(57)【要約】【課題】サーマル方式のインクジェット記録に適用した際に、コゲーション発生を抑制し、インクジェットプリンタヘッドからのインクの液滴の吐出を長期に渡り良好に維持できるインクジェット記録用インクを提供する。【解決手段】染料と水とを含有するインクジェット記録用インクに、式（１）【化１】2004059755.tif 000012の有機ホスホン酸化合物を含有させる。有機ホスホン酸化合物の好ましい含有量は、０．０１〜１０重量％である。このインクジェット記録用インクは、サーマル方式のインクジェットヘッドの吐出ノズルから記録紙に吐出させて画像を形成するインクジェット記録方法に、好ましく適用できる。【選択図】　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
染料と水とを含有するインクジェット記録用インクにおいて、式（１）
【化１】
2004059755.tif 000010
の有機ホスホン酸化合物を含有することを特徴とするインクジェット記録用インク。
【請求項２】
式（１）の有機ホスホン酸化合物の含有量が、０．０１〜１０重量％である請求項１記載のインクジェット記録用インク。
【請求項３】
染料と水とを含有するインクジェット記録用インクを、インクジェットヘッドの吐出ノズルから記録紙に吐出させて画像を形成するインクジェット記録方法において、該インクジェット記録用インクとして、式（１）
【化２】
2004059755.tif 000011
の有機ホスホン酸化合物を含有す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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、染料と水とを含有するインクジェット記録用インク、特に、サーマル方式インクジェットプリンタに特有の問題であるコゲーションと呼ばれる現象の発生を極力制御可能なインクジェット記録用インク、及びインクジェット記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、画像処理などの分野において、ハードコピーのカラー化に対するニーズが高まっている。このようなニーズに対して、従来、昇華型熱転写記録方式、溶融熱転写記録方式、インクジェット記録方式、電子写真記録方式、熱現像銀塩記録方式などのカラーハードコピー方式が提案されている。
【０００３】
これらの方式のうちインクジェット記録方式では、インクジェットプリンタのプリンタヘッドに並べて設けられたノズルから、インクの液滴を吐出して記録用紙などの記録媒体に着弾させることにより、ドットと呼ばれる点を形成し、文字や画像などを形成している。このようなプリンタを使用するインクジェット記録方式は、他の方式を適用したプリンタと比較して、低コスト、高品質で、カラー化が容易であるという特長を有している。
【０００４】
ところで、このようなインクジェットプリンタは、インクを液滴として吐出させる方式の相違によって、圧電素子を用いて吐出を行うピエゾ方式、ヒーターである発熱素子を用いてインクの吐出を行うサーマル方式等に分類される。
【０００５】
これらの方式のうち、サーマル方式は、インクジェットプリンタヘッド内に設けられた発熱素子によりインクを局所的に加熱して気泡を発生させ、その気泡により記録ヘッドのノズルと呼ばれる吐出口からインク液滴を飛翔させて記録媒体に着弾させて記録を行う方式である。
【０００６】
なお、発熱素子は、通常、半導体形成のプロセスで広く使用されているスパッタリング法によりタンタル、タンタルアルミ、窒化チタンなどの抵抗材料を所定の基板上に堆積し、その上層にＡｌ電極を形成した後、シリコン窒化膜などの保護層を形成することにより作製されたものである。
【０００７】
このようなサーマル方式のインクジェットプリンタに使用するインクジェット記録用インクは、水及び必要に応じて水溶性有機溶剤や界面活性剤を含有する溶媒に、染料を溶解させ又は分散させたものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、サーマル方式を適用したインクジェットプリンタを用いて、従来のインクジェット記録用インクでインクジェット記録を行った場合には、染料の分解物や不純物などの異物が発熱素子表面に堆積付着するコゲーション（ｋｏｇａｔｉｏｎ）と呼ばれる現象が発生するため、発熱素子によるインクの加熱が不十分となり、インクの吐出速度が低減し、インクの液滴の吐出が阻害されるという問題があった。
【０００９】
この問題に対し、染料の合成時に混入し、コゲーションの原因の１つとして考えられている金属イオンなどの不純物を、インクジェット記録用インク中から除去することが提案されているが、インクジェット記録用インクの構成材料である染料が加熱により分解してしまうことは免れられないため、インクジェット記録用インクを精製して金属イオン等の不純物を除去したとしても、染料の分解物が発熱素子に堆積してしまうことは避けらず、コゲーションの発生を完全に防止することができない。
