JP2013133371A - インクジェット記録装置用インク、及びインクジェット記録方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】所望する濃度の画像を形成でき、画像形成後の被記録媒体における裏抜けの発生を抑制できるインクジェット記録装置用インク、及びインクジェット記録装置による画像形成方法を提供すること。
【解決手段】少なくとも、水と、顔料及び樹脂を含む顔料分散体と、有機溶剤とを含み、所定の測定方法により測定される浸透乾燥粘度が２０〜２０００ｍＰａ・ｓである、インクジェット記録装置用インク。また、インクジェット記録装置において前述のインクを用いて画像を形成する。
【選択図】なし
【解決手段】少なくとも、水と、顔料及び樹脂を含む顔料分散体と、有機溶剤とを含み、所定の測定方法により測定される浸透乾燥粘度が２０〜２０００ｍＰａ・ｓである、インクジェット記録装置用インク。また、インクジェット記録装置において前述のインクを用いて画像を形成する。
【選択図】なし
Description
本発明は、インクジェット記録装置用インク、及びインクジェット記録方法に関する。
近年、記録技術の急速な進歩により銀塩写真に匹敵する高精細な画質を得ることが可能となっていることから、インクジェット記録方式により画像を形成するインクジェット記録装置が画像形成装置として広く使用されている。
かかるインクジェット記録装置を用いる画像形成方法において、良好な印字濃度、高速印字、印字の際の裏抜け（印字したインクが被記録媒体を通過し、裏面に表面に形成された画像が映る現象）の抑制、異なる色のインク間でのカラーブリード（滲み）の抑制、及びオフセットによる画像汚れの発生等の画像不良の抑制が要求されており、これらの課題を解決するために、種々の検討が行われている。
例えば、画像形成の高速性と、形成画像に良好な印字濃度が得られ、滲みや裏抜け等の画像不良を抑制できる信頼性の高いインクジェット記録装置用インク（以下、単にインクとも記す）を得るために、インクの構成材料を好適に選択し、インクにおいて水分の蒸発量を調整することで、インクの粘度を適切な範囲に制御することを特徴とするインクジェット記録装置用インクが提案されている（特許文献１及び２参照）。
しかし、特許文献１、及び２に記載のインクは、何れもインクの粘度を適切な範囲に制御するものであるが、オンデマンド型のインクジェット方式に用いる場合、ノズル面からのインクの溶媒の蒸発によりインクの粘度が極端に上昇する場合がある。これにより、インクジェット記録装置のノズル部分でのインクの不吐出や、ノズル面のクリーニング不良が起こりやすくなる。また、インクの粘度が上昇することにより、被記録媒体にインクが吐出されたときのインク液滴の広がりが得られず、所望する濃度の画像を得にくい場合がある。
一方、インク粘度が低すぎる場合には、顔料がインクに含まれる溶媒とともに被記録媒体の内部に浸透しやすい。この場合、被記録媒体の裏面に「裏抜け」が生じやすく、被記録媒体の表面に留まる顔料の量が少ないため、所望する画像濃度の画像を得にくい。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、所望する濃度の画像を形成でき、画像形成後の被記録媒体における裏抜けの発生を抑制できるインクジェット記録装置用インクを提供することを目的とする。また、本発明は、所望する濃度の画像を形成でき、画像形成後の被記録媒体における裏抜けの発生を抑制できる、インクジェット記録装置を用いる画像形成方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、少なくとも、水と、顔料及び樹脂を含む顔料分散体と、有機溶剤とを含み、所定の測定方法により測定される浸透乾燥粘度が２０〜２０００ｍＰａ・ｓである、インクジェット記録装置用インクにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。
（１） 少なくとも、水と、顔料及び樹脂を含む顔料分散体と、有機溶剤とを含み、
下記工程１）〜４）を含む測定方法により測定される浸透乾燥粘度が２０〜２０００ｍＰａ・ｓである、インクジェット記録装置用インク。
浸透乾燥粘度測定方法：
１）導電性のステージと、高圧電源を接続した針電極とを、前記ステージ上の測定試料となるインクジェット記録装置用インクの液滴表面と前記針電極との距離が０．２ｍｍになるように、対向して配置する。
２）前記ステージ上に、絶縁性のゴムシートを配置し、さらに前記ゴムシート上にメンブレンフィルターを配置する。
３）前記メンブレンフィルターに、前記インクジェット記録装置用インク液滴１μｌを滴下し、前記インクジェット記録装置用インク液滴の滴下から１０秒後、前記針電極から、１００Ｖの電圧を０．２秒間印加する。
４）印加により前記インクジェット記録装置用インク表面が変形した後、緩和するまでの緩和時間を測定し、前記測定した緩和時間から下記式により粘度を算出する。
粘度＝Ｃτσ／ｗ
τ：緩和時間
σ：表面張力
ｗ：液表面−針電極間距離
Ｃ＝０．９５
下記工程１）〜４）を含む測定方法により測定される浸透乾燥粘度が２０〜２０００ｍＰａ・ｓである、インクジェット記録装置用インク。
浸透乾燥粘度測定方法：
１）導電性のステージと、高圧電源を接続した針電極とを、前記ステージ上の測定試料となるインクジェット記録装置用インクの液滴表面と前記針電極との距離が０．２ｍｍになるように、対向して配置する。
２）前記ステージ上に、絶縁性のゴムシートを配置し、さらに前記ゴムシート上にメンブレンフィルターを配置する。
３）前記メンブレンフィルターに、前記インクジェット記録装置用インク液滴１μｌを滴下し、前記インクジェット記録装置用インク液滴の滴下から１０秒後、前記針電極から、１００Ｖの電圧を０．２秒間印加する。
４）印加により前記インクジェット記録装置用インク表面が変形した後、緩和するまでの緩和時間を測定し、前記測定した緩和時間から下記式により粘度を算出する。
粘度＝Ｃτσ／ｗ
τ：緩和時間
σ：表面張力
ｗ：液表面−針電極間距離
Ｃ＝０．９５
（２） 前記インクは、初期粘度Ｖ１（ｍＰａ・ｓ）と、質量乾燥率１０質量％での粘度Ｖ１０（ｍＰａ・ｓ）との比である蒸発乾燥粘度比（Ｖ１０／Ｖ１）が２以下である、（１）記載のインクジェット記録装置用インク。
（３） （１）又は（２）記載のインクジェット記録装置用インクを用いて、インクジェット記録装置により画像を形成する、画像形成方法。
（４） 前記インクジェット記録装置が、前記インクの液滴を吐出する記録ヘッドと、前記記録ヘッドに対応して配置され、前記記録ヘッドに当接可能なワイパー面を有し、前記ワイパー面により前記記録ヘッドの前記ノズル面のクリーニングを実行するワイプブレードと、を備え、
記録方式がラインヘッド型の記録方式である、（３）記載の画像形成方法。
記録方式がラインヘッド型の記録方式である、（３）記載の画像形成方法。
本発明によれば、所望する濃度の画像を形成でき、画像形成後の被記録媒体における裏抜けの発生を抑制できるインクジェット記録装置用インク、及びインクジェット記録装置による画像形成方法を提供できる。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内で、適宜変更を加えて実施できる。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合があるが、発明の要旨を限定するものではない。
［第１実施形態］
第１実施形態は、少なくとも、水と、顔料及び樹脂を含む顔料分散体と、有機溶剤とを含み、所定の測定方法により測定される浸透乾燥粘度が２０〜２０００ｍＰａ・ｓである、インクジェット記録装置用インクに関する。
第１実施形態は、少なくとも、水と、顔料及び樹脂を含む顔料分散体と、有機溶剤とを含み、所定の測定方法により測定される浸透乾燥粘度が２０〜２０００ｍＰａ・ｓである、インクジェット記録装置用インクに関する。
第１実施形態に係るインクジェット記録装置用インクは、必要に応じ、水、顔料及び樹脂を含む顔料分散体、及び有機溶剤が含まれる。有機溶剤としては、インクからの液体成分の揮発を抑制してインクの粘性を安定化させる保湿剤、及びインクに含まれる成分の溶解状態を安定化させる溶解安定剤等を含んでいてもよい。なお、本発明のインクは、顔料と樹脂とを、顔料分散体として含有する。以下、インクジェット記録装置用インクが含む、必須、又は任意の成分である、水、顔料分散体、顔料分散体に含まれる顔料、及び樹脂、有機溶剤、保湿剤、並びに溶解安定剤と、インクジェット記録装置用インクの製造方法と、画像形成方法について順に説明する。
〔水〕
