JP2005022212A

JP2005022212A - Image forming method

Info

Publication number: JP2005022212A
Application number: JP2003189769A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Matsuda; 勉松田; Shigeru Higeta; 茂日下田; Masashi Ito; 正思伊藤; Sanemori Soga; 眞守曽我; Hidekazu Arase; 秀和荒瀬; Masaichiro Tachikawa; 雅一郎立川
Original assignee: Ricoh Co Ltd; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-07-01
Filing date: 2003-07-01
Publication date: 2005-01-27

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming method which is best suited for ink jet recording and forms a water-proof image with an assurance that the high water resistance effect on an image by a water-soluble substance which triggers condensation polymerization reaction following the evaporation of water, can be more positively obtained, in a method for forming an image on a base material to be printed by discharging ink containing the water-soluble substance e.g. an organic silicon compound following the evaporation of water by ink jet recording process, and ink for ink jet recording to be used in this method, an ink jet recording device and an image forming object recorded by the ink jet recording device. <P>SOLUTION: In the image forming method for forming the image on the base material to be printed by discharging the ink for ink jet recording from a nozzle, the surface of the base material to be printed is sized using a cationic surface sizing agent. In addition, the ink for ink jet recording contains a coloring material with an anionic group, a humectant, water and the water-soluble substance which begins the condensation polymerization reaction following the evaporation of water. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録に好適な耐水性の画像形成方法、該方法に使用するインクジェット記録用インク、インクジェット記録装置および該インクジェット記録装置で記録した画像形成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インクジェット記録に用いられるインクとして、色材（染料又は顔料）と、保湿剤と、水とを含有したものがよく知られている。ところが、色材を含有したインクにより記録紙等の記録媒体上に画像を形成すると、その画像の耐水性、すなわち画像が水に濡れると色材が水中に染み出してしまうことが問題となる。
特に普通紙（広範な市販の紙で、とりわけ電子写真方式の複写機に用いられる紙であって、インクジェット記録用として最適な構造、組成、特性等を有するように特に意図して製造されてはいない紙）に記録した場合は、耐水性が非常に悪くなる。
そこで、従来、例えば特許文献１、特許文献２及び特許文献３に示されているように、インクに有機ケイ素化合物を含有させることにより、記録媒体上の画像の耐水性を向上させるようにすることが提案されている。このものでは、インク滴が記録媒体上に付着して水分（溶媒）が蒸発したり記録媒体内に浸透したりしたときに、上記記録媒体上に残った上記有機ケイ素化合物が縮重合反応し、この縮重合反応した有機ケイ素化合物が色材を取り囲むため、記録媒体上の画像が水に濡れても、色材がその水中に染み出すことはなく、その画像の耐水性が向上する。
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１〜３に記載されているように有機ケイ素化合物を含有するインクをインクジェット記録法により吐出させ、そのまま被プリント基材に画像を形成させたのでは、インク滴が被プリント基材上に付着したとき、有機ケイ素化合物の縮重合反応があまり速やかに進まないので、有機ケイ素化合物による色材の取り囲みが不十分となる。この傾向は、マジェンタ染料において顕著に見られる。このため、有機ケイ素化合物による高耐水性の効果が十分に得られず、改良の余地があった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２１２４３９号公報
【特許文献２】
特開平１１−２９３１６７号公報
【特許文献３】
特開平１１−３１５２３１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる欠点に鑑みてなされたものであり、上記有機ケイ素化合物のような、水が蒸発するに伴い縮重合反応する水溶性物質を含有するインクをインクジェット記録法により吐出させて、被プリント基材に画像を形成させる方法において、水が蒸発するに伴い縮重合反応する水溶性物質による画像の高耐水性の効果がより確実に得られることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１は、ノズルよりインクジェット記録用インクを吐出して、被プリント材に、画像を形成する画像形成法において、前記被プリント材の表面がカチオン性表面サイズ剤でサイズ処理されており、前記インクジェット記録用インクが、アニオン性基を有する色材と、保湿剤と、水と、水が蒸発するに伴い縮重合反応を開始する水溶性物質とを含有するインクジェット記録用インクであることを特徴とする画像形成方法に関する。
本発明の第２は、請求項１記載の被プリント材は、表面がカチオン性表面サイズ剤でサイズ処理された普通紙ライク被プリント材であることを特徴とする請求項１記載の画像形成方法に関する。
本発明の第３は、請求項１記載の水溶性物質が、有機ケイ素化合物であることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成方法に関する。
本発明の第４は、請求項１または２記載のカチオン性表面サイズ剤が合成樹脂系サイズ剤であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成方法に関する。
本発明の第５は、請求項４記載のカチオン性表面サイズ剤の主成分がアルキルケテンダイマー、スチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレンアクリル共重合樹脂のいずれか又はそれらの混合物であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成方法に関する。
本発明の第６は、請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成方法に用いる、アニオン性基を有する色材と、保湿剤と、水と、水が蒸発するに伴い縮重合反応を開始する水溶性物質とを含有したことを特徴とするインクジェット記録用インクに関する。
本発明の第７は、請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成方法に用いる、アニオン性基を有する色材と、保湿剤と、水と、水が蒸発するに伴い縮重合反応を開始する水溶性物質とを含有したインクジェット記録用インクを収容したことを特徴とするインクカートリッジに関する。
本発明の第８は、請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成方法に用いる、アニオン性基を有する色材と、保湿剤と、水と、水が蒸発するに伴い縮重合反応を開始する水溶性物質とを含有したインクジェット記録用インクを吐出させるヘッドを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置に関する。
本発明の第９は、請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成方法に用いる、アニオン性基を有する色材と、保湿剤と、水と、水が蒸発するに伴い縮重合反応を開始する水溶性物質とを含有したインクジェット記録用インクを吐出させるヘッドを備えたインクジェット記録装置で記録したことを特徴とする画像形成物に関する。
【０００７】
本発明の画像を形成する画像形成法において、インク滴が前記被プリント材上に付着したときには、先ずカチオン性表面サイズ剤が色材のアニオン性基と反応し色材を被プリント材に定着する。その後水溶性物質の縮重合反応が被プリント材上で進行し色材は縮重合反応物により確実に取り囲まれ固着する。よって水溶性物質による画像の高耐水性の効果がより確実に得られる。
本発明の第２において、被プリント材の表面がカチオン性表面サイズ剤でサイズ処理した普通紙ライク被プリント材を用いることにより、従来普通紙では水性インクによる耐水性の記録画像を得るのが困難であったものが、容易に耐水性の記録画像が得られるようになる。
本発明の第３においては、水が蒸発するに伴い縮重合反応を開始する水溶性物質が有機ケイ素化合物である。すなわち、有機ケイ素化合物は耐水性を向上させる点で非常に好ましく、請求項１〜請求項２記載の発明の作用効果を有効に発揮させることができる。
本発明の第４においては、アニオン性基を有する色材と、保湿剤と、水と、水が蒸発するに伴い縮重合反応を開始する水溶性物質とを含有するインクジェット記録用インクを用いる画像形成法において、被プリント材に使用するカチオン性表面サイズ剤として合成樹脂系サイズ剤を用いる。
