JPH0297578A - インクジェット記録用インク - Google Patents

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、電気機械変換素子の振動や電気熱変換素子に
よる発生バルブを用いてインクを圧縮しノズルからイン
ク粒子を噴出して記録するインクジェットブリンク−の
記録用インクに関する。

〔従来の技術１ インクジェットプリンターは、無騒音、高速印刷、高品
位印刷、カラー印刷等印刷波１；ｉに於て多くの利点を
有しているが、液体インクを圧縮して印刷する原理上、
気泡や気泡核がインクジェットブリンク−の圧力発生部
に存在していると、気泡に発生圧力が吸収されてインク
に十分な圧力をかけることができな（なり、ついにはイ
ンクがノズルから吐出できなくなる。そのため、従来か
らインクジェ・ント用インクは製造の最終工程で脱気さ
れたり、高精度ろ過を行なって気Ｃ包核を取り除かれた
りした後、空気透過性の低い容器にいれられてきたが、
この様な処理は初期的には効果があるものの、経時的に
はその効果がなくなる。特にインクをいれた容器が温度
の高い環境に置かれた場合インクが初期的に脱気されて
いても、インク自身からガスが発生して気泡を形成し、
その気泡がインクジェットプリンターには致命的なドツ
ト抜けの原因となった。

〔発明が解決しようとする課題］ そのため、インクジェットプリンタ用インクは保存ζ温
度に制限があったり、保存年数が短かったりして、輸送
時、保存時、使用時に大きな制限があった。

本発明は、従来の問題点に鑑み、インクを輸送保存する
際、インクが温度の高い環境に置かれても気泡を形成す
るまでのガス発生にいたらず、そのため使用時にドツト
抜けを起こすことのない印刷安定性の高いインクジェッ
ト記録用インクを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、前記目的を達成するため、インクジェット記
録用インクにおいて、分子中に少なくとも一個以上のア
ゾ結合基を持つ染料を含み、かつ記録用インク中の亜硝
酸イオン濃度が０．２ｐｐｍからｌｏｐｐｍ以下である
ことを特徴とする。

インクジェットプリンターのインク経路は第１図に示す
ように、記録用インク１１を格納するインクタンク１２
、インク１１を印刷ヘッド１４へ連結するインク供給管
１３、インクタンク１２から流れ込むごみや気泡様を除
去するためのフィルター１５から基本的に構成されてい
る。この経路中に気泡が発生した場合、インクの流動と
ともに気泡も流れて、気泡が圧力発生部に到達すると印
刷ヘッドのノズルからインクの吐出ができなくなり印刷
不可能となる。

穀に、インクジェット記録用インクでは、圧力発生に伴
いインク中でキャビティション現象が起こりインク中に
溶解しているガスが気泡になる場合がある。そのため、
公開特許５２−７４４０６に開示されているように、イ
ンクに亜硫酸塩を添加してインク中の溶存酸素を還元し
てインク中のガス濃度を低下させることも試みられてい
るが、これでは、窒素に対して全く効果がない。しかも
、インク中の窒素濃度は、初期的に完全に溶存窒素を除
去してインクを気体透過係数の低い容器で密閉しても、
第２図に示すように経時的にインク中の窒素濃度は増加
していく、第２図で。

（ａ）は純水をアルミラミネート袋に密封した時の窒素
増加量を、（ｂ）はインクとしてアゾ結合基三個を有す
る染料ダイレクトブラック１５４の３％水溶液を同じ袋
に密封したときの窒素増加量を示す。尚、溶存窒素】の
測定にはガスクロマトグラフィー（カラムはＭｏ１ｅｃ
ｕｌａｒ　５ｉｅｖｅ　５　Ａ　　ガスクロ工業（普菊
製）を用いた。従って、インクを脱気した後、気体遮断
性の高い袋で密閉しても、またインクに酸素還元剤を添
加しても、インク自身からの窒素の発生を抑えなければ
、インク中の気泡の発生は防げない、第２図で、（ｂ）
のインクの溶存窒素量は、約１４ｐｐｍで飽和を示して
おり、この濃度以上では実際にインク中に気泡があるこ
とが確認できた。

