JPS632996B2 - - Google Patents

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JPS632996B2
JPS632996B2 JP54133824A JP13382479A JPS632996B2 JP S632996 B2 JPS632996 B2 JP S632996B2 JP 54133824 A JP54133824 A JP 54133824A JP 13382479 A JP13382479 A JP 13382479A JP S632996 B2 JPS632996 B2 JP S632996B2
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JP
Japan
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ink
paper
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nozzle orifice
recording paper
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JP54133824A
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Akio Oowatari
Isatake Yamada
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Publication date
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Publication of JPS5657862A publication Critical patent/JPS5657862A/ja
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Publication of JPS632996B2 publication Critical patent/JPS632996B2/ja
Priority to HK196/89A priority patent/HK19689A/en
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/30Inkjet printing inks
    • C09D11/38Inkjet printing inks characterised by non-macromolecular additives other than solvents, pigments or dyes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)
  • Ink Jet Recording Methods And Recording Media Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明はインクジエツト式記録装置等のプリン
タ用流体インクに関するもので、特に印字後の印
刷速乾性を改良したインクジエツト式記録用水性
インクに関するものである。 インクジエツト式記録装置の原理は、50〜
150μm直径の微少インク液滴を発生させる手段、
液滴を記録紙の所定の位置へ飛行させる手段によ
り、所望の印刷を可能にするものである。液滴は
加圧されたインクが30〜150μm直径の微細なノ
ズルオリフイスから噴出することにより発生し、
液滴に電荷をもたせ、電界操作することにより液
滴を記録紙の所定の位置へ飛行させる静電偏向型
インクジエツト方式、液滴を複数のノズルオリフ
イスより必要な個所だけ発生させ、記録紙にダイ
レクトに飛行させるドロツプオンデイマント型イ
ンクジエツト方式などがある。いずれもインクジ
エツト方式という点で液体インクを扱うための次
のような問題点がある。 (1) インクか30〜150μm直径の微細なノズルオ
リフイスで、乾燥しノズルオリフイス部のイン
クの粘度上昇、もしくは染料等の析出によりノ
ズルオリフイスの目が詰まる。 (2) 液体インク粒が直接記録紙に付着してから乾
燥するまでの時間、すなわち印刷乾燥時間がか
