーが
0003625479.tif 000004
（上式中、Ｒが全てアクリロイルである化合物とＲのうちの５個がアクリロイルであり且つＲのうちの１個がヒドロキシである化合物の混合物であるか、Ｒのうちの５個がアクリロイルであり且つＲのうちの１個がアルキノイルであるか、またはＲのうちの３個がアクリロイルであり且つＲのうちの３個がアルキノイルである。）
および
0003625479.tif 000005
からなる群より選ばれたモノマー若しくはそのオリゴマーである請求の範囲１記載のインクジェットプリンター用インク。
【請求項３】
前記高分子材料がイソブチレン無水マレイン酸共重合樹脂、共重合ナイロン、ポリビニルイソブチルエーテルおよびビニルエチルエーテルからなる群より選ばれた材料である請求の範囲１または２のいずれか１項記載のインクジェットプリンター用インク。
【請求項４】
前記顔料がカーボンブラック、アルミナ、硫酸バリウム、黄鉛およびチタンホワイトからなる群より選ばれた合成無機顔料である請求の範囲１〜３のいずれか１項記載のインクジェットプリンター用インク。
【請求項５】
前記顔料がアゾ顔料、塩基性染料からのレーキ顔料およびフタロシアニン顔料からなる群より選ばれた合成有機顔料である請求の範囲１〜３のいずれか１項記載のインクジェットプリンター用インク。
【請求項６】
前記顔料が金属またはその酸化物である請求の範囲１〜３のいずれか１項記載のインクジェットプリンター用インク。
【請求項７】
前記顔料がインク重量基準で20％までの量で含まれている請求の範囲４記載のインクジェットプリンター用インク。
【請求項８】
前記顔料がインク重量基準で10％までの量で含まれている請求の範囲５記載のインクジェットプリンター用インク。
【請求項９】
前記顔料の粒子サイズが0.01〜１ミクロンである請求の範囲１〜８のいずれか１項記載のインクジェットプリンター用インク。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、低粘度で、分散性が高く、そして高濃度の顔料を含有する水性のインクジェットプリンター用インクに関する。
背景技術
印刷インクには着色剤として染料を溶剤に溶解させた溶液系インクと着色剤として固体の顔料を液体中に分散させた顔料系インクがある。顔料系インクは、一般に、染料系インクと比較して、褪色せず、堅牢な色を保持することができ、そして鮮やかさに優れている。
従来のインクジェット用インクは、染料系インクが主流であるが、これは、滲み、耐光性及び耐水性等に問題があり、顔料系インクの使用が望まれている。この問題を解決するために、特開昭64−6074及び特開平１−31881号公報に記載されているように、カーボンブラック、アニリンブラック等のような顔料を用いたインクが考案されている。しかし、これらに記載されている顔料含有インクは、記録媒体（例えば、紙）への定着性が低く、また、高濃度の顔料を含有させると液体中でインクが凝集し、沈降するといった欠点があった。このため、インクジェットプリンター用インクでは顔料の濃度を低くしなければならなかった。紙への定着性を向上させ、また、粒子の分散を安定化させるためのインクジェットプリンター用インクは特開平５−331395号公報に開示されている。この公報に開示されているインクは水、着色剤及び水溶性高分子、例えば、ポリビニルアルコールを含む。
発明の開示
ノズルの閉塞等を回避するために、更に低粘度で分散性の高い顔料系インクが望まれている。本発明の目的は、比較的に低粘度で、分散性が高く、高濃度の顔料を含有するインクを提供することである。本発明のインクでは、水に不溶性又は難溶性の高分子材料を使用するために、高分子材料が分散系全体に分布せず、顔料の周囲をコートした形になるので、低粘度で、分散性が高く、しかも顔料濃度の高いインクを提供することが可能である。
本発明のインクジェットプリンター用インクは、水、顔料、及び、水に不溶性又は難溶性で且つ親水性の高分子材料からなり、前記顔料が前記水に不溶性又は難溶性で且つ親水性の高分子材料によりコートされていることを特徴とする。
