JPH0419273B2

JPH0419273B2 -

Info

Publication number: JPH0419273B2
Application number: JP59234209A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sakaeda; Makoto Shiotani; Masatsune Kobayashi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-11-08
Filing date: 1984-11-08
Publication date: 1992-03-30
Also published as: JPS61113654A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、染料水溶液の精製方法に関し、更に
詳しく云えば、インクジエツト記録方式の記録剤
および筆記用具の記録剤（以下いずれもインクと
いう）の着色成分として有用である純度の高い水
溶性染料の提供を目的とする。（従来の技術）従来、直接染料、酸性染料、塩基性染料、反応
性染料等の水溶性染料は、繊維、織布等の染色に
広く使用されているとともに、種々のインク吐出
方式によりインク小滴を形成し、これらを画像信
号に従つて紙等の被記録材に付着させる、いわゆ
るインクジエツト記録方式のインクの着色成分と
して広く使用されるようになつている。また、万
年筆、フエルトペン、ボールペン等の筆記具のイ
ンクの着色成分としても広く使用されている。（発明が解決しようとしている問題点）上述の如きインク、特にインクジエツト記録方
式に使用されるインクの着色成分である染料は、
一般に繊維の染色用に作られた染料が転用されて
いる。これらの染料中には多量の添加剤あるいは
不純物が含有されており、これらの市販の染料を
インクジエツト記録方式用のインクとして使用す
ると、種々のトラブルが多発することが知られて
いる。その最大の問題は、記録装置の心臓部であ
るインク吐出オリフイスの目詰まりであり、また
インクジエツト記録方式として熱エネルギーを利
用する方式では、その発熱ヘツドへの異物の沈着
によるトラブルである。従来、このようなトラブ
ルを回避するためにインクに使用する染料を精製
することが提案され、且つ実行されており、ある
程度までの改良が達成され、高い精製度の染料を
使用することによつて、インクに原因する問題が
少なくなつている。しかしながら、製造当初は問
題のないインクが、メーカーから出荷され数ケ月
後あるいは数年後という時間が経過すると、再び
インクの調製当初では考えられないトラブルが多
発するという現象が現われている。このような問
題は、特に熱エネルギーを使用するインクジエツ
ト記録方式を用いた場合に顕著である。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を与える
染料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）
が含有されており、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、インク中に包含される鉄
分、珪素分、燐、その他多価金属のイオンやこら
の化合物からなるコロイド状物であり、これらの
有害物は、特定の方法により、染料から効率よく
除去し得ることを見い出し本発明を完成したもの
である。（発明の開示）すなわち、本発明は、染料水溶液に凝集剤を添
加し、撹拌し、加圧濾過工程を経ることにより、
該染料水溶液中の鉄の濃度を該染料に対して
200ppm以下にすることを特徴とするインク用染
料水溶液の精製方法である。本発明を更に詳細に説明すると、本発明が主た
る特徴とする点は、水溶性染料の精製を凝集剤を
用いて行う点にある。本発明方法の対象となる染
料は、従来主として各種繊維の染色用に使用され
ている直接染料、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用として好適で、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、98；
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、35、37、51、
52、80、85、87、92、94、115、180、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２等
