JPS63162773A

JPS63162773A - インクジエツト用インク及びそれを用いたインクジエツト記録方法

Info

Publication number: JPS63162773A
Application number: JP61310825A
Authority: JP
Inventors: Shoji Koike; 祥司小池; Yasuko Tomita; 康子富田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-12-26
Filing date: 1986-12-26
Publication date: 1988-07-06
Also published as: EP0273718A3; JPH0463106B2; US5067980A; EP0273718B1; DE3751420D1; EP0273718A2; DE3751420T2

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用に特別に調製された指定紙は
もちろん、それ以外のコピー紙、レポート用紙、ボンド
紙、連続伝票用紙等のオフィスや家庭で一般に使用され
ている紙および各種布帛類に対し定着が速く、堅牢性の
優れた記録を行うインクジェット用インクおよびをそれ
を用いたインクジェット記録法に関する。

（従来の技術）インクジェット記録方式は、種々のインク吐出方式（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
小滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）を形成し、されらの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。

また使用するインクとしては水及び水溶性有機溶剤を主
成分として染料を溶解させた記録液（インクとも呼ぶ）
を用いて記録を行う方法がその主流となっている。

この種のインクを用いて行う記録法においては、方式の
違いによって要求項目が若干具なるものの、共通して要
求される項目として、１）滲みかなく、品位の良好な　
記録画像が得られること。

２）インクの定着速度が速いこと。

３）耐久性、耐光性等の印字物の耐久性が優れているこ
と。

４）ノズル及びインク流通経路中でインクガ詰まらない
こと。

５）長期間にわたって安定した吐出が得られること。

６）長期間保存してもインクに何ら変化が起こらないこ
と。

等が特に重要である。

上記の目的の一部、或いは全てを満足させるためにイン
ク及び装置の両面からの精力的な検討がなされており要
求性能によってはかなりの効果が認められてきている。

〔発明か解決しようとする問題点〕

しかしながら上記の如き従来の水性インクは水以外の溶
剤として、エチレングリコール。

ジエチレングリコールに代表されるグリコール類、グリ
セリン等の、表面張力が４５ｄｙｎｅ／　ｃ　ｍ以上（
室温）で揮発しにくい水溶性Ｖ機溶剤が目詰まり防止の
意味から含有されることが多く、インクジェット用紙以
外の被記録材に対する定着性の面で問題となっている。

またこの種の溶剤を用いると、含Ｍ’ｓによってインク
吐出安定性が変化し易く、各種の駆動条件における最適
のマツチングをとるにはかなりの検討を要し、場合によ
フては安定吐出が不可能であった。

さらに色素として直接染料や酸性染料を用いたものが大
部分であるため、各種インクジェット方式により記録を
行うと、とりわけ被記録材として被記録面に繊維が露呈
した紙や布を用いた場合、各種堅牢性、特に耐水性に問
題が生じる。

堅牢性の問題を解決する手段としては、顔料分散型の水
性インクを用いることが多数提案されている（例えば特
開昭５６−１４７８５９号公報）。この方法によれば記
録物の堅牢性についてはある程度充分満足できるものの
、こんどはインクジェット用インクとして用いた場合の
ノズル中での目詰まりの問題、保存時のインク安定性の
問題が従来の染料溶解型のインクに比してかなり深刻と
なる。

そこで、本発明の主たる目的はインクジェット用に特別
に調整された指定紙はもちろん、それ以外の被記録面に
繊維が露呈した被記録材、特にコピー用紙、レポート用
紙、ボンド紙。

連続伝票用紙に代表されるサイジングされた一般の普通
紙に対しても、定着性が良好であり、各種堅牢性とりわ
け耐水性の優れた記録が得られた＝；るインクジェット用インクおよびそ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。

又、本発明の別の目的は、各種の駆動条件や環境条件が
変化しても安定吐出領域の幅が広く、保存安定性が良好
で目詰まりを起こさないインクジェット用インクおよび
そ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。

（問題を解決するための手段）上記の目的は、以下の本発明によって達成される。

すなわち本発明は、水に対する溶解度が０．１％以下（
２０℃）の色素を含み、その溶剤として前記色素を３％
以上（２０℃）溶解させ且つ表面張力が４５ｄ：Ｙきｅ
　／　ｃ　ｍ以下の水溶性有機溶剤と、水とを必須成分
とするインクジェット用インクである。

