JPH0348951B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、インクジエツト方式により、紙、樹
脂フイルム等の被記録材に記録を行うための、一
般にインクと呼称する液組成物（以下インクと称
する）および該インクを使用するインクジエツト
記録方法に関する。 （従来の技術） インクジエツト記録方式は、種々のインク吐出
方式（例えば、静電吸引方式、圧電素子を用いて
インクに機械的振動または変位を与える方式、イ
ンクを加熱し、その時の圧力を利用する方式等が
知られている。）により、インク小滴（droplet）
を形成し、それらの１部若しくは全部を紙等の被
記録材に付着させて記録を行うものである。この
ようなインクジエツト記録方式に使用するインク
としては、各種の水溶性の染料または顔料を、水
または水と水溶性有機溶剤からなる液媒体に溶解
または分散させたものが知られ、且つ使用されて
いる。 （発明が解決しようとしている問題点） 上記の如き従来のインクにおいては種々の性能
が要求されるのは当然であるが、なかでも最も要
求される性能は、インクを用いて記録を行つてい
る際、記録を中断した際、更に長期間記録を行わ
れなかつた時における記録装置のノズル、オリフ
イスまたはペン先での目詰まりおよび沈降物の発
生がないという液安定性である。特にインクジエ
ツト方式の中でも、熱エネルギーを用いるインク
ジエツト方式においては、温度変化によつて発熱
ヘツドの表面に異物の沈着が生じ易いためこの問
題は特に重要である。しかしながら、従来のイン
クの場合には、インクの吐出条件、長期保存安定
性、記録時の画像の解明さと濃度、表面張力、電
気的性質等種々の条件を満足させるため幾つかの
添加剤が必要とされ、また使用する染料中にも
種々の不純物が含有されているためにインクジエ
ツト装置のノズルやオリフイスに目詰まりを生じ
たり、加熱ヘツドの表面に沈着物が生じたり、長
期保存中に沈降物が生じる等種々の問題があり、
インクジエツト記録方式の種々の優れた特性にも
拘らず、その普及が急速でない１つの理由となつ
ている。 従つて、本発明の主たる目的は、上述の従来技
術の欠点を解決し、高い染料濃度にも拘らず、使
用時および長期保存時にもノズル、オリフイス等
に目詰まりを生ぜず、また特に熱エネルギーを使
用するインクジエツト装置の発熱ヘツドに沈降物
が生じたりしない安定性に優れたインクおよび該
インクにより、紙、樹脂フイルム等の被記録材に
記録を行うためのインクジエツト記録方式を提供
することである。 本発明者は上述の目的を達成すべく鋭意研究の
結果、市販の染料中には染料以外に多くの不純物
（例えば、分散剤、均染剤等種々の有機物および
無機物）か含有されており、これらの不純物が主
として前述の問題を生じることから、これらの不
純物による種々の影響を研究したところ、ノズ
ル、オリフイスを目詰まりさせたり、インクの貯
蔵中に沈降物を生じたり、特に熱エネルギーを利
用するインクジエツト方式における加熱ヘツド上
に異物が沈着する最大の原因は、インク中の包含
される鉄分および珪素分であり、このような不純
物を含有しないインクを使用することによつて、
上記の種々の問題点が解決されることを見い出し
本発明を完成したものである。 （問題点を解決するための手段） すなわち、本発明は、インクに熱エネルギーを
作用させて液滴として吐出させるインクジエツト
記録方式に使用する水溶性染料を含むインクであ
つて、該インク中に含まれる鉄および珪素の含有
量の合計を9ppm以下に調整してあることを特徴
とするインク、およびインクに発熱ヘツドを介し
て熱エネルギーを作用させ、インクを液滴として
微細孔より吐出して、被記録剤に記録を行うイン
クジエツト記録方法において、前記インクが、水
溶性染料を含み、且つ、該インク中に含まれる鉄
および珪素の含有量の合計を9ppm以下に調整し
てあることを特徴とするインクジエツト記録方法
である。 本発明を更に詳細に説明すると、本発明に用い
るインクの基本成分それ自体はすでに公知であ
り、染料としては、直接染料、酸性染料、塩基性
染料、反応性染料等に代表される水溶性染料であ
り、特にインクジエツト記録方式のインクとして
好適で、鮮明性、水溶性、安定性、耐光性その他
の要求される性能を満たすものとしては、例え
ば、C.I.ダイレクトブラツク17、19、32、51、
71、108、146；C.I.ダイレクトブルー６、22、
25、71、86、90、106、199；C.I.ダイレクトレツ
ド１、４、17、28、83；C.I.ダイレクトエロー
12、24、26、86、98、142；C.I.ダイレクトオレ
ンジ34、39、44、46、60；C.I.ダイレクトバイオ
レツト47、48；C.I.ダイレクトブラウン109；C.I.
