JP4009198B2 - インクジェット記録用インク、該インクの製造方法、並びに該インクを備えたインクカートリッジ及び記録装置 - Google Patents

インクジェット記録用インク、該インクの製造方法、並びに該インクを備えたインクカートリッジ及び記録装置 Download PDF

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Description

本発明は、インクジェット記録に好適なインクジェット記録用インク、該インクの製造方法、並びに該インクを備えたインクカートリッジ及び記録装置の技術分野に属する。
従来より、インクジェット記録に用いられるインクとしては、色材としての染料と、保湿剤と、浸透剤と、水とを含有したインクがよく知られている。ところが、水溶性染料を含有したインクによって記録紙等の記録媒体上に画像を形成すると、その画像の耐水性が問題となる。すなわち画像が水に濡れると染料が水中に染み出してしまうのである。特に普通紙（広範な市販の紙で、とりわけ電子写真方式の複写機に用いられる紙であって、インクジェット記録用として最適な構造、組成、特性等を有するように意図して製造されてはいない紙）に記録した場合は、耐水性が非常に悪くなる。
そこで、従来、例えば特許文献１〜３に示されているように、インク中に加水分解性シラン化合物（有機ケイ素化合物）を含有させることにより、記録媒体上の画像の耐水性を向上させることが提案されている。すなわち、上記各文献に記載されたインクでは、記録媒体上にインク滴となって付着して水分が蒸発したり記録媒体内に浸透したりしたときに、上記記録媒体上に残ったシラン化合物が縮重合反応して、この縮重合反応したシラン化合物が染料を取り囲む。このため、記録媒体上の画像が水に濡れても、染料分子がその水中に染み出すことはなく、その画像の耐水性が向上する。
特開平１０−２１２４３９号公報 特開平１１−２９３１６７号公報 特開平１１−３１５２３１号公報
ところが、インクにおけるシラン化合物の含有量についての明確な指針がなかったので、上記のインクでは縮重合反応したシラン化合物が染料分子を十分に取り囲むことができず、このため、シラン化合物による耐水性向上の効果を安定して得ることが難しいという課題があった。
このことについて、図１０及び図１１を参照しながら説明する。図１０は、インク滴が記録媒体上に付着し、水分がなくなることでシラン化合物が縮重合反応したときの状態を示すモデル図である。尚、同図においてはシラン化合物の網目構造７０を二次元的に示しているが、実際は三次元的に形成される。同図に示すように、シラン化合物のケイ素原子６２と酸素原子６３とが互いに結合して、シラン化合物の網目構造７０が略均一に形成された場合は、全ての染料分子５０が上記シラン化合物の網目構造に取り囲まれる。このため、記録媒体上の画像が水に濡れたとしても、染料分子５０はその水中に染み出すことはない。
しかしながら、上記シラン化合物の縮重合反応は、実際は、十分かつ確実には行われず、図１１に示すように、ケイ素原子６２と酸素原子６３とが結合しない部分が生じていると考えられる。このため、シラン化合物の網目構造７０には欠陥部分７０Ａが生じていると考えられる。この欠陥部分７０Ａの大きさが上記染料分子５０よりも大きいときには、記録媒体上の画像が水に濡れたときに、上記網目構造７０に取り囲まれているはずの染料分子５０がこの欠陥部分７０Ａを通って水中に染み出してしまうことになる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、優れた耐水性を安定して発揮し得るインクジェット記録用インクを提供することにあり、さらには、インクの製造方法、インクカートリッジ及び記録装置を提供することにある。
第１〜第７の発明は、水がない状態で縮重合反応する加水分解性シラン化合物が網目構造を形成した際に、その網目構造に欠陥部分が生じることを前提とする発明である。この発明では、上記欠陥部分の大きさよりも染料を大きくすることで、染料が欠陥部分を通って水中に染み出すことを防止する。このために、第１〜第７の発明では、染料分子を多量体とする多量体化物質をインクに含有させることとした。
具体的に、第１の発明は、染料と、保湿剤と、浸透剤と、水と、この水がない状態で縮重合反応する加水分解性シラン化合物とを含有するインクジェット記録用インクを対象とする。この発明に係るインクは、上記加水分解性シラン化合物が縮重合反応によって、上記染料を取り囲む網目構造を形成したときに、上記網目構造に生じる欠陥部分よりも染料を大きくして水中に染み出さないように、上記染料分子と水素結合、イオン結合又は共有結合することでこの染料分子を多量体にする多量体化物質を含有するものである。
このことにより、インク滴が記録媒体上に付着すると、水分が蒸発したり記録媒体内に浸透したりすることにより、加水分解性シラン化合物が縮重合反応をして網目構造を形成する。染料（染料分子）は、この網目構造に取り囲まれる。このとき、上記網目構造に欠陥部分が生じていても、染料分子は多量体化物質により多量体にされているため、染料分子の多量体は、上記欠陥部分よりも大きくなる。このため、上記インクにより形成された記録媒体上の画像が水に濡れても、染料分子が上記欠陥部分から水中に染み出すことが回避される。こうして、水溶性物質を含有するインクによって画像を形成する場合において、耐水性のより一層の向上が図られることになる。
また、染料分子を多量体化しているため、各染料分子自体の大きさは変わらない。これにより、インク（染料）の色合いを変えることなく、耐水性を向上させることができる。
ここで、上記染料は、酸性染料又は直接染料であることが好ましく（第２の発明）、この場合、上記多量体化物質は、有機ジアミン又は有機トリアミンであることが好ましい（第３の発明）。
こうすることで、上記酸性染料又は直接染料におけるスルホン基又はカルボキシル基と、上記有機ジアミン又は有機トリアミンにおけるアミノ基とがイオン結合又は共有結合をする。従って、インクに有機ジアミンを含有する場合には染料分子を二量体にすることができる。一方、インクに有機トリアミンを含有する場合には染料分子を三量体にすることができる。
上記有機ジアミン又は有機トリアミンは、第１アミンであることが好ましい（第４の発明）。第１アミンは塩基性が強いので、有機ジアミン又は有機トリアミンと、酸性染料又は直接染料との結合性が高まる。従って、有機ジアミン又は有機トリアミンを第１アミンとすることにより、染料分子を確実に二量体又は三量体にすることができる。
尚、染料を塩基性染料としたときには、多量体化物質としては、ジカルボン酸又はトリカルボン酸とすればよい。
上記加水分解性シランは耐水性を向上させる点で非常に好ましく、上記第１の発明の作用効果を有効に発揮させることができる。
