JPS6210550B2

JPS6210550B2 -

Info

Publication number: JPS6210550B2
Application number: JP17063880A
Authority: JP
Inventors: Yoji Matsufuji; Norya Oota; Takeshi Sakaeda
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1980-12-02
Filing date: 1980-12-02
Publication date: 1987-03-06
Also published as: JPS5794068A

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、その液滴によつて記録を行なうインクジ
エツト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。インクジエツト記録法は、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
化が生じる。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。その一例を第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で示されを部分が急激
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。このように、液滴を飛翔させて記録を行なう装
置と一口に言つても、液滴の発生方法或いは液滴
の飛翔方向の制御方法はかなり異なつている。従
つて、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翔方
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
出オリフイスは微細な穴（一般に直径数10μ程
度）である為に、固形分の発生は目詰まりの原因
になり液滴が全く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翔
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。従つて気化しにくい
溶媒体成分、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
リフイスの目詰まりを生ずる傾向にある。従つ
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にくい記録液を得るこ
とにある。更に本発明の別の目的は、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、一般式；（但し、上記一般式中、Ｒは水素又は炭素数１〜
４のアルキル基であり、Ｘ、Ｙは夫々エトキシ基
及び／又はイソプロポキシ基であり、n₁は０又は
１〜30の整数、n₂は１〜30の整数である。）；で表わされる化合物が含有されていることを特徴
とするものである。この様に記録液中に前記一般式で示した化合物
（イミダゾリン誘導体のエチレンオキシド及び／
又はプロプレンオキシド付加物）が含有されてい
ると低温から高温に至る広範な温度範囲にわたつ
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。特に非動作状態で放置された後の初期吐出特
性に於て卓越した効果を発揮する。従来、オリフイ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、ジエチレングリコ
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、粘度が著るし
く上述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。またこれらのグリコール類と水を主成分とする
液媒体と、水溶性染料を記録剤成分とする記録液
は長期放置後に粘度の変化が起きることが知られ
ている。即ちこれらの分子間に水素結合が発生し
増粘するためと思われる。このため従来公知のこ
のような組成の記録液は長期放置後の吐出に問題
を起こすことが多い。このような現像を防ぐための添加剤として尿素
またはチオ尿素が有効であることが従来から知ら
れてはいる。しかしながら、尿素、チオ尿素は、
それ自身が固体であること及びグリコール類に対
する溶解度が低いために、微細なオリフイス先端
で記録液組成分中の水が蒸発してしまつた後は結
晶化を起こし目詰りの原因となる。本発明の前記一般式で示した化合物は凝固点が
低く、かなりの低温領域まで液体状であり、しか
も、水、グリコール類或は他の広範な有機溶剤に
対して優れた溶解度を示す。又、分子中に適当な
長さのエチレンオキシド又はプロピレンオキシド
単位を有しているので分子間の水素結合を妨害す
る作用がある。更には各種染料に対する溶解力も
強いと言う利点も有している。このために記録液を構成する成分の１部が蒸発
してしまつても、全く目詰りを起こす心配がな
い。本発明の前記一般式で示した化合物に於て、こ
れが叙上の効果を示すためには、相当するイミダ
ゾリン誘導体１モルに対するエチレンオキシド及
び／又はプロピレンオキシドの最適付加モル数は
１〜30モルである。この化合物は公知の合成法例
えば適当な溶媒と触媒の存在下で、イミダゾリン
誘導体にエチレンオキシド又はブロピレンオキシ
ドを付加反応させて合成することができる。ここで前記一般式で示した化合物の具体例を以
下に例示する。本発明の記録液に於いて、前記一般式で示した
化合物の好ましい合有量は、記録液全重量中重量
％で0.5％〜30％の範囲であり、より好適には、
１％〜20％の範囲である。本発明の記録液は、記録液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
るために必要に応じて添加剤等から成り、特にイ
ミダゾリン誘導体にエチレンオキシド及び／又は
プロピレンオキシドが付加して成る前記一般式で
示した化合物が必須成分とされる。本発明では上
記化合物を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水
或いは下記の様な非水系液体を混合して用いるこ
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−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−ブチルアルコ
ール、tert−ブチルアルコール、イソブチルアル
コール、ペンチルアルコール、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、
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、シクロペンタン、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、デリカン、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、トリクロロエチレン、テ
トラクロロエタン、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、エチレングリコー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
ーボネート等のエステル系溶剤；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
の他トリエタノールアミン、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ジメチルイ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。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
出オリフイ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、金属錯塩アゾ、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成るアントラキ
ノン染料、インジゴ、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、ナフタルイミド染
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、液媒体に可溶性の記録剤
を使用するのが好ましいが顔料の様に液媒体に分
散性又は難溶性の記録剤であつても適当な分散剤
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0.01μ〜３μ、好ましくは
0.01μ〜２μ、更に好ましくは0.01μ〜１μ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ウオーターブラツクＰ−200（C.I.35255）〔オリ
エント化学工業〕５重量％ジエチレングリコール 20〃１・３ジメチル−２−イミダゾリジノン 10〃イオン交換水 60〃明細書中例示No.１の化合物５〃上記の各成分を容器の中で充分混合溶解し、孔
径１μのテフロン（商標名）製フイルターで加圧
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。該記録液を用いて、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、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；記録液をガラス溶器
に密閉し、−30℃と60℃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
調にも変化がなかつた。（T₂）吐出安定性；室温、５℃、40℃の雰囲気中
でそれぞれ48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秒毎の間歇吐出と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；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。

【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T₁〜T₅の検討
を行なつた（尚第２表において（）内の数字は
組成比を示す）。これらはいずれも記録性に優れ
ていた。又、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イマンド
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
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つたが、優れた結果を得
た。

【表】

【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。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、フエルトペンに充填し、キヤツプをはずし
て１週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れて
いた。

【表】

【表】【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記録剤とこれを溶解又は分散する液媒体を主
体として組成される記録液に於いて、一般式；（但し、上記一般式中、Ｒは水素又は炭素数１〜
４のアルキル基であり、Ｘ、Ｙは夫々エトキシ基
及び／又はイソプロポキシ基であり、n₁は０又は
１〜30の整数、n₂は１〜30の整数である）；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。