JPS6023793B2

JPS6023793B2 - インクジエツト記録用インク

Info

Publication number: JPS6023793B2
Application number: JP17223279A
Authority: JP
Inventors: 章夫大渡
Original assignee: Epson Corp
Current assignee: Epson Corp
Priority date: 1979-12-28
Filing date: 1979-12-28
Publication date: 1985-06-10
Also published as: JPS5695961A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、インクジェット式記録装置のインクに関する
もので、特に低温における印字後の印刷速乾性及びイン
ク消費量を改良したインクジェット記録用水性インクに
関するものである。

インクジェット旨の原理は、５０〜１５０ｒの
直径の微少インク液滴を発生させる手段、液滴を記録紙
の所定の位置へ飛行させる手段により所望の印刷を可能
にするものである。

液滴は、加圧されたインクが、３０〜１５０〃の直径の
微細なノズルオリフィスから噴出することにより発生し
、液滴に電荷をもたせ、電界操作することにより該液滴
を記録紙の所定の位置へ飛行させる静電偏向型インクジ
ェット方式、液滴を複数のノズルオリフィスより、必要
な個所だけ発生させ、記録紙にダイレクトに飛行させる
ドロップオンデイマンド型インクジェット方式などがあ
る。いずれもインクジェット方式という点で液体インク
を扱うため次のような問題点がある。１インクが、３
０〜１５０ムの直径の微細なノズルオリフィスで、乾燥
しノズルオリフィス部のインクの粘度上昇、もしくは染
料等の析出により、ノズルオリフィスの目が詰まる。

２液体インク粒が直接記録紙に付着してから乾燥する
までの時間、すなわち印刷乾燥時間がかかる。

３インク流通径路中に空気等の気泡が混入、もしくは
、発生することにより記録ヘッドインク加圧室内でイン
クが加圧できないため、ノズルオリフィスよりインク微
４・滴が発生できなくなる。

４記録紙に付着したインク粒のドット円形度、ドット
コントラストが十分でない。

そして、これら問題点をふまえて、インクジェット記録
用インクとして必要とされる条件は、‘ａ）インクが記
録ヘッドのノズルオリフィスにおいて目詰りをおこさな
いこと。

‘ｂ’インクが記録用紙に転写された時、どの環境にお
いても、迅速に乾燥すること。

｛ｃ｝インクが自ら気体を発生するような成分を含ま
ないこと。

【ｄ｝インクが長期にわたり変質を起こさず、貯蔵性
がよいこと。

‘ｅ｝インクがインク鞍液材料を腐食させないこと。

川インクの濃度が大きく紙に転写された時、ドットの
円形度、コントラストが明確であること。（ｇ）少量
瓶で大きなドットを表現できる消費節約的なインクであ
ること。

等があげられる。

以上の事柄の内には、‘ａ｝の要件に示す如く、インク
が乾燥し難いという条件のもとに、（ｂに示す如く紙に
付着した時、迅速に乾燥しなければならないという、相
反する性質がある。従って、‘ａ｝から（ｇ）の要件す
べてを完全に満足するインクを作ることは非常に難しく
、それ故にインク以外の他の手段を用いることにより前
記｛ａ｝〜（ｇ）の要件を満足させる方向に進む場合が
多かった。たとえば、印刷物の乾燥をはやめるために、
装置にドライヤーを設けたり、記録紙にインクの浸透の
速い紙を用いれば、前記｛ａ’，‘ｂーの要件を満たす
ことができる。しかし、装置が大型化しエネルギー的に
も不経済であったり、印字用紙が所定のものでなければ
ならないという欠点がある。