このことにより、合成樹脂系カチオン性表面サイズ剤が色材のアニオン性基と反応し色材を被プリント材に定着するため水溶性物質による画像の高耐水性の効果がより確実に得られる。
【０００８】
本発明の第５においては、アニオン性基を有する色材と、保湿剤と、水と、この水が蒸発するに伴い縮重合反応する水溶性物質とを含有するインクジェット記録用インクをノズルより吐出して画像を形成する画像形成方法において、被プリント材に使用するカチオン性表面サイズ剤が合成樹脂系サイズ剤であり、主成分がアルキルケテンダイマー、スチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレンアクリル共重合樹脂あるいはそれらの混合物であることが望ましい。
これら合成樹脂を主成分とするカチオン性表面サイズ剤は、通常の方法で製造することができる。例えば、スチレン等の疎水性モノマーとジメチルアミノエチルメタクリレート等のアミノ基含有モノマーを共重合して得られた樹脂を水溶性酸や４級化剤にて水に溶解もしくは分散処理することにより、濃度２０重量％前後のカチオン性サイズ剤が得られる。
また、カチオン性表面サイズ剤は、紙パルプ技術タイムス２００１年版臨時増刊号技術マニュアル（紙パルプ技術タイムス社発行）１８２〜１８５頁のサイズ剤についての表中に示されたサイズ剤から適宜選択して使用することができる。
このことにより、インク滴が前記被プリント材上に付着したときには、アニオン性基を有する色材のアニオン性基と反応し色材を被プリント材に定着するため水溶性物質による画像の高耐水性の効果がより確実に得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録用インクを用いたインクジェット式記録装置を示す概略斜視図である。
図２は、インクジェット式記録装置のインクジェットヘッドの部分底面図である。
図３は、図２のＩ− Ｉ線断面図である。
図４は、図２のＩＩ− ＩＩ線断面図である。
【００１０】
インクジェット式記録装置Ａは、上面にインクジェット記録用インクを有するインクカートリッジ１が装着されかつ該インクを後述の如く記録媒体としての被プリント材２に吐出するインクジェットヘッド３を備えている。このインクジェットヘッド３はキャリッジ４に支持固定され、このキャリッジ４には、図示を省略するキャリッジモータが設けられ、このキャリッジモータにより上記インクジェットヘッド３及びキャリッジ４が主走査方向（図１及び図２に示すＸ方向）に延びるキャリッジ軸５にガイドされてその方向に往復動するようになっている。このキャリッジ４、キャリッジ軸５及びキャリッジモータにより、インクジェットヘッド３と被プリント材２とを主走査方向に相対移動させる相対移動手段が構成されている。
【００１１】
被プリント材２は、図示を省略する搬送モータによって回転駆動される２つの搬送ローラ６に挟まれていて、この搬送モータ及び各搬送ローラ６により、インクジェットヘッド３の下側において主走査方向と垂直な副走査方向（図１及び図２に示すＹ方向）に搬送されるようになっている。この搬送モータ及び各搬送ローラ６により、インクジェットヘッド３と被プリント材２とを副走査方向に相対移動させる相対移動手段が構成されている。
【００１２】
インクジェットヘッド３は、図２〜図４に示すように、インクを供給するための供給口７ａ及びインクを吐出するための吐出口７ｂを有する複数の圧力室用凹部７が形成されたヘッド本体８を備えている。このヘッド本体８の各凹部７は、該ヘッド本体８の上面に主走査方向に延びるように開口されていて、互いに副走査方向に略等間隔をあけた状態で並設されている。各凹部７開口の全長は約１２５０μｍに、幅は約１３０μｍにそれぞれ設定されている。尚、各凹部７の開口の両端部は、略半円形状をなしている。
【００１３】
ヘッド本体２の各凹部７の側壁部は、約２００μｍ厚の感光性ガラス製の圧力室部品９で構成され、各凹部７の底壁部は、この圧力室部品９の下面に接着固定され、かつ６枚のステンレス鋼薄板を積層してなるインク流路部品１０で構成されている。このインク流路部品１０内には、各凹部７の供給口７ａとそれぞれ接続された複数のオリフィス１１と、この各オリフィス１１と接続され、かつ副走査方向に延びる１つの供給用インク流路１２と、吐出口７ｂとそれぞれ接続された複数の吐出用インク流路１３とが形成されている。
各オリフィス１１は、インク流路部品１０において板厚が他よりも小さい上から２番目のステンレス鋼薄板に形成されており、その径は約３８μｍに設定されている。また、供給用インク流路１２は上記インクカートリッジ１と接続されており、このインクカートリッジ１より供給用インク流路１２内にインクが供給されるようになっている。
【００１４】
インク流路部品１０の下面には、インク滴を被プリント材２に向けて吐出するための複数のノズル１４が形成されたステンレス鋼製のノズル板１５が接着固定されている。このノズル板１５の下面は、撥水膜１５ａで被覆されている。各ノズル１４は、吐出用インク流路１３とそれぞれ接続されていて、この吐出用インク流路１３を介して各凹部７の吐出口７ｂにそれぞれ連通されており、インクジェットヘッド３の下面において、副走査方向に列状に並ぶように設けられている。尚、各ノズル１４は、ノズル径がノズル先端側に向かって小さくなるテーパ部と、該テーパ部のノズル先端側に設けられたストレート部とからなり、このストレート部のノズル径は約２０μｍに設定されている。
【００１５】
ヘッド本体８の各凹部７の上側には、圧電アクチュエータ１６がそれぞれ設けられている。この各圧電アクチュエータ１６は、上記ヘッド本体８の上面に接着固定された状態で該ヘッド本体８の各凹部７を塞いで該凹部７と共に圧力室１７を構成するＣｒ製振動板１８を有している。この振動板１８は、全ての圧電アクチュエータ１６に共通の１つのものからなっていて、後述の全圧電素子１９に共通の共通電極としての役割をも果たしている。
また、各圧電アクチュエータ１６は、振動板１８の圧力室１７と反対側面（上面）において圧力室１７に対応する部分（凹部７開口に対向する部分）にＣｕ製の中間層２０を介してそれぞれ設けられ、かつチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電素子１９と、この各圧電素子１９の振動板１８と反対側面（上面）にそれぞれ接合され、該振動板１８と共に各圧電素子１９に電圧（駆動電圧）をそれぞれ印加するためのＰｔ製個別電極２１とを有している。
振動板１８、各圧電素子１９、各個別電極２１及び各中間層２０は、全て薄膜で形成されてなっており、振動板１８の厚みは約６μｍに、各圧電素子１９の厚みは８μｍ以下（例えば約３μｍ）に、各個別電極２１の厚みは約０．２μｍに、各中間層２０の厚みは約３μｍにそれぞれ設定されている。
【００１６】
各圧電アクチュエータ１６は、その振動板１８ないし各中間層２０と各個別電極２１とを介して各圧電素子１９に駆動電圧を印加することにより該振動板１８の圧力室１７に対応する部分を変形させることで、該圧力室１７内のインクを吐出口７ｂないしノズル１４から吐出させるようになっている。すなわち、振動板１８と個別電極２１との間にパルス状の電圧を印加すると、そのパルス電圧の立ち上がりにより圧電素子１９が圧電効果によりその厚み方向と垂直な幅方向に収縮するのに対し、振動板１８、個別電極２１及び中間層２０は収縮しないので、いわゆるバイメタル効果により振動板１８の圧力室１７に対応する部分が圧力室１７側へ凸状に撓んで変形する。この撓み変形により圧力室１７内に圧力が生じ、この圧力で圧力室１７内のインクが吐出口７ｂ及び吐出用インク流路１３を経由してノズル１４から押し出される。そして、パルス電圧の立ち下がりにより圧電素子１９が伸長して振動板１８の圧力室１７に対応する部分が元の状態に復帰し、このとき、ノズル１４から押し出されていたインクがインク流路１３内のインクから引きちぎられて、インク滴（例えば３ｐｌ）として被プリント材２へ吐出され、該被プリント材２面にドット状に付着することとなる。また、振動板１８が凸状に撓んで変形した状態から元の状態に復帰する際に、圧力室１７内には上記インクカートリッジ１より供給用インク流路１２及び供給口７ａを介してインクが充填される。
尚、各圧電素子１９に印加するパルス電圧としては、上記のように押し引きタイプのものでなくても、第１の電圧から該第１の電圧よりも低い第２の電圧まで立ち下がった後に上記第１の電圧まで立ち上がる引き押しタイプのものであってもよい。
【００１７】
各圧電素子１９への駆動電圧の印加は、インクジェットヘッド３及びキャリッジ４を主走査方向において被プリント材２の一端から他端まで略一定速度で移動させているときに所定時間（例えば５０μｓ程度：駆動周波数２０ｋＨｚ）毎に行われ（但し、インクジェットヘッド３が被プリント材２においてインク滴を着弾させない箇所に達したときには電圧が印加されない）、このことで、被プリント材２の所定位置にインク滴を着弾させる。そして、１走査分の記録が終了すると、搬送モータ及び各搬送ローラ６により被プリント材２を副走査方向に所定量搬送し、再度、インクジェットヘッド３及びキャリッジ４を主走査方向に移動させながらインク滴を吐出させて、新たな１走査分の記録を行う。この動作を繰り返すことによって、被プリント材２全体に所望の画像が形成される。
インクジェット式記録装置Ａに用いるインクは、アニオン性基を有する色材と、インクジェットヘッド３のノズル１４等での乾きを抑制する保湿剤と、水と、この水が蒸発するに伴い縮重合反応する水溶性物質（水がない状態で縮重合反応する水溶性物質）としての有機ケイ素化合物とを含有している。
有機ケイ素化合物は、インクジェットヘッド３のノズル１４から吐出されたインク滴が、表面がカチオン性表面サイズ剤で処理された被プリント材２上に付着して、そのインク滴中の水（溶媒）が蒸発したり、被プリント材２内に浸透したりしたときに、カチオン性表面サイズ剤が色材のアニオン性基と反応しその定着効果によりアニオン性基を有する色材を被プリント材２上に定着する。その後有機ケイ素化合物の縮重合物がアニオン性基を有する色材を確実に取り囲み固着する。被プリント材２上の画像が水に濡れても、アニオン性基を有する色材がその水中に染み出すのを防止して、その画像の耐水性を向上させる働きをする。
【００１８】
被プリント材２は、市販の普通紙にカチオン性表面サイズ剤を含むサイズ液を調整しワイヤーバーで０．１〜１０ｇ／ｍ^２（固形分）塗布しドライヤーで乾燥して作製出来る。
量産的にはゲートロール、シムサイザー等の表面サイズプレスを備えた抄紙機で製造することが出来る。
本発明の普通紙ライク被プリント材は市販の普通紙と同様の製造法で製造できるため、安価で汎用性があり、本発明の画像形成法と組合わせることにより、記録画質が高い耐水性を示すようになるので、付加価値を飛躍的に高めることができる。
固形分塗布量は０．１ｇ／ｍ^２以下では耐水性向上の効果が少なく１０ｇ／ｍ^２以上では普通紙ライク性が低下し、コストアップにつながる。塗布量は上記範囲内０．５ｇ／ｍ^２〜５ｇ／ｍ^２が更に望ましい。
使用できる市販の普通紙は、汎用電子写真用紙、汎用プリンター用紙ならいずれも使用出来るが、最近多く市販されるようになつた電子写真・インクジェット共用紙がより望ましい。
【００１９】
使用できるカチオン性合成樹脂表面サイズ剤の例としては

