(57)【要約】【課題】液体トナージェットインクを用い、低印加電圧での飛翔性に優れ、高品質な画像が得られる記録方法を提供する。【解決手段】分散媒および着色剤を少なくとも含む荷電粒子を主成分とした液体トナージェットインクと、複数の記録電極からなるヘッドを用い、記録電極に電圧を印加し、荷電粒子を飛翔させることにより画像記録する記録方法において、記録時、電極におけるインクの固形分を、１．１〜５倍に濃縮させることを特徴とする記録方法。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散媒および着色剤を少なくとも含む荷電粒子を主成分とした液体トナージェットインクと、複数の記録電極からなるヘッドを用い、記録電極に電圧を印加し、荷電粒子を飛翔させることにより画像記録する記録方法において、記録時、電極におけるインクの固形分を、１．１〜５倍に濃縮させることを特徴とする記録方法。
【請求項２】
着色剤が樹脂により被覆されている液体トナージェットインクを用いることを特徴とする請求項１に記載の記録方法。
【請求項３】
電着乾燥法によるＱ／Ｍが１００〜７０００μＣ／ｇの範囲にある液体トナージェットインクを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の記録方法。
【請求項４】
ζ電位の絶対値が１０〜１５０ｍＶの範囲にある液体トナージェットインクを用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の記録方法。
【請求項５】
２５℃における粘度が１〜１５ｍＰａ・ｓである液体トナージェットインクを用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の記録方法。
【請求項６】
固形分が１〜１５ｗｔ％の範囲内にある液体トナージェットインクを用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の記録方法。
【請求項７】
荷電粒子の平均粒径が０．１〜１０．０μｍの範囲内にある液体トナージェットインクを用いることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の記録方法。
【請求項８】
分散媒が複数からなり、各分散媒の電気抵抗が１×１０１０〜１×１０１６Ω・ｃｍであり、脂肪族炭化水素、シリコンオイル、脂肪酸エステル、フッ素オイルから選択される少なくとも２種である液体トナージェットインクを用いることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の記録方法。
【請求項９】
ポリオレフィン、オレフィン共重合体、ロジン又はその変性樹脂から選択される少なくとも１種含む液体トナージェットインクを用いることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の記録方法。
【請求項１０】
荷電粒子の帯電極性と同極性の電圧を印加し、荷電粒子を飛翔させることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の記録方法。
【請求項１１】
径が３０〜１００μｍの複数の釘状電極からなるヘッドを用いて、荷電粒子を飛翔させることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の記録方法。
【請求項１２】
電極に絶対値５００〜２０００Ｖの電圧を印加することにより荷電粒子を飛翔させることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の液体トナージェットインクを用いた記録方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷電した液体トナージェットインクに電圧をかけることにより飛翔させて画像記録をする記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録方式は、一般にノズル、スリット或いは多孔質フィルム等から液体あるいは固体インクを吐出し、これを紙、布、フィルム等に付着させて記録を行うものである。インクジェット記録方式のプリンターは、使用時の音が小さく、また小型で安価である等の利点から随所で用いられている。また、プリンターの更なる検討が精力的に行われ、特に黒色の単色プリンターとして、レポート用紙、コピー用紙等のいわゆる普通紙上に良好な印字品質が得られるプリンターも市販されるに至っている。
【０００３】
また、インクジェットプリンタに使用されるインクに関しては、（１）紙上で滲み、かぶりのない高解像度、高濃度で均一な画像が得られること、（２）ノズル先端でインク乾燥による目詰まりが発生せず、常に吐出応答性、吐出安定性が良好であること、（３）紙上においてインクの乾燥性がよいこと、（４）画像の堅ろう性がよいこと、（５）長期保存安定性がよいこと、などが要求される。
【０００４】
