JP2014111355A - 画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】記録媒体上に処理液を付与する処理液付与工程と、前記記録媒体上に記録用インクを付与する記録用インク付与工程とを含む画像形成方法であって、
前記処理液は、カチオン度が5以上のカチオン性樹脂、ノニオン性ポリアクリルアミド、炭素数12以上18以下のオレフィンとマレイン酸の共重合体のアルカリ塩、有機溶媒、界面活性剤、及び水を含有するものであり、
前記記録用インクは、着色剤、有機溶媒、界面活性剤、及び水を含有するものであることを特徴とする画像形成方法。
【選択図】図1
Description
しかし、インクの浸透性を高める方法では、定着性、ブリーディングについてはある程度防止できるものの、記録紙へのインク浸透性が高まる結果、インクと共に着色剤も記録媒体の奥深くまで浸透してしまうために画像濃度、彩度が低下したりするなどの不都合がある。
(1)「記録媒体上に処理液を付与する処理液付与工程と、前記記録媒体上に記録用インクを付与する記録用インク付与工程とを含む画像形成方法であって、
前記処理液は、カチオン度が5以上のカチオン性樹脂、ノニオン性ポリアクリルアミド、炭素数12以上18以下のオレフィンとマレイン酸の共重合体のアルカリ塩、有機溶媒、界面活性剤、及び水を含有するものであり、
前記記録用インクは、着色剤、有機溶媒、界面活性剤、及び水を含有するものであることを特徴とする画像形成方法」、
(2)「前記処理液は、カチオン性樹脂を1重量%以上50重量%以下含有するものであることを特徴とする前記第(1)項に記載の画像形成方法」、
(3)「前記カチオン性樹脂が、下記一般式(1)または一般式(2)で表される構造単位を有するものであることを特徴とする前記第(1)項または第(2)項に記載の画像形成方法;
式中、X−はアニオン性の対イオンを表し、nは10〜13の整数を表す。
(4)「前記処理液は、ノニオン性ポリアクリルアミドの含有量が、0.01重量%以上5重量%以下であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(3)項のいずれかに記載の画像形成方法」、
(5)「前記処理液の界面活性剤がポリオキシアルキレンアルキルエーテルもしくは下記一般式(3)で表されるフッ素系界面活性剤のいずれか1種以上であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(4)項のいずれかに記載の画像形成方法;
ただし、前記一般式(3)中、nは2〜6の整数を示し、aは15〜50の整数を示す。Yは-CbH2b+1(ただし、bは、11〜19の整数を示す)、又はCH2CH(OH)CH2−CmF2m+1(ただし、mは、2〜6の整数を示す)を表す。」、
(6)「前記処理液は、さらに抑泡剤を含有するものであり、該抑泡剤が、N−オクチル−2−ピロリドン、2,4,7,9−テトラメチルデカン−4,7−ジオール、2,5,8,11−テトラメチルドデカン−5,8−ジオールから選択される一種以上であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(5)項のいずれかに記載の画像形成方法」、
(7)「記録用インクが、カルボキシル基含有樹脂を含有することを特徴とする前記第(1)項乃至第(6)項のいずれかに記載の画像形成方法」。
本発明の画像形成方法は、記録媒体上に処理液を付与する処理液付与工程と、記録媒体上に記録用インクを付与する記録用インク付与工程とを含むものであり、カチオン度が5以上のカチオン性樹脂、ノニオン性ポリアクリルアミド、炭素数12以上18以下のオレフィンとマレイン酸の共重合体のアルカリ塩、有機溶媒、界面活性剤、及び水を含有する処理液と、着色剤、有機溶媒、界面活性剤、及び水を含有記録用インクを用いるものである。
処理液について説明する。本発明の画像形成方法で用いる処理液は、カチオン度が5以上のカチオン性樹脂、ノニオン性ポリアクリルアミド、炭素数12以上18以下のオレフィンとマレイン酸の共重合体のアルカリ塩、有機溶媒、界面活性剤、及び水を含有する。
カチオン性樹脂は、記録用インク中の着色剤との電荷的な作用によって会合し、着色剤の凝集体を形成して、着色剤を液相から分離させ、記録媒体への定着を促進させるものであり、処理液中にカチオン度が5以上のカチオン性樹脂を高濃度に含有することで処理液の使用量を低減でき、インク吸収性の低い記録媒体を用いてもカールやビーディングを防止でき、高画質な画像を形成できる。
カチオン度は、ポリビニル硫酸カリウム試薬を用いたコロイド滴定により求められる。詳しくは、以下の手順にて求めることができる。
