JPS6168286A - インクジエツト記録方法 - 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、インクジェット記録方法に関し、特に、改良
された被記録材を使用し、且つ該被記録材に適合したイ
ンクを使用して良品位の記録を与えるインクジェット記
録方法に関する。

（従来の技術） 最近のプリンター、プロッター、ファクシミリ等の記録
方式の発達に伴ない、インクジェット記録方法は、高速
、静粛であり、且つ、カラー化が容易等のメリットによ
り大いに注目されている。

しかし、記録の高速化、多色化が進むにつれ、通常の紙
を被記録材として使用したのでは十分な記録適性が得ら
れず、特定の用紙、いわゆるインクジェット記録用紙が
用いられるようになった。このようなインクジェット記
録用紙としては、一般の紙にサイズ処理を行っていない
、いわゆるノーサイズ紙や多孔性のインク吸収層を表面
に形成したコート紙が用いられている。

（発明が解決しようとしている問題点）上記の如きイン
クジェット記録用紙のうちで、ノーコート紙では、イン
クが付着した際、インクが紙の繊維にそって滲み、ドツ
ト形状が乱れ、同時に記録剤（染料）が紙の内部へ深く
浸透するため、記ＤＣ度が低下するという欠点がある。

−方、コート紙では、いわゆる特殊な加工紙であるため
普通紙の感触（フィーリング）に欠け、インクが付着し
た際には、微視的にはドツト形状もきれいでドツト濃度
も高いが、マクロ的に見ると紙の部分々々によりドツト
径が異なり、濃度ムラや記録像が荒れた感じになる欠点
がある。

これらの欠点は、従来のインクジェット記録用紙の製造
において、塗Ｈりの厚薄ムラあるいは塗膜表面の凹凸に
一部起因する場合が多い、また記録性能の面でも、記録
紙に厚薄ムラ、凹凸があると滲みムラが生じて、入力情
報に忠実な画像が得られないし、また表面の凹凸は、ド
ツト形状を乱す原因となる、結果として記録された画像
は濃度に濃淡ムラが生じるのみならず、入力情報に対し
てノイズが入った状態、つまりザラツキ感を与え画像荒
れを生じたり、画像の鮮鋭度の低下を生じたりする現象
が観察されている。

以上の如きインクジェット記録用紙の諸欠点は、インク
ジェット記録用紙の各種処理によって、ある程度は改良
し得るものであるが、単にこのようなインクジェット記
録用紙の欠点を解決するのみでは、必ずしも満足できる
記録画像が得られない。

従って１本発明の目的は、上述の如き従来のインクジェ
ット記録用紙の欠点を解決するとともに、これに加えて
良質の画像記録を与えるインクジェット記録方法を提供
することにある。

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１本発明は、被記録材にインクの小滴を付着さ
せることによって記録を行うインクジェット記録方法に
おいて、前記被記録材が、坪量が５０〜９０ｇ／ｒｎＩ
でサイズ度が５〜１ｏｏ秒の範囲にある紙に水性塗料を
塗布して成り、前記インクの水分含有量が、ｌＯ乃至９
０重量％の範囲内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。

本発明の詳細な説明すると、本発明の第１の特徴は特定
の構成の被記録材にあり、第２の特徴は該被記録材に適
切に合致したインクを使用することにあり、このような
第１の特徴と第２の特徴の結合によって１本発明の目的
が達成された。

本発明を第１に特徴づける被記録材について詳細に説明
すると、本発明に用いる被記録材は、従来公知の体質顔
料や無機顔料等の充填剤とポリビニルアルコール、セル
ロース誘導体、ポリアクリルアミド、デンプン等の水溶
性結着剤および／または水性エマルジ茗ン（また、必要
に応じて蛍光増白剤、分散剤、消泡剤、界面活性剤等を
加えて）を含む水性塗料を、支持体としての特定の性状
の紙に塗工して得られるものである。このような被記録
材の感触を良好の保つために、その支持体としては一般
に普通紙を使用するのが好ましい。

従来は、かかる被記録材を製造する際に、水性塗料が支
持体である紙の上で乾燥することによって、被記録材表
面に凹凸が生じたり２被記録材がカールしたり、更には
、水性塗料が紙に一様に塗工されないで、塗膜に微小な
厚薄ムラができる等の不都合の生じることがしばしば経
験された。木発明者等は多数の検討結果に基づき、上述
の不都合は、支持体となる紙の持つ特性を調整すること
によってほぼ解消できるとの知見を得た。即ち、支持体
となる紙の坪量とサイズ度が特に重要な因子となること
を知見し、このような紙の坪量とサイズ度を特定の範囲
のものとすることにより、本発明において有用である被
記録材を得たものである。

