JPH0248951A - 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、熱エネルギーによって、吐出口（オリフィス
）から、記録剤を含む液体を吐出させ、記録を行うオン
デマンド型インクジェット記録方法に関し、特に、記録
ヘッドの使用寿命を格段に伸ばすことが可能なインクジ
ェット記録方法に関する。

ノンインパクト記録法は、記録時における騒音の発生が
無視し得る程度に極めて小さいという点において、最近
関心を集めている。その中で、高速記録が可能であり、
而も所謂普通紙に定着という特別な処理を必要とせずに
記録の行える所謂インクジェット記録法（液体噴射記録
法）は、極めて有力な記録法であって、これ迄にも様々
な方式の提案とそれを具現化する装置が考案され、改良
が加えられて商品化されたものであれば、現在も尚実用
化への努力が続けられているものもある。

その中で、例えば特開昭５４−５１８３７号公報、ドイ
ツ公開（ＤＯＬＳ）第２８４３０６４号公報に記載され
である液体噴射記録法は、液滴形成エネルギーである熱
エネルギーを液体に作用させて、液滴吐出の為の原動力
を得るという点において、他の液体噴射記録法とは、異
なる特徴を有している。

即ち、上記の公報に開示されである記録法では、熱エネ
ルギーの作用を受けた液体が急峻な体積の増大を伴う状
態変化を起し、該状態変化に基づく作用力によって、記
録ヘッド部先端のオリフィスより液滴が吐出、飛翔して
被記録部材に付着し記録が行われる。

殊に、ＤＯＬＳ２８４３０６４に開示されている液体噴
射記録法は、所謂ｄｒｏｐ−ａｎｄｅｍａｎｄ記録法に
極めて有効に適用されるばかりではなく、記録ヘッド部
をｆｕｌｌ　　１ｉｎｅタイプで高密度マルチオリフィ
ス化して容易に実現出来るので、高解像度、高品質の画
像を高速で得られるという利点を有している。

この様に、上記の液体噴射記録法は、種々の利点を有す
るものであるが、高解像度、高品質の画像を更に高速で
長時間記録する場合、或いは装置の使用寿命を飛躍的に
向上させるには、記録ヘッドの繰返し使用寿命（耐久寿
命）を向上させる必要がある。

上記の如き記録法に適用される記録ヘッドの使用寿命を
決定している要因としては、具備される電気・熱変換体
の寿命の他に、該変換体表面への固形物の沈積があげら
れる。即ち、上記の記録法に適用される記録ヘッドは、
例えば、第１図に示す様な構造を有している。図におい
て、電気・熱変換体１０２は、液滴形成エネルギー作用
部である熱作用部１０７において、エネルギー作用面と
しての熱作用面１０９を介して矢印Ａより導入される液
体と接触している。この様な構成は、発生される液滴形
成エネルギーとしての熱エネルギーを熱作用部１０７に
ある液体に有効に且つ効率良く作用させる目的から採用
されているものである。

その為に、使用される記録液にもよるが、通常の水を液
媒体とする様な記録液を使用する場合には、該記録液を
通じての電極１１３，１１４間の電気的リークを防止す
る事、及び発熱抵抗層１１１を前記記録液から、或いは
熱的酸化から保護する為に上部層１１２がヘッド作成時
に、熱発生部１０８における部分では、発熱抵抗層１１
１上に形成される。

斯かる記録ヘッドを使用する記録法に招ける液滴形成原
理は、前記した様に電気・熱変換体への通電がＯＮされ
ると液滴形成エネルギーである熱エネルギーの作用を受
けた、熱作用部１０７にある記録液が急激な体積の増大
を伴う状態変化、即ち、熱作用部１０７にある記録液が
μｓｅｃ。

程度以下という非常に瞬時間の中に気化状態に達し、熱
作用部１０７において、瞬時の中に気泡の発生とその成
長が起り、該熱作用部１０７とオリフィス１０５との間
に存在する記録液を液滴として吐出するのである。

