JPH01204980A - 記録液及びこれを用いた記録方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、筆記用具、プリンター等の種々の記録器具に
使用する記録液（以下インクという）、特に記録ヘッド
のオリフィスから液滴を飛翔させて記録を行うインクジ
ェット記録方式に好適なインクに関する。

〔従来の技術〕

インクジェット記録方式は、記録時の騒音の発生が少な
く、また、カラー化対応が容易で高解像度の記録画像が
高速で得られるという利点を有している。

インクジェット記録方式では、インクとして各種の水溶
性染料を水または水と有機溶剤との混合液に溶解させた
ものが使用されている。この場合、使用されるインクの
特性として、粘度、表面張力などの物性値が適当な範囲
にあること、溶解成分の溶解安定性が高（、微細なオリ
フィスを目づまりさせないこと、充分に高い濃度の記録
画像を与えること、保存中に物性値の変化または固形分
の析出が生じないことが要求される。

さらに上記の特性に加え、被記録材の種類に制限されず
に記録が行えること、定着速度が大きいこと、記録画像
の耐光性、耐水性、耐溶剤性（特に耐アルコール性）に
優れていること、解像度の優れた記録画像を与えること
等の性質も要求される。

従来、インクジェット記録方式におけるインクの色材と
しては、液媒体が水性であることから主として水溶性染
料が使用されており、水溶性染料を用いることにより、
インクジェット記録方式の上記の基本的要求の多くが満
足されている。

しかしながら、水溶性染料を用いた場合には、これらの
水溶性染料は本来耐光性が劣るため、記録画像の耐光性
が問題となる場合が多い。すなわち、記録画像が日光、
蛍光灯あるいはプロジェクタ−の光源光にさらされた場
合、記録画像は消失したり、または判読し難くなったり
、あるいは長期間の保有中に褪色したりすることがある
。

また、記録画像の耐水性にも問題がある。すなわち、水
溶性染料を用いて得た画像はその本質上、耐水性に劣る
ため、水がかかったりした場合、画像が不鮮明になった
り消失したりすることがある。

水溶性染料の使用に基くこれらの問題を解決するため、
染料に代えて顔料を使用することが知られており、例え
ば顔料インク実用化のため、分散安定性を検討している
代表例として特開昭６１−２３５４７８号公報、特開昭
６１−２４６２７１号公報、特開昭６２−１１６６７８
号公報等が挙げられ、また、ペン先やオリフィス先端で
のインク固化防止の検討例として、特開昭５６−４１２
６１号公報、特開昭６２−１０１６７２号公報等が挙げ
られる。さらにインクシェツトへの応用例として、特開
昭５６−１４７８５９号公報等、多くの提案が同様の目
的でなされてきた。

〔発明が解決しようとしている問題点〕しかしながら、
顔料およびこれを分散処理した分散液中には通常多量の
不純物が含まれており、これを精製除去することなしに
作成した従来のインクは種々の好ま−しからざる現象を
ひき起す。

特に、ヘッドに熱エネルギーを作用させて液滴をオリフ
ィスから吐出させる方式のインクジェット装置において
は、上記不純物に起因する沈降物が徐々にヒーター上に
蓄積し、吐出停止の原因となったりする。

先に挙げたほとんどの従来インクでは、このような原因
により吐出安定性が著しく悪化した。さらに一部のイン
クでは、比較的短時間での吐出安定性には優れるものの
、加熱ヘッドの駆動条件を変えたり、長期間にわたって
連続吐出させた場合、しばし、吐出不能に陥ったりする
問題が生じる事が判明した。

そこで顔料が本来もつすぐれた耐光性・耐水性が生かさ
れ、しかもヒーター上に沈降物を析出させずにいろいろ
な駆動条件で長期間にわたって安定吐出をおこなうこと
のできるインクが強く望まれるところであり、本発明の
目的はこのようなインクおよびそれを用いた記録方法を
提供することである。

我々は上記の目的を達成すべく鋭意研究の結果、インク
に含まれる不純物のうち特にケイ素置、鉄分、カルシウ
ム分、マグネシウム分の存在量がヒーター上への析出物
の量と密接な関係があること、また特に該ケイ素置、鉄
分、マグネシウム分は顔料に本来含まれているもの以外
に、インク作成時の顔料分散工程で分散機から混入する
ものが多いことを知り、このような不純物の濃度を一定
値以下に調製することによって上記の目的が解決される
ことを見出し、本発明に至ったものである。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕即ち、本発明
は、水を主成分とする液媒体中に顔料を分散せしめた記
録液において、該インク中に含まれるケイ素の量、鉄の
量、カルシウムの量及びマグネシウムの量を夫々５ｐｐ
ｍ以下に調整してあることを特徴とする記録液および該
記録液を微細孔から吐出して被記録材に記録を行う記録
方法である。

