JP3391905B2

JP3391905B2 - 画像形成記録方法及びその装置

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Publication number: JP3391905B2
Application number: JP20164594A
Authority: JP
Inventors: 博司田鹿; 次郎森山; 仁杉本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-08-26
Filing date: 1994-08-26
Publication date: 2003-03-31
Anticipated expiration: 2018-03-31
Also published as: JPH0858225A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録方
法を用いた画像形成記録方法および装置に関し、特に普
通紙に対するカラー耐水化記録方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェット記録方式を用いた
画像形成方法は、普通紙（ＰＰＣ）を対象とする記録方
式において、インクの乾燥を早めかつ高い濃度を保つた
めに様々な手段を用いてきた。

【０００３】すなわち、インクの乾燥を早める方法とし
て、第一には、インク自身の乾燥を早めるために、イン
クの成分を乾燥し易いものに変更して対応してきた。し
かしながら、インク自身が乾燥し易いためにヘッドの内
部でも乾燥が発生し、増粘・固着によるヨレや不吐出が
発生して著しい画像品質の低下を招き信頼性を低下させ
ていた。また、特にカラー画像を普通紙に記録する場合
などは、単位面積当たりのインク打ち込み量が単色カラ
ーも含むモノクロの２倍以上になるために、画像にじ
み、定着不良、紙のコックリングによるヘッドこすれな
どの弊害が発生し、問題があった。

【０００４】第二には、インクの乾燥を早めるために画
像形成装置自身にヒーターなどのインク乾燥手段を設け
て対応してきた（特開昭６２−１３０８６３号公報）。
しかしながら、インクの乾燥を早めるために記録材を暖
めるときに、インクからの蒸発物質が記録ヘッドの吐出
面を濡らし、濡れによるヨレや不吐出が発生して著しい
画像品質の低下を招き、信頼性を低下させていた。ま
た、特にカラー画像の場合には、単位時間・単位面積当
りのインク打ち込み量が２倍以上となり、にじみや定着
不良が発生し問題があった。さらに、この傾向は、記録
速度の高速化にともなってますます顕著になってきた。

【０００５】第三には、インクの乾燥を助けるために、
マルチパス印字方法を工夫し、複数回の繰り返し印字、
すなわち、多パスや千鳥印字などの組み合わせによっ
て、一度に打ち込まれるインクの量を制限したり定着時
間を稼いだりしていたが、記録速度の低下を招いたりカ
ラー画像によるインク打ち込み量の増加には対応しきれ
なかった。

【０００６】また、高濃度を保つための方法として、第
一には、インク成分や染料濃度を変更することにより、
紙面上になるべく多くの染料を残すように工夫したが、
インク自身が乾燥し易いためにヘッドの内部でも乾燥が
発生し、増粘・固着によるヨレや不吐出が発生して著し
い画像品質の低下を招き信頼性を低下させた。

【０００７】第二には、多パスや千鳥印字などの組み合
わせ等によって複数回の繰り返し印字を行い、単位面積
当たりの染料濃度を増して高濃度を発生させていたが、
逆に定着性を悪くしたり記録速度の低下をもたらしたり
していた。

【０００８】このように、文字画像を記録したときに
は、通常の染料では耐水性がなく、唾や濡れた手で触る
と文字がにじむなどの弊害があった。これらの問題を解
決するために、顔料インクの使用や耐水染料の使用が試
みられているが、いずれも水溶液に対しては不溶化され
た物を使用しなければならず、記録ヘッド部を詰まらせ
るなどの問題を有していた。

【０００９】一方、インクに耐水性を持たせるための工
夫として、顔料インクの採用においては、信頼性の低下
を避けるために高価な回復手段が必要となったり、また
カラー記録時の色味の低下やＯＨＰの光透過性悪化にな
ったり、問題を生じていた。

【００１０】耐水インクの採用においては、信頼性の低
下を避けるために顔料インクと同様の手段が必要であ
り、またカラー染料に耐水性を持たせると染料自身の光
の吸収スペクトルが広がりカラー記録時の色再現性の低
下などの問題があった。

【００１１】特開昭６４−６３１８５号公報には、染料
を不溶化する無色のインクをインクジェット記録ヘッド
によって記録紙上に付着させる技術が開示されている。
また、特開平５−２０２３２８号公報には、カルボキシ
ル基を有する化学染料を含むインクと多価金属塩溶液と
を使用して、多価金属塩溶液を印字した後に、インクを
印字して耐水性とカラーブリードのない画像を得る技術
が開示されている。しかしながら、これらの方法では、
染料を不溶化する溶液が本体内で接触した場合、記録装
置の故障を引き起こし、一方、単位面積あたりのインク
打ち込み量が単色の場合は約２倍、カラーの場合も最低
約１．５倍にもなり、記録媒体のコックリングや定着不
良を発生するなどの問題を有していた。

【００１２】本発明者らは、先に上記のような従来技術
における課題を解決するために、インクを吸収するため
の吸水性樹脂粒子を記録材に塗布し、この吸水性樹脂粒
子上にインクジェット記録ヘッドを用いてインクを吐出
し、次いで吸水性樹脂粒子を記録材に定着させて画像を
形成させる画像形成方法および装置を提供した（特開平
５−９６７２０号公報参照）。しかし、吸水性樹脂粒子
では、インクの染料との反応が不十分で、耐候性問題を
有していた。さらに、吸水性樹脂粒子の膨潤による凹凸
や画質劣化マイグレーションなどの問題も有していた。

