JP2013123855A - 画像記録方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液体組成物を中間転写体に付与する工程、インクを、液体組成物を付与する領域の少なくとも一部で重なるように中間転写体に付与することで中間画像を形成する工程、及び中間画像を記録媒体に転写する工程を有する画像記録方法である。液体組成物が有機酸を含有し、インクが、有機酸の作用により不溶化する水溶性樹脂、樹脂微粒子、及び色材を含有することを特徴とする。
【選択図】なし
Description
本発明の画像記録方法は、液体組成物を中間転写体に付与する工程(1)、インクを中間転写体に付与する工程(2)、及び中間画像を記録媒体に転写する工程(3)を有する。
中間転写体は、例えば、それ自体をハンドリングして必要な力を伝達するための支持部材と、中間画像が形成される表層部材とを備える。中間転写体は、中間画像を形成する対象となる基材である。このため、中間転写体の表面(表層部材)は、通常、インクや液体組成物を吸収せずにこれらを保持する非吸液材料で形成されている。なお、支持部材と表層部材は一体となっていてもよい。
本発明の画像記録方法で用いる液体組成物は、有機酸を含有する。液体組成物は酸性であることが好ましい。液体組成物のpHは7未満であることが好ましく、3以上5以下であることがさらに好ましい。本発明においては、中間転写体において生成する液体組成物とインクとの混合液のpHが、インク中の水溶性樹脂に含まれるイオン性基のpKaよりも小さくなることで、水溶性樹脂が不溶化するものと推測される。したがって、液体組成物のpHは、水溶性樹脂に含まれるイオン性基のpKaよりも小さいことが好ましい。なお、本明細書におけるpH及びpKaは、いずれも25℃における値である。
本発明において「有機酸」とは、有機化合物のうち酸であるものを意味する。有機酸は一般的に弱酸であるため、pH緩衝能が高い。したがって、有機酸を含有する液体組成物とインクが混ざり合った場合でもpHの変動が少ないため、有機酸はインクと十分に反応する。有機酸の具体例としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸などのモノカルボン酸;シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸などのジカルボン酸;リンゴ酸、酒石酸などのヒドロキシカルボン酸(ヒドロキシル基とカルボキシル基を有する有機酸);レブリン酸などのケト酸(ケトン基とカルボキシル基を有する有機酸)を挙げることができる。これらの有機酸は、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
液体組成物には、通常、水性媒体が含有される。水性媒体は、水、又は、水と水溶性有機溶剤との混合溶媒である。液体組成物中の水溶性有機溶剤の含有量(質量%)は、液体組成物の全質量を基準として、3.0質量%以上50.0質量%以下であることが好ましい。水溶性有機溶剤としては、従来一般的に用いられているものを用いることができる。水溶性有機溶剤の具体例としては、アルコール類、グリコール類、アルキレン基の炭素原子数が2乃至6のアルキレングリコール類、ポリエチレングリコール類、含窒素化合物類、含硫黄化合物類などを挙げることができる。これらの水溶性有機溶剤は、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。水としては、脱イオン水(イオン交換水)を用いることが好ましい。液体組成物中の水の含有量(質量%)は、液体組成物の全質量を基準として、50.0質量%以上95.0質量%以下であることが好ましい。
液体組成物は、上記の成分以外にも必要に応じて、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタンなどの多価アルコール類や、尿素、エチレン尿素などの尿素誘導体など、常温で固体の水溶性有機化合物を含有してもよい。さらに、液体組成物は、必要に応じて、界面活性剤、pH調整剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止剤、蒸発促進剤、キレート化剤、及び上記以外の樹脂などの種々の添加剤を含有してもよい。特に、転写性を向上させるため、或いは最終的に形成される画像の堅牢性を向上させるために、樹脂を添加することが好ましい。
