JPS6042834B2 - 記録液 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、記録液、とりわけ、インクジェット記録法
に於て使用するのに適した記録液に関する。

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、その中でも高速記録が可能
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、極めて有力
な記録法であつて、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ら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（ｄｒｏｐｌｅｔ）を飛翔させ、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、記録液の体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。

例えば第１図は、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である。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は吐出オリフィス５から液滴１１となつて吐出し、
記録部材１２の表面に記録が行なわれる。この様な装置
には、上記のもの以外に種々のタイプが知られており、
例えば、第２図に示す様に液室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。

）或いは又、図には示されていないが、液滴を帯電させ
ながら連続的に発生させ、該液滴の一部を記録に利用す
る装置、記録ヘッドの室内の記録液に熱エネルギーの形
で信号を与える装置等も知られている。この様に液滴を
発生させて記録を行なう装置には種々のタイプのものが
あり、従つて良好な記録を行なうには、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記録液が適当
な物性値（例えば粘度・表面張力・比抵抗等）を有する
ことが必要である。

そして更に、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記録液の構成成分の化学変
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
１０ｐ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
滴の発生成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。或いは又、いつたん記録された画像は、耐水性、
耐光性、耐候性、耐摩耗性を有していなくてはならない
。

従来の記録液、殊に水系のものによる記録画像は、水の
付着、光照射或いは機械的摩擦によつてニジミ或いは力
ズレを生じる傾向にあり、これらの欠点が改良された記
録液が強く望まれている。この様な観点から、記録液に
関する多くの提案がなれて来ているが、上述の条件を全
て満足する実用的な記録液はほとんど得られていない。

本発明は、上述の条件を全て満足する記録液を提供する
ことを目的とする。即ち、吐出オリフィスの目詰まり、
保存中の変質或いは沈でん物の発生を起こさず、記録性
、吐出安定性、吐出応答性に優れた記録液を与えること
にある。又記録画像の色調・コントラストの優れた記録
液を与えることにある。更に又、記録画像が耐水性・耐
光性・耐候性・耐摩耗性を有する定着性に優れた記録液
を与えることにある。上記の目的を達成する本発明は、
記録剤としての水溶性染料と液媒体とを主体にした組成
物であつて、前記液媒体中に炭素或いはチオ尿素と含窒
素複素還式ケトン化合物とを併有して成ることを特徴と
する。

この様に尿素或いはチオ尿素と含窒素複素環式ケトン化
合物とを水系の記録液中に含有させると、記録性殊に吐
出安定性、吐出応答性、連続記録性に優れ、記録画像が
鮮明で且つ耐水性、耐光性、耐候性、耐摩耗性を有する
実用的な記録液が得られる。

本発明の記録液は、基本的には尿素或いはチオ尿素、含
窒素複素環式ケトン化合物、水及び水溶性染料とで構成
される。

この様な構成により長期間にわたつて吐出安定性、吐出
応答性、或いは連続記録性が向上するという利点がある
。本発明の記録液に於いて、尿素或いはチオ尿素の含有
量は、上記の記録性の向上の為には、一般に少量である
ことが望ましく、例えば記録液全重量に対して重量パー
セントで０。

１〜１０％、好ましくは０．１〜４．０％、より好まし
くは０．５〜４．０％の範囲内とされる。

上記の尿素或いはチオ尿素とともに組み合わされる成分
として、含窒素複素環式ケトン化合物、中でも５員環を
有する化合物が挙げられる。

例えば、Ｎ−メチルー２ピロリドン或いは１・３−ジメ
チルー２−イミダゾリジノン等は、本発明に於いて特に
好適に使用される化合物である。これらの環状ケトン化
合物の含有量は、所望される記録液の物性値、他の成分
の種類、組成に応じて決定されるが、記録液全重量に対
し通常は２％以上、好ましくは２ 〜８０％、より好ま
しくは３〜６０％、更に好ましくは３ 〜５０％の範囲
内とされる。

