JP3033190B2

JP3033190B2 - インクジェット記録方法

Info

Publication number: JP3033190B2
Application number: JP51544690A
Authority: JP
Inventors: 広子林
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1989-11-16
Filing date: 1990-11-15
Publication date: 2000-04-17
Anticipated expiration: 2015-04-17

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は、オンディマンド型インクジェット記録方法
に関し、特に印字安定性を改良したインクジェット記録
方法に関する。

背景技術オンディマンド型インクジェット記録装置は、第１図
のように、基本的には、インク噴出ヘッド10、インク供
給管16、インクタンク17から成り、電気信号に応じて圧
電素子11がたわむことによりキャビティ13のインクが圧
縮されノズルオリフィスよりインク滴として噴出され、
これにより文字・画像の記録を行なうものである。

該記録方法においては、キャビティ13にとどまった気
泡が電気信号が印加されて圧電素子がたわんだ時に圧力
を吸収し、ノズルオリフィスより安定したインク滴を発
生させなかったり、インク滴の形状ができなかったりし
て印字に悪影響をおよぼす等、気泡に対して非常に弱点
を持つことがわかっている。従って、キャビティ内の気
泡を速やかに排出できるかどうかは、オンディマンド型
インクジェット記録方法においては非常に重要な問題で
ある。

また、インク噴出ヘッド、インク供給管、インクタン
クから成るインク系部材は、種々の材質からできている
が、成形性、コスト、その他の要求特性から、その多く
はプラスチックから成っているのが現状である。さらに
プラスチックは量産性があること、成形できること、溶
着できること、耐薬品性が優れていること、低コストで
あること等、インクジェット用ヘッド材質としても十分
なメリットを持っているため広くその利用が検討されて
きている。

しかし、インク系部材がプラスチックの場合、一般的
にプラスチックの表面エネルギーは低いため、液体が濡
れにくいという特性がある。すなわち、プラスチック表
面に頑固に付着した気泡は排出動作を行なっても濡れ性
が悪いため気泡がキャビティ内に滞り、これに起因して
印字安定性が低下するという問題を抱えていた。

そこで、従来、プラスチックの表面に特定の処理を施
すことにより、その濡れ性を改善する試みが行なわれて
いた。

しかし、プラスチックの表面処理は、工程が煩雑であ
ること、処理効果の持続性にも問題があること、コスト
が大幅にアップすること等の問題を残しているのが現状
である。

従って、本発明の目的は、プラスチックの低コストと
いう特徴を損なう事なく、高印字品質で印字安定性の優
れたインクジェット記録方法を提供する事にある。

発明の開示本発明によるインクジェット記録方法は、インクジェ
ット記録装置におけるインク供給系部材の少なくとも一
部がプラスチック材料からなり、該プラスチック材料に
対する接触角が10〜60゜の範囲にあるインク組成物を当
該インクジェット記録装置の供給インクとして使用する
ことを特徴とするものである。

図面の簡単な説明第１図は、オンディマンド型インクジェット記録装置
の構成原理を示す概要図である。

発明を実施するための最良の形態以下、本発明をさらに詳しく説明する。

本発明者らは、印字安定性を改良すべく検討を行なっ
た結果、インクとインク系部材のプラスチックの相性、
すなわちインクのプラスチックに対する接触角が印字安
定性を含めた記録特性に大きな影響を与えていることが
わかった。

そこで、各種プラスチックに対するインクの接触角を
変化させ、そのインクを用いて印字安定性及び印字品質
等の記録特性を評価した結果、インクのプラスチックに
対する接触角が、10゜以上60゜以下であれば印字安定性
及び印字品質のいずれをも満足することがわかった。該
プラスチックに対する接触角が、15゜以上50゜以下であ
ればさらに好ましく、最も好ましくは該プラスチックに
対する接触角が20゜以上40゜以下のインクを用いる場合
である。また、インク系部材に於いてインク噴出ヘッド
がプラスチックから成る場合においては、該プラスチッ
クに対する接触角が10゜以上60゜以下であれば印字安定
性及び印字品質等の記録特性を調和的に満足することが
わかった。

インク系部材に使われるプラスチック材としては、柔
軟性、耐熱性、成形精度、耐インク性、コスト等の要求
特性を満足するものを適宜選択することができ、具体的
には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、塩化
ビニル、ポリアセタール、テフロン、アクリル樹脂、AS
樹脂、ABS樹脂等が挙げられる。これらは、さらに要求
特性を満足させるためにアルミラミネート等の手段を用
いることもある。

