JP3273145B2 - 記録用インク - Google Patents

記録用インク

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JP3273145B2
JP3273145B2 JP21322093A JP21322093A JP3273145B2 JP 3273145 B2 JP3273145 B2 JP 3273145B2 JP 21322093 A JP21322093 A JP 21322093A JP 21322093 A JP21322093 A JP 21322093A JP 3273145 B2 JP3273145 B2 JP 3273145B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録用
及び筆記具用などの記録インクに関する。
【0002】
【従来の技術】コピー用紙、レポート用紙、ボンド紙あ
るいはフォーム紙などのオフイスや家庭で一般に使用さ
れる非塗工紙、いわゆる普通紙に対しても乾燥時間が短
く、しかもにじみがなく高画質で、しかもカラー印字が
可能な記録用インクが望まれている。また、インクジェ
ットプリンタは低騒音、低ランニングコスト、及びカラ
ー印字記録が容易でなどの特徴を有しており、デジタル
信号の出力記録用の装置として近年急速に普及してきて
いる。このような一般記録用およびインクジェットプリ
ンタの記録用インクとしては水溶性インク、油溶性イン
ク、顔料分散系インク及び熱溶融ワックス系インクが提
案されている。この中でも、水溶性インクは水溶性染料
及び水を主体としているため、使用材料の生体及び環境
に対する安全性が高いこと、ならびにプリンタの消費エ
ネルギーが少ないことなどの点から、地球環境の持続性
という社会の要請に最も適合する記録インクであると考
えられる。
【0003】このような水溶性インクをインクジェット
プリンタに適用する場合に要求される性能としては、
1)複写用紙、レポート用紙、ボンド用紙あるいはフォ
ーム紙などのいわゆる普通紙に対しても、にじみのない
プリントが可能なこと、2)多色カラーの色重ねの際、
画素境界部でのしみ出しがなく、高品位の画像が得られ
ること、3)耐水性が高いこと、4)ヘッドに充填して
長時間放置しても、水分蒸発に伴う染料の析出などによ
るノズルの目詰まりがなく、信頼性に優れていることな
どが挙げられる。
【0004】上記した要求性能を満足させるベく従来か
ら種々の組成の水性インクが提案されている。例えば、
インクの信頼性向上を目的に、一般に水性インクにはグ
リセロールなどの水溶性高沸点有機溶剤が含有されてい
る。しかしながらこのようなインクでサイズ度の高い普
通紙に印字した場合、インクの紙厚さ方向ヘの浸透速度
が遅く、印字部の乾燥性が悪いという問題があり、特に
カラーインクの色重ねの際、画質が著しく低下する。
【0005】紙厚さ方向へのインクの浸透性を高めるた
め、例えば特開昭55−29546号公報ではインク中
に多量の界面活性剤を添加する方法が提案されている。
この場合には、紙によってはにじみが非常に多く発生し
たりまたインクジエット用ヘッドにインクを充填した場
合、ヘッドの材料及び構造の条件によってはインクが吐
出できないなどの問題がある。
【0006】さらに、紙ヘのインク定着性及び耐水性を
上げることを目的に、特開平1−213376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。この場合には生体に対する安全性の他に、例えば
中性紙に対しては定着性及び耐水性が十分でないという
問題がある。さらにインクのにじみ、印字物の乾燥性及
びヘッドの目詰りを改善することを目的に、例えば特開
平3−259967号公報にはインク中にポリプロピレ
ングリコールのアルキルエーテルを含有させる方法が提
案されているが、この場合もカラーインクの色重ね印字
の画質に関し必ずしも満足できるものではない。上記の
他にもこれ迄種々の方法が提案されているが、前記した
要求性能を十分に満足するインクは今迄のところ知られ
ていない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、コピ
ー用紙、レポート用紙、ボンド紙あるいはフォーム紙な
どのオフイスや家庭で一般に使用される非塗工紙、いわ
ゆる普通紙に対しても乾燥時間が短く、しかもにじみの
ない高画質が得られ、カラー印字が可能な記録用インク
を提供することである。本発明の別の目的はインクジェ
ット記録用に適用した場合、ノズルの目詰りの改良され
た高信頼性の記録用インクを提供することである。
【0008】
【課題を達成するための手段】水溶性染料及び水溶性有
