JPH06322307A - インク及びこれを用いたインクジェット記録方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 普通紙に対してもブリーディングの発生を抑
え、インク滴の吐出方向及び吐出速度を一定にし得るイ
ンクを提供する。 【構成】 インクに熱エネルギーを作用させてインクを
吐出し、且つ１パルスに応じたインクの吐出量が５〜２
０ｐｌ／ｄｏｔであるインクジェット記録方式に用いる
インクであって、炭素数１〜７の脂肪族一価アルコール
を少なくとも１種含み、且つ前記脂肪族一価アルコール
の少なくとも１種の蒸気圧が２０〜２５℃において４ｍ
ｍＨｇ以下であることを特徴とするインクである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、写真やカラーグラフィ
ック等あるいはコンピューターグラフィック、カラーＣ
ＲＴディスプレイ等のカラーハードコピーを得る手段で
あるインクジェット記録方法を利用した記録技術に関
し、オリジナルに忠実に、鮮明でかつ高濃度にカラー画
像を再現できるインクジェット記録技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録方法は、種々のイン
ク吐出方式により、インク小滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）を形
成し、それらを紙、加工紙、プラスチックフィルム、布
等の被記録材に付着させて記録を行うものであり、記録
ヘッドと被記録材が接触しないために静粛であり、また
高速印字が可能、カラー化が容易という利点を持つ。

【０００３】そのなかでも、パーソナルコンピューター
がデスクトップ型からラップトップ、ノート型にいたる
までディスプレイのカラー化が進んでおり、また、カラ
ーの表現力を生かすアプリケーションソフトが発表され
る現在では、プリンターのカラー化はもっとも期待され
る分野であるといえる。

【０００４】ここで、カラーインクジェット記録におい
て要求される性能を述べると、 （１）記録画像の記録密度が高い、写真やカラーグラフ
ィック、コンピューターグラフィック、カラーＣＲＴデ
ィスプレイ等のカラーハードコピーを得る場合に、オリ
ジナルに忠実に、鮮明でかつ高濃度にカラー画像を再現
できること （２）異なる色同士が隣接したときに、インク滴の未定
着により引き起こされる異色の混じりあい（ブリーディ
ング）がないこと （３）条件（１）を達成するために、１パルス毎のイン
ク滴の吐出方向、吐出速度が一定であること （４）カラー記録の場合、記録物のごく一部に特定の色
を使用するということが多いと考えられる。そのため、
これまでのモノクロ用のインクよりも、印字をしばらく
休止した時のインクの吐出不良（（３）の速度ばらつき
なども含む）が起こらないこと 等が要求される。例えば、特開平１−２５８９７９号公
報には、インクにグリセリン、メタノール、エタノー
ル、イゾプロピルアルコール、ブタノールを含有するこ
とで高周波駆動での吐出安定性を向上させることが開示
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】カラー画像の記録密度
を高くするためには１パルスに応じたインクの吐出量を
小さくすることが挙げられる。しかしながら、特にイン
クに熱エネルギーを使用しインクを吐出するインクジェ
ット記録方式では、これまでのインクをそのまま使用し
たのでは、気泡の膨張過程がパルス毎にまちまちである
ためにインクの吐出方向や吐出速度がバラバラになって
しまい、インクの着弾点のバラツキが生じたり、また画
像にスジが生じてしまう。またこのようにインクの吐出
量を小さくすると、特開平１−２５８９７９号公報で述
べられているようなインクでは十分とはいえない。

【０００６】本発明はこれらの課題を克服するためにな
されたものであり、その目的は、記録画像の記録密度が
高く、写真やカラーグラフィック、コンピューターグラ
フィック、カラーＣＲＴディスプレイ等のカラーハード
コピーを得る場合に、オリジナルに忠実に、鮮明でかつ
高濃度にカラー画像を再現できるインクならびにインク
ジェット記録方法を提供することである。

【０００７】更に本発明の目的は、インクジェット専用
紙はもちろん、普通紙に対してもブリーディングがな
く、１パルス毎のインク滴の吐出方向、吐出速度が一定
であり、印字をしばらく休止した後でも吐出不良がない
インクならびにインクジェット記録方法を提供すること
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】上記の課題は以
下の本発明によって達成される。

