JP7388018B2

JP7388018B2 - インク吐出装置、インク乾燥方法、及び記録用水性インク

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Publication number: JP7388018B2
Application number: JP2019128275A
Authority: JP
Inventors: 祐生奥村
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2019-07-10
Filing date: 2019-07-10
Publication date: 2023-11-29
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Also published as: US20220088944A1; US11969990B2; JP2021014023A; WO2021005963A1

Description

本発明は、記録媒体に吐出されて付着したインクを定着させるために、ヒータにより加熱する機構を備えたインク吐出装置、記録媒体に吐出されて付着したインクを定着させるためのインク乾燥方法、及び記録媒体に吐出されて付着したインクが、ヒータにより加熱されて記録媒体に定着するに適した記録用水性インクに関する。

印刷ヘッドのノズルから吐出されたインクが付着した記録媒体が、ヒータにより加熱されることによって、インクが記録媒体に定着する印刷装置が知られている（特許文献１参照）。

特許第４５０５９２１号公報

低吸水性又は非吸水性の記録媒体に、顔料を含む水性インクを用いた印刷を行う場合、印刷された記録媒体において、記録媒体の印刷面が擦られるなどしたときにインクが剥がれてしまうことは問題である。したがって、ヒータによる加熱等によって、インクが記録媒体に確実に定着されることが望ましい。また、記録媒体への耐擦性を向上するために樹脂微粒子を含む水性インクが知られているが、水性インクに含まれる樹脂微粒子が十分に溶融されないと、印刷された記録媒体においてインクの光沢度が劣るという問題がある。

他方、ヒータによる記録媒体の加熱を迅速に行うためにヒータを大型化すると、装置が大型化するという問題がある。また、乾燥しやすいインクは、印刷ヘッドのノズル近傍において乾燥することによって固まりやすく、印刷ヘッドの吐出安定性を損ないやすい。

本発明は、前述された事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置の大型化を抑制しつつ、印刷後の記録媒体の耐擦性及び光沢度に優れ、且つ、ヘッドにおけるインクの吐出安定性に優れる手段を提供することにある。

本発明に係るインク吐出装置は、搬送方向に記録媒体を搬送する搬送機構と、上記搬送機構により搬送される記録媒体に記録用水性インクを吐出するヘッドと、上記ヘッドより上記搬送方向の下流に位置しており、上記記録媒体又は上記記録媒体に付着した上記記録用水性インクを加熱するヒータと、を具備する。上記記録用水性インクは、樹脂分散顔料と、樹脂微粒子と、有機溶剤と、水と、を含む。上記樹脂微粒子のガラス転移温度は、３３℃以上である。上記有機溶剤は、２０℃における蒸気圧が０．０３ｈＰａ以上の有機溶媒を含む。上記樹脂微粒子のガラス転移温度をα（℃）とし、上記ヒータの単位面積当たりの照射エネルギーをβ（Ｊ／ｃｍ^２）としたとき、下記条件を満たす。
条件：６≦（β／α）×１０００≦３１

本発明によれば、装置の大型化が抑制されつつ、印刷後の記録媒体の耐擦性及び光沢度が優れ、且つ、ヘッドにおけるインクの吐出安定性が優れる。

図１は、印刷装置１０の斜視図である。図２は、印刷装置１０の内部構成を示す模式図である。図３は、ヒータ３５を上方から視た模式図である。図４は、コントローラ７４を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態に係る印刷装置１０について説明する。なお、以下に説明される実施形態は本発明の一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、実施形態を適宜変更できることは言うまでもない。また、以下の説明では、矢印の起点から終点に向かう進みが向きと表現され、矢印の起点と終点とを結ぶ線上の往来が方向と表現される。また、以下の説明においては、印刷装置１０が使用可能に設置された状態（図１の状態）を基準として上下方向７が定義され、排出口１３が設けられている側を手前側（前面）として前後方向８が定義され、印刷装置１０を手前側（前面）から視て左右方向９が定義される。

［印刷装置１０の外観構成］
図１に示されるように、プリンタ１０は、筐体２０と、筐体２０に保持されるパネルユニット２１、カバー２２、給紙トレイ２３、及び排紙トレイ２４と、を備える。プリンタ１０は、シート６（図２参照）に画像を記録する。

シート６は、記録媒体の一例である。シート６は、所定の寸法にカットされた記録媒体であってもよいし、シートが円筒形状に巻かれたロールから引き出されたものであってもよいし、ファンフォールドタイプのものであってもよい。また、シート６は、普通紙であってもよいし、コート紙であってもよい。「コート紙」とは、例えば、上級印刷紙、中級印刷紙等のパルプを構成要素とした普通紙に、平滑性、白色度、光沢度等の向上を目的として、コート剤を塗布したものをいい、具体的には、上質コート紙、中質コート紙等があげられる。印刷装置１０は、コート紙へのインクジェット記録に好適に利用可能であるが、これに限定されるものではなく、例えば、普通紙、光沢紙、マット紙、合成紙、板紙、ダンボール、フィルム等のコート紙以外の記録媒体へのインクジェット記録にも利用可能である。また、シート６は、粘着剤と剥離紙とが組み合わされたタック紙であってもよい。