すなわち、本発明において使用する被記録材を構成する
紙は１坪量が５０〜９０　ｇ／ｒｒｆのものである０紙
の坪量が５０ｇ／ｒｎ”を下回ると、塗工する水性塗料
の通り抜けが多くなって、乾燥後の塗膜に厚さのムラが
生じ易い、また、坪量が９０ｇ／ｍ″を上回ると、紙厚
が増し、そのフィーリングを損なうし、記録操作性にお
いても好ましいものではない、かかる紙の坪量は、ＪＩ
ＳＰ８１１０、同８１１１に準じて測定することができ
、本発明においても、上記規格方法に従った。

また、本発明で使用する紙は、５〜１００秒のサイズ度
を有することが必要である。サイズ度は１紙の液体の湿
潤に対する抵抗性を表わした値であり、これに基づき水
性塗料が紙へ滲み込む程度を知ることができる。このサ
イズ度が５秒を下回ると、塗料中の結着剤までも紙中に
滲み込むようになり塗工した紙が膨潤し、乾燥後は波う
ちが生じて被記録材に凹凸ができるという問題が生じる
。逆にサイズ度が１００秒を上回ると塗料の透過が殆ど
なくなり、紙の表面による塗膜のハジキが生じて、塗膜
の一部が欠如したり、乾燥時に被記録材がカールする等
の問題が生じる。上記におけるサイズ度はＪＩＳ規格、
Ｐ８１２２に定められた試験法に基づき求められた値で
ある。

上述のとおり、本発明者等は、坪量５０〜９０ｇ／ｒｒ
？、サイズ度５〜１００秒の範囲にある紙が１本発明で
使用する被記録材の支持体として好適であることを見出
したものである。更に上述の条件に加えて、紙厚は６０
〜１１００ＩＬ範囲にあるのが好ましい０紙厚が６０ｐ
ｍ以下の場合は、いわゆ、る腰が弱く、取扱いに不便で
あるし、１００ｇｍ以上では、ぶ厚く感じられて記録紙
としてのフィーリングを損なうからである。

以上の如き特定の支持体を使用し、これに公知の方法で
公知の水性塗料を塗工することによって、本発明で好適
に使用できる被記録材が得られる。

本発明においては、以上の如き特定の構成の被記録材を
用い、且つ以下に述べる如き特定のインクを使用するこ
とにより、本発明の目的が達成される。　本発明の方法
に使用され、本発明を第２に特徴づけるインクは、基本
的には染料等の記録剤と液媒体成分とからなる。該イン
クの液媒体成分としては、水と水溶性の各種有機溶剤等
との混合物が使用されるが、本発明で使用するインクは
、インク中の水の含有量が、１０乃至９０重量％、より
好適には３０乃至７０重量％の範囲内となるよう調整す
る必要がある。インク中の水の含有量が９０重量％を越
える場合には、前述した被記録材を使用しても、インク
の被記録材表面に対する親和性が不十分であり、インク
の吸収性が低下してインクの定着所要時間が長くなり、
記録速度が制限されるとともに、インク同士の重複があ
ったときに異色のインクの混合が起きたり、インクドツ
トの不要な拡大や乱れが生ずるため適当ではない、加え
てこのようなインクは吐出安定性、記録剤の溶解安定性
の面でも問題があり適当ではない、また、インク中の水
の含有量が１０重量％に満だない場合には、前述した被
記録材を使用しても色彩性、滲み、ドツト形状が不十分
となるため適当ではない。

上記の如きインクの調製に使用する水溶性の有機溶剤と
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、５ｅＣ−ブチルアルコール、ｔ
ａｒｔ−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等のケトンまたはケトンアルコ
ール類：テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル
類；Ｎ−メチル−２−ピロリドン、１゜３−ジメチル−
２−イミダリジノン等の含窒素複素環式ケトン類；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、ブチレンゲリコール、トリエチレン
グリコール、１，２．６−ヘキサンドリオール、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
ール等のフルキレン基が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、特に、多価ア
ルコールであるジエチレングリコール、多価アルコール
の低級アルキルエーテルであるトリエチレングリコール
モノメチル（またはエチル）エーテル等が好ましいもの
である。多価アルコール類は、インク中の水が蒸発し、
記録剤が析出することに基づくノズルの目詰まり現象を
防止するための湿潤剤としての効果が大きいため、特に
好ましいものである。

