JP4227267B2 - インクジェットプリント方法およびインクジェットプリント装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリント方法およびインクジェットプリント装置に関し、詳しくは、インク中の色材を不溶化する処理液を用いてプリントを行うインクジェットプリント方法およびインクジェットプリント装置に関するものである。本発明のインクジェットプリント方法およびインクジェットプリント装置は、プリンタ，複写機，ファクシミリ等、紙などの記録媒体に対して文字，画像等をプリントする機器に適用でき、また、これら機器においてプリント機構として用いられるものである。
【０００２】
〔背景技術〕
インク中の染料あるいは顔料等の色材を不溶化する処理液は、一般にはプリントされた画像等の耐水性を向上させるために用いられている。しかしながら、本出願人は、処理液がこのような耐水性の向上だけでなく、プリント画像の濃度（例えばＯＤ）、プリント画像エッジ部のシャープネス、定着性などのプリント性に大きな影響を及ぼすことに着目し、種々の提案を行なっている。
【０００３】
例えば、ＯＤ値の向上の観点から、色材として顔料を用いたインクと上記処理液を用い、記録紙上で上述のインクと処理液とを混合させることにより、インクドットを形成するものが提案されている。
【０００４】
また、上記顔料を色材とするインクと処理液との組合せは、上述のＯＤの向上に加え、形成されるドットににじみ状の輪郭部をほとんど生じない、いわゆるシャープな境界を有したドットを形成する上でも好ましいものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上の通り、顔料を色材として用いたインクと処理液との組合せによるプリントは、高いＯＤや画像エッジ部の高いシャープネスを実現でき、従来にない高品位プリントを可能とするものである。しかしながら、インクジェットプリント方式にあっては、プリント性を向上させる上で定着性についてさらに改善の余地がある。
【０００６】
例えば連続的に何枚ものプリント紙にプリントを行う場合には、プリント後排紙されたプリント紙が順次積層されることになる。この場合、インクのプリント紙に対する定着、すなわち、インクのプリント紙に対する浸透が不十分でプリント紙表面にインクが残留していると、他のプリント紙にその残留インクが転写されプリント紙を汚すことになる。このように、プリントヘッドやプリント紙の搬送系の能力にかかわらず、インク定着が遅い場合にはそれによるプリント紙の汚れを防止するなどのために、排紙自体の速度を遅くする必要がある。従って、インクジェットプリント方式における定着性は、単位時間当りに出力できるプリント紙の数を制限する、比較的大きな要因となる。
【０００７】
一方、このような定着性を向上させる試みとして、処理液を用いるか否かにかかわらず、インク自体を浸透性の高いものとするものが知られている。しかし、このようなインクによるプリント結果は、ＯＤが低く、また、プリントされる画像のシャープネスもそれ程良好なものとはならない。
【０００８】
また、浸透性が高い処理液と染料を色材として用いたインクとを用い、先ず上記処理液をプリント用紙に付与し、これにインクを重ねて付与することにより、インク中の染料を不溶化するプリント方法も知られている。しかし、浸透性が高い処理液を用いることによって定着性は向上するものの、ＯＤは低く、また、画像エッジのシャープネスについても劣るものである。このような傾向は、インクジェットプリントにおいて多く用いられる、いわゆる普通紙にプリントを行った場合、特に顕著である。
【０００９】
以上のように、高いＯＤやシャープネスの良好な画像をプリントするため処理液をインクと併用したとしても、これらのプリント性と定着性とが両立し難しいという問題があった。さらに、この定着性、すなわち浸透性を考慮するとき、単純に浸透性を高める場合には、プリント用紙の裏側からプリント画像を観察できる程色材が深く浸透してしまうという、いわゆる裏抜け性の問題を派生することとなるため、上記ＯＤ等と定着性との両立は、それ程容易な技術課題ではない。
【００１０】
本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ＯＤや画像エッジ部のシャープネスについて高いレベルを維持しつつ従来にない高い定着性のプリントを行うことができ、さらに裏抜けの問題も有効に抑えることのできるインクジェットプリント方法およびインクジェットプリント装置を提供することにある。
【００１１】
特に、種々の普通紙に対して常に一定以上の高レベルの定着性を示すことが可能なインクジェットプリント方法およびインクジェットプリント装置を提供することを目的とする。なおここで、「普通紙」とは、プリンターや電子写真方式等で一般に用いられているプリント用紙をいう。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、以下の明細書の記載からも明らかとなるところのものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そのために本発明では、インク中に含まれる顔料に対して化学的に反応する成分を含む処理液をプリント媒体の表面層に浸透せしめた後、前記顔料を含むインク滴を前記プリント媒体の表面のうち前記処理液が与えられている部分に着弾させる工程を含むインクジェットプリント方法であって、前記処理液に付与される前記顔料の浸透深さは、前記プリント媒体に対する前記インクのみを付与した場合に形成される着色部における顔料の浸透深さよりも深く、かつ前記処理液の浸透深さよりも浅いことを特徴とする。
【００１４】
また、プリント媒体の表面にインク受容部を形成し、前記インク受容部に対して接触するようにインクを付着させることによりプリントを行なうインクジェットプリント方法であって、前記インク受容部は、浸透剤及びインク中の色材の不溶化剤を含有した処理液をプリント媒体表面に付着させることで形成され、前記インクは、色材として顔料を含有し、前記プリント媒体への着弾時における、前記インク受容部を形成する処理液の１画素当りの平均液厚が１０μｍ以下であり、１画素当りのインクの体積に対する処理液の体積比が１／８以上であり、さらに前記プリント媒体への着弾時における前記インクの１画素当りの平均液厚が８μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
さらに、プリント媒体の表面にインク受容部を形成し、前記インク受容部に対して接触するようにインクを付着させることによりプリントを行なうインクジェットプリント装置であって、前記インク受容部は、浸透剤及び前記インク中の色材の不溶化剤を含有した処理液をプリント媒体表面に付着させることで形成され、前記インクは、色材として顔料を含有し、前記インク受容部を形成する処理液のプリント媒体への着弾時における１画素当りの平均液厚を１０μｍ以下とし、１画素当りのインクの体積に対する処理液の体積比を１／８以上とし、さらに前記インクのプリント媒体への着弾時における１画素当りの平均液厚を８μｍ以上２０μｍ以下とすることを特徴とする。
【００１８】
以上の構成によれば、処理液によってプリント紙表面層でインク受容部が形成される。詳細には、プリント媒体に付着させる処理液が紙の表面層をなじみ処理する。すなわち、この形成により、次にこの部分に接触して付着させるインクのプリント媒体への浸透を促進させる。
【００１９】
また、処理液には、インク中に含まれる顔料と化学的に反応する成分（インク不溶化剤）が含有されており、インク受容部形成部におけるプリント媒体の繊維の表面、およびまたは繊維間に吸着しており、インク中の色材を吸着させる。この色材は所定量以上顔料を有しており、顔料粒子がインク受容部を含む紙表層部に吸着される。
【００２０】
その結果、紙表層部に形成される着色部における顔料のプリント媒体内部への浸透深さは、該プリント媒体に該インクのみを付与した場合に形成される着色部における顔料の浸透深さよりも深くなるため、定着性が改善されることになる。一方、処理液中の顔料と化学的に反応する成分との反応により顔料のモビリティーが低下するので、該顔料の浸透深さを、処理液中の溶媒のプリント媒体における浸透先端よりも浅くすることができる。その結果、プリント媒体の表層部に顔料を留めることができるようになり、顔料インクの定着性の改善を図ると同時に、充分な光学濃度を有する着色部を得ることができる。
【００２１】
インク受容部を形成するための処理液は液滴として紙に着弾するが、液滴の紙への着弾時の厚みは好ましくは５〜１０μｍになるようにする。これは、プリント紙の空隙率が約５０％であることから、浸透性の処理液が瞬時に少なくとも１０μｍ〜２０μｍの深さまで浸透するからである。この厚みは、次に付着するインクの定着性、ＯＤ、裏抜け性等に影響を与える。
【００２２】
すなわち、インク受容部の厚みはインク受容許容量に相関するためその分のインクは瞬時にプリント紙中のインク受容層へ浸透していく。
【００２３】
また、このインク受容部は、必ずしもプリント媒体面上に対して均一である必要はなく、まだらであっても構わないが、最低限、画素に対応するインク滴と紙面上で接触させるようにする必要がある。すなわち、インク滴が、インク受容部と接触することでインクの浸透、顔料を含む色材の反応、インク滴のプリント媒体面上での拡散を生じることが可能となる。
【００２４】
インクがインク受容部中を浸透していく過程で色材中の顔料がインク不溶化剤が付着した繊維にトラップされるが、受容許容量以上のインクが付着されると、浸透スピードが低下するため、定着性は悪くなっていく。一方、インク受容部の厚みが大きすぎるとインク中の色材中の細かい粒子は、より深く浸透していくため、定着性は良くなるが、裏抜け性が悪くなる。
【００２５】
ＯＤについては、プリント媒体の表面から約２０μｍ程度までの反射光により決定されることがわかっており、このため、ＯＤを向上させるためにはインク中の色材がプリント紙の表層の約２０μｍまでに密にトラップされるようにすればよく、その分のインクが高速に浸透する分だけのインク受容部が形成される。
【００２６】
また、インク受容部の濡れ性は高くなっているため、その部分に接してインクが付着すると、瞬時にインクは水平方向に拡散するため、少ないインク量で高いエリアファクターを確保できる。その結果として裏抜けも少なくなる。
【００２７】
また、付着したインク滴がプリント紙表面で瞬時に拡がる一方、紙中の不溶化剤により顔料粒子を含んだ色材がトラップされるため、いわゆるフェザリング等のインクのにじみは非常に軽減され、シャープな画像エッジとなる。
【００２８】
このように、高い定着性、高ＯＤ、シャープなエッジ、良好な裏抜け性が達成できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態に係るインクジェットプリント方法およびインクジェットプリント装置は、次のようなプリント実験およびその結果の考察に基づくものである。
【００３０】
すなわち、６００ｄｐｉの密度でインク吐出口を配設した記録ヘッドをブラック（Ｂｋ）インクと処理液それぞれについて用いる。そして、これらヘッドの間隔を１／２インチ〜２インチの範囲で設定して処理液を先に吐出しその後Ｂｋインクを吐出し、また、この際の各ヘッドの駆動周波数を変化させることにより、結果として、処理液がプリント紙（以下、単に「紙」ともいう）上に着弾しその後Ｂｋインクが着弾するまでの時間を、０．０５秒〜０．８秒の範囲で変化させた。
【００３１】
実験に用いた処理液は、浸透剤としてのエチレンオキシド−２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール（etylene oxide −２，４，７，９−、tetramethyl −５−decyne−４，７diol、以下、「アセチレノール」という；商品名、川研ファインケミカル）、カチオン高分子成分であるポリアリルアミンの酢酸塩（以下、「ＰＡＡ」という）およびカチオン界面活性剤である塩化ベンザルコニウムを、それぞれの含有率が（０％，０．７％，２．０％），（０％，２％，４％）および（０％，０．５％，４％）の各々について組合わせたものである。
【００３２】
一方、インクは、色材として分散剤（例えばスチレン−アクリル共重合体）で分散した顔料であるカーボンブラックとアニオン性染料（例えばフードブラック２）を混合したブラック（Ｂｋ）インク、あるいは自己分散型の顔料であるカーボンブラックと上記アニオン性染料を混合したものを用いたＢｋインクである。プリント実験では、それぞれのインクについて、顔料と染料の比率（顔料と染料の全体色材量に対する顔料の量の割合、以下では「顔／染比」ともいう）を変える一方で、全体におけるこれら色材の量は、インクの３％〜５％の範囲内の量とした。また、インクの浸透性は、アセチレノール量がインク全体の０％〜０．３％として比較的小さく設定した。
【００３３】
処理液の吐出量は１２ｐｌ〜３０ｐｌ、また、インクの吐出量は１５ｐｌ〜４０ｐｌの範囲内で実験を行なった。また、このときの印字デューティーは、処理液およびインクの双方とも、原則として、６００ｄｐｉの密度の１画素に対して１滴を吐出するものとした。但し、処理液については、間引きの場合も含めた。すなわち、上述のように１画素に１滴（印字デューティー１、以下同様）の外、間引きを行ない、２画素に対して１滴（１／２）、４画素に対して１滴（１／４）、８画素に対して１滴（１／８）及び印字しない（０）の５種類の印字デューティーについて実験を行なった。
【００３４】
以上説明した種々の条件もしくはパラメータを組合せたものとして、以下に示す実験例１及びその他の実験例を実施し、それらの実験結果から、プリント性に関する評価項目である、定着性、ＯＤ値、シャープネスおよび裏抜けについて、より好しいプリントパラメータの範囲を、次の表１に示すように得ることができた。
【００３５】
【表１】
【００３６】
以下、実験例１およびその他の実験例について説明する。
【００３７】
（実験例１）
本実験では、色材として、顔料である自己分散型のカーボンブラックとアニオン性染料であるフードブラック２を用いたインクとし、それらの顔料および染料による色材の含有量は、インク全体の約４〜５％とした。一方、処理液は、ＰＡＡが約４％、ＥＢＫが０．５％のものである。
【００３８】
定着性
本実験例で、プリント性の評価項目の１つである定着性について評価したところ、処理液中の界面活性剤であるアセチレノールの濃度が、水中におけるアセチレノールの臨界ミセル濃度（以下、「ＣＭＣ」ともいう）以上（本実施形態では、０．７％以上）であれば、ほとんど全ての普通紙で高い定着性を示した。
【００３９】
なお、この定着時間は、印字後の紙表面での液滴による反射光、いわゆる「てかり」が目視にて観察できなくなるまでの時間を測定したもので、複数枚の普通紙に対し連続的なプリントおよび排紙を行ない、排紙した紙の裏面がその前に排紙された紙のインクによって、汚れを生じないような排紙時間間隔として確認した。
【００４０】
この場合のプリント条件は、処理液の吐出量が１５ｐｌであり、印字デューティーは２５％以上である。一方、Ｂｋインクの吐出量は３０ｐｌ以下である。なお、処理液に関して、その吐出量を例えば３０ｐｌとする場合は、印字デューティーが上述した２５％より低いデューティーでも２０％以上であれば、高い定着性を示す。これは、後述されるように、プリント画像において、処理液によって形成されるインク受容層がエリアファクター（以下、単に「ＡＦ」ともいう）で約５０％以上あればよく、印字デューティーが比較的低い場合でもその分吐出量を多くすることにより上記ＡＦの範囲を満たすことができるからである。
【００４１】
図１は、Ｂｋインクの吐出量が３０ｐｌで、アセチレノールを２％含有した処理液の吐出量が１５ｐｌのときの、処理液の印字デューティーに対する定着時間の関係を示す線図である。
【００４２】
図１に示すように、処理液の印字デューティーが２５％以上であれば、ほとんどの普通紙に対して定着時間は２秒以下であり、定着性の悪い普通紙でも６秒以内に紙表面のインクは紙中に吸収される。これにより、１分間に１０枚（１０ｐｐｍ）の比較的高速のプリントが可能となる。なお、以上の図１に示した関係は、処理液のアセチレノール含有率が２％の場合であるが、本願発明者の実験によれば、アセチレノール含有率が０．７％以上あれば、定量的にも図１に示す関係とほぼ同様の関係があることが確認されている。
【００４３】
次に、インクの色材の種類が定着性に与える影響を検討するため、色材として染料のみを用いたインクについてプリント実験を行なった。すなわち、アセチレノール含有率が０．７％以上である浸透性の高い処理液を上記染料インクに先立って普通紙に吐出し、その部分に接触するように染料インクを吐出した。この場合、高い定着性は得られるものの、ＯＤ値は低く、文字や画像のエッジ部に滲みを生じ、高品位の画像を得ることはできなかった。
【００４４】
このように、高速の定着性を得てしかも文字、画像品位が高いプリントを行うには、インクの色材として、顔料が含まれる必要があることがわかった。
【００４５】
定着性に関し、次にインク吐出量の影響を調べるプリント実験を行なった。図２は、その実験結果を示し、Ｂｋインクの吐出量に対する定着時間の関係を示す図である。同図に示す実験の条件は、処理液の印字デューティーを、図１に示す関係において最低の条件の２５％とした場合である。
【００４６】
図２に示すように、Ｂｋインクの吐出量が３０ｐｌ以下であれば、定着性の劣る普通紙でも、定着時間は約１０秒以内であり、それ以外の普通紙は、約３秒以内に定着する。また、以上の関係は、処理液のアセチレノール含有率が、水中におけるアセチレノールのＣＭＣ以上である、０．７％以上では、ほぼ維持されることが、実験により確認されている。このような定着性についての結果は、Ｂｋインクに先立って吐出される処理液が、次に吐出されるインクの紙に対する濡れ性を良くしていることが原因として考えられる。
