JPH0543513B2

JPH0543513B2 -

Info

Publication number: JPH0543513B2
Application number: JP63332621A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Yano; Takeshi Sakaeda; Norya Oota; Yoji Matsufuji; Masahiro Haruta
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-12-28
Filing date: 1988-12-28
Publication date: 1993-07-01
Also published as: JPH0236979A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明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、液滴として記
録を行うオンデマンド型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行う筆記具（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、インクの液
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。斯かるインクは
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、該信号に応じてイン
ク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は記録ヘツドで、ピエゾ振動子
２ａ、振動板２ｂ、インクの流入口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
インク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内のインクに圧力変化
が生ずる。その結果、インク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
録に移用する装置、或いは又、記録ヘツドの室内
のインク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。その一例を第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、畜熱層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に向かつて飛翔する。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、良好な記録を行うには、使用されるインクに
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、表面張力、
比抵抗の値が要求される。そして、いずれも方式
においてもインクは、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。或いはインク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インクの物性
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、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わ合わせが
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
来のインクでは、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。上記の様な諸特性をインクにもたせる目的で
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インクは紙の
サイズ度、透気度によつて浸透性、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
インク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、
インク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インク同士の混ざり合
いによつ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。従つ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
で実用的でない。一方非水系のインク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
次点を有している。従来、オリフイ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
上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
れるインクとしては、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。この様な事情によつて、前
述の諸条件を満足し、記録性に優れた汎用性のあ
る実用的なインクの開発が強く望まれている。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
クジエツ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ド
型インクジエツト記録方法はインクに少なくとも
下記一般式(A)で表わされるジイソプロピルナフタ
リンが含有されていることを特徴とする。〔但し、R₁、R₂はイソプロピル基である。〕この様にインク中に一般式(A)のジイソプロピル
ナフタリン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。更に記録剤の可溶可能が大
きく、鮮明で高コントラストの画像を与えること
ができ、オンデマンド型インクジエツト記録方法
に極めて実用的なインクである。本発明で用いるインクは、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)のジイソプロピルナフタリ
ン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、ヘキサン、シクロ
ヘキサン、ヘブタン、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、トルエン、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；例えば四塩化炭素、トリクロロエチレン、テ
トラクロロエタン、ジクロロベンゼン等のハロゲ
ン化炭化水素系溶剤；、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ジエチルエ
ーテル、エチレング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；
ギ酸エチル、メチルアセテート、エチルアセテー
ト、プロピルアセテート、ブチルアセテート、フ
エニルアセテート、エチレングリコールモノエチ
ルエーテルアセテート、乳酸エチルプロピレンカ
ーボネート等のエステル系溶剤；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ジメチルイミダゾリジノン等の含窒素
複素環系、パレロラクトン、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と使用される記録剤や
添加剤との親和性及びインクとしての前述の諸特
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インクが調
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)のジイソプロピルナ
フタリンの含有量は、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つてかなり変動す
るものであるが、インクの全重量に対し一般に
は、５％以上であり、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
液のタンク内での沈降、凝集、更には供給管や吐
出オリフイ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
されたインクの前述の諸特性を満足し得る様なも
のであり、一般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
アゾ、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トラキ
ノン染料、インジコ、チオインジオ誘導体からな
るインジコイド染料、フタロシアニン染料、ジフ
エニルメタン、トリフエニルメタン、キサンテ
ン、アクリジン系のカルボニウム染料、アジン、
オキサジン、チアジン系のキノンイミン染料、ポ
リメチン、アゾメチン系のメチン染料、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げ
られる。これらの記録剤の量的関係は、インクの全重量
に対して、重量パーセントで50％〜0.5％、好ま
しくは40％〜0.5％、そして更に好ましくは30％
〜１％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顔料の様に液媒体に分散
性又は難溶性の記録剤であつ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１〜0.01μ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)のジイソプロピルナフ
タリンは前記溶媒体への記録剤、特に染料の溶解
性を向上させる働きを示し、インク中の記録剤濃
度を高め、該インク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)のジイソプロピルナフタレンは、高沸点
低粘度で全く臭気がなく引火性、毒性の低いとい
うインクジエツト用インク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、一般式(A)のジイソプロピル
ナフタリンの含有量が、インクの全重量に対し一
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に用いるインク
は多くの優れた性質を示す。即ち、一般式(A)のジ
イソプロピルナフタリン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
が適性範囲から大きく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)のジイソプロピ
ルナフタレン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親和性を
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、かかるインクを用いれば、吐出
安定性、吐出応答性、液滴の均一性或いは連続記
録性に優れるだけでなく、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)のジイソプロピルナフタリン
は、叙上の諸特性に関し、とりわけ高い効果を示
すものであつた。上記の成分を基本構成成分とするインクは、そ
れ自体優れた性質を有するものであるが、更に一
層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オイルブラツクHBB（C.I.26150）（オリエント化
学工業）５重量％ｎ−プロピルアルコール 35重量％ 2.5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）フイルターで加圧ロ
過したのち、真空ポンプを用いて脱気処理しイン
クとした。該インクを用いて、ピエゾ振動子によ
つてインクを吐出させるオンデマンド型記録ヘツ
ド（吐出オリフイス径50μ・ピエゾ振動子駆動電
圧60V、周波数4kHz）を有する記録装置により、
T₁〜T₅の検討を行つたところ、いずれも良好な
結果を得た。（T₁）インクの長期保存性；インクをガラス容
器に密閉し、−30℃と60℃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；室温５℃、40℃の雰囲気中
でそれぞれ24時間の連続吐出を行つたが、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カ月
間放置後の吐出について調べたが、いずれの場
合もオリフイ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分間浸漬した場合、画像のにじみはき
わめてわずかであつた。（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。

