JPH09157563A

JPH09157563A - インクジェット記録用水系インク

Info

Publication number: JPH09157563A
Application number: JP31798595A
Authority: JP
Inventors: Hideki Yanagi; 秀樹柳; Koichi Sakai; 幸一坂井; Masayoshi Nawa; 政良名和
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1995-12-06
Filing date: 1995-12-06
Publication date: 1997-06-17

Abstract

(57)【要約】【目的】インクのインクジェットプリンタのプリンタ
ヘッドへの焦げ付きがなく、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の提供。【構成】染料、及び親水・疎水バランス（ＨＬＢ）が
３以下のモノマーとＨＬＢが５以上のモノマーとの共重
合物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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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への焦げ付きが
なく、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
抗素子のヒーター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】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号公報）、染料の構造を特
殊なものにしたり（特開平４−２２６１７５号公報）、
インクに胆汁酸塩を含有させたり（特開平５−１９４８
８８号公報）すること等が提案されているが、十分なも
のとはいえない。

【０００５】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号公報、
特開平４−１８９８７６号公報、特開平４−３５９０７
１号公報、特開平４−３５９０７２号公報等）、非水系
液媒体を用いたり（特開平４−２６１４７８号公報）、
耐水性に優れた染料を用いたり（特開平３−９１５７７
号公報）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
という問題が生じるおそれがある。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。

【０００６】更に、これらの複合された要求をバランス
良く満たすものは得られていなかった。

【０００７】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への焦げ付きがなく、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。

【０００８】

【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おいて、染
料と特定のモノマーからなる共重合物とを組み合わせて
使用することによって、インクのプリンタヘッドへの焦
げ付きを防止し、耐水性のある印字を実現し得ることを
知見した。

【０００９】本発明は、上記の知見に基づきなされたも
のであり、染料、及び親水・疎水バランス（ＨＬＢ）が
３以下のモノマーとＨＬＢが５以上のモノマーとの共重
合物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ことにより、上記目的を達成した
ものである。

【００１０】また、本発明は、本発明の上記インクジェ
ット記録用水系インクを用いたインクジェット記録方法
として、熱エネルギーを利用して、本発明の上記インク
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も
のを提供する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明のインクジェット記
録用水系インクについて詳述する。

【００１２】本発明のインクジェット記録用水系インク
において、該インクに染料と上記共重合物とを含有せし
めることによって、該インクのプリンタヘッドへの焦げ
付きがなく、しかも耐水性のある印字を実現し得る理由
は必ずしも分明ではないが、以下のように推定される。

【００１３】即ち、インクはプリンタヘッドにおいて高
温にさらされるが、親水・疎水バランス（以下、「ＨＬ
Ｂ」という）が３以下のモノマーとＨＬＢが５以上のモ
ノマーの共重合物が含有されていると染料は該共重合物
によって保護され、過剰の熱は該共重合物に水和してい
た水が蒸発する蒸発熱として消費され、染料の焦げ付き
が抑えられる。更に、該共重合物は被印刷物上では染料
に耐水性を持たせるバインダーとして働くようになると
考えられる。

【００１４】このように、本発明においては、染料と上
記共重合物とを組み合わせて使用することによって、従
来のインクジェット用インクでは得られない、優れた効
果を発揮するものである。

【００１５】本発明のインクジェット記録用水系インク
に含有せしめる共重合物は、ＨＬＢが３以下のモノマー
とＨＬＢが５以上のモノマーとの共重合物であるが、特
に、ＨＬＢが３以下のモノマーとＨＬＢが６以上１３以
下のモノマーとの共重合物であるのが好ましい。上記Ｈ
ＬＢが３超のモノマーと上記ＨＬＢが５以上のモノマー
との共重合物を用いると安定性に劣るインクとなり、上
記ＨＬＢが３以下のモノマーと上記ＨＬＢが５未満のモ
ノマーとの共重合物を用いると耐水性に劣るインクとな
る。

【００１６】上記ＨＬＢが３以下のモノマーとしては、
例えば、スチレン（０）、エチレン（０）、プロピレン
（０）、フェニルビニルエーテル（２．７）、ｐ−メチ
ルフェニルビニルエーテル（２．４）等が挙げられ、上
記ＨＬＢが５以上のモノマーとしては、例えば、ｐ−カ
ルボキシスチレン（６．１）、アクリル酸（１２．
５）、メタクル酸（１０．５）等が挙げられる（かっこ
内の数値は、それぞれのモノマーのＨＬＢを表す）。

