JPH06200204A - 熱溶融性インク及びそれを用いたインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 常温で固体であり、４０〜７０℃の温度に融
点を持つワックス及び樹脂と紫外線硬化樹脂を含み、比
較的低温度で融解し、紫外線を照射することにより直ち
に硬化するインクジェット記録用インクを提供する。 【構成】 熱溶融性インクは融点４０〜７０℃のワック
ス及び樹脂、プレポリマー、モノマー、光重合開始剤、
染料及び顔料を成分として含有することにより成る。融
点４０〜７０℃の温度に融点を持つワックス及び樹脂に
より、常温では固体であり、また紫外線硬化樹脂に紫外
線照射ランプ２１により紫外線を照射すれば、ただちに
普通紙及び各種印刷用紙及び各種印刷用紙に良好に定着
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録装
置に用いられる熱溶融性インク及びそれを用いたインク
ジエット記録装置に関する。更に詳しくは室温より高温
の状態の下でインクを加熱溶融して記録が行われる熱溶
融性インク及びそれを用いたインクジェット記録装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェット記録方式として
は、例えば、静電誘引力を利用してインクを吐出させ
る、いわゆる電界制御方式；ピエゾ素子の振動圧力を利
用してインクを吐出させる、いわゆるドロップオンデマ
ンド方式（圧力パルス方式）；高熱によって気泡を形
成、成長させることによって生じる圧力を利用してイン
クを吐出させる、いわゆるサーマルインクジェット方式
等の各種方式が提案されており、これらは極めて高精細
の画面を得ることができる。

【０００３】これらのインクジェット記録方式には主溶
媒として水を用いる水性インクと、主溶媒として有機溶
媒を用いる油性インクが一般に用いられている。水性イ
ンクを用いた印刷画像は、全般に、耐水性に劣っている
のに対して、油性インクは、優れた耐水性を有する印刷
画像を提供することが可能である。

【０００４】しかしながら、これらの水性及び油性イン
クは、室温では液体のため、記録紙に印刷するとニジミ
が発生しやすく、かつ、十分な印刷濃度が得られず、さ
らに、液体であるがゆえにインクからの析出物の発生が
起こりやすく、インクジェット記録方式の信頼性を大き
く低下させる原因となる欠点を有していた。

【０００５】これら従来の溶液型のインクの欠点を改良
することを目的として、常温で固体のインクを使用し
た、いわゆるホットメルト型インクジェット記録用油性
インクが提案されている。具体的には、米国特許第３６
５３９３２号明細書においては、セバシン酸ジアルキル
エステルを含有するインク、米国特許第４３９０３６９
号明細書及び特開昭５８-１０８２７１号公報において
は、天然ワックスを含有するインク、特開昭５９-２２
９７３号公報においては、ステアリン酸を含有するイン
ク、特開昭６１-８３２６８号公報においては、炭素原
子数２０〜２４の酸またはアルコールを含み、さらに
は、これらと融点が相対的に高いケトンを含有するイン
ク、特開昭６２-４８７７４号公報においては、高い水
酸基価を有する熱硬化性樹脂と、１５０℃より融点を有
する固体有機溶媒と、少量の染料物質とをふくむイン
ク、特開昭６２-１１２６２７号公報においては、色材
と、室温で固体であり、室温より高温に加熱すると液化
する第１の溶媒と、該第１の溶媒を溶解する室温で液体
でかつ揮発性の高い第２の溶媒とからなるインク、特開
昭６２-２９５９７３号公報においては、極性基を有す
る合成ワックスと該ワックスに可溶な染料を含有するイ
ンク、等が提案されている。しかしながらこれらのホッ
トメルト型インクジェット記録用油性インクは融点が高
く、インクを溶融させるのに時間がかかり、プリンター
のスタートアップの性能に悪影響を及ぼしていた。 特
開昭５６−９３７７６号公報においては金属面に接着性
のよい紫外線硬化樹脂型インキ組成物、特開昭５７−１
２３２７２号公報においては紫外線高速硬化性、乳化
性、洗浄容易性、ブランケット膨潤性等にすぐれた印刷
インキ組成物、等が提案されている。これらのインキ群
は常温で液体のものであった。

