JP7005204B2

JP7005204B2 - 水性インク、インクカートリッジ、及び画像記録方法

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Publication number: JP7005204B2
Application number: JP2017143573A
Authority: JP
Inventors: 正宣大塚; 匡宏寺田; 英孝河村; 彰大田谷; 陽平政田; 貴治青谷; 祥司小池; 泰吉正
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2017-07-25
Filing date: 2017-07-25
Publication date: 2022-01-21
Anticipated expiration: 2037-07-25
Also published as: EP3434740A1; JP2019026654A; US10513623B2; US20190031900A1; EP3434740B1

Description

本発明は、水性インク、インクカートリッジ、及び画像記録方法に関する。

インクジェット方式の画像記録方法は、低騒音及び低ランニングコストであるとともに、カラー化も容易であるなどの利点を有する。このため、現在では家庭用のプリンターのみならず、複写機や、高速印刷が要求される商業印刷業界においても広く利用されている。

インクジェット方式の画像記録方法においては、高画質化を図るためにインク液滴の微小化が進展しており、画像品位のさらなる向上が要求されている。このような状況の下、特に重要な課題とされているのが間欠吐出性（発一性とも呼ばれることがある）の改善である。記録ヘッドの一部の吐出口から長時間に渡ってインクが吐出されず、かつ、記録ヘッドの回復動作を行わない場合には、吐出口からインク中の水分等が蒸発し、インクの増粘やノズルへのインクの固着が生ずる。その後、吐出口から再度インクを吐出させようとすると、１発目のインクの吐出が不安定になる、又はインクが吐出されなくなり、画像が乱れやすくなることがある。

近年、記録媒体（用紙）よりも幅広のライン型の記録ヘッドを用いるライン方式の画像記録方法が採用されるようになってきた。ライン方式の画像記録方法では、固定した状態の記録ヘッドの下に搬送した記録媒体にインクを付与し、いわゆる１パスで画像を記録する。ライン方式の画像記録方法は、記録ヘッドを左右に往復させながら記録媒体を搬送して画像を記録するシリアル方式の画像記録方法と比較して、より高速印刷が可能であるといった利点がある。

シリアル方式の場合、記録ヘッド（ノズル）が記録媒体の１つの箇所を複数回通過するのに対し、ライン方式では記録ヘッド（ノズル）は記録媒体の１つの箇所を１回しか通過しない。このため、シリアル方式では１つのノズルに不具合があっても、他のノズルでカバーして画像品位の低下を抑制することができるのに対し、ライン方式では１つのノズルに不具合が生ずると、画像品位が直ちに低下しやすくなる。したがって、ライン方式の画像記録方法では、間欠吐出性の改善が極めて重要な課題であると言える。

記録ヘッドのノズルにおける目詰まりを防止すべく、例えば、炭素原子数７以上のアルキレングリコールを含有する液媒体を用いたインクジェット用のインクが提案されている（特許文献１）。また、エチレングリコール系の有機溶媒を他の有機溶媒よりも多量に含有させたインクジェット用のインクが提案されている（特許文献２）。さらに、蒸発防止剤としての難水溶性化合物と易水溶性化合物を所定の割合で配合したインクジェット用のインクが提案されている（特許文献３）。

ところで、商業印刷業界においては、大量の画像をより低コストで印刷できることが必要とされる。このため、安価で薄い印刷用紙の他、インク受容層を有しない薄い普通紙に対しても、光学濃度が高く、高品位な画像を記録できることが望まれている。

普通紙などの記録媒体に画像を記録する場合、記録媒体に付与されたインクが搬送ローラなどの部材に付着し、堆積することがある。搬送ローラなどの部材に付着及び堆積したインクは、別の記録媒体の印字面に付着して汚染の原因となることがある。特に、商業印刷用プリンターの場合、ワンジョブあたりの印刷枚数が家庭用プリンターに比べて格段に多いため、インクの定着性を向上させて搬送ローラなどの部材に付着及び堆積させないことが要求される。例えば、所定のポリウレタン樹脂粒子を配合し、記録媒体上で速やかに膜化させて耐擦過性などの堅牢性が向上した画像を記録しうるインクジェット用のインクが提案されている（特許文献４）。

特開平３－２５５１７１号公報特開２０００－２９７２３７号公報特開２０１５－７１７５号公報特許第５１９６２３５号公報

本発明者らは、従来のインクの間欠吐出性について評価した。その結果、特許文献１及び２で提案されたインクは、いずれも水分が蒸発し始めるとノズル先端部で経時的に増粘し、間欠吐出性が低下しやすくなることが判明した。一方、特許文献３で提案されたインクは有効な間欠吐出性を示すことが判明した。但し、搬送ローラを備えた商業印刷用プリンターを使用して特許文献３で提案されたインクを評価したところ、搬送ローラの表面にインクが付着しやすく、画像の堅牢性が不十分なことが判明した。

そこで、インクの定着性を向上させるべく、特許文献４で提案されたインクに配合されるポリウレタン樹脂粒子を特許文献３で提案されたインクに添加したところ、間欠吐出性が低下しやすくなることが判明した。一般的なポリウレタン樹脂粒子は、表面アニオン性官能基量が少なく、表面の親水性が低い（疎水性が高い）。このため、難水溶性化合物がポリウレタン樹脂粒子と相溶しやすく、間欠吐出性が低下したと推測される。難水溶性化合物は、非印字ノズルの先端部でインクから分離し、油膜を形成してインク中の水分の蒸発を抑制する。しかし、難水溶性化合物がポリウレタン樹脂粒子と相溶してしまうと、インク中の難水溶性化合物の濃度が低下して油膜が形成されにくくなり、間欠吐出性が低下すると考えられる。

したがって、本発明の目的は、間欠吐出性に優れているとともに、耐擦過性に優れた画像を記録することが可能な水性インクを提供することにある。また、本発明の目的は、前記水性インクを用いたインクカートリッジ、及び画像記録方法を提供することにある。