また、本発明で使われるプラスチックヘッドは、ポリ
サルホン、ポリカーボネート、ポリエーテルサルホン、
ポリエーテルイミド等の非晶性樹脂を用いるのが良好で
あるが、要求特性を満足するものであれば上記以外のプ
ラスチックも用いることができる。

本発明に用いるインクについて説明する。本発明の記
録用インクは、少なくとも着色剤、ノイズ目詰まりを防
止するための湿潤剤、濡れ性ないし接触角を調整する添
加剤、溶媒である水からなる。本発明に用いる着色剤と
しては有機、無機顔料、及び酸性染料、塩基性染料、直
接染料のいずれかあるいは混合したものを使用すること
ができる。具体例を挙げると、カーボンブラック MA7,MA8,MA100,＃40,＃45,＃50
（三菱化成工業製） C.I.ビグメントイエロー１、２、３、５、12 C.I.ビグメントレッド２、３、５、16、23、31、49、57、63 C.I.ビグメントブルー１、２、15、16、17 等が挙げられる。

染料としては、 C.I.ダイレクトイエロー 12、26、86、130 C.I.ダイレクトレッド９、13、17、23 C.I.ダイレクトブルー 78、86、199 C.I.ダイレクトブラック 19、22、28、154 C.I.アシッドイエロー 23、25 C.I.アシッドレッド 52、254、289 C.I.アシッドブルー９、254 C.I.アシッドブラック 52、172、208 C.I.フードブラック２等がある。添加量は十分な色濃度が得られかつインク粘
度を抑えるために0.5から10wt％がよい。

本発明によるインク組成物においては、上述した着色
成分の他に、エチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール
およびグリセリンからなる群から選ばれた少なくとも１
種からなる湿潤剤および水を含有させることができる。

上記湿潤剤の含有量は、通常、１〜25重量％であり、
さらに好ましくは５〜15重量％添加する。水は、75〜95
重量％の範囲で含有し、さらに好まくは80〜90重量％添
加することが望ましい。

インク組成物としては、濡れ性、特に接触角を調整す
る添加剤として下記一般式（Ｉ）および／または（II）
で表される化合物を、単独もしくは混合物として、0.1
〜５重量％含有する。

（ただし、上式中、R₁は、水素、アルキル基、アミノ
基、水酸基、およびハロゲンから選ばれた基、 R₂およびR₃は、各々、水素またはアルキル基、 R₄は、水素またはアミノ基、Ｍは、アルカリ金属、またはアルカノールアミンであ
る。）（ただし、上式中、R₁は、水素、アルキル基、アミノ
基、水酸基、およびハロゲンから選ばれた基、 R₂は、置換もしくは非置換のアルキル基である。）上記一般式（Ｉ）の化合物の好ましい具体例として
は、下記のものが挙げられる。

R₁が水素、R₂およびR₃が各々メチル基、R₄がアミノ
基、Ｍがナトリウムからなるもの。

R₁が水酸基、R₂およびR₃が各々メチル基、R₄がアミ
ノ基、Ｍがリチウムからなるもの。

R₁がアミノ基、R₂およびR₃が各々水素、R₄がアミノ
基、Ｍがナトリウムからなるもの。

R₁が水素、R₂およびR₃が各々水素、R₄が水酸基、Ｍ
がナトリウムからなるもの。

R₁がメチル基、R₂およびR₃が各々メチル基、R₄がメ
チル基、Ｍが−Ｎ（CH₂CH₂OH）_３およびナトリウムから
なるもの。

一方、上記一般式（II）の化合物の好ましい具体例と
しては、下記のものが挙げられる。

R₁が水素、R₂がフェニル基、Ｍがナトリウムからな
るもの。

R₁が水酸基、R₂がメチル基置換フェニル基、Ｍがナ
トリウムからなるもの。

R₁がアミノ基、R₂が水酸基置換フェニル基、Ｍがナ
トリウムからなるもの。

R₁が水素、R₂がアミノ基置換フェニル基、Ｍがナト
リウムからなるもの。

さらに本発明においては、インク組成物のプラスチッ
ク材料に対する接触角を上述した最適範囲に調整する成
分としては、前記化合物ともに、あるいは前記化合物に
替えて、界面活性剤を適宜添加することができる。この
ような目的で添加する望ましい界面活性剤としては、た
とえばオレイン酸カリウム、ラウリン酸ナトリウム、ジ
オクチルスルホコハク酸ナトリウムなどの脂肪酸塩が挙
げられる。これら界面活性剤は、通常、0.01〜10重量％
程度添加し、好ましくは0.1〜５重量％添加する。

