(57)【要約】【課題】疎水化処理した無機顔料を含有する水性インク組成物を使用しても付着、吸着しない吐出安定性の高いインクジェット記録装置を提供することを目的とする。【解決手段】少なくとも疎水化処理した無機顔料、水及び水溶性有機溶剤を含む水性インク組成物を収容したインク容器と、インク滴を吐出するノズル形成部材を有するインクジェットヘッドとを備えるインクジェット記録装置であって、前記インクジェットヘッドのノズル形成部材のインク吐出面側に、パーフルオロポリエーテル骨格を分子中に含む化合物からなる層が形成されていることを特徴とする。【選択図】図１
2015136804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも疎水化処理した無機顔料、水及び水溶性有機溶剤を含む水性インク組成物を収容したインク容器と、インク滴を吐出するノズル形成部材を有するインクジェットヘッドとを備えるインクジェット記録装置であって、
前記インクジェットヘッドのノズル形成部材のインク吐出面側に、パーフルオロポリエーテル骨格を分子中に含む化合物からなる層が形成されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記パーフルオロポリエーテル骨格を分子中に含む化合物が、変性パーフルオロポリオキセタンであることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記無機顔料が、二酸化チタンであることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記疎水化処理が、シリコーン処理であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
ノズル形成部材を有するインクジェットヘッドから水性インク組成物を液滴として吐出、飛翔させて、記録媒体に画像を形成するインク飛翔工程を少なくとも含む記録方法であって、
前記水性インク組成物が、少なくとも疎水化処理した無機顔料、水及び有機溶剤を含み、
前記インクジェットヘッドのノズル形成部材のインク吐出面側に、パーフルオロポリエーテル骨格を分子中に含む化合物からなる層が形成されていることを特徴とするインクジェット記録方法。
【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装置及び記録方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェット記録装置では、インクジェットヘッドとして、インク流路内のインクを加圧する圧力発生手段として圧電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、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が知られている。また、発熱抵抗体を用いてインク流路内でインクを加熱して気泡を発生させ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インク滴を吐出させる静電型のものなども知られている。
【０００３】
一方、インクジェット記録方法では、色材に顔料を用いたものが知られており、有機顔料に比べて比重の重い無機顔料を色材として用いたインクジェット記録装置用水性インクは色材の沈降、再分散性が課題となっていた。これに対し、酸化チタンを用いたインクジェット用インク（以下、インクと称することがある）に関する技術として特許文献１が知られており、特許文献１では、酸化チタン表面を疎水化処理することにより、沈降の低減や分散安定性の向上が試みられている。
しかし、疎水化処理された無機顔料は、インクジェットヘッドのノズル形成部材のインク吐出面側に付着、吸着しやすくなるという問題があった。
【０００４】
インクジェット記録装置のインクジェットヘッドは、ノズルからインク滴を吐出させて記録を行うため、ノズルの形状のみならずノズル形成部材の表面特性も吐出特性に大きな影響を与えることが知られている。例えば、ノズル周辺部にインクが付着して不均一なインク溜まりが発生すると、インク滴の吐出方向が曲げられたり、大きなばらつきが生じたりして吐出特性が不安定になる。
これらを鑑み、色材の沈降が少なく、分散安定性が良好なインクを用いた場合でも、吐出特性が安定なインクジェット記録装置が望まれていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。すなわち、本発明は、疎水化処理した無機顔料を含有する水性インク組成物を使用してもノズル形成部材の吐出面側に付着、吸着しない吐出安定性の高いインクジェット記録装置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】
上記課題を解決するために、本発明は、少なくとも疎水化処理した無機顔料、水及び水溶性有機溶剤を含む水性インク組成物を収容したインク容器と、インク滴を吐出するノズル形成部材を有するインクジェットヘッドとを備えるインクジェット記録装置であって、前記インクジェットヘッドのノズル形成部材のインク吐出面側に、パーフルオロポリエーテル骨格を分子中に含む化合物からなる層が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、疎水化処理した無機顔料を含有する水性インク組成物を使用してもノズル形成部材の吐出面側に付着、吸着しない吐出安定性の高いインクジェット記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のインクジェット記録装置のインクカートリッジ装填部のカバーを開いた状態の斜視説明図である。
