JPH0138829B2

JPH0138829B2 -

Info

Publication number: JPH0138829B2
Application number: JP55165563A
Authority: JP
Inventors: Yoji Matsufuji; Norya Oota; Takeshi Sakaeda
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1980-11-25
Filing date: 1980-11-25
Publication date: 1989-08-16
Also published as: JPS5790066A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は新規な記録液、特には記録ヘツドに設
けられた微細な吐出口（吐出オリフイス）から吐
出させ、その液滴によつて記録を行なうインクジ
エツト記録方式に適した記録液に関する。従来から紙等の被記録材に記録を行なう筆記具
（万年筆・フエルトペン等）には、インクとして
各種の染料を水またはその他の有機溶剤に溶解せ
しめたものが使用されている。またピエゾ振動子による振動或いは高電圧印加
による静電引力等により記録ヘツド内の液体を吐
出オリフイスから吐出させて記録を行なう所謂イ
ンクジエツト記録方式に於いても各種染料を水又
は有機溶剤等に溶解した組成物が使用されること
が知られている。しかし一般の万年筆、フエルト
ペンの様な文具用インクに比べるとインクジエツ
ト用記録液は、多くの特性で一層厳密な条件が要
求される。インクジエツト記録法は、騒音の発生がなく、
普通紙に特別の定着処理なしに高速記録或いはカ
ラー記録が行なえるものであり、種々のタイプの
ものが活発に研究されている。この様なインクジエツト記録法は、所謂インク
と称される記録液の液滴（droplet）を飛翔させ、
これを被記録材に付着させて記録を行なうもので
ある。斯かる記録液は、記録剤（染料又は顔料が
用いられる）及びこれを溶解又は分散する液媒体
（水又は各種有機溶剤或いはこれらの混合物が用
いられる）を基本的成分とし、又必要に応じて各
種添加剤が添加されている。この様な記録法には、液滴の発生方法及び液滴
の飛翔方向の制御方法によつて、種々の方式があ
る。その一例を第１図に示す。即ち第１図の装置はピエゾ振動子を有する記録
ヘツド部に記録信号を与え、該信号に応じて記録
液の液滴を発生させて記録を行なうものである。
第１図において、１は記録ヘツドで、ピエゾ振動
子２ａ、振動板２ｂ、記録液の流入口３、ヘツド
内の液室４及び吐出口（吐出オリフイス）５を有
している。液室４内には貯蔵タンク６に貯えられ
た記録液７が、供給管８によつて導入されてい
る。尚、供給管８の途中には場合によつて、ポン
プ或いはフイルター等の中間処理手段９が設けら
れることもある。そしてピエゾ振動子２ａには、
信号処理手段（例えばパルス変換器）１０によつ
て記録信号Ｓからパルスに変換された信号が印加
され、該信号に応じて液室４内の記録液に圧力変
化が生ずる。その結果、記録液７は吐出オリフイ
ス５から液滴１１となつて吐出し、被記録材１２
の表面に記録が行なわれる。又、上記の装置以外にも種々のタイプの装置が
知られており、例えば、第２図に示す様に、第１
図の変形例として液室４をノズル状にし、その外
周部に円筒状のピエゾ振動子を設置した装置があ
る（この装置に於ける液滴の発生の機構は、本質
的に第１図に示した装置と同じである）。又、帯
電した液滴を連続的に発生させ該液滴の一部を記
録に使用する装置、或いは又、記録ヘツドの室内
の記録液に記録信号に対応した熱エネルギーを与
え、該エネルギーにより液滴を発生させる装置等
