JPH06247034A - 常温固体又は半固体の記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 記録像の定着性に優れ、にじみのない高品位
の記録像が得られるインクジェット記録ヘッド用インク
を提供する。 【構成】 インクが、３−スルフォレンと着色剤とを少
なくとも含有し、常温で固体又は半固体のもので、記録
時に加熱溶融状態の液滴として被記録材に吐出され記録
が行なわれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は常温で固体、又は半固体
の記録媒体を溶融させ、熱エネルギーを利用してその液
滴を被記録媒体に対して飛翔させ記録を行なう記録方式
に用いる記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】小液滴を被記録媒体上に飛翔させて画像
形成を行なう液体噴射記録法は、高速印字が可能で記録
品位も高く、低騒音である。しかもカラー画像記録が可
能であり、普通紙等にも記録ができ、更に装置が小型化
し易いといった優れた特徴を有している。

【０００３】このような液体噴射記録法に用いられる記
録装置は、記録ヘッドを備えており、この記録ヘッドは
記録媒体としての記録インクを飛翔液滴として吐出噴射
させるための吐出口（オリフィス）と、該吐出口に連通
する液路と、該液路の一部に設けられ、該液路内の記録
インクに飛翔液滴を形成するための吐出エネルギーを与
える吐出エネルギー付与手段を有する。特公昭６１−５
９９１１、特公昭６１−５９９１２、特公昭６１−５９
９１３、特公昭６１−５９９１４には、該吐出エネルギ
ー供給手段として電気・熱変換体を用い、熱エネルギー
を液体に作用させて液滴を吐出させる方法が開示されて
いる。

【０００４】すなわち、上記公報に開示されている記録
方法は、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こし、該状態変化に基づく作
用力によって、記録ヘッド部先端の吐出口より液滴が吐
出、飛翔して、記録紙等の被記録媒体に付着し画像形成
が行なわれるものである。該方法によれば記録ヘッド部
の高密度マルチオリフィス化を容易に具現化できるの
で、高解像度、高品質の画像を高速で記録できるという
大きな長所を有している。更に本発明者等は、前記記録
技術を更に改良する液滴噴射記録方法として、特開平４
−１０９４０、特開平４−１０９４１、特開平４−１０
９４２においてエネルギー印加手段により生起されたバ
ブルが外気と連通する条件を特定した発明を提案した。
該提案によれば、吐出する液滴の体積や速度を安定化で
き、更に、スプラシュやミストの発生も低減することが
できる。

【０００５】一方、前記記録法に使用される記録インク
は、通常水、有機溶剤（単独又は混合）からなる液媒体
と染料又は顔料を必須成分とし、これに各種の添加剤を
加えて常温で液体のインクとして調合されている。しか
し、このような液体インクを用いた場合には、液体の物
性（例えば、粘度、表面張力等）を調整することによ
り、液滴の吐出を安定的に行なうことは容易であるが、
普通紙に記録をする場合、普通紙の種類によっては、記
録した液滴が紙の繊維内部に浸透するまでに時間がかか
るため、定着時間がやや長くなり、場合によっては、プ
リンタのカバー等で印字が擦れて汚れたり、プリント物
を手で触れるとインクが手につく場合があった。

【０００６】このような問題点に関し、特開平１−２３
６２８７、１−２６３１７０、１−２６３１７１では、
キシレノール、ジアセトアミド、２，２−ジメチル−１
−プロパノール等の溶剤をそれぞれ含有する常温で固体
の記録媒体を加熱溶融し、熱エネルギーの作用により該
記録媒体を吐出口から吐出させて記録行なう方法が開示
されている。

【０００７】しかしながら、これらの溶剤は何れも熱エ
ネルギーを吐出エネルギーに変換する機能が十分でない
ため、吐出速度が遅く、かつ吐出が不安定である。更
に、ノズル内のインク吐出用ヒータに印加されたパルス
電圧がＯＦＦになった後でもそこで生じた泡が消滅する
のに時間がかかり、次のパルス印加時まで残存してしま
う問題がある。そのため連続したパルス電圧を与えると
均一な面沸騰とはならず、いわゆる核沸騰現象が発生し
てしまうため、記録媒体の吐出が非常に不安定になった
り、駆動周波数が高い場合には連続吐出が不可能になる
問題を有している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、上記現状
に鑑み、熱エネルギーの作用により常温で固体又は半固
体の記録媒体を安定的に吐出させ、更に記録像の定着性
に優れると共に、普通紙に対してもにじみのない高品位
の記録像が得られる記録媒体を提供することを目的とし
鋭意研究を重ねた。

