JPS6365040B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、インクジエツト記録法、とりわけ多
色インクジエツト記録の改良方法に関する。 インクジエツト記録法は、種々の記録液吐出方
式（例えば、静電吸引方式、圧電素子を用いて記
録液に機械的振動又は変位を与える方式、記録液
を加熱して発泡させその圧力を利用する方式等）
により、記録液（インク）の小滴を発生させこれ
を飛翔させ、それらの一部若しくは全部を、紙な
どの被記録材に付着させて記録を行うものである
が、騒音の発生が少なく、高速印字、多色印字の
行える記録法として注目されている。 インクジエツト記録用の記録液としては、安全
性、印刷適性の面から主に水系のものが使用され
ており、一方、被記録材としては、従来通常の紙
が一般的に使用されてきた。液状のインクを用い
て記録を行う場合には、一般に記録液が記録用紙
上で滲んで印字がぼけたりしないことが必要であ
り、また記録液が記録後可及的速やかに乾燥して
不意に紙面を汚染しないことが望ましい。 そして、とりわけ二色以上の異色の記録液を用
いる多色インクジエツト記録方式に於いては、 １） 記録液の被記録材への吸収が速やかであつ
て異色のインクドツトの重複があつた場合で
も、後で付着した記録液が前に付着した記録液
と混合したり、インクドツトを乱したり、流れ
出したりしないこと、 ２） 記録液液滴が被記録材上で拡散し、インク
ドツトの径が必要以上に大きくならないこと、 ３） インクドツトの形状が真円に近く、またそ
の周辺が滑らかであること、 ４） インクドツトの濃度が高く、ドツト周辺が
ぼけないこと、 ５） 被記録材の色が白く、インクドツトとのコ
ントラストが大きいこと、 ６） 記録液の色が、被記録材のいかんにより変
化しないこと、 ７） 被記録材の寸法変動（例えば、しわ、の
び）が記録前後で少ないこと、 等の諸要求を満足させる必要がある。 しかしながら、従来、これ等要求を満足させる
には、用いる被記録材及び記録液の特性に負うと
ころが非常に大きいことは理解されているが、現
実には叙上の諸要求に応えるインクジエツト記録
方法は未だ見当たらない状況にある。 すなわち、例えば被記録材と記録液の関係につ
いて考察してみると、ノンコート紙に対するイン
クジエツト記録は、どちらかといえば粘度の高い
記録液の使用に対してマツチングしており、記録
液の粘度が12cp以上であれば記録液が紙面方向
に拡散して所謂滲みを生ずることは押さえられ
る。しかし、記録液の粘度が高いと記録液の吸収
性が悪化して記録液の定着所用時間が長くなると
ともに、記録液同志の重複があつたときに異色の
記録液の混合が起きたり、インクドツトの不要な
拡大や乱れが生ずる等の不都合がある。 このような不都合に鑑み、コート紙の使用が提
案されているが、従来のコート紙は記録液の滲み
は押さえられるが記録液の吸収性が低いため逆に
粘度が2cp以下の低い記録液の使用に対してマツ
チングしており、この粘度を超える、耐水性、吐
出安定性、記録剤の溶解安定性等に優れた記録液
の使用に対して逆に制限を与える結果となつてい
た。 本発明の目的は、叙上の技術分野に於いて従来
技術が解決し得なかつた諸課題を全て満足させる
ことにある。とりわけ、本発明ではインクジエツ
ト記録方式による複数のカラー記録液を用いたフ
ルカラー画像の記録における上記諸要求を満足さ
せることにある。 本発明の他の目的は、広い記録液の粘度範囲で
優れた記録特性が発揮できる新規なインクジエツ
ト記録方法を提供することにある。 本発明の他の目的は、記録時の環境温度の変化
に対しても、常に一定の記録画質の得られるイン
クジエツト記録方法を提供することにある。 上記及び他の目的は、以下の本発明によつて達
成される。 すなわち本発明は、記録液の小滴を形成し、こ
の小滴を基材上に被覆層を設けた被記録材に付着
させて記録を行うインクジエツト記録方法に於い
て、前記被記録材の被覆層の表面が不定形の亀裂
により区画されてなり且つ前記区画された部分の
大きさが10μm×10μm乃至数百μm×数百μmの範
囲にあるものであり、前記記録液が25℃において
20cp以下の粘度を有するものであることを特徴
とするインクジエツト記録方法である。 先ず、第１図の模式図に基づき、本発明の方法
において用いられる被記録材につき説明する。 図において、１は紙、布等の多孔質材料或はガ
ラス板、樹脂フイルム等の非多孔質材料からなる
基体であり、記録液の吸収性をよくする上では多
孔質材料が望ましいが、これらの何れを選定する
かは記録目的や用途により異なる。２は被覆層で
あり、この層が主に記録液の受容層として機能す
る。 この被覆層２は、基本的には成膜性の樹脂塗料
を以つて構成されるが、該塗料中には、更に各種
界面活性剤や多孔性無機物粒子を混在させておく
こともできる。このような界面活性剤や多孔性無
機物粒子は、被覆層２におけるインク中の色素
（例えば染料）の吸着捕捉率を高め得る成分であ
つて、積極的に使用することが望ましい。このよ
うな成分としては、多孔性でかつ粒子表面にイオ
ン性がある白色系の無機顔料が特に有効に使用さ
