JP2011173330A - インクジェット画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像を、色材、および水を含有するインク組成物をインクジェット法で記録媒体上に付与して画像を形成するインク付与工程と、ワックス、および水を含有し、色材の含有率が0.1質量%未満である処理液を、前記画像上に付与する処理液付与工程と、を有するインクジェット画像形成方法で形成する。
【選択図】なし
Description
また、より高品位な記録画像への要求が高まってきており、記録画像の発色性や光沢性、耐擦性等を一層向上させるための検討も種々なされている。
本発明は、画像が形成された記録物を加工する際の加工傷の発生が抑制され、レリーフ感が抑制された画像を形成可能なインクジェット画像形成方法を提供することを課題とする。
<1> 色材、および水を含有するインク組成物をインクジェット法で記録媒体上に付与して画像を形成するインク付与工程と、ワックス、および水を含有し、色材の含有率が0.1質量%未満である処理液を、前記画像上に付与する処理液付与工程と、を有するインクジェット画像形成方法。
<2> 前記ワックスは、カルナウバワックス、パラフィンワックス、およびポリエチレンワックスから選択される少なくとも1種である前記<1>に記載のインクジェット画像形成方法。
<4> 前記記録媒体は、アート紙、コート紙、軽量コート紙、および微塗工紙から選ばれる少なくとも1種である前記<1>〜<3>のいずれか1項に記載のインクジェット画像形成方法。
<6> 前記インク組成物は、さらに樹脂粒子を含有する前記<1>〜<5>のいずれか1項に記載のインクジェット画像形成方法。
<7> 前記樹脂粒子は、自己分散性ポリマー粒子である前記<6>に記載のインクジェット画像形成方法。
<8> 前記樹脂粒子は、カルボキシル基およびその塩から選ばれる少なくとも1種であるアニオン性基を有する前記<6>または<7>に記載のインクジェット画像形成方法。
<9> 前記樹脂粒子は、有機溶媒中で合成されたカルボキシル基を有する樹脂を含み、前記カルボキシル基の少なくとも一部が中和されるとともに、連続相である水に分散されている、前記<6>〜<8>のいずれか1項に記載のインクジェット画像形成方法。
画像上にワックスを含む処理液が付与されることで、画像が形成された記録物を加工する際の加工傷の発生が抑制され、形成される画像のレリーフ感が抑制される。
インク付与工程では、色材、および水を含有するインク組成物の少なくとも1種を、インクジェット法で記録媒体上に付与する。
前記インクジェット法としては、特に制限はなく、公知の方式、例えば、静電誘引力を利用してインクを吐出させる電荷制御方式、ピエゾ素子の振動圧力を利用するドロップオンデマンド方式(圧力パルス方式)、電気信号を音響ビームに変えインクに照射して放射圧を利用してインクを吐出させる音響インクジェット方式、及びインクを加熱して気泡を形成し、生じた圧力を利用するサーマルインクジェット(バブルジェット(登録商標))方式等のいずれであってもよい
尚、前記インクジェット法には、フォトインクと称する濃度の低いインクを小さい体積で多数射出する方式、実質的に同じ色相で濃度の異なる複数のインクを用いて画質を改良する方式や無色透明のインクを用いる方式が含まれる。
尚、本発明に好適に用いられるインク組成物の詳細については後述する。
処理液付与工程では、ワックスと水とを含み、色材の含有率が0.1質量%未満である処理液を、前記インク付与工程で形成された画像上に付与する。処理液がワックスを含むことで、画像が形成された記録物を加工する際の加工傷の発生が抑制され、画像のレリーフ感が抑制される。
処理液付与工程におけるインクジェット法の詳細については、既述の通りである。
また塗布法としては、バーコーター、エクストルージョンダイコーター、エアードクターコーター、ブレードコーター、ロッドコーター、ナイフコーター、スクイズコーター、リバースロールコーター等を用いた公知の塗布方法によって行なうことができる。
また、前記インク組成物の固形分付与量に対して、ワックスの付与量が0.01〜10質量%であることが好ましく、0.1〜1質量%であることがより好ましい。
尚、本発明に好適に用いられる処理液の詳細については後述する。
さらにまた、カルナウバワックス、パラフィンワックス、およびポリエチレンワックスから選択される少なくとも1種を、前記インク組成物の固形分付与量に対して、ワックスの付与量が0.01〜10質量%となるように付与することが好ましい。
本発明のインクジェット画像形成方法は、インク付与工程および処理液付与工程に加えて、前記インク組成物と接触することで凝集体を形成可能な凝集成分を含む反応液を記録媒体に付与する反応液付与工程を、更に有することが好ましい。この場合、インク組成物中の樹脂粒子や色材(例えば顔料)などの分散粒子が凝集し、記録媒体上に画像が固定化される。これにより、より高速に、かつより高精細な画像を形成することができる。
尚、前記反応液の詳細については後述する。
本発明のインクジェット画像形成方法は、前記インク付与工程の後、より好ましくは処理液付与工程の後、インク組成物の付与により形成されたインク画像を乾燥する乾燥工程と、乾燥後に加熱部材を接触させて定着する熱定着工程を有することが好ましい。乾燥・熱定着処理を施すことにより、記録媒体上の画像の定着が施され、画像の擦過に対する耐性をより向上させることができる。
本発明のインクジェット画像形成方法は、記録媒体に上に画像を記録するものである。記録媒体には、特に制限はないが、一般のオフセット印刷などに用いられる、いわゆる上質紙、コート紙、アート紙などのセルロースを主体とする一般印刷用紙を用いることができる。セルロースを主体とする一般印刷用紙は、水性インクを用いた一般のインクジェット法による画像形成においては比較的インクの吸収、乾燥が遅く、打滴後に色材移動が起こりやすく、画像品質が低下しやすいが、本発明のインクジェット画像形成方法によると、色材移動を抑制して色濃度、色相に優れた高品位の画像の記録が可能である。
本発明に用いられるインク組成物は、色材の少なくとも1種と、水とを含み、必要に応じて、水溶性有機溶剤、樹脂粒子、その他の添加剤を含んで構成される。
