JPH03255174A - インクジェット用インク - 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、インクジェット用のインクに関し、更に詳し
くはインクジェット用に特別に調整された塗工紙は勿論
、それ以外の一般にオフィスや家庭で使用されているコ
ピー用紙、レポート用紙、ノート、便箋、ボンド紙、連
続伝票用紙等の非塗工紙、所謂普通紙に対しても定着性
が極めて良く高精細且つ高画質記録が可能な熱エネルギ
ーを利用する方式に好適なインクジェット用インクに関
する。

（従来の技術） 従来からインクジェット用インクについては、実に様々
な組成のものが報告されている。中で６近年はオフィス
で一般に使用されているコピー用紙、レポート用紙、ノ
ート、便箋等の普通紙に対しても良好な記録を行うこと
が出来る様に、インクの組成及び物性等の多様な面から
詳細な研究開発が為されている。

又、インクジェット記録方法においても様々の方式が提
案されており、帯電した液滴を連続的に発生させ、該液
滴の一部を記録に使用する方式、圧電素子を有する記録
ヘッドに信号を与え、該信号に応じてインクの液滴を発
生させて記録を行う方式、或は記録ヘッドの室内のイン
クに記録信号に対応した熱エネルギーを与え、該エネル
ギーもより液滴を発生させ記録を行う方式等がある。

とりわけ、特開昭５４−５９９３６号公報に記載されて
いる様な熱エネルギーによるインクの発泡現象によって
インクを吐出させるタイプは、ノズルの高集積化、高密
度化が容易であり、最近特に注目を集めている方式であ
る。しかしながら、発泡という他方式にない現象を利用
している為、使用するインクに対して一層厳密な条件が
要求されている。

この方式に使用するインクの好ましい条件を下記に列挙
してみると、 （１）熱エネルギーに対する発泡の応答性が良好であり
、微細な吐出口から液滴が常時安定して吐出され、目詰
りを生じないこと、 （２）記録休止中キャップをしない状態で放置されても
、記録再開時直後から安定した吐出が得られること、即
ち、吐出口付近のインクが乾燥しにくく、目詰りを生じ
ないこと、 （３）特に普通紙に対して、不定形又は不規則な滲みの
ない高品位な画像が得られること、（４）普通紙に対し
て定着性（印字乾燥性）が速く、印字物を擦っても汚れ
ないこと、 （５）保存安定性が良好で、長期間にわたりインク性能
が保持されること、及び （６）毒性や引火性等の点で安全性に優れること等が挙
げられる。

これらの要求に対して、従来のインクの処方としては、
吐出方式については特に熱エネルギ一方式に限定される
わけではないが、例えば、一般にインク中には乾燥防止
、目詰り防止等の目的でグリコール等の高沸点有機溶剤
を含有しており、この様なインクを用いてサイズ度の高
い普通紙に記録を行った場合には、紙内部へインクが浸
透しにくく、且つ記録部の乾燥性が悪い為、記録物を手
で触れるとインクが手についたり、文字が擦れて汚れた
りする等の定着性の問題があった。

これに対して、紙内部へのインクの浸透性を高める為に
、特開昭５５−２９５４６号公報にはインク中に多量の
界面活性剤を添加する方法が提案されている。しかし、
この場合には紙の種類によっては滲みが非常に多く発生
したり、インクをインクジェット用ヘッドに充填した場
合に、ヘッドの構造条件によってはインクがオリフィス
面より後退して吐出が行われなかったり、逆にオリフィ
ス面全体が濡れてインクが吐出しない等のトラブルが見
られた。

更に、特開昭５６−５７８６２号公報には、インクのｐ
Ｈを強アルカリ性にする方法が提案されているが、この
場合はインクに手を触れた場合に危険であり、又、ある
種のサイズ剤を用いた紙、例えば、中性紙等に対しては
滲み、乾燥性の点で共に良好でない場合がある等の欠点
がある。

又、特開昭５５−１４５７７４号公報には、インクの凝
固点降下による凍結防止の為、脂肪族１価アルコールを
含有するインクについて記載されているが、紙上への滲
みの関係から、その含有量は５〜２０重量％に限定され
ている。

