JPH07122043B2 - 水性インク組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、印刷用、筆記具用、記録計用、スタンプ用と
して好適な水性インク組成物に関するものであり、特に
インクジェット印刷用として優れた性能を有する黒色水
性インク組成物に関する。

従来技術 インクジェット記録をする場合、長時間にわたって良好
な記録を行なうためには、使用するインクの性質が以下
の条件を満たすことが必要である。

１）液滴発生方法や液滴飛翔方向制御方法に応じたイン
ク物性として、インクの粘度、表面張力、比電導度、密
度が適正範囲にあること。

２）長期間保存、長期間使用あるいは記録中止中に化学
変化などにより析出が生じたり、インク物性値が変化し
ないこと。

３）記録された画像が十分にコントラストが高く、鮮明
であること。

４）印字画像の乾燥が速いこと。

以上の条件を満足させるためには、インクに使用する染
料の分子吸光係数が十分に高いこと、染料の水および湿
潤剤に対する溶解度が十分に高いことが必要である。

更に、フルカラー・プリンター等に用いられるインクに
は ５）純度に優れた色調を示すこと。また、 ６）記録された画像はいうまでもなく、耐水性、耐光
性、耐摩耗性に優れ、ニジミのない鮮明画像でなければ
ならない。

以上のような要求を満足するために、これまでに、イン
クジェット記録用インクとして幾多の提案がなされてい
るが、上記諸条件のすべてを充分に満足するものは未だ
に得られていない。

上記諸条件はインクの成分、特に染料によって影響を受
けるものである。したがって、これらの条件を満足する
ような染料が開発されることが待たれていた。

通常、水性インク組成物は、基本的には染料および湿潤
剤といわれる多価アルコールまたはそのエーテル類と水
とから構成され、必要に応じてさらに防カビ剤等の添加
剤を含有するものである。

ところで、黒色水性インクにおいて染料としては、従
来、例えばC.I.ダイレクトブラック−４、−17、−19、
−32、−38、−51、−75、−112、−154等あるいはC.I.
アシッドブラック−１、−２、−７、−24、−28、−94
等の直接染料や酸性染料が用いられている。

しかし、これらの染料のうち、直接染料は溶解性が悪い
ために、その含有濃度を大にして画像濃度、コントラス
トを充分に上げることができない。

また、酸性染料は溶解性は良いが、画像の耐水性が特に
劣るために、特殊な加工紙を使用しなければならないと
いう問題がある。

目的 本発明の目的は、このような従来の欠点を解決したイン
クジェット記録用黒色水性インクを提供することにあ
り、特に、噴射特性が優れて、目詰まりがなく、画像の
耐水性、耐光性に優れた黒色水性インクを提供すること
にある。

構成 本発明者は、上記目的を達成するためには特定の染料を
用いると十分な効果を得られることを発見したものであ
り、その構成は、下記一般式で表わされる水溶性染料を
少なくとも一種含有することを特徴とする水性インク組
成物である。

ただし、 Ar₁、Ar₂;未置換または置換フェニル基あるいは、同ナ
フチル基 R₁,R₂:水素、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン、ス
ルホン酸基 M:水素、ナトリウム、カリウム、リチウム、有機アミン
等のカチオンを示す。

上記一般式で表わされる染料の含有量は、インク100重
量部に対して、0.5〜20重量部、好ましくは1.5〜６重量
部が適当である。

0.5重量部未満であると、着色剤としての効力が薄く、
得られる画像の色調は不十分となり、また20重量部を越
える場合には長時間経過するうちに析出物が生じてイン
クジェット記録が円滑に行なわれなくなる傾向がある。

以下、この発明で用いられる染料の具体例を示す。

これらの染料は容易に合成することができる。例えば、
上記具体例１で示される染料は、まず、4,4′−ジアミ
ノベンズアニリド2.27gを水50mlに濃塩酸7mlを加えた液
に溶解し、亜硝酸ソーダ1.5gで、常法によりテトラゾン
化する。

一方、Ｈ酸（水で再結晶したもの、モノナトリウム塩で
１分子の結晶水をもつ、）3.6gを水300mlに溶解し、10
℃以下とし、撹拌しながら先のテトラゾン化液（スルフ
ァミン酸で過剰の亜硝酸を除去）を加える。酢酸ソーダ
でpH3に調節して８時間反応させる。

