JPS62256877A

JPS62256877A - 記録液用水溶性染料

Info

Publication number: JPS62256877A
Application number: JP61097970A
Authority: JP
Inventors: Konoe Miura; 三浦　近衛; Hiroshi Takimoto; 滝本　浩; Toshio Kaneko; 敏雄金子; Noriya Oota; 太田　徳也; Masatsune Kobayashi; 小林　正恒; Takeshi Sakaeda; 栄田　毅
Original assignee: Canon Inc; Mitsubishi Kasei Corp
Current assignee: Canon Inc; Mitsubishi Kasei Corp
Priority date: 1986-04-30
Filing date: 1986-04-30
Publication date: 1987-11-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、インクジェット方式あるいは万年筆やフェル
トペン等の筆記具により、紙、樹脂フィルム等の被記録
材に記録を行うための、一般にインクと呼称する記録液
（以下インクと称する）に使用するための水溶性染料に
関する・（従来の技術）インクジェット記録方式は、種々のイン゛り吐出方式、
例えば、静電吸引方式、圧電素子を用いてインクに機械
的振動または変位を与える方式、インクを加熱し、その
時の圧力を、利用する方式等が知られている。）により
、インク小ｈｒ４（ｄｒｏｐｌｅｔ）を形成し、それら
の１部若しくは全部を紙等の被記録材に付着させて記録
を行うものである。また、万年筆、フェルトペン、ボー
ルペン等の筆記具を用いる場合には１周知の如く毛細孔
からインクを吐出して、それを被記録材に受容させて記
録を行う、このようなインクジェット記録方式または筆
記具に使用するインク−としては、各種の水溶性の染料
または顔料を、木または木と水溶性有機溶剤からなる液
媒体に溶解または分散させたものが知られ、且つ使用さ
れている。

（発明が解決しようとしている問題点）上記の如き従来
のインクにおいては種々の性能が要求されるのは当然で
あるが、なかでも最も要求される性能は、インクを用い
て記録を行っている際、記録を中断した際、更に長期間
記録を行われなかった時における記録装置のノズル、オ
リフィスまたはペン先での目詰まりおよび沈降物の発生
がないという液安定性である。特にインクジェット方式
の中でも、熱エネルギーを用いるインクジェット方式に
おいては、温度変化によって発熱ヘッドの表面に異物の
沈着が生じ易いためこの問題は特に重要である。しかし
ながら、従来のインクの場合には、このような問題が十
分には解決されておらず、インクシエンド装置冴のノズ
ルやオリフィスに目詰まりを生じたり、加熱ヘッドの表
面に沈着物が生じたり、長期保存中に沈降物が生じる等
種々の問題が生じており、インクジェット記録方式の種
々の優れた特性にも拘らず、その汀及が急速でない１つ
の理由となっている。

従って、本発明の主たる目的は、上述の従来技術の欠点
を解決し、高い染料濃度にも拘らず、使用時および長期
保存時にもノズル、オリフィス等に目詰まりを生ぜず、
また特に熱エネルギーを使用するインクジェット装置の
発熱ヘッドに沈降物が生じたりしない安定性に優れたイ
ンクを与えることがでさる水溶性染料を提供することで
ある。

本発明者は上述の目的を達成すべく鋭意研究の結果、重
版の染料中には染料以外に多くの不純物（例えば、分散
剤、均染剤等種々の有機物および無機物）が含有されて
おり、これらの不純物が主として前述の問題を生じるこ
とから、これらの不純物による種々の影響を研究したと
ころ、ノズル、オリフィスを目詰まりさせたり、インク
の貯蔵中に沈降物を生じたり、特に熱エネルギーを利用
するインクジェット方式における加熱ヘッド上に異物が
沈着する最大の原因は、インク中に包含される鉄分およ
び珪素分であり、このような不純物を含有しない水溶性
染料をインクの調製に使用することによって、上記の種
々の問題点が解決されることを見い出し末完ＩＪ１を完
成したものである。

（問題点を解決するための手段）すなわち、本発明は、染料中に含まれる鉄および珪素の
含有量の合計が２５０ｐｐｍ以下に調整されていること
を特徴とする記録液用水溶性染料である。

