JP3431933B2 - インク、これを用いたインクジェット記録方法及びかかるインクを備えた記録機器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オフイスや学校で一般
的に使用されている上質紙、中質紙、ボンド紙等の非塗
工紙、いわゆる普通紙に記録したときに、とりわけ記録
画像の濃度が高く、定着性が良好でカラ−インクの混色
にじみの発生を低減した高画質の画像が得られる新規な
インク、これを用いたインクジェット記録方法及びかか
るインクを備えた記録機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】普通紙対応型インクジェット記録に用い
るインクとして必要な性能は、主に定着性、ＯＤ、印字
品位などの印字性能、固着特性などの信頼性及び吐出安
定性、吐出速度、周波数応答性、初期吐出特性などの吐
出性能である。

【０００３】これらの特性はお互いに相反する性質を有
するため、すべての性能を同時に満足するインクを得る
ことは難しい。

【０００４】近年、複数のカラ−インクを用いて普通紙
にカラ−記録を行うインクジェット記録装置の開発が行
われている。しかし、複数のカラ−インクを用いて普通
紙に記録を行うと、得られる画像の濃度（ＯＤ）が低
く、又、紙上で隣接するインクドットの境界部での色滲
み（ブリ−ディング）が顕著であるという問題を生じ
る。

【０００５】特開昭６２−３０１６９号公報には、定着
性を向上させる方法として、低級アルキレングリコ−ル
モノアクリルエ−テルを含むインクが開示されており、
特開昭５５−８０４７７号公報には、カルボキシメチル
セルロ−スを用いて紙表面の横方向への滲みを抑えるこ
とが開示されている。

【０００６】これらの方法では、定着性や印字品位には
大きな問題はないが、いずれもインクと紙との親和性を
高めることで浸透力を向上させ、不規則な浸透をなくそ
うとしている。その為、インクが紙の表面だけでなく深
さ方向にも深く浸透してしまい、ＯＤが低くなるという
欠点を有していた。

【０００７】又特開昭５５−４２８５８号公報には、特
定の表面張力を有する界面活性剤を用いて別の色を重ね
刷りする際に生じる滲み、ぼけを低減することが開示さ
れている。しかし、かかる界面活性剤を用いたインクで
は、印字後、インクが紙中深く浸透するため低ＯＤとな
る。

【０００８】更に特開平４−１７０４７８号公報には、
普通紙上でのインクの不規則な浸透をなくすために、初
期接触角が大きくしかも表面張力が大きいインクを提案
している。しかしこのインクを用いて高ＯＤの画像を得
ようとするとインクの付与量を多くしなければならず、
その結果インクの定着性及び耐ブリ−ディング性が悪化
する。

【０００９】上記のごとく従来技術では、前述した普通
紙における高ＯＤ、良好な定着性とブリ−ディング（紙
上で隣接する異色ドットの境界部における色の滲み）の
低減を共に満足させることができない。

【００１０】

【発明が解決しようとしている問題点】そこで本発明の
目的は、カラ−インクを用いた普通紙記録において、高
ＯＤの画像が得られ、定着性が良好であり、しかもブリ
−ディングを低減した新規なインクを提供することにあ
る。

【００１１】更に本発明の目的は、種々のタイプの普通
紙に対する印字性能（定着性、ＯＤ、印字品位）に優
れ、信頼性（固着特性）、保存性及び吐出特性（吐出安
定性、吐出速度、周波数応答性、初期吐出特性）に優れ
たインク、高速記録を可能とするインクジェット記録方
法及びかかるインクを備えた記録機器を提供することに
ある。

【００１２】

【問題点を解決する為の手段】上記目的は以下の本発明
によって達成される。即ち、本発明は、 （ｉ）水溶性染料と、 （ｉｉ）水溶性染料を溶解する液媒体としての水及び水
溶性有機溶剤と、 （ｉｉｉ）アルカリ可溶性樹脂と、 （ｉＶ）前記アルカリ可溶性樹脂を溶解する塩基性物質
と、 を含んでいるインクジェット記録に用いるインクであっ
て、前記アルカリ可溶性樹脂を、インク全重量に対し
０．０１〜２重量％含み、また該インクは、２５℃にお
ける表面張力が２６×１０^−５Ｎ／ｃｍ〜４０×１０
^−５Ｎ／ｃｍであり、２５℃における粘度が０．７×１
０^−３Ｐａ・ｓ〜１２×１０^−３Ｐａ・ｓであり、且つ
２５℃において被記録材に対する前進接触角が６０°〜
１８０°の範囲にあり、更に前記アルカリ可溶性樹脂
が、スチレン−アクリル酸系の共重合体であることを特
徴とするインクジェット記録に用いられるインクであ
る。

【００１３】

【００１４】

【００１５】更に又本発明は、上記のインクを用いたイ
ンクジェット記録方法、上記インクを含むインクカ−ト
リッジ、記録ユニット、かかるインクカ−トリッジ及び
記録ユニットを使用したインクジェット記録装置であ
る。

【００１６】

【作用】本発明のインクが被記録材に対してどのような
挙動を示すのかを図１及び図２を参照して説明する。

【００１７】図１に示すごとく、従来系のインクとして
はタイプ１と２があり、これに対し本発明のインクを表
面拡散タイプと呼ぶことにする。

【００１８】従来系のタイプ１のインクは、インク滴が
紙面に着弾後、紙面深さ方向には余り沈まず（これを上
のせタイプという）滲み率が小さい、つまりドット径が
小さいため、インクの行き所がなくなり、定着性が良好
ではなく、耐ブリ−ディングも悪く、ＯＤも低下してし
まう。一方、従来系のタイプ２のインクは、紙面深さ方
向及び紙面方向に素早く浸透する（これを浸透タイプと
いう）ため、定着性は非常に良く、ブリ−ディングを生
じにくいが、ＯＤは低下してしまう。

