JPH1086351A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 記録液の表面張力に応じノズル面の撥水性の
程度を規定し、必要以上に手間と費用をかけることなく
吐出信頼性を満足するインクジェット記録装置を得るこ
と。 【解決手段】 水性液媒体に顔料を分散させて得られる
記録液をインクジェットプリンタヘッドで吐出させる記
録装置において、前記インクジェットプリンタヘッドの
ノズル面の水との接触角Ｂ（゜）が、前記記録液の２５
℃における表面張力Ａ（ｄｙｎ／ｃｍ）に対して、下記
数１で示される関係を有する。 【数１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気信号を用いて
加圧あるいは加熱といった方法により記録液を小液滴と
して吐出させ、これを紙等の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関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録は、低騒音で高速印
字が可能であり、更にカラー化に適した記録方法であ
り、最近急速に普及しつつある記録方法である。

【０００３】インクジェット記録に用いる記録液の液媒
体としては、安全性や普通紙上への滲みの面から考える
と、非水性液媒体よりも水性液媒体を用いる方が有利で
ある。また、着色剤としては、記録の耐水・耐候性の面
から考えると、染料よりも顔料を用いる方が有利であ
る。

【０００４】しかし、水性液媒体に顔料を分散させた記
録液の場合は、水性液媒体が蒸発し易く、顔料は分散状
態にあり、粘度上昇しやすいので、吐出信頼性を満足さ
せるのが困難である。ノズル孔付近に記録液が付着する
ことによる吐出方向の乱れを防ぐために、一般にノズル
面をワイピングして付着した記録液を除去するが、水性
液媒体に顔料を分散させた記録液の場合は付着した記録
液の粘度が上昇するため除去しにくく、さらには粘度上
昇した記録液をノズル孔に押し込んでしまう恐れもあ
る。

【０００５】そこで、例えば特開平６−８４１６に示さ
れるように、撥水処理を施してある記録ヘッドを用いる
ことでノズル面に付着した記録液を除去し易くするとい
う方法が知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、撥水処理とい
っても多様であり、記録液によって要求される撥水性の
程度は様々である。記録液の表面張力が小さい場合は、
ノズル板上ではじきにくく除去しにくいので撥水性の高
いノズル面をもつインクジェットプリンタヘッドで吐出
させる必要がある。しかし、撥水性の高いノズル面ほど
作製に手間と費用がかかる。表面張力が高くノズル板上
から除去し易い記録液を吐出させる場合には、ノズル板
にそれほど高い撥水性をもたせる必要はなく、記録液に
応じた撥水性があればよい。

【０００７】そこで、本発明の目的は、水性液媒体に顔
料を分散させた記録液を吐出させるインクジェット記録
装置において、ノズル面の撥水性の程度を記録液に応じ
て規定し、必要以上の手間と費用をかけることなく吐出
信頼性を満足するインクジェット記録装置を提供するこ
とである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ために、本発明の記録装置は、水性液媒体に顔料を分散
させて得られる記録液をインクジェットプリンタヘッド
で吐出させる記録装置であり、前記インクジェットプリ
ンタヘッドのノズル面の水との接触角Ｂ（゜）が、前記
記録液の２５℃における表面張力Ａ（ｄｙｎ／ｃｍ）に
対して、下記数２で示される関係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。

【０００９】

【数２】

【００１０】また、本発明の請求項２に記載した記録装
置は、前述した本発明の記録装置において、その記録液
として、少なくとも水、顔料、芳香族系の官能基を与え
る単量体とカルボキシル基を与える単量体とを重合して
得られた高分子化合物、前記高分子化合物と塩を形成す
る化合物、水溶性有機溶剤よりなる記録液を用いること
を特徴とするインクジェット記録装置である。

【００１１】本発明で使用するインクジェットプリンタ
ヘッドにおいて、水との接触角が１１０°をこえるノズ
ル板としては、フッ素樹脂２０％を抱き込んだ複合ニッ
ケルメッキ（接触角１１６°）、フッ素樹脂３０％を抱
き込んだ複合ニッケルメッキ（接触角１２２°）等があ
り、同様に、水との接触角が９０°をこえるノズル板と
しては、各種金属板にフッ素樹脂膜を成膜して熱処理し
たもの（接触角１００°前後）等、水との接触角が７０
°をこえるノズル板としてはニッケル電鋳（接触角８０
°）等があり、これらのノズル板を使用する記録液の２
５℃における表面張力の値に応じて使用することができ
る。

