JP2699458B2 - インクジェット記録用インク - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気機械変換素子の振動や電気熱変換素子
による発生バブルを用いてインクを圧縮しノズルからイ
ンク粒子を噴出して記録するインクジェットプリンター
の記録用インクに関する。

〔従来の技術〕

インクジェットプリンターは、無騒音、高速印刷、高
品位印刷、カラー印刷等印刷技術に於て多くの利点を有
しているが、液体インクを圧縮して印刷する原理上、気
泡や気泡核がインクジェットプリンターの圧力発生部に
存在していると、気泡に発生圧力が吸収されてインクに
十分な圧力をかけることができなくなり、ついにはイン
クがノズルから吐出できなくなる。そのため、従来から
インクジェット用インクは製造の最終工程で脱気された
り、高精度ろ過を行なって気泡核を取り除かれたりした
後、空気透過性の低い容器にいれられてきたが、この様
な処理は初期的には効果があるものの、経済的にはその
効果がなくなる。特にインクをいれた容器が温度の高い
環境に置かれた場合インクが初期的に脱気されていて
も、インク自身からガスが発生して気泡を形成し、その
気泡がインクジェットプリンターには致命的なドット抜
けの原因となった。

〔発明が解決しようとする課題〕 そのため、インクジェットプリンター用インクは保存
温度に制限があったり、保存年数が短かったりして、輸
送時、保存時、使用時に大きな制限があった。

本発明は、従来の問題点に鑑み、インクを輸送保存す
る際、インクが温度の高い環境に置かれても気泡を形成
するまでのガス発生にいたらず、そのため使用時にドッ
ト抜けを起こすことのない印刷安定性の高いインクジェ
ット記録用インクを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、前記目的を達成するため、記録用インク中
の亜硝酸イオン濃度が0.2ppm以上10ppm以下であること
を特徴とする。

インクジェットプリンターのインク経路は第１図に示
すように、記録用インク11を格納するインクタンク12、
インク11を印刷ヘッド14へ連結するインク供給管13、イ
ンクタンク12から流れ込むごみや気泡核を除去するため
のフィルター15から基本的に構成されている。この経路
中に気泡が発生した場合、インクの流動とともに気泡も
流れて、気泡が圧力発生部に到達すると印刷ヘッドのノ
ズルからインクの吐出ができなくなり印刷不能となる。

一般に、インクジェット記録用インクでは、圧力発生
に伴いインク中でキャビテイション現象が起こりインク
中に溶解しているガスが気泡になる場合がある。そのた
め、公開特許52−74406に開示されているように、イン
クに亜硫酸塩を添加してインク中の溶存酸素を還元して
インク中のガス濃度を低下させることも試みられている
が、これでは、窒素に対して全く効果がない。しかも、
インク中の窒素濃度は、初期的に完全に溶存窒素を除去
してインクを気体透過係数の低い容器で密閉しても、第
２図に示すように経時的にインク中の窒素濃度は増加し
ていく。第２図で、（ａ）は純水をアルミラミネート袋
に密封した時の窒素増加量を、（ｂ）はインクとして染
料ダイレクトブラック154の３％水溶液を同じ袋に密封
したときの窒素増加量を示す。尚、溶存窒素量の測定に
はガスクロマトグラフィー（カラムはMolecular Sieve
5A ガスクロ工業（株）製）を用いた。従って、インク
を脱気した後、気体遮断性の高い袋で密閉しても、また
インクに酸素還元剤を添加しても、インク自身からの窒
素の発生を抑えなければ、インク中の気泡の発生は防げ
ない。第２図で、（ｂ）のインクの溶存窒素量は、約14
ppmで飽和を示しており、この濃度以上では実際にイン
ク中に気泡があることが確認できた。

本発明者は、この窒素発生の原因がインク中の不純物
にあることに着目して解析、実験を行った結果、インク
中に含まれる亜硝酸イオンがインク自身からの窒素発生
の原因であることをつきとめた。さらに、インク中の亜
硝酸イオン濃度を10ppm以下にすれば、該インクを70℃
に15日間置いても、インク袋から気泡の発生が全くなく
なり、想定し得る最も厳しい使用条件を満足できた。

しかし、亜硝酸イオン濃度が、0.2ppm未満になると、
長期間プリンターを使用しないでおいた後の印字で、イ
ンク粒の飛行が曲がりやすくなるため、インク中の亜硝
酸イオン濃度は0.2−10ppmにしなければならない。

