JPS6156263B2

JPS6156263B2 -

Info

Publication number: JPS6156263B2
Application number: JP56054562A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sakaeda; Masatsune Kobayashi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1981-04-10
Filing date: 1981-04-10
Publication date: 1986-12-01
Also published as: JPS57168969A; DE3213289C2; US4435717A; GB2108992A; GB2108992B; DE3213289A1

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、熱エネルギーによつてオリフイスか
ら液滴を吐出させて記録を行なう記録方法に関
し、特に熱的安定性に優れた記録液を用いた記録
方法に関する。ノンインパクト記録法は、記録時に於ける騒音
の発生が無視し得る程度に極めて小さいという点
に於いて、最近関心を集めている。その中で、高
速記録が可能であり、而も所謂普通紙に定着とい
う特別な処理を必要とせずに記録の行なえる所謂
インクジエツト記録法（液体噴射記録法）は、極
めて有力な記録法であつて、これ迄にも様々な方
式の提案とそれを具現化する装置が考案され、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。その中で、例えば特開昭54−51837号公報、ド
イツ公開（DOLS）第2843064号公報に記載され
てある液体噴射記録法は、液滴形成エネルギーで
ある熱エネルギーを液体に作用させて、液滴吐出
の為の原動力を得るという点に於いて、他の液体
噴射記録法とは、異なる特徴を有している。即ち、上記の公報に開示されてある記録法で
は、熱エネルギーの作用を受けた液体が急峻な体
積の増大を伴う状態変化を起し、該状態変化に基
づく作用力によつて、記録ヘツド部先端のオリフ
イスより液滴が吐出、飛翔して被記録部材に付着
し記録が行なわれる。殊に、DOLS 2843064に開示されている液体噴
射記録法は、所謂、ドロツプオンデイマンド
（drop−on demand）記録法に極めて有効に適用
されるばかりではなく、記録ヘツド部をフルライ
ン（full line）タイプで高密度マルチオリフイス
化して容易に実現出来るので、高解像度、高品質
の画像を高速で得られるという利点を有してい
る。この様に、上記の液体噴射記録法は、種々の利
点を有するものであるが、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
の使用寿命を飛躍的に向上させるには、記録ヘツ
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ツドの使
用寿命を決定している要因としては、具備される
電気・熱変換体の寿命の他に、該変換体表面への
固形物の沈積があげられる。即ち、上記の記録法
に適用される記録ヘツドは、例えば、第１図に示
す様な構造を有している。図に於て、記録ヘツド
１０１の比較的、先端部に設けられる電気・熱変
換体１０２は、液滴形成エネルギー作用部である
熱作用部１０７に於いて、エネルギー作用面とし
ての熱作用面１０９を介して矢印Ａより導入され
る液体と接触している。この様な構成は、発生さ
れる液滴形成エネルギーとしての熱エネルギーを
熱作用部１０７にある液体に有効に且つ効率良く
作用させる目的から採用されているものである。その為に、使用される記録液にもよるが、通常
の水を液媒体とする様な記録液を使用する場合に
は、該記録液を通じての電極１１３，１１４間の
電気的リークを防止する事、及び発熱抵抗層１１
１を前記記録液から、或いは熱的酸化から保護す
る為に上部層１１２がヘツド作成時に、熱発生部
１０８に於ける部分では、発熱抵抗層１１１上に
形成される。斯かる記録ヘツドを使用する記録法に於ける液
滴形成原理は、前記した様に電気・熱変換体への
通電がONされると液滴形成エネルギーである熱
エネルギーの作用を受けた、熱作用部１０７にあ
る記録液が急激な体積の増大を伴う状態変化、即
ち、熱作用部１０７にある記録液がμsec程度以
下という非常に瞬時間の中に気化状態に達し、熱
作用部１０７に於いて、瞬時の中に気泡の発生と
その成長が起こり、上板１０４で覆われた該熱作
用部１０７とオリフイス１０５との間に存在する
記録液を液滴として吐出するものである。この気泡の発生・消滅のくり返しの際に記録液
は高熱を受けるため、熱的に不安定な記録液では
化学変化を起しやすく、その結果熱作用部表面に
於て不溶物の生成・沈積が起こり、ひいては、ヘ
ツドが吐出不能に陥る恐れがある。従つて、この
ような装置を用いて高速で長時間の記録を行なう
ためには、記録液の熱的安定性がきわめて重要で
ある。本発明は、上記に鑑み成されたものであつて、
熱的安定性が高く、しかも、前記した公報に記載
された記録法に適用されたとき、記録ヘツドの使
用寿命を格段に延ばし故障率を遥かに低くし得る
記録方法を提供する事を目的とするものである。本発明の記録方法は、記録液に熱エネルギーを
作用させてその液滴を形成してこの液滴を以て記
録を行なう記録方法に於いて、前記記録液が、１
分子当り１〜５個のスルホン基及び／またはカル
ボキシル基、１〜４個のアゾ基、１〜６個の水酸
基、及び０〜２個のイミノ基を有し、アミノ基を
有しない化学構造で、且つ、熱分解温度が250℃
以上である染料を記録剤として含有することを特
徴とするものである。本発明に用いる記録液は、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ツ
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、記録ヘツ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うる。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。上述の記録剤、つまり染料の含有量は、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。本発明に用いる記録液は水を主な液媒体成分と
するが、水単体のみならず、望ましくは、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、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：テトラヒドロフラン、ジオキサン
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、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、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
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
般には記録液全重量に対して重量パーセントで５
〜95％、好ましくは10〜80％、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
て広い範囲で決定されるが、記録液全重量に対し
て一般に10〜90％、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記録液を用いた本
発明は、記録液自体の熱的安定性はもちろん、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、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
も良い。例えば、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。以下、実施例に従つて、本発明を具体的に説明
する。実施例１以下の組成物を十分に撹拌、溶解してインクを
調製した。構造式No.22の染料（熱分解温度；280℃）
５重量部ジエチレングリコール 25 〃Ｎ−メチル−２−ピロリドン 20 〃水 50 〃次に、アルミナ基板上にSiO₂層（下部層）を
スパツタリングにより５μｍ厚に形成、続いて発
熱抵抗層としてHfB₂を1000Å厚に、アルミニウ
ムを電極として3000Å厚に積層した後、選択エツ
チングによつて50μｍ×200μｍの発熱抵抗体パ
ターンを形成した。更にSiO₂層をスパツタリン
グにより3500Å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50
μｍ×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イスの距離が250μｍに
なるようオリフイス端面を研磨して記録ヘツドを
作成した。この記録ヘツドを用いて、前記で調製
したインクを吐出させた。この場合、記録ヘツドの駆動を10μsec、40V
の矩形電圧パルス印字信号を200μsecの周期で行
なつたところ、160時間の連続印字に充分耐える
寿命を有していた。一方比較として、前記インク組成のうち、構造
式No.22の染料の代りに、構造式；の染料を用いた以外は同一の液組成のインクを使
用して、前記駆動条件と同一の条件で駆動させた
ところ、10時間の連続印字寿命であつた。実施例２実施例１に於いて用いた液組成のインクのうち
の構造式No.22の染料の代りに、下表−１に列記
した構造式No.の各種染料を用いて夫々、インク
を調製した。

