WO1991007282A1

WO1991007282A1 - Ink jet recording method

Info

Publication number: WO1991007282A1
Application number: PCT/JP1990/001484
Authority: WO
Inventors: Hiroko Hayashi
Original assignee: Seiko Epson Corporation
Priority date: 1989-11-16
Filing date: 1990-11-15
Publication date: 1991-05-30
Also published as: EP0453578A4; DE69031981T2; EP0453578A1; EP0453578B1; HK1007455A1; DE69031981D1

Description

明細書インクジュット記録方法技術分野

本発明は、オンディマンド型ィンクジヱット記録方法に関し、特に印字安定性を改良したィンクジュット記録方法に関する。

背景技術

オンディマンド型インクジェット記録装置は、第 1図のように、基本的には、インク噴出ヘッド 1 0、インク供給管 1 6、インクタンク 1 7から成り、電気信号に応じて圧電素子 1 1がたわむことによりキヤビティ 1 3のインクが圧縮されノズルォリフィスよりインク滴として噴出され、これにより文字♦画像の記録を行なうものでめる。

該記録方法においては、キヤビティ 1 3にとどまった気泡が電気信号が印加されて圧電素子がたわんだ時に圧力を吸収し、ノズルオリフィスより安定したインク滴を発生させなかったり、インク滴の形成ができなかったりして印字に悪影響をおよぼす等、気泡に対して非常に弱点を持つことがわかっている。従って、キヤビティ内の気泡を速やかに排出できるかどうかは、オンディマンド型インクジュット記録方法においては非常に重要な問題である。

また、インク噴出へッド、ィンク供耠管、インクタンクから成るインク系部材は、種々の材質からできているが、成形性、コスト、その他の要求特性から、その多くはプラスチックから成っているのが現状である。さらにプラスチックは量産性があること、成形できること、溶藿できること、耐薬品性が俊れていること、低コストであること等、インクジヱット用へッド材質としても十分なメリットを持っているため広くその利用が検討—されてきている。

しかし、インク系部材がプラスチックの場合、一般的にプラスチックの表面ネルギ一は低いため、液体が濡れにくいという特性がある。すなわち、プラスチック表面に頑固に付着した気泡は排出動作を行なっても濡れ性が悪いため気泡がキヤビティ内に滞り、これに起因して印字安定性が低下するという問題を抱えていた。

そこで、従来、プラスチックの表面に特定の処理を施すことにより、その濡れ性を改善する試みが行なわれていた。

しかし、プラスチックの表面処理は、工程が煩雑であること、処理効果の持銃性にも問題があること、コストが大幅にァップすること等の問題を残しているのが現状である。

従って、本発明の目的は、プラスチックの低コストという特徵を損なう事なく、高印字品質で印字安定性の俊れたインクジュット記録方法を提供する事にある。

発明の開示

本発明によるィンクジヱット記録方法は、インクジェット記録装置におけるィンク供給系部材の少なくとも一部がプラスチック材料からなり、該プラスチック材料に対する接触角が 1 0〜 6 0 ° の範囲にあるインク組成物を当該インクジット記録装置の供給ィンクとして使用することを特徵とするものである。

図面の簡単な説明

第 1図は、オンディマンド型インクジヱット記録装置の構成原理を示す概要図である。

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明をさらに詳しく説明する。

本発明者らは、印字安定性を改良すべく検討を行なつた結果、インクとインク系部材のプラスチックの相性、すなわちインクのプラスチックに対する接触角が印字安定性を含めた記録特性に大きな影響を与えていることがわ力、つた。

そこで、各種プラスチックに対するインクの接触角を変化させ、そのインクを用いて印字安定性及び印字品質等の記録特性を評価した結果、インクのプラスチックに対する接触角が、 1 0 ° 以上 6 0 ° 以下であれば印字安定性及び印字品質のいずれをも満足することがわかった, 該プラスチックに対する接触角が、 1 5 ° 以上 5 0。以下であればさらに好ましく、最も好ましくは該プラスチックに対する接触角が 2 0 ° 以上 4 0。以下のインクを用いる場合である。また、インク系部材に於いてインク噴出へッドがプラスチックから成る場合においては、該プラスチックに対する接触角が 1 0 ° 以上 6 0 ° 以下であれば印字安定性及び印字品質等の記録特性を調和的に満足することがわかった。

インク系部材に使われるプラスチック材として、柔軟性、耐熱性、成形精度、耐ィンク性、コスト等の要求特性を満足するものを適宜選択することができ、具体的には、ポリエチレン、す;リプロピレン、ナイロン、塩化ビニル、ポリアセタール、テフロン、アクリル樹脂、 A S樹脂、 A B S樹脂等が挙げられる。これらは、さらに要求特性を満足させるためにアルミラミネ一ト等の手段を用いることもある。