本発明を更に詳細に説明すると、本発明の水溶性染料そ
れ自体は、化学構造的にはすでに公知のものであっても
よく、直接染料、酸性染料、塩基性染料、反応性染料等
に代表される水溶性染料であり、特にインクジェット記
録方式のインク用として好適で、鮮明性、水溶性、安定
性、耐光性その他の要求される性能を満たすものとして
は、例えば、Ｃ，１，ダイレクト（以下りと略称する）ブラック１７
．１９．３２．５１．７１．１ｏ８．１４６Ｃ，１，Ｄ
ブルー６．２２．２５．７１．８６゜９０．１０６．１
９９；Ｃ，１，Ｄレッド１．４，１７．２８．８３；Ｃ，１，
Ｄイエロー１２．２４．２６．８６．９８、ｌ　４２　
；Ｃ，１，Ｄオｌｚ７ジ３４．３９，４４．４６．６ｏ；
Ｃ，１，Ｄバイオレット４７．４８；Ｃ，１，Ｄブラウン１０９：Ｃ，１，Ｄグリーン５９：Ｃ，１，アシ、ド（以下Ａと略称する）ブラック２゜７
．２４．２６．３１．５２，６３．１１２．１’ｌ　８
　。

Ｃ，１，Ａブルー９．２２，４０．５９．９３．１０２
、　１０４．　１１３、１１７、１２０．１６７、２２
９、２３４；Ｃ，１，Ａレッドｌ、６．３２．３５．３７．５１．５
２、８０．８５．８７，９２．９４、１１５゜１８０、
２５６、３１７．３１５；Ｃ，１，Ａイエロー１１．１７．２３．２５．２９．４
２、６　ｌ、　７１　；Ｃ，１，Ａオレンジ７．１９；Ｃ，１，Ａバイオレット４９；ｃ、ｒ、ベーシック（以下Ｂと略称する）ブラック２Ｃ
，１，Ｂブルー１．３，５．７．９．２４．２５．２６
．２８．２９；Ｃ，１，Ｂレッド１．２．９．１２．１３．１４．３７
；Ｃ，１，Ｂバイオレット７．１４．２７；Ｃ：、１．フ
ードブラック１．２Ａ９が挙げられる。

上記の染料の例は、本発明に適用できる水溶性染料とし
て特に好ましいものであるが、本発明では、これらの染
料に限定されるものではない。

本発明の水溶性染料の主たる特徴は、上記の如き一般の
水溶性染料中に包含される鉄分および珪素性の含有量の
合計を２５０ｐｐｍ以下とした！［９である。

本発明者は、インクの安定性について鋭意研究したとこ
ろ、従来のインクに使用されている染料は、元来、繊維
の染色用に製造されたものであるため、各種の添加剤、
例えば、界面活性剤、均染剤を始め、塩化ナトリウム、
硫酸ナトリウム、アルカリ土類金属の塩等非常に多くの
不純物を含有しており、特に、鉄分および珪素性は場合
によっては、数千ｐｐｍの量で含有されている。

本発明者は、染料中の不純物とインクの安定性、特に熱
的安定性との関係にについて研究の結果、インクの安定
性は、染料中に含まれている鉄分と珪素性の総社に密接
な関係にあり、染料中の鉄分と珪素性の総量をある値以
下に制御することにより、インクの安定性が急激に改善
されること？知見したものである。すなわち、上記鉄分
および珪素性の総７ｉ１−が染料中で２５０ｐｐｍ以下
になると、該染料から調製したインクの安定性が急激に
改善される。

以下染ｌ中の鉄分および珪素性の含有量の７Ａ整方法を
具体的に説明する。

すなわち、先ず、所望濃度の染料水溶液に硫酸ナトリウ
ムを添加し、染料を塩析する０次に、析出した沈澱物を
濾取し、これを硫酸ナトリウムの飽和純水溶液にて洗浄
した後、乾燥する。得られた乾繰固彫物の所定量を、水
溶性有機溶剤中に溶解した後長時間静置する。その後邑
溶液を濾過して濾液を得る。この場合の水溶性有機溶剤
は、先の塩析処理に用いた硫酸ナトリウムに対する貧溶
媒で、且つ染料に対して良溶媒であればいかなるもので
もよく、溶媒の選択は、処理する染料の構造で最適なも
のを任意に選ぶことができる９通常、アルコール類、グ
リコール類、グリコール−エーテル類を好ましく用いる
ことができる。このようにして得られた濾液をａ縮乾燥
させるか、または、アセトン等の貧溶媒で再沈澱処理を
行うことで、乾燥状態の染料を得る。

次いで、得られた染料の所定量を純水中に溶解し、濾過
して不溶解方を除去する。この溶液を陽イオン交換樹脂
層を通過させる。その通過液を適切なｐＨに調節した後
、適当な時間静置した後濾過し、この溶液中の鉄含有量
および珪素含有量を原子吸光光度計あるいは誘導プラズ
マ発光分光分析装置により測定して、染料中に含まれる
鉄分と珪素性との合計が２５０ｐｐｍ以下であるか否か
を確認し、基準に達したものを使用に供する。

