JPH04110362A - インク及びこれを用いたインクジェット記録方法 - 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〕 本発明は水性染料を用いた水性インクに関し、特にイン
クジェット記録方法により普通紙に印字するのに適した
インクに関し、印字物の耐光性、耐水性が良好てしかも
高濃度、高画質が得られ、インクのｐＨが低すぎたり、
高すぎたりすることなく、安定な記録特性が得られるイ
ンク及びかかるインクを用いたインクジェット記録方法
に関する。

〔従来の技術〕

従来、万年筆、フェルトペン等のインク及びインクジェ
ット記録用のインクとしては、水溶性染料を水性媒体中
に溶解した水性インクが使用されており、これらの水性
インクにおいてはペン先やインク吐出ノズルでのインク
の目詰りを防止するべく一般に水溶性有機溶剤が添加さ
れている。

これらの従来のインクにおいては、十分な濃度の画像を
与えること、ペン先やノズルでの目詰りを生じないこと
、被記録材上での乾燥性が良いこと、滲みが少ないこと
、保存安定性に優れること、特に熱エネルギーを利用す
るインクジェット方式では耐熱性に優れること等が要求
され、又、形成される画像が十分な耐光性及び耐水性等
を有することが要求されている。

この要求に応じて耐光性、耐水性共に良好な直接染料、
特に耐水性を上げるためにより直接性の〔発明が解決し
ようとしている課題〕 しかしながら、直接染料は、酸性染料や、塩基性染料に
比べて水性媒体に対する溶解性が低（、印字した時の色
濃度が充分でないばかりか、ペン先やノズル内でこのよ
うな染料インクが放置され水分が蒸発すると染料が析出
し、目詰りや固着の原因となり易く、記録時の安定性と
信頼性を損なう。

そのために直接染料の溶解性を上げる目的で、以前から
様々の溶解助剤がインクに添加されてきており、ある程
度の改良が成されてきた。

しかし、直接染料にまつわるこういった問題は直接性が
高まるにつれ増大する傾向にあり、特に顕著な問題とし
て、インク定着性の悪い紙、例えば上質紙に印字したと
き印字後の紙上の染料が紙の繊維間に浸透するよりも、
紙上で染料同士が会合してしまい、インク中の水分が蒸
発するにつれ、染料の結晶が紙上に析出して金属光沢を
放つようないわゆるブロンズ化現象が起こることがある
。ブロンズ化が起こると、光を反射するので色濃度が低
下するばかりでなく、色調も、染料結晶そのものの色に
なってしまい、最初に目標としていた色調から大きくは
ずれてしまう。このブロンズ化は染料のインクに対する
溶解性を向上させるたけては必ずしも防止できるもので
はない。何故ならば、ブロンズ化は、インクの水分が蒸
発した後ての染料の状態であって、水分の多量に存在す
るインク中に溶解している染料とは、環境が全く異なる
場合に起こるからである。

ブロンズ化を防ぐために、インクの紙への浸透性を高め
るのは、有効な手段である。即ち、染料同士が会合する
前に、紙の繊維に染着させてしまえば、この現象は起こ
りにくくなる。しかしながら浸透性を高めると、印字画
像かにじみ易くなり、線太りゃ、フェザリングなどの原
因となったり、色材が拡散するために色濃度が著しく低
下するので印字品位がかえって悪くなる。

そこで本発明の目的は、上記従来例の問題点を解決し、
いわゆるブロンズ化現象を生じにくいインク及びこれを
用いたインクジェット記録方法を提供することにある。

又本発明の目的は、記録画像の耐水性、耐光性に優れ、
高濃度の画像が得られるインク及びこれを用いたインク
ジェット記録方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的は、以下の本発明によって達成される。

即ち本発明は、染料と液媒体を含むインクに於いて、ア
ルコールアミン類とＮ−ホルミル化合物を併有し、且つ
ｐＨが１０以下であることを特徴とするインクであり、
かかるインクに熱エネルギーを作用させてオリフィスよ
りインク滴として吐出させて、かかるインク滴を被記録
材に付与して記録を行うことを特徴とするインクジェッ
ト記録方法である。

〔好ましい態様〕

本発明では、直接染料の紙、とりわけ上質紙上でのブロ
ンズ化を防ぐ手段として紙に対するインクの浸透性を高
めるのではなく、インクの乾燥時に染料の会合を防止す
るべく、不揮発性の水性媒体を含有させることを検討し
た。以下本発明のインクを構成する材料を説明する。

