JP3311332B2 - インク、これを用いたインクジェット記録方法及びかかるインクを用いた機器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インク、これを用いた
インクジェット記録方法、かかるインクを用いた機器に
関し、更に詳しくは普通紙に印字した場合にも耐水性に
優れた画像を与えるインク、これを用いたインクジェッ
ト記録方法、かかるインクを用いた機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からインクジェット用インクについ
ては、実に様々な組成のものが報告されている。中でも
近年はオフィスで一般に使用されているコピー用紙、レ
ポート用紙、ノート、便箋、ボンド紙、連続伝票用紙等
の普通紙に対しても良好な記録を行うことが出来る様
に、インクの組成及び物性等の多様な面から詳細な研究
開発が為されている。例えば、一般にインクジェット記
録には水性インクが使用されているが、この様なインク
を用いて各種被記録材に印字を行うと、インク中に使用
されている色材が水溶性染料であることから、汗、水滴
等によって印字画像が滲み、印字画像が不鮮明になった
り、損なわれたりするという問題がある。

【０００３】

【発明が解決しようとしている問題点】従って本発明の
目的は、各種普通紙等に印字しても印字画像の耐水性に
優れたインク、これを用いたインクジェット記録方法、
かかるインクを用いた機器を提供することにある。

【０００４】

【問題点を解決するための手段】上記目的は以下の本発
明によって達成される。即ち、本発明は、少なくとも
水、水溶性有機溶剤及び染料を含むインクにおいて、染
料として、下記一般式（１）で表される分子構造を有
し、１分子中におけるスルホン酸基数とアミノ基数が夫
々２以上であり、且つ、上記スルホン酸基数が上記アミ
ノ基数より小さい化合物を含有することを特徴とするイ
ンク（但し、式中（１）のＱ₁はＮＨ₂及びＳＯ₃Ｍから
選ばれる基で置換されたフェニル基、ピリジル基又はナ
フチル基を示し、Ｑ₂はＣＨ₃、ＯＣＨ₃、ＮＨＣＯＣＨ₃
及びＳＯ₃Ｍから選ばれる基で置換されたｐ−フェニレ
ン基又は１，４−ナフチレン基を示し、Ｑ₃は無置換又
はＳＯ₃Ｍで置換されたジアミノピリジル基、又はＣＯ
ＯＭ又はＳＯ₃Ｍで置換されたジアミノフェニル基を示
し、Ｍはアルカリ金属、アンモニウム又は有機アンモニ
ウムを示し、ｎは０又は１を示す。）、及びこれらのイ
ンクを使用するインクジェット記録方法、かかるインク
を用いた機器である。

【０００５】

【作用】本発明は主として、インクの色材として特定の
構造の化合物（染料）を採用することによって、各種普
通紙等に印字しても印字画像の耐水性に優れたインク、
これを用いたインクジェット記録方法、かかるインクを
用いた機器を提供することが出来る。

【０００６】

【好ましい実施態様】次に好ましい実施態様を挙げて本
発明を更に詳しく説明する。本発明で使用し主として本
発明を特徴づける前記一般式（１）及び一般式（２）の
染料としては、これらの一般式に包含される限りいずれ
の染料でもよく、又、単独でも混合物としても使用する
ことが出来、更に場合によっては前記一般式に包含され
ない他の染料との併用であってもよい。先ず、本発明の
第一の態様は前述の如く、少なくとも水、水溶性有機溶
剤及び染料を含むインクにおいて、染料として前記一般
式（１）で表される分子構造を有し、１分子中における
スルホン酸基数とアミノ基数が夫々２以上であり、且
つ、上記スルホン酸基数が上記アミノ基数より小さい化
合物を含有することを特徴とするインクである。これら
の染料のうち特に好ましい染料は以下に例示する如くで
ある。

