JP2002201392A

JP2002201392A - インク組成物

Info

Publication number: JP2002201392A
Application number: JP2001228134A
Authority: JP
Inventors: Takanori Kamoto; 貴則加本; Ichiro Fujii; 一郎藤井; Kiyoto Motoyama; 清人本山; Hiroaki Nakaya; 浩明中弥; Masa Nakamura; 雅中村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-11-01
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2002-07-19
Anticipated expiration: 2021-07-27
Also published as: JP3729756B2

Abstract

(57)【要約】【課題】耐水性に優れかつ連続印刷を行っても安定し
たインク組成物を提供することを課題とする。【解決手段】少なくとも化学構造中に、下記基１を２
つ以上、かつ基２を２つ以上含む染料と【化１】（式中、Ｘは水素原子、アルカリ金属又はアミン類、Ｙ
はハロゲン元素又は−ＯＲ基（Ｒはアルキル基又は水素
原子）である）水又は水と水溶性有機溶剤との混合溶媒とからなり、水
が３ｋΩ・ｃｍ以上の比抵抗値を有するインクジェット
用インク組成物により上記課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク組成物に関
する。更に詳しくは、本発明は、インクを力学的及び熱
エネルギーを用いて吐出、飛翔させ被記録材に対して記
録を行うインクジェット記録において使用する耐水性に
優れたインク組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】インク
ジェット記録法は、力学的もしくは熱的作用を用いてイ
ンク滴を形成し、これを紙等の被記録材に画像を形成さ
せる方法である。このインクジェット記録法は、電子写
真等の記録法に見られるような現象や定着といったプロ
セスを含まないことより装置の小型化が容易であると同
時に、高速記録かつ低騒音で記録が可能であるという利
点がある。このような記録法は、オンデマンド型とも称
される。

【０００３】また、このようなオンデマンド型と呼ばれ
る記録法は、記録装置が簡略で、かつカラー化が容易で
あることより、その応用は今後ますます盛んに行われ
る。この記録法に最も望まれている性質は、電子写真な
みの高画質な印刷物を高速かつ連続的に印刷を行うこと
である。

【０００４】一方、このインクジェット記録においても
さまざまな問題点があげられている。この問題点の１つ
として耐水性に劣ることがあげられる。これは主にイン
クに用いられる色素、すなわち染料の性質に起因するも
のである。染料は水に溶解して画像及びマークとして記
録される。つまり、染料は、溶解性を有するため耐水性
が劣るものである。

【０００５】この問題点を改良する目的で種々の検討が
なされてきた。例えば、染料に反応基を導入し、印刷の
前後に処理を施すことによって染料の耐水性を向上させ
るといったものである。この例として特開平３−１５３
３８５号公報では、反応性染料を被記録材と反応させ固
着させる方法を開示している。

【０００６】しかしながら、この場合、アルカリ液で処
理し、加熱するといった工程を必要とするものである。
また、ここに開示されている反応性染料は、比較的不安
定で、塩酸を生成するためプリンターヘッド及び形成さ
れた画像、すなわち被記録材に対してダメージを与える
という欠点を有する。

【０００７】以上に述べたように、本発明の目的は耐水
性に優れかつ連続印刷を行っても安定したインク組成物
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かくして本発明によれ
ば、少なくとも化学構造中に、下記基１を２つ以上、か
つ基２を２つ以上含む染料と

【０００９】

【化２】

【００１０】（式中、Ｘは水素原子、アルカリ金属又は
アミン類、Ｙはハロゲン元素又は−ＯＲ基（Ｒはアルキ
ル基又は水素原子）である）水又は水と水溶性有機溶剤との混合溶媒とからなり、水
が３ｋΩ・ｃｍ以上の比抵抗値を有するインクジェット
用インク組成物が提供される。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の発明者等は、基１の構造
を２つ以上含み、かつ基２を２つ以上含む染料を、比抵
抗値が３ｋΩ・ｃｍ以上の水と組み合せることにより、
インク組成物の耐水性を改良することができることを見
出した。これは前記特定の基を有する染料を用いること
によって、染料の分子構造は直線性を有し、被記録材の
セルロース等に対する染着性が向上し、その結果印刷物
の耐水性が向上するからである。

【００１２】基１中、Ｘは水素原子、又はナトリウム、
カリウム等のアルカリ金属又はアミン類を意味する。基
２中、Ｙはフッ素、臭素、塩素等のハロゲン元素、メト
キシ、エトキシ等の低級アルコキシ基からなる−ＯＲ基
や水素原子を意味する。