上記の目的は以下の本発明によって達成される。すなわち、本発明によれば、溶剤Ａ及び樹脂粒子を含有するインクジェット用の水性インクであって、前記溶剤Ａが、２０℃における水溶解度が５質量％以下、２０℃における蒸気圧が０．５ｍｍＨｇ以下、２０℃における表面張力が３０ｍＮ／ｍ以上のアルコールであり、前記溶剤Ａの含有量（質量％）が、前記溶剤Ａの２０℃における水溶解度（質量％）に対する比率で、２．０倍以上７．０倍以下であり、前記樹脂粒子の表面アニオン性官能基量が、０．５５ｍｍｏｌ／ｇ以上２．００ｍｍｏｌ／ｇ以下であることを特徴とする水性インクが提供される。

本発明によれば、間欠吐出性に優れているとともに、耐擦過性に優れた画像を記録することが可能な水性インクを提供することができる。また、本発明によれば、前記水性インクを用いたインクカートリッジ、及び画像記録方法を提供することができる。

本発明の画像記録方法で用いる画像記録装置の一例を示す模式図である。

以下に、好ましい実施の形態を挙げて、さらに本発明を詳細に説明する。なお、本発明においては、化合物が塩である場合は、インク中では塩はイオンに解離して存在しているが、便宜上、「塩を含有する」と表現する。また、インクジェット用の水性インクのことを、単に「インク」と記載することがある。また、物性値は、特に断りのない限り２０℃における値とする。

＜水性インク＞
本発明のインクは、溶剤Ａ及び樹脂粒子を含有するインクジェット用の水性インクである。以下、本発明のインクを構成する成分やインクの物性などについて詳細に説明する。

（溶剤Ａ）
本発明のインクに用いる溶剤Ａは、２０℃における水溶解度が５質量％以下、２０℃における蒸気圧が０．５ｍｍＨｇ以下、２０℃における表面張力が３０ｍＮ／ｍ以上のアルコールである。この溶剤Ａは、水に溶けにくい、いわゆる難水溶性化合物（難水溶性溶剤）である。溶剤Ａは、水の蒸発を抑制し、乾燥によるインクの増粘やノズル先端部での固着を防止して間欠吐出性を向上させる成分である。溶剤Ａは、インク中の水が蒸発して濃度が上昇すると、インク中に溶解しきれなくなり、インクから分離する。非印字ノズルの先端部は大気中に暴露されているため、インク中の水が特に揮発しやすい。したがって、非印字ノズルの先端部には、インクから分離した溶剤Ａにより油膜が形成され、インク中の水のさらなる蒸発が抑制される。これにより、長期間にわたって安定的にインクを吐出させることができるとともに、間欠吐出性を向上させることができる。

溶剤Ａの２０℃における水溶解度は５質量％以下であり、好ましくは０．１質量％以上３質量％以下、さらに好ましくは０．５質量％以上３質量％以下、特に好ましくは１質量％以上３質量％以下である。溶剤Ａの水溶解度が０．５質量％以上であると、初期状態（水が蒸発する前の状態）のインクに溶剤Ａをより良好な状態で溶解させておくことができる。

溶剤Ａは、ベンゼン環を有する１価のアルコールであることが好ましい。ベンゼン環を有する１価のアルコールを溶剤Ａとして用いると、顔料を安定的に分散させることができるために好ましい。アルコール性の水酸基は、ベンゼン環に直接結合していてもよく、他の官能基を介してベンゼン環に結合していてもよい。溶剤Ａは、フェノキシアルカノール、フェニルアルカノール、及びアミノフェノールからなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましい。

溶剤Ａの２０℃における蒸気圧は０．５ｍｍＨｇ以下であり、２０℃における表面張力は３０ｍＮ／ｍ以上である。蒸気圧が０．５ｍｍＨｇ超であると、吐出口で形成された油膜が蒸発してしまい、水分蒸発を抑制する効果が弱くなる。また、表面張力が３０ｍＮ／ｍ未満であると、分子間力が弱いために油膜を形成することができない。溶剤Ａの２０℃における蒸気圧は、０．２ｍｍＨｇ以下であることが好ましい。また、溶剤Ａの２０℃における表面張力は、３６ｍＮ／ｍ以上であることが好ましい。溶剤Ａの具体例を表１に示す。なかでも、溶剤Ａは、ベンジルアルコール、２－フェノキシエタノール、フェネチルアルコール、１－フェノキシ－２－プロパノール、及び１－フェニル－２－プロパノールからなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましい。

本発明のインクは、少なくとも１種の溶剤Ａを含有していればよく、溶剤Ａを１種のみ含有していることが好ましい。インク中の溶剤Ａの含有量（質量％）は、溶剤Ａの２０℃における水溶解度（質量％）に対する比率で、０．７倍以上７．０倍以下である。例えば、溶剤Ａが「２－フェノキシエタノール」である場合を想定する。この場合、「２－フェノキシエタノール」の２０℃における水溶解度は「２．６７質量％」であるから、インク１００ｇ中に１．８７～１８．６９ｇの「２－フェノキシエタノール」が含まれている。複数種の溶剤Ａがインクに含まれている場合には、各々の溶剤Ａが上記の比率を満たしている必要がある。

上記の比率を０．７倍以上とすることで、非印字ノズルの先端部に十分な体積の油膜を形成することができ、インク中の水の蒸発を抑制することができる。なお、インク中の溶剤Ａの含有量（質量％）は、溶剤Ａの２０℃における水溶解度（質量％）に対する比率で、１．０倍以上であることが好ましく、２．０倍以上であることがさらに好ましく、３．０倍以上であることが特に好ましい。溶剤Ａは、インク中の水以外の成分（例えば、後述する溶剤Ｂなど）に溶解するため、水溶解度以上の溶剤Ａをインク中に溶解させることができる。但し、上記の比率が７．０倍超であると、溶け残った溶剤Ａがノズル内に残りやすくなり、吐出不良が生じやすくなる。このため、インク中の溶剤Ａの含有量（質量％）は、溶剤Ａの２０℃における水溶解度（質量％）に対する比率で、５．０倍以下とすることが好ましい。

