JPH06264015A

JPH06264015A - 画像形成用インク

Info

Publication number: JPH06264015A
Application number: JP5256893A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Ota; 等太田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1993-03-12
Filing date: 1993-03-12
Publication date: 1994-09-20

Abstract

(57)【要約】【構成】本発明の画像形成用インクは、水、色材、融
点が４０℃以上でカルボン酸基およびスルホン酸基から
選ばれる官能基を少なくとも一つ有し、かつその官能基
がアルカリ金属塩あるいはアンモニウム塩を形成できる
固化物形成剤、アルカリ金属類、アミン類およびアンモ
ニウム類から選ばれる化合物のうち少なくとも一つを有
し、かつインクをアルカリ性に保つｐＨ緩衝剤を含む。【効果】固化物形成剤の酸化固化物がノズル表面に成
長し、このことによりノズル内インクの水分蒸発による
インクの増粘・色材の凝集・析出を防止して吐出不良を
なくし、画像形成装置コストを低減することが可能。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主にインクジェット方
式を用いた画像形成方法に使用される画像形成用インク
に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット方式を用いた画像形成方
法に使用されるインクについて、従来はインクジェット
用ヘッドのノズル先端でのインク中の水分蒸発によるイ
ンク成分の析出・凝集によるノズル詰まりを抑えるた
め、グリコール類のような高沸点有機溶剤を添加してい
た。

【０００３】また、特開平２−１４２６１号公報、特開
平２−１４２６２号公報、特開平２−１８４７２号公
報、特開平４−１８４６３号公報、特開平４−１８４６
４号公報、特開平４−１８４６５号公報、特開平４−１
８４６６号公報、特開平４−２１１４６８号公報、特開
平４−２１１４７４号公報、特開平４−２１１４７５号
公報、特開平４−２１１４７６号公報明細書には、吸湿
性の高い固形成分である保湿剤を用いる方法が提案され
ている。

【０００４】さらに、特開平３−２３４７７３号公報、
特開平３−２３４７７４号公報、特開平３−２５５１７
９号公報、特開平３−２５５１８０号公報、特開平４−
２０２５７０号公報、特開平４−２１１４６５号公報、
特開平４−２１１４６６号公報、特開平４−２１１４６
９号公報明細書には、色材、特に水溶性染料の乾燥によ
る結晶化を阻止する特徴を持つ、固形成分である凝集抑
制剤を用いる方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の高沸点
有機溶剤を用いた場合、ノズル内のインクが水分蒸発に
より粘度上昇して、画像形成時にインクの吐出方向が曲
がったり吐出不能となったりするという、吐出不良を引
き起こす問題点があった。

【０００６】また、前記の保湿剤や凝集抑制剤を用いた
場合、ノズル内のインクが完全に乾燥固化した時は、イ
ンクタンク内のインクをノズルから強制的に吸引する必
要があり、そのための吸引装置が別途必要となるため画
像形成装置コストが高くなるという問題点、さらに吸引
装置を用いてインクを吸引してもノズル詰まりが復帰し
ないという問題点があった。

【０００７】従って、本発明は上述した従来技術の問題
点を解決するものであり、ノズル内インクの水分蒸発に
よるインクの増粘および色材の析出・凝集を防止して吐
出不良をなくし、さらに画像形成装置コストを低減する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成用イン
クは、水および色材を含むインクにおいて、融点が４０℃以上でカルボン酸基およびスルホン酸基
から選ばれる官能基を少なくとも一つ有し、かつその官
能基がアルカリ金属塩あるいはアンモニウム塩を形成で
きる固化物形成剤、アルカリ金属類、アミン類およびアンモニウム類から
選ばれる化合物のうち少なくとも一つを有し、かつイン
クをアルカリ性に保つｐＨ緩衝剤、を含むことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明による画像形成用インクは、少なくとも
水、色材、固化物形成剤およびインクをアルカリ性に保
つｐＨ緩衝剤を含んでいる。