また、本発明で使われるプラスチックへッドは、ポリサルホン、ポリカーボネート、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルィミド等の非晶性樹脂を用いるのが良好であるが、要求特性を満足するものであれば上記以外のプラスチックも用いることができる。

本発明に用いるィンクについて説明する。本発明の記録用インクは、少なくとも着色剤、ノズル目詰まりを防止するための湿潤剤、濡れ性ないし接触角を調整する添加剤、溶媒である水からなる。本発明に用いる着色剤としては有機、無機顔料、及び酸性染料、塩基性染料、直接染料のいずれかあるいは混合したものを使用することができる。具体例を挙げると、

カーボンブラック M A 7， M A 8 , MA I

00, # 40, #45, # 50

(三菱化成工業製）

C . I . ビグメントイエロ一

1、 2、 3 5、 1 2

C . I . ビグメントレッド

2、 3、 5 16、 23、

:.31、 49 57、 63

C , I , ビグメントブルー

1、 2、 1 5、 1 6、 1 7 等が挙げられる。

染料としては、

C. I . ダイレクトイエロ一

1 2、 26、 86、 130 C . I . ダイレクトレッド

9、 1 3、 17、 23

C . I . ダイレクトブルー

78、 86、 1 9

C . I . ダイレクトブラック

1 9、 22、 28、 1 54 C . I . アシッドイェロー

23 s 25

C . I . アシッドレッド

" 52、 254s 2 S 9

C . I . アシッドブルー

9、 254

C . I . アシッドブラック

52、 172、 208

C . I . フードブラック

2

等がある。添加量は十分な色濃度が得られかつィンク粘度を抑えるために 0. . から 10vt¾^ よい。

本発明によるィンク組成物においては、上述した着色成分の他に、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およびグリセリンからなる群から選ばれた少なくとも 1 種からなる湿潤剤および水を含有させることができる。

上記湿潤剤の含有量は、通常、 1〜25重量％であり、さらに好ましくは 5〜 1 5重量％添加する。水は、 75 〜 95重量％の範囲で含有し、さらに好ましくは 80〜 90重量％添加することが望ましい。

ィンク組成物としては、濡れ性、特に接触角を調整する添加剤として下記一般式（ I ) およびまたは（Π) で表される化合物を、単独もしくは混合物として、 0 〜 5重量％含有する

( I )

(ただし、上式中、 R丄は、水素、アルキル基、ァミノ基、水酸基、およびハロゲンから選ばれた基、

R ₂および R つは、各々、水素またはアルキル基、 R ₄は、水素またはァミノ基、

Mは、アルカリ金属、またはアル力ノールアミンである。 )

(ただし、上式中、 Rェは、水素、アルキル基、アミノ基、水酸基、およびハロゲンから選ばれた基、

Rつは、置換もしくは非置換のアルキル基である。）上記一般式（ I ) の化合物の好ましい具体例としては、下記のものが挙げられる。

① 丄が水素、 Rつおよび Rつが各々メチル基、 R ₄ がァミノ基、 Mがナトリウムからなるもの。 - s -

② が水酸基、 R ₂および R ₃が各々メチル基、 R ₄がアミノ基、 Mがリチウムからなるもの。

③ Rェがアミノ基、 R ₂および Rつが各々水素、 R がァミノ基、 Mがナトリウムからなるもの。

④ R iが水素、 R ₂および R つが各々水素、 R 4が水酸基、 Mがナトリウムからなるもの。

⑤ がメチル基、 R ₂および Rつが各々メチル基、 R ₄がアミノ基、 Mがー N ( C H C H 0 H ) つおよびナトリウムからなるもの。

—方、上記一般式（Π ) の化合物の好ましい具体例としては、下記のものが挙げられる。

① ！^丄が水素、 Rつフエニル基、 Mがナトリウムからなるもの。

② 丄が水酸基、 Rつがメチル基置換フユニル基、 M がナトリウムからなるもの。

③ ェがァミノ基、 Rつが水酸基置換フユニル基、 M がナトリウムからなるもの。

④ ！^丄が水素、 R ₂がアミノ基置換フヱニル基、 Mがナトリウムからなるもの。

さらに本発明においては、インク組成物のプラスチック材料に対する接触角を上述した最適範囲に調整する成分としては、前記化合物ともに、あるいは前記化合物に替えて、界面活性剤を適宜添加することができる。このような目的で添加する好ましい界面活性剤としては、たとえばォレイン酸カリウム、ラウリン酸ナトリウム、ジォクチルスルホコハク酸ナトリウムなどの脂肪酸塩が挙げられる。これら界面活性剤は、通常、 0 . 0 1〜 1 0 重量％程度添加し、ましくは 0 . 1〜5重量％添加す 0

