JPH08311377A - 記録用インク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長期安定性及び吐出安定性に優れ、吐出応答
性が良好である記録用インクを提供すること。 【構成】 染料（スペシャル・ブラック７９８４）の１
０％水溶液を作製し、硫酸ナトリウムを添加し、染料を
塩析した。析出物を濾取し、これを硫酸ナトリウムの飽
和純水溶液にて洗浄し、乾燥後、所定量をエチレングリ
コールとＮ−メチル−２−ピロリドンの３対１混合溶液
中に溶解した。次にこの水溶液を希釈後、陽イオン交換
樹脂（Ｃ−４６４）に通し、ｐＨ調整を行い、その後３
日間静置し、濾過した後にインク組成物を得た。このイ
ンク組成物中の珪素分を原子吸光光度計にて測定したと
ころ、１．２ｐｐｍであった。このインク組成物をイン
クジェットヘッドを用いて印字したところ、吐出安定
性、吐出応答性は良好であり、またインク組成物を−３
０℃及び６０℃で６ヶ月間保存したところ、変化は見ら
れなかった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録用
インクに関し、特にはインク組成物中の珪素の含有量に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録方式は、種々のイン
ク吐出方法（例えば静電吸引方式、圧電素子を用いてイ
ンクに機械的振動または変位を与える方式、インクを加
熱することにより気泡を発生させ、その時に発生する圧
力を利用する方式等）により、インク小滴を形成し、そ
れらの一部もしくは全部を紙等の被記録材に付着させて
記録を行うものである。

【０００３】このようなインクジェット記録方式に使用
するインク組成物としては、各種の水溶性の染料又は顔
料を、水又は水と水溶性有機溶剤からなる液媒体に溶解
又は分散させたものが知られ、且つ使用されている。そ
してそのようなインク組成物は、その目的のために最適
の性能特性を有することが要求される。例えば長期間使
用されなくても沈澱や凝集が生じることがなく、インク
ジェットプリンターのヘッドの先端部及びインク流路内
で目詰まりすることがなく、印字品質が良好なこと等で
ある。中でも最も要求される性能は、インク組成物を用
いて記録を行っている際、更に長期間記録が行われなか
ったときにおけるインクジェットプリンターのヘッドの
先端部及びインク流路内での目詰まり及び沈澱物が発生
しないという液安定性である。特にインクジェット方式
の中でも、熱エネルギーを用いるインクジェット方式に
おいては、温度変化によって発熱素子の表面に異物の沈
着が生じ易いため、この問題は特に重要である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
インク組成物においては、インクの吐出条件、長期保存
安定性、記録時の画像の鮮明さと濃度、表面張力、電気
的性質等、種々の条件を満足させるためにいくつかの添
加剤が必要とされ、それらの添加剤や、使用する染料中
にも種々の不純物が含有されているため、インクジェッ
トプリンターのヘッドの先端部やインク流路内で目詰ま
りが生じたり、長期保存中に沈澱物が生じる等の問題が
あった。また、熱エネルギーを用いるインクジェット方
式においては、発熱素子の表面に沈着物が生じてしまう
といった問題もあった。このことがインクジェット記録
方式の種々の優れた特性にも拘らず、その普及が急速で
ない理由の一つとなっている。

【０００５】そこで本発明は以上のような問題を解決
し、使用時及び長期保存時にもインクジェットプリンタ
ーのヘッドの先端部やインク流路内で目詰まりが生ぜ
ず、また特に熱エネルギーを使用するインクジェットプ
リンターの発熱素子に沈澱物が生じたりしない、安定性
に優れた記録用インクを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の請求項１では、インク組成物中に含まれる
珪素の含有量が１．５ｐｐｍ未満であることを特徴とす
る。

【０００７】請求項２では、前記記録用インクは、その
製造工程において、陽イオン交換樹脂を通過させる処理
が施されることを特徴とする。

【０００８】請求項３では、インクを噴射して被記録媒
体に印字を行うインク噴射装置に用いられることを特徴
とする。

【０００９】請求項４では、前記インク噴射装置は、イ
ンク室内に設けられた発熱素子からの熱エネルギーを用
いてインクを噴射する熱インクジェット方式であること
を特徴とする。

【００１０】

【作用】上記の構成を有する本発明では、インク組成物
中に含まれる珪素の含有量を１．５ｐｐｍ未満にするこ
とにより、使用時及び長期保存時にもインクジェットプ
リンターのヘッドの先端部やインク流路内で目詰まりが
生ぜず、また特に熱エネルギーを使用するインクジェッ
トプリンターの発熱素子に沈澱物が生じたりしない、安
定性に優れた記録用インクを提供することができる。

