JP2004352884A

JP2004352884A - インクジェット記録用インク

Info

Publication number: JP2004352884A
Application number: JP2003153122A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Higeta; 茂日下田; Tsutomu Matsuda; 勉松田; Masashi Ito; 正思伊藤; Sanemori Soga; 眞守曽我; Hidekazu Arase; 秀和荒瀬; Masaichiro Tachikawa; 雅一郎立川
Original assignee: Ricoh Co Ltd; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】長期間放置した後に印字しても目詰まりを起こすことなく、また、インクが記録媒体上に付着した後、水が蒸発するに伴い縮重合反応を開始する水溶性物質がインク作製直後と同様に記録媒体上で速やかに縮重合反応を完結して、色材を速やかにかつ確実に取り囲むことができ、画像の耐水性を確保することができるインクジェット記録用インクの提供。
【解決手段】少なくとも、色材と、保湿剤と、水と、水が蒸発するに伴い縮重合反応を開始する水溶性物質と、ｐＨ緩衝剤とを含有することを特徴とするインクジェット記録用インク。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録に好適なインクジェット記録用インクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インクジェット記録に用いられるインクとしては、色材としての染料と、保湿剤と、水とを含有したものはよく知られている。ところが、上記染料を含有したインクにより記録紙等の記録媒体上に画像を形成すると、その画像の耐水性が問題となる。特に普通紙（広範な市販の紙で、とりわけ電子写真方式の複写機に用いられる紙であって、インクジェット記録用として最適な構造、組成、特性等を有するように意図して製造されてはいない紙）に記録した場合には、耐水性が非常に悪くなる。
これら普通紙印字における耐水性を向上させるために、例えば、特許文献１及び特許文献２には、水性インク組成物にポリアミンを含有させることが記載されている。しかしながら、この様なインクにおいては、染料の親水基部を造塩させる為、染料の溶解性が低下し、ノズルの目詰りの様な信頼性の低下や、印字物上でブロンズ（染料の会合）を起こす為に印字ムラが出来たり、濃度が出ない場合がある。
【０００３】
特許文献３には、染料がカルボキシル基を有し、更にアンモニウム塩の基或は揮発性の置換アンモニウム塩の基を有することによって、被記録材上においてアンモニア或はアミンが揮発し、カルボキシル基が遊離酸となることで耐水性を向上させることが提案されている。しかしながら、この場合においても、染料の初期の溶解性は良好であっても、インク中から徐々にアンモニア或はアミンが揮発することにより染料の溶解性が低下し、ノズルの目詰り防止性やインク安定性の低下の原因となる場合が多い。
そこで、例えば、特許文献４、特許文献５、特許文献６及び特許文献７に示されているように、窒素原子含有有機基を含有する加水分解性シラン化合物またはその部分加水分解物と加水分解性シラン化合物またはその部分加水分解物とを加水分解することによって精製される有機ケイ素化合物を含有させることにより、記録媒体上の画像の耐水性を向上させるようにすることが記載されている。この記載によると、インク滴が記録媒体上に付着してそのインク滴中の水が蒸発したり記録媒体内に浸透したりしたときに、前記有機ケイ素化合物が縮重合反応を起こし、この縮重合反応した有機ケイ素化合物が染料を取り囲むため、記録媒体上の画像が水に濡れても、染料がその水中に染み出すことはなく、その画像の耐水性が向上することが示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−２９６８７８号公報
【特許文献２】
特開平２−２５５８７６号公報
【特許文献３】
特開平３−９１５７７号公報
【特許文献４】
特開平１０−２１２４３９号公報
【特許文献５】
特開平１１−２９３１６７号公報
【特許文献６】
特開平１１−３１５２３１号公報
【特許文献７】
特開２００２−２６５８２９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来例で提案されている水が蒸発するに伴い縮重合反応を開始する物質として有機ケイ素化合物を用いたインクは、インク液のｐＨ変化の影響を受けやすいという不具合があった。インク作製時アルカリ性に調整しても、長期間保管しておくと容器材料等からの溶出、インク材料自身の変質或いは外部からの影響でインクのｐＨが変化すると、そのショックで沈殿物が発生して、この沈殿物の影響でインクジェットプリンタのノズルヘッドで目詰まりが発生する。これは、インクジェットインクで使用される染料はアニオン性であり、また顔料系インクの場合はその分散形態が顔料に吸着した或いは化学結合したアニオン基の反発で分散安定化されているため、有機ケイ素化合物とでｐＨ変化によるショックで凝集が生じるためである。水が蒸発するに伴い縮重合反応を開始する物質を使用することにより、普通紙に印字された画像の耐水性を向上し、また長期保管時のｐＨ変化によりその縮重合反応を開始する物質と染料とが凝集してプリントヘッド先端での目詰まりを防止するため、本発明は、インクのｐＨが長期間にわたって安定に制御される（ｐＨ変化の少ない）インクを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１は、少なくとも、色材と、保湿剤と、水と、水が蒸発するに伴い縮重合反応を開始する水溶性物質と、ｐＨ緩衝剤とを含有することを特徴とするインクジェット記録用インクに関する。
