JPH01158083A

JPH01158083A - インクジェット記録用インク

Info

Publication number: JPH01158083A
Application number: JP63230903A
Authority: JP
Inventors: Kiyohiko Takemoto; 清彦竹本; Keiko Tanaka; 敬子田中
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1987-09-21
Filing date: 1988-09-14
Publication date: 1989-06-21
Anticipated expiration: 2012-12-17
Also published as: JP2692171B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野］本発明は圧電素子制御、電界制御、電荷制御、バブルジ
ェット制御などのインク吐出手段にょってドツト像を形
成するインクジェット記録用インクに関する。

〔従来の技術１インクジェット記録は、高速印字や静粛性といった、す
ぐれた特質を有している。しかし、インクジェット記録
は、液滴な紙に付着させて印字を行うという原理上、多
くの記録紙ではインクの乾燥が遅いため紙を汚したり、
また紙上でインクが滲み、高印字品質が得られないとい
う課題があった。

その為、インパクトドツト記録が、紙を選ばず様々な汎
用記録紙に使用できるのに対して、インクジェット記録
は特殊コート紙といった特別な紙を用いる必要があった
。

インクジェット記録において、様々な汎用記録紙に印字
するためには１紙上で瞬時に乾燥するインクが必要であ
るものの、該インクではノズル内で乾燥してノズル目詰
まりを起こすという矛盾があった。そこで、前述の問題
を解決できるようなインクジェットインクとして特開昭
５７−１７０９６６に示されるオレイン酸を含む油性イ
ンクや特開昭５８−１０９５７０に示されるインクのよ
うにインクが紙へ短時間で浸透することにより速乾性を
有するインクがあった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし前述した従来技術のオレイン酸を含む油性のイン
クや特開昭５８−１０９５７０に示されるインクでは、
粘度が高いためインクドロップの形成において吐出口で
インクのメニスカスが復帰するための時間が遅くなりイ
ンクジェット記録ヘッドの応答周波数が上がらず、印字
スピードを向上するのが難しい、さらに紙上で滲みが大
きく高印字品質が得られない、また特開昭５７−１７０
９６６に示されるインクでは印字中インクを高温に保持
するために高エネルギーが必要とされ、ランニングコス
トが高くなってしまうばかりでなく、インクを高温に保
持することによってノズルからインクの蒸発が起こり、
インク組成の変化により粘度上昇が起こり、インクが吐
出できなかったり、吐出してもインクドロップが飛行臼
がりを起こしたりして安定した、インク吐出性が得られ
ないという課題がある。

また、現在多く用いられている水ベースのインクジェッ
ト記録用インクでは、ノズル目詰まり防止のため多価ア
ルコール類が湿潤剤として添加されているが、このイン
クでは経時的に水の蒸発による粘度上昇が起こり、その
ためノズル先端ではインクの吐出が不安定になるばかり
でなく、汎用記録紙において乾燥が遅いという課題があ
る。

本発明はかかる課題を解決するためのものでありその目
的は低粘度でかつ経時的な粘度上昇が少なく、吐出安定
性に優れたインクジェット記録用インクを提供するとこ
ろにある６さらに本発明の目的は、市販の様々な記録紙に対して乾
燥が速くかつ高品質の印字が得られるインクジェット記
録用インクを提供するところにある。

〔課題を解決するための手段］上記課題を解決するために本発明はインクジェット記録
用インクにおいて、着色剤と浸透剤と２０℃において粘
度が６ｍＰａｓ以下でかつ蒸気圧が２ｍｍＨｇ以下の極
性溶媒を含むことを特徴とする。

具体的に着色剤としては、無機顔料、有機顔料カーボン
シラツク等の顔料及び直接染料、酸性染料、塩基性染料
、油性染料等の染料のいずれかあるいは混合したものを
使用できる。さらに具体的に例をあげれば顔料としてはカーボンブラック　ＭＡ７、ＭＡ８．ＭＡ１００＃４０
、＃４５、＃５０（以上三菱化成工業製）Ｃ，１，ピグメントイエロー　１．２．３，５、Ｃ，１
，ピグメントレッド　　２．３．５．１６２３．３１．
４９５７．６３．８１Ｃ，１，ピグメントブルー　　１，２．１５．１６．１
７等がある。染料としてはＣ，１，ダイレクトイエロー　１２．２６．８６８７　
、１３０　。

