(57)【要約】【課題】液体吐出装置による画像形成において、高速印字であっても高画質と定着性を両立させることが可能であり、ドット径の縮みを低減することができる前処理液、該前処理液を用いた前処理方法及びカートリッジの提供。【構成】少なくとも着色剤とカルボキシル基含有樹脂を含有する水性記録用インクを吐出して画像形成する際に用いる前処理液であって、少なくとも有機酸、ヘキサメチレンジアミンカーバメート、ｐＨ調整剤、界面活性剤及び抑泡剤を含有するか、又は、少なくとも有機酸、ｐＨ調整剤、界面活性剤及び抑泡剤を含む第一の前処理液と、少なくともヘキサメチレンジアミンカーバメート、界面活性剤及び抑泡剤を含有する第二の前処理液からなる前処理液。【選択図】図１
2012148407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも着色剤とカルボキシル基含有樹脂を含有する水性記録用インクを吐出して画像形成する際に用いる前処理液であって、少なくとも有機酸、ヘキサメチレンジアミンカーバメート、ｐＨ調整剤、界面活性剤及び抑泡剤を含有するか、又は、少なくとも有機酸、ｐＨ調整剤、界面活性剤及び抑泡剤を含む第一の前処理液と、少なくともヘキサメチレンジアミンカーバメート、界面活性剤及び抑泡剤を含有する第二の前処理液からなることを特徴とする前処理液。
【請求項２】
前記ヘキサメチレンジアミンカーバメートの添加量が、有機酸１モルに対して０．５モル以下であることを特徴とする請求項１に記載の前処理液。
【請求項３】
前記有機酸がその構造中にカルボキシル基を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の前処理液。
【請求項４】
前記有機酸が乳酸又はその塩であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の前処理液。
【請求項５】
前記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請求項１〜４の何れかに記載の前処理液。
【請求項６】
前記フッ素系界面活性剤が下記の化合物であることを特徴とする請求項５に記載の前処理液。
【化４】
2012148407.tif 000011
【請求項７】
前記抑泡剤が、Ｎ−オクチル−２−ピロリドン、２，４，７，９−テトラメチルデカン−４，７−ジオール、２，５，８，１１−テトラメチルドデカン−５，８−ジオールのいずれかであることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の前処理液。
【請求項８】
少なくとも着色剤とカルボキシル基含有樹脂を含有する水性記録用インクを吐出して画像形成するに際し、前記水性記録用インクの吐出前に、請求項１〜７の何れかに記載の前処理液を用いて記録媒体を処理することを特徴とする前処理方法。
【請求項９】
前記有機酸を下記式で表される水溶性有機モノアミン化合物で中和することを特徴とする請求項８に記載の前処理方法。
【化５】
2012148407.tif 000012
（上記式中のＲ１はヒドロキシメチル基を示し、Ｒ２はメチル基、又はエチル基、又はヒドロキシメチル基を示し、Ｒ３は水素原子、炭素数１〜４のアルキル基、又はヒドロキシメチル基を示す。）
【請求項１０】
前記水溶性有機モノアミン化合物が、２−アミノ−２−メチル−１，３−プロパンジオール又は２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオールであることを特徴とする請求項９に記載の前処理方法。
【請求項１１】
請求項１〜７の何れかに記載の前処理液を容器内に収容したことを特徴とするカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置による画像形成の際に用いられる前処理液、該前処理液を用いた前処理方法及びカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出装置を用いた画像形成において、酸を含有する前処理液とカルボキシル基含有樹脂に包含された着色剤を含むインク組成物を組み合わせて用いることが知られており、酸とカルボキシル基により記録媒体上で顔料の凝集が起こり、高濃度／高画質の画像を得ることが可能であるが、その一方で凝集した顔料を定着させることができず、特にラインエンジンシステムのような高速搬送時においては、搬送コロなどへの転写汚れが多く発生してしまう。一方、有機酸と架橋反応する樹脂を前処理液に添加するという手段もあるが、これも同様に搬送コロなどへの転写汚れが多く発生してしまう。
また、特許文献１には、第二の液体（前処理液）にｐＫａが４．５以下の有機酸と有機アミン化合物を含有させることが記載されているが、用いられている有機アミン化合物は架橋性に乏しく、定着性の点で問題がある。また、仮に多少の架橋効果が認められたとしても、有機酸と有機アミン化合物を１つの液として混合・使用しているため、時間経過により固化又は粘度上昇が起こり、塗布不良などの不具合が生じてしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、液体吐出装置による画像形成において、高速印字であっても高画質と定着性を両立させることが可能であり、ドット径の縮みを低減することができる前処理液、該前処理液を用いた前処理方法及びカートリッジの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題は、次の１）〜１１）の発明によって解決される。
１）  少なくとも着色剤とカルボキシル基含有樹脂を含有する水性記録用インクを吐出して画像形成する際に用いる前処理液であって、少なくとも有機酸、ヘキサメチレンジアミンカーバメート、ｐＨ調整剤、界面活性剤及び抑泡剤を含有するか、又は、少なくとも有機酸、ｐＨ調整剤、界面活性剤及び抑泡剤を含む第一の前処理液と、少なくともヘキサメチレンジアミンカーバメート、界面活性剤及び抑泡剤を含有する第二の前処理液からなることを特徴とする前処理液。
２）  前記ヘキサメチレンジアミンカーバメートの添加量が、有機酸１モルに対して０．５モル以下であることを特徴とする１）に記載の前処理液。
３）  前記有機酸がその構造中にカルボキシル基を含有することを特徴とする１）又は２）に記載の前処理液。
４）  前記有機酸が乳酸又はその塩であることを特徴とする１）〜３）の何れかに記載の前処理液。
５）  前記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１）〜４）の何れかに記載の前処理液。
６）  前記フッ素系界面活性剤が下記の化合物であることを特徴とする５）に記載の前処理液。
【化１】
2012148407.tif 000003
７）  前記抑泡剤が、Ｎ−オクチル−２−ピロリドン、２，４，７，９−テトラメチルデカン−４，７−ジオール、２，５，８，１１−テトラメチルドデカン−５，８−ジオールのいずれかであることを特徴とする１）〜６）の何れかに記載の前処理液。
８）  少なくとも着色剤とカルボキシル基含有樹脂を含有する水性記録用インクを吐出して画像形成するに際し、前記水性記録用インクの吐出前に、１）〜７）の何れかに記載の前処理液を用いて記録媒体を処理することを特徴とする前処理方法。
９）  前記有機酸を下記式で表される水溶性有機モノアミン化合物で中和することを特徴とする８）に記載の前処理方法。
【化２】
2012148407.tif 000004
（上記式中のＲ１はヒドロキシメチル基を示し、Ｒ２はメチル基、又はエチル基、又はヒドロキシメチル基を示し、Ｒ３は水素原子、炭素数１〜４のアルキル基、又はヒドロキシメチル基を示す。）
１０）  前記水溶性有機モノアミン化合物が、２−アミノ−２−メチル−１，３−プロパンジオール又は２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオールであることを特徴とする９）に記載の前処理方法。
