JP2915052B2 - インクジェット用インク - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、インクジェット用のインクに関し、更に詳
しくはインクジェット用に特別に調整された塗工紙は勿
論、それ以外の一般にオフィスや家庭で使用されている
コピー用紙、レポート用紙、ノート、便箋、ボンド紙、
連続伝票用紙等の非塗工紙、所謂普通紙に対しても定着
性が極めて良く高精細且つ高画質記録が可能な熱エネル
ギーを利用する方式に好適なインクジェット用インクに
関する。

（従来の技術） 従来からインクジェット用インクについては、実に様
々な組成のものが報告されている。中でも近年はオフィ
スで一般に使用されているコピー用紙、レポート用紙、
ノート、便箋等の普通紙に対しても良好な記録を行うこ
とが出来る様に、インクの組成及び物性等の多様な面か
ら詳細な研究開発が為されている。

又、インクジェット記録方法においても、様々な方式
が提案されており、帯電した液滴を連続的に発生させ、
該液滴の一部を記録に使用する方式、圧電素子を有する
記録ヘッドに信号を与え、該信号に応じてインクの液滴
を発生させて記録を行う方式、或は記録ヘッドの室内の
インクに記録信号に対応した熱エネルギーを与え、該エ
ネルギーにより液滴を発生させ記録を行う方式等があ
る。

とりわけ、特開昭54−59936号公報に記載されている
様な熱エネルギーによるインクの発泡現象によってイン
クを吐出させるタイプは、ノズルの高集積化、高密度化
が容易であり、最近特に注目を集めている方式である。
しかしながら、発泡という他方式にない現象を利用して
いる為、使用するインクに対して一層厳密な条件が要求
されている。

この方式に使用するインクの好ましい条件を下記に列
挙してみると、 （１）熱エネルギーに対する発泡の応答性が良好であ
り、微細な吐出口から液滴が常時安定して吐出され、目
詰りを生じないこと、 （２）記録休止中キャップをしない状態で放置されて
も、記録再開時直後から安定した吐出が得られること、
即ち、吐出口付近のインクが乾燥しにくく、目詰りを生
じないこと、 （３）特に普通紙に対して、不定形又は不規則な滲みの
ない高品位な画像が得られること、 （４）普通紙に対して定着性（印字乾燥性）が速く、印
字物を擦っても汚れないこと、 （５）保存安定性が良好で、長期間にわたりインク性能
が保持されること、及び （６）毒性や引火性等の点で安全性に優れること等が挙
げられる。

これらの要求に対して、従来のインクの処方として
は、吐出方式については特に熱エネルギー方式に限定さ
れるわけではないが、例えば、一般にインク中には乾燥
防止、目詰り防止等の目的でグリコール等の高沸点有機
溶剤を含有しており、この様なインクを用いてサイズ度
の高い普通紙に記録を行った場合には、紙内部へインク
が浸透しにくく、且つ記録部の乾燥性が悪い為、記録物
を手で触れるとインクが手についたり、文字が擦れて汚
れたりする等の定着性の問題があった。

これに対して、紙内部へのインクの浸透性を高める為
に、特開昭55−29546号公報にはインク中に多量の界面
活性剤を添加する方法が提案されている。しかし、この
場合には紙の種類によっては滲みが非常に多く発生した
り、インクをインクジェット用ヘッドに充填した場合
に、ヘッドの構造条件によってはインクがオリフィス面
より後退して吐出が行われなかったり、逆にオリフィス
面全体が濡れてインクが吐出しない等のトラブルが見ら
れた。

更に、特開昭56−57862号公報には、インクのpHを強
アルカリ性にする方法が提案されているが、この場合は
インクに手を触れた場合に危険であり、又、ある種のサ
イズ剤を用いた紙、例えば、中性紙等に対しては滲み、
乾燥性の点で共に良好でない場合がある等の欠点があ
る。

又、特開昭55−145774号公報には、インクの凝固点降
下による凍結防止の為、脂肪族１価アルコールを含有す
るインクについて記載されているが、紙上への滲みの関
係から、その含有量は５〜20重量％に限定されている。