本発明のインクにおける染料の含有量は、液媒体成分の
種類、記録液に要求される特性等に依存して決定される
が、一般にはインク全重量に対して、重量パーセントで
０．１〜２０％、好ましくは０３〜１０％、より好まし
くは０．５〜６％の範囲とされる。勿論、これらの特定
の染料は単独ても混合物としても使用出来、更に他の直
接染料、酸性染料等の各種染料を併用して使用すること
が出来る。

本発明のインクに使用するのに好適な溶媒は、水又は水
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って、水溶性有機
溶剤としてインクの乾燥防止の効果を有する不揮発性の
多価アルコールを含有するものである。又、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。

多価アルコールの例として、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−
ヘキサンドリオール、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ｌノン基が
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（又はエチル）エー
テル、ジエチレングリコールメチル（又はエチル）エー
テル、トリエチレングリコールモノメチル（又はエチル
）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、１３−ジメチル−２
−イミダゾリジノ等が挙げられる。

これらの多（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（又はエチル）エーテル等の多価アルコール
の低級アルキルエーテル、Ｎメチル−２−ピロリドン等
の含窒素複素環式ケトンが好ましいものである。多価ア
ルコール類は、記録液中の水が蒸発し、染料が析出する
ことに基づくノズルの目詰り現象を防止する為の湿潤剤
としての効果が大きい為好ましいものである。

上記の水性媒体は直接染料を溶解する能力を有するが、
ブロンズ化を防止するほど溶解能力が充分とは言えず、
ブロンズ化を防止する為にはインク中に多量に存在しな
ければならない。

しかしかかる水性媒体をインク中に多量に含有せしめる
とインクの粘度が上昇し、使用するノズルによっては適
性が合わずに不吐出を起こしたり、印字後の速乾性が低
下してしまう。

そこでより少量で染料の溶解性を上げる効果を有し、し
かも不揮発性の溶剤及び添加剤を探索したところ、アル
コールアミン類が極めて有効であることか判明した。

アルコールアミン類としては、一般式 （Ｒ’、Ｒ２は水素又は置換されていても良いアルキル
基、Ｒ′〜Ｒｆｉは直鎮又は分岐した置換されていても
良いアルキレン基を表わす） て表わされる化合物であって、不揮発性て直接染料の溶
解性を高めるものであれば使用できる。

好ましい例としてはモノエタノールアミン、ジェタノー
ルアミン、トリエタノールアミン、エチルモノエタノー
ルアミン、ｎ−ブチルモノエタノールアミン、ジメチル
エタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、エチル
ジェタノールアミン、ｎブチルジェタノールアミン、ジ
−ｎ−ブチルエタノールアミン、ｎ−プロパツールアミ
ン、ジメチル−ｎ−プロパツールアミン、イソプロパツ
ールアミン、トリイソプロパツールアミン等が挙げられ
る。

しかしながら、アルコールアミン類というのは、ＰＨｉ
整剤として使用されることがしばしばあるが、少量でも
ＰＨは１０以上に上がってしまう。高ＰＨインクは普通
紙対応として既に公知であるが、そのＰＨの高さのため
に、インクに触れるノズルや、あるいは熱エネルギーを
利用する場合のヒーター面等が腐蝕される恐れがある。

また、ＰＨが高すぎると、中性紙に対する定着性が低下
したり、さらには、取り扱い時に誤って人が触れた場合
の安全性に欠ける。

そこて、アルコールアミン類を加えたインクに塩酸、硫
酸、酢酸等の酸を適量加え、ＰＲを中性側近に下げると
、ブロンズ化防止効果が減少してしまったのでＰＨを下
げ、なおかつアルコールアミン類によるブロンズ化防止
効果を低下させないような物質を探索したところＮ−ホ
ルミル化合物が有効であると判明した。

Ｎ−ホルミル基を有する化合物としては、例えばホルム
アミド、Ｎ−メチルホルムアミド、ンメチルホルムアミ
ト、Ｎ−メチルホルムアニリド、ホルムアニリド、Ｎ−
ホルミルモルホリン、Ｎ−ホルミルピペリジン、Ｎ−ホ
ルミルピペコリンあるいはは置換されても良いアルキル
基を表わす）等が挙げられるが、これら以外でもＮ−ホ
ルミル基を有し、水に可溶であり、しかもｐＨを低下さ
せ、アルコールアミン類によるブロンス化の防止効果を
妨げることのない物質であればいず月１も使用てきる。

