JPH0621251B2

JPH0621251B2 - 記録液

Info

Publication number: JPH0621251B2
Application number: JP60256768A
Authority: JP
Inventors: 祥司小池; 和夫岩田; 伸一栃原; 康子富田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1985-11-18
Filing date: 1985-11-18
Publication date: 1994-03-23
Anticipated expiration: 2009-03-23
Also published as: JPS62116677A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、筆記用具、プリンター等の種々の記録器具に
使用する記録液（以下インクという）、特に記録ヘッド
のオリフィスから液滴を飛翔させて記録を行うインクジ
ェット記録方式に好適なインクに関する。

（従来の技術）インクジェット記録方式は、記録時の騒音の発生が少な
く、また、カラー化対応が容易で高解像度の記録画像が
高速で得られるという利点を有している。

インクジェット記録方式では、インクとして各種の水溶
性染料を水または水と有機溶剤との混合液に溶解させた
ものが多く使用されている。この場合、使用されるイン
クの特性として、粘度、表面張力等の物性値が適当な範
囲にあること、溶解成分の溶解安定性が高く、微細なオ
リフィスを目詰まりさせないこと、充分に高い濃度の記
録画像を与えること、保存中に物性値の変化または固形
分の析出が生じないことが要求される。

更に上記の特性に加え、被記録材の種類の制限されずに
記録が行えること、定着速度が大きいこと、記録画像の
耐光性、耐水性、耐溶剤性（特に耐アルコール性）に優
れていること、解像度の優れた記録画像を与えること等
の性質も要求される。

上記の如き種々の要求性能を満足させるために、従来か
ら水溶性染料等の色素、媒体としての水および有機溶
剤、界面活性剤等の添加剤等について種々の研究が行わ
れている。

しかしながら、現在までの多くの研究にも関わらず、必
ずしも上記の要求性能はすべて満足されておらず、その
ために印字段階におけるインクの性能の劣る点をカバー
すべくインクジェット記録用紙と称される被記録材が数
多く提案されている。

（発明が解決しようとしている問題点）上記の如く、特定のインクを用い、該インクに適合すべ
く処理されたインクジェット記録用紙を使用すれば、印
字品位およびインクの定着性については殆ど満足できる
結果が得られる。しかしながら、一般に広く使用されて
いるコピー用紙、レポート用紙、ボンド紙、伝票用紙、
連続伝票用紙、高サイズ紙、低サイズ紙、普通紙等にイ
ンクジェット記録を実施すると、使用した紙の性質に従
って、定着、乾燥の遅れ、インクの滲み等種々の問題が
発生する。

例えばインクジェット記録用インクには、一般に乾燥防
止、ノズルの目詰まり防止等の目的でグリコール等の有
機溶剤が添加されているが、このようなインクサイズ度
の高い普通紙に記録を行うと、これらの紙は吸液性が低
いためインクの乾燥に長時間を要して実用性がなく、ま
たインクの吸収性を高めるために、インク中に界面活性
剤を添加することも行われているが、この場合には乾燥
速度は向上するものの、印字の滲みが大となり、高品質
の画像が得られないという別の問題が生じる。また界面
活性剤の代わりに強アルカリ性物質を添加することも提
案されているが、この場合には、紙の内添剤の種類によ
って画像品質等が左右され、例えば中性紙等には効果が
ない。また、このようなインクは強アルカリ性であるた
め、家庭やオフィスでの使用には危険度が高い。

従って、本発明の目的は、特にインクジェット記録用イ
ンクとして前述の如き一般的な必要性能を有するととも
に、いずれの種類の被記録材に対しても十分な乾燥・定
着速度を有し、且つ高品位の画像を形成することができ
るインクを提供することである。

（発明の開示）すなわち、本発明は、色素および液媒体を含むインクで
あって、下記一般式で表わされる化合物をインク中に６
〜３０重量％含有することを特徴とするインクである。

