JP3305804B2 - 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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JP3305804B2 JP10671193A JP10671193A JP3305804B2 JP 3305804 B2 JP3305804 B2 JP 3305804B2 JP 10671193 A JP10671193 A JP 10671193A JP 10671193 A JP10671193 A JP 10671193A JP 3305804 B2 JP3305804 B2 JP 3305804B2
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【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水
性黒色インク組成物、特に吐出安定性、保存安定性に優
れ、かつ高印字品質を示し、乾燥性に優れた水性黒色イ
ンク組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】インクジェット記録において、長期に亘
って良好な印字記録を行うためには、使用するインク
(水性インク組成物)が、以下の条件を満たすことが必
要である。
【0003】1.インクの噴射特性が優れていること。
そのためには液滴発生方法や液滴飛翔制御方法に応じた
インク特性としてインクの粘度、表面張力、比伝導度、
密度が適当範囲に含まれること。 2.保存性に優れていること。そのためには長期間の保
存、連続使用あるいは記録休止中に化学変化により析出
が生じて、ノズルが詰ったり、インク物性が変化しない
こと。 3.印字記録された画像は、十分にコントラストが高
く、滲みのない鮮明画像であること。 4.記録画像の乾燥が速いこと。
【0004】5.印字記録された画像は、その耐水性、
耐光性等すなわち保存性が良く、かつ耐摩耗性に富むこ
と。以上のような要求を満足するため、これまでインク
ジェット記録等に用いられるインクとして数多くの提案
がなされているが、上記の諸条件全てを充分に満足する
インクはまだ得られていないのが現状である。これは主
としてインクを構成する組成物中の染料に起因するもの
である。例えば染料濃度は高い方が、コントラストの高
い、鮮明な印字画像が得られるが、染料濃度を上げるた
めには、染料の溶解安定性が高いことが必要であり、そ
の染料の溶解安定性が、インクの保存安定性及び吐出安
定性に大きく影響を与える。
【0005】通常のインク組成物は、基本的には染料及
び湿潤剤といわれる多価アルコールまたはそのエーテル
類と水とにより構成されるものであり、染料としては酸
性染料、直接染料、塩基性染料等があるが、塩基性染料
は安全性及びその保存安定性の面からインクジェット記
録用インクとしてはあまり用いられておらず、おもに直
接染料、酸性染料が用いられている。例えば黒色インク
の場合には直接染料としてはC.I.ダイレクトブラッ
ク−4,−17,−19,−32,−38,−51,−
75,−112,−154等、酸性染料としてはC.
I.アシッドブラック−1,−2,−7,−24,−2
8,−94などが用いられている。
【0006】しかし、このような染料を含有した黒色イ
ンクを、インクジェット記録に用いると直接染料では溶
解性が悪いため、連続記録時や、記録再開時に、ノズル
の目詰りを起こすなどの問題があり、また、酸性染料に
は色調の良いものが多いが、画像の耐水性及び耐光性が
悪く、画像の保存性に問題がある。
【0007】そこで、特開平3−122171では色調
や耐候性などの特性が優れているが溶解性が悪いために
染料濃度が上げられない場合に、色調が似ており、溶解
性のよい染料を併用して染料濃度を上げるという提案を
している。
【0008】また印字画像の乾燥性には界面活性剤が大
きく影響する。界面活性剤の役割としては、インクの表
面張力を下げることにより、インクの紙への浸透性を高
める効果があり、それによって乾燥速度を速めることが
できる。特開昭55−29546号公報では、界面活性
剤のもつ紙などへの浸透力を利用して、見かけ上の乾燥
性を上げているが、この処方は紙により著しく滲むとい
う欠点があった。また、特公昭58−6752号公報で
は、アセチレン結合を有するエチレンオキサイド付加体
対を界面活性剤として用いることにより浸透性を向上さ
せ滲みの少ない速乾性インクが開示されているが、この
界面活性剤は、同時に使用する染料によっては相互作用
のため、乾燥速度が向上しないといった問題がある。ま
た、特公昭60−23793号公報によると、界面活性
剤として、ジアルキルスルホコハク酸が、乾燥性を向上
し、画質劣化も少ないとしているが、紙によって画素系
が著しく異なるなどの問題がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、特に吐出安
定性、保存安定性に優れ、高印字品質を示し、かつ、乾
燥性に優れた水性黒色インク組成物を提供しようとする
ものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の構成は、特許請求の範囲に記載のとおりのイ
ンクジェット記録用インクである。
【0011】これを要約すると、本発明は、水性インク
組成物、特にインクジェット記録用水性黒色インク組成
