JPS62250071A - 水溶性染料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、インクジェット方式あるいは万年筆やフェル
トペン等の筆記具により、紙、樹脂フィルム等の被記録
材に記録を行うための記録液（以下、インクと称する）
に好適に使用される水溶性染料に関する。

［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式によ
り、インク滴（ｄｒｏｐｌｅｔ　）を形成し、それらの
１部もしくは全部を紙等の被記録材に付着させて記録を
行うものであり、このようなインクジェット記録方式に
使用するインクとしては、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て、且つ使用されている。

［発明が解決しようとする問題点１ 上記の如き従来のインクにおいては種々の性能が要求さ
れるのは当然であるが、なかでも最も要求される性能は
、インクを用いて記録を行っている際、記録を中断した
際、更に長期間記録を行わなかった時における記録装置
のノズル、オリフィス又はペン先での目詰り及び沈殿物
の発生が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においては、温度変化によ
って発熱ヘッド表面に異物の沈着が生じ易いため、液安
定性というのは特に重要な性能である。

しかしながら、従来のインクに使用する染料中には、種
々の不純物が含有されているため、インクジェット装置
のノズルやオリフィスに目詰りを生じたり、加熱ヘッド
の表面に沈着物が生じたり、長期保存中に沈殿物が生じ
る等の問題があリ、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１つの理由
となっている。

従って、本発明の主たる目的は、上述の従来技術の欠点
を解決し、高い染料濃度にも拘らず、使用時及び長期保
存時にもノズル、オリフィス等に目詰りを生ぜず、また
特に熱エネルギーを使用するインクジェット装置の発熱
ヘッドの沈降物が土製 じたりしない安定性に優れたインクを調整するための水
溶性染料を提供することにある。

本発明者は上述の目的を達成すべく鋭意研究の結果、市
販の染料中には染料以外に多くの不純物（例えば、分散
剤、均染剤等種々の有機物及び無機物）が含有されてお
り、これらの不純物が主として前述の問題を生じること
をつきとめた。

更にこれら不純物のうち染料中に包含される疎液コロイ
ドが、オリフィスを目詰りさせたり、インク貯蔵中に沈
降物を生じたり、特に熱エネルギーを利用するインクジ
ェット方式における加熱ヘッド上に異物が沈着する最大
の原因であることを見出し、本発明を完成したものであ
る。

［問題点を解決するための手段］ 上記の目的は、以下の本発明によって達成される。

すなわち本発明は、染料と不純物としての疎液コロイド
とを含み、前記疎液コロイドの含有量が８００ｐｐ履以
下に調整されていることを特徴とする水溶性染料である
。

［作用］ 本発明を更に詳細に説明すると、本発明の水溶性染料の
化学構造自体はすでに公知であり、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で
あり、特にインクジェット記録方式に用いるインクの記
録剤として好適で、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、Ｃ，１，
ダイレクトブラック　１７．１９，３２，５１．７１．
１０Ｂ、１４８　；　Ｃ，１，ダイレクトブルー　Ｅｌ
、２２．２５．７１，８１１．９０．１０ｆ！、１９９
　；　Ｃ−１，ダイレクトレッド　１．４．１７，２８
，８３　；　Ｃ，１，ダイレクトイエロー　１２．２４
．２Ｂ、４４．９Ｂ、１００　　；　Ｃ，１，ダイレク
トオレンジ３４，３９．４４，４ｅ、ｓｏ；ｃ、工、ダ
イレクトバイオレット　４７，４８；　Ｃ，１，ダイレ
クトブラウン１０８；Ｇ、１．ダイレクトグリーン５８
；Ｃ，１，アシッドブラック　２、？、２４．２Ｂ、３
．１．５２、ｅ３．１１２．１１８　；　Ｃ，１，アシ
ッドブルー９．２２，４０、Ｉ９，１１１３．１０２．
１Ｂ？、２２８．２３４；　Ｃ，Ｉ。