実験例以下、本発明を実施例に沿って詳細に説明する。

まず、以下に示すインク組成物〔Ａ〕、〔Ｂ〕、
〔Ｃ〕を基本組成としてプラスチクの濡れ性を調整する
ための添加剤として各々界面活性剤であるオレイン酸カ
リウム、ラウリン酸ナトリウム、ジオクチルスルホコハ
ク酸ナトリウムの添加量を変え、インクを調整した。

第１表に評価したインクの種類を示す。

＜インク組成物Ａ＞染料 C.I.ダイレクトブラック19 １％溶剤グリセリン 10％水残量＜インク組成物Ｂ＞染料 I.C.ダイレクトブラック19 ２％溶剤ジエチレングリコール５％エタノール６％水残量＜インク組成物Ｃ＞染料 I.C.ダイレクトブルー86 ２％溶剤トリエチレングリコール５％水残量まず、第１表に示すインクの第２表に示すインク系部
材に対する接触角を測定した結果を第３、４、５表に示
す。

接触角は、接触角計（協和界面科学（株））を用いて
60sec後の値を読みとった値である。

次に、第１表に示すインクと第２表に示すインク系部
材を用いて下記に示す記録特性について評価した。

印字復帰試験連続印字において、ドット抜けや、印字乱れ等のトラ
ブル時の復帰時間を測定する。復帰動作は、ヘッドノズ
ル側から、ポンプにより毎分5mlのインクを吸引する方
法による。

印字安定性試験連続印字を行ない、トータル印字ライン数をその間に
発生したドット抜けの回数で割り、平均印字ライン数を
算出する。その値により、以下の判断基準にしたがって
判断する。

１万ライン以下：× １万〜３万ライン：△ ３万〜５万ライン：○ ５万ライン以上：◎ 印字品質 Xerox Ｐ（富士Xerox社製）に印字を行ない滲みの有
無に着目し、以下の判定基準に従って判断する。

滲みがなく鮮明な印字：◎ 滲みが気にならない：○ 滲みがやや気になる：△ 滲みがひどい：× 記録特性の評価結果を第６、７、８表に示す。

第３表から、第８表に示すように、インク系部材が、
プラスチックから成るインクジェット記録方法において
は、インク系部材を構成するプラスチック材に対するイ
ンクの接触角が10゜以上60゜以下であれば印字安定性、
印字品質等の記録特性を、十分に満足することができ
る。10゜以下の場合濡れ性は良好であるがインクの泡立
ちがはげしくなり気泡の排出性が逆に悪くなる。また紙
の上でも濡れやすくなり、この結果滲みが極端に発生し
やすくなる。印字安定性、印字品質等の記録特性につい
て、好ましい効果が得られるのは、インク系部材のプラ
スチック材に対するインクの接触角が15゜以上50゜以下
の時であり、最も好ましくは20゜以上40゜以下の時であ
る。

次に、前述した一般式（Ｉ）および（II）の化合物な
らびに湿潤剤をインク組成物の添加成分として使用した
場合の実施例ならびに比較例について説明する。

以下の実施例の組成物において、化合物の欄におけ
る、たとえば「Ｉ−」あるいは「II−」なる記号
は、前述した一般式（Ｉ）の具体例の化合物、および
（II）の具体例の化合物を意味する。

実施例ａ染料 C.I.ダイレクトブラック19 １％化合物Ｉ− 0.5％溶剤グリセリン 10％水残量実施例ｂ染料 C.I.アシッドブラック９１％化合物Ｉ− １％溶剤エチレングリコール 10％水残量実施例ｃ染料 C.I.フードブラック２２％化合物Ｉ− ２％溶剤ジエチレングリコール５％グリセリン５％水残量実施例ｄ染料 C.I.ダイレクトブラック19 １％化合物Ｉ− １％溶剤ジエチレングリコール 10％水残量実施例ｅ染料 MA100（三菱化成工業（株））３％化合物Ｉ− ２％溶剤ジエチレングリコール５％グリセリン５％水残量実施例ｆ染料 C.I.ダイレクトブラック19 １％化合物 II− 0.5％溶剤ジエチレングリコール 10％水残量実施例ｇ染料 C.I.アシッドブラック169 ２％化合物 II− １％溶剤グリセリン 10％水残量実施例ｈ染料 C.I.フードブラック２２％化合物 II− ２％溶剤トリエチレングリコール５％グリセリン５％水残量実施例ｉ染料 MA7（三菱化成工業（株））２％化合物 II− ２％溶剤ジエチレングリコール５％水残量比較例ｊ染料 C.I.ダイレクトブラック19 ３％溶剤グリセリン 10％水残量比較例ｋ染料 C.I.アシッドブラック９２％溶剤ジエチレングリコール 10％水残量比較例ｌ染料 C.I.フードブラック９３％溶剤ジエチレングリコール 10％グリセリン５％水残量実施例ａ〜ｉ、比較例ｊ−ｌに示すインクを用いて第
２表、No.2、No.3に示すインク系部材に対する接触角を
測定した。