かる。 (3) インク流通経路中に空気等の気泡が混入、も
しくは発生することにより、記録ヘツドインク
加圧室内でインクが加圧できないため、ノズル
オリフイスよりインク微少滴が発生できなくな
る。 (4) 記録紙に付着したインク粒のドツト円形度、
ドツトコントラストが十分でない。 そしてこれらの問題点をふまえて、インクジエ
ツト記録用インクとして必要とされる要件は、 (a) インクが記録ヘツドのノズルオリフイスにお
いて目詰りをおこさないこと。 (b) インクが記録紙に転写された時、迅速に乾燥
すること。 (c) インクが自ら気体を発生するような成分を含
まないこと。 (d) インクが長期にわたり変質を起こさず、貯蔵
性がよいこと。 (e) インクがインク接液材料を腐蝕させないこ
と。 (f) インクの濃度が大きく紙に転写された時、ド
ツトの円形度、コントラストが明確であるこ
と。 等があげられる。以上の事柄の内には、(a)の要件
に示す如く、インクが乾燥し難いという条件のも
とに、(b)に示す如く紙に付着した時、迅速に乾燥
しなければならないという、相反する性質があ
る。従つて(a)〜(f)の要件すべてを完全に満足する
インクを作ることは非常に難しく、それ故にイン
ク以外の他の手段を用いることにより(a)〜(f)の要
件を満足させる方向に進む場合が多かつた。たと
えば印刷物の乾燥をはやめるために、装置にドラ
イヤーを設けたり、記録紙にインクの浸透のはや
い紙を用いれば、(a)、(b)の要件を満たすことがで
きる。しかし装置が大型化しエネルギー的にも不
経済であつたり、印字用紙が所定のものでなけれ
ばならないという欠点がある。 本発明の目的は、(a)〜(f)の要件をすべて満たす
インクジエツト記録用インクを提供することにあ
る。 従来のインクジエツト記録用インクは、ほとん
ど水溶性インクであり、インクの構成は染料、湿
潤剤、水の3つの組成分を中心として成る。染料
は記録紙を着色することにより、所望の図形、文
字を視覚的及び光学的に伝達する重要なインク組
成分で、水は染料を記録紙へ転写するための運搬
媒体である。従つてインクジエツト記録用インク
としては、染料、水の2組成分でもよいわけであ
るが、ノズルオリフイスは使用時大気に開放され
ているため水分の蒸発がおこり、ノズルオリフイ
ス中で染料が析出し、ノズル目を詰まらせること
がある。これを防止するため、湿潤剤を加えるわ
けであるが、湿潤剤を添加することにより、イン
ク全体の蒸気圧が下がり、ノズルオリフイス中で
の染料析出はある程度防げることは公知である。
そのためインクは乾き難くなつており、ノズルオ
リフイス中では目詰り防止効果がある反面、転写
後の記録紙上でのインクの速乾性はなく、速乾性
をだす場合には、前記三組成分系に界面活性剤を
添加し、インクの表面張力を低下させ記録紙に浸
透させることにより速乾性をだす方法が用いられ
ている。しかしこの方法によるとインクが紙の繊
維方向に煩雑に浸透するため、インク要件(f)のド
ツト円形度を満足できず印字品質が低下する欠点
がある。 本発明は従来の欠点を除去するもので、ノズル
オリフイスの目詰りを起こし難く、しかもインク
粒が記録紙に転写されてから迅速にきれいなドツ
ト円形度を保ちながら浸透するインクジエツト記
録用インクを提供するものである。 本発明の主旨は、記録紙を構成する繊維材料、
サイズ剤材料、表面処理剤材料の少なくとも1つ
以上を化学的に溶解させる成分をインクジエツト
記録用インク中に存在させ、この成分により紙を
腐蝕することにより、インクの浸透を迅速にする
もので、以下本発明について第1図を用いて具体
的に述べる。 一般にいう普通記録紙は、天然高分子であるパ
ルプを原料として作られているが、パルプ自体は
親水性、吸水性が非常にあり、実際そのまま使用
するには不都合が多いため、サイズ剤を用いるこ
とにより浸透速度を減少させている。なかには記
録紙の表面状態をなめらかにしたり、さらに浸透
速度を減少させる目的で表面処理剤を紙表面にコ
ーテイングすることもある。本発明者等は、これ
らサイズ剤や表面処理剤を溶解することにより、
パルプによりはやくインクを浸透させ、インクの
浸透による印字速乾性をだす目的で鋭意研究を進
めてきた結果、インクPH値が20℃において10〜14
の範囲、より好ましくは12.0〜13.5の範囲にある
