JP2013072045A - インクセット及び画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】顔料及び水を含有するインク組成物と、水溶性高分子化合物、有機酸性化合物、シリコーンオイル、及び水を含有する処理液と、を含むインクセット。前記シリコーンオイルが、界面活性剤により前記処理液中に分散されているインクセット。前記水溶性高分子化合物が、イオン性基を有する親水性の構造単位と疎水性の構造単位とを含むインクセット。
【選択図】なし
Description
インクジェット法による画像記録では、顔料を含有するインク組成物(顔料インク)と該顔料インク中の成分を凝集させる処理液とを接触させて画像を形成する画像記録方法が用いられることがある。このような顔料インクと処理液との組み合わせはインクセットとも呼ばれている。
また、ドット径が揃う均質な画像を形成できるインクセットとして、顔料インクと、多価有機酸とポリリン酸及びメタリン酸の少なくとも1種とを含有する処理液(処理液)と、を有するインクセットが知られている(例えば、特許文献2参照)。
また、二液供給法によって、速乾性に優れたインクジェット記録物を普通紙に形成して、高品位な画像が得られるインクジェット記録方法として、多価金属塩と3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノールと水とを含有する無色の前処理液を普通紙に付着させて前処理する工程、および前処理後の普通紙に、顔料と水とを含み前記多価金属塩と反応する少なくとも1種のインク組成物を噴射して画像を形成する工程を具備するインクジェット記録方法が知られている(例えば、特許文献3参照)。
しかしながら、水溶性高分子化合物(水溶性ポリマー)を含有する処理液は泡が発生しやすく、該処理液を含むインクセットを用いて画像を形成すると、処理液中の泡に起因した処理液の塗布ムラが発生する場合があることも判明した。
本発明は上記に鑑みなされたものであり、処理液の塗布ムラを抑制できるとともに、ざらつきが抑制された画像を形成できるインクセット及び画像形成方法を提供することを目的とし、該目的を達成することを課題とする。
<2> 前記シリコーンオイルが、界面活性剤により前記処理液中に分散されている<1>に記載のインクセット。
<3> 前記水溶性高分子化合物が、イオン性基を有する親水性の構造単位と疎水性の構造単位とを含む<1>又は<2>に記載のインクセット。
<4> 前記水溶性高分子化合物が、下記一般式(A)で表される構造単位と下記一般式(B)で表される構造単位とを含む<1>〜<3>のいずれか1つに記載のインクセット。
一般式(A)中、La1は、単結合、−COO−、又は−CONRa3−(Ra3は、水素原子、又は、エーテル結合、チオエーテル結合、及びエステル結合の少なくとも1種を含んでいてもよい炭素数1〜30の1価の基を表す)を表す。
一般式(A)中、La2は、単結合、又は、エーテル結合、チオエーテル結合、及びエステル結合の少なくとも1種を含んでいてもよい炭素数1〜30の2価の連結基を表す。
一般式(A)中、Aaはイオン性基を表す。〕
一般式(B)中、Lb1は、単結合、−COO−、又は−CONRb3−(Rb3は、水素原子、又は、エーテル結合、チオエーテル結合、及びエステル結合の少なくとも1種を含んでいてもよい炭素数1〜30の1価の基を表す)を表す。
一般式(B)中、Rb2は、水素原子、又は、エーテル結合、チオエーテル結合、及びエステル結合の少なくとも1種を含んでいてもよい炭素数1〜30の1価の基を表す。
但し、前記Rb2が水素原子であるときは、前記Lb1は単結合である。〕
<6> 前記シリコーンオイルの含有量が、前記処理液の全量に対し、500ppm以下である<1>〜<5>のいずれか1つに記載のインクセット。
<7> 前記シリコーンオイルの含有量が、前記水溶性高分子化合物の全量に対し、0.1質量%〜20.0質量%である<1>〜<6>のいずれか1つに記載のインクセット。
<8> 前記Rb2が、直鎖の炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基、分岐構造を有する炭素数3〜12の脂肪族炭化水素基、環構造を有する炭素数3〜12の脂肪族炭化水素基、炭素数7〜12のアラルキル基、又は炭素数7〜12のアリールオキシアルキル基である<4>〜<7>のいずれか1つに記載のインクセット。
<9> 前記一般式(A)で表される構造単位の含有量が、前記水溶性高分子化合物の全量に対し、10質量%〜50質量%である<4>〜<8>のいずれか1つに記載のインクセット。
<10> 前記水溶性高分子化合物の重量平均分子量が、20000〜80000である<1>〜<9>のいずれか1つに記載のインクセット。
<11> 前記Ra1が水素原子であり、前記La1が−COO−又は−CONH−であり、前記La2が炭素数1〜12のアルキレン基であり、前記Aaがスルホン酸基又はその塩であり、前記Rb1が水素原子又はメチル基であり、前記Lb1が−COO−であり、前記Rb2が、直鎖の炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基、分岐構造を有する炭素数3〜12の脂肪族炭化水素基、環構造を有する炭素数3〜12の脂肪族炭化水素基、炭素数7〜12のアラルキル基、又は炭素数7〜12のアリールオキシアルキル基である<4>〜<10>のいずれか1つに記載のインクセット。
<12> 前記有機酸性化合物が、下記一般式(I)で表される化合物を含む<1>〜<11>のいずれか1つに記載のインクセット。
〔一般式(I)中、nは2以上の整数を表し、mは3以上の整数を表す。〕
<14> 更に、前記処理液塗布工程及び前記インク付与工程によって形成された画像を加熱定着する加熱定着工程を有する<13>に記載の画像形成方法。
本発明のインクセットは、顔料及び水を含有するインク組成物(以下、単に「インク」ともいう)と、水溶性高分子化合物、有機酸性化合物、シリコーンオイル、及び水を含有する処理液と、を含む。
本発明者の検討により、上記有機酸性化合物を含有する処理液に更に水溶性高分子化合物を含有させることにより、画像のざらつきを抑制できる傾向があることが明らかとなった。
しかしながら、水溶性高分子化合物を含有する処理液は泡が発生しやすく、該処理液を含むインクセットを用いて画像を形成すると、処理液中の泡に起因した処理液の塗布ムラが発生する場合があることも判明した。更に、泡を低減しようとして該処理液中に消泡剤(具体的には、シリコーンオイル以外の消泡剤)を含有させても、必ずしも、泡に起因する処理液の塗布ムラを改善できない場合があることも判明した。
そこで本発明者は、水溶性高分子化合物を含有する処理液に、消泡剤としてシリコーンオイルを選択して含有させることにより、処理液中の泡に起因する処理液の塗布ムラを抑制できるとともに、画像のざらつきを低減できるとの知見を得、この知見に基づき本発明を完成させた。
以下、本発明のインクセットにおける処理液及びインク組成物について説明する。
本発明における処理液は、水溶性高分子化合物、有機酸性化合物、及びシリコーンオイルを含有し、必要に応じその他の成分を含有する。
前記処理液は、前記有機酸性化合物により、インク組成物中の成分(顔料等)を凝集させる液である。顔料を含有するインク組成物に加え、処理液を用いることで、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。
前記処理液は、シリコーンオイルを少なくとも1種含有する。
これにより、処理液中の泡に起因する処理液の塗布ムラを抑制できる。
一般に、液体中の泡を抑制するために消泡剤が用いられることがあるが、本発明においては、シリコーンオイル以外の消泡剤を用いても上述の塗布ムラの抑制効果が得られない。
前記シリコーンオイルとしては特に制限はなく、例えば、ジメチルポリシロキサン等のオルガノポリシロキサン、ポリオキシアルキレン変性オルガノポリシロキサン等の変性オルガノポリシロキサンが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、前記シリコーンオイルとしては、例えば、特公平07−090128号公報に記載のシリコーンオイルや、特許3976113号公報に記載のシリコーンオイルを用いることもできる。
また、前記シリコーンオイルとしては、消泡性の観点から、25℃における粘度が100〜100,000mm2/sのシリコーンオイルが好ましい。
中でも、前記シリコーンオイルが界面活性剤により前記処理液中に分散されている形態(即ち、前記シリコーンオイルが前記処理液中に乳化分散されている形態)がより好ましい。
前記シリコーンオイルが界面活性剤により前記処理液中に分散されている形態とするための具体的な方法としては、処理液の作製の際、後述するエマルジョン型シリコーン消泡剤を用いる方法が好適である。
前記シリコーンオイルを分散させる前記界面活性剤としては特に限定はなく、水を含む処理液中に、シリコーンオイルを乳化分散させ得る界面活性剤の中から適宜選択して用いることができる。
前記シリコーンオイルを分散させる前記界面活性剤としてはノニオン性界面活性剤が好適である。