【０００６】さらに特開平３−２６９０６９号公報にお
いては金属せっけんを主成分とした４５℃で液体状態を
とり、常温で固体状態に相変化するホットメルト型記録
材料が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ホットメルト型インクジェット記録用油性インクは融点
が高く、インクを溶融させるのに時間がかかり、プリン
ターのスタートアップの性能に悪影響を及ぼしていた。

【０００８】また、特開平３−２６９０６９号公報に於
けるインクは、定着後インクが硬化するのに時間がかか
っていた。

【０００９】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、プリンターのスタートアップの
時間を短縮することができ、かつ、定着後インク硬化の
速い熱溶融性インク及びインクジェット記録装置を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の熱溶融性インクは、融点４０〜７０℃のワッ
クス及び樹脂と紫外線硬化樹脂とを含有する。また本発
明のインクジェット記録装置は、上記熱溶融性インクを
硬化させるための紫外線照射装置を有する。

【００１１】

【作用】上記の構成を有する本発明の熱溶融性インクは
４０〜７０℃の温度で融解し、普通紙及び各種印刷用紙
に付着したのち紫外線により硬化し、程よく用紙に定着
するものである。またインクジェット記録用紙は紫外線
照射装置により、各種印刷用紙上に付着したインクを急
速に硬化定着することができる。

【００１２】

【実施例】本発明を実施した熱溶融性インクは、融点４
０〜７０℃のワックス及び樹脂を７０〜９０重量％、及
びプレポリマー、モノマーを１０〜３０重量％、及び光
重合開始剤を０．１〜３％、及び染料、顔料１〜５重量
％を成分として含有することにより成る。

【００１３】本実施例のインクに用いられる融点４０〜
７０℃のワックス及び樹脂の例としてはパラフィンワッ
クス、ポリビニルエーテル、ステアリルアルコール、ソ
ルビタンモノステアレート、酸化ポリエチレン、キャン
デリラワックス、木ロウ、ミツロウ、ラノリン、鯨ロ
ウ、パラフインワックス誘導体、マイクロクリスタリン
ワックス誘導体、セレシン、ステアリン酸、パルミチン
酸、ミリスチン酸、ラウリン酸、α−オレフイン無水マ
レイン酸共重合体ワックス、ヤシ油、パーム核油、にし
ん油・たら肝油、鯨油、パーム油、綿実油、オリブ油・
落花生油、大豆油・あまに油等を挙げることができる。
具体的にはパラフィンワックスについては、日本精蝋
（株）製パラフィンワックス標準品１１５番（融点４７
℃）、パラフィンワックス特製品ＳＰ−０１１０（融点
４４℃）ポリビニルエーテルについては、ヘキスト
（株）製ヘキストワックスｖ（融点４８．８℃）ステア
リルアルコールについては、花王（株）製カルコール８
０（融点５８．９℃）、ソルビタンモノステアレートに
ついては、花王（株）製レオドールＳＰＳ１０（融点５
２．３℃）、酸化ポリエチレンについては、日本石油
（株）製ＰＯワックス（融点６８．０℃）等が挙げられ
る。また上記の有機物質は、単独で用いても良いし、２
種以上混合してもよい。

【００１４】プレポリマーとしてはポリエステルアクリ
レート、ポリウレタンアクリレート、エポキシアクリレ
ート、ポリエーテルアクリレート、オリゴアクリレー
ト、アルキドアクリレート、ポリオールアクリレート等
のプレポリマーのいずれかを特に限定することなく用い
ることができる。

【００１５】モノマーとしてはジエチレングリコールジ
アクリレート、ネオぺンチルグリコールジアクリレー
ト、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、ヒドロ
キシピペリン酸エステルネオペンチルグリコールジアク
リレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、
等のモノマーのいずれかを特に限定することなく用いる
ことができる。また上記のプレポリマー及びモノマーは
単独で用いても良いし、２種以上混合してもよい。

