JPH0345378A - インクジェット記録方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一般に普通紙と呼ばれ、オフィス等で使用さ
れているレポート用紙、コピー用紙、ボンド紙などのパ
ルプ繊維が表面に露呈してなる記録紙に対して良好な印
字を可能とするインクジェット記録方法に関する。

〔従来の技術〕

従来から紙を被記録材とするインクジェットプリンター
用インクとして種々の組成のものが検討され開発されて
いる。このようなインクを使用する際に最大の問題とな
るのは、従来から広く用いられているタイプライタ−用
紙、ワイアドツトプリンター用紙、電子写真複写用紙、
ワードプロセッサー用紙などいわゆるオフィス用紙、レ
ター用紙、レポート用紙など一般に広く使用されている
普通紙に印字したとき良好な印字品位が得られるように
することである。すなわち従来のインクジェットプリン
ターでは、ドツトの形状が不揃いになったり、インクの
紙への定着性が悪く、印字部がこすれて汚れたり、印字
物を手で触れるとインクが手につく等の問題があった。

ドツトの形状が不揃いになる原因としては、印字したイ
ンクが紙の繊維や填料による空隙の中に不規則に広がる
事が、主原因と考えられる。その結果、文字や図形の周
囲が不鮮明で見づらくなり、印字品位が低下する結果と
なっていた。

以上のような問題を改善する目的で種々の改良がこれま
でにおこなわれてきている。例えば、特開昭５７−１０
２９７０号公報にはインクのｐＨを強アルカリ性にする
方法が、特開昭５５−６５２６９号公報にはインク中に
多量の界面活性剤を添加する方法が、又、特開昭５８−
１３６７５号公報にはインク中に水溶性のポリマーを添
加する方法等がすでに試みられている。しかしインクの
ｐＨを強アルカリ性にする方法は、インクに手を触れた
場合に危険であり、また中性紙に対してドツト形状、定
着性とも良好でない場合がある等の欠点がある。また、
多量の界面活性剤を添加する方法では、インクの記録紙
への濡れ性が良い為に浸透が早く定着性は良くなるもの
の、紙によっては不定形のドツトがむしろ多く発生した
り、プリンタヘッドの条件によってはインクがオリフィ
スの表面からノズル内に後退してしまいインクが吐出し
なかったり、逆にオリフィス面全体が濡れてしまいイン
クが吐出しない等のトラブルがみられた。さらにインク
中に水溶性ポリマーを添加する方法は、ドツト形状や印
字部の定着性について、ある程度の効果が見られるが、
プリンターヘッドのオリフィス先端でインクの粘性が急
激に上昇しやすい傾向が見られ、プリンタを印字しない
状態で室内に数分間放置すると、正常な吐出をしなくな
るという問題がみられた。

このように、実際の広範囲の普通紙に良印字品位を達成
するには、依然として不十分な状態にあるのが実情であ
る。その理由としては非常に広範囲にわたる普通紙を、
インクジェット適性という観点から類別し、印字品位を
決定づける主要な物性の抽出がなされておらず、その結
果インク材料設計の指針として一般性の高い事実が未だ
見つかっていないことにある。

そこで本発明の目的は、普通紙に対して印字品位の良好
な画像が得られるインクジェット記録方法を提供するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的は以下の本発明によって達成される。

即ち本発明は、体積が３４〜１６８ｐｌの範囲にある記
録液の液滴をセルロース繊維が表面に露呈してなる記録
紙に付与して記録を行うインクジェット記録方法であっ
て、前記記録液の記録紙に対する接触角θが１４０°以
上であることを特徴とするインクジェット記録方法であ
る。

〔好ましい実施態様〕

く普通紙記録に適したインクジェットプリンターの種類
〉 水系のインクを用いて、普通紙に記録するインクジェッ
トプリンターは、第１表のような構成のものである。第
１表に示すように良印字品位を得るためには、ドツト密
度と記録液のドロップレット体積の間には一定の関係が
必要である。それは文書として要求される文字の解像度
と、印字の濃さ、すなわちベタ印字部の反射濃度として
概ね１．０〜１゜４を出すために調節されている。−殻
内にドツト密度が高い程印字品位を良くすることができ
るが、本発明の構成によって印字を行えば良好な印字品
位となる。ドツト密度が３００ｄｐｉよりも小さいとド
ロップレット体積が大きくなりすぎ、４００ｄｐｉより
も大きい事は少なくとも文字のみを記録するプリンター
では、通常必要ない。

〈記録紙〉 本発明による記録方法では大多数の広く用いられている
普通紙に良印字品位が得られるが、その中でより好まし
く適した代表的な普通紙の物性を第２表に示した。

