JPS63312372A

JPS63312372A - インク組成物およびそれを用いる記録方法

Info

Publication number: JPS63312372A
Application number: JP62146929A
Authority: JP
Inventors: Kakuji Murakami; 格二村上; Hiroyuki Kamimura; 上村　浩之; Tamotsu Ariga; 保有賀
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1987-06-15
Filing date: 1987-06-15
Publication date: 1988-12-20
Anticipated expiration: 2011-07-24
Also published as: JP2516218B2

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】［技術分野］本発明は一般筆記記録分野に有用なインク組成物、とく
にインクジェット記録に好適なインク組成物およびその
使用法に関する。

［従来技術］従来よりインクに界面活性剤や多価アルコール、多価ア
ルコール誘導体を添加して、インクの乾燥性を向上せし
めることあるいは目詰りを防止することが提案されてい
る。たとえば、特公昭６０−３４９９２　（特開昭５５
−２９５４６）にはインクの界面活性剤によりインクの
表面張力を低下せしめて乾燥性を高めることが提案され
ている。界面活性剤の添加により確かに静的表面張力は
低下し、わずかな乾燥性向上の効果がある。しかしなが
ら、このようなインクではステキヒトサイズ度が１０秒
以上の紙に対して印字した場合明細書に記されているよ
うな乾燥性向上の効果はなく、期待する乾燥性向上の効
果を得るには、少なくとも２ｗｔ％以上の界面活性剤を
添加する必要がある。界面活性剤は水、溶剤いずれにも
溶解しにくく、このような高濃度に添加すると、使用環
境の変化により界面活性剤が液媒体と分離したり、析出
してきたりする。また界面活性剤をインクに添加するこ
とにより一般に泡立ちが生じ易く、プリンター内やイン
クの製造工程においてトラブルを生じ易い欠点もある。

また特公昭５１−４０４８４には多価アルコール、多価
アルコールのエステルおよびそれらの両方をインクに用
いることが開示されている。しかしこの実施例に記載さ
れているインクはいずれも５０ｄｙｎｅ／Ｃｍ以上の動
的表面張力を示すものでおり、乾燥性は十分なものでは
ない。

さらに特公昭６２−１３３８８には多価アルコールと多
価アルコール誘導体の両方を用いることが示されている
が、これにも界面活性剤が添加されており前記のような
欠点がある。また実施例１にはジエチレングリコールモ
ノブチルエーテル６ｗｔ％、グリセリン１０ｗｔ％をイ
ンクに含有させた例があるが、このようなインクではジ
エチレングリコールモノブチルエーテルの含有量が高す
ぎて画像にじみが発生し鮮明な画像は得られない。

［目　的］そこで本発明は乾燥性が高く、にじみ等のない鮮明な画
像を形成し得て、なおかつ目詰りを生じることがなく、
また、保存安定性にもすぐれたインク組成物を提供する
ことを目的とするものであり、また本発明はこのインク
組成物を用いる記録方法を提供することを目的とするも
のである。

［構　成］本発明者は従来より上記特性を有するインク組成物につ
いて研究を重ねてきたが、インクの紙への浸透速度は静
的表面張力ではなく動的表面張力に影響されることを見
出し、このことに着目して本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、（１）下記（１）式の条件を満た
すことを特徴とするインク組成物。

［寿命Ｏｍｓｅｃの動的表面張力（ｄｙｎｅ／ｃｍ）］
十［粘度（ＣＩ））　］　＝４２〜４９・・・（１）、
また（２）上記インク組成物を用いて、ステキヒトサイ
ズ度が１０秒以上の紙に印字することを特徴とする記録
方法である。

上記したように、本発明はインクの表面張力と粘度の関
係が（１）式の関係におるとき、ステキヒトサイズ度で
１０秒以上の紙に印字した時に乾燥性および画像の鮮明
性が満足されるものとなることを見出し完成されたもの
である。

