JPH0341511B2

JPH0341511B2 -

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Publication number: JPH0341511B2
Application number: JP57075678A
Authority: JP
Priority date: 1982-05-06
Filing date: 1982-05-06
Publication date: 1991-06-24
Also published as: JPS58191772A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は記録液、特には、所謂、インクジエツ
ト記録方式に於て用いるのに適した記録液及びこ
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、記録液（イン
ク）として各種の染料を水及び／又はその他の有
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インクを
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。これらのインクに要求される性質は共通点が
多い。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、インクジエツト用イン
クには、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、種々の方式
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、インクと称
される記録液の液滴（droplet）を飛翔させ、こ
れを任意の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１
２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。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
くい液媒体成分、そして、この成分に可溶性でし
かも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。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。叙上のインクジエツト記録法に適用するインク
は基本的に染料とその溶媒とから組成されるもの
であり、その記録液物性は、前記染料固有の性質
に左右されるところが大である。従つて、従来、
主として水溶性の染料を含む記録液を用いたイン
クジエツト記録を行なつた場合、得られた記録画
像が、水溶性染料の物性に左右されて、その耐水
性、耐光性に於て劣つたものとなると言う欠点が
あつた。又、この様な水溶性染料を含んだ従来の
記録液の保存安定性は、然程高くはなかつた。本発明は、前述した従来技術の欠点を除き、吐
出の長期安定性、長期保存安定性、定着性、画像
の濃度、鮮明度、耐水性、耐光性を同時に満足
し、更には臭気、毒性がなく、引火性等の安全性
に優れた実用性の高い記録液を提供することを目
的とするものである。而して、斯かる目的を達成した本発明は、記録
剤としての染料と液媒体から組成される記録液に
於て、前記染料が、その構造中に下記の式（）
又は（）で表わされる少なくとも１個の置換基
を有する化合物から成ることを特徴とするもので
ある。 −CONR¹R² ……式（） −SO₂NR¹R² ……式（）〔但し、上式中、R¹、R²は夫々独立に、−（
CH₂CH₂O−）_oＨ又は−（CH₂CHOH−）_oR³を示し、
このとき、ｎは０又は１〜12迄の整数であり、前
記R³はCH₃又はCH₂OHを示す。又R¹とR²は同時
にＨになることはない。〕又本発明は、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、記録液として
上記の記録液を使用することを特徴とするもので
ある。この様な本発明の記録液は保存性、汎用性、或
いは装置の保守性に優れるばかりか、オリフイス
を目詰らせることがなく吐出安定性、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。更に鮮明で高コントラストの画像を与えること
ができる。この様な性質は、インクジエツト記録用として
だけでなく、勿論、万年筆、ボールペン、サイン
ペン、フエルトペン等各種筆記具用記録液として
も極めて好ましいものである。本発明の記録液は記録剤の担体としての液媒
体、記録画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、記録剤として以下に具体例を列記する
特定の染料（化合物）が必須成分とされる。つまり、本発明に於て好適に使用される記録剤
としての染料は、その構造中に、下記の式（）
又は（）で表わされる少なくとも１個の置換基
を有する化合物である。 −CONR¹R² ……式（） −SO₂NR¹R² ……式（）〔但し、上式中、R¹、R²は夫々独立に、−（
CH₂CH₂O−）_oＨ又は−（CH₂CHOH−）_oR³を示し、
このとき、ｎは０又は１〜12迄の整数であり、前
記R³はCH₃又はCH₂OHを示す。R¹とR²は同時に
Ｈになることはない。〕そして、前記化合物の具体例は以下に列記する
とおりである。以上に詳説した染料（化合物）の本発明に於け
る使用量としては、所望される記録画像の濃度、
記録する時に使用する装置の記録方式、他の添加