【００１１】

【実施例】本発明におけるインク組成物の基本組成それ
自体は既に公知であり、染料としては、直接染料、酸性
染料、塩基性染料、反応性染料等に代表される水溶性染
料が使用できる。特にインクジェット記録方式のインク
として好適で、鮮明性、水溶性、安定性、耐光性その他
の要求される性能を満たすものとしては、例えば、Ｃ．
Ｉ．ダイレクトブラック１７、１９、３２、５１、７
１、１０８、１４６；Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー６、２
２、２５、７１、８６、９０、１０６、１９９；Ｃ．
Ｉ．ダイレクトレッド１、４、１７、２８、８３；Ｃ．
Ｉ．ダイレクトイエロー１２、２４、２６、８６、９
８、１４２；Ｃ．Ｉ．ダイレクトオレンジ３４、３９、
４４、４６、６０；Ｃ．Ｉ．ダイレクトバイオレット４
７、４８；Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラウン１０９；Ｃ．
Ｉ．ダイレクトグリーン５９；Ｃ．Ｉ．アシッドブラッ
ク２、７、２４、２６、３１、５２、６３、１１２、１
１８；Ｃ．Ｉ．アシッドブルー９、２２、４０、５９、
９３、１０２、１０４、１１７、１２０、１６７、２２
９、２３４；Ｃ．Ｉ．アシッドレッド１、６、３２、３
７、５１、５２、８０、８５、８７、９２、９４、１１
５、１８０、２５６、３１５、３１７；Ｃ．Ｉ．アシッ
ドイエロー１１、１７、２３、２５、２９、４２、６
１、７１；Ｃ．Ｉ．アシッドオレンジ７、１９；Ｃ．
Ｉ．アシッドバイオレット４９；Ｃ．Ｉ．ベーシックブ
ラック２；Ｃ．Ｉ．ベーシックブルー１、３、５、７、
９、２４、２５、２６、２８、２９；Ｃ．Ｉ．ベーシッ
クレッド１、２、９、１２、１３、１４、３７；Ｃ．
Ｉ．ベーシックバイオレット７、１４、２７；Ｃ．Ｉ．
フードブラック１、２等が挙げられる。上記の染料は本
発明の記録方法に適用できるインク組成物に対して特に
好ましいものであるが、本発明ではこれらの染料に限定
されるものではない。

【００１２】このような水溶性染料は、従来のインク組
成物中において一般的には約０．１〜２０重量％を占め
る割合で利用されているが、本発明においては、上記の
範囲で使用されることは勿論であるとともに、従来の使
用量以上の使用量でもインク組成物の安定性を示し、且
つ沈澱物を生じないものである。

【００１３】本発明におけるインク組成物に使用する溶
媒は、水又は水と水溶性有機溶剤との混合溶媒であり、
特に好適なものは水と水溶性有機溶剤との混合溶媒であ
って、水溶性有機溶剤としてインクの乾燥防止効果を有
する多価アルコールを含有するものである。また水とし
ては、種々のイオンを含有する一般の水ではなく、脱イ
オン水を使用することが望ましい。水と混合して使用さ
れる水溶性有機溶剤としては、例えばメチルアルコー
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、ｔｅｒ−ブチルアルコール等の低級
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
等のケトン類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、ジエチレングリコール、トリ
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、チオジグリコール、ヘキシレング
リコール等のアルキレングリコール類、エチレングリコ
ールモノメチルエーテル、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、トリエチレングリコールモノブチル
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、グリセリン、２−ピロリドン、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。これらの中でもグリセリン、ジエチレン
グリコール等のアルキレングリコール類、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低
級アルキルエーテル類は特に好ましいものである。

【００１４】インク組成物中の上記水溶性有機溶剤の含
有量は、一般的にはインクの全重量に対して重量％で０
〜９５重量％、好ましくは１０〜８０重量％、より好ま
しくは２０〜５０重量％の範囲である。

【００１５】この時の水の含有量は、上記溶剤成分の種
類、その組成、あるいは所望されるインクの特性に依存
して広い範囲で決定されるが、インクの全重量に対して
一般に１０〜９５重量％、好ましくは１０〜７０重量
％、より好ましくは２０〜７０重量％の範囲である。

