JP2008000909A - インクジェット記録方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録媒体に対して文字および画像を記録するにあたり、記録用紙の反りや波打ち（カール）を解消し、長期にわたって、良好なプリント品質を確保し、階調性の高いプリントに好適なインクジェットプリント方法およびその装置を提供することである。
【解決手段】水酸基を有する記録媒体Ｐに文字および／または画像を記録するインクジェット記録装置であって、インクジェット記録装置１０は、インクジェットヘッド１２，１４を含む。インク吐出ヘッド１４は、色材を含有し、主たる溶媒がその分子構造中に水酸基を持たない第１のインクを吐出する。インク吐出ヘッド１２は、第１のインクよりも色材の濃度が低いかあるいは色材を含有せず、主たる溶媒がその分子構造中に水酸基を持たない第２のインクを吐出する。第１のインクと第２のインクとは、記録媒体Ｐの同一箇所に吐出され、記録媒体Ｐ上で濃淡の調子が適宜調整される。
【選択図】図１

Description

本願発明は、インクジェット記録方法およびその装置に関し、紙等の記録媒体に文字および画像を記録する際、高品位な印字を確保して、特に、たとえば階調性の高い印字に好適なインクジェット記録方法およびその装置に関する。

従来、同一色相について少なくとも濃淡の調子が異なる２種類のインクを用いて階調表現を行うインクジェット記録の階調画像記録方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このインクジェット方式では、濃淡インクに対応したドット形成手段を設け、１画素内に打ち込むインク粒子の数およびインク粒子の濃淡を変えることによって、高品質の階調表現を行うものである。
ところが、このインクジェット方式では、濃淡インクの打ち込み数のみにより階層を表現するため、表現できる階調数が少ないという不具合があった。
そこで、濃淡インクの打ち込み数だけでなく、ドット相互の重なりも同時に変えることによって、多階調の記録を行うようにした階調記録方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。すなわち、この階調記録方法では、インクジェットプリンタを用いて、単位画素内への濃淡インクの打ち込み数と重なりの組合せとを制御することにより階調表現を行うものである。

一方で、複数色のインクをたとえば濃中淡の３種類の染料濃度に応じて吐出させてカラー画像を形成するインクジェット方式の記録装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。この記録装置では、振分け手段により入力画像濃度情報を色成分ごとに異なる染料濃度に振分け、振分けられた色成分ごとの画像濃度情報を色変換手段により種類別に下色除去及び黒生成するようにしている。この記録装置では、下色除去・黒生成前に濃淡振分けを行うことで、必要最低限のインク量による良好な出力画像が得られる。この場合、濃中淡の３段階のように多種類のインクを用いることにより、画像明部のドットの目立ちを抑えて滑らかな階調再現による出力画像が得られる。

また、同一色相の濃インクと淡インクを少なくとも一種用いて記録を行なうインクジェット記録方法には、記録媒体上に画像を形成する際に、同一色相の淡インクの最大Ｄｕｔｙで記録媒体に付着できる顔料濃度に達するまでは淡インクの吐出により行い、該顔料濃度よりも高い顔料濃度部分についてのみ、その後、濃インク又は濃淡両インクの吐出により行うことを特徴とするインクジェット記録方式が提案されている（例えば、特許文献４参照）。このインクジェット記録方式では、従来、濃淡インクの両方で記録していた部分や濃インクだけで記録していた部分の画像の光沢性および鮮明性を、従来、淡インクだけで記録した部分の光沢性および鮮明性に近づけることが可能となるため、従来よりも画像の光沢性および鮮明性を向上させることができ、画像全体に渡っての光沢性および鮮明性の均一化を図ることができる。

特開昭５８−３９４６８号公報 特開昭６１−１０８２５４号公報 特開平２−２１５５４１号公報 特開２００３−３２０６５９号公報

しかしながら、上述した従来の先行技術では、いずれも、記録用紙に水系の濃淡インクを複数回印字する方法が採用されている。この場合、水系インク中の水酸基が記録用紙中のセルロース等の水素結合を切り離し、記録用紙の反りや波打ち（カール）等の不具合が生じるため、長期にわたり良好な印字品位を確保することが困難なものとなっていた。したがって、従来の方法は、高品質の階調表現を行う、所謂、階調性の高いプリントには不適なものであった。