本発明のインクに用いられる顔料としては、カーボンブ
ラックの他、′染料便覧およびカラーインデックスに記
載されている有機顔料のほとんどすべてが使用出来る。

例えば、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、
キレートアゾ顔料などのアゾ顔料や、フタロシアニン顔
料、ペリレン及びペリノン顔料、アントラキノン顔料、
キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔
料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料などの多
環式顔料や、塩基性染料型レーキ、酸性染料型レーキな
どの染料レーキや、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリ
ンブラック昼光蛍光顔料などの有機顔料、酸化チタン、
酸化鉄系、カーボンブラック系等の無機顔料をあげるこ
とができる。また、カラーインデックスに記載されてい
ない顔料であっても水相に分散可能ならいずれも使用で
きる。

さらに、上記顔料を界面活性剤や高分子分散剤等で表面
処理したもの、例えばグラフトカーボン等も、もちろん
使用可能である。これらは本発明のインクに対して一般
に０．５から２０重量％の割合で用いられ、好ましくは
３〜１２重量％の範囲で用いられる。

本発明のインクを作成するに先立ち、顔料は適当な分散
剤、溶剤、純水および必要に応じて他の添加剤とともに
、従来知られている方法により分散処理される。

分散剤としては、例えば特開昭６２−１０１６７２号公
報に記載されている顔料分散に用いられる高分子分散剤
や界面活性剤が使用でき、高分子分散剤としては、ゼラ
チン、アルブミン、カゼイン等の蛋白質、アラビアゴム
、トラガントゴム等の天然ゴム類、サポニン等のグルコ
シド類、メチルセルロース、カルボキシセルロース、ヒ
ドロキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、リグ
ニンスルホン酸塩、セラック等の天然高分子、ポリアク
リル酸塩、スチレン−アクリル酸共重合物の塩、ビニル
ナフタレン−アクリル酸共重合物の塩、スチレン−マレ
イン共重合物の塩、ビニルナフタレン−マレイン酸共重
合物の塩、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物
のナトリウム塩、リン酸塩等の陰イオン性高分子やポリ
ビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレ
ングリコール等の非イオン性高分子等の高分子分散剤、
界面活性剤としては脂肪酸塩類、高級アルコール硫酸エ
ステル塩類、□液体脂肪油硫酸エステル塩類、アルキル
アリルスルホン酸塩類等の陰イオン界面活性剤、ポリオ
キシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレン
アルキルエステル類、ソルビタンアルキルエステル類、
ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル類等の
非イオン性界面活性剤があり、これらの１種または２種
以上を適宜選択して使用出来る。その使用量は分散剤に
より異るが、一般的にインク全量に対して１〜２０重量
％が望ましい。

一方、本発明に使用する分散機は、一般的な分散機なら
どんなものでもよいが、たとえば、ポールミル、ロール
ミル、サンドミル等が挙げられる。

その中で高速型のサンドミルが好ましく、たとえば、ス
ーパーミル、サンドグラインダー、ビーズミル、アジテ
ータ−ミル、グレンミル、グイノーミル、パールミル、
コボールミル（いずれも商品名）等があげられる。

本発明で使用される有機溶剤としては、例えば、メチル
アルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコー
ル、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、
５ｅｃ−ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコー
ル、イソブチルアルコール等の炭素数１〜４のアルキル
アルコール類；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、ジアセトンアルコール
等のケトンまたはケトアルコール類：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メチル（またはエ
チル）エーテル、ジエチレングリコールメチル（または
エチル）エーテル、トリエチレングリコールモノメチル
（またはエチル）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−イミダゾリジノン等が挙げられる。

これらの多くの有機溶剤の中でも、ジエチレングリコー
ル等の多価アルコール、トリエチレングリコールモノメ
チル（またはエチル）エーテル等の多価アルコールの低
級アルキルエーテルは好ましいものである。

こうして得られた分散液に必要に応じて最適な添加剤を
加えて本発明のインクとする。

本発明のおよび本発明に用いるインクの基本構成は以上
の通りであるが、その他従来公知の各種の分散剤、界面
活性剤、粘度調整剤、表面張力調整剤、被記録材上での
定着性を改善するためのバインダー樹脂等を必要に応じ
て添加することができる。