（但し、上記式中のＲ_１およびＲ_２は水素原子、又は炭
素数１〜２のアルキル基であり、且つｎは４〜２０の整
数である。）本発明を更に詳細に説明すると、従来、水溶性染料を含
むインク、特にインクジェット記録用インクには、ポリ
オキシエチレン鎖を有する界面活性剤等を添加して、イ
ンクの浸透性を高めてインクの乾燥・定着速度を向上さ
せることは知られているが、このようなインクでは被記
録材である紙の種類によっては印字の滲みが著しく、高
品質の画像を形成し得なかったのに対し、本発明者は前
記の一般式で表わされる化合物をインクに包含させるこ
とによって、種々のインクジェット記録用インクとして
の性能を保持したまま、いずれの記録用紙に対しても、
特に従来は滲み易くて使用し得なかった低サイズ度の紙
に対しても、滲みのない高品質の記録画像が得られるこ
とを知見したものである。

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
で表わされる化合物は、フェノールまたは炭素数１〜２
のアルキル基を１個または２個有するアルキルフェノー
ルにエチレンオキサイドを付加させて得られるものであ
り、その製造方法自体は従来公知の方法に準ずる。

従来、アルキルフェノール類にエチレンオキサイドを付
加させてなる化合物は、ノニオン系の界面活性剤として
公知であるが従来のこのようなノニオン系の界面活性剤
は、そのＨＬＢを適当にするためにアルキル基の炭素数
が一般的に８〜１２のものであり、このようなノニオン
系の界面活性剤は従来のインクジェット用のインク中に
も使用されており、見かけ上のインクの乾燥・定着、す
なわち被記録材中へのインクの吸収性を高める作用を示
すものであるが、被記録材が、例えば低サイズ紙の如き
紙である場合には、優れた吸液性が逆に災いして、イン
クの激しい滲みを生じるものであった。

本発明者は、このようなインクジェット用インクの滲み
の改善について鋭意研究の結果、上記の如きアルキルフ
ェノールのエチレンオキサイド付加物においては、フェ
ノールのアルキル基を無くするか、あるいはアルキル基
があってもその炭素数を１〜２個のものとし、且つエチ
レンオキサイドの付加モル数を４〜２０モルとすること
によって、上記の如きインクの滲みの問題が解決され、
且つ高サイズ紙であっても優れたインクの乾燥・定着性
を与えるインクが得られることを知見したものである。

以上の如き本発明で使用する前記一般式の化合物の好ま
しい具体例を挙げると次の通りである。

以上の如き本発明で使用する化合物に対して、従来のノ
ニオン系の界面活性剤の如く、アルキル基がノニル基、
オクチル基、ドデシル基等の如き中〜高級のアルキル基
である場合には、このようなノニオン系の界面活性剤を
インク中に添加するとインクの吸収性は優れるものの、
一般の普通紙の如き低サイズ紙の場合には、インクの滲
みが激しく、印字品位が大幅に低下するものであった。
またインクの乾燥・定着性と滲みとのバランスからし
て、アルキル基の炭素数を３〜４個とした例も提案され
ているが、このような炭素数のアルキル基であっても、
普通紙等に対しては滲みの問題は十分に解決し得ず、や
はり印字品位の低下は避けられなかった。

また、エチレンオキサイドの付加モル数（ｎ）について
みれば、ｎが３以下のものでは、インクの浸透力増加の
効果は優れているものの、蒸気圧が高くなり、インクジ
ェット記録装置のノズル内での目詰まりの防止効果がな
く、逆に水との相溶性が不十分となり、ノズルの目詰ま
りを促進させる場合も認められた。また、ｎが２１以上
になると、インクの粘度が上昇し、ノズルからの安定し
た吐出が不可能となり、また印字後の乾燥・定着速度が
極めて遅くなるものであった。

以上の如き前記一般式で表わされる化合物のインク中へ
の添加量は特に制限されないが、インク中で占める前記
一般式で表わされる化合物の割合が０．５重量％未満で
は、インクの乾燥・定着速度が不十分となり、また６０
重量％を越えると、インクの粘度が過度に上昇したり、
印字の滲みが過度となったり、またインクの安定性も低
下するので、一般式で表わされる化合物はインク中で６
〜３０重量％を占める割合が好ましい。