アシッドレッド１，８，３２，３５．３７，５１，５２
，８０，８５，１３７．８２．８４．１１５．１８０．
２５８，２８５，３１５．３１７；　Ｃ，１，アシッド
イエロー　１１．１７．２３，２５，２９，４２．１１
１１．７１　；　Ｃ，１，アシッドオレンジ７．１９；
Ｃ，１，アシッドバイオレット　４９；ｃ、１．ベーシ
ックブラック　２．Ｃ，１，ベーシックブルー　１，３
．５１７．９．２４．２５．２８．２Ｂ、２９　：　Ｃ
，１，ベーシックレッド１．２．９．１２，１３、■、
３７．　Ｃ，１，ベーシックバイオレット　１４．２７
　；　Ｃ，１，フードブラック　２等が挙げられる。

上記の染料の例は本発明においては特に好ましいもので
あり、本発明はこれらの染料に限定されるものではない
。

本発明者は、インク組成物の安定性について鋭意研究し
たところ、従来のインク組成物に使用されている染料は
、元来、繊維の染色用に製造されたものであるため、各
種の添加剤、例えば界面活性剤、均染剤をはじめ、塩化
ナトリウム、硫酸ナトリウム、アルカリ土類金属の塩等
非常に多くの不純物を含有しており、これらの不純物が
インクジェット記録及び筆記具において種々の問題を生
じることは知られており、本発明者もこれらの不純物を
鋭意除去して純度の高い染料とし、これによってインク
組成物としたところ、かなりの程度問題が解決されるも
のであったが、インクジェット方式、特に熱エネルギー
を使用するインクジェット方式においては、熱ヘツド上
への異物の沈着を必ずしも充分には防止できなかった。

そこで本発明者は、更に詳細な研究を続けた結果、市販
の染料中にはかなりの量の種々の疎液コロイドが包含さ
れており、この疎液コロイドが熱ヘツド表面における沈
着物の主たる原因であり、最も異物発生に影響すること
を知り、本発明に至ったものである。

すなわち、本発明者の詳細な研究によれば、インクを調
整するために使用する水溶性染料中にある程度以上の疎
液コロイドが存在しているとインクを長期保存した時に
、多量の沈殿物が発生し、記録装置の吐出オリフィスの
目詰りの原因となり、特に熱エネルギーを用いるインク
ジェット記録装置の場合には、更に発熱ヘッド表面に異
物の蓄積を生じて、種々のトラブルの原因となることを
見い出した。

このような疎液コロイド（ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉＣｃｏ
ｌｌｏ−ｉｄ）は、種々の無機イオン粒子が１表面電荷
による水和のために安定化された状態、あるいは金属の
水酸化物、硫化物の状態で存在するものであり、通常の
一般的な濾過処理では、濾紙を通過してしまうため、従
来、これらの疎液コロイドには注意が払われていなかっ
たものである。

インク中にこれらのコロイド物質が存在して沈殿等の問
題を生じるのは、インク作成時又は直後ではなく、イン
クを長期保存した場合に経時的に生じてくるもので、イ
ンクが種々の温度変化にさらされた場合あるいは外部か
らの異物の混入、更にはｐｎの変化等によって生じてく
るものである。

そのため従来は、通常の場合、インク中のコロイド物質
に起因したこれらの現象を早期に発見することが困難で
あり、問題を生じた時点では、既にインクは製品として
市場に流通していることが多く、その対策は非常に困難
になるものである。

疎液コロイドの原因となる無機物（金属類）は、Ｃｄ、
Ｏｒ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｈｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｍｎ、ＡＩ、Ｆ
ｅ、Ｓｎ、Ｃｕが代表的なものであり、その他Ｓ、Ｐ等
も含まれ、またケイ酸塩等も主要な原因となっている。

染料中の疎液コロイドを８００ｐｐｍ以下に調整する方
法としては、その溶液中に電解質を混入させることで沈
降させる方法や硫酸アルミニウム、硫酸第一鉄、塩化第
二鉄、硫酸第二鉄、アルミン酸ナトリウム、塩化ゴノパ
ラス［Ｆｅｚ（ＳＯｓ）３＊ＦｅＣｌ３］等の凝集剤を
添加させることで沈降させ、通常の濾過法で分離する方
法等が有効に利用できる。