本発明のインクジェット記録装置用インクは、水性インクであり、水を必須に含む。インクに含まれる水は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、従来から、水性インクの製造に使用されている水から、所望の純度の水を適宜選択して使用できる。本発明のインクジェット記録装置用インク中の水の含有量は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。水の含有量は、後述する、他の成分の含有量に応じて適宜変更される。インク中の水の含有量としては、典型的には、インクの全質量に対して３５〜８０質量％が好ましく、４５〜８０質量％がより好ましい。
本発明のインクジェット記録装置用インクは、水性インクであり、水を必須に含む。インクに含まれる水は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、従来から、水性インクの製造に使用されている水から、所望の純度の水を適宜選択して使用できる。本発明のインクジェット記録装置用インク中の水の含有量は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。水の含有量は、後述する、他の成分の含有量に応じて適宜変更される。インク中の水の含有量としては、典型的には、インクの全質量に対して３５〜８０質量％が好ましく、４５〜８０質量％がより好ましい。
〔顔料分散体〕
本発明のインクジェット記録装置用インクは、着色剤である顔料と樹脂とを含む顔料分散体を含む。なお、顔料分散体は、後述するインクに含有することができる保湿剤として、グリセリン等を含むこともできる。また、顔料分散体の製造時に用いる液体の媒体としては、水、及び有機溶剤等を用いてもよい。
本発明のインクジェット記録装置用インクは、着色剤である顔料と樹脂とを含む顔料分散体を含む。なお、顔料分散体は、後述するインクに含有することができる保湿剤として、グリセリン等を含むこともできる。また、顔料分散体の製造時に用いる液体の媒体としては、水、及び有機溶剤等を用いてもよい。
（顔料）
顔料分散体中に含有させることができる顔料は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、従来からインクジェット記録装置用インクの着色剤として使用されている顔料から適宜選択して使用できる。好適な顔料の具体例は、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー７４、９３、９５、１０９、１１０、１２０、１２８、１３８、１３９、１５１、１５４、１５５、１７３、１８０、１８５、１９３等の黄色顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３４、３６、４３、６１、６３、７１等の橙色顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２、２０２等の赤色顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５等の青色顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１９、２３、３３等の紫色顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック７等の黒色顔料等を挙げることができる。
顔料分散体中に含有させることができる顔料は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、従来からインクジェット記録装置用インクの着色剤として使用されている顔料から適宜選択して使用できる。好適な顔料の具体例は、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー７４、９３、９５、１０９、１１０、１２０、１２８、１３８、１３９、１５１、１５４、１５５、１７３、１８０、１８５、１９３等の黄色顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３４、３６、４３、６１、６３、７１等の橙色顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２、２０２等の赤色顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５等の青色顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１９、２３、３３等の紫色顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック７等の黒色顔料等を挙げることができる。
顔料分散体に含まれる顔料の量は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。インク中の顔料の含有量は、典型的には、インクの全質量に対して２〜１５質量％が好ましい。顔料の使用量が過少であると所望する画像濃度を有する画像を得にくく、顔料の使用量が過多であると、インクの流動性が損なわれ良好な画像を形成しにくくなったり、インクの被記録媒体に対する浸透性が損なわれ、オフセットが発生しやすくなったりする場合がある。
（樹脂）
顔料分散体に含まれる樹脂は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、従来から顔料分散体の製造に用いられている種々の樹脂から適宜選択して使用できる。好適な樹脂の具体例としては、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−メタクリル酸−メタクリル酸アルキルエステル−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、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−メタクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−マレイン酸ハー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等が挙げられる。これらの樹脂の中では、調製が容易で、顔料の分散効果に優れることから、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−メタクリル酸−メタクリル酸アルキルエステル−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、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−メタクリル酸アルキルエステル共重合体等の、スチレンに由来する単位と、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、又はメタクリル酸エステルに由来する単位とを含むスチレン−アクリル系樹脂が好ましい。
顔料分散体に含まれる樹脂は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、従来から顔料分散体の製造に用いられている種々の樹脂から適宜選択して使用できる。好適な樹脂の具体例としては、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−メタクリル酸−メタクリル酸アルキルエステル−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、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−メタクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−マレイン酸ハー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等が挙げられる。これらの樹脂の中では、調製が容易で、顔料の分散効果に優れることから、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−メタクリル酸−メタクリル酸アルキルエステル−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、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−メタクリル酸アルキルエステル共重合体等の、スチレンに由来する単位と、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、又はメタクリル酸エステルに由来する単位とを含むスチレン−アクリル系樹脂が好ましい。