本発明の第２は、請求項１記載のインクジェット記録用インクのｐＨが８．０〜１１．０の範囲にあることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録用インクに関する。
本発明の第３は、請求項１記載のｐＨ緩衝剤として、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）グリシン、Ｎ−シクロヘキシル−３−アミノプロパンスルホン酸、Ｎ−シクロヘキシル−２−ヒドロキシ−３−アミノプロパンスルホン酸、Ｎ−シクロヘキシル−２−アミノエタンスルホン酸、Ｎ−トリス（ヒドロキシメチル）メチル−３−アミノプロパンスルホン酸およびＮ−〔トリス（ヒドロキシメチル）メチル〕グリシンからなる群から選択された化合物を少なくとも１種類以上用いることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録用インクに関する。
本発明の第４は、請求項１記載の水が蒸発するに伴い縮重合反応を開始する水溶性物質が有機ケイ素化合物であることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録用インクに関する。
本発明の第５は、請求項１記載のインクジェット記録用インクに、更に縮重合反応を開始する水溶性物質の縮重合反応を促進する縮重合促進剤を含有することを特徴とするインクジェット記録用インクに関する。
本発明の第６は、請求項５記載の縮重合反応促進剤が、無機もしくは有機のアンモニウム塩であることを特徴とする請求項５記載のインクジェット記録用インクに関する。
本発明の第７は、請求項６記載のアンモニウム塩が、弱酸の塩であることを特徴とする請求項５または６記載のインクジェット記録用インクに関する。
本発明の第８は、請求項６記載のアンモニウム塩が、強酸の塩であることを特徴とする請求項５または６記載のインクジェット記録用インクに関する。
【０００７】
本発明は、インクジェット記録用インクにｐＨ緩衝剤を含有させることにより、長期間にわたりインクのｐＨを適正領域に調整し、長期の保管や使用条件に関わらず、初期設定のｐＨ値からの変化が小さくかつ高い溶解安定性を保持することができ、目詰まりを生じない耐水性が優れたインクジェット記録用インクが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、色材と、保湿剤と、水と、この水が蒸発するに伴い縮重合反応を開始する水溶性物質とを含有するインクジェット記録用インクにｐＨ緩衝剤を含有させたインクジェット記録用インクを提供するもので、このｐＨ緩衝剤の具体例としては、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）グリシン（７．７−９．１）、Ｎ−シクロヘキシル−３−アミノプロパンスルホン酸（９．７−１１．１）、Ｎ−シクロヘキシル−２−ヒドロキシ−３−アミノプロパンスルホン酸（９．３−１０．７）、Ｎ−シクロヘキシル−２−アミノエタンスルホン酸（８．６−１０．０）、３−〔４−（２−ヒドロキシエチル）−１−ピペラジニル〕プロパンスルホン酸（７．５−８．５）、２−〔４−（２−ヒドロキシエチル）−１−ピペラジニル〕エタンスルホン酸（６．８−８．２）、２−ヒドロキシ−３−〔４−（２−ヒドロキシエチル）−１−ピペラジニル〕プロパンスルホン酸（７．４−８．６）、ピペラジン−１，４−ビス（２−ヒドロキシ−３−プロパンスルホン酸）（７．２−８．５）、Ｎ−トリス（ヒドロキシメチル）メチル−３−アミノプロパンスルホン酸（７．７−９．１）、２−ヒドロキシ−Ｎ−トリス（ヒドロキシメチル）メチル−３−アミノプロパンスルホン酸（７．０−８．２）、Ｎ−トリス（ヒドロキシメチル）メチル−２−アミノエタンスルホン酸（６．８−８．２）、Ｎ−〔トリス（ヒドロキシメチル）メチル〕グリシン（７．８−８．８）等がある〔（）内は適用ｐＨ領域を示す〕。
これらｐＨ緩衝剤の含有量はインクジェット記録用インク全体に対して、重量百分率で０．０１〜１０％、好ましくは０．１〜５．０％である。０．０１％以下では、ｐＨを安定に制御することができず、逆に１０％以上では、それ自身が染料の溶解性或いは顔料分散安定性に悪影響を与える。
【０００８】
本発明では、耐水性を向上するために縮重合反応物質として有機ケイ素化合物を使用するが、組合わせる染料によって安定な（凝集を起こさない）ｐＨ領域は異なるが、インクジェット記録用インクのｐＨを８．０〜１１．０の範囲に調整することが好ましい。インクジェット記録用インクのｐＨが８．０以下では、有機ケイ素化合物と染料の組み合わせによっては凝集が生じる恐れがあり、ｐＨ１１以上では、インクを取扱う上で安全性に問題が生じる。インクのｐＨを８．０〜１１．０の範囲に調整するために、本発明で用いられるｐＨ緩衝材は、上記具体例の中でも、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）グリシン（７．７−９．１）、Ｎ−シクロヘキシル−３−アミノプロパンスルホン酸（９．７−１１．１）、Ｎ−シクロヘキシル−２−ヒドロキシ−３−アミノプロパンスルホン酸（９．３−１０．７）、Ｎ−シクロヘキシル−２−アミノエタンスルホン酸（８．６−１０．０）、Ｎ−トリス（ヒドロキシメチル）メチル−３−アミノプロパンスルホン酸（７．７−９．１）、Ｎ−〔トリス（ヒドロキシメチル）メチル〕グリシン（７．８−８．８）等が好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録用インクを用いたインクジェット式記録装置を示す概略斜視図である。
図２は、インクジェット色記録装置のインクジェットヘッドの部分底面図である。
図３は、図２のＩ−Ｉ線断面図である。