アルコールアミン類の量については、インク中の染料の
含有量にもよるが、インク全体中、重量％て０．０１％
〜１０％の範囲が好ましく、より好ましくは０．５％〜
５％の範囲である。０．０１％以下だと染料のフロンズ
化防止に対する効果が小さく、また１０％以上たと印字
物の耐光性に影響を及ぼず。

Ｎ−ホルミル化合物の含有量はアルコールアミン類の添
加量やＮ−ホルミル化合物の種類に依存するが、インク
全体のＰＨが４〜１０になるように調整すればよ＜、０
．０１〜１０％の範囲が好ましい。

その他の水性有機溶剤として、インクの物性等を最適化
する必要に応じて例えば、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、インプロピルアル
コール、ｎ−ブチルアルコール、５ｅｃ−ブチルアルコ
ール、ｔｅｒｌ−ブチルアルコル、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、ジメチルア
セトアミド等のアミＩ−類、アセトン、ンアセトンアル
コール類のケトン又はケトアルコール類、テトラヒ）・
ロフラン、シオギザン等のエーテル類；等を加えてもよ
い。

又、使用する水はインク全体の３５重量％以十、好まし
くは４５重１％以」二を占める割合てあり、水の量が少
ないと形成された画像中に低揮発性の有機溶媒が多く残
り、染料の７１ツク１ノージヨン、画像の滲み等の問題
か生しるので好ましくない。

又、本発明のインクは上記の成分の外に必要に応じて、
防カビ剤、粘度調整剤、表面張力調整剤等を包含し得る
。

以上の如き本発明のインクは、２５°Ｃにおける粘度が
１乃至２０ｃＰ、好ましく　（ｉ：　１乃至１５ｃＰて
、表面張力が３０ｄｙｎｅ／ｃｍ以」ム好ましくは４０
ｄｙｎｅ／ｃｍ以上て、ｐ　Ｔ（が４乃至］０程度の物
性を有するのが好ましい。

本発明のインクは、熱エネルギーの作用により液滴を吐
出させて記録を行うインクジェット記録方式にとりわけ
好適に用いられるが、一般の筆記具用としても使用てき
ることは言うまてもない。

本発明のインクを用いて記録を行うのに好適な記録装置
としては、記録ヘッドの室内のインクに記録信号に対応
した熱エネルギーを与え、該エネルキーにより液滴を発
生させる装置が挙げられる。

その主要部であるヘット構成例を第１図（ａ）、第１図
（ｂ）、第２図に示す。

ヘラ１−１３はインクを通ず溝１４を有するカラス、セ
ラミックス、又はプラスチック板等と、感熱記録に用い
られる発熱ヘラＦ１５（図ては麟膜ヘットが示されてい
るが、これに限定されるものではない）どを接着して得
られる１３発熱ヘット］５は酸化シリコン等て形成され
る保護膜１６、アルミニウム電極１７−１．１７−２、
ニクロム等で形成される発熱抵抗体層１８、蓄熱層］９
、アルミナ等の放熱性の良い基板２０より成っている。

インク２１は吐出オリフィス（微細孔）２２まて来てお
り、圧力Ｐによりメニスカス２３を形成している。

今、電極１７−１、］７−２に電気信号が加わると、発
熱ヘット１５のｎで示される領域が急激に発熱し、ここ
に接しているインク２］に気泡が発生し、その圧力でメ
ニスカス２３か突出し、インク２１か吐出し、オリフィ
ス２２より記録小滴２４となり、被記録体２５に向って
飛翔する。第２図には第１図（ａ）に示すヘッドを多数
曲へたマルヂヘツ）・の外観図を示ず。該マルチヘット
はマルチ溝２６を有するカラス板２７と、第１図（ａ）
に説明したものと同様な発熱ヘット２８を接着してつく
られている。

