JP5407594B2 - 液体吐出装置用水性インクおよび該インクを含有するインクカートリッジ - Google Patents
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Description
本発明は、液体吐出装置用水性インク、その製造方法および該インクを含有するインクカートリッジに関する。
液体吐出装置用水性インクに求められる特性の１つとして適度に濡れやすいものであるということが挙げられる。濡れやすくすることによって媒体への浸透速度を早めることができ、耐擦過性やブリードなどの不具合を改善することが可能となる。
上記理由により、濡れ性を向上させるためには界面活性剤を添加することが一般的であり、中でも特にフルオロアルキル基を有する界面活性剤は、水溶液にした場合にその表面張力を著しく低下させる能力を有していることから、液体吐出装置用水性インクには多く使用されている。しかし、界面活性能力が高いということは界面活性剤同士でミセルを形成しやすくなり、結果として気泡が発生しやすい（形成しやすい）というデメリットも持ち合わせている。
気泡が発生してしまうとシステム上で多くの不具合が発生してしまう。例えば、印刷ヘッド可動式のプリンタにおいては、サブタンク内のインクが印字動作により振動することで泡立ちが発生してしまい、インクの誤検知によるインク溢れなどの不具合が発生してしまう。また、メンテナンス時のインク吸引動作において吸引キャップ上に発生した泡が残留してしまい、それが再メンテナンス時にメニスカスを破壊してしまう不具合も発生してしまう。
特許文献１では、フッ素系界面活性剤を含むインクでは気泡が生成しやすいため、シリコーン系消泡剤を添加することが知られている（特開２００９−１７４１号公報）。その消泡のメカニズムは、消泡剤が泡のラメラ膜に進入・拡散することで界面活性剤が消泡剤に置換されて消泡するというものである。そのためには消泡剤が系と不相溶性でなくてはならず、一般的に水系の消泡剤には疎水性シリカやポリウレアが成分として加えられているが、疎水性であるが故に系内には溶解せず粒子として分散した状態で存在し、これがフィルター詰まりなどの原因となるため、本来であれば添加しないことが望ましい。しかも、シリコーン系消泡剤を添加したとしても充分な消泡効果を得ることができなかった。
特許文献２では、インクに顔料や水性樹脂などの他にＮ−オクチル−２−ピロリドンを含有させている。しかし、Ｎ−オクチル−２−ピロリドンの界面活性能が強くないため用紙への浸透性に劣り、特に印字直後の定着性などが悪化してしまい、また発色性もよくなく、画像品質としても劣るものであった。
上記理由により、濡れ性を向上させるためには界面活性剤を添加することが一般的であり、中でも特にフルオロアルキル基を有する界面活性剤は、水溶液にした場合にその表面張力を著しく低下させる能力を有していることから、液体吐出装置用水性インクには多く使用されている。しかし、界面活性能力が高いということは界面活性剤同士でミセルを形成しやすくなり、結果として気泡が発生しやすい（形成しやすい）というデメリットも持ち合わせている。
気泡が発生してしまうとシステム上で多くの不具合が発生してしまう。例えば、印刷ヘッド可動式のプリンタにおいては、サブタンク内のインクが印字動作により振動することで泡立ちが発生してしまい、インクの誤検知によるインク溢れなどの不具合が発生してしまう。また、メンテナンス時のインク吸引動作において吸引キャップ上に発生した泡が残留してしまい、それが再メンテナンス時にメニスカスを破壊してしまう不具合も発生してしまう。
特許文献１では、フッ素系界面活性剤を含むインクでは気泡が生成しやすいため、シリコーン系消泡剤を添加することが知られている（特開２００９−１７４１号公報）。その消泡のメカニズムは、消泡剤が泡のラメラ膜に進入・拡散することで界面活性剤が消泡剤に置換されて消泡するというものである。そのためには消泡剤が系と不相溶性でなくてはならず、一般的に水系の消泡剤には疎水性シリカやポリウレアが成分として加えられているが、疎水性であるが故に系内には溶解せず粒子として分散した状態で存在し、これがフィルター詰まりなどの原因となるため、本来であれば添加しないことが望ましい。しかも、シリコーン系消泡剤を添加したとしても充分な消泡効果を得ることができなかった。
特許文献２では、インクに顔料や水性樹脂などの他にＮ−オクチル−２−ピロリドンを含有させている。しかし、Ｎ−オクチル−２−ピロリドンの界面活性能が強くないため用紙への浸透性に劣り、特に印字直後の定着性などが悪化してしまい、また発色性もよくなく、画像品質としても劣るものであった。
そこで、本発明の目的は、フッ素系界面活性剤を含むインクにおいて、消泡性を大幅に改善する点にある。
本発明の第１は、（Ａ）下記式（１）で示されるフッ素系界面活性剤と（Ｂ）Ｎ−オクチル−２−ピロリドンを含有し、次の〔１〕〜〔３〕の要件を満たすことを特徴とする液体吐出装置用水性インクに関する。
〔１〕前記（Ａ）と前記（Ｂ）の合計含有量が、インク全量に対して１重量％以下
〔２〕前記（Ａ）の含有率が、前記（Ａ）と前記（Ｂ）の合計量に対して３０重量％以下
〔３〕前記（Ａ）の含有量が、インク全量に対して０．１５〜０．３重量％
本発明の第２は、請求項１に記載の液体吐出装置用水性インクを充填したことを特徴とするインクカートリッジに関する。
〔１〕前記（Ａ）と前記（Ｂ）の合計含有量が、インク全量に対して１重量％以下
〔２〕前記（Ａ）の含有率が、前記（Ａ）と前記（Ｂ）の合計量に対して３０重量％以下
〔３〕前記（Ａ）の含有量が、インク全量に対して０．１５〜０．３重量％
本発明は、前記式（１）で示されるフッ素系界面活性剤とＮ−オクチル−２−ピロリドンを液体吐出装置用水性インクに含有させることで泡立ちによる問題を解消することができ、更には高画像濃度・高画質も得ることができる。
以下、上記本発明について詳しく説明する。
前記式（１）で示される界面活性剤は、ＰＦＯＳ（パーフルオロオクタンスルホン酸）及びＰＦＯＡ（パーフルオロオクタン酸）を含有しておらず、地球環境汚染の観点から見ても優れるものである。
しかし、式（１）の界面活性剤は、フッ素系界面活性剤であるが故にその界面活性能が非常に高く、従来のように消泡剤を添加したとしても、単独で使用した場合には著しく気泡が発生し、かつ発生した気泡が消えなくなってしまう。そこで本発明では、気泡の発生を抑えるために、（Ｂ）成分としてＮ−オクチル−２−ピロリドンを添加している。
しかし、式（１）の界面活性剤は、フッ素系界面活性剤であるが故にその界面活性能が非常に高く、従来のように消泡剤を添加したとしても、単独で使用した場合には著しく気泡が発生し、かつ発生した気泡が消えなくなってしまう。そこで本発明では、気泡の発生を抑えるために、（Ｂ）成分としてＮ−オクチル−２−ピロリドンを添加している。
本発明で使用するＮ−オクチル−２−ピロリドンはＨＬＢが６と小さく、低気泡性・非イオン性の界面活性剤であることからそれ自体が界面活性剤として働く。しかし、その界面活性能はフッ素系界面活性剤と比較すると大きく劣るが、気泡性に対しては単独でも混合系でも優れた効果が得られる。
本発明の水性インクにおけるフッ素系界面活性剤の含有率は、フッ素系界面活性剤とＮ−オクチル−２−ピロリドンの合計量に対して３０重量％以下とするが、２０重量％以下が好ましい。３０重量％を超える比率でフッ素系界面活性剤を添加すると泡が消えなくなってしまう。３０重量％以下の比率であれば、フッ素系界面活性剤の界面活性能が非常に強いため、低表面張力を維持しつつ、消泡性も維持することが可能となる。
本発明に係る水性インク組成物は、少なくとも着色剤、水溶性有機溶剤、界面活性剤及び水などから構成される。
本発明の水性インクにおけるフッ素系界面活性剤とＮ−オクチル−２−ピロリドンの合計添加量は、水性インク全量に対して０．１〜１重量％であることが好ましく、０．３〜０．５重量％であることがより好ましい。添加量が１重量％を超えるとＮ−オクチル−２ピロリドンの添加量が多くなってしまい、また、溶媒に対するＮ−オクチル−２−ピロリドンの溶解性も落ちてしまう。また、水性インク中のフッ素系界面活性剤の総量が増えるため、消泡性に対しても不利になる。また、既述のように、フッ素系界面活性剤の界面活性能が非常に強いため、添加量を増やしたとしても水性インクの表面張力に大きな差は発生せず、逆に添加量を減らしたとしても所望の表面張力は確保することができる。ただし、前記合計添加量が０．１重量％を下回ると添加効果が得られない。
また、本発明の水性インクにおけるフッ素系界面活性剤の含有量は、水性インク全量に対して０．１５〜０．３重量％とする。
また、本発明の水性インクにおけるフッ素系界面活性剤の含有量は、水性インク全量に対して０．１５〜０．３重量％とする。
着色剤としては、水性インク組成物において公知の染料や顔料を使用することができる。また、無機粒子を有機顔料またはカーボンブラックで被覆した着色剤粒子を用いてもよい。
無機粒子をカーボンブラックで被覆する方法としては、凝固、析出などによる液中乾燥法、混合しながら機械的な力を加える乾燥混合法などが挙げられる。また、無機粒子を有機顔料で被覆する方法としては、無機粒子の存在下で有機顔料を析出する方法、無機粒子と有機顔料を機械的に混摩砕する方法等がある。この場合、例えば、熱安定性に優れた有機顔料で被覆する場合には化学的蒸着技術を用いることができる。更に必要に応じて、ポリシロキサンやアルキルシランから生成されるオルガノシラン化合物層を無機粒子と有機顔料の間に設ければ、両者の接着性を向上させることができる。
無機粒子としては、二酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化鉄、水酸化鉄、酸化スズ等が挙げられる。無機粒子の形状はアスペクト比が小さいものが好ましく、球状が特に好ましい。また、無機粒子の表面にカラー着色剤を吸着させる場合には、無機粒子は無色透明または白色であることが好ましいが、黒色着色剤を吸着させる場合には、黒色の無機粒子を用いても構わない。
無機粒子の一次粒径は１００ｎｍ以下が好ましく、５〜５０ｎｍがより好ましい。
無機粒子の一次粒径は１００ｎｍ以下が好ましく、５〜５０ｎｍがより好ましい。
無機粒子を被覆する有機顔料としては、ブラック顔料として、アニリンブラックが挙げられる。カラー顔料としては、例えば、アントラキノン、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ジアゾ、モノアゾ、ピラントロン、ペリレン、複素環式イエロー、キナクリドン及び（チオ）インジゴイド等が挙げられる。
