JP2016121357A - インクジェット用インク - Google Patents

Abstract

【課題】簡易且つ安価にノズル抜けを抑制することができるインクジェット式記録装置を提供する。
【解決手段】記録媒体に対しノズルから水性インクを噴射するインクジェットヘッドを備え、上記水性インクに、脂肪酸、及び、該脂肪酸を乳化して水中に分散させる脂肪酸カリウムまたは脂肪酸ナトリウム、が添加されている、インクジェット式記録装置を採用する。
【選択図】図４

Description

本発明は、インクジェット式記録装置に関する。

インクジェット式記録装置では、非印字状態においてノズル内部でインクが増粘することによるインク吐出不良（所謂ノズル抜け）が課題となっている。
特許文献１には、油供給手段でノズル形成面に油を供給し、油引き込み手段でノズル形成面に供給された油をノズル内に引き込ませることで、ノズルを保湿してノズル抜けを抑制するインクジェット式記録装置が開示されている。

特開２００９−２７４４１８号公報

しかし、上述の従来技術では、油供給手段として油槽や油塗布ローラーを用いており、ノズルの保湿の容易さや、装置構成の安価さに問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、簡易且つ安価にノズル抜けを抑制することができるインクジェット式記録装置を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明は、記録媒体に対しノズルから水性インクを噴射するインクジェットヘッドを備え、上記水性インクに、脂肪酸、及び、該脂肪酸を乳化して水中に分散させる脂肪酸カリウムまたは脂肪酸ナトリウム、が添加されている、インクジェット式記録装置を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、水に難溶の脂肪酸を、脂肪酸カリウムまたは脂肪酸ナトリウムを用いて乳化し、水性インクの溶媒中（水中）に分散させる。このインクが、ノズル先端で大気に触れてその水分が蒸発すると、水に難溶の脂肪酸がインク表面に単分子膜に近い液体油膜を張り、水分蒸発を抑制する。このため、インクが増粘することによるノズル抜けを抑制することができる。

さらに、脂肪酸カリウムまたは脂肪酸ナトリウムを分散剤として用いることで、脂肪酸の水性インク中における分散安定化の作用がある。脂肪酸は、水中での溶解性や分散安定性が低く、例えば植物油（＝主成分は脂肪酸）を用いたドレッシングのように分離しやすい。このため、脂肪酸を添加したインクの消費期限は、数分〜数ヶ月程度と短くなってしまう。脂肪酸カリウムまたは脂肪酸ナトリウムは、脂肪酸とも水とも溶解に関して相性がいいので、脂肪酸を乳化して水中に安定して分散させることができ、インク消費期限を長く延ばすことができる。

また、本発明においては、上記脂肪酸のＨＬＢ値は、３以下であり、上記脂肪酸カリウムまたは脂肪酸ナトリウムのＨＬＢ値は、１２以上であるという構成を採用する。
脂肪酸をインクの表面に析出させるには、脂肪酸は水への溶解性が高くないこと、すなわち、ＨＬＢ値が３以下の親油性であることが好ましい。一方、親油性の脂肪酸をインク中に安定して分散させるには、脂肪酸カリウムまたは脂肪酸ナトリウムは水への溶解性が高いこと、すなわち、ＨＬＢ値が１２以上の親水性であることが好ましい。

また、本発明においては、上記脂肪酸の表面張力は、２０℃においてセルロースの臨界表面張力よりも低いという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、セルロース（紙）の臨界表面張力よりもインクの表面に析出した脂肪酸の表面張力を低くすることで、紙への浸透性を確保する。
インク表面が脂肪酸の油膜で覆われると、吐出インクの１発目は、当該油膜を伴って吐出される。油膜の表面張力が紙の臨界表面張力よりも高いと、紙上でインクが濡れている状態が維持されて、紙搬送ローラーにインクが付着したり、手にインクが付着しやすくなる。
このため、本発明では、インクの表面に析出する脂肪酸の表面張力を紙の臨界表面張力より低くすることで、紙へ脂肪酸を浸透させる。その結果、インクの浸透性が維持される。