【０００９】その結果、３−スルフォレンを主成分とす
る常温固体又は半固体の記録媒体が前述の目的に合致す
る性能を具備することを見いだし本発明を完成するに至
った。

【００１０】したがって、本発明は、常温で固体のイン
クを熱エネルギーの作用により吐出させ、記録画像の高
画質化、高速定着化を同時に達成せんとするものであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、記録ヘッドに設けられた吐出口から液滴状
の記録媒体を熱エネルギーを利用して吐出させることに
より記録を行なう記録方式に用いられる記録媒体におい
て、前記記録媒体が少なくとも３−スルフォレンと着色
剤とを含有してなり、常温で固体又は半固体であるよう
に記録媒体を構成するものである。

【００１２】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１３】本発明の記録媒体は、上記のように少なく
とも３−スルフォレンと、着色剤とを含有する。

【００１４】記録媒体中の３−スルフォレンと着色剤の
含有割合（重量基準）は３スルフォレン：着色剤＝９
０：０．２〜１５：１０とすることが好ましい。３−ス
ルフォレンの量比が９０：０．２を越えると印字物の濃
度が非常に低くなり、また１５：１０未満の場合には与
えられた熱エネルギーを効率良く吐出エネルギーへと変
換するという３−スルフォレンの機能が低下する。

【００１５】更に、３−スルフォレンの含有量は記録媒
体全重量に対して３０〜９０重量％とすることが好まし
い。

【００１６】本発明の記録媒体に含有する着色剤として
は、従来公知の直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散
染料、建染染料、硫化染料、油溶性染料等の各種染料及
び顔料がある。特に好ましく使用しうる染料としては、
下記に示すカラーインデックス記載の油溶性染料が挙げ
られる。

【００１７】C.l.Solvent Yellow １，２，３，４，
６，７，８，１０，１２，１３，１４，１６，１８，１
９，２１，２５，２５：１，２８，２９，３０，３２，
３３，３４，３６，３７，３８，４０，４２，４３，４
４，４７，４８，５５，５６，５８，６０，６２，６
４，６５，７２，７３，７７，７９，８１，８２，８
３，８３：１，８５，８８，８９，９３，９４，９６，
９８，１０３，１０４，１０５，１０７，１０９，１１
２，１１４，１１６，１１７，１２２，１２３，１２
４，１２８，１２９，１３０，１３１，１３３，１３
４，１３５，１３８，１３９，１４０，１４１，１４
３，１４６，１４７，１４８，１４９，１５０，１５
１，１５２，１５３，１５７，１５８，１５９，１６
０：１，１６１，１６２，１６３，１６４，１６５，１
６７，１６８，１６９，１７０，１７１，１７２等、C.
l.Solvent Red １，２，３，４，７，８，１３，１４，
１７，１８，１９，２３，２４，２５，２６，２７，２
９，３０，３３，３５，３７，３９，４１，４２，４
３，４５，４６，４７，４８，４９，４９：１，５２，
６８，６９，７２，７３，７４，８０，８１，８２，８
３，８３：１，８４，８４：１，８９，９０，９０：
１，９１，９２，１０６，１０９，１１１，１１７，１
１８，１１９，１２２，１２４，１２５，１２７，１３
０，１３２，１３５，１３８，１４０，１４３，１４
５，１４６，１４９，１５０，１５１，１５２，１５
５，１６０，１６４，１６５，１６６，１６８，１６
９，１７２，１７５，１７６，１７７，１７９，１８
０，１８１，１８２，１８５，１８８，１８９，１９
５，１９８，２０２，２０３，２０４，２０５，２０
６，２０７，２０８，２０９，２１０，２１２，２１
３，２１４，２１５，２１６，２１７，２１８，２１
９，２２０，２２１，２２２，２２３，２２４，２２
５，２２６，２２７，２２８，２２９等、C.l.Solvent
Blue ２，４，５，７，１０，１１，１２，２２，２
５，２６，３５，３６，３７，３８，４３，４４，４
５，４８，４９，５０，５１，５９，６３，６４，６
６，６７，６８，７０，７２，７９，８１，８３，９
１，９４，９５，９７，９８，９９，１００，１０２，
１０４，１０５，１１１，１１２，１１６，１１７，１
１８，１２２，１２７，１２８，１２９，１３０，１３
１，１３２，１３３，１３４等、C.l.Solvent Black
３，５，６，７，８，１３，２２，２２：１，２３，２
６，２７，２８，２９，３３，３４，３５，３９，４
０，４１，４２，４３，４５，４６，４７，４８，４
９，５０等。