【００１２】本発明で使用する記録液中の、芳香族系の
官能基を与える単量体とカルボキシル基を与える単量体
とを重合して得られた高分子化合物は顔料を分散させる
ために使用するものである。この高分子化合物を構成す
る芳香族系の官能基を与える単量体は、スチレン、スチ
レン誘導体、ビニルナフタレン、またはビニルナフタレ
ン誘導体から選ばれる単量体であることが好ましく、カ
ルボキシル基を与える単量体は、アクリル酸、メタクリ
ル酸、クロトン酸、イタコン酸、イタコン酸モノエステ
ル、マレイン酸、マレイン酸モノエステル、フマル酸、
またはフマル酸モノエステルから選ばれる単量体である
ことが好ましい。

【００１３】本発明で使用する前記高分子化合物とし
て、顔料の分散性を良くするのに有効である場合は、芳
香族系の官能基を与える単量体、カルボキシル基を与え
る単量体とともに、アクリル酸エステル、メタクリル酸
エステル、クロトン酸エステル、イタコン酸ジエステ
ル、マレイン酸ジエステル、フマル酸ジエステル、アク
リルニトリル、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリルアミ
ド、またはメタクリルアミドから選ばれる単量体を重合
して得られるものも使用することができる。

【００１４】本発明で使用する前記高分子化合物中のカ
ルボキシル基を与える単量体の重量比は高分子化合物に
対して１０％以上４０％以下であることが好ましく、さ
らに好ましくは１０％以上３０％以下である。また、高
分子化合物の分子量は、５０００より小さいと顔料の分
散性が悪くなり、１０００００より大きいと記録液の粘
度が高くなるので、５０００以上１０００００以下であ
ることが好ましい。高分子化合物は、前述の単量体の混
合物を重合調節剤を用いて重合し、所望の比率、分子量
のものを得ることができる。

【００１５】本発明の高分子化合物と塩を形成する化合
物としては、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属の
化合物類、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリエ
チルアミン等の脂肪族アミン類、モノメタノールアミ
ン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のア
ルコールアミン類等を使用することができる。

【００１６】本発明の水溶性有機溶剤としては、ｎ−プ
ロピルアルコール、シクロヘキシルアルコール等のアル
コール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン
類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリ
エタノールアミン等のアルカノールアミン類、ジメチル
アセトアミド等のアミド類、ジオキサン等のエーテル
類、酢酸エチル、エチレンカーボネート等のエステル
類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリ
プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、グリ
セリン等の多価アルコール類、エチレングリコールモノ
メチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチル
エーテル等のグリコールエーテル類、Ｎ−メチル−２−
ピロリドン等の含窒素環状化合物等を使用することがで
きる。

【００１７】本発明の記録液に使用される顔料は、一般
に使用される顔料であり、アゾ系、フタロシアニン系、
キナクリドン系、アンスラキノン系、ジオキサジン系、
インジゴ系、チオインジゴ系、ペリレン系、ペリノン
系、イソインドリノン系、キノフタロン系、酸化チタ
ン、カドミウム系、酸化鉄系、カーボンブラック等が挙
げられる。

【００１８】本発明の記録液には水、顔料、顔料を分散
させるための化合物、水溶性有機溶剤のほかに、必要に
応じて各種添加剤等を加えても良い。そのような添加剤
としては例えば、表面張力調整剤、防黴剤、酸化防止
剤、紫外線吸収剤、安定剤等が挙げられる。ただし、こ
れらの添加剤は極力少ない種類で最小限に抑え、互いの
親和性、安定性および粘度等所望の特性を満足し得るよ
うに選択して使用する必要がある。

【００１９】以上に述べたような組成の記録液を、その
表面張力に応じて前述したようなノズル面をもつインク
ジェットプリンタヘッドで吐出させる本発明の記録装置
は、必要以上の手間と費用をかけることなく吐出信頼性
を満足するインクジェット記録装置である。

