JPH0662000B2

JPH0662000B2 - インクジエツト記録方法

Info

Publication number: JPH0662000B2
Application number: JP61145617A
Authority: JP
Inventors: 康子富田; 祥司小池
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-06-20
Filing date: 1986-06-20
Publication date: 1994-08-17
Anticipated expiration: 2009-08-17
Also published as: EP0250266B1; US4965609A; DE3787219T2; JPS631579A; EP0250266A2; HK4194A; EP0250266A3; DE3787219D1

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はインクジエツト用に特別に調整された指定紙は
もちろん、それ以外のコピー用紙、レポート用紙、ボン
ド紙、連続伝票用紙等のオフイスや家庭で一般に使用さ
れている紙および各種布帛類に対し、定着が速く、しか
も滲みの少ない記録を行うインクジエツト記録方法に関
する。

〔従来の技術〕

従来より、インクジエト記録方法については、実に多く
の提案がなされているが、中でも水及び水溶性有機溶剤
を主成分として染料を溶解させた記録液（インクとも呼
ぶ）を用いて記録を行う方法がその主流となっている。

この種のインクを用いて行う記録方法においては、方式
の違いによって要求項目が若干異なるものの、共通して
要求される項目として、１）滲みがなく、品位の良好な記録画像が得られること２）インクの定着速度が速いこと３）耐水性、耐光性等の印字物の耐久性が優れているこ
と４）ノズル及びインク流通経路中でインクが詰まらない
こと５）長期間にわたって安定した吐出が得られること６）長期間保存してもインクに何ら変化が起こらないこ
と等が特に重要である。

上記の目的の一部、或いは全てを満足させるためにイン
ク及び装置の両面からの精力的な検討がなされてきた。
しかし一部製品化しているインクジエツトプリンターシ
ステムを調べてみても上記目的を十分に満足しているイ
ンクジエツト記録方法は未だないというのが現状であ
る。

例えば染料と水の混合物に目詰り防止の意味で揮発しに
くい、ポリアルキレングリコールやグリセリンを充分に
加えたインクを使用した場合では、インク粘度が高くな
るためサイズの効いた普通紙に対して浸透力が弱く、定
着に数分かかってしまう場合もあり、目詰りはしないも
のの実用上、問題がある。

これを改善するために特開昭55-29546号公報には界面活
性剤を添加するという提案もみられるが、界面活性剤の
種類や添加量によっては定着速度は満足できる程度に改
善できても、インクの表面張力が低くなるため、滲みが
大きくなり、印字品位が大幅に低下してしまうという欠
点がある。

また界面活性剤の代りに特開昭56-57862号公報のように
インク中に強塩基性物質を添加した場合、この物質が紙
中のロジンに代表される内添サイズ剤を破壊するため、
定着速度も速く、滲みの少ない印字が得られる。しか
し、中性紙に於いてはサイズ剤の違いから効果がほとん
ど無くなるし、家庭やオフィスで使用するには高pH物質
であり危険である。

また、特開昭58-49762号公報に於いて、３５℃における
インクの動粘度を４〜８cstと規定し、水の含有量が１
／４以下のインクを３０℃以上に保持して記録する方法
が提案されている。この方法によれば、目詰り及び安定
した高速記録の維持の点ではある程度満足できるもの
の、特に普通紙に対して定着性及び滲みの点で問題が生
ずる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上記の問題点をすべて解決するものである。

すなわち本発明の目的は、インクジエツト用に特別に調
整された指定紙はもちろん、それ以外のコピー用紙、レ
ポート用紙、ボンド紙、連続伝票用紙に代表される、サ
イジングされ、且つ被記録面に繊維が露呈している一般
の普通紙に対しても、定着速度が速く、しかも滲みの少
ない印字が得られるインクジエツト記録方法を提供する
ことにある。

又、本発明の別の目的は、安全で目詰りを起こさないイ
ンクを用いたインクジエツ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。

すなわち本発明は、水性記録液の液滴を形成して、該液
滴を被記録材に付着せしめて記録を行うインクジェット
記録方法に於いて、25℃における粘度が２センチポイズ
以上であり、且つ25℃における表面張力が40dyne/cm以
上である前記記録液を昇温することにより粘度が２セン
チポイズ未満の記録液とせしめて、サイジングされ且つ
繊維が被記録面に露呈している被記録材に記録を行うこ
とを特徴とするインクジェット記録方法である。