本発明者等の検討によれば、浸透剤としてアルコール
を使用すること自体は、滲みを抑制し且つ定着を促進さ
せるという点では極めて有効な手段である。ところが、
添加量が５重量％を越えると一般に不規則な滲みが発生
し易く、本発明で意図している様な印字品位の目標に対
しては十分使用出来るレベルとは言えなくなる。この傾
向は炭素数３以下程度の低級アルコールを使用した場合
はかなり軽減されるが、この場合はアルコールの蒸気圧
が高い為、ヘッドのオリフィス等からアルコールが蒸発
し、インク組成が変化し易くなる。

この現象はインクを大気連通孔を有する使い捨てタイ
プのインクジェットヘッドに使用した場合に特に顕著で
あり大きな問題である。更にアルコール量が５重量％を
越える水系媒体のインクの場合には、染料の溶解又は分
散が不安定となり、インクの保存性及び耐目詰り性が劣
化する。

以上述べた様に、上記の他にも今まで種々の改良が試
みられているものの、例え熱エネルギー方式にて使用す
るという限定が無くても、前記の滲みと乾燥性、更には
耐目詰り性、保存性等の問題を全て十分に解決するとい
うインクは、今迄のところ知られていないというのが現
状であり、加えて発泡という熱エネルギー方式に特有の
現象に良好に応答する性能を更に有する様なインク設計
は重要であるが、極めて困難な課題であるということが
出来る。

（発明が解決しようとしている問題点） そこで本発明の目的は、熱エネルギーに対する発泡の
応答性が良好であり、オフィス等で一般に使用されてい
るコピー用紙、レポート用紙、ノート、便箋等の非塗工
紙、所謂普通紙に記録した場合のインクの滲み及び記録
物の遅乾性の問題を解決したインクジェット用インクを
提供することにある。

又、本発明の別の目的は、オフィスや家庭における使
用においても安全性が高く、長期間放置しても蒸発等に
よる組成変化を起こしにくいインクジェット用インクを
提供することにある。

更に本発明の他の目的は、インクジェット用ヘッドの
ノズルにおける目詰りを起こしにくく、保存性等の信頼
性にも優れたインクジェット用インクを使用することに
ある。

（問題点を解決する為の手段） 上記目的は以下の本発明によって達成される。

即ち、本発明は、インクに記録信号に対応した熱エネ
ルギーを与え、該エネルギーにより形成したインク滴を
被記録材に飛翔させて記録を行う記録方式に用いられる
インクジェット用インクにおいて、少なくとも色素、50
〜95重量％の水及び0.001〜２重量％の炭素数７〜８の
脂肪族１価アルコールを含有することを特徴とするイン
クジェット用インクである。

（作用） 本発明者等は、熱エネルギーによる発泡現象によって
インクを吐出させる記録方式に好適であり且つ紙上にお
けるインクの滲みと乾燥性及び浸透性を改善する為に、
様々なインク組成について鋭意検討した結果、50〜95重
量％の水と共に、0.001〜２重量％の炭素数７〜８の脂
肪族１価アルコールを含むインクが、滲みと浸透性の点
でバランスのとれたものであり、更に目詰り防止性にお
いても悪影響がなく、信頼性の高い物質あることを見出
し、本発明に至ったものである。

即ち、本発明者等の研究によれば、紙上でのインクの
滲み及び浸透性に関しては、通常のインクに使用されて
いる界面活性剤を用いると、紙の種類によって良好な場
合とそうでない場合が混在し、安定した記録が得られに
くい。これに対して、本発明で使用する炭素数７〜８の
脂肪族１価アルコールを用いると、紙の種類による良否
の差が少ない安定した記録が得られるという極めて良好
な結果を得ることが出来る。

