JP2517596B2 - 水性インク組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は水性インク組成物、とくにインクジェット記
録用に好適な水性インク組成物に関する。

［従来技術］ インクジェット記録において、長時間に亘って良好な
記録を行うためには、使用するインクが以下の条件を満
たすことが必要である。

１）液滴発生方法や液滴飛翔方向制御方法に応じたイン
ク物性として、インクの粘度、表面張力、比電導度、密
度が適正範囲に含まれること。

２）長期間保存、長期間使用あるいは記録休止中に化学
変化などにより析出が生じたり、インク物性値が変化し
てはならないこと。

３）記録される画像が充分にコントラストが高く、鮮明
であること。

４）印写画像の乾燥が速いこと。

以上の要求を満たすためには、インクに使用する染料
の分子吸光係数が十分に高いこと、染料の水および湿潤
剤に対する溶解度が十分に高いことが要求される。

また、 ５）記録された画像は当然のこととして耐水性、耐光
性、耐摩耗性に富むニジミのない鮮明画像でなければな
らないこと。

以上のような要求を満足するためこれまでに、インク
ジェット記録用インクとして幾多の提案がなされている
が、上記の諸条件のすべてを充分に満足するものはいま
だに得られていないのが現状である。

以上に要求される特性はインクに処方される材料の中
で特に染料により左右されるものであり、これらの要求
を満足するため新規な染料の開発が待たれていた。

［目 的］ 本発明の目的は、従来の欠点を解決した水性インク組
成物、とくにインクジェット記録用水性インク組成物を
提供することにあり、より詳細には噴射特性がすぐれて
目詰りがなく、特に画像の鮮明性、耐水性、耐光性にす
ぐれた水性インクを提供することにある。

［構 成］ 本発明者は、上記欠点を解決する手段として特定の染
料を用いることが、十分な効果をもたらすことを見い出
して、本発明にいたった。すなわち、本発明のインク組
成物は、下記一般式で表される水溶性染料の少なくとも
一種含有することを特徴とするものである。

［R₁,R₂;水素、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ
アルキル基、ハロゲン、カルボキシル基またはその塩、
スルホン酸基またはその塩、シアノ基、アミノ基、カル
バモイル基、スルファモイル基、ニトロ基 M;スルホン酸基またはその塩 R₃;水素、水酸基、アルキル基、アミノ基 R₄;水素、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン、カル
ボキシル基またはその塩、スルホン酸基またはその塩 R₅,R₆;水素、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、シア
ノアルキル基 R₇;水素、水酸基、アミノ基 Ｍ′；前記Ｍに同じ ｎ＝１または２］ 上記において、スルホン酸、またはカルボン酸の塩を
形成するカチオンとしてはLi⁺、K⁺、Na⁺、第４アンモニ
ウム等が好ましい。

上記一般式で表わされる染料の含有量はインク100重
量部に対して0.5〜20.0重量部、好ましくは1.5〜6.0重
量部が適当である。0.5重量部未満であると着色剤とし
ての効力がうすれて得られる画像の濃度は不十分とな
り、また20.0重量部を越える場合には長時間経時させる
とインク中に析出が生じてインクジェット記録が十分に
行われなくなる傾向がある。

更に色調を整えるためや黒色とするため本発明の染料
と共に他の青色染料や赤色染料、黄色染料を併用するこ
とができる。併用できる染料としては青色染料ではC.I.
ダイレクトブルー−１、−８、−71、−76、−86、−10
8、−200、−201、−202、−236やC.I.アシッドブルー
−１、−７、−９、−15、−175、−249等が、赤色染料
ではC.I.ダイレクトレッド−１、−９、−15、−17、−
28、−37、−62、−75、−81、−83、−89、−99、−22
0、−225、−227やC.I.アシッドレッド−35、−44、−5
2、−82、−92、−94、−115、−131、−134、−154、
−186、−249、−254、−289等が、黄色染料ではC.I.ダ
イレクトイエロー−12、−27、−28、−33、−39、−4
4、−50、−58、−85、−86、−87、−88、−100、−11
0、−142、−144やC.I.アシッドイエロー−７、−17、
−23、−42、−44、−79、−99、−142等が、その他C.
I.ダイレクトオレンジ26、C.I.リアクティブブルー２等
が挙げられる。

以下に本発明の水性インク組成物に使用する染料の具
体例を列挙する。

次にこれら染料の製法を具体例（１）の染料で示す。

2.8g（0.01モル）のＮ−（４−アミノベンゾイル）−
1,4−ナフチレンジアミンを水150ml、濃塩酸7ml中に溶
解し、10℃以下で10％亜硝酸ソーダ水溶液15mlを加えて
ジアゾ化する。30分撹拌した後、少量のスルファミン酸
を加えて残存する亜硝酸を消去する。

