JPH0768473B2

JPH0768473B2 - インク

Info

Publication number: JPH0768473B2
Application number: JP63110607A
Authority: JP
Inventors: 康子富田; 伸一栃原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-05-09
Filing date: 1988-05-09
Publication date: 1995-07-26
Anticipated expiration: 2010-07-26
Also published as: JPH01282273A

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
使用するインク、特に記録ヘッドのオリフィスから液適
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、又、カラー化反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、使用するインクの特性と
して、粘度、表面張力等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く、微細なオリフィスを
目詰りさせないこと、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又は固形分の析出が生じ
ないことが要求される。

更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着色剤
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、蛍光灯或いはプロジェクターの光
源光にさらされた場合、記録画像が消失したり、又は判
読し難くなったり、或いは長期間の保存中に褪色したり
することがある。

又、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。

そこで、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したインクが数多く提
案されている。例えば、顔料インクの実用化における分
散安定性向上のための分散剤を研究している代表例とし
て、例えば、特開昭60−118769号公報、同60−155280号
公報（以上ぺんてる）、同61−235478号公報（大日精
化）等が挙げられ、顔料の表面処理の研究例としては、
特開昭59−120667号公報、同62−250084号公報（以上ぺ
んてる）等が挙げられる。又、インクジェット記録方式
への応用例として特開昭56−147859号乃至147869号公
報、同56−147871号乃至147872号公報、同56−157467号
乃至157468号公報、同57−6791号公報（以上キヤノ
ン）、同62−27476号、同62−74973号乃至74974号公
報、（以上ぺんてる）等が挙げられる。

更に、着色剤として顔料を使用したインクにおける最も
重要な問題の１つであるペン先やオリフィス先端での目
詰り性改善に関しては、特開昭56−41261号公報（山陽
色素）、同60−51763号公報、同60−72968号公報、同62
−101672号公報（以上ぺんてる）等のように尿素及びそ
の誘導体やソルビタン及びソルビトール等の添加が提案
されている。

しかしながら、前述のような数多くの研究にも係わら
ず、要求されている性能全て満足するインクは未だ提案
されていないのが実情であり、特に目詰り性に関して
は、インクジェット記録方式用インクとして使用した場
合、微細なオリフィス先端で長期間に渡って目詰りを発
生しないインクは未だ開発されておらず、プリンタの信
頼性の面で重大な問題となっている。

又、顔料インクでは保存安定性向上も大きな課題であ
り、長期間保存しても物性変化及び固形分の析出しない
インクの開発が望まれている。

更に、近年強く要求されているインクの性能として普通
紙における記録特性があり、インクジェット記録方式用
に特別に調整された紙は勿論、一般にオリフィスで使用
されているコピー用紙、レポート用紙、ノート、便箋等
に対しても印字品位の良好な記録が行えるインクが要望
されている。

しかしながら従来までの顔料インクは、分散安定化及び
／又は消泡化のために多量の界面活性剤を含有している
ことが多く、従って、前記普通紙に記録を行うと印字部
に滲みが発生して品位が著しく低下する場合が見られ
た。

従って本発明の目的は、着色剤として顔料を使用したイ
ンクにおいても、ペン先や微細なオリフィス先端で長期
間に渡って目詰りを発生しないインクを提供することに
ある。

又、本発明の他の目的は、長期保存においても析出物を
発生しないインクを提供することにある。

更に、本発明の他の目的は、インクジェット記録方式用
に特別に調整された紙は勿論、コピー用紙、レポート用
紙、ノート、便箋等のオフィスで一般に使用されている
普通紙に対しても滲みのない良好な印字品位を与えるイ
ンクを提供することにある。

（問題点を解決するための手段）上記目的は以下の本発明によって達成される。

すなわち、本発明は、水を主成分とする液媒体中に顔料
を分散させてなるインクにおいて、下記一般式（Ｉ）で
表わされる化合物を含有することを特徴とするインクで
ある。

