JPS6346790B2

JPS6346790B2 -

Info

Publication number: JPS6346790B2
Application number: JP57210907A
Authority: JP
Inventors: Masatsune Kobayashi; Takeshi Sakaeda; Shoji Koike; Yasumasa Yokoyama; Tomoko Sato
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1982-12-01
Filing date: 1982-12-01
Publication date: 1988-09-19
Also published as: JPS59100173A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は新規な記録液、特には記録ヘツドに設
けられた微細な吐出口（吐出オリフイス）から吐
出させ、液滴として飛翔させ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材に記録を行なう筆記具
（万年筆・フエルトペン等）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ツド内の液体を吐
出オリフイスから吐出させて記録を行なう所謂イ
ンクジエツ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・フエルト
ペンの様な文具用インクに比べるとインジエツト
用記録液は、多くの特性で一層厳密な条件が要求
される。この様なインクジエツト記録法は、所謂インク
と称される記録液の液滴（droplet）を飛翔させ、
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
の飛翔方向の制御方法によつて、種々の方式があ
る。その一例を第１図に示す。即ち第１図の装置はピエゾ振動子を有する記録
ヘツ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うものである。第
１図において、１は記録ヘツドで、ピエゾ振動子
２ａ、振動板２ｂ、記録液の流入口３、ヘツド内
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
いはフイ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は吐出オリフイス
５から液滴１１となつて吐出し、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、記録ヘツドの室内
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。ヘツド１３はインクを通す溝１４を有するガラ
ス、セラミツクス、又はプラスチツク板等と、感
熱記録に用いられる発熱ヘツド１５（図では薄膜
ヘツ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。発熱ヘツド１
５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より成つてい
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、発熱ヘツド１５のｎで示される領域が急激
に発熱し、ここに接しているインク２１に気泡が
発生し、その圧力でメニカス２３が突出し、イン
ク２１が吐出オリフイス２２より記録小滴２４と
なり、被記録材２５に向つて飛翔する。第４図に
は第３―ａ図に示すヘツドを多数並べたマルチヘ
ツドの外観図を示す。該マルチヘツドはマルチ溝
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ツド２８を接着してつく
られている。なお、第３―ａ図は、インク流路に沿つたヘツ
ド１３の断面図であり、第３―ｂ図は第３―ａ図
のＡ―Ｂ線での切断面である。従来、この種の記録液として例えば特公昭50―
8361号、特公昭51―40484号、特公昭52―13126
号、特公昭52―13127号、特開昭50―95008号に示
される様に各種染料顔料を水系または非水系溶媒
に溶解或いは分散させたものが知られている。こ
の種の記録液の好ましい条件としては (1) 吐出条件（圧電素子の駆動電圧、駆動周波
数、オリフイスの形状と材質、オリフイス径
等）にマツチングした液物性（粘度、表面張
力、電導度等）を有していること。 (2) 長期保存に対して安定で、微細な吐出口や毛
細孔の目詰まりを起さないこと。 (3) 被記録材（紙、フイルム等）に対して定着が
速くドツトの周辺が滑らかでにじみの小さいこ
と。 (4) 印字された画像の色調が鮮明で濃度が高いこ
と。 (5) 印字された画像の耐水性・耐光性が優れてい
ること。 (6) 記録液周辺材料（容器、連結チユーブ、シー
ル材等）を侵さないこと。 (7) 臭気、毒性、引火性等の安全性に優れたもの
であること。等が挙げられる。上記の様な諸特性を同時に満足させることは相
当に困難である。前記した従来技術は、この点で
不満足なものであつた。斯かる目的の記録に適用する記録液は基本的に
染料とその溶媒とから組成されるものであるの
で、上記の記録液特性は染料固有の性質に左右さ
れるところが大きい。従つて、記録液が上記特性
を具備するように染料を選択することは斯かる技
術分野に於てきわめて重要な技術である。而して、本発明は、鋭意検討の結果、斯かる目的に用いる記録液に好適な染料を見出
すことにより完成されたものである。即ち、本発明の記録液は、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
為の液媒体を含む記録液に於いて、記録剤として
下記一般式(A)； Q¹−Ｎ＝Ｎ−Q²−Ｎ＝Ｎ−Q³ ……(A) 〔但し、式中のQ¹，Q³は各々、少なくとも１
個のSO₃M残基を有する置換フエニル基又は、置
換ナフチル基を示し、Q²は、少なくとも１個の
SO₃M残基を有する置換ナフチレン基を示す。
又、上記Ｍは、Na，Ｋ，Li、アンモニウムの中
から選ばれる一つの塩基を示す。〕で表わされる染料の少なくとも１種が含有されて
いることを特徴にしている。本発明に適用する染料の具体例としては、以下
に列記のものを挙げることができる。本発明によれば、粘度・表面張力等の物性値が
適正範囲内にあり、微細な吐出オリフイスを目づ
まりさせず、充分に高い濃度の記録画像を与え、
保存中に物性値変化あるいは固形分の析出を生じ
ることなく、被記録材の種類を制限せずに種々の
部材に記録が行え、定着速度が大きく、耐水性・
耐光性・耐摩耗性および解像度のすぐれた画像を
与える記録液が得られる。上述の色成分、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0.1〜20％、好ましくは0.5
〜15％、より好ましくは１〜10％の範囲とされ
る。該染料はもちろん単独で若しくは２種以上を
組合わせて、あるいは該染料を必須成分としてこ
の他に他の直接染料、酸性染料などの各種染料を
併用して使用することができる。本発明の記録液を組成するための液媒体成分と
しては、水ある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、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、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
があげられる。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
〜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、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、防カビ剤等を
挙げることができる。又、記録液を帯電するタイプのインクジエツト
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添加される。尚、熱エネルギーの作用によつて記録液を吐出
させるタイプのインクジエツト方式に適用する場
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。実施例１具体例（23）の染料３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 52 〃上記組成物を容器の中で充分混合溶解し、孔径
1μのテフロン（商標名）製フイルターで加圧ロ
過したのち、真空ポンプを用いて脱気処理し記録
液とした。得られた記録液を用いて、ピエゾ振動
子によつて記録液を吐出させるオンデマンド型記
録ヘツド（吐出オリフイス径50μ・ピエゾ振動子
駆動電圧60V、周波数4KHz）を有する記録装置
により、下記のT₁〜T₅の検討を行なつたところ、
いずれも良好な結果を得た。（T₁）記録液の長期保存性；記録液をガラス
容器に密閉し、−30℃と60℃で６ケ月間保存し
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かつた。（T₂）吐出安定性；室温、５℃、40℃の雰囲
気中でそれぞれ24時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。（T₃）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
場合もオリフイス先端での目詰まりがなく安定
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
度が高く鮮明であつた。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つた。（T₅）各種被記録材に対する定着性；下表に
記載の被記録材に印字、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、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。

