JP7238653B2 - 液体組成物、処理液、処理液とインクのセット、画像形成方法、及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明の画像形成方法は、記録媒体表面に液体組成物を液滴として吐出する液体組成物吐出工程と、前記液体組成物が吐出された記録媒体を加熱せずに、インクを記録媒体表面に液滴として吐出するインク吐出工程とを含み、
前記液体組成物を吐出する際の液滴体積が4.5pL以下であり、
前記液体組成物が、多価金属塩、グリセリン、水、及び、下記一般式(1)で表されるポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物を含み、更に必要に応じてその他の工程を含む。
前記液体組成物を吐出する際の液滴体積が4.5pL以下であり、
前記液体組成物が、多価金属塩、グリセリン、水、及び、上記一般式(1)で表されるポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物を含み、更に必要に応じてその他の手段を有する。
特に、記録媒体表面に液体組成物を液滴として吐出し、液体組成物が吐出された記録媒体の加熱乾燥なしで、インクを記録媒体表面に液滴として吐出すると、インクが記録媒体表面に液滴として着弾する際に、記録媒体表面に液体組成物のグリセリンを含むインク中の有機溶剤が多く残留している状態であるため、ドット形状の崩れが顕著に発生するという問題がある。
そこで、本発明においては、液体組成物を吐出する際の液滴体積が4.5pL以下であり、前記液体組成物が、多価金属塩、グリセリン、水、及び、上記一般式(1)で表されるポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物を含むことにより、インク着弾時の液体組成物の記録媒体上の残留溶剤を低減でき、ドット形状の崩れの発生を抑制することができる。
液体組成物吐出工程は、記録媒体表面に液体組成物を液滴として吐出する工程であり、液体組成物吐出手段により実施される。
液体組成物としては、以下に詳細に説明する本発明の液体組成物を用いることができる。
液体組成物を記録媒体に対して付与する方法としては、液体吐出方式が好ましく、記録媒体へ液体組成物を吐出する際の液滴体積が4.5pL以下である。
液体組成物を吐出する際の液滴体積は、2.0pL以上4.5pL以下が好ましい。
液体組成物を吐出する際の液滴体積が4.5pL以下であり、液体組成物が、多価金属塩、グリセリン、水、及び、上記一般式(1)のポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物を含むことにより、インクが記録媒体表面に液滴として着弾する際に、記録媒体表面に液体組成物のグリセリンを含むインク中の有機溶剤の残留量を低減でき、ドット形状の崩れの発生を抑制できる。
インク吐出工程は、液体組成物が吐出された記録媒体を加熱乾燥せずに、インクを記録媒体表面に液滴として吐出する工程であり、インク吐出手段により実施される。
インクは、液体組成物が付与される前の記録媒体、液体組成物が吐出された後の記録媒体のいずれに付与されてもよいが、液体組成物が吐出された後の記録媒体に吐出されることが好ましい。また、インクは、記録媒体の液体組成物が吐出された領域に対して吐出されることがより好ましい。
インクを記録媒体に対して吐出する方法としては、インクジェット法が好ましい。
インクとしては、以下に詳細に説明する本発明で用いられるインクを用いることができる。
前記その他の工程としては、例えば、制御工程などが挙げられる。
前記その他の手段としては、例えば、制御手段などが挙げられる。
本発明の液体組成物は、水と、多価金属塩と、グリセリンと、下記一般式(1)で表されるポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物とを含み、必要に応じてその他の成分を含有する。
本発明の液体組成物は、上記一般式(1)で表されるポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物を含む。
上記一般式(1)で表されるポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物を含む液体組成物を用いることで、吐出された液体組成物のドットが記録媒体上でより広がり、インク中の有機溶剤が蒸発乾燥しやすくなる上に、記録媒体への浸透性も向上し、インクが記録媒体表面に液滴として着弾する際に、インク中の有機溶剤の残留量が低減されて、ドット形状の崩れの発生を抑制できる。
液体組成物は、グリセリンを含有する。グリセリンを含まない液体組成物を処理液として用いた場合、処理液における、金属塩の溶解性、保湿性が低下し、多価金属塩の結晶が析出しやすくなり、析出した結晶が記録媒体上に塗布されると、画像濃度にムラが発生し、異常画像となってしまう。
グリセリンの含有量が5.0質量%以上60.0質量%以下であると、画像濃度のムラを防止でき、ビーディングの発生を抑制でき、高画質な画像を形成できる。
液体組成物は、多価金属塩を含有する。多価金属塩は、インク中の色材との電荷的な作用によって会合し、色材の凝集体を形成して、色材を液相から分離させ、記録媒体への定着を促進させる。液体組成物中に多価金属塩を含有することで、液体組成物を処理液として用いた場合に、インク吸収性の低い記録媒体を用いたとしてもビーディングの発生を抑制でき、高画質な画像を形成できる。
なお、多価金属塩はイオン性のものが好ましい。特に、上記多価金属塩がマグネシウム塩であることが好ましい。
上記カルシウム化合物としては、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、炭酸カルシウム、硝酸カルシウム、塩化カルシウム、酢酸カルシウム、硫酸カルシウム、珪酸カルシウムなどが挙げられる。
上記バリウム化合物としては、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、硫酸バリウムなどが挙げられる。
上記亜鉛化合物としては、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、硫化亜鉛、炭酸亜鉛などが挙げられる。