機溶媒を水に溶解してなる記録用インクにおいて、硫酸
化アルギン酸または硫酸化トレハロース若しくはこれら
の塩を含有してなる記録用インクを提供する。本発明に
おける硫酸化アルギン酸またはその塩は、アルギン酸の
水酸基のいずれかまたは全部を硫酸化して得られる硫酸
エステルあるいはその塩であり、同様に硫酸化トレハロ
ース若しくはその塩は、2分子のD−グルコースが還元
基どうしで結合した二糖類であるトレハロースの水酸基
のいずれか、または全部を硫酸化して得られる硫酸エス
テルあるいはその塩である。なお、ここで云うトレハロ
ースとしては、天然型のα,α結合物(ミコース)をは
じめ、α,β結合物(ネオトレハロース)、β,β結合物
(イソトレハロース)のいずれでもよい。
【0009】硫酸化アルギン酸及び硫酸化トレハロース
を塩の形で用いる場合、対塩基としてはリチウム、ナト
リウム、カリウムなどのアルカリ金属イオン、第4級ア
ンモニウム、第4級ホスホニウムあるいはアルカノール
アミンなどが例示される。
【0010】かかる硫酸化アルギン酸を得るには、例え
ば G.B Schweigerらの方法(Carbohydrate Research 21
219-229,1972) によればよい。即ち、例えば窒素気流
下でN,N−ジメチルフォルムアミド(DMF)でアル
ギン酸または硫酸トレハロースを膨潤させておき、そこ
に別途作成したSO3−DMF複合体を投入し、室温で
4時間、70℃分程度反応させる。苛性ソーダで中和し
た後、メタノールなどの有機溶媒で反応物を沈殿させ、
吸引濾過により集める。沈殿物は蒸留水に溶解し、イオ
ンクロマトグラフにより精製する。得られた硫酸化アル
ギン酸の硫酸基の置換度は、適当濃度の苛性ソーダ水溶
液で電導度滴定法によって求め、アルギン酸を構成して
いる単糖のモル数に対する硫酸基のモル数の比として表
現する。例えば、上記の方法で得られる硫酸化アルギン
酸の硫酸基置換度は、0.05〜2.0程度である。硫酸
化トレハロースも、上述の硫酸化アルギン酸と同様な方
法で得ることができるが、その硫酸基置換度は0.05
〜4.0程度である。
【0011】硫酸化アルギン酸または硫酸化トレハロー
ス若しくはこれらの塩は、硫酸基の置換度によりその性
状が若干異なるものの、いずれも吸湿性であって水に対
する溶解度が高く、平衡水分含有量が多いという特徴を
有する。このため、これら化合物を配合した記録インク
をインクジェットプリンタに適用した場合、水分蒸発に
伴うプリンタのヘッドノズルの目詰りを生ずることなく
高い信頼性を与える。
【0012】さらに、これら化合物は適度の粘度向上性
能を有しているため、多色カラーの色重ね印字において
も、画素境界部でのインクのしみ出しがなく、鮮明で高
品質の画像を与えるものと考えられる。本発明の記録イ
ンクにおける硫酸化アルギン酸または硫酸化トレハロー
ス若しくはこれらの塩の配合量は、記録インク全量に対
し、0.01〜10重量%の範囲で用いることが好まし
い。
【0013】本発明においては、さらに界面活性剤を含
有させることが望ましい。本発明に適用可能な界面活性
剤としてはアニオン系、カチオン系、ノニオン系及び両
性系の従来公知の化合物が挙げられる。例えば、ポリオ
キシエチレンアルキルエーテル系化合物、オキシエチレ
ン含有アセチレンジオール系化合物、ジアルキルスルホ
コハク酸エステル化合物、フッ素系化合物、シリコーン
系化合物などである。本発明において特に好ましい界面
活性剤は下記構造式(I)で表わされる化合物である。
【化1】 R−O−(CH2CH2O)mCH2COOM ……………(I) (式中、Rは炭素数6〜14の分岐してもよいアルキル
基、mは3〜12の整数、Mはアルカリ金属イオン、第
4級アンモニウム、第4級ホスホニウムあるいはアルカ
ノールアミンを表わす。)
【0014】これらの界面活性剤の記録用インクヘの配
合量は、インク100重量部に対して0.001〜5重
量部、好ましくは0.01〜2重量部の範囲である。界
面活性剤を添加することにより紙厚さ方向ヘのインクの
浸透速度を上げ、印字画像の品質を一層向上することが
できる。
【0015】本発明の記録用インクに用いられる水溶性
染料としてはアゾ系、アントラキノン系、インジゴ系、
トリフェニルメタン系及びフタロシアニン系などの従来
公知の酸性染料、塩基性染料、反応性染料及び食用色素
などが挙げられる。染料の具体例としては、C.I.ダ
イレクトブラック 17、19、22、32、51、8
0、91、151、154、168;C.I.ダイレク
トブルー86、199;C.I.ダイレクトレッド
9、227;C.I.ダイレクトイェロー 86、13
2、142;C.I.アシッドブラック 2、24、2
6、48、52、63、172、194、208;C.