また、本発明においては、上記脂肪酸は、オレイン酸であるという構成を採用する。
脂肪酸としては、酸化安定性があり、常温で液体のオレイン酸を用いることが好ましい。多くの不飽和脂肪酸は、２重結合が２つ以上あって、２重結合に挟まれたメチレン水素が引き抜かれて容易に酸化される。このため、２重結合が１つの不飽和脂肪酸であるオレイン酸は、メチレン水素がないため、それらと比べて大幅に酸化安定性がある。なお、２重結合をもたない飽和脂肪酸はさらに酸化安定性がある。しかし、酸化安定性のある飽和脂肪酸は常温で固体のものが多く、インク中への添加には向かないものが多い。このため、脂肪酸は、常温で液体のオレイン酸であることが好ましい。

また、本発明においては、上記水性インクに、上記脂肪酸としてオレイン酸が０．０５ｗｔ％以上３．００ｗｔ％以下、上記脂肪酸カリウムまたは脂肪酸ナトリウムが０．０５ｗｔ％以上３．００ｗｔ％以下、添加されているという構成を採用する。
オレイン酸は、０．０５ｗｔ％未満だと、インク乾燥の十分な抑制作用が発現し難くなる。一方、オレイン酸は、３．００ｗｔ％を超えると、分散安定性が低下し、インク乾燥の抑制作用に悪影響を及ぼす。
脂肪酸カリウムまたは脂肪酸ナトリウムは、０．０５ｗｔ％未満だと、オレイン酸の分散安定性が低下し、インク乾燥の抑制作用に悪影響を及ぼす。一方、脂肪酸カリウムまたは脂肪酸ナトリウムは、３．００ｗｔ％を超えると、オレイン酸の油膜が安定せずに、インク乾燥の十分な抑制作用が発現し難くなる。

本発明の実施形態におけるプリンターの構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態における記録ヘッドに設けられたノズルの配列を示す図である。 本発明の実施形態における記録ヘッドの内部構成を示す部分断面図である。 本発明の実施形態におけるノズルの様子を示す模式図である。

以下、本発明に係るインクジェット式記録装置の各実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。本実施形態では、本発明に係るインクジェット式記録装置として、インクジェット式プリンター（以下、プリンターと称する）を例示する。

図１は、本発明の実施形態におけるプリンター１の構成を示す斜視図である。
同図に示すように、プリンター１は、記録ヘッド（インクジェットヘッド）２を搭載すると共にインクカートリッジ３を着脱可能に装着するキャリッジ４と、記録ヘッド２の下方に配設され記録紙（記録媒体）６が搬送されるプラテン５と、キャリッジ４を記録紙６の紙幅方向に移動させるキャリッジ移動機構７と、記録紙６を紙送り方向に搬送する紙送り機構８とを有する構成となっている。加えて、プリンター１は、当該プリンター１全体の動作を制御する制御装置ＣＯＮＴを有している。なお、上記紙幅方向とは、主走査方向（ヘッド走査方向）である。上記紙送り方向とは、副走査方向（主走査方向に直交する方向）である。

インクカートリッジ３としては、本実施形態のようにキャリッジ４に装着するものには限らず、プリンター１の筐体側に装着してインク供給チューブを介して記録ヘッド２に供給するタイプのものを採用してもよい。インクカートリッジ３は、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）などの異なる色のインクが収容されている。

ガイドロッド９は、主走査方向に架設された支持部材である。キャリッジ４は、このガイドロッド９に支持された状態で取り付けられている。このキャリッジ４は、キャリッジ移動機構７によりガイドロッド９に沿って主走査方向に移動するようになっている。リニアエンコーダ１０は、キャリッジ４の主走査方向上の位置を検出する。この検出信号は、位置情報として制御装置ＣＯＮＴに送信されるようになっている。制御装置ＣＯＮＴは、このリニアエンコーダ１０からの位置情報に基づいて記録ヘッド２の走査位置を認識し、記録ヘッド２による記録動作（吐出動作）等を制御するようになっている。また、制御装置ＣＯＮＴは、キャリッジ４の移動速度を可変制御可能な構成となっている。