【００１８】これら着色剤の含有量は記録媒体に要求さ
れる特性等に依存して適宜決定され、特に制限されるも
のではない。

【００１９】更に、本発明の記録媒体は、市販のワック
ス、樹脂類等の液体から固化への相変化が速やかに進行
する物質を併用することが好ましい。そのような物質の
中でも特に好ましいものとしては、例えば以下の物質が
挙げられる。

【００２０】カルナバワックス、パラフィンワックス、
サゾールワックス、マイクロクリスタリンワックス、エ
ステルワックス等のワックス類、ステアリン酸、パルミ
チン酸等の脂肪酸類、セチルアルコール、ステアリルア
ルコール等の高級アルコール類、１，８−オクタンジオ
ール、１，１０−デカンジオール、１，１２−ドデカン
ジオール等のジオール類、そのほか脂肪酸エステル類、
芳香族エステル、芳香族アルコール等の芳香族化合物、
ポリアミド樹脂類、ポリエステル樹脂類、ポリウレタン
樹脂類、エポキシ樹脂類、ポリオレフィン樹脂類、ポリ
アクリル樹脂類等。

【００２１】これらの物質の記録媒体における含有量
は、２０〜９０重量％、好ましくは２５〜８０重量％を
占める割合である。

【００２２】また、本発明の記録媒体には、必要に応じ
て常温で液体の有機溶剤、例えば１−ヘキサノール、１
−ヘプタノール、１−オクタノール等のアルコール類、
エチレングリコール、プロピレングリコール、トリエチ
レングリコール等の多価アルコール類、その他グリコー
ルエーテル類、ケトン類、ケトアルコール類、アミド
類、エーテル類、エステル類等の物質を記録媒体が常温
で固体又は半固体状態に保つ程度範囲内で含有してもか
まわない。これら有機溶剤は、熱エネルギーによる記録
媒体中に発生する泡を更に大きく成長させる。

【００２３】上記有機溶剤の含有量は、記録媒体に対し
て０〜１０重量％が好ましく、沸点は１５０℃以上のも
のが好ましい。

【００２４】以上のほか、本発明の記録媒体には、酸化
防止剤、分散剤、防錆剤等の各種添加剤を含有してもよ
い。

【００２５】本発明の記録媒体は、上記の材料を加熱状
態で混合すること等により得られる。

【００２６】次に、本発明の記録媒体を用いた記録方法
について説明する。

【００２７】図１は記録媒体の発泡状態を観察できるよ
うに構成した記録装置の一構成例を示すものである。

【００２８】図中６は記録ヘッドで、ヘッド６の加熱手
段７を備えている。８は外部電源で、この電源８から加
熱手段７に電力が供給され、これにより記録ヘッド６を
記録媒体の融点よりも１０〜５０℃高い温度に加熱して
記録媒体を溶融状態に保つものである。

【００２９】５は記録ヘッド６の駆動回路で、駆動信号
をヘッド６に送出して、これにより記録媒体（不図示）
を吐出させると共に、遅延回路４に信号を送り、所定時
間経過後、ストロボ駆動回路３に遅延信号を送出する。
この遅延信号によりストロボ駆動回路３はストロボ２を
作動させ、顕微鏡１によってヘッド６の作動状態が観察
されるものである。