Ｃ，１，リアクティブレッド　２１８Ｃ，１，ソルベントレッド　　８２Ｃ，１，ダイレクトレッド　　９，１３．１７．２３．
３１．６２７９．８１．８３８９．２２７゜２４０．２４２゜Ｃ，１，ダイレクトブルー　　７８．８６．９０Ｃ，１
，ダイレクトブラック　１９．２２．３８１５４．１６
８Ｃ，１，アシッドイエロー　　２３．２５Ｃ，１，アシ
ッドレッド　　　３７．５２．２５４．２８９Ｃ，１，アシッドブルー　　　９．２５４Ｃ，１，アシ
ッドブラック　　５２，１７２、Ｃ，１，フードブラッ
ク　　　２等がある０着色剤の添加量は十分な色濃度が得られかつ
インク粘度を低く抑えるために０．１〜１０重量パーセ
ントが良い、さらに好適には０゜５〜８重量パーセント
が良い、また、数種類混合しても良い。

浸透剤としては、下記一般式＋１１で表される化合物、
アルキルベンゼンスルホネート、コハク酸ジアルキルエ
ステルスルホン酸塩、高級脂肪酸塩のいずれかあるいは
混合したものを使用できる。

一般式（ＩＩＨＨ（上記一般式においてＲ１〜Ｒ４はアルキル基。

ｍ＝ｏかつｎ＝ｏもしくは１５ｍ　＋　ｎ　＜　３０で
ある。）さらに具体的に例をあげれば下記一般式（■）−１〜４
で表される化合物、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリ
ウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ラウリン
酸カリウム、オレイン酸カリウム等がある。

一般式（Ｉ）−１゜＋１１〜２゜ｌ≦ｎ　＋　ｍ　＜　３０（Ｉｌ　−３゜（Ｉｌ−４゜浸透剤の添加量は様々な普通紙に対して定着性が速く、
真円度の高いドツトが得られかつインク粘度を低（抑え
るために１〜１０重量パーセントが良い。

また、２０℃において粘度が６ｍＰａｓ以下でかつ蒸気
圧が２ｍｍＨｇ以下の極性溶媒としては、ホルムアミド
、ジメチルスルホキシド、ジメチルエタノールアミン、
Ｎ−メチル−２−ピロリドン等がある。添加量はインク
の初期の粘度が低く抑え、かつ、経時的な粘度上昇を小
さくするために２５〜９８．９重量パーセントが良い。

さらに好適には６０〜９８．９重量パーセントが良い。

さらに本発明のインクには、粘度調整、表面張力調整、
ｐＨ調整、目詰まり防止、防腐等の目的で多価アルコー
ルやその誘導体酸化防止剤、防カビ剤、防腐剤、キレー
ト剤、陰イオン又は非イオン界面活性剤等、具体的には
、グリセリン、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、プロピレングリコール
、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール＃
２００．３００％　４００、トリエタノールアミン、ジ
エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレング
リコールジエチルエーテル、エチレンジアミン四酢酸−
２−ナトリウム（ＥＤＴＡ）、ＫＯＨ，ＬｉＯＨ等が使
用できる。

インクジェット記録用インクの一般的なものは水をベー
スとし、水の蒸発によるノズルでの固形物の析出を防ぐ
ために不揮発性の多価アルコールであるポリエチレング
リコールやトリエチレングリコール、グリセリン等の湿
潤剤としてインクに添加しているが、これらの多価アル
コール類の枯度が高い為、ノズルから水分が蒸発すると
、多価アルコール濃度が高くなりノズル先端ではインク
の粘度が著しく上昇し、このインクの物性値変化が原因
でインクドロップを吐出できなかったり吐出しても駆動
周波に応答できずドツト抜けを起こす場合がある。

そこで、水を含まずに、低粘度で蒸気圧が低い極性溶媒
から成るインク組成具体的には２０℃において粘度が６
ｍＰａｓ以下でかつ蒸気圧が２ｍｍＨｇ以下であるホル
ムアミドを、インクの溶媒成分として用いたところ第１
図に示すような経時的な粘度上昇の起こらないインクが
得られた。第１図は、同一規格のシャーレにて同量を２
３℃下に放置した各インクの粘度変化である。