本発明の目的は、前記｛ａー〜（ｇ）の要件をすべて満
たすインクジェット記録用インクを提供することにある
。

従釆のインクジェット記録用インクは、ほとんどが水溶
性インクであり、インクの構成は、染料、湿潤剤、水、
の三つの組成分を中心として成る。

染料は、記録紙を着色することにより、所望の図形、文
字を視覚的及び光学的に伝達する重要なインク組成分で
、水は染料を記録紙へ転写するための運搬媒体である。
従って、インクジェット記録用インクとしては、染料、
水の２組成分でもよいわけであるが、ノズルオリフィス
は、使用時大気に開放されているため水分の蒸発がおこ
り、ノズルオリフィス中で染料が析出し、ノズル目を詰
まらせることがある。これを防止するため、湿潤剤を加
えるわけであるが、湿潤剤を添加することにより、イン
ク全体の蒸気圧が下がり、ノズルオリフィス中での染料
析出はある程度防げることは公知である。そのため、イ
ンクは乾き難くなっており、ノズルオＩＪフィス中では
目詰り防止効果がある反面、転写後の記録紙上でのイン
クの遠乾性はなく、速乾性をだす場合には、前記三組成
分系に界面活性剤を添加し、インクの表面張力を低下さ
せ記録紙に浸透させることにより速乾性をだす方法が用
いられている。しかし、緑透のよいイオン性界面活性剤
はＫｒａｆｆｔ点と呼ばれる温度以下では界面活性効果
が得られないため浸透し難くなったり、浸透時間がかか
り、にじみが紙の繊維方向にはん難に進むため、ドット
円形度が不十分であったりするなどの欠点がある。

本発明は従釆の欠点を除去するもので、ノズルオリフイ
スの目詰りを起こし難く、低温においても速乾性を失わ
す、さらに、紙面に対し水平方向の浸透を大きくするこ
とにより少量のインクで大きな円形ドットを表現できる
インクジェット記録用インクを提供するものである。

以下、本発明の具体例を第１図、第２図を用いて説明す
る。一般に、インクの紙に対する浸透力は、紙とインク
間の界面張力が低ければ低いほど大きく、従って界面活
性剤の種類、分量によってインクの紙に対する浸透力は
定まる。また、紙に対するぬれ性、すなわち浸透力は、
イオン性界面活性剤が優れていることが知られているが
、イオン性界面活性剤にはＫｒａｆｈ点が存在するため
低温では界面活性効果が得られず、しかも界面活性剤イ
オンが凝集するため目詰りの原因にもなる。第１図はイ
オン性界面活性剤の溶解度曲線と、臨界ミセル濃度（以
下ＣＭＣと呼ぶ）曲線を示したものである。

ＡＢは溶解度曲線で、ＡＣはＣＭＣ曲線である。ＡＢ及
びＡＣを境界として得られる領域（１），（ロ），（ｍ
）があり、（１）は結晶析出状態、（０）はイオンとミ
セル溶液状態、（ｍ）はイオン溶液状態で、インク中の
界面活性剤は、紙−インク間の界面張力が低ければよく
、従って界面活性剤がミセルになった状態（Ｄ）が好ま
しい。しかし、ＫｒａｆＲ点と呼ばれるＰ点の温度ｔ，
以下では、領域（０）は存在せず、従って、（０）の状
態にある界面活性剤を含むインクがし以下の温度に下が
った場合、結晶が出するため目誌りの原因となり不都
合である。すなわちインクジェット記録用インクに浸透
性を与えるために添加される界面活性剤組成分は、温度
変化に影響されにくく、しかも優れた浸透効果をもつも
のがよい。本発明者はこれらの条件を満足させる界面活
性剤を選択する目的で実験を行った結果、ジアルキルス
ルホコハク酸塩が有効であることを発見した。ジアルキ
ルスルホコハク酸塩の水溶液は、紙に対して浸透力があ
り、また該水溶液が凝固点に至ってもめ澱を生ずること
なく、また低温における浸透力も十分で、インクジェッ
ト記録用インクに添加される界面活性剤としてインクに
十分な浸透性を与える。また、第２図のインクジェット
記録装置より発生する微４・液滴量と液滴が紙面に描い
た円形ドット径の関係が示すように、本発明の浸透性の
高いインクＡは、従釆の浸透性のないインクＢに比べ、
ドット径が大きい。例えば、０．２脚のドットを得るの
に本発明のインクならば０．３×１０‐７の必要とし、
従釆のインクでは３×１０‐７榊以上で、少なくとも１
Ｍ音以上の量を必要とする。すなわち、本発明のインク
は、通常使用の１／１０のインク量で済ませることがで
きる。本発明のインク組成分は、染料、湿潤剤、界面活
性剤であるジアルキルスルホコハク酸塩、水より基本的
に成る。