【００１７】上記ＨＬＢの数値化は種々の方法で行われ
てきているが、本発明においては、グリフィン式（一定
の油に対する乳化効率の測定から求めた実験値と親水部
の重量分率に基づく式）を適用する。また、該ＨＬＢの
数値化には他にデービス式などもあるが、基礎データが
不十分なため実用的でない。

【００１８】本発明に使用される上記共重合物は、常法
により上記ＨＬＢが３以下のモノマーと上記ＨＬＢが５
以上のモノマーとを共重合して得ることができる。

【００１９】上記共重合物は、下記一般式（Ｉ）で表さ
れる高分子化合物であることが好ましい。

【００２０】

【化２】

【００２１】本発明において特に好ましい共重合物は、
下記(II)、(III) 及び（IV）で表される高分子化合物で
ある。

【００２２】

【化３】

【００２３】

【化４】

【００２４】

【化５】

【００２５】本発明においては、上記共重合物は単独で
使用してもよく、又は２種以上を混合して使用してもよ
い。

【００２６】上記共重合物は、例えばラジカル重合、カ
チオン重合、アニオン重合等の公知の方法で合成するこ
とができる。

【００２７】上記共重合物の分子量は、２０００〜１０
０００であるのが好ましく、２５００〜５０００である
のが更に好ましい。上記分子量が２０００未満であると
インクの耐水性に劣り、１００００を超えると該共重合
物に焦げ付きが生じるため好ましくない。

【００２８】上記共重合物の含有量は、特に限定しない
が、本発明のインク全体中、０．１〜１０重量％が適当
である。

【００２９】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、染料であれば如何なるものでも
使用可能であり、例えば、油性染料、酸性染料、塩基性
染料、直接染料及び分散染料の何れをも使用することが
できる。

【００３０】油性染料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ソル
ベント・ブラック３；Ｃ．Ｉ．ソルベント・イエロー１
９；Ｃ．Ｉ．ソルベント・レッド８、２４、４３、７２
及び７３；Ｃ．Ｉ．ソルベント・バイオレット３；並び
にＣ．Ｉ．ソルベント・ブルー２及び１１などが挙げら
れる。

【００３１】酸性染料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．アシ
ッド・ブラック２及び５２；Ｃ．Ｉ．アシッド・イエロ
ー２３；Ｃ．Ｉ．アシッド・レッド５１、８７及び９
２；並びにＣ．Ｉ．アシッド・ブルー１、９及び７４な
どが挙げられる。

【００３２】塩基性染料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ベ
ーシック・イエロー２及び１１；Ｃ．Ｉ．ベーシック・
レッド１及び１３；Ｃ．Ｉ．ベーシック・バイオレット
１、３、７及び１０；並びにＣ．Ｉ．ベーシック・ブル
ー５、７、９及び２６などが挙げられる。

【００３３】直接染料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ダイ
レクト・ブラック１９などが挙げられる。

【００３４】分散染料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ディ
スパース・イエロー３、５、５６、６０及び６４；Ｃ．
Ｉ．ディスパース・レッド４、５、６０、７２、７３及
び９１；並びにＣ．Ｉ．ディスパース・ブルー３、７、
５６、６０及び７９などが挙げられる。

【００３５】上記染料の含有量は、特に限定しないが、
本発明のインク全体中、０．５〜１０重量％が適当であ
る。

【００３６】本発明のインクジェット記録用水系インク
には、上記染料の分散性を向上させるため、一般に使用
されている分散剤を添加してもよい。

【００３７】上記分散剤としては、例えば、アニオン界
面活性剤として、高級脂肪酸塩、高級アルキルジカルボ
ン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルキル
スルホン酸塩、高級脂肪酸とアミノ酸の縮合物、スルホ
琥珀酸エステル塩、ナフテン酸塩等、カチオン界面活性
剤として、脂肪族アミン塩、第４級アンモニウム塩、ス
ルホニウム塩，ホスフォニウム塩等、両性界面活性剤と
して、ベタイン型化合物等、ノニオン界面活性剤とし
て、ポリオキシエチレン化合物の脂肪酸エステル型、ポ
リエチレンオキサイド縮合型等が挙げられ、使用に際し
ては、これらの一種又は二種以上を用いることができ
る。また、高分子分散剤として、ゼラチン、カゼイン等
のタンパク質、アラビアゴム等の天然ゴム、サポニン等
のグルコキシド、メチルセルロース、カルボキシメチル
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
物塩、ビニルナフタレン−アクリル酸共重合物塩、スチ
レン−マレイン酸共重合物塩、ビニルナフタレン−マレ
イン酸共重合物塩、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、ポリリン酸等の陰イオン性高
分子、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が挙げ
られ、使用に際しては、これらの一種又は二種以上を用
いることができる。