が挙げられる。上記の染料の例は本発明において
特に好ましいものであり、本発明はこれらの染料
に限定されるものではない。上記の如き水溶性染料は、一般に市場から容易
に入手し得るものであるが、これらの市販品に
は、食塩、硫酸ナトリウムをはじめとして各種の
無機塩が多量に含有されており、またアルカリ土
類金属の塩、各種金属の化合物等の無機物、更に
は各種の界面活性剤、分散剤、均染剤その他の多
くの有機物も含有されている。本発明者は、上述の如き従来の水溶性染料につ
いて種々研究の結果、染料とともに上記の如き各
種添加剤がともに水溶性であるため、染料の精製
は必ずしも容易ではないが、従来公知の各種精製
方法、例えば瀘過方法、塩析方法、イオン交換方
法等により十分に精製した染料をインクジエツト
記録方式のインク用として使用すると、インクの
調製時には所望の優れた性能を示すものである
が、調製後数ケ月あるいはそれ以上の時間の経過
とともにインクに起因して前述の如き種々のトラ
ブルが発生するものであつた。このようなインク
調製後長時間経過後のトラブルは、これらのイン
クがすでに分散して市場で流通している場合が多
いため、とり返しが困難な重大な問題であつた。
本発明者はこのような重大な問題を解決すべく鋭
意研究の結果、前記の如き長時間経過後のトラブ
ルは、瀘過方法、イオン交換方法等によつては除
去できず、インク中で比較的安定に存在し、後に
環境の変化、例えば温度変化、ノズルでの濃度変
化、発熱ヘツドによる熱シヨツク等により、その
安定性が失われるコロイド状物質に主に原因する
ものであることを知り、これらのコロイド状物質
を凝集剤の添加によつて、インクの調製前あるい
は調製中に完全に除去しておくことにより、前述
の如き種々のトラブルが完全に解決されることを
知見したものである。本発明において使用する凝集剤は、水中におい
て安定に存在している２価以上の多価金属例え
ば、鉄、マンガン、アルミニウム、マグネシウム
等のイオン、金属化合物のイオン、金属（珪素、
燐等の半金属も含む）の酸化物のイオン、それら
の水和物あるいはコロイド状物の有する電荷を中
和し得るものであればいずれも使用することがで
き、例えば好ましいものとして水酸化アルミニウ
ム、硫酸アルミニウム、硫酸第一鉄、塩化第一
鉄、硫酸第二鉄、アルミン酸ナトリウム、塩化コ
ツパラス等の無機凝集剤、デンプン、ゼラチン、
アルギン酸ナトリウム、ポリアクリルアミド、キ
トサン等有機凝集剤等、従来公知の凝集剤がいず
れも使用することができる。本発明において特に
好ましいものは、前述の鉄系およびアルミニウム
系の凝集剤である。本発明の染料の精製方法は、所望の染料を、水
または水と水溶性有機溶剤との混合溶剤中に0.1
〜10重量％好ましくは１〜５重量％の濃度に溶解
し、得られた染料の水溶液中に、染料100重量部
あたり約0.01〜１重量部の凝集剤を添加し、十分
に撹拌することによつて行なわれる。このような
処理によつて、染料中に含有されていた前述の如
き安定なコロイド等は、その電荷を失い、互に凝
集して、コロイド粒子としての性質を失うことに
なる。このようは処理染料水溶液を加圧瀘過し
て、主としてコロイド状物を含有しない染料水溶
液が得られる。以上の如くして得られた染料水溶液は、上記の
本発明の精製方法を行う前に、その染料が他の精
製方法によりすでに他の不純物が除去されている
場合は、そのままでインクジエツト記録方式用の
インク用あるいは筆記具用のインク用として使用
することができる。また上記の如き他の精製方法
が施されていない染料を使用した場合には、上記
の精製処理した染料水溶液中には、食塩、硫酸ナ
トリウム、その他の金属の塩、有機物等の如く、
凝集剤では除去されない不純物が存在しているこ
とが多いので、更に必要に応じて、塩析方法、水
溶性有機溶剤による分別沈澱方法、限外瀘過法、
逆浸透法、イオン交換方法、曝気方法、石灰軟質
方法、電解方法等によつて更に精製するのが好ま
しい。以上の如くして得られた染料の精製された水溶
液は、そのまま、あるいは水溶性有機溶剤等の必
要な添加剤を加えてインクとすることもでき、あ
るいは水分を除去して粉末とすることもできる。
このような精製された染料水溶液あるいは精製粉
末中の不純物の存在量は、原子吸光分析方法、誘
導プラズマ発光分析方法等によつて、容易に確認
することができる。本発明による精製染料中に含
まれる不純物の濃度は、粉末染料の状態で、金属
としての鉄は約200ppm以下、珪素は250ppm以下
マグネシウムおよび燐は約200ppm以下、これら
の金属化合物を含むコロイド状物の合計量は約
1000ppm以下、すべての無機物の合計量は約２重