上記アルミニウム化合物としては、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、珪酸アルミニウム、水酸化アルミニウムなどが挙げられる。
これらの中でも、グリセリンと、上記一般式(1)のポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物に対して溶解性が高い硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、硝酸カルシウムなどが好ましい。これらの多価金属塩を含む液体組成物を処理液として用いた場合、多価金属塩の結晶の析出が抑制され、後述するインク中の色材に対する凝集機能が向上する。
本発明の液体組成物は、少なくともグリセリンを有機溶剤として含有するが、必要に応じて他の有機溶剤も併用することができる。他の有機溶剤としては水溶性有機溶剤を用いることが好ましい。
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や多価アルコールアリールエーテル類等のエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類などが挙げられる。
多価アルコール類としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、3-メチル-1,3-ブタンジオール、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、1,2-ペンタンジオール、1,3-ペンタンジオール、1,4-ペンタンジオール、2,4-ペンタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,2-ヘキサンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,3-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、1,5-ヘキサンジオール、1,2,6-ヘキサントリオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、エチル-1,2,4-ブタントリオール、1,2,3-ブタントリオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、ペトリオールなどが挙げられる。
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などが挙げられる。
含窒素複素環化合物としては、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-2-イミダゾリジノン、ε-カプロラクタム、γ-ブチロラクトンなどが挙げられる。
アミド類としては、例えば、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、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミドなどが挙げられる。
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、トリエチルアミンなどが挙げられる。
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、チオジエタノールなどが挙げられる。
その他の有機溶剤としては、例えば、プロピレンカーボネート、炭酸エチレンなどが挙げられる。
湿潤剤として機能するだけでなく、良好な乾燥性を得られることから、沸点が250℃以下の有機溶剤を用いることが好ましい。
水としては、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。
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が、乾燥性の点から、液体組成物の全量に対して、10質量%以上90質量%以下が好ましく、20質量%以上60質量%以下がより好ましい。
液体組成物は、界面活性剤を含んでいてもよい。界面活性剤は、液体組成物の表面張力を下げ、液体組成物を処理液として用いた場合には、各種記録媒体への濡れ性を向上させ、処理液をムラなく塗布することができる効果を有する。界面活性剤は、処理液が記録媒体に対して適度に濡れやすくすることによって、各種記録媒体への処理液の浸透速度を速めることができる。処理液の浸透速度を速めることで、処理液を付与した記録媒体に対して付与されたインク中に含まれる色材の過剰な凝集を抑制することができる。
シリコーン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が、高pHでも分解しないものが好ましい。シリコーン界面活性剤としては、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る。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。また、シリコーン界面活性剤として、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などが挙げられる。
フッ素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などが挙げられる。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などが挙げられる。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などが挙げられる。これらフッ素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などが挙げられる。
ノニオン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アルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンプロピレンブロックポリマー、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド付加物などが挙げられる。
