JPS6034994B2 - 記録液 - Google Patents

記録液

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JPS6034994B2
JPS6034994B2 JP7804780A JP7804780A JPS6034994B2 JP S6034994 B2 JPS6034994 B2 JP S6034994B2 JP 7804780 A JP7804780 A JP 7804780A JP 7804780 A JP7804780 A JP 7804780A JP S6034994 B2 JPS6034994 B2 JP S6034994B2
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recording
liquid
recording liquid
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head
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泰弘 矢野
毅 栄田
徳也 太田
洋治 松藤
昌宏 春田
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な記録液、特には記録へッド}こ設けられ
た微細な吐出口(吐出オリフイス)から吐出させ、液滴
として記録を行なう記録方式に通した記録液に関する。
従釆から紙等の被記録部材に記録を行なう筆記具(万年
筆・フェルトベン等)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。またピェ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ッド内の液体を吐出オ
リフィスから吐出させて記録を行なう所謂インクジェッ
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・フェルトベンの様な文具用インクに比べ
るとインクジェット記録液は、多くの特性で一層厳密な
条件が要求される。インクジェット記録法は、騒音の発
生が小さく、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。
この様なインクジェット記録法は、所謂インクと称され
る記録液の液滴(droplet)を飛翻させ、これを
被記録部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瓶の飛籾方向の
制御方法によって、種々の方式がある。
その一例を第1図に示す。即ち第1図の装置はピヱゾ振
動子を有する記録ヘッド部に記録信号を与え、該信号に
応じて記録液の液瓶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は記録ヘッドで、ピェゾ振動子2a
、振動板2b、記録液の流入口3、ヘッド内の液室4及
び吐出口(吐出オリフィス)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
よって導入されている。尚、供給管8の途中には場合に
よって、ポンプ或いはフィルター等の中間処理手段9が
設けられることもある。そしてピェゾ振動子2aには、
信号処理手段(例えばパルス変換器)10‘こよって記
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は吐出オリフィス5から液瓶11となっ
て吐出し、被記録部材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ヱゾ
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、記録ヘッドの室内の記録
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。
ヘッド13はインクを通す溝14を有するガラス・セラ
ミックス、又はプラスチック板等と、感熱記録に用いら
れる発熱ヘッド15(図では薄膜ヘッドが示されている
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。
発熱ヘッド15は酸化シリコン等で形成される保護膜1
6、アルミニウム電極17−1,17一2、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より成っている。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17−1,17一2に電気信号が加わると、発
熱ヘッド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が吐出しオリフィス
22より記録小滴24となり、被記録部材25に向って
飛糊する。
第4図には第3−a図に示すヘッドを多数並べたマルチ
ヘッドの外観図を示す。該マルチヘッドはマルチ溝26
を有するガラス板27と、第3−a図に説明したものと
同様な発熱ヘッド28を接着してつくられている。この
ように、液滴を飛翻させて記録を行なう装置と一口に言
っても、液滴の発生方法或いは液滴の飛翻方向の制御方
法はかなり異なっている。
従って、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糊方向の制御方
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ィスは微細な穴(
一般に直径数10仏程度)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〈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籾等に対し
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。従って気化し
‘こくい液媒体成分、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
ィスの目詰まりを生ずる煩向にある。従って、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、被記録部材の種類を
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
、透気度によって浸透性、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
混ざり合いによっ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。従って従釆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1こくい特殊紙を要することになり、
被記録部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と及び染料の熔解安定性が
低く、濃い画像が得られない等の欠点を有している。
従来、オリフィ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、ジェチレングリコール、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、粘度が箸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。この様な事情によって
、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、本発明は上言己の点
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及び記録方法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及び記録方法を得ることにある。
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‘こ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、下記一般式風で表
わされる化合物を含有することを特徴とする。
(但しR,〜R3は水素原子又は炭素数1〜4の低級ア
ルキル基である。
)この様に記録液中に一般式風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、特に一般式
凶の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、
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
ーフ。
