JP2000086956A - インクジェット用水性インク及びインクジェット記録方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置を改良することなく、広い範囲の温
度環境で正常噴射による高品質の記録が可能なインクジ
ェット用水性インク及び、インクジェット記録方法を提
供する。 【解決手段】 カラーインデックスナンバーダイレ
クトレッド２２７（１重量％）、ジエチレングリコール
（２８重量％）、トリエチレングリコールモノメチルエ
ーテル（６重量％）、純水（６５重量％）を十分に混合
攪拌した後、０．８μｍのメンブランフィルタで濾過を
行いインクとし、このインクを用いて、該インクの２５
℃における粘度が最適粘度となる様に流路形状、駆動条
件を設定した記録ヘッドによりインク液滴を発生させ、
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
記録装置により、５℃、２５℃及び４０℃において噴射
安定性の試験評価を行ったところ、いずれにおいても良
好な結果を得た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水と水溶性有機溶
剤と水溶性染料を必須成分として成るインクジェット用
水性インク及び水と水溶性有機溶剤と水溶性染料を必須
成分として成るインクジェット用水性インクを微細な液
滴として飛翔させて記録を行うインクジェット記録方法
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法は、例えば、静
電吸引方法、圧電素子を用いてインクに機械的振動又は
変位を与える方法、インクを加熱することにより気泡を
発生させ、この時に発生する圧力を利用する方法等、種
々のインク噴射方法により、インク滴を形成し、これら
の一部又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。従来、このようなインクジェット記録方
法に使用するインクとして、水を主溶剤として使用した
水性インクの開発が盛んに行われている。

【０００３】インクジェット用水性インクには、記録装
置のヘッド先端部やインク流路内で目詰まりを起こさ
ず、安定した噴射が可能であること、鮮明な色調で十分
に高い濃度の記録画像を与えること等の性能が要求され
る。

【０００４】インクジェット用水性インクの着色剤とし
ては水溶性染料を用いることが一般的である。水溶性染
料はインク媒体中に完全に溶解するため、水溶性染料中
の不純物を一定量以下に制御すれば、染料インクはイン
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
で目詰まりしにくく、鮮明な色調で高濃度の記録物を得
ることが可能である。そのためインクジェットプリンタ
ー用として高度に精製された水溶性染料を着色剤として
用いたインクジェット用水性インクの製品化の例は多
い。

【０００５】ここで、インクジェット記録装置が使用さ
れる温度環境は、一般的に５℃〜４０℃程度と考えら
れ、このような条件下でも安定噴射が可能であり、正常
に記録できることはインクジェット記録における重要な
要素である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
インクジェット用水性インク及びインクジェット記録方
法においては、低温環境で記録を行うと、主にインクの
増粘に起因した不噴射や不安定噴射が起こり、高温環境
では、主にインクの減粘に起因したしぶきが発生し、い
ずれの場合も正常な噴射による高品質の記録は困難とな
る。このような問題に対し、インクジェットヘッドを温
度制御し、インクの粘度を適正に保つ等の試みがなされ
ているが、その場合、装置が大型化し、コスト高となっ
てしまう。

【０００７】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、装置を改良することなく、広い
範囲の温度環境で正常噴射による高品質の記録が可能な
インクジェット用水性インク及びインクジェット記録方
法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１記載のインクジェット用水性インクは、５
℃における粘度が２５℃における粘度の３倍以下であ
り、且つ、４０℃における粘度が２５℃における粘度の
０．５倍以上であることを特徴とする。

【０００９】また、請求項２記載のインクジェット記録
方法は、請求項１記載のインクジェット用水性インクを
使用して記録を行うことを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００１１】一般的な水性インクを使用するインクジェ
ット記録装置において、温度環境が変化した場合に、正
常噴射が不可能となる最も大きな要因として、インクの
粘度が温度によって変化し、インクジェットヘッド特性
に応じて決定される装置固有の適正粘度範囲を逸脱して
しまうことが挙げられる。

【００１２】ここで、インクの粘度は、２５℃程度の常
温環境において、インクジェットヘッド特性に最も適合
するような値に調整されることが一般的である。従っ
て、インクの粘度は、常温での値を中心として、温度が
変化しても出来るだけ変動しないことが望まれる。