【００１９】これに対し本発明の表面拡散タイプのイン
クは、紙面深さ方向には余り沈まないが、紙面方向にイ
ンクが広がるよう設計されたものである。このため定着
性やブリ−ディングを良くするためにインクの吐出量を
少なくしてもドット径が大きくなるため、定着性、ブリ
−ディング及び発色性を同時に満足することができる。

【００２０】このようなインクを実現するために本発明
では、インクの表面張力と、紙に対するインクの前進接
触角とを調整することで、滲み率と紙への浸透深さをコ
ントロ−ルする方法を見いだした。

【００２１】インクの横方向への広がりは、図２に示す
とおり、紙の表面上を広がるもの（拡張濡れ）と、紙の
繊維間を横方向に広がるもの（浸漬濡れ）と２通り考え
られるが、表面拡散タイプではほとんど紙中にインクが
浸透しないため、拡張濡れであると考えられる。つまり
インクの広がり（滲み率）は拡張濡れ仕事Ｗ_S の大きさ
によって決まる。すなわちＷ_S が大きいならば滲み率は
大きくなるといえる。

【００２２】拡張濡れ仕事、すなわち濡れに際しての自
由エネルギ−の変化（低下）は次式のようになる。

【００２３】Ｗ_S ＝γ_S −γ_SL−γ_L Ｗ_S ：拡張ぬれ仕事 γ_S ：固体（被記録材）の表面張力 γ_SL：固液界面張力 γ_L ：液体（インク）の表面張力 この式によれば、インクの表面張力が小さいほどＷ_S が
大きくなるから、滲み率が大きくなる。滲み率が大きい
ということは、所望のドット径とするために必要なイン
ク量（吐出量）が少なくてすむため、定着性、耐ブリ−
ディング性能に優れる。

【００２４】しかし滲み率が大きくてもインクが紙面深
さ方向にも広がってしまうと、染料が紙表面に残らず、
紙中に入り込み、紙繊維による光の散乱が生じるため発
色効率が悪くなる。従来系タイプ２がこの系であり、通
常界面活性剤等を添加し、濡れ性を良くして滲み率を上
げているが、インクは深さ方向にも浸透してしまうか
ら、低ＯＤとなってしまう。

【００２５】そこで大きな滲み率を保持したまま紙面深
さ方向に沈みにくくするためには、紙への浸透距離を小
さくする何らかの手段が必要になる。

【００２６】ここで浸透距離ｈとインク物性との関係を
Lucas-Washburnの式を使って考える。

【００２７】 ｈ＝｛（ｒ・γ・ｃｏｓθ・ｔ）／（２η）｝^1/2 ｈ：浸透距離 ｒ：微細管半径 γ：液体の表面張力 θ：接触角 ｔ：時間 η：粘度 この式によれば、インクの表面張力が小さく、接触角が
大きいほど浸透距離ｈは小さくなるため、染料が紙の表
面に残る割合が大きくなり、高ＯＤになりやすい。

【００２８】すなわち紙面深さ方向には余り沈まない
が、横方向にインクが広がるような表面拡散タイプのイ
ンクを実現するためには、表面張力が小さくかつ紙に対
して濡れにくいインクの設計が必要である。

【００２９】更にインクと被記録材との濡れ性が良くな
い系では、紙の凹凸やセルロ−ス繊維間の毛管現象等の
影響による「ひげ状」の不規則な滲みが起きない。その
ためドット形状が紙の種類によらず、きれいな円にな
る。これは、濡れ性が悪い場合、インクが自発的に毛管
を流れる（毛管現象が起きる）ことがないからである。

【００３０】上記の観点から本発明では、２５℃におけ
るインクの表面張力が２６×１０^-5Ｎ／ｃｍ〜４０×１
０^-5Ｎ／ｃｍ、好ましくは３０×１０^-5Ｎ／ｃｍ〜４０
×１０^-5Ｎ／ｃｍ、粘度が０．７×１０^-3Ｐａ・ｓ〜１
２×１０^-3Ｐａ・ｓ、好ましくは１×１０^-3Ｐａ・ｓ〜
４×１０^-3Ｐａ・ｓであり、被記録材に対するインクの
前進接触角が６０°〜１８０°、好ましくは９０°〜１
８０°の範囲にあるインクを使用する。インクの表面張
力が２６×１０^-5Ｎ／ｃｍ未満では、オリフィスからイ
ンクが吐した後、メニスカスを引き戻そうとする力が弱
いため、インクの補給が遅く、周波数応答性が低下す
る。他方インクの表面張力が４０×１０^-5Ｎ／ｃｍを越
えると、拡張濡れ仕事Ｗ_S が小さくなり、ドット径が小
さくなるため、発色性、定着性が低下する傾向にある。
インクの粘度が上記の範囲をはずれると、インクジェ
ット記録において正常な吐出を定常的に得ることはでき
ず、特に１２×１０^-3Ｐａ・ｓを越えるインクは、その
粘性抵抗により、被記録材表面でのインク滴の広がりを
抑えるように働くため、ドット径が小さくなってしま
い、発色性、定着性が低下する。

【００３１】本発明で言う前進接触角とは、液滴が固体
面上を前進するときに得られる接触角を指し、当業者に
とって周知の用語である。

【００３２】本発明で初期接触角ではなく前進接触角を
問題にするのは、紙の凹凸等による濡れのヒステリシス
を含めた「濡れ性」を判断することと、インクは毛管現
象等で自発的に浸透するのではなく、それ以外の外力
（インク滴の吐出エネルギ−、重力）によって、ドット
の広がり、浸透が起こるためであり、単なる接触角より
も液体が固体面を前進する際の前進接触角で判断するこ
とが適当であるからである。