される構成成分の種類及び要求される液物性等に
応じて適宜設定されるが、調合される記録液全重
量に対して通常は0.1〜15wt％、好適には0.5〜
10wt％、最適には１〜8wt％とされるのが望まし
いものである。本発明に於いて使用される液媒体としては、水
及び水を主液媒体とした水に溶解性の有機溶剤と
の混合液媒体が好適に採用される。水に溶解性の有機溶剤としては、具体的には、
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；トリエタノールアミン、ジエタ
ノールアミン等のアミン類；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
類；テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテ
ル、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、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、多価
アルコール類、多価アルコールの低級アルキルエ
ーテル類（例えば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、前記した染
料と組合せて用いると特に好ましいものである。これらの水溶性有機溶剤の記録液中の含有量は
調合される記録液に悪影響を及ぼさない範囲とさ
れ、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。又（水と上記の水溶性有機溶剤とを混合する際
には）水の含有量は、記録液全重量に対し一般に
95〜５％、好ましくは90〜20％、より好ましくは
80〜50％の範囲とされることが望ましい。こうして前記した染料を記録剤として使用して
記録液を調合することによつて、本発明の所期の
目的が効果的に達成される。即ち、信号応答性、液滴形成の安定性、吐出安
定性及び毛管内での流通性が極めて良く、又連続
的に長時間記録を行つても装置内の流路における
供給速度が記録速度に充分追随し得る特性を有す
ると共に、被記録材に対する付着性も良く、又記
録された画像は、耐光性、耐候性、耐水性に優れ
且つ高画像濃度であつて鮮明であるものが容易に
得られる。従つて、本発明の記録液を使用すれば、常時安
定した記録を行うことが出来、記録画像は鮮明度
が高く、濃度が充分であつて、サテライトドツト
のない高品質なものが得られる。本発明の記録液は、前記した染料と液媒体とで
基本的には構成されるが、本発明の効果を逸脱し
ない範囲に於いて、その他の記録剤や液物性を調
整する為の第３成分が必要量添加されても良い。液物性を調整する為の第３成分としては、粘度
調整剤、表面張力調整剤、PH調整剤、比抵抗調整
剤等が挙げられ、更に湿潤剤や防カビ剤等も本発
明の記録液の一層の改善の為の添加物として挙げ
られる。粘度調整剤や表面張力調整剤は主に、記録速度
に応じて充分なる流速で装置内流路を流通し得る
事、吐出オリフイスに於いて記録液の回り込みを
防止し得る事、被記録材へ付着した時の滲み（ス
ポツト径の広がり）を防止し得る事等の為に添加
される。粘度調整剤及び表面張力調整剤として、使用さ
れる液媒体及び記録剤に悪影響を及ぼさないで効
果的なものであれば通常知られているものの中の
総てが使用可能である。本発明に於いて好適に使用される表面張力調整
剤としては、アニオン系及びノニオン系の界面活
性剤が挙げられる。表面張力調整剤は、所望の値の表面張力を有す
る記録液が調合される様に、互いに又は他の構成
成分に悪影響を及ぼさない範囲内に於いて必要に
応じて二種以上混合して使用しても良い。PH調整
剤は、調合された記録液の化学的安定性、例え
ば、長時間の保存による物性の変化や記録剤その
他の成分の沈降や凝集を防止する為に所定のPH値
となる様に適当量添加される。記録液の液滴を帯
電して記録する場合には、記録液の比抵抗が、そ
の帯電特性に重要な因子として作用する。即ち、
良好な記録が行える様に記録液の液滴が帯電され
る為には、比抵抗値が通常10^-3〜10¹¹Ωcmとなる
様に記録液が調合される必要がある。液滴に帯電を要しない記録の場合には、記録液
の比抵抗値は任意であつて良いものである。又、
湿潤剤は単独で使用される他、互いに悪影響を及
ぼさない条件に於いて二種上混合しても良い。本発明に於いて使用される記録液には、上記の
様な添加剤が所望に応じて必要量添加されるが、
更に被記録材に付着させた場合の被膜の形性成、
殊に被膜強度に優れたものを得る為に、例えば、
セルロース類、ゼラチン、ポリビニルアルコール
等の水溶性樹脂重合体が添加されても良い。本発明の記録液は、前述した諸記録特性を具備
する為に、粘性、表面張力、PH等が、又、帯電さ
れた液滴を利用して記録する場合には比抵抗が、
或いは又熱エネルギーを利用して記録する方法の
場合には、比熱、熱膨張係数、熱伝導率等の特性
値が特定の条件範囲内にある様に調合される。即ち、これ等の諸物性は、液滴形成の安定性、
信号応答性及び忠実性、画像濃度、化学的安定
性、装置内液路での流通性等に重要な関連性を有
しているので、本発明に於いては記録液の調合の
際、これ等に充分注意を払う必要がある。本発明
に於いて有効に使用され得る記録液の上記諸物性
としては、下記の第１表に示される如きの値とさ
れるのが望ましいが、列挙された物性の総てが第
１表に示される如き数値条件を満足する必要がな
く、適用される記録方法に使用される記録液とし
て要求される記録特性に応じて、これ等の物性の
幾つかが第１表の条件を満足する値を取れば良い
ものである。