【００１３】また、先にも述べた通り、通常インクジェ
ット記録装置が使用される温度環境は、おおよそ５℃〜
４０℃の範囲内であり、この温度範囲でのインク粘度の
変動を制御することが重要である。

【００１４】以上のようなインクの粘度と温度の関係を
模式図（図１）に示す。図１において、インクＡは温度
による粘度変動の少ないインクの例であり、本発明の意
図する特性を表している。一方、インクＢは温度による
粘度変動の大きい例である。

【００１５】本発明者らは、各種方式のインクジェット
記録において、インクジェット用水性インクの５℃にお
ける粘度が２５℃における粘度の３倍以下であり、且
つ、４０℃における粘度が２５℃における粘度の０．５
倍以上となるようにインク組成配合を行うことによっ
て、広い範囲の温度環境で正常噴射による高品質の記録
が可能であることを見出し、本発明に至ったものであ
る。

【００１６】すなわち、２５℃の常温におけるインクの
粘度が３ｃＰｓならば、５℃における粘度は９ｃＰｓ以
下、４０℃における粘度は１．５ｃＰｓ以上となること
が必要である。

【００１７】本発明における水は、脱イオン水（純水）
を使用することが望ましい。この時の水の含有量は、各
種方式のインクジェット記録に適用可能な低粘度に保
ち、また、温度による粘度変化を抑える目的で、インク
全重量に対して４０重量％以上であることが望ましい。

【００１８】また、本発明における水溶性有機溶剤とし
ては、主としてインクジェットヘッドの先端部における
インクからの析出発生、乾固防止を目的として使用さ
れ、従って揮発性が低い溶剤を選択することが望まし
い。また、温度による粘度変化を抑える目的で、分子量
が比較的小さく、染料溶解性に優れた高極性溶剤を選択
することがさらに望ましい。

【００１９】このような水溶性有機溶剤としては、平均
分子量４００以下のポリエチ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、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコー
ル、トリプロピレングリコール、１，２，６−ヘキサン
トリオール、チオジグリコール、１，３−ブタンジオー
ル、１，５−ペンタンジオール、ヘキシレングリコール
等のアルキレングリコール類；グリセリン；２−ピロリ
ドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等のピロリドン類が
挙げられる。これらの水溶性有機溶剤は単独で用いても
よいし、２種類以上混合して用いることも可能である。

【００２０】インク中の上記水溶性有機溶剤の含有量
は、インク全量に対して重量％で５〜４０重量％、好ま
しくは７〜４０重量％、より好ましくは１０〜３０重量
％である。もし、５重量％未満であると、湿潤作用が不
十分となり、析出、乾固等の問題が生じる。また、４０
重量％を越えると、インクが必要以上に増粘し、噴射不
能となったり、記録紙上での乾燥が極端に遅くなる等の
問題を生じる。