【００１３】また、従来のインクジェット記録方式は、
インクのミストなどの発生から浮遊インクが記録ヘッド
に再付着したり、着弾したインク滴が跳ね返る現象も観
察されており、印字下流側の記録ヘッドにそのインク滴
が付着する等、記録ヘッド上でも問題を起こす可能性が
あり、更に高画質を得るためには、記録ヘッドと記録媒
体の距離を近づけたり、吐出スピードを高速化して着弾
位置の精度を増す必要があった。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、記録材
上に画像を形成する画像形成記録方法であって、下記工
程（ｉ）及び、工程（ｉｉ−１）又は工程（ｉｉ−２）
を有していることを特徴とする画像形成記録方法が提供
される：（ｉ）インク中のアニオン性染料と反応するカチオン性
さきがけ液がカプセルに封入されているカプセルさきが
け粒子を記録材に付与する工程；（ｉｉ−１）記録材に付与したカプセルさきがけ粒子上
にインクジェット記録ヘッドでアニオン性染料を含むイ
ンクを吐出してカプセルさきがけ粒子のカプセルを溶か
し、インクとカチオン性さきがけ液とを反応させる工
程；（ｉｉ―２）記録材に付与したカプセルさきがけ粒子の
カプセルを圧力又は熱で破壊し、カプセルさきがけ粒子
中のカチオン性さきがけ液を記録材に塗布、浸透させる
と共に、アニオン性染料を含むインクを記録材上のカチ
オン性さきがけ液と反応するように記録材に吐出する工
程。

【００１５】本発明よれば、更に、上記画像形成記録方
法の実施に好適な、前記カプセルさきがけ粒子を記録材
に塗布する手段、インクを吐出させる手段（インクジェ
ット記録ヘッド）およびインクとさきがけ液を反応させ
記録材に定着させる手段を有する画像形成装置を提供す
るものである。カプセルさきがけ粒子を記録材に塗布す
る手段においては、カプセルさきがけ粒子を帯電させる
手段と帯電粒子を転写させる手段となっていることが好
ましい。また、カプセルさきがけ粒子はインク吐出前に
あらかじめ記録材に破壊されるためにカプセルを熱溶解
させるための手段もしくはカプセルさきがけ粒子を圧力
により破壊するための手段を有することがある。

【００１６】上記した本発明によれば、どのような記録
材にもインクジェット記録を行うことが可能であり、し
かもカラー画像を印字してもにじみや汚れなどの弊害の
ない画像を提供できる。

【００１７】本発明の参考例の画像形成記録方法に採用
するカチオン性さきがけ樹脂粒子について以下に説明す
る。

【００１８】カチオン性さきがけ樹脂粒子に求められる
条件は、インク中のアニオン性染料と反応し不溶化する
ことはもちろん、インクを吸収し、帯電性を必要とする
ので絶縁物質であることが望ましく、かつ導電性の粒子
に対しても塗布可能であることが望ましい。さらに、記
録材に定着させるために熱溶解性を有していること、ま
た、インクと反応し吸収した後や定着後の混色状態を良
好なものとしかつ色再現性に優れるためには透明物質で
あることが望ましい。

【００１９】従って、これらの要件を満足するカチオン
性さきがけ樹脂粒子としては、インク中のアニオン性染
料と反応し吸水性を有する熱可塑性樹脂、荷電制御剤、
および例えばクリーニング剤、流動化剤、充填剤等の通
常用いられる添加剤から形成されることが望ましい。

【００２０】アニオン性染料と反応する物質としては、
カチオン性モノマーがあり、下記モノマーの４級化され
た化合物であることが望ましい。

【００２１】Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレ
ート、ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）−ＣＯＮＨ−ＣＨ₂ＣＨ₂Ｎ
（ＣＨ₃）₂ Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート、ＣＨ₂＝
ＣＨ−ＣＯＮＨ−ＣＨ₂ＣＨ₂Ｎ（ＣＨ₃）₂ Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノアクリルアミド、ＣＨ₂＝ＣＨ
−ＣＯＮ（ＣＨ₃）₂ Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノメタアクリルアミド、ＣＨ₂＝
Ｃ（ＣＨ₃）−ＣＯＮ（ＣＨ₃）₂ Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、ＣＨ
₂ ＝ＣＨ−ＣＯＮＨ−Ｃ ₃ Ｈ ₆ Ｎ（ＣＨ ₃ ） ₂ Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、Ｃ
Ｈ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）−ＣＯＮＨ−Ｃ₃Ｈ₆Ｎ（ＣＨ₃）₂ などである。４級化するには、塩化メチル、ジメチル硫
酸、ベンジルクロライド、エピクロルヒドリンなどを用
いて常法で行えばよい。また、ポリアリルアミン塩酸
塩、トリブチルアミン塩酸塩などを含むものであること
が好ましく、これらの物質は通常５〜５０重量％の範囲
で樹脂粒子中に含まれる。また、本発明で用いられるカ
チオン性のポリマーとしては、例えば、三井サイアナミ
ッド（株）社製のＡＣＣＯＳＴＡＲ／Ｃ１２４（コアシ
ェルタイプのカチオン性エマルション）エマルション形
態のポリマーを十分に乾燥して固化し、粉砕法などによ
って所望の粒度分布に粉砕し、これらのポリマー表面を
上記で述べたカチオン性基を有した表面改質剤などで処
理また反応させたものを用いることが望ましい。樹脂粒
子を構成する樹脂としては吸水性を有する熱可塑性樹脂
であることが好ましく、アクリル酸、メタアクリル酸、
ビニルピロリドン、アクリルアミド、メタアクリルアミ
ドなどの親水性モノマーの単独重合体および共重合体、
またスチレン、アクリル酸エステル、メタクリル酸エス
テルなどのモノマーとの共重合体、水溶性ポリエステ
ル、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロー
スなどがあり、これらを単独で用いても良く、また従来
のトナーに用いられているバインダーと混合して用いて
も良い。前記した荷電制御剤としては、ニグロシン染
料、脂肪酸金属塩、アゾ系合金染料などがあり、添加剤
としてはコロイダルシリカ、アルミナ、金属石鹸、ポリ
弗化ビニリデンなどがあげられる。

【００２２】本発明におけるカチオン性さきがけ樹脂粒
子は、これらの構成要素を適宜溶融混合し、粉砕して作
成すれば良い。また、粒径に関しては、塗布工程を効率
よく行う必要から、現像用トナーとほぼ同等の粒子径で
あることが望ましく、５μｍ以上２０μｍ以下であるこ
とが望ましい。