更に、本発明は、インクの液滴を被記録材に付着せしめ
て記録を行うインクジェット記録方法において、該イン
クとして、水に対する溶解度か０．１％以下（２０℃）
の色素を含み、その溶剤として前記色素を３％以上（２
０℃）溶解させ且つ表面張力が４５　ｄ　ｙ　（＞　ｅ
　／　ｃ　ｍ以下の水溶性有機溶剤と、水とを必須成分
とするインクを使用し、該被記録材として、繊維が被記
録面に露呈しているものを使用することを特徴とするイ
ンクジェット記録方法である。

〔作　用〕

本発明を更に詳細に説明すると、本発明の主たる特徴は
、インク中の色素として、水に対する溶解度が０．１％
以下（２０℃）の色素を用いた点である。

このようなインクは、含有する色素自体が水難溶性であ
るため、記録物の堅牢性とりわけ耐水性が極めて優れた
ものとなる。

また第二の主たる特徴は、本発明のインクに上記色素を
溶解する液媒体として、色素を３％以上（２０℃）溶解
させ、且つ表面張力が４５ｄ　ｙ　ｎ　ｅ　／　ｃ　ｍ
以下の水溶性有機溶剤と、水とを必須成分とし、しかも
色素溶解型のインクとして調整した点である。

すなわち、このようなインクは溶解型であるためその色
材濃度、粘度、表面張力等は比較的自由に変更でき、且
つ不溶分や析出性成分を有さないため、インク供給経路
やノズルの目詰りが生じない等、従来の顔料分散型のイ
ンクジェット用インクとは異なり、その安定性やインク
ジェット適性が極めて良好であり、装置上の問題が全く
生じない。

また必須成分として表面張力が４５ｄｙｎｅ／　ｃ　ｍ
以下の水溶性有機溶剤を含有していることから、各種ノ
ズルに対してインクの安定吐出領域の幅が広く、繊維が
露呈した被記録材に対しても定着性の良好な記録が可能
となる。

以上のような本発明を特徴づける本発明の水性で色素溶
解型のインクとは、以下の構成成分からなっている。

まず含有する色素としては、水に対する溶解度が０．１
％以下（２０℃）であればいかなるものも使用でき、酸
性染料、直接染料、建染染料。

油溶性染料、硫化染料１分散染料等の中からインク液媒
体を構成する溶剤の種類や量を考慮して条件にあった色
素を選択すればよい。中でも油溶性染料は特に好ましい
ものであり、具体的には、アイゼン　スビロン　ブラッ
ク（ＡＩＺＥＮ　　５ＰＩＬＯＮ　　Ｂｌａｃｋ）ＮＰ
Ｈ、アイセン　スビロン　ブラック　ＧＭＨスペシャル
（ＡＩＺＥＮ　　　５ＰＩＬＯＮ　　　ＢｌａｃｋＧＭ
Ｈ５ｐｅｃｉａｌ）、等の冠称名アイゼン　スピロン（
ＡＩＳＥＮ　　５ＰＩＬＯＮ）を有する染料（商品名；
保止ケ谷化学工業■製）、オイル　ブラック（ＯＩＬ　
　Ｂｌａｃｋ）ＨＢＢ、オイル　ブラック（ＯＩＬ　　
Ｂｌａｃｋ）ＢＹ等の冠称名オイル（ＯＩ　Ｌ）を有す
る染料（商品名；オリエント化学工業■製）、オラゾー
ル　ブラック　ＲＬブユア（ＯＲＡＳＯＬＢｌａｃｋ　
　ＲＬ　　ｐｕｒｅ）、オラゾールブラック　ＣＮ）（
ＯＲＡＳＯＬ　　ＢｌａｃｋＣＮ）等の冠称名オラゾー
ル（ＯＲＡＳＯＬ）を有する染料（商品名、チバガイギ
ー社製）、ネオ　ザポン　ブラック（Ｎ　ｅ　ｏ　ｚ　
ａ　ｐ　ｏ　ｎＢｌａｃｋ）Ｘ５７等の冠称名ネオザポ
ン（Ｎｅｏｚａｐｏｎ）を有する染料（商品名、Ｂ、Ａ
。

Ｓ、Ｆ社製）等が挙げられる。

これらの色素の含有量は液媒体成分の種類、インクに要
求される特性等に依存して決定されるか、−鍛にはイン
ク全重量に対して０．２〜２０重量％、好ましくは０．
５〜１０重量％、より好ましくは１〜５重量％の範囲と
される。

本発明に関するインクにおいて、上記の如き色素を溶解
させる液媒体としては、必須成分としてまず第一に上記
色素を３％以上（２０℃）溶解させ、且つ表面張力が４
５　ｄ　ｙ　ｎ　ｅ　／　ｃ　ｍ以上の水溶性有機溶剤
がある。この条件を満足すればいかなる溶剤も使用でき
るが、具体的には１．３−ジメチル−２−イミダゾリジ
ノン等の窒素含有環状化合物、トリエチレングリコール
のモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールのジ
メチルエーテル等のアルキレングリコール付加体のモノ
（またはジ）アルキルエーテル等が特に好適である。

