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液体吐出ヘッド及びその製造方法、画像形成装置、液滴を吐出する装置、記録方法
説明

液体吐出ヘッド及びその製造方法、画像形成装置、液滴を吐出する装置、記録方法

【課題】シリコーン樹脂をノズル基材に大気中で塗布して撥水層を形成すると撥水層とノズル基材の密着強度が得られず、撥水層が剥離する。
【解決手段】このノズル板3は、ノズル4となるノズル穴34を形成したNi金属プレートからなるノズル基材31の吐出面側表面にシリコーン樹脂層からなる撥水層32を形成してなり、ノズル基材31と撥水層32であるシリコーン樹脂層との間には酸化膜がなく、他方、ノズル基材31のノズル穴34の壁面34aには自然酸化膜又はノズル基材31の接液性を向上するために別途形成した耐接液膜としての酸化膜35が形成されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は液体吐出ヘッド及びその製造方法、画像形成装置、液滴を吐出する装置、記録方法に関する。
【背景技術】
【0002】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置は、液体吐出ヘッドを記録ヘッドに用いて、記録紙等の被記録媒体(以下では「用紙」と称するが、材質を紙に限定するものではなく、記録媒体、転写紙、転写材、被記録材などとも称される。)に記録液としてのインク滴を吐出して記録(画像形成、印写、印字、印刷なども同義語である。)を行なうものである。
【0003】
ところで、液体吐出ヘッドはノズルから液滴を吐出させて記録を行うため、ノズルの形状、精度がインク滴の噴射特性に大きな影響を与える。また、ノズル孔を形成しているノズル形成部材の表面の特性もインク滴の噴射特性に影響を与えることが知られている。例えば、ノズル形成部材表面のノズル孔周辺部にインクが付着して不均一なインクだまりが発生すると、インク滴の吐出方向が曲げられたり、インク滴の大きさにバラツキが生じたり、インク滴の飛翔速度が不安定になる等の不都合が生じることが知られている。
【0004】
そこで、一般に、液体吐出ヘッドにおいては、液滴吐出側表面に撥インク層(膜)、撥水層などを形成するようにしている。
【0005】
例えば、特許文献1にはフッ素系撥水膜を形成することが、特許文献2にはプラズマ重合でヘキサメチルジシロキサンなどの撥水膜を形成することが、特許文献3にはフッ素樹脂重合膜或いはシリコーン樹脂重合膜の撥水膜を形成することが記載されている。
【特許文献1】特開2001−232799号公報
【特許文献2】特開2003−72085号公報
【特許文献3】特開2003−72086号公報
【0006】
また、撥水膜を形成する方法として、特許文献4にはノズル裏側から表面に向かって気体を放出した状態を維持しながらノズル表面を撥水撥油材料を溶解した溶液へ浸漬して、その後気体を放出しながらノズル表面を溶液より離し、放置して撥水撥油膜を塗布するこ方法が記載されている。
【特許文献4】特許第3379119号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上述したように、撥水層としてはフッ素樹脂を用いたヘッドにあっては、具体的には、金属製ノズルプレート表面にNi−PTFEの共析めっきを施し加熱処理することによりPTFEの薄膜を形成する方法、フッ素系撥水剤を金属又は樹脂製のノズル板(基材)表面にコーティングする方法などが採用されている。
【0008】
このようなフッ素樹脂を撥水層とするノズル形成部材の場合、従来公知の表面張力30mN/mを越える染料インク、顔料インクでは良好な撥水性(撥インク性)を持たせることが可能である。
【0009】
しかしながら、本発明者に実験によると、30mN/m以下の表面張力の低いインクや、フッ素系化合物を添加したインクを用いた場合に、十分な撥水性(撥インク性)が顕現しないという課題があることが確認された。
【0010】
一方、上述したように、シリコーン樹脂皮膜を撥水膜とするヘッドにあっては、具体的には、液状のシリコーン樹脂材料を真空蒸着する方法、シリコーンオイルをプラズマ重合することにより形成する方法などが行なわれている。
【0011】
しかしながら、これらのシリコーン樹脂皮膜を形成する方法を用いた場合、成膜時に真空処理をする必要があり、設備が大掛かりでコストが高くなる。また、真空蒸着やプラズマ重合では、成膜時間が長く、形成される皮膜が非常に薄いため、ピンホール等の欠陥を生じやすい。さらに、真空蒸着やプラズマ重合等の方法では、シリコーン樹脂皮膜を厚くすることが困難であり、ヘッドの維持回復動作として行なわれるノズル面(ノズル形成部材の液滴吐出側面)のワイピンクやインクに対する十分な耐久性を確保することが難しいという課題が生じている。
【0012】
さらに、上述した特許文献4に記載されているように、ノズル孔から気体を噴射させた状態で、ノズル板を、撥インク剤を溶解した溶液に浸漬してノズル板表面に撥インク層を形成する方法にあっては、気体を噴射させたまま溶液に浸漬するため、溶液中に気泡が発生してしまうことになり、溶液が常温で硬化するタイプの場合、大気中に溶液を放置しなければならず、液の状態を維持しつづけることが困難となり、溶液の粘度変化により撥インク層の膜厚制御が不能になってしまうという課題がある。
【0013】
そこで、本発明者は、別途、ディスペンサを用いてノズル形成部材の表面の所望の部分だけに均一に液状のシリコーン樹脂を塗布して撥水層を形成する方法を発明した。ところが、この方法によって形成したシリコーン樹脂層にインクを充填したところ、経時滴にインクに触れた部分からシリコーン樹脂層が剥離すること、ノズル形成部材の表面に付着したインクの除去及びメニスカスの形成のために行なうワイピングによってもシリコーン樹脂層の剥離が生じ易くなることが確認された。
【0014】
そのため、本発明は上記のシリコーン樹脂層の剥離の原因を解明し、本件発明を完成するに至ったのである。
【0015】
すなわち、本発明は上記の課題と知見に基づいてなされたものであり、シリコーン樹脂層と基材との密着性を向上したノズル形成部材を備える液体吐出ヘッド、その製造方法、同液体吐出ヘッドを備える画像形成装置、液滴を吐出する装置、同液体吐出ヘッドを使用する記録方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0016】
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、撥水層がシリコーン樹脂からなり、ノズル基材の液滴吐出側表面と撥水層との間には酸化膜がなく、ノズル基材のノズル穴内壁面には酸化膜がある構成としたものである。
【0017】
本発明に係る液体吐出ヘッドは、撥水層がシリコーン樹脂からなり、ノズル基材の液滴吐出側表面と撥水層との間の酸化膜の厚みがノズル基材のノズル穴内壁面の酸化膜の厚みよりも薄い構成としたものである。
【0018】
これらの本発明に係る液体吐出ヘッドにおいては、ノズル基材がNiで形成されていることが好ましい。また、記録液はフッ素系化合物を含む記録液である構成、記録液は動的表面張力が30mN/m以下で、pH=8〜11の範囲内にある記録液である構成、記録液には溶出防止剤が添加されている構成とすることができる。
【0019】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、本発明に係る液体吐出ヘッドを製造する方法であって、ノズル基材に大気中でシリコーン樹脂の撥水層を形成する構成としたものである。
【0020】
ここで、ノズル穴を介して液滴吐出側表面と反対の面側から液滴吐出側表面側に向うようにエアーを吹き付けた状態で、ノズル基材にディスペンサでシリコーン樹脂を塗布して撥水層を形成する構成、また、ノズル基材に酸処理、プラズマ処理又は紫外線照射処理による表面酸化膜の除去及び水酸基置換を行なった後、ノズル基材にシリコーン樹脂の撥水層を形成する構成とすることができる。
【0021】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、本発明に係る液体吐出ヘッドを製造する方法であって、ノズル基材に酸処理、プラズマ処理又は紫外線照射処理による表面酸化膜の除去及び水酸基置換を行なった後、ノズル基材にシリコーン樹脂の撥水層を形成する構成としたものである。
【0022】
これらの本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法においては、常温硬化型の液状シリコーンレジンを塗布して撥水層を形成する構成とすることができる。
【0023】
本発明に係る画像形成装置、液滴を吐出する装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているものである。
【0024】
本発明に係る記録方法は、本発明に係る液体吐出ヘッドから記録液の液滴を吐出して記録媒体に記録を行う構成とした。
【0025】
ここで、記録媒体が、支持体とこの支持体の少なくとも一方の面に塗工層を有する記録用メディアである構成とすることができる。また、23℃50%RHにて動的走査吸液計で測定した接触時間100msにおける記録液の記録媒体への転移量が2〜40ml/mであり、かつ接触時間400msにおける記録液の記録媒体への転移量が3〜50ml/mである構成とすることができる。あるいは、23℃50%RHにて動的走査吸液計で測定した接触時間100msにおける純水の記録媒体への転移量が2〜45ml/mであり、かつ接触時間400msにおける純水の記録媒体への転移量が3〜50ml/mである構成とすることができる。
【0026】
また、記録媒体が、少なくとも基材と塗工層から構成されており、該塗工層の固形分付着量が0.5〜20.0g/mである構成、記録媒体が、坪量が50〜250g/mである構成、記録媒体が、スーパーカレンダー処理されている構成、記録媒体が顔料を含有し、顔料がカオリンである構成、記録媒体が顔料を含有し、顔料が重質炭酸カルシウムである構成、記録媒体が水性樹脂を含有する構成、水性樹脂が水溶性樹脂、あるいは、水分散性樹脂である構成とすることができる。
【0027】
また、記録液は、少なくとも水、着色剤、及び湿潤剤を含有する構成、記録液は、25℃における表面張力が15〜40mN/mである構成、記録液は、着色剤として分散性着色剤を含有し、この分散性着色剤の平均粒径が0.01〜0.16μmである構成、記録液は、25℃における粘度が1〜30cpsである構成、記録液は、界面活性剤を含有し、この界面活性剤がフッ素系界面活性剤である構成とすることができる。
【発明の効果】
【0028】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、撥水層がシリコーン樹脂からなり、ノズル基材の液滴吐出側表面と撥水層との間には酸化膜がなく、ノズル基材のノズル穴内壁面には酸化膜がある構成とし、あるいは、撥水層がシリコーン樹脂からなり、ノズル基材の液滴吐出側表面と撥水層との間の酸化膜の厚みがノズル基材のノズル穴内壁面の酸化膜の厚みよりも薄い構成としたので、シリコーン樹脂とノズル基材との密着性が向上して、安定した撥水性が得られて、安定した滴吐出特性が得られる。
【0029】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法によれば、ノズル基材に大気中でシリコーン樹脂の撥水層を形成する構成としたので、撥水層を容易に低コストで形成することができる。
【0030】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法によれば、ノズル基材に酸処理、プラズマ処理又は紫外線照射処理による表面酸化膜の除去及び水酸基置換を行なった後、シリコーン樹脂の撥水層を形成する構成としたので、本発明に係る液体吐出ヘッドを容易に得ることができる。
【0031】
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、撥水性能が高く、優れた滴吐出特性が得られることから高画質画像を安定して形成することができる。本発明に係る液滴を吐出する装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、撥水性能が高く、優れた滴吐出特性が得られる。
【0032】
本発明に係る記録方法によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドから液滴を吐出して記録を行うので、高画質画像を記録することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0033】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る液体吐出ヘッドの第1実施形態について図1ないし図4を参照して説明する。なお、図1は同ヘッドの分解斜視説明図、図2は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図、図3は図2の要部拡大図、図4及び図5は同ヘッドの液室短手方向に沿う異なる例を示す断面説明図である。
【0034】
この液体吐出ヘッドは、例えば単結晶シリコン基板で形成した流路板1と、この流路板1の下面に接合した振動板2と、流路板1の上面に接合したノズル形成部材であるノズル板3とを有し、これらによってインク滴を吐出するノズル4が連通路5を介して連通する加圧液室6、流体抵抗部8、流体抵抗部7を介して液室6と連通する連通部9を形成し、連通部9に振動板2に形成した供給口10を介して後述するフレーム部材17に形成した共通液室8から記録液(例えばインク)を供給する。
【0035】
そして、液室6の壁面を形成する振動板2の面外側(液室6と反対面側)に、各加圧液室6に対応して、振動板2に形成した連結部11を介して圧力発生手段としての積層型圧電素子12の上端部を接合し、この積層型圧電素子12の下端部は支持基板13に接合して固定している。なお、支持基板13は圧電素子12の各列毎に分割した構成とすることもできる。
【0036】
この圧電素子12は、圧電材料層14と内部電極15a、15bとを交互に積層したものである。この場合、圧電素子12の圧電方向としてd33方向の変位を用いて液室6内インクを加圧する構成とすることも、圧電素子12の圧電方向としてd31方向の変位を用いて加圧液室6内インクを加圧する構成とすることもできる。
【0037】
また、流路板1及び振動板2の周囲は例えばエポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成したフレーム部材17に接着接合し、このフレーム部材17と支持基板13とは図示しない部分を接着剤などで相互に固定している。そして、このフレーム部材17には前述した共通液室8を形成するとともに、この共通液室8に外部から記録液を供給するための図示しない供給路(連通管)を形成し、この供給路は更に図示しない記録液カートリッジなどの記録液供給源に接続される。
【0038】
さらに、圧電素子12には駆動信号を与えるために半田接合又はACF(異方導電性膜)接合若しくはワイヤボンディングでFPCケーブル18を接続し、このFPCケーブル18には各圧電素子12に選択的に駆動波形を印加するための駆動回路(ドライバIC)19を実装している。
【0039】
ここで、流路板1は、例えば結晶面方位(110)の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液(KOH)などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングすることで、連通路5、加圧液室6となる貫通穴、流体抵抗部7、連通部9などを構成する溝部をそれぞれ形成している。
【0040】
振動板2はニッケル(Ni)の金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法(電鋳)で製造している。この振動板2は加圧液室6に対応する部分を、変形を容易にするための薄肉部とし、中央部には圧電素子12と接合するための連結部11を設けている。
【0041】
なお、液室短手方向(ノズル4の並び方向)では、図4に示すように、圧電素子12と支柱部22を交互に配置したバイピッチ構造とすることもできるし、あるいは、図5に示すように、支柱部22を設けないノーマルピッチ構造とすることもできる。
【0042】
ノズル板3は、ニッケル(Ni)の金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法(電鋳)で製造している。このノズル板3には各加圧室6に対応して直径10〜35μmのノズル4を形成し、流路板1に接着剤接合している。そして、このノズル板3の液滴吐出側面(吐出方向の表面:吐出面、又は液室6側と反対の面)には、後述するようにシリコーン樹脂によって形成した撥水層を設けている。
【0043】
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば押し打ち方式で駆動する場合には、図示しない制御部から記録する画像に応じて複数の圧電素子2に20〜50Vの駆動パルス電圧を選択的に印加することによって、パルス電圧が印加された圧電素子12が変位して振動板2をノズル板3方向に変形させ、液室6の容積(体積)変化によって液室6内の液体を加圧することで、ノズル板3のノズル4から液滴が吐出される。そして、液滴の吐出に伴って液室6内の圧力が低下し、このときの液流れの慣性によって液室6内には若干の負圧が発生する。この状態の下において、圧電素子12への電圧の印加をオフ状態にすることによって、振動板2が元の位置に戻って液室6が元の形状になるため、さらに負圧が発生する。このとき、図示しない液タンクに通じる液供給パイプから入った液は、液室6内に充填され、次の駆動パルスの印加に応じて液滴がノズル4から吐出される。
【0044】
次に、この液体吐出ヘッドのノズル板3の詳細について図6及び図7を参照して説明する。なお、図6は同ノズル板3の1つのノズル部分の拡大断面説明図、図7は同ノズル板の更に要部拡大断面説明図(なお、分かりやすくするための一部の断面ハッチングは省略している。以下、同じ。)である。
このノズル板3は、ノズル4となるノズル穴34を形成したNi金属プレートからなるノズル基材31の吐出面側表面に直接シリコーン樹脂層からなる撥水層32を形成してなる。なお、ノズル基材31としては、Ni金属プレートで説明しているが、これに限るものではない。ただし、特に金属材料からなるノズル基材を用いる場合に本発明は効果的である。
