JP2635948B2 - インクジェット記録方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録法、とりわけ多色インクジェット記録方法の改良方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録法は、種々の記録液
吐出方式（例えば、静電吸引方式、圧電素子を用いて記
録液に機械的振動又は変位を与える方式、記録液を加熱
して発泡させその圧力を利用する方式等）により、記録
液（インク）の小滴を発生させこれを飛翔させ、それら
の一部若しくは全部を、紙などの被記録材に付着させて
記録を行うものであるが、騒音の発生が少なく、高速印
字、多色印字の行える記録法として注目されている。

【０００３】インクジェット記録用の記録液としては、
安全性、印刷適性の面から主に水系のものが使用されて
おり、一方、被記録材としては、従来通常の紙が一般的
に使用されてきた。液状の記録液を用いて記録を行う場
合には、一般に記録液が記録用紙上で滲んで印字がぼけ
たりしないことが必要であり、また記録液が記録後可及
的速やかに乾燥して不意に紙面を汚染しないことが望ま
しい。

【０００４】そして、とりわけ二色以上の異色の記録液
を用いる多色インクジェット記録方式においては、 １）記録液の被記録材への吸収が速やかであって異色の
インクドットの重複があった場合でも、後で付着した記
録液が前に付着した記録液と混合したり、インクドット
を乱したり、流れ出したりしないこと、 ２）記録液の液滴が被記録材上で拡散し、インクドット
の径が必要以上に大きくならないこと、 ３）インクドットの形状が真円に近く、またその周辺が
滑らかであること、 ４）インクドットの濃度が高く、ドット周辺がぼけない
こと、 ５）被記録材の色が白く、インクドットとのコントラス
トが大きいこと、 ６）記録液の色が、被記録材のいかんにより変化しない
こと、 ７）被記録材の寸法変動（例えば、しわ、のび）が記録
前後で少ないこと、 等の諸要求を満足させる必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
これらの要求を満足させるには、用いる被記録材及び記
録液の特性に負うところが非常に大きいことは理解され
ているが、現実には叙上の諸要求に応えるインクジェッ
ト記録方法は未だ見当たらない状況にある。

【０００６】すなわち、例えば被記録材と記録液の表面
張力の関係について考察してみると、従来の被記録層を
有する被記録材を使用してインクジェット記録を行う
と、この被記録層表面には図２に示されるように小さな
空隙しか存在しないので、高表面張力の記録液を使用す
ると該空隙中への記録液の浸透が妨げられるために記録
液の吸収速度が遅くなる。それ故、吸収速度を上げるた
めに低表面張力の記録液を使用するとノンコート紙を使
用する場合と同様に紙面方向の記録液の広がりが大きく
なり良好な印字特性が得られないという背反する問題が
生じ、これを解決し得なかった。

【０００７】本発明の目的は、叙上の技術分野において
従来技術が解決し得なかった諸課題を全て満足させるこ
とにある。とりわけ、本発明ではインクジェット記録方
式による複数のカラー記録液を用いたフルカラー画像の
記録における上記諸要求を満足させることにある。本発
明の他の目的は、広い記録液の表面張力範囲で優れた記
録特性が発揮できる新規なインクジェット記録方法を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
記録方法は、インクの液滴を形成し、この液滴を、無機
顔料粒子を主体としてなる被覆層を支持体上に設けてな
る被記録材の該被覆層表面に付着させて記録を行うイン
クジェット記録方法において、前記被覆層における無機
顔料粒子が粒径が３〜２０μｍの範囲にあるシリカであ
り、 前記被覆層が、前記シリカと、水溶性高分子を主体
としてなる結着剤とを、該シリカと該結着剤の混合比が
重量基準で１００／２０〜１００／１００の範囲で含
み、その乾燥塗工量が１５ｇ／ｍ²以上で、前記シリカ
の不定形の粒子形状が表面に現れてなる構造を有し、か
つ前記インクの２０℃における表面張力が３０乃至６０
ｄｙｎ／ｃｍの範囲にあることを特徴とする。

