(57)【要約】【課題】反応液、処理液といったインク以外の消耗品をなるべく使用せず、様々な被記録材に、画像濃度が高く、定着性が良く、フェザリングやブリーディング、ビーディングの少ない高画質な画像を得ることができる水性インクジェットインク組成物、及びこれを用いたインクジェット画像形成装置を提供する。【解決手段】ｐＨ調整手段１２により、記録用紙１４のｐＨを調整後、記録ヘッド１３からインクを吐出して画像を形成する。インク組成物は、水と、着色剤と、ｐＨ応答性ポリマーとを含む水性インクジェットインク組成物であって、前記ｐＨ応答性ポリマーが、側鎖に配置された複数の親水性セグメントと、ｐＨの値により親疎水が変わる複数のｐＨ応答性セグメントとを有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水と、着色剤と、ｐＨ応答性ポリマーとを含む水性インクジェットインク組成物であって、前記ｐＨ応答性ポリマーが、側鎖に配置された複数の親水性セグメントと、ｐＨの値により親疎水が変わる複数のｐＨ応答性セグメントとを有し、
前記ｐＨ応答性ポリマーが着色剤とは独立して存在しており、ｐＨの変化によりインクのレオロジー変化を起こすことを特徴とする水性インクジェットインク組成物。
【請求項２】
請求項１に記載の水性インクジェットインク組成物において、
前記親水性セグメントが、スルホン酸塩、第四級アンモニウム塩といったイオン性基のいずれかを有し、前記ｐＨ応答性セグメントが直鎖状、分岐状、環状、またフェニル基を含むいずれかのアルキル骨格、またはエチレンオキサイド骨格で末端がカルボン酸、第三級以下のアミンのいずれかであることを特徴とする水性インクジェットインク組成物。
【請求項３】
請求項１に記載の水性インクジェットインク組成物において、
前記ｐＨ応答性ポリマーが、二種類以上の異なるｐＨ応答性セグメントを複数有しており、前記ｐＨ応答性セグメントの末端がカルボン酸と第三級以下のアミンの組み合わせである両性ｐＨ応答性ポリマーであることを特徴とする水性インクジェットインク組成物。
【請求項４】
請求項１に記載の水性インクジェットインク組成物において、
前記ｐＨ応答性ポリマーが、前記親水性セグメントと前記ｐＨ応答性セグメントとを有する単一モノマーによる重合体であることを特徴とする水性インクジェットインク組成物。
【請求項５】
請求項１に記載の水性インクジェットインク組成物において、
前記ｐＨ応答性ポリマーが、前記親水性セグメントを有するモノマーと、前記ｐＨ応答性セグメントを有するモノマーの交互共重合体であることを特徴とする水性インクジェットインク組成物。
【請求項６】
請求項１に記載の水性インクジェットインク組成物において、
前記着色剤が非イオン性分散剤、またはスルホン酸塩系分散剤で分散されている顔料、またはスルホン酸塩を有する染料のいずれかであることを特徴とする水性インクジェットインク組成物。
【請求項７】
画像信号に応じて記録ヘッドからインクを吐出して被記録材に画像を形成するインクジェット画像形成装置において、
前記インクが、請求項１〜６のいずれか１つに記載の水性インクジェットインク組成物であることを特徴とするインクジェット画像形成装置。
【請求項８】
請求項７に記載のインクジェット画像形成装置において、
画像を形成された被記録材を加圧しながら搬送し、圧力によりインクの定着性を向上させる圧力印加手段を有していることを特徴とするインクジェット画像形成装置。
【請求項９】
請求項７に記載のインクジェット画像形成装置において、
前記記録ヘッドに対向する非吸水性の中間転写体を有し、前記中間転写体に一時的に画像を形成した後、該中間転写体上の画像を該中間転写体に被記録材を押圧することにより被記録材に転写することを特徴とするインクジェット画像形成装置。
【請求項１０】
請求項７または９に記載のインクジェット画像形成装置において、
前記記録ヘッドで画像を形成する前に、被記録材表面、または前記中間転写体の表面のｐＨを変化させるｐＨ調整手段を有していることを特徴とするインクジェット画像形成装置。
【請求項１１】
請求項９に記載のインクジェット画像形成装置において、
前記記録ヘッドと前記中間転写体とが、吐出するインク組成物でブリッジ可能な距離で配置されており、前記記録ヘッドと前記中間転写体との間に電圧を印加する電圧印加手段を有し、インク組成物に含まれる水を電気分解することで前記中間転写体上のインク組成物のｐＨを変化させることを特徴とするインクジェット画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット方式の画像形成に用いられるインクとしての水性インクジェットインク組成物、及び該インク組成物を用いたインクジェット画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録は、数十μｍといった微細なノズルからインクを吐出するため、インクの目詰まり等の問題からインクの着色剤として溶解性の高い染料が用いられてきた。染料インクは発色性に優れており、写真プリントにおいて銀塩写真に匹敵する画質を得ることができるが、その反面、耐水性・耐光性・耐ガス性など画像保存性に劣る欠点を有している。
この欠点を補うため、インクの着色剤として顔料の利用が進められ、工業用の大判プリンタから、現在ではパーソナル市場やオフィス市場のプリンタにも搭載されている。
普通紙にカラー画像を印字する際には、２色重ね部分等の色境界でのにじみ（以下「ブリーディング」ともいう）を抑えるために、インクに界面活性剤などを添加することによりインクの紙への浸透性を高めることが行われている（特許文献１参照）。
【０００３】
インクの紙への浸透性を高めることにより色境界でのにじみは低減できるが、その反面、普通紙を形成するセルロース繊維に沿って浸透するので文字や細線の印字周辺部ににじみ（以下、「フェザリング」ともいう）が発生しやすくなる。
ブリーディングとフェザリングの防止を両立させるため、黒文字の印字にのみ浸透性の低いインクを使用する等の工夫がなされているが、その場合には、黒色インクの乾燥性が悪く高速印字が困難であるという問題が残る。
そこで、インク中の着色剤を定着するための材料（水溶性高分子、白色顔料等）を予め塗工したインクジェット専用の被記録材が特許文献２〜６等に提案、開示されている。これらのインクジェット記録に適した専用紙を用いることにより、画像品質は格段に改善される。しかしながら、専用紙はコスト面で問題があり、特にビジネス用途では普通紙に高画質で印字できることが求められる。
【０００４】
普通紙などの一般的な被記録材に対応するため、特許文献７には、被記録材上に予めカルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル等のポリマー溶液を噴射し、ついでそのポリマー溶液が付着した部分にインクを吐出して印字するインクジェット記録方法が提案されている。しかしながら、これらのポリマー溶液ではフェザリングは抑えられず、また耐水性も改善されなかった。
特許文献８には、インクジェット記録ヘッドを用いて画像を形成する装置であって、インクを吸収する吸水性樹脂粒子を被記録材に塗布する手段と、インクを被記録材に塗布された吸水性樹脂粒子上に吐出させる手段と、前記吸水性樹脂粒子を被記録材に定着させる手段とを有することを特徴とする画像形成装置が提案されている。しかしながら、吸水性樹脂粒子は吸湿しやすく、装置内あるいは保管時に吸湿により塊状となり、被記録材に吸水性樹脂粉体を均一に塗布することが困難になるなどの不具合を生じやすい。
特許文献９〜１１等には、インク中の着色剤を不溶化する化合物を含む被記録材の前処理液を被記録材上にインクジェット方法により付着させた後にその被記録材の前処理液が付着した部分にインクを吐出して画像形成するインクジェット記録方法が開示されている。これらの方法では、色境界にじみとフェザリングの両者がある程度の水準で改善される。
【０００５】
しかしながらこれらの方法では、前処理液を安定して吐出せしめるために、前処理液の粘度を低くする必要があり、よって着色剤を不溶化せしめる化合物を低濃度にせざるをえなかった。このような前処理液で十分な画質改善効果を得るためには、前処理液を比較的多量に付与しなければならず、水分を含む液体を多量に被記録材に付与するため、被記録材のカールやコックリングが発生しやすかった。
特許文献１２には、シリコンオイルなどのシリコーン化合物とカチオン性化合物とを少なくとも含有した無色の液体組成物を被記録材に塗布した後、アニオン性成分を含有するインクをインクジェット記録方式により被記録材に付着させることを特徴とする画像形成方法が開示されている。しかしながら、シリコーン化合物が付着した被記録材部分はインクの浸透性が著しく低いため画像部の乾燥が遅いという問題があった。