【００３３】以上により、本発明のインクは主に以下の
特性を有する。

【００３４】染料が紙表面に残るため高ＯＤになる。

【００３５】ドット径が大きくなるため定着性、発色
性が良い。

【００３６】紙の影響を受けにくくドットが均一で印
字品位が良い。

【００３７】ブリ−ディングが発生しにくい。

【００３８】〔好ましい実施態様〕次に好ましい実施態
様を挙げて本発明を更に詳細に説明する。

【００３９】本発明で用いるアルカリ可溶性樹脂とは、
塩基性物質を溶解させた水溶液に可溶であり、表面張力
を適度に下げる効果と被記録材に対してインクの濡れ性
を下げる効果の高いスチレン−アクリル酸系の共重合体
である。具体的には、スチレン−アクリル酸共重合体、
スチレン−アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共
重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マ
レイン酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチ
レン−メタクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸
−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−マ
レイン酸ハ−フエステル共重合体、ビニルナフタレン−
アクリル酸共重合体、ビニルナフタレン−マレイン酸共
重合体、あるいはこれらの塩等が挙げられる。

【００４０】これらの樹脂は、一般に顔料インクの分散
剤として使用される樹脂である。ところが、分散剤とし
てこの樹脂を使用し、分散処理を行って顔料インクを製
造すると、樹脂は顔料の表面に吸着し、分散剤としての
役割を果すだけで、インクの表面張力を下げる効果はな
いし、被記録材に対するインクの濡れ性を下げる効果も
小さい。

【００４１】例えばスチレン−アクリル酸共重合体を
０．６重量％用い、溶媒組成を全く同じにして染料イン
クと顔料インクを製造した。顔料インクの場合、分散処
理を行ってインクを製造した。この顔料インクの表面張
力は５０×１０^-5Ｎ／ｃｍであるのに対し、染料インク
の表面張力は、３７×１０^-5Ｎ／ｃｍとなり、両者で大
きく異なる。つまり本発明では、かかる樹脂を顔料イン
クにおける分散剤としての目的とは全く別の目的で用い
ているのであり、その効果も異なる。

【００４２】本発明で用いる好ましい樹脂の条件とし
て、その酸価が１００〜２５０、好ましくは１３０〜２
１０の範囲にあるものである。これは酸価が１００未満
の場合、水に対する樹脂の溶解性が悪くなるため、固着
特性が悪くなる傾向にあり、又、酸価が２５０を越える
と、被記録材との親和性が良くなりすぎて被記録材に対
して濡れ性を下げる効果が低下してしまう。又かかる樹
脂の重量平均分子量は、３０００〜５００００、とりわ
け４０００〜２００００のものが好ましい。分子量がこ
の範囲をはずれると、溶解性が低下する、濡れ性を下げ
る効果が低下する、インクの粘度が高くなりすぎる、等
の不都合を生じる。

【００４３】更に、かかる樹脂はスチレンなどの疎水性
の単量体とアクリル酸などの親水性の単量体を重合して
製造されるが、本発明では、これらの単量体の構成比と
して疎水性単量体が３０〜８０重量％、好ましくは４３
〜６５重量％であり、親水性単量体が２０〜７０重量
％、好ましくは３５〜８０重量％の範囲のものを用い
る。

【００４４】上記具体例の中でも、スチレンが３０〜８
０重量％、好ましくは４３〜６５重量％、アクリル酸が
７〜４０重量％、好ましくは１５〜３０重量％、アクリ
ル酸エチルが１０〜３０重量％、好ましくは１２〜２５
重量％の共重合体がとりわけ好ましい。

【００４５】この樹脂をインク中に０．０１〜５重量
％、好ましくは０．０１〜２重量％、より好ましくは
０．１〜０．９重量％添加することにより、かかる樹脂
の特性が十分に発揮される。樹脂の添加量が上記の範囲
よりも少なすぎると、樹脂の特性が十分に発揮し得ず、
逆に多すぎると粘度が高くなったり、インクに熱や圧力
を加えるインクジェット記録方法においてインクの吐出
安定性が低下する。樹脂を溶解する塩基性物質として
は、水酸化ナトリウム等のアルカリ金属の水酸化化合
物、モノエタノ−ルアミン、ジエタノ−ルアミン、トリ
エタノ−ルアミン、アミノメチルプロパノ−ル、アンモ
ニア等の有機塩基性化合物を単独使用又は併用すること
ができる。とりわけ水酸化ナトリウム等のアルカリ金属
の水酸化化合物やアミン類が発色性、耐ブリ−ディング
性に優れているので好ましい。

【００４６】本発明で使用する色材は、水溶性染料であ
り、直接染料、酸性染料、塩基性染料、反応性染料等種
々の水溶性染料を用いることができる。かかる染料のイ
ンク中での使用量は、インク全重量の０．１〜１０重量
％の範囲から適宜選択される。

【００４７】本発明で使用する液媒体としては、水と水
溶性有機溶剤との混合物であることが好ましい。水溶性
有機溶剤としては、それ自身の蒸気圧が低くインク中の
水分の蒸発速度を減速させると共に染料等の溶解性も持
ち合わせていることで固着特性向上剤としての効果もあ
るものが好ましい。好ましい水溶性有機溶剤としては、
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−ル等のケトンまた
はケトンアルコ−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レングリコール類；グリセリ
ン；エチレングリコールモノメチル（又はエチル）エー
テル、ジエチレングリコールモノメチル（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；Ｎ−メチル−２−ピロリドン、２−ピロリド
ン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン等の含窒
素複素環式ケトン類；スルホラン、ジメチルスルホキシ
ド等の含硫黄化合物等が挙げられる。