【００２３】上記したカチオン性さきがけ樹脂粒子の大
きさに関して、粒子直径Ｄ（μｍ）は、インクの単位面
積当たりの打ち込み量Ｖ（μｇ／ｍｍ ² ）・インク滴の
大きさＶｄ（ｎｇ／ｄｏｔ）・記録速度ｆ（ＫＨｚ）と
深く関係し、ｆ・Ｖ・Ｖｄが大きいほどＤは小さいこと
が望ましく、その理由は粒子径による比表面積割合（表
面積／体積）と関係し、比表面積が大きなものほど反応
が確実に起こり、反応速度が早くなって、単位体積当た
りの反応量も多くなるからである。

【００２４】本発明におけるカチオン性さきがけ液は、
記録材に塗布することを可能とするために、透明なカプ
セルトナーの中にさきがけ液を含有させて一緒にバイン
ダーとして混合したものを塗布し、圧力によりカプセル
を破壊してさきがけ液を容易に塗布することができる。
このようなカプセルさきがけ粒子の構造を図８に簡単に
示す。カプセルの厚みは例えば約０．２μｍで、粒子の
直径は約８μｍ程度である。圧力でカプセル状のさきが
け粒子が潰れるためには粒子の直径が５から２０μｍの
範囲であることが望ましい。粒子の直径が５μｍより小
さいと、記録媒体の繊維の間に入り込んでしまい、圧力
のみによる方法では完全には潰れない。また、２０μｍ
より大きいと、塗布性の低下や潰れたときにさきがけ液
の量が多くなりすぎ、逆にコックリングやにじみを発生
する傾向がある。なお、カプセルの厚みは、図８に示す
ように、インクとの接触によってカプセルが溶解し、さ
きがけ液と接触するタイプ（図８（１））と、圧力また
は熱によってカプセルが破壊されるタイプ（図８
（２））とによって相違する。

【００２５】本発明の画像形成記録方法は、代表的には
記録材として普通紙（ＰＰＣ）を用いる場合、画像記録
においてシリアル印字方式を用いる場合およびカラー画
像記録においてカプセルさきがけ粒子印字方式を用いる
場合において採用されるが、記録材として透明なＰＥＴ
フィルムおよび綿から化学合成繊維等を材料とした布を
用いた場合も含めて、以下に実施例により詳細に説明す
る。

【００２６】

【実施例】参考例１図１は本参考例の特徴を最もよく表す図面である。記録
材として普通紙（ＰＰＣ）を用いたものである。

【００２７】まず、図に示されていない紙搬送手段によ
って記録材１が搬送され、帯電部２で記録材の表面に正
（負）の電荷３を全面に帯電させる。次に、エマルショ
ンから乾燥・粉砕したＡＣＣＯＳＴＡＲ／Ｃ１２４（三
井サイアナミッド社製）にカチオン性モノマーの重合に
よって表面改質処理を行ったものからなるさきがけ樹脂
粒子７を塗布部４で十分に攪拌して塗布ローラ６とゴム
ブレード５との間で摩擦帯電させ、負（正）の電荷を発
生させる。塗布ローラは図に示されていない駆動方法に
よって矢印ａの方向に回転しながら負に帯電したさきが
け樹脂粒子７を搬送する。Ｉの領域でさきがけ樹脂粒子
７を記録材１に接触させることで塗布が行われる。次
に、除電部８で、記録材１とさきがけ樹脂粒子７の電荷
を取り除く。

【００２８】そして、記録部９でインクジェット記録ヘ
ッド１０によりインク滴１１を図に示されていない電気
的駆動手段を用いて吐出させ、ＩＩの領域でさきがけ樹
脂粒子７にインク（インク滴１１）を吸わせ不溶化反応
させる。ここではじめて記録材上に所望の画像が形成さ
れる。最後に定着部１２でインクと反応した状態で、さ
きがけ樹脂粒子７は、ヒートローラ１３−ａとローラ１
３−ｂとの間で熱と圧力をかけられて記録材１に定着さ
れる。以上の工程を経て本発明による画像形成が終了す
る。

【００２９】ここで、本発明の各工程を各部を拡大した
図面を用いて更に詳しく説明する。本発明は大きく分け
て３つの工程、すなわち、塗布・記録・定着の工程から
構成されている。

【００３０】塗布工程では図２に示すように帯電・塗布
・除電が行われる。帯電器２によって空気をイオン化さ
せて正（負）の電荷を記録材上に付着させて反対の電荷
を持った荷電粒子（さきがけ樹脂粒子）を電気的に容易
に吸着させるようにする下準備を行っている。帯電器の
方式は、本発明の方式に限らず、公知の方法でよく記録
材１上に帯電させられればどのような方法でも良い。こ
の参考例では、帯電器２にかける電圧は直流で約６ＫＶ
であった。

【００３１】つぎに、さきがけ樹脂粒子７の帯電方法で
あるが、一般的には絶縁性粒子の帯電方法として広く知
られている電子写真方式の現像方法を応用すればよい。
従って、さきがけ樹脂粒子７は絶縁性の粒子であること
が望ましく、体積抵抗で１０¹²Ω・ｃｍ以上であること
が望ましい。

【００３２】絶縁性粒子の帯電は、金属ローラとゴムブ
レードとの周擦によって帯電するものであって、粒子を
構成する材料によって正または負の電荷が発生し、帯電
することになる。また、粒子の帯電性をコントロールす
るためには、材料の選別と２次的な介在粒子を混在させ
る方法を採用すれば良い。詳しいことは本発明の主旨を
はずれるのでここでは説明しないが、公知の方法を利用
すれば帯電性はコントロール可能である。