本発明者は、この窒素発生の原因がインク中の不純物に
あることに着目して解析、実験を行った結果、インク中
に含まれる亜硝酸イオンとアゾ結合基を有する染料が窒
素発生の原因であることをつきとめた。さらに、インク
中にアゾ結合基を持つ染料を含む場合、インク中の亜硝
酸イオン濃度をｌｏｐｐｍ以下に調整すれば、該インク
を７０℃に１５日日間−ても、インク袋から気泡の発生
が全くなくなり、想定し得る最も厳しい使用条件を満足
できた。しかし、亜硝酸イオン濃度が、０．２ｐｐｍ以
下になると、長期間プリンターを使用しないでおいた後
の印字で、インク粒の飛行が曲がりやすくなり印字品質
を低下させる。またアゾ結合基を含まない染料では、亜
硝酸イオン濃度に関係なく、長期間ブリンク−を使用し
ないでおいた後の印字で、この飛行的がり現象がみられ
るため１本発明のインクでは、染料が分子中にアゾ結合
基を含み、かつインク中の亜硝酸イオン濃度が０．２２
−１Ｏｐｐでなければならない。

本発明にかかる亜硝酸イオンを０．２−Ｌｏｐｐｍにす
る方法としては、亜硝酸イオンの除去法として−ｊｌＱ
的に公知であるスルファミン酸中和法を利用できるが、
この方法では０．２２−１Ｏｐｐに亜硝酸イオンを管理
するのが難しく、また硫酸根もインク中に残る。管理し
やすい方法としては、インクをイオン交換樹脂に通して
亜硝酸を吸着除去する方法やインクを限外ろ過膜を通し
て亜硝酸イオンを分離除去する方法などがある。この様
にして、インク中の亜硝酸イオンを０．２２−１Ｏｐｐ
にしたのち、インクを脱気して、気体透適性の低い部材
から成る袋や容器に該インクを密閉すれば１本発明の目
的が達成される。

本発明の記録用インクは、基本的には着色剤である染料
、ノズルの目詰まりを防止するための湿潤剤、それと溶
媒である水から構成されるが、インク中の亜硝酸イオン
を０．２２−１Ｏｐｐにするために、インクを構成する
材料に含まれる亜硝酸塩が低濃度のものが好ましい、特
に、本発明にかかるアゾ結合基を有する染料は合成過程
に於て、芳香族アミンなジアゾ化するときに、亜硝酸ナ
トリウムが使用されるので染料合成後にこれを十分低濃
度にしなければならない。

本発明に用いる染料は、分子内に少なくとも一個以上の
アゾ結合基を有しており、水や湿潤剤に対して溶解度の
高いものがよい、具体的には、Ｎｏ。

１から２３の構造式に示す染料が挙げられる。インク中
における染料の割合が多いと、インク中の亜硝酸イオン
濃度も上がりやすいため、予め染料水溶液をイオン交換
樹脂などに通して亜硝酸イオンを取り除く必要がある。

染料の添加量は十分な印刷濃度を得るためには、０．５
−１０重量部が最適である。

湿潤剤は、インクジェットプリンターのヘッドのノズル
部で記録用インクの乾燥を防止するための重要な成分で
ある。本発明の記録用インクでは、水溶性有機溶剤が使
用でき、その中でも多価アルコール類、及び多価アルコ
ール類のエーテル誘導体、エステル誘導体、水溶性アミ
ン、含窒素環状化合物などが適している。これらの化合
物は、はとんど亜硝酸塩を含んでおらず、特に除去処理
は必要としない、具体的な化合物としては。