本発明のインク組成物は、色材の少なくとも1種を含む。前記色材としては、公知の染料、顔料等を特に制限なく用いることができる。中でも、インク着色性の観点から、水に殆ど不溶であるか、又は難溶である色材であることが好ましい。具体的には例えば、各種顔料、分散染料、油溶性染料、J会合体を形成する色素等を挙げることができ、顔料であることがより好ましい。
本発明においては、水不溶性の顔料自体または分散剤で表面処理された顔料自体を色材とすることができる。
本発明に用いることができる顔料として具体的には、例えば、特開2007−100071号公報の段落番号[0142]〜[0145]に記載の顔料などが挙げられる。
分散剤としては、ポリマー分散剤でも低分子の界面活性剤型分散剤でもよい。また、ポリマー分散剤としては水溶性の分散剤でも非水溶性の分散剤の何れでもよい。ここで、非水溶性とは分散剤を105℃で2時間乾燥させた後、25℃の水100g中に溶解させたときに、その溶解量が10g以下である分散剤をいう。
前記低分子の界面活性剤型分散剤(以下、「低分子分散剤」ということがある)は、インクを低粘度に保ちつつ、有機顔料を水溶媒に安定に分散させる目的で添加することができる。ここでいう低分子分散剤は、分子量2000以下の低分子分散剤である。また、低分子分散剤の分子量は、100〜2000が好ましく、200〜2000がより好ましい。
アニオン性基は、マイナスの電荷を有するものであれば特に制限はないが、リン酸基、ホスホン酸基、ホスフィン酸基、硫酸基、スルホン酸基、スルフィン酸基またはカルボン酸基であることが好ましく、リン酸基またはカルボン酸基であることがより好ましく、カルボン酸基であることがさらに好ましい。
ノニオン性基は、マイナスまたはプラスの電荷を有しないものであれば特に制限はない。例えば、ポリアルキレンオキシド、ポリグリセリン、糖ユニットの一部等が挙げられる。
また、低分子分散剤がアニオン性の親水性基を有する場合、酸性の反応液と接触させて凝集反応を促進させる観点から、そのpKaは3以上であることが好ましい。低分子分散剤のpKaはテトラヒドロフラン−水=3:2(V/V)溶液に低分子分散剤1mmol/Lの濃度で溶解した液を酸あるいはアルカリ水溶液で滴定し、滴定曲線より実験的に求めた値のことである。
染料を保持した担体(水不溶性着色粒子)は、分散剤を用いて水系分散物として用いることができる。分散剤としては上述した分散剤を好適に用いることができる。
また、顔料は、凝集性の観点から、カルボキシル基を有するポリマー分散剤にその表面の少なくとも一部が被覆され、水不溶性であることが好ましい。
更に、本発明においては、凝集性の観点から、後述の樹脂粒子の酸価が、前記ポリマー分散剤の酸価よりも小さいことが好ましい。
なお、ポリマー粒子の平均粒子径及び粒径分布は、ナノトラック粒度分布測定装置UPA−EX150(日機装(株)製)を用いて、動的光散乱法により求められるものである。
色材のインク組成物中における含有量としては、画像濃度の観点から、インク組成物に対して、1〜25質量%であることが好ましく、2〜20質量%がより好ましく、5〜20質量%がさらに好ましく、5〜15質量%が特に好ましい。
本発明におけるインク組成物は、水に加えて水溶性有機溶剤の少なくとも1種をさらに含むことが好ましい。水溶性有機溶剤を後述する樹脂粒子と共に含有することにより、インク組成物中では樹脂粒子の最低造膜温度を低めに維持することができ、吐出性などを良好に保つことができる。尚、本発明において、水溶性とは20℃の水に1質量%以上溶解することを意味する。
有機溶媒を乾燥防止剤として用いる場合、インク組成物をインクジェット法で吐出して画像記録する際に、インク吐出口でのインクの乾燥によって発生し得るノズルの目詰まりを効果的に防止することができる。
乾燥防止のためには、水より蒸気圧の低い水溶性有機溶剤が好ましい。乾燥防止に好適な水溶性有機溶剤の具体的な例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、チオジグリコール、ジチオジグリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、アセチレングリコール誘導体、グリセリン、トリメチロールプロパン等に代表される多価アルコール類、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−エチルモルホリン等の複素環類、スルホラン、ジメチルスルホキシド、3−スルホレン等の含硫黄化合物、ジアセトンアルコール、ジエタノールアミン等の多官能化合物、尿素誘導体等が挙げられる。中でも、グリセリン、ジエチレングリコール等の多価アルコールが好ましい。
また、インク組成物を記録媒体により良く浸透させる目的で有機溶媒を用いてもよい。浸透促進に好適な有機溶媒の具体例として、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、1,2−ヘキサンジオール等のアルコール類を挙げることができる。また浸透促進のためにラウリル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウムやノニオン性界面活性剤等を含んでもよい。
また、水溶性有機溶剤は、上記以外にも粘度の調整に用いることができる。粘度の調整に用いることができる水溶性有機溶剤の具体的な例としては、アルコール(例えば、メタノール、エタノール、プロパノールなど)、アミン(例えば、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミンなど)及びその他の極性溶媒(例えば、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、2−ピロリドン、アセトニトリル、アセトンなど)が挙げられる。
前記インク組成物は、定着性、耐擦性、凝集性の観点から、樹脂粒子の少なくとも1種を含むことが好ましく、前記樹脂粒子は自己分散性ポリマー粒子であることがより好ましい。
ここで分散状態とは、水性媒体中に水不溶性ポリマーが液体状態で分散された乳化状態(エマルション)、及び、水性媒体中に水不溶性ポリマーが固体状態で分散された分散状態(サスペンション)の両方の状態を含むものである。