なお、第１図（ａ）は、インク流路に沿ったヘット］３
の断面図であり、第１図（ｂ）は第１図（ａ　）のＡ−
Ｂ線ての切断面である。

第３図にがかるヘットを組込んだインクジェット記録装
置に一例を示す。

第３図において、６１はワイピンク部材としてのプレー
トであり、その一端はプレート保持部材によって保持さ
れて固定端となりカンチレバーの形態をなす。プレート
６１は記録ヘッドによる記録領域に隣接した位置に配設
され、また、本例の場合、記録ヘラ）・の移動経路中に
突出した形態で保持される。６２はキャップであり、プ
レート６Ｊに隣接するホームボンジンに配設され、記録
ヘラＩ・の移動方向と垂直な方向に移動して吐出口面と
当接しキャッピングを行う構成を具える。さらに６３は
フレート６］に隣接して設けられるインク吸収体であり
、フレート６１ど同様、記録ヘッドの移動経路中に突出
した形態て保持される。上記ブＩノート６］、キャップ
６２、吸収体６３によって吐出回復部６４が構成され、
フレート６１および吸収体６３によってインク吐出口面
の水分、塵埃等の除去が行われる。

６５は吐出エネルギー発生手段を有し、吐出１コを配し
た吐１＋旨］面に対向する被記Ｂ祠にインクを吐出して
記録を行う記録ヘラｌ’、６６は記録ヘット６５を搭載
して記録ヘット６５の移動を行うためのキャリッジであ
る。キャリッジ６６はカイト軸６７と摺動可能に係合し
、キャリッジ６６の一部はモータ６８とによって駆動さ
れるベルト６９と接続（不図示）している。これにより
キャリッジ６６はカイト軸６７に沿った移動か可能とな
り、記録ヘット６５による記録領域およびその隣接した
領域の移動が可能となる。

５１は被記録材を挿入するための給紙部、５２は不図示
のモータにより駆動される紙送りローラである。これら
構成によって記録ヘラ）この吐出口面と対向する位置へ
被記録材が給紙され、記録か進行するにつれて排紙ロー
ラ５３を配した排紙部へ排紙される。

」二記構成において、記録ヘット６５か記録終了等でホ
ームボンジョンに戻る際、ヘット回復部６４のキャップ
６２は記録ヘット６５の移動経路から退避しているが、
フｌノー１・６１は移動経路中に突出している。この結
果、記録ヘラＩ・６５の吐出［１面かワイピングされる
。なお、キャップ６２が記録ヘット６５の吐出面に当接
してキャッピングを行う場合、キャップ６２は記録ヘッ
ドの移動経路中へ突出するように移動する。

記録ヘット６５がホームボンジョンから記録開始位置へ
移動する場合、キャップ６２およびブレード６１１ｉ、
　Ｊ−述したワイピング時の位置と同一の位置にある。

この結果、この移動においても、記録ヘッド６５の吐出
１１面はワイピングされる。

−ヒ述した記録ヘットのボームボンジョンへの移動は、
記録終了時や吐出回復時ばかりてなく、記録ヘットが記
録のために記録領域を移動する間に所定の間隔て記録領
域に隣接したホームポジションへ移動し、この移動に伴
って上記ワイピングが行われる。

第４図は、ヘットにインク供給チューブを介して供給さ
れるインクをＪし容したインクカートリッジ４５の一例
を示す図である。ここて４０は供給用インクを収納した
インク袋であり、その先端にはコム製の栓４２が設（づ
られているこの栓４２に釧（不図示）を挿入することに
より、インク袋４０中のインクをヘットに供給可能なら
しめる。４４は廃インクを受容するインク吸収体である
。

本発明て使用されるインクジェット記録装置としては、
」二記の如きヘットとインクカートリッツとが別体とな
ったものに限らず、第５図に示す如きそれらが一体とな
ったものも好適に用いられる。

第５図において、７０はインクンエツトカートリッジで
あって、この中にはインクを含浸させたインク吸収体が
収納されており、かかるインク吸収体中のインクが複数
のオリフィスを有するヘット部７１からインク滴として
吐出される構成になっている。

７２はカートリッジ内部を大気に連通させるための大気
連通口である。

このインクンエツトカートリッジ７０は、第３図で示す
記録ヘット６５に代えて用いられるものてあって、キャ
リッジ６６に対して着脱自在になっている。

〔実施例〕

次に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。尚、文中％とあるのは特に断りのない限り重量基準
である。