【００４８】インクの保存性、つまりインクのｐＨの経
時的変化を最小限に抑える有機溶剤としては、チオジグ
リコ−ル、スルホラン、ジメチルスルホキシド等の含硫
黄化合物が好ましく、これらの溶剤と他のグリコ−ルの
併用が特に好ましい。経時的変化によりｐＨが低下した
インクは、アルカリ可溶性樹脂のインクに対する溶解度
が低下し、固着特性や吐出特性が悪くなる傾向がある。
又これらの含硫黄化合物は、比較的粘度が低く、蒸発し
にくい溶剤であるため、初期吐出特性の向上にも効果が
ある。

【００４９】上記含硫黄化合物と併用するグリコ−ル類
としては、ポリエチレングリコ−ル、ジエチレングリコ
−ル、エチレングリコ−ル、プロピレングリコ−ル、ヘ
キシレングリコ−ルが好ましい。

【００５０】上記水溶性有機溶剤の含有量は、０〜５０
重量％、好ましくは０〜２０重量％、より好ましくは０
〜１０重量％の範囲である。上記の含硫黄化合物をグリ
コ−ルと併用する場合、１〜５０重量％の含硫黄化合物
と１〜５０重量％のグリコ−ルを用いるのが良い。

【００５１】インク中の水の含有量は、インク全重量の
４０〜９５％、とりわけ７０〜９５％の範囲が好まし
い。含有量が４０重量％より少ないと粘度が高くなる、
紙上で滲みやすくなる、定着性が劣る等の不都合を生
じ、９５重量％よりも多いと、蒸発成分が多すぎて固着
特性が悪化する。

【００５２】固着特性を向上させるために、蒸発抑制効
果のある化合物、染料の溶解性を向上させる化合物、粘
度上昇を抑制する化合物等の従来使用されていた水溶性
有機溶剤とは異なる固着防止剤を使用しても良い。この
固着防止剤としては、尿素、塩酸トリエチルアミン等の
トリアチルアミンの塩、塩酸トリエタノ−ルアミン等の
トリエタノ−ルアミンの塩、トルエンスルホンアミドの
誘導体等が挙げられる。これらの固着防止剤はインク中
に０．１〜３０重量％の範囲で適宜選択して使用するこ
とが好ましい。

【００５３】このような固着防止剤を使用することで水
以外の構成成分（溶剤分）の量を極端に少なくしても目
詰まりせず、高信頼性を保つことができる。又、インク
中の水分量が多いため、記録物のインクは蒸発しやすく
なり、ＯＤ、定着性、印字品位等の普通紙記録性能に有
利に働く。更に、尿素等には粘度上昇を抑制する効果が
あるため、初期吐出特性にも優れている。

【００５４】これ以外にも定着性を向上させる溶剤が使
用される。このような溶剤を使用したインクは、記録紙
上での乾燥性に優れる。このような効果が期待できる溶
剤としては、メチルアルコ−ル、エチルアルコ−ル、イ
ソプロピルアルコ−ル、ｎ−プロピルアルコ−ル、ｎ−
ブチルアルコ−ル、ｓｅｃ−ブチルアルコ−ル、ｔｅｒ
ｔ−ブチルアルコ−ル、イソブチルアルコ−ル等の炭素
数１〜４のアルキルアルコ−ル類；シクロヘキサノ−ル
等の環状アルキルアルコ−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−ル等のケトン又はケトンアルコ−ル
類；テトラヒドロフラン、ジオキシン等のエ−テル類；
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の含窒素複素環式ケトン類；グリセ
リン；脂肪酸アルキロ−ルアミド、Ｎ−アシルスルコシ
ネ−ト等が挙げられる。尚、これらの物質のうちエチル
アルコ−ル等のアルコ−ルは、比較的沸点が低いものが
多いためインクに熱エネルギ−を作用させて吐出させる
記録方法における吐出エネルギ−源である発泡の促進剤
となり、吐出速度を大きくする効果もある。又、Ｎ−メ
チル−２−ピロリドンはポリマ−を溶解させる性能も持
ち合わせているため、熱エネルギ−を発生させるヒ−タ
−の汚れをとり、きれいな状態にするため、吐出安定性
を向上させる効果もある。

【００５５】これらの物質はインク中に０〜５０重量％
の範囲で適宜選択して使用することが好ましい。

【００５６】本発明のインクにおいて、添加剤として界
面活性剤を添加することが好ましく、かかる物質を添加
することにより定着性を向上させることができる。但し
あまり多く添加しすぎると、インクと紙との親和性が良
くなり過ぎてポリマ−による濡れ性の低下の効果がなく
なってしまう、表面張力が低下しすぎる等の問題が生じ
るため、添加量に制限がある。又界面活性剤にはインク
ジェット記録用ヘッド内の汚れを剥落させることでヘッ
ド内の濡れ性を向上させる洗浄効果的な性能も有するた
め、ヘッドの吐出安定性を向上させることができる。

【００５７】このような性能を有する界面活性剤の例を
以下に示す。

【００５８】

【外１】

【００５９】

【外２】 Ｎｏ．１０：ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン これらの界面活性剤はインク全重量に対して０．０１〜
０．５重量％、好ましくは０．０２〜０．２重量％の範
囲で使用される。

【００６０】インクのｐＨは、２５℃おいて８〜１１の
範囲であることが好ましい。ｐＨが８未満ではアルカリ
可溶性樹脂の性質上、樹脂の溶解性が好ましくない。逆
にｐＨが１１を越えると、操作上危険度の高いインクで
あり、インクジェットユニットにおける、インクとの接
触部分を溶解、腐食してしまう可能性がある。とりわけ
熱エネルギ−を作用させてインク滴を形成させるタイプ
のインクジェット記録方法においては、熱エネルギ−発
生源（ヒ−タ−）の寿命を短くしてしまうという問題を
生じる。