普通紙は第２表に示したとおり非常に広範囲の物性をも
つものであり、特に水或は水を主体としたインクに対す
る濡れ性の度合を表すロジンサイズ度、浸透速度の度合
を表すステキヒトサイズ度からみても、その性質は一様
ではない。しかしながら本発明者は第２表のｐｐ−１４
からｐｐ−２１の普通紙を用いてＣ０ＢＢ法による吸水
度試験（ＪＩＳ−８１４，０日本工業規格）に基づいて
インクに用いられる液混合物のこれらの紙に対する吸液
量を測定した。なおここでは６０ｓｅｃ後における紙の
重量から１００ｃｒｒ？あたりの吸液量を計算し、その
結果を第１図に示した。第１図は水とジエチレングリコ
ールとの混合比を変えた時に吸液量がどのように変るか
を示している。このＣ０ＢＢ法の吸液量で見る限り測定
した紙は皆同−の傾向を持っており、ジエチレングリコ
ールが増加すると吸液量は減少する。第４回ノンインパ
クトプリンティングシンポジウム（東京／日本　１９８
７年７月２３．　２４日）で発表された“普通紙のイン
クジェット適性（１）”（佐原、斎藤、横加）によれば
、このような傾向を示す場合は繊維吸収、すなわち紙の
繊維内への液の吸収と繊維の膨潤によって浸透がおこっ
ているのであり、毛管吸収すなわち紙の中の空隙や繊維
の中の管を液体が走ることによって浸透が起こるのでは
ないと説明されている。第１図の結果からインクジェッ
トでよく用いられる水混合系に対しては、代表的な普通
紙が第２表に示すような物性では広範囲であっても、吸
液性においては、繊維吸収という意味で同一の傾向を示
すことがわかった。本発明の記録方法において、良い印
字品位を与える記録紙は、従って灰分量２．８６〜１５
．２％、ロジンサイズ剤量０　、１４〜０　、７４％、
厚さ８１〜１３６μｍ１坪量５７〜８９ｇ／ｒ＋（、ス
テキヒトサイズ度７〜７１秒、粗さ指数Ｋｒ＜１０．５
ｍＡ／ｎ？を満たす普通紙である。

〈接触角〉 本発明では前記記録紙の後述する記録液に対する接触角
θが、１４０°〈θであることが必要である。

そこで次にこれらの紙に対する各種インクの接触角につ
いて説明する。

接触角の測定は、第２図に模式的に示すように、液体の
中にａなる幅の紙片を浸漬させ、紙が濡れることによっ
て発生する張力の垂直方向の成分を力Ｆとして観測する
（この方法は、ウィルヘルム法としてしられている）。

１式かられかるようにＦとａｌそして液体の表面張力γ
がわかれば接触角θが計算される。

Ｆ＝７ａＸｃｏｓθ　　１式 測定は、通常浸漬後一定時間（１０秒程度）後の重量Ｆ
を測定することによって行える。

ウィルヘルム法による紙の接触角測定には例えば“動的
濡れ性試験機”（レス力■、立川、東京）等の市販の装
置を使用することができる。数種の代表的な紙およびイ
ンク（水およびグリセリン、あるいはジエチレングリコ
ール、の各種比率の混合物に黒色染料Ｆｏｏｄ　　Ｂｌ
ａｃｋ−２を３重量％加えたもの）での接触角を測定し
第３図に示した。第３図では横軸に各インクの表面張力
γを縦軸に接触角θをプロットした。第３図にはそれぞ
れのインクと紙におけるタイプ４のヘッドを有するイン
クジェットプリンターを用いて印字したときの印字品位
のランクを同時に示している。この図かられかるように
θ≧１４．０°の領域で紙の種類によらず最良の印字品
位になることがわかる。

くインク〉 本発明に用いるインクは、水および水溶性の有機溶剤お
よび染料あるいは、顔料を主体としてなるものである。

インクの材料および組成は、最終組成物の記録紙に対す
る接触角が、１４０°とθとなるように選ぶものである
が、そこで用いられる水溶性の有機溶剤としては、下記
の材料が挙げられる。エチレングリコール、プロピレン
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、テトラエチレングリコール等のグリコール類、
ポリエチレングリコール−２００、ポリエチレングリコ
ール−３００、ポリエチレングリコール−４００、ポリ
プロピレングリコール−２００、ポリプロピレングリコ
ール−３００、ポリプロピレングリコール４００等のポ
リアルキレングリコール類、エチレングリコールモノメ
チルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル
、エチレングリコールモノブチルエーテル等のグリコー
ルエーテル類、およびその酢酸エステル類、エチルカル
ピトール、メチルカルピト−ル、ブチルカルピトール、
ジエチルカルピトール等のカルピトール類、およびその
酢酸エステル類、グリセリン、トリメチロールプロパン
、ペンタエリスリトール等の多価アルコ−ル類、トリエ
タノールアミン、モノエタノールアミン等のアミン類、
ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホ
キシド、１，３−ジメチルイミダゾリジノン、Ｎメチル
ピロリドン等、インクジェットインクで汎用される物質
があげられる。

く色材〉 本発明に用いる色材としては、染料あるいは顔料のいず
れであってもよ（、カラーインデックスに記載されてい
る水溶性の酸性染料、直接染料、塩基性染料、反応性染
料はそのほとんどが使用できる。また顔料は、水性液媒
体中に分散した状態で使用できる。カラーインデックス
に記載されていないものであっても、水溶性の染料であ
ればいずれでも使用できる。これらの色材の使用量は、
特に制限はないが、インクが本発明で規定する接触角を
持つものであれば良い。

