JPS6044353B2 - 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、その液
滴によつて記録を行なうインクジェット記録方式に適し
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
、フェルトペン等）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。

しカル一般の万年筆、フェルトペ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、
騒音の発生がなく、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
る記録液の数滴（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、記録材（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、ピエゾ振動子２ａ
１振動板２ｂ１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ずる。その結
果、記録液７は吐出オリフィス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１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に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、１７−２、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２
１は吐出オリフィス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で示今
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、被記録材２５に向つて飛翔する。

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１５−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ィスは微細な穴（
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、均一な液滴の発生成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。

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
、透気度によつて浸透性、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
いために画像の力ズレを生じ易いこと、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
混ざソー合いによつ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。従つて従来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、市場で入手しにくい特殊紙を要することになり、
被記録材の汎用性に欠けるとい，う点で実用的でない。
一方排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溶解安定性が低
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。この様な事情によつて
、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
発明は上記の点に鑑みてなされたものてあり、必要とさ
れる諸条件をすべて満足する記録液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、下記一般式〔Ａ〕又
は〔Ｂ〕で表わされる化合物の何れかを含有することを
特徴とする。

（但し、上記一般式中、Ｘ，Ｙ，Ｚは、夫々エトキシ基
及び／又はイソプロポキシ基であり、Ｎｌ，ｎ２，ｎ３
，ｍｌ，ｍ２，ｍ３は、夫々、１〜３０の整数である。
）ここで、上記一般式〔Ａ〕又は〔Ｂ〕で示した化合物
の具体例を以下に例示する。

尚、これ等の化合物は、公知の合成法、例えば、アンモ
ニア水中又は、アルカノールアミンにエチレンオキシド
やプロピレンオキシドを加えて反応させる方法によつて
合成することができる。

この様に記録液中に一般式〔Ａ〕又は〔Ｂ〕表わされる
化合物の少なくとも一種が含有さ才いると、保存性、汎
用性或いは装置の保守性）、れるばかりか、吐出安定性
、吐出応答性、長田連続記録性に於いても良好な結果が
得られる。に記録剤の可溶化能が大きく、鮮明で高コン
１ストの画像を与えることができ、極めて実用白記録液
が得られる。本発明の記録液は、記録剤の担体としてお
汀体、記録画像を形成する記録剤及び所望の特・ピ・得
る為に必要に応じて添加される添加剤等かｑり、特に一
般式〔Ａ〕又は〔Ｂ〕で表わされイ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夕するほか、
水或いは従来から本発明に係わる言：分野で一般的に用
いられている下記の様な非Ａ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ｎ−プロピル
アルコール、イソプロピルアルニル、ｎ−ブチルアルコ
ール、Ｓｅｃ−ブチルアノ！ール、Ｔｅｒｔ−ブチルア
ルコール、イソブチルブコール、ペンチルアルコール、
ヘキシルアルニル、ヘプチルアルコール、オクチルアル
コ−ノニルアルコール、デシルアルコール、ペンうアル
コール等の炭素数１〜１０のアルキルアルニノレ ；例
えば、シクロペンタン、ヘキサン、シク〔キサン、ヘプ
タン、オクタン、ノナン、デカウンデカン、ドデカン、
トリデカン、テトラン、デリカン、ベンゼン、トルエン
、キシレシて代表される脂肪族又は芳香族炭化水素系溶
斉例えば四塩化炭素、トリクロロエチレン、テトクロロ
エタン、ジクロロベンゼン等のハロゲシ炭化水素系溶剤
：例えばエチルエーテル、ブラエーテル、エチレングリ
コールジエチルエール、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、フェニルアセテート、エチ
レングリコールモノエチルエチレンアセテート、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。

本発明に於て、一般式〔Ａ〕又は〔Ｂ〕で表わされる化
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つ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一液のタ
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材．の特性
に応じて、その記録条件に充分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、アントロキノン誘導体からな
るアントロキノン染料、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
ェニルメタン、トリフェニルメタン、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、ペ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〜２Ｐ１更に好ましくは０．０１ｐ
〜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。本発明で用いる
一般式〔Ａ〕又は〔Ｂ〕で表わされる化合物は前記液媒
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、前記一般式で表わされる化合物は、高沸点、低粘
度で、全く臭気がなく引火性、毒性を低いというインク
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。更には高温から低温まで粘度がほと
んど変わらないという他の液媒体に見られない好ましい
特性を有している。

この様に記録剤の溶解性を高める効果の点では、前記一
般式で表わされる化合物の含有量が、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。

即ち前記一般式で表わされる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。前記一般
式で表わされる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ること、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。

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てあるが、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、例えは粘度調整剤、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１μの
テフロン（商標名）製フィルターで加圧．口過したのち
、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ッド（吐出オリフィス径５
０μ・ピエゾ振動子駆動電圧６０■、周波数４ＫＨｚ）
を有する記録装置によ−リ、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；記録液をガラス容器に密閉し、−３０℃
と６０℃で６力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つた。

（Ｔ２）吐出安定性；室温、゜Ｃ、４０℃の雰囲気でそ
れぞれ２酌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２力月間放置
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つた。

室内光に３力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
はきわめてわすかであつた。（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。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０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
を行なうオンデイマンドタイプのマルチ５ヘッド（吐出
オリフィス径３５μ、発熱抵抗体抵抗値１５０Ω、駆動
電圧３０Ｖ１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。

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
な方法て調合した。

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、フェルトペンに充填し、中質紙〔白牡
丹，（商標名）＄本州製紙〕に筆記して耐水性及びキャ
ップをはずして２橋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。

比較実験 ポリオキシエチレンアルキルアミン類の具体例として、
以下に示す化合物Ａ，Ｂを合成した。

但し、Ａ，Ｂは特許請求の範囲に記載の一般式〔Ａ〕，
〔Ｂ〕において、Ｎ，ｍの値をそれぞれ３４，３９とし
たものである。これらの化合物を用いて、以下に示す記
録液を調整し、実施例１と同様の方法により、各記録液
の評価を行なつた。

比較例１ 些較例２ 比較例１，２の評価結果をまとめて以下に示す。

【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・・ゼエゾ振動子、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・・・液滴、１２，２５・・・被記録材
、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。

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、一
   般式；▲数式、化学式、表等があります▼・・・〔Ａ〕
   或は▲数式、化学式、表等があります▼・・・〔Ｂ〕（
   但し、上記一般式中、Ｘ，Ｙ，Ｚは、夫々エトキシ基及
   び／又はイソプロポキシ基であり、ｎ＿１，ｎ＿２，ｎ
   ＿３，ｍ＿１，ｍ＿２，ｍ＿３は、夫々、１〜３０の整
   数である。 ）；で表わされる化合物の何れかが含有されていること
   を特徴とする記録液。