JPS646236B2

JPS646236B2 -

Info

Publication number: JPS646236B2
Application number: JP55047101A
Authority: JP
Inventors: Norya Oota; Yasuhiro Yano; Yoji Matsufuji; Masahiro Haruta; Takeshi Sakaeda
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1980-04-10
Filing date: 1980-04-10
Publication date: 1989-02-02
Also published as: JPS56143274A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、主として、インクジエツト記録方式
に適用するための記録液に関する。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、最近活発に研
究が行われている。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
せずに記録が行えるインクジエツト記録法は、極
めて有力な記録法であつて、これ迄にも様々な方
式が考慮され、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。この続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となつた吐出し、被記録材１２の
表面に記録が行われる。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）とを装着して得られる。発熱ヘツド１５
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が突出し、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。該マルトチヘツドはマル
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。また、この種の記録液に使用される好ましい染
料，顔料は、例えば特公昭52−13126号、特開昭
49−89534号、特開昭50−95008号、特開昭53−
77706号、特開昭54−117205号に開示されている
様にアゾ系の直接染料，酸性染料，塩基性染料，
カーボンブラツク等の顔料が知られている。しか
し例えば直接染料は濃度と液の長期保存安定性
に、又、酸性染料は耐水性に、そして、塩基性染
料は耐光性・耐水性に、顔料は分散安定性にそれ
ぞれ難点がある。そして、前記した公報中にはこ
れらの染料，顔料以外に反応性染料の記載が見ら
れる。しかし、この染料はもともと水酸基，アミ
ノ基等の活性プロトンを有する基と反応するよう
に設計されたものであり、水やグリコール類等の
溶媒に溶解した場合に加水分解しやすく保存安定
性に本質的に難点がある。この点に着眼して改良
した提案はまだ見当らない。一方、繊維の染色の技術分野に於いて例えば特
公昭35−16013号に見られる様に有機酸を添加し
て染浴の安定性改善を試みる提案がなされてい
る。しかし、この場合は本発明の技術分野に於け
る吐出安定性，印字特性，画像特性等の諸性能と
は全く無縁のものである。本発明は、前述した従来技術の欠点を除き、吐
出安定性，長期保存安定性，定着性，画像の濃
度，鮮明度，耐水性，耐光性を同時に満足し、更
には臭気，毒性，引火性等の安定性に優れた実用
性の高いインクジエツト用記録液を提供すること
を目的とするものである。而して、本発明の記録液は 0.1〜20重量％の一般式Ｓ―Ｄ―Ｘで表わさ
れる染料（但し、Ｓはスルホン基、カルボキシル基、
水酸基、アミノ基から選ばれる染料を水に可溶
性にする基であり、Ｄはアゾ染料，アントラキ
ノン染料，フタロシアニン染料，金属錯塩染料
から選ばれる母体染料分子であり、Ｘは反応基
であり、下記の基から選ばれる残基である。