（樹脂粒子）
本発明のインクは、樹脂粒子を含有する。樹脂粒子の表面アニオン性官能基量は、０．５５ｍｍｏｌ／ｇ以上２．００ｍｍｏｌ／ｇ以下であり、好ましくは０．５５ｍｍｏｌ／ｇ以上１．５０ｍｍｏｌ／ｇ以下である。表面アニオン性官能基量が上記の範囲内にある樹脂粒子を含有させることで、間欠吐出性に優れたインクとすることができる。

樹脂粒子は、表面アニオン性官能基量が上記の範囲内のものであればよい。樹脂粒子としては、例えば、アクリル系樹脂粒子などを挙げることができる。樹脂粒子は、媒体中に分散した状態のもの、いわゆる樹脂エマルジョンであることが好ましい。樹脂粒子の具体例としては、以下商品名で、ザイクセンＬ（住友精化製、エチレン－（メタ）アクリル酸系樹脂粒子）；ＫＥ－１０６０、ＰＥ－１３０４、ＫＥ－１０６２、ＴＥ－１０４８（以上、星光ＰＭＣ製、スチレン－アクリル酸系樹脂粒子；ＰＤＸ－７６３０Ａ（ＢＡＳＦ製、スチレン－アクリル酸系樹脂粒子）；などを挙げることができる。

樹脂粒子の表面アニオン性官能基量は、コロイド滴定により測定することができる。後述の実施例においては、流動電位滴定ユニット（商品名「ＰＣＤ－５００」）を搭載した電位差自動滴定装置（商品名「ＡＴ－５１０」、京都電子工業製）を使用し、電位差を利用したコロイド滴定により樹脂粒子の表面アニオン性官能基量を測定した。なお、滴定試薬としてはメチルグリコールキトサンを用いた。

顔料を含有するインク中の樹脂粒子の表面アニオン性官能基量を測定するには、顔料と樹脂粒子を分離する必要がある。例えば、２３℃、４４０，０００Ｇ、２時間の条件でインクを遠心分離して、樹脂粒子が含まれる上澄みを採取する。そして、上記の測定方法により表面アニオン性官能基量を測定することができる。

インク中の樹脂粒子の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、１．０質量％以上７．０質量％以下であることが好ましく、３．０質量％以上７．０質量％以下であることがさらに好ましい。樹脂粒子の含有量を上記の範囲とすることで、画像の耐擦過性をさらに向上させることができる。

（色材）
本発明のインクは、色材を含有する有色インクであってもよく、色材を含有しないクリアーインクであってもよい。色材としては、染料や顔料を用いることができる。染料や顔料としては、インクジェット用のインクに用いられてきた従来公知の染料や顔料を用いることができる。従来公知の染料や顔料だけでなく、新たに発見又は合成された染料や顔料を用いることもできる。

［染料］
染料の分子構造等は特に限定されないが、水溶性染料を用いることが好ましい。例えば、以下に掲げるイエロー染料、マゼンタ染料、シアン染料、ブラック染料等を好適に用いることができる。

イエロー染料としては、例えば、
（１）Ｃ．Ｉ．アシッドイエロー１、３、７、１１、１７、２３、２５、２９、３６、３８、４０、４２、４４、７６、９８、９９等の酸性染料；
（２）Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー８、１１、１２、２７、２８、３３、３９、４４、５０、５８、８５、８６、８７、８８、８９、９８、１００、１１０、１３２、１４２等の直接染料；
（３）Ｃ．Ｉ．リィアクティブイエロー２、３、１７、２５、３７、４２等の反応染料；
（４）Ｃ．Ｉ．フードイエロー３等の食用色素；等を挙げることができる。

マゼンタ染料としては、例えば、
（１）Ｃ．Ｉ．アシッドレッド６、８、９、１３、１４、１８、２６、２７、３２、３５、３７、４２、５１、５２、８０、８３、８７、８９、９２、１０６、１１４、１１５、１３３、１３４、１４５、１５８、１９８、２４９、２６５、２８９等の酸性染料；
（２）Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド２、４、９、１１、２０、２３、２４、３１、３９、４６、６２、７５、７９、８０、８３、８９、９５、１９７、２０１、２１８、２２０、２２４、２２５、２２６、２２７、２２８、２２９、２３０等の直接染料；
（３）Ｃ．Ｉ．リィアクティブレッド７、１２、１３、１５、１７、２０、２３、２４、３１、４２、４５、４６、５９等の反応染料；
（４）Ｃ．Ｉ．フードレッド８７、９２、９４等の食用色素；等を挙げることができる。

シアン染料としては、例えば、
（１）Ｃ．Ｉ．アシッドブルー１、７、９、１５、２２、２３、２５、２９、４０、４３、５９、６２、７４、７８、８０、９０、１００、１０２、１０４、１１７、１２７、１３８、１５８、１６１等の酸性染料；
（２）Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１、１５、２２、２５、４１、７６、７７、８０、８６、８７、９０、９８、１０６、１０８、１２０、１５８、１６３、１６８、１９９、２２６等の直接染料；
（３）Ｃ．Ｉ．リィアクティブブルー４、５、７、１３、１４、１５、１８、１９、２１、２６、２７、２９、３２、３８、４０、４４、１００等の反応染料；等を挙げることができる。

ブラック染料としては、例えば、
（１）Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２、４８、５１、５２、１１０、１１５、１５６等の酸性染料；
（２）Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１７、１９、２２、３１、３２、５１、６２、７１、７４、１１２、１１３、１５４、１６８、１９５等の直接染料；
（３）Ｃ．Ｉ．リィアクティブブラック１、８、１２、１３等の反応染料；
（４）Ｃ．Ｉ．フードブラック１、２等の食用色素；等を挙げることができる。