第５の発明は、染料と、保湿剤と、浸透剤と、水と、この水がない状態で縮重合反応する加水分解性シラン化合物とを含有するインクジェット記録用インクの製造方法であって、上記インクは、上記加水分解性シラン化合物が縮重合反応によって、上記染料を取り囲む網目構造を形成したときに、上記網目構造に生じる欠陥部分よりも染料を大きくして水中に染み出さないように、上記染料分子と水素結合、イオン結合又は共有結合することでこの染料分子を多量体にする多量体化物質をさらに含有するインクジェット記録用インクを製造する方法を対象とする。第５の発明に係るインクの製造方法は、上記水に、上記染料と多量体化物質とを加えた後に、上記加水分解性シラン化合物を加える方法である。
この製造方法とは逆に、例えば水に、染料と加水分解性シラン化合物とを加えた後に、染料分子を多量体にする多量体化物質を加えてインクを製造することも考えられる。しかし、この場合は、上記加水分解性シラン化合物が存在することで、染料分子と多量体化物質とが結合し難くなってしまい、染料分子を十分かつ確実に多量体にすることができなくなってしまう。
これに対し、上記の製造方法では、水に、先ず染料と多量体化物質とを加えることで、染料分子と多量体化物質とを、弱いながらも予め結合させておくことができる。これに、加水分解性シラン化合物を加えて製造されたインクでは、記録媒体上に付着して水分が蒸発したり記録媒体内に浸透したりしたときに、上記予め弱く結合した染料分子と多量体化物質とが、水素結合、イオン結合又は共有結合して、染料分子を確実に多量体にすることができる。こうして本発明に係る製造方法で製造されたインクは、上記第１の発明の作用効果を奏することができる。
第６の発明は、染料と、保湿剤と、浸透剤と、水と、この水がない状態で縮重合反応する加水分解性シラン化合物とを含有するインクジェット記録用インクを備えたインクカートリッジを対象とする。この発明では、上記インクを、上記加水分解性シラン化合物が縮重合反応によって、上記染料を取り囲む網目構造を形成したときに、上記網目構造に生じる欠陥部分よりも染料を大きくして水中に染み出さないように、上記染料分子と水素結合、イオン結合又は共有結合することでこの染料分子を多量体にする多量体化物質を含有するものとする。この発明に係るインクカートリッジにおいても、第１の発明と同じ作用効果が得られる。
第７の発明は、染料と、保湿剤と、浸透剤と、水と、この水がない状態で縮重合反応する加水分解性シラン化合物とを含有するインクジェット記録用インクを備え、該インクを記録媒体に向かって吐出することにより該記録媒体上に記録を行う記録装置を対象とする。この発明では、上記インクを、上記加水分解性シラン化合物が縮重合反応によって、上記染料を取り囲む網目構造を形成したときに、上記網目構造に生じる欠陥部分よりも染料を大きくして水中に染み出さないように、上記染料分子と水素結合、イオン結合又は共有結合することでこの染料分子を多量体にする多量体化物質を含有するものとする。この発明に係る記録装置においても、第１の発明と同じ作用効果が得られる。
以上説明したように、本発明によると、染料分子を多量体にすることで、染料分子が網目構造の欠陥部分から水中に染み出すことが回避され、耐水性のより一層の向上を図ることができる。
−インクジェット式記録装置−
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録用インクを備えたインクジェット式記録装置Ａを概略的に示している。この記録装置Ａは、上面に上記インクを有するインクカートリッジ３５が装着されかつ該インクを後述の如く記録媒体としての記録紙４１に吐出するインクジェットヘッド１を備えている。インクジェットヘッド１はキャリッジ３１に支持固定され、このキャリッジ３１には、図示を省略するキャリッジモータが設けられ、このキャリッジモータにより上記インクジェットヘッド１及びキャリッジ３１が主走査方向（図１及び図２に示すＸ方向）に延びるキャリッジ軸３２にガイドされてその方向に往復動するようになっている。このキャリッジ３１、キャリッジ軸３２及びキャリッジモータにより、インクジェットヘッド１と記録紙４１とが主走査方向に相対移動するように構成される。
上記記録紙４１は、図示を省略する搬送モータによって回転駆動される２つの搬送ローラ４２，４２に挟まれていて、上記搬送モータ及び各搬送ローラ４２により、上記インクジェットヘッド１の下側において上記主走査方向と垂直な副走査方向（図１及び図２に示すＹ方向）に搬送されるようになっている。この搬送モータ及び各搬送ローラ４２により、インクジェットヘッド１と記録紙４１とが副走査方向に相対移動するように構成される。
上記インクジェットヘッド１は、図２〜図４に示すように、インクを供給するための供給口３ａ及びインクを吐出するための吐出口３ｂを有する複数の圧力室４が形成されたヘッド本体２を備えている。ヘッド本体２の各圧力室４の側壁部は、約２００μｍ厚の感光性ガラス製の圧力室部品６で構成されている。各圧力室４の底壁部は、この圧力室部品６の下面に接着固定されかつ６枚のステンレス鋼薄板を積層してなるインク流路部品７で構成されている。
圧力室部品６には、各圧力室４を区画形成するための複数の開口３が形成されている。各開口３は、ヘッド本体２の上面に上記主走査方向に延びるように開口されていて、互いに上記副走査方向に略等間隔をあけた状態で並設されている。各開口３の全長は約１２５０μｍに、幅は約１３０μｍにそれぞれ設定されている。尚、各開口３の両端部は、略半円形状をなしている。
インク流路部品７内には、供給口３ａをそれぞれ構成する複数のオリフィス８と、この各オリフィス８に連続しかつ上記副走査方向に延びる１つの供給用インク流路１１と、吐出口３ｂにそれぞれ連続する複数の吐出用インク流路１２とが形成されている。
各オリフィス８は、インク流路部品７を構成する６枚のステンレス鋼薄板のうちで板厚が他よりも小さい上から２番目のステンレス鋼薄板に形成されている。各オリフィス８の径は約３８μｍに設定されている。また、供給用インク流路１１は上記インクカートリッジ３５と連通しており、このインクカートリッジ３５から供給用インク流路１１内にインクが供給されるようになっている。
インク流路部品７の下面には、インク滴を記録紙４１に向けて吐出するための複数のノズル１４が形成されたステンレス鋼製のノズル板９が接着固定されている。このノズル板９の下面は、撥水膜９ａで被覆されている。各ノズル１４は、吐出用インク流路１２とそれぞれ接続されていて、この吐出用インク流路１２を介して圧力室４にそれぞれ連通されている。これにより、各ノズル１４は、インクジェットヘッド１の下面において、上記副走査方向に列状に並ぶように設けられている。尚、各ノズル１４は、ノズル径がノズル先端側に向かって小さくなるテーパ部と、該テーパ部のノズル先端側に設けられたストレート部とからなる。ストレート部のノズル径は約２０μｍに設定されている。
ヘッド本体２の各開口３の上側には、圧電アクチュエータ２１がそれぞれ設けられている。この各圧電アクチュエータ２１は、ヘッド本体２の上面に接着固定された状態でヘッド本体２の各開口３を塞いでおり、当該開口３と共に圧力室４を構成するＣｒ製振動板２２を有している。この振動板２２は、全ての圧電アクチュエータ２１に共通の１つのものからなっていて、後述の全圧電素子２３に共通の共通電極としての役割をも果たしている。
