JPH0768474B2

JPH0768474B2 - インク

Info

Publication number: JPH0768474B2
Application number: JP16688088A
Authority: JP
Inventors: 康子富田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-07-06
Filing date: 1988-07-06
Publication date: 1995-07-26
Anticipated expiration: 2010-07-26
Also published as: JPH0218471A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、筆記用具、プリンター等の種々の記録器具に
使用するインク、特に記録ヘッドのオリフィスから液適
を飛翔させて記録を行うインクジェット記録方式に好適
なインクに関する。

（従来の技術）インクジェット記録方式は、記録時の騒音の発生が少な
く、又、カラー化対応が容易で高解像度の記録画像が高
速で得られるという利点を有している。

インクジェット記録方式では、使用するインクの特性と
して、粘度、表面張力等の物性値が適当な範囲にあるこ
と、溶解成分の溶解安定性が高く、微細なオリフィスを
目詰りさせないこと、充分に高い濃度の記録画像を与え
ること、保存中に物性値の変化又は固形分の析出が生じ
ないことが要求される。

更に上記の特性に加え、被記録材の種類に制限されずに
記録が行えること、定着速度が大きいこと、記録画像の
耐光性、耐水性、耐溶剤性（特に耐アルコール性）に優
れていること、解像度の優れた記録画像を与えること等
の性質も要求される。

従来、インクジェット記録方式におけるインクの着色剤
としては、液媒体が水性であることから主として水溶性
染料が使用されており、水溶性染料を用いることによ
り、インクジェット記録方式の上記の基本的要求の多く
が満足されている。しかしながら、水溶性染料を用いた
場合には、これらの水溶性染料は本来耐光性が劣るた
め、記録画像の耐光性が問題となる場合が多い。すなわ
ち、記録画像が日光、蛍光灯或いはプロジェクターの光
源光にさらされた場合、記録画像が消失したり、又は判
読し難くなったり、或いは長期間の保存中に褪色したり
することがある。

又、記録画像の耐水性にも問題がある。すなわち、水溶
性染料を用いて得た画像は、その本質上耐水性に劣るた
め、水がかかったりした場合、画像が不鮮明になったり
消失したりすることがある。

そこで、水溶性染料の使用に基くこれらの問題を解決す
るため、染料に代えて顔料を使用したインクが数多く提
案されている。例えば、顔料インクの実用化における分
散安定性向上のための分散剤を研究している代表例とし
て、例えば、特開昭60−118769号公報、同60−155280号
公報（以上ぺんてる）、同61−235478号公報（大日精
化）等が挙げられ、顔料の表面処理の研究例としては、
特開昭59−120667号公報、同62−250084号公報（以上ぺ
んてる）等が挙げられる。又、インクジェット記録方式
への応用例として特開昭56−147859号乃至147869号公
報、同56−147871号乃至147872号公報、同56−157467号
乃至157468号公報、同57−6791号公報（以上キヤノ
ン）、同62−27476号、同62−74973号乃至74974号公
報、（以上ぺんてる）等が挙げられる。

更に、着色剤として顔料を使用したインクにおける最も
重要な問題の１つであるペン先やオリフィス先端での目
詰り性改善に関しては、特開昭56−41261号公報（山陽
色素）、同60−51763号公報、同60−72968号公報、同62
−101672号公報（以上ぺんてる）等のように尿素及びそ
の誘導体やソルビタン及びソルビトール等の添加が提案
されている。

しかしながら、前述のような数多くの研究にも係わら
ず、要求されている性能全て満足するインクは未だ提案
されていないのが実情であり、特に目詰り性に関して
は、インクジェット記録方式用インクとして使用した場
合、微細なオリフィス先端で長期間に渡って目詰りを発
生しないインクは未だ開発されておらず、プリンタの信
頼性の面で重大な問題となっている。