特許文献１３では、インクの浸透性や濡れ性を改善するため、着色剤を不溶化する化合物および所定の界面活性剤を含有する画像記録促進液を被記録材に対して付与した後、インクをインクジェット記録方式により被記録材に付着させることにより画像を形成する方法が提案されている。この方法によれば、画像記録促進液中の界面活性剤がインクの被記録材に対する浸透性や濡れ性を改善するため、画像の乾燥性が向上し高速記録に対応が可能となるものの、着色材を不溶化せしめる成分量が少ないため、ブリーディングやフェザリングの防止効果が不十分であり、更なる改善が求められていた。
【０００６】
特許文献１４〜１６等には、インクの着色剤を不溶化せしめる多価金属塩を含む反応液を被記録材に塗布することが提案されている。これにより画像品質は大きく向上した。
特許文献１７、１８には、インク非浸透性の中間転写体上にインクジェット記録方法によりインク像を形成し、その後インク像を中間転写体から被記録材に転写する中間転写方式と呼ばれる方法が提案されている。これらに記載されている中間転写方式では、記録ヘッドを記録紙から離して配置することができ、紙粉の付着による記録ヘッドのノズルの目詰まりを抑制することができる。また、記録ヘッドと記録紙のギャップを常に一定に保つのは困難であるが、記録ヘッドと中間転写体の場合は一定に保つことができ、また、紙種対応性がよく、従って信頼性の高い方式と言える。
しかしながら、高い転写率を得るための離型性の良い中間転写体材料ではブリーディングや隣接液滴の集合（ビーディング）が激しく、画像品質が低下するという問題点があった。
【０００７】
この問題を解消すべく、特許文献１９等には、インクを中間転写体上に吐出してインク像を形成した後、中間転写体上でインクの大半の水分を蒸発させて、濃縮したインクを紙等の被記録材に転写する方法が開示されている。この方法では、一旦、中間転写体上に良好な画像が形成されれば、一般に使用されている、所謂、普通紙上でも良好な画像品質を得ることができる。
しかしながら、常温ではインクの濃縮に時間を要するため、中間転写体を加熱してインク中の溶媒の蒸発を促進する必要があり、大きなエネルギーを必要とする問題があった。
特許文献２０、２１等には、中間転写体の表面にポリアクリル酸などの吸水性樹脂粒子の層を設けて、中間転写体に付与されるインク中の水分を吸収した後に、吸水性樹脂粒子ごと被記録材に転写する方法が開示されている。この方法は、普通紙上でも良好な画像品質を得ることができるが、前述の特許文献８に記載のものと同様に、保管時の吸湿により吸水性樹脂粒子が塊状となり、中間転写体上に均一に塗布することが困難になるなどの問題がある。
【０００８】
特許文献２２には、インクを被記録材に吐出せしめて画像を形成する前または後に、インク中の成分と反応する多価金属塩やポリアリルアミンを含む反応液を中間転写体上に付着させて被記録材に付与する方法が開示されている。この方法は、従来法と比較して被記録材に付着する反応液を少なくし、被記録材に生じるカールやコックリングを低減できる。
特許文献２３には、カチオン性高分子化合物と界面活性剤および／又は濡れ促進剤を含む処理液を中間転写体上に付与し、該処理液とインクジェット方式で吐出されるインクを接触・混合せしめ、その後、被記録材に転写する画像形成方法が開示されている。
特許文献２４〜２６にも同様に、アニオン性のインク着色剤と反応し凝集作用を引き起こす多価金属塩などを含む処理液を中間転写体上に付与し、該処理液とインクジェット方式で吐出されるインクを接触・混合せしめ、その後、被記録材に転写する画像形成方法が開示されている。
【０００９】
特許文献２４には、最低造膜温度（ＭＦＴ）が３０度以下の水溶性樹脂をさらにインクもしくは処理液に含有させることによって、画像に耐擦過性をさらに付与することができることが記載されている。
特許文献２５には、転写前の画像に水溶性樹脂を付与することで同様に耐擦過性を付与することができることが記載されている。
特許文献２６には、処理液と反応する着色剤とは別のもう一つの反応成分として、樹脂粒子表面にイオン性基を有する樹脂エマルジョンをインクにさらに含ませて、凝集作用の追加効果により着色剤の凝集力が高まることが記載されている。
特許文献２７等には、インクと接触・混合した際に、混合液のｐＨを大きく変化せしめる処理液を中間転写体に付与することが開示されている。
【００１０】
これら反応液・処理液は、中間転写体上及び被記録材上の画像品質に係わる課題（ブリーディング、フェザリング、ビーディング）に対して効果的である。しかしながら、反応液・処理液を紙や中間転写体へ全面塗布した場合、非画像部分は未使用なため非効率という問題点がある。
また、インクの他に消耗品が増えることで、ランニングコストが上がる問題点がある。また、反応液・処理液は水をベースとしており、最終的に紙に吸収される水分量が多くなり、カールやコックリングが発生しやすくなる。プリント速度が速くなるほどこのカールやコックリングの傾向が顕著になり問題となる。
フェザリングやブリーディングといった被記録材での滲み・混色以外にも、インク着色剤が顔料系の場合の定着性（耐擦性）が問題となる。
定着性を向上させる方法として、例えば特許文献２８には樹脂エマルジョンをインク中に含むことが提案されている。また、樹脂エマルジョンではなく比較的低分子の水溶性樹脂をインク中に含むものも提案されているように、被記録材表面での顔料粒子の定着性向上には樹脂が必要である。
上述のように、普通紙に対して高画質かつ高速、高信頼で記録するために、種々の提案がなされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、反応液、処理液といったインク以外の消耗品をなるべく使用せず、様々な被記録材に、画像濃度が高く、定着性が良く、フェザリングやブリーディング、ビーディングの少ない高画質な画像を得ることができる水性インクジェットインク組成物、及びこれを用いたインクジェット画像形成装置で、記録ヘッドのノズル目詰まりを低減できて信頼性の高いインクジェット画像形成装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、記録ヘッドから吐出するときは粘度が低く、被記録材や中間転写体の表面に着弾したときに該表面のｐＨ調整によってインク組成物のレオロジー変化により増粘するようにした。
具体的には、請求項１に記載の発明は、水と、着色剤と、ｐＨ応答性ポリマーとを含む水性インクジェットインク組成物であって、前記ｐＨ応答性ポリマーが、側鎖に配置された複数の親水性セグメントと、ｐＨの値により親疎水が変わる複数のｐＨ応答性セグメントとを有し、
前記ｐＨ応答性ポリマーが着色剤とは独立して存在しており、ｐＨの変化によりインクのレオロジー変化を起こすことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の水性インクジェットインク組成物において、前記親水性セグメントが、スルホン酸塩、第四級アンモニウム塩といったイオン性基のいずれかを有し、前記ｐＨ応答性セグメントが直鎖状、分岐状、環状、またフェニル基を含むいずれかのアルキル骨格、またはエチレンオキサイド骨格で末端がカルボン酸、第三級以下のアミンのいずれかであることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の水性インクジェットインク組成物において、前記ｐＨ応答性ポリマーが、二種類以上の異なるｐＨ応答性セグメントを複数有しており、前記ｐＨ応答性セグメントの末端がカルボン酸と第三級以下のアミンの組み合わせである両性ｐＨ応答性ポリマーであることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の水性インクジェットインク組成物において、前記ｐＨ応答性ポリマーが、前記親水性セグメントと前記ｐＨ応答性セグメントとを有する単一モノマーによる重合体であることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の水性インクジェットインク組成物において、前記ｐＨ応答性ポリマーが、前記親水性セグメントを有するモノマーと、前記ｐＨ応答性セグメントを有するモノマーの交互共重合体であることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の水性インクジェットインク組成物において、前記着色剤が非イオン性分散剤、またはスルホン酸塩系分散剤で分散されている顔料、またはスルホン酸塩を有する染料のいずれかであることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、画像信号に応じて記録ヘッドからインクを吐出して被記録材に画像を形成するインクジェット画像形成装置において、前記インクが、請求項１〜６のいずれか１つに記載の水性インクジェットインク組成物であることを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のインクジェット画像形成装置において、画像を形成された被記録材を加圧しながら搬送し、圧力によりインクの定着性を向上させる圧力印加手段を有していることを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、請求項７に記載のインクジェット画像形成装置において、前記記録ヘッドに対向する非吸水性の中間転写体を有し、前記中間転写体に一時的に画像を形成した後、該中間転写体上の画像を該中間転写体に被記録材を押圧することにより被記録材に転写することを特徴とする。