実験例

以下、本発明を実施例に沿って詳細に説明する。

- まず、以下に示すインク組成物〔A〕、〔B〕、〔 C〕を基本組成としてプラスチックの濡れ性を調整す §ための添加剤とし各々界面活性剤であるォレイン酸力リウム、ラウリン酸ナトリウム、ジォクチルスルホコハク酸ナトリウムの添加量を変え、インクを調整した。

第 1表に評価したィンクの種類を示す。

くインク組成物 A >

染料 C . I . ダイノクトブラック 1 9 1 % 溶剤グリセリン 0 % 水

<インク組成物 B >

染料 C . I . ダイレクトブック 1 9 2 % 溶剤ジエチレングリコール 5 %

ェタノ一ノレ 6 % 水 <ィンク組成物 c >

染料 C . I . ダイレクトブル 8 6 2 % 溶剤トリエチレングリコール 5 % 水 - 第 1 表

まず、第 1表に示すインクの第 2表に示すインク系部材に対する接触角を測定した結果を第 3、 4、 5表に示す。接触角は、接触角計（協和界面科学（株））を用いて 0 sec 後の値を読みとつた値である。

2 表

ィンク系の構成部材と最適な印字条件

ィンク系の檎成部材 - N o へ 'ソ供耠管タンク

N 0 . ホウゲイ酸ガポリエチレンポリエチレンラス

A 1 2 0。 8 7 ° 8 5 °

2 1 8 6 5 6 7

3 1 5 4 0 4 1

4 1 3 3 5 3 3

5 5 3 0 3 1

B 1 2 1 7 7 7 2

2 1 8 5 8 5 9

3 1 6 4 7 4 2

4 1 4 4 0 3 8

C 1 1 0 2 5 2 8

2 则定不可 1 3 1 2

3 † 測定不可測定不可 2 ―

第 4 表ィンク系の構成部材 -N o. 2

N へ 'ソタンク 0 . 供給管

ポリサノレホンテフロンナイロン

A 1 80 ° 90° 80。

2 64 75 60

3 53 63 40

4 46 56 33

5 38 49 24

B 1 70 80 68

2 60 67 54

3 52 59 40

4 45 48 35

C 1 22 27 .21

2 1 5 21 19

3 測定不可測定不可測定不可

3 ―

第 5 表

ィンク系の構成部材 - o . 3

次に、第 1表に示すインクと第 2表に示すインク系部材を用いて下記に示す記録特性について評価した。

印字復帰試験

連続印字において、ドット抜けや、印字乱れ等のトラブル時の復帰時間を測定する。復帰動作は、へッドノズル側から、ポンプにより毎分 5 mlのィンクを吸引する方法による。印字安定性試験

連続印字を行ない、トータル印字ライン数をその間に発生したドット抜けの回数で割り、平均印字ライン数を算出する。その値により、以下の判断基準にしたがって判断する。

1万ライン以下： X

1万〜 3万ライン： △

3万〜 5万ライン：〇

5万ライン以上： ◎

印字品質

X e r o x P (富士 X e r o x社製）に印字を行ない滲みの有無に着目し、以下の判定基準に従って判断する。

滲みがなく鲜明な印字： ◎

滲みが気にならない：〇

滲みがやや気になる： △

滲みがひどい： X

記録特性の評価結果を第 6、 7、 8表に示す, 第 6 表

ィンク系の構成部材 N 0 .

N 0 . 復帰性印字安定性印字品質

A 1 1 2 0 < X 〇

2 2 5 SEC X ◎

3 2 0 〇 ◎

4 1 5 ◎ ◎

5 1 2 ◎ ◎

B 1 5 4 X ◎

2 2 9 〇 ◎

3 2 4 〇 ◎

4 1 7 ◎ ◎

C 1 1 0 ◎ ◎

2 1 0 〇 ◎

3 1 2 0 < X X

第 7 表

ィンク系の構成部材 -N o. 2

N 0 . 復帰性印字安定性印字品質

A 1 120 < X 〇

2 64 △ ◎

3 42 △ ◎

4 30 〇 ◎

5 20 ◎ ◎

B 1 80 △ ◎

2 58 △ ◎

3 40 〇 ◎

4 25 ◎ ◎

C 1 1 7 ◎ ◎

2 14 〇 ◎

3 120 < X X

第 8 表

ィンク系の構成部材 -N o. 3

第 3表から、第 8表に示すように、インク系部材が、プラスチックから成るインクジエツト記録方法においては、インク系部材を構成するプラスチック材に対するィンクの接触角が 1 0° 以上 6 CT 以下であれば印字安定性、印字品質等の記録特性を、十分に満足することができる。 1 0。以下の場合濡れ性は良好であるがインクの泡立ちがはげしくなり気泡の排出性が逆に悪くなる。また紙の上でも濡れやすくなり、この結果滲みが極端に発 IS