以上述べた処理手順において、最初の塩析処理は通常の
重版染料中に多く含まれる代表的な不純物である＋！！
化ナトナトリウム去を主たる目的としたものであり、次
の水溶性有機溶剤による処理は、染料中の不純物として
、もともと含まれていた硫酸ナトリウムおよび前記塩析
処理で多量に添加された硫酸ナトリウムの両者を除去す
る目的で行われる０次に濾過後の濾液を長時間静置後、
濾過処理するのは、溶液中に含まれている鉄および珪素
を含むコロイド状物の除去を主たる目的としたものであ
る。引き続き行われる陽イオン交換樹脂による処理は、
含まれる鉄イオンおよび珪素イオンの除去を目的として
いる。

以上、染料中の鉄分および珪素性の含有量を調整する為
の１方法を示したが、調整法はこの方法に限定されるも
のでなく、イオン化された鉄またはコロイド状の鉄化合
物および珪素化合物等を除去できる方法であれば全て有
効に利用することができる０例えば、曝気法、凝集剤を
用いる凝集沈澱法、濾過法、石灰軟質法、１１１解法等
が挙げられる。

以上染料中に含有される鉄分および珪素性の除去につい
て主に説明したが、実際上は、鉄分および珪素性の除去
とともに、食塩、硫酸ナトリウム等の種々の無ｎ、塩の
除去、あるいはカルシウム等の除去も行うのが一般的で
ある。

以上の如くして得られる本発明の染料は、従来インクに
種々の問題点を生じる鉄分と珪素性とが問題を生じない
程度に十分に除去されており、この染料を用いてインク
を調製することにより、そのままでインクジェット方式
における記録特性（信号応答性、液滴形成の安定性、吐
出安定性、長時間の連続記録性、長期間の動作休止後の
インク吐出安定性）、保存安定性、被記録材への定着性
、あるいは記録画像の耐光性、耐候性等いずれもバラン
スのとれた性能を有して優れたものであり、各種の方式
のインクジェット記録用のインクあるいは筆記具用のイ
ンクとして有用であり、特に、沈着物の発生を最も妹う
熱エネルギーを使用するインクジニー２ト記録方式のイ
ンクとして好適であり、優れた記録を与えることができ
る。

以上の如き本発明の水溶性染料から、インクを調製する
場合には、従来の水溶性染料は、従来のインク中におい
て一般には約０．１〜２０重量％を占める割合で使用さ
れているが、本発明においては、上記の範囲で使用され
ることは勿論であるとともに、インクに最も悪影響する
鉄分と珪素分が実質上問題を生じない程度に除去されて
いるので、従来の使用量以上の使用量でも、従来のイン
ク以上の液安定性を示し、且つ沈降物を生じないもので
ある。

本発明の水溶性染料からインクをｒＡ製する場合に使用
する溶媒は、水単独または、水と水溶性有機溶剤との混
合溶媒であり、特に好適なものは木と水溶性有機溶剤と
混合溶媒であって、水溶性有機溶剤としてインクの乾燥
防止効果を有する多価アルコールを含有するものである
。また、水としては、種々のイオンを含有する一般の水
でなく、脱イオン水を使用するのが好ましい。

水と混合して使用される水溶性有機溶剤としては１例え
ば、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−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、５ｅｃ−ブチルアルコール、ｔａｒｔ−ブチ
ルアルコール、イソブチルアルコール等の炭素数１〜４
のアルキルアルコール類；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミ
ド類；アセトン、ジアセトンアルコール等のケトンまたはケト
アルコール類；テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等
のポリアルキレングリコール類；エチレングリコール、
プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリエチ
レングリコール。

１．２．６−ヘキサンドリオール、チオジグリコール、
ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール等のアル
キレン基が２〜６個の炭素原子を含むアルキレングリコ
ール類：グリセリン；エチレングリコールメチル（またはエチル
）エーテル、ジエチレングリコールメチル（またはエチ
ル）エーテル、トリエチレングリコールモノメチル（ま
たはエチル）エーテル等の多価アルコールの低級アルキ
ルエーテル類；Ｎ−メチル−２−ピロリドン、１．３−
ジメチル−２−イミダゾリジノン等が挙げられる。

これらの多くの水溶性有機溶剤の中でも、ジエチレング
リコール等の多価アルコール、トリエチレングリコール
モノメチル（またはエチル）エーテル等の多価アルコー
ルの低級アルキルエーテルは好ましいものである。