【００１０】
本発明の目的は、以上の従来の技術の問題点を解決しようとするものであり、サーマル方式のインクジェット記録に適用した際に、コゲーション発生を抑制し、インクジェットプリンタヘッドからのインクの液滴の吐出を長期に渡り良好に維持できるインクジェット記録用インクを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、インクジェット記録用インクに、特定の有機ホスホン酸化合物を含有させることにより、予想外にもコゲーションの発生を抑制できることを見出し、本発明を完成させた。
【００１２】
即ち、本発明は、染料と水とを含有するインクジェット記録用インクにおいて、式（１）
【００１３】
【化３】
2004059755.tif 000002
【００１４】
の有機ホスホン酸化合物を含有することを特徴とするインクジェット記録用インクを提供する。
【００１５】
また、本発明は、染料と水とを含有するインクジェット記録用インクを、インクジェットヘッドの吐出ノズルから記録紙に吐出させて画像を形成するインクジェット記録方法において、該インクジェット記録用インクとして、式（１）の有機ホスホン酸化合物を含有す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を提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１７】
本発明は、少なくとも染料と水とを含むインクジェット記録用インクであり、式（１）の有機ホスホン酸化合物を含有することを特徴とする。この有機ホスホン酸化合物を含有させることにより、コゲーションの発生を抑制でき、不純物の発熱素子上への堆積が抑制される。このため、長期に渡り、インクジェットプリントヘッドからのインクの吐出速度を低めることなく、インク液滴を良好に吐出させることができ、高画質記録が可能となる。この理由は明確ではないが、発熱素子表面に式（１）の有機ホスホン酸化合物が付着して皮膜を形成し、その皮膜の存在により、染料の分解物や不純物などの種々の異物が堆積しがたい状態になるものと考えられる。
【００１８】
本発明において、式（１）の有機ホスホン酸化合物のインクジェット記録用インク中の含有量は、少なすぎるとゴゲーションの抑制効果が十分でなく、多すぎるとインクジェット記録用インクの粘度上昇が著しく、インクジェットヘッドの吐出ノズルから吐出できなくなる場合があるので、好ましくは０．０１重量％〜１０重量％、より好ましくは０．５重量％〜５重量％である。
【００１９】
使用できる染料としては、従来のインクジェット記録用インクに用いられている直接染料、酸性染料、反応性染料などに代表される公知の水溶性染料が挙げられる。具体的には、イエロー系直接染料として、Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー１、同８、同１１、同１２、同２４、同２６、同２７、同２８、同３３、同３９、同４４、同５０、同５８、同８５、同８６、同８７、同８８、同８９、同９８、同１００、同１１０、マゼンタ系の直接染料としてＣ．Ｉ．ダイレクトレッド１、同２、同４、同９、同１１、同１３、同１７、同２０、同２３、同２４、同２８、同３１、同３３、同３７、同３９、同４４、同４６、同６２、同６３、同７５、同７９、同８０、同８１、同８３、同８４、同８９、同９５、同９９、同１１３、同１９７、同２０１、同２１８、同２２０、同２２４、同２２５、同２２６、同２２７、同２２８、同２２９、同２３０、同３２１、シアン系の直接染料として、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１、同２、同６、同８、同１５、同２２、同２５、同４１、同７１、同７６、同７７、同７８、同８０、同８６、同９０、同９８、同１０６、同１０８、同１２０、同１５８、同１６０、同１６３、同１６５、同１６８、同１９２、同１９３、同１９４、同１９５、同１９６、同１９９、同２００、同２０１、同２０２、同２０３、同２０７、同２２５、同２２６、同２３６、同２３７、同２４６、同２４８、同２４９、ブラック系の直接染料として、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１７、同１９、同２２、同３２、同３８、同５１、同５６、同６２、同７１、同７４、同７５、同７７、同９４、同１０５、同１０６、同１０７、同１０８、同１１２、同１１３、同１１７、同１１８、同１３２、同１３３、同１４６が好ましく例示される。
【００２０】