【００３０】次に、前記記録ヘッド６について説明す
る。図２は記録ヘッド６の構成を示すもので、図２
（ａ），（ｂ）に示す基板６１上には平行に並べられた
壁６８と、液室６５を形成する壁６９とが設けられてい
る。更に、壁６８，６９の上には透明な天板６４が配置
される。図２（ａ）では、記録ヘッド６の内部を見やす
くするため、天板６４を壁６８，６９から離して示して
ある。天板６４にはインク供給口６７が形成され、イン
ク供給口６７より液室６５に溶融した記録媒体が流入す
る。壁６８と壁６８の間、壁６９と壁６９の間は溶融し
た記録媒体が通るノズル６２となっており、各ノズル６
２の途中の基板６１上には、記録媒体に、記録信号に応
じた熱エネルギーを付与するためのヒータ６３が設けら
れている。ヒータ６３からの熱エネルギーにより記録媒
体中に泡が発生し、ノズル中の記録媒体は、ノズル６２
の吐出オリフィス６２ａから被記録材（不図示）に向か
って液滴状に吐出される。

【００３１】次に、本発明の記録媒体を用いたもう一つ
の記録方法について説明する。

【００３２】記録ヘッドの一例を図３（ａ），（ｂ）
に、該記録ヘッドを用いた記録方法の記録原理を図４に
示す。

【００３３】また、図５に他の構造の記録ヘッドを用い
た記録方法の記録原理を示す。

【００３４】図３において、９１は基板、８２はノズ
ル、９２ａは吐出オリフィス、９３はヒータ、９４は天
板、９５は液室、９７はインク供給口、９８は壁であ
る。

【００３５】上記記録ヘッド６は、図４に示すようにヒ
ータ１２の位置をオリフィス１５の方向に近づけた位置
に設けてある。これはバブル１６を外気と連通させるた
めに最も簡便にとれる手法である。しかしながら、単に
ヒータを吐出口に近づけるだけでは本発明の上記した条
件を満たすことはできない。したがって、本発明の上記
した条件を満たすためには、ヒータの発生する熱エネル
ギー量（ヒータの構成、形成材料、駆動条件、面積、ヒ
ータの設けられる基体の熱容量等）、インク物性、記録
ヘッドの各部の大きさ（吐出口とヒータ間の距離、吐出
口や液路の幅及び高さ）等を所望に応じて選択すること
によりバブルを所望の状態で外気と連通させることがで
きる。

【００３６】図４（ａ）、図５（ａ）は発泡前の状態を
示すものである。まず加熱用ヒータ１８に電流を流し、
記録ヘッド全体を加熱し、固体インクを溶融する。固体
インクを液化した後、ヒータ１２に瞬間的に電流を流し
パルス的にヒータ近傍のインクを加熱すると、インク１
３は急激な沸騰を起こし勢いよくバブル１６が発生し、
膨張を始める（図４（ｂ）、図５（ｂ））。バブルは膨
張を続け、特にイナータンス（慣性）の小さいオリフィ
ス側へ成長し、更にオリフィスから突き抜け外気と連通
する（図４（ｃ）、図５（ｃ））。バブルよりオリフィ
ス側のインクは、この瞬間までにバブルから与えられた
運動量のために前方へ飛び出し、やがて独立な液滴１７
となって紙等の被記録媒体へ飛翔する（図４（ｄ）、図
５（ｄ））。オリフィス側先端部に生じた空隙には、後
方のインクの表面張力とノズル壁との濡れによって新た
なインクが満たされ、吐出前の状態に戻る。

【００３７】ここで、本発明の該記録方法では、記録ヘ
ッドとしてヒータから吐出口方向のイナータンスが小さ
い構造をとることが可能であり、かつ、生起したバブル
の運動量が効率よく液滴に享受されるため、インクの物
性として従来の記録方法では吐出速度が遅いものも、例
えば、常温で固体系のインクであって、融点以上に加熱
して液化した液体の物性が液滴の吐出に好ましいもので
なくても（例えば粘度が高い等）、本発明の記録方法で
は安定的、かつ、高速に吐出することが可能である。

