JPH07224241A - インク、及びこれを用いるインクジェット記録方法と機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被記録材、特に、インク吸収性のない被記録
材に対して良好な記録が可能なインク、及びこれを用い
るインクジェット記録方法と機器を提供する。 【構成】 水性液媒体中に、少なくとも顔料、水溶性樹
脂、エネルギーの付与により固体化する水溶性モノマ
ー、及び光重合開始剤を含むことを特徴とするインクで
ある。更には、前記インクを用いたインクジェット記録
方法、及びインクジェット用機器類である。

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、とりわけイン
ク吸収性のない媒体への記録に適合するインクに関し、
更には、このインクを用いるインクジェット記録方法、
及びかかるインクを適用したインクジェット用機器類に
関する。

【０００２】

【従来の技術】液体インクをヘッドノズルから噴射する
ことにより印字するインクジェット記録装置のインクと
しては、水系溶媒に色材として染料を溶解した水系イン
クと、常温で固化するワックス系溶剤に染料を溶解し、
加熱溶融した状態でヘッドより噴射し印字するソリッド
インクとがある。

【０００３】また、紫外線硬化型のインクジェットプリ
ント用インクに関しては、特開平５−１８６７２５号公
報に記載されている様に水溶性染料を使用したものがあ
り、普通紙・再生紙への印字を容易にしたものである。

【０００４】また、プラスチック基板へ画像形成方法と
しては、特開昭５２−１４２５１６号公報に記載されて
いるように紫外線硬化型樹脂に昇華性染料を用いてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術において
は、以下に示す問題がある。

【０００６】１、水系インクをカラー印字に用いる場
合、例えば、第一色目に印字し、第一色目が乾燥した後
に第二色目を印字した場合、第一色目に第二色目のドッ
トが重なると、第一色目の染料が再溶解してにじんでし
まい印字品位が悪化する問題があった。

【０００７】２、また、水系インクは紙への溶剤浸透性
を利用しているため、被記録材としてプラスチックを用
いるとインク乾燥までに時間がかかると同時に耐摩耗性
のある画像を形成することができない。したがって、被
記録材としては、紙が対象になってしまう。

【０００８】３、紫外線硬化型樹脂に水溶性染料を混合
したインクでは、印字後再度水分が付着しても染料がに
じむことはないが、紫外線照射による染料の退色は避け
られない。

【０００９】４、ソリッドインクでは被記録材は選ばな
いが、ワックスという柔らかい材質であるために弱い摩
擦力でも容易に印字ドットがはがれてしまう。また、一
般に有機溶剤を含むインクは溶剤臭を発散させるため環
境に対して問題がある。

【００１０】５、紫外線硬化樹脂に昇華性染料を用いた
インクに関しては被記録材を１２０〜１８０℃に加熱す
る必要があり、被記録材が制限される。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そこで本発明の目的は、
被記録材を選ばず、耐候性のある印字品位の良好な記録
を可能とするインク、これを用いたインクジェット記録
方法及び記録装置を提供することにある。

【００１２】上記の目的は、以下の本発明によって達成
される。

【００１３】即ち、本発明は、水性液溶媒中に、少なく
とも顔料、水溶性樹脂、エネルギーの付与により固体化
する水溶性モノマー、及び光重合開始剤を含むことを特
徴とするインクであり、又、本発明は、インクジェット
方式により形成したインク滴を被記録材に付着させて記
録を行うインクジェット記録方法において、前記インク
として前記本発明のインクを適用することを特徴とする
インクジェット記録方法である。

【００１４】更に、本発明は、インクを収容したインク
収容部を有するインクカートリッジにおいて、前記イン
クとして前記本発明のインクを適用したことを特徴とす
るインクカートリッジであり、又、インクを収容したイ
ンク収容部と前記インクをインク滴として吐出するため
のヘッド部とを共に有する記録ユニットにおいて、前記
インクとして前記本発明のインクを適用したことを特徴
とする記録ユニットである。

【００１５】加えて、別の本発明は、インクジェット方
式により形成したインク滴を被記録材に付着させて記録
を行うインクジェット記録装置において、前記のインク
カートリッジ又は記録ユニットを有することを特徴とす
るインクジェット記録装置である。

【００１６】

【本発明の好ましい態様】以下に本発明の好ましい態様
につき説明する。

【００１７】本発明においてエネルギーの付与により固
体化するモノマーとしては紫外線重合モノマーが挙げら
れ、ラジカル重合性のアクリルモノマー類、カチオン重
合システムに適合するエポキシモノマー類が好適に使用
できる。