これらの要求を満足すべく、従来よりインクジェット記録用インクについての多くの検討がなされ、種々の添加剤の検討、あるいは数々の水溶性有機溶剤の検討が行われており、そして例えば、界面活性剤を使用すること（特公昭６２−１１７８１号公報）こと、及び、酸化エチレンと酸化プロピレンとのブロック共重合体を使用すること（特開平１−２５７８９号公報）が従来から提案されている。
【０００５】
しかし、通常のインクジェトプリンタは、ノズル状の孔よりインクを吐出させるため、インク径はノズル径により制御され、可変できない。このため、階調性を出す場合はインク濃度の異なるインクを用いるか、径の異なる多数のノズルを用いる必要がありシステムが煩雑になるという問題があった。また、長期間使用しない場合は、ノズルが詰まるなどの問題があった。
【０００６】
これに対し、荷電したインクに電圧をかけることにより飛翔させる液体トナージェットインキは、ノズルではなく先端の尖った釘状の電極を使用するため、インクの詰まりがない。また、電極にかける電圧時間やパルスを変えることにより、容易にドット径を変えることができるため、階調性に優れ、写真調の画像が得られる。また濃度の異なるインクが不用のため、システムが簡略化できる。
【０００７】
液体トナージェット記録方式の例としては、超音波を併用して飛翔させる方式のもの（特開平１１−３００９６９号公報…特許文献１）やラインヘッドの先端にトナー粒子の極性と同極性の電圧を印加してトナー粒子の凝集体をつくり、この凝集体を吐出させる印字方式のもの（ＰＣＴ／ＡＵ９２−００６６５…特許文献２）や現像ローラと電子写真感光体との間の現像ギャップを隔てて近接配備され現像ローラ表面の湿式トナーを感光体の潜像電位に飛翔させる手段を有する印字方式のもの（特開平６−１３７７９１号公報、特開平７−１６００６２号公報…特許文献３及び４）などが提案されている。
【０００８】
しかし、これまでの方法は、印加電圧を高くしないと飛翔しなかったり、飛翔しても濃度が低かったりして満足する品質が得られていない。特に低電圧で飛翔し高画像品質が得られるインクはなかった。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−３００９６９号公報
【特許文献２】
ＰＣＴ／ＡＵ９２−００６６５
【特許文献３】
特開平６−１３７７９１号公報
【特許文献４】
特開平７−１６００６２号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来技術における前記欠点を改善し、液体トナージェットインクを用い、低印加電圧での飛翔性に優れ、高品質な画像が得られる記録方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、下記（１）〜（１２）が提供される。
（１）分散媒および着色剤を少なくとも含む荷電粒子を主成分とした液体トナージェットインクと、複数の記録電極からなるヘッドを用い、記録電極に電圧を印加し、荷電粒子を飛翔させることにより画像記録する記録方法において、記録時、電極におけるインクの固形分を、１．１〜５倍に濃縮させることを特徴とする記録方法。
（２）着色剤が樹脂により被覆されている液体トナージェットインクを用いることを特徴とする上記（１）に記載の記録方法。
（３）電着乾燥法によるＱ／Ｍが１００〜７０００μＣ／ｇの範囲にある液体トナージェットインクを用いることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の記録方法。
（４）ζ電位の絶対値が１０〜１５０ｍＶの範囲にある液体トナージェットインクを用いることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の記録方法。
（５）２５℃における粘度が１〜１５ｍＰａ・ｓである液体トナージェットインクを用いることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の記録方法。
（６）固形分が１〜１５ｗｔ％の範囲内にある液体トナージェットインクを用いることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の記録方法。
（７）荷電粒子の平均粒径が０．１〜１０．０μｍの範囲内にある液体トナージェットインクを用いることを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載の記録方法。
（８）分散媒が複数からなり、各分散媒の電気抵抗が１×１０１０〜１×１０１６Ω・ｃｍであり、脂肪族炭化水素、シリコンオイル、脂肪酸エステル、フッ素オイルから選択される少なくとも２種である液体トナージェットインクを用いることを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれかに記載の記録方法。