等があげられるが、カチオン性合成樹脂系の表面サイズ剤であればいずれも使用できる。
これらのカチオン性表面サイズ剤は色材のアニオン性基と反応し、アニオン性基を有する色材を被プリント材上に定着する。
【００２０】
有機ケイ素化合物は、上記インクジェットヘッド３のノズル１４から吐出されたインク滴が被プリント材２上に付着してそのインク滴中の水が蒸発したり被プリント材２内に浸透したりしたときに縮重合反応し、このときに色材を取り囲むことにより、被プリント材２上の画像が水に濡れても、色材がその水中に染み出すのを防止して、その画像の耐水性を向上させる働きをするものであって、アミノ基を有する有機基を含有するアルコキシシランとアミノ基を含有しないアルコキシシランとの加水分解反応物、又は、アミノ基を含有する加水分解性シランに有機モノエポキシ化合物を反応させた加水分解性シランと窒素原子を含有しない加水分解性シランとを加水分解することにより得られる有機ケイ素化合物であることが望ましい。
【００２１】
また、有機ケイ素化合物の縮重合反応を促進するための縮重合反応促進剤を含有することが好ましい。
縮重合反応促進剤を含有することで、インクが記録媒体（例えば紙）上に付着した後には、縮重合反応促進剤の作用により、有機ケイ素化合物の縮重合反応が速やかに行われて色材（染料又は顔料）を確実に取り囲む。こうして、記録媒体上に画像を形成した直後にこの画像が水に濡れても、上記色材は縮重合反応した水溶性物質に取り囲まれているため、色材がその水中に染み出すことはなく、よって画像の耐水性が飛躍的に向上する。
【００２２】
縮重合反応促進剤は、無機もしくは有機のアンモニウム塩であることが好ましい。ここでいうアンモニウム塩は、アンモニウムイオンＮＨ_４ ^＋およびその水素を各種の置換基Ｒで置換したものを含む（Ｒ：アルキル、アリールなど）。こうすることで、アンモニウム塩が記録媒体上で解離してアンモニアもしくはアミンを放出し、残った無機もしくは有機酸の作用で水溶性物質の縮重合反応が促進されるからである。
また、アンモニウム塩は、弱酸のアンモニウム塩であることが好ましい。各種酸のアンモニウム塩を検討した結果、弱酸のアンモニウム塩は、耐水性を向上させる効果が大きいことがわかったからである。
また、アンモニウム塩は、強酸のアンモニウム塩であることが好ましい。各種酸のアンモニウム塩を検討した結果、強酸のアンモニウム塩はインクのｐＨを安定して低下させる効果が大きいことが明らかとなった。
【００２３】
無機の弱酸アンモニウム塩の例として、例えばリン酸二水素一アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸三アンモニウム、ジ亜リン酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、重炭酸アンモニウム、硫化アンモニウム、ホウ酸アンモニウム、ホウフッ化アンモニウム等が挙げられる。
有機の弱酸アンモニウム塩の例として、例えば酢酸アンモニウム、シュウ酸二アンモニウム、シュウ酸水素アンモニウム、安息香酸アンモニウム、クエン酸一アンモニウム、クエン酸二アンモニウム、クエン酸三アンモニウム、乳酸アンモニウム、フタル酸アンモニウム、コハク酸アンモニウム、酒石酸一アンモニウム、酒石酸二アンモニウム等が挙げられる。
無機の強酸アンモニウム塩の例として、例えば塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウム、亜硫酸アンモニウム、チオ硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、臭化アンモニウム、フッ化アンモニウム、ヨウ化アンモニウムなどが挙げられる。
有機の強酸アンモニウム塩の例として、例えばギ酸アンモニウム、モノフルオロ酢酸アンモニウム、トリフルオロ酢酸アンモニウム、トリクロロ酢酸アンモニウム等が挙げられる。
【００２４】
通常、インクジェット記録用インクについて、染料系は水に溶解しやすくするために、顔料系は水に対する分散性を良くするために少なくとも１つ以上のスルフォン酸基、カルボキシル基、水酸基等のアニオン性基を有するものが使用されている。
本発明において用いることのできる色材は、アニオン性基を有する色材であれば、染料でも顔料でも良い。
染料は、どのようなものであってもよいが、水溶性の酸性染料又は直接染料であることが好ましい。
色材としての染料の具体例を挙げれば、
酸性染料として
Ｃ．Ｉ．アシッド・イエロー１７，２３，４２，４４，７６，１４２
Ｃ．Ｉ．アシッド・レッド１，８，１３，１４，１８，２６，２７，３５，３７，４２，５２，８２，８７，８９，９２，９７，１０６，１１１，１１４，１１５，１３４，２４９，２５４，２８９
Ｃ．Ｉ．アシッド・ブルー９，２９，４５，９２
Ｃ．Ｉ．アシッド・ブラック１，２，７，２４，２６，９４
直接性染料として
Ｃ．Ｉ．ダイレクト・イエロー１，１２，２４，２６，３３，４４，５０，８６，１３２，１４２
Ｃ．Ｉ．ダイレクト・レッド１，４，１３，１７，２０，２８，３１，３９，８０，８１，８３，８４，２２５，２２７
Ｃ．Ｉ．ダイレクト・ブルー１，２，６，１５，２２，２５，７１，７６，７８，８６，１６３，１６５，１９９
Ｃ．Ｉ．ダイレクト・ブラック１９，２２，３２，３８，５１，５６，７４，７５，７７，１５４，１６８
等が使用できる。
染料として、これら酸性染料及び直接性染料を用いた本発明記録液は、溶解安定性の向上や、色調、耐水性、耐光性で優れた効果が得られる。
記録液組成物中の色材としての染料の含有量は、インク全体に対して、重量百分率で０．５〜２５％であることが好ましく、より好ましくは１〜１０％である。
【００２５】
黒顔料としては、カーボンブラック表面をジアゾニウム塩で表面処理したものやポリマーをグラフト重合して表面処理したものが挙げられ、カラー顔料としては、顔料をナフタレンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、リグニスルホン酸、ジオクチルスルホサクシネート、ポリオキシエチレンアルキルアミン、脂肪酸エステル等の界面活性剤で処理したものが挙げられる。
カラー顔料の具体例としては、シアン顔料では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、マゼンタ顔料ではＣ．Ｉ．ピグメントレッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１９等が挙げられ、イエロー顔料では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１１０、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２８等が挙げられる。記録液組成物中の色材としての顔料の含有量は、インク全体に対して、重量百分率で０．５〜２５％であることが好ましく、より好ましくは１〜１０％である。
【００２６】
保湿剤は、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、プロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、１，５−ぺンタンジオール、１，６−へキナンジオール、１，２，６−へキサントリオール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，３−ブタントリオール、ぺトリオールやグリセリン等の多価アルコール、又は２−ピロリドンやＮ−メチル−２−ピロリドン、１，３−ジメチルイミダゾリジノンのような水溶性の窒素複素環化合物であることが望ましい。記録液組成物中の保湿剤の含有量は、インク全体に対して、重量百分率で５〜５０％であることが好ましく、より好ましくは１０〜４０％である。
【００２７】
インクには、浸透剤をさらに含有させることが好ましい。こうすることで、保湿剤と浸透剤と水とからなるインクの溶媒は、インクが記録媒体（例えば紙）上に付着した後、速やかに該記録媒体内に浸透するようになる。これにより、有機ケイ素化合物の縮重合反応が速やかに行われて色材（染料又は顔料）を確実に取り囲む。その結果、画像の耐水性がより一層向上する。
この浸透剤の具体例は、ジ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フェニルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、エチレングリコールモノアリルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、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ブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等のような、多価アルコールのモノアルキルエーテルであることが好ましく、その含有量は、インク全体に対して、重量百分率で０．１〜３０％で、好ましくは、１．０〜１０％である。含有量が０．１％よりも少ないと、後述の如くインクの２５℃における表面張力が５０ｍＮ／ｍ以下にならずにインクを記録紙２へ浸透させる効果が十分に得られない一方、３０％よりも多いと、色材及び有機ケイ素化合物の水に対する溶解性が悪化するからである。また、浸透剤の補助剤としてアニオン界面活性剤又は非イオン活性剤を添加してもよい。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明はそれにより何ら限定されるものではない。
先ず、以下の組成（各組成物の含有量は重量百分率である）のインクジェット記録用インクを作製した。
尚、染料としてはＣ．Ｉ．アシッドレッド２８９を、保湿剤としてグリセリンおよびジエチレングリコールを、浸透剤としてジエチレングリコールモノブチルエーテルを、水が蒸発するに伴い縮重合反応を開始する水溶性物質として有機ケイ素化合物をそれぞれ含有させた。
尚、実施例において、水が蒸発するに伴い縮重合反応する水溶性物質として下記に示す方法で作製した有機ケイ素化合物を使用した。
有機ケイ素化合物（Ａ）
水１２０ｇ（６．６７ｍｏｌ）を撹拌機、温度計及び冷却器を備えた２００ｍｌの反応器に入れ、撹拌混合した。ここにＨ_２ＮＣＨ_２ＣＨ_２ＮＨＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３４４．４ｇ（０．２ｍｏｌ）及びＳｉ（ＯＣＨ_３）_４１５．２ｇ（０．１ｍｏｌ）を混合したものを室温で１０分間かけて滴下したところ、２５℃から５６℃に内温が上昇した。更にオイルバスにて６０〜７０℃に加熱し、そのまま１時間撹拌を行った。次にエステルアダプターを取り付け、内温９８℃まで上げ、副生したメタノールを除去することにより、有機ケイ素化合物水溶液１３７ｇを得た。このものの不揮発分（１０５℃／３時間）は２７．３％であった。
（インクＡ）
Ｃ．Ｉ．アシッドレッド２８９５％
グリセリン７％
ジエチレングリコール５％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル５％
有機ケイ素化合物（Ａ）５％
（純分が２７．３％ですので、実際の仕込みは１８．３％）
純水７３％
【００２９】
［実施例１］
市販の普通紙（商品名Ｘｅｒｏｘ４０２４：ゼロックス社製）に下記処方で調合した表面サイズ液をワイヤーバーで塗布し、ドライヤーで乾燥して被プリント材を作成した。
（固形分塗工量０．８ｇ／ｍ^２）
市販のカチオン性表面サイズ剤
（商品名バソブラスト２６５Ｄ：ＢＡＳＦジャパン社製）２０ｇ
水で全量を１００ｇとする。
記録装置Ａにより上記の方法で作成した被プリント材にインクＡを吐出して１５ｍｍ角のベタ印字をして画像を作成した。
【００３０】
［実施例２］
実施例１の表面サイズ液処方の市販のカチオン性表面サイズ剤を商品名パールガムＣＳ：星光化学工業社製２５ｇに代えるだけで他は実施例１と同様にして被プリント材を作成した（固形分塗工量２．１ｇ／ｍ^２）。この被プリント材に実施例１と同様にしてベタ印字をして画像を作成した。
【００３１】
［実施例３］
実施例１の表面サイズ液処方の市販の表面サイズ剤を商品名表面サイズ剤ＳＳ３３１：日本ＰＭＣ社製に代えるだけで他は実施例１と同様にして被プリント材を作成した（固形分塗工量１．５ｇ／ｍ^２）。この被プリント材に実施例１と同様にしてベタ印字をして画像を作成した。
【００３２】
［実施例４］
実施例１の表面サイズ液処方の市販の表面サイズ剤を商品名ＮＣサイズＣ−２５：日華化学社製に代えるだけで他は実施例１と同様にして被プリント材を作成した（固形分塗工量１．５ｇ／ｍ^２）。この被プリント材に実施例１と同様にしてベタ印字をして画像を作成した。
【００３３】
［実施例５］
実施例１の表面サイズ液処方の市販の表面サイズ剤を商品名サイズパインＫ−９０３：荒川化学工業社製に代えるだけで他は実施例１と同様にして被プリント材を作成した（固形分塗工量３．５ｇ／ｍ^２）。この被プリント材に実施例１と同様にしてベタ印字をして画像を作成した。
【００３４】
［実施例６］
実施例１の表面サイズ液処方の市販の表面サイズ剤を商品名ファイアレスサイズＫ−２７０：近代化学工業社製に代えるだけで他は実施例１と同様にして被プリント材を作成した（固形分塗工量０．６ｇ／ｍ^２）。この被プリント材に実施例１と同様にしてベタ印字をして画像を作成した。
【００３５】
［比較例１］
実施例１において被プリント材を市販の普通紙（商品名Ｘｅｒｏｘ４０２４：ゼロックス社製）に代えた他は実施例１と同様にしてベタ印字をして画像を作成した。
【００３６】
［比較例２］
実施例１において被プリント材を市販の普通紙（商品名マイリサイクルペーパー１００Ｗ：リコー社製）に代えた他は実施例１と同様にしてベタ印字をして画像を作成した。
【００３７】
［比較例３］
実施例１において被プリント材を市販の普通紙（商品名マルチエース：ゼロックス社製）に代えた他は実施例１と同様にしてベタ印字をして画像を作成した。
【００３８】
実施例１〜６および比較例１〜３の画像サンプルの耐水性を評価した。耐水性は印字サンプルの耐水試験前のＯＤ値（光学濃度：分光測色計Ｘｒｉｔｅ９３８で測定した濃度値）に対する耐水試験後のＯＤ値の比（％）から求めた。耐水試験は、印字物の印字面を下にして、蒸留水に５分間浸漬して行った。浸漬後、３０分間自然乾燥させた後、ＯＤ値を測定し、耐水性を求めた。その結果を［表１］に示す。
【００３９】
【表１】