【００１８】ラジカル重合性のアクリルモノマー類とし
ては、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート、
ＣＨ₂ ＝Ｃ（ＣＨ₃ ）−ＣＯＯ−ＣＨ₂ ＣＨ₂ Ｎ（ＣＨ
₃ ）₂ ：Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート、
ＣＨ₂ ＝ＣＨ−ＣＯＯ−ＣＨ₂ＣＨ₂ Ｎ（ＣＨ₃ ）₂ ：
Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルメタクリレート、ＣＨ
₂ ＝Ｃ（ＣＨ₃ ）−ＣＯＯ−ＣＨ₂ ＣＨ₂ ＣＨ₂ Ｎ（Ｃ
Ｈ₃ ）₂ ：Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリレー
ト、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−ＣＯＯ−ＣＨ₂ ＣＨ₂ ＣＨ₂ Ｎ（Ｃ
Ｈ₃ ）₂ ：Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノアクリルアミド、Ｃ
Ｈ₂ ＝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 ）−ＣＯ
Ｎ（ＣＨ₃ ）₂ ：Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリ
ルアミド、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−ＣＯＮＨＣ₂Ｈ₄ Ｎ（ＣＨ
₃ ）₂ ：Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタアクリルア
ミド、ＣＨ₂ ＝Ｃ（ＣＨ₃ ）−ＣＯＮＨＣ₂ Ｈ₄ Ｎ（Ｃ
Ｈ₃ ）₂ ：Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルア
ミド、ＣＨ₂ ＝ＣＨ−ＣＯＮＨ−Ｃ₃ Ｈ₆ Ｎ（ＣＨ₃ ）
₂ ：Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルメタアクリルアミ
ド、ＣＨ₂ ＝Ｃ（ＣＨ₃ ）−ＣＯＮＨ−Ｃ₃ Ｈ₆ Ｎ（Ｃ
Ｈ₃ ）₂ ：及び、これらの４級化された物質、などが色
材染着性に優れており特に好ましい。また多価アルコー
ルの（メタ）アクリル酸エステル、多価アルコールのグ
リシジルエーテルの（メタ）アクリル酸エステル、ポリ
エチレングリコールの（メタ）アクリル酸エステル、多
価アルコールのエチレンオキシド付加化合物の（メタ）
アクリル酸エステル、多塩基酸無水物と水酸基含有（メ
タ）アクリル酸エステルとの反応物など、それ自体公知
の紫外線硬化型モノマー、オリゴマーが用いられる。こ
れらの物質の中でインクとの相溶性、親水性の高い物質
が選択され、用いられる。

【００１９】カチオン重合システムに適合するエポキシ
モノマー類としては、多価アルコールのグリシジルエー
テル、グリシジルエステル、脂肪族環状のエポキシド、
などが用いられる。

【００２０】本発明において、色材として顔料を用いる
ため、モノマーの硬化速度は遅くなる傾向にある。した
がって、ＵＶ重合のモノマーの重合システムとして、ビ
ニルエーテル類とアクリロイル類とを併用しているハイ
ブリット重合システムのモノマーが望ましく、ついで、
カチオン重合システム、フリーラジカル重合システムの
順に選定していく。多官能基を有するモノマーを使用す
る場合は、その使用量はインク全重量に対して１〜１０
％の範囲が好ましい。

【００２１】光重合開始剤の使用法としては、光開始剤
を一種類使用、二種類以上使用、光開始剤と増感剤とを
使用しても構わない。主な光開始剤と増感剤の選定、組
合わせ及び配合比に関しては、使用する紫外線硬化モノ
マー、使用装置によって適宜選定して行けば良い。

【００２２】光開始剤と増感剤の主なものとして、例え
ば、光開始剤に関しては、アセトフェノン、２，２−ジ
エトキシアセトフェノン、ｐ−ジメチルアミノアセトフ
ェン、ｐ−ジメチルアミノプロピオフェノン、ベンゾフ
ェノン、２−クロロベンゾフェノン、ｐｐ′−ジクロロ
ベンゾフェン、ｐｐ′−ビスジエチルアミノベンゾフェ
ノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾ
インメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベン
ゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインｎ−プロピル
エーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン
ｎ−ブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、テト
ラメチルチウラムモノサルファイド、チオキサンソン、
２−クロロチオキサンソン、２−メチルチオキサンソ
ン、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾインパーオキ
サイド、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイド、１−ヒ
ドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキ
シ−２−メチル−１−フェニル−１−オン、１−（４−
イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチル
プロパン−１−オン、メチルベンゾイルフォーメート、
が挙げられる。その使用量は、通常紫外線硬化性樹脂の
総量に対して０．１〜１０重量％である。またカチオン
重合型では、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族ハロニウム
塩、芳香族スルホニウム塩、メタロセン化合物等の光開
始剤が用いられる。その具体例としてトリフェニルスル
フォニュウムヘキサフルオロフォスフェート、ジフェニ
ルヨードニュウムヘキサフルオロアンチモネート等が挙
げられる。また、カチオン重合型の場合、硬化を更に完
全にするために８０〜１７０℃の範囲で、特に望ましく
は１００〜１５０℃の範囲で加熱することが望ましい。
加熱時間は、条件により異なるが、通常５〜３０分の間
である。

【００２３】増感剤としては、 １アミン系：脂肪族アミン、芳香族基を含むアミン、ピ
ペリジン ２尿素：アリル系、ｏ−トリルチオ尿素 ３イオウ化合物：ナトリウムジエチルジチオホスフェー
ト、芳香族スルフィン酸の可溶性塩 ４ニトリル系化合物：Ｎ、Ｎ、ジ置換ｐアミノベンゾニ
トリル、Ｒ₁ Ｒ₁ はメチル基、エチル基、Ｂシアノエチ
ル基またはＢクロロエチル基 ５リン化合物：トリｎブチルホスフィン、ネトリウムジ
エチルジチオホスフィード ６窒素化合物：ミヒラーケトン、Ｎニトリソヒドロキシ
ルアミン誘導体、オキサゾリジン化合物、テトラヒドロ
１、３オキサジン化合物、ホルムアルデヒドまたはアセ
トアルデヒドとジアミンの縮合物 ７塩素化合物：四塩化炭素、ヘキサクロロエタン ８エポキシ樹脂とアミンの反応生成物の高分子化アミ
ン、トリエタノールアミントリアクリレート が挙げられる。

