JPH1060326A

JPH1060326A - 導電性インク

Info

Publication number: JPH1060326A
Application number: JP21701596A
Authority: JP
Inventors: Kenji Oshima; 賢司大島; Shigeyuki Takao; 重幸高尾; Takeshi Matsumoto; 健松本; Megumi Sakagami; 恵坂上
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-08-19
Filing date: 1996-08-19
Publication date: 1998-03-03

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、導電性インクの酸化還元電位を調
整して、対向電極の変質や導電性インクの電気的特性の
変動が抑制されることによって、インク吐出動作を行わ
ずに長時間放置した後においても、沸騰開始時間の変化
が極めて小さい通電式のインクジェットプリンタに用い
る導電性インクの提供を目的とする。【解決手段】本発明の導電性インクは、酸化力を有す
る電位調整剤を含有する構成よりなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通電により導電性
インクを沸騰させて発生する沸騰気泡の圧力により小滴
化された導電性インクを吐出して文字や画像を形成する
通電式のインクジェットプリンタに用いられる導電性イ
ンクに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、インクジェットプリンタは、静粛
性、高速記録、カラー印刷可能等の点から家庭用やオフ
ィス用コンピュータの出力機器として広く利用されてい
る。インクジェットプリンタは、インク滴を飛翔させて
記録紙上に付着させることで文字や画像を形成するもの
であり、インク滴の発生方法及び飛翔方向の制御方法に
よってコンティニアス方式とオンデマンド方式に大別さ
れる。

【０００３】コンティニアス方式は、例えば米国特許第
３０６０４２９号に開示されているように、静電吸引に
より連続的に発生するインク滴を、記録信号に応じて選
択的に記録紙上に付着させるものであり、印字が高品質
である一方で、インク滴の発生に高電圧が必要であると
ともにマルチノズル化が困難である等の欠点を有する。

【０００４】オンデマンド方式としては、米国特許第３
４７４７１２０号に開示されているなインクに接触した
ピエゾ振動素子を用いてインクに与えられる機械的振動
や、特公昭６１−５９９１１号公報、特公昭６１−５９
９１４号公報、特公昭６２−１１０３５号公報に開示さ
れているような発熱抵抗体を用いてインクを加熱沸騰さ
せることで発生する気泡の圧力により、インク滴を吐出
させて記録紙に付着させるものがある。これらの方式
は、コンティニアス方式に比べてマルチノズル化が容易
であるが、記録紙に付着したインク滴のドットの大きさ
を任意に変えることが難しい。

【０００５】一方、オンデマンド方式の中でも、例えば
特開平２−２３３２５７号公報に開示されているよう
な、通電により導電性インクを沸騰させて発生する沸騰
気泡の圧力によりインク滴を吐出する方法は、導電性イ
ンクに通電する電流を制御することで、印字されるドッ
トの大きさを変えられることが知られている。

【０００６】以下に、このような導電性インクを用いる
通電式のインクジェットプリンタの従来例について図面
を参照しながら説明する。

【０００７】図１は従来の通電式のインクジェットプリ
ンタの要部断面図であり、図２は従来の通電式のインク
ジェットプリンタの要部透過斜視図である。

【０００８】図１及び図２において、１は導電性イン
ク、２はインク沸騰室、３はノズル孔、４はノズル板、
５ａ，５ｂは対向電極、６はインクタンク、７は基板、
８は共通インク室、９はインク流路、１０は電極駆動装
置、１０ａ，１０ｂはドライバ、１１ａ，１１ｂはリー
ド線、１２は沸騰気泡、１３はインク滴、１４は記録
紙、１５は絶縁層である。

【０００９】図１及び図２において、基板７はホウケイ
酸ガラス、石英ガラス等の絶縁材料から形成されてお
り、この基板７上にスパッタ法、蒸着法、イオンプレー
テイング法等により金属薄膜を形成した後、エッチン
グ、ミリング等により所定の形状に加工することで、対
向電極５ａ，５ｂが形成される。また、対向電極５ａ，
５ｂには、耐食性に優れた金、白金、チタン、ニッケ
ル、パラジウム等の金属や、これらの金属の合金が用い
られる。特に、酸化物が安定で、耐食性に優れたチタン
が好適に用いられる。対向電極５ａ，５ｂ上の絶縁層１
５は、ポリイミド等の樹脂や酸化珪素等のセラミックス
等から形成され、さらに絶縁層１５上に形成されたノズ
ル板４には、ポリイミド、ポリエーテルサルフォン、ポ
リサルフォン等の樹脂等が用いられる。このノズル板４
には、エキシマレーザー等により搾孔されたノズル孔３
が形成されている。導電性インク１は、染料又は顔料を
含む記録材と、導電性を付与するための電解質と、記録
剤や電解質等を溶解する溶媒等から構成される。ここ
で、溶媒には一般的に水が使用され、電解質には常温で
液体で、入手が容易な水溶性有機アミン塩酸塩が好適に
用いられる。また、導電性インクには、印字のにじみの
防止や乾燥速度の調整、導電性インクの沸騰状態の調
節、対向電極の劣化防止、ノズル孔での目詰まりの防止
等の様々な目的から、アルコール類、グリコール類等の
水溶性有機溶媒や界面活性剤等が適宜添加され使用され
ている。