【０００９】即ち本発明は、インクに熱エネルギーを作
用させてインクを吐出し、かつ１パルスに応じたインク
の吐出量が５〜２０ｐｌ／ｄｏｔであるインクジェット
記録方式に用いるインクにおいて、炭素数１〜７の脂肪
族１価アルコールを少なくとも１種含み、かつ前記脂肪
族１価アルコールの少なくとも１種の蒸気圧が２０〜２
５℃において４ｍｍＨｇ以下であることを特徴とするイ
ンクである。

【００１０】又、本発明は、上記インクを使用したイン
クジェット記録方法である。

【００１１】本発明によれば、インクに熱エネルギーを
使用しこれによって発生する気泡の膨張に伴ってインク
を吐出し、かつ１パルスに応じたインクの吐出量が５〜
２０ｐｌ／ｄｏｔであるインクジェット記録方法におい
て、インクが炭素数１〜７の脂肪族１価アルコールを含
むことによって、インク滴の吐出方向、吐出速度が一定
となり、ヨレ、スジのない画像を得ることができる。

【００１２】この、脂肪族一価アルコールによる吐出の
安定化の機構については、詳細は不明であるが、以下の
ように推察される。

【００１３】インクの吐出量が小さくなることは、発生
する気泡そのものが小さくなることを意味する。インク
ジェット用インクは水分含有量の多いインクであるが、
インクの主成分ともいえる水は水素結合等の強い分子間
相互作用を持ち、クラスターを形成することが知られて
いる。また、インク中には染料などの数多くの成分が混
在している複雑な系である。染料の疎水部等には水が集
合状態で存在し、この集合体が染料の会合などで破壊さ
れる等の複雑な課程が繰り返されている。そのため、気
泡の発生過程におけるインク（特に水）の状態は必ずし
も一定ではなく、特に高周波領域では気泡成長の素過程
が異なってくるため、気泡の体積がまちまちとなり、結
果として吐出速度、方向のばらつきを生じると考えられ
る。おそらく、本発明で使用する脂肪族１価アルコール
は水分子の会合を解く構造破壊剤として作用し、インク
の状態の均一化をはかり、６ｋＨｚ以上といった高周波
駆動においても吐出の安定化が可能であると考えられ
る。

【００１４】本発明で使用できる、炭素数１〜７の脂肪
族１価アルコールとしては、メタノール、エタノール、
１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノー
ル、２−ブタノール、イソブチルブチルアルコール、ｔ
ｅｒｔ−ブチルアルコール、１−ペンタノール、２−ペ
ンタノール、３−ペンタノール、ｔｅｒｔ−ペンチルア
ルコール、ネオペンチルアルコール等のペンタノール異
性体、１−ヘキサノール等のヘキサノール異性体、シク
ロヘキサノール、ヘプタノール異性体、ベンジルアルコ
ールがあげられる。

【００１５】ここで、低級アルコールは一般的に揮発性
の溶剤であることに注意が必要である。インクの吐出量
を小さくするためにインクを吐出するためのノズル孔も
小さくなる。そのため、吐出孔からのインクの蒸発が加
速され、ノズル先端でのインクの増粘が激しくなるとと
もに低蒸気圧のアルコールは蒸発してしまい、印字休止
後のインクの吐出に対するアルコールの効果がやや小さ
くなる恐れがある。そこで、添加するアルコール成分の
うち、少なくとも１成分として、室温付近（２０〜２５
℃）での蒸気圧が４ｍｍＨｇ以下のものを使用すれば、
さらに効果的であることを見出した。

【００１６】この条件を満たす炭素数１〜７の脂肪族１
価アルコールとしては１−ペンタノール、２−ペンタノ
ール、３−ペンタノールｔｅｒｔ−ペンチルアルコー
ル、ネオペンチルアルコール等のペンタノール異性体、
１−ヘキサノール等のヘキサノール異性体、シクロヘキ
サノール、ヘプタノール異性体、ベンジルアルコールが
挙げられる。

