JP2774553B2 - インクジェット記録用インク - Google Patents

インクジェット記録用インク

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JP2774553B2
JP2774553B2 JP5888289A JP5888289A JP2774553B2 JP 2774553 B2 JP2774553 B2 JP 2774553B2 JP 5888289 A JP5888289 A JP 5888289A JP 5888289 A JP5888289 A JP 5888289A JP 2774553 B2 JP2774553 B2 JP 2774553B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はコンピューター、ワードプロセッサー、測定
器等からの出力を記録するためのインクジェット記録用
インクに関する。
〔従来の技術〕
従来、インクジェット記録方法としては1)天然ワッ
クス、合成ワックス等の熱溶融性化合物をベヒクルとす
る固体インクを加熱し、溶融状態でノズルから記録用紙
上に吐出せしめて印字記録する方法(米国特許第365393
2号)、2)液室内のインクに熱を作用させて気泡を形
成し、これにより前記1)と同様にインクを吐出記録す
る方法(特開昭54−51837号)、3)天然ワックスとイ
ソプロピルアルコールのような常温で液体の化合物とを
混合した常温で固体のインクを液室に供給し、前記2)
と同様に気泡を発生させ、吐出、記録する方法(特開昭
59−95151号)、4)ゲル状のインクを固体のまゝ液室
に供給し、これに熱を作用させて記録用紙に向け飛翔、
記録する方法(特開昭59−209885号)、5)ゲル状のイ
ンクを加熱して、溶融した状態で吐出記録する方法(特
開昭62−181372号)等が開示されている。
これらの方法のうち2)の熱の作用により気泡を形成
してインクを吐出させるインクジェット記録方法はヘッ
ドの製造が比較的容易なことから近年実用化されて来
た。
一方、1)の記録方法は熱溶融性インクを用いること
により電子写真用紙、タイプライター用紙、上質紙、中
質紙、ボンド紙等、市販されている殆んどの紙上に鮮明
な画像を形成することができる。これは従来一般に使用
されて来た水性インク等の液体インクでは得られない優
れた特性である。しかし1)の方法では固定インクを用
いて2の方法のように熱の作用により気泡を形成してイ
ンクを吐出させることは困難である。これは熱溶融性化
合物は一般に沸点が著しく高かったり、或いは多くの場
合、沸騰する以前に熱分解してしまい安定した気泡の形
成が困難だからである。
そこで3)の方法ではこの欠点を除去するため固体と
液体とを混合溶解した見掛け上、固体のインクが使用さ
れている。しかし単に常温で固定の化合物と常温で液体
の化合物とを混合溶解して常温で固体のインクを得よう
とすると、常温で液体の化合物に対して常温で固体の化
合物の比率を多くしなければならない。特にインク滴が
記録紙に付着した瞬間にインクを固化しようとすると、
その比率を更に高くしなければならない。このように固
体の比率を高くすると、混合物の溶融点が高くなり、常
温で液体の化合物の沸点に近くなるため、安定した吐出
に必要な膜沸騰が生ぜず、各沸騰を生じ、安定で高周波
駆動が可能な泡が発生しない。固体化合物の熱分解によ
り生じる不溶物が発熱素子に沈積して正常な泡が発生し
ない、混合系の沸点そのものが上昇し気泡の発生が困難
になる、溶媒の蒸発速度も著しく早くなり、ノズル近傍
のインクの処方が実質的に変化する等の問題を生じる。
また、4)の方法のようにゲル状インクを用いる記録
方法は固体状態から気化させるために発熱素子に液体か
ら気化させる場合に比較して高いエネルギーをかけなけ
ればならないため、発熱素子の寿命が短かくなったり、
駆動周波数が高くできないという問題がある。更にこの
方法はインクが固体状態で供給されるため、吐出後の部
位に均一にインクを補給することができない、インクの
吐出方向のばらつきが著しく大きくなるという欠点があ
る。
更に5)の方法にもゲル状のインクが使用されている
が、このインクは2)の方法、即ち熱をインクに作用さ
せて気泡を生じさせることにより吐出させる方法に使用
できるとの記載はないし、また実施例に記載されるよう
に水および多価アルコールを混合とたインクではゲル化
剤としてゼラチンを添加しても鮮明な画像を得るのに十