ダイレクトグリーン59；C.I.アシツドブラツク
２、７、24、26、31、52、63、112、118；C.I.ア
シツドブルー９、22、40、59、93、102、104、
113、117、120、167、229、234；C.I.アシツドレ
ツド１、６、32、37、51、52、80、85、87、92、
94、115、181、256、317、315；C.I.アシツドエ
ロー11、17、23、25、29、42、61、71；C.I.アシ
ツドオレンジ７、19；C.I.アシツドバイオレツト
49；C.I.ベーシツクブラツク２；C.I.ベーシツク
ブルー１、３、５、７、９、24、25、26、28、
29；C.I.ベーシツクレツド１、２、９、12、13、
14、37；C.I.ベーシツクバイオレツト７、14、
27；C.I.フードブラツク１、２等が挙げられる。
上記の染料の例は、本発明の記録方法で適用でき
るインクに対して特に好ましいものであるが、本
発明では、これらの染料に限定されるものではな
い。 このような水溶性染料は、従来のインク中にお
いて一般には約0.1〜20重量％を占める割合で使
用されているが、本発明においては、本発明者の
知見に基づいて、上記の範囲では使用されること
は勿論であるとともに、従来の使用量以上の使用
量でも、従来のインク以上の液安定性を示し、且
つ沈降物を生じないものである。 本発明のおよび本発明に用いるインクに使用す
る溶媒は、水または水と水溶性有機溶剤との混合
溶媒であり、特に好適なものは水と水溶性有機溶
剤と混合溶媒であつて、水溶性有機溶剤としてイ
ンクの乾燥防止効果を有する多価アルコールを含
有するものである。また、水としては、種々のイ
オンを含有する一般の水でなく、脱イオン水を使
用するのが好ましい。水と混合して使用される水
溶性有機溶剤としては、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、sec−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；ポリエチレングリゴール、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。これらの多くの水溶性
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。 インク中の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体して重量％で０〜95重
量％、好ましくは10〜80重量％、より好ましくは
20〜50重量％の範囲である。 この時の水の含有量は、上記溶剤成分の種類、
その組成或いは所望されるインクの特性に依存し
て広く範囲で決定されるが、インクの全重量に対
して一般に10〜100重量％、好ましくは10〜70重
量％、より好ましくは20〜70重量％の範囲内とさ
れる。 本発明で使用す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
記のインク中の包含にされる鉄および珪素の含有
量の合計を9ppm以下とした事である。更に上記
の鉄および珪素の合計量のうちでは、その内の鉄
分は4ppm以下に制御することが望ましい。 本発明者は、インクの安定性について鋭意研究
したところ、従来のインクに使用されている染料
は、元来、繊維の染色用に製造されたものである
ため、各種の添加剤例えば界面活性剤、均染剤を
始め、塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム、アルカ
リ土類金属の塩等非常に多くの不純物を含有して
おり、これらの不純物がインクジエツト記録およ
び筆記具において種々の問題を生じることは知ら
れており、本発明者もこれらの不純物を鋭意除去
して純度の高い染料とし、これによつてインクと
したところ、かなりの程度問題が解決されるもの
であつたが、インクジエツト方式、特に熱エネル
ギーを使用するインクジエツト方式においては、
熱ヘツド上への異物の沈着を必ずしも十分には防
止できなかつた。本発明者は更に詳細な研究を続
けた結果、沈着物の分析から、沈着物の主成分
が、鉄および珪素であることを見い出した。更
に、沈着物の発生量がインク中の鉄および珪素の
総量に良い相関を示すことが明らかになり、本発
明に至つたものである。 以下インク中の鉄および珪素分の含有量の調整
方法を具体的に説明する。 すなわち、先ず、所望濃度の染料水溶液に硫酸
ナトリウムを添加し、染料を塩析する。次に、析
出した沈澱物を瀘取し、これを硫酸ナトリウムの
飽和純水溶液にて洗浄した後、乾燥する。得られ
た乾燥固形物の所定量を、水溶性有機溶剤中に溶
解した後、その水溶液を瀘過して、瀘液を得る。
