JPH0342309B2

JPH0342309B2 -

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Publication number: JPH0342309B2
Application number: JP9804182A
Authority: JP
Priority date: 1982-06-08
Filing date: 1982-06-08
Publication date: 1991-06-26
Also published as: JPS58215469A

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、セラミツクス、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１
５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、消滅の繰り返しの際に記録液
は、高温を受けるため、熱的に不安定な記録液
は、化学変化を起こ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
録像を形成する成分（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、夫々、−OH、−
NH₂、−NO₂、−CH₃、−OCH₃、−C₂H₅、−
OC₂H₅、−SO₃M、−OC₂M、−Cl、−Brの中から選
択される少なくとも一つの置換基を有するナフタ
レン環、キノリン環、インドール環の何れかを表
わす。尚、上式中のＭ及び前記Ｍは、夫々、Na，
Ｋ，Li、アンモニウム類、アミン類の中から選ば
れる一つの塩基を示す。但し、前記Q¹及びQ²が
共にナフタレン環のときは、Q¹，Q²のうち少な
くとも一方が−OH、−NH₂、−NO₂、−CH₃、−
OCH₃、−C₂H₅、−OC₂H₅、−SO₃M、−CO₂M、−
Cl、−Brの中から選択される２個以上の置換基を
有する。）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、高温（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、消滅のくり返しに
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剤
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
で記録を行なえば、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、筆記具用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、記録剤溶の解安定性、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；緩衝剤によるPH調整剤等を挙げること
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材と
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を溝を刻んだガラス板と溝と発熱抵抗体
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.１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10μ sec，40V
の矩形電圧パルス印字信号を200μ secの周期で行
なつたところ、170時間以上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に於て用いた液組成のインクのうちの
構造式No.１の染料の代りに、下表に列記した構造
式No.の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10μ sec，50Vの矩形電圧パ
ルス印字信号を200μ sec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、１，３−
ジメチル−２−イミダゾリジノンを用いた場合も
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記録像を形成する成分として、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、夫々、−OH、−
NH₂、−NO₂、−CH₃、−OCH₃、−C₂H₅、−
OC₂H₅、−SO₃M、−CO₂M、−Cl、−Brの中から選
択される少なくとも一つの置換基を有するナフタ
レン環、キノリン環、インドール環の何れかを表
わす。尚、上式中のＭ及び前記Ｍは、夫々、Na，
Ｋ，Li、アンモニウム類、アミン類の中から選ば
れる一つの塩基を示す。但し、前記Q¹及びQ²が
共にナフタレン環のときは、Q¹，Q²のうち少な
くとも一方が−OH、−NH₂、−NO₂、−CH₃、−
OCH₃、−C₂H₅、−OC₂H₅、−SO₃M、−CO₂M、−
Cl、−Brの中から選択される２個以上の置換基を
有する。）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、夫々、−OH、−
NH₂、−NO₂、−CH₃、−OCH₃、−C₂H₅、−
OC₂H₅、−SO₃M、−CO₂M、−Cl、−Brの中から選
択される少なくとも一つの置換基を有するナフタ
レン環、キノリン環、インドール環の何れかを表
わす。尚、上式中のＭ及び前記Ｍは、夫々、Na，
Ｋ，Li、アンモニウム類、アミン類の中から選ば
れる一つの塩基を示す。但し、前記Q¹及びQ²が
共にナフタレン環のときは、Q¹，Q²のうち少な
くとも一方が−OH、−NH₂、−NO₂、−CH₃、−
OCH₃、−C₂H₅、−OC₂H₅、−SO₃M、−CO₂M、−
Cl、−Brの中から選択される２個以上の置換基を
有する。）