図２は、本発明の実施形態における記録ヘッド２に設けられたノズル１７の配列を示す図である。
同図に示すように、記録ヘッド２は、インクを噴射する複数のノズル１７が設けられたノズル形成面（噴射面）２１Ａを有する。ノズル形成面２１Ａには、複数のノズル１７ごとにノズル列１６が形成されている。各ノズル列１６においては、例えば異なる色のインクを吐出可能になっている。本実施形態ではインクの色に対応して４列（１６（Ｂｋ），１６（Ｍ），１６（Ｃ），１６（Ｙ））設けられている。１つのノズル列１６は、例えば、１８０個のノズル１７によって構成されている。

図３は、本発明の実施形態における記録ヘッド２の内部構成を示す部分断面図である。
同図に示すように、記録ヘッド２は、ヘッド本体１８と、ヘッド本体１８に接続された流路形成ユニット２２とを備えている。流路形成ユニット２２は、振動板１９と、流路基板２０と、ノズル基板２１とを備えると共に、共通インク室２９と、インク供給口３０と、圧力室３１とを形成する。さらに、流路形成ユニット２２は、ダイヤフラム部として機能する島部３２と、共通インク室２９内の圧力変動を吸収するコンプライアンス部３３とを備える。ヘッド本体１８には、固定部材２６と共に駆動ユニット２４を収容する収容空間２３と、インクを流路形成ユニット２２に案内する内部流路２８とが形成される。

上記構成のピエゾ式の記録ヘッド２によれば、ケーブル２７を介して駆動ユニット２４に駆動信号が入力されると、圧電素子２５が伸縮する。これにより、振動板１９がキャビティに接近する方向及び離れる方向に変形（移動）する。このため、圧力室３１の容積が変化し、インクを収容した圧力室３１の圧力が変動する。この圧力の変動によって、ノズル１７から、インクが噴射される。

図１に戻り、記録ヘッド２の移動範囲のうちプラテン５の外側の領域には、記録ヘッド２の走査起点となるホームポジションが設定されている。このホームポジションには、メンテナンスユニット１１が設けられている。メンテナンスユニット１１は、印字動作以外で記録ヘッド２をキャップ部材１２でキャッピングしてインクの蒸発を抑制する保湿動作と、記録ヘッド２の各ノズル１７からインクをキャップ部材１２に予備噴射させることで増粘インクによるノズル１７の目詰まり防止やノズル１７のメニスカスを調整して記録ヘッド２から正常にインクを噴射させるフラッシング動作と、キャップ部材１２で記録ヘッド２をキャッピングした後に不図示の吸引ポンプを駆動させて各ノズル１７から粘性が高くなったインクや付着したゴミ等を強制吸引してメニスカスを調整し、記録ヘッド２から正常にインクを噴射させる吸引動作（ヘッドクリーニング）と、記録ヘッド２のノズル形成面２１Ａをワイプ部材１３で払拭（ワイピング）することでノズル１７近傍に付着したインクや増粘したインク等を除去したり、ノズル１７のメニスカスを破壊してメニスカスを再調整させるパージ処理を行うワイピング動作と、を実行する構成となっている。

続いて、記録ヘッド２から噴射するインクについて説明する。
本実施形態のインクは、超浸透性水性インクに関するものである。なお、超浸透性水性インクとしては、顔料インクや染料インクだけでなく、色素、金属微粒子、セラミック微粒子、半導体微粒子、樹脂のような機能性水性インクであってもよい。ここで、インクの超浸透とは、その表面張力がセルロース（紙）の臨界表面張力よりも低いことを指す。
また、この水性インクには、各種添加物が含まれていても良い。例えば、界面活性剤、保湿剤、ＰＨ調整剤、顔料、染料、色素、金属微粒子、セラミック微粒子、半導体微粒子、樹脂、有機溶剤、金属イオン、カール抑制剤、ブリード抑制剤、パドリング抑制剤、浸透調整剤、防腐剤、防カビ剤、溶解助剤、酸化防止剤、などが、用途に応じて複数種含まれていることが好まれる。
本実施形態のインクは、この水性インクに、脂肪酸、及び、脂肪酸カリウムまたは脂肪酸ナトリウムを添加している。

