(57)【要約】【課題】本発明は、耐熱性に優れ、かつアクチュエータの金属腐食抑制に適したインクジェット記録用水系インクの製造方法、及びその方法により得られた水系インクを用いるインクジェット記録装置、画像形成方法、並びに金属腐食抑制及び焦げ付き防止方法を提供する。【解決手段】下記の工程１及び工程２を有するインクジェット記録用水系インクの製造方法であって、工程１より後にフミン酸の含有量を調整する工程を有し、インクジェット記録用水系インク中のフミン酸の含有量が０．１質量％以上０．５質量％以下である、インクジェット記録用水系インクの製造方法、及びその方法により得られた水系インクを用いるインクジェット記録装置、画像形成方法、並びに金属腐食抑制及び焦げ付き防止方法である。  工程１  自己分散型顔料を水に分散させて、水分散体を得る工程  工程２  工程１で得られた水分散体と、有機溶媒とを混合してインクジェット記録用水系インクを得る工程【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の工程１及び工程２を有するインクジェット記録用水系インクの製造方法であって、工程１より後にフミン酸の含有量を調整する工程を有し、インクジェット記録用水系インク中のフミン酸の含有量が０．１質量％以上０．５質量％以下である、インクジェット記録用水系インクの製造方法。
工程１  自己分散型顔料を水に分散させて、水分散体を得る工程
工程２  工程１で得られた水分散体と、有機溶媒とを混合してインクジェット記録用水系インクを得る工程
【請求項２】
前記フミン酸の含有量を調整する工程が、前記工程１で得られた水分散体、又は前記工程２で得られた水系インクにフミン酸を添加する工程である、請求項１に記載のインクジェット記録用水系インクの製造方法。
【請求項３】
前記自己分散型顔料が直接酸化法により処理された顔料である、請求項１又は２に記載のインクジェット記録用水系インクの製造方法。
【請求項４】
前記顔料がカーボンブラックである、請求項３に記載のインクジェット記録用水系インクの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法により得られた水系インクと、前記水系インクが接触する軽金属部材を含むサーマル方式のアクチュエータとを有する、インクジェット記録装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法により得られた水系インクを、前記水系インクが接触する軽金属部材を含むサーマル方式のアクチュエータを有するインクジェット用ヘッドから、記録媒体へ吐出させて画像を形成する、画像形成方法。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法により得られた水系インクを用いる、前記水系インクが接触する軽金属部材を含むサーマル方式のアクチュエータの金属腐食抑制及び焦げ付き防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録用水系インクの製造方法、及びその方法により得られた水系インクを用いるインクジェット記録装置、画像形成方法、並びに金属腐食抑制及び焦げ付き防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録方法は、微細なノズルヘッドからインクの小滴を飛翔させ、紙等の記録媒体に付着させて印刷を行う記録方法である。該記録方法は、高速化が容易で、且つ安価であり、非印刷物に対して非接触、という数多くの利点を有しており、普及が著しい記録方法である。
インクジェット記録方法は、前記のように利点が多い反面、インクジェット記録用インクの主溶媒として水を使用するため、記録装置のアクチュエータ（駆動機構）のインクと接触する部分の金属部材が、インクとの接触により酸化されて、徐々に腐食が進行するという問題を有している。
【０００３】
例えば、特許文献１には、金属の腐食を抑制する方法に関して、正極と、アルミニウム又はアルミニウム合金を含む負極との間に電解質を配置した電池において、有機酸を電解液中に添加することにより、負極側にこれらの酸を含有するアルミニウムの酸化膜が形成され、高出力で、気体の発生や、自己放電が抑制された電池を製造できることが開示されている。
特許文献２には、水を主成分とする液媒体中で、水に溶解したフミン酸塩をカーボンブラックに対して特定量添加混合し、メディアミルで分散して得られた分散体に、有機溶剤及び有機化合物系添加物を混合してなるインクジェット用水性顔料系インクが、長時間の連続吐出条件にも安定に作動すること、記録ヘッドの駆動条件を変更にも十分追随し安定に吐出すること、顔料の微粒子化で発生する紙面への吸い込みによる黒色度の低下のないこと等が開示されている。
特許文献３には、顔料と水とを含有する顔料分散液を含む顔料系インクジェット用インク調合液に塩基性物質を添加後、加熱処理して所定のｐＨ値に調整した顔料系インクジェット用インクが、高温保存時においてもｐＨ値の変動が少なく、長期保存安定性に優れることが開示されている。
特許文献４には、水と水溶性有機溶剤、界面活性剤及び表面に親水基を有するカーボンブラックを含有し、該カーボンブラックの２０Ｗｔ％分散液中に溶出するフミン酸の検出量が特定吸光度で特定範囲である記録用インクが、定着性や画像濃度に優れ、且つインクの長期保存安定性にも優れており、水吸収性の悪い商業印刷用の塗工紙に対しても高品位な画像を形成できることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１１０１５３号公報
【特許文献２】特開２０００−１１９５７１号公報
【特許文献３】特開２００３−２５３１７８号公報