【００３３】従って、負（正）に帯電した荷電粒子は、
ローラの回転と共に記録材面に近づいて正電荷と負電荷
のお互いの電荷同士が電気的引力によって引き合うため
に、さきがけ樹脂粒子７が記録材１上に塗布されるので
ある。この時、更に塗布効率をあげるために、バイアス
電源等を加えることにより塗布をより簡単に行うなどの
方法を採用しても良い。また、インクジェットのインク
打ち込み量に応じて、塗布量をコントロールすればよ
く、打ち込み量が多い場合は塗布量を多く、すなわち、
多層コートとし、逆にインク打ち込み量が少ない場合に
は塗布量を少なく、すなわち、１層コートに近くすれば
良い。ちなみに、さきがけ樹脂粒子７の帯電量は５μｃ
／ｇ以上が望ましい。つぎに、記録材上に付着した粒子
は、電荷を持ったまま次の記録工程で記録する際、電界
による偏向が発生し好ましくないので、両者を除電する
ことが望ましい。除電方法としては公知の方法を容易に
利用できる。

【００３４】本参考例では、絶縁性粒子を用いて塗布す
る方式について説明したが、導電性を有する粒子に対し
ても導電性トナーの現像方式と同様にして塗布すること
が可能である。

【００３５】記録工程は、図３に示すようにインクジェ
ット記録ヘッドによって実際にカラー画像記録を行う工
程である。

【００３６】図面には記録材１上に１層コートされ付着
し搬送されてきたさきがけ樹脂粒子７にそれぞれの記録
ヘッド（ブラック用１０−ａ・シアン用１０−ｂ・
マゼンタ用１０−ｃ・イエロー用１０−ｄ）から画
像に応じた印字信号をもらって順次インク滴（ブラック
１１−ａ・シアン１１−ｂ・マゼンタ１１−ｃ・
イエロー１１−ｄ）が吐出され、記録されていく様子
を示した。この場合には、印字信号が同一画素上には重
ならないように印字信号を制御してあり、並置混色によ
ってカラー画像を形成している。従って１つの画素には
１色以上のインクが打ち込まれないようにしてある。

【００３７】本参考例で用いられるさきがけ樹脂粒子の
組成は、例えば以下のようなものである。〈さきがけ樹脂粒子の成分組成Ａ〉メタアクリルアミド５２部カチオン性ポリマー（商品名；ＡＣＣＯＳＴＡＲ／Ｃ１２４、三井サイアナミッド（株）製）４５部ニグロシン染料２部コロイダルシリカ１部〈さきがけ樹脂粒子の成分組成Ｂ〉アクリル酸６０部カチオン性ポリマー（商品名；ＡＣＣＯＳＴＡＲ／Ｃ１２４、三井サイアナミッド（株）製）３８部ニグロシン染料１．５部ポリフッ化ビニリデン０．５部その他（インク組成）

【００３８】ここで用いられるインク組成は例えば、以
下のような物である。イエローインク（Ｙ）Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー−８６２部（染料）チオジグリコール１０部（水溶性有機溶剤）アセチレノール０．０５部（添加剤）水残部マゼンタインク（Ｍ）Ｃ．Ｉ．アシッドレッド−２８９２．５部チオジグリコール１０部アセチレノール０．０５部水残部シアンインク（Ｃ）Ｃ．Ｉ．アシッドブルー−９２．５部チオジグリコール１０部アセチレノール０．０５部水残部ブラックインク（Ｋ）Ｃ．Ｉ．フードブラック−２３部チオジグリコール１０部アセチレノール０．０５部水残部インクは、通常、染料と水と水溶性有機溶剤と添加剤か
ら構成される。染料は、０．１から１０％（好ましく
は、０．１から４％）、水溶性有機溶剤は、５から６０
％（好ましくは、５から４０％）、添加剤は、０．０１
から１０％（好ましくは、０．０１から５％）で水はそ
の残りでよい。

【００３９】図４は、記録材１上に４層コートされ付着
し搬送されてきたさきがけ樹脂粒子７にそれぞれの記録
ヘッド（ブラック用１０−ａ・シアン用１０−ｂ・
マゼンタ用１０−ｃ・イエロー用１０−ｄ）から画
像に応じた印字信号をもらって順次インク滴（ブラック
１１−ａ・シアン１１−ｂ・マゼンタ１１−ｃ・
イエロー１１−ｄ）が吐出され記録されていく様子を
示した。この場合には、印字信号が同一画素上でも重な
ってよいように印字信号を制御してあり、完全混色によ
ってカラー画像を形成している。従って１つの画素には
最大４色のインクが打ち込まれる場合もある。この時の
特徴としては、４層コートの粒子層において最初に打ち
込まれたインクが一番上層の粒子に吸収され、２番目に
打ち込まれたインクが一番上層から２番目の層、３番目
に打ち込まれたインクが一番上層から３番目の層、４番
目に打ち込まれたインクが一番上層から４番目の層と打
ち込み順序に応じて吸収される層が定まっていることで
ある。従って、４色同時に同一画素に打ち込まれた場合
のみ４層を全て使用して反応することになるわけであ
る。他の場合は同様にして反応する層が打ち込みインク
の順序と前の履歴によって決定されるのである。さら
に、インク滴１滴を受けとめるために１粒の粒子のみで
反応する必要はないのでインクの量に応じて複数の粒子
でインクと反応しても良い。

【００４０】本参考例では、記録ヘッドのノズル数は３
２００のフルマルチタイプで記録速度が４ＫＨｚ、記録
ヘッドの解像度は４００ＤＰＩ（Ｖｄ＝３０ｎｇ／ｄｏ
ｔ）で、最大インク打ち込み量Ｖは２２μｇ／ｍｍ ² で
あり、この時に使用したさきがけ樹脂粒子径Ｄは２０μ
ｍであった。

【００４１】この様に多量のインクを使用してもさきが
け樹脂粒子７がしっかりとインクと反応してくれるので
記録材１の材質に関係なくインクあふれによるにじみの
発生がないので、切れの良いカラー画像が得られる。

【００４２】定着工程は、図５に示すように画像の形成
が終わり、インクを含んださきがけ樹脂粒子７を記録材
１にしっかりと付着させると共にカラー画像の命でもあ
る色再現性を出す工程である。