エチレングリコール、ジエチレングリコール、トノエチ
レングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレン
グリコール、グリセリン等の多価アルコール類、エチレ
ングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコール
モノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチル
エーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、
ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレング
リコールメチルエチルエーテル、トリエチレングリコー
ルモノメチルエーテル等の多価アルコール類のアルキル
エーテル誘導体類、エチレングリコールモノメチルエー
テルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエー
テルアセテート、グリセリルモノアセテート、グリセリ
ルジアセテート等の多価アルコールのエステル誘導体類
、（モノ、ジ、トリ）エタノールアミン、ポリオキシエ
チレンアミン等の水溶性アミン、Ｎ−メチル−２−ピロ
リドン等の含窒素環状化合物がある。これら水溶性有機
溶剤の添加量としては、記録用インクの乾燥防止のため
、量が多い程効果は上がるが、方記録用インクの粘度も
上昇するため多量の添加は好ましくない、一般に、イン
クの粘度はインク粒の噴出サイクルに大きく影響を及ぼ
し、粘度が高くなると噴出サイクルは上がらず、噴出特
性も不安定になる。そのため、インク粘度は５０ｍＰａ
、ｓ以下が好ましく、この粘度範囲を考慮すると水溶性
有機溶剤は、５−８０重量部添加するのが好ましい。

工 工 の　　　　の 寸 　　　　Ｏ Ｚ ［Ｆ］ 工 また、本発明の記録用インクは、記録紙への浸透を早く
するため、特開昭５６−５７８６２に提案しているよう
にインクのＰ　Ｈ値を１２−１４に調整できる。さらに
、添加剤として防腐剤や防かび剤、キレート剤、ＰＨ調
整剤など、必要に応じて適宜添加することができるが、
これらの添加剤の中にも亜硝酸塩系のものもあるので注
意して添加する必要がある。

［実　施　例］ 実施例１ 組成 ・Ｎｏ、　４に示す構造の染料　・・・　１重量部・グ
リセリン　　　　　　・・・１５重量部・超純水　　　
　　　　　・・・８４重量部上記組成からなるインクを
、加熱損はんして５００ｇのインクを得た。このインク
を冷却後、陰イオン交換樹脂（アンバーライトＩ　ＲＡ
−４１０オルガノ株式会社製）に通し、イオンクロマト
グラフィー装置で亜硝酸イオン１度が７ｐｐｍであるこ
とを６１！認した。この後、該インクを１ミクロンメー
ターのメンブレンフィルターでろ過して。

脱気した後、アルミラミネートされたガス透過性の低い
ポリエチレン袋に充填してポリエチレンを液中シールし
てインクを密閉したインク袋を得た。インク袋１つの容
量は１２０ｃｃである。このインク袋４個を７０℃の環
境に１５日間装いた後、ガスクロマトグラフィーで窒素
濃度を測定した結果、平均９ｐｐｍであった。このイン
クをインクジェットプリンターＨＧ−２５００（セイコ
ーエプソン（…製）で印字した結果、４個共ドツト抜け
することもなく安定な印字を行った。また、このインク
をヘッドに充填したまま、室温で１力月、目詰まり防止
用のキャップをしないで放置した後、再吐出を行ったが
目詰まりもなく良好に印字することができた。

比較例１ 実施例１の組成のインクで陰イオン交換樹脂に通さない
ものは、亜硝酸イオンの濃度が３２ｐｐｍであった。こ
のインクを実施例１と同様に、ろ過、脱気後、アルミラ
ミネート袋に密閉して７０℃の環境に１５日間装いた後
、窒素濃度を測定した結果、平均１４ｐｐｍを示し、さ
らにインク袋を水中で開封したところ、インク袋中に気
泡が発生していることが確認された。また、残りのイン
ク袋を実施例１と同様にして印字したところ、３個とも
頻繁にドツト抜けを起こし安定な印字を得ることができ
なかった。

実施例２ 組成 Ｎ０１７に示す構造の染料　・・・　２重量部・ポリエ
チレングリコール＃２００ １０重量部 ・トリエチレングリコール　・・・　５重量部・超純水
　　　　　　　　　・・・８３重量部上記組成のインク
を実施例１と同様にして調合を行い、冷却後限外ろ過膜
（ロミコン社製ＨＦ　１−４１−４３−Ｐに通した後、
限外ろ過により濃縮された分を超純水で補った上で、イ
ンク中の亜硝酸イオン濃度が２ｐｐｍであることを確認
した。このインクをろ過、脱気した後、インク袋に密閉
して実施例１と同様の評価を行ったところ、窒素の発生
量は５ｐｐｍであった。また、印字安定性も良好で、１
力月後の目詰まりもなく良好であった。