次に、この反応液にメタフェニレンジアミン−４−スル
ホン酸1.9gを加え、10℃以下で撹拌しながら酢酸ソーダ
でpH5に調節して５時間反応させ、なお、室温で一夜放
置する。

この反応液を炭酸ソーダでアルカリ性とし、これにアニ
リン1gを常法でジアゾ化した液を５℃以下でゆっくり加
えて２時間反応させる。

反応終了後、この反応液を酢酸ソーダで塩析すれば、具
体例（１）で示される構造の黒色染料が析出するので濾
取する。収量7.8g（収率約85％）である。

本発明のインクは溶媒成分として水を用いるものである
が、インクの物性の調整、乾燥防止、染料の溶解性の向
上等の目的で下記の水溶性有機溶媒と水とを混合して使
用することもできる。たとえば、エチレングリコール、
ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリ
エチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリ
セリン等の多価アルコール類、エチレングリコールモノ
エチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテ
ル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチ
レングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコ
ールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノ
メチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエ
ーテル等の多価アルコールのアルキルエーテル類、その
他、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、２−ピロリドン、1,
3−ジメチルイミダゾリゾノン、ジメチルホルムアミ
ド、トリエタノールアミン等である。

これらの具体例の中で特に好ましいのは、ジエチレング
リコール、ポリエチレングリコール200〜600、トリエチ
レングリコール、エチレングリコール、グリセリン、Ｎ
−メチル−２−ピロリドンであり、これらを用いること
によって、染料の高い溶解性と水分の蒸発防止効果があ
り、その結果、インクジェットノズルの目詰まりを防止
できる。

インク中の上記水溶性有機溶媒の含有量は、インク全重
量に対して５〜80％の範囲で使用できるが、粘性、乾燥
性等を考えて10〜40％の範囲で用いるのが好ましい。

本発明のインクには、上記染料、溶剤の他に、従来から
知られている染料および添加剤を加えることもできる。

防腐、防黴剤としては、デヒドロ酢酸ソーダ、ソルビン
酸ソーダ、２−ピリジンチオール−１−オキサイドナト
リウム、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノール
ナトリウム等が用いられる。

pH調整剤としては、調合されるインクに悪影響をおよぼ
さずに、インクのpHを9.0〜11.0の範囲に制御できるも
のであれば任意の物質を使用することができる。

その例として、ジエタノールアミン、トリエタノールア
ミンなどのアミン、水酸化リチウム、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属元素の水酸化
物、水酸化アンモニウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウ
ム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属の炭酸塩などがあ
げられる。

比電気伝導度調整剤としては、例えば、塩化カリウム、
塩化アンモニウム、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウムな
どの無機塩、トリエタノールアミンなどの水溶性アミン
などがある。

キレート試薬としては、例えば、エチレンジアミン四酢
酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸ナトリウム、ヒドロオキ
シエチルエチレンジアミン三酢酸ナトリウム、ジエチレ
ントリアミン五酢酸ナトリウム、ウラミル二酢酸ナトリ
ウムなどがある。

防錆剤としては、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナト
リウム、チオグリコール酸アンモン、ジイソプロピルア
ンモニウムニトライト、四硝酸ペンタエリスリトール、
ジシクロヘキシルアンモニウムニトライトなどがある。

その他目的に応じて、水溶性紫外線吸収剤、水溶性赤外
線吸収剤、水溶性高分子化合物、染料溶解剤、界面活性
剤などを添加することができる。

以下、実施例および比較例によって本発明を具体的に説
明する。なお、実施例中の％はすべて重量％である。

実施例１ 下記の組成物を約50℃に加熱して撹拌溶解した後、孔径
0.22μｍのテフロンフィルターで濾過することによって
インクを作製した。

該インクの物性は第１表に示すとおりである。

具体例（１）の染料 3.0％ ジエチレングリコール 15.0％ グリセリン 5.0％ デヒドロ酢酸ナトリウム 0.1％ 水 76.9％ 下記の組成よりなる材料を用いる以外は実施例１と同様
にして実施例２〜５、および比較例１〜３のインクを作
成した。

