JPH0867849A

JPH0867849A - インクジェット記録用水系インク

Info

Publication number: JPH0867849A
Application number: JP20762694A
Authority: JP
Inventors: Hideki Yanagi; 秀樹柳; Satoshi Yoshida; 聡吉田
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1994-08-31
Filing date: 1994-08-31
Publication date: 1996-03-12

Abstract

(57)【要約】【目的】インクジェットプリンタのプリンタヘッドに
焦げ付かずしかも耐水性のある印字を実現し得るインク
ジェット記録用水系インクの提供。【構成】直接染料と下記の繰り返し単位（Ｉ）：【化１】（式中、Ｘは同一の又は異なる置換若しくは非置換アル
キル基、置換若しくは非置換アルコキシ基、置換若しく
は非置換アリール基、置換若しくは非置換アリールオキ
シ基、カルボキシル基、アシル基、ヒドロキシル基、ア
ミノ基、ニトロ基、スルホニル基、スルフィニル基又は
ハロゲン原子を表し、そしてｍは０〜５の整数を表
す。）から成る高分子とを含有することを特徴とするイ
ンクジェット記録用水系インク及び熱エネルギーを利用
して該インクの液滴をノズルから記録部材に吐出させて
記録を行うインクジェット記録方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録用
水系インクに関するものであり、更に詳しくはインクジ
ェットプリンタのプリンタヘッドに焦げ付かず、しかも
耐水性のある印字を実現し得るインクジェット記録用水
系インク及びこれを用いたインクジェット記録方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録方式は、非常に微細
なノズルからインク液滴を記録部材に直接吐出、付着さ
せて、文字や画像を得る記録方式である。この方式によ
れば、使用する装置が低騒音で操作性がよいという利点
を有するのみならず、カラー化が容易であり且つ記録部
材として普通紙が使用できるという利点も有するため、
近年広く用いられている。インクの吐出方式としては、
プリンタヘッドに圧電素子を利用した圧電式と、発熱抵
抗素子のヒータを利用した熱ジェット式とが、パーソナ
ルプリンタとして広く用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ノズルにインクが目詰
まりするのを防止するために、インクジェットプリンタ
に使用されるインクには通常水に溶解する水溶性染料が
用いられる。水溶性染料を用いることにより、インクは
ノズルに目詰まりしにくくなるが、反面、耐水性に劣る
という問題や、特に熱ジェット式の場合プリンタヘッド
における過剰の熱により染料が酸化されインクがプリン
タヘッドに焦げ付きやすいという問題があった。

【０００４】熱ジェット式では、プリンタヘッド内に発
熱抵抗素子のヒータを組み込み、その熱エネルギーでイ
ンクを沸騰させて泡の圧力でインクを液滴として吐出す
ることによって記録を行うので、インクがヒータ上で加
熱沸騰されるときにインク中の染料などが変質・分解し
て不溶分がプリンタヘッドに沈着して目詰まりを起こす
ことがある。従って、このような目詰まりを防止するた
めには、インクの組成が重要となる。

【０００５】プリンタヘッドにインクが焦げ付くのを防
止するために、インクに有機スルホン酸塩を含有させた
り（特開平４−２２７６６９号）、染料の構造を特殊な
ものにしたり（同４−２２６１７５号）、インクに胆汁
酸塩を含有させたり（同５−１９４８８８号）すること
等が提案されているが未だ十分とはいえない。また耐水
性を向上させるために、インクとして顔料を用いたり
（特開平４−２８７７６号、同４−１８９８７６号、同
４−３５９０７１号、同４−３５９０７２号等）、非水
系液媒体を用いたり（特開平４−２６１４７８号）、耐
水性に優れた染料を用いたり（特開平３−９１５７７
号）すること等が提案されている。しかしながら、イン
クとして顔料を用いると印刷物の彩度の低下を招くとい
う問題が生ずるおそれがある。その他の提案も未だ十分
に耐水性の向上という課題を解決しているとはいえな
い。更に、これらの複合された要求をバランス良く満た
すインクは得られていなかった。

【０００６】従って、本発明の目的は、インクジェット
プリンタのプリンタヘッドに焦げ付かずしかも耐水性の
ある印字を実現し得るインクジェット記録用水系インク
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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
の結果、インクジェット記録用水系インクに直接染料と
特定の高分子とを含有せしめることによって、前記の目
的が達成し得ることを知見し、本発明を完成するに至っ
た。