請求項１０に記載の発明は、請求項７または９に記載のインクジェット画像形成装置において、前記記録ヘッドで画像を形成する前に、被記録材表面、または前記中間転写体の表面のｐＨを変化させるｐＨ調整手段を有していることを特徴とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項９に記載のインクジェット画像形成装置において、前記記録ヘッドと前記中間転写体とが、吐出するインク組成物でブリッジ可能な距離で配置されており、前記記録ヘッドと前記中間転写体との間に電圧を印加する電圧印加手段を有し、インク組成物に含まれる水を電気分解することで前記中間転写体上のインク組成物のｐＨを変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、ｐＨ応答性ポリマーを水性インクジェットインク組成物に含み、このｐＨ応答性ポリマーが側鎖に複数の親水性セグメントを持つことでこのポリマーが水に溶解しやすくなっており、また、ｐＨにより親疎水が変わる複数のｐＨ応答性セグメントを持つことで親水と疎水の場合でポリマー分子の立体構造が変化する。
つまり、ｐＨ応答性セグメントが親水性のときにはポリマー分子が伸びた状態で存在し、一方、疎水性の場合は、疎水ｐＨ応答性セグメントが分子内で集まろうとして、中心にｐＨ応答性セグメント群を、外側に親水性セグメントを配置した収縮状態で存在する。したがって、ｐＨによる親疎水変化がポリマー分子の立体構造変化の駆動力となり、インク溶液全体としてはゾルゲル転移のようなレオロジー変化が起きる。
【００１７】
インクジェット吐出時は１〜１０ｍＰａｓ程度の低粘度が求められるので、より低粘度のポリマー構造である収縮状態（ｐＨ応答性セグメントは疎水性）にあり、一方、着弾時のｐＨ制御によりｐＨ応答性セグメントが親水性になりポリマー構造としては伸びた状態で増粘／ゲル化する。この増粘／ゲル化により、被記録材上での滲み・混色を抑えることが可能となる。
また、ｐＨ応答性ポリマーが着色剤と一体となった構造（顔料の分散剤としてｐＨ応答性ポリマーを使用している場合）は、ｐＨによりポリマーが疎水化して顔料同士の凝集を促進して顔料集合体と溶媒とを分離することにより被記録材上での滲み・混色を抑えることを目的としているが、被記録材上での顔料分布が不均一になったり、水は被記録材に吸収されるのでコックリングを抑制できないなどの問題がある。これに対して、本発明はｐＨ応答性ポリマーと着色剤とは相互作用がなく、インクが増粘／ゲル化しても着色剤の分散状態は均一であり、多くの水はｐＨ応答性ポリマーに保持された状態で被記録材のコックリングを抑制することが可能となる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、親水性セグメントが、スルホン酸塩を有することでその電離により親水性セグメントが負の電荷をもち、一方、第四級アンモニウム塩を有することでその電離により親水性セグメントが正の電荷をもち、これらイオン性官能基の効果で水への溶解性が増す。また、ｐＨ応答性セグメントがカルボン酸を末端にもつことでｐＨが酸性側で疎水化、ｐＨがアルカリ性で親水化し、第三級以下のアミンを末端にもつことでｐＨが酸性側で親水化、ｐＨがアルカリ性側で疎水化する。ｐＨ応答性セグメントの側鎖骨格として、直鎖状、分岐状、環状、またフェニル基を含むいずれかのアルキル骨格、またはエチレンオキサイド骨格をもつことでｐＨ応答性セグメントが疎水時の様々なポリマー立体構造の制御が可能となる。
これにより、前述のようなインクのゾルゲル転移により、吐出時は低粘度、着弾時に増粘／ゲル化するインクが可能となる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、ｐＨ応答性ポリマーのｐＨ応答性セグメントがその末端にカルボン酸と第三級以下のアミンの組み合わせであることで両性ポリマーとなり、その等電点では正の電荷をもつｐＨ応答性セグメントと負の電荷をもつｐＨ応答性セグメントとが混在する。
そこでは静電相互作用により異符号のセグメント同士が引き合った状態のポリマー立体構造が形成される。等電点からｐＨを酸性側にすると、カルボキシル基の電荷が打ち消されて静電相互作用が緩和されてポリマーの立体構造が変化する。
また、等電点からｐＨをアルカリ性側にすると、アミノ基の電荷が打ち消されて同様に静電相互作用の緩和によりポリマーの立体構造が変化する。これにより、前述のようなインクのゾルゲル転移により、吐出時は低粘度、着弾時に増粘／ゲル化するインクが可能となる。
【００２０】
請求項４、５に記載の発明によれば、ｐＨ応答性ポリマーが、親水性セグメントとｐＨ応答性セグメントを有する単一モノマーによる重合体、または親水性セグメントを有するモノマーとｐＨ応答性セグメントを有するモノマーの交互共重合体であることにより、親水性セグメントとｐＨ応答性セグメントがポリマーのなかで均一に分散された位置に存在することとなる。
親水性セグメントとｐＨ応答性セグメントが偏った状態（ブロック共重合体）だと単一分子での立体構造制御が困難で、ｐＨ応答性セグメントが疎水性の場合、分子間相互作用により例えば高分子ミセル構造をとる。ｐＨ応答性ポリマーが比較的低分子の場合、高分子ミセルと解離した単一ポリマーとで明確なレオロジー変化が起こりにくく、このような状態は望ましくはない。そのため、前述のようにセグメント同士が均一に存在するポリマーである必要がある。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、水性インクジェットインク組成物に含まれる着色剤が、非イオン性分散剤、スルホン酸塩系分散剤（低分子界面活性剤や高分子分散剤）で分散されているノニオン性顔料またはアニオン性顔料である。カルボン酸塩系分散剤やアミン塩系分散剤では、ｐＨにより顔料表面の親疎水が変化して顔料の凝集が先に起きてしまう可能性がある。また、着色剤とｐＨ応答性ポリマーとが静電相互作用を引き起こさない（着色剤とｐＨ応答性ポリマーが独立している）必要がある。その組み合わせとしては、着色剤がノニオン性顔料の場合は、ｐＨ応答性ポリマーがアニオン性、カチオン性、両性のいずれでもよく、着色剤がスルホン酸塩系分散剤によるアニオン性顔料の場合は、ｐＨ応答性ポリマーがアニオン性である必要がある。スルホン酸塩を有する染料の場合も同様にｐＨ応答性ポリマーはアニオン性である必要がある。
【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、前述のようなｐＨにより親疎水変化するｐＨ応答性セグメントを有するポリマーが溶液中でその立体構造を変化させて、その結果として、ｐＨによりレオロジー変化するインクを用いて記録ヘッドから吐出して被記録材に画像形成するインクジェット画像形成装置によって、被記録材への着弾時のｐＨ変化（例えば酸性紙への画像形成）によりインクのレオロジー変化がおきて、滲み・混色・コックリングといったインクジェットの課題を抑制した記録物の提供が可能となる。
【００２３】
請求項８に記載の発明によれば、画像形成の後工程に圧力印加手段を設けることで、増粘／ゲル化したインクの被記録材への定着性を向上させることができる。また、画像形成部を平滑にすることで光沢性を高めた記録物の提供が可能となる。
【００２４】