【００２０】

【作用】本発明の記録装置は、水性液媒体に顔料を分散
させて得られる記録液をインクジェットプリンタヘッド
で吐出させる記録装置であり、記録液の表面張力に応じ
た撥水性のノズル面をもつインクジェットプリンタヘッ
ドを使用する記録装置である。記録液の表面張力が小さ
い場合には撥水性が高く手間と費用がかかるノズル面を
もつインクジェットプリンタヘッドを使用するが、記録
液の表面張力が高い場合は撥水性があまり高くなく手間
と費用もそれほどかからないノズル面をもつインクジェ
ットプリンタヘッドを使用するので、必要以上の手間と
費用をかけることなく吐出信頼性を満足するインクジェ
ット記録装置となる。

【００２１】すなわち、水性液媒体に顔料を分散させて
得られる記録液をインクジェットプリンタヘッドで吐出
させる記録装置において、前記インクジェットプリンタ
ヘッドのノズル面の水との接触角Ｂ（゜）が、前記記録
液の２５℃における表面張力Ａ（ｄｙｎ／ｃｍ）に対し
て、前記数２で示される関係を有するインクジェットプ
リンタヘッドを使用することにより、必要以上の手間と
費用をかけることなく吐出信頼性を満足するインクジェ
ット記録装置を得ることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明は、必要以上の手間と費用
をかけることなく得られる、吐出信頼性を満足するイン
クジェット記録装置であり、水性液媒体に顔料を分散さ
せて得られる記録液をインクジェットプリンタヘッドで
吐出させる記録装置において、前記インクジェットプリ
ンタヘッドのノズル面の水との接触角Ｂ（゜）が、前記
記録液の２５℃における表面張力Ａ（ｄｙｎ／ｃｍ）に
対して、前記数２で示される関係を有するインクジェッ
トプリンタヘッドを使用するインクジェット記録装置で
ある。

【００２３】

【実施例】次に、本発明を実施例により更に詳しく説明
する。しかし、本発明は以下の実施例に何ら制約を受け
るものではない。

【００２４】（実施例１）ペイントシェーカーを用いて
下記の各成分を２０時間溶解分散した後、遠心分離機に
かけて記録液を作製した。この記録液の２５℃における
表面張力は５５ｄｙｎ／ｃｍであった。なお、下記（２
５／７５）は高分子化合物中の各単量体の重量比を表
し、以下の実施例においても同様に表記する。この記録
液をニッケル電鋳で作製したノズル面（水との接触角８
０°）をもつオンデマンド型圧電系インクジェットプリ
ンタヘッドに搭載し、印字をおこなった。

【００２５】 水 ７９．５重量％ カーボンブラック ５重量％ メタクリル酸−メチルスチレン共重合体 ２重量％ （２５／７５） （分子量約４万） モノメチルアミン ０．５重量％ ポリエチレングリコール（分子量約３００） １３重量％

【００２６】（実施例２）ペイントシェーカーを用いて
下記の各成分を２０時間溶解分散した後、遠心分離機に
かけて記録液を作製した。この記録液の２５℃における
表面張力は４１ｄｙｎ／ｃｍであった。この記録液をニ
ッケル板にフッ素樹脂膜をスピンコートで成膜して熱処
理したノズル面（水との接触角９８°）をもつオンデマ
ンド型圧電系インクジェットプリンタヘッドに搭載し、
印字をおこなった。

【００２７】 水 ７７．０重量％ 銅フタロシアニン ２重量％ アクリル酸−スチレン−ドデシルメタクリレート重合体 ２重量％ （３０／５０／２０） （分子量約７万） ジエタノールアミン ０．５重量％ トリエチレングリコール ９重量％ グリセリン ５重量％ ３−メチル−１−ブチン−３−オール ４．５重量％

【００２８】（実施例３）ペイントシェーカーを用いて
下記の各成分を２０時間溶解分散した後、遠心分離機に
かけて記録液を作製した。この記録液の２５℃における
表面張力は３３ｄｙｎ／ｃｍであった。この記録液をフ
ッ素樹脂３０％を抱き込んだ複合ニッケルメッキで作製
したノズル面（水との接触角１２２°）をもつオンデマ
ンド型圧電系インクジェットプリンタヘッドに搭載し、
印字をおこなった。