物を提供することにある。更に詳細には、第1に染料の
溶解性を上げることで、吐出安定性、保存安定性に優れ
た、目詰りの無い水性インク組成物を提供すること、第
2には前記染料の吐出安定性及び保存安定性を得るため
の化合物(1),(2)の態様を提示すること、第3に
前記染料の混合比において、良好な印字品質を得るため
の混合比を提示することを目的とする。また、第4に前
記染料を用いた水性インク組成物において、紙への浸透
性を上げることで、記録画像の乾燥速度が速く、かつ滲
みの少ない画像を得ること、第5に前記水性インク組成
物の浸透性を上げ、かつ画質劣化の少ない画像が得られ
る界面活性剤の態様を提供しようとするものである。
【0012】以下具体例を挙げて、本発明の詳細な説明
を行う。本発明は水溶性染料と1種ないし数種の多価ア
ルコールと界面活性剤とを含むインクにおいて、染料の
溶解性を向上させるため、上記水溶性染料として、下記
に示す化合物(1),(2)とを同時に含むことで、吐
出安定性及び保存安定性に優れた水性インク組成物が得
られることを見出したものである。
【0013】
【化3】
【0014】ただし、M:アルカリ金属、第4級アンモ
ニウム、第4級ホスホニウムまたはアルカノールアミン
のうちの何れか。化合物(1)はその色調及びその他耐
候性などの特性において化合物(2)よりも優れるが、
溶解性が悪いために、染料濃度を上げることができない
という欠点を有する。そこで、化合物(2)を混合させ
ることで染料の溶解性を上げ、染料濃度を上げる等の工
夫が試みられているが、本発明ではさらに界面活性剤を
添加した系において化合物(1),(2)を同時に含有
することで、より特性の良い水性インク組成物を提供す
ることが可能となった。
【0015】また上記化合物において、Mで示されるイ
オンがナトリウム、リチウム及び/または下記一般式
(3)で示される第4級アンモニウム、第4級ホスホニ
ウム、アルカノールアミンイオンである場合に優れた溶
解安定性及び良好な印字画像が得られることが見出され
た。
【0016】
【化4】
【0017】ただし、 X:窒素またはリン R1〜R4:炭素数1〜4のアルキル基、ヒドロキシル
基、ハロゲン化アルキル基、水素のうちの何れか。
【0018】また上記インク組成物において化合物
(1),(2)の含有比は1:1〜1:3の範囲にある
場合に良好な印字品質及び吐出安定性、保存安定性が得
られることが分かった。即ち化合物(1)の割合が1:
3より少ない場合には、染料濃度が低いために良好な印
字画質が得られず、逆に化合物(1)の割合が1:1よ
り多い場合には、染料の溶解性が悪くなり、吐出安定性
や、保存安定性に欠け、目詰りしやすくなる。次に界面
活性剤として用いられるポリオキシエチレンアルキルエ
ーテル酢酸塩及びジアルキルスルホコハク酸塩の構造一
般式を下記に示す。
【0019】
【化5】
【0020】ただし、M’:アルカリ金属、第4級アン
モニウム、第4級ホスホニウムまたはアルカノールアミ
ンのうちの何れかである。Rは炭素数6〜14の直鎖あ
るいは分岐したアルキル基を示し、炭素数が13のもの
が好ましい。またnは3〜12の整数を示すが、n=3
のものが最も好ましい。またRは炭素数3〜13の直鎖
あるいは分岐したアルキル基を示し、炭素数が5または
6のものが好ましい。
【0021】ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸
塩のカルボン酸基あるいはジアルキルスルホコハク酸塩
のスルホン酸基の対イオンM’はナトリウム、リチウム
及び/または下記一般式(6)で示される第4級アンモ
ニウム、第4級ホスホニウム、アルカノールアミンイオ
ンである場合に優れた溶解安定性及び良好な印字画像が
得られる。
【0022】
【化6】
【0023】ただし、 Y:窒素またはリン R5〜R8:炭素数1〜4のアルキル基、ヒドロキシル
基、ハロゲン化アルキル基、水素のうちの何れか。
【0024】上記ポリオキシエチレンアルキルエーテル
酢酸塩あるいはジアルキルスルホコハク酸塩は、インク
の表面張力を下げ、インクの紙への浸透性を上げること
によって、印字画像の乾燥性を速めるために添加される
ものであり、その添加量は、インクの表面張力が通常5
0mN/m以下になるように調整され、水性インク組成
物全量に対して、0.01〜3.0重量%が好ましい。
前記界面活性剤の添加量は、0.01よりも少ないと、
高表面張力のため乾燥性が悪く、逆に3.0重量%より
も多いと浸透性が上がりすぎて、滲みが生じる。
【0025】またジアルキルスルホコハク酸塩は、アル
カリ側で放置すると分解するという問題があるため、通
常pHを調整して用いられる。上記ポリオキシエチレン
アルキルエーテル酢酸塩は、具体的にはニッコールEC
Tシリーズ(商品名、日本サーファクタント工業化学社
製)などとして入手でき、例えば実施例4、8で用いた
ECTD−3NEXのようなものが挙げられる。
【0026】次にこれらカルボキシル基あるいはスルホ
ン基を有する界面活性剤をアルカリ塩とするにはインク
調整時にこれらを水に溶解する際、所望のアルカリイオ
ンを含んだアルカリ水酸化物を添加することにより容易
に行える。例えばリチウム塩の場合は水酸化リチウムを
添加することにより行え、一般式6の第4級アンモニウ
ム、ホスホニウム、アルカノールアミン陽イオンに関し
ては、具体的には以下に示す水酸化物を添加することに
より行われる。
【0027】
【化7】
