JPH0742429B2

JPH0742429B2 - インクジェット記録方法

Info

Publication number: JPH0742429B2
Application number: JP62033711A
Authority: JP
Inventors: 康子富田; 祥司小池
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-02-16
Filing date: 1987-02-16
Publication date: 1995-05-10
Anticipated expiration: 2010-05-10
Also published as: JPS63199781A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、インクジエツト用に特別に調整された指定紙
はもちろん、それ以外のコピー紙、レポート用紙、ボン
ド紙、連続伝票用紙等のオフイスや家庭で一般に使用さ
れている紙及び各種布帛類に対し、高速でしかも定着性
が低く、印字品位の優れた記録を行うインクジエツト記
録方法に関する。

〔従来の技術〕

インクジエツト記録方式は、種々のインク吐出方式によ
り、インク小滴（droplet）を形成し、それらの１部若
しくは全部を紙，加工紙，プラスチツクフイルム，織布
等の被記録材に付着させて記録を行うものであり、この
ようなインクジエツト記録方式に使用するインクとして
は、各種の染料または顔料を、水又は水と水溶性有機溶
剤から成る液媒体に溶解又は分散させたものが知られ、
且つ使用されている。

このようなインクには被記録材との関係も含めて一般的
に下記の如き性能が要求されている。

（１）滲みがなく、品位の良好な記録画像が得られるこ
と。

（２）インクの定着速度が速いこと。

（３）印字をしばらく中断した場合でも、プリンターの
ノズルを目詰まりさせないこと。

（４）プリンターの印字速度に合せたインクの吐出が可
能な周波数応答性が良好なこと。

（５）インクの保存安定性が高いこと。

（６）安全性が高いこと。

（７）耐水性、耐光性等の印字物の耐久性が優れている
こと等。

上記の要求の一部、或いは全てを満足させるためにイン
ク及び装置の両面からの精力的な検討がなされており、
要求性能によってはかなりの効果が認められてきてい
る。

〔発明が解決しようとしている問題点〕

しかしながら現在までの多くの研究にも係らず、前記の
要求性能の中で特に現在強く要求されている性能とし
て、（１）繊維の露呈した被記録材に対して滲みがなく、且
つ定着性が優れていること、（２）高速記録に対応し、周波数応答性が良好であるこ
と、等が挙げられ、未だ十分には解決されていないというの
が現状である。

まず第１に、繊維が露呈している被記録材での滲みや定
着性に関しては、特に被記録材としてコピー紙、レポー
ト用紙、ボンド紙、連続伝票用紙等の一般の普通紙に印
字した場合、インクが紙の繊維に沿って滲んだり、又普
通紙に含有されているサイズ剤の影響で定着性が不十分
であるという問題である。

そこで、滲みと定着性を改善する目的で、pHを強アルカ
リ性にしたインクを用いて記録を行う方法（特開昭56−
57862号報）、多量の界面活性剤を添加したインクを用
いて記録を行う方法（特開昭55−29546号報）、常温で
固体のインクを加熱して液状として記録する方法（特開
昭58−108271号報）等が既に試みられている。しかし、
インクのpHを強アルカリ性にして記録する方法は、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、定着性とも良好でない
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く発生
したり、プリンタヘツドの条件によってはインクがオリ
フイス面より後退してしまいインクが吐出しなかった
り、逆にオリフイ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る。さらに、常温で固体の
インクを加熱して液状として記録する方法では、滲み、
印字の定着性について、ある程度の効果が見られるが、
プリンタを設計する際、インクを溶解させながら供給す
る装置やプリンタヘツド内に加熱装置が必要となるた
め、プリンタが大型化する点やコスト高という問題が見
られる。

第２の問題点である高速記録に対応した周波数応答性向
上に関しては、その検討の大部分がヘツド構成等のメカ
ニツクの面から行われており、インクによる吐出応答周
波数の向上については、あまり検討されていないのが実
状である。

一般にインクの粘度が小さくなるにつれて周波数応答性
は向上していくが、しかしながらそれに伴い、吐出の安
定性は低下していく。従って吐出安定性を保持したまま
で、周波数応答性を向上させるようなインクの開発は難
しい。とりわけオンデマンド型インクジエツト方式で
は、1KHz以上の周波数の駆動条件に於て、周波数応答性
や吐出安定性が劣るといった問題が生じており、この傾
向は2KHz,4KHzと駆動周波数が高くなると一層顕著であ
り、圧電素子や熱エネルギーを利用したインクジエツト
方式において特に深刻な問題である。

