JPH025786B2

JPH025786B2 -

Info

Publication number: JPH025786B2
Application number: JP58049438A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Haruta; Tadahiro Nakosai; Kazuo Iwata; Keiko Kasuya
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1983-03-24
Filing date: 1983-03-24
Publication date: 1990-02-05
Also published as: JPS59174665A

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、液滴として飛翔させて記録を行なう記録
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。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、セラミクス、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が吐出しオリフイス２２より記録小滴２
４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。なお、第３―ａ図は、インク流路に沿つたヘツ
ド１３の断面図であり、第３―ｂ図は第３―ａ図
のＡ―Ｂ線での切断面である。従来、この種の記録液として例えば特公昭50−
8361号、特公昭51−40484号、特公昭52−13126
号、特公昭52−13127号、特開昭50−95008号に示
される様に各種染料、顔料を水系または非水系溶
媒に溶解或いは分散させたものが知られている。
この種の記録液の好ましい条件としては (1) 吐出条件（圧電素子の駆動電圧、駆動周波
数、オリフイスの形状と材質、オリフイス径
等）にマツチングした液物性（粘度、表面張
力、電導度等）を有していること。 (2) 長期保存に対して安定で、微細な吐出口や毛
細孔の目詰まりを起さないこと。 (3) 被記録材（紙、フイルム等）に対して定着が
速くドツトの周辺が滑らかでにじみの小さいこ
と。 (4) 印字された画像の色調が鮮明で濃度が高いこ
と。 (5) 印字された画像の耐水性・耐光性が優れてい
ること。 (6) 記録液周辺材料（容器、連結チユーブ、シー
ル材等）を侵さないこと。 (7) 臭気、毒性、引火性等の安全性に優れたもの
であること。等が挙げられる。上記の様な諸特性を同時に満足させることは相
当に困難である。前記した従来技術は、この点で
不満足なものであつた。斯かる目的の記録に適用する記録液は基本的に
染料とその溶媒から組成されるものであるので、
上記の記録液特性は、染料とその溶媒のマツチン
グにより決定される。従つて、記録液が上記特性
を具備するように、染料とその溶媒組成とのマツ
チングを図ることは、斯かる技術分野に於てきわ
めて重要な技術である。而して、本発明は、鋭意検討の結果、斯かる目
的に用いる記録液に好適な染料と溶媒の組合せを
見出すことにより完成されたものである。即ち、本発明の記録液は、像を形成する成分で
ある記録剤として0.1〜20重量％のC.I.フードブラ
ツク２を含み、この記録剤を溶解又は分散する液
媒体が、少なくとも、 (a) １〜30重量％のポリエチレングリコール、ポ
リエチレングリコールモノメチルエーテルの何
れか又は両方と、 (b) １〜40重量％のジエチレングリコール、スル
ホランの何れか又は両方と、 (c) １〜40重量％の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
の何れか又は両方と、 (d) 10〜90重量％の水とから成ることを特徴とし
ている。本発明によれば、環境温度変化に対して、粘度
の変化が小さく、又、水分量変化に対して、粘
度・表面張力変化が小さい記録液が得られるの
で、環境の温度が大きく変化しても常に一定した
吐出状態が保たれるばかりでなく、ノズル先端か
らの水分蒸発による、粘度増大で放置後の再吐出
特性が悪くなつたり、さらには目詰りを起こして
不吐出状態になるといつたことは全く起らない。又、更には保存中に物性値の変化や固形分の析
出を生じることなく、被記録材の種類を制限せず
に種々の部材に記録が行え、定着速度が大きく、
耐水性・耐光性・耐摩耗性および解像度のすぐれ
た画像を与える記録液が得られる。 C.I.フードブラツク２の含有量は、液媒体成分
の種類、記録液に要求される特性等に依存して決
定されるが、一般には記録液全重量に対して、重
量パーセントで0.1〜20％、好ましくは0.5〜15
％、より好ましくは１〜10％の範囲とされる。該
染料はもちろん単独で若しくは、他の染料と組合
わせて、つまり、該染料を必須成分としてこの他
に他の直接染料、酸性染料などの各種染料を併用
して使用することができる。本発明に用いられる液媒体の含有量は、一般に
は記録液全重量に対して重量パーセントで１〜30
％のポリエチレングリコール又は、ポリエチレン
グリコールモノメチルエーテルの両方又はいずれ
か一方、１〜40％のジエチレングリコール又はス
ルホランの両方又はいずれか一方、１〜40％のＮ
―メチル―２―ピロリドン又は、１，３―ジメチ
ル―２―イミダゾリジノンの両方又はいずれか一
方、および10〜90％の水であつて、より好ましく
は、５〜20％のポリエチレングリコール又はポリ
エチレングリコールモノメチルエーテルの両方又
はいずれか一方、５〜30％のジエチレングリコー
ル又はスルホランの両方又はいずれか一方、５〜
30％のＮ―メチル―２―ピロリドン又は１，３―
ジメチル―２―イミダゾリジノンの両方又はいず
れか一方、および10〜70％の水である。この様な成分から調合される本発明の記録液
は、それ自体で記録特性（信号応答性，液滴形成
の安定性，吐出安定性，長時間の連続記録性，長
期間の記録休止後の吐出安定性）保存安定性、被
記録材への定着性、或いは記録画像の耐光性、耐
候性，耐水性等いずれもバランスのとれた優れた
ものである。そしてこの様な特性を更に改良する
為に、従来から知られている各種添加剤を更に添
加含有せしめても良い。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PH調整剤、防カビ剤等を
挙げることができる。又、記録液を帯電するタイプのインクジエツト
記録方法に使用される記録液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、熱エネルギーの作用によつて記録液を吐出
させるタイプのインクジエツト方式に適用する場
合には、熱的な物性値（例えば、比熱，熱膨張係
数，熱伝導率等）が調整されることもある。本発明を以下の実施例で更に詳細に説明する。実施例１ C.I.フードブラツク２３重量部ポリエチレングリコール・モノメチルエーテル
（平均分子量；210〜240） 15 〃ジエチレングリコール 15 〃Ｎ―メチル―２―ピロリドン 15 〃水 52 〃上記組成物を容器の中で充分混合溶解し、孔径
1μのテフロン（商標名）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。得られた記録液を用いて、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、下記の（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；記録液をガラス容器
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秒毎の間欠吐出と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；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；下表に記載
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ところ、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ポリエチレングリコール・モノメチルエーテル
（平均分子量；210〜240） 10重量部スルホラン 10 〃Ｎ―メチル―２―ピロリドン 20 〃 C.I.フードブラツク３〃水 57 〃実施例１と同様にして上記の組成の記録液を調
製し、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2k
Hz）を有する記録装置を用いて実施例１と同様に
（T₁）〜（T₅）の検討を行なつたが、全ての検討
実験に於て優れた結果を得た。実施例３ C.I.フードブラツク２５重量部ポリエチレングリコール（平均分子量；300）
10 〃スルホラン 15 〃１，３―ジメチル―２―イミダゾリジノン
10 〃水 60 〃上記に示す組成の記録液を実施例１と同様な方
法で調合した。この組成物をフエルトペンに充填
し、中質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。本実施例の記録液は耐水性及び放置後の筆記性
共に優れていた。実施例４〜13 実施例１と同様の方法により、第１表に列記の
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１表にお
いて（）内の数字は、組成（重量）比を示す。これらの記録液は、長期保存性，記録性，記録
画像の定着性，鮮明度等において、全て良好な結
果を与えた。