【0045】
ここで、シリコーン樹脂層(撥水層32)の膜厚は例えば0.1μm〜10μmの範囲内とすることで、耐ワイピング性及び撥水性を確保できるとともに、成膜も容易になる。とした。このシリコーン樹脂層(撥水層32)の表面粗さRaは、0.2以下にすることが良好な撥水性を得る上で好ましい。また、撥水層32を形成するためのシリコーン樹脂としては、常温硬化型の液状シリコーンレジンを用いることで大気中での塗布が可能になる。特に、加水分解作用を伴う液状シリコーンレジンを用いることが好ましい。
【0046】
そして、このノズル板3においては、図7に示すように、ノズル基材31と撥水層32であるシリコーン樹脂層との間には酸化膜がなく、直接シリコーン樹脂皮膜を前記膜厚でノズル基材31表面に形成し、他方、ノズル基材31のノズル穴34の壁面34aには酸化膜35を有している。この酸化膜35は自然酸化膜又はノズル基材31の接液性を向上するために別途形成した耐接液膜としての酸化膜のいずれであっても良い。
【0047】
この場合、例えば、ノズル基材31の表面に耐接液膜としての酸化膜を形成する場合には、酸化処理を行なってノズル基材31の表面全面に酸化膜(耐接液膜)35を形成した後、ノズル基材31の吐出面側表面の酸化膜を除去する処理を行なう。このとき、単に酸化膜を除去するだけでなく、後述するように、ノズル基材31に、酸処理、プラズマ処理又は紫外線照射処理に施して、表面酸化膜の除去及び水酸基置換を行なった後、ノズル基材31にシリコーン樹脂を塗布して撥水層を形成することで、シリコーン樹脂層32とノズル基材31との密着性を確実に向上することができる。また、ノズル基材31表面に形成される自然酸化膜を除去する場合にも同様に酸処理等を行なうことが好ましい。
【0048】
このように、ノズル板3のノズル基材31と撥水層32であるシリコーン樹脂層との間に酸化膜が介在しないことによって、ノズル基材31の吐出面側表面とシリコーン樹脂層である撥水層32との密着強度が高くなり、大気中でシリコーン樹脂を塗布して撥水層32を形成した場合でも、ノズル基材31の吐出面側表面とシリコーン樹脂層である撥水層32との十分な密着強度が得られ、安定した撥水性を維持することができる。言い換えれば、ノズル板3のノズル基材31と撥水層32であるシリコーン樹脂層との間に酸化膜が介在しない構成とすることによって、シリコーン樹脂を大気中で塗布して撥水層を形成できるので、撥水層の形成を容易に行なうことができて、ヘッドの製造コストを低減することができる。
【0049】
次に、この液体吐出ヘッドのノズル板3の他の例について図8を参照して説明する。なお、図8は図7と同様なノズル板の要部拡大断面説明図である。
このノズル板3は、ノズル4となるノズル穴34を形成したNi金属プレートからなるノズル基材31の吐出面側表面にシリコーン樹脂層からなる撥水層32を形成していることは、上記図7の例と同様である。
【0050】
そして、この例のノズル板3においては、図8に示すように、ノズル基材31と撥水層32であるシリコーン樹脂層との間には自然酸化膜36が残存しているが、この残存している自然酸化膜36の厚みt1はノズル穴34の壁面34aの酸化膜35(自然酸化膜又はノズル基材31の接液性を向上するために別途形成した耐接液膜としての酸化膜)の厚みt2よりも薄くなるようにしている。
【0051】
つまり、前述したように、ノズル基材31に酸処理、プラズマ処理又は紫外線照射処理などを施して、表面酸化膜の除去及び水酸基置換を行なった後、ノズル基材31にシリコーン樹脂を塗布して撥水層を形成した場合でも、時間的な経過によって、ノズル基材31の表面に自然酸化膜36が生じることがあるが、この自然酸化膜36がノズル基材31の表面を完全に覆ってしまう前に、シリコーン樹脂を塗布して撥水層を形成することによって、前記の例と同様にノズル基材31の吐出面側表面とシリコーン樹脂層である撥水層32との高い密着強度を得ることができる。
【0052】
この場合、ノズル基材31のノズル穴34内壁面にはシリコーン樹脂層を形成しないので、酸化膜35が自然酸化膜であっても更に成長して、ノズル基材31と撥水層32であるシリコーン樹脂層との間に残存した自然酸化膜36よりも厚みが厚くなるか、ノズル基材31のシリコーン樹脂層を形成した面の単位面積当りの自然酸化膜36よりもノズル基材31のノズル内壁面34aの単位面積当りの酸化膜35の方が大きくなる。
【0053】
このように、ノズル板3のノズル基材31と撥水層32であるシリコーン樹脂層との間の酸化膜36の厚みがノズル穴34の壁面34aの酸化膜35(自然酸化膜又はノズル基材31の接液性を向上するために別途形成した耐接液膜としての酸化膜)の厚みよりも薄くなるようにすることで、ノズル基材31の吐出面側表面とシリコーン樹脂層である撥水層32との密着強度が高くなり、大気中でシリコーン樹脂を塗布して撥水層32を形成した場合でも、ノズル基材31の吐出面側表面とシリコーン樹脂層である撥水層32との十分な密着強度が得られ、安定した撥水性を維持することができる。言い換えれば、シリコーン樹脂を大気中で塗布して撥水層を形成できるので、撥水層の形成を容易に行なうことができて、ヘッドの製造コストを低減することができる。
【0054】
これに対し、図9(a)に示すようにノズル基材31の吐出面側表面にも酸化膜35を形成した後にシリコーン樹脂を塗布して撥水層32を形成した場合には、同図(b)に示すように、吐出面をワイパーブレード40でワイピングしたときに、ノズル穴34に臨む撥水層32の周囲部分32aが剥離し易くなり、安定した撥水性を維持することができなくなる。
【0055】
また、本発明に係る液体吐出ヘッドと上記図9で説明した液体吐出ヘッドについてインク浸漬に対する撥水層32の密着性について実験を行なったところ、図10に示すように、ノズル基材31の吐出面側表面にも酸化膜35が有る場合には、初期では撥水層32の剥離は見られなかったが、インクに浸漬すると剥離が生じたのに対し、本発明に係る液体吐出ヘッドのようにノズル基材31の吐出面側表面に酸化膜35がない場合(酸化膜がない場合及び自然酸化膜36が有る場合)には、初期でもインクに浸漬した後も撥水層32の剥離は生じなかった。これにより、本発明に係る液体吐出ヘッドでは撥水層32とノズル基材31との密着強度が高くなっていることが確認された。
【0056】
次に、使用するインクとの関係について説明する。
ノズル基材31をNiで形成した場合とインクとの関係について実験を行なった。この結果、図11に示すように、ノズル内壁面34aに耐接液膜としての酸化膜35を形成しない場合には、インクpH=3(酸性側)のときには酸化膜35があれば多少のNiの溶出が見られ、酸化膜35がないと多くのNiの溶出が見られた。これに対し、インクpH=9(アルカリ側)のときには酸化膜35があればNiの溶出はなく、酸化膜35がない場合でもNiの溶出は少しになることが確認された。さらに、インクにNiの溶出防止剤を添加したところ、酸化膜35がない場合でもNiの溶出は見られなかった。
【0057】
このことから、本発明に係る液体吐出ヘッドは、記録液(インク)として、pH=8〜11の範囲内にあるアルカリ性を示す記録液を用いることで、インク基材の溶出を低減することができ、好ましくは、記録液には溶出防止剤が添加されていることで、確実にインク基材の溶出を防止できる。
【0058】
つまり、本発明に係る液体吐出ヘッドにあっては、上述したように、ノズル基材とシリコーン樹脂層の撥水層との間の酸化膜が存在しないか、相対的に薄い自然酸化膜が存在する程度にするので、ノズル内壁面には接液膜としての酸化膜を形成しない方が酸化膜除去処理を簡単にするために好ましい。しかしながら、ノズル内壁面に接液膜としての酸化膜を形成しないことによって、ノズル基材がNiなどの場合、インク組成によっては、ノズル基材Niがインク中に溶出しやすくなることから、pH=8〜11の範囲内にあるアルカリ性を示す記録液を用いたり、あるいは、溶出防止剤が添加された記録液を用いることによってインク基材の溶出を低減することが好ましいのである。
【0059】
さらに、本発明に係る液体吐出ヘッドはフッ素系化合物を含む記録液に対して良好な撥水性を得ることができる。つまり、フッ素系化合物(例えば界面活性剤)を含む記録液を用いる場合、フッ素系樹脂の撥水層を形成しても、十分な撥水性が得られないことが確認された。これに対して、シリコーン樹脂の撥水層を用いることで、フッ素系化合物を含む記録液に対しても十分は撥水性が得られる。
【0060】
この場合、記録液にフッ素系化合物を含有することで動的表面張力を30mN/m以下にすることができる。動的表面張力が30mN/m以下の低い表面張力の記録液を用いることで用紙に対するインクの浸透速度が早くなり、特に、顔料系インクを用いた場合の乾燥時間の短縮化を図れる。
【0061】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例について図12を参照して説明する。
先ず、図12(a)に示すように、Ni電鋳で形成したノズル基材31の表面には自然酸化膜又は接液膜としての酸化膜35が形成されるので、図12(b)に示すように、酸処理を行なって、表面の酸化膜35を除去するとともに、表面に水酸基置換を行なった後、図12(c)に示すように、ノズル基材31のノズル穴34を介して吐出面側と反対の面側から吐出面側に向うようにエアー51を吹き付けた状態で、ノズル基材31にディスペンサ50によって液状シリコーンレジンを塗布して、シリコーン樹脂皮膜52を形成し、シリコーン樹脂皮膜52を硬化させて図12(d)に示すように撥水層32を形成する。
【0062】
このように、酸処理を行なって酸化膜除去を行なうことによって、ノズル基材31の吐出面側表面に酸化膜がない状態で大気中でシリコーン樹脂を塗布して撥水層32を形成することができる。この場合、酸処理からシリコーン樹脂の塗布までの間に、大気に晒されることでノズル基材31の表面には自然酸化膜36が生じることもあるが、薄い自然酸化膜であれば、前述したようにシリコーン樹脂とノズル基材との密着強度が得られる。
【0063】
なお、酸化膜除去処理としては、プラズマ処理、紫外線照射処理などによっても行なうことができるが、酸処理が最も簡単であり、低コストで行なうことができる。
【0064】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えた本発明に係る液滴を吐出する装置を含む本発明に係る画像形成装置の一例について13及び図14を参照して説明する。なお、図13は同画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図、図14は同装置の要部平面説明図である。
【0065】
この画像形成装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド101とガイドレール102とでキャリッジ103を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ104で駆動プーリ106Aと従動プーリ106B間に架け渡したタイミングベルト105を介して図14で矢示方向(主走査方向)に移動走査する。
【0066】
このキャリッジ103には、例えば、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色の記録液の液滴(インク滴)を吐出する独立した4個の本発明に係る液体吐出ヘッド107k、107c、107m、107yで構成した記録ヘッド107を主走査方向に沿う方向に配置し、液滴吐出方向を下方に向けて装着している。なお、ここでは独立した液体吐出ヘッドを用いているが、各色の記録液の液滴を吐出する複数のノズル列を有する1又は複数のヘッドを用いる構成とすることもできる。また、色の数及び配列順序はこれに限るものではない。
【0067】
記録ヘッド107を構成する本発明に係る液体吐出ヘッドとしては、加圧液室内のインクを加圧する圧力発生手段として圧電素子などの電気機械変換素子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のもの、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて記録液の膜沸騰を利用するいわゆるサーマル型のもの、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで、インク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる静電型のもの、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータなどを使用できる。
【0068】
キャリッジ103には、記録ヘッド107に各色のインクを供給するための各色のサブタンク108を搭載している。このサブタンク108にはインク供給チューブ109を介して図示しないメインタンク(インクカートリッジ)からインクが補充供給される。
【0069】
一方、給紙カセット110などの用紙積載部(圧板)111上に積載した被記録媒体(用紙)112を給紙するための給紙部として、用紙積載部111から用紙112を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙ローラ)113及び給紙ローラ113に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド114を備え、この分離パッド114は給紙ローラ113側に付勢されている。
【0070】
そして、この給紙部から給紙された用紙112を記録ヘッド107の下方側で搬送するための搬送部として、用紙112を静電吸着して搬送するための搬送ベルト121と、給紙部からガイド115を介して送られる用紙112を搬送ベルト121との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ122と、略鉛直上方に送られる用紙112を略90°方向転換させて搬送ベルト121上に倣わせるための搬送ガイド123と、押さえ部材124で搬送ベルト121側に付勢された先端加圧コロ125とを備えている。また、搬送ベルト121表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ126を備えている。
【0071】
ここで、搬送ベルト121は、無端状ベルトであり、搬送ローラ127とテンションローラ128との間に掛け渡されて、副走査モータ131からタイミングベルト132及びタイミングローラ133を介して搬送ローラ127が回転されることで、図14のベルト搬送方向(副走査方向)に周回するように構成している。なお、搬送ベルト121の裏面側には記録ヘッド107による画像形成領域に対応してガイド部材129を配置している。
【0072】
また、搬送ローラ127の軸には、スリット円板134を取り付け、このスリット円板134のスリットを検知するセンサ135を設けて、これらのスリット円板134及びセンサ135によってエンコーダ136を構成している。
【0073】
帯電ローラ126は、搬送ベルト121の表層に接触し、搬送ベルト121の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各2.5Nをかけている。
【0074】
また、キャリッジ103の前方側には、スリットを形成したエンコーダスケール142を設け、キャリッジ103の前面側にはエンコーダスケール142のスリットを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ143を設け、これらによって、キャリッジ103の主走査方向位置を検知するためのエンコーダ144を構成している。
【0075】
さらに、記録ヘッド107で記録された用紙112を排紙するための排紙部として、搬送ベルト121から用紙112を分離するための分離部と、排紙ローラ152及び排紙コロ153と、排紙される用紙112をストックする排紙トレイ154とを備えている。
【0076】
また、背部には両面給紙ユニット155が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット155は搬送ベルト121の逆方向回転で戻される用紙112を取り込んで反転させて再度カウンタローラ122と搬送ベルト121との間に給紙する。
【0077】
さらに、図13に示すように、キャリッジ103の走査方向の一方側の非印字領域には、記録ヘッド107のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構156を配置している。
【0078】
この維持回復機156は、記録ヘッド107の各ノズル面をキャピングするための各キャップ157と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード158と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行なうときの液滴を受ける空吐出受け159などを備えている。
【0079】
このように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙112が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙112はガイド115で案内され、搬送ベルト121とカウンタローラ122との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド123で案内されて先端加圧コロ125で搬送ベルト121に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。
【0080】
このとき、図示しない制御回路によって高圧電源から帯電ローラ126に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト121が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト121上に用紙112が給送されると、用紙112が搬送ベルト121に静電力で吸着され、搬送ベルト121の周回移動によって用紙112が副走査方向に搬送される。
【0081】