【００２４】本発明で使用する顔料としては、従来公知
の有機及び無機顔料をすべて使用することができる。例
えば、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料及び
キレートアゾ顔料等のアゾ顔料やフタロシアニン顔料、
ペリレン及びペリレン顔料、アントセキノン顔料、キナ
クリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオイシジゴ顔料、
イソインドリノン顔料、キノフタロニ顔料等の多環式顔
料や、塩基性染料型レーキ及び酸性染料型レーキ等の染
料レーキや、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラ
ック、昼光蛍光顔料などの有機顔料、酸化チタン、酸化
鉄系及びカーボンブラック系等の無機顔料が挙げられ
る。また、カラーインデックスに記載されていない顔料
であっても水性に分散可能なら、いずれのものも使用で
きる。

【００２５】更に、本発明において、染料を併用する場
合には、従来から当該技術分野において周知の各種染料
を用いることができる。

【００２６】例えば、直接染料としてのアゾ染料、フタ
ロシアニン染料、酸性染料としてのアゾ染料、アントラ
キノン系染料、等が挙げられる。

【００２７】本発明において、顔料と染料とを併用する
ときには、一般に、顔料：染料（重量比）が８：２〜
２：８の範囲であるのが望ましい。より好ましくは、
７：３〜３：７（顔料：染料）の範囲とする。

【００２８】本発明のインク顔料を分散させるために含
有される水溶性樹脂（分散樹脂）は、アミン或は塩基を
溶解させた水溶液に可溶で、且つ重量平均分子量が３０
００から３００００の範囲が好ましい。更に、好ましく
は５０００から１５０００の範囲であるものがよく、例
えば、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−アク
リル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレ
ン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸−アク
リル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−メタクリ
ル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ア
ルキルエステル共重合体、スチレン−マレイン酸ハーフ
エステル共重合体、ビニルナフタレン−アクリル酸共重
合体、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体、スチレ
ン−無水マレイン酸−マレイン酸ハーフエステル共重合
体あるいは、これらの塩等を使用することができる。

【００２９】上記の様な水溶性樹脂の重量平均分子量の
測定方法としては、種々の方法が挙げられるが、ＧＰＣ
（ゲルバーミエーションクロマトグラフィー）等で測定
するのが一般的である。

【００３０】更に、本発明のインクは、好ましくは、イ
ンク全体が中性またはアルカリ性に調整されていること
が、前記した水溶性樹脂の溶解性を向上させ、一層の長
期保存安定性に優れたインクとすることができるので望
ましい。インクのｐＨは、インクジェット記録装置に使
われている種々の部材の腐食の原因となる場合があるの
で、好ましくは７〜１０のｐＨの範囲とされるのが望ま
しい。

【００３１】また、本発明の水性媒体において用いられ
るｐＨ調整剤としては、例えば、ジエタノールアミン、
トリエタノールアミン等の各種有機アミンや、水酸化ナ
トリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム等のアルカ
リ金属の水酸物等の無機アルカリ剤、有機酸や、鉱酸が
挙げられる。

【００３２】以上の如くして、顔料及び水溶性樹脂は、
水溶性媒体中に分散または溶解される。

【００３３】本発明のインクにおいて好適な水性媒体
は、水及び水溶性有機溶剤の混合溶媒であり、水は種々
のイオンを含有する一般の水ではなく、イオン交換水
（脱イオン水）を使用するのが好ましい。

【００３４】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、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、イソ−ブチルアルコ
ール等の炭化数１〜４の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類のケトアルコール
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
のポリアルコレングリコール類；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
ールモノメチル（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
リジノン等が挙げられる。

【００３５】また、これらの多くの水溶性有機溶剤の中
で、有機アミンは分散剤を中和し、インクのｐＨを中性
〜塩基性の領域に調節するために本発明のインク中に、
好ましくはインク全体の０．００１〜１０重量％含有さ
せる。

【００３６】また、有機アミン以外の上記水溶性有機溶
剤については、所望に応じて適宜選択され、適量が含有
されるが、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（又はエチ
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。

【００３７】更に、吐出の安定性を得るためには、脂肪
族一価アルコール、例えば、エタノール或はイソプロピ
ルアルコールを３％以上添加することが効果的であるこ
とを見い出した。即ち、これら溶剤を添加することによ
って、インクの薄膜の発熱抵抗体上での発泡をより安定
に行うことができるからと考えられる。

【００３８】更に、これらの溶剤の効果としては、分散
液にこれら溶剤を添加することにより、分散時における
泡の発生が抑えられ、効率的な分散が行えることを挙げ
ることができる。

【００３９】また、本発明のインクは、上記の成分のほ
か、必要に応じて所望の物性値を有するインクとするた
めに、界面活性剤、消泡剤、防腐剤等を更に添加するこ
とができる。更に、市販の水溶性染料等も添加すること
ができる。