インクには可溶化剤を加えることもできる０代表的な可
溶化剤は含窒素複素環式ケトン類であり、その目的とす
る作用は、記録剤の液媒に対する溶解性を飛躍的に向上
させることにある０例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリド
ン、１．３−ジメチル−２−イミダゾリジノンが好まし
く用いられるものである。

このような成分から調製されるインクは、それ自体で記
録特性（信号応答性、液滴形成の安定性、吐出安定性、
長時間の連続記録性、長時間の記録休止後の吐出安定性
）や保存安定性に優れ、また前記の特定の被記録材に対
するドツト濃度、ドツト形状、ニジミ度、色彩鮮明性、
インク吸収性、インク定着性等に優れたものであるが、
これらの特性を更に改善するために、各種添加剤を更に
含有させてもよい０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
ニオン或いはノニオン系の各種界面活性剤、ジェタノー
ルアミン、トリエタノールアミン等の表面張力調整剤；
緩衡剤によるｐＨｙＪ整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、塩化ナトリウム等の無機塩類等の比抵抗調整剤が
使用される。また吐出オリフィス先端での保水性向上剤
として尿素、チオ尿素が好適に使用される。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場合
には、熱的な物性値（例えば、比熱、熱膨張係数、熱電
導率等）が調整されることもある。

以上の如き特定のインクと前記の特定の被記録材を使用
する本発明のインクジェット記録方法は、上記の如きイ
ンクを、ノズルより効果的に離脱させて、射程体である
前記の如き被記録材に付与し得る方式のものであれば、
いかなる方式のものでもよく、その代表的な方式は５例
えばＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　　ｏｎ　　　
Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　　　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　　
　Ｖｏｌ、ＩＡ　−１３，Ｎｏｔ（１９７７年２．３月
号）１日経エレクトロニクスの１９７８年４月１９日号
、！９７３年１月２９日号および１９７４年５月６日号
等に詳述されている方式それ等の幾つかに就て略記すれ
ば、先ず静電吸引方式がある。この方式には、ノズルと
ノズルの数■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
出されたインク粒子が偏向電極間を飛開する時に情報信
号を偏向電極に与えて記録する方法とインク粒子を偏向
する事なく、情報信号に対応してインク粒子を噴射する
方法とがある。

第２には、超音波振動方式があり、この方式は、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、強制的に微小インク粒子
を噴射する。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れる。帯電されたインク粒子は偏
向電極板間を通過する際、帯電量に応じて偏向される。

別に、この方式を利用した方式としてマイクロドツトイ
ンクジェット方式というのがあり、この方式は、インク
圧力、励振条件をある範囲の適正値に保つことにより、
ノズル先端より大小２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小液滴群を
得ることが出来るということである。

第３にピエゾ素子方式がある。この方式は、インクに加
える圧力手段として、他方式の様にポンプの様な機械的
手段ではなく、ピエゾ素子を利用するもので、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て、ノズルより噴出させるもの
である。これ等の種々のインクジェット記録方式は１本
発明においては、いずれも使用することができる。

以上の如き本発明によれば、本発明方法は前述の如き特
定の構成の被記録材゛および好適なインクを使用するこ
とによって、ドツト濃度が被記録材全体にわたって均一
で高く、ドツト形状は殆ど全てが崩れのない同様な大き
ざの円形であり、しかもドツトのニジミが適当である等
、実施例で示した如き漬れた記録特性を示す、従って本
発明によれば、被記録材全面にわたって印字ムラのない
極めて鮮明で高品質な画像が得られる。また、上記被記
録材は、記録操作後もカールを生Ｑず、また紙としての
フィーリングも良好なものである。

以下、実施例に従って本発明方法を更に詳細に。

説明する。なお、文中、部とあるのは重量基準である。

実施例１ 充填材として軽質炭酸カルシウム（平均粒子径：ＩＪＬ
ｍ）を用い、結着剤としてポリビニルアルコールとＳＢ
Ｒラテックスを用いて下記組成に基づき塗工用組成物を
作成した。

軽質炭酸カルシウム　　　　　　　１００部ポリビニル
アルコール　　　　　　　２５部ＳＢＲラテックス　　
　　　　　　　　　５部水　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　５００部他方、坪量５２ｇ
／ｍ″、サイズ度１２秒、紙厚６５ｐｍの上質紙を支持
体として用意し、これに上記塗料をブレードコーター法
により塗布膜厚が２ｐｍになるように塗工し、常法によ
り乾燥させて被記録材を得た。かかる被記録材には塗膜
の厚ざムラもなくカールも生じなかった。