生しやくすなる。印字安定性、印字品質等の記録特性について、好ましい効果が得られるのは、ィンク系部材のプラスチック材に対するィンクの接触角が 1 5。以上 50。以下の時であり、最も好ましくは 20。以上

40。以下の時である。

次に、前述した一般式（ I ) および（Π) の化合物ならびに湿潤剤をィンク組成物の添加成分として使用した場合の実施例ならびに比較例について説明する。

以下の実施例の組成物において、化合物の欄にける、たとえば「 I ^L( J あるいは「Π—① J なる記号は、前述した一般式（ I ) の具体例①の化合物、および（Π) の具体例①の化合物を意味する。

実施例 a

染料 C.I.ダイレクトブラック 1 9 1 % 化合物 Iー① 0. 5% 溶剤グリセリン 1 0%

水

実施例 b

染料 C . I .ァシッドブック 9 1 % 化合物 I -①. 1 % 溶剤ジエチレングリコール 0 % 水実施例 c

染料 I.フードブラック 2 2 % 化合物 Iー② 2 % 溶剤ジエチレングリコール 5 % グリセリン 5 % 水残量実施例 d

染料ダイレクトブラック 1 9 1 % 化合物 Iー⑤ ュ％溶剤ジエチレングリコール 1 0 % 水残量突施例 e

染料 MA100 (三菱化成工業（株）） 3% 化合物 Iー① 2 % 溶剤ジエチレングリコール 5 % グリセリン 5 % 水残量実施例 f

染料 I .ダイレクトブラック 1 9 1 % 化合物 Π—① 0, 5% 溶剤ジエチレングリコール 1 0 % 水残量実施例 g

染料 C .1.ァシッドブック 1 6 9 2 % 化合物 Π -① 1 % 溶剤グリセ—リン 1 0 % 水

実施例 h

染料 I .フードブラック 2 2 % 化合物 Π—③ 2 % 溶剤トリエチレングリコール % グリセリン 5 % 水残量実施例 i

染料 ΜΑ 7 (三菱化成工業（株）） 2 % 化合物 Π -① 2 % 溶剤ジエチレングリコール 5 % グリセリン 5 % 水残量比較例 j

染料 C. I .ダイレクトブラック 1 9 3 % 溶剤グリセリン 1 0 % 水残量比較例 k

染料 I.ァシヅドブラック 9 2 % 溶剤ジエチレングリコール 1 0 %

水残量比較例 1

染料 I .フードブラック 9 3 % 溶剤ジエチレングリコール 1 0 % グリセリン 5 % 水残量実施例 a〜 i、比較例 j〜 1 に示すィンクを用、て第 2表、 N o .2、 N o .3に示すインク系部材に対する接触角を測定した。

また、第 2表、 No . ;2、 N 0.3に示すインク系部材を用いた時の記録特性について評価した結果を示す。

下記の評価項目の内で、安定性、復帰性、ならびに滲みについては、前述した方法と同様の方法で測定し評価した。曲り（飛行曲り）については、下記の方法によつた。

1ページの連続印字を行なった後、 3 0秒待機させ再度印字をさせる。その時の印字状態を確認し飛行曲がりの有無をチエックし、以下の判定基準にしたがって判断する。

全く曲がらない： ◎

やや曲がる： △

ひどく曲がる： X 各ィンクの各種材料に対する接のデータ

No. 2 No. 3 、ノへッ供給管- タンクへッド供給管タンクク系ポリサテフ口ナイ口ポリ力一ポリエ塩化ビニルホンンンボネートチレン

a 42 47 40 38 40 41 b 18 40 17 14 25 17 c 45 59 36 37 50 34 d 43 57 35 38 52 31 e 25 38 32 18 17 19 f 40 48 30 34 41 33 g 44 50 34 40 44 36 h 43 49 38 32 41 34 i 28 45 30 19 17 18 j 72 80 65 64 65 67 k 79 85 67 66 64 61