【００１７】これらの炭素数１〜７の脂肪族１価アルコ
ールのインク中での全使用量としては０．１〜１５ｗｔ
％の範囲が好ましく、さらに好ましくは１〜１０％の範
囲である。もちろんこれらのアルコールは単独で用いて
も２種以上を組み合わせてもかまわない。

【００１８】さらに、本発明のインクには目詰まり防止
のために各種水溶性有機溶媒を使用することができる。
例えば、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、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール、
チオジ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（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
ールの低級アルキルエーテル類；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；
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、ジメチルスルホキシド、スルホラン等があげ
られるがもちろんこれらに限定されるものではない。

【００１９】これらの水溶性有機溶剤は本発明の効果を
悪化させない量で含有することができる。望ましい溶剤
としては、ポリエチレングリコール、エチレングリコー
ル、トリエチレングリコール、ヘキシレングリコール、
ジエチレングリコール、グリセリン、チオジグリコール
等であり、またその含有量は１〜３０％であることが望
ましい。

【００２０】本発明において使用する染料は直接染料、
酸性染料、反応染料、分散染料、建染染料等があげられ
る。これら染料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０．５〜１５重量％、好ましくは１
〜７重量％の範囲とされる。

【００２１】また本発明におけるインクには、表面張力
の調整や定着性を良好にするために、非イオン性界面活
性剤、イオン性及び両性界面活性剤等を含有することが
できる。本発明で使用できる界面活性剤については特に
制限はないが、望ましいものとしては、アルキルフェニ
ルエーテルのエチレンオキサイド付加物、ポリエチレン
オキサイド−ポリプロピレンオキサイド共重合体、アセ
チレングリコールのエチレンオキサイド付加物などの非
イオン活性剤、硫酸塩やスルホン酸塩型のアニオン活性
剤、４級アミン塩型のカチオン活性剤、ベタイン型、ア
ミノ酸型の両性活性剤などであり、その添加量は０．０
１〜２０重量％であることが望ましい。

【００２２】本発明のインクの成分は上記のとおりであ
るが、その他に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、緩衝液等のｐＨ調整剤、
防カビ剤、尿素およびその誘導体、チオ尿素およびその
誘導体等を本発明の目的を妨げない範囲において必要に
応じて添加することができる。

【００２３】次いで、本発明に好適な、熱エネルギーに
より液滴を発生させる記録装置について説明する。その
装置の主要部である記録ヘッドの構成を図１、図２、図
３に示す。

【００２４】ヘッド１３はインクを流路を形成したガラ
ス、セラミック、又はプラスチック等と感熱記録に用い
られる発熱抵抗体を有する発熱ヘッド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１
８、蓄熱層１９、アルミナ等の放熱性のよい基板２０よ
りなっている。

【００２５】記録インク２１は吐出オリフィス２２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。

【００２６】ここで、電極１７−１、１７−２に電気信
号が加わると、発熱ヘッド１５のｎでしめされる領域が
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が吐出し、オリフィス２２
より記録液滴２４となり、被記録材２５に向かって飛翔
する。図３には図１に示したノズルを多数並べた記録ヘ
ッドの概略図を示す。該記録ヘッドは多数の流路を有す
るガラス板等２７と図１において説明したものと同様の
発熱ヘッド２８を密着して作られる。

【００２７】尚、図１は、インク流路に沿ったヘッド１
３の断面図であり、図２は図１のＡ−Ｂ線での断面図で
ある。

【００２８】図４に、該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。

【００２９】図４において、６１はワイピング部材とし
てのブレードで、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、カレ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
た位置に配置され、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、キャッピングを行なう構
成を備える。さらに６３はブレード６１に隣接して設け
られるインク吸収体であり、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。前記
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、塵等の除去が行なわれ
る。

【００３０】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
出して記録を行なう記録ヘッド、６６は記録ヘッド６５
をとうさいして記録ヘッド６５の移動を行なう為のキャ
リッジである。キャリッジ６６はガイド軸６７とよう動
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（図示せず）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。

【００３１】５１は被記録材を挿入するための給紙部、
５２はモータ（図示せず）により駆動される紙送りロー
ラーである。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、排紙ローラー５３を配した排紙部へ排紙さ
れる。

