JP3058230B2 - 記録紙及びこれを用いたインクジェット記録方法 - Google Patents

記録紙及びこれを用いたインクジェット記録方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特殊なコーティングの
施していない、いわゆる普通紙を用いたインクジェット
記録方法に関し、特に、中性紙であって鮮明な画像を形
成し得る記録紙及びインクジェット記録方法に関する。
【０００２】又、本発明は耐水性に優れる画像を形成可
能な記録紙及びインクジェット記録方法に関する。
【０００３】更に、本発明は電子写真方式のトナー転写
紙としても優れた性能を示し、且つインクジェット記録
に於いても鮮明な画像を形成し得る汎用性のある記録紙
を用いたインクジェット記録方法に関する。
【０００４】
【従来の技術】インクジェット記録方式は、記録の高速
化、高密度化、カラー化が容易なことから注目されてい
る。こうしたインクジェット記録方式には、例えば特開
昭５９−３５９７７号公報や特開平１−１３５６８２号
公報に開示されるような専用のコート紙が用いられてき
た。
【０００５】一方で、モノクロ記録やビジネスカラー記
録の分野では、低価格で汎用性のある記録紙が求められ
ており、特に現在オフィスに普及している電子写真記録
方式を用いた複写機等のトナー転写紙（ＰＰＣ用紙）と
の共通化が求められている。
【０００６】ＰＰＣ用紙を用いたインクジェット記録の
問題点は以下の２点である。すなわち インクの吸収性に乏しく、多量のインクが付与される
と、インクの乾燥、定着が遅いこと（インクが未定着、
未乾燥の状態で記録面に物が触れると画像を損なうこ
と） インクが紙層内に吸収される際に、紙の繊維に沿って
にじむためドットが過大ににじんだり、ドットの周辺が
ギザギザになったり、ボケたりするために鮮明な文字、
画像が得られないことが挙げられる。
【０００７】更に、ＰＰＣ用紙を用いたインクジェット
記録方法のもうひとつの問題点としては、形成された画
像に耐水性がなく、水滴が付着したり、水に濡れたとき
に画像が流れ出し、判読不能となる点である。
【０００８】インクジェット記録方式には、従来、水系
溶媒と水溶性染料より成る水系インクが使用されてき
た。従って得られる画像の耐水性を向上する目的で、水
溶性の低い染料を用いることは、例えばインクジェット
記録ヘッドのノズルの先端に於ける染料の析出によるノ
ズル詰まりを起こしやすく、又、長期間未使用のインク
中で染料が凝集して沈澱するといった問題を発生する。
【０００９】これらの相反する問題点を解決する方法と
しては、インク中では水溶性塩の形（例えば、アンモニ
ウム塩）で存在し、付着した紙面上で不溶化（例えば、
脱アンモニアにより対イオンがＨ+ に置換し不溶体とな
る）する染料を用いたものが挙げられる。
【００１０】このような染料の例としては、例えば、米
国特許明細書第５，０５３，４９５号に開示される染料
のアンモニウム塩が挙げられる。
【００１１】一方、近年になって紙の保存性等の問題か
ら、従来の酸性紙にかわって中性紙が使用される機会が
増えてきた。特開昭５１−１３２４４号公報や、特開昭
５９−１６２５６１号公報には、電子写真記録適性に優
れる中性のトナー転写紙が開示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】中性のＰＰＣ用紙に、
前記の耐水性染料を用いて記録した場合、従来の酸性紙
の場合に比べ、十分な画像耐水性が得られないという更
なる問題点が挙げられる。
【００１３】以上のように中性紙を含めたすべてのＰＰ
Ｃ用紙に対し、鮮明な画像が形成でき、耐水性に優れた
画像を形成するインクジェット記録方法は、未だ得られ
ていないのが現状である。
【００１４】そこで本発明の目的は、インクの定着、乾
燥性が優れ、ドットのにじみが適度で均一であるため、
鮮明な文字、画像を形成可能であり、特に耐水性に優れ
た画像を形成可能な記録紙及びインクジェット記録方法
を提供することにある。
【００１５】更に、本発明のもうひとつの目的は、電子
