JPS6019788B2 - 記録液 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、記録液を記録ヘッドの吐出オリフィスから吐
出させ、液滴として飛翻させて記録を行なうのに用いら
れる記録液組成物に関する。

ノンインパクト記録法は、記録時に於ける騒音の発生が
小さいという利点があり、最近活発に研究が行なわれて
いる。その中で、高速記録が可能であり、而も所謂普通
紙に特別の定着処理を必要とせずに記録が行なえるイン
クジェット記録法は、極めは有力な記録法であって、こ
れ迄にも様々な方式が考案され、改良が加えられて商品
化されたものもあれば、現在も尚実用化への努力が続け
るれているものもある。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（ｄｒｏｐｌｅ
ｔ）を飛翻させ、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翻方向の
制御方法によって、種々の方式がある。

その一例を第１図に示す。即ち第１図の装置はピェゾ振
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、ピェゾ振動子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
よって導入されている。尚、供Ｖ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。そしてピェゾ振動子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となっ
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ェゾ振
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３一ａ図、第３一ｂ図、第４図に示す。

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１
６、アルミニウム電極１７−１，１７一２、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が破壊されイ
ンク２１が吐出しオリフイス２２より記録４・滴２４と
なり、被記録材２５に向って飛棚する。

第４図には第３一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。この
ように、液滴を飛翻させて記録を行なう装置と一口に言
っても、液滴の発生方法或いは液滴の飛糊方向の制御方
法はかなり異なっている。

従って、良好な記録を行なうには、使用される記録剤に
対して、液滴の発生方法或いは液滴の飛翻方向の制御方
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ィスは微細な穴（
一般に直径数１０仏程度）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、均一な液瀬の発生或いは液瓶の安定な飛糊等に対し
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。従って気化し‘こくい液媒体成分、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
組み合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
ィスの目詰まりを生ずる優向にある。従って、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。

例えば、一般に水を主成分とする記録液は紙のサイズ度
、透気度によって浸透性、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なうと記録液の浸透性が悪
いために画像のカスレを生じ易いこと、浸透性が悪い為
に高速記録を行なう際、記録液による汚染を生じること
或いはカラ−画像化する際に異なる色調の記録液同士の
混ざり合いによっ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。従っ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‘こ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
方非水系の記録液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点を有している。

従釆、オリフィスでの溶媒蒸発による目詰り防止の為に
エチレングリコール、ジェチレングリコール、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、添度が箸るしく上昇したり或
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
瓶を発生して記録を行なうことが出釆なくなる。

即ち、この種の記録法に使用される記録液としては、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。この様な事情によって
、前述の諸条件を満足し、記録性に優れた汎用性のある
実用的な記録液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液を得ることを目的と
する。

即ち本発明の主な目的は吐出安定性、吐出応答性、連続
記録性に優れた記録液を得ることにある。

本発明の別な目的は、適性な物性値を容易に持たせるこ
とができる記録液を得ることにある。

本発明の別の目的は、保存期間中或いは記録休止期間中
に固形分を発生しにくい記録液を得ることにある。更に
本発明の別な目的は、構成成分の選択の自由度を広くと
ることができ、汎用性、実用性に優れた記録液を得るこ
とにある。

この様な目的を達成する本発明は、記録剤とこれを溶解
又は分散する液媒体とを主体にして組成される記録液に
おいて、下記一般式（Ａ）で表わされる化合物を含有し
て成ることを特徴とする。

（但し、上式中のＲ，、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は夫々、水素
又はメチル基を示す。）尚、上式中のＲ，、Ｒ２、Ｒ３
、Ｒ４が全て水素から成る化合物はスルホランと呼称さ
れる。

この様に記録液中に一般式（Ａ）の化合物が含有されて
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。

更に記録剤の可溶化能が大きく、鮮明で高コントラスト
の画像を与えることができ、極めて実用的な記録液が得
られる。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、特に一般
式（Ａ）の化合物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、
水或いは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−プチル
アルコール、Ｓｅｃーブチルアルコール、にｒｔーブチ
ルアルコール、イソブチルアルコール、ベンチルアルコ
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、／ニルアルコール、デシルアルコール
、等の炭素数１〜１０のアルキルアルコール；例えば、
シクロベンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘフ。

タン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカ
ン、トリデカノン、テトラリン、デカリン、ベンゼン、
トルェン、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、トリクロロェチレン
、テトラクロロェタン、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、プチルェー
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‐ルモノェチルヱ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、メチルアミルケトン、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、エチノレア
セテート、フ。ロピルアセテート、プチルアセテート、
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、乳酸エチル等のヱステル系溶剤；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
の他アミン系、アミド系、Ｎーメチルー２ーピロリドン
、１・３−ジメチルー２ーイミダゾリジノン等の含窒素
複素環系、バレロラクトン、カプロラクトン等のオキシ
カルボン酸の分子内ェ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は使用される記録剤や添
加剤との親和性及び記録液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記録液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
発明に於ける特に好ましい混合形態は、前述の一般式（
Ａ）の化合物に対し、水或いは他の有機溶剤を混合して
成る系でありｍ〜■のものが挙げられる。