oピ′レアノレコー′レ、イソフ。ロピ′レア′レコー
ル、n−ブチルアルコール、Secーブチルアルコール
、企てtーブチルアルコール、イソプチルアルコール、
ベンチルアルコール、ヘキシルアルコ−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;例えばシクロベンタン、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、デカリン、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、トリクロロェチレン、テトラクロロェタン、
ジクロロベンゼン等の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−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ェーテルアセテート、乳酸エチ
ル、プロピレンカーボネート等のェステル系溶剤;例え
ばエチレングリコ−ル、ジヱチレングリコール、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
他トリェタノールアミン、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
チルィ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ェ
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、一般式風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ってか
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ィスの
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部材の特性
に応じて、その記録条件に充分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
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、金属錆塩アゾ、
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、アントラキノン誘導体から
なるアントラキノン染料、インジコ、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
、ナフタルィミド染料、ベ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50%〜0.5%好ましくは40%
〜0.5%、そして更に好ましくは30%〜1%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繁総性
の記録剤であっ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3〜0.01仏、好ま
しくは2〜0.01ム、更に好ましくは1〜0.01仏
の範囲である。更に分散されている記録剤の粒蚤分布は
できる限り狭い方が好適である。本発明で用いる一般式
■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、一般式■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ェット或い
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。この様に記録剤の溶解性を高める効果の点では、
一般式■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。
即ち一般式W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。或いは一般式凶の化合
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
溶解しうろこと、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。
尚、上記一般式凶の化合物の中でも、フェニルキシリル
ェタンは、叙上の諸特性に関し、とりわけ高い効果を示
すものであった。
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 上記の各成分を容器の中で充分混合溶解し、孔径1仏の
テフロン(商品名)製フィルターで加圧ロ遇したのち、
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、ピェゾ振動子によって記録液を吐出
させるオンデマンド型記録ヘッド(吐出オリフィス径5
0仏・ピェゾ振動子駆動電圧60V、周波数4KHz)
を有する記録装置により、T,〜T5の検討を行なった
ところ、いずれも良好な結果を得た。(T,)記録液の
長期保存性;上記記録液をガラス容器に密閉し、一3び
○と6ぴ○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った。
(T2)吐出安定性;室温、5℃、4000の雰囲気中
でそれぞれ2蝿時間の蓮続吐出を行なったが、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秒毎の間歌吐出と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ィス
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
鮮明であった。
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った。(T5)各種被記録部村に
対する定着性;下記の被記録部材に印字19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。
第1表実施例 2 実施例1と同機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T,〜T5の検討を行なった。
これらはいずれも記録性に優れていた。
−又、記録ヘッ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ィマンドタ
ィプのマルチヘッド(吐出オリフィス径35一、発熱抵
抗体抵抗値1500、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
検討を行なったが、優れた結果を得た。
第 2 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
な方法で謙合た。
別に比較例として下記組成分を同機に調合した。これら
の組成物をフェルトベンに充填し、中質紙〔(商品名)
白牡丹;本州製紙■製〕に筆記して耐水性及びキャップ
をはずして2独特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。
第 3 表 第 4 表
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は夫々、インクジェット記録装置の榛
式図である。 第3一a図、第3一b図は別の記録装置の要部断面図お
よび同機断面図である。第4図は第3−a図、第3−b
図に図示したヘッドをマルチ化したヘッドの外観斜視図
である。但し、図において、1・・・・・・記録ヘッド
、2a・・・・・・ピェゾ振動子、2b・・・・・・振
動板、3…・・・流入口、4・・・・・・液室、5・・
・・・・吐出オリフィス、6・・・・・・貯蔵タンク、
7・・・・・・記録液、8・・・・・・供聯合管、9・
・・・・・中間処理手段、10……信号処理手段、1
1・・・・・・液滴、12,25・・・・・・被記録部
材、S・・・・・・記録信号、14・・・・・・液室、
15・・・・・・発熱ヘッド、16・…・・保護層、1
7・・・…電極、18・・・・・・発熱抵抗体層、19
・・…・蓄熱層、20・・・・・・基板、26・・・・
・・溝である。 義〆図 努2図 第3−Q図 第3−ク図 第4図

Claims (1)

  1. 【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む記録液に於いて、一般
    式;▲数式、化学式、表等があります▼ 〔但し、R_1〜R_3は水素原子又は炭素数1〜4の
    低級アルキル基である。 〕で表わされる化合物が含有されていることを特徴とす
    る記録液。
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