【００１６】光重合開始剤としてはイソブチルベンゾイ
ンエーテル、イソプロピルベンゾインエーテル、ベンゾ
インエチルエーテル、ベンゾインメチルエーテル、１−
フェニル−１，２−プロパジオン−２−オキシム、２，
２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、ベンジ
ル、ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ジエト
キシアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１
・フェニルプロパン−１−オン、ベンゾフェノン、クロ
ロチオキサントン、２−クロロチオキサントン、イソプ
ロピルチオキサントン、２−メチルチオキサントン、塩
素置換ベンゾフェェノン、ハロゲン置換アルキル−アリ
ルケトン、等の光重合開始剤のいずれかを特に限定する
ことなく用いることができる。

【００１７】染料及び顔料としては、印刷の技術分野で
一般に用いられるものを用いることができる。

【００１８】具体的には、例えばカーボンブラック、酸
化鉄分、ニグロシン染料、ランプ黒、スーダンブラック
ＳＭ、アルカリブルー、ファーストイエローＧ、ベンジ
ン・イエロー、ピグメント・イエロー、インドファース
ト・オレンジ、イルガジン・レッド、パラニトロアニリ
ン・レッド、トルイジン・レッド、カーミンＦＢ、パー
マネントボルドーＦＲＲ、ピグメント・オレンジＲ、リ
ソールレッド２０、レーキレッドＣ、ローダミンＦＢ、
ローダミンＢレーキ、メチル・バイオレットＢレーキ、
フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、ブリリヤン
ト・グリーンＢ、フタロシアニングリーン、オイルイエ
ローＧＧ、ザボン・フアーストイエローＣＧＧ、カヤセ
ットＹ９６３、カヤセットＹＧ、スミブラスト・イエロ
ーＧＧ、ザボンファーストオレンジＲＲ、オレイル・ス
カーレット、スミブラストオレンジＧ、オラゾール・ブ
ラウンＢ、ザボンファーストスカーレットＣＧ、アイゼ
ンスピロン・レッドＢＥＨ、オイルピンクＯＰ、ビクト
リアブルーＦ４Ｒ、ファーストゲンブルー５００７、ス
ーダンブルー、オイルビーコックブルー等の従来公知の
染料、顔料のいずれかを特に限定することなく用いるこ
とができる。これらの染料、顔料は単独でもしくは２種
以上を混合して用いることが出来、上記インク中に１〜
５重量％の範囲で含有されることが望ましい。

【００１９】実験例 インク処方 パラフィンワックス 日本精蝋（株）製パラフインワックス標準品１１５番 ８０重量％ ポリエステルアクリレート １８重量％ イソブチルベンゾインエーテル １ 重量％ カーボンブラック（三菱化成製作） １ 重量％ 上記の処方のインクは融点４９℃を示した。そして記録
紙上で良好な定着性を示した。

【００２０】本実施例のインクの製造方法としては、前
述のようなワックス及び樹脂を、４０〜２５０℃、好ま
しくは５０〜１５０℃程度の温度で加熱溶解し、プレポ
リマー、及びモノマー、及び光重合開始剤、及び前記染
料または顔料あるいはその混合物を適宜混合して作成す
るとよい。さらに必要に応じてこれらを軟化させる溶剤
や、あるいは分散剤等を適宜組み合わせ、好ましくはこ
れらの配合比を適宜調整して、常温における粘度や溶融
粘度を調整するとよい。そしてインク調合の際、ロール
ミル、サンドグラインダー、ボールミル、アトライター
等の分散機を用いて混練し、上記ワックスとの相溶性や
分散性の向上をはかるとよい。

【００２１】以下、本実施例の熱溶融性インクおよびイ
ンクジェット記録装置を具体化した一実施例を図面を参
照して説明する。

【００２２】図１は本発明の一実施例を示すインクジェ
ット記録装置の斜視図である。同図において記録紙１０
は、プラテン１６に捲き回され、送りローラー１２、１
４によって押圧される。ガイド軸２０、２２に案内さ
れ、プラテン軸に平行な方向に移動可能なキャリッジ２
４上にインクジェットヘッド２６が搭載されて構成され
る。インクジェットヘッド２６は、独立にインク滴を吐
出可能な複数のノズルを有し、プラテン軸に平行な矢印
２８に示す方向に走査され、その操作にともなって上記
ノズルから選択的にインク滴を吐出し、記録紙１０上に
インク像を形成する。記録紙１０はプラテン１６、送り
ローラー１２、１４の回転により走査方向と直交する矢
印１８で示される副走査方向に搬送され、記録紙面上へ
の印字が行われる。紫外線照射ランプ２１は副走査方向
下流に設置され、搬送される記録紙面上のインクに紫外
線を照射する。

