JPS6040474B2

JPS6040474B2 - 記録液

Info

Publication number: JPS6040474B2
Application number: JP55169864A
Authority: JP
Inventors: 晴子中野; 昌宏春田; 正恒小林; 徳也太田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1980-12-01
Filing date: 1980-12-01
Publication date: 1985-09-11
Also published as: JPS5794065A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は新規な記録液、特には記録ヘッドに設けられた
微細な吐出口（吐出オリフィス）から吐出させ、液滴と
して記録を行なう記録方式に適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イスか
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ヱット用記録液は、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糊方向の
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（吐出オー」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によって言
己鏡信号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（この装置に於ける液滴
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３一ａ図、第３一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ーー，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まで釆ており、圧力Ｐによりメニ
スカス２３を形成している。今、電極１７一１，１７−
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が突出されイ
ンク２１が吐出しオリフイス２２より記録小滴２４とな
り、被記録部材２５に向って飛棚する。

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菱贋と一口に言
っても、漆滴の発生方法或いは液滴の飛潮方向の制御方
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、液適の発生方法或いは液滴の飛糊方向の制御方
法に応じた物性槽例えば粘度、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
翻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法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
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詳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。

本発明の別の目的は、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。

本発明の別の目的は、保存期間中或いは記録体止期間中
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、実用性に壊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、ポリアルキレングリ
コールとアルカノールアミンとＮ−メチル−２−ピロリ
ドン又は１．３ージメチル−２−ィミダゾリジノソとを
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、不揮発生液媒体としてポリアルキ
レングリコール、とりわけ、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４
００〜７５０のポリアルキレングリコール（Ｂ成分）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のポリアルキレングリコ
ール単独では、その蒸気圧が極めて低く蒸発し‘こくい
と言う利点がある反面、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のポリアルキレ
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、上記ポ
リアルキレングリコールと共に、アルカノールアミンと
Ｎーメチル−２ービロリドン又は１．３−ジメチルー２
−イミダゾリジノンを併用することにより、顕著に向上
すると言う好ましい現象も見出された。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
（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）とを併用して上記効果を得るた
めの好ましい比率は１０：１〜１三１０（Ａ：Ｂ）の範
囲である。更に好適には、５：１〜１：５（Ａ：Ｂ）の
範囲である。本発明で使用するポリアルキレングリコー
ルとして、好適には、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がある。

又、本発明に於て、前記ポリアルキレングリコールと併
用されるアルカノールアミンとしては、モノヱタノール
アミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、
フ。ロ／ぐノールアミン、イソフ。ロ／ゞノー／レアミ
ン、ジーィスプロパノールアミン等が挙げられるが、中
でも、トリェタノールアミンは実用上、特に好ましい併
用効果を与える。斯かるアルカノ−ルアミンは、一般に
、記録液の全軍量に対して、１％〜４０％の範囲で用い
られる。これ等の組成分に加えて、本発明では、更にＮ
ーメチル−２ーピロリドン又は、１．３−ジメチル−２
−イミダゾリジノンを併用するが、これ等の化合物は、
好ましくは、記録液の全重量に対して、３％〜９０％の
範囲で用いられる。本発明では、上記ポリアルキレング
リコールのＡ成分及びＢ成分とこれ等と併用するアルカ
ノールアミンとＮーメチルー２ーピロリドン又は１．３
−ジメチル−２−ィミダゾリジノンを液媒体の主要成分
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−プチルアルコー′レ、企てｔ−ブ
チノレア／レコール、イソプチ／レア′レコール、ベン
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、／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
アルキルアルコ一／し：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、トルデカン、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、テトラクロロヱタン、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、プチルエーテル、エチレングリコールジ
エチルエーテル、エチレングリコ‐ルモノェチルェーテ
ル等のェ−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、フ。

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；その他ジメチルホルムアミド等のアミド系、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
て適宜二種類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ＩＪ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、
記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、ポリアゾ、金属銭塩ア
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ボニウム染料、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。これ等の染料は、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、液媒体に溶融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灘溶性
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〃〜３一、好
ましくは０．０１仏〜２仏、更に好ましくは０．０１仏
〜１ムの範囲である。更に分散されている記録剤の粒蓬
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ウオーターブラックＰ−２００５重量％（Ｃ．
１．３５２５５）〔オリエント化学工業〕ポリエチレン
グリコール５〃（平均分子量２００）ポリエチレングリコール１０〃（平均分子
量６００）トリエタノールアミン５〃Ｎ
−メチル一２ーピロリドン１５〃水
６０ ″上記の各成分を容器の中
で充分混合溶解し、孔径１＃のテフロン（商標名）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・ピヱゾ振動子駆動電圧６０Ｖ、周波数巡ＨＺ）を
有する記録装直により、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、−３０ｑｏと
６０ｑ０で２年間保存したのちでも不落分の析出は認め
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：下記の核記録材に印字１９砂後印字部を指
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＃印付数字は組成比を示
し、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコ
ールの続く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瓶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
Ａ、発熱抵抗体抵抗値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
な方法で調合した。

これをフェルトベンに充填し、キャップをはずして１週
間放置後の筆記性を調べた結果、液切れもなくスムーズ
に筆記することができた。尚、第３表中、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。

第３表比較例以下に示す組成の記録液Ａ，Ｂ，Ｃを作成した。

記録液Ａアシッドブルーブラック４重量％（Ｃ．１
．２０４７０）〔住友化学製〕１３ージメチルー
４２〃２ーイミダゾリジノンィオン
交換水弘〃記録液Ｂカャラス
ブラックＧ３重量％（Ｃ．１．３５２
５５）〔日本化薬製〕ジエチレングリコール
１７ ″Ｎーメチル− １０〃
２−ピロリドンブチルカルビトール
０．５〃イオン交換水６９．
５ ″記録液Ｃミケトン・ファースト・３
重量％スカーレツトＢ（Ｃ．１．１１１１０）〔三菱化
成製〕トリエタノールアミン３０ ″ジエチ
レングリコール１０〃モノプチルエーテ
ルイオン交換水５７〃上記
の記録液Ａ，Ｂ，Ｃを用いて、本願実施例１と同様に記
録、評価を行った。

その結果を以下に示す。記録液Ａ記録液Ｂ言義家液
０長期保存性１週間後、３日後、５日後、（６０℃で
保存）徴量の析固形物の固形物の出物を認析出認
め析出認めめる。

る。る。吐出安定性３０時間良好経過後、良好吐出が乱れがちであつた。

吐出応答性目詰り起（２秒毎の良好とし吐出良好間欠吐出）せず。

【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贋の模
式図である。第３−ａ図、第３一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３一
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・
・・・・・供給管、９・・・・・・中間処理手段、１０
・・…・信号処理手段、１１・・・・・・液藤、１２，
２５・・・・・・被記録部村、Ｓ・・・・・・記録信号
、１４・…・・液室、１５・・・・・・発熱ヘッド、１
６・・・・・・保護層、１７・・・…電極、１８・・・
・・・発熱抵抗体層、１９・・・・・・篭熱層、２０・
・・・・・基板、２６…・・・溝である。努〆図第２図第３‐ク図第３−Ｑ図菱４図

Claims

【特許請求の範囲】

１記録像を形成する成分として記録剤、この記録剤を
溶解又は分散する液媒体を含む記録液に於て、ポリアル
キレングリコールとアルカノールアミンとＮ−メチル−
２−ピロリドン又は１．３−ジメチル−２−イミダゾリ
ジノンとを併有していることを特徴とする記録液。