JPS58215469A - 記録液及びこれを用いた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】 本発明は新規な記録液、！ｖｆには記録ヘッドに設けら
れた微細な吐出口（吐出オリフィス）から吐出させ、そ
の液滴によって記録を行なうインクジェット記録方式に
適した記録液に関する。

従来から紙等の被記録材に記録を行なう筆記具（万年筆
・フェルトペン等）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ッド内の液体を吐出オリフィスか
ら吐出させて記録を行なう所請インクジェット記録方式
に於いても各種染料を水又は有機溶剤等に溶解したＭＡ
成酸物使用されることが知られている。しかし一般の万
年筆、フェルトベンの様な文具用インクに比べるとイン
クジェット用記録液は、多くの特性で一層厳密な条件が
要求される。

インクジェット記録法は、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。

この様なインクジェット記録法は、所謂インクと称され
る記録液の液滴ｆｄｒｏｐｔｅｔ）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酸い
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
向の制御方法によって、種々の方式がある。その−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ッド部
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
記録ヘッドで、ピエゾ振切子２ａ、振動板２ｂ、記録液
の流入口３、ヘッド内の液室４及び吐出口（吐出オリフ
ィス）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によって導入されている
。尚、供給管８の途中には場合によって、ポンプ或いは
フィ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によって記録信号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
リフィス５から液滴１１となりて吐出し、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、記録ヘッドの室内
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図に示す〇 ヘッド１３はインクを通す溝１４を有するガラス、セラ
ミクス、又はプラスチック板等と、感熱記録に用いられ
る発熱ヘッド１５（図では薄膜ヘッ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。発熱ヘッド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より成っている。

インク２１は吐出オリフィス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
熱ヘッド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が吐出しオリフィス
２２より記録小滴２４となり、被記録材２５に向って飛
翔する。第４図には第３−　ａ図に示すヘッドを多数並
べたマルチヘッドの外観図を示す。該マルチヘッドはマ
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ッド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耀的に向上さ
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、具備される発熱ヘッドの寿
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
として発熱ヘッド表面近傍に於て、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
の実験で軒験され、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威され
たものであって、熱エネルギーを利用したインクジェッ
ト記録法ｌこ適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、その信頼性を冒め得る記録液を提供する事を目
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。

Ｓ　Ｏｘ　Ｍ　　Ｓ　Ｏｓ　Ｍ （但し、上式中、Ｑｌ、Ｑ２は、夫々、−ＯＨ。

−ＮＨ鵞　、　　　−Ｎｏ鵞　、　　　　　ＯＨｓ　　
、　　　　　ＯＯＨ＊　　、　　　　　Ｏｓ　Ｈｓ　　
、ＯＯｓ　Ｈａ、　Ｓ　Ｏｘ　Ｍ、　　００１　Ｍ、　
　Ｏｎ、−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。伺、上式中のＭ及び前記Ｍは、
夫々、Ｎａ、に、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。）上記した本発明
の記録剤は、特に、高温（２５０℃以上）をこ加熱され
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ッド表面における不溶物の生成
・沈積を生ぜず、記録ヘッ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ッ
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。

（−１） ＮａＯｉＳ　　　　５ＯＪＮａ （陶２　） （−４） （ＩＶ１１Ｉ５　１ （隘６　〕 ＫＯｓＳ　　　　　　８０＋に （庵　７　〕 （Ｎｎ８　　） （ｌＶ１１１２） ｆＩＩ＆ｌ　１５） Ｓ（ＪｓＮａ （１１＆１１６） （南　１７　） （陶　１８　） （１１＆１１９） （座２０　） （陶２１） ０ｓＮａ （陥２２　） （１１＆１２３］ （隔２４　） （隆２５　） （隘２６　） （翫３０　） ｆ　　１１＆ｌ　３１１ （東３２） （−３３） （１’！＋　３　４　１ 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、ｎ７’口ピル・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、５ｅｃ−ブチルＯアルコール、ｔｅｒｔ　　
−ブチル・アルコール、インブチル・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、ボリグロビ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、特ニ、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（又ハエチル　）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
録液全型１−に対して軍務パーセントで５〜９５％、好
ましくは１０〜８０チ、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計は、筆記具
用の記録液或いは所浦インクジェッ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、吐出先〒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、劇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
加含有せしめても艮い。

例エバ、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。また吐出オリフィ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
の作用によって記録液を吐出させるタイプの場合番こは
、熱的な物性値（例えは、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曲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５ｉｎｓ層（下部層）をスパッタリン
グにより５μｍ厚に形成、続いて発熱抵抗層としてＨｆ
　＆を１０００λ厚に、アルミニウムを電極として３０
００λ厚に積層した後、選択エツチングによって５０μ
ｍ　Ｘ　２００μｍの発熱抵抗体パターンを形成した。

次に８ｉ０Ｊをスパッタリングにより３５００λ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ィスの距離が２５０
μｍ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
期で行なったところ、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１ζこ於て用いた液組成のインクのうちの構造弐
隘１の染料の代りに、下表に列記した構造式陽の各種染
料を用いた場合の記録ヘッドの耐久時間を下表に才とめ
て示した。

尚ヘッドの駆動は１０μｓｅｃ　、　５０　Ｖの矩形電
圧パルス印字信号を２００μｓｅｃの周期で行なった。

実施例３ 実施例１において用いたインク組成物のうぢ（７）　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、インクジェット記録装置の模
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図に図示したヘッドを
マルチ化したヘッドの外観斜視図である。 但し、図において １・・記録ヘッド、２ａ・・・ピエゾ振動子、２ｂ・・
・振動板、３・・・流入口、４・・液室、５・・・吐出
オリフィス、６・・貯藏タンク、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・・発熱ヘッド、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
。 特許出願人　キャノン株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 記録像を形成する成分として、下記一般式で表わされる
   化合物を含有ルで成ることを特徴とする記録液。 （但し、上式中、Ｑ’、Ｑ”は、夫々、−〇Ｈ１−Ｎ市
   、−Ｎｏり、−０Ｈｓ、−００Ｈ＋、０ｔＨｓ、　　０
   ＯｔＨａ　　、８０５Ｍ　、　　ＯＯ＊Ｍ、　０れ−Ｂ
   ｒ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　Ｎ　Ｌｌ　ｓ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。）