JPH0791494B2

JPH0791494B2 - 水性インク

Info

Publication number: JPH0791494B2
Application number: JP61206841A
Authority: JP
Inventors: 保有賀; 勝島田; 格二村上; 浩之上村; 希世文永井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1986-09-04
Filing date: 1986-09-04
Publication date: 1995-10-04
Anticipated expiration: 2010-10-04
Also published as: JPS6363764A

Description

【発明の詳細な説明】［技術分野］本発明は水性インク、特に、インクジェット用水性イン
クに関するもので、一般筆記具のインク、スタンプ等に
も利用できるものである。

［従来技術］インクジェット用インクに要求される特性は１）噴射安定性２）保存性３）色調鮮明性４）耐水、耐光性等があるが、従来、特にカラーインクでは高色調で高溶
解性の染料を使用するために、それで印字した像の耐水
性が劣っていた。そのために、普通は耐水処理紙を用い
る必要があった。

しかし、普通紙に対して印字を可能にする要求も強く、
そのために、ポリアリルアミン（特許請求の範囲に記載
の一般式のＲおよびＲ′が共に水素である化合物）を添
加して耐水性を高める方法も提案されている。しかし、
ポリアリルアミンは特に多価アニオン染料の場合に染料
を媒介とした架橋による沈殿が形成され易く、インク作
製時かなりの高pHでないと（空気中のCO₂ガスによるpH
低下が原因となる）目詰まりが生じる。よって、ポリア
リルアミンの場合はインク作製時のpHは10.7〜11.0より
高いことが必要になる。しかし、pH11以上になると、人
体に接触した場合、危険である上にノズルを腐触するお
それがある。

［目的］本発明は従来技術の上記問題点を改善し、画像の耐水性
を向上し、しかも沈澱が生じないようなインクジェット
用水性インクを提供することを目的としている。

［構成］上記目的を達成するための本発明の構成は特許請求の範
囲に記載のとおりの水性インクである。

ところで、上記水性インクの成分として用いられるポリ
アリルアルキルアミンは下記一般式で示される化合物で
ある。

R:OHを持つアルキル基Ｒ′:OHを持つアルキル基あるいは水素原子 n:50〜130の整数上記化合物は、ポリアリルアミンとアルキル基の水素を
ハロゲンで置換したアルコールと反応させることにより
合成できるものでポリアリルアミン（上記一般式におけ
るＲおよびＲ′が共に水素原子である化合物）よりもpK
aが低く、これをインク用添加剤として使用すると、印
字した像の耐水性がよく、かつ、ポリアリルアミンに比
較すると多価イオン染料との架橋による沈澱発生のpHが
10付近まで低下するため、インク作製時のpHは10.2〜1
0.7で十分である。

上記化合物の合成法（Ｒ、Ｒ′＝C₂H₄OHを例にする）は
以下のとおりである。

ポリアリルアミンの塩酸塩（日東紡績社PAA・HC1・3S）
9.8g（モノマー単位0.1モル）を水酸化ナトリウム0.1モ
ルを溶解させたメタノール100mlに添加し、生ずる塩化
ナトリウムを濾別する。さらにエチレンクロルヒドリン
16.1g（0.2モル）を添加し水酸化ナトリウム0.2モルを
含むメタノール溶液50mlを添加し１時間還流する。生じ
た塩化ナトリウムを濾別する。その後凍結乾燥で結晶を
得る。

本化合物のアルカリ溶液を塩酸水で滴定したところ図で
示すようにアンモニウムイオンに変わるpHがポリアリル
アミンに比べ低くなっている（pKaがポリアリルアミン
に比べ小さいことを示す）、このことがポリアミン（Ｒ
＝Ｒ′＝Ｈ）に比較して沈澱発生のpHが低下した要因と
考えられる。また、この図でみるように、Ｒ＝Ｒ′＝C₂
H₄OHの場合、単独ではpH7〜８付近までイオン化しない
が、多価アニオン染料があるとpH10付近から染料との塩
の形成が始まる。

ＲとＲ′が異なる場合は該当するハロゲン置換アルコー
ルを２種用いればよい。また２種以上のハロゲン置換ア
ルコールを用いればそれらの混在しないポリアリルアル
キルアミンが作製でき、それでも効果は同じである。ま
たアミンの水素原子が一部置換されずに残留していても
よい。

ポリアリルアルキルアミンのインク中への添加量はイン
ク中の染料のスルフォン基、カルボキシル基のモル数の
1/10〜２倍モル量が適当である。例えばCIアシッドレッ
ド35（下記式）がインク中0.01モルある場合、そのスル
ホン基数の1/10〜２倍のモル数のアルキルアミノ基を含
むポリアルキルアミン量すなわち0.002〜0.04モルが適
当である。

0.002モル未満では耐水性改良効果がなく0.04モルを越
えると粘度が増加し高濃度のインクができない。

染料としてはスルフォン基あるいはカルボキシル基等の
親水基をもつ酸性、直接染料ならいずれも使用できる。

特に色調良好でありかつ水溶解能の大きなマゼンタ、シ
アンの酸性染料を含むインクに使用することに本発明の
価値がある。これらの色には色調が良く耐水性が良好な
直接染料があまり無いからである。

インク作製法としては所定量の染料およびその他の添加
剤を水、湿潤剤に溶解させ、所定量のポリアリルアルキ
ルアミンを添加してもよいし、最初から該当するポリア
リルアルキルアンモニウムイオンと染料との塩を作製し
それを原料としてもよい。