また、各圧電アクチュエータ２１は、圧電素子２３とＰｔ製の個別電極２４とを有している。圧電素子２３は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなっており、振動板２２の上側にＣｕ製の中間層２５を介してそれぞれ設けられている。そして、各圧電素子２３は、振動板２２の圧力室４と反対側面（上面）において圧力室４に対応する部分（開口３に対向する部分）に位置している。個別電極２４は、振動板２２と共に圧電素子２３に電圧（駆動電圧）をそれぞれ印加するものである。
上記振動板２２、各圧電素子２３、各個別電極２４及び各中間層２５は、全て薄膜で形成されている。振動板２２の厚みは約６μｍに、各圧電素子２３の厚みは８μｍ以下（例えば約３μｍ）に、各個別電極２４の厚みは約０．２μｍに、各中間層２５の厚みは約３μｍにそれぞれ設定されている。
各圧電アクチュエータ２１は、その振動板２２ないし各中間層２５と、各個別電極２４とを介して各圧電素子２３に駆動電圧を印加して、振動板２２の圧力室４に対応する部分を変形させる。これにより、圧力室４内のインクはノズル１４から吐出される。すなわち、振動板２２と個別電極２４との間にパルス状の電圧を印加すると、そのパルス電圧の立ち上がりにより圧電素子２３が圧電効果によってその厚み方向と垂直な幅方向に収縮するのに対し、振動板２２、個別電極２４及び中間層２５は収縮しないので、いわゆるバイメタル効果により振動板２２の圧力室４に対応する部分が圧力室４側へ凸状に撓んで変形する。この撓み変形により圧力室４内に圧力が生じ、この圧力で圧力室４内のインクが吐出口３ｂ及び吐出用インク流路１２を経由してノズル１４よりインク滴として記録紙４１へ吐出される。このインク滴は、該記録紙４１上にドット状に付着することとなる。そして、上記パルス電圧の立ち下がりにより圧電素子２３が伸長して振動板２２の圧力室４に対応する部分が元の状態に復帰し、このとき、圧力室４内には上記インクカートリッジ３５より供給用インク流路１１及び供給口３ａを介してインクが充填される。尚、各圧電素子２３に印加するパルス電圧としては、上記のように押し引きタイプのものでなくても、第１の電圧から該第１の電圧よりも低い第２の電圧まで立ち下がった後に上記第１の電圧まで立ち上がる引き押しタイプ等、他のものであってもよい。
上記各圧電素子２３への駆動電圧の印加は、インクジェットヘッド１及びキャリッジ３１を主走査方向において記録紙４１の一端から他端まで略一定速度で移動させているときに所定時間（例えば５０μｓ程度：駆動周波数２０ｋＨｚ）毎に行われる。但し、インクジェットヘッド１が記録紙４１においてインク滴を着弾させない箇所に達したときには電圧が印加されない。このことで、記録紙４１の所定位置にインク滴を着弾させる。そして、１走査分の記録が終了すると、搬送モータ及び各搬送ローラ４２により記録紙４１を副走査方向に所定量搬送し、再度、インクジェットヘッド１及びキャリッジ３１を主走査方向に移動させながらインク滴を吐出させて、新たな１走査分の記録を行う。この動作を繰り返すことによって、記録紙４１全体に所望の画像が形成される。
−インクジェット記録用インク−
（参考形態）
記録装置Ａに用いるインクは、水溶性染料と、インクジェットヘッド１のノズル１４等での乾きを抑制する保湿剤と、該インクの記録紙４１への浸透性を高める浸透剤と、水と、この水がない状態で縮重合反応する加水分解性の有機ケイ素化合物としての加水分解性シラン化合物とを含有している。
上記シラン化合物としては、例えば、アミノ基を有する有機基を含有するアルコキシシランとアミノ基を含有しないアルコキシシランとの加水分解反応物や、アミノ基を含有する加水分解性シランに有機モノエポキシ化合物を反応させた加水分解性シランと窒素原子を含有しない加水分解性シランとを加水分解することにより得られる有機ケイ素化合物、等を好適に用いることができる。
上記水溶性染料には、例えば、酸性染料や直接染料等を好適に用いることができる。尚、一般的に、水溶性の酸性染料や直接染料には親水性を与えるために、−ＳＯ3Ｍ又は−ＣＯＯＭ（但しＭ＝Ｈ，ＮＨ4，アルカリ金属等）が一つ以上含まれる。
上記保湿剤には、グリセリン等の多価アルコールや、２−ピロリドンやＮ−メチル−２−ピロリドンのような水溶性の窒素複素環化合物等を好適に用いることができる。
上記浸透剤には、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のような、多価アルコールのモノアルキルエーテル等を好適に用いることができる。尚、多価アルコールのモノアルキルエーテルの含有量は、インク全体に対して、質量百分率で１〜５０％であることが好ましい。これは、１％よりも少ないと、インクを記録紙４１へ浸透させる効果が十分に得られない一方、５０％よりも多いと、染料及びシラン化合物の水に対する溶解性が悪化するからである。
上記シラン化合物は、インクの耐水性を向上させる働きをするものである。すなわち、インクジェットヘッド１のノズル１４から吐出されたインク滴が記録紙４１に付着すると、そのインク滴中の水が蒸発したり記録紙４１内に浸透したりすることにより、インク滴中のシラン化合物は縮重合反応を行い、このときに染料分子の一部又は全部を取り囲む。このことにより、記録紙４１上の画像が水に濡れても、染料がその水中に染み出すことは防止される。
具体的には、図５に示すように、シラン化合物の分子（以下、シラン分子という）６０は、インク５がインクジェットヘッド１から吐出される前は、加水分解によってインク５中に溶け込んでいる。図中の符号５０は染料分子であり、この染料分子５０は疎水基５１と親水基５２とを有している。親水基５２は染料の種類によって異なり、例えば、−ＳＯ3Ｈ、−ＳＯ3Ｍ、−ＯＳＯ3Ｈ、−ＯＳＯ3Ｍ、−ＣＯＯＨ、−ＣＯＯＭ、−ＮＲ3Ｘ、−ＯＨ、−ＮＨ2、−ＮＨＣＯＮＨ2、−（ＯＣＨ2ＣＨ2）n（但し、Ｍはアルカリ金属又は−ＮＨ4、Ｒはアルキル基、Ｘはハロゲン）等が親水基となり得る。図５に示すように、インク系中では、シラン分子６０は染料分子５０の親水基５２の近傍に分子間相互作用により緩い状態で集まっている。これはシラン分子のアミノ基と染料分子のスルホン基やカルボキシル基などの酸性基がクーロン力により互いに引きつけられているからであると推定される。また、インク系中では、シラン分子も染料分子と同様に極性分子である水により中和されているため、お互いに比較的遠い距離にある。このため、系中ではゲル化などは起こさない。