本発明者等の検討によれば、浸透剤としてアルコールを
使用すること自体は、滲みを抑制し且つ定着を促進させ
るという点では極めて有効な手段である。ところが、添
加量が５重量％を越えると一般に不規則な滲みが発生し
易く、本発明で意図している様な印字品位の目標に対し
ては十分使用出来るレベルとは言えなくなる。この傾向
は炭素数３以下程度の低級アルコールを使用した場合は
かなり軽減されるが、この場合はアルコールの蒸気圧が
高い為、ヘッドのオリフィス等からアルコールが蒸発し
、インク組成が変化し易くなる。

この現象はインクを大気連通孔を有する使い捨てタイプ
のインクジェットヘッドに使用した場合に特に顕著であ
り大きな問題である。更にアルコール量が５重量％を越
える水系媒体のインクの場合には、染料の溶解又は分散
が不安定となり、インクの保存性及び耐目詰り性が劣化
する。

以上述べた様に、上記の他にも今まで種々の改良が試み
られているものの、例え熱エネルギ一方式にて使用する
という限定が無くても、前記の滲みと乾燥性、更には耐
目詰り性、保存性等の問題を全て十分に解決するという
インクは、今迄のところ知られていないというのが現状
であり、加えて発泡といつ熱エネルギ一方式に特有の現
象に良好に応答する性能を更に有する様なインク設計は
重要であるが、極めて困難な課題であるということが出
来る。

（発明が解決しようとしている問題点）そこで本発明の
目的は、熱エネルギーに対する発泡の応答性が良好であ
り、オフィス等で一般に使用されているコピー用紙、レ
ポート用紙、ノート、便箋等の普通紙に記録した場合の
インクの滲み及び記録物の遅乾性の問題を解決したイン
クジェット用インクを提供することにある。

又、本発明の別の目的は、オフィスや家庭における使用
においても安全性が高く、長期間放置してち蒸発等によ
る組成変化を起こしにくいインクシェツト用インクを提
供することにある。

更に本発明の他の目的は、インクジェット用ヘッドのノ
ズルにおける目詰りを起こしにくく、保存性等の信頼性
にも優れたインクジェット用インクを提供することにあ
る。

（問題点を解決する為の手段） 上記目的は以下の本発明によって達成される。

即ち、本発明は、記録ヘッドの室内のインクに記録信号
に対応した熱エネルギーを与え、該エネルギーにより液
滴を被記録材に飛翔させて記録を行う記録方式に用いら
れるインクジェット用インクにおいて、上記インクが少
なくとも色素、５０〜９５重量％の水及び０．００１〜
３重量％の炭素数６の脂肪族１価アルコールを含有する
ことを特徴とするインクジェット用インクである。

（作　　用） 本発明者等は、熱エネルギーによる発泡現象によってイ
ンクを吐出させる記録方式に好適であり且つ紙上におけ
るインクの滲みと乾燥性及び浸透性を改善する為に、様
々なインク組成について鋭意検討した結果、５０〜９５
重量％の水と共に、０．００１〜３重量％の炭素数６の
脂肪族１価アルコールを含むインクが、滲みと浸透性の
点でバランスのとれたちのであり、更に目詰り防止性に
おいても悪影響がなく、信頼性の高い物質あることを見
出し、本発明に至ったものである。

即ち、本発明者等の研究によれば、紙上でのインクの滲
み及び浸透性に関しては、通常のインクに使用されてい
る界面活性剤を用いると、紙の種類によって良好な場合
とそうでない場合が混在し、安定した記録が得られにく
い、これに対して、本発明で使用する炭素数６の脂肪族
１価アルコールを用いると、紙の種類による良否の差が
少ない安定した記録が得られるという極めて良好な結果
を得ることが出来る。

この理由としては、インクの滲みと浸透性は主としてイ
ンク液滴と紙との界面での濡れの現象によって大きく支
配されているが、界面活性剤を用いた場合には、紙に付
着したインク液滴の表面と内部で濡れに対する性質が異
なってしまう為良好な結果が得られないのに対し、本発
明のインクの場合、その様なことが生じにくいこと、更
には。

本発明のインクは、紙の表面又は内部に添加されるサイ
ズ剤とインクとの親和性が、普通紙対応のインクジェッ
ト用インクとして、絶妙なバランス関係にある為と思わ
れる。