本発明における自己分散性ポリマーにおいては、インク組成物に含有されたときのインク定着性の観点から、水不溶性ポリマーが固体状態で分散された分散状態となりうる自己分散性ポリマーであることが好ましい。
遠心分離前の固形分濃度に対する遠心分離後の固形分濃度の比が大きければ(1に近い数値であれば)、遠心分離によるポリマー粒子の沈降が生じない、すなわち、ポリマー粒子の水性分散物がより安定であることを意味する。本発明においては、遠心分離前後での固形分濃度の比が0.8以上であることが好ましく、0.9以上であることがより好ましく、0.95以上であることが特に好ましい。
ここで水溶性成分とは、自己分散性ポリマーに含有される化合物であって、自己分散性ポリマーを分散状態にした場合に水に溶解する化合物をいう。前記水溶性成分は自己分散性ポリマーを製造する際に、副生又は混入する水溶性の化合物である。
自己分散性ポリマーにおける親水性構成単位は、親水性基含有モノマー(親水性モノマー)に由来するものであれば特に制限はなく、1種の親水性基含有モノマーに由来するものであっても、2種以上の親水性基含有モノマーに由来するものであってもよい。前記親水性基としては、特に制限はなく、解離性基であってもノニオン性親水性基であってもよい。
前記親水性基は、自己分散促進の観点、および形成された乳化又は分散状態の安定性の観点から、少なくとも1種は解離性基であることが好ましく、アニオン性の解離性基であることがより好ましい。前記アニオン性の解離性基としては、カルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基などが挙げられ、中でも、インク組成物を構成した場合の定着性の観点から、カルボキシル基が特に好ましい。
解離性基含有モノマーとしては、例えば、不飽和カルボン酸モノマー、不飽和スルホン酸モノマー、不飽和リン酸モノマー等が挙げられる。
上記解離性基含有モノマーの中でも、分散安定性、吐出安定性の観点から、不飽和カルボン酸モノマーが好ましく、アクリル酸及びメタクリル酸の少なくとも1種がより好ましい。
また、ノニオン性親水性基を有するモノマーとしては、末端が水酸基のエチレン性不飽和モノマーよりも、末端がアルキルエーテルのエチレン性不飽和モノマーのほうが、粒子の安定性、水溶性成分の含有量の観点で好ましい。
また、アニオン性の解離性基を有する親水性構成単位を2種以上含有する態様や、アニオン性の解離性基を有する親水性構成単位と、ノニオン性親水性基を有する親水性構成単位を2種以上併用する態様であることもまた好ましい。
また2種以上の親水性構成単位を有する場合、親水性構成単位の総含有率が前記範囲内であることが好ましい。
また、ノニオン性親水性基を有する構成単位の含有量としては、吐出安定性と経時安定性の観点から、好ましくは0〜25質量%であって、より好ましくは0〜20質量%であって、特に好ましいのは0〜15質量%である。
自己分散性ポリマーにおける疎水性構成単位は、疎水性基含有モノマー(疎水性モノマー)に由来するものであれば特に制限はなく、1種の疎水性基含有モノマーに由来するものであっても、2種以上の疎水性基含有モノマーに由来するものであってもよい。前記疎水性基としては、特に制限はなく、鎖状脂肪族基、環状脂肪族基、芳香族基のいずれであってもよい。
前記疎水性モノマーは、耐ブロッキング性、耐擦性、分散安定性の観点から、少なくとも1種は環状脂肪族基含有モノマーであることが好ましく、環状脂肪族基含有(メタ)アクリレート(以下、「脂環式(メタ)アクリレート」いうことがある)であることがより好ましい。
前記脂環式(メタ)アクリレートとは、(メタ)アクリル酸に由来する構造部位と、アルコールに由来する構造部位とを含み、アルコールに由来する構造部位に、無置換または置換された脂環式炭化水素基(環状脂肪族基)を少なくとも1つ含む構造を有しているものである。尚、前記脂環式炭化水素基は、アルコールに由来する構造部位そのものであっても、連結基を介してアルコールに由来する構造部位に結合していてもよい。
また、「脂環式(メタ)アクリレート」とは、脂環式炭化水素基を有する、メタクリレートまたはアクリレートを意味する。
脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などのシクロアルキル基や、シクロアルケニル基、ビシクロヘキシル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、ジシクロペンタニル基、ジシクロペンテニル基、アダマンチル基、デカヒドロナフタレニル基、ペルヒドロフルオレニル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル基、およびビシクロ[4.3.0]ノナン等を挙げることができる。
また脂環式炭化水素基は、さらに縮合環を形成していてもよい。
本発明における脂環式炭化水素基としては、粘度や溶解性の観点から、脂環式炭化水素基部分の炭素数が5〜20であることが好ましい。
単環式(メタ)アクリレートとしては、シクロプロピル(メタ)アクリレート、シクロブチル(メタ)アクリレート、シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘプチル(メタ)アクリレート、シクロオクチル(メタ)アクリレート、シクロノニル(メタ)アクリレート、シクロデシル(メタ)アクリレート等のシクロアルキル基の炭素数が3〜10のシクロアルキル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
2環式(メタ)アクリレートとしては、イソボルニル(メタ)アクリレート、ノルボルニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
3環式(メタ)アクリレートとしては、アダマンチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
これらは、それぞれ単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