インクは非常に印字乾燥時間がはやす、しかも印
字ドツトの円形度も満足できるものであることを
発見した。第1図は20℃におけるインクPH値と印
字乾燥時間との関係を記録紙A,B,C,D,E
について実験により得たグラフである。 第1図の印字乾燥時間とは、当社試作マルチノ
ズルヘツド(ノズルオリフイス直径40μm、噴出
インク液滴直径およそ80μm)で文字パターンを
印字した時、インクが記録紙面に付着してから印
字部分を手で触れて手及び紙面を汚すことがなく
なるまでの乾燥時間をいう。第1図に示すよう
に、紙の種類によつて多少ばらつきはあるもの
の、印字乾燥時間はPH12〜13.5の間で、急激に小
さくなつている。しかも印字品質は界面活性剤を
用いて表面張力を低下させたインクのように繊維
方向への煩雑なにじみはなく、きれいな円形ドツ
トを保ち、非常に優れたものである。また印字乾
燥時間は、紙の種類以外にも文字パターンやイン
クの噴射量によつても変化するが、本発明のイン
クの乾燥性はPH値に依存しているため、同一紙に
同じ文字パターン、同じ噴射量で印字すれば本発
明のインクの速乾性は優れている。 本発明のインクのPH値の範囲は、経験的なもの
であり、実際、PH12〜13.5で印字乾燥時間が急激
に減少しているのでこの範囲が、適量のアルカリ
で最大限の効果がだせるため、いちばん好ましい
が、第1図にみるようにB紙におけるPH12.8の時
の乾燥時間と、C紙におけるPH12の時の乾燥時間
はほとんど変わらないように、記録紙による差も
大きい。従つて、本発明の速乾性インクのPH値の
下限としては、速乾性があらわれ始めるPH12が適
当であり、上限としてはアルカリ溶液の限界値で
あるPH14ならば本発明のインクによる速乾性の効
果が発揮できる。 以上の如く本発明のインクジエツト記録用イン
クがPH12〜14に調整することにより速乾性が現わ
れたのは、記録紙のサイズ剤及び表面処理剤がア
ルカリ性のもとで溶解され、パルプ地が露出する
ことにより迅速にインクが浸透するものと思われ
る。 本発明のインクジエツト用インク組成分の構成
は、まずPH値を12〜14に調整するための塩基性物
質、染料、湿潤剤、水が基本的な組成分である。 塩基性物質としては、水に対する溶解度、湿潤
剤に対する溶解度が優れている安定した強塩基性
物質が好ましく、水酸化ナトリウム、水酸化カリ
ウム、水酸化リチウムというアルカリ金属の水酸
化物がある。その他、アルカリ土類金属の水酸化
物、アミンなども使用可能である。水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムという強
塩基性物質を用いる場合、インクPH値を20℃で12
〜14に調整するには、0.1〜15重量部をインク組
成分として加えれば満足される。また、強塩基性
物質を組成分として加えるに際して強塩基性物質
を水溶液として加えた方が取り扱いやすい。10規
定の強塩基水溶液を作りこれを0.3〜10重量部イ
ンクの組成分として加えれば十分前記PH値を満足
できる。 また、本発明のプリンタ用流体インクのPH値を
満足させるためには、アルカリ金属の水酸化物以
外に、アルカリ土類金属の水酸化物、アミンなど
も使用可能である。 アルカリ土類金属の水酸化物は一般的に水に溶
解し難いが、水酸化バリウムは水溶液中で強いア
ルカリ性を示し、0.1〜5重量部の添加により本
発明のプリンタ用流体インクのPH値12〜14を満足
することができる。 またアミン類も強アルカリ性を示すものとして
テトラエチレンペンタミン、ジエチレントリアミ
ン等がある。これらは液状で吸湿性を示し、3〜
30重量部の添加によりPH12〜14を満足する。 水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの強ア
ルカリは、グリセリン等の湿潤剤と化学反応を起
こしアルコキシドを生成しやすい。実際、85℃の
環境で10規定水酸化ナトリウム、10規定水酸化カ
リウムを15%グリセリン水溶液に、それぞれ3重
量部加えたものを、塩化ビニルチユーブ(直径1
mm)に充填したところ、3日後にはチユーブ中
に、ナトリウムアルコキシド、カリウムアルコキ
シドの生成が認められた。特にグリセリンのナト
リウムアルコキシドはゲル状にチユーブ中に詰ま