一方、発泡に対する応答性が良好である理由は、本発明
のインクの必須７夜媒体である水及び上記アルコールと
その含有量が、記録に最適な沸騰現象の制御に対して特
異的に優れた混合比であること、更にノズル内部の各部
材に対する濡れ性が物性及び親和性において最適である
為、泡の消滅及び発生のサイクルに際し、極めてスムー
スに作動し、この結果、周波数に対する応答性が格段に
向上したものと推定される。

（好ましい実施態様） 次に好ましい実施態様を挙げて本発明を更に詳しく説明
する。

本発明で使用し主として本発明を特徴づける化合物は、
炭素数６の脂肪族１価アルコールであり、いずれも従来
公知の方法で得られるものである。上記化合物の好まし
い具体例は以下の通りであるが、本発明はこれらの具体
例に限定されるものではない。

化合物例１　：　　ＣＨ，−Ｃ）１．−ＣＨ，−Ｃ！（
、−Ｃ）１．−ＣＨ，−ＯＨυＨ 化合物例３： ＣＨ，−Ｃ）１２−ＣＨ，−ＣＨ−ＣＨ，−ＣＨ。

］ Ｈ ＣＨ。

化合物例５： ＣＨ。

奢 ＣＨ，−Ｃ）１．−ＣＨ，−Ｃ−ＣＨ。

Ｈ 聞 化合物例７： ＣＨ。

ＣＨ，−ＣＨ−ＣＨ，−ＣＨ−ＣＨ。

廖 Ｈ ＣＨ３ 化合物例９　：　　ＣＨｓ−Ｃ１ｉ−ＣＨ−ＣＨｔ−Ｃ
Ｈｚ−ＯＨＣＨ。

化合物例１０　　Ｃ）１．−ＣＨ，−ＣＨ−ＣＨ−ＣＨ
。

Ｈ ＣＨ。

以上の如き炭素数６の脂肪族１価アルコールは単独でも
混合物としても使用出来、これらのインクへ中への添加
量は、使用する色素や併用する他の液媒体成分等によっ
ても異るが、インク中で０．００１〜３重量％程度、好
適には０．０１〜２．５重量％、より好適には０．１〜
２重量％を占める割合である。

前記炭素数６の脂肪族１価アルコールの添加量がｏ、ｏ
ｏｉ重量％未満の場合には、発泡応答性及びインクの浸
透性に対する効果が無く、一方、３重量％を越える場合
は、インクの表面張力が低下する為、紙によっては滲み
易くなり印字品位が低下する。

又、本発明のインクの必須成分である水のインク中に占
める割合は、５０〜９５重量％、好ましくは５５〜９５
重量％、より好ましくは６０〜９５重量％を占める割合
である。水の量が５０重量％未満である場合は、有機溶
剤の割合が多く、紙がカールしたり、普通紙等への印字
品位が著しく低下する。一方、水の量が９５重量％を越
えると、ノズルオリフィスからのインクの吐出安定性、
プリント−時停止後の耐目詰り性が著しく劣化する。

本発明のインクを構成する色素としては、直接染料、酸
性染料、食用染料、塩基性染料、反応染料、分散染料、
建染染料、可溶性建築染料、反応分散染料、油性染料、
各種顔料が挙げられるが、中でも水溶性の染料はインク
の性能上特に好ましいものである。

これら色素の含有量は液媒体成分の種類、インクに要求
される特性等に依存して決定されるが、−船釣にはイン
ク全量中で重量％で約０．２〜２０％、好ましくは０．
５〜１０％、より好ましくは１〜５％を占める割合であ
る。