【００４７】
一方、Ｂｋインクの吐出量を３０ｐｌより多くして行くと、図２にも示されるように、３６ｐｌを境に定着性は急激に低下する傾向にある。しかも、形成されるインクドットは、その輪郭においてプリントヘッドの走査方向下流側にはき寄せ状の、輪郭がぼやけた部分が発生する。これは、本願発明者の検討によれば、処理液によって形成された、後述のインク受容層の許容量、すなわちインク受容の許容量を越えた量のインクが打ち込まれた結果、定着速度が遅くなったと考えられ、また、溢れたインクがヘッドの走査方向下流側へ徐々にはき寄せられてインクドットの輪郭を不鮮明にしていると考えられる。
【００４８】
このＢｋインクの吐出量に関する臨界値について、ドット単位でなく、プリント画像等の全体としてマクロ的に考察すれば、この臨界値における処理液とインクの体積比は約１：８である。すなわち、処理液の印字デューティーが２５％のときのＡＦ（エリアファクター）が約５０％であることを考慮すると、ある程度のインクは処理液の非印字領域にも浸透するが、かなりの部分は処理液の印字領域に流れ込むと考えられるため、処理液はインクの量の約１／８程度とすることができる。
【００４９】
なお、本実施形態の本実験例１では、Ｂｋインクは分散剤を含まない顔料と染料の双方を色材として用いているが、これら顔料と染料の比率は、後述のように、定着時間に対してわずかな影響を与えるものの実際のプリントにおける定着性に支障のない程度のものであることを確認している。
【００５０】
また、本実験例では、高い定着性を目的として処理液におけるアセチレノール含有率を少なくとも０．７％としている。例えばこの含有率を０．５％程度とすると、この処理液でインク受容層を形成したときの紙表面におけるインクのなじみは良いが、紙中に対する浸透力が低下するため、定着時間は長くなる。
【００５１】
ＯＤ
プリント性の評価項目の一つである光学反射濃度（以下、「ＯＤ」という）に関する本実験例１について、次に説明する。なお、本実験では、ＯＤはマクベス光学濃度測定器を用いて測定した。また、用いた処理液におけるアセチレノール含有率は、本実施形態が、特に高速定着を目的とすることから、上述の「定着性」の項で説明したように０．７％以上とし、具体的には２％とした。
【００５２】
本実験では、図３〜図５および図６〜図８に示す変数もしくはパラメータについてプリントを行ないＯＤの測定を行なった。図３〜図５は、それぞれＢｋインクの吐出量が１８ｐｌ，３０ｐｌおよび３６ｐｌの場合について、本実験例のＢｋインクの色材（分散剤無し顔料＋染料）における顔料（カーボンブラック）の重量比（以下では、単に「顔料比率」という）とＯＤとの関係を、処理液の印字デューティーをパラメータとして示す図である。一方、図６〜図８は、同様に、Ｂｋインクの吐出量がそれぞれ１８ｐｌ，３０ｐｌおよび３６ｐｌの場合について、処理液の印字デューティーとＯＤとの関係を、顔料比率をパラメータとして示す図である。
【００５３】
これらの図のうちで、例えば図７に示すＢｋインク吐出量が３０ｐｌの場合において明らかなように、顔料比率が３０％（３：７）のときは、処理液の印字デューティーにかかわらず、ほぼ一定のＯＤを示す。これは、図４に示す関係で、顔料比率とＯＤの関係を示す各印字デューティー毎の曲線が顔料比率が約３０％の点で交わることを意味している。処理液の印字デューティーにかかわらず、このＯＤが一定となる顔料比率は、Ｂｋインクの吐出量によって若干変化し、図３および図５にそれぞれ示すように吐出量が１８ｐｌの場合はこの顔料比率の値は３０〜３５％であり、３６ｐｌの場合は、約２５％となる。
【００５４】
また、例えば図４および図７に示す関係から明らかなように、上述の交点に係る顔料比率が３０％を下回る場合、処理液の印字比率が高くなるほどＯＤは低下する。これは、本実施形態では、処理液の浸透性を高く設定しているため、処理液の高分子成分であるＰＡＡと色材の大部分（７０％以上）を占める染料が反応してこの高分子成分を絡めるという作用が働きにくくなり、その結果、染料及び顔料が大きな分子になりにくく紙の厚さ方向に浸透してしまうからであると考えられる。このように、処理液によって高い定着性は得られるものの、顔料比率が比較的少ない３０％以下の場合はＯＤは低くなる。また、この場合、紙の表面に沿った方向でも処理液とインクの混合したものは浸透し易くなり、これによって、細かなフェザリングも発生する。
【００５５】
上述した処理液の高分子成分が絡まりにくいという現象は、さらに次の２つの推定される原因によっていると考えられる。すなわち、１つには、処理液の浸透速度が大きく、処理液が紙の表面に残っていない状態では高分子成分であるＰＡＡの量が少ないため、紙の繊維に付着したＰＡＡに染料は少量付着するにとどまり、ほとんどは紙の厚さ方向にさらに浸透してしまうからである。２つには、紙の表面に処理液が多少水たまり状で残っていたとしても、染料は処理液との反応速度が比較的遅いため、処理液と反応して大きな分子になる前に紙の厚さ方向に浸透してしまうからである。
【００５６】
一方、顔料比率を約３０％以上（Ｂｋインク吐出量３０ｐｌの場合）とすると、図４および図７から理解されるように、処理液の印字デューティーが約２５％以上であれば、ＯＤはほぼ印字デューティーの増加につれて高くなる傾向にある。これは、色材としての顔料の割合が多くなり、この顔料と処理液の反応物が紙の繊維に付着して比較的多くが紙の表面もしくはその近傍に残る等の理由からであると考えられる。
【００５７】
ところで、顔料比率が９０％以上の場合、処理液の印字デューティーが１３％程度の低い場合は、図７に示すように、ＯＤが極端に低くなる（Ｂｋインクの吐出量が３０ｐｌの場合）。この原因は次のように考えられる。
【００５８】
すなわち、まず処理液が印字された部分（吐出された処理液が紙に拡がった部分）における、その後その部分に吐出されるインクの浸透性が比較的高くなり、一方、処理液が印字されていない部分におけるインクの浸透性は低くなる。この状態で、処理液が印字されていない部分のインクは、処理液が印字されている部分（ここでは、便宜上「穴」と称する）に流れ込んで行くことで、処理液が印字されていない部分はＯＤが低くなり、穴の部分はＯＤが高くなるという、ＯＤの局在化が発生する。そして、この局在化が生じている場合のエリアファクターを考えると、処理液の印字デューティーが１３％（約１／８）であることは、実質的に処理液が存在しない部分、すなわち印字されていない部分（低ＯＤ部分）はプリント画像全体の半分以上となるため、全体として極端なＯＤの低下として現われるものと考えられる。
【００５９】
これに対し、顔料比率が３０〜７０％の範囲では、処理液の印字デューティーが１３％程度の低い値でもそれ程極端なＯＤの低下は生じない。これは上述の“穴”という概念を用いると次のように考えることができる。すなわち、顔料比率が３０％〜７０％程度の場合は、染料とＰＡＡとの反応が顔料粒子に対して一種の粘着剤として作用して顔料の粒子が比較的大きくなり、紙の繊維に付着し易くなっていると考えられる。このため、穴における色材の浸透速度が上述の場合よりわずかに遅くなり、その分、穴以外の部分におけるインクの浸透および膨潤が進み全体としてＯＤが低下しないものと考えられる。
【００６０】
本実験における定着時間で上述の現象を見てみると、例えば顔料比率が５０％の場合、顔料比率が３０％〜７０％以外の場合に比べて約３０％程度定着時間が長くなること、つまり浸透速度が遅くなることが確認されている。なお、顔料比率がこのように３０％〜７０％程度の場合、プリントされた紙の裏側から測定したプリント画像のＯＤ（このＯＤは低い方が良い、以下、この場合、「裏抜け性が良い」という）も低くなり、また、画像エッジ部のシャープネスも良好になる。このことは、顔料比率が３０％〜７０％の場合、この範囲外の場合と比べて処理液とインクを混合した混合液の粘度が高くなるということからも矛盾なく説明することができる。
【００６１】
ＯＤについて以上説明した通り、顔料比率が約３０％以上では（インク吐出量によってこの値は変化する）、基本的には、処理液の印字デューティーが高い程、ＯＤは高くなる。これは、前述のように、顔料比率が上記の値以上では処理液の印字部分のＯＤが高くなり、従って、その印字デューティーが高くなるにつれて全体としてＯＤが高くなると考えられる。
【００６２】
そして、この場合に、処理液の印字デューティーが５０％以上の場合は、図６〜図８に示す例では、ＯＤはほぼ飽和する。これは、印字デューティーが例えば５０％のとき処理液のＡＦは１００％に満たないもののＢｋインクの吐出量が１５ｐｌ以上あれば、ＯＤは十分な値となりほぼ印字デューティーが１００％のときの値に近づくことを意味している。このようにＯＤが十分に発現されるのは、紙表面の処理液によって濡れた部分に沿ってインクが拡がって行き、しかも紙の浅い層で顔料を主とした色材が定着するためと考えられる。
【００６３】
さらに、以上のように顔料比率が約３０％以上の場合でかつＢｋインク吐出量が３０ｐｌ以下の場合は、処理液の印字デューティーが約２５％より高ければ、図３および図４に示したように、処理液を印字しない場合（これらの図中、破線で示すケース）よりＯＤは高くなる。
【００６４】
次に、ＯＤに対しＢｋインクの吐出量が与える影響としては、この吐出量が多くなるほどＯＤは高くなるが、顔料比率が９０％以上であれば、図３〜図５に示したように、上述の処理液印字デューティーの好しい範囲で、Ｂｋインクの吐出量による大きな差はない。換言すれば、Ｂｋインクの吐出量が１５ｐｌ以上であれば、高いＯＤを実現することが可能となる。
【００６５】
シャープネス
シャープネスに関して、本実験例１では、前述したように、文字およびいわゆるベタ画像を印字し、これを顕微鏡を介した目視によって上記文字等のエッジ部のシャープさを観察した。このプリント実験によれば、顔料比率が３０％〜１００％、好しくは５０％〜９０％で、Ｂｋインク吐出量は３０ｐｌ以下、好しくは２５ｐｌ以下、さらに処理液の印字デューティーは２５％以上、好しくは５０％以上のときに良好なシャープネスを得られた。
【００６６】
Ｂｋインクの吐出量が２５ｐｌ以下であれば、顔料比率が高くてもシャープネスの劣化は少ないが、吐出量が２５ｐｌ以上になると、顔料比率が高い場合には画像エッジの周辺で若干もや状の境界の不鮮明な部分を生じる。これは、顔料の割合が多くなることによって、その粒径の小さな顔料粒子の流れ出しが多くなるためと考えられる。なお、この場合、色材として混在する染料は、処理液のＰＡＡとの反応による接着効果で顔料粒子の流れ出しを防ぐものとして好しいものである。
【００６７】
また、Ｂｋインクの吐出量が３０ｐｌより多くなると、紙によって吸収されずに溢れる量が比較的多くなり、このため前述したはき寄せ現象を生じ、結果としてエッジを不鮮明なものとする。なお、この場合でも、顔料比率が３０％〜７０％程度で適度に染料が混在している場合には、上述したように、処理液との反応による高粘度化によって、はき寄せの発生を防止し、シャープネスに関して比較的良い結果となる。
【００６８】
裏抜け性
裏抜け性については、ベタ画像について紙の裏面側からＯＤを測定し、これを裏抜け性の指標とした。すなわち、前述したように、この測定されるＯＤが低い程、裏抜け性が良いものとした。具体的には、実験に用いた普通紙は、紙の厚さが約８０μｍで、比較的裏抜けし易い紙なので、裏側から測定したＯＤが約０．３以下であれば、裏抜け性は良好であると判断した。
【００６９】
図９〜図１１は、Ｂｋインクの吐出量がそれぞれ１８ｐｌ，３０ｐｌおよび３６ｐｌについて、顔料比率と裏抜けＯＤとの関係を、処理液の印字デューティーをパラメータとして示す図である。
【００７０】
これらの図に示すプリント実験から次のことがいえる。
【００７１】
第１に、Ｂｋインクの吐出量が約１５ｐｌ〜約４０ｐｌの範囲では、処理液を印字しないと（図９〜図１１において、印字デューティーが０％の場合）、ほぼＯＤは０．２である。これは、本実施形態の浸透性が高い処理液を用いないことから、インクはそのほとんどが紙の表層部分に吸収（膨潤）されたためと考えられる。また、このことからこの吸収に要する定着時間も２０秒以上となる。
【００７２】
一方、処理液を印字した場合でも、Ｂｋインクの吐出量が少なく１８ｐｌ以下であれば、ほぼ全ての場合にＯＤは０．３以下となり、裏抜け性は良好となる。また、処理液の印字デューティーが低い程、インクの色材は浸透し難くなるため裏抜け性は良くなる。
【００７３】
以上のように、処理液の印字デューティーは裏抜け性に対し低い程良いが、Ｂｋインクの吐出量との関係で、この量が１８ｐｌ〜３６ｐｌの範囲では、図９〜図１１に示すように、処理液の印字デューティーが５０％以下であればＯＤはほぼ０．３以下となり、裏抜け性は良好となる。
【００７４】
さらに、Ｂｋインクの吐出量が１８ｐｌ〜３０ｐｌの範囲では、図９および図１０に示すように、処理液の印字比率を例えば１００％として浸透性を増しても、顔料比率が３０％〜７０％であれば処理液と反応した色材が浸透し難くなり、裏抜け性が良好となる。
【００７５】
以上説明した裏抜け性に関する実験結果は、処理液の印字デューティーが高い程、良好な結果となる上述の評価項目、すなわち定着性、ＯＤ、シャープネスの場合と相反するものである。しかし、Ｂｋインクの吐出量については、この吐出量が少ない程、ＯＤ以外の評価結果が良好となる他の評価項目と同様の傾向にある。このように、ＯＤと裏抜け性に関して、いかに最適な量のインク色材を紙の表層に集中して吸着させ、しかも高い定着性でこれを行うかが重要となる。この点から、本願発明者らは、後に詳述されるように処理液によるインク受容部なる概念を用い、これを適切に形成すること、あるいはこのインク受容部の形成を制御するインクジェットプリント方法を見い出した。
【００７６】
また、本実施形態では、このように良好な裏抜け性を実現することにより、いわゆる両面印字も可能となり、本実施形態プリントシステムをより柔軟性のあるシステムとすることができる。
【００７７】
なお、以上説明した実験例１の諸結果は、処理液の高分子成分であるＰＡＡの含有率が約３％〜４％の場合に成立つものである。このＰＡＡの含有率を低下させてゆくと、特にＯＤの低下が著しくなるため、色材の量に対して１／２〜１倍程度の量のＰＡＡが含まれていることが好しい。
【００７８】
さらに、上記実験例１と異なり、例えば３６０ｄｐｉ×７２０ｄｐｉのプリント解像度で同様の実験および検討を行った結果、１画素当りのインク吐出量が同じであれば上述した実験例１とほぼ同様な結果となった。この場合、例えば６００ｄｐｉ×６００ｄｐｉで２０ｐｌの吐出量とすると、１画素は約４２．３μｍ×４２．３μｍなので、単位面積当りの吐出量は、約０．０１１ｐｌ／μｍ2となる。
【００７９】
（実験例２）
上述の実験例１では、分散剤を含まない自己分散型のカーボンブラックを顔料の色材として用いたが、本実験例では分散剤（例えばスチレンアクリル共重合体）で分散したカーボンブラックを顔料として含有したＢｋインクを用いて実験例１と同様な実験を行なった。その結果、実験例１とは、同じような結果と異なる結果が得られた。
【００８０】
同じような結果としては、処理液の印字デューティーを変えた場合のＯＤに関し、約１３％の処理液の印字デューティーでは、ＯＤが低下するという現象である。
【００８１】
一方、異なる点としては、顔料比率に関するものであり、この顔料比率が５０％では、ＯＤの低下、またベタ部エッジのシャープネスの劣化、さらには裏抜け性の劣化が観察される。
【００８２】
顔料比率が１００％では、上述の劣化はみられないが、所定のＯＤを得るには比較的吐出量を大きく設定する必要があり、しかも、定着性は自己分散型の顔料を用いた場合と同じ条件で、２倍以上の定着時間を要することが確認されている。
【００８３】
以上の結果となる理由を、図１２および図１３を参照して以下のように説明することができる。
【００８４】
図１２（ａ）および図１３（ａ）は、本実施例のように分散剤を含む顔料を用いた場合のドット形成を説明する図であり、図１２（ａ）は顔料比率１００％、すなわち色材として顔料のみを用いる場合、図１３（ａ）は、色材として顔料と染料を含む場合を示している。一方、図１２（ｂ）および図１３（ｂ）は、上述の実施例１のように分散剤を含まない自己分散型の顔料を用いた場合であり、図１２（ｂ）は色材として顔料のみを用いる場合、図１３（ｂ）は色材として顔料と染料とを用いる場合をそれぞれ示している。
【００８５】
図１３（ａ）および（ｂ）に示したものを推察すると、染料が混合されている場合、その染料の割合が大きいと処理液中のＰＡＡと、多くは染料が反応すると仮定する。その場合、アニオン性の分散剤は、処理液におけるカチオン性のＰＡＡと反応しにくくなると考えられる。カーボンブラックは、分散剤によって分散されているため、このように、ＰＡＡと分散剤との反応が少ない場合には、処理液の浸透性が高いことからカーボンブラックは分散剤と共に紙に浸透してしまう。あるいは、逆に、分散剤の多くのＰＡＡが反応すると仮定すると、染料がＰＡＡと反応できずに紙の中に浸透する。この結果、いずれの場合を仮定してもＯＤは低下し、また、紙の厚さ方向においてより深く浸透するため裏抜け性は劣化し、さらにエッジのシャープネスも劣化してしまうと考えられる。また、形成されるドット径についても、図１３（ａ）および（ｂ）からも明らかなように、顔料と染料を色材とするインク単体の場合のドット径Ｗ1′，Ｗ3′と比較して、浸透性の処理液ＳＳを用いた場合のドット径Ｗ2′，Ｗ4′を同等かそれ以上とすることができる。これにより、少ないインク量でも比較的大きなドットを形成できるため、エリアファクタを少ないインク量で大きな値とすることが可能となる。その結果、第１には吐出インク量を少なくできることから全体的な浸透時間を短縮でき、定着性も向上する。また、第２に、例えば、カラーヘッドと同じ吐出量とすることも可能となり、ブラックとカラーそれぞれのヘッドを同一の設計としコストダウンを図ることができる。
【００８６】