Ｃ（R₁）_ａ（R₂）_ｂ（R₃）_ｃ（Ｉ）（但し、式中のａ、ｂ及びｃは整数であり、ａ＋ｂ＋ｃ
＝４及びａ≧２である。又、R₁は炭素数１乃至３のアル
カノール基を表わし、R₂及びR₃は水素原子又は炭素数１
乃至５の飽和又は不飽和炭化水素基を表わし、R₂とR₃と
は同一ではない。更に、ａ＝ｂ＝２で且つR₁の炭素数が
１の場合には、R₂は水素原子ではない。）（作用）本発明者は、ペン先及びオリフィス先端における顔料イ
ンクの目詰り性改善のために様々なインク組成について
鋭意検討の結果、前記一般式（Ｉ）で表わされる化合物
の添加が上記の目詰り性防止に有効であることを見出し
たものである。

又、そのような化合物の添加は、目詰り性改善だけでは
なく、保存安定性向上に関しても有効であり、更にはオ
フィスで一般に使用されている普通紙でのインクの滲み
発生を抑制して、印字品位向上に対しても効果的である
ことを見出し、本発明に至ったものである。

本発明者の知見によれば、一般式（Ｉ）で表わされる化
合物は主として吸湿性の高い固形成分であるため、イン
ク中へ添加することによってインク中の液媒体の蒸発を
抑制し、又、仮にオリフィス先端で液媒体が蒸発して着
色剤等の固形分の析出が発生した場合でも、本発明の化
合物が前記着色剤等と共に固形分として残存するため、
着色剤等の強固な凝集析出を緩和し、目詰りの回復操作
な容易にならしめる。

又、前記化合物がインク中に存在することにより顔料同
士の凝集が抑制され、凝集体の沈降による固形分の析出
も低減される。

更に、コピー用紙、レポート用紙、ノート、便箋等の普
通紙に印字した場合、液媒体の蒸発に伴い一般式（Ｉ）
で表わされる化合物が着色剤と共に前記被記録材上に留
まり、着色剤の流動性を低下させて滲みの発生を抑え、
印字品位を向上させる。

（好ましい実施態様）次に好ましい実施態様を挙げて本発明を更に詳しく説明
する。

本発明で使用し主として本発明を特徴づける一般式
（Ｉ）で表わされる化合物の具体例を式中のR₁、R₂、R₃
及びａ、ｂ、ｃで示すと以下の通りであるが、本発明は
これらの化合物に限定されるものではない。

上記化合物例の中でも本発明の目的を達成するために特
に好ましいものとしては、一般式（Ｉ）におけるアルカ
ノール基R₁の炭素数が１のもの及び炭化水素基R₂、R₃の
炭素数が３以下のもの、より好ましくは２以下のものが
挙げられる。

一般式（Ｉ）において、ａ＜２の場合は吸湿性が不十分
となり、目詰り性に対する効果が小さくなる。又、R₁の
炭素数が３を越えるとインク中に添加した場合のインク
粘度の増大が顕著となり、インクジェット記録方式用ヘ
ッドとのマッチングに不備が生じ易い。更にR₂、R₃の炭
素数が５を越えると普通紙に印字した場合の印字品位が
低下してしまう。

一般式（Ｉ）で表わされる化合物のインク中への添加量
は、使用する着色剤や併用する他の液媒体成分等によっ
ても異なるが、インク中で0.5乃至30重量％程度、好適
には１乃至20重量％、より好適には２乃至15重量％を占
める割合である。前記添加量が0.5重量％未満の場合は
インク液媒体の蒸発抑制効果が不十分であることは勿
論、オリフィス先端における液媒体の蒸発に伴う着色剤
の凝集析出の緩和及び普通紙等の被記録材における滲み
防止が不十分となり本発明の目的は十分には達成されな
い。逆に、前記添加量が30重量％を超えるとインクの粘
度が大きくなり、特にインクジェット記録方式用ヘッド
等とのマッチングの面で不備が生じる。更に、普通紙で
の乾燥性等に対しても悪影響を与えてしまう。

本発明のインクに用いられる顔料として、カーボンブラ
ックの他、染料便覧及びカラーインデックスに記載され
ている有機顔料の殆ど全てが使用できる。例えば、アゾ
レーキ顔料、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレート
アゾ顔料等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、キノフタロン顔料等の多環式顔料や塩基性
染料型レーキ、酸性染料型レーキ等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
料等の有機顔料、酸化チタン、酸化鉄系等の無機顔料を
挙げることができる。又、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ものはいず
れも本発明において使用することができる。

更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勿論使用可能
である。

これらの顔料は本発明のインクに対して一般に約0.5乃
至20重量％の割合で用いられる。好ましくは３乃至15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、純水及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するのが好ましい。