【００３２】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の吐出口面に当
接してキャッピングを行なう場合、キャップ６２は記録
ヘッドの移動経路中に突出するように移動する。

【００３３】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は前記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。

【００３４】前記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はなく、記録
ヘッドが記録のため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なわれる。

【００３５】図５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（図示せず）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。４
４は廃インクを受容する吸収体である。

【００３６】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
ものが好ましい。

【００３７】本発明で使用されるインクジェット記録装
置としては、前記の如きヘッドとインクカートリッジが
別体となったものに限らず、図６に示す如きそれらが一
体となったものも好適に用いられる。

【００３８】図６において、７０は記録ユニットであっ
て、この中に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、例えばポリウレタンを用いることが
できる。７２は記録ユニット内部を大気に連通させるた
めの大気連通口である。この記録ユニット７０は、図４
で示す記録ヘッドに変えて用いられるものであって、キ
ャリッジ６６に対し脱着自在になっている。尚、本発明
に使用する記録装置において、上記ではインクに熱エネ
ルギーを作用させてインク液滴を吐出するインクジェッ
ト記録装置を例に挙げたが、そのほか圧電素子を使用す
るピエゾ方式のインクジェット記録装置でも同様に利用
できる。

【００３９】さて、本発明の記録方法を実施する場合に
は、例えば、前記図３に示した記録ヘッドを４つキャリ
ッジ上に並べた記録装置を使用する。図７はその一例で
ある。８１、８２、８３、８４はそれぞれイエロー、マ
ゼンタ、シアン、ブラック各色の記録インクを吐出する
ための記録ヘッドである。該ヘッドは前記した記録装置
に配置され、記録信号に応じて、各色の記録インクを吐
出する。

【００４０】

【実施例】次に実施例、比較例、及び使用例を挙げて本
発明をさらに具体的に説明する。なお、文中、部及び％
とあるのは特に断りのない限り重量規準である。

【００４１】実施例１〜６、比較例１〜３ 基本溶剤組成 Ａ：ジエチレングリコール １０ 部 尿素 ７ 部 Ｂ：ポリエチレングリコール ５ 部 （平均分子量＝６００） チオジグリコール １５ 部 スチレン−アクリル酸−アクリル酸エチル共重合体 ０．３部 （重量平均分子量１万、酸価１９０） モノエタノールアミン ０．１部 Ｃ：グリセリン ５ 部 チオジグリコール １０ 部 チオ尿素 ５ 部 サーフィノール４６５ １ 部 （日信化学工業（株）製） 染料： ブラック：Ｃ．Ｉ．フードブラック２ １．５部 Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１６８ ２ 部 イエロー：Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー８６ ２ 部 マゼンタ：Ｃ．Ｉ．アシッドレッド５２ ２．５部 シアン ：Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９ ２．５部

【００４２】

【表１】 一価アルコールの蒸気圧（ｍｍＨｇ） ２−プロパノール ３２．４（２０℃） イソブチルアルコール ８ （２０℃） シクロヘキサノール １ （２１℃） ベンジルアルコール １以下（２５℃）

【００４３】表１に示す各実施例における４色の組成物
を十分攪拌した後、孔径０．２２μｍのフロロポアフィ
ルター（住友電気工業（株）製：商品名）で加圧濾過
し、本発明のインクとした。このインクを、記録ヘッド
内のインクに熱エネルギーを与えて液滴を発生させイン
クを吐出させるインクジェットヘッド（４００ｄｐｉ）
を４つ主走査方向に並べた（図７）インクジェット記録
装置を用意し、市販のコピー用紙（キヤノン ＮＰドラ
イ ＳＫ）、ボンド紙（プロバーボンド紙ＰＢ）に記録
を行った。尚、本実施例では、ヘッドとしてノズル径２
０μｍ、ノズルピッチ６３．５μｍ、ヒーターサイズ２
４μｍ×２８μｍで１２８個の吐出口をもつものを使用
し、吐出量が１０ｐｌ／ｄｏｔになるように駆動した。
各評価項目の方法及び条件は下記の通りである。その結
果を表２に示す。