又、顔料インクでは保存安定性向上も大きな課題であ
り、長期間保存しても物性変化及び固形分の析出しない
インクの開発が望まれている。

更に、近年強く要求されているインクの性能として普通
紙における記録特性があり、インクジェット記録方式用
に特別に調整された紙は勿論、一般にオフィスで使用さ
れているコピー用紙、レポート用紙、ノート、便箋等に
対しても定着性が良好で且つ印字品位の良好な記録が行
えるインクが要望されている。

しかしながら従来までの顔料インクは、分散安定化及び
／又は消泡化のために多量の界面活性剤を含有している
ことが多く、従って、前記普通紙に記録を行うと印字部
に滲みが発生して品位が著しく低下する場合が見られ
た。

従って本発明の目的は、着色剤として顔料を使用したイ
ンクにおいても、ペン先や微細なオリフィス先端で長期
間に渡って目詰りを発生しないインクを提供することに
ある。

又、本発明の他の目的は、長期保存においても析出物を
発生しないインクを提供することにある。

更に、本発明の他の目的は、インクジェット記録方式用
に特別に調整された紙は勿論、コピー用紙、レポート用
紙、ノート、便箋等のオフィスで一般に使用されている
普通紙に対しても滲みのない良好な印字品位を与えるイ
ンクを提供することにある。

（問題点を解決するための手段）上記目的は以下の本発明によって達成される。

すなわち、本発明は、水を主成分とする液媒体中に顔料
を分散させてなるインクにおいて、下記一般式（Ｉ）で
表される化合物を含有することを特徴とするインクであ
る。

（式中のR₁、R₂及びR₃は水素原子、水酸基又はアルキル
基を表し、R₄及びR₅は水素原子又はメチル基を表し、ｍ
及びｎは１乃至30の数値を表し、ｍ＋ｎは２乃至50の範
囲の数値である。）（作用）本発明者は、ペン先及びオリフィス先端における顔料イ
ンクの目詰り性改善のために種々なインク組成について
鋭意検討の結果、一般式（Ｉ）で表される化合物の添加
が上記の目詰り性防止に有効であることを見出したもの
である。

又、そのような化合物の添加は、目詰り性改善だけでは
なく、保存安定性向上に関しても有効であり、更にはオ
フィスで一般に使用されている普通紙でのインクの滲み
発生を抑制して、印字品位向上に対しても効果的である
ことを見出し、本発明に至ったものである。

本発明者の研究によれば、一般式（Ｉ）で表される化合
物は低蒸気圧性物質であり、且つ界面活性能も有するた
め、インク中へ添加することによってインク中の液媒体
の蒸発を抑制し、又、顔料同士の凝集を抑制して、目詰
り防止及び保存安定性向上を達成することができる。

更に、コピー用紙、レポート用紙、ノート、便箋等の普
通紙に印字した場合、一般式（Ｉ）で表わされる化合物
の界面活性能により印字品位を低下させずに定着性を向
上させることができる。

（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一般式
（Ｉ）で表される化合物の好ましい具体例としては下記
化合物が挙げられ、本発明はこれらに限定されないが、
式においてｍ及びｎが30を越えたり、或いはｍ＋ｎが50
を越えたりすると得られるインクの粘度が高くなりすぎ
るので好ましくない。尚、一般式（Ｉ）の化合物は、そ
のｍ及びｎが異なる混合物でもよく、その場合にはｍ及
びｎは平均値で表わされる。

一般式（Ｉ）で表される化合物のインク中への添加量
は、使用する着色剤や併用する他の液媒体成分等によっ
ても異なるが、インク中で0.5乃至30重量％程度、好適
には１乃至20重量％、より好適には２乃至15重量％を占
める割合である。前記添加量が0.5重量％未満の場合は
インク液媒体の蒸発抑制効果が不十分であることは勿
論、顔料の凝集緩和による保存安定性の向上及び普通紙
等の被記録材における定着性改善が不十分となり本発明
の目的は十分には達成されない。逆に、前記添加量が30
重量％を超えるとインクの粘度が大きくなり、特にイン
クジェット記録方式用ヘッド等とのマッチングの面で不
備が生じる。更に、普通紙での乾燥性等に対しても悪影
響を与えてしまう。