【００２９】 水 ７９．５重量％ カーボンブラック ４重量％ メタクリル酸−スチレン−メチルメタクリレート共重合体 ２重量％ （２０／３５／４５） （分子量約４万） トリエチルアミン ０．５重量％ トリプロピレングリコールモノメチルエーテル ９重量％ トリエチレングリコールモノベンジルエーテル ２重量％ エタノール ３重量％

【００３０】（比較例１）実施例１で作成した記録液を
ＳＵＳ３０４で作製したノズル面（水との接触角４９
°）をもつオンデマンド型圧電系インクジェットプリン
タヘッドに搭載し、印字をおこなった。

【００３１】（比較例２）実施例２で作成した記録液を
実施例１で用いたインクジェットプリンタヘッドに搭載
し、印字をおこなった。

【００３２】（比較例３）実施例３で作成した記録液を
実施例２で用いたインクジェットプリンタヘッドに搭載
し、印字をおこなった。

【００３３】（比較例４）実施例３で作成した記録液を
実施例１で用いたインクジェットプリンタヘッドに搭載
し、印字をおこなった。

【００３４】実施例１〜３および比較例１〜４で数種の
普通紙上に印字した各記録物の初期のドット形状を検討
したところ、すべての紙に対して良好な円形が得られ、
かつ高反射濃度を示した。各記録物を流水中に５分間浸
漬し、記録状態を検討した結果、記録濃度の低下は起こ
らなかった。また、各記録物をフェードメータに５０時
間曝し、記録状態を検討した結果、記録濃度の低下は全
く起こらなかった。さらに、各記録物を印字数分後記録
液が乾燥してから濡れた手で擦ったところ全く汚れはみ
られなかった。

【００３５】実施例１〜３および比較例１〜４におい
て、Ａ４サイズ１枚の印字につき１回のワイピング動作
を、４枚の印字につき１回の吸引および３回のワイピン
グ動作を入れてべた印字を５０枚連続でおこなったとこ
ろ、実施例１〜３では全く問題なく印字できた。しか
し、比較例１〜４においては徐々に吐出方向の乱れが生
じ、とくに比較例１および４では上記の回復動作では回
復しない不吐出ノズルが出現するに至った。実施例１〜
３では記録液の表面張力に応じて、前記数２に示された
関係を有する水との接触角を持った撥水性のノズル面を
用いたインクジェットプリンタヘッドにて吐出をおこな
ったが、比較例１〜４ではノズル面の撥水性が低いため
に印字中にノズル面に付着した記録液を完全に除去する
ことができず安定な吐出を持続することができなかっ
た。

【００３６】すなわち、本発明により、水性液媒体に顔
料を分散させた記録液を吐出させるインクジェット記録
装置において、ノズル面の撥水性の程度を、記録液に応
じて前記数２に示したように規定することにより、必要
以上に手間と費用をかけることなく吐出信頼性を満足す
るインクジェット記録装置を得ることができた。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明により、水性
液媒体に顔料を分散させて得られる記録液をインクジェ
ットプリンタヘッドで吐出させる記録装置において、前
記インクジェットプリンタヘッドのノズル面の水との接
触角Ｂ（゜）が、前記記録液の２５℃における表面張力
Ａ（ｄｙｎ／ｃｍ）に対して、前記数２で示される関係
を有するノズル面を持つインクジェットプリンタヘッド
を使用することにより、必要以上に手間と費用をかける
ことなく吐出信頼性を満足するインクジェット記録装置
を提供することが可能となった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 千葉 淳 埼玉県所沢市大字下富字武野840番地 シ チズン時計株式会社技術研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水性液媒体に顔料を分散させて得られる
   記録液をインクジェットプリンタヘッドで吐出させる記
   録装置において、前記インクジェットプリンタヘッドの
   ノズル面の水との接触角Ｂ（゜）が、前記記録液の２５
   ℃における表面張力Ａ（ｄｙｎ／ｃｍ）に対して、下記
   数１で示される関係を有することを特徴とするインクジ
   ェット記録装置。 【数１】
2. 【請求項２】 前記記録液が、少なくとも水、顔料、芳
   香族系の官能基を与える単量体とカルボキシル基を与え
   る単量体とを重合して得られた高分子化合物、前記高分
   子化合物と塩を形成する化合物、水溶性有機溶剤よりな
   る記録液であることを特徴とする請求項１記載のインク
   ジェット記録装置。