パネルユニット２１は、タッチパネル及び複数の操作スイッチを備える。パネルユニット２１は、ユーザの操作を受け付ける。

図２に示されるように、給紙トレイ２３は、筐体２０の下部に位置する。排紙トレイ２４は、筐体２０の下部であって、給紙トレイ２３の上に位置する。カバー２２は、筐体２０の前面の右部に位置する。カバー２２は、筐体２０に対して回動可能である。カバー２２が開かれると、インクを貯留するタンク７０にアクセス可能である。

なお、本実施形態では、１つのタンク７０のみが示されているが、タンク７０は、ブラックなどの１色のインクを貯留するものに限定されず、例えば、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの４色のインクをそれぞれ貯留する４つの貯留室を有するものであってもよい。

図２に示されるように、筐体２０は、印刷エンジン５０を内部に保持する。印刷エンジン５０は、給紙ローラ２５、搬送ローラ２６、排出ローラ２７、プラテン２８、及び記録ユニット２９を主に備える。給紙ローラ２５は、給紙トレイ２３に載置されたシート６に当接可能に、筐体２０内に設けられた不図示のフレームに保持されている。給紙ローラ２５は、不図示のモータによって回転される。回転する給紙ローラ２５は、シート６を搬送路３７に送り出す。搬送路３７は、不図示のガイド部材によって区画された空間である。図示例では、搬送路３７は、給紙トレイ２３の後端から給紙トレイ２３の上方となる位置まで湾曲して延びており、次いで、前方に向かって延びている。給紙ローラ２５、搬送ローラ２６、及び排出ローラ２７は、搬送機構の一例である。

搬送ローラ２６は、シート６の搬送向きにおける給紙トレイ２３の下流に位置している。搬送ローラ２６は、搬送ローラ２６は、従動ローラ３５とともに、ローラ対を構成している。搬送ローラ２６は、不図示のモータによって回転される。回転する搬送ローラ２６及び従動ローラ３５は、給紙ローラ２５によって搬送路３７に送り出されたシート６を挟持しつつ搬送する。排出ローラ２７は、シート６の搬送向きにおける搬送ローラ２６の下流に位置している。排出ローラ２７は、従動ローラ３６とともに、ローラ対を構成している。排出ローラ２７は、不図示のモータによって回転される。回転する排出ローラ２７及び従動ローラ３６は、シート６を挟持しつつ搬送し、排紙トレイ２４に排出する。プラテン２８は、前後方向８における搬送ローラ２６と排出ローラ２７との間であって、シート６の搬送向きにおける搬送ローラ２６の下流、かつ排出ローラ２７の上流に位置している。

搬送ローラ２６には、ロータリーエンコーダ９６が設けられている。ロータリーエンコーダ９６は、速度センサの一例である。ロータリーエンコーダ９６は、エンコーダディスク９７と、光センサ９８とを有する。エンコーダディスク９７は、搬送ローラ２６と同軸に設けられており、搬送ローラ２６と共に回転する。エンコーダディスク９７には、透過率が異なる２種のインデックスが周方向の全周に交互に複数が並んでいる。光センサ９８は、エンコーダディスク９７の２種のインデックスを光学的に読み取り可能である。回転するエンコーダディスク９７の２種のインデックスを光センサが読み取ることによって、光センサ９８から２種の信号がパルス形状に出力される。光センサ９８の出力信号は、後述するコントローラが受信して、搬送ローラ２６の回転速度が判定される。

記録ユニット２９は、印刷ヘッド３４及びヒータ３５を有する。印刷ヘッド３４は、搬送ローラ２６と排出ローラ２７との間に位置する。印刷ヘッド３４は、いわゆるシリアルヘッドであってもよいし、いわゆるラインヘッドであってもよい。印刷ヘッド３４は、インクが流通する流路を内部に有する。当該流路は、チューブ３１によって、タンク７０と連通されている。すなわち、チューブ３１を通じて、タンク７０が貯留するインクが印刷ヘッド３４に供給される。

印刷ヘッド２４の下方に、プラテン２８が位置する。プラテン２８は、その上面がシート６の支持面である。各図には現れていないが、プラテン２８の上面には、吸引圧が生ずる開口が形成されている。プラテン２８の上面に生じた吸引圧によって、シート６がプラテン２８の上面に密接する。

図２及び図３に示されるように、搬送路３７の上方において、印刷ヘッド２４の下流であって、且つ排出ローラ２７の上流に、ヒータ３５が位置する。ヒータ３５は、所謂ハロゲンヒータである。

図２に示されるように、ヒータ３５は、印刷ヘッド２４より搬送向きの下流、すなわち前方に位置する。ヒータ３５は、赤外線を放射する発熱体であるハロゲンランプ４０、反射板４１、及び筐体４２を有する。筐体４２は、概ね直方体形状であり、下向きに開口する。筐体４２の下壁に、開口４３が位置する。開口４３を通じて、ハロゲンランプ４０や反射板４１からの熱が外部へ放射されたり、遮断されたりする。

筐体４２の内部空間に、ハロゲンランプ４０が位置する。ハロゲンランプ４０は、細長な円筒形状であり、左右方向９が長手方向である。筐体４２の内部空間において、ハロゲンランプ４０の上方に、反射板４１が位置する。反射板４１は、セラミック膜などがコーティングされた金属板であり、開口４３付近を中心軸とする円弧形状に湾曲している。なお、反射板４１に代えて、セラミック膜などがコーティングされたハロゲンランプ４０が用いられてもよい。