この場合の水溶性有機溶剤は、硫酸ナトリウムに
対する貧溶媒で、且つ染料に対して良溶媒であれ
ばいかなるものでもよく、溶媒の選択は、処理す
る染料の構造で最適なものを任意に選ぶことがで
きる。通常、アルコール類、グリコール類、グリ
コール・エーテル類を好ましく用いることができ
る。このようにして得られた瀘液は、１〜３日間
放置して再瀘過する。 次いで得られた瀘液に所定量の水を添加して撹
拌後、陽イオン交換樹脂層を通過させる。その後
必要に応じて添加剤を加えて、撹拌し、インクが
調製される。そしてインク中の鉄含有量および珪
素含有量を原子吸光光度計あるいは誘導プラズマ
発光分光分析装置により測定して、含まれる鉄分
と珪素分との合計が9ppm以下、好ましくはその
内の鉄分4ppm以下であるか否かを確認し、使用
に供する。 以上述べた処理手順において、最初の塩析処理
の通常の市販染料中に多く含まれる代表的な不純
物である塩化ナトリウムの除去を主たる目的とし
たものであり、次の水溶性有機溶剤による処理
は、染料中の不純物として、もともと含まれてい
た硫酸ナトリウムおよび前記塩析処理で多量に添
加された硫酸ナトリウムの両者を除去する目的で
行われる。次に瀘過後の瀘液を長時間静置後、瀘
過処理するのは、溶液中に含まれている鉄および
珪素を含むコロイド状物の除去を主たる目的とし
たものである。引き続き行われる陽イオン交換樹
脂による処理は、含まれる鉄イオンの除去を目的
としている。 以上、インク中の鉄分および珪素分の含有量を
調整する為の１方法を示したが、調整法はこの方
法に限定されるものでなく、イオン化された鉄ま
たはコロイド状の鉄化合物および珪素化合物等を
除去できる方法であれば全て有効に利用すること
ができる。例えば、曝気法、凝集剤を用いる凝集
沈澱法、瀘過法、石灰軟質法、電解法等があげら
れる。 不純物として鉄および珪素が混入される源は、
使用する染料の他は、使用する水が考えられる
が、インク用の水として蒸留水、イオン交換水ま
たはこれらの併用等の処理水を用いることで鉄お
よび珪素の混入を避けることができる。最大の鉄
および珪素混入源は、使用する染料であり、特に
使用する染料が市販品の場合は、その含有量が非
常に多量になる場合が多い。 以上インク中に含有される鉄分および珪素分の
除去について主に説明したが実際上は、鉄分およ
び珪素分の除去とともに、食塩、硫酸、ナトリウ
ム等の種々の無機塩の除去、あるいはカルシウム
等の除去も行うのが一般的である。 本発明のおよび本発明で使用するインクの基本
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；カチオン、アニ
オン或いはノニオン系の各種界面活性剤；ジエタ
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エツ
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つてインクの吐出
させるタイプのインクジエツ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。 以上の如くして得られる本発明で使用するイン
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エツ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、長時間の動作休止後の
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
の方式のインクジエツト記録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エツト記録方式のイン
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 「インクの調整」 市販染料；「スペシアル・ブラツク7984」（バイ
エル社製）の10％水溶液を作成し、次いで該水溶
液中に硫酸ナトリウムを添加し、撹拌を行い染料
を塩析した。析出物を瀘取し、これを硫酸ナトリ
ウムの飽和純水溶液にて洗浄し、乾燥した。得ら
れるインク中の染料濃度が３％になるように所定
量の前記乾燥固形物を計量し、これをエチレング
リコールとＮ−メチル−２−ピロリドンの３対１
混合液中に溶解した。次にこの水溶液を平均孔径
１ミクロンのテフロン・フイルターにて加圧瀘過
した後、瀘液をプラスチツク容器中に密閉し、冷
暗所で３日間静置した後、再度１ミクロンのテフ
ロン・フイルターにて瀘過する。得られた瀘液の
40部に60部の水を加えて撹拌してインクとした。
次いで前記インクを住友化学工業(株)製陽イオン交