実施例２ 具体例（２）の染料 3.0％ ジエチレングリコール 15.0％ グリセリン 5.0％ デヒドロ酢酸ナトリウム 0.1％ 水 76.9％ 実施例３ 具体例（４）の染料 3.0％ ジエチレングリコール 15.0％ グリセリン 5.0％ デヒドロ酢酸ナトリウム 0.1％ 水 76.9％ 実施例４ 具体例（９）の染料 3.0％ トリエチレングリコール 10.0％ 2,2′−チオジエタノール 10.0％ 安息香酸ナトリウム 0.2％ 水 76.8％ 実施例５ 具体例（14）の染料 3.0％ ポリエチレングリコール200 5.0％ トリエチレングリコールモノメチルエーテル 15.0％ 安息香酸ナトリウム 0.2％ 水 76.8％ 実施例６ 具体例（16）の染料 3.0％ ジエチレングリコール 19.0％ グリセリン 6.0％ ６−アセトキシ−2,4−ジメチルメタジオキサン 0.2％ 水 71.8％ 実施例７ 具体例（20）の染料 3.0％ トリエチレングリコール 15.0％ 2,2′−チオジエタノール 10.0％ ６−アセトキシ−2,4−ジメチルメタジオキサン 0.2％ 水 71.8％ 実施例８ 具体例（23）の染料 3.0％ ポリエチレングリコール200 10.0％ トリエチレングリコールモノメチルエーテル 15.0％ ６−アセトキシ−2,4−ジメチルメタジオキサン 0.2％ 水 71.8％ 比較例１ 染料（C.I.ダイレクトブラック32） 3.0％ ジエチレングリコール 15.0％ グリセリン 5.0％ デヒドロ酢酸ナトリウム 0.1％ 水 76.9％ 比較例２ 染料（C.I.ダイレクトブラック51） 3.0％ ジエチレングリコール 15.0％ グリセリン 5.0％ デヒドロ酢酸ナトリウム 0.1％ 水 76.9％ 比較例３ 染料（C.I.アシッドブラック28） 3.0％ ジエチレングリコール 15.0％ グリセリン 5.0％ デヒドロ酢酸ナトリウム 0.1％ 水 76.9％ 上記インキについて実用性の評価試験をした結果は下記
のとおりであった。

（Ｉ）実施例１のインク組成物について、４つの項目に
ついて評価試験を行った。その結果を以下に示す。

１）画像鮮明性および画像の乾燥性： 内径30μｍのノズルから粒子周波数1100KHzの条件で市
販の上質紙上にインクをジェット記録したところ、ニジ
ミのない鮮明な黒色画像が得られた。記録物の乾燥時間
は常温常湿で10秒以内であった。

２）保存性： インクをガラス容器に密閉し、−20℃で１カ月間、４℃
で１カ月間、20℃で１年間、及び90℃で１週間、夫々保
存したが、析出は認められなかった。またインク物性や
色調についても変化は認められなかった。

３）噴射安定性： 前記１）のジェット記録を1000時間連続して行なった
が、ノズルに目詰まりや噴射方向の変化なく、安定した
記録が行なえた。

４）噴射応答性： 前記１）に従ってジェット記録を行なった後、常温常湿
で１カ月間、及び40℃、30％RHで１週間夫々放置し、つ
いで再び１）のジェット記録を行なったが、前記３）と
同様、安定した記録が行なえた。

（II）実施例２〜５のインクについて実施例１と同じく
噴射応答性をテストしたところ実施例１と同様に良好な
結果が得られた。これに対して比較例１〜３の場合は、
常温常湿で１週間、および40℃、30％RHで３日間放置し
たところ、各々ノズルの部分的目詰まりが生じてインク
の噴射方向が著しく不安定となり、ジェット記録は不可
能であった。

効果 以上、説明したように、本発明のインクはその物性がジ
ェット記録に適している外に、長時間の保存に耐え鮮明
な画像を画き、画像の乾燥も早く、かつ、その堅牢性も
高いという優れた性質をもっている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上村 浩之 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 永井 希世文 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記一般式で表わされる水溶性染料を少な
   くとも一種含有することを特徴とする水性インク組成
   物。 一般式 ただし、 Ar₁、Ar₂;未置換または置換フェニル基あるいは、同ナ
   フチル基 R₁,R₂:水素、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン、ス
   ルホン酸基 M:水素、ナトリウム、カリウム、リチウム、有機アミン
   等のカチオンを示す。