【００３８】本発明において特に好ましく用いられる分
散剤としては、分散安定性及び保存安定性の点から、下
記〔化６〕の一般式（Ａ）で表される単量体（ａ）と、
下記〔化７〕の一般式（Ｂ）及び（Ｃ）で表される化合
物からなる群より選ばれた１種以上の単量体（ｂ）とを
重合して得られる共重合体等が挙げられる。

【００３９】

【化６】

【００４０】

【化７】

【００４１】ここで、上記一般式（Ａ）において、R₁及
びR₂は水素原子又はメチル基を示し、同一でも異なって
もよいが、特に、R₁及びR₂が同一で両方とも水素原子で
あるか又はR₁が水素原子でR₂がメチル基であるのが好ま
しい。また、m₁は０〜２の整数を示し、好ましくは０〜
１である。また、ＡＯは炭素数２〜３のオキシアルキレ
ン基を示し、好ましくは炭素数２のオキシエチレン基で
ある。また、ｎは１１０〜３００の整数を示し、好まし
くは１１０〜２００の整数である。また、Ｘは水素原子
又は炭素数１〜３のアルキル基を示し、好ましくは水素
原子、メチル基又はエチル基である。

【００４２】上記一般式（Ａ）で表される化合物として
好ましいものの具体例としては、メトキシポリエチレン
グリコール、メトキシポリエチレンポリプロピレングリ
コール、エトキシポリエチレングリコール、エトキシポ
リエチレンポリプロピレングリコール、プロポキシポリ
エチレングリコール、プロポキシポリエチレンポリプロ
ピレングリコール等の片末端アルキル封鎖ポリアルキレ
ングリコールとアクリル酸、メタクリル酸又は脂肪酸の
脱水素（酸化）反応物とのエステル化物やアクリル酸、
メタクリル酸又は脂肪酸の脱水素（酸化）反応物へのエ
チレンオキシド、プロピレンオキシド付加物が挙げられ
る。エチレンオキシド、プロピレンオキシドの両付加物
についてはランダム付加、ブロック付加、交互付加等の
いずれでも用いることができる。

【００４３】また、上記一般式（Ｂ）で表される化合物
として好ましいものの具体例としては、アクリル酸、メ
タクリル酸、クロトン酸及びこれらの金属塩や、不飽和
ジカルボン酸系単量体として、無水マレイン酸、マレイ
ン酸、無水イタコン酸、イタコン酸、無水シトラコン
酸、シトラコン酸、フマル酸、又はこれらのアルカリ金
属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩
が挙げられる。

【００４４】また、上記一般式（Ｃ）で表される化合物
として好ましいものの具体例としては、アリルスルホン
酸、メタリルスルホン酸、又はこれらのアルカリ金属
塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩が
挙げられる。

【００４５】上記共重合体の調製方法は、得られる共重
合体の分散剤としての機能を損なわない限り、特に制限
されず、従来公知の調製方法が挙げられる。具体例とし
ては、特開昭５９−１６２１６３号公報、特公平２−１
１５４２号公報、特公平２−７９０１号公報、及び特公
平２−７８９７号公報に記載の溶媒重合法等が挙げられ
る。

【００４６】また、上記共重合体における単量体の割合
〔単量体（ａ）／単量体（ｂ）〕（モル比）は、０．１
／１００〜１００／１００である。

【００４７】更に上記共重合体の中でも、染料の分散性
及び分散安定性の点から、炭素数２のオキシアルキレン
基を好ましくは１１０〜３００モル、更に好ましくは１
１０〜２００モル導入したポリアルキレングリコールモ
ノエステル系単量体とアクリル酸系単量体とを重合して
得られる共重合体が望ましい。