【００１３】これら色材の具体例としてリアクティブレ
ッド１４１等があげられるが、これに限定されるもので
はない。

【００１４】染料は、インク組成物中に０．１〜８重量
％の範囲で含まれていることが好ましい。

【００１５】また、この染料の性能を充分に引き出すた
めには、比抵抗値が３ｋΩ・ｃｍ以上の水と組み合せる
ことが重要である。

【００１６】上記のように水の比抵抗値を規定するのは
次の理由による。すなわち、インク組成物の主溶媒であ
る水に含まれるイオン濃度は、水の比抵抗値としてあら
わすことができる。インク組成中の脱イオン水の比抵抗
値を３ｋΩ・ｃｍ以上とすることで、インクジェットプ
リンターで用いて連続的に印刷を行ったときに生じるイ
ンク組成物の温度上昇によりその中の染料と水中のイオ
ンとが反応して固化することを防ぐことができる。

【００１７】具体的に説明するとインクジェットプリン
ターの休止期間のノズル部におけるインク組成物の乾燥
固化を防ぐ目的で、例えば硝酸カルシウムを加え、イン
クの主溶剤である水に塩素イオンが含まれている場合、
ＣａＣｌ₂・ｎ（Ｈ₂Ｏ）の反応物が生じる。この反応物
は飽和状態になると温度変化に対応して固化してしまい
ノズルを詰まらせる原因となる。このような反応は、水
中のイオンが、インク組成中の他の部材と反応し副生成
物を生じる可能性を十分に示すものである。これを防ぐ
ためには主溶媒である水の比抵抗値を限定することが有
効である。

【００１８】比抵抗値が３ｋΩ・ｃｍ以上の水は、脱イ
オンのような従来公知の方法により、所定のイオン濃度
になるように調製することで得ることができる。なお、
比抵抗値は、３０ｋΩ・ｃｍ〜１８．３ＭΩ・ｃｍの範
囲であることがより好ましい。ここで、水は、インク組
成物中に、４０〜９０重量％の割合で含まれることが好
ましい。

【００１９】更に、本発明のインク組成物には、上記染
料の安定化を図るために、尿素及び／又は尿素変性物を
含むことが有効である。尿素及び／又は尿素変性物は、
インク組成物中に、０．０１〜５重量％の割合で含まれ
ることが好ましい。

【００２０】上記尿素と同様にアルカノールアミンを含
有することも有効である。

【００２１】また、インク組成物は、インク組成物の湿
潤材として高沸点（例えば、１００℃以上）の水溶性有
機溶剤を含んでいてもよい。水溶性有機溶剤は、上記染
料の結晶化を防ぎ、インク組成物の吐出安定性を確保す
るための機能を有する。なお、水溶性有機溶剤は、その
中に、水の比抵抗値を上昇させるようなイオン種を含ま
ないことが好ましい。

【００２２】水溶性有機溶剤としては、グリセリン、ジ
エチレングリコール、トリエチレングリコール、Ｎ−メ
チルピロリドン、２−ピロリドン、１，５−ペンタジオ
ール、１，４−ブタンジオール、１，３−プロパンジオ
ール、ポリエチレングリコール、チオジグリコール、ト
リエチレングリコールモノブチルエーテル、トリメチロ
ールプロパン、１，４−シクロペンタンジオール等があ
げられる。これら水溶性有機溶剤は、１種又は２種類以
上組み合せてもよい。インク組成物中に、水溶性有機溶
剤は、６０重量％以下の割合で含まれることが好まし
く、１０〜４０重量％の割合で含まれることがより好ま
しい。

【００２３】本発明のインク組成物は、曇点が６０℃以
上のノニオン系界面活性剤を含むことが好ましい。この
ような界面活性剤を含むことで、インク組成物のプリン
トヘッドに対する濡れ性や紙に対する浸透性を向上させ
ることができる。ノニオン系界面活性剤としては、三洋
化成社製ニューポールシリーズ、ナロアクティ−シリー
ズ、第一工業薬品社製ノイゲンシリーズ、ユニオンカー
バイド社製Ｔｅｒｇｉｔｏｌシリーズ等があげられる。
ノニオン系界面活性剤は、インク組成物中に、０．１〜
５重量％の割合で含まれることが好ましい。

【００２４】また、染料の染着性を向上させる目的で、
カルシウムイオンやマグネシウムイオンのような２価の
金属イオンを含ませてもよい。金属イオンは、インク組
成物中に、０．１〜５重量％の割合で含まれることが好
ましい。

【００２５】上記本発明のインク組成物は、それ自体の
構成成分に特徴があり、他の特殊な装置を必要としない
ので、従来のインクジェットプリンターにそのまま使用
できるという利点も有する。

