JP3073059B2 - インク、これを用いたインクジェット記録方法及びかかるインクを用いた機器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インク、これを用いた
インクジェット記録方法、かかるインクを用いた機器に
関し、更に詳しくはインクの目詰まり防止性に優れ、且
つ一般のオフィス等で使用されている普通紙に対しても
良好な記録が行えるインク、これを用いたインクジェッ
ト記録方法、かかるインクを用いた機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から筆記具（万年筆、サインペン、
水性ボールペン等）用インク及び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、ボンド紙、連続
伝票用紙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。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
沸点有機溶剤が含有されているが、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。

【０００３】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、筆記具に充填した場合にはペン先
からインクがボタ落ちしたり、又、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。

【０００４】更に、特開昭５４−１０４９３３号公報及
び特公昭６２−１４１８９号公報には、インク中にＮ，
Ｎ−ビス（ポリオキシエチレン（又はプロピレン））−
Ｐ−トルエンスルホン酸アミド等を添加する方法が開示
されており、この方法によれば染料の溶解性向上には有
効であるものの、目詰まり防止性を十分にする為には、
かなり多量の多価アルコール等の有機溶剤の併用が要求
される為に、紙等の被記録材上での乾燥性が悪く、長時
間経過後であっても接触によって汚れを発生するという
問題があり、その為、紙への浸透性を向上させる為に界
面活性剤の併用も要求され、その結果滲みが生じて印字
品位が十分でない。

【０００５】又、インクジェット記録に使用し、インク
吐出を中断した場合において、水等が蒸発すると上記化
合物がオリフィス面から後退し、目詰まり防止性が悪い
という問題がある。上記以外にも今までに種々の改良が
試みられているが、前記の乾燥性、印字品位、更には目
詰り性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のが現状である。

【０００６】

【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、記録中の不使用ノズルの目詰まりやプリンター
装置の一時停止及び長期停止時等におけるプリンターヘ
ッドの目詰まりを防止出来、万一目詰まりが生じた場合
でもその回復性が容易であること、しかも被記録材に対
して記録部の乾燥性が良好で記録物を汚すことがなく、
且つ不規則な滲みの少ない丸いドットからなる高品位の
画像を形成することが出来るインク、これを用いたイン
クジェット記録方法及びかかるインクを用いた機器を提
供することにある。

【０００７】

【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、水溶性染料、水
溶性有機溶剤及び水を含むインクにおいて、ジカルボン
酸モノエステルを含有することを特徴とするインク、こ
れを用いたインクジェット記録方法及びかかるインクを
用いた機器である。

【０００８】

【作用】本発明者は、目詰まり防止性及び記録部の乾燥
性が良好で且つ滲みの少ない高画質性等を改善する為
に、様々なインク組成について鋭意検討を行った結果、
インク中にジカルボン酸モノエステルを含有させること
により、目詰まり防止性が向上すること、特に記録中に
おいてプリンターヘッドの不使用ノズル先端部のインク
が蒸発し、増粘或いは染料が析出することにより、不吐
出或いはヨレ（着弾点精度の低下）等の印字不良になる
までの時間が非常に長くなることを知見した。又、万
一、プリンターヘッドのノズル先端部のインク中の揮発
性成分が完全に蒸発した場合でも回復性が非常に容易に
なることを知見した。この様な現象のメカニズムは定か
ではないが、インク中にジカルボン酸モノエステルを含
有させることにより、染料溶解性の向上、インク蒸発時
の粘度上昇抑制及び揮発成分の完全蒸発時における染料
の凝集析出を緩和させる作用によるものと推測される。
この様な効果により、プリンターシステムでの目詰まり
回復動作の回数及びこれに伴うインクの消費量を極力提
言出来る為、プリンターに装着される所定のインク量を
従来より効率よく使用することが可能となり、又、プリ
ンターシステムの信頼性も高まる。又、ジカルボン酸モ
ノエステルは、被記録材上に吐出された液滴の浸透能力
を助長する作用もあり、且つ従来提案されている界面活
性剤の様な不規則な滲みを生じにくい為、記録部の乾燥
性が良好で且つ高品位な画像を得ることが可能となる。