脂環式(メタ)アクリレートに由来する構成単位を20質量%以上とすることで、定着性、ブロッキングを改良することができる。一方、脂環式(メタ)アクリレートに由来する構成単位が90質量%以下であることでポリマー粒子の安定性が向上する。
その他共重合可能なモノマーとして芳香族含有(メタ)アクリレートを含む場合、自己分散性ポリマー粒子の分散安定性の観点から、芳香族含有(メタ)アクリレートに由来する構成単位は40質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることが特に好ましい。
ここで、スチレン系モノマーとは、スチレン、置換スチレン(α-メチルスチレン、クロロスチレンなど)、および、ポリスチレン構造単位を有するスチレンマクロマーのことを指す。
自己分散性ポリマーが、その他の構成単位を含有する場合、その含有量は10〜80質量%であることが好ましく、より好ましくは15〜75質量%であって、特に好ましいのは20〜70質量%である。その他の構成単位を形成するモノマーを、2種以上を組み合わせて使用する場合、その総含有量が前記範囲であることが好ましい。
本発明においては、分散安定性の観点から、炭素数が9以上の直鎖または分岐鎖のアルキル基を有する(メタ)アクリレート、および、芳香族基含有マクロモノマー等に由来する疎水性が大きい置換基を有する構成単位の含有量は、実質的に含まないことが好ましく、全く含まない態様であることがより好ましい
尚、重量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフ(GPC)によって測定することできる。
また、2環式または3環式以上の多環式(メタ)アクリレートに由来する構造を共重合比率として20質量%以上90質量%未満と、炭素数1〜4の鎖状アルキル基を含有する(メタ)アクリレートに由来する構造を共重合比率として10質量%以上80質量%未満と、カルボキシル基含有モノマーに由来する構造を酸価が25〜100の範囲で含み、親水性構造単位の総含有率が25質量%以下であって、重量平均分子量が10000〜20万であるビニルポリマーであることがより好ましい。
さらに、2環式または3環式以上の多環式(メタ)アクリレートに由来する構造を共重合比率として40質量%以上80質量%未満と、少なくともメチル(メタ)アクリレートまたはエチル(メタ)アクリレートに由来する構造を共重合比率として20質量%以上60質量%未満含み、アクリル酸又はメタクリル酸に由来する構造を酸価が30〜80の範囲で含み、親水性構造単位の総含有率が25質量%以下であって、重量平均分子量が30000〜15万であるビニルポリマーであることが特に好ましい。
自己分散性ポリマーのガラス転移温度を150℃以上とすることで、耐ブロッキング性(特に高温高湿条件下)がより向上する。またガラス転移温度が250℃以下であることで画像の耐擦性が向上する。
自己分散性ポリマーのガラス転移温度は、通常用いられる方法によって適宜制御することができる。例えば、自己分散性ポリマーを構成するモノマーの重合性基の種類、モノマー上の置換基の種類やその構成比率、ポリマー分子の分子量等を適宜選択することで、自己分散性ポリマーのガラス転移温度を所望の範囲に制御することができる。
・メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/メタクリル酸 共重合体(40/52/8)、ガラス転移温度:160℃
・メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/ジシクロペンタニルメタクリレート/メタクリル酸 共重合体(20/62/10/8)、ガラス転移温度:170℃
・メチルメタクリレート/ジシクロペンタニルメタクリレート/メタクリル酸 共重合体(20/72/8)、ガラス転移温度:160℃
本発明の自己分散性ポリマーの製造方法においては、モノマー混合物と、必要に応じて、有機溶剤及びラジカル重合開始剤とを含んだ混合物を、不活性ガス雰囲気下で共重合反応させて前記水不溶性ポリマーを製造することができる。
工程(1):水不溶性ポリマー、有機溶剤、中和剤、及び水性媒体を含有する混合物を攪拌して分散体を得る工程。
工程(2):前記分散体から、前記有機溶剤の少なくとも一部を除去する工程。
該混合物の攪拌方法に特に制限はなく、一般に用いられる混合攪拌装置や、必要に応じて超音波分散機や高圧ホモジナイザー等の分散機を用いることができる。
アルコール系溶剤としては、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、t−ブタノール、エタノール等が挙げられる。ケトン系溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられる。エーテル系溶剤としては、ジブチルエーテル、ジオキサン等が挙げられる。これらの有機溶剤の中では、メチルエチルケトン等のケトン系溶剤とイソプロピルアルコール等のアルコール系溶剤が好ましい。
また、イソプロピルアルコールとメチルエチルケトンを併用することも好ましい。該溶剤を併用することで、凝集沈降や粒子同士の融着が無く、分散安定性の高い微粒径の自己分散性ポリマー粒子を得ることができる。これは、例えば、油系から水系への転相時への極性変化が穏和になるためと考えることができる。
また、自己分散性ポリマー粒子の粒径分布に関しては、特に制限は無く、広い粒径分布を持つもの、又は単分散の粒径分布を持つもの、いずれでもよい。また、水不溶性粒子を、2種以上混合して使用してもよい。
尚、自己分散性ポリマー粒子の平均粒径及び粒径分布は、例えば、光散乱法を用いて測定することができる。
本発明の自己分散性ポリマー粒子は自己分散性に優れており、ポリマー単独で分散させたときの安定性は非常に高いものである。しかし、例えば、顔料を安定に分散させる、所謂分散剤としての機能は高くないため、本発明における自己分散性ポリマーが顔料を含有する形態でインク組成物中に存在すると、結果としてインク組成物全体の安定性が大きく低下する場合がある。
また本発明のインク組成物における自己分散性ポリマー粒子の含有量としては、画像の光沢性などの観点から、インクジェット用インク組成物に対して、1〜30質量%であることが好ましく、2〜20質量%であることがより好ましく、2〜10質量%であることが特に好ましい。