尚、沈降物は、実用的なインクに完成させるためには前
述の疎液コロイドの除去に加えて、従来無機塩除去等に
用いてきたイオン交換処理、限外濾過膜処理法、逆浸透
膜処理法等を併用することが好ましい。

水溶性染料中の疎液コロイドのチェックは、原子吸光光
度法、誘導プラズマ発光分析法をはじめとして、凝集剤
によって生じる沈殿量を定量する方法によって行われる
。

以上、水溶性染料中の疎液コロイドの含有量を調整する
方法の１例を示したが、調整する方法はこれに限定され
るものではなく、疎液コロイドを除去できる方法であれ
ばいずれも有効に利用できる。

以上、染料中に不純物として含有される疎液コロイド分
の調整法について主に説明したが、実際上は、疎液コロ
イドの除去とともに、食塩、硫酸ナトリウム等の種々の
無機塩の除去あるいはカルシウム及びその能無機イオン
類等の除去も行うのが一般的である。

以上の如く得られる本発明の水溶性染料は、従来技術の
問題点を充分に解決し、この染料を用いてインクを調整
した際に、インクジェット方式における記録特性（信号
応答性、液滴形成の安定性、吐出安定性、長時間の連続
記録性、長期間の動作休止後のインク吐出安定性）、保
存安定性、被記録材への定着性等いずれもバランスのと
れた優れたものであり、各種の方式のインクジェット記
録用のインクの記録剤あるいは筆記具用のインクの記録
剤として有用である。

特に、沈着物の発生を最も鎌う熱エネルギーを使用する
インクジェット記録方式のインクの記録剤として好適で
ある。

次に、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。尚
、文中部又は％とあるのは重量基準である。

実施例１ 市販染料「アイゼン・プリムラ・イエロー２ＲＨ（保土
谷化学工業（株）製）」の１０％水溶液を作成し、次い
でこの水溶液中に硫酸ナトリウムを添加し、攪拌を行い
、染料を塩析した。その後、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、その後ｌｌＯ
℃に保った乾燥機中で乾燥した。

次に、前記乾燥物をメチルセロソルブ中に溶解させる（
この場合のメチルセロソルブの量は、溶解させる乾燥物
の重量の５〜１０倍が好ましい）。

その後、メチルセロソルブ溶液を定量用濾紙で濾過処理
して、濾液を取り出す。

更に、前記濾液をエバポレーターで濃縮乾固させて、濾
液中の溶質分を得、その後８０℃の真空乾燥機中で３〜
５時間乾燥させる。

次に、前記乾燥物を水に溶解して１０％水溶液にした後
、塩化第二鉄を０．５重量％加えて充分攪拌した後、４
０００ｒｐｍの条件で遠心分離処理を７分間行い、その
後上澄み液を取り出す。

次いで、前記上澄み液を住友化学工業（株）製陽イオン
交換樹脂ｒｅ−４８４４の層を通過させた。

その後、通過液を０．ＩＮ苛性ソーダ水溶液によりｐＨ
８，１に調整し、１０日間プラスチック容器中に静置し
た。

更に、０．４５ミクロンのテフロン（商標名）製フィル
ターにて加圧濾過した後、得られた濾液を加熱乾燥機並
びに乾燥剤（シリカゲル）を入れたデシケータ中に保管
させることにより、粉末状の染料を得た。

得られた染料中に含まれる疎液コロイド分を誘導プラズ
マ発光分析装置にて測定したところ、３２０ＰＰ冒であ
った。

使用例１ 実施例１で得られた染料２部に対して、ジエチレングリ
コール１５部、Ｎ−メチル−２−ピロリドン１５部、イ
オン交換水８８部を加え、攪拌した後、平このインクを
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３５ミクロン、発熱抵抗体
の抵抗値１５０オーム、駆動電圧３０ポルト、周波数２
ＫＨｚ）を有する記録装置により、以下の７１〜丁５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。

（Ｔ＋　）長期保存安定性；インクをプラスチックフィ
ルムの袋に密閉し、−３０℃、６０℃で６力月保存した
後でも不溶分の析出は認められず、液の物性や色調にも
変化がなかった。

