JPH10279856A - インクジェット記録用インキ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】１回の吐出量が0.03〜0.17μccであり、普通紙
への記録特性が優れており、吐出特性が安定しているイ
ンクジェット記録用インキを提供する。 【解決手段】精製水を主溶媒としてこれに高沸点の水溶
性有機溶剤であるジエチレングリコールモノブチルエー
テルと１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノンとを混
合した溶媒に水溶性染料を溶解してインキを作成する。
前者の表面張力調整作用と後者の水溶性染料の溶解安定
化作用及び普通紙への浸透性付与作用とが相乗的に作用
して課題を解決する。ジエチレングリコールモノブチル
エーテルの含有率は 1.5〜15重量％が望ましく、１，３
−ジメチル−２−イミダゾリジノンの含有率は５〜15重
量％が望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、インクジェット
記録方式の記録装置に用いられる水性インキに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録方式は、その記録安
定性が優れていることやフルカラー画像記録が容易に得
られることにより、近年、その重要性が高まっている画
像記録技術の１つである。インクジェット記録用インキ
は、一般的に、主溶媒として精製水を用いる水性インキ
と主溶媒として有機溶媒を用いる油性インキとに分類さ
れる。

【０００３】水性インキを用いて記録された画像は全般
的に耐水性に劣る。しかし、溶媒が水であるため安全性
に優れていることによって、水性インキが同記録方式に
用いられるインキの主流となっている。この水性インキ
に要望されている特性は、一般に業務や家庭で使用され
ている普通紙（ＰＰＣ、レポート用紙、ノート、便箋、
ボンド用紙などの非コート紙）に対しても発色性が優れ
ていることであり、かつ記録画像に滲みのない鮮明なフ
ルカラー記録が可能なことである。これまでにおいて
も、この要望に対して様々な提案がなされている。

【０００４】例えば、インキ中に特定の界面活性剤を添
加して表面張力を低下させることにより記録紙内部への
浸透性を高めて速乾性、すなわち定着性、を向上させる
方法、インキに強塩基性材料を添加して記録紙のサイズ
材やパルプ材を化学的に溶解することによりドット径の
拡大と浸透性を制御する方法、インキ中に分子量４万以
上のポリビニルピロリドンを添加する方法、インキ中に
特定のマイクロエマルジョンを添加することによってド
ット径の拡大と浸透性を制御する方法などが提案されて
いる。

【０００５】また、インキの乾燥によってインクジェッ
ト記録ヘッド（以下ではヘッドと略称する）のノズルが
目詰まりするのを防止してインキ吐出安定性の優れた記
録装置を得るための方法として、ヘッドの保護装置を使
用して定期的あるいは強制的にヘッドのノズル表面をク
リーニングしたりノズルからインキを吸引したりする方
法、記録停止時には常にノズル表面を密閉してインキの
乾燥を防止する方法などが提案され実用化されている。

【０００６】しかしながら、上記の従来技術には下記に
示すような問題点がある。界面活性剤を添加する方法で
は、速乾性は向上するがインキも記録紙内部へ深く浸透
してしまうため発色性が著しく低下する。また、界面活
性剤を添加したインキは発泡し易くインクジェット記録
方式には不向きである。強塩基性材料を添加する方法で
は、特定のサイズ材を使用している紙、例えば中性紙に
対しては滲みを発生するし速乾性も不十分で、所期の効
果は期待できない。ポリビニルピロリドンやマイクロエ
マルジョンを添加する方法では、フルカラー記録のよう
なインキの記録密度が高くなる場合にはその効果を期待
することができない。

【０００７】このように、普通紙に対する記録特性を向
上させるための様々な方法が提案されているけれども、
現状では、普通紙に対し、発色性が良好でかつフルカラ
ー記録のようなインキの記録密度が大きくなる場合にお
いても滲みやフェザーリング現象や混色を発生すること
がなく、しかも速乾性に優れているインキは存在しな
い。

【０００８】また、普通紙上での記録特性は１回の吐出
量によっても違ってくる。吐出量が少ない場合には速乾
性がよく滲みなどを発生しないインキであっても、吐出
量が多くなると、速乾性が不十分となったり滲みなどを
発生したりする。吐出量の例を示すと、200 dpi の場合
は0.13μcc前後、300 dpi の場合は0.08μcc前後、400
dpi の場合は0.06μcc前後である。フルカラー記録の場
合には、300 dpi から720 dpi のヘッドが使われる。記
録計では 0.2〜0.3 μccのインク滴が使われている場合
が多い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、１
回の吐出量が0.03〜0.17μccであり、次の条件を満足す
る普通紙用のインクジェット記録用インキを提供するこ
とである。 1) 発色性が優れている。 2) モノクロ及びフルカラー記録のような多重記録の場
合でも、滲みや混色が発生せず、速乾性（定着性）が優
れている。