【０００９】

【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。本発明で使用するジカルボ
ン酸モノエステルは、マレイン酸モノメチル、マレイン
酸モノエチル、マレイン酸モノフェニル、フマル酸モノ
メチル、フマル酸モノエチル、フマル酸モノフェニル、
コハク酸モノメチル、コハク酸モノエチル、コハク酸モ
ノフェニル、コハク酸モノベンジル、マロン酸モノメチ
ル、マロン酸モノエチル、アジピン酸モノメチル、アジ
ピン酸モノエチル、フタル酸モノメチル、フタル酸モノ
エチル、フタル酸モノフェニル、フタル酸モノベンジル
等がある。中でもマレイン酸、フマル酸、マロン酸のモ
ノエステルは目詰まり防止、特に記録中の不使用ノズル
先端部の目詰まり防止効果及び被記録材上での液滴の浸
透能力助長作用に優れる為、特に好ましいものである。
上記ジカルボン酸モノエステルは各々単独或いは混合し
て使用することが可能である。上記ジカルボン酸モノエ
ステルの含有量はインク全重量に対して一般には、０．
０１〜１０重量％、好ましくは０．１〜５重量％であ
る。０．１重量％未満では所望の効果が不十分であり、
５重量％を超えた領域では不規則な滲みを生じやすくな
る。

【００１０】本発明に使用する水溶性染料は、カラーイ
ンデックス（ＣｏｌｏｒＩｎｄｅｘ）に記載されている
酸性染料、直接染料、塩基性染料、反応性染料はその殆
ど全てが使用出来る。又、カラーインデックスに記載の
ないものであっても水溶性の染料であれば使用可能であ
る。これらの染料の使用量については特に制限されるも
のではないが、一般的にはインク全重量に対して０．１
〜１５重量％の範囲が好適で、より好適には０．１〜１
０重量％である。

【００１１】本発明で使用する液媒体としては、水と水
溶性有機溶剤との混合物であることが好ましい。具体的
な水溶性有機溶剤の例としては、例えば、ジメチルホル
ムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類；アセト
ン等のケトン類；テトラヒドロフラン、ジオキサン等の
エーテル類；ポリエチレングリコール、ポリプロピレン
グリコール等のポリアルキレングリコール類；エチレン
グリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコー
ル、トリエチレングリコール、１，２，６−ヘキサント
リオール、チオジグリコール、ヘキシレングリコール、
ジエチ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；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；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、トリエタノールアミン、スルホ
ラン、ジメチルサルフォオキサイド等が挙げられる。

【００１２】上記水溶性有機溶剤の含有量は、一般には
インクの全重量に対して重量％で１％〜４０％が好まし
く、より好ましくは３％〜３０％の範囲である。特に目
詰り防止を目的として一般的に使用される使用される多
価アルコール等の湿潤剤の使用量は、本発明のジカルボ
ン酸モノエステルの効果により、多量に使用する必要性
はなく、むしろ４０重量％以上含有させると紙上での印
字定着性及び印字品位が低下するという結果が得られ
た。又、インク中の水の含有量は３０〜９５重量％の範
囲で使用される。３０重量％より少ないと、色材の溶解
が悪くなったり、インクの粘度が高くなる為好ましくな
い。又、９５重量％より多いと、蒸発成分が多くなりす
ぎて、十分な固着防止性能を満足することが出来なくな
る。又、記録部の乾燥性を高める為に、メタノール、エ
タノール、イソプロパノール、ｎ−プロパノール、２−
ブタノール、ｎ−ブタノール等の脂肪族１価アルコール
を使用することも出来る。尚、本発明のインクは上記成
分の外に必要に応じて、界面活性剤、ｐＨ調整剤、防錆
剤、防腐剤、防カビ剤、酸化防止剤、キレート化剤、水
溶性ポリマー等の種々の添加剤を添加してもよい。

【００１３】本発明のインクは、熱エネルギーによるイ
ンクの発泡現象によりインクを吐出させるタイプのイン
クジェット記録方法に適用する場合に特に好適であり、
吐出が極めて安定となり、サテライトドットの発生等が
生じないという特徴がある。但しこの場合には、熱的な
物性値（例えば、比熱、熱膨張係数、熱伝導率等）を調
整する場合もある。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、インク自体の
物性として２５℃における表面張力が３０〜６８ｄｙｎ
ｅ／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。従って、上記物性にインクを調整し、普通紙にお
ける問題を解決する為には、本発明のインク中に含有さ
れる水分量としては５０重量％以上９８重量％以下、好
ましくは６０重量％以上９５重量％以下とされるのが好
適である。