インク中の上記水溶性有機溶剤の含有量は、一般にはイ
ンクの全重量に対して重量％で０〜９５重量％、好まし
くは１０〜８０重量％、より好ましくは２０〜５０重量
％の範囲である。

この時の水の含有量は、上記溶剤成分の種類、その組成
或いは所望されるインクの特性に依存して広い範囲で決
定されるが、インクの全重量に対して一般に１０〜１０
０重量％、好ましくは１０〜７０重量％、より好ましく
は２０〜７０重量％の範囲内とされる。

本発明の水溶性染料を使用するインクの基本構成は以上
の通りであるが、その他従来公知の各種の分散剤、界面
活性剤、粘度調整剤、表面張力調整剤等を必要に応じて
添加することができる０例えば、ポリビニルアルコール
、セルロース類、水溶性樹脂等の粘度７Ａ？！！剤；カ
チオン６アニオン或いはノニオン系の各種界面活性剤；
ジェタノールアミン、トリエタノールアミン類等の表面
張力調整剤；緩衝液によるｐＨ３１整剤；防かび剤等を
挙げることができるまた、記録液を帯電するタイプのインクジェット記録方
法に使用されるインクを調合する場合には、塩化リチウ
ム、塩化アンモニウム、塩化ナトリウム等の無機塩類等
の比抵抗調整剤が添加される。

尚、熱エネルギーの作用によってインクを吐出させるタ
イプのインクジェット方式に適用する場合には、熱的な
物性値（例えば、比熱、熱膨張係数、熱伝導率等）が調
整されることもある。

以上の如き本発明の染料を使用したインクは、従来技術
のインクの種々の問題点が十分に解決されており、その
ままでインクジェット方式における記録特性（信号応答
性、液滴形成の安定性、吐出安定性、長時間の連続記録
性、長期間の動作休止後のインク吐出安定性）、保存安
定性、被記録材への定着性、あるいは記録画像の耐光性
、耐候性等いずれもバランスのとれた性能を有して優れ
たものであり、各種の方式のインクジェット記録用のイ
ンクあるいは筆記具用のインクとして有用であり、特に
、沈着物の発生を最も檄う熱エネルギーを使用するイン
クジェット記録方式のインクとして好適であり、優れた
記録を与えることができる。

（実施例）次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。

尚、文中部または％とあるのは重が基準である。

実施例１市販染料「スベシアルＯブラック７９８４Ｊ（バイエル
社製）のｌＯ％純水溶液を作成し、次いで該水溶液中に
硫酸ナトリウムを添加し、撹拌を行い染料を塩析した。

析出物を濾取し、これを硫酸ナトリウムの飽和純水溶液
にて洗浄し、乾燥した。

次に、上記乾燥物を５倍のメチルセロソルブ中に溶解さ
せ、濾過後、濾液をエバポレーターで濃縮乾燥させ、粉
末状の染料とした。この染料を純水中に染料濃度的５％
に溶解し、平均孔径０．４５ルｍのテフロンフィルター
で濾過し、濾液を採取した。この溶液を住友化学工業（
株）製陽イオン交換樹脂ｒＣ−４６４４の層を通過させ
た。その後、通過液を０．ＩＮ苛性ソーダ水溶液により
ＰＨ８，９に調整した後、この溶液中の染料に対する鉄
分と珪素分の総量を誘導プラズマ発光分光分析装置にて
測定したところ、１８５ｐｐｍであった。

この染料水溶液を用いて下記組成のインクを調製した。

トリエチレングリコール　　　　　　２０部Ｎ−メチル
−２−ピロリドン　　　　１５部染料（固形分）　　　
　　　　　　　　　３部水　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　６２部このインクを用いて、記録
ヘッド内のインクに熱エネルギーを与えて液滴を発生さ
せ、記録を行なうオンデマンドタイプのマルチヘッド（
吐出オリフィス径３５ミクロン、発熱抵抗体　抵抗値、
１５０オーム、駆動電圧３０ポルト、周波′ｌ！１２Ｋ
）ｌｚ）を有する記録装首により、以下のＴ１〜Ｔ５の
検討を行なったところ、いずれにおいても良好な結果を
得た。

（Ｔ１）長期安定性；インクをプラスチックフィルムの
袋に密閉し、−３０℃と６０℃で６力月間保存した後で
も不溶分の析出は認められず、液の物性や色調にも変化
がなっかだ。