【特許文献４】特開２００８−９５０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術は、腐食性の高い硫酸からの腐食を防止するために、強酸を用いて酸化膜を形成させる必要があり、インクジェット記録用水系インクに適用することができなかった。
特許文献２の技術は、カーボンブラックを高濃度のフミン酸環境下で機械分散する方法により、カーボンブラック表面の酸化を行っている。しかしながら、フミン酸は塩酸等の強酸に比べると酸化力が弱いため、カーボンブラックの自己分散能が不十分となり、得られるインク組成物は焦げ付き防止効果（耐熱性）に劣るものであった。
特許文献３の技術は、高温保存時におけるｐＨ値の変動を少なくするために、加熱処理を行っており、インクの耐熱性とアクチュエータの金属腐食防止とを両立させる観点からフミン酸の濃度は限定されておらず、これらの特性を両立させることは困難であった。
特許文献４の技術は、カーボンブラックから溶出するフミン酸の検出量を２３０〜２６０ｎｍの波長の最大吸光度を指標にしているが、該範囲の吸光度はフミン酸量を反映するものではなく、インクの金属腐食防止と耐熱性を両立させることは困難であった。
本発明は、耐熱性に優れ、かつアクチュエータの金属腐食抑制に適したインクジェット記録用水系インクの製造方法、及びその方法により得られた水系インクを用いるインクジェット記録装置、画像形成方法、並びに金属腐食抑制及び焦げ付き防止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】
【０００６】
本発明者らは、インクジェット記録用水系インクの製造方法において、特定の製造工程で、水分散体中のフミン酸含有量を特定の範囲に制御することにより、上記課題を解決し得ることを見出した。
すなわち、本発明は下記［１］〜［４］を提供する。
［１］下記の工程１及び工程２を有するインクジェット記録用水系インクの製造方法であって、工程１より後にフミン酸の含有量を調整する工程を有し、インクジェット記録用水系インク中のフミン酸の含有量が０．１質量％以上０．５質量％以下である、インクジェット記録用水系インクの製造方法。
工程１  自己分散型顔料を水に分散させて、水分散体を得る工程
工程２  工程１で得られた水分散体と、有機溶媒とを混合してインクジェット記録用水系インクを得る工程
［２］上記［１］に記載の製造方法により得られた水系インクと、前記水系インクが接触する軽金属部材を含むサーマル方式のアクチュエータとを有する、インクジェット記録装置。
［３］上記［１］に記載の製造方法により得られた水系インクを、前記水系インクが接触する軽金属部材を含むサーマル方式のアクチュエータを有するインクジェット用ヘッドから、記録媒体へ吐出させて画像を形成する、画像形成方法。
［４］上記［１］に記載の製造方法により得られた水系インクを用いる、前記水系インクが接触する軽金属部材を含むサーマル方式のアクチュエータの金属腐食抑制及び焦げ付き防止方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、耐熱性に優れ、かつアクチュエータの金属腐食抑制に適したインクジェット記録用水系インクの製造方法、及びその方法により得られた水系インクを用いるインクジェット記録装置、画像形成方法、並びに金属腐食抑制及び焦げ付き防止方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
［インクジェット記録用水系インクの製造方法］
本発明のインクジェット記録用水系インク（以下、単に「水系インク」ともいう）の製造方法は、下記の工程１及び工程２を有するインクジェット記録用水系インクの製造方法であって、工程１より後にフミン酸の含有量を調整する工程を有し、インクジェット記録用水系インク中のフミン酸の含有量が０．１質量％以上０．５質量％以下であることを特徴とする。
工程１  自己分散型顔料を水に分散させて、水分散体を得る工程
工程２  工程１で得られた水分散体と、有機溶媒とを混合してインクジェット記録用水系インクを得る工程
【０００９】
本発明の製造方法により、耐熱性に優れ、かつアクチュエータの金属腐食抑制に適したインクジェット記録用水系インクが得られる理由は、以下のように考えられる。
アクチュエータの部材にはアルミニウム等の軽金属部材が一般的に使用されており、該軽金属と、水系インク中に含まれるフミン酸とが酸化反応することにより、軽金属の表面に適度な酸化被膜が形成され、軽金属の腐食が抑制されると考えられる。
また、水系インク中のフミン酸含有量を、特定の製造工程において、適正な範囲に制御することにより、フミン酸の緩衝作用で水系インク中の塩濃度の上昇を抑制し、自己分散型顔料とサーマル方式のアクチュエータの加熱部（ヒータ）との電荷反発が維持されることにより、自己分散型顔料がヒータにより直接加熱されることが抑制され、該軽金属の腐食抑制と耐熱性に優れる水系インクを得ることができると考えられる。
【００１０】
＜工程１＞
工程１は、自己分散型顔料を水に分散させて、水分散体を得る工程である。
【００１１】
（自己分散型顔料）
自己分散型顔料は、アニオン性親水基、カチオン性親水基等の親水性官能基の１種以上を直接又は他の原子団を介して顔料の表面に結合させることで、界面活性剤や樹脂を用いることなく水系媒体に分散可能である顔料を意味する。ここで、「分散可能」とは、水中に濃度１０質量％となるように分散させた状態が、２５℃で１ケ月間保存後も安定に存在することを目視で確認できることを意味する。
他の原子団としては、炭素数１以上２４以下、好ましくは炭素数１以上１２以下のアルカンジイル基、置換基を有してもよいフェニレン基又は置換基を有してもよいナフチレン基が挙げられる。なお、親水性官能基は、本発明の目的を阻害しない限り複数存在していてもよく、それらは同一でも異なっていてもよい。
【００１２】