れる。具体的には、天然ゼオライト、合成ゼオラ
イト（例えばモレキユラーシーブ（ユニオンカー
バイト社製））、ケイソウ土、合成雲母（一般式：
Ｍ・Mg_2.5（Si₄・O₁₀）・F₂、但し、式中Ｍは水素
原子又は金属原子である）等が使用できる。 本発明の方法で使用する被記録材を製造するに
際しては、これら粒子（一般に数百ミクロンから
数ミクロン粒子）を単独で、又は数種を併用して
樹脂塗料中に混合、分散して被覆用塗料を作製す
る。 この塗料に用いるのが適当な樹脂としては、水
溶性或は有機溶剤可溶性の樹脂の何れも使用可能
である。例えば水溶性樹脂としては、ポリビニル
アルコール、デンプン、カゼイン、アラビアゴ
ム、SBR、ゼラチン、ポリアクリルアミド、カ
ルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸ソー
ダ等があり、有機溶剤可溶性樹脂としては、ポリ
ビニルブチラール、ポリビニルクロライド、ポリ
酢酸ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリメチル
メタクリレート、ポリビニルホルマール、メラミ
ン樹脂、ポリアミド、フエノール樹脂、ポリウレ
タン、アルキツド樹脂等がある。これら塗料にお
ける無機顔料粒子と樹脂成分の混合比としては、
一般に無機顔料粒子100重量部に対して樹脂成分
が５乃至20重量部が適当である。 前記被覆層２を形成するには、前記基体１上に
公知の手法（例えばロールコーテイング法、ロツ
ドバーコーテイング法、スプレーコーテイング
法、エアナイフコーテイング法）により、一般に
1g／m²乃至10g／m²程度の量の塗料を塗工する。
また、実用的には2g／m²乃至5g／m²程度塗工す
るのがよい。そしてこのような塗布層が設けられ
た後、可及的速やかに塗布層の乾燥が行われる。
このようにして作製される被覆層２には、その一
部領域２ａを約50倍に拡大して描いた部分拡大図
２Ａに示されるように、不定形の亀裂４（この亀
裂の大半は、基体１の表面に迄達している）によ
つて区画された微細な鱗片状被膜（色素捕捉部）
３が互いに密接して２次元配列している。そして
この鱗片状被膜３一個の大きさは、特に限定され
るものではないが、10μm×10μm乃至数百μm×
数百μm程度が一般的なものであり、また、亀裂
４の幅も特に限定されるものではないが、通常数
μm程度とされる。因に、前記鱗片状被膜３の
個々の大きさや形状、亀裂４の幅等は前述の塗料
の組成或いは成膜条件、特に塗工後の乾燥条件を
調製乃至制御することによつて、ほぼ前記の範囲
内において任意に変化させることができる。 この被覆層２にインクが付着したときには、イ
ンク中の色素（例えば染料）が前記被膜３の領域
に選択的に吸着等して捕捉され、他方、インク中
の溶媒は前記亀裂４を透過した後、基体１として
多孔質材料を用いた場合には、基体１内に速やか
に吸収される。このように上記被記録材を使用し
た場合には、インク中の色素が記録用紙のほぼ最
表層域に捕捉されるので、呈色性が極めて良好で
ある。また、インク中の溶媒は、亀裂を介して速
やかに下層にある基体側に移行するので、記録用
紙の表面では見掛け上の乾燥状態が速やかに得ら
れる。更に、前記鱗片状被膜３は、インクドツト
を必要以上に大きくしない、ドツトの濃度が高
い、ドツトの周辺がぼけないということに対して
も特に有効であり、これは被膜３の領域にインク
中の色素が集中的に吸着するためである。そし
て、この吸着能の良否は、主に被膜３自体或いは
界面活性剤や顔料粒子の表面物性や化学的性質
（例えばイオン性の如何）により決定されるもの
である。それ故、被覆層２における鱗片状被膜３
の占有面積が極端に小さいと、色素の捕捉率が低
下してドツトの呈色性や濃度を減少させる欠点が
あり、また、亀裂４の占有面積が極端に大きい
と、インクの基体への移行量が増大して所謂イン
クの裏抜け現象を生じたり、ドツト形状が劣悪化
する等の欠点が見られる。従つて、これらの態様
は避けるのが好ましい。 一方、本発明の方法に使用される記録液は、染
料等の記録剤と液媒体成分からなる。一般に記録
液を使用して記録を行なう場合には、被記録材と
記録液の液物性（粘度、表面張力等）とのマツチ
ングを計ることが重要である。例えば、インクの
吸収速度は記録液の粘度に反比例する。また、記
録液の液滴の径は粘度にほぼ反比例して小さくな
り印字ドツトの径が小さくなる傾向にある。そし
てこのような印字特性の変化は、被記録材の構造
や材質によつてもその変化の程度は異なり、この
ため被記録材と記録液の液物性のマツチングが重
要である。 本発明の方法に使用される記録液の液媒体成分
としては、水単体のみならず、25℃における記録
液の粘度が20cp、より好ましくは15cp、特に好
ましくは12cpを超えない範囲で、望ましくは水
と水溶性の各種有機溶剤等との混合物が使用され
る。25℃における記録液の粘度が20cpを超える
場合には、記録液の吸収性が低下して記録液の定
着所用時間が長くなり記録速度が制限されるとと
もに、記録液同志の重複があつたときに異色の記