【００１０】3) ヘッドの目詰まりの発生が少ない。 4) 吐出特性が優れていて安定している。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明の発明者はインキの成分の一つとして各
種の水溶性有機溶剤を鋭意検討した。水性インキに使用
される水溶性有機溶剤としては、エチルアルコール，メ
チルアルコール，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，イソブチルアルコー
ル，シクロヘキサノール，ベンジルアルコールなどのア
ルコール類；エチレングリコール，ジエチレングリコー
ル，プロピレングリコール，ポリエチレングリコール，
グリセリンなどのグリコール類；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メチルエ
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ブチルエーテルなどのグリコール
エーテル類；１、３−ジメチル−２−イミダゾリジノ
ン，５、５−ジメチルヒダントイン，３、５−ジメチル
ピラゾール，２、５−ジメルカプト−１、３、４−チア
ジアゾールなどの五員環状化合物；Ｎ−メチル−２−ピ
ロリドンのようなピロリドン類；トリエタノールアミン
のようなアルカノールアミン類などを挙げることができ
る。

【００１２】また、表面張力を低減させる界面活性剤と
しては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル，ポリオ
キシエチレンアルキルフェノールエーテル，ポリオキシ
エチレン脂肪族エーテル, 弗素系界面活性剤などが挙げ
られる。検討の結果、ジエチレングリコールモノブチル
エーテル（以下ではＤＥＧＭＢＥと略称する) と１，３
−ジメチル−２−イミダゾリジノン（以下では１３ＤＭ
２Ｉと略称する) とを溶媒として精製水に混合して作成
したインキは、普通紙に記録した場合に、優れた発色性
を示し、モノクロ及びフルカラー記録のような多重記録
の場合でも滲みや混色を生じることがなく、速乾性に優
れており、しかもヘッドの目詰まりを生ずることが少な
く、吐出特性も安定していることが判明した。

【００１３】この発明の第１の発明においては、水溶性
染料と精製水と水溶性有機溶剤とを主成分とし、１回に
0.03〜0.17μccの吐出量で使用されるインクジェット記
録用インキにおいて、ＤＥＧＭＢＥと１３ＤＭ２Ｉとが
含有されている。ＤＥＧＭＢＥは、沸点が 230.6℃で、
20℃における表面張力が31.5 mＮ／ｍである常温の蒸気
圧の低い水溶性有機溶剤であり、ヘッドの表面における
インキの乾燥を抑制する効果を有し、精製水のもつ大き
な表面張力を低減させる表面張力の調整材として作用す
る。１３ＤＭ２Ｉは、沸点が 225.5℃で、20℃における
表面張力が41.0 mＮ／ｍである常温の蒸気圧の低い水溶
性有機溶剤であり、ヘッドの表面におけるインキの乾燥
を抑制する効果を有し、インキが低温になった場合の染
料の析出を防止する染料の溶解安定化作用と、普通紙へ
のインキの浸透性を付与する作用とを兼ね備えている。
勿論、精製水のもつ大きな表面張力を低減させる表面張
力の調整材としても作用する。また、１３ＤＭ２Ｉは粘
度が低いため、混合された他の高沸点水溶性有機溶剤に
よって高くなるインキの粘度を適当な値に調整するのに
も有効である。この両者のそれぞれの作用が相乗的に働
いてインクジェット記録用インキとして優れた特性を発
揮する。

【００１４】第２の発明においては、ＤＥＧＭＢＥが１
〜15重量％、１３ＤＭ２Ｉが５〜18重量％含有されてい
る。ＤＥＧＭＢＥの上下限値は主にインキの表面張力の
調整範囲から決まる。すなわち、下限値は表面張力が高
くなり過ぎて速乾性が不十分になる限度により決まり、
上限値は表面張力が下がり過ぎて滲みを発生したりヘッ
ドのインキ吐出特性を損なう限度によって決まる。１３
ＤＭ２Ｉの下限値は染料の溶解安定性を確保するための
限界、すなわち、発色性が悪くなったり連続印字性が確
保できなくなる限界、から決まり、上限値は混色の発生
の限界、すなわち、インキの表面の乾燥が不十分となる
限界、から決まる。以上は個々の物質について上下限値
の意味付けをしたが、実際には相乗的に効果をもつので
上記の説明は定性的な傾向を示すものである。請求項に
記載した下限値及び上限値は実施例の評価結果に基づい
て決定したものである。