【００１０】次に、上記従来の通電式のインクジェット
プリンタの構成とその動作について、図１及び図２を用
いてさらに詳細に説明する。

【００１１】図１に示したように、インク沸騰室２は導
電性インク１で満たされており、導電性インク１は、導
電性インク１を一時的に保持している共通インク室８よ
り補充される。また、共通インク室８はインク流路９に
より導電性インク１を保持するインクタンク６と接続さ
れている。インク沸騰室２は、基板７上に配設された一
対の対向電極５ａ，５ｂとノズル板４に形成されたノズ
ル孔３を備えており、対向電極５ａ，５ｂとノズル孔３
は対をなしている。対向電極５ａ，５ｂはそれぞれリー
ド線１１ａ，１１ｂを介して電極駆動装置１０内に配設
されたドライバ１０ａ，１０ｂに接続されており、ドラ
イバ１０ａ，１０ｂにより対向電極５ａ、５ｂ間に通電
してインク沸騰室２内に発生する沸騰気泡１２の圧力に
よって、ノズル孔３からインク滴１３が吐出され、飛翔
して、記録紙１４上に付着する。

【００１２】また、図２に示したように、ノズル板４に
は複数のノズル孔３が形成され、基板７上には各ノズル
孔３に対応して配設された対向電極５ａ，５ｂが複数配
設されている。また、ノズル板４と基板７の間に配設さ
れた複数のインク沸騰室２は共通インク室８と連通して
いる。このような構成により、同時に複数のインク滴の
吐出が可能となっている。

【００１３】次に、上記従来の通電式のインクジェット
プリンタの対向電極に流れる電流とインクの吐出時期に
ついて説明する。

【００１４】図３は従来の通電式のインクジェットプリ
ンタの対向電極に流れる電流のタイミング図である。

【００１５】図３にＴ０で示した通電開始時刻になる
と、インク沸騰室に満たされたインクに対向電極により
所定の電圧が印加される。これにより、導電性インクに
電流が流れると、導電性インク内に生じるジュール熱で
導電性インクが加熱されることにより、導電性インクの
比抵抗が小さくなるとともに、図３に示したように対向
電極間を流れる電流がほぼ直線的に増加する。

【００１６】次に、沸騰開始時刻Ｔ１に至ると、導電性
インクの沸騰が開始され、導電性インク内に沸騰気泡が
発生する。導電性インク内に絶縁体である沸騰気泡が発
生すると、図３に示したように対向電極間を流れる電流
は、急激に低下する。尚、通電開始時刻Ｔ０から沸騰開
始時刻Ｔ１までの時間を沸騰開始時間とする。

【００１７】さらに、沸騰気泡が膨張し、最大気泡体積
に至る最大気泡時刻Ｔ２において、ノズル孔から導電性
インクがインク滴として吐出されるとともに電流は極小
値となり、その後沸騰気泡は収縮に転じる。

【００１８】インク滴が吐出された後、図３中のＴ３で
示す通電中止時刻に至ると、対向電極間への電圧の印加
が中止され、インク流路を介してインク沸騰室に導電性
インクが補充される。

【００１９】ここで、通電開始時刻Ｔ０から通電中止時
刻Ｔ３までの時間（以下、駆動時間と略称する。）は、
通常４０μｓｅｃ程度である。また、通電時間と、通電
中止から次回のインク吐出動作における通電開始までの
導電性インクの補充時間等を含めた１回のインク吐出動
作に係る時間は１２５〜２００μｓｅｃであり、５ｋＨ
ｚ〜８ｋＨｚの駆動周期で連続して、あるいは記録像に
応じて断続的にインク吐出動作が繰り返されることで、
記録紙上にドットが印字される。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の導電性インクを用いるインクジェットプリンタでは
以下のような問題点を有していた。（１）インクの吐出動作を行わずに長時間放置すると、
対向電極と導電性インクとの電気化学反応等により、対
向電極の表面形態や導電性インクの電気的特性が変化す
ることにより、対向電極間でのインピーダンスが変動し
て、放置する前に比べて沸騰開始時間が短くなる。（２）沸騰開始時間の変化はインクの吐出動作を行わな
い放置時間に依存しており、放置時間が長くなるととと
もに沸騰開始時間が大幅に短くなる結果、導電性インク
が小規模な沸騰を複数回繰り返して、正常なインク吐出
が行えなくなる。（３）（１）や（２）のようなインク吐出動作の不良に
より、長時間放置した後での印字では、インク滴の欠落
によるドット抜けやインク滴が霧状になるスプラッシュ
等が発生し、印字品質を著しく低下させる。

【００２１】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
であり、対向電極との反応性が低く、インク吐出動作を
行わずに長時間放置した後においても沸騰開始時間の変
化が極めて小さい通電式のインクジェットプリンタに用
いる導電性インクの提供を目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の導電性インクは、酸化力を有する電位調整剤
を含有している構成よりなる。

【００２３】この構成により、対向電極との反応性が低
く、インク吐出動作を行わずに長時間放置した後におい
ても沸騰開始時間の変化が極めて小さい通電式のインク
ジェットプリンタに用いる導電性インクを提供すること
ができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、酸化力を有する電位調整剤を含有していることとし
たものであり、導電性インクの酸化還元電位を調整し
て、対向電極の変質や導電性インクの電気的特性の変動
を抑制することによって、インク吐出動作を行わずに放
置した場合にも、沸騰開始時間の変化を極めて小さくす
ることができるという作用を有する。

【００２５】本発明の導電性インクには、電位調整剤と
ともに溶媒、記録像を形成するための記録剤、導電性を
付与するための電解質等が含有される。

【００２６】溶媒としては、水、又は水と有機溶剤との
混合液が用いられる。水としては、精製水、純水、蒸留
水等が特に好適に用いられる。また、有機溶剤として
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、イソプロピルアルコール等のアルキルア
ルコール類や、アセトン、ジアセトンアルコール等のケ
トンアルコール類や、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や、テトラヒドロフラン、ジ
オキサン等のエーテル類や、エチレングリコールモノメ
チルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル
等のエーテルアルコール類や、これらの混合物等が挙げ
られる。