本実施形態のインクに用いられる脂肪酸は、セルロース（紙）の臨界表面張力よりも表面張力が低く、ＨＬＢ＜３の親油性のものが用いられる。セルロースの２０℃における臨界表面張力は、４０〜４５ｍＮ／ｍであるため、脂肪酸の表面張力は、４０ｍＮ／ｍ以下であることが好ましい。また、脂肪酸は、析出しても固化しないように、常温で液体であることが好ましい。
親水性や親油性の指標として用いられているＨＬＢ値は、厳密にはＡｔｌａｓ法やＰＩＴ法など測定方法で値が異なるものの、大きな差はない。どの測定方法でも、ＨＬＢ＜３であれば親油性であるといえる。よって、どれか一つの測定方法でもＨＬＢ＜３であれば良い。
本実施形態のインクに用いられる上記特性を満足する脂肪酸としては、オレイン酸、リノール酸、リノレイン酸などがある。脂肪酸は、その酸化安定性からオレイン酸が好ましく、オレイン酸は精製されたものであっても、オレイン酸を主成分とするオリーブ油のような植物油であっても良い。なお、オレイン酸は、表面張力が３５ｍＮ／ｍ、ＨＬＢ＝１である。

本実施形態のインクに用いられる脂肪酸カリウムまたは脂肪酸ナトリウムとしては、ＨＬＢ＞１２の親水性のものが用いられる。
親油性の脂肪酸だけでは、水にも水性インクにも安定して分散することは困難であるが、親水性の脂肪酸カリウム又は脂肪酸ナトリウムと同時に添加すると、親油性の脂肪酸を乳化させての安定分散が可能になり、脂肪酸の添加量を大幅に増加することができる。

本実施形態のインクは、上記関係を満足していれば、脂肪酸カリウムまたは脂肪酸ナトリウムと脂肪酸とをインク製造の最初から添加しても良いし、従来から用いられている超浸透性の水性染料インクや水性顔料インクや機能性水性インクに、上記関係を有する脂肪酸カリウムまたは脂肪酸ナトリウムと脂肪酸とを後添加したものであっても良い。むしろ後添加の方が、インク全体のバランスを崩したり、再設計する必要がなく、インク増粘に伴うノズル抜けの抑制作用を発現できるため好ましい。

本実施形態のプリンター１は、脂肪酸を含むインクを用いるため、熱による脂肪酸の酸化の懸念が少ないピエゾ式のインクジェットヘッドを用いることが好まれる。なお、脂肪酸の添加量が少なければサーマル式のインクジェットヘッドを用いても良いが、脂肪酸の酸化によるノズル詰りの懸念の少ないピエソ式であることがより好まれる。

続いて、図４を参照して、上記構成のプリンター１のノズル抜け発生の抑制に係る作用及び効果について説明する。
図４は、本発明の実施形態におけるノズル１７の様子を示す模式図である。
なお、以下の説明では、水性インクに、上記脂肪酸としてオレイン酸を、上記脂肪酸カリウムとしてオレイン酸カリウムを、添加した場合を例示して説明する。

本実施形態のインクは、水性インクに、親油性のオレイン酸を、親水性のオレイン酸カリウムを分散剤として用いて乳化し、水性インクの溶媒中（水中）に分散させたものである。このインクがノズル１７の開口端で大気に触れてその水分が蒸発すると、オレイン酸がインク表面に単分子膜に近い液体油膜を張り、水分蒸発を抑制する。このため、インクが増粘することによるノズル抜けを抑制することができる。
したがって、例えば１００枚の連続印字を行う場合で、１枚目だけマゼンダインクで印字し、２枚目以降はマゼンダインクを使わずに、１００枚目でマゼンダインクを使用する場合、９９枚目までにマゼンダノズルは乾燥し、１００枚目ではマゼンダインクの着弾精度が急激に低下して画質が低下してしまうといったこと等を防止することができる。

