JPS6337830B2

JPS6337830B2 -

Info

Publication number: JPS6337830B2
Application number: JP56029875A
Authority: JP
Inventors: Isao Tabayashi; Hiromi Soma; Hiroshi Fukutomi
Original assignee: Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 1981-03-04
Filing date: 1981-03-04
Publication date: 1988-07-27
Also published as: JPS57145168A

Description

【発明の詳細な説明】インクジエツトプリンターは内径10〜400μの
微細なノズルより噴射されたインク液滴が、噴射
方向に設置された記録媒体上に衝突して記録を行
なわせる記録装置である。この為、低騒音で高解
像度の記録が可能で、更にはカラー化も容易であ
る。このような利点を持ちながら該記録方式は使
用するノズル径が微細な為、目詰りを生じ易く信
頼性が著しく劣つていた。

この為、装置の改良による目詰り防止策とし
て、オン・デマンド方式と呼ばれるインク噴射方
式では、使用しない時にノズルに蓋を設けたり、
或はさらに加湿装置を※けるなどしてインクの乾
燥を防止し、ノズルの目詰りを防止する努力がな
されている。しかし、噴射中にもオリフイス周辺
に付着する目詰り物質により安定な噴射が妨げら
れる場合があり、この為インク中の染料濃度を小
さくする必要があり、高い印字濃度が得にくい。

さらに荷電制御方式および電界制御方式と呼ば
れるインク噴射方式では、ノズルの極く近傍に帯
電々極を設置する為、キヤツプ等の装置的な工夫
は困難であり、より一層目詰りを生じ易い。ま
た、装置的な工夫が可能な場合でも装置が極めて
高価になり、かつ保守要員を必要とする為、該プ
リンターの普及を大きく妨げている。

一般に、インクの改良による目詰り防止策とし
て、水に対する溶解度の極めて優れた染料の使用
や、染料中の無機塩の除去、さらに各種の湿潤
剤、可溶化剤、界面活性剤等が検討されている
が、これまでのところ決定的な目詰り防止の解決
策は見い出されていない。

本発明者等は、これらの問題を解決する為鋭意
研究した結果、通常の水溶性染料中に含まれる油
溶性物質がノズルの目詰りの原因物質となつてい
ることを見い出し、この知見に基き、これら原因
物質を除去する事により目詰りの起らないインク
を開発する事に成功した。

即ち、本発明は水溶性染料と湿潤剤を水に溶か
して成るジエツトプリンター用インクにおいて、
インキ中に含まれる油溶性物質の濃度を100ppm
以下としたことを特徴とするものである。

本発明において「油溶性物質」なる用語は、実
質的に常温で水に溶解せず且つメチルエチルケト
ン、メチルイソブチルケトン等のケトン類または
ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水
素類の溶剤に溶解する物質を意味し、具体的に言
えば水溶性染料の製造時に生じた副生物や未反応
物若しくはスルホン基、水酸基、カルボキシル基
等の親水性基を極く僅か含むか又は全く含まない
染料或は水溶性染料に種々の目的で添加される所
謂油溶性染料等が挙げられる。一般に市販されて
いる水溶性染料は合成反応後にそのまま、水溶液
或は単に反応液を乾燥させた状態で取り出される
が、若しくは塩析等の手段で取り出される場合が
多く、この為、通常は反応副生物や未反応物の油
溶性物質を0.5％以上含有した場合が多く、イン
クジエツトプリンター用インクの原料としては必
ずしも充分な精製がなされているとは言い難い。
特に市販されている黒色の水溶性染料は油溶性物
質の含有量が比較的多く、これがノズル目詰りの
起らない黒色インクの開発を妨げている最大の原
因と考えられる。