しかしながら前述溶媒成分と染料から成るインクの乾燥
時間及び印字品質は汎用記録紙の種類によって大きな差
がある。汎用記録紙にはインクの吸収を調整する目的で
耐水性を上げるためサイズ処理が施されており、インク
の浸透は紙のサイズ度に影響されやすいものである０代
表的な汎用記録紙とそのサイズ度を第１表に示す、なお
サイズ度はＪＩＳ−Ｐ８１２２に準じて測定したもので
ある。

第　　１　　表インクジェット記録において、付着インクの記録紙上に
おける浸透の速さ、インク定着性、形成されるドツトの
真円度、色濃度、ドツト径の大きさ等は、紙の種類やサ
イズ度に大きく影響されるものである。

（実　施　例］本発明を実施例にもとづきさらに詳細に説明する。

第２表および第３表に示すように本発明において用いる
インクの実施例と比較例とを調整した。

実施例１〜ａ〜ｌ−ｍは染料と浸透剤及び２０℃におい
て粘度６ｍＰａｓ以下の極性溶媒（６０〜９８．９重量
％）のいろいろな組合せの例である。実施例２−ａ〜２
−ｆは染料、浸透剤、上記極性溶媒（６０〜９８．９重
量％）と、更に他の溶媒を添加した例である。実施例３
−ａ〜３−Ｃは染料と浸透剤及び２５〜６０重量％の上
記極性溶媒を含む例である。４−ａは顔料を着色剤とし
た例である。

第　　２　　表【実　施　例］第　　３　　表【比　較　例Ｊ前記組成のインクをインクオンデイマント型インクジェ
ットプリンタを用いて２ＫＨｚの応答周波数によって印
字を行いインクの吐出安定性を調べた。評価方法は第２
図に示す圧電素子制御方式の記録ヘッドを用いて、文字
ｒａＪを一時間連続印字後、未使用であったノズルから
も噴出を行い、全てのノズルについての吐出安定性を調
べた。使用したヘッドは２４ノズルを有し、文字ｒａＪ
は上から８〜１９番ノズルを使用する。

ｒａＪ連続印字を一定時間行った場合、未使用ノズル（
上から１〜７番および２０〜２４番）では、インク中の
溶剤の蒸発等によりインク粘度が上昇するため、再び全
ノズルから同時にインクを吐出させると、不安定吐出ま
たは、吐出不能となることがある。第４表に、初期の吐
出状態とｒａＪ連続印字を１時間行った後の吐出状態を
示す。

インク吐出状態： ○・・・全てのノズルから安定にインク吐出する。

△・・・全てのノズルからインク吐出があるが不安定で
ある。

×・・・吐出不能ノズルがある。

次に、吐出インク量を１ドツト当り０．２μｇとして第
１表に示した記録紙においてサイズ度にかなり差がある
記録紙４０２４　（紙Ｎｏ、ａ）、ＢＭ（紙Ｎｏ、ｂ）
、１０スムース（紙Ｎｏ、　ｆ　）についてインクの定
着性とドツト品質について評価した。

インクの定着性：記録１秒後に記録部をガーゼでこすり、汚れの有無によ
って記録紙に対するインクの定着性を判断した。

Ｏ・・・汚れが無い一記録紙への定着が速い×・・・汚
れがある一記録紙への定着が遅いドツトの品質：５０個の印字ドツトの平均真円度が０．７よりも良好で
あることによって、すぐれた印字品質を定義する。

Ｏ・・・平均真円度が０．７以上である。

×・・・平均真円度が０．７未満である。

ここでいう真円度には１次式で定義される。

Ｋは一般に１より小さく、ｌに近いほど真円性が高い。

ここで第２図の圧電素子制御方式のヘッドの動作を簡単
に説明する。ヘッド内には、インクが満たされており、
圧力室１の壁面には圧電素子２が積層されている。圧電
素子２に電圧を印加すると、圧電素子２は平面方向に縮
む、それに伴い、金属板３、圧力室１壁面は内側にたわ
み圧力室ｌの内圧が上がってノズルからインクが噴射さ
れ、ドツトが印字される。

また、第３図にバブルジェット制御方式のヘッドの動作
を説明する。基板５の吐出孔板６の間隙にはインク供給
バイブ７からインクが供給され、基板５上に設けられた
発熱体８には電力が間欠的に供給されてジュール熱が生
じ、発熱体８の表面に接するインクが急激な膜沸騰を起
こし気泡９が発生・成長することによる圧力変化で吐出
孔１０よりインク液を吐出するものである。