以上が本発明のインクを構成する必須成分であるが、そ
の他必要に応じて従来公知のインクに使用されている一
般的な有機溶剤も更に併用することが出来る。但し、ホ
ルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトア
ミド等のアミド類の様に前記炭素数６の脂肪族１価アル
コールとの相溶性が悪く使用出来ないものも一部あるが
、例えば、アセトン、ジアセトンアルコール等のケトン
又はケトアルコール類；テトラヒドロフラン、ジオキサ
ン等のエーテル類；ジエチレングリコール、トリエチレ
ングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレ
ングリコール、トリプロピレングリコール、ポリエチレ
ングリコール、ポリプロピレングリコール等のオキシエ
チレン又はオキシプロピレン付加重合体；エチレングリ
コール、プロピレングリコール、トリメチレングリコー
ル、ブチレングリコール、　１．２．６−ヘキサントリ
オール、ヘキシレングリコール等のアルキレン基が２〜
６個の炭素原子を含むアルキレングリコール類；チオジ
グリコール；グリセリン；エチレングリコールモノメチ
ル（又はエチル）エーテル、ジエチレングリコールモノ
メチル（又はエチル）エーテル、トリエチレングリコー
ルモノメチル（又はエチル）エーテル等の多価アルコー
ルの低級アルキルエーテル類；トリエチレングリコール
ジメチル（又はエチル）エーテル、テトラエチレングリ
コールジメチル（又はエチル）エーテル等の多価アルコ
ールの低級ジアルキルエーテル類；スルホラン、Ｎ−メ
チル−２−ピロリドン、１．３−ジメチル−２−イミダ
ゾリジノン等が挙げられる。

上記水溶性有機溶剤の含有量は、−船釣にはインクの全
重量に対して１〜４９重量％、好ましくは２〜３０重量
％の範囲である。

上記の如き有機溶剤を併有する場合は、単独でも混合物
としても使用できるが、最も好ましい液媒体組成は、該
媒体が少なくとも１種の水溶性高沸点有機溶剤、例えば
、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グ
リセリン等の多価アルコールを含むものである。

又、その他各種の分散剤、界面活性剤、粘度調整剤、表
面張力調整剤、蛍光増白剤等も本発明の目的の達成を妨
げない範囲において必要に応じて添加することが出来る
。

例えば、ポリビニルアルコール、セルロース類、水溶性
樹脂等の粘度調整剤；カチオン、アニオン或いはノニオ
ン系の各種界面活性剤、ジェタノールアミン、トリエタ
ノールアミン等の表面張力調整剤；緩衝液によるｐ）Ｉ
調整剤：防カビ削等を挙げることが出来る。

更に、本発明のインクは普通紙等に記録した場合のイン
クの滲み及び記録物の乾燥性、浸透性の問題をより良好
に解決すると同時に、インクジェット用ヘッドに対する
マツチングを良好にする面から、インクの物性として２
５℃における表面張力が３０〜６８ｄｙｎｅ／ｃＩＩ＋
、粘度が１５ｃＰ以下、好ましくは１０ｃＰ以下、より
好ましくは５ｃＰ以下に調整されることが望ましい。

（実施例） 次に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説
明する。尚、文中、部及び％とあるのは特に断りのない
限り重量基準である。

丈施皿エニ互 下記第１表に示した成分を混合して５時間撹拌後、水酸
化ナトリウムの０．１％水溶液にてｐ）Ｉを７．５に調
節し、更にポアサイズが０．２２μｍのメンブランフィ
ルタ−（商品名　フロロボアフィルター、住友電工■製
）にて加圧濾過し、本発明のインクＡ〜Ｅを得た。

次に、得られたインクＡ〜Ｅを用いて、インクジェット
記録装置として１発熱素子をインクの吐出エネルギー源
として利用したインクジェットプリンターＢＪ−１３０
（商品名：キヤノン■製）の改造機（ヘッド近傍のイン
クサブタンク「容量約２　ｃ　ｇ　Ｊをヘッドとインク
の流通管以外は完全に密封し、上部に直径０．５ｍｍの
大気連通孔を設けたもの）を使用し、市販のコピー用紙
に記録を行い、得られた記録物の定着性及び滲みの発生
率を評価した。

又、同時にプリント−時停止後の再プリント時の目詰り
性、プリント長期停止後の際プリント時の目詰り回復性
、周波数応答性及びインクの保存安定性についても評価
を行った。

尚、定着性及び滲みの項目については、長期停止後の状
態において回復操作を行い再度評価を行った。この結果
を第３表に示す。尚、評価は通常２５℃及び６０％ＲＨ
の条件にて行った。

角【」−ｊ麦 負ｉ≦Ｌｊ量 下記第２表の成分を夫々用いて、実施例１〜５と同様の
方法で、比較例１〜７のインクＦ〜Ｌを得て、実施例と
同様に各種評価を行った。その結果を第３表に示す。