〔作用〕

本発明者等は、インクジエツト記録技術において前述の
如き種々の要求項目中、特に滲みのない良好な印字品位
と速やかな定着性とを両立させるには、インクの粘度と
表面張力をある特定の値に調整することにより可能であ
ることを知見した。

具体的には、サイジングされ、且つ被記録面に繊維が露
呈している一般の普通紙に対して印字を行う時のインク
の物性値を、25℃において粘度が２センチポイズ未満、
且つ表面張力が40dyne／cm以上と規定することにより印
字品位と定着性が両立可能であることを見い出した。

インクの粘度が２センチポイズを越える場合には定着性
が不充分であり、特にサイズ度の高い被記録材において
顕著となる。又、インクの表面張力が40dyne／cmより小
さい場合には、滲みが発生し易く、特に低サイズ度の被
記録材においては滲みによる印字品位の低下が著しい。

印字時のインクの物性値を、上述の範囲、すなわち粘度
２センチポイズ未満、表面張力40dyne／cm以上に設定す
る方法としては、水分量を多くして使用する溶剤量を極
力低減すること、並びに使用する溶剤種として低粘度、
すなわち一般には高蒸気圧のものを選定すればよい。

しかしながら、そのようなインクを使用した記録方法に
おいては、インク溶媒の蒸発性が大きく、プリンターの
ノズル等での目詰りが発生して信頼性の点で問題が生じ
てしまう。

従って、本発明では、まずインクジエツト記録方法の必
須要求項目である目詰りの問題を解決するために、第一
の特徴として25℃における粘度が２センチポイズ以上で
あり、且つ表面張力が40dyne／cm以上であるインクを用
いることとした。

目詰り防止のためには、溶剤量の増加もしくは低蒸気圧
溶剤の使用が有益であり、具体的には、水溶性の酸性染
料や直接染料、食品用染料の水溶液を用いてインク設計
を行う場合、染料の溶解性も考慮したうえで、使用する
溶剤としては、例えば、インクジエツト用インクによく
用いられるジエチレングリコールならば26重量部程度、
トリエチレングリコールならば20重量部程度、ポリエチ
レングリコール（平均分子量300）ならば14重量部程度
の溶剤量が少なくとも必須となり、この時のインクの粘
度はいずれも２センチポイズ程度となる。

このようにして調整されたインクにおいては、目詰りは
発生せず、信頼性が良好となる。

しかしながら、インクの粘度が２センチポイズを越えて
しまうため、前述のごとく、定着性が不充分となり、特
に高サイズ度の被記録材での定着性が問題となる。

従って、本発明は「目詰りが生じない」という項目と
「定着速度が速く、滲みのない良好な印字品位を得る」
という、インク設計上では相矛盾する要求項目を同時に
満たす方法について鋭意研究の結果、到達したものであ
る。

すなわち本発明の第二の主たる特徴である25℃における
粘度が２センチポイズ以上のインクを、昇温させて２セ
ンチポイズ未満として記録を行う方法により、目詰り及
び定着性と印字品位を同時に満足し得るインクジエツト
記録方法が達成されたものである。

尚、インクの昇温により粘度が低下していくことはよく
知られているが、表面張力についても温度上昇に伴い低
下する傾向がある。従って、この点に関して、印字品位
の面では好ましくない方向へ変化していくが、温度によ
る急激な粘度変化に比較して表面張力変化による印字品
位への影響は小さく、25℃において40dyne／cm以上のイ
ンクであれば本発明の目的は充分に達成される。

次に本発明の構成をさらに詳細に説明する。

本発明において使用し、本発明を特徴づけるインクジエ
ツト記録方式とは、インクをノズルより効果的に離脱さ
せて、射程体である被記録材にインクを付与し得る方式
であれば、いかなる方式でもよく、それらの方式の代表
的なものは、例えば、アイイーイーイートランスア
クシヨンズオンインダストリイアプリケイシヨン
ズ(IEEE Trans actions on Industry Applications)Vo
l.JA-13、No.1（1977年２、３月号）、日経エレクトロニ
クスの1976年４月19日号、1973年１月29日号および1974
年５月６日号に記載されている。これらに記載の方式
は、本発明のインクの使用に好適なものであり、その幾
つかを説明すると、先ず静電吸引方式があり、この方式
ではノズルとノズルの数ｍｍ前方に置いた加速電極との
間に強電界を与えて、ノズルよりインクを粒子化して次
々に引出し、引出したインクが偏向電極間を飛翔する間
に情報信号を偏向電極に与えて記録する方式と、インク
粒子を偏向することなく、情報信号に対応してインク粒
子を噴射する方式とがあり、いずれも本発明のインクに
有効である。