【０００９】すなわち、本発明の方法において用いられ
る被記録材は支持体と該支持体上に設けられた被覆層を
有して構成され、この被覆層は、記録時に記録液の液滴
が付与される被記録層としての機能を有するものであ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の被記録材の支持体として
は、紙を使用するのが適当であるが、布、多孔性樹脂、
木材等の多孔質材料や、樹脂、金属、ガラス等の非多孔
質材料も使用でき、これらのいずれを選定するかは記録
目的や用途により異なる。

【００１１】一方、被覆層は、支持体上に水溶性高分子
により固定される無機顔料粒子を主体として構成され
る。この無機顔料粒子としては、例えばシリカ、クレ
ー、タルク、ケイソウ土、炭酸カルシウム、硫酸カルシ
ウム、硫酸バリウム、酸化チタン、酸化亜鉛、サチンホ
ワイト、ケイ酸アルミニウム、リトポン、アルミナ、ゼ
オライト等の白色系無機顔料からなる粒子の１種以上を
用いることができる。

【００１２】被覆層表面に無機顔料粒子の不定形形状が
瓦礫を散在させたように現われるようにするには、使用
される無機顔料粒子の粒径が３乃至２０μｍ程度のもの
とされる。無機顔料粒子の粒径が余りにも大き過ぎると
インクドットの真円性が損なわれ、記録画像の解像度が
低下するため好ましくない。

【００１３】また、被覆層に含有される無機顔料粒子は
色素吸着性の高いもの程好ましく、更には多孔性構造を
有するものであることが好ましい。これは、記録液中の
染料等の記録剤が被覆層の最表層に捕捉された方が呈色
性が良好となるためである。

【００１４】結着剤としての水溶性高分子としては、デ
ンプン、ゼラチン、カゼイン、アラビアゴム、アルギン
酸ソーダ、カルボキシルメチルセルロース、ポリビニル
アルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸ソ
ーダ、ポリアクリルアミド等の水溶性高分子の１種以上
を用いることができる。

【００１５】水溶性高分子を単独で結着剤成分としても
良いし、水溶性高分子を主体としてなる限りにおいて
は、他の結着剤成分を併用して用いても良い。水溶性高
分子と併用し得る他の結着剤成分としては、合成ゴムラ
テックス等の合成樹脂ラテックス、ポリビニルブチラー
ル、ポリビニルクロライド、ポリ酢酸ビニル、ポリアク
リロニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリビニル
ホルマール、メラミン樹脂、ポリアミド樹脂、フェノー
ル樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキッド樹脂等の有機溶
剤可溶性樹脂などを挙げることができ、必要に応じて、
これらの１種以上を上述した水溶性高分子と併用するこ
とができる。

【００１６】また、被覆層には、分散剤、蛍光染料、ｐ
Ｈ調整剤、消泡剤、潤滑剤、防腐剤、界面活性剤等の各
種添加剤を混在させることもできる。

【００１７】本発明の方法に使用するのが適当な被記録
材は、これらの被覆層形成用の成分を、水等の媒体中に
分散させて調製した塗工液を、ロールコーティング法、
ロッドバーコーティング法、スプレーコーティング法、
エアナイフコーティング法等により支持体上に塗工し、
その後可及的速やかに乾燥させて製造することができ
る。

【００１８】塗工液中の無機顔料粒子と水溶性高分子の
混合比としては、無機顔料粒子１００重量部に対して結
着剤が２０及至１００重量部が適当であり、無機顔料粒
子の平均粒径が大きいときには、できるだけ結着剤の量
を少なく用いることが好結果をもたらす。

【００１９】支持体上の被覆層の量は乾燥塗工量で、１
５ｇ／ｍ²以上が好ましい。この乾燥塗工量の上限は、
通常５０ｇ／ｍ²程度、好ましくは３０ｇ／ｍ²程度とす
るのがよい。