【００３８】また、本発明で吐出エネルギー印加手段に
より生起されたバブルを吐出口より外気と連通させる場
合には、インクミストの発生を完全に抑え、かつ、バブ
ルの外気との連通効率を上げるため、より好ましくは、
本発明者等が、既に提案した特開平４−１０９４０、特
開平４−１０９４１、特開平４−１０９４２に記載され
た条件でバブルを吐出口より外気と連通することが好ま
しい。

【００３９】図６は、本発明の記録媒体を用いて記録す
るための装置の構成を示すもので、タンク４１に収容さ
れた記録媒体は、供給路４２を通って記録ヘッド６に供
給される。記録ヘッド６は、図２及び図５で説明したも
のと同様のものである。タンク４１、供給路４２及び記
録ヘッド６には、加熱手段４０及び７が設けられてお
り、記録装置駆動時に加熱手段４０及び７の熱により装
置内の記録媒体が液状に保たれる。加熱手段４０及び７
は、温度制御手段４６により所定温度に設定される。記
録ヘッド６には、駆動回路４５より記録信号が送られ、
記録信号に応じて図２の記録ヘッド６のヒータ６３を発
熱させる。

【００４０】こうして、タンク４１内の記録媒体は、液
状に保たれたまま記録ヘッド６に供給され、記録信号に
応じて記録ヘッドの吐出オリフィスから小滴となって吐
出して記録紙４４上に記録像を形成するものである。

【００４１】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明する。 （実施例１） ３−スルフォレン ７３重量％ カルナバワックス ２１重量％ C.l. Solvent Black 3 ６重量％ （実施例２） ３−スルフォレン ５５重量％ バチルアルコール １１重量％ ステアリン酸 ２９重量％ C.l. Solvent Blue 38 ５重量％ （実施例３） ３−スルフォレン ４０重量％ エチレンカーボネート ５重量％ ラウリン酸 １５重量％ カルナバワックス ３６重量％ C.l. Solvent Yellow 162 ４重量％ （実施例４） ３−スルフォレン ３５重量％ エチレンカーボネート ２５重量％ １，１２−ドデカンジオール ３７重量％ C.l. Solvent Yellow 162 ３重量％ （実施例５） ３−スルフォレン ５４重量％ マイクロクリスタリンワックス ２２重量％ カルナバワックス １９重量％ C.l. Solvent Red 49 ５重量％ （実施例６） ３−スルフォレン ７０重量％ カルナバワックス １１重量％ キャンデリラワックス １４重量％ C.l. Solvent Black 3 ５重量％ （実施例７） ３−スルフォレン ５５重量％ ミリスチン酸 ２３重量％ キャンデリラワックス ２０重量％ C.l. Solvent Red 49 ２重量％ 記録ヘッドとしては、実施例１の記録媒体は下記構成か
ら成る前記図２に示したものを、実施例２〜７の記録媒
体に関しては下記構成から成る前記図３に示したものを
用いた。

【００４２】実施例１の記録媒体を印字するのに用いた
記録ヘッドの構成。

【００４３】 ノズル寸法： 高さ３０μｍ、幅３０μｍ ノズル配列密度：４００ノズル／インチ ノズル数： ４８ノズル ヒータサイズ： 幅２７μｍ×長さ１３５μｍ ヒータ位置（最もオリフィス側の端からオリフィスまで
の長さ）：１４０μｍ 駆動条件： ヒータ電圧２６Ｖ、駆動周波数１００
Ｈｚ 動作温度（加熱温度）：１００℃（図６の温度制御手段
４６でタンク４１、供給路４２及び記録ヘッド６を加熱
した。） 実施例２〜７の記録媒体を印字するのに用いた記録ヘッ
ドの構成。

【００４４】 ノズル寸法： 高さ２６μｍ、幅３８μｍ ノズル配列密度：４００ノズル／インチ ノズル数： ４８ノズル ヒータサイズ： 幅３０μｍ×長さ４２μｍ ヒータ位置（最もオリフィス側の端からオリフィスまで
の長さ）：２２μｍ 駆動条件： ヒータ電圧１６Ｖ、駆動周波数１ＫＨ
ｚ 動作温度（加熱温度）：１００℃（図６の温度制御手段
４６でタンク４１、供給路４２及び記録ヘッド６を加熱
した。） 上記の条件で実施例１〜７の記録媒体の吐出評価を行な
ったところ、何れの記録媒体も吐出速度のばらつきの少
ない安定的な吐出特性を示した。