【０００７】

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】以上の染料化合物のインク中での含有量は
液媒体成分の種類、インクに要求される特性等に依存し
て決定されるが、一般的にはインク全量中で重量％で約
０．２〜２０％、好ましくは０．５〜１０％、より好ま
しくは１〜５％を占める割合である。

【００１６】本発明のインクで使用する液媒体は水と水
溶性有機溶剤との混合物であり、水としては通常の水の
他好ましくは脱イオン水が使用される。有機溶剤として
は、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、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔｅｒ
ｔ−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ｎ−ペ
ンタノール等の炭素数１〜５のアルキルアルコール類又
はこれらのハロゲン化誘導体；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又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；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、ジプロピレングリコール、トリプロピレ
ングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレ
ングリコール等のオキシエチレン又はオキシプロピレン
付加重合体；エチレングリコール、プロピレングリコー
ル、トリメチレングリコール、ブチレングリコール、
１，２，６−ヘキサントリオール、ヘキシレングリコー
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；チオジグリコール；グリセリン；エ
チレングリコールモノメチル（又はエチル）エーテル、
ジエチレングリコールモノメチル（又はエチル）エーテ
ル、トリエチレングリコールモノメチル（又はエチル）
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；トリエチレングリコールジメチル（又はエチル）エ
ーテル、テトラエチレングリコールジメチル（又はエチ
ル）エーテル等の多価アルコールの低級ジアルキルエー
テル類；スルホラン、２−ピロリドン、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。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２％〜５０％、
好ましくは２％〜３０％の範囲である。上記の如き媒体
は単独でも混合物としても使用出来る。

【００１７】本発明のインクの主成分は上記の通りであ
るが、その他各種の分散剤、界面活性剤、粘度調整剤、
表面張力調整剤、蛍光増白剤等を本発明の目的の達成を
妨げない範囲において必要に応じて添加することが出来
る。例えば、ポリビニルアルコール、セルロース類、水
溶性樹脂等の粘度調整剤；カチオン、アニオン或いはノ
ニオン系の各種界面活性剤、ジエタノールアミン、トリ
エタノールアミン等の表面張力調整剤；緩衝液によるｐ
Ｈ調整剤；防カビ剤等を挙げることが出来る。

【００１８】又、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、塩化ナトリウム等の無
機塩類等の比抵抗調整剤が添加される。 尚、本発明の
インクは、熱エネルギーによるインクの発泡現象により
インクを吐出させるタイプのインクジェット記録方法に
適用する場合に特に好適であり、吐出が極めて安定とな
り、サテライトドットの発生等が生じないという特徴が
ある。但しこの場合には、熱的な物性値（例えば、比
熱、熱膨張係数、熱伝導率等）を調整する場合もある。

【００１９】更に、本発明のインクは普通紙等に記録し
た場合のインクの滲み及び記録物の乾燥性、浸透性の問
題を解決すると同時に、インクジェット用ヘッドに対す
るマッチングを良好にする面から、インク自体の物性と
して２５℃における表面張力が３０〜６８ｄｙｎｅ／ｃ
ｍ、粘度が１５ｃＰ以下、好ましくは１０ｃＰ以下、よ
り好ましくは５cP以下に調整されることが望ましい。従
って、上記物性にインクを調整し、普通紙における問題
を解決する為には、本発明のインク中に含有される水分
量としては５０重量％以上、より好ましくは６０重量％
以上とされるのが好適である。

【００２０】本発明のインクは、熱エネルギーの作用に
より液滴を吐出させて記録を行なうインクジェット記録
方法にとりわけ好適に用いられるが、一般の筆記具用と
しても使用出来ることはいうまでもない。本発明のイン
クを用いて記録を行うのに好適な方法及び装置として
は、記録ヘッドの室内のインクに記録信号に対応した熱
エネルギーを与え、該熱エネルギーにより液滴を発生さ
せる方法及び装置が挙げられる。