第３ ＄１　定着性評価 市販のコピー用紙に印字して１０秒後及び３０秒後に印
字部を濾紙（商品名：　Ｎｏ、　５ＣＣ東洋紙■製）に
て擦り、以下の様に評価した。

０・・・１０秒でカスー　無し ○・・・１０秒でカスー　小 △・・・３０秒でカスー　小 ×・・・３０秒でカスー　大 ＊２　滲み発生率 滲みの発生率については、市販のコピー用紙にプリンタ
ーで３００ドツトを不連続になる様に印字した後、１時
間以上放置し、その後顕微鏡で滲みを発生したドツトの
数を数え、全ドツト数に対する割合を％で表示し下記の
様に評価した。

Ｏ・・・１０％以下 △・・・１１〜３０％ ×・・・３１％以上 傘３−時目詰り性 一時目詰り性とは、プリント−時停止後の再プリント時
の目詰り性をいい、プリンターに所定のインクを充填し
て１０分間連続して英数文字を印字した後、プリントを
停止し、キャップ等をしない状態で１０分間放置した後
、再び英数文字を印字した場合の文字のカスー、欠は等
の不良箇所の有無により評価した。

○・・・−文字目から不良箇所無し △・・・−文字目の一部がカスー又は欠けるＸ・・・−
文字目が全く印字出来ない ＊４　長期目詰り回復性 長期目詰り回復性とは、プリント長期停止後の再プリン
ト時の目詰り回１夏性をいい、プリンターに所定のイン
クを充填して１０分間連続して英数文字を印字した後、
プリントを停止し、キャップ等をしない状態で７日間放
置した後、ノズルの目詰り回復操作を行い、何回の操作
回数で文字のカスー、欠は等の不良箇所の無い正常な印
字が可能か判定した。

○・・・１〜５回の回復操作で正常な印字が可能 △・・・６〜１０回の回復操作で正常な印字が可能 ×・・・１１回以上の回復操作で正常な印字が可能 傘５　周波数応答性 得られた印字物の印字状態、即ちカスーや白抜は状態及
びスプラッシュやヨレ等の着弾点不良状態を肉ｇｆｆで
観察し、評価した。

０・・・周波数に対するインクの追従状態は良好であり
、ベタ印字キャラクタ印字共 にカスーや白抜け、着弾点不良がみら れない。

○・・・周波数に対するインクの追従状態はほぼ良好で
あり、キャラクタ印字ではカ スーや白抜け、着弾点不良がみられな いが、ベタ印字において僅かにカスー がみられる。

△・・・キャラクタ印字ではカスーや白抜けはみられな
いが一部着弾点不良がみられ る。又、ベタ印字ではカスー、白抜け がベタ印字全体の１／３程度みられ る。

×・・・ベタ印字においてカスー、白抜けが多く、又キ
ャラクタ印字においてもカス ーや着弾点不良がたくさんみられる。

傘６　保存安定性 各インクを耐熱性のガラス瓶に１００ ＣＣづつ入れ、密栓して６０℃の高温 槽に３ケ月間保存後、前記記録装置に 搭載して連続伝票用紙１００枚に印字 し、下記基準にて評価した。

○・・・異常なし ×・・・不吐出、印字の乱れ又は変褪色が発生 （効　　果） 以上説明した様に本発明のインクによれば、熱エネルギ
ーに対する発泡の応答性が良好であり、一般にオフィス
等で使用されているコピー用紙、レポート用紙、ノート
、便箋等の普通紙に対しても滲みがなく品位の優れ、且
つ浸透性の良好な記録が可能となる。

又、本発明によれば、オフィスや家庭における使用にお
いても安全性の高く、長期間放置しても蒸発等による組
成変化を起こしにくいインクを得ることが出来る。

更に、本発明のインクによれば、インクジェット用ヘッ
ドのノズルにおける目詰りが起こりにくく、保存性等の
点においても信頼性の高い記録を行うことが出来る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録ヘッドの室内のインクに記録信号に対応した
   熱エネルギーを与え、該エネルギーにより液滴を被記録
   材に飛翔させて記録を行う記録方式に用いられるインク
   ジェット用インクにおいて、上記インクが少なくとも色
   素、５０〜９５重量％の水及び０．００１〜３重量％の
   炭素数６の脂肪族１価アルコールを含有することを特徴
   とするインクジェット用インク。