【００２０】図１は、このようにして作製された本発明
の方法に用いるのが適当な被記録材の約１５００倍の走
査型電顕写真から得た被覆層表面の拡大図であり、その
独特な表面状態がよく示されている。すなわち、被覆層
の主成分である比較的大きな粒径の不定形の無機顔料粒
子が無作為に載置されたままの状態で被覆層の表面に現
われ、それら粒子の間にインク吸収孔として機能する大
きな空隙が多数散在し、いわば大小様々な瓦礫を散在さ
せたとでも表現すべき表面構造をとっている。もちろ
ん、これら表面に現れた無機顔料粒子も結着剤により被
覆層内に固定されるものであり、被覆層から容易には脱
離しない。

【００２１】本発明の方法に使用される記録液は、染料
等の記録剤と液媒体成分とからかなる。一般に、記録液
を使用して記録を行う場合には、被記録材と記録液の液
物性とのマッチングを計ることが重要であり、特に記録
液の被記録材に対する濡れ性が良好なものを選択使用す
る必要がある。すなわち、前述した被記録材の臨界表面
張力は、４０〜５０ｄｙｎ／ｃｍの範囲内にあるので、
この値に近い表面張力を有する記録液を使用するのがよ
い。従って、本発明の方法に使用される記録液は、２０
℃において３０〜６０ｄｙｎ／ｃｍ、好ましくは３５〜
５５ｄｙｎ／ｃｍ、特に好ましくは４０〜５０ｄｙｎ／
ｃｍの範囲内の表面張力を有することを要する。この範
囲よりも低い表面張力の記録液を使用して印字を行った
場合には被記録材に対する濡れ性はよいが、印字ドット
の広がりが大きくなる。一方、前記範囲の上限より高い
表面張力の記録液を使用した場合には、被記録材に対す
る濡れ性が悪くなり、その結果記録液の吸収性及びドッ
ト濃度の低下が起り好ましくない。

【００２２】本発明の方法に使用される記録液の液媒体
成分としては、前記記録液の表面張力を満たす範囲内で
水単体のみならず、望ましくは水と水溶性の各種有機溶
剤等との混合物が使用される。この水溶性有機溶剤とし
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、ｔｅ
ｒｔ−ブチルアルコール、イソブチルアルコール等の炭
素数が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；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリール
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、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
レングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリー
ルメチル（又はエチル）エーテル、トリエチレングリー
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。

【００２３】これら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類は好ましいもので
ある。多価アルコール類は、記録液中の水が蒸発し、記
録剤が析出することに基づくノズルの目詰まり現象を防
止するための湿潤剤としての効果が大きいため特に好ま
しいものである。

【００２４】このような液媒体成分を含む記録液の表面
張力を前記の範囲内に調整するために、カチオン、アニ
オン又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を加え
ることができる。記録液には可溶化剤を加えることもで
きる。代表的な可溶化剤は含窒素複素環式ケトン類であ
り、その目的とする作用は、記録剤の液媒体に対する溶
解性を飛躍的に向上させることにある。例えば、Ｎ−メ
チル−２−ピロリドン、１，３−ジメチル−２−イミダ
ゾリジノンが好ましく用いられるものである。

【００２５】このような成分から調製される記録液は、
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に優
れたものであるが、これらの特性を更に改善するため
に、各種添加剤を更に含有させてもよい。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
調節剤；緩衝液によるｐＨ調整剤を挙げることができ
る。

【００２６】また、記録液を帯電するタイプのインクジ
ェット記録方法に使用される記録液を調合するために
は、塩化チリウム、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。なお、熱
エネルギーの作用によって記録液を吐出させるタイプの
インクジェッ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。

【００２７】本発明の方法によれば、異色の記録液が短
時間内に同一箇所に重複して付着した場合にも記録液の
流れ出しや滲み出し現象がなく、高解像度の鮮明で優れ
た発色性の画像が得られる。しかも記録液の吐出方式、
記録目的等に応じて広範な表面張力を有する記録液を使
用しても、常時これらの優れた特性を発揮させることが
でき、フルカラーの記録を行う場合のインクジェット記
録方法として優れたものである。