る。一方カリウムアルコキシドは液状であるた
め、PH調整を行う場合、高温安定性が要求される
場合は水酸化カリウムの方が望ましい。しかし、
常温では両者ともアルコキシドを生成し難いた
め、特に高温安定性を問題にしない場合は水酸化
カリウムより腐蝕性が少なく、一般に広く用いら
れている水酸化ナトリウムも使用できる。 染料は、まず第1に印刷物の耐水性、耐光性を
向上させるために、水溶性直接染料、及び分散染
料が好ましい。また、水、湿潤剤に対する溶解
度、分散度が大きい方がノズルオリフイスでの染
料析出による目詰りが起こり難いため、水、湿潤
剤に対する溶解度、分散度の大きい染料が好まし
い。例えば、Kayaku Direct Deep Black×A、
KayaKu Direct Special Black A×N、
Kayaset Black 009A、Kayaset Black 10、
Kayaset Black 021、Kayaset Violet 001、
Kayaset Blue 005、Kayarus Turquoise Blue
GL〔いずれも日本化薬製染料商標〕などがある。
染料の添加量としては、10重量部をこえるとノズ
ルオリフイスの目詰りが起こりやすくなるので10
重量部以下が好ましい。 湿潤剤はインク全体の蒸気圧を下げ、インク中
の水分の蒸発を減速させるとともに染料や塩基性
物質もある程度溶解することにより、ノズルオリ
フイスの目詰りを防止する。従つて、まず水に対
する溶解性がよく、吸水性があり、しかも染料溶
解度及び塩基性物質溶解度の高い湿潤剤が好まし
い点から、脂肪族多価アルコール類、脂肪族多価
アルコール類のアルキルエーテル誘導体類、脂肪
族多価アルコール類のアセテート誘導体類が優れ
ている。具体的には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、プロ
ピレングリコール、ポリエチレングリコール、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、ジエチレングリコールジメチルエーテ
ル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテ
ル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル
等の多価アルコール類のアルキルエーテル誘導体
類、エチレングリコールモノメチルエーテルアセ
テート、ジエチレングリコールモノエチルエーテ
ルアセテート、グリセリルモノアセテート、グリ
セリルジアセテート等の多価アルコールのアセテ
ート誘導体類がある。また上記の多価アルコール
類、多価アルコールのアルキルエーテル誘導体
類、多価アルコールのアセテート誘導体類の混合
物も用いることができる。 インク中の湿潤剤組成分量は、インクの粘度を
決定する重要因子である為、湿潤剤添加量を多く
することは、インクの粘度を増大させることにな
るので好ましくない。何故なら、インク粘度が増
大することによりインクジエツト記録ヘツドの応
答周波数が低下したり、駆動電圧が高くなること
が、本発明者等により確められているからであ
る。従つて、5〜45重量部の湿潤剤を添加するの
が好ましく、粘度も20℃で1.5〜19センチポイズ
の範囲に調製することが可能である。 又、本発明に
【式】(R′はアルキレン基、R2、 R3はアルキル基である。) で示されるヒドロキシリアルキル−2−ピロリド
ン類
【式】(R1、R2、R3、R4はアル キル基である。) で示されるN−アルキル−2ピロリドン類を添加
することも可能で、これらの組成分を1〜16重量
部添加することにより、湿潤剤との併用でノズル
オリフイスでの目詰り防止効果が向上することが
認めれている。 更に、長期インクの保存の為、細菌やカビの発
生を抑制する為に、ジオキシン、テヒドロ酢酸ナ
トリウムなど既知の防カビ剤を用いることができ
るが、本発明のインクの場合、インクのPH値が高
いため、防カビ剤を添加しなくても細菌等の発生
が認められなかつた。 本発明のインクは、インク粒が紙に付着した瞬
間に紙パルプをおおうサイズ剤材料を溶かして、
紙の繊維パルプに迅速に浸透するものであるが、
この浸透速度を界面活性剤などの添加によりはや
くすることができる。界面活性剤としては、耐ア
ルカリ性の優れたフツ素系の界面活性剤があげら