染料は、まず第一に印刷物の耐水性、耐光性を向上させ
るために水溶性直接染料、及び分散染料が好ましい。

また、水、湿潤剤に対する溶解度、分散度が大きい方が
、ノズルオリフィスでの染料析出による目詰りが起こり
難いため、水、湿潤剤に対する溶解度又は分散度の大き
い染料が好ましい。例えば、ＫａＷｋｕＤｉｒｅｃｔＤ
ｅｅｐＢｌａｃｋＸＡ，ＫａｙａｋｕＤｉｒｅｃｔ
ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋＡＸＮ，Ｋａｙａｓｅｔ
Ｂｌａｃｋｏｏ９Ａ，ＫａｙａｓｅｔＢｌａｃｋ
ｏ１４，ＫａｙａｓｅｔＢｌａｃｋｏ１５，Ｋａｙａ
ｓｅｔＶｉｏｌｅｔｏｏｌ．ＫａｙａｓｅｔＢｌ
ｕｅｏ０５，Ｋａ蛇ｒ瓜ＴｕＭｕｏｉｓｅＢ１ｕｅＯ
Ｌ〔いずれも日本化薬製染料商標〕などがある。染料の
添加量としては、１の重量部をこえると、ノズルオリフ
ィスの目詰りが起こりやすくなるので１の重量部以下が
好ましい。

湿潤剤は、インク全体の蒸気圧を下げ、インク中の水分
の蒸発を減速させるとともに、染料もある程度溶解する
ことにより、ノズルオリフイスの目詰りを防止する。

従って、まず水に対する溶解性がよく、吸水性があり、
しかも染料溶解度の高い湿潤剤が好ましい点から、脂肪
族多価アルコール類、脂肪族多価アルコール類のアルキ
ルェ−ブル誘導体類、脂肪族多価アルコール類のアセテ
ート誘導体類が優れている。具体的には、エチレングリ
コール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、
グリセリン等の多価アルコール類、エチレングリコ‐ル
モノメチルエーテル、エチレングリコ一ルモノエチルエ
ーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジ
エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレング
リコールジメチルエーテル、ジヱチレングリコールメチ
ルエチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチル
ェーテル、等の多価アルコール類のアルキルェーテル誘
導体類、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテ
ート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテ
ート、グリセリルモノアセテート、グリセリルジアセテ
ート等の多価アルコールのアセテート誘導体類がある。
また上記の多価アルコール類、多価アルコールのアルキ
ルェーテル誘導体類、多価アルコールのアセテート誘導
体類の混合物も用いることができる。インク中の湿潤剤
組成分量は、インクの粘度を決定する重要因子であるた
め、湿潤剤添加量を多くすることは、インクの粘度を増
大させることになるので好ましくない。なぜなら、イン
ク粘度が増大することによりインクジェット記録ヘッド
の応答周波数が低下したり、駆動電圧が高くなることが
、本発明者により確かめられているからである。従って
５〜４５重量部の湿潤剤を添加するのが好ましく、粘度
も２０ｏｏで１．５〜１９センチポィズの範囲に調整す
ることが可能である。界面活性剤であるジアルキルスル
ホコハク酸塩は、本発明のインクの速鞄性、及び紙面に
対する水平方向の浸透に関し、重要な組成分である。

溶解性、ミセルの形成のし易さ及び安定性、紙に対する
浸透性などの点からアルキルベンゼンスルホン酸塩が優
れているが、アルキルベンゼンスルホン酸塩はＫｒａｆ
ｆｔ点が１０００前後にあり、およそ１０℃以下の低温
になると、ミセル形成が不可能なばかりか、ミセル凝集
をおこし沈澱を生ずるため好ましくない。一方、ジアル
キルスルホコハク酸塩は、【ａーの構造式で示され、一
般的なものは、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウムが
ある。

ジアルキルスルホＲ，，Ｒ２はアルキル基Ｍはアルカリ
金属類ハク酸塩を０．１〜３重量部添加した水溶液は、環境温
度変化実験を行なったところ、０℃〜７０二○の温度範
囲では全く沈澱、凝集などの変化が見られず、しかも紙
に対する浸透力についても１ムそ溶液の紙に対する浸透
速度は該温度範囲において２秒以下という十分な乾燥性
を得る浸透力があった。