【００２１】本発明における水溶性染料としては、塩基
性染料、酸性染料、直接染料、反応性染料等のカチオン
性、アニオン性の染料が好適に使用できる。具体的に
は、カラーインデックスナンバーベーシックレッド１，
１：１，２，１２，１３，１４，１８，２２，２７，２
８，２９，３４，３８，３９，４６，４６：１，６７，
６９，７０、カラーインデックスナンバーベーシックバ
イオレット１，２，３，４，５，７，８，１０，１１，
１１：１，２０，３３、カラーインデックスナンバーベ
ーシックブルー３，６，７，９，１１，１２，１６，１
７，２４，２６，４１，４７，６６、カラーインデック
スナンバーベーシックグリーン１，４，５、カラーイン
デックスナンバーベーシックイエロー１，１１，１９，
２１，２４，２５，２８，２９，３６，４５，５１，６
７，７３、カラーインデックスナンバーベーシックオレ
ンジ１４，２１，２２，３２、カラーインデックスナン
バーベーシックブラウン１，４、カラーインデックスナ
ンバーダイレクトブラック１７，１９，３２，５１，７
１，１０８，１４６，１５４，１６８、カラーインデッ
クスナンバーダイレクトブルー６，２２，２５，７１，
８６，９０，１０６，１９９、カラーインデックスナン
バーダイレクトレッド１，４，１７，２８，８３，２２
７、カラーインデックスナンバーダイレクトイエロー１
２，２４，２６，８６，９８，１３２，１４２、カラー
インデックスナンバーダイレクトオレンジ３４，３９，
４４，４６，６０、カラーインデックスナンバーダイレ
クトバイオレット４７，４８、カラーインデックスナン
バーダイレクトブラウン１０９、カラーインデックスナ
ンバーダイレクトグリーン５９、カラーインデックスナ
ンバーアシッドブラック２，７，２４，２６，３１，５
２，６３，１１２，１１８、カラーインデックスナンバ
ーアシッドブルー９，２２，４０，５９，９３，１０
２，１０４，１１３，１１７，１２０，１６７，２２
９，２３４、カラーインデックスナンバーアシッドレッ
ド１，６，３２，３７，５１，５２，８０，８５，８
７，９２，９４，１１５，１８１，２５６，２８９，３
１５，３１７、カラーインデックスナンバーアシッドイ
エロー１１，１７，２３，２５，２９，４２，６１，７
１、カラーインデックスナンバーアシッドオレンジ７，
１９、カラーインデックスナンバーアシッドバイオレッ
ト４９、カラーインデックスナンバーフードブラック
１，２、カラーインデックスナンバーリアクティブレッ
ド１８０等が挙げられるが、これらに限定されるもので
はない。また、これらの水溶性染料は２種類以上を混合
して使用することも可能であり、その場合には単独では
得られない所望の色を得ることが可能となる。また、そ
の含有量は、所望される色や濃度に依存して広い範囲で
決定されるが、インク全量に対して０．０１〜７重量
％、好ましくは０．１〜５重量％の範囲内である。

【００２２】本発明において、５℃におけるインク粘度
を２５℃におけるインク粘度の３倍以下、４０℃におけ
るインク粘度を２５℃におけるインク粘度の０．５倍以
上に制御するためには、第一に上記水溶性染料を始めと
する常温で固形状を有する成分の割合を少なくとも７重
量％以下にすることが有効である。また、第二に上記水
溶性有機溶剤のような低揮発性で常温液体状の成分とし
て比較的低粘度のもの、低分子量のものを選択すること
が有効である。

【００２３】本発明の、及び本発明に使用するインクの
基本構成は以上の通りであるが、その他従来公知の各種
浸透剤、樹脂バインダー、分散剤、界面活性剤、粘度調
整剤、表面張力調整剤、ｐＨ調整剤、染料溶解剤、防腐
防カビ剤等を必要に応じて添加することができる。

【００２４】上記浸透剤としては、２０℃での蒸気圧が
０．１ｍｍＨｇ以下の多価アルコールモノアルキルエー
テルを使用することが望ましい。該多価アルコールモノ
アルキルエーテルは、記録紙へのインク浸透速度を効果
的に速めることにより、インクの紙面上での速乾性を向
上させ、記録紙上での遅乾性に起因するブリーディング
（異なる色の境界でのにじみ）を防止し、且つ、浸透に
伴うフェザリング（紙の繊維に沿ったヒゲ状のにじみ）
を起こし難いものが好適に使用される。

【００２５】上記多価アルコールモノアルキルエーテル
の具体例としては、例えば、ジエチレングリコールモノ
メチルエーテル（２０℃での蒸気圧０．１ｍｍＨｇ）、
ジエチレングリコールモノブチルエーテル（２０℃での
蒸気圧０．０１ｍｍＨｇ）、ジエチレングリコールモノ
イソブチルエーテル（２０℃での蒸気圧０．０１ｍｍＨ
ｇ）、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル（２
０℃での蒸気圧０．０６ｍｍＨｇ）、ジプロピレングリ
コールモノプロピルエーテル（２０℃での蒸気圧０．０
２ｍｍＨｇ）、ジプロピレングリコールモノイソプロピ
ルエーテル（２０℃での蒸気圧０．０５ｍｍＨｇ）、ジ
プロピレングリコールモノブチルエーテル（２０℃での
蒸気圧０．０５ｍｍＨｇ）、トリエチレングリコールモ
ノメチルエーテル（２０℃での蒸気圧０．０１ｍｍＨｇ
未満）、トリエチレングリコールモノブチルエーテル
（２０℃での蒸気圧０．０１ｍｍＨｇ未満）、トリプロ
ピレングリコールモノメチルエーテル（２０℃での蒸気
圧０．０２ｍｍＨｇ）、トリプロピレングリコールモノ
ブチルエーテル（２０℃での蒸気圧０．０１ｍｍＨｇ未
満）等が挙げられる。