そこで、キャリッジ103を往路及び復路方向に移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド107を駆動することにより、停止している用紙112にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙112を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙112の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙112を排紙トレイ154に排紙する。
【0082】
また、両面印刷の場合には、表面(最初に印刷する面)の記録が終了したときに、搬送ベルト121を逆回転させることで、記録済みの用紙112を両面給紙ユニット155内に送り込み、用紙112を反転させて(裏面が印刷面となる状態にして)再度カウンタローラ122と搬送ベルト121との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベル121上に搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ154に排紙する
【0083】
また、印字(記録)待機中にはキャリッジ103は維持回復機構155側に移動されて、キャップ157で記録ヘッド107のノズル面がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ157で記録ヘッド107をキャッピングした状態でノズルから記録液を吸引し(「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。)し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行い、この回復動作によって記録ヘッド107のノズル面に付着したインクを清掃除去するためにワイパーブレード158でワイピングを行なう。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド107の安定した吐出性能を維持する。
【0084】
このように、この画像形成装置は本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、維持回復機構155のワイパーブレード158によってワイピングを行なっても撥水層32が剥離することがなく、長期わたって安定した十分な撥水性を維持することができて、安定した滴吐出特性が得られるので、高画質画像を安定して形成することができる。
【0085】
なお、上記各実施形態では本発明に係る画像形成装置としてプリンタ構成で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ/ファックス/コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。また、インク以外の液体である記録液を用いる場合にも適用することができる。
【0086】
次に、本発明に係る記録方法について説明する。本発明に係る記録方法では、上述した画像形成装置のように本発明に係る液体吐出ヘッドから液体の液滴を吐出することで記録媒体(用紙)に画像を記録する。
【0087】
ここで、先ず、本発明に係る液体吐出ヘッドのノズルプレート(ノズル板)、記録液(ここではインク)、記録媒体(メディアという。)の関係について説明すると、上述したように本発明に係る液体吐出ヘッドのノズル板は撥水性、撥インク性に優れており、そのため、表面張力が低いインクを用いてもインク滴の形成(粒子化)が良好にできる。これは、ノズル板が濡れすぎず、インクのメニスカスが正常に形成されるためである。メニスカスが正常に形成されると、インクが噴射する際に一方方向にインクが引っ張られることがなくなり、その結果、インクの噴射曲がりが少なく、ドット位置精度が高い画像を得ることができる。
【0088】
吸収性が低い用紙(メディア)に印刷するときには、ドット位置精度の善し悪しが画像品質に顕著に現れる。つまり、吸収性が低い紙の上ではインクが広がりづらいため、ドット位置精度が少しでも低くなると用紙をインクが埋めきらない箇所、つまり、白抜け部が生じてしまう。この埋めきれない箇所は画像濃度ムラ、画像濃度低下につながり、画像品質の低下に現れる。
【0089】
ところが、本発明に係る液体吐出ヘッドのノズル板は低表面張力のインクを用いてもドット位置精度が高いため、吸収性が低い用紙を用いてもインクが用紙を埋めることができるため、画像濃度ムラや画像濃度低下にならず、高い画像品質の印刷物を得ることができる。
【0090】
以下に本発明に係る記録方法で用いる記録媒体(記録用メディア)及び記録液としてのインクについて説明する。
<記録用メディア>
記録用メディアは、支持体と、該支持体の少なくとも一方の面に塗工層を有してなり、更に必要に応じてその他の層を有してなる。
【0091】
記録用メディアとしては、動的走査吸液計で測定した接触時間100msにおける記録液としてのインクの記録用メディアへの転移量が、2〜40ml/mであり、より好ましくは3〜30ml/mであるものを用いている。同じく動的走査吸液計で測定した接触時間100msにおける純水の記録用メディアへの転移量が、2〜45ml/mが好ましく、より好ましく3〜30ml/mであるものを用いている。記録用メディアとして、接触時間100msでのインク及び純水の転移量が少なすぎると、ビーディングが発生しやすくなることがあり、多すぎると、記録後のインクドット径が所望の径よりも小さくなりすぎることがある。
【0092】
また、記録用メディアとしては、動的走査吸液計で測定した接触時間400msにおけるインクの記録用メディアへの転移量が、3〜50ml/mであり、より好ましくは4〜40ml/mのものを用いている。同じく動的走査吸液計で測定した接触時間400msにおける純水の記録用メディアへの転移量が、3〜50ml/mであり、より好ましくは4〜40ml/mのものを用いている。記録用メディアとして、接触時間400msでの転移量が少なすぎると、乾燥性が不十分であるため、拍車痕が発生しやすくなることがあり、多すぎると、ブリードが発生しやすく、乾燥後の画像部の光沢が低くなりやすくなることがある。
【0093】
ここで、上記動的走査吸収液計(dynamic scanning absorptometer;DSA,紙パ技協誌、第48巻、1994年5月、第88〜92頁、空閑重則)は、極めて短時間における吸液量を正確に測定できる装置である。この動的走査吸液計は、吸液の速度をキャピラリー中のメニスカスの移動から直読する、試料を円盤状とし、この上で吸液ヘッドをらせん状に走査する、予め設定したパターンに従って走査速度を自動的に変化させ、1枚の試料で必要な点の数だけ測定を行う、という方法によって測定を自動化したものである。紙試料への液体供給ヘッドはテフロン(登録商標)管を介してキャピラリーに接続され、キャピラリー中のメニスカスの位置は光学センサで自動的に読み取られる。具体的には、動的走査吸液計(K350シリーズD型、協和精工株式会社製)を用いて、純水又はインクの転移量を測定した。接触時間100ms及び接触時間400msにおける転移量は、それぞれの接触時間の近隣の接触時間における転移量の測定値から補間により求めることができる。測定は23℃50%RHで行った。
【0094】
−支持体−
前記支持体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、木材繊維主体の紙、木材繊維及び合成繊維を主体とした不織布のようなシート状物質などが挙げられる。
【0095】
ここで、紙としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、木材パルプ、古紙パルプなどが用いられる。前記木材パルプとしては、例えば、広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)、NBSP、LBSP、GP、TMPなどが挙げられる。
【0096】
古紙パルプの原料としては、財団法人古紙再生促進センターの古紙標準品質規格表に示されている、上白、罫白、クリーム白、カード、特白、中白、模造、色白、ケント、白アート、特上切、別上切、新聞、雑誌などが挙げられる。具体的には、情報関連用紙である非塗工コンピュータ用紙、感熱紙、感圧紙等のプリンタ用紙;PPC用紙等のOA古紙;アート紙、コート紙、微塗工紙、マット紙等の塗工紙;上質紙、色上質、ノート、便箋、包装紙、ファンシーペーパー、中質紙、新聞用紙、更紙、スーパー掛け紙、模造紙、純白ロール紙、ミルクカートン等の非塗工紙、などの紙や板紙の古紙で、化学パルプ紙、高歩留りパルプ含有紙などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0097】
この古紙パルプは、一般的に、以下の4工程の組み合わせから製造される。
(1)離解は、古紙をパルパーにて機械力と薬品で処理して繊維状にほぐし、印刷インキを繊維より剥離する。
(2)除塵は、古紙に含まれる異物(プラスチックなど)及びゴミをスクリーン、クリーナー等により除去する。
(3)脱墨は、繊維より界面活性剤を用いて剥離された印刷インキをフローテーション法、又は洗浄法で系外に除去する。
(4)漂白は、酸化作用や還元作用を用いて、繊維の白色度を高める。
古紙パルプを混合する場合、全パルプ中の古紙パルプの混合比率は、記録後のカール対策から40%以下が好ましい。
【0098】
また、支持体に使用される内添填料としては、例えば、白色顔料として従来公知の顔料が用いられる。白色顔料としては、例えば、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、カオリン、クレー、タルク、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、炭酸亜鉛、サチンホワイト、珪酸アルミニウム、ケイソウ土、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、合成シリカ、水酸化アルミニウム、アルミナ、リトポン、ゼオライト、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム等のような白色無機顔料;スチレン系プラスチックピグメント、アクリル系プラスチックピグメント、ポリエチレン、マイクロカプセル、尿素樹脂、メラミン樹脂等のような有機顔料、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0099】
また、支持体を抄造する際に使用される内添サイズ剤としては、例えば、中性抄紙に用いられる中性ロジン系サイズ剤、アルケニル無水コハク酸(ASA)、アルキルケテンダイマー(AKD)、石油樹脂系サイズ剤などが挙げられる。これらの中でも、中性ロジンサイズ剤又はアルケニル無水コハク酸が特に好適である。前記アルキルケテンダイマーは、そのサイズ効果が高いことから添加量は少なくて済むが、記録用紙(メディア)表面の摩擦係数が下がり滑りやすくなるため、インクジェット記録時の搬送性の点からは好ましくない場合がある。
【0100】
−塗工層−
前記塗工層は、顔料及びバインダー(結着剤)を含有してなり、更に必要に応じて、界面活性剤、その他の成分を含有してなる。
【0101】
ここで、顔料としては、無機顔料、もしくは無機顔料と有機顔料を併用したものを用いることができる。
無機顔料としては、例えば、カオリン、タルク、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、非晶質シリカ、チタンホワイト、炭酸マグネシウム、二酸化チタン、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛、クロライトなどが挙げられる。これらの中でも、カオリンは光沢発現性に優れており、オフセット印刷用の用紙に近い風合いとすることができる点から特に好ましい。
【0102】
上記のカオリンには、デラミネーテッドカオリン、焼成カオリン、表面改質等によるエンジニアードカオリン等があるが、光沢発現性を考慮すると、粒子径が2μm以下の割合が80質量%以上の粒子径分布を有するカオリンが、カオリン全体の50質量%以上を占めていることが好ましい。
【0103】
このカオリンの添加量は、前記塗工層の全顔料100質量部に対し50質量部以上が好ましい。前記添加量が50質量部未満であると、光沢度において十分な効果が得られないことがある。前記添加量の上限は特に制限はないが、カオリンの流動性、特に高せん断力下での増粘性を考慮すると、塗工適性の点から、90質量部以下がより好ましい。
【0104】
また、有機顔料としては、例えば、スチレン−アクリル共重合体粒子、スチレン−ブタジエン共重合体粒子、ポリスチレン粒子、ポリエチレン粒子等の水溶性ディスパージョンがある。これら有機顔料は2種以上が混合されてもよい。
【0105】
この有機顔料の添加量は、前記塗工層の全顔料100質量部に対し2〜20質量部が好ましい。前記有機顔料は、光沢発現性に優れていることと、その比重が無機顔料と比べて小さいことから、嵩高く、高光沢で、表面被覆性の良好な塗工層を得ることができる。添加量が2質量部未満であると、前記効果がなく、20質量部を超えると、塗工液の流動性が悪化し、塗工操業性の低下に繋がることと、コスト面からも経済的ではない。
【0106】
有機顔料には、その形態において、密実型、中空型、ドーナツ型等があるが、光沢発現性、表面被覆性及び塗工液の流動性のバランスを鑑み、平均粒子径は0.2〜3.0μmが好ましく、より好ましくは空隙率40%以上の中空型が採用される。
【0107】
また、バインダーとしては、水性樹脂を使用するのが好ましい。
ここで、水性樹脂としては、水溶性樹脂及び水分散性樹脂の少なくともいずれかが好適に用いられる。水溶性樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリビニルアルコール、アニオン変性ポリビニルアルコール、カチオン変性ポリビニルアルコール、アセタール変性ポリビニルアルコール等のポリビニルアルコールの変性物;ポリウレタン;ポリビニルピロリドン及びポリビニルピロリドンと酢酸ビニルの共重合体、ビニルピロリドンとジメチルアミノエチル・メタクリル酸の共重合体、四級化したビニルピロリドンとジメチルアミノエチル・メタクリル酸の共重合体、ビニルピロリドンとメタクリルアミドプロピル塩化トリメチルアンモニウムの共重合体等のポリビニルピロリドンの変性物;カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ドロキシプロピルセルロース等セルロース;カチオン化ヒドロキシエチルセルロース等
のセルロースの変性物;ポリエステル、ポリアクリル酸(エステル)、メラミン樹脂、又はこれらの変性物、ポリエステルとポリウレタンの共重合体等の合成樹脂;ポリ(メタ)アクリル酸、ポリ(メタ)アクリルアミド、酸化澱粉、燐酸エステル化澱粉、自家変性澱粉、カチオン化澱粉、又は各種変性澱粉、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリル酸ソーダ、アルギン酸ソーダ、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0108】
これらの中でも、インク吸収性の観点から、ポリビニルアルコール、カチオン変性ポリビニルアルコール、アセタール変性ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエステルとポリウレタンの共重合体、などが特に好ましい。
【0109】
水分散性樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリスチレン、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、(メタ)アクリル酸エステル系重合体、酢酸ビニル−(メタ)アクリル酸(エステル)共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、ポリビニルエーテル、シリコーン−アクリル系共重合体、などが挙げられる。また、メチロール化メラミン、メチロール化尿素、メチロール化ヒドロキシプロピレン尿素、イソシアネート等の架橋剤を含有してよいし、N−メチロールアクリルアミドなどの単位を含む共重合体で自己架橋性を持つものでもよい。これら水性樹脂の複数を同時に用いることも可能である。
【0110】
水性樹脂の添加量は、前記顔料100質量部に対し、2〜100質量部が好ましく、3〜50質量部がより好ましい。前記水性樹脂の添加量は前記記録用メディアの吸液特性が所望の範囲に入るように決定される。
【0111】
前記着色剤として水分散性の着色剤を使用する場合には、カチオン性有機化合物は必ずしも配合する必要はないが、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択使用することができる。例えば、水溶性インク中の直接染料や酸性染料中のスルホン酸基、カルボキシル基、アミノ基等と反応して不溶な塩を形成する1級〜3級アミン、4級アンモニウム塩のモノマー、オリゴマー、ポリマーなどが挙げられ、これらの中でも、オリゴマー又はポリマーが好ましい。
【0112】
ここで、カチオン性有機化合物としては、例えば、ジメチルアミン・エピクロルヒドリン重縮合物、ジメチルアミン・アンモニア・エピクロルヒドリン縮合物、ポリ(メタクリル酸トリメチルアミノエチル・メチル硫酸塩)、ジアリルアミン塩酸塩・アクリルアミド共重合物、ポリ(ジアリルアミン塩酸塩・二酸化イオウ)、ポリアリルアミン塩酸塩、ポリ(アリルアミン塩酸塩・ジアリルアミン塩酸塩)、アクリルアミド・ジアリルアミン共重合物、ポリビニルアミン共重合物、ジシアンジアミド、ジシアンジアミド・塩化アンモニウム・尿素・ホルムアルデヒド縮合物、ポリアルキレンポリアミン・ジシアンジアミドアンモニウム塩縮合物、ジメチルジアリルアンモニウムクロライド、ポリジアリルメチルアミン塩酸塩、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロライド)、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロライド・二酸化イオウ)、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロライド・ジアリルアミン塩酸塩誘導体)、アクリルアミド・ジアリルジメチルアンモニウムクロライド共重合物、アクリル酸塩・アクリルアミド・ジアリルアミン塩酸塩共重合物、ポリエチレンイミン、アクリルアミンポリマー等のエチレンイミン誘導体、ポリエチレンイミンアルキレンオキサイド変性物、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0113】