また、本発明のインクジェット用インク組成物における色材(着色粒子)と自己分散性ポリマー粒子の質量比(色材/自己分散性ポリマー粒子)としては、画像の耐擦過性などの観点から、1/0.5〜1/10であることが好ましく、1/1〜1/4であることがより好ましい。
本発明のインクジェット用インク組成物は、上記成分に加えて必要に応じてその他の添加剤を含むことができる。
本発明におけるその他の添加剤としては、例えば、褪色防止剤、乳化安定剤、浸透促進剤、紫外線吸収剤、防腐剤、防黴剤、pH調整剤、表面張力調整剤、消泡剤、粘度調整剤、分散剤、分散安定剤、防錆剤、キレート剤等の公知の添加剤が挙げられる。これらの各種添加剤は、インクジェット用インク組成物を調製後に直接添加してもよく、インクジェット用インク組成物の調製時に添加してもよい。具体的には特開2007−100071号公報の段落番号[0153]〜[0162]に記載のその他の添加剤などが挙げられる。
また、表面張力調整剤の添加量は、インクジェット方式で良好に打滴するために、インク組成物の表面張力を20〜60mN/mに調整する添加量が好ましく、20〜45mN/mに調整する添加量がより好ましく、25〜40mN/mに調整する添加量がさらに好ましい。
インク組成物の表面張力は、例えば、プレート法を用いて25℃で測定することができる。
更に、特開昭59−157636号公報の第(37)〜(38)頁、リサーチディスクロージャーNo.308119(1989年)記載の界面活性剤として挙げたものも用いることができる。
また、特開2003−322926号、特開2004−325707号、特開2004−309806号の各公報に記載されているようなフッ素(フッ化アルキル系)系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤等を用いることにより、耐擦性を良化することもできる。
また、これら表面張力調整剤は、消泡剤としても使用することができ、フッ素系化合物、シリコーン系化合物、及びEDTAに代表されるキレート剤等、も使用することができる。
インク組成物の粘度は、例えば、ブルックフィールド粘度計を用いて20℃で測定することができる。
またインク組成物のpHは、酸性化合物または塩基性化合物を用いて適宜調製することができる。酸性化合物または塩基性化合物としては通常用いられる化合物を特に制限なく用いることができる。
処理液は、ワックスの少なくとも1種と、水と含み、必要に応じて水溶性有機溶剤、その他の添加剤等を含んで構成される。
前記ワックスとしては、天然ワックスおよび合成ワックスを挙げることができる。
天然ワックスとしては、石油系ワックス、植物系ワックス、動物系ワックスが挙げられる。石油系ワックスとして、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム等、また、植物系ワックスとしてはカルナウバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックス、木ロウ等、また、動物系ワックスとしてはラノリン、みつろう等を挙げることができる。
合成ワックスとしては、合成炭化水素系ワックス、変性ワックス系が挙げられる。合成炭化水素系ワックスとしては、ポリエチレンワックス、フィッシャー・トロブシュワックス等が挙げられ、また、変性ワックス系としてはパラフィンワックス誘導体、モンタンワックス誘導体、マイクロクリスタリンワックス誘導体等を挙げることができる。
また、ポリエチレンワックスは、樹脂との相溶性が優れるため均質で良好な画像を形成しやすい点で好ましい。さらに、ポリエチレンワックスは変性し易いため、その変性されたグリコール変性ポリエチレンワックスは、グリコールに起因する湿潤性を付与することができ、ノズル先端でのインク組成物の湿潤性効果がみられ、よって吐出安定性が一層効果的に出来る点でより好ましい。
一般式(1) (R3)a−G−(D)d
式中、R3は炭素数10〜60の置換もしくは無置換のアルキル基、アルケニル基、アラルキル基またはアリール基である;Gは2〜7価の連結基を示す;Dは、−(B)n−Eで表される基であり、Bは−CH2CH2O−、−CH2CH2CH2O−、−CH(CH3)CH2O−又は−CH2CH(OH)CH2O−を表わし、nは1〜50の整数である。ここで、Eは、水素、炭素数1〜8の置換もしくは無置換のアルキル基,アリール基,アルキルカルボニル基またはアリールカルボニル基を表わす;aおよびdはそれぞれ1〜6の整数を表す;複数存在するR3、DおよびEは互いに同一でも相違していてもよい。
R3は炭素数10〜60の置換もしくは無置換の直鎖、分岐、環状を含むアルキル基、アルケニル基、アラルキル基および置換もしくは無置換のアリール基である。好ましいR3の例としてはCgH2g+1(gは12〜60の整数を表す)、エイコシル、ドコサニルである。さらには、ドデシル、ミリスチル、セチル、ステアリル、オレイル、エイコシル、ドコサシル、トリアコンタシル、テトラコンタシル、ヘプタコンタシル、ジノニルフェニル、ジドデシルフェニル、テトラデシルフェニル、トリペンチルフェニル、ドデシルナフチルなどである。Dは、一般式: −(B)n−E で表されるポリオキシアルキレン基を表す。ここでBは−CH2CH2O−、−CH2CH2CH2O−、−CH(CH3)CH2O−または−CH2CH(OH)CH2O−を表わし、nは1〜50の数である。Bとして好ましいのは−CH2CH2O−であり、好ましいnは5〜30の整数である。又、Eは水素、置換または無置換の炭素数1〜8のアルキル基、アリール基、アルキルカルボニル基またはアリールカルボニル基を表わす。アルキル基としては、好ましくはメチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル、シクロヘキシルであり、特に好ましいのはメチル、エチル、プロピルである。アルキルカルボニル基としては、好ましくはアセチル、プロピオニル、ブチロイル、ピバロイル、シクロヘキサンカルボニルであり、特に好ましいのはアセチルである。アリール基としてはフェニル基が,またアリールカルボニル基としてはベンゾイル基を挙げられる。Eで特に好ましいのは、水素、メチル、メチル、プロピル、アセチル、プロピオニル、ベンゾイルである。