記録剤成分には、水溶性の染料が使用され、中でも、直
接染料、酸性染料或いは塩基性染料等は好ましいもので
ある。

そして直接染料の中でも、上記成分と組み合わされた場
合の記録性（例えば、吐出応答性、吐出安定性、長期間
の保存安定性、長時間の保存或いは記録休止後の吐出応
答性、環境温度が変化した場合の吐出性等）、記録部材
への定着性等の点からすれば、下記一般式（４）或いは
（Ｂ）で表わされるタイプの染料化合物がより好ましい
ものである。（但し、Ｑ，、Ｑ，は未置換或いはアミノ
基、水酸基又はスルホン基で置換されるベンゼン環又は
ナフタリン環構造を示し、Ｒ，〜Ｒ，は水素原子又はス
ルホン基であり、上記スルホン基はナトリウム塩又は４
級アンモニウム塩の形をとり、ｌ分子当り２〜８個のス
ルホン基を有する。

）（但し、Ｑ．Ｑ６は未置換又は置換フェニル或いはナ
フチル基；Ｑ．，Ｑ５は未置換又は置換１・４−フェニ
レン或いは１４ｅ４−ナフチレン基：Ｒ５、Ｒ６は水素
原子、水酸基又はアミノ基のうちのいずれかであつて、
Ｘは−ＮＨ−、−Ｎ＝Ｎ一或いは−ＣＨ＝ＣＨ一結合：
ｎは０又はｌで表わされる）上記一般式（４）或いは（
Ｂ）で示される化合物の具体例を次に示す。

（Ｄ一般式（４）の染料化合物 尚、上記の化合物中、スルホン基が４級アンモニウム塩
の構造をとつているものは、後述の水溶性有機溶剤の含
有量が多い場合溶解安定性が優れている。

又、これら１〜８０の化合物の中でも（ａ）Ｒ１及びＲ
４がナトリウム塩又は４級アンモニウム塩構造のスルホ
ン基であり、Ｒ２及びＲ３が水素原子であること、（ｂ
）Ｑ１が（未置換又はスルホン基で置換される）フェニ
レン基であること、（ｃ）Ｑ２が、アミノ基、水酸基等
を有するフェニル或いはナフチル基であること、（ｄ）
スルホン基の数が２〜８個、より好ましくは２〜６個で
あること等の条件を満足する化合物を使用することが望
ましい。

具体的には、染料化合物番号で１〜４、９〜１２、２１
〜２屯３２、５λ５７〜５λ６５、６巳７へ７１等のも
のが本発明の構成に於て特に好ましいものである。ＧＯ
一般式（Ｂ）の染料化合物 これらの化合物の中でも、下記一般式（Ｂ）″で表わさ
れる化合物は本発明の水溶性染料として特に好ましく使
用できる。

（但しＱ″３は未置換又は置換フェニル或いはナフチル
基；Ｑ″４５は未置換又は４・４″−ビフエニレン基：
Ｑ″６は未置換又は置換フェニル基である。

）又、上記一般式（Ｂ）″に於いて、Ｑ″３、Ｑ″４５
、Ｑ″６が水酸基、アミノ基、メトキシ基、ニトロ基、
塩素原子、或いはスルホン酸ナトリウム塩（ＳＯ３Ｎａ
基）等から選択される基で置換される化合物がより好ま
しいものである。

具体的には、染料化合物番号で、１４１、１４３〜１４
５ｓ１４７〜１５１、１５３〜１５５、１５７、１５９
〜１６２、１６４〜１６６、１６８〜１７０１１７２、
１７４、１７５、１７７、１７９〜１８１、１８３〜１
８７、１８訊１９蒔のものが好ましいものである。上述
の水溶性染料の含有量は、液媒体成分の種類、記録液に
要求される特性等に依存して決定されるが、一般には記
録液全重量に対して、重量パーセントで０．５〜２０％
、好ましくは０．５〜１５％、より好ましくは１〜１０
％の範囲とされる。

本発明の記録液は水を主な液媒体成分とするものであり
、例えば水と水溶性の各種有機溶剤との混合物が使用さ
れることが望ましい。

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ま
たはケトアルコール類：テトラヒフラン、ジオキシサン
等のエーテル類；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、へ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、ジエチレング
リコール等の多価アルコール、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は本発明に於いて好ましく用い
られる。

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５〜８０％、好ま
しくは１０〜６０％、より好ましくは２０〜５０％の範
囲とされる。