前記シリコーンオイルを分散させる前記界面活性剤として、具体的には、例えば、後述する表面張力調整剤として例示する界面活性剤を用いることができる。
ここで、シリコーン消泡剤は、シリコーンオイルを有効成分として含む消泡剤である。
シリコーン消泡剤の形態としては、例えば、オイル型シリコーン消泡剤、コンパウンド型シリコーン消泡剤、エマルジョン型シリコーン消泡剤、自己乳化型シリコーン消泡剤などの各形態が挙げられる。
前記オイル型シリコーン消泡剤は、シリコーンオイル(親水性シリコーンオイル等の変性シリコーンオイルも含まれる)そのものを指す。親水性シリコーンオイルは、「親水性オイル型シリコーン消泡剤」などとも呼ばれている。
前記コンパウンド型シリコーン消泡剤は、オイル型シリコーン消泡剤にシリカやアルミナ等の粒子を分散させて消泡性を上げた形態である。
前記エマルジョン型シリコーン消泡剤は、コンパウンド型シリコーン消泡剤を乳化剤(界面活性剤)によってO/W型のエマルジョンにして水への分散性を上げた形態である。
前記自己乳化型シリコーン消泡剤は、シリコーンオイルとシリカを含み、水に希釈すると容易にO/W型のエマルジョンになる形態である。
中でも、塗布ムラ抑制の効果が特に顕著である点で、エマルジョン型シリコーン消泡剤が好ましい。
該市販品としては、KS−508、KS−531、KS−537、KS−604、KM−72、KM−72F、KM−90、KM−98(以上、信越化学工業(株)製)、SF−8427、SF−8428、SH−3749、SH−8400、FZ−2101、FZ−2104、FZ−2118、FZ−2203、FZ−2207(以上、東レ・ダウコーニング(株)製)、BYK−345、BYK−346、BYK−348(以上、ビッグケミー・ジャパン(株)製)、TSA−739、TSA−7341、TSA−732、TSA−732A、TSA−772、TSA−730、TSA−770、TSA−775、YMA6509、TSA−737、TSA−737F、YSA−6406、TSA−780(以上、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)などが挙げられる。
前記処理液中における前記シリコーンオイルの含有量の下限には特に限定はないが、処理液の塗布ムラをより抑制する観点からは、該含有量の下限は、前記処理液の全量に対し、5ppmが好ましく、10ppmがより好ましく、50ppmが特に好ましい。該含有量の下限は、水溶性高分子化合物の全量に対しては、0.1質量%が好ましく、0.2質量%がより好ましく、1.0質量%が特に好ましい。
なお、本発明において、「ppm」は質量基準である。
本発明における処理液は、水溶性高分子化合物を少なくとも1種含む。
これにより、インク組成物中の成分を有機酸性化合物により凝集させる際の凝集速度をある程度抑え、記録媒体に付与されたインク滴を目的とする大きさに広げることができる。これにより、インクの広がり不足に起因する画像のざらつきを抑制できる。
ここで、「水溶性」とは、水に一定濃度以上溶解できることをいい、水性の処理液中に(望ましくは均一に)溶解し得るものであればよい。具体的には、25℃の水に対する溶解度が5質量%以上であることが好ましく、10質量以上であることがより好ましい。
そこで本発明では、水溶性高分子化合物を含む処理液にシリコーンオイルを含有させることで、画像のざらつきを抑制しながら、処理液中に泡に起因する処理液の塗布ムラを抑制できる。
また、前記水溶性高分子化合物としては、後述する特定高分子化合物も好適である。
前記含有量が0.1質量%以上であれば、インク滴の広がりをより促進でき、前記含有量が10質量%以下であれば、処理液の増粘をより抑制できる。また、前記含有量が10質量%以下であれば、処理液中の泡に起因する処理液の塗布ムラをより抑制できる。
前記処理液に含まれる前記水溶性高分子化合物としては、イオン性基(好ましくはアニオン性基)を有する親水性の構造単位を含む高分子化合物(以下、「特定高分子化合物」ともいう)が好ましい。これにより、記録媒体に付与されたインク滴の広がりをより促進することができ、画像のざらつきが更に抑制される。
特定高分子化合物により、上記の効果が得られる理由は以下のように推測される。
前記特定高分子化合物は、側鎖部分のイオン性基の作用により処理液中の溶媒(例えば水)との親和性を保持する。一方、記録媒体上に付与された処理液において該高分子化合物は、主に主鎖部分とイオン性基を除いた側鎖部分との作用により、処理液の表面付近(記録媒体から離れた側の付近)に存在すると考えられる。この状態で記録媒体上の処理液にインク組成物が付与されると、処理液の表面付近に存在する該特定高分子化合物によって処理液のインク組成物中への浸透がある程度妨げられ、その結果、有機酸性化合物によるインク組成物の凝集速度がある程度抑えられ、インク滴の広がりが促進されるものと考えられる。
しかし、その反面、水溶性高分子化合物として前記特定高分子化合物を用いた場合、処理液中により泡が生じやすくなり、泡に起因する処理液の塗布ムラがより発生し易いことがわかった。
従って、水溶性高分子化合物として前記特定高分子化合物を用いた場合には、前述のシリコーンオイルによる処理液の塗布ムラ抑制の効果がより顕著に奏される。
前記水溶性高分子化合物中におけるイオン性基(好ましくはアニオン性基)を有する構造単位の含有量としては、水溶性高分子化合物の全質量中、例えば10〜100質量%とすることができ、10〜90質量%であることが好ましく、10〜70質量%であることがより好ましく、10〜50質量%であることがさらに好ましく、20〜40質量%であることが特に好ましい。
疎水性の構造単位を含むことにより、特定高分子化合物が処理液表面に更に存在しやすくなるため、記録媒体に付与されたインク滴の広がりがより促進され、画像のざらつきが更に抑制される。
しかし、その反面、処理液中に更に泡が生じやすくなり、泡に起因する処理液の塗布ムラが更に発生し易くなる。
従って、前記特定高分子化合物として、イオン性基(好ましくはアニオン性基、特に好ましくはスルホン酸基)を有する親水性の構造単位と疎水性の構造単位とを含む特定高分子化合物を用いた場合には、シリコーンオイルによる塗布ムラ抑制の効果がより顕著に奏される。
まず、前記特定高分子化合物における親水性の構造単位の好ましい例である、一般式(A)で表される構造単位について説明する。
一般式(A)中、La1は、単結合、−COO−、又は−CONRa3−(Ra3は、水素原子、又は、エーテル結合、チオエーテル結合、及びエステル結合の少なくとも1種を含んでいてもよい炭素数1〜30の1価の基を表す)を表す。
一般式(A)中、La2は、単結合、又は、エーテル結合、チオエーテル結合、及びエステル結合の少なくとも1種を含んでいてもよい炭素数1〜30の2価の連結基を表す。
一般式(A)中、Aaはイオン性基を表す。
前記La1として、好ましくは−COO−又はCONRa3−であり、より好ましくは−COO−又はCONH−であり、特に好ましくは−CONH−である。
前記Ra3における炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、及びこれらの組み合わせからなる基等が挙げられる。
本発明において、脂肪族炭化水素基は直鎖の炭化水素基には限定されず、環構造(脂環構造)及び分岐構造の少なくとも一方を有していてもよい。
また、本発明において、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、及びこれらの組み合わせからなる基は無置換であっても置換基により置換されていてもよい。該置換基としては、アルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、等が挙げられる。
前記炭素数8以上の縮環型芳香環化合物とは、2個以上のベンゼン環が縮環した芳香環、及び/又は、少なくとも1種の芳香環と該芳香環に縮環した脂環式炭化水素とから構成される、炭素数8以上の芳香族化合物である。
炭素数8以上の縮環型芳香環化合物の具体例としては、ナフタレン、アントラセン、フルオレン、フェナントレン、アセナフテンなどが挙げられる。
前記Ra3において、前記芳香族炭化水素基の炭素数は、6〜16が好ましく、6〜14がより好ましく、6〜10がさらに好ましく、6が特に好ましい。
前記Ra3において、前記脂肪族炭化水素基及び芳香族炭化水素基の組み合わせからなる炭化水素基の炭素数は、7〜28が好ましく、7〜15がより好ましく、7〜12がさらに好ましく、7〜9が特に好ましい。
前記La2における炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、及びこれらの組み合わせからなる基等が挙げられる。
前記La2における前記脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基(アリーレン基)との組み合わせからなる基としては、分岐構造を有していてもよく、脂環構造を有していてもよい、アリーレンアルキレン基、アルキレンアリーレン基が挙げられる。
