CN102950922B - 图像形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种图像形成方法,其中,当在液体浸透较缓慢的记录介质上形成图像时,可形成对记录介质的附着性及耐损伤性优异的图像。所述图像形成方法具有:利用喷墨法将油墨组合物施加至记录介质以形成图像的油墨施加工序;干燥工序;以及固化工序,所述记录介质在以纤维素纸浆为主要成分的支承体上的至少一面上具有一层或者多层颜料层,另外,利用动态扫描吸液计测得的纯水转移量在接触时间为100ms时为1ml/m2以上且15ml/m2以下,并且在接触时间为400ms时为2ml/m2以上且20ml/m2以下,所述油墨组合物含有颜料、水、以及相对于组合物总质量其含量为15质量%以上且低于40质量%的水溶性聚合性化合物,并且水溶性有机溶剂相对于组合物总质量的含量低于3质量%。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用喷墨法的图像形成方法。
背景技术
喷墨技术可以在各种记录介质上形成所期望的图像,因此,其为一种在办公打印机和家用打印机等领域及商业领域中备受期待的图像记录方法。
作为用于喷墨记录的油墨,除了溶剂系油墨以外,从地球环境及作业环境的方面考虑,水系油墨备受关注。其中,人们已研究了这样的技术,其中通过在水性颜料油墨中包含聚合性单体成分并使之固化来形成耐损伤性高的图像。
作为这样的图像形成技术之一,例如公开了这样的喷墨记录方法:使用在水性介质中含有色材、紫外线聚合性物质及光聚合引发剂的紫外线固化性油墨,从油墨着落在基材上开始在规定的时间内进行紫外线(UV)照射(例如参见专利文献1)。
另一方面,作为包含聚合性单体成分并使其固化的方法,存在使单体成分热聚合的技术。例如已经公开了这样的喷墨记录方法:在记录介质上使用油墨进行印字之后进行加热,其中所述的记录介质是在以纤维素纸浆作为主要成分的支承体上涂布颜料层而形成的(例如参见专利文献2~3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2004-209976号公报
专利文献2:日本特开2008-100511号公报
专利文献3:日本特开2011-42150号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述现有技术中,在从油墨着落开始在规定的时间内进行紫外线照射的方法中,通过在油墨被纸吸收之前进行曝光,虽然可提高膜质(耐损伤性·耐水性)和纸变形(卷曲)的抑制性,但是难以得到期望的固化敏感度。即,关于UV固化型水性油墨,适当的干燥在得到良好的曝光敏感度方面很重要,上述的在油墨着落后立刻进行曝光时,不能得到充分的敏感度。而且,由于不能充分地得到敏感度,因此,在油墨着落后立刻进行UV照射时,UV光源和喷头的设置位置变近,喷出孔附近的油墨由于来自UV光源的漏光而固化,结果,成为损伤喷头的原因。因此,系统方面的风险也非常高。
另外,在加热固化的方法中,印字后,在颜料层(即涂布纸的涂层)中残留很多来自油墨的水或水溶性有机溶剂,因此,不仅颜料层的强度显著降低、颜料层本身变弱,而且图像附着性或图像本身的强度也成为问题。将图像形成后的记录介质放置一段时间,水或水溶性有机溶剂挥发或者扩散至纸浆中,由此,颜料层中的水或水溶性有机溶剂的残留量减少,从而缓和了颜料层强度的降低。因此,加热固化后,需要放置1天以上的时间。因此,基本上不可能在印字后立刻实施加工等。
本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供一种图像形成方法,其中,在使用紫外线固化型水性油墨并且在液体浸透比较缓慢的记录介质上形成图像时,可以形成对记录介质的附着性及耐损伤性优异的图像,并以实现该目的作为课题。
解决课题的手段
用于实现所述课题的具体方法如下所述。
<1>一种图像形成方法,其具有下列工序:利用喷墨法将油墨组合物施加至记录介质上以形成图像的油墨施加工序;使在所述记录介质上形成的图像干燥的干燥工序;以及对干燥工序后的所述图像照射活性能量线以使所述图像固化的固化工序,所述记录介质在以纤维素纸浆为主要成分的支承体上的至少一面上具有一层或者多层颜料层,另外,利用动态扫描吸液计测得的纯水转移量在接触时间为100ms时为1ml/m2以上且15ml/m2以下,并且在接触时间为400ms时为2ml/m2以上且20ml/m2以下,所述油墨组合物含有颜料、水、以及相对于组合物总质量其含量为15质量%以上且低于40质量%的水溶性聚合性化合物,并且水溶性有机溶剂相对于组合物总质量的含量低于3质量%。
<2>根据上述<1>所述的图像形成方法,其中,所述聚合性化合物中的至少一个为分子内具有丙烯酰胺结构的单体化合物。
<3>根据上述<1>或<2>所述的图像形成方法,其中,所述聚合性化合物中的至少一个为分子内具有丙烯酰胺结构的单官能丙烯酰胺。
<4>根据上述<1>~<3>中任一项所述的图像形成方法,其中,所述聚合性化合物中的至少一个为分子内具有丙烯酰胺结构的单官能丙烯酰胺,该单官能丙烯酰胺的含量相对于油墨组合物的总质量为10质量%以上。
<5>根据上述<1>~<4>中任一项所述的图像形成方法,其中,在所述油墨施加工序之前,还具有在所述记录介质上施加处理液的处理液施加工序,其中所述处理液含有与所述油墨组合物接触时形成凝集体的凝集成分。
<6>根据上述<1>~<5>中任一项所述的图像形成方法,其中,在所述油墨施加工序之前,还具有在所述记录介质上施加处理液的处理液施加工序,其中所述处理液含有与所述油墨组合物接触时形成凝集体的凝集成分,作为所述凝集成分,包括选自酸、多价金属盐以及阳离子性聚合物中的至少一种。
<7>根据上述<1>~<6>中任一项所述的图像形成方法,其中,所述颜料为其表面的至少一部分被聚合物分散剂包覆的水分散性颜料。
<8>根据上述<1>~<7>中任一项所述的图像形成方法,其中,所述颜料为其表面的至少一部分被具有羧基的聚合物分散剂包覆的水分散性颜料。
<9>根据上述<1>~<8>中任一项所述的图像形成方法,其中,所述记录介质为涂布纸、轻量涂布纸或微涂布纸。
<10>根据上述<1>~<9>中任一项所述的图像形成方法,其中,在所述油墨施加工序之前,还具有在所述记录介质上施加处理液的处理液施加工序,其中所述处理液含有与所述油墨组合物接触时形成凝集体的凝集成分,所述油墨组合物及所述处理液中的至少一者还含有聚合引发剂。
<11>根据上述<1>~<10>中任一项所述的图像形成方法,其中,从所述油墨组合物的液滴着落在所述记录介质上的时刻开始5秒以内开始干燥。
<12>根据上述<1>~<11>中任一项所述的图像形成方法,其中,所述油墨施加工序中的所述油墨组合物的施加量为15ml/m2以下。
<13>根据上述<1>~<12>中任一项所述的图像形成方法,其中,在所述干燥工序中,在将施加量设为15ml/m2以下并且将所述记录介质上所施加的所述油墨组合物中的水分量的60质量%~80质量%除去的干燥条件下,将所述记录介质上的形成所述图像的所述油墨组合物中的至少一部分水除去。
发明效果
根据本发明,可以提供一种图像形成方法,其中,在使用紫外线固化型水性油墨并且在液体浸透比较缓慢的记录介质上形成图像时,形成了对记录介质的附着性及耐损伤性优异的图像。
附图简要说明
图1是示出用于实施本发明图像形成方法的喷墨记录装置的结构例子的示意性结构图。
符号说明
12···处理液施加部
12S···处理液喷出用头
13···处理液干燥区
14···油墨喷出部
15···油墨干燥区
16···紫外线照射部
16S···紫外线照射灯
30K、30C、30M、30Y···油墨喷出用头
具体实施方式
以下,对本发明的图像形成方法进行详细说明。
本发明的图像形成方法设置如下工序而构成:利用喷墨法将油墨组合物施加到记录介质上以形成图像的油墨施加工序,其中所述油墨组合物含有颜料、水、以及相对于组合物总质量其含量为15质量%以上且低于40质量%的水溶性聚合性化合物,并且水溶性有机溶剂相对于组合物总质量的含量低于3质量%;使在记录介质上形成的图像干燥的干燥工序;以及对干燥工序后的上述图像照射活性能量线以使其固化的固化工序。此时,使用这样的记录介质作为图像的记录介质:所述记录介质在以纤维素纸浆为主要成分的支承体上的至少一个面上具有一层或者多层颜料层,并且利用动态扫描吸液计测得的纯水转移量满足下述a)及b)。
a)接触时间为100ms时的转移量:1ml/m2以上且15ml/m2以下
b)接触时间为400ms时的转移量:2ml/m2以上且20ml/m2以下
另外,本发明的图像形成方法根据需要还可以设置将处理液施加到记录介质上的处理液施加工序等其它工序而构成,其中所述处理液与油墨组合物接触而形成凝集体。
本发明中,在具有颜料层且纯水转移量满足上述a)及b)、水的浸透比较缓慢的记录介质上形成图像时,将油墨组合物设置成基本上不含水溶性有机溶剂的组成,并且在照射UV之前预先对记录介质上的油墨组合物进行干燥。即,不是像以前那样在油墨着落后立即进行UV照射,而是对干燥后的图像照射紫外线(UV),由此,与现有技术相比,图像中的固化反应可更好地进行。进而,虽然油墨组合物中聚合性化合物的大部分与颜料一起残留在层表面,但聚合性化合物的一部分与水等一起浸透在颜料层中,因此,在进行固化反应时,颜料层与图像一起被固化。由此,特别是在使用具有颜料层的记录介质的情况下,不仅可以抑制水或水溶性有机溶剂向记录介质中浸透,而且与现有技术相比,可以形成与记录介质的附着性及耐损伤性更优异的图像。
例如,在以纤维素纸浆为主要成分的支承体上具有涂层作为颜料层的涂布纸中,当油墨组合物着落时,油墨中的水及水溶性有机溶剂浸透在涂层中,另一方面,涂层抑制水等向纤维素纸浆的浸透。通过由该涂层所产生的水等的浸透延迟效果,可防止记录介质的变形(例如卷曲)。聚合性化合物存在于涂层表面的图像及涂层中,如上所述经过干燥后进行UV照射,由此图像与涂层一起固化,所形成的图像的附着性及耐损伤性优异。
-记录介质-
首先,对本发明中的记录介质进行详细描述。
在本发明中,作为形成有图像的记录介质,使用这样的记录介质:在以纤维素纸浆为主要成分的支承体上的至少一个面上具有一层或者多层颜料层,并且利用动态扫描吸液计测得的纯水转移量在接触时间为100ms时为1ml/m2以上且15ml/m2以下,并且在接触时间为400ms时为2ml/m2以上且20ml/m2以下。
(支承体)
作为本发明中的以纤维素纸浆为主要成分的支承体,可将化学纸浆、机械纸浆及废纸回收纸浆等以任意比例混合而使用,并且可使用这样的支承体:根据需要将添加有内添施胶剂、成品率提高剂及纸力增强剂等的原料用长网成形器或间隙式夹网成形器(gaptypetwinwireformer)、长网部的后半部由夹网构成的复合成形器等进行抄纸而形成的支承体。
在此,上述“主要成分”是指相对于支承体质量其含量为50质量%以上的成分。
用于上述支承体的纸浆,可以包括:原生化学纸浆(CP),例如阔叶树漂白牛皮纸浆、针叶树漂白牛皮纸浆、阔叶树未漂白牛皮纸浆、针叶树未漂白牛皮纸浆、阔叶树漂白亚硫酸纸浆、针叶树漂白亚硫酸纸浆、阔叶树未漂白亚硫酸纸浆、针叶树未漂白亚硫酸纸浆等对木材及其它纤维原料进行化学处理而制作的原生化学纸浆;以及原生机械纸浆(MP),例如磨木浆、化学磨木浆、化学机械浆、半化学浆等对木材及其它纤维原料主要进行机械处理而制作的原生机械纸浆。另外,也可以使用废纸纸浆,作为废纸纸浆的原料,可以举出:在财团法人废纸再生促进中心的废纸标准品质规格表中所示的上白、罫白、クリーム白、カード、特白、中白、模造、色白、ケント、白アート、特上切、別上切、报纸、杂志等。具体而言,可以举出:作为信息相关用纸的非涂布计算机用纸、热敏纸、压敏纸等打印用纸;PPC用纸等OA废纸;铜版纸、涂布纸、微涂布纸、绒面纸等涂布纸;优质纸、彩色优质纸、笔记本、便笺、包装纸、皮纹纸、中质纸、报纸用纸、草纸、特级礼签纸、模造纸、纯白卷筒纸、奶盒等非涂布纸等纸或纸板的废纸,其为化学纸浆纸、含有高成品率纸浆的纸等。这些纸浆可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
在上述支承体中可以使用填料或内添施胶剂等。关于填料或内添施胶剂等的详细内容,可以参照日本特开2011-42150号公报的第[0025]~[0027]段中的记载。
(颜料层)
本发明中的记录介质在上述支承体上的至少一面上具有一层或者多层颜料层。
作为用于上述颜料层的颜料,对其种类没有特别限制,可以使用现有公知的有机颜料及无机颜料,这些颜料可以使用一种或混合使用两种以上。
例如可以举出:轻质碳酸钙、重质碳酸钙、高岭土、滑石、硫酸钙、硫酸钡、二氧化钛、氧化锌、硫化锌、碳酸锌、缎光白、硅酸铝、硅藻土、硅酸钙、硅酸镁、合成无定形硅石、胶体二氧化硅、胶体氧化铝、拟薄水铝石、氢氧化铝、氧化铝(氧化铝)、锌钡白、沸石、埃洛石、碳酸镁、氢氧化镁等白色无机颜料;苯乙烯系塑料颜料、丙烯酸系塑料颜料、聚乙烯、微囊、脲醛树脂、密胺树脂等有机颜料等。从保持记录介质的透明性以提高印刷浓度的观点考虑,优选白色无机颜料。
上述颜料层还可以含有水性粘合剂、抗氧化剂、表面活性剂、消泡剂、抑泡剂、pH调节剂、固化剂、着色剂、荧光增白剂、防腐剂、耐水化剂等添加剂。