上記の如き油溶性物質は染料水溶液やインク中
では極微小粒子となつて安定的に分散して存在す
る為、過などでは除去することはできず、ノズ
ルオリフイス周辺に付着した時、特にインク中の
水分が揮発した状態で著しく皮膜状に析出し
Crustingと呼ばれるノズルの目詰りを生ずる事を
見い出した。これは、溶解安定性に劣る染料が粒
子化するなどして生じた爽雑物によつて起る
Cloggingと呼ばれるノズルの目詰りとも異なり、
また、重金属類がノズルオリフイス周辺に析出し
て起るノズルの目詰りとも全く異なつた現象であ
る。従つて、本発明は、溶解性の優れた染料の使
用や湿潤剤、可溶化剤、界面活性剤等の染料溶解
助剤の使用によるだけでは防止が極めて困難であ
るところの上記した別の原因によるノズルの目詰
りを完全に防止するものである。

本発明では市販されている各種の水溶性染料か
ら該染料に含まれる油溶性物質を除去したものを
使用すればよく、例えばC.I.Direct Yellow8、
12、26、28、44、50、85、98、142；C.I.Acid
Yellow7、19、23、38、44、61、110、141、
193；C.I.Direct Red4、９、13、23、31、79、
81、83、240、247；C.I.Acid Red1、６、14、
35、52、88、111、131、249、274；C.I.Direct
Blue1、２、15、22、25、71、86、90、98、
192；CI Acid Blue7、40、62、78、83、92、
112、126、129；C.I.Direct Black17、19、22、
32、38、51、62、107、112、132、154；C.I.Acid
Black1、２、24、31、52、58、60、107、109、
155等の如き水溶性染料から油溶性物質を除去し
たものを単独または２種以上混合して使用すれば
よい。

水溶性染料から油溶性物質を除去する方法とし
て液−液または固−液溶剤抽出法、再結晶法、再
沈殿法、塩析法、活性炭、活性アルミナ、活性シ
リカ、イオン交換樹脂等による吸着法等の各種方
法を単独または２種以上組み合わせて実施する事
により油溶性物質を選択的に除去する事が可能で
ある。

インク中に含まれる油溶性物質の濃度は、好ま
しくは100ppm以下、より好ましい50ppm以下、
最も好ましくは10ppm以下である。35μ口径のノ
ズル10本を使用し、室温下でこれらのノズルから
夫々インクを噴射し、全ノズルの正常噴射を確認
後、噴射を停止して１カ月間放置し、然る後に再
噴射したときに目詰り又は噴射方向の異常が起る
ノズルの本数は、油溶性物質の濃度が50ppmより
大きく100ppm以下のインクで5/10〜6/10本、
10ppmより大きく50ppm以下のインクで2/10〜3/
１０本、10ppm以下のインクで0/10本である。これ
に対し、一般に市販されている水溶性染料をその
まま使用した場合9/10〜10/10本のノズルで目詰
り又は噴射方向の異常が起る。

また、噴射停止後の放置期間を２週間とした場
合には、再噴射時のノズル目詰り又は噴射方向の
異常が起るノズルの本数は、油溶性物質の濃度が
50ppmより大きく100ppm以下のインクで2/10〜
３／１０本、10ppmより大きく50ppm以下のインクお
よび10ppm以下のインクで夫々0/10本である。こ
れに対し、一般に市販されている水溶性染料をそ
のまま使用した場合には多くの場合５〜6/10本以
上である。

さらに噴射停止後の放置期間を１週間とした場
合には、再噴射時のノズル目詰り又は噴射方向の
異常が起こるノズルの本数は、油溶性物質の濃度
が100ppm以下の場合には総て0/10本である。こ
れに対し、一般に市販されている水溶性染料をそ
のまま使用した場合には、多くの場合２〜3/10本
以上である。

このようにインキ中に含まれる油溶性物質の濃
度が10〜100ppmでは１ケ月以上にわたつて放置
された場合には、ノズルの目詰りや噴射方向の異
常を起こし易いが、１〜２週間の放置では異常な
く再噴射が可能であるから、この濃度範囲におい
ても実用上十分使用に耐えられるものである。

このように、インク中に含まれる油溶性物質の
濃度を極力低く抑えることがノズルの目詰り防止
に著効がある。油溶性物質の濃度はH.P.L.C.、P.
C.、T.L.C.、G.C等の各種クロマトグラフイーで
容易に測定し得る。