本発明のインクは、溶媒成分として水を使用するもので
あるが、インク物性を所望の値に調整し、インクの乾燥
を防止し、染料の溶解性を向上する等の目的で、下記の
水溶性有機溶媒と水とを混合して使用する事もできる。

エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチ
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、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エチルエーテル、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モノメ
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、トリエ
チレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレング
リコールモノエチルエーテル等の多価アルコールのアル
キルエーテル類、その他、Ｎ−メチル−２−ピロリド
ン、２−ピロリドン、1,3−ジメチルイミダゾリジノ
ン、ジメチルフォルムアミド、トリエタノールアミンな
どである。

これらの中で特に好ましいのはジエチレングリコール、
ポリエチレングリコール200〜600、トリエチレングリコ
ール、エチレングリコール、グリセリン、Ｎ−メチル−
２−ピロリドンである。これらを用いることにより、染
料の溶解度が高くなり、かつ水分の蒸発が防止できるの
で、析出物により起こる目詰まり防止の効果を得ること
ができる。

インク中の上記水溶性有機溶媒の含有量はインク全重量
に対して５〜80wt％の範囲で使用できるが、粘性、乾燥
性等から15〜60wt％の範囲で用いることが望ましい。

本発明のインクには前記染料、溶剤の他に従来より知ら
れている添加剤を加えることができる。

例えば防腐防カビ剤としては、デヒドロ酢酸ナトリウ
ム、ソルビン酸ナトリウム、２−ピリジンチオール−１
−オキサイドナトリウム、安息香酸ナトリウム、ペンタ
クロロフェノールナトリウム等が本発明に使用できる。

pH調整剤として調合されるインクに悪影響をおよぼさず
にインクのpHを10.2〜10.7付近に制御できるものであれ
ば任意の物質を使用することができる。

その例としては、ジエタノールアミン、トリエタノール
アミン、モノエタノールアミン等のアミン、水酸化リチ
ウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ
金属元素の水酸化物、水酸化アンモニウム、４級アンモ
ニウム水酸化物、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸
カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩等があげられる。

キレート試薬としては例えばエチレンジアミン４酢酸ナ
トリウム、ニトリロ３酢酸ナトリウム、ヒドロキシエチ
ルエチレンジアミン３酢酸ナトリウム、ジエチレントリ
アミン５酢酸ナトリウム、ウラミル２酢酸ナトリウム等
がある。

防錆剤としては、例えば酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリ
ウム、チオグリコール酸アンモン、ジイソプロピルアン
モニウムニトライト、４硝酸ペンタエリスリトール、ジ
シクロヘキシルアンモニウムニトライト等がある。

その他目的に応じて水溶性紫外線吸収剤、水溶性赤外線
吸収剤、水溶性高分子化合物、染料溶解剤、界面活性剤
などを添加することができる。

以下実施例によって本発明を具体的に説明する。

実施例表１に示した組成でインク調合した後、水酸化ナトリウ
ムでpH10.5〜11.0とした。

上記実施例１〜10、比較例１〜３について下記の試験を
行った。

１）画像の鮮明性リコー製ワードプロセッサーリポート5600J用インクジ
ェットプリンターに作製したインクを充填し、市販ボン
ド等に印字を行った。

鮮明な画像が得られたインクについて表２において○印
で表わした。

２）画像の耐光性１）で得た画像サンプルをフェードメーター（カーボン
アーク灯、63℃）に３時間かけて光照射後の画像濃度を
マクベス濃度計で測定し下式により光褪色率を求めた。

褪色率（％）＝（１−光照射後の画像濃度／光照射後の
画像濃度）×100 ３）画像の耐水性１）で得た画像サンプルを30℃の水に１分間浸漬し、浸
漬前後の画像濃度をマクベス濃度計で測定し２）項の式
と同様の式により水褪色率を求めた。

４）保存性インクをポリエチレン製の容器に入れ−20℃、４℃、20
℃、50℃、70℃、それぞれの条件下で３カ月間保存し、
保存前後の粘度、表面張力、電気伝導度の変化、および
沈澱物析出の有無を調べた。どの条件下で保存しても物
製変化、沈澱物の発生がなかったものを表１で○とし
た。

５）ノズルの目詰まりテスト１）で印字した後、印字休止したままで20℃、65％RHの
環境で２カ月間放置し、放置後再び正常な印字が可能か
否かを調べた。１つのサンプルについて３台のプリンタ
ーを使用し試験した。

表２には３台のプリンターとも正常に印字できた場合を
○、１台または２台で正常印字できなかった場合を×、
３台とも正常印字できなかった場合を××で示した。な
お5600J用プリンターにはノズルに目詰まりが生じ、噴
射できなくなった時、ジェットの噴射方向が著しく放置
前と比べて変化した時には、それを自動的に検出しプリ
ンターの作動を停止するための装置が取り付けられてい
る。

［効果］以上説明したように、本発明の水性インクは保存性がよ
く、ノズルの目詰まりが起らないものであり、更に、光
褪色率が小さく、特に水褪色率が極めて小さいという顕
著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

図面はポリアリルアミンとポリアリルアルキルアミンそ
れぞれのアルカリ溶液への塩酸水の添加によるpH変化を
示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上村浩之東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者永井希世文東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記一般式で表わされるポリアリルアルキ
ルアミン、染料、湿潤剤、水を主成分とすることを特徴
とする水性インク。一般式ただし、上記一般式中の記号のうち、 R:OHを持つアルキル基Ｒ′:OHを持つアルキル基あるいは水素原子 n:50〜130の整数である。