第２の方式としては、小型ポンプでインクに高圧を加
え、ノズルを水晶振動子等で機械的に振動させることに
より、強制的に微少インク粒子を噴射する方式であり、
噴射されたインク粒子は噴射と同時に、情報信号に応じ
て帯電させる。帯電したインク粒子は偏向電極板間を通
過する際、帯電量に応じて偏向される。この方式を利用
した別の方式としてマイクロドツトインクジエツト方式
と称される方式もあり、この方式では、インク圧力、励
振条件をある範囲の適正値に保ち、ノズル先端より大小
二種類のインク液滴を発生し、この中小径液滴のみを記
録により利用するものである。この方式の特徴は、従来
並みの太いノズル口径でも微少液滴群を得ることができ
る点である。

第３の方式としてはピエゾ素子方式があり、この方式で
は、インクに加える圧力手段としては、他方式の如くポ
ンプの様な機械的手段でなく、ピエゾ素子を利用する。
ピエゾ素子に電気信号を与えて機械的変位を生じさせる
ことにより、インクに圧力を加え、ノズルより噴射させ
る方式である。

また、特開昭54-59936号公報に記載されている方法で、
熱エネルギーの作用を受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エツト方式も有効に使用する
ことができる。

以上は、本発明において好ましい記録方法を具体的に例
示したものであるが、本発明はこれらに限定されるわけ
ではなく、前述以外のインクジエツト記録方法に対して
も適用できる。

次に上述の諸方式により吐出されるインクの構成につい
て述べる。

本発明に係るインクに使用する色素それ自体は公知のも
のでよく、例えば、顔料や分散染料の如く不溶性の色素
も使用することができるが、好ましいものは、直接染
料、酸性染料、塩基性染料、反応性染料、食品用色素等
に代表される水溶性染料である。特にインクジエツト記
録方式のインクとして好適であり、発色性、鮮明性、安
定性、耐光性その他の要求される性能を満たすものとし
ては、例えば、 C.I.ダイレクトブラツク17、19、32、51、62、 71、108、146、154； C.I.ダイレクトブルー6、22、25、71、86、 90、106、199； C.I.ダイレクトレツド1、4、17、28、83； C.I.ダイレクトイエロー12、24、26、44、86、 98、100、142； C.I.ダイレクトオレンジ34、39、44、46、60； C.I.ダイレクトバイオレツト47、48； C.I.ダイレクトブラウン109； C.I.ダイレクトグリーン59等の直接染料、 C.I.アシツドブラツク2、7、24、26、31、52、 63、112、118； C.I.アシツドブルー9、22、40、59、93、102、 104、113、117、120、167、229、234、254； C.I.アシツドレツド1、6、8、32、37、51、 52、80、85、87、92、94、115、180、256、317、315； C.I.アシツドイエロー11、17、23、25、29、 42、49、61、71； C.I.アシツドオレンジ7、19； C.I.アシツドバイオレツト49等の酸性染料、 C.I.リアクテイブイエロー2、3、13、15、17、 18、23、24、37、42、57、58、64、75、76、 77、79、81、84、85、87、88、91、92、93、 95、102、111、115、116、130、131、132、 133、135、136、137、139、140、142、143、 144、145、146、147、148、151、162、163； C.I.リアクテイブオレンジ5、7、11、12、13、 15、16、35、45、46、56、62、70、72、74、 82、84、87、91、92、93、95、97、99； C.I.リアクテイブレツド3、13、16、21、22、 23、24、29、31、33、35、45、49、55、63、 85、106、109、111、112、113、114、118、 126、128、130、131、141、151、170、171、 174、176、177、183、184、186、187、188、 190、193、194、195、196、200、201、202、 204、206、218、221； C.I.リアクテイブバイオレツト1、4、5、6、22、 24、33、36、38； C.I.リアクテイブブルー2、3、5、8、10、13、 14、15、18、19、21、25、27、28、38、39、 40、41、49、52、63、71、72、74、75、77、 78、79、89、100、101、104、105、119、 122、147、158、160、162、166、169、170、 171、172、173、174、176、179、184、190、 191、194、195、198、204、211、216、217； C.I.リアクテイブグリーン5、8、12、15、19、 23； C.I.リアクテイブブラウン2、7、8、9、11、16、 17、18、21、24、26、31、32、33； C.I.リアクテイブブラツク1、5、8、13、14、 23、31、34、39等の反応染料が好ましく、その他、C.I.ベーシツクブラツク２； C.I.ベーシツクブルー1、3、5、7、9、24、25、 26、28、29； C.I.ベーシツクレツド1、2、9、12、13、14、 37； C.I.ベーシツクバイオレツト7、14、27； C.I.フードブラツク１、２等が挙げられる。