【００２６】なお、本発明のインク組成物を付着させる
被記録材は、特に限定されず、当該分野で公知の、イン
クジェット印刷専用紙、ＰＰＣ用紙等があげられる。

【００２７】

【実施例】以下、実施例及び比較例により、本発明を更
に詳細に説明する。なお、以下の実施例及び比較例にお
いて、「％」は重量％を意味する。また、脱イオン水及
び純水は、それぞれヤマト社製オートスチルＷＧ２６１
で得たものを使用した。実施例１色素１３％２−ピロリドン（沸点：２３１℃）８％ジエチレングリコール（沸点：２４４℃）８％界面活性剤（ノニオン系：曇点８０℃）（三洋化成社製ナロアクティ−Ｎ１２０）１％脱イオン水（比抵抗値：１８ＭΩ・ｃｍ）８０％色素１は、基１が２つかつＸが水素、基２のＹが塩素原
子の色素を使用した。なお、色素１は、一般的に、リア
クティブレッド１４１と呼ばれている。

【００２８】実施例２色素１３％２ピロリドン（沸点：２３１℃）８％１，５−ペンタンジオール（沸点：２４２℃）８％界面活性剤（ノニオン系：曇点９３℃）（三洋化成社製ナロアクティ−Ｎ１４０）１％ジエチレングリコール（沸点：２４４℃）４％脱イオン水（比抵抗値：１００ｋΩ・ｃｍ）７６％実施例３色素２３％１，５−ペンタンジオール（沸点：２９０℃）７％２−ピロリドン（沸点：２３１℃）４％ジエチレングリコール（沸点：２４４℃）７％界面活性剤（ノニオン系：曇点６０℃）（ユニオンカーバイド社製Ｔｅｒｇｉｔｏｌ１５−Ｓ−９）２％純水（比抵抗値：１８ＭΩ・ｃｍ）７４％硝酸マグネシウム３％色素２は、基１が２つかつＸがナトリウム、基２のＹが
ＯＨの色素を使用した。

【００２９】実施例４色素１３％グリセリン（沸点：２９０℃）７％２−ピロリドン（沸点：２３１℃）４％ジエチレングリコール（沸点：２４４℃）７％界面活性剤（ノニオン系：曇点１００℃）（ユニオンカーバイド社製Ｔｅｒｇｉｔｏｌ１５−Ｓ−９）２％純水（比抵抗値：１８ＭΩ・ｃｍ）７５％尿素２％比較例１リアクティブレッド１８０３％２−ピロリドン（沸点：２３１℃）８％１，５−ペンタンジオール（沸点：２４２℃）５％界面活性剤（ノニオン系：曇点１００℃）（ユニオンカーバイド社製Ｔｅｒｇｉｔｏｌ１５−Ｓ−９）１％硝酸カルシウム２％脱イオン水（比抵抗値：２ｋΩ・ｃｍ）８１％

【００３０】比較例２リアクティブレッド１８０３％ｎ−プロピルアルコール（沸点：９７．２℃）８％１，５−ペンタンジオール（沸点：２４２℃）３％界面活性剤（ノニオン系：曇点９３℃）（三洋化成社製ナロアクティ−Ｎ１４０）１％脱イオン水（比抵抗値：２ｋΩ・ｃｍ）８５％比較例３リアクティブレッド１８０３％イソプロピルアルコール（沸点：８２℃）８％１，５−ペンタンジオール（沸点：２４２℃）５％界面活性剤（ノニオン系：曇点１００℃）（ユニオンカーバイド社製Ｔｅｒｇｉｔｏｌ１５−Ｓ−９）１％硝酸カルシウム２％脱イオン水（比抵抗値：１８ＭΩ・ｃｍ）８１％

【００３１】比較例４リアクティブレッド７５３％２−ピロリドン（沸点：２３１℃）８％１，５−ペンタンジオール（沸点：２４２℃）５％界面活性剤（ノニオン系：曇点５６℃）（三洋化成社製ナロアクティ−Ｎ９５）１％硝酸カルシウム２％脱イオン水（比抵抗値：１８ＭΩ・ｃｍ）８１％比較例５色素３３％グリセリン（沸点：２９０℃）７％２−ピロリドン（沸点：２３１℃）４％ジエチレングリコール（沸点：２４４℃）７％界面活性剤（ノニオン系：曇点６０℃）（三洋化成社製ナロアクティ−Ｎ９５）２％純水（比抵抗値：１８ＭΩ・ｃｍ）７７％硝酸マグネシウム３％色素３は、基１が１つかつＸがナトリウム、基２のＹが
塩素原子の色素を使用した。なお、色素３は、一般的
に、リアクティブレッド５８と呼ばれている。