本発明に用いるインクは主として前述の成分からなるが
、必要に応じて界面活性剤、ｐＨ調整剤、防錆剤、防腐
剤、防カビ剤、酸化防止剤、キレート化剤等の種々の添
加剤を添加してもなんらさし１ つかえない。

〈実施例〉 以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に詳細に説
明する。なお、％はすべで重量基準である。

実施例Ｉ Ｃ，Ｉ、ダイレクトブラック１５４　　　　３％グリセ
リン　　　　　　　　　　　１０％水　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　８７％上記各成分
を充分に混合溶解し、フィルターで濾過して本発明で用
いるインクを調製した。インクの表面張力は６９ｄｙｎ
ｅ／ｃｍ、粘度は１．．３ｃｐ（いずれも２５°Ｃにお
ける値）であった。つぎにこのインクを用いて、第２表
のｐ　ｐ　−１，４からｐｐ−２１までの普通紙に対し
て動的濡れ性試験機（レス力（株、立川／東京）を用い
て接触角の測定を行った。また第１表のタイプ１のプリ
ンターを用いて印字を行った。印字評価は、以下の基準
に従って行った。

印字物の品位を、印字したドツトにおいて、ドツトの重
心から周囲までの距離の最大値（Ｒｍａｘ）を用いてあ
られした。画像処理装置を用いてドツトの輪郭を測定し
、Ｒｍ　ａ　＊を５０ドツトについて求め、頻度分布表
を作成した。品位の悪化にともないＲｍ　ａ　ｘ　＞　
６０μｍの値が著しく増加していることから、Ｒｍａｘ
＞６０１ｔｍの和（ΣＲｍａｘ）を求めた。

ΣＲｍａｘの値により品位のランク付けを行い下記に示
した。

Ａ：良好　　　　　Ｏ〈ΣＲｍ　ａ、　ｘ≦５００Ｂ：
やや劣る　５００〈ΣＲｍａｘ≦１０００Ｃ：劣る　　
　１０００＜ΣＴｍａｘ 上記インクと普通紙との接触角及び記録特性の測定結果
を第３表に示す。実施例１のインクがいずれの紙に対し
ても１４０°以上の接触角を持ち、かつ良好な印字品位
を示すことがわかる。

実施例２〜５ 実施例１と同様にして第４表に示す処方のインクを作成
した。つぎにこれらのインクを用いて、第２表のｐｐ−
１６，ｐｐ−２０，ｐｐ−２１の各普通紙に対して実施
例１と同様にして接触角の測定をおこなった。また第１
表のタイプ３のプリンターを用いて印字をおこなった。

上記インクと普通紙との接触角及び記録特性の測定結果
を第４表にしめす。実施例２〜５のインクがいずれの紙
に対しても１４０゜以上の接触角を持ち、かつ良好な印
字品位を示すことがわかる。

比較例１及び２ 第４表に比較例としてθ＜１４００であるようなインク
と記録紙の場合の印字の結果を示した。このとき、明ら
かに印字品位の悪い結果となっていることがわかる。

第 】 表 インクジェットプリンターの種類 第 ３ 表 実施例１の結果 〔発明の効果〕 本発明によれば、特定のインクと特定の普通紙との接触
角θを１４０°以上に調節すれば、良い印字品位かえら
れる。しかし本発明はそれだけにとどまらず、大部分の
普通紙がＣ０ＢＢ法による吸液性では、同一の特徴を持
っているがゆえに、１４０゜くθという条件を満たした
インクであれば、第２表に示した物性の普通紙に対して
おしなべて良好な印字品位が得られる。従って個々の記
録紙に対してそれぞれ最適なインクというものを設計す
る必要はなくなるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は記録液の溶剤組成に対する記録紙の吸液量の変
化を示す図、第２図は記録液と記録紙との接触角を測定
するための原理図、第３図は記録液の表面張力、記録液
の記録紙に対する接触角と印字品位の関係を示す図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）体積が３４〜１６８ｐｌの範囲にある記録液の液
   滴をセルロース繊維が表面に露呈してなる記録紙に付与
   して記録を行うインクジェット記録方法であって、前記
   記録液の記録紙に対する接触角θが１４０゜以上である
   ことを特徴とするインクジェット記録方法。（２）前記
   記録液の２５゜における表面張力γが６０ｄｙｎｅ／ｃ
   ｍ以上である請求項（１）のインクジェット記録方法。 （３）前記記録紙が、灰分量２．８６〜１５．２％、ロ
   ジン系サイズ剤量０．１４〜０．７４％、厚さ８１〜１
   ３６μｍ、坪量５７〜８９ｇ／ｍ＾２、ステキヒトサイ
   ズ度７〜７１秒、粗さ指数Ｋｒ１０．５ｍｌ／ｍ＾２以
   上の条件を満たす請求項（１）のインクジェット記録方
   法。