前記La2における「エーテル結合、チオエーテル結合、及びエステル結合の少なくとも1種と炭化水素基の少なくとも1種とが連結されて構成される2価の基」としては、前述の「エーテル結合、チオエーテル結合、及びエステル結合の少なくとも1種と炭化水素基の少なくとも1種とが連結されて構成される1価の基」で例示された基から水素原子1個を除いた2価の基が挙げられる。
前記La2において、前記芳香族炭化水素基の炭素数は、6〜16が好ましく、6〜14がさらに好ましく、6〜10がより好ましく、6が特に好ましい。
前記La2において、前記脂肪族炭化水素基及び芳香族炭化水素基の組み合わせからなる炭化水素基の炭素数は、7〜28が好ましく、7〜15がさらに好ましく、7〜12がより好ましく、7〜9が特に好ましい。
ここで、カチオン性基とは、カチオンに解離可能な基、もしくはカチオンに解離している基を表し、アニオン性基とは、アニオンに解離可能な基、もしくはアニオンに解離している基を表す。
前記Aaとして、具体的には、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、ボロン酸基、アミノ基、アンモニウム基、又はこれらの塩等が挙げられる。中でも、適度な酸性という点から、好ましくは、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、又はこれらの塩であり、より好ましくは、カルボキシル基、スルホン酸基、又はこれらの塩であり、更に好ましくは、スルホン酸基又はその塩である。
前記イオン性基を有するモノマーとしては、通常用いられるモノマーを特に制限なく用いることができる。
またスルホン酸基を有するモノマーとしては、例えば、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、3−スルホプロピル(メタ)アクリレート、ビス−(3−スルホプロピル)−イタコネート等が挙げられる。
またリン酸基を有するモノマーとしては、例えば、ビニルホスホン酸、ビニルホスフェート、ビス(メタクリロキシエチル)ホスフェート、ジフェニル−2−アクリロイロキシエチルホスフェート、ジフェニル−2−メタクリロイロキシエチルホスフェート、ジブチル−2−アクリロイロキシエチルホスフェート等が挙げられる。
アニオン性基を有するモノマーは、1種単独で、又は2種以上を混合して用いることができる。
次に、前記特定高分子化合物における疎水性の構造単位の好ましい例である、一般式(B)で表される構造単位について説明する。
一般式(B)中、Lb1は、単結合、−COO−、又は−CONRb3−(Rb3は、水素原子、又は、エーテル結合、チオエーテル結合、及びエステル結合の少なくとも1種を含んでいてもよい炭素数1〜30の1価の基を表す)を表す。
一般式(B)中、Rb2は、水素原子、又は、エーテル結合、チオエーテル結合、及びエステル結合の少なくとも1種を含んでいてもよい炭素数1〜30の1価の基を表す。
但し、前記Rb2が水素原子であるときは、前記Lb1は単結合である。
前記Lb1として、好ましくは−COO−又はCONRa3−であり、より好ましくは−COO−又はCONH−であり、特に好ましくは−COO−である。
前記Rb3において、前記炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、及びこれらの組み合わせからなる基等が挙げられる。
ここで、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、及びこれらの組み合わせからなる基の例については前述のとおりである。
前記Rb3において、前記芳香族炭化水素基の炭素数は、6〜16が好ましく、6〜14がより好ましく、6〜10がさらに好ましく、6が特に好ましい。
前記Rb3において、前記脂肪族炭化水素基及び芳香族炭化水素基の組み合わせからなる炭化水素基の炭素数は、7〜28が好ましく、7〜15がより好ましく、7〜12がさらに好ましく、7〜9が特に好ましい。
前記Rb2において、前記炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、及びこれらの組み合わせからなる基等が挙げられる。
ここで、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、及びこれらの組み合わせからなる基の例については前述のとおりである。
前記Rb2において、前記芳香族炭化水素基の炭素数は、6〜16が好ましく、6〜14がより好ましく、6〜10がさらに好ましく、6が特に好ましい。
前記Rb2において、前記脂肪族炭化水素基及び芳香族炭化水素基の組み合わせからなる基の炭素数は、7〜28が好ましく、7〜15がより好ましく、7〜12がさらに好ましく、7〜9が特に好ましい。
である。
即ち、前記一般式(B)で表される構造単位を構成するモノマーとして、具体的には、スチレン、α−メチルスチレン、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、アミル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、tert−オクチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)クリレート、2−クロロエチル(メタ)アクリレート、2−ブロモエチル(メタ)アクリレート、4−クロロブチル(メタ)アクリレート、シアノエチル(メタ)アクリレート、2−アセトキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、クロロベンジル(メタ)クリレート、メトキシベンジル(メタ)アクリレート、2−クロロシクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ノルボルニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、フルフリル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、クレジル(メタ)クリレート、ナフチル(メタ)クリレート、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)クリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)クリレート、5−ヒドロキシペンチル(メタ)アクリレート、2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールモノ(メタ)クリレート、ジプロピレングリコールモノ(メタ)クリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)クリレート、2−iso−プロポキシエチル(メタ)クリレート、2−ブトキシエチル(メタ)アクリレート、2−(2−メトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、2−(2−エトキシエトキシ)エチル(メタ)クリレート、2−(2−ブトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、2−(3−フェニルプロピルオキシ)エチル(メタ)クリレート、2−アセトキシエチルメタクリレート、2−アセトアセトキシエチルメタクリレート、アリルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、1−ブロモ−2−メトキシエチルアクリレート、1,1−ジクロロ−2−エトキシエチルアクリレート、2,2,2−テトラフルオロエチルアクリレート、1H,1H,2H,2H−パーフルオロデシルアクリレート、などが挙げられる。
ここで、(メタ)アクリレートは、アクリレート又はメタクリレートを指す。
その他の構造単位としては、例えば、公知のビニルモノマーに由来する構造単位のうち、前記一般式(A)で表される構造単位及び前記一般式(B)で表される構造単位以外の構造単位を用いることができる。
前記含有量が0.1質量%以上であれば、インク滴の広がりをより促進でき、前記含有量が10質量%以下であれば、処理液の増粘をより抑制できる。また、前記含有量が10質量%以下であれば、処理液中の泡に起因する処理液の塗布ムラをより抑制できる。
重合反応は回分式、半連続式、連続式等の公知の操作で行うことができる。重合の開始方法は重合開始剤を用いる方法、光または放射線を照射する方法等がある。これらの重合方法、重合の開始方法は、例えば鶴田禎二「高分子合成方法」改定版(日刊工業新聞社刊、1971)や大津隆行、木下雅悦共著「高分子合成の実験法」化学同人、昭和47年刊、124〜154頁に記載されている。
上記重合方法のうち、特に重合開始剤(例えば、ラジカル重合開始剤)を用いた溶液重合法が好ましい。溶液重合法で用いられる溶剤は、例えば酢酸エチル、酢酸ブチル、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、テトラヒドロフラン、ジオキサン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ベンゼン、トルエン、アセトニトリル、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエタン、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノールのような種々の有機溶剤の単独あるいは2種以上の混合物でも良いし、水との混合溶媒としても良い。