従来の水性インクはその動的表面張力が水の表面張力が
高いためにステキヒトサイズ度が１０秒以上の紙に印字
した時に十分な乾燥性が得られなかった。またエタノー
ル、メチルイソブチルケトン等の有機溶剤を主液媒体と
したインクは逆にその動的表面張力が低過ぎるため、紙
に印字した時の乾燥は著しく速いが、得られる画像はに
じみがあったり濃度が低かったりするために鮮明性に欠
けていた。

従来より界面活性剤の添加によりインクの表面張力を低
下せしめ、紙へのインクの濡れ性を高めることにより、
インクの紙中への浸透速度を高めることによって乾燥性
を向上しようとする試みはあった。しかしながらこの方
法では満足の得られる結果は得られない。その原因の一
つは界面活性剤で低下するのは一般にデュ・タイ法（リ
ング法〉、吊板法で測定されている静的表面張力であり
、界面活性剤の添加は動的衣面張力の低下にほとんど効
果をもたない。本発明者はインクの紙中への浸透速度は
静的表面張力とは関係なく動的表面張力で決定されるこ
とを見出した。

動的表面張力は振動ジェット法、メニスカス落下法、最
大泡圧法等により測定されるが、振動ジェット法による
測定法はＲａｙｍｏｎｄ　Ｄｅｆａｙ。

ｅｔａｌ、　Ｊ、Ｃｏ１１ｏｉｄ　Ｓｃｉ、１３５５３
（１９５８）等に記載されている。振動ジェット法はイ
ンクの浸透に関係する比較的短い寿命の表面張力を測定
するのに適した方法である。測定は楕円形のノズルから
噴出するジェットの形状の観測により行なうものである
。第１図において波長λ、最大半径ｒＸ、最小半径ｒｉ
を測定し、５ｕｔｈｅｒ　ｌ　ａｎｄの式ρは密度、ｆ
は流速から動的表面張力ｒｄを求める。第２図はドデシルスル
ホン酸ナトリウムの０．３ｗｔ％水溶液の測定例である
。寿命Ｏｍｓｅｃの表面張力は実際には測定できないの
で図でｏｓｅｃに外挿して、Ｏｍｓｅｃの動的表面張力
γ０を求める。

動的表面張力の他の測定法は不安定ジェット法である。

この方法は例えば電歪素子によりジェット法に対して軸
対称な変位を加え、円形のノズルからのジェットの吐出
の仕方を観測することによりＷｅｂｅｒの式Ｃ：定数、λ：波長、ａ：ノズル径、 η：粘度からγ０を求めるものである（第３図）。

不安定ジェット法ではジェットの流速を１０〜３０ｍ／
ＳｅＣにして測定できるため、０．０２〜０．２ｍ５ｅ
ｃの寿命の動的表面張力が測定できる。従ってこの測定
法で測定された値は寿命Ｏの動的表面張力とほぼ同一の
値となる。本発明の実施例の動的表面張力の値はすべて
この不安定ジェット法により、０，０５〜０．１５ｍ５
ｅｃの寿命の表面張力を測定したものである。

粘度は回転粘度計、細管通過型粘度計等で測定できる。

はとんどのインクジェット用インクはニュートン流体で
あり、測定法による差はない。本発明の実施例ではＥ型
の回転粘度計を用いて測定した。

γ、の値は３６〜４８ｄｙｎｅ／ｃｍが適当でおり、よ
り好ましくは３８〜４５ｄｙｎｅ／ｃｍである。これ以
下の値では低表面張力の有機溶剤を主液媒体として用い
たのと同様に乾燥性は高いが画像にじみが発生したり、
画像濃度が低下したり、画像の色調が変化し、鮮明な画
像が得られない。またこれ以上の値のインクではサイズ
のきいた紙に印字した時に十分な乾燥速度が得られない
。

我々は鋭意研究の結果、画像の乾燥性と画像の鮮明性と
の関係が動的表面張力のみで決定されるものではなく、
インクの粘度との相関も有することを発見し、インクの
（１）式の物性範囲内にコントロールすることにより最
適な画像が得られるインクを得た。すなわち粘度の高い
インクではその逆となる。これは粘度の高いインクはそ
れだけ浸透速度が遅くなるために、より低表面張力にす
る必要があると考えられる。