１１）  １）〜７）の何れかに記載の前処理液を容器内に収容したことを特徴とするカートリッジ。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、液体吐出装置による画像形成において、高速印字であっても高画質と定着性を両立させることが可能であり、ドット径の縮みを低減することができる前処理液、該前処理液を用いた前処理方法及びカートリッジを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の前処理液を適用可能な画像形成装置の一例の模式図。
【図２】図１に示す画像形成装置の制御部の概要を示す概略ブロック説明図。
【図３】画像形成装置のヘッドユニットにおけるヘッド配列の一例を示した模式図。
【図４】図３のヘッドユニットに配列しているヘッドを拡大して示す模式図。
【図５】インクカートリッジの一例のケース（外装）を含めた図。
【図６】前処理液塗布機構（吐出ヘッドからの吐出方式）を示す図。
【図７】前処理液塗布機構（３本ロールによる塗布方式）を示す図。
【図８】前処理液塗布機構（２本ロールによる塗布方式）を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、上記本発明について詳しく説明する。
＜前処理液について＞
前処理液は水性記録用インクの吐出前に予め記録媒体へ塗布するものであり、本発明の前処理液は、少なくとも有機酸、ヘキサメチレンジアミンカーバメート、ｐＨ調整剤、界面活性剤及び抑泡剤を含有する。
有機酸としては、その構造中にカルボキシル基を含有するものが望ましい。有機酸は、体内で生産されたり食品等に含まれているものが多数あり、これらの多くは人体残留が少なくかつ無臭なので、家庭やオフィスで使用される画像形成装置には望ましい。具体例としては、コハク酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、乳酸などが挙げられ、中でも乳酸が好ましく、またそれらの塩を使用しても構わない。
本発明における有機酸の役割は、前処理液中のヘキサメチレンジアミンカーバメートとの架橋反応、水性記録用インク中のカルボキシル基含有樹脂との反応による記録媒体上での顔料の凝集化の２つが挙げられる。有機酸とヘキサメチレンジアミンカーバメートとの架橋反応により、記録媒体上で３次元網目構造が形成され、その網目構造の隙間に顔料が入り込むことにより定着性が向上すると考えられる。
【０００８】
有機酸の添加量は、ヘキサメチレンジアミンカーバメート１モルに対して２モル以上とすることが好ましい。これは有機酸には前述した２つの役割があり、最初に起こるヘキサメチレンジアミンカーバメートとの架橋反応で全ての酸が消費されてしまうと、後に起こるカルボキシル基含有樹脂との反応ができなくなってしまうためである。一方、前処理液中の有機酸の添加量が多くなると、水性記録用インク中のカルボキシル基含有樹脂との反応による顔料の凝集化作用が大きくなり、結果として記録媒体上でのドット径が小さくなってしまう。これは即ちドットの広がりが小さくなることを意味しており、特にベタ部での埋まりが不足すると記録媒体の下地色の影響が画像に表れてしまうという不具合が生じる。従って画像の不具合が無い範囲で前処理液中の有機酸の添加量を決める必要があり、その量は２０重量％以下が好ましく、１０重量％以下がより好ましい。
【０００９】
前記有機酸を含有する前処理液のｐＨは４前後の酸性であり、このまま使用すると金属部材の腐食などが進み、長期間使用していると種々の不具合が発生する恐れがある。従って本発明ではｐＨ調整剤を添加する。好ましいｐＨ調整剤としては有機モノアミン化合物が挙げられ、特に２−アミノ−２−メチル−１，３−プロパンジオール又は２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオールが好ましい。
ｐＨ調整剤の添加量は、溶液全体のｐＨが９〜１１になるように適宜調整する。
【００１０】
ヘキサメチレンジアミンカーバメートは定着性を向上させるために添加する。
この化合物は市販品として入手可能であり、例えば、ユニマテック社製のＣＨＥＭＩＮＯＸ  ＡＣ−６等が挙げられる。
その添加量は、有機酸１モルに対して０．５モル以下とすることが好ましい。更に好ましくは０．２５モル以下である。これは前述したように、前処理液での架橋反応で全ての酸を消費しないため及び架橋反応により前処理液が記録媒体への塗布前に固化することを防止するためであり、また、有機酸１モルに対して０．５モルを超えて添加すると、記録媒体上での定着性が添加前よりも悪くなる傾向があるためである。
また、有機酸とヘキサメチレンジアミンカーバメートの混合については、その塗布方式や保存方式にもよるが、事前に有機酸とヘキサメチレンジアミンカーバメートを混合して前処理液として用いても良いし、有機酸を含有する第一の前処理液とヘキサメチレンジアミンカーバメートを含有する第二の前処理液をセットで別々に用意しておき、記録媒体上に別々に吐出させて混合する方法でも良い。
【００１１】
前処理液には表面張力を下げるために界面活性剤を添加する。前処理液に求められる特性の１つとして各種記録媒体に対して適度に濡れやすく、かつムラ無く吐出又は塗布できることが挙げられる。適度に濡れやすくすることによって、各種記録媒体への浸透速度を早めることができ、耐擦化性低下やブリードなどの不具合を改善することが可能となる。特に前処理液の各種記録媒体への浸透性は非常に重要である。浸透性が低いと記録媒体表面付近に前処理液が多く留まり、着色剤を含む水性記録用インクと記録媒体上で接触した際に前処理液中の酸又は多価金属塩によって水性記録用インク中の着色剤を包含しているカルボキシル基含有樹脂が過剰に凝集作用を起こすため、ドット径の減少によるベタ画像の埋まり不足が発生してしまう。また、記録媒体表面に着色剤成分が過剰に留まることによって、耐擦化性低下などの不具合も発生してしまう。このような理由から、一般に濡れ性を向上させるため界面活性剤を添加して表面張力を下げることが行われているが、特にフルオロアルキル基を有する界面活性剤は、水溶性にした場合に表面張力を大幅に低下させる能力を有しているので好ましい。中でも下記の構造のフッ素系界面活性剤が特に好ましい。
【化３】
2012148407.tif 000005
【００１２】
なお、上記構造のフッ素系界面活性剤はＰＦＯＳ（パーフルオロオクタンスルホン酸）及びＰＦＯＡ（パーフルオロオクタン酸）を含有しておらず、環境汚染の観点から見ても優れている。
しかし、上記フッ素系界面活性剤の界面活性能は非常に高く、従来のように消泡剤を添加したとしても、単独で使用した場合には著しく気泡が発生し、かつ発生した気泡が消えなくなってしまう。そのため、ローラーなどで塗布する際に塗布ムラが発生したり、又は吐出ヘッドによって吐出する際には吐出不良などが発生する可能性がある。
そこで本発明では、気泡の発生を抑えるために抑泡剤を添加する。このような抑泡剤としては、Ｎ−オクチル−２−ピロリドン、２，４，７，９−テトラメチルデカン−４，７−ジオール、２，５，８，１１−テトラメチルドデカン−５，８−ジオールが好ましい。
これらの抑泡剤とフッ素系界面活性剤を併用することにより、気泡の発生を抑えて気泡による不具合を解消することが可能となる。
【００１３】
前処理液の表面張力はフッ素系界面活性剤と抑泡剤の割合で決まるが、記録媒体の種類によって前処理液の表面張力を下げる必要がある場合には、フッ素系界面活性剤の比率を多くする必要がある。ただし、フッ素系界面活性剤を増やすと泡立ちの問題が生じるため、フッ素系界面活性剤の比率は、フッ素系界面活性剤と抑泡剤の合計量に対して４０重量％以下が好ましく、３０重量％以下がより好ましい。
前処理液におけるフッ素系界面活性剤と抑泡剤の合計添加量は、前処理液全量に対して２重量％以下が好ましく、１重量％以下がより好ましい。