請求項９、１０に記載の発明によれば、被記録材へ直接画像形成させるのではなく、非吸水性の中間転写体へ一時的に画像形成させて、それを被記録材へ転写させる転写方式とすることで、紙粉によるヘッドのノズル目詰まりを低減することができる。また、普通紙のような凸凹な面ではなく中間転写体は平滑な面であるため位置精度が高く、また、そのため、記録ヘッドと中間転写体とのギャップを通常の１／１０以下に配置することが可能で、着弾位置精度が高く、サテライトの影響を排除することできるため、高画質の記録物の提供が可能となる。
非吸水性の中間転写体上では、通常の低粘度インクの場合、ビーディングやブリーディングが激しいが、請求項１〜６に記載のインクを用いて、かつインクのｐＨを制御できるｐＨ調整手段を設けることで、インクの増粘／ゲル化により、ビーディングやブリーディングを抑制した記録物の提供が可能となる。
【００２５】
請求項１１に記載の発明によれば、記録ヘッドと中間転写体とが、吐出するインク組成物でブリッジ可能な距離で配置されており、記録ヘッドと中間転写体との間に電圧を印加できる電圧印加手段を設けており、インク組成物に含まれる水を電気分解することでインク組成物にｐＨ勾配を形成させることで、ｐＨ調整手段が不要となる。
具体的には、中間転写体側が陽極、記録ヘッド側が陰極となるように電圧を印加すると、中間転写体とインクとの界面で（１）式のような電気化学反応により水素イオンが発生し局所的にｐＨが低下する。これにより本発明のインク組成物は増粘／ゲル化して、中間転写体上での画像不良を改善することが可能となる。
中間転写体側：  ２Ｈ２Ｏ→４Ｈ＋＋Ｏ２＋４ｅ−        （１）
記録ヘッド側：  ４Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→２Ｈ２＋４ＯＨ−    （２）
しかし、記録ヘッド−中間転写体のインク組成物によるブリッジ形成時間は非常に短く（数〜数十μ秒）、導電率が１０〜２００ｍＳ／ｍ程度の一般的なインクではｐＨ変化を起こすのに十分な水素イオン量（水酸化物イオン量）は得られない。
導電率が低いと、電極界面での電気二重層を形成する非ファラデー電流が発生するのみで終わってしまう場合もある。そこで、インク組成物に電解質成分を添加することで、律速となっているイオン伝導を上げて水素イオン（及び水酸化物イオン）発生量を増やすことで、短時間の反応でもｐＨ変化を起こしやすくしている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るインクジェット画像形成装置の要部を示す概要構成図である。
【図２】第２の実施形態に係るインクジェット画像形成装置の要部を示す概要構成図である。
【図３】第２の実施形態に係るインクジェット画像形成装置における中間転写体上でインクが増粘する状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について説明する。
ｐＨ応答性ポリマー側鎖の親水性セグメントと、ｐＨ応答性セグメントとの作用によりレオロジー変化を起こすものであれば、ｐＨ応答性ポリマー主鎖はどのようなものでも適応できる。
主鎖を形成するポリマーとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルナフタレン、ポリハロゲン化ビニル、ポリビニルエーテルの誘導体、ポリビニルアルコールの誘導体、ポリ酢酸ビニル、ポリプロピオン酸ビニル、ポリ安息香酸ビニルなどのポリビニルアルコールエステル化物の誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸アルキルエステル、ポリメタクリル酸アルキルエステルなどのポリアクリル酸誘導体、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのポリオキシアルキル誘導体、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミドなどのポリアクリルアミド誘導体、およびこれらの共重合体が挙げられる。
【００２８】
また、二種以上のモノマーの重縮合によって誘導しうる、例えばポリエステル、ポリアミド、ポリウレタンなどが挙げられる。また、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、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体、メチルデンプン、エチルデンプン、ヒドロキシエチルデンプン、カルボキシメチルデンプンなどのデンプン誘導体、アルギン酸プロピレングリコールなどのアルギン酸誘導体、ゼラチン、カゼイン、アルブミン、コラーゲンなどの動物系ポリマーの誘導体、グアーガム、ローカストビーンガム、クインスシードガム、カラギーナンなどの植物系ポリマーの誘導体、キサンタンガム、デキストラン、ヒアルロン酸、プルラン、カードランなどの微生物系ポリマーの誘導体、およびこれらの共重合体なども挙げられる。
【００２９】
ｐＨ応答性ポリマーの側鎖の親水性セグメントは、ｐＨ応答性ポリマーの水への溶解性を上げるものであり、セグメント内に第四級アンモニウム塩やスルホン酸塩といったイオン性基を有しても良い。例えば、親水性セグメントがメタンスルホン酸塩、エタンスルホン酸塩、プロパンスルホン酸塩といったスルホン酸塩置換のアルキル基が側鎖を構成している。
また、テトラメチルアンモニウム塩、トリメチルエチルアンモニウム塩、トリメチルプロピルアンモニウム塩といった第四級アンモニウム塩置換のアルキル基が側鎖を構成しているものもある。また、ビニルアルコール重合体、エチレングリコール重合体、アクリルアミド重合体といった非イオン親水性セグメントであっても良いし、これらに前述のイオン性基が置換してあってもよい。
【００３０】
ｐＨ応答性ポリマーの側鎖のｐＨ応答性セグメントは、前述のようにｐＨにより親疎水を変化させる官能基を有しており、疎水性の場合はポリマー分子内部（コア）でｐＨ応答性セグメント同士が会合・凝集した立体構造をしており、親水性になるとｐＨ応答性セグメントの会合・凝集がほどけて伸びた状態になり増粘する。
また、ｐＨ応答性セグメントが疎水性アルキル鎖を有することで、分子間の会合・凝集が起きて更に増粘／ゲル化する。そのため、ｐＨ応答性セグメントは疎水性アルキル鎖と末端にｐＨ応答する官能基を有するものが望ましい。ｐＨ応答する官能基は、例えばカルボン酸（およびその塩）、第三級以下のアミン（およびその塩）のいずれかである。
【００３１】
そのため、官能基がカルボン酸の場合、ｐＨ応答性セグメントとしては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、イソ吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸など短〜長鎖脂肪酸、不飽和脂肪酸、分岐脂肪酸などがある。
また、ベンゼン環を含んでも良いし、カルボン酸がベンゼン環に結合した安息香酸、サリチル酸、フタル酸等でもよい。官能基が第三級以下のアミンの場合、エチルアミン、プロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、ｎ−ペンチルアミン等の第一級脂肪族アミン、Ｎ−メチルエチルアミン、Ｎ−メチルプロピルアミン等の第二級脂肪族アミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピルアミン等の第三級脂肪族アミン、長鎖脂肪族アミン、不飽和脂肪族アミン、分岐脂肪族アミンなどが挙げられる。
末端に前記カルボン酸をもつｐＨ応答性セグメントと、末端に前記アミンをもつｐＨ応答性セグメントの二種類を側鎖に有した両性ポリマーではその等電点でそれらのセグメント同士が静電相互作用により会合した立体構造をするため、収縮した立体構造を形成する。
等電点からｐＨがずれると、どちらかかのｐＨ応答性極性基が疎水性を示すので、ポリマー分子内での静電相互作用が弱まり、ポリマーが伸びた状態になり増粘したり分子間相互作用により会合・凝集が起きて更に増粘／ゲル化する。
【００３２】
ｐＨ応答性ポリマーの平均重量分子量としては特に制限がないが、前述のようにポリマーが伸びた状態で増粘したり、ポリマー同士およびポリマー／着色剤間の分子間相互作用により会合・凝集により増粘／ゲル化するためには、十分に平均重量分子量が大きい必要がある。
ただし、大きすぎると収縮構造をとったときにも粘度が高くなってしまい、吐出安定性に影響がある。そのため、１０万以上２００万以下の範囲のものが好ましい。また、２０万以上１００万以下のものがより好ましい。