アニオン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、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などが挙げられる。
これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
このような界面活性剤としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、ビックケミー株式会社、信越化学工業株式会社、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社、日本エマルジョン株式会社、共栄社化学株式会社から入手できる。
上記のポリエーテル変性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、例えば、下記一般式(S-1)式で表される、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルポリシロキサンのSi部側鎖に導入したものなどが挙げられる。
フッ素界面活性剤としては、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などが挙げられる。これらの中でも、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は起泡性が少ないため好ましく、下記一般式(F-1)及び一般式(F-2)で表されるフッ素界面活性剤がより好ましい。
消泡剤としては、特に制限はなく、例えば、シリコーン系消泡剤、ポリエーテル系消泡剤、脂肪酸エステル系消泡剤などが挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、破泡効果に優れる点から、シリコーン系消泡剤が好ましい。
防腐防黴剤としては、特に制限はなく、例えば、1,2-ベンズイソチアゾリン-3-オンなどが挙げられる。
防錆剤としては、特に制限はなく、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウムなどが挙げられる。
pH調整剤としては、pHを7以上に調整することが可能であれば、特に制限はなく、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミンなどが挙げられる。
液体組成物は、構成成分を水性媒体中に分散又は溶解させ、更に必要に応じて撹拌混合することにより得ることができる。撹拌混合としては、通常の撹拌羽を用いた撹拌機、マグネチックスターラー、高速の分散機などを用いて行うことができる。
液体組成物の物性としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜、粘度、表面張力、pHなどを選択することができる。
液体組成物の粘度としては、25℃で、0.5mPa・s以上30mPa・s以下が好ましい。ここで、粘度は、例えば、粘度計(装置名:RE-550L、東機産業株式会社製)などを用いて測定することができる。
液体組成物の表面張力としては、25℃で、45mN/m以下が好ましく、40mN/m以下がより好ましい。
液体組成物のpHとしては、例えば、4以上12以下が好ましく、6以上10以下がより好ましい。
本発明の液体組成物は、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が、処理液として用いることが好ましい。処理液とは、インク中の色材を凝集させる作用を有する液体であり、記録媒体に対して付与される。これにより、例えば、処理液が付与された記録媒体に対して後から付与されるインク中の色材を凝集させることができる。
本発明に用いられるインクは、静的表面張力が25mN/m以下であることが好ましい。
以下、インクに用いる有機溶剤、水、色材、樹脂、添加剤等について説明する。
前記インクに使用する有機溶剤としては、特に制限されず、水溶性有機溶剤を用いることができる。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や多価アルコールアリールエーテル類等のエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類などが挙げられる。
多価アルコール類としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、3-メチル-1,3-ブタンジオール、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、1,2-ペンタンジオール、1,3-ペンタンジオール、1,4-ペンタンジオール、2,4-ペンタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,2-ヘキサンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,3-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、1,5-ヘキサンジオール、グリセリン、1,2,6-ヘキサントリオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、エチル-1,2,4-ブタントリオール、1,2,3-ブタントリオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、ペトリオール等が挙げられる。
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の多価アルコールアルキルエーテル類などが挙げられる。
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などが挙げられる。
含窒素複素環化合物としては、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-2-イミダゾリジノン、ε-カプロラクタム、γ-ブチロラクトンなどが挙げられる。