前記アニオン性親水基としては、顔料粒子を水系媒体に安定に分散し得る程度に十分に親水性が高いものであれば、任意のものを用いることができる。その具体例としては、カルボキシ基（−ＣＯＯＭ1）、スルホン酸基（−ＳＯ3Ｍ1）、−ＳＯ2ＮＨ2、−ＳＯ2ＮＨＣＯＲ1、ホスホン酸基（−ＰＯ3Ｍ12）又はそれらの解離したイオン形（−ＣＯＯ-、−ＳＯ3-、−ＰＯ32-、−ＰＯ3-Ｍ1）等の酸性基が挙げられる。
上記化学式中、Ｍ1は、同一でも異なってもよく、具体的には、水素原子；リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属；アンモニウム；モノメチルアンモニウム基、ジメチルアンモニウム基、トリメチルアンモニウム基；モノエチルアンモニウム基、ジエチルアンモニウム基、トリエチルアンモニウム基；モノメタノールアンモニウム基、ジメタノールアンモニウム基、トリメタノールアンモニウム基等の有機アンモニウム等が挙げられる。
Ｒ1は、炭素数１以上１２以下のアルキル基、置換基を有してい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である。
前記カチオン性親水基としては、アンモニウム基、アミノ基等が挙げられる。これらの中でも、アンモニウム基が好ましく、第４級アンモニウム基がより好ましい。
これらの親水性官能基の中では、水系インク中の他の配合物との混合性の観点から、アニオン性親水基が好ましく、吐出信頼性を向上させる観点から、カルボキシ基（−ＣＯＯＭ1）、及びスルホン酸基（−ＳＯ3Ｍ1）から選ばれる１種以上がより好ましい。
【００１３】
自己分散型顔料に用いられる顔料としては、無機顔料、有機顔料、体質顔料等が挙げられる。黒色水系インクにおいては、カーボンブラックが好ましい。
顔料を自己分散型顔料とするには、上記の親水性官能基の必要量を、顔料表面に化学結合させればよい。親水性官能基を結合させる方法としては、例えば、硝酸、硫酸、過硫酸、ペルオキソ二硫酸、次亜塩素酸、クロム酸等の酸化性を有する酸類及びそれらの塩、あるいは過酸化水素、窒素酸化物、オゾン等の酸化剤等によってカルボキシ基、スルホン酸基等を導入する直接酸化による方法、過硫酸化合物の熱分解によってスルホン基を導入する方法、カルボキシ基、スルホン基、アミノ基等を有するジアゾニウム塩化合物によって原子団を介して上記の親水性官能基を導入する方法等が挙げられる。
自己分散型顔料の市販品としては、原子団を介したタイプの自己分散型顔料としては、ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ  ２００、同３００、同３５２Ｋ、同２５０Ｃ、同２６０Ｍ、同２７０Ｙ、同４５０Ｃ、同４６５Ｍ、同４７０Ｙ、同４８０Ｖ（キャボット社製）が挙げられる。
直接酸化法により処理された自己分散型顔料としては、ＢＯＮＪＥＴ  ＣＷ−１、同ＣＷ−２（オリヱント化学工業株式会社製）、Ａｑｕａ−Ｂｌａｃｋ  １６２（東海カーボン株式会社製）、ＳＤＰ−１００、ＳＤＰ−１０００、ＳＤＰ−２０００（ＳＥＮＳＩＥＮＴ社製）等が挙げられる。
これらの中でも、耐熱性の観点から直接酸化法により処理された自己分散型顔料が好ましい。
上記の顔料は、単独で又は２種以上を任意の割合で混合して用いることができる。
【００１４】
〔水分散体中の顔料の濃度〕
工程１で得られる水分散体中の顔料の濃度は、アクチュエータの金属腐食抑制の観点、及び水系インクの耐熱性の観点から、好ましくは１質量％以上、より好ましくは３質量％以上、更に好ましくは４質量％以上であり、そして、好ましくは３０質量％以下、より好ましくは２０質量％以下、更に好ましくは１５質量％以下である。
【００１５】
（水分散体中の水の含有量）
工程１で得られる水分散体中の水の含有量は、アクチュエータの金属腐食抑制の観点、及び水系インクの耐熱性の観点から、好ましくは６０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上、更に好ましくは８０質量％以上であり、そして、好ましくは９８質量％以下、より好ましくは９５質量％以下、更に好ましくは９３質量％以下である。
【００１６】
なお、工程１で得られる水分散体とは、水を主成分とする溶媒であればよく、他の溶剤、添加剤等も本発明の効果を損なわない限り、存在していてもよい。
工程１で得られる水分散体中における、自己分散型顔料及び水の合計含有量は、アクチュエータの金属腐食抑制の観点、及び水系インクの耐熱性の観点から、好ましくは９０質量％以上、より好ましくは９５質量％以上、更に好ましくは９８質量％以上であり、そして、好ましくは１００質量％以下、より好ましくは１００質量％である。
【００１７】
＜フミン酸の含有量を調整する工程＞
フミン酸の含有量を調整する工程は、工程１より後に行う工程であって、本発明の製造方法により得られる水系インク中のフミン酸含有量を、０．１質量％以上０．５質量％以下に調整する工程である。
【００１８】
（フミン酸）
フミン酸とは腐植酸とも呼ばれ、土壌中に存在する無定形酸性有機質である。組成は採取原料の違いにより異なるが、元素組成は、例えば、炭素原子が５０質量％以上６０質量％以下、水素原子が４質量％以上６質量％以下、残りの殆どが酸素原子からなり、芳香族環とカルボキシル基や水酸基等、複数の官能基を有する複合有機酸である。また、このフミン酸は、例えば、カーボンブラックを酸化処理する際にも生じることが知られている。
本発明に用いられるフミン酸としては、土壌中から抽出したフミン酸、及びカーボンブラックの酸化処理から生じたフミン酸から選ばれる１種以上が好ましい。
【００１９】
〔導入方法〕
水系インク中にフミン酸を導入する方法は、例えば、（i）土壌中から抽出したフミン酸を、添加により導入する方法、（ii）嵩高い性状であるカーボンブラックの表面及び内部に残存するフミン酸を、エージング処理によって水系インク中に放出させる方法等が挙げられる。