重合温度は生成するポリマーの分子量、開始剤の種類などと関連して設定することができ、通常、0℃〜100℃程度であるが、50〜100℃の範囲で重合を行うことが好ましい。反応時間は、1〜30時間程度が好ましい。得られたポリマーは再沈澱などの精製を行っても良い。
例示化合物A−1〜A−29では、前記aが0〜73であり、前記bが0〜90であり、前記cが10〜90であり、前記dが0〜90である組み合わせが好適である。
例示化合物A−1〜A−29におけるa/b/c/dの具体的な組み合わせとしては、5/5/90/0、33/33/34/0、17/50/33/0、50/17/33/0、40/10/30/0、56/17/27/0、60/13/27/0、70/3/27/0、90/0/10/0、73/0/27/0、50/0/50/0、20/0/80/0、5/0/90/0、0/90/10/0、0/77/23/0、0/50/50/0、0/20/80/0、40/30/27/3、34/30/27/9、18/40/27/15、が挙げられる。
前記処理液は、有機酸性化合物を少なくとも1種含む。
これにより、インク組成物中の成分(顔料等)を凝集させることができる。
前記有機酸性化合物としては、多価有機酸の少なくとも1種を用いることができる。
前記多価有機酸としては、一分子内に2つ以上のカルボキシル基を含む化合物が好ましい。
前記多価有機酸としては、一分子内に2つのカルボキシル基を含む化合物として、酒石酸、フタル酸、4−メチルフタル酸、DL−リンゴ酸、マロン酸、グルタル酸、ジメチルマロン酸、マレイン酸が挙げられる。中でも、DL−リンゴ酸、マロン酸、グルタル酸、ジメチルマロン酸、マレイン酸が好ましい。
前記有機酸性化合物が下記一般式(I)で表される化合物を含むことにより、凝集性がより高められ、記録媒体上に付与されたインク滴の移動がより抑制される。その結果、インク滴の移動に起因する、画像のざらつきがより抑制される。
〔一般式(I)中、nは2以上の整数を表し、mは3以上の整数を表す。〕
また、前記一般式(I)において、前記mは、3〜5の整数であることが好ましい。前記mが3以上であると、インク滴の移動が更に抑制される。前記mが5以下であると、画像の耐擦性が更に向上する。
本発明における処理液は、無機酸として、リン酸及びリン酸化合物の少なくとも1種をを含有してもよい。これにより、画像の光沢ムラが抑制される。画像の光沢ムラは、記録媒体中の成分(例えば炭酸カルシウム)と処理液中の有機酸性化合物との反応による生じると考えられる。
リン酸化合物としては、例えば、亜リン酸、次亜リン酸、ピロリン酸、メタリン酸、ポリリン酸、またはこれらの塩を用いることができる。
本発明における処理液は、水を含有する。
水の含有量には特に制限はないが、10〜99質量%の範囲が好ましく、より好ましくは50〜90質量%であり、更に好ましくは60〜80質量%である。
本発明における処理液は、有機溶剤から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
前記有機溶剤としては、20℃で100gの水に5g以上溶解する有機溶剤(以下、「水溶性有機溶剤」ともいう。)であることが好ましい。
前記水溶性有機溶剤としては、後述するインクに含まれる水溶性有機溶剤と同様のものを用いることができる。中でも、カール抑制の観点から、ポリアルキレングリコールまたはその誘導体であることが好ましく、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル、トリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコールモノアルキルエーテル、ポリオキシプロピレングリセリルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコールから選ばれる少なくとも1種であることがより好ましい。
有機溶剤の処理液中における含有率としては、特に制限はされないが、カール抑制の観点から、処理液全体に対して1〜30質量%であることが好ましく、5〜15質量%であることがより好ましい。
本発明における処理液は、含窒素ヘテロ環化合物及び有機メルカプト化合物から選択される少なくとも1種を含有してもよい。これにより、画像の耐擦性及び記録媒体の搬送性が向上する。中でも、含窒素ヘテロ環化合物を含有することが好ましい。
前記含窒素ヘテロ環化合物の構造としては、含窒素5員環構造又は6員環構造が好ましく、中でも含窒素5員環構造が好ましい。
ヘテロ環としては、例えばテトラゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、チアジアゾール環、オキサジアゾール環、セレナジアゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ベンズオキサゾール環、ベンズチアゾール環、ベンズイミダゾール環、ピリミジン環、トリアザインデン環、テトラアザインデン環、ペンタアザインデン環等があげられる。
即ち、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾインダゾール、ベンゾトリアゾール、テトラゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、ピリジン、キノリン、ピリミジン、ピペリジン、ピペラジン、キノキサリン、モルホリンなどが挙げられ、これらは、上記記載のアルキル基、カルボキシル基、スルホ基、などの置換基を有してよい。
好ましい含窒素6員環化合物の具体例としては、トリアジン、メチルトリアジン、ジメチルトリアジン、ヒドロキシエチルトリアジン環、ピリミジン、4−メチルピリミジン、ピリジン、ピロリンがあげられる。
前記有機メルカプト化合物としては、アルキルメルカプト化合物や、アリールメルカプト化合物、ヘテロ環メルカプト化合物などが挙げられる。
アルキルメルカプト化合物としては、システインやチオリンゴ酸などが挙げられ、アリールメルカプト化合物としては、チオサリチル酸などが挙げられ、ヘテロ環メルカプト化合物としては、2−フェニル−1−メルカプトテトラゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、2−メルカプトピリミジン、2,4−ジメルカプトピリミジン、2−メルカプトピリジンなどが挙げられ、これらは、アルキル基、カルボキシル基、スルホ基、などの置換基を有してよい。
処理液中における前記含窒素ヘテロ環化合物及び前記有機メルカプト化合物の含有量(総含有量)には特に限定はないが、処理液の全量に対し、0.1〜5.0質量%であることが好ましく、0.1〜3.0質量%であることがより好ましい。
本発明における処理液は、界面活性剤の少なくとも1種を含んでいてもよい。界面活性剤は、表面張力調整剤として用いることができる。表面張力調整剤としては、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ベタイン界面活性剤等が挙げられる。
中でも、インク組成物の凝集速度の観点から、ノニオン性界面活性剤またはアニオン性界面活性剤であることが好ましい。
また、特開2003−322926号、特開2004−325707号、特開2004−309806号の各公報に記載のフッ素(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も挙げられる。
本発明における処理液は本発明の効果を損なわない限り、前述の有機酸性化合物に加え、その他の凝集成分を含むことができる。その他の凝集剤としては、多価金属塩およびポリアリルアミン等を挙げることができる。
多価金属塩としては、周期表の第2属のアルカリ土類金属(例えば、マグネシウム、カルシウム)、周期表の第3属の遷移金属(例えば、ランタン)、周期表の第13属からのカチオン(例えば、アルミニウム)、ランタニド類(例えば、ネオジム)の塩、及びポリアリルアミン、ポリアリルアミン誘導体を挙げることができる。金属の塩としては、カルボン酸塩(蟻酸、酢酸、安息香酸塩など)、硝酸塩、塩化物、及びチオシアン酸塩が好適である。中でも、好ましくは、カルボン酸(蟻酸、酢酸、安息香酸塩など)のカルシウム塩又はマグネシウム塩、硝酸のカルシウム塩又はマグネシウム塩、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、及びチオシアン酸のカルシウム塩又はマグネシウム塩である。
多価金属塩の処理液中における含有量としては、例えば1〜10質量%とすることができる。
本発明における処理液は、前記成分に加えて、その他の添加剤を含んで構成することができる。
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、粘度調整剤、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。また、本発明の効果を妨げない範囲で、上記シリコーンオイル以外の消泡剤を含んでいてもよい。