また、本実施形態では、脂肪酸として、２０℃においてセルロースの臨界表面張力より表面張力が低いオレイン酸を用いている。このため、インク表面が、オレイン酸が析出した油膜で覆われると、吐出インクの１発目は、当該油膜を伴って吐出されるが、記録紙６への着弾後は、インク滴の表面に析出したオレイン酸が、速やかにセルロースへ浸透する。このため、記録紙６に着弾後は、インク全体の表面張力が支配的になり、インクの超浸透性を維持でき、インクの速乾性を維持できる。なお、吐出インクの２発目以降は油膜が形成されていないため、インクの浸透と蒸発を抑制することはない。

以上のように、本実施形態のプリンター１によれば、簡易且つ安価にノズル抜けを抑制し、高品質の画像を形成することが可能となる。

［実施例］
以下、実施例により本発明の効果をより明らかにする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。

（顔料インクの製造方法）
インクは、文献（酒井真理、“ピエゾ方式インクジェットプリンティング技術とＰＸインク” 中部化学関係学協会支部連合秋季大会講演予稿集 ｐ７５、３４、（２００８））に記載されている、公知のＥＰＳＯＮ製のＰＸインクを用いて改良を行った。
なお、ＰＸインクについては、文献（（社）色材協会、金谷美春、他 “印刷インキ講座” p.51 （社）色材協会 （２００７））にも記載がある。
オレイン酸とオレイン酸カリウムと純水を、２：３：５の比率で攪拌および超音波混合し、オレイン酸分散液を作製した。作製した分散液を、ＥＰＳＯＮ製プリンターＰＸ−Ｂ５００に用いられているブラックの水性顔料インクに、２ｗｔ％添加し、攪拌および超音波分散を行った。なお、添加液に純水を加えているのは、インク添加前に水中でのオレイン酸の安定ミセル構造を形成させ、インク中でのオレイン酸の分散安定性を向上させるためである。
ＰＸ−Ｂ５００のインク（以下、通常ＰＸインクと称する場合がある）の表面張力は２７ｍＮ／ｍであり、作製したインク（以下、改良ＰＸインクと称する場合がある）の表面張力は２８ｍＮ／ｍであった。

（ノズル面でのインク乾燥確認方法）
作製したインクを、ＥＰＳＯＮ製プリンターＰＸ−Ｂ５００のブラックのインクカートリッジに入れ、印字可能状態にした。また、ＥＰＳＯＮ製プリンターＰＸ−Ｂ５００で、ヘッドを中央に止めて大気開放できるように改造した。ＰＸ−Ｂ５００に標準搭載されているヘッドクリーニングを行い、ベタＡ４を１枚印字後に、ノズル抜けチェックパターンでノズル抜け本数がゼロ本であることを確認した後、プリンターを２時間大気中放置し、ノズル抜けチェックパターンでノズル抜け本数を確認した。
（紙上でのインク乾燥確認方法）
ＰＸ−Ｂ５００に標準搭載されているヘッドクリーニングを行った後、ベタＡ４を１枚印字直後、５秒後のＡ４用紙の紙重量と、１００秒後のＡ４用紙の紙重量の減少率から、インク乾燥の重量％を求めた。

表１は、インク組成と、ノズル面でのインク乾燥（ノズル抜け本数）と、紙上でのインク乾燥速度（インク乾燥の重量％）との関係を示す。
実施例１では、上記インク製造方法の手順に従って製造した改良ＰＸインクについて、上記ノズル面でのインク乾燥確認方法と、上記紙上でのインク乾燥確認方法とを用いて確認した。
比較例１〜４では、インク組成を表１のように変更し、このインク製造方法の手順は、実施例１のインク製造方法の手順に従い、インクを作製した。ノズル面でのインク乾燥確認方法と、紙上でのインク乾燥確認方法は、実施例１と同じ確認方法を用いて確認した。
実施例２では、上記インク製造方法の手順に従って製造した改良ＰＸインク（マゼンダ）について、上記ノズル面でのインク乾燥確認方法と、上記紙上でのインク乾燥確認方法とを用いて確認した。
実施例３では、上記インク製造方法の手順に従って製造した改良ＰＸインク（シアン）について、上記ノズル面でのインク乾燥確認方法と、上記紙上でのインク乾燥確認方法とを用いて確認した。
実施例４では、上記インク製造方法の手順に従って製造した改良ＰＸインク（イエロー）について、上記ノズル面でのインク乾燥確認方法と、上記紙上でのインク乾燥確認方法とを用いて確認した。