【図２】本発明のインクジェット記録装置の全体構成を説明する概略構成図である。
【図３】本発明におけるインクジェットヘッドの一例を示す概略拡大図である。
【図４】本発明におけるインクジェットヘッドの一例を示す要素拡大図である。
【図５】本発明におけるインクジェットヘッドの一例を示す要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、少なくとも疎水化処理した無機顔料、水及び水溶性有機溶剤を含む水性インク組成物を収容したインク容器と、インク滴を吐出するノズル形成部材を有するインクジェットヘッドとを備えるインクジェット記録装置であって、前記インクジェットヘッドのノズル形成部材のインク吐出面側に、パーフルオロポリエーテル骨格を分子中に含む化合物からなる層が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
以下、本発明に係るインクジェット記録装置及び記録方法について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【００１１】
（インクジェット記録装置）
本発明において使用されるインクジェット記録装置について、一例を挙げて説明する。
図１に示すインクジェット記録装置は、装置本体１０１と、装置本体１０１に装着した用紙を装填するための給紙トレイ１０２と、装置本体１０１に装着され画像が記録（形成）された用紙をストックするための排紙トレイ１０３と、インクカートリッジ装填部１０４とを有する。インクカートリッジ装填部１０４の上面には、操作キーや表示器などの操作部１０５が配置されている。インクカートリッジ装填部１０４は、インクカートリッジ２０１の脱着を行うための開閉可能な前カバー１１５を有している。
【００１２】
装置本体１０１内には、図２及び図３に示すように、図示を省略している左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド１３１とステー１３２とでキャリッジ１３３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ（不図示）によって図３で矢示方向に移動走査する。
【００１３】
キャリッジ１３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する４個のインクジェット記録用ヘッドからなる記録ヘッド１３４を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【００１４】
記録ヘッド１３４を構成するインクジェット記録用ヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、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、静電力を用いる静電アクチュエータなどをインクを吐出するためのエネルギー発生手段として備えたものなどを使用できる。
【００１５】
また、キャリッジ１３３には、記録ヘッド１３４に各色のインクを供給するための各色のサブタンク１３５を搭載している。サブタンク１３５には、図示しないインク供給チューブを介して、インクカートリッジ装填部１０４に装填された本発明のインクカートリッジ２０１からインクメディアセットにおけるインクが供給されて補充される。
【００１６】
一方、給紙トレイ１０２の用紙積載部（圧板）１４１上に積載した用紙１４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部１４１から用紙１４２を１枚づつ分離給送する半月コロ（給紙コロ１４３）、及び給紙コロ１４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１４４を備え、この分離パッド１４４は給紙コロ１４３側に付勢されている。
【００１７】
この給紙部から給紙された用紙１４２を記録ヘッド１３４の下方側で搬送するための搬送部として、用紙１４２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト１５１と、給紙部からガイド１４５を介して送られる用紙１４２を搬送ベルト１５１との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ１５２と、略鉛直上方に送られる用紙１４２を９０°方向転換させて搬送ベルト１５１上に倣わせるための搬送ガイド１５３と、押さえ部材１５４で搬送ベルト１５１側に付勢された先端加圧コロ１５５とが備えられ、また、搬送ベルト１５１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ１５６が備えられている。
【００１８】
搬送ベルト１５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１５７とテンションローラ１５８との間に張架されて、ベルト搬送方向に周回可能である。この搬送ベルト１５１は、例えば、抵抗制御を行っていない厚さ４０μｍ程度の樹脂材、例えば、テトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体（ＥＴＦＥ）で形成した用紙吸着面となる表層と、この表層と同材質でカーボンによる抵抗制御を行った裏層（中抵抗層、アース層）とを有している。
【００１９】