【００４０】
［表１］によると、比較例１〜３の方法で作成した画像の耐水性が８１〜８５％と低かったのに対して、実施例１〜６の方法で形成した画像の耐水性が９７％以上と比較例に比べて１２〜１６％高い値を示した。
実施例および比較例の画像形成法により、市販プリンター（ＥＭ−９３０Ｃ、エプソン社製他）で普通紙（商品名「Ｘｅｒｏｘ４０２４」：ゼロックス社製）で画像を形成し、この画像を形成した直後の用紙を純水に浸漬した後、室温で放置して乾燥させ、画像のにじみが生じるか否かを調べた。
この結果、比較例の画像形成方法で形成した画像では、画像のエッジ部分でにじみが見られたのに対し、実施例のカチオン性表面サイズ剤で処理した普通紙ライク被プリント材を用いて画像形成方法で形成した画像では、にじみはほとんど見られなかった。従って、アニオン性基を有する色材と、保湿剤と、水と、この水が蒸発するに伴い縮重合反応する水溶性物質とを含有するインクジェット記録用インクを用いて本発明の方法で、画像を形成することにより、画像の耐水性を飛躍的に向上させられることが判る。
本実施例では、マジェンタ染料で耐水性向上の効果を示したが、色材が他の染料や顔料でも、同様に耐水性の向上が見られた。
【００４１】
【発明の効果】
本発明における画像形成方法によれば、アニオン性基を有する色材と、保湿剤と、水と、この水が蒸発するに伴い縮重合反応を開始する水溶性物質とを含有するインクジェット記録用インクをノズルより吐出して、被プリント材に画像を形成する画像形成法において、表面がカチオン性表面サイズ処理された普通紙ライク被プリント材を用いることにより、カチオン性表面サイズ剤が色材のアニオン性基と反応しアニオン性基を有する色材を被プリント材上に定着し、その後水が蒸発するに伴い縮重合反応を開始する水溶性物質が色材を確実に取り囲み被プリント材上に固着できる。このことにより、被プリント材上に形成した画像が水に濡れても、色材がその水中に染み出すことが防止されて、画像の耐水性を飛躍的に向上させることができる。すなわちカチオン性表面サイズ剤による定着効果と水溶性物質による固着効果で画像の耐水性が向上できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット記録用インクを用いたインクジェット式記録装置を示す概略斜視図である。
【図２】インクジェット式記録装置のインクジェットヘッドの部分底面図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ線断面図である。
【図４】図２のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【符号の説明】
Ａインクジェット式記録装置
１インクカートリッジ
２被プリント材
３インクジェットヘッド
４キャリッジ
５キャリッジ軸
６搬送ローラ
７凹部
７ａ供給口
７ｂ吐出口
８ヘッド本体
９圧力室部品
１０インク流路部品
１１オリフィス
１２供給用インク流路
１３吐出用インク流路
１４ノズル
１５ノズル板
１５ａ撥水膜
１６圧電アクチュエータ
１７圧力室
１８振動板
１９圧電素子
２０中間層
２１個別電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a water-resistant image forming method suitable for ink jet recording, an ink for ink jet recording used in the method, an ink jet recording apparatus, and an image formed product recorded with the ink jet recording apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, ink containing a coloring material (dye or pigment), a humectant, and water is well known as an ink used for ink jet recording. However, when an image is formed on a recording medium such as recording paper with an ink containing a coloring material, there is a problem that the coloring material oozes into water when the image is water-resistant, that is, when the image gets wet with water.
In particular, plain paper (a wide variety of commercially available paper, especially paper used in electrophotographic copying machines, which is specifically designed to have the optimum structure, composition, characteristics, etc. for inkjet recording) In the case of recording on a non-paper), the water resistance becomes very poor.
Therefore, conventionally, as shown in, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3, the water resistance of an image on a recording medium is improved by including an organic silicon compound in the ink. Has been proposed. In this case, when the ink droplet adheres to the recording medium and moisture (solvent) evaporates or penetrates into the recording medium, the organosilicon compound remaining on the recording medium undergoes a condensation polymerization reaction, Since the organosilicon compound subjected to the condensation polymerization surrounds the color material, even if the image on the recording medium gets wet with water, the color material does not bleed into the water, and the water resistance of the image is improved.
[0003]
However, as described in Patent Documents 1 to 3, when an ink containing an organosilicon compound is ejected by an ink jet recording method and an image is directly formed on a substrate to be printed, the ink droplets are not printed on the substrate to be printed. Since the polycondensation reaction of the organosilicon compound does not proceed very rapidly when deposited on the material, the surrounding of the color material by the organosilicon compound becomes insufficient. This tendency is noticeable in the magenta dye. For this reason, the effect of high water resistance by the organosilicon compound was not sufficiently obtained, and there was room for improvement.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-212439
[Patent Document 2]
JP-A-11-293167
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-315231
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of such drawbacks. An ink containing a water-soluble substance that undergoes a condensation polymerization reaction as the water evaporates, such as the above-described organosilicon compound, is ejected by an ink jet recording method, and is covered. An object of the method of forming an image on a print substrate is to more reliably obtain an effect of high water resistance of an image by a water-soluble substance that undergoes a condensation polymerization reaction as water evaporates.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In the first aspect of the present invention, in the image forming method of forming an image on a printing material by discharging ink for inkjet recording from a nozzle, the surface of the printing material is sized with a cationic surface sizing agent. The inkjet recording ink is an inkjet recording ink containing a coloring material having an anionic group, a humectant, water, and a water-soluble substance that starts a condensation polymerization reaction as the water evaporates. The present invention relates to an image forming method.
A second aspect of the present invention is the image forming method according to claim 1, wherein the printing material according to claim 1 is a plain paper-like printing material whose surface is sized with a cationic surface sizing agent. About.
A third aspect of the present invention relates to the image forming method according to claim 1 or 2, wherein the water-soluble substance according to claim 1 is an organosilicon compound.
A fourth aspect of the present invention relates to the image forming method according to any one of claims 1 to 3, wherein the cationic surface sizing agent according to claim 1 or 2 is a synthetic resin sizing agent.
According to a fifth aspect of the present invention, the main component of the cationic surface sizing agent according to claim 4 is any one of alkyl ketene dimer, styrene resin, acrylic resin, styrene acrylic copolymer resin, or a mixture thereof. The image forming method according to claim 1.
A sixth aspect of the present invention is a polycondensation reaction as the color material having an anionic group, a humectant, water, and water evaporate used in the image forming method according to any one of claims 1 to 5. The present invention relates to an ink for ink jet recording characterized by containing a water-soluble substance to be started.
A seventh aspect of the present invention is a polycondensation reaction as the water evaporates, the colorant having an anionic group, the humectant, water used in the image forming method according to any one of claims 1 to 5. The present invention relates to an ink cartridge containing ink for ink jet recording containing a water-soluble substance to be started.
According to an eighth aspect of the present invention, there is used a color material having an anionic group, a humectant, water, and a condensation polymerization reaction as the water evaporates, which is used in the image forming method according to any one of claims 1 to 5. The present invention relates to an ink jet recording apparatus comprising a head for ejecting ink for ink jet recording containing a water-soluble substance to be started.
According to a ninth aspect of the present invention, a color material having an anionic group, a humectant, water, and a polycondensation reaction as the water evaporates are used in the image forming method according to any one of claims 1 to 5. The present invention relates to an image formed product recorded by an inkjet recording apparatus including a head for discharging an inkjet recording ink containing a water-soluble substance to be started.
[0007]
In the image forming method for forming an image of the present invention, when ink droplets adhere on the printing material, the cationic surface sizing agent first reacts with the anionic group of the coloring material to fix the coloring material to the printing material. . Thereafter, the condensation polymerization reaction of the water-soluble substance proceeds on the printing material, and the color material is surely surrounded and fixed by the condensation polymerization reaction product. Therefore, the effect of high water resistance of the image by the water-soluble substance can be obtained more reliably.
In the second aspect of the present invention, it is difficult to obtain a water-resistant recorded image using water-based ink with conventional plain paper by using a plain paper-like print material whose surface is processed with a cationic surface sizing agent. However, a water-resistant recorded image can be easily obtained.
In the third aspect of the present invention, the water-soluble substance that starts the condensation polymerization reaction as the water evaporates is an organosilicon compound. That is, the organosilicon compound is very preferable in terms of improving water resistance, and can effectively exhibit the effects of the inventions of claims 1 and 2.
In the fourth aspect of the present invention, an image using an ink for inkjet recording containing a coloring material having an anionic group, a humectant, water, and a water-soluble substance that starts a condensation polymerization reaction as the water evaporates. In the forming method, a synthetic resin-based sizing agent is used as the cationic surface sizing agent used for the printing material.
As a result, the synthetic resin-based cationic surface sizing agent reacts with the anionic group of the color material to fix the color material to the print material, so that the effect of high water resistance of the image by the water-soluble substance can be obtained more reliably.
[0008]
In the fifth aspect of the present invention, an ink jet recording ink containing a coloring material having an anionic group, a humectant, water, and a water-soluble substance that undergoes a condensation polymerization reaction as the water evaporates is ejected from a nozzle. In the image forming method for forming an image, the cationic surface sizing agent used for the printing material is a synthetic resin sizing agent, and the main component is an alkyl ketene dimer, a styrene resin, an acrylic resin, a styrene acrylic copolymer resin, or A mixture thereof is desirable.
The cationic surface sizing agent mainly composed of these synthetic resins can be produced by a usual method. For example, a resin obtained by copolymerizing a hydrophobic monomer such as styrene and an amino group-containing monomer such as dimethylaminoethyl methacrylate is dissolved or dispersed in water with a water-soluble acid or a quaternizing agent to obtain a concentration. A cationic sizing agent of around 20% by weight is obtained.
In addition, the cationic surface sizing agent is appropriately selected from the sizing agents shown in the table of sizing agents on pages 182 to 185 of the paper pulp technology times 2001 extra edition technical manual (issued by the paper pulp technology times company). Can be used.
As a result, when an ink droplet adheres to the print material, it reacts with the anionic group of the color material having an anionic group to fix the color material to the print material, so that the image has high water resistance due to a water-soluble substance. The effect of can be obtained more reliably.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an ink jet recording apparatus using an ink for ink jet recording according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial bottom view of the ink jet head of the ink jet recording apparatus.