【００１４】
前処理液には溶媒として水及び／又は水溶性有機溶剤を添加することができる。
水溶性有機溶剤としては、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、炭酸エチレン等が挙げられる。
前記多価アルコール類としては、例えば、グリセリン、１，３−ブタンジオール、３−メチル−１，３−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、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、テトラエチレングリコール、ポ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、ポリプロピレングリコール、ヘキシレングリコール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセロール、１，２，３−ブタントリオール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，６−ヘキサントリオール、ペトリオール等が挙げられる。
【００１５】
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等が挙げられる。
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等が挙げられる。
アミン類としては、例えば、モノエタノールアミン、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、トリエチルアミン等が挙げられる。
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、チオジエタノール等が挙げられる。
これらの水溶性有機溶剤の中でも、グリセリン、ジエチレングリコール、１，３−ブタンジオール、３−メチル−１，３−ブタンジオールが特に好ましい。これらは溶解性及び水分蒸発による噴射特性不良防止に対して優れた効果を奏する。また、保存安定性及び吐出安定性に優れた前処理液を作成することができる。
【００１６】
＜水性記録用インクについて＞
本発明に係る水性記録用インクとしては、少なくとも着色剤とカルボキシル基含有樹脂を含有するものを用いる。
カルボキシル基含有樹脂を含有することにより、前処理液中の酸とカルボキシル基含有樹脂が反応し、記録媒体上での顔料の凝集が起こるので、画像濃度・画質の向上を図ることができる。
カルボキシル基含有樹脂としては、例えば、マレイン酸樹脂やスチレン−マレイン酸樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂やアルキド樹脂、変性アルキド樹脂などが挙げられる。その市販品としては、例えば、荒川化学社製のマルキードシリーズやハリマ化成社製のハリマックシリーズ、ハリフタールシリーズ等が挙げられる。
カルボキシル基含有樹脂の添加形態に特に制限はなく、着色剤である顔料をカルボキシル基含有樹脂で包含した形態で添加してもよいし、着色剤とは別にカルボキシル基含有樹脂を単独で添加してもよい。
【００１７】
着色剤としては水性記録用インクにおいて公知の染料や顔料を使用することができる。また、無機粒子を有機顔料又はカーボンブラックで被覆した着色剤粒子を用いてもよい。
無機粒子をカーボンブラックで被覆する方法としては、凝固、析出などによる液中乾燥法、混合しながら機械的な力を加える乾燥混合法などが挙げられる。また、無機粒子を有機顔料で被覆する方法としては、無機粒子の存在下で有機顔料を析出する方法、無機粒子と有機顔料を機械的に混摩砕する方法等がある。この場合、例えば、熱安定性に優れた有機顔料で被覆する場合には化学的蒸着技術を用いることができる。更に必要に応じて、ポリシロキサン、アルキルシランから生成されるオルガノシラン化合物層を無機粒子と有機顔料の間に設ければ、両者の接着性を向上させることができる。
無機粒子としては、二酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化鉄、水酸化鉄、酸化スズ等が挙げられる。無機粒子の形状はアスペクト比が小さいものが好ましく、球状が特に好ましい。また、無機粒子の表面にカラー着色剤を吸着させる場合には、無機粒子は無色透明又は白色であることが好ましいが、黒色着色剤を吸着させる場合には、黒色の無機粒子を用いても構わない。
無機粒子の一次粒径は１００ｎｍ以下が好ましく、５〜５０ｎｍがより好ましい。
【００１８】
無機粒子を被覆する有機顔料としては、ブラック顔料として、アニリンブラックが挙げられる。カラー顔料としては、例えば、アントラキノン、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ジアゾ、モノアゾ、ピラントロン、ペリレン、複素環式イエロー、キナクリドン及び（チオ）インジゴイド等が挙げられる。
これらの中でも発色性の面から、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、モノアゾイエロー系顔料、ジアゾイエロー系顔料、複素環式イエロー顔料が特に好ましい。
フタロシアニン系顔料としては、例えば、銅フタロシアニンブルー又はその誘導体（Ｃ．Ｉ  ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ  ピグメントブルー１５：４）、アルミニウムフタロシアニン等が挙げられる。
キナクリドン系顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ  ピグメントオレンジ４８、Ｃ．Ｉ  ピグメントオレンジ４９、Ｃ．Ｉ  ピグメントレッド１２２、Ｃ．Ｉ  ピグメントレッド１９２、Ｃ．Ｉ  ピグメントレッド２０２、Ｃ．Ｉ  ピグメントレッド２０６、Ｃ．Ｉ  ピグメントレッド２０７、Ｃ．Ｉ  ピグメントレッド２０９、Ｃ．Ｉ  ピグメントバイオレット１９、Ｃ．Ｉ  ピグメントバイオレット４２等が挙げられる。
モノアゾイエロー系顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ  ピグメントイエロー７４、Ｃ．Ｉ  ピグメントイエロー１０９、Ｃ．Ｉ  ピグメントイエロー１２８、Ｃ．Ｉ  ピグメントイエロー１５１等が挙げられる。
ジアゾイエロー系顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ  ピグメントイエロー１４、Ｃ．Ｉ  ピグメントイエロー１６、Ｃ．Ｉ  ピグメントイエロー１７等が挙げられる。
複素環式イエロー顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ  ピグメントイエロー１１７、Ｃ．Ｉ  ピグメントイエロー１３８等が挙げられる。
【００１９】
無機粒子と着色剤である有機顔料又はカーボンブラックの重量比（無機粒子：着色剤）は、３：１〜１：３が好ましく、３：２〜１：２がより好ましい。着色剤の割合が小さすぎると、発色性や着色力が低下することがあり、着色剤の割合が大きくなりすぎると、透明性や色調を悪くすることがある。
無機粒子を有機顔料又はカーボンブラックで被覆した着色剤粒子の市販品としては、例えば、戸田工業社製のシリカ／カーボンブラック複合材料、シリカ／フタロシアニンＣ．Ｉ  ピグメントブルー１５：３複合材料、シリカ／ジアゾイエロー複合材料、シリカ／キナクリドンＣ．Ｉ  ピグメントレッド１２２複合材料等が挙げられ、これらは１次粒径が小さく好適に用いることができる。
【００２０】
例えば、１次粒径が２０ｎｍの無機粒子を等量の有機顔料で被覆した場合、その１次粒径は２５ｎｍ程度になる。そこで適当な分散剤を用いて１次粒子の状態のままで分散できれば、分散粒子径が２５ｎｍの非常に微細な顔料分散インクを作成することができる。