すなわち、コニカルビーカーに脱イオン水90mlをとり、試料(乾品換算)の500ppm水溶液を10ml加えて塩酸水溶液でpH4.0とし、約1分間攪拌する。次にトルイジンブルー指示薬を2〜3滴加え、N/400ポリビニル硫酸カリウム試薬(N/400PVSK)で滴定する。滴定速度は、2ml/分とし、検水が青から赤紫色に変色して10秒間以上保持する時点を終点とする。
カチオン度(meq/g)=(N/400PVSK滴定量)×(N/400PVSKの力価)/2により求めることができる。
カチオン性樹脂の含有量が1重量%未満では、記録媒体表面での着色剤凝集効果が低くなり、処理液の使用量が増加して、記録媒体への液相の浸透に時間がかかり、特にインク吸収性の低い記録媒体を用いた場合には、ビーディングの発生防止が困難になる。カチオン性樹脂の含有量が60重量%を超えると着色剤の凝集効果が高くなりすぎ、ベタ部の埋まり低下などの問題が発生することがある。
ノニオン性ポリアクリルアミドは、記録用インクを記録媒体表面に物理的な作用によって定着させることを主目的に使用される。
具体的には、着色剤とカチオン性樹脂との会合体を吸着し、該会合体や着色剤の凝集体のサイズを大きくして記録媒体表面に留め、記録用インクの液体部分のみをすばやく記録媒体中に浸みこませることで、ビーディングを防止すると共に、耐擦過性を向上させることができる。
ノニオン性ポリアクリルアミドは、カチオン性ポリアクリルアミドや両性ポリアクリルアミドなどの電荷を持つポリアクリルアミドに比し、処理液中の水による加水分解の影響が小さく、保存安定性に優れ、長期に亘り高品質な画像を形成できる。
前記共重合体のアルカリ塩は、炭素数12以上18以下のオレフィンとマレイン酸を反応させて得られる共重合体に、アルカリ水溶液を作用させることで得られるアルカリ塩である。
前記有機溶媒としては、例えば、多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類、多価アルコールアリールエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等が挙げられる。
界面活性剤は処理液の表面張力を下げ、各種記録媒体への濡れ性を向上させ、かつムラなく塗布できることが挙げられる。適度に濡れやすくすることによって、各種記録媒体への浸透速度を速めることができ、定着性やブリードなどの不具合を改善することが可能となる。
前記フッ素系界面活性剤としては、例えば以下の構造式で表される化合物などが挙げられる。
前記パーフルオロアルキルスルホン酸化合物としては、例えばパーフルオロアルキルスルホン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸塩などが挙げられる。
前記パーフルオロアルキルカルボン酸化合物としては、例えばパーフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルカルボン酸塩などが挙げられる。
前記パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物としては、例えばパーフルオロアルキルリン酸エステル、パーフルオロアルキルリン酸エステルの塩などが挙げられる。
前記パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物としては、例えばパーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの硫酸エステル塩、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの塩などが挙げられる。
前記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、3,6−ジメチル-4-オクチン−3,6−ジオール、3,5−ジメチル−1−ヘキシン-3-オールなどが挙げられる。前記アセチレングリコール系界面活性剤の市販品としては、例えばエアープロダクツ社製のサーフィノールシリーズ(104、82、465、485、TG)などが挙げられる。
前記シリコーン系界面活性剤としては、適宜合成したものを使用しても、市販品を使用してもよい。前記市販品としては、例えばビックケミー社、信越シリコーン株式会社、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社等のものを容易に入手できる。
記シリコーン系界面活性剤として、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤を用いることもでき、例えばポリアルキレンオキシド構造をジメチルシロキサンのSi部側鎖に導入した化合物、などが挙げられる。