【００４３】記録材上に付着して搬送されてきたさきが
け樹脂粒子７’は定着部１２においてヒートローラ１３
−ａとローラ１３−ｂとの間にはさまれ、瞬時に熱と圧
力が加えられることによって熱溶解され変形されて記録
材に接着すると同時に、更にローラ面による圧力変形で
平面性が保たれて光沢のある、透き通ったカラー画像に
仕上げられる。ちなみに、この参考例ではローラ部での
ニップ幅は約５ｍｍであり、ヒートローラの温度を約１
２０℃に制御して定着させている。定着温度などの条件
は材料やインクの吸収量によって決定されるのでそれぞ
れ最適化させれば良い。

【００４４】従って、さきがけ樹脂粒子７には帯電性の
ほかに熱溶解性が必要となり、そのような材料が選択さ
れることが望ましい。

【００４５】上記の構成は、画像形成装置としてカラー
複写機にも好適に応用することができる。また、この例
では、インクでの印字に関係しない部分にまで塗布を行
っているが、例えば、ＬＢＰに用いられている画像デー
タの形成方法のような電子写真技術を応用してインクの
印字に必要な部分のみに塗布を行うように工夫しても良
い。

【００４６】従って本参考例を用いれば、塗布が可能な
もののみであれば、どの様な記録材にもインクジェット
記録を行うことが可能であり、しかも、カラー画像を印
字してもにじみや汚れなどの弊害のない画像を提供する
ことができる。さらに、画像形成時にインクの染料と反
応して染料が不溶化するため完全な耐水性が得られる。
また、さきがけ樹脂粒子により染料を保護できるために
耐候性（耐水性：万一未反応部分が存在してもそれをカ
バーできる耐オゾン性および耐光性）の向上も可能とな
った。

【００４７】参考例２シリアル印字方式（カラー画像記録）本発明の第２の参考例について述べる。図６にこの参考
例に用いたシリアル印字方式のカラープリンターの装置
図を示した。図７はこの参考例の特徴を最もよく表す図
面である。

【００４８】帯電部２の帯電方式には小型化した低圧の
帯電方式である接触帯電方式を用いており、塗布部４で
は、これも小型化するために塗布をシリアル方式で行っ
ており、さらに記録材全面に均一に塗布を行えるように
現像バイアス方式、すなわち電界を加えながら塗布を行
う方式を用いた。従って、塗布量の制御もバイアス電圧
を変えることで容易となり、インク打ち込み量に応じて
変えることも可能となっている。記録部９のインクジェ
ット記録ヘッド１０は吐出ノズル数が１２８と少ないた
めにシリアル印字によって記録・画像形成を行うもので
ある。この参考例ではシリアル記録方式を採用している
ので、単位時間に打ち込まれるインク量が少なくできる
と共に、定着は行わないでインクとさきがけ樹脂粒子と
の反応のみで記録媒体染料を不溶化して付着するように
工夫されている。そのため、さきがけ樹脂粒子は、イン
クの水分で短時間に溶解し、さきがけ樹脂粒子のさきが
け成分とインクの染料が反応して、溶媒の形態で記録材
に浸透することができる。従って、通常のさきがけイン
クを用いたのと同様な状態になって反応・浸透・記録を
行うことができる。

【００４９】このようにして、この方式においても同様
に画像形成が可能であり、記録材によらず安定してイン
クジェット記録を行うことができた。

【００５０】実施例１カプセルさきがけ粒子印字方式（カラー画像記録）本発明の第１の実施例について述べる。この実施例は印
字に用いたシリアル印字記録方式のインクジェットカラ
ー複写機に応用した例である。

【００５１】帯電部の帯電方式には小型化した低圧の帯
電方式である接触帯電方式を用いており、塗布部では、
これも小型化するために塗布をシリアル方式で行ってお
り、さらに記録材全面に均一塗布を行えるように現像バ
イアス方式（電界を加えながら塗布を行う方式）を用い
た。従って、塗布量の制御もバイアス電圧を変えること
で容易となり、インク打ち込み量に応じて変えることも
可能となっている。記録部のインクジェット記録ヘッド
は吐出ノズル数が１２８と少ないためにシリアル印字に
よって記録・画像形成を行うものである。カプセルさき
がけ粒子としては、インクの印字前に圧力により記録媒
体に塗布したものを潰し、さきがけ液を記録媒体に浸透
塗布し、直後にインクを印字して反応するように工夫し
てある。この実験では、カプセルの厚みは約０．２μｍ
とし、粒子の直径は約８μｍで実施した。

【００５２】本発明で用いられるカプセル状のさきがけ
粒子は、カプセルの中にさきがけ液を封入したものが用
いられる。カプセルさきがけ粒子には、インクでカプセ
ルが溶けるタイプのものと圧力または熱でカプセルが破
壊するタイプのものとがあり、これらは図８で示されて
いる。

【００５３】さきがけ液とは、少なくともインク中に含
まれるアニオン性基を含む水溶性染料が低分子カチオン
性物質とイオン的相互作用によって会合体を形成するこ
とで所望の特性が得られる。この会合体形成反応速度は
極めて速い必要がある。

【００５４】（１）低分子量カチオン性物質は、分子量
１０００以下、好ましくは、１００から７００の低分子
カチオン性物質であり、その具体例としては、１級、２
級乃至は３級アミン塩型の化合物で、具体的にはラウリ
ルアミン、ヤシアミン、ステアリルアミン、ロジンアミ
ン等の塩酸塩、酢酸塩等、第４級アンモニウム型の化合
物、具体的にはラウリルトリメチルアンモニウムクロラ
イド、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムクロライ
ド、ベンジルトリブチルアンモニウムクロライド、塩化
ベンザルコニウム等、ピリジニウム塩型化合物、具体的
にはセチルピリジニウムクロライド、チエニルピリジニ
ウムブロマイド等、イミダゾリン型カチオン性化合物、
具体的には２−ヘプタデセニル−ヒドロキシエチルイミ
ダゾリン等、高級アルキルアミンのエチレンオキシド付
加物、具体的にはジヒドロキシエチルステアリルアミン
等、が好ましい例としてあげられる。