着色剤粒子の１次粒径は、水性記録用インク中において５〜１００ｎｍが好ましく、３０〜８０ｎｍがより好ましい。１次粒径が５ｎｍ未満であると、インクを長期保存した時に増粘したり、着色剤粒子が凝集することがあり、１００ｎｍを超えると、インクを紙やフィルム等の媒体に印刷する場合、印刷部の彩度及び明度が低下した印刷物となることがある。なお、上記着色剤粒子の１次粒径とは、機械的せん断ではこれ以上細かく粉砕できない着色剤粒子の最小単位を意味する。
着色剤粒子の水性記録用インク中の含有量は、１〜２０重量％が好ましく、２〜１５重量％がより好ましい。
【００２１】
本発明に係る水性記録用インクは水を溶媒として使用するが、更にインクの乾燥を防止するため、分散安定性を向上するため等の目的で水溶性有機溶剤を使用することが好ましい。これらの水溶性有機溶剤は複数混合して使用してもよい。
水溶性有機溶剤としては、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、炭酸エチレン等が挙げられる。
前記多価アルコール類としては、例えば、グリセリン、１，３−ブタンジオール、３−メチル−１，３−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、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、テトラエチレングリコール、ポ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、ポリプロピレングリコール、ヘキシレングリコール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセロール、１，２，３−ブタントリオール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，６−ヘキサントリオール、ペトリオール等が挙げられる。
【００２２】
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等が挙げられる。
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等が挙げられる。
含窒素複素環化合物類としては、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、１，３−ジメチルイミダゾリジノン、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。
アミン類としては、例えば、モノエタノールアミン、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、トリエチルアミン等が挙げられる。
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、チオジエタノール等が挙げられる。
【００２３】
これらの水溶性有機溶剤の中でも、グリセリン、ジエチレングリコール、１，３−ブタンジオール、３−メチル−１，３−ブタンジオールが特に好ましい。これらは溶解性及び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を奏する。また、保存安定性及び吐出安定性に優れた水性記録用インクを作成することができる。
着色剤粒子と水溶性有機溶剤の配合比は、ヘッドからのインク吐出安定性に非常に影響がある。顔料固形分が多いのに、水溶性有機溶剤の配合量が少ないと、ノズルのインクメニスカス付近の水分蒸発が進み、吐出不良をもたらすことになる。
【００２４】
本発明に係る水性記録用インクは、上記水溶性有機溶剤以外に、必要に応じて、糖類やその誘導体などの他の水溶性有機溶剤を併用することもできる。糖類としては、単糖類、二糖類、オリゴ糖類（三糖類、四糖類も含む）、多糖類及びこれらの誘導体が挙げられる。具体的には、グルコース、マンノース、フルクトース、リボース、キロース、トレハロース、マントトリオース等が挙げられる。ここで、多糖類とは広義の糖を意味し、α−シクロデキストリン、セルロース等自然界に広く存在する物質を含むものとする。
糖類の誘導体としては、前記糖類の還元糖や酸化糖類が挙げられる。これらの中でも、糖アルコールが好ましく、具体的には、マルチトール、ソルビット等が挙げられる。
糖類の含有量は、水性記録用インクに対して０．１〜４０重量％が好ましく、０．５〜３０重量％がより好ましい。
【００２５】
本発明に係る水性記録用インクには通常の場合、界面活性剤を含有させる。界面活性剤としては、特に制限はなく、着色剤の種類や湿潤剤、浸透剤等の組み合わせによって、分散安定性を損なわない界面活性剤の中から目的に応じて適宜選択することができる。特に印刷用紙に印刷する場合には、表面張力が低く、レベリング性の高いフッ素系界面活性剤やシリコーン系界面活性剤が好適であり、特にフッ素系界面活性剤が好ましい。
前記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酸化合物、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が、起泡性が小さいので特に好ましい。
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等が挙げられる。
パーフルオロアルキルカルボン酸化合物としては、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等が挙げられる。
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等が挙げられる。
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等が挙げられる。
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、ＮＨ３ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ、ＮＨ２（ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ）２、ＮＨ（ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ）３等が挙げられる。
【００２６】
前記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、市販品を使用してもよい。該市販品としては、例えば、旭硝子社製のサーフロンシリーズ（Ｓ−１１１、Ｓ−１１２、Ｓ−１１３、Ｓ−１２１、Ｓ−１３１、Ｓ−１３２、Ｓ−１４１、Ｓ−１４５）、住友スリーエム社製のフルラードシリーズ（ＦＣ−９３、ＦＣ−９５、ＦＣ−９８、ＦＣ−１２９、ＦＣ−１３５、ＦＣ−１７０Ｃ、ＦＣ−４３０、ＦＣ−４３１）、大日本インキ社製のメガファックシリーズ（Ｆ−４７０、Ｆ−１４０５、Ｆ−４７４）、Ｄｕｐｏｎｔ社製のＺｏｎｙｌ  ＴＢＳ、ＦＳＰ、ＦＳＡ、ＦＳＮ−１００、ＦＳＮ、ＦＳＯ−１００、ＦＳＯ、ＦＳ−３００、ＵＲ、ネオス社製のＦＴ−１１０、ＦＴ−２５０、ＦＴ−２５２、ＦＴ−４００Ｓ、ＦＴ−１５０、ＦＴ−４００ＳＷ、オムノバ社製のＰＦ−１５１Ｎ等が挙げられ、これらの中でも良好な印字品質、特に発色性、紙に対する均染性が著しく向上する点からネオス社製のＦＴ−１１０、ＦＴ−２５０、ＦＴ−２５１、ＦＴ−４００Ｓ、ＦＴ−１５０、ＦＴ−４００ＳＷ、及びオムノバ社製のＰＦ−１５１Ｎが特に好ましい。
【００２７】
前記シリコーン系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。中でも高ｐＨでも分解しないものが好ましく、例えば、側鎖変性ポリジメチルシロキサン、両末端変性ポリジメチルシロキサン、片末端変性ポリジメチルシロキサン、側鎖両末端変性ポリジメチルシロキサン等が挙げられ、変性基としてポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基を有するものが、水系界面活性剤として良好な性質を示すので特に好ましい。