作为上述水性粘合剂,例如可以举出:苯乙烯/马来酸盐共聚物、苯乙烯/丙烯酸盐共聚物、聚乙烯醇、硅烷醇改性聚乙烯醇、淀粉、阳离子化淀粉、酪素、明胶、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮等水溶性高分子,苯乙烯丁二烯胶乳、丙烯酸乳液等水分散性高分子等。
对在支承体上形成上述颜料层的方法没有特别限制,可以根据目的适当选择。例如,可以通过在支承体上涂布将颜料分散在水中而形成的分散液并使其干燥来形成颜料层。
在本发明中,上述颜料层中颜料的量优选为0.1g/m2~20g/m2的范围,更优选为0.5g/m2~10g/m2的范围。颜料量为0.1g/m2以上时,耐粘连性良好,另外,颜料量为20g/m2以下时,从脆性的方面考虑是有利的。颜料层中所含的颜料的含量相对于该层的总固体成分优选为10质量%以上,更优选为14质量%以上,进一步优选为18质量%以上。
~记录介质的物性~
本发明中的记录介质的特征在于,利用动态扫描吸液计测得的纯水向该记录介质的转移量在接触时间为100ms时为1ml/m2以上且15ml/m2以下,并且在接触时间为400ms时为2ml/m2以上且20ml/m2以下。
在本发明的图像形成方法中,使用处于上述转移量范围的油墨吸收量较少的记录介质,可以得到分辨率高、耐水性及耐擦性优异的记录图像。换言之,根据本发明的图像形成方法,即使不使用显示出超过上述转移量范围的转移量、并能够吸收大量油墨的记录介质(例如喷墨专用纸等),也可以利用喷墨法而得到分辨率高、耐水性及耐擦性优异的记录图像。
需要说明的是,关于上述转移量,在接触时间为100ms时为1ml/m2以上以及在接触时间为400ms时为2ml/m2以上表示记录介质具有可吸收油墨的颜料层。另外,在接触时间为100ms时为15ml/m2以下以及接触时间为400ms时为20ml/m2以下表示油墨吸收量较少。
即,“利用动态扫描吸液计测得的纯水向记录介质的转移量”处于上述范围表示记录介质具有颜料层因而油墨的浸透量少。
在此,动态扫描吸液计(dynamicscanningabsorptometer;DSA,紙パ技協誌,第48卷,1994年5月,第88~92页,空閑重則)为可以准确地测定极短时间内的吸液量的装置。动态扫描吸液计通过如下方法使测定自动化:由毛细管中的弯液面的移动直接读出吸液速度;将试样做成圆盘状并在其上螺旋状地扫描吸液头;根据预设的模式自动地改变扫描速度,在一片试样上仅测定必要的点数。向纸试样供液的供液头经由Teflon(注册商标)管与毛细管连接,毛细管中的弯液面的位置由光学传感器自动读取。具体而言,使用动态扫描吸液计(K350系列D型,协和精工株式会社制)测定纯水或油墨的转移量。接触时间100ms及接触时间400ms时的转移量可以由与各接触时间邻近的接触时间时的转移量测定值通过内插法来求得。在23℃、50%RH下进行测定。
在本发明的记录介质中,利用动态扫描吸液计测得的接触时间为100ms时的纯水向该记录介质的转移量为1ml/m2~15ml/m2,更优选为1ml/m2~10ml/m2,进一步优选为1ml/m2~8ml/m2。接触时间为100ms时的纯水转移量过少时,有时容易产生串珠(beading)。另外,该转移量超过15ml/m2从而过多时,记录后的油墨墨点直径有时变得比所期望的直径过度小。
需要说明的是,串珠是指这样的现象:在喷墨记录时,某个油墨滴从滴落在记录介质上开始直至下一个油墨滴滴落在记录介质上期间,该油墨滴没有被完全吸收至记录介质内部而是以液体状态残留在记录介质表面,并且与之后所滴落的油墨滴混合,由此油墨中的着色剂部分地形成块从而出现浓度不均。
在本发明的记录介质中,利用动态扫描吸液计测得的接触时间为400ms时的纯水向该记录介质的转移量为2ml/m2~20ml/m2,更优选为2ml/m2~15ml/m2,进一步优选为2ml/m2~10ml/m2。接触时间为400ms时的转移量过少时,干燥性不充分,因此,有时容易产生马刺痕。另外,该转移量超过20ml/m2从而过多时,容易产生渗出,干燥后的图像部的光泽容易降低。
本发明中的记录介质的颜料层为以颜料和树脂粘合剂作为主要成分的构成。通过使树脂配合量充足,上述转移量可在减少的方向上调整,通过使颜料配合量充足,上述转移量可在增加的方向上调整。另外,使构成颜料层的颜料粒子的比表面积增加(例如,减少粒径或使用比表面积大的种类的颜料),也可以增大上述转移量。
作为本发明中的记录介质,例如可使用一般的胶版印刷等中所使用的所谓涂布纸。涂布纸在以纤维素作为主体的一般未经表面处理的优质纸或中性纸等的表面上涂布涂布材料以设置涂层而形成。一般而言,在利用以涂布纸作为记录介质的通常的水性喷墨形成图像时,容易产生图像的渗出或耐擦性等品质方面的问题,但是在本发明的图像形成方法中,图像渗出得到抑制从而形成均质并且浓度不均的发生被防止,从而可以记录图像分辨率高且耐擦性良好的图像。
根据本发明的图像形成方法,可适当地使用涂布纸、轻量涂布纸或微涂布纸,在这些记录介质上能够有效地形成高品质图像。
上述涂布纸可以使用通常可获得的市售产品。例如可以使用一般印刷用涂布纸,具体而言,可以举出:A2光面纸中「OKトップコート+」(王子制纸制造)、「オーロラコート」(日本制纸制造)、「パールコート」(三菱制纸制造)、「Sユトリロコート」(大王制纸)、「ミューコートネオス」(北越制纸)、「雷鳥コート」(中越パルプ制造);A2绒面纸中「ニューエイジ」(王子制纸制造)、「OKトップコートマット」(王子制纸制造)、「ユーライト」(日本制纸制造)、「ニューVマット」(三菱制纸制造)、「雷鳥マットコートN」(中越パルプ制造);A1光铜版纸中「OK金藤+」(王子制纸制造)、「特菱アート」(三菱制纸制造)、「雷鳥特アート」(中越パルプ制造);A1暗色铜版纸中「サテン金藤+」(王子制纸制造)、「スーパーマットアート」(三菱制纸制造)、「雷鳥ダルアート」(中越パルプ制造)、A0铜版纸中「SA金藤+」(王子制纸制造)、「高級アート」(三菱制纸制造)、「雷鳥スーパーアートN」(中越パルプ制造)、「ウルトラサテン金藤+」(王子制纸制造)、「ダイヤプレミアダルアート」(三菱制纸制造)等。
-油墨施加工序-
在本发明的油墨施加工序中,通过喷墨法将油墨组合物施加在上述记录介质上而形成图像,其中所述油墨组合物含有颜料、水、以及相对于组合物总质量其含量为15质量%以上且低于40质量%的水溶性聚合性化合物,并且水溶性有机溶剂相对于组合物总质量的含量低于3质量%。
在利用喷墨法的图像记录中,通过供给能量将上述油墨组合物喷出在上述记录介质上,从而形成着色图像。另外,作为本发明中优选的喷墨法,可以应用日本特开2003-306623号公报第0093~0105段中记载的方法。
对于喷墨法没有特别限制,可以是公知的方式,例如,利用静电引力使油墨喷出的电荷控制方式、利用压电元件的振动压力的按需滴液方式(压力脉冲方式)、将电信号转换为声束并照射在油墨上以利用放射压使油墨喷出的声音喷墨方式、以及将油墨加热以形成气泡并利用所产生的压力的热喷墨方式等中的任一种方式。作为喷墨法,尤其是,可以有效地利用日本特开昭54-59936号公报中记载的方法,即,受到热能量作用的油墨的体积发生急剧变化,利用由该状态变化所产生的作用力使油墨从喷嘴喷出的喷墨法。
另外,上述喷墨法包括:使称为光油墨的浓度低的油墨以小的体积大量喷射的方式、使用色调基本上相同但浓度不同的多种油墨以改良画质的方式、或使用无色透明油墨的方式。
另外,油墨施加工序可以通过(例如)改变记录介质的输送速度来形成图像。对输送速度没有特别限制,只要在不损害图像品质的范围内即可,优选为100~3000mm/s,更优选为150~2700mm/s,进一步优选为250~2500mm/s。
在本发明中,油墨组合物向记录介质的最大施加量优选为15ml/m2以下。通过使最大施加量为15ml/m2以下,图像的附着性更优异。进一步,作为最大施加量,从图像的附着性和浓度的观点考虑,更优选为8~15ml/m2,进一步优选为8~12ml/m2,特别优选为8~11ml/m2。最大施加量可以通过对自喷嘴的喷出方法进行调节来加以控制。
[油墨组合物]
本发明中的油墨组合物为含有水作为介质的水性油墨组合物,其构成如下:含有作为色材的至少一种颜料、水、以及相对于组合物总质量其含量为15质量%以上且低于40质量%的至少一种水溶性聚合性化合物,并且水溶性有机溶剂相对于组合物总质量的含量为小于3质量%。油墨组合物根据需要还可以使用至少一种树脂粒子、至少一种水溶性有机溶剂、以及表面活性剂或湿润剂等其它成分而构成。
上述油墨组合物被用作喷墨记录用油墨,并且可以用于记录彩色图像。例如在形成全彩色图像的情况下,优选用作品红色色调油墨、青色色调油墨及黄色色调油墨,另外,为了调整色调,还可以用作黑色色调油墨。另外,还可以用作除黄色、品红色、青色色调油墨以外的红色、绿色、蓝色、白色油墨或所谓的印刷区域中的特色油墨等。
-颜料-
本发明中的油墨组合物含有至少一种颜料。作为颜料,没有特别限制,可以根据目的适宜选择,例如可以为有机颜料、无机颜料中的任意一种。从油墨着色性方面考虑,颜料优选为基本不溶于水或难溶于水的颜料。
作为有机颜料,例如可举出:偶氮颜料、多环式颜料、染料螯合物、硝基颜料、亚硝基颜料、苯胺黑等。其中,更优选偶氮颜料、多环式颜料等。
另外,作为无机颜料,例如可举出:氧化钛、氧化铁、碳酸钙、硫酸钡、氢氧化铝、钡黄、镉红、铬黄、炭黑等。其中,特别优选炭黑。
在使用有机颜料的情况下,从透明性·色再现性的观点考虑,优选有机颜料的平均粒径越小越好,但从耐光性的观点考虑,优选有机颜料的平均粒径越大越好。为了使这两者均衡,平均粒径优选为10~200nm、更优选为10~150nm、进一步优选为10~120nm。另外,对有机颜料的粒径分布没有特别限制,可以是具有宽的粒径分布的有机颜料或者具有单分散的粒径分布的有机颜料中的任一种。另外,也可以混合使用两种以上具有单分散的粒径分布的有机颜料。
(分散剂)
本发明的油墨组合物可以含有至少一种分散剂。作为上述颜料的分散剂,可以为聚合物分散剂或低分子表面活性剂型分散剂中的任意一种。另外,聚合物分散剂可以为水溶性分散剂或非水溶性分散剂中的任意一种。
上述低分子表面活性剂型分散剂可在保持油墨低粘度的同时使颜料稳定地分散在水溶剂中。低分子表面活性剂型分散剂为分子量2,000以下的低分子分散剂。另外,低分子表面活性剂型分散剂的分子量优选为100~2,000,更优选为200~2,000。
上述低分子表面活性剂型分散剂具有含有亲水性基团和疏水性基团的结构。另外,在一分子内可以分别独立地含有一种以上的亲水性基团和疏水性基团,也可以具有多种亲水性基团和疏水性基团。另外,也可以适当地具有用于连接亲水性基团和疏水性基团的连接基团。
上述亲水性基团为阴离子性、阳离子性、非离子性或者它们组合而成的甜菜碱型等。上述阴离子性基团只要具有负电荷即可,优选为磷酸基、膦酸基、次膦酸基、硫酸基、磺酸基、亚磺酸基或羧酸基,更优选为磷酸基、羧酸基,进一步优选为羧酸基。上述阳离子性基团只要具有正电荷即可,优选为有机阳离子性取代基,更优选为氮或磷的阳离子性基团。另外,进一步优选为吡啶鎓阳离子或铵阳离子。关于上述非离子性基团,可以举出聚环氧乙烷或聚甘油、糖单元的一部分等。
上述亲水性基团优选为阴离子性基团。阴离子性基团优选为磷酸基、膦酸基、次膦酸基、硫酸基、磺酸基、亚磺酸基或羧酸基,更优选为磷酸基、羧酸基,进一步优选为羧酸基。
另外,在低分子表面活性剂型分散剂具有阴离子性亲水性基团的情况下,从与酸性处理液接触以促进凝集反应的观点考虑,优选pKa为3以上。低分子表面活性剂型分散剂的pKa是指用酸或者碱水溶液对将低分子表面活性剂型分散剂1mmol/L溶解于四氢呋喃-水(3:2=V/V)溶液中而形成的液体进行滴定,由滴定曲线通过实验求得的值。当低分子表面活性剂型分散剂的pKa为3以上时,理论上与pH为3左右的液体接触时阴离子性基团的50%以上成为非解离状态。因此,低分子表面活性剂型分散剂的水溶性显著降低,引起凝集反应。即,凝集反应性提高。从这种观点考虑,低分子表面活性剂型分散剂优选的是具有羧酸基作为阴离子性基团的情况。
上述疏水性基团具有烃系、氟碳系及硅酮系等结构,特别优选烃系结构。另外,疏水性基团可以为直链状结构或支链状结构中的任意一种。另外,疏水性基团可以为单链结构或其以上的链状结构,在其为双链以上的结构的情况下,可以具有多种疏水性基团。
另外,疏水性基团优选为碳原子数2~24的烃基,更优选为碳原子数4~24的烃基,进一步优选为碳原子数6~20的烃基。
在上述聚合物分散剂中,作为水溶性分散剂,可以举出亲水性高分子化合物。例如,作为天然的亲水性高分子化合物,可举出:阿拉伯胶、黄芪胶、瓜尔胶、刺梧桐胶、刺槐豆胶、阿拉伯半乳聚糖、果胶、榅桲籽淀粉等植物性高分子;海藻酸、角叉胶、琼脂等海藻系高分子;明胶、酪素、白蛋白、胶原等动物系高分子;黄原胶、葡聚糖等微生物系高分子等。
另外,对于将天然物原料修饰而形成的亲水性高分子化合物,可举出甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素等纤维素系高分子;淀粉乙醇酸钠、淀粉磷酸酯钠等淀粉系高分子;海藻酸钠、海藻酸丙二醇酯等海藻系高分子等。
