JPS631580A - 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、とりわけオフ
ィス、家庭で一般に使用されている紙を用いたインクジ
ェット記録方法に関する。

〈従来の技術〉 従来から、インクシェド記録方法については様々な方法
が検討され、提案されている。中でも、紙を被記録材と
して用い、ドロップオンデマンド方式によって、記録を
行なうインクジェット記録方法については、機器の小型
化が可能でかつその応用範囲が極めて広いためインク、
紙、及びプリン夕のメカニズム等について詳細な検討が
なされている。

しかし、従来のドロップオンデマンド方式のインクジェ
ットプリンタには幾つかの問題点があり、その最大のも
のは、ノート、レポート用紙、コピー用紙、便せん、葉
書などの、オフィス、家庭等で一般的に使用されている
紙が使えないことである。

即ち、従来のドロップオンデマンド方式のインクジェッ
トプリンタを用いて、上述の種々の紙に印字を行なった
場合、印字したインクが紙の繊維に沿って広がるため、
ドツトの形状が不定形となってしまい、所謂滲みが発生
するため、細い罫線や、細かい文字、ＪＩＳ第二水準と
して、規定されているような複雑な漢字等が不鮮明で見
ずらいものとなることが多かった。

更に、前述の紙は一般に万年筆の水性インクを使って筆
記具で筆記した場合に、滲みが発生しにくいように、サ
イズと呼ばれる処理を製紙過程で施していることが多く
、インクジェットプリンタで印字した場合、インクが紙
の内部へ浸透しにくいために印字した部分のインクの乾
燥性が悪くなり、プリンタのカバーで印字が擦れて汚れ
たり、印字物を手で触れるとインクが手に付く等の問題
点が有った。

そこで滲みと印字の乾燥性を改善する目的で種々の改良
がなされている。例えば、インクのｐＨを強アルカリ性
にする等の方法、インク中に多量の界面活性剤を添加す
る方法、インク中に水溶性のポリマーを添加する方法等
が既に試みられている。インクのｐＨを強アルカリ性に
する方法はインクを手で触れた場合に危険であり、また
ある種のサイズ剤を用いた紙に対しては、滲み、乾燥性
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、紙によっては滲みが
非常に多（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面より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見られた。更にイン
ク中に水溶性ポリマーを添加する方法は、滲み、印字の
乾燥性について、ある程度の効果が見られるが、プリン
タヘッドのオリフィス先端でもインクが乾燥しやすい傾
向が見られ、プリンタを印字しない状態で室内に数分放
置すると、正常な吐出をしなくなるという問題が見られ
た。

そこで、上記に述べたようなインクの改良のほかにもプ
リンタのメカニズムの改良等様々な方法が試みられてい
るが、前記の滲み、印字の乾燥性、プリンタヘッドにお
けるインクの乾燥防止等の問題をすべて解決したような
インクジェット記録方法は今迄のところ見出されていな
いのが実情である。

く本発明が解決しようとする問題点〉 そこで、本発明の目的は、ドロップオンデマンド方式の
インクジェット記録方法において、従来の記録方法が有
していた問題点、即ち、−般のオフィス、家庭等で使用
されている普通紙に記録した際の滲みの発生、印字の乾
燥性等を解決しうるインクジェット記録方法を提供する
ことにある。

く問題点を解決するための手段〉 上記の目的は、以下に示す本発明によって達成すること
ができるものである。即ち本発明は、ドロップオンデマ
ンド方式によるインクジェット記録方法において、ｌ＠
の吐出信号により１つのオリフィスから吐出するインク
の吐出体積をＶ（μｒｒ？）とする場合、下記式（１）
によって定義されるインクの換算液層径をｄ（μｍ）と
し、 翅 ｄ＝　（３Ｖ／４π）　　　　　　（１）インクがオリ
フィスから０．５ｍｍ飛翔するまでのインク液滴の平均
速度をｖ（ｍ／５ｅｃ）とするとき、下記式（２）、　
　（３）を同時に満足する条件で被記録材にインクを付
与して記録を行なうことを特徴とするインクジェット記
録方法 ２０≦ｄ≦９０　　　　（２） ６≦ｖ≦１５　　　　（３） に関するものであり、更にそのインクが水溶性染料、水
溶性有機溶媒、水を主成分とするものであり、またイン
クの表面張力γ（ｄ　ｙ　ｎ　／　ｃ　ｍ　）が下記式
（４）を満足し、 γ　≧３５　　　　　　　　　　（４）また更に、２５
℃におけるインクの粘度η（ｃＰ）が下記式（５）を満
足することを特徴とするインクジェット記録方法に関す
るものである。