これらの方法の中でも、アクチュエータの金属腐食抑制及び水系インクの耐熱性の観点、並びに製造工程の簡便化の観点からは、（i）添加により導入する方法が好ましく、長期保存後のｐＨ変位を抑制する観点、及びインクに配合する化合物数を低減する観点からは、（ii）エージング処理により導入する方法が好ましい。
これらの導入方法は、得られる水系インク中のフミン酸の含有量が０．１質量％以上０．５質量％以下であれば、複数回行ってもよく、それぞれ単独で、又は組み合わせて行ってもよい。
フミン酸の含有量を調整する工程は、工程１より後であれば特に制限はない。例えば、上記（i）又は（ii）を単独で行う方法としては、工程１で得られた水分散体、工程２で得られた水系インク、又は工程１で得られた水分散体及び工程２で得られた水系インクに対して、フミン酸を１回又は２回以上に分割して添加する方法や、１回又は２回以上エージング処理する方法等が挙げられる。
上記（i）及び（ii）を組み合わせて行う方法としては、前記水分散体、前記水系インク、又は前記水分散体及び前記水系インクに対して、１回又は２回以上エージング処理した後、フミン酸を１回又は２回以上に分割して添加する方法や、フミン酸を１回又は２回以上に分割して添加した後、１回又は２回以上エージング処理する方法等が挙げられる。これらの中でも生産性の観点からは、上記（i）又は（ii）のいずれかを１回行い、フミン酸量を調整する方法が好ましい。
フミン酸の含有量を調整する方法としては、例えば、インク中のフミン酸の含有量を測定し、インク中のフミン酸量が本発明に係る特定範囲となるようにフミン酸をインク中に導入すればよい。
フミン酸の含有量の測定は、実施例に示した検量線を用いた滴定により求める方法が挙げられる。インク中にフミン酸以外の酸や塩基が含まれ、滴定でフミン酸量を測定する場合は、工程１より後のフミン酸以外の酸や塩基を含まない水分散体の状態でフミン酸量を測定し、インクの配合組成から水系インク中の含有量に換算することでフミン酸の含有量を求めることができる。
【００２０】
〔（i）添加により導入する方法〕
土壌中より抽出したフミン酸は水に可溶であり、系内に添加することにより導入することが可能である。
添加により導入する方法の場合、前記フミン酸の含有量を調整する工程は、アクチュエータの金属腐食抑制及び水系インクの耐熱性の観点、並びに製造工程の簡便化の観点から、工程１で得られた水分散体、又は工程２で得られた水系インクにフミン酸を添加する工程であることが好ましく、工程１で得られた水分散体にフミン酸を添加する工程であることがより好ましい。
〔（ii）エージング処理により導入する方法〕
エージング処理により導入する方法としては、カーボンブラックを水中で所定時間加熱することにより、カーボンブラックの表面や内部に含まれているフミン酸を水系インク中に放出させて、フミン酸含有量を調整する方法が挙げられる。
【００２１】
〔エージング処理温度〕
エージング処理温度は、アクチュエータの金属腐食抑制の観点、及び水系インクの耐熱性の観点から、好ましくは５０℃以上、より好ましくは６０℃以上、更に好ましくは６５℃以上であり、そして、好ましくは１００℃以下、より好ましくは９５℃以下、更に好ましくは９０℃以下、より更に好ましくは８５℃以下である。
【００２２】
〔エージング処理時間〕
エージング処理時間は、アクチュエータの金属腐食抑制の観点、及び水系インクの耐熱性の観点から、好ましくは３時間以上、より好ましくは５時間以上、更に好ましくは６時間以上であり、そして、インクの生産性の観点から、好ましくは２００時間以下、より好ましくは１８０時間以下、更に好ましくは３０時間以下である。
【００２３】
〔エージング処理開始時のｐＨ〕
エージング処理開始時のｐＨはアクチュエータの金属腐食抑制の観点、及び水系インクの耐熱性の観点から、好ましくは７以上、より好ましくは８以上であり、そして、好ましくは１３以下、より好ましくは１２以下である。
【００２４】
〔フミン酸の含有量〕
フミン酸の含有量は、アクチュエータの金属腐食抑制の観点、及び水系インクの耐熱性の観点から、上記導入方法により導入した総量が水系インク中、０．１質量％以上０．５質量％以下であり、好ましくは０．１５質量％以上、より好ましくは０．２０質量％以上、更に好ましくは０．２５質量％以上であり、そして、好ましくは０．４５質量％以下、より好ましくは０．４０質量％以下、更に好ましくは０．３５質量％以下である。
【００２５】
＜工程２＞
工程２は、工程１で得られた水分散体と、有機溶媒とを混合してインクジェット記録用水系インクを得る工程である。
【００２６】
（有機溶媒）
有機溶媒は、水系インクの湿潤剤、浸透剤として用いられる。このような有機溶媒としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、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、グリセリン、トリメチロールプロパン、ジエチレングリコールジエチルエーテル等の多価アルコール及びそのエーテル、アセテート類等が挙げられ、グリセリン、トリエチレングリコール、トリメチロールプロパンが好ましい。
これらの有機溶媒は、単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
前記水分散体と、有機溶媒との混合質量比［水分散体／有機溶媒］は、水系インクの保存安定性及び吐出耐久性を向上させる観点から、好ましくは５０／５０以上、より好ましくは５５／４５以上、更に好ましくは６０／４０以上であり、そして、好ましくは９０／１０以下、より好ましくは８０／２０以下、更に好ましくは７０／３０以下である。
【００２７】
（その他の添加剤）