分散剤としては、顔料分散に用いられる従来公知の高分
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
又は２種以上を適宜選択して使用できる。その使用量は
分散剤により異なるが、一般的にインク全量に対して１
乃至20重量％が望ましい。

一方、顔料の分散に使用する分散機は、一般的ないずれ
の分散機でもよいが、例えば、ボールミル、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、例えば、スーパーミル、サンドグラ
インダー、ビーズミル、アジテーターミル、グレンミ
ル、ダイノーミル、パールミル、コボールミル（いづれ
も商品名）等が挙げられる。

本発明のインクは上記成分を主要成分とし、これらを水
を主成分とする液媒体中に溶解及び分散させることによ
って得られる。液媒体である水は単独でも使用できる
が、一般的には有機溶剤と併用するのが好ましい。併用
される有機溶剤としては、例えば、有機溶剤としては、
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、ｎ−ペンタノール等の炭素
数１乃至５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又はケトアルコール
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乃至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
ルモノメチル（又はエチル）エーテル、ジエチレングリ
コールモノメチル（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；トリエチレン
グリコールジメチル（又はエチル）エーテル、テトラエ
チレングリコールジメチル（又はエチル）エーテル等の
多価アルコールの低級ジアルキルエーテル類；スルホラ
ン、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は
好ましいものである。

上記水溶性有機溶剤の含有量は、一般にはインクの全重
量に対して重量％で２乃至40％、好ましくは５乃至20％
の範囲である。

本発明のインクの必須成分は上記の通りであるが、その
他各種の界面活性剤、粘度調整剤、表面張力調整剤、被
記録材上でのインク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又はバインダー；カチオン、アニオ
ン或いはノニオン系の各種界面活性剤、第２アルコール
及び／又はそのエイレンオキサイド付加体等の界面活性
剤、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の表
面張力調整剤；緩衝液によるpH調整剤、防カビ剤等を挙
げることができる。

又、インク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為には、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記録方法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。

更に、本発明のインクは、筆記具やインクジェット記録
方式用ヘッドに対するマッチング等の面からインク物性
として25℃における表面張力が25乃至65dyne/cm、好ま
しくは30乃至55dyne/cm、粘度が15cps以下、好ましくは
10cps以下、より好ましくは5cps以下に調整されること
が望ましい。

以上の如くして得られる本発明のインクは、従来技術の
問題点が解決されており、特に着色剤として顔料を使用
しているにも係わらず、ペン先や微細なオリフィス先端
で長期間に渡って目詰りを発生せず、又、長期間保存し
ても固形分の析出が殆どみられず、更に、インクジェッ
ト記録方式用に特別に調整された紙は勿論、コピー用
紙、レポート用紙、ノート、便箋等のオフィスで一般に
使用されている普通紙に対しても滲みのない印字品位の
優れた記録が可能となる。

（実施例）次に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説
明する。尚、文中、部又は％とあるのは特に断りのない
限り重量基準である。

実施例１乃至５下記の成分をパールミル（アシザワ（株）製）で分散処
理し、得られた分散液を遠心分離機（日立製作所製）に
かけ粗大粒子を除去して本発明のインクＡ乃至Ｅを得
た。

次に得られたインクＡ乃至Ｅを用いて、インクジェット
記録装置として、発熱素子をインクの吐出エネルギー源
として利用したインクジェットプリンターBJ−80（商品
名：キヤノン（株）製）を使用し、目詰り性評価及び印
字品位評価を行った。以上の評価を後記第１表に示す。