一方、分散剤の存在しない図１３（ｂ）の場合には、処理剤の浸透力によって、インクの顔料の浸透深さは、処理剤を用いない場合のインクの顔料深さよりも深くなる（Ｌ３’＜Ｌ４’）。しかし、顔料および染料は処理液中の反応性成分と確実に反応し、該顔料および染料は、処理剤ＳＳの浸透先端までは浸透しない。その結果として早い定着性を達成しつつ、モヤのない優れた画質を獲得できる。
【００８７】
染料が含まれていない顔料比率が１００％の場合は、図１２（ａ）に示すように、分散剤とＰＡＡが反応し、しかも、双方とも高分子であるため、結合力が強く、瞬時に顔料が固定化され、着弾したインク滴が横方向に拡がりにくい傾向があり、インク単体のときのドット径Ｗ1に比べて処理液を用いた場合のドット径Ｗ2の方が小さくなることがある。従ってドットを大きくするためインクの吐出量を比較的多くすると、高分子の皮膜形成による浸透速度の低下と相まって、定着時間が比較的長くなると考えられる。
【００８８】
また、特に図１２（ｂ）に示す分散材を含まない顔料を用いる顔料を用いる場合は、分散剤を含む顔料に比べ処理液を用いていない場合もドット径は大きいが（Ｗ1＜Ｗ3）、処理液を用いることによって、ドット径を拡大することができる（Ｗ3＜（≒）Ｗ4）。また、自己分散型顔料のみを色材として含むインクと処理液とを用いることで、顔料の浸透深さを深くすることができる（Ｌ3＜Ｌ4）。さらに、処理液中の反応性成分によって、顔料が処理液ＳＳの浸透先端にまで浸透することはほとんど無い。また、処理液を用いた場合における分散剤入り顔料１００％のインクを用いる場合においては、ドット径を拡大する目的でインク中にアセチレノールを０．２〜０．５％程度添加してもよく、これにより、反応速度に対して浸透速度を上げることができ、ドット径も拡がり、定着性も向上する。
【００８９】
（インク受容部）
本発明の一実施形態として、以上説明した実験例１および２とその検討結果に基づく、「インク受容部」なる概念を用いたインクジェットプリント方法により定着性を始めとして良好なプリント性を得ることを、図１４（ａ）〜（ｄ）を参照して以下に詳細に説明する。
【００９０】
本発明の実施形態では、特に高いインクの定着性、すなわち、大きな浸透速度を得るため、処理液をインクと併用し、この処理液中の非イオン性界面活性剤であるアセチレノールの含有率を、水中におけるアセチレノールのＣＭＣである０．７％以上とする。
【００９１】
インク吐出量
上述してきたＯＤは、紙の表面から約２０μｍ程の深さまでの光の反射によって決定されることが検討により分かっている。すなわち、図１４（ｄ）に示すように最終的に定着したインクの浸透深さＬが２０μｍ以内であることが好ましい。一方、普通紙の平均的な空隙率は約５０％（０．５）であり、紙に着弾したインク滴の厚みに対してこのインク滴は少なくとも１／０．５＝２倍の厚みまで浸透する。従って、吐出したインクを全てを例えば紙の表層部分の深さ２０μｍに充填しこれをＯＤに反映させるには、着弾時に紙表面に存在するインク滴の厚みは約１０μｍであることが必要となる。この結果、例えば６００ｄｐｉの１画素に１滴のインクを印字する場合、４２．３μｍ×４２．３μｍ×１０μｍ＝１７９００μｍ3すなわち、１滴が約１８ｐｌのインク滴が必要となる。
【００９２】
前述のように、実験例に基づく検討では、１５ｐｌ以上あれば、ほぼ必要なＯＤが実現される。従って、インク厚みとしては、１画素当り約８．４μｍとなり、これは、上述の１０μｍとほぼ一致している。
【００９３】
処理液吐出量
上述のように規定されるインク吐出量のインクが吐出された場合、この吐出インクを速やかに約１７μｍ（８．４μｍ×２）の深さに導く必要がある。このため、本実施形態では、図１４（ａ）および（ｂ）に示すように処理液ＳＳをインクに先立ってプリント紙に付与し、同図（ｃ）に示すように適切な厚さＨのインク受容部を形成するため、以下に示す処理液吐出量が必要となる。
【００９４】
換言すれば、処理液ＳＳによるインク受容部の深さをＨに制御することにより、その後に付与されるインクＩＮＫと処理液ＳＳとの反応物Ｒが存在する深さＬが所望の上述した２０μｍ以内となるようにする。
【００９５】
まず、前提として処理液の印字パターンは、基本的には１画素に対して少なくとも１滴の処理液が印字されるのが好ましい。なぜなら、このパターンは画素に対してより均一なインク受容部を形成できるからである。そして、紙の厚さ方向に対して、所定量の厚さを形成するため、処理液ＳＳの吐出量は一例として以下のように定められる。
【００９６】
１画素に対する平均のインク液滴の紙面上での厚さは、上述したように、約８．４μｍであるから、この場合、そのインクを受容する紙の層の深さは約２倍の１７μｍとなる。
【００９７】
一方、前述の実験に基づく検討結果より、インク量の約１／８の量の高浸透処理液が印字されていれば、ほぼ数秒以内にインクが定着できることがわかっている。このためインク吐出量が上述のように約１５ｐｌ以上では、約２ｐｌ以上の処理液が最低１画素に１滴必要となる。このとき、図１４（ｂ）に示す、紙面上での着弾時の処理液ＳＳの厚さｈは１μｍ以上となる。一方、１画素に対する処理液の厚さが１０μｍ以上になると、インクの裏抜けが顕著となり好ましくない。
【００９８】
以上から、処理液の紙面上における着弾時の平均厚さｈが１μｍ〜１０μｍとなるように処理液の吐出量を定めることが好しい。
【００９９】
処理液の印字パターン（印字デューティー）
以上の点から、処理液の印字パターンとして、画像データに基づき複数画素に１ドット印字するような、いわゆる間引き印字を行う場合も、その印字の結果として液滴の重なりを考慮した着弾時の紙面上における処理液の平均厚さとして１〜１０μｍとなるようにするのが好ましい。
【０１００】
しかし、それだけでなく、インク滴が処理液に接触するようなパターンとなっていることが好ましい。そのためには、紙面上で平均して、少なくとも１／９画素以上の印字デューティーで処理液を印字するのが好ましい。これは処理液のドット径を実際のプリントヘッドにより可能な最大径としたときに、紙面上に吐出されるインクの全てと接触を可能とする印字デューティーが１／９であることを意味する。
【０１０１】
上述した処理液の着弾時における平均厚さを、エリアファクター（ＡＦ）との関係で説明すると次のようになる。前述の実験結果に基づく検討によればインク受容層の紙面上における平均カバーレッジすなちＡＦが５０％以上あることが高いＯＤを得る上で好しく、これは、６００ｄｐｉの場合、処理液の吐出量が約１５ｐｌであれば１／４（２５％）の印字デューティー（図１参照）、約３０ｐｌであれば１／８の印字デューティーが必要となる。
【０１０２】
すなわち、吐出量が５ｐｌ〜１００ｐｌで、吐出速度が５ｍ／ｓ〜１５ｍ／ｓの液滴が紙に着弾すると、吐出された液滴の直径の約２倍の直径の円柱状に変形することがわかっている。この場合、液滴の浸透性が小さい場合は、ほぼこの直径と同じ直径のドットが得られる。一方、浸透性の高い本実施形態の処理液のような場合、その後、紙の表面方向に対しても浸透し液滴直径の約２．６倍のドット径が得られる。以下では、この２．６をにじみ率Ｎと称する。
【０１０３】
ここで、処理液の吐出量をＶｄ［１０3μｍ3＝１ｐｌ]とすると、
【０１０４】
【数１】
【０１０５】
が得られ、印字解像度ＤＰＩ（ｄｐｉ）で、処理液印字比率Ｈｓで印字するとき、ドットの重なりがないとすると，ＡＦ（エリアファクター）は、
【０１０６】
【数２】
【０１０７】
となる。
【０１０８】
今、ＤＰＩ＝６００ｄｐｉとし、にじみ率Ｎ＝２．６とすると、１５ｐｌの処理液をＨｓ＝１／４の印字デューティーで印字した場合はＡＦは約７０％となる。また、処理液吐出量３０ｐｌでＨｓ＝１／８とすると、ＡＦは約５０％である。なお、１５ｐｌでＨｓ＝１／４の場合は実際には液滴の重なりが生ずるためＡＦは上述のように約７０％となるが、ＡＦを５０％にするにはおおよそ印字デューティーＨｓを２０％とすればよい。
【０１０９】
このように、実験結果に基づく検討から、好しいＡＦを得ることができる処理液吐出量とその印字デューティーの関係は、処理液吐出量が１５ｐｌの着弾時の厚さは約５μｍ、３０ｐｌのときの厚さは約６．２μｍとなり、上述した１μｍ〜１０μｍの範囲内にあることがわかる。
【０１１０】
なお、以上のように説明した印字デューティーに関して、プリントする画像のエッジ部では、印字デューティーが１／２以上であることが好ましい。これは、エッジ部で印字デューティーが低い場合にはエッジ部に沿ったドット空度が低くなり良好なエッジが形成されないからである。
【０１１１】
以上の通り、本発明の一実施形態では、前述した実験例１におけるプリント結果およびその検討結果に基づき、定着性、ＯＤ、シャープネス、および裏抜け性を向上させる上で好しいインク受容層を形成するため、インクに先立って吐出される処理液の吐出量をその印字デューティーとの関連で適切な値に定め、また、その後に吐出されるインクの吐出量を適切な値に定めるものである。これにより、特に処理液によって形成されるインク受容層にインクが浸透することによるインク色材が存在する、紙の厚さ方向の範囲を制御し、特に、ＯＤおよび裏抜け性に関して良好な結果を得るものである。
【０１１２】
また、用いられるインクの吐出量およびその顔料比率についても、前述した実験例１の結果である表１が示す好しい範囲とすることで、上述のインク受容層の形成と相まって、プリント性の向上を図ることができる。
【０１１３】
【実施例】
以下、上述の実施形態の具体的実施例について図面を参照して説明する。
【０１１４】
図１５は本発明の実施例に係るフルラインタイプのプリント装置の概略構成を示す概略図である。
【０１１５】
このプリント装置１は、プリント媒体としての記録媒体の搬送方向（同図中矢印Ａ方向）に沿って所定位置に配置された複数のフルラインタイプのプリントヘッドよりインクまたは処理液を吐出してプリントを行うインクジェットプリント方式を採用するものであり、不図示の制御回路に制御されて動作する。
【０１１６】
ヘッド群１０１ｇの各プリントヘッド１０１Ｓ，１０１Ｂｋ，１０１Ｃ，１０１Ｍおよび１０１Ｙのそれぞれは、図中Ａ方向に搬送される記録紙の幅方向（図の紙面に垂直な方向）に約７２００個のインク吐出口を配列し、最大Ａ３サイズの記録紙に対しプリントを行うことができる。
【０１１７】
記録紙１０３は、搬送用モータにより駆動される一対のレジストローラ１１４の回転によってＡ方向に搬送され、一対のガイド板１１５により案内されてその先端のレジ合わせが行われた後、搬送ベルト１１１によって搬送される。エンドレスベルトである搬送ベルト１１１は２個のローラ１１２，１１３により保持されており、その上側部分の上下方向の偏位はプラテン１０４によって規制されている。ローラ１１３が回転駆動されることで、記録紙１０３が搬送される。なお、搬送ベルト１１１に対する記録紙１１３の吸着は静電吸着によって行われる。ローラ１１３は不図示のモータ等の駆動源により記録紙１０３を矢印Ａ方向に搬送する方向に回転駆動される。搬送ベルト１１１上を搬送されこの間に記録ヘッド群１０１ｇによって記録が行われた記録紙１０３は、ストッカ１１６上へ排出される。
【０１１８】
記録ヘッド群１０１ｇの各プリントヘッドは、熱エネルギーを利用して液中に気泡を生じさせ、この気泡の圧力によって液を吐出するものであり、上記実施形態で説明した処理液を吐出する処理液用ヘッド１０１Ｓおよびブラック（Ｂｋ）のインクを吐出するヘッド１０１Ｂｋを有し、さらにカラーインク用各ヘッド（シアンヘッド１０１Ｃ，マゼンタヘッド１０１Ｍ，イエローヘッド１０１Ｙ）が、記録紙１０３の搬送方向Ａに沿って図示の通りに配置されている。そして、各プリントヘッドにより各色のインクと処理液を吐出することでブラックの文字やカラー画像のプリントが可能になる。
【０１１９】
本実施例では、ヘッド１０１Ｂｋから吐出されるブラックのインクについては、浸透速度の遅いインク（以下、本実施例では「上乗せ系インク」という）を用い、ヘッド１０１Ｓ，１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｙからそれぞれ吐出される処理液およびシアン，マゼンタ，イエローの各インクは浸透速度の速いそれぞれ処理液又はインク（以下、本実施例では「高浸透性インク」という）を用いる。
【０１２０】
ここで、浸透速度について簡単に説明する。
【０１２１】
処理液又はインク（以下、単に「液」ともいう）の浸透性を、例えば１ｍ2当たりの液量Ｖで表すと、液滴を吐出してからの時間ｔにおける液浸透量Ｖ（単位はミリリットル／ｍ2＝μｍ）は、次に示すようなブリストウ式により表されることが知られている。
【０１２２】
【数３】
Ｖ＝Ｖｒ＋Ｋａ（ｔ−ｔｗ）1/2
ただしＬｔ＞ｔｗ
液滴が記録紙表面に滴下した直後は、液滴は表面の凹凸部分（記録紙の表面の粗さの部分）において吸収されるのが殆どで、記録紙内部へは殆ど浸透していない。その間の時間がｔｗ（ウェットタイム）、その間の凹凸部への吸収量がＶｒである。液滴の滴下後の経過時間がｔｗを超えると、超えた時間（ｔ−ｔｗ）の２分の１乗に比例した分だけ浸透量Ｖが増加する。Ｋａはこの増加分の比例係数であり、浸透速度に応じた値を示す。
【０１２３】
図１６は実験により求めた液中のアセチレノールの含有割合に対する比例係数Ｋａの値を示す図である。
【０１２４】
Ｋａ値は、ブリストウ法による液体の動的浸透性試験装置Ｓ（東洋精機製作所製）を用いて測定した。本実験では、本願人であるキヤノン株式会社のＰＢ用紙を記録紙として用いた。このＰＢ用紙は、電子写真方式を用いた複写機やＬＢＰと、インクジェット記録方式を用いたプリンタの双方に使用できる記録紙である。
【０１２５】
また、キヤノン株式会社の電子写真用紙であるＰＰＣ用紙に対しても、同様の結果を得ることができた。
【０１２６】
図１６に示す曲線はアセチレノール含有割合（横軸）の増加にしたがってＫａ値（横軸）が増加する曲線となっており、比例係数Ｋａはアセチレノールの含有割合によって決まる。このため、インクの浸透速度は実質的にアセチレノールの含有割合によって決まることになる。なお、曲線と交わる縦軸に平行な線分は、測定結果のばらつきの範囲を示している。
【０１２７】
図１７はインクの浸透量と経過時間との関係を示す特性図であり、６４ｇ／ｍ2、厚さ約８０μｍ、空隙率約５０％の上記記録紙（ＰＢ用紙）を用いて行った実験結果を示すものである。
【０１２８】
図１７（ａ）において、横軸は経過時間ｔの２分の１乗（ｍｓｅｃ1/2）であり、図１７（ｂ）において、横軸は経過時間ｔ（ｍｓｅｃ）である。また、両図において縦軸は浸透量Ｖ（μｍ）であり、アセチレノール含有割合が０％，０．３５％，１％の場合の曲線をそれぞれ示している。
【０１２９】
両図から明らかなように、アセチレノールの含有割合が多いほど、経過時間に対するインクの浸透量が多く、浸透性が高いといえる。図１７に示すグラフには、ウェットタイムｔｗはアセチレノールの含有量が多いほど短くなり、また、ｔｗに達しない時間においてもアセチレノールの含有割合が多いほど浸透性が高いという傾向が表われている。
【０１３０】
また、アセチレノールが混合されていない（含有割合が０％）液の場合は浸透性が低く、後に規定する上乗せ系インクとしての性質を持つ。また、アセチレノールが１％の含有割合で混合されている場合は短時間で記録紙１０３内部に浸透する性質を持ち、後に規定する高浸透性インクとしての性質を持つ。そして、アセチレノールが０．３５％の含有割合で混合されているインクは、両者の中間の半浸透性インクとしての性質を持つ。
【０１３１】
上述した「上乗せ系インク」および「高浸透性インク」と、これらの中間に位置する「半浸透性インク」それぞれの特性を表２に示す。
【０１３２】
【表２】
【０１３３】
上記の表２は、「上乗せ系インク」、「半浸透性インク」、「高浸透性インク」のそれぞれについて、Ｋａ値、アセチレノール含有量（％）、表面張力（ｍＮ／ｍ）を示している。プリント媒体である記録紙に対する各インクの浸透性は、Ｋａ値が大きいものほど高くなる。つまり、表面張力が小さいものほど高くなる。
【０１３４】
表２におけるＫａ値は、前述のブリストウ法による液体の動的浸透性試験装置Ｓ（東洋精機製作所製）を用いて測定したものである。実験には、本出願人であるキヤノン株式会社のＰＢ用紙を記録紙として用いた。また、同キヤノン株式会社のＰＰＣ用紙に対しても、同様の結果を得ることができた。
【０１３５】
ここで、界面活性剤をある液体に含有させる場合の条件として、その液体における界面活性剤の臨界ミセル濃度（ＣＭＣ）があることが知られている。この臨界ミセル濃度とは、界面活性剤の溶液の濃度が上昇して行き急激に数十分子が会合してミセルを形成するようになるときの濃度である。上述した液に浸透性調製のため含有されるアセチレノールは界面活性剤の一種であり、このアセチレノールにおいても同様に液体に応じて臨界ミセル濃度が存在する。
【０１３６】
アセチレノールの含有割合を調製した場合の表面張力との関係として、ミセルを形成するようになると表面張力が低下しなくなる関係を有しており、このことから、水に対するアセチレノールの臨界ミセル濃度（ＣＭＣ）は約０．７％であることが確認されている。
【０１３７】
同図が示す臨界ミセル濃度と前述の表２を対応させると、例えば表２に規定される「高浸透性インク」は、水におけるアセチレノールの臨界ミセル濃度（ＣＭＣ）よりも大きい濃度でアセチレノールを含有するインクであることがわかる。
【０１３８】
本実施例で使用する処理液および各インクの組成は次の通りである。なお、各成分の割合は重量部で示したものであり、合計で１００部となる。
【０１３９】
［処理液］
グリセリン ７部
ジエチレングリコール ５部
アセチレノール ＥＨ ０．７〜２．０部
（川研ファインケミカル製）
ポリアリルアミン（分子量：１５００以下、平均約１０００）４部
酢酸 ４部
塩化ベンザルコニウム ０．５部
トリエチレングリコールモノブチルエーテル ３部
水 残部
［イエロー（Ｙ）インク］
Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー８６ ３部