【表】すでに述べた様に、本発明の記録液は、所望の
物性値が与えられて種々のタイプのインクジエツ
ト記録方式に用いられる。例えば、第１図に示し
た記録装置はもとより、第２図に示す様に第１図
の装置の変形タイプの装置、静電吸引力により液
滴を発生させて記録を行なう記録装置、或いは記
録ヘツド内の記録液に熱エネルギーの形で記録信
号を与え液滴を発生させて記録を行なう記録装置
（第３−ａ図、第３−ｂ図、第４図を参照）等に
用いられる。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イオン交換水 67重量部ジエチレングリコール 30 〃 No.13の染料３〃上記の各成分を容器の中で充分混合溶解し、孔
径1μのテフロンフイルターで加圧濾過したのち、
真空ポンプを用いて脱気処理し記録液(1)とした。
そして、T₁及び第２図に示した記録装置を用い
てT₂〜T₄の検討を行なつたところ（吐出オリフ
イス径60μ、ピエゾ振動子駆動電圧50V、周波数
ＫHz）、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(1)をガラス容
器に入れて、０℃と40℃で６カ月間保存したの
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；24時間の連続吐出を行なつた
が、終始安定した高品質の記録が行なえた。 (T₃)吐出応答性；２秒毎の間欠吐出と１カ月間放
置後の吐出について調べたが、いずれの場合も
安定で均一に記録された。 (T₄) 記録画像の品質；紙に付着した記録液ドツ
トによる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。実施例２〜38 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同様にT₁〜T₄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。これらの記録液は、長期保存性、記録性、記録
画像の定着性、鮮明度等に於いて良好な結果を与
えた。

【表】

【表】実施例 39 実施例１で得た記録液(1)を市販の万年筆に充填
した後、キヤツプをはずして１週間放置後、これ
を用いて紙に筆記した処、カスレがなくスムーズ
に筆記することができた。比較例下記の組成の記録液Ａを実施例６と同様にして
調整し、実施例１と同様にして記録を行つた。Ａイオン交換水 73重量部ジメチルホルムアミド５〃特開昭57−36171号公報記載の化合物
20 〃 C.I.ダイレクトブルー86 ２〃尚、化合物は、特開昭57−36171号公報第４
頁12欄〜13欄に記載された合成例１に基づいて合
成した。又用いたC.I.ダイレクトブルー86は特開
昭57−36171号公報第８頁27欄の水性インク３に
記載されたものと同一のものを使用した。その結果、印字物を水中に１分間浸した場合、
画像の流れ出しが顕著であつた。

【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記録剤としての染料と液媒体から組成される
記録液に於いて、前記染料が、その構造中に下記
の式（）又は（）で表わされる少なくとも１
個の置換基を有することを特徴とする記録液。 −CONR¹R² ……式（） −SO₂NR¹R² ……式（）［但し、上式中、R¹、R²は夫々独立に、 −（CH₂CH₂O−）_oＨ又は−（CH₂CHOH−）_oR³を示
し、このとき、ｎは０又は１〜12迄の整数であ
り、前記R³はCH₃又はCH₂OHを示す。又R¹とR²
は同時にＨになることはない。］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、その構造
中に下記の式（）又は（）で表わされる少な
くとも１個の置換基を有する記録剤を含むことを
特徴とするインクジエツト記録方法。 −CONR¹R² ……式（） −SO₂NR¹R² ……式（）［但し、上式中、R¹、R²は夫々独立に、 −（CH₂CH₂O−）_oＨ又は−（CH₂CHOH−）_oR³を示
し、このとき、ｎは０又は１〜12迄の整数であ
り、前記R³はCH₃又はCH₂OHを示す。又R¹とR²
は同時にＨになることはない。］