それゆえに、本願発明の主たる目的は、記録媒体に対して文字および画像を記録するにあたり、記録用紙の反りや波打ち（カール）を解消し、長期にわたって、良好なプリント品質を確保し、階調性の高いプリントに好適なインクジェットプリント方法およびその装置を提供することである。

請求項１にかかる本願発明は、インクを吐出するインクジェットヘッドを用いて水酸基を有する記録媒体に文字および／または画像を記録するインクジェット記録方法であって、色材を含有し、主たる溶媒がその分子構造中に水酸基を持たない第１のインクと、第１のインクよりも色材の濃度が低いかあるいは色材を含有せず、主たる溶媒がその分子構造中に水酸基を持たない第２のインクとを含み、第１のインクと第２のインクとが記録媒体の同一箇所に記録され、記録媒体上で濃淡の調子が適宜調整されることを特徴とする、インクジェット記録方法である。
請求項１にかかる本願発明では、主たる溶媒がその分子構造中に水酸基を持たない第１のインクおよび第２のインクが、水酸基を有する記録媒体の同一箇所に記録され、記録媒体上で濃淡の調子が適宜調整される。この場合、水酸基を持たない第１のインクおよび第２のインクと、水酸基を有する記録媒体とは、疎水的相互作用により相溶性が低くなるため、記録媒体への第１のインクおよび第２のインクの浸透深度が低下する。すなわち、水酸基を持たない疎水性分子を有する第１のインクおよび第２のインクと、水酸基を有する記録媒体とが接触した場合、記録媒体中において、水酸基を持たない第１のインクおよび第２のインクによる水素結合の切り離しが抑制される。この場合、当該水酸基を持たない第１のインクおよび第２のインクは、記録媒体の裏面まで浸透・到達しないので、記録媒体の反りや波打ち（カール）等の不具合を抑制・防止することが可能となる。そのため、請求項１にかかる発明では、長期にわたり良好な印字品位を確保することが可能となり、階調性の高いプリントにも好適なものとなる。
請求項２にかかる本願発明は、請求項１にかかる発明に従属する発明であって、第１のインクおよび第２のインクは、油系インクを含むことを特徴とする、インクジェット記録方法である。
請求項２にかかる本願発明では、第１のインクおよび第２のインクが油系インクを含み、当該油系インクは水酸基を持たないので、油系インクが水酸基を有する記録媒体に記録された場合、請求項１にかかる発明と同様に、記録媒体の反りや波打ち（カール）等の不具合を抑制・防止することが可能となる。そのため、請求項２にかかる発明においても、長期にわたり良好な印字品位を確保することが可能となり、階調性の高いプリントにも好適なものとなる。
請求項３にかかる本願発明は、請求項１または請求項２にかかる発明に従属する発明であって、インクジェットヘッドは、ラインヘッドを含むことを特徴とする、インクジェット記録方法である。
請求項３にかかる本願発明は、請求項１または請求項２にかかる発明と同様の作用・効果を奏するものであり、特に、インクジェットヘッドがラインヘッドを含むため、つまり、ラインヘッドは、一般的に、たとえば記録用紙の幅と同じ長さにノズルが並んでいるため、動作部分は紙送り機構のみとなり、たとえばシリアル方式よりも高速の印刷が可能となる。
請求項４にかかる本願発明は、インクを吐出するインクジェットヘッドを用いて水酸基を有する記録媒体に文字および／または画像を記録するインクジェット記録装置であって、色材を含有し、主たる溶媒がその分子構造中に水酸基を持たない第１のインクと、第１のインクよりも色材の濃度が低いかあるいは色材を含有せず、主たる溶媒がその分子構造中に水酸基を持たない第２のインクとが、インクジェットヘッドから記録媒体の同一箇所に吐出され、記録媒体上で濃淡の調子が適宜調整されることを特徴とする、インクジェット記録装置である。
請求項４にかかる本願発明では、主たる溶媒がその分子構造中に水酸基を持たない第１のインクおよび第２のインクが、インクジェットヘッドから水酸基を有する記録媒体の同一箇所に吐出され、記録媒体上で濃淡の調子が適宜調整される。そのため、請求項４にかかる発明は、請求項１にかかる発明と同様の作用・効果を奏するものとなる。
請求項５にかかる本願発明は、インクを吐出するインクジェットヘッドを用いて水酸基を有する記録媒体に文字および／または画像を記録するインクジェット記録装置であって、インクジェットヘッドは、色材を含有し、主たる溶媒がその分子構造中に水酸基を持たない第１のインクを吐出する第１のインク吐出ヘッドと、第１のインクよりも色材の濃度が低いかあるいは色材を含有せず、主たる溶媒がその分子構造中に水酸基を持たない第２のインクを吐出する第２のインク吐出ヘッドとを含み、第１のインク吐出ヘッドから吐出される第１のインクと、第２のインク吐出ヘッドから吐出される第２のインクとが、記録媒体の同一箇所に吐出され、記録媒体上で濃淡の調子が適宜調整されることを特徴とする、インクジェット記録装置である。
請求項５にかかる本願発明では、第１のインク吐出ヘッドから、主たる溶媒がその分子構造中に水酸基を持たない第１のインクが吐出され、第２のインク吐出ヘッドから、第１のインクよりも色材の濃度が低いかあるいは色材を含有せず、主たる溶媒がその分子構造中に水酸基を持たない第２のインクが吐出される。この場合、第１のインクおよび第２のインクは、記録媒体の同一箇所に吐出され、記録媒体上で濃淡の調子が適宜調整される。そのため、請求項５にかかる発明は、請求項４にかかる発明と同様の作用・効果を奏するものとなる。
請求項６にかかる本願発明は、請求項４または請求項５にかかる発明に従属する発明であって、第１のインクおよび第２のインクは、油系インクを含むことを特徴とする、インクジェット記録装置である。
請求項６にかかる本願発明では、第１のインクおよび第２のインクが油系インクを含み、当該油系インクは水酸基を持たないので、油系インクが水酸基を有する記録媒体に吐出された場合、請求項４または請求項５にかかる発明と同様の作用・効果を奏するものとなる。
請求項７にかかる本願発明は、請求項４〜請求項６のいずれかにかかる発明に従属する発明であって、インクジェットヘッドは、ラインヘッドを含むことを特徴とする、インクジェット記録装置である。
請求項７にかかる本願発明は、請求項４〜請求項６のいずれかにかかる発明と同様の作用・効果を奏するものとなり、特に、インクジェットヘッドがラインヘッドを含むため、請求項３にかかる発明と同様の作用・効果を奏するものとなる。