顔料分散体の調製に用いる樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されないが、典型的には１０，０００〜１６０，０００が好ましい。樹脂の分子量が過小である場合、被記録媒体に画像を形成する際に、所望する画像濃度を有する画像を得にくい。また、分子量が過大である場合、インクの粘度が高いため、溶媒の揮発等によりインクの粘度がさらに高くなりやすく、ノズルからのインクの吐出不良が起こりやすい。このため、樹脂の分子量が過大である場合、良好な画像を形成しにくい。例えば、上記の好適な樹脂の分子量は、重合開始剤の使用量、重合温度、又は重合時間等を調整する公知の方法に従って調整できる。顔料分散体に含まれる樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）はゲルろ過クロマトグラフィーにより測定できる。樹脂の分子量が過小であれば、画像形成後の被記録媒体に裏抜けが生じる場合があり、分子量が過大であれば、インクの間欠吐出性が損なわれる場合がある。
また、顔料分散体の調製に用いる樹脂の酸価は、３０〜２００ｍｇＫＯＨ／ｇが好ましい。樹脂の酸価が過小である場合、顔料分散体中の顔料の分散性が低くなりやすく、顔料の微粒子化が困難となるため、画像の良好な着色性、発色性を得にくい。樹脂の酸価が過大である場合、インクの保存安定性が低くなりやすい。樹脂の酸価は、樹脂を合成する際に、アクリル酸、メタクリル酸等の酸性の官能基（例えばカルボキシ基）を有する単量体の使用量を適宜調整することにより調整できる。具体的には、酸性の官能基を有する単量体の使用量を増やすことにより酸価を高めることができる。
顔料分散体を調製する際の樹脂の使用量は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。樹脂の使用量は、典型的には、顔料分散体の全質量に対して、２〜３０質量％が好ましい。顔料分散体の全質量に対する使用量が、過小であれば、画像形成後の被記録媒体に裏抜けが生じる場合があり、使用量が過大であれば、後述の浸透乾燥粘度が増大し、被記録媒体上にインクが広がりにくくなり、所望の濃度の画像が得られない場合がある。
顔料と樹脂とを含む顔料分散体を製造する方法は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、従来知られる方法から適宜選択できる。好適な方法としては、例えば、ナノグレンミル（浅田鉄工株式会社製）、ＭＳＣミル（三井鉱山株式会社製）、ダイノミル（株式会社シンマルエンタープライゼス製）等のメディア型湿式分散機を用いて、水等の適切な液体の媒体中で、顔料と樹脂とを混練して顔料分散体を得る方法が挙げられる。メディア型湿式分散機による処理では、小粒径のビーズを用いる。ビーズの粒径は特に限定されず、典型的には、０．５〜１．０ｍｍである。また、ビーズの材質は特に限定されず、ガラス、ジルコニア等の硬質の材料が使用される。
顔料分散体を製造する際の、液体の媒体の使用量は、顔料と樹脂とを良好に混練できる限り特に限定されない。典型的には、液体の媒体の使用量は、顔料と樹脂との質量の合計に対して、０．１〜４倍の質量を用いるのが好ましく、０．５〜３．６倍の質量を用いるのがより好ましい。
顔料分散体に含まれる顔料の体積平均粒径は、インクの色濃度、色相、インクの安定性等の観点から、３０〜２００ｎｍが好ましく、５０〜１３０ｎｍがより好ましい。顔料の体積平均粒径は、顔料と樹脂とを混練する際のビーズの粒径や処理時間を調整することにより調整できる。体積平均粒径が過小である場合、形成画像の画像濃度が所望値より低くなる場合があり、体積平均粒径が過大である場合、インクを吐出するノズルの目詰まりが発生したり、インクの吐出不良が生じたりする場合がある。顔料の体積平均粒径は、例えば、顔料分散体をイオン交換水により３００倍に希釈した試料を用い、動的光散乱粒度分布測定装置（シスメックス株式会社製）等により測定できる。
〔有機溶剤〕
本発明のインクは、インクの被記録媒体への浸透を促進させる目的等で有機溶剤を含む。好適な有機溶剤の具体例としては、エチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリ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、エチレングリコールモノメチルエーテル、及びトリプロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルキレングリコールモノアルキルエーテルや、１，２−ヘキシレングリコール、１，２−オクタンジオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、及び２−エチル−２−ブチル−１，３−プロパンジオール等の炭素原子数６〜９のアルカンジオール等が挙げられる。これらの有機溶剤は、１種類を単独で用いても、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明のインクは、インクの被記録媒体への浸透を促進させる目的等で有機溶剤を含む。好適な有機溶剤の具体例としては、エチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリ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、エチレングリコールモノメチルエーテル、及びトリプロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルキレングリコールモノアルキルエーテルや、１，２−ヘキシレングリコール、１，２−オクタンジオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、及び２−エチル−２−ブチル−１，３−プロパンジオール等の炭素原子数６〜９のアルカンジオール等が挙げられる。これらの有機溶剤は、１種類を単独で用いても、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
また、上記有機溶剤としては、ヘキシレングリコール、１，２−オクタンジオール、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、及び２−ブチル−２−エチル−１，３−プロパンジオールから選択される少なくとも１種以上を含むものが特に好ましい。インク中の有機溶剤の含有量は、インクの全質量に対して２．２〜１１．０質量％が好ましい。
有機溶剤はインクの被記録媒体への浸透を促す目的で含まれるため、後述する浸透乾燥粘度は、インクに含まれる有機溶剤の含有量を増やすことで減少させることができ、含有量を減らすことで増加させることができる。インクの全質量に対する使用量が、過小であれば、インクが被記録媒体へ良好に浸透せず、被記録媒体上にインクが広がりにくくなり、所望の濃度の画像が得られない場合がある。一方、使用量が過大であれば、インクが被記録媒体へ過剰に浸透し、所望の濃度の画像が得られず、さらに、画像を形成した被記録媒体に裏抜けが生じる場合がある。
〔保湿剤〕
本発明のインクに含まれる有機溶剤として、保湿剤を含んでいてもよい。保湿剤は、インクからの液体成分の揮発を抑制してインクの粘性を安定化させる成分である。保湿剤と水の量を調整することで、インクの粘度を調整することができる。保湿剤の具体例は、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、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、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリ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、１，３−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、及びグリセリン等が挙げられる。これらの、保湿剤の中では、水等の液体成分の揮発の抑制効果に優れることからグリセリンがより好ましい。保湿剤は２種以上を組み合わせて用いることができる。インクが保湿剤を含有する場合、保湿剤の含有量は、インクの全質量に対して５〜３５質量％が好ましい。
本発明のインクに含まれる有機溶剤として、保湿剤を含んでいてもよい。保湿剤は、インクからの液体成分の揮発を抑制してインクの粘性を安定化させる成分である。保湿剤と水の量を調整することで、インクの粘度を調整することができる。保湿剤の具体例は、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、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、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリ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、１，３−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、及びグリセリン等が挙げられる。これらの、保湿剤の中では、水等の液体成分の揮発の抑制効果に優れることからグリセリンがより好ましい。保湿剤は２種以上を組み合わせて用いることができる。インクが保湿剤を含有する場合、保湿剤の含有量は、インクの全質量に対して５〜３５質量％が好ましい。