前記ポリエーテル変性シリコーン化合物としては、適宜合成したものを使用しても、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば信越化学工業株式会社製のKF−618、KF−642、KF−643などが挙げられる。
また、界面活性剤がポリオキシアルキレンアルキルエーテルである場合は、0.5重量%以上3重量%以下であることが好ましく、1重量%以上2重量%以下であることがより好ましい。
水としては、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水などの純水または超純水などが挙げられる。
本発明で用いる水の含有量としては、処理液中で60重量%以下が好ましく、30重量%〜50重量%が特に好ましい。含有量が高すぎると、水が蒸発した際の処理液の粘度上昇、ゲル化、不溶物の析出などが発生してしまう。
その他の成分としては、特に制限はなく、必要に応じて適宜選択することができる。例えば、抑泡剤、pH調整剤、防腐防黴剤、キレート試薬、防錆剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、酸素吸収剤、光安定剤などが挙げられる。
本発明の処理液は、気泡による塗布ムラの発生防止のため抑泡剤を含有することができる。
抑泡剤としては、シリコーン系抑泡剤等、従来記録用インクに用いられている抑泡剤を使用できるが、界面活性能が高く、少量で表面張力を低下できる界面活性剤、特に上記構造式(1)で表されるフッ素系界面活性剤を用いる場合には、気泡の発生を抑えるためにN−オクチル−2−ピロリドン、2,4,7,9−テトラメチルデカン−4,7−ジオール、2,5,8,11−テトラメチルドデカン−5,8−ジオールから選択される抑泡剤を用いることが好ましい。
処理液が酸性を示す場合は、塗布装置の金属部材等を腐食させることがあり、長期間の使用による種々不具合防止のため、pH調整剤を含有することができる。
前記pH調整剤としては、例えば2−アミノ−2メチル−1,3−プロパンジオール、2−アミノ−2エチル-1,3−プロパンジオールなどが挙げられる。pH調整剤の含有量は、処理液のpHが4〜8になるように適宜調整することが好ましい。
前記抗菌剤としては、例えばデヒドロ硫酸ナトリウム、ソルビタン酸ナトリウム、2-ピリジンチオール-1-オキサイドナトリウム、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウムなどが挙げられる。
前記キレート試薬としては、例えばエチレンジアミン四酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸ナトリウム、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸ナトリウム、ジエチレントリアミン五酢酸ナトリウム、ウラミル二酢酸ナトリウムなどが挙げられる。
前記防錆剤としては、例えば酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオジグリコール酸アンモン、ジイソプロピルアンモニウムニトライト、四硝酸ペンタエリスリトール、ジシクロヘキシルアンモニウムニトライトなどが挙げられる。
前記酸化防止剤としては、例えばフェノール系酸化防止剤(ヒンダードフェノール系酸化防止剤を含む)、アミン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、リン系酸化防止剤などが挙げられる。
ここで、前記粘度は、例えば粘度計(RE−550L:東機産業株式会社製)を使用して測定することができる。
前記記録用インクは、着色剤、有機溶媒、界面活性剤、及び水を含有し、必要に応じて、カルボキシル基含有樹脂、抑泡剤等、その他の成分を含有してなる。
前記着色剤は、記録用インクを着色し、画像濃度を向上させるために用いるものであり、特に制限はなく、公知の顔料や染料の中から目的に応じて適宜選択して用いることができるが、アニオン性基を含有する顔料、アニオン性基を含有する樹脂で被覆された顔料または染料であることが好ましい。
なお、前記カーボンブラックとしては、例えば、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法などの公知の方法によって製造されたものが挙げられる。
前記ポリマー微粒子に顔料を含有させたポリマーエマルジョンとは、前記ポリマー微粒子中に顔料を封入したもの、又は前記ポリマー微粒子の表面に顔料を吸着させたものである。この場合、全ての顔料が封入又は吸着している必要はなく、本発明の効果が損なわれない範囲で該顔料がエマルジョン中に分散していてもよい。