アミド類としては、例えば、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、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミドなどが挙げられる。
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、トリエチルアミンなどが挙げられる。
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、チオジエタノールなどが挙げられる。
その他の有機溶剤としては、プロピレンカーボネート、炭酸エチレンなどが挙げられる。
湿潤剤として機能するだけでなく、良好な乾燥性を得られることから、沸点が250℃以下の有機溶剤を用いることが好ましい。
水としては、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。
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が、インクの乾燥性及び吐出信頼性の点から、インクの全量に対して、10質量%以上90質量%以下が好ましく、20質量%以上60質量%以下がより好ましい。
色材としては、特に限定されず、顔料、染料を使用可能である。
顔料としては、無機顔料又は有機顔料を使用することができる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、顔料として、混晶を使用してもよい。
顔料としては、例えば、ブラック顔料、イエロー顔料、マゼンダ顔料、シアン顔料、白色顔料、緑色顔料、橙色顔料、金色や銀色などの光沢色顔料やメタリック顔料などを用いることができる。
無機顔料として、酸化チタン、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、クロムイエローに加え、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。
また、有機顔料としては、アゾ顔料、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、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料など)、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。これらの顔料のうち、溶媒と親和性のよいものが好ましく用いられる。その他、樹脂中空粒子、無機中空粒子の使用も可能である。
更に、カラー用としては、C.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、17、24、34、35、37、42(黄色酸化鉄)、53、55、74、81、83、95、97、98、100、101、104、108、109、110、117、120、138、150、153、155、180、185、213、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、23、31、38、48:2(パーマネントレッド2B(Ca))、48:3、48:4、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、83、88、101(べんがら)、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、184、185、190、193、202、207、208、209、213、219、224、254、264、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)、15:1、15:2、15:3、15:4(フタロシアニンブルー)、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、などが挙げられる。
染料として、例えば、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52,80,82,249,254,289、C.I.アシッドブルー9,45,249、C.I.アシッドブラック1,2,24,94、C.I.フードブラック1,2、C.I.ダイレクトイエロー1,12,24,33,50,55,58,86,132,142,144,173、C.I.ダイレクトレッド1,4,9,80,81,225,227、C.I.ダイレクトブルー1,2,15,71,86,87,98,165,199,202、C.I.ダイレクドブラック19,38,51,71,154,168,171,195、C.I.リアクティブレッド14,32,55,79,249、C.I.リアクティブブラック3,4,35などが挙げられる。
顔料に親水性官能基を導入して自己分散性顔料とする方法としては、例えば、顔料(例えばカーボン)にスルホン基やカルボキシル基等の官能基を付加することで、水中に分散可能とする方法が挙げられる。
顔料の表面を樹脂で被覆して分散させる方法としては、顔料をマイクロカプセルに包含させ、水中に分散可能とする方法が挙げられる。これは、樹脂被覆顔料と言い換えることができる。この場合、インクに配合される顔料はすべて樹脂に被覆されている必要はなく、本発明の効果が損なわれない範囲において、被覆されない顔料や、部分的に被覆された顔料がインク中に分散していてもよい。
分散剤を用いて分散させる方法としては、界面活性剤に代表される、公知の低分子型の分散剤、高分子型の分散剤を用いて分散する方法などが挙げられる。
分散剤としては、顔料に応じて、例えば、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン界面活性剤などを使用することが可能である。
分散剤として、竹本油脂株式会社製RT-100(ノニオン系界面活性剤)や、ナフタレンスルホン酸Naホルマリン縮合物も、分散剤として好適に使用できる。
前記分散剤は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