図４は、図２のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【００１０】
記録装置Ａは、上面に上記インクを有するインクカートリッジ１が装着されかつ該インクを後述の如く記録媒体としての記録紙２に吐出するインクジェットヘッド３を備えている。このインクジェットヘッド３はキャリッジ４に支持固定され、このキャリッジ４には、図示を省略するキャリッジモータが設けられ、このキャリッジモータにより上記インクジェットヘッド３及びキャリッジ４が主走査方向（図１及び図２に示すＸ方向）に延びるキャリッジ軸５にガイドされてその方向に往復動するようになっている。このキャリッジ４、キャリッジ軸５及びキャリッジモータにより、インクジェットヘッド３と記録紙２とを主走査方向に相対移動させる相対移動手段が構成されている。
【００１１】
記録紙２は、図示を省略する搬送モータによって回転駆動される２つの搬送ローラ６に挟まれていて、この搬送モータ及び各搬送ローラ６により、インクジェットヘッド３の下側において主走査方向と垂直な副走査方向（図１及び図２に示すＹ方向）に搬送されるようになっている。この搬送モータ及び各搬送ローラ６により、インクジェットヘッド３と記録紙２とを副走査方向に相対移動させる相対移動手段が構成されている。
【００１２】
インクジェットヘッド３は、図２〜図４に示すように、インクを供給するための供給口７ａ及びインクを吐出するための吐出口７ｂを有する複数の圧力室用凹部７が形成されたヘッド本体８を備えている。このヘッド本体８の各凹部７は、該ヘッド本体８の上面に主走査方向に延びるように開口されていて、互いに副走査方向に略等間隔をあけた状態で並設されている。各凹部７開口の全長は約１２５０μｍに、幅は約１３０μｍにそれぞれ設定されている。尚、各凹部７の開口の両端部は、略半円形状をなしている。
【００１３】
ヘッド本体８の各凹部７の側壁部は、約２００μｍ厚の感光性ガラス製の圧力室部品９で構成され、各凹部７の底壁部は、この圧力室部品９の下面に接着固定され、かつ６枚のステンレス鋼薄板を積層してなるインク流路部品１０で構成されている。このインク流路部品１０内には、各凹部７の供給口７ａとそれぞれ接続された複数のオリフィス１１と、この各オリフィス１１と接続され、かつ副走査方向に延びる１つの供給用インク流路１２と、吐出口７ｂとそれぞれ接続された複数の吐出用インク流路１３とが形成されている。
各オリフィス１１は、インク流路部品１０において板厚が他よりも小さい上から２番目のステンレス鋼薄板に形成されており、その径は約３８μｍに設定されている。また、供給用インク流路１２は上記インクカートリッジ１と接続されており、このインクカートリッジ１より供給用インク流路１２内にインクが供給されるようになっている。
【００１４】
インク流路部品１０の下面には、インク滴を記録紙２に向けて吐出するための複数のノズル１４が形成されたステンレス鋼製のノズル板１５が接着固定されている。このノズル板１５の下面は、撥水膜１５ａで被覆されている。各ノズル１４は、吐出用インク流路１３とそれぞれ接続されていて、この吐出用インク流路１３を介して各凹部７の吐出口７ｂにそれぞれ連通されており、インクジェットヘッド３の下面において、副走査方向に列状に並ぶように設けられている。尚、各ノズル１４は、ノズル径がノズル先端側に向かって小さくなるテーパ部と、該テーパ部のノズル先端側に設けられたストレート部とからなり、このストレート部のノズル径は約２０μｍに設定されている。
【００１５】
ヘッド本体８の各凹部７の上側には、圧電アクチュエータ１６がそれぞれ設けられている。この各圧電アクチュエータ１６は、上記ヘッド本体８の上面に接着固定された状態で該ヘッド本体８の各凹部７を塞いで該凹部７と共に圧力室１７を構成するＣｒ製振動板１８を有している。この振動板１８は、全ての圧電アクチュエータ１６に共通の１つのものからなっていて、後述の全圧電素子１９に共通の共通電極としての役割をも果たしている。
また、各圧電アクチュエータ１６は、振動板１８の圧力室１７と反対側面（上面）において圧力室１７に対応する部分（凹部７開口に対向する部分）にＣｕ製の中間層２０を介してそれぞれ設けられ、かつチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電素子１９と、この各圧電素子１９の振動板１８と反対側面（上面）にそれぞれ接合され、該振動板１８と共に各圧電素子１９に電圧（駆動電圧）をそれぞれ印加するためのＰｔ製個別電極２１とを有している。
振動板１８、各圧電素子１９、各個別電極２１及び各中間層２０は、全て薄膜で形成されてなっており、振動板１８の厚みは約６μｍに、各圧電素子１９の厚みは８μｍ以下（例えば約３μｍ）に、各個別電極２１の厚みは約０．２μｍに、各中間層２０の厚みは約３μｍにそれぞれ設定されている。
【００１６】
各圧電アクチュエータ１６は、その振動板１８ないし各中間層２０と各個別電極２１とを介して各圧電素子１９に駆動電圧を印加することにより該振動板１８の圧力室１７に対応する部分を変形させることで、該圧力室１７内のインクを吐出口７ｂないしノズル１４から吐出させるようになっている。すなわち、振動板１８と個別電極２１との間にパルス状の電圧を印加すると、そのパルス電圧の立ち上がりにより圧電素子１９が圧電効果によりその厚み方向と垂直な幅方向に収縮するのに対し、振動板１８、個別電極２１及び中間層２０は収縮しないので、いわゆるバイメタル効果により振動板１８の圧力室１７に対応する部分が圧力室１７側へ凸状に撓んで変形する。この撓み変形により圧力室１７内に圧力が生じ、この圧力で圧力室１７内のインクが吐出口７ｂ及び吐出用インク流路１３を経由してノズル１４から押し出される。そして、パルス電圧の立ち下がりにより圧電素子１９が伸長して振動板１８の圧力室１７に対応する部分が元の状態に復帰し、このとき、ノズル１４から押し出されていたインクがインク流路１３内のインクから引きちぎられて、インク滴（例えば３ｐｌ）として記録紙２へ吐出され、該記録紙２面にドット状に付着することとなる。また、振動板１８が凸状に撓んで変形した状態から元の状態に復帰する際に、圧力室１７内には上記インクカートリッジ１より供給用インク流路１２及び供給口７ａを介してインクが充填される。