図６に示すように、ノズル１４から吐出されたインク５は、インク滴５Ａとなって記録紙４１に着弾する。インク滴５Ａ中の染料分子５０とシラン分子６０は、それら分子の大きさが溶媒（水）の分子に比して大きいので、溶媒に比べると記録紙の３次元網目構造を通り抜けにくい。またその極性から、溶媒との相互作用よりも記録紙の主成分であるセルロースとの間に生じる水素結合のような相互作用の方が強いと推定される。つまり、インクが記録紙４１に浸透する場合、セルロースに染料分子５０とシラン分子６０とが吸着し、セルロースがフィルターの働きをするので、シラン分子６０の記録紙への拡散速度は、溶媒のそれよりも遅くなる。よって、記録紙上のインクには染料分子５０とシラン分子６０のみが多く存在することとなる。このような状態では、シラン分子同士の分子間距離は短くなり、急速に縮重合反応が開始される。この縮重合反応は先に述べたように、分子間相互作用によりシラン分子６０が染料分子５０の親水基５２近傍に集まっているため、その近傍から開始されることになる（図６参照）。このような効果はインク表面張力を下げてやる（溶媒の表面張力を下げる）ことによって、つまり溶媒の拡散速度を上げてやることにより促進される。溶媒の拡散速度を上げれば、親水基の全体のみをシラン分子で取り囲むことができ、溶媒の拡散速度を下げれば、染料分子の全体をシラン分子で取り囲むことができる（図７参照）。このように、本発明者は、インク表面張力をコントロールすることで、シラン分子の取り囲む領域をコントロールできることを見いだした。
参考形態に係るインクは、染料分子の親水基１つに対して３．３以上の割合のケイ素原子を含むように、シラン化合物の含有量が設定されている。これは、図８に示すように、少なくとも各染料分子５０の親水基５２の全体をケイ素原子６２のネットワーク６１で取り囲むためである。言い換えると、ケイ素原子６２のネットワーク６１がホストとなり、染料分子５０の親水基５２をゲストとして包接するためである。
このように少なくとも各染料分子５０の親水基５２をケイ素原子６２によって取り囲むことにより、染料分子５０は水に引きつけられることがなくなる。このため、記録紙４１上の画像が水に濡れても、染料がその水中に染み出すことは防止される。つまり、耐水性が向上する。
ところで、必要とされるシラン化合物の含有量は、染料分子の大きさ自体には依存せず、主に染料分子の親水基の数に依存することになる。ケイ素原子のネットワークによって親水基の全体を取り囲むためには、理論的には親水基１つに対してケイ素原子は４つ以上必要である。親水基の全体を取り囲むためには、ケイ素原子が四面体以上の多面体の各頂点に位置するようなネットワークを形成する必要があるからである。そのため、インクには、親水基１つに対してケイ素原子が４つ以上の割合で含まれていることが好ましい。しかし、後述する実施例で示すように、インク中に、親水基１つに対してケイ素原子が３．３以上の割合で存在していれば、実質的に耐水性向上の効果を得ることができる。
上記インクは、染料分子１つに対して６．４以上の割合のケイ素原子を含んでいてもよい。この場合、図９に示すように、ケイ素原子６２のネットワーク６１は、染料分子５０の全体（つまり、疎水基５１及び親水基５２の両方）を取り囲むようになる。言い換えると、染料分子５０の全体がケイ素原子６２のネットワーク６１によって包接されることになる。このことにより、耐水性は一層向上する。
尚、ケイ素原子６２のネットワーク６１によって染料分子５０の全体を取り囲むためには、理論的には染料分子１つに対してケイ素原子６２は８つ以上必要である。そのため、インクには、染料分子１つに対してケイ素原子６２が８つ以上の割合で含まれていることが更に好ましい。この場合、染料分子５０の全体を取り囲むことから、必要とされるシラン化合物の含有量は、染料分子５０の大きさに依存する。しかし、後述する実施例に示すように、一般に、インク中に染料分子１つに対してケイ素原子が６．４以上の割合で存在していれば、染料分子５０の全体を取り囲んでいる場合と実質的に同様の効果を得ることができる。
また、上記インクは、染料分子１つに対して２０以上の割合のケイ素原子を含んでいてもよい。この場合、ケイ素原子のネットワークは染料分子の全体を２重に取り囲むようになる。このことにより、記録紙上の染料分子はシラン化合物によって厚く保護されるので、記録紙上のインクは耐水性だけでなく、耐摩擦性も向上する。
尚、記録紙に着弾したインク中において、ケイ素原子が少なくとも染料分子の親水基を包接するためには、インク中の溶媒が速やかに蒸発又は記録紙内に浸透する必要がある。そこで、参考形態では、記録紙に対する溶媒の浸透速度を向上するために、インクの表面張力を小さく設定することとした。具体的には、２５℃におけるインクの表面張力を、２０ｍＮ／ｍ〜５０ｍＮ／ｍ（２０dyn／cm〜５０dyn／cm）とした。尚、ケイ素原子によって染料分子の親水基のみを包接するためには（図８参照）、表面張力は４０ｍＮ／ｍ（４０dyn／cm）以下が好ましい。一方、ケイ素原子によって染料分子の全体を包接するためには（図９参照）、縮重合反応がある程度の時間をかけて行われた方がよいので、表面張力は５０ｍＮ／ｍ（５０dyn／cm）以下が好ましい。
尚、沸点が１００℃よりも低いフルオロアルキル系モノアルコールをインクに添加すると、インクの表面張力が小さくなるため特に好適である。
また、本インクはインクジェット式記録に用いられるものであるため、ある程度の吐出性能も必要である。そこで、インク滴を安定に飛翔させる観点から、インクの表面張力は２０ｍＮ／ｍ（２０dyn／cm）以上であることが好ましい。また、インクの粘度は、２５℃において８ｃＰ以下であることが好ましい。
以上のように、参考形態に係るインクによれば、普通紙上で耐水性の優れた高印字品質、高画質の記録を行うことができる。また、長期保存安定性を高めることができる。
尚、参考形態では、水がない状態で縮重合反応する加水分解性の有機ケイ素化合物として、加水分解性シラン化合物を含有させたが、インクジェットヘッド１のノズル１４から吐出されたインク滴が記録紙４１上に付着してそのインク滴中の水が蒸発したり記録紙４１内に浸透したりしたときに縮重合反応して染料分子の一部又は全部を取り囲むものであれば、どのようなものであっても本発明を適用することができる。
次に、参考形態に関し、具体的に実施した実施例について説明する。
先ず、以下の組成（各組成物の含有量は質量百分率である）からなる３３種類のインクジェット記録用インクを作製した（比較例Ａ１〜Ａ３、実施例Ａ１〜Ａ１３、比較例Ｂ１〜Ｂ３、実施例Ｂ１〜Ｂ１４）。実施例Ａ１〜Ａ１３は、染料分子の親水基１つに対するケイ素原子の個数が３．３以上のものであり、実施例Ｂ１〜Ｂ１４は、染料分子１つに対するケイ素原子の個数が６．４以上のものである。
尚、比較例Ａ１〜Ａ３、実施例Ａ１〜Ａ１３、比較例Ｂ１，Ｂ２、及び実施例Ｂ１〜Ｂ１４においては、保湿剤としてグリセリンを、浸透剤としてジエチレングリコールモノブチルエーテルをそれぞれ含有させた。染料には、Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２を用いた。尚、説明は省略するが、イエロ、マゼンダ、シアン等の他の染料についても、同様の結果が得られる。