‘１’水／一般式（Ａ）の化合物 ‘２）水／多価アルコール／一般式（Ａ）の化合物【３
’水／多価アルコールアルキルェーテル／一般式（Ａ）
の化合物‘４’水／含窒素複秦環系／一般式（Ａ）の化
合物‘５’水／多価アルコール／含窒素複素環系／一般
式（Ａ）の化合物【６１ １価アルコール／多価アルコ
ール／一般式（Ａ）の化合物【７｝ １価アルコール／
含窒素穣素環系／一般式（Ａ）の化合物■ １価アルコ
ール／多価アルコールアルキルェーテル／一般式（Ａ）
の化合物【９１ １価アルコール／多価アルコール／含
窒素後素環系／一般式（Ａ）の化合物本発明に於て、一
般式（Ａ）の化合物の含有量は、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ってかなり変動する
ものであるが、記録液の全重量に対し一般には、２％以
上であり、好適には５％以上、特に好適には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ィスの
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、その記録条件に充分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、調合された記
録液の前述の諸特性を満足し得る様なものであり、一般
的には例えば直接染料、塩基性染料、酸性染料、可溶性
建梁〆染料、酸性煤梁染料、煤染染料、硫化染料、建築
〆染料、酒精溶染料、油溶染料、分散染料等の他、スレ
ン染料、ナフトール染料、反応染料、クロム染料、１：
２型鍔塩染料、１：１型鍔塩染料、アゾィツク染料、カ
チオン染料等の水穣性若しくは油溶性染料を挙げること
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、記録液の全重量に対して
、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
るのが好ましいが、液媒体に分散性又は鱗溶性の記録剤
であっても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３〜０．０１〃、好ま
しくは２〜０．０１仏、更に好ましくは１〜０．０１山
の範囲である。更に分散されている記録剤の粒蓬分布は
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）の化合物は前記液媒体への記録剤、特に染料の溶
解性を向上させる働きを示し、記録液中の記録剤濃度を
高め、該記録液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。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）の化合物の含有量
が、記録液の全軍量に対し一般には０．５％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の記録液は多くの優れた性質を
示す。

即ち一般式（Ａ）の化合物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なえること、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４・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）の化合物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
鼻の染料を溶解しうろこと、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、本発明の記録液は、吐出安定性、吐出
応答性、液瓶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、保有性、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性質を示すものであ
る。

上記の成分を基本構成成分とする本発明の記録液は、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
な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、ｐＨ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 ウオーターブラック１８７Ｌ（オリエント化学工業製染
料水溶液） 孤軍量部スルホラン
２０ 〃ジエチレン
グリコール ３０ 〃イオン交換水
３０ 〃上記の各成分を容器
の中で充分混合溶解し、孔径１仏のテフロンフィルター
で加圧ロ過したのち、真空ポンプを用いて脱気処理し記
録液（１）とした。

該記録液を用いて、ピー、ゾ振動子によって記録液を吐
出させるオンデマンド型記録ヘッド（吐出オリフィス径
５０山・ピェゾ振動子駆動電圧６０Ｖ、周波数４ＫＨｚ
）を有する記録装置により、Ｔ，〜公の検討を行なった
ところ、いずれも良好な結果を得た。び，）記録液の長
期保存性；記録剤（１）をガラス容器に密閉し、一３０
ｏｏと６０ｑｏで６ケ月間保存したのちでも不落分の析
出は認められず、液の物性や色調にも変化がなかった。

び２）吐出安定性；室温、５℃、４０ｑｏの雰囲気中で
それぞれ２鮒時間の蓮続吐出を行なったが、いずれの条
件でも終始安定した高品質の記録が行なえた。

〇３）吐出応答性；２秒毎の間歌吐出と２ケ月間放置後
の吐出について調べたが、いずれの場合もオリフィス先
端での目詰りがなく安定で均一に記録された。

ｎＪ 記録画像の品質；記録された画像は濃度が高く鮮
明であった。

室内光に３ケ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った。び５）各種被記録材に対す
る定着性；下記の被記録材で印字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。

第１表 実施例 ２ 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と同様にＴ，〜Ｔ４の検討を行なった（
尚第２表において（ ）内の数字は組成比を示す）。

これらはいずれも記録性に優れていた。又、記録ヘッド
内の記録液に熱エネルギーを与えて液滴を発生させ記録
を行なうオンデマンドタィプのマルチヘッド（吐出オリ
フィス径３５仏、発熱抵抗値１５００、駆動電圧３０Ｖ
、周波数がＨｚ）を有する第４図の記録装置を用いて実
施例１と同様の検討を行なったが、優れた結果を得た。

第 ２ 表

【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３一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３一ａ図、第３一
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・・・…ピェゾ振動子、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、１ １・・・・・
・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。 努ノ図 第２図 第３−Ｑ図 第３−ク図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 記録剤とこれを溶解又は分散する液媒体とを主体に
   して組成される記録液において、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。 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、上式中のＲ＿１、Ｒ＿２、Ｒ＿３、Ｒ＿４は夫
   々、水素又はメチル基を示す。 ）２ 前記一般式で表わされる化合物の含有量が記録液
   の全重量に対して２％以上である特許請求の範囲第１項
   記載の記録液。