【００４０】例えば、界面活性剤としては、脂肪酸塩
類、高級アルコール硫酸エステル塩類、液体脂肪油硫酸
エステル塩類、アルキルアリルスルホン酸塩類等の陰イ
オン界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル
類、ポリオキシエチレンアルキルエステル類、ポリオキ
シエチレンソルビタンアルキルエステル類等の非イオン
性界面活性剤があり、これらの１種または２種以上を適
宜選択して使用することができる。その使用量は分散剤
により異なるが、インク全量に対して０．０１〜５重量
％が望ましい。

【００４１】この際、インクの表面張力は３０ｄｙｎｅ
／ｃｍ以上になるように界面活性剤の添加量を決定する
ことが好ましい。なぜなら、インクの表面張力がこれよ
り小さい値を示すことは、本発明のような記録方式にお
いては、ノズル先端の濡れによる印字よれ（インク滴の
着弾点のズレ）等の好ましくない事態を引き起こすから
である。

【００４２】一般にインクジェット用インクに要求され
る性能としては、インクの粘度、表面張力及びｐＨ等の
物性が挙げられるが、水性顔料インクの様な分散系で
は、これらの物性を満足していてもインクの発泡が不安
定である場合が多くあった。

【００４３】そこで本発明者らは、水性顔料インクで熱
的に安定で、更に最適な発泡が可能なインクの性能を鋭
意研究した結果、インク中に溶解している水溶性樹脂の
量をインク全重量の２％以下、好ましくは１％以下とす
ることで、抵抗体上においてインクが種々の駆動条件で
も正確に発泡し、更には長期にわたっても薄膜抵抗体上
に堆積物を発生しないことを見い出した。つまり、顔料
に対して多量に余剰の水溶性樹脂がインク中に存在する
と、薄膜抵抗体上において所定の熱エネルギーを与えて
も、インクが発泡しなかったりパルス印加時の熱によっ
てこれらの余剰の水溶性樹脂が不溶物となり薄膜抵抗体
上に堆積してしまい、不吐出や印字の乱れを引き起こす
原因となっていた。

【００４４】ここで溶解している水溶性樹脂とは、イン
ク中において顔料に吸着していないで液媒体中に溶解し
た状態の樹脂を指す。かかる溶解している水溶性樹脂の
量を減らす１つの手段が、インク作成時に顔料と水溶性
樹脂の比率を重量比で３：１〜３０：１、好ましくは１
０：３〜３０：１の範囲に調整することである。

【００４５】更に、分散液中の顔料と水溶性樹脂の総量
は、重量基準で１０％以上、好ましくは３０％以下であ
ることが好ましい。その理由としては、分散液中に一定
濃度以上の顔料と水溶性樹脂が存在しないと、分散を効
率的に行い最適な分散状態を得ることができないからで
ある。

【００４６】本発明の水溶性顔料分散体の調製方法とし
ては、はじめに、水溶性樹脂（分散樹脂）、アミン、水
を少なくとも含有する水溶液に顔料を添加し、攪拌した
後、後述の分散処理を用いて分散を行い、必要に応じて
遠心分離処理を行い、所望の分散液を得る。次に、この
分散液にポリメチルメタクリレートを含む上記で挙げた
様な成分を加え、攪拌しインクとする。

【００４７】ここで、本発明のインクとしては、好まし
くはその粘度を１０ｃｐｓ以下に調整される。

【００４８】とりわけ、インク中に溶解している水溶性
樹脂（顔料に未吸着の樹脂）の量を２％以下にするため
には、作成方法において、樹脂、アミン及び水を含む水
溶液を６０℃、３分間以上攪拌して樹脂を予め完全に溶
解させることが必要である。

【００４９】また、樹脂を溶解させるアミンあるいは塩
基の量を、樹脂の酸価から計算によって求めたアミンあ
るいは塩基量の１．２倍以上添加することが必要であ
る。このアミンあるいは塩基の量は以下の式によって求
められる。

【００５０】

【外１】

【００５１】更に、顔料を含む水溶液を分散処理する前
に、プレミキシングを３０分間以上行うこともまた必要
である。このプレミキシング操作は、顔料表面の濡れ性
を改善し、顔料表面への吸着を促進するためのものであ
る。

【００５２】分酸液に添加されるアミン類としては、モ
ノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノ
ールアミン、アミノメチルプロパノール、アンモニア等
の有機アミンが好ましい。

【００５３】一方、本発明に使用する分散機は、一般に
使用される分散機であれば、如何なるものでも良いが、
例えば、ボールミル、ロールミル、サンドミル等が挙げ
られる。

【００５４】その中でも、高速型のサンドミルが好まし
く、例えば、スーパーミル、サンドグラインダー、ビー
ズミル、アジテータミル、グレンミル、ダイノーミル、
パールミル、コボルミル（いずれも商品名）等が挙げら
れる。

【００５５】本発明において、所望の粒度分布を有する
顔料を得る方法としては、分散機の粉砕メディアのサイ
ズを小さくすること、粉砕メディアの充填率を大きくす
ること、また処理時間を長くすること、吐出速度を遅く
すること、粉砕後にフィルターや遠心分離機等で分級す
ること等の手法が用いられるが、これらの手法を組合わ
せて用いてもよい。