【００２８】以下、実施例に従って本発明の方法を更に
詳細に説明する。 実施例１ 無機顔料粒子としてシリカ（ニプシルＥ１５０、商品
名、日本シリカ工業（株）製、平均粒子径：５μｍ）を
用い、結着剤としてポリビニルアルコールとＳＢＲラテ
ックスを用いて下記組成に基づき塗工用組成物を作製し
た。

【００２９】 シリカ １００重量部 ポリビニルアルコール ２５重量部 ＳＢＲラッテックス ５重量部 水 ５００重量部 一方、支持体としては、ＪＩＳ Ｐ８１２２に基づくサ
イズ度が３５秒の一般上質紙（坪量６５ｇ／ｍ²）を使
用し、この支持体上に上記塗工用組成物を乾燥塗工量１
５ｇ／ｍ²の割合でブレードコーター法により塗工し、
常法により乾燥させて被記録材を得た。得られた被記録
材の約１５００倍の走査型電顕写真における被覆層表面
は図１に示すようなものであった。

【００３０】この被記録材に対して、下記表１に示す７
種のインクを用いてピエゾ振動子によってインクを吐出
させるオンデマンド型インクジェット記録ヘッド（吐出
オリフィス径５０μｍ、ピエゾ振動子駆動電圧６０Ｖ、
周波数４ｋＨｚ）を有する記録装置を使用してインクジ
ェット記録を行い、記録特性の評価を行った。

【００３１】

【表１】 評価結果を表２に示す。表２における各評価項目の測定
は下記方法に従った。 １）ドット濃度は、印字ドットをさくらマイクロデンシ
ドメーターＰＤＭ−５（小西六写真工業（株）製）を用
いて測定した。 ２）ドット形状は、印字ドットを実体顕微鏡で観察し
て、ほぼ円形のものを○、円形が多少くずれたものを
△、不定形のものを×とした。 ３）滲み度は、印字ドットの直径を実体顕微鏡で測定
し、インクドロップレットの何倍になったかで示した。 ４）色彩鮮明性は、インクジェット記録画像の色の鮮明
さを目視により比較し、最も良いものを◎、最も悪いも
のを×とし、◎、○、△、×のランク分けをした。 （５）インク吸収性は、３ドット重ね印字した１秒後
に、被記録材表面上にインクの流れ出しがなく、画像の
鮮明なものを○、それ以外を×とした。

【００３２】

【表２】 参考例１ 無機顔料粒子として炭酸カルシウム（平均粒子径３μ
ｍ）を用い、結着剤としてデンプンとＳＢＲラテックス
とを用いて、下記組成に基づき塗工用組成物を作製し
た。

【００３３】炭酸カルシウム １００重量部 デンプン ３０重量部 ＳＢＲラテックス １０重量部 水 ３００重量部 一方、支持体としては、実施例１と同じ一般上質紙を使
用し、この支持体上に上記塗工用組成物を乾燥塗工量２
０ｇ／ｍ²の割合でブレードコーター法により塗工し、
常法により乾燥させて被記録材を得た。この被記録材を
実施例１と同様にして評価した結果を表３に示す。

【００３４】

【表３】 参考例２ 無機顔料粒子としてタルク（平均粒子径７μｍ）を用
い、結着剤としてカゼインを用いて、下記組成に基づき
塗工用組成物を作製した。

【００３５】タルク １００重量部 カゼイン ２０重量部 水 ５００重量部 一方、支持体としては、実施例１と同じ一般上質紙を使
用し、この支持体上に上記塗工用組成物を乾燥塗工量２
０ｇ／ｍ²の割合でブレードコーター法により塗工し、
常法により乾燥させて被記録材を得た。この被記録材を
実施例１と同様にして評価した結果を表４に示す。

【００３６】

【表４】 比較例１ 被記録材として市販のアートコート紙（商品名：ＳＫコ
ート、山陽国策パルプ（株）製）を使用してインクジェ
ット記録特性の評価を実施例１と同様にして行った。そ
の結果を表５に示す。なお、約１５００倍の走査型電顕
写真に表われたこの紙の表面は、図２に示すようなもの
であった。