有機溶剤としては、例えば、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなど)、アルコール類(炭素数1〜8の低級アルコール、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、ヘキシルアルコール、オクチルアルコールなど)、グリコール誘導体類(セロソルブ、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルなど)、炭素数1〜5の低級脂肪酸エステル類(酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸エチルなど)、ハロアルカン類(メチレンジクロライド、エチレンジクロライド、トリクレン、トリクロロメタン、トリクロロエタン、四塩化炭素など)、炭化水素類(オクタン、ソルベントナフサ、テレピン油、石油エーテル、シンナー、石油ベンジン、ベンゼン、トルエン、キシレンなど)、フェノール類(フェノール、レゾルシノールなど)、エーテル類(テトラヒドロフラン、ジオキサンなど)、リン酸エステル類(トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェートなど)、アミド系のDMFその他DMSOなどを挙げることができる。好ましくはアルコール類、ケトン類、グリコール誘導体類、低級脂肪酸エステル類、ハロアルカン類、炭化水素類である。特に、水を混合使用する溶媒系においては、水と均一溶媒となるアルコール類、ケトン類、およびグリコール誘導体類の中から選ばれる溶剤であることが好ましい。また水不使用の場合の溶剤としては、炭化水素類、ケトン類、低級脂肪酸エステル類、およびハロアルカン類の中から選ばれる溶剤であることが好ましい。
本発明においては、ワックスと一般式(1)で表される分散剤とからなるワックス分散粒子における両成分の構成比は特に限定されないが、25〜99質量%のワックスと1〜75質量%の分散剤とから構成されるワックス分散粒子を使用することが好ましい。これは、ワックスの含有率が多いほどそのワックス分散粒子としての特性が、最表面で発現するためと考えることができる。
したがってワックス分散粒子における一般式(1)で表される分散剤は、その含有比率ができるだけ小さい方が好ましい。
さらに有機溶剤を分散後に除去してワックス粒子分散物として利用することも有用である。この場合の優位点として、ワックスおよび一般式(1)で表される化合物の融点が100℃以上でも、低温度で有機溶剤中で溶解混合することができ、水系での高融点ワックス分散粒子を作製できることである。ここで、ワックスおよび一般式(1)で表される化合物の融点は特に大きな制約を受けないが、有効な融点としては、50℃以上200℃以下、さらに60℃以上が好ましく、特に80℃以上150℃以下が好ましい。
溶剤としては、本発明における処理液の調製にあたって環境にやさしい観点で、水が最も好ましい。したがって、融点80℃のワックスを使用する場合は、水の温度を80℃以上として分散することが好ましい。
よく知られている乳化分散法としては、ジブチルフタレート、トリクレジルホスフェート、ジオクチルセバケートあるいはトリ(2−エチルヘキシル)ホスフェートなどのオイル、酢酸エチルやシクロヘキサノンなどの補助溶媒を用いて溶解し、上記の乳化分散剤を添加して機械的に乳化分散物を作製する方法が挙げられる。このとき、油滴の粘度や屈折率の調製の目的でα−メチルスチレンオリゴマーやポリ(t−ブチルアクリルアミド)等のポリマーを添加することも好ましい。
特に好ましいのは、乳化分散法であり、平均粒子サイズ0.01μm〜10μm、好ましくは0.05μm〜5μm、より好ましくは0.1μm〜2μmの微粒子として処理液に含有することが好ましい。
さらに前記処理液は、その他の添加剤を含んでいてもよい。その他の添加剤の詳細は、既述のインク組成物におけるその他の添加剤と同様であり、好ましい態様も同様である。
例えば、処理液の粘度としては、1〜30mPa・sの範囲であることが好ましく、1〜20mPa/sの範囲がより好ましく、2〜15mPa・sの範囲がさらに好ましく、2〜10mPa・sの範囲が特に好ましい。また処理液の表面張力としては、20〜60mN/mの範囲であることが好ましく、20〜45mN/mの範囲であることがより好ましく、25〜40mN/mの範囲がさらに好ましい。
本発明における反応液は、既述のインク組成物と接触することで凝集体を形成可能なように構成されたものである。具体的には、反応液は、インク組成物中の色材(好ましくは、顔料)などの分散粒子を凝集させて凝集体を形成可能な凝集成分の少なくとも1種を含むことが好ましく、必要に応じて、他の成分を用いて構成することができる。インク組成物と共に反応液を用いることで、インクジェット記録を高速化でき、高速記録しても濃度、解像度の高い描画性(例えば細線や微細部分の再現性)に優れた画像が得られる。
中でも、本発明においては、画像濃度、解像度、及びインクジェット記録の高速化の観点から、前記インク組成物のpH(25℃)が7.5以上であって、反応液のpH(25℃)が1.5〜3である場合が好ましい。
酸性化合物の反応液中における含有量としては、凝集効果の観点から、反応液の全質量に対して、5〜95質量%であることが好ましく、10〜80質量%であることがより好ましく、更に好ましくは15〜50質量%であり、特に好ましくは18〜30%である。
またこれらの化合物は、1種単独で用いるほか2種以上併用してもよい。
本発明における反応液は、凝集成分に加え、一般には水溶性有機溶剤を含むことができ、本発明の効果を損なわない範囲内で、更にその他の各種添加剤を用いて構成することができる。水溶性有機溶剤の詳細については、既述のインク組成物におけるものと同様である。
なお、粘度は、VISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用いて20℃の条件下で測定されるものである。