ヒータ３５は、開口４３の下方を通過するシート６、またはシート６に付着したインクの少なくとも一方を加熱する。本実施形態では、ヒータ３５は、シート６及びインクの双方を加熱する。インクが加熱されることによって、樹脂微粒子がガラス転移し、ヒータ３５の下方を通過したシート６が冷えることによって、ガラス転移した樹脂が硬化する。これにより、シート６にインクが定着される。

ヒータ３５の消費電力は、小型化の要請からは、６００Ｗ以下であることが好ましく、更に好ましくは４００Ｗ以下であり、特に好ましくは２００Ｗ以下である。ヒータ３５の消費電力は、ヒータ３５からシートの単位面積当たりに照射されるエネルギー（照射エネルギー（β））に関係する。照射エネルギー（β）は、消費電力に応じてヒータ３５が駆動され、ヒータ３５の下方を移動するシートが一定の搬送速度で移動するときに、シートの単位面積（ｃｍ^２）に付与される熱量（Ｊ）である。

図３に示されるように、ヒータ３５の左右方向９（幅方向の一例）に沿った照射長さＬ、すなわちハロゲンランプ４０と開口４３とが重複する範囲であって、かつ左右方向９に沿った長さＬは、小型化の要請からは、２５ｃｍ以下であることが好ましく、更に好ましくは２１ｃｍ以下であり、特に好ましくは１５ｃｍ以下である。

なお、ヒータ３５は、シート又はインクを加熱可能なものであれば、ハロゲンヒータに限らない。例えば、ヒータ３５は、カーボンヒータ、ドライヤー、オーブン、ベルトコンベアオーブン等であってもよい。

図４に示されるように、筐体１４の内部空間には、コントローラ７４及び電源回路（不図示）が配置されている。コントローラ７４は、ＣＰＵ１３１、ＲＯＭ１３２、ＲＡＭ１３３、ＥＥＰＲＯＭ１３４、ＡＳＩＣ１３５などがバス１３７によってデータ通信可能に接続されたものである。ＣＰＵ１３１がＲＯＭ１３２に記憶されたプログラムを実行し、ＡＳＩＣ１３５が設定された特定の機能を果たすことによって、印刷装置１０の動作が制御される。

なお、コントローラ７４は、ＣＰＵ１３１のみによって各種処理が実行されるものであってもよいし、ＡＳＩＣ１３５のみによって各種処理が実行されるものであってもよい。また、コントローラ７４に複数のＣＰＵ１３１が実装されており、コントローラ７４は、複数のＣＰＵ１３１が各処理を分担して実行するものであってもよい。また、コントローラ７４に複数のＡＳＩＣ１３５が実装されており、コントローラ７４は、複数のＡＳＩＣ１３５が各処理を分担して実行するものであってもよい。

電源回路は、大容量コンデンサなどによって構成された回路である。本実施形態において、電源回路は、紙フェノールなどで構成された基板に実装されている。電源回路は、印刷装置１０が備える各構成要素への給電のための電力の変換などを行う回路である。

例えば、電源回路から給送用モータ１０２及び搬送用モータ１０１へ電力が供給され、各モータの回転が、給送ローラ２５、搬送ローラ２６、排出ローラ２７へ伝達される。また、電源回路から、ヒータ３５へ電力が供給される。

コントローラは、ヒータ３５と対向する位置において、シート６の単位面積当たりにヒータ３５から受ける積算熱量が７５Ｊ／ｃｍ^２以上３００Ｊ／ｃｍ^２以下の範囲内となることが好ましく、更に好ましくは１５０Ｊ／ｃｍ^２以上３００Ｊ／ｃｍ^２以下の範囲内となるように、第１搬送ローラ６０及び第２搬送ローラ６２の回転速度を制御する。すなわちヒータ３５の下方におけるシート６の搬送速度を制御する。

シート６の単位面積当たりの積算熱量は、例えば、つぎのようにして測定できる。ヒータ３５に付与される電力と、ヒータ３５が赤外線を輻射する領域（前後方向８及び左右方向９に沿った平面における領域）の面積（例えば、開口４３の投影面積）とから、ヒータ３５の単位面積当たりの電力である電力密度（Ｗ／ｍ^２）を算出する。例えば、ヒータ３５の消費電力が６００Ｗであり、ヒータ３５が赤外線を輻射する領域が５０ｃｍ^２であれば、電力密度は、１２Ｗ／ｃｍ^２である。また、シート６の搬送速度から、シート６における定点が、ヒータ３５が赤外線を輻射する領域を通過するために要する時間（秒）を算出する。そして、当該時間に電力密度を乗じることにより、積算熱量（Ｊ／ｃｍ^２）が算出される。

［インクの組成］
以下、タンク７０に貯留されるインク（記録用水性インクの一例）の詳細が説明される。インクは、樹脂分散顔料と、樹脂微粒子と、有機溶剤と、水と、を含む。

