JPH107961A

JPH107961A - 水性インクおよび該インクを用いたインクジェット記録方法

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Publication number: JPH107961A
Application number: JP18405396A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Koyano; 正行小谷野; Akio Kojima; 明夫小島; Kiyofumi Nagai; 希世文永井; Masato Igarashi; 正人五十嵐; Akiko Konishi; 昭子小西; Hirotaka Mochizuki; 博孝望月; Takanori Tsuyuki; 孝範露木; Ikuko Yamada; 郁子山田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-06-25
Filing date: 1996-06-25
Publication date: 1998-01-13
Anticipated expiration: 2016-06-25
Also published as: JP3573878B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高い信頼性で液室へのインク充填、気泡排出
等が行え、また、普通紙上へ印字において良好な画像が
形成できる水性インクおよび該水性インクを使用したイ
ンクジェット記録方法の提供。【解決手段】水に分散または溶解する着色剤、水およ
び湿潤剤を主成分とする水性インクにおいて、該インク
の最大気泡圧力法による２５℃で測定した気泡周波数ν
〔Ｈｚ〕と表面張力γ〔ｍＮ／ｍ〕との関係が、下記条
件を満たすものであることを特徴とする水性インク。【数１】１≦ν≦５において、２．５ν＋２７．５≦γ
≦２．５ν＋４７．５

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、インクジェット記録用に適した
水性インク、特に優れた吐出信頼性と、普通紙に対して
画像濃度が高く、またフェザリング、裏抜けが少ない優
れた画像特性を示す水性インクに関する。

【０００２】

【従来技術】近年、インクジェットプリンターは低騒
音、低ランニングコストといった利点から普及し、普通
紙印字可能なカラープリンターも市場に投入されてい
る。しかしながら、画像濃度、画像の色再現性、耐水
性、耐光性、画像の乾燥性、画像滲み、画像裏抜けと吐
出信頼性等全ての特性を満足することは難しい。特に、
普通紙上での高画像品質と、インクジェットの吐出信頼
性とを確保するためには、普通紙に対するインクの濡れ
性や浸透性と、インクジェット記録装置内インク流路部
材（以後、流路と省略）に対するインクの濡れ性や浸透
性とを、両立できるよう制御せねばならず、諸物性に起
因するインク処方にかかるウェイトは極めて大きい。特
開平６−１００８０８号公報には、炭素数が１〜４のア
ルキルアルコール、また、特開平６−１６６８４１号公
報には炭素数４以下の一価アルコールが、共に画像品質
向上を目的に添加されているが、これらのアルコール類
には臭気があり、また安全性、長期保存安定性に問題が
あった。特開平６−１３６３０６号公報には、スチレン
−アクリル酸系共重合体が添加されたインクが開示され
ているが、十分な吐出信頼性が固定ヘッド型のプリンタ
ーでは得られないという問題があった。特開平６−１０
７９９０号公報、特開平６−３２２３０３号公報には、
本出願人による特定の界面活性剤を添加したインクが、
乾燥性に優れ、画質劣化も少ないことが開示されている
が、必ずしも諸特性を満足せず、現状では更なる高画像
濃度化、画像滲み低減が望まれている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高い
信頼性で液室へのインク充填、気泡排出等が行え、ま
た、普通紙上へ印字において良好な画像が形成できる水
性インクおよび該水性インクを使用したインクジェット
記録方法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴の第１は、
水に分散または溶解する着色剤、水および湿潤剤を主成
分とする水性インクにおいて、最大気泡圧力法により２
５℃にて測定された、該インクの気泡周波数ν〔Ｈｚ〕
に対する表面張力γ〔ｍＮ／ｍ〕の関係が、下記条件を
満たすことを特徴とする水性インクにある。ここで気泡
周波数とは、最大気泡圧力法での表面張力測定時に用い
るパラメータで、１秒単位の起泡数のことである。