3 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
4 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
[0010]
The ink jet recording apparatus A includes an ink jet head 3 that has an ink cartridge 1 having ink for ink jet recording on its upper surface and discharges the ink onto a printing material 2 as a recording medium as will be described later. The inkjet head 3 is supported and fixed to a carriage 4. The carriage 4 is provided with a carriage motor (not shown). The carriage motor moves the inkjet head 3 and the carriage 4 in the main scanning direction (see FIGS. 1 and 2). It is guided by a carriage shaft 5 extending in the direction (X direction shown) and reciprocates in that direction. The carriage 4, carriage shaft 5 and carriage motor constitute relative moving means for relatively moving the inkjet head 3 and the printing material 2 in the main scanning direction.
[0011]
The printing material 2 is sandwiched between two conveyance rollers 6 that are rotationally driven by a conveyance motor (not shown), and is perpendicular to the main scanning direction below the inkjet head 3 by the conveyance motor and each conveyance roller 6. It is conveyed in the sub-scanning direction (Y direction shown in FIGS. 1 and 2). The transport motor and the transport rollers 6 constitute relative moving means for relatively moving the inkjet head 3 and the printing material 2 in the sub-scanning direction.
[0012]
As shown in FIGS. 2 to 4, the inkjet head 3 has a head body 8 in which a plurality of pressure chamber recesses 7 having a supply port 7 a for supplying ink and a discharge port 7 b for discharging ink are formed. It has. The recesses 7 of the head main body 8 are opened on the upper surface of the head main body 8 so as to extend in the main scanning direction, and are arranged side by side at substantially equal intervals in the sub-scanning direction. The total length of each recess 7 opening is set to about 1250 μm and the width is set to about 130 μm. Note that both end portions of the opening of each recess 7 have a substantially semicircular shape.
[0013]
The side wall portion of each recess 7 of the head body 2 is composed of a pressure chamber part 9 made of photosensitive glass having a thickness of about 200 μm, and the bottom wall part of each recess 7 is adhesively fixed to the lower surface of the pressure chamber part 9. And it is comprised by the ink flow path component 10 formed by laminating | stacking six stainless steel thin plates. In the ink flow path component 10, a plurality of orifices 11 connected to the supply ports 7 a of the recesses 7, and one supply ink flow path 12 connected to the orifices 11 and extending in the sub-scanning direction. And a plurality of ejection ink flow paths 13 respectively connected to the ejection ports 7b.
Each orifice 11 is formed in the second stainless steel thin plate having the smaller thickness than the others in the ink flow path component 10, and the diameter thereof is set to about 38 μm. Further, the supply ink flow path 12 is connected to the ink cartridge 1, and ink is supplied from the ink cartridge 1 into the supply ink flow path 12.
[0014]
A stainless steel nozzle plate 15 having a plurality of nozzles 14 for ejecting ink droplets toward the printing material 2 is bonded and fixed to the lower surface of the ink flow path component 10. The lower surface of the nozzle plate 15 is covered with a water repellent film 15a. Each nozzle 14 is connected to a discharge ink flow path 13 and communicates with the discharge port 7 b of each recess 7 via the discharge ink flow path 13. They are arranged in a row in the scanning direction. Each nozzle 14 includes a tapered portion in which the nozzle diameter decreases toward the nozzle tip side, and a straight portion provided on the nozzle tip side of the taper portion, and the nozzle diameter of the straight portion is set to about 20 μm. Has been.
[0015]
Piezoelectric actuators 16 are respectively provided above the concave portions 7 of the head body 8. Each piezoelectric actuator 16 has a Cr vibration plate 18 that closes each recess 7 of the head body 8 while being bonded and fixed to the upper surface of the head body 8 and constitutes a pressure chamber 17 together with the recess 7. Yes. The diaphragm 18 is made of a single material common to all the piezoelectric actuators 16 and also serves as a common electrode common to all the piezoelectric elements 19 described later.
In addition, each piezoelectric actuator 16 is provided on a portion corresponding to the pressure chamber 17 on the side surface (upper surface) opposite to the pressure chamber 17 of the vibration plate 18 (a portion facing the opening of the recess 7) via a Cu intermediate layer 20. And a piezoelectric element 19 made of lead zirconate titanate (PZT) and bonded to a side surface (upper surface) opposite to the vibration plate 18 of each piezoelectric element 19, and a voltage ( And a Pt individual electrode 21 for applying a driving voltage).
The diaphragm 18, each piezoelectric element 19, each individual electrode 21 and each intermediate layer 20 are all formed of a thin film. The thickness of the diaphragm 18 is about 6 μm, and the thickness of each piezoelectric element 19 is 8 μm or less ( For example, the thickness of each individual electrode 21 is set to about 0.2 μm, and the thickness of each intermediate layer 20 is set to about 3 μm.
[0016]
Each piezoelectric actuator 16 deforms a portion corresponding to the pressure chamber 17 of the diaphragm 18 by applying a driving voltage to each piezoelectric element 19 through the diaphragm 18 or each intermediate layer 20 and each individual electrode 21. By doing so, the ink in the pressure chamber 17 is ejected from the ejection port 7 b or the nozzle 14. That is, when a pulse voltage is applied between the diaphragm 18 and the individual electrode 21, the piezoelectric element 19 contracts in the width direction perpendicular to the thickness direction due to the piezoelectric effect due to the rise of the pulse voltage, whereas the vibration occurs. Since the plate 18, the individual electrode 21, and the intermediate layer 20 do not contract, a portion corresponding to the pressure chamber 17 of the diaphragm 18 is bent and deformed in a convex shape toward the pressure chamber 17 due to a so-called bimetal effect. Due to this bending deformation, a pressure is generated in the pressure chamber 17, and the ink in the pressure chamber 17 is pushed out from the nozzle 14 via the discharge port 7 b and the discharge ink flow path 13 by this pressure. Then, the piezoelectric element 19 expands due to the fall of the pulse voltage, and the portion corresponding to the pressure chamber 17 of the diaphragm 18 returns to the original state. At this time, the ink pushed out from the nozzle 14 is the ink flow path 13. The ink is torn off from the ink and discharged as ink droplets (for example, 3 pl) to the printing material 2 and adheres to the surface of the printing material 2 in the form of dots. In addition, when the vibration plate 18 is bent and deformed to return to the original state, ink is supplied from the ink cartridge 1 to the pressure chamber 17 through the supply ink flow path 12 and the supply port 7a. Filled.
The pulse voltage applied to each piezoelectric element 19 is not a push-pull type as described above, but after falling from the first voltage to the second voltage lower than the first voltage. It may be of a pulling type that rises to the first voltage.
[0017]
The drive voltage is applied to each piezoelectric element 19 for a predetermined time (for example, about 50 μs) when the inkjet head 3 and the carriage 4 are moved from one end to the other end of the printing material 2 in the main scanning direction at a substantially constant speed. (However, no voltage is applied when the ink jet head 3 reaches a position where the ink droplet does not land on the printing material 2), and this causes the ink droplet to be placed at a predetermined position on the printing material 2. To land. When the recording for one scan is completed, the printing material 2 is conveyed by a predetermined amount in the sub-scanning direction by the conveyance motor and each conveyance roller 6, and the ink jet head 3 and the carriage 4 are moved again in the main scanning direction while the ink is moved again. A droplet is ejected and a new one-scan recording is performed. By repeating this operation, a desired image is formed on the entire printing material 2.
The ink used in the ink jet recording apparatus A undergoes a polycondensation reaction as the coloring material having an anionic group, a moisturizing agent that suppresses drying at the nozzle 14 of the ink jet head 3, water, and the water evaporates. And an organosilicon compound as a water-soluble substance (a water-soluble substance that undergoes a condensation polymerization reaction in the absence of water).
As for the organosilicon compound, the ink droplets ejected from the nozzles 14 of the inkjet head 3 adhere to the printed material 2 whose surface is treated with the cationic surface sizing agent, and water (solvent) in the ink droplets When evaporating or penetrating into the printing material 2, the cationic surface sizing agent reacts with the anionic group of the coloring material and the coloring material having the anionic group is formed on the printing material 2 due to its fixing effect. To settle. Thereafter, the polycondensation product of the organosilicon compound reliably surrounds and fixes the coloring material having an anionic group. Even if the image on the printing material 2 gets wet with water, the coloring material having an anionic group is prevented from seeping out into the water, thereby improving the water resistance of the image.
[0018]
The printing material 2 is prepared by adjusting a sizing liquid containing a cationic surface sizing agent on commercially available plain paper, and 0.1 to 10 g / m with a wire bar.²It can be prepared by applying (solid content) and drying with a dryer.
In mass production, it can be manufactured by a paper machine equipped with a surface size press such as a gate roll or shim sizer.
Since the plain paper-like printed material of the present invention can be produced by the same production method as commercially available plain paper, it is inexpensive and versatile. By combining with the image forming method of the present invention, the recording image has high water resistance. As shown, added value can be dramatically increased.
Solid content is 0.1g / m²Below, the effect of improving water resistance is small and 10 g / m²As described above, the plain paper-like property is lowered, leading to an increase in cost. The coating amount is 0.5 g / m within the above range.²~ 5g / m²Is more desirable.
Commercially available plain paper that can be used can be any of general-purpose electrophotographic paper and general-purpose printer paper, but electrophotographic / inkjet paper that has recently become commercially available is more desirable.
[0019]
Examples of cationic synthetic resin surface sizing agents that can be used