写真記録、インクジェット記録方式の双方に適用可能な
記録紙、特に中性紙を用いたモノクロ記録及びビジネス
カラー記録に適したインクジェット記録方法を提供する
ことである。
【００１６】
【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的は、
以下の本発明により達成される。
【００１７】すなわち本発明は、対イオンとして陽イオ
ンを有し、ｐＨの変化により前記陽イオンが置換されて
水溶性から水不溶性に変化する染料を含む水系記録液を
用いた記録に適した記録紙であって、中性紙であり、且
つその表面ｐＨを、前記染料が水不溶性に変化するｐＨ
値以下に調整してなることを特徴とする記録紙である。
【００１８】また本発明は、対イオンとして陽イオンを
有し、ｐＨの変化により陽イオンが置換されて水溶性か
ら水不溶性に変化する染料を含む水系インクの小滴を記
録紙に付着させて記録を行うインクジェット記録方法で
あって、前記記録紙として、上記記録紙を使用すること
を特徴とするインクジェット記録方法である。
【００１９】本発明の第１の特徴は、溶媒として水を主
成分とするインクを用いるインクジェット記録方法に於
いて、以下に示されるような特定の性状を有する染料を
用いることである。
【００２０】本発明方法に使用する染料は、酸性又は直
接染料であって、インク中ではアルカリ金属イオンやア
ンモニウムイオン等、陽イオンの塩として存在し、水溶
性であり、記録紙に付着し、溶媒が蒸発し、紙層中に浸
透する過程で対イオンである陽イオンが脱離し、Ｈ+ を
置換することによって水不溶性となる性質を有し、それ
によりインクに対する優れた溶解性及び画像の耐水性と
いう相反する性能を両立する。
【００２１】ところが本発明者が検討した結果によれ
ば、上記のような染料を用いてもすべての紙に於いて、
十分な耐水性を発現するわけではないことがわかった。
【００２２】上記の染料は、酸性紙に於いては十分な画
像の耐水性を示すが、中性紙については不十分である。
【００２３】このことは、陽イオンの脱離及びＨ+ への
置換が紙の物性に大きく影響されることを示している。
【００２４】本発明者は、インクにより記録の行われる
記録紙の表面ｐＨが、上記の染料から陽イオンが脱離し
てＨ+ に置換するｐＨ（すなわち水溶性から水不溶性へ
と変化するｐＨ）以下であれば、紙面上で染料の不溶化
が容易に進行し、十分な耐水性を有する画像が得られる
ことを知見し、本発明に至った。
【００２５】すなわち、上記の染料の不溶化の起こるｐ
Ｈは機構上中性付近である。このため酸性紙の場合にお
いてはｐＨ（ＪＩＳ−Ｐ−８１３３による水抽出ｐＨ；
紙全体としてのｐＨ）が５以下であるため十分な耐水性
が発現するが、中性紙の場合に於いては構成する材料の
性質上、通常ｐＨ（水抽出ｐＨ）が６以上、特に一般的
な中性サイズ剤であるアルキルケテンダイマーやアルケ
ニル無水コハク酸を用いた場合には７以上となるため、
十分な耐水性が発現されない。
【００２６】本発明の記録方法は、水抽出ｐＨが６以上
もしくは７以上の中性紙であっても、その記録面のｐＨ
を上記の染料が不溶化するｐＨ以下に調整することによ
り、その染料との組合せにより十分な耐水性を有する画
像を形成することを可能とした。
【００２７】なお、本発明方法で言う紙の「表面ｐＨ」
とは、日本紙パルプ技術協会（Ｊ’ＴＡＰＰＩ）の定め
た紙面ｐＨを表わしている。
【００２８】以下に、本発明の好ましい実施態様を用い
て、本発明をより詳しく説明する。
【００２９】本発明に用いられる記録紙はＬＢＫＰ、Ｎ
ＢＫＰ等に代表される化学パルプ、サイズ剤、填料を主
体とし、その他の抄紙助剤を必要に応じて用い、常法に
より抄紙される。使用されるパルプ材としては、機械パ
ルプや古紙再生パルプを併用しても良く、又、これらを
主体とするものであっても良い。
【００３０】サイズ剤としては、ロジンサイズ、アルキ
ルケテンダイマー、アルケニル無水コハク酸、石油樹脂
系サイズ、エピクロルヒドリン、カチオンでんぷん、ア
クリルアミド等が挙げられ、本発明の記録方法の記録紙