【０００８】本発明は、上記の知見に基づきなされたも
ので、直接染料と下記の繰り返し単位（Ｉ）：

【化２】（式中、Ｘは同一の又は異なる置換若しくは非置換アル
キル基、置換若しくは非置換アルコキシ基、置換若しく
は非置換アリール基、置換若しくは非置換アリールオキ
シ基、カルボキシル基、アシル基、ヒドロキシル基、ア
ミノ基、ニトロ基、スルホニル基、スルフィニル基又は
ハロゲン原子を表し、そしてｍは０〜５の整数を表す）
から成る高分子とを含有することを特徴とするインクジ
ェット記録用水系インクを提供するものである。

【０００９】また、本発明は、熱エネルギーを利用し
て、上記のようなインクジェット記録用水系インクをイ
ンク液滴としてノズルから記録部材に吐出させて記録を
行うことを特徴とするインクジェット記録方法を提供す
るものである。

【００１０】本発明のインクジェット記録用水系インク
において、直接染料と繰り返し単位（Ｉ）から成る高分
子とを含有せしめることによって、プリンタヘッドにイ
ンクが焦げ付かずしかも耐水性のある印字を実現しうる
理由は必ずしも分明ではないが以下のように推定され
る。即ち、上記の高分子は親水性部位と親油性部位とを
有しているので、直接染料はこの高分子に包接されたよ
うな状態で媒体たる水中に存在している。インクはプリ
ンタヘッドにおいて約７００℃の高温にさらされるが、
直接染料はこの高分子に包接されているので、直接染料
がプリンタヘッドの過剰の熱によって酸化される代わり
に、プリンタヘッドにおける過剰の熱はこの高分子中の
親水性部位が熱分解反応（即ち、親水性部位の分解によ
る二酸化炭素の発生反応（脱炭酸反応））を起こす反応
熱として消費されるので、インクがプリンタヘッドに焦
げ付くことが抑えられるものと考えられる。一方、この
高分子が脱炭酸反応を起こした結果、該高分子は水に溶
解しなくなり、耐水性を有する高分子となるので、直接
染料が記録部材に付着したときに直接染料に耐水性を付
与せしめるバインダーとして作用すると考えられる。な
お、本発明にいう高分子の熱分解とは、熱の作用によっ
て高分子の側鎖及び／又は主鎖が切断されて他の構造を
有する高分子になることを意味するものである。

【００１１】本発明のインクジェット記録用水系インク
に含有せしめる高分子は、上記の繰り返し単位（Ｉ）か
ら成るものである。繰り返し単位（Ｉ）中、Ｘは同一の
又は異なる置換若しくは非置換アルキル基、置換若しく
は非置換アルコキシ基、置換若しくは非置換アリール
基、置換若しくは非置換アリールオキシ基、カルボキシ
ル基、アシル基、ヒドロキシル基、アミノ基、ニトロ
基、スルホニル基、スルフィニル基又はハロゲン原子を
表す。Ｘのうち好ましいものは、置換又は非置換アルキ
ル基である。一方、ｍは０〜５の整数を表し、好ましく
はｍは０から２である。特に、ｍが１である場合、Ｘは
パラ位にあることが好ましい。本発明において最も好ま
しく使用される高分子は、（スチレン−無水マレイン
酸）交互共重合体、（ｐ−メチルスチレン−無水マレイ
ン酸）交互共重合体、（ｐ−クロロスチレン−無水マレ
イン酸）交互共重合体及び（ｐ−スチレンスルホン酸−
無水マレイン酸）交互共重合体である。繰り返し単位
（Ｉ）から成る高分子は、単独で使用してもよく、又は
二種以上を混合して用いてもよい。また、直接染料の分
散性を向上させるために一般に使用されている分散剤を
添加してもよい。

【００１２】繰り返し単位（Ｉ）から成る高分子は高温
において熱分解反応を起こすが、その温度は１５０〜５
００℃が好ましく、２００〜４００℃がより好ましい。
熱分解反応の温度がこの範囲内であると、インクの保存
安定性及び印字時のプリンタヘッドの焦げつきを防止で
きる点で特に優れる。また、該高分子の分子量は１００
０〜１００００であることが好ましく、１５００〜５０
００がより好ましい。分子量がこの範囲内であると印字
されたインクの耐水性及び印字時のプリンタヘッドの焦
げつきを防止できる点で特に優れる。

【００１３】本発明において、高分子の熱分解反応が起
こる温度は以下のように測定される。即ち、示差熱熱重
量同時測定装置（ＤＳＣ−ＴＧＡ）を用い、二酸化炭素
が検出された温度をもって、熱分解反応が起こった温度
とすることができる。また、高分子の分子量は以下のよ
うに測定される。即ち、ゲル透過クロマトグラフィー
（ＧＰＣ）を用いて、標準試料との相対比較によって分
子量を決定することができる。