（１）式の値が４４〜４７の時に特に好ましい結果が得
られる。

本発明に使用できる色剤は特に限定されるものではなく
、従来から知られている染料が使用できる。水性インク
に対してはカラーインデックスにおける酸性染料、直接
染料、塩基性染料、反応性染料が用いられる。

具体的な例として水性インクに用いられる染料としては
、Ｃ，１，アシッドイエロー１７．２３．３８．４２．４
４．７９、Ｃ，１，ダイレクトイエロー１．１２．２４
．２６．３３、４４．５０．８６、１４２、１４４Ｃ，１，フードイエロー３．４Ｃ，１，アシッドレッド１．８．１３．１４．１８．２
６．２７．３５．３７．４２．５２．８２．８５．８７
．８９．９２．９７、１０Ｂ、１１１、１１４、１１５
、１３４．１８６、２４９、２５４、２８９Ｃ，１，ダイレクトレッド１．４．９．１３．１７．２
０．２８．３１．３９．８０．８１．８３．８９、２２
５、２２７Ｃ，１，フードレッド７．９．１４Ｃ，１，ダイレクトオレンジ２６．２９．６２．１０２
Ｃ，１，アシッドブルー９．２９．４５．８０．９２．
２４９Ｃ，１，ダイレクトブルー１．２．６．１５．２
２．２５．７１．７６．７８．８６．８７．９０゜９８
．１６３．１６５．２０２Ｃ，１，フードブルー１．２Ｃ，１，アシッドブラック１．２．７．２４．２６．９
４Ｃ，１，ダイレクトブラック１９．２２．３２．３８
．５１．５６．７１．７４．７５．７７．１５４Ｃ，１
，フードブラック２が好ましい例として挙げられる。

また水以外の液体を主液媒体としたインクにはＣ，１，ソルベントイエロー１．２．３．４．５．６、
７、８、９、ｉｏ、　１ｉ、１２．１４．１６．１７．２６．２７．２９．３０．３
５．３９．４０１４６．４９．５０．５１．５６．６１
．８０．８６．８７．８９．９６Ｃ，１，ソルベントオレンジ１２．２３．３１．４３．
５１、Ｃ，１，ソルベントレッド１．２．３．１６．１
７．１８．１９．２０．２２．２４．２５．２６．４０
、５２．５９．６０．６３．６７．６８、１２１Ｃ，Ｌソルベントブルー２．６．１１．１５．２０．３
０゜３１．３２．３５．３６．５５．５８．７１．７２Ｃ，１，ソルベントブラック３．１０１１１．１２．１
３が好ましい染料の例として挙げることができる。

これらの染料はインク中に１．５〜５　ｗｔ％添加する
ことが好ましい。

湿潤剤として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、テトラエチレングリコ
ール、ポリエチレングリコール２００．３００．４００
．　６００．１５００、プロピレングリコール、ジプロ
ピレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセ
リン等の多価アルコールが水性インクの場合は、その染
料溶解性の高い点、蒸発速度の小さい点、平衡水分量の
大きい点等で最も好ましいものである。

多価アルコール以外の湿潤剤としてはＮ−メチル−２−
ピロリドン、１，３−ジメチルイミダゾリジノン、トリ
エタノールアミンが好ましく使用できるものである。

これらの湿潤剤は１種又は多種をインク中にその総量と
して５〜９５ｗｔ％、好ましくは１５〜６５ｗｔ％添加
される。

前記の染料および湿潤剤、水を主成分として成る従来の
インクはその動的表面張力ｒｏが５０ｄｙｎｅ／ｃｍ以
上のものである。前記の染料の中には静的表面張力をこ
れ以上に低下せしめるものもあるが、これは主として染
料中の不純物の効果による低下と推定され、動的表面張
力に大きな効果を及ぼさない。