前記無機粒子をカーボンブラックで被覆する方法としては、凝固、析出などによる液中乾燥法、混合しながら機械的な力を加える乾燥混合法などが挙げられる。また、前記無機粒子を有機顔料で被覆する方法としては、前記無機粒子の存在下で前記有機顔料を析出する方法、前記無機粒子と前記有機顔料を機械的に混合摩砕する方法などがある。
この場合、例えば、熱安定性に優れた有機顔料で被覆する場合には化学的蒸着技術を用いることができる。更に必要に応じて、ポリシロキサン、アルキルシランから生成されるオルガノシラン化合物層を前記無機粒子と前記有機顔料との間に設ければ、両者の接着性を向上させることができる。
前記無機粒子の一次粒径は、100nm以下が好ましく、5nm〜50nmがより好ましい。
これらの中でも、発色性の面から、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、モノアゾイエロー系顔料、ジアゾイエロー系顔料、複素環式イエロー顔料が特に好ましい。
前記キナクリドン系顔料としては、例えば、C.I.ピグメントオレンジ48、C.I.ピグメントオレンジ49、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド192、C.I.ピグメントレッド202、C.I.ピグメントレッド206、C.I.ピグメントレッド207、C.I.ピグメントレッド209、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピグメントバイオレット42などが挙げられる。
前記モノアゾイエロー系顔料としては、例えば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128、C.I.ピグメントイエロー151などが挙げられる。
前記ジアゾイエロー系顔料としては、例えばC.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー16、C.I.ピグメントイエロー17などが挙げられる。
前記複素環式イエロー顔料としては、例えばC.I.ピグメントイエロー117、C.I.ピグメントイエロー138などが挙げられる。
なお、前記着色剤粒子の一次粒径とは、機械的せん断ではこれ以上細かく粉砕できない着色剤粒子の最小単位を意味する。
前記記録用インクは、乾燥を防止するため、分散安定性を向上させるため等の目的で有機溶媒を含有する。
これらの中でも、グリセリン、1,3−ブタンジオールが特に好ましい。これらは溶解性と水分蒸発による噴射特性不良の防止に対して優れた効果を奏する。また、保存安定性及び吐出安定性に優れた記録用インクを作製することができる。
前記糖類は、主に耐乾燥性向上のために使用され、単糖類、二糖類、オリゴ糖類(三糖類、四糖類も含む)、多糖類又はこれらの誘導体などが挙げられる。具体的には、グルコース、マンノース、フルクトース、リボース、キロース、トレハロース、マントトリオース、などが挙げられる。ここで、前記多糖類とは広義の糖を意味し、α−シクロデキストリン、セルロース等の自然界に広く存在する物質を含むものとする。
前記界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などが挙げられ、前記処理液に使用できる界面活性剤を使用できるが、フッ素系界面活性剤であることが好ましく、これらは、単独で用いても複数のものを混合して用いてもよい。
単独では記録用インク中に容易に溶解しない場合でも、複数のものを混合することにより可溶化され、安定に存在することができる場合がある。
本発明の記録用インクは、カルボキシル基含有樹脂を含有することが好ましい。これにより、前記処理液中のカチオン性樹脂と、記録用インク中のカルボキシル基含有樹脂とが反応し、記録媒体上での着色剤としての顔料の凝集が起こり、着色剤を記録媒体表面に留めるので、高画質化を図ることができると共に、耐擦過性が向上する。
前記水としては、例えばイオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、又は超純水などが挙げられる。
前記水の前記記録用インクにおける含有量としては、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が、前記記録用インク100重量部に対して、60重量部以下が好ましく、30重量部〜50重量部がより好ましい。
前記水の含有量が、60重量部を超えると、前記記録用インクの記録媒体への付与時や、記録用インク付与手段の放置期間中に水分が蒸発することにより、前記記録用インクの粘度が上昇したり、ゲル化を生じたり、不溶物が析出したりすることがある。
