JP2003246950A - インクジェットプリンタ用インク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サーマル方式のインクジェットプリンタにお
けるコゲーションを防止する。 【解決手段】 サーマル方式のインクジェットプリンタ
に使用するインクジェットプリンタ用インクに、コゲー
ション防止剤としてジエチレングリコールモノブチルエ
ーテルを含有させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱エネルギーを用
いてインクを吐出させるサーマル方式のインクジェット
プリンタで使用されるインクに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタは、プリンタヘ
ッドに並べて設けた細いノズルからインクの液滴を吐出
させ、その液滴を紙等の記録媒体に着弾させ、ドットと
呼ばれる点を形成し、文字や画像等を記録する方式のプ
リンタである。他の種類のプリンタと比較して低コスト
に高品質の記録をすることができ、カラー化が容易であ
る等の特徴を有している。

【０００３】インクジェットプリンタに用いるプリンタ
ヘッドのインク液滴の吐出方式としては、圧電素子を用
いてインクを吐出させるピエゾ方式と、発熱素子を用い
て熱エネルギーによりインクを吐出させるサーマル方式
がある。

【０００４】また、インクジェットプリンタ用インク
は、各種の水溶性の染料または顔料を、水、水溶性有機
溶剤、界面活性剤等の添加剤からなる液媒体に溶解また
は分散させたものからなっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】インクジェットプリン
タ用インクの使用に際しては様々な問題が発生する。例
えば、インクに含まれる染料等が固化してプリンタヘッ
ドのノズルに析出することによって生じるノズル詰ま
り、沈降物の発生等がある。

【０００６】また、熱エネルギーによりインクを吐出さ
せるサーマル方式のインクジェットプリンタでは、発熱
素子の表面に染料の分解物や不純物等の異物が堆積して
付着し、インク液滴の吐出が阻害されるという問題が発
生する。この発熱素子の表面における染料の分解物等の
付着現象は、「コゲーション」と呼ばれている。

【０００７】コゲーションを減少させるために、様々な
インクが開発されている。

【０００８】例えば、染料合成時に染料に混入する金属
イオン等の不純物がコゲーションの要因のーつとして考
えられるため、この不純物量を制御し、インクから除去
する方法が提案されている。

【０００９】また、染料としては、対イオンとしてNaイ
オンを有するものが多用されているが、対イオンをNaイ
オン以外のイオンに置換することもコゲーションを減少
させる方法として提案されている。

【００１０】しかしながら、染料中の不純物を除去して
も染料によってはコゲーションを引き起こしてしまうも
のもあり、またインクに含まれる不純物を除去すること
はコストアップとなる。染料の対イオンをNaイオン以外
のイオンに置換する場合も同様である。

【００１１】これに対し、本発明は、低コストでコゲー
ションを低減させる方法あるいは、低コストでコゲーシ
ョンを低減させることのできるインクジェットプリンタ
用インクを提供することを目的とする

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、インクジ
ェットプリンタ用インクにコゲーション防止剤としてジ
エチレングリコールモノブチルエーテルを配合すると、
コゲーションを顕著にかつ低コストに低減できることを
見出した。

【００１３】即ち、本発明は、インクジェットプリンタ
用インクに、コゲーション防止剤としてジエチレングリ
コールモノブチルエーテルを含有させることを特徴とす
るサーマル方式のインクジェットプリンタにおけるコゲ
ーション防止方法を提供する。

【００１４】また、本発明は、サーマル方式のインクジ
ェットプリンタに使用するインクジェットプリンタ用イ
ンクであって、コゲーション防止剤としてジエチレング
リコールモノブチルエーテルを含有することを特徴とす
るインクジェットプリンタ用インクを提供する。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明のコゲーション防止方法
は、染料、水、水溶性有機溶剤等からなる公知のインク
組成に、コゲーション防止剤としてジエチレングリコー
ルモノブチルエーテルを配合し、それをサーマル式のイ
ンクジェットプリンタで使用することにより達成され
る。また、本発明のインクジェットプリンタ用インク
は、染料、水、水溶性有機溶剤等からなる公知のインク
組成に、コゲーション防止剤としてジエチレングリコー
ルモノブチルエーテルを配合したものである。