本発明の画像記録方法に用いるインクは、色材、前述の有機酸の作用により不溶化する水溶性樹脂、及び樹脂微粒子を含有する。インクのpHは7以上11以下であることが好ましい。以下、本発明の画像記録方法に使用するインクを構成する各成分について、それぞれ説明する。なお、以下「(メタ)アクリル酸」、「(メタ)アクリレート」と記載した場合は、それぞれ「アクリル酸、メタクリル酸」、「アクリレート、メタクリレート」を示すものとする。
本発明において、インクに用いる色材としては、染料や顔料を挙げることができる。染料の具体例としては、直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料、食用染料などを挙げることができる。また、顔料としては、カーボンブラックなどの無機顔料や有機顔料などの、インクに使用可能な公知の顔料をいずれも用いることができる。インク中の色材の含有量(質量%)は、インクの全質量を基準として、0.1質量%以上15.0質量%以下であることが好ましく、1.0質量%以上10.0質量%以下であることがさらに好ましい。
本発明における「水溶性樹脂」とは、水、又は、水及び水溶性有機溶剤の混合溶媒である水性媒体に溶解しうる樹脂であり、粒径を有さない状態でインク中に存在しうる樹脂を意味する。より具体的には、インク中において体積平均粒子径が30nm未満となるもの、又は体積平均粒子径が測定不可能なものを「水溶性樹脂」と判定する。なお、本明細書における樹脂(粒子)の体積平均粒子径とは、純水で50倍(体積基準)に希釈した樹脂を含有する水溶液について、例えば、商品名「UPA−EX150」(日機装製)を使用して測定した値をいう。なお、測定条件は、SetZero:30s、測定回数:3回、測定時間:180秒、屈折率:1.5とする。
本発明における「樹脂微粒子」とは、粒径を有する状態でインク中に存在する、樹脂からなる微粒子を意味する。樹脂微粒子の体積平均粒子径は30nm以上であることが好ましく、40nm以上200nm以下であることがさらに好ましく、130nm以上170nm以下であることが特に好ましい。樹脂微粒子の体積平均粒子径の測定条件は、前述の水溶性樹脂の体積平均粒子径の測定条件と同じである。また、樹脂微粒子を構成する樹脂のガラス転移温度は−10℃以上120℃以下であることが好ましく、20℃以上100℃以下であることがさらに好ましい。樹脂微粒子のGPCにより得られるポリスチレン換算の重量平均分子量は3,000以上2,000,000以下であることが好ましく、5,000以上1,000,000以下であることがさらに好ましい。本発明においては、樹脂微粒子は、液体組成物中の有機酸の作用で凝集する反応性の樹脂微粒子であってもよく、有機酸の作用で凝集しない非反応性の樹脂微粒子であってもよい。
インクには、水、又は、水と水溶性有機溶剤との混合溶媒である水性媒体を含有させることができる。インク中の水溶性有機溶剤の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、3.0質量%以上50.0質量%以下であることが好ましい。水溶性有機溶剤としては、液体組成物に使用可能なものとして挙げた水溶性有機溶剤と同様のものを使用することができる。水は脱イオン水(イオン交換水)を用いることが好ましい。インク中の水の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、50.0質量%以上95.0質量%以下であることが好ましい。また、インクには、上記の液体組成物に使用可能なものとして挙げたその他の成分と同様のものを含有させることができる。