搬送ベルト１５１の裏側には、記録ヘッド１３４による印写領域に対応してガイド部材１６１が配置されている。なお、記録ヘッド１３４で記録された用紙１４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト１５１から用紙１４２を分離するための分離爪１７１と、排紙ローラ１７２及び排紙コロ１７３とが備えられており、排紙ローラ１７２の下方に排紙トレイ１０３が配されている。
【００２０】
装置本体１０１の背面部には、両面給紙ユニット１８１が着脱自在に装着されている。両面給紙ユニット１８１は、搬送ベルト１５１の逆方向回転で戻される用紙１４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ１５２と搬送ベルト１５１との間に給紙する。なお、両面給紙ユニット１８１の上面には手差し給紙部１８２が設けられている。
【００２１】
このインクジェット記録装置においては、給紙部から用紙１４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１４２は、ガイド１４５で案内され、搬送ベルト１５１とカウンタローラ１５２との間に挟まれて搬送される。更に先端を搬送ガイド１５３で案内されて先端加圧コロ１５５で搬送ベルト１５１に押し付けられ、９０°搬送方向を転換される。
【００２２】
このとき、帯電ローラ１５６によって搬送ベルト１５１が帯電されており、用紙１４２は、搬送ベルト１５１に静電吸着されて搬送される。そこで、キャリッジ１３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１３４を駆動することにより、停止している用紙１４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１４２を所定量搬送後、次行の記録を行う。記録終了信号又は用紙１４２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１４２を排紙トレイ１０３に排紙する。
【００２３】
そして、サブタンク１３５内のインクの残量が少なくなると（ニアーエンドが検知される、と称することもある）、インクカートリッジ２０１から所要量のインクがサブタンク１３５に補給される。このインクジェット記録装置においては、インクカートリッジ２０１中のインクを使い切ったときには、インクカートリッジ２０１における筐体を分解して内部のインク袋だけを交換することができる。
【００２４】
また、インクカートリッジ２０１は、縦置きで前面装填構成としても、安定したインクの供給を行うことができる。したがって、装置本体１０１の上方が塞がって設置されているような場合、例えば、ラック内に収納したり、あるいは装置本体１０１の上面に物が置かれているような場合でも、インクカートリッジ２０１の交換を容易に行うことができる。
【００２５】
なお、ここでは、キャリッジが走査するシリアル型インクジェット記録装置に適用した例で説明したが、ライン型ヘッドを備えたライン型インクジェット記録装置にも同様に適用することができる。
【００２６】
また、本発明のインクジェット記録装置及びインクジェット記録方法は、インクジェット記録方式による各種記録に適用することができ、例えば、インクジェット記録用プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ／ファックス／コピア複合機、などに特に好適に適用することができる。
【００２７】
以下、本発明を適用したインクジェットヘッドについて示す。
図４は、本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドの要素拡大図、図５は、同ヘッドのチャンネル間方向の要部拡大断面図である。
【００２８】
このインクジェットヘッドは、インク供給口（不図示）と共通液室１ｂとなる彫り込みを形成したフレーム１０と、流体抵抗部２ａ、加圧液室２ｂとなる彫り込みとノズル３ａに連通する連通口２ｃを形成した流路板２０と、ノズル３ａを形成するノズル板と、凸部６ａ、ダイヤフラム部６ｂ及びインク流入口６ｃを有する振動板６０と、該振動板６０に接着層７０を介して接合された積層圧電素子５０と、該積層圧電素子５０を固定しているベース４０を備えている。
【００２９】
ベース４０はチタン酸バリウム系セラミックからなり、積層圧電素子５０を２列配置して接合している。
積層圧電素子５０は、目的に応じて適宜変更することができるが、厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラジウム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極層とを交互に積層する構成とすることができる。内部電極層は両端で外部電極に接続する。
【００３０】
積層圧電素子５０はダイシング加工により櫛歯状に分割され、１つ毎に駆動部５ｆと支持部５ｇ（非駆動部）として使用する。外部電極の外側はダイシング加工で分割されるように、切り欠き等の加工により長さを制限しており、これらは複数の個別電極となる。他方はダイシングでは分割されずに導通しており共通電極となる。
【００３１】
駆動部の個別電極にはＦＰＣ８が半田接合されている。また、共通電極は積層圧電素子の端部に電極層を設けて回し込んでＦＰＣ８のＧｎｄ電極に接合している。ＦＰＣ８には図示しないドライバＩＣが実装されており、これにより駆動部５ｆへの駆動電圧印加を制御している。
【００３２】
振動板６０は、薄膜のダイヤフラム部６ｂと、このダイヤフラム部６ｂの中央部に形成した駆動部５ｆとなる積層圧電素子５０と接合する島状凸部（アイランド部）６ａと、支持部に接合する梁を含む厚膜部と、インク流入口６ｃとなる開口を電鋳工法によるＮｉメッキ膜を２層重ねて形成することができる。ダイヤフラム部の厚さは、例えば３μｍ、幅は３５μｍ（片側）である。