尚、各圧電素子１９に印加するパルス電圧としては、上記のように押し引きタイプのものでなくても、第１の電圧から該第１の電圧よりも低い第２の電圧まで立ち下がった後に上記第１の電圧まで立ち上がる引き押しタイプのものであってもよい。
【００１７】
各圧電素子１９への駆動電圧の印加は、インクジェットヘッド３及びキャリッジ４を主走査方向において記録紙２の一端から他端まで略一定速度で移動させているときに所定時間（例えば５０μｓ程度：駆動周波数２０ｋＨｚ）毎に行われ（但し、インクジェットヘッド３が記録紙２においてインク滴を着弾させない箇所に達したときには電圧が印加されない）、このことで、記録紙２の所定位置にインク滴を着弾させる。そして、１走査分の記録が終了すると、搬送モータ及び各搬送ローラ６により記録紙２を副走査方向に所定量搬送し、再度、インクジェットヘッド３及びキャリッジ４を主走査方向に移動させながらインク滴を吐出させて、新たな１走査分の記録を行う。この動作を繰り返すことによって、記録紙２全体に所望の画像が形成される。
記録装置Ａに用いるインクは、色材と、インクジェットヘッド３のノズル１４等での乾きを抑制する保湿剤と、水と、この水が蒸発するに伴い縮重合反応する水溶性物質（水がない状態で縮重合反応する水溶性物質）としての有機ケイ素化合物と、ｐＨ緩衝剤とを含有している。
【００１８】
有機ケイ素化合物は、インクジェットヘッド３のノズル１４から吐出されたインク滴が記録紙２上に付着してそのインク滴中の水（溶媒）が蒸発したり記録紙２内に浸透したりしたときに縮重合反応し、このときに色材を取り囲むことにより、記録紙２上の画像が水に濡れても、色材がその水中に染み出すのを防止して、その画像の耐水性を向上させる働きをするものであって、アミノ基を有する有機基を含有するアルコキシシランとアミノ基を含有しないアルコキシシランとの加水分解反応物、又は、アミノ基を含有する加水分解性シランに有機モノエポキシ化合物を反応させた加水分解性シランと窒素原子を含有しない加水分解性シランとを加水分解することにより得られる有機ケイ素化合物であることが望ましい。
この有機ケイ素化合物の含有量はインクジェット記録インク全体に対して、重量百分率で０．１〜１５％、好ましくは１．０〜１０％である。０．１％未満では耐水性の効果が見られず、逆に１５％を超えて添加すると、インク粘度が上昇する。
【００１９】
また、有機ケイ素化合物の縮重合反応を促進するための縮重合反応促進剤を含有することが好ましい。
縮重合反応促進剤を含有することで、インクが記録媒体（例えば紙）上に付着した後には、縮重合反応促進剤の作用により、有機ケイ素化合物の縮重合反応が速やかに行われて色材（染料又は顔料）を確実に取り囲む。こうして、記録媒体上に画像を形成した直後にこの画像が水に濡れても、上記色材は縮重合反応した水溶性物質に取り囲まれているため、色材がその水中に染み出すことはなく、よって画像の耐水性が飛躍的に向上する。
この縮重合反応促進剤の含有量はインクジェット記録インク全体に対して、重量百分率で０．１〜１５％、好ましくは１．０〜１０％である。０．１％未満では、縮重合反応の促進効果が見られず、逆に１５％を超えて添加すると、染料の溶解安定性或いは顔料の分散安定性に悪影響を与える。
縮重合反応促進剤は、無機もしくは有機のアンモニウム塩であることが好ましい。ここでいうアンモニウム塩は、アンモニウムイオンＮＨ_４ ^＋およびその水素を各種の置換基Ｒで置換したものを含む（Ｒ：アルキル、アリールなど）。こうすることで、アンモニウム塩が記録媒体上で解離してアンモニアもしくはアミンを放出し、残った無機もしくは有機酸の作用で水溶性物質の縮重合反応が促進されるからである。
また、アンモニウム塩は、弱酸のアンモニウム塩であることが好ましい。各種酸のアンモニウム塩を検討した結果、弱酸のアンモニウム塩は、耐水性を向上させる効果が大きいことがわかったからである。
また、アンモニウム塩は、強酸のアンモニウム塩であることが好ましい。各種酸のアンモニウム塩を検討した結果、強酸のアンモニウム塩はインクのｐＨを安定して低下させる効果が大きいことが明らかとなった。
【００２０】
無機の弱酸アンモニウム塩の例として、例えばリン酸二水素一アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸三アンモニウム、ジ亜リン酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、重炭酸アンモニウム、硫化アンモニウム、ホウ酸アンモニウム、ホウフッ化アンモニウム等が挙げられる。
有機の弱酸アンモニウム塩の例として、例えば酢酸アンモニウム、シュウ酸二アンモニウム、シュウ酸水素アンモニウム、安息香酸アンモニウム、クエン酸一アンモニウム、クエン酸二アンモニウム、クエン酸三アンモニウム、乳酸アンモニウム、フタル酸アンモニウム、コハク酸アンモニウム、酒石酸一アンモニウム、酒石酸二アンモニウム等が挙げられる。
無機の強酸アンモニウム塩の例として、例えば塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウム、亜硫酸アンモニウム、チオ硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、臭化アンモニウム、フッ化アンモニウム、ヨウ化アンモニウムなどが挙げられる。