も知られている。その１例を第３―ａ図、第３―ｂ図、第４図に
示す。ヘツド１３はインクを通す溝１４を有するガラ
ス、セラミツク、又はプラスチツク板等と、感熱
記録に用いられる発熱ヘツド１５（図では薄膜ヘ
ツ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。発熱ヘツド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より成つている。インク２１は吐出オリフイス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。今、電極１７―１，１７―２に電気信号が加わ
ると、発熱ヘツド１５のｎで示される部分が急激
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が突出されイ
ンク２１が吐出したオリフイス２２より記録小滴
２４となり、被記録材２５に向つて飛翔する。第
４図には第３―ａ図に示すヘツドを多数並べたマ
ルチヘツドの外観図を示す。該マルチヘツドはマ
ルチ溝２６を有するガラス板２７と、第３―ａ図
に説明したものと同様な発熱ヘツド２８を接着し
てつくられている。このように、液滴を飛翔させて記録を行なう装
置と一口に言つてもも、液滴の発生方法或いは液
滴の飛翔方向の制御方法はかなり異なつている。
従つて、良好な記録を行なうには、使用される記
録液に対して、液滴の発生方法或いは液滴の飛翔
方向の制御方法に応じた物性値例えば粘度、表面
張力、比抵抗の値が要求される。そして、いずれの方式においても記録液は、長
期間の保存或いは記録の休止中に液媒体成分の気
化或いは構成成分の化学変化等により、固形分が
生じてはならない。一般にこの種の記録装置の吐
出オリフイスは微細な穴（一般に直径数10μ程
度）である為に、固形分の発生は目詰まりの原因
になり液滴が全く吐出しなくなることがある。又、吐出停止が起こらないまでも、固形分の発
生は、均一な液滴の発生或いは液滴の安定な飛翔
等に対して悪影響を及ぼし記録性、吐出安定性、
吐出応答性或いは連続記録性が低下することもあ
る。或いは記録液の構成成分が化学変化を起こす
と、調合時に所望の値に調整された記録液の物性
値が変化し、やはり記録性、吐出安定性、吐出応
答性が低下することがある。従つて気化しにくい
液媒体成分、化学的に安定な記録剤或いは上記の
欠点を生じない液媒体及び記録剤の組み合わせが
求められている。更に又、記録された画像が充分にコントラスト
が高く、鮮明であることも要求される。一般に従
来の記録液では、記録剤の含有量を増して記録画
像のコントラストを高くしようとすると、吐出オ
リフイスの目詰まりを生ずる傾向にある。従つ
て、液媒体に対する溶解性が高く色調が鮮やかな
記録剤が求められている。更に、以上の特性に加えて、被記録材の種類を
制限せずに記録が行なえること、定着速度が大き
いこと、耐水性、耐光性、耐摩耗性及び解像度の
優れた画像を与えること、臭気がないこと等の性
質も要求されている。上記の様な諸特性を記録液にもたせる目的で
種々の処方が採用されているが、これらの要求を
同時に満足させることは相当に困難である。例えば、一般に水を主成分とする記録液は紙の
サイズ度、透気度によつて浸透性、定着性が大き
く左右される。サイズ度の高い紙に記録を行なう
と記録液の浸透性が悪いために画像のカスレを生
じ易いこと、浸透性が悪い為に高速記録を行なう
際、記録液による汚染を生じること或いはカラー
画像化する際に異なる色調の記録液同士の混ざり
合いによつて忠実な色調再現が出来ないこと等の
欠点を有している。従つて従来の水を主成分とす
る系は望ましい印字性能を得るために、サイズ度
が低く、平滑な、市場で入手しにくい特殊紙を要
することになり、被記録材の汎用性に欠けるとい