【００１４】本発明のインクは、熱エネルギーの作用に
より液滴を吐出させて記録を行なうインクジェット記録
方法にとりわけ好適に用いられるが、一般の筆記具用と
しても使用出来ることはいうまでもない。本発明のイン
クを用いて記録を行うのに好適な方法及び装置として
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、該熱エネルギーにより液滴を発生さ
せる方法及び装置が挙げられる。

【００１５】その装置の主要部であるヘッド構成例を図
１、図２及び図３に示す。ヘッド１３はインクを通す溝
１４を有するガラス、セラミックス又はプラスチック板
等と、感熱記録に用いられる発熱ヘッド１５（図ではヘ
ッドが示されているが、これに限定されるものではな
い）とを接着して得られる。発熱ヘッド１５は酸化シリ
コン等で形成される保護膜１６、アルミニウム電極１７
−１、１７−２、ニクロム等で形成される発熱抵抗体層
１８、蓄熱層１９、アルミナ等の放熱性の良い基板２０
よりなっている。インク２１は吐出オリフィス（微細
孔）２２まで来ており、圧力Ｐによりメニスカス２３を
形成している。今、電極１７−１、１７−２に電気信号
が加わると、発熱ヘッド１５のｎで示される領域が急激
に発熱し、ここに接しているインク２１に気泡が発生
し、その圧力でメニスカス２３が突出し、インク２１が
吐出し、オリフィス２２より記録小滴２４となり、被記
録材２５に向かって飛翔する。図３には図１に示すヘッ
ドを多数並べたマルチヘッドの外観図を示す。該マルチ
ヘッドはマルチ溝２６を有するガラス板２７と、図１に
説明したものと同様な発熱ヘッド２８を密着して製作さ
れている。尚、図１は、インク流路に沿ったヘッド１３
の断面図であり、図２は図１のＡ−Ｂ線での切断面であ
る。

【００１６】図４に、かかるヘッドを組み込んだインク
ジェット記録装置の１例を示す。図４において、６１は
ワイピング部材としてのブレードであり、その一端はブ
レード保持部材によって保持されて固定端となり、カン
チレバーの形態をなす。ブレード６１は記録ヘッドによ
る記録領域に隣接した位置に配設され、又、本例の場
合、記録ヘッドの移動経路中に突出した形態で保持され
る。６２はキャップであり、ブレード６１に隣接するホ
ームポジションに配設され、記録ヘッドの移動方向と垂
直な方向に移動して吐出口面と当接し、キャッピングを
行う構成を備える。更に６３はブレード６１に隣接して
設けられる吸収体であり、ブレード６１と同様、記録ヘ
ッドの移動経路中に突出した形態で保持される。上記ブ
レード６１、キャップ６２、吸収体６３によって吐出回
復部６４が構成され、ブレード６１及び吸収体６３によ
ってインク吐出口面に水分、塵埃等の除去が行われる。

【００１７】６５は吐出エネルギー発生手段を有し、吐
出口を配した吐出口面に対向する被記録材にインクを吐
出して記録を行う記録ヘッド、６６は記録ヘッド６５を
搭載して記録ヘッド６５の移動を行う為のキャリッジで
ある。キャリッジ６６はガイド軸６７と慴動可能に係合
し、キャリッジ６６の一部はモータ６８によって駆動さ
れるベルト６９と接続（不図示）している。これにより
キャリッジ６６はガイド軸６７に沿った移動が可能とな
り、記録ヘッド６５による記録領域及びその隣接した領
域の移動が可能となる。５１は被記録材を挿入する為の
給紙部、５２は不図示のモータにより駆動される紙送り
ローラである。これらの構成によって記録ヘッドの吐出
口面と対向する位置へ被記録材が給紙され、記録が進行
するにつれて排紙ローラ５３を配した排紙部へ排紙され
る。