【0028】尚、本発明において該界面活性剤の対イオ
ンがすべてがナトリウム、リチウムおよび/または上記
の一般式6の化合物である必要はなく、他のアルカリイ
オンと混合することもできる。好ましい他の対イオンと
してはトリエタノールアミン等である。ナトリウム、リ
チウムおよび/または上記一般式6の化合物によるイオ
ンの量としては該界面活性剤のユニットモル数にたいし
て30%以上、より好ましくは50%以上となるように
添加されることが好ましい。以下に本発明に用いられる
界面活性剤の具体例を示すが、本発明はそれに限定され
るものではない。
【0029】界面活性剤の具体例
【0030】
【化8】
【0031】
【化9】
【0032】本発明のインクは水を液媒体として使用す
るものであるが、インクを所望の物性にするため、もし
くはインクの乾燥を防止するために、また、本発明の化
合物の溶解安定性を向上するため等の目的で添加される
浸透剤としては、次のようなものが挙げられる。
【0033】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、ポリエチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコール、グリセロール、1,5
−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,
2,6−ヘキサントリオール、1,2,4−ブタントリ
オール、1,2,3−ブタントリオール、ペトリオール
等の多価アルコール類、エチレングリコールモノエチル
エーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、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
ノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチ
ルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル
等の多価アルコールアルキルエーテル類、エチレングリ
コールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノ
ベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル
類;N−メチル−2−ピロリドン、N−ヒドロキシエチ
ル−2−ピロリドン、1,3−ジメチルイミイダゾリジ
ノン、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクトン等の含
窒素複素環化合物;ホルムアミド、N−メチルホルムア
ミド、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド類;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、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリ
エチルアミン等のアミン類、ジメチルスルホキシド、ス
ルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物類、プロ
ピレンカーボネート、炭酸エチレン等である。これらの
溶媒は、水とともに単独もしくは、複数混合して用いら
れる。
【0034】これらの中で特に好ましいものはジエチレ
ングリコール、チオジエタノール、ポリエチレングリコ
ール200〜600、トリエチレングリコール、グリセ
ロール、1,2,6−ヘキサントリオール、1,2,4
−ブタントリオール、ペトリオール、N−ヒドロキシエ
チル−2−ピロリドンであり、これらを用いることによ
り本化合物の高い溶解性と水分蒸発による噴射特性不良
の防止に対して優れた効果が得られる。
【0035】また、表面張力を調整する目的で本発明で
使用する界面活性剤の他に添加される浸透剤としてはジ
エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレング
リコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモ
ノアリルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニル
エーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、
プロピレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチ
レングリコールクロロフェニルエーテル等の多価アルコ
ールのアルキル及びアリールエーテル類、フッ素系界面
活性剤、アセチレン系界面活性剤、エタノール、2−プ
ロパノール等の低級アルコール類が挙げられるが、特に
好ましいのはジエチレングリコールモノブチルエーテル
である。
【0036】本発明のインクには上記着色剤、溶媒の他
に従来より知られている添加剤を加えることができる。
例えば、防腐防黴剤としてはデヒドロ酢酸ナトリウム、
ソルビン酸ナトリウム、2−ピリジンチオール−1−オ
キサイドナトリウム、安息香酸ナトリウム、ペンタクロ
ロフェノールナトリウム等が本発明に使用できる。
【0037】防錆剤としては、例えば、酸性亜硫酸塩、
チオ硫酸ナトリウム、チオジグリコール酸アンモン、ジ