前記記録用インクには、前記の各成分の他に、更に必要に応じて、浸透剤、ポリマー粒子、抑泡剤、pH調整剤、抗菌剤、キレート試薬、防錆剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、酸素吸収剤、光安定化剤などが挙げられる。
前記浸透剤は、25℃で液体であり、かつ水よりも高沸点である成分であり、炭素数8〜11のポリオール化合物又はグリコールエーテル化合物が好ましく用いられる。これらは、記録媒体への浸透速度を速めると共にブリードを防止する効果を有し、25℃の水中において、0.1重量%〜4.5重量%の溶解度を有する部分的に水溶性の化合物である。
前記ポリマー粒子としては造膜性を有するものを用いることが好ましい。ここで、前記造膜性とは、前記ポリマー粒子を水に分散させてエマルジョンの形態とし、水性エマルジョンの水分を蒸発させていくと、樹脂皮膜が形成される性質を意味する。
前記ポリマー粒子が含まれていると、前記記録用インク中の揮発成分が蒸発した際に前記ポリマー粒子が皮膜を形成し、前記記録用インク中の着色剤を強固に記録媒体に固着させ、耐擦過性、及び耐水性に優れた画像を実現することができる。
ここで、前記最低造膜温度とは、前記ポリマー粒子を水に分散させて得られたポリマーエマルジョンを、アルミニウム等の金属板の上に薄く流延し、温度を上げたときに、透明な連続したフィルムが形成される最低の温度のことを意味する。
このようにポリマー微粒子内に反応性の官能基を共存させると、硬化剤を添加しなくても、造膜時にそれらの官能基を反応させて網目構造を形成することができる。
したがって、シェル部がコア部に完全に被覆している形態のみならず、コア部の一部を被覆しているものであってもよく、また、シェル部のポリマーの一部がコア粒子内にドメイン等を形成しているものであってもよく、更にコア部とシェル部の間に、更に一層以上の組成の異なる層を含む3層以上の多層構造を持つものであってもよい。
前記含有量が、0.5重量%未満であると、耐擦過性、耐水性向上機能が十分に発揮されないことがあり、20重量%を超えると、乾燥による粘度上昇、ポリマー粒子の固着により、吐出不良などの不具合が生じてしまうことがある。
前記無機粒子を有機顔料又はカーボンブラックで被覆した着色剤粒子(複合顔料粒子)は、アニオン性分散剤と共に水に混練分散する際に酸性を示す傾向が強い。水等の媒体に分散している複合顔料の表面は、アニオン性分散剤に包まれているため、負電荷を帯びているが、記録用インク全体が酸性を示すことから、内部は正電荷を帯びており、粒子表面の負電荷が中和され易い状態にある。この状態では分散粒子は凝集し吐出不良を起こす原因となるため、前記pH調整剤を加えてアルカリ性に保つことにより分散状態を安定化させ、吐出を安定化させることが好ましい。
前記アルコールアミン類としては、例えば、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオールなどが挙げられる。
前記アルカリ金属元素の水酸化物としては、例えば水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが挙げられる。
前記アンモニウムの水酸化物としては、例えば水酸化アンモニウム、第四級アンモニウム水酸化物、第四級ホスホニウム水酸化物などが挙げられる。
前記アルカリ金属の炭酸塩としては、例えば炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどが挙げられる。
前記抑泡剤としては、前記処理液に使用できる抑泡剤を使用できる。
抑泡剤の含有量は、使用する記録媒体や界面活性剤等により異なるが、界面活性剤1に対し1.5以上であることが好ましく、2以上4以下であることがより好ましい。
前記記録用インクは、有機溶媒、着色剤、界面活性剤、及び水、好ましくはカルボキシ基含有樹脂、及びその他の成分を水中に分散又は溶解し、更に必要に応じて攪拌混合して製造する。
前記分散は、例えば、サンドミル、ホモジナイザー、ボールミル、ペイントシャイカー、超音波分散機等により行うことができ、攪拌混合は通常の攪拌羽を用いた攪拌機、マグネチックスターラー、高速の分散機等で行うことができる。
前記記録用インクの25℃での粘度は、5mPa・s〜25mPa・sが好ましい。インク粘度を5mPa・s以上とすることによって、印字濃度や文字品位を向上させる効果が得られる。一方、前記インク粘度を25mPa・s以下に抑えることで吐出性を確保することができる。
ここで前記粘度は、例えば粘度計(RE−550L:東機産業株式会社製)を使用して、25℃で測定することができる。
前記処理液を前記記録媒体へ付与する方法としては、例えば、液体