１．５≦η≦３．５　　　　（５） く作用〉 本発明のインクジェット記録方法においては、少量のイ
ンクを被記録材に高速で衝突させて付与することが重要
な条件である。

即ち、−回の吐出信号で一つのオリフィスから吐出する
インクの吐出体積から計算したインクの換算液滴径をｄ
（μｍ）とし、インクがオリフィスから０　、５　ｍ　
ｍ飛翔するまでのインク液滴の平均速度をｖ（ｍ／ｓｅ
ｃ）としたとき、前述のｄとＶが以下の式を満足する必
要がある。

２０≦ｄ≦９０　　　（６） ６≦ｖ≦１５　　　（７） さらに、本発明で使用するインクはいわゆる水性の染料
インクであり、そのインクの表面張力γ（ｄ　ｙ　ｎ　
／　ｃ　ｍ　）、及び、２５℃における粘度ｎ　（ｃＰ
）は以下の式（８）、　　（９）を満足する必要がある
。

γ≧３５　　　　　　　（８） １．５≦η≦３．５　　　（９） 即ち、インクの換算液滴径ｄが２０μｍ以下のインク液
滴は、安定した状態でオリフィスから吐出させることが
困難なことが多かった。逆に、９０μｍ以上のインク液
滴は被記録材に衝突させた場合に、インク液、商の平均
速度Ｖが６ｍ／ｓｅｃ未満のように遅いと、インクが被
記録材表面で広がることなくそっと乗せたような状態と
なるため、被記録材上における見掛は上のインク層の厚
みが厚くなり、その結果としてインク中の水分、溶剤の
萎発に時間がかかることになり、所謂印字の乾燥性が遅
くなってしまい、好ましい記録方法とは言えなくなるの
である。

また、逆にインク液滴の平均速度が１５　ｍ　／　ｓ　
ｅ　ｃを超すほど速いと、インクは急速に被記録材上で
拡がるので見掛は上のインク層の厚みは薄くなり、その
結果として印字の乾燥性は良好となるが、インクが被記
録材と衝突したときに飛び散る聯象が見られるようにな
り、被記録材上のドツトの周りに細かなインク滴が付着
して汚れた印字となり、やはり好ましい記録方法とは言
えなくなるである。

従って、ｄとＶについては、上記の式（６）、　　（７
）に示したような範囲にする必要が出て来るのである。

更に、イ・ンクの表面張力γについて検討を行なったと
ころ、インクの表面張力が３５ｄｙｎ／ｃｍ以下である
と、如何なるインク組成、印字条件で印字を行なった場
合においてもインクが被記録材に衝突した瞬間若しくは
インク中の水分、溶剤の蒸発によってインクが流動性を
失うまでの時間内にインクが紙の構成成分であるパルプ
繊維の内部に浸透したり、パルプ繊維とパルプ繊維の間
の空間に不規則に入り込んで滲みと成ってしまうことが
わかった。

また、インクの粘度ηについては１．５ｃＰ未満である
と安定した吐出が得られず、３．５ｃＰを超えるインク
では原因ははっきりしないが、印字した場合に、滲みが
多く発生する傾向が見られた。インクの組成については
本発明では水溶性染料、水溶性有機溶媒、水を主成分と
する所謂水性の染料インクが好ましい。油溶性の染料を
使った所謂油性インクについて検討した結果では、印字
条件にかかわらず印字の滲みを少なくすることは出来な
かった。

以上で述べたように、本発明者等はインクの特性、印字
の条件、等に付いて種々の検討を行なった結果、本発明
に到達したものである。

本発明による記録方法で被記録材に記録を行なった場合
、インクはオリフィスより安定に吐出しうる。

また、印字部の単位面積当りのインクに注目してみると
、本発明のように小さなインク液滴を所定のスピードで
被記録材上に衝突させて均一に拡げてドツトとドツトの
間を完全に埋めて印字をする場合と、小さなインク液滴
を比較的ゆっくりとしたスピードで衝突させてインクを
余り拡げることなく密度を上げて印字することによりド
ツトとドツトの間を完全に埋めるように印字する場合と
、大きな液滴をフェザリングが発生しないような条件で
印字することによってドツトとドツトの間を完全に埋め
るようにする場合とを比較すると、本発明による記録方
法が最も単位面積当りのインク量が少なくて済むので、
本発明による方法が最も印字の乾燥性が良好となるもの
と考えられる。