後述する浸透乾燥粘度は、インクに含まれる保湿剤の含有量を増やすことで増加させることができ、含有量を減らすことで減少させることができる。インクの全質量に対する、保湿剤の使用量が過小であれば、画像を形成した被記録媒体に裏抜けが生じる場合があり、保湿剤の使用量が過大であれば、後述の浸透乾燥粘度が増大し、被記録媒体上にインクが広がりにくくなり、所望の濃度の画像が得られない場合がある。
〔溶解安定剤〕
本発明のインクに含まれる有機溶剤として、溶解安定剤を含んでいてもよい。溶解安定剤は、インクに含まれる成分を相溶化してインクの溶解状態を安定化させる成分である。溶解安定剤の具体例としては、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、及びγ−ブチロラクトン等が挙げられる。これらの溶解安定剤は２種以上を組み合わせて用いることができる。インクが溶解安定剤を含有する場合、溶解安定剤の含有量は、インクの全質量に対して１〜２０質量％が好ましく、３〜１５質量％がより好ましい。
本発明のインクに含まれる有機溶剤として、溶解安定剤を含んでいてもよい。溶解安定剤は、インクに含まれる成分を相溶化してインクの溶解状態を安定化させる成分である。溶解安定剤の具体例としては、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、及びγ−ブチロラクトン等が挙げられる。これらの溶解安定剤は２種以上を組み合わせて用いることができる。インクが溶解安定剤を含有する場合、溶解安定剤の含有量は、インクの全質量に対して１〜２０質量％が好ましく、３〜１５質量％がより好ましい。
〔インクの製造方法〕
インクの製造方法は、顔料分散体、水、有機溶剤等のインク成分を均一に混合することができれば特に限定されない。インクジェット記録装置用インクの製造方法の具体例としては、インクの各成分を混合機により均一に混合した後、孔径５μｍ以下のフィルターにより異物や粗大粒子を除去する方法が挙げられる。なお、インクを製造する際には、必要に応じて溶解安定剤、保湿剤等の成分や、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、ｐＨ調整剤、防腐防カビ剤等の、従来からインクジェット記録装置用のインクに加えられている種々の添加剤を加えることができる。
インクの製造方法は、顔料分散体、水、有機溶剤等のインク成分を均一に混合することができれば特に限定されない。インクジェット記録装置用インクの製造方法の具体例としては、インクの各成分を混合機により均一に混合した後、孔径５μｍ以下のフィルターにより異物や粗大粒子を除去する方法が挙げられる。なお、インクを製造する際には、必要に応じて溶解安定剤、保湿剤等の成分や、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、ｐＨ調整剤、防腐防カビ剤等の、従来からインクジェット記録装置用のインクに加えられている種々の添加剤を加えることができる。
インクに用いる顔料分散体、及び有機溶剤等の組合せは、後述のインクの浸透乾燥粘度が２０〜２０００ｍＰａ・ｓである限り限定されず、例えば、樹脂であるスチレン−アクリル系樹脂を含む顔料分散体、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、ヘキシレングリコール、１，２−オクタンジオール、及び２−ブチル−２−エチル−１，３−プロパンジオールから選択される少なくとも１種以上の有機溶剤、並びに保湿剤であるグリセリン等を用いるのが好ましい。
顔料分散体に含まれるスチレン−アクリル系樹脂の含有量は、顔料分散体全質量に対して２〜３０質量％が好ましい。また、インクに用いる各成分の組成としては、インク全質量に対して、スチレン−アクリル系樹脂を含む顔料分散体が２０〜３０質量％、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、ヘキシレングリコール、１，２−オクタンジオール、及び２−ブチル−２−エチル−１，３−プロパンジオールから選択される少なくとも１種以上の有機溶剤が２．２〜１１．０質量％、並びにグリセリンが５〜３５質量％であるのが好ましい。また、有機溶剤として、ヘキシレングリコール、及び２−エチル−２−ブチル−１，３−プロパンジオールが選択された場合、その含有比率（ヘキシレングリコール／２−エチル−２−ブチル−１，３−プロパンジオール）は５〜２０が好ましく、８〜１５がより好ましい。インクに用いる各成分の組成を好適な範囲で組み合わせることにより、後述の浸透乾燥粘度が２０〜２０００ｍＰａ・ｓであるインクを製造することができる。
（浸透乾燥粘度）
本発明のインクジェット記録装置用インクは、浸透乾燥粘度が２０〜２０００ｍＰａ・ｓである。インクの浸透乾燥粘度とは、インクが被記録媒体に吐出された後、インクに含まれるビヒクル成分が被記録媒体に浸透した後に測定される粘度である。具体的には、以下の工程１）〜４）を含む方法によりインクの浸透乾燥粘度を測定する。
浸透乾燥粘度測定方法：
１）導電性のステージと、高圧電源を接続した針電極とを、後述のメンブレンフィルターに滴下後の、ステージ上の測定試料となるインク（滴下から１０秒後）の液滴表面と針電極との距離が０．２ｍｍになるように、対向して配置する。
２）ステージ上に、絶縁性のゴムシートを配置し、さらにゴムシート上にメンブレンフィルター（ＭＦ−ミリポア（ミリポア社製）セルロース混合エステル、親水性、孔径０．０５μｍ、直径１３ｍｍ）を配置する。
３）メンブレンフィルターに、インク液滴１μｌを滴下し、インク液滴の滴下から１０秒後、針電極から、１００Ｖの電圧を０．２秒間印加する。
４）印加によりインク表面が変形した後（電圧の印加が終了した直後）から、緩和するまでの緩和時間を測定し、測定した緩和時間から下記式により粘度を算出する。
粘度＝Ｃτσ／ｗ
τ：緩和時間
σ：表面張力
ｗ：液表面−針電極間距離
Ｃ＝０．９５（測定系の定数）
なお、測定系の定数Ｃは、吸液しないガラス板上で、粘度校正液（ＪＳ１０（日本グリース株式会社製，ＪＩＳ Ｚ ８８０９準拠），粘度８．２５４４ｍＰａ・ｓ，表面張力２４．３ｍＮ／ｍ）をインクの浸透乾燥粘度測定方法における緩和時間の測定方法と、同様の方法により緩和時間を測定し、測定した緩和時間τ＝０．０７１５（秒）と、校正液の表面張力、及び粘度とから、Ｃ＝０．９５と定めた。
本発明のインクジェット記録装置用インクは、浸透乾燥粘度が２０〜２０００ｍＰａ・ｓである。インクの浸透乾燥粘度とは、インクが被記録媒体に吐出された後、インクに含まれるビヒクル成分が被記録媒体に浸透した後に測定される粘度である。具体的には、以下の工程１）〜４）を含む方法によりインクの浸透乾燥粘度を測定する。
浸透乾燥粘度測定方法：
１）導電性のステージと、高圧電源を接続した針電極とを、後述のメンブレンフィルターに滴下後の、ステージ上の測定試料となるインク（滴下から１０秒後）の液滴表面と針電極との距離が０．２ｍｍになるように、対向して配置する。
２）ステージ上に、絶縁性のゴムシートを配置し、さらにゴムシート上にメンブレンフィルター（ＭＦ−ミリポア（ミリポア社製）セルロース混合エステル、親水性、孔径０．０５μｍ、直径１３ｍｍ）を配置する。
３）メンブレンフィルターに、インク液滴１μｌを滴下し、インク液滴の滴下から１０秒後、針電極から、１００Ｖの電圧を０．２秒間印加する。
４）印加によりインク表面が変形した後（電圧の印加が終了した直後）から、緩和するまでの緩和時間を測定し、測定した緩和時間から下記式により粘度を算出する。
粘度＝Ｃτσ／ｗ
τ：緩和時間
σ：表面張力
ｗ：液表面−針電極間距離
Ｃ＝０．９５（測定系の定数）
なお、測定系の定数Ｃは、吸液しないガラス板上で、粘度校正液（ＪＳ１０（日本グリース株式会社製，ＪＩＳ Ｚ ８８０９準拠），粘度８．２５４４ｍＰａ・ｓ，表面張力２４．３ｍＮ／ｍ）をインクの浸透乾燥粘度測定方法における緩和時間の測定方法と、同様の方法により緩和時間を測定し、測定した緩和時間τ＝０．０７１５（秒）と、校正液の表面張力、及び粘度とから、Ｃ＝０．９５と定めた。
（緩和時間の測定）
緩和時間は、インク表面の変形、及びその緩和の挙動を、３次元干渉顕微鏡（ＮＴ１１００（Ｖｅｅｃｏ社製））を用いて観察することにより測定する。３次元干渉顕微鏡は、観察対象物表面に発生させた干渉縞の焦点をずらすことで、表面の高さ分布を測定することができるため、インク表面の形状を観察することができる。具体的な緩和時間の測定は、以下の工程５）〜７）を含む方法により求める。
緩和時間測定方法：
５）針電極から、周期６０秒で電圧を印加する。
６）電圧の印加が終了した直後からの５００ミリ秒毎のインク表面の高さを測定する。