【００１６】ジエチレングリコールモノブチルエーテル
のコゲーション防止剤としての効果は、顕微鏡にてプリ
ンタヘッドの発熱素子を観察し、堆積物の有無を調べる
ことにより確認することができる。発熱素子上に堆積物
が付着し、インクの加熱が十分に行われなくなると（即
ち、コゲーションが生じると）、気泡発生が阻害され、
インク液滴の吐出速度が低下し、吐出したインク液滴の
体積が減少する。したがって、ジエチレングリコールモ
ノブチルエーテルのコゲーション防止剤としての効果
は、インク液滴の吐出速度やインク液滴の体積を測定す
ることによっても確認することができる。

【００１７】コゲーション防止剤として配合するジエチ
レングリコールモノブチルエーテルのインク中の含有量
は、少なすぎるとコゲーション防止効果が十分でなく、
多すぎると、ジエチレングリコールモノブチルエーテル
への染料の溶解度が低く、インクとしての保存安定性が
低下することから、０．５〜２０重量％が好ましい。

【００１８】なお、ジ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アルキルエーテルは、プリン
タ用紙でのインクの速乾性を高め、印字の滲みを防止す
る浸透剤としてインクジェットプリンタ用インクに配合
することが知られているが（特開平８−２９５８３４号
公報、請求項２、［００１７］）、コゲーション防止剤
として用いられている例はない。

【００１９】本発明において、染料としては、直接染
料、酸性染料、反応性染料等の水溶性染料をあげること
ができる。具体的には、イエロー系直接染料として、C.
I.ダイレクトイエロー1、同8、同11、同12、同24、同2
6、同27、同28、同33、同39、同44、同50、同58、同8
5、同86、同87、同88、同89、同98、同100、同110、マ
ゼンタ系の直接染料としてC.I.ダイレクトレッド1、同
2、同4、同9、同11、同13、同17、同20、同23、同24、
同28、同31、同33、同37、同39、同44、同46、同62、同
63、同75、同79、同80、同81、同83、同84、同89、同9
5、同99、同113、同197、同201、同218、同220、同22
4、同225、同226、同227、同228、同229、同230、同32
1、シアン系の直接染料として、C.I.ダイレクトブルー
1、同2、同6、同8、同15、同22、同25、同41、同71、同
76、同77、同78、同80、同86、同90、同98、同106、同1
08、同120、同158、同160、同163、同165、同168、同19
2、同193、同194、同195、同196、同199、同200、同20
1、同202、同203、同207、同225、同226、同236、同23
7、同246、同248、同249、ブラック系の直接染料とし
て、C.I.ダイレクトブラック17、同19、同22、同32、同
38、同51、同56、同62、同71、同74、同75、同77、同9
4、同105、同106、同107、同108、同112、同113、同11
7、同118、同132、同133、同146が好ましく例示され
る。

【００２０】また、イエロー系の酸性染料として、C.I.
アシッドイエロー1、同3、同7、同11、同17、同19、同2
3、同25、同29、同36、同38、同40、同42、同44、同4
9、同59、同61、同70、同72、同75、同76、同78、同7
9、同98、同99、同110、同111、同112、同114、同116、
同118、同119、同127、同128、同131、同135、同141、
同142、同161、同162、同163、同164、同165、マゼンタ
系の酸性染料として、C.I.アシッドレッド1、同6、同
8、同9、同13、同14、同18、同26、同27、同32、同35、
同37、同42、同51、同52、同57、同75、同77、同80、同
82、同83、同85、同87、同88、同89、同92、同94、同9
7、同106、同111、同114、同115、同117、同118、同11
9、同129、同130、同131、同133、同134、同138、同14
3、同145、同154、同155、同158、同168、同180、同18
3、同184、同186、同194、同198、同199、同209、同21
1、同215、同216、同217、同219、同249、同252、同25
4、同256、同257、同262、同265、同266、同274、同27
6、同282、同283、同303、同317、同318、同320、同32
1、同322、シアン系の酸性染料として、C.I.アシッドブ
ルー1、同7、同9、同15、同22、同23、同25、同27、同2
9、同40、同41、同43、同45、同54、同59、同60、同6
2、同72、同74、同78、同80、同82、同83、同90、同9
2、同93、同100、同102、同103、同104、同112、同11
3、同117、同120、同126、同127、同129、同130、同13
1、同138、同140、同142、同143、同151、同154、同15
8、同161、同166、同167、同168、同170、同171、同17
5、同182、同183、同184、同187、同192、同199、同20
3、同204、同205、同229、同234、同236、ブラック系の
酸性染料として、C.I.アシッドブラック1、同2、同7、
同24、同26、同29、同31、同44、同48、同50、同51、同
52、同58、同60、同62、同63、同64、同67、同72、同7
6、同77、同94、同107、同108、同109、同110、同112、
同115、同118、同119、同121、同122、同131、同132、
同139、同140、同155、同156、同157、同158、同159、
同191等を好ましく例示することができる。