グリセリン ５部
ジエチレングリコール ５部
アセチレノール ＥＨ １部
（川研ファインケミカル製）
水 残部
［マゼンタ（Ｍ）インク］
Ｃ．Ｉ．アシッドレッド２８９ ３部
グリセリン ５部
ジエチレングリコール ５部
アセチレノール ＥＨ １部
（川研ファインケミカル製）
水 残部
［シアン（Ｃ）インク］
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９ ３部
グリセリン ５部
ジエチレングリコール ５部
アセチレノール ＥＨ １部
（川研ファインケミカル製）
水 残部
［ブラック（Ｂｋ）インク］
１０質量％顔料分散液 ２５部
フードブラック２ ２部
顔料比率５０％の場合
顔料比率１００％の場合は、１０質量％の顔料分散液が５０部、顔料比率０％（染料が１００％）のときはフードブラック２が４部
グリセリン ６部
トリエチレングリコール ５部
アセチレノール ＥＨ ０．１部
（川研ファインケミカル製）
水 残部
上記顔料分散液は次のものである。
【０１４０】
［顔料分散液］
水５．３ｇに濃塩酸５ｇを溶かした溶液に、５℃においてアントラニル酸１．５８ｇを加えた。この溶液を、アイスバスで攪拌することにより常に１０℃以下に保ち、５℃の水８．７ｇに亜硝酸ナトリウム１．７８ｇを加えた溶液を加えた。さらに、１５分攪拌した後、表面積が３２０ｍ2／ｇでＤＢＰ吸油量が１２０ｍｌ／１００ｇのカーボンブラック２０ｇを混合した状態のまま加えた。その後、さらに１５分攪拌した。得られたスラリーを東洋濾紙Ｎｏ．２（アドバンティス社製）で濾過し、顔料粒子を充分に水洗し、１１０℃のオーブンで乾燥させた後、この顔料に水をたして顔料濃度１０質量％の顔料水溶液を作製した。以上の方法により、下記式で表したように、表面に、フェニル基を介して親水性基が結合したアニオン性に帯電した自己分散型カーボンブラックが分散した顔料分散液３を得た。
【０１４１】
【化１】
【０１４２】
以上の各組成からも明らかなように、アセチレノールの含有量により、ブラックインクは上乗せ系インクに、処理液およびＣ，Ｍ，Ｙの各インクは高浸透性インクにそれぞれ設定されている。
【０１４３】
また、ブラックインクについては、前述の実施形態で説明したように、分散剤を用いていない、いわゆる分散剤無し顔料を用いる。このインクでは、アニオン性のカーボンブラック分散体として、少なくとも一種の親水性基がカーボンブラックの表面に直接もしくは他の原子団を介して結合している自己分散型のカーボンブラック分散体が好適に使用される。また、この自己分散型カーボンブラックとしては、イオン性を有するものが好ましく、アニオン性に帯電したものが好適である。
【０１４４】
アニオン性に帯電したカーボンブラックの場合、表面に結合されている親水性基が、例えば、−ＣＯＯＭ，−ＳＯ3Ｍ，−ＰＯ3ＨＭ，−ＰＯ3Ｍ2等（ただし、式中のＭは水素原子、アルカリ金属、アンモニウムまたは有機アンモニウムを表わす。）である場合が挙げられる。本実施例においては、これらの中で、特に、−ＣＯＯＭ，−ＳＯ3Ｍがカーボンブラック表面に結合してアニオン性に帯電しているものを用いることが好ましい。
【０１４５】
また、上記親水性基中の「Ｍ」は、アルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等が挙げられ、有機アンモニウムとしては、モノないしトリメチルアンモニウム、モノないしトリエチルアンモニウム、モノないしトリ（ヒドロキシメチル）アンモニウムが挙げられる。アニオン性に帯電したカーボンブラックを得る方法としては、カーボンブラック表面に−ＣＯＯＮａを導入する方法として、例えば、カーボンブラックを次亜酸素酸ソーダで酸化処理する方法が挙げられるが、勿論、本発明はこれらに限定されるわけではない。
【０１４６】
本実施例においては、親水性基が他の原子団を介してカーボンブラックの表面に結合したものを用いることが好ましい。他の原子団としては、例えば、炭素原子数１〜１２のアルキル基、置換基を有してもよいフェニル基または置換基を有してもよいナフチル基が挙げられる。他の原子団を介してカーボンブラックの表面に結合した親水性基の具体例としては、上記に挙げたものの他、例えば、−Ｃ2Ｈ4ＣＯＯＭ，−ＰｈＳＯ3Ｍ，−ＰｈＣＯＯＭ等（ただし、Ｐｈはフェニル基を表わす）が挙げられるが、勿論、本発明はこれらに限定されない。
【０１４７】
この分散剤無し顔料のカーボンブラックは、それ自体、従来のカーボンブラックに比べ水分散性に優れるため顔料分散樹脂や界面活性剤などを添加しなくてもよく、このため、従来の顔料と比較して、固着性が良い、濡れ性が良い、等の利点を有し、プリントヘッドに用いる場合の信頼性に優れている。
【０１４８】
以上示した本実施例によるブラックインクを用いることにより、同極性を帯びたカーボン粒子とブラック染料が混合され、かつ分散している液体が、異極性の高分子を含んだ浸透性の処理液によって形成されたインク受容層に付着しドットが形成される。
【０１４９】
本実施例では、各プリントヘッドのインク吐出口は６００ｄｐｉの密度で配列され、また、記録紙の搬送方向において６００ｄｐｉのドット密度でプリントを行う。これにより、本実施例でプリントされる画像等のドット密度はロー方向およびカラム方向のいずれも６００ｄｐｉとなる。また、各ヘッドの吐出周波数は４ＫＨｚであり、従って、記録紙の搬送速度は約１７０ｍｍ／ｓｅｃとなる。さらに、Ｂｋインクのヘッド１０１Ｂｋと処理液のヘッド１０１Ｓとの間の距離Ｄ（図１５参照）は、４０ｍｍであり、従って、処理液が吐出されてから、Ｂｋインクが吐出されるまでの時間は約０．２４ｓｅｃとなる。なお、各プリントヘッドの吐出量は、以下の実施例１では、１吐出当り１５ｐｌである。
【０１５０】
図１８は、本実施例で用いる自己分散型顔料の粒径分布を示すものである。同図に示すように、ほとんどの顔料は、粒径が０．０４μｍ〜０．４μｍの範囲にあり、平均的には０．１μｍ〜０．１５μｍの範囲にある。
【０１５１】
なお、顔料の粒径分布は、レーザー散乱法によって測定した。
【０１５２】
以上説明した実施例のプリンタにおけるいくつかの実施例について、次に説明する。
【０１５３】
（実施例１）
本実施例は、Ｂｋインクについて顔料比率を１００％、吐出量を１５ｐｌとした。これにより、着弾時のＢｋインク滴の厚さは約８．４μｍとなる。一方、処理液の印字デューティーは５０％、吐出量は１５ｐｌとした。これにより、処理液滴の着弾時の厚さは約５μｍとなる。
【０１５４】
本実施例の構成は、Ｂｋインク（他の色のインクも同様）と処理液の吐出量が等しいため、これらのヘッドを製造する上で同一のものを製造でき、生産性，コスト等の面で利点がある。
【０１５５】
本実施例によるプリント結果は、Ｂｋインクを印字したときの定着時間は１秒以内、ＯＤは約１．５、プリント画像エッジ部のシャープネスは良好であり、裏抜け性もそのＯＤが所定値（例えば０．３）以下であり良好な結果を得た。
【０１５６】
なお、本実施例の上記のようなプリント結果を得る条件として、Ｂｋインクの顔料比率は１００％に限られず、９０％以上であれば同様の結果を得ることができ、また、処理液の印字デューティーも５０％に限られず、２５％〜５０％の範囲であれば上記所定のプリント性に関する効果を得ることができる。
【０１５７】
（実施例２）
本実施例では、Ｂｋインクの顔料比率を５０％とし、吐出量を２２ｐｌとした。これにより着弾時のインク厚さは１２．３μｍとなる。一方、処理液は印字デューティー１００％で、吐出量を１５ｐｌとした。この場合、処理液の着弾時の厚さは８．４μｍとなる。
【０１５８】
以上の実施例のプリント結果は、定着性に劣る普通紙の場合でも定着は約１秒で済み、また、ＯＤは１．５以上となる。さらに、シャープネスおよび裏抜け性についても良好な結果を得た。なお、上記所定の結果を得るのに、処理液の印字デューティーは１００％である必要はなく、２５％〜１００％の範囲の値であればよいが、印字デューティーが１００％のときに特に良好な結果を得ることができる。
【０１５９】
（実施例３）
本実施例では、Ｂｋインクの吐出量を１２ｐｌとして、１画素に２滴を印字する。これに対し、処理液は吐出量を１２ｐｌとして、印字デューティーを１００％、すなわち、１画素に１滴印字するようにした。この場合、着弾時の処理液滴の厚さは６．７μｍとなる。
【０１６０】
以上により、Ｂｋインクの吐出量を処理液吐出量の２倍の２４ｐｌとしつつ、ヘッドの構造をＢｋインク用と処理液用とで同一のものとすることができる。
【０１６１】
（実施例４）
本実施例は、Ｂｋインクの顔料比率を７５％、吐出量を２７ｐｌとした。この場合、着弾時のインク滴の厚さは１５μｍとなる。一方、処理液は、印字デューティー５０％で吐出量を１５ｐｌとした。
【０１６２】
なお、本例の場合、処理液の印字デューティーについて、２５％〜５０％の範囲でも、所望のプリント性を得ることができるが、印字デューティーが５０％の場合特に良好な結果を得ることができた。
【０１６３】
（実施例５）
本例は、上記実施例４において、処理液の吐出量を２７ｐｌとしたものである。この場合、処理液の印字デューティーは２５％であることが好しい。この場合、処理液滴の着弾時の厚さは約３．７μｍとなる。
【０１６４】
（実施例６）
本実施例では、Ｂｋインクの顔料比率を９０％とし、吐出量を３３ｐｌとした。この場合、インク滴の着弾時の厚さは約１８．４μｍとなる。これに対し、処理液は、吐出量１５ｐｌで印字デューティーを５０％とした。
【０１６５】
（実施例７）
本実施例は、上記実施例６において、処理液の吐出量を３３ｐｌとし、印字デューティーを１２．５％としたものである。この場合、処理液の着弾時の厚さは６．６μｍとなり、またＡＦは約５９％となる。
【０１６６】
図１９は本発明の他の実施例に係るシリアルタイプのプリント装置５の構成を示す概略斜視図である。すなわち、処理液をプリント媒体に付与した後、Ｂｋインクを吐出して反応させるプリント装置は、上述のフルラインタイプのものに限らず、シリアルタイプの装置にも適用できることは明らかである。なお、図１２に示した要素と同様の要素には同一の符号を付しその説明の詳細は省略する。
【０１６７】
プリント媒体である記録紙１０３は、給紙部１０５から挿入されプリント部１２６を経て排紙される。本実施例では、一般に広く用いられる安価な普通紙を記録紙１０３として用いている。プリント部１２６において、キャリッジ１０７は、プリントヘッド１０１Ｂｋ，１０１Ｓ，１０１Ｃ，１０１Ｍおよび１０１Ｙを搭載し、不図示のモータの駆動力によってガイドレール１０９に沿って往復移動可能に構成されている。プリントヘッド１０１Ｓは、前述の実施形態で説明した処理液を吐出することができるものである。また、プリントヘッド１０１Ｂｋ，１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｙはそれぞれブラックインク、シアンインク、マゼンタインク、イエローインクをそれぞれ吐出するものであり、この順序で記録紙１０３にインクを吐出するよう駆動される。
【０１６８】
各ヘッドにはそれぞれ対応するインクタンク１０８Ｓ，１０８Ｂｋ，１０８Ｃ，１０８Ｍ，１０８Ｙから処理液又はインクが供給され、インク吐出時には各ヘッドの吐出口毎に設けられている電気熱変換体（ヒータ）に駆動信号が供給され、これにより、インク又は処理液に熱エネルギを作用させて気泡を発生させ、この発泡時の圧力を利用してインク又は処理液の吐出が行われる。各ヘッドには、それぞれ３６０ｄｐｉの密度で６４個の吐出口が設けられ、これらは、記録紙１０３の搬送方向Ｙとほぼ同方向、つまり、各ヘッドによる走査方向とほぼ垂直方向に配列されている。そして、各吐出口毎の吐出量は上述した各実施例のいずれかのものを実現できるものである。
【０１６９】
以上の構成において、各ヘッド間距離は１インチであり、従って、ヘッド１０１Ｓと１０１Ｂｋとの距離は１インチとなり、また、走査方向のプリント密度が７２０ｄｐｉ、各ヘッドの吐出周波数は７．２ｋＨｚであることから、ヘッド１０１Ｓの処理液が吐出されてから、ヘッド１０１ＢｋのＢｋインクが吐出されるまでの時間は０．０５ｓｅｃとなる。
【０１７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、インクジェットプリントにおいて、ＯＤや画像エッジ部のシャープネス、さらには裏抜け性について高いレベルを維持しつつ、高い定着性のプリントを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のプリント実験における処理液、印字デューティーと定着時間との関係を示す線図である。
【図２】本発明の一実施形態のプリント実験におけるＢｋインク吐出量と定着時間との関係を示す線図である。
【図３】本発明の一実施形態のプリント実験における顔料比率とＯＤとの関係を処理液の印字デューティーをパラメータとして示す線図である。
【図４】本発明の一実施形態のプリント実験における顔料比率とＯＤとの関係を処理液の印字デューティーをパラメータとして示す線図である。
【図５】本発明の一実施形態のプリント実験における顔料比率とＯＤとの関係を処理液の印字デューティーをパラメータとして示す線図である。
【図６】本発明の一実施形態のプリント実験における処理液印字デューティーとＯＤとの関係を顔料比率をパラメータとして示す線図である。
【図７】本発明の一実施形態のプリント実験における処理液印字デューティーとＯＤとの関係を顔料比率をパラメータとして示す線図である。
【図８】本発明の一実施形態のプリント実験における処理液印字デューティーとＯＤとの関係を顔料比率をパラメータとして示す線図である。
【図９】本発明の一実施形態のプリント実験における顔料比率を裏抜けＯＤとの関係を処理液の印字デューティーをパラメータとして示す線図である。
【図１０】本発明の一実施形態のプリント実験における顔料比率を裏抜けＯＤとの関係を処理液の印字デューティーをパラメータとして示す線図である。
【図１１】本発明の一実施形態のプリント実験における顔料比率を裏抜けＯＤとの関係を処理液の印字デューティーをパラメータとして示す線図である。
【図１２】（ａ）および（ｂ）は、色材として顔料のみ含むインクと処理液によるドット形成を説明する図である。
【図１３】（ａ）および（ｂ）は、色材として顔料と染料を含むインクと処理液によるドット形成を説明する図である。
【図１４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態におけるドット形成過程における、特にインク受容部の形成を説明する図である。
【図１５】本発明の一実施例に係るプリンタの概略構成を示す側面図である。
【図１６】上記実施例におけるアセチレノール含有割合と浸透性に関するＫａ値との関係を示す線図である。
【図１７】（ａ）および（ｂ）は、浸透性に係るアセチレノール含有割合をパラメータとして示す、着弾後経過時間と浸透量との関係を示す線図である。
【図１８】上記実施例で用いる顔料の粒径分布を示す線図である。
【図１９】本発明の他の実施例に係るシリアルプリンタの斜視図である。
【符号の説明】
１０１Ｂｋ，１０１Ｓ，１０１Ｃ，１０１Ｃ１，１０１Ｃ２，１０１Ｍ，１０１Ｍ１，１０１Ｍ２，１０１Ｙ，１０１Ｙ１，１０１Ｙ２ プリントヘッド（吐出部）
１０３，Ｐ 記録紙（プリント媒体）
１０７ キャリッジ
１０８Ｂｋ，１０８Ｓ，１０８Ｃ，１０８Ｍ，１０８Ｙ インクタンク（処理液タンク）
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリント方法およびインクジェットプリント装置に関し、詳しくは、インク中の色材を不溶化する処理液を用いてプリントを行うインクジェットプリント方法およびインクジェットプリント装置に関するものである。本発明のインクジェットプリント方法およびインクジェットプリント装置は、プリンタ，複写機，ファクシミリ等、紙などの記録媒体に対して文字，画像等をプリントする機器に適用でき、また、これら機器においてプリント機構として用いられるものである。
【０００２】
〔背景技術〕
インク中の染料あるいは顔料等の色材を不溶化する処理液は、一般にはプリントされた画像等の耐水性を向上させるために用いられている。しかしながら、本出願人は、処理液がこのような耐水性の向上だけでなく、プリント画像の濃度（例えばＯＤ）、プリント画像エッジ部のシャープネス、定着性などのプリント性に大きな影響を及ぼすことに着目し、種々の提案を行なっている。
【０００３】
例えば、ＯＤ値の向上の観点から、色材として顔料を用いたインクと上記処理液を用い、記録紙上で上述のインクと処理液とを混合させることにより、インクドットを形成するものが提案されている。
【０００４】
また、上記顔料を色材とするインクと処理液との組合せは、上述のＯＤの向上に加え、形成されるドットににじみ状の輪郭部をほとんど生じない、いわゆるシャープな境界を有したドットを形成する上でも好ましいものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上の通り、顔料を色材として用いたインクと処理液との組合せによるプリントは、高いＯＤや画像エッジ部の高いシャープネスを実現でき、従来にない高品位プリントを可能とするものである。しかしながら、インクジェットプリント方式にあっては、プリント性を向上させる上で定着性についてさらに改善の余地がある。
【０００６】
例えば連続的に何枚ものプリント紙にプリントを行う場合には、プリント後排紙されたプリント紙が順次積層されることになる。この場合、インクのプリント紙に対する定着、すなわち、インクのプリント紙に対する浸透が不十分でプリント紙表面にインクが残留していると、他のプリント紙にその残留インクが転写されプリント紙を汚すことになる。このように、プリントヘッドやプリント紙の搬送系の能力にかかわらず、インク定着が遅い場合にはそれによるプリント紙の汚れを防止するなどのために、排紙自体の速度を遅くする必要がある。従って、インクジェットプリント方式における定着性は、単位時間当りに出力できるプリント紙の数を制限する、比較的大きな要因となる。