上記以外にも、例えば、バイオレット染料であるＣ．Ｉ．ダイレクトバイオレット１０７（直接染料）等を用いることもできる。

［顔料］
顔料は、無機顔料及び有機顔料のいずれを用いてもよい。また、天然顔料であってもよく、合成顔料であってもよい。

無機顔料としては、シリカ、アルミナ水和物、酸化チタン、酸化鉄、カーボンブラック等を挙げることができる。カーボンブラックには、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等が含まれる。

有機顔料としては、例えば、
（１）アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料等のアゾ顔料；
（２）フタロシアニン顔料、ペリレン・ペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料等の多環式顔料；
（３）塩基性染料型レーキ、酸性染料型レーキ等の染料レーキ；
（４）ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、昼光蛍光顔料等の、上記（１）～（３）以外の顔料；等を挙げることができる。

有機顔料をカラーインデックス（Ｃ．Ｉ．）ナンバーにより例示すると、
（１）Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー７４、９３、１０９、１１０、１２８、１３８等のイエロー顔料；
（２）Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２、２０２、２０９等のマゼンタ顔料；
（３）Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、６０等のシアン顔料；
（４）Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック７等のブラック顔料；
（５）Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３６、４３等のオレンジ顔料；
（６）Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７、３６等のグリーン顔料；等を挙げることができる。但し、水に分散可能であれば、カラーインデックスに記載されていない顔料であっても使用することができる。

本発明のインクを調製する際には、粉末状、顆粒状、及び塊状等の乾燥顔料の他、顔料のウエットケーキ、スラリー等を用いることができる。
顔料は、自己分散顔料及び樹脂分散顔料のいずれであってもよい。但し、自己分散顔料を用いることが好ましい。

自己分散顔料は、顔料の粒子表面に分散性付与基を直接、又はアルキル基、アルキルエーテル基、アリール基などの連結基を介して間接的に結合させて調製することができる。自己分散顔料は、分散剤を別途添加しなくても水性溶媒中に分散させることができる。

顔料の粒子表面に結合させる分散性付与基の種類は特に限定されないが、例えば、カルボキシ基（－ＣＯＯＨ）、ケトン基（－ＣＯ）、水酸基（－ＯＨ）、スルフォン酸基（－ＳＯ₃Ｈ）、リン酸基（－ＰＯ₃Ｈ₂）などを挙げることができる。

自己分散顔料の平均粒径は、５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であることが好ましい。平均粒子径が上記の範囲内である樹脂分散顔料を用いることで、インクの保存安定性が向上するとともに、ノズルの目詰まりをさらに抑制することができる。自己分散顔料の平均粒径は、動的光散乱法を用いた粒度分布計により測定することができる。粒度分布計としては、例えば、濃厚系粒径アナライザー（商品名「Ｆ－ＰＡＲ１０００」、大塚電子製）などを挙げることができる。

自己分散顔料としては、例えば、自己分散ブラック顔料、自己分散シアン顔料、自己分散マゼンタ顔料、及び自己分散イエロー顔料を用いることができる。自己分散ブラック顔料としては、以下商品名で、ＣＡＢ－Ｏ－ＪＥＴ４００、ＣＡＢ－Ｏ－ＪＥＴ３００、ＣＡＢ－Ｏ－ＪＥＴ２００（以上、キャボット製）などを挙げることができる。自己分散シアン顔料としては、以下商品名で、ＣＡＢ－Ｏ－ＪＥＴ２５０Ｃ、４５０Ｃ、５５４Ｂ（以上、キャボット製）などを挙げることができる。自己分散マゼンタ顔料としては、以下商品名で、ＣＡＢ－Ｏ－ＪＥＴ２６０Ｍ、２６５Ｍ、４６５Ｍ（以上、キャボット製）などを挙げることができる。自己分散イエロー顔料としては、以下商品名で、ＣＡＢ－Ｏ－ＪＥＴ２７０Ｙ、４７０Ｙ、７４０Ｙ（以上、キャボット製）などを挙げることができる。

インク中の色材の含有量は特に限定されず、色材の種類、インクの要求特性などに応じて適宜決定すればよい。具体的には、インク中の色材の含有量は、インク全質量を基準として、１．０質量％以上７．０質量％以下であることが好ましい。色材の含有量を１．０質量％以上とすることで、記録する画像の光学濃度をより高めることができる。また、色材の含有量を７．０質量％以下とすることで、インクの保存性や吐出性をさらに高めることができる。

（溶剤Ｂ）
本発明のインクは、水に溶けやすい、いわゆる易水溶性化合物（易水溶性溶剤）である溶剤Ｂをさらに含有することが好ましい。この溶剤Ｂは、前述の溶剤Ａと同様に、水の蒸発を抑制し、乾燥によるインクの増粘やノズル先端部での固着を防止して間欠吐出性を向上させる成分である。また、溶剤Ｂは保湿性（水和力）が高いため、インク中の水の蒸発を抑制し、乾燥によるインクの増粘やノズルへのインクの固着を防止することができる。このため、溶剤Ｂを含有させることで、さらに長期間にわたってより安定的にインクを吐出させることができるとともに、間欠吐出性をさらに向上させることができる。また、溶剤Ｂは色材との親和性も高いため、インクの分散安定性を向上させることができる。なお、溶剤Ｂの２０℃における水溶解度は、２０質量％以上である。溶剤Ｂとしては、多価アルコール及び尿素類を用いることが好ましい。

多価アルコールは、直鎖状又は分岐状の脂肪族炭化水素を構成する２以上の水素原子を水酸基で置換した構造を有する化合物（アルカンポリオール）である。また、多価アルコールには、アルカンポリオールの縮合体（ジエチレングリコール等）、この縮合体のエーテル酸素原子を硫黄原子に置き換えた化合物（チオジグリコール等）が包含される。多価アルコールのなかでも、水溶性有機溶媒として用いられる多価アルコールが好ましい。