バブルジェット制御方式の記録ヘッドを用いて前記と同
様の試験を行ったところ第４表と同じ結果を得た。

第　　４　　表第４表より、実施例のインクはいずれも初期粘度が低い
ため、２ＫＨｚの高い応答周波数で吐出が安定し、しか
もノズルでの経時的な粘度上昇が少ないため長時間にわ
たって吐出安定性が良好であり、さらに汎用記録紙にお
いてインクの定着性、ドツトの品質にも優れたものであ
った。これに対し、油性インクである比較例１〜ａ、　
　ｌ−ｂは、初期粘度が高いため２ＫＨｚの高い応答周
波数では吐出が安定しないばかりでなく、経時的な吐出
安定性にも乏しく、さらに、ドツト品質が劣るものであ
った。また、−数的な水性インクである比較例１〜ｃに
おいては経時的な水の蒸発に伴う粘度上昇が起こるため
、長時間の吐出安定性に乏しいものであった。

比較例２−ａのように２０℃における粘度が６ｍＰａｓ
以下でも蒸気圧が２ｍｍＨｇより高い溶剤ｎ−ヘキサノ
ール（２０℃において粘度：０゜４ｍＰａ５、蒸気圧：
　２．８ｍｍＨｇ）を用いたインクや、比較例２−ｂの
ように、２０℃における蒸気圧が２ｍｍＨｇ以下でも、
粘度が６ｍｍＨｇより高い溶剤トリエチレングリコール
モノメチルエーテル（２０℃において粘度ニア、５ｍＰ
ａ５．蒸気圧０．０１ｍｍＨｇ以下）を用いたインクで
は、ノズルで経時的な粘度上昇が起こるため、吐出安定
性が劣るものであった。さらに比較例２−ｃのように２
０℃において粘度が６ｍＰａｓ以下でかつ蒸気圧が２ｍ
ｍＨｇ以下の極性溶媒が２５重量パーセントより少ない
インクも、経時的な粘度上昇により吐出安定性に乏しい
ものであった。

また、浸透剤濃度が１重量パーセントより低いインクで
ある比較例３−ａ、３−ｂはインクの定着性およびドツ
トの品質が劣るものであった。浸透剤は比較例３−ｃの
ように１０重量パーセントより多く添加すると初期粘度
が高くなるため２ＫＨｚの高い応答周波数では吐出が安
定しないばかりでなく、経時的な吐出安定性にも乏しい
ものであった。

さらに本発明のインク具体的には実施例１〜ｍ、２−ａ
、２−ｃ、２−ｅを用いて、第４図に示す装置によって
、カラーインクジェット記録を行った。

第４図において記録ヘッドｌはインクタンク３からイン
ク供給バイブ４を通じて、イエロー、マジェンタ、シア
ン、ブラックの各色インクの供給を受ける。記録ヘッド
ｌには前記各色インク吐出口２が複数段けられ、記録ヘ
ッド駆動制御回路５からフレキシブルケーブル６を通っ
て電気的信号が伝えられ、圧電素子制御、電界制御、荷
電制御、熱インクジェットなどのインク吐出手段によっ
てインク液滴８を吐出し、対向する記録紙７にドツト像
を形成するものである。記録ヘッド１において各色イン
ク吐出口の配置順については第２図においてはイエロー
Ｈマジエンタ←シアン←ブラックの順となっているが、
インクタンク中のインクを入れ換えることによって適宜
配置転換可能である。

該装置を用いて、イエロー、マジェンタ、シアン、ブラ
ック（以下単色と言う）の４色のインクの減色混合によ
りフルカラー画像を記録できる。

すなわちレッド、グリーン、ブルー（以下混色と言う）
はそれぞれ、イエローとマジエンタの混合、イエローと
シアンの混合、マジエンタとシアンの混合によって再現
されるものである０本発明のインクを汎用記録紙へのフ
ルカラー印字に用いた場合速乾性が高く、異色のインク
同志のにじみのない高品質のカラー印字が記録でき、か
つそれは色再現性に優れたものであった。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明のインクは低粘度であるためイ
ンクドロップの形成において吐出口においてインクのメ
ニスカスの復帰時間が短くなり、インクジェット記録ヘ
ッドの応答周波数の向上に有利であり、かつ経時的な粘
度上昇が少ないため吐出安定性に優れたものであった。