【００１８】上記構成において記録ヘッド６５が記録終
了等でホームポジションに戻る際、ヘッド回復部６４の
キャップ６２は記録ヘッド６５の移動経路から退避して
いるが、ブレード６１は移動経路中に突出している。こ
の結果、記録ヘッド６５の吐出口面がワイピングされ
る。尚、キャップ６２が記録ヘッド６５の吐出面に当接
してキャッピングを行う場合、キャップ６２は記録ヘッ
ドの移動経路中に突出する様に移動する。記録ヘッド６
５がホームポジションから記録開始位置へ移動する場
合、キャップ６２及びブレード６１は上述したワイピン
グ時の位置と同一の位置にある。この結果、この移動に
おいても記録ヘッド６５の吐出口面はワイピングされ
る。上述の記録ヘッドのホームポジションへの移動は、
記録終了時や吐出回復時ばかりでなく、記録ヘッドが記
録の為に記録領域を移動する間に所定の間隔で記録領域
に隣接したホームポジションへ移動し、この移動に伴っ
て上記ワイピングが行われる。

【００１９】図５は、ヘッドにインク供給部材、例えば
チューブを介して供給されるインクを収容したインクカ
ートリッジの一例を示す図である。ここで４０は供給用
インクを収容したインク収容部、例えば、インク袋であ
り、その先端にはゴム製の栓４２が設けられている。こ
の栓４２に針（不図示）を挿入することにより、インク
袋４０中のインクをヘッドに供給可能ならしめる。４４
は廃インクを受容する吸収体である。インク収容部とし
ては、インクとの接液面がポリオレフィン、特にポリエ
チレンで形成されているものが本発明にとって好まし
い。本発明で使用されるインクジェット記録装置として
は、上記の如きヘッドとインクカートリッジとが別体と
なったものに限らず、図６に示す如きそれらが一体にな
ったものにも好適に用いられる。

【００２０】図６において、７０は記録ユニットであっ
て、この中にはインクを収容したインク収容部、例え
ば、インク吸収体が収納されており、かかるインク吸収
体中のインクが複数のオリフィスを有するヘッド部７１
からインク滴として吐出される構成になっている。イン
ク吸収体の材料としては、ポリウレタン、セルロース又
はポリビニルアセタールを用いることが本発明にとって
好ましい。７２は記録ユニット内部を大気に連通させる
為の大気連通口である。この記録ユニット７０は、図４
で示す記録ヘッドに代えて用いられるものであって、キ
ャリッジ６６に対し着脱自在になっている。

【００２１】

【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１〜７及び比較例１〜５ 下記表１に示す各成分を混合し、十分撹拌して溶解後、
ポアサイズが０．４５μｍのフロロポアフイルター（商
品名：住友電工製）にて加圧瀘過し、本発明及び比較例
のインクを調製した。

【表１】 表１ （表中の数字は部数）

【表２】 表１の続き 次に得られた実施例１〜７及び比較例１〜５のインクを
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するインクジェットプ
リンターＢＪ−１３０（商品名：キヤノン（株）製）を
使用し、印字乾燥性評価、目詰まり評価及び印字品位評
価を行った。その結果を表２に示す。

【００２２】［評価方法及び評価基準］ （１）印字の乾燥性 印字乾燥性については、市販の連続伝票用紙にプリンタ
ーで英数文字を印字した後、１０、２０、３０、４０、
５０及び６０秒後に濾紙（東洋濾紙製Ｎｏ．２（商標
名））でこすり、印字部が汚れなくなるまでの秒数を基
にして判定した（２０±５℃，５０±１０％ＲＨにて測
定）。 ○：１５秒以内。 △：１６〜３０秒。 ×：３１秒以上。 （２）目詰り性評価（ア） 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、キャップを
施さないまま所定時間放置（放置条件：１５℃、１０±
５％ＲＨ）した後、再び英数文字を印字して初期と同等
の印字状態を維持出来る時間で判定した。 ○：初期と同等な印字状態を維持出来る時間が１分以上 △：初期と同等な印字状態を維持出来る時間が３０秒以
上 ×：初期と同等な印字状態を維持出来る時間が３０秒未
満

【００２３】（３）目詰り性評価（イ） 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、キャップを
施して３０日間放置（放置条件：６０℃、１０±５％Ｒ
Ｈ）した後、再び英数文字を印字して初期の印字状態が
再現出来るまでの回復操作回数で判定した。 ◎：回復操作なしで初期と同様な印字が可能 ○：１〜５回の回復操作で初期と同様な印字が可能 △：６〜１０回の回復操作で初期と同様な印字が可能 ×：１１回以上の回復操作で初期と同様な印字が可能 （４）印字品位評価 市販のコピー用紙（ＸＥＲＯＸ ４０２４）印字した
後、１時間以上放置し、その後ドットレベルでの滲み、
エッジのシャープさを２５℃及び６０％ＲＨの環境条件
にて評価した。 ○：滲みがなく、エッジはシャープである。 △：滲みが多少認められ、エッジも少しぼやけている。 ×：滲みが多く、ドットもエッジがぼやけている。