は水抽出ｐＨが６以上、より好ましくは７以上のものと
して調整される。
【００３１】このようにして調整される記録紙のステキ
ヒトサイズ度は、低すぎると付着したインク滴がにじみ
過ぎ、鮮明な画像、文字が形成されにくくなり、又、高
すぎるとインクがいつまでたっても紙層中に吸収されな
いため、付着したインクの定着、乾燥性が悪くなる。こ
のため、ステキヒトサイズ度が１６〜４０秒の範囲内で
あることが好ましい。
【００３２】更に、本発明に於いては、以上のようにし
て形成される記録紙の記録面がインクの浸透遅延剤を含
むことが好ましい。本発明の記録紙表面に付着したイン
クは、インクの浸透遅延剤の作用により、０．０１秒〜
数秒程度紙層中への浸透が遅れ、紙表面上で水等の低沸
点溶剤の大部分を蒸発させたのち紙層中に浸透する。
【００３３】この効果により、記録液が必要以上ににじ
まず、又、染料が記録面付近にとどまるためコントラス
トの高いドットが形成される。
【００３４】インクの浸透遅延剤として好ましい材料と
しては、カゼイン、でんぷん、カルボキシメチルセルロ
ース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導
体、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、インクに
対して膨潤性のある親水性樹脂、ＳＢＲラテックス、ア
クリルエマルジョン、スチレン／マレイン酸、スチレン
／アクリル酸共重合体等の親水性部分と疎水性部分を分
子内に有する樹脂、シリコンオイル、パラフィン、ワッ
クス、フッ素化合物等、撥水性を有する物質及び前記の
サイズ剤などが挙げられる。
【００３５】これらの材料は記録面中に０．１〜３ｇ／
ｍ2 程度付与される。
【００３６】上記範囲内であれば、インクの浸透を遅延
する効果を保持し、且つ不揮発性溶剤を含む蒸発残留分
であるインクは紙層中に浸透、吸収されるため、インク
定着性が極端に低下することがない。
【００３７】本発明方法に於いて、表面ｐＨを調整する
方法は、抄紙時に加える物質によって調整しても良い
が、上記のインク浸透遅延剤として記録紙の表面ｐＨ
を、上記染料の不溶化点以下に調整する材料を選択する
か、あるいは、インク浸透遅延剤塗布液中に添加剤とし
てのｐＨ調整剤を加えて調整した方が効果的である。
【００３８】ｐＨ調整剤として好ましいものは、フタル
酸水素ナトリウム、フタル酸水素カリウム等有機カルボ
ン酸水素塩のほか、りん酸水素塩、炭酸水素塩等であ
る。
【００３９】又、本発明方法の記録紙は従来のＰＰＣ用
紙と比べても、表面形状や物理特性について大きな変更
をともなわないため、電子写真記録用のトナー転写紙及
びインクジェット記録用紙の双方に適用可能である。
【００４０】本発明のインクジェット記録方法に使用さ
れるインクは、水を主成分とし、多価アルコール等の有
機溶剤、記録剤としての染料、及びその他の添加剤を含
んで成る従来公知のものである。
【００４１】本発明に使用する染料の特性についてはす
でに述べたが、カラー記録の場合には、使用されるすべ
ての染料が必ずしも本発明方法に用いるものである必要
はなく、少なくとも１種類の染料が使用されていれば、
他は従来公知の本発明方法以外のものであっても良い。
【００４２】本発明方法に於いては、少なくとも黒染料
として前記の本発明方法に用いる染料を含んでいること
が好ましく、このような好ましい染料の一例としては下
記の構造式（Ｉ）のものが挙げられる。
【００４３】
【外１】 但し、Ｘ1 ：ＣＯＯＹ1 、Ｘ2 ：Ｈ、ＣＯＯＹ2 、ＳＯ
3 Ｙ3 、ハロゲン、ニトロ基、シアノ基、アルキル基、
アルコキシ基、アクリルアミノ基、Ｘ3 、Ｘ4 ：Ｈ、Ｃ
ＯＯＹ4 、ＳＯ3 Ｙ5 、Ｒ、Ｒ′：Ｈ、アルキル基又は
ＣＯＯＲ2 、Ｒ2：Ｈ、アルキル基、Ｙ1 〜Ｙ5 ：Ｎ
ａ、Ｌｉ、Ｋ、ＮＨ4 、Ｈである。
【００４４】本発明方法が適用することが可能なインク
ジェット記録方式としては、インクの小滴を種々の駆動
原理を利用して、ノズルより吐出して記録を行わせる従