これらの中でも、ジメチルアミン・エピクロルヒドリン重縮合物、ポリアリルアミン塩酸塩等の低分子量のカチオン性有機化合物と他の比較的高分子量のカチオン性有機化合物、例えば、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロライド)等とを組み合わせて使用するのが好ましい。併用することにより、単独使用の場合よりも画像濃度を向上させ、フェザリングが更に低減される。
【0114】
上記カチオン性有機化合物のコロイド滴定法(ポリビニル硫酸カリウム、トルイジンブルー使用)によるカチオン当量は3〜8meq/gが好ましい。カチオン当量がこの範囲であれば上記乾燥付着量の範囲で良好な結果が得られる。なお、コロイド滴定法によるカチオン当量の測定に当たっては、カチオン性有機化合物を固形分で0.1質量%となるように蒸留水で希釈し、pH調整は行わないものとする。
【0115】
また、カチオン性有機化合物の乾燥付着量は、0.3〜2.0g/m2が好ましい。このカチオン性有機化合物の乾燥付着量が0.3g/m2未満であると、充分な画像濃度向上やフェザリング低減の効果が得られないことがある。
【0116】
また、上記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が、アニオン活性剤、カチオン活性剤、両性活性剤、非イオン活性剤のいずれも使用することができる。これらの中でも、非イオン活性剤が特に好ましい。界面活性剤を添加することにより、画像の耐水性が向上するとともに、画像濃度が高くなり、ブリーディングが改善される。
【0117】
ここで、非イオン活性剤としては、例えば、高級アルコールエチレンオキサイド付加物、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物、脂肪酸エチレンオキサイド付加物、多価アルコール脂肪酸エステルエチレンオキサイド付加物、高級脂肪族アミンエチレンオキサイド付加物、脂肪酸アミドエチレンオキサイド付加物、油脂のエチレンオキサイド付加物、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物、グリセロールの脂肪酸エステル、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステル、ソルビトール及びソルビタンの脂肪酸エステル、ショ糖の脂肪酸エステル、多価アルコールのアルキルエーテル、アルカノールアミン類の脂肪酸アミド等が挙られる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0118】
多価アルコールとしては、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が、例えば、グリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリット、ソルビトール、ショ糖などが挙げられる。また、エチレンオキサイド付加物については、水溶性を維持できる範囲で、エチレンオキサイドの一部をプロピレンオキサイドあるいはブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドに置換したものも有効である。置換率は50%以下が好ましい。前記非イオン活性剤のHLB(親水性/親油性比)は4〜15が好ましく、7〜13がより好ましい。
【0119】
界面活性剤の添加量は、前記カチオン性有機化合物100質量部に対し、0〜10質量部が好ましく、0.1〜1.0質量部がより好ましい。
【0120】
前記塗工層には、本発明の目的及び効果を損なわない範囲で、更に必要に応じて、その他の成分を添加することができる。該その他の成分としては、アルミナ粉末、pH調整剤、防腐剤、酸化防止剤等の添加剤が挙げられる。
【0121】
この塗工層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記支持体上に塗工層液を含浸又は塗布する方法により行うことができる。塗工層液の含浸又は塗布方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、コンベンショナルサイズプレス、ゲートロールサイズプレス、フィルムトランスファーサイズプレス、ブレードコーター、ロッドコーター、エアーナイフコーター、カーテンコーターなど各種塗工機で塗工することができる。これらの中でも、コストの点から、抄紙機に設置されているコンベンショナルサイズプレス、ゲートロールサイズプレス、フィルムトランスファーサイズプレスなどで含浸又は付着させ、オンマシンで仕上げる方法が好ましい。
【0122】
この塗工層液の付着量は、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が、固形分で、0.5〜20g/m2が好ましく、1〜15g/m2がより好ましい。なお、含浸又は塗布の後、必要に応じて乾燥させてもよく、この場合の乾燥の温度としては、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が、100〜250℃程度が好ましい。
【0123】
本発明に係る記録方法で用いる記録用メディアとしては、更に支持体の裏面にバック層、支持体と塗工層との間、また、支持体とバック層間にその他の層を形成してもよく、塗工層上に保護層を設けることもできる。これらの各層は単層であっても複数層であってもよい。
【0124】
本発明に係る記録方法で用いる記録用メディアは、吸液特性が上記本発明の範囲であれば、インクジェット記録用メディアの他、市販のオフセット印刷用コート紙、グラビア印刷用コート紙などであってもよい。
【0125】
本発明に係る記録方法で用いる記録用メディアの坪量は、50〜250g/mであることが好ましい。50g/m未満であるとコシがないために搬送経路の途中で記録用メディアが詰まってしまうなどの搬送不良が生じやすい。250g/m2を超えるとコシが大きくなりすぎるため搬送経路の途中にある曲線部で記録用メディアが曲がりきれず、やはり記録用メディアが詰まってしまうなどの搬送不良が生じやすい。
【0126】
次に、本発明に係る記録方法で用いる記録液としてのインクについて説明する。
<インク>
本発明に係る記録方法で用いるインクは、少なくとも水、着色剤、及び湿潤剤を含有してなり、浸透剤、界面活性剤、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
【0127】
ここで、インクは、25℃における表面張力が、15〜40mN/mであり、20〜35mN/mがより好ましい。表面張力15/m未満であると、本発明に係る液体吐出ヘッドのノズルプレート(ノズル板)に濡れすぎてインク滴の形成(粒子化)がうまくできなかったり、本発明に係る記録方法で用いる記録用メディア上での滲みが顕著となり、安定したインクの吐出が得られないことがあり、40mN/mを超えると、記録用メディアへのインク浸透が十分に起こらず、ビーディングの発生や乾燥時間の長時間化を招くことがある。
【0128】
上記表面張力は、例えば、表面張力測定装置(協和界面科学株式会社製、CBVP−Z)を用い、白金プレートを使用して25℃で測定することができる。
【0129】
−着色剤−
インクに含有する着色剤としては、顔料、染料、及び着色微粒子の少なくともいずれかを用いることが好ましい。
【0130】
着色微粒子としては、顔料及び染料の少なくともいずれかの色材を含有させたポリマー微粒子の水分散物が好適に用いられる。
ここで、上記「色材を含有させた」とは、ポリマー微粒子中に色材を封入した状態及びポリマー微粒子の表面に色材を吸着させた状態の何れか又は双方を意味する。この場合、本発明のインクに配合される色材はすべてポリマー微粒子に封入又は吸着されている必要はなく、本発明の効果が損なわれない範囲において、該色材がエマルジョン中に分散していてもよい。前記色材としては、水不溶性又は水難溶性であって、前記ポリマーによって吸着され得る色材であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【0131】
また、「水不溶性又は水難溶性」とは、20℃で水100質量部に対し色材が10質量部以上溶解しないことを意味する。また、「溶解する」とは、目視で水溶液表層又は下層に色材の分離や沈降が認められないことを意味する。
【0132】
また、色材を含有させたポリマー微粒子(着色微粒子)の体積平均粒径は、インク中において0.01〜0.16μmが好ましい。
【0133】
着色剤としては、例えば、水溶性染料、油溶性染料、分散染料等の染料、顔料等が挙げられる。良好な吸着性及び封入性の観点からは油溶性染料及び分散染料が好ましいが、得られる画像の耐光性からは顔料が好ましく用いられる。
【0134】
なお、前記各染料は、ポリマー微粒子に効率的に含浸される観点から、有機溶剤、例えば、ケトン系溶剤に2g/リットル以上溶解することが好ましく、20〜600g/リットル溶解することがより好ましい。
【0135】
水溶性染料としては、カラーインデックスにおいて酸性染料、直接性染料、塩基性染料、反応性染料、食用染料に分類される染料であり、好ましくは耐水性、及び耐光性に優れたものが用いられる。
【0136】
この場合、酸性染料及び食用染料としては、例えば、C.I.アシッドイエロー 17,23,42,44,79,142;C.I.アシッドレッド 1,8,13,14,18,26,27,35,37,42,52,82,87,89,92,97,106,111,114,115,134,186,249,254,289;C.I.アシッドブルー 9,29,45,92,249;C.I.アシッドブラック 1,2,7,24,26,94;C.I.フードイエロー 3,4;C.I.フードレッド 7,9,14;C.I.フードブラック 1,2などが挙げられる。
【0137】
また、直接性染料としては、例えば、C.I.ダイレクトイエロー 1,12,24,26,33,44,50,86,120,132,142,144;C.I.ダイレクトレッド 1,4,9,13,17,20,28,31,39,80,81,83,89,225,227;C.I.ダイレクトオレンジ 26,29,62,102;C.I.ダイレクトブルー 1,2,6,15,22,25,71,76,79,86,87,90,98,163,165,199,202;C.I.ダイレクトブラック 19,22,32,38,51,56,71,74,75,77,154,168,171などが挙げられる。
【0138】
また、塩基性染料としては、例えば、C.I.べーシックイエロー 1,2,11,13,14,15,19,21,23,24,25,28,29,32,36,40,41,45,49,51,53,63,64,65,67,70,73,77,87,91;C.I.ベーシックレッド 2,12,13,14,15,18,22,23,24,27,29,35,36,38,39,46,49,51,52,54,59,68,69,70,73,78,82,102,104,109,112;C.I.べーシックブルー 1,3,5,7,9,21,22,26,35,41,45,47,54,62,65,66,67,69,75,77,78,89,92,93,105,117,120,122,124,129,137,141,147,155;C.I.ベーシックブラック 2,8などが挙げられる。
【0139】
また、反応性染料としては、例えば、C.I.リアクティブブラック 3,4,7,11,12,17;C.I.リアクティブイエロー 1,5,11,13,14,20,21,22,25,40,47,51,55,65,67;C.I.リアクティブレッド 1,14,17,25,26,32,37,44,46,55,60,66,74,79,96,97;C.I.リアクティブブルー 1,2,7,14,15,23,32,35,38,41,63,80,95などが挙げられる。
【0140】
前記顔料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、
無機顔料、有機顔料のいずれであってもよい。
【0141】
無機顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化鉄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、カドミウムレッド、クロムイエロー、カーボンブラック、などが挙げられる。これらの中でも、カーボンブラックなどが好ましい。なお、前記カーボンブラックとしては、例えば、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法
などの公知の方法によって製造されたものが挙げられる。
【0142】
また、有機顔料としては、例えば、アゾ顔料、多環式顔料、染料キレート、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、などが挙げられる。これらの中でも、アゾ顔料、多環式顔料などがより好ましい。なお、前記アゾ顔料としては、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、などが挙げられる。前記多環式顔料としては、例えば、フタロシアニン顔料、ぺリレン顔料、ぺリノン顔料、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、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料、などが挙げられる。前記染料キレートとしては、例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレート、などが挙げられる。
【0143】
顔料の色としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、黒色用のもの、カラー用のもの、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0144】
黒色用のものとしては、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のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7)類、銅、鉄(C.I.ピグメントブラック11)、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック(C.I.ピグメントブラック1)等の有機顔料、などが挙げられる。
【0145】
カラー用のものとしては、黄色インク用では、例えば、C.I.ピグメントイエロー1(ファストイエローG)、3、12(ジスアゾイエローAAA)、13、14、17、23、24、34、35、37、42(黄色酸化鉄)、53、55、74、81、83(ジスアゾイエローHR)、95、97、98、100、101、104、108、109、110、117、120、128、138、150、153、などが挙げられる。
【0146】
マゼンタ用では、例えば、C.I.ピグメントレッド1、2、3、5、17、22(ブリリアントファーストスカーレット)、23、31、38、48:2(パーマネントレッド2B(Ba))、48:2(パーマネントレッド2B (Ca))、48:3(パーマネントレッド2B(Sr))、48:4(パーマネントレッド2B(Mn))、49:1、52:2、53:1、57:1(ブリリアントカーミン6B)、60:1、63:1、63:2、64:1、81(ローダミン6Gレーキ)、83、88、92、101(べんがら)、104、105、106、108(カドミウムレッド)、112、114、122(ジメチルキナクリドン)、123、146、149、166、168、170、172、177、178、179、185、190、193、209、219、などが挙げられる。
【0147】
シアン用では、例えば、C.I.ピグメントブルー1、2、15(銅フタロシアニンブルーR)、15:1、15:2、15:3(フタロシアニンブルーG)、15:4、15:6(フタロシアニンブルーE)、16、17:1、56、60、63等が挙げられる。
【0148】
また、中間色としてはレッド、グリーン、ブルー用として、C.I.ピグメントレッド177、194、224、C.I.ピグメントオレンジ43、C.I.ピグメントバイオレット3,19,23,37、C.I.ピグメントグリーン7,36などが挙げられる。
【0149】
顔料としては、少なくとも1種の親水基が顔料の表面に直接若しくは他の原子団を介して結合した分散剤を使用することなく安定に分散させることができる自己分散型顔料が好適に用いられる。その結果、従来のインクのように、顔料を分散させるための分散剤が不要となる。前記自己分散型顔料としては、イオン性を有するものが好ましく、アニオン性に帯電したものやカチオン性に帯電したものが好適である。
【0150】
自己分散型顔料の体積平均粒径は、インク中において0.01〜0.16μmが好ましい。
【0151】
また、アニオン性親水基としては、例えば、−COOM、−SOM、−POHM、−PO、−SONH、−SONHCOR(ただし、式中のMは、水素原子、アルカリ金属、アンモニウム又は有機アンモニウムを表す。Rは、炭素原子数1〜12のアルキル基、置換基を有してもよいフェニル基又は置換基を有してもよいナフチル基を表す)等が挙げられる。これらの中でも、−COOM、−SOMがカラー顔料表面に結合されたものを用いることが好ましい。
【0152】
上記親水基中における「M」は、アルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、等が挙げられる。前記有機アンモニウムとしては、例えば、モノ乃至トリメチルアンモニウム、モノ乃至トリエチルアンモニウム、モノ乃至トリメタノールアンモニウムが挙げられる。前記アニオン性に帯電したカラー顔料を得る方法としては、カラー顔料表面に−COONaを導入する方法として、例えば、カラー顔料を次亜塩素酸ソーダで酸化処理する方法、スルホン化による方法、ジアゾニウム塩を反応させる方法が挙げられる。
【0153】
また、カチオン性親水基としては、例えば、第4級アンモニウム基が好ましく、下記に挙げる第4級アンモニウム基がより好ましく、これらのいずれかが顔料表面に結合されたものが色材として好適である。
【0154】
【化1】