シリコーン系界面活性剤としては、適宜合成したものを使用しても、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、ビックケミー社、信越シリコーン社、東レ・ダウコーニング・シリコーン社等のものを容易に入手できる。
また、前記シリコーン系界面活性剤として、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤を用いることもでき、例えば、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルシロキサンのＳｉ部側鎖に導入した化合物等が挙げられる。
ポリエーテル変性シリコーン化合物としては、適宜合成したものを使用しても、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、信越化学社製のＫＦ−６１８、ＫＦ−６４２、ＫＦ−６４３等が挙げられる。
【００２８】
また、前記フッ素系界面活性剤及びシリコーン系界面活性剤以外にも、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、両性界面活性剤等を用いることができる。
前記アニオン系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、コハク酸エステルスルホン酸塩、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等が挙げられる。
前記ノニオン性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等が挙げられる。
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−オール等が挙げられる。また、その市販品としては、例えばエアープロダクツ社製のサーフィノールシリーズ（１０４、８２、４６５、４８５、ＴＧ）等が挙げられる。
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、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等が挙げられる。また、その市販品として、例えば日光ケミカルズ社、日本エマルジョン社、日本触媒社、東邦化学社、花王社、アデカ社、ライオン社、青木油脂社、三洋化成社等のものを容易に入手できる。
【００２９】
前記種々の界面活性剤は、単独で用いても複数のものを混合して用いてもよい。単独では水性記録用インク中に容易に溶解しない場合でも、複数のものを混合することにより可溶化され、安定に存在することができる場合もある。
前記界面活性剤の水性記録用インク中における含有量は、０．０１〜３重量％が好ましく、０．５〜２重量％がより好ましい。ただし、水よりも高沸点で２５℃のインク中で液体である成分の合計含有量は２０重量％以下とすることが好ましく、１５重量％以下とすることがより好ましい。合計含有量が０．０１重量％未満では、界面活性剤を添加した効果が無くなることがあり、３重量％を超えると、記録媒体への浸透性が必要以上に高くなり、画像濃度の低下や裏抜けが発生することがある。
【００３０】
本発明に係る水性記録用インクには、前記各成分の他に、必要に応じて公知の浸透剤、ポリマー粒子、ｐＨ調整剤、防腐防黴剤、防錆剤、抗菌剤等を添加することができる。
浸透剤としては、炭素数８〜１１のポリオール化合物又はグリコールエーテル化合物が好ましく用いられる。これらは、２５℃の水中において、０．１〜４．５重量％の溶解度を有する部分的に水溶性の化合物であり、紙への浸透速度を速めると共にブリードを防止する機能を有する。
前記炭素数８〜１１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、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール等が挙げられる。
前記グリコールエーテル化合物としては、例えば、多価アルコールアルキルエーテル化合物、多価アルコールアリールエーテル化合物等が挙げられる。
多価アルコールアルキルエーテル化合物としては、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等が挙げられる。
多価アルコールアリールエーテル化合物としては、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等が挙げられる。
これらの浸透剤は、水よりも高沸点で２５℃のインク中で液体である成分であり、水性記録用インク中の含有量は、０〜１０重量％が好ましく、０．５〜５重量％がより好ましい。
【００３１】
ポリマー粒子としては造膜性を有するものを用いる。ここで造膜性とは、ポリマー粒子を水に分散させエマルジョンの形態とした時、この水性エマルジョンの水分を蒸発させていくと、樹脂皮膜が形成される性質を意味する。
このようなポリマー粒子が含まれていると、水性記録用インク中の揮発成分が蒸発した際に該ポリマー粒子が皮膜を形成し、インク中の着色剤を強固に記録媒体に固着する役割を果たす。これにより、耐擦化性、耐水性に優れた画像を実現することができる。
ポリマー粒子は、室温で皮膜を形成するため、最低造膜温度が３０℃以下のものが好ましく、１０℃以下のものがより好ましい。ここで、最低造膜温度とは、ポリマー粒子を水に分散させて得られたポリマーエマルジョンを、アルミニウム等の金属板の上に薄く流延し、温度を上げていった時に、透明な連続したフィルムが形成される最低の温度のことを意味する。このようなポリマー粒子として、例えば、ミヨシ油脂社製のランディＰＬシリーズなどが挙げられる。
ポリマー粒子の体積平均粒子径は、５〜２００ｎｍが好ましく、１０〜１００ｎｍがより好ましい。
【００３２】
ポリマー粒子としては、単粒子構造のものを使用することができる。例えば、エマルジョン粒子内にアルコキシシリル基を有すると、塗膜形成過程での水分蒸発によるエマルジョン同士の融着に伴って残存する水分と接触し、加水分解してシラノール基を生成する。また、シラノール基が残存するとアルコキシシリル基又はシラノール同士が反応して、シロキサン結合による強固な架橋構造を形成することができる。このようにポリマー微粒子内に反応性の官能基を共存させると、硬化剤を添加しなくても、造膜時にそれらの官能基を反応させて網目構造を形成させることができる。
また、コア部とそれを囲むシェル部からなるコアシェル構造を有するポリマー粒子を使用することも可能である。ここでいうコアシェル構造とは、組成の異なる２種以上のポリマーが粒子中に相分離して存在する形態を意味する。従って、シェル部がコア部に完全に被覆している形態のみならず、コア部の一部を被覆しているものであってもよい。また、シェル部のポリマーの一部がコア粒子内にドメイン等を形成しているものであってもよい。更にコア部とシェル部の間に、更に一層以上の組成の異なる層を含む３層以上の多層構造を持つものであってもよい。
ポリマー粒子は、不飽和ビニル単量体（不飽和ビニルモノマー）を重合触媒及び乳化剤を存在させた水中において乳化重合する等の公知の方法により得ることができる。
ポリマー粒子の水性記録用インクにおける含有量は、０．５〜２０重量％が好ましく、１〜５重量％がより好ましい。含有量が０．５重量％未満では、耐擦化性、耐水性向上機能が十分に発揮されないことがあり、２０重量％を超えると、乾燥による粘度上昇やポリマー成分の固着により、インクの吐出が安定しなくなり、ノズルの目詰まりが発生してしまうことがある。
【００３３】