【００５５】さらに、本発明では、あるｐＨ領域におい
てカチオン性を示す両性界面活性剤も使用可能である。
具体的には、アミノ酸型両性界面活性剤の化合物；Ｒ−
ＮＨ−ＣＨ ₂ −ＣＨ ₂ −ＣＯＯＨ型の化合物；ベタイン型
の化合物、具体的にはステアリルジメチルベタイン、ラ
ウリルジヒドロキシエチルベタイン等のカルボン酸塩型
両性界面活性剤の他、硫酸エステル型、スルホン酸型、
燐酸エステル型等の両性界面活性剤等が挙げられる。も
ちろんこれらの両性界面活性剤を使用する場合にはそれ
らの等電点以下のｐＨになるように無色又は淡色の液体
を調整するか、記録媒体上でインクと混合した場合に該
等電点以下のｐＨになるように調整するかのいずれかの
方法をとる必要がある。

【００５６】以上低分子カチオン性化合物の例を挙げた
が、本発明で使用することのできる化合物は必ずしもこ
れらに限定されないことは言うまでもない。

【００５７】次に（２）ノニオン性高分子物質は、分子
量２０００以上のノニオン性高分子物質が適当であり、
本発明における作用及び効果についてはやはり上述した
通り、無色の液体とインクの反応の第２段階として、上
述した染料と低分子カチオン性物質の会合体を分子中に
吸着せしめ、会合で生じた染料の凝集体のサイズをさら
に大きくして記録紙の繊維間の隙間に入り込みにくくす
ることにより、固液分離した液体部分のみを記録紙中に
しみこませることで印字品位と定着性の両立を達成する
ことにある。

【００５８】（２）の具体例としては、ノニオン性の水
溶性高分子であるポリアクリルアマイド、ポリビニルピ
ロリドン、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメ
チルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等の水
溶性セルロース、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニ
ルアセタール、ポリビニルアルコール等が挙げられる
が、これらに限定されないことは言うまでもない。これ
らの高分子物質の分子量が２０００以上であれば本発明
を実施する際にその効果は十分であるが、一層好ましく
は分子量が２０００以上、１００００以下の高分子物質
である。

【００５９】また、本発明の効果を更に向上させるため
に、上記高分子物質の他にカチオン性高分子物質を併用
させても良い。これらのカチオン性高分子物質は、例え
ばポリアリルアミン塩酸塩、ポリアミンスルホン塩酸
塩、ポリビニルアミン塩酸塩、キト酸酢酸塩等を挙げる
ことができるが、もちろんこれらに限定されるわけでは
ない。また上記の塩酸塩型、酢酸塩型に限定させるわけ
ではない。

【００６０】このカチオン性高分子物質として、ノニオ
ン性高分子物質の一部をカチオン化した化合物を用いて
も良い。

【００６１】具体的には、ビニルピロリドンとアミノア
ルキルアルキレート４級塩との共重合体、アクリルアマ
イドとアミノメチルアクリルアマイド４級塩との共重合
体等を挙げることができるが、もちろんこれらの化合物
に限定されないことは言うまでもない。

【００６２】更に、上述した高分子物質及びカチオン性
の高分子物質は水溶性であれば申し分ないが、ラテック
スやエマルションの様な分散体であってもかまわない。

【００６３】無色又は淡色の液体組成物中に含有される
これらの成分の量としては、重量基準で０．０５〜２０
重量％が好適な範囲であり、より好ましくは０．５〜５
重量％の範囲であるが、各々使用する物質の組み合わせ
により、最適な範囲を決定する必要がある。また、液体
組成物中の、（１）の低分子カチオン性物質と（２）の
高分子物質の混合割合は、重量基準で１０：１〜１：１
０、好ましくは５：１〜１：５の範囲である。この割合
が１０：１を越えると、印字物の耐水性が低下しやす
く、逆に１：１０以下ではブリーディングの制御が不十
分で、画像のエッジシャープネスが低下しやすい。

【００６４】つぎに前記無色又は淡色の液体組成物を構
成するその他の成分について具体的に述べる。

【００６５】前記無色又は淡色の液体組成物は前述した
（１）、（２）の成分の他に通常、水、水溶性有機溶剤
及びその他の添加剤からなる。水溶性有機溶剤として
は、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、アセトン等のケトン類、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コ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、ブチレングリコール、トリエチレングリコール、
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
キレングリコール類、エチレングリコールメチルエーテ
ル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエ
チレングリコールモノメ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、エタノール、イソプロピ
ルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、イソブチルアル
コール等の１価アルコール類の他、グリセリン、Ｎ−メ
チル−２−ピロリドン、１、３−ジメチルイミダゾリジ
ノン、トリエタノールアミン、スルホラン、ジメチルサ
ルホキサイド等が用いられる。

【００６６】上記水溶性有機溶剤の含有量について特に
制限はないが、液体全重量の５〜６０重量％、さらに好
ましくは、５〜４０重量％が好適な範囲である。

【００６７】この他、必要に応じて、粘度調整剤、ｐＨ
調整剤、防腐剤、界面活性剤、酸化防止剤、蒸発促進剤
等の添加剤を配合してもかまわない。界面活性剤の選択
は、液体の浸透性を調整する上で特に重要である。

【００６８】本発明で述べる無色又は淡色の液体組成物
とは、記録インクの色調を変えない範囲の色調を有する
ものである。この無色又は淡色の液体組成物の物性とし
て好適な範囲は２５℃付近で、ｐＨは３〜１２、好まし
くは３〜８、より好ましくは３〜５であり、表面張力は
１０〜６０ｄｙｎ／ｃｍ、好ましくは１０〜４０ｄｙｎ
／ｃｍであり、粘度は１〜３０ｃｐｓ．である。