Any of cationic synthetic resin-based surface sizing agents can be used.
These cationic surface sizing agents react with the anionic group of the color material and fix the color material having the anionic group on the print material.
[0020]
The organosilicon compound is used when ink droplets ejected from the nozzles 14 of the inkjet head 3 adhere to the printing material 2 and water in the ink droplets evaporates or penetrates into the printing material 2. By performing a condensation polymerization reaction and surrounding the color material at this time, even if the image on the printing material 2 gets wet with water, the color material is prevented from oozing into the water and the water resistance of the image is improved. A hydrolyzed reaction product of an alkoxysilane containing an organic group having an amino group and an alkoxysilane not containing an amino group, or an organic monoepoxy to a hydrolyzable silane containing an amino group It is desirable to be an organosilicon compound obtained by hydrolyzing a hydrolyzable silane reacted with a compound and a hydrolyzable silane not containing a nitrogen atom.
[0021]
Moreover, it is preferable to contain the polycondensation reaction accelerator for accelerating the polycondensation reaction of an organosilicon compound.
By containing the polycondensation reaction accelerator, after the ink is deposited on the recording medium (for example, paper), the polycondensation reaction of the organosilicon compound is rapidly performed by the action of the polycondensation reaction accelerator. Enclose (dye or pigment) securely. Thus, even if this image gets wet with water immediately after the image is formed on the recording medium, the color material does not ooze into the water because it is surrounded by the water-soluble substance subjected to the condensation polymerization reaction. Therefore, the water resistance of the image is dramatically improved.
[0022]
The condensation polymerization accelerator is preferably an inorganic or organic ammonium salt. The ammonium salt here is ammonium ion NH.₄ ⁺And those obtained by substituting hydrogen with various substituents R (R: alkyl, aryl, etc.). By doing so, the ammonium salt is dissociated on the recording medium to release ammonia or amine, and the condensation reaction of the water-soluble substance is promoted by the action of the remaining inorganic or organic acid.
The ammonium salt is preferably a weak acid ammonium salt. As a result of studying ammonium salts of various acids, it was found that ammonium salts of weak acids have a great effect of improving water resistance.
The ammonium salt is preferably a strong acid ammonium salt. As a result of studying ammonium salts of various acids, it has been clarified that ammonium salts of strong acids have a large effect of stably reducing the pH of the ink.
[0023]
Examples of inorganic weak acid ammonium salts include, for example, monoammonium dihydrogen phosphate, diammonium hydrogen phosphate, triammonium phosphate, ammonium diphosphite, ammonium carbonate, ammonium bicarbonate, ammonium sulfide, ammonium borate, borofluoride Ammonium etc. are mentioned.
Examples of weak organic acid ammonium salts include, for example, ammonium acetate, diammonium oxalate, ammonium hydrogen oxalate, ammonium benzoate, monoammonium citrate, diammonium citrate, triammonium citrate, ammonium lactate, ammonium phthalate, succinate Ammonium acid, monoammonium tartrate, diammonium tartrate and the like.
Examples of inorganic strong acid ammonium salts include ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium hydrogen sulfate, ammonium sulfite, ammonium thiosulfate, ammonium nitrate, ammonium bromide, ammonium fluoride, ammonium iodide, and the like.
Examples of strong organic acid ammonium salts include ammonium formate, ammonium monofluoroacetate, ammonium trifluoroacetate, ammonium trichloroacetate and the like.
[0024]
In general, for ink jet recording inks, the dye system is easily dissolved in water, and the pigment system is at least one anionic group such as a sulfonic acid group, a carboxyl group, and a hydroxyl group in order to improve dispersibility in water. What has is used.
The coloring material that can be used in the present invention may be a dye or a pigment as long as it is a coloring material having an anionic group.
The dye may be any type, but is preferably a water-soluble acid dye or a direct dye.
Specific examples of dyes as coloring materials
As an acid dye
C. I. Acid Yellow 17, 23, 42, 44, 76, 142
C. I.