う点で実用的でない。一方非水系の記録液は一般に紙への浸透性は良
いがニジミが大きく解像度が悪いこ及び染料の溶
解安定性が低く、濃い画像が得られない等の欠点
を有している。従来、オリフイスでの溶媒蒸発による目詰り防
止の為にエチレングリコール、ジエチレングリコ
ール、グリセリン等の多価アルコールのみを添加
して成る系が知られている。ところが目詰まり防止効果が充分現われる程度
に多価アルコール類を添加すると、粘度が著るし
く上昇したり或いは粘度の温度依存性が大きくな
り記録信号に忠実に液滴を発生して記録を行なう
ことが出来なくなる。即ち、この種の記録法に使
用される記録液としては、その構成成分各々が優
れた性質を示すのみならず、それらの成分が組成
物として共存している状態で種々の特性を兼ね備
えていなければならない。この様な事情によつ
て、前述の諸条件を満足し、記録性に優れた汎用
性のある実用的な記録液の開発が強く望まれてい
る。而して、本発明は上記の点に鑑みてなされたも
のであり、必要とされる諸条件をすべて満足する
記録液を得ることを目的とする。即ち本発明の主な目的は吐出安定性、吐出応答
性、連続記録性に優れた記録液を得ることにあ
る。本発明の別な目的は、適性な物性値を容易に持
たせることができる記録液を得ることにある。本発明の別な目的は、保存期間中或いは記録休
止期間中に固形分を発生しにくい記録液を得るこ
とにある。更に本発明の別な目的は、構成成分の選択の自
由度を広くとることができ、汎用性、実用性に優
れた記録液を得ることにある。この様な目的を達成する本発明の記録液は、記
録像を形成する成分である記録剤、この記録剤を
溶解又は分散する為の液媒体を含む記録液に於い
て、窒素数２〜６の１級又は２級ポリアミンに１
〜30モルのエチレンオキシド又はプロピレンオキ
シドを付加して成る化合物が、記録液全重量に対
して最大90重量％まで含有されていることを特徴
としている。ここで、前記化合物の具体例を以下に例示す
る。尚、これ等の化合物は、公知の合成法、つま
り、窒素数２〜６の１級又は２級ポリアミンへの
エチレンオキシド又はプロピレンオキシドの付加
反応による方法で合成することができる。この様に記録液中に上記の化合物が含有されて
いると、保存性、汎用性或いは装置の保守性に優
れるばかりか、吐出安定性、吐出応答性、長時間
連続記録性に於いても良好な結果が得られる。更
に記録剤の可溶化能が大きく、鮮明で高コントラ
ストの画像を与えることができ、極めて実用的な
記録液が得られる。本発明の記録液は、記録剤の担体としての液媒
体、記録画像を形成する記録剤及び所望の特性を
得る為に必要に応じて添加される添加剤等から成
り、特に、上記した化合物が必須成分とされる。本発明では上記化合物を単独で液媒体成分とす
るほか、水或いは従来から本発明に係わる記録分
野で一般的に用いられている下記の様な非水系液
媒体と混合して用いることができる。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、ペンチルアルコール、ヘキシルアルコー
ル、ヘプチルアルコール、オクチルアルコール、
ノニルアルコール、デシルアルコール、ベンジル
アルコール等の炭素数１〜10のアルキルアルコー
ル；例えば、シクロペンタン、ヘキサン、シクロヘ
キサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、
ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラリ
ン、デリカン、ベンゼン、トルエン、キシレン等
で代表される脂肪族又は芳香族炭化水素系溶剤；
例えば四塩化炭素、トリクロロエチレン、テトラ
クロロエタン、ジクロロベンズン等ハロゲン化炭
化水素系溶剤：例えばエチルエーテル、ブチルエ
ーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、
エチレングリコールモノエチルエーテル等のエー
テル系溶剤；例えばアセトン、メチルエチルケト
ン、メチルプロピルケトン、メチルアミルケト
ン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤；ギ酸エ
チル、メチルアセテート、エチルアセテート、プ
ロピルアセテート、ブチルアセテート、フエニル
アセテート、エチレングリコールモノエチルエー
テルアセテート、乳酸エチルプロピレンカーボネ
ート等のエステル系溶剤；例えばエチレングリコ
ール、ジエチレングリコール、プロピレングリコ
ール、グリセリン等の多価アルコール；その他ト
リエタノールアミン、ジメチルホルムアミド等の
アミン系、アミド系、Ｎ―メチルピロリドン、
１，３ジメチルイミダゾリジノン等の含窒素複素
環系、バレロラクトン、カプロラクトン等のオキ
シカルボン酸の分子内エステル系等の各種の溶剤
が挙げられる。これらの列挙した液媒体は使用される記録剤や
添加剤との親和性及び記録液としての前述の諸特
性を満足し得る様に適宜選択して使用されるもの
であるが、更に、所望の特性を有する記録液が調
合され得る範囲内に於いて、必要に応じて適宜二
種以上を混合しても良い。本発明に於て、前記の化合物の含有量は、使用
される液媒体の種類、目的とする物性値の範囲等
によつてかなり変動するものであるが、記録液の
全重量に対し一般には、５％以上であり、好適に
は５％〜90％の範囲内とされるのが望ましい。記録剤としては、長時間放置による室内や記録
液のタンク内での沈降、凝集、更には供給管や吐
出オリフイスの目詰まりを起こさない様に前記液
媒体や添加剤との関係に於いて選択して使用され
る。本発明に於いて使用され得る記録剤は被記録材
の特性に応じて、その記録条件に充分に適合する
様に適宜選択されるものであるが、従来より知ら
れている染料や顔料のの多くのものが有効であ
る。本発明に於いて有効に使用される染料は、調合
された記録液の前述の諸特性を満足し得る様なも
のであり、一般的には例えばモノアゾ、ポリア
ゾ、金属錯塩アゾ、ピラゾロンアゾ、スチルベン
アゾ、チアゾールアゾ系の各種アゾ染料、アント
ロン、アントロキノン誘導体からなるアントラキ
ノン染料、インジゴ、チオインジゴ誘導体からな
るインジゴイド染料、フタロシアニン染料、ジフ
エニルメタン、トリフエニルメタン、キサンテ
ン、アクリジン系のカルボニウム染料、アジン、
オキサジン、チアジン系のキノンイミン染料、ポ
リメチン、アゾメチン系のメチン染料、ベンゾキ
ノン及びナフトキノン染料、ナフタルイミド染
料、ペリノン染料等の染料を挙げることができ
る。これ等の染料は、所望に応じて適宜選択されて
使用される液媒体中に溶解又は分散されて使用さ
れる。本発明に於いて有効に使用される顔料として
は、無機顔料、有機顔料の中の多くのものが挙げ
られる。これらの記録剤の量的関係は、記録液の全重量
に対して、重量パーセントで0.5％〜50％好まし
くは0.5％〜40％、そして更に好ましくは１％〜
30％の範囲とするのが良い。尚、記録剤としては、液媒体に溶解性の記録剤
を使用するのが好ましいが顔料の様に液媒体に分
散性又は難溶性の記録剤であつても適当な分散剤
を用いて液媒体に分散させる時の記録剤の粒径を
充分小さくすれば使用されて良い。この場合、記
録剤の粒径は、通常3μ〜0.01μ、好ましくは2μ〜
0.01μ、更に好ましくは1μ〜0.01μの範囲である。
更に分散されている記録剤の粒径分布はできる限
り狭い方が好適である。本発明で用いる前記の化合物は前記液媒体への
記録剤、特に染料の溶解性を向上させる働きを示
し、記録液中の記録剤濃度を高め、該記録液によ