以下第１表の配合各成分は容器の中で充分混合溶解し、
孔径０．４５μｍのテフロンフィルターで加圧濾過して
本発明のインクとした。

第 表 （Ｂ）系列とする。実施例による組成のインクはいずれ
もＰＨが７以上１０未満てあり、（Ａ）系列による組成
のインクはいずれもＰＨが１０以上であり、（Ｂ）系列
による組成のインクはいずれもＰＨが６〜９．５である
。以上の実施例及び比較例におけるインクを用いて普通
紙に１０　ｍ　ｍ　Ｘ　２０　ｍ　ｍの大きさのバッチ
をベタて印字しその色濃度（ＯＤ）と色調（ａ＊＋　　
ｂ’）を第２表に示す。なおプリンタとしてキャノン製
バブルジェットプリンタＢＪ−１３０を使用し、紙とし
てキャノン製ＮＰ−６１５０用推奨紙、ノイジトう紙、
プローバーホント紙を使用した。

耐光性の試験は、各インクにより作成した印字片をキセ
ノンフェードメーターで９６時間照射して行い、照射前
後のΔＥ　＊　ａｂて評価した。耐水性の試験は、印字
片を２０°Ｃで静水中に５分間浸漬して行い浸漬後、充
分乾燥した後のＯＤで評価した。

次に比較例と比べた実施例の効果について述べる。

実施例及び比較例（Ａ）では比較例（Ｂ）と比べて、い
ずれも色濃度は上昇し、色調はより鮮明で、ブロンズ化
現象特有の光沢や色ムラが解消されている。さらに実施
例は比較例（Ａ）に比べてインクのＰＨが低く、強アル
カリ性でないためにヘッド等のインクに触れる部材や人
体への悪影響が緩和される。色濃度については、印字し
た紙によっては０．０５以上上昇している。ブロンズ化
しやすい傾向を持つ染料を使用すると、かなりの濃度の
染料をインクに加えても、ＯＤで０．０５上げるのは困
難である。なぜならば染料濃度を」二げるほどブロンズ
化が著しくなるため金属光沢や色調ズレが増すからであ
る。また、インクジェット装置の場合、染料濃度を上げ
ると粘度」二昇が起こり、吐出不安定になり易いので、
好ましくない。

比較例（Ｂ）と較べた実施例と比較例（Ａ）の色調は、
ａ＊＞Ｏ又はｂ＊〉０の場合、ａ＊又はｂ＊が減少する
。ブロンズ化が起こると赤味又は黄味が増す傾向にある
。しかし、純黒色を必要とする際、ａ＊〉０、ｂ＊＞ｏ
の場合わずかな数値の上昇でもかなり気になりａ＊、ｂ
＊をＯに近づけるか、あるいはｂ＊がやや負になる方が
好ましい。

耐水性はブロンズを解消することによって特に悪化する
ことはな（、染料本来の染着性能を保つことができる。

耐光性はすべての印字片についてΔＥ　＊ａｂ≦１０と
なり、変色もほとんど認められず良好である。

また、フェザリング、線太りはほとんど認められなかっ
た。

〔発明の効果〕

以上の通り本発明のインクを普通紙に使用して作成した
印字物はブロンズが起こらないため、良好な色調と高い
色濃度と、さらにフェザリングがほとんど目立たない高
い印字品位で得られた。しかも、耐光性は良好で耐水性
も充分である。また、本発明のインクはＰＨが１０を越
えていないためインクと接触し得るインクジェット装置
を構成する部材を浸蝕する恐れもなく、記録時の安定性
も良好で、信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）はインクジェット記録装置のヘッ
ド部の縦断面図及び横断面図である。 第２図は第１図に示したヘットをマルチ化したヘッドの
外観斜視図である。 第３図はインクジェット記録装置の一例を示す斜視図で
ある。 第４図はインクカートリッジの縦断面図である。 第５図はインクジェットカートリッジの斜視図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）染料と液媒体を含むインクに於いて、アルコール
   アミン類とＮ−ホルミル化合物を併有し、且つｐＨが１
   ０以下であることを特徴とするインク。
2. （２）アルコールアミン類の含有量が、インク全重量の
   ０．０１〜１０．０％の範囲にある請求項（１）に記載
   のインク。
3. （３）Ｎ−ホルミル化合物の含有量が、インク全重量の
   ０．０１〜１０．０％の範囲にある請求項（１）記載の
   インク。
4. （４）染料として直接染料を含む請求項（１）記載のイ
   ンク。
5. （５）請求項（１）乃至（４）に記載のインクに熱エネ
   ルギーを作用させてオリフィスよりインク滴として吐出
   させて、かかるインク滴を被記録材に付与して記録を行
   うことを特徴とするインクジェット記録方法。
6. （６）被記録材が上質紙である請求項（５）に記載のイ
   ンクジェット記録方法。