进一步,作为合成系亲水性高分子化合物,可举出:聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯基甲基醚等乙烯基系高分子;非交联聚丙烯酰胺、聚丙烯酸或其碱金属盐;水溶性苯乙烯丙烯酸树脂等丙烯酸系树脂;水溶性苯乙烯马来酸树脂;水溶性乙烯基萘丙烯酸树脂;水溶性乙烯基萘马来酸树脂;聚乙烯吡咯烷酮;聚乙烯醇;β-萘磺酸甲醛缩合物的碱金属盐;侧链上具有季铵或氨基等阳离子性官能团的盐的高分子化合物;虫胶等天然高分子化合物等。
其中,如丙烯酸的均聚物、甲基丙烯酸的均聚物、苯乙烯丙烯酸的均聚物、与其他具有亲水基团的单体形成的共聚物等那样,导入有羧基的水溶性分散剂优选作为亲水性高分子化合物。
在聚合物分散剂中,作为非水溶性分散剂,可以使用具有疏水部和亲水部这两部分的聚合物。例如,可举出苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、苯乙烯-(甲基)丙烯酸-(甲基)丙烯酸酯共聚物、(甲基)丙烯酸酯-(甲基)丙烯酸共聚物、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯-(甲基)丙烯酸共聚物、乙酸乙烯酯-马来酸共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物等。
聚合物分散剂的重均分子量优选为3,000~100,000,更优选为5,000~50,000,进一步优选为5,000~40,000,特别优选为10,000~40,000。
从自分散性及接触处理液时的凝集速度的观点考虑,聚合物分散剂优选含有具有羧基的聚合物,更优选具有羧基且酸值为100mgKOH/g以下的聚合物,进一步优选酸值为25~100mgKOH/g的聚合物。特别是,在将本发明的油墨组合物与使油墨组合物中的成分凝集的处理液一起使用的情况下,具有羧基且酸值为25~100mgKOH/g的聚合物分散剂是有效的。处理液在后面叙述。
作为颜料(p)和分散剂(s)的混合质量比(p:s),优选为1:0.06~1:3的范围、更优选为1:0.125~1:2的范围、进一步优选为1:0.125~1:1.5。
也可以使用染料代替颜料。在使用染料的情况下,可以使用将染料保持在水不溶性载体上而得到的物质。作为染料,没有特别限制,可以使用公知的染料,例如,可以适当地使用日本特开2001-115066号公报、日本特开2001-335714号公报、日本特开2002-249677号公报等中记载的染料。作为载体,只要是不溶于水或难溶于水即可,没有特别限制,可以选择使用无机材料、有机材料及它们的复合材料。具体而言,可以适当地使用日本特开2001-181549号公报、日本特开2007-169418号公报等中记载的载体。
保持有染料的载体(水不溶性着色粒子)可以用分散剂做成水系分散物进行使用。作为分散剂,可以适当地使用上述的分散剂。
在本发明中,从图像的耐光性及品质等观点考虑,优选含有颜料和分散剂,更优选含有有机颜料和聚合物分散剂、并且以颜料表面的至少一部分被聚合物分散剂所包覆的水分散性颜料的形式含有。进而,油墨组合物特别优选含有有机颜料和含有羧基的聚合物分散剂、并且含有颜料表面的至少一部分被具有羧基的聚合物分散剂所包覆的水分散性颜料,从凝集性的观点考虑,优选颜料被含有羧基的聚合物分散剂包覆从而不溶于水。
作为分散状态的颜料的平均粒径,优选为10~200nm、更优选为10~150nm、进一步优选为10~100nm。平均粒径为200nm以下时色再现性良好,采用喷墨法滴液时的滴液特性良好。平均粒径为10nm以上时耐光性良好。另外,对色材的粒径分布没有特别限制,可以是宽的粒径分布或单分散性的粒径分布中的任一种。另外,也可以混合使用两种以上的具有单分散性的粒径分布的色材。
这里,分散状态的颜料的平均粒径表示油墨化状态的平均粒径,对油墨化前阶段的所谓的浓缩油墨分散物也是同样的。
需要说明的是,分散状态的颜料的平均粒径、聚合物粒子的平均粒径以及粒径分布都是通过使用纳米粒度分布测定装置UPA-EX150(日机装(株)制造)、并利用动态光散射法测定体积平均粒径而求得的。
颜料可以单独使用一种或组合使用两种以上。
作为颜料在油墨组合物中的含量,从图像浓度的观点考虑,相对于油墨组合物优选为1~25质量%,更优选为2~15质量%。
-聚合性化合物-
本发明中的油墨组合物含有至少一种具有聚合性基团的水溶性聚合性化合物,通过照射活性能量线进行聚合。该聚合性化合物与上述颜料及树脂粒子一起并用,在与处理液接触发生凝集时被摄入到粒子之间,从而通过之后的聚合固化对图像进行强化。
水溶性是指能够在水中溶解一定浓度以上,只要能够溶解在水性油墨或处理液中(优选均匀地溶解)即可。另外,也可以通过添加后述的水溶性有机溶剂或其它聚合性化合物使得溶解度增大从而溶解在油墨中(优选均匀地溶解)。具体而言,在水(25℃)中的溶解度优选为10质量%以上,更优选为15质量%以上。
作为聚合性化合物,从不妨碍凝集成分与颜料、树脂粒子的反应的方面考虑,优选非离子性或阳离子性聚合性化合物,并且优选在水中的溶解度为10质量%以上(进一步优选为15质量%以上)的聚合性化合物。
在本发明中,聚合性化合物在油墨组合物中的含量相对于油墨组合物的总质量为15质量%以上且低于40质量%。聚合性化合物的含量低于15质量%时,与记录介质的附着性变差,同时图像强度降低、图像耐损伤性劣化。聚合性化合物的含量为40质量%以上时,图像的段差(堆积高度)显著、耐损伤性劣化,同时光泽降低。
其中,聚合性化合物的含量优选为20质量%以上且35质量%以下的范围。
聚合性化合物可以单独含有一种或组合含有两种以上。
作为非离子性聚合性单体,例如可以举出(甲基)丙烯酸单体类等聚合性化合物。
作为上述(甲基)丙烯酸单体类,例如可以举出:多元醇的(甲基)丙烯酸酯、多元醇的缩水甘油醚的(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇的(甲基)丙烯酸酯、多元醇的环氧乙烷加成化合物的(甲基)丙烯酸酯、多元酸酐和含羟基(甲基)丙烯酸酯的反应物等紫外线固化型单体、低聚物。
上述多元醇可以通过环氧乙烷的加成而在内部通过环氧乙烷链进行链延长。
以下,示出非离子性聚合性化合物的具体例子(非离子性化合物1~6)。但在本发明中,并不限定于此。
[化学式1]
另外,也可以使用由多羟基化合物衍生的在1分子中具有2个以上丙烯酰基的丙烯酸酯。作为上述多羟基化合物,例如可以举出:二醇类的缩合物、低聚醚及低聚酯类等。
进一步,关于非离子性聚合性化合物,单糖类、双糖类等具有2个以上羟基的多元醇的(甲基)丙烯酸酯;或者与三乙醇胺、二乙醇胺、三羟基氨基甲烷、三羟基氨基乙烷等的(甲基)丙烯酸酯也是合适的。
另外,作为非离子性聚合性化合物,在分子内具有丙烯酰胺结构的水溶性聚合性化合物(优选单体化合物)也是合适的。在分子内具有丙烯酰胺结构的聚合性化合物更优选为由下述通式(1)所示的化合物。
[化学式2]
通式(1)
通式(1)中,Q表示n价基团,R1表示氢原子或甲基。另外,n表示1以上的整数。
通式(1)所示的化合物为不饱和乙烯基单体通过酰胺键与基团Q键合而形成的化合物。R1表示氢原子或甲基,优选为氢原子。从提高浸透性、聚合效率、喷出稳定性的观点考虑,基团Q的价数n优选为1以上,其中,优选1以上且6以下,更优选1以上且4以下。在本发明中,从有利于向记录介质的涂层的浸透性的观点考虑,优选含有n=1的单官能丙烯酰胺,进一步,更优选相对于油墨组合物的总质量含有10质量%以上的单官能丙烯酰胺。另外,优选组合使用浸透性优异的n=1的单官能(甲基)丙烯酰胺与聚合效率优异的n为2以上的多官能(甲基)丙烯酰胺。
另外,上述基团Q只要是可以与(甲基)丙烯酰胺结构连接的基团即可,没有特别的限制,优选从通式(1)所示的化合物满足上述的水溶性那样的基团中选择。具体而言,可以举出从选自以下化合物组X的化合物中除去1个以上的氢原子或羟基后的残基。
-化合物组X-
乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、聚丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,4-戊二醇、2,4-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、1,5-己二醇、1,6-己二醇、2,5-己二醇、甘油、1,2,4-丁三醇、1,2,6-己三醇、1,2,5-戊三醇、硫代甘醇、三羟甲基丙烷、双三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、双三羟甲基乙烷、新戊二醇、季戊四醇、二季戊四醇、以及它们的缩合物、低分子聚乙烯醇、或糖类等多元醇类。
乙二胺、二乙三胺、三乙四胺、聚乙烯亚胺、聚丙二胺等多胺类。
进一步,可以例举亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基等碳数4以下的取代或无取代的亚烷基链、以及具有吡啶环、咪唑环、吡嗪环、哌啶环、哌嗪环、吗啉环等饱和或不饱和杂环的官能团等。
作为连接基团Q,其中,优选为含有氧化亚烷基(优选为氧化亚乙基)的多元醇类的残基,特别优选为含有3个以上氧化亚烷基(优选为氧化亚乙基)的多元醇类的残基。
以下,示出在分子内具有丙烯酰胺结构的水溶性聚合性化合物的具体例子。但本发明并不局限于这些例子。
[化学式3]
聚合性化合物1
聚合性化合物2
聚合性化合物3
聚合性化合物4
聚合性化合物5聚合性化合物6
聚合性化合物7聚合性化合物8聚合性化合物9
[化学式4]
[化学式5]
[化学式6]
上述阳离子性聚合性化合物为具有阳离子基团和不饱和双键等聚合性基团的化合物,例如可以适当地使用环氧单体类、氧杂环丁烷单体类等。当含有阳离子性聚合性化合物时,由于具有阳离子基团,油墨组合物的阳离子性增强,可更有效地防止使用阴离子性油墨时的混色。
作为上述阳离子性聚合性化合物,例如可以举出:甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基丙酯、丙烯酸N,N-二甲基氨基丙酯、N,N-二甲基氨基丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基乙基丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基乙基甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基丙基丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺、以及它们的季铵化合物等。
作为环氧单体类,例如可以举出:多元醇的缩水甘油醚、缩水甘油酯、脂肪族环状的环氧化物等。
此外,作为阳离子性聚合性化合物的例子,可以举出具有下述结构的物质。
[化学式7]
在上述结构中,R表示多元醇残基。另外,X表示H或CH3,A-表示Cl-、HSO3 -或CH3COO-。作为用于导入该多元醇的化合物,例如可以举出:甘油、1,2,4-丁三醇、1,2,5-戊三醇、1,2,6-己三醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基甲烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇、双酚A、脂环型双酚A、以及它们的缩合物等。
以下示出具有阳离子基团的聚合性化合物的具体例子(阳离子性化合物1~11)。
[化学式8]
[化学式9]
[化学式10]
[化学式11]
作为本发明中的聚合性化合物,从可提高耐损伤性的观点考虑,优选多官能的单体,优选2官能~6官能的单体,从同时具有溶解性及耐损伤性的观点考虑,优选2官能~4官能的单体。
-聚合物粒子-
本发明中的油墨组合物可以含有至少一种聚合物粒子。聚合物粒子在与后述处理液接触或与使其干燥的区域接触时,在油墨组合物中分散不稳定从而凝集、增粘,由此具有对油墨组合物进行固定化的功能,可以进一步提高油墨组合物对记录介质的附着性以及图像耐损伤性。
聚合物粒子例如可以以使粒子状的聚合物分散在水性介质中而形成的胶乳的形式使用。作为聚合物,可以使用丙烯酸系树脂、乙酸乙烯酯系树脂、苯乙烯-丁二烯系树脂、氯乙烯系树脂、丙烯酸-苯乙烯系树脂、丁二烯系树脂、苯乙烯系树脂、交联丙烯酸树脂、交联苯乙烯系树脂、苯并胍胺树脂、酚醛树脂、有机硅树脂、环氧树脂、聚氨酯系树脂、链烷烃系树脂、氟系树脂等。其中,可以举出丙烯酸系树脂、丙烯酸-苯乙烯系树脂、苯乙烯系树脂、交联丙烯酸树脂、交联苯乙烯系树脂作为优选的例子。
在聚合物粒子中,优选自分散性聚合物粒子。以下,以自分散性聚合物粒子为例进行详细叙述。
自分散性聚合物粒子是在不存在表面活性剂条件下,在制成分散状态(特别是通过转相乳化法形成的分散状态)时,通过聚合物自身所具有的官能团(特别是酸性基团或其盐)在水性介质中可成为分散状态的水不溶性聚合物,即,是指不含有游离的乳化剂的水不溶性聚合物粒子。
从喷出稳定性及含有上述颜料的体系的液体稳定性(特别是分散稳定性)的观点考虑,优选自分散性聚合物的粒子。