（９）ポリオレフィン、オレフィン共重合体、ロジン又はその変性樹脂から選択される少なくとも１種含む液体トナージェットインクを用いることを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれかに記載の記録方法。
（１０）荷電粒子の帯電極性と同極性の電圧を印加し、荷電粒子を飛翔させることを特徴とする上記（１）〜（９）のいずれかに記載の記録方法。
（１１）径が３０〜１００μｍの複数の釘状電極からなるヘッドを用いて、荷電粒子を飛翔させることを特徴とする上記（１）〜（１０）のいずれかに記載の記録方法。
（１２）電極に絶対値５００〜２０００Ｖの電圧を印加することにより荷電粒子を飛翔させることを特徴とする上記（１０）又は（１１）に記載の液体トナージェットインクを用いた記録方法。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明は、液体トナージェットインクを用い、帯電したインク粒子に電圧を印加してインク粒子を飛翔させて画像記録する記録方法において、電極ヘッドでインク固形分を、１．１〜５倍に濃縮させることを特徴とする記録方法に関するものである。
電極ヘッドに電圧を印加すると、インク粒子が飛翔するが、電極ヘッド上での濃縮が少ないと印字濃度が低くなってしまうため、できるだけ濃縮され飛翔することが望ましい。しかし、濃縮しすぎるとインク粘度が上がりすぎ、飛翔しなくなったり、飛翔粒子径が大きくなり、解像度が低下する。
【００１３】
本発明の記録方法は、電極ヘッド上でインク固形分を、１．１〜５倍に濃縮させることによって、該濃縮インクにより、印字濃度、解像度、階調性の良好な印字特性が得られる。
更に望ましくは、インク固形分を１．２〜３倍に濃縮されることが好ましい。
【００１４】
本発明の記録方法において、記録時、電極におけるインクの固形分を１．５〜５倍に濃縮させる方法としては、インクをラインヘッドの先端にトナー粒子と同極性の電圧を印加してトナー粒子の凝集体を生成させる方法等が挙げられる。
【００１５】
次に、本発明の記録方法に用いる液体トナージェットインクの成分について説明する。
本発明において用いるインクの分散媒は複数用いることが好ましい。分散媒を複数用いることにより、分散媒の粘度、抵抗をコントロールでき、飛翔性の向上、定着性の向上の効果を奏する。
また分散媒を１種又は複数を用いる場合、各分散媒の電気抵抗は１×１０１０Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、特に１×１０１０〜１×１０１６Ω・ｃｍであることが望ましい。１×１０１０Ω・ｃｍより低いとリークの発生、飛翔性不良につながる。
【００１６】
分散媒の種類は脂肪族炭化水素、シリコンオイル、脂肪酸エステル、フッ素オイル等の人体に安全で、極性が低く、反応性の低いものが好ましい。脂肪族炭化水素としてはヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソドデカン、市販品としてアイソパーＧ、アイソパーＨ、アイソパーＬ、アイソパーＭ、アイソパーＶ（以上エクソン社製）、シェルゾル−７１（シェル石油化学社製）などが挙げられ、シリコンオイルとしてはジアルキルシリコンオイル、環状ポリジアルキルシリコンオイル、メチルフェニルシリコンオイル、メチルハイドロジェンシリコンオイル、変性シリコンオイルとして反応性シリコンオイル、非反応性シリコンオイルなどが挙げられ、脂肪酸エステルとしてはイソプロピルミリステート、イソブチルミリステート、ヘキシルミリステート、イソプロピルオレエート、イソブチルオクトエート等の高級脂肪酸エステルなどが挙げられ、フッ素系溶剤としては住友スリーエム社のフロリナートＦＣ−４０、フロリナートＦＣ−４３、フロリナート−７０、フロリナート−７７などが挙げられる。
【００１７】
本発明に使用できる着色剤は、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、スカイブルー、ローダミンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、メチルバイオレットレーキ、ピーコックブルーレーキ、ナフトールグリーンＢ、ナフトールグリーンＹ、ナフトールイエローＳ、ナフトールレッド、リソールファーストイエロー２Ｇ、パーマネントレッド４Ｒ、ブリリアントファーストスカーレット、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、リソールレッド、レーキレッドＣ、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、パーマネントレッドＦ５Ｒ、ピグメントスカーレット３Ｂインジゴ、チオインジゴオイルピンクおよびボルド−１０Ｂなどが挙げられる。
【００１８】
カーボンブラックは、プリンテックスＶ、プリンテックスＵ、プリンテックスＧ、スペシャルブラック１５、スペシャルブラック４、スペシャルブラック４−Ｂ（以上デグサ社製）、三菱＃４４、＃３０、ＭＲ−１１、ＭＡ−１００（以上三菱化成社製）、ラーベン１０３５、ラーベン１２５２、ニュースペクトＩＩ（以上コロンビアカーボン社製）、リーガル４００、６６０、ブラックパール９００、１１００、１３００、モーガルＬ（以上キャボット社製）などが使用できる。