本発明にかかる亜硝酸イオンを0.2−10ppmにする方法
としては、亜硝酸イオンの除去法として一般的に公知で
あるスルファミン酸中和法を利用できるが、この方法で
は、0.2−10ppmに亜硝酸イオンを管理するのが難しく、
また硫酸根もインク中に残る。管理しやすい方法として
は、インクをイオン交換樹脂に通して亜硝酸を吸着除去
する方法やインクを限外ろ過膜を通して亜硝酸イオンを
分離除去する方法などがある。この様にして、インク中
の亜硝酸イオンを0.2−10ppmにしたのち、インクを脱気
して、気体透過性の低い部材から成る袋や容器に該イン
クを密閉すれば、本発明の目的が達成される。

本発明の記録用インクは、基本的には着色剤である染
料、ノズルの目詰まりを防止するための湿潤剤、それと
溶媒である水から構成されるが、インク中の亜硝酸イオ
ンを0.2−10ppmにするために、インクを構成する材料に
含まれる亜硝酸塩が低濃度のものが好ましい。

特に、染料は合成過程に於て、亜硝酸ナトリウムが使
用されるので、染料合成時にこれを十分低濃度にしなけ
ればならない。本発明に用いる染料としては、カラーイ
ンデックスにある直接染料や酸性染料、塩基性染料が使
用でき、インク中における染料の割合が多いと、インク
中の亜硝酸イオン濃度も上がりやすいため、予め染料水
溶液をイオン交換樹脂などに通して亜硝酸イオンを取り
除く必要がある。染料の添加量は十分な印刷濃度を得る
ためには、0.5−10重量部が最適である。

湿潤剤は、インクジェットプリンターのヘッドのノズ
ル部で記録用インクの乾燥を防止するための重要な成分
である。本発明の記録用インクでは、水溶性有機溶剤が
使用でき、その中でも多価アルコール類、及び多価アル
コール類のエーテル誘導体、エステル誘導体、水溶性ア
ミン、含窒素環状化合物などが適している。これらの化
合物は、ほとんど亜硝酸塩を含んでおらず、特に除去処
理は必要としない。具体的な化合物としては、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、ポリエチレングリコー
ル、グリセリン等の多価アルコール類、エチレングリコ
ールモノメチルエーテル、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、ジエチ
レングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコー
ルメチルエチルエーテル、トリエチレングリコールモノ
メチルエーテル等の多価アルコール類のアルキルエーテ
ル誘導体類、エチレングリコールモノメチルエーテルア
セテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルア
セテート、グリセリルモノアセテート、グリセリルジア
セテート等の多価アルコールのエステル誘導体類、（モ
ノ、ジ、トリ）エタノールアミン、ポリオキシエチレン
アミン等の水溶性アミン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン
等の含窒素環状化合物がある。これら水溶性有機溶剤の
添加量としては、記録用インクの乾燥防止のため、量が
多い程効果は上がるが、一方記録用インクの粘度も上昇
するため多量の添加は好ましくない。一般に、インクの
粘度はインク粒の噴出サイクルに大きく影響を及ぼし、
粘度が高くなると噴出サイクルは上がらず、噴出特性も
不安定になる。そのため、インク粘度は50mPa.s以下が
好ましく、この粘度範囲を考慮すると水溶性有機溶剤
は、５−80重量部添加するのが好ましい。

また、本発明の記録用インクは、記録紙への浸透を早
くするため、特開昭56−57862に提案しているようにイ
ンクのPH値を12−14に調整できる。さらに、添加剤とし
て防腐剤や防かび剤、キレート剤、PH調整剤など、必要
に応じて適宜添加することができるが、これらの添加剤
の中にも亜硝酸塩系のものもあるので注意して添加する
必要がある。

〔実施例〕

実施例１ 組成 ・染料CIダイレクトブラック154（市販品） ……３重量部 ・グリセリン ……15重量部 ・超純水 ……82重量部 上記組成からなるインクを、加熱撹はんして500gのイ
ンクを得た。このインクを冷却後、陰イオン交換樹脂
（アンバーライトIRA−410オルガノ株式会社製）に通
し、イオンクロマトグラフィー装置で亜硝酸イオン濃度
が5ppmであることを確認した。この後、該インクを１ミ
クロンメーターのメンブレンフィルターでろ過して、脱
気した後、アルミラミネートされたガス透過性の低いポ
リエチレン袋に充填してポリエチレンを液中シールして
インクを密閉したインク袋を得た。インク袋１つの容量
は120ccである。このインク袋４個を70℃の環境に15日
間置いた後、ガスクロマトグラフィーで窒素濃度を測定
した結果、平均8ppmであった。このインクをインクジェ
ットプリンターHG−2500（セイコーエプソン（株）製）
で印字した結果、４個共ドット抜けすることもなく安定
な印字を行った。また、このインクをヘッドに充填した
まま、室温で１カ月、目詰まり防止用のキャップをしな
いで放置した後、再吐出を行ったが目詰りもなく良好に
印字することができた。