表１によれば、オレイン酸とオレイン酸カリウムはセットでノズル面でのインク乾燥抑制の効果を発現することが分かる。また、表１によれば、オレイン酸はインク乾燥速度にはほとんど影響しないことが分かる。また、表１によれば、オレイン酸カリウムだけではノズル面でのインク乾燥抑制の効果は小さいことが分かる。また、表１によれば、カラーインクにおいてもブラックインクと同様にノズル面でのインク乾燥抑制の効果があることが分かる。

表２は、インク組成と、ノズル面でのインク乾燥（ノズル抜け本数）と、紙上でのインク乾燥速度（インク乾燥の重量％）との関係を示す。
比較例５〜１２、実施例５〜１４では、オレイン酸とオレイン酸カリウムの添加比率を変えて改良ＰＸインクを作製し、ノズル面でのインク乾燥確認方法と、紙上でのインク乾燥確認方法は、実施例１と同じ確認方法を用いて確認した。

表２によれば、オレイン酸が０．０５ｗｔ％未満だと、ノズル面でのインク乾燥抑制の効果が発現し難くなることが分かる。また、表２によれば、オレイン酸が３ｗｔ％を超えると、分散安定性が低下し、ノズル面でのインク乾燥抑制の効果に悪影響を及ぼすことが分かる。

表３は、インク組成と、ノズル面でのインク乾燥（ノズル抜け本数）と、紙上でのインク乾燥速度（インク乾燥の重量％）との関係を示す。
比較例１３〜２０、実施例１５〜２４では、オレイン酸とオレイン酸カリウムの添加比率を変えて改良ＰＸインクを作製し、ノズル面でのインク乾燥確認方法と、紙上でのインク乾燥確認方法は、実施例１と同じ確認方法を用いて確認した。

表３によれば、オレイン酸カリウムが０．０５ｗｔ％未満だと、オレイン酸の分散安定性が低下し、ノズル面でのインク乾燥抑制の効果に悪影響を及ぼすことが分かる。また、表３によれば、オレイン酸カリウムが３ｗｔ％を超えると、オレイン酸の油膜が安定せずに、ノズル面でのインク乾燥の十分な抑制効果が発現し難くなることが分かる。

表４は、インク組成と、ノズル面でのインク乾燥（ノズル抜け本数）と、紙上でのインク乾燥速度（インク乾燥の重量％）との関係を示す。
実施例２５では、ＰＸインクを、ＥＰＳＯＮ製プリンターＥＰ−８０２Ａに用いられている水性染料インクに変更した。
（染料インクの製造方法）
オレイン酸とオレイン酸カリウムと純水を、２：３：５の比率で攪拌および超音波混合し、オレイン酸分散液を作製した。作製した分散液を、ＥＰＳＯＮ製プリンターＥＰ−８０２Ａに用いられている水性染料インクに、２ｗｔ％添加し、攪拌および超音波分散を行った。
実施例２５では、上記作製したインクを、上記の改造したＥＰＳＯＮ製プリンターＰＸ−Ｂ５００のインクカートリッジに入れ、ノズル面でのインク乾燥確認方法と、紙上でのインク乾燥確認方法は、実施例１と同じ確認方法を用いて確認した。
比較例２１では、ＥＰＳＯＮ製プリンターＥＰ−８０２Ａに用いられている水性染料インクを上記の改造したＥＰＳＯＮ製プリンターＰＸ−Ｂ５００のインクカートリッジに入れ、ノズル面でのインク乾燥確認方法と、紙上でのインク乾燥確認方法は、実施例１と同じ確認方法を用いて確認した。