本願発明によれば、主たる溶媒がその分子構造中に水酸基を持たない第１のインクおよび第２のインクが、当該第１のインクおよび第２のインクとは相溶性の低い、水酸基を有する記録媒体の同一箇所に記録され、記録媒体上で濃淡の調子が適宜調整されるので、記録媒体の反りや波打ち（カール）等の不具合を抑制・防止することができる。
そのため、本願発明によれば、記録媒体に対して文字および画像を記録するにあたり、記録用紙の反りや波打ち（カール）を解消し、長期にわたって、良好なプリント品質を確保し、階調性の高いプリントに好適なインクジェットプリント方法およびその装置が得られる。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための最良の形態の説明から一層明らかとなろう。

図１は、本願発明にかかるインクジェット記録装置の一例を示す概略図解図である。本実施形態例では、インクジェットヘッドからインクを吐出して記録媒体のたとえば両面に文字および／または画像を記録するインクジェット記録装置について、以下、説明する。
インクジェット記録装置１０は、たとえば２つのインク吐出ヘッド１２および１４を含む。インク吐出ヘッド１２は、インクタンク１６に接続され、インク吐出ヘッド１４は、インクタンク１８に接続されている。

一方のインクタンク１８には、たとえば色材を含有し、主たる溶媒がその分子構造中に水酸基を持たない第１のインクが貯蔵されている。他方のインクタンク１６には、第１のインクよりも色材の濃度が低いかあるいは色材を含有せず、主たる溶媒がその分子構造中に水酸基を持たない第２のインクが貯蔵されている。
なお、以下では、第１のインクを「油系濃色インク」と呼び、第２のインクの内、第１のインクよりも色材の濃度が低く、主たる溶媒がその分子構造中に水酸基を持たないインクを「油系淡色インク」と呼び、第２のインクの内、色材を含有せず、主たる溶媒がその分子構造中に水酸基を持たないインクを「油系無色インク」と呼ぶものとする。