有機ケイ素化合物は、以下の方法で作製したものを用いた。すなわち、まず、反応容器に入れた１００ｇ（０．５６モル）のＨ2ＮＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｓｉ（ＯＣＨ3）3に、４９ｇ（０．６６モル）の２，３−エポキシ−１−プロパノールを一滴一滴加えて、その全量滴下後に８０℃で５時間攪拌することにより、アミノ基とエポキシ基とを反応させた加水分解性シランを得た。次いで、新たな反応容器に、１２０ｇ（６．６７モル）の水と５０．６ｇ（０．２モル）の上記加水分解性シランと１５．２ｇ（０．１モル）のＳｉ（ＯＣＨ3）4とを混合したものを一滴一滴加えて、その全量滴下後に６０℃で１時間反応させることにより、各実施例にて用いる有機ケイ素化合物を得た。以下、この方法で作製した有機ケイ素化合物を、有機ケイ素化合物Ａと称する。
（比較例Ａ１）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ａ …５．４％
純水 …６９．６％
親水基１つに対するケイ素原子の個数 …３．０。
（比較例Ａ２）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ａ …５．６％
純水 …６９．４％
親水基１つに対するケイ素原子の個数 …３．１。
（比較例Ａ３）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ａ …５．８％
純水 …６９．２％
親水基１つに対するケイ素原子の個数 …３．２。
（実施例Ａ１）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ａ …５．９％
純水 …６９．１％
親水基１つに対するケイ素原子の個数 …３．３。
（実施例Ａ２）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ａ …６．１％
純水 …６８．９％
親水基１つに対するケイ素原子の個数 …３．４。
（実施例Ａ３）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ａ …６．３％
純水 …６８．７％
親水基１つに対するケイ素原子の個数 …３．５。
（実施例Ａ４）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ａ …６．５％
純水 …６８．５％
親水基１つに対するケイ素原子の個数 …３．６。
（実施例Ａ５）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ａ …６．７％
純水 …６８．３％
親水基１つに対するケイ素原子の個数 …３．７。
（実施例Ａ６）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ａ …６．８％
純水 …６８．２％
親水基１つに対するケイ素原子の個数 …３．８。
（実施例Ａ７）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ａ …７％
純水 …６８％
親水基１つに対するケイ素原子の個数 …３．９。
（実施例Ａ８）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ａ …７．２％
純水 …６７．８％
親水基１つに対するケイ素原子の個数 …４。
（実施例Ａ９）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ａ …１０．８％
純水 …６４．２％
親水基１つに対するケイ素原子の個数 …６。
（実施例Ａ１０）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ａ …１２．１％
純水 …６２．９％
親水基１つに対するケイ素原子の個数 …７．５。
（実施例Ａ１１）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ａ …１６．１％
純水 …５８．９％
親水基１つに対するケイ素原子の個数 …７．５。
（実施例Ａ１２）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ａ …２４．１％
純水 …５０．９％
親水基１つに対するケイ素原子の個数 …１５。
（実施例Ａ１３）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ａ …３２．２％
純水 …４２．８％
親水基１つに対するケイ素原子の個数 …２０。
（比較例Ｂ１）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …５％
有機ケイ素化合物Ａ …４．３％
純水 …７５．７％
染料分子１つに対するケイ素原子の個数 …６。
（比較例Ｂ２）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …５％
有機ケイ素化合物Ａ …４．５％
純水 …７５．５％
染料分子１つに対するケイ素原子の個数 …６．２。
（実施例Ｂ１）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …５％
有機ケイ素化合物Ａ …４．６％
純水 …７５．４％
染料分子１つに対するケイ素原子の個数 …６．４。
（実施例Ｂ２）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …５％
有機ケイ素化合物Ａ …４．８％
純水 …７５．２％
染料分子１つに対するケイ素原子の個数 …６．６。
（実施例Ｂ３）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …５％
有機ケイ素化合物Ａ …４．９％
純水 …７５．１％
染料分子１つに対するケイ素原子の個数 …６．８。
（実施例Ｂ４）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …５％
有機ケイ素化合物Ａ …５％
純水 …７５％
染料分子１つに対するケイ素原子の個数 …７。
（実施例Ｂ５）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …５％
有機ケイ素化合物Ａ …５．２％
純水 …７４．８％
染料分子１つに対するケイ素原子の個数 …７．２。
（実施例Ｂ６）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …５％
有機ケイ素化合物Ａ …５．３％
純水 …７４．７％
染料分子１つに対するケイ素原子の個数 …７．４。
（実施例Ｂ７）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …５％
有機ケイ素化合物Ａ …５．５％
純水 …７４．５％
染料分子１つに対するケイ素原子の個数 …７．６。
（実施例Ｂ８）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …５％
有機ケイ素化合物Ａ …５．６％
純水 …７４．４％
染料分子１つに対するケイ素原子の個数 …７．８。
（実施例Ｂ９）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …５％
有機ケイ素化合物Ａ …５．８％
純水 …７４．２％