工程２では、必要に応じて、水系インクに通常用いられる、界面活性剤等の分散剤、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルアルコール等の粘度調整剤、シリコーン油等の消泡剤、防黴剤、防錆剤等を添加してインク物性を調整することができる。
界面活性剤としては、アセチレンジオールのエチレンオキサイド付加物等の非イオン性界面活性剤等が挙げられる。
【００２８】
＜インクジェット記録用水系インク＞
以下、本発明の製造方法により得られるインクジェット記録用水系インクについて説明する。
【００２９】
（自己分散型顔料の含有量）
本発明の製造方法により得られる水系インク中の自己分散型顔料の含有量は、アクチュエータの金属腐食抑制の観点、及び水系インクの耐熱性の観点から、好ましくは１質量％以上、より好ましくは２質量％以上、更に好ましくは３質量％以上、より更に好ましくは４質量％以上であり、そして、好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１５質量％以下、更に好ましくは１０質量％以下、より更に好ましくは８質量％以下である。
【００３０】
水系インク中の顔料粒子の体積平均粒径は、プリンターのノズルの目詰まり防止及び分散安定性の観点から、好ましくは４０ｎｍ以上、より好ましくは６０ｎｍ以上、更に好ましくは８０ｎｍ以上、より更に好ましくは１００ｎｍ以上であり、そして、好ましくは１８０ｎｍ以下、より好ましくは１６０ｎｍ以下、更に好ましくは１５０ｎｍ以下、より更に好ましくは１４０ｎｍ以下である。
なお、顔料粒子の体積平均粒径は大塚電子株式会社製、レーザー粒径解析システム「ＥＬＳ−６１００」を用いて、２５℃にて、動的光散乱法により測定することができる。
【００３１】
（水の含有量）
水系インク中の水の含有量は、水系インクの保存安定性及び吐出耐久性を向上させる観点から、好ましくは４５質量％以上、より好ましくは５０質量％以上、更に好ましくは５５質量％以上であり、そして、好ましくは９０質量％以下、より好ましくは８０質量％以下、更に好ましくは７５質量％以下である。
【００３２】
（有機溶剤の含有量）
水系インク中の有機溶剤の含有量は、水系インクの保存安定性及び吐出耐久性を向上させる観点から、好ましくは５質量％以上、より好ましくは１０質量％以上、更に好ましくは１５質量％以上であり、そして、好ましくは４５質量％以下、より好ましくは４０質量％以下、更に好ましくは３５質量％以下である。
【００３３】
（水系インクの静的表面張力）
水系インクの２０℃における静的表面張力は、水系インクの吐出耐久性を向上させる観点から、好ましくは２５ｍＮ／ｍ以上、より好ましくは３０ｍＮ／ｍ以上、更に好ましくは３２ｍＮ／ｍ以上であり、そして、好ましくは４５ｍＮ／ｍ以下、より好ましくは４０ｍＮ／ｍ以下、更に好ましくは３８ｍＮ／ｍ以下である。
【００３４】
（水系インクの粘度）
本発明の製造方法により得られる水系インクの３２℃における粘度は、水系インクの吐出耐久性を向上させる観点から、好ましくは０．５ｍＰａ・ｓ以上、より好ましくは１．０ｍＰａ・ｓ以上、更に好ましくは１．５ｍＰａ・ｓ以上、より更に好ましくは２．０ｍＰａ・ｓ以上であり、そして、好ましくは１０ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは７ｍＰａ・ｓ以下、更に好ましくは４ｍＰａ・ｓ以下、より更に好ましくは３ｍＰａ・ｓ以下である。
【００３５】
［インクジェット記録装置］
本発明のインクジェット記録装置は、本発明の製造方法により得られた水系インクと、前記水系インクが接触する軽金属部材を含むサーマル方式のアクチュエータ（駆動機構）とを有する。
本発明のインクジェット記録装置は、本発明の製造方法により得られた水系インクを用いるため、軽金属部材を含むアクチュエータの水系インクと接触する部分の金属腐食、及び水系インクの焦げ付きを抑制できる。軽金属部材の軽金属としてはアルミニウムが挙げられる。
インクの吐出方式としては、サーマル方式が用いられる。サーマル方式は、熱エネルギーの作用を受けたインクが急激な体積変化を生じ、この状態変化による作用力によって、インクをノズルから吐出させる方式であり、例えば米国特許第４７２３１２９号、米国特許第４７４０７９６号に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。より具体的には、特公昭６１−５９９１１号公報に記載されている方式等が挙げられる。
本発明のインクジェット記録装置におけるインクの吐出条件としては、以下の条件が好ましく挙げられる。
アクチュエータの加熱部材である抵抗素子表面温度は、サーマルインクジェット記録方式の効率性、及び本発明の効果を顕著に発揮させる観点から、好ましくは１５０℃以上、より好ましくは２００℃以上、更に好ましくは２５０℃以上であり、そして、好ましくは８００℃以下、より好ましくは７００℃以下、更に好ましくは６００℃以下である。
印加電圧は、サーマルインクジェット記録方式の効率性、及び本発明の効果を顕著に発揮させる観点から、好ましくは１Ｖ以上、より好ましくは３Ｖ以上、更に好ましくは４Ｖ以上であり、そして、好ましくは２０Ｖ以下、より好ましくは１５Ｖ以下、更に好ましくは１０Ｖ以下である。
駆動周波数は、耐熱性の観点から、好ましくは１ｋＨｚ以上、より好ましくは３ｋＨｚ以上、更に好ましくは５ｋＨｚ以上であり、そして、好ましくは２０ｋＨｚ以下、より好ましくは１８ｋＨｚ以下、更に好ましくは１５ｋＨｚ以下である。
【００３６】
［画像形成方法］
本発明の画像形成方法は、本発明の製造方法により得られた水系インクを、前記水系インクが接触する軽金属部材を含むサーマル方式のアクチュエータを有するインクジェット用ヘッドから、記録媒体へ吐出させて画像を形成する画像形成方法である。