２つのインク吐出ヘッド１２および１４の下方には、記録媒体Ｐを搬送する搬送機構２０が配設されている。記録媒体は、水酸基を有するものであり、本実施形態例では、記録媒体Ｐとして、たとえばセルロースを含む普通紙等の記録用紙が用いられている。
搬送機構２０は、たとえば無端環状の搬送ベルト２２を含む。搬送ベルト２２は、ベルトローラ２４および２６間に架け設けられ、ベルトローラ２４は、駆動モータ（図示せず）により回転駆動されるように構成されている。搬送機構２０の上流側には、記録媒体Ｐを搬送機構２０に供給する給紙ローラ部２８が配設され、搬送機構２０の下流側には、記録媒体Ｐを排出トレー（図示せず）等に排出する排紙ローラ部３０が配設されている。搬送機構２０の下には、再搬送機構３２が配設され、再搬送機構３２は、再搬送ガイド部材３４，３６，３８，４０を備える。再搬送ガイド部材３４〜４０により、記録媒体Ｐの再搬送路が構成される。再搬送ガイド部材３６の上流側および下流側間には、再搬送ベルトローラ４２および４４が配設される。

さらに、排紙ローラ部３０の側方近傍には、記録媒体を反転させるための切換え案内部材、反転ローラ等を含む反転機構（図示せず）が配設されている。切換え案内部材は、図示しない制御部によって適宜制御されており、記録媒体Ｐの表面（片面）にのみ印字等する場合には、記録媒体Ｐが排紙ローラ部３０から排出トレーに排出されるように案内され、記録媒体Ｐの表面および裏面の両面に印字等をする場合には、記録媒体Ｐが反転機構の反転ローラに案内されるように制御されている。記録媒体Ｐの両面に印字等を行う場合、反転機構により反転された記録媒体Ｐは、再搬送ガイド部材３４に繰り出され、再搬送ベルトローラ４２，４４により、再搬送ガイド部材３６，３８，４０を介し、再度、給紙ローラ部２８へと再搬送される。

次に、このインクジェット記録装置１０を用いたインクジェット記録方法の一例について説明する。本実施形態例では、図１に示すように、たとえば上流側から供給された記録媒体Ｐが、給紙ローラ部２８を通って搬送ベルト２２上に供給され、インク吐出ヘッド１２および１４の下方に搬送されて、記録媒体Ｐの表面に文字および／または画像が記録された後、排紙ローラ部３０から排出される。

そして、記録媒体Ｐに文字および／または画像を記録する場合、先ず、インク吐出ヘッド１２から、記録媒体Ｐの表面に油系淡色インクないし油系無色インクが吐出される。次に、インク吐出ヘッド１４から、油系濃色インクが記録媒体Ｐの表面に吐出され、文字および／または画像が記録される。この場合、濃色油系インクは、油系淡色インクないし油系無色インクが記録媒体Ｐに吐出された箇所と同一箇所に、所定の時間差を持って吐出され、記録媒体上で濃淡の調子（階調性）が適宜調整されるものである。

本実施形態例では、油系濃色インクと、油系淡色インクないし油系無色インクとは、その主たる溶媒がその分子構造中に水酸基を含有しないので、記録媒体とは、相溶性が低いものとなり、記録媒体に対する油系濃色インク、および、油系淡色インクないし油系無色インクの浸透深度が低下する。つまり、水酸基を持たない油系濃色インク、および、油系淡色インクないし油系無色インクと、水酸基を有する記録媒体Ｐとが接触した場合、記録媒体Ｐ中において、水酸基を持つ油系濃色インク、および、油系淡色インクないし油系無色インクによる記録媒体Ｐ中のセルロース等の水素結合の切り離しが抑制される。この場合、当該水酸基を持たない油系濃色インク、および、油系淡色インクないし油系無色インクは、記録媒体Ｐの裏面まで浸透・到達しないので、記録媒体Ｐの反りや波打ち（カール）等の不具合を抑制・防止することができる。したがって、本実施形態例では、長期にわたり良好な印字品位を確保することができ、且つ、単位画素内へのインクの打ち込み数が多くなった場合でも、記録媒体Ｐの波打ち（カール）を防止することができるため、階調性の高いプリントにも好適なものとなる。