この理由としては、インクの滲みと浸透性は主として
インク滴と紙との界面での濡れの現象によって大きく支
配されているが、界面活性剤を用いた場合には、紙に付
着したインク滴の表面と内部で濡れに対する性質が異な
ってしまう為良好な結果が得られないのに対し、本発明
のインクの場合、その様なことが生じにくいこと、更に
は、本発明のインクは、紙の表面又は内部に添加される
サイズ剤とインクとの親和性が、普通紙対応のインクジ
ェット用インクとして、絶妙なバランス関係にある為と
思われる。

一方、発泡に対する応答性が良好である理由は、本発
明のインクの必須液媒体である水及び上記アルコールと
その含有量が、記録に最適な沸騰現象の制御に対して特
異的に優れた混合比であること、更にノズル内部の各部
材に対する濡れ性が物性及び親和性において最適である
為、泡の消滅及び発生のサイクルに際し、極めてスムー
スに作動し、この結果、周波数に対する応答性が格段に
向上したものと推定される。

（好ましい実施態様） 次に好ましい実施態様を挙げて本発明を更に詳しく説
明する。

本発明で使用し主として本発明を特徴づける化合物
は、炭素数７〜８の脂肪族１価アルコールであり、いず
れも従来公知の方法で得られるものである。上記化合物
の好ましい具体例は以下の通りであるが、本発明はこれ
らの具体例に限定されるものではない。

以上の如き炭素数７〜８の脂肪族１価アルコールは単
独でも混合物としても使用出来、これらのインク中への
添加量は、使用する色素や併用する他の液媒体成分等に
よっても異るが、インク中で0.001〜２重量％程度、好
適には0.005〜1.5重量％、より好適には0.01〜１重量％
を占める割合である。

前記炭素数７〜８の脂肪族１価アルコールの添加量が
0.001重量％未満の場合には、発泡応答性及びインクの
浸透性に対する効果が無く、一方、２重量％を越える場
合は、インクの表面張力が低下する為、紙によっては滲
み易くなり印字品位が低下する。

又、本発明のインクの必須成分である水のインク中に
占める割合は、50〜95重量％、好ましくは55〜95重量
％、より好ましくは60〜95重量％を占める割合である。
水の量が50重量％未満である場合は、有機溶剤の割合が
多く、紙がカールしたり、普通紙等への印字品位が著し
く低下する。一方、水の量が95重量％を越えると、ノズ
ルオリフィスからのインクの吐出安定性、プリント一時
停止後の耐目詰り性が著しく劣化する。

本発明のインクを構成する色素としては、直接染料、
酸性染料、食用染料、塩基性染料、反応染料、分散染
料、建染染料、可溶性建築染料、反応分散染料、油性染
料、各種顔料が挙げられるが、中でも水溶性の染料はイ
ンクの性能上特に好ましいものである。

これら色素の含有量は液媒体成分の種類、インクに要
求される特性等に依存して決定されるが、一般的にはイ
ンク全量中で重量％で約0.2〜20％、好ましくは0.5〜10
％、より好ましくは１〜５％を占める割合である。

以上が本発明のインクを構成する必須成分であるが、
その他必要に応じて従来公知のインクに使用されている
一般的な有機溶剤も更に併用することが出来る。但し、
ホルムアミド、シメチルホルムアミド、ジメチルアセト
アミド等のアミド類の様に前記炭素数７〜８の脂肪族１
価アルコールとの相溶性が悪く使用出来ないものも一部
あるが、例えば、アセトン、ジアセトンアルコール等の
ケトン又はケトアルコール類；テトラヒドロフラン、ジ
オキサン等のエーテル類；ジエチレングリコール、トリ
エチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプ
ロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリ
エチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のオ
キシエチレン又はオキシプロピレン付加重合体；エチレ
グリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリ
コール、ブチレングリコール、1,2,6−ヘキサントリオ
ール、ヘキシレングリコール等のアルキレン基が２〜６
個の炭素原子を含むアルキレングリコール類；チオジグ
リコール；グリセリン；エチレングリコールモノメチル
（又はエチル）エーテル、ジエチレングリコールモノメ
チル（又はエチル）エーテル、トリエチレングリコール
モノメチル（又はエチル）エーテル等の多価アルコール
の低級アルキルエーテル類；トリエチレングリコールジ
メチル（又はエチル）エーテル、テトラエチレングリコ
ールジメチル（又はエチル）エーテル等の多価アルコー
ルの低級ジアルキルエーテル類；スルホラン、Ｎ−メチ
ル−２−ピロリドン、1,3−ジメチル−２−イミダゾリ
ジノン等が挙げられる。