これらの中でも発色性の面から、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、モノアゾイエロー系顔料、ジアゾイエロー系顔料、複素環式イエロー顔料が特に好ましい。
フタロシアニン系顔料としては、例えば、銅フタロシアニンブルーまたはその誘導体（Ｃ．Ｉ ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ ピグメントブルー１５：４）、アルミニウムフタロシアニン等が挙げられる。
キナクリドン系顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ ピグメントオレンジ４８、Ｃ．Ｉ ピグメントオレンジ４９、Ｃ．Ｉ ピグメントレッド１２２、Ｃ．Ｉ ピグメントレッド１９２、Ｃ．Ｉ ピグメントレッド２０２、Ｃ．Ｉ ピグメントレッド２０６、Ｃ．Ｉ ピグメントレッド２０７、Ｃ．Ｉ ピグメントレッド２０９、Ｃ．Ｉ ピグメントバイオレット１９、Ｃ．Ｉ ピグメントバイオレット４２等が挙げられる。
モノアゾイエロー系顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ ピグメントイエロー７４、Ｃ．Ｉ ピグメントイエロー１０９、Ｃ．Ｉ ピグメントイエロー１２８、Ｃ．Ｉ ピグメントイエロー１５１等が挙げられる。
ジアゾイエロー系顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ ピグメントイエロー１４、Ｃ．Ｉ ピグメントイエロー１６、Ｃ．Ｉ ピグメントイエロー１７等が挙げられる。
複素環式イエロー顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ ピグメントイエロー１１７、Ｃ．Ｉ ピグメントイエロー１３８等が挙げられる。
これらの中でも発色性の面から、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、モノアゾイエロー系顔料、ジアゾイエロー系顔料、複素環式イエロー顔料が特に好ましい。
フタロシアニン系顔料としては、例えば、銅フタロシアニンブルーまたはその誘導体（Ｃ．Ｉ ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ ピグメントブルー１５：４）、アルミニウムフタロシアニン等が挙げられる。
キナクリドン系顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ ピグメントオレンジ４８、Ｃ．Ｉ ピグメントオレンジ４９、Ｃ．Ｉ ピグメントレッド１２２、Ｃ．Ｉ ピグメントレッド１９２、Ｃ．Ｉ ピグメントレッド２０２、Ｃ．Ｉ ピグメントレッド２０６、Ｃ．Ｉ ピグメントレッド２０７、Ｃ．Ｉ ピグメントレッド２０９、Ｃ．Ｉ ピグメントバイオレット１９、Ｃ．Ｉ ピグメントバイオレット４２等が挙げられる。
モノアゾイエロー系顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ ピグメントイエロー７４、Ｃ．Ｉ ピグメントイエロー１０９、Ｃ．Ｉ ピグメントイエロー１２８、Ｃ．Ｉ ピグメントイエロー１５１等が挙げられる。
ジアゾイエロー系顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ ピグメントイエロー１４、Ｃ．Ｉ ピグメントイエロー１６、Ｃ．Ｉ ピグメントイエロー１７等が挙げられる。
複素環式イエロー顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ ピグメントイエロー１１７、Ｃ．Ｉ ピグメントイエロー１３８等が挙げられる。
無機粒子と、着色剤である有機顔料またはカーボンブラックの重量比（無機粒子：着色剤）は、３：１〜１：３が好ましく、３：２〜１：２がより好ましい。着色剤の割合が小さすぎると、発色性や着色力が低下することがあり、着色剤の割合が大きくなりすぎると、透明性や色調を悪くすることがある。
無機粒子を有機顔料またはカーボンブラックで被覆した着色剤粒子の市販品としては、例えば、戸田工業株式会社製のシリカ／カーボンブラック複合材料、シリカ／フタロシアニンＣ．Ｉ ＰＢ１５：３複合材料、シリカ／ジアゾイエロー複合材料、シリカ／キナクリドンＣ．Ｉ ＰＲ１２２複合材料等が挙げられ、これらは１次粒径が小さく好適に用いることができる。
例えば、１次粒径が２０ｎｍの無機粒子を等量の有機顔料で被覆した場合、その１次粒径は２５ｎｍ程度になる。そこで適当な分散剤を用いて１次粒子の状態のままで分散できれば、分散粒子径が２５ｎｍの非常に微細な顔料分散インクを作成することができる。
例えば、１次粒径が２０ｎｍの無機粒子を等量の有機顔料で被覆した場合、その１次粒径は２５ｎｍ程度になる。そこで適当な分散剤を用いて１次粒子の状態のままで分散できれば、分散粒子径が２５ｎｍの非常に微細な顔料分散インクを作成することができる。
着色剤粒子の１次粒径は、水性記録用インク中において５〜１００ｎｍが好ましく、３０〜８０ｎｍがより好ましい。１次粒径が５ｎｍ未満であると、インクの長期保存において増粘したり、着色剤粒子が凝集することがあり、１００ｎｍを超えると、インクを紙やフィルム等の媒体に印刷する場合、印刷部の彩度及び明度が低下した印刷物となることがある。なお、上記着色剤粒子の１次粒径とは、機械的せん断ではこれ以上細かく粉砕できない着色剤粒子の最小単位を意味する。
着色剤粒子の水性記録用インク中の含有量は、１〜２０質量％が好ましく、２〜１５質量％がより好ましい。
着色剤粒子の水性記録用インク中の含有量は、１〜２０質量％が好ましく、２〜１５質量％がより好ましい。
本発明に係る水性記録用インクは、水を溶媒として使用するが、更にインクの乾燥を防止するためや分散安定性を向上するため等の目的で水溶性有機溶剤を併用することができる。これらの水溶性有機溶剤は複数混合して使用してもよい。
前記水溶性有機溶剤としては、例えば、多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類、多価アルコールアリールエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等が挙げられる。
前記水溶性有機溶剤としては、例えば、多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類、多価アルコールアリールエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等が挙げられる。
前記多価アルコール類としては、例えば、グリセリン、１，３−ブタンジオール、３−メチル−１，３−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ヘキシレングリコール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセロール、１，２，３−ブタントリオール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，６−ヘキサントリオール、ペトリオール等が挙げられる。
多価アルコールアルキルエーテル類としては、例えば、エチレングリコールモノエチルエーテル、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、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等が挙げられる。
多価アルコールアリールエーテル類としては、例えば、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等が挙げられる。
含窒素複素環化合物類としては、例えば、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−ヒドロキシエチル−２−ピロリドン、１，３−ジメチルイミダゾリジノン、ε−カプロラクタム、γ−プチロラクトン等が挙げられる。
アミン類としては、例えば、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、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等が挙げられる。
含硫黄化合物類としては、例えば、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等が挙げられる。
多価アルコールアルキルエーテル類としては、例えば、エチレングリコールモノエチルエーテル、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、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等が挙げられる。
多価アルコールアリールエーテル類としては、例えば、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等が挙げられる。
含窒素複素環化合物類としては、例えば、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−ヒドロキシエチル−２−ピロリドン、１，３−ジメチルイミダゾリジノン、ε−カプロラクタム、γ−プチロラクトン等が挙げられる。
アミン類としては、例えば、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、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等が挙げられる。
含硫黄化合物類としては、例えば、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等が挙げられる。
これらの水溶性溶剤の中でも、グリセリン、ジエチレングリコール、１，３−ブタンジオール、３−メチル−１，３−ブタンジオールが特に好ましい。これらは溶解性と水分蒸発による噴射特性不良の防止に対して優れた効果を奏する。また、保存安定性及び吐出安定性に優れた水性記録用インクを作成することができる。
着色剤粒子と水溶性有機溶剤の配合比は、ヘッドからのインク吐出安定性に非常に影響がある。顔料固形分が多いのに、水溶性有機溶剤の配合量が少ないと、ノズルのインクメニスカス付近の水分蒸発が進み、吐出不良をもたらすことになる。
本発明に係る水性記録用インクは、上記水溶性有機溶剤以外に、必要に応じて、糖類やその誘導体などの他の水溶性有機溶剤を併用することもできる。糖類やその誘導体は、インクの耐乾燥性向上のためために有効である。