来公知のインクジェット記録方式のいずれのものにも適
用可能である。
【００４５】その中でも本発明は、特に特開昭５４−５
１８３７号公報に記載される方法で熱エネルギーの作用
をうけたインクが急激な体積変化を生じ、この状態変化
による作用力によってインクをノズルから吐出させるイ
ンクジェット方式に特に有効に使用できる。
【００４６】
【実施例】以下に実施例を用いて、本発明を更に詳しく
説明する。
【００４７】（記録紙の調整）原料パルプとして、ＬＢ
ＫＰ９０部、ＮＢＫＰ１０部を混合して叩解したのち、
炭酸カルシウム（エスカロン 三共精粉製）１０部、中
性ロジンサイズ剤（サイズパインＮＴ 荒川化学製）
０．２部、カチオン化でんぷん０．５部を配合して常法
により坪量７０ｇ／ｍ2 の記録原紙を抄造した。
【００４８】この原紙に対して酸化でんぷん（ＭＳ−３
８００ 日本食品製）の２％濃度の水溶液を調整し、エ
アスプレーで１ｇ／ｍ2 塗布し、記録紙Ａ１を調整し
た。Ａ１の表面ｐＨを紙面測定用ｐＨ計（共立理化学研
究所製）を用いて測定したところ７．６であった。
【００４９】酸化でんぷん水溶液にｐＨ調整剤として、
フタル酸水素カリウム水溶液を加えたものを同様にして
上記の原紙に塗布して、それぞれ表面ｐＨが７．３及び
６．８である記録紙Ａ２、Ａ３をそれぞれ調整した。
【００５０】記録紙Ａ１の原紙の調整方法に於ける中性
ロジンサイズ剤をアルキルケテンダイマーに、炭酸カル
シウムをカオリン（土屋カオリン製）に変更した以外は
Ａ１と同様に原紙を抄造し、更に同様の酸化でんぷん水
溶液を塗布することにより、表面ｐＨが７．８である記
録紙Ｂ１を調整した。
【００５１】Ａ１の場合と同様に酸化でんぷん水溶液に
ｐＨ調整剤としてりん酸水素２ナトリウムを加えること
により、それぞれ表面ｐＨが７．４及び７．０である記
録紙Ｂ２、Ｂ３をそれぞれ調整した。
【００５２】記録紙Ａ１の原紙の調整方法に於ける中性
ロジンサイズ剤をアルケニル無水コハク酸に変更した以
外はＡ１と同様にして記録紙Ｃ１を調整した。Ｃ１の表
面ｐＨは８．２であった。
【００５３】Ｃ１の表面に更に硫酸アルミニウム水溶液
をエアスプレーで塗布することにより表面ｐＨを調整
し、表面ｐＨがそれぞれ７．１、６．３である記録紙Ｃ
２、Ｃ３をそれぞれ調整した。
【００５４】 （インク組成・黒） 染料 ３部 トリエチレングリコール ５部 イソプロピルアルコール ５部 尿素 ５部 水 ８２部 インクａ 前記の構造式（Ｉ）に於ける分子構造に於いて （Ｘ1 ：５−ＣＯＯＮＨ4 、Ｘ2 ：３−ＣＯＯＮＨ4 、
Ｘ3 、Ｘ4 ：Ｈ、Ｙ1：ＮＨ4 、Ｒ、Ｒ2 ：Ｈ） である染料を用いた。
【００５５】上記の染料水溶液に対して撹拌しながら希
塩酸を滴下して、水溶液のｐＨを下げていったところ、
ｐＨが７．５に達したところで染料の沈澱物が発生し
た。 インクｂ 染料として、Ｃ．Ｉ．フードブラック２を用いた。
【００５６】下記表１の組合わせの記録紙及びインクを
用いて、１ｍｍあたり１４本の割合で記録ノズルを有す
る前記熱エネルギーをインクの吐出源とするインクジェ
ット方式の記録ヘッドを搭載した記録装置により記録を
行い記録適性を評価した。
【００５７】（評価項目） （１）印字品位 ヘッドの走査方向を平行に幅１ドットの直線を印字し、
２５ｃｍ離れた距離からの目視にて評価した。
【００５８】直線のエッジが不鮮明でボケていたり、フ
ェザリングが目立つものを×とし、鮮明な直線として視
覚できるものを○とした。
【００５９】（２）耐水性 前記の記録装置を用いて印字し、印字後１時間経過した
のち、印字物を室温の水道水中に３秒間浸漬したのちひ
きあげ、自然乾燥させた。
【００６０】乾燥後、画像に全く変化がないものを◎、
印字部分に変化はないが白地部への尾引き（流れ出した
染料の再付着）が若干見られるものを○、印字部がボケ
てやや不鮮明となり白地部への尾引きがひどいものを
△、印字部が判読不能であるものを×として評価した。
【００６１】（３）耐水性 前記の記録装置を用いて印字した記録物を１分間室温の
水道水中に浸漬したのちにひきあげ、自然乾燥させた。