【００１６】本発明におけるインク組成物の基本組成は
以上の通りであるが、その他従来公知の各種添加剤、す
なわち分散剤、界面活性剤、粘度調整剤、表面張力調整
剤、ｐＨ調整剤、防黴剤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、カチオン、アニオン、
ノニオン系の各種界面活性剤、ジエタノールアミン、ト
リエタノールアミン類等のｐＨ調整剤等である。また記
録液を帯電するタイプのインクジェット記録方法に使用
されるインク組成物を調合する場合には、塩化アンモニ
ウム等の無機塩類等の比抵抗調整剤が添加される。

【００１７】以下本発明におけるインク組成物中の珪素
含有量の調整方法を具体的に説明する。

【００１８】まず所望濃度の染料水溶液に硫酸ナトリウ
ムを添加し、染料を塩析する。次に析出した沈澱物を濾
取し、これを硫酸ナトリウムの飽和純水溶液にて洗浄し
た後、乾燥する。得られた乾燥固形物の所定量を、水溶
性有機溶剤に溶解した後、その水溶液を濾過して濾液を
得る。この場合の水溶性有機溶剤は、硫酸ナトリウムに
対する貧溶媒で、且つ染料に対して良溶媒であれば如何
なるものでもよく、溶剤の選択は処理する染料の構造で
最適なものを任意に選ぶことができる。通常は、アルコ
ール類、グリコール類、グリコール系エーテル類が好ま
しい水溶性有機溶剤である。

【００１９】次に得られた濾液に所定量の水を添加して
撹拌後、陽イオン交換樹脂を通過させる。陽イオン交換
処理を行った溶液は、適切なｐＨ調整を行い、その後１
〜３日間静置した後に再濾過する。その後必要に応じて
添加剤等を添加し、攪拌した後にインク組成物を得る。
そしてインク中の珪素含有量を原子吸光光度計により
１．５ｐｐｍ未満であることを確認し、使用する。

【００２０】以上述べた処理手順において、最初の塩析
処理は市販染料中に多く含まれる代表的な不純物である
塩化ナトリウムを除去するために行う処理である。次の
水溶性有機溶剤による処理は、染料中の不純物としても
ともと含まれていた硫酸ナトリウム及び前記塩析処理で
多量に添加された硫酸ナトリウムの両者を除去するため
に行う処理である。引き続き行う陽イオン交換樹脂処理
はインク組成物中、とりわけ染料中に含まれているナト
リウムイオン、鉄イオンなどのイオン化した不純物を取
り除くために行う処理である。次に濾過後の濾液を長時
間放置後、濾過処理するのは、溶液中に含まれている珪
素を含むコロイド状物の除去を主たる目的としたもので
ある。

【００２１】以上、インク組成物中の珪素含有量を調整
するための代表的な方法を示したが、調整法はこの方法
に限定されるものではなく、コロイド状の珪素化合物等
を除去できる方法であればすべて有効に利用することが
できる。例えば凝集剤を用いる凝集沈澱法、濾過法、石
灰軟質法、電解法等が挙げられる。

【００２２】不純物として珪素が混入される源は、染料
以外には使用する水が考えられるが、インク作製用の水
として蒸留水やイオン交換水等を使用することで珪素の
混入を避けることができる。最大の珪素混入源は染料で
あり、特にその染料が市販品の場合には珪素含有量が多
量になる場合が多い。

【００２３】以上、インク組成物中に含有される珪素分
の除去について主に説明したが、実質的には珪素の除去
とともに、ナトリウムや鉄、カルシウム、バリウム等の
除去も行うのが好ましい。

【００２４】次に本発明の実施例及び比較例を説明す
る。

【００２５】実施例１ 市販染料「スペシャル・ブラック７９８４」（バイエル
社製）の１０％水溶液を作製し、硫酸ナトリウムを添加
し、攪拌して染料を塩析した。析出物を濾取し、これを
硫酸ナトリウムの飽和純水溶液にて洗浄し、乾燥した。
得られるインク中の染料濃度が３％になるように所定量
の前記乾燥固形物を計量し、これをエチレングリコール
とＮ−メチル−２−ピロリドンの３対１混合溶液中に溶
解した。次にこの水溶液を平均孔径が１μｍのメンブラ
ンフィルターにて加圧濾過した。この濾液の４０部に６
０部の水を加えて攪拌し、陽イオン交換樹脂「Ｃ−４６
４」（住友化学工業社製）に通した。その後トリエタノ
ールアミンでｐＨを８．６に調整した後、３日間プラス
チック容器中に静置した。その後０．７μｍのメンブラ
ンフィルターにて濾過し、インク組成物を得た。このイ
ンク組成物中の珪素分を原子吸光光度計にて測定したと
ころ、１．４ｐｐｍであった。