【表】

【表】次に、調製した各インクを実施例１と同様の記
録ヘツドに適用して、記録ヘツドの駆動を行つ
た。そのとき記録ヘツドの耐久時間を表−１に示
した。尚、ヘツドの駆動は10μsec、50Vの短形電圧
パルス印字信号を200μsecの周期で行なつた。比較のために、前記で使用した各染料の代り
に、アミノ基を有しかつ分子骨格が各々に対応す
る下表−２に列記の染料を用いて同様の条件で吐
出させた場合の記録ヘツドの耐久時間を表−２に
示した。

【表】

【表】実施例３実施例１において用いたインク液組成物のうち
のＮ−メチル−２−ピロリドンの代りに、トリエ
タノールアミンを用いた場合も実施例１とほゞ同
様の効果を得た。実施例４実施例２において用いた各インク液組成物のう
ちの水の代りにメチルセロソルブを用いた場合
も、全て、実施例１とほゞ同様の効果を得た。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは、本発明を実施する為の液体噴射記
録ヘツドのオリフイス側からの正面部分図、第１
図ｂは、第１図ａの一点鎖線XYで示す部分で切
断した場合の切断面部分図である。

Claims

【特許請求の範囲】１記録液に熱エネルギーを作用させてその液滴
を形成し、この液滴を以て記録を行なう記録方法
に於いて、前記記録液が１分子当り、１〜５個のスルホン
基及び／またはカルボキシル基、１〜４個のアゾ
基、１〜６個の水酸基、及び０〜２個のイミノ基
を有し、アミノ基を有しない化学構造で、且つ、
熱分解温度が250℃以上である染料を記録剤とし
て含有することを特徴とする記録方法。