顔料に、水や有機溶剤などの材料を混合してインクを得ることが可能である。また、顔料と、その他水や分散剤などを混合して顔料分散体としたものに、水や有機溶剤などの材料を混合してインクを製造することも可能である。
顔料分散体は、水、顔料、顔料分散剤、必要に応じてその他の成分を混合、分散し、粒径を調整して得られる。分散は分散機を用いるとよい。
顔料分散体における顔料の粒径については特に制限はないが、顔料の分散安定性が良好となり、吐出安定性、画像濃度などの画像品質も高くなる点から、最大個数換算で最大頻度は20nm以上500nm以下が好ましく、20nm以上150nm以下がより好ましい。顔料の粒径は、粒度分析装置(ナノトラック Wave-UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
顔料分散体における顔料の含有量は、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が、良好な吐出安定性が得られ、また、画像濃度を高める点から、0.1質量%以上50質量%以下が好ましく、0.1質量%以上30質量%以下がより好ましい。
顔料分散体に対し、必要に応じて、フィルター、遠心分離装置などで粗大粒子をろ過し、脱気することが好ましい。
インク中に含有する樹脂の種類としては、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、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン-ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリル-スチレン系樹脂、アクリル-シリコーン系樹脂などが挙げられる。
これらの樹脂からなる樹脂粒子を用いてもよい。樹脂粒子を、水を分散媒として分散した樹脂エマルションの状態で、色材や有機溶剤などの材料と混合してインクを得ることが可能である。樹脂粒子としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種類以上の樹脂粒子を組み合わせて用いてもよい。
体積平均粒径は、例えば、粒度分析装置(ナノトラック Wave-UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
インク中の固形分の粒径については、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。吐出安定性、画像濃度などの画像品質を高くする点から、インク中の固形分の粒径の最大頻度は最大個数換算で20nm以上1,000nm以下が好ましく、20nm以上150nm以下がより好ましい。固形分は樹脂粒子や顔料の粒子等が含まれる。粒径は、粒度分析装置(ナノトラック Wave-UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
インクは、必要に応じて、界面活性剤、消泡剤、防腐防黴剤、防錆剤、pH調整剤等のその他の成分を含んでもよく、前記その他の成分としては、上記の液体組成物と同様である。
インクは、構成成分を水性媒体中に分散又は溶解させ、更に必要に応じて撹拌混合することにより得ることができる。撹拌混合としては、通常の撹拌羽を用いた撹拌機、マグネチックスターラー、高速の分散機などを用いて行うことができる。
インクの物性としては、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、粘度、表面張力、pH等が以下の範囲であることが好ましい。
インクの25℃での粘度は、印字濃度や文字品位が向上し、また、良好な吐出性が得られる点から、5mPa・s以上30mPa・s以下が好ましく、5mPa・s以上25mPa・s以下がより好ましい。ここで、粘度は、例えば、回転式粘度計(東機産業株式会社製、RE-80L)を使用することができる。測定条件としては、25℃で、標準コーンローター(1°34’×R24)、サンプル液量1.2mL、回転数50rpm、3分間で測定可能である。
インクのpHとしては、接液する金属部材の腐食防止の観点から、7以上12以下が好ましく、8以上11以下がより好ましい。
本発明のインクと処理液のセットは、本発明の液体組成物からなる処理液と、静的表面張力が25mN/m以下であるインクと、を有する。
このような静的表面張力が低いインクを用いた場合、処理液を付与した後の記録媒体に付与されるインクで形成されるドットにおいて、ドット形状の崩れが発生しやすい。そのため、静的表面張力が低いインクと本発明の液体組成物からなる処理液を用いることで、ドット形状の崩れの発生を抑制することができるので好ましい。
記録媒体としては、特に制限なく用いることができ、普通紙、光沢紙、特殊紙、布などを用いることもできるが、低浸透性基材(低吸収性基材)に対して特に好適に用いることができる。
低浸透性基材とは、水透過性、吸収性、又は吸着性が低い表面を有する基材を意味し、内部に多数の空洞があっても外部に開口していない材質も含まれる。低浸透性基材としては、商業印刷に用いられるコート紙や、古紙パルプを中層、裏層に配合して表面にコーティングを施した板紙のような記録媒体等が挙げられる。このように低浸透性の記録媒体を用いた場合、処理液を付与した後の記録媒体に付与されるインクで形成されるドットにおいて、ドット形状の崩れが発生しやすい。そのため、低吸収性の記録媒体と本発明の処理液を併用することで、ドット形状の崩れの発生を抑制することができるので好ましい。
低浸透性基材としては、例えば、支持体と、支持体の少なくとも一方の面側に設けられた表面層と、を有し、更に必要に応じてその他の層を有するコート紙などの記録媒体が挙げられる。
支持体としては、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、木材繊維主体の紙、木材繊維及び合成繊維を主体とした不織布のようなシート状物質などが挙げられる。
支持体の厚みは、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が、50μm以上300μm以下が好ましい。 また、支持体の坪量は、45g/m2以上290g/m2以下が好ましい。