発明を実施するための最良の形態
このインクは、例えば、イソブチレン無水マレイン酸共重合樹脂、共重合ナイロン、ポリビニルイソブチルエーテル、ポリビニルエチルエーテルのような水に不溶性又は難溶性で且つ親水性の高分子材料を、THF（テトラヒドロフラン）、DMF（ジメチルホルムアミド）等のような水と相溶性の有機溶剤に溶解させ、その後、顔料を添加してビーズミル等で分散させた後、有機溶剤を蒸散させることにより製造される。このようにして、顔料を水に不溶性又は難溶性で且つ親水性の高分子材料で被覆することにより、顔料の分散性を向上させ、結果として顔料の沈降を防ぐことができる。更に、このような高分子材料自体の粘着性が高いため、印刷紙等の印字媒体への定着性を向上させることができる。
本発明のインクは更に紫外線硬化性モノマー若しくはオリゴマーを含むことができる。硬化性モノマー若しくはオリゴマーを含む本発明のインクは媒体（紙）への印字後に紫外線ランプ（例えば、10mW/cm2）で瞬時にモノマー若しくはオリゴマーを硬化させて定着させることができる。このようなインクは、低粘度のモノマー若しくはオリゴマーを含むことから、全体として、粘度が低くなり、そして紫外線を照射しないかぎり硬化しないことからヘッド上での目詰まりを生じないという利点を有する。紫外線硬化性モノマー若しくはオリゴマーは通常のあらゆる紫外線硬化性モノマー若しくはオリゴマーであってよく、例えば、日本化薬製のTMPTA,DPHA,D−310,D−330,MANDA（商品名）等が挙げられる。これらはそれぞれ下記の化学式を有する。
0003625479.tif 000002
（上式中、Ｒが全てアクリロイルである化合物とＲのうちの５個がアクリロイルであり且つＲのうちの１個がヒドロキシである化合物の混合物であるか、Ｒのうちの５個がアクリロイルであり且つＲのうちの１個がアルキノイルであるか、またはＲのうちの３個がアクリロイルであり且つＲのうちの３個がアルキノイルである。）
0003625479.tif 000003
紫外線硬化のための重合開始剤としては2,4−ジエチルチオキサントン及びベンゾフェノンのような通常の開始剤を使用することができる。
本発明に有用な顔料は通常の顔料系インクに使用されるあらゆる無機及び有機顔料を含み、例えば、カーボンブラック、アルミナ、硫酸バリウム、黄鉛、チタンホワイト等のような合成無機顔料、及び、アゾ顔料、塩基性染料からのレーキ顔料及びフタロシアニン顔料等のような合成有機顔料を含む。更に、種々の金属およびその酸化物等を顔料として使用することもできる。
顔料の有用な粒子サイズは0.01〜１ミクロンであり、特に0.01〜0.5ミクロンであることが好ましい。
本発明のインクにおいて、顔料は、有機顔料の場合、インク組成物全体の約10重量％までの含有率で含むことができるが、一般には１重量％〜５重量％の範囲であることが好ましい。無機顔料を使用する場合には、約20重量％までを含むことができ、一般には３重量％〜10重量％の範囲である。
実施例
以下の実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例１
温度制御装置を備えたビーズミルに、40℃において、THF（テトラヒドロフラン）100g、顔料（ミツビシカーボン＃2300）8g、イソブチレン無水マレイン酸共重合樹脂12gを加え、粒径が0.5μｍ以下になるまで、約15分間分散させた。このように得られた分散液（120g）を溶剤分離装置（蒸留塔）に入れ、更に蒸留水1000gを加え、加熱攪拌することにより乳化させ、そしてTHFを蒸発させて水に対するTHFの含有率を0.01％以下とし、水の含有量が80gになるまで蒸発させた。このように得られたインクを分散インクＡと呼ぶ。
上記の分散インクA50重量部、蒸留水40重量部、ジエチレングリコール５重量部及びエチルアルコール５重量部を、スーパーミル分散機（井上製作所）で攪拌混合し、その後0.5μｍのフィルターで濾過してインクを製造した。このインクの粘度は20℃において2.8cpであり、顔料濃度は４重量％であった。