これらの溶剤を使用する理由は、水難溶性の色素を溶解
型の水性インクに含有させるための可溶化剤、繊維が露
呈した被記録材に対しても定着性が良好な浸透剤、ノズ
ルや環境条件か変わっても安定吐出領域の幅が広い吐出
安定化剤としての働きを兼ね備えているためである。

これらの溶剤の含有量は、インク全重量に対して５〜８
０重量％、好ましくは５〜６０％、より好ましくは、１
０〜５０重量％の範囲とされる。

また第二の必須成分である水は、インクのプリンター構
成部材への腐蝕防止、臭気抑制、引火性の低減、インク
ドツトの滲み防止等の目的で含有させるものであり、そ
の含有量はインク全重量に対して２０〜９５重量％、好
ましくは３０〜９０重量％、より好ましくは４０〜９０
重量％の範囲とされる。

本発明のインクの必須成分は、上記の通りであるが、色
素の溶解安定性を向上させるために各種の界面活性剤、
包接化合物を併有することが好ましい。

界面活性剤として具体的には、例えば脂肪酸塩、アルキ
ル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ア
ルキルナフタレンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハ
ク酸塩、アルキルリン酸エステル塩、ナフタレンスルホ
ン酸ホルマリン縮金物、ポリオキシエチレンアルキル硫
酸エステル塩等のアニオン系界面活性剤；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
フェニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル
、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソル
ビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルア
ミン。

グリセリン脂肪酸エステル、オキシエチレンオキシプロ
ピレンブロツクボリマー等のノニオン系界面活性剤等が
重要である。

また包接化合物としては、色素分子の一部あるいは全部
を単一または複数の分子により包接して色素の会合を防
止し、溶解安定性を高めるものであれば、いかなるもの
も使用可能であり、例えば、クラウンエーテル、パリノ
マイシン系天然抗性物質、チオ尿素、ハイドロキノン。

ベルヒドロトリフェニレン、ヒドロキシトリフェニルメ
タン、アセチレンジオール、各種ポリエーテル化合物、
ナイジェリシン系天然抗性物質、フェニルウレアオリゴ
マー等を挙げることができるがもちろんこれらに限定さ
れるものではない。

これらの添加剤は本発明に関するインクに特に好適なも
のであるが、その他従来公知の各種粘土調整剤１表面張
力調整剤、蛍光増白剤。

ｐＨ調整剤、防カビ剤、キレート化剤を必要に応じて添
加することができる。

また、インク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為には、塩化リチウム
、塩化アンモニウム、塩化ナトリウムの無機塩類等の比
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シェッド方法に
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インクジェット用インクは、特に繊
維が露呈した普通紙や布上において堅牢性以外に滲みが
少なくかつ良好な定着性を有する記録があわせて要求さ
れるため、インク物性的には２５°Ｃにおける表面張力
が３０〜６５ｄｙｎｅ／ｃｍ、粘土としては１〜１５　
ｃ　ｐに調整されることが望ましい。

以上の如くして得られる本発明の、あるいは本発明で使
用するインクを用いれは、従来の直接染料や酸性染料を
使用した水系の染料溶解型インクを用いた場合の目詰ま
りを起こさず、インクの長期保存性が優れているという
利点ト顔料分散型インクを用いた場合の極めて優れた記
録物の堅牢性、とりわけ高耐水性という利点を同時に達
成する記録が可能となる。

さらに各種駆動条件や環境条件に対して安定吐出領域の
幅が広く、繊維が露呈した被記録材に対しても定着性が
良好な記録を行うことかできる。

次に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明する。

尚文中部または％とあるのは重量基準である。

実施例１上記成分を４０℃にて３時間攪拌後、ポアサイズ２μｍ
のフロロボアフィルター（商品名；住友電工■製）で加
圧濾過した。次に濾液をアニオン界面活性剤イオネット
Ｄ−２（商品名；三洋化成■製）の０．１％水溶液７０
部に滴下していき１０℃にて５時間攪拌してポアサイズ
１μｍのフロロボアフィルター（商品名；住友電工■製
）で加圧濾過して本発明のインクジェット用インク（Ａ
）を得た。

次に、得られたインク（Ａ）を用い、インクジェット記
録装置としてインクの吐出エネルギー源として発熱素子
を利用したインクジェットプリンター（オリフィスサイ
ズ４０Ｘ５０μｍ。