【００４４】（１）ブリーディング 異なる色が隣接するようなカラーサンプルを、１ドット
を３回の走査で３滴のインク滴で完成する（１ドットあ
たりのインクの打ち込み量を３０ｐｌとする）ように印
字し、ブリーディングの様子を観察し、下記規準にて評
価した。なお、使用した色は黒、イエロー、シアン、マ
ゼンタ、及びイエロー、シアン、マゼンタの内の２色を
重ね打ちし混合することで作ったレッド、グリーン、ブ
ルーの７色である。 ○：全ての境界でブリーディングが認められない △：インクの付着量の多いレッド、グリーン、ブルーの
境界でブリーディングが目立つ ×：ほとんどすべての境界でブリーディングがひどい

【００４５】（２）吐出性１（印字休止後） プリンターに各色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、キャップ等
をしない状態で１０分間放置した後、再び印字した場合
の各色のドットのヨレ、欠け等の有無により評価した。 ○：各色の１ドット目からヨレ無し △：各色の１ドット目にヨレ、欠けがあり、実用上問題
がある ×：１ドット目がほとんどよれている、または欠けてい
る

【００４６】（３）吐出性２（初期吐出性） インクジェット記録ヘッド評価装置（キヤノン製）を使
用して各実施例のインクから染料を水で置き換えたイン
ク（基本溶剤＋アルコール＋水）の吐出速度を測定し、
標準偏差／吐出速度（％）を速度のゆらぎとして評価を
行った。 ◎：８ｋＨｚ駆動においても１０％以下 ×：１０％を越える

【００４７】比較例４〜６ 実施例１、４、７のアルコールを水に置き換えたほかは
同様の組成にしたインクを調整し、実施例と同様の評価
を行った。その結果を表２に示す。

【００４８】以下に評価結果を示す。

【００４９】

【表２】

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インクジェット専用紙はもちろん、普通紙に対してもブ
リーディングがなく、小液滴ヘッドにおいて１パルス毎
のインク滴の吐出方向、吐出速度が一定であり、印字を
しばらく休止した後でも吐出不良がないインクジェット
用インクならびに記録方法が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェット記録装置のヘッド部の縦断面図
である。

【図２】インクジェット記録装置のヘッド部の横断面図
である。

【図３】インクジェット記録装置のヘッド部の外観斜視
図である。

【図４】インクジェット記録装置の一例を示す斜視図で
ある。

【図５】インクカートリッジの縦断面図である。

【図６】記録ユニットの斜視図である。

【図７】本発明の実施例で使用した複数の記録ヘッドが
配列した記録部を示した斜視図である。

【符号の説明】

１３ ヘッド １５ 発熱ヘッド ２１ インク ２５ 被記録材 ２８ 発熱ヘッド ４０ インク袋 ４４ インク吸収体 ４５ インクカートリッジ ６１ ワイピング部材 ６５ 記録ヘッド ６６ キャリッジ ７０ 記録ユニット ７１ ヘッド部 ７２ 大気連通孔

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクに熱エネルギーを作用させてイン
   クを吐出し、且つ１パルスに応じたインクの吐出量が５
   〜２０ｐｌ／ｄｏｔであるインクジェット記録方式に用
   いるインクであって、炭素数１〜７の脂肪族一価アルコ
   ールを少なくとも１種含み、且つ前記脂肪族一価アルコ
   ールの少なくとも１種の蒸気圧が２０〜２５℃において
   ４ｍｍＨｇ以下であることを特徴とするインク。
2. 【請求項２】 前記脂肪族一価アルコールの含有量が、
   インク全重量の０．１〜１５％の範囲にある請求項１に
   記載のインク。
3. 【請求項３】 インクに熱エネルギーを作用させてイン
   クを吐出し、且つ１パルスに応じたインクの吐出量が５
   〜２０ｐｌ／ｄｏｔであるインクジェット記録方法であ
   って、 インクが炭素数１〜７の脂肪族一価アルコールを少なく
   とも１種含み、且つ前記脂肪族一価アルコールの少なく
   とも１種の蒸気圧が２０〜２５℃において４ｍｍＨｇ以
   下であることを特徴とするインクジェット記録方法。