【００１５】この発明のインキを実際のヘッドに適用す
る場合には、ヘッドに合わせて表面張力や粘度などのイ
ンキの物性値を調整することが必要である。この発明の
インクジェット記録用インキに使用される水溶性染料と
しては、酸性染料、塩基性染料、反応性染料、分散染料
及び直接染料の各染料類及び食用色素などを挙げること
ができる。その含有量は 0.5〜15％の範囲が適当であ
る。

【００１６】また、この発明によるインクジェット記録
用インキに使用される水は、重金属類の影響を受けない
ようにするため、イオン交換水以上の純度を有する精製
水であることが必要である。

【００１７】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を実施例及
び比較例を用いて説明する。代表的な３つの実施例につ
いてその組成を記述し、他の実施例と比較例について
は、３つ実施例と合わせて表１にまとめて示した。ま
た、製造方法及び評価項目の評価方法と評価基準は全例
に共通しているので実施例１の中で説明する。評価結果
は全例についてまとめて表２に示した。

【００１８】表１及び表２において、第１の実施例は
「実施例１」と第１の比較例は「比較例１」という表示
方法で示した。また、実際に使用した水溶性染料は、実
施例１〜３のいずれかを染料組合せ欄に数字で示した。
なお、組成の表現は全て重量％で表している。 〔第１の実施例〕 水溶性染料（表１では染料） 3.0％ 精製水 72.9％ ＤＥＧＭＢＥ 5.0％ １３ＤＭ２Ｉ 9.0％ グリセリン 10.0％ オマジン−Ｎａ（防黴・殺菌剤） 0.1％ 水溶性染料としては、黒色はC.I.ダイレクブラック９、
シアン色はC.I.アシッドブルー９、マゼンタ色はC.I.ア
シッドレッド35、イエロー色はC.I.ダイレクトイエロー
86を使用した。

【００１９】上記の各組成物を混合し、室温状態で十分
に均一溶解し、0.45μｍのメンブランフィルタを使用し
て加圧濾過してカラーインキを作成した。評価項目に対
する評価方法と判断基準は次の通りである。評価に使用
した装置は４色一体型プリントヘッドを搭載したピエゾ
方式インクジェット記録装置で、評価に使用した試験紙
はゼロックス社製の普通紙（ゼロックス #4024）であ
り、インキの吐出量は0.15μccとした。

【００２０】〈連続印字性試験〉：各色のインキで連続
吐出記録印字を行い、全色で 300時間以上安定吐出印字
できたものを「○」とし、どれか１色でも 300時間未満
に不吐出現象を示したものを「×」とした。 〈発色性試験〉：染料のインキ中の溶解安定性とベタ印
字部の光学反射濃度とで評価した。光学反射濃度はマク
ベス反射濃度計によって測定し、黒色は 1.1以上、シア
ン色は 1.2以上、マゼンタ色は 1.1以上、イエロー色は
0.9以上を合格とした。溶解安定性と全ての光学反射濃
度を満足したものを「○」とし、どれか１つでも満足し
ないものは「×」とした。

【００２１】〈滲み試験〉：各色のベタ単色印字をして
ベタ印字端部における滲み（フェザーリングを含む）を
目視で官能評価した。全ての色に滲みがなければ「○」
とし、どれかの色に滲みがあれば「×」とした。 〈混色試験〉：複数色重ね印字をして重ね印字の境界部
における混色を目視で官能評価した。全ての色に混色が
なければ「○」とし、どれかの色に混色があれば「×」
とした。

【００２２】〈定着性試験〉：各色のベタ単色印字及び
複数色重ね印字をして、印字後10秒に印字部を濾紙で擦
り、インキの擦れの有無を調べた。全ての色にインキの
擦れがなければ「○」とし、どれかの色に擦れがあれば
「×」とした。 〔第２の実施例〕 水溶性染料 3.0％ 精製水 64.9％ ＤＥＧＭＢＥ 7.0％ １３ＤＭ２Ｉ 10.0％ ジエチレングリコール（表１ではＤＥＧ） 15.0％ オマジン−Ｎａ（防黴・殺菌剤） 0.1％ 水溶性染料としては、黒色はC.I.フードブラック２、シ
アン色はC.I.ダイレクトブルー199 、マゼンタ色はC.I.
アシッドレッド154 、イエロー色はC.I.ダイレクトイエ
ロー142 を使用した。

