JP3073074B2 - 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、インクの蒸発固化防止性及びイン
クの増粘抑制に優れ、更にこのことから目詰り防止性効
果を向上させ、且つ一般のオフィス等で使用されている
上質紙、中性紙、ボンド紙、再生紙等の、いわゆる普通
紙や他の被記録材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及びかかるイ
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、ボンド紙及び連
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、定着性に問題があった。

【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
されているが、この方法は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、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
ある。この為、紙への浸透性を向上させる目的で界面活
性剤を併用させることも要求されるが、その結果滲みが
生じて印字品位が十分でないという問題が生じる。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もあ
る。

【０００５】更に、特開昭５８−１８３７６８号公報及
び特開平１−１２９０８１号公報の様にインクの潤滑
性、目詰り性改良の為に、インク中にジカルボン酸のア
ルカリ塩を添加することが提案されている。しかしこの
方法では、印字物の高速定着化、高印字化は難しい上
に、ジカルボン酸を塩にする為のアルカリ成分の違いに
よって、良好な目詰り防止効果が得られにくいという問
題もある。例えば、インク中にトリエタノールアミンに
代表される高粘度化合物を用いて生成されたジカルボン
酸塩を含有した場合には、印字物の高速定着化は難しく
なる。又、インク中にモノエタノールアミンに代表され
る低粘度化合物を用いて生成されたジカルボン酸塩を含
有した場合には、普通紙に印字すると滲み易くなり、印
字品位の低下を招き且つ目詰り性防止効果も良好でな
い。更に、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機
物で生成したジカルボン酸塩をインク中に含有した場合
も、印字物の高速定着化が難しいばかりでなく、目詰り
防止効果も良好でない。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
は目詰り防止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、筆記具のペン先やプリンター装置の停止時等に
おいても目詰りを防止出来、万一目詰まりが生じた場合
でもその回復性が容易であり、長期間の連続使用におい
ても何ら問題なく高品位印字を可能にすることが出来る
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、記録剤及びこれ
を溶解又は分散する液媒体を含むインクにおいて、不飽
和ジカルボン酸の有機アミン塩とアルカノールアミンと
を併有させ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、インクの蒸発固化防止、インクの
増粘抑制の改善のために、様々なインク組成について鋭
意検討を行った結果、記録剤及びこれを溶解又は分散す
る液媒体を含むインク中に、不飽和ジカルボン酸の有機
アミン塩とアルカノールアミンとを併有させれば、イン
クの蒸発固化を防止出来ること、インクの増粘を抑制出
来ること、筆記具及びプリンター装置等に用いた場合に
目詰まりを防止出来ること、万一プリンターヘッドのノ
ズル等の先端のインク中にある揮発成分が完全に蒸発し
た場合でも回復性が容易であること、長期間の連続使用
においても印字品位等が良好であることを知見し、本発
明を完成した。

【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。本発明で使用する不飽和ジ
カルボン酸の有機アミン塩としては、マレイン酸、フマ
ル酸、シトラコン酸、イタコン酸、メサコン酸等の不飽
和カルボン酸と、トリエタノールアミン、ジエタノール
アミン、モノエタノールアミン、トリエチルアミン、ジ
エチルアミン、モノエチルアミン等の有機アミンとの不
飽和ジカルボン酸の有機アミン塩が挙げられる。上記の
様な不飽和ジカルボン酸と有機アミン塩とで作製する不
飽和ジカルボン酸の有機アミン塩のインク中での割合
は、０．１〜１０重量％を占める割合が好ましく、より
好ましい範囲は、０．５〜８．０重量％である。０．１
重量％より少ないとインクの蒸発固化防止等の点で好ま
しくなく、１０重量％より多いと印字品位等を考えた場
合に好ましくない。尚、上記の有機アミンの中では、普
通紙への対応を考えた場合、トリエタノールアミン、ト
リエチルアミンが特に好ましい。

【００１０】又、本発明のインクに不飽和ジカルボン酸
の有機アミン塩と併有されるアルカノールアミンとして
は、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリ
エタノールアミン等が挙げられる。本発明に使用される
記録剤としては、特に限定することはなく、各種の染料
及び顔料等の色材が使用される。これらの色材の使用量
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０．１〜１０重量％である。尚、本発
明のインクは上記成分の他に必要に応じて水溶性有機溶
剤、界面活性剤、ｐＨ調整剤、防錆剤、防腐剤、防カビ
剤、酸化防止剤、蒸発促進剤、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。

【００１１】本発明で使用される液媒体は、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多価アルコー
ル等の湿潤剤の使用量は、本発明で使用する不飽和ジカ
ルボン酸の有機アミン塩とアルカノールアミンとを併有
させることにより、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乾燥性及び
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性等が悪くな
り、インクの粘度も高くなる為好ましくない。一方、９
５重量％より多いと蒸発成分が多すぎて、十分な固着特
性を満足することが出来ない。