【数２】１≦ν≦５において、２．５ν＋２７．５≦γ
≦２．５ν＋４７．５上記条件でγの上限は、主に流路に対して十分濡れ、吐
出信頼性を得るために必要な範囲であり、前記上限条件
以上では、インク流路により形成される、液室へのイン
ク充填性や気泡排出性が著しく悪化する。上記条件でγ
の下限は、主に普通紙に対してフェザリングが少なく、
高い反射濃度の画像が得られるために必要な範囲であ
り、前記下限条件以下では、普通紙に着弾したときに不
規則に拡散し、エッジシャープネスの欠けた画像になり
やすく、また深さ方向への浸透も多いため、反射濃度も
得られにくい。したがって該インクが上記範囲にあると
き、インクジェット用インクとして優れた特性を示す。
本発明の特徴の第２は、前記第１の水性インクの３０℃
にて測定された粘度ηを２ｍＰａ・ｓ以下、好ましくは
１．４〜２．０ｍＰａ・ｓに調整することを特徴とする
水性インクにある。該水性インクの粘度が２ｍＰａ・ｓ
を超えて大きくなると、ノズルでの吐出不良を起こしや
すく、また普通紙上ではにじみにくいものの、乾燥性が
低下するため、排紙時の裏移りの原因となる等の不具合
を生じる。本発明の特徴の第３は、記録信号に応じてイ
ンクを噴射して画像を得るインクジェット記録方法にお
いて、該水性インクを用いてインクジェット記録周波数
を８ｋＨｚ以上、好ましくは８〜２０ｋＨｚで記録する
ことを特徴とするインクジェット記録方法である。本発
明においては、前記第１および第２の水性インクを用い
たインクジェット記録方法を、周波数８ｋＨｚ以上で行
うことにより、８ｋＨｚ未満で行う場合に比較して高速
で印字できるという効果を奏することができる。本発明
の特徴の第４は、記録信号に応じてインクを噴射して画
像を得るインクジェット記録方法において、該水性イン
クを用いたとき、普通紙に対するインク付着量を２．５
ないし２５０ｇ／ｍ²の範囲で記録することを特徴とす
るインクジェット記録方法である。本発明においては、
前記第１および第２の水性インクを用いたインクジェッ
ト記録方法を、普通紙に対して前記インク付着量となる
ように行うことにより、良好な画像が形成できるという
効果を奏することができる。

【０００５】以下、本発明の水性インクを構成する成分
を具体的に説明する。〈着色剤〉着色剤としては、例えば下記の染料および／
または顔料を単独、必要に応じて混合して用いることが
できる。用いられる水溶性染料としては、カラーインデ
ックスにおいて酸性染料、直接性染料、塩基性染料、反
応性染料、食用染料に分類される染料で、耐水、耐光性
が優れたものが用いられる。これらは効果が疎外されな
い範囲で添加される。これら染料を具体的に挙げれば、
酸性染料および食用染料としてＣ．Ｉ．アシッド．イエロー１７，２３，４２，４
４，７９，１４２Ｃ．Ｉ．アシッド．レッド１，８，１３，１４，１
８，２６，２７，３５，３７，４２，５２，８２，８
７，８９，９２，９７，１０６，１１１，１１４，１１
５，１３４，１８６，２４９，２５４，２８９Ｃ．Ｉ．アシッド．ブルー９，２９，４５，９２，２
４９Ｃ．Ｉ．アシッド．ブラツク１，２，７，２４，２
６，９４Ｃ．Ｉ．フード．イエロー３，４Ｃ．Ｉ．フード．レッド７，９，１４Ｃ．Ｉ．フード．ブラック１，２

【０００６】直接性染料としてＣ．Ｉ．ダイレクト．イエロー１，１２，２４，２
６，３３，４４，５０，８６，１２０，１３２，１４
２，１４４Ｃ．Ｉ．ダイレクト．レッド１，４，９，１３，１
７，２０，２８，３１，３９，８０，８１，８３，８
９，２２５，２２７Ｃ．Ｉ．ダイレクト．オレンジ２６，２９，６２，１
０２Ｃ．Ｉ．ダイレクト．ブルー１，２，６，１５，２
２，２５，７１，７６，７９，８６，８７，９０，９
８，１６３，１６５，１９９，２０２Ｃ．Ｉ．ダイレクト．ブラック１９，２２，３２，３
８，５１，５６，７１，７４，７５，７７，１５４，１
６８，１７１

【０００７】塩基性染料としてＣ．Ｉ．ベーシック．イエロー１，２，１１，１３，
１４，１５，１９，２１，２３，２４，２５，２８，２
９，３２，３６，４０，４１，４５，４９，５１，５
３，６３，６４，６５，６７，７０，７３，７７，８
７，９１Ｃ．Ｉ．ベーシック．レッド２，１２，１３，１４，
１５，１８，２２，２３，２４，２７，２９，３５，３
６，３８，３９，４６，４９，５１，５２，５４，５
９，６８，６９，７０，７３，７８，８２，１０２，１
０４，１０９，１１２Ｃ．Ｉ．ベーシック．ブルー１，３，５，７，９，２
１，２２，２６，３５，４１，４５，４７，５４，６
２，６５，６６，６７，６９，７５，７７，７８，８
９，９２，９３，１０５，１１７，１２０，１２２，１
２４，１２９，１３７，１４１，１４７，１５５Ｃ．Ｉ．ベーシック．ブラック２，８