図1に示すような構成を有する画像記録装置を用意した。表層部材10としては、厚さ0.5mmのPETシートに、デュロA硬度40、厚さ0.2mmのシリコーンゴム(商品名「KE12」、信越化学製)をコーティングしたものを用いた。なお、大気圧プラズマ処理装置(商品名「ST−7000」、キーエンス製)を使用し、処理距離:5mm、プラズマモード:High、処理速度:100mm/secの条件にて表層部材10を表面改質して親水化させた。さらに、表層部材10の表面を界面活性剤水溶液に10秒間浸漬させた後、水洗し、乾燥させた。なお、界面活性剤水溶液としては、市販の中性洗剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム)を3%となるように純水で希釈したものを用いた。また、支持部材12としては、アルミニウム合金からなる円筒形のドラムを使用した。なお、インクジェット方式の記録ヘッド15としては、電気熱変換素子を備えた、オンデマンド方式にてインク吐出を行うタイプのデバイス(ノズル配列密度:1200dpi、吐出量:4pL)を使用した。
(液体組成物1)
グルタル酸35部、1,5−ペンタンジオール15部、アセチレングリコール系界面活性剤(商品名「アセチレノールE100」、川研ファインケミカル製)1部、及びイオン交換水49部を混合し、十分撹拌した。その後、ポアサイズ3μmのミクロフィルター(商品名「C300A」、アドバンテック製)を用いて加圧濾過して、液体組成物1を調製した。
レブリン酸75部、1,5−ペンタンジオール15部、アセチレングリコール系界面活性剤(商品名「アセチレノールE100」、川研ファインケミカル製)1部、及びイオン交換水9部を混合し、十分撹拌した。その後、ポアサイズ3μmのミクロフィルター(商品名「C300A」、アドバンテック製)を用いて加圧濾過して、液体組成物2を調製した。
(顔料分散体1)
カーボンブラックの表面に4−カルボキシフェニル基が結合した自己分散カーボンブラック顔料として市販されている、商品名「Cab−O−Jet300」(Cabot製)を水で希釈し、十分撹拌して顔料の含有量が10%の顔料分散体1を得た。
1Lフラスコに、イオン交換水243g、及びカーボンブラック(商品名「Printex85」、Evonik製)25gを入れた。有効塩素濃度5%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液161gを添加して撹拌した後、オイルバスを使用して、還流下、105℃で8時間加熱しながら撹拌した。フラスコから内容物を取り出して遠心分離して固形分を得た。得られた固形分を水に分散させた後に再び遠心分離して、カーボンブラックのケーキを得た。得られたカーボンブラックのケーキを水に再分散させてから限外ろ過を行った後に濃縮して、顔料の含有量が10%の顔料分散体2を得た。
比表面積220m2/g、DBP吸油量105mL/100gであるカーボンブラック10部、スチレン−アクリル酸共重合体の水溶液(樹脂の含有量が20%)30部、及び純水60部を混合して混合物を得た。なお、スチレン−アクリル酸共重合体は、酸価が200mgKOH/g、重量平均分子量が9,000であり、水酸化カリウムを中和剤として用いたものである。得られた混合物をバッチ式縦型サンドミル(アイメックス製)に仕込み、0.3mm径のジルコニアビーズを200部充填し、水冷しつつ、5時間分散処理を行って分散液を得た。得られた分散液を遠心分離機にかけて粗大粒子を除去し、顔料の含有量が10%、樹脂の含有量が6%の顔料分散体3を得た。
C.I.アシッドブラック2を用いて、染料の含有量が10.0%である染料水溶液を調製した。
スチレン−アクリル酸共重合体(酸価:120mgKOH/g、重量平均分子量:8,700、中和剤:水酸化カリウム)の水溶液(樹脂の含有量が20%)を水溶性樹脂水溶液1として用いた。
スチレン−α−メチルスチレン−メタクリル酸共重合体(酸価:110mgKOH/g、重量平均分子量:5,000、中和剤:水酸化カリウム)の水溶液(樹脂の含有量が20%)を水溶性樹脂水溶液2として用いた。
水120gに、カルボン酸塩系乳化剤(商品名「ラテムルASK」、花王製)19.8g、5mol/L水酸化ナトリウム水溶液6g、及び過硫酸カリウム0.34gを加えて均一に溶解させた。窒素気流下で70℃に加熱し、スチレン50gとアクリル酸5gのモノマー混合物を2時間かけて添加した。80℃で5時間加熱した後、室温に冷却し、次いで、pHが9前後になるように1mol/L水酸化ナトリウム水溶液を撹拌しながら添加して、樹脂微粒子の含有量が20%の樹脂微粒子分散体1を得た。得られた樹脂微粒子分散体1に含有される樹脂微粒子の体積平均粒子径は150nmであった。