【００２３】図２にインクジェットヘッドの断面を示
す。アルミからなるフレーム３６には、圧電材と金属薄
層からなるユニモルフ構造の振動子３０を有する。さら
に厚さ１００μｍのニッケル板からなるノズル形成部材
３４が両者の間に同じくニッケル板からなるスペーサー
３２を介して積層され固定される。上記振動子はノズル
形成部材と金属薄層が対向するごとく配置されている。
ノズル形成部材３４は直径５０μｍの微小開口の複数の
ノズル３８を有する。フレーム底面にはインク加熱用の
ヒーター４０が設けられる。インク４２は前述のように
ワックス等を主材とし、これに染料、または顔料を溶解
したものである。ヘッド内の上記インク４２を本実施例
では適度な粘度を有する温度４０〜７０℃に保つために
ヒーター４０によって加温する。ヒーター４０は温度セ
ンサー（図示せず）によってフィードバックされ、イン
クを一定温度に保っている。

【００２４】次に動作について説明する。インクは固体
状態でヘッドに供給される。インクがヒーター４０によ
って融点以上の所定温度に加熱され液化し、振動子３０
の周辺に毛細管力によって供給され、本実施例では２０
μｍの微小寸法に保たれた振動子３０とノズル形成部材
３４の間隙に進入しここに保持される。吐出時は上記の
複数の振動子３０のうち、所望の振動子の圧電材に電圧
を印加しユニモルフ振動子に反りを生じさせる。長さ２
ｍｍの片持ち梁状振動子は１５０Ｖの電圧を加えること
により先端が１５μｍ変位する。次にこの電圧を解除す
ると振動子が弾性的な復元力によりノズル形成部材に向
かって変位し、振動子３０の先端自由端部分とノズル形
成部材３４の間に介在する液体状態のインク４２に発生
する圧力でノズル３８からインクが吐出する。

【００２５】吐出されたインク滴は図３に示すように記
録紙１０上にほぼ半球状に盛り上がった状態で付着し、
その後インクジェット記録装置に設けられた紫外線照射
ランプ２１の紫外線を吸収することにより速やかに硬
化、定着する。この際記録紙１０に接する部分では、イ
ンクの一部が記録紙１０内に浸透するが、記録ドット４
６の形状はほぼ半球状に保たれる。

【００２６】なお、上述した実施例においては紫外線照
射ランプにより吐出されたインク滴を硬化定着させた
が、自然界の紫外線を吸収して硬化させてもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のインクによれば、普通紙及び各種印刷用紙上に鮮
明な画像形成を容易に行うことができるばかりか、イン
ク組成成分である紫外線硬化樹脂に、記録後インクジェ
ット記録装置内の紫外線照射装置を備えれば紫外線を照
射することにより直ちに硬化させることができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例を示すインクジェットヘ
ッドを具現したインクジェット記録装置の斜視図であ
る。

【図２】そのインクジェットヘッドの断面図である。

【図３】本発明による熱溶融性インクの記録紙上の記録
ドット形態を示す図である。

【符号の説明】

１０ 記録紙 ２６ インクジェットヘッド ４２ インク ４６ 記録ドット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０９Ｄ 11/10 ＰＴＲ 7415−4Ｊ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 常温において固体または半固体であ
   り、４０〜７０℃の温度に融点を持つワックス及び樹脂
   と、紫外線を照射することにより硬化する紫外線硬化樹
   脂とから成る熱溶融性インク。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の熱溶融性インクを硬化
   させるための紫外線照射装置を備えたインクジェット記
   録装置。