また、イエロー系の酸性染料として、Ｃ．Ｉ．アシッドイエロー１、同３、同７、同１１、同１７、同１９、同２３、同２５、同２９、同３６、同３８、同４０、同４２、同４４、同４９、同５９、同６１、同７０、同７２、同７５、同７６、同７８、同７９、同９８、同９９、同１１０、同１１１、同１１２、同１１４、同１１６、同１１８、同１１９、同１２７、同１２８、同１３１、同１３５、同１４１、同１４２、同１６１、同１６２、同１６３、同１６４、同１６５、マゼンタ系の酸性染料として、Ｃ．Ｉ．アシッドレッド１、同６、同８、同９、同１３、同１４、同１８、同２６、同２７、同３２、同３５、同３７、同４２、同５１、同５２、同５７、同７５、同７７、同８０、同８２、同８３、同８５、同８７、同８８、同８９、同９２、同９４、同９７、同１０６、同１１１、同１１４、同１１５、同１１７、同１１８、同１１９、同１２９、同１３０、同１３１、同１３３、同１３４、同１３８、同１４３、同１４５、同１５４、同１５５、同１５８、同１６８、同１８０、同１８３、同１８４、同１８６、同１９４、同１９８、同１９９、同２０９、同２１１、同２１５、同２１６、同２１７、同２１９、同２４９、同２５２、同２５４、同２５６、同２５７、同２６２、同２６５、同２６６、同２７４、同２７６、同２８２、同２８３、同３０３、同３１７、同３１８、同３２０、同３２１、同３２２、シアン系の酸性染科として、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー１、同７、同９、同１５、同２２、同２３、同２５、同２７、同２９、同４０、同４１、同４３、同４５、同５４、同５９、同６０、同６２、同７２、同７４、同７８、同８０、同８２、同８３、同９０、同９２、同９３、同１００、同１０２、同１０３、同１０４、同１１２、同１１３、同１１７、同１２０、同１２６、同１２７、同１２９、同１３０、同１３１、同１３８、同１４０、同１４２、同１４３、同１５１、同１５４、同１５８、同１６１、同１６６、同１６７、同１６８、同１７０、同１７１、同１７５、同１８２、同１８３、同１８４、同１８７、同１９２、同１９９、同２０３、同２０４、同２０５、同２２９、同２３４、同２３６、ブラック系の酸性染科として、Ｃ．Ｉ．アシッドブラック１、同２、同７、同２４、同２６、同２９、同３１、同４４、同４８、同５０、同５１、同５２、同５８、同６０、同６２、同６３、同６４、同６７、同７２、同７６、同７７、同９４、同１０７、同１０８、同１０９、同１１０、同１１２、同１１５、同１１８、同１１９、同１２１、同１２２、同１３１、同１３２、同１３９、同１４０、同１５５、同１５６、同１５７、同１５８、同１５９、同１９１等を好ましく例示することができる。
【００２１】
これらの染料の使用量については特に制限されるものではないが、一般的にはインクジェット記録用インク中に０．１〜１５重量％の範囲が好適である。
【００２２】
また、本発明のインクジェット記録用インクは溶媒として水を含有するが、更に水溶性有機溶剤を併用することができる。このような水溶性有機溶剤としては、脂肪族一価アルコールや、多価アルコールや多価アルコール誘導体等が挙げられる。ここで、脂肪族一価アルコールは、インクジェット記録用インクの表面張力を調整し、普通紙、専用紙等の被記録媒体への浸透性、ドット形成性、印刷された画像の乾燥性を向上させる効果を有する。一方、多価アルコール又はその誘導体は、蒸発し難く、インクジェット記録用インクの氷点を下げる効果を有するために、インクジェット記録用インクの保存安定性を高め、プリンタ装置のノズルの目詰まりを防止する等の効果を有している。
【００２３】
脂肪族一価アルコールとしては、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、ｉ−プロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓ−ブチルアルコール、ｔ−ブチルアルコール等の低級アルコールが挙げられる。中でも、エチルアルコール、ｉ−プロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコールを好ましく使用できる。
【００２４】
また、多価アルコールとしては、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、プロピレングリコール、ブチレングリコール、グリセロール等のアルキレングリコール類、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、チオジグリコール等が挙げられる。
【００２５】
また、多価アルコール誘導体としては、エチレングリコールジメチルエーテル等の上述した多価アルコールの低級アルキルエーテル類、エチレングリコールジアセテート等の上述した多価アルコールの低級カルボン酸エステル類等が挙げられる。
【００２６】
本発明のインクジェット記録用インクには、染料や水、水溶性有機溶剤以外にも、必要に応じて界面活性剤、ｐＨ調整剤、防腐剤、キレート剤などの公知の添加剤を配合することができる。
【００２７】
本発明のインクジェット記録用インクは、染料、水、必要に応じ、水溶性有機溶剤等を常法により均一に混合することにより製造することができる。
【００２８】