糖類やその誘導体糖類としては、単糖類、二糖類、オリゴ糖類（三糖類、四糖類も含む）、多糖類及びこれらの誘導体が挙げられる。具体的には、グルコース、マンノース、フルクトース、リボース、キロース、トレハロース、マントトリオース等が挙げられる。ここで、多糖類とは広義の糖を意味し、α−シクロデキストリン、セルロース等自然界に広く存在する物質を含むものとする。
糖類の誘導体としては、前記糖類の還元糖や酸化糖類が挙げられる。こららの中でも、糖アルコールが好ましく、具体的には、マルチトール、ソルビット等が挙げられる。
糖類の含有量は、水性記録用インクに対して０．１〜４０重量％が好ましく、０．５〜３０重量％がより好ましい。
糖類やその誘導体糖類としては、単糖類、二糖類、オリゴ糖類（三糖類、四糖類も含む）、多糖類及びこれらの誘導体が挙げられる。具体的には、グルコース、マンノース、フルクトース、リボース、キロース、トレハロース、マントトリオース等が挙げられる。ここで、多糖類とは広義の糖を意味し、α−シクロデキストリン、セルロース等自然界に広く存在する物質を含むものとする。
糖類の誘導体としては、前記糖類の還元糖や酸化糖類が挙げられる。こららの中でも、糖アルコールが好ましく、具体的には、マルチトール、ソルビット等が挙げられる。
糖類の含有量は、水性記録用インクに対して０．１〜４０重量％が好ましく、０．５〜３０重量％がより好ましい。
本発明において併用できる（Ａ）以外の界面活性剤としては、特に制限はなく、着色剤の種類や湿潤剤、浸透剤等の組み合わせによって、分散安定性を損なわない界面活性剤の中から目的に応じて適宜選択することができる。特に印刷用紙に印刷する場合には、表面張力が低く、レベリング性の高いフッ素系界面活性剤やシリコーン系界面活性剤が好適であり、特にフッ素系界面活性剤が好ましい。
前記フッ素系界面活性剤としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸化合物、パーフルオロアルキルカルボン酸化合物、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物及びパーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物が、起泡性が小さいので特に好ましい。
前記パーフルオロアルキルスルホン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸塩等が挙げられる。
パーフルオロアルキルカルボン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルカルボン酸塩等が挙げられる。
パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物としては、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの硫酸エステル塩、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの塩等が挙げられる。
これらフッ素系界面活性剤における塩の対イオンとしては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、ＮＨ４、ＮＨ３ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ、ＮＨ２（ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ）２、ＮＨ（ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ）３等が挙げられる。
前記フッ素系界面活性剤としては、適宜合成したものを使用しても、市販品を使用してもよい。該市販品としては、例えば、旭硝子社製のサーフロンシリーズ（Ｓ−１１１、Ｓ−１１２、Ｓ−１１３、Ｓ−１２１、Ｓ−１３１、Ｓ−１３２、Ｓ−１４１、Ｓ−１４５）、住友スリーエム社製のフルラードシリーズ（ＦＣ−９３、ＦＣ−９５、ＦＣ−９８、ＦＣ−１２９、ＦＣ−１３５、ＦＣ−１７０Ｃ、ＦＣ−４３０、ＦＣ−４３１）、大日本インキ社製のメガファックシリーズ（Ｆ−４７０、Ｆ−１４０５、Ｆ−４７４）、Ｄｕｐｏｎｔ社のＺｏｎｙｌ ＴＢＳ、ＦＳＰ、ＦＳＡ、ＦＳＮ−１００、ＦＳＮ、ＦＳＯ−１００、ＦＳＯ、ＦＳ−３００、ＵＲ、ネオス社製のＦＴ−１１０、ＦＴ−２５０、ＦＴ−２５２、ＦＴ−４００Ｓ、ＦＴ−１５０、ＦＴ−４００ＳＷ、オムノバ社製のＰＦ−１５１Ｎ等が挙げられる。
前記パーフルオロアルキルスルホン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸塩等が挙げられる。
パーフルオロアルキルカルボン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルカルボン酸塩等が挙げられる。
パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物としては、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの硫酸エステル塩、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの塩等が挙げられる。
これらフッ素系界面活性剤における塩の対イオンとしては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、ＮＨ４、ＮＨ３ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ、ＮＨ２（ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ）２、ＮＨ（ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ）３等が挙げられる。
前記フッ素系界面活性剤としては、適宜合成したものを使用しても、市販品を使用してもよい。該市販品としては、例えば、旭硝子社製のサーフロンシリーズ（Ｓ−１１１、Ｓ−１１２、Ｓ−１１３、Ｓ−１２１、Ｓ−１３１、Ｓ−１３２、Ｓ−１４１、Ｓ−１４５）、住友スリーエム社製のフルラードシリーズ（ＦＣ−９３、ＦＣ−９５、ＦＣ−９８、ＦＣ−１２９、ＦＣ−１３５、ＦＣ−１７０Ｃ、ＦＣ−４３０、ＦＣ−４３１）、大日本インキ社製のメガファックシリーズ（Ｆ−４７０、Ｆ−１４０５、Ｆ−４７４）、Ｄｕｐｏｎｔ社のＺｏｎｙｌ ＴＢＳ、ＦＳＰ、ＦＳＡ、ＦＳＮ−１００、ＦＳＮ、ＦＳＯ−１００、ＦＳＯ、ＦＳ−３００、ＵＲ、ネオス社製のＦＴ−１１０、ＦＴ−２５０、ＦＴ−２５２、ＦＴ−４００Ｓ、ＦＴ−１５０、ＦＴ−４００ＳＷ、オムノバ社製のＰＦ−１５１Ｎ等が挙げられる。
前記シリコーン系界面活性剤としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。中でも高ｐＨでも分解しないものが好ましく、例えば、側鎖変性ポリジメチルシロキサン、両末端変性ポリジメチルシロキサン、片末端変性ポリジメチルシロキサン、側鎖両末端変性ポリジメチルシロキサン等が挙げられ、変性基としてポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基を有するものが、水系界面活性剤として良好な性質を示すので特に好ましい。
シリコーン系界面活性剤としては、適宜合成したものを使用しても、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、ビックケミー社、信越シリコーン社、東レ・ダウコーニング・シリコーン社等のものを容易に入手できる。
また、前記シリコーン系界面活性剤として、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤を用いることもでき、例えば、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルシロキサンのＳｉ部側鎖に導入した化合物等が挙げられる。
ポリエーテル変性シリコーン化合物としては、適宜合成したものを使用しても、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、信越化学社製のＫＦ−６１８、ＫＦ−６４２、ＫＦ−６４３等が挙げられる。
シリコーン系界面活性剤としては、適宜合成したものを使用しても、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、ビックケミー社、信越シリコーン社、東レ・ダウコーニング・シリコーン社等のものを容易に入手できる。
また、前記シリコーン系界面活性剤として、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤を用いることもでき、例えば、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルシロキサンのＳｉ部側鎖に導入した化合物等が挙げられる。
ポリエーテル変性シリコーン化合物としては、適宜合成したものを使用しても、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、信越化学社製のＫＦ−６１８、ＫＦ−６４２、ＫＦ−６４３等が挙げられる。
また、前記フッ素系界面活性剤及びシリコーン系界面活性剤以外にも、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、両性界面活性剤等を用いることができる。
前記アニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、コハク酸エステルスルホン酸塩、ラウリル酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートの塩等が挙げられる。
前記ノニオン性界面活性剤としては、例えば、アセチレングリコール系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等が挙げられる。
アセチレングリコール系界面活性剤としては、例えば、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール、３，６−ジメチル−４−オクチン−３，６−ジオール、３，５−ジメチル−１−ヘキシン−３−オール等が挙げられる。また、その市販品として、例えば、エアープロダクツ社製のサーフィノールシリーズ（１０４、８２、４６５、４８５、ＴＧ）等が挙げられる。