染料分子１つに対するケイ素原子の個数 …８。
（実施例Ｂ１０）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …５％
有機ケイ素化合物Ａ …８．６％
純水 …７１．４％
染料分子１つに対するケイ素原子の個数 …１２。
（実施例Ｂ１１）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …５％
有機ケイ素化合物Ａ …１０．８％
純水 …６９．２％
染料分子１つに対するケイ素原子の個数 …１５。
（実施例Ｂ１２）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …５％
有機ケイ素化合物Ａ …１４．４％
純水 …６５．６％
染料分子１つに対するケイ素原子の個数 …２０。
（実施例Ｂ１３）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …５％
有機ケイ素化合物Ａ …２１．６％
純水 …５８．４％
染料分子１つに対するケイ素原子の個数 …３０。
（実施例Ｂ１４）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …５％
有機ケイ素化合物Ａ …２８．８％
純水 …５１．２％
染料分子１つに対するケイ素原子の個数 …４０。
（比較例Ｂ３）
クロラゾールブラックＬＦ（東京化成株式会社製）…５％
グリセリン …１０％
有機ケイ素化合物Ａ …５％
純水 …８０％
染料分子１つに対するケイ素原子の個数 …６．２。
次に、上記実施例及び比較例の各インクを用いて、市販のプリンター（上記実施形態と同様の圧電アクチュエータ（但し、圧電素子の厚みは上記実施形態のものよりもかなり大きい）によりインクを吐出させるもの）で普通紙（商品名「Ｘｅｒｏｘ４０２４」：ゼロックス社製）に画像を形成した。そして、この画像が形成された用紙を純水に浸漬した後、室温で放置して乾燥させ、画像のにじみが生じるか否かを調べた（耐水性試験）。また、各インクがインクジェットヘッドから所望のインク滴となって吐出し、所定の形状及び寸法のインク滴が形成されるか否かを調べた（吐出安定性の試験）。さらに、画像を形成した用紙を７０℃の雰囲気下に３ヶ月間放置した後、インクの凝集・沈殿の有無を調べた（安定性試験）。その結果を、表１及び表２に示す。尚、表中の「◎」、「○」、「△」は、それぞれ「優」、「良」、「可」の評価結果を示している。
Figure 0004009198
Figure 0004009198
この結果、上記各実施例の効果を確認することができた。
（実施形態）
実施形態に係るインクは、染料と、保湿剤と、浸透剤と、水と、この水がない状態で縮重合反応する水溶性物質としての加水分解性シラン化合物とを含有している点は、上記参考形態に係るインクと同じである。実施形態に係るインクは、染料分子を多量体にする多量体化物質を、さらに含有している。
上記シラン化合物、染料、保湿剤、浸透剤については、上記参考形態において説明した通りであるため、ここではその説明を省略する。
上記多量体化物質は、染料分子と水素結合、イオン結合又は共有結合してこの染料分子を多量体にするものである。この多量体化物質は、染料が上記酸性染料又は直接染料であるときは、有機ジアミン又は有機トリアミンが望ましい。有機ジアミンをインクに含有したときには、染料分子は二量体になり、有機トリアミンをインクに含有したときには、染料分子は三量体になる。また、有機ジアミン又は有機トリアミンは、染料分子との結合性を考慮すると、塩基性の強い第１アミンであることが好ましい。上記有機ジアミンの具体例としては、ジアミノメタン、エチレンジアミン、１，３−ジアミノプロパン、１，４−ジアミノブタン、１，５−ジアミノペンタン、１，６−ジアミノヘキサン、１，７−ジアミノヘプタン等が挙げられる。また、上記有機トリアミンの具体例としては、メタントリアミン（「化１」参照）、プロパン−１，２，３−トリアミン（「化２」参照）、２−アミノメチルプロパン−１，３−ジアミン（「化３」参照）、３−（２−アミノエチル）ペンタン−１，５−ジアミン（「化４」参照）等が挙げられる。
Figure 0004009198
Figure 0004009198
Figure 0004009198
Figure 0004009198
上記有機ジアミンの含有量は、この有機ジアミンと染料分子との結合が理想的に行われる（全ての有機ジアミンが染料分子と結合する）のであれば、染料１分子に対して、１／２分子とすればよい。しかし、染料分子と結合しない有機ジアミンが存在する場合を考慮して、染料１分子に対して１／２〜１分子とするのが望ましい。また、有機トリアミンの含有量も同じく、この有機ジアミンと染料分子との結合が理想的に行われるのであれば、染料１分子に対して、１／３分子とすればよい。しかし、染料分子と結合しない有機ジアミンが存在する場合を考慮して、染料１分子に対して１／３〜１分子とするのが望ましい。
このインクの製造は、次のようにして行うのが良い。すなわち、水に、染料と有機アミン（有機ジアミン又は有機トリアミン）とを加えて、６０〜７０℃で十分攪拌した後に、この溶液に保湿剤及び浸透剤を加えて十分に攪拌する。その後に、上記シラン化合物を加えて十分に攪拌することでインクを製造するのが望ましい。こうすることで、染料分子と有機アミンとが、弱いながらも予め結合することができる（水が存在するために、染料分子と有機アミンとは弱い結合しかできない）。これにより、インクが記録紙４１上に付着して、水分が蒸発又は上記記録紙４１内に浸透したときには、予め弱く結合した染料分子と有機アミンとが、水素結合、イオン結合又は共有結合する。このため、この染料分子を、確実に二量体又は三量体にすることができる。例えば有機アミンよりも先に、水に、シラン化合物と染料とを加え、その後に有機アミンを加えると、シラン化合物によって有機アミンと染料分子との結合が妨げられてしまい、この染料分子を、確実に二量体又は三量体とすることができなくなってしまう。
こうして実施形態に係るインクジェット記録用インクは、酸性染料又は直接染料と、保湿剤と、浸透剤と、水と、この水がない状態で縮重合反応する水溶性物質としての加水分解性シラン化合物とを含有している。このため、図１２に示すように、インク滴が記録紙４１上に付着して、水分（溶媒）が蒸発したり記録紙４１内に浸透したりしたときには、上記記録紙４１上に残った上記シラン化合物が縮重合反応して、染料分子５０を取り囲む網目構造７０が形成される。このとき、上記インクは染料分子５０を多量体にする多量体化物質としての有機ジアミン９１又は有機トリアミン９２を含有するため、この有機ジアミン９１又は有機トリアミン９２によって、染料分子５０が多量体にされる。これにより、上記シラン化合物の網目構造７０に欠陥部分７０Ａが生じていても、二量体又は三量体の染料分子５０の方がこの欠陥部分７０Ａよりも大きいことで、上記記録紙４１上の画像が水に濡れても、染料分子５０が上記欠陥部分７０Ａを通って水中に染み出すことはない。よって、その画像の耐水性を大幅に向上させることができる。