【０００８】反応性染料としてＣ．Ｉ．リアクティブ．ブラック３，４，７，１１，
１２，１７Ｃ．Ｉ．リアクティブ．イエロー１，５，１１，１
３，１４，２０，２１，２２，２５，４０，４７，５
１，５５，６５，６７Ｃ．Ｉ．リアクティブ．レッド１，１４，１７，２
５，２６，３２，３７，４４，４６，５５，６０，６
６，７４，７９，９６，９７Ｃ．Ｉ．リアクティブ．ブルー１，２，７，１４，１
５，２３，３２，３５，３８，４１，６３，８０，９５等が使用できる。

【０００９】顔料としては、有機顔料としてアゾ系、フ
タロシアニン系、アントラキノン系、キナクリドン系、
ジオキサジン系、インジゴ系、チオインジゴ系、ペリレ
ン系、イソインドレノン系、アニリンブラック、アゾメ
チン系、ローダミンＢレーキ顔料、カーボンブラック等
が挙げられ、無機顔料として酸化鉄、酸化チタン、炭酸
カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリ
ウムイエロー、紺青、カドミウムレッド、クロムイエロ
ー、金属粉等が挙げられる。〈顔料分散剤〉顔料分散剤としては、親水性高分子とし
て天然系では、アラビアガム、トラガンガム、グーアガ
ム、カラヤガム、ローカストビーンガム、アラビノガラ
クトン、ペクチン、クインスシードデンプン等の植物性
高分子、アルギン酸、カラギーナン、寒天等の海藻系高
分子ゼラチン、カゼイン、アルブミン、コラーゲン等の動物
系高分子、キサンテンガム、デキストラン等の微生物系
高分子、半合成系では、メチルセルロース、エチルセル
ロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロ
ピルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の繊維
素系高分子デンプングリコール酸ナトリウム、デンプンリン酸エス
テルナトリウム等のデンプン系高分子アルギン酸ナトリウム、アルギン酸プロピレングリコー
ルエステル等の海藻系高分子純合成系では、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロ
リドン、ポリビニルメチルエーテル等のビニル系高分
子、非架橋ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸及びそ
のアルカリ金属塩、水溶性スチレンアクリル樹脂等のア
クリル系樹脂、水溶性スチレンマレイン酸樹脂、水溶性
ビニルナフタレンアクリル樹脂、水溶性ビニルナフタレ
ンマレイン酸樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリビニル
アルコール、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合
物のアルカリ金属塩、四級アンモニウムやアミノ基等の
カチオン性官能基の塩を側鎖に有する高分子化合物、セ
ラック等の天然高分子化合物等が挙げられる。

【００１０】本発明のインクでは、インクの乾燥防止や
溶解安定性向上等の目的で下記の有機溶媒を使用でき
る。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、ポリプ
ロピレングリコール、１，５−ペンタンジオール、１，
６−ヘキサンジオール、グリセロール、１，２，６−ヘ
キサントリオール、１，２，４−ブタントリオール、
１，２，３−ブタントリオール、ペトリオール等の多価
アルコール類、エチレングリコールモノエチルエーテ
ル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレ
ングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコー
ルモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチ
ルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエー
テル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多
価アルコールアルキルエーテル類、エチレングリコール
モノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジ
ルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類、Ｎ
−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−ヒドロキシエチル−２
−ピロリドン、２−ピロリドン、１，３−ジメチルイミ
ダゾリジノン、ε−カプロラクタム等の含窒素複素環化
合物、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ
−ジメチルホルムアミド等のアミド類、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、
モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン
等のアミン類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チ
オジエタノール等の含硫黄化合物類、およびプロピレン
カーボネート、炭酸エチレン、γ−ブチロラクトン等、
前記有機溶媒は、本発明のインクを所望の物性にするた
め、インクの乾燥を防止するために、また、溶解安定性
を向上するため等の目的で複数混合して使用してもよ
い。

【００１１】〈浸透剤〉浸透剤としては、例えば下記の
化合物が挙げられる。ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、炭素鎖が
５〜７の分岐しても良いアルキル鎖を有するジアルキル
スルホ琥珀酸等のアニオン系界面活性剤アセチレングリコール系、ポリオキシエチレンノニルフ
ェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル
系等のノニオン系界面活性剤ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレン
グリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコール
モノアリルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニ
ルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテ
ル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、テトラ
エチレングリコールクロロフェニルエーテル等の多価ア
ルコールのアルキル及びアリールエーテル類フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、エタノー
ル、２−プロパノール等の低級アルコール類、