【００１９】
また、着色剤を樹脂により被覆することにより、更にインク粒子の抵抗を高めることができ、リーク防止、高画像品質に効果がある。
被覆する樹脂は高抵抗の樹脂が有利であり、中でもポリオレフィン、オレフィンの共重合体、ロジン又はその変性樹脂が良好である。
【００２０】
特にこれらの着色剤をフラッシング処理を行った場合は顔料被覆性が良く飛翔性、画像品質、リーク防止面で更に効果が上がる。
フラッシング処理とは、色素を水に溶かした含水液に、更に樹脂分散媒を加え、フラッシャーと呼ばれるニーダー中で良く混合し、顔料のまわりに存在する水を後から添加される樹脂分散媒によって置換する処理をいう。
この操作により取出される水を排出し、樹脂溶液中に顔料が分散された状態とし乾燥させて、溶剤を除去し、得られた塊を粉砕することにより着色剤の粉末が得られる。
フラッシングする際の着色剤と樹脂の割合は、樹脂１００重量部に対して着色剤１０〜６０重量部が適当である。フラッシング処理には、フミン酸、フミン酸塩（Ｎａ塩、ＮＨ４塩など）またはフミン酸誘導体の存在下に行うのが特に有利である。これら添加されるフミン酸類の量は、着色剤含水液の０．１〜３０ｗｔ％程度が適当である。
【００２１】
本発明で用いるインクのＱ／Ｍ（比電荷量）は１００〜７０００μＣ／ｇが良好で、１００μＣ／ｇより小さいと帯電量が小さく飛翔しにくく、一方７０００μＣ／ｇより大きいとリークが起こりやすくなる。
ζ電位の絶対値は１０〜１５０ｍｖが良好であり、１０ｍｖより小さいと飛翔しにくく、一方１５０ｍｖより大きいとヘッド上での凝集性が低下して濃度が低くなる。
【００２２】
２５℃における粘度は、１〜１５ｍＰａ・ｓの範囲にあることが好ましい。
１ｍＰａ・ｓより低いと、粘度が低すぎてヘッド被覆性が低下したり、液ダレが発生したりする。一方１５ｍＰａ・ｓより高いとヘッドからの液供給性が低下したり、飛翔性が低下する。
【００２３】
固形分は、１〜１５ｗｔ％の範囲にあることが好ましい。１ｗｔ％より低いと、濃度が低く、一方１５ｗｔ％より高いと階調性が低下する。
荷電粒子の平均粒径は、０．１〜１０．０μｍの範囲にあることが好ましい。０．１μｍより小さいとニジミが発生し易くなり、一方１０．０μｍより大きいと解像力が低下する。
【００２４】
また本発明で用いる液体トナージェットインクは分散用樹脂をに併用することが好ましい。
該分散用樹脂としては下記一般式
【化１】
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（式中、Ｒ１はＨまたはＣＨ３を、ｎは６〜２０の整数を表わす。）
で表わされるビニルモノマーＡの重合体、共重合体、及び該モノマーＡと下記一般式
【化２】
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（式中、Ｒ１はＨまたはＣＨ３を、Ｒ２は炭素数１〜５のアルキル基、置換または無置換のアリール基を表わす。）
で表わされるビニルモノマー及びビニルピリジン、ビニルピロリドン、エチレングリコールジメタクリレート、グリシジルメタクリレート、スチレン、ジビニルベンゼン、ビニルトルエンより選ばれるモノマーＢの各一種づつ、もしくは数種の共重合体、グラフト共重合体等が挙げられる。
【００２５】
これらの着色剤、樹脂、分散媒等をボールミル、キティーミル、ディスクミル、ピンミルなどの分散機に投入、分散、することにより、本発明で用いる液体トナージェットインクを得ることができる。
【００２６】
本発明の前記条件を満たしたインクを用いる本発明の記録方法により低印加電圧により良好な飛翔性を得ることができる。
【００２７】
また、本発明の記録方法において、インクを飛翔させるためには、インクの帯電極性と同極性の電圧をヘッド電極に印加することが望ましく、電圧の絶対値は５００〜２０００Ｖが好ましい。５００ｖより低いと飛翔安定性が低下し、一方２０００ｖより大きいとリークが発生しやすくなったり、装置が大型になる。
インクを飛翔させるヘッドの径は３０〜１００μｍの釘状のものが良好であり、３０μｍより細いと耐久性の点で劣り、一方１００μｍより太いとドット径が大きくなり、解像力が低下する。
【００２８】
【実施例】
本発明を具体例によってさらに詳細に説明する。
【００２９】
2004216782.tif 000005
【００３０】
2004216782.tif 000006
【００３１】
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【００３２】
（実施例４）
実施例２のナフテン酸Ｚｒをオクチル酸Ｆｅにして０．１重量部とした以外は実施例２と同様にして、インク組成物を得た。
【００３３】
（実施例５）