上述の実施形態例では、インク吐出ヘッド１２から、記録媒体Ｐの表面に油系淡色インクないし油系無色インクが吐出された後、インク吐出ヘッド１４から、濃色油系インクが記録媒体Ｐの表面に吐出され、文字および／または画像が記録されたが、それに限定されるものではなく、たとえばインク吐出ヘッド１２とインク吐出ヘッド１４との配置を逆にして、インク吐出ヘッド１４から、油系濃色インクが記録媒体Ｐの表面に吐出された後、第１のインク吐出ヘッド１２から、記録媒体Ｐの表面に油系淡色インクないし油系無色インクが吐出されるようにしてもよい。
また、本実施形態例では、記録媒体として、たとえば普通紙が用いられたが、普通紙以外にも、水酸基を有するものであれば、たとえば、上質紙、ＰＢ用紙，ＰＰＣ用紙、コート紙，光沢紙等が適用され得る。
さらに、上述の実施形態例において、たとえばラインヘッド方式を用いた場合、一般的に、ラインヘッド方式は用紙幅と同じ長さにインクジェットノズルが配列されているので、動作部分は紙送り機構のみとなり、たとえばシリアル方式よりも高速のプリントを実施することができる。なお、シリアル方式のインクジェットプリンターでは、インクジェットノズルの幅よりも短く紙送りを行なって1箇所に複数回インクを打ち込むことで着弾ムラによる問題を解決することができる。

次に、油系濃色インク、油系淡色インクおよび油系無色インクの処方例を示す。
＜油系濃色インクの処方の一例＞
ソルベントブラック３ ３部
（オリエント化学工業社製）
エクソールＤ１１０ 残部
（エクソンモービル社製）
＜油系淡色インクの処方の一例＞
ソルベントブラック３ １部
（オリエント化学工業社製）
エクソールＤ１１０ 残部
（エクソンモービル社製）
＜油系無色インクの処方の一例＞
エクソールＤ１１０
（エクソンモービル社製）

［実施例１］
上記油系淡色インクをインクタンク１６に、上記油系濃色インクをインクタンク１８に、それぞれ充填し、印字周波数２０ｋＨｚで油系淡色インクを印字した箇所に、重ねて油系濃色インクを印字した。この場合、搬送ベルト２２の搬送速度は２００ｍｍ／ｓ、インク吐出ヘッド１２およびインク吐出ヘッド１４間の距離は２０ｍｍ、インク吐出ヘッド１２および記録媒体Ｐ間、インク吐出ヘッド１４および記録媒体Ｐ間の距離は、それぞれ、１．５ｍｍ、インク吐出ヘッド１２およびインク吐出ヘッド１４からのインクの吐出速度９ｍ／ｓである。記録媒体Ｐにキヤノン再生ＰＰＣ用紙ＣＮＲ−１００を用い、Ａ４全面ベタ（２０．３ｃｍ×２７．１ｃｍ）のベタパターンを印字出力した。印字のデューティーは、油系淡色インクを１００％、油系濃色インクを５０％とした。
＜測定＞
印字物を常温／常湿下で３日間放置した後、波打ち（カール）量を測定した。波打った用紙の最も高い点から用紙の接地面までの距離を定規で測定した。

［実施例２］
上記油系無色インクをインクタンク１６に、上記油系濃色インクをインクタンク１８に、それぞれ充填し、実施例１と同様に印字し、評価した。

次に、水系濃色インク、水系淡色インクおよび水系無色インクの処方例を示す。
＜水系濃色インクの処方の一例＞
Ｃ．Ｉ．フードブラック２ ３部
グリセリン １０部
商品名：オルフィンＥ１０１０ ０．０５部
（日信化学工業株式会社製）
水 残部
＜水系淡色インクの処方の一例＞
Ｃ．Ｉ．フードブラック２ １部
グリセリン １０部
商品名：オルフィンＥ１０１０ ０．０５部
（日信化学工業株式会社製）
水 残部
＜水系無色インクの処方の一例＞
グリセリン １０部
商品名：オルフィンＥ１０１０ ０．０５部
（日信化学工業株式会社製）
水 残部