録液の混合が起きたり、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。 上記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、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、等の炭
素原子数が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
トン又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；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、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（又はエチ
ル）エーテル、トリエチレングリコールモノメチ
ル（又はエチル）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。 これら多くの水溶性有機溶剤の中でも、ジエチ
レングリコール等の多価アルコール、トリエチレ
ングリコールモノメチル（又はエチル）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は
好ましいものである。多価アルコール類は、記録
液中の水が蒸発し、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。 このような液媒体成分を含む記録液の粘度を前
記の範囲内に調整するために、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節剤
を加えることができる。 記録液には可溶化剤を加えることもできる。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、記録液の液媒に対す
る溶解性を飛躍的に向上させることにある。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記録液は、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、長期間の
記録休止後の吐出安定性）、保存安定性、被記録
材への定着性、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。例えばカチオン、アニオン又は
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等の表面張力調整剤；
緩衝液によるPH調整剤を挙げることができる。 また、記録液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記録液を調合するために
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添加され
る。なお、熱エネルギーの作用によつて記録液を
吐出させるタイプのインクジエツト方式に適用す
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。 本発明の方法によれば、異色の記録液が短時間
内に同一箇所に重複して付着した場合にも記録液
の流れ出しや滲み出し現象がなく、高解像度の鮮
明で優れた発色性の画像が得られる。しかも環境
温度の変化があつても、常時これらの優れた特性
を発揮させることができ、フルカラーの記録を行
う場合のインクジエツト記録法として優れたもの
である。 以下、実施例に従つて本発明の方法を更に詳細
に説明する。 実施例 １ シリカ（ニプシルE150、商品名、日本シリカ
工業(株)製、平均粒子径：5μm）100重量部とポリ
ビニルアルコール20重量部を水500重量部中に分
散溶解させた後、ボールミルにて12時間粉砕混合
してスラリーを得た。 このスラリーを、JIS P8122に基づくサイズ度
が35秒の一般上質紙（坪量60g／m²）の片面に乾
燥塗工量4g／m²になるよう塗工した。次に、こ
れを180℃の熱風に２秒間曝して乾燥させ被記録
材を作製した。得られた被記録材の被覆層表面の
約1000倍の走査型電顕写真を第２図に示す。 この被記録材に対して、下記７種のインクを用
いてピエゾ振動子によつて記録液を吐出させるオ
ンデマンド型インクジエツト記録ヘツド（吐出オ
リフイス径50μm、ピエゾ振動子駆動電圧60V、
周波数4KHz）を有する記録装置を使用してイン
クジエツト記録を行い、記録特性の評価を行つ
た。 インクNo.Ａ：粘度が約25cpのインク（組成） グリセリン 70重量部 水 30 〃 アセチノールEH（界面活性剤、川研フアイン
ケミカル社製） 0.1 〃 C.I.ダイレクトブルー86 ２ 〃 インクNo.Ｂ：粘度が約20cpのインク（組成） グリセリン 65重量部 水 35 〃 アセチノールEH 0.1 〃 C.I.ダイレクトブルー86 ２ 〃 インクNo.Ｃ：粘度が約15cpのインク（組成） ジエチレングリコール 80重量部 水 20 〃 アセチノールEH 0.1 〃 C.I.ダイレクトブルー86 ２ 〃 インクNo.Ｄ：粘度が約10cpのインク（組成） ジエチレングリコール 70重量部 水 30 〃 アセチノールEH 0.1 〃 C.I.ダイレクトブルー86 ２ 〃 インクNo.Ｅ：粘度が約5cpのインク（組成） トリエチレングリコールモノメチルエーテル