【００６１】本発明のインクは、インクが単色であるモ
ノクロ記録のときはもちろんのこと、インクを複数色用
いたフルカラ−記録の際にも効果的である。即ち被記録
材が普通紙のとき、フルカラ−記録を行うためには、従
来技術では紙の深さ方向にインクを浸透させる割合をよ
り高くしなくてはならなかった。そのため混色印字のと
きは付与するインクの量が多くなり、特に発色性が悪か
った。本発明では、インクは深さ方向には浸透しにくい
ため、鮮やかな混色（レッド、グリ−ン、ブル−等）が
得られる。

【００６２】以上の述べたとおり、本発明のインクを採
用することにより、印字物が高ＯＤとなり、ブリ−ディ
ングが発生しにくく、定着性、印字品位にも優れ、更に
固着特性、吐出安定性、吐出速度、周波数応答性、初期
吐出特性の全ての性能を満足させることが可能である。

【００６３】本発明のインクは、熱エネルギーの作用に
より液滴を吐出させて記録を行なうインクジェット記録
方法にとりわけ好適に用いられるが、その他のインクジ
ェット記録方法及び一般の筆記具用としても使用出来
る。

【００６４】本発明のインクを用いて記録を行うのに特
に好適な方法及び装置としては、記録ヘッドの室内のイ
ンクに記録信号に対応した熱エネルギーを与え、該熱エ
ネルギーにより液滴を発生させる方法及び装置が挙げら
れる。

【００６５】その装置の主要部であるヘッド構成例を図
３、図４及び図５に示す。

【００６６】ヘッド１３はインクを通す溝１４を有する
ガラス、セラミックス又はプラスチック板等と、感熱記
録に用いられる発熱ヘッド１５（図ではヘッドが示され
ているが、これに限定されるものではない）とを接着し
て得られる。発熱ヘッド１５は酸化シリコン等で形成さ
れる保護膜１６、アルミニウム電極１７−１、１７−
２、ニクロム等で形成される発熱抵抗体層１８、蓄熱層
１９、アルミナ等の放熱性の良い基板２０よりなってい
る。

【００６７】インク２１は吐出オリフィス（微細孔）２
２まで来ており、圧力Ｐによりメニスカス２３を形成し
ている。

【００６８】今、電極１７−１及び１７−２に電気信号
が加わると、発熱ヘッド１５のｎで示される領域が急激
に発熱し、ここに接しているインク２１に気泡が発生
し、その圧力でメニスカス２３が突出し、インク２１が
吐出し、オリフィス２２より記録小滴２４となり、被記
録材２５に向かって飛翔する。図５には図３に示すヘッ
ドを多数並べたマルチヘッドの外観図を示す。該マルチ
ヘッドはマルチ溝２６を有するガラス板２７と、図３に
説明したものと同様な発熱ヘッド２８を密着して製作さ
れている。尚、図１は、インク流路に沿ったヘッド１３
の断面図であり、図４は図３のＡ−Ｂ線での切断面であ
る。

【００６９】図６に、かかるヘッドを組み込んだインク
ジェット記録装置の１例を示す。

【００７０】図６において、６１はワイピング部材とし
てのブレードであり、その一端はブレード保持部材によ
って保持されて固定端となり、カンチレバーの形態をな
す。ブレード６１は記録ヘッドによる記録領域に隣接し
た位置に配設され、又、本例の場合、記録ヘッドの移動
経路中に突出した形態で保持される。６２はキャップで
あり、ブレード６１に隣接するホームポジションに配設
され、記録ヘッドの移動方向と垂直な方向に移動して吐
出口面と当接し、キャッピングを行う構成を備える。更
に６３はブレード６１に隣接して設けられる吸収体であ
り、ブレード６１と同様、記録ヘッドの移動経路中に突
出した形態で保持される。上記ブレード６１、キャップ
６２、吸収体６３によって吐出回復部６４が構成され、
ブレード６１及び吸収体６３によってインク吐出口面に
水分、塵埃等の除去が行われる。

【００７１】６５は吐出エネルギー発生手段を有し、吐
出口を配した吐出口面に対向する被記録材にインクを吐
出して記録を行う記録ヘッド、６６は記録ヘッド６５を
搭載して記録ヘッド６５の移動を行う為のキャリッジで
ある。キャリッジ６６はガイド軸６７と慴動可能に係合
し、キャリッジ６６の一部はモータ６８によって駆動さ
れるベルト６９と接続（不図示）している。これにより
キャリッジ６６はガイド軸６７に沿った移動が可能とな
り、記録ヘッド６５による記録領域及びその隣接した領
域の移動が可能となる。

【００７２】５１は被記録材を挿入する為の給紙部、５
２は不図示のモータにより駆動される紙送りローラであ
る。これらの構成によって記録ヘッドの吐出口面と対向
する位置へ被記録材が給紙され、記録が進行するにつれ
て排紙ローラ５３を配した排紙部へ排紙される。

【００７３】上記構成において記録ヘッド６５が記録終
了等でホームポジションに戻る際、ヘッド回復部６４の
キャップ６２は記録ヘッド６５の移動経路から退避して
いるが、ブレード６１は移動経路中に突出している。こ
の結果、記録ヘッド６５の吐出口面がワイピングされ
る。尚、キャップ６２が記録ヘッド６５の吐出面に当接
してキャッピングを行う場合、キャップ６２は記録ヘッ
ドの移動経路中に突出する様に移動する。

【００７４】記録ヘッド６５がホームポジションから記
録開始位置へ移動する場合、キャップ６２及びブレード
６１は上述したワイピング時の位置と同一の位置にあ
る。この結果、この移動においても記録ヘッド６５の吐
出口面はワイピングされる。