また、本発明における処理液は、顔料等の着色剤を実質的に含まないこと、具体的には処理液全量に対する着色剤の含有量が1質量%未満(より好ましくは0.5質量%以下、更に好ましくは0.1質量%以下)であることが好ましい。
処理液の表面張力は、例えば、界面活性剤を添加することで調整することができる。また処理液の表面張力は、Automatic Surface Tensiometer CBVP-Z(協和界面科学株式会社製)を用い、プレート法により25℃の条件下で測定されるものである。
また処理液の粘度としては、インク組成物の凝集速度の観点から、1〜30mPa・sの範囲が好ましく、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。なお、粘度は、VISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用いて25℃の条件下で測定されるものである。
本発明におけるインク組成物は、顔料を含有する。
前記インク組成物は、必要に応じ、顔料分散剤(ポリマー分散剤)、樹脂粒子、有機溶剤、中和剤、水、およびその他の成分を含む。
本発明におけるインク組成物は、顔料を少なくとも1種含む。
前記顔料としては、その種類に特に制限はなく、従来公知の有機及び無機顔料を用いることができる。例えば、アゾレーキ、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン及びペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、ジケトピロロピロール顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料等の多環式顔料や、塩基性染料型レーキ、酸性染料型レーキ等の染料レーキや、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、昼光蛍光顔料等の有機顔料、酸化チタン、酸化鉄系、カーボンブラック系等の無機顔料が挙げられる。また、カラーインデックスに記載されていない顔料であっても、水相に分散可能であればいずれも使用できる。更に、前記顔料を界面活性剤や高分子分散剤等で表面処理したものや、グラフトカーボン等も使用可能である。
これら顔料のうち、特に、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、カーボンブラック系顔料が好ましい。
本発明におけるインク組成物では、前記顔料が分散剤によって分散されている形態が好ましい。
この形態の中でも、特に、前記顔料がポリマー分散剤によって分散されている形態、即ち、顔料の少なくとも一部が該ポリマー分散剤により被覆されている形態が好ましい。少なくとも一部がポリマー分散剤により被覆されている顔料を、以下、「樹脂被覆顔料」ともいう。
前記低分子の界面活性剤型分散剤としては、特開2010−188661号公報の段落0016〜0020に記載の界面活性剤型分散剤を用いることができる
前記水溶性のポリマー分散剤としては、例えば、特開2010−188661号公報の段落0021〜0022に記載の天然の親水性高分子化合物を用いることができる。
前記合成系の親水性高分子化合物としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル等のビニル系高分子、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸又はそのアルカリ金属塩、水溶性スチレンアクリル樹脂等のアクリル系樹脂、水溶性スチレンマレイン酸樹脂、水溶性ビニルナフタレンアクリル樹脂、水溶性ビニルナフタレンマレイン酸樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のアルカリ金属塩、四級アンモニウムやアミノ基等のカチオン性官能基の塩を側鎖に有する高分子化合物等が挙げられる。
前記スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、前記(メタ)アクリル酸エステル−(メタ)アクリル酸共重合体、前記ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート−(メタ)アクリル酸共重合体、前記スチレン−マレイン酸共重合体は、2元共重合体であっても3元以上の共重合体であってもよい。
前記ポリマー分散剤としては、これらのうち、(メタ)アクリル酸エステル−(メタ)アクリル酸共重合体が好ましく、ベンジル(メタ)アクリレート−(メタ)アクリル酸−メチル(メタ)アクリレート3元共重合体が特に好ましい。
ここで、(メタ)アクリル酸は、アクリル酸又はメタクリル酸を指し、(メタ)アクリレートは、アクリレート又はメタクリレートを指す。
なお、顔料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体積平均粒子径を測定することにより求められるものである。
顔料は、1種単独で又は2種以上を組合わせて使用してもよい。
本発明におけるインク組成物は、必要に応じ樹脂粒子を含有することができる。
この樹脂粒子は、後述の処理液又はこれを乾燥させた領域と接触した際に分散不安定化して凝集しインクを増粘させることによりインク組成物を固定化する機能を有することが好ましい。このような樹脂粒子は、水および有機溶剤の少なくとも1種に分散されているものが好ましい。
また樹脂粒子はラテックスの形態で用いることもできる。
また樹脂粒子の平均粒径は、1nm〜1μmの範囲が好ましく、1nm〜200nmの範囲がより好ましく、1nm〜100nmの範囲が更に好ましく、1nm〜50nmの範囲が特に好ましい。
樹脂粒子のガラス転移温度Tgは30℃以上であることが好ましく、40℃以上がより好ましく、50℃以上がさらに好ましい。
ここで、自己分散性樹脂とは、界面活性剤の不存在下、転相乳化法により分散状態としたとき、ポリマー自身が有する官能基(特に酸性基又はその塩)によって、水性媒体中で分散状態となり得る水不溶性ポリマーをいう。
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(サスペンジョン)の両方の状態を含むものである。
前記自己分散性樹脂粒子としては、特開2010−64480号公報の段落0090〜0121や、特開2011−068085号公報の段落0130〜0167に記載されている自己分散性樹脂粒子を用いることができる。
また、前記水不溶性ポリマーは、ポリマーの親疎水性制御の観点から、芳香族基含有(メタ)アクリレートモノマーに由来する構成単位を共重合比率として15〜80質量%と、カルボキシル基含有モノマーに由来する構成単位と、アルキル基含有モノマーに由来する構成単位(好ましくは、(メタ)アクリル酸のアルキルエステルに由来する構造単位)とを含むことが好ましく、フェノキシエチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位及び/又はベンジル(メタ)アクリレートに由来する構造単位を共重合比率として15〜80質量%と、カルボキシル基含有モノマーに由来する構成単位と、アルキル基含有モノマーに由来する構成単位(好ましくは、(メタ)アクリル酸の炭素数1〜4のアルキルエステルに由来する構造単位)とを含むことがより好ましく、更には加えて、酸価が25〜100であって重量平均分子量が3000〜20万であることが好ましく、酸価が25〜95であって重量平均分子量が5000〜15万であることがより好ましい。
また、樹脂微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、単分散の粒径分布を持つ樹脂粒子を、2種以上混合して使用してもよい。
本発明におけるインク組成物は、水を含有する。
水の含有量は特に制限はないが、インク組成物の全量に対し、10〜99質量%の範囲が好ましく、より好ましくは30〜80質量%であり、更に好ましくは50〜80質量%である。
本発明におけるインク組成物は、必要に応じ有機溶剤(好ましくは、水溶性有機溶剤)の少なくとも1種を更に含有することができる。
水溶性有機溶剤は、乾燥防止、湿潤あるいは浸透促進の効果を得ることができる。乾燥防止には、噴射ノズルのインク吐出口においてインクが付着乾燥して凝集体ができ、目詰まりするのを防止する乾燥防止剤として用いられ、乾燥防止や湿潤には、水より蒸気圧の低い水溶性有機溶剤が好ましい。また、浸透促進には、紙へのインク浸透性を高める浸透促進剤として用いることができる。
本発明におけるインク組成物は、界面活性剤の少なくとも1種を含有することが好ましい。
前記界面活性剤としては、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ベタイン界面活性剤等が挙げられる。凝集速度の観点からは、アニオン性界面活性剤またはノニオン性界面活性剤であることが好ましい。