【００３３】
この振動板６０の島状凸部６ａと積層圧電素子５０の駆動部５ｆ、振動板６０とフレーム１０の結合は、ギャップ材を含んだ接着層７０をパターニングして接着している。流路板２０はシリコン単結晶基板を用いて、流体抵抗部２ａ、加圧液室２ｂとなる彫り込み、及びノズル３ａに対する位置に連通口２ｃとなる貫通口をエッチング工法でパターニングすることができる。エッチングで残された部分が加圧液室２ｂの隔壁２ｄとなる。また、このヘッドではエッチング幅を狭くする部分を設けて、これを流体抵抗部２ａとすることができる。
【００３４】
ノズルプレート３０は、金属、樹脂材料などで形成したもので、インク滴を飛翔させるための微細な吐出口であるノズル３ａを多数を形成している。このノズル３ａの内部形状（内側形状）は、例えばホーン形状（略円柱形状又は略円錘台形状でもよい。）に形成することができる。また、このノズル３ａの径はインク滴出口側の直径で、例えば約２０〜３５μｍである。また各列のノズルピッチは、例えば１５０ｄｐｉである。
【００３５】
このノズルプレート３０のインク吐出面（ノズル表面側）は、撥インク性の表面処理を施した撥インク層３１を備えており、ノズルプレート３０と撥インク層３１がノズル形成部材３２を構成している。撥インク層３１は図４に示されるように、ノズルプレート３０のインク吐出面側に形成されている。撥インク層３１の形成方法は特に制限されるわけではないが、例えばノズル孔内部を水溶性樹脂でマスキングし、撥インク層３１を塗布形成後、水溶性樹脂を剥離除去する方法が挙げられる。
【００３６】
本発明における撥インク層は、疎水化処理した無機顔料が付着、吸着しない撥インク層として、パーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）骨格を分子中に含む化合物層で構成されている。ノズル基板と撥インク層の間には、ＰＦＰＥ骨格を分子中に含む化合物との結合点となる水酸基を多く存在させて密着性を向上させるために、無機酸化物層を設ける場合もある。
無機酸化物層はＳｉＯ２、ＴｉＯ２などが挙げられ、膜厚としては０．００１〜０．２μｍが好ましく、より好ましくは０．０１〜０．１μｍである。
【００３７】
また、ＰＦＰＥ骨格を分子中に含む化合物とは、低分子物質、樹脂などが挙げられ、特に限定されるものではない。例えば、特公平3-43065、特開平6-210857、特開平10-32984、特開2000-94567、特開2002-145645、特開2003-341070、特開2007-106024、特開2007-125849等に開示されたものが挙げられる。
【００３８】
具体的には、krytoxFSL（Dupont社製）、krytoxFSH（Dupont社製）、FomblinZ（ソルベイソレクシス社製）、FLUOROLINKS10（ソルベイソレクシス社製）、オプツールDSX（ダイキン工業社製）、FLUOROLINKC10（ソルベイソレクシス社製）、モレスコホスファロールＡ２０Ｈ（（株）松村石油研究所製）、モレスコホスファロールＡＤＯＨ（（株）松村石油研究所製）、モレスコホスファロールＤＤＯＨ（（株）松村石油研究所製）、フロロサーフFG5010（フロロテクノロジー社製）、フロロサーフFG5020（フロロテクノロジー社製）、フロロサーフFG5060（フロロテクノロジー社製）、フロロサーフFG5070（フロロテクノロジー社製）などが挙げられる。
【００３９】
特に好ましい例としては、変性パーフルオロポリオキセタン（ダイキン工業社製オプツールDSX）を例示できる。撥インク層の膜厚としては０．０００１〜０．０２μｍが好ましく、より好ましくは０．００１〜０．０１μｍである。
【００４０】
ＰＦＰＥ骨格を分子中に含む化合物による撥インク層の形成方法としては、フッ素系溶媒を用いたスピンコート、ロールコート、ディッピング等の塗布、印刷、及び真空蒸着等の方法が挙げられる。なお、フッ素系溶媒としては、例えば、ノベック（住友３Ｍ社製）、バートレル（Ｄｕ  Ｐｏｎｔ社製）、ガルデン（ソルベイソレクシス社製）などが挙げられる。
【００４１】
このように構成したインクジェットヘッドにおいては、記録信号に応じて駆動部５ｆに駆動波形（１０〜５０Ｖのパルス電圧）を印加することによって、駆動部５ｆに積層方向の変位が生起し、振動板６０を介して加圧液室２ｂが加圧されて圧力が上昇し、ノズル３ａからインク滴が吐出される。
その後、インク滴吐出の終了に伴い、加圧液室２ｂ内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程によって加圧液室２ｂ内に負圧が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、インクタンクから供給されたインクは共通液室１ｂに流入し、共通液室１ｂからインク流入口６ｃを経て流体抵抗部２ａを通り、加圧液室２ｂ内に充填される。
【００４２】
流体抵抗部２ａは、吐出後の残留圧力振動の減衰に効果が有る反面、表面張力による最充填（リフィル）に対して抵抗になる。流体抵抗部を適宜に選択することで、残留圧力の減衰とリフィル時間のバランスが取れ、次のインク滴吐出動作に移行するまでの時間（駆動周期）を短くできる。
【００４３】
（インク組成物）
次に、本発明で用いるインク組成物について説明する。
−疎水化処理された無機顔料−
まず、色材の疎水化処理された無機顔料についてであるが、無機顔料としては、二酸化チタン、二酸化ケイ素、酸化亜鉛、硫酸バリウム、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、クロムイエローなどが挙げられる。これらの中でも、二酸化チタンが好ましい。