ヒーターサイズ３０Ｘ１５０μｍ、ノズル数２４木、駆
動電圧２４．５Ｖ、周波数２ＫＨｚ）を使用して、市販
のコピー用紙、ボンド紙に印字物の耐水性および定着性
を評価した。

又４０℃にて印字ヘッドにキャッピング操作を施して１
ケ月間放置し、再び２ＫＨｚで印字操作を行い、３行印
字を行ったところでプリンターの電源を切り、２４木の
ノズルの目詰まり状況を調べた。

以上の結果及びインク物性値、保存安定性試験の結果を
第１表に示す。

実施例２上記成分を４０℃にて３時間攪拌後、ポアサイズ２μｍ
のフロロボアフィルター（商品名；住友電工■製）で加
圧濾過した。次に濾液をノニオン界面活性剤エマルゲン
９１１　（商品名；花三沖製）の０．２％水溶？７２ｉ
　５０部に滴下していき、１０℃にて５時間攪拌してポ
アサイズ１μｍのフロロボアフィルター（商品名、　住
友電工沖製）で加圧ｍＡして本発明のインクジェット用
インク（Ｂ）を得た。

次に実施例１と同様な記録を行い評価結果を第１表に示
す。

実施例３上記成分を４０℃にて３時間攪拌後、ポアサイズ２μｍ
のフロロボアフィルター（商品名、住友電工■製）で加
圧濾過した。次に濾液をチオ尿素の２％水溶液７０部に
滴下していき、５０℃にて３０分攪拌後、１０℃に冷却
し、さらに５時間攪拌した。混合液をポアサイズ１μｍ
のフロロボアフィルター（商品名；住友電工程製）で加
圧濾過して本発明のインクジェット用インク（Ｃ）を得
た。

実施例４上記成分を４０℃にて３時間攪拌後、ポアサイズ２μｍ
のフロロボアフィルター（商品名：住友電工■製）で加
圧濾過した。次に濾液を水酸化ナトリウムの０．１％水
溶液でｐＨ１０に調整された（水９０％、エチレングリ
コール８％、デオキシコール酸２％）混合液５０部に滴
下していき５０℃にて３０分攪拌後、１０℃に冷却し、
さらに５時間攪拌した。攪拌液をポアサイズ１μｍのフ
ロロボアフィルター（商品名；住友電工■製）で加圧濾
過して本発明のインクジェット用インク（Ｄ）を得た。

比較例１実施例１における色素アイゼン　スピロンブラック　Ｎ
ＰＨの代わりにＣ，１，フードブラック２（水に対する
溶解度２０％以上）を用いた以外は実施例１と全く同様
に処理して比較用のインク（Ｅ）を得た。

比較例２実施例３における１、３−ジメチル−２−イミダゾリジ
ノンの代わりに、ジエチレングリコール（表面張力４８
．５ｄｙｎｅ／ｃｍ）を用いた以外は実施例３と全く同
様に処理して比較用のインク（Ｆ）を得た。

比較例３（顔料分散インクの調整）下記の成分中、水と水酸化ナトリウムの混合溶液にセラ
ックを加え、室温にて攪拌、溶解する。

次いでエマルケン９３１．エチレングリコール、残りの
成分を順次加え、攪拌機にて２時間プレミックスし、更
にボールミルにて２０時間摩砕した後、ポアサイズ１μ
ｍのメンブランフィルタ−（商品名；フロロボアフィル
ター、住友電工製）にて加圧濾過し、比較用のインク（
Ｇ）を得た。

インクＧ比較例１〜３のインク（Ｅ〜Ｇ）の性状と４０℃３週間
のインク保存試験の結果及び実施例１と同様な記録を行
った場合の評価結果を第１表に示す。

＊１　粘度測定東京計器製ビスコニック（ＶＩＳＣＯＮＩＣ）ＥＬＤ＊２　表面張力測定協和科学製キヨーワＣＢＶＰサーフイステンジオメータ
ー（ＳＵＲＦＡＣＥ　　ＴＥＮＳ　ＩＯＭＥＴＥＲ）Ａ
−１＊３　保存安定性インクを４０℃にて３週間保存した後、ガラスビン内に
異物が発生するか否かを目視判定した。

Ｏ：異物なし　　　×：異物発生＊４　耐水性評価市販のコピー用紙及びボンド紙にＡ−２のアルファベッ
ト文字を印字し、１日放置した印字物を水中に５分間浸
漬して、印字部の流出及び白地の７５染を調べ耐水性を
評価した。