７）横軸を時間、縦軸を高さとして、６）の測定で得られた５００ミリ秒毎のインク表面の高さの測定値から、時間−液面高さ曲線を求める。
８）７）で求めた時間−液面高さ曲線から、電圧の印加が終了した直後と、十分緩和した点とからの２本の漸近線を求め、その漸近線の交点の時間を緩和時間とする。
緩和時間は、インク表面の変形、及びその緩和の挙動を、３次元干渉顕微鏡（ＮＴ１１００（Ｖｅｅｃｏ社製））を用いて観察することにより測定する。３次元干渉顕微鏡は、観察対象物表面に発生させた干渉縞の焦点をずらすことで、表面の高さ分布を測定することができるため、インク表面の形状を観察することができる。具体的な緩和時間の測定は、以下の工程５）〜７）を含む方法により求める。
緩和時間測定方法：
５）針電極から、周期６０秒で電圧を印加する。
６）電圧の印加が終了した直後からの５００ミリ秒毎のインク表面の高さを測定する。
７）横軸を時間、縦軸を高さとして、６）の測定で得られた５００ミリ秒毎のインク表面の高さの測定値から、時間−液面高さ曲線を求める。
８）７）で求めた時間−液面高さ曲線から、電圧の印加が終了した直後と、十分緩和した点とからの２本の漸近線を求め、その漸近線の交点の時間を緩和時間とする。
なお、実際に３次元干渉顕微鏡を用いたインク表面の高さの測定は、その測定に１００ミリ秒以上の時間を要する場合がある。ところが、粘度が低いインクを用いた場合は電圧の印加が終了した直後から１００ミリ秒以内の緩和挙動を測定する必要がある（粘度１０００ｍＰａ・ｓ程度の場合、粘度が低い場合は時間間隔が短くなる）。このため、針電極から、例えば印加終了から１０ミリ秒での液面高さを測定するには、周期２秒で電圧を印加後、１０ミリ秒遅れたタイミングに対して、複数回少しずつ焦点距離をずらしてインク表面の干渉縞を測定し、１０ミリ秒毎のインク表面の高さを得る。こうすることで、インク表面の高さの測定に１００ミリ秒以上の時間を要する３次元干渉顕微鏡を用いて観察を行う場合であっても、電圧の印加が終了した直後から、１０ミリ秒毎のインク表面の高さを測定することができる。このとき、測定に用いる光源は、インク表面の高さを測定するタイミングにおいて、ストロボ点灯が可能な光源を用いるのが好ましい。
上述した浸透乾燥粘度測定方法により、表面張力３３．３ｍＮ／ｍのインクの浸透乾燥粘度を測定した。緩和時間の測定は３次元干渉顕微鏡（ＮＴ１１００（Ｖｅｅｃｏ社製））を用いて行い、電圧の印加周期を６０秒として、電圧の印加が終了した直後から０．５秒毎の、インク液面の高さを表１に記す。また、得られた測定値から求めた時間−液面高さ曲線のグラフ、及び電圧の印加が終了した直後（０．０秒）と、十分緩和した点（３６．５秒）とからの２本の漸近線を図１に示す。
２本の漸近線から緩和時間をτ＝６．４（秒）と求めることができ、緩和時間τ、既知の表面張力σ＝３３．３（ｍＮ／ｍ）、及び液表面−針電極間距離ｗ＝０．２（ｍｍ）から、上記式により、浸透乾燥粘度を１０１５ｍＰａ・ｓと求めることができた。
上記測定方法により測定される、インクの浸透乾燥粘度が２０ｍＰａ・ｓ未満である場合は、画像を形成した被記録媒体に裏抜けが発生することを抑制しにくい。一方、浸透乾燥粘度が２０００ｍＰａ・ｓ超である場合は、被記録媒体上にインクが広がりにくくなり、所望の濃度の画像が得にくい。
前述のように、インクの浸透乾燥粘度は、インクに含まれる顔料分散体を構成する樹脂の量、及び有機溶剤の量を調整することで調整できる。また、インクが保湿剤を含む場合、その保湿剤の量を調整することでも調整することができる。
以上説明した第１実施形態に係るインクジェット記録装置用インクによれば、所望する濃度の画像を形成でき、画像を形成した被記録媒体に裏抜けが発生することを抑制できる。このため、第１実施形態に係るインクジェット記録装置用インクは、種々のインクジェット記録装置において好適に使用される。
［第２実施形態］
第２実施形態は、第１実施形態に係るインクジェット記録装置用インクを用いて、インクジェット記録装置により画像を形成する、画像形成方法に関する。第２実施形態に係る画像形成方法において用いるインクジェット記録装置の記録方式は、特に限定されず、記録ヘッドが被記録媒体上を走査しながら記録を行うシリアル型であっても、装置本体に固定された記録ヘッドにより記録を行うラインヘッド型であってもよい。第２実施形態に係る画像形成方法において用いるインクジェット記録装置としては、画像形成の高速性の点から、固定された記録ヘッドにより記録を行うラインヘッド型の記録ヘッドを備える記録装置が好ましく、被記録媒体を搬送する方向に対して垂直方向に設置された長尺のラインヘッドを備える記録装置がより好ましい。なお、以下、多色のインクによりカラー画像を形成するインクジェット記録装置を用いた画像形成方法の説明をするが、第２実施形態に係る画像形成方法は、これに限らず、第１実施形態に係るインクジェット記録装置用インクを用いる場合であれば、単一のラインヘッドによりモノクロ画像を形成するインクジェット記録装置を用いた画像形成方法であってもよい。
第２実施形態は、第１実施形態に係るインクジェット記録装置用インクを用いて、インクジェット記録装置により画像を形成する、画像形成方法に関する。第２実施形態に係る画像形成方法において用いるインクジェット記録装置の記録方式は、特に限定されず、記録ヘッドが被記録媒体上を走査しながら記録を行うシリアル型であっても、装置本体に固定された記録ヘッドにより記録を行うラインヘッド型であってもよい。第２実施形態に係る画像形成方法において用いるインクジェット記録装置としては、画像形成の高速性の点から、固定された記録ヘッドにより記録を行うラインヘッド型の記録ヘッドを備える記録装置が好ましく、被記録媒体を搬送する方向に対して垂直方向に設置された長尺のラインヘッドを備える記録装置がより好ましい。なお、以下、多色のインクによりカラー画像を形成するインクジェット記録装置を用いた画像形成方法の説明をするが、第２実施形態に係る画像形成方法は、これに限らず、第１実施形態に係るインクジェット記録装置用インクを用いる場合であれば、単一のラインヘッドによりモノクロ画像を形成するインクジェット記録装置を用いた画像形成方法であってもよい。
以下、図面を参照して、第２実施形態の画像形成方法について、ラインヘッド型の記録方式のインクジェット記録装置を用い、被記録媒体として記録用紙を用いる場合に関して説明する。図２は、ラインヘッド型の記録方式のインクジェット記録装置の概略構成を示す側面断面図であり、図３は、図２に示すインクジェット記録装置の搬送ベルトを上方からみた平面図である。
図２に示すように、インクジェット記録装置１００の左側部には記録用紙Ｐを収容する給紙トレイ２（給紙部）が設けられており、この給紙トレイ２の一端部には収容された記録用紙Ｐを、最上位の記録用紙Ｐから順に一枚ずつ後述する搬送ベルト５へと給紙搬送するための給紙ローラー３及び給紙ローラー３に圧接され従動回転する従動ローラー４が設けられている。
給紙ローラー３及び従動ローラー４に関して用紙搬送方向Ｘの下流側（図２において右側）には、搬送ベルト５が回転自在に配設されている。搬送ベルト５は、用紙搬送方向Ｘの下流側に配置されたベルト駆動ローラー６と、上流側に配置され搬送ベルト５を介してベルト駆動ローラー６に従動回転するベルトローラー７とに掛け渡されており、ベルト駆動ローラー６が時計方向に回転駆動されることにより、記録用紙Ｐが矢印Ｘ方向に搬送される。
ここで、用紙搬送方向Ｘの下流側にベルト駆動ローラー６を配置したことにより、搬送ベルト５の用紙送り側（図２において上側）はベルト駆動ローラー６に引っ張られるため、弛みが生じることなくベルトを張ることができるので、安定した記録用紙Ｐの搬送が可能となる。なお、搬送ベルト５には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その形態としては継ぎ目を有しない（シームレス）もの等が好適に用いられる。
また、搬送ベルト５の用紙搬送方向Ｘの下流側には、図中時計回りに駆動され画像が記録された記録用紙Ｐを装置本体外へと排出する排出ローラー８ａ、及び排出ローラー８ａの上部に圧接され従動回転する従動ローラー８ｂからなる排出ローラー対８（排出部）が設けられている。排出ローラー対８の用紙搬送方向Ｘの排出ローラー８ａ及び従動ローラー８ｂの下流側には、装置本体外へと排出された記録用紙Ｐが積載される排紙トレイ１０が設けられている。
従動ローラー８ｂは記録用紙Ｐの印字面に直接触れるため、従動ローラー８ｂの表面を形成する素材は撥水性材料であるのが好ましい。従動ローラー８ｂの表面を撥水性材料により形成することにより、記録用紙Ｐに浸透していないインクのローラーへの付着を抑制でき、オフセットの発生を抑制しやすい。好適な撥水材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−フッ化ビニリデン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体、クロロトリフルオロエチレン−フッ化ビニリデン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル等のフッ素樹脂が挙げられる。従動ローラー８ｂと同様に、記録用紙Ｐの印字面に接触する部材の表面は撥水性材料により形成するのが好ましい。