I.アシッドブルー 9、185、249;C.I.ア
シッドレッド 8、35、37、52、92、94、2
54、289;C.I.アシッドイェロー 23、4
9;C.I.リアクティブブラック 3l;C.I.リ
アクティブレッド 23、180;C.I.リアクティ
ブイェロー 37;C.I.フードブラック 2、など
が挙げられる。上記の水溶性染料の記録用インクへの配
合量は、インクl00重量部に対して0.2〜12重量
部、好ましくは0.5〜10重量部の範囲である。
【0016】水溶性有機溶媒としては、メタノール、エ
タノール、n−プロパノール、イソプロパノール、nー
ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノー
ル、イソブタノール、イソアミルアルコールなどのアル
キルアルコール類;ホルムアミド、ジメチルホルムアミ
ド.、ジメチルアセトアミドなどのアミド類;ジメチル
スルホオキサイド;アセトン、ジアセトンアルコールな
どのケトンまたはケトンアルコール類;テトラヒドロフ
ラン、ジオキサンなどのエーテル類;ポリエチレングリ
コール、ポリプロピレングリコールなどのポリアルキレ
ングリコール類;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、テトラエチレングリ
コール、ジプロピレングリコール、1,2−プロパンジ
オール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジ
オール、2,3−ブタンジオール、1,3−ブタンジオ
ール、l,4−ブタンジオール、l,2−ペンタンジオ
ール、l,5ーペンタンジオール、2,5−へキサンジ
オール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、2−メ
チルペンタン−2,4−ジオール、3−メチルペンタン
−1,5−ジオール、l,2,3−ブタントリオール、
l,2,4−ブタントリオール、3−メチルペンタン−
1,3,5−トリオール、1,2,6−ヘキサントリオ
ールなどのアルキレングリコール類;グリセロール、ジ
グリセロール、トリグリセロールなどのグリセロール
類;チオジエタノール;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メチルエーテル、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−n−ブチルエーテルなどのグリコールの低級アルキ
ルエーテル類;Nーメチル−2−ピロリドン;1,3−
ジメチル−2−イミダジリノン;トリエタノールアミ
ン;スルホランなどが挙げられる。
【0017】これらの水溶性有機溶媒の記録用インクへ
の配合量は、インク100重量部に対して1〜50重量
部が好ましく、より好ましくは2〜30重量部の範囲で
ある。上記水溶性有機溶媒は単独でも、また2種類以上
の混合物としても使用できる。その他、本発明の記録用
インクにはpH調整剤、防菌及び防かび剤、金属封鎖剤
などを必要に応じて含有させることができる。
【0018】
【実施例】次に本発明の実施例及び比較例を具体的に説
明する。なお配合量はすベて重量%である。 実施例l C.I.ダイレクトブラック168 3.0% ジエチレングリコール 7.5% グリセロール 2.5% 硫酸化アルギン酸ナトリム(硫酸置換度1.0) 0.1% イオン交換水 86.9% 硫酸化アルギン酸ナトリムをイオン交換水に完全に溶解
させた後、上記の残りの全成分を加えて完全に溶解させ
る。次いで、ポア径0.45μmを有するメンブランフ
ィルタを用いて加圧濾過した後、真空ポンプを用いて脱
気処理し、記録インクを調整した。
【0019】実施例2〜12 実施例1で述べた方法に準じ、下記の第1表〜第4表に
掲げる実施例2〜12の記録インクを調整した。
【表1】
【表2】
【表3】
【表4】 表3および表4において、*1)は式(I)において、
R=炭素数13のアルキル基、m=6、M=Naで表わ
される化合物で、*2)は式(I)において、R=炭素
数13のアルキル基、m=6、M=Naで表わされる化
合物である。
【0020】実施例13 C.I.ダイレクトブラック 168 3.0% ジエチレングリコール 7.5% グリセロール 2.5% 硫酸化トレハロースナトリウム(硫酸置換度1.5) 0.1% イオン交換水 86.9% 硫酸化トレハロースナトリウムをイオン交換水に完全に
溶解させた後、上記の残りの全成分を加えて完全に溶解
させる。次いで、ポア径0.45μmを有するメンブラ
ンフィルタを用いて加圧濾過した後、真空ポンプを用い
て脱気処理し、記録インクを調整した。
【0021】実施例14〜24 実施例13で述べた方法に準じ、下記の表5〜表8に掲
げる実施例14〜24の記録インクを調整した。 以下余白
【0022】
【表5】
【0023】