実施例２
硬化性モノマーをインクに包含させることによる効果を調べるために、実施例１で製造した分散インクA50重量部、TMPTA48重量部、ベンゾフェノン２重量部をスーパーミル分散機（井上製作所）で攪拌混合し、その後、0.5μｍのフィルターで濾過してインクを製造した。このインクの粘度は20℃において2.1cpであり、顔料濃度は４重量％であった。
比較例１
温度制御装置と接続したビーズミルに、40℃において、水92g及び実施例１で用いたのと同一の顔料8gを加え、粒径が0.5μｍ以下になるまで約15分間分散させた。このように製造したインクを分散インクＢと呼ぶ。
上記の分散インクB50重量部、蒸留水40重量部、ジエチレングリコール５重量部及びエチルアルコール５重量部をスーパーミル分散機（井上製作所）で攪拌混合し、その後0.5μｍのフィルターで濾過してインクを製造した。このインクの粘度は20℃において1.8cpであり、顔料濃度は４重量％であった。
試験方法
＊使用環境下での試験（試験１）
上記のように製造した実施例１及び比較例１の試料を、それぞれ、サンプル瓶中、５℃及び40℃で３ヵ月間保存した。
＊梱包環境での保存試験（試験２）
各試料をそれぞれサンプル瓶中、−５℃〜70℃で３ヵ月保存した。
以下の試験３〜６に関してはFMJP201（富士通（株）製）のサーマルインクジェット方式のジェットプリンターを用いて行った。実施例２で製造したインクについては紫外線ランプを使用して10mw/cm2の強度で１秒間硬化させた。
＊吐出安定性（試験３）
室温（25℃）、５℃及び40℃で、それぞれ1000枚の連続吐出を行い、記録安定性を測定した。
＊印字濃度（試験４）
市販の再生紙（ゼロックス社製WR紙）に印字して試験片とし、マクベス濃度計で測定した。
＊印字品質（試験５）
上記の再生用紙に、１ドット印字を行ったときのドット径の広がり（滲み）とドットの真円度を光学顕微鏡で判定した。
＊印字定着性（試験６）
印字された直後の用紙を、同じ用紙で擦ったときの汚れを目視で判断した。
試験番号  実施例１ 実施例２ 比較例１
１           ◎        ○        ×
２           ○        ○        ×
３           ◎        ◎        ×
４           1.2       1.2       0.9
５           ◎        ◎        ×
６           ○        ◎        ×
注：判定は次の基準によった。
試験１及び２
記録液の液分離及び沈降なし…◎
記録液の液分離が若干あるが、沈降は認められず、弱い振動で元に戻る…○
記録液の液分離及び沈降が認められ、弱い振動では元に戻らない…×
試験３
安定な吐出…◎
吐出に乱れがある…×
試験５
滲みが少なく真円度が高い…◎
滲みが多く真円度が低い…×
試験６
汚れがない…◎
印字は良好であったが、全面塗りで少し汚れる…○
印字周辺部が汚れる…×
実施例では富士通のサーマル式のインクジェットプリンターを使用したが他のサーマル式のプリンター及びピエゾ式インクジェットプリンターでも同様の結果を得られるものと考えられる。
産業上の利用可能性
イソブチレン無水マレイン酸共重合樹脂のような水に不溶性又は難溶性で且つ親水性の高分子材料を使用すると、それによりコートされた顔料の水性分散液が安定性を有し、且つ、印刷時には、前記高分子材料の粘着性により、媒体（紙）への定着性を向上させることができる。
紫外線硬化性モノマー若しくはオリゴマーを含ませることにより、インク全体としての粘度を低くすることができ、且つ、紫外線を照射しないかぎり硬化しないことからヘッド上での目詰まりを生じることがない。
染料インクの代わりに顔料系インクを使用することにより耐水性、耐光性に優れた顔料インクで印刷することができる。