【００６９】つぎに、本発明で使用する記録インクにつ
いて説明する。

【００７０】本発明で使用する記録インクは、上述した
アニオン性基を含有する水溶性染料と水、水溶性有機溶
剤及びその他の成分、例えば粘度調整剤、ｐＨ調整剤、
防腐剤、界面活性剤、酸化防止剤等を必要に応じて含
む。

【００７１】本発明で使用するアニオン性基を含有する
水溶性染料としては、カラーインデックス（ＣＯＬＯＵ
ＲＩＮＤＥＸ）に記載されている水溶性の酸性染料、
直接染料、反応性染料であれば特に限定はない。また、
カラーインデックスに記載の下記の成分を混合溶解した
後、さらにポアサイズが０．２２μｍのメンブレンフィ
ルター（商品名：フロロポアフィルター、住友電工製）
にて加圧瀘過し、無色の液体Ａ１を得た。

【００７２】（さきがけ液の具体例）［Ａ１の成分］カチオン化合物ベンジルトリブチルアンモニウムクロライド１．５部（商品名；ＢＴＢＡＣ、三洋化成製）高分子物質アクリルアミド０．０５部（商品名；サンフロックＮ−５００Ｐ、三洋化成製）チオジグリコール１０部界面活性剤アセチレングリコール−ＥＯ付加物０．５部（商品名：アセチレノールＥＨ、川研ファインケミカル製）水残部この方式においても同様に画像形成が可能であり、記録
材によらず安定してインクジェット記録が行えた。

【００７３】実施例２本発明の第２の実施例について述べる。この場合は、記
録材として透明なＰＥＴフィルムを用いたＴＰ（ＯＨＰ
専用シート）に応用した。この実施例においては、通常
ＯＨＰで発生するビーディングや乾燥時間の増加を防止
する効果があり、また、１パス記録も可能になり、高速
記録を実現可能とした。

【００７４】このように、この方式においても他の実施
例と同様に画像形成が可能である。

【００７５】実施例３本発明の第３の実施例について述べる。この場合は、記
録材として布に応用した例を示す。通常、布の場合は、
印字後に染料の不溶化処理を行うが、この方式を用いれ
ば印字後の不溶化処理が省け、布記録を容易にできる。

【００７６】このように、この方式においても同様に画
像形成が可能である。

【００７７】参考例３ＬＢＰ＆ＢＪ形態の２色現像方式を応用した黒トナー＆
さきがけ粒子とカラーインクジェット記録：本発明の第３の参考例について述べる。この参考例は公
知の電子写真方式の１回転（同時）２色現像方式を応用
したもので、１色は黒トナーの現像に２色目はさきがけ
粒子の現像に使用し、さきがけ粒子は、後に記録材に転
写されインクジェット記録によってＣＭＹ記録が行わ
れ、黒はＬＢＰ方式で文字品位を向上し、カラーはイン
クジェット記録＋さきがけ液による反応を利用したカラ
ー記録方式である。

【００７８】図９に本参考例の特徴を表わした記録装置
の概念図を示す。２０は感光体ドラムに帯電を施す帯電
器、２１−ａは不図示の記録信号部から送られてきた黒
画像データにもとづいて発光するレーザーダイオード
Ｌ．Ｄ（露光１）、２１−ｂは不図示の記録信号部から
送られてきたＣＭＹ画像データのＯＲ処理によって作成
された色信号にもとづいて発光するレーザーダイオード
Ｌ．Ｄ（露光２）、２２−ａは黒トナーを現像するため
の現像器１、２２−ｂはさきがけ粒子を現像するための
現像器２、２３は感光体ドラム２５上の帯電粒子を記録
媒体に転写させるための転写ローラ、２４は転写されな
かった残留の黒トナー、さきがけ粒子などをブレードに
よってクリーニングするためのクリーニングユニット、
１０−ａ、ｂ、ｃはインクジェット記録ヘッド（それぞ
れＣ、Ｍ、Ｙ用）、１３−ａ、ｂは定着ローラ対であ
る。

【００７９】図１０は上記装置の記録部の拡大図であ
り、これを用いて記録原理を示す。

【００８０】まず、公知の方法によって記録材上に転写
された黒トナーとさきがけ粒子は、画像データ信号に基
づいて記録媒体上に黒トナーとさきがけ粒子が配置され
ている。この時、さきがけ粒子は画像信号から作成され
たＣＭＹのＯＲ処理を施したもので記録されている。次
に、カラー記録を行う場合にはインクジェット記録ヘッ
ドからＣＭＹを順次記録する。このヘッドは３色一体型
の記録ヘッドで、ＣＭＹが順に各色３２ノズルずつ縦方
向に並べられている（色間は８ノズル相当）。従って、
さきがけ粒子部に画像信号に基づいてＣＭＹの１次色
（単色）、２次色Ｒ（ＭＹ）Ｇ（ＣＹ）Ｂ（ＣＭ）また
は３次色（ＣＭＹ）を記録して行く。図１０には、簡単
のため１層のモデルで説明しているが、図４で説明した
ように黒トナーとさきがけ粒子部分は複数の層で構成さ
れてもよい。続いて、カラー記録が終了した記録媒体
は、定着部に搬送されて定着される。この時、さきがけ
粒子は前記参考例で説明したように定着され、ここで
は、同時に黒トナーも定着される。

【００８１】この方式で記録すると、従来のインクジェ
ットのみによるインクジェット記録の問題点であった黒
文字品位（ライン濃度、フェザリングなど）はＬＢＰの
品位が得られつつ、低コストなカラー記録が行え、ま
た、ＣＭＹのみによるインクの打ち込みですむため、従
来よりもインク打ち込み量を増やすことが可能となり、
色再現範囲が広がる。さらに、さきがけ粒子を用いてい
るので、コックリングの発生を低減し、合わせて、ブリ
ード、発色、（耐水性、耐光性などの）耐候性が改善さ
れる。本参考例では、縦並びヘッド構成としたが、横並
び構成としても何ら問題はない。インクは前記参考例と
同様にさきがけ粒子と反応するアニオン性染料を用いれ
ばよく、さらに、アニオン性顔料を用いても同様の効果
が得られる。