上記水溶性有機溶剤の含有量は、一般的にはインクの
全重量に対して１〜49重量％、好ましくは２〜30重量％
の範囲である。

上記の如き有機溶剤を併用する場合は、単独でも混合
物としても使用できるが、最も好ましい液媒体組成は、
該媒体が少なくとも１種の水溶性高沸点有機溶剤、例え
ば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、
グリセリン等の多価アルコールを含むものである。

又、その他各種の分散剤、界面活性剤、粘度調整剤、
表面張力調整剤、蛍光増白剤等も本発明の目的の達成を
妨げない範囲において必要に応じて添加することが出来
る。

例えば、ポリビニルアルコール、セルロース類、水溶
性樹脂等の粘度調整剤；カチオン、アニオン或いはノニ
オン系の各種界面活性剤、ジエタノールアミン、トリエ
タノールアミン等の表面張力調整剤；緩衝液によるpH調
整剤；防カビ剤等を挙げることが出来る。

更に、本発明のインクは普通紙等に記録した場合のイ
ンクの滲み及び記録物の乾燥性、浸透性の問題をより良
好に解決すると同時に、インクジェット用ヘッドに対す
るマッチングを良好にする面から、インクの物性として
25℃における表面張力が30〜68dyne/cm、粘度が15cP以
下、好ましくは10cP以下、より好ましくは5cP以下に調
整されることが望ましい。

（実施例） 次に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に
説明する。尚、文中、部及び％とあるのは特に断りのな
い限り重量基準である。

実施例１〜５ 下記第１表に示した成分を混合して５時間撹拌後、水
酸化ナトリウムの0.1％水溶液にてpHを7.5に調節し、更
にポアサイズが0.22μｍのメンブランフィルター（商品
名 フロロポアフィルター、住友電工（株）製）にて加
圧濾過し、本発明のインクＡ〜Ｅを得た。

次に、得られたインクＡ〜Ｅを用いて、インクジェッ
ト記録装置として、発熱素子をインクの吐出エネルギー
源として利用したインクジェットプリンターBJ−130
（商品名：キヤノン（株）製）の改造機（ヘッド近傍の
インクサブタンク「容量約２cm³」をヘッドとインクの
流通管以外は完全に密封し、上部に直径0.5mmの大気連
通孔を設けたもの）を使用し、市販のコピー用紙に記録
を行い、得られた記録物の定着性及び滲みの発生率を評
価した。

又、同時にプリント一時停止後の再プリント時の目詰
り性、プリント長期停止後の再プリント時の目詰り回復
性、周波数応答性及びインクの保存安定性についても評
価を行った。

尚、定着性及び滲みの項目については、長期停止後の
状態において回復操作を行い再度評価を行った。この結
果を第３表に示す。尚、評価は通常25℃及び60％RHの条
件にて行った。

比較例１〜７ 下記第２表の成分を夫々用いて、実施例１〜５と同様
の方法で、比較例１〜７のインクＦ〜Ｌを得て、実施例
と同様に各種評価を行った。その結果を第３表に示す。

＊１ 定着性評価 市販のコピー用紙に印字して10秒後及び30秒後に印字
部を濾紙（商品名:No.5C、東洋濾紙（株）製）にて擦
り、以下の様に評価した。

◎…10秒でカスレ 無し ○…10秒でカスレ 小 △…30秒でカスレ 小 ×…30秒でカスレ 大 ＊２ 滲み発生率 滲みの発生率については、市販のコピー用紙にプリン
ターで300ドットを不連続になる様に印字した後、１時
間以上放置し、その後顕微鏡で滲みが発生したドットの
数を数え、全ドット数に対する割合を％で表示し下記の
様に評価した。