イソプロピルアンモニウムニトライト、四硝酸ペンタエ
リスリトール、ジシクロヘキシルアンモニウムニトライ
ト等がある。その他目的に応じて水溶性紫外線吸収剤、
水溶性赤外線吸収剤を添加することもできる。
【0038】
【実施例】以下に本発明の実施例および比較例を示す。 実施例1〜12及び比較例1〜9 表1に示すような組成で処方したインク組成物を、室温
中で撹拌溶解し、これを0.22μmのテフロンフィル
ターにて濾過し、更に30分程度の脱気を行ってブラッ
クインク1〜30を作製した。いずれも染料濃度は、イ
ンク組成物の全重量に対し3重量%に統一した。
【0039】
【表1】
【0040】
【表2】
【0041】
【表3】
【0042】つぎに上記実施例1〜12及び比較例1〜
9について下記の試験を行った。 1)画像の鮮明性 図1に示したサーマルインクジェット方式の300dp
iのノズルを有するインクジェットプリンター及び図2
に示した積層PZT10を液室流路9の加圧に使用した
300dpiのノズルを有するインクジェットプリンタ
ーにて印字を行い、2色重ね部境界の滲み、画像滲み、
色調、濃度を目視により総合的に判断した。印字用紙は
市販の再生紙、上質紙とボンド紙の3紙に印字した。
【0043】2)画像の乾燥性 印字後の画像に一定条件で濾紙を押しつけインクが濾紙
に転写しなくなるまでの時間を測定した。いずれの紙で
も10秒以内で乾燥した場合に○と判定した。 3)保存安定性 各インクをポリエチレン容器に入れ、−20℃、5℃、
20℃、70℃でそれぞれの条件下で3カ月保存し、保
存後の表面張力、粘度、及び沈殿物析出の有無を調べ
た。どの条件で保存しても、物性等の変化がないものを
○とした。
【0044】4)印字休止時の信頼性 図2のヘッドを有するプリンター動作中にキャップ、ク
リーニング等が行われないでどれだけ印字休止しても復
帰できるかを調べ、どれだけの時間(秒)で噴射方向が
ずれるか、あるいは吐出液滴の重量が変化するかでその
信頼性を評価した結果を表2に示す。
【0045】
【表4】
【0046】
【表5】
【0047】
【発明の効果】上記の結果から本発明の水性インクによ
れば、吐出安定性及び保存安定性に優れ、目詰りのない
水性インクを提供することができる。また界面活性剤を
添加することにより、インクの浸透性を高めることがで
き、それにより画質の劣化を抑え、普通紙に印字した際
に高画質で速乾性の水性黒色インクを提供することがで
きる。
【0048】また、本発明によれば、該染料及び該界面
活性剤のカウンターイオンを選択することにより、水に
対する溶解安定性を向上させることができ、保存安定
性、噴射安定性に優れた水性インクを提供することがで
きる。これらにより本発明は普通紙に対して優れた画像
を形成するインクジェット記録用水性黒色インクを提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のインクの評価に使用したインクジェッ
トプリンターの概略図。
【図2】同別のインクジェットプリンターの概略図。
【符号の説明】 1 インク吐出ノズル 2 発熱素子 3 基板 4 ノズル板 5 インク液室 6 インク供給管 7 共通液室 8 流路板 9 流路 10 積層PZT
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C09B 69/04 B41J 3/04 101Y (56)参考文献 特開 平2−276872(JP,A) 特開 昭60−32866(JP,A) 特開 昭57−55975(JP,A) 特開 昭56−95961(JP,A) 特開 平3−122171(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09D 11/00 - 11/20 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水溶性染料と一種または数種の湿潤剤
    界面活性剤とを含有するインクジェット記録用インクに
    おいて、水溶性染料が下記一般式1で示される化合物
    (1)と下記一般式2で示される化合物(2)とを含
    み、化合物(1)と化合物(2)との含有比が1:1〜
    1:3であり、かつ、界面活性剤がポリオキシエチレン
    アルキルエーテル酢酸塩であることを特徴とするインク
    ジェット記録用インク。 【化1】 ただし、M:アルカリ金属、第4級アンモニウム、第4
    級ホスホニウムまたはアルカノールアミンのうちの何れ
    か。
  2. 【請求項2】 化合物1および化合物2の対イオンMが
    ナトリウム、リチウムおよび下記一般式3で示される第
    4級アンモニウム、第4級ホスホニウム、アルカノール
    アミンイオンのうちの何れかであることを特徴とする請
    求項1記載のインクジェット記録用インク。 【化2】 ただし、 X:窒素又はリン R1〜R4:炭素数1〜4のアルキル基、ヒドロキシル
    基、ハロゲン化アルキル基、水素のうちの何れか。
  3. 【請求項3】 界面活性剤のカルボン酸基の対イオン
    が、ナトリウム、リチウム、第4級アンモニウム、第4
    級ホスホニウム、アルカノールアミンイオンのうちの何
    れかであることを特徴とする請求項1又は2に記載のイ
    ンクジェット記録用インク。
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