一方、Ｈ酸3.8gを水150mlに加え、これに酢酸ソーダ2
gを加えて溶解する。このＨ酸溶液を先のジアゾ液に一
度に加え、10℃で20時間反応すると赤色のモノアゾ染料
液が得られる。

このモノアゾ染料液にメタフェニレンジアミン−４−
スルホン酸1.9gを加え、酢酸ソーダ7gを徐々に加えてpH
を４〜５に調節する。そして、35℃で10時間反応すると
赤色のジスアゾ染料液が得られる。次にこのジスアゾ染
料液に炭酸ソーダ13gを加えてアルカリ性とし、５℃以
下に冷却する。これにアニリン1gを常法にてジアゾ化し
た液をゆっくり加えて１時間反応する。この反応液に濃
塩酸80mlを加えて強酸性にし析出した黒色の染料を濾取
する。この黒色の染料をメタノール300mlで３回洗浄し
て無機塩を除去した後、当量の苛性ソーダ水溶液150ml
に溶解し、水を蒸発乾固すれば具体例（１）で示される
染料が黒色粉末として9.5g得られた。

本発明のインクは溶媒成分として水を使用するもので
あるが、インク物性を所望の値に調整するため、インク
の乾燥を防止するため、染料の溶解性を向上するため等
の目的で、下記の水溶性有機溶媒と水とを混合して使用
することもできる。

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、ポリエチレングリコール、ポリプロ
ピレングリコール、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エチルエーテル、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モノ
メチルエーテル、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、トリ
エチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレン
グリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールのア
ルキルエーテル類、その他Ｎ−メチル−２−ピロリド
ン、２−ピロリドン、1,3−ジメチルイミダゾリジノ
ン、ジメチルホルムアミド、トリエタノールアミン等で
ある。

これらの中で特に好ましいのはジエチレングリコー
ル、ポリエチレングリコール200〜600、トリエチレング
リコール、エチレングリコール、グリセリン、Ｎ−メチ
ル−２−ピロリドンであり、これらを用いることにより
染料の高い溶解性と水分蒸発防止による目詰まり防止の
効果を得ることができる。

インク中の上記水溶性有機溶媒の含有量はインク全重
量に対して５〜80％の範囲で使用できるが、粘性、乾燥
性等から15〜60％の範囲で用いることが好ましい。

本発明のインクには上記染料、溶剤の他に従来より知
られている添加剤を加えることができる。

例えば防腐棒黴剤としてはデヒドロ酢酸ナトリウム、
ソルビン酸ナトリウム、２−ピリジンチオール−１−オ
キサイドナトリウム、安息香酸ナトリウム、ペンタクロ
ロフェノールナトリウム等が本発明に使用できる。

pH調整剤としては調合されるインクに悪影響をおよぼ
さずにインクのpHを9.0〜11.0の範囲に制御できるもの
であれば任意の物質を使用することができる。

その例としてジエタノールアミン、トリエタノールア
ミンなどのアミン、水酸化リチウム、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属元素の水酸化
物、水酸化アンモニウム、４級アンモニウム水酸化物、
炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどのア
ルカリ金属の炭酸塩などがあげられる。

キレート試薬としては例えばエチレンジアミン四酢酸
ナトリウム、ニトリロ三酢酸ナトリウム、ヒドロキシエ
チルエチレンジアミン三酢酸ナトリウム、ジエチレント
リアミン五酢酸ナトリウム、ウラミル二酢酸ナトリウム
などがある。

防錆剤としては、例えば酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナト
リウム、チオグリコール酸アンモン、ジイソプロピルア
ンモニウムニトライト、四硝酸ペンタエリスリトール、
ジシクロヘキシルアンモニウムライトなどがある。

その他目的に応じて水溶性紫外線吸収剤、水溶性赤外
線吸収剤、水溶性高分子化合物、染料溶解剤、界面活性
剤などを添加することができる。

以下に本発明の実施例および比較例を示す。％はすべ
て重量％である。

実施例１ 下記の組成物を約50％に加熱して撹拌溶解した後、孔
径0.22μｍのテフロンフィルターで濾過することによっ
てインクを作製した。

具体例（１）の染料 3.0％ ジエチレングリコール 15.0％ Ｎ−メチル−２−ピロリドン 15.0％ デヒドロ酢酸ナトリウム 0.2％ 水 66.8％ 下記の組成よりなる材料を用いる以外は実施例１と同
様にして実施例２〜５および比較例１〜３のインクを作
製した。