多価アルコールとしては、エチレングリコール（エタンジオール）、プロパンジオール（１，２－、１，３－）、ブタンジオール（１，２－、１，３－、１，４－）、ペンタンジオール（１，２－、１，３－、１，４－、１，５－）、ヘキサンジオール（１，２－、１，３－、１，４－、１，５－、１，６－）等のアルカンジオール；グリセリン、１，２，６－ヘキサントリオール等のアルカントリオール；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、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、チオジグリコール等のアルカンポリオールの縮合体類等を挙げることができる。溶剤Ｂとしては、グリセリン、トリエチレングリコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、メチルカルビトール、２－ピロリドン、及びカルビトールからなる群より選択される少なくとも一種を用いることが好ましい。

尿素類は、尿素骨格（カルボニル炭素の両端に２つの窒素原子が結合した構造）を有する化合物である。尿素類としては、尿素の他、エチレン尿素等を挙げることができる。これらの化合物は、２０℃で固体の水溶性化合物であるが、水に溶解することで多価アルコールと同様の効果を奏する。

インク中の溶剤Ｂの含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、３．０質量％以上１５．０質量％以下とすることが好ましい。

（水）
本発明のインクは、水を媒体として含有する水性インクである。水としては、脱イオン水（イオン交換水）を用いることが好ましい。インク中の水の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、７０質量％以上９０質量％以下であることが好ましく、７２質量％以上８９質量％以下であることがさらに好ましい。

（その他の添加剤）
本発明のインクには、必要に応じて、上記の各成分以外の添加剤を含有させることができる。そのような添加剤としては、例えば、界面活性剤、防黴剤、表面張力調整剤、ｐＨ調整剤、防錆剤、防腐剤、酸化防止剤、還元防止剤、塩などを挙げることができる。

界面活性剤としては、インクジェット用の従来のインクに用いられる界面活性剤を用いることができる。インク中の界面活性剤の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、０．０５質量％以上２質量％以下であることが好ましく、０．０５質量％以上１質量％以下であることがさらに好ましい。界面活性剤の含有量を０．０５質量％以上とすることで、ノズル内におけるインクの濡れ性を向上させることができ、吐出安定性をさらに向上させることができる。また、界面活性剤の含有量を２質量％以下とすることで、ノズル先端部で水分が蒸発したインクの粘度上昇をさらに低減させ、間欠吐出性をより向上させることができる。

界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、フッ素系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤、シリコン系界面活性剤などを用いることができる。

非イオン性界面活性剤としては、以下商品名で、エマルゲン１０３、同１０８、同１２３Ｐ、アミート、エマゾール（以上、花王製）；ノイゲン、エパン、ソルゲン（以上、第一工業製薬製）；ナロアクティー、エマルミン、サンノニック（以上、三洋化成工業製）などを挙げることができる。

アニオン性界面活性剤としては、以下商品名で、エマール、ラテムル、ペレックス、ネオペレックス、デモール（以上、花王製）；サンノール、リポラン、ライポン、リパール（以上、ライオン製）などを挙げることができる。

フッ素系界面活性剤としては、以下商品名で、メガファックＦ－１１４、Ｆ－４１０、Ｆ－４４０、Ｆ－４４７、Ｆ－５５３、Ｆ－５５６（以上、ＤＩＣ製）；サーフロンＳ－２１１、Ｓ－２２１、Ｓ－２３１、Ｓ－２３３、Ｓ－２４１、Ｓ－２４２、Ｓ－２４３、Ｓ－４２０、Ｓ－６６１、Ｓ－６５１、Ｓ－３８６（以上、ＡＧＣセイミケミカル製）などを挙げることができる。

アセチレングリコール系界面活性剤としては、以下商品名で、サーフィノール１０４、８２、４２０、４４０、４６５、４８５、ＴＧ、２５０２、ダイノール６０４、ダイノール６０７、ダイノール８００（以上、エアープロダクツ製）；オルフィンＥ１００４、Ｅ１０１０、ＰＤ００４、ＥＸＰ４３００（以上、日信化学工業製）；アセチレノールＥＨ、Ｅ４０、Ｅ６０、Ｅ８１、Ｅ１００、Ｅ２００（以上、川研ファインケミカル製）などを挙げることができる。

シリコン系界面活性剤としては、以下商品名で、ＦＺ－２１２２、ＦＺ－２１１０、ＦＺ－７００６、ＦＺ－２１６６、ＦＺ－２１６４、ＦＺ－７００１、ＦＺ－２１２０、ＳＨ８４００、ＦＺ－７００２、ＦＺ－２１０４、８０２９ＡＤＤＩＴＩＶＥ、８０３２ＡＤＤＩＴＩＶＥ、５７ＡＤＤＩＴＩＶＥ、６７ＡＤＤＩＴＩＶＥ、８６１６ＡＤＤＩＴＩＶＥ（以上、東レ・ダウコーニング製）；ＫＦ－６０１２、ＫＦ－６０１５、ＫＦ－６００４、ＫＦ－６０１３、ＫＦ－６０１１、ＫＦ－６０４３、ＫＰ－１０４、１１０、１１２、３２３、３４１、６００４（以上、信越化学製）；ＢＹＫ－３００／３０２、ＢＹＫ－３０６、ＢＹＫ－３０７、ＢＹＫ－３２０、ＢＹＫ－３２５、ＢＹＫ－３３０、ＢＹＫ－３３１、ＢＹＫ－３３３、ＢＹＫ－３３７、ＢＹＫ－３４１、ＢＹＫ－３４４、ＢＹＫ－３４５／３４６、ＢＹＫ－３４７、ＢＹＫ－３４８、ＢＹＫ－３７５、ＢＹＫ－３７７、ＢＹＫ－３７８、ＢＹＫ－ＵＶ３５００、ＢＹＫ－ＵＶ３５１０、ＢＹＫ－３１０、ＢＹＫ－３１５、ＢＹＫ－３７０、ＢＹＫ－ＵＶ３５７０、ＢＹＫ－３２２、ＢＹＫ－３２３、ＢＹＫ－３５０、ＢＹＫ－３５２、ＢＹＫ－３５４、ＢＹＫ－３５５、ＢＹＫ－３５８Ｎ／３６１Ｎ、ＢＹＫ－３８０Ｎ、ＢＹＫ－３８１、ＢＹＫ－３９２、ＢＹＫ－３４０、ＢＹＫ－Ｓｉｌｃｌｅａｎ３７００、ＢＹＫ－Ｄｙｎｗｅｔ８００（以上、ビックケミー製）などを挙げることができる。これらの界面活性剤は、１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