この気泡の発生、消滅の繰返しの際に記録液は、高温を
受けるため、熱的に不安定な記録液は、化学変化を起す
ことが予想される。

実際、気泡の発生、消滅を長く継続させると、その結果
として、熱作用部１０７の表面近傍において、不溶物の
生成・沈積が起きることでヘッドの吐出不能を生じるこ
とが多くの実験で経験され、且つ、観察された。

本発明は、上記の不都合を解消する為に成されたもので
あって、前記した公報に記載された記録法に通用される
記録ヘッドの使用寿命を格段に延ばすことができ、しか
も、ヘッドの故障率を著しく低下させ、その信預性を高
め得るオンデマンド型インクジェット記録方法を提供す
る事を目的とするものである。

そして、この様な目的を達成する本発明のオンデマンド
型インクジェット記録方法は、記録剤としてＣ．Ｉ．フ
ードブラック２を含有する記録液に対し、前記記録液の
流路の１部に設けられた電気熱変換体から熱エネルギー
を作用させて、その液滴を形成し、この液滴を以て記録
を行うことを特徴とするものである。

上記した本発明に用いる記録剤は、特に２５０℃以上に
加熱されたときに生じるアゾ結合（−Ｎ＝Ｎ−）の切断
に際してもその分解生成物が液媒体に、充分な溶解性を
有するものである。そのため、長時間に亘る気泡の発生
、消滅の繰返しにおいても、熱作用部表面における不溶
物の生成、沈積を生ぜず、ヘッドの吐出不能を生じるこ
とはない。又本発明に用いる記録剤としての染料は、液
媒体に対する溶解性は充分満足する性能を有しており、
特に、水に対する溶解性が優れていることから、水性の
記録液を組成するとき、非常に有効に用いることができ
る。

又、本発明に用いる記録液は、記録剤である桑科の他に
、水、有機溶剤などの適当な溶媒、さらに必要に応じて
表面張力調整剤、粘度調整剤等の添加物を適宜添加調合
することにより、所謂インクと称される液体組成物とし
て得られる。

この記録液を用いて、第１図に示されるような記録ヘッ
ドで記録を行えば、従来通りの記録液を使用した場合に
比べて、記録ヘッドの使用寿命は以下の実施例で示され
るように飛躍的に向上しつる。

本発明に用いる記録液におけるＣ、！、ラフ−ブラック
２の含有量は１．液媒体成分の種類、記録液に要求され
る特性等に依存して決定されるが、一般には記録液全重
量に対して、重量パーセントで０．５〜２０％、好まし
くは０．５〜１５％、より好ましくは１〜１０％の範囲
とされる。

本発明に用いる記録液は水を主な液媒体成分とするが、
水車体のみならず、望ましくは、水と水溶性の各種有機
溶剤との混合物が使用される。

水溶性の有機溶剤としては、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、ＳすＣ−ブチ
ルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、イソブチ
ルアルコール等の炭素数１〜４のアルキルアルコール類
ニジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のア
ミド類：アセトン、ジアセトンアルコール等のケトンま
たはケトアルコール！Ｂ＝テトラヒドロフラン、ジオキ
サン等のエーテル類：ポリエチレングリコール、ポリプ
ロピレングリコール等のポリアルキレングリコール類：
エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレン
グリコール、トリエチレングリコール、１，２．６−ヘ
キサンドリオール、チオジグリコール、ヘキシレングリ
コール、ジエチレングリコール等のアルキレン基が２〜
６個の炭素原子を含むアルキレングリコール類：グリセ
リン：エチレングリコールメチルエーテル、ジエチレン
グリコールメチル（又はエチル）エーテル、トリエチレ
ングリコールモノメチル（又はエチル）エーテル等の多
価アルコールの低級アルキルエーテル類等が挙げられる
。