【００８２】上記した参考例の他の効果としては、さき
がけ粒子の塗布により、ブリードや定着性が改善され、
１パス記録が可能となり、高速印字ができることであ
る。また、さきがけ粒子により、ヘッドの吐出量分布に
より発生する１パス記録時のヘッドの濃度ムラも浸透を
均一化するので低減される。

【００８３】なお、参考例１および２においては、乾式
のさきがけ樹脂粒子を用いているので記録媒体の水分の
吸収による収縮や歪が発生しないし、記録媒体の形状変
化：コックリングが発生せず、マルチパス印字時の着弾
位置ずれなどによる影響が低減でき、高画質の達成が可
能となる。

【００８４】

【発明の効果】本発明によれば、インクジェット記録ヘ
ッドを用いて画像を形成する方法および装置において、
インクの染料と反応するためのカプセルさきがけ粒子を
記録材に塗布し、このカプセルさきがけ粒子にインクで
画像を形成する記録方法を採用するものであって、カプ
セルさきがけ粒子を記録材に塗布する手段と、インクを
カプセルさきがけ粒子上に吐出させる手段と、インクと
さきがけ液を記録材に定着させる手段を有することを特
徴としている。本発明の好ましいカプセルさきがけ粒子
は帯電性と熱崩壊性あるいは圧力崩壊性を有するので、
カプセルさきがけ粒子を記録材に塗布する手段におい
て、カプセルさきがけ粒子を帯電させて、電子写真方式
の電界転写によって塗布を行い、記録材に付着させるこ
とができるので、どのような記録材料にもインクジェッ
ト記録を行うことが可能であり、しかも、カラー画像を
印字しても発色性を低下させる事無く完全耐水が実現可
能で、にじみや汚れなどの弊害のない画像を提供でき
る。従って、現在問題となっている普通紙に対するイン
クジェット記録方式によるカラー画像の形成を容易に行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の参考例１の構成を示した図面である。

【図２】参考例１の塗布部の拡大図である。

【図３】参考例１の記録部の拡大図である。

【図４】別の参考例１の記録部の拡大図である。

【図５】参考例１の定着部の拡大図である。

【図６】参考例１をカラー複写装置に応用した装置の斜
視図である。

【図７】本発明の第２の参考例を示した装置図である。

【図８】本発明の第１の実施例に用いられるカプセルさ
きがけ粒子断面の２つの例である。

【図９】本発明の第３の参考例を示した装置図である。

【図１０】第３の参考例の記録形成部の拡大図である。

【符号の説明】

１記録材２帯電部３電荷４塗布部５ゴムブレード６塗布ローラ７さきがけ樹脂粒子８除電部９記録部１０インクジェット記録ヘッド１１インク滴１２定着部１３−ａヒートローラ１３−ｂローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−96720（ＪＰ，Ａ) 特開平５−246130（ＪＰ，Ａ) 特開平１−146786（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−221592（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41M 5/00 B41J 2/01 B41J 29/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】記録材上に画像を形成する画像形成記録
方法であって、下記工程（ｉ）及び、工程（ｉｉ−１）
又は工程（ｉｉ−２）を有していることを特徴とする画
像形成記録方法：（ｉ）インク中のアニオン性染料と反応するカチオン性
さきがけ液がカプセルに封入されているカプセルさきが
け粒子を記録材に付与する工程；（ｉｉ−１）記録材に付与したカプセルさきがけ粒子上
にインクジェット記録ヘッドでアニオン性染料を含むイ
ンクを吐出してカプセルさきがけ粒子のカプセルを溶か
し、インクとカチオン性さきがけ液とを反応させる工
程；（ｉｉ―２）記録材に付与したカプセルさきがけ粒子の
カプセルを圧力又は熱で破壊し、カプセルさきがけ粒子
中のカチオン性さきがけ液を記録材に塗布、浸透させる
と共に、アニオン性染料を含むインクを記録材上のカチ
オン性さきがけ液と反応するように記録材に吐出する工
程。
【請求項２】工程（ｉ）が、カプセルさきがけ粒子を
帯電させて、電界転写によって記録材に付与する工程を
含んでいる請求項１に記載の画像形成記録方法。
【請求項３】記録材に対してアニオン性染料を含んで
いるインクを吐出するインクジェット記録ヘッド、インクジェット記録ヘッドによる記録材へのインクの吐
出に先立って、記録材に対して、インク中のアニオン性
染料と反応するカチオン性さきがけ液を、インクによっ
て溶けるカプセル内に封入してなるカプセルさきがけ粒
子を記録材に付与する手段、および、インクを、記録材上のカプセルさきがけ粒子に向けて、
インクジェット記録ヘッドから吐出させ、該カプセルを
溶かすと共に、インクとカチオン性さきがけ液を反応せ
しめる手段、を有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】記録材に対してアニオン性染料を含んで
いるインクを吐出するインクジェット記録ヘッド、インクジェット記録ヘッドによる記録材へのインクの吐
出に先立って、記録材に対して、インク中のアニオン性
染料と反応するカチオン性さきがけ液をカプセル内に封
入してなるカプセルさきがけ粒子を付与する手段、記録材に付与されてなるカプセルさきがけ粒子のカプセ
ルを圧力又は熱で破壊してカチオン性さきがけ液を記録
材に浸透塗布する手段、および、インクを、記録材上に付与された該カプセルの破壊によ
り、記録材上に浸透塗布されてなるカチオン性さきがけ
液と反応するようにインクジェット記録ヘッドから吐出
させる手段、を有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】記録材に対して、インク中のアニオン性
染料と反応するカチオン性さきがけ液をカプセル内に封
入してなるカプセルさきがけ粒子を記録材に塗布する手
段として、カプセルさきがけ粒子を帯電させる手段およ
び帯電させたカプセルさきがけ粒子を記録材に電界転写
させる手段を有している請求項３または４に記載の画像
形成装置。