また本発明のインクは、市販の様々な紙質の汎用記録紙
に対して浸透が速いため乾燥が速く未定着インクによる
紙汚れが起こらずかつドツトの真円度が高いため高品質
の印字が得られるものであった。

さらに本発明のインクをカラーインクジェット記録に応
用した場合、インク定着速度が速いためカラーインク同
志の重ね合わせが容易にでき、異色のインク同志のにじ
みが少なく高品質のカラー印字が記録できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶媒成分がホルムアミドである非水系インクと
、多価アルコールを含む水系インクの経時的な粘度変化
を示した図。第２図は圧電素子制御方式のヘッドを示す平面図。第３図はバブルジェット制御方式のヘッドを示す平面図
。第４図は本発明のインクを用いてフルカラー印字する際
に使用するインクジェット記録装置の簡略図。以上出願人　セイコーエプソン株式会社代理人　弁理士　鈴　木　喜三部（他１名）Ｇ−一嗜一
一一　溶童表賓弁がホルムアミドであ剖−水系インクｂ
　−一　疹働アルコーｊＬ−８＠乞水系インク放＋１！
暗間（時間）第１図第２図・第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）インクジェット記録用インクにおいて、少なくと
も着色剤と浸透剤と２０℃において粘度が６ｍＰａｓ以
下でかつ蒸気圧が２ｍｍＨｇ以下の極性溶媒を含むこと
を特徴とするインクジェット記録用インク。
（２）インクジェット記録用インクにおいて着色剤０．
１〜１０重量パーセントと浸透剤１〜１０重量パーセン
トと２０℃において粘度が６ｍＰａｓ以下でかつ蒸気圧
が２ｍｍＨｇ以下の極性溶媒を２５〜９８．９重量パー
セント含むことを特徴とするインクジェット記録用イン
ク。
（３）インクジェット記録用インクにおいて着色剤０．
１〜１０重量パーセントと浸透剤１〜１０重量パーセン
トと２０℃において粘度が６ｍＰａｓ以下でかつ蒸気圧
が２ｍｍＨｇ以下の極性溶媒を６０〜９８．９重量パー
セント含むことを特徴とするインクジェット記録用イン
ク。
（４）着色剤が、染料及びまたは顔料である請求項１ま
たは請求項２または請求項３記載のインクジェット記録
用インク。
（５）浸透剤が下記一般式（ I ）で表される化合物及
びまたはアルキルベンゼンスルホネート及びまたはコハ
ク酸ジアルキルエステルスルホン酸塩及びまたは高級脂
肪酸塩であることを特徴とする請求項１または請求項２
または請求項３記載のインクジェット記録用インク。一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼ （上記一般式においてＲ＿１〜Ｒ＿４はアルキル基、ｍ
＝０かつｎ＝０もしくは１≦ｍ＋ｎ＜３０である。）
（６）浸透剤が下記一般式（ I ）で表される化合物で
あることを特徴とする請求項１または請求項２または請
求項３記載のインクジェット記録用インク。一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼ （上記一般式においてＲ＿１〜Ｒ＿４はアルキル基、ｍ
＝０かつｎ＝０もしくは１≦ｍ＋ｎ＜３０である。）
（７）前記一般式で表される化合物が下記一般式（ I
）−１及びまたは（ I ）−２及びまたは（ I ）−３及
びまたは（ I ）−４であることを特徴とする請求項５
または請求項６記載のインクジェット記録用インク。一般式（ I ）−１、 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ I ）−２、 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ I ）−３、 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ I ）−４、 ▲数式、化学式、表等があります▼
（８）２０℃において粘度が６ｍＰａｓ以下でかつ蒸気
圧が２ｍｍＨｇ以下の極性溶媒が、ホルムアミド及びま
たはジメチルスルホキシド及びまたはジメチルエタノー
ルアミン及びまたはＮ−メチル−２−ピロリドンである
ことを特徴とする請求項１または請求項２または請求項
３記載のインクジェット記録用インク。
（９）２０℃において粘度が６ｍＰａｓ以下でかつ蒸気
圧が２ｍｍＨｇ以下の極性溶媒が、ホルムアミドである
ことを特徴とする請求項１または請求項２または請求項
３記載のインクジェット記録用インク。