50重量部 水 50 〃 アセチノールEH 0.1 〃 C.I.ダイレクトブルー86 ２ 〃 インクNo.Ｆ：粘度が約3cpのインク（組成） エチレングリコール 45重量部 水 55 〃 アセチノールEH 0.1 〃 C.I.ダイレクトブルー86 ２ 〃 インクNo.Ｇ：粘度が約1.5cpのインク（組成） エチレングリコール 70重量部 水 30 〃 アセチノールEH 0.1 〃 C.I.ダイレクトブルー86 ２ 〃 被記録材の記録特性の評価結果を表１に示す。
表１における各評価項目の測定は下記の方法に従
つた。 １） ドツト濃度は、印字ドツトをさくらマイク
ロデンシドメーター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、ほぼ円形のものを〇、円形の多少く
ずれたものを△、不定形のものを×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、インクドロツプレツトの何倍になつ
たかで示した。 ４） 色彩鮮明性は、インクジエツト記録画像の
色の鮮明さを目視により比較し、最も良いもの
を◎、最も悪いものを×とし、◎、〇、△、×
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、画像の鮮明なものを〇、それ以外を×と
した。 実施例 ２及び３ ケイソウ土（セライトホワイトミスト、商品
名、ジヨンマンビル製、平均粒子径：5.5μm）
100重量部とアルギン酸ソーダ15重量部を水500重
量部中に分散溶解させた後、ボールミルにて15時
間粉砕混合してスラリーを得た。 このスラリーを、JIS P8122に基づくサイズ度
が35秒の一般上質紙（坪量65g／m²）の片面に乾
燥塗工量4g／m²になるよう塗工した。次に、こ
れを110℃の熱風に１分間（実施例２）、90℃の熱
風に30分間（実施例３）夫々曝して乾燥させ被記
録材を作製した。得られた被記録材の被覆層表面
の約1000倍の走査型電顕写真を第３図（実施例
２）と第４図（実施例３）に示す。 この被記録材を実施例１と同様にして評価した
結果を、表２（実施例２）と表３（実施例３）に示
す。 実施例 ４ 実施例１で使用した被記録材に対して25℃にお
ける粘度が3.5cpの下記組成の記録液を使用し、
これら記録液を記録ヘツド内の記録液に熱エネル
ギーを与えて液滴を発生させ記録を行うオンデマ
ンドタイプのマルチヘツド（吐出オリフイス径
35μm、発熱抵抗体抵抗値150Ω、駆動電圧30V、
周波数2KHz）を有する記録装置へ供給してフル
カラーのインクジエツト記録を行なつた。 イエローインク（組成） C.I.アシツドイエロー23 ２重量部 ジエチレングリコール 30 〃 水 70 〃 マゼンタインク（組成） C.I.アシツドレツド92 ２重量部 ジエチレングリコール 30 〃 水 70 〃 シアンインク（組成） C.I.ダイレクトブルー86 ２重量部 ジエチレングリコール 30 〃 水 70 〃 得られた記録画像は、鮮明で所定の色調が発現
されたものであり、ドツト形状、インク吸収性も
良好であつた。 比較例 １ 被記録材として市販のアートコート紙（商品
名：SKコート、山陽国策パルプ(株)製）を使用し
てインクジエツト記録特性の評価を実施例１と同
様にして行つた。その結果を表４に示す。なお、
この紙の被覆層表面の約1000倍の走査型電顕写真
は第５図に示すようなものであつた。 比較例 ２ 被記録材として市販のノンコート紙（商品名：
インクジエツト記録用紙Ｍ、三菱製紙(株)製）を使
用してインクジエツト記録特性の評価を実施例１
と同様にして行つた。その結果を表５に示す。

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に使用する被記録材の構成を
示すための模式図であり、第２図、第３図、第４
図は、本発明の方法で使用するのが適当な被記録
材の被記録層表面の約1000倍の走査型電子顕微鏡
写真であり、第５図は、市販のコート紙の表面の
同倍率の走査型電子顕微鏡写真である。 図に於て、１は基体、２は被覆層、３は鱗片状
被膜（色素捕捉部）、４は亀裂を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 記録液の小滴を形成し、この小滴を基材上に
   被覆層を設けた被記録材に付着させて記録を行う
   インクジエツト記録方法に於いて、前記被記録材
   の被覆層の表面が不定形の亀裂により区画されて
   なり且つ前記区画された部分の大きさが10μm×
   10μm乃至数百μm×数百μmの範囲にあるもので
   あり、前記記録液が25℃において20cp以下の粘
   度を呈するものであることを特徴とするインクジ
   エツト記録方法。