【００４８】本発明のインクジェット記録用水系インク
は、水を溶媒とし、染料、上記共重合物、及び必要に応
じ分散剤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／又はキレート剤等のその他の成分を更に添加しても
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。

【００４９】本発明のインクジェット記録用水系インク
は、配合組成に特に制限されないが、本発明のインクの
全重量に基づき、一般に次に示す範囲とする。・染料；０．５〜１０重量％、好ましくは１〜８重量％・上記共重合物；０．１〜１０重量％、好ましくは１〜８重量％・分散剤；０．３〜３０重量％、好ましくは１〜１５重量％・その他の成分；３〜４０重量％、好ましくは５〜３５重量％・水；５５〜９６．４重量％、好ましくは６５〜９３重量％

【００５０】また、染料と上記共重合物との重量比（前
者／後者）は、一般に１／１０〜１０／１であり、好ま
しくは１／５〜５／１である。

【００５１】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、ロールミル等を使
用して混合することができる。

【００５２】本発明のインクジェット記録用水系インク
は、インクジェット記録方式を用いたプリンターであれ
ば、如何なるプリンターにおいても使用することがで
き、例えば、プリンタヘッドに圧電素子を利用した圧電
記録方法のプリンター及びプリンタヘッドに発熱抵抗素
子のヒーター等の熱エネルギーを利用した熱ジェット記
録方法のプリンターの何れにも使用することができる。
特に、本発明のインクジェット記録用インクは、熱エネ
ルギーを利用して、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熱ジェット記録方法に好適に
用いられ、上記熱エネルギーとしては発熱抵抗素子のヒ
ーターが好適に用いられる。

【００５３】

【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。

【００５４】〔実施例１〕・Ｃ．Ｉ．ディスパース・ブルー３；５部・(II)で表される共重合物（分子量2000）；５部・ジエチレングリコール；５部・水；８５部上記の成分をボ−ルミルを用いて１２時間分散して塗料
化した。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（ＢＪ−５５０）で印字したとこ
ろ、表１に示したような結果を得た。

【００５５】なお、表１中、プリンタヘッドの焦げ付き
は、１０００万パルス印加後、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、耐水試験
は、印字物上に水滴を滴下し、１分後水滴を拭き取り滲
み具合や擦れ（こすれ）具合をもって判定した。

【００５６】〔実施例２〕・Ｃ．Ｉ．ダイレクト・ブラック１９；５部・(III) で表される共重合物（分子量2500）；５部・グリセリン；４部・水；８６部上記の成分をボ−ルミルを用いて１２時間分散して塗料
化した。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（ＢＪ−５５０）で印字したとこ
ろ、表１に示したような結果を得た。

【００５７】〔実施例３〕・Ｃ．Ｉ．アシッド・レッド５１；５部・（IV）で表される共重合物（分子量2200）；５部・ジエチレングリコール；５部・水；８５部上記の成分をボ−ルミルを用いて１２時間分散して塗料
化した。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（ＢＪ−５５０）で印字したとこ
ろ、表１に示したような結果を得た。

【００５８】〔比較例１〕・カーボンブラック；６部・(III) で表される共重合物（分子量2000）；６部・グリセリン；６部・水；８２部上記の成分をボ−ルミルを用いて１２時間分散して塗料
化した。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（ＢＪ−５５０）で印字したとこ
ろ、表１に示したような結果を得た。

【００５９】〔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；５部（分子
量20000 ）・グリセリン；４部・水；８６部上記の成分をボ−ルミルを用いて１２時間分散して塗料
化した。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（ＢＪ−５５０）で印字したとこ
ろ、表１に示したような結果を得た。

【００６０】

【表１】

【００６１】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、インクのプリンタ
ヘッドへの焦げ付きがなく、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、
本発明のインクジェット記録用水系インクは、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。

【００６２】

【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への焦げ付きがなく、しかも耐水性
があり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、及び親水・疎水バランス（ＨＬ
Ｂ）が３以下のモノマーとＨＬＢが５以上のモノマーと
の共重合物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】前記共重合物が、下記一般式（Ｉ）で表
される高分子化合物である、請求項１記載のインクジェ
ット記録用水系インク。【化１】
【請求項３】熱エネルギーを利用して請求項１又は２
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４】熱エネルギーとして発熱抵抗素子のヒー
ターを用いる、請求項３記載のインクジェット記録方
法。