樹脂分散顔料は、例えば、顔料分散用樹脂（樹脂分散剤）によって、水に分散可能なものである。樹脂分散顔料は、特に限定されず、例えば、カーボンブラック、無機顔料及び有機顔料等があげられる。カーボンブラックとしては、例えば、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あげられる。無機顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化鉄系無機顔料及びカーボンブラック系無機顔料等があげられる。有機顔料としては、例えば、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；フタロシアニン顔料、ペリレン及びペリノン顔料、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；塩基性染料型レーキ顔料、酸性染料型レーキ顔料等の染料レーキ顔料；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；等があげられる。これら以外の樹脂分散顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１、６及び７；Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１、２、３、１２、１３、１４、１５、１６、１７、５５、７３、７４、７５、７８、８３、９３、９４、９５、９７、９８、１１４、１２８、１２９、１３８、１５０、１５１、１５４、１８０、１８５及び１９４；Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３１及び４３；Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２、３、５、６、７、１２、１５、１６、４８、４８：１、４８：３、５３：１、５７、５７：１、１１２、１２２、１２３、１３９、１４４、１４６、１４９、１５０、１６６、１６８、１７５、１７６、１７７、１７８、１８４、１８５、１９０、２０２、２０９、２２１、２２２、２２４、２３８及び２５４；Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１９及び１９６；Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、２、３、１５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１６、２２及び６０；Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７及び３６；並びにこれらの顔料の固溶体等があげられる。なお、インクは、樹脂分散顔料に加え、さらに、他の顔料及び染料等を含んでもよい。

水性インク全量における樹脂分散顔料の顔料固形分含有量（顔料固形分量（Ｐ））は、特に限定されず、例えば、所望の光学濃度又は彩度等により、適宜決定できる。顔料固形分量（Ｐ）は、例えば、０．１質量％以上２０質量％以下の範囲内であることが好ましく、更に好ましくは１質量％以上１５質量％以下の範囲内であり、特に好ましくは２質量％以上１０質量％以下の範囲内である。顔料固形分量（Ｐ）は、顔料のみの質量であり、樹脂微粒子の質量は含まない。樹脂分散顔料は、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。

樹脂微粒子としては、例えば、メタクリル酸及びアクリル酸の少なくとも一方をモノマーとして含むものを用いることができ、例えば、市販品を用いてもよい。樹脂微粒子は、例えば、モノマーとして、さらに、スチレン、塩化ビニル等を含んでもよい。樹脂微粒子は、例えば、樹脂エマルジョンに含まれるものであってもよい。樹脂エマルジョンは、例えば、樹脂微粒子と、分散媒（例えば、水等）とで構成されるものである。樹脂微粒子は、分散媒に対して溶解状態ではなく、特定の粒子径の範囲で分散している。樹脂エマルジョンに含まれる樹脂微粒子としては、例えば、アクリル酸系樹脂、マレイン酸系エステル樹脂、酢酸ビニル系樹脂、カーボネート型樹脂、ポリカーボネート型樹脂、スチレン系樹脂、エチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、プロピレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂及びこれらの共重合体樹脂等があげられる。

樹脂微粒子のガラス転移温度（Ｔｇ；α）は、３３℃以上である。樹脂微粒子のＴｇは、例えば、３３℃以上１１２℃以下の範囲内であることが好ましく、更に好ましくは３３℃以上７７℃以下の範囲内であり、特に好ましくは３３℃以上６９℃以下の範囲内である。Ｔｇが３３℃以上の樹脂微粒子を用いれば、記録媒体において耐擦性に優れたインクを得ることができる。

樹脂エマルジョンとしては、例えば、市販品を用いてもよい。市販品としては、例えば、星光ＰＭＣ（株）製の「ハイロス－Ｘ（登録商標）ＫＥ－１０６２」（Ｔｇ：１１２℃）、「ハイロス－Ｘ（登録商標）ＱＥ－１０４２」（Ｔｇ：６９℃）、ジャパンコーティングレジン（株）製の「モビニール（登録商標）６９６９Ｄ」（Ｔｇ：７７℃）、「モビニール（登録商標）５４５０」（Ｔｇ：５３℃）、「モビニール（登録商標）ＤＭ７７４」（Ｔｇ：３３℃）；第一工業製薬（株）製の「スーパーフレックス（登録商標）１５０」（Ｔｇ：４０℃）；等があげられる。

樹脂微粒子の平均粒子径は、例えば、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。平均粒子径は、例えば、（株）堀場製作所製の動的光散乱式粒径分布測定装置「ＬＢ－５５０」を用いて、算術平均径として測定可能である。

水性インク全量における樹脂微粒子の含有量（Ｒ）は、例えば、０．１質量％以上３０質量％以下の範囲内であることが好ましく、更に好ましくは０．５質量％以上２０質量％以下の範囲内であり、特に好ましくは１質量％以上１０質量％以下の範囲内である。樹脂微粒子は、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。

有機溶剤は、例えば、インクジェットヘッドのノズル先端部におけるインクの乾燥を防止する。有機溶剤は、２０℃における蒸気圧が０．０３ｈＰａ以上の有機溶剤（以下、
「特定有機溶剤」と言う。）を含む。特定有機溶剤としては、例えば、プロピレングリコール（２０℃における蒸気圧：０．１１ｈＰａ）、ジエチレングリコール（２０℃における蒸気圧：０．０３ｈＰａ）等があげられ、プロピレングリコールが好ましい。特定有機溶剤がプロピレングリコールであれば、記録媒体への耐擦性により優れたインクを得ることができる。