○…10％以下 △…11〜30％ ×…31％以上 ＊３ 一時目詰り性 一時目詰り性とは、プリント一時停止後の再プリント
時の目詰り性をいい、プリンターに所定のインクを充填
して10分間連続して英数文字を印字した後、プリントを
停止し、キャップ等をしない状態で10分間放置した後、
再び英数文字を印字した場合の文字のカスレ、欠け等の
不良箇所の有無により評価した。

○…一文字目から不良箇所無し △…一文字目の一部がカスレ又は欠ける ×…一文字目が全く印字出来ない ＊４ 長期目詰り回復性 長期目詰り回復性とは、プリント長期停止後の再プリ
ント時の目詰り回復性をいい、プリンターに所定のイン
クを充填して10分間連続して英数文字を印字した後、プ
リントを停止し、キャップ等をしない状態で７日間放置
した後、ノズルの目詰り回復操作を行い、何回の操作回
数で文字のカスレ、欠け等の不良箇所の無い正常な印字
が可能か判定した。

○…１〜５回の回復操作で正常な印字が可能 △…６〜10回の回復操作で正常な印字が可能 ×…11回以上の回復操作で正常な印字が可能 ＊５ 周波数応答性 得られた印字物の印字状態、即ちカスレや白抜け状態
及びスプラッシュやヨレ等の着弾点不良状態を肉眼で観
察し、評価した。

◎…周波数に対するインクの追従状態は良好であり、ベ
タ印字キャラクタ印字共にカスレや白抜け、着弾点不良
がみられない。

○…周波数に対するインクの追従状態はほぼ良好であ
り、キャラクタ印字ではカスレや白抜け、着弾点不良が
みられないが、ベタ印字において僅かにカスレがみられ
る。

△…キャラクタ印字ではカスレや白抜けはみられないが
一部着弾点不良がみられる。又、ベタ印字ではカスレ、
白抜けがベタ印字全体の1/3程度みられる。

×…ベタ印字においてカスレ、白抜けが多く、又キャラ
クタ印字においてもカスレや着弾点不良がたくさんみら
れる。

＊６ 保存安定性 各インクを耐熱性のガラス瓶に100ccづつ入れ、密栓
して60℃の高温槽に３ケ月間保存後、前記記録装置に搭
載して連続伝票用紙100枚に印字し、下記基準にて評価
した。

○…異常なし ×…不吐出、印字の乱れ又は変褪色が発生 （効果） 以上説明した様に本発明のインクによれば、熱エネル
ギーに対する発泡の応答性が良好であり、一般にオフィ
ス等で使用されているコピー用紙、レポート用紙、ノー
ト、便箋等の普通紙に対しても滲みがなく品位に優れ、
且つ浸透性の良好な記録が可能となる。

又、本発明によれば、オフィスや家庭における使用に
おいても安全性が高く、長期間放置しても蒸発等による
組成変化を起こしにくいインクを得ることが出来る。

更に、本発明のインクによれば、インクジェット用ヘ
ッドのノズルにおける目詰りが起こりにくく、保存性等
の点においても信頼性の高い記録を行うことが出来る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−14881（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−110270（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−27367（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C09D 11/00 - 11/20 ＣＡ（ＳＴＮ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクに記録信号に対応した熱エネルギー
   を与え、該エネルギーにより形成したインク滴を被記録
   材に飛翔させて記録を行う記録方式に用いられるインク
   ジェット用インクにおいて、少なくとも色素、50〜95重
   量％の水及び0.001〜２重量％の炭素数７〜８の脂肪族
   １価アルコールを含有することを特徴とするインクジェ
   ット用インク。
2. 【請求項２】脂肪族１価アルコールを0.005〜1.5重量％
   含む請求項１に記載のインクジェット用インク。
3. 【請求項３】脂肪族１価アルコールを0.01〜１重量％含
   む請求項２に記載のインクジェット用インク。
4. 【請求項４】脂肪族１価アルコールが炭素数８の脂肪族
   １価アルコールである請求項１に記載のインクジェット
   用インク。