【００１２】本発明のインクには上記着色剤、溶媒の他
に従来より知られている添加剤を加えることができる。
例えば、防腐防黴剤としては、デヒドロ酢酸ナトリウ
ム、ソルビン酸ナトリウム、２−ピリジンチオール−１
−オキサイドナトリウム、安息香酸ナトリウム、ペンタ
クロロフェノールナトリウム、ベンズイソチアゾリン−
３−オン等が本発明に使用できる。ｐＨ調整剤として
は、調合されるインクに悪影響をおよぼさずにｐＨを７
以上に調整できるものであれば、任意の物質を使用する
ことができる。その例として、ジエタノールアミン、ト
リエタノールアミン等のアミン、水酸化リチウム、水酸
化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属元素の
水酸化物、水酸化アンモニウム、第４級アンモニウム水
酸化物、第４級ホスホニウム水酸化物、炭酸リチウム、
炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸
塩等が挙げられる。キレート試薬としては、例えば、エ
チレンジアミン四酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸ナト
リウム、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸ナト
リウム、ジエチレントリアミン五酢酸ナトリウム、ウラ
ミル二酢酸ナトリウム等がある。防錆剤としては、例え
ば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオジグリコ
ール酸アンモン、ジイソプロピルアンモニウムニトライ
ト、四硝酸ペンタエリスリトール、ジシクロヘキシルア
ンモニウムニトライト等がある。目詰まり防止剤として
は、例えば、尿素、ヒドロキシエチル尿素等の尿素誘導
体等がある。その他目的に応じて水溶性紫外線吸収剤、
水溶性赤外線吸収剤を添加することもできる。

【００１３】

【実施例】以下に本発明の実施例および比較例を示す。

【００１４】実施例１下記処方の組成物を６０℃で撹拌溶解し、室温にて放冷
後、ｐＨが９〜１０になるように水酸化リチウム１０％
水溶液にて調整し、これを０．２２μｍのテフロンフィ
ルターにて濾過しインク１を作製した。このインク１の
気泡周波数ν〔Ｈｚ〕と表面張力γ〔ｍＮ／ｍ〕の関係
を図１に示した。Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１６８３重量％２−ピロリドン３重量％ジエチレングリコール４重量％グリセリン１重量％ＥＣＴＤ−３ＮＥＸ０．１重量％（日本サーファクタント工業化学製界面活性剤）ノニポール４００（三洋化成製界面活性剤）０．５重量％サンアイバックＰ−１００（三愛石油製防腐防黴剤）０．４重量％イオン交換水残量

【００１５】実施例２下記組成物を用いる以外は実施例１と同様にし、インク
２を作製した。Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１６８３重量％２−ピロリドン２重量％ジエチレングリコール２重量％グリセリン１重量％ＥＣＴＤ−３ＮＥＸ０．１２重量％（日本サーファクタント工業化学製界面活性剤）ノニポール４００（三洋化成製界面活性剤）０．５重量％サンアイバックＰ−１００（三愛石油製防腐防黴剤）０．４重量％イオン交換水残量

【００１６】実施例３下記組成物を用いる以外は実施例１と同様にし、インク
３を作製した。Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１６８３重量％２−ピロリドン２重量％ジエチレングリコール３重量％グリセリン１重量％ＥＣＴＤ−３ＮＥＸ０．０８重量％（日本サーファクタント工業化学製界面活性剤）ノニポール４００（三洋化成製界面活性剤）０．５重量％サンアイバックＰ−１００（三愛石油製防腐防黴剤）０．４重量％イオン交換水残量

【００１７】実施例４下記組成物を用いる以外は実施例１と同様にし、インク
４を作製した。Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１６８３重量％２−ピロリドン３重量％ジエチレングリコール４重量％グリセリン１重量％ＥＣＴＤ−３ＮＥＸ０．１重量％（日本サーファクタント工業化学製界面活性剤）ノニポール４００（三洋化成製界面活性剤）１重量％サンアイバックＰ−１００（三愛石油製防腐防黴剤）０．４重量％イオン交換水残量