分な硬度のゲルは生成しない(実際には全く固化しな
い)し、実際にこゝには普通紙上で鮮明な画像を得られ
る効果については何ら記載されていない。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的は従来技術における以上のような欠点を
除去し、気泡の形成によりインクを吐出、記録する方法
において安定した吐出状態で、しかも安価な装置を用い
て普通紙上に鮮明画像を形成し得るインクジェット記録
用インクを提供することである。
〔発明の構成・動作〕
本発明は、熱を作用させてインクをノズルから記録媒
体上に吐出せしめて記録するインクジェット記録方法に
用いられるインクにおいて、該インクが染料又は顔料、
有機溶媒及び該有機溶媒をゲル化するゲル化剤からなる
とともに該インクが熱により可逆的にゾル−ゲル移転す
ることを特徴とするインクジェット記録用インクであ
る。
本発明方法で使用されるインクは常温で液体の化合
物、着色剤及びゲル化剤を主成分とするものである。
常温で液体の化合物とは融点が35℃以下で、且つ沸点
が35℃以上である化合物であって、その具体例としては
n−ヘキサン、n−オクタン、デカン、ドデカン、ヘキ
サデカン、2,2,3−トリメチルペンタン、2,2−ジメチル
−4−エチルヘキサン等の直鎖又は分岐のある脂肪族炭
化水素類、ヘキセン、オクテン、デセン等の不飽和脂肪
族炭化水素類、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、
クメン等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサン、メチル
シクロヘキサン、シクロヘキシル、ベンゼン、デカリ
ン、ビシクロヘキシル等の脂環式炭化水素類、ナフサ、
リグロイン、ケロシン、テレピン油等の炭化水素類の混
合物、クロロホルム、トリクロロエチレン、テトラクロ
ロエチレン、1,1,2−トリクロロ−1,2,2−トリフルオロ
エタン、クロロベンゼン、クロロナフタレン、ブロモナ
フタレン等のハロゲン化炭化水素類、エタノール、プロ
パノール、ブタノール、ベンジルアルコール、エチレン
グリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコ
ール、グリセリン等の1価又は多価アルコール類、エチ
レングリコールジメチルエーテル、エチレングリコール
ジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテ
ル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、フェネト
ール、アニソール等のエーテル類、テトラヒドロフラ
ン、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の環状エーテル
類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチル
ケトン、イソホロン等のケトン類、オレイン酸、無水酢
酸、酢酸エチル、食用油、エチレングリコールアセテー
ト、モノアセチン、ジアセチン、トリアセチン、フタル
酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル等の
酸およびエステル類、2−ピロリドン、N−メチル−2
−ピロリドン、トリエタノールアミン等の含窒素化物、
変性および無変性のシリコーンオイル類等が挙げられ
る。これらの化合物は単独でも使用できるが、沸点や融
点の調整、染料の溶解度の調整等の目的で2種以上を混
合して用いることもできる。
着色剤としては顔料及び染料があるが、吐出の目詰り
等の点から染料を用いることが好ましい。染料としては
前記の溶媒に溶解するものであることが好ましく、特に
高い溶解性を示すことが好ましい。好ましい染料として
カラー・インデックスにおいて油溶性染料、分散染料に
分類されるものが挙げられる。具体的な染料の例として
は下記のものがある。
油溶性染料の例; C.I.ソルベント・イエロー 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,14,16,17,26,27,29,3
0,35,39,40,46,49,50,51,56,61,80,86,87,89,96 C.I.ソルベント・オレンジ 12,23,31,43,51,56 C.I.ソルベント・レッド 1,2,3,16,17,18,19,20,22,24,25,26,38,40,52,59,6