上記の色素の例は、本発明に使用するインクに対して特
に好ましいものであり、本発明のインクに使用する色素
はこれらの色素に限定されるものではない。

このような色素は、インク中において一般には約0.5〜3
0重量％、より好ましくは１〜25重量％を占める割合で
使用する。

本発明に使用するインクに用いる溶媒は、水または水と
水溶性有機溶剤との混合溶媒であり、特に好適なものは
水と水溶性有機溶剤との混合溶媒であって、水溶性有機
溶剤としてインクの乾燥防止効果を有する多価アルコー
ルを含有するものである。また、水としては、種々のイ
オンを含有する一般の水でなく、脱イオン水を使用する
のが好ましい。水と混合して使用される水溶性有機溶剤
としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコー
ル、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコー
ル、ｎ−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、t
ert−ブチルアルコール、イソブチルアルコール等の炭
素数１〜４アルキルアルコール類；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、ジ
アセトンアルコール等のケトンまたはケトアルコール
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基が２〜６個の炭素原子を含むアル
キレングリコール類；グリセリン；エチレングリコール
メチル（またはエチル）エーテル、ジエチレングリコー
ルメチル（またはエチル）エーテル、トリエチレングリ
コールモノメチル（またはエチル）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；Ｎ−メチル−２−
ピロリドン、1,3−ジメチル−２−イミダゾリジノン、
トリエタノールアミン、スルホラン等が挙げられる。こ
れらの多くの水溶性有機溶剤の中でも、ジエチレングリ
コール等の多価アルコール、トリエチレングリコールモ
ノメチル（またはエチル）エーテル等の多価アルコール
の低級アルキルエーテルが好ましいものである。

インク中の上記水溶性有機溶剤の含有量は、一般にはイ
ンクの全重量中で２〜60重量％、好ましくは５〜50重量
％、より好ましくは10〜40重量％を占める範囲である。

本発明に使用するインク組成物の必須成分は上記の通り
であるが、その他従来公知の各種の分散剤、界面活性
剤、粘度調整剤、表面張力調整剤、蛍光増白剤等を必要
に応じて添加することができる。

例えば、ポリビニルアルコール、セルロース類、水溶性
樹脂等の粘度調整剤；カチオン、アニオンあるいはノニ
オン系の各種界面活性剤、ジエタノールアミン、トリエ
タノールアミン類等の表面張力調整剤；緩衝液によるpH
調整剤、防カビ剤等を挙げることができる。

また、インクを帯電するタイプのインクジエツト記録方
法に使用されるインクを調合する為には、塩化リチウ
ム、塩化アンモニウム、塩化ナトリウムの無機塩類等の
比抵抗調整剤が添加される。尚、熱エネルギーの作用に
よってインクを吐出させるタイプのインクジエツト方式
に適用する場合には、熱的な物性値（例えば、比熱、熱
膨張係数、熱伝導率等）が調整されることもある。

本発明において使用するインクは、基本的には上記の如
き成分から成り、本発明ではこのような記録インクを前
記の如きインクジエツト記録方式により、25℃における
粘度が２センチポイズ以上、且つ表面張力が40dyne／cm
以上であるインクを、昇温することにより２センチポイ
ズ未満の粘度として記録を行うことを特徴としている。

このような本発明のインクジエツト記録方法において
は、従来は印字時の滲みのために高品質の画像を形成し
得なかったインクジエツト記録用紙以外の事務用紙及び
各種布帛類等においても滲みのない高品質の画像を形成
することができ、且つ乾燥・定着性も著しく優れた記録
方法が実現できる。