両性界面活性剤としては、例えば、ラウリルアミノピロピオン酸塩、ラウリルジメチルベタイン、ステアリルジメチルベタイン、ラウリルジヒドロキシエチルベタイン、ラウリルジメチルアミンオキシド、ミリスチルジメチルアミンオキシド、ステアリルジメチルアミンオキシド、ジヒドロエチルラウリルアミンオキシド、ポリオキシエチレンヤシ油アルキルジメチルアミンオキシド、ジメチルアルキル（ヤシ）ベタイン、ジメチルラウリルベタイン等が挙げられる。また、その市販品として、例えば、日光ケミカルズ社、日本エマルジョン社、日本触媒社、東邦化学社、花王社、アデカ社、ライオン社、青木油脂社、三洋化成社等のものを容易に入手できる。
前記アニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、コハク酸エステルスルホン酸塩、ラウリル酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートの塩等が挙げられる。
前記ノニオン性界面活性剤としては、例えば、アセチレングリコール系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等が挙げられる。
アセチレングリコール系界面活性剤としては、例えば、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール、３，６−ジメチル−４−オクチン−３，６−ジオール、３，５−ジメチル−１−ヘキシン−３−オール等が挙げられる。また、その市販品として、例えば、エアープロダクツ社製のサーフィノールシリーズ（１０４、８２、４６５、４８５、ＴＧ）等が挙げられる。
両性界面活性剤としては、例えば、ラウリルアミノピロピオン酸塩、ラウリルジメチルベタイン、ステアリルジメチルベタイン、ラウリルジヒドロキシエチルベタイン、ラウリルジメチルアミンオキシド、ミリスチルジメチルアミンオキシド、ステアリルジメチルアミンオキシド、ジヒドロエチルラウリルアミンオキシド、ポリオキシエチレンヤシ油アルキルジメチルアミンオキシド、ジメチルアルキル（ヤシ）ベタイン、ジメチルラウリルベタイン等が挙げられる。また、その市販品として、例えば、日光ケミカルズ社、日本エマルジョン社、日本触媒社、東邦化学社、花王社、アデカ社、ライオン社、青木油脂社、三洋化成社等のものを容易に入手できる。
前記種々の界面活性剤は、単独で用いても複数のものを混合して用いてもよい。単独では水性記録用インク中に用意に溶解しない場合でも、複数のものを混合することにより可溶化され、安定に存在することができる場合もある。
前記界面活性剤の水性記録用インク中における含有量は、０．０１〜３重量％が好ましく、０．５〜２重量％がより好ましい。ただし、水よりも高沸点で２５℃のインク中で液体である成分の合計含有量は２０重量％以下とすることが好ましく、１５重量％以下とすることがより好ましい。合計含有量が０．０１重量％未満では、界面活性剤を添加した効果が無くなることがあり、３重量％を超えると、記録媒体への浸透性が必要以上に高くなり、画像濃度の低下や裏抜けが発生することがある。
前記界面活性剤の水性記録用インク中における含有量は、０．０１〜３重量％が好ましく、０．５〜２重量％がより好ましい。ただし、水よりも高沸点で２５℃のインク中で液体である成分の合計含有量は２０重量％以下とすることが好ましく、１５重量％以下とすることがより好ましい。合計含有量が０．０１重量％未満では、界面活性剤を添加した効果が無くなることがあり、３重量％を超えると、記録媒体への浸透性が必要以上に高くなり、画像濃度の低下や裏抜けが発生することがある。
本発明に係る水性記録用インクはカルボキシル基含有樹脂を含むことが好ましい。これにより、前処理液中の酸とカルボキシル基含有樹脂が反応し、記録媒体上での顔料の凝集が起こるので、画像濃度・画質の向上を図ることができる。
カルボキシル基含有樹脂としては、例えば、マレイン酸樹脂やスチレン−マレイン酸樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂やアルキド樹脂、変性アルキド樹脂などが挙げられる。その市販品としては、例えば、荒川化学社製のマルキードシリーズやハリマ化成社製のハリマックシリーズ、ハリフタールシリーズ等が挙げられる。
カルボキシル基含有樹脂としては、例えば、マレイン酸樹脂やスチレン−マレイン酸樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂やアルキド樹脂、変性アルキド樹脂などが挙げられる。その市販品としては、例えば、荒川化学社製のマルキードシリーズやハリマ化成社製のハリマックシリーズ、ハリフタールシリーズ等が挙げられる。
カルボキシル基含有樹脂の添加形態には特に制限はなく、着色剤である顔料をカルボキシル基含有樹脂で包含した形態で添加してもよいし、着色剤とは別にカルボキシル基含有樹脂を単独で添加してもよい。
本発明に係る水性インクには、前記の各成分の他に、必要に応じて公知の浸透剤、ポリマー粒子、ｐＨ調整剤、防腐防錆剤、防黴剤等を添加することができる。
浸透剤としては、炭素数８〜１１のポリオール化合物またはグリコールエーテル化合物が好ましく用いられる。これらは、紙への浸透速度を速めると共にブリードを防止する効果を有し、２５℃の水中において、０．１〜４．５重量％の溶解度を有する部分的に水溶性の化合物である。
これらの浸透剤は、水よりも高沸点で２５℃のインク中で液体である成分であり、水性インク中の含有量は、０〜１０重量％が好ましく、０．５〜５重量％がより好ましい。
これらの浸透剤は、水よりも高沸点で２５℃のインク中で液体である成分であり、水性インク中の含有量は、０〜１０重量％が好ましく、０．５〜５重量％がより好ましい。
前記炭素数８〜１１のポリオール化合物としては、例えば、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール等が挙げられる。
前記グリコールエーテル化合物としては、例えば、多価アルコールアルキルエーテル化合物、多価アルコールアリールエーテル化合物等が挙げられる。
前記グリコールエーテル化合物としては、例えば、多価アルコールアルキルエーテル化合物、多価アルコールアリールエーテル化合物等が挙げられる。
多価アルコールアルキルエーテル化合物としては、例えば、エチレングリコールモノエチルエーテル、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、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等が挙げられる。
多価アルコールアルキルエーテル化合物としては、例えば、エチレングリコールモノエチルエーテル、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、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等が挙げられる。
多価アルコールアリールエーテル化合物としては、例えば、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等が挙げられる。
多価アルコールアルキルエーテル化合物としては、例えば、エチレングリコールモノエチルエーテル、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、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等が挙げられる。
多価アルコールアリールエーテル化合物としては、例えば、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等が挙げられる。
ポリマー粒子としては、造膜性を有するものを用いる。ここで造膜性とは、ポリマー粒子を水に分散させてエマルジョンの形態とした時、この水性エマルジョンの水分を蒸発させていくと、樹脂皮膜が形成される性質を意味する。
このようなポリマー粒子が含まれていると、水性記録用インク中の揮発成分が蒸発した際に該ポリマー粒子が皮膜を形成し、インク中の着色剤を強固に記録媒体に固着する役割を課す。これにより、耐擦過性、耐水性に優れた画像を実現することができる。
このようなポリマー粒子が含まれていると、水性記録用インク中の揮発成分が蒸発した際に該ポリマー粒子が皮膜を形成し、インク中の着色剤を強固に記録媒体に固着する役割を課す。これにより、耐擦過性、耐水性に優れた画像を実現することができる。
ポリマー粒子は、室温で皮膜を形成させるため、最低造膜温度が３０℃以下のものが好ましく、１０℃以下のものがより好ましい。ここで、最低造膜温度とは、ポリマー粒子を水に分散させて得られたポリマーエマルジョンを、アルミニウム等の金属板の上に薄く流延し、温度を上げていった時に、透明な連続したフィルムが形成される最低の温度のことを意味する。
ポリマー粒子の体積平均粒子径は、５〜２００ｎｍが好ましく、１０〜１００ｎｍがより好ましい。
ポリマー粒子の体積平均粒子径は、５〜２００ｎｍが好ましく、１０〜１００ｎｍがより好ましい。
ポリマー粒子としては、単粒子構造のものを使用することができる。例えば、エマルジョン粒子内にアルコキシシリル基を有すると、塗膜形成過程での水分蒸発によるエマルジョン同士の融着に伴って残存する水分と接触し、加水分解してシラノール基を形成する。また、シラノール基が残存するとアルコキシシリル基またはシラノール同士が反応して、シロキサン結合による強固な架橋構造を形成することができる。このようにポリマー微粒子内に反応性の官能基を共存させると、硬化剤を添加しなくても、造膜時にそれらの官能基を反応させて網目構造を形成させることができる。
また、コア部とそれを囲むシェル部からなるコアシェル構造を有するポリマー粒子を使用することも可能である。ここでいうコアシェル構造とは、組成の異なる２種以上のポリマーが粒子中に相分離して存在する形態を意味する。従って、シェル部がコア部に完全に被覆している形態のみならず、コア部の一部を被覆しているものであってもよい。また、シェル部のポリマーの一部がコア粒子内にドメイン等を形成しているものであってもよい。更にコア部とシェル部の間に、更に一層以上の組成の異なる層を含む３層以上の多層構造を持つものであってもよい。
ポリマー粒子は、不飽和ビニル単量体（不飽和ビニルポリマー）を重合触媒及び乳化剤を存在させた水中において乳化重合する等の公知の方法により得ることができる。
また、コア部とそれを囲むシェル部からなるコアシェル構造を有するポリマー粒子を使用することも可能である。ここでいうコアシェル構造とは、組成の異なる２種以上のポリマーが粒子中に相分離して存在する形態を意味する。従って、シェル部がコア部に完全に被覆している形態のみならず、コア部の一部を被覆しているものであってもよい。また、シェル部のポリマーの一部がコア粒子内にドメイン等を形成しているものであってもよい。更にコア部とシェル部の間に、更に一層以上の組成の異なる層を含む３層以上の多層構造を持つものであってもよい。