実施例２ 具体例（５）の染料 3.0％ ポリエチレングリコール200 15.0％ トリエチレングリコールモノメチルエーテル 5.0％ デヒドロ酢酸ナトリウム 0.2％ 水 76.8％ 実施例３ 具体例（８）の染料 3.0％ ジエチレングリコール 20.0％ 1,3−ジメチルチミダゾリジノン 5.0％ ６−アセトキシ−2,4−ジメチル−ｍ−ジオキサン0.3％ 水 71.7％ 実施例４ 具体例（12）の染料 3.0％ ジエチレングリコール 20.0％ グリセリン 5.0％ ６−アセトキシ−2,4−ジメチル−ｍ−ジオキサン0.3％ 水 71.7％ 実施例５ 具体例（15）の染料 3.0％ ポリエチレングリコール200 15.0％ トリエチレングリコールモノメチルエーテル 5.0％ ２−ピリジンチオール−１−オキサイドナトリウム 0.3
％ 水 76.7％ 実施例６ 具体例（16）の染料 3.0％ ジエチレングリコール 15.0％ Ｎ−メチル−２−ピロリドン 15.0％ デヒドロ酢酸ナトリウム 0.2％ 水 66.8％ 実施例７ 具体例（18）の染料 3.0％ ジエチレングリコール 20.0％ グリセリン 5.0％ ６−アセトキシ−2,4−ジメチル−ｍ−ジオキサン0.3％ 水 71.7％ 比較例１ ダイレクトブラック−32 3.0％ ジエチレングリコール 15.0％ Ｎ−メチル−２−ピロリドン 15.0％ デヒドロ酢酸ナトリウム 0.2％ 水 66.8％ 比較例２ アシッドブラック−２ 3.0％ ポリエチレングリコール200 15.0％ トリエチレングリコールモノメチルエーテル 5.0％ デヒドロ酢酸ナトリウム 0.2％ 水 76.8％ 比較例３ フードブラック−２ 3.0％ ジエチレングリコール 20.0％ グリセリン 5.0％ ６−アセトキシ−2,4−ジメチル−ｍ−ジオキサン0.3％ 水 71.7％ 実施例１〜７、比較例１〜３について下記の試験を行
ない、その結果を表−１に示す。

１）画像の鮮明性 リコー製ワードプロセッサ・リポート5600J用インク
ジェットプリンターに、作製したインクを充填し印字を
行なった。

鮮明な画像が得られたインクについて表−１において
○印で表わした。

２）画像の耐光性 １）で得た画像サンプルをフェードメーター（カーボン
・アーク灯、63℃）に３時間かけ、光照射前後の画像濃
度をマクベス濃度計で測定し、下式により耐光性（褪色
率）を求めた。

褪色率（％）＝［１−（光照射後の画像濃度 ／光照射前の画像濃度）］×100 ３）画像の耐水性 １）で得た画像サンプルを30℃の水に１分間浸漬し、
浸漬前後の画像濃度をマクベス濃度計で測定し、（２）
項の式と同様の式により耐水性（褪色率％）を求めた。

４）保存性 インクをポリエチレン製の容器に入れ、−20℃、４
℃、20℃、50℃、70℃、それぞれの条件下で３カ月間保
存し、保存前後の粘度、表面張力、電気伝導度の変化、
および沈澱物析出の有無を調べた。どの条件下で保存し
ても、物性変化、沈澱物の発生がなかったものを表−１
では○とした。

５）ノズルの目詰りテスト １）で印字した後、印字休止したままで20℃、65％RH
の環境下で２カ月間放置し、放置後再び正常な印字が可
能か否かを調べた。１つのインクサンプルについて３台
のプリンターを使用し試験した。

表−１には３台のプリンターとも正常に印字できた場
合を○、３台中１台又は２台で正常印字ができなかった
場合を×、３台とも正常印字できなかった場合を××で
示した。なお5600J用プリンターにはノズルに目詰りが
生じ噴射ができなくなった時、ジェットの噴射方向が著
しく放置前と比べて変化した時には、それを自動的に検
出し、プリンターの作動を停止するための装置が取り付
けられている。

［効 果］ 本発明の水性インク組成物は、以上の説明から明らか
なように、噴射特性にすぐれ目詰りがなく、またこの水
性インクを用いて得られた画像は鮮明性、耐水性、耐光
性にすぐれている等顕著な効果を奏するものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上村 浩之 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 永井 希世文 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記一般式で表される水溶性染料を少なく
   とも一種含有することを特徴とする水性インク組成物。 ［R₁,R₂;水素、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ
   アルキル基、ハロゲン、カルボキシル基またはその塩、
   スルホン酸基またはその塩、シアノ基、アミノ基、カル
   バモイル基、スルファモイル基、ニトロ基、 M;スルホン酸基またはその塩 R₃;水素、水酸基、アルキル基、アミノ基 R₄;水素、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン、カル
   ボキシル基またはその塩、スルホン酸基またはその塩 R₅,R₆;水素、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、シア
   ノアルキル基 R₇;水素、水酸基、アミノ基 Ｍ′；前記Ｍに同じ ｎ＝１または２］