比較例２−１ 実施例２のインクを調合後、スルファミン酸を０．１ｇ
添加して、さらに加熱損はんを行って、冷却後亜硝酸イ
オン濃度を測定した結果０．ｌｐｐｍであった。このイ
ンクをろ過、脱気した後、インク袋に密閉して実施例１
と同様の評価を行ったところ、窒素の発生量は１．５ｐ
ｐｍであった。また、印字安定性は、ドツト抜けを起こ
すことなく安定であった。しかし、室温１力月の放置後
の目詰まり評価では完全に目詰まりは起こしていないも
のの、再吐出が不安定で、インク粒子の飛行も曲がるた
め良好な印字が得られなかった。

比較例２−２ 実施例２に用いた染料の代わりに、Ｎｏ、　２５に示す
アゾ結合基を持たない染料を用いてインクを実施例２と
同様に調合後、加熱損はんを行って、冷却後亜硝酸イオ
ン濃度を測定した結果２．５ｐｐｍであった。このイン
クをろ過、脱気した後、インク袋に密閉して実施例１と
同様の評価を行ったところ、窒素の発生量は３．５ｐｐ
ｍであった。

また、印字安定性は、ドツト抜けを起こすことなく安定
であった。しかし、室温１力月の放置後の目詰まり評価
では、完全に目詰まりは起こしていないものの、再吐出
が不安定で、インク粒子の飛行も曲がるため良好な印字
が得られなかった。

実施例３ 実施例１あるいは実施例２と同様な処理力法で実施例３
−１から３−５のインクを亜硝酸イオンが０．２２−１
Ｏｐｐになるように調整した６比較例として、３−６か
ら３−８のインクを亜硝酸イオンの調整無しに用いた。

また、比較例３−９と３−１０は、亜硝酸イオンをスル
ファミン酸で中和処理したインクである。比較例３−１
１と３−１２は１分子中にアゾ結合基を持たない先に示
した染ＩＥＩ　Ｎｏ、　２６と２７を組成分としたイン
クである。

尚、下表において組成の中の数字は重量部を表わす、濃
度は、亜硝酸イオン濃度を示す。

３−１から３−１２に示すインクについて、実施例１と
同様にろ過、脱気した後、インク袋に密閉して７０℃の
環境に１５日間装いた。その後、これらのインクを実施
例１と同様に、インクジェットプリンターで印字したと
きの吐出安定性（Ａ）、及び室温に１力月インクをキャ
ップ無しで印字ヘッドに充填して置いた時の目詰まり性
（Ｂ）の結果を表１に示す。

表−１ 態は、１２０ｃｃのインクを連続して印字した時、５回
以上ドツト抜けを起こす状態をさし、飛行曲がりは、目
でみて印字に空白ができたり、印字が乱れた状態をさす
。

〔発明の効果〕

本発明の記録用インクは１分子中に少なくとも一個以上
のアゾ結合基を持つ染料を含み、かつインク中の亜硝酸
イオン濃度を０．２ｐｐｍからｌＯｐｐｍに調整するこ
とによりインクが高温下の環境に置かれても、インク自
身から窒素ガスを発生することがないため、高温下の輸
送や保存でも耐久性があり、インクの寿命を大きく延ば
すことを可能にしたばかりか、インクジェットプリンタ
ーにおける印字安定性を大きくし、印字品質を低下させ
目詰まりの兆候でもあるインク粒子の飛行曲がり現象を
防ぐことができその効果は大きい。

尚、表−１において、頻繁にドツト抜けする状

【図面の簡単な説明】

第１図は、インクジェットプリンターのインク経路の原
理図である。第２図は、インクと水の７０°Ｃにおける
溶存窒素濃度の時間的変化を示すグラフ。 １１・・・インク １４・・・ヘッド １５・・・フィルター 以上 出廓人　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）第１図 吟　関　（ｈ） 第２図 ４４：　７０°Ｃ

Claims (1)

【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、分子中に少なく
   とも一個以上のアゾ結合基を持つ染料を含み、かつ記録
   用インク中の亜硝酸イオン濃度が０．２ｐｐｍから１０
   ｐｐｍ以下であることを特徴とするインクジェット記録
   用インク。