れるが、一般に用いられている陰イオン系界面活
性剤、非イオン系の界面活性剤なども用いること
ができる。 界面活性剤を添加した場合の表面張力は21〜
48dyn/cmに調整することにより、いく分速乾性
は向上するが、紙に対する接触角の小さい界面活
性剤、例えば、オレイン酸ソーダ、ジオクチルス
ルホコハク酸ソーダのような界面活性剤は紙に対
する浸透力が大きいため、紙の繊維間にはん雑に
にじみ、不適である。フツ素系の界面活性剤にお
いては、FC−128(住友スリーエム社製界面活性
剤商標)を0.001〜0.1重量部を本発明のインクに
添加することにより速乾性はさらに向上した。 尚、本発明のインクは、すべての流体インクを
用いるプリンターにも使用でき、インクジエツト
プリンター用インクに限定するものではない。 以上の如く、本発明のインクジエツト記録用イ
ンクは、ノズルオリフイスでの目詰りがおこり難
く、しかも記録紙面に転写されてから迅速に乾燥
し、インク自体から気体を発生する成分が含まれ
ていないばかりか、強塩基性物質の添加によりイ
ンクの凝固点がかなり低下し、インクの凝固によ
る気泡の発生が生じ難く、安定な組成分で構成さ
れている為、長期に亘る貯蔵性も優れており、イ
ンク液性がアルカリ性の為、ステンレスなどの接
液材料を腐蝕することなく、又印字乾燥後の印字
濃度、ドツト円形度も十分である点から、前記イ
ンク要件(a)〜(f)をすべて満足するものであり、そ
の効果は非常に大きい。 以下、実施例を挙げることにより本発明を説明
するが、これらの実施例は本発明を更に具体的に
説明するものであり、実施の態様がこれにより限
定されるものではない。 実施例 1 撹拌機を装備した2のピーカーに、蒸溜水
809g、及びグリセリン150gを仕込み撹拌しなが
らテヒドロ酢酸ナトリウム1gを徐々に加えた。
別に水酸化ナトリウム40gを100c.c.の蒸溜水に
徐々に冷却しながら加え、完全に溶解させて10規
定水酸化ナトリウム水溶液を作り、該水酸化ナト
リウム水溶液20gを前記2ピーカーに加え、更
にKayaku Direct Deep Black×A20gを徐々に
加え、ピーカーを60℃で一定に保ちながら6時間
撹拌を続けた。室温に冷却後、10μm及び1μmの
ミリポアメンプレインフイルターでろ過した。得
られたインクは下記の通りである。 (組成) Kayaku Direct Deep Black×A 2重量部 グリセリン 15 10規定水酸化ナトリウム水溶液 2 テヒドロ酢酸ナトリウム 0.1 蒸溜水 80.9 得られたインクの粘度は20℃で1.8c.p.、表面張
力は20℃で54dyne/cm、PH値は20℃で12.4であつ
た。 このインクを当社試作マルチヘツド(ノズルオ
リフイス直径40μm)に充填し、ジエツト印刷を
行つたところ、黒色鮮明で印字品質の高い印刷記
録が得られた。印刷後の記録紙上でのインクの乾
燥時間はおよそ5秒程度で使用に際し十分な速乾
性を示した。 実施例 2 実施例1に記載の方法により、次の組成を有す
るインクを作成した。 (組成) Kayaku Direct Special Black A×N 2重量部 グリセリン 5 トリエチレングリコール 10 10規定水酸化カリウム水溶液 2 テヒドロ酢酸ナトリウム 0.1 蒸溜水 80.9 得られたインクの粘度は、20℃で1.9c.p.、表面
張力が20℃で52dyne/cm、PH値は20℃で12.4であ
つた。 実施例 3 実施例1に記載の方法により次の組成を有する
インクを作成した。 (組成) Kayaset Black 021 1重量部 グリセリン 6 グリセリンモノアセテート 10 10規定水酸化カリウム水溶液 3 テヒドロ酢酸ナトリウム 0.1 蒸溜水 79.9 得られたインクの粘度は、20℃で1.8cp、表面
張力が20℃で46dyne/cm、PH値は20℃で12.5であ
つた。 実施例 4 実施例1に記載の方法により、次の組成を有す
るインクを作成した。 (組成) Kayaku Direct Special Black A×N 2重量部 グリセリン 4 トリエチレングリコール 12 N−メチル−2−ピロリドン 5 10規定水酸化ナトリウム水溶液 2 テヒドロ酢酸ナトリウム 0.1 蒸溜水 74.9 得られたインクの粘度は、20℃で2.0c.p.、表面