従って、本発明の記録方法により、インクジエツト用に
特別に調整された指定紙はもちろん、コピー用紙、レポ
ート用紙、ボンド紙、伝票用紙等の如くオフイスや一般
家庭で広く使用されている紙をインクジエツト記録方式
の被記録材として十分に利用できるので、インクジエツ
ト記録方式の普及を一段と加速させることが可能であ
る。

又、インクの吐出安定性、保存安定性、周波数応答性は
もちろんのこと、インクジエツト記録においては特に重
要視されているノズル等におけるインクの目詰りの点に
おいても優れた信頼性を有する記録方法が可能となる。

さらに、強塩基性物質等の使用も必要としないため、家
庭やオフイスの使用においても極めて安全性の優れた記
録方法が実現できるのである。

本発明におけるインクの昇温方法としては、いかなる手
段によってもよいが、例えばノズル近傍のインク液室に
電気的に発熱量を調整できる抵抗発熱素子を設置する等
の方法により、自由に昇温可能である。さらに、インク
液室にサーミスター等の温度検知機を採用することによ
り、インク温度の制御も可能であり、目的とする粘度に
設定するための温度コントロールも自在である。

本発明では、用いるインクによっても異なるが、約30℃
〜80℃の温度まで昇温することによって行われる。

なお、明細書中の粘度及び表面張力は下記測定器により
得られた値である。

・粘度；東京計器製ビスコニツク(VISCONIC)ＥＬＤ・表面張力；協和科学製キヨーワＣＢＶＰサーフ
イステンシオメーター(SURFACE TENSIOMETER)Ａ−１次に参考例、実施例、比較例を挙げて本発明を更に具体
的に説明する。なお、文中、部および％とあるのは特に
断りのない限り重量基準である。

参考例インクＡ〜Ｇの調整下記の成分を５時間かきまぜた後、水酸化ナトリウムの
0.1％水溶液にてpHを7.5に調節し、更にポアサイズ0.45
ミクロンのメンブランフイルター（商品名フロロポアフ
イルター、住友電工製）にて加圧濾過し、本発明のイン
クとした。

インクＡインクＢインクＣインクＤインクＥインクＦインクＧ実施例及び比較例得られたインクＡ〜Ｇを用い、インクジエツト記録装置
としてインクの吐出エネルギー源として発熱素子を利用
したインクジエツトプリンター（オリフイスサイズ40×
50μｍ、ヒーターサイズ50×150μｍ、ノズル数24本、
駆動電圧24.5Ｖ、周波数２KHz）を使用して、市販の連
続伝票用紙及びコピー用紙に印字し、得られた印字物の
定着性および滲みの程度を評価した。実施例、及び一部
の比較例はインク液室の周りに正特性のサーミスター
（商品名：ポジスター、キユーリー点30度、40度、45
度、60度、村田製作所製）を取り付け、昇温操作を加え
た。

又、25℃にて印字ヘツドにキヤツピング操作をせずに24
時間放置し、再び印字操作を行い、３行印字を行なった
ところでプリンターの電源を切り、24本のノズルの目詰
り状況を調べた。

以上の結果及びインクの25℃における物性値、記録時の
昇温温度並びにその時のインクの粘度を表−１に示す。

〔効果〕本発明のインクジエツト記録方法によれば、インクジエ
ツト用に特別に調整された指定紙はもちろんのこと、そ
れ以外のコピー用紙、レポート用紙、ボンド紙、連続伝
票用紙に代表される、サイジングされ且つ被記録面に繊
維が露呈している一般の普通紙に対しても、定着性、印
字品位が良好であり、さらにノズル目詰りの発生しな
い、信頼製の高い記録が可能となった。

更にインク中に強塩基性物質等を使用していないので、
安全性においても優れたインクジエツト記録方法が実現
できた。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水性記録液の液滴を形成して、該液滴を被
記録材に付着せしめて記録を行うインクジェット記録方
法に於いて、25℃における粘度が２センチポイズ以上で
あり、且つ25℃における表面張力が40dyne/cm以上であ
る前記記録液を昇温することにより粘度が２センチポイ
ズ未満の記録液とせしめて、サイジングされ且つ繊維が
被記録面に露呈している被記録材に記録を行うことを特
徴とするインクジェット記録方法。