【００１０】本発明の画像形成用インクに使用される固
化物形成剤は、融点が４０℃以上でカルボン酸基および
スルホン酸基から選ばれる官能基を少なくとも一つ有し
ている。これは、インク中ではｐＨ緩衝剤の作用で、ア
ルカリ金属塩あるいはアンモニウム塩を形成できるとい
う特徴を持っている。これを水、色材、ｐＨ緩衝剤とと
もにインクジェット用ヘッドに搭載すると、長期保存中
にヘッドノズル表面から固化物形成剤と色材などによる
固化物が成長してノズル表面を覆うこと、さらにこの固
化物を拭き取ってそのまま画像形成に用いたところ、イ
ンクの吐出が不良であるノズルがなく、鮮明な画像が得
られることを本発明者は見出した。この現象が生じる原
因の詳細は未だ明らかではないが、以下のようになるも
のと考察している。

【００１１】画像形成用インクに添加されている固化物
形成剤は、官能基としてカルボン酸基およびスルホン酸
基のうち少なくとも一つを有している。インク中では、
これがｐＨ緩衝剤の存在下で解離・イオン化して溶解し
ている。このインクを搭載したヘッドのノズル表面で
は、空気中の二酸化炭素がインクに溶けこんできて水素
イオンを遊離し、ノズル表面付近のインクを酸性にす
る。すると、固化物形成剤のイオン化したカルボン酸基
あるいはスルホン酸基に、水素イオンが結合する。その
結果、固化物形成剤が水に不溶な固化物となってノズル
表面に析出する。ここで、インク中にはアルカリ金属
類、アミン類あるいはアンモニウム類から成るｐＨ緩衝
剤が溶解しているため、ノズル表面に析出した固化物の
インクに接している部分は再溶解する。従って、固化物
形成剤の酸化による固化析出・インク中への溶解を繰り
返すことにより、ノズル表面に固化物形成剤の酸化固化
物が成長して、ノズル全面を覆うものと思われる。ま
た、固化物形成剤の酸化固化物は、ｐＨ緩衝剤を含むイ
ンクに溶ける性質を持っているため、もろい状態の固化
物になっている。そのため、ゴムベラなどで拭くだけで
容易に剥離するものと思われる。また、固化物形成剤の
酸化固化物は、インク中の水に溶解・膨潤しないためノ
ズル内インク中の水分蒸発を防止し、その結果ノズル内
インクの増粘、色材などの析出・凝集を防止する。従っ
て、長期間画像形成を行わなくとも、ノズル表面の固化
物を拭き取るだけで画像形成できるものと思われる。

【００１２】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。

【００１３】

【実施例】本発明の画像形成用インクは、少なくとも
水、色材、固化物形成剤およびｐＨ緩衝剤から成る、主
にインクジェット方式を用いたプリンタに使用される水
性インクである。