インク組成物中のｐＨ応答性ポリマー濃度としては、０．０１重量％以上１０％以下の範囲が好ましく、０．１重量％以上５重量％以下がより好ましい。
【００３３】
ｐＨ応答性ポリマーは着色剤とは独立して存在している。ここでいう独立とは、少なくともｐＨ応答性セグメントが疎水性でポリマーの立体構造が収縮した状態である低粘度状態のときに、着色剤とｐＨ応答性ポリマーとの間に化学的相互作用が小さいことを指す。着色剤が顔料の場合、ｐＨ応答性ポリマーが顔料粒子表面に吸着して顔料粒子の分散剤として機能していないこと（顔料との化学的な相互作用により一体となっていないこと）、染料分子がｐＨ応答性ポリマーと共有結合をしている状態ではないなどが挙げられる。
【００３４】
着色剤、ｐＨ応答性ポリマーの双方が水中に、安定に溶解／分散している。そのため、着色剤が顔料の場合、非イオン性分散剤やスルホン酸塩系分散剤で分散している。非イオン性分散剤、スルホン酸塩系分散剤はいずれもｐＨ変化には無関係で、それ自身がｐＨ変化により凝集したりすることはない。
着色剤がスルホン酸塩系分散剤で分散した顔料で、ｐＨ応答性ポリマーのｐＨ応答性セグメントが脂肪族アミン、親水性セグメントが非イオン性である組み合わせの場合、ｐＨ応答性セグメントが疎水性（インクがアルカリ性）のときはアニオン性着色剤と非イオン性ポリマーで相互作用は小さいが、ｐＨ応答性セグメントが親水性つまりｐＨ応答極性基がカチオン（インクが酸性）になるとアニオン性着色剤とカチオン性ポリマーとの静電相互作用により結合した状態となり、インクのレオロジー変化が顕著となる。
ここで、レオロジー変化とは中間転写体上や被記録材上での低いせん断速度・せん断応力のときの粘度変化（低い粘度から高い粘度）で、少なくとも１０倍、好ましくは１００倍、より好ましくは１０００倍増粘する。
【００３５】
本発明に用いる着色剤成分の具体例としては、例えば、カラーインデックスにおいて酸性染料、直接性染料、食用染料に分類される染料を挙げることができる。
より具体的には、酸性染料および食用染料として、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、２８９Ｃ．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等がある。
直接性染料として、 Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー １、１２、２４、２６、３３、４４、５０、８６、１２０、１３２、１４２、１４４Ｃ．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、１０２Ｃ．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等がある。
【００３６】
反応性染料として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等があり、溶解性の高さ、色調の良好さ、本発明における方法で記録した場合の耐水性の良さから、好ましく用いることができる。
または、無機顔料、有機顔料といった顔料を使用することができる。無機顔料としては、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウムなどの白色顔料や酸化鉄などの黒色顔料などを用いることができる。
有機顔料としては、アゾ顔料（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を含む）、多環式顔料（例えば、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、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、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）、染料キレート（例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレートなど）、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラックなどを使用できる。
【００３７】
また、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カーボンブラックを使用することができる。より具体的には、カラー用としては、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、２４、３４、３５、３７、４２（黄色酸化鉄）、５３、５５、８１、８３（ジスアゾイエローＨＲ）、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、４０８、１０９、１１０、１１７、１２０、１３８、１５３、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ５、１３、１６、１７、３６、４３、５１、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、１０１（ベンガラ）、１０４、１０５、１０６、１０８（カドミウムレッド）、１１２、１１４、１２２（キナクリドンマゼンタ）、１２３、１４６、１４９、１６６、１６８、１７０、１７２、１７７、１７８、１７９、１８５、１９０、１９３、２０９、２１９、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１（ローダミンレーキ）、３、５：１、１６、１９、２３、３８、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、２、１５（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Ｅ）、１６、１７：１、５６、６０、６３、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン１、４、７、８、１０、１７、１８、３６等がある。
【００３８】
顔料の粒径に特に制限は無いが、最大個数換算で最大頻度が２０〜１５０ｎｍの粒径の顔料インクを用いることが好ましい。粒径が１５０ｎｍを超えると、記録液としての顔料分散安定性が悪くなるばかりでなく、記録液の吐出安定性も劣化し、画像濃度などの画像品質も低くなり好ましくない。
粒径が２０ｎｍ未満では、記録液の保存安定性、プリンタでの噴射特性は安定し高い画像品質も得られるが、そのように細かな粒径にまで分散せしめるのは、分散操作や、分級操作が複雑となり、経済的に記録液を製造することが困難となる。
【００３９】
本発明に用いる非イオン性分散剤の具体例としては、アルキルグリコシド、アルキルポリグルコシド、脂肪酸ソルビタンエステル、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、ポリキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、アルキルモノグリセリルエーテル、脂肪酸ジエタノールアミドなどが挙げられる。
本発明に用いるスルホン酸塩系分散剤の具体例としては、ドデシルスルホン酸およびその塩、デシルスルホン酸およびその塩、またそのようなアルキルスルホン酸およびその塩、ラウリル硫酸塩、オレイル硫酸塩などのアルキル硫酸エルテル類、ドデシルベンゼンスルホン酸およびその塩、ラウリルベンゼンスルホン酸およびその塩、またそのようなアルキルベンゼンスルホン酸とその塩、ジオクチルスルホ琥珀酸およびその塩、ジヘキシルスルホ琥珀酸およびその塩、またそのようなジアルキルスルホ琥珀酸およびその塩、ナフチルスルホン酸およびその塩、またそのような芳香族アニオン系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホン酸塩、フッ素化アルキルスルホン酸およびその塩等のフッ素系アニオン性界面活性剤などが挙げられる。
【００４０】
本発明のインク組成物は、水を主な液媒体として使用するが、インクを所望の物性にするため、あるいはインクの乾燥による記録ヘッドのノズルの詰まりを防止するため、後述の水溶性有機溶媒を保湿剤成分として使用することが好ましい。