アセチレングリコール系界面活性剤としては、例えば、2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール及び2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオールのアルキレンオキシド付加物等を挙げることができ、これから選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。これらの化合物の市販品としては例えば、日信化学工業社のオルフィンE1010などのEシリーズを挙げることができる。
本発明におけるインク組成物は、上記成分以外にその他の添加剤を更に含有することができる。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、消泡剤、粘度調整剤、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、インク組成物を調製後に直接添加してもよく、インク組成物の調製時に添加してもよい。
粘度は、VISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用い、インク組成物を25℃の条件下で測定されるものである。
本発明のインクセットの好適な構成としては、前記インク組成物であるシアンインクと、前記インク組成物であるマゼンタインクと、前記インク組成物であるイエローインクと、前記処理液と、の組み合わせからなる構成(3色構成)や、前記インク組成物であるブラックインクと、前記インク組成物であるシアンインクと、前記インク組成物であるシアンインクと、前記インク組成物であるマゼンタインクと、前記インク組成物であるイエローインクと、前記処理液と、の組み合わせからなる構成(4色構成)が挙げられる。
但し、本発明のインクセットは、必要に応じ、1種又は2種のインク組成物と処理液とからなる1色構成又は2色構成のインクセットであってもよい。
また、本発明のインクセットは、上述のインク組成物に加え、必要に応じ、ライトシアンインク、ライトマゼンタインク、及びライトイエローインクから選択される少なくとも1つ等、その他のインク組成物を有していてもよい。上述のその他のインク組成物としては、公知のインク組成物を特に制限無く使用することができる。
また、本発明のインクセットは、必要に応じ、2種以上の処理液を含んでいてもよい。 本発明のインクセットが2種以上のインク組成物を含む場合、該インク組成物の少なくとも1種が、顔料及び水を含有するインク組成物であればよい。また、本発明のインクセットが2種以上の処理液を含む場合、該処理液の少なくとも1種が、水溶性高分子化合物、有機酸性化合物、シリコーンオイル、及び水を含有する処理液であればよい。
本発明のインクセットは、下記の本発明の画像形成方法に好適に用いられるものである。
本発明の画像形成方法は、既述の本発明のインクセットが用いられ、前記処理液を記録媒体上に塗布する処理液塗布工程と、前記記録媒体上に塗布された前記処理液上に前記インク組成物を付与するインク付与工程と、を有する。
かかる構成の画像形成方法により、泡に起因する処理液の塗布ムラを抑制できるとともに、ざらつきが抑制された画像を形成できる。
処理液塗布工程は、前記処理液を記録媒体に塗布する工程である。
本処理液塗布工程は、インク組成物を用いたインク付与工程前に設けられる。
すなわち、本発明の画像形成方法では、記録媒体上に、インク組成物を付与(打滴)する前に、予めインク組成物中の成分(顔料など)を凝集させるための処理液を塗布しておき、記録媒体上に塗布された処理液に接触するようにインク組成物を打滴して画像化する。
これにより、インクジェット記録を高速化でき、高速記録しても濃度、解像度の高い画像が得られる。
加熱方法としては、例えば、記録媒体の処理液の塗布面と反対側からヒーター等で熱を与える方法や、記録媒体の処理液の塗布面に温風又は熱風をあてる方法、赤外線ヒーターを用いた加熱法などが挙げられ、これらの複数を組み合わせて加熱してもよい。
インク付与工程は、既述のインク組成物をインクジェット法により、前記処理液が塗布された記録媒体の該処理液上に付与(打滴)する。
本工程では、記録媒体上にインク組成物を付与でき、所望の可視画像を形成できる。なお、インク組成物の詳細については既述の通りである。
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、前記インクジェット法により記録を行う際に使用するインクノズル等については特に制限はなく、目的に応じて、適宜選択することができる。
本発明の画像形成方法は、これらのいずれにも適用可能であるが、一般にダミージェットを行なわないライン方式に適用した場合に、吐出精度及び画像の耐擦過性の向上効果が大きい。
また本発明の画像形成方法においては、既述のインクセットを用いることで、高速に画像を記録した場合でも、着弾干渉が抑制され、高精細な画像を形成することができる。
ここで「処理液塗布工程の後、10秒以内に開始」とは、処理液の塗布・乾燥終了から、最初のインク滴が記録媒体上に着滴するまでの時間が10秒以内であることを意味する。
尚、インク滴の液滴量は、打滴するインク組成物に応じて、インクジェット法における吐出条件を適宜選択することで調整することができる。
本発明においては、前記処理液塗布工程及び前記インク付与工程によって形成された画像(インク)を加熱定着する加熱定着工程を更に設けることが好ましい。
かかる加熱定着により、記録媒体上の画像の定着が施され、画像の耐擦過性がより向上する。
加熱と共に加圧する場合、加圧時における圧力は、表面平滑化の点で、0.1〜3.0MPaの範囲が好ましく、より好ましくは0.1〜1.0MPaの範囲であり、更に好ましくは0.1〜0.5MPaの範囲である。
また、加熱加圧の方法は、特に制限はないが、例えば、熱板を記録媒体の画像形成面に押圧する方法や、一対の加熱加圧ローラ、一対の加熱加圧ベルト、あるいは記録媒体の画像記録面側に配された加熱加圧ベルトとその反対側に配された保持ローラとを備えた加熱加圧装置を用い、対をなすローラ等を通過させる方法など、接触させて加熱定着を行なう方法が好適に挙げられる。
本発明の画像形成方法では、上述のとおり、記録媒体上に画像が形成される。
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、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。
塗工紙は、支持体となるセルロースを主体とした一般に表面処理されていない上質紙や中性紙等の表面に、無機顔料などを含有するコート層(塗工層ともいう。)を設けたものである。塗工紙は画像部の光沢ムラが発生しやすい傾向があるが、前記処理液にリン酸又はリン酸化合物を含む場合には、画像部の光沢ムラの発生を効果的に抑制することができる。具体的には、アート紙、コート紙、軽量コート紙、又は微塗工紙が好ましい。
処理液中の成分として用いる水溶性高分子化合物(水溶性ポリマー1〜10)を以下のようにして準備した。
水溶性ポリマー1の構造を下記に示す。
なお、下記に示した水溶性ポリマー1において、各構成単位の右下の数字は質量比(質量%)を表し、Mwは重量平均分子量を表す。以降の各ポリマーの構造式に関しても同様である。
攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を備えた200ミリリットル三口フラスコに、イソプロピルアルコール30.0gを仕込んで、窒素雰囲気下に、65℃まで昇温した。
次に、メチルメタクリレート(以下、「MMA」ともいう)(30.0g)、エチルアクリレート(以下、「EA」ともいう)(6.5g)、アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(以下、「AMPS」ともいう)(13.5g)、イソプロピルアルコール(30g)、水(15g)、及び「V−601」(和光純薬工業(株)製の重合開始剤)(2.97g(0.0129モル);モノマーの総モル数(0.430モル)に対して3モル%)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2時間攪拌し、その後、「V−601」(モノマーの総モル数に対して1.5モル%(1.48g))及びイソプロピルアルコール(3.0g)を加え、2時間攪拌を行った。
得られたポリマー溶液を、用いたアクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸と等モル数の水酸化ナトリウムの水溶液で中和し、減圧濃縮によってイソプロピルアルコールを留去し、ポリマー溶液の総量が310gになるまで水を加え、水溶性ポリマー1を16質量%含むポリマー水溶液を得た。
得られた水溶性ポリマー1の重量平均分子量(Mw)は45000(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によりポリスチレン換算で算出、使用カラムはTSKgel SuperHZM−H、TSKgel SuperHZ4000、TSKgel SuperHZ200(東ソー社製))であった。
水溶性ポリマー2として、市販品のポリビニルアルコール((株)クラレ製PVA235、けん化度88%、重合度3500)を準備した。