【００１４】繰り返し単位（Ｉ）で表される高分子は、
スチレン又はスチレン誘導体と無水マレイン酸とを共重
合することによって得られる。共重合の方法には特に制
限はなく、従来公知の方法を使用することができる。例
えば、スチレンと無水マレイン酸をアゾビスイソブチロ
ニトリルの存在下で、温度７０℃、空気気流中重合する
ことにより上記高分子が得られる。分子量の調節には、
重合時間、開始剤の量を適宜調節すればよい。

【００１５】本発明のインクジェット記録用水系インク
に含有せしめる染料は、直接染料であれば如何なるもの
でも使用可能である。例えば、Ｃ．Ｉ．ダイレクト・ブ
ラック１７及び同１９；Ｃ．Ｉ．ダイレクト・イエロー
４４；Ｃ．Ｉ．ダイレクト・オレンジ２６；Ｃ．Ｉ．ダ
イレクト・レッド２３及び同７９；Ｃ．Ｉ．ダイレクト
・ブルー１５、同７１、同８６及び同１６８；並びに
Ｃ．Ｉ．ダイレクト・グリーン５９等が使用できる。

【００１６】本発明のインクジェット記録用水系インク
は、水を媒体とし、上述の直接染料及び繰り返し単位
（Ｉ）から成る高分子を含有するのに加えて、従来公知
の各種添加剤、例えば多価アルコール類のような湿潤
剤、防黴剤及び／又はキレート剤等を更に添加してもよ
い。湿潤剤としては、エチレングリコール、プロピレン
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、グリセリン、ジエチ
レングリコールジエテルエーテル、ジエチレングリコー
ルモノｎ−ブチルエーテル等の多価アルコール及びその
エーテル、アセテート類、Ｎ−メチル−２−ピロリド
ン、１，３−ジメチルイミダゾリジノン等の含窒素化合
物類の一種又は二種以上を使用することができる。

【００１７】本発明のインクジェット記録用水系インク
の配合組成には特に制限はないが、一般にはインクの全
重量に基づき直接染料が０．５〜１０重量％、繰り返し
単位（Ｉ）から成る高分子が０．１〜２０重量％、水が
６０〜９５重量％、その他の成分が０．１〜２０重量％
であり、好ましくは、直接染料が０．７〜７重量％、繰
り返し単位（Ｉ）から成る高分子が０．５〜１０重量
％、水が７０〜９０重量％、その他の成分が０．１〜１
５重量％である。また、直接染料と繰り返し単位（Ｉ）
から成る高分子との重量比は、一般に０．２５〜１０で
あり、好ましくは０．５〜５である。

【００１８】上記の各成分を混合して本発明のインクジ
ェット記録用水系インクを調製する方法には特に制限は
なく、従来公知の装置、例えばボールミル、サンドミ
ル、アトライター、スケートミル、ロールミル等を使用
して混合することができる。

【００１９】

【実施例】以下、実施例をもって本発明の有効性を例示
するが、もちろん本発明はこれらに限定されるものでは
ない。なお、以下の例中、部は特に断らない限り重量部
を表す。また、高分子の分子量は東ソー製ＧＰＣ（ＨＬ
Ｃ−８０２０）を用いて測定し、標準ポリスチレンとの
相対比較によって決定した。熱分解反応の温度は、セイ
コー電子工業製（ＳＳＣ５０００シリーズ）示差熱熱重
量同時測定装置ＴＧ−ＤＴＡ２００を用いて窒素気流
中、昇温速度２℃／分で測定した。

【００２０】〔実施例１〕・Ｃ．Ｉ．ダイレクト・ブラック１７；７部・ｐ−スチレンスルホン酸・無水マレイン酸共重合体
（分子量３０００、熱分解温度２５０℃）；７部・水；８６部上記の成分をボールミルを用いて１２時間混合し、得ら
れた分散液を５ミクロンのフィルターによって濾過し、
ゴミ及び粗大粒子を除去してインクを得た。このインク
を用い、市販のキャノン製マイクロバブルジェットプリ
ンター（型番ＢＪ−５５０）で印字したところ、表１に
示したような結果を得た。表１中、プリンタヘッドの焦
げ付きは、２００万パルス印加後、プリンタヘッドの焦
げ付きの様子を顕微鏡観察により判定した。また、耐水
性のにじみ及びこすれは、印字物上に水滴を０．３ｃｃ
滴下し、１分後に水滴を拭き取って印字のにじみの様子
及びこすれの様子を目視により判定した。

【００２１】〔実施例２〕・Ｃ．Ｉ．ダイレクト・ブラック１７；５部・スチレン・無水マレイン酸共重合体（分子量１７０
０、熱分解温度２２０℃）；５部・ジエチレングリコール；５部・水；８５部上記の成分をボールミルを用いて１２時間混合し、得ら
れた分散液を５ミクロンのフィルターによって濾過し、
ゴミ及び粗大粒子を除去してインクを得た。このインク
を用い、市販のキャノン製マイクロバブルジェットプリ
ンター（型番ＢＪ−５５０）で印字したところ、表１に
示したような結果を得た。