水溶性有機溶媒の具体例としては、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、プロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−へキサンジオール、グリセリン、１，２，６−へキサントリオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、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、トリ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、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−カプロラクタム等の含窒素複素環化合物、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド類、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のアミン類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物類、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン、γ−ブチロラクトン等である。
また、その他の保湿成分として、ソルビトール等の糖アルコール、ヒアルロン酸等の多糖類、ポリエチレングリコール等の高分子、また、尿素、乳酸、クエン酸塩、アミノ酸系といった天然保湿成分も用いることができる。これらの溶媒は、水とともに単独もしくは複数混合して用いられる。これらの水溶性有機溶媒の含有量は特に制限はないが、好ましくはインク全体の１〜６０重量％、更に好ましくは５〜３０重量％の範囲で用いる。
【００４１】
請求項１０に記載の方法によりｐＨ勾配を形成させるには、インクのイオン伝導性を上げるための電解質成分を添加する必要がある。インクに添加する電解質成分として、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、塩化ルビジウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硝酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、リン酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、などの無機アルカリ金属塩、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、シュウ酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、クエン酸水素ナトリウム、クエン酸カリウム、クエン酸水素カリウムなどの有機アルカリ金属塩、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、塩化テトラメチルアンモニウム、硝酸テトラメチルアンモニウム、塩化コリンなどの有機アンモニウム塩などが挙げられる。
２価以上の多価金属塩は着色剤やｐＨ応答性ポリマーの分散・溶解性を損ねるので、１価の金属塩であることが好ましい。特に電解質成分として第四級アンモニウム塩を添加するのが好ましい。第四級アンモニウムイオンは中心元素に結合したアルキル基によって電荷分散しており、着色剤やｐＨ応答性ポリマーとの相互作用が小さく安定に存在する。また、水とのクラスターを形成しにくく、着色剤やｐＨ応答性ポリマーの分散・溶解に必要な水和水を奪うことも少ない。
単位分子量あたりの導電率（モルイオン伝導率）は分子量の小さい化合物が高く、四級アンモニウム塩のなかで特にテトラメチルアンモニウム塩が好ましい。また、カウンターイオンとして塩化物イオン、硝酸イオン、硫酸イオン等があるが、塩化物イオンはアノードで電極反応を起こして塩素を発生する恐れがある。そのため、不活性な硝酸イオンや硫酸イオンが好ましい。
【００４２】
酸性ｐＨ調整剤としては、ホウ酸、炭酸、塩酸、硝酸、硫酸、酢酸、塩化アンモニウム等を用いることができる。アルカリ性ｐＨ調整剤としては、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、四級アンモニウム水酸化物、四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、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミン類を用いることができる。
その他、必要に応じてｐＨ緩衝剤、粘度調整剤、防腐剤、酸化防止剤、防錆剤等の添加剤を用いても構わない。
【００４３】
インク組成物の物性の好適な範囲は、表面張力が１０〜６０ｍＮ／ｍ、好ましくは２０〜５０ｍＮ／ｍ、粘度が１〜２０ｍＰａ・ｓ、好ましく２〜８ｍＰａ・ｓ、導電率が０．１〜１０Ｓ／ｍ、好ましくは１〜５Ｓ／ｍである。
また、ｐＨ応答性ポリマーのなかのｐＨ応答性官能基が第三級以下のアミンの場合インク組成物はアルカリ性で、ｐＨ応答性官能基がカルボン酸の場合インク組成物は酸性で、ｐＨ応答性官能基が第三級以下のアミンとカルボン酸とを有する両性ポリマーの場合インク組成物はポリマーの等電点であるｐＨである。
【００４４】
次に請求項８に記載の圧力印加手段について説明する。
記録ヘッドから被記録材に本発明のインクで画像形成させると、被記録材の表面でインクにｐＨ変化が起こる場合、インクは増粘／ゲル化する。ｐＨ変化がない場合と比べて、この状態ではインクは被記録材内部に浸透しにくくなり、別途インク浸透を補う手段が必要となる。この手段として、加圧ローラ対を設けて、画像形成後に被記録材を加圧ローラ対に通紙することが好ましい。
加圧ローラは、表面エネルギーの低い撥水性部材を表面に設けたローラであることが好ましく、そのような部材として、四フッ化エチレン樹脂、四フッ化エチレン／パーフルオロアルコキシエチレン共重合体などのフッ素系樹脂、フルオロシリコーンゴム、フェニルシリコーンゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ニトリルブタジエンゴム、イソプレンゴムなどのゴム材料、樹脂や金属、ゴムの表面にフッ素処理をしたものなどが挙げられる。
【００４５】
加圧ローラの表面部材としての物性として、撥水性は水の後退接触角が６０°以上、好ましくは８０°以上であり、硬度はＪＩＳ−Ａで６０以上、好ましくは８０以上である。
また、表面層の厚みは０．１〜１ｍｍ程度がよく、０．２〜０．６ｍｍが好適である。加圧するときの圧力としては、１〜１００ｋｇｆ／ｃｍ２が好ましく、５〜２０ｋｇｆ／ｃｍ２がより好ましい。被記録材上のインクを加圧することで、インク浸透性をアシストする以外にもインクドットの平滑性を向上させることが可能となる。これにより画像の光沢性が改善される。
【００４６】
次に中間転写体について説明する。
請求項１１に記載の中間転写体、すなわち、表面で電気分解がなされてｐＨ勾配が形成される中間転写体は、アルミニウム製の支持体と表面層として導電性シリコーンゴムからなるものが用いられるが、支持体であるアルミニウム、表面層である導電性シリコーンゴムはこれに限ったものではない。支持体は良導電性で機械的強度がある必要があり、好適には金属やその合金が用いられる。
また、表面層は、導電性・撥水性が高く平滑な弾性材料であればよい。導電性は、中間転写体と記録ヘッドに電圧を印加して通電させるのに必要な機能である。
【００４７】
請求項９、１０に記載の中間転写体、すなわち、ｐＨ調整手段によってｐＨを変化させられる中間転写体の場合は、導電性を必要としないので表面層に導電性を付与する材料は不要である。撥水性は、インクが中間転写体の表面層から紙へ転写する時の転写しやすさの指標となり、撥水性が高いほど転写率が良い。
しかしその反面、インクの保持が困難でビーディングの原因となる。弾性は、転写の際に必要な機能で、中間転写体の表面層が紙の繊維に沿って変形することで接触面積が向上し高い転写率が達成できる。低い圧力で転写するにはある程度柔らかい表面層材料を選択しなければならない。
これらの機能を満たす材料として、例えば、フルオロシリコーンゴム、フェニルシリコーンゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ニトリルブタジエンゴム、イソプレンゴムなどのゴム材料にカーボンブラックやカーボンナノチューブ、金や銀などの金属微粒子を混入させた導電性ゴムを用いればよい。
【００４８】