インク全量における特定有機溶剤の含有量（Ｈ）は、例えば、１質量％以上５０質量％以下の範囲内であることが好ましく、更に好ましくは５質量％以上４０質量％以下の範囲内であり、特に好ましくは１０質量％以上３０質量％以下の範囲内である。

有機溶剤は、特定有機溶剤以外の有機溶剤を含んでもよい。特定有機溶剤以外の湿潤剤は、特に限定されず、例えば、グリセリン、トリエチレングリコール、ブチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、チオジグリコール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等があげられる。これらの有機溶剤は、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。

有機溶剤全量に占める前記特定有機溶剤の質量割合は、例えば、５０質量％以上であることが好ましく、更に好ましくは７０％質量以上であり、特に好ましくは１００質量％である。

インクは、さらに、有機溶剤以外の水溶性有機溶剤を含んでもよい。湿潤剤以外の水溶性有機溶剤としては、例えば、記録媒体上での乾燥速度を調整する浸透剤があげられる。

浸透剤は、例えば、グリコールエーテルがあげられる。グリコールエーテルは、例えば、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコール－ｎ－プロピルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコール－ｎ－プロピルエーテル、ジエチレングリコール－ｎ－ブチルエーテル、ジエチレングリコール－ｎ－ヘキシルエーテル、トリエチレングリコールメチルエーテル、トリエチレングリコールエチルエーテル、トリエチレングリコール－ｎ－プロピルエーテル、トリエチレングリコール－ｎ－ブチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコール－ｎ－プロピルエーテル、プロピレングリコール－ｎ－ブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルエーテル、ジプロピレングリコール－ｎ－プロピルエーテル、ジプロピレングリコール－ｎ－ブチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールエチルエーテル、トリプロピレングリコール－ｎ－プロピルエーテル及びトリプロピレングリコール－ｎ－ブチルエーテル等があげられる。浸透剤は、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。

インク全量における浸透剤の含有量は、例えば、０質量％以上２０質量％以下の範囲内であることが好ましく、更に好ましくは０質量％以上１５質量％以下の範囲内であり、特に好ましくは１質量％以上３質量％以下の範囲内である。

水は、イオン交換水又は純水であることが好ましい。インク全量における水の含有量（Ｗ）は、例えば、１０質量％以上９０質量％以下の範囲内であることが好ましく、更に好ましくは２０質量％以上８０質量％以下の範囲内である。水の含有量（Ｗ）は、例えば、他の成分の残部としてもよい。

インクは、必要に応じて、さらに、従来公知の添加剤を含んでもよい。添加剤としては、例えば、界面活性剤、ｐＨ調整剤、粘度調整剤、表面張力調整剤、防黴剤等があげられる。粘度調整剤は、例えば、ポリビニルアルコール、セルロース、水溶性樹脂等があげられる。

インクは、例えば、樹脂分散顔料と、樹脂微粒子と、特定有機溶剤と、水と、必要に応じて他の添加成分とを、従来公知の方法で均一に混合し、フィルタ等で不溶解物を除去することにより調製できる。

インクに含まれる樹脂微粒子のガラス転移温度α（℃）と、ヒータ３５の単位面積当たりの照射エネルギーβ（Ｊ／ｃｍ^２）との関係は、下記の条件１、条件２、または条件３を満たす。
条件１：６≦（β／α）×１０００≦３１
条件２：６≦（β／α）×１０００≦２７
条件３：９≦（β／α）×１０００≦１５

樹脂微粒子のガラス転移温度αは、例えば、つぎのようにして測定できる。示差走査熱量計「ＥＸＳＴＡＲ６０００」（セイコーインスツル株式会社製）を用いて、試料５ｍｇを入れたアルミニウム製の容器を装置にセットして、窒素雰囲気化で昇温速度１０℃／分にて２０℃から２００℃まで昇温する。その後、２００℃にて１分間保持した後に、－２０℃まで－１０℃／分にて冷却する。さらに－２０℃にて１分間保持した後に、２００℃まで１０℃／分で昇温することによって、ＤＳＣ（Differntial Scanning Calorimetry）曲線を得る。得られたＤＳＣ曲線に基づいて、２回目の昇温過程における変曲点をガラス転移温度とする。

ヒータ３５の単位面積当たりの照射エネルギーβは、例えば、つぎのようにして測定できる。ヒータ３５に付与される電力と、ヒータ３５が赤外線を輻射する領域（前後方向８及び左右方向９に沿った平面における領域）の面積（例えば、開口４３の投影面積）とから、ヒータ３５の単位面積当たりの電力である電力密度（Ｗ／ｃｍ^２）を算出する。例えば、ヒータ３５の消費電力が６００Ｗであり、ヒータ３５が赤外線を輻射する領域が５０ｃｍ^２であれば、電力密度は、１２Ｗ／ｃｍ^２である。また、シートの搬送速度から、シートにおける定点が、ヒータ３５が赤外線を輻射する領域を通過するために要する時間（秒）を算出する。そして、当該時間に電力密度を乗じることにより、照射エネルギーβ（Ｊ／ｃｍ^２）が算出される。