【表】実施例２具体例（36）の染料３重量部ジエチレングリコール 20 〃Ｎ―メチル―２―ピロリドン 20 〃水 57 〃実施例１と同様にして上記の組成の記録液を調
製し、記録ヘツ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
イプのマルチヘツド（吐出オリフイス径35μ、発
熱抵抗体抵抗値150Ω、駆動電圧30V、周波数2K
Hz）を有する記録装置を用いて実施例１と同様に
（T₁）〜（T₅）の検討を行なつたが、全ての検討
実験に於て優れた結果を得た。実施例３具体例（44）の染料 2.5重量部ジエチレングリコール 20 〃Ｎ―メチル―２―ピロリドン 15 〃ポリエチレングリコール（分子量300）
10 〃水 52.5 〃実施例１と同様にして上記の組成の記録液を調
製し、記録ヘツ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
イプのマルチヘツド（吐出オリフイス径35μ、発
熱抵抗体抵抗値150Ω、駆動電圧30V、周波数2K
Hz）を有する記録装置を用いて実施例１と同様に
（T₁）〜（T₅）の検討を行なつたが、全ての検討
実験に於て優れた結果を得た。実施例４具体例（77）の染料３重量部ジエチレングリコール 20 〃Ｎ―メチル―２―ピロリドン 20 〃水 57 〃実施例１と同様にして上記の組成の記録液を調
製し、記録ヘツ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
イプのマルチヘツド（吐出オリフイス径35μ、発
熱抵抗体抵抗値150Ω、駆動電圧30V、周波数2K
Hz）を有する記録装置を用いて実施例１と同様に
（T₁）〜（T₅）の検討を行なつたが、全ての検討
実験に於て優れた結果を得た。実施例５具体例（67）の染料 2.5重量部ジエチレングリコール 20 〃Ｎ―メチル―２―ピロリドン 15 〃水 62.5 〃実施例１と同様にして上記の組成の記録液を調
製し、記録ヘツ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
イプのマルチヘツド（吐出オリフイス径35μ、発
熱抵抗体抵抗値150Ω、駆動電圧30V、周波数2K
Hz）を有する記録装置を用いて実施例１と同様に
（T₁）〜（T₅）の検討を行なつたが、全ての検討
実験に於て優れた結果を得た。実施例６具体例（90）の染料４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 51 〃上記組成の記録液を実施例１と同様な方法で調
製した。この記録液をフエルトペンに充填し、中
質紙〔白牡丹（商標名）：本州製紙〕に筆記して
耐水性及びキヤツプをはずして24時間放置後の筆
記性を調べた。本実施例の記録液は耐水性及び放置後の筆記性
共に優れていた。実施例７〜58 実施例１と同様の方法により、下表列記の組成
の記録液を調合し、又、実施例１と同様に（T₁）
〜（T₅）の検討を行なつた。尚、表中において（）内の数字は、組成（重
量）比を示す。これらの記録液は、全て、長期保存性、記録
性、記録画像の定着性、鮮明度等に於いて、良好
な結果を与えた。