【0155】
前記親水基が結合されたカチオン性の自己分散型カーボンブラックを製造する方法としては、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が、例えば、下記構造式で表されるN−エチルピリジル基を結合させる方法としては、カーボンブラックを3−アミノ−N−エチルピリジウムブロマイドで処理する方法などが挙げられる。
【0156】
【化2】

【0157】
ここで、親水基が、他の原子団を介してカーボンブラックの表面に結合されていてもよい。他の原子団としては、例えば、炭素原子数1〜12のアルキル基、置換基を有してもよいフェニル基又は置換基を有してもよいナフチル基が挙げられる。上記した親水基が他の原子団を介してカーボンブラックの表面に結合する場合の具体例としては、例えば、−CCOOM(ただし、Mはアルカリ金属、第4級アンモニウムを表す)、−PhSOM(ただし、Phはフェニル基、Mはアルカリ金属、第4級アンモニウムを表す)、−C10NH+等が挙げられる。
【0158】
本発明に係る記録方法で用いるインクには、顔料分散剤を用いた顔料分散液を用いることもできる。
【0159】
顔料分散剤としては、前記親水性高分子化合物として、天然系では、アラビアガム、トラガンガム、グーアガム、カラヤガム、ローカストビーンガム、アラビノガラクトン、ペクチン、クインスシードデンプン等の植物性高分子、アルギン酸、カラギーナン、寒天等の海藻系高分子、ゼラチン、カゼイン、アルブミン、コラーゲン等の動物系高分子、キサンテンガム、デキストラン等の微生物系高分子などが挙げられる。半合成系では、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の繊維素系高分子、デンプングリコール酸ナトリウム、デンプンリン酸エステルナトリウム等のデンプン系高分子、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸プロピレングリコールエステル等の海藻系高分子などが挙げられる。純合成系では、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル等のビニル系高分子、非架橋ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸又はそのアルカリ金属塩、水溶性スチレンアクリル樹脂等のアクリル系樹脂、水溶性スチレンマレイン酸樹脂、水溶性ビニルナフタレンアクリル樹脂、水溶性ビニルナフタレンマレイン酸樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のアルカリ金属塩、四級アンモニウムやアミノ基等のカチオン性官能基の塩を側鎖に有する高分子化合物、セラック等の天然高分子化合物等が挙げられる。これらの中でも、アクリル酸、メタクリル酸、スチレンアクリル酸のホモポリマーや他の親水基を有するモノマーの共重合体からなるようなカルボキシル基を導入したものが高分子分散剤として特に好ましい。
【0160】
ここで、共重合体の重量平均分子量は、3,000〜50,000が好ましく、5,000〜30,000がより好ましく、7,000〜15,000が更に好ましい。
【0161】
また、顔料と分散剤との混合質量比(顔料:分散剤)は、1:0.06〜1:3が好ましく、1:0.125〜1:3がより好ましい。
【0162】
前記着色剤のインクにおける添加量は、6〜15質量%が好ましく、8〜12質量%がより好ましい。前記添加量が6質量%未満であると、着色力の低下により、画像濃度が低くなったり、粘度の低下によりフェザリングや滲みが悪化することがあり、15質量%を超えると、インクジェット記録装置を放置しておいた場合等に、ノズルが乾燥し易くなり、不吐出現象が発生したり、粘度が高くなりすぎることにより浸透性が低下したり、ドットが広がらないために画像濃度が低下したり、ぼそついた画像になることがある。
【0163】
−湿潤剤−
湿潤剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリオール化合物、ラクタム化合物、尿素化合物及び糖類から選択される少なくとも1種が好適である。
【0164】
ここで、ポリオール化合物としては、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、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上併用して使用してもよい。
【0165】
多価アルコール類としては、例えば、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、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1、3−プルパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4ブタンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール1,3−プロパンジオール、1,5ペンタンジオール、1、6ヘキサンジオール、グリセロール、1、2、6−ヘキサントリオール、1、2、4−ブタントリオール、1、2、3−ブタントリオール、ペトリオールなどが挙げられる。
【0166】
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などが挙げられる。
【0167】
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などが挙げられる。
【0168】
含窒素複素環化合物としては、例えば、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、2−ピロリドン、1,3−ジメチルイミダゾリジノン、ε−カプロラクタムなどが挙げられる。
【0169】
アミド類としては、例えば、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミドなどが挙げられる。
【0170】
アミン類としては、例えば、モノエタノ−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、トリエチルアミンなどが挙げられる。
【0171】
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、チオジエタノールなどが挙げられる。
【0172】
これらの中でも、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が得られる点から、グリセリン、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、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、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール1,3−プロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、テトラエチレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、ポリエチレングリコール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオール、チオジグリコール、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−ピロリドンが好適である。
【0173】
前記ラクタム化合物としては、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、ε−カプロラクタムから選択される少なくとも1種が挙げられる。
【0174】
また、尿素化合物としては、例えば、尿素、チオ尿素、エチレン尿素及び1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンから選択される少なくとも1種が挙げられる。前記尿素類のインクへの添加量は、一般的に0.5〜50質量%が好ましく、1〜20質量%がより好ましい。
【0175】
また、糖類としては、単糖類、二糖類、オリゴ糖類(三糖類及び四糖類を含む)、多糖類、又はこれらの誘導体などが挙げられる。これらの中でも、グルコース、マンノース、フルクトース、リボース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、マルトース、セロビオース、ラクトース、スクロース、トレハロース、マルトトリオースが好適であり、マルチトース、ソルビトース、グルコノラクトン、マルトースが特に好ましい。
【0176】
上記多糖類とは、広義の糖を意味し、α−シクロデキストリン、セルロースなど自然界に広く存在する物質を含む意味に用いることができる。
【0177】
糖類の誘導体としては、糖類の還元糖(例えば、糖アルコール(ただし、一般式:HOCH(CHOH)nCHOH(ただし、nは2〜5の整数を表す)で表される)、酸化糖(例えば、アルドン酸、ウロン酸など)、アミノ酸、チオ酸などが挙げられる。これらの中でも、特に糖アルコールが好ましい。該当アルコールとしては、例えば、マルチトール、ソルビット、などが挙げられる。
【0178】
また、湿潤剤のインク中における含有量は、10〜50質量%が好ましく、20〜35質量%がより好ましい。前記含有量が少なすぎると、ノズルが乾燥しやすくなり液滴の吐出不良が発生することがあり、多すぎるとインク粘度が高くなり、適正な粘度範囲を超えてしまうことがある。
【0179】
−浸透剤−
前記浸透剤としては、ポリオール化合物やグリコールエーテル化合物等の水溶性有機溶剤が用いられ、特に、炭素数8以上のポリオール化合物、及びグリコールエーテル化合物の少なくともいずれかが好適に用いられる。
【0180】
ここで、ポリオール化合物の炭素数が8未満であると、十分な浸透性が得られず、両面印刷時に記録用メディアを汚したり、記録用メディア上でのインクの広がりが不十分で画素の埋まりが悪くなるため、文字品位や画像濃度の低下が生じることがある。
【0181】
炭素数8以上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(溶解度:4.2%(25℃))、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール(溶解度:2.0%(25℃))、などが好適である。
【0182】
グリコールエーテル化合物としては、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が、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の多価アルコールアルキルエーテル類;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の多価アルコールアリールエーテル類などが挙げられる。
【0183】
また、浸透剤の添加量は、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が、0.1〜20質量%が好ましく、0.5〜10質量%がより好ましい。
【0184】
−界面活性剤−
前記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、例えば、アニオン界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素系界面活性剤などが挙げられる。
【0185】
アニオン性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、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、などが挙げられる。
【0186】
ノニオン系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などが挙げられる。
【0187】
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−オールなどが挙げられる。該アセチレングリコール系界面活性剤は、市販品として、例えば、エアープロダクツ社(米国)のサーフィノール104、82、465、485、TGなどが挙げられる。
【0188】
両性界面活性剤としては、例えば、ラウリルアミノプロピオン酸塩、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などが挙げられる。具体的には、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、ジヒドロキシ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、などが挙げられる。
【0189】
これら界面活性剤の中でも、次の一般式(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)、及び(VI)で示される界面活性剤が好適である。
【0190】
【化3】