量％以下とするのが好ましく、これらの濃度以下
において、前述の如きインクジエツト記録方式用
のインク用として、特に熱エネルギーを使用する
インクジエツト記録方式用のインク用として有用
であり、このような染料によるインクを使用すれ
ば調製後長期間経過しても前述の如き種々のトラ
ブルは発生することがない。次に実施例をあげて本発明を更に具体的に説明
する。尚、文中部または％とあるのは重量基準で
ある。実施例１〜６後記第１表に記載の市販の染料を塩析、分別沈
澱、限外瀘過、逆浸透、イオン交換等の一般的方
法で精製した後、その精製染料の２％水溶液をそ
れぞれ調製し、その各々の500ml中に、第１表に
記載の凝集剤の水溶液または懸濁液（濃度10％）
10mlをそれぞれ加え、２時間撹拌後加圧瀘過し
て、凝集物を分離した。加圧瀘過のフイルターと
しては住友電工(株)製のフロロポアフイルター（孔
径0.45μｍ）を用いた。精製後の染料中の無機物
の含有量（粉末染料に対して）を鉄を代表例とし
て測定したところ、第１表に示す結果を得た。使用例１実施例１で得られた精製染料を用いて下記の組
成のインクジエツト記録方式用のインクを調製し
た。染料２部ジエチレングリコール 40部水 60部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させ、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、発熱抵抗対抵抗値、
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かつた。 (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、いずれの場
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２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２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。使用例２〜６使用例１と同様の方法により後記第１表の実施
例２〜６の本発明による精製染料を用いてインク
を調製し、各々について使用例１と同様にT1〜
T5の検討を行つた。これはいずれも使用例１と
同様に優れた結果を示した。使用例７イエローインクとして使用例１のインク、マゼ
ンタインクとして使用例２のインク、シアンイン
クとして使用例３のインク、ブラツクインクとし
て使用例５のインクを夫々用いてピエゾ振動子に
よつてインクを吐出させるオンデマンド型記録ヘ
ツド（吐出オリフイス径、50ミクロン、ピエゾ振
動子駆動電圧60ボルト、周波数4KHz）を有する
記録装置によつて、実施例１と同様にT1〜T5の
検討を行つた。これらはいずれも優れた結果を示
した。使用例８イエローインクとして使用例１のインク、マゼ
ンタインクとして使用例２のインク、シアンイン
クとして使用例４のインク、ブラツクインクとし
て使用例６のインクを夫々用いて使用例１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。使用例９使用例１〜６において調製した各色インク個別
にフエルトペンに充填し、夫々キヤツプを外して
10日間放置した後、紙に筆記したところ、インク
のカスレもなく、スムースに筆記することができ
た。比較例後記第１表の凝集剤による精製前のそれぞれの
染料を使用し、他は使用例１〜６と同様にして比
較用のインクを調製した。このインクについて使用例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
ヘツドの表面を顕著鏡で観察すると、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。

【表】

【表】ブラツルミニウ濾過
ク2 ム

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１染料水溶液に凝集剤を添加し、撹拌し、加過
濾加工程を経ることにより、該染料水溶液中の鉄
の濃度を該染料に対して200ppm以下にすること
を特徴とするインク用染料水溶液の精製方法。２凝集剤が、水酸化アルミニウム、硫酸アルミ
ニウム、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄及
びアルミン酸ナトリウムからなる群から選ばれる
少なくとも１種の物質である特許請求の範囲第１
項に記載の精製方法。