【００４４】
粒子表面の疎水化処理を行うために用いられる無機顔料の種類としては、特に限定されず、表面が無処理の物でも構わないし、また、疎水化処理を行う際の処理剤との濡れ性を上げ、処理の効率が向上するものであれば何でもよい。例えば、アルミニウム、ケイ素、ジルコニウム、亜鉛などの酸化物が挙げられる。
【００４５】
無機顔料の表面に疎水性を付与するための化学構造としては、アルキル、アルキルシラン、フルオロアルキル、パーフルオロアルキル、シリコーンオイル類などが挙げられる。これらの中でも、粒子表面は水溶性有機溶剤と濡れ性が高い必要があることから、疎水化処理はシリコーン処理が好ましい。
疎水化処理の具体的な処理方法としては、例えばジアルキルジハロゲン化シラン、トリアルキルハロゲン化シラン、アルキルトリハロゲン化シラン等の公知のシランカップリング剤やジメチルシリコーンオイルに代表される公知のシリコーンオイル等と上記無機顔料粒子とを高温度下で接触反応することによって得られる。
【００４６】
ここで、疎水化処理されているかの判断は、目的に応じて適宜変更することができるが、インクに使用される無機顔料については、例えば次の手順で分析が可能である。
まず、インクから無機顔料を単離する。単離する方法は特に制限されるものではないが、例えば遠心分離法にて無機顔料を沈降させ、沈降物を取り出して水洗、乾燥することで、無機顔料を単離することができる。遠心分離の条件としては、例えば６０００回転で１時間分離する方法が考えられるが、これに限定されるものではない。
次に、単離した無機顔料の表面エネルギーの測定を行う。無機顔料の表面エネルギー測定は、特に制限されるものではないが、例えば粉体濡れ性試験機ＷＥＴ−１０１Ｐ（レスカ（株）製）を用いて測定することができる。条件は適宜変更が可能であるが、例えば水１００ｍｌに無機顔料少量を浮遊させ、液体の回転速度は２００ｒｐｍ、メタノール流入量３ｍｌ／ｍｉｎにて粉体の沈降を光学ディテクタにて検出することができる。沈降時のメタノール体積濃度の表面張力を算出し、粉体の表面エネルギーとすることができる。測定された表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍ以下であれば疎水化処理されていると判断することができる。
【００４７】
顔料の粒径については特に制限は無いが、隠蔽性を求める場合には、平均粒子径で０．２〜０．６μｍであれば、印字した画像の隠蔽性を確保しつつ、インクジェット装置内のインク流路や吐出ノズルの目詰まりを抑制し、安定的に装置を稼動させることが可能になる。
【００４８】
インク組成物中の色材としての顔料の添加量は、０．５〜２５重量％程度が好ましく、より好ましくは２〜１５重量％程度である。
上記に挙げた顔料は、水溶性有機溶媒、高分子分散剤や界面活性剤を用いて水性媒体に分散させることでインクジェット用記録液とすることができる。このような無機顔料粉体を分散させるための分散剤としては、通常の水溶性樹脂や水溶性界面活性剤を用いることができる。
【００４９】
−分散剤−
疎水化処理された無機顔料を分散させるための分散剤としては、通常の水溶性樹脂や水溶性界面活性剤を用いることができる。
水溶性樹脂の具体例としては、スチレン、スチレン誘導体、ビニルナフタレン誘導体、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸の脂肪族アルコールエステル等、アクリル酸、アクリル酸誘導体、マレイン酸、マレイン酸誘導体、イタコン酸、イタコン酸誘導体、フマール酸、フマール酸誘導体等から選ばれた少なくとも２つ以上の単量体からなるブロック共重合体、あるいはランダム共重合体、又はこれらの塩等が挙げられる。
【００５０】
これらの水溶性樹脂は、塩基を溶解させた水溶液に可溶なアルカリ可溶型樹脂であり、これらの中でも重量平均分子量３０００〜２００００のものが、インクジェット用記録液に用いた場合に、分散液の低粘度化が可能であり、かつ分散も容易であるという利点があるので特に好ましい。分散剤としての水溶性界面活性剤については、後述するインクの浸透剤としての界面活性剤と共通のものが用いられる。
【００５１】
分散液の分散方法としては、超音波照射、ホモジナイザー、ボールミル、ビーズミル、ペイントシェーカーなど汎用機器を用いて調製することができる。
【００５２】
浸透剤として含有される水溶性界面活性剤の具体例は例えば以下のものが挙げられる。
アニオン界面活性剤としては、アルキルアリル又はアルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルリン酸塩、アルキル硫酸塩、アルキルスルホン酸塩等が挙げられる。
カチオン界面活性剤としては、アルキルアミン塩、ジアルキルアミン塩、脂肪族アミン塩、ベンザルコニウム塩、第４級アンモニウム塩等が挙げられる。
ノニオン系界面活性剤としては、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アリルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等が挙げられる。
両性界面活性剤としては、イミダゾリニウムベタイン等のイミダゾリン誘導体、ジメチルアルキルラウリルベタイン、アルキルグリシン、アルキルジ（アミノエチル）グリシン等が挙げられる。
【００５３】
分散剤としての界面活性剤の添加量は、顔料を安定に分散させ、本発明の他の効果を失わせない範囲で単独または二種以上を適宣添加させることができる。
【００５４】
−水溶性有機溶剤−
水溶性有機溶剤、湿潤剤についてだが、これらはインクを所望の物性にするため、インクの乾燥を防止するため、またインクの溶解安定性を向上させるため等の目的で必要に応じて使用することができる。