ポリマー粒子は、不飽和ビニル単量体（不飽和ビニルポリマー）を重合触媒及び乳化剤を存在させた水中において乳化重合する等の公知の方法により得ることができる。
ポリマー粒子の水性インク組成物における含有量は、０．５〜２０重量％が好ましく、１〜５重量％がより好ましい。含有量が０．５重量％未満では、耐擦過性、耐水性向上機能が十分に発揮されないことがあり、２０重量％を超えると、乾燥による粘度上昇やポリマー成分の固着により、インクの吐出が安定しなくなり、ノズルの目詰まりが発生してしまうことがある。
前述した無機粒子を有機顔料またはカーボンブラックで被覆した着色剤粒子（複合顔料粒子）は、アニオン性分散剤と共に水に混練分散する際に酸性を示す傾向が強い。水などの媒体に分散している複合顔料の表面は、アニオン系分散剤に包まれているため、負電荷を帯びているが、インク全体が酸性を示すことから、媒体自体は正電荷を帯びており、粒子表面の負電荷が中和され易い状態にある。この状態では分散粒子は凝集し吐出不良を起こす原因となるため、ｐＨ調整剤を加えてアルカリ性に保つことにより分散状態を安定化させ、吐出を安定化させることが好ましい。
水性記録用インクのｐＨは７〜１１であることが好ましい。ｐＨが１１を超えると、インクジェットのヘッドやインク供給ユニットの材質を溶かし出す量が大きくなり、インクの変質や漏洩、吐出不良等の問題が発生してしまう。
水性記録用インクのｐＨは７〜１１であることが好ましい。ｐＨが１１を超えると、インクジェットのヘッドやインク供給ユニットの材質を溶かし出す量が大きくなり、インクの変質や漏洩、吐出不良等の問題が発生してしまう。
ｐＨ調整剤は、顔料を分散剤と共に水に混練分散する際に加えておく方が、混練分散機、湿潤剤、浸透剤等の添加剤と共に加えることも好ましい。これは、ｐＨ調整剤によっては添加により分散を破壊する場合もあるためである。
ｐＨ調整剤としては、例えばアルコールアミン類、アルカリ金属水酸化物、アンモニウム水酸化物、ホスホニウム水酸化物、アルカリ金属炭酸塩等が挙げられる。
アルコールアミン類としては、例えば、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオール等が挙げられる。
アルカリ金属水酸化物としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。
アンモニウム水酸化物としては、例えば、水酸化アンモニウム、第四級アンモニウム水酸化物、第四級ホスホニウム水酸化物等が挙げられる。
アルカリ金属炭酸塩としては、例えば、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等が挙げられる。
アルコールアミン類としては、例えば、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオール等が挙げられる。
アルカリ金属水酸化物としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。
アンモニウム水酸化物としては、例えば、水酸化アンモニウム、第四級アンモニウム水酸化物、第四級ホスホニウム水酸化物等が挙げられる。
アルカリ金属炭酸塩としては、例えば、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等が挙げられる。
防錆剤としては、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオジグリコール酸アンモン、ジイソプロピルアンモニウムニトライト、四硝酸ペンタエリスリトール、ジシクロヘキシルアンモニウムニトライト等が挙げられる。
本発明のインクカートリッジは、本発明の水性インクを容器内に収容したものであり、必要に応じて適宜選択したその他の部材等を有する。
容器としては特に制限はなく、目的に応じてその形状、構造、大きさ、材質等を適宜選択することができ、例えば、プラスチック製容器、あるいはアルミニウムラミネートフィルムや樹脂フィルム等で形成されたインク袋等が挙げられる。
具体例としては、例えば後述する図５、図６に示すインクカートリッジと同様の構造のものが挙げられる。
容器としては特に制限はなく、目的に応じてその形状、構造、大きさ、材質等を適宜選択することができ、例えば、プラスチック製容器、あるいはアルミニウムラミネートフィルムや樹脂フィルム等で形成されたインク袋等が挙げられる。
具体例としては、例えば後述する図５、図６に示すインクカートリッジと同様の構造のものが挙げられる。
本発明にかかる画像形成装置は、記録媒体の表面にインクジェット方式で画像を形成する画像形成手段と、前処理手段とを備えている。また、画像形成手段は少なくともインク飛翔手段を有し、必要に応じてその他の手段、例えば、刺激発生手段、制御手段等を有する。
図１に、本発明に係る画像形成装置の一例の模式図（側面説明図）を示す。
画像形成装置１０１には、インクを吐出するヘッドを集積したヘッドユニット１１０Ｋ、１１０Ｃ、１１０Ｍ、１１０Ｙと、それぞれのヘッドユニットに対応し、ヘッドのメンテナンスを行うメンテナンスユニット１１１Ｋ、１１１Ｃ、１１１Ｍ、１１１Ｙ、インクを供給するインクカートリッジ１０７Ｋ、１０７Ｃ、１０７Ｍ、１０７Ｙ、それぞれのカートリッジからのインクを一部貯蔵し、ヘッドに適切な圧力でインクを供給するサブインクタンク１０８Ｋ、１０８Ｃ、１０８Ｍ、１０８Ｙを備えている。
更に記録媒体１１４を吸着して搬送する搬送ベルト１１３、搬送ベルト１１３を支える搬送ローラ１１９、１２１、搬送ベルト１１３が適切な張力を保つようにコントロールするテンションローラ１１５、搬送ベルト１１３が適切な平面性を保つためのプラテン１２４、記録媒体１１４を吸着するための静電帯電を与える帯電ローラ１１６、記録媒体１１４を押さえる排紙コロ１１７、排紙した記録媒体１１４をストックしておく排紙トレイ１０４からなる排紙機構、印写する記録媒体１１４をストックする給紙トレイ１０３、給紙トレイより一枚ずつ記録媒体１１４を送り出す分離パッド１１２、送られてきた記録媒体１１４を帯電ベルトに確実に吸着させるカウンターローラ１２３、手差しにて給紙した場合に用いられる手差しトレイ１０５からなる給紙機構を有している。
また、メンテナンス後に排出される廃液を回収する廃液タンク１０９や、装置を操作し装置状態を表示することができる操作パネル１０６も備えている。
各ヘッドユニットのノズル列は、記録媒体１１４の搬送方向に直行するように配列されており、記録領域以上の長さのノズル列を形成している。給紙トレイから記録媒体１１４が分離コロにて一枚に分離され、加圧コロにて搬送ベルトに密着されることで搬送ベルト上に固定され、ヘッドユニット下を通過する際に記録媒体に液滴を吐出することで、高速に液滴にて記録媒体にパターンニングができ、分離爪にて搬送ベルトから分離され、排紙ローラと排紙コロにて支えられて排紙トレイに記録物が排出される。
画像形成装置１０１には、インクを吐出するヘッドを集積したヘッドユニット１１０Ｋ、１１０Ｃ、１１０Ｍ、１１０Ｙと、それぞれのヘッドユニットに対応し、ヘッドのメンテナンスを行うメンテナンスユニット１１１Ｋ、１１１Ｃ、１１１Ｍ、１１１Ｙ、インクを供給するインクカートリッジ１０７Ｋ、１０７Ｃ、１０７Ｍ、１０７Ｙ、それぞれのカートリッジからのインクを一部貯蔵し、ヘッドに適切な圧力でインクを供給するサブインクタンク１０８Ｋ、１０８Ｃ、１０８Ｍ、１０８Ｙを備えている。
更に記録媒体１１４を吸着して搬送する搬送ベルト１１３、搬送ベルト１１３を支える搬送ローラ１１９、１２１、搬送ベルト１１３が適切な張力を保つようにコントロールするテンションローラ１１５、搬送ベルト１１３が適切な平面性を保つためのプラテン１２４、記録媒体１１４を吸着するための静電帯電を与える帯電ローラ１１６、記録媒体１１４を押さえる排紙コロ１１７、排紙した記録媒体１１４をストックしておく排紙トレイ１０４からなる排紙機構、印写する記録媒体１１４をストックする給紙トレイ１０３、給紙トレイより一枚ずつ記録媒体１１４を送り出す分離パッド１１２、送られてきた記録媒体１１４を帯電ベルトに確実に吸着させるカウンターローラ１２３、手差しにて給紙した場合に用いられる手差しトレイ１０５からなる給紙機構を有している。
また、メンテナンス後に排出される廃液を回収する廃液タンク１０９や、装置を操作し装置状態を表示することができる操作パネル１０６も備えている。
各ヘッドユニットのノズル列は、記録媒体１１４の搬送方向に直行するように配列されており、記録領域以上の長さのノズル列を形成している。給紙トレイから記録媒体１１４が分離コロにて一枚に分離され、加圧コロにて搬送ベルトに密着されることで搬送ベルト上に固定され、ヘッドユニット下を通過する際に記録媒体に液滴を吐出することで、高速に液滴にて記録媒体にパターンニングができ、分離爪にて搬送ベルトから分離され、排紙ローラと排紙コロにて支えられて排紙トレイに記録物が排出される。
この装置では、前処理液で記録媒体表面を処理する機構として塗布機構を設けており、ローラ塗布を採用している。前処理液１３５は汲み上げローラ１３７でローラ表面に汲み上げられ、膜圧制御ローラ１３８に転写される。続いて塗布ローラ１３６に転写された前処理液は、塗布用カウンターローラ１３９との間に通す記録媒体１１４に転写され、塗布される。
塗布ローラ１３６に転写される前処理液の塗布量は、塗布ローラ１３６とのニップ厚を制御することにより行う。前処理液を塗布したくない時は、塗布ローラ１３６に前処理液が残らないように、可動ブレード１３４を塗布ローラ１３６に押し付け、塗布ローラ表面の前処理液を掻き取ることができる。これにより、前処理液が塗布ローラ１３６に残留するために発生する、前処理液の乾燥による増粘や、塗布用カウンターローラ１３９との固着、塗布ムラなどの機能障害を未然に防ぐことができる。
また、前処理液の塗布が不要な場合には、前処理機構が組み込まれていない給紙トレイ１０３Ａから給紙し、逆に前処理液の塗布が必要な場合には給紙トレイ１０３Ｂから給紙することもできる。その際には図示しない操作パネルで給紙トレイを選択して印字を行う。
上記ローラ塗布以外に、前処理液をインクジェット方式でスプレー塗布することも可能である。例えば、１１０ｋと同様のヘッドに前処理液を充填し、インクと同様に記録媒体１１４へ吐出させることができ、吐出量や吐出位置の制御を高精度でかつ容易に行うことができる。
何れの方式を用いても前処理液を任意の位置に任意の量だけ塗布することができる。
