JPS6034995B2 - 記録液 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な記録液、特には記録ヘッドに設けられた
微細な吐出口（吐出オリフイス）から吐出させ、液滴と
して記録を行なう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部村に記録を行なう筆記臭（万年
筆・フェルトベン等）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。

またピェ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謂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、騒音の発生が小さく、普通紙に特別の定着処理な
し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（ｄｒｏｐｌｅｔ）を飛翻させ、これを
被記録部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郷万向の
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、供繋溝管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）１０１こよって
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は吐出オリフイス５から液滴１１とな
って吐出し、被記録部材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１７一１，１７一２、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が突出されイ
ンク２１が吐出しオリフイス２２より記録小滴２４とな
り、被記録部材２５に向って飛翻する。

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
同機な発熱ヘッド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・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糊方向の制御
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〈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翻等に対し
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
ィスの目詰まりを生ずる傾向にある。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、以上の特性を加えて、被記録部材の種類を
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
、透過度によって浸透性、定着性が大さく左右される。
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
、或いはカラー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。従って従釆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、
被記録部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。

従来、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、グリセノ
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
滴を発生して記録を行な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及び記録方法を得る
ことを目的とする。

即ち本発明の主な目的は吐出安定性、吐出反応性、連続
記録性に優れた記録液及び記録方法を得ることにある。
本発明の別の目的は、適性な物性値を容易に持たせたこ
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する
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記録液は、記録像を形成
する成分である記録剤、この記録剤を溶解又は分散する
為の溶媒体を含む記録液に於いて、下記一般式ゆで表わ
される化合物を含有することを特徴とする。

（但し、Ｒ，、Ｒ２は炭素数１〜４の低級アルキル基で
ある。

）この様に記録液中に一般式■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
■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溶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して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ープロピルアルコール、イソプロピルアルコール、
ｎーブチルアルコール、Ｓｅｃ−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−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、シクロベンタン、ヘキ
サン、シクロヘキサン、ヘプタン、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、キシレソ等で代表
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、ナトラクロロェタン、ジク
ロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素系溶液；例えばエ
チルエール、プチルエーテル、エチレングリコールジエ
チルエー７ル、エチレングリコ‐ルモノェチルェーテル
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、エチルアセテート、プ。

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ポネート等のェステル系溶
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−
ル；その他トリェタノールアミン、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ジメチルィ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。

本発明に於て、一般式■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、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ィスの
目詰まりを起こさない様に前記溶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部材の特性
に応じて、その記録条件に充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
的には例えばモノアゾ、ポリアゾ、金属錆塩アゾ、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、アントラキノン議導体から成る
アントラキノン染料、ィンジコ、チオィンジコ譲導体か
らなるインジゴィド染料、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
ジン系のキノンィミン染料、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、ベ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、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
るのが好ましいが顔料の様に液媒体に分散性又は難溶性
の記録剤であっ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蚤を充分小し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仏
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
風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。

また〜一般式凶の化合物は、高沸点低粘度で全く臭気が
なく引火性、毒性も低いというインクジェット或いは筆
記臭用記録液の溶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
式風の化合物の含有量が、記録液の全重量に対し一般に
１％以上であれが認められ、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、一般式凶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小し〈、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こ
とがないこと等の特徴を有する。或いは一般式凶の化合
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、充分な量の染料を
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
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性質を示すものである。

尚、上記一股式風の化合物の中でも、ジィソプロピルナ
フタリンは、叙上の諸特性に関し、とりわけ高い効果を
示すものであった。

上記の成分を基本構成成分を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力。

斉Ｕ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 オイルブラックＨＢＢ（Ｃ．１．２６１５０）（オリエ
ント化学工業） ５重量％ｎープロピルアル
コール ３５ ″２・５ジイソプロピルナフ
タリン ６０ ″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（商品名）製フィルター）
で加圧ロ遇したのち、真空ポンプを用いて脱気処理し記
録液とした。

該記録液を用いて、ピェ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５
０〃・ピェゾ振動子駆動電圧６０Ｖ、周波数巡Ｈｚ）を
有する記録装置により、Ｔ，〜Ｔ５の検討を行なったと
ころ、いずれも良好な結果を得た。（Ｔ，）記録液の長
期保存性；記録液をガラス容器に密閉し、一３０ｑｏと
６０００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った。

（Ｔ２）吐出安定性；室温、５００、４０ｑｏの雰囲気
中でそれぞれ２独特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。

（Ｔ３）吐出応答性；２秒毎の間歌吐出と２ヵ月間放置
の吐出について調べたが、いずれの場合もオリフィス先
端での目語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
鮮明であった。

室温光に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、水中の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。（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１９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、いず
れも画像ずれ・ニジミ等が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，〜Ｔ５の検討を行なった。

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簿を発生させ記録
を行なうオンディマンドタィプのマルチヘッド（吐出オ
リフィス径３５ム、発熱抵抗体抵抗値１５００、駆動電
圧３０Ｖ、周波数狐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 実施例 ３ 下記第３表に示す組成の記録液組成物を実施例１と同様
な方法で調合した。

別に比較例として下記組成物を同様に調合した。これら
の組成物をフェルトベンに充填し、中質紙〔（商品名）
白牡丹；本州製紙（株）製〕に筆記して耐水性及びキャ
ップをはずして２４時間放置後の筆記性を調べた結果を
第４表に示した。本発明の記録液は耐水性及び放置後の
筆記性共に優れていた。

第 ３ 表 第 ４ 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−ａ図、第３−ｂ図は別の記録装置の要部縦断面図
および同機断面図である。第４図は第３一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、１１・・・・
・・液滴、１２，２５・・・・・・被記録部材、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。 策〆図 第２図 第３−の図 義３−△図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 記録像を形成する成分である記録剤、この記録剤を
   溶解又は分散する為の液媒体を含む記録液に於いて、一
   般式；▲数式、化学式、表等があります▼ 〔但し、Ｒ＿１、Ｒ＿２は炭素数１〜４の低級アルキル
   基である。 〕で表わされる化合物が含有されていることを特徴とす
   る記録液。