導電性を上げるためには導電性微粒子を増やすことが考えられるが、表面の導電性微粒子の密度が高いと撥水性低下の要因となる。導電性は、支持体と表面層の膜厚方向に対して有していれば良く、面方向には絶縁の異方導電性であっても良い。
導電性微粒子の大きさは、画像を構成する２０〜５０μｍ程度のドットより十分小さい必要があり、０．１μｍ以下であれば問題ない。また、撥水性を上げるためシリコンオイルを含浸させたものでも構わないし、表面層は単層構造、多層構造のどちらでも構わない。バルク物性と表面物性は以下のものが好ましい。
導電性ゴムの体積抵抗率は１０４Ω・ｃｍ以下、好ましくは１０２Ω・ｃｍ以下である。撥水性は水の後退接触角が６０°以上、好ましくは８０°以上であり、硬度はＪＩＳ−Ａで６０以下、好ましくは４０以下である。また、表面層の厚みは０．１〜１ｍｍ程度がよく、０．２〜０．６ｍｍが好適である。
【００４９】
請求項１０の場合、記録ヘッドは、少なくとも、インクが吐出する穴のあいたノズル板が導電性である必要があり、ニッケルなどが用いられる。記録ヘッドと中間転写体とのギャップ距離は、５０〜３００μｍ、好ましくは１００〜２００μｍである。２００μｍ以上だと、インクの種類や吐出方法によっては、ブリッジする前にインクの表面張力により液柱がノズル近傍で分断して通常の液滴化が起きてしまう。
従って、記録ヘッドと中間転写体とのブリッジが不可能となる。一方、５０μｍ以下だとそのギャップを保つことが困難となる。
【００５０】
次に請求項１０に記載のｐＨ調整手段について説明する。
ｐＨ調整手段は、被記録材表面や中間転写体表面のｐＨを調整するためのものであり、ｐＨ調整剤を塗布する化学的処理が好ましい。塗布方法は、ローラ塗布、ブレード塗布、ワイヤーバー塗布、インクジェット等によるミスト塗布など何れの場合であっても良い。
酸性のｐＨ調整剤としては、ホウ酸、炭酸、塩酸、硝酸、硫酸、塩化アンモニウム等の無機酸、および酢酸、クエン酸、シュウ酸等の有機酸を用いることができる。
アルカリ性のｐＨ調整剤としては、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、四級アンモニウム水酸化物、四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、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミン類を用いることができる。
【００５１】
以下、本発明の実施形態を図を用いて具体的に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るインクジェット画像形成装置の要部である印字ユニットを示す概略図である。
給紙トレイ（図示せず）に収納された被記録材としての記録用紙１４は、送り出しローラ（図示せず）、搬送ローラ対（図示せず）、レジストローラ対（図示せず）を通り、記録ヘッド１３によって画像を形成される前に、ｐＨ調整手段１２によって表面にｐＨ調整剤を塗布される。
【００５２】
ｐＨ調整剤を塗布することで記録用紙１４のｐＨを酸性、アルカリ性のいずれかにする。ｐＨ調整剤は、インク組成物の材料構成により異なる。前述のように、ｐＨ応答性ポリマーのなかのｐＨ応答性官能基が第三級以下のアミンの場合は、インク組成物はアルカリ性で、ｐＨ調整剤は酸性のものを使用する。
また、ｐＨ応答性官能基がカルボン酸の場合は、インク組成物は酸性で、ｐＨ調整剤はアルカリ性のものを使用する。
また、ｐＨ応答性官能基が第三級以下のアミンとカルボン酸とを有する両性ポリマーの場合は、インク組成物はポリマーの等電点であるｐＨで、ｐＨ調整剤は酸性・アルカリ性いずれの場合でもよい。
【００５３】
ｐＨ調整手段１２により、記録用紙１４のｐＨを調整後、印字ユニット２で各色（図では４色）印字して画像を形成する。印字ユニット２は、イエロー用記録ヘッド１３Ｙ、シアン用記録ヘッド１３Ｃ、マゼンタ用記録ヘッド１３Ｍ、ブラック用記録ヘッド１３Ｂｋと、記録ヘッド１３にインクを供給する供給手段及び供給流路（図示せず）と、前記供給手段にセットされるインクカートリッジ（図示せず）と、記録ヘッド１３の駆動を制御する制御基板（図示せず）と、加圧ローラ対１５等から構成される。
記録ヘッド１３で画像を形成された記録用紙１４は、加圧ローラ対１５で挟持・搬送され、圧力を付与されてインクの定着性、平滑性が向上する。その後記録用紙１４は、搬送ローラ対（図示せず）により排紙トレイ（図示せず）に排紙される。
【００５４】
ｐＨ調整手段１２は、酸性、アルカリ性のいずれかのｐＨ調整剤を塗布する機能を有する構成としているが、いずれかのｐＨ調整剤を選択的に塗布する構成とし、インク組成物の種類情報に応じて制御手段８によりｐＨ調整手段１２を駆動するようにしてもよい。
この場合、インク組成物の種類（種別）は、上記インクカートリッジがセットされたときにそのラベルから自動検知してもよく、操作パネルにより入力するようにしてもよい。
【００５５】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る、中間転写方式のインクジェット画像形成装置の要部である印字ユニットを示す概略図である。
給紙トレイ（図示せず）に収納された記録用紙２４は、送り出しローラ（図示せず）、搬送ローラ対（図示せず）、レジストローラ対（図示せず）を通り、印字ユニット６で各色（図では４色）を印字され、画像を形成される。
印字ユニット６は、イエロー用ラインヘッド２３Ｙ、シアン用ラインヘッド２３Ｃ、マゼンタ用ラインヘッド２３Ｍ、ブラック用ラインヘッド２３Ｂｋと、記録ヘッドとしてのラインヘッド２３にインクを供給する供給手段及び供給流路（図示せず）と、前記供給手段にセットされるインクカートリッジ（図示せず）と、ラインヘッド２３を駆動する制御基板（図示せず）と、インク組成物に含まれる水を電気分解することでインク組成物にｐＨ勾配を形成する、すなわちｐＨを変化させるための電圧印加手段（図示せず；図３で説明）と、中間転写体としての中間転写ローラ２１と、クリーニングユニット２２と、中間転写ローラ２１との間でニップを形成するように中間転写ローラ２１に対向して設けられた加圧ローラ２５等から構成される。
【００５６】
中間転写ローラ２１に形成された記録液ドットは、加圧ローラ２５で記録用紙２４に圧力をかけて記録用紙と中間転写ローラ２１を密着させることで記録用紙側に転写される。
その後、記録用紙２４は搬送ローラ対（図示せず）により排紙トレイ（図示せず）に排紙される。
電源供給手段を設けずに、クリーニングユニット２２とライン型記録ヘッド２３との間に、別途中間転写ローラ２１上のｐＨを変化させるｐＨ調整手段１０（一点鎖線で表示）を設けても構わない。
この場合にも図１で示したのと同様に、ｐＨ調整手段１０を酸性、アルカリ性のいずれかのｐＨ調整剤を選択的に塗布する構成とし、インク組成物の種類情報に応じて制御手段により自動的に駆動するようにしてもよい。
【００５７】
図３は、電圧印加手段によるｐＨ勾配形成機能を説明するための図である。
記録ヘッド２３のノズル板３２と中間転写ローラ２１の表面層２１ａまでの距離は１００μｍで、ノズル３２ａの孔径は２５μｍ、インクドット３４ｂの径は５０μｍ程度、液柱３４ａの径は１０μｍ程度である。
ノズル３２ａからインクとしてのインク組成物５を吐出後、液柱が中間転写体の表面層に着弾してブリッジすると電極界面での電気二重層形成に相当する非ファラデー電流と水の電気分解に起因したファラデー電流が発生する。数十〜数百Ｖでは水の電気分解の反応抵抗はほぼ無視できるほど小さくインクの溶液抵抗が支配的となる。ノズル近傍で液柱が分断してブリッジ状態が終わるのは数μｓ〜数十μｓで、この時間とファラデー電流の積が通電電荷量であり、この値が大きいほど水素イオン発生量（及び水酸化物イオン発生量）が増える。
水素イオン（または水酸化物イオン）は中間転写ローラの電極界面から発生するので、インク増粘部３４ｃは中間転写ローラ表面に多く存在することになる。インク増粘部３４ｃの存在により、表面張力でドットが大きくなったり位置がずれたりといったビーディングの問題は抑制される。
【００５８】
［実施例１］
