JPH0931378A

JPH0931378A - 記録用インク

Info

Publication number: JPH0931378A
Application number: JP7180095A
Authority: JP
Inventors: Hideto Yamazaki; 秀人山崎
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1995-07-17
Filing date: 1995-07-17
Publication date: 1997-02-04
Also published as: US5824142A

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「ダイワブラックＭＳＣ」（ダイワ化成
社製）を３重量部、グリセリンを２０重量部、ジエチレ
ングリコールモノブチルエーテルを８重量部、純水を６
９重量部を攪拌してインク組成物を得、陰イオン交換樹
脂「アンバーライトＩＲＡ−４１０」（オルガノ（株）
社製）に通し、イオンクロマトグラフィーにて硝酸イオ
ン及び亜硝酸イオンの合計含有量を測定したところ、
３．０ｐｐｍであった。このインク組成物をポリエチレ
ン製の袋に充填して密閉し、７０℃の環境で２０日間放
置した後、ガスクロマトグラフィーで窒素濃度を測定し
たところ、５．２ｐｐｍ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硝酸イオン及び
亜硝酸イオン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。

【０００４】またこのようなインクジェット記録方式で
はいずれも液体インクを圧縮して印刷する原理上、気泡
や気泡核がインクジェットプリンターの圧力発生部に存
在していると、発生圧力が気泡に吸収されてインクに十
分な圧力をかけることができなくなり、ついにはインク
を噴射できなくなる。そのため、従来からインクジェッ
ト記録用インク組成物は製造の最終工程で脱気された
り、高精度濾過を行って気泡核を除去した後に、気体透
過性の低い容器に入れられてきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな処理は初期的には効果があるものの、経時的にはそ
の効果がなくなる。特にインクを入れた容器が温度の高
い環境に置かれた場合、インクが初期的に脱気されてい
ても、インク自体からガスが発生して気泡を形成し、そ
の気泡がインクジェットプリンターにとっては致命的な
ドット抜けの原因となっていた。一般的にインクジェッ
ト記録用インクでは、圧力発生に伴いインク中でキャビ
テイション現象が起こり、インク中に残存しているガス
が気泡になる場合がある。そのため特開昭５２−７４４
０６に開示されているように、インクに亜硫酸塩を添加
してインク中の溶存酸素を還元してインク中のガス濃度
を低下させることも試みられているが、これは窒素に対
しては全く効果が無い。しかも、インク中の窒素濃度
は、初期的に完全に溶存窒素を除去してインクを気体透
過性の低い容器で密閉しても、経時的にインク中の窒素
濃度が増加していくことが特開平２−９７５７８に開示
されている。従ってインク自体からの窒素の発生を抑え
なければ、インク中の気泡の発生は防げない。そのため
インクジェット記録用インクは環境温度に制限があった
り、インクの使用期限が短かったりして、輸送時、保存
時、使用時に大きな制限があった。

【０００６】そこで本発明は以上のような問題を解決
し、輸送時、保存時、使用時にインクが高温環境に置か
れても気泡を形成するまでのガスが発生せず、そのため
使用時にドット抜けを起こすことのない印刷安定性の高
い記録用インクを提供することを目的とする。

【０００７】

【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
硝酸イオン及び亜硝酸イオンの合計含有量が５ｐｐｍ未
満であることを特徴とする。

【０００８】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、陰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。

【０００９】請求項３では、前記記録用インクは、その
製造工程において、限外濾過膜を通過させる処理が施さ
れることを特徴とする。

【００１０】請求項４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。

【００１１】請求項５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。

【００１２】

【作用】上記の構成を有する本発明では、インク組成物
中に含まれる硝酸イオン及び亜硝酸イオンの合計含有量
を５ｐｐｍ未満にすることにより、輸送時、保存時、使
用時にインクが高温環境に置かれても気泡を形成するま
でのガスが発生せず、そのため使用時にドット抜けを起
こすことのない印刷安定性の高い記録用インクを提供す
ることができる。

【００１３】

【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。

【００１４】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共に、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。

【００１５】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。

【００１６】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、ｔｅ
ｒ−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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】以下本発明におけるインク組成物中の硝酸
イオン及び亜硝酸イオンの合計含有量の調整方法を具体
的に説明する。

【００２１】亜硝酸イオン等を除去する一般的な方法と
してスルファミン酸中和法があるが、この方法では硝酸
イオン及び亜硝酸イオンの合計含有量を５ｐｐｍ未満に
することが難しく、また硫酸イオンもインク中に残る。
そこで本発明に於いては、インクを陰イオン交換樹脂に
通して硝酸イオン及び亜硝酸イオンを吸着除去する。あ
るいはインクを限外濾過膜を通して硝酸イオン及び亜硝
酸イオンを分離除去する。このようにしてインク中の硝
酸イオン及び亜硝酸イオンを除去し、イオンクロマトグ
ラフィーにてインク中の硝酸イオン及び亜硝酸イオンの
合計含有量が５ｐｐｍ未満であることを確認し、使用に
供する。更に、必要に応じて該インクを脱気し、気体透
過性の低い部材からなる容器に該インクを密閉すること
が望ましい。