【００２１】その装置の主要部であるヘッド構成例を図
１、図２及び図３に示す。ヘッド１３はインクを通す溝
１４を有するガラス、セラミックス又はプラスチック板
等と、感熱記録に用いられる発熱ヘッド１５（図ではヘ
ッドが示されているが、これに限定されるものではな
い）とを接着して得られる。発熱ヘッド１５は酸化シリ
コン等で形成される保護膜１６、アルミニウム電極１７
−１、１７−２、ニクロム等で形成される発熱抵抗体層
１８、蓄熱層１９、アルミナ等の放熱性の良い基板２０
よりなっている。インク２１は吐出オリフィス（微細
孔）２２まで来ており、圧力Ｐによりメニスカス２３を
形成している。

【００２２】今、電極１７−１、１７−２に電気信号が
加わると、発熱ヘッド１５のｎで示される領域が急激に
発熱し、ここに接しているインク２１に気泡が発生し、
その圧力でメニスカス２３が突出し、インク２１が吐出
し、オリフィス２２より記録小滴２４となり、被記録材
２５に向かって飛翔する。図３には図１に示すヘッドを
多数並べたマルチヘッドの外観図を示す。該マルチヘッ
ドはマルチ溝２６を有するガラス板２７と、図１に説明
したものと同様な発熱ヘッド２８を密着して製作されて
いる。尚、図１は、インク流路に沿ったヘッド１３の断
面図であり、図２は図１のＡ−Ｂ線での切断面である。

【００２３】図４に、かかるヘッドを組み込んだインク
ジェット記録装置の１例を示す。図４において、６１は
ワイピング部材としてのブレードであり、その一端はブ
レード保持部材によって保持されて固定端となり、カン
チレバーの形態をなす。ブレード６１は記録ヘッドによ
る記録領域に隣接した位置に配設され、又、本例の場
合、記録ヘッドの移動経路中に突出した形態で保持され
る。６２はキャップであり、ブレード６１に隣接するホ
ームポジションに配設され、記録ヘッドの移動方向と垂
直な方向に移動して吐出口面と当接し、キャッピングを
行う構成を備える。更に６３はブレード６１に隣接して
設けられるインク吸収体であり、ブレード６１と同様、
記録ヘッドの移動経路中に突出した形態で保持される。
上記ブレード６１、キャップ６２、吸収体６３によって
吐出回復部６４が構成され、ブレード６１及び吸収体６
３によってインク吐出口面に水分、塵埃等の除去が行わ
れる。

【００２４】６５は吐出エネルギー発生手段を有し、吐
出口を配した吐出口面に対向する被記録材にインクを吐
出して記録を行う記録ヘッド、６６は記録ヘッド６５を
搭載して記録ヘッド６５の移動を行う為のキャリッジで
ある。キャリッジ６６はガイド軸６７と慴動可能に係合
し、キャリッジ６６の一部はモータ６８によって駆動さ
れるベルト６９と接続（不図示）している。これにより
キャリッジ６６はガイド軸６７に沿った移動が可能とな
り、記録ヘッド６５による記録領域及びその隣接した領
域の移動が可能となる。５１は被記録材を挿入する為の
給紙部、５２は不図示のモータにより駆動される紙送り
ローラである。これらの構成によって記録ヘッドの吐出
口面と対向する位置へ被記録材が給紙され、記録が進行
するにつれて排紙ローラ５３を配した排紙部へ排紙され
る。

【００２５】上記構成において記録ヘッド６５が記録終
了等でホームポジションに戻る際、ヘッド回復部６４の
キャップ６２は記録ヘッド６５の移動経路から退避して
いるが、ブレード６１は移動経路中に突出している。こ
の結果、記録ヘッド６５の吐出口面がワイピングされ
る。尚、キャップ６２が記録ヘッド６５の吐出面に当接
してキャッピングを行う場合、キャップ６２は記録ヘッ
ドの移動経路中に突出する様に移動する。記録ヘッド６
５がホームポジションから記録開始位置へ移動する場
合、キャップ６２及びブレード６１は上述したワイピン
グ時の位置と同一の位置にある。この結果、この移動に
おいても記録ヘッド６５の吐出口面はワイピングされ
る。上述の記録ヘッドのホームポジションへの移動は、
記録終了時や吐出回復時ばかりでなく、記録ヘッドが記
録の為に記録領域を移動する間に所定の間隔で記録領域
に隣接したホームポジションへ移動し、この移動に伴っ
て上記ワイピングが行われる。