【表３】 表２

【００２４】

【発明の効果】以上説明した様に本発明によれば、コピ
ー紙、レポート紙、ノート、便箋等のオフィスで一般に
使用されている一般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。更に本発
明のインクによれば、筆記具のペン先やインクジェット
用ヘッドのノズルにおける目詰まりの発生しない信頼性
の高い記録を行うことが出来る。

【００２５】

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェット記録装置のヘッド部の縦断面
図。

【図２】インクジェット記録装置のヘッド部の横断面
図。

【図３】図１に示したヘッドをマルチ化したヘッドの外
観斜視図。

【図４】インクジェット記録装置の一例を示す斜視図。

【図５】インクカートリッジの縦断面図。

【図６】記録ユニットの斜視図。

【符号の説明】

６１：ワイピング部材 ６２：キャップ ６３：インク吸収体 ６４：吐出回復部 ６５：記録ヘッド ６６：キャリッジ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−56505（ＪＰ，Ａ) 米国特許4108671（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09D 11/00 - 11/20 ＣＡ（ＳＴＮ)

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水溶性染料、水溶性有機溶剤及び水を含
   むインクにおいて、ジカルボン酸モノエステルを含有す
   ることを特徴とするインク。
2. 【請求項２】 ジカルボン酸モノエステルの総量がイン
   ク全重量に対して０．１〜５重量％の範囲にある請求項
   １に記載のインク。
3. 【請求項３】 水の含有量がインク全重量に対して４０
   〜９５重量％の範囲にある請求項１に記載のインク。
4. 【請求項４】 水溶性有機溶剤の含有量がインク全重量
   に対して１〜４０重量％の範囲にある請求項１に記載の
   インク。
5. 【請求項５】 インク滴を記録信号に応じてオリフイス
   から吐出させて被記録材に記録を行うインクジェット記
   録方法において、上記インクが請求項１に記載のインク
   であることを特徴とするインクジェット記録方法。
6. 【請求項６】 インクに熱エネルギーを作用させてイン
   ク滴を吐出させる請求項５に記載のインクジェット記録
   方法。
7. 【請求項７】 インクを収容したインク収容部、該イン
   クをインク滴として吐出させる為のヘッド部を備えた記
   録ユニットにおいて、前記インクが請求項１に記載のイ
   ンクであることを特徴とする記録ユニット。
8. 【請求項８】 ヘッド部が、インクに熱エネルギーを作
   用させてインク滴を吐出させるヘッドを含む請求項７に
   記載の記録ユニット。
9. 【請求項９】 インクを収容したインク収容部を備えた
   インクカートリッジにおいて、前記インクが請求項１に
   記載のインクであることを特徴とするインクカートリッ
   ジ。
10. 【請求項１０】 インク収容部がポリオレフインで形成
    された接液面を有する請求項９に記載のインクカートリ
    ッジ。
11. 【請求項１１】 インクを収容したインク収容部と、該
    インクをインク滴として吐出させる為のヘッド部を有す
    る記録ユニットを備えたインクジェット記録装置におい
    て、前記インクが請求項１に記載のインクであることを
    特徴とするインクジェット記録装置。
12. 【請求項１２】 ヘッド部が、インクに熱エネルギーを
    作用させてインク滴を吐出させるヘッドを含む請求項１
    １に記載のインクジェット記録装置。
13. 【請求項１３】 インク収容部がポリウレタンで形成さ
    れている請求項１１に記載のインクジェット記録装置。
14. 【請求項１４】 インク滴を吐出する為の記録ヘッド、
    インクを収容したインク収容部を有するインクカートリ
    ッジ及び該インクカートリッジから記録ヘッドにインク
    を供給する為のインク供給部を備えたインクジェット記
    録装置において、前記インクが請求項１に記載のインク
    であることを特徴とするインクジェット記録装置。
15. 【請求項１５】 記録ヘッドが、インクに熱エネルギー
    を作用させてインク滴を吐出させるヘッドである請求項
    １４に記載のインクジェット記録装置。
16. 【請求項１６】 インク収容部がポリオレフインで形成
    された接液面を有する請求項１４に記載のインクジェッ
    ト記録装置。