【００２６】一般的な多価アルコールアルキルエーテル
は独特の臭気を有しており、その蒸気圧が２０℃で０．
１ｍｍＨｇより高いものをインクに用いると、インク自
体も高臭気性となり、一般オフィス、家庭で使用するに
は大きな問題となる。しかしながら、上記に例示した多
価アルコールモノアルキルエーテルは２０℃での蒸気圧
が０．１ｍｍＨｇ以下と低く、インクに使用しても低臭
気性であり、前述の問題はない。

【００２７】さらに、上記多価アルコールアルキルエー
テルの中でも、２０℃での蒸気圧が０．０１ｍｍＨｇ未
満のものは、特に臭気が少なく、好適に使用することが
できる。インク中の上記多価アルコールアルキルエーテ
ルの含有量は、インク全量に対して重量％で３〜１５重
量％が好ましい。もし、３重量％未満であると、インク
の記録紙への浸透速度が遅く、乾燥時間、ブリーディン
グに問題を生じる。また、１５重量％を越えると、イン
クの記録紙への浸透が激しくなり、記録紙の裏までイン
クが達してしまったり、フェザリングにも問題を生じ
る。

【００２８】また、インクの記録紙への浸透、乾燥性を
制御する目的で、エタノール、イソプロピルアルコール
等の１価アルコールを使用することも可能である。

【００２９】尚、熱エネルギーの作用によってインクを
噴射させるタイプのインクジェット方式に適用する場合
には、熱的な物性値（例えば比熱、熱膨張係数、熱電導
率等）が調整されることもある。

【００３０】以上のようにして得られる本発明で使用す
るインク及び該インクを使用したインクジェット記録方
法は、従来技術の問題点が十分に解決されており、装置
を改良することなく、広い範囲の温度環境で正常噴射に
よる高品質の記録が容易に可能となる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例について説
明する。

【００３２】尚、文、表中％とあるのは重量基準であ
る。 ＜実施例１＞ 液組成 カラーインデックスナンバーダイレクトレッド２２７ １％ ジエチレングリコール ２８％ トリエチレングリコールモノメチルエーテル ６％ 純水 ６５％ 上記各材料を十分に混合攪拌した後、０．８μｍのメン
ブランフィルタで濾過を行いインクとした。

【００３３】上記インクの室温（２５℃）における粘度
を回転式粘度計で測定したところ、３．２ｃＰｓであっ
た。また、上記インクの５℃における粘度は６．７ｃＰ
ｓ、４０℃における粘度は２．０ｃＰｓであった。

【００３４】このインクを用いて、最適粘度が３．１〜
３．３ｃＰｓとなる様に流路形状、駆動条件を設定した
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
を有する記録装置、及び記録ヘッド内のインクにピエゾ
素子振動による圧力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記録装置
により、以下の試験評価を行ったところ、いずれにおい
ても良好な結果を得た。

【００３５】（試験評価１）噴射安定性１；室温（２５
℃）、５℃、４０℃の雰囲気下でそれぞれ２４時間の連
続噴射と、２分間の間欠噴射を行ったが、いずれの条件
でも終始安定した高品質の記録が行えた。

【００３６】（試験評価２）噴射安定性２；同じ装置を
用いて室温（２５℃）と５℃の雰囲気下で交互に１２時
間の連続噴射と、２分間の間欠噴射を行ったが、いずれ
の条件でも終始安定した高品質の記録が行えた。また、
室温と４０℃、５℃と４０℃の雰囲気下の同様の試験に
おいても優れた結果が得られた。

【００３７】 ＜実施例２＞ 液組成 カラーインデックスナンバーダイレクトレッド２２７ ２％ ポリエチレングリコール（平均分子量２００） １５％ ２−ピロリドン １５％ トリエチレングリコールモノメチルエーテル ６％ ポリビニルピロリドン（平均分子量９０００） ２．５％ 純水 ５９．５％ 上記各材料を十分に混合攪拌した後、０．８μｍのメン
ブランフィルタで濾過を行いインクとした。