【００２１】本発明のインクにおける染料の含有量は、
０．５〜２０重量％とすることが好ましい。

【００２２】一方、水溶性有機溶剤としては、脂肪族一
価アルコールや多価アルコール、多価アルコール誘導体
が挙げられる。

【００２３】脂肪族一価アルコールを使用すると、イン
クの表面張力を調整し、普通紙、専用紙等の被記録媒体
への浸透性、ドット形成性、印刷された画像の乾燥性を
向上させることができる。かかる脂肪族一価アルコール
としては、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、ｉ−プロピルアルコール、ｎ−ブ
チルアルコール、ｓ−ブチルアルコール、ｔ−ブチルア
ルコール等の低級アルコールが例示される。中でも、エ
チルアルコール、ｉ−プロピルアルコール、ｎ−ブチル
アルコール等が好ましい。

【００２４】また、多価アルコールあるいはその誘導体
は、蒸発しにくく、インクの氷点を下げるので、インク
の保存安定性を高め、プリンタのノズルの目詰まりを防
止する等の効果がある。

【００２５】かかる多価アルコールとしては、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、ブチレングリコール、
グリセロール等のアルキレングリコール類、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、チオジグリコール等が挙げられ
る。また、多価アルコール誘導体としては、エチレング
リコールジメチルエーテル等の上述した多価アルコール
の低級アルキルエーテル類、エチレングリコールジアセ
テート等の上述した多価アルコールの低級カルボン酸エ
ステル類等が例示される。

【００２６】本発明のインクジェットプリンタ用インク
は、この他、必要に応じてインクの表面張力を調整する
界面活性剤、紙等の被記録媒体へのインクの浸透性を向
上させる浸透剤、ｐＨ調整剤（例えば、トリエタノール
アミン等）、防腐剤、キレート剤等の添加剤を適宜配合
することができる。

【００２７】

【実施例】実施例１〜４、比較例１〜９ 表１〜表３に示す成分を配合し、インクを調製した。

【００２８】

【表１】 インク成分(重量％) 実施例１ 実施例２ 比較例１ 比較例２ 比較例３ 染料(*1) 4 4 4 4 4 エチレンク゛リコール 10 10 10 10.5 10 シ゛エチレンク゛リコール 10 10 10 10 10.5 シ゛エチレンク゛リコールモノフ゛チルエーテル 0.5 1 − − − 水 残部 残部 残部 残部 残部 初期吐出速度(m/s) 10 10 10 10 10 2億ハ゜ルス後の吐出速度(m/s) 8 8.5 5以下 5以下 5以下 吐出速度の低下量(％) 20 15 50以上 50以上 50以上 堆積物の厚さ(μm) 0.78 0.65 1.35 1.3 1.35 (*1)染料 C.I.ダイレクトブルー199（バイエル社、ＢＡ）、エチレングリコー ルに対する溶解度25重量％以上、ジエチレングリコールに対する溶解度25重量％ 以上、ジエチレングリコールモノブチルエーテルに対する溶解度2.3重量％

【００２９】

【表２】 インク成分(重量％) 実施例３ 比較例４ 比較例５ 比較例６ 染料(*2) 3 3 3 3 エチレンク゛リコール 10 10 15 10 シ゛エチレンク゛リコール 10 10 10 15 シ゛エチレンク゛リコールモノフ゛チルエーテル 5 − − − 水 残部 残部 残部 残部 初期吐出速度(m/s) 10 10 10 10 2億ハ゜ルス後の吐出速度(m/s) 9 7 7 7 吐出速度の低下量(％) 10 30 30 30 堆積物の厚さ(μm) 0.5 0.1 0.1 0.9 (*2)染料 C.I.ダイレクトイエロー86（バイエル社、ＢＲ）、エチレングリコー ルに対する溶解度25重量％以上、ジエチレングリコールに対する溶解度25重量％ 以上、ジエチレングリコールモノブチルエーテルに対する溶解度5重量％