本発明のインクに用いられる顔料として、カーボンブラ
ックの他、染料便覧及びカラーインデックスに記載され
ている有機顔料の殆ど全てが使用できる。例えば、アゾ
レーキ顔料、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレート
アゾ顔料等のアゾ顔料やフタロシアニン顔料、ペリレン
及びペリノン顔料、アトラキノン顔料、キナクリドン顔
料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインド
リノン顔料、キノフタロン顔料等の多環式顔料や塩基性
染料型レーキ、酸性染料型レーキ等の染料レーキやニト
ロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、昼光蛍光顔
料等の有機顔料、酸化チタン、酸化鉄系等の無機顔料を
挙げることができる。又、カラーインデックスに記載さ
れていない顔料であっても水相に分散可能なものはいず
れも本発明において使用することができる。

更に上記顔料を界面活性剤や高分子分散剤等で表面処理
したもの、例えば、グラフトカーボン等も勿論使用可能
である。

これらの顔料は本発明のインクに対して一般に約0.5乃
至20重量％の割合で用いられる。好ましくは３乃至15重
量％の範囲で用いられる。

本発明のインクを作成するに先立ち、顔料は適当な分散
剤、溶剤、純水及び必要に応じて他の添加剤とともに従
来知られている方法により分散処理するのが好ましい。

分散剤としては、顔料分散に用いられる従来公知の高分
子分散剤や界面活性剤が使用でき、高分子分散剤として
は、ゼラチン、アルブミン、カゼイン等の蛋白質、アラ
ビアゴム、トラガントゴム等の天然ゴム類、サポニン等
のグルコシド類、メチルセルロース、カルボキシセルロ
ース、ヒドロキシメチルセルロース等のセルロース誘導
体、リグニンスルホン酸塩、セラック等の天然高分子、
ポリアクリル酸塩、スチレン−アクリル酸共重合体の
塩、ビニルナフタレン−アクリル酸共重合物の塩、スチ
レン−マレイン共重合物の塩、ビニルナフタレン−マレ
イン酸共重合物の塩、β−ナフタレンスルホン酸ホルマ
リン縮合物のナトリウム塩、リン酸塩等の陰イオン性高
分子やポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、
ポリエチレングリコール等の非イオン性高分子等の高分
子分散剤、界面活性剤としては脂肪酸塩類、高級アルコ
ール硫酸エステル塩類、液体脂肪油硫酸エステル塩類、
アルキルアリルスルホン酸塩類等の陰イオン界面活性
剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキ
シエチレンアルキルエステル類、ソルビタンアルキルエ
ステル類、ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエス
テル類等の非イオン性界面活性剤があり、これらの１種
又は２種以上を適宜選択して使用できる。その使用量は
分散剤により異なるが、一般的にインク全量に対して１
乃至20重量％が望ましい。

一方、顔料の分散に使用する分散機は、一般的ないずれ
の分散機でもよいが、例えば、ボールミル、ロールミ
ル、サンドミル等が挙げられる。その中で高速型のサン
ドミルが好ましく、例えば、スーパーミル、サンドグラ
インダー、ビーズミル、アジテーターミル、グレンミ
ル、ダイノーミル、パールミル、コボールミル（いづれ
も商品名）等が挙げられる。

