JPH03255178A - 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。中でも近年はオフィス
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、該エネルギーにより液滴を発生
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、印字物を擦ってち汚れ
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、文字が擦れて占れた
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
５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６２−１６’１ｌ１７５号公報には、水不溶
性顔料の分散安定剤として、炭素数４〜６のジオールを
用いた顔料インクが提案されている。

しかしながら、顔料は染料と比較すると、インク中で分
散安定性が未だ不十分である為、インクの長期保存安定
性に問題がある。更に熱エネルギーを使用するインクジ
ェット方式においては、発泡の応答性が悪く、吐出が不
安定になりやすく、画質が著しく劣化するという問題が
ある。

以上述べた様に、上記の他にち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、加えて発泡という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、便箋等の非塗工紙、所謂普通紙に
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
においても安全性の高いインクジェット用インクを提供
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、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、該エネルギーにまり液
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、少なくとも０．
１〜１０重量％の水溶性染料、７０〜９５重量％の水及
び５〜１６重量％の炭素数５の直鎖アルキレングリコー
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し、更にイン
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
くい信頼性の優れたインク組成について鋭意検討した結
果、７０〜９５重量％の水と共に、５〜１６重量％の炭
素数５の直鎖アルキレングリ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ものであり、更に目
詰り防止性が特に良好であることを見出し、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、従来、インクの目詰
り防止剤としては、エチレンオキサイドの付加重合物や
グリセリン等が用いられており、特にグリセリンは比較
的少量の添加で目詰りを防止すること力咄来、更に普通
紙上でのインクの滲みら起こしにくいことから、特に好
ましい目詰り防止剤であった。しかしながら、このグリ
セリンは紙中に存在するサイズ剤に対する濡れ性が悪く
、紙の種類によっては紙面上でのインクの乾燥性や浸透
性が著しく劣るといった欠点があった。

一方、エチレンオキサイドの付加重合物は、目詰り防止
効果は認められるＬのの、インクの滲みの問題はグリセ
リンよりかなり劣り、浸透性についてもグリセリンより
はやや良いものの、充分なレベルには達していなかった
。

これに対して、本発明で使用する炭素数５の直鎖アルキ
レングリコールは、グリセリンと同様の目詰り防止効果
を有し、しかもインクの滲みと浸透性のバランスが非常
に良好である。この理由としては、該化合物は蒸気圧が
低く且つ水酸基を２個有する為５色素の溶解又は分散性
に優れ、その結果、良好な目詰り防止効果が得られるも
のと思われる。更に直鎖のグリコールの為、分子内に親
水性部分と疎水性部分とが都合良く分布している。その
為、サイズ剤に対する濡れ性が良く、その結果、紙面上
でのインクの浸透性が格段に向上したものと考えられる
。

一方、発泡に対する応答性は、上記アルキレングリクー
ルのインク中の含有量が５〜１６重量％で、且つ水も７
０〜９５重量％含有された時に特異的に良好になる。こ
れは上記割合で混合されたインクの物性やノズル内部の
各部材に対する濡れ性が然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記録方法に特に最適
である為と考えられる。

（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５の直鎖アルキレングリコールであり、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　：　　）１０−Ｃ）１．−ＣＩｌ□−ＣＨ
，−ＣＨＩ２−ＣＩ（、−ＯＨ化合物例２　：　　Ｎｏ
−ＣＨＩ−Ｃ）１．−ＣＨ，−ＣＨ−Ｃ）ｌ。

８ 化合物例３　：　ＨＯ−ＣＨｚ−Ｃ１ｈ−ＣＨ−ＣＨｉ
−ＣＨｓ【 Ｈ 化合物例４　：　　ＨＯ−ＣＨ２−ＣＨ−ＣＨ，−ＣＨ
Ｉ−ＣＨＩＨ ０）１　　　　０Ｈ ０）１０８ 尚、炭素数が５であっても、分岐を有するアルキレング
リコールを使用した場合は、インクの耐目詰り性、浸透
性及び滲みのバランスが、上記の直鎖アルキレングリコ
ールを使用した場合と比較して劣り、熱エネルギーに対
する発泡応答性も劣るので好ましくない。

以上の如き炭素数５の直鎖アルキレングリコールは単独
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５〜１６重量％程度、好適
には６〜１５重量を占める割合である。

前記炭素数５の直鎖アルキレングリクールの添加量が５
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、１６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。