【００２６】このインク組成物を用いて、記録ヘッド内
のインクに熱エネルギーを与えて液滴を発生させ、記録
を行うオンデマンドタイプのマルチヘッド（吐出オリフ
ィス径３５μｍ、発熱抵抗体抵抗値１５０オーム、駆動
電圧３０Ｖ、周波数２ｋＨｚ）を有するインクジェット
プリンターにより、以下の（１）〜（３）の検討を行っ
たところ、いずれにおいても良好な結果を得た。

【００２７】（１）長期安定性；インク組成物を耐熱ガ
ラス瓶に密閉し、−３０℃と６０℃で６ヶ月間保存した
後でも不溶分の析出は見られず、液の物性や色調もほと
んど変化がなかった。

【００２８】（２）吐出安定性；５℃、２０℃、４０℃
の雰囲気温度でそれぞれ２４時間の連続吐出を行った
が、いずれの条件においても終始安定した高品質の記録
が行えた。

【００２９】（３）吐出応答性；１分間の間欠吐出と２
ヶ月間放置後の吐出について調べたが、いずれの場合も
インクジェットプリンターのヘッドの先端部やインク流
路内で目詰まりすることなく、安定且つ均一に記録され
た。

【００３０】比較例１ 実施例１において静置処理を行わずにインク組成物を作
製したところ、インク組成物中の珪素含有量は３．３ｐ
ｐｍであった。このインク組成物を用いて実施例１と同
様な検討を行ったところ、（２）においてしばしばイン
クの不吐出が見られた。その時点において、発熱素子の
表面を顕微鏡で観察すると、付着物の存在が確認され
た。

【００３１】実施例２ 市販染料「ウオーターイエロー６」（オリエント化学工
業社製）を用いて実施例１と同様な方法によりインク組
成物を作製したところ、インク組成物中の珪素含有量は
１．１ｐｐｍであった。このインク組成物を用いて実施
例１と同様な検討を行ったところ、実施例１と同様に良
好な結果が得られた。

【００３２】比較例２ 実施例２において静置処理を行わずにインク組成物を作
製したところ、インク組成物中の珪素含有量は５．４ｐ
ｐｍであった。このインク組成物を用いて実施例１と同
様な検討を行ったところ、（１）において少量の析出物
が見られ、液の導電率が減少した。また（２）において
しばしばインクの不吐出が見られ、（３）において２ヶ
月間放置後にインクジェットプリンターのヘッドの先端
部で目詰まりが生じ、吐出不能となった。その時点にお
いて、発熱素子の表面を顕微鏡で観察すると、付着物の
存在が確認された。

【００３３】実施例３ 市販染料「サイラススープラレッドＦ３Ｂ」（バイエル
社製）を用いて実施例１と同様な方法によりインク組成
物を作製したところ、インク組成物中の珪素含有量は
０．１ｐｐｍであった。このインク組成物を用いて実施
例１と同様な検討を行ったところ、実施例１と同様に良
好な結果が得られた。

【００３４】比較例３ 実施例３において陽イオン交換樹脂処理及び静置処理を
行わずにインク組成物を作製したところ、インク組成物
中の珪素含有量は２．７ｐｐｍであった。このインク組
成物を用いて実施例１と同様な検討を行ったところ、
（１）の−３０℃の保存後に色調が変化し、その差はΔ
Ｅ＝４．４であった。このインク組成物を用いて実施例
３と同様に印字試験を行ったところ、得られた画像のΔ
Ｅが保存前のインク組成物を使用した場合と比べて５．
８変化しており、見た目にもその違いははっきりと認め
られた。

【００３５】実施例４ 市販染料「レバセルファーストブルーＨＳ」（バイエル
社製）を用いて実施例１と同様な方法によりインク組成
物を作製したところ、インク組成物中の珪素含有量は
０．７ｐｐｍであった。このインク組成物を用いて実施
例１と同様な検討を行ったところ、実施例１と同様に良
好な結果が得られた。