水溶性有機溶剤としては、１，３−ブタンジオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコール類、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、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−カプローラクタム等の含窒素複素環化合物等を用いることができる。
【００５５】
−水−
本発明に用いられる水としては、特に制限はなく、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、又は超純水を用いることができる。インクジェット記録用インクにおける水の含有量は、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。
【００５６】
−その他の構成成分−
次に、その他のインク構成成分について説明する。その他の添加剤は、防腐防黴剤、防錆剤、水溶性紫外線吸収剤、水溶性赤外線吸収剤、ｐＨ調整剤等が挙げられる。
防腐防黴剤としては、１、２−ベンズイソチアゾリン−３−オン、安息香酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、ぺンタクロロフェノールナトリウム、２−ピリジンチオール−１−オキサイドナトリウム等が挙げられる。
防錆剤としては、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオジグリコ−ル酸アンモン、ジイソプロピルアンモニイウムニトライト、四硝酸ペンタエリスリト−ル、ジシクロヘキシルアンモニウムニトライト等が挙げられる。
ｐＨ調整剤としては、調合されるインクに悪影響をおよぼさずにｐＨを所望の値に調整できるものであれば、任意の物質を使用することができる。その例として、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム等のアルカリ金属元素の水酸化物、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム等のアルカリ金属の炭酸塩、第４級アンモニウム水酸化物やジエタノールアミン、トリエタノ−ルアミン等のアミン、水酸化アンモニウム、第４級ホスホニウム水酸化物等が挙げられる。
【００５７】
本発明におけるインク組成物は、顔料、界面活性剤、その他構成成分を水性媒体中に分散し、更に必要に応じて攪拌混合して作製することができる。分散はサンドミル、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が、本発明は製造方法に左右されるものではない。
【００５８】
（インクジェット記録方法）
本発明のインクジェット記録方法は、ノズル形成部材を有するインクジェットヘッドから水性インク組成物を液滴として吐出、飛翔させて、記録媒体に画像を形成するインク飛翔工程を少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程を含んでいてもよい。
前記インクジェット記録方法に用いられる水性インク組成物は、前記のインクを用いることができる。また、インクジェットヘッドのノズル形成部材のインク吐出面側に、ＰＦＰＥ骨格を分子中に含む化合物からなる層が形成されている。
【００５９】
飛翔工程ではインクに刺激を与えて液滴として吐出、飛翔させて、記録媒体に画像を形成するが、飛翔させるための刺激は、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、熱（温度）、圧力、振動、光などが挙げられる。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。これらの中でも、熱、圧力が好適に挙げられる。
【００６０】
前記刺激を発生させる手段としては、例えば、加熱装置、加圧装置、圧電素子、振動発生装置、超音波発振器、ライト、などが挙げられ、具体的には、例えば、圧電素子等の圧電アクチュエータ、発熱抵抗体等の電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、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、静電力を用いる静電アクチュエータなどが挙げられる。
【００６１】
前記インクの飛翔の態様としては、特に制限はなく、前記刺激の種類等に応じて異なり、例えば、前記刺激が「熱」の場合、記録ヘッド内のインクに対し、記録信号に対応した熱エネルギーを、例えば、サーマルヘッド等を用いて付与し、該熱エネルギーにより前記インクジェット記録用インクに気泡を発生させ、該気泡の圧力により、該記録ヘッドのノズル孔から該インクジェット記録用インクを液滴として吐出噴射させる方法などが挙げられる。また、前記刺激が「圧力」の場合、例えば記録ヘッド内のインク流路内にある圧力室と呼ばれる位置に接着された圧電素子に電圧を印加することにより、圧電素子が撓み、圧力室の容積が縮小して、前記記録ヘッドのノズル孔からインクを液滴として吐出噴射させる方法などが挙げられる。
【００６２】
本発明においては、インクジェットヘッドとして、いわゆるピエゾ型のもの、あるいは、いわゆるサーマル型のもの、静電型のものなどいずれのインクジェットヘッドを搭載するプリンタにも良好に適用できる。また、記録媒体としては、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、普通紙、光沢紙、特殊紙、布、フィルム、ＯＨＰシートなどが挙げられる。