防黴剤としては、例えば、ベンズイソチアゾリン－３－オン（商品名「プロキセルＸＬ－２（Ｓ）」、ロンザジャパン製）などを用いることができる。インク中の防黴剤の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、０．０１質量％以上０．１質量％以下であることが好ましい。

表面張力調整剤としては、例えば、１，２－ヘキサンジオールなどを用いることができる。インク中の表面張力調整剤の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、１質量％以上５質量％以下であることが好ましい。

＜インクカートリッジ＞
本発明のインクカートリッジは、インクを収容するインク収容部を備える。そして、このインク収容部に、上記で説明した本発明の水性インクが収容されている。インクカートリッジの形態としては、（ｉ）インク収容部内にインクを直接収容する形態；（ｉｉ）インク収容部に負圧を発生する部材や機構を収納し、これらの部材等によってインクを保持して収容する形態；などがある。（ｉｉ）の形態には、さらに、（ｉｉ－１）インク収容部全体に負圧を発生する部材や機構を収納した形態；（ｉｉ－２）インク収容部内を、インクを直接収容する室と、負圧を発生する部材等を収納する室とで区画した形態；などがある。

（ｉ）の形態では、記録ヘッドとインク収容部をチューブなどのインク供給部材によって連結し、水頭差又はポンプなどを利用して記録ヘッドにインクを供給する。また、（ｉｉ）の形態のインクカートリッジは、記録ヘッドの上部に着脱可能に接続され、負圧を発生する部材等によって発生させた負圧を利用して記録ヘッドにインクを供給する。なお、記録ヘッドと一体化されたインクカートリッジについても、本発明のインクカートリッジの概念に包含される。

＜画像記録方法＞
本発明の画像記録方法は、蒸気で説明した本発明の水性インクをインクジェット用の記録ヘッドから吐出させ、記録ヘッドの下に搬送された記録媒体に水性インクを付与するインク付与工程を有する。また、本発明の画像記録方法は、さらに、記録媒体を搬送する搬送工程と、インクが付与された記録媒体を加熱する加熱工程と、を有することが好ましい。

図１は、本発明の画像記録方法に用いる画像記録装置の一例を示す模式図である。図１に示す画像記録装置においては、ロール状に巻かれた記録媒体を使用し、画像を記録した記録媒体を、再度ロール状に巻き取る形態が示されている。すなわち、図１に示す画像記録装置は、記録媒体供給手段１と、インク付与手段２と、加熱手段３と、記録媒体回収手段４と、を備える。記録媒体供給手段１は、ロール状に巻かれた記録媒体を保持して供給するためのユニットである。インク付与手段２は、記録媒体供給手段１から送出された記録媒体にインクを付与するためのユニットである。加熱手段３は、インクが付与された記録媒体を加熱するためのユニットである。そして、記録媒体回収手段４は、インクが付与されて画像が記録された記録媒体を巻き取るためのユニットである。記録媒体は、ローラ対（搬送ローラ５、６）やベルトなどの搬送部材を含む搬送手段により、図１中の実線で示した搬送経路に沿って搬送され、各ユニットにおいて処理される。なお、記録媒体回収手段４でロール状に巻き取された記録媒体を別の装置などに供給し、記録媒体を所望の大きさに切断したり、製本したりするなどの処理を行ってもよい。

搬送工程における記録媒体の搬送速度は、５０ｍ／分以上であることが好ましく、１００ｍ／分以上であることが好ましい。搬送工程においては、記録媒体に張力を付与することが好ましい。すなわち、張力を生じさせる張力付与手段を画像記録装置に設けることが好ましい。具体的には、記録媒体供給手段１と記録媒体回収手段４との間の搬送機構に、記録媒体に張力を付与する張力付与部や、記録媒体の張力を調整する張力調整部などを設けることができる（図１）。記録媒体に張力を付与しておく（かけておく）と、記録中や乾燥後の記録媒体の変形（カールやコックリングなど）を有効に防ぐことができる。記録媒体に付与する張力は、２０Ｎ／ｍ以上１００Ｎ／ｍ以下とすることが好ましい。

（インク付与工程）
インク付与工程は、記録媒体にインクを付与する工程である。記録媒体にインクを付与する方式としては、インクジェット方式を採用する。すなわち、本発明の画像記録方法は、インクジェット記録方法である。インクジェット方式としては、サーマルインクジェット方式であっても、ピエゾインクジェット方式であってもよい。サーマルインクジェット方式は、インクに熱エネルギーを付与して記録ヘッドの吐出口からインクを吐出させる方式である。また、ピエゾインクジェット方式は、ピエゾ素子を用いて記録ヘッドの吐出口からインクを吐出させる方式である。

記録ヘッドは、シリアルタイプの記録ヘッドであっても、フルラインタイプの記録ヘッドであってもよい。シリアルタイプの記録ヘッドは、記録媒体の搬送方向と交差する方向に記録ヘッドを走査して画像を記録する記録ヘッドである。また、フルラインタイプの記録ヘッドは、複数のノズルが記録媒体の最大幅をカバーする範囲に配列された記録ヘッドである。より高速に画像を記録できることから、フルラインタイプのインクジェット記録ヘッドを使用することが好ましい。フルラインタイプのインクジェット記録ヘッドは、記録媒体の搬送方向に対して直行する方向にノズル列が配列されたものであることが好ましい。また、フルラインタイプのインクジェット記録ヘッドは、通常、インクの色ごとに複数設けられているとともに、それぞれの記録ヘッドが記録媒体の搬送方向に沿って順に平行に配列されていることが好ましい。なお、クリアーインクについては、通常、記録媒体に先に付与された有色インクの上にさらに付与される。

