JPS6037835B2 - 記録液 - Google Patents

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及びその記
録液を用いて行なう記録方法に関する。

従釆から紙等の被記録部村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奴による静
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ィンクジェツト記録方式
にお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いこ高
速記録或いはカラ−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鋼方向の
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図の装置はピェゾ
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は記録ヘッドで、ピヱゾ振動子２ａ
、振動板２ｂ、記録液の流入口３、へッド内の液室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によって記録
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ェゾ振
動子を設置した装置がある（この装置における液滴の発
出の機構は、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
の一例を第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−
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が突出される
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３一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糊方向の制御方
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となり液滴が全〈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糊
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。従って気化いこくい液媒体成分、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傾向にある。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。

この様な観点から、記録液に関する多くの提案がなされ
て来ているが、上述の条件を全て満足する実用的な記録
液はほとんど得られていない。

本発明は、上述の条件を全て満足する記録液を提供する
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。

本発明な別な目的は、適性な物性値を容易に持たせるこ
とが出来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
に固形分を発生い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、平均分子量が１５０
〜３５０のポリアルキレングリコール（Ａ成分）と平均
分子量４００〜７５０のポリアルキレングリコール（Ｂ
成分）を併有していることを特徴とするものである。

この様に記録液中に、不揮発性液媒体として平均分子量
１５０〜３５０のポリアルキレングリコールと平均分子
量４００〜７５０のポリアルキレングリコールが併有さ
れていると、低温から高温に至る広範な温度範囲にわた
って、記録液の保存性、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。

即ち平均分子量４００〜７５０のポリァルキレングリコ
ール単独では、その蒸気圧が極めて低く蒸発しにくいと
いう利点がある反面、凝固点が常温付近にあるので環境
温度が低くなると固化してしまうという欠点を有してい
る。一方、平均分子量１５０〜３５０ポリアルキレング
リコールは前者に較べて蒸発し易いが、凝固点が低いと
いう利点を有している。本発明は、両者を併有すること
によりそれぞれの利点が相乗効果（つまり、液媒体が低
温でも固化せず、しかも極めて蒸発しにくくなる効果）
として現われるという発見に基づいたものである。

更に記録剤としての各種染料に対する溶解性が、両者を
併用することにより平均的に向上するという好ましい現
象も見出された。本発明に於いて、平均分子量１５０〜
３５０のポリアルキレングリコールと平均分子量４００
〜７５０のポリアルキレングリコ‐ルとを併用して上記
効果を得るための好ましい比率は１０：１〜１：１０の
範囲である。更には好適には５：１〜１：５の範囲であ
る。本発明に於いて特に好適に使用されるポリアルキレ
ングリコールはポリエチレングリコール及びポリプロピ
レングリコールである。本発明では上記ポリアルキレン
グリコールの前記Ａ成分及びＢ成分とし、これに水或い
は従釆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体を混合して用いることが出
来る。

例えばメチルアルコール，エチルアルコール’ｎープロ
ピルアルコール，イソプロピルアルコール，ｎーフ。

チルアルコーノレ，Ｓｅｃ−ブチルアルコール，にｒｔ
−プチルアルコール，イソプチルアルコール，ベンテル
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，テＴ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，ヘフ。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，トルェン，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
ソ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
ナル，エチレングリコールモ／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
ーボネート等のェステル系溶剤：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−２ーピロリドン、１，３−ジメチル−２
ーイミダゾリジノン等の含窒素複数環系，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のエ
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。

本発明に於て平均分子量１５０〜３５０のポリアルキレ
ングリコール及び平均分子量４００〜７５０のポリアル
キレングリコールの含有量は、使用される他の液体の種
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、前録液の全重量に対し一般には両方で３
％以上であり、好適には５％〜５０％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組成分や添加剤と
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
条件に充当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各種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，ボリアゾ，金属鍵塩アゾ，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，アントロキノン議導体からなる
アントラキノン染料、インジゴ，チオィンジゴ誘導体か
らなるインジゴィド染料、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
ジン系のカルポニウム染料，アジン，オキサジン，チア
ジン系のキノンィミン染料，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。

これらの染料は、前記した液媒体組成分中に溶解又は分
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雛溶性
の記録剤であっても適当な分散剤を用いると共に液媒体
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０．０１仏〜３仏，好
ましくは０．０１山〜２山，更に好ましくは０．０１山
〜１ムの範囲である。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。この様にして、
本発明の記録液は、吐出安定性、吐出応答性、液瓶の均
一或いは連続記録性に優れるだけでなく、画像品質、長
期保存性、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 上記の各成分を容器の中で充分混合熔解し、孔雀１仏の
テフロン（商品名）製フィ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、ピヱ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
０一・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；記録液をガラス溶器に密閉し、一３０３０
と６０ｏｏで２年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、５００、４０ｑｏの雰囲気
中でそれぞれ４錨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３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；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。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Ｔ，〜Ｔ５の検討を行なっ
た。

（尚第２表において（）内の数字は組成比を示し、ポリ
エチレングリコール及びポリプロピレングリコールに続
く＃印付数字は平均分子量を示す。）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〃
、発熱抵抗値１５００、駆動電圧３０Ｖ、周波数狐Ｈｚ
）を有する第４図の記録装置を用いた結果を得た。

第２表実施例 ３ 下記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。

尚、第３表中のポリエチレングリコールに続く＃印付数
字は、夫々の平均分子量を示す。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
ェルトベンに充填し、キャップをはずして２鮒時間放置
後の筆記性を調べた結果を第４表に示した。本発明の記
録液は放置後の筆記性が特に優てし、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漠
式図である。 第３−ａ図，第３−ｂ図の別の記録装置の要部縦断面お
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…振動子、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・・・供給管、９・・・中間処理手段
、１０…信号処理手段、１１・・・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、１７・・・電極
、１８・・・発熱抵抗体層、１９・・・蓄熱層、２０・
・・基板、２６・・・溝である。義〆図 第２図 第３−。 図第３−ク図 姿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含む記録液に於いて、平
   均分子量１５０〜３５０のポリアルキレングリコール（
   Ａ成分）と平均分子量４００〜７５０のポリアルキレン
   グリコール（Ｂ成分）とを併有していることを特徴とす
   る記録液。 ２ 前記Ａ成分とＢ成分の比率が重量比で１０：１〜１
   ：１０の範囲にある特許請求の範囲第１項記載の記録液
   。 ３ 前記ポリアルキレングリコールが、ポリエチレング
   リコール、ポリプロピレングリコールの何れかである特
   許請求の範囲第１項記載の記録液。