【００７５】上述の記録ヘッドのホームポジションへの
移動は、記録終了時や吐出回復時ばかりでなく、記録ヘ
ッドが記録の為に記録領域を移動する間に所定の間隔で
記録領域に隣接したホームポジションへ移動し、この移
動に伴って上記ワイピングが行われる。

【００７６】図７は、ヘッドにインク供給部材、例え
ば、チューブを介して供給されるインクを収容したイン
クカートリッジの一例を示す図である。ここで４０は供
給用インクを収容したインク収容部、例えば、インク袋
であり、その先端にはゴム製の栓４２が設けられてい
る。この栓４２に針（不図示）を挿入することにより、
インク袋４０中のインクをヘッドに供給可能ならしめ
る。４４は廃インクを受容する吸収体である。インク収
容部としては、インクとの接液面がポリオレフィン、特
にポリエチレンで形成されているものが本発明にとって
好ましい。本発明で使用されるインクジェット記録装置
としては、上記の如きヘッドとインクカートリッジとが
別体となったものに限らず、図８に示す如きそれらが一
体になったものにも好適に用いられる。

【００７７】図８において、７０は記録ユニットであっ
て、この中にはインクを収容したインク収容部、例え
ば、インク吸収体が収納されており、かかるインク吸収
体中のインクが複数のオリフィスを有するヘッド部７１
からインク滴として吐出される構成になっている。イン
ク吸収体の材料としては、ポリウレタン、セルロース又
はポリビニルアセタールを用いることが本発明にとって
好ましい。７２は記録ユニット内部を大気に連通させる
為の大気連通口である。この記録ユニット７０は、図６
で示す記録ヘッドに代えて用いられるものであって、キ
ャリッジ６６に対し着脱自在になっている。

【００７８】

【実施例】以下に実施例及び比較例を示し、本発明を更
に具体的に説明する。以下、「部」は全て重量基準であ
る。

【００７９】実施例１〜７、比較例１〜１０ 第１表に示す各成分をビ−カ−にて混合し、２５℃で４
時間撹拌した。この混合物をポアサイズ０．２２μｍの
メンブランフィルタ−で加圧濾過した。ただしスチレン
−アクリル酸系共重合体は、あらかじめアミン、水と共
に７０℃のウオ−タ−バスで樹脂分を完全に溶解させ、
樹脂分１５重量％の水溶液とした状態で添加した。

【００８０】

【表１】

【００８１】上記のインクを用い、熱エネルギ−の作用
によりインクを吐出させるキヤノン製インクジェットプ
リンタ−（解像度：３６０ＤＰＩ、インク吐出量：４０
ｐｌ)で普通紙印字（キヤノン製ＰＰＣ用紙ＳＫ紙）を
行い、定着性、ＯＤ、耐ブリ−ディング性、印字品位、
固着特性、吐出安定性、吐出速度、周波数応答性、初期
吐出特性の評価を行い、参考として滲み率、インクの表
面張力、粘度及び前進接触角を測定した。その結果を第
２表に示す。

【００８２】評価方法及び評価基準は以下に示すとおり
である。

【００８３】（１）定着性 ＳＫ紙に英数文字を印字した後、１０秒、２０秒、３０
秒、４０秒、５０秒及び６０秒後にろ紙（東洋濾紙製 N
o.2 、商標名）で擦り、印字部が汚れなくなるまでの秒
数をもとに判定した。（２０±５℃、５０±１０％ＲＨ
にて測定）Ａ：１５秒以内、Ｂ：１６〜３０秒、Ｃ：３
１秒以上

【００８４】（２）ＯＤ ＳＫ紙に４．５×９ｍｍのベタ印字を行った後、その印
字物を常温常湿で２４時間以上放置し、印字部をマクベ
ス濃度計（ＲＤ９１８）で測定し、そのＯＤ値で判定し
た。

【００８５】 Ａ：１．２以上、Ｂ：１．０〜１．２、Ｃ：１．０以下

【００８６】（３）耐ブリ−ディング性 ＳＫ紙にイエロ−インクによりベタを印字し、その中に
ブラックインクにより英数文字を印字した後、印字物を
常温常湿で１時間以上放置し、その後ドットレベルでの
滲み、エッジのシャ−プさを評価した。

【００８７】Ａ：滲みがなく、エッジがシャ−プであ
る。

【００８８】Ｂ：滲みが多少みられ、エッジも少しぼや
けている。

【００８９】Ｃ：滲みが多く、ドットもエッジもぼやけ
ている。

【００９０】（４）印字品位 ＳＫ紙に英数文字を印字した後、１時間以上放置し、そ
の後ドットレベルでの滲み、エッジのシャ−プさを２５
℃、６０％ＲＨの環境条件にて評価した。

【００９１】Ａ：滲みがなく、エッジがシャ−プであ
る。

【００９２】Ｂ：滲みが多少みられ、エッジも少しぼや
けている。

【００９３】Ｃ：滲みが多く、ドットもエッジもぼやけ
ている。

【００９４】（５）固着特性 プリンタ−に所定のインクを充填して１０分間連続して
英数文字を印字した後、プリントを停止し、キャップを
施して３０日間放置（放置条件：６０℃、１０±５％Ｒ
Ｈ）した後、再び英数文字を印字して初期の印字状態が
再現できるまでの回復操作回数で判定した。

【００９５】Ａ：回復操作なしで初期と同等な印字が可
能 Ｂ：１〜５回の回復操作で初期と同等な印字が可能 Ｃ：６〜１０回の回復操作で初期と同等な印字が可能 Ｄ：１１回以上の回復操作で初期と同等な印字が可能