本発明のインクに使用する色素それ自体は公知のもので
よく、例えば、顔料や分散染料の如く不溶性の色素も使
用することができるが、好ましいものは、直接染料、酸
性染料、塩基性染料、反応性染料、食品用色素等に代表
される水溶性染料である。特にインクジェット記録方式
のインクとして好適であり、発色性、鮮明性、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.I.ダイレクトブラック１７、１９、３２、５１、６
２、７１、１０８、１４６、１５４； C.I.ダイレクトブルー６、２２、２５、７１、８６、９
０、１０６、１９９； C.I.ダイレクトレッド１、４、１７、２８、８３； C.I.ダイレクトイエロー１２、２４、２６、４４、８
６、９８、１００、１４２； C.I.ダイレクトオレンジ３４、３９、４４、４６、６
０； C.I.ダイレクトバイオレット４７、４８； C.I.ダイレクトブラウン１０９； C.I.ダイレクトグリーン５９等の直接染料、 C.I.アシッドブラック２、７、２４、２６、３１、５
２、６３、１１２、１１８； C.I.アシッドブルー９、２２、４０、５９、９３、１０
２、１０４、１１３、１１７、１２０、１６７、２２
９、２３４、２５４； C.I.アシッドレッド１、６、８、３２、３７、５１、５
２、８０、８５、８７、９２、９４、１１５、１８０、
２５６、３１７、３１５； C.I.アシッドイエロー１１、１７、２３、２５、２９、
４２、４９、６１、７１； C.I.アシッドオレンジ７、１９； C.I.アシッドバイオレット４９等の酸性染料、 C.I.リアクティブイエロー２、３、１３、１５、１７、
１８、２３、２４、３７、４２、５７、５８、６４、７
５、７６、７７、７９、８１、８４、８５、８７、８
８、９１、９２、９３、９５、１０２、１１１、１１
５、１１６、１３０、１３１、１３２、１３３、１３
５、１３６、１３７、１３９、１４０、１４２、１４
３、１４４、１４５、１４６、１４７、１４８、１５
１、１６２、１６３； C.I.リアクティブオレンジ５、７、１１、１２、１３、
１５、１６、３５、４５、４６、５６、６２、７０、７
２、７４、８２、８４、８７、９１、９２、９３、９
５、９７、９９； C.I.リアクティブレッド３、１３、１６、２１、２２、
２３、２４、２９、３１、３３、３５、４５、４９、５
５、６３、８５、１０６、１０９、１１１、１１２、１
１３、１１４、１１８、１２６、１２８、１３０、１３
１、１４１、１５１、１７０、１７１、１７４、１７
６、１７７、１８３、１８４、１８６、１８７、１８
８、１９０、１９３、１９４、１９５、１９６、２０
０、２０１、２０２、２０４、２０６、２１８、２２
１、； C.I.リアクティブバイオレット１、４、５、６、２２、
２４、３３、３６、３８； C.I.リアクティブブルー２、３、５、８、１０、１３、
１４、１５、１８、１９、２１、２５、２７、２８、３
８、３９、４０、４１、４９、５２、６３、７１、７
２、７４、７５、７７、７８、７８、８９、１００、１
０１、１０４、１０５、１１９、１２２、１４７、１５
８、１６０、１６２、１６６、１６９、１７０、１７
１、１７２、１７３、１７４、１７６、１７９、１８
４、１９０、１９１、１９４、１９５、１９８、２０
４、２１１、２１６、２１７、； C.I.リアクティブグリーン５、８、１２、１５、１９、
２３； C.I.リアクティブブラウン２、７、８、９、１１、１
６、１７、１８、２１、２４、２６、３１、３２、３
３； C.I.リアクティブブラック１、５、８、１３、１４、２
３、３１、３４、３９等の反応性染料が好ましく、その他、C.I.ベーシックブラック２； C.I.ベーシックブルー１、３、５、７、９、２４、２
５、２６、２８、２９； C.I.ベーシックレッド１、２、９、１２、１３、１４、
３７； C.I.ベーシックバイオレット７、１４、２７； C.I.フードブラック１、２等が挙げられる。