【００５６】尚、本発明にかかるインク中に溶解してい
る水溶性樹脂の量（顔料に未吸着の樹脂）を測定する方
法としては、超遠心分離機等を用いて顔料分と顔料に吸
着された樹脂分を沈殿させ、この上澄み液に含有される
残存樹脂量をＴＯＣ（Ｔｏｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃ
ａｒｂｏｎ、全有機炭素計）や、重量法（上澄みを蒸発
乾固させ、樹脂量を測定する方法）等が好適に用いられ
る。

【００５７】本発明のインクは水系インクであり、水の
含有量としてはインク全重量の５０％以上であることが
好ましい。

【００５８】本発明のインクを利用したインクジェット
記録方法は、インク吸収性のない被記録材に対して、イ
ンク吐出口を複数備えた記録ヘッドから少なくとも一色
以上のインクを付与して記録画像を形成するインクジェ
ット記録方法であり、前記被記録材表面を清浄化処理す
る第一の工程と、前記記録ヘッドの吐出口より画像記録
信号に応じてインク滴を飛翔させ、前記被記録材の所定
位置にインク滴を付与して記録画像を形成する第２の工
程と、前記被記録材上に付与されたインクを硬化させる
第３の工程とを含む。

【００５９】更に本発明のインクジェット記録方法で
は、好ましくは第２の工程は熱エネルギーの作用により
インク滴を吐出させるバブルジェット記録方式によって
行われる。

【００６０】一方、本発明のインクジェット記録方法に
用い得るインクジェット装置は、インク吸収性のない被
記録材に対して、インク吐出口を複数備えた記録ヘッド
から少なくとも一色以上のインクを付与して記録画像を
形成するインクジェット記録装置であって、 ａ）前記被記録材表面を清浄化処理する手段と、 ｂ）画像記録信号に応じてインク滴を飛翔させ、前記被
記録材表面の所定位置にインク滴を付与するインク吐出
口を複数備えた記録ヘッドと、 ｃ）前記画像形成のインク滴を硬化させる手段とを具備
する。

【００６１】本発明に係る装置において、ａ）の手段
は、被記録材によって省略してもかまわない。また手法
としては、ＵＶ／Ｏ₃ 洗浄が挙げられる。

【００６２】ｃ）の手段において、紫外線（ＵＶ）照射
ランプ、電子線、熱などが挙げられる。ＵＶ照射ランプ
においては、熱が発生し被記録材が変形してしまう可能
性があるため、冷却機構、例えばコールドミラー、コー
ルドフィルター、ワーク冷却などが具備されていると好
ましい。

【００６３】次に、上記の本発明のインクジェット記録
方法に用い得る記録装置の一つの例について説明する。

【００６４】図３は、記録装置全体を示す模式的概略図
である。図中、７１０は記録ヘッドで、３６０ｄｐｉ６
４ノズルのインクジェット記録ヘッドである。更に、Ｙ
（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ
（ブラック）の４色分用の４つのヘッドが設けられ、一
走査でフルカラーの画像を記録できるようにセットされ
ている。７０１は被記録材である。ストッカー７１１に
複数枚被記録材７０１がセットされており、搬送機７１
２によりベルトコンベアーに送られ、印字用トレー７１
５に送り出される。７１４は、送りのための補助ローラ
である。

【００６５】印字用トレー７１５に送られた被記録材７
０１は、ポンプ７１６での吸引によりトレー上にしっか
りと吸着固定される。７１５上の被記録材７０１が第１
の処理工程が行われる領域に送り込まれる。７０４はＵ
Ｖ／Ｏ₃ ランプである。被記録材により、表面のヌレ性
の低い場合は、この表面処理を行い、インクのヌレ性、
密着性を向上させる。この処理工程はパスしてもかまわ
ない。

【００６６】７１７の送りモータで第１の工程の領域か
ら被記録材が搬出されると、直ちに記録ヘッド７１０に
よるインクジェット記録が行われる。この第２の工程で
あるインクジェット記録には、ピエゾ方式や、静電方式
など種々のインクジェット記録方式が利用できるが、高
速記録を安定して行うことのできるバブルジェット方式
が好適である。

【００６７】また、記録方法としては、１パス印字の場
合にニジミなどの問題が発生するようであれば、２パ
ス、４パス印字が採用される。

【００６８】画像が記録された被記録材は、第３の工程
の処理が行われる領域に直ちに搬送される。ここで、７
０５はＵＶ照射ランプである。

【００６９】ＵＶランプの照射によって熱が発生し、被
記録材の変形を起こす可能性があるため、コールドミラ
ー、コールドフィルター、ワーク空冷（以上図中不図
示）等の加熱防止機構が必要である。

【００７０】以上の３つの処理工程を経た被記録材（記
録画像を有する記録物）は、ベルトコンベアー７２０と
送りローラ７２１を介してストッカー７１９に搬送さ
れ、ハンドラー７１８によって所定位置に収納される。

【００７１】図示した例においては、被記録材７０１は
板状形状のものであるが、これを搬送するトレーは被記
録材の形状に対応できるように適宜調節される。例え
ば、図５に示すようなスペーサー８１１等を用いること
で円盤状の被記録材への記録にも対応可能となる。ま
た、この装置は、被記録材の厚みに応じて記録ヘッドと
被記録材の画像形成面との距離を調整する手段を有して
いることが望ましい。