【００２７】導電性インクの全重量に対する水の重量比
は３０〜８０重量％が好ましく、特に５０〜８０重量％
がより好ましい。水の重量比が、５０重量％よりも小さ
くなるにつれて、溶媒中への記録剤の溶解度が著しく低
下する傾向を生じ、８０重量％よりも大きくなるにつれ
て記録紙への導電性インクの浸透性が低下する傾向を生
じるので、いずれも好ましくない。さらに、水の重量比
が３０重量％よりも小さくなると、上記傾向が著しくな
るため特に好ましくない。

【００２８】また、導電性インクの全重量に対する有機
溶剤の重量比は０．１〜３０重量％が好ましく、特に１
〜２０重量％がより好ましい。有機溶剤の重量比が、１
重量％よりも小さくなるにつれて、対向電極と導電性イ
ンクとの濡れ性が低下する傾向を生じ、２０重量％より
も大きくなるにつれて、導電性インクの比抵抗が高くな
ってインクの吐出性が低下する傾向を生じるので、いず
れも好ましくない。さらに、有機溶剤の重量比が、０．
１重量％よりもちいさくなると、又は３０重量％よりも
大きくなると、上記傾向が著しくなるので特に好ましく
ない。

【００２９】記録剤としては、酸性染料、塩基性染料、
直接染料、分散染料、反応性染料、スピリット染料等の
染料や、カーボンブラック、アゾレーキ顔料、不溶性ア
ゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料、フタロシア
ニン顔料、ベリレン顔料、ベリノン顔料、アトラキノン
顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオイン
ジコ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料、
塩基性染料型レーキ、酸性染料型レーキ、ニトロ顔料、
アニリンブラック、蛍光顔料、酸化チタン、酸化鉄等の
顔料が用いられる。

【００３０】導電性インクの全重量に対する記録剤の重
量比は０．１〜２０重量％が好ましく、特に１重量％〜
１０重量％がより好ましい。記録剤の重量比が、１重量
％よりも小さくなるにつれて、記録紙上に形成されたド
ットの濃度が低くなる傾向を生じ、１０重量％より大き
くなるにつれて、ノズル吐出孔の先端に記録剤が凝集し
て目詰まりする傾向を生じるので、いずれも好ましくな
い。さらに、記録剤の重量比が０．１重量％よりも小さ
くなると、又は２０重量％よりも大きくなると、上記傾
向が著しくなるので特に好ましくない。

【００３１】電解質としては、リチウム、ナトリウム、
カリウム等のアルカリ金属のハロゲン化物や、塩化アン
モニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム等の無
機塩類や、モノエタノールアミン、ジエタノールアミ
ン、トリエタノールアミン、メチルアミン、ジメチルア
ミン、トリメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチル
アミン、モノプロピルアミン、ジプロピルアミン、トリ
プロピルアミン、フェニルアミン、ジフェニルアミン、
ジメチレンアミン、トリメチレンアミン、ジエチレンア
ミン、トリエチレンアミン、ジプロピレンアミン、トリ
プロピレンアミン、ピリジン、ピロール等の水溶性アミ
ンの塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩、燐酸塩等が用いられる。

【００３２】導電性インクの全重量に対する電解質の重
量比は１〜４０重量％が好ましく、特に１．５〜３０重
量％がより好ましく、更に２〜２０重量％がより好まし
い。電解質の重量比が、２重量％よりも小さくなるにつ
れて、導電性インクの比抵抗が大きくなり導電性インク
の吐出性が低下する傾向を生じ、２０重量％よりも大き
くなるにつれて、ノズル吐出孔の先端で目詰まりが起こ
る傾向を生じるので、いずれも好ましくない。さらに、
電解質の重量比が１．５重量％よりも小さく、特に１重
量％よりも小さくなると、又は３０重量％よりも大き
く、特に４０重量％よりも大きくなると、上記傾向が著
しくなるので、特に好ましくない。

【００３３】電位調整剤であるアミノポリカルボン酸鉄
におけるアミノポリカルボン酸の具体例としては、Ｃｙ
ＤＴＡ（１，２−シクロヘキサジアミン−Ｎ，Ｎ，
Ｎ’，Ｎ’−４酢酸）、ＤＴＰＡ（ジエチレントリアミ
ン−５酢酸）、ＥＤＤＡ（エチレンジアミン−Ｎ，Ｎ’
−２酢酸）、ＥＤＭＡ（エチレンジアミン−Ｎ−モノ酢
酸）、ＥＤＴＡ（エチレンジアミン−４酢酸）、ＧＥＤ
ＴＡ（３，６−ジオキサ−１，８−オクタジアミン−
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−４酢酸）、ＨＥＤＴＡ（Ｎ−（２
−ヒドロキシエチル）エチレンジアミン−Ｎ，Ｎ’，
Ｎ’−３酢酸）、ＨＩＤＡ（Ｎ−（２−ヒドロキシエチ
ル）イミノ２酢酸）、ＩＤＡ（イミノ２酢酸）、ＴＴＨ
Ａ（トリエチレンテトラミン−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，
Ｎ’’’，Ｎ’’’−６酢酸）、ＰＤＴＡ（プロピレン
ジアミン−４酢酸）等が挙げられる。