【００３０】

【表３】 インク成分(重量％) 実施例４ 比較例７ 比較例８ 比較例９ 染料(*3) 5 5 5 5 エチレンク゛リコール 10 10 15 10 シ゛エチレンク゛リコール 10 10 10 15 トリエタノールアミン 0.3 0.3 0.3 0.3 ノニオン性界面活性剤(*4) 0.2 0.2 0.2 0.2 シ゛エチレンク゛リコールモノフ゛チルエーテル 5 − − − 水 残部 残部 残部 残部 初期吐出速度(m/s) 10 10 10 10 2億ハ゜ルス後の吐出速度(m/s) 9.5 5 5 5 吐出速度の低下量(％) 5 50 50 50 発熱素子表面の堆積物(μm) 0.2 1.2 1.25 1.2 (*3)染料 三菱化学社、ブラック染料ＭＪＡ３７１、エチレングリコールに対す る溶解度25重量％以上、ジエチレングリコールに対する溶解度25重量％以上、ジ エチレングリコールモノブチルエーテルに対する溶解度0.1重量％ (*4)ノニオン性界面活性剤 三洋化成社、ノニポール９５

【００３１】評価 実施例及び比較例の各インクを用いて、サーマル方式の
インクジェットプリンタのプリンタヘッドからインク液
滴を吐出させ、印画した。この場合、プリンタヘッドの
ノズル径20μｍ、発熱抵抗体の抵抗値135Ω、駆動電圧1
1Ｖ、駆動周波数10ｋＨｚとし、2億パルスの吐出を行
い、吐出初期及び2億パルス吐出後のそれぞれにおい
て、インク液滴の吐出速度をストロボスコープによリ測
定し、初期の吐出速度に対する、2億パルス印画後の吐
出速度の低下の割合を求めた。また、吐出前及び2億パ
ルス吐出後のそれぞれにおける発熱素子の表面を顕微鏡
により目視観察すると共に、発熱素子表面の堆積物の厚
さをレーザー顕微鏡（キーエンス社、VK-8500）にて測
定した。結果を表１〜表３に示す。

【００３２】表１〜表３から、ジエチレングリコールモ
ノブチルエーテルを含有する各実施例のインクは、ジエ
チレングリコールモノブチルエーテルを含有しない各比
較例のインクに対して、吐出速度の低下量が著しく少な
いことがわかる。

【００３３】サーマル方式のインクジェットプリンタに
おけるインク液滴の初期吐出速度は、通常10ｍ／ｓ以上
である。プリンタヘッドを如何に駆動させて、記録紙に
印画するかによって最低限必要な吐出速度が決定される
が、経験上8ｍ／ｓ程度が維持されていれば記録紙への
インク液滴の着弾精度に影響はない。印画後の吐出速度
の低下量の許容値は初期の吐出速度によるが、初期吐出
速度が約10ｍ／ｓであるとすると、20％減までが速度低
下の許容値となる。したがって、実施例のインクの吐出
速度の低下量は、実際上の許容範囲であることがわか
る。

【００３４】また、各比較例のインクを用いた場合、発
熱素子の表面には堆積物が観察されたが、各実施例のイ
ンクを用いた場合には、堆積物が無いか、あるいは僅か
に認められる程度にすぎない。さらに、ジエチレングリ
コールモノブチルエーテルの含有量が実施例１より高い
実施例２のインクでは、堆積物が実施例１よりも少な
い。

【００３５】これらの結果から、ジエチレングリコール
モノブチルエーテルの添加によるコゲーションの防止効
果がわかる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、コゲーション防止剤と
してジエチレングリコールモノブチルエーテルをインク
に含有させるので、このインクをサーマル方式のインク
ジェットプリンタで用いることによりコゲーションを低
減させることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C056 EA21 FA03 FC02 2H086 BA59 BA62 4J039 BC13 BE02 BE12 CA06 EA37 EA41 GA24

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクジェットプリンタ用インクに、コ
   ゲーション防止剤としてジエチレングリコールモノブチ
   ルエーテルを含有させることを特徴とする、サーマル方
   式のインクジェットプリンタにおけるコゲーション防止
   方法。
2. 【請求項２】 インク中のジエチレングリコールモノブ
   チルエーテルの含有量を０．５〜２０重量％とする請求
   項１記載のコゲーション防止方法。
3. 【請求項３】 サーマル方式のインクジェットプリンタ
   に使用するインクジェットプリンタ用インクであって、
   コゲーション防止剤としてジエチレングリコールモノブ
   チルエーテルを含有することを特徴とするインクジェッ
   トプリンタ用インク。
4. 【請求項４】 ジエチレングリコールモノブチルエーテ
   ルの含有量が０．５〜２０重量％である請求項３記載の
   インクジェットプリンタ用インク。