水溶性ポリマー1の合成において、モノマー種及び比率を変更したこと以外は水溶性ポリマー1の合成と同様にして、以下に示す水溶性ポリマー3〜10を合成した。
下記の構造において、Meはメチル基であり、Etはエチル基であり、nBuはノルマルブチル基であり、tBuはターシャリーブチル基である。
なお、後述の表2及び3では、水溶性ポリマーのモノマー成分に着目し、水溶性ポリマー3を「MMA/AMPS」と、水溶性ポリマー4を「MMA/SPA(K)」と、水溶性ポリマー5を「MMA/BMA/AMPS」と、水溶性ポリマー6を「MMA/TBMA/AMPS」と、水溶性ポリマー7を「MMA/IBOMA/AMPS」と、水溶性ポリマー8を「MMA/CHMA/AMPS」と、水溶性ポリマー9を「MMA/BzMA/AMPS」と、水溶性ポリマー10を「MMA/PEMA/AMPS」と、それぞれ表記する。
下記スキームにしたがって、以下に示すようにしてポリマー分散剤P−1を合成した。
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。
(シアン分散液の調製)
シアン顔料であるピグメント・ブルー15:3(フタロシアニンブルー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規定 NaOH水溶液5.5部と、イオン交換水87.2部と、を混合し、ビーズミルにより0.1mmφジルコニアビーズを用いて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、更に一部の水を除去した後、更に、高速遠心冷却機7550(久保田製作所製)を用いて、50mL遠心管を使用し、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た。その後、吸光度スペクトルから顔料濃度を求め、顔料濃度が10.2質量%の樹脂被覆顔料粒子(ポリマー分散剤で被覆された顔料)の分散物(シアン分散液C)を得た。得られたシアン分散液Cの平均粒径は105nmであった。
シアン分散液の調製において、ピグメント・ブルー15:3(フタロシアニンブルーA220、大日精化株式会社製)の代わりに、マゼンタ顔料であるピグメント・レッド122を用いた以外はシアン分散液の調製と同様にして、樹脂被覆顔料粒子(ポリマー分散剤で被覆された顔料)の分散物(マゼンタ分散液M)を調製した。得られたマゼンタ分散液Mの平均粒径は85nmであった。
シアン分散液の調製において、ピグメント・ブルー15:3(フタロシアニンブルーA220、大日精化株式会社製)の代わりに、イエロー顔料であるピグメント・イエロー74を用いた以外は、同様の方法で樹脂被覆顔料粒子(ポリマー分散剤で被覆された顔料)の分散物(イエロー分散液Y)を調製した。得られたイエロー分散液Yの平均粒径は82nmであった。
シアン分散液の調製において、ピグメント・ブルー15:3(フタロシアニンブルーA220、大日精化株式会社製)の代わりに、ブラック顔料であるカーボンブラック(デグッサ社製NIPEX160−IQ)を用いた以外は、同様の方法で樹脂被覆顔料粒子(ポリマー分散剤で被覆された顔料)の分散物(ブラック分散液K)を調製した。得られたブラック分散液Kの平均粒径は130nmであった。
攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を備えた2リットル三口フラスコに、メチルエチルケトン360.0gを仕込んで、75℃まで昇温した。反応容器内温度を75℃に保ちながら、フェノキシエチルアクリレート180.0g、メチルメタクリレート162.0g、アクリル酸18.0g、メチルエチルケトン72g、及び「V−601」(和光純薬(株)製)1.44g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」0.72g、メチルエチルケトン36.0gからなる溶液を加え、75℃で2時間攪拌後、さらに「V−601」0.72g、イソプロパノール36.0g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時間攪拌を続けた。得られた共重合体の重量平均分子量(Mw)は64000(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によりポリスチレン換算で算出、使用カラムはTSKgel SuperHZM−H、TSKgel SuperHZ4000、TSKgel SuperHZ200(東ソー社製))、酸価は38.9(mgKOH/g)であった。
次に、重合溶液668.3gを秤量し、イソプロパノール388.3g、1mol/L NaOH水溶液145.7mlを加え、反応容器内温度を80℃に昇温した。次に蒸留水720.1gを20ml/minの速度で滴下し、水分散化せしめた。その後、大気圧下にて反応容器内温度80℃で2時間、85℃で2時間、90℃で2時間保った後、反応容器内を減圧にし、イソプロパノール、メチルエチルケトン、蒸留水を合計で913.7g留去し、固形分濃度28.0%の自己分散性樹脂微粒子(B−01)の水分散物(エマルジョン)を得た。
上記で得られた各顔料分散液(シアン分散液C,マゼンタ分散液M,イエロー分散液Y,ブラック分散液K)及び自己分散性樹脂粒子B−01を用い、下記表1に示すインクの組成となるように各成分を混合し、各インク組成物(マゼンタインク組成物M1、ブラックインク組成物K1、シアンインク組成物C1、イエローインク組成物Y1)をそれぞれ調製した。
調製した各インク組成物をプラスチック製ディスポーサブルシリンジにて、PVDF5μmフィルター(ミリポア社製Millex SV、直径25mm)で濾過して完成インク(マゼンタインクM1、ブラックインクK1、シアンインクC1、イエローインクY1)とした。
各完成インクについて、東亜DKK(株)製pHメーターWM−50EGを用いてpHを測定した。また、協和界面科学(株)製 FASE Automatic Surface Tensionmeter CBVP−Zにて、表面張力を測定した。
結果を表1に示す。
・ニューポールGP−250 … 山洋化学工業(株)製の有機溶剤
・オルフィンE1010 … 日信化学工業(株)製のノニオン系界面活性剤
下記表2及び表3に示す処理液1〜23(処理液No.1〜23)を作製した。
以下、処理液7の作製を中心に説明する。
下記組成となるように各成分を混合し、処理液7を作製した。
−処理液7の組成−
・ジエチレングリコールモノエチルエーテル … 4質量%
・トリプロピレングリコールモノメチルエーテル … 4質量%
・有機酸性化合物(マロン酸) … 17.2質量%
・無機酸性化合物(リン酸) … 4.3質量%
・水溶性ポリマー1 … 0.5質量%
・ベンゾトリアゾール … 1質量%
・消泡剤(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製TSA−739(15%);エマルジョン型シリコーン消泡剤)
… シリコーンオイルの量として100ppm
・イオン交換水 … 合計で100質量%となる残量
処理液7の作製において、消泡剤を用いなかったこと以外は処理液7の作製と同様にして処理液1を作製した。
処理液7の作製において、有機酸性化合物の種類、水溶性ポリマーの種類、消泡剤の種類及び量(処理液中の含有量)を、下記表2及び表3に示すようにしたこと以外は処理液7と同様にして処理液2〜6及び8〜23をそれぞれ作製した。
処理液14では、有機酸性化合物として、マロン酸及びリンゴ酸(質量比〔マロン酸/リンゴ酸〕=50/50、合計含有量17.2質量%)を用いた。
処理液15〜23では、有機酸性化合物として、マロン酸、リンゴ酸、及びプロパントリカルボン酸(質量比〔マロン酸/リンゴ酸/プロパントリカルボン酸〕=42.5/42.5/15、合計含有量17.2質量%)を用いた。
上記各完成インク(マゼンタインクM1、ブラックインクK1、シアンインクC1、イエローインクY1)の組み合わせと、処理液1〜23のいずれか1つと、を組み合わせ、インクセット1〜23を準備した。処理液の番号とインクセットの番号との対応は下記表2及び表3に示すとおりである。
記録媒体としてA4サイズの特菱アート(三菱製紙製)を用い、下記表2及び表3に示すインクセット1〜23を用い、下記条件で画像を形成した。
尚、下記画像形成では、処理液塗布工程の後、10秒以内にインク打滴が開始されるようにした。
記録媒体へのインク付与の直前に、処理液を塗布バーを用いて、塗工量1.7g/m2になるように記録媒体表面に塗設した。
〜処理液用乾燥条件(送風乾燥)〜
風速: 15m/s
温度及び加熱方法: 記録媒体の表面温度(処理液が付与された側の温度)が60℃となるように記録媒体の背面(処理液が付与されていない側の面)から接触型平面ヒーターで加熱した。
送風領域: 450mm(乾燥時間0.7秒)
処理液が付与された記録媒体上に、下記の条件で4色シングルパス画像形成を行った。
具体的には、処理液が付与された記録媒体の該処理液上に、下記条件で各色のインクを付与(打滴)して画像を形成した。