水性インクにおいてその動的表面張力を低下せしめるに
はジエチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレ
ングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコ
ールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブ
チルエーテル等の多価アルコールのエーテル類を添加す
るが、それらが水への溶解性が高いこと、沸点が高いこ
と染料の溶解性が高い点等において好ましい。特に好ま
しいものはジエチレングリコールモノブチルエーテルで
ある。

多価アルコールのエーテル類においてもそれ自体の表面
張力が著しく低いにもかかわらず動的表面張力の低下に
は効果が小さいものがある。

例えばエチレングリコールモノエチルエーテル、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
ル七ツメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチ
ルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジ
エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリ
コールモノメチルエーテル等である。″これらを水性イ
ンクに添加して動的表面張力を所望の値にするためには
インク中に５ｗｔ％以上の添加が必要となるが、これら
の多価アルコールのエーテル類は多価アルコール類に比
較して沸点が低く湿潤作用が小さいので水性インク中に
多量にいれるのは好ましくない。

従って多価アルコールと前記の動的表面張力を低下せし
める効果の大きい多価アルコールのエーテル類をその重
量比において８〜１５となるように、またその合計量が
１５Ｗ１％以上となるように添加するのが好ましい。１
５％以下では長期間印字を休止した時に目詰りを生じ易
いからである。また多価アルコールの一成分として少な
くともグリセリンをインク中に２ｗｔ％含むことが好ま
しい。何故なら同様に長期間印字を休止した時にグリセ
リンを含むインクでは目詰りを生じにくいからである。

有機溶剤を液媒体とするインクにおいてはエチレングリ
コール、ジエチレングリコールなどの多価アルコール、
アミンエタノール、アセトアニリド、ホルムアミド等の
比較的表面張力の高いものとアセトン、メタノール、メ
チルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等の通常用
いられる低表面張力の溶剤とを混合して液媒体として用
いることにより好ましく本発明のインクが得られる。

本発明には以上の化合物の他、必要に応じて従来より知
られている任意の化合物を添加できる。

例えば防腐防黴剤としてはデヒドロ酢酸ナトリウム、ソ
ルビン酸ナトリウム、２−ピリジンチオール−１−オキ
サイドナトリウム、安息香酸ナトリウム、１，２−ベン
ゾチアゾリン−３−オン、ペンタクロロフェノールナト
リウム等が　１５一本発明に使用できる。

１）Ｈ調整剤として調合されるインクに悪影響をおよぼ
さずにインクのｌ）Ｈを制御できるものであれば任意の
物質を使用することができる。

その例としてジェタノールアミン、トリエタノールアミ
ンなどのアミン、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、
水酸化カリウムなどのアルカリ金属元素の水酸化物、水
酸化アンモニウム、４級アンモニウム水酸化物、炭酸リ
チウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ
金属の炭酸塩などがあげられる。

キレート試薬としては例えばエチレンジアミン四酢酸ナ
トリウム、ニトリロ三酢酸ナトリウム、ヒドロキシエチ
ルエチレン、ジアミン三酢酸ナトリウム、ジエチレント
リアミン五酢酸ナトリウム、ウラミルニ酢酸ナトリウム
などがある。

防錆剤としては例えば酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウ
ム、チオグリコール酸アンモン、ジイソプロピルアンモ
ニウムニトライト、四硝酸ペンタエリスリトール、ジシ
クロヘキシルアンモニウムニトライトなどがある。