【００４５】そこで１画素毎の市松模様になるように画
信号を１６個のヒータ２に与えて記録媒体を吐出し、普
通紙（市販のコピー用紙）に記録させたところ、滲みの
発生がない高品位な画像記録が得られた。この画像の定
着時間は短く、記録直後５秒後に画像を手でこすっても
汚れは発生しなかった。以上の結果を表１に示す。

【００４６】次に比較例として、実施例１，２，３，
５，６の記録媒体中に含有される３−スルフォレンを除
き、その含有量をカルナバワックスに置換した成分を実
施例１と同様に処理した記録媒体（比較例１，２，３，
５，６）、及び実施例４，７の記録媒体中に含有される
３−スルフォレンを除き、その含有量をステアリン酸に
置換した成分を実施例１と同様に処理した記録媒体（比
較例４，７）を得た。

【００４７】これら比較例１〜７の記録媒体を、実施例
２と同一の記録ヘッドを用いて吐出を試みた。

【００４８】その結果、記録ヘッドのオリフィスより記
録媒体の液滴を吐出させることができなかった。そこで
比較例１〜７の記録媒体より着色材を除いた系にて天板
６４をはずして発泡状態を観察したところ、発泡が非常
に小さいことが確認された。

【００４９】

【表１】

【００５０】

【発明の効果】本発明の記録媒体は、熱エネルギーの付
与による発泡力で非常に安定的な優れた吐出性能を発揮
し、更に記録像の普通紙上における印字品位は勿論、定
着性にも優れたものである。また、該３−スルフォレン
は他の発泡特性の良い固体溶媒であるエチレンカーボネ
ート、アセトアミド等の化合物と併用しても問題ない。

【００５１】本発明の記録媒体の主成分である３−スル
フォレンは、熱エネルギーによる発泡性能に優れ、かつ
過冷却性も少ないという優れた特性を示す物質である。
また常法にしたがい合成することができ、市場でも容易
に入手可能である。

【００５２】また本発明に用いるスルフォレンは総じて
相溶性が良く、したがって多くの物質と混合することが
できるため、一般のワックス類等の冷却した際に速やか
に固化が進行する過冷却性の少ない物質と混合して記録
媒体を構成することにより、定着性、普通紙上での印字
品位が良好でかつ上記記録方式での吐出安定性の高い記
録媒体を得ることができる。更に、油溶性染料の溶解
性、顔料分散性にも優れているため、濃度の高い鮮明な
記録画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】記録媒体の発泡状態を観察できるようにした記
録装置の一例を示す概略構成図である。

【図２】本記録媒体を用いる記録ヘッドの一構成図であ
る。

【図３】本記録媒体を用いる記録ヘッドの他の構成図で
ある。

【図４】記録ヘッド内の発泡状態の一例を示す説明図で
ある。

【図５】記録ヘッド内の発泡状態の他の例を示す説明図
である。

【図６】本発明の記録媒体を使用する記録装置の一例を
示す概略図である。

【符号の説明】

１ 顕微鏡 ２ ストロボ ３ ストロボ駆動回路 ４ 遅延回路 ５ 記録ヘッド駆動回路 ６ 記録ヘッド ７ 加熱手段 ８ 加熱電源 ３２，３３，３４ 泡 ４１ タンク ４２ 供給路 ４４ 記録紙 ４６ 温度制御手段 ６２ ノズル ６２ａ 吐出オリフィス ６３ ヒータ ６７ インク供給口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録ヘッドに設けられた吐出口から液滴
   状の記録媒体を熱エネルギーを利用して吐出させること
   により記録を行なう記録方式に用いられる記録媒体にお
   いて、前記記録媒体が少なくとも３−スルフォレンと着
   色剤とを含有してなり、常温で固体又は半固体であるこ
   とを特徴とする記録媒体。