なお、表面張力は、Automatic Surface Tensiometer CBVP−Z(協和界面科学(株)製)を用いて25℃の条件下で測定されるものである。
―コート層用塗工液の調製―
カオリン(商品名:カオブライト90、白石カルシウム(株)製)100部と、40%ポリアクリル酸ナトリウム(商品名:アロンT−50、東亞合成製)1.2部とを混合して、水49.6部に分散した。ここにPVA245((株)クラレ製)の7%水溶液100部と、10%エマルゲン109P(花王(株))水溶液を3.7部、クエン酸6.1部とを添加して、最終的な固形分濃度が27%のコート層用塗工液を調製した。
坪量81.4g/m2の上質紙(商品名:しらおい、日本製紙製)の両面に、上記で調製したコート層用塗工液を、エクストルージョンダイコーターを用いて、片面当たりの乾燥重量が15g/m2となるように片面ずつ塗布し、それぞれ温度70℃、風速10m/secで1分間乾燥して、コート層を形成し、塗工紙Aを作製した。ここで、形成されたコート層の厚みは12.1μmであった。
(ポリマー分散剤P−1の合成)
攪拌機、冷却管を備えた1000mlの三口フラスコにメチルエチルケトン88gを加えて窒素雰囲気下で72℃に加熱し、ここにメチルエチルケトン50gにジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート0.85g、ベンジルメタクリレート60g、メタクリル酸10g、及びメチルメタクリレート30gを溶解した溶液を3時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに1時間反応した後、メチルエチルケトン2gにジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート0.42gを溶解した溶液を加え、78℃に昇温して4時間加熱した。得られた反応溶液は大過剰量のヘキサンに2回再沈殿し、析出した樹脂を乾燥し、ポリマー分散剤P−1を96g得た。
得られた樹脂の組成は、1H−NMRで確認し、GPCより求めた重量平均分子量(Mw)は44,600であった。さらに、JIS規格(JISK0070:1992)に記載の方法により酸価を求めたところ、65.2mgKOH/gであった。
ピグメント・ブルー15:3(フタロシアニンブル−A220、大日精化株式会社製)10部と、前記ポリマー分散剤P−1を5部と、メチルエチルケトン42部と、1モル/L水酸化ナトリウム水溶液5.5部と、イオン交換水87.2部とを混合し、0.1mmφジルコニアビーズを用いてビーズミルにより2〜6時間分散した。
得られた分散物を減圧下、55℃でメチルエチルケトンを除去し、更に水の一部を除去した後、高速遠心冷却機7550(久保田製作所製)を用いて、50mL遠心菅を使用し、8000rpmで30分間遠心処理を行ない、沈殿物以外の上澄み液を回収し、色材として固形分濃度が15.0質量%の樹脂被覆シアン顔料粒子の分散物を得た。
前記樹脂被覆シアン顔料粒子の分散物の調製において、ピグメント・ブルー15:3の替わりにマゼンタ顔料として、ピグメント・レッド122(CROMOPHTAL Jet Magenta DMQ、チバ・ジャパン株式会社製)を使用したこと以外は同様にして、固形分濃度が15.0質量%の樹脂被覆マゼンタ顔料粒子の分散物を得た。
機械式攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を備えた2L三口フラスコに、メチルエチルケトン540.0gを仕込んで、75℃まで昇温した。反応容器内の温度を75℃に保ちながら、窒素雰囲気下でメチルメタクリレート216.0g、イソボルニルメタクリレート270.0g、メタクリル酸54.0g、メチルエチルケトン108g、及び「V−601」(重合開始剤、和光純薬工業(株)製)2.16gからなる混合溶液を、2時間で滴下が完了するように等速で滴下した。滴下完了後、「V−601」1.08g及びメチルエチルケトン15.0gからなる溶液を加え、75℃で2時間攪拌後、さらに「V−601」0.54g及びメチルエチルケトン15.0gからなる溶液を加え、75℃で2時間攪拌した後、85℃に昇温して、さらに2時間攪拌を続け、メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/メタクリル酸(=40/50/10[質量比])共重合体の樹脂溶液を得た。
得られた共重合体は、重量平均分子量(Mw)が60000であり、酸価が65.1mgKOH/gであった。なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)で測定し、ポリスチレン換算で算出した。GPCは、HLC−8020GPC(東ソー(株)製)を用い、カラムとしてTSKgel SuperHZM−H、TSKgel SuperHZ4000、TSKgel SuperHZ200(東ソー社製)を、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いて行った。酸価は、JIS規格(JIS K0070:1992)に記載の方法により求めた。
上記で得られた樹脂被覆顔料粒子の分散物を用い、表1の各組成になるように各成分を混合した後、プラスチック製のディスポーザブルシリンジに詰め、PVDF5μmフィルター(Millex−SV、直径25mm、ミリポア社製)で濾過し、シアンインク及びマゼンタインクをそれぞれ調製した。尚、表中の数値の単位は「部」である。
下記組成の諸成分を混合して、反応液を調製した。反応液のpHは1.0であった。
〜反応液の組成〜
・マロン酸(東京化成工業(株)製) ・・・11%
・DL−リンゴ酸(東京化成工業(株)製) ・・・15%
・ジエチレングリコールモノブチルエーテル ・・・4%
(和光純薬工業(株)製)
・トリプロピレングリコールモノメチルエーテル ・・・4%
(和光純薬工業(株)製)
・イオン交換水 ・・・66%