【００３４】また、本発明の導電性インクには、溶媒、
記録剤、電解質の他に、必要に応じて湿潤剤、分散剤、
界面活性剤、ｐＨ調整剤等を添加してもよい。

【００３５】湿潤剤は、主としてインク吐出孔における
乾燥防止を目的として水よりも沸点の高い有機溶剤等が
用いられる。より具体的には、ポリエチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコール、ブチレングリコール、
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や、エチレングリコ
ールエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエー
テル、ジエチレングリコールエチルエーテル等のジエチ
レングリコールの低級アルキルエーテルや、グリセリン
等が挙げられる。

【００３６】導電性インクの全重量に対する湿潤剤の重
量比は０．１〜１０重量％が好ましく、特に０．５〜
５．０重量％がより好ましい。湿潤剤の重量比が、０．
５重量％よりも小さくなるにつれて、導電性インクの乾
燥によりインク吐出孔の先端で目詰まりする傾向を生
じ、５．０重量％よりも大きくなるにつれて、導電性イ
ンクの粘性率が高くなって導電性インクの吐出性が低下
する傾向を生じるので、いずれも好ましくない。

【００３７】分散剤は、主として通電時における導電性
インクのインク沸騰室内での分散安定性を高めることを
目的としており、ポリカルボン酸、ポリアクリル酸、ポ
リマレイン酸、ポリアクリル酸−マレイン酸共重合物、
ポリマレイン酸オレフィン、イタコン酸、メタクリル
酸、及びそれらの塩等が挙げられ、これらを単独で又は
混合して用いられる。

【００３８】導電性インクの全重量に対する分散剤の重
量比は０．００１〜１０重量％が好ましく、特に０．０
１〜５重量％がより好ましい。分散剤の重量比が、０．
０１重量％よりも小さくなるにつれて、対向電極上の付
着物の量が多くなる傾向を生じ、５重量％よりも大きく
なるにつれて、インク吐出孔の先端で目詰まりする傾向
を生じるので、いずれも好ましくない。さらに、分散剤
の重量比が０．００１重量％より小さいと、又は１０重
量％よりも大きいと、上記傾向が著しくなるので特に好
ましくない。

【００３９】界面活性剤としては、脂肪酸塩、アルキル
硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテ
ル、アルキルアミン塩等が挙げられる。

【００４０】ｐＨ調整剤としては、水酸化ナトリウム、
水酸化カリウム、水酸化リチウム等が挙げられる。

【００４１】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１に記載の発明において、ｐＨ測定用ガラス電極を用い
て測定した標準水素電極電位基準の２５℃における導電
性インクの酸化還元電位が１４０ｍＶ〜３１０ｍＶ、好
ましくは１９０ｍＶ〜２４０ｍＶであることとしたもの
であり、インク吐出動作を行わずに放置した場合にも、
対向電極の変質や導電性インクの電気的特性の変動を防
止することができるという作用を有する。

【００４２】導電性インクの酸化還元電位が、１９０ｍ
Ｖよりも小さくなるにつれて、対向電極の変質や導電性
インクの電気的特性の変動を十分に抑制できなくなる傾
向を生じ、２４０ｍＶよりも大きくなるにつれて、導電
性インクの酸化力が強くなり過ぎて対向電極を変質劣化
させる傾向を生じるので、いずれも好ましくない。さら
に、導電性インクの酸化還元電位が、１４０ｍＶよりも
小さくなると、又は３１０ｍＶよりも大きくなると、上
記傾向が著しくなるので特に好ましくない。

【００４３】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
１又は２の内のいずれか１に記載の発明において、電位
調整剤の重量比が、導電性インクの全重量に対して０．
０１〜１０重量％、好ましくは０．０１〜２重量％、よ
り好ましくは０．０５〜１．５重量％であることとした
ものであり、導電性インクの酸化還元電位を調整して、
対向電極やインク沸騰室の構成材料の酸化や腐食等の劣
化を防止することができるという作用を有する。

【００４４】電位調整剤の重量比が、０．０５重量％よ
りも小さくなるにつれて、導電性インクの酸化還元電位
を所定の値に調整できなくなる傾向を生じ、１．５重量
％よりも大きくなるにつれて、導電性インクの酸化力が
強くなり過ぎて対向電極やインク沸騰室の構成材料を酸
化・腐食して劣化させる傾向を生じるので、いずれも好
ましくない。さらに、電位調整剤の重量比が０．０１重
量％よりも小さくなると、又は２重量％よりも大きく特
に１０重量％よりも大きくなると、上記傾向が著しくな
るので特に好ましくない。

【００４５】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
１乃至３の内のいずれか１に記載の発明において、電位
調整剤が、フェリシアン化カリウム、過マンガン酸カリ
ウム、過酸化水素水、亜硝酸ナトリウム、アミノポリカ
ルボン酸鉄、メタほう酸ナトリウム、安息香酸ナトリウ
ムのいずれか１つ以上からなることとしたものであり、
導電性インクの酸化還元電位を調整して、インク吐出動
作を行わずに放置した場合の対向電極の変質及び導電性
インクの電気的特性の変動を抑制するという作用を有す
る。

【００４６】

【実施例】次に、本発明を実験例により詳細に説明す
る。

【００４７】（実験例１，実験例２）溶媒として精製水
７６．９重量％、イソプロピルアルコール４重量％、ジ
エチレングリコール５重量％と、記録剤としてＰＲＯ
ＪＥＴＦＡＳＴＢＬＡＣＫ２ＬＩＱＵＩＤ（Ｚ
ＥＮＥＣＡ社製）３重量％と、電解質としてモノエタノ
ールアミン硫酸塩１１重量％と、電位調整剤としてフェ
リシアン化カリウム０．１重量％と、を混合して攪拌
し、均質な導電性インクを作製してこれを第１実験例と
した。