【００１８】実施例５下記組成物を用いる以外は実施例１と同様にし、インク
５を作製した。ＰＲＯＪＥＴＦＡＳＴＢＬＡＣＫ２３重量％（ＺＥＮＥＣＡ製染料）２−ピロリドン４重量％ジエチレングリコール３重量％グリセリン１重量％ＥＣＴＤ−３ＮＥＸ０．１重量％（日本サーファクタント工業化学製界面活性剤）ノニポール４００（三洋化成製界面活性剤）０．１重量％サンアイバックＰ−１００（三愛石油製防腐防黴剤）０．４重量％イオン交換水残量

【００１９】比較例１実施例１において、ＥＣＴＤ−３ＮＥＸ（日本サーファ
クタント工業化学製界面活性剤）を添加しない以外は同
様にしてインク６とした。

【００２０】比較例２実施例２において、ＥＣＴＤ−３ＮＥＸ（日本サーファ
クタント工業化学製界面活性剤）に変えて、ＢＴ７（日
光ケミカルズ製界面活性剤）を添加した以外は同様にし
てインク７とした。

【００２１】比較例３実施例３において、ＥＣＴＤ−３ＮＥＸ（日本サーファ
クタント工業化学製界面活性剤）の添加量を２重量％に
変えた以外は同様にしてインク８とした。

【００２２】比較例４実施例５において、ジエチレングリコールに変えて、ジ
エチレングリコールモノブチルエーテルを１５重量％添
加した以外は同様にしてインク９とした。

【００２３】上記実施例１〜５及び比較例１〜５のイン
クについて下記の試験を行い、その結果を下表１に示
す。表面張力測定荏原電産製ＳｅｎｓａＤｙｎｅ６０００液体表面張力
計を用い、２５℃にて気泡周波数ν＝１ないし５Ｈｚに
おけるインクの表面張力γを測定し、本発明の条件を満
たしているものを○、条件外を×とした。粘度測定東機産業製Ｒ型粘度計シリーズ５００を用いて、３０℃
にて標準コーンでのシェアレート５０％以上となる回転
数で値の安定した粘度ηを測定した。画質積層ＰＺＴを液室流路の加圧に使用したノズル径３２μ
ｍ、６００ｄｐｉのノズルを有する記録周波数１６ｋＨ
ｚのインクジェットプリンターにて印写を行い、画像滲
み、濃度、ベタの埋まりを目視により総合的に判断し
た。良いものから○、△、×とした。印字用紙は再生
紙、上質紙、ボンド紙を含む市販の普通紙１０種に印字
した。尚、この時の普通紙に対するインク付着量は１６
ないし１７ｇ／ｍ²であった。印写休止時の信頼性上記のプリンター動作中にキャップ、クリーニング等が
行われないでどれだけ印字休止しても復帰できるかを調
べ、噴射方向のずれ、あるいは吐出液滴の重量の変化を
総合的に評価した。信頼性のあるものから○、△、×と
した。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【効果】

１．請求項１インク流路への優れた濡れ性により、高い信頼性で液室
へのインク充填、気泡排出等が行える。また、普通紙上
への適度な濡れ性と、浸透性により、印写において良好
な画像を与える。２．請求項２優れた吐出信頼性と普通紙上での良好な乾燥性を得るこ
とができる。３．請求項３前記請求項１および２の水性インクをインクジェット用
インクに用いることで、高い記録周波数に対応でき、高
速印字が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】気泡周波数νと表面張力γの関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

Ａインク１の気泡周波数νと表面張力γの関係

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者五十嵐正人東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者小西昭子東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者望月博孝東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者露木孝範東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者山田郁子東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水に分散または溶解する着色剤、水およ
び湿潤剤を主成分とする水性インクにおいて、該インク
の最大気泡圧力法による２５℃で測定した気泡周波数ν
〔Ｈｚ〕と表面張力γ〔ｍＮ／ｍ〕との関係が、下記条
件を満たすものであることを特徴とする水性インク。【数１】１≦ν≦５において、２．５ν＋２７．５≦γ
≦２．５ν＋４７．５
【請求項２】３０℃で測定した粘度ηが２ｍＰａ・ｓ
以下に調整されたものである請求項１記載の水性イン
ク。
【請求項３】記録信号に応じてインクを噴射して画像
を得るインクジェット記録方法において、請求項１また
は２記載の水性インクを用いて、インクジェット記録周
波数を８ｋＨｚ以上で記録することを特徴とするインク
ジェット記録方法。
【請求項４】記録信号に応じてインクを噴射して画像
を得るインクジェット記録方法において、請求項１また
は２記載の水性インクを用いて、普通紙に対するインク
付着量を２．５〜２５０ｇ／ｍ²の範囲で記録すること
を特徴とするインクジェット記録方法。