这里,分散状态包括水不溶性聚合物以液体状态分散在水性介质中的乳化状态(乳液)、以及水不溶性聚合物以固体状态分散在水性介质中的分散状态(悬浮液)这两种状态。
在本发明的水不溶性聚合物中,从制成液体组合物时的凝集速度和定影性的观点考虑,优选的是水不溶性聚合物为可形成为以固体状态分散的分散状态的水不溶性聚合物。
作为自分散性聚合物的乳化或分散状态(即,自分散性聚合物的水性分散物)的制备方法,可以举出转相乳化法。作为转相乳化法,例如可以举出如下方法:将自分散性聚合物溶解或分散在溶剂(例如亲水性有机溶剂等)中之后,不添加表面活性剂而是直接投入到水中,在对自分散性聚合物所具有的成盐基团(例如酸性基团)进行中和的状态下进行搅拌混合,除去上述溶剂后,得到成为乳化或分散状态的水性分散物。
自分散性聚合物粒子的分散状态是指如下状态:对将30g水不溶性聚合物溶解在70g有机溶剂(例如甲乙酮)中而形成的溶液、能够100%中和该水不溶性聚合物的成盐基团的中和剂(成盐基团为阴离子性时则中和剂为氢氧化钠,成盐基团为阳离子性时则中和剂为乙酸)以及水200g进行混合搅拌(装置:带有搅拌叶片的搅拌装置,转数200rpm、30分钟、25℃)后,即使从该混合液中除去该有机溶剂之后,也可以通过目视确认分散状态在25℃下稳定地存在至少一周时间。
另外,水不溶性聚合物是指在105℃下将聚合物干燥2小时后,将其溶解在25℃的水100g中时溶解量为10g以下的聚合物,其溶解量优选为5g以下,进一步优选为1g以下。上述溶解量为根据水不溶性聚合物的成盐基团种类用氢氧化钠或乙酸100%中和时的溶解量。
上述水性介质含有水而构成,根据需要也可以含有亲水性有机溶剂。在本发明中,优选由水以及相对于水为0.2质量%以下的亲水性有机溶剂构成,更优选由水构成。
作为上述水不溶性聚合物的主链骨架,没有特别限制,例如可以使用乙烯基聚合物、缩合系聚合物(环氧树脂、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、纤维素、聚醚、聚脲、聚酰亚胺、聚碳酸酯等)。其中,特别优选乙烯基聚合物。
作为乙烯基聚合物及构成乙烯基聚合物的单体的优选例子,可以举出:日本特开2001-181549号公报及日本特开2002-88294号公报中记载的物质。另外,也可以使用通过乙烯基单体的自由基聚合或离子聚合在高分子链末端导入有解离性基团的乙烯基聚合物,其中,所述乙烯基单体的自由基聚合使用了具有解离性基团(或者可衍生为解离性基团的取代基)的链转移剂或聚合引发剂、引发-转移-终止剂;离子聚合使用了在引发剂或终止剂中的任意一者中具有解离性基团(或者可以衍生为解离性基团的取代基)的化合物。
另外,作为缩合系聚合物和构成缩合系聚合物的单体的合适例子,可以举出日本特开2001-247787号公报中记载的物质。
从自分散性的观点考虑,自分散性聚合物的粒子优选包含含有亲水性构成单元和来自含有芳香族基团的单体的构成单元的水不溶性聚合物。
上述亲水性构成单元只要是来自含有亲水性基团的单体即可,没有特别限制,可以为来自一种含有亲水性基团的单体的构成单元,也可以为来自两种以上的含有亲水性基团的单体的构成单元。作为上述亲水性基团,没有特别限制,可以为解离性基团也可以为非离子性亲水性基团。
从促进自分散的观点、所形成的乳化或分散状态的稳定性的观点考虑,上述亲水性基团优选为解离性基团,更优选为阴离子性解离基团。作为上述解离性基团,可以举出:羧基、磷酸基、磺酸基等,其中,从构成油墨组合物时的定影性的观点考虑,优选羧基。
从自分散性和凝集性的观点考虑,含有亲水性基团的单体优选为含有解离性基团的单体,更优选为具有解离性基团和烯键式不饱和键的含有解离性基团的单体。作为含有解离性基团的单体的例子,可以举出:不饱和羧酸单体、不饱和磺酸单体、不饱和磷酸单体等。
作为上述不饱和羧酸单体的具体例子,可以举出:丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、衣康酸、马来酸、富马酸、柠康酸、2-甲基丙烯酰氧基甲基琥珀酸等。
作为上述不饱和磺酸单体的具体例子,可以举出:苯乙烯磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙烯酸3-磺基丙酯、衣康酸双-(3-磺基丙基)酯等。
作为上述不饱和磷酸单体的具体例子,可以举出:乙烯基膦酸、乙烯基磷酸酯、双(甲基丙烯酰氧基乙基)磷酸酯、二苯基-2-丙烯酰氧基乙基磷酸酯、二苯基-2-甲基丙烯酰基乙基磷酸酯、二丁基-2-丙烯酰氧基乙基磷酸酯等。
在上述含有解离性基团的单体中,从分散稳定性、喷出稳定性的观点考虑,优选不饱和羧酸单体,更优选丙烯酸系单体,特别优选丙烯酸及甲基丙烯酸。
作为本发明中的自分散性聚合物的酸值,从与处理液接触时的凝集性良好的观点考虑,优选为150mgKOH/g以下。进一步,该酸值更优选为25~100mgKOH/g,进一步优选为30~70mgKOH/g。当自分散性聚合物的酸值为25mgKOH/g以上时,自分散性的稳定性良好。
从自分散性及与处理液接触时的凝集速度的观点考虑,自分散性聚合物的粒子优选包含具有羧基的聚合物,更优选包含具有羧基且酸值为25~150mgKOH/g的聚合物,更优选包含具有羧基且酸值为30~100mgKOH/g的聚合物。
上述含有芳香族基团的单体只要为含有芳香族基团和聚合性基团的化合物即可,没有特别限制。上述芳香族基团可以为来自芳香族烃的基团,也可以为来自芳香族杂环的基团。在本发明中,从水性介质中的粒子形状稳定性的观点考虑,优选为来自芳香族烃的芳香族基团。
另外,上述聚合性基团可以为缩聚性的聚合性基团,也可以为加成聚合性的聚合性基团。从水性介质中的粒子形状稳定性的观点考虑,聚合性基团优选为加成聚合性的聚合性基团,更优选为含有烯键式不饱和键的基团。
含有芳香族基团的单体优选为具有来自芳香族烃的芳香族基团以及烯键式不饱和键的单体。含有芳香族基团的单体可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
作为上述含有芳香族基团的单体的例子,可以举出:(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯酯、苯乙烯系单体等。其中,从聚合物链的亲水性与疏水性的平衡以及油墨定影性的观点考虑,优选含有芳香族基团的(甲基)丙烯酸酯单体,更优选选自(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苄酯及(甲基)丙烯酸苯酯中的至少一种,进一步优选(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苄酯。
需要说明的是,“(甲基)丙烯酸酯”是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
自分散性聚合物优选为含有来自(甲基)丙烯酸酯单体的构成单元的丙烯酸系树脂,更优选为含有来自含芳香族基团的(甲基)丙烯酸酯单体的构成单元的丙烯酸系树脂,进一步优选含有来自含芳香族基团的(甲基)丙烯酸酯单体的构成单元、且其含量为10~95质量%。通过使含有芳香族基团的(甲基)丙烯酸酯单体的含量为10~95质量%,使自乳化或分散状态的稳定性提高,进而可抑制油墨粘度的上升。从自分散状态的稳定性、由芳香环之间的疏水性相互作用引起的在水性介质中的粒子形状稳定化、由粒子的适度疏水化引起的水溶性成分量的降低的观点考虑,含有芳香族基团的(甲基)丙烯酸酯单体的含量更优选为15~90质量%,进一步优选为15~80质量%,特别优选为25~70质量%。
自分散性聚合物(例如)可以使用来自含有芳香族基团的单体的构成单元、来自含有解离性基团的单体的构成单元来构成。根据需要还可以进一步含有其它的构成单元。
作为形成上述其它构成单元的单体,只要为可与上述含有芳香族基团的单体和含有解离性基团的单体共聚的单体即可,没有特别限制。其中,从聚合物骨架的柔软性及玻璃化转变温度(Tg)的控制难易度的观点考虑,优选为含有烷基的单体。
作为上述含有烷基的单体,例如可以举出:(甲基)丙烯酸的烷基酯(优选(甲基)丙烯酸的碳原子数1~4的烷基酯):(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸乙基己酯等(甲基)丙烯酸烷基酯,以及(甲基)丙烯酸羟甲酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯、(甲基)丙烯酸羟戊酯、(甲基)丙烯酸羟己酯等具有羟基的烯键式不饱和单体,以及(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯等(甲基)丙烯酸二烷基氨基烷基酯等;
(甲基)丙烯酰胺系单体:N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N-羟乙基(甲基)丙烯酰胺、N-羟丁基(甲基)丙烯酰胺等N-羟基烷基(甲基)丙烯酰胺,以及N-甲氧基甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙氧基甲基(甲基)丙烯酰胺、N-(正,异)丁氧基甲基(甲基)丙烯酰胺、N-甲氧基乙基(甲基)丙烯酰胺、N-乙氧基乙基(甲基)丙烯酰胺、N-(正,异)丁氧基乙基(甲基)丙烯酰胺等N-烷氧基烷基(甲基)丙烯酰胺等(甲基)丙烯酰胺等,等等。
作为构成自分散性聚合物粒子的水不溶性聚合物的分子量,以重均分子量计优选为3000~20万,更优选为5000~15万,进一步优选为10000~10万。通过使重均分子量为3000以上,可以有效地抑制水溶性成分量。另外,通过使重均分子量为20万以下,可以提高自分散稳定性。
需要说明的是,重均分子量是利用凝胶渗透色谱法(GPC)测定的。在GPC中,使用HLC-8220GPC(東ソー株式会社制造),使用三根TSKgeLSuperHZM-H、TSKgeLSuperHZ4000、TSKgeLSuperHZ2000(東ソー株式会社制造、4.6mmID×15cm)作为柱子,并使用THF(四氢呋喃)作为洗脱液。另外,作为条件,将试样浓度设为0.35质量%、流速设为0.35ml/min、样品注入量设为10μl、测定温度设为40℃,并使用IR检测器进行测定。另外,标准曲线由東ソー株式会社制造的“标准试样TSKstandard,polystyrene”:“F-40”、“F-20”、“F-4”、“F-1”、“A-5000”、“A-2500”、“A-1000”、“正丙苯”这八种样品来制作。
从控制聚合物的亲疏水性的观点考虑,构成自分散性聚合物粒子的水不溶性聚合物优选含有以共聚比计为自分散性聚合物粒子总质量的15~80质量%的来自含有芳香族基团的(甲基)丙烯酸酯单体的结构单元(优选来自(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯的结构单元及/或来自(甲基)丙烯酸苄酯的结构单元)。
另外,从控制聚合物的亲疏水性的观点考虑,优选的是,水不溶性聚合物含有以共聚比计为15~80质量%的来自含芳香族基团的(甲基)丙烯酸酯单体的结构单元、来自含羧基单体的结构单元、以及来自含烷基单体的结构单元(优选来自(甲基)丙烯酸的烷基酯的结构单元),更优选含有以共聚比计为15~80质量%的来自(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯的结构单元和/或来自(甲基)丙烯酸苄基酯的结构单元、来自含羧基单体的结构单元、以及来自含烷基单体的结构单元(优选来自(甲基)丙烯酸的碳数1~4的烷基酯的结构单元),除此之外,还优选酸值为25~100且重均分子量为3000~20万,更优选酸值为25~95且重均分子量为5000~15万。
以下,举出构成自分散性聚合物粒子的水不溶性聚合物的具体例子(例示化合物B-01~B-19)。但是,在本发明中,并不局限于这些具体例子。需要说明的是,括弧内表示共聚成分的质量比。
B-01:丙烯酸苯氧基乙酯/甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸共聚物(50/45/5)
B-02:丙烯酸苯氧基乙酯/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸异丁酯/甲基丙烯酸共聚物(30/35/29/6)
B-03:甲基丙烯酸苯氧基乙酯/甲基丙烯酸异丁酯/甲基丙烯酸共聚物(50/44/6)
B-04:丙烯酸苯氧基乙酯/甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸乙酯/丙烯酸共聚物(30/55/10/5)
B-05:甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸异丁酯/甲基丙烯酸共聚物(35/59/6)
B-06:苯乙烯/丙烯酸苯氧基乙酯/甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸共聚物(10/50/35/5)
B-07:丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸共聚物(55/40/5)