そこで、本発明の主たる目的はインクジエツト用に特別
に調整された指定紙はもちろん、被記録面に繊維が露呈
し、さらにはサイジングされているコピー紙、レポート
紙、ボンド紙、連続伝票用紙等の一般の普通紙に対して
も定着速度が速く、しかも滲みの少ない印字が得られ、
安全でインクの操作性に優れたインクジエツト用インク
を用いたインクジエツト記録方法を提供することにあ
る。

又、本発明の他の目的は、駆動周波数が高くとも周波数
応答性の良好なインクを用いる、印字スピードの速いイ
ンクジエツト記録方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

前記の目的は、以下の本発明によって達成される。

即ち本発明は、オンデマンド型インクジェット方式によ
り、駆動周波数を1KHz以上として、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であっ
て、前記被記録材がその被記録面に繊維が露呈したもの
であり、前記インクとして色素、これを溶解又は分散す
る液媒体、及び複数のピラノース環を有する環状化合物
の少なくとも１種を含有する組成物を適用することを特
徴とするインクジエツト記録方法である。

〔作用〕

本発明を更に詳細に説明すると、本発明は、被記録面に
繊維が露呈しているような被記録材でのインクの定着性
や印字品位の向上、並びにプリンタの高速化に伴いイン
クを安定吐出する周波数応答性の向上のために、種々の
添加剤、特に界面活性剤及び各種糖類について鋭意研究
した結果、インク中への複数のピラノース環を有する環
状化合物の添加が非常に効果的であることを知見し、成
されたものである。

本発明に係る複数のピラノース環を有する環状化合物と
しては、例えばグルコース、フルクトース、ガラクトー
ス等の単糖類、及びサツカロース、マルトース、ラクト
ース等の二糖類等が、1,4及び1,6結合して環状化合物を
形成したもの等が挙げられるが、これらの物質に限定さ
れるものではない。中でも特に好ましい物質としては、
６個以上のα−Ｄ−グルコピラノース基がα−1,4結合
して環状化合物を形成したシクロデキストリンが挙げら
れ、その効果は顕著である。

シクロデキストリンの中でもグルコース分子が６個結合
して環状となったα−シクロデキストリン及び８個結合
したγ−シクロデキストリン、さらには前記シクロデキ
ストリンに溶解性向上の目的でマルトースを結合させた
マルトシルシクロデキストリンなどが良好である。

これらの複数のピラノース環を有する環状化合物は単独
で用いることも、又、複数組み合わせて用いることも、
さらには他の界面活性剤と併用することも可能である。

複数のピラノース環を有する環状化合物の添加、特にシ
クロデキストリン及び／又はその誘導体の添加が被記録
材での定着性や印字品位及び周波数応答性の点で優れて
いる理由は未だ定かではないが、推定される理由として
はその構造が環状となっているため、その環中に染料母
体やその一部分等を取り込み、包接化合物を形成してい
るからではないかと考えられる。包接化合物の形成によ
って、本来は被記録材やノズルの構造材料とは親和性の
小さかった物質に対してもその親和性を向上させて、被
記録材、特にその被記録面に繊維が露呈し、さらにはサ
イジングされているような一般の普通紙においても定着
性が良好となったり、又ノズル中へのインク供給性が改
善されてインクの周波数応答性が向上したりするのでは
ないかと推定される。さらに複数のピラノース環を有す
る環状化合物の添加は、各種の界面活性剤の添加とは異
なり、インクの表面張力低下がほとんどみられず、逆に
若干の表面張力の上昇がみられることもあるため、被記
録材での定着が速いばかりではなく、その印字品位も滲
みがなく優れたものとなるものと思われる。

又、前記環状化合物は、グルコース、サツカロース等の
各種単糖類や二糖類と比較して、分子量が大きいにもか
かわらず、インク中に添加した場合の粘度上昇は小さ
い。

従って、インクジエツト記録に要求されている各性能を
低下させることなく、定着性や印字品位及び周波数応答
性の向上が可能となる。

前記環状化合物の含有量は、基本的には染料とのモル比
（環状化合物／染料）で１以上となることが好ましく、
インク全重量に対して0.1〜20重量％、好ましくは0.2〜
15重量％、より好ましくは0.5〜10重量％の範囲であ
る。