換樹脂「Ｃ−464」の層を通過させた。その後、
通過液を0.1N苛性ソーダ水溶液によりPH9.8に調
整した後、この記録液中の鉄分と珪素分の総量を
誘導プラズマ発光分光分析装置にて測定したとこ
ろ、8.6ppm（鉄分；3.6ppm）であつた。このイ
ンクを用いて、記録ヘツド内のインクに熱エネル
ギーを与えて液滴を発生せさ、記録を行なうオン
デマンドタイプのマルチヘツド（吐出オリフイス
径35ミクロン、発熱抵抗体、抵抗値、150オーム、
駆動電圧30ボルト、周波数2KHz）を有する記録
装置により、以下のT1〜T5の検討を行なつたと
ころ、いずれにおいても良好な結果を得た。 (T1) 長期安定性；インクをプラスチツクフイル
ムの袋に密閉し−30℃と60℃で６カ月間保存し
た後でも不溶分の析出は認められず、液の物性
や色調にも変化がなつかた。 (T2) 吐出安定性；室温、５℃、40℃の雰囲気中
でそれぞれ24時間の連続吐出を行つたが、いず
れの条件でも終始安定した高品質の記録が行え
た。 (T3) 吐出応答性；２秒間の間けつ吐出と２カ月
間放置後の吐出について調べたが、いずれ場合
のもオリフイス先端での目詰りがなく、安定で
均一に記録された。 (T4) 記録画像の品質；後記第１表に列記の被記
録材に記録された画像は濃度が高く鮮明であつ
た。室内光に６カ月さらした後の濃度の低下率
は１％以下であつた。 (T5) 各種被記録材に対する定着性；後記第１表
の被記録材に印字15秒後、印字部を指でこすり
画像ずれ・ニジミの有無を判定した、いずれも
画像ずれ・ニジミ等がなく優れた定着性を示し
た。 実施例 ２〜５ 実施例１と同様の方法により後記第２表の市販
染料を用いてインクを調製し、各々について実施
例１と同様にT1〜T5の検討を行つた。これらは
いずれも実施例１と同様に優れた結果を示した。 実施例 ６ イエローインクとして実施例２のインク、マゼ
ンタインクとして実施例３のインク、シアンイン
クとして実施例４のインク、ブラツクインクとし
て実施例５のインクを夫々用いて実施例２〜５に
おいて利用したものと同様のインクジエツト記録
装置にてフルカラーの写真を再現した。得られた
画像は各色が極めて鮮明で色再現も良好であつ
た。 比較例 実施例１に示した染料「スペシヤルブラツク
7984」の10％水溶液を作成し、次いで該水溶液中
に硫酸ナトリウムを添加し、撹拌を行い、染料を
塩析した。次に析出物を瀘取し、これを硫酸ナト
リウムの純水溶液にて洗浄し、乾燥した。得られ
るインク中の染料濃度が３％になるように所定量
の前記乾燥固形物を秤量し、これをエチレングリ
コールとＮ−メチル−２−ピロリドンの３対１混
合液中に溶解した。次にこの溶液を平均孔径；１
ミクロンのテフロン・フイルターにて加圧瀘過
し、瀘液の40％に水60％を加えて撹拌して試料イ
ンクとした。 このインク中の鉄含有量を原子吸光光度計にて
測定すると、6.1ppmであり、珪素含有量を誘導
プラズマ発光分光分析装置で測定すると4.5ppm
であつた。このインクについて実施例１と同様に
T1〜T5の検討を行つたところ、インク保存１カ
月でインク中に不溶分の析出が認められた。ま
た、（T2）においては、しばしばインクの不吐出
がみられ、駆動電圧の変更（電圧up）を強いら
れた。発熱ヘツドの表面を顕微鏡で観察すると、
褐色の沈澱物が付着しているのがみられた。 （T3）においては、１カ月放置後にはオリフ
イス部分が目詰まりして、インクの吐出が不安定
であるのが認められた。更に、当染料について
は、実施例１の処理工程より静置処理工程のみ除
いた処理を行つたインク、陽インク交換樹脂処理
のみを除いた処理を行つたインクについて、各々
インク中の鉄と珪素分の含有総量を測定したとこ
ろ、前者は9.4ppm、後者は9.9ppmとなつた。こ
れらについても同様に、T1〜T5のテストを行つ
たところ、全く処理工程を省かない実施例１の性
能に比して劣つた結果を得た。

【表】

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液組成物に熱エネルギーを作用させて液滴と
   して吐出させるインクジエツト記録方式に使用す
   る水溶性染料を含む液組成物であつて、該組成物
   中に含まれる鉄および珪素の含有量の合計を
   9ppm以下に調整してあることを特徴とする液組
   成物。 ２ 液組成物に発熱ヘツドを介して熱エネルギー
   を作用させ、液組成物を液滴として微細孔より吐
   出して、被記録材に記録を行うインクジエツト記
   録方法において、前記液組成物が、水溶性染料を
   含み、且つ、該組成物中に含まれる鉄および珪素
   の含有量の合計を9ppm以下に調整してあること
   を特徴とするインクジエツト記録方法。