本発明のインクは上記成分を主要成分とし、これらを水
を主成分とする液媒体中に溶解及び分散させることによ
って得られる。液媒体である水は単独でも使用できる
が、一般的には有機溶剤と併用するのが好ましい。併用
される有機溶剤としては、例えば、有機溶剤としては、
メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルア
ルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコ
ール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコー
ル、イソブチルアルコール、ｎ−ペンタノール等の炭素
数１乃至５のアルキルアルコール類；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；
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等
のポリアルキレングリコール類；エチレングリコール、
プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリエチ
レングリコール、1,2,6−ヘキサントリオール、チオジ
グリコール、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコ
ール等のアルキレン基が２乃至６個の炭素原子を含むア
ルキレングリコール類；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−ピロリンド、1,3−ジメチル−２
−イミダゾリジノン等が挙げられる。これらの多くの有
機溶剤の中でも、ジエチレングリコール等の多価アルコ
ール、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
ルは好ましいものである。

上記水溶性有機溶剤の含有量は、一般にはインクの全重
量に対して重量％で２乃至40％、好ましくは５乃至20％
の範囲である。

本発明のインクの必須成分は上記の通りであるが、その
他各種の界面活性剤、粘度調整剤、表面張力調整剤、被
記録材上でのインクの定着性を改善するためのバインダ
ー樹脂等を必要に応じて添加することができる。

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又はバインダー；カチオン、アニオ
ン或いはノニオン系の各種界面活性剤、第２アルコール
及び／又はそのエチレンオキサイド付加体等の界面活性
剤、ジエタノールアミン、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
げることができる。

又、インクを帯電するタイプのインクジェット記録方法
に使用されるインクを調合する為には、塩化リチウム、
塩化アンモニウム、塩化ナトリウム等の無機塩類等の比
抵抗調整剤が添加される。

尚、熱エネルギーの作用によってインクを吐出させるタ
イプのインクジェット記録方法に適用する場合には、熱
的な物性値（例えば、比熱、熱膨張係数、熱伝導率等）
が調整されることもある。

更に、本発明のインクは、筆記具やインクジェット記録
方式用ヘッドに対するマッチング等の面からインク物性
として25℃における表面張力が25乃至65dyne/cm、好ま
しくは30乃至55dyne/cm、粘度が15cps以下、好ましくは
10cps以下、より好ましくは5cps以下に調整されること
が望ましい。

以上の如くして得られる本発明のインクは、従来技術の
問題点が解決されており、特に着色剤として顔料を使用
しているにも係わらず、ペン先や微細なオリフィス先端
で長期間に渡って目詰りを発生せず、又長期間保存して
も固形分の析出が殆どみられず、更にインクジェット記
録方式用に特別に調整された紙は勿論、コピー用紙、レ
ポート用紙、ノート、便箋等のオフィスで一般に使用さ
れている普通紙に対しても定着性が良好で且つ滲みのな
い印字品位の優れた記録が可能となる。

（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、部又は％とあるのは特に断りのない
限り重量基準である。

実施例１乃至５下記の成分をパールミル（アシザワ（株）で分散処理
し、得られた分散液を遠心分離機（日立製作所製）にか
け粗大粒子を除去して本発明のインクＡ乃至Ｅを得た。

次に得られたインクＡ乃至Ｅ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−80（商品
名：キヤノン（株）製）を使用し、目詰り性評価、保存
安定性評価及び定着性評価を行った。以下の評価を後記
第１表に示す。