例えば、ポリビニルアルコール、セルロース類、水溶性
樹脂等の粘度調整剤またはバインダー；カチオン、アニ
オン或はノニオン系の各種界面活性剤；ジェタノールア
ミン、トリエタノールアミン類等の表面張力調整剤；緩
衝液によるｐＨ調整剤；防かび剤等を挙げることができ
る。

また、記録液を帯電するタイプのインクジェット記録方
法に使用されるインクを調合する場合には、塩化リチウ
ム、塩化アンモニウム、塩化ナトリウム等の無機塩類等
の比抵抗調整剤が添加される。

尚、熱エネルギーの作用によってインクを吐出させるタ
イプのインクジェット方式に適用する場合には、熱的な
物性値（例えば、比熱、熱膨張係数、熱伝導率等）が調
整されることもある。

本発明に用いるインクの基本成分については、上述の通
りであるが、本発明の主たる特徴は、上記のインク中に
包含されるケイ素分、鉄分、カルシウム分、マグネシウ
ム分の夫々の含有ｍを５ｐｐｍ以下とした事である。

本発明者は熱エネルギーをヘッドに与えて顔料を分散し
たインクを微細孔から吐出させる記録装置の吐出安定性
について検討をおこなったところ、従来のインクを用い
た場合、記録中にインクの吐出が不安定になり、さらに
は不吐出が発生し、この記録ヘッドのヒータ面上を観察
すると、ヒータ面上に異物が沈着しており、成分を分析
すると多量のケイ素、鉄、カルシウムおよびマグネシウ
ムが検出され、また、インク中のケイ素分、鉄分、カル
シウム分、マグネシウム分の濃度を一定値以下に調整し
たインクを用いた場合は、インクの分散系が安定してお
り、連続吐出後の異物の沈着がほとんどなく、安定した
インク吐出が行われる事を知り、本発明に至ったもので
ある。

特に上記のケイ素分、鉄分、マグネシウム分は顔料自体
に不純物として含まれているものと、顔料の分散工程で
分散機から混入するものとで大部分を占める。さらにカ
ルシウム分は顔料自体に不純物として含まれているもの
が大部分を占めている。

顔料自体に含まれているケイ素分、鉄分、カルシウム分
、マグネシウム分は顔料を純水とともに撹拌後濾過する
ことを数回くり返すことによりほとんど除くことができ
る。また、分散工程で混入するケイ素分、鉄分、マグネ
シウム分は、ケイ素分、鉄分、マグネシウム分を含まな
い材質から成る分散機を使用することで避けることがで
きる。具体的には容器の内側をセラミクス溶射によって
セラミクスコーティングを施した内壁を有するベッセル
から成る分散機、または粉砕メディアであるビーズの材
質を通常のガラスからアルミナまたはジルコニアを主成
分とするものに代えた分散機などが挙げられる。

また、顔料の洗浄工程、分散工程およびインク製造工程
で用いられる水はケイ素分、鉄分、カルシウム分、マグ
ネシウム分を含まない純水が好ましいことはもちろんで
ある。

ケイ素分、鉄分、カルシウム分、マグネシウム分の分析
には原子吸光法、ＩＣＰ　（誘導プラズマ発光分析）法
等を用いることができる。

以上の如（して得られる本発明のおよび本発明に用いる
インクは、従来技術の問題点が十分に解決されており、
そのままでインクジェット方式における記録特性（信号
応答性、液滴形成の安定性、吐出安定性、長時間の連続
記録性、長期間の動作休止後のインク吐出安定性）、保
存安定性、被記録材への定着性、あるいは記録画像の耐
光性、耐候性等いずれもバランスのとれた優れたもので
あり、各種の方式のインクジェット記録用のインクある
いは筆記具用のインクとして有用であり、特に、沈着物
の発生を最も嫌う熱エネルギーを使用するインクジェッ
ト記録方式のインクとして好適であり、優れた記録を与
えることができる。

〔実施例〕

次に、実施例を挙げて本発明を更に説明する。

尚、文中部または％とあるのは重量基準である。

実施例１ 顔料カーボンブラックと１００倍量の純水とを１時間撹
拌し、濾過することを３回行った後、乾燥した。これを
用いて下記組成の液組成物を調製し、パールミル（商品
名、アシザワ（株）製）にて分散処理を行い、分散液を
得た。

尚、ミルに充填する粉砕メディアとしては、主成分がア
ルミナであるドライザル（商品名、アシザワ（株）製）
ビーズを用いた。

次に、この分散液を遠心分離機にかけて粗大粒子を除去
した。

実施例２〜４ 下記の組成の液を調製し、実施例１と同様にして分散処
理を行った。尚、顔料は実施例１と同様に水洗いし乾燥
したものを用いた。また、粉砕メディアとして主成分が
ジルコニアであるジルコン（商品名、アシザワ（株）製
）を用いた。