親水性セグメントを有するモノマー／ｐＨ応答性セグメントを有するモノマーを水／イソプロパノール／メチルエチルケトン溶媒中で重合開始剤に過硫酸ナトリウムを使用してラジカル共重合させることによりｐＨ応答性ポリマーを得た。親水性セグメントを有するモノマーとして、ポリエチレングリコールアクリレートを用い、ｐＨ応答性セグメントを有するモノマーとして、ジメチルアミノエチルアクリレートを用いた。なお、ポリマー中の各モノマーのモル％比率が２０：８０になるような重量で仕込み、重合させた。重合後、有機溶剤を減圧留去して、水酸化ナトリウムを添加してｐＨ応答性ポリマーが溶解したアルカリ水溶液を得た。ついで、カーボンブラック（ケッチェンブラックＥＣ−６００ＪＤ、ケッチェン・ブラック・インターナショナル製）とポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルを重量比で２：１になるように混合して少量の水を添加して、ビーズミルで分散させて、ブラック分散液を得た。前述のｐＨ応答性ポリマーとブラック分散液と、グリセリンとジエチレングリコールと２−ピロリドンの重量比が１：１：１に混合した混合湿潤剤とを等量ずつ混合し、ｐＨ８に調整することで、インク組成物を得た。
【００５９】
［実施例２］
親水性セグメントを有するモノマーとｐＨ応答性セグメントを有するモノマーのモル％比率が４０：６０とした。それ以外は実施例１と同様である。
［実施例３］
親水性セグメントを有するモノマーとｐＨ応答性セグメントを有するモノマーのモル％比率が６０：４０とした。それ以外は実施例１と同様である。
［実施例４］
親水性セグメントを有するモノマーとｐＨ応答性セグメントを有するモノマーのモル％比率が８０：２０とした。それ以外は実施例１と同様である。
［実施例５］
ｐＨ応答性セグメントを有するモノマーとして、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドを用いた以外は実施例１と同様である。
【００６０】
［実施例６］
親水性セグメントを有するモノマーとｐＨ応答性セグメントを有するモノマーのモル％比率が４０：６０とした。それ以外は実施例５と同様である。
［実施例７］
親水性セグメントを有するモノマーとｐＨ応答性セグメントを有するモノマーのモル％比率が６０：４０とした。それ以外は実施例５と同様である。
［実施例８］
親水性セグメントを有するモノマーとｐＨ応答性セグメントを有するモノマーのモル％比率が８０：２０とした。それ以外は実施例５と同様である。
［実施例９］
親水性セグメントを有するモノマーとして、ジメチルアミノエチルアクリレート塩化メチル四級塩を用いた以外は実施例１と同様である。
【００６１】
［実施例１０］
親水性セグメントを有するモノマーとｐＨ応答性セグメントを有するモノマーのモル％比率が４０：６０とした。それ以外は実施例９と同様である。
［実施例１１］
親水性セグメントを有するモノマーとｐＨ応答性セグメントを有するモノマーのモル％比率が６０：４０とした。それ以外は実施例９と同様である。
［実施例１２］
親水性セグメントを有するモノマーとｐＨ応答性セグメントを有するモノマーのモル％比率が８０：２０とした。それ以外は実施例９と同様である。
［実施例１３］
カーボンブラック分散剤としてポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホン酸ナトリウムを用いた以外は、実施例１と同様である。
【００６２】
［実施例１４］
カーボンブラック分散剤としてポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホン酸ナトリウムを用いた以外は、実施例２と同様である。
［実施例１５］
カーボンブラック分散剤としてポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホン酸ナトリウムを用いた以外は、実施例３と同様である。
［実施例１６］
カーボンブラック分散剤としてポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホン酸ナトリウムを用いた以外は、実施例４と同様である。
［比較例］
ｐＨ応答性セグメントを有するモノマーの替わりにｐＨ応答しないモノマーであるエチルアクリレートを用いた以外は、実施例１と同様である。
【００６３】
［判定方法］
実施例１〜１６、及び比較例で得られたインク組成物５ｇに１ｍＬのイオン交換水、及び１ｍＬの０．０５Ｎ塩酸を滴下し、そのときの粘度を測定した。なお、イオン交換水滴下時の粘度が５ｍＰａｓ以下の場合は○判定とし、５〜１０ｍＰａｓの場合は△判定、１０ｍＰａｓ以上の場合は×判定とした。また、０．０５Ｎ塩酸滴下時の粘度が５００ｍＰａｓ以上の場合は○判定とし、５００〜５０ｍＰａｓの場合は△判定、５０ｍＰａｓ以下の場合は×判定とした。この結果を表１に示す。
【００６４】
【表１】
2012052027.tif 000003
【００６５】
次に、図２のようなライン型記録ヘッド２３Ｙ、２３Ｃ、２３Ｍ、２３Ｂｋ、中間転写ローラ２１、加圧ローラ２５、クリーニングユニット２２を１式とした評価装置を用意した。
中間転写ローラの支持体は直径２０ｍｍ、長さ２５０ｍｍのアルミ素管で、外周に体積抵抗率が５００Ω・ｃｍの導電性シリコーンゴム層を０．２ｍｍの厚みで形成したものであり、時計回りに２００ｍｍ／ｓで回転駆動させている。
加圧ローラは、荷重２０ｋｇｆ／ｃｍ２で中間転写ローラに押し当てられており、中間転写体の駆動の連れまわりで反時計回りに回転している。中間転写ローラの表面からギャップ距離を約１００μｍ離間させて、ノズル板が金属で構成されるライン型記録ヘッド（市販インクジェットプリンタＧＸ５０００、リコー製）を配置した。また、ライン型記録ヘッドのノズル板と中間転写ローラドラム素管との間に十分な電流を供給可能な電源を接続した（図示せず）。
また、圧電素子駆動手段（図示せず）により中間転写ローラ表面には任意のパターンのインクドットを形成することができる。
【００６６】
インクドットは、中間転写ローラと加圧ローラとの間に記録用紙（ｔｙｐｅ６２００）を通紙することで普通紙表面に転写させる。ライン型記録ヘッドにより、中間転写ローラ表面の移動方向と直交方向（副走査方向）に約１インチ幅の連続した帯状領域に、主走査方向３００ｄｐｉ、副走査方向３００ｄｐｉのブラックインク網点を形成した。一点あたり１０ｐＬとなるように圧電素子駆動手段を調整した。
ここで、吐出時に流れる電流を計測した。また、中間転写ローラの駆動を途中で止めて、中間転写ローラ上のブラックインク網点をデジタルマイクロスコープで観察してビーディング具合を評価した。ブラックインクは実施例１〜１６及び比較例で得たものを使用した。
【００６７】
［結果］
比較例のインクは中間転写ローラ上でビーディングを起こしていた。一方、実施例１〜１２のインクはビーディングが抑制され、実施例１３〜１６のインクはビーディングが起きていなかった。
【符号の説明】
【００６８】
５  水性インクジェットインク組成物
１０、２１  ｐＨ調整手段
１３、２３  記録ヘッド
１４  被記録材としての記録用紙
１５  圧力印加手段としての加圧ローラ対
２１  中間転写体
３３  電圧印加手段
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６９】
【特許文献１】特開昭５５−６５２６９号公報
【特許文献２】特開昭５６−８６７８９号公報
【特許文献３】特開昭５５−１４４１７２号公報
【特許文献４】特開昭５５−８１９９２号公報
【特許文献５】特開昭５２−５３０１２号公報
【特許文献６】特開昭５６−８９５９４号公報
【特許文献７】特開昭５６−８９５９５号公報
【特許文献８】特開平５−９６７２０号公報
【特許文献９】特開昭６４−６３１８５号公報
【特許文献１０】特開平８−２０１５９号公報
【特許文献１１】特開平８−２０１６１号公報
【特許文献１２】特開平８−１４２５００号公報
【特許文献１３】特開平１０−２５０２１６号公報
【特許文献１４】特開平１１−１０８５６号公報
【特許文献１５】特開２０００−４４８５５号公報
【特許文献１６】特開２０００−６３７１９号公報
【特許文献１７】米国特許第４５３８１５６号明細書
【特許文献１８】米国特許第５０９９２５６号明細書
【特許文献１９】特開昭６２−９２８４９号公報
【特許文献２０】特開平１１−１８８８５８号公報
【特許文献２１】特開２０００−３４３８０８号公報
【特許文献２２】特許第３６５８７６５号公報
【特許文献２３】特開２００３−２４６１３５号公報
【特許文献２４】特開２００２−３７０４４１号公報
【特許文献２５】特開２００５−１７００３６号公報
【特許文献２６】特開２００３−８２２６５号公報
【特許文献２７】特開２００８−０１９２８６号公報
【特許文献２８】特開２００４−０２６９４７号公報
【図１】
2012052027.tif 000004
【図２】
2012052027.tif 000005
【図３】
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