【００１４】色材としては、カラーインデックス（Ｃｏ
ｌｏｒＩｎｄｅｘ）に記載されている水溶性の直接染
料、酸性染料、反応染料、顔料を用いることができる。
水溶性染料として詳しくは、ブラックとしてＣ．Ｉ．ダ
イレクトブラック１９、２２、２８、１５４、１６８、
Ｃ．Ｉ．アッシドブラック５２、１７２、２０８、Ｃ．
Ｉ．リアクティブブラック５、１４、Ｃ．Ｉ．フードブ
ラック２、イエローとしてＣ．Ｉ．ダイレクトイエロー
１２、２６、８６、８７、１３０、１４２、Ｃ．Ｉ．ア
ッシドイエロー２３、２５、Ｃ．Ｉ．リアクティブイエ
ロー１、２、３、４、６、１２、１３、１４、１５、１
７、２２、２３、３７、４２、マゼンタとしてＣ．Ｉ．
ダイレクトレッド９、１３、１７、２３、Ｃ．Ｉ．アッ
シドレッド５２、２５４、２８９、Ｃ．Ｉ．リアクティ
ブレッド１、２、３、４、５、７、１１、１２、１３、
１５、１６、２０、２１、２２、２３、２４、２９、３
１、３２、３３、３４、３５、３６、４２、４３、４
６、５８、シアンとしてＣ．Ｉ．ダイレクトブルー７
８、８６、１９９、Ｃ．Ｉ．アッシドブルー９、２５
４、Ｃ．Ｉ．リアクティブブルー２、４、５、７、１
３、１４、１５、１７、１９、２１、２５、２６、２
７、２９、３９、４０、４１、４６などが用いられる。
顔料として詳しくは、ブラックとしてカーボンブラッ
ク、イエローとしてベンジジンイエロー、黄鉛、ハンザ
イエロー、マゼンタとしてブリリアントカーミン６Ｂ、
レーキレッドＣ、ウオッチャングレッド、リソールレッ
ド、ローダミンレーキ、ブリリアントスカーレットＧ、
ピラゾロンレッド、キナクリドンレッド、シアンとして
フタロシアニンブルー、ナフタロシアニン、インダスレ
ンブルーなどが用いられる。

【００１５】固化物形成剤は、融点が４０℃以上でスル
ホン酸基およびカルボン酸基から選ばれる官能基を少な
くとも一つ有し、その官能基がアルカリ金属塩あるいは
アンモニウム塩を形成できる化合物である。具体的に
は、安息香酸およびアニス酸、アセトアミド安息香酸、
アミノ安息香酸、ジアミノ安息香酸、アミノニトロ安息
香酸、イソプロピル安息香酸、エチル安息香酸、ニトロ
安息香酸、ジニトロ安息香酸、Ｎ−フェニルアントラニ
ル酸、クロロ安息香酸、ジクロロ安息香酸、ジクロロサ
リチル酸、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸、ジメチル安息
香酸、テレフタル酸、テレフタルアルデヒド酸、ヒドロ
キシ安息香酸、ヒドロキシイソフタル酸、トリメチル安
息香酸、トルイル酸、ニトロサリチル酸、ヒドラゾ二安
息香酸、ビフェニルカルボン酸、ビフェニルジカルボン
酸、フェノールフタリン、ベンジジンジカルボン酸、ベ
ンジル安息香酸、Ｎ−メチルアントラニル酸などの安息
香酸誘導体、ケイ皮酸およびerythro-ケイ皮酸ジブロミ
ド、ニトロケイ皮酸、メチルケイ皮酸などのケイ皮酸誘
導体、ナフトエ酸およびナフタレンジカルボン酸などの
ナフタレンカルボン酸類、イソニコチン酸などのピリジ
ン類、キノリンジカルボン酸などのキノリン類、アミノ
フェノールスルホン酸、アミノベンゼンスルホン酸、ア
ミノトルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸、ベンジ
ジンジスルホン酸などのベンゼンスルホン酸類、ビスナ
フタレンスルホン酸、ナフチルアミンスルホン酸、１−
アミノ−８−ナフトール−３，６−ジスルホン酸などの
ナフタレンスルホン酸類、アントラセンカルボン酸類、
イコサン酸、９，１０−エポキシステアリン酸、エライ
ジン酸、クロロクロトン酸、シクロヘキサンジカルボン
酸、シクロヘキセンジカルボン酸、シネオール酸、ステ
アロル酸、ステアロキシル酸、チグリン酸、トリアコン
テン酸、トリデカン二酸、ヒドロキシオクタデカン酸、
ジヒドロキシオクタデカン酸、パルミチン酸、ブラシジ
ン酸、ベヘノール酸、ベヘン酸、ヘントリアコンタン
酸、ラウリン酸などの脂肪族酸類、トリフェニル酢酸、
馬尿酸、フェニルピルビン酸、ベンゾイルアクリル酸な
どがある。