（〒２）吐出安定性；室温、５℃、４０℃の雰囲気中で
それぞれ２４時間の連続吐出を行ったが、いずれの条件
でも終始安定した高品質の記録が行えた。

（〒３）吐出応答性；２秒間の間欠吐出と２力月間放置
後の吐出について調べたが、いずれの場合にもオリフィ
ス先端での目詰りがなく、安定で均一に記録された。

（Ｔ４）記録画像の品質；下記１表に列記の被記録材に
記録された画像は、濃度が高く鮮明であった。又、室内
光に６力月さらした後の濃度の低下率は１％であった。

（〒５）各種被記録材に対する定着性；下記１表の被記
録材に印字１５秒後、印字部を指でこすり画像のずれ・
ニジミの有無を判定したところ、いずれも画像のずれ・
ニジミ等がなく優れた定着性を示した。

実施例２〜５ 下記で表わす市販染料を、実施例１と同様の方法により
精製した。

実施例Ｎｏ、　　　　染　　料　　　染料中の疎液コロ
イドの含有量 ２　　　　　　　４イレクト°プアースト°イエローＧ
Ｏ４３０ｐｐ履（保土谷化学工業（株）製） ３　　　　　　　　サンドオうジブリリアント°レッド
Ｎ−ＢＧ　　　　２８０ｐＰ■（サンド（株）） ４　　　　　　　　ルランチン°スグラ°ダーコイス・
ブルーＧＬ　　　　５００ｐｐ薦（ＢＡＳＦ（株）） ５　　　　　　　　　ダイ７シツド°ミーリング°ブラ
ツクＧＬ　　　　　　３４０ｐｐ鳳（三菱化成工業（株
）製） 使用例２〜５ いて実施例１と同様に丁１〜Ｔ５の検討を行った。これ
らはいずれも実施例１と同様に優れた結果を示した。

使用例６ イエローインクとして使用例２のインク、マゼンタイン
クとして使用例３のインク、シアンインクとして使用例
４のインク、ブラックインクとして使用例５のインクを
夫々用いてピエゾ振動子によってインクを吐出させるオ
ンデマンド型記録ヘッド（吐出オリフィス径５０ミクロ
ン、ピエゾ振動子駆動電圧６０ポルト、周波数４ＫＨｚ
）を有する記録装置によって、実施例１と同様に丁１〜
丁５の検討を行った。これらはいずれも実施例１と同様
に優れた結果を示した。

使用例７ 使用例２〜５のインクを用いて実施例１と同様の記録装
置で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色再現も良好であっ
た。

エルトペンに充填し、それぞれキャップを外して１０日
間放置した後、紙に筆記したところ、インクのカスレも
なくスムースに筆記することができた。

比較例 実施例１と同じ市販の染料を用いて、実施例１の各処理
工程中、塩化第二鉄を加える処理とそれ以降の処理を省
略したことを除き、実施例１と同様にして染料を得た。

得られた染料中に含まれる疎液コロイドの含有量は１８
４０ｐｐ量であった。

また前述の処理工程に陽イオン交換樹脂による処理のみ
を加えて処理した染料又は前述の処理工程に静置処理の
みを加えて処理した染料を作成し、含まれる疎液コロイ
ドの量を測定したところ、夫々１３５０ｐｐ腸、１　ｔ
ｏｏｐｐｍであった。

比較使用例７ 比較例の染料を用いて、実施例１と同様な溶媒組成物で
あるインクを作成した。

次に、上記のインクを用いて、実施例１で述べたＴＩ　
−Ｔ５のテストを行った。

その結果、保存１力月で不溶分の析出が認められた（Ｔ
Ｉのテスト）、また、しばしば不吐出が見られ、駆動電
力の変更（電圧ＵＰ）を強いられた（Ｔ２のテスト）０
発熱ヘツドの表面を顕微鏡で観察したところ、褐色の沈
殿物が付着しているのが認められた。更に、１力月の放
置後、オリフィスが目詰りしてインクの吐出が認められ
た（Ｔ３のテスト）。

第　　１　　表

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 染料と不純物としての疎液コロイドとを含み、前記疎液
   コロイドの含有量が８００ｐｐｍ以下に調整されている
   ことを特徴とする水溶性染料。