そして、搬送ベルト５の上方には、搬送ベルト５の上面に対して所定の間隔が形成されるような高さに支持され、搬送ベルト５上を搬送される記録用紙Ｐへと画像の記録を行うラインヘッド１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ及び１１Ｋが配設されている。これらのラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋには、それぞれ異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）の着色インクが充填されており、各ラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋからそれぞれの着色インクを吐出することにより、記録用紙Ｐ上にカラー画像が形成される。
記録用紙Ｐに各ラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋから吐出されたインクの液滴が着弾してから、記録用紙Ｐ上のインクの着弾箇所が、排出部８に到達するまでの時間は装置を小型化するためには１秒以内であるのが好ましい。
また、記録用紙Ｐに各ラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋから吐出され、記録用紙Ｐに打ち込まれる一色又は複数の色のインクの量は、特に限定されず、所望する濃度の画像を形成でき、画像を形成した被記録媒体に裏抜けが発生することを抑制できる量に調整して画像が形成される。
これらのラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋは、図３に示すように、搬送方向と直交する方向（図３の上下方向）に複数のノズルが配列されたノズル列を備え、搬送される記録用紙Ｐの幅以上の記録領域を有しており、搬送ベルト５上を搬送される記録用紙Ｐに対して、一括して１行分の画像を形成することができるようになっている。
なお、ラインヘッド型の記録方式のインクジェット記録装置では、搬送ベルト５の幅寸法以上に形成された長尺のヘッド本体の長手方向に複数のノズルを配列させることで、記録用紙Ｐの幅以上の記録領域を有するように構成されたラインヘッドを用いているが、例えば各々複数個のノズルを備えた短尺のヘッドユニットを搬送ベルト５の幅方向に複数配列することにより、搬送される記録用紙Ｐの幅方向全幅にわたって画像を記録できるようにしたラインヘッドを用いても構わない。
また、ラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋのインクの吐出方式としては、例えば、図示しない圧電素子（ピエゾ素子）を用いてラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋの液室内に生じる圧力を利用してインクの液滴を吐出する圧電素子方式や、発熱体によってインク中に気泡を発生させ、圧力をかけてインクを吐出するサーマルインクジェット方式等、各種方式を適用することができる。インクの吐出方式は、吐出量の制御が容易であることから圧電素子方式が好ましい。
また、本発明の画像形成方法に用いられるインクジェット記録装置は、１１Ｃ〜１１Ｋのそれぞれに対応して配置される、ワイプブレード（不図示）を有するのが好ましい。ワイプブレードは、ラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋに当接可能なワイパー面を有し、ラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋに対して移動してワイパー面によりラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋのノズル形成面のクリーニング（例えば、後述するリフレッシュ動作）を実行する。
図４は、ラインヘッド型の記録方式のインクジェット記録装置の構成を示すブロック図である。図２及び図３と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。インクジェット記録装置１００には制御部２０が備えられており、制御部２０には、インターフェイス２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、エンコーダー２４、モーター制御回路２５、ラインヘッド制御回路２６、及び電圧制御回路２７等が接続されている。
インターフェイス２１は、例えば、図示しないパソコン等のホスト装置とデータの送受信を行う。制御部２０は、インターフェイス２１を介して受信された画像信号に対して、必要に応じて変倍処理或いは階調処理を施して画像データに変換する。そして、後述する各種制御回路に制御信号を出力する。
ＲＯＭ２２は、ラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋを駆動させて画像記録を行う際の制御プログラム等を記憶している。ＲＡＭ２３は、制御部２０により変倍処理或いは階調処理された画像データを所定の領域に格納する。
エンコーダー２４は、搬送ベルト５を駆動する排紙側のベルト駆動ローラー６に接続されており、ベルト駆動ローラー６の回転軸の回転変位量に応じてパルス列を出力する。制御部２０は、エンコーダー２４から送信されるパルス数をカウントすることで回転量を算出し、用紙の送り量（用紙位置）を把握する。そして制御部２０は、エンコーダー２４からの信号に基づいて、モーター制御回路２５及びラインヘッド制御回路２６に制御信号を出力する。
モーター制御回路２５は、制御部２０からの出力信号により記録媒体搬送用モーター２８を駆動する。記録媒体搬送用モーター２８がベルト駆動ローラー６を駆動回転させることで、搬送ベルト５を図２の時計回りに回動させて用紙を矢印Ｘ方向へと搬送する。
ラインヘッド制御回路２６は、制御部２０からの出力信号に基づいて、ＲＡＭ２３に格納された画像データをラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋへ転送し、転送された画像データに基づいてラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋからのインクの吐出を制御する。かかる制御と、記録媒体搬送用モーター２８によって駆動する搬送ベルト５による用紙の搬送の制御とにより、用紙への画像の形成が行われる。
また、ラインヘッド制御回路２６は、制御部２０からの出力信号に基づいて、ラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋのそれぞれに対応して配置されるワイプブレードにより、ラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋのノズル形成面から出ている余剰インクを掻き取る、リフレッシュ動作を実行させるのが好ましい。リフレッシュ動作は、制御部２０で、所定の時間をカウントすることで、例えば、後述するような時間間隔で定期的に実行させてもよく、任意のタイミングで実行させてもよい。
リフレッシュ動作を実行させることで、ノズル形成面から出た余剰インクが存在する場合に、その余剰インクが被記録媒体へ滴下することによる形成画像の汚れを抑制することができる。また、リフレッシュ動作は、インクジェット記録装置を初めて動作させた時から、又は直前のリフレッシュ動作の時から、１５００秒以上の間隔で実行させるのが好ましい。１５００秒未満の間隔でリフレッシュ動作を実行する場合、リフレッシュ動作中は、被記録媒体への画像形成ができない状態であるため、リフレッシュ動作の実行間隔がより長い場合に比べて、画像形成の効率がより下がりやすい。
電圧制御回路２７は、制御部２０からの出力信号に基づいて給紙側のベルトローラー７に電圧を印加することにより交番電界を発生させ、搬送ベルト５に用紙を静電吸着させる。静電吸着の解除は、制御部２０からの出力信号に基づいてベルトローラー７又はベルト駆動ローラー６を接地させることにより行われる。なお、ここでは給紙側のベルトローラー７に電圧を印加する構成としたが、排紙側のベルト駆動ローラー６に電圧を印加する構成としてもよい。
ラインヘッド型の記録方式のインクジェット記録装置を用いてドットを形成する方法を、図５を用いて具体的に説明する。なお、図５では図２及び図３に示したラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋのうち、ラインヘッド１１Ｃを例に挙げて説明するが、他のラインヘッド１１Ｍ〜１１Ｋについても全く同様に説明される。