有機の強酸アンモニウム塩の例として、例えばギ酸アンモニウム、モノフルオロ酢酸アンモニウム、トリフルオロ酢酸アンモニウム、トリクロロ酢酸アンモニウム等が挙げられる。
【００２１】
色材としての染料の具体例を挙げれば、
酸性染料として
Ｃ．Ｉ．アシッド・イエロー１７，２３，４２，４４，７６，１４２
Ｃ．Ｉ．アシッド・レッド１，８，１３，１４，１８，２６，２７，３５，３７，４２，５２，８２，８７，８９，９２，９７，１０６，１１１，１１４，１１５，１３４，２４９，２５４，２８９
Ｃ．Ｉ．アシッド・ブルー９，２９，４５，９２
Ｃ．Ｉ．アシッド・ブラック１，２，７，２４，２６，９４
直接性染料として
Ｃ．Ｉ．ダイレクト・イエロー１，１２，２４，２６，３３，４４，５０，８６，１３２，１４２
Ｃ．Ｉ．ダイレクト・レッド１，４，１３，１７，２０，２８，３１，３９，８０，８１，８３，８４，２２５，２２７
Ｃ．Ｉ．ダイレクト・ブルー１，２，６，１５，２２，２５，７１，７６，７８，８６，１６３，１６５，１９９
Ｃ．Ｉ．ダイレクト・ブラック１９，２２，３２，３８，５１，５６，７４，７５，７７，１５４，１６８
等が使用できる。
染料として、これら酸性染料及び直接性染料を用いた本発明記録液は、溶解安定性の向上や、色調、耐水性、耐光性で優れた効果が得られる。
記録液組成物中の色材としての染料の含有量は、インク全体に対して、重量百分率で０．５〜２５％であることが好ましく、より好ましくは１〜１０％である。
【００２２】
一方、色材としての顔料は、次のものが好ましい。
黒顔料としては、カーボンブラック表面をジアゾニウム塩で処理したものや、ポリマーをグラフト重合して表面処理したものが好適である。
カラー顔料としては、顔料を、ナフタレンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、リグニスルホン酸、ジオクチルスルホサクシネート、ポリオキシエチレンアルキルアミン、又は脂肪酸エステル等の界面活性剤で処理したものが好ましい。
具体的には、シアン顔料では、例えばピグメントブルー１５：３、ピグメントブルー１５：４、又はアルミニウムフタロシアニン等が挙げられる。また、マゼンタ顔料では、例えばピグメントレッド１２２、又はピグメントバイオレット１９等が挙げられる。さらに、イエロー顔料としては、例えばピグメントイエロー７４、ピグメントイエロー１０９、ピグメントイエロー１１０、又はピグメントイエロー１２８等が挙げられる。記録液組成物中の色材としての顔料の含有量は、インク全体に対して、重量百分率で０．５〜２５％であることが好ましく、より好ましくは１〜１０％である。
【００２３】
保湿剤は、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、１，３−プロパンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、１，５−ぺンタンジオール、１，６−へキナンジオール、１，２，６−へキサントリオール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，３−ブタントリオール、ぺトリオールやグリセリン等の多価アルコール、又は２−ピロリドンやＮ−メチル−２−ピロリドン、１，３−ジメチルイミダゾリジノンのような水溶性の窒素複素環化合物であることが望ましい。記録液組成物中の保湿剤の含有量は、インク全体に対して、重量百分率で５〜５０％であることが好ましく、より好ましくは１０〜４０％である。
【００２４】
インクには、浸透剤をさらに含有させることが好ましい。こうすることで、保湿剤と浸透剤と水とからなるインクの溶媒は、インクが記録媒体（例えば紙）上に付着した後、速やかに該記録媒体内に浸透するようになる。これにより、水溶性物質の縮重合反応が速やかに行われて色材（染料又は顔料）を確実に取り囲む。その結果、画像の耐水性がより一層向上する。
この浸透剤の具体例は、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、エチレングリコールモノアリルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等のような、多価アルコールのモノアルキルエーテルであることが好ましく、その含有量は、インク全体に対して、重量百分率で０．１〜３０％で、好ましくは、１．０〜１０％である。含有量が０．１％よりも少ないと、後述の如くインクの２５℃における表面張力が５０ｍＮ／ｍ以下にならずにインクを記録紙２へ浸透させる効果が十分に得られない一方、３０％よりも多いと、色材及び有機ケイ素化合物の水に対する溶解性が悪化するからである。
このように浸透剤を含有させる場合には、浸透剤の含有量の調整によって、インクの２５℃における表面張力を２０〜５０ｍＮ／ｍに設定することが望ましい。これは、表面張力が２０ｍＮ／ｍよりも小さいと、インクをノズル１４から吐出する際に液滴状に形成し難くなる一方、５０ｍＮ／ｍよりも大きいと、インクが記録紙２へ浸透し難くなるからである。尚、表面張力を２０ｍＮ／ｍ程度にするには、浸透剤を含有させることだけでは実現できない場合が考えられるが、この場合は、浸透剤の補助剤としてフッ素系界面活性剤を添加してもよい。このフッ素系界面活性剤は、例えばパーフルオロアルキルスルホン酸のアンモニウム塩、パーフルオロアルキルスルホン酸のカリウム塩、又はパーフルオロアルキルカルボン酸のカリウム塩等とするのが好ましい。
【００２５】
本発明の実施形態に係るインクジェット記録用インクは、色材と、保湿剤と、水と、この水が蒸発するに伴い縮重合反応する水溶性物質としての有機ケイ素化合物と、ｐＨ緩衝剤とを含有し、さらに縮重合反応促進剤を含有させている。