さらに、長期インクの保存のため細菌やカビの発生を抑
制するために、ジオキシン、テヒドロ酢酸ナトリウムな
ど既知の防カビ剤を用いることができる。

以上の如く、本発明のインクジェット記録用インクは、
ノズルオリフィスでの目詰りがおこり難く、低温の環境
においても瞬時の速乾性を示しインク自体から気体を発
生する成分が含まれないため、インク中に気泡が発生し
難く、安定な組成分で構成されているため、長期に渡る
貯蔵性も優れており、インクの液・性が弱酸性から弱ア
ルカリのため後液材料を腐食することなく、また印字乾
燥後の印字濃度、ドット円形度も十分あり、さらに従来
のインクよりも少量で同じ印字パターンを印刷でき、前
記的〜（ｇ）のインク要件を満足できるためその効果は
非常に大きい。

以下、実施例を挙げることにより本発明を説明するが、
これらの実施例は本発明を更に具体的に説明するもので
あり、実施の態様がこれにより限定されるものではない
。

実施例１擬梓機、ヒーターを装備した２そのビーカーに蒸留水７
８６夕、トリエチレングリコール１５０夕、グＩＪセリ
ン５０夕を仕込み燈拝しながらジオクチルスルホコハク
酸ナトリウム３夕を徐々に加えた。

液温５０００に上昇させ損洋を絶け、ジオクチルスルホ
コハク酸ナトリウムの溶解が認められたら、デヒドロ酢
酸ナトリウム１夕を徐々に加え、完全に溶解させて、さ
らにＫａｙｏｓｅｔＢＩ雌００５１０夕を徐々に加え、
ビーカーを６０００で一定に保ちながら３時間雌杵を続
けた。室温に冷却後、ｌＡｍのミリポァメンフレンフィ
ルタ−でる過した。得られたインクは下記の通りである
。（組成）ＫａｙａｓｅｔＢｌｕｅ００５１重量
部トリエチレングリコール１５グリセリ
ン５ジすクチルスルホコハク酸ナト
リウム０．３デヒドロ酢酸ナトリウム
０．１水７
８．６得られたインクの粘度は２０ｑ０で２．Ｋｐ、表
面張力３４ｄｙ肥／弧、ｐＨ値は２０ｏｏで６．５であ
った。

このインクを当社試作マルチヘッド（ノズルオリフィス
直径４０りｍ）に充填し、ジェット印刷を行ったところ
、青色鮮明な印刷記録が得られた。印刷後の記録紙上で
のインクの乾燥時間は、１秒以下で、紙面に対し水平方
向に均一に浸透し、およそ６０山肌直径の綾瀬で、５倍
の３００ｒｍ径の印刷ドットが得られた。実施例２実施例１に記載の方法により次の組成を有するインクを
作成した。

（組成）ＫａｙａｓｅｔＶｉｏｌｅｔｏ０７１．
５重量部グリセリン１０グリ
セリルモノアセテート５ジオクチルスルホ
コハク酸ナトリウム０．５デヒドロ酢酸ナトリウム
０．１水
８２．９得られたインクの粘度は、２０００で２
．４ｃｐ表面張力３４ｄｙｎｅ／肌、ｐＨ値６．６であ
った。

実施例３実施例１に記載の方法により、次の組成を有
するインクを作成した。

（組成）ＫａｙａｋｕＤｉｒｅｃｔＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃ
ｋＡＸＮ２重量部グリセリン
１７ジヘキシルスルホコハク酸ナトリウム０．５
テヒドロ酢酸ナトリウム０．１水
８０．４得られたイン
クの粘度は、２０００で１．９ｐ表面張力３４ｄｙｎｅ
／肌ｐＨ値９．２であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、イオン性界面活性剤の溶解度曲線と臨界ミセ
ル濃度曲線、第２図はジェット微小液滴量と液滴が紙面
に描いた円形ドット径の関係である。第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

１１０重量部以下の水溶性染料５〜４５重量部の脂肪
族多価アルコール類、脂肪族多価アルコール類のアルキ
ルエーテル誘導体類、脂肪族多価アルコール類のアセテ
ート誘導体類から選ばれた少なくとも１つ以上の湿潤剤
、０．１〜３重量部のジアルキルスルホコハク酸塩、及
び水から成ることを特徴とするインクジエツト記録用イ
ンク。