り得られる画像は鮮明で高いコントラストの高品
位のものである。また、この化合物は、高沸点、
低粘度で、全く臭気がなく引火性、毒性も低いと
いうインクジエツト或いは筆記具用記録液の液媒
体として好ましい性質を有している。更には高温から低温まで粘度がほとんど変わら
ないという他の液媒体に見られない好ましい特性
を有している。この様に記録剤の溶解性を高める
効果の点では、前記の化合物の含有量が、記録液
の全重量に対し一般には１％以上であれば認めら
れ、５％以上とすれば特に顕著になる。この様にして調合される本発明の記録液は多く
の優れた性質を示す。即ち前記の化合物が液媒体
成分中に存在していると種々の液媒体成分との溶
解性が大きくなるので液物性の調整が容易に行な
えること、得られる液媒体混合物は物性値殊に粘
度の温度依存性が小さく、環境条件の多少の変動
に対しても物性値が適性範囲から大きく逸脱する
ことがないこと等の特徴を有する。この様な化合
物を含有する液媒体成分は、記録剤として用いら
れる多くの染料に対し顕著な親和性を示し、充分
な量の染料を溶解しうること、更には成分の揮発
が起こりにくいこと等の利点を有するので、固形
分を生じにくい。この様にして、本発明の記録液は、吐出安定
性、吐出応答性、液滴の均一性或いは連続記録性
に優れるだけでなく、画像品質、保存性、装置の
保守性或いは構成成分の選択の自由度等に於いて
も優れた性質を示すものである。上記の成分を基本構成成分とする本発明の記録
液は、それ自体優れた性質を有するものである
が、更に一層顕著な記録特性を具備せしめる為に
種々の添加剤が添加されても良い。そのような添
加剤としては、例えば粘度調整剤、表面張力調整
剤、比抵抗値調整剤等が挙げられる。本発明を以下の実施例により具体的に説明す
る。実施例１ウオーターブラツクＰ―200（C.I.35255）〔オリ
エント化学工業〕５重量％水 60〃明細書中例示No.１の化合物 35〃上記の各成分を容器の中で充分混合溶解し、孔
径1μのテフロン（商品名）製フイルターで加圧
ロ過したのち、真空ポンプを用いて脱気処理し記
録液とした。該記録液を用いて、ピエゾ振動子に
よつて記録液を吐出させるオンデマンド型記録ヘ
ツド（吐出オリフイス径50μ・ピエゾ振動子駆動
電圧60V、周波数4KHz）を有する記録装置によ
り、T₁〜T₅の検討を行なつたところ、いずれも
良好な結果を得た。（T₁）記録液の長期保存性；記録液をガラス
溶器に密閉し、−30℃と60℃で６カ月間保存し
たのちでも不溶分の析出は認められず、液の物
性や色調にも変化がなかつた。（T₂）吐出安定性；室温、５℃、40℃の雰囲
気中でそれぞれ24時間の連続吐出を行なつた
が、いずれの条件でも終始安定した高品質の記
録が行なえた。（T₃）吐出応答性；２秒毎の間歇吐出と２カ
月間放置後の吐出について調べたが、いずれの
場合もオリフイス先端での目詰りがなく安定で
均一に記録された。（T₄）記録画像の品質；第１表列記の被記録
材に記録された画像は濃度が高く鮮明であつ
た。室内光に３カ月さらしたのちの濃度の低下
率は１％以下であり、また、水中に１分間浸し
た場合、画像のにじみはきわめてわずかであつ
た。（T₅）各種被記録材に対する定着性；下記の
被記録材に印字15秒後印字部を指でこすり画像
ずれ・ニジミの有無を判定した。いずれも画像
ずれ・ニジミ等がなく優れた定着性を示した。

【表】実施例２実施例１と同様の方法により下表の組成の記録
液を調合し、又実施例１と同様にT₁〜T₅の検討
を行なつた（尚第２表において（）内の数字は
組成比を示す）。これらはいずれも記録性に優れ
ていた。又、記録ヘツド内の記録液に熱エネルギーを与
えて液滴を発生させ記録を行なうオンデイマンド
タイプのマルチヘツド（吐出オリフイス径35μ、