このインクを用いてインクジェット記録装置Ａにより記録紙２に画像を形成した場合には、インク滴が記録紙２上に付着したときに、保湿剤と水とからなる溶媒がこの記録紙２内に浸透する。これにより、記録紙２上には、色材と有機ケイ素化合物と縮重合反応促進剤が残る。こうして有機ケイ素化合物が縮重合反応し色材を取り囲むが、このとき、記録紙２上では、縮重合反応促進剤が解離、もしくは分解し、生成した酸の作用で有機ケイ素化合物の縮重合反応が速やかに完結する。その結果、有機ケイ素化合物によって色材が速やかにかつ確実に取り囲まれる。こうして、画像の耐水性は、染料の種類に依存せず、飛躍的に向上する。
上記の縮重合反応促進剤の解離、或いは有機ケイ素化合物の縮重合反応は、経時または環境要因によるインクのｐＨ変動により、インク中でも生じるため、本発明ではインク中にｐＨ変動を抑えるｐＨ緩衝剤を入れることにより、それらの解離あるいは反応を抑えることができ、インクを長期間保管しておいても本来の目的であるインクの耐水性能を維持することができる。
尚、この実施形態では、水が蒸発するに伴い縮重合反応する水溶性物質として、有機ケイ素化合物を含有させたが、インクジェットヘッドのノズルから吐出されたインク滴が記録紙上に付着して水分（溶媒）が蒸発したり記録紙内に浸透したりしたときに縮重合反応して色材を取り囲むものであれば、どのようなものであってもよい。
【００２６】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明はそれにより何ら限定されるものではない。
以下の組成（各組成物の含有量は重量百分率である）からなる１１種類のインクジェット記録用インクを作製した。
尚、実施例において、水が蒸発するに伴い縮重合反応する水溶性物質として２種類の有機ケイ素化合物を使用した。それぞれの有機ケイ素化合物は、下記に示す方法により作製した。
有機ケイ素化合物（Ａ）
水１２０ｇ（６．６７ｍｏｌ）を撹拌機、温度計及び冷却器を備えた２００ｍｌの反応器に入れ、撹拌混合した。ここにＨ_２ＮＣＨ_２ＣＨ_２ＮＨＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３４４．４ｇ（０．２ｍｏｌ）及びＳｉ（ＯＣＨ_３）_４１５．２ｇ（０．１ｍｏｌ）を混合したものを室温で１０分間かけて滴下したところ、２５℃から５６℃に内温が上昇した。更にオイルバスにて６０〜７０℃に加熱し、そのまま１時間撹拌を行った。次にエステルアダプターを取り付け、内温９８℃まで上げ、副生したメタノールを除去することにより、有機ケイ素化合物水溶液１３７ｇを得た。このものの不揮発分（１０５℃／３時間）は２７．３％であった。
有機ケイ素化合物（Ｂ）
撹拌機、温度計及び冷却器を備えた２００ｍｌの反応器に（ＣＨ_３Ｏ）_３ＳｉＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２ＮＨ_２１００ｇ（０．５６モル）を入れ、撹拌混合しながら８０℃に加熱した。そこに２，３−エポキシ−１−プロパノール６２．２ｇ（０．８４モル）を１時間かけて滴下した。更に８０℃で５時間撹拌してアミノ基とエポキシ基の反応を行わせ、その後１０ｍｍＨｇの減圧下に８０℃で低留分を留去して加水分解性シランを得た。水１２０ｇ（６．６７モル）を撹拌機、温度計及び冷却器を備えた２００ｍｌの反応器に入れ、撹拌混合した。ここに前記加水分解性シラン５０．６ｇ（０．２モル）及びＣＨ_３Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３１３．６ｇ（０．１モル）を混合したものを室温で１０分間かけて滴下したところ、２５℃から３６℃に内温が上昇した。更にオイルバスにて６０〜７０℃に加熱し、そのまま１時間撹拌を行った。次にエステルアダプターを取り付け、内温９８℃まで上げ、副生したメタノールを除去することにより、有機ケイ素化合物水溶液１５２ｇを得た。このものの不揮発分（１０５℃／３時間）は２５．３％であった。
【００２７】
［実施例１］
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９５％
グリセリン７％
ジエチレングリコール５％
有機ケイ素化合物（Ａ）（不揮発分２７．３％）１８．３％
Ｎ−シクロヘキシル−３−アミノプロパンスルホン酸１％
純水６５．２％
前もって、Ｎ−シクロヘキシル−３−アミノプロパンスルホン酸と純水を混合し、１ｍｏｌ／リットルのＮａＯＨ水溶液でｐＨが１０．０〜１０．５になるように調整し、溶解した。
【００２８】
［実施例２］
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９５％
グリセリン７％
ジエチレングリコール５％
有機ケイ素化合物（Ａ）（不揮発分２７．３％）１８．３％
硝酸アンモニウム５％
Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）グリシン１％
純水６０．２％
前もって、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）グリシンと純水を混合し、１ｍｏｌ／リットルのＮａＯＨ水溶液でｐＨが８．５〜９．０になるように調整し、溶解した。
【００２９】
［実施例３］
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９５％
グリセリン７％
ジエチレングリコール５％
有機ケイ素化合物（Ａ）（不揮発分２７．３％）１８．３％
リン酸水素二アンモニウム５％
Ｎ−シクロヘキシル−２−アミノエタンスルホン酸１％
純水６０．２％
前もって、Ｎ−シクロヘキシル−２−アミノエタンスルホン酸と純水を混合し、１ｍｏｌ／リットルのＮａＯＨ水溶液でｐＨが８．５〜９．０になるように調整し、溶解した。
【００３０】
［実施例４］
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９５％
グリセリン７％