【実施例】
【００６３】
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。なお、「部」は、質量部を表わす。
【００６４】
（疎水表面処理無機顔料の調製例）
（１）シリコーン表面処理二酸化チタンの調製例
減圧乾燥機にて１１０℃で２日間乾燥させた二酸化チタン（ＣＲ−５０、石原産業（株）製、平均粒子径０．２５μｍ）１０部を、等圧滴下ろうとを備え付けた２００ｍｌフラスコに投入し、窒素ガス置換した。反応性シリコーンオイルＫＦ−９９（信越工業（株）製）２部を脱水トルエン４０部で希釈した溶液を滴下ろうとから徐々に加えながら撹拌した。滴下終了後、オイルバスで加熱しトルエンを留去してから、１５０℃で３時間反応させた。反応終了後、固形分を回収し、トルエン、次いでメタノールで十分に洗浄した後に６０℃で１日減圧乾燥し、シリコーン表面処理二酸化チタンを得た。
【００６５】
（２）アルキル表面処理二酸化チタンの調製例
オクタデシルトリメトキシシランの５ｍＭトルエン溶液５０部と、減圧乾燥機にて１１０℃で２日間乾燥させた二酸化チタン（ＣＲ−５０、石原産業（株）製、平均粒子径０．２５μｍ）１０部、および直径４ｍｍのジルコニアビーズ２００部を、容器内を窒素ガス置換したガラス瓶に入れ密封したのち、２日間ミックスローターで回転させながら反応させた。その後、ビーズをふるいで分離してから固形分をろ過回収した後、トルエン、次いでメタノールで十分に洗浄した後に６０℃で１日減圧乾燥し、アルキル表面処理二酸化チタンを得た。
【００６６】
（３）シリコーン表面処理二酸化ケイ素の調製例
上記調製例（１）において、二酸化チタン１０部の代わりに、平均粒子径０．４μｍの球状シリカ（堺化学工業（株）製）１０部を用いた以外は上記調製例（１）と同様の操作を行い、シリコーン表面処理二酸化ケイ素を得た。
【００６７】
（実施例１）
バイアル瓶にイオン交換水１１．４部、３−メチル−１，３−ブタンジオール１２部、分散剤としてＤＩＳＰＥＲＢＹＫ−１９０（ビックケミー社製）０．６部を入れ軽く撹拌して均一化した後、上記調整例（１）で調製したシリコーン表面処理二酸化チタン６部を加え、５０℃で３時間超音波を照射（６００Ｗ）して分散液を得た。
【００６８】
一方、下記に示す原材料を混合し、ビヒクルを作製した。
アクリットＷＥＭ−３２１Ｕ（アクリルウレタン水系エマルジョン、大成化工（株）製）                                                              １２．３質量部
グリセリン                                                    １１．７質量部
１，３−ブタンジオール                                        ３５．２質量部
２−エチル−１，３−ヘキサンジオール                            ６．３質量部
ポリフォックスＰＦ−１５６Ａ（アニオン系フッ素系界面活性剤、ＯＭＮＯＶＡ社製）
５．２質量部
Ｐｒｏｘｅｌ  ＬＶ（防腐防黴剤、１、２−ベンズイソチアゾリン−３−オン、アビシア社製）                                                          ０．３質量部
トリエタノールアミン                                            ０．２質量部
イオン交換水                                                  ２８．９質量部
【００６９】
上記で調製した分散液とビヒクルとを、バイアル瓶中でそれぞれ等量ずつ混合し、インクの調製を行った。
【００７０】
次に、ＰＦＰＥ骨格を分子中に含む化合物として変性パーフルオロポリオキセタン（ダイキン工業製オプツールＤＳＸ）を用いて、ＳＵＳ３０４ノズル表面上に浸漬法にて塗布して膜厚０．０１μｍの撥インク層を形成した。この際、ノズル孔内部を水溶性樹脂でマスキングし、撥インク層塗布形成後、剥離除去し、１２０℃１時間加熱して撥インク層を形成した。このようにして作製したノズル板をヘッドに装着し、ワイパーブレード（ＥＰＤＭゴム（エチレン・プロピレンゴム）硬度７０℃）にて、上記インクを付着させた状態で２０００回ワイピングした。その後、ヘッドをリコー製インクジェットプリンターＩＰＳｉＯ  ＧＸ３０００に装着し、上記のインクを用いて、以下に示した吐出安定性の評価を実施した。結果を表１に示す。
【００７１】
＜吐出安定性評価＞
インク充填後、全ノズルにインクが充填され異常画像が出ないことを確認し、以下の条件で間欠印写試験を行い吐出安定性を評価した。
すなわち、以下の印刷パターンチャートを２０枚連続で印字後、２０分間印字を実施しない休止状態にし、これを５０回繰り返し、累計で１０００枚印写後、もう１枚同チャートを印写した時の５％チャートベタ部の、白抜け、スジ、噴射乱れの有無を目視にて以下の基準で評価した。なお、印刷パターンは、画像領域中、印字面積が、紙面全面積中、各色印字面積が５％であるチャートにおいて、各インクを１００％ｄｕｔｙで印字した。印字条件は、記録密度は３６０ｄｐｉ、ワンパス印字とした。Ａ又はＢが実装に耐え得るレベルである。
【００７２】
Ａ：ベタ部に白抜け、スジ、噴射乱れがない
Ｂ：ベタ部に白抜けはないが、スジ、噴射乱れが若干認められる
Ｃ：ベタ部に白抜け、スジ、噴射乱れが一部に認められる
Ｄ：ベタ部に白抜け、スジ、噴射乱れが全域にわたって認められる
【００７３】
（実施例２）