インクＡ一般式（Ｉ）の化合物（No.1） 7部カーボンブラック（MA−100、三菱化成工業（株）製）1
0部スチレン−無水マレイン酸共重合体（分子量10,000、酸
価175） 7部エチレングリコール 15部エタノールアミン 1部ニッコールTS−30（日光ケミカルズ社製） 2部水 55部インクＢ一般式（Ｉ）の化合物（No.5） 4 部キナクリドン・レッド（富士色素製） 9 部スチレン−アクリル酸共重合体（分子量11,000、酸価15
0） 6 部アミノメチルプロパノール 1 部グリセリン 10 部ニッコールBL−9EX（日光ケミカルズ社製） 0.5部水 63.5部インクＣ一般式（Ｉ）の化合物（No.16） 4 部フタロシアニン・ブルー（東洋インキ製） 8 部 α−メチルスチレン−スチレン−アクリル酸共重合体
（分子量12,500、酸価197） 5 部エチレングリコール 5 部グリセリン 10 部ジエタノールアミン 1 部ニッコールMYL−10（日光ケミカルズ社製） 0.5部水 62.5部インクＤ一般式（Ｉ）の化合物（No.24）５部カーボンブラック（MCF−88、三菱化成工業（株）製）
9部スチレン−アクリル酸共重合体（分子量10,000、酸価19
5） 7部Ｎ−メチル−ジエタノールアミン 1部グリセリン 13部エタノール 5部水 57部インクＥ一般式（Ｉ）の化合物（No.43） 6部ハンザエロー3G 6部ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩 2部ソルビット 5部エチレングリコール 7部ジエチレングリコール 10部ニッコールNP−7.5（日光ケミカルズ社製） 1部水 62部比較例１乃至５実施例１乃至５のインクＡ乃至Ｅ中の一般式（１）の化
合物を除き、その含有量を水に置換した成分を実施例１
と同様に処理し、比較用インクＦ乃至Ｊを得た。

比較列６実施例４のインクＤの成分中、一般式（Ｉ）の化合物を
尿素に置き換えて実施例４と同様に処理し、比較用のイ
ンクＫを得た。

比較例７実施例４のインクＤの成分中、一般式（Ｉ）の化合物を
ソルビトールに置き換えて実施例４と同様に処理し、比
較用のインクＬを得た。

次に、得られたインクを用いて実施例と同様に目詰り性
評価及び印字品位評価を行い、結果を下記第１表に示
す。

比較例８実施例４のインクＤの成分中、一般式（Ｉ）の化合物を
ポリエチレングリコール（分子量500）に置き換えて実
施例４と同様に処理し、比較用のインクＭを得た。

＊１目詰り性評価プリンタ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、キャップを施し
て30日間放置（放置条件:40℃、10±５％RH）した後、
ノズル目詰りの回復操作を行い、再び英数文字を印字し
て回復操作回数と文字のカスレ、欠け等の不良個所の有
無により判定した。

○:0乃至５回の回復操作で初期と同等な印字が可能。

△:6乃至10回の回復操作で初期と同等な印字が可能。

×:10回の回復操作で初期と同等な印字が可能。

＊２保存安定性評価インク80ccをショットビン（デュラン製）に入れ、50℃
のオーブンに１カ月間保存した。そしてサンプルを室温
に戻した後、ビンを逆さにしてビン壁に付着している沈
殿物を評価した。

○：沈殿物は殆どなし。

△：沈殿物が少し発生。

×：沈殿物が多量に発生。

＊３定着性評価市販のコピー紙及びボンド紙に印字して10秒後、30秒後
に印字部を濾紙（商品名:No.5C、東洋科学産業（株）
製）にて擦った。

（25℃、60％RHの環境条件にて評価） ○:10秒でカスレ殆どなし △:30秒でカスレ小 ×:30秒でカスレ大（効果）以上説明したように本発明によれば、着色剤として顔料
を使用したインクにおいても、ペン先や微細なオリフィ
ス先端で長期間に渡って目詰りを発生しない信頼性の高
い記録が可能となる。

又、本発明のインクは長期間の保存においても物性変化
及び固形分の析出がみられず、安定性に優れている。

更に本発明のインクによれば、インクジェット用に特別
に調整された紙は勿論、コピー用紙、レポート用紙、ノ
ート、便箋等のオフィスで一般に使用されている普通紙
においても、定着性が良好で印字品位の優れた記録を得
ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水を主成分とする液媒体中に顔料を分散さ
せてなるインクにおいて、下記一般式（Ｉ）で表される
化合物を含有することを特徴とするインク。（式中のR₁、R₂及びR₃は水素原子、水酸基又はアルキル
基を表し、R₄及びR₅は水素原子又はメチル基を表し、ｍ
及びｎは１乃至30の数値を表し、ｍ＋ｎは２乃至50の範
囲の数値である。）