JPH0341509B2

JPH0341509B2 -

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Publication number: JPH0341509B2
Application number: JP57060243A
Authority: JP
Priority date: 1982-04-09
Filing date: 1982-04-09
Publication date: 1991-06-24
Also published as: JPS58176274A

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及びそれを用いた
インクジエ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、
これを被記録剤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
化が生ずる。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をノルズ状にし、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１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。特に、上記の熱エネルギーを利用した液体噴射
記録法に於いては、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、記録ヘツドの
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ツドの使
用寿命を決定している要因としては、具備される
発熱ヘツドの寿命の他に、その表面への固形物の
沈積があげられる。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
の結果として発熱ヘツド表面近傍に於いて不溶物
の生成沈積が起きることでヘツドの吐出不能を生
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、とりわけ上記の不都合を解消する為
に成されたものであつて、熱エネルギーを利用し
たインクジエツト記録法に適用される記録ヘツド
の使用寿命を格段に延ばすことができ、しかもヘ
ツドの故障率を著しく低下させ、その信頼性を高
め得る記録液及び該記録液を用いたインクジエツ
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記
録液は下記一般式にて表わされる化合物（染料）
を記録剤として含有することを特徴とするもので
ある。（但し、上式中Q₁、Q₂は置換されたフエニル基、
又は置換されたナフチル基を表わし、そのときの
置換基は、−OH、−SO₃M、−NO₂、−Cl、−Br、−
OCH₃、−OC₂H₅、−NH₂、−COOM′の中から選ば
れる少なくとも一つである。R₁，R₂は何れもＨ
又はSO₃Mを表わす。尚、前記Ｍ、M′はNa、Ｋ、
Li、アンモニウム類、アミン類の中から選ばれる
一種である。）また、本発明のインクジエツト記録方法は、記
録液に熱エネルギーを作用させてオリフイスから
液滴として吐出し、記録を行うインクジエツト記
録方法に於いて、前記記録液が、上記一般式で表
わされる化合物を含有することを特徴とする。上記した本発明の記録剤は、特に250℃以上に
加熱されたときに生じるアゾ結合及び−Ｃ−Ｓ−
結合の切断に際しても、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、消滅の繰返しに於いて
も発熱ヘツド表面における不溶物の生成・沈積を
生ぜず、記録ヘツドの吐出不能を生じることはな
い。又、本発明の記録剤として用いる染料は、そ
の分子構造から予測できるとおり、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に非常に有効に用いること
ができる。又、本発明の記録液は、記録剤である
染料の他に水、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、いわゆる
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
ヘツドで記録を行えば、従来通りの記録液を使用
した場合に比べて、記録ヘツ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うる。本発明に用いる記録剤としては、具体的に次の
ような化学構造の染料があげられる。尚、本発明の記録液を組成するための液媒体成
分としては、水或い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、
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、等の炭素数１
〜４のアルキル・アルコール類；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又は
ケトン・アルコール類；テトラヒドロフラン、ジ
オキサン等のエーテル類；Ｎ−メチル−２−ピロ
リドン、１，３ジメチル−２−イミダゾリジノン
等の含窒素複素環式ケトン類；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ヘキサントリオー
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、特に
多価アルコールのジエチレングリコール、多価ア
ルコールの低級アルキルエーテルのトリエチレン
グリコールモノメチル（又はエチル）エーテル等
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％の範囲内とされる。この様な成分から調合される本発明の記録液
は、筆記用具の記録液或いは所謂インクジエツト
記録用の記録液として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、記録剤の溶解安定性、被記録材
への定着性、或いは記録画像の耐光性、耐候性、
耐水性、耐アルコール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。例えば、ポリビニルアルコール、セルロース
類、水溶性樹脂等の粘度調整剤；カチオン、アニ
オン或いはノニオン系の各種界面活性剤、ジエタ
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；緩衡剤によるPH調整剤等を上げること
ができる。記録液を帯電するタイプの記録方法に使用され
る記録液を調合する為には、塩化リチウム、塩化
アンモニウム、塩化ナトリウム等の無機塩類等の
比抵抗調整剤が使用される。また吐出オリフイス
先端での保水性向上剤として尿素、チオ尿素が好
適に使用される。尚、熱エネルギーの作用によつ
て記録液を吐出させるタイプの場合には、熱的な
物性値（例えば、比熱、熱膨張係数、熱伝導率
等）が調整されることもある。本発明の記録液を所謂筆記具用の記録液として
利用する際には、粘度、種々の材質の被記録剤と
の親和性等を考慮して物性値を調整する必要があ
る。本発明を以下の実施例で更に詳細に説明する。実施例１アルミナ基板上にSiO₂層（下部層）をスパツ
タリングにより5μｍ厚に形成、続いて発熱抵抗
層としてHfB₂を1000Å厚に、アルミニウムを電
極として3000Å厚に積層した後、選択エツチング
によつて50μｍ×200μｍの発熱抵抗体パターンを
形成した。次にSiO₂層をスパツタリングにより
3500Å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50μｍ×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
の先端とオリフイスの距離が250μｍになるよう
オリフイス端面を研磨して記録ヘツドを作成し
た。この記録ヘツドを用いて、以下に示す液組成
のインクを吐出させた。構造式（No.37）の染料５重量部ジエチレングリコール 25 〃Ｎ−メチル−２−ピロリドン 20 〃水 50 〃この場合、記録ヘツドの駆動を10μsec、40Vの
矩形電圧パルス印字信号を200μsecの周期で行な
つたところ、160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に於いて用いた液組成のインクのう
ち、構造式No.37の染料の代りに、下表に列記した
各種染料を用いた場合の記録ヘツドの耐久時間を
下表にまとめて示した。尚、ヘツドの駆動は、10μsec、50Vの矩形電圧
パルス印字信号を20μsecの周期で行なつた。

【表】

【表】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
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４実施例２において用いた各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、全て、実施例２と同様
な結果を得た。

【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記録像を形成する記録剤として、下記一般式
で表わされる化合物を含有して成ることを特徴と
する記録液。（但し、上式中Q₁、Q₂は置換されたフエニル基、
又は置換されたナフチル基を表わし、そのときの
置換基は、−OH、−SO₃M、−NO₂、−Cl、−Br、−
OCH₃、−OC₂H₅、−NH₂、−COOM′の中から選ば
れる少なくとも一つである。R₁、R₂は何れもＨ
又はSO₃Mを表わす。尚、前記Ｍ、M′はNa、Ｋ、
Li、アンモニウム類、アミン類の中から選ばれる
一種である。）２記録液に熱エネルギーを作用させてオリフイ
スから液滴として吐出し、記録を行うインクジエ
ツト記録方法に於いて、前記記録液が下記一般式
で表わされる化合物を含有することを特徴とする
インクジエツト記録方法。（但し、上式中Q₁、Q₂は置換されたフエニル基、
又は置換されたナフチル基を表わし、そのときの
置換基は、−OH、−SO₃M、−NO₂、−Cl、−Br、−
OCH₃、−OC₂H₅、−NH₂、−COOM′の中から選ば
れる少なくとも一つである。R₁、R₂は何れもＨ
又はSO₃Mを表わす。尚、前記Ｍ、M′はNa、Ｋ、
Li、アンモニウム類、アミン類の中から選ばれる
一種である。）