【００６２】上記、乾燥後の記録物の画像濃度（Ｄ1 ）
及び水中に浸漬前の記録物の画像濃度（Ｄ0 ）の比とし
て求めた（Ｄ1 ／Ｄ0 ）。この比が大きいほど耐水性が
良い。
【００６３】
【表１】
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−372670（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−120383（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−331182（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−372670（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−148442（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−89594（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−78885（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41M 5/00

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】対イオンとして陽イオンを有し 、ｐＨの変
    化により前記陽イオンが置換されて水溶性から水不溶性
    に変化する染料を含む水系記録液を用いた記録に適した
    記録紙であって、中性紙であり、且つその表面ｐＨを、
    前記染料が水不溶性に変化するｐＨ値以下に調整してな
    ることを特徴とする記録紙。
  2. 【請求項２】 パルプ材、サイズ剤及び填料を主体とし
    てなる請求項1に記載の記録紙。
  3. 【請求項３】 水抽出ｐＨが7以上である請求項1に記載
    の記録紙。
  4. 【請求項４】 ステキヒトサイズ度が１６〜４０秒の範
    囲にある請求項１の記録紙。
  5. 【請求項５】 表面にインクの浸透遅延剤を付与してな
    る請求項１に記載の記録紙。
  6. 【請求項６】 浸透遅延剤が、カゼイン、でんぷん、カ
    ルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロー
    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、ＳＢＲラテ
    ックス、アクリルエマルジョン、スチレン-マレイン酸
    共重合体、スチレン-アクリル酸共重合体から選択され
    る樹脂である請求項5に記載の記録紙。
  7. 【請求項７】 浸透遅延剤が表面に０．１〜３ｇ／ｍ2
    の割合で付与されている請求項５に記載の記録紙。
  8. 【請求項８】 表面にｐＨ調整剤が付与されている請求
    項１に記載の記録紙。
  9. 【請求項９】 ｐＨ調整剤が有機カルボン酸水素塩、り
    ん酸水素塩もしくは炭酸水素塩である請求項８に記載の
    記録紙。
  10. 【請求項１０】対イオンとして陽イオンを有し、ｐＨの
    変化により陽イオンが置換されて水溶性から水不溶性に
    変化する染料を含む水系インクの小滴を記録紙に付着さ
    せて記録を行うインクジェット記録方法であって、前記
    記録紙として、請求項１乃至９にいずれかに記載の記録
    紙を使用することを特徴とするインクジェット記録方
    法。
  11. 【請求項１１】 陽イオンがアンモニウムイオンである
    請求項１０に記載のインクジェット記録方法。
  12. 【請求項１２】 前記インクジェット記録が、インクに
    熱エネルギーを作用させてインクの液滴を吐出させる方
    式による請求項１０に記載のインクジェット記録方法。
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