【００３８】上記インクの２５℃における粘度を回転式
粘度計で測定したところ、４．３ｃＰｓであった。ま
た、上記インクの５℃における粘度は１１ｃＰｓ、４０
℃における粘度は２．６ｃＰｓであった。

【００３９】このインクについて最適粘度を４．２〜
４．４ｃＰｓに設定した記録装置によって、試験評価１
及び２の検討を行った結果、いずれも実施例１と同様に
優れた結果を得た。

【００４０】 ＜比較例１＞ 液組成 カラーインデックスナンバーダイレクトレッド２２７ １％ ポリエチレングリコール（平均分子量６００） １５％ トリエチレングリコールモノメチルエーテル ６％ 純水 ７８％ 上記各材料を十分に混合攪拌した後、０．８μｍのメン
ブランフィルタで濾過を行いインクとした。

【００４１】上記インクの２５℃における粘度を回転式
粘度計で測定したところ、２．２ｃＰｓであった。ま
た、上記インクの５℃における粘度は７．２ｃＰｓ、４
０℃における粘度は１．５ｃＰｓであった。

【００４２】このインクについて最適粘度を２．１〜
２．３ｃＰｓに設定した記録装置によって、試験評価１
及び２の検討を行った結果、いずれも、５℃の条件にお
いて、一部不噴射やジェット曲がりが観察され、高品質
の記録物は得られなかった。

【００４３】 ＜比較例２＞ 液組成 カラーインデックスナンバーダイレクトレッド２２７ ３％ ポリエチレングリコール（平均分子量２００） １５％ ２−ピロリドン １５％ トリエチレングリコールモノメチルエーテル ６％ ポリビニルピロリドン（平均分子量９０００） ５％ 純水 ５６％ 上記各材料を十分に混合攪拌した後、０．８μｍのメン
ブランフィルタで濾過を行いインクとした。

【００４４】上記インクの２５℃における粘度を回転式
粘度計で測定したところ、６．４ｃＰｓであった。ま
た、上記インクの５℃における粘度は２６ｃＰｓ、４０
℃における粘度は２．５ｃＰｓであった。

【００４５】このインクについて最適粘度を６．３〜
６．５ｃＰｓに設定した記録装置によって、試験評価１
及び２の検討を行った結果、いずれも、５℃の条件にお
いて、不噴射やジェット曲がりが頻繁に観察され、高品
質の記録物は得られなかった。また、４０℃の条件にお
いても、しぶきによる不安定噴射が観察され、高品質の
記録物は得られなかった。

【００４６】表１に本発明の実施例及び比較例の試験評
価の結果を示す。

【００４７】

【表１】 以上のように、本発明の実施例によれば、装置を改良す
ることなく、広い範囲の温度環境で正常噴射による高品
質の記録が可能であり、各種の方式のインクジェット記
録において、優れた記録を与えることができる。一方、
比較例においては、試験評価のいずれかにおいて問題を
有している。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように本発
明のインクジェット用水性インクは、５℃における粘度
が２５℃における粘度の３倍以下であり、且つ、４０℃
における粘度が２５℃における粘度の０．５倍以上であ
ることを特徴としているため、装置を改良することな
く、広い範囲の温度環境で正常噴射による高品質の記録
が可能であり、各種の方式のインクジェット用水性イン
クとして、優れた記録を与えることができる。

【００４９】また、本発明のインクジェット記録方法
は、前記インクジェット用水性インクを使用して記録を
行うことを特徴としているため、装置を改良することな
く、広い範囲の温度環境で正常噴射による高品質の記録
が可能であり、各種の方式のインクジェット記録におい
て、優れた記録を与えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】２種類のインクの粘度と温度の関係を示す模式
図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水と水溶性有機溶剤と水溶性染料を必須
   成分として成るインクジェット用水性インクにおいて、
   ５℃における粘度が２５℃における粘度の３倍以下であ
   り、且つ、４０℃における粘度が２５℃における粘度の
   ０．５倍以上であることを特徴とするインクジェット用
   水性インク。
2. 【請求項２】 水と水溶性有機溶剤と水溶性染料を必須
   成分として成るインクジェット用水性インクを微細な液
   滴として飛翔させて記録を行うインクジェット記録方法
   において、請求項１記載のインクジェット用水性インク
   を使用することを特徴とするインクジェット記録方法。