水220gに、ノニオン系界面活性剤(商品名「エマルゲンLS−110」、花王製)17.5gを加えた。窒素気流下で80℃に加熱し、過硫酸カリウム2.1gを添加した。次いで、スチレン120g及びアクリル酸10gを混合して撹拌したモノマー混合物を2時間かけて添加した。4時間反応させることで、樹脂微粒子の含有量が20%の樹脂微粒子分散体2を得た。得られた樹脂微粒子分散体2に含有される樹脂微粒子の体積平均粒子径は140nmであった。
表1−1〜1−3の上段に示す各成分(単位:部)を混合した後、ポアサイズ3μmのミクロフィルター(商品名「C300A」、アドバンテック製)を用いて加圧濾過して、インク1〜17を調製した。なお、水溶性樹脂1又は2を含有するインク1〜17について、同じ濃度の水溶性樹脂を含有し、かつ、色材及び樹脂微粒子を含有しない水溶液1〜17をそれぞれ調製した。さらに、得られた水溶液1〜17と液体組成物1を等質量で混合した混合溶液と、得られた水溶液1〜17と液体組成物2を等質量で混合した混合溶液をそれぞれ得た。得られた混合溶液を目視観察したところ、いずれも沈殿物が確認され、インク1〜17の水溶性樹脂が有機酸の作用によって不溶化するものであることを確認した。
(中間画像形成工程)
前述の画像記録装置の中間転写体11(表層部材10)に、ローラー式塗布装置14を使用して液体組成物21を塗布した(図1参照)。液体組成物21を塗布した中間転写体11(表層部材10)上にインクを吐出し、所定のパターンを有する中間画像を形成した。上記画像記録装置では、解像度600dpi×600dpiで1/600インチ×1/600インチの単位領域に3.5ng(ナノグラム)のインク滴を8ドット付与する条件が、記録デューティが100%であると定義される。
中間画像を乾燥させた後、記録媒体(上質紙、商品名「金菱 127.9g/m2」、三菱製紙製)18と接触させ、加圧ローラー19で加圧した(図1参照)。これにより、記録媒体18上に中間画像を転写して画像を記録した。
(中間画像の収縮の抑制)
前述の「中間画像形成工程」において、記録デューティが100%の中間画像1と、記録デューティが200%の中間画像2(いずれも2cm×2cmのベタ画像)を中間転写体に形成した。中間画像を形成してから5分経過後、中間画像を目視観察して中間画像の収縮の抑制を評価した。評価基準は以下の通りである。なお、下記の評価項目の評価基準において、「A」及び「B」を許容できるレベルとし、「C」を許容できないレベルとした。評価結果を表2に示す。
A:中間画像の収縮が見られなかった。
B:中間画像の収縮がわずかに見られたが、気にならないレベルであった。
C:中間画像の収縮が見られた。
前述の「中間画像の収縮の抑制」の評価で形成した中間画像1を、それぞれ記録媒体に転写して得られた画像1の光学濃度を濃度計(商品名「SpectroLino」、Gretag Machbeth製)を使用して測定した。測定した光学濃度につき、以下に示す基準に従って画像の光学濃度を評価した。なお、下記の評価項目の評価基準において、「A」及び「B」を許容できるレベルとし、「C」を許容できないレベルとした。評価結果を表2に示す。
A:画像1の光学濃度が1.2以上であった。
B:画像1の光学濃度が1.0以上1.2未満であった。
C:画像1の光学濃度が1.0未満であった。
Claims (4)
- 液体組成物を中間転写体に付与する工程、インクを、前記液体組成物を付与する領域の少なくとも一部で重なるように前記中間転写体に付与することで中間画像を形成する工程、及び前記中間画像を記録媒体に転写する工程を有する画像記録方法において、
前記液体組成物が有機酸を含有し、
前記インクが、前記有機酸の作用により不溶化する水溶性樹脂、樹脂微粒子、及び色材を含有することを特徴とする画像記録方法。 - 前記インク中の前記樹脂微粒子の含有量(質量%)が、前記水溶性樹脂の含有量(質量%)に対して、質量比率で1.0倍以上4.0倍以下である請求項1に記載の画像記録方法。
- 前記インク中の前記水溶性樹脂の含有量(質量%)が、前記インクの全質量を基準として、1.0質量%以上4.0質量%以下である請求項1又は2に記載の画像記録方法。
- 前記インク中の前記樹脂微粒子の含有量(質量%)が、前記インクの全質量を基準として、1.0質量%以上8.0質量%以下である請求項1乃至3の何れか1項に記載の画像記録方法。
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