前述した無機粒子を有機顔料又はカーボンブラックで被覆した着色剤粒子（複合顔料粒子）は、アニオン性分散剤と共に水に混練分散する際に酸性を示す傾向が強い。水などの媒体に分散している複合顔料の表面は、アニオン系分散剤に包まれているため、負電荷を帯びているが、インク全体が酸性を示すことから、内部は正電荷を帯びており、粒子表面の負電荷が中和され易い状態にある。この状態では分散粒子は凝集し吐出不良を起こす原因となるため、ｐＨ調整剤を加えてアルカリ性に保つことにより分散状態を安定化させ、吐出を安定化させることが好ましい。
【００３４】
水性記録用インクのｐＨは９〜１１であることが好ましい。ｐＨが１１を超えると、インクジェットのヘッドやインク供給ユニットの材質を溶かし出す量が大きくなり、インクの変質や漏洩、吐出不良等の問題が発生してしまう。
ｐＨ調整剤は、顔料を分散剤と共に水に混練分散する際に加えるよりも、混練分散機、湿潤剤、浸透剤等の添加剤と共に加える方が好ましい。これは、ｐＨ調整剤によっては添加により分散を破壊する場合もあるためである。
ｐＨ調整剤としては、例えばアルコールアミン類、アルカリ金属水酸化物、アンモニウム水酸化物、ホスホニウム水酸化物、アルカリ金属炭酸塩等が挙げられる。
アルコールアミン類としては、例えば、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、２−アミノ−２−メチル−１，３−プロパンジオール、２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオール等が挙げられる。
アルカリ金属水酸化物としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。
アンモニウム水酸化物としては、例えば、水酸化アンモニウム、第四級アンモニウム水酸化物等が挙げられる。
ホスホニウム水酸化物としては、例えば、第四級ホスホニウム水酸化物が挙げられる。
アルカリ金属炭酸塩としては、例えば、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等が挙げられる。
【００３５】
防腐防黴剤としては、例えば、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等が挙げられる。
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等が挙げられる。
【００３６】
本発明の前処理液を充填するカートリッジは、本発明の前処理液を容器内に収容したものであり、必要に応じて適宜選択したその他の部材等を有する。
容器としては特に制限はなく、目的に応じてその形状、構造、大きさ、材質等を適宜選択することができ、例えば、プラスチック製容器、アルミニウムラミネートフィルム、樹脂フィルム等で形成されたインク袋等を有するものが挙げられる。
具体例としては、例えば後述する図５に示すインクカートリッジと同様の構造のものが挙げられる。
【００３７】
本発明の前処理液を用いて画像形成する画像形成装置は特に限定されないが、代表的なものとしてインクジェット方式の画像形成装置が挙げられる。
この装置は、記録媒体の表面にインクジェット方式で画像を形成する画像形成手段と、前処理液又は第一の前処理液と第二の前処理液を貯留する貯留手段と、前記画像形成手段による画像形成の前に、前記記録媒体の表面に対して、前記前処理液又は第一の前処理液と第二の前処理液で前処理を行う前処理手段とを備えている。また、画像形成手段は少なくともインク飛翔手段を有し、必要に応じてその他の手段、例えば、刺激発生手段、制御手段等を有する。
【００３８】
図１に、本発明の前処理液を適用可能な画像形成装置の一例の模式図（側面説明図）を示す。
画像形成装置１０１には、インクを吐出するヘッドを集積したヘッドユニット１１０Ｋ、１１０Ｃ、１１０Ｍ、１１０Ｙと、それぞれのヘッドユニットに対応し、ヘッドのメンテナンスを行うメンテナンスユニット１１１Ｋ、１１１Ｃ、１１１Ｍ、１１１Ｙ、インクを供給するインクカートリッジ１０７Ｋ、１０７Ｃ、１０７Ｍ、１０７Ｙ、カートリッジからのインクを一部貯蔵し、ヘッドに適切な圧力でインクを供給するサブインクタンク１０８Ｋ、１０８Ｃ、１０８Ｍ、１０８Ｙを備えている。
更に記録媒体１１４を吸引ファン１２０によって吸着し搬送する搬送ベルト１１３、搬送ベルト１１３を支える搬送ローラ１１９、１２１、搬送ベルト１１３が適切な張力を保つようにコントロールするテンションローラ１１５、搬送ベルト１１３が適切な平面性を保つためのプラテン１２４及びプラテンローラー１１８、記録媒体１１４を吸着するための静電帯電を与える帯電ローラ１１６、記録媒体１１４を押さえる排紙コロ１１７、排紙した記録媒体１１４をストックしておく排紙トレイ１０４からなる排紙機構、印写する記録媒体１１４をストックする給紙トレイ１０３、給紙トレイより一枚ずつ記録媒体１１４を送り出す分離パッド１１２、送られてきた記録媒体１１４を帯電ベルトに確実に吸着させるカウンターローラ１２３、手差しで給紙した場合に用いられる手差しトレイ１０５からなる給紙機構を有している。
また、メンテナンス後に排出される廃液を回収する廃液タンク１０９や、装置を操作し装置状態を表示することができる操作パネル１０６も備えている。
【００３９】
各ヘッドユニットのノズル列は、記録媒体１１４の搬送方向に直行するように配列されており、記録領域以上の長さのノズル列を形成している。給紙トレイから記録媒体１１４が分離コロにより一枚に分離され、加圧コロにより搬送ベルトに密着されて搬送ベルト上に固定され、ヘッドユニット下を通過する際に記録媒体に液滴を吐出して高速に記録媒体にパターンニングができ、分離爪により搬送ベルトから分離され、排紙ローラと排紙コロに支えられて排紙トレイに記録物が排出される。
この装置では、前処理液で記録媒体表面を処理する機構として塗布機構を設けており、ローラ塗布を採用している。前処理液１３５は前処理液貯蔵タンク１４０から図示しない経路によって供給され、汲み上げローラ１３７でローラ表面に汲み上げられ、膜圧制御ローラ１３８に転写される。続いて塗布ローラ１３６に転写された前処理液は、塗布用カウンターローラ１３９との間に通す記録媒体１１４に転写され、塗布される。
塗布ローラ１３６に転写される前処理液の塗布量は、塗布ローラ１３６とのニップ厚を制御することにより行う。前処理液を塗布したくない時は、塗布ローラ１３６に前処理液が残らないように、可動ブレード１３４を塗布ローラ１３６に押し付け、塗布ローラ表面の前処理液を掻き取ることができる。これにより、前処理液が塗布ローラ１３６に残留するために発生する、前処理液の乾燥による増粘や、塗布用カウンターローラ１３９との固着、塗布ムラなどの機能障害を未然に防ぐことができる。また、図１のように、給紙部を上下で１つずつ設け、前処理液を塗布する場合には下の給紙部を、前処理液を塗布しない場合には上の給紙部を使用するといった方式にしても良い。
【００４０】
上記ローラ塗布以外に、前処理液をインクジェット方式でスプレー塗布することも可能である。例えば、１１０Ｋと同様のヘッドに前処理液を充填し、インクと同様に記録媒体１１４へ吐出させることができ、吐出量や吐出位置の制御を高精度でかつ容易に行うことができる。また、ローラー塗布方式とスプレー塗布方式を併用しても良い。
何れの方式を用いても前処理液を任意の位置に任意の量だけ塗布することができる。
【００４１】
図３は、上記画像形成装置のヘッドユニットにおけるヘッド配列の一例を示した模式図である。
ヘッドユニットはヘッド外周部材１６０にヘッド１５４を固定しており、ヘッドはノズルの一部が重複するように千鳥配置で固定されている。
図４は、図３のヘッドユニットに配列しているヘッドを拡大して示す模式図で、各ヘッドには、ノズルプレート２０１に２列の千鳥配置で開口されているノズル２００が設けられており、ヘッドとヘッド外周部材との間には充填剤２０２にて密閉されており、ノズル面側からの隙間をなくしている。
【００４２】