【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。

【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。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
とによりなっている。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
設けられるインク吸収体であり、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６
３によってインク吐出口面の水分、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であり、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、実施例２及び比較例１ 下記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（株）製）にて加圧瀘過し、本発明の実施
例及び比較例のインクを調製した。実施例１のインク組成 ・Ｃ．Ｉ．フードブラック２ ３部 ・グリセリン ５部 ・マレイン酸トリエタノールアミン塩 ３．３部 ・トリエタノールアミン ０．５部 ・水 ８８．２部実施例２のインク組成 ・Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１５４ ３部 ・ジエチレングリコール １０部 ・シトラコン酸トリエチルアミン塩 ２．５部 ・トリエタノールアミン １．０部 ・水 ８３．５部比較例１のインク組成 ・Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１５４ ３部 ・ジエチレングリコール １０部 ・琥珀酸トリエタノールアミン塩 ２．５部 ・トリエタノールアミン １．０部 ・水 ８３．５部

【００２２】次に得られた実施例１、実施例２及び比較
例１のインクを用い、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）を使用して印字試験を行い、（１）目詰まり
評価、（２）印字品位評価、（３）吐出安定性の評価を
夫々行った。又、得られた結果を表１に示す。

【００２３】［評価方法及び評価基準］ （１）目詰り性評価 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１０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
再現でき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等な印字が可能。 ○：１〜５回の回復操作で初期と同等な印字が可能。 △：６〜１０回の回復操作で初期と同等な印字が可能。 ×：１１回以上の回復操作で初期と同等な印字が可能。 （２）印字品位評価 市販の上質紙にプリンターで英数文字を印字し、１時間
以上放置した後、顕微鏡及び目視で文字のシャープさや
文字より発生する髭状の滲みの度合いを評価した。 ◎：文字がシャープで髭状の滲みがない。 ○：文字がシャープであるが、髭状の滲みが少し発生。 △：文字にシャープさがない。又は髭状の滲みが多い。 ×：文字にシャープさがなく、髭状の滲みが多い。 （３）吐出安定性 プリンターに所定のインクを充填して市販の連続伝票用
紙１，０００枚に英数文字やベタを連続印字して印字状
態、即ちカスレや白抜け、スプラッシュ、ヨレ等の着弾
不良状態を肉眼で評価した。 ○：印字状態は良好であった。 △：文字にカスレ、白抜けが見られたが回復操作をする
ことにより印字状態は良好になった。 ×：文字にカスレ、白抜けが見られ、回復操作を行って
も印字状態は良好にならなかった。

【表１】

【００２４】

【発明の効果】以上の様に本発明によれば、上質紙、中
性紙、ボンド紙、再生紙等の一般普通紙に対し、良好な
印字品位の記録が可能となる。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を抑え、且つ長時間の連続使
用においても何ら問題のない信頼性の高い記録を行うこ
とができる。

【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
である。

【図２】インクジェット記録装置のヘッド部の横断面図
である。

【図３】図１に示したヘッドをマルチ化したヘッドの外
観斜視図である。

【図４】インクジェット記録装置の一例を示す斜視図で
ある。

【図５】インクカートリッジの縦断面図である。

【図６】記録ユニットの斜視図である。

【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 平１−129081（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−183768（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09D 11/00 - 11/20

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録剤及びこれを溶解又は分散する液媒
   体を含むインクにおいて、不飽和ジカルボン酸の有機ア
   ミン塩とアルカノールアミンとを併有させることを特徴
   とするインク。
2. 【請求項２】 インク滴を記録信号に応じてオリフィス
   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。
3. 【請求項３】 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２に記載のインクジェット記録
   方法。
4. 【請求項４】 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。
5. 【請求項５】 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である請求項４に
   記載の記録ユニット。
6. 【請求項６】 インク収容部が、ポリウレタン又はセル
   ロース又はポリビニルアセテートで形成されている請求
   項４に記載の記録ユニット。
7. 【請求項７】 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。
8. 【請求項８】 インク収容部がポリオレフィンで形成さ
   れた接液面を有する請求項７に記載のインクカートリッ
   ジ。
9. 【請求項９】 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。
10. 【請求項１０】 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である請求項９
    に記載のインクジェット記録装置。
11. 【請求項１１】 インク収容部が、ポリウレタン又はセ
    ルロース又はポリビニルアセテートで形成されている請
    求項９に記載のインクジェット記録装置。
12. 【請求項１２】 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。
13. 【請求項１３】 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
    １２に記載のインクジェット記録装置。
14. 【請求項１４】 インク収容部がポリオレフィンで形成
    された接液面を有する請求項１２に記載のインクジェッ
    ト記録装置。