1 67 80 64 68 67 62 表中、データの単位はで）

2 表

各ィンクの各料を用いたィンク系での im結果

No. 2 No. 3 安定性復帰性曲がり安定性復搬曲がり滲み a ◎ 20 s ◎ ◎ ◎ 10 s ◎ ◎ b 〇 30 ◎ ◎ 〇 28 ◎ ◎ c ◎ 16 ◎ ◎ 12 ◎ ◎ d ◎ 14 ◎ ◎ ◎ 15 ◎ ◎ e 〇 28 ◎ ◎ 〇 24 ◎ ◎ f ◎ 15 ◎ ◎ ® 19 ◎ ◎ s ◎ 7 ◎ ◎ ◎ 10 ◎ ◎ h ◎ 10 ◎ ◎ ◎ 12 ◎ ◎ i ◎ 13 ® ◎ 〇 34 ◎ ◎ j X 120ぐ X ◎ X 68 X ◎ k X 120< X ◎ X 70 X ◎

1 X 120< X ◎ X 90 X ◎ 以上のように、一般式〔 I〕、〔Π〕から選ばれる少なくとも 1つの化合物を含むィンクを用いることで、印字安定性、復帰性、印字品質等、インクジュットプリンタ一に要求される特¾を満足する事ができる。

以上に示したようにインク噴出へッド、インク供給管、インクタンクから成るィンク供給路のいずれか一つがプラスチック材からなるィンクジエツト記録方法に於いて、界面活性剤のような添加剤を含む場合も化合物〔 I 〕、

〔Π〕を含む場合も該プラスチックに対するインクの接触角が、 1 0。以上 6 0。以下であるィンクを用いることでその記録方法の特徴を最大限に生かすことができる c このように、本発明によれば、濡れ性の悪いプラスチックからなるへッドに於て、ドット抜け等のトラブルを速やかに解消することができる。また、プラスチックに対する濡れ性を上げても紙の上での濡れ性は滲みのないレベルを保っており高品質の印字を得ることができる。また、へッドのみならずインク系部材がプラスチックの場合も流路にある気泡が復帰動作によって十分排出されず、印字途中に突然ドット抜けを発生していたがそのような不良も改良できる。

また、今までのようにプラスチックの表面処理を行ない濡れ性を上げるという工程を省略する事ができ低コストで量産性があるというプラスチックのメリットを十分生かすことができる。

Claims

請求の範囲

1 . インクジヱット記録装置におけるインク供給系部材の少なくとも一がプラスチック材料からなり、該プラスチック材料に対する接触角が 1 0〜6 0。の範囲にあるィンク組成物を当該ィンクジェット記録装置の供給インクとして使用することを特徵とする、インクジェット記録方法。

2 , 前記ィンク組成物の前記プラスチック材钭に対する接触角が 1 5〜5 0 ° の範囲にある、請求項 1に記載の方法。

3 . 前記ィンク組物の前記プラスチック材料に対する接触角が 2 C！〜 4 0 ° の範囲にある、請求項 1に記載の方法。

4 . インクジヱット記録装置におけるィンク供給系部材が、ィンク噴出へッド、ィンク供給管およびィンクタングを有し、前記ィンク噴出へッドがプラスチック材料からなる、請求項 1に記載の方法。

5 . 前記ィンク組成物が、下記一般式（ I ) およびまたは（Π ) で表される化合物を、単独もしくは混合物として 0 . 1〜5重量％含有する、請求項 1に記載の方法。 N NH,

( I )

(ただし、上式中、 Rェは、水素、アルキル基、ァミノ基、水酸基、およびハロゲンから選ばれた基、

Rつおよび R ₃は、各々、水素またはアルキル基、 R _Δ は、水素またはアミノ基、

Μは、アルカリ金属、またはアル力ノールアミンである 0 )

(ただし、上式中、 R - は、水素、了ルキル基、ァミノ基、水酸基、およびハロゲンから選ばれた基、

R。は、置換もしくは非置換のアルキル基である。） 6 . 前記インク組成物が、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およびグリセリンからなる群から選ばれた少なくとも 1種からなる湿潤剤、および水を含有する、請求項 5に記載の方法。

7. インクジヱット記録装置におけるィンク供耠系部材の少なくとも一部がプラスチック材料からなり、該プラスチック材料に対する接触角が 1 0〜60° の範囲にあるィンク組成物を当該ィンクジュット記録装置の供給インクとして具備してなることを特徴とする、インクジェット記録装置。

8. インクジヱット記録装置における、プラスチック材料からなるィンク供給系部材に対して 1 0〜6〇° の範囲の接触角を有することを特徴とする、インクジュット記録用ィンク組成物。