ただし、前記一般式(I)中、R1は、アルキル基を表し、炭素数6〜14の分岐していてもよいアルキル基を表す。hは、3〜12の整数を表す。Mは、アルカリ金属イオン、第4級アンモニウム、第4級ホスホニウム、及びアルカノールアミンから選択されるいずれかを表す。
【0191】
【化4】

ただし、前記一般式(II)中、R2は、アルキル基を表し、炭素数5〜16の分岐していてもよいアルキル基を表す。Mは、アルカリ金属イオン、第4級アンモニウム、第4級ホスホニウム、及びアルカノールアミンから選択されるいずれかを表す。
【0192】
【化5】

ただし、上記一般式(III)中、R3は、炭化水素基を表し、例えば、分岐していてもよい炭素数6〜14のアルキル基を表す。kは5〜20の整数を表す。
【0193】
【化6】

ただし、上記一般式(IV)中、R4は、炭化水素基を表し、例えば、炭素数6〜14のアルキル基を表す。jは、5〜20の整数を表す。
【0194】
【化7】

ただし、上記一般式(V)中、Rは、炭化水素基を表し、例えば、炭素数6〜14の分岐していてもよいアルキル基を表す。L及びpは、1〜20の整数を表す。
【0195】
【化8】

ただし、上記一般式(VI)中、q及びrは0〜40の整数を表す。
【0196】
以下、前記構造式(I)、及び(II)の界面活性剤を具体的に遊離酸型で示す。先ず、(I)の界面活性剤としては、次の(I−1)ないし(I−6)で表わされるものを挙げることができる。
【0197】
【化9】