塗布ローラ１３６に転写される前処理液の塗布量は、塗布ローラ１３６とのニップ厚を制御することにより行う。前処理液を塗布したくない時は、塗布ローラ１３６に前処理液が残らないように、可動ブレード１３４を塗布ローラ１３６に押し付け、塗布ローラ表面の前処理液を掻き取ることができる。これにより、前処理液が塗布ローラ１３６に残留するために発生する、前処理液の乾燥による増粘や、塗布用カウンターローラ１３９との固着、塗布ムラなどの機能障害を未然に防ぐことができる。
また、前処理液の塗布が不要な場合には、前処理機構が組み込まれていない給紙トレイ１０３Ａから給紙し、逆に前処理液の塗布が必要な場合には給紙トレイ１０３Ｂから給紙することもできる。その際には図示しない操作パネルで給紙トレイを選択して印字を行う。
上記ローラ塗布以外に、前処理液をインクジェット方式でスプレー塗布することも可能である。例えば、１１０ｋと同様のヘッドに前処理液を充填し、インクと同様に記録媒体１１４へ吐出させることができ、吐出量や吐出位置の制御を高精度でかつ容易に行うことができる。
何れの方式を用いても前処理液を任意の位置に任意の量だけ塗布することができる。
図３は、上記画像形成装置のヘッドユニットにおけるヘッド配列の一例を示した模式図である。
ヘッドユニットはヘッド外周部材１６０にヘッド１５４Ａ〜１５４Ｌを固定しており、ヘッドはノズルの一部が重複するように千鳥配置で固定されている。
図４は、図３のヘッドユニットに配列しているヘッドを拡大して示す模式図で、各ヘッドには、ノズルプレート２０１に２列の千鳥配置で開口されているノズル２００が設けられており、ヘッドとヘッド外周部材との間には充填剤２０２にて密閉されており、ノズル面側からの隙間をなくしている。
ヘッドユニットはヘッド外周部材１６０にヘッド１５４Ａ〜１５４Ｌを固定しており、ヘッドはノズルの一部が重複するように千鳥配置で固定されている。
図４は、図３のヘッドユニットに配列しているヘッドを拡大して示す模式図で、各ヘッドには、ノズルプレート２０１に２列の千鳥配置で開口されているノズル２００が設けられており、ヘッドとヘッド外周部材との間には充填剤２０２にて密閉されており、ノズル面側からの隙間をなくしている。
次に、図１に示す画像形勢装置の制御部の概要について、図２を参照して説明する。なお、図２は制御部の概略ブロック説明図である。
この制御部３００は、装置全体の制御を司るＣＰＵ３０１と、ＣＰＵ３０１が実行するプログラム、本発明において使用する所定インク吐出に対するノズル面汚染度合の値及びノズル面汚染許容閾値、駆動波形データ、その他の固定データを格納するＲＯＭ３０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ３０３と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）３０４と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ３０５とを備えている。
この制御部３００は、装置全体の制御を司るＣＰＵ３０１と、ＣＰＵ３０１が実行するプログラム、本発明において使用する所定インク吐出に対するノズル面汚染度合の値及びノズル面汚染許容閾値、駆動波形データ、その他の固定データを格納するＲＯＭ３０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ３０３と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）３０４と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ３０５とを備えている。
また、この制御部３００はホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのホストＩ／Ｆ３０６と、記録ヘッド１５４の圧力発生手段を駆動制御するための駆動波形を生成するヘッド駆動制御部３０７と、記録媒体搬送モータ３０９を駆動するための記録媒体搬送モータ駆動部３０８と、ヘッドユニット（キャリッジ）移動モータ３１１を駆動するための維持ユニット移動モータ駆動制御部３１２と、インク経路の電磁弁３１５を開閉制御するためのインク経路バルブ制御３１４、キャップ吸引モータ３１７やインク供給モータ３１８の駆動を制御する送液吸引モータ駆動制御部３１６と、搬送ベルト１１３の移動量及び移動速度に応じた検知信号を出力するエンコーダや、環境温度及び環境湿度（何れか一方でもよい）を検出するセンサ３２３からの検知信号、サブインクタンクのインク量検知信号、図示しない各種センサからの検知信号を入力するためのＩ／Ｏ３２２などを備えている。この制御部３００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル１０６が接続されている。
制御部３００は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナ等の画像読み取り装置、デジタルカメラ等の撮像装置等のホスト側からの印刷データ等をケーブル或いはネットを介してホストＩ／Ｆ３０６で受診する。
制御部３００は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナ等の画像読み取り装置、デジタルカメラ等の撮像装置等のホスト側からの印刷データ等をケーブル或いはネットを介してホストＩ／Ｆ３０６で受診する。
ＣＰＵ３０１は、ホストＩ／Ｆ３０６に含まれる受信バッファ内に印刷データを読み出して解析し、ＡＳＩＣ３０５にて必要な画像処理、データの並び替えを行い、記録ヘッド１５４のヘッド幅の１ページ分に相当する画像データ（ドットパターンデータ）を、クロック信号に同期して、ヘッド駆動制御部３０７に送出する。
そして、ＣＰＵ３０１は、ホストＩ／Ｆ３０６に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ＡＳＩＣ３０５にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行ってヘッド駆動制御部３０７に画像データを転送する。なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成は、例えば、ＲＯＭ３０２にフォントデータを格納して行ってもよいし、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開してこの装置に転送するようにしてもよい。
そして、ＣＰＵ３０１は、ホストＩ／Ｆ３０６に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ＡＳＩＣ３０５にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行ってヘッド駆動制御部３０７に画像データを転送する。なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成は、例えば、ＲＯＭ３０２にフォントデータを格納して行ってもよいし、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開してこの装置に転送するようにしてもよい。
ヘッド駆動制御部３０７は、ページ単位で入力される記録ヘッド１５４の１ページ分に相当する画像データ（ドットパターンデータ）に基づいて選択的に記録ヘッド１５４の圧力発生手段に印加して記録ヘッド１５４を駆動する。
また、図示していないが、前処理液をローラ塗布する場合、塗布ローラ等の塗布用ローラ群の駆動制御が必要となるため、塗布用モータ制御部と、制御されるモータ、制御用のセンサを設ける。
更にインクジェットで前処理液を吐出する場合には、維持動作を他のインクと異なる動作を行わないと、混色によるノズル詰まりの危険性が存在する。そのため維持ユニット移動モータは、インク用とは別に前処理用のものを設けることが望ましい。
また、図示していないが、前処理液をローラ塗布する場合、塗布ローラ等の塗布用ローラ群の駆動制御が必要となるため、塗布用モータ制御部と、制御されるモータ、制御用のセンサを設ける。
更にインクジェットで前処理液を吐出する場合には、維持動作を他のインクと異なる動作を行わないと、混色によるノズル詰まりの危険性が存在する。そのため維持ユニット移動モータは、インク用とは別に前処理用のものを設けることが望ましい。
次に、インクカートリッジについて、図５及び図６を参照して説明する。ここで、図５は、本発明のインクカートリッジの一例を示す図であり、図６は図５のインクカートリッジのケース（外装）を含めた図である。
インクは、図５に示すように、インク注入口２４２からインク袋２４１内に充填され、排気した後、該インク注入口２４２を融着により閉じる。使用時には、ゴム部材からなるインク排出口２４３に装置本体の針を刺して装置にインクを供給する。インク袋２４１は、透気性の無いアルミニウムラミネートフィルム等の包装部材により形成されている。このインク袋２４１は、図６に示すように、通常プラスチック製のカートリッジケース２４４内に収容され、インクカートリッジ２４０として、各種画像形成装置に着脱可能に装着して用いられるようになっている。
また、上記インクカートリッジ２４０に、インクの代わりに前処理液を入れ、前処理液用のカートリッジとして用いれば、インクカートリッジと同様に、各種画像形成装置に着脱可能に装着して用いることができる。
インクは、図５に示すように、インク注入口２４２からインク袋２４１内に充填され、排気した後、該インク注入口２４２を融着により閉じる。使用時には、ゴム部材からなるインク排出口２４３に装置本体の針を刺して装置にインクを供給する。インク袋２４１は、透気性の無いアルミニウムラミネートフィルム等の包装部材により形成されている。このインク袋２４１は、図６に示すように、通常プラスチック製のカートリッジケース２４４内に収容され、インクカートリッジ２４０として、各種画像形成装置に着脱可能に装着して用いられるようになっている。
また、上記インクカートリッジ２４０に、インクの代わりに前処理液を入れ、前処理液用のカートリッジとして用いれば、インクカートリッジと同様に、各種画像形成装置に着脱可能に装着して用いることができる。
以下に合成例、実施例及び比較例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例などにより限定されるものではない。
「合成例１」