インクＡ化合物例２の物質 10部カーボンブラック（MA−100、三菱化成工業（株）製）1
0部スチレン−無水マレイン酸共重合体（分子量10,000、酸
価175）７部エチレングリコール 15部エタノールアミン１部ニッコールTS−30（日光ケミカルズ社製）２部水 55部インクＢ化合物例９の物質 10 部キナクリドン・レッド（富士色素製）９部スチレン−アクリル酸共重合体（分子量11,000、酸価15
0）６部アミノメチルプロパノール１部グリセリン 10 部ニッコールBL−9EX（日光ケミカルズ社製） 0.5部水 63.5部インクＣ化合物例11の物質８部フタロシアニン・ブルー（東洋インキ製）８部 α−メチルスチレン−スチレン−アクリル酸共重合体
（分子量12,500、酸価197）５部エチレングリコール５部グリセリン 10 部ジエタノールアミン１部ニッコールMYL−10（日光ケミカルズ社製） 0.5部水 62.5部インクＤ化合物例１の物質８部カーボンブラック（MCF−88、三菱化成工業（株）製）
９部スチレン−アクリル酸共重合体（分子量10,000、酸価19
5）７部Ｎ−メチル−ジエタノールアミン１部グリセリン 13部エタノール５部水 57部インクＥ化合物例14の物質７部ハンザエロー3G ６部ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩２部ソルビット５部エチレングリコール７部ジエチレングリコール 10部ニッコールNP−7.5（日光ケミカルズ社製）１部水 62部比較例１乃至５実施例１乃至５のインクＡ乃至Ｅ中、本発明の一般式
（Ｉ）で表わされる化合物を除き、その含有量を紙に置
換した成分を実施例１と同様に処理し、比較用インクＦ
乃至Ｊを得た。

比較例６実施例４のインクＤの成分中、化合物例１の物質を尿素
に置き換えて実施例４と同様に処理し、比較用のインク
Ｋを得た。

比較例７実施例４のインクＤの成分中、化合物例１の物質をソル
ビトールに置き換えて実施例４と同様に処理し、比較用
のインクＬを得た。

比較例８実施例４のインクＤの成分中、化合物例１の物質を下記
物質Ａに置き換えて実施例４と同様に処理し、比較用の
インクＭを得た。

物質A:一般式（Ｉ）において次に、得られたインクを用いて実施例と同様に目詰り性
評価及び印字品位評価を行い、結果を下記第１表に示
す。

＊１目詰り性評価プリンタに所定のインクを充填して10分間連続して英数
文字を印字した後、プリントを停止し、キャップ等を施
して30日間放置（放置条件:40℃、10±５％RH）した
後、ノズル目詰りの回復操作を行い、再び英数文字を印
字して回復操作回数と文字のカスレ、欠け等の不良箇所
の有無により判定した。

○:0乃至５回の回復操作で初期と同等な印字が可能。

△:6乃至10回の回復操作で初期と同等な印字が可能。

×:10回の回復操作で初期と同等な印字が可能。

＊２印字品位評価市販のコピー用紙（XEROX 4024）に印字した後、１時間
以上放置し、その後ドットレベルでの滲み、エッヂのシ
ャープさを25℃及び60％RHの環境条件にて評価した。

○：滲みがなく、エッヂはシャープである。

△：滲みが多少みられ、エッヂも少しぼやけている。

×：滲みが多く、ドットもエッヂもぼやけている。

＊３保存安定性評価インク80ccをショットビン（デュラン製）に入れ、50℃
のオーブンに２カ月間保存した。そしてサンプルを室温
に戻した後、ビンを逆さにしてビン壁に付着している沈
殿物を評価した。

○：沈殿物は殆どなし。

△：沈殿物が少し発生。

×：沈殿物が多量に発生。

（効果）以上説明したように本発明によれば、着色剤として顔料
を使用したインクにおいても、ペン先や微細なオリフィ
ス先端で長期間に渡って目詰りを発生しない信頼性の高
い記録が可能となる。

又、本発明のインクは長期間の保存においても物性変化
及び固形分の析出がみられず、安定性に優れている。

更に本発明のインクによれば、インクジェット用に特別
に調整された紙は勿論、コピー用紙、レポート用紙、ノ
ート、便箋等のオフィスで一般に使用されている普通紙
においても、滲みがなく印字品位の優れた記録を得るこ
とができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水を主成分とする液媒体中に顔料を分散さ
せてなるインクにおいて、下記一般式（Ｉ）で表わされ
る化合物を含有することを特徴とするインク。Ｃ（R₁）_ａ（R₂）_ｂ（R₃）_ｃ（Ｉ）（但し、式中のａ、ｂ及びｃは整数であり、ａ＋ｂ＋ｃ
＝４及びａ≧２である。又、R₁は炭素数１乃至３のアル
カノール基を表わし、R₂及びR₃は水素原子又は炭素数１
乃至５の飽和又は不飽和炭化水素基を表わし、R₂とR₃と
は同一ではない。更に、ａ＝ｂ＝２で且つR₁の炭素数が
１の場合には、R₂は水素原子ではない。）