（加熱工程）
加熱工程は、インクが付与された記録媒体の表面温度が７０℃以上となるように加熱する工程である。本発明における「インクが付与された記録媒体の表面温度」とは、インクが記録媒体に付与された時点を０秒とした場合に、０．５秒搬送された位置における記録媒体の表面温度を意味する。例えば、記録媒体の搬送速度を「Ｖ」ｍ／分と仮定する。このように仮定した場合、記録媒体におけるインクの付与領域Ｘが、インクが付与された位置から搬送方向に沿って「（Ｖ×０．５）／６０」ｍ移動した位置における付与領域Ｘの表面温度を測定すればよい。なお、フルラインタイプのインクジェット記録ヘッドの場合における「インクが付与された位置」とは、記録ヘッドの直下の位置を意味する。実施例においては、非接触赤外温度計（商品名「デジタル放射温度センサーＦＴ－Ｈ２０」、キーエンス製）を使用し、表面から略垂直方向に１０ｃｍ離れた位置から記録媒体の表面温度を測定した。

記録媒体を加熱する際には、例えば、加圧ローラなどを使用して記録媒体を加圧してもよい。記録媒体を加圧することで、画像の定着性を向上させることができる。記録媒体を加圧する際には、加熱工程のすべての過程にわたって加圧しなくてもよく、加熱工程の一部の過程でのみ加圧してもよい。また、記録媒体を多段階で加圧してもよく、加熱工程の後にさらに加圧工程を有していてもよい。

（記録媒体）
記録媒体としては、従来、一般的に用いられている記録媒体をいずれも使用することができる。記録媒体としては、例えば、浸透性の記録媒体である普通紙や光沢紙；難浸透性の記録媒体である印刷用紙；非浸透性の記録媒体であるガラス、プラスチック、フィルムなどを挙げることができる。

記録媒体は、所望のサイズに予めカットされたものであってもよく、ロール状に巻かれた長尺であって、画像記録後に所望のサイズにカットされるものであってもよい。なかでも、張力を付与しやすいため、ロール状に巻かれた長尺の記録媒体を用いることが好ましい。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、下記の実施例によって何ら限定されるものではない。なお、成分量に関して「部」及び「％」と記載しているものは特に断らない限り質量基準である。

＜インクの調製＞
（インク１）
マゼンタ水性顔料分散液（固形分：１４．９％）３３．５部、２－フェノキシエタノール１．９部、プロピレングリコール５．０部、ポリオレフィン系樹脂粒子の分散液（固形分：５０．０％）２．０部、及び界面活性剤０．２部を容器に入れた。マゼンタ水性顔料分散液としては、商品名「ＣＡＢ－Ｏ－ＪＥＴ４６５Ｍ」（キャボット製）を用いた。ポリオレフィン系樹脂粒子の分散液としては、商品名「ザイクセンＬ」（住友精化製）を用いた。また、界面活性剤としては、アセチレングリコール系界面活性剤（商品名「ダイノール８００」、エアープロダクツ製）を用いた。さらに、純水（イオン交換水）を加えて全体を１００部とし、３０分間撹拌した後、孔径１μｍのメンブランフィルターでろ過してインク１を調製した。調製したインク１中の溶剤Ａ（２－フェノキシエタノール）の水溶解度は２．７％であり、「溶剤Ａの含有量（％）／溶剤Ａの水溶解度（％）」の値は０．７であった。

（インク２～４８）
表３－１～３－３、４－１、及び４－２の上段（単位：部）に示す組成としたこと以外は、前述のインク１の場合と同様にしてインク２～４８を調製した。調製した各インク中の溶剤Ａの水溶解度、及び「溶剤Ａの含有量（％）／溶剤Ａの水溶解度（％）」の値を表３－１～３－３、４－１、及び４－２の下段に示す。また、使用した各成分の詳細を表２及び以下に示す。

［顔料］
ＣＯＪ４６５Ｍ：マゼンタ水性顔料分散液（商品名「ＣＡＢ－Ｏ－ＪＥＴ４６５Ｍ」、キャボット製、固形分：１４．９％）
ＣＯＪ４００：ブラック水性顔料分散液（商品名「ＣＡＢ－Ｏ－ＪＥＴ４００」、キャボット製、固形分：１４．９％）

［界面活性剤］
ダイノール８００：アセチレングリコール系界面活性剤（エアープロダクツ製）
アセチレノールＥ４０：アセチレングリコール系界面活性剤（川研ファインケミカル製）

＜評価＞
図１に示す構成を有する、記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置を用意した。記録ヘッドとしては、ピエゾインクジェット方式の記録ヘッド（商品名「ＫＪ４」、京セラ製、ノズル密度６００ｄｐｉ）を使用して画像を記録した。記録条件は、温度２５℃、相対湿度５５％、インク吐出周波数３９ｋＨｚとした。また、記録媒体の搬送速度は７５ｍ／分とし、１ドット当たりのインクの吐出体積は約１３ｐＬとした。記録解像度に対する、記録媒体の搬送速度の比（搬送速度／記録解像度）は、０．１２５ｍ／ｍｉｎ・ｄｐｉであり、１ｃｍ²当たりのインクの付与量は、０．８ｍｇであった。上記のインクジェット記録装置では、解像度６００ｄｐｉ×６００ｄｐｉで１／６００インチ×１／６００インチの単位領域に１３ｎｇのインク滴を１ドット付与する条件を「記録デューティー１００％」であると定義する。インクが付与された記録媒体の表面温度は、非接触赤外温度計（商品名「デジタル放射温度センサーＦＴ－Ｈ２０」、キーエンス製）を使用し、記録媒体の表面に対して概垂直方向に１０ｃｍの位置から測定した。