機械式攪拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管及び滴下ロートを備えた１Ｌフラスコ内を十分に窒素ガスで置換した後、スチレン１１．２ｇ、アクリル酸２．８ｇ、ラウリルメタクリレート１２．０ｇ、ポリエチレングリコールメタクリレート４．０ｇ、スチレンマクロマー（スチレン系の高分子量モノマー、東亞合成株式会社製：ＡＳ−６）４．０ｇ及びメルカプトエタノール０．４ｇを仕込み６５℃に加温した。次に、スチレン１００．８ｇ、アクリル酸２５．２ｇ、ラウリルメタクリレート１０８．０ｇ、ポリエチレングリコールメタクリレート３６．０ｇ、ヒドロキシエチルメタクリレート６０．０ｇ、スチレンマクロマー（東亞合成株式会社製：ＡＳ−６）３６．０ｇ、メルカプトエタノール３．６ｇ、アゾビスジメチルバレロニトリル２．４ｇ及びメチルエチルケトン１８ｇの混合溶液を２．５時間かけてフラスコ内に滴下した。滴下終了後、アゾビスジメチルバレロニトリル０．８ｇ及びメチルエチルケトン１８ｇの混合溶液を０．５時間かけてフラスコ内に滴下した。６５℃で１時間熟成した後、アゾビスジメチルバレロニトリル０．８ｇを添加し、更に１時間熟成した。反応終了後、フラスコ内にメチルエチルケトン３６４ｇを添加し、濃度が５０％のポリマー溶液８００ｇを得た。
機械式攪拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管及び滴下ロートを備えた１Ｌフラスコ内を十分に窒素ガスで置換した後、スチレン１１．２ｇ、アクリル酸２．８ｇ、ラウリルメタクリレート１２．０ｇ、ポリエチレングリコールメタクリレート４．０ｇ、スチレンマクロマー（スチレン系の高分子量モノマー、東亞合成株式会社製：ＡＳ−６）４．０ｇ及びメルカプトエタノール０．４ｇを仕込み６５℃に加温した。次に、スチレン１００．８ｇ、アクリル酸２５．２ｇ、ラウリルメタクリレート１０８．０ｇ、ポリエチレングリコールメタクリレート３６．０ｇ、ヒドロキシエチルメタクリレート６０．０ｇ、スチレンマクロマー（東亞合成株式会社製：ＡＳ−６）３６．０ｇ、メルカプトエタノール３．６ｇ、アゾビスジメチルバレロニトリル２．４ｇ及びメチルエチルケトン１８ｇの混合溶液を２．５時間かけてフラスコ内に滴下した。滴下終了後、アゾビスジメチルバレロニトリル０．８ｇ及びメチルエチルケトン１８ｇの混合溶液を０．５時間かけてフラスコ内に滴下した。６５℃で１時間熟成した後、アゾビスジメチルバレロニトリル０．８ｇを添加し、更に１時間熟成した。反応終了後、フラスコ内にメチルエチルケトン３６４ｇを添加し、濃度が５０％のポリマー溶液８００ｇを得た。
「合成例２」
攪拌装置、滴下装置、温度センサー及び上部に窒素導入装置を有する還流装置を取り付けた反応容器を有する自動重合反応装置（轟産業株式会社製：重合試験機ＤＳＬ−２ＡＳ型）の反応容器にメチルエチルケトンを５５０ｇ仕込み、攪拌しながら反応容器内を窒素置換した。反応容器内を窒素雰囲気に保ちながら８０℃で加温した後、滴下装置によりメタクリル酸−２−ヒドロキシエチルを７５．０ｇ、メタクリル酸を７７．０ｇ、スチレンを８０．０ｇ、メタクリル酸ブチルを１５０．０ｇ、アクリル酸ブチルを９８．０ｇ、メタクリル酸メチルを２０．０ｇ及び「パーブチル（登録商標）Ｏ」（日本油脂株式会社製）４０．０ｇの混合溶液を４時間かけて滴下した。滴下終了後、更に同温度で１５時間反応を継続させて、酸価１００、重量平均分子量２１，０００、Ｔｇ（計算値）３１℃のアニオン性基含有スチレン−アクリル系共重合体Ａのメチルエチルケトン溶液を得た。反応終了後、メチルエチルケトンの一部を減圧留去し、不揮発分を５０％に調整した共重合体Ａ溶液を得た。
攪拌装置、滴下装置、温度センサー及び上部に窒素導入装置を有する還流装置を取り付けた反応容器を有する自動重合反応装置（轟産業株式会社製：重合試験機ＤＳＬ−２ＡＳ型）の反応容器にメチルエチルケトンを５５０ｇ仕込み、攪拌しながら反応容器内を窒素置換した。反応容器内を窒素雰囲気に保ちながら８０℃で加温した後、滴下装置によりメタクリル酸−２−ヒドロキシエチルを７５．０ｇ、メタクリル酸を７７．０ｇ、スチレンを８０．０ｇ、メタクリル酸ブチルを１５０．０ｇ、アクリル酸ブチルを９８．０ｇ、メタクリル酸メチルを２０．０ｇ及び「パーブチル（登録商標）Ｏ」（日本油脂株式会社製）４０．０ｇの混合溶液を４時間かけて滴下した。滴下終了後、更に同温度で１５時間反応を継続させて、酸価１００、重量平均分子量２１，０００、Ｔｇ（計算値）３１℃のアニオン性基含有スチレン−アクリル系共重合体Ａのメチルエチルケトン溶液を得た。反応終了後、メチルエチルケトンの一部を減圧留去し、不揮発分を５０％に調整した共重合体Ａ溶液を得た。
「調整例１」
合成例１で作成したポリマー溶液２８ｇとＣ．Ｉ．ピグメントレッド１２２を２６ｇ、１ｍｏｌ／Ｌの水酸化カリウム溶液１３．６ｇ、メチルエチルケトン２０ｇ、イオン交換水３０ｇを十分に攪拌した後、三本ロールミルを用いて混練した。得られたペースト状物をイオン交換水２００ｇに投入し、十分に攪拌した後、エバポレーターを用いてメチルエチルケトン及び水を留去し、固形分が２０質量％の水不溶性ビニルポリマー粒子の水分散体を得た。
合成例１で作成したポリマー溶液２８ｇとＣ．Ｉ．ピグメントレッド１２２を２６ｇ、１ｍｏｌ／Ｌの水酸化カリウム溶液１３．６ｇ、メチルエチルケトン２０ｇ、イオン交換水３０ｇを十分に攪拌した後、三本ロールミルを用いて混練した。得られたペースト状物をイオン交換水２００ｇに投入し、十分に攪拌した後、エバポレーターを用いてメチルエチルケトン及び水を留去し、固形分が２０質量％の水不溶性ビニルポリマー粒子の水分散体を得た。
「調整例２」
Ｃ．Ｉ．ピグメント１２２の１５０ｇを濃度２ｍｏｌ／Ｌの過硫酸ナトリウム水溶液３Ｌ中に添加し、６０℃の温度で１０時間攪拌して酸化処理を行った。酸化したＣ．Ｉ．ピグメント１２２は限外濾過を行い、残塩分（過剰のＮａ）を取り除いた。その後、水酸化ナトリウム水溶液を添加してｐＨを８に調整し、余剰の塩類を除去するために限外濾過を行い、得られた水溶液に精製水を加えて固形分を２０重量％となるよう調整した。得られた分散体の体積平均粒径は１２７ｎｍであった。
Ｃ．Ｉ．ピグメント１２２の１５０ｇを濃度２ｍｏｌ／Ｌの過硫酸ナトリウム水溶液３Ｌ中に添加し、６０℃の温度で１０時間攪拌して酸化処理を行った。酸化したＣ．Ｉ．ピグメント１２２は限外濾過を行い、残塩分（過剰のＮａ）を取り除いた。その後、水酸化ナトリウム水溶液を添加してｐＨを８に調整し、余剰の塩類を除去するために限外濾過を行い、得られた水溶液に精製水を加えて固形分を２０重量％となるよう調整した。得られた分散体の体積平均粒径は１２７ｎｍであった。
「調整例３」
冷却用ジャケットを備えた混合槽にＣ．Ｉ．ピグメント１２２を１０００ｇと、合成例２で得た共重合体Ａ溶液を８００ｇ、２０％水酸化ナトリウム水溶液を１４３ｇ、メチルエチルケトンを１００ｇ及び水１９５７ｇを仕込み、攪拌混合した。混合液を直径０．３ｍｍのジルコニアビーズを充填した分散装置（三井鉱山株式会社製：ＳＣミルＳＣ１００）に通し、循環方式（分散装置より出た分散液を混合槽に戻す方式）により６時間分散した。分散装置の回転数は２，７００回転／分とし、冷却用ジャケットには冷水を通して分散液温度が４０℃以下に保たれるようにした。分散終了後、混合槽より分散原液を抜き取り、次いで水１０，０００ｇで混合槽及び分散装置流路を洗浄し、分散原液と合わせて希釈分散液を得た。ガラス製蒸留装置に希釈分散液を入れ、メチルエチルケトンの全量と水の一部を留去した。室温まで冷却後、攪拌しながら１０％塩酸を滴下してｐＨ４．５に調整した後、固形分をヌッチェ式濾過装置で濾過、水洗した。ケーキを容器に取り、２０％水酸化カリウム水溶液２００ｇを加えた後、ディスパ（特殊機化工業株式会社製：ＴＫホモディスパ）にて分散し、更に水を加えて不揮発分を調整して、不揮発分２０％のＣ．Ｉ．ピグメント１２２が水酸化カリウム中で中和されたカルボキシル基含有スチレン−アクリル系共重合体で被覆された複合粒子として水性媒体中に分散した水性顔料分散体を得た。
冷却用ジャケットを備えた混合槽にＣ．Ｉ．ピグメント１２２を１０００ｇと、合成例２で得た共重合体Ａ溶液を８００ｇ、２０％水酸化ナトリウム水溶液を１４３ｇ、メチルエチルケトンを１００ｇ及び水１９５７ｇを仕込み、攪拌混合した。混合液を直径０．３ｍｍのジルコニアビーズを充填した分散装置（三井鉱山株式会社製：ＳＣミルＳＣ１００）に通し、循環方式（分散装置より出た分散液を混合槽に戻す方式）により６時間分散した。分散装置の回転数は２，７００回転／分とし、冷却用ジャケットには冷水を通して分散液温度が４０℃以下に保たれるようにした。分散終了後、混合槽より分散原液を抜き取り、次いで水１０，０００ｇで混合槽及び分散装置流路を洗浄し、分散原液と合わせて希釈分散液を得た。ガラス製蒸留装置に希釈分散液を入れ、メチルエチルケトンの全量と水の一部を留去した。室温まで冷却後、攪拌しながら１０％塩酸を滴下してｐＨ４．５に調整した後、固形分をヌッチェ式濾過装置で濾過、水洗した。ケーキを容器に取り、２０％水酸化カリウム水溶液２００ｇを加えた後、ディスパ（特殊機化工業株式会社製：ＴＫホモディスパ）にて分散し、更に水を加えて不揮発分を調整して、不揮発分２０％のＣ．Ｉ．ピグメント１２２が水酸化カリウム中で中和されたカルボキシル基含有スチレン−アクリル系共重合体で被覆された複合粒子として水性媒体中に分散した水性顔料分散体を得た。
「調整例４」
調整例１において、Ｃ．Ｉ．ピグメント１２２をカーボンブラックに変更した以外は、調整例１と同様にして、黒色のポリマー微粒子を調整した。得られた分散体の体積平均粒径は７０ｎｍであった。
調整例１において、Ｃ．Ｉ．ピグメント１２２をカーボンブラックに変更した以外は、調整例１と同様にして、黒色のポリマー微粒子を調整した。得られた分散体の体積平均粒径は７０ｎｍであった。
「調整例５」
調整例１において、Ｃ．Ｉ．ピグメント１２２を銅フタロシアニン顔料に変更した以外は、調整例１と同様にして、青色のポリマー微粒子を調整した。得られた分散体の体積平均粒径は９３ｎｍであった。
調整例１において、Ｃ．Ｉ．ピグメント１２２を銅フタロシアニン顔料に変更した以外は、調整例１と同様にして、青色のポリマー微粒子を調整した。得られた分散体の体積平均粒径は９３ｎｍであった。
「調整例６」
調整例１において、Ｃ．Ｉ．ピグメント１２２をＣ．Ｉ．ピグメントイエロー７４に変更した以外は、調整例１と同様にして、黄色のポリマー微粒子を調整した。得られた分散体の体積平均粒径は７６ｎｍであった。
調整例１において、Ｃ．Ｉ．ピグメント１２２をＣ．Ｉ．ピグメントイエロー７４に変更した以外は、調整例１と同様にして、黄色のポリマー微粒子を調整した。得られた分散体の体積平均粒径は７６ｎｍであった。
「調整例７」