【００２６】図５は、ヘッドにインク供給部材、例えば
チューブを介して供給されるインクを収容したインクカ
ートリッジの一例を示す図である。ここで４０は供給用
インクを収容したインク収容部、例えば、インク袋であ
り、その先端にはゴム製の栓４２が設けられている。こ
の栓４２に針（不図示）を挿入することにより、インク
袋４０中のインクをヘッドに供給可能ならしめる。４４
は廃インクを受容するインク吸収体である。インク収容
部としては、インクとの接液面がポリオレフィン、特に
ポリエチレンで形成されているものが本発明にとって好
ましい。本発明で使用されるインクジェット記録装置と
しては、上記の如きヘッドとインクカートリッジとが別
体となったものに限らず、図６に示す如きそれらが一体
になったものにも好適に用いられる。

【００２７】図６において、７０は記録ユニットであっ
て、この中にはインクを収容したインク収容部、例え
ば、インク吸収体が収納されており、かかるインク吸収
体中のインクが複数のオリフィスを有するヘッド部７１
からインク滴として吐出される構成になっている。イン
ク吸収体の材料としては、ポリウレタンを用いることが
本発明にとって好ましい。７２はカートリッジ内部を大
気に連通させる為の大気連通口である。この記録ユニッ
ト７０は、図４で示す記録ヘッドに代えて用いられるも
のであって、キャリッジ６６に対し着脱自在になってい
る。

【００２８】

【実施例】次に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に
具体的に説明する。尚、文中、部及び％とあるのは特に
断りのない限り重量基準である。 実施例１〜７ 前記例示化合物を用いて表１の組成の本発明のインクを
調整した。

【００２９】（表１）実施例１ エチレングリコール ２５部 Ｎ−メチル−２−ピロリドン １０部 純水 ６０部 前記例示Ｎｏ．２の化合物（Ｍ＝Ｎａ） ５部実施例２ ジエチレングリコール １５部 純水 ８２部 前記例示Ｎｏ．５の化合物（Ｍ＝ＮＨ₄） ３部実施例３ ジエチレングリコール １５部 エチレングリコールモノメチルエーテル ５部 純水 ７６部 前記例示Ｎｏ．１の化合物（Ｍ＝Ｎａ） ４部実施例４ エチレングリコール １０部 Ｎ−メチル−２−ピロリドン ５部 純水 ８２部 前記例示Ｎｏ．３の化合物（Ｍ＝Ｌｉ） ３部実施例５ グリセリン １２部 エチレングリコール ８部 純水 ７５部 前記例示Ｎｏ．４の化合物（Ｍ＝Ｋ） ５部実施例６ ジエチレングリコール １８部 ２−ピロリドン ５部 純水 ７１部 前記例示Ｎｏ．６の化合物（Ｍ＝ＮＨ₄） ４部実施例７ グリセリン １０部 エチレングリコールモノエチルエーテル ５部 純水 ８１部 前記例示Ｎｏ．７の化合物（M＝NH(CH₃)₃） ４部

【００３０】次に、上記実施例１〜７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、記録を行うオンデマンドタイプのマルチヘ
ッドを有する記録装置（キヤノン製、バブルジェットプ
リンターＢＪ−１３０）によりベタ印字を行い、１０×
２０ｍｍの大きさの印字片を作成した。紙としてはキヤ
ノン製ＮＰ−６１５０用推奨紙、ノイジードラー紙、プ
ローバーボンド紙を使用した。印字物の光学濃度は実施
例１〜７については、１．２５〜１．５０の範囲にあっ
た。