B-08:甲基丙烯酸苯氧基乙酯/丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物(45/47/8)
B-09:苯乙烯/丙烯酸苯氧基乙酯/甲基丙烯酸丁酯/丙烯酸共聚物(5/48/40/7)
B-10:甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸异丁酯/甲基丙烯酸环己酯/甲基丙烯酸共聚物(35/30/30/5)
B-11:丙烯酸苯氧基乙酯/甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸共聚物(12/50/30/8)
B-12:丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸异丁酯/丙烯酸共聚物(93/2/5)
B-13:苯乙烯/甲基丙烯酸苯氧基乙酯/丙烯酸丁酯/丙烯酸共聚物(50/5/20/25)
B-14:苯乙烯/丙烯酸丁酯/丙烯酸共聚物(62/35/3)
B-15:甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸苯氧基乙酯/丙烯酸共聚物(45/51/4)
B-16:甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸苯氧基乙酯/丙烯酸共聚物(45/49/6)
B-17:甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸苯氧基乙酯/丙烯酸共聚物(45/48/7)
B-18:甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸苯氧基乙酯/丙烯酸共聚物(45/47/8)
B-19:甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸苯氧基乙酯/丙烯酸共聚物(45/45/10)
作为构成自分散性聚合物粒子的水不溶性聚合物的制造方法,没有特别限制。例如可以举出:在聚合性表面活性剂的存在下进行乳化聚合,使表面活性剂和水不溶性聚合物进行共价键合的方法;利用溶液聚合法、本体聚合法等公知的聚合方法使包含含有亲水性基团的单体和含有芳香族基团的单体的单体混合物进行共聚的方法。在上述聚合法中,从凝集速度以及制成油墨组合物时的滴液稳定性的观点考虑,优选溶液聚合法,更优选使用有机溶剂的溶液聚合法。
从凝集速度的观点考虑,自分散性聚合物优选为如下聚合物:其含有在有机溶剂中所合成的聚合物,该聚合物具有羧基(优选酸值为25~50)且该聚合物的一部分或全部羧基被中和,并以水作为连续相的聚合物分散物的形式而被制备。即,本发明中的自分散性聚合物粒子的制造优选通过设置在有机溶剂中合成聚合物的工序、以及制成上述聚合物的羧基的至少一部分被中和了的水性分散物的分散工序来进行。
上述分散工序优选包括以下工序(1)及工序(2)。
工序(1):对含有聚合物(水不溶性聚合物)、有机溶剂、中和剂及水性介质的混合物进行搅拌的工序
工序(2):从上述混合物中除去上述有机溶剂的工序
上述工序(1)中优选是这样的处理:首先使聚合物(水不溶性聚合物)溶解在有机溶剂中,接着缓慢添加中和剂以及水性介质并混合、搅拌以得到分散体。这样,通过向溶解于有机溶剂中的水不溶性聚合物溶液中添加中和剂和水性介质,可以在不需要强剪切力的情况下得到保存稳定性更高的粒径的自分散性聚合物粒子。对混合物的搅拌方法没有特别限制,可以使用一般所使用的混合搅拌装置,或可以根据需要使用超声波分散机或高压均质机等分散机。
作为有机溶剂,可优选举出醇系溶剂、酮系溶剂和醚系溶剂。关于这些有机溶剂的详细情况,可以应用日本特开2011-42150号公报的第[0109]段的记载。其中,优选甲乙酮等酮系溶剂和异丙醇等醇系溶剂,从使由油系向水系转相时的极性变化温和的观点考虑,优选组合使用异丙醇和甲乙酮。通过组合使用该溶剂,可以得到没有凝集沉降及粒子彼此融合、且分散稳定性高的微小粒径的自分散性聚合物粒子。
中和剂用于中和解离性基团的一部分或全部,并使自分散性聚合物在水中形成稳定的乳化或分散状态。在自分散性聚合物具有阴离子性解离基团(例如羧基)作为解离性基团的情况下,作为所使用的中和剂,可以举出:有机胺化合物、氨、碱金属的氢氧化物等碱性化合物。关于这些中和剂的详细内容,可以应用日本特开2011-42150号公报中的第[0110]段的记载。其中,从自分散性聚合物粒子向水中的分散稳定化的观点考虑,优选氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺和三乙醇胺。
相对于100摩尔%的解离性基团,优选使用5~120摩尔%的这些碱性化合物。关于此处的比率的详细内容,记载于日本特开2011-42150号公报中的第[0111]段。
在上述工序(2)中,通过减压蒸馏等常用方法从上述工序(1)中所得到的分散体中蒸馏除去有机溶剂从而向水系转相,由此可以得到自分散性聚合物粒子的水性分散物。所得到的水性分散物中的有机溶剂基本上被除去,有机溶剂的量优选为0.2质量%以下,进一步优选为0.1质量%以下。
聚合物粒子的平均粒径以体积平均粒径计优选在1nm~70nm的范围,更优选在2~60nm的范围,进一步优选在2~30nm的范围。体积平均粒径为2nm以上时,制造适应性提高,体积平均粒径为70nm以下时,耐局部粘连性提高。
另外,对自分散性聚合物粒子的粒径分布没有特别限制,可以为具有宽粒径分布的粒子或具有单分散粒径分布的粒子中的任意一种。另外,也可以混合使用两种以上水不溶性粒子。
需要说明的是,自分散性聚合物粒子的平均粒径及粒径分布是通过使用Nanotrac粒度分布测定装置UPA-EX150(日机装(株)制)并利用动态光散射法测定体积平均粒径而求得的。
另外,自分散性聚合物的玻璃化转变温度(Tg)优选为70℃以上,更优选为80℃以上,进一步优选为100℃以上。玻璃化转变温度(Tg)为70℃以上时,耐局部粘连性提高。对玻璃化转变温度(Tg)的上限没有特别限制。
聚合物粒子可以单独使用一种,或混合使用两种以上。
作为聚合物粒子在油墨组合物中的含量,从凝集速度或图像光泽性等观点考虑,相对于油墨组合物,以固体成分浓度计优选为1~30质量%,更优选为5~15质量%。
另外,作为颜料相对于聚合物粒子的比率(例如,水不溶性颜料粒子/自分散性聚合物粒子),从图像的耐擦性等观点考虑,优选1/0.5~1/10,更优选1/1~1/4。
以上,作为聚合物粒子的优选例子,以自分散性聚合物粒子为例进行了说明,但并不局限于自分散性聚合物粒子,可以使用其它的聚合物粒子。例如通常所知的乳液聚合胶乳等聚合物粒子也可以通过调整其构成单体、乳化剂及分散条件等而适当使用。
-聚合引发剂-
本发明中的油墨组合物可以含有至少一种通过活性能量线引发上述聚合性化合物聚合的聚合引发剂,并且所述聚合引发剂可以包含或者未包含在后述的处理液中。聚合引发剂可以单独使用一种,或混合使用两种以上,或者与增敏剂并用。
聚合引发剂可以适宜地选择并含有通过活性能量线可引发聚合性化合物的聚合反应的化合物。作为聚合引发剂的例子,可以举出:通过放射线或者光或电子束产生活性种(自由基、酸、碱等)的聚合引发剂(例如光聚合引发剂等)。
作为光聚合引发剂,例如可以举出:苯乙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、对二甲氨基苯乙酮、对二甲氨基苯丙酮、二苯甲酮、2-氯二苯甲酮、p,p’-二氯二苯甲酮、p,p’-双二乙氨基二苯甲酮、米歇勒酮、偶苯酰、苯偶姻、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻异丙基醚、苯偶姻正丙基醚、苯偶姻异丁基醚、苯偶姻正丁基醚、苄基二甲基缩酮、一硫化四甲基秋兰姆、噻吨酮、2-氯噻吨酮、2-甲基噻吨酮、偶氮双异丁腈、苯偶姻过氧化物、二叔丁基过氧化物、1-羟基环己基苯基酮、1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-酮、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、苯甲酰甲酸甲酯。进一步,例如可举出三苯基锍六氟磷酸盐、二苯基碘鎓六氟锑酸盐等芳香族重氮鎓盐、芳香族卤鎓盐、芳香族锍盐、茂金属化合物等。
在油墨组合物含有聚合引发剂的情况下,作为聚合引发剂在油墨组合物中的含量,优选相对于上述聚合性化合物为1~40质量%,更优选为5~30质量%。当聚合引发剂的含量为1质量%以上时,图像的耐损伤性进一步提高,从而有利于高速记录,当聚合引发剂的含量为40质量%以下时,在喷出稳定性方面有利。
作为上述增敏剂,可举出:胺系(脂肪族胺、包含芳香族基团的胺、哌啶等);脲(烯丙基系、邻甲苯基硫脲等);硫化合物(二乙基二硫代磷酸钠、芳香族亚磺酸的可溶性盐等);腈系化合物(N,N-二取代对氨基苯甲腈等);磷化合物(三正丁基膦、二乙基二硫代磷酸钠等);氮化合物(米歇勒酮、N-亚硝基羟基胺衍生物、噁唑烷化合物、四氢-1,3-噁嗪化合物、甲醛、乙醛与二胺的缩合物等);氯化合物(四氯化碳、六氯乙烷等);环氧树脂与胺的反应产物的高分子胺;三乙醇胺三丙烯酸酯;等。
可以在不损害本发明效果的范围内含有增敏剂。
-水-
本发明中的油墨组合物含有水,对水的量没有特别限制。其中,水的优选含量为10~99质量%,更优选为30~80质量%,进一步优选为50~70质量%。
-水溶性有机溶剂-
本发明中的油墨组合物也可以含有水溶性有机溶剂。在含有水溶性有机溶剂的情况下,优选其含量少,在本发明中,水溶性有机溶剂的含量相对于油墨组合物的总质量设为低于3质量%。
在本发明中,水溶性有机溶剂的含量低于3质量%是指在油墨组合物中不积极地含有水溶性有机溶剂,优选不含水溶性有机溶剂(含量:0质量%)。
水溶性有机溶剂可以获得防止油墨组合物干燥、使其湿润或者促进向纸的浸透的效果。作为油墨组合物中可以含有的水溶性有机溶剂,例如,除甘油、1,2,6-己三醇、三羟甲基丙烷、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、五乙二醇、二丙二醇等二醇类,或2-丁烯-1,4-二醇、2-乙基-1,3-己二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、1,2-辛二醇、1,2-己二醇、1,2-戊二醇、4-甲基-1,2-戊二醇等链烷二醇等多元醇类之外,可以举出:日本特开2011-42150号公报的第[0116]段中记载的糖类或糖醇类、透明质酸类、碳数1~4的烷基醇类、二醇醚类、2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮等。这些溶剂可以适当选择一种或两种以上使用。多元醇类还可用作防干燥剂或湿润剂,例如可以举出在日本特开2011-42150号公报的第[0117]段中记载的例子。另外,作为浸透剂优选多元醇化合物,作为脂肪族二醇,例如可以举出日本特开2011-42150号公报的第[0117]段中记载的例子。
除上述之外,作为水溶性有机溶剂,可以举出由下述结构式(1)表示的化合物。
[化学式12]
结构式(1)
在结构式(1)中,l、m及n分别独立地表示1以上的整数且满足l+m+n=3~15。其中,l+m+n为3以上时,可以获得抑制卷曲的效果,为15以下时,可以保持良好的喷出性。其中,优选3~12,更优选3~10。AO表示亚乙基氧基(有时简写为EO)及/或亚丙基氧基(有时简写为PO),其中,优选亚丙基氧基。结构式中的(AO)l、(AO)m及(AO)n中的各AO可以分别相同,也可以不同。
关于由上述结构式(1)表示的化合物的详细内容,记载于日本特开2011-42150号公报的第[0121]~[0125]段。甘油的环氧烷烃加成物可以使用上市的市售品,例如作为聚氧丙基化甘油(聚丙二醇和甘油形成的醚),可以举出:サンニックスGP-250(平均分子量250)、サンニックスGP-400(平均分子量400)、サンニックスGP-600(平均分子量600)[以上由三洋化成工业(株)制]以及日本特开2011-42150号公报的第[0126]段中记载的例子。
-其它成分-
本发明中的油墨组合物除上述成分之外还可以使用其它添加剂而构成。作为其它的添加剂,例如可以举出:阻聚剂、防干燥剂(湿润剂)、防褪色剂、乳化稳定剂、浸透促进剂、紫外线吸收剂、防腐剂、防霉剂、pH调节剂、表面张力调节剂、消泡剂、粘度调节剂、分散稳定剂、防锈剂、螯合剂等公知的添加剂。对于这些各种添加剂而言,一般在油墨组合物的情况下直接添加到油墨中,另外在将油性染料用作分散物的情况下在制备染料分散物后添加在分散物中,但是也可以在制备时添加在油相或水相中。
-干燥工序-
在本发明的干燥工序中,将通过所述油墨施加工序中的油墨组合物施加而在记录介质上所形成的图像(油墨组合物)中的至少一部分水及至少一部分水溶性有机溶剂干燥除去。将干燥工序设置在后述的固化工序之前,并减少油墨组合物中的水或水溶性有机溶剂含量,由此固化工序中的聚合性化合物的固化反应更良好地进行。特别是,通过在主扫描方向上喷出油墨并扫描一次而形成一行的单路径(singlepass)方式来形成图像的方法等,在高速形成图像的情况下,可以确保维持图像形成性的敏感度。