【００３７】

【表５】 実施例２ 実施例１で使用した被記録材に対して２０℃における表
面張力が５４ｄｙｎ／ｃｍの下記表６の組成のインクを
使用し、これらインクを記録ヘッド内でインクに熱エネ
ルギーを与えて液滴を発生させ記録を行うオンデマンド
タイプのマルチヘッド（吐出オリフィス径３５μｍ、発
熱抵抗体抵抗値１５０Ω、駆動電圧３０Ｖ、周波数２ｋ
Ｈｚ）を有する記録装置へ供給してフルカラーのインク
ジェット記録を行った。

【００３８】

【表６】 得られた記録画像は、鮮明で所定の色調が発現されたも
のであり、ドット形状、インク吸収性も良好であった。

【００３９】比較例２ 実施例１及び参考例１、２で形成した被記録材を使用し
て、下記表７に示す組成の２種のインクを用いる以外
は、実施例１と同様にしてインクジェット記録特性の評
価を行った。その結果を、表８〜１０に示す。

【００４０】

【表７】

【００４１】

【表８】

【００４２】

【表９】

【００４３】

【表１０】

【００４４】

【発明の効果】本発明のインクジェット記録方法によれ
ば、支持体上に無機顔料粒子を主体とし、独特な表面状
態を有する被覆層を設けてなる被記録材を使用するの
で、異色の記録液が短時間内に同一箇所に重複して付着
した場合にも記録液の流れ出しや滲み出し現象がなく、
高解像度の鮮明で優れた発色性の画像が得られる。しか
も記録液の吐出方式、記録目的等の応じて広範な表面張
力を有する記録液を使用しても、常時これらの優れた特
性を発揮させることができ、本発明のインクジェット記
録方法は、フルカラーの記録を行う場合のインクジェッ
ト記録方法として優れたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の被記録材の被覆層表面の約１５００倍
の拡大図である。

【図２】市販のアートコート紙の被覆層表面の約１５０
０倍の拡大図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新井 竜一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−144172（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−12010（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−51583（ＪＰ，Ａ)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクの液滴を形成し、この液滴を、無
   機顔料粒子を主体としてなる被覆層を支持体上に設けて
   なる被記録材の該被覆層表面に付着させて記録を行うイ
   ンクジェット記録方法において、 前記被覆層における無機顔料粒子が粒径が３〜２０μｍ
   の範囲にあるシリカであり、 前記被覆層が、前記シリカと、 水溶性高分子を主体とし
   てなる結着剤とを、該シリカと該結着剤の混合比が重量
   基準で１００／２０〜１００／１００の範囲で含み、そ
   の乾燥塗工量が１５ｇ／ｍ²以上で、前記シリカの不定
   形の粒子形状が表面に現れてなる構造を有し、 かつ前記インクの２０℃における表面張力が３０乃至６
   ０ｄｙｎ／ｃｍの範囲にあることを特徴とするインクジ
   ェット記録方法。
2. 【請求項２】 前記 水溶性高分子が、デンプン、ゼラチ
   ン、カゼイン、アラビアゴム、アルギン酸ソーダ、カル
   ボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリ
   ビニルピロリドン、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリ
   ルアミドから選択される請求項１に記載のインクジェッ
   ト記録方法。
3. 【請求項３】 前記 インクに熱エネルギーを付与して液
   滴を発生させる請求項１に記載のインクジェット記録方
   法。
4. 【請求項４】 同一箇所に２色以上のインクの液滴を付
   着させて記録を行う請求項１に記載のインクジェット記
   録方法。
5. 【請求項５】 前記インクの２０℃における表面張力が
   ３５乃至５５ｄｙｎ／ｃｍの範囲にある請求項１〜４の
   いずれかに記載のインクジェット記録方法。
6. 【請求項６】 前記インクの２０℃における表面張力が
   ４０乃至５０ｄｙｎ／ｃｍの範囲にある請求項１〜４の
   いずれかに記載のインクジェット記録方法。