この被記録材に対して、下記の６種のインクを用いて、
ピエゾ振動子によってインクを吐出させるオンデマンド
型インクジェット記録ヘッド（吐出オリフィス径６５川
腸、ピエゾ振動子駆動電圧７０ｖ１周波数３ＫＨｚ）を
有する記録装置を使用してインクジェット記録を実施し
、被記録材の記録特性の評価を行ったところ、印字ムラ
のない極めて鮮明な画像が得られた。上記被記録材は、
記録操作後もカールを生じず、また紙としてのフィーリ
ングも良好なものであった。

インク階、Ａ（組成） グリセリン　　　　　　　　　　　８部水　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　９０部ｃ、ｒ−
ダイレクトブルー８６　　　　　２部インク間、Ｂ（組
成） グリセリン　　　　　　　　　　２８部水　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　７０部Ｃ，１
，ダイレクトブルー８６　　　　　２部インク陥、ｃ（
組成） エチレングリコール　　　　　　　４８部水　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５０部Ｃ，１
，ダイレクトブルー８６　　　　　２部二二口し」（組
成） ジエチレングリコール　　　　　　２０部Ｎ−メチル−
２−ピロリドン　　　２０部エチルセロソルブ　　　　
　　　　２８部水　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　３０部Ｃ，ｒ、ダイレクトブルー８
８　　　　　２部ＬｚＬ土工」（組成） ジエチレングリコール　　　　　　１０部Ｎ−メチル−
２−ピロリドン　　　３０部エチルセロソルブ　　　　
　　　　３８部水　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　２０部Ｃ，１，ダイレクトブルー８６
　　　　　２部インク陥、Ｆ（組成） ジエチレングリコール　　　　　　１０部Ｎ−メチル−
２−ピロリドン　　　４０部エチルセロソルブ　　　　
　　　　３８部水　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　１０部Ｃ，１，ダイレクトブルー８８
　　　　　２部上記で行なった記録特性の評価結果を第
１表に示す、第１表における各評価項目の測定は下記の
方法に従った。

（１）ドツト濃度は、印字ドツトをさくらマイクロデン
シトメーターＰＤＭ−５（小西六写真工業株製）を用い
て測定した。

（２）ドツト形状は、印字ドツトを実体顕微鏡で観察し
て、はぼ円形のものを０１円形が多少くずれたものをΔ
、不定形のものをＸとした。

（３）滲み度は、印字ドツトの直径を実体顕微鏡で測定
し、インクドロップレフトの何倍になったかで示した。

（４）色彩鮮明性は、インクジェット記録画像の色の鮮
明さを目視により比較し、最も良いものをＯ１最も悪い
ものを×とし、０．０、Δ、Ｘのランク分けをした。

（５）インク吸収性は、３ドツト重ね印字した１秒後に
、被記録材表面上にインクの流れ出しがなく１画像の鮮
明なものをＯｌそれ以外を×とした。

（６）ドツト径ムラの値は、印字ドツトの直径を実体顕
微鏡で測定し、［（ドツト径の標準偏差）／（ドツト径
の平均値）］Ｘ１００で示したものである。

実施例２ 坪量（５５ｇ／ｍ”）　、厚さく７０ＪＬｍ）を一定と
し、サイズ度が種々異なる第２表に記載の紙を支持体と
して各種用意し、夫々に実施例１と同じ塗料を同様に塗
工して被記録材を作成した。

なお、サンプルＮｏ、２−１には、全体の波うちが生じ
、又、サンプルＮｏ、２−８及びＮｏ、２−９には、塗
膜の欠如部が多く認められた。

さらに、第２表中の各サンプルを用いて、実施例１と同
様の印字操作を行った（インクＮｏ、　Ｂを使用）、記
録後、各サンプルに付いてドツト径ムラの大小を測定し
、その結果を第２表に示した。