【0198】
【化10】

【0199】
【化11】

【0200】
【化12】

【0201】
【化13】

【0202】
【化14】

【0203】
次に、(II)の界面活性剤としては、次の(II−1)ないし(II−4)で表わされるものを挙げることができる。
【0204】
【化15】

【0205】
【化16】

【0206】
【化17】

【0207】
【化18】

【0208】
前記フッ素系界面活性剤としては、下記一般式(A)で表されるものが好適である。
【0209】
【化19】

ただし、前記一般式(A)中、mは、0〜10の整数を表す。nは、1〜40の整数を表す。
【0210】
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、などが挙げられる。これらの中でも、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は起泡性が少なく、近年問題視されているフッ素化合物の生体蓄積性についても低く安全性の高いものであり、特に好ましい。
【0211】
ここで、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、などが挙げられる。
【0212】
また、パーフルオロアルキルカルボン化合物としては、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、などが挙げられる。
【0213】
また、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルリン酸エステル、パーフルオロアルキルリン酸エステルの塩、などが挙げられる。
また、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、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、などが挙げられる。
【0214】
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、NHCHCHOH、NH(CHCHOH)、NH(CHCHOH)などが挙げられる。
【0215】
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よいし、市販品を使用してもよい。
市販品としては、例えば、サーフロンS−111、S−112、S−113、S−121、S−131、S−132、S−141、S−145(いずれも旭硝子社製)、フルラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129、FC−135、FC−170C、FC−430、FC−431(いずれも住友スリーエム社製)、メガファックF−470、F1405、F−474(いずれも大日本インキ化学工業社製)、ゾニールTBS、FSP、FSA、FSN−100、FSN、FSO−100、FSO、FS−300、UR(いずれもデュポン社製)、FT−110、FT−250、FT−251、FT−400S、FT−150、FT−400SW(いずれも株式会社ネオス社製)、PF−151N(オムノバ社製)などが挙げられる。これらの中でも、信頼性と発色向上に関して良好な点から、ゾニールFS−300、FSN、FSN−100、FSO(デュポン社製)が特に好ましい。
【0216】
−その他の成分−
その他の成分としては、特に制限はなく、必要に応じて適宜選択することができ、例えば、樹脂エマルジョン、pH調整剤、防腐防黴剤、防錆剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、酸素吸収剤、光安定化剤、などが挙げられる。
【0217】
−樹脂エマルジョン−
樹脂エマルジョンは、樹脂微粒子を連続相としての水中に分散したものであり、必要に応じて界面活性剤のような分散剤を含有しても構わない。
【0218】
分散相成分としての樹脂微粒子の含有量(樹脂エマルジョン中の樹脂微粒子の含有量)は一般的には10〜70質量%が好ましい。また、前記樹脂微粒子の粒径は、特にインクジェット記録装置に使用することを考慮すると、平均粒径10〜1000nmが好ましく、20〜300nmがより好ましい。
【0219】
分散相の樹脂微粒子成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリルスチレン系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂などが挙げられ、これらの中でも、アクリルシリコーン系樹脂が特に好ましい。
【0220】
樹脂エマルジョンとしては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。
市販の樹脂エマルジョンとしては、例えば、マイクロジェルE−1002、E−5002(スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、日本ペイント株式会社製)、ボンコート4001(アクリル系樹脂エマルジョン、大日本インキ化学工業株式会社製)、ボンコート5454(スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、大日本インキ化学工業株式会社製)、SAE−1014(スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、日本ゼオン株式会社製)、サイビノールSK−200(アクリル系樹脂エマルジョン、サイデン化学株式会社製)、プライマルAC−22、AC−61(アクリル系樹脂エマルジョン、ローム・アンド・ハース製)、ナノクリルSBCX−2821、3689(アクリルシリコーン系樹脂エマルジョン、東洋インキ製造株式会社製)、#3070(メタクリル酸メチル重合体樹脂エマルジョン、御国色素社製)などが挙げられる。
【0221】
樹脂エマルジョンにおける樹脂微粒子成分の前記インクにおける添加量としては、0.1〜50質量%が好ましく、0.5〜20質量%がより好ましく、1〜10質量%が更に好ましい。前記添加量が0.1質量%未満であると、耐目詰まり性及び吐出安定性の向上効果が十分でないことがあり、50質量%を超えると、インクの保存安定性を低下させてしまうことがある。
【0222】
また、防腐防黴剤としては、例えば、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オン、デヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、2−ピリジンチオール−1−オキサイドナトリウム、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム、などが挙げられる。
【0223】
また、pH調整剤としては、インクに悪影響をおよぼさずにpHを7以上に調整できるものであれば特に制限はなく、目的に応じて任意の物質を使用することができる。
【0224】
pH調製剤としては、例えば、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミン、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属元素の水酸化物;水酸化アンモニウム、第4級アンモニウム水酸化物、第4級ホスホニウム水酸化物、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩、などが挙げられる。
【0225】
また、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、などが挙げられる。
【0226】
また、酸化防止剤としては、例えば、フェノール系酸化防止剤(ヒンダードフェノール系酸化防止剤を含む)、アミン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、りん系酸化防止剤、などが挙げられる。
【0227】
フェノール系酸化防止剤(ヒンダードフェノール系酸化防止剤を含む)としては、例えば、ブチル化ヒドロキシアニソール、2,6−ジ−tert−ブチル−4−エチルフェノール、ステアリル−β−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、3,9−ビス[1,1−ジメチル−2−[β−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]エチル]2,4,8,10−テトライキサスピロ[5,5]ウンデカン、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、テトラキス[メチレン−3−(3',5'−ジ−tert−ブチル−4'−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、などが挙げられる。
【0228】
アミン系酸化防止剤としては、例えば、フェニル−β−ナフチルアミン、α−ナフチルアミン、N,N’−ジ−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、フェノチアジン、N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、2,4−ジメチル−6−tert−ブチル−フェノール、ブチルヒドロキシアニソール、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、テトラキス[メチレン−3(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ジヒドロキフェニル)プロピオネート]メタン、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、などが挙げられる。
【0229】
硫黄系酸化防止剤としては、例えば、ジラウリル3,3’−チオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネート、ラウリルステアリルチオジプロピオネート、ジミリスチル3,3’−チオジプロピオネート、ジステアリルβ,β’−チオジプロピオネート、2−メルカプトベンゾイミダゾール、ジラウリルサルファイド等が挙げられる。
【0230】
リン系酸化防止剤としては、トリフェニルフォスファイト、オクタデシルフォスファイト、トリイソデシルフォスファイト、トリラウリルトリチオフォスファイト、トリノニルフェニルフォスファイト、等が挙げられる。
【0231】
また、紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、サリチレート系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、ニッケル錯塩系紫外線吸収剤、などが挙げられる。
【0232】
ベンゾフェノン系紫外線吸収剤としては、例えば、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−n−ドデシルオキシベンゾフェノン、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、等が挙げられる。
【0233】
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、例えば、2−(2'−ヒドロキシ−5'−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2'−ヒドロキシ−5'−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2'−ヒドロキシ−4'−オクトキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2'−ヒドロキシ−3'−tert−ブチル−5'−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、等が挙げられる。
【0234】
サリチレート系紫外線吸収剤としては、例えば、フェニルサリチレート、p−tert−ブチルフェニルサリチレート、p−オクチルフェニルサリチレート、等が挙げられる。
【0235】
シアノアクリレート系紫外線吸収剤としては、例えば、エチル−2−シアノ−3,3’−ジフェニルアクリレート、メチル−2−シアノ−3−メチル−3−(p−メトキシフェニル)アクリレート、ブチル−2−シアノ−3−メチル−3−(p−メトキシフェニル)アクリレート、等が挙げられる。
【0236】
ニッケル錯塩系紫外線吸収剤としては、例えば、ニッケルビス(オクチルフェニル)サルファイド、2,2’−チオビス(4−tert−オクチルフェレート)−n−ブチルアミンニッケル(II)、2,2’−チオビス(4−tert−オクチルフェレート)−2−エチルヘキシルアミンニッケル(II)、2,2’−チオビス(4−tert−オクチルフェレート)トリエタノールアミンニッケル(II)、等が挙げられる。
【0237】
本発明のインクメディアセットにおけるインクは、少なくとも水、着色剤、及び湿潤剤、必要に応じて浸透剤、界面活性剤、更に必要に応じてその他の成分を水性媒体中に分散又は溶解し、更に必要に応じて攪拌混合して製造する。前記分散は、例えば、サンドミル、ホモジナイザー、ボールミル、ペイントシャイカー、超音波分散機等により行うことができ、攪拌混合は通常の攪拌羽を用いた攪拌機、マグネチックスターラー、高速の分散機等で行うことができる。
【0238】
インクの粘度は、25℃で、1cps以上30cps以下が好ましく、2〜20cpsがより好ましい。前記粘度が20cpsを超えると、吐出安定性の確保が困難になることがある。
【0239】
インクのpHとしては、例えば、7〜10が好ましい。
【0240】
インクの着色としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどが挙げられる。これらの着色を2種以上併用したインクセットを使用して記録を行うと、多色画像を形成することができ、全色併用したインクセットを使用して記録を行うと、フルカラー画像を形成することができる。
【0241】
次に、具体的な実施例について説明する。なお、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【0242】
(調製例1)
−銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体の調製−
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(東亜合成株式会社製、商品名:AS−6)4.0g、及びメルカプトエタノール0.4gを仕込み、65℃に昇温した。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(東亜合成株式会社製、商品名: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。
【0243】
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℃にて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質量%のポリマー溶液800gを得た。次に、ポリマー溶液の一部を乾燥し、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(標準:ポリスチレン、溶媒:テトラヒドロフラン)で測定したところ、重量平均分子量(Mw)は15,000であった。
【0244】
次に、得られたポリマー溶液28g、銅フタロシアニン顔料26g、1mol/L水酸化カリウム水溶液13.6g、メチルエチルケトン20g、及びイオン交換水30gを十分に攪拌した。その後、3本ロールミル(株式会社ノリタケカンパニー製、商品名:NR−84A)を用いて20回混練した。得られたペーストをイオン交換水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、固形分量が20.0質量%の青色のポリマー微粒子分散体160gを得た。
得られたポリマー微粒子について、粒度分布測定装置(マイクロトラックUPA、日機装株式会社製)で測定した平均粒子径(D50%)は93nmであった。
【0245】
(調製例2)
−ジメチルキナクリドン顔料含有ポリマー微粒子分散体の調製−
調製例1において、銅フタロシアニン顔料をC.I.ピグメントレッド122に変更した以外は、調製例1と同様にして、赤紫色のポリマー微粒子分散体を調製した。
得られたポリマー微粒子について、粒度分布測定装置(マイクロトラックUPA、日機装株式会社製)で測定した平均粒子径(D50%)は127nmであった。
【0246】
(調製例3)
−モノアゾ黄色顔料含有ポリマー微粒子分散体の調製−
調製例1において、銅フタロシアニン顔料をC.I.ピグメントイエロー74に変更した以外は、調製例1と同様にして、黄色のポリマー微粒子分散体を調製した。
得られたポリマー微粒子について、粒度分布測定装置(マイクロトラックUPA、日機装株式会社製)で測定した平均粒子径(D50%)は76nmであった。
【0247】
(調製例4)
−スルホン化剤処理したカーボンブラック分散体の調製−
市販のカーボンブラック顔料(デグサ社製、「プリンテックス#85」)150gをスルホラン400ml中に良く混合し、ビーズミルで微分散後、アミド硫酸15gを添加して140〜150℃で10時間攪拌した。得られたスラリーをイオン交換水1000ml中に投入し、12,000rpmで遠心分離機により表面処理カーボンブラックウェットケーキを得た。得られたカーボンブラックウェットケーキを2,000mlのイオン交換水中に再分散し、水酸化リチウムにてpHを調整し、限外濾過膜により脱塩濃縮して顔料濃度10質量%のカーボンブラック分散体とし、平均孔径1μmのナイロンフィルターで濾過し、カーボンブラック分散体を得た。
得られたカーボンブラック分散体について、粒度分布測定装置(マイクロトラックUPA、日機装株式会社製)で測定した平均粒子径(D50%)は80nmであった。
【0248】
(製造例1)
−シアンインクの作製−
調製例1の銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体20.0質量%、3−メチル−1,3−ブタンジオール23.0質量%、グリセリン8.0質量%、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール2.0質量%、フッ素系界面活性剤としてのFS−300(DuPont社製)2.5質量%、防腐防カビ剤としてのプロキセルLV(アベシア社製)0.2質量%、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール0.5質量%、及びイオン交換水を適量加えて100質量%とし、その後、平均孔径0.8μmのメンブレンフィルターで濾過を行った。以上により、シアンインクを調製した。
【0249】
(製造例2)
−マゼンタインクの作製−
調製例2のジメチルキナクリドン顔料含有ポリマー微粒子分散体20.0質量%、3−メチル−1,3−ブタンジオール22.5質量%、グリセリン9.0質量%、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール2.0質量%、フッ素系界面活性剤としてのFS−300(DuPont社製)2.5質量%、防腐防カビ剤としてのプロキセルLV(アベシア社製)0.2質量%、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール0.5質量%、及びイオン交換水を適量加えて100質量%とし、その後、平均孔径0.8μmのメンブレンフィルターで濾過を行った。以上により、マゼンタインクを調製した。
【0250】
(製造例3)
−イエローインクの作製−
調製例3のモノアゾ黄色顔料含有ポリマー微粒子分散体20.0質量%、3−メチル−1,3−ブタンジオール24.5質量%、グリセリン8.0質量%、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール2.0質量%、フッ素系界面活性剤としてのFS−300(DuPont社製)2.5質量%、防腐防カビ剤としてのプロキセルLV(アベシア社製)0.2質量%、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール0.5質量%、及びイオン交換水を適量加えて100質量%とし、その後、平均孔径0.8μmのメンブレンフィルターで濾過を行った。以上により、イエローインクを調製した。
【0251】
(製造例4)
−ブラックインクの作製−
調製例4のカーボンブラック分散体20.0質量%、3−メチル−1,3−ブタンジオール22.5質量%、グリセリン7.5質量%、2−ピロリドン2.0質量%、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール2.0質量%、フッ素系界面活性剤としてのFS−300(DuPont社製)2.5質量%、防腐防カビ剤としてのプロキセルLV(アベシア社製)0.2質量%、及び2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール0.5質量%、及びイオン交換水を適量加えて100質量%とし、その後、平均孔径0.8μmのメンブレンフィルターで濾過を行った。以上によりブラックインクを調製した。
【0252】
次に、得られた製造例1〜4の各インクについて、以下のようにして、表面張力、及び粘度を測定した。結果を表1に示す。
【0253】
<粘度の測定>
粘度は、R−500型粘度計(東機産業株式会社製)を用いて、コーン1°34’×R24、60rpm、3分後の条件により、25℃で測定した。
【0254】
<表面張力の測定>
表面張力は、表面張力測定装置(協和界面科学株式会社製、CBVP−Z)を用い、白金プレートを使用して25℃で測定した静的表面張力である。
【0255】
【表1】