本発明のインクジェット記録用インクは、ゴゲーション抑制効果を有することから、熱エネルギーを吐出エネルギーとする公知のサーマル方式インクジェットプリンタのインクジェットヘッドの吐出ノズルから、記録紙に吐出させて画像を形成するインクジェット記録方法に好ましく適用することができる。なお、圧電素子を用いるピエゾ方式インクジェットプリンタを用いたインクジェット記録方法にも適用できる。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。以下の実施例及び比較例において、インクジェット記録用インクへの式（１）の有機ホスホン酸化合物の添加量は固形分基準で調整した。
【００３０】
実施例１〜３
表１〜表３に示された成分を、ミキサーにて十分攪拌しながら混合することにより、それぞれ実施例１〜３のインクジェット記録用インクを調製した。
【００３１】
【表１】
2004059755.tif 000003
【００３２】
【表２】
2004059755.tif 000004
【００３３】
【表３】
2004059755.tif 000005
【００３４】
実施例４
市販のインクジェット記録用インク（ＰＭ８００Ｃ　マゼンタインク、エプソン社）９９重量部に式（１）の有機ホスホン酸化合物（バイヒビットＡＭ、バイエル社）１重量部とをミキサーにて均一に混合し、インクジェット記録用インクを調製した。
【００３５】
比較例１〜３
表４〜表６に示された成分を、ミキサーにて十分攪拌しながら混合することにより、それぞれ比較例１〜３のインクジェット記録用インクを調製した。
【００３６】
【表４】
2004059755.tif 000006
【００３７】
【表５】
2004059755.tif 000007
【００３８】
【表６】
2004059755.tif 000008
【００３９】
比較例４
市販のインクジェット記録用インク（ＰＭ８００Ｃ　マゼンタインク、エプソン社）９９重量部に水１重量部をミキサーにて均一に混合し、インクジェット記録用インクを調製した。
【００４０】
（評価）
実施例１〜４及び比較例１〜４のそれぞれのインクジェット記録用インクを、発熱素子（抵抗値１３５Ωの発熱抵抗体）をインクの吐出エネルギー源として利用したインクジェットプリンタ（吐出ノズル径２０μｍ、駆動電圧１１Ｖ）に搭載し、普通紙に対してインクを吐出させた。このとき、駆動周波数１０ｋＨｚにて、１億パルスの吐出を行なった。そして吐出初期のインク液滴の吐出速度及び１億パルス後のインク液滴の吐出速度を測定し、吐出速度の変化量（吐出速度低下率（％））を算出した。得られた結果を表７に示す。
【００４１】
また、１億パルス吐出後における発熱素子の表面を観察し、堆積物、すなわちコゲーションの状態を光学顕微鏡にて観察した。なお、発熱素子表面において、堆積物がほとんど認められない状態を「Ａ」、若干の堆積物が認められる状態を「Ｂ」、堆積物が認められる状態を「Ｃ」と評価した。その評価結果を表７に示す。更に、発熱素子表面の堆積物の厚みを、カラーレーザー顕微鏡（商品名：ＶＫ−８５００、キーエンス社）を用いて測定した。得られた測定結果を表７に示す。
【００４２】
【表７】
2004059755.tif 000009
【００４３】
表７から式（１）の有機ホスホン酸化合物を含有する実施例１〜４のインクジェット記録用インクを用いて、サーマル方式のインクジェット記録を行った場合、２億パルス印画後における吐出速度の低下率が２０％以下であり、低下の割合としては実用可能な範囲であることがわかる。また、発熱素子表面に付着した堆積物の厚みは、いずれも０．８μｍ以下であり、発熱素子表面における堆積物量が非常に少ないことがわかる。特に、実施例１では、若干の堆積物のみが確認され、実施例２では、ほとんど認められず、実施例３および４では、堆積物はほとんどない状態であり、発熱素子表面に色がついた程度であった。
【００４４】
一方、比較例１〜４のインクジェット記録用インクを用いた場合には、２億パルス印画後における吐出速度の低下率が２０％を超えてしまい、吐出速度の低下の割合が大きすぎて実用不可能であることがわかる。また、発熱素子表面に付着した堆積物の厚みは、いずれも０．８μｍを超えており、発熱素子表面における堆積物量が非常に多いことがわかる。特に、比較例４のインクジェット記録用インクを用いると、コゲーションの発生が著しいため、インクジェット記録用インクの吐出が不可能となった。また、比較例４のインクジェット記録用インクを用いたプリンタの吐出ノズルの発熱素子を観察したところ、発熱素子表面にかなりの量の堆積物が確認された。
【００４５】
以上の測定結果より、式（１）の有機ホスホン酸化合物を含有するインクジェット記録用インクをサーマル方式のインクジェットプリンタヘッドに適用すると、発熱素子表面に付着する種々の異物などの付着、すなわちコゲーションの発生を十分に抑制することが可能であることがわかる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明のインクジェット記録用インクによれば、サーマル方式のインクジェット記録に適用した際に、コゲーション発生を抑制し、インクジェットプリンタヘッドからのインクの液滴の吐出を長期に渡り良好に維持できる。