この時の水の含有量は、上記溶剤成分の種類、その組成
或いは所望される記録液の特性に依存して広い範囲の値
をとることができるが、記録液全重量に対して一般に１
０〜９０％、好ましくは１０〜７０％、より好ましくは
２０〜７０％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、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、長期間の記録休止後の吐出
安定性）、保存安定性、記録部材への定着性、或いは記
録画像の耐光性、耐候性、耐水性等いずれも良好なバラ
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
更に添加含有しめても良い。例えば、ポリビニルアルコ
ール、セルロース５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；緩衝液による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。

尚、熱エネルギーの作用によつて記録液を吐出二させる
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。

本発明を以下の実施例で更に詳細に説明する。

尚、実施例中、組成分に付記する数字は特に断３わらな
い限り、重量％の数値を表わす。実施例１ Ｎ０．１５７の染料 ４Ｎ
−メチルー２−ピロリドン １０ジエチレ
ングリコール ３５４尿素
２イオン交換水
４９上記の各成分を容器の中で充分混合溶解し、孔径１
μのテフロン（商標名）製フィルターで加圧濾過したの
ち、真空ポンプを用いて脱気処理し記録液（１）とした
。

第２図に示した記録装置を用いてＴ１〜Ｔ５の検討を行
なつたところ（吐出オリフィス径５０μ、ピエゾ振動子
駆動電圧６０Ｖ１周波数４ＫＨｚ）、いずれも良好な結
果を得た。ＣＩ′１）記録液の長期保存性：記録液（１
）をガラス容器に密討し、−３０℃と６０℃で一年間保
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。Ｃｒ２）吐出安定性；室温５
℃、４０℃の雰囲気中でそれぞれ２４Ｒ間の連続吐出を
行なつたが、いずれの条件でも終始安定した高品質の記
録が行なえた。

Ｃｒ３）吐出応答性；２秒毎の間欠吐出と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
先端で均一での目詰まりがなく安定で均一に記録された
。

ＣＩ′０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力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つた。（１′５）各種記録部材に
対する定着性；下記の記録部材で印字拓秒後印字部を指
でこすり画像のずれを有無を判定した。

いずれもずれがなく優れた定着性を示した。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Ｔ１〜Ｔ４の検討を行なつた。

いずれも良好な結果を示した。尚第２表において（ ）
内の数字は組成比を示す。比較例実施例１の記録液組成
々分を次のとおりに変えた以外は全く同様の方法で記録
液を調製した。

上記記録液を以つて実施例１と同様にＴ１〜Ｔ３の検討
を行つた。結果を以下に列記する。（Ｔ１）記録液をガ
ラス容器に密討し、−３０℃と６０℃の２種の温度条件
下で保存したところ、何れも、約１週間後に不溶分の析
出が認められた。

（Ｔ２）５℃、室温、４０℃の各温度条件下で、２４時
間の連続吐出実験を行つた。５℃のときは、７時間目か
ら吐出状態の乱れが発生し、室温のときは１時間目から
吐出状態の乱れが発生し、４０℃のときは２時間後に吐
出状態の乱れが発生した。

ＣＩ′３）２分間連続吐出〜２秒間休止の繰り返し吐出
実験を行つたところ、加時間経過後から吐出応答性が悪
化した。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は記録装置の模式図である。 但し、図において１・・・・・・記録ヘッド、２ａ・・
・・・ゼエゾ振動子、２ｂ・・・・・・振動数、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・・・・・・記録部材、Ｓ・・・
・・・記録信号、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 記録剤としての水溶性染料と液媒体とを主体にした
   組成物であつて、前記液媒体中に尿素或いはチオ尿素と
   含窒素複素環式ケトン化合物とを併有して成ることを特
   徴とする記録液。 ２ 前記尿素或いはチオ尿素の含有量が、記録液全重量
   に対して０．１％〜１０％の範囲にある特許請求の範囲
   第１項記載の記録液。 ３ 前記含窒素複素環式ケトン化合物の含有量が、記録
   液全重量に対して重量パーセントで２〜８０％の範囲に
   ある特許請求の範囲第１項記載の記録液。 ４ 前記含窒素複素環式ケトン化合物が５員環構造の化
   合物である特許請求の範囲第１項記載の記録液。 ５ 前記含窒素複素環式ケトン化合物がＮ−メチル−２
   −ピロリドン及び又は１・３−ジメチル−２−イミダゾ
   リジノンである特許請求の範囲第１項記載の記録液。