図５に示すように、ラインヘッド１１Ｃには複数個のノズルからなるノズル列Ｎ１、Ｎ２が記録用紙Ｐの搬送方向（矢印Ｘ方向）に並設されている。つまり、記録用紙Ｐの搬送方向の各ドット列を形成するノズルとして、ノズル列Ｎ１、Ｎ２に各１個ずつ（例えばドット列Ｌ１ではノズル１２ａ及び１２ａ’）、合計２個のノズルを備えている。なお、ここでは説明の便宜のため、ノズル列Ｎ１、Ｎ２を構成するノズルのうち、ドット列Ｌ１〜Ｌ１６に対応する１２ａ〜１２ｐ及び１２ａ’〜１２ｐ’までの各１６個のノズルのみを記載しているが、実際にはさらに多数のノズルが記録用紙Ｐの搬送方向と直交する方向に配列されているものとする。
そして、このノズル列Ｎ１、Ｎ２を順次用いて被記録媒体としての記録用紙Ｐ上に画像を形成する。例えば、記録用紙Ｐを記録用紙Ｐの搬送方向に移動させながら、記録用紙Ｐの幅方向（図の左右方向）１行分のドット列Ｄ１をノズル列Ｎ１からのインク吐出（図の実線矢印）により形成した後、次の１行分のドット列Ｄ２をノズル列Ｎ２からのインク吐出（図の破線矢印）により形成し、さらに次の１行分のドット列Ｄ３を再びノズル列Ｎ１からのインク吐出により形成する。以下、ドット列Ｄ４以降もノズル列Ｎ１、Ｎ２を交互に用いて同様に形成する。
以上説明した第２実施形態に係る画像形成方法によれば、所望する濃度の画像を形成でき、画像形成後の被記録媒体における裏抜けの発生を抑制できる。このため、第２実施形態に係る画像形成方法は、種々のインクジェット記録装置において好適に利用することができる。
〔製造例１〕
（スチレン−アクリル樹脂の製造）
顔料分散体の調製に用いるスチレン−アクリル樹脂をマクロモノマー合成法によりに製造した。具体的には、ポリスチレンの分子末端の一方に（メタ）アクリロイル基が結合したオリゴマー（ＡＳ−６、東亜合成株式会社製、数平均分子量（Ｍｎ）６，０００）と、共重合モノマーとを、メチルエチルケトン中で重合開始剤の存在下に重合条件を変更して重量平均分子量（Ｍｗ）と、酸価（ｍｇＫＯＨ／ｇ）とがそれぞれ異なる樹脂１〜樹脂３を製造した。得られた樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いて下記条件により確認した。また、得られた樹脂の酸価（ｍｇＫＯＨ／ｇ）は、滴定により確認した。得られた樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）と酸価（ｍｇＫＯＨ／ｇ）とを表２に記す。
＜ＧＰＣ測定条件＞
ＧＰＣ装置：ＨＬＣ−８０２０ＧＰＣ（東ソー株式会社製）
カラム：ＴＳＫｇｅｌ、Ｓｕｐｅｒ Ｍｕｌｔｉｐｏｒｅ ＨＺ−Ｈ（東ソー株式会社製、４．６ｍｍＩＤ×１５ｃｍ）
カラム本数：３本溶離液：テトラヒドロフラン
流速：０．３５ｍｌ／分
サンプル注入量：１０μｌ
測定温度：４０℃
検出器：ＩＲ検出器
検量線は、標準試料（ＴＳＫ ｓｔａｎｄａｒｄ，ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ、東ソー株式会社製）から、Ｆ−４０、Ｆ−２０、Ｆ−４、Ｆ−１、Ａ−５０００、Ａ−２５００、Ａ−１０００、及びｎ−プロピルベンゼンの８種を選択して作成した。
（スチレン−アクリル樹脂の製造）
顔料分散体の調製に用いるスチレン−アクリル樹脂をマクロモノマー合成法によりに製造した。具体的には、ポリスチレンの分子末端の一方に（メタ）アクリロイル基が結合したオリゴマー（ＡＳ−６、東亜合成株式会社製、数平均分子量（Ｍｎ）６，０００）と、共重合モノマーとを、メチルエチルケトン中で重合開始剤の存在下に重合条件を変更して重量平均分子量（Ｍｗ）と、酸価（ｍｇＫＯＨ／ｇ）とがそれぞれ異なる樹脂１〜樹脂３を製造した。得られた樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いて下記条件により確認した。また、得られた樹脂の酸価（ｍｇＫＯＨ／ｇ）は、滴定により確認した。得られた樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）と酸価（ｍｇＫＯＨ／ｇ）とを表２に記す。
＜ＧＰＣ測定条件＞
ＧＰＣ装置：ＨＬＣ−８０２０ＧＰＣ（東ソー株式会社製）
カラム：ＴＳＫｇｅｌ、Ｓｕｐｅｒ Ｍｕｌｔｉｐｏｒｅ ＨＺ−Ｈ（東ソー株式会社製、４．６ｍｍＩＤ×１５ｃｍ）
カラム本数：３本溶離液：テトラヒドロフラン
流速：０．３５ｍｌ／分
サンプル注入量：１０μｌ
測定温度：４０℃
検出器：ＩＲ検出器
検量線は、標準試料（ＴＳＫ ｓｔａｎｄａｒｄ，ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ、東ソー株式会社製）から、Ｆ−４０、Ｆ−２０、Ｆ−４、Ｆ−１、Ａ−５０００、Ａ−２５００、Ａ−１０００、及びｎ−プロピルベンゼンの８種を選択して作成した。
〔製造例２〕
（顔料分散体の製造）
シアン顔料（Ｃ．Ｉピグメントシアン１５：３）２０質量％と、表３に記載された種類及び使用量のスチレン−アクリル樹脂と、グリセリン１０質量％と、残余の量の水とをダイノミル（株式会社シンマルエンタープライゼス製）のベッセルに充填した後、２時間分散処理を行い、顔料分散体Ａ〜Ｇを得た。なお、顔料の分散処理にはガラスビーズ（直径０．５ｍｍ）を用い、ガラスビーズは顔料分散体の質量に対して１．５倍の質量で、ベッセルに充填した。顔料分散体の調製で用いたダイノミルのベッセル量は１．４Ｌである。
（顔料分散体の製造）
シアン顔料（Ｃ．Ｉピグメントシアン１５：３）２０質量％と、表３に記載された種類及び使用量のスチレン−アクリル樹脂と、グリセリン１０質量％と、残余の量の水とをダイノミル（株式会社シンマルエンタープライゼス製）のベッセルに充填した後、２時間分散処理を行い、顔料分散体Ａ〜Ｇを得た。なお、顔料の分散処理にはガラスビーズ（直径０．５ｍｍ）を用い、ガラスビーズは顔料分散体の質量に対して１．５倍の質量で、ベッセルに充填した。顔料分散体の調製で用いたダイノミルのベッセル量は１．４Ｌである。
〔実施例１〜１１、比較例１〜７〕
表４、及び表５に記載の種類及び量の顔料分散体と、表４、及び表５に記載の比率のグリセリン、２−ピロリドン、オルフィンＥ１０１０（界面活性剤、アセチレンジオールのエチレンオキシド付加物、日信化学工業株式会社製）、並びにトリエチレングリコールモノブチルエーテル、ヘキシレングリコール、１，２−オクタンジオール、及び２−ブチル−２−エチル−１，３−プロパンジオールから選択された１種以上の有機溶剤と、残余の量のイオン交換水とを、撹拌機（スリーワンモーター ＢＬ−６００（アズワン株式会社製））により、室温にて回転数４００ｒｐｍで６０分間混合した後、孔径５μｍのフィルターによりろ過して、実施例１〜８、及び比較例１〜６のインクを得た。
表４、及び表５に記載の種類及び量の顔料分散体と、表４、及び表５に記載の比率のグリセリン、２−ピロリドン、オルフィンＥ１０１０（界面活性剤、アセチレンジオールのエチレンオキシド付加物、日信化学工業株式会社製）、並びにトリエチレングリコールモノブチルエーテル、ヘキシレングリコール、１，２−オクタンジオール、及び２−ブチル−２−エチル−１，３−プロパンジオールから選択された１種以上の有機溶剤と、残余の量のイオン交換水とを、撹拌機（スリーワンモーター ＢＬ−６００（アズワン株式会社製））により、室温にて回転数４００ｒｐｍで６０分間混合した後、孔径５μｍのフィルターによりろ過して、実施例１〜８、及び比較例１〜６のインクを得た。
得られたインクについて、上述した浸透乾燥粘度の測定方法により浸透乾燥粘度を測定し、下記方法に従い蒸発乾燥粘度比を測定した。浸透乾燥粘度、及び蒸発乾燥粘度比の測定結果を表６、及び表７に記す。
＜蒸発乾燥粘度比測定方法＞
（質量乾燥率の測定）
インク約２５０ｃｃを、容積３００ｃｃの上部に開口を有する円柱状の容器に入れ、容器内のインクの質量（初期質量）Ｗ１を測定した。次いで、インクの入った容器を内温６０℃に設定された恒温槽に入れ、任意に設定される時間毎に容器内のインクの質量Ｗ２を測定した。Ｗ２を測定する毎に、下式によりインクの質量乾燥率を求めた。
質量乾燥率（％）＝（Ｗ１−Ｗ２）／Ｗ１×１００（粘度増加量の測定）
（質量乾燥率の測定）
インク約２５０ｃｃを、容積３００ｃｃの上部に開口を有する円柱状の容器に入れ、容器内のインクの質量（初期質量）Ｗ１を測定した。次いで、インクの入った容器を内温６０℃に設定された恒温槽に入れ、任意に設定される時間毎に容器内のインクの質量Ｗ２を測定した。Ｗ２を測定する毎に、下式によりインクの質量乾燥率を求めた。
質量乾燥率（％）＝（Ｗ１−Ｗ２）／Ｗ１×１００（粘度増加量の測定）
（蒸発乾燥粘度比の測定）
Ｗ１を測定する際に初期粘度Ｖ１を測定した。また、質量乾燥率１０質量％の時の粘度Ｖ１０を測定した。Ｖ１、及びＶ１０は、２５℃において、振動式粘度計（ビスコメイトシリーズ ＶＭ−１０Ａ（株式会社セコニック製））により測定した。Ｖ１０の値と、初期粘度Ｖ１との値から、下記式により質量乾燥率１０質量％での蒸発乾燥粘度比を求めた。蒸発乾燥粘度比が１〜２の範囲であれば合格と判定した。