【００４８】また、電位調整剤を含まず、溶媒の中の精
製水を７７重量％としたことを除いて、第１実験例と同
一の原料を同量配合した導電性インクを作製し、これを
第２実験例とした。

【００４９】〔電位測定〕第１実験例及び第２実験例の
導電性インクについて、各々をサンプル瓶に入れ、窒素
ガスで５分間バブリングした後、ｐＨ測定用ガラス電極
（東亜電波工業社製、ＰＴＳ−５０１１Ｃ）とｐＨメー
タ（東亜電波工業社製、ＨＭ−２０Ｅ）を用いて、液温
２５℃で導電性インクの酸化還元電位を測定した。な
お、上記装置による酸化還元電位の測定値Ｅ１は、銀／
塩化銀電極基準の値であるので、これをＥ２（Ｖ）＝Ｅ
１（Ｖ）＋０．１９９の換算式を用いて、標準水素電極
基準の値Ｅ２に換算した。

【００５０】次に、第１実験例及び第２実験例の導電性
インクを用いて、以下のような吐出試験を行った。

【００５１】〔吐出試験〕対向電極としてチタン（電極
幅３０μｍ、電極間距離３μｍ）を用いた図１に示した
ような構成のインクジェットプリンタの記録ヘッドを用
いて、印加電圧２５Ｖ、駆動時間４０μｓｅｃ、駆動周
期５ｋＨｚの条件で導電性インクを吐出させて、対向電
極間に流れる電流の波形をオシロスコープを用いて測定
するとともに、電流波形からインク吐出動作の初期サイ
クルにおける沸騰開始時刻Ｔ１を決定した。さらに、上
記駆動条件で連続的にインク吐出動作を繰り返し、電流
波形の変化を検討した。尚、インクの吐出動作を繰り返
す間に、電流波形のみだれや、電流波形から１回の吐出
動作の中で導電性インクの小規模な複数回の沸騰（以
下、多段階沸騰と略称する。）が認められた場合には、
インク吐出動作を中止した。また、１億回連続してイン
クの吐出動作を繰り返しても、電流波形のみだれや、多
段階沸騰が認められない場合にも、インク吐出動作にお
ける耐久性に優れるものとして、インクの吐出動作を中
止した。

【００５２】〔加速試験〕〔吐出試験〕において１億回
の連続吐出が可能であった場合について、長時間の放置
によるインク吐出動作への影響を検討するため、導電性
インクが入ったサンプル瓶に１億回の連続吐出を行った
後の記録ヘッドを浸漬し、密封した状態で６０℃の恒温
槽中に７日間放置した後、〔電位測定〕に記載した方法
で導電性インクの酸化還元電位の測定し、〔吐出試験〕
に記載した条件で、インクの吐出動作を行い、電流波形
の観察と沸騰開始時刻Ｔ１の測定を行った。

【００５３】〔電位測定〕及び〔加速試験〕における第
１実験例及び第２実験例の各々の導電性インクの酸化還
元電位と、〔吐出試験〕及び〔加速試験〕における第１
実験例及び第２実験例の各々の導電性インクを用いた場
合の沸騰開始時刻Ｔ１を（表１）に示した。

【００５４】

【表１】

【００５５】第２実験例の導電性インクでは、〔吐出試
験〕においては１億回まで電流波形の乱れや多段階沸騰
は認められなかったが、〔加速試験〕では多段階沸騰が
発生し、１億回連続してインクの吐出動作を行うことは
できなかった。また、（表１）に示したように、第２実
験例の導電性インクを用いた場合、初期サイクルでの沸
騰開始時刻Ｔ１は１９μｓｅｃであったが、〔加速試
験〕での吐出動作では沸騰開始時刻Ｔ１は１１μｓｅｃ
となり、初期サイクルに比べて約４０％沸騰開始時間が
短くなっていることが判った。一方、第１実験例の導電
性インクでは、〔吐出試験〕において１億回まで電流波
形の乱れや多段階沸騰は認められず、また〔加速試験〕
でも電流波形の乱れや多段階沸騰の発生は認められなか
った。さらに、（表１）に示したように、第１実験例の
導電性インクを用いた場合、初期サイクルでの沸騰開始
時刻Ｔ１は１８μｓｅｃ、〔加速試験〕での吐出動作に
おける沸騰開始時刻Ｔ１も１８μｓｅｃであり、長時間
の放置においても沸騰開始時間に変化が認められないこ
とが判明した。

【００５６】以上のように本実験例より、導電性インク
に電位調整剤としてフェリシアン化カリウムを含有させ
ることにより、インク吐出動作を行わずに長時間放置し
た後においても沸騰開始時間の変化を防止できることが
明らかとなった。

【００５７】（実験例３，４，５）電位調整剤としてフ
ェリシアン化カリウムを用いた場合の、フィリシアン化
カリウムの重量比の影響を検討するため、以下のような
導電性インクを作製した。

【００５８】まず、フェリシアン化カリウムを１重量％
と、溶媒の中の精製水を７６重量％としたことを除い
て、第１実験例と同一の原料を同量配合した導電性イン
クを作製し、これを第３実験例とした。