【００７２】また、第１の工程や第３の工程における加
熱硬化を促進するためには、トレーにヒーター等の加熱
手段を補助的に設けて、例えば被記録材を各処理前に加
熱しておくことで、熱容量の大きな比較的大型の被記録
材の処理にでも加熱効率を高めて効果的な処理が可能と
なる。

【００７３】尚、加熱処理を行った際に、熱膨張によっ
て寸法に狂いが生じ、記録の幅方向及び送り方向のずれ
が生じ、記録画像での白スジの発生や印字サイズのズレ
等の問題が起こる場合には、例えば図６に示すように、
被記録材９０１の画像形成面の表面温度を温度センサー
９０２で検知し、増幅器（Ａｍｐ）で増幅し、これをＡ
／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）でデジタル化してからコンパ
レータで予め設定された値と比較して、クロックの信号
に対する最適ディレー信号で記録ヘッド９１０とモータ
９０３へ信号を送り、正しい位置に被記録材をセットで
きるように調整するシステムを用いるのが好ましい。

【００７４】また、被記録材を精度よく搬送させるため
に、被記録材の非印字領域にエッチングやプレスによっ
て目印をマーキングし、その位置を適当な読取り手段で
読み取り、被記録材の位置を常に確認し、その位置によ
って搬送手段を制御してより精度よい搬送を行うことも
できる。また、被記録材にソリ等がある場合には、ソリ
等の補正のためにローラ等にソリを矯正する機能を付加
しておくことも有効である。また、前記の目印が製品価
値を損なうものであれば、印字後にシャーリングプレス
等の手段によりこれを取り除けばよい。

【００７５】図４は、他の記録装置全体を示す模式的概
略図である。図中７３０は、記録ヘッドで例えば３６０
ｄｐｉ ６４ノズルのインクジェット記録ヘッドであ
る。７３０は７３０Ｙ、７３０Ｍ、７３０Ｃ、７３０Ｂ
はＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂ
（ブラック）の各１色を印字するヘッドである。

【００７６】７３０Ｙでイエローを印字した後、７０５
のＵＶランプによりＵＶ照射を行い、少なくともインク
の表面が硬化するだけのＵＶを照射する。

【００７７】７１７の送りモータで、搬送トレー７１５
上の被記録材７０１は次の色の印字を行うため、次の７
３０Ｍインクジェット記録ヘッドのところへ搬送され
る。印字後７０５ＵＶランプにより、インク表面を硬化
させる。続いて７３０Ｃ、７３０Ｂと繰り返して、フル
カラーの画像が形成される。その他詳細説明は図３の説
明と同様である。

【００７８】図３、図４は１色または４色印字後にＵＶ
照射を行っているが、インクカートリッジ横にスポット
ＵＶランプを設置し、１パス毎にＵＶ照射してもかまわ
ない（不図示）。

【００７９】

【実施例】次に、本発明を実施例により更に詳しく説明
する。

【００８０】実施例１ 以下に示すような組成（重量比）のインクを作成した。
尚、顔料は４色作成した。

【００８１】

【表１】

【００８２】上記組成のインクを用いて図１のフローに
従ってインクを作成し、アクリル、ポリカーボネート上
に画像を形成した。

【００８３】まず、ＮＫエステルＡ−４００ ２ｇにイ
ルガキュア６５１ ０．１ｇを加え、約１０分間攪拌を
行った。更にＩＰＡを添加し攪拌５分行い、粘度を５ｃ
ｐに調整した（溶液Ａとする）。

【００８４】次に顔料インク（顔料／水溶性樹脂／水）
２０ｇにノイゲン（１０％ａｑ）を２ｇ添加し約３０分
攪拌を行った（溶液Ｂとする）。顔料インクはあらかじ
め５ｃｐに調整してある。

【００８５】顔料インク：モノマー＝１０：１となるよ
うに溶液Ａと溶液Ｂを混合し、攪拌３０分行って紫外線
硬化インクとした。この配合比に関してモノマー分が多
くなると吐出特性が低下すると同時に印字硬化物の光沢
度が低下する傾向にある。

【００８６】まず、この上記組成物のイエローインクを
用いた。イエローインクを図２に示すようなインクジェ
ットプリンターで印字して、印字した後に印字部に紫外
線を照射した。この時の紫外線照射強度は１０Ｊ／ｃｍ
² であった。この時点でイエローインクは指先でさわっ
て十分硬度が感じられる硬度に硬化した。

【００８７】次に、上記組成を持つマゼンタインクをイ
エローインクの印字部に一部重なるように印字を行っ
た。印字後紫外線を照射し、マゼンタインクの硬化を確
認した。

【００８８】本実施例において被記録材としてアクリ
ル、ポリカーボネートを用いた。

【００８９】光学顕微鏡でインクの重なる部分を観察し
たが、にじみを発生している痕跡はなく、印字品位は良
好であった。また、被記録材との密着性の良好で、こす
ってもはがれることはなかった。

【００９０】更に、紫外線照射による色の退色も観察さ
れなかった。

【００９１】本実施例において、上記組成のインクにＳ
ＮレベラーＨ９０７（サンノプコ）をモノマーに対して
０．５％の割合で添加することにより擦過性は向上し
た。

【００９２】更に添加剤としてチエグリコールを少量添
加することにより、ノズルの固着が防止でき、印字性能
は向上した。

【００９３】紫外線照射は、各色印字後に照射（１０Ｊ
／ｃｍ² ）を行ったが、各色とも完全に硬化させてから
次の色を印字しても、表面を硬化させてから次の色を印
字してもにじむことはなく、良好なカラー画像の形成が
可能であった。