例如,在将记录介质的输送速度设为100~3000mm/s来形成图像时,本发明的效果更明显,进而,在将输送速度设为150~2700mm/s、更优选设为250~2500mm/s时,通过设置干燥而得到的附着性及耐损伤性的提高效果优异。
在本发明的干燥工序中,不必使水或水溶性有机溶剂完全干燥,也可以在图像中及颜料层中残存水或水溶性有机溶剂。在干燥工序中,倒不如优选在不损害UV固化反应的范围内干燥至残存水或水溶性有机溶剂的程度。
在干燥工序中优选的是,在以最大施加量所施加的油墨组合物(图像)中所含的水中,在除去60~80质量%水的干燥条件(以下有时称为“干燥量”)下,将上述油墨施加工序中施加在记录介质上的油墨组合物(即,使用油墨组合物在记录介质上形成的图像)中所含的水的至少一部分除去。当所除去的水量为60质量%以上时,可以抑制偶联(カックリング),并可以维持良好的图像附着性。另外,当所除去的水量为80质量%以下时,图像附着性良好。
干燥条件可以基于根据需要所适当设定的油墨施加工序中的油墨组合物的最大施加量来进行设定。通过在这种干燥条件下除去含有颜料的油墨组合物中的水,可以抑制偶联的产生,得到附着性优异的图像。
干燥工序中的干燥量可以如下算出。即,
对在不设置干燥工序的情况下以油墨的最大施加量所形成的图像中所含的水分量W0、以及设置了利用规定的干燥条件进行的干燥工序并且以油墨的最大施加量所形成的图像中所含的水分量W1分别进行测定。接着,通过求出W0与W1的差相对于W0的比率({(W0-W1)/W0}×100[质量%]),算出通过干燥工序所除去的作为水分量的干燥量(质量%)。需要说明的是,利用卡尔-费休法测定图像中所含的水分量。作为本发明中的水分量,采用使用卡尔-费休水分计MKA-520(京都电子工业(株)制)在通常的测定条件下测得的水分量。
从干燥后保持良好的固化效率方面考虑,相对于将最大施加量设为15ml/m2以下时所施加的油墨组合物的总水分量,在干燥工序中所除去的油墨组合物中的水量(干燥量)优选为60~80质量%,更优选为65~80质量%,进一步优选为70~80质量%。
另外,优选从油墨组合物液滴着落在记录介质上时起5秒钟以内开始干燥。在此,“从着落时起5秒钟以内”是指从油墨滴着落时起5秒钟以内对图像鼓风或供热。例如,通过从油墨滴着落时起5秒钟以内将记录介质输送到干燥区域内,从而在滴落时起5秒钟以内开始干燥。
从油墨滴着落起直至干燥开始的时间更优选为3秒以内。
干燥可以通过用镍铬合金线加热器等发热体进行加热的加热手段、利用了干燥器等的鼓风的鼓风手段、或者组合了这些手段的手段来进行。作为加热方法,例如,可举出从与记录介质的图像形成面相反面一侧用加热器等加热的方法、对记录介质的图像形成面吹暖风或热风的方法、以及使用了红外线加热器的加热方法等。也可以组合这些方法中的多种方法来进行加热。
-固化工序-
在本发明的固化工序中,在上述干燥工序之后,对所形成的图像照射活性能量线以进行固化。通过照射活性能量线,油墨组合物中的聚合性化合物发生聚合,形成含有颜料的固化膜。由此,进一步提高了所形成图像的耐擦性。
作为活性能量线,只要可使上述聚合性化合物聚合即可,没有特别限制。例如可以举出紫外线、电子束等,其中,从通用性的观点考虑,优选为紫外线。另外,作为活性能量线的产生源,例如可以举出:紫外线照射灯(卤素灯、高压水银灯等)、激光器、LED、电子束照射装置等。
作为照射紫外线的装置,可以使用通常所使用的装置,特别优选紫外线照射灯。紫外线照射灯优选为在照明过程中水银的蒸气压为1~10Pa那样的所谓的低压水银灯、高压水银灯、涂布有荧光体的水银灯、UV-LED光源等。水银灯、UV-LED的紫外线区域的发光谱为450nm以下、尤其是184nm~450nm的范围,适于使黑色或着色的油墨组合物中的聚合性化合物有效地反应。另外,即使将电源搭载在打印机上,也可以使用小型的电源,因此适宜。水银灯可实际使用(例如)金属卤化物灯、高压水银灯、超高压水银灯、氙气闪光灯、深紫外线灯、用微波从外部以无电极方式激发水银灯的灯、UV激光器等。只要这些灯的发光波长区域包含上述范围,且电源规格、输入功率强度、灯形状等可以允许,就基本上可以应用。光源可根据所用的聚合引发剂的灵敏度来选择。
在对固化有效的波长区域中,紫外线强度优选为500~5000mW/cm2。照射强度弱时不能形成高品质、具有坚牢性的图像。另外,照射强度过强时,有时记录介质受到损害或色材发生退色。
-处理液施加工序-
除上述工序以外,本发明的图像形成方法优选在上述油墨施加工序之前还具有在记录介质上施加处理液的处理液施加工序,所述处理液含有与油墨组合物接触时形成凝集体的凝集成分。通过预先施加使油墨组合物中的成分发生凝集的处理液,可以更良好地发挥上述干燥效果。
在记录介质上所施加的处理液与油墨组合物接触而形成图像。此时,油墨组合物中的颜料及聚合物粒子等分散粒子发生凝集,从而使图像固定在记录介质上。需要说明的是,处理液至少含有使油墨组合物中的成分发生凝集的凝集成分。
处理液的施加可以应用涂布法、喷墨法、浸渍法等公知的方法来进行。作为涂布法,可以通过利用了直接凹版涂布机、照相凹版涂布机、挤压模涂布机、气刀涂布机、刮板涂布机、棒式涂布机、刮刀涂布机、压挤式涂布机、逆转辊涂布机、刮条涂布机等的公知涂布方法来进行。喷墨法的详细内容如前文所述。
处理液施加工序可以设置在使用油墨组合物的油墨施加工序之前或之后中的任意一者。在本发明中,优选在通过处理液施加工序施加处理液之后设置油墨施加工序的实施方案。具体而言,优选如下实施方案:在记录介质上预先施加用于使油墨组合物中的颜料及/或聚合物粒子凝集的处理液,以与记录介质上所施加的处理液接触的方式施加油墨组合物从而进行图像化。由此,干燥效果进一步提高、图像形成高速化,并且即使高速形成图像也可以得到浓度、分辨率高的图像。
作为处理液的施加量,只要能使油墨组合物凝集即可,没有特别限制,优选为使得凝集成分的施加量为0.1g/m2以上的量。其中,优选为使得凝集成分的施加量为0.2~0.7g/m2的量。凝集成分的施加量为0.1g/m2以上时,可以根据油墨组合物的各种使用方式来保持良好的高速凝集性。另外,凝集成分的施加量为0.7g/m2以下时,在不会对所施加的记录介质的表面性能带来不良影响(光泽变化等)方面是优选的。
另外,在本发明中,优选的是,在处理液施加工序之后设置油墨施加工序,在记录介质上施加处理液之后直至施加油墨组合物之间,进一步设置对记录介质上的处理液进行加热干燥的加热干燥工序。通过在油墨施加工序前预先使处理液加热干燥,使防渗出等油墨着色性良好,并且可以记录色浓度及色调良好的可视图像。
加热干燥可以通过加热器等公知的加热手段或利用了干燥器等的鼓风的鼓风手段、或者组合了这些手段的手段来进行。作为加热方法,例如,可举出从与记录介质的处理液施加面相反一侧用加热器等加热的方法、对记录介质的处理液施加面吹暖风或热风的方法、使用了红外线加热器的加热方法等,也可以组合这些方法中的多种方法来进行加热。
(处理液)
本发明的油墨组合物优选与处理液组合而用作油墨组,所述处理液含有与该油墨组合物接触时使油墨组合物中的成分凝集而形成凝集体的凝集成分。
本发明中的处理液至少含有使如上所述的油墨组合物中的成分凝集的凝集成分,优选进一步含有聚合引发剂。另外,可以根据需要进一步使用其它的成分而构成处理液。通过在施加油墨组合物的同时使用处理液形成图像,可以使喷墨记录高速化,另外,即使进行高速记录,也可以得到浓度及分辨率高的描绘性(例如细线或微细部分的再现性)优异的图像。
作为凝集成分,可以为能够改变油墨组合物pH的化合物,也可以为多价金属盐,还可以为阳离子性聚合物。在本发明中,从油墨组合物的凝集性的观点考虑,优选能够改变油墨组合物pH的化合物,更优选能够降低油墨组合物pH的化合物。
作为能够降低油墨组合物pH的化合物,可以举出酸性物质。
作为酸性物质,例如可以适当举出:硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、聚丙烯酸、乙酸、乙醇酸、丙二酸、苹果酸、马来酸、抗坏血酸、琥珀酸、戊二酸、富马酸、柠檬酸、酒石酸、乳酸、磺酸、正磷酸、吡咯烷酮羧酸、吡喃酮羧酸、吡咯羧酸、呋喃羧酸、吡啶羧酸、香豆酸、噻吩羧酸、烟酸、或者这些化合物的衍生物、或它们的盐等。
酸性物质可以单独使用一种,或组合使用两种以上。
在处理液包含酸性物质的情况下,处理液的pH(25℃)优选为6以下、更优选pH为4以下,进一步优选为1~4的范围,pH特别优选为1~3。此时,上述油墨组合物的pH(25℃)优选为7.5以上(更优选为8.0以上)。
其中,从图像浓度、分辨率及喷墨记录的高速化的观点考虑,优选的是油墨组合物的pH(25℃)为8.0以上、且处理液的pH(25℃)为0.5~4的情况。
其中,作为本发明的凝集成分,优选水溶性高的酸性物质,在提高凝集性、使油墨整体固定化方面,优选有机酸、更优选2元以上的有机酸、特别优选2元以上且3元以下的酸性物质。作为上述2元以上的有机酸,优选其第1pKa为3.5以下的有机酸、更优选其第1pKa为3.0以下的有机酸。具体而言,例如,可适当举出磷酸、草酸、丙二酸、柠檬酸等。
作为上述多价金属盐,可以举出元素周期表的第2族碱土类金属(例如镁、钙)、元素周期表的第3族过渡金属(例如镧)、元素周期表的第13族的阳离子(例如铝)、镧系元素类(例如钕)的盐。作为这些金属的盐,羧酸盐(甲酸、乙酸、苯甲酸盐等)、硝酸盐、氯化物和硫氰酸盐是合适的。其中,优选为羧酸(甲酸、乙酸、苯甲酸盐等)的钙盐或镁盐、硝酸的钙盐或镁盐、氯化钙、氯化镁和硫氰酸的钙盐或镁盐。
作为上述阳离子性聚合物,优选选自聚(乙烯基吡啶)盐、聚烷基氨基乙基丙烯酸酯、聚烷基氨基乙基甲基丙烯酸酯、聚(乙烯基咪唑)、聚乙烯亚胺、聚双胍及聚胍的聚合物。阳离子性聚合物可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。在阳离子性聚合物中,优选从凝集速度的观点考虑有利的聚胍(优选聚(六亚甲基胍)乙酸酯、聚单胍、聚双胍)、聚乙烯亚胺、聚(乙烯基吡啶)。
另外,作为上述阳离子性聚合物的重均分子量,从处理液粘度的观点考虑,优选小者。在利用喷墨方式将处理液施加到记录介质的情况下,重均分子量优选为500~500,000,更优选为700~200,000,进一步优选为1,000~100,000。重均分子量为500以上时,在凝集速度方面有利,重均分子量为500,000以下时,在喷出可靠性方面有利。但是,在利用喷墨以外的方法将处理液施加到记录介质的情况下,并不限定于此。
凝集成分可以单独使用一种,或混合使用两种以上。
作为使油墨组合物凝集的凝集成分在处理液中的含量,优选为1~50质量%,更优选为3~45质量%,进一步优选为5~40质量%的范围。
在处理液中可以含有至少一种通过活性能量线引发油墨组合物中的聚合性化合物聚合的聚合引发剂,所述聚合引发剂包含或未包含在上述油墨组合物中。聚合引发剂可以单独使用一种或混合使用两种以上、或者与增敏剂组合使用。
与油墨组合物一样,用于处理液的聚合引发剂可以从通过活性能量线能够引发聚合性化合物的聚合反应的化合物中适当选择。作为聚合引发剂的例子,可以举出:通过放射线或光或电子束而产生活性种(自由基、酸、碱等)的聚合引发剂(例如光聚合引发剂等)。关于光聚合引发剂等的详细内容,如上述油墨组合物项中所说明的那样。
在本发明中,可以在油墨组合物及处理液中的任意一者或两者中含有聚合引发剂,但从聚合反应性及固化性方面以及提高图像附着性及耐损伤性的效果的观点考虑,优选至少在油墨组合物中含有聚合引发剂的实施方案。
另外,在不损害本发明效果的范围内,也可以在处理液中进一步含有其它的添加剂作为其它的成分。作为其它的添加剂的例子,可以举出:防干燥剂(湿润剂)、防褪色剂、乳化稳定剂、浸透促进剂、紫外线吸收剂、防腐剂、防霉剂、pH调节剂、表面张力调节剂、消泡剂、粘度调节剂、分散剂、分散稳定剂、防锈剂、螯合剂等公知的添加剂。
~喷墨记录装置~
接下来,参照图1对适于实施本发明图像形成方法的喷墨记录装置的一个例子进行具体说明。图1是示出喷墨记录装置整体的构成例子的示意性构成图。
如图1所示,喷墨记录装置沿着记录介质的输送方向(图中的箭头方向)依次设置有:具有喷出处理液的处理液喷出用头12S的处理液施加部12;具有使所施加的处理液干燥的加热装置(未示出)的处理液干燥区13;喷出各种油墨组合物的油墨喷出部14;以及对所喷出的油墨组合物进行干燥的油墨干燥区15。另外,在记录介质的输送方向上在油墨干燥区15的下游侧设置有具有紫外线照射灯16S的紫外线照射部16。
供给至该喷墨记录装置的记录介质从由装填有记录介质的盒子来供给记录介质的送纸部通过输送辊被依次送至处理液施加部12、处理液干燥区13、油墨喷出部14、油墨干燥区15及紫外线照射部16,并在集聚部集聚。除了利用输送辊的方法之外,输送也可以采用使用辊筒状部件的辊筒输送方式或带输送方式、使用台阶的台阶输送方式等。
在所配置的多个输送辊中,可以将至少一个辊设为传达发动机(未示出)动力的驱动辊。通过用发动机使旋转的驱动辊定速旋转,记录介质在规定方向上以规定的输送量被输送。