【式】

【式】―NH―SO₂― CH＝CH₂，

【式】―SO₂―NH― CH₂―CH₂―Cl，―NH―SO₂―CH₂―CH₂―
Cl，―SO₂―NH―CH＝CH₂，―NH―CO―
CH₂―CH₂―OSO₃H（Na），―SO₂―CH₂―
CH₂―OSO₃H（Na），―NH―CO―CH₂―CH₂
―Cl，―NHCOCH＝CH₂）と、１〜50重量％のテトラメチル尿素，ホルムア
ミド，Ｎ―メチルホルムアミド，Ｎ―エチルホ
ルムアミド，Ｎ，Ｎ―ジメチルホルムアミド，
Ｎ，Ｎ―ジエチルホルムアミド，Ｎ―メチルア
セトアミド，Ｎ―エチルアセトアミド，Ｎ，Ｎ
―ジメチルアセトアミド，Ｎ，Ｎ―ジエチルア
セトアミド，Ｎ―メチルプロピオンアミドから
選ばれる水溶性含窒素化合物と、 10〜95重量％の水とを含有し、そのPH値が２
〜７の間に調整された液組成物であることを特
徴とするものである。本発明の第１の必須成分である一般式Ｓ―Ｄ―
Ｘで表わされる染料は反応性染料として分類され
ている染料であり、その代表例を下記に示す。これらの反応性染料の好ましい含有量は記録液
全重量に対して0.1〜20重量パーセトであり、更
に好適には0.5〜10重量パーセントである。本発明の第２の必須成分はテトラメチル尿素，
ホルムアミド，Ｎ―メチルホルムアミド，Ｎ―エ
チルホルムアミド，Ｎ，Ｎ―ジメチルホルムアミ
ド，Ｎ，Ｎ―ジエチルホルムアミド，Ｎ―メチル
アセトアミド，Ｎ―エチルアセトアミド，Ｎ，Ｎ
―ジメチルアセトアミド，Ｎ，Ｎ―ジエチルアセ
トアミド，Ｎ―メチルプロピオンアミドから選ば
れる水溶性含窒素化合物である。これ等は何れ
も、その化学構造から反応性染料水溶液の安定化
に顕著な効果を有するばかりでなく、吐出特性、
記録特性に於いても好適な結果を与える。更には
これらの含窒素化合物の水溶液は安全性の点でも
有用である。含窒素化合物の好ましい含有量は全
重量の１〜50重量パーセントであり更に好適には
５〜40重量パーセントである。本発明の第３の必須成分は水である。その好ま
しい含有量は全重量の10〜95重量パーセントであ
り、更に好適には15〜90重量パーセントである。本発明の記録液はPHが２〜７の間に調整されて
いることが必須であり、第１、第２の成分以外に
必要に応じて公知のPH調整剤が使用される。本発
明の記録液には上記の必須成分のほかに、従来公
知の各種有機溶剤、界面活性剤、塩類、合成及び
天然樹脂、各種染料等を併用することが出来る。本発明の記録液を紙や布等の被記録材に印字す
る場合、記録部材を0.01〜１重量パーセント程度
の弱アルカリ塩水溶液で処理しておくことが好ま
しい。具体的な処理法としてはデイツピング或い
はスプレーした後乾燥するか、または紙の抄造時
或いは仕上げ加工時に上記アルカリ塩で処理する
等の方法が用いられる。好ましい弱アルカリ塩と
しては炭酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、クエ
ン酸ナトリウム、酒石酸ナトリウム、炭酸カリウ
ム、酢酸ナトリウム等が挙げられる。本発明の記録液で前記のアルカリ塩で処理した
記録部材に印字した後、被記録材を加熱処理し
て、本発明の効果をより一層高めることもでき
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 Reactone Red 2B―Ｆ（C.I.リアクテイブレツ
ド17）〔CIBA―Geigy社〕５重量部テトラメチル尿素 15重量部エチレングリコール 20重量部イオン交換水 60重量部上記の各成分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。該記録液のPHは5.8であつた。該記
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、T₁〜T₅の検討
を行つたところ、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
行えた。（T₃）吐出応答性；２秒毎の間歇吐出と２カ
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りがなく安定で
均一に記録された。（T₄）記録画像の品質；下表列記の被記録材
に記録された画像は濃度が高く鮮明であつた。
室内光に６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。

【表】尚、上記T₄とT₅の被記録材は、いずれも0.1％
のクエン酸ソーダ水溶液をスプレーした後乾燥し
たものを使用した。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〜T₅の検討
を行つた。これらはいずれも記録性に優れてい
た。又、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うオンデイマンドタ
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）を有する第４図の記録装置を用いて実施例１
と同様の検討を行つたが優れた結果を得た。

【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、オリフイスの
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及び同横断面図であ
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……液室、１５……発熱ヘツド、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。

Claims

【特許請求の範囲】１ 0.1〜20重量％の一般式Ｓ―Ｄ―Ｘで表
わされる染料（但し、Ｓはスルホン基、カルボキシ基、水
酸基、アミノ基から選ばれる染料を水に可溶性
にする基であり、Ｄはアゾ染料、アントラキノ
ン染料、フタロシアニン染料、金属錯塩染料か
ら選ばれる母体染料分子であり、Ｘは反応基で
あり、下記の基から選ばれる残基である。【式】【式】【式】【式】【式】【式】【式】【式】【式】【式】―NH―SO₂― CH＝CH₂，【式】―SO₂―NH― CH₂―CH₂―Cl，―NH―SO₂―CH₂―CH₂―
Cl，―SO₂―NH―CH＝CH₂，―NH―CO―
CH₂―CH₂―OSO₃H（Na），―SO₂―CH₂―
CH₂―OSO₃H（Na），―NH―CO―CH₂―CH₂
―Cl，―NHCOCH＝CH₂）と、１〜50重量％のテトラメチル尿素、ホルムア
ミド、Ｎ―メチルホルムアミド、Ｎ―エチルホ
ルムアミド、Ｎ，Ｎ―ジメチルホルムアミド、
Ｎ，Ｎ―ジエチルホルムアミド、Ｎ―メチルア
セトアミド、Ｎ―エチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ
―ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ―ジエチルア
セトアミド、Ｎ―メチルプロピオンアミドから
選ばれる水溶性含窒素化合物と、 10〜95重量％の水とを含有し、そのPH値が２
〜７の間に調整された液組成物であることを特
徴とするインクジエツト用記録液。