【表】

【表】以上説明した様に本発明の記録液を用いること
により (1) 液の長期保存安定性が良好で、微細な吐出口
や毛細孔の目詰りを起しにくい (2) 温度や駆動条件の変動に対して、安定吐出の
アローワンスが広い (3) 被記録材への定着が速く、画像は鮮明である (4) 印字物の耐水性・耐光性が良好である (5) 記録液の安全性が高く、周辺材料（容器シー
ル材等）を侵さない、等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々インクジエツト記録装
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
ヘツドをマルチ化したヘツドの外観斜視図であ
る。但し、図において、１…記録ヘツド、２ａ…ピ
エゾ振動子、２ｂ…振動板、３…流入口、４…液
室、５…吐出オリフイス、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
材、Ｓ…記録信号、１４…溝、１５…発熱ヘツ
ド、１６…保護層、１７…電極、１８…発熱抵抗
体層、１９…蓄積層、２０…基板、２６…溝であ
る。

Claims

【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、記録剤として下記一般式 (A)； Q¹−Ｎ＝Ｎ−Q²−Ｎ＝Ｎ−Q³ ……(A) ［但し、式中のQ¹，Q³は各々、少なくとも１
個のSO₃M残基を有する置換フエニル基又は置換
ナフチル基を示し、Q²は少なくとも１個のSO₃M
残基を有する置換ナフチレン基を示す。又、上記
Ｍは、Na，Ｋ，Li，アンモニウムの中から選ば
れる一つの塩基を示す。］で表わされる染料の少なくとも１種が含有されて
いることを特徴とする記録液。２一般式(A)で示される染料が記録液全重量に対
して0.1〜20重量パーセント含有されている特許
請求の範囲第１項記載の記録液。