【００９４】実施例２ 下記に示すような組成（重量比）のインクを作成した。
なお顔料インクは４色用いた。

【００９５】

【表２】

【００９６】インクの製造方法及び印字方法は、実施例
１と同様である。アクリル、ポリカーボネイト上に印字
してみたが、印字品位は良好であった。また、被記録材
との密着性も良好であり、こすりに対してもはがれるこ
ともなかった。

【００９７】実施例３ 下記に示すような組成のインクを次に示すフローによっ
て作成した。

【００９８】使用した物質名は実施例１に記載のものと
同じである。

【００９９】

【表３】

【０１００】紫外線重合モノマーと光開始剤とが別々に
保管されていることにより、暗反応によるゲル化を起こ
すこともなく、インク保存性が良好であった。

【０１０１】実施例４ 表４に示すような組成（重量比）のインクを作成した。
まず、紫外線硬化モノマーと、光重合開始剤の重量比を
１：０．０５とし、約１０分間攪拌を行い、更にモノマ
ー重量に対し、１．５倍の重量のＩＰＡを添加し、５分
間攪拌し、粘度を５ｃｐｓに調整した（溶液Ａとす
る）。

【０１０２】次に、顔料インク（顔料／水溶性樹脂／
水）：染料インク（染料／水）＝１０：０、８：２、
５：５、２：８、０：１０となるように混合しておく
（溶液Ｂとする）。

【０１０３】溶液Ｂ：モノマー＝１０：１となるよう
に、溶液Ａと溶液Ｂを混合し、３０分間攪拌を行って、
紫外線硬化インクとした。この配合比に関して、モノマ
ー分が多くなると、吐出特性が低下すると同時に印字硬
化物の光沢感が低下する傾向にあったので、溶液Ｂ：モ
ノマー＝１０：１とした。

【０１０４】顔料及び染料は、それぞれ４色を用い、イ
ンクジェットプリンターで印字して、印字した後に印字
部に紫外線を照射した。この時の紫外線照射強度と、照
射後のＯＤ値、そしてインクの粘度を合わせて表４に列
記する。

【０１０５】

【表４】 ＊１：ＮＫエステルＡ−４００（新中村化学） ＣＨ₂ ＝ＣＨ−ＣＯ−Ｏ（ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −Ｏ）ｎＯＣ
−ＣＨ＝ＣＨ₂（ｎ＝９） ＊２：シアン （顔料固形分１０％） マゼンタ（顔料固形分１０％） イエロー（顔料固形分１０％） ブラック（顔料固形分１０％） ＊３：シアン …プロジェットシアン （染料固形分１
０％） マゼンタ…アシッドレッド （染料固形分１０％） イエロー…ダイレクトイエロー （染料固形分１０％） ブラック…フードブラック （染料固形分１０％） ＊４：イルガキュア６５１（チバガイギー）

【０１０６】染料の割合が増すにつれて、インクの硬化
時間が速くなるが、それにともないＯＤ値は下がり、耐
光性も低下して行った。よって、顔料と染料の比率とし
て、重量比で８：２〜２：８が適していることが判明し
た。

【０１０７】尚、表中のＯＤの項、耐光性の項について
は、以下の方法及び基準により評価した。

【０１０８】〔耐光性試験の方法及び評価基準〕透明な
ポリカーボネート樹脂板上に実施例の各インクを、２ｃ
ｍ×２ｃｍのベタパターンに印刷し、表中に示した量の
紫外線を照射し、硬化させた。硬化したベタパターンの
試験片をアトラスキセノンフェードＯメーターに取り付
け、１００時間の連続照射試験を行い、前後の反射濃度
を測定し、ＯＤ変化率Ｒを計算した。ここで、Ｒ＝［照
射後のＯＤ／照射前のＯＤ］×１００である。評価基準
は、 ◎：Ｒ≧９０ ○：９０＞Ｒ≧８０ △：８０≧Ｒ＞６０ ×：６０＞Ｒ として記載した。

【０１０９】〔ＯＤの評価基準〕ＯＤは以下の基準で記
載した。 ◎：ＯＤ≧１．２ ○：１．２＞ＯＤ≧１．１ △：１．１＞ＯＤ

【０１１０】実施例５ 実施例４に基づき、更に最適範囲を調べるために顔料と
染料の比率を８：２、７：３、６：４、５：５、４：
６、３：７、２：８になるように混合し、それぞれの特
性を調べた。

【０１１１】結果を表５に列記した（材料については実
施例４と同じである）。

【０１１２】

【表５】 硬化速度と耐光性などの関係から、好ましくは顔料と染
料の比率７：３〜３：７の範囲が適している。

【０１１３】実施例６ 紫外線重合モノマーに１．４ブタジオールのジエポキシ
アクリル酸エステルのＬＲ８７６５（ＢＡＳＦ）を用い
て、実施例４、５と同様の配合比でインクを作成した。

【０１１４】この場合も、染料の割合が増すにつれて、
インクの硬化時間が速くなるが、それに伴いＯＤ値は下
がり耐光性も低下し、実施例４、５と同様の結果が得ら
れた。