その他目的に応じて水溶性紫外線吸収剤、水溶性赤外線
吸収剤、水溶性高分子化合物、染料溶解剤、界面活性剤
などを添加することができる。

これらの添加物はインク中にその添加量が１ｗｔ％以下
であればインクの動的表面張力、粘度には大きな影響を
与えない。

実施例１Ｃ，１，ダイレクトブラック’１９２ｗｔ％グリセリン
　　　　　　　　　７ｗｔ％ジエチレングリコール　　
　　　ｉ　５ｗｔ％ジエチレングリコールモノブチルエ
ーテル２ｗｔ％ソルビン酸ナトリウム　　　　０．２ｗｔ％水　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　残量上記の組成物
を約５０℃に加熱して攪拌溶解した後、孔径１μｍのフ
ィルターで濾過することによりインクを作製した。イン
クの粘度は２，２ｃ、ｐ、　（室温）、動的表面張力ｒ
ｅは４３．５ｄｙｎｅ／ｃｍ　　（室温）であった。（
１）式の値は４５．７でおる。

このインクを用いて下記の試験を行なった。

１）画像の鮮明性荷電制御型のインクジェットプリンター、リコーワード
プロセッサー・リポート５６００Ｊ用インクジエツトプ
リンターに試験用インクを充填し、印字を行ない、画像
にじみ、色調、濃度を目視により総合的に判定した。

紙としてステキヒトサイズ度１５秒のポンド紙、ステキ
ヒトサイズ度１７秒のＰＰＣ用紙、ステキヒトサイズ度
１７秒のストックフオーム紙の３種を使用した。いずれ
の紙種においても鮮明性に優れた場合に○と判定した。

２）画像の乾燥性印字後の画像に一定時間後濾紙を押し付はインクが濾紙
に転写しなくなるまでの時間を測定した。３種の紙でい
ずれも１０秒以内で乾燥した場合に○と判定した。

３）噴射応答性インクを充填したプリンターを印字体止したまま２力月
間放置した後印字をした時に正常に印字できた場合をＱ
と判定した。

結果を表−１に示した。

実施例２Ｃ，１，アシッドレッド９２　３ｗｔ％グリセリン　　
　　　　　　４ｗｔ％トリエチレングリコール　　　１８ｗｔ％ジエチレング
リコールモノブチルエーテル２．５ｗｔ％ソルビン酸ナトリウム　　　０．２ｗｔ％水　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　残量実施例１と同様に上
記組成のインクを作製した。粘度は２．３ｃ、ｐ、　（
室温）、動的表面張力ｒａは４２．３ｄｙｎｅ／ｃｍ　
　（室温）　、（１）式の値４４．６であった。このイ
ンクも実施例１と同様に試験した。

実施例３Ｃ，１，フードブラック２　　　３ｗｔ％グリセリン　
　　　　　　　４ｗｔ％トリエチレングリコール　　　１８ｗｔ％エチレングリ
コールモノフェニルエーテル　２．５ｗｔ％デヒドロ酢酸ナトリウム　　０．３ｗｔ％水　　　　　
　　　　　　　　　　　　残量ｒａ＝４３゜６ｄｙｎｅ
／Ｃｍ　、粘度２．３ｃ、ｐ。

（１）式の値　４５．９実施例４Ｃ，１，フードブラック２３ｗｔ％グリセリン　　　　　　　　４ｗｔ％ジエチレングリコール　　　　１５ｗｔ％Ｎ−メチル−
２−ピロリドン４．５ｗｔ％ジエチレングリコールモノブチルエーテルｉ、５ｗｔ％ピリジンチオール−１− オキサイドナトリウム０．２ｗｔ％水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　残量ｒ　１
１＝４４．７　ｄｙｎｅ／ｃｍ　　粘度２．３ｃ、ｐ（
１）の値　４７，０ −　２０　一実施例５Ｃ，１，ダイレクトブラック１９３ｗｔ％グリセリン　　　　　　　　１０ｗｔ％ジエチレングリ
コール　　　　３５Ｗ１％Ｎ−メチルー２−ピロリドン
　５ｗｔ％ジエチレングリコールモノブチルエーテル　５ｖｔ％１．２−ベンゾチアゾリン−３−オン０．１ｗｔ％水　　　　　　　　　　　　　　　　　　残ｍｌｒ　ｏ
　＝３９．２ｄｙｎｅ／Ｃｍ　　粘度＝６．７Ｃ，ｐ（
１）式の値　４５．９このインクは直径約６０μｍのノズルを有するカイザー
型のオンディマント・インクジェットプリンターにて印
字を行ない実施例１と同様のテストを行なった。