前記環状化合物の含有量が0.1重量％未満のときは、定
着性や印字品位、周波数応答性の向上に対する効果が顕
著ではなく、又前記環状化合物の含有量が20重量％を越
える場合には、インクの粘度上昇や目詰りの点からイン
クジエツト用インクとしては好ましくない。

本発明において用いるインクを構成する他の成分として
は、まず色素として、直接染料、酸性染料、塩基性染
料、食用染料、反応染料、分散染料、建染染料、可溶性
建染染料、反応分散染料、油溶染料、各種顔料が挙げら
れるが、中でも水溶性の染料はインクの性能上特に好ま
しいものである。

これら色素の含有量は液媒体成分の種類、インクに要求
される特性等に依存して決定されるが、一般にはインク
全重量に対して0.2〜20重量％、好ましくは0.5〜10重量
％、より好ましくは１〜５重量％の範囲とされる。

本発明において上記の如き色素を溶解又は分散させる液
媒体としては、従来の一般的なインクジエツト記録用イ
ンクの媒体に使用されている媒体はいずれも使用でき、
例えば水および／または有機溶剤が好ましいものであ
り、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、ｎ−ペンタノ
ール等の炭素数１〜５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
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
子を含むアルキルグリコール類；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
チレングリコールモノメチル（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モノアルキルエ
ーテル類；トリエチレングリコールジメチル（またはエ
チル）エーテル、テトラエチレングリコールジメチル
（またはエチル）エーテル等の多価アルコールの低級ジ
アルキルエーテル類；スルフオラン、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。

上記の如き媒体は単独でも混合物として使用できるが、
最も好ましい媒体組成は、水と１種以上の有機溶剤から
なり、該溶剤が少なくとも１種の水溶性高沸点有機溶
剤、例えば、ジエチレングリコール、プロピレングリコ
ール、グリセリン等の多価アルコールを含有するもので
ある。

本発明において用いるインクの必須成分は上記の通りで
あるが、その他従来公知の各種の分散剤、界面活性剤、
粘度調整剤、表面張力調整剤、蛍光増白剤等を必要に応
じて添加することができる。

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、アニオンあるいはノニ
オン系の各種界面活性剤、ジエタノールアミン、トリエ
タノールアミン類等の表面張力調整剤；緩衝液によるpH
調整剤、防カビ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インクジエツト記録方
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、塩化ナトリウムの無機塩類等の
比抵抗調整剤が添加される。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インクジエツト方法
に適用する場合には、熱的な物性値（例えば、比熱、熱
膨張係数、熱伝導率等）が調整されることもある。

以上の如き本発明において用いるインクジエツト用イン
クは、プリンタヘツドから安定して吐出するための性
能、特に1KHz以上の駆動周波数にて安定吐出するための
性能が要求されることが多いため、物性的には好ましく
は25℃における粘度が15cP以下、表面張力が35〜65dyne
/cm、より好ましくは粘度がさらに3cp以下の低粘度タイ
プに調整されることが望ましい。

以上の如くして得られる本発明に用いるインクは被記録
材、とりわけその被記録面に繊維が露呈し、さらにはサ
イジングされたコピー紙、レポート用紙、ボンド紙、連
続伝票用紙等のオフイスや家庭で一般に使用されている
普通紙での定着性及び印字品位に好適なインクについて
鋭意研究した結果得られたものであり、各種方式のイン
クジエツト用インクとして有効であり、優れた記録を行
うことができる。

又、1KHz,2KHz,4KHzとますます要求性能が高まっている
高速記録のための駆動周波数に対して適確に応答可能で
あり、とりわけオンデマンド型方式一般、中でも圧電素
子や熱エネルギーを使用するタイプのインクジエツト方
式においても長期間にわたる良好な記録が可能となる。

〔実施例〕

次に、実施例，比較例を挙げて本発明を更に詳細に説明
する。尚文中、部及び％とあるのは全て重量基準であ
る。

実施例１上記成分中、まずα−シクロデキストリンを水に溶解さ
せ、次いで染料C.I.フードブラツク２を加え１時間攪拌
し、さらにグリセリン、エチレングリコール、エチレン
グリコールモノフエニルエーテルを加えて40℃にて３時
間攪拌した。その後、水酸化ナトリウムの0.1％水溶液
でpHが7.5になるよう調整した後、ポアサイズ１μのフ
ロロポアフイルター（商品名；住友電工（株）製）にて
加圧瀘過して本発明のインクジエツト用インク（Ａ）を
得た。