【００９６】（６）吐出安定性、吐出速度及び周波数応
答性 キヤノン製インクジェット記録用ヘッド評価装置ＣＡＤ
ＡＳを用いて、プリンタ−で印字するヘッド駆動条件と
同じ条件で各種インクの吐出速度のばらつき、吐出速度
及び周波数応答性を測定しそれぞれ判定した。

【００９７】（６）−１ 吐出安定性 ＣＡＤＡＳによって４ＫＨｚで吐出速度を３０回測定
し、その標準偏差で判定した。

【００９８】Ａ：０〜０．５ｍ／ｓ、Ｂ：０．５〜１．
０ｍ／ｓ、Ｃ：１．０ｍ／ｓ以上

【００９９】（６）−２ 吐出速度 ＣＡＤＡＳによって４ＫＨｚで吐出速度を３０回測定
し、その平均値を求めて判定した。

【０１００】Ａ：７〜１５ｍ／ｓ、Ｂ：５〜７ｍ／ｓ、
Ｃ：５ｍ／ｓ以下

【０１０１】（６）−３ 周波数応答性 ＣＡＤＡＳによって駆動周波数０．１ＫＨｚで吐出さ
せ、徐々に周波数を上げてゆき、吐出形状が主滴の存在
しない剣状の不安定な吐出になったところの周波数を測
定し判定した。

【０１０２】Ａ：４ＫＨｚ以上、Ｂ：２〜４ＫＨｚ、
Ｃ：２ＫＨｚ以下

【０１０３】（７）初期吐出特性 １５℃、１０％ＲＨの環境でインクを吐出後、所定時間
キャップ非装着状態を保ち、再度吐出させたときの最初
の数発のインク滴の吐出の様子を見て、吐出状態が良好
でいられる時間で判定した。

【０１０４】Ａ：３０秒以上、Ｂ：２０〜３０秒、Ｃ：
５〜２０秒、Ｄ：５秒以下

【０１０５】（８）滲み率 ２０万発のインク滴を吐出させ、その際に消費したイン
ク量をインク袋の重量変化によって測定し、１滴当たり
の重量を算出し、更にインクの比重で割って、１滴当た
りの体積を算出した。インク滴を球と仮定してやり、こ
の体積での球の直径を算出し、液滴径とした。この液滴
径と、ＳＫ紙に印字したドットの直径であるドット径か
ら滲み率を算出した。

【０１０６】滲み率＝ドット径／液滴径

【０１０７】（９）表面張力 協和ＣＢＶＰ式表面張力計Ａ−１型（協和科学）を使用
して、２５℃において表面張力を測定した。

【０１０８】（１０）前進接触角（転落法による） 接触角測定装置ＣＡ Ｔｙｐｅ（協和界面科学）を使用
して、所定のインクを液滴径が２．８ｍｍになるように
シリンジから押し出した。この液滴をＳＫ紙に接触させ
てインクを移した後、紙を傾けて液滴が転落する転落角
をまず求めた。次にこの転落角におけるインクと紙表面
との境界で作る角のうち、下側（前進角）の角度を測定
し、これを前進接触角とした。（２５℃）

【０１０９】（１１）粘度 Ｅ型粘度計ＶＩＳＣＯＮＩＣ ＥＬＤ（東京計器）を使
用して２５℃で粘度を測定した。

【０１１０】

【表２】

【０１１１】実施例８ 実施例１〜４の４種のカラ−インクを前述のインクジェ
ットプリンタ−に搭載し、普通紙ＳＫ紙にフルカラ−画
像を形成したところ、異色間の滲みを生じない高画質の
カラ−画像が得られた。

【０１１２】又これらのインクをそれぞれ図７に示すイ
ンクカ−トリッジ及び図８に示す記録ユニットに充填
し、３ケ月保存した後、プリンタ−に搭載して記録を実
施したが、オリフィスの目詰まりを生じることなく、良
好な記録を行うことができた。

【０１１３】実施例９〜１４ 第３表に示す組成を用い、実施例１〜７と同様にしてイ
ンクを調整し、同様の評価を行なった。その結果を第５
表に示す。尚、用いた樹脂の組成を第４表に示す。

【０１１４】インクのｐＨは、ｐＨメ−タＦ−１１（堀
場製作所）を使用して２５℃で測定した。

【０１１５】

【表３】

【０１１６】

【表４】

【０１１７】

【表５】

【０１１８】実施例１５〜２１ 第６表に示す組成を用い、実施例１〜７と同様にしてイ
ンクを調整し、同様の評価を行った。その結果を第７表
に示す。尚、用いた樹脂は、第４表に示すものと同じで
ある。

【０１１９】評価項目として、新たにインクの保存性を
追加した。

【０１２０】（１２）保存性 耐熱ねじ口びん（西独デユラン５０ガラス）にインクを
充填し、６０℃の恒温槽で保存し、１ケ月後、２ケ月
後、３ケ月後に取り出した。

【０１２１】Ａ；３ケ月後でもインクの変質なし、Ｂ；
３ケ月でインクの変質あり Ｃ；２ケ月でインクの変質あり、 Ｄ；１ケ月でイン
クの変質あり

【０１２２】

【表６】

【０１２３】

【表７】

【０１２４】

【発明の効果】以上説明した様に本発明のインクを用い
ることにより、インク滴が普通紙の表面で横方向に適度
に広がり、不規則な滲みがなく、しかも、紙の深さ方向
にはしみ込みにくくなるため、高記録濃度、高速乾燥
性、高印字品位、及び高信頼性が達成でき、ブリ−ディ
ングの発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】紙上でのインクの挙動を説明するための模式
図。