【００１６】ｐＨ緩衝剤は、インクのｐＨをアルカリ性
に保つアルカリ金属類、アミン類あるいはアンモニウム
類から成っている。詳しくは、水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム、水酸化リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カ
リウム、炭酸リチウム、リン酸ナトリウム、リン酸カリ
ウム、リン酸リチウム、シュウ酸ナトリウム、シュウ酸
カリウム、シュウ酸リチウム、ホウ酸ナトリウム、四ホ
ウ酸ナトリウムなどのアルカリ金属類、アンモニア、メ
チルアミン、エチルアミン、ジエチルアミンなどのアミ
ン類、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラ
エチルアンモニウム、塩化アンモニウムなどのアンモニ
ウム類がある。また、アルカリ金属類、アミン類あるい
はアンモニウム類を含んだ緩衝溶液を、ｐＨ緩衝剤とし
て用いることもできる。

【００１７】以上述べた材料の他に必要に応じて、メタ
ノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノールな
どの低級アルコール類、防錆剤、防腐剤、防かび剤、酸
化防止剤、紫外線吸収剤、水溶性樹脂、界面活性剤など
を添加してもよい。

【００１８】本発明を以下に示す実施例によりさらに詳
細に説明する。

【００１９】（実施例１）＜色材＞Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１６８・・・・５．０ｇ＜固化物形成剤＞１−ナフチルアミン−４−スルホン酸・・・・２０．０
ｇ＜ｐＨ緩衝剤＞水酸化ナトリウム・・・・２．５ｇ四ホウ酸ナトリウム・・・・２．５ｇ＜添加剤＞エタノール・・・・４．０ｇ＜水＞純水・・・・６９．０ｇまず、純水に水酸化ナトリウムと四ホウ酸ナトリウムを
溶解し、そこへ１−ナフチルアミン−４−スルホン酸を
加えて撹拌して溶解させた。得られた溶液にＣ．Ｉ．ダ
イレクトブラック１６８、エタノールを加えて撹拌・混
合し、ポアサイズ０．４５μｍのフィルタを用いて加圧
濾過してインク１を調製した。

【００２０】インク１をインクジェット用プリンタのヘ
ッド（ノズル径：５０μｍ）に搭載して、２０〜２５℃
・湿度６０％の環境下で１ヶ月放置したところ、全ての
ヘッドノズル表面に直径６０〜７０μｍ・ヘッド表面か
らの高さ３〜５μｍの固化物が形成されていることが観
察された。これをシリコンゴムから成るゴムベラで拭き
取り、そのまま画像形成に用いたところ、インクの吐出
曲がり・吐出不能を示すノズルが認められず、鮮明な画
像が得られた。

【００２１】（比較例１）実施例１と同様な材料と方法
を用いてインク２を調製した。但し、固化物形成剤の代
わりに、凝集抑制剤のトリメチロールエタンを２０．０
ｇ用いた。

【００２２】インク２を実施例１と同様なインクジェッ
ト用プリンタのヘッドに搭載して、２０〜２５℃・湿度
６０％の環境下で１ヶ月放置した後で画像形成したとこ
ろ、全てのヘッドノズルがインクを吐出しなかった。吸
引装置を用いてノズル内の異物を取り除く操作をした
後、再度画像形成したところ、大部分のノズルがインク
の吐出曲がり・吐出不能を示し、画像が得られなかっ
た。

【００２３】（実施例２）＜色材＞カーボンブラック・・・・３．０ｇ＜固化物形成剤＞テレフタル酸・・・・１５．０ｇ＜ｐＨ緩衝剤＞３０％アンモニア水溶液・・・・８．０ｇ塩化アンモニウム・・・・５．０ｇ＜界面活性剤＞ノニオン系界面活性剤・・・・１０．０ｇ＜添加剤＞ブタノール・・・・２．０ｇ＜水＞純水・・・・６０．０ｇまず、純水にアンモニア水溶液と塩化アンモニウムを溶
解し、そこへテレフタル酸を加えて撹拌して溶解させ
た。このようにして得られた溶液にノニオン系界面活性
剤を溶解させ、その後にカーボンブラック、ブタノール
を加え、超音波ホモジナイザーを用いて混合した。得ら
れた分散液を、ポアサイズ０．４５μｍのフィルタを用
いて加圧濾過してインク３を調製した。