【表】実施例２実施例１と同様の方法により下表の組成のイン
クを調合し、又実施例１と同様にT₁〜T₅の検討
を行つた。これらはいずれも記録性に優れてい
た。又、記録ヘツド内のインクに熱エネルギーを与
えて液滴を発生させ記録を行うオンデマンドタイ
プのマルチヘツド（吐出オリフイス径35μ、発熱
抵抗体抵抗値150Ω、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
の検討を行つたが、優れた結果を得た。

【表】

【表】比較実験例以下の組成のインク11種（Ａ〜Ｋ）を、実施例
１と同様に調整した。尚、下記組成中、化合物Ｘ
として、第３表に示す化合物をそれぞれ用いた。（組成）染料（C.I.26150）５重量部ｎ−プロピルアルコール 35重量部化合物Ｘ 60重量部

【表】以上のインクを用いて、記録ヘツド内のインク
に熱エネルギーを与えて液滴を発生させ記録を行
うオンデマンドタイプのヘツド（吐出オリフイス
径35μ、発熱抵抗体抵抗値150Ω、駆動電圧30V、
周波数2kHz）を有する記録装置により、以下の
評価を行つた。また、評価結果を第４表に示し
た。吐出安定性：20℃、湿度10％の低湿条件下に
て、48時間を連続吐出を行つた。液滴吐出速度の変化などの吐出の乱れが全く
無く、終始安定した吐出が行えたインクを○、
わずかに吐出の乱れを生ずる場合があつたイン
クを△、明らかな吐出の乱れがしばしば生じた
インクを×として評価した。吐出応答性：10個のヘツドについて、20秒毎
の間欠吐出を繰り返した。また、上記各ヘツド
にキヤツプをした状態で50℃、１か月放置後の
吐出について調べた。全てのヘツドについて全く問題無く吐出した
インクを○、個数のヘツドが不吐出となつたイ
ンクを△、ほぼ全てのヘツドが不吐出となつた
インクを×として評価した。

【表】以上の評価結果から明らかな様に、ジイソプロ
ピルナフタリンを含有するインクを用いた本発明
の記録方法は、他の低級アルキル置換ナフタリン
を含有するインクを用いた場合に比べて、特に、
インクの吐出安定性及び吐出応答性の点で格段の
優位性を有する。

【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図の
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。１……記録ヘツド、２ａ……ピエゾ振動子、２
ｂ……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……イ
ンク、８……供給管、９……中間処理手段、１０
……信号処理手段、１１……液滴、１２，２５…
…被記録部材、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、２
６……溝、Ｓ……記録信号。

Claims

【特許請求の範囲】１記録信号に応じてインクの液滴を形成し、該
液滴を被記録材に付与して記録を行うオンデマン
ド型インクジエツト記録方法に於いて、前記イン
クが、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)で表わされるジイソプロピル
ナフタリンを含有することを特徴とするオンデマ
ンド型インクジエツト記録方法。〔但し、R₁、R₂はイソプロピル基である。〕