0,63,67,68,121 C.I.ソルベント・バイオレット 7,16,17 C.I.ソルベント・ブルー 2,6,11,15,20,30,31,32,35,36,55,58,71,72 C.I.ソルベント・ブラウン 2,10,15,21,22 C.I.ソルベント・ブラック 3,10,11,12,13 これらの染料以外にもカーボンブラック、酸化鉄、ロ
ーダミンレーキ、銅フタロシアニン、酸化亜鉛、酸化チ
タン等の着色又は白色の顔料微粒子をベヒクル中に分散
して用いることもできる。
ゲル化剤とは前述の溶媒と少なくとも混合物の融解温
度以上で相溶し、常温においては何らかの3次元構造を
作ることにより、見かけ上溶媒の流動性をなくするか、
固化せしめる化合物である。このような熱可逆的なゲル
を形成せしめるゲル化剤の例としては次の化合物が挙げ
られる。
主として有機溶媒をゲル化せしめる化合物; ナフテン酸アルミニウム等のナフテン酸多価金属塩、
ステアリン酸アルミニウム、ラウリン酸コバルト、オレ
イン酸アルミニウム等の高級アルキル又はアルケン脂肪
酸の多価金属塩、アルミニウム−ジ−n−ブトキシド−
モノ−エチルアセテート、アルミニウム−di−iso−プ
ロポキシド−mono−エチルアセテート等のアルミニウム
アルコキシドの誘導体、N−ラウロイル−L−グルタミ
ン酸−α,γ−ジ−n−フタルアミド、ジカプロイルリ
ジンラウリルアミド、ラウロイルフェニルアラニンラウ
リルアミド、ラウロイルグルタミン酸ステアリルアミ
ド、ジカプロイルリジンラウリルエステル、ジカプロイ
ルリジンアミン塩、ラウロイルバリンブチルアミド、ラ
ウロイルフェニルアラニンラウリルアミド等のアシルア
ミノ酸誘導体類、12−ヒドロキシステアリン酸、ジベン
ジリデンソルビトール これらのゲル化剤は使用する溶媒により適宜選択され
る。すなわちゲル化剤の溶媒との相溶性や、固化した時
のゲル化剤の硬度はそれらの組合せにより変化する。所
望のインク物性を得るために上記のようなゲル化剤を2
種以上混合しても良い。
以上のインク成分の使用量は次の通りである。
まず常温で液体の化合物は20〜98重量%、好ましくは
70〜98重量%の範囲である。20%未満では従来技術3)
の場合と同様の不具合が生じる上、融解時の粘度が高過
ぎてインクの吐出安定性が悪くなる。一方98%を越える
と固化時のインクの硬度が不十分となったり、画像の濃
度が不十分となり、画像印字直後に圧力が加えられると
液が滲み出して画像周辺が汚れ易い。
ゲル化剤の使用量は0.01〜75重量%、好ましくは1〜
10重量%の範囲である。0.01%未満では固化時のインク
の硬度が不十分となることがある。また75%を越えた場
合は従来技術3)と同様な不具合が生じることがある。
本発明のインクには必要に応じてpH調整剤、粘度調整
剤、表面張力調整剤、防腐剤、紫外線吸収剤等加えるこ
とができる。
pH調整剤の例としてはジエタノールアミン、トリエタ
ノールアミン等のアミン類、デシルトリメチルアンモニ
ウムハイドロオキサイド、テトラブチルアンモニウムハ
イドロオキサイド等の第4級アンモニウムの水酸化物、
水酸化リチウム、水酸化ナトリウム等のアルカリ金属水
酸化物、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、ホウ酸
等の塩、塩酸、硫酸等の無機酸、サリチル酸、酢酸、ス
テアリン酸、等の有機酸等が挙げられる。
粘度調整剤としては使用される溶媒に溶解するもの、
例えばアルギン酸ソーダ、ポリアクリルアミド、ポリア
クリル酸メチル等の高分子化合物、グリセリン、シリコ
ンオイル等の高粘度液状化合物が挙げられる。
表面張力調整剤としては陽イオン、陰イオン、両性、
ノニオン性の界面活性剤、石油系溶剤、エタノール等の
低表面張力の溶剤等が挙げられる。
防腐剤としては2−ピリジンチオール−1−オキサイ
ド塩、デヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸ナトリウ
ム、安息香酸ナトリウム、1,2−ベンゾチアゾリン−3
−オン等が挙げられる。
次に本発明方法を第1図のインクジェット記録方法を
用いて説明する。
インクはインク容器5内に入れられるが、インク容器
内および容器よりヘッド1のノズル3a,3bに至るまでの
間にあるインクはヒーター6a,6bにより加熱され流動状
態となっている。2a,2bは画像信号に従ってon−offされ