ジエチレングリコール５％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル５％
有機ケイ素化合物（Ａ）（不揮発分２７．３％）１８．３％
塩化アンモニウム５％
Ｎ−〔トリス（ヒドロキシメチル）メチル〕グリシン１％
純水５５．２％
前もって、Ｎ−〔トリス（ヒドロキシメチル）メチル〕グリシンと純水を混合し、１ｍｏｌ／リットルのＮａＯＨ水溶液でｐＨが８．５〜９．０になるように調整し、溶解した。
【００３１】
［実施例５］
Ｃ．Ｉ．アシッドレッド２８９３．５％
グリセリン７％
ジエチレングリコール５％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル５％
有機ケイ素化合物（Ｂ）（不揮発分２５．３％）１９．８％
炭酸アンモニウム５％
Ｎ−シクロヘキシル−２−ヒドロキシ−３−アミノプロパンスルホン酸１％
純水５２．２％
前もって、Ｎ−シクロヘキシル−２−ヒドロキシ−３−アミノプロパンスルホン酸と純水を混合し、１ｍｏｌ／リットルのＮａＯＨ水溶液でｐＨが９．０〜９．５になるように調整し、溶解した。
【００３２】
［実施例６］
Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー１３２４％
グリセリン７％
ジエチレングリコール５％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル５％
有機ケイ素化合物（Ｂ）（不揮発分２５．３％）１９．８％
硫酸アンモニウム５％
Ｎ−トリス（ヒドロキシメチル）メチル−３−アミノプロパンスルホン酸１％
純水５３．２％
前もって、Ｎ−トリス（ヒドロキシメチル）メチル−３−アミノプロパンスルホン酸と純水を混合し、１ｍｏｌ／リットルのＮａＯＨ水溶液でｐＨが８．５〜９．０になるように調整し、溶解した。
【００３３】
［実施例７］
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１６８５％
グリセリン７％
ジエチレングリコール５％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル５％
有機ケイ素化合物（Ｂ）（不揮発分２５．３％）１９．８％
リン酸水素二アンモニウム５％
Ｎ−シクロヘキシル−２−アミノエタンスルホン酸１％
純水６０．２％
前もって、Ｎ−シクロヘキシル−２−アミノエタンスルホン酸と純水を混合し、１ｍｏｌ／リットルのＮａＯＨ水溶液でｐＨが８．５〜９．０になるように調整し、溶解した。
【００３４】
［実施例８］
カーボンブラック分散液（顔料濃度１５％）
（キャボット社製ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴＴＭ３００）３３．３％
グリセリン７％
ジエチレングリコール５％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル５％
有機ケイ素化合物（Ａ）（不揮発分２７．３％）１８．３％
ホウ酸アンモニウム５％
Ｎ−トリス（ヒドロキシメチル）メチル−３−アミノプロパンスルホン酸１％
純水２５．４％
前もって、Ｎ−トリス（ヒドロキシメチル）メチル−３−アミノプロパンスルホン酸と純水を混合し、１ｍｏｌ／リットルのＮａＯＨ水溶液でｐＨが９．０〜９．５になるように調整し、溶解した。
【００３５】
［実施例９］
シアン顔料分散液（顔料濃度１８％）
（富士色素社製ＦＵＪＩＳＰＢＬＵＥ６４０３）２７．８％
グリセリン５％
ジエチレングリコール５％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル５％
有機ケイ素化合物（Ｂ）（不揮発分２５．３％）１９．８％
リン酸水素二アンモニウム５％
Ｎ−シクロヘキシル−２−アミノエタンスルホン酸１％
純水３１．４％
前もって、Ｎ−シクロヘキシル−２−アミノエタンスルホン酸と純水を混合し、１ｍｏｌ／リットルのＮａＯＨ水溶液でｐＨが８．５〜９．０になるように調整し、溶解した。
【００３６】
［実施例１０］
マゼンタ顔料顔料分散液（顔料濃度１５％）
（富士色素社製ＦＵＪＩＳＰＭＡＧＥＮＴＡ９３５２）３３．３％
グリセリン５％
ジエチレングリコール５％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル５％
有機ケイ素化合物（Ａ）（不揮発分２７．３％）１８．３％
炭酸アンモニウム５％
Ｎ−シクロヘキシル−２−ヒドロキシ−３−アミノプロパンスルホン酸１％
純水２７．４％
前もって、Ｎ−シクロヘキシル−２−ヒドロキシ−３−アミノプロパンスルホン酸と純水を混合し、１ｍｏｌ／リットルのＮａＯＨ水溶液でｐＨが９．０〜９．５になるように調整し、溶解した。
【００３７】
［実施例１１］
イエロー顔料分散液（顔料濃度１２％）
（富士色素社製ＦＵＪＩＳＰＹＥＬＬＯＷ４２５４）４１．６％
グリセリン４％
ジエチレングリコール５％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル５％
有機ケイ素化合物（Ａ）（不揮発分２７．３％）１８．３％
炭酸アンモニウム５％
Ｎ−シクロヘキシル−２−ヒドロキシ−３−アミノプロパンスルホン酸１％
純水２０．１％
前もって、Ｎ−シクロヘキシル−２−ヒドロキシ−３−アミノプロパンスルホン酸と純水を混合し、１ｍｏｌ／リットルのＮａＯＨ水溶液でｐＨが９．０〜９．５になるように調整し、溶解した。
【００３８】
［比較例１］
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９５％
グリセリン７％
ジエチレングリコール５％
ジエチレングリコールモノメチルエーテル５％
純水７８％
【００３９】
［比較例２］
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９５％