表面層は、顔料、バインダー(結着剤)を含有し、更に必要に応じて、界面活性剤、その他の成分を含有する。
顔料としては、無機顔料、もしくは無機顔料と有機顔料を併用したものを用いることができる。無機顔料としては、例えば、カオリン、タルク、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、非晶質シリカ、チタンホワイト、炭酸マグネシウム、二酸化チタン、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛、クロライトなどが挙げられる。無機顔料の添加量は、バインダー100質量部に対して50質量部以上が好ましい。
バインダーとしては、水性樹脂を使用することが好ましい。水性樹脂としては、水溶性樹脂及び水分散性樹脂の少なくともいずれかを好適に用いることができる。水溶性樹脂としては、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、ポリビニルアルコール、カチオン変性ポリビニルアルコール、アセタール変性ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエステルとポリウレタンなどが挙げられる。
表面層に必要に応じて含有される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が、アニオン活性剤、カチオン活性剤、両性活性剤、非イオン活性剤のいずれも使用することができる。
表面層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、支持体上に表面層を構成する液を含浸又は塗布する方法により行うことができる。表面層を構成する液の付着量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、固形分で、0.5g/m2以上20g/m2以下が好ましく、1g/m2以上15g/m2以下がより好ましい。
上記記録媒体は液体組成物が付与されるが、本発明では液体組成物を付与された記録媒体を「液体組成物が付与された記録媒体」と称する。液体組成物が付与された記録媒体は、液体組成物が付与された記録媒体を乾燥させたものでも、乾燥させておらず湿潤状態にあるものでもよく、また、これらに更にインクが付与されている状態のものであってもよい。
液体組成物が付与された記録媒体は、上記液体組成物の組成である多価金属塩と、グリセリンと、上記一般式(1)のポリオキシエチレンアルキルエーテルを含む。なお、記録媒体に付与された液体組成物が乾燥された後であっても、これら成分は液体組成物が付与された記録媒体中に残留する。
画像形成装置は、記録媒体に対して上記の処理液、インク及び必要に応じて任意の液体組成物を吐出することで記録部に画像部を形成するものであれば制限はない。画像形成装置としては、プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ/ファクシミリ/複写装置の複合機、立体造形装置などが例示される。
-共重合体Aの合成-
撹拌装置、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備えた自動重合反応装置(轟産業株式会社製、重合試験機DSL-2AS型)の反応容器に、メチルエチルケトンを550g仕込み、撹拌しながら反応容器内を窒素置換した。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-ヒドロキシエチルを75.0g、メタクリル酸を77.0g、スチレンを80.0g、メタクリル酸ブチルを150.0g、アクリル酸ブチルを98.0g、メタクリル酸メチルを20.0g、及び「パーブチル(登録商標)O」(日油株式会社製)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100mgKOH/g、重量平均分子量21,000、ガラス転移温度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Aのメチルエチルケトン溶液を得た。
反応終了後、メチルエチルケトンの一部を減圧留去し、不揮発分を50質量%に調整した共重合体A溶液を得た。
-顔料分散体1の調製-
冷却用ジャケットを備えた混合槽に、カーボンブラック(商品名:Raven1080、コロンビヤンカーボン日本株式会社製)を1,000g、アニオン性基含有スチレン-アクリル系共重合体A溶液を800g、10質量%水酸化ナトリウム水溶液を143g、メチルエチルケトンを100g、及び水を1,957g仕込み、撹拌混合した。
得られた混合液を、直径0.3mmのジルコニアビーズを充填した分散装置(日本コークス工業株式会社製、SCミル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/分間とし、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で混合槽及び分散装置流路を洗浄し、分散原液と合わせて希釈分散液を得た。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。室温まで冷却後、撹拌しながら10質量%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(日本化学機械製造株式会社製、加圧濾過機)で濾過、水洗した。ケーキを容器に取り、20質量%水酸化カリウム水溶液200gを加えた後、ディスパ(プライミクス株式会社製、TKホモディスパー)にて分散し、更に水を加えて不揮発分を調整して、不揮発分20質量%のカーボンブラックが水酸化カリウム中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で被覆された複合粒子として水性媒体中に分散した顔料分散体1を得た。
-顔料分散体2の調製-
顔料分散体の調製例1において、カーボンブラックを銅フタロシアニン(大日精化工業株式会社製、SEIKALIGHT BLUE A612)に変更した以外は、顔料分散体の調製例1と同様にして、顔料分散体2を得た。
-インク1の調製-