次に、図１に示す画像形成装置の制御部の概要について、図２の概略ブロック説明図を参照して説明する。
この制御部３００は、装置全体の制御を司るＣＰＵ３０１と、ＣＰＵ３０１が実行するプログラム、所定インク吐出に対するノズル面汚染度合の値及びノズル面汚染許容閾値、駆動波形データ、その他の固定データを格納するＲＯＭ３０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ３０３と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）３０４と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ３０５とを備えている。
また、この制御部３００はホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのホストＩ／Ｆ３０６、記録ヘッド１５４の圧力発生手段を駆動制御するための駆動波形を生成するヘッド駆動制御部３０７、記録媒体搬送モータ３０９を駆動するための記録媒体搬送モータ駆動部３０８、ヘッドユニット（キャリッジ）移動モータ３１１を駆動するための維持ユニット移動モータ駆動制御部３１２、インク経路の電磁弁３１５を開閉制御するためのインク経路バルブ制御３１４、キャップ吸引モータ３１７やインク供給モータ３１８の駆動を制御する送液吸引モータ駆動制御部３１６、搬送ベルト３１９の移動量及び移動速度に応じた検知信号を出力するエンコーダ、環境温度及び環境湿度（何れか一方でもよい）を検出するセンサ３２３からの検知信号、サブインクタンクのインク量検知信号、図示しない各種センサからの検知信号を入力するためのＩ／Ｏ３２２などを備えている。この制御部３００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル１０６が接続されている。
【００４３】
制御部３００は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナ等の画像読み取り装置、デジタルカメラ等の撮像装置等のホスト側からの印刷データ等をケーブル或いはネットを介してホストＩ／Ｆ３０６で受信する。
そして、ＣＰＵ３０１は、ホストＩ／Ｆ３０６に含まれる受信バッファ内に印刷データを読み出して解析し、ＡＳＩＣ３０５により必要な画像処理、データの並び替えを行い、記録ヘッド１５４のヘッド幅の１ページ分に相当する画像データ（ドットパターンデータ）を、クロック信号に同期して、ヘッド駆動制御部３０７に送出する。
そして、ＣＰＵ３０１は、ホストＩ／Ｆ３０６に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ＡＳＩＣ３０５により必要な画像処理、データの並び替え処理等を行ってヘッド駆動制御部３０７に画像データを転送する。なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成は、例えば、ＲＯＭ３０２にフォントデータを格納して行ってもよいし、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開してこの装置に転送するようにしてもよい。
ヘッド駆動制御部３０７は、ページ単位で入力される記録ヘッド１５４の１ページ分に相当する画像データ（ドットパターンデータ）に基づいて選択的に記録ヘッド１５４の圧力発生手段に印加して記録ヘッド１５４を駆動する。
また、図示していないが、前処理液をローラ塗布する場合、塗布ローラ等の塗布用ローラ群の駆動制御が必要となるため、塗布用モータ制御部と、制御されるモータ、制御用のセンサを設ける。
更にインクジェットで前処理液を吐出する場合には、維持動作を他のインクと異なる動作を行わないと、混色によるノズル詰まりの危険性が存在する。そのため維持ユニット移動モータ３１３は、インク用とは別に前処理用のものを設けることが望ましい。
【００４４】
次に、インクカートリッジの一例についてケース（外装）を含めた図５を参照して説明する。
インクは、図５に示すように、インク注入口２４２からインク袋２４１内に充填され、排気した後、該インク注入口２４２を融着により閉じる。使用時には、ゴム部材からなるインク排出口２４３に装置本体の針を刺して装置にインクを供給する。インク袋２４１は、透気性の無いアルミニウムラミネートフィルム等の包装部材により形成されている。このインク袋２４１は、通常プラスチック製のカートリッジケース２４４内に収容され、インクカートリッジ２４０として、各種画像形成装置に着脱可能に装着して用いられるようになっている。
また、上記インクカートリッジ２４０に、インクの代りに前処理液を入れ、前処理液用のカートリッジとし、インクカートリッジと同様に、各種画像形成装置に着脱可能に装着して用いることができる。
なお、前処理液を記録媒体に塗布する形態（前処理液塗布機構）としては、図６（吐出ヘッドからの吐出方式）、図７（３本ロールのよる塗布方式）、図８（２本ロールによる塗布方式）などが挙げられる。
【実施例】
【００４５】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
【００４６】
＜ブラック分散体の調製＞
「合成例」
攪拌装置、滴下装置、温度センサー及び上部に窒素導入装置を有する還流装置を取り付けた反応容器を有する自動重合反応装置（轟産業社製：重合試験機ＤＳＬ−２ＡＳ型）の反応容器にメチルエチルケトンを５５０．０ｇ仕込み、攪拌しながら反応容器内を窒素置換した。次いで反応容器内を窒素雰囲気に保ちながら８０℃に加温した後、滴下装置によりメタクリル酸−２−ヒドロキシエチル７５．０ｇ、メタクリル酸７７．０ｇ、スチレン８０．０ｇ、メタクリル酸ブチル１５０．０ｇ、アクリル酸ブチル９８．０ｇ、メタクリル酸メチル２０．０ｇ及び「パーブチル（登録商標）Ｏ」（日本油脂社製）４０．０ｇの混合溶液を４時間かけて滴下した。滴下終了後、更に同温度で１５時間反応を継続させて、酸価１００、重量平均分子量２１，０００、Ｔｇ（計算値）３１℃のアニオン性基含有スチレン−アクリル系共重合体のメチルエチルケトン溶液を得た。次いで、メチルエチルケトンの一部を減圧留去し、不揮発分を５０％に調整した共重合体溶液を得た。
「調製例」
冷却用ジャケットを備えた混合槽にカーボンブラック１，０００ｇ、合成例で得た共重合体溶液８０．０ｇ、２０％水酸化ナトリウム水溶液１４３ｇ、メチルエチルケトン１００．０ｇ及び水１，９５７ｇを仕込み、攪拌混合した。次いで混合液を直径０．３ｍｍのジルコニアビーズを充填した分散装置（三井鉱山社製：ＳＣ１００）に通し、循環方式（分散装置より出た分散液を混合槽に戻す方式）により６時間分散した。分散装置の回転数は２，７００回転／分とし、冷却用ジャケットには冷水を通して分散液温度が４０℃以下に保たれるようにした。分散終了後、混合槽より分散原液を抜き取り、次いで水１０，０００ｇを用いて混合槽及び分散装置流路を洗浄し、分散原液と併せて希釈分散液を得た。次いでガラス製蒸留装置に希釈分散液を入れ、メチルエチルケトンの全量と水の一部を留去した。次いで室温まで冷却し、攪拌しながら１０％塩酸を滴下してｐＨ４．５に調整した後、固形分をヌッチェ式濾過装置で濾過、水洗した。次いでケーキを容器に取り、２０％水酸化カリウム水溶液２００ｇを加えた後、ディスパ（特殊機化工業社製：ＴＫホモディスパ）により分散し、更に水を加えて不揮発分を調整して、不揮発分２０％のカーボンブラックが水酸化カリウムで中和されたカルボキシル基含有スチレン−アクリル系共重合体により被覆された複合粒子を水性媒体中に分散させた水性顔料分散体（ブラック分散体）を得た。
【００４７】
＜水性記録用インクの作成＞
下記表１に示す湿潤剤、界面活性剤、浸透剤、ｐＨ調整剤、抗菌剤及び水を１時間攪拌し均一に混合した。次いで、消泡剤を加えて更に１時間攪拌し均一に混合した。その後、調製例で得たブラック分散体を加えて更に１時間攪拌し均一に混合した。