【００２２】〔実施例３〕・Ｃ．Ｉ．ダイレクト・ブラック１９；５部・ｐ−メチルスチレン・無水マレイン酸共重合体（分子
量２５００、熱分解温度２４０℃）；５部・グリセリン；４部・水；８６部上記の成分をボールミルを用いて１２時間混合し、得ら
れた分散液を５ミクロンのフィルターによって濾過し、
ゴミ及び粗大粒子を除去してインクを得た。このインク
を用い、市販のキャノン製マイクロバブルジェットプリ
ンター（型番ＢＪ−５５０）で印字したところ、表１に
示したような結果を得た。

【００２３】〔実施例４〕・Ｃ．Ｉ．ダイレクト・レッド２３；５部・ｐ−クロロスチレン・無水マレイン酸共重合体（分子
量２２００、熱分解温度２９０℃）；５部・ジエチレングリコール；５部・水；８５部上記の成分をボールミルを用いて１２時間混合し、得ら
れた分散液を５ミクロンのフィルターによって濾過し、
ゴミ及び粗大粒子を除去してインクを得た。このインク
を用い、市販のキャノン製マイクロバブルジェットプリ
ンター（型番ＢＪ−５５０）で印字したところ、表１に
示したような結果を得た。

【００２４】〔比較例１〕・カーボンブラック；６部・スチレン・マレイン酸共重合体（分子量２０００、熱
分解温度２３０℃）；６部・グリセリン；６部・水；８２部上記の成分をボールミルを用いて１２時間混合し、得ら
れた分散液を５ミクロンのフィルターによって濾過し、
ゴミ及び粗大粒子を除去してインクを得た。このインク
を用い、市販のキャノン製マイクロバブルジェットプリ
ンター（型番ＢＪ−５５０）で印字したところ、表１に
示したような結果を得た。

【００２５】〔比較例２〕・Ｃ．Ｉ．ダイレクト・ブルー１７；５部・ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物（分子量２０
０００、熱分解温度２３０℃）；５部・グリセリン；４部・水；８６部上記の成分をボールミルを用いて１２時間混合し、得ら
れた分散液を５ミクロンのフィルターによって濾過し、
ゴミ及び粗大粒子を除去してインクを得た。このインク
を用い、市販のキャノン製マイクロバブルジェットプリ
ンター（型番ＢＪ−５５０）で印字したところ、表１に
示したような結果を得た。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１の結果から明らかなように、本発明の
インクジェット記録用水系インクはプリンタヘッドに焦
げ付かず、しかも耐水性のある印字を実現しており、当
初の目的を十分に果している。特に、熱ジェット式イン
クジェットプリンターを用いて印字した場合に優れた効
果を発揮するものである。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、インクジェットプリン
タのプリンタヘッドに焦げ付かず、しかも高い耐水性及
び高いラインマーカー性のある印字を実現しうるインク
ジェット記録用水系インクが提供される。また、本発明
によれば、その様な水系インクを、特に、発熱抵抗素子
のヒータ等の熱エネルギーを利用した熱ジェット式に使
用する場合、過剰の熱によりプリンタヘッドに該インク
が焦げ付くのを防止し得るインクジェット記録方法が提
供される。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直接染料と下記の繰り返し単位（Ｉ）：【化１】（式中、Ｘは同一の又は異なる置換若しくは非置換アル
キル基、置換若しくは非置換アルコキシ基、置換若しく
は非置換アリール基、置換若しくは非置換アリールオキ
シ基、カルボキシル基、アシル基、ヒドロキシル基、ア
ミノ基、ニトロ基、スルホニル基、スルフィニル基又は
ハロゲン原子を表し、そしてｍは０〜５の整数を表
す。）から成る高分子とを含有することを特徴とするイ
ンクジェット記録用水系インク。
【請求項２】前記高分子が、１５０〜５００℃で熱分
解反応を起こす、請求項１記載のインクジェット記録用
水系インク。
【請求項３】前記高分子の分子量が１０００〜１００
００である、請求項１記載のインクジェット記録用水系
インク。
【請求項４】熱エネルギーを利用して請求項１〜３の
何れかに記載のインクジェット記録用水系インクをイン
ク液滴としてノズルから記録部材に吐出させて記録を行
うことを特徴とするインクジェット記録方法。
【請求項５】熱エネルギーとして発熱抵抗素子のヒー
タを用いる請求項４記載のインクジェット記録方法。