次に、このインクを用いて、インクジエツト記録装置と
してインクの吐出エネルギー源として発熱素子を利用し
たインクジエツトプリンター（オリフイスサイズ40×50
μｍ、ヒーターサイズ30×150μｍ、ノズル数24本、駆
動電圧24.5V、周波数2KHz）を使用して、市販のコピー
紙、ボンド紙に印字し、得られた印字物の定着性及び印
字品位を評価した。インク物性及び評価結果を第１表に
示す。

実施例２上記成分中、まずα−シクロデキストリンを水に溶解さ
せ、次いで染料C.I.アシツドレツド35を加えて攪拌し、
さらにグリセリン、1,3−ジメチル−２−イミダゾリジ
ノンを加えて40℃にて３時間攪拌した。その後、水酸化
ナトリウムの0.1％水溶液でpHが7.5になるよう調整した
後、ポアサイズ１μのフロロポアフイルター（商品名；
住友電工（株）製）にて加圧瀘過して本発明のインクジ
エツト用インク（Ｂ）を得た。

実施例３（インクＣの調整）上記成分中、まずγ−シクロデキストリンを水に溶解さ
せ、次いで染料C.I.ダイレクトブルー86を加えて攪拌
し、さらにジエチレングリコール、エチレングリコー
ル、エチレングリコールモノフエニルエーテル加えて40
℃にて３時間攪拌した。その後、水酸化ナトリウムの0.
1％水溶液でpHが7.5になるよう調整した後、ポアサイズ
１μのフロロポアフイルター（商品名；住友電工（株）
製）にて加圧瀘過して本発明のインクジエツト用インク
（Ｃ）を得た。

実施例４上記成分中、まずマルトシルシクロデキストリンを水に
溶解させ、次いで染料C.I.フードブラツク154を加えて
攪拌し、さらにエチレングリコール、Ｎ−メチル−２−
ピロリドン、ノニオン系界面活性剤を加えて40℃にて３
時間攪拌した。その後、水酸化ナトリウムの0.1％水溶
液でpHが7.5になるよう調整した後、ポアサイズ１μの
フロロポアフイルター（商品名；住友電工（株）製）に
て加圧瀘過して本発明のインクジエツト用インク（Ｄ）
を得た。

実施例５（インクＥの調整）上記成分中、まずα及びγ−シクロデキストリンを水に
溶解させ、次いで染料C.I.ダイレクトイエロー86を加え
て攪拌し、さらにトリエチレングリコール、エチレング
リコール、1,3−ジメチル−２−イミダゾリジノン加え
て40℃にて３時間攪拌した。その後、水酸化ナトリウム
の0.1％水溶液でpHが7.5になるよう調整した後、ポアサ
イズ１μのフロロポアフイルター（商品名；住友電工
（株）製）にて加圧瀘過して本発明のインクジエツト用
インク（Ｅ）を得た。

比較例１実施例１における成分中、α−シクロデキストリンを除
いた成分を３時間攪拌後、実施例１と同様に水酸化ナト
リウムの0.1％水溶液でpHが7.5になるよう調整した後、
ポアサイズ１μのフロロポアフイルター（商品名；住友
電工（株）製）にて加圧瀘過して比較用インク（Ｆ）を
得た。

比較例２実施例２における成分中、α−シクロデキストリンを除
いた成分を比較例１と同様に処理して比較用インク
（Ｇ）を得た。

比較例３実施例３における成分中、γ−シクロデキストリンを除
いた成分を比較例１と同様に処理して比較用インク
（Ｈ）を得た。

比較例４（インクＩの調整）実施例１におけるα−シクロデキストリンの代わりにサ
ツカロースを用いた以外は実施例１と全く同様に処理し
て比較用インク（Ｉ）を得た。

比較例５実施例４において、マルトシルシクロデキストリンを除
き、その代わりにノニオン系界面活性剤（ニツサンノニ
オンP223（商品名），日本油脂（株）製）を0.5部加え
て、比較例１と同様に処理して比較用インク（Ｊ）を得
た。