グリセリン22.0質量%、1,3-ブタンジオール11.0質量%、1,3-オクタンジオール2.0質量%、界面活性剤(商品名:E1010、日信化学工業株式会社製)2.0質量%、2,4,7,9-テトラメチルデカン-4,7-ジオール1.1質量%、プロキセルLV(アビシア社製)0.1質量%、及び2-アミノ-2-エチル-1,3-プロパンジオール0.5質量%、及びイオン交換水を1時間撹拌し均一に混合し、ロジン変性マレイン酸樹脂(ハリマ化成株式会社製、ハリマックR-100)2.0質量%を加えて更に1時間撹拌し均一に混合した後、上記顔料分散体1を固形分量が8.0質量%になるように加えて更に1時間撹拌し均一に混合した。この混合物を平均孔径が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、インク1を得た。
-インク2~3の調製-
インクの調製例1において、下記表1の組成に変更した以外は、インク1の調製例1と同様にして、インク2~3を得た。なお、表1における組成の各数字の単位は「質量%」である。
協和界面化学株式会社製の自動表面張力計DY-300のプレート法により、協和界面化学株式会社製の白金プレート(横幅23.85mm、厚み:0.15mm)、各インクの温度調整として協和界面化学株式会社製の温冷水循環器4VTを用いて25℃に設定し、ステージ速度は0.2mm/sに設定し、測定した。
-処理液1の調製-
グリセリン29.6質量%、硫酸マグネシウム7水和物(昭和化学株式会社製)24.6質量%、上記一般式(1)で表されるポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物(商品名:TRITON HW-1000、ダウ・ケミカル社製)0.01質量%、プロキセルLV(アビシア社製)0.1質量%、及びベンゾトリアゾール0.1質量%を添加し、1時間撹拌し均一に混合した。更に、N-オクチル-2-ピロリドン1.2質量%を加え、イオン交換水を44.4質量%加えて合計を100質量%とし、1時間撹拌して均一に混合し、処理液1を得た。
-処理液2~23の調製-
処理液の調製例1において、下記表2-1~表2-3の組成に変更した以外は、処理液の調製例1と同様にして、処理液2~23を得た。なお、表2-1~表2-3における組成の各数字の単位は「質量%」である。
-一般式(1)のポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物-
*HW-100:商品名:TRITON HW-1000、ダウ・ケミカル社製、一般式(1)中のn=6
*TMN-3:商品名:TERGITOL TMN-3、ダウ・ケミカル社製、一般式(1)中のn=3
*TMN-6:商品名:TERGITOL TMN-6、ダウ・ケミカル社製、一般式(1)中のn=8
*TMN-100X:商品名:TERGITOL TMN-100X、ダウ・ケミカル社製、一般式(1)中のn=9
*TMN-10:商品名:TERGITOL TMN-10、ダウ・ケミカル社製、一般式(1)中のn=11
*ユニダイン DSN-403N:ポリオキシエチレンパーフルオロアルキルエーテル、ダイキン工業株式会社製
*ユニセーフA-LY:ノニオン系界面活性剤、日油株式会社製
*硫酸マグネシウム7水和物、昭和化学株式会社製
*硝酸マグネシウム6水和物、昭和化学株式会社製
次に、上記処理液の調製例で作製した処理液1~23と、上記インクの調製例で作製したインク1~3とを下記表4に示すように組み合わせて、実施例1~26及び比較例1~8の処理液とインクのセットとした。
図1に示す画像形成装置を使用し、処理液を表4に記載した液滴量にて、記録媒体(王子製紙株式会社製:OKトップコート+、坪量:127.8gsm)に100滴、別々の箇所に着弾させて、100個の処理液のドットを形成させた。次に、記録媒体を加熱処理により乾燥させることなく、100個の処理液のドットを形成させた箇所に、インクを表4に記載した液滴量にて、100個のインクのドットを形成させ、乾燥工程で100℃の温風と100℃の加熱ローラを10秒間当てて乾燥させた。
乾燥させた記録媒体の100個のインクのドットを目視により観察し、下記評価基準に基づいて、「ドット形状の崩れ」を評価した。なお、評価がB以上である場合を実用可能であると評価した。
画像形成装置の処理液付与手段、及びインク付与手段として、画像形成装置(IPSiO GXe-5500、株式会社リコー製)に搭載されているヘッドを用いた。
[評価基準]
A:100個中、全てにおいてドット形状の崩れがみられない
B:100個中、1個~5個のドット形状の崩れがみられる
C:100個中、5個を超えるドット形状の崩れがみられる
図1に示す画像形成装置を使用し、処理液を記録媒体(王子製紙株式会社製、OKトップコート+、坪量:127.8gsm)に対し、塗布量が0.9g/m2となるように吐出した後、記録媒体へインクを吐出させて印刷サンプルを得た。なお、印刷チャートはドットパターンで形成された3cm四方のベタ画像を使用した。次に、ドットパターンで形成された3cm四方のベタ画像のベタ部を、目視により観察し、下記評価基準に基づいて、「ビーディング」を評価した。なお、評価がB以上である場合を実用可能であると評価した。
画像形成装置の処理液付与手段、及びインク付与手段として、画像形成装置(IPSiO GXe-5500、株式会社リコー製)に搭載されているヘッドを用いた。
[評価基準]
A:ビーディングは見られない
B:ややビーディングが見られるが問題ない
C:ビーディングが見られ、目視で明らかに分かる
画像形成装置(IPSiO GXe-5500、株式会社リコー製)に搭載されているヘッドを3個用意し、各処理液をヘッドに詰めた。次に、ノズルから処理液を押し出し、ノズル面に処理液があふれた状態で、温度23℃、湿度50%RHの環境下で放置し、下記評価基準に基づいて、「析出性」を評価した。なお、評価がB以上である場合を実用可能であると評価した。
[評価基準]
A:放置後7日間で、3個のヘッドのうちいずれも結晶が発生しない
B:放置後2日間で、3個のヘッドのうちいずれも結晶が発生せず、放置後7日間で、3個のヘッドのうちいずれかで結晶が発生する
C:放置後2日間で、3個のヘッドのうちいずれかで結晶が発生する