【０００７】
一方、このような定着性を向上させる試みとして、処理液を用いるか否かにかかわらず、インク自体を浸透性の高いものとするものが知られている。しかし、このようなインクによるプリント結果は、ＯＤが低く、また、プリントされる画像のシャープネスもそれ程良好なものとはならない。
【０００８】
また、浸透性が高い処理液と染料を色材として用いたインクとを用い、先ず上記処理液をプリント用紙に付与し、これにインクを重ねて付与することにより、インク中の染料を不溶化するプリント方法も知られている。しかし、浸透性が高い処理液を用いることによって定着性は向上するものの、ＯＤは低く、また、画像エッジのシャープネスについても劣るものである。このような傾向は、インクジェットプリントにおいて多く用いられる、いわゆる普通紙にプリントを行った場合、特に顕著である。
【０００９】
以上のように、高いＯＤやシャープネスの良好な画像をプリントするため処理液をインクと併用したとしても、これらのプリント性と定着性とが両立し難しいという問題があった。さらに、この定着性、すなわち浸透性を考慮するとき、単純に浸透性を高める場合には、プリント用紙の裏側からプリント画像を観察できる程色材が深く浸透してしまうという、いわゆる裏抜け性の問題を派生することとなるため、上記ＯＤ等と定着性との両立は、それ程容易な技術課題ではない。
【００１０】
本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ＯＤや画像エッジ部のシャープネスについて高いレベルを維持しつつ従来にない高い定着性のプリントを行うことができ、さらに裏抜けの問題も有効に抑えることのできるインクジェットプリント方法およびインクジェットプリント装置を提供することにある。
【００１１】
特に、種々の普通紙に対して常に一定以上の高レベルの定着性を示すことが可能なインクジェットプリント方法およびインクジェットプリント装置を提供することを目的とする。なおここで、「普通紙」とは、プリンターや電子写真方式等で一般に用いられているプリント用紙をいう。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、以下の明細書の記載からも明らかとなるところのものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そのために本発明では、インク中に含まれる顔料に対して化学的に反応する成分を含む処理液をプリント媒体の表面層に浸透せしめた後、前記顔料を含むインク滴を前記プリント媒体の表面のうち前記処理液が与えられている部分に着弾させる工程を含むインクジェットプリント方法であって、前記処理液に付与される前記顔料の浸透深さは、前記プリント媒体に対する前記インクのみを付与した場合に形成される着色部における顔料の浸透深さよりも深く、かつ前記処理液の浸透深さよりも浅いことを特徴とする。
【００１４】
また、プリント媒体の表面にインク受容部を形成し、前記インク受容部に対して接触するようにインクを付着させることによりプリントを行なうインクジェットプリント方法であって、前記インク受容部は、浸透剤及びインク中の色材の不溶化剤を含有した処理液をプリント媒体表面に付着させることで形成され、前記インクは、色材として顔料を含有し、前記プリント媒体への着弾時における、前記インク受容部を形成する処理液の１画素当りの平均液厚が１０μｍ以下であり、１画素当りのインクの体積に対する処理液の体積比が１／８以上であり、さらに前記プリント媒体への着弾時における前記インクの１画素当りの平均液厚が８μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
さらに、プリント媒体の表面にインク受容部を形成し、前記インク受容部に対して接触するようにインクを付着させることによりプリントを行なうインクジェットプリント装置であって、前記インク受容部は、浸透剤及び前記インク中の色材の不溶化剤を含有した処理液をプリント媒体表面に付着させることで形成され、前記インクは、色材として顔料を含有し、前記インク受容部を形成する処理液のプリント媒体への着弾時における１画素当りの平均液厚を１０μｍ以下とし、１画素当りのインクの体積に対する処理液の体積比を１／８以上とし、さらに前記インクのプリント媒体への着弾時における１画素当りの平均液厚を８μｍ以上２０μｍ以下とすることを特徴とする。
【００１８】
以上の構成によれば、処理液によってプリント紙表面層でインク受容部が形成される。詳細には、プリント媒体に付着させる処理液が紙の表面層をなじみ処理する。すなわち、この形成により、次にこの部分に接触して付着させるインクのプリント媒体への浸透を促進させる。
【００１９】
また、処理液には、インク中に含まれる顔料と化学的に反応する成分（インク不溶化剤）が含有されており、インク受容部形成部におけるプリント媒体の繊維の表面、およびまたは繊維間に吸着しており、インク中の色材を吸着させる。この色材は所定量以上顔料を有しており、顔料粒子がインク受容部を含む紙表層部に吸着される。
【００２０】
その結果、紙表層部に形成される着色部における顔料のプリント媒体内部への浸透深さは、該プリント媒体に該インクのみを付与した場合に形成される着色部における顔料の浸透深さよりも深くなるため、定着性が改善されることになる。一方、処理液中の顔料と化学的に反応する成分との反応により顔料のモビリティーが低下するので、該顔料の浸透深さを、処理液中の溶媒のプリント媒体における浸透先端よりも浅くすることができる。その結果、プリント媒体の表層部に顔料を留めることができるようになり、顔料インクの定着性の改善を図ると同時に、充分な光学濃度を有する着色部を得ることができる。
【００２１】
インク受容部を形成するための処理液は液滴として紙に着弾するが、液滴の紙への着弾時の厚みは好ましくは５〜１０μｍになるようにする。これは、プリント紙の空隙率が約５０％であることから、浸透性の処理液が瞬時に少なくとも１０μｍ〜２０μｍの深さまで浸透するからである。この厚みは、次に付着するインクの定着性、ＯＤ、裏抜け性等に影響を与える。
【００２２】
すなわち、インク受容部の厚みはインク受容許容量に相関するためその分のインクは瞬時にプリント紙中のインク受容層へ浸透していく。
【００２３】
また、このインク受容部は、必ずしもプリント媒体面上に対して均一である必要はなく、まだらであっても構わないが、最低限、画素に対応するインク滴と紙面上で接触させるようにする必要がある。すなわち、インク滴が、インク受容部と接触することでインクの浸透、顔料を含む色材の反応、インク滴のプリント媒体面上での拡散を生じることが可能となる。
【００２４】
インクがインク受容部中を浸透していく過程で色材中の顔料がインク不溶化剤が付着した繊維にトラップされるが、受容許容量以上のインクが付着されると、浸透スピードが低下するため、定着性は悪くなっていく。一方、インク受容部の厚みが大きすぎるとインク中の色材中の細かい粒子は、より深く浸透していくため、定着性は良くなるが、裏抜け性が悪くなる。
【００２５】
ＯＤについては、プリント媒体の表面から約２０μｍ程度までの反射光により決定されることがわかっており、このため、ＯＤを向上させるためにはインク中の色材がプリント紙の表層の約２０μｍまでに密にトラップされるようにすればよく、その分のインクが高速に浸透する分だけのインク受容部が形成される。
【００２６】
また、インク受容部の濡れ性は高くなっているため、その部分に接してインクが付着すると、瞬時にインクは水平方向に拡散するため、少ないインク量で高いエリアファクターを確保できる。その結果として裏抜けも少なくなる。
【００２７】
また、付着したインク滴がプリント紙表面で瞬時に拡がる一方、紙中の不溶化剤により顔料粒子を含んだ色材がトラップされるため、いわゆるフェザリング等のインクのにじみは非常に軽減され、シャープな画像エッジとなる。
【００２８】
このように、高い定着性、高ＯＤ、シャープなエッジ、良好な裏抜け性が達成できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態に係るインクジェットプリント方法およびインクジェットプリント装置は、次のようなプリント実験およびその結果の考察に基づくものである。
【００３０】
すなわち、６００ｄｐｉの密度でインク吐出口を配設した記録ヘッドをブラック（Ｂｋ）インクと処理液それぞれについて用いる。そして、これらヘッドの間隔を１／２インチ〜２インチの範囲で設定して処理液を先に吐出しその後Ｂｋインクを吐出し、また、この際の各ヘッドの駆動周波数を変化させることにより、結果として、処理液がプリント紙（以下、単に「紙」ともいう）上に着弾しその後Ｂｋインクが着弾するまでの時間を、０．０５秒〜０．８秒の範囲で変化させた。
【００３１】
実験に用いた処理液は、浸透剤としてのエチレンオキシド−２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール（etylene oxide −２，４，７，９−、tetramethyl −５−decyne−４，７diol、以下、「アセチレノール」という；商品名、川研ファインケミカル）、カチオン高分子成分であるポリアリルアミンの酢酸塩（以下、「ＰＡＡ」という）およびカチオン界面活性剤である塩化ベンザルコニウムを、それぞれの含有率が（０％，０．７％，２．０％），（０％，２％，４％）および（０％，０．５％，４％）の各々について組合わせたものである。
【００３２】
一方、インクは、色材として分散剤（例えばスチレン−アクリル共重合体）で分散した顔料であるカーボンブラックとアニオン性染料（例えばフードブラック２）を混合したブラック（Ｂｋ）インク、あるいは自己分散型の顔料であるカーボンブラックと上記アニオン性染料を混合したものを用いたＢｋインクである。プリント実験では、それぞれのインクについて、顔料と染料の比率（顔料と染料の全体色材量に対する顔料の量の割合、以下では「顔／染比」ともいう）を変える一方で、全体におけるこれら色材の量は、インクの３％〜５％の範囲内の量とした。また、インクの浸透性は、アセチレノール量がインク全体の０％〜０．３％として比較的小さく設定した。
【００３３】
処理液の吐出量は１２ｐｌ〜３０ｐｌ、また、インクの吐出量は１５ｐｌ〜４０ｐｌの範囲内で実験を行なった。また、このときの印字デューティーは、処理液およびインクの双方とも、原則として、６００ｄｐｉの密度の１画素に対して１滴を吐出するものとした。但し、処理液については、間引きの場合も含めた。すなわち、上述のように１画素に１滴（印字デューティー１、以下同様）の外、間引きを行ない、２画素に対して１滴（１／２）、４画素に対して１滴（１／４）、８画素に対して１滴（１／８）及び印字しない（０）の５種類の印字デューティーについて実験を行なった。
【００３４】
以上説明した種々の条件もしくはパラメータを組合せたものとして、以下に示す実験例１及びその他の実験例を実施し、それらの実験結果から、プリント性に関する評価項目である、定着性、ＯＤ値、シャープネスおよび裏抜けについて、より好しいプリントパラメータの範囲を、次の表１に示すように得ることができた。
【００３５】
【表１】
以下、実験例１およびその他の実験例について説明する。
【００３７】
（実験例１）
本実験では、色材として、顔料である自己分散型のカーボンブラックとアニオン性染料であるフードブラック２を用いたインクとし、それらの顔料および染料による色材の含有量は、インク全体の約４〜５％とした。一方、処理液は、ＰＡＡが約４％、ＥＢＫが０．５％のものである。
【００３８】
定着性
本実験例で、プリント性の評価項目の１つである定着性について評価したところ、処理液中の界面活性剤であるアセチレノールの濃度が、水中におけるアセチレノールの臨界ミセル濃度（以下、「ＣＭＣ」ともいう）以上（本実施形態では、０．７％以上）であれば、ほとんど全ての普通紙で高い定着性を示した。
【００３９】
なお、この定着時間は、印字後の紙表面での液滴による反射光、いわゆる「てかり」が目視にて観察できなくなるまでの時間を測定したもので、複数枚の普通紙に対し連続的なプリントおよび排紙を行ない、排紙した紙の裏面がその前に排紙された紙のインクによって、汚れを生じないような排紙時間間隔として確認した。
【００４０】
この場合のプリント条件は、処理液の吐出量が１５ｐｌであり、印字デューティーは２５％以上である。一方、Ｂｋインクの吐出量は３０ｐｌ以下である。なお、処理液に関して、その吐出量を例えば３０ｐｌとする場合は、印字デューティーが上述した２５％より低いデューティーでも２０％以上であれば、高い定着性を示す。これは、後述されるように、プリント画像において、処理液によって形成されるインク受容層がエリアファクター（以下、単に「ＡＦ」ともいう）で約５０％以上あればよく、印字デューティーが比較的低い場合でもその分吐出量を多くすることにより上記ＡＦの範囲を満たすことができるからである。
【００４１】
図１は、Ｂｋインクの吐出量が３０ｐｌで、アセチレノールを２％含有した処理液の吐出量が１５ｐｌのときの、処理液の印字デューティーに対する定着時間の関係を示す線図である。
【００４２】
図１に示すように、処理液の印字デューティーが２５％以上であれば、ほとんどの普通紙に対して定着時間は２秒以下であり、定着性の悪い普通紙でも６秒以内に紙表面のインクは紙中に吸収される。これにより、１分間に１０枚（１０ｐｐｍ）の比較的高速のプリントが可能となる。なお、以上の図１に示した関係は、処理液のアセチレノール含有率が２％の場合であるが、本願発明者の実験によれば、アセチレノール含有率が０．７％以上あれば、定量的にも図１に示す関係とほぼ同様の関係があることが確認されている。
【００４３】
次に、インクの色材の種類が定着性に与える影響を検討するため、色材として染料のみを用いたインクについてプリント実験を行なった。すなわち、アセチレノール含有率が０．７％以上である浸透性の高い処理液を上記染料インクに先立って普通紙に吐出し、その部分に接触するように染料インクを吐出した。この場合、高い定着性は得られるものの、ＯＤ値は低く、文字や画像のエッジ部に滲みを生じ、高品位の画像を得ることはできなかった。
【００４４】
このように、高速の定着性を得てしかも文字、画像品位が高いプリントを行うには、インクの色材として、顔料が含まれる必要があることがわかった。
【００４５】
定着性に関し、次にインク吐出量の影響を調べるプリント実験を行なった。図２は、その実験結果を示し、Ｂｋインクの吐出量に対する定着時間の関係を示す図である。同図に示す実験の条件は、処理液の印字デューティーを、図１に示す関係において最低の条件の２５％とした場合である。
【００４６】
図２に示すように、Ｂｋインクの吐出量が３０ｐｌ以下であれば、定着性の劣る普通紙でも、定着時間は約１０秒以内であり、それ以外の普通紙は、約３秒以内に定着する。また、以上の関係は、処理液のアセチレノール含有率が、水中におけるアセチレノールのＣＭＣ以上である、０．７％以上では、ほぼ維持されることが、実験により確認されている。このような定着性についての結果は、Ｂｋインクに先立って吐出される処理液が、次に吐出されるインクの紙に対する濡れ性を良くしていることが原因として考えられる。
【００４７】
一方、Ｂｋインクの吐出量を３０ｐｌより多くして行くと、図２にも示されるように、３６ｐｌを境に定着性は急激に低下する傾向にある。しかも、形成されるインクドットは、その輪郭においてプリントヘッドの走査方向下流側にはき寄せ状の、輪郭がぼやけた部分が発生する。これは、本願発明者の検討によれば、処理液によって形成された、後述のインク受容層の許容量、すなわちインク受容の許容量を越えた量のインクが打ち込まれた結果、定着速度が遅くなったと考えられ、また、溢れたインクがヘッドの走査方向下流側へ徐々にはき寄せられてインクドットの輪郭を不鮮明にしていると考えられる。
【００４８】
このＢｋインクの吐出量に関する臨界値について、ドット単位でなく、プリント画像等の全体としてマクロ的に考察すれば、この臨界値における処理液とインクの体積比は約１：８である。すなわち、処理液の印字デューティーが２５％のときのＡＦ（エリアファクター）が約５０％であることを考慮すると、ある程度のインクは処理液の非印字領域にも浸透するが、かなりの部分は処理液の印字領域に流れ込むと考えられるため、処理液はインクの量の約１／８程度とすることができる。
【００４９】
なお、本実施形態の本実験例１では、Ｂｋインクは分散剤を含まない顔料と染料の双方を色材として用いているが、これら顔料と染料の比率は、後述のように、定着時間に対してわずかな影響を与えるものの実際のプリントにおける定着性に支障のない程度のものであることを確認している。
【００５０】
また、本実験例では、高い定着性を目的として処理液におけるアセチレノール含有率を少なくとも０．７％としている。例えばこの含有率を０．５％程度とすると、この処理液でインク受容層を形成したときの紙表面におけるインクのなじみは良いが、紙中に対する浸透力が低下するため、定着時間は長くなる。
【００５１】
ＯＤ
プリント性の評価項目の一つである光学反射濃度（以下、「ＯＤ」という）に関する本実験例１について、次に説明する。なお、本実験では、ＯＤはマクベス光学濃度測定器を用いて測定した。また、用いた処理液におけるアセチレノール含有率は、本実施形態が、特に高速定着を目的とすることから、上述の「定着性」の項で説明したように０．７％以上とし、具体的には２％とした。
【００５２】
本実験では、図３〜図５および図６〜図８に示す変数もしくはパラメータについてプリントを行ないＯＤの測定を行なった。図３〜図５は、それぞれＢｋインクの吐出量が１８ｐｌ，３０ｐｌおよび３６ｐｌの場合について、本実験例のＢｋインクの色材（分散剤無し顔料＋染料）における顔料（カーボンブラック）の重量比（以下では、単に「顔料比率」という）とＯＤとの関係を、処理液の印字デューティーをパラメータとして示す図である。一方、図６〜図８は、同様に、Ｂｋインクの吐出量がそれぞれ１８ｐｌ，３０ｐｌおよび３６ｐｌの場合について、処理液の印字デューティーとＯＤとの関係を、顔料比率をパラメータとして示す図である。