［比較例１］
上記水系淡色インクをインクタンク１６に、上記水系濃色インクをインクタンク１８に、それぞれ充填し、実施例１と同様に印字し、評価した。

［比較例２］
上記水系無色インクをインクタンク１６に、上記水系濃色インクをインクタンク１８に、それぞれ充填し、比較例１と同様に印字し、評価した。

上記の［実施例１］、［実施例２］、［比較例１］および［比較例２］の評価結果を以下の［表１］に示す。

表１に示すように、比較例１，比較例２に比べて、実施例１，実施例２の方が、記録媒体Ｐの波打ち（カール）現象が抑制されていることが明らかである。すなわち、油系のインクは、その主たる溶媒がその分子構造中に水酸基を持たないため、記録媒体Ｐ中のセルロース等との相溶性が低く、単位画素内へのインクの打ち込み数が多くなっても、記録媒体Ｐの波打ち（カール）が抑制され、長期にわたって良好なプリント品位が保たれる。

本願発明にかかるインクジェット記録装置の一例を示す図である。

符号の説明

１０ インクジェット記録装置
１２，１４ インク吐出ヘッド
１６，１８ インクタンク
２０ 搬送機構
２２ 搬送ベルト
２４，２６ ベルトローラ
２８ 給紙ローラ部
３０ 排紙ローラ部
３２ 再搬送機構
３４，３６，３８，４０ 再搬送ガイド部材
４２，４４ 再搬送ベルトローラ

Claims (7)

1. インクを吐出するインクジェットヘッドを用いて水酸基を有する記録媒体に文字および／または画像を記録するインクジェット記録方法であって、
   色材を含有し、主たる溶媒がその分子構造中に水酸基を持たない第１のインク、および
   前記第１のインクよりも色材の濃度が低いかあるいは色材を含有せず、主たる溶媒がその分子構造中に水酸基を持たない第２のインクを含み、
   前記第１のインクと前記第２のインクとが前記記録媒体の同一箇所に記録され、前記記録媒体上で濃淡の調子が適宜調整されることを特徴とする、インクジェット記録方法。
2. 前記第１のインクおよび前記第２のインクは、油系インクを含むことを特徴とする、請求項１に記載のインクジェット記録方法。
3. 前記インクジェットヘッドは、ラインヘッドを含むことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録方法。
4. インクを吐出するインクジェットヘッドを用いて水酸基を有する記録媒体に文字および／または画像を記録するインクジェット記録装置であって、
   色材を含有し、主たる溶媒がその分子構造中に水酸基を持たない第１のインクと、前記第１のインクよりも色材の濃度が低いかあるいは色材を含有せず、主たる溶媒がその分子構造中に水酸基を持たない第２のインクとが、前記インクジェットヘッドから前記記録媒体の同一箇所に吐出され、前記記録媒体上で濃淡の調子が適宜調整されることを特徴とする、インクジェット記録装置。
5. インクを吐出するインクジェットヘッドを用いて水酸基を有する記録媒体に文字および／または画像を記録するインクジェット記録装置であって、
   前記インクジェットヘッドは、
   色材を含有し、主たる溶媒がその分子構造中に水酸基を持たない第１のインクを吐出する第１のインク吐出ヘッド、および
   前記第１のインクよりも色材の濃度が低いかあるいは色材を含有せず、主たる溶媒がその分子構造中に水酸基を持たない第２のインクを吐出する第２のインク吐出ヘッドを含み、
   前記第１のインク吐出ヘッドから吐出される前記第１のインクと、前記第２のインク吐出ヘッドから吐出される前記第２のインクとが、前記記録媒体の同一箇所に吐出され、前記記録媒体上で濃淡の調子が適宜調整されることを特徴とする、インクジェット記録装置。
6. 前記第１のインクおよび前記第２のインクは、油系インクを含むことを特徴とする、請求項４または請求項５に記載のインクジェット記録装置。
7. 前記インクジェットヘッドは、ラインヘッドを含むことを特徴とする、請求項４〜請求項６のいずれかに記載のインクジェット記録装置。

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