○・・・印字部の流出及び白地の汚染がみられない。

△・・・印字部の一部が流出し、白地の汚染も少しみら
れる。

×・・・印字部が流出し、文字の判読が困難であり、又
白地の汚染もみられる。

＊５　定着性評価コピー用紙及びボンド紙にＡ〜Ｚのアルファベット文字
を印字して１０秒後、３０秒後に印字部を濾紙（商標名
；Ｎｏ、５Ｃ１東洋科学産業■製）にて擦った。

◎・・・１０秒でカスレ　なしＯ・・・１０秒でカスレ　小 △・・・３０秒でカスレ　小 ×・・・３０秒でカスレ　大＊６　目詰まり性評価２４本のノズル中、目詰まりがあった本数にて評価した
。

○・・・０木 △・・・１〜３本 ×・・・４本以上＊７　吐出安定性の評価２．３．４ＫＨｚにて記録して得られた印字物の印字状
態すなわちカスレや白抜は状態及びスプラッシュやヨレ
等の着弾点不良状態を肉眼で観察し評価した。

○・・・各周波数に対するインクの追従性は良好であり
、ベタ印字及びキャラクタ印字共にカスレや白抜け、着弾点不良がみられない。

△・・・２ＫＨｚに対するインクの追従性はほぼ良好で
あり、キャラクタ印字ではカスレや白抜け、着弾点不良
がみられないが、３．４ＫＨ２においてわずかにカスレ
がみられる。

Ｘ・・・３．４ＫＨｚで安定した吐出が得られない。

〔効　果〕

本発明のインクジェット記録方法によれば、インクジェ
ット用に特別に調整された指定紙はもちろん、それ以外
の被記録面に繊維が露呈した被記録材、特にコピー用紙
、レポート用紙。

ボンド紙、連続伝票用紙に代表されるサイジングされた
一般の普通紙に対しても、各種堅牢性とりわけ耐水性が
良好であり、定着性の優れた記録が得られる。

また本発明のインクは、保存安定性に優れているため、
ノズル等での目詰りの発生しない実用性の良好なインク
ジェット記録が可能となる。

さらに各種の駆動条件や環境条件が変化しても安定吐出
領域の幅の広い記録が可能であ°る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）水に対する溶解度が０．１％以下（２０℃）の色
素を含み、その溶剤として前記色素を３％以上（２０℃
）溶解させ、且つ表面張力が４５ｄｙｎｅ／ｃｍ以下の
水溶性有機溶剤と、水とを必須成分とするインクジェッ
ト用インク。
（２）さらに界面活性剤を含有する特許請求の範囲第（
１）項記載のインクジェット用インク。
（３）さらに包接化合物を含有する特許請求の範囲第（
１）項記載のインクジェット用インク。
（４）前記水溶性有機溶剤として、蒸気圧０．５ｍｍＨ
ｇ以下（２５℃）のものを使用した特許請求の範囲第（
１）項記載のインクジェット用インク。
（５）水の含有量が、インク全重量に対して４０〜９０
重量パーセントである特許請求の範囲第（１）項記載の
インクジェット用インク。
（６）２５℃における粘度が１〜１５ｃＰ、表面張力が
３０〜６５ｄｙｎｅ／ｃｍである特許請求の範囲第（１
）項記載のインクジェット用インク。
（７）インクの液滴を被記録材に付着せしめて記録を行
うインクジェット記録方法において、該インクとして水
に対する溶解度が０．１％以下（２０℃）の色素を含み
、その溶剤として前記色素を３％以上（２０℃）溶解さ
せ且つ表面張力が４５ｄｙｎｅ／ｃｍ以下の水溶性有機
溶剤と、水とを必須成分とするインクを使用し、該被記
録材として、繊維が被記録面に露呈しているものを使用
することを特徴とするインクジェット記録方法。
（８）前記被記録材が、サイジングされた紙である特許
請求の範囲第（７）項記載のインクジェット記録方法。
（９）前記インクが、さらに界面活性剤を含有する特許
請求の範囲第（７）項記載のインクジェット記録方法。
（１０）前記インクが、さらに包接化合物を含有する特
許請求の範囲第（７）項記載のインクジェット記録方法
。
（１１）インク中の前記水溶性有機溶剤として、蒸気圧
０．５ｍｍＨｇ以下（２５℃）のものを使用した特許請
求の範囲第（７）項記載のインクジェット記録方法。
（１２）インク中の水の含有量が、インク全重量に対し
て４０〜９０重量パーセントである特許請求の範囲第（
７）項記載のインクジェット記録方法。
（１３）インクの２５℃における粘度が、１〜１５ｃＰ
、表面張力が３０〜６５ｄｙｎｅ／ｃｍである特許請求
の範囲第（７）項記載のインクジェット記録方法。