【００５９】電位調整剤としてフェリシアン化カリウム
を用いた場合の、フィリシアン化カリウムの重量比の影
響を検討するため、以下のような導電性インクを作製し
た。

【００６０】まず、フェリシアン化カリウムを１．５重
量％と、溶媒の中の精製水を７５．５重量％としたこと
を除いて、第１実験例と同一の原料を同量配合した導電
性インクを作製し、これを第４実験例とした。

【００６１】また、電位調整剤としてフェリシアン化カ
リウムを２重量％と、溶媒の中の精製水を７５重量％と
したことを除いて、第１実験例と同一の原料を同量配合
した導電性インクを作製し、これを第５実験例とした。

【００６２】第３実験例〜第５実験例の導電性インクに
ついて、第１実験例と同様な方法で、〔電位測定〕、
〔吐出試験〕、〔加速試験〕を行った。その結果を（表
１）に示した。

【００６３】まず、第３実験例及び第４実験例の導電性
インクでは、〔吐出試験〕において１億回まで電流波形
の乱れや多段階沸騰は認められず、また〔加速試験〕で
も電流波形の乱れや多段階沸騰の発生は認められなかっ
た。さらに、（表１）に示したように、第３実験例の導
電性インクを用いた場合、初期サイクルでの沸騰開始時
刻Ｔ１は２０μｓｅｃ、〔加速試験〕での吐出動作にお
ける沸騰開始時刻Ｔ１も１８μｓｅｃであり、また、第
４実験例の導電性インクを用いた場合も、初期サイクル
での沸騰開始時刻Ｔ１は１９μｓｅｃ、〔加速試験〕で
の吐出動作における沸騰開始時刻Ｔ１も１８μｓｅｃで
あり、長時間の放置においても沸騰開始時間に変化が極
めて小さいことが判明した。一方、第５実験例の導電性
インクでは、〔吐出試験〕において電流波形の乱れが認
められ、１億回連続してインクの吐出動作を行うことは
できなかった。また、〔吐出試験〕後に光学顕微鏡によ
り第４実験例の導電性インクを用いた記録ヘッドの対向
電極を観察したところ、対向電極が白っぽく変色してい
ることが明らかとなった。このような対向電極の変化
は、フェリシアン化カリウムの重量比が大きい第５実験
例の導電性インクでは、導電性インクの酸化力が強すぎ
て、対向電極と導電性インクとの反応が生じたためでは
ないかと推定される。

【００６４】以上のように本実験例より、電位調整剤と
してフェリシアン化カリウムを用いる場合には、その重
量比は１．５重量％以下が好ましいことが明らかとなっ
た。

【００６５】（実験例６，７）電位調整剤として過マン
ガン酸カリウムを１重量％と、溶媒の中の精製水を７６
重量％としたことを除いて、第１実験例と同一の原料を
同量配合した導電性インクを作製し、これを第６実験例
とした。

【００６６】また、電位調整剤として過マンガン酸カリ
ウムを２重量％と、溶媒の中の精製水を７５重量％とし
たことを除いて、第１実験例と同一の原料を同量配合し
た導電性インクを作製し、これを第７実験例とした。

【００６７】第６実験例及び第７実験例の導電性インク
について、第１実験例と同様な方法で、〔電位測定〕、
〔吐出試験〕、〔加速試験〕を行った。その結果を（表
１）に示した。

【００６８】まず、第６実験例の導電性インクでは、
〔吐出試験〕において１億回まで電流波形の乱れや多段
階沸騰は認められず、また〔加速試験〕でも電流波形の
乱れや多段階沸騰の発生は認められなかった。さらに、
（表１）に示したように、第６実験例の導電性インクを
用いた場合、初期サイクルでの沸騰開始時刻Ｔ１は１７
μｓｅｃ、〔加速試験〕での吐出動作における沸騰開始
時刻Ｔ１も１６μｓｅｃであり、長時間の放置において
も沸騰開始時間に変化が極めて小さいことが判明した。
一方、第７実験例の導電性インクでは、〔吐出試験〕に
おいて電流波形の乱れが認められ、１億回連続してイン
クの吐出動作を行うことはできなかった。また、〔吐出
試験〕後に光学顕微鏡により第７実験例の導電性インク
を用いた記録ヘッドの対向電極を観察したところ、対向
電極が白っぽく変色していることが明らかとなった。こ
のような対向電極の変化は、過マンガン酸カリウムの重
量比が大きい第７実験例の導電性インクでは、導電性イ
ンクの酸化力が強すぎて、対向電極と導電性インクとの
反応が生じたためではないかと推定される。

【００６９】以上のように本実験例より、導電性インク
に電位調整剤として過マンガン酸カリウムを含有させる
ことにより、インク吐出動作を行わずに長時間放置した
後においても沸騰開始時間の変化を抑制できることが明
らかとなった。

【００７０】（実験例８，９）電位調整剤として過酸化
水素水を１重量％と、溶媒の中の精製水を７６重量％と
したことを除いて、第１実験例と同一の原料を同量配合
した導電性インクを作製し、これを第８実験例とした。

【００７１】また、電位調整剤として過酸化水素水を２
重量％と、溶媒の中の精製水を７５重量％としたことを
除いて、第１実験例と同一の原料を同量配合した導電性
インクを作製し、これを第９実験例とした。

【００７２】第８実験例及び第９実験例の導電性インク
について、第１実験例と同様な方法で、〔電位測定〕、
〔吐出試験〕、〔加速試験〕を行った。その結果を（表
１）に示した。