【図２】紙上でのインクの濡れを説明するための模式
図。

【図３】インクジェット記録装置のヘッド部の縦断面
図。

【図４】インクジェット記録装置のヘッド部の横断面
図。

【図５】図３に示したヘッドをマルチ化したヘッドの外
観斜視図。

【図６】インクジェット記録装置の一例を示す斜視図。

【図７】インクカートリッジの縦断面図。

【図８】記録ユニットの斜視図。

【符号の説明】

６１ ワイピング部材 ６２ キャップ ６３ インク吸収体 ６４ 吐出回復部 ６５ 記録ヘッド ６６ キャリッジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−141967（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−248475（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−325574（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−149368（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−146109（ＪＰ，Ａ) 米国特許5102458（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09D 11/00 - 11/20 B41J 2/01 - 2/21 B41M 5/00

Claims (24)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ｉ）水溶性染料と、 （ｉｉ）水溶性染料を溶解する液媒体としての水及び水
   溶性有機溶剤と、 （ｉｉｉ）アルカリ可溶性樹脂と、 （ｉＶ）前記アルカリ可溶性樹脂を溶解する塩基性物質
   と、 を含んでいるインクジェット記録に用いるインクであっ
   て、 前記アルカリ可溶性樹脂を、インク全重量に対し０．０
   １〜２重量％含み、また該インクは、２５℃における表
   面張力が２６×１０^−５Ｎ／ｃｍ〜４０×１０^−５Ｎ／
   ｃｍであり、２５℃における粘度が０．７×１０^−３Ｐ
   ａ・ｓ〜１２×１０^−３Ｐａ・ｓであり、且つ２５℃に
   おいて被記録材に対する前進接触角が６０°〜１８０°
   の範囲にあり、更に前記アルカリ可溶性樹脂が、スチレ
   ン−アクリル酸系の共重合体であることを特徴とするイ
   ンクジェット記録に用いられるインク。
2. 【請求項２】 前進接触角が９０°〜１８０°（２５
   ℃） の範囲にある請求項１に記載のインク。
3. 【請求項３】 粘度が、１×１０^−３Ｐａ・ｓ〜４×１
   ０^−３Ｐａ・ｓの範囲にある請求項１に記載のインク。
4. 【請求項４】 表面張力が、３０×１０^−５Ｎ／ｃｍ〜
   ４０×１０^−５Ｎ／ｃｍの範囲にある請求項１に記載の
   インク。
5. 【請求項５】 前記アルカリ可溶性樹脂の重量平均分子
   量が、３０００〜５００００の範囲である請求項１に記
   載のインク。
6. 【請求項６】 前記水溶性有機溶剤が、含硫黄有機溶剤
   を含む請求項１に記載のインク。
7. 【請求項７】 前記含硫黄有機溶剤がチオジグリコ−
   ル、スルホラン及びジメチルスルホキシドから選択され
   る溶剤である請求項６に記載のインク。
8. 【請求項８】 前記アルカリ可溶性樹脂の含有量が、イ
   ンク全重量の０．０１〜２．０％の範囲にある請求項１
   〜７の何れかに記載のインク。
9. 【請求項９】 前記アルカリ可溶性樹脂の含有量が、イ
   ンク全重量の０．１〜０．９％の範囲にある請求項８に
   記載のインク。
10. 【請求項１０】 前記アルカリ可溶性樹脂の酸価が、１
    ００〜２５０の範囲にある請求項１〜９の何れかに記載
    のインク。
11. 【請求項１１】 前記アルカリ可溶性樹脂の酸価が、１
    ３０〜２１０の範囲にある請求項１０に記載のインク。
12. 【請求項１２】 前記アルカリ可溶性樹脂の重量平均分
    子量が、３０００〜５００００の範囲にある請求項１〜
    １１の何れかに記載のインク。
13. 【請求項１３】 前記アルカリ可溶性樹脂の重量平均分
    子量が、４０００〜２００００の範囲にある請求項１２
    に記載のインク。
14. 【請求項１４】 水の含有量が、インク全重量の７０〜
    ９５％の範囲にある請求項１〜１３の何れかに記載のイ
    ンク。
15. 【請求項１５】 更にピロリドン類を含有する請求項１
    〜１４の何れかに記載のインク。
16. 【請求項１６】 更に界面活性剤を含有する請求項１〜
    １５の何れかに記載のインク。
17. 【請求項１７】 ｐＨが８〜１１の範囲にある請求項１
    〜１６の何れかに記載のインク。
18. 【請求項１８】 請求項１〜１７の何れかに記載のイン
    クを記録信号に応じてオリフイスから吐出させて被記録
    材に記録を行う工程を有することを特徴とするインクジ
    ェット記録方法。
19. 【請求項１９】 インクに熱エネルギーを作用させてイ
    ンク滴を吐出させる請求項１８に記載のインクジェット
    記録方法。
20. 【請求項２０】 請求項１〜１７の何れかに記載のイン
    クを収容しているインク収容部と、該インクを吐出させ
    る為のインクジェットヘッドとを備えていることを特徴
    とする記録ユニット。
21. 【請求項２１】 前記ヘッドが、インクに熱エネルギー
    を作用させてインクを吐出させる請求項２０に記載の記
    録ユニット。
22. 【請求項２２】 請求項１〜１７の何れかに記載のイン
    クを収容しているインク収容部を備えていることを特徴
    とするインクカートリッジ。
23. 【請求項２３】 請求項１〜１７の何れかに記載のイン
    クを収容しているインク収容部と、該インクを吐出させ
    る為のインクジェットヘッドと、を具備していることを
    特徴とするインクジェット記録装置。
24. 【請求項２４】 前記インクジェットヘッドが、インク
    に熱エネルギーを作用させてインクを吐出させるヘッド
    である請求項２３に記載のインクジェット記録装置。