この混合物を平均孔径０．８μｍのポリビニリデンフロライドメンブランフィルターにより加圧濾過し、粗大粒子やゴミを除去して水性記録用インクを得た。
なお、表中の配合割合を示す数値は「重量％」である。
【００４８】
＜前処理液の作成＞
表２及び表３の各欄に示す材料を１時間攪拌して均一に混合し、得られた混合物を平均孔径０．８μｍのポリビニリデンフロライドメンブランフィルターにより加圧濾過し、粗大粒子やゴミを除去して第一の前処理液Ａ及び第二の前処理液Ｂを得た。
なお、表中の配合割合を示す数値は「重量％」である。
＜泡立ち評価＞
第一の前処理液Ａ及び第二の前処理液Ｂを、容量１００ｍＬのメスシリンダーに１０ｍＬ入れて一昼夜放置した後、メスシリンダーを１０℃の恒温水槽に３０分以上入れて液温を慣らした。液温が慣れたら、所定のシリンジにより空気を吹き込み１００ｍＬまで泡立たせた。そして３０秒後の泡高さを目視で確認した。
結果を表２及び表３に示す。
【００４９】
実施例１〜９、比較例１〜１１
第一の前処理液Ａ及び第二の前処理液Ｂを、表５の実施例及び比較例の各欄に示すように組合せ、小林製作所社製のワイヤーバー（巻線径：０．０２ｍｍ）を用いて、記録媒体（リコー社製  マイリサイクルペーパーＧＰ）へ均一に塗布した。なお、第一の前処理液Ａと第二の前処理液Ｂの塗布量の比率は１：１であり、第一の前処理液Ａを塗布した１０秒後に第二の前処理液Ｂを塗布した。また実施例７は第一の前処理液Ａのみを塗布した。
次いで、画像形成装置（リコー社製のＩＰＳＩＯ  ＧＸ５０００）により前記記録媒体へ、ドットパターンからなる３ｃｍ四方の画像が形成されるように、印字速度３０ｒｐｍで水性記録用インクを吐出させ、印刷サンプルを得た。
【００５０】
上記各印刷サンプルについて、以下の方法により諸特性を評価した。結果を纏めて表５に示す。
＜画像濃度＞
前処理液を塗布した記録媒体へ、前記画像が形成されるように水性記録用インクを吐出させた印刷サンプルのベタ部を、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製の分光測色濃度計（９３９）で測定した。
＜転写濃度＞
印刷サンプルのベタ部を、東洋精機製作所社製のクロックメーターに布を貼り付けて擦り、擦化後の布へのインクの転写濃度を、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製の分光側色濃度計（９３９）で測定した。転写濃度が小さいほど、画像の定着性が良好である。
＜中滴ドット径＞
前処理液を塗布した記録媒体へ、前記画像が形成されるように水性記録用インクを吐出させた印刷サンプルについて、キーエンス社製のデジタルマイクロスコープＶＨＸ−２００で画像を撮影し、その後、ドット径解析ソフトによってＮ＝２０の平均値を算出した。
なお、「Ｎ＝２０」とは、２０個のドットの平均ドット径のことであり、記録媒体上では滲みなどによりバラツキが生じるため、２０個のドットのサイズを測定し、その平均値を使用した。また、「中滴ドット径」とは、１０ｐＬ（ピコリットル）の液量で吐出した際の記録媒体上におけるドット広がり（径）のことである。
【００５１】
【表１】
2012148407.tif 000006
表中の略号で示した材料の詳細は次のとおりである。
・ＦＳ−３００：Ｄｕｐｏｎｔ社製のＺｏｎｙｌ  ＦＳ−３００
・Ｍ−７２Ｆ：信越化学社製
・ＬＶ（Ｓ）：アシビア社製のＰｒｏｘｅｌＬＶ（ｓ）
【００５２】
【表２】
2012148407.tif 000007
【００５３】
【表３】
2012148407.tif 000008
【００５４】
上記表２、表３における第一の前処理液Ａ中の有機酸のモル数、及び第二の前処理液Ｂ中のヘキサメチレンジアミンカーバメートのｍｏｌ数は下記表４に示すとおりである。
なお、各材料のｍｏｌ質量は、乳酸：９０．１ｇ／ｍｏｌ、リンゴ酸：１３４．１ｇ／ｍｏｌ、乳酸カルシウム：２１８．２ｇ／ｍｏｌ、ヘキサメチレンジアミンカーバメート：１６０．０ｇ／ｍｏｌである。
【表４】
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【００５５】
【表５】
2012148407.tif 000010
【００５６】
上記表５から分かるように転写濃度は明らかに実施例の方が比較例よりも優れている。また、中滴ドット径については、全く縮みがない場合の前記条件下における値は７５μｍであるが、実施例では７１．１〜７３．５μｍと僅かに縮みが発生しただけであったのに対し、比較例では６２．３〜６８．９μｍであり、大きな縮みが発生した。
このように、有機酸とヘキサメチレンジアミンを組み合わせることによって定着性を改善しつつドット径の縮小も抑制することができた。
【符号の説明】
【００５７】
１０１  画像形成装置
１０３  給紙トレイ
１０４  排紙トレイ
１０５  手差しトレイ
１０６  操作パネル
１０７Ｋ  インクカートリッジ
１０７Ｃ  インクカートリッジ
１０７Ｍ  インクカートリッジ
１０７Ｙ  インクカートリッジ
１０８Ｋ  サブインクタンク
１０８Ｃ  サブインクタンク
１０８Ｍ  サブインクタンク
１０８Ｙ  サブインクタンク
１０９  廃液タンク
１１０Ｋ  ヘッドユニット
１１０Ｃ  ヘッドユニット
１１０Ｍ  ヘッドユニット
１１０Ｙ  ヘッドユニット
１１１Ｋ  メンテナンスユニット
１１１Ｃ  メンテナンスユニット
１１１Ｍ  メンテナンスユニット
１１１Ｙ  メンテナンスユニット
１１２  分離パッド
１１３  搬送ベルト
１１４  記録媒体
１１５  テンションローラ
１１６  帯電ローラ
１１７  排紙コロ
１１８  プラテンローラー
１１９  搬送ローラ
１２０  吸引ファン
１２１  搬送ローラ
１２２  分離パッド
１２３  カウンターローラ
１２４  プラテン
１３４  可動ブレード
１３５  前処理液
１３６  塗布ローラ
１３７  汲み上げローラ
１３８  膜圧制御ローラ
１３９  塗布用カウンターローラ
１４０  前処理液貯蔵タンク
１５４  ヘッド
１６０  ヘッド外周部材
２００  ノズル
２０１  ノズルプレート
２０２  充填剤
２４０  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  カートリッジケース
３００  制御部
３０１  ＣＰＵ
３０２  ＲＯＭ
３０３  ＲＡＭ
３０４  不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）
３０５  ＡＳＩＣ
３０６  ホストＩ／Ｆ
３０７  ヘッド駆動制御部
３０８  記録媒体搬送モータ駆動部
３０９  紙搬送モータ
３１０  ヘッドユニット（キャリッジ）移動モータ駆動制御部
３１１  ヘッドユニット（キャリッジ）移動モータ
３１２  維持ユニット移動モータ駆動制御部
３１３  維持ユニット移動モータ
３１４  インク経路バルブ制御部
３１５  インク経路の電磁弁
３１６  送液吸引モータ駆動制御部
３１７  キャップ吸引モータ
３１８  インク供給モータ
３１９  搬送ベルト
３２０  キャップ吸引経路
３２１  インク供給経路
３２２  Ｉ／Ｏ
３２３  センサ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５８】
【特許文献１】特開２００６−０３５６８９号公報
【図１】
2012148407.tif 000013
【図２】
2012148407.tif 000014
【図３】
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【図４】
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【図５】
2012148407.tif 000017
【図６】
2012148407.tif 000018
【図７】
2012148407.tif 000019
【図８】
2012148407.tif 000020