これらの多くの水溶性有機溶剤の中でも、ジエチレング
リコール等の多価アルコール、トリエチレングリコール
モノメチル（又は↓チル）エーテル等の多価アルコール
の低級アルキルエーテルは好ましいものである。

記録液中の上記水溶性有機溶剤の含有量は、一般には記
録液全重量に対して重量パーセントで５〜９５％、好ま
しくは１０〜８０％、より好ましくは２０〜５０％の範
囲とされる。

この時の水の含有量は、上記溶剤成分の種類、その組成
或いは所望される記録液の特性に依存して広い範囲で決
定されるが、記録液全重量に対して一般に１０〜９０％
、好ましくは１０〜７０％、より好ましくは２０〜７０
％の範囲内とされる。

この様な成分から調合される本発明に用いる記録液は、
それ自体で記録特性（信号応答性、液滴形成の安定性、
吐出安定性、長時間の連続記録性、長時間の記録休止後
の吐出安定性）保存安定性、紙に代表される被記録材へ
の定着性、等いずれもバランスのとれた優れたものであ
る。

そして、この様な特性を更に改良する為に、従来から知
られている各種添加剤を更に添加含有せしめても良い９
例えば、各種界面活性剤、ジェタノールアミン、トリエ
タノールアミン等の表面張力調整剤、緩衝液によるｐＨ
調整剤等を挙げることができる。

以下、実施例に従って本発明を具体的に説明する。

実施例１ アルミナ基板上に５ｉｎ２層（下部層）をスパッタリン
グにより５μｍ厚に形成し、続いて発熱抵抗層としてＨ
ｆＢ２を１００ｏ人厚に、アルミニウムを電極として３
０００人厚に積層した後、選択エツチングによって５０
３ｍＸ２００μｍの発熱抵抗体パターンを形成した。次
に５ｉ０２層をスパッタリングにより３５００人厚に保
護層（上部層）として積層して基板上に電気・熱変換体
を形成した後、幅５０　ｕｍＸ深さ５０μｍの溝を刻ん
だガラス板を溝と発熱抵抗体が合致するように接合した
。引続いて発熱抵抗体の先端とオリフィスの距離が２５
０μｍになるようオリフィス端面を研磨して記録ヘッド
を作成した。この記録ヘッドを用いて、以下に示す液組
成のインクを吐出させた。

この場合、記録ヘッドの駆動を１０μｓｅｃ。

４０Ｖの矩形電圧パルス印字信号を２００μｓｅｃの周
期で行ったところ、１４０時間の連続印字に充分耐える
寿命を有していた。

実施例２ 実施例１において用いたインク組成物のうちのＮ−メチ
ル−２−ピロリドンの代りに、トリエタノールアミンを
用いた場合も実施例１と同様な結果を得た。

実施例３ 実施例１において用いたインク組成物のうちのジエチレ
ングリコールの代りにエチレングリコールを用いた場合
も、実施例１と同様な結果を得た。

比較例１ 実施例１において用いたインク組成物のうちのＣ．Ｉ．
フードブラック２の代りにサルファーブラック１、ダイ
レクトブラック１６３、アシッドブラック１８６、ダイ
レクトブラック１９、ダイレクトブラック３８、ダイレ
クトブルー１を夫々用いて、実施例１と同様にして記録
を実施したところ、いずれも短時間の印字寿命であった
。

【図面の簡単な説明】 第１図（ａ）は、本発明に適用する為の液体噴射記録ヘ
ッドのオリフィス側からの正面部分図、第１図（ｂ）は
、第１図（ａ）の−点鎖線ＸＹで示す部分で切断した場
合の切断部分図である。 Ｏ１ 冶　１■ （α）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 記録剤としてＣ．Ｉ．フードブラック２を含有する記録
   液に対し、前記記録液の流路の１部に設けられた電気熱
   変換体から熱エネルギーを作用させて、その液滴を形成
   し、この液滴を以て記録を行う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。