Acid Red

1,8,13,14,18,26,27,35,37,42,52,82,87,89,92,97,106,111,114,115,134,249,254,289
C. I. Acid Blue 9, 29, 45, 92
C. I.

Acid Black

1, 2, 7, 24, 26, 94
As direct dye
C. I. Direct yellow 1,12,24,26,33,44,50,86,132,142
C. I.

Direct Red

1, 4, 13, 17, 20, 28, 31, 39, 80, 81, 83, 84, 225, 227
C. I.

Direct Blue

1,2,6,15,22,25,71,76,78,86,163,165,199
C. I. Direct black 19, 22, 32, 38, 51, 56, 74, 75, 77, 154, 168
Etc. can be used.
The recording liquid of the present invention using these acidic dyes and direct dyes as dyes provides excellent effects in terms of improvement in dissolution stability, color tone, water resistance, and light resistance.
The content of the dye as the coloring material in the recording liquid composition is preferably 0.5 to 25% by weight percentage, more preferably 1 to 10%, based on the entire ink.
[0025]
Examples of black pigments include carbon black surfaces that have been surface-treated with diazonium salts and those that have been surface-treated by graft polymerization of a polymer, and color pigments include formalin condensates of naphthalene sulfonate, lignosulfonic acid, Examples thereof include those treated with a surfactant such as dioctylsulfosuccinate, polyoxyethylene alkylamine, and fatty acid ester.
Specific examples of color pigments include C.I. I. Pigment blue 15: 3, C.I. I. Pigment blue 15: 4, aluminum phthalocyanine, and the like. I. Pigment red 122, C.I. I. Pigment Violet 19 and the like. I. Pigment yellow 74, C.I. I. Pigment yellow 109, C.I. I. Pigment yellow 110, C.I. I. And CI Pigment Yellow 128. The content of the pigment as a coloring material in the recording liquid composition is preferably 0.5 to 25%, more preferably 1 to 10%, by weight percentage with respect to the whole ink.
[0026]
The humectant is ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,2,6. -Hexanetriol, 1,2,4-butanetriol, 1,2,3-butanetriol, polyhydric alcohols such as petriol and glycerin, 2-pyrrolidone and N-methyl-2-pyrrolidone, 1,3- A water-soluble nitrogen heterocyclic compound such as dimethylimidazolidinone is desirable. The content of the humectant in the recording liquid composition is preferably 5 to 50% by weight percentage, more preferably 10 to 40%, with respect to the entire ink.
[0027]
The ink preferably further contains a penetrant. By doing so, the ink solvent composed of the humectant, the penetrating agent, and the water quickly penetrates into the recording medium after the ink is deposited on the recording medium (for example, paper). As a result, the polycondensation reaction of the organosilicon compound is carried out quickly to reliably surround the color material (dye or pigment). As a result, the water resistance of the image is further improved.
Specific examples of this penetrant include diethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol butyl ether, ethylene glycol monoallyl ether, diethylene glycol monophenyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, tetraethylene glycol monobutyl ether, A monoalkyl ether of a polyhydric alcohol such as propylene glycol monobutyl ether is preferable, and the content thereof is 0.1 to 30% by weight with respect to the whole ink, preferably 1.0%. -10%. If the content is less than 0.1%, the effect of penetrating the ink into the recording paper 2 cannot be obtained without the surface tension of the ink at 25 ° C. being 50 mN / m or less as described later, while 30% It is because the solubility with respect to water of a coloring material and an organosilicon compound will deteriorate when more than this. Moreover, you may add an anionic surfactant or a nonionic surfactant as an adjuvant of a osmotic agent.
[0028]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated based on an Example, this invention is not limited at all by this.
First, an ink for inkjet recording having the following composition (the content of each composition is a percentage by weight) was prepared.
As the dye, C.I. I. Acid Red 289, glycerin and diethylene glycol as humectants, diethylene glycol monobutyl ether as a penetrant, and an organosilicon compound as a water-soluble substance that starts a polycondensation reaction as the water evaporates were respectively contained.
In Examples, an organosilicon compound prepared by the following method was used as a water-soluble substance that undergoes a condensation polymerization reaction as water evaporates.
Organosilicon compound (A)
120 g (6.67 mol) of water was put into a 200 ml reactor equipped with a stirrer, a thermometer and a condenser, and mixed with stirring. H here₂NCH₂CH₂NHCH₂CH₂CH₂Si (OCH₃)₃44.4 g (0.2 mol) and Si (OCH₃)₄When a mixture of 15.2 g (0.1 mol) was added dropwise at room temperature over 10 minutes, the internal temperature rose from 25 ° C. to 56 ° C. Furthermore, it heated to 60-70 degreeC with the oil bath, and stirred as it was for 1 hour. Next, an ester adapter was attached, the internal temperature was raised to 98 ° C., and methanol by-produced was removed to obtain 137 g of an organic silicon compound aqueous solution. The nonvolatile content (105 ° C./3 hours) of this product was 27.3%.
(Ink A)
C. I. Acid Red 289 5%
Glycerin 7%
Diethylene glycol 5%
Diethylene glycol monobutyl ether 5%
Organosilicon compound (A) 5%
(The net charge is 27.3%, so the actual preparation is 18.3%)
73% pure water
[0029]
[Example 1]
A surface size solution prepared by the following formulation was applied to commercially available plain paper (trade name Xerox 4024: manufactured by Xerox Co., Ltd.) with a wire bar, and dried with a drier to prepare a printing material.
(Solid content coating amount 0.8 g / m²)
Commercially available cationic surface sizing agent
(Brand name Bazoblast 265D: BASF Japan) 20g
Bring the total amount to 100 g with water.
An image was created by ejecting ink A onto the printing material produced by the above method using the recording apparatus A and printing a 15 mm square solid.
[0030]
[Example 2]
A printed material was prepared in the same manner as in Example 1 except that the commercially available cationic surface sizing agent of the surface sizing liquid formulation of Example 1 was replaced with 25 g of trade name Pearl Gum CS: Seiko Chemical Industry Co., Ltd. (solid content) Coating amount 2.1g / m²). An image was created by performing solid printing on the printing material in the same manner as in Example 1.
[0031]
[Example 3]
A printed material was prepared in the same manner as in Example 1 except that the commercially available surface sizing agent of the surface sizing liquid formulation of Example 1 was changed to the product name Surface Sizing Agent SS331: manufactured by Japan PMC (solid content coating) 1.5g / m²). An image was created by performing solid printing on the printing material in the same manner as in Example 1.
[0032]
[Example 4]
A printed material was prepared in the same manner as in Example 1 except that the commercially available surface sizing agent of the surface sizing liquid formulation of Example 1 was changed to trade name NC size C-25: manufactured by Nikka Chemical Co., Ltd. (solid content) Coating amount 1.5g / m²). An image was created by performing solid printing on the printing material in the same manner as in Example 1.
[0033]
[Example 5]
A printed material was prepared in the same manner as in Example 1 except that the commercially available surface sizing agent of the surface sizing liquid formulation of Example 1 was replaced by the trade name Size Pine K-903: Arakawa Chemical Industries (solid content) Coating amount 3.5g / m²). An image was created by performing solid printing on the printing material in the same manner as in Example 1.
[0034]
[Example 6]
A printed material was prepared in the same manner as in Example 1 except that the commercially available surface sizing agent of the surface sizing liquid formulation of Example 1 was replaced with trade name Fireless Size K-270: manufactured by Modern Chemical Industry Co., Ltd. Application amount 0.6g / m²). An image was created by performing solid printing on the printing material in the same manner as in Example 1.
[0035]
[Comparative Example 1]
An image was produced by performing solid printing in the same manner as in Example 1 except that the printing material in Example 1 was replaced with commercially available plain paper (trade name Xerox 4024: manufactured by Xerox Corporation).
[0036]
[Comparative Example 2]
An image was produced by performing solid printing in the same manner as in Example 1 except that the printing material in Example 1 was replaced with commercially available plain paper (trade name: My Recycle Paper 100W: manufactured by Ricoh Company).
[0037]
[Comparative Example 3]
An image was produced by performing solid printing in the same manner as in Example 1 except that the printing material in Example 1 was replaced with commercially available plain paper (trade name: Multiace: manufactured by Xerox Corporation).
[0038]
The water resistance of the image samples of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 was evaluated. The water resistance was determined from the ratio (%) of the OD value after the water resistance test to the OD value before the water resistance test of the print sample (optical density: density value measured with a spectrocolorimeter Xrite 938). The water resistance test was carried out by immersing in distilled water for 5 minutes with the printed surface of the printed matter facing down. After soaking, it was allowed to air dry for 30 minutes, and then the OD value was measured to determine water resistance. The results are shown in [Table 1].
[0039]
[Table 1]