各処理液を、20mLのガラス瓶に入れ、60℃の恒温槽内に2週間保存した。次に、25℃で粘度計(装置名:SV-10、株式会社エー・アンド・デイ製)を用い、2週間保存前の初期粘度と、2週間保存後の粘度と、を測定し、2週間保存前の初期粘度と2週間保存後の粘度との差(粘度上昇レベル(粘度変化率))を算出し、下記評価基準に基づいて、「保存安定性」を評価した。なお、評価がB以上である場合を実使用可能であると評価した。
[評価基準]
A:初期粘度からの粘度変化率が1%未満である
B:初期粘度からの粘度変化率が1%以上5%未満である
C:初期粘度からの粘度変化率が5%以上、又は処理液に凝集物が発生している
<1> 記録媒体表面に液体組成物を液滴として吐出する液体組成物吐出工程と、
前記液体組成物が吐出された記録媒体を加熱せずに、インクを記録媒体表面に液滴として吐出するインク吐出工程とを含み、
前記液体組成物を吐出する際の液滴体積が4.5pL以下であり、
前記液体組成物が、多価金属塩、グリセリン、水、及び、下記一般式(1)で表されるポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物を含むことを特徴とする画像形成方法である。
<2> 前記液体組成物が、上記一般式(1)において、nが6~8である前記<1>に記載の画像形成方法である。
<3> 前記一般式(1)のポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物の含有量が、0.0005質量%以上1.6質量%以下である前記<1>から<2>のいずれかに記載の画像形成方法である。
<4> 前記多価金属塩の含有量が0.8モル/kg以上1.4モル/kg以下である前記<1>から<3>のいずれかに記載の画像形成方法である。
<5> 前記グリセリンの含有量が、前記多価金属塩の含有量に対して1.05倍以上である前記<1>から<4>のいずれかに記載の画像形成方法である。
<6> 記録媒体表面に液体組成物を液滴として吐出する液体組成物吐出手段と、
前記液体組成物が吐出された記録媒体を加熱せずに、インクを記録媒体表面に液滴として吐出するインク吐出手段とを有し、
前記液体組成物を吐出する際の液滴体積が4.5pL以下であり、
前記液体組成物が、多価金属塩、グリセリン、水、及び、下記一般式(1)で表されるポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物を含むことを特徴とする画像形成装置である。
<7> 前記液体組成物が、上記一般式(1)において、nが6~8である前記<6>に記載の画像形成装置である。
<8> 前記一般式(1)のポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物の含有量が、0.0005質量%以上1.6質量%以下である前記<6>から<7>のいずれかに記載の画像形成装置である。
<9> 前記多価金属塩の含有量が0.8モル/kg以上1.4モル/kg以下である前記<6>から<8>のいずれかに記載の画像形成装置である。
<10> 前記グリセリンの含有量は、前記多価金属塩の含有量に対して1.05以上である前記<6>から<9>のいずれかに記載の画像形成装置である。
<11> 多価金属塩、グリセリン、水、及び、下記一般式(1)で表されるポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物を含有することを特徴とする液体組成物である。
<12> 前記一般式(1)において、nが6~8である前記<11>に記載の液体組成物である。
<13> 前記一般式(1)のポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物の含有量が、0.0005質量%以上1.6質量%以下である前記<11>から<12>のいずれかに記載の液体組成物である。
<14> 前記多価金属塩の含有量が0.8モル/kg以上1.4モル/kg以下である前記<11>から<13>のいずれかに記載の液体組成物である。
<15> 前記グリセリンの含有量は、前記多価金属塩の含有量に対して1.05以上である前記<11>から<14>のいずれかに記載の液体組成物である。
<16> 前記<11>から<15>のいずれかに記載の液体組成物からなる処理液である。
<17> 前記<16>に記載の処理液と、静的表面張力が25mN/m以下であるインクと、を有することを特徴とする処理液とインクのセットである。
2 記録媒体
3 給紙手段
4 処理液付与手段
5 インク付与手段
6 第一の加熱手段
7 第二の加熱手段
8 巻取手段
Claims (13)
- 前記液体組成物が、前記一般式(1)において、nが6~8である請求項1に記載の画像形成方法。
- 前記一般式(1)のポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物の含有量が、0.0005質量%以上1.6質量%以下である請求項1から2のいずれかに記載の画像形成方法。
- 前記多価金属塩の含有量が0.8モル/kg以上1.4モル/kg以下である請求項1から3のいずれかに記載の画像形成方法。
- 前記グリセリンの含有量が、前記多価金属塩の含有量に対して1.05倍以上である請求項1から4のいずれかに記載の画像形成方法。
- 前記一般式(1)において、nが6~8である請求項7に記載の液体組成物。
- 前記一般式(1)のポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物の含有量が、0.0005質量%以上1.6質量%以下である請求項7から8のいずれかに記載の液体組成物。
- 前記多価金属塩の含有量が0.8モル/kg以上1.4モル/kg以下である請求項7から9のいずれかに記載の液体組成物。
- 前記グリセリンの含有量は、前記多価金属塩の含有量に対して1.05以上である請求項7から10のいずれかに記載の液体組成物。
- 請求項7から11のいずれかに記載の液体組成物からなる処理液。
- 請求項12に記載の処理液と、静的表面張力が25mN/m以下であるインクと、を有することを特徴とする処理液とインクのセット。
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