上記の色素の例は本発明のインクに対して特に好ましい
ものであり、本発明のインクに使用する色素はこれらの
色素に限定されるものではない。

このような色素は、インク中において一般には約０．５
〜３０重量％、より好ましくは１〜２５重量％を占める
割合で使用する。

本発明のインクに使用する溶媒は、水または水と水溶性
有機溶剤との混合溶媒であり、特に好適なものは水と水
溶性有機溶剤との混合溶媒てあって、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、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、tert−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
チルアセド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ンアルコール類；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−ヘキサントリオール、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、ジエチルレングリコール
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、
トリエタノールアミン、スルホラン等が挙げられる。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が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
ンクの全重量中で２〜７０重量％、好ましくは５〜６５
重量％、より好ましくは１０〜６０重量％を占める範囲
である。

また、本発明のインクは上記の成分の外に必要に応じ
て、界面活性剤、粘度調整剤、表面張力調整剤等を包含
し得る。特に界面活性剤に関しては、従来使用されてい
る如き界面活性剤は、印字時の滲みに対する影響が大で
あるので、本発明の目的には多量に使用するべきではな
く、例えばインク中で０．５重量％、好ましくは０．４
重量％、より好ましくは０．３重量％以下を占める割合
に抑えるべきである。

本発明のインクは主として上記の成分からなるものであ
り、すでに述べた通り、本発明のインクは、特にインク
ジェット記録方式に用いた場合には、インクの吐出安定
性、インク流路中の安定性、保存安定性等一般的な要求
性能を満たすとともに、従来は印字時の滲みのために高
品質の画像を形成し得なかったインクジェット記録用紙
以外の普通紙等の被記録材においても滲みのない高品質
の画像を形成することができ、且つ乾燥・定着性も著し
く優れたものである。従って、本発明のインクを使用す
ることによってコピー用紙、レポート用紙、ボンド紙、
伝票用紙等の如くオフィスや一般家庭で広く使用されて
いる紙をインクジェット記録方式の被記録材として十分
に利用できるので、インクジェット記録方式の普及を一
般と加速させることが可能である。

以上の如き作用効果を奏する本発明のインクは、種々の
筆記具、種々のプリンター用のインクとして有用なもの
であり、紙、プラスチックシート、布帛その他の任意の
被記録材に優れた印字品質の画像を与えるものである。

使用方法の好ましい１例としてインクジェット記録方法
を説明する。このようなインクジェット記録方法は、イ
ンクをノズルより効果的に離脱させて、射程体である被
記録材にインクを付与し得る方式であれば、いかなる方
式でもよく、それらの方式の代表的なものは、例えば、
アイイーイーイートランスアクションズオンイ
ンダストリィアプリケイションズ（IEEE Transaction
s on Industry Applications）Vol.JA−13、No.1（1977
年2 、3 月号）、日経エレクトロニクスの1976年、 4月
19日号、1973年 1月29日号および1974年 5月 6日号に記
載されている。これらに記載の方式は、本発明のインク
の使用に好適なものであり、その幾つかを説明すると、
先ず静電吸引方式があり、この方式では、ノズルとノズ
ルの数mm前方に置いた加速電極との間に強電界を与え
て、ノズルよりインクを粒子化して次々に引出し、引出
したインクが偏向電極間を飛翔する間に情報信号を偏向
電極に与えて記録する方式と、インク粒子を偏向するこ
となく、情報信号に対応してインク粒子を噴射する方式
とがあり、いずれも本発明のインクに有効である。

第２の方式としては、小型ポンプでインクに高圧を加
え、ノズルを水晶振動子等で機械的に振動させることに
より、強制的に微少インク粒子を噴射する方式であり、
噴射されたインク粒子は噴射と同時に、情報信号に応じ
て帯電させる。帯電したインク粒子は偏向電極板間を通
過する際、帯電量に応じて偏向される。この方式を利用
した別の方式としてマイクロドットインクジェット方式
と称される方式もあり、この方式では、インク圧力、励
振条件をある範囲の適正値に保ち、ノズル先端より大小
二種類のインク液滴を発生し、この中小径液滴のみを記
録により利用するものである。この方式の特徴は、従来
並みの太いノズル口径でも微少液滴群を得ることができ
る点である。

第３の方式としてはピエゾ素子方式があり、この方式で
は、インクに加える圧力手段として、他方式の如くポン
プの様な機械的手段でなく、ピエゾ素子を利用する。ピ
エゾ素子に電気信号を与えて機械的変位を生じさせるこ
とにより、インクに圧力を加え、ノズルより噴射させる
方式である。