【００５３】
これらの図のうちで、例えば図７に示すＢｋインク吐出量が３０ｐｌの場合において明らかなように、顔料比率が３０％（３：７）のときは、処理液の印字デューティーにかかわらず、ほぼ一定のＯＤを示す。これは、図４に示す関係で、顔料比率とＯＤの関係を示す各印字デューティー毎の曲線が顔料比率が約３０％の点で交わることを意味している。処理液の印字デューティーにかかわらず、このＯＤが一定となる顔料比率は、Ｂｋインクの吐出量によって若干変化し、図３および図５にそれぞれ示すように吐出量が１８ｐｌの場合はこの顔料比率の値は３０〜３５％であり、３６ｐｌの場合は、約２５％となる。
【００５４】
また、例えば図４および図７に示す関係から明らかなように、上述の交点に係る顔料比率が３０％を下回る場合、処理液の印字比率が高くなるほどＯＤは低下する。これは、本実施形態では、処理液の浸透性を高く設定しているため、処理液の高分子成分であるＰＡＡと色材の大部分（７０％以上）を占める染料が反応してこの高分子成分を絡めるという作用が働きにくくなり、その結果、染料及び顔料が大きな分子になりにくく紙の厚さ方向に浸透してしまうからであると考えられる。このように、処理液によって高い定着性は得られるものの、顔料比率が比較的少ない３０％以下の場合はＯＤは低くなる。また、この場合、紙の表面に沿った方向でも処理液とインクの混合したものは浸透し易くなり、これによって、細かなフェザリングも発生する。
【００５５】
上述した処理液の高分子成分が絡まりにくいという現象は、さらに次の２つの推定される原因によっていると考えられる。すなわち、１つには、処理液の浸透速度が大きく、処理液が紙の表面に残っていない状態では高分子成分であるＰＡＡの量が少ないため、紙の繊維に付着したＰＡＡに染料は少量付着するにとどまり、ほとんどは紙の厚さ方向にさらに浸透してしまうからである。２つには、紙の表面に処理液が多少水たまり状で残っていたとしても、染料は処理液との反応速度が比較的遅いため、処理液と反応して大きな分子になる前に紙の厚さ方向に浸透してしまうからである。
【００５６】
一方、顔料比率を約３０％以上（Ｂｋインク吐出量３０ｐｌの場合）とすると、図４および図７から理解されるように、処理液の印字デューティーが約２５％以上であれば、ＯＤはほぼ印字デューティーの増加につれて高くなる傾向にある。これは、色材としての顔料の割合が多くなり、この顔料と処理液の反応物が紙の繊維に付着して比較的多くが紙の表面もしくはその近傍に残る等の理由からであると考えられる。
【００５７】
ところで、顔料比率が９０％以上の場合、処理液の印字デューティーが１３％程度の低い場合は、図７に示すように、ＯＤが極端に低くなる（Ｂｋインクの吐出量が３０ｐｌの場合）。この原因は次のように考えられる。
【００５８】
すなわち、まず処理液が印字された部分（吐出された処理液が紙に拡がった部分）における、その後その部分に吐出されるインクの浸透性が比較的高くなり、一方、処理液が印字されていない部分におけるインクの浸透性は低くなる。この状態で、処理液が印字されていない部分のインクは、処理液が印字されている部分（ここでは、便宜上「穴」と称する）に流れ込んで行くことで、処理液が印字されていない部分はＯＤが低くなり、穴の部分はＯＤが高くなるという、ＯＤの局在化が発生する。そして、この局在化が生じている場合のエリアファクターを考えると、処理液の印字デューティーが１３％（約１／８）であることは、実質的に処理液が存在しない部分、すなわち印字されていない部分（低ＯＤ部分）はプリント画像全体の半分以上となるため、全体として極端なＯＤの低下として現われるものと考えられる。
【００５９】
これに対し、顔料比率が３０〜７０％の範囲では、処理液の印字デューティーが１３％程度の低い値でもそれ程極端なＯＤの低下は生じない。これは上述の“穴”という概念を用いると次のように考えることができる。すなわち、顔料比率が３０％〜７０％程度の場合は、染料とＰＡＡとの反応が顔料粒子に対して一種の粘着剤として作用して顔料の粒子が比較的大きくなり、紙の繊維に付着し易くなっていると考えられる。このため、穴における色材の浸透速度が上述の場合よりわずかに遅くなり、その分、穴以外の部分におけるインクの浸透および膨潤が進み全体としてＯＤが低下しないものと考えられる。
【００６０】
本実験における定着時間で上述の現象を見てみると、例えば顔料比率が５０％の場合、顔料比率が３０％〜７０％以外の場合に比べて約３０％程度定着時間が長くなること、つまり浸透速度が遅くなることが確認されている。なお、顔料比率がこのように３０％〜７０％程度の場合、プリントされた紙の裏側から測定したプリント画像のＯＤ（このＯＤは低い方が良い、以下、この場合、「裏抜け性が良い」という）も低くなり、また、画像エッジ部のシャープネスも良好になる。このことは、顔料比率が３０％〜７０％の場合、この範囲外の場合と比べて処理液とインクを混合した混合液の粘度が高くなるということからも矛盾なく説明することができる。
【００６１】
ＯＤについて以上説明した通り、顔料比率が約３０％以上では（インク吐出量によってこの値は変化する）、基本的には、処理液の印字デューティーが高い程、ＯＤは高くなる。これは、前述のように、顔料比率が上記の値以上では処理液の印字部分のＯＤが高くなり、従って、その印字デューティーが高くなるにつれて全体としてＯＤが高くなると考えられる。
【００６２】
そして、この場合に、処理液の印字デューティーが５０％以上の場合は、図６〜図８に示す例では、ＯＤはほぼ飽和する。これは、印字デューティーが例えば５０％のとき処理液のＡＦは１００％に満たないもののＢｋインクの吐出量が１５ｐｌ以上あれば、ＯＤは十分な値となりほぼ印字デューティーが１００％のときの値に近づくことを意味している。このようにＯＤが十分に発現されるのは、紙表面の処理液によって濡れた部分に沿ってインクが拡がって行き、しかも紙の浅い層で顔料を主とした色材が定着するためと考えられる。
【００６３】
さらに、以上のように顔料比率が約３０％以上の場合でかつＢｋインク吐出量が３０ｐｌ以下の場合は、処理液の印字デューティーが約２５％より高ければ、図３および図４に示したように、処理液を印字しない場合（これらの図中、破線で示すケース）よりＯＤは高くなる。
【００６４】
次に、ＯＤに対しＢｋインクの吐出量が与える影響としては、この吐出量が多くなるほどＯＤは高くなるが、顔料比率が９０％以上であれば、図３〜図５に示したように、上述の処理液印字デューティーの好しい範囲で、Ｂｋインクの吐出量による大きな差はない。換言すれば、Ｂｋインクの吐出量が１５ｐｌ以上であれば、高いＯＤを実現することが可能となる。
【００６５】
シャープネス
シャープネスに関して、本実験例１では、前述したように、文字およびいわゆるベタ画像を印字し、これを顕微鏡を介した目視によって上記文字等のエッジ部のシャープさを観察した。このプリント実験によれば、顔料比率が３０％〜１００％、好しくは５０％〜９０％で、Ｂｋインク吐出量は３０ｐｌ以下、好しくは２５ｐｌ以下、さらに処理液の印字デューティーは２５％以上、好しくは５０％以上のときに良好なシャープネスを得られた。
【００６６】
Ｂｋインクの吐出量が２５ｐｌ以下であれば、顔料比率が高くてもシャープネスの劣化は少ないが、吐出量が２５ｐｌ以上になると、顔料比率が高い場合には画像エッジの周辺で若干もや状の境界の不鮮明な部分を生じる。これは、顔料の割合が多くなることによって、その粒径の小さな顔料粒子の流れ出しが多くなるためと考えられる。なお、この場合、色材として混在する染料は、処理液のＰＡＡとの反応による接着効果で顔料粒子の流れ出しを防ぐものとして好しいものである。
【００６７】
また、Ｂｋインクの吐出量が３０ｐｌより多くなると、紙によって吸収されずに溢れる量が比較的多くなり、このため前述したはき寄せ現象を生じ、結果としてエッジを不鮮明なものとする。なお、この場合でも、顔料比率が３０％〜７０％程度で適度に染料が混在している場合には、上述したように、処理液との反応による高粘度化によって、はき寄せの発生を防止し、シャープネスに関して比較的良い結果となる。
【００６８】
裏抜け性
裏抜け性については、ベタ画像について紙の裏面側からＯＤを測定し、これを裏抜け性の指標とした。すなわち、前述したように、この測定されるＯＤが低い程、裏抜け性が良いものとした。具体的には、実験に用いた普通紙は、紙の厚さが約８０μｍで、比較的裏抜けし易い紙なので、裏側から測定したＯＤが約０．３以下であれば、裏抜け性は良好であると判断した。
【００６９】
図９〜図１１は、Ｂｋインクの吐出量がそれぞれ１８ｐｌ，３０ｐｌおよび３６ｐｌについて、顔料比率と裏抜けＯＤとの関係を、処理液の印字デューティーをパラメータとして示す図である。
【００７０】
これらの図に示すプリント実験から次のことがいえる。
【００７１】
第１に、Ｂｋインクの吐出量が約１５ｐｌ〜約４０ｐｌの範囲では、処理液を印字しないと（図９〜図１１において、印字デューティーが０％の場合）、ほぼＯＤは０．２である。これは、本実施形態の浸透性が高い処理液を用いないことから、インクはそのほとんどが紙の表層部分に吸収（膨潤）されたためと考えられる。また、このことからこの吸収に要する定着時間も２０秒以上となる。
【００７２】
一方、処理液を印字した場合でも、Ｂｋインクの吐出量が少なく１８ｐｌ以下であれば、ほぼ全ての場合にＯＤは０．３以下となり、裏抜け性は良好となる。また、処理液の印字デューティーが低い程、インクの色材は浸透し難くなるため裏抜け性は良くなる。
【００７３】
以上のように、処理液の印字デューティーは裏抜け性に対し低い程良いが、Ｂｋインクの吐出量との関係で、この量が１８ｐｌ〜３６ｐｌの範囲では、図９〜図１１に示すように、処理液の印字デューティーが５０％以下であればＯＤはほぼ０．３以下となり、裏抜け性は良好となる。
【００７４】
さらに、Ｂｋインクの吐出量が１８ｐｌ〜３０ｐｌの範囲では、図９および図１０に示すように、処理液の印字比率を例えば１００％として浸透性を増しても、顔料比率が３０％〜７０％であれば処理液と反応した色材が浸透し難くなり、裏抜け性が良好となる。
【００７５】
以上説明した裏抜け性に関する実験結果は、処理液の印字デューティーが高い程、良好な結果となる上述の評価項目、すなわち定着性、ＯＤ、シャープネスの場合と相反するものである。しかし、Ｂｋインクの吐出量については、この吐出量が少ない程、ＯＤ以外の評価結果が良好となる他の評価項目と同様の傾向にある。このように、ＯＤと裏抜け性に関して、いかに最適な量のインク色材を紙の表層に集中して吸着させ、しかも高い定着性でこれを行うかが重要となる。この点から、本願発明者らは、後に詳述されるように処理液によるインク受容部なる概念を用い、これを適切に形成すること、あるいはこのインク受容部の形成を制御するインクジェットプリント方法を見い出した。
【００７６】
また、本実施形態では、このように良好な裏抜け性を実現することにより、いわゆる両面印字も可能となり、本実施形態プリントシステムをより柔軟性のあるシステムとすることができる。
【００７７】
なお、以上説明した実験例１の諸結果は、処理液の高分子成分であるＰＡＡの含有率が約３％〜４％の場合に成立つものである。このＰＡＡの含有率を低下させてゆくと、特にＯＤの低下が著しくなるため、色材の量に対して１／２〜１倍程度の量のＰＡＡが含まれていることが好しい。
【００７８】
さらに、上記実験例１と異なり、例えば３６０ｄｐｉ×７２０ｄｐｉのプリント解像度で同様の実験および検討を行った結果、１画素当りのインク吐出量が同じであれば上述した実験例１とほぼ同様な結果となった。この場合、例えば６００ｄｐｉ×６００ｄｐｉで２０ｐｌの吐出量とすると、１画素は約４２．３μｍ×４２．３μｍなので、単位面積当りの吐出量は、約０．０１１ｐｌ／μｍ2となる。
【００７９】
（実験例２）
上述の実験例１では、分散剤を含まない自己分散型のカーボンブラックを顔料の色材として用いたが、本実験例では分散剤（例えばスチレンアクリル共重合体）で分散したカーボンブラックを顔料として含有したＢｋインクを用いて実験例１と同様な実験を行なった。その結果、実験例１とは、同じような結果と異なる結果が得られた。
【００８０】
同じような結果としては、処理液の印字デューティーを変えた場合のＯＤに関し、約１３％の処理液の印字デューティーでは、ＯＤが低下するという現象である。
【００８１】
一方、異なる点としては、顔料比率に関するものであり、この顔料比率が５０％では、ＯＤの低下、またベタ部エッジのシャープネスの劣化、さらには裏抜け性の劣化が観察される。
【００８２】
顔料比率が１００％では、上述の劣化はみられないが、所定のＯＤを得るには比較的吐出量を大きく設定する必要があり、しかも、定着性は自己分散型の顔料を用いた場合と同じ条件で、２倍以上の定着時間を要することが確認されている。
【００８３】
以上の結果となる理由を、図１２および図１３を参照して以下のように説明することができる。
【００８４】
図１２（ａ）および図１３（ａ）は、本実施例のように分散剤を含む顔料を用いた場合のドット形成を説明する図であり、図１２（ａ）は顔料比率１００％、すなわち色材として顔料のみを用いる場合、図１３（ａ）は、色材として顔料と染料を含む場合を示している。一方、図１２（ｂ）および図１３（ｂ）は、上述の実施例１のように分散剤を含まない自己分散型の顔料を用いた場合であり、図１２（ｂ）は色材として顔料のみを用いる場合、図１３（ｂ）は色材として顔料と染料とを用いる場合をそれぞれ示している。
【００８５】
図１３（ａ）および（ｂ）に示したものを推察すると、染料が混合されている場合、その染料の割合が大きいと処理液中のＰＡＡと、多くは染料が反応すると仮定する。その場合、アニオン性の分散剤は、処理液におけるカチオン性のＰＡＡと反応しにくくなると考えられる。カーボンブラックは、分散剤によって分散されているため、このように、ＰＡＡと分散剤との反応が少ない場合には、処理液の浸透性が高いことからカーボンブラックは分散剤と共に紙に浸透してしまう。あるいは、逆に、分散剤の多くのＰＡＡが反応すると仮定すると、染料がＰＡＡと反応できずに紙の中に浸透する。この結果、いずれの場合を仮定してもＯＤは低下し、また、紙の厚さ方向においてより深く浸透するため裏抜け性は劣化し、さらにエッジのシャープネスも劣化してしまうと考えられる。また、形成されるドット径についても、図１３（ａ）および（ｂ）からも明らかなように、顔料と染料を色材とするインク単体の場合のドット径Ｗ1′，Ｗ3′と比較して、浸透性の処理液ＳＳを用いた場合のドット径Ｗ2′，Ｗ4′を同等かそれ以上とすることができる。これにより、少ないインク量でも比較的大きなドットを形成できるため、エリアファクタを少ないインク量で大きな値とすることが可能となる。その結果、第１には吐出インク量を少なくできることから全体的な浸透時間を短縮でき、定着性も向上する。また、第２に、例えば、カラーヘッドと同じ吐出量とすることも可能となり、ブラックとカラーそれぞれのヘッドを同一の設計としコストダウンを図ることができる。
【００８６】
一方、分散剤の存在しない図１３（ｂ）の場合には、処理剤の浸透力によって、インクの顔料の浸透深さは、処理剤を用いない場合のインクの顔料深さよりも深くなる（Ｌ３’＜Ｌ４’）。しかし、顔料および染料は処理液中の反応性成分と確実に反応し、該顔料および染料は、処理剤ＳＳの浸透先端までは浸透しない。その結果として早い定着性を達成しつつ、モヤのない優れた画質を獲得できる。
【００８７】
染料が含まれていない顔料比率が１００％の場合は、図１２（ａ）に示すように、分散剤とＰＡＡが反応し、しかも、双方とも高分子であるため、結合力が強く、瞬時に顔料が固定化され、着弾したインク滴が横方向に拡がりにくい傾向があり、インク単体のときのドット径Ｗ1に比べて処理液を用いた場合のドット径Ｗ2の方が小さくなることがある。従ってドットを大きくするためインクの吐出量を比較的多くすると、高分子の皮膜形成による浸透速度の低下と相まって、定着時間が比較的長くなると考えられる。
【００８８】
また、特に図１２（ｂ）に示す分散材を含まない顔料を用いる顔料を用いる場合は、分散剤を含む顔料に比べ処理液を用いていない場合もドット径は大きいが（Ｗ1＜Ｗ3）、処理液を用いることによって、ドット径を拡大することができる（Ｗ3＜（≒）Ｗ4）。また、自己分散型顔料のみを色材として含むインクと処理液とを用いることで、顔料の浸透深さを深くすることができる（Ｌ3＜Ｌ4）。さらに、処理液中の反応性成分によって、顔料が処理液ＳＳの浸透先端にまで浸透することはほとんど無い。また、処理液を用いた場合における分散剤入り顔料１００％のインクを用いる場合においては、ドット径を拡大する目的でインク中にアセチレノールを０．２〜０．５％程度添加してもよく、これにより、反応速度に対して浸透速度を上げることができ、ドット径も拡がり、定着性も向上する。
【００８９】
（インク受容部）
本発明の一実施形態として、以上説明した実験例１および２とその検討結果に基づく、「インク受容部」なる概念を用いたインクジェットプリント方法により定着性を始めとして良好なプリント性を得ることを、図１４（ａ）〜（ｄ）を参照して以下に詳細に説明する。
【００９０】
本発明の実施形態では、特に高いインクの定着性、すなわち、大きな浸透速度を得るため、処理液をインクと併用し、この処理液中の非イオン性界面活性剤であるアセチレノールの含有率を、水中におけるアセチレノールのＣＭＣである０．７％以上とする。
【００９１】
インク吐出量