【００７３】まず、第８実験例の導電性インクでは、
〔吐出試験〕において１億回まで電流波形の乱れや多段
階沸騰は認められず、また〔加速試験〕でも電流波形の
乱れや多段階沸騰の発生は認められなかった。さらに、
（表１）に示したように、第８実験例の導電性インクを
用いた場合、初期サイクルでの沸騰開始時刻Ｔ１は１９
μｓｅｃ、〔加速試験〕での吐出動作における沸騰開始
時刻Ｔ１も１７μｓｅｃであり、長時間の放置において
も沸騰開始時間に変化が極めて小さいことが判明した。
一方、第９実験例の導電性インクでは、〔吐出試験〕に
おいて電流波形の乱れが認められ、１億回連続してイン
クの吐出動作を行うことはできなかった。また、〔吐出
試験〕後に光学顕微鏡により第９実験例の導電性インク
を用いた記録ヘッドの対向電極を観察したところ、対向
電極が白っぽく変色していることが明らかとなった。こ
のような対向電極の変化は、過酸化水素水の重量比が大
きい第９実験例の導電性インクでは、導電性インクの酸
化力が強すぎて、対向電極と導電性インクとの反応が生
じたためではないかと推定される。

【００７４】以上のように本実験例より、導電性インク
に電位調整剤として過酸化水素水を含有させることによ
り、インク吐出動作を行わずに長時間放置した後におい
ても沸騰開始時間の変化を抑制できることが明らかとな
った。

【００７５】（実験例１０）電位調整剤として亜硝酸ナ
トリウムを０．１重量％と、溶媒の中の精製水を７６．
９重量％としたことを除いて、第１実験例と同一の原料
を同量配合した導電性インクを作製し、これを第１０実
験例とした。

【００７６】第１０実験例の導電性インクについて、第
１実験例と同様な方法で、〔電位測定〕、〔吐出試
験〕、〔加速試験〕を行った。その結果を（表１）に示
した。

【００７７】第１０実験例の導電性インクでは、〔吐出
試験〕において１億回まで電流波形の乱れや多段階沸騰
は認められず、また〔加速試験〕でも電流波形の乱れや
多段階沸騰の発生は認められなかった。さらに、（表
１）に示したように、第１０実験例の導電性インクを用
いた場合、初期サイクルでの沸騰開始時刻Ｔ１は１９μ
ｓｅｃ、〔加速試験〕での吐出動作における沸騰開始時
刻Ｔ１も１８μｓｅｃであり、長時間の放置においても
沸騰開始時間に変化が極めて小さいことが判明した。

【００７８】以上のように本実験例より、導電性インク
に電位調整剤として亜硝酸ナトリウムを含有させること
により、インク吐出動作を行わずに長時間放置した後に
おいても沸騰開始時間の変化を抑制できることが明らか
となった。

【００７９】（実験例１１）電位調整剤としてエチレン
ジアミン−４酢酸鉄を０．０５重量％と、溶媒の中の精
製水を７６．９５重量％としたことを除いて、第１実験
例と同一の原料を同量配合した導電性インクを作製し、
これを第１１実験例とした。

【００８０】第１１実験例の導電性インクについて、第
１実験例と同様な方法で、〔電位測定〕、〔吐出試
験〕、〔加速試験〕を行った。その結果を（表１）に示
した。

【００８１】第１１実験例の導電性インクでは、〔吐出
試験〕において１億回まで電流波形の乱れや多段階沸騰
は認められず、また〔加速試験〕でも電流波形の乱れや
多段階沸騰の発生は認められなかった。さらに、（表
１）に示したように、第１１実験例の導電性インクを用
いた場合、初期サイクルでの沸騰開始時刻Ｔ１は１７μ
ｓｅｃ、〔加速試験〕での吐出動作における沸騰開始時
刻Ｔ１も１６μｓｅｃであり、長時間の放置においても
沸騰開始時間に変化が極めて小さいことが判明した。

【００８２】以上のように本実験例より、導電性インク
に電位調整剤としてエチレンジアミン−４酢酸鉄を含有
させることにより、インク吐出動作を行わずに長時間放
置した後においても沸騰開始時間の変化を抑制できるこ
とが明らかとなった。

【００８３】尚、（表１）には示していないが、エチレ
ンジアミン−４酢酸鉄の代わりに、１，２−シクロヘキ
サジアミン−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−４酢酸鉄、又はプロ
ピレンジアミン４酢酸鉄を第９実験例と同じ重量比で含
有した導電性インクについても、エチレンジアミン−４
酢酸鉄を用いた第１１実験例の導電性インクと同様に、
〔加速試験〕後の沸騰開始時間の変化を抑制できること
が判明した。

【００８４】（実験例１２）電位調整剤としてメタほう
酸ナトリウムを０．０５重量％と、溶媒の中の精製水を
７６．９５重量％としたことを除いて、第１実験例と同
一の原料を同量配合した導電性インクを作製し、これを
第１２実験例とした。

【００８５】第１２実験例の導電性インクについて、第
１実験例と同様な方法で、〔電位測定〕、〔吐出試
験〕、〔加速試験〕を行った。その結果を（表１）に示
した。

【００８６】第１２実験例の導電性インクでは、〔吐出
試験〕において１億回まで電流波形の乱れや多段階沸騰
は認められず、また〔加速試験〕でも電流波形の乱れや
多段階沸騰の発生は認められなかった。さらに、（表
１）に示したように、第１２実験例の導電性インクを用
いた場合、初期サイクルでの沸騰開始時刻Ｔ１は１９μ
ｓｅｃ、〔加速試験〕での吐出動作における沸騰開始時
刻Ｔ１も１９μｓｅｃであり、長時間の放置においても
沸騰開始時間に変化を防止できることが判明した。