本発明の画像形成方法は、本発明の製造方法により得られた水系インクを用いるため、軽金属部材を含むサーマル方式のアクチュエータの水系インクと接触する部分の金属腐食、及び水系インクの焦げ付きを防止しつつ、画像を形成することができる。
本発明の画像形成方法としては、本発明のインクジェット記録装置を用いて画像を形成する方法等が挙げられる。
本発明の画像形成方法に用いられる記録媒体は、特に制限されないが、紙媒体、フィルムであることが好ましく、紙媒体であることがより好ましい。紙媒体としては、普通紙、フォーム用紙、コート紙、写真用紙等が挙げられる。
【００３７】
［金属腐食抑制及び焦げ付き防止方法］
本発明の軽金属部材を含むサーマル方式のアクチュエータの金属腐食抑制及び焦げ付き防止方法は、本発明の製造方法により得られた水系インクを用いる。
本発明の方法は、本発明の製造方法により得られた水系インクを用いるため、軽金属部材を含むサーマル方式のアクチュエータの水系インクと接触する部分の金属腐食、及び水系インクの焦げ付きを効果的に防止することができる。前記軽金属部材の軽金属としてはアルミニウムが挙げられる。
【００３８】
上述した実施形態に関し、本発明はさらに以下のインクジェット記録用水系インクの製造方法、及びその方法により得られた水系インクを用いるインクジェット記録装置、画像形成方法、並びに金属腐食抑制及び焦げ付き防止方法を開示する。
＜１＞  下記の工程１及び工程２を有するインクジェット記録用水系インクの製造方法であって、工程１より後にフミン酸の含有量を調整する工程を有し、インクジェット記録用水系インク中のフミン酸の含有量が０．１質量％以上０．５質量％以下である、インクジェット記録用水系インクの製造方法。
工程１  自己分散型顔料を水に分散させて、水分散体を得る工程
工程２  工程１で得られた水分散体と、有機溶媒とを混合してインクジェット記録用水系インクを得る工程
【００３９】
＜２＞  前記自己分散型顔料が直接酸化法により処理された顔料である、前記＜１＞に記載のインクジェット記録用水系インクの製造方法。
＜３＞  前記顔料がカーボンブラックである、前記＜１＞又は＜２＞に記載のインクジェット記録用水系インクの製造方法。
＜４＞  前記工程１で得られる水分散体中の顔料の濃度が、好ましくは１質量％以上、より好ましくは３質量％以上、更に好ましくは４質量％以上であり、そして、好ましくは３０質量％以下、より好ましくは２０質量％以下、更に好ましくは１５質量％以下である、前記＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載のインクジェット記録用水系インクの製造方法。
＜５＞  前記工程１で得られる水分散体中の水の含有量が、好ましくは６０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上、更に好ましくは８０質量％以上であり、そして、好ましくは９８質量％以下、より好ましくは９５質量％以下、更に好ましくは９３質量％以下である、前記＜１＞〜＜４＞のいずれかに記載のインクジェット記録用水系インクの製造方法。
＜６＞  前記工程１で得られる水分散体中における、自己分散型顔料及び水の合計含有量が、好ましくは９０質量％以上、より好ましくは９５質量％以上、更に好ましくは９８質量％以上であり、そして、好ましくは１００質量％以下、より好ましくは１００質量％である、前記＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載のインクジェット記録用水系インクの製造方法。
【００４０】
＜７＞  前記フミン酸の含有量を調整する工程が、前記工程１で得られた水分散体、又は前記工程２で得られた水系インクにフミン酸を添加する工程である、前記＜１＞〜＜６＞に記載のインクジェット記録用水系インクの製造方法。
＜８＞  水系インク中にフミン酸を導入する方法が、好ましくはエージング処理により導入する方法である、前記＜１＞〜＜６＞のいずれかに記載のインクジェット記録用水系インクの製造方法。
＜９＞  エージング処理温度が、好ましくは５０℃以上、より好ましくは６０℃以上、更に好ましくは６５℃以上であり、そして、好ましくは１００℃以下、より好ましくは９５℃以下、更に好ましくは９０℃以下、より更に好ましくは８５℃以下である、前記＜８＞に記載のインクジェット記録用水系インクの製造方法。
＜１０＞  エージング処理時間が、好ましくは３時間以上、より好ましくは５時間以上、更に好ましくは６時間以上であり、そして、好ましくは２００時間以下、より好ましくは１８０時間以下、更に好ましくは３０時間以下である、前記＜８＞又は＜９＞に記載のインクジェット記録用水系インクの製造方法。
＜１１＞  エージング処理開始時のｐＨが、好ましくは７以上、より好ましくは８以上であり、そして、好ましくは１３以下、より好ましくは１２以下である、前記＜８＞〜＜１０＞のいずれかに記載のインクジェット記録用水系インクの製造方法。
【００４１】
＜１２＞  フミン酸の含有量が、水系インク中、好ましくは０．１５質量％以上、より好ましくは０．２０質量％以上、更に好ましくは０．２５質量％以上であり、そして、好ましくは０．４５質量％以下、より好ましくは０．４０質量％以下、更に好ましくは０．３５質量％以下である、前記＜１＞〜＜１１＞のいずれかに記載のインクジェット記録用水系インクの製造方法。
＜１３＞  前記水分散体と、有機溶媒との混合質量比［水分散体／有機溶媒］が、好ましくは５０／５０以上、より好ましくは５５／４５以上、更に好ましくは６０／４０以上であり、そして、好ましくは９０／１０以下、より好ましくは８０／２０以下、更に好ましくは７０／３０以下である、前記＜１＞〜＜１２＞のいずれかに記載のインクジェット記録用水系インクの製造方法。