【００２２】以上、インク組成物中の硝酸イオン及び亜
硝酸イオンの合計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、イオン化された硝酸イオン及び亜硝酸イオンを除去
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。

【００２３】不純物として硝酸イオン及び亜硝酸イオン
が混入される源は、染料以外には使用する水、界面活性
剤や水溶性樹脂等の添加剤が考えられる。水について
は、インク作製用の水として蒸留水やイオン交換水等を
使用することで硝酸イオン及び亜硝酸イオンの混入を避
けることができる。界面活性剤については、硝酸塩及び
亜硝酸塩以外のもの、例えばノニオン系界面活性剤等を
使用すれば硝酸イオン及び亜硝酸イオンの混入を避ける
ことができる。また水溶性樹脂等については、これらの
樹脂等を製造する際に硝酸イオン及び亜硝酸イオンが混
入したものがあるが、これらの樹脂等も前記と同様の精
製手順によって硝酸イオン及び亜硝酸イオンを除去する
ことができ、その後添加剤として使用できる。しかしな
がら最大の硝酸イオン及び亜硝酸イオンの混入源は染料
であり、特にその染料が市販品の場合には硝酸イオン及
び亜硝酸イオンの合計含有量が多量になる場合が多く、
分析例の中には染料粉体中に数千ｐｐｍに達するものも
知られている。

【００２４】以上、インク組成物中に含有される硝酸イ
オン及び亜硝酸イオン分の除去について主に説明した
が、実質的には硝酸イオン及び亜硝酸イオンの除去と共
に、鉄やカルシウム、バリウム等の除去も行うのが好ま
しい。

【００２５】次に本発明の実施例及び比較例を説明す
る。

【００２６】実施例１市販染料「ダイワブラックＭＳＣ」（ダイワ化成社製）
を３重量部、グリセリンを２０重量部、ジエチレングリ
コールモノブチルエーテルを８重量部、純水を６９重量
部を攪拌してインク組成物を得た。このインク組成物を
陰イオン交換樹脂「アンバーライトＩＲＡ−４１０」
（オルガノ（株）社製）に通し、イオンクロマトグラフ
ィーにて硝酸イオン及び亜硝酸イオンの合計含有量を測
定したところ、３．０ｐｐｍであった。このインク組成
物を０．５μｍのメンブランフィルターで濾過し、脱気
した後に、アルミラミネートされた気体透過性の低いポ
リエチレン製の袋に充填し、ポリエチレンを液中シール
してインクを密閉したインク袋を得た。このインク袋を
７０℃の環境で２０日間放置した後、ガスクロマトグラ
フィーで窒素濃度を測定したところ、５．２ｐｐｍであ
った。

【００２７】また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）〜（２）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。

【００２８】（１）吐出安定性；５℃、２０℃、４０℃
の各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】（２）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において陰イオン交換樹脂を通さずにインク組
成物を作製したところ、インク組成物中の硝酸イオン及
び亜硝酸イオンの合計含有量は８．５ｐｐｍ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、インク袋を７０℃の環境で２０日間放置した
後の窒素濃度は１５．０ｐｐｍであった。また（１）に
おいてしばしばインクの不吐出が見られた。

【００３１】実施例２市販染料「ラバセルファストイエローＲリキッド」（バ
イエル社製）を５０重量部（染料分５重量部）、エチレ
ングリコールを２０重量部、ジエチレングリコールモノ
ブチルエーテルを８重量部、純水を２２重量部を攪拌し
てインク組成物を得た。このインク組成物を限外濾過膜
「ＨＦ１−４３−ＰＭ１」（ロミコン社製）に通し、イ
オンクロマトグラフィーにて硝酸イオン及び亜硝酸イオ
ンの合計含有量を測定したところ、４．３ｐｐｍであっ
た。このインク組成物を０．５μｍのメンブランフィル
ターで濾過し、脱気した後に、アルミラミネートされた
気体透過性の低いポリエチレン製の袋に充填し、ポリエ
チレンを液中シールしてインクを密閉したインク袋を得
た。このインク袋を７０℃の環境で２０日間放置した
後、ガスクロマトグラフィーで窒素濃度を測定したとこ
ろ、６．３ｐｐｍであった。