【表】

【表】比較例下記第２表に列記する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。
その結果を第３表に示す。

【表】

【表】比較例 14 比較例10で用いたC.I.アシツドブラツク２に代
えて、C.I.アシツドブラツク17，28，41を用いた
がいずれも比較例10と同様の結果を得た。又、比較例12で用いたダイレクトブラツク19に
代えてC.I.ダイレクトブラツク９，22，48，80，
154を用いたが、いずれも比較例12と同様の結果
を得た。以上説明した様に本発明の記録液を用いること
により (1) 液の長期保存安定性が良好で、吐出口の目詰
りを起しにくい (2) 温度や駆動条件の変動に対して、安定吐出の
アローワンスが広い (3) 被記録材への定着が速く、画像は鮮明である (4) 印字物の耐水性・耐光性が良好である (5) 記録液の安全性が高く、周辺材料（容器シー
ル材等）を浸さない等の利点がある。

【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像を形成する成分である記録剤として、0.1
〜20重量％のC.I.フードブラツク２を含み、この
記録剤を溶解又は分散する液媒体が、少なくと
も、 (a) １〜30重量％のポリエチレングリコール、ポ
リエチレングリコールモノメチルエーテルの何
れか又は両方と、 (b) １〜40重量％のジエチレングリコール、スル
ホランの何れか又は両方と、 (c) １〜40重量％の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
の何れか又は両方と、 (d) 10〜90重量％の水とから成ることを特徴とす
る記録液。