グリセリン７％
ジエチレングリコール５％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル５％
有機ケイ素化合物（Ａ）（不揮発分２７．３％）１８．３％
純水５９．７％
【００４０】
［比較例３］
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９５％
グリセリン７％
ジエチレングリコール５％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル５％
有機ケイ素化合物（Ａ）（不揮発分２７．３％）１８．３％
塩化アンモニウム５％
純水５９．７％
【００４１】
次に、上記各実施例１〜１１および各比較例１〜３のインクの耐水性およびｐＨを表１に示す。ここで、耐水性は印字サンプルの耐水試験前のＯＤ値（光学濃度：分光測色計Ｘｒｉｔｅ９３８で測定した濃度値）に対する耐水試験後のＯＤ値の比（％）から求めた。
印字サンプルはインクを記録装置Ａに搭載し、普通紙（商品名「Ｘｅｒｏｘ４０２４」：ゼロックス社製）に１５ｍｍ角のベ夕印字して作製した。耐水試験は、印字物の印字面を下にして、蒸留水に５分間浸漬して行った。浸漬後、３０分間自然乾燥させた後、ＯＤ値を測定した。
また、実施例１〜１１のインクサンプルおよび比較例１〜３のインクサンプルについて保存安定性試験を行った。
この保存安定性試験では、各インクをスクリュー管瓶に満たして密閉系とし、５０℃で１ヶ月間放置した後、先ず目視によりインク中における凝集発生の有無を確認した。さらに、詳細な判断を必要とする場合には、上記インクを０．４５ミクロンの孔径を有するフィルターに通すことにより、凝集の発生の有無を確認した。保存安定性試験の結果を表１に示す。
表中、「○」は凝集なしを、「×」は凝集有りを示している。
【００４２】
【表１】

この結果から、実施例１〜１１の各インクでは、目視による確認及びフィルターでの確認によっても、凝集物の発生が認められなかった。それに対して、比較例１では、有機ケイ素化合物を含有していないので放置試験結果、凝集は見とめられなかったが、耐水性において非常に低い値を示した。比較例２及び３のｐＨ緩衝剤を入れずに前記有機ケイ素化合物を含有させたインクは、凝集が生じていた。
【００４３】
【発明の効果】
本発明におけるインクジェット記録用インクによれば、色材と、保湿剤と、水と、この水が蒸発するに伴い縮重合反応を開始する水溶性物質とを含有するインクに、ｐＨ緩衝剤を含有させることにより、長期間放置した後に印字しても目詰まりを起こすことなく、また、インクが記録媒体上に付着した後、水が蒸発するに伴い縮重合反応を開始する水溶性物質がインク作製直後と同様に記録媒体上で速やかに縮重合反応を完結して、色材を速やかにかつ確実に取り囲むことができ、画像の耐水性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット記録用インクを用いたインクジェット式記録装置を示す概略斜視図である。
【図２】インクジェット式記録装置のインクジェットヘッドの部分底面図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ線断面図である。
【図４】図２のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【符号の説明】
Ａインクジェット式記録装置
１インクカートリッジ
２記録紙
３インクジェットヘッド
４キャリッジ
５キャリッジ軸
６搬送ローラ
７凹部
７ａ供給口
７ｂ吐出口
８ヘッド本体
９圧力室部品
１０インク流路部品
１１オリフィス
１２供給用インク流路
１３吐出用インク流路
１４ノズル
１５ノズル板
１５ａ撥水膜
１６圧電アクチュエータ
１７圧力室
１８振動板
１９圧電素子
２０中間層
２１個別電極

Claims

少なくとも、色材と、保湿剤と、水と、水が蒸発するに伴い縮重合反応を開始する水溶性物質と、ｐＨ緩衝剤とを含有することを特徴とするインクジェット記録用インク。
請求項１記載のインクジェット記録用インクのｐＨが８．０〜１１．０の範囲にあることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録用インク。
請求項１記載のｐＨ緩衝剤として、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）グリシン、Ｎ−シクロヘキシル−３−アミノプロパンスルホン酸、Ｎ−シクロヘキシル−２−ヒドロキシ−３−アミノプロパンスルホン酸、Ｎ−シクロヘキシル−２−アミノエタンスルホン酸、Ｎ−トリス（ヒドロキシメチル）メチル−３−アミノプロパンスルホン酸およびＮ−〔トリス（ヒドロキシメチル）メチル〕グリシンからなる群から選択された化合物を少なくとも１種類以上用いることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録用インク。
請求項１記載の水が蒸発するに伴い縮重合反応を開始する水溶性物質が有機ケイ素化合物であることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録用インク。
請求項１記載のインクジェット記録用インクに、更に縮重合反応を開始する水溶性物質の縮重合反応を促進する縮重合促進剤を含有することを特徴とするインクジェット記録用インク。
請求項５記載の縮重合反応促進剤が、無機もしくは有機のアンモニウム塩であることを特徴とする請求項５記載のインクジェット記録用インク。
請求項６記載のアンモニウム塩が、弱酸の塩であることを特徴とする請求項５または６記載のインクジェット記録用インク。
請求項６記載のアンモニウム塩が、強酸の塩であることを特徴とする請求項５または６記載のインクジェット記録用インク。