ヘッド :1,200dpi/20inch幅ピエゾフルラインヘッドを4色分配置したヘッドを用いた。
吐出液滴量:2.4pLとした。
駆動周波数:30kHz(記録媒体搬送速度635mm/sec)とした。
〜インク用乾燥条件(送風乾燥)〜
風速 :15m/s
温度 :記録媒体の表面温度(インクが付与された側の温度)が60℃となるように記録媒体の背面(インクが付与されていない側の面)から接触型平面ヒーターで加熱した。
送風領域:640mm(乾燥時間1秒間)
上記インクの付与により形成された画像を、シリコンゴムローラ(硬度50°、ニップ幅5mm)を用い、下記条件で加熱定着した。
これにより、記録媒体上に画像が形成された試料を得た。
〜加熱定着の条件〜
ローラ温度:90℃
圧力:0.8MPa
(画像のざらつき評価)
上記インク付与工程において、処理液上にマゼンタインクをベタ状に付与してマゼンタのベタ画像を形成し、得られたマゼンタのベタ画像上にシアンインクを網点面積率50%〜80%となるように網点状に付与し、2次色画像を得た。
得られた2次色画像に対し、上述の加熱定着処理を施した。
加熱定着後の2次色画像を目視で観察し、画像のざらつきを下記基準に従って評価した。
−評価基準−
5:全体にざらつきが見られず均一であった。
4:わずかに微小なざらつきが見られるが、全体としてはほぼ均一であった。
3:微小なざらつきが見られるが、実用上は問題ないレベルであった。
2:ざらつきが多く目視でも目立ち、実用上問題になるレベルであった。
1:強い濃淡をもったざらつきが多く発生し、均一とは言えないレベルであった。
上記画像のざらつき評価と同様にして2次色画像の形成を記録媒体100枚について連続して行った。
2次色画像が形成された記録媒体100枚について、それぞれ2次色画像を目視で観察し、処理液中の泡に起因する処理液の塗布ムラの有無を確認した。
2次色画像が形成された記録媒体100枚における該塗布ムラの発生確率を求め、下記基準に従って処理液の塗布ムラを評価した。
−評価基準−
5:記録媒体100枚における塗布ムラの発生確率が0%であった。
4:記録媒体100枚における塗布ムラの発生確率が1%以上4%以下であった。
3:記録媒体100枚における塗布ムラの発生確率が5%以上9%以下であった。
2:記録媒体100枚における塗布ムラの発生確率が10%以上19%以下であった。
1:記録媒体100枚における塗布ムラの発生確率が20%以上39%以下であった。
0:記録媒体100枚における塗布ムラの発生確率が40%以上であった。
・水溶性ポリマーの量は、処理液の全量に対する含有量(質量%)を示す。
・シリコーン消泡剤の量は、各シリコーン消泡剤に含まれるシリコーンオイルの、処理液全量に対する含有量(質量%)を示す。
・KS−537は、信越化学工業(株)製の自己乳化型シリコーン消泡剤である。
・KS−604は、信越化学工業(株)製の親水性のオイル型シリコーン消泡剤である。
・KM−72Fは、信越化学工業(株)製の親水性のエマルジョン型シリコーン消泡剤である。
・TSA−739は、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製のエマルジョン型シリコーン消泡剤である。
・オルフィンAF104は、日信化学工業(株)製のアセチレングリコール消泡剤である。オルフィンAF104の量は、該オルフィンAF104に含まれる有効成分の、処理液全量に対する含有量(質量%)を示す。
・BYK−012は、ビックケミー・ジャパン(株)製の非シリコーン消泡剤(ポリマー含有)である。BYK−012の量は、該BYK−012に含まれる有効成分の、処理液全量に対する含有量(質量%)を示す。
更に、インクセット9及び13〜23の結果から、水溶性ポリマーとして、疎水性の構造単位及びスルホン酸基を有する親水性の構造単位を含む水溶性ポリマー1及び3〜10を用いることにより、画像のざらつきを更に抑制できることがわかった。
更に、インクセット7〜12の結果から、シリコーンオイルの含有量を500ppm以下とすることにより、画像のざらつきを更に抑制できることがわかった。
更に、インクセット14〜23の結果から、有機酸性化合物としてプロパントリカルボン酸を用いることにより、画像のざらつきを更に抑制できることがわかった。
Claims (14)
- 顔料及び水を含有するインク組成物と、
水溶性高分子化合物、有機酸性化合物、シリコーンオイル、及び水を含有する処理液と、
を含むインクセット。 - 前記シリコーンオイルが、界面活性剤により前記処理液中に分散されている請求項1に記載のインクセット。
- 前記水溶性高分子化合物が、イオン性基を有する親水性の構造単位と疎水性の構造単位とを含む請求項1又は請求項2に記載のインクセット。
- 前記水溶性高分子化合物が、下記一般式(A)で表される構造単位と下記一般式(B)で表される構造単位とを含む請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のインクセット。
〔一般式(A)中、Ra1は水素原子又はメチル基を表す。
一般式(A)中、La1は、単結合、−COO−、又は−CONRa3−(Ra3は、水素原子、又は、エーテル結合、チオエーテル結合、及びエステル結合の少なくとも1種を含んでいてもよい炭素数1〜30の1価の基を表す)を表す。
一般式(A)中、La2は、単結合、又は、エーテル結合、チオエーテル結合、及びエステル結合の少なくとも1種を含んでいてもよい炭素数1〜30の2価の連結基を表す。
一般式(A)中、Aaはイオン性基を表す。〕
〔一般式(B)中、Rb1は、水素原子又はメチル基を表す。
一般式(B)中、Lb1は、単結合、−COO−、又は−CONRb3−(Rb3は、水素原子、又は、エーテル結合、チオエーテル結合、及びエステル結合の少なくとも1種を含んでいてもよい炭素数1〜30の1価の基を表す)を表す。
一般式(B)中、Rb2は、水素原子、又は、エーテル結合、チオエーテル結合、及びエステル結合の少なくとも1種を含んでいてもよい炭素数1〜30の1価の基を表す。
但し、前記Rb2が水素原子であるときは、前記Lb1は単結合である。〕 - 前記イオン性基が、スルホン酸基又はその塩である請求項3又は請求項4に記載のインクセット。
- 前記シリコーンオイルの含有量が、前記処理液の全量に対し、500ppm以下である請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のインクセット。
- 前記シリコーンオイルの含有量が、前記水溶性高分子化合物の全量に対し、0.1質量%〜20.0質量%である請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のインクセット。
- 前記Rb2が、直鎖の炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基、分岐構造を有する炭素数3〜12の脂肪族炭化水素基、環構造を有する炭素数3〜12の脂肪族炭化水素基、炭素数7〜12のアラルキル基、又は炭素数7〜12のアリールオキシアルキル基である請求項4〜請求項7のいずれか1項に記載のインクセット。
- 前記一般式(A)で表される構造単位の含有量が、前記水溶性高分子化合物の全量に対し、10質量%〜50質量%である請求項4〜請求項8のいずれか1項に記載のインクセット。
- 前記水溶性高分子化合物の重量平均分子量が、20000〜80000である請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載のインクセット。
- 前記Ra1が水素原子であり、前記La1が−COO−又は−CONH−であり、前記La2が炭素数1〜12のアルキレン基であり、前記Aaがスルホン酸基又はその塩であり、
前記Rb1が水素原子又はメチル基であり、前記Lb1が−COO−であり、前記Rb2が、直鎖の炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基、分岐構造を有する炭素数3〜12の脂肪族炭化水素基、環構造を有する炭素数3〜12の脂肪族炭化水素基、炭素数7〜12のアラルキル基、又は炭素数7〜12のアリールオキシアルキル基である請求項4〜請求項10のいずれか1項に記載のインクセット。 - 前記有機酸性化合物が、下記一般式(I)で表される化合物を含む請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載のインクセット。
CnH2n+2−m(COOH)m … 一般式(I)
〔一般式(I)中、nは2以上の整数を表し、mは3以上の整数を表す。〕 - 請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載のインクセットが用いられ、
前記処理液を記録媒体上に塗布する処理液塗布工程と、
前記記録媒体上に塗布された前記処理液上に前記インク組成物を付与するインク付与工程と、
を有する画像形成方法。 - 更に、前記処理液塗布工程及び前記インク付与工程によって形成された画像を加熱定着する加熱定着工程を有する請求項13に記載の画像形成方法。
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