JPH0236979A - オンデマンド型インクジェット記録方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明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うオンデ
マント型インクシェツト記録方法に関する。

従来から紙等の被記録材に記録を行う筆記具（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
筆フェルトペンの様な文具用インクに比べるとインクシ
ェツト用記録液は、多くの特性で一層厳密な条件が要求
される。

インクジェット記録法は、騒音７の発生が小さ（、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）を飛翔させ、これを
被記録材に付着させて記録を行うものである。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酸いはこ
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
向の制御方法によって、種々の方式がある。その−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、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、該信号に応して液室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となって吐出し、被記録材１２の
表面に記録が行われる。

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ぜる装置等も知られでい
る。

その−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を有するカラス、セラ
ミックス、又はプラスデック板等と、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、帯熱層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
熱ヘット］５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、被記録材２５に向って飛
翔する。第４図には第３−ａ図に示すヘットを多数並べ
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ど、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翔方向の制御
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て物性値例えば粘度
、表面張ツＪ、比抵抗の値が要求される。そして、いず
れも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（−般に直径数１
０μ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、吐出応答性か低下することがあ
る。従って気化しに（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、被記録材の種類を制限せず
に記録が行えること、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
、周期がないこと等の性質も要求されている。

」二記の様な諸性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
さ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て実用的でない。

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まり防止の為
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、粘度が著しく」二昇したり或
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（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であり
、必要とされる諸条件をすべて満足する記録方法を得る
ことを目的とする。

即ち本発明の主な目的は、オンデマンド型インクジェッ
ト記録方法において吐出安定性、吐出応答性、連続記録
性に優れた記録方法を得ることにある。

この様な目的を達成する本発明のオンデマント型インク
シェツト記録方法は記録液に少なくとも下記一般式（、
Ａ　）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。

〔但し、Ｒ１＋　　Ｒ２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（Ａ）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、オンデマント型インクジェ
ット記録方法に極めて実用的な記録液である。

本発明で用いる記録液は、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（
Ａ）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、ヘキサジ、シクロ
ヘキザン、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、ｌ−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３例えば四塩化炭素、Ｉ・
リクロロエヂレン、テトラクロロエタン、ンクロロベン
ゼン等のハロゲン化炭化水素系溶剤１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シエヂルエ
ーテル、エチレンク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、メチルアルミケトン、シクロヘキ
サノン等のケトン系溶剤；キ酸エヂル、メチルアセテー
ト、エチルアセテート、プロビルアセテト、ブチルアセ
テート、フェニルアセテート、エチレングｊＪ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
ーホネート等のエステル系溶剤９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シメチルイミタゾリジ
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緒特性を満足し得る
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。

本発明に於いて、一般式（Ａ）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」二であり、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
ク内ての沈降、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、その記録条件に順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
録液の前述の緒特性を満足し得る様なものであり、−量
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、スチルベンアン、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）・ラキノン染料、インジコ、チオインシコ誘導体
からなるインソコイド染料、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、キザンテン、アク
リジン系のカルホニウム染料、アシン、オキサノン、チ
アジン系のキノンイミン染料、ポリメチン、アンメチン
系のメヂン染利、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けられる。

これらの記録剤の量的関係は、記録液の全重量に対して
、重量パーセントて５０％〜０５％、好ましくは４０％
〜０．５％、そして更に好ましくは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
の記録剤て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３〜０．０１μ、
好ましくは２〜０．０１μ、更に好ましくは１〜０．０
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）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（Ａ）の化合物は、高沸点低粘度で全く臭気
がな（引火性、毒性の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、般
式（Ａ）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（の優、れ
た性質を示す。即ち、一般式（Ａ）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
ら太き（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（Ａ）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観相性を
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、かかる記録液を用いれば、吐出安定性、
吐出応答性、液滴の均−性或いは連続記録性に優れるだ
けてなく、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記録を可能にす
るものである。

尚、上記一般式（Ａ）の化合物の中でも、ノイソプロビ
ルナフタリンは、軟土の緒特性に関し、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、更に一届顕著に記録特
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 オイルブラックＨＢＢ　（Ｃ，１，２６１５０）　　５
重量％（オリエント化学工業） ｎ−プロピルアルコール　　　　　３５重量％２５ジイ
ソプロピルナフタリン　　６０重量％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（商品名
）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
動子によって記録液を吐出させるオンデマント型記録ヘ
ッド（吐出オリフィス径５０μ・ピエゾ振動子駆動電圧
６０Ｖ、周波数４　Ｋ　Ｈｚ　）を有する記録装置によ
り、Ｔ１〜Ｔ５の検討を行ったところ、いずれも良好な
結果を得た。

（’ｒ＋）記録液の長期保存性、記録液をカラス容器に
密閉し、−３００Ｃと６０°Ｃて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
化がなかった。

（Ｔ２）吐出安定性：室温　５°Ｃ１４０°Ｃの雰囲気
中でそれぞれ２４時間の連続吐出を行ったが、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
先端での目詰ま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力月さらしたのちの濃度の低
下率は１％以下てあり、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）各種被記録部材に対する定着性、下記の被記録
部材で印字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ところ、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 ■ 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］と同様にＴ１〜Ｔ５の検討を行った。こ
れらはいずれも記録性に優れていた。

又、記録ヘラＩ・内の記録液に熱エネルギーを勾えて液
滴を発生させ記録を行うオンデイマントタイプのマルチ
ヘッド（吐出オリフィス径３５μ、発熱抵抗体抵抗値１
５０Ω、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と同様の検討を行ったが
、優れた結果を得た。

【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１−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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録信号に応じて記録液の液滴を形成し、該液滴
   を被記録材に付与して記録を行うオンデマンド型インク
   ジェット記録方法に於いて、前記記録液が、記録像を形
   成する成分である記録剤と少なくとも下記一般式（Ａ）
   で表わされる化合物を含有することを特徴とするオンデ
   マンド型インクジェット記録方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼（Ａ） 〔但し、Ｒ＿１、Ｒ＿２は炭素数１〜４の低級アルキル
   基である。〕