【表6】
【0024】
【表7】
【0025】
【表8】 表7および表8において、*1)は式(I)において、
R=炭素数13のアルキル基、m=6、M=Naで表わ
される化合物で、*2)は式(I)において、R=炭素
数13のアルキル基、m=6、M=Naで表わされる化
合物である。
【0026】比較例1〜7 実施例1〜7において、硫酸化アルギン酸ナトリウムを
用いない以外は、同様にして記録用インクを調製し、比
較例1〜7とした。
【0027】試験 上記実施例1〜24および比較例1〜7の各インクにつ
いて、市販のインクジェットプリンタ(Desk Writer
C;米国ヒューレットパッカー社)を用いて、単色印字
並びにカラー色重ね印字を行ない、(A)単色印字にお
ける乾燥時間、(B)単色印字における印字品質、およ
び(C)カラー重ね印字における印字品質について評価
した。また(D)インクの信頼性を試験した。
【0028】(A)インク乾燥時間 リコピータィプ6200紙(上質紙,A紙と表わす)、
富士ゼロックスR紙(再生紙,R紙と表わす)およびギ
ルバートボンド紙(ボンド紙,B紙と表わす)上に印字
されたベタ画像部を瀘紙に圧着し、インクが瀘紙に転移
されなくなるまでの時間を測り、5秒未満を◎、5〜1
5秒を○、16〜30秒を△、31秒以上をXとした。
【0029】(B)印字品質 記録紙上に印字された画像の各ドットについて顕微鏡観
察を行ない、ドット周辺の不均一なにじみ(フェザリン
グ)および均一なにじみ(ドットの輪郭のシャープさを
目視により評価し、にじみがないものを◎、にじみがほ
とんどないものを○、にじみがあるものを△、にじみが
ひどいものをXとした。
【0030】(C)カラー色重ね印字品質 シアン、マゼンタおよびイェロインクを用いてカラー色
重ね印字を行ない、色重ね境界部におけるインクのにじ
みおよびシャープさを目視により評価した。評価の定義
は(B)と同じである。
【0031】(D)インクの信頼性 市販のインクジェットプリンタ(HG−3000、セイ
コーエプソン社製)のインクカートリッジにインクを充
填し、40℃、30%RHの環境下にノズルキャップの
ない状態で1ケ月間放置後印字を行ない、すぐに印字が
可能なものを○、インクを循環させクリーニングするこ
とにより印字が可能になるものを△、クリーニング後も
印字が不可能なものをXとした。試験結果を表9〜12
に示す。
【0032】
【表9】
【0033】
【表10】
【0034】
【表11】
【0035】
【表12】
【0036】上記表9〜12の評価結果から、本発明イ
ンクの記録後の乾燥性および印字品質に優れ、カラー重
ね印字特性および信頼性が高いことが判った。
【0037】
【発明の効果】本発明の記録用インクをインクジェット
用あるいは筆記用に用いた場合、記録後の乾燥性および
印字品質に優れ、コピー紙、再生紙あるいはボンド紙な
と事務所、家庭で一般に用いられる普通紙に対してにじ
みのない高品位の印字を可能とする。また、カラー重ね
印字記録を行なった場合でも、画素境界部でのインクに
じみが発生することがなく、鮮明で高品位の多色画像を
得ることができる。さらに、カートリッジ内に充填して
長時間放置した後でも、インクジェットノズルでの目詰
りを発生させず、高信頼性のインクを得ることができ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−62005(JP,A) 特開 平4−332775(JP,A) 特開 平5−194890(JP,A) 特開 平1−247469(JP,A) 特開 昭51−31526(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09D 11/00 - 11/20

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水溶性染料及び水溶性有機溶媒を水に溶
    解してなる記録用インクにおいて、硫酸化アルギン酸ま
    たは硫酸化トレハロース若しくはこれら塩を含有して
    なることを特徴とする記録用インク。
  2. 【請求項2】 前記記録用インクがさらに界面活性剤を
    含有する請求項1に記載の記録インク。
  3. 【請求項3】 前記界面活性剤が、下記式(I)で示さ
    れる化合物である請求項2に記載の記録インク。 【化1】 R−O−(CH2CH2O)mCH2COOM・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・(I) (式中、Rは炭素数6〜14の分岐してもよいアルキル
    基、mは3〜12の整数、Mはアルカリ金属イオン、第
    4級アンモニウム、第4級ホスホニウムあるいはアルカ
    ノールアミンを表わす。)
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