比較例１実施例１においてジエチレングリコールモノブチルエー
テルを添加せず、その分ジエチレンゲリコールを増量し
た（１５ｗｔ％→１７ｗｔ％）インクを同様に作製して
同様にテストを行なった。

比較例２実施例１においてジエチレングリコールモノブチルエー
テルの添加量を１．０ｗｔ％としその分ジエチレングリ
コールを増量した（１５ｗｔ％→１６ｗｔ％）インクを
同様に作製して同様にテストを行なった。

比較例３実施例１においてジエチレングリコールモノブチルエー
テルの添加量を６ｗｔ％まで増量し、その分ジエチレン
グリコールの添加量を減じた（１５→１１ｗｔ％）イン
クを作製し同様にテストした。

比較例４比較例１においてドデシル硫酸ナトリウムを１．０ｗｔ
％添加し、ジエチレングリコールをその分域じたインク
を作製しテストした。このインクの従来から測定されて
いる静的表面張力の値は２６．５ｄｙｎｅ／ｃｍであっ
たが、乾燥性の改善効果はなかった。

比較例５比較例２においてノニオン化フッ素系界面活性剤を０．
５ｗｔ％添加し、その分ジエチレングリコールを減じた
インクを作製しテストした。その静的な表面張力は２５
．２ｄｙｎｅ／ｃｍであったが乾燥性の改善効果はなか
った。

比較例６実施例２においてジエチレングリコールモノブチルエー
テルに代えてＮ−メチル−２−ピロリドンを添加したイ
ンクを同様にテストした。

比較例７実施例３においてジエチレングリコールモノブチルエー
テルに代えてジエチレングリコールモノエチルエーテル
を添加したインクを作製し同様にテストを行なった。

比較例８実施例１においてグリセリンを添加せず、その分ジエチ
レングリコールを増量したインクを作製し、同様にテス
トを行なった。

比較例９Ｃ，１，フードブラック２　　　３ｗｔ％ジエチレング
リコール　　　　８ｗｔ％Ｎ−メチル−２−ピロリドン
　７ｗｔ％ジエチレングリコール七ノアセテート８．５ｗｔ％ジエチレングリコールモノブチルエーテル１．５ｗｔ％ピリジンチオール−１− オサイドナトリウム０．２ｗｔ％水　　　　　　　　　　　　　残量比較例１０実施例５においてジエチレングリコールモノブチルエー
テルの添加量を１．５％に減らし、代わりにジエチレン
グリコールを増量（３５→３８、５ｗｔ％）したインク
を作製し、実施例５と同様にテストをした。

表−１［効　　果］以上の説明から明らかなように、本発明の構成によるイ
ンク組成物は、ステキヒトサイズ度が１０秒以上という
サイズ度の高い紙に対しても乾燥性が高く、にじみ等の
ない鮮明な画像を得ることができ、しかも噴射応答性等
インクジェット記録法に要求される特性にもすぐれてい
る等顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は振動ジェット法による動的表面張力の測定法を
示す図、第２図はドデシルスルホン酸ナトリウムの０．
３ｗｔ％水溶液の測定例を示す図、第３図は不安定ジェ
ット法による動的表面張力の測定法を示す図。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）下記（１）式の条件を満たすことを特徴とするイ
ンク組成物。［寿命Ｏｍｓｅｃの動的表面張力（ｄｙｎｅ／ｃｍ）］
＋［粘度（ｃｐ）］＝４２〜４９（１）
（２）下記（１）式の条件を満たすインク組成物を用い
て、ステキヒトサイズ度が１０秒以上の紙に印字するこ
とを特徴とする記録方法。［寿命Ｏｍｓｅｃの動的表面張力（ｄｙｎｅ／ｃｍ）］
＋［粘度（ｃｐ）］＝４２〜４９（１）