比較例１〜４ 実施例１〜４において、顔料の水洗工程を省略したこと
および粉砕メディアとして材質がガラスであるシリカザ
イト（商品名、アシザワ（株）製）を用いたことの他は
実施例１〜４と全（同様にして顔料分散液を得た。

上記実施例１〜４及び比較例１〜４の記鈴液をそれぞれ
用いて、記録ヘッド内の記録液に熱エネルギーを与えて
液滴を発生させ、記録を行うオンデマンドタイプのマル
チヘッド（吐出オリフィス径３５μｍ１発熱抵抗体抵抗
値１５０Ω、駆動電圧３０■）を有する記録装置を用い
て下記の検討を行った。尚、駆動周波数は、２ＫＨｚと
４　Ｋ　Ｈｚについて検討した。

Ｔ１；　　吐出安定性；室温５°Ｃ７４０℃の雰囲気中
で、それぞれ２５時間、５０時間の連続吐出を行い、試
験後の印字画像の品位を目視にて評価した。

Ｔ２；　　異物沈着性；上記Ｔｌ試験後の加熱ヘッドを
顕微鏡で観察することにより、異物の沈着の有無につい
て調べた。

評価結果を上記第−表に示した。表中の評価については
、Ｔ１においては、◎は優良、○は良好、△はやや不良
を、モして×は不良を示す。Ｔ２においては、◎は沈着
物かまった（ない、○はわずかに認められる、△はヒー
ター上の半分を覆っている、×はヒーター上がほとんど
覆われている、を示す。

また、インク中のケイ素置、鉄分、カルシウム分、マグ
ネシウム分は所定量のインクを蒸発乾固した後、るつぼ
中にて、灰化処理し、再びケイ素、鉄、カルシウム、マ
グネシウムをほとんど含有しない純水に、灰分を再溶解
させ、ＩＣＰ　（セイコー電子製、５ＰＳ−１１００）
により分析を行った。

〔発明の効果〕

本願発明によれば、連続吐出安定性と吐出応答性に優れ
たインクが得られるため、インクに熱エネルギーを与え
て記録を行うインクジェット記録方式に特に好適であ−
る。

特許出願人　　キャノン株式会社

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）水を主成分とする液媒体中に顔料を分散させてな
   る記録液において、該記録液中に含まれるケイ素の量を
   ５ｐｐｍ以下に調整してあることを特徴とする記録液。
2. （２）水を主成分とする液媒体中に顔料を分散させてな
   る記録液において該記録液中に含まれるケイ素の量を５
   ｐｐｍ以下に調整してある記録液にエネルギーを与えて
   微細孔から吐出して液滴として飛翔させて被記録材に記
   録を行うことを特徴とする記録方法。
3. （３）水を主成分とする液媒体中に顔料を分散させてな
   る記録液において、該記録液中に含まれる鉄の量を５ｐ
   ｐｍ以下に調整してあることを特徴とする記録液。
4. （４）水を主成分とする液媒体中に顔料を分散させてな
   る記録液において該記録液中に含まれる鉄の量を５ｐｐ
   ｍ以下に調整してある記録液にエネルギーを与えて微細
   孔から吐出して液滴として飛翔させて被記録材に記録を
   行うことを特徴とする記録方法。
5. （５）水を主成分とする液媒体中に顔料を分散させてな
   る記録液において、該記録液中に含まれるカルシウムの
   量を５ｐｐｍ以下に調整してあることを特徴とする記録
   液。
6. （６）水を主成分とする液媒体中に顔料を分散させてな
   る記録液において該記録液中に含まれるカルシウムの量
   を５ｐｐｍ以下に調整してある記録液にエネルギーを与
   えて微細孔から吐出して液滴として飛翔させて被記録材
   に記録を行うことを特徴とする記録方法。
7. （７）水を主成分とする液媒体中に顔料を分散させてな
   る記録液において、該記録液中に含まれるマグネシウム
   の量を５ｐｐｍ以下に調整してあることを特徴とする記
   録液。
8. （８）水を主成分とする液媒体中に顔料を分散させてな
   る記録液において該記録液中に含まれるマグネシウムの
   量を５ｐｐｍ以下に調整してある記録液にエネルギーを
   与えて微細孔から吐出して液滴として飛翔させて被記録
   材に記録を行うことを特徴とする記録方法。