尚、実施形態でも、参考形態と同様に、水がない状態で縮重合反応する水溶性物質として、加水分解性シラン化合物を含有させたが、インクジェットヘッド１のノズル１４から吐出されたインク滴が記録紙４１上に付着して水分（溶媒）が蒸発したり記録紙４１内に浸透したりしたときに縮重合反応して染料を取り囲むものであれば、加水分解性シラン化合物に限らず、どのようなものであってもよい。
また、実施形態では、染料を酸性染料又は直接染料としたが、染料は塩基性染料でもよい。但し、この場合は、染料分子を多量体にする多量体化物質を、実施形態のように有機ジアミン又は有機トリアミンとするのではなく、多量体化物質をジカルボン酸又はトリカルボン酸とするのが好ましい。塩基性染料の具体例としては、例えばＣ．Ｉ．ベーシックイエロー１（「化５」参照）、Ｃ．Ｉ．ベーシックブルー９（「化６」参照）、Ｃ．Ｉ．ベーシックレッド９（「化７」参照）、Ｃ．Ｉ．ベーシックブラック２（「化８」参照）等が挙げられる。
Figure 0004009198
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Figure 0004009198
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また、ジカルボン酸の具体例としては、マロン酸（「化９」参照）、コハク酸（「化１０」参照）、ペンタン二酸（「化１１」参照）、ヘキサン二酸（「化１２」参照）等が挙げられる。トリカルボン酸の具体例としては、２−カルボキシ−マロン酸（「化１３」参照）、３−カルボキシ−ペンタン二酸（「化１４」参照）、３−カルボキシメチル−ペンタン二酸（「化１５」参照）、３−カルボキシメチル−ヘキサン二酸（「化１６」参照）等が挙げられる。
Figure 0004009198
Figure 0004009198
Figure 0004009198
Figure 0004009198
Figure 0004009198
Figure 0004009198
Figure 0004009198
Figure 0004009198
次に、実施形態に関し、具体的に実施した実施例について説明する。
先ず、以下の組成（各組成物の含有量は質量百分率である）からなる１４種類のインクジェット記録用インクを作製した（実施例Ｃ１〜Ｃ１４）。
尚、上記実施例Ｃ１〜Ｃ１４の全てにおいて、保湿剤としてグリセリンを、浸透剤としてジエチレングリコールモノブチルエーテルを含有させた。また、水がない状態で縮重合反応する水溶性物質として有機ケイ素化合物をそれぞれ含有させた。この有機ケイ素化合物は、反応容器に入れた１８０ｇ（１モル）の水に、１００ｇ（０．５６モル）のＨ2ＮＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｓｉ（ＯＣＨ3）3と、１６６ｇ（１．１モル）のＳｉ（ＯＣＨ3）4との混合物を室温で一滴一滴加えて、その全量滴下後に６０℃で１時間攪拌することにより得たものである。以下、この方法で作製した有機ケイ素化合物を、有機ケイ素化合物Ｂと称する。
また、染料としては、基本的にＣ．Ｉ．アシッドブラック２を含有させ、実施例Ｃ１２〜Ｃ１４においては異なる色のものを含有させた。さらに、実施例Ｃ１〜Ｃ７，Ｃ１２〜Ｃ１４については、多量体化物質として有機ジアミンを、実施例Ｃ８〜Ｃ１１については有機トリアミンをそれぞれ含有させた。
（実施例Ｃ１）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
エチレンジアミン …０．３％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ｂ …５％
純水 …６９．７％。
（実施例Ｃ２）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
ジアミノメタン …０．２％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ｂ …５％
純水 …６９．８％。
（実施例Ｃ３）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
１，３−ジアミノプロパン …０．３％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ｂ …５％
純水 …６９．７％。
（実施例Ｃ４）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
１，４−ジアミノブタン …０．４％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ｂ …５％
純水 …６９．６％。
（実施例Ｃ５）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
１，５−ジアミノペンタン …０．４％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ｂ …５％
純水 …６９．６％。
（実施例Ｃ６）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
１，６−ジアミノヘキサン …０．５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ｂ …５％
純水 …６９．５％。
（実施例Ｃ７）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
１，７−ジアミノヘプタン …０．５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ｂ …５％
純水 …６９．５％。
（実施例Ｃ８）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
メタントリアミン …０．２％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ｂ …５％
純水 …６９．８％。
（実施例Ｃ９）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
プロパン−１，２，３−トリアミン …０．３％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ｂ …５％
純水 …６９．７％。
（実施例Ｃ１０）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
２−アミノメチルプロパン−１，３−ジアミン …０．３％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ｂ …５％
純水 …６９．７％。
（実施例Ｃ１１）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
３−（２−アミノメチル）ペンタン−１，５−ジアミン…０．５％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ｂ …５％