［印刷装置１０の動作］
以下に、図４が参照されつつ、印刷装置１０による画像記録動作が説明される。

印刷データを受信したコントローラは、給紙ローラ２５、搬送ローラ２６、排出ローラ２７を回転（正転）させて、シート６を、印刷ヘッド２４の下方へ送り出す。

コントローラは、ヒータ３５と対向する位置において、搬送ローラ２６及び排出ローラ２７により搬送方向（前後方向８の前向き）に搬送されるシート６の搬送速度は、２０ｃｍ／秒以上１００ｃｍ／秒以下の範囲内となることが好ましく、更に好ましくは２０ｃｍ／秒以上８０ｃｍ／秒以下の範囲内となることであり、特に好ましくは２０ｃｍ／秒以上７０ｃｍ／秒以下の範囲内となるように、搬送ローラ２６及び排出ローラ２７を回転する。このような搬送速度の制御は、例えば、搬送ローラ２６に設けられたロータリーエンコーダ９６の信号に基づいて、搬送ローラ２６の回転が制御されることにより実現される。

また、コントローラは、ヒータ３５のハロゲンランプ４０に通電する。ヒータ３５の単位面積当たりの照射エネルギー（β）は、０．４Ｊ／ｃｍ^２以上２．１Ｊ／ｃｍ^２以下の範囲内であることが好ましく、更に好ましくは０．５Ｊ／ｃｍ^２以上２．１Ｊ／ｃｍ^２以下の範囲内であり、特に好ましくは０．６Ｊ／ｃｍ^２以上２．１Ｊ／ｃｍ^２以下の範囲内である。このようなヒータ３５の単位面積当たりの照射エネルギーの制御は、ヒータ３５に通電される電力（Ｗ）が制御されることによって実現される。そして、コントローラは、給送ローラ２５、搬送ローラ２６、及び排出ローラ２７を回転（正転）させつつ、印刷データに基づいて、印刷ヘッド２４からシート６へ向けてインクを吐出する。

プラテン２８上を排紙トレイ２４へ向かって搬送されるシート６は、搬送ローラ２６と排出ローラ２７との間において、プラテン２８の上面に吸着されつつ排紙トレイ２４へ向かって移動する。印刷ヘッド２４から吐出されたインク滴は、プラテン２８の上面に支持されているシート６に付着する。インク滴が付着したシート６がヒータ３５の下方へ到達すると、シート６はヒータ３５により加熱される。ヒータ３５の加熱によってインク滴がシート６に定着する。

コントローラは、印刷データに基づく印刷が終了したと判定したことに応じて、シート６が排紙トレイ２４に排出されるまでシート６を搬送してから、給送ローラ２５、搬送ローラ２６、及び排出ローラ２７を停止する。また、コントローラは、ヒータ３５のハロゲンランプ４０への通電を停止する。

インクに含まれる樹脂微粒子のガラス転移温度α（℃）が３３℃以上であり、また、インクに含まれる樹脂微粒子のガラス転移温度α（℃）と、ヒータ３５の単位面積当たりの照射エネルギーβ（Ｊ／ｃｍ^２）との関係が、前述された条件１、条件２、または条件３を満たすことにより、小型のヒータ３５から付与される単位面積当たりの照射エネルギーβ（Ｊ／ｃｍ^２）が大きくなくても、樹脂微粒子が溶融して、インクに含まれる顔料を覆う適度な厚みの膜が形成される。この膜の強度が高くなることにより、インクの耐擦性が向上すると推定される。また、この膜の厚みが均一になるので、印刷後のシートにおけるインクの光沢度が向上すると推定される。

また、インクに含まれる有機溶剤は、２０℃における蒸気圧が０．０３ｈＰａ以上であるので、シート６上に付着した状態でヒータ３５により加熱された際に蒸発しやすく、インクの耐擦性が向上すると考えられる。また、樹脂微粒子のガラス転移温度α（℃）が３３℃以上であることにより、印刷ヘッド２４のノズル３０近傍において、ヒータ３５に加熱されることなくインクが乾燥したとしても、樹脂微粒子間の結合が弱いので、インクの乾燥状態が解消されやすく、印刷ヘッド２４によるインクの吐出安定性が向上すると推定される。

以下、本発明の実施例について比較例と併せて説明する。なお、本発明は、下記の実
施例及び比較例により限定及び制限されない。

［顔料分散液Ａ］
顔料（カーボンブラック）２０質量％、スチレン－アクリル酸共重合体の水酸化ナトリウム中和物７質量％（酸価１７５ｍｇＫＯＨ／ｇ、分子量１００００）に、純粋を加えて全体を１００質量％とし、攪拌混合して混合物を得た。この混合物を、０．３ｍｍ径ジルコニアビーズを充填した湿式サンドミルに入れて、６時間分散処理を行った。その後、ジルコニアビーズをセパレータにより取り除き、孔径３．０μｍセルロースアセテートフィルタでろ過することにより、顔料分散液Ａを得た。なお、スチレン－アクリル酸共重合体は、一般に顔料の分散剤として用いられる水溶性のポリマーである。