[0040]
According to [Table 1], the water resistance of the images produced by the methods of Comparative Examples 1 to 3 was as low as 81 to 85%, whereas the water resistance of the images formed by the methods of Examples 1 to 6 was 97. % Or higher, 12 to 16% higher than the comparative example.
An image was formed on plain paper (trade name “Xerox 4024”: manufactured by Xerox Co., Ltd.) with a commercially available printer (EM-930C, manufactured by Epson Co., Ltd.) by the image forming method of Examples and Comparative Examples, and immediately after this image was formed After immersing the paper in pure water, it was left to dry at room temperature, and it was examined whether or not image blurring occurred.
As a result, in the image formed by the image forming method of the comparative example, bleeding was observed at the edge portion of the image, whereas the image was obtained using the plain paper-like printed material treated with the cationic surface sizing agent of the example. In the image formed by the forming method, almost no blur was observed. Accordingly, the image of the present invention can be obtained by using the ink for inkjet recording containing a coloring material having an anionic group, a humectant, water, and a water-soluble substance that undergoes a condensation polymerization reaction as the water evaporates. It can be seen that the water resistance of the image can be remarkably improved by forming.
In this example, the magenta dye showed the effect of improving the water resistance, but even when the color material was another dye or pigment, the improvement of the water resistance was also observed.
[0041]
【The invention's effect】
According to the image forming method of the present invention, an ink for inkjet recording containing a coloring material having an anionic group, a humectant, water, and a water-soluble substance that starts a condensation polymerization reaction as the water evaporates. In the image forming method of forming an image on the printing material by discharging the nozzle from the nozzle, the cationic surface sizing agent becomes an anion of the coloring material by using a plain paper-like printing material whose surface is treated with a cationic surface size. Fixes the color material having an anionic group by reacting with the functional group on the print material, and then the water-soluble substance that starts the condensation polymerization reaction as the water evaporates securely surrounds the color material and adheres to the print material. it can. As a result, even when an image formed on the printing material gets wet, the color material is prevented from seeping out into the water, and the water resistance of the image can be drastically improved. That is, the water resistance of the image was improved by the fixing effect by the cationic surface sizing agent and the fixing effect by the water-soluble substance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an ink jet recording apparatus using an ink for ink jet recording according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial bottom view of an ink jet head of the ink jet recording apparatus.
3 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
4 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
[Explanation of symbols]
A Inkjet recording device
1 Ink cartridge
2 Printed material
3 Inkjet head
4 Carriage
5 Carriage shaft
6 Transport roller
7 recess
7a Supply port
7b Discharge port
8 Head body
9 Pressure chamber parts
10 Ink flow path parts
11 Orifice
12 Supply ink flow path
13 Discharge ink flow path
14 nozzles
15 Nozzle plate
15a Water repellent film
16 Piezoelectric actuator
17 Pressure chamber
18 Diaphragm
19 Piezoelectric element
20 middle class
21 Individual electrodes

Claims

In an image forming method of forming an image on a printing material by discharging ink for inkjet recording from a nozzle, the surface of the printing material is sized with a cationic surface sizing agent, and the inkjet recording ink is An ink-jet recording ink comprising: a colorant having an anionic group; a humectant; water; and a water-soluble substance that starts a condensation polymerization reaction as the water evaporates. .

2. The image forming method according to claim 1, wherein the printing material according to claim 1 is a plain paper-like printing material whose surface is sized with a cationic surface sizing agent.

3. The image forming method according to claim 1, wherein the water-soluble substance according to claim 1 is an organosilicon compound.

The image forming method according to claim 1, wherein the cationic surface sizing agent according to claim 1 is a synthetic resin sizing agent.

The main component of the cationic surface sizing agent according to claim 4 is any one of alkyl ketene dimer, styrene resin, acrylic resin, styrene acrylic copolymer resin, or a mixture thereof. An image forming method according to claim 1.

A coloring material having an anionic group, a humectant, water, and a water-soluble substance that starts a polycondensation reaction as the water evaporates is used in the image forming method according to claim 1. An ink for ink-jet recording, comprising:

A coloring material having an anionic group, a humectant, water, and a water-soluble substance that starts a polycondensation reaction as the water evaporates is used in the image forming method according to claim 1. An ink cartridge containing the ink for ink jet recording contained therein.

A coloring material having an anionic group, a humectant, water, and a water-soluble substance that starts a polycondensation reaction as the water evaporates is used in the image forming method according to claim 1. An ink jet recording apparatus comprising a head for discharging the ink for ink jet recording contained therein.

A coloring material having an anionic group, a humectant, water, and a water-soluble substance that starts a polycondensation reaction as the water evaporates is used in the image forming method according to claim 1. An image formed article recorded by an ink jet recording apparatus provided with a head for discharging the contained ink for ink jet recording.