純水 …６９．５％。
（実施例Ｃ１２）
Ｃ．Ｉ．アシッドイエロー２３ …５％
エチレンジアミン …０．３％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ｂ …５％
純水 …６９．７％。
（実施例Ｃ１３）
Ｃ．Ｉ．アシッドレッド５２ …５％
エチレンジアミン …０．３％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ｂ …５％
純水 …６９．７％。
（実施例Ｃ１４）
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー８６ …５％
エチレンジアミン …０．３％
グリセリン …１０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル …１０％
有機ケイ素化合物Ｂ …５％
純水 …６９．７％。
続いて、比較のために、以下の組成（各組成物の含有量は質量百分率である）からなる２種類のインクを作製した（比較例Ｃ１，Ｃ２）。尚、これら比較例Ｃ１，Ｃ２においては、どちらも浸透剤、並びに有機アミンを含有させていない。また、比較例Ｃ１の有機ケイ素化合物は、有機ケイ素化合物Ｂであるが、比較例２の有機ケイ素化合物は、上述した有機ケイ素化合物Ａである。
（比較例Ｃ１）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
有機ケイ素化合物Ｂ …５％
純水 …８０％。
（比較例Ｃ２）
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２ …５％
グリセリン …１０％
有機ケイ素化合物Ａ …５％
純水 …８０％。
次に、上記実施例Ｃ１〜Ｃ１４及び比較例Ｃ１，Ｃ２の各インクを用いて、市販のプリンター（上記実施形態と同様の圧電アクチュエータ（但し、圧電素子の厚みは上記実施形態のものよりもかなり大きい）によりインクを吐出させるもの）で普通紙（商品名「Ｘｅｒｏｘ４０２４」：ゼロックス社製）に画像を形成し、この画像を形成した用紙を水道水に浸漬した後、室温で放置して乾燥させ、画像のにじみが生じるが否かを調べた。
この結果、比較例Ｃ１，Ｃ２の各インクで形成した画像においては、画像のエッジ部分でにじみが見られたのに対し、実施例Ｃ１〜Ｃ１４の各インクで形成した画像では、にじみは全く見られなかった。従って、有機ジアミン又は有機トリアミンをインクに含有させて、この有機ジアミン又は有機トリアミンにより染料分子を二量体又は三量体にすることで、高レベルの耐水性が得られることが判る。
インクジェット式記録装置の要部の斜視図である。 インクジェットヘッドの部分底面図である。 図２のIII−III線断面図である。 図２のIV−IV線断面図である。 インクの主要成分の概念図である。 記録紙に着弾したときのインク滴の概念図である。 水が蒸発又は記録媒体中に浸透したときのインク滴の概念図である。 染料分子の親水基の全体がケイ素原子によって取り囲まれた状態を示す概念図である。 染料分子の全体がケイ素原子によって取り囲まれた状態を示す概念図である。 理想的な縮重合反応をした場合のシラン化合物と染料分子との状態を示すモデル図である。 実際のシラン化合物と染料分子との状態を示すモデル図である。 染料分子を多量体にしたときのシラン化合物と染料分子との状態を示すモデル図である。
符号の説明
１ インクジェット式記録装置Ａ
２ インクジェットヘッド１
５ インク
５Ａ インク滴
３５ インクカートリッジ
４１ 記録紙（記録媒体）
５０ 染料分子
５１ 疎水基
５２ 親水基
６０ シラン分子
６１ ネットワーク
６２ ケイ素原子
７０ 網目構造
９１ 有機ジアミン（多量体化物質）
９２ 有機トリアミン（多量体化物質）

Claims (7)

  1. 染料と、保湿剤と、浸透剤と、水と、この水がない状態で縮重合反応する加水分解性シラン化合物とを含有するインクジェット記録用インクであって、
    上記加水分解性シラン化合物が縮重合反応によって、上記染料を取り囲む網目構造を形成したときに、上記網目構造に生じる欠陥部分よりも染料を大きくして水中に染み出さないように、上記染料分子と水素結合、イオン結合又は共有結合することでこの染料分子を多量体にする多量体化物質を含有することを特徴とするインクジェット記録用インク。
  2. 染料は、酸性染料又は直接染料であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録用インク。
  3. 多量体化物質は、有機ジアミン又は有機トリアミンであることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録用インク。
  4. 有機ジアミン又は有機トリアミンは、第１アミンであることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録用インク。
  5. 染料と、保湿剤と、浸透剤と、水と、この水がない状態で縮重合反応する加水分解性シラン化合物とを含有するインクジェット記録用インクの製造方法であって、
    上記インクは、上記加水分解性シラン化合物が縮重合反応によって、上記染料を取り囲む網目構造を形成したときに、上記網目構造に生じる欠陥部分よりも染料を大きくして水中に染み出さないように、上記染料分子と水素結合、イオン結合又は共有結合することでこの染料分子を多量体にする多量体化物質をさらに含有し、
    上記水に、上記染料と多量体化物質とを加えた後に、上記加水分解性シラン化合物を加えることを特徴とするインクの製造方法。
  6. 染料と、保湿剤と、浸透剤と、水と、この水がない状態で縮重合反応する加水分解性シラン化合物とを含有するインクジェット記録用インクを備えたインクカートリッジであって、
    上記インクは、上記加水分解性シラン化合物が縮重合反応によって、上記染料を取り囲む網目構造を形成したときに、上記網目構造に生じる欠陥部分よりも染料を大きくして水中に染み出さないように、上記染料分子と水素結合、イオン結合又は共有結合することでこの染料分子を多量体にする多量体化物質を含有することを特徴とするインクカートリッジ。
  7. 染料と、保湿剤と、浸透剤と、水と、この水がない状態で縮重合反応する加水分解性シラン化合物とを含有するインクジェット記録用インクを備え、該インクを記録媒体に向かって吐出することにより該記録媒体上に記録を行う記録装置であって、
    上記インクは、上記加水分解性シラン化合物が縮重合反応によって、上記染料を取り囲む網目構造を形成したときに、上記網目構造に生じる欠陥部分よりも染料を大きくして水中に染み出さないように、上記染料分子と水素結合、イオン結合又は共有結合することでこの染料分子を多量体にする多量体化物質を含有することを特徴とする記録装置。
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