【００２３】〔第３の実施例〕 水溶性染料 3.0％ 精製水 67.9％ ＤＥＧＭＢＥ 9.0％ １３ＤＭ２Ｉ 7.0％ グリセリン 10.0％ トリエタノールアミン 3.0％ オマジン−Ｎａ（防黴・殺菌剤） 0.1％ 水溶性染料としては、黒色はC.I.フードブラック１、シ
アン色はC.I.フードブルー２、マゼンタ色はC.I.フード
レッド７、イエロー色はC.I.フードイエロー４を使用し
た。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】 図１は表１及び表２に基づいて作成した特性マップであ
り、横軸にＤＥＧＭＢＥの含有率をとり、縦軸に１３Ｄ
Ｍ２Ｉの含有率をとり、各試料インキの組成に対応する
位置に、全項目が「○」である場合には「○」を、１項
目でも「×」のある場合には「×」を記している。

【００２６】図１より、ＤＥＧＭＢＥ及び１３ＤＭ２Ｉ
の下限値及び上限値を下記のように決めることができ
る。ＤＥＧＭＢＥの下限値は比較例１及び比較例10と実
施例11及び実施例14とから1.5 重量％と決められる。比
較例１及び比較例10ではＤＥＧＭＢＥの含有率が低すぎ
るため、表面張力が高くなり、定着性はなんとか確保で
きているが、表面が乾燥できず、混色を発生している。

【００２７】ＤＥＧＭＢＥの上限値は比較例５及び比較
例６と実施例９及び実施例10とから15重量％と決められ
る。比較例５、比較例６及び比較例７ではＤＥＧＭＢＥ
の含有率が高すぎるため、表面張力が低くなり、滲みを
発生し、連続印字性も悪くなっている。１３ＤＭ２Ｉの
下限値は比較例２及び比較例３と実施例16とから５重量
％と決められる。比較例２及び比較例３では１３ＤＭ２
Ｉの含有率が低すぎるため、水溶性染料の溶解が安定せ
ず、発色性が悪くなっている。

【００２８】１３ＤＭ２Ｉの上限値は比較例８及び比較
例９と実施例11及び実施例15とから15重量％と決められ
る。比較例８及び比較例９では１３ＤＭ２Ｉの含有率が
高すぎるため、表面が乾燥できず、混色を発生してい
る。なお、ＤＥＧＭＢＥと１３ＤＭ２Ｉとが共に多い比
較例７では、滲みと混色を発生しながら定着性も悪い。
これは、高沸点の水溶性有機溶剤の総含有率が大きくな
り過ぎると、インキ内の水溶性有機溶剤が紙の中へ速く
浸透することができなくてなかなか乾燥しないことを示
していると考えられる。

【００２９】参考までに、実施例及び比較例に用いた物
質の表面張力、粘度及び沸点を表３に示す。

【００３０】

【表３】

【００３１】

【発明の効果】この発明の第１の発明によれば、水溶性
染料と精製水と水溶性有機溶剤とを主成分とし、１回に
0.03〜0.17μccの吐出量で使用されるインクジェット記
録用インキにおいて、ＤＥＧＭＢＥと１３ＤＭ２Ｉとが
含有されているので、ＤＥＧＭＢＥのヘッド表面の乾燥
抑制効果と表面張力調整材としての作用、及び１３ＤＭ
２Ｉのヘッド表面の乾燥抑制効果と染料の溶解安定化作
用と普通紙へのインキ浸透性付与作用とが相乗的に作用
してインクジェット記録用インキとして優れた特性を発
揮する。特に、ＤＥＧＭＢＥの低い表面張力は、インキ
の表面張力の調節に非常に有効であり、１３ＤＭ２Ｉの
低い粘度は、他の高沸点水溶性有機溶剤によって高くな
るインキの粘度を下げることにも有効である。

【００３２】言い換えれば、この発明によれば、インキ
の長期安定性が確保され、ヘッドの目詰まりの発生が少
なく、ヘッドの安定な吐出特性を確保することができ、
普通紙に記録した場合に、発色性に優れ、多重記録の場
合でも滲みや混色が発生せず、速乾性（定着性）に優れ
ているインクジェット記録用インキを提供することがで
きる。

【００３３】第２の発明によれば、ＤＥＧＭＢＥが 1.5
〜15重量％、１３ＤＭ２Ｉが５〜15重量％含有されてい
る。この組成領域のインキが最も優れた特性を発揮す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例及び比較例の評価結果を示す特性マップ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水溶性染料と精製水と水溶性有機溶剤とを
   主成分とし、１回に0.03〜0.17μccの吐出量で使用され
   るインクジェット記録用インキにおいて、ジエチレング
   リコールモノブチルエーテルと１，３−ジメチル−２−
   イミダゾリジノンとが含有されていることを特徴とする
   インクジェット記録用インキ。
2. 【請求項２】ジエチレングリコールモノブチルエーテル
   が 1.5〜15重量％、１，３−ジメチル−２−イミダゾリ
   ジノンが５〜15重量％含有されていることを特徴とする
   請求項１に記載のインクジェット記録用インキ。