【００３２】実験実験１：連続印刷上記インク組成物を用いて、シャープ社製ＡＪ２０００
の改造機を用いて印刷濃度２０％として連続的に印刷を
行ったときの印字可能枚数を検討した。インクタンクに
インク組成物を充填して空になるまでの印刷可能枚数
は、約２００枚である。実験では空になった時点で、イ
ンク組成物を再充填し、この作業を印刷できなくなるま
で繰り返し、そのときまでに印刷できた枚数を印刷可能
枚数とした。印刷枚数が２００枚を超える場合を○とし
てそれ以下であった場合は×とした。実験２：デキャッ
プ特性カートリッジにインク組成物を詰めたのち、ＰＰＣ用紙
に１０枚印刷を行った。次いで、インクカートリッジを
プリンターより取り外し、キャップをせずに室温で１日
放置した。放置後、再びインクカートリッジをプリンタ
ーに装着し印刷できる場合を○、印刷できない場合を×
とした。実験３：インクの耐水性実施例１と比較例１のインク組成物を用いてマゼンタ単
色を印刷し、印刷サンプルに水を２ｃｃ滴下して、１分
後にワイパーで水をふき取り、試験前後の色差（ΔＥ）
を用いて評価した。ΔＥが１０以下の場合を○それ以上
は×とした。

【００３３】実験１〜３の結果を表１に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】上記の表のように実施例１〜４と比較例１
〜２を比べると水の比抵抗値が３ｋΩ・ｃｍ以上のとき
良好な印刷が可能であることがわかる。

【００３６】また、実施例１〜３と比較例２〜３を比べ
た場合、水の沸点より低い１００℃以下の有機溶剤を含
むと印刷が不安定になることがわかる。

【００３７】実施例１〜３と比較例２ではインク組成物
中に硝酸マグネシウムを含むと印刷が良好であることが
わかる。

【００３８】実施例１〜４及び比較例４ではノニオン系
界面活性剤の曇点が６０℃以上の場合有効であることが
わかる。

【００３９】実施例１〜４と比較例５を比べると基１の
分子構造を２つ以上含む染料の方が耐水性に優れること
がわかる。

【００４０】

【発明の効果】本発明のインク組成物によれば、被記録
材にダメージを与えることなく、印刷に他の工程を付加
することなく、耐水性に優れ、連続印刷を行っても安定
して印刷を行うことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者本山清人大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者中弥浩明大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者中村雅大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内Ｆターム(参考） 2H086 BA53 BA55 BA59 BA60 BA62 4J039 BA30 BC05 BC07 BC09 BC12 BC13 BC29 BC35 BC36 BC37 BC41 BC42 BC50 BC52 BC54 BC66 BC67 BC73 BC77 BC79 BE02 BE12 BE22 CA03 EA38 EA44 GA24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも化学構造中に、下記基１を２
つ以上、かつ基２を２つ以上含む染料と【化１】（式中、Ｘは水素原子、アルカリ金属又はアミン類、Ｙ
はハロゲン元素又は−ＯＲ基（Ｒはアルキル基又は水素
原子）である）水又は水と水溶性有機溶剤との混合溶媒とからなり、水
が３ｋΩ・ｃｍ以上の比抵抗値を有するインクジェット
用インク組成物。
【請求項２】染料及び比抵抗値が３ｋΩ・ｃｍ以上の
水が、インク組成物中に、それぞれ０．１〜８重量％及
び４０〜９０重量％の割合で含まれる請求項１に記載の
組成物。
【請求項３】尿素及び／又は尿素変性物を含有する請
求項１又は２に記載の組成物。
【請求項４】アルカノールアミンを含有する請求項１
〜３のいずれか１つに記載の組成物。
【請求項５】沸点が１００℃以上の水溶性有機溶剤を
含む請求項１〜４のいずれか１つに記載の組成物。
【請求項６】水溶性有機溶剤が、グリセリン、ジエチ
レングリコール、トリエチレングリコール、Ｎ−メチル
ピロリドン、２−ピロリドン、１，５−ペンタンジオー
ル、１，４−ブタンジオール、１，３−プロパンジオー
ル、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、
チオジグリコール、トリエチレングリコールモノブチル
エーテル、トリメチロールプロパン、１，４−シクロペ
ンタンジオールの群から選ばれる請求項５に記載の組成
物。
【請求項７】曇点が６０℃以上のノニオン系界面活性
剤を含む請求項１〜６のいずれか１つに記載の組成物。
【請求項８】２価以上の金属イオンを含む請求項１〜
７のいずれか１つに記載の組成物。
【請求項９】金属イオンが、カルシウム又はマグネシ
ウムイオンである請求項８に記載の組成物。