（Ｔ２）吐出安定性；室温、５℃、４０℃の雰囲気中で
それぞれ２４時間の連続吐出を行ったが、いずれの条件
でも終始安定した高品質の記録が行えた。

（Ｔ３）吐出応答性；２秒間の間けつ吐出と２力月間放
２を後の吐出について調べたが、いずれの場合のもオリ
フィス先端での目詰りがなく、安定で均一に記録された
。

（Ｔ４）記録画像の品質；後記第１表に列記の被記録材
に記録された画像は濃度が高く鮮明であった。室内光に
６力月さらした後の濃度の低下率は１％以下であった。

（Ｔ５）各種被記録材に対する定着性；後記第１表の被
記録材に印字１５秒後、印字部を指でこすり画像ずれ・
滲みの有無を判定した。いずれも画像ずれ・滲み等がな
く優れた定着性を示した。

実施例２〜５実施例１と同様の方法により後記第２表の市販染料を精
製し、これを用いてインクを調製し、各々について実施
例１と同様にＴ１〜Ｔ５の検討を行った。これらはいず
れも実施例１と同様に優れた結果を示した。

実施例６イエローインクとして実施例２のインク、マゼンタイン
クとして実施例３のインク、シアンインクとして実施例
４のインク、ブラックインクとして実施例５のインクを
夫々用いてピエゾ振動子によってインクを吐出させるオ
ンデマンド型記録ヘッド（吐出オリフィス径、５０ミク
ロン、ピエゾ振動子駆動電圧６０ポルト、周波数ａＫ）
ｌｚ）を有する記録装置によって、実施例１と同様にＴ
１〜Ｔ５の検討を行った。これらはいずれも優れた結果
を示した。

実施例フイエローインクとして実施例２のインク、マゼンタイン
クとして実施例３のインク、シアンインクとして実施例
４のインク、ブラックインクとして実施例５のインクを
夫々用いて実施例２〜５において利用したものと同様の
インクジェット記録装置にてフルカラーの写真を再現し
た。得られた画像は各色が極めて鮮明で色再現も良好で
あった。

実施例８実施例２〜５において調製した各色インクを個別にフェ
ルトペンに充填し、夫々キャップを外して１０日間放置
した後、紙に筆記したところ、インクのカスレもなく、
スムースに筆記することができた。

比較例市販染料「スベシアル・ブラック７９８４Ｊ（バイエル
社製）の１０％純水溶液を作成し、次いで該水溶液中に
硫酸ナトリウムを添加し、撹拌を行い染料を塩析した。

次に上記乾燥物を５倍のメチルセロソルブ中に溶解させ
、溶液を定量用濾紙で濾過して濾液を採取した。この濾
液を濃縮乾燥し、８０℃の乾燥機中で３〜５時間乾燥さ
せた。この染料中の鉄分と珪素分の総量は５８０ｐｐｍ
であった。この染料を用いて実施例１と同様にしてイン
クを調製した。

このインクについて実施例１と同様にＴ１〜Ｔ５の検討
を行ったところ、インク保ｆｌ力月でインク中に不溶分
の析出が認められた。

また、Ｔ２においては、しばしばインクの不吐出がみら
れ、駆動電圧の変更（￥ｆｆＪＥｕｐ）を強いられた０
発熱へ一２ドの表面を顕ｍ鏡で観察すると、褐色の沈設
物が付着しているのがみられた。

Ｔ３においては、１力月放置後にはオリフィス部分が目
詰まりして、インクの吐出が不安定であるのが認められ
た。更に、邑染料については、前述の処理工程に陽イオ
ン交換樹脂処理による処理のみを加えて処理した染料を
調製し、含有される鉄と珪素分の含有総量を測定したと
ころ、３８０ｐｐｍであった。これらについても同様に
、インクを調製してＴ１〜Ｔ５のテストを行ったところ
、全くこれらの追加処理をしないものに比較すれば、そ
の改善は認められるものの実用的な面で十分な性能とは
言えなかった。

一負五」二ノえ− １口　　　　　　　　メーカー銀　環（上質紙）　　　　山場国策パルプ（株）セブン
スター（上質紙）　北　越　製　紙（株）白牡丹（中質
紙）　本州製紙（株）東洋濾紙Ｎｏ、４　（ノンサイズ紙）　東洋濾紙（株）
−１１」１謀え− Ｎｏ、　　　　　　　　　　　’　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ノ）珪：
　　ノ　　　　　手２　ウォターイエロー６（オリ　　
２２０　ｐｐ＋＊エンド化学工業ｆＭ）３　チューガノールファースト　　１３８　ｐｐ信レッ
ド３Ｂ　（中外化成製）４　カヤラスターコイスーブル−　１９７　ｐｐｍＧＬ
　（日本化薬製）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）染料中に含まれる鉄および珪素の含有量の合計が
２５０ｐｐｍ以下に調整されていることを特徴とする記
録液用水溶性染料。