【０１１５】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によるイン
ク及びインクジェット記録方法により、インクジェット
特にバブルジェット記録ヘッドにより、次の効果が確認
できた。

【０１１６】インク吸収性のない被記録材上に画像形
成が可能になる。

【０１１７】インク間のにじみが起こらないため印字
品位良好なカラー画像の形成が可能になる。

【０１１８】耐水性、耐光性が非常に優れている印字
物が得られる。

【０１１９】インク保存性の良いインクが得られる。

【０１２０】水系であるため環境に対して有利であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインクの１実施例のプロセスフロ
ーを示す図。

【図２】本発明によるインクを使用した実施例のインク
ジェット記録装置を示す図。

【図３】本発明のインクジェット記録装置の１例の要部
の模式的概略図。

【図４】本発明のインクジェット記録装置の他の例の模
式的概略図。

【図５】本発明のインクジェット記録装置に用いるトレ
ーの構成例を示す図。

【図６】本発明のインクジェット記録装置における被記
録材と記録ヘッドの位置合せの際の被記録材の画像形成
面の温度に応じた位置補正システムの一例を示す図。

【符号の説明】

７０１ 被記録材 ７０２ 第一の工程が行われる領域 ７０３ 第３の工程が行われる領域 ７０４ ＵＶ／Ｏ₃ 照射ランプ ７０５ ＵＶ照射ランプ ７１１、７１９ ストッカー ７１２、７１８ ハンドラー ７１３、７２０ ベルトコンベアー ７１４、７２１ 送りローラー ７１５ 搬送トレー ７１６ 吸引ポンプ ７１７、９０３ 送りモーター ７１０、９１０ 記録ヘッド ７３０Ｙ、７３０Ｍ、７３０Ｃ、７３０Ｂ Ｙ、Ｍ、
Ｃ、Ｂの記録ヘッド ８１１ 補助シート ９０２ 温度センサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中田 佳恵 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 杉谷 博志 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 池田 雅実 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水性液媒体中に、少なくとも顔料、水溶
   性樹脂、エネルギーの付与により固体化する水溶性モノ
   マー、及び光重合開始剤を含むことを特徴とするイン
   ク。
2. 【請求項２】 前記水溶性樹脂の重量平均分子量が３０
   ００乃至３００００の範囲にある請求項１に記載のイン
   ク。
3. 【請求項３】 前記顔料が分散状態にある請求項１に記
   載のインク。
4. 【請求項４】 更に、染料を含む請求項１に記載のイン
   ク。
5. 【請求項５】 前記顔料と前記染料とが、重量比で８：
   ２〜２：８の範囲にある請求項４に記載のインク。
6. 【請求項６】 前記水溶性モノマーとして、多官能基を
   有するモノマーを含む請求項１に記載のインク。
7. 【請求項７】 前記水溶性モノマーを、インク全重量の
   １％〜１０％の範囲で含む請求項１に記載のインク。
8. 【請求項８】 前記エネルギーが、紫外線、熱又は電子
   線である請求項１に記載のインク。
9. 【請求項９】 粘度を１０ｃｐｓ以下に調整した請求項
   １に記載のインク。
10. 【請求項１０】 ｐＨを７〜１０の範囲に調整した請求
    項１に記載のインク。
11. 【請求項１１】 インク全重量の５０％以上の水を含有
    する請求項１に記載のインク。
12. 【請求項１２】 インクジェット方式により形成したイ
    ンク滴を被記録材に付着させて記録を行うインクジェッ
    ト記録方法において、前記インクとして前記請求項１乃
    至１１の何れか１に記載のインクを適用することを特徴
    とするインクジェット記録方法。
13. 【請求項１３】 前記インクジェット方式が、インクに
    熱エネルギーを作用させる方式である請求項１２に記載
    のインクジェット記録方法。
14. 【請求項１４】 前記被記録材がインク吸収性のないも
    のである請求項１２に記載のインクジェット記録方法。
15. 【請求項１５】 更に、被記録材に付着したインクに対
    し、紫外線、熱又は電子線を付与する過程を有する請求
    項１２に記載のインクジェット記録方法。
16. 【請求項１６】 インクを収容したインク収容部を有す
    るインクカートリッジにおいて、前記インクとして前記
    請求項１乃至１１の何れか１に記載のインクを適用した
    ことを特徴とするインクカートリッジ。
17. 【請求項１７】 インクを収容したインク収容部と前記
    インクをインク滴として吐出するためのヘッド部とを共
    に有する記録ユニットにおいて、前記インクとして前記
    請求項１乃至１１の何れか１に記載のインクを適用した
    ことを特徴とする記録ユニット。
18. 【請求項１８】 前記ヘッド部において、前記インクに
    熱エネルギーを作用させてインク吐出を行う請求項１７
    に記載の記録ユニット。
19. 【請求項１９】 インクジェット方式により形成したイ
    ンク滴を被記録材に付着させて記録を行うインクジェッ
    ト記録装置において、前記請求項１６乃至１８の何れか
    に記載のインクカートリッジ又は記録ユニットを有する
    ことを特徴とするインクジェット記録装置。
20. 【請求項２０】 前記被記録材に対し、紫外線、熱又は
    電子線を照射する手段を、更に備えた請求項１９に記載
    のインクジェット記録装置。