発熱抵抗体抵抗値150Ω、駆動電圧30V、周波数
2KHz）を有する第４図の記録装置を用いて実施
例１と同様の検討を行なつたが、優れた結果を得
た。

【表】

【表】実施例３下記第３表に示す組成の記録液組成物を実施例
１と同様な方法で調合した。別に比較例として下
記組成物を同様に調合した。これらの組成物を
夫々、フエルトペンに充填し、中質紙（白牡丹
（商品名）：本州製紙）に筆記して耐水性及びキヤ
ツプをはずして24時間放置後の筆記性を調べた結
果を第４表に示した。本発明の記録液は耐水性及び放置後の筆記性共
に優れていた。

【表】

【表】比較例実施例１において、No.１の化合物に代えて、下
記に示すポリオキシエチレンアルキルアミン型界
面活性剤ニツコール（NIKKOL）TAMNS 10
［ポリオキシエチレン（10）ステアリルアミンの
商品名、日光ケミカルズ(株)製］を使用したことを除き、実施例１と全く同様にし
て記録液を調整し、T₁〜T₃の検討を行なつた。（T₁） 60℃で６カ月保存後、不溶分の析出が
認められた。（T₂）しばしば吐出停止が起こつた。（T₃）オリフイス先端に目詰りを生じた。＜比較例＞ポリオキシエチレンアルキルアミン類の具体例
として、以下に示す化合物Ａ、Ｂをを合成した。Ａ：Ｂ：但し、Ａ、Ｂはそれぞれポリアミンに付加した
エチレンオキシドのモル数を36モル、42モルにし
たものである。これらの化合物を用いて、以下に示す記録液を
調製し、実施例１と同様の方法により、各記録液
の評価を行つた。比較例１ウオーターブラツクＰ―200（C.I.35255）〔オリ
エント化学工業〕５重量％水 85重量％Ａの化合物 10重量％比較例２ミケトン・フアーストピンクFR（C.I.11135）
〔三井東圧〕４重量％Ｎ―メチル―２―ピロリドン 40重量％ジアセトンアルコール 36重量％Ｂの化合物 20重量％比較例１、２の評価結果をまとめて以下に示
す。比較例１比較例２ T₁（長期保存性）保存１カ月後６カ月間保存ぐらいから不したのちでも溶分の折出が不溶分の折出認められた。は認められなかつた。 T₂（吐出安定性）40℃の高温 40℃の高温の雰囲気中での雰囲気中では比較的安定は比較的安定であつたが、であつたが、低温では吐出低温では増粘が乱れがちでして吐出がであつた。きなくなつた。 T₃（吐出応答性）１カ月間放置２カ月間放置後、オリフイ後もオリフイスの目詰りがス先端の目詰発生し、吐出りがなく安定ができなくなであつた。つた。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々、インクジエツト記録
装置の模式図である。第３―ａ図、第３―ｂ図は
別の記録装置の要部縦断面図および同横断面図で
ある。第４図は第３―ａ図、第３―ｂ図に図示し
たヘツドをマルチ化したヘツドの外観斜視図であ
る。但し、図において１…記録ヘツド、２ａ…ピ
エゾ振動子、２ｂ…振動板、３…流入口、４…液
室、５…吐出オリフイス、６…貯蔵タンク、７…
記録液、８…供給管、９…中間処理手段、１０…
信号処理手段、１１…液滴、１２，２５…被記録
材、Ｓ…記録信号、１４…液室、１５…発熱ヘツ
ド、１６…保護層、１７…電極、１８…発熱抵抗
体層、１９…蓄熱層、２０…基板、２６…溝であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】１記録像を形成する成分である記録剤、この記
録剤を溶解又は分散する為の液媒体を含む記録液
に於いて、窒素数２〜６の１級又は２級ポリアミ
ンに１〜30モルのエチレンオキシド又はプロピレ
ンオキシドを付加して成る化合物が、記録液全重
量に対して最大90重量％まで含有されていること
を特徴とする記録液。２該化合物が、記録液全重量に対して最大77重
量％まで含有されている特許請求の範囲第１項記
載の記録液。