【００３１】更に、上記実施例１〜７のインクについ
て、下記Ｔ₁〜Ｔ₅の特性に関する評価を行った。 （Ｔ₁）インクの長期保存性： 各インクをガラス容器に密閉し、０℃と４０℃とで６ケ
月間保存した。

【００３２】（Ｔ₂）吐出安定性： 上記記録装置を用いて、２４時間の連続吐出を行った。

【００３３】（Ｔ₃）吐出応答性： 上記記録装置を用いて、２秒毎の間欠吐出と１ケ月放置
後の吐出について調べた。

【００３４】（Ｔ₄）耐光性： 印字したプローバーボンド紙の印字片（１０×２０ｍ
ｍ）に１００時間の光照射を行い、光学濃度の低下率を
測定した。 ◎：光学濃度の低下率が９％以下 ○：光学濃度の低下率が１０％〜１４％の範囲内 △：光学濃度の低下率が１５％〜２５％の範囲内 ×：光学濃度の低下率が２６％以上

【００３５】（Ｔ₅）耐水性： 印字したノイジードラー紙の印字片（１０×２０ｍｍ）
を２０℃の水に３時間浸漬し、光学濃度の低下率を測定
した。 ◎：光学濃度の低下率が９％以下 ○：光学濃度の低下率が１０％〜１４％の範囲内 △：光学濃度の低下率が１５％〜２５％の範囲内 ×：光学濃度の低下率が２６％以上 上記Ｔ₁〜Ｔ₅の評価結果を後記表６〜７に示した。

【００３６】比較例１〜４ 一方、比較の為に本発明で使用した化合物に代えてスル
ホン酸基数がアミノ基数より大きい下記表３の化合物を
用いて下記表２の組成のインクを調製し、上記と同様に
上記Ｔ₁〜Ｔ₅に関する評価を行った。評価結果を後記表
６に示した。

【００３７】（表２）比較例１ エチレングリコール ２５部 Ｎ−メチル−２−ピロリドン １０部 純水 ６０部 表３のＮｏ．１の化合物（Ｍ＝Ｎａ） ３部比較例２ ジエチレングリコール １５部 純水 ８２部 表３のＮｏ．２の化合物（Ｍ＝ＮＨ₄） ３部比較例３ エチレングリコール ２０部 純水 ７６部 表３のＮｏ．３の化合物｛M＝NH(C₂H₄OH)₃｝ ４部比較例４ トリエチレングリコール ２５部 エチレングリコールモノメチルエーテル １５部 純水 ５５部 表３のＮｏ．４の化合物（Ｍ＝Ｎａ） ５部

【００３８】

【００３９】比較例５〜７ 一方、比較の為に本発明で使用した化合物に代えてスル
ホン酸基数がカルボキシル基数より大きい下記表５の化
合物を用いて下記表４の組成のインクを調製し、上記と
同様にＴ₁〜Ｔ₅に関する評価を行った。評価結果を後記
表６に示した。

【００４０】（表４）比較例５ グリセリン １５部 ２−ピロリドン １０部 純水 ７１部 表５のＮｏ．１の化合物（Ｍ＝Ｎａ） ４部比較例６ トリエチレングリコール １５部 純水 ８０部 表５のＮｏ．２の化合物（Ｍ＝ＮＨ₄） ５部比較例７ エチレングリコール ２５部 エチレングリコールモノメチルエーテル １０部 純水 ６０部 表５のＮｏ．３の化合物（Ｍ＝Ｌｉ） ５部

【００４１】

【００４２】

【００４３】

【発明の効果】以上の説明から明らかな様に、本発明に
よれば、インクの色材として特定の構造の化合物を選択
することによって、とりわけ普通紙上の耐光性及び耐水
性に優れた印字物を与えるインクが提供される。