【００８７】以上のように本実験例より、導電性インク
に電位調整剤としてメタほう酸ナトリウムを含有させる
ことにより、インク吐出動作を行わずに長時間放置した
後においても沸騰開始時間の変化を防止できることが明
らかとなった。

【００８８】（実験例１３）電位調整剤として安息香酸
ナトリウムを０．０５重量％と、溶媒の中の精製水を７
６．９５重量％としたことを除いて、第１実験例と同一
の原料を同量配合した導電性インクを作製し、これを第
１３実験例とした。

【００８９】第１３実験例の導電性インクについて、第
１実験例と同様な方法で、〔電位測定〕、〔吐出試
験〕、〔加速試験〕を行った。その結果を（表１）に示
した。

【００９０】第１３実験例の導電性インクでは、〔吐出
試験〕において１億回まで電流薄膜磁気ヘッド系の乱れ
や多段階沸騰は認められず、また〔加速試験〕でも電流
は異形の乱れや多段階沸騰の発生は認められなかった。
さらに、（表１）に示したように、第１３実験例の導電
性インクを用いた場合、初期サイクルでの沸騰開始時刻
Ｔ１は１８μｓｅｃ、〔加速試験〕での吐出動作におけ
る沸騰開始時刻Ｔ１も１６μｓｅｃであり、長時間の放
置においても沸騰開始時間に変化が極めて小さいことが
判明した。

【００９１】以上のように本実験例より、導電性インク
に電位調整剤として安息香酸ナトリウムを含有させるこ
とにより、インク吐出動作を行わずに長時間放置した後
においても沸騰開始時間の変化を抑制できることが明ら
かとなった。

【００９２】（評価例１）〔吐出試験〕における１億回
のインクの連続吐出動作が可能で、かつ〔吐出試験〕と
〔加速試験〕における沸騰開始時間の変化が極めて小さ
かった第１、第３、第５、第７、第９〜第１２実験例の
結果、及び電位調整剤を含まない第２実験例の結果よ
り、電位調整剤を含む導電性インクの酸化還元電位が１
４０ｍＶ〜３１０ｍＶとなるように、電位調整剤を添加
することが好ましいと言える。また、これらの結果に第
４、第６、第８実験例の結果を考慮すると、電位調整剤
を含む導電性インクの酸化還元電位は１９０ｍＶ〜２４
０ｍＶがより好ましい範囲である。

【００９３】尚、これらの値は、〔電位測定〕に記載し
た測定装置及び標準水素電極電位を基準とした２５℃に
おける結果であるので、基準となる電極電位や温度が異
なる場合には、適宜換算する必要がある。

【００９４】

【発明の効果】以上のように本発明の導電性インクによ
れば、電位調整剤により導電性インクの酸化還元電位を
調整することで、対向電極と導電性インクとの反応性を
低くし、インク吐出動作を行わずに放置した場合にも、
対向電極の変質や導電性インクの電気的特性の変化が抑
制されることによって、長時間放置した後においても沸
騰開始時間の変化を極めて小さくすることができること
から、長時間放置後においても多段階沸騰等の異常なイ
ンク吐出動作を防止することができ、インクジェットプ
リンタの安定性や信頼性を向上することができるという
優れた効果が得られる。

【００９５】また、長時間放置後によるインク吐出動作
の不良を防止できることから、インク滴の欠落によるド
ット抜けやインク滴が霧状になるスプラッシュ等の発生
を防止して、長期間高い印字品質での印刷を行うことが
できるという優れた効果が得られる。

【００９６】また、長時間の放置においても導電性イン
クと対向電極との電気化学反応を抑制するともに、イン
ク沸騰室の構成材料の酸化や腐食等の劣化を防止するこ
とができることから、インクジェットプリンタの耐久性
を向上させることができるという優れた効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の通電式のインクジェットプリンタの要部
断面図

【図２】従来の通電式のインクジェットプリンタの要部
透過斜視図

【図３】従来の通電式のインクジェットプリンタの対向
電極に流れる電流のタイミング図

【符号の説明】

１導電性インク２インク沸騰室３ノズル孔４ノズル板５ａ，５ｂ対向電極６インクタンク７基板８共通インク室９インク流路１０電極駆動装置１０ａ，１０ｂドライバ１１ａ，１１ｂリード線１２沸騰気泡１３インク滴１４記録紙１５絶縁層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坂上恵大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化力を有する電位調整剤を含有している
ことを特徴とする導電性インク。
【請求項２】ｐＨ測定用ガラス電極を用いて測定した標
準水素電極電位基準の２５℃における前記導電性インク
の酸化還元電位が１４０ｍＶ〜３１０ｍＶ、好ましくは
１９０ｍＶ〜２４０ｍＶであることを特徴とする請求項
１に記載の導電性インク。
【請求項３】前記電位調整剤の重量比が、前記導電性イ
ンクの全重量に対して０．０１〜１０重量％、好ましく
は０．０１〜２重量％、より好ましくは０．０５〜１．
５重量％であることを特徴とする請求項１又は２の内の
いずれか１に記載の導電性インク。
【請求項４】前記電位調整剤が、フェリシアン化カリウ
ム、過マンガン酸カリウム、過酸化水素水、亜硝酸ナト
リウム、アミノポリカルボン酸鉄、メタほう酸ナトリウ
ム、安息香酸ナトリウムのいずれか１つ以上からなるこ
とを特徴とする請求項１乃至３の内のいずれか１に記載
の導電性インク。