ＰＦＰＥ骨格を分子中に含む化合物としてフッ素系コーティング剤フロロサーフＦＧ−５０１０（フロロテクノロジー社製）を、ＳＵＳ３０４ノズル表面上にディッピング法にて塗布した。この際、ノズル孔を水溶性樹脂にて、またノズル板裏面はテープにてマスキングし、撥インク層（膜厚０．０１μｍ）形成後、剥離除去した。以下、実施例１のインクを用いて、実施例１と同様な評価を行った。
【００７４】
（実施例３）
ＰＦＰＥ骨格を分子中に含む化合物としてフッ素系コーティング剤モレスコホスファロールＤＤＯＨ（株）松村石油研究所製）を、ＳＵＳ３０４ノズル表面上にディッピング法にて塗布した。この際、ノズル孔を水溶性樹脂にて、またノズル板裏面はテープにてマスキングし、撥インク層（膜厚０．０１μｍ）形成後、剥離除去した。以下、実施例１のインクを用いて、実施例１と同様な評価を行った。
【００７５】
（実施例４）
実施例１において、上記調整例（１）で作製した二酸化チタンの代わりに、市販のシリコーン処理二酸化チタンＣＲ−６３（石原産業製）を用いた以外は実施例１と同様にして二酸化チタン分散液を作製し、以下、実施例１のビヒクルを用いてインクを作製し、実施例１と同様な評価を行った。
【００７６】
（実施例５）
実施例１において、上記調整例（１）で作製した二酸化チタンの代わりに、上記調整例（２）で作製したアルキル表面処理二酸化チタンを用いた以外は実施例１と同様にして二酸化チタン分散液を作製し、以下、実施例１のビヒクルを用いてインクを作製し、実施例１と同様な評価を行った。
【００７７】
（実施例６）
実施例１において、上記調整例（１）で作製した二酸化チタンの代わりに、上記調整例（３）で作製したシリコーン表面処理二酸化ケイ素を用いた以外は実施例１と同様にして二酸化ケイ素分散液を作製し、以下、実施例１のビヒクルを用いてインクを作製し、実施例１と同様な評価を行った。
【００７８】
（比較例１）
実施例１において、次のように作製した撥インク層を作製した以外は実施例１と同様である。
ＳＵＳ３０４ノズル表面上にシリコーンレジン（東レダウコーニングシリコーン社製ＳＲ２４１１）を、ディッピング法にて約１ｍｇ／ｃｍ２付着させた。この際、ノズル孔を水溶性樹脂にて、またノズル板裏面はテープにてマスキングし、シリコーンレジン付着後、剥離除去した。これを大気中で１５０℃２時間加熱硬化させて撥インク層とした。以下、実施例１のインクを用いて、実施例１と同様な評価を行った。
【００７９】
（比較例２）
実施例４において、次のように撥インク層を作製した以外は実施例４と同様である。
ＳＵＳ３０４ノズルのノズル孔、ノズル裏面を絶縁性のドライフィルムレジストＤＦＲによりマスキングして、上村工業製Ｎｉ−ＰＴＦＥ共析めっき液メタフロンを用いて、電解めっきによりＮｉ−ＰＴＦＥ共析層を２μｍ形成した後、ＤＦＲを除去した後、３５０℃１時間熱処理することにより、撥インク層を形成した。以下、実施例１のインクを用いて、実施例１と同様な評価を行った。
【００８０】
（比較例３）
実施例５において、比較例１で用いた撥インク層を用いた以外は実施例５と同様である。
【００８１】
（比較例４）
実施例６において、比較例１で用いた撥インク層を用いた以外は実施例６と同様である。
【００８２】
【表１】
2015136804.tif 000003
【００８３】
以上より、疎水化処理した無機顔料を含有する水性インク組成物を使用しても付着、吸着しない吐出安定性の高いインクジェット記録装置が得られることがわかる。
【符号の説明】
【００８４】
１ｂ    共通液室
２ａ    流体抵抗部
２ｂ    加圧液室
２ｃ    連通口
２ｄ    隔壁
３ａ    ノズル
５ｆ    駆動部
５ｇ    支持部（非駆動部）
６ａ    凸部
６ｂ    ダイヤフラム部
６ｃ    インク流入口
１０    フレーム
２０    流路板
３０    ノズルプレート
３１    撥インク層
３２    ノズル形成部材
４０    ベース
５０    積層圧電素子
６０    振動板
７０    接着層
１０１    装置本体
１０２    給紙トレイ
１０３    排紙トレイ
１０４    インクカートリッジ装填部
１０５    操作部
１１１    上カバー
１１２    前面
１１５    前カバー
１３１    ガイドロッド
１３２    ステー
１３３    キャリッジ
１３４    記録ヘッド
１３５    サブタンク
１４１    用紙載置部
１４２    用紙
１４３    給紙コロ
１４４    分離パッド
１４５    ガイド
１５１    搬送ベルト
１５２    再度カウンタローラ
１５３    搬送ガイド
１５４    押さえ部材
１５５    加圧コロ
１５６    帯電ローラ
１５７    搬送ローラ
１５８    デンションローラ
１６１    ガイド部材
１７１    分離爪
１７２    排紙ローラ
１７３    排紙コロ
１８１    両面給紙ユニット
１８２    手差し給紙部
２００    インクカートリッジ
２０１    インクカートリッジ
２４１    インク袋
２４２    インク注入口
２４３    インク排出口
２４４    カートリッジ外装
３０１    研磨ユニット
３０２    研磨ロール（研磨ブラシ）
３０３    クリーニングロール
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８５】
【特許文献１】特開２０１１−２２５８６７号公報
【図１】
2015136804.tif 000004
【図２】
2015136804.tif 000005
【図３】
2015136804.tif 000006
【図４】
2015136804.tif 000007
【図５】
2015136804.tif 000008