表2に示した組成になるように各成分を混合した後、プラスチック製のディスポーザブルシリンジに詰め、PVDF5μmフィルター(Millex−SV、直径25mm、ミリポア社製)で濾過し、処理液V−1〜V−5をそれぞれ調製した。尚、表中の数値の単位は「部」である。また、セロゾール524は中京油脂(株)製のカルナウバワックス分散物(固形分濃度30%)、トラソルPF60は中京油脂(株)製のパラフィンワックス分散物(固形分濃度40%)、ポリロンP502は中京油脂(株)製のポリエチレンワックス分散物(固形分濃度30%)である。
[インクジェット画像形成]
記録媒体を500mm/秒で所定方向に直線的に移動可能なステージ上に固定し、これに上記で得た反応液をワイヤーバーコーターで約1.5g/m2の塗布量となるように塗布し、塗布直後に50℃で2秒間乾燥させた。その後、GELJET GX5000プリンターヘッド(リコー社製のフルラインヘッド)を、前記ステージの移動方向(副走査方向)と直交する方向に対して、ノズルが並ぶラインヘッドの方向(主走査方向)が75.7°傾斜するように固定配置し、記録媒体を副走査方向に定速移動させながらインク液滴量2.4pL、吐出周波数24kHz、解像度1200dpi×1200dpiの吐出条件にて、シアンインクをライン方式で吐出し、シアン色の画像を印画した。続いて、このシアン色の画像上に重ねるようにしてマゼンタインクを吐出し、マゼンタ色の画像を印画した。このとき、シアンインクの打滴終了からマゼンタインクの打滴開始までの間隔を50ミリ秒とした。
処理液の付与は、以下のA:インクジェット法、B:塗布法のいずれかで行った。
−A:インクジェット法−
処理液は上記同様の吐出条件にて既に形成した画像上にライン方式で吐出した。この際、処理液の吐出量は、記録媒体上にすでに印画された画像情報によって調整し、画像の描画された領域には前記画像形成と同様に処理液滴量2.4pL、吐出周波数24kHz、解像度1200dpi×1200dpiの吐出条件にて処理液を吐出した。尚、画像の描画されていない領域には処理液は吐出しなかった。マゼンタインクの打滴終了から処理液の打滴までの間隔を50ミリ秒とした。
画像形成後、50℃で3秒間乾燥させた後、ワイヤーバーコーターで約1.5g/m2の塗布量となるように処理液を、記録媒体の画像形成された面全体に付与した。
処理液の付与直後、50℃で3秒間乾燥させ、更に60℃に加熱された一対の定着ローラ間を通過させ、ニップ圧0.20MPa、ニップ幅4mmにて定着処理を実施し、評価サンプルを得た。なお、定着ローラは、内部にハロゲンランプが内装されたSUS製の円筒体の芯金の表面がシリコーン樹脂で被覆された加熱ロールと、該加熱ローラに圧接する対向ロールとで構成されたものである。
上記で得られた評価用サンプルについて以下の評価を行なった。評価結果を表4に示した。
10mm×50mmに裁断した未印画の特菱アート両面Nを文鎮(重量470g、サイズ15mm×30mm×120mm)に巻きつけ(未印画の特菱アート両面Nと評価サンプルが接触する面積は150mm2)、上記で作製した評価サンプルを3往復擦った(荷重260kg/m2に相当)。擦った後の印画面を目視により観察し、下記の評価基準にしたがって評価した。
〜評価基準〜
A:印画面の画像の剥れは全く視認できなかった。
B:印画面の画像の剥れが、わずかに視認されたが、実用上問題ないレベル。
C:印画面の画像の剥れが視認でき、実用上問題があるレベル。
評価用サンプルを、新東科学製 表面性測定機Type14DRにステンレス製ロールホルダーを装着し、30g荷重で6000mm/minで50mm画像表面を擦り、金属での擦り傷の発生を、目視で観察し、下記評価基準に従って評価した。
〜評価基準〜
A:印画面の画像の傷は視認できなかった。
B:印画面の画像の傷がわずかに視認されたが、実用上問題ないレベル。
C:印画面の画像の傷が視認でき、実用上問題があるレベル。
評価用サンプルに形成された画像について、画像部と非画像部との境界を目視で観察し、下記評価基準に従って評価した。
〜評価基準〜
A:画像部と非画像部の境界が平らで特に異常感は視認されなかった。
B:画像部と非画像部の境界で画像部が盛り上がっているような異常感が僅かに視認されるが、実用上問題のないレベル
C:画像部と非画像部の境界で画像部が盛り上がっているような異常感が視認でき、実用上問題があるレベル。
Claims (9)
- 色材、および水を含有するインク組成物をインクジェット法で記録媒体上に付与して画像を形成するインク付与工程と、
ワックス、および水を含有し、色材の含有率が0.1質量%未満である処理液を、前記画像上に付与する処理液付与工程と、
を有するインクジェット画像形成方法。 - 前記ワックスは、カルナウバワックス、パラフィンワックス、およびポリエチレンワックスから選択される少なくとも1種である請求項1に記載のインクジェット画像形成方法。
- 前記記録媒体は、原紙と、
前記原紙上に設けられるとともにカオリンおよび重炭酸カルシウムの少なくとも1種を含むコート層と、
を有する塗工紙である請求項1または請求項2に記載のインクジェット画像形成方法。 - 前記記録媒体は、アート紙、コート紙、軽量コート紙、および微塗工紙から選ばれる少なくとも1種である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のインクジェット画像形成方法。
- 前記インク組成物に含まれる色材は、顔料である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のインクジェット画像形成方法。
- 前記インク組成物は、さらに樹脂粒子を含有する請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のインクジェット画像形成方法。
- 前記樹脂粒子は、自己分散性ポリマー粒子である請求項6に記載のインクジェット画像形成方法。
- 前記樹脂粒子は、カルボキシル基およびその塩から選ばれる少なくとも1種であるアニオン性基を有する請求項6または請求項7に記載のインクジェット画像形成方法。
- 前記樹脂粒子は、有機溶媒中で合成されたカルボキシル基を有する樹脂を含み、前記カルボキシル基の少なくとも一部が中和されるとともに、連続相である水に分散されている、請求項6〜請求項8のいずれか1項に記載のインクジェット画像形成方法。
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