＜１４＞  水系インク中の自己分散型顔料の含有量が、好ましくは１質量％以上、より好ましくは２質量％以上、更に好ましくは３質量％以上、より更に好ましくは４質量％以上であり、そして、好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１５質量％以下、更に好ましくは１０質量％以下、より更に好ましくは８質量％以下である、前記＜１＞〜＜１３＞のいずれかに記載のインクジェット記録用水系インクの製造方法。
＜１５＞  水系インク中の水の含有量が、好ましくは４５質量％以上、より好ましくは５０質量％以上、更に好ましくは５５質量％以上であり、そして、好ましくは９０質量％以下、より好ましくは８０質量％以下、更に好ましくは７５質量％以下である、前記＜１＞〜＜１４＞のいずれかに記載のインクジェット記録用水系インクの製造方法。
＜１６＞  水系インク中の有機溶剤の含有量が、好ましくは５質量％以上、より好ましくは１０質量％以上、更に好ましくは１５質量％以上であり、そして、好ましくは４５質量％以下、より好ましくは４０質量％以下、更に好ましくは３５質量％以下である、前記＜１＞〜＜１５＞のいずれかに記載のインクジェット記録用水系インクの製造方法。
【００４２】
＜１７＞  前記＜１＞〜＜１６＞のいずれかに記載の製造方法により得られた水系インクと、前記水系インクが接触する軽金属部材を含むサーマル方式のアクチュエータとを有する、インクジェット記録装置。
＜１８＞  前記軽金属部材の軽金属が、アルミニウムである、前記＜１７＞に記載のインクジェット記録装置。
＜１９＞  前記＜１＞〜＜１６＞のいずれかに記載の製造方法により得られた水系インクを、前記水系インクが接触する軽金属部材を含むサーマル方式のアクチュエータを有するインクジェット用ヘッドから、記録媒体へ吐出させて画像を形成する、画像形成方法。
＜２０＞  前記軽金属部材の軽金属が、アルミニウムである、前記＜１９＞に記載の画像形成方法。
＜２１＞  前記＜１＞〜＜１６＞のいずれかに記載の製造方法により得られた水系インクを用いる、前記水系インクが接触する軽金属部材を含むサーマル方式のアクチュエータの金属腐食抑制及び焦げ付き防止方法。
＜２２＞  前記軽金属部材の軽金属が、アルミニウムである、前記＜２１＞に記載のアクチュエータの金属腐食抑制及び焦げ付き防止方法。
＜２３＞  前記＜１＞〜＜１６＞のいずれかに記載の製造方法により得られた水系インクのインクジェットインクとしての使用。
【実施例】
【００４３】
以下の実施例及び比較例において、「部」及び「％」は特記しない限り「質量部」及び「質量％」である。
なお、自己分散型顔料の固形分濃度、水系インクの表面張力、及び水系インク中のフミン酸含有量の測定は、以下の方法により行った。
【００４４】
（１）自己分散型顔料の固形分濃度の測定
３０ｍｌのポリプロピレン製容器（４０ｍｍφ、高さ３０ｍｍ）にデシケーター中で恒量化した硫酸ナトリウム１０．０ｇを量り取り、そこへサンプル１．０ｇを添加して、混合させた後、正確に秤量し、１０５℃で２時間維持して、揮発分を除去し、更にデシケーター内で１５分間放置し、質量を測定した。揮発分除去後のサンプルの質量を固形分として、添加したサンプルの質量で除して固形分濃度とした。
【００４５】
（２）自己分散型顔料の体積平均粒径
工程１で得られた水分散体、又は工程２で得られた水系インクを、予め０．２μｍのフィルターでろ過したイオン交換水を用いて希釈し、大塚電子株式会社製、レーザー粒径解析システム「ＥＬＳ−６１００」を用いて、２５℃にて、動的光散乱法による顔料粒子の体積平均粒径を測定した。
【００４６】
（３）水系インクの表面張力
表面張力計（協和界面科学株式会社製、商品名：ＣＢＶＰ−Ｚ）を用いて、白金プレートを５ｇの水系インクの入った円柱ポリエチレン製容器（直径３．６ｃｍ×深さ１．２ｃｍ）に浸漬させ、２０℃にて水系インクの静的表面張力を測定した。
【００４７】
（４）インクの粘度
東機産業株式会社製のＥ型粘度計ＲＥ８０を用い、測定温度３２℃、測定時間１分、回転数１００ｒ／ｍｉｎ、ロータは標準（１°３４′×Ｒ２４）を使用して、粘度を測定した。
【００４８】
（５）フミン酸含有量
＜検量線＞
フミン酸（和光純薬工業株式会社製、試薬）を用いて添加量の異なる水溶液を調製し、後述する酸塩基滴定によりフミン酸含有量に対する検量線を作成した。
＜水系インク又は水分散体中のフミン酸量＞
水系インク又は水分散体２０ｇを付属の遠心管に充填し、超遠心分離装置（日立工機株式会社製、ＣＰ５６Ｇ）を用い、２５，０００ｒ／ｍｉｎ×３時間（２０℃）の条件で超遠心分離処理を行い、上澄み液を得た。得られた上澄み液から２ｇを秤量し、京都電子工業株式会社製電位差滴定装置ＡＴ−６１０を用いて０．１Ｎの水酸化ナトリウム溶液を３〜６ｍｌ程度加え完全中和を行った後に、０．１Ｎの塩酸溶液にて逆滴定を行った。要した滴定量、及び前記検量線から水系インク中のフミン酸含有量を求めた。
水分散体中のフミン酸含有量を測定した場合は、配合組成から水系インク中の含有量に換算した。
【００４９】
実施例１
＜工程１＞
ＳＥＮＳＩＥＮＴ社製自己分散カーボンブラック分散液（固形分濃度１５％、体積平均粒径１２６ｎｍ、商品名：ＳＤＰ−１００、直接酸化法により処理された顔料）１０００ｇをスターラーで撹拌しながら、１Ｎの水酸化ナトリウム水溶液１９．３ｇを１ｇ／秒の速度で滴下した。次いで顔料の濃度を測定し、イオン交換水で顔料の濃度が１０質量％となるように調整した。
次いで５μｍと１．２μｍのメンブランフィルター〔Sartorius社製、商品名：Minisart〕を用いて順に濾過し、水分散体を得た。
【００５０】
＜工程２＞