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０．２〜１０％、好ましくは０．
５〜８％、より好ましくは１〜５％を占める割合である
。

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、７０〜９５重量％、好ましくは７５〜９５
重量％、より好ましくは７８〜９５重量％を占める割合
である。水の量が７０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が
著しく劣化する。

本発明のインクを構成する必須成分は以上の通りである
が、更に１価アルコールを併用することにより、インク
の不規則な滲みを抑制しつつ、浸透性及び熱エネルギー
に対する応答性を更に向上させることが出来る。使用出
来る１価アルコールとしては、具体的には、脂肪族１価
アルコール、好ましくは炭素数２〜５の脂肪族１価アル
コール等が挙げられる。

上記１価アルコールのインクへの添加量は、その種類に
よって異なるが、インクの０．１〜１０重量％、より好
ましくは０．５〜５重量％である。１価アルコールの添
加量が０．１重量％未満の場合は、熱エネルギーに対す
る応答性、インクの浸透性における効果が少なく、一方
、１０重置％を超える場合は、紙によっては不規則な滲
みが発生し、画質が著しく劣化する。

又、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１例え
ば、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；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本発明における必須成
分以外のアルキレン基が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−チル
、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１〜２０重量％、好ましくは２〜１５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
としても使用出来るが、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５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ｐＨ調
整剤；防カビ剤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３０〜６８　ｄｙｎｅ／　ｃａ
＋、粘度が１ＯｃＰ以下、好ましくは５ｃＰ以下、より
好ましくは３ｃＰ以下に調整されることが望ましい。

以上、本発明のインクの構成及び物性について説明した
が、最も好ましい使用形態は、特開昭５４−５９９３６
号公報に記載の熱エネルギ一方式に準じた方式にて使用
するものであり、この際の周波数としては、０．２〜２
０ＫＨｚ、好ましくは１〜１０ＫＨ２、より好ましくは
３〜９ＫＨｚの範囲で使用することにより、本発明のイ
ンクの有利性が更に明確になる。

（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。

丈鳳拠土二１ 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ｌｐｉにてｐＨを７．５に
調節し５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、住友電工側
製）にて加圧濾過し、本発明のインクＡ−Ｆを得た。

次に、得られたインクＡ−Ｆを用いて、インクジェット
記録装置として、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）を使用し、市販のコピー用紙
及びボンド紙に記録を行い、得られた記録物の定着性、
滲みの発生率、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
復性及び周波数応答性の評価を行った。その結果を第３
表に示す。尚、評価は通常２５℃及び６０％ＲＨの条件
にて行った。

（以下余白） き【」−ｊ麦 りｌ≦Ｌ１麦 下記第２表の成分を夫々用いて、実施例１〜６と同様の
方法で、比較例１〜８のインクＧ−Ｎ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− ＊・分散染料ダイアニックスブラックＢＧＦＳの原体２
０％を下記式で表される分散剤を染料に対して５０％及
びイオン交換水を加え、全量を２００ｃｃとし、次いで
２００ｃｃのガラスピーズ（直径１ｍｍ）を加え、サン
ドグラインダーで３０時間分散処理して得た液。

ｈ （以下余白） ＄１　定着性評価 市販のコピー用紙及びボンド紙に印字して１０秒後及び
３０秒後に印字部を濾紙（商品名二Ｎｏ、５Ｃ１東洋濾
紙■製）にて擦り、以下の様に評価した。

０・・・ｉｏ秒でカスト　無し ○・・・１０秒でカスト　小 △・・・３０秒でカスト　小 Ｘ・・・３０秒でカスト　大 ＄２　滲み発生率 滲みの発生率については、市販のコピー用紙及びボンド
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。

○・・・１０％以下 △・・・１１〜３０％ ×・・・３１％以上 ＄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。

Ｏ・・・−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
ト時の目詰り回復性をいい、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 ＄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眼で観察
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 Ｘ・・・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発生しない信頼性の高い記
録を行うことが出来る。

Claims (2)

【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、少なくとも０．１〜１０重
   量％の水溶性染料、７０〜９５重量％の水及び５〜１６
   重量％の炭素数５の直鎖アルキレングリコールを含有す
   ることを特徴とするインクジェット用インク。
2. （２）更に０．１〜１０重量％の１価アルコールを併有
   する請求項１に記載のインクジェット用インク。