【００２４】インク３を実施例１で用いたインクジェッ
ト用プリンタのヘッドに搭載して、２０〜２５℃・湿度
６０％の環境下で１ヶ月放置したところ、全てのヘッド
ノズル表面に直径６０〜７０μｍ・ヘッド表面からの高
さ３〜５μｍの固化物が形成されていることが観察され
た。これをシリコンゴムから成るゴムベラで拭き取り、
そのまま画像形成に用いたところ、インクの吐出曲がり
・吐出不能を示すノズルが認められず、鮮明な画像が得
られた。また、インクタンク内に沈澱物が認められなか
った。

【００２５】（実施例３）＜色材＞カーボンブラック・・・・３．０ｇ＜固化物形成剤＞ビスナフタレンスルホン酸・・・・２５．０ｇ＜ｐＨ緩衝剤＞炭酸ナトリウム・・・・２．０ｇ四ホウ酸ナトリウム・・・・３．０ｇ＜水＞純水・・・・６７．０ｇまず、純水に炭酸ナトリウムと四ホウ酸ナトリウムを溶
解し、そこへビスナフタレンスルホン酸を加えて撹拌し
て溶解させた。このようにして得られた溶液にカーボン
ブラックを加え、超音波ホモジナイザーを用いて混合し
た。得られた分散液を、ポアサイズ０．４５μｍのフィ
ルタを用いて加圧濾過してインク４を調製した。

【００２６】インク４を実施例１で用いたインクジェッ
ト用プリンタのヘッドに搭載して、２０〜２５℃・湿度
６０％の環境下で１ヶ月放置したところ、全てのヘッド
ノズル表面に直径６０〜７０μｍ・ヘッド表面からの高
さ３〜５μｍの固化物が形成されていることが観察され
た。これをシリコンゴムから成るゴムベラで拭き取り、
そのまま画像形成に用いたところ、インクの吐出曲がり
・吐出不能を示すノズルが認められず、鮮明な画像が得
られた。また、インクタンク内に沈澱物が認められなか
った。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、水
および色材を含むインクにおいて、融点が４０℃以上で
カルボン酸基およびスルホン酸基から選ばれる官能基を
少なくとも一つ有し、かつその官能基がアルカリ金属塩
あるいはアンモニウム塩を形成できる固化物形成剤、ア
ルカリ金属類、アミン類およびアンモニウム類から選ば
れる化合物のうち少なくとも一つを有し、かつインクを
アルカリ性に保つｐＨ緩衝剤を含むことを特徴とする画
像形成用インクを用いることにより、ノズル内インクの
水分蒸発によるインクの増粘・色材の凝集・析出を防止
して吐出不良をなくし、また画像形成装置コストを低減
することが可能となった。

【００２８】また本発明の画像形成用インクは、インク
ジェットプリンタに限らず、インク吸蔵体から毛細管現
象によってインクをペン先に流出させて筆記することな
どにも使用でき、また複写機、ファックスなどの画像形
成装置に広く使用することが可能である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水および色材を含むインクにおいて、融点が４０℃以上でカルボン酸基およびスルホン酸基
から選ばれる官能基を少なくとも一つ有し、かつその官
能基がアルカリ金属塩あるいはアンモニウム塩を形成で
きる固化物形成剤、アルカリ金属類、アミン類およびアンモニウム類から
選ばれる化合物のうち少なくとも一つを有し、かつイン
クをアルカリ性に保つｐＨ緩衝剤、を含むことを特徴と
する画像形成用インク。