蒸発乾燥粘度比＝Ｖ１０／Ｖ１
Ｗ１を測定する際に初期粘度Ｖ１を測定した。また、質量乾燥率１０質量％の時の粘度Ｖ１０を測定した。Ｖ１、及びＶ１０は、２５℃において、振動式粘度計（ビスコメイトシリーズ ＶＭ−１０Ａ（株式会社セコニック製））により測定した。Ｖ１０の値と、初期粘度Ｖ１との値から、下記式により質量乾燥率１０質量％での蒸発乾燥粘度比を求めた。蒸発乾燥粘度比が１〜２の範囲であれば合格と判定した。
蒸発乾燥粘度比＝Ｖ１０／Ｖ１
〔インクの評価〕
また、得られたインクについて、下記の方法に従って、画像濃度、及び必要リフレッシュ間隔を評価した。画像濃度、及び必要リフレッシュ間隔の評価結果を表６、及び表７に記す。
また、得られたインクについて、下記の方法に従って、画像濃度、及び必要リフレッシュ間隔を評価した。画像濃度、及び必要リフレッシュ間隔の評価結果を表６、及び表７に記す。
＜画像濃度の評価方法＞
ラインヘッド型の記録方式のインクジェット記録装置（京セラミタ株式会社製試作機）を用いて、常温常湿環境（２３℃、６０％ＲＨ）下にて画像濃度の評価を行った。記録ヘッドにインクを充填した後、記録ヘッドのノズル形成面から出ている余剰インクをワイプブレードにより掻き取った。記録ヘッドのノズル面と被記録媒体との距離を１ｍｍに設定した。駆動周波数２０ｋＨｚにて、インク液滴を記録ヘッドのノズルから被記録媒体に打ち込み、３０ｍｍ×３０ｍｍのサイズ内に最大濃度のベタ画像を被記録媒体に形成した。被記録媒体はＡ４サイズのコピー用普通紙（ＶＭ−Ａ４（京セラミタ株式会社製））を用いた。ベタ画像が形成された被記録媒体を、一昼夜静置した後、画像濃度計（スペクトロアイ（グレタグマクベス社製））によって、Ｄ５０光源、視野角２°にて、被記録媒体の画像形成面に形成されたベタ画像、及びその裏面の画像濃度をそれぞれ測定した。以下の基準により、画像形成面に形成されたベタ画像、及び裏面の画像濃度について評価した。なお、表６、及び表７において、評価を行った画像形成面を印地面と表記している。
○：形成画像の画像濃度が０．９５以上、且つ裏面の画像濃度が０．２以下。
×：上記以外。
ラインヘッド型の記録方式のインクジェット記録装置（京セラミタ株式会社製試作機）を用いて、常温常湿環境（２３℃、６０％ＲＨ）下にて画像濃度の評価を行った。記録ヘッドにインクを充填した後、記録ヘッドのノズル形成面から出ている余剰インクをワイプブレードにより掻き取った。記録ヘッドのノズル面と被記録媒体との距離を１ｍｍに設定した。駆動周波数２０ｋＨｚにて、インク液滴を記録ヘッドのノズルから被記録媒体に打ち込み、３０ｍｍ×３０ｍｍのサイズ内に最大濃度のベタ画像を被記録媒体に形成した。被記録媒体はＡ４サイズのコピー用普通紙（ＶＭ−Ａ４（京セラミタ株式会社製））を用いた。ベタ画像が形成された被記録媒体を、一昼夜静置した後、画像濃度計（スペクトロアイ（グレタグマクベス社製））によって、Ｄ５０光源、視野角２°にて、被記録媒体の画像形成面に形成されたベタ画像、及びその裏面の画像濃度をそれぞれ測定した。以下の基準により、画像形成面に形成されたベタ画像、及び裏面の画像濃度について評価した。なお、表６、及び表７において、評価を行った画像形成面を印地面と表記している。
○：形成画像の画像濃度が０．９５以上、且つ裏面の画像濃度が０．２以下。
×：上記以外。
＜必要リフレッシュ間隔の評価方法＞
リフレッシュ動作を行った後、連続して画像形成を行う場合において、再度リフレッシュ動作が必要となるような乱れが見られる画像が形成されるまでの期間（必要リフレッシュ間隔（秒））を測定する。具体的には、以下の評価を行った。
リフレッシュ動作を行った後、連続して画像形成を行う場合において、再度リフレッシュ動作が必要となるような乱れが見られる画像が形成されるまでの期間（必要リフレッシュ間隔（秒））を測定する。具体的には、以下の評価を行った。
上記画像濃度の評価に用いたインクジェット記録装置を、上記画像濃度の評価と同じ条件にて用いた。リフレッシュ動作後、駆動周波数２０ｋＨｚにて、インク液滴を記録ヘッドのノズルから被記録媒体に打ち込み、１００ｍｍ×１００ｍｍのベタ画像を１枚の被記録媒体に形成（以下、単に最初の画像形成とする）した。被記録媒体はＡ４サイズのコピー用普通紙（ＶＭ−Ａ４（京セラミタ株式会社製））を用いた。リフレッシュ動作後の最初の画像形成後、１００秒後に、次の１枚の被記録媒体への画像形成（以下、単に２度目の画像形成とする）により得られた被記録媒体を観察し、インクの吐出不良による形成画像の乱れの有無を以下の基準により判定した。形成画像の乱れが有ると確認されるまで、リフレッシュ動作、最初の画像形成、２度目の画像形成をこの順で繰り返し行い、その繰り返し毎に、最初の画像形成から、２度目の画像形成までの期間（以下、単に非画像形成間隔とする）を１００秒単位で延長した。２度目の画像形成により得られた被記録媒体に、形成画像の乱れがあると確認されたときの非画像形成間隔を、必要リフレッシュ間隔（秒）とした。必要リフレッシュ間隔が、１８００秒以上であれば合格と判定した。
形成画像の乱れ：紙搬送方向に垂直なベタ画像のラインが直線でない
形成画像の乱れ：紙搬送方向に垂直なベタ画像のラインが直線でない
表６、及び表７によれば、少なくとも、水と、顔料及び樹脂を含む顔料分散体と、有機溶剤とを含み、浸透乾燥粘度が２０〜２０００ｍＰａ・ｓである、実施例１〜１１のインクは、所望する濃度の画像を形成でき、画像形成後の被記録媒体における裏抜けの発生を抑制できることが分かる。また、実施例１〜８のインクでは、必要リフレッシュ間隔が１５００秒以上あり、被記録媒体への画像形成の効率がよいことが分かる。
一方、比較例１〜６のインクによれば、浸透乾燥粘度が２０ｍＰａ・ｓ未満、又は２０００ｍＰａ・ｓ超である場合には、所望する濃度の画像を形成しにくく、「裏抜け」が生じやすいことが分かる。
２ 給紙トレイ
３ 給紙ローラー
４ 従動ローラー
５ 搬送ベルト
６ ベルト駆動ローラー
７ ベルトローラー
８ 排出部
８ａ 排出ローラー
８ｂ 従動ローラー
１０ 排紙トレイ
１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１Ｋ ラインヘッド
１２ａ〜１２ｐ、１２ａ’〜１２ｐ’ ノズル
２０ 制御部
３０ 検出手段
１００ インクジェット記録装置
Ｄ１〜Ｄ４ ドット列（行方向）
Ｌ１〜Ｌ１６ ドット列（搬送方向）
Ｎ１、Ｎ２ ノズル列
Ｐ 記録用紙
３ 給紙ローラー
４ 従動ローラー
５ 搬送ベルト
６ ベルト駆動ローラー
７ ベルトローラー
８ 排出部
８ａ 排出ローラー
８ｂ 従動ローラー
１０ 排紙トレイ
１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１Ｋ ラインヘッド
１２ａ〜１２ｐ、１２ａ’〜１２ｐ’ ノズル
２０ 制御部
３０ 検出手段
１００ インクジェット記録装置
Ｄ１〜Ｄ４ ドット列（行方向）
Ｌ１〜Ｌ１６ ドット列（搬送方向）
Ｎ１、Ｎ２ ノズル列
Ｐ 記録用紙
Claims (4)
- 少なくとも、水と、顔料及び樹脂を含む顔料分散体と、有機溶剤とを含み、
下記工程１）〜４）を含む測定方法により測定される浸透乾燥粘度が２０〜２０００ｍＰａ・ｓである、インクジェット記録装置用インク。
浸透乾燥粘度測定方法：
１）導電性のステージと、高圧電源を接続した針電極とを、前記ステージ上の測定試料となるインクジェット記録装置用インクの液滴表面と前記針電極との距離が０．２ｍｍになるように、対向して配置する。
２）前記ステージ上に、絶縁性のゴムシートを配置し、さらに前記ゴムシート上にメンブレンフィルターを配置する。
３）前記メンブレンフィルターに、前記インクジェット記録装置用インク液滴１μｌを滴下し、前記インクジェット記録装置用インク液滴の滴下から１０秒後、前記針電極から、１００Ｖの電圧を０．２秒間印加する。
４）印加により前記インクジェット記録装置用インク表面が変形した後、緩和するまでの緩和時間を測定し、前記測定した緩和時間から下記式により粘度を算出する。
粘度＝Ｃτσ／ｗ
τ：緩和時間
σ：表面張力
ｗ：液表面−針電極間距離
Ｃ＝０．９５ - 前記インクは、初期粘度Ｖ１（ｍＰａ・ｓ）と、質量乾燥率１０質量％での粘度Ｖ１０（ｍＰａ・ｓ）との比である蒸発乾燥粘度比（Ｖ１０／Ｖ１）が２以下である、請求項１記載のインクジェット記録装置用インク。
- 請求項１又は２記載のインクジェット記録装置用インクを用いて、インクジェット記録装置により画像を形成する、画像形成方法。
- 前記インクジェット記録装置用が、前記インクの液滴を吐出する記録ヘッドと、前記記録ヘッドに対応して配置され、前記記録ヘッドに当接可能なワイパー面を有し、前記ワイパー面により前記記録ヘッドの前記ノズル面のクリーニングを実行するワイプブレードと、を備え、
記録方式がラインヘッド型の記録方式である、請求項３記載の画像形成方法。
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