在处理液施加部12中设有与贮存处理液的贮存罐连接的处理液喷出用头12S。处理液喷出用头12S从与记录介质的记录面对向设置的喷嘴中喷出处理液,使得可以在记录介质上以滴液的形式施加处理液。需要说明的是,处理液施加部12并不限于从喷嘴状的喷头喷出的方式,也可以采用使用涂布辊的涂布方式。该涂布方式可以将处理液容易地施加到记录介质的几乎整个面上,包括由设置于下游侧的油墨喷出部14使油墨滴着落在记录介质上形成的图像区域。为了使记录介质上的处理液的厚度一定,例如,可以采用使用了气刀的方法,或者可以采用这样的方法:设置具有尖锐的角的部件从而在该部件和记录介质之间提供与处理液的规定量相对应的间隙。
在处理液施加部12的记录介质输送方向的下游侧设置有处理液干燥区13。处理液干燥区13可以采用加热器等公知的加热手段或利用了干燥器等的鼓风的鼓风手段、或者组合这些手段而得到的手段来构成。对于加热手段,可举出在与记录介质的隔断层形成面相对的一侧(例如,在自动输送记录介质的情况下,为负载记录介质并进行输送的输送机构的下方)设置加热器等发热体的方法、对记录介质的隔断层形成面吹暖风或热风的方法、使用红外线加热器的加热法等,也可以组合这些方法中的多种方法来进行加热。
另外,根据记录介质的种类(材质、厚度等)或环境温度等,记录介质的表面温度会发生变化,因此,优选的是,设置测量记录介质的表面温度的测量部和将上述测量部所测量的记录介质的表面温度的值反馈到加热控制部的控制机构,从而一边进行温度控制一边形成隔断层。作为测量记录介质的表面温度的测量部,优选为接触或非接触式温度计。
另外,也可以用溶剂除去辊等进行溶剂除去。作为其他方式,还可采用用气刀将多余的溶剂从记录介质中去除的方式。
油墨喷出部14设置在处理液干燥区13的记录介质输送方向的下游侧。在油墨喷出部14中设置有分别与贮存黑色(K)、青色(C)、品红色(M)、黄色(Y)的各色油墨的油墨贮存部连接的记录用头(油墨喷出用头)30K、30C、30M及30Y。在未示出的各油墨贮存部中贮存有油墨组合物(其含有与各色调相对应的颜料、树脂粒子、水溶性有机溶剂和水),在记录图像时根据需要供给至各油墨喷出用头30K、30C、30M及30Y。另外,如图1所示,也可以在油墨喷出用头30K、30C、30M及30Y的输送方向下游侧进一步设置特色油墨喷出用的记录头30A及30B,以使其根据需要喷出特色油墨。
油墨喷出用头30K、30C、30M及30Y从与记录介质的记录面对向设置的喷嘴中喷出与各个图像相对应的油墨。由此,在记录介质的记录面上施加各色油墨,从而记录彩色图像。
处理液喷出用头12S以及油墨喷出用头30K、30C、30M、30Y、30A及30B均横跨记录在记录介质上的图像的最大记录宽度(最大记录宽度)从而形成多个喷出口(喷嘴)排列成的全线头。与使短尺寸的穿梭头沿着记录介质的宽度方向(记录介质输送面中与输送方向垂直的方向)往返扫描的同时进行记录的串联型的记录相比,可以在记录介质上高速进行图像记录。在本发明中,可以采用串联型的记录或者能够以比较高的速度记录的方式,例如通过以1次扫描形成1行的单路径方式沿着主扫描方向喷出从而可以记录的方式进行的记录中的任一种,根据本发明的图像记录方法,即使是利用单路径的方式也可得到再现性高的高品质图像。
这里,处理液喷出用头12S、以及油墨喷出用头30K、30C、30M、30Y、30A及30B全部为相同结构。
处理液的施加量和油墨组合物的施加量优选根据需要进行调节。例如,为了根据记录介质而调节处理液和油墨组合物混合而形成的凝集物的粘弹性等物性等,可以改变处理液的施加量。
油墨干燥区15设置在油墨喷出部14的记录介质输送方向下游侧。油墨干燥区15可以具有与处理液干燥区13同样的构成。
紫外线照射部16设置在油墨干燥区15的记录介质输送方向的更下游侧,利用设置在紫外线照射部16中的紫外线照射灯16S照射紫外线,从而使图像干燥后的图像中的单体成分聚合固化。紫外线照射灯16S利用与记录介质的记录面相对设置的灯来照射整个记录面,从而使整个图像固化。需要说明的是,紫外线照射部16并不限于紫外线照射灯16S,也可以采用卤素灯、高压水银灯、激光器、LED、电子束照射装置等。
紫外线照射部16可以设置在油墨干燥区15的前后的任一处,也可以设置在油墨干燥区15的前后两处。
另外,在喷墨记录装置中,也可以在从给纸部至集聚部的输送路径上设置对记录介质实施加热处理的加热手段。例如,通过在处理液干燥区13的上游侧、或者油墨喷出部14与油墨干燥区15之间等所期望的位置处设置加热手段,使记录介质升温至所期望的温度,由此可有效地进行干燥和定影。
[实施例]
以下,通过实施例对本发明进行更具体的说明,但本发明只要不超出其主旨就不局限于以下实施例。需要说明的是,只要没有特别说明,“份”以质量为基准。
[水性油墨的制备]
《1.青色油墨C1的制备》
-青色分散液的制备-
在反应容器中加入苯乙烯6份、甲基丙烯酸硬脂酰酯11份、苯乙烯大单体AS-6(东亚合成(株)制)4份、プレンマーPP-500(日本油脂(株)制)5份、甲基丙烯酸5份、2-巯基乙醇0.05份以及甲乙酮24份,制备混合溶液。
另一方面,在滴液漏斗中加入苯乙烯14份、甲基丙烯酸硬脂酰酯24份、苯乙烯大单体AS-6(东亚合成(株)制)9份、プレンマーPP-500(日本油脂(株)制)9份、甲基丙烯酸10份、2-巯基乙醇0.13份、甲乙酮56份以及2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)1.2份,制备混合溶液。
然后,在氮氛围下,在搅拌反应容器内的混合溶液的同时将其升温至75℃,用1小时缓慢滴加滴液漏斗中的混合溶液。滴加结束后,在75℃下搅拌2小时。然后,用3小时向其中滴加通过将2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)1.2份溶解于甲乙酮12份中而获得的溶液,再在75℃下熟化2小时并在80℃下熟化2小时,得到聚合物分散剂溶液。
通过除去溶剂对所得到的聚合物分散剂溶液的一部分进行分离,并将所得到的固体成分用四氢呋喃稀释至0.1质量%,之后使用高速GPC(凝胶渗透色谱)HLC-8220GPC并串联连接三根TSKgeLSuperHZM-H、TSKgeLSuperHZ4000以及TSKgeLSuperHZ2000(東ソー(株)制)来测定重均分子量。其结果,重均分子量以聚苯乙烯换算计为25,000。另外,酸值为80mgKOH/g。
接着,将以固体成分换算计为5.0g的上述聚合物分散剂溶液、作为青色颜料的PigmentBlue15:3(大日精化(株)制)10.0g、甲乙酮40.0g、1mol/L(升;以下相同)的氢氧化钠8.0g以及离子交换水82.0g与0.1mm氧化锆珠300g一起供给至容器,用预磨分散机(アイメックス公司制)在1000rpm下分散6小时。用蒸发器将所得到的分散液减压浓缩至甲乙酮被充分地蒸馏除去,并进一步浓缩至水分散性颜料的浓度为10质量%,从而制备分散有水分散性颜料的青色分散液C1。
使用Micorotrac粒度分布测定装置(Version10.1.2-211BH(商品名)、日机装(株)制)并通过动态光散射法测定所得到的青色分散液C1的体积平均粒径(二次粒子),结果为77nm。
-自分散性聚合物微粒的合成-
在具备搅拌机、温度计、回流冷凝管及氮气导入管的2升三口烧瓶中装入甲乙酮360.0g并升温至75℃。然后,将烧瓶内温度保持在75℃,同时匀速滴加由丙烯酸苯氧基乙酯180.0g、甲基丙烯酸甲酯162.0g、丙烯酸18.0g、甲乙酮72g和“V-601”(和光纯药工业(株)制造)1.44g构成的混合溶液并使其在2小时内滴加完成。滴加结束后,向其中添加由“V-601”0.72g及甲乙酮36.0g构成的溶液,在75℃下搅拌2小时后,再添加由“V-601”0.72g及异丙醇36.0g构成的溶液,在75℃下搅拌2小时。然后,升温至85℃,再继续搅拌2小时,得到丙烯酸苯氧基乙酯/甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸(=50/45/5[质量比])共聚物的树脂溶液。
所得到的共聚物的与上述同样地测得的重均分子量(Mw)为64,000(通过凝胶渗透色谱(GPC)测定并经聚苯乙烯换算而算出),酸值为38.9mgKOH/g。
接着,称取所得到的树脂溶液668.3g,向其中加入异丙醇388.3g以及1mol/LNaOH水溶液145.7ml,将反应容器内温度升温至80℃。接着,以20ml/min的速度滴加蒸馏水720.1g,进行水分散化后,在大气压下,并在反应容器内温度为80℃下保持2小时、在85℃下保持2小时、在90℃下保持2小时。然后,将反应容器内减压,蒸馏除去异丙醇、甲乙酮及蒸馏水合计913.7g,得到固体成分浓度为28.0质量%的自分散性聚合物微粒P-1的水分散物。
如上所述制备青色分散液C1后,在其中使用上述自分散性聚合物微粒P-1的水分散物、有机溶剂、表面活性剂以及离子交换水,来制备下述组成的油墨。制备后,使所得到的油墨通过5μm过滤器以除去粗大粒子,从而得到青色油墨(青色油墨C1)。
<青色油墨C1的组成>
·青色分散物C1(水分散性颜料的浓度:10质量%)···20质量%
·羟乙基丙烯酰胺···5质量%
(下述的单官能聚合性化合物A-1)
·非离子性聚合性化合物(下述2官能聚合性化合物B-1)···5质量%
·サンニックスGP250···2质量%
(三洋化成工业(株)制;亲水性有机溶剂)
·オルフィンE1010(日信化学工业(株)制)···1质量%
·イルガキュア2959(CibaJapan公司制;光聚合引发剂)···3质量%
·自分散性聚合物微粒P-1的水分散物···18质量%
(固体成分浓度:28.0质量%)
·离子交换水···46质量%
[化学式13]
《2.青色油墨C2~C10的制备》
按照与上述青色油墨C1的制备相同的方法来制备C2~C10,不同之处在于,在上述青色油墨C1的制备中,如下表1所示变更油墨组成。
[表1]
单位:质量份
上述表1中的FS-300如下所述。
·FS-300(DuPont公司制(有效成分40质量%);氟系表面活性剂)
[处理液的制备]
(处理液1)
混合下述组成成分,制备处理液1。
<处理液1的组成>
·丙二酸(和光纯药工业(株)制)···25质量%
·二乙二醇单甲醚···20质量%
(和光纯药工业(株)制)
·エマルゲンP109···1质量%
(花王(株)制,非离子性表面活性剂)
·离子交换水···54质量%
(处理液2)
混合下述组成成分,制备处理液2。
<处理液2的组成>
·丙二酸(和光纯药工业(株)制)···25质量%
·二乙二醇单甲醚···20质量%
(和光纯药工业(株)制)
·エマルゲンP109···1质量%
(花王(株)制,非离子性表面活性剂)
·イルガキュア2959···1质量%
(CibaJapan公司制;光聚合引发剂)
·离子交换水···53质量%
(处理液3)
混合下述组成成分,制备处理液3。
<处理液3的组成>
·硝酸镁·六水合物(多价金属盐)···25质量%
·苯偶姻异丁醚···10质量%
·三乙二醇单丁醚···10质量%
·甘油···10质量%
·离子交换水···使整体为100质量%时的余量
(处理液4)
<阳离子性聚合物水溶液的制备>
将乙酸胍(65g)和1,6-六亚甲基二胺(66.7g)装入250ml的圆底烧瓶中并混合后,在氮气氛下进行搅拌,同时将混合物加热至120℃,继续搅拌4小时。接着,将温度升至150℃,在该温度下再将反应混合物搅拌20小时。将反应混合物自然冷却至室温,接着,与相同体积的蒸馏水混合,加热至80℃,保持该温度直至形成均匀溶液。将溶液冷却,用乙酸将pH调节至7,混合离子交换水并稀释使得固体成分量为25质量%,从而得到阳离子性聚合物水溶液。
通过凝胶渗透色谱法对所得到的阳离子性聚合物水溶液进行测定,结果平均分子量(Mw)为1120。
使用上述阳离子性聚合物水溶液,混合下述组成中的成分以制备处理液4。
<处理液4的组成>
·上述阳离子性聚合物水溶液(固体成分量:25质量%)···20质量%
·2-吡咯烷酮···9质量%
·硫代二乙二醇···9质量%
·环己醇···2质量%
·离子交换水···使整体为100质量%时的余量
[记录介质的准备]
在形成图像时,准备下述记录介质。
[表2]
[图像记录]
首先,准备喷墨装置,如图1所示,所述喷墨装置沿着记录介质的输送方向(图中箭头方向)依次设置有:具备喷出处理液的处理液喷出用头12S的处理液施加部12、使所施加的处理液干燥的处理液干燥区13、喷出各种油墨组合物的油墨喷出部14、使所喷出的油墨组合物干燥的油墨干燥区15、以及具备可照射紫外线(UV)的UV照射灯16S的UV照射部16。
虽然未示出,但是处理液干燥区13在记录介质的记录面一侧具备输送干燥风以进行干燥的鼓风器,并在记录介质的非记录面一侧具备红外线加热器,并且其采用如下构成:在用处理液施加部开始施加处理液之后直至经过900msec为止,调节温度·风量从而能够蒸发掉(干燥)处理液中70质量%以上的水。另外,油墨喷出部14在输送方向(箭头方向)上依次设置有黑色油墨喷出用头30K、青色油墨喷出用头30C、品红色油墨喷出用头30M以及黄色油墨喷出用头30Y,各头为1200dpi/10inch宽的全线头(驱动频率:25kHz;记录介质的输送速度:500mm/s),并以单路径方式沿着主扫描方向喷出各色油墨以进行记录。