表４によれば、染料水性インクにおいても、ノズル面でのインク乾燥抑制の効果が発現することが分かる。

表５は、インク組成と、ノズル面でのインク乾燥（ノズル抜け本数）と、紙上でのインク乾燥速度（インク乾燥の重量％）との関係を示す。
実施例２６では、オレイン酸カリウムを、オレイン酸ナトリウムに変更し、ノズル面でのインク乾燥確認方法と、紙上でのインク乾燥確認方法は、実施例１と同じ確認方法を用いて確認した。
比較例２２〜２５では、実施例１のオレイン酸を、オレイン酸ナトリウム、オレイルアルコール、オレイン酸エチル、ソルビタントリオレエートに変更し、ズル面でのインク乾燥確認方法と、紙上でのインク乾燥確認方法は、実施例１と同じ確認方法を用いて確認した。

表５によれば、オレイン酸カリウムを、オレイン酸ナトリウムに変更しても、ノズル面でのインク乾燥抑制の効果が発現することが分かる。また、表５によれば、オレイン酸とオレイン酸カリウムの組合せ、オレイン酸とオレイン酸ナトリウムの組合せで最も効果があることが分かる。

以上のことから、水性インクに、脂肪酸と、脂肪酸カリウムまたは脂肪酸ナトリウムとの同時添加には、次のような相乗効果がある。

（１）親油性の脂肪酸の分散安定化
水中やインク中で安定分散しない親油性の脂肪酸であるが、親水性の脂肪酸カリウムまたは脂肪酸ナトリウムを同時添加すると、水中で安定分散する。
インク表面に油膜を形成するには、親水性の脂肪酸カリウムや脂肪酸カリウムだけでは不可能であり、親油性の脂肪酸を添加する。親油性の脂肪酸は、水に難溶であるため、親水性の脂肪酸カリウムまたは脂肪酸ナトリウムと同時添加することによって、油膜形成、安定分散が両立する相乗効果が発現する。

（２）蒸発抑制膜の種類と適切な膜形成速度
水分が蒸発すると膜が形成するものには、インク中のポリマー、界面活性剤、顔料など数多くのものが存在する。その中でも固体のものが膜を張ってしまうと、インク吐出抵抗が高くなり着弾精度に影響がある。蒸発抑制効果が高く、且つ、インク吐出抵抗が低い液体の膜として、脂肪酸が優れている。
インクの蒸発による膜の形成は単独ではなく、脂肪酸、ポリマー、界面活性剤、顔料など、複合的に析出しているものと推定される。本発明では、インク吐出に影響がなく蒸発抑制効果が高くなるような脂肪酸の油膜形成速度が、親油性の脂肪酸と、親水性の脂肪酸カリウムまたは脂肪酸ナトリウムを同時添加した時に、適切になることを見出した。

（３）印字間における蒸発抑制と、メンテナンスインク量の削減
インクジェット式記録装置においては、ノズル面からのインク蒸発が起こるため、フラッシングやクリーニングを行って、メンテナンスインクが消費される。
本発明は、従来の機械的なゴムキャップのように印字間においても化学的にノズルにキャップをするため、フラッシングやクリーニングのようなメンテナンスインクを大幅に削減することができる。

（４）脂肪酸の酸化安定性
多くの不飽和脂肪酸は酸化されやすい。それは２重結合が２つ以上あって、２重結合に挟まれたメチレン水素が引き抜かれて容易に酸化されるからである。リノール酸やリノレイン酸がそれに当てはまる。２重結合が１つの不飽和脂肪酸は、メチレン水素がないため大幅に酸化安定性がある。オレイン酸がそれに当てはまる。２重結合をもたない飽和脂肪酸はさらに酸化安定性がある。

（５）脂肪酸の融点
脂肪酸がノズル面上に析出した場合、脂肪酸が液体であると、ノズル詰りの確率が低下する。常温で液体で二重結合が一つ以下の脂肪酸としてはオレイン酸がある。酸化安定性のある飽和脂肪酸は常温で固体のものが多くインク中への添加には向かないものが多い。よって、上記脂肪酸はオレイン酸であることが好まれる。

（６）脂肪酸カリウム又は脂肪酸ナトリウム
脂肪酸が、インク中（水中）で安定分散するには、１価の金属イオンの金属石鹸であることが望まれる。２価のイオンが多くあると析出沈澱の懸念があるからである。また、インク中で、脂肪酸と金属脂肪酸とを同時に溶解・分散させた時、同種類の脂肪酸を用いると、その区別がつかなくなり、脂肪酸の増量と安定分散の両立という相乗効果が発現できる。特に、オレイン酸と、オレイン酸カリウム又はオレイン酸ナトリウムを同時添加したときに効果が大きくなる。