実施例２のナフテン酸Ｚｒを０．８重量部とし、ラウリルメタクリレートとステアリルメタクリレートの共重合体のアイソパーＨ分散液（固形分３０％）の代りにラウリルメタクリレートとグリシジルメタクリレートの共重合体のアイソパーＨ分散液（固形分３０％）を７０重量部としたた以外は実施例２と同様にして、インク組成物を得た。
【００３４】
（実施例６）
実施例２のアイソパーＨをシリコーン２０ｃｓｔにした以外は実施例２と同様にして、インク組成物を得た。
【００３５】
（実施例７）
実施例２のアイソパーＨを３００重量部にした以外は実施例２と同様にして、インク組成物を得た。
【００３６】
（実施例８）
実施例２の分散時間を８時間にした以外は実施例２と同様にして、インク組成物を得た。
【００３７】
（実施例９）
実施例２のアイソパーＨをイソプロピルアルコールにした以外は実施例２と同様にして、インク組成物を得た。
【００３８】
（比較例）
ピグメントレッド５７：１（大日精化）                    ３０重量部
スチレンとブタジエンの共重合体                          １５重量部
ナフテン酸Ｎｉ                                        ０．１重量部
ベンジルアルコール                                    １００重量部
シクロヘキサン                                        ３００重量部
これらをボールミルで２４時間分散し、インク組成物を得た。
【００３９】
これら実施例及び比較例で得られたインク組成物を図２の装置を用い印字実験を行った。
インクの物性、印字特性を以下の表１に示す。
【００４０】
【表１】
2004216782.tif 000008
【００４１】
上記特性は以下の方法により求めた。
2004216782.tif 000009
【００４２】
実施例１〜９の結果のように濃縮率の高い方が画像濃度は高い結果であったが、５倍より高すぎると飛翔性が低下した。
【００４３】
（実施例１０）
実施例２のインクを用い図２の装置でヘッド径を１５０μｍにしたところ、解像力がランク３に低下した。
【００４４】
（実施例１１）
実施例２と同一実験で、ヘッドの印加電圧を３００Ｖにしたところ飛翔性が△に低下し、２６００Ｖ以上に上げるとリークが発生した。
【００４５】
【発明の効果】
（１）請求項１に対応する効果作用
請求項１の記録方法においては、電極ヘッドでインク固形分が、１．１〜５倍に濃縮されるため、飛翔性に優れ、高画像濃度が得られる。
（２）請求項２に対応する効果作用
請求項２の記録方法においては、着色剤が樹脂により被覆されているため、高画像濃度が得られる。
（３）請求項３に対応する効果作用
請求項３の記録方法においては、Ｑ／Ｍが１００〜７０００μＣ／ｇであるため、飛翔性、画像品質に優れる。
（４）請求項４に対応する効果作用
請求項４の記録方法においては、ζ電位の絶対値が１０〜１５０ｍＶであるため、飛翔性、画像品質に優れる。
（５）請求項５に対応する効果作用
請求項５の記録方法においては、２５℃における粘度が１〜１５ｍＰａ・ｓであるため、飛翔性、液供給性、画像品質に優れる。
（６）請求項６の記録方法においては、固形分が１〜１５ｗｔ％であるため、飛翔性、画像品質に優れる。
（７）請求項７に対応する効果作用
請求項７の記録方法においては、荷電粒子の平均粒径が０．１〜１０．０μｍであるため、画像品質に優れる。
（８）請求項８に対応する効果作用
請求項８の記録方法においては、分散媒が複数からなり、その電気抵抗が１×１０１０〜１×１０１６Ω・ｃｍの脂肪族炭化水素、シリコンオイル、脂肪酸エステル、フッ素オイルから選択される少なくとも２種であるため、飛翔性、画像品質に優れる。
（９）請求項９に対応する効果作用
請求項９の記録方法においては、ポリオレフィン、オレフィンの共重合体、ロジン又はその変性樹脂から選択される少なくとも１種を含むため、飛翔性、リーク特性、画像品質に優れる。
（１０）請求項１０に対応する効果作用
請求項１０の記録方法においては、インクの帯電極性と同極性の電圧を印加するため、飛翔性に優れる。
（１１）請求項１１に対応する効果作用
請求項１１の記録方法においては、インクを飛翔させるヘッドの径が３０〜１００μｍの釘状になっているため、ヘッド耐久性、解像力に優れる。
（１２）請求項１２に対応する効果作用
請求項１２の記録方法においては、ヘッドに絶対値５００〜２０００Ｖの電圧を印加するため、インクの飛翔安定性、リーク特性が両立できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液体トナージェットインクの飛翔メカニズムのモデルを示す図。
【図２】本発明の液体トナージェットインクを用いる記録装置（印字装置）の概略図。
【図３】図２におけるマルチヘッドの構成例の拡大図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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