また、一般に市販されている水溶性染料では硫
酸ナトリウム、塩化ナトリウム等の無機塩が添加
されている場合があり、この様な場合には予めこ
れらの無機塩を除去しておくことが望ましい。こ
れはインク中に無機塩が混在していると染料の会
合度が増大し、染料の水に対する溶解安定性が著
しく損なわれ、この為にCloggingと呼ばれるノ
ズルの目詰りが起こり易くなる為である。染料中
の無機塩を除去する方法として、その一例を挙げ
れば、染料水溶液を、水と自由な比率で混和可能
で、かつ染料に対して非溶媒となる溶剤、例えば
アセトンの如き溶剤中に滴下して染料を沈殿させ
ると、多くの場合には無機塩はほとんど沈殿せ
ず、溶液中に溶解状態で存在し別により染料と
の分離が可能となる。この操作を数回繰返す事に
より実用上差支えない程度に染料中の無機塩含有
量を問題ない程度まで小さくする事が出来る。さ
らに、この操作は染料中の油溶性物質をも効果的
に除去し得るものであり、極めて有効な方法であ
る。

本発明の湿潤剤としては、通常インクジエツト
プリンター用インクに用いられる湿潤剤であれば
特に制限なく使用でき、例えばエチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、グリセリン、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、
ポリプロピレングリコール等の多価アルコール
類；Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−メチルピロリド
ン、β−ヒドロキシエチルピロリドン等のピロリ
ドン類；低分子量ポリエチレンイミン；モノエタ
ノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノ
ールアミン、Ｎ，−ジメチルエタノールアミン、
アミノエチルエタノールアミン等のアミノアルコ
ール類；ホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルム
アミド等のアミド類等が使用出来る。

また、必要に応じて炭酸水素ナトリウム等のPH
調節剤、EDTA、グリコン酸等の金属封鎖剤、
デヒドロ酢酸ナトリウム、２，４，６−トリクロ
ルフエノール、ジオキシン、ナトリウムオマジン
等の防カビ剤、その他表面張力調節剤、染料溶解
助剤等を添加してもよい。

以下精製例、実施例及び比較例に従つて本発明
を具体的に説明する。

精製例１ウオーターレツド２（オリエント化学社製）の
10％水溶液100重量部にタイコー活性炭KV−２
（二村化学工業社製）10重量部を撹拌しながら添
加し、１時間撹拌した後、ブフナーロートで活性
炭を別し、次いで得られた液100重量部をア
セトン1000重量部に滴下し、生じた染料沈殿物を
ブフナーロートで別して得た。さらにこの操作
を２回繰り返した後、50℃以下の温度で48時間染
料沈殿物を乾燥して精製染料とした。

精製例２ダイレクトデイ−プブラツクXA（住友化学工
業社製）の３％水溶液を液々向流抽出装置（東京
理化社製KF−50型）を使用し、抽出溶剤として
メチルイソブチルケトンを用いて抽出処理した。
得られた染料水溶液10重量部をアセトン1000重量
部に撹拌しながら滴下し、染料を沈殿させた後、
ブフナーロートで別し、50℃で48時間乾燥して
精製染料とした。

精製例３ウオーターブラツクＬ−200（オリエント化学社
製）の20％水溶液10重量部をアセトン100重量部
に撹拌しながら滴下して染料を沈殿させ、ブフナ
ーロートで染料固形物を別した。この操作を５
回繰り返し、最後に50℃で48時間乾燥して精製染
料とした。

次に、上記各精製染料を用いた実施例のインク
と未精製染料を用いた比較例のインクについて述
べる。

実施例１精製例１で得られた染料３重量部をエチレング
リコール10重量部、ポリエチレングリコール
＃300 10重量部と共に精製水77部に混合撹拌し、
1μフイルターで過してインクを得た。このイ
ンク中に含まれる油溶性物質の濃度は、液体クロ
マトグラフイーによる測定で3ppmであつた。こ
のインクを35μ口径のガラスノズル10本の夫々か
ら室温下で噴射し、正常噴射を確認後、噴射を停
止して室温下で１ケ月放置し、然る後、再噴射し
た結果、ノズルの目詰り及び噴射方向の異常は何
れのノズルについても認められなかつた。