【0256】
−支持体の作製−
下記配合の0.3質量%スラリーを長網抄紙機で抄造し、坪量79g/m2の支持体を作製した。なお、抄紙工程のサイズプレス工程で、酸化澱粉水溶液を固形分付着量が片面当り、1.0g/mになるように塗布した。
・広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)…80質量部
・針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)…20質量部
・軽質炭酸カルシウム(商品名:TP−121、奥多摩工業株式会社製)…10質量部
・硫酸アルミニウム…1.0質量部
・両性澱粉(商品名:Cato3210、日本NSC株式会社製)…1.0質量部
・中性ロジンサイズ剤(商品名:NeuSize M−10、ハリマ化成株式会社製)…0.3質量部
・歩留まり向上剤(商品名:NR−11LS、ハイモ社製)…0.02質量部
【0257】
(製造例1)
−記録用メディア1の作製−
顔料としての粒子径2μm以下の割合が97質量%のクレー70質量部、平均粒子径1.1μmの重質炭酸カルシウム30質量部、接着剤としてのガラス転移温度(Tg)が−5℃のスチレン−ブタジエン共重合体エマルジョン8質量部、リン酸エステル化澱粉1質量部、及び助剤としてのステアリン酸カルシウム0.5質量部を加え、更に水を加えて固形分濃度60質量%の塗工液を調製した。
【0258】
得られた塗工液を、上記作製した支持体に片面当り固形分付着量が8g/m2になるように、ブレードコーターを用いて両面に塗工し、熱風乾燥後、段スーパーカレンダー処理を行い、「記録用メディア1」を作製した。
【0259】
(製造例2)
−記録用メディア2の作製−
顔料としての粒子径2μm以下の割合が97質量%のクレー70質量部、平均粒子径1.1μmの重質炭酸カルシウム30質量部、接着剤としてのガラス転移温度(Tg)が−5℃のスチレン−ブタジエン共重合体エマルジョン7質量部、リン酸エステル化澱粉0.7質量部、助剤としてのステアリン酸カルシウム0.5質量部を加え、更に水を加えて固形分濃度60質量%の塗工液を調製した。
【0260】
得られた塗工液を、上記作製した支持体に片面当り固形分付着量が8g/m2になるように、ブレードコーターを用いて両面塗工し、熱風乾燥後、段スーパーカレンダー処理を行い、「記録用メディア2」を作製した。
【0261】
(実施例1)
−インクセット、記録用メディア、及び画像記録−
製造例4のブラックインク、製造例3のイエローインク、製造例2のマゼンタインク、及び製造例1のシアンインクからなる「インクセット1」を常法により調製した。
得られたインクセット1と、上記記録用メディア1とを用いて、300dpi、ノズル解像度384、ノズルを有するドロップオンデマンドプリンタ試作機を使用し、画像解像度600dpi、最大インク滴18plにて印字を行った。二次色の総量規制を140%にして付着量規制を実施し、ベタ画像、及び文字を印写して、画像プリントを得た。
【0262】
(実施例2)
−インクセット、記録用メディア、及び画像記録−
実施例1において、記録用メディアとして上記記録用メディア2を用いた以外は、実施例1と同様にして、印写を実施し、画像プリントを得た。
【0263】
(実施例3)
−インクセット、記録用メディア、及び画像記録−
実施例1において、記録用メディアとしてグラビア印刷用コート紙(商品名;スペースDX、坪量=56g/m、日本製紙株式会社製)(以下、「記録用メディア3」とする)を用いた以外は、実施例1と同様にして、印写を実施し、画像プリントを得た。
【0264】
次に、記録用メディア1、記録用メディア2、記録用メディア3で用いた記録用メディアについて、以下のようにして、動的走査吸液計による純水、及び製造例1のシアンインクの転移量を測定した。結果を表2に示す。
【0265】
<動的走査吸液計による純水及びシアンインクの転移量の測定>
各記録用メディアについて、動的走査吸液計(K350シリーズD型、協和精工株式会
社製)を用いて、25℃50%RHにて、純水又はシアンインクの転移量を測定した。接触時間100ms及び接触時間400msにおける転移量は、それぞれの接触時間の近隣の接触時間における転移量の測定値から補間により求めた。
【0266】
【表2】

【0267】
次に、得られた実施例1〜3の各画像プリントについて、以下のようにして、ビーディング、ブリード、拍車痕、及び光沢感を評価した。結果を表3に示す。
【0268】
<ビーディング>
各画像プリントのグリーンべた画像部のビーディングの程度を目視で観察し、下記基準により評価した。
〔評価基準〕
◎:ビーディングの発生無く均一な印刷である。
○:かすかにビーディングの発生が認められる。
△:明確にビーディングの発生が認められる。
×:甚だしいビーディングの発生が認められる。
【0269】
<ブリードの評価>
各画像プリントの黄地中の黒文字のブリードの程度を目視で観察し、下記基準により評価した。
〔評価基準〕
◎:ブリードの発生無く鮮明な印刷である。
○:かすかにブリードの発生が認められる。
×:文字の輪郭がはっきりしないほどにじみが発生している。
【0270】
<拍車痕の評価>
各画像プリントの拍車痕の程度を目視で観察し、下記基準により評価した。
〔評価基準〕
◎:全く認められない。
○:かすかに認められる。
×:明確に拍車痕が認められる。
【0271】
<光沢感の評価>
各画像プリントの画像部の光沢感の程度を目視で観察し、下記基準により評価した。
〔評価基準〕
◎:高い光沢感がある。
○:光沢感がある。
×:光沢感が認められない。
【0272】
【表3】

【図面の簡単な説明】
【0273】
【図1】本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を示す分解斜視図である。
【図2】同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図である。
【図3】図2の要部拡大図である。
【図4】同ヘッドの液室短手方向に沿うバイピッチ構造の断面説明図である。
【図5】同ヘッドの液室短手方向に沿うノーマルピッチ構造の断面説明図である。
【図6】同ヘッドのノズル板の要部拡大断面説明図である。
【図7】図6の要部拡大断面拡大図である。
【図8】同ヘッドの他の例を示す要部拡大断面説明図である。
【図9】比較例のノズル板の説明に供する拡大断面説明図である。
【図10】酸化膜の有無と撥水層の剥離の関係の実験結果の一例を示す説明図である。
【図11】インクの特性などに対する耐接液膜(酸化膜)の有無とノズル基材の溶出の関係の実験結果の一例を示す説明図である。
【図12】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例の説明に供する断面説明図である。
【図13】本発明に係る画像形成装置の一例を示す全体構成図である。
【図14】同じく要部平面説明図である。
【符号の説明】
【0274】
1…流路形成部材
2…振動板
3…ノズル板(ノズル形成部材)
4…ノズル
6…液室
12…圧電素子
31…ノズル基材
32…撥水層(シリコーン樹脂層)
34…ノズル穴
35…酸化膜
36…自然酸化膜
50…ディスペンサ
103…キャリッジ
107…記録ヘッド
158…ワイパーブレード

【特許請求の範囲】
【請求項1】
記録液の液滴を吐出するノズル穴を形成したノズル基材の液滴吐出側表面に撥水層を形成したノズル形成部材を備える液体吐出ヘッドにおいて、前記撥水層がシリコーン樹脂からなり、前記ノズル基材の液滴吐出側表面と前記撥水層との間には酸化膜がなく、前記ノズル基材のノズル穴内壁面には酸化膜があることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項2】
記録液の液滴を吐出するノズル穴を形成したノズル基材の液滴吐出側表面に撥水層を形成したノズル形成部材を備える液体吐出ヘッドにおいて、前記撥水層がシリコーン樹脂からなり、前記ノズル基材の液滴吐出側表面と前記撥水層との間の酸化膜の厚みが前記ノズル基材のノズル穴内壁面の酸化膜の厚みよりも薄いことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項3】
請求項1又は2に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記ノズル基材がNiで形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項4】
請求項1ないし3のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記記録液はフッ素系化合物を含む記録液であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項5】
請求項1ないし4のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記記録液は動的表面張力が30mN/m以下で、pH=8〜11の範囲内にある記録液であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項6】
請求項1ないし5のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記記録液には溶出防止剤が添加されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項7】
請求項1ないし6のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを製造する製造方法であって、前記基材に大気中でシリコーン樹脂の撥水層を形成することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項8】
請求項7に記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、前記ノズル基材のノズル穴を介して前記液滴吐出側表面と反対の面側から前記液滴吐出側表面側に向うようにエアーを吹き付けた状態で、前記ノズル基材にディスペンサでシリコーン樹脂を塗布して撥水層を形成することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項9】
請求項7又は8に記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、前記ノズル基材に酸処理、プラズマ処理又は紫外線照射処理による表面酸化膜の除去及び水酸基置換を行なった後、前記ノズル基材にシリコーン樹脂の撥水層を形成することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項10】
請求項1ないし6のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを製造する製造方法であって、前記ノズル基材に酸処理、プラズマ処理又は紫外線照射処理による表面酸化膜の除去及び水酸基置換を行なった後、前記ノズル基材にシリコーン樹脂の撥水層を形成することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項11】
請求項7ないし10のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、常温硬化型の液状シリコーンレジンを塗布して前記撥水層を形成することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項12】
記録液の液滴を吐出する液体吐出ヘッドを備えた画像形成装置において、請求項1ないし6のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項13】
液体吐出ヘッドから液滴を吐出する装置において、請求項1ないし6のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする液滴を吐出する装置。
【請求項14】
請求項1ないし6のいずれかに記載の液体吐出ヘッドから記録液の液滴を吐出して記録媒体に記録を行うことを特徴とする記録方法。
【請求項15】
請求項14に記載の記録方法において、前記記録媒体が、支持体とこの支持体の少なくとも一方の面に塗工層を有する記録用メディアであることを特徴とする記録方法。
【請求項16】
請求項14又は15に記載の記録方法において、23℃50%RHにて動的走査吸液計で測定した接触時間100msにおける前記記録液の前記記録媒体への転移量が2〜40ml/mであり、かつ接触時間400msにおける前記記録液の前記記録媒体への転移量が3〜50ml/mであることを特徴とする記録方法。
【請求項17】
請求項14又は15に記載の記録方法において、23℃50%RHにて動的走査吸液計で測定した接触時間100msにおける純水の前記記録媒体への転移量が2〜45ml/mであり、かつ接触時間400msにおける純水の前記記録媒体への転移量が3〜50ml/mであることを特徴とする記録方法。
【請求項18】
請求項14に記載の記録方法において、前記記録媒体が、少なくとも基材と塗工層から構成されており、該塗工層の固形分付着量が0.5〜20.0g/mであることを特徴とする記録方法。
【請求項19】
請求項14に記載の記録方法において、前記記録媒体が、坪量が50〜250g/mであることを特徴とする記録方法。
【請求項20】
請求項14に記載の記録方法において、前記記録媒体が、スーパーカレンダー処理されていることを特徴とする記録方法。
【請求項21】
請求項14ないし20のいずれかに記載の記録方法において、前記記録媒体が顔料を含有し、前記顔料がカオリンであることを特徴とする記録方法。
【請求項22】
請求項14ないし20のいずれかに記載の記録方法において、前記記録媒体が顔料を含有し、前記顔料が重質炭酸カルシウムであることを特徴とする記録方法。
【請求項23】
請求項14ないし22のいずれかに記載の記録方法において、前記記録媒体が水性樹脂を含有することを特徴とする記録方法。
【請求項24】
請求項23に記載の記録方法において、前記水性樹脂が水溶性樹脂、あるいは、水分散性樹脂であることを特徴とする記録方法。
【請求項25】
請求項14ないし24のいずれかに記載の記録方法において、前記記録液は、少なくとも水、着色剤、及び湿潤剤を含有することを特徴とする記録方法。
【請求項26】
請求項14ないし25のいずれかに記載の記録方法において、前記記録液は、25℃における表面張力が15〜40mN/mであることを特徴とする記録方法。
【請求項27】
請求項14ないし26のいずれかに記載の記録方法において、前記記録液は、着色剤として分散性着色剤を含有し、この分散性着色剤の平均粒径が0.01〜0.16μmであることを特徴とする記録方法。
【請求項28】
請求項14ないし27のいずれかに記載の記録方法において、前記記録液は、25℃における粘度が1〜30cpsであることを特徴とする記録方法。
【請求項29】
請求項14ないし28のいずれかに記載の記録方法において、前記記録液は、界面活性剤を含有し、この界面活性剤がフッ素系界面活性剤であることを特徴とする記録方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【公開番号】特開2006−281767(P2006−281767A)
【公開日】平成18年10月19日(2006.10.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−24018(P2006−24018)
【出願日】平成18年2月1日(2006.2.1)
【出願人】(000006747)株式会社リコー (37,907)
【Fターム(参考)】