上述してきたＯＤは、紙の表面から約２０μｍ程の深さまでの光の反射によって決定されることが検討により分かっている。すなわち、図１４（ｄ）に示すように最終的に定着したインクの浸透深さＬが２０μｍ以内であることが好ましい。一方、普通紙の平均的な空隙率は約５０％（０．５）であり、紙に着弾したインク滴の厚みに対してこのインク滴は少なくとも１／０．５＝２倍の厚みまで浸透する。従って、吐出したインクを全てを例えば紙の表層部分の深さ２０μｍに充填しこれをＯＤに反映させるには、着弾時に紙表面に存在するインク滴の厚みは約１０μｍであることが必要となる。この結果、例えば６００ｄｐｉの１画素に１滴のインクを印字する場合、４２．３μｍ×４２．３μｍ×１０μｍ＝１７９００μｍ3すなわち、１滴が約１８ｐｌのインク滴が必要となる。
【００９２】
前述のように、実験例に基づく検討では、１５ｐｌ以上あれば、ほぼ必要なＯＤが実現される。従って、インク厚みとしては、１画素当り約８．４μｍとなり、これは、上述の１０μｍとほぼ一致している。
【００９３】
処理液吐出量
上述のように規定されるインク吐出量のインクが吐出された場合、この吐出インクを速やかに約１７μｍ（８．４μｍ×２）の深さに導く必要がある。このため、本実施形態では、図１４（ａ）および（ｂ）に示すように処理液ＳＳをインクに先立ってプリント紙に付与し、同図（ｃ）に示すように適切な厚さＨのインク受容部を形成するため、以下に示す処理液吐出量が必要となる。
【００９４】
換言すれば、処理液ＳＳによるインク受容部の深さをＨに制御することにより、その後に付与されるインクＩＮＫと処理液ＳＳとの反応物Ｒが存在する深さＬが所望の上述した２０μｍ以内となるようにする。
【００９５】
まず、前提として処理液の印字パターンは、基本的には１画素に対して少なくとも１滴の処理液が印字されるのが好ましい。なぜなら、このパターンは画素に対してより均一なインク受容部を形成できるからである。そして、紙の厚さ方向に対して、所定量の厚さを形成するため、処理液ＳＳの吐出量は一例として以下のように定められる。
【００９６】
１画素に対する平均のインク液滴の紙面上での厚さは、上述したように、約８．４μｍであるから、この場合、そのインクを受容する紙の層の深さは約２倍の１７μｍとなる。
【００９７】
一方、前述の実験に基づく検討結果より、インク量の約１／８の量の高浸透処理液が印字されていれば、ほぼ数秒以内にインクが定着できることがわかっている。このためインク吐出量が上述のように約１５ｐｌ以上では、約２ｐｌ以上の処理液が最低１画素に１滴必要となる。このとき、図１４（ｂ）に示す、紙面上での着弾時の処理液ＳＳの厚さｈは１μｍ以上となる。一方、１画素に対する処理液の厚さが１０μｍ以上になると、インクの裏抜けが顕著となり好ましくない。
【００９８】
以上から、処理液の紙面上における着弾時の平均厚さｈが１μｍ〜１０μｍとなるように処理液の吐出量を定めることが好しい。
【００９９】
処理液の印字パターン（印字デューティー）
以上の点から、処理液の印字パターンとして、画像データに基づき複数画素に１ドット印字するような、いわゆる間引き印字を行う場合も、その印字の結果として液滴の重なりを考慮した着弾時の紙面上における処理液の平均厚さとして１〜１０μｍとなるようにするのが好ましい。
【０１００】
しかし、それだけでなく、インク滴が処理液に接触するようなパターンとなっていることが好ましい。そのためには、紙面上で平均して、少なくとも１／９画素以上の印字デューティーで処理液を印字するのが好ましい。これは処理液のドット径を実際のプリントヘッドにより可能な最大径としたときに、紙面上に吐出されるインクの全てと接触を可能とする印字デューティーが１／９であることを意味する。
【０１０１】
上述した処理液の着弾時における平均厚さを、エリアファクター（ＡＦ）との関係で説明すると次のようになる。前述の実験結果に基づく検討によればインク受容層の紙面上における平均カバーレッジすなちＡＦが５０％以上あることが高いＯＤを得る上で好しく、これは、６００ｄｐｉの場合、処理液の吐出量が約１５ｐｌであれば１／４（２５％）の印字デューティー（図１参照）、約３０ｐｌであれば１／８の印字デューティーが必要となる。
【０１０２】
すなわち、吐出量が５ｐｌ〜１００ｐｌで、吐出速度が５ｍ／ｓ〜１５ｍ／ｓの液滴が紙に着弾すると、吐出された液滴の直径の約２倍の直径の円柱状に変形することがわかっている。この場合、液滴の浸透性が小さい場合は、ほぼこの直径と同じ直径のドットが得られる。一方、浸透性の高い本実施形態の処理液のような場合、その後、紙の表面方向に対しても浸透し液滴直径の約２．６倍のドット径が得られる。以下では、この２．６をにじみ率Ｎと称する。
【０１０３】
ここで、処理液の吐出量をＶｄ［１０3μｍ3＝１ｐｌ]とすると、
【０１０４】
【数１】
が得られ、印字解像度ＤＰＩ（ｄｐｉ）で、処理液印字比率Ｈｓで印字するとき、ドットの重なりがないとすると，ＡＦ（エリアファクター）は、
【０１０６】
【数２】
となる。
【０１０８】
今、ＤＰＩ＝６００ｄｐｉとし、にじみ率Ｎ＝２．６とすると、１５ｐｌの処理液をＨｓ＝１／４の印字デューティーで印字した場合はＡＦは約７０％となる。また、処理液吐出量３０ｐｌでＨｓ＝１／８とすると、ＡＦは約５０％である。なお、１５ｐｌでＨｓ＝１／４の場合は実際には液滴の重なりが生ずるためＡＦは上述のように約７０％となるが、ＡＦを５０％にするにはおおよそ印字デューティーＨｓを２０％とすればよい。
【０１０９】
このように、実験結果に基づく検討から、好しいＡＦを得ることができる処理液吐出量とその印字デューティーの関係は、処理液吐出量が１５ｐｌの着弾時の厚さは約５μｍ、３０ｐｌのときの厚さは約６．２μｍとなり、上述した１μｍ〜１０μｍの範囲内にあることがわかる。
【０１１０】
なお、以上のように説明した印字デューティーに関して、プリントする画像のエッジ部では、印字デューティーが１／２以上であることが好ましい。これは、エッジ部で印字デューティーが低い場合にはエッジ部に沿ったドット空度が低くなり良好なエッジが形成されないからである。
【０１１１】
以上の通り、本発明の一実施形態では、前述した実験例１におけるプリント結果およびその検討結果に基づき、定着性、ＯＤ、シャープネス、および裏抜け性を向上させる上で好しいインク受容層を形成するため、インクに先立って吐出される処理液の吐出量をその印字デューティーとの関連で適切な値に定め、また、その後に吐出されるインクの吐出量を適切な値に定めるものである。これにより、特に処理液によって形成されるインク受容層にインクが浸透することによるインク色材が存在する、紙の厚さ方向の範囲を制御し、特に、ＯＤおよび裏抜け性に関して良好な結果を得るものである。
【０１１２】
また、用いられるインクの吐出量およびその顔料比率についても、前述した実験例１の結果である表１が示す好しい範囲とすることで、上述のインク受容層の形成と相まって、プリント性の向上を図ることができる。
【０１１３】
【実施例】
以下、上述の実施形態の具体的実施例について図面を参照して説明する。
【０１１４】
図１５は本発明の実施例に係るフルラインタイプのプリント装置の概略構成を示す概略図である。
【０１１５】
このプリント装置１は、プリント媒体としての記録媒体の搬送方向（同図中矢印Ａ方向）に沿って所定位置に配置された複数のフルラインタイプのプリントヘッドよりインクまたは処理液を吐出してプリントを行うインクジェットプリント方式を採用するものであり、不図示の制御回路に制御されて動作する。
【０１１６】
ヘッド群１０１ｇの各プリントヘッド１０１Ｓ，１０１Ｂｋ，１０１Ｃ，１０１Ｍおよび１０１Ｙのそれぞれは、図中Ａ方向に搬送される記録紙の幅方向（図の紙面に垂直な方向）に約７２００個のインク吐出口を配列し、最大Ａ３サイズの記録紙に対しプリントを行うことができる。
【０１１７】
記録紙１０３は、搬送用モータにより駆動される一対のレジストローラ１１４の回転によってＡ方向に搬送され、一対のガイド板１１５により案内されてその先端のレジ合わせが行われた後、搬送ベルト１１１によって搬送される。エンドレスベルトである搬送ベルト１１１は２個のローラ１１２，１１３により保持されており、その上側部分の上下方向の偏位はプラテン１０４によって規制されている。ローラ１１３が回転駆動されることで、記録紙１０３が搬送される。なお、搬送ベルト１１１に対する記録紙１１３の吸着は静電吸着によって行われる。ローラ１１３は不図示のモータ等の駆動源により記録紙１０３を矢印Ａ方向に搬送する方向に回転駆動される。搬送ベルト１１１上を搬送されこの間に記録ヘッド群１０１ｇによって記録が行われた記録紙１０３は、ストッカ１１６上へ排出される。
【０１１８】
記録ヘッド群１０１ｇの各プリントヘッドは、熱エネルギーを利用して液中に気泡を生じさせ、この気泡の圧力によって液を吐出するものであり、上記実施形態で説明した処理液を吐出する処理液用ヘッド１０１Ｓおよびブラック（Ｂｋ）のインクを吐出するヘッド１０１Ｂｋを有し、さらにカラーインク用各ヘッド（シアンヘッド１０１Ｃ，マゼンタヘッド１０１Ｍ，イエローヘッド１０１Ｙ）が、記録紙１０３の搬送方向Ａに沿って図示の通りに配置されている。そして、各プリントヘッドにより各色のインクと処理液を吐出することでブラックの文字やカラー画像のプリントが可能になる。
【０１１９】
本実施例では、ヘッド１０１Ｂｋから吐出されるブラックのインクについては、浸透速度の遅いインク（以下、本実施例では「上乗せ系インク」という）を用い、ヘッド１０１Ｓ，１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｙからそれぞれ吐出される処理液およびシアン，マゼンタ，イエローの各インクは浸透速度の速いそれぞれ処理液又はインク（以下、本実施例では「高浸透性インク」という）を用いる。
【０１２０】
ここで、浸透速度について簡単に説明する。
【０１２１】
処理液又はインク（以下、単に「液」ともいう）の浸透性を、例えば１ｍ2当たりの液量Ｖで表すと、液滴を吐出してからの時間ｔにおける液浸透量Ｖ（単位はミリリットル／ｍ2＝μｍ）は、次に示すようなブリストウ式により表されることが知られている。
【０１２２】
【数３】
Ｖ＝Ｖｒ＋Ｋａ（ｔ−ｔｗ）1/2
ただしＬｔ＞ｔｗ
液滴が記録紙表面に滴下した直後は、液滴は表面の凹凸部分（記録紙の表面の粗さの部分）において吸収されるのが殆どで、記録紙内部へは殆ど浸透していない。その間の時間がｔｗ（ウェットタイム）、その間の凹凸部への吸収量がＶｒである。液滴の滴下後の経過時間がｔｗを超えると、超えた時間（ｔ−ｔｗ）の２分の１乗に比例した分だけ浸透量Ｖが増加する。Ｋａはこの増加分の比例係数であり、浸透速度に応じた値を示す。
【０１２３】
図１６は実験により求めた液中のアセチレノールの含有割合に対する比例係数Ｋａの値を示す図である。
【０１２４】
Ｋａ値は、ブリストウ法による液体の動的浸透性試験装置Ｓ（東洋精機製作所製）を用いて測定した。本実験では、本願人であるキヤノン株式会社のＰＢ用紙を記録紙として用いた。このＰＢ用紙は、電子写真方式を用いた複写機やＬＢＰと、インクジェット記録方式を用いたプリンタの双方に使用できる記録紙である。
【０１２５】
また、キヤノン株式会社の電子写真用紙であるＰＰＣ用紙に対しても、同様の結果を得ることができた。
【０１２６】
図１６に示す曲線はアセチレノール含有割合（横軸）の増加にしたがってＫａ値（横軸）が増加する曲線となっており、比例係数Ｋａはアセチレノールの含有割合によって決まる。このため、インクの浸透速度は実質的にアセチレノールの含有割合によって決まることになる。なお、曲線と交わる縦軸に平行な線分は、測定結果のばらつきの範囲を示している。
【０１２７】
図１７はインクの浸透量と経過時間との関係を示す特性図であり、６４ｇ／ｍ2、厚さ約８０μｍ、空隙率約５０％の上記記録紙（ＰＢ用紙）を用いて行った実験結果を示すものである。
【０１２８】
図１７（ａ）において、横軸は経過時間ｔの２分の１乗（ｍｓｅｃ1/2）であり、図１７（ｂ）において、横軸は経過時間ｔ（ｍｓｅｃ）である。また、両図において縦軸は浸透量Ｖ（μｍ）であり、アセチレノール含有割合が０％，０．３５％，１％の場合の曲線をそれぞれ示している。
【０１２９】
両図から明らかなように、アセチレノールの含有割合が多いほど、経過時間に対するインクの浸透量が多く、浸透性が高いといえる。図１７に示すグラフには、ウェットタイムｔｗはアセチレノールの含有量が多いほど短くなり、また、ｔｗに達しない時間においてもアセチレノールの含有割合が多いほど浸透性が高いという傾向が表われている。
【０１３０】
また、アセチレノールが混合されていない（含有割合が０％）液の場合は浸透性が低く、後に規定する上乗せ系インクとしての性質を持つ。また、アセチレノールが１％の含有割合で混合されている場合は短時間で記録紙１０３内部に浸透する性質を持ち、後に規定する高浸透性インクとしての性質を持つ。そして、アセチレノールが０．３５％の含有割合で混合されているインクは、両者の中間の半浸透性インクとしての性質を持つ。
【０１３１】
上述した「上乗せ系インク」および「高浸透性インク」と、これらの中間に位置する「半浸透性インク」それぞれの特性を表２に示す。
【０１３２】
【表２】
上記の表２は、「上乗せ系インク」、「半浸透性インク」、「高浸透性インク」のそれぞれについて、Ｋａ値、アセチレノール含有量（％）、表面張力（ｍＮ／ｍ）を示している。プリント媒体である記録紙に対する各インクの浸透性は、Ｋａ値が大きいものほど高くなる。つまり、表面張力が小さいものほど高くなる。
【０１３４】
表２におけるＫａ値は、前述のブリストウ法による液体の動的浸透性試験装置Ｓ（東洋精機製作所製）を用いて測定したものである。実験には、本出願人であるキヤノン株式会社のＰＢ用紙を記録紙として用いた。また、同キヤノン株式会社のＰＰＣ用紙に対しても、同様の結果を得ることができた。
【０１３５】
ここで、界面活性剤をある液体に含有させる場合の条件として、その液体における界面活性剤の臨界ミセル濃度（ＣＭＣ）があることが知られている。この臨界ミセル濃度とは、界面活性剤の溶液の濃度が上昇して行き急激に数十分子が会合してミセルを形成するようになるときの濃度である。上述した液に浸透性調製のため含有されるアセチレノールは界面活性剤の一種であり、このアセチレノールにおいても同様に液体に応じて臨界ミセル濃度が存在する。
【０１３６】
アセチレノールの含有割合を調製した場合の表面張力との関係として、ミセルを形成するようになると表面張力が低下しなくなる関係を有しており、このことから、水に対するアセチレノールの臨界ミセル濃度（ＣＭＣ）は約０．７％であることが確認されている。
【０１３７】
同図が示す臨界ミセル濃度と前述の表２を対応させると、例えば表２に規定される「高浸透性インク」は、水におけるアセチレノールの臨界ミセル濃度（ＣＭＣ）よりも大きい濃度でアセチレノールを含有するインクであることがわかる。
【０１３８】
本実施例で使用する処理液および各インクの組成は次の通りである。なお、各成分の割合は重量部で示したものであり、合計で１００部となる。
【０１３９】
［処理液］
グリセリン ７部
ジエチレングリコール ５部
アセチレノール ＥＨ ０．７〜２．０部
（川研ファインケミカル製）
ポリアリルアミン（分子量：１５００以下、平均約１０００）４部
酢酸 ４部
塩化ベンザルコニウム ０．５部
トリエチレングリコールモノブチルエーテル ３部
水 残部
［イエロー（Ｙ）インク］
Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー８６ ３部
グリセリン ５部
ジエチレングリコール ５部
アセチレノール ＥＨ １部
（川研ファインケミカル製）
水 残部
［マゼンタ（Ｍ）インク］
Ｃ．Ｉ．アシッドレッド２８９ ３部
グリセリン ５部
ジエチレングリコール ５部
アセチレノール ＥＨ １部
（川研ファインケミカル製）
水 残部
［シアン（Ｃ）インク］
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９ ３部
グリセリン ５部
ジエチレングリコール ５部
アセチレノール ＥＨ １部
（川研ファインケミカル製）
水 残部
［ブラック（Ｂｋ）インク］
１０質量％顔料分散液 ２５部
フードブラック２ ２部
顔料比率５０％の場合
顔料比率１００％の場合は、１０質量％の顔料分散液が５０部、顔料比率０％（染料が１００％）のときはフードブラック２が４部
グリセリン ６部
トリエチレングリコール ５部
アセチレノール ＥＨ ０．１部
（川研ファインケミカル製）
水 残部
上記顔料分散液は次のものである。
【０１４０】
［顔料分散液］
水５．３ｇに濃塩酸５ｇを溶かした溶液に、５℃においてアントラニル酸１．５８ｇを加えた。この溶液を、アイスバスで攪拌することにより常に１０℃以下に保ち、５℃の水８．７ｇに亜硝酸ナトリウム１．７８ｇを加えた溶液を加えた。さらに、１５分攪拌した後、表面積が３２０ｍ2／ｇでＤＢＰ吸油量が１２０ｍｌ／１００ｇのカーボンブラック２０ｇを混合した状態のまま加えた。その後、さらに１５分攪拌した。得られたスラリーを東洋濾紙Ｎｏ．２（アドバンティス社製）で濾過し、顔料粒子を充分に水洗し、１１０℃のオーブンで乾燥させた後、この顔料に水をたして顔料濃度１０質量％の顔料水溶液を作製した。以上の方法により、下記式で表したように、表面に、フェニル基を介して親水性基が結合したアニオン性に帯電した自己分散型カーボンブラックが分散した顔料分散液３を得た。
【０１４１】
【化１】
以上の各組成からも明らかなように、アセチレノールの含有量により、ブラックインクは上乗せ系インクに、処理液およびＣ，Ｍ，Ｙの各インクは高浸透性インクにそれぞれ設定されている。
【０１４３】
また、ブラックインクについては、前述の実施形態で説明したように、分散剤を用いていない、いわゆる分散剤無し顔料を用いる。このインクでは、アニオン性のカーボンブラック分散体として、少なくとも一種の親水性基がカーボンブラックの表面に直接もしくは他の原子団を介して結合している自己分散型のカーボンブラック分散体が好適に使用される。また、この自己分散型カーボンブラックとしては、イオン性を有するものが好ましく、アニオン性に帯電したものが好適である。