上記で得られた水分散液３５．７部、フミン酸（和光純薬工業株式会社製、試薬）０．２部、グリセリン（和光純薬工業株式会社製、試薬）５部、トリエチレングリコール（和光純薬工業株式会社製、試薬）５部、トリメチロールプロパン（和光純薬工業株式会社製、試薬）７部、界面活性剤（日信化学工業株式会社製、オルフィンＥ１０１０：アセチレンジオールのエチレンオキシド（１０モル）付加物）０．５部、防黴剤（アーチケミカルズジャパン株式会社製、プロキセルＬＶ（Ｓ）：１，２−ベンゾイソチアゾール−３（２Ｈ）−オン、有効分２０％）０．１部、及び顔料の濃度が表１に示す値になるようにイオン交換水を添加、混合し、得られた混合液を０．４５μｍのメンブランフィルター〔Sartorius社製、商品名：Minisart〕で濾過し、水系インクを得た。実施例１で得られた水系インクの２０℃における表面張力は３６ｍＮ／ｍ、３２℃における粘度が２．３ｍＰａ・ｓであった。
【００５１】
実施例２〜７、比較例１〜２
実施例１において、カーボンブラック種、フミン酸添加量、及び水系インク組成を表１に示す条件に変えた以外は、実施例１と同様にして、水系インクを得た。なお、実施例７で用いたカーボンブラック（商品名：ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ３００）は、原子団を介したタイプの顔料である。
【００５２】
比較例３
＜工程１＞
０．１μＳ／ｃｍ以下のイオン交換水７２．３部にアンモニア０．７部を投入後、撹拌しながらフミン酸（和光純薬工業株式会社製、試薬）７部を投入した。３０分間攪拌してフミン酸を溶解させた後、２００メッシュＳＵＳフィルターでろ過を行った。次に得られたろ液を攪拌しながら、デグサ社製カーボンブラック２０部（商品名：ＮＩＰＥＸ１６０）を投入した。カーボンブラックが充分に湿潤したら、分散液をスターバースト（スギノマシン社製、形式ＨＪＰ−２００３５ＳＢ）を用いて、１５０Ｍｐａの圧力で２０パス分散処理を行い、体積平均粒径１４５ｎｍの水分散体を得た。
＜工程２＞
実施例１の工程２において、フミン酸を添加しなかったこと以外は、実施例１の工程２と同様にして、水系インクを得た。
【００５３】
実施例８
＜工程１＞
ＳＥＮＳＩＥＮＴ社製自己分散カーボンブラック分散液（固形分濃度１５％、体積平均粒径１２６ｎｍ、商品名：ＳＤＰ−１００、直接酸化法により処理された顔料）５００ｇを１Ｌの耐熱性ガラス瓶に入れ、スターラーで撹拌しながら、１Ｎの水酸化ナトリウム水溶液を１ｇ／秒の速度で滴下して、表２に記載のｐＨになるよう、ｐＨメータで測定を行いながら、調整を行った。次いで顔料の濃度を測定し、イオン交換水で顔料の濃度が１０質量％となるように調整し、水分散体を得た。
＜エージング処理＞
工程１で得られた水分散体を、表２に記載のエージング条件にて恒温槽に保存してエージングを行い、エージング処理後の水分散体を得た。
＜工程２＞
実施例１の工程２において、フミン酸を添加しなかったこと以外は、実施例１の工程２と同様にして、水系インクを得た。
【００５４】
実施例９〜１５、比較例４
実施例８において、カーボンブラック種、ｐＨ、エージング条件、及び水系インク組成を表２に示す条件に変えた以外は、実施例８と同様にして、水系インクを得た。なお、実施例１５で用いたカーボンブラック（商品名：ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ３００）は、原子団を介したタイプの顔料である。
【００５５】
実施例１〜１５、比較例１〜４で得られた水系インクについて、以下の評価を行った。
（１）抵抗値の増加率（腐食速度）の評価
ＬＧエレクトロニクス社製のサーマルインクジェットプリンター「ＬＰＰ−６０１０Ｎ」のイエローの中間タンクのインクを詰め替え、温度２５±１℃、相対湿度３０±５％の環境で、Ｘｅｒｏｘ社製の普通紙「Ｘｅｒｏｘ４０２４」を用いて、抵抗素子温度３００℃、印加電圧５ｖ、駆動周波数１１ｋＨｚの条件でノズル当たり１００ミリオン回の吐出を行った。次いで、吐出前後でのアクチュエータの素材であるアルミニウムに５Ｖの印加電圧を加えた時の抵抗値を測定し、吐出前の抵抗値、及び吐出後の抵抗値の変位から、下記式で求められる１ミリオン回当たりの抵抗値の増加率（％／Ｍ）を、腐食速度の評価指標として算出した。なお、単位（％／Ｍ）中、Ｍはミリオン回を意味する。
１ミリオン回当たりの抵抗値の増加率（％／Ｍ）＝［（１００ミリオン回吐出後の抵抗値−１００ミリオン回吐出前の抵抗値）／（１００ミリオン回吐出前の抵抗値）×１００／１００］
また、表中の「測定不可」は１００ミリオン回に満たずに吐出が出来ない状態となり評価を途中で中止した場合を示す。
【００５６】
（２）焦げ付き発生回数（耐熱性）の評価
上記（１）の測定と同じプリンターを用いて、同じ吐出条件にて、印刷を行った。１０ミリオン回毎に、吐出後のアクチュエータを光学顕微鏡で観察を繰り返し、ヒータ上に黒い焦げ付きが生じているか確認を行った。吐出及び観察の繰り返しを最大１０回行い、焦げ付きが生じたミリオン回数（Ｍ）を水系インクの耐熱性の評価指標として評価した。表中の「＞１００」は１００ミリオン回でも焦げ付きが生じなかったことを示す。また、「０」は１０ミリオン回に満たずに吐出が出来ない状態となり評価を途中で中止した場合を示す。
【００５７】
【表１】
2015168792.tif 000002
【００５８】
【表２】
2015168792.tif 000003
【００５９】
表１、及び表２より、実施例１〜１５の水系インクは、比較例１〜４の水系インクに比べて、耐熱性、及びアクチュエータの金属腐食防止効果に優れていることがわかる。また、実施例１及び実施例１１（又は、実施例３及び実施例９）を比較すると、インク中のフミン酸の含有量が同じである場合、水分散体にフミン酸を導入する方法の方が、エージングによりフミン酸を導入する方法よりも、腐食速度をより低く抑えられることがわかる。さらに、実施例１及び実施例７（又は、実施例８及び実施例１５）を比較すると、直接酸化法により処理された顔料を用いる方が、原子団を介したタイプの顔料を用いるよりも、耐熱性がより優れることがわかる。