［記録用水性インクの調製］
以下の成分を表１及び表２に示す組成における樹脂微粒子及び樹脂分散顔料分散液を除いた成分を均一に混合してインク溶媒を得た。つぎに、樹脂微粒子を加え、均一に混合した後、樹脂分散顔料分散液を加えて全体を１００質量％として混合物を得た。得られた混合物を、東洋濾紙（株）製のセルロースアセテートタイプメンブレンフィルタ（孔径３．００μｍ）でろ過することで、実施例１～１８及び比較例１～１３の記録用水性インクを得た。
樹脂微粒子：星光ＰＭＣ（株）製の「ハイロス－Ｘ（登録商標）ＫＥ－１０６２」（Ｔｇ：１１２℃）、「ハイロス－Ｘ（登録商標）ＱＥ－１０４２」（Ｔｇ：６９℃）、ジャパンコーティングレジン（株）製の「モビニール（登録商標）６９６９Ｄ」（Ｔｇ：７７℃）、「モビニール（登録商標）ＤＭ７７４」（Ｔｇ：３３℃）、又は昭和電工（株）製「ポリゾール（登録商標）ＡＰ－３２７０Ｎ」（Ｔｇ：２７℃）
湿潤剤：プロピレングリコール（２０℃における蒸気圧：０．１１ｈＰａ）、グリセリン（２０℃における蒸気圧：０．０１ｈＰａ未満）、トリプロピレングリコール（２０℃における蒸気圧：０．０１ｈＰａ未満）、ジエチレングリコール（２０℃における蒸気圧：０．０３ｈＰａ）
浸透剤：トリエチレングリコールモノブチルエーテル（ＢＴＧ），トリプロピレングリコールモノブチルエーテル（ＴＰｎＢ）
界面活性剤：日信化学工業（株）製「オルフィン（登録商標）Ｅ１０１０」

実施例１～１８及び比較例１～１３の記録用水性インクを用いてコート紙に画像記録を行い、耐擦性、光沢度、及び吐出安定性の評価を、下記方法により実施した。

［耐擦性］
ブラザー工業（株）製のインクジェットプリンタＭＦＣ－Ｊ４２２５Ｎを使用して、実施例１～１６及び比較例１～１３の記録用水性インクを用いて、コート紙（王子製紙（株）製のＯＫトップコート＋）に対して、解像度６００×３００ｄｐｉの単色パッチの画像を記録して、評価サンプルを作製した。つぎに、作成した評価サンプルを搬送装置にセットし、ＩＲヒーター（（株）トーコー製）のプロモハンディミニＳＩＲ－７６０（加熱長６．２ｃｍ、出力６００Ｗ）の直下を搬送速度を変更しつつ通過させ、評価サンプルの乾燥を行った。その後、評価サンプルを２５℃１時間の条件で乾燥させた。その後テスター産業（株）製の学振型摩擦堅牢度試験機ＡＢ－３０１にて荷重５００ｇの下、１００往復擦過を繰り返し、評価サンプルの擦過試験を行った。擦過した評価サンプルについて、黒ベタ部に隣接した白紙部について、目視により以下の評価基準により評価した。
Ａ：汚れなし
Ｂ：わずかに汚れあり
Ｃ：汚れあり

［光沢度］
耐擦性と同様にして得た評価サンプルの黒ベタ部の光沢度（６０°）について、スガ試験機（株）製の光沢時計ＨＧ－２６８にて測定した。その測定値に基づいて、以下の評価基準により評価した。
Ａ：４２以上
Ｂ：３８以上
Ｃ：３８未満

［吐出安定性］
ブラザー工業（株）製のインクジェットプリンタＭＦＣ－Ｊ４２２５Ｎを使用して、実施例１～１６及び比較例１～１３の記録用水性インクを用いて専用紙（ブラザー工業（株）製の「ＢＰ６０ＰＡ」）上に解像度６００ｄｐｉ×３００ｄｐｉで罫線を１００枚連続で印字し、下記評価基準により評価した。
Ａ：１００枚連続印字しても罫線に乱れがない。
Ｂ：１０枚連続印字しても罫線に乱れがないが、１００枚連続印字した場合に罫線に乱れがある。
Ｃ：１０枚未満の連続印字で罫線に乱れがある。

［総合グレード］
耐擦性、光沢度、及び吐出安定性の３項目の評価をもとに、以下の評価基準によりの総合グレードを評価した。
Ａ：３項目で全てＡ
Ｂ：３項目中２項目でＡ、かつ残る１項目でＢ
Ｃ：３項目で１項目でＡ、かつ残る２項目がＢ
Ｄ：１項目でもＣあり

実施例１～１８及び比較例１～１３の記録水性インク組成及び評価結果を、表１及び表２に示す。

表１に示すとおり、実施例１～１８では、耐擦性、光沢度、吐出安定性ともに、Ｃ評価がなく、評価結果が良好であった。また、前述した条件２を満たす実施例１～４，６～８，１０～１８では、総合グレードがＡ又はＢであり、総合グレードがＣである実施例５，９と比べて評価結果がより優れていた。また、樹脂微粒子のＴｇ（α）が３３℃以上７７℃以下である実施例２～４，６～８，１０～１８では、総合グレードがＡ又はＢであり、総合グレードがＣである実施例５，９と比べて評価結果がより優れていた。また、前述した条件３を満たす実施例３，６，７，１１から１８では、総合グレードがＡであり、総合グレードがＢ又はＣである他の実施例と比べて評価結果がより優れていた。

他方、前述した条件１を満たさない比較例１～９は、総合グレードがＤであった。また、樹脂微粒子のＴｇ（α）が３３℃未満である比較例８～１１は総合グレードがＤであり、また、吐出安定性もＣであった。また、湿潤剤として、２０℃における蒸気圧が０．０３ｈＰａ未満である比較例１２，１３は、耐擦性の評価結果が悪かった。