（７）超浸透インク
インクの印字媒体への着弾後は、脂肪酸は紙と親和性が高いため紙に吸収され、インクの浸透性と蒸発を妨げない。特に超浸透インクにおいては紙への広がりと浸透が早いため、水分と脂肪酸の紙への吸収が速く、蒸発を妨げることがない。したがって、ノズル面では蒸発を抑制し、紙上では浸透と蒸発を妨げなくすることができる。

（８）機械的ゴムキャップの蒸発抑制効果のプラス効果
また、インクジェット式記録装置が、数ヶ月から数年単位で長期放置されたときにおいても、従来の機械的なゴムキャップのインク蒸発抑制効果に加えて、脂肪酸による化学的なキャップの蒸発抑制効果が加わり、長期保存安定性が高まる。

以上のように、本発明によれば、簡易且つ安価にノズル抜けを抑制し、高品質の画像を形成することが可能となる。

１…プリンター（インクジェット式記録装置）、２…記録ヘッド（インクジェットヘッド）、６…記録紙（記録媒体）、１７…ノズル。

本発明は、インクジェット用インクに関する。

本実施形態のインクに用いられる脂肪酸は、セルロース（紙）の臨界表面張力よりも表面張力が低く、ＨＬＢ値は３以下の親油性のものが用いられる。セルロースの２０℃における臨界表面張力は、４０〜４５ｍＮ／ｍであるため、脂肪酸の表面張力は、４０ｍＮ／ｍ以下であることが好ましい。また、脂肪酸は、析出しても固化しないように、常温で液体であることが好ましい。
親水性や親油性の指標として用いられているＨＬＢ値は、厳密にはＡｔｌａｓ法やＰＩＴ法など測定方法で値が異なるものの、大きな差はない。どの測定方法でも、ＨＬＢ＜３であれば親油性であるといえる。よって、どれか一つの測定方法でもＨＬＢ＜３であれば良い。
本実施形態のインクに用いられる上記特性を満足する脂肪酸としては、オレイン酸、リノール酸、リノレイン酸などがある。脂肪酸は、その酸化安定性からオレイン酸が好ましく、オレイン酸は精製されたものであっても、オレイン酸を主成分とするオリーブ油のような植物油であっても良い。なお、オレイン酸は、表面張力が３５ｍＮ／ｍ、ＨＬＢ＝１である。

本実施形態のインクに用いられる脂肪酸カリウムまたは脂肪酸ナトリウムとしては、ＨＬＢ値は１２以上の親水性のものが用いられる。
親油性の脂肪酸だけでは、水にも水性インクにも安定して分散することは困難であるが、親水性の脂肪酸カリウム又は脂肪酸ナトリウムと同時に添加すると、親油性の脂肪酸を乳化させての安定分散が可能になり、脂肪酸の添加量を大幅に増加することができる。

Claims (5)

1. 記録媒体に対しノズルから水性インクを噴射するインクジェットヘッドを備え、
   前記水性インクに、脂肪酸、及び、該脂肪酸を乳化して水中に分散させる脂肪酸カリウムまたは脂肪酸ナトリウム、が添加されていることを特徴とするインクジェット式記録装置。
2. 前記脂肪酸のＨＬＢ値は、３以下であり、前記脂肪酸カリウムまたは脂肪酸ナトリウムのＨＬＢ値は、１２以上であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット式記録装置。
3. 前記脂肪酸の表面張力は、２０℃においてセルロースの臨界表面張力よりも低いことを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット式記録装置。
4. 前記脂肪酸は、オレイン酸であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のインクジェット式記録装置。
5. 前記水性インクに、前記脂肪酸としてオレイン酸が０．０５ｗｔ％以上３．００ｗｔ％以下、前記脂肪酸カリウムまたは脂肪酸ナトリウムが０．０５ｗｔ％以上３．００ｗｔ％以下、添加されていることを特徴とする請求項４に記載のインクジェット式記録装置。

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