実施例３ 充填材としてシリカ（商品名：ニブシルＥ２２０Ａ、　
　日本シリカニ業製、平均粒子径１．０ｕＬｍ）を用い
て、下記組成に基づき塗工用組成物を作成した。

シリカ　　　　　　　　　　　　１００部デンプン　　
　　　　　　　　　　３０部ＳＢＲラテックス　　　　
　　　　　　１０部水　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　３００部一方、別に坪量６０ｇ／
ｍ″、サイズ度２０秒、紙厚７３ｐｍの上質紙を支持体
として用意し、これに上記塗工用組成物を塗膜が２１Ｌ
ｍになるようにブレードコーター法、により塗工し、常
法により乾燥させて被記録材を得た。かかる被記録材に
は塗膜の厚さムラ、欠如部も全く認められず、カールも
生じなかった。この被記録材に対して、実施例１と同様
の印字操作を行ったところ、印字ムラのない極めて鮮明
な画像が得られた。上記被記録材は、記録操作後もカー
ルを生じず、また紙としてのフィーリングも良好なもの
であった。記録特性の評価結果を第３表に示す。

実施例４ サイズ度（１２秒）、厚さく７０　ＪＬｍと８５μｍ）
を一定とし、坪量の種々異なる第４表に記載の紙を支持
体として各種用意し、夫々に実施例３で作成した塗料を
実施例３と同様に塗工して被記録材を作成した。

なお、サンプルＮｏ、４−１及びＮｏ、４−２（７）被
記録材には、塗膜ムラが多く認められ、サンプルＮｏ、
４−９の記録紙は、フィーリングの面でも不良であった
・ つぎに、実施例４の各サンプルに対して、実施例１と同
様の方法でインクジェット記録を行った（インク崩、Ｃ
を使用）、　記録後、各サンプルに付いてドツト径ムラ
の大小を測定し、その結果を第４表に示した。

（以　　下　　余　　白　　） −自重−１−ｊ袈二 インク動、　　　　ＡＢＣＤＥＦ 工ｙＪコ矢に公（％）　　　凹　　改　　匹　　凹　　
匹　　刊ヱシェ上」Ｅ度　　　０．［ｉ４　　０．８４
　０．８３　０．８３　０．８３　０．８２ｒ−ｈ」Ｌ
　　　　　ｏ　　　ｏ　　　ｏ　　　ｏ　　　ｏ　　　
。

嵐−一五一一度　　　４．４　　４．５　　４．５　　
４．７　　４．９　　５．０ｏｏｏｏｏ。

４ｙ９　　　　　　　０　　０　　０　　０　　０　　
０−Ｌユニ」Ｌム５　　　２．８　　２．９　　３−０
　　３．２　　３．４　　３．８−自重−２”酸二 サンプル陥、　　　基紙竺乙区度Ｘ秒Σ　　　　　上ヱ
上径ｈ２２−１　　　　　　　　　　２　　　　　　　
　　　　２１．５２−２　　　　　　　　　　５　　　
　　　　　　　　　９．１２−３　　　　　　　　　　
９　　　　　　　　　　　　７．０２−４　　　　　　
　　　１５　　　　　　　　　　　　２　、４２−５　
　　　　　　　　３２　　　　　　　　　　　　３．２
２−６　　　　　　　　　８５　　　　　　　　　　　
　　４．８２−７　　　　　　　　１００　　　　　　
　　　　　　８．３２−８　　　　　　　　１１０　　
　　　　　　　　　３２．６２−９　　　　　　　　１
１８　　　　　　　　　　　４３．５−ｍｌ−３−」と
二 工」仁ノーＮｏ、ＡＢＣＤＥＦ 盃２」シ医に分ＣＡ　　四　　匹　　観　　四　　四　
　胆且、ユ上」Ｌ痕　　　０．７９　　０．７７　０．
７７　０．７Ｇ　　０．７５　０．７５χ、ユ上」Ｌ虞
　　　　ｏｏｏｏｏ。

巌−一点一一度　　　３．３　　３．３　　３．３　　
３．４　　３．８　　３．８−　　　　　　　　　　＠
＠＠＠＠Ｏ ｄ社　　　　ｏｏｏｏｏ。

五ユ」」１ム５　　　２．８　　２．８　　２．７　　
２．９　　３．２　　３．５−証しコ１」末Ｌ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被記録材にインクの小滴を付着させることによっ
   て記録を行うインクジェット記録方法において、前記被
   記録材が、坪量が５０〜９０ｇ／ｍ＾２でサイズ度が５
   〜１００秒の範囲にある紙に水性塗料を塗布して成り、
   前記インクの水分含有量が、１０乃至９０重量％の範囲
   内であることを特徴とするインクジェット記録方法。
2. （２）前記被記録材の厚さが、６０〜１００μｍの範囲
   にある特許請求の範囲第（１）項記載のインクジェット
   記録方法。