張力が20℃で51dyne/cm、PH値は20℃で12.4であ
つた。 実施例 5 実施例1に記載の方法により、次の組成を有す
るインクを作成した。 (組成) Kayaset Violet 001 2重量部 グリセリン 4 トリエチレングリコール 20 10規定水酸化ナトリウム水溶液 3 FC−128(住友スリーエム社製フツソ系界面活性
剤) 0.01 蒸溜水 70.99 得られたインクの粘度は、20℃で22c.p.、表面
張力は20℃で28dyne/cm、PH値は20℃で12.5であ
つた。 実施例 6 下記組成を有するインクを作成した。 (組成) Kayaku Direct Special Black A×N(商品名)
1.5重量部 グリセリン 4.0 〃 ジエチレントリアミン 15.0 〃 ジエチレングリコール 3.0 〃 蒸溜水 76.5 〃 得られたインクの粘度は20℃で2.4c.p.表面張力
は20℃で52dyn/cm、PH値は20℃で12.8であつた。 実施例 7 下記組成を有するインクを作成した。 (組成) Kayarus Turguoise Blue GL(商品名)
2重量部 ポリエチレングリコール(分子量400) 8 〃 プロピレングリコール 10 〃 水酸化リチウム 0.5 〃 蒸溜水 79.5 〃 得られたインクの粘度は20℃で2.5c.p.、表面張
力が20℃で45dyn/cm、PH値は20℃で12.5であつ
た。 実施例 8 下記組成を有するインクを作成した。 (組成) Kayaset Black 009A(商品名) 1重量部 グリセリン 12 〃 ジエチレングリコール 4 〃 水酸化バリウム 0.5 〃 蒸溜水 82.5 〃 得られたインクの粘度は20℃で2.0c.p.表面張力
は20℃で45dyn/cm、PH値は20℃で12.7であつた。 実施例1〜8のインクを当社試作マルチヘツド
(ノズルオリフイス直径40μm)に充填し、ジエ
ツト印刷を行つたところ、印字濃度、印字品質が
高く、しかも印刷後5秒以下で乾燥した。ノズル
オリフイスの目詰りについては、1時間ジエツト
噴射印刷後、ノズルオリフイスを大気に開放のま
ま72時間後、再噴射を行なつたが、本実施例中の
インクは1つも目詰りすることなく、良好に再噴
射を行なつた。更に、実施例2〜5については、
144時間後の再噴射にも良好なる結果を示した。
【図面の簡単な説明】
第1図は、20℃に於けるインクPH値と、当社試
作マルチヘツド(ノズルオリフイス直径40μm)
で印刷した時の印刷乾燥時間の関係を表わしたグ
ラフである。 A〜Eは記録紙の種類を表わしている。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 インクジエツト記録装置等のプリンタ用流体
    インクとして、塩基性物質を含みインクPH値が20
    ℃において12〜14の範囲にあることを特徴とする
    プリンタ用流体インク。
JP13382479A 1979-10-17 1979-10-17 Ink for ink-jet recording Granted JPS5657862A (en)

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JP13382479A JPS5657862A (en) 1979-10-17 1979-10-17 Ink for ink-jet recording
EP80303601A EP0027709B1 (en) 1979-10-17 1980-10-13 An ink for a printer using liquid ink
DE8080303601T DE3068449D1 (en) 1979-10-17 1980-10-13 An ink for a printer using liquid ink
US06/197,731 US4352691A (en) 1979-10-17 1980-10-16 Liquid ink for printers
SG75/87A SG7587G (en) 1979-10-17 1987-02-04 An ink for a printer using liquid ink
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