更に、前述のように、単位面積当りのイ′ンクの量を少
なく抑えることによって過剰のインクが被記録材上に存
在しないため、印字の滲みを抑えることも可能となった
と考えられる。また更に、印字部においてインク中の水
等の揮発成分の蒸発に伴って、印字部のインクの粘度が
急激に上昇することにより、インク液滴はその流動性を
失うため益々滲みを発生しにくくなり、真円に近いドツ
ト形状を保つことが可能となり、印字部を指等で触れた
場合においても実用上の印字物の乾燥性も十分なもので
あると考えられる。

本発明で使用できるインクとしては、水溶性染料、水溶
性有機溶剤、水を主成分とするものであり、その表面張
力が３５ｄｙｎ／ｃｍ以上で、且つ２５℃における粘度
が１．５ｃＰ以上、３．５ｃＰ以下であればその組成に
ついては特に規定するものではない。

水溶性染料としては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、直接性染料、塩基性染料、反応性
染料、食用染料はその殆どすべてが使用できる。また、
カラーインデックスに記載されていない染料であっても
水溶性の染料であればいずれも使用できるものである。

本発明に使用する水溶性有機溶剤としては、エチレング
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、ポリエチレングリコール、チオジェタノール、プ
ロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチ
レンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体、１．
３−ブタンジオール、ｌ、４−ブタンジオール、ヘキシ
レングリコール、グリセリン等の多価アルコール及びそ
のアルキルエーテル、アリールエーテル等の誘導体、Ｎ
−メチル−２−ピロリドン、１，３−ジメチルイミダゾ
リジノン、スルホラン、γ−ブチロラクトン、テトラヒ
ドロフルフリルアルコール、ジアセトンアルコール、ト
リエタノールアミン等が挙げられるが以上に挙げたちの
以外であってもインクとした際に本発明で規定した範囲
に表面張力、粘度が入るように調整すれば良い。

本発明に使用するインクは主として前述の成分から成る
ものであるが、必要に応じて界面活性剤、ｐＨ調整剤、
防錆剤、防腐防かび剤、酸化防止剤、蒸発促進剤、キレ
ート化剤等の各種の添加剤を添加してもなんら差し支え
は無い。

また本発明ではドロップオンデマンド方式のインクジェ
ット記録方式において、１回の吐出信号によって１つの
オリフィスから吐出するインクの吐出体積から計算して
得られるインクの換算液滴径ｄと、インクがオリフィス
から０．５ｍｍ飛翔するまでのインク液滴の平均速度Ｖ
について特に規定するものであるが、これらのｄ及びＶ
の値はインク吐出ヘッドの形状、吐出エネルギー発生源
の種類、大きさ、形状、印加電圧、等の様々な条件によ
り、本発明で特定する条件に設定可能なものであり、−
般的なインクの吐出方法、吐出手段については何ら限定
するものではない。

故に、本発明で開示したような条件に上記の様々なパラ
メーターを設定することによって、初めて本発明の目的
とする効果が発現するものであり、インクの吐出方法と
しては従来より知られている様々なドロップオンデマン
ド方式のインクジェット記録用の方法が採用できるもの
である。

即ち、例えばピエゾ圧電素子を利用した所謂グールド型
プリンタ、ステメ型プリンタ、また、特開昭５４−５９
９３６号公報に記載されている方法で、熱エネルギーの
作用による発泡によって、インクをノズルから吐出させ
るインクジェット方式も有効に使用することが出来る。