【００３２】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。

【００３３】比較例２実施例２において限外濾過膜を通さずにインク組成物を
作製したところ、インク組成物中の硝酸イオン及び亜硝
酸イオンの合計含有量は９．０ｐｐｍ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、インク袋を７０℃の環境で２０日間放置した後の窒
素濃度は２０．２ｐｐｍであった。また（１）において
しばしばインクの不吐出が見られ、（２）において２ヶ
月間放置後に安定噴射が不可能となった。

【００３４】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２重量部、プロピレングリコールを１５重量
部、ジエチレングリコールモノブチルエーテルを５重量
部、純水を７８重量部を攪拌してインク組成物を得た。
このインク組成物を陰イオン交換樹脂「アンバーライト
ＩＲＡ−４１０」（オルガノ（株）社製）に通し、イオ
ンクロマトグラフィーにて硝酸イオン及び亜硝酸イオン
の合計含有量を測定したところ、１．０ｐｐｍであっ
た。このインク組成物を０．５μｍのメンブランフィル
ターで濾過し、脱気した後に、アルミラミネートされた
気体透過性の低いポリエチレン製の袋に充填し、ポリエ
チレンを液中シールしてインクを密閉したインク袋を得
た。このインク袋を７０℃の環境で２０日間放置した
後、ガスクロマトグラフィーで窒素濃度を測定したとこ
ろ、３．３ｐｐｍであった。

【００３５】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３実施例３において陰イオン交換樹脂を通さずにインク組
成物を作製したところ、インク組成物中の硝酸イオン及
び亜硝酸イオンの合計含有量は６．８ｐｐｍ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、インク袋を７０℃の環境で２０日間放置した
後の窒素濃度は１０．５ｐｐｍであった。また（１）に
おいてしばしばインクの不吐出が見られた。

【００３７】実施例４市販染料「ラバセルファストブルーＨＳリキッド」（バ
イエル社製）を１６．７重量部（染料分２．５重量
部）、グリセリンを１０重量部、エチレングリコールを
５重量部、ジエチレングリコールモノブチルエーテルを
８重量部、純水を６０．３重量部を攪拌してインク組成
物を得た。このインク組成物を限外濾過膜「ＨＦ１−４
３−ＰＭ１」（ロミコン社製）に通し、イオンクロマト
グラフィーにて硝酸イオン及び亜硝酸イオンの合計含有
量を測定したところ、２．０ｐｐｍであった。このイン
ク組成物を０．５μｍのメンブランフィルターで濾過
し、脱気した後に、アルミラミネートされた気体透過性
の低いポリエチレン製の袋に充填し、ポリエチレンを液
中シールしてインクを密閉したインク袋を得た。このイ
ンク袋を７０℃の環境で２０日間放置した後、ガスクロ
マトグラフィーで窒素濃度を測定したところ、４．６ｐ
ｐｍであった。

【００３８】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。

【００３９】比較例４実施例４において限外濾過膜を通さずにインク組成物を
作製したところ、インク組成物中の硝酸イオン及び亜硝
酸イオンの合計含有量は９．０ｐｐｍ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、インク袋を７０℃の環境で２０日間放置した後の窒
素濃度は１４．３ｐｐｍであった。また（１）において
しばしばインクの不吐出が見られ、（２）において２ヶ
月間放置後に安定噴射が不可能となった。

【００４０】窒素の発生量が少なく、吐出安定性が良
く、吐出応答性も良好であった実施例１〜４のインク組
成物では、いずれも硝酸イオン及び亜硝酸イオンの合計
含有量は５ｐｐｍ未満であった。

【００４１】これに対し、窒素の発生量が多く、吐出安
定性及び吐出応答性で問題が生じた比較例１〜４では、
いずれもインク組成物中の硝酸イオン及び亜硝酸イオン
の合計含有量が５ｐｐｍ以上であった。

【００４２】以上説明したように、本実施例１〜４で
は、インク組成物中の硝酸イオン及び亜硝酸イオンの合
計含有量が５ｐｐｍ未満であるので、窒素の発生が少な
く、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。

【００４３】また、実施例１〜４、比較例１〜４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。

【００４４】

【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、インク組成物中の硝酸イオン及び亜硝酸イ
オンの合計含有量が５ｐｐｍ未満であるので、インク中
からの窒素の発生が少なく、この記録用インクを用いた
インク噴射装置では、ドット抜けすることなく良好に噴
射することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【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硝酸イオン及び亜硝酸イオ
ンの合計含有量が５ｐｐｍ未満であることを特徴とする
記録用インク。
【請求項２】前記記録用インクは、その製造工程にお
いて、陰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。
【請求項３】前記記録用インクは、その製造工程にお
いて、限外濾過膜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。
【請求項４】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。
【請求項５】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。