実施例２〜５、比較例１〜５のインク（Ｂ〜Ｊ）につい
ても実施例１と同様の記録を行った。インク物性及び評
価結果を第１表に示す。

＊１粘度測定東京計器製ビスコニツク（VISCONIC）ELD ＊２表面張力測定協和科学製キヨーワCBVPサーフイステンシオメーター
（SURFACE TENSIOMETER）Ａ−１＊３定着性評価市販のコピー紙及びボンド紙に印字して10秒後、30秒後
に印字部を瀘紙（商品名:No.5C,東洋科学産業（株）
製）にて擦った。

（25℃、60％RHの環境条件にて評価） ◎………10秒でカスレなし ○………10秒でカスレ小 △………30秒でカスレ小 ×………30秒でカスレ大＊４印字品位評価前述のコピー用紙及びボンド紙に印字した後、１時間以
上放置し、その後ドツトレベルでの滲み、エツヂのシヤ
ープさを評価した。

（25℃、60％RHの環境条件にて評価） ◎……滲みがなく、エツヂは極めてシヤープである。

○……滲みは多少みられるが、ドツトのエツヂはシヤー
プである。

△……ほぼ全ドツトに滲みがみられ、ドツトのエツヂも
少しぼやけている。

×……全ドツトに滲みがみられ、ドツトのエツヂもはっ
きりしない。

実施例６〜20及び比較例６〜20 実施例１〜５及び比較例１〜５によって得られたインク
Ａ〜Ｊを用い、下記プリンターイ，ロを使用して、周波
数を１〜6KHzの範囲内に設定して、15×4cm²の面積のベ
タ印字及びアルフアベツト130文字のキヤラクター印字
を市販のコピー紙に対して行い、得られた印字物のイン
ク追従性及び着弾点精度を調べ、インクの周波数応答性
を評価し、その評価結果を第２表に示す。

（プリンターイ）インクの吐出エネルギー源として発熱素子を利用し（ヒ
ーターサイズ30×150μm²）、オリフイスサイズ40×50
μm²のノズルを24本有するインクジエツトプリンター
（駆動電圧24.5V）。

（プリンターロ）インクに加える圧力手段としてピエゾ素子を利用し、電
気信号によりビエゾ素子に機械的変位を生じさせてイン
クを吐出させる。オリフイス径50μｍ、流路長40mmのノ
ズル８本を有するインクジエツトプリンター（駆動電圧
60V）。

＊５周波数応答性の評価得られた印字物の印字状態すなわちカスレや白抜け状態
及びスプラツシユやヨレ等の着弾点不良状態を肉眼で観
察し、評価した。

◎……周波数に対するインクの追従性は良好であり、ベ
タ印字及びキヤラクタ印字共にカスレや白抜け、着弾点
不良がみられない。

○……周波数に対するインクの追従性は、ほぼ良好であ
り、キヤラクタ印字ではカスレや白抜け、着弾点不良が
みられないが、ベタ印字においてわずかにカスレがみら
れる。

△……キヤラクタ印字でカスレ、白抜けはみられない
が、一部着弾点不良がみられる。又、ベタ印字ではカス
レ、白抜けがベタ全体の1/3程度みられる。

×……ベタ印字においてカスレ、白抜けが多く、又キヤ
ラクタ印字においてもカスレや着弾点不良がたくさんみ
られる。

〔効果〕

以上説明したとおり、本発明によれば、インクジエツト
用に特別に調整された指定紙はもちろんのこと、被記録
面に繊維が露呈し、更にはサイジングされている一般の
普通紙、例えばコピー用紙、レポート用紙、ボンド紙、
連続伝票用紙等に対しても定着速度が速く、しかも滲み
の少ない印字が得られ、安全でインクの操作性に優れた
インクジエツト記録が可能となる。

更に、インクの周波数応答性が良好であるため、高駆動
周波数による高速・安定記録が可能となる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】オンデマンド型インクジェット方式によ
り、駆動周波数を1KHz以上として、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であっ
て、前記被記録材がその被記録画に繊維が露呈したもの
であり、前記インクとして色素、これを溶解又は分散す
る液媒体、及び複数のピラノース環を有する環状化合物
の少なくとも１種を含有する組成物を適用することを特
徴とするインクジェット記録方法。
【請求項２】前記環状化合物が、シクロデキストリン又
はその誘導体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。
【請求項３】前記インクジェット方式が、圧電素子を用
いた方式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。
【請求項４】前記インクジェット方式が、熱エネルギー
を用いた方式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。
【請求項５】前記環状化合物の含有量が、インク全重量
の0.1〜20重量％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。
【請求項６】前記被記録材が、サイジングされた紙であ
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。