（間欠吐出性）
上記のインクジェット記録装置を使用し、１インチ×１インチサイズの画像を上質紙（商品名「ＯＫプリンス上質」、王子製紙製、坪量６４ｇ／ｍ²、厚さ０．０７ｍｍ）に記録した。インクジェット記録装置を所定時間休止させた後、記録ヘッドのノズルから１回だけインクを吐出させた。インクが正常に吐出されると、ノズル列と同じ１インチの長さの線が記録される。記録された線を目視で観察し、以下に示す評価基準にしたがって間欠吐出性を評価した。以下に示す評価基準において、「Ａ」及び「Ｂ」を好ましいレベルとし、「Ｃ」を許容できないレベルとした。結果を表５及び６に示す。
Ａ：休止時間が１０分以上でも、全体の半分以上のノズルから正常にインクが吐出された。
Ｂ：休止時間が１０分未満１２０秒以上で、全体の半分以上のノズルから正常にインクが吐出された。
Ｃ：休止時間が３０秒以上になると、全体の半分以上のノズルから正常にインクが吐出されない（大きくよれる又は不吐出になる）。

（耐擦過性）
記録媒体（商品名「ＤＬ９０８４」、三菱製紙製、坪量９１ｇ／ｍ²）に、幅３ｍｍの線３本及び幅１７ｍｍの線１本（いずれも記録デューティー１００％）を平行に記録して画像サンプル１を得た。記録後３分以内に、他の記録媒体（商品名「ＯＫトップコート＋」、王子製紙製、坪量１０５ｇ／ｍ²）を画像サンプル１上に重ねるとともに、さらに５００ｇの錘を接地面積が１２．６ｃｍ²となるように乗せた。そして、画像サンプル１を記録した記録媒体と他の記録媒体との間の相対速度が１０ｃｍ／ｓの速さとなるように１回擦る耐擦過性試験を行った。このとき、記録した４本の線上を錘の接地面が直角に横切るように擦った。その後、他の記録媒体の錘が乗っていた１２．６ｃｍ²内の領域に付着したインクをスキャナで読み取り、２５６階調の輝度の１２８より低い部分の面積が占める割合（インク付着面積割合）を算出した。スキャナとしては、商品名「複合機ｉＲ３２４５Ｆ」（キヤノン製、６００ｄｐｉ、グレイスケール、写真モード）を使用した。そして、以下に示す評価基準にしたがって画像の耐擦過性を評価した。以下に示す評価基準において、「ＡＡ」、「Ａ」、及び「Ｂ」を好ましいレベルとし、「Ｃ」を許容できないレベルとした。結果を表５及び６に示す。
ＡＡ：インク付着面積割合が１％以下であった。
Ａ：インク付着面積割合が１％より大きく３％以下であった。
Ｂ：インク付着面積割合が３％より大きく５％以下であった。
Ｃ：インク付着面積割合が５％より大きかった。

Claims

溶剤Ａ及び樹脂粒子を含有するインクジェット用の水性インクであって、
前記溶剤Ａが、２０℃における水溶解度が５質量％以下、２０℃における蒸気圧が０．５ｍｍＨｇ以下、２０℃における表面張力が３０ｍＮ／ｍ以上のアルコールであり、
前記溶剤Ａの含有量（質量％）が、前記溶剤Ａの２０℃における水溶解度（質量％）に対する比率で、２．０倍以上７．０倍以下であり、
前記樹脂粒子の表面アニオン性官能基量が、０．５５ｍｍｏｌ／ｇ以上２．００ｍｍｏｌ／ｇ以下であることを特徴とする水性インク。
さらに色材を含有する請求項１に記載の水性インク。
前記溶剤Ａが、ベンゼン環を有する１価のアルコールである請求項１又は２に記載の水性インク。
前記溶剤Ａの２０℃における水溶解度が３質量％以下である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水性インク。
前記溶剤Ａが、ベンジルアルコール、２－フェノキシエタノール、フェネチルアルコール、１－フェノキシ－２－プロパノール、及び１－フェニル－２－プロパノールからなる群より選択される少なくとも一種である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の水性インク。
さらに、グリセリン、トリエチレングリコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、メチルカルビトール、２－ピロリドン、及びカルビトールからなる群より選択される少なくとも一種の溶剤Ｂを含有する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の水性インク。
前記樹脂粒子の含有量（質量％）が、インク全質量を基準として、１．０質量％以上７．０質量％以下である請求項１乃至６のいずれか１項に記載の水性インク。
前記溶剤Ａの含有量（質量％）が、前記溶剤Ａの２０℃における水溶解度（質量％）に対する比率で、２．０倍以上５．０倍以下である請求項１乃至７のいずれか１項に記載の水性インク。
前記色材が自己分散顔料である請求項２乃至８のいずれか１項に記載の水性インク。
さらに、水を含有し、
前記水の含有量（質量％）が、インク全質量を基準として７０質量％以上９０質量％以下である請求項１乃至９のいずれか１項に記載の水性インク。
インクと、前記インクを収容するインク収容部とを備えたインクカートリッジであって、
前記インクが、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の水性インクであることを特徴とするインクカートリッジ。
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の水性インクをインクジェット用の記録ヘッドから吐出させ、前記記録ヘッドの下に搬送された記録媒体に前記水性インクを付与するインク付与工程を有することを特徴とする画像記録方法。
さらに、前記水性インクが付与された前記記録媒体の表面温度が７０℃以上となるように加熱する加熱工程を有する請求項１２に記載の画像記録方法。
さらに、前記記録媒体を５０ｍ／分以上の速度で搬送する搬送工程を有する請求項１２又は１３に記載の画像記録方法。