【００３６】比較例４ 実施例４において陽イオン交換樹脂処理及び静置処理を
行わずにインク組成物を作製したところ、インク組成物
中の珪素含有量は３．１ｐｐｍであった。このインク組
成物を用いて実施例１と同様な検討を行ったところ、
（３）において２ヶ月間放置後にインクジェットプリン
ターのヘッドの先端部で目詰まりが生じ、吐出不能とな
った。その時点において、発熱素子の表面を顕微鏡で観
察すると、付着物の存在が確認された。

【００３７】実施例５ 市販染料「スプラノールファーストブラックＶＬＧ」
（バイエル社製）を用いて実施例１と同様な方法により
インク組成物を作製したところ、インク組成物中の珪素
含有量は０．２ｐｐｍであった。このインク組成物を用
いて実施例１と同様な検討を行ったところ、実施例１と
同様に良好な結果が得られた。

【００３８】比較例５ 実施例５において陽イオン交換樹脂処理及び静置処理を
行わずにインク組成物を作製したところ、インク組成物
中の珪素含有量は２．６ｐｐｍであった。このインク組
成物を用いて実施例１と同様な検討を行ったところ、
（２）及び（３）の１分間の間欠吐出においてしばしば
インクの不吐出が見られた。その時点において、発熱素
子の表面を顕微鏡で観察すると、付着物の存在が確認さ
れた。

【００３９】実施例６ イエローインクとして実施例２のインク、マゼンタイン
クとして実施例３のインク、シアンインクとして実施例
４のインク、ブラックインクとして実施例５のインクを
用い、実施例２〜５において使用したものと同様のイン
クジェット記録装置にてフルカラーの写真を再現した。
得られた画像は各色が極めて鮮明であり、色再現も良好
であった。

【００４０】比較例６ イエローインクとして比較例２のインク、マゼンタイン
クとして比較例３のインク、シアンインクとして比較例
４のインク、ブラックインクとして比較例５のインクを
用い、実施例６と同様にしてフルカラーの写真を再現し
ようとしたところ、多くのドット抜けが見られ、鮮明な
画像は得られなかった。また色再現性も悪かった。

【００４１】長期安定性、吐出安定性が良く、吐出応答
性も良好であった実施例１〜６のインク組成物では、い
ずれも珪素含有量は１．５ｐｐｍ未満であった。

【００４２】これに対し、長期安定性、吐出安定性、及
び吐出応答性で問題が生じた比較例１〜６では、いずれ
もインク組成物中の珪素含有量が１．５ｐｐｍ以上であ
った。

【００４３】以上説明したように、本実施例１〜６で
は、インク組成物中の珪素含有量が１．５ｐｐｍ未満で
あるので、長期安定性、吐出安定性及び吐出応答性に優
れた記録用インクを得ることができる。

【００４４】また、実施例１〜６、比較例１〜６では、
記録ヘッド内のインクに熱エネルギーを与えて液滴を発
生させ、記録を行うオンデマンドタイプのマルチヘッド
を有するインクジェットヘッドを用いていたが、特公昭
５３−１２１３８号公報に開示されているカイザー型や
特開平２−１５０３５５号公報に開示されているせん断
モード型のインクジェットヘッドに上記の条件の記録用
インクを用いて実施例と同様な検討を行った結果、同様
の効果が得られた。

【００４５】

【発明の効果】上記の構成を有する本発明の記録用イン
クによれば、インク組成物中の珪素含有量が１．５ｐｐ
ｍ未満であるので、インクとしての長期安定性が良好で
あり、この記録用インクを用いたインク噴射装置では、
インクが噴射される噴射口及びインク流路内で目詰まり
することなく良好に噴射することができる。

【００４６】また特に熱エネルギーを使用するインクジ
ェットプリンターの発熱素子に沈澱物が生じたりしな
い、安定性に優れた記録用インクを提供することができ
る。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録用インクにおいて、 該インク組成物中に含まれる珪素の含有量が１．５ｐｐ
   ｍ未満であることを特徴とする記録用インク。
2. 【請求項２】 前記記録用インクは、その製造工程にお
   いて、陽イオン交換樹脂を通過させる処理が施されるこ
   とを特徴とする請求項１記載の記録用インク。
3. 【請求項３】 インクを噴射口から噴射して被記録媒体
   に印字を行うインク噴射装置に用いられることを特徴と
   する請求項１記載の記録用インク。
4. 【請求項４】 前記インク噴射装置は、インク室内に設
   けられた発熱素子からの熱エネルギーを用いてインクを
   噴射する熱インクジェット方式であることを特徴とする
   請求項３記載の記録用インク。