【０１４４】
アニオン性に帯電したカーボンブラックの場合、表面に結合されている親水性基が、例えば、−ＣＯＯＭ，−ＳＯ3Ｍ，−ＰＯ3ＨＭ，−ＰＯ3Ｍ2等（ただし、式中のＭは水素原子、アルカリ金属、アンモニウムまたは有機アンモニウムを表わす。）である場合が挙げられる。本実施例においては、これらの中で、特に、−ＣＯＯＭ，−ＳＯ3Ｍがカーボンブラック表面に結合してアニオン性に帯電しているものを用いることが好ましい。
【０１４５】
また、上記親水性基中の「Ｍ」は、アルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等が挙げられ、有機アンモニウムとしては、モノないしトリメチルアンモニウム、モノないしトリエチルアンモニウム、モノないしトリ（ヒドロキシメチル）アンモニウムが挙げられる。アニオン性に帯電したカーボンブラックを得る方法としては、カーボンブラック表面に−ＣＯＯＮａを導入する方法として、例えば、カーボンブラックを次亜酸素酸ソーダで酸化処理する方法が挙げられるが、勿論、本発明はこれらに限定されるわけではない。
【０１４６】
本実施例においては、親水性基が他の原子団を介してカーボンブラックの表面に結合したものを用いることが好ましい。他の原子団としては、例えば、炭素原子数１〜１２のアルキル基、置換基を有してもよいフェニル基または置換基を有してもよいナフチル基が挙げられる。他の原子団を介してカーボンブラックの表面に結合した親水性基の具体例としては、上記に挙げたものの他、例えば、−Ｃ2Ｈ4ＣＯＯＭ，−ＰｈＳＯ3Ｍ，−ＰｈＣＯＯＭ等（ただし、Ｐｈはフェニル基を表わす）が挙げられるが、勿論、本発明はこれらに限定されない。
【０１４７】
この分散剤無し顔料のカーボンブラックは、それ自体、従来のカーボンブラックに比べ水分散性に優れるため顔料分散樹脂や界面活性剤などを添加しなくてもよく、このため、従来の顔料と比較して、固着性が良い、濡れ性が良い、等の利点を有し、プリントヘッドに用いる場合の信頼性に優れている。
【０１４８】
以上示した本実施例によるブラックインクを用いることにより、同極性を帯びたカーボン粒子とブラック染料が混合され、かつ分散している液体が、異極性の高分子を含んだ浸透性の処理液によって形成されたインク受容層に付着しドットが形成される。
【０１４９】
本実施例では、各プリントヘッドのインク吐出口は６００ｄｐｉの密度で配列され、また、記録紙の搬送方向において６００ｄｐｉのドット密度でプリントを行う。これにより、本実施例でプリントされる画像等のドット密度はロー方向およびカラム方向のいずれも６００ｄｐｉとなる。また、各ヘッドの吐出周波数は４ＫＨｚであり、従って、記録紙の搬送速度は約１７０ｍｍ／ｓｅｃとなる。さらに、Ｂｋインクのヘッド１０１Ｂｋと処理液のヘッド１０１Ｓとの間の距離Ｄ（図１５参照）は、４０ｍｍであり、従って、処理液が吐出されてから、Ｂｋインクが吐出されるまでの時間は約０．２４ｓｅｃとなる。なお、各プリントヘッドの吐出量は、以下の実施例１では、１吐出当り１５ｐｌである。
【０１５０】
図１８は、本実施例で用いる自己分散型顔料の粒径分布を示すものである。同図に示すように、ほとんどの顔料は、粒径が０．０４μｍ〜０．４μｍの範囲にあり、平均的には０．１μｍ〜０．１５μｍの範囲にある。
【０１５１】
なお、顔料の粒径分布は、レーザー散乱法によって測定した。
【０１５２】
以上説明した実施例のプリンタにおけるいくつかの実施例について、次に説明する。
【０１５３】
（実施例１）
本実施例は、Ｂｋインクについて顔料比率を１００％、吐出量を１５ｐｌとした。これにより、着弾時のＢｋインク滴の厚さは約８．４μｍとなる。一方、処理液の印字デューティーは５０％、吐出量は１５ｐｌとした。これにより、処理液滴の着弾時の厚さは約５μｍとなる。
【０１５４】
本実施例の構成は、Ｂｋインク（他の色のインクも同様）と処理液の吐出量が等しいため、これらのヘッドを製造する上で同一のものを製造でき、生産性，コスト等の面で利点がある。
【０１５５】
本実施例によるプリント結果は、Ｂｋインクを印字したときの定着時間は１秒以内、ＯＤは約１．５、プリント画像エッジ部のシャープネスは良好であり、裏抜け性もそのＯＤが所定値（例えば０．３）以下であり良好な結果を得た。
【０１５６】
なお、本実施例の上記のようなプリント結果を得る条件として、Ｂｋインクの顔料比率は１００％に限られず、９０％以上であれば同様の結果を得ることができ、また、処理液の印字デューティーも５０％に限られず、２５％〜５０％の範囲であれば上記所定のプリント性に関する効果を得ることができる。
【０１５７】
（実施例２）
本実施例では、Ｂｋインクの顔料比率を５０％とし、吐出量を２２ｐｌとした。これにより着弾時のインク厚さは１２．３μｍとなる。一方、処理液は印字デューティー１００％で、吐出量を１５ｐｌとした。この場合、処理液の着弾時の厚さは８．４μｍとなる。
【０１５８】
以上の実施例のプリント結果は、定着性に劣る普通紙の場合でも定着は約１秒で済み、また、ＯＤは１．５以上となる。さらに、シャープネスおよび裏抜け性についても良好な結果を得た。なお、上記所定の結果を得るのに、処理液の印字デューティーは１００％である必要はなく、２５％〜１００％の範囲の値であればよいが、印字デューティーが１００％のときに特に良好な結果を得ることができる。
【０１５９】
（実施例３）
本実施例では、Ｂｋインクの吐出量を１２ｐｌとして、１画素に２滴を印字する。これに対し、処理液は吐出量を１２ｐｌとして、印字デューティーを１００％、すなわち、１画素に１滴印字するようにした。この場合、着弾時の処理液滴の厚さは６．７μｍとなる。
【０１６０】
以上により、Ｂｋインクの吐出量を処理液吐出量の２倍の２４ｐｌとしつつ、ヘッドの構造をＢｋインク用と処理液用とで同一のものとすることができる。
【０１６１】
（実施例４）
本実施例は、Ｂｋインクの顔料比率を７５％、吐出量を２７ｐｌとした。この場合、着弾時のインク滴の厚さは１５μｍとなる。一方、処理液は、印字デューティー５０％で吐出量を１５ｐｌとした。
【０１６２】
なお、本例の場合、処理液の印字デューティーについて、２５％〜５０％の範囲でも、所望のプリント性を得ることができるが、印字デューティーが５０％の場合特に良好な結果を得ることができた。
【０１６３】
（実施例５）
本例は、上記実施例４において、処理液の吐出量を２７ｐｌとしたものである。この場合、処理液の印字デューティーは２５％であることが好しい。この場合、処理液滴の着弾時の厚さは約３．７μｍとなる。
【０１６４】
（実施例６）
本実施例では、Ｂｋインクの顔料比率を９０％とし、吐出量を３３ｐｌとした。この場合、インク滴の着弾時の厚さは約１８．４μｍとなる。これに対し、処理液は、吐出量１５ｐｌで印字デューティーを５０％とした。
【０１６５】
（実施例７）
本実施例は、上記実施例６において、処理液の吐出量を３３ｐｌとし、印字デューティーを１２．５％としたものである。この場合、処理液の着弾時の厚さは６．６μｍとなり、またＡＦは約５９％となる。
【０１６６】
図１９は本発明の他の実施例に係るシリアルタイプのプリント装置５の構成を示す概略斜視図である。すなわち、処理液をプリント媒体に付与した後、Ｂｋインクを吐出して反応させるプリント装置は、上述のフルラインタイプのものに限らず、シリアルタイプの装置にも適用できることは明らかである。なお、図１２に示した要素と同様の要素には同一の符号を付しその説明の詳細は省略する。
【０１６７】
プリント媒体である記録紙１０３は、給紙部１０５から挿入されプリント部１２６を経て排紙される。本実施例では、一般に広く用いられる安価な普通紙を記録紙１０３として用いている。プリント部１２６において、キャリッジ１０７は、プリントヘッド１０１Ｂｋ，１０１Ｓ，１０１Ｃ，１０１Ｍおよび１０１Ｙを搭載し、不図示のモータの駆動力によってガイドレール１０９に沿って往復移動可能に構成されている。プリントヘッド１０１Ｓは、前述の実施形態で説明した処理液を吐出することができるものである。また、プリントヘッド１０１Ｂｋ，１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｙはそれぞれブラックインク、シアンインク、マゼンタインク、イエローインクをそれぞれ吐出するものであり、この順序で記録紙１０３にインクを吐出するよう駆動される。
【０１６８】
各ヘッドにはそれぞれ対応するインクタンク１０８Ｓ，１０８Ｂｋ，１０８Ｃ，１０８Ｍ，１０８Ｙから処理液又はインクが供給され、インク吐出時には各ヘッドの吐出口毎に設けられている電気熱変換体（ヒータ）に駆動信号が供給され、これにより、インク又は処理液に熱エネルギを作用させて気泡を発生させ、この発泡時の圧力を利用してインク又は処理液の吐出が行われる。各ヘッドには、それぞれ３６０ｄｐｉの密度で６４個の吐出口が設けられ、これらは、記録紙１０３の搬送方向Ｙとほぼ同方向、つまり、各ヘッドによる走査方向とほぼ垂直方向に配列されている。そして、各吐出口毎の吐出量は上述した各実施例のいずれかのものを実現できるものである。
【０１６９】
以上の構成において、各ヘッド間距離は１インチであり、従って、ヘッド１０１Ｓと１０１Ｂｋとの距離は１インチとなり、また、走査方向のプリント密度が７２０ｄｐｉ、各ヘッドの吐出周波数は７．２ｋＨｚであることから、ヘッド１０１Ｓの処理液が吐出されてから、ヘッド１０１ＢｋのＢｋインクが吐出されるまでの時間は０．０５ｓｅｃとなる。
【０１７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、インクジェットプリントにおいて、ＯＤや画像エッジ部のシャープネス、さらには裏抜け性について高いレベルを維持しつつ、高い定着性のプリントを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のプリント実験における処理液、印字デューティーと定着時間との関係を示す線図である。
【図２】本発明の一実施形態のプリント実験におけるＢｋインク吐出量と定着時間との関係を示す線図である。
【図３】本発明の一実施形態のプリント実験における顔料比率とＯＤとの関係を処理液の印字デューティーをパラメータとして示す線図である。
【図４】本発明の一実施形態のプリント実験における顔料比率とＯＤとの関係を処理液の印字デューティーをパラメータとして示す線図である。
【図５】本発明の一実施形態のプリント実験における顔料比率とＯＤとの関係を処理液の印字デューティーをパラメータとして示す線図である。
【図６】本発明の一実施形態のプリント実験における処理液印字デューティーとＯＤとの関係を顔料比率をパラメータとして示す線図である。
【図７】本発明の一実施形態のプリント実験における処理液印字デューティーとＯＤとの関係を顔料比率をパラメータとして示す線図である。
【図８】本発明の一実施形態のプリント実験における処理液印字デューティーとＯＤとの関係を顔料比率をパラメータとして示す線図である。
【図９】本発明の一実施形態のプリント実験における顔料比率を裏抜けＯＤとの関係を処理液の印字デューティーをパラメータとして示す線図である。
【図１０】本発明の一実施形態のプリント実験における顔料比率を裏抜けＯＤとの関係を処理液の印字デューティーをパラメータとして示す線図である。
【図１１】本発明の一実施形態のプリント実験における顔料比率を裏抜けＯＤとの関係を処理液の印字デューティーをパラメータとして示す線図である。
【図１２】（ａ）および（ｂ）は、色材として顔料のみ含むインクと処理液によるドット形成を説明する図である。
【図１３】（ａ）および（ｂ）は、色材として顔料と染料を含むインクと処理液によるドット形成を説明する図である。
【図１４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態におけるドット形成過程における、特にインク受容部の形成を説明する図である。
【図１５】本発明の一実施例に係るプリンタの概略構成を示す側面図である。
【図１６】上記実施例におけるアセチレノール含有割合と浸透性に関するＫａ値との関係を示す線図である。
【図１７】（ａ）および（ｂ）は、浸透性に係るアセチレノール含有割合をパラメータとして示す、着弾後経過時間と浸透量との関係を示す線図である。
【図１８】上記実施例で用いる顔料の粒径分布を示す線図である。
【図１９】本発明の他の実施例に係るシリアルプリンタの斜視図である。
【符号の説明】
１０１Ｂｋ，１０１Ｓ，１０１Ｃ，１０１Ｃ１，１０１Ｃ２，１０１Ｍ，１０１Ｍ１，１０１Ｍ２，１０１Ｙ，１０１Ｙ１，１０１Ｙ２ プリントヘッド（吐出部）
１０３，Ｐ 記録紙（プリント媒体）
１０７ キャリッジ
１０８Ｂｋ，１０８Ｓ，１０８Ｃ，１０８Ｍ，１０８Ｙ インクタンク（処理液タンク）
Claims (22)
- インク中に含まれる顔料に対して化学的に反応する成分を含む処理液をプリント媒体の表面層に浸透せしめた後、前記顔料を含むインク滴を前記プリント媒体の表面のうち前記処理液が与えられている部分に着弾させる工程を含むインクジェットプリント方法であって、
前記処理液に付与される前記顔料の浸透深さは、前記プリント媒体に対する前記インクのみを付与した場合に形成される着色部における顔料の浸透深さよりも深く、かつ前記処理液の浸透深さよりも浅いことを特徴とするインクジェットプリント方法。 - 前記処理液に付与される前記顔料の浸透深さは、１５μｍ以上３０μｍ以内に規制されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリント方法。
- プリント媒体の表面にインク受容部を形成し、前記インク受容部に対して接触するようにインクを付着させることによりプリントを行なうインクジェットプリント方法であって、
前記インク受容部は、浸透剤及びインク中の色材の不溶化剤を含有した処理液をプリント媒体表面に付着させることで形成され、
前記インクは、色材として顔料を含有し、
前記プリント媒体への着弾時における、前記インク受容部を形成する処理液の１画素当りの平均液厚が１０μｍ以下であり、
１画素当りのインクの体積に対する処理液の体積比が１／８以上であり、さらに、
前記プリント媒体への着弾時における前記インクの１画素当りの平均液厚が８μｍ以上２０μｍ以下である
ことを特徴とするインクジェットプリント方法。 - 前記色材中の顔料は、カーボンブラックであることを特徴とする請求項３に記載のインクジェットプリント方法。
- 前記カーボンブラックは、自己分散型顔料であることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットプリント方法。
- 前記インク中の全色材に対する前記カーボンブラックの比率は、３０質量％以上であることを特徴とする請求項４または５に記載のインクジェットプリント方法。
- 前記色材は、カーボンブラックと染料とを含むことを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載のインクジェットプリント方法。
- 前記浸透剤は、非イオン性界面活性剤を有することを特徴とする請求項３から７のいずれかに記載のインクジェットプリント方法。
- 前記非イオン性界面活性剤は、水に対する臨界ミセル濃度以上含有されていることを特徴とする請求項８に記載のインクジェットプリント方法。
- 前記不溶化剤は、顔料に対して、異極性の高分子成分を有することを特徴とする請求項３から９のいずれかに記載のインクジェットプリント方法。
- 前記高分子成分は、ポリアリルアミンを有することを特徴とする請求項１０に記載のインクジェットプリント方法。
- 前記インク受容部を形成する処理液によるエリアファクターは、５０％以上であることを特徴とする請求項３から１１のいずれかに記載のインクジェットプリント方法。
- プリント媒体の表面にインク受容部を形成し、前記インク受容部に対して接触するようにインクを付着させることによりプリントを行なうインクジェットプリント装置であって、
前記インク受容部は、浸透剤及び前記インク中の色材の不溶化剤を含有した処理液をプリント媒体表面に付着させることで形成され、
前記インクは、色材として顔料を含有し、
前記インク受容部を形成する処理液のプリント媒体への着弾時における１画素当りの平均液厚を１０μｍ以下とし、
１画素当りのインクの体積に対する処理液の体積比を１／８以上とし、さらに、
前記インクのプリント媒体への着弾時における１画素当りの平均液厚を８μｍ以上２０μｍ以下とする
ことを特徴とするインクジェットプリント装置。 - 前記色材中の顔料は、カーボンブラックであることを特徴とする請求項１３に記載のインクジェットプリント装置。
- 前記カーボンブラックは、自己分散型顔料であることを特徴とする請求項１４に記載のインクジェットプリント装置。
- 前記カーボンブラックの全色材中の比率は、３０質量％以上であることを特徴とする請求項１４または１５に記載のインクジェットプリント装置。
- 前記色材は、カーボンブラックと染料とを含むことを特徴とする請求項１４から１６のいずれかに記載のインクジェットプリント装置。
- 前記浸透剤は、非イオン性界面活性剤を有することを特徴とする請求項１３から１７のいずれかに記載のインクジェットプリント装置。
- 前記非イオン性界面活性剤は、水に対する臨界ミセル濃度以上含有されていることを特徴とする請求項１８に記載のインクジェットプリント装置。
- 前記不溶化剤は、顔料に対して、異極性の高分子成分を有することを特徴とする請求項１３から１９のいずれかに記載のインクジェットプリント装置。
- 前記高分子成分は、ポリアリルアミンを有することを特徴とする請求項２０に記載のインクジェットプリント装置。
- 前記インク受容部を形成する処理液によるエリアファクターは、５０％以上であることを特徴とする請求項１３から２１のいずれかに記載のインクジェットプリント装置。
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