比較例１精製例１で得られた染料の代りに未精製のウオ
ーターレツド２（オリエント化学社製）を使用す
る以外は実施例１と同様にしてインクを得た。こ
のインク中に含まれる油溶性物質の濃度は
1000ppmであつた。このインクを、室温下での放
置期間を２週間に短縮する以外は実施例１と同様
な操作及び条件の下にノズルの目詰りテストをし
た結果、総てのノズルで目詰りを生じた。顕微鏡
観察によるとオリフイス周辺に皮膜状の堆積物が
認められた。

実施例２精製例２で得られた染料３重量部をエチレング
リコール８重量部、β−ヒドロキシエチルピロリ
ドン５重量部、ポリエチレングリコール＃300 10
重量部、ジオキシン0.3重量部、ポリエチレング
リコールモノメチルエーテル1.7重量部と共に精
製水72重量部に混合撹拌し、1μフイルターで
過してインクを得た。このインクに含まれる油溶
性物質の濃度は6ppmであつた。このインクを実
施例１と同様の操作及び条件の下にノズルの目詰
りテストをした結果、ノズルの目詰り及び噴射方
向の異常は何れのノズルについても認められなか
つた。

実施例３精製例３で得られた染料３重量部をエチレング
リコール５重量部、ポリエチレングリコール
＃300 ８重量部、ホルムアミド５重量部と共に精
製水79重量部に混合撹拌し、1μフイルターで
過してインクを得た。このインク中に含まれる油
溶性物質の濃度は1ppm以下であつた。このイン
クを実施例１と同様な操作及び条件と下にノズル
の目詰りテストをした結果、ノズルの目詰り及び
噴射方向の異常は何れのノズルについても認めら
れなかつた。

実施例４精製例３における精製操作を１回のみ行つた染
料を用い実施例３と同様の方法でインクを得た。
このインクに含まれる油溶性物質の濃度は30ppm
であつた。このインクを実施例１と同様な操作及
び条件の下にノズルの目詰りテストをした結果、
10本中２本のノズルに目詰りが発生し、残り８本
のノズルには異常は認められなかつた。顕微鏡観
察よると目詰りを生じたノズルオリフイス周辺に
は皮膜状の堆積物が認められた。更に、室温下で
の放置期間を２週間に短縮する以外は実施例１と
同時の操作及び条件の下に目詰りテストをした結
果、ノズルの目詰り及び噴射方向の異常は何れの
ノズルについても発生せず、実用上問題はないと
認められた。

比較例２精製例３で得られた染料の代りに未精製のウオ
ーターブラツクＬ−200（オリエント化学社製）を
使用する以外は実施例１と同様にしてインクを得
た。このインクに含まれる油溶性物質の濃度は
300ppmであつた。このインクを、室温下での放
置期間を２週間とする以外は実施例１と同様な操
作及び条件の下にノズルの目詰りテストをした結
果、総てのノズルに目詰りを生じた。顕微鏡観察
によるとノズルオリフイス周辺に皮膜状の堆積物
が認められた。

前記実施例１と比較例１及び実施例３、４と比
較例２とを夫々対比すれば油溶性物質を除去した
水溶性染料を着色剤とする本発明のインクジエツ
トプリンター用インクはこれまでインクジエツト
プリンターの最大の欠点であつたノズルの目詰り
をほぼ完全に解決し得る事が理解できよう。

Claims

【特許請求の範囲】

１水溶性染料と湿潤剤を水に溶かして成るイン
クジエツトプリンター用インクにおいて、インク
中に含まれる油溶性物質の濃度を100ppm以下と
したことを特徴とするインクジエツトプリンター
用インク。