また、特開昭５４−５９９３６号公報に記載されている
方法で、熱エネルギーの作用を受けたインクが急激な体
積変化を生じ、この状態変化による作用力によって、イ
ンクをノズルから吐出させるインクジェット方式も有効
に使用することができる。

以上の例は本発明のインクの好ましい使用方法を示すも
のであり、本発明のインクはこれらの用途に限定され
ず、インクジェット記録方式以外のインク、例えばその
他のプリンターや筆記用具のインクとしても有用である
ことは勿論である。

次に実施例、比較例および応用例を挙げて本発明を更に
具体的に説明する。なお、文中、部および％とあるのは
特に断りのない限り重量基準である。

実施例１〜５下記の成分を５時間かきまぜた後、水酸化ナトリウムの
０．１％水溶液にてｐＨを７．５に調節し、更にポアサ
イズ０．４５ミクロンのメンブランフィルター（商品名
フロロポアフィルター、住友電工製）にて加圧瀘過し、
本発明のインクとした。

実施例１のインクの組成前記具体例No.６の化合物２０部 C.I.ダイレクトブラック１５４５部水７５部実施例２のインクの組成前記具体例No.３の化合物２０部前記具体例No.７の化合物１０部グリセリン５部 C.I.フードブラック２４部水６１部実施例３のインク組成前記具体例No.１０の化合物８部グリセリン３部テトラエチレングリコール５部エチレングリコール１５部 C.I.アシッドブルー２５４３部水６６部実施例４のインクの組成前記具体例No.２１の化合物２０部トリエチレングリコールジメチルエーテル１０部ノニオン系界面活性材（商品名：サーフィノール１０４、日信化学工業(株)製）０．１部 C.I.リアクティブレッド２２１４部水６６部実施例５のインクの組成前記具体例No.２の化合物６部グリセリン５部ポリエチレングリコール３００１０部 C.I.ダイレクトイエロー８６２部 C.I.アシッドイエロー２３２部水７５部比較例１〜５実施例１における前記具体例No.６の化合物に代えて、
下記第１表に示した値の化合物を用いた以外は実施例１
と全く同様な処理をして比較用のインクとした。

実施例１〜５および比較例１〜５の各水性インクの性状
を後記第２表に示す。

使用例実施例１〜５および比較例１〜５の各水性インクにおい
て溶解性に問題のなかったインクを、特開昭５４−５９
９３６号公報に記載されている方法による熱エネルギー
を利用したインクジェットプリンター（ノズルの大きさ
４０×５０μｍ、ノズル数２４本）に搭載して、連続伝
票用紙およびコピー用紙に印字し吐出安定性および用紙
上におけるインクの定着性と滲みの評価をした。

更に安定吐出したインクについては印字ヘッドにキャッ
ピング操作をせずに５分関放置し、再び印字操作を行っ
た。３行印字を行ったところでプリンターの電源を切
り、２４本のノズルの目詰まりの様子を見た。結果を第
３表に示す。

比較実験実施例１のインク組成をベースとし、以下の第４表のよ
うに前記No.6の化合物の含有量を変化させて実施例１と
同様にしてインク１Ａ〜１Ｇを作製した。

上記インクを用いて上記使用例と同様にして記録を行
い、評価を行った。その結果を下記第５表に示す。

上記結果から明らかなように、本発明において前記一般
式の化合物を用いた場合、その含有量が６％未満では、
ノズルの目詰まりが顕著になり、含有量が６０％を越え
るとインクの溶解性、普通紙上でのインクの定着性が悪
く、にじみの発生が顕著となる。又、含有量が３０％を
越えると、用いる紙の種類によりインクの定着性やにじ
みの発生がかなり左右される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者富田康子東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開昭57−137370（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−20366（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】色素および液媒体を含むインクであって、
下記一般式で表わされる化合物をインク中に６〜３０重
量％含有することを特徴とするインク。（但し、上記式中のＲ_１およびＲ_２は水素原子、又は炭
素数１〜２のアルキル基であり、且つｎは４〜２０の整
数である。）