在分别与如图1所示那样构成的喷墨装置的处理液喷出用头12S、青色油墨喷出用头30C连接的贮存罐(未示出)中,依次分别填装上述得到的处理液1~4和青色油墨C1~C10,并在记录介质上记录实心图像以及1200dpi的线性图像。
处理液向记录介质的施加量设为1.5ml/m2。另外,依次变更使用上表2中记载的8种记录介质。
在记录图像时,将青色油墨填充至两个记录头,在分辨率为1200dpi×1200dpi、油墨滴量为2.5~3.6pl、油墨的最大施加量为11ml/m2或16ml/m2的条件下,从各头喷出油墨。对于实心图像,在将记录介质裁成A5大小后的样品的整个面上喷出油墨以形成实心图像。
具体而言,在下表3所示的条件下形成图像。
首先,从处理液喷出用头12S以单路径方式将处理液喷出在记录介质上后,在处理液干燥区13进行处理液的干燥,并使记录介质在处理液开始喷出直至900msec内通过处理液干燥区。在处理液干燥区13中,用红外线加热器从滴液面的里侧(背面)对滴落的处理液进行加热使得膜面温度为40~45℃,同时利用鼓风器向滴液面吹120℃、5m/sec的暖风5秒钟来进行干燥。接下来,利用填充有青色油墨的喷出用头30C和30M,以单路径方式喷出青色油墨以记录图像,然后在油墨干燥区15中与上述同样地用红外线加热器从油墨滴落面的里侧(背面)进行加热,同时利用鼓风器并改变120℃的暖风的风量进行干燥,使得成为下表3所示的规定干燥量。此时,调整输送速度使得从青色油墨液滴着落在记录介质上的时刻起至记录介质被输送到油墨干燥区15并开始干燥的时间为所期望的时间。需要说明的是,干燥量的测定方法在后文进行描述。图像干燥后,在UV照射部16中,照射UV光(アイグラフィックス(株)制金属卤素灯,最大照射波长365nm)使得累计照射量达到2J/cm2,从而将图像固化。
《干燥量的测定》
在上述图像形成中,在记录介质上施加处理液(施加量5ml/m2)后,如下表3所示,以油墨最大施加量11ml/m2或16ml/m2分别输出实心图像。另外,在未进行油墨干燥区15中的加热·鼓风以及UV照射部16中的UV光照射的条件下输出图像。对于所得到的图像,使用卡尔-费休水分计MKA-520(京都电子工业株式会社制)并通过卡尔-费休法对图像内所含的水分量W0进行测定。
此外,按照与上述同样的方法(不同之处在于,将油墨干燥区15中的加热·鼓风设为规定的干燥条件),对于未进行UV光照射而得到的图像,同样地利用卡尔-费休法对图像内所含的水分量W1进行测定,并通过下式1算出干燥量(%)。
{(W0-W1)/W0}×100···(式1)
[表3]
﹡1从油墨着落至进入干燥区15时为止的时间
[评价]
对通过上述图像形成而得到的图像进行下述评价。评价结果示于下表4。
-1.附着性-
使用在整个面上形成有实心图像的A5尺寸的样品,在25℃、50%RH的环境下放置10分钟后,将玻璃纸胶带(ニチバン公司制)贴在图像上后进行剥离,根据下述评价基准评价图像的破坏状况。
~评价基准~
A:图像未转印到胶带上。
B:图像表面的一部分转印到胶带上,但图像几乎未转印而存留。
C:图像的一部分转印到胶带上,并且露出一部分没有图像的记录介质表面。
D:图像整面地转印,记录介质表面露出。
-2.耐擦性-
将在整面上形成有100%网点实心图像和20%网点实心图像的A5尺寸样品分别在25℃、50%RH的环境下放置1小时,将放置后的样品的实心图像表面与未进行记录的记录介质重叠并施加200kg/m2负荷以往复摩擦10次。然后,通过目视观察图像并根据下述评价基准进行评价。
<评价基准>
A:两个样品均未确认到摩擦后实心图像的劣化。
B:在任意一个样品中确认到摩擦后实心图像的劣化。
C:在两个样品中都确认到摩擦后实心图像的劣化。
D:在任意一个或者两个样品中,实心图像脱落而露出纸面。
-3.耐损伤性-
将在整面上形成有100%网点实心图像的A5尺寸样品在25℃、50%RH的环境下放置1小时,对于放置后的样品的实心图像表面,利用HEIDON表面性能试验机(新东科学株式会社制)并使用0.1mm的不锈钢制划针,在0~200gf范围内改变负荷的同时进行刮划。根据下述基准对在图像表面上产生损伤时的负荷进行评价。
<评价基准>
A:即使在200gf下也未确认到损伤。
B:在100gf以上且低于200gf下产生损伤。
C:在30gf以上且低于100gf下产生损伤。
D:在低于30gf下产生损伤。
-4.卷曲性-
将形成100%实心图像后的记录介质切成尺寸5×50mm使得卷曲方向为50mm长度的方向,以制作样品片。将该样品片在温度35℃、相对湿度80%的条件下放置10分钟,利用下述方法测定样品的曲率C,并根据下述评价基准对卷曲性进行评价。
~曲率的测定方法~
将样品片在温度25℃、相对湿度50%的环境下放置10分钟后,在同一环境下测定样品片的曲率C。将产生的卷曲看作半径R的圆弧,并由下式2表示曲率C,将该曲率C作为评价卷曲性的指标。
C=1/R(m)···(式2)
<评价基准>
A:曲率C低于10。
B:曲率C为10以上且低于15。
C:曲率C为15以上且低于20。
D:曲率C为20以上。
-5.光泽度-
将形成有网点在10~100%之间以10%的间隔变化的图像的记录介质在温度25℃、相对湿度50%的环境下放置1小时后,利用グロスチェッカIG-331(HORIBA公司制)测定各网点图像的图像表面的60°光泽度。计算光泽度的最大值(Gmax)和最小值(Gmin)之差(光泽度差),并根据下述评价基准进行评价。
光泽度差=Gmax-Gmin
<评价基准>
A:光泽度差低于10。
B:光泽度差为10以上且低于20。
C:光泽度差为20以上且低于30。
D:光泽度差为30以上。
[表4]
No | 附着性 | 耐擦性 | 耐损伤性 | 卷曲 | 光泽度 | 备注 |
1 | A | A | A | A | A | 本发明 |
2 | A | A | A | A | A | 本发明 |
3 | A | A | A | A | A | 本发明 |
4 | A | A | A | A | B | 本发明 |
5 | A | A | A | A | A | 本发明 |
6 | A | A | A | A | A | 本发明 |
7 | A | A | A | A | A | 本发明 |
8 | A | B | A | A | A | 本发明 |
9 | A | A | A | A | A | 本发明 |
10 | A | A | A | A | A | 本发明 |
11 | A | A | B | A | B | 本发明 |
12 | B | A | B | A | A | 本发明 |
13 | B | A | B | A | A | 本发明 |
14 | B | A | B | A | A | 本发明 |
15 | A | A | A | A | A | 本发明 |
16 | A | A | B | B | A | 本发明 |
17 | B | B | B | B | A | 本发明 |
18 | A | B | B | B | B | 本发明 |
19 | C | B | C | B | B | 比较 |
20 | B | B | C | A | D | 比较 |
21 | D | C | C | A | A | 比较 |
22 | D | D | D | D | B | 比较 |
23 | D | D | D | D | B | 比较 |
24 | D | D | D | D | B | 比较 |
25 | D | D | D | D | B | 比较 |
26 | D | D | D | D | B | 比较 |
27 | D | D | D | D | B | 比较 |
28 | D | D | D | D | B | 比较 |
29 | D | C | D | C | B | 比较 |
30 | D | C | D | D | B | 比较 |
如上表4所示,在本发明中,能够形成与记录介质的附着性及耐损伤性优异的图像且不会损害图像的卷曲(变形)及光泽度。
与此相对,在用于与本发明对比的比较例中,在纯水转移量少的ミラーコートプラチナ用于记录介质的例子(No.21)中,虽然图像的光泽性及卷曲性未受损,但聚合性单体向涂层的浸透量少,聚合固化所带来的改良效果小,因此,所形成的图像与记录介质的附着性及耐损伤性劣化。另外,在使用不含聚合性化合物的青色油墨且不施加处理液而形成图像的例子(No.22~28)中,水或水溶性有机溶剂向涂层的浸透量多,涂层无法维持其性状,随之图像也无法保持良好的附着性及耐损伤性。另外,水或水溶性有机溶剂透过涂层而浸透至原纸层,由此卷曲性明显变差。另外,在使用水溶性有机溶剂的含量超过3质量%的青色油墨C10作为油墨的例子(No.29)中,由于浸透至涂层中的水溶性有机溶剂多,因此,与使用青色油墨C1~C8的情况相比,所形成的图像的附着性及耐损伤性降低。另一方面,在未设置干燥工序而是在油墨喷出后立刻进行UV照射的例子(No.30)中,残存在涂层中的水分量仍然多,涂层的劣化扩大,同时由于干燥不充分,因此聚合固化未进行,与使用青色油墨C1~C8的情况相比,所形成的图像的附着性及耐损伤性降低。
Claims (13)
1.一种图像形成方法,具有:
利用喷墨法将油墨组合物施加至记录介质上以形成图像的油墨施加工序;
对在所述记录介质上形成的图像进行干燥的干燥工序;以及
对干燥工序后的所述图像照射活性能量线从而使所述图像固化的固化工序,
所述记录介质在以纤维素纸浆为主要成分的支承体上的至少一面上具有一层或者多层颜料层,另外,利用动态扫描吸液计测得的纯水转移量在接触时间为100ms时为1ml/m2以上且15ml/m2以下,并且在接触时间为400ms时为2ml/m2以上且20ml/m2以下,
所述油墨组合物含有颜料、水、以及相对于组合物总质量其含量为15质量%以上且低于40质量%的水溶性聚合性化合物,并且水溶性有机溶剂相对于组合物总质量的含量低于3质量%,
所述聚合性化合物包含单官能(甲基)丙烯酰胺和多官能(甲基)丙烯酰胺。
2.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,所述单官能(甲基)丙烯酰胺的含量相对于油墨组合物的总质量为10质量%以上。
3.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,在所述油墨施加工序之前还具有在所述记录介质上施加处理液的处理液施加工序,其中所述处理液含有在与所述油墨组合物接触时形成凝集体的凝集成分。
4.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,在所述油墨施加工序之前还具有在所述记录介质上施加处理液的处理液施加工序,其中所述处理液含有在与所述油墨组合物接触时形成凝集体的凝集成分,作为所述凝集成分,包括选自酸、多价金属盐以及阳离子性聚合物中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,所述颜料为其表面的至少一部分被聚合物分散剂包覆的水分散性颜料。
6.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,所述颜料为其表面的至少一部分被具有羧基的聚合物分散剂包覆的水分散性颜料。
7.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,所述记录介质为涂布纸。
8.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,所述记录介质为轻量涂布纸。
9.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,所述记录介质为微涂布纸。
10.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,在所述油墨施加工序之前还具有在所述记录介质上施加处理液的处理液施加工序,其中所述处理液含有在与所述油墨组合物接触时形成凝集体的凝集成分,并且所述油墨组合物及所述处理液中的至少一者还含有聚合引发剂。
11.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,从所述油墨组合物的液滴着落在所述记录介质上的时刻开始5秒以内开始干燥。
12.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,所述油墨施加工序中所述油墨组合物的施加量为15ml/m2以下。
13.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,在所述干燥工序中,在将油墨组合物的施加量设为15ml/m2以下并且将施加在所述记录介质上的所述油墨组合物中的水分量的60~80质量%除去的干燥条件下,将所述记录介质上的形成所述图像的所述油墨组合物中的至少一部分水除去。
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