また、第２表、No.2、No.3に示すインク系部材を用い
た時の記録特性について評価した結果を示す。

下記の評価項目の内で、安定性、復帰性、ならびに滲
みについては、前述した方法と同様の方法で測定し評価
した。曲り（飛行曲り）については、下記の方法によっ
た。

１ページの連続印字を行なった後、30秒待機させ再度
印字をさせる。その時の印字状態を確認し飛行曲がりの
有無をチェックし、以下の判定基準にしたがって判断す
る。

全く曲がらない：◎ やや曲がる：△ ひどく曲がる：× 以上のように、一般式〔Ｉ〕、〔II〕から選ばれる少
なくとも１つの化合物を含むインクを用いることで、印
字安定性、復帰性、印字品質等、インクジェットプリン
ターに要求される特性を満足する事ができる。

以上に示したようにインク噴出ヘッド、インク供給
管、インクタンクから成るインク供給路のいずれか一つ
がプラスチック材からなるインクジェット記録方法に於
いて、界面活性剤のような添加剤を含む場合も化合物
〔Ｉ〕、〔II〕を含む場合も該プラスチックに対するイ
ンクの接触角が、10゜以上60゜以下であるインクを用い
ることでその記録方法の特徴を最大限に生かすことがで
きる。

このように、本発明によれば、濡れ性の悪いプラスチ
ックからなるヘッドに於て、ドット抜け等のトラブルを
速やかに解消することができる。また、プラスチックに
対する濡れ性を上げても紙の上での濡れ性は滲みのない
レベルを保っており高品質の印字を得ることができる。

また、ヘッドのみならずインク系部材がプラスチック
の場合も流路にある気泡が復帰動作によって十分排出さ
れず、印字途中に突然ドット抜けを発生していたがその
ような不良も改良できる。

また、今までのようにプラスチックの表面処理を行な
い濡れ性を上げるという工程を省略する事ができ低コス
トで量産性があるというプラスチックのメリットを十分
生かすことができる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】インクジェット記録装置におけるインク供
給系部材の少なくとも一部がプラスチック材料からな
り、該プラスチック材料に対する接触角が10〜60゜の範
囲にあるインク組成物を当該インクジェット記録装置の
供給インクとして使用するインクジェット記録方法であ
って、前記インク組成物が、着色成分の他に、下記一般
式（Ｉ）および／または（II）で表される化合物を、単
独もしくは混合物として0.1〜５重量％含有することを
特徴とする、インクジェット記録方法。（ただし、上式中、R₁は、水素、アルキル基、アミノ
基、水酸基、およびハロゲンから選ばれた基、 R₂およびR₃は、各々、水素またはアルキル基、 R₄は、水素またはアミノ基、Ｍは、アルカリ金属、またはアルカノールアミンであ
る。）（ただし、上式中、R₁は、水素、アルキル基、アミノ
基、水酸基、およびハロゲンから選ばれた基、 R₂は、置換もしくは非置換のアルキル基である。）
【請求項２】前記インク組成物の前記プラスチック材料
に対する接触角が15〜50゜の範囲にある、請求項１に記
載の方法。
【請求項３】前記インク組成物の前記プラスチック材料
に対する接触角が20〜40゜の範囲にある、請求項１に記
載の方法。
【請求項４】インクジェット記録装置におけるインク供
給系部材が、インク噴出ヘッド、インク供給管およびイ
ンクタンクを有し、前記インク噴出ヘッドがプラスチッ
ク材料からなる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】前記インク組成物が、エチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、
ポリエチレングリコールおよびグリセリンからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種からなる湿潤剤、および水を
含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】インクジェット記録装置におけるインク供
給系部材の少なくとも一部がプラスチック材料からな
り、該プラスチック材料に対する接触角が10〜60゜の範
囲にある請求項１に記載のインク組成物を当該インクジ
ェット記録装置の供給インクとして具備してなることを
特徴とする、インクジェット記録装置。
【請求項７】請求項１に記載の方法に用いる、インクジ
ェット記録用インク組成物。