調整例３〜６で得た水性顔料分散体と湿潤剤、水などを下記表のような割合で混合し、平均孔径０．８μｍのメンブレンフィルターで濾過を行うことで水性インクを作成し、以下のようにして諸特性を評価した。なお、水性顔料分散体は固形分として１０％となるような割合で添加している。
調整例３〜６で得た水性顔料分散体と湿潤剤、水などを下記表のような割合で混合し、平均孔径０．８μｍのメンブレンフィルターで濾過を行うことで水性インクを作成し、以下のようにして諸特性を評価した。なお、水性顔料分散体は固形分として１０％となるような割合で添加している。
＜静的表面張力＞
比較例または実施例に記載の処方に基づいて混合・調整した水性インクを、全自動表面張力計（協和界面科学株式会社：ＣＢＶＰ−Ｚ）を用いて測定した。
＜画像濃度＞
比較例または実施例に記載の処方に基づいて混合・調整した水性インクを、インクジェットプリンター（株式会社リコー社製：ＧＸ５０００）にて、ある所定画像に従って吐出させて印刷サンプルのベタ部をＸ−Ｒｉｔｅ社製の分光測色濃度計（９３９）で測定した。
＜泡立ち評価＞
比較例または実施例に記載の処方に基づいて混合・調整した水性インクを、容量１００ｍｌのメスシリンダーに１０ｍｌ入れて一昼夜放置し、その後、メスシリンダーを１０℃の恒温水槽に３０分以上入れて液温を慣らす。液温が十分慣れたら、所定のシリンジにて空気を吹き込み１００ｍｌまで泡立たせる。その後、６０秒／３００秒／６００秒後の泡高さを目視にて確認した。
比較例または実施例に記載の処方に基づいて混合・調整した水性インクを、全自動表面張力計（協和界面科学株式会社：ＣＢＶＰ−Ｚ）を用いて測定した。
＜画像濃度＞
比較例または実施例に記載の処方に基づいて混合・調整した水性インクを、インクジェットプリンター（株式会社リコー社製：ＧＸ５０００）にて、ある所定画像に従って吐出させて印刷サンプルのベタ部をＸ−Ｒｉｔｅ社製の分光測色濃度計（９３９）で測定した。
＜泡立ち評価＞
比較例または実施例に記載の処方に基づいて混合・調整した水性インクを、容量１００ｍｌのメスシリンダーに１０ｍｌ入れて一昼夜放置し、その後、メスシリンダーを１０℃の恒温水槽に３０分以上入れて液温を慣らす。液温が十分慣れたら、所定のシリンジにて空気を吹き込み１００ｍｌまで泡立たせる。その後、６０秒／３００秒／６００秒後の泡高さを目視にて確認した。
＜使用原材料＞
グリセリン：阪本薬品工業株式会社製
１，３−ブチレングリコール：関東化学株式会社社製
ＦＳ−３００：Ｄｕｐｏｎ社製 Ｚｏｎｙｌ ＦＳ−３００（成分４０質量％）
ＴＦ−２０６６：ＤＩＣ社製 メガファックＴＦ−２０６６
ＤＳＮ−４０３Ｎ：ダイキン工業株式会社製 ユニダイン ＤＳＮ−４０３Ｎ
〔式（１）で示されるフッ素系界面活性剤〕
ＬＰ−１００：アイエスピー・ジャパン株式会社製 ＳＵＲＦＡＤＯＮＥ
ＬＰ−１００（Ｎ−Ｏｃｔｙｌ−２−Ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）
１，２−オクタンジオール：関東化学株式会社社製
ＫＭ−７２Ｆ：信越シリコーン社製
２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオール：東京化成工業株式会社社製
ＬＶ（Ｓ）：アビシア社製
ＬＰ−３００：アイエスピー・ジャパン株式会社製 ＳＵＲＦＡＤＯＮＥ
ＬＰ−３００（Ｎ−Ｄｏｄｅｃｙｌ−２−Ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）
〔表３〕の「Ｎ−アルキル−２−ピロリドンのアルキル鎖長に対する溶解性」の評価は、各成分を混合し、３０分攪拌して、その溶解状態を目視で判断した結果、良いものを○、良いとはいえないものを×としたものである。
なお、表１〜３中記載の処方部の単位は、いずれも重量％である。
グリセリン：阪本薬品工業株式会社製
１，３−ブチレングリコール：関東化学株式会社社製
ＦＳ−３００：Ｄｕｐｏｎ社製 Ｚｏｎｙｌ ＦＳ−３００（成分４０質量％）
ＴＦ−２０６６：ＤＩＣ社製 メガファックＴＦ−２０６６
ＤＳＮ−４０３Ｎ：ダイキン工業株式会社製 ユニダイン ＤＳＮ−４０３Ｎ
〔式（１）で示されるフッ素系界面活性剤〕
ＬＰ−１００：アイエスピー・ジャパン株式会社製 ＳＵＲＦＡＤＯＮＥ
ＬＰ−１００（Ｎ−Ｏｃｔｙｌ−２−Ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）
１，２−オクタンジオール：関東化学株式会社社製
ＫＭ−７２Ｆ：信越シリコーン社製
２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオール：東京化成工業株式会社社製
ＬＶ（Ｓ）：アビシア社製
ＬＰ−３００：アイエスピー・ジャパン株式会社製 ＳＵＲＦＡＤＯＮＥ
ＬＰ−３００（Ｎ−Ｄｏｄｅｃｙｌ−２−Ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）
〔表３〕の「Ｎ−アルキル−２−ピロリドンのアルキル鎖長に対する溶解性」の評価は、各成分を混合し、３０分攪拌して、その溶解状態を目視で判断した結果、良いものを○、良いとはいえないものを×としたものである。
なお、表１〜３中記載の処方部の単位は、いずれも重量％である。
前記比較例１と実施例４〜６から明らかなように、フッ素系界面活性剤（ＤＳＮ−４０３Ｎ）とＮ−オクチル−２−ピロリドン（ＬＰ−１００）を併用することで泡立ちが大幅に改善され、かつ低表面張力の確保及び高画像濃度を得ることができる。また、比較例２は発色性を高めるフッ素系界面活性剤を添加していないため画像濃度が低くなっており、静的表面張力が高く、メディアに対しての浸透性（耐擦化性に寄与）も悪くなる。
また、前記比較例３〜５と実施例４〜６から明らかなように、フッ素系界面活性剤（ＤＳＮ−４０３Ｎ）の比率が、フッ素系界面活性剤（ＤＳＮ−４０３Ｎ）とＮ−オクチル−２−ピロリドン（ＬＰ−１００）の合計に対して３０重量％以下であることで、泡立ちを大幅に改善できる。さらに比較例６と実施例１〜６から明らかなように、フッ素系界面活性剤（ＤＳＮ−４０３Ｎ）とＮ−オクチル−２−ピロリドン（ＬＰ−１００）の合計添加量を水性インク全量に対して１重量％以下にすることにより、泡立ちを大幅に改善することができる。
また、前記比較例３〜５と実施例４〜６から明らかなように、フッ素系界面活性剤（ＤＳＮ−４０３Ｎ）の比率が、フッ素系界面活性剤（ＤＳＮ−４０３Ｎ）とＮ−オクチル−２−ピロリドン（ＬＰ−１００）の合計に対して３０重量％以下であることで、泡立ちを大幅に改善できる。さらに比較例６と実施例１〜６から明らかなように、フッ素系界面活性剤（ＤＳＮ−４０３Ｎ）とＮ−オクチル−２−ピロリドン（ＬＰ−１００）の合計添加量を水性インク全量に対して１重量％以下にすることにより、泡立ちを大幅に改善することができる。
１０１ 画像形成装置
１０３ 給紙トレイ
１０３Ａ 給紙トレイ
１０３Ｂ 給紙トレイ
１０４ 排紙トレイ
１０５ 手差しトレイ
１０６ 操作パネル
１０７Ｋ インクカートリッジ
１０７Ｃ インクカートリッジ
１０７Ｍ インクカートリッジ
１０７Ｙ インクカートリッジ
１０８Ｋ サブインクタンク
１０８Ｃ サブインクタンク
１０８Ｍ サブインクタンク
１０８Ｙ サブインクタンク
１０９ 廃液タンク
１１０Ｋ ヘッドユニット
１１０Ｃ ヘッドユニット
１１０Ｍ ヘッドユニット
１１０Ｙ ヘッドユニット
１１１Ｋ メンテナンスユニット
１１１Ｃ メンテナンスユニット
１１１Ｍ メンテナンスユニット
１１１Ｙ メンテナンスユニット
１１２ 分離パッド
１１３ 搬送ベルト
１１４ 記録媒体
１１５ テンションローラ
１１６ 帯電ローラ
１１７ 排紙コロ
１１８ プラテンローラ
１１９ 搬送ローラ
１２０ 吸引ファン
１２１ 搬送ローラ
１２２ 分離パット
１２３ カウンターローラ
１２４ プラテン
１３４ 可動ブレード
１３５ 前処理液
１３６ 塗布ローラ
１３７ 汲み上げローラ
１３８ 膜圧制御ローラ
１３９ 塗布用カウンターローラ
１４０ 前処理液タンク
１６０ ヘッド外周部材
１５４Ａ〜１５４Ｌ ヘッド
２００ ノズル
２０１ ノズルプレート
２０２ 充填剤
２４０ インクカートリッジ
２４１ インク袋
２４２ インク注入口
２４３ インク排出口
２４４ カートリッジケース
１０３ 給紙トレイ
１０３Ａ 給紙トレイ
１０３Ｂ 給紙トレイ
１０４ 排紙トレイ
１０５ 手差しトレイ
１０６ 操作パネル
１０７Ｋ インクカートリッジ
１０７Ｃ インクカートリッジ
１０７Ｍ インクカートリッジ
１０７Ｙ インクカートリッジ
１０８Ｋ サブインクタンク
１０８Ｃ サブインクタンク
１０８Ｍ サブインクタンク
１０８Ｙ サブインクタンク
１０９ 廃液タンク
１１０Ｋ ヘッドユニット
１１０Ｃ ヘッドユニット
１１０Ｍ ヘッドユニット
１１０Ｙ ヘッドユニット
１１１Ｋ メンテナンスユニット
１１１Ｃ メンテナンスユニット
１１１Ｍ メンテナンスユニット
１１１Ｙ メンテナンスユニット
１１２ 分離パッド
１１３ 搬送ベルト
１１４ 記録媒体
１１５ テンションローラ
１１６ 帯電ローラ
１１７ 排紙コロ
１１８ プラテンローラ
１１９ 搬送ローラ
１２０ 吸引ファン
１２１ 搬送ローラ
１２２ 分離パット
１２３ カウンターローラ
１２４ プラテン
１３４ 可動ブレード
１３５ 前処理液
１３６ 塗布ローラ
１３７ 汲み上げローラ
１３８ 膜圧制御ローラ
１３９ 塗布用カウンターローラ
１４０ 前処理液タンク
１６０ ヘッド外周部材
１５４Ａ〜１５４Ｌ ヘッド
２００ ノズル
２０１ ノズルプレート
２０２ 充填剤
２４０ インクカートリッジ
２４１ インク袋
２４２ インク注入口
２４３ インク排出口
２４４ カートリッジケース
Claims (2)
- （Ａ）下記式（１）で示されるフッ素系界面活性剤と（Ｂ）Ｎ−オクチル−２−ピロリドンを含有し、次の〔１〕〜〔３〕の要件を満たすことを特徴とする液体吐出装置用水性インク。
〔１〕前記（Ａ）と前記（Ｂ）の合計含有量が、インク全量に対して１重量％以下
〔２〕前記（Ａ）の含有率が、前記（Ａ）と前記（Ｂ）の合計量に対して３０重量％以下
〔３〕前記（Ａ）の含有量が、インク全量に対して０．１５〜０．３重量％
- 請求項１に記載の液体吐出装置用水性インクを充填したことを特徴とするインクカートリッジ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009155430A JP5407594B2 (ja) | 2009-06-30 | 2009-06-30 | 液体吐出装置用水性インクおよび該インクを含有するインクカートリッジ |
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