比較例１ 実施例１の組成のインクで陰イオン交換樹脂に通さな
いものは、亜硝酸イオンの濃度が24ppmであった。この
インクを実施例１と同様に、ろ過、脱気後、アルミラミ
ネート袋に密閉して70℃の環境に15日間置いた後、窒素
濃度を測定した結果、平均14ppmを示し、さらにインク
袋を水中で開封したところ、インク袋中に気泡が発生し
ていることが確認された。また、残りのインク袋を実施
例１と同様にして印字したところ、３個とも頻繁にドッ
ト抜けを起こし安定な印字を得ることができなかった。

実施例２ 組成 ・染料CIダイレクトブラック168（市販品） ……２重量部 ・ポリエチレングリコール＃200 ……10重量部 ・トリエチレングリコール ５重量部 ・超純水 ……83重量部 上記組成のインクを実施例１と同様にして調合を行
い、冷却後限外ろ過膜（ロミコン社製HF1−43−PM1）に
通した後、限外ろ過により濃縮された分を超純水で補っ
た上で、インク中の亜硝酸イオン濃度が2ppmであること
を確認した。このインクをろ過、脱気した後、インク袋
に密閉して実施例１と同様の評価を行ったところ、窒素
の発生量は5ppmであった。また、印字安定性も良好で、
１カ月後の目詰まりもなく良好であった。

比較例２ 実施例２のインクを調合後、スルファミン酸を0.1g添
加して、さらに加熱撹はんを行って、冷却後亜硝酸イオ
ン濃度を測定した結果、0.1ppmであった。このインクを
ろ過、脱気した後、インク袋に密閉して実施例１と同様
の評価を行ったところ、窒素の発生量は1.5ppmであっ
た。また、印字安定性は、ドット抜けを起こすことなく
安定であった。しかし、室温１ケ月の放置後の目詰まり
評価では、完全に目詰まりは起こしていないものの、再
吐出が不安定で、インク粒子の飛行も曲がるため良好な
印字が得られなかった。

実施例３ 実施例１あるいは実施例２と同様な処理方法で実施例
３−１から３−５のインクを亜硝酸イオンが0.2−10ppm
になるように調整した。比較例として、３−６から３−
８のインクを亜硝酸イオンの調整無しに用いた。また、
比較例３−９と３−10は、亜硝酸イオンをスルファミン
剤で中和処理したインクである。

尚、下表において組成の中の数字は重量部を表わす。
濃度は、亜硝酸イオン濃度を示す。

３−１から３−10に示すインクについて、実施例１と
同様にろ過、脱気した後、インク袋に密閉して70℃の環
境に15日間置いた。その後これらのインクを実施例１と
同様に、インクジェットプリンターで印字したときの吐
出安定性（Ａ）、及び室温に１カ月インクをキャップ無
しで印字ヘッドに充填して置いた時の目詰まり性（Ｂ）
の結果を表−１に示す。

尚、表−１において、頻繁にドット抜けする状態は、
120ccのインクを連続して印字した時、５回以上ドット
抜けを起こす状態をさし、飛行曲がりは、目でみて印字
に空白ができたり、印字が乱れた状態をさす。

〔発明の効果〕

本発明の記録用インクは、インク中の亜硝酸イオン濃
度を0.2ppm以上10ppm以下に調整することによりインク
が高温下の環境に置かれても、インク自身から窒素ガス
を発生することがないため、高温下の輸送や保存でも耐
久性があり、インクの寿命を大きく延ばすことを可能に
したばかりか、インクジェットプリンターにおける印字
安定性を大きくし、目詰まりにおいても良好な結果を得
ることができその効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、インクジェットプリンターのインク経路の原
理図である。第２図は、インクと水の70℃における溶存
窒素濃度の時間的変化を示す図。 11……インク 14……ヘッド 15……フィルター

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】気体遮断性の高い材料からなる容器にイン
   クを密閉して収納するインクジェットプリンターに用い
   られるインクジェット記録用インクであって、 インク中の亜硝酸イオン濃度が0.2ppm以上10ppm以下で
   あることを特徴とする、インク。