１０・・・印刷装置（インク吐出装置）
２０・・・給送ローラ（搬送機構）
２４・・・印刷ヘッド（ヘッド）
２６・・・搬送ローラ（搬送機構）
２７・・・排出ローラ（搬送機構）
３５・・・ヒータ

Claims

筐体と、
上記筐体内において、搬送方向に記録媒体を搬送する搬送機構と、
上記筐体内において、上記搬送機構により搬送される記録媒体に記録用水性インクを吐出するヘッドと、
上記筐体内において、上記ヘッドより上記搬送方向の下流に位置しており、上記記録媒体又は上記記録媒体に付着した上記記録用水性インクを加熱するヒータと、を具備しており、
上記搬送機構は、上記ヒータを通過した上記記録媒体を更に加熱することなく上記筐体内から排出し、
上記記録用水性インクは、樹脂分散顔料と、樹脂微粒子と、有機溶剤と、水と、を含み、
上記樹脂微粒子のガラス転移温度は、３３℃以上であり、
上記有機溶剤は、上記有機溶剤の全量に対する、２０℃における蒸気圧が０．０３ｈＰａ以上の有機溶媒の含有量が７０質量％以上であり、
上記樹脂微粒子のガラス転移温度をα（℃）とし、上記ヒータの単位面積当たりの照射エネルギーをβ（Ｊ／ｃｍ^２）としたとき、下記条件を満たすインク吐出装置。
条件：６≦（β／α）×１０００≦３１
但し、照射エネルギー（Ｊ／ｃｍ^２）は、上記ヒータにおける単位面積あたりの電力密度（Ｗ／ｃｍ^２）と照射時間（秒）との積である。
上記樹脂微粒子のガラス転移温度は、３３℃以上７７℃以下の範囲内である請求項１に記載のインク吐出装置。
上記樹脂微粒子のガラス転移温度をαとし、上記ヒータの単位面積当たりの照射エネルギーをβとしたとき、下記条件を満たす請求項１又は２に記載のインク吐出装置。
条件：６≦（β／α）×１０００≦２７
上記樹脂微粒子のガラス転移温度をαとし、上記ヒータの単位面積当たりの照射エネルギーをβとしたとき、下記条件を満たす請求項１又は２に記載のインク吐出装置。
条件：９≦（β／α）×１０００≦１５
上記記録用水性インクが、グリコールエーテル及び界面活性剤を更に含有する請求項１から４のいずれかに記載のインク吐出装置。
上記グリコールエーテルは、トリエチレングリコールモノブチルエーテルまたはトリプロピレングリコールモノブチルエーテルである請求項５に記載のインク吐出装置。
上記樹脂微粒子は、アクリル酸系樹脂である請求項１から６のいずれかに記載のインク吐出装置。
上記ヒータの単位面積当たりの照射エネルギー（β）が、０．４Ｊ／ｃｍ^２以上２．１Ｊ／ｃｍ^２以下の範囲内である請求項１から７のいずれかに記載のインク吐出装置。
上記ヒータの単位面積当たりの照射エネルギー（β）が、０．４Ｊ／ｃｍ^２以上１Ｊ／ｃｍ^２以下の範囲内である請求項１から７のいずれかに記載のインク吐出装置。
上記記録媒体が上記ヒータと対向する位置における上記搬送機構の搬送速度が、２０ｃｍ／秒以上１００ｃｍ／秒以下の範囲内である請求項１から９のいずれかに記載のインク吐出装置。
上記ヒータの消費電力が６００Ｗ以下である請求項１から１０のいずれかに記載のインク吐出装置。
上記ヒータの、上記記録媒体の搬送方向と直交する幅方向に沿った照射長さが、２１ｃｍ以下である請求項１から１１のいずれかに記載のインク吐出装置。
２０℃における蒸気圧が０．０３ｈＰａ以上の有機溶媒は、プロピレングリコールである請求項１から１２のいずれかに記載のインク吐出装置。
上記記録用水性インクの全量に対する上記有機溶剤の含有量は、１０質量％以上である請求項１から１３のいずれかに記載のインク吐出装置。
記録媒体に付着した記録用水性インクを、当該記録媒体に定着させるためにヒータにより加熱した後、さらに加熱することなく筐体から排出するインク加熱方法であって、
上記記録用水性インクは、樹脂分散顔料と、樹脂微粒子と、有機溶剤と、水と、を含み、
上記樹脂微粒子のガラス転移温度は、３３℃以上であり、
上記有機溶剤は、上記有機溶剤の全量に対する、２０℃における蒸気圧が０．０３ｈＰａ以上の有機溶媒の含有量が７０質量％以上であり、
上記樹脂微粒子のガラス転移温度をα（℃）とし、上記ヒータの単位面積当たりの照射エネルギーをβ（Ｊ／ｃｍ^２）としたとき、下記条件を満たすインク加熱方法。
条件：６≦（β／α）×１０００≦３１
但し、照射エネルギー（Ｊ／ｃｍ^２）は、上記ヒータにおける単位面積あたりの電力密度（Ｗ／ｃｍ^２）と照射時間（秒）との積である。