JPH0867851A

JPH0867851A - インクジェット記録用水系インク

Info

Publication number: JPH0867851A
Application number: JP20762894A
Authority: JP
Inventors: Hideki Yanagi; 秀樹柳; Yukihiro Nakano; 幸弘仲野
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】染料と下記の繰り返し単位（Ｉ）：【化１】（式中、Ｒは同一の又は異なる水素原子、アルキル基、
アルコキシ基、アリル基、アシルオキシ基、アシル基、
ヒドロキシル基、カルボキシアルキル基、アルキレンオ
キシド基を表す）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】即ち、本発明は、上記の知見に基づきなさ
れたもので、染料と下記の繰り返し単位（Ｉ）：

【化２】（式中、Ｒは同一の又は異なる水素原子、アルキル基、
アルコキシ基、アリル基、アリルオキシ基、アシル基、
ヒドロキシル基、カルボキシアルキル基、アルキレンオ
キシド基を表す）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、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疎水性部位とを有して
いるので、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、染料はこの
高分子に包接されているので、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が熱分解反応を起こす反
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
の高分子が熱分解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、染
料が記録部材に付着したときに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、Ｒは同一の
又は異なる水素原子、ＣＨ₃、Ｃ₂Ｈ₅、Ｃ₃Ｈ₇等の
アルキル基、ＣＨ₃Ｏ、Ｃ₂Ｈ₅Ｏ、Ｃ₃Ｈ₇Ｏ等のア
ルコキシ基、ＣＨ₂＝ＣＨＣＨ₂等のアリル基、ＣＨ ₂
＝ＣＨＣＨ₂Ｏ等のアリルオキシ基、ＣＨ₃ＣＯ、Ｃ₂
Ｈ₅ＣＯ等のアシル基、ヒドロキシル基、ＣＨ₂ＣＯＯ
Ｈ等のカルボキシアルキル基、〔ＣＨ₂ＣＨ₂−Ｏ〕_m
Ｈ、〔ＣＨ₂ＣＨ（ＣＨ₃)−Ｏ〕_mＨ等のアルキレンオ
キシド基を表し、ｍは１以上の整数、好ましくは１〜５
の整数を表す。本発明において好ましく使用される高分
子は、Ｒが水素原子、アルキル基、カルボキシアルキル
基、アルキレンオキシド基から選択されるものである。
より具体的には、以下の繰り返し単位（ＩＩ）〜（Ｉ
Ｖ）から成る高分子を用いることが好ましい。・（ＩＩ）繰り返し単位（Ｉ）において、Ｒが水素原
子、ＣＨ₂ＣＯＯＨであるもの。・（ＩＩＩ）繰り返し単位（Ｉ）において、Ｒが水素原
子、〔ＣＨ₂ＣＨ（ＣＨ ₃)−Ｏ〕_mＨ（ｍは１以上の整
数）であるもの。・（ＩＶ）繰り返し単位（Ｉ）において、ＲがＣ
₂Ｈ₅、ＣＨ₂ＣＯＯＨであるもの。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、
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）から成る高分子が熱分
解を起こす温度は１５０〜５００℃が好ましく、２００
〜４００℃がより好ましい。熱分解を起こす温度がこれ
よりも低いとインクの保存時に分解が起きてしまい保存
性が悪くなり、これよりも高いと熱分解反応が起こりに
くくなり印字時に高分子がプリンタヘッドに焦げ付くお
それがある。また、該高分子の分子量は２０００〜１０
００００であることが好ましく、２５００〜８００００
がより好ましい。分子量がこれよりも低いと印字された
インクの耐水性が劣り、これよりも高いと印字時に高分
子がプリンタヘッドに焦げ付くおそれがある。

【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、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（ＧＰ
Ｃ）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、例
えば、ヒドロキシプロピルセルロースは、リンターパル
プを水酸化ナトリウム水溶液で処理し、アルカリセルロ
ースとした後、酸化プロピレンを作用することによって
得られる。その他の高分子も、公知の合成方法を用いる
ことによって得られる。

【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、染料（油性染料、分散染料、直
接染料及び水溶性染料等）であれば如何なるものでも使
用可能である。例えば、Ｃ．Ｉ．ソルベント・ブラック
３；Ｃ．Ｉ．ダイレクト・ブラック１９；Ｃ．Ｉ．アシ
ッド・ブラック２及び同５２；Ｃ．Ｉ．アシッド・イエ
ロー２３；Ｃ．Ｉ．ソルベント・イエロー１９；Ｃ．
Ｉ．ベーシック・イエロー２及び同１１；Ｃ．Ｉ．ディ
スパース・イエロー３、同５、同５６、同６０及び同６
４；Ｃ．Ｉ．ソルベント・バイオレット３；Ｃ．Ｉ．ベ
ーシック・バイオレット１、同３、同７及び同１０；
Ｃ．Ｉ．アシッド・レッド５１、同８７及び同９２；
Ｃ．Ｉ．ソルベント・レッド８、同２４、同４３、同７
２及び同７３；Ｃ．Ｉ．ベーシック・レッド１及び同１
３；Ｃ．Ｉ．ディスパース・レッド４、同５、同６０、
同７２、同７３及び同９１；Ｃ．Ｉ．アシッド・ブルー
１、同９及び同７４；Ｃ．Ｉ．ソルベント・ブルー２及
び同１１；Ｃ．Ｉ．ベーシック・ブルー５、同７、同９
及び同２６；並びにＣ．Ｉ．ディスパース・ブルー３、
同７、同５６、同６０及び同７９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、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７
０〜９０重量％、その他の成分が０．１〜１５重量％で
ある。また、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、バスケット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．ソルベット・ブラック３；５部・ヒドロキシプロピルメチルセルロース（分子量４５０
００、熱分解温度２５０℃）；５部・水；９０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．ディスパース・ブルー３；５部・繰り返し単位（ＩＩ）から成る高分子（分子量４８０
００、熱分解温度２５０℃）；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・繰り返し単位（ＩＩＩ）から成る高分子（分子量４４
０００、熱分解温度２８０℃）；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．アシッド・レッド５１；５部・繰り返し単位（ＩＶ）から成る高分子（分子量５３０
００、熱分解温度２５０℃）；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・繰り返し単位（ＩＩＩ）から成る高分子（分子量４４
０００、熱分解温度２８０℃）；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．ソルベント・ブラック３；５部・ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物（分子量２０
００００、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】染料と下記の繰り返し単位（Ｉ）：【化１】（式中、Ｒは同一の又は異なる水素原子、アルキル基、
アルコキシ基、アリル基、アリルオキシ基、アシル基、
ヒドロキシル基、カルボキシアルキル基、アルキレンオ
キシド基を表す）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
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２０００〜１００
０００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。