【００４５】

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェット記録装置のヘッド部の縦断面
図。

【図２】インクジェット記録装置のヘッド部の横断面
図。

【図３】図１に示したヘッドをマルチ化したヘッドの外
観斜視図。

【図４】インクジェット記録装置の一例を示す斜視図。

【図５】インクカートリッジの縦断面図。

【図６】記録ユニットの斜視図。

【符号の説明】

６１：ワイピング部材 ６２：キャップ ６３：インク吸収体 ６４：吐出回復部 ６５：記録ヘッド ６６：キャリッジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−144067（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−285275（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09D 11/00 - 11/20 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも水、水溶性有機溶剤及び染料
   を含むインクにおいて、染料として、下記一般式（１）
   で表される分子構造を有し、１分子中におけるスルホン
   酸基数とアミノ基数が夫々２以上であり、且つ、上記ス
   ルホン酸基数が上記アミノ基数より小さい化合物を含有
   することを特徴とするインク。 （但し、式（１）中のＱ₁は、ＮＨ₂及びＳＯ₃Ｍから選
   ばれる基で置換されたフェニル基、ピリジル基又はナフ
   チル基を示し、 Ｑ₂は、ＣＨ₃、ＯＣＨ₃、ＮＨＣＯＣＨ₃及びＳＯ₃Ｍか
   ら選ばれる基で置換されたｐ−フェニレン基又は１，４
   −ナフチレン基を示し、 Ｑ₃は、無置換又はＳＯ₃Ｍで置換されたジアミノピリジ
   ル基、又は、ＣＯＯＭ又はＳＯ₃Ｍで置換されたジアミ
   ノフェニル基を示し、 Ｍは、アルカリ金属、アンモニウム又は有機アンモニウ
   ムを示し、 ｎは、０又は１を示す。）
2. 【請求項２】 染料が、下記Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７で示さ
   れる化合物である請求項１に記載のインク。
3. 【請求項３】 インク滴を記録信号に応じてオリフィス
   から吐出させて記録を行うインクジェット記録方法にお
   いて、上記インクが請求項１に記載のインクであること
   を特徴とするインクジェット記録方法。
4. 【請求項４】 インクに熱エネルギーを作用させてイン
   ク滴を吐出させる請求項３に記載のインクジェット記録
   方法。
5. 【請求項５】 インクを収容したインク収容部、該イン
   クをインク滴として吐出させる為のヘッド部を備えた記
   録ユニットにおいて、前記インクが請求項１に記載のイ
   ンクであることを特徴とする記録ユニット。
6. 【請求項６】 ヘッド部が、インクに熱エネルギーを作
   用させてインク滴を吐出させるヘッドである請求項５に
   記載の記録ユニット。
7. 【請求項７】 インクを収容したインク収容部を備えた
   インクカートリッジにおいて前記インクが請求項１に記
   載のインクであることを特徴とするインクカートリッ
   ジ。
8. 【請求項８】 インクを収容したインク収容部と、該イ
   ンクをインク滴として吐出させる為のヘッド部を有する
   記録ユニットを備えたインクジェット記録装置におい
   て、前記インクが請求項１に記載のインクであることを
   特徴とするインクジェット記録装置。
9. 【請求項９】 ヘッド部が、インクに熱エネルギーを作
   用させてインク滴を吐出させるヘッドである請求項８に
   記載のインクジェット記録装置。
10. 【請求項１０】 インク滴を吐出する為の記録ヘッド、
    インクを収容したインク収容部を有するインクカートリ
    ッジ及び該インクカートリッジから記録ヘッドにインク
    を供給する為のインク供給部を備えたインクジェット記
    録装置において、前記インクが請求項１に記載のインク
    であることを特徴とするインクジェット記録装置。
11. 【請求項１１】 記録ヘッドが、インクに熱エネルギー
    を作用させてインク滴を吐出させるヘッドである請求項
    １０に記載のインクジェット記録装置。