〔実施例〕

次に本発明を更に具体的に説明する。なお、インク例に
おいて、％はすへて、重量％を示すものである。

インク例１゜ インク（１）を下記の処方に従って作成した。

上記のインク（１）の２５℃における粘度は２．９ｃＰ
で、表面張力は４７．３ｄｙｎ／ｃｍであった。

インク例２゜ インク（２）を下記の処方に従って作成した。

上記のインク（２）の２５°Ｃにおける粘度は２．４ｃ
Ｐで、表面張力は３８．２ｄｙｎ／ｃｍであった。

インク例３゜ インク（３）を下記の処方に従って作成した。

上記のインク（３）の２５℃における粘度は１．７ｃＰ
で、表面張力は５５．３ｄｙｎ／ｃｍであった。

インク例４゜ インク（４）を下記の処方に従って作成した。

上記のインク（４）の２５℃における粘度は３．３ｃＰ
で、表面張力は４９．３ｄｙｎ／ｃｍであった。

インク例５゜ インク（５）を下記の処方に従って作成した。

上記のインク（５）の２５℃における粘度は、２．８ｃ
Ｐで、表面張力は５４．８ｄｙｎｅ／ｃｍであった。

インク例６゜ インク（６）を下記の処方に従って作成した。

上記のインク（６）の２５°Ｃにおける粘度は２．９ｃ
Ｐで、表面張力は５１　、　ｌ　ｄ　ｙ　ｎ　ｅ　／　
ｃ　ｍであった。

インク例７゜ インク（７）を下記の処方に従って作成した。

上記のインク（７）の２５℃における粘度は２．４ｃＰ
で、表面張力は５４．２ｄｙｎｅ／ｃｍであった。

上記のインク（１）〜（７）をプリンタに装填し、市販
のコピー用紙に印字した。その記録条件を表−１に、記
録特性を表−２に示す。

表−１ 実施例１　　　１　　２．９　　　　４７．３　　　７
５　　　　１４　　　　Ｐ２　　　２　　２．４　　　
　３８．２　　　４４　　　　　９　　　　Ｂ。

３　　　３　　１．７　　　　５５．３　　　３４　　
　　１２　　　　Ｂ。

４　　　４　　３．３　　　　４９．３　　　５７　　
　　　７　　　　Ｂ２５　　　５　　２．８　　　　５
４．８　　　４７　　　　６．５　　　　Ｐ６　　　６
　　２．９　　　　５１．１　　　５６　　　　６．８
　　　　Ｂ２７　　　７　　２．４　　　　５４．２　
　　４４　　　　９．８　　　　Ｂ。

表−２ Ｎｏ、　　　　　　印字の乾燥性　　　　　　　印字品
位実施例１　　　０　　　　　　０ 比較例１　　　　　Δ　　　　　　× ２　　　　　×　　　　　　× ３　　　　０　　　　　　× 印字の乾燥性については、市販のコピー用紙にプリンタ
で印字した後、１０，２０，３０，４０，５０．６０秒
後に濾紙〔東洋濾紙製Ｎｏ２　（商標名）〕でこすり、
印字物が汚れなくなるまでの秒数を基にして判定した。

（２０℃±５°Ｃ１５０±１０％ＲＨにて測定）○：２
０秒以内 △：２０〜４０秒以内 Ｘ：４０秒以上 プリンタについては、Ｂ、、Ｂ２は発熱素子をインクの
吐出エネルギー源として利用したインクジェットプリン
タ（Ｂｌはオリフィスサイズ２５　Ｘ　２０、駆動電圧
２９ｖ１周波数２ＫＨｚであり、Ｂ２はオリフィスサイ
ズ５０　Ｘ　４０、駆動電圧２５．５Ｖ、周波数２　Ｋ
　Ｈｚ　）を示し、又、Ｐはピエゾ振動子をインクの吐
出エネルギー源として利用したインクジェットプリンタ
（ＰＪ１０８０Ａ　（キャノン製）の改造品）を示す。

印字品位について、市販のコピー用紙に印字した後、１
時間放置して、印字物を十分に乾燥した後、目視にて滲
みの程度、ドツトの周辺部へのインクの飛び散りの有無
等を総合的に判断し、良好な場合を○、不良な場合を×
とした。

〔効果〕

以上で明らかなように、本発明の記録方法は、市販の一
般的な用紙、例えばノート、レポート用紙、コピー用紙
、便せん、葉書等の紙に印字した場合にも印字の乾燥性
が極めて良好であり、印字品位も良好な記録方法である
。、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ドロップオンデマンド方式によるインクジェット
   記録方法において、１の吐出信号により１つのオリフィ
   スから吐出するインクの吐出体積をＶ（μｍ＾３）とす
   る場合、下記式（１）によって定義されるインクの換算
   液滴径をｄ（μｍ）とし、 ｄ＝（３Ｖ／４π）＾１＾／＾３（１） インクがオリフィスから０．５ｍｍ飛翔するまでのイン
   ク液滴の平均速度をｖ（ｍ／ｓｅｃ）とするとき、下記
   式（２）、（３）を同時に満足する条件で被記録材にイ
   ンクを付与して記録を行なうことを特徴とするインクジ
   ェット記録方法。 ２０≦ｄ≦９０（２） ６≦ｖ≦１５（３） （２）インクが水溶性染料、水溶性有機溶媒、水を主成
   分とするもので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。 （３）インクの表面張力γ（ｄｙｎ／ｃｍ）が下記式（
   ４）を満足す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。 γ≧３５（４） （４）２５℃におけるインクの粘度η（ｃＰ）が下記式
   （５）を満足す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。 １．５≦η≦３．５（５）