る発熱素子であり、これらの素子に通電することにより
素子近傍のインク3が加熱されて泡を形成し、これによ
りインクはノズルから吐出される。なお第1図の装置の
ように熱を作用させて泡を形成し、インクを吐出させる
一連の装置自体は公知のものでよい。例えば第1図は発
熱素子により泡を形成せしめる装置の例を示したが、電
磁波をインク又はヘッドに吸収せしめて熱に変換して泡
を形成せしめる装置も公知であり、このような装置も用
いることができる。ただし、本発明に用いる装置は従来
のこれらの装置にインクを加熱して流動化して供給する
ための手段を加える必要がある。
以下に本発明を実施例によって説明する。なお%は重
量%である。
実施例1 エチレングリコール 93.7% ジベンジリデンソルビトール 5% C.I.ダイレクトブラック 1.0% デヒドロ酢酸ナトリウム 0.3% よりなる混合物を100%で溶解し、熱時孔径1.0μmのテ
フロンフィルターで過後、室温まで冷却することによ
り固形のインクを得た。このインクを第1図のような装
置に入れ、インク温度を90℃に保ち、インクをヘッドに
液体として供給し、発熱素子に30V、10μsecの矩形波電
圧を印加し、2kHzの周波数で印字を行なったところ、安
定した吐出特性が得られ、普通紙にも鮮明な画像が形成
された。印字後、10秒後に画像を手で触れても画像が乱
れることもなかった。
比較例1 モンタンワックス 50% イソプロピルアルコール 49.5% C.I.ソルベントブラック 0.5% よりなる混合物を実施例1と同様に溶解して過し、イ
ンクを得た。
このインクを80℃に加熱してヘッドに供給して実施例
1と同様に印字を行なおうとしたが、インクは吐出でき
なかった。
比較例2 実施例1の処方からジベンジリデンソルビトール5%
を除き、その分エチレングリコールを増した処方のイン
クを実施例1と同様に準備して、印字を行なった。その
結果、鮮明な画像は得られたが、普通紙上に印字した画
像は印字2分後に手を触れると、地汚れを生じた。
比較例3 エチレングリコール 45% 水 53.7% C.I.ダイレクト・ブラック154 1.0% デヒドロ酢酸ナトリウム 0.3% よりなる処方のインクを調合し、過した後、インクを
加熱することなしにヘッドに供給し、発熱素子に30V、
5μsecの矩形波を印加して実施例1と同様に印字した
ところ、普通紙では全般に実施例1のインクに比較して
画像濃度が低く、また紙により著しく滲むこともあっ
た。
実施例2 食用油 98.5% ラウロイルグルタミン酸ジブチルアミド 1% ソルベントブラック3 0.5% よりなる混合物を実施例1と同様に撹拌、過してイン
クを得た。得られたインクを110℃に加熱してヘッドに
供給し、発熱素子に45V,15μsecの矩形電圧を印加して
実施例1と同様に印字したところ、安定した吐出特性が
得られ、普通紙上にも鮮明な画像が形成された。
〔発明の作用効果〕
本発明方法では従来から使用されている常温で液体の
化合物をインク中の比率を高くして使用できるため、本
発明の熱を作用させて泡を形成せしめてインクを吐出さ
せるインクジェット記録方法において安定した吐出特性
が得られる。同時にこのインクは印字後記録材に付着し
た時に固体となるため、普通紙に印字しても画像滲みを
生じることがなく、乾燥に必要な時間が短かいという特
長を有している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法で使用される一例のインクジェット
記録装置である。 1……ヘッド、2a,2b……発熱素子 3……インク、3a,3b……ノズル 4……ノズル部、5……インク容器 6a,6b……ヒーター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 2/01 B41J 2/05 C09D 11/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱を作用させてインクをノズルから記録媒
    体上に吐出せしめて記録するインクジェット記録方法に
    用いられるインクにおいて、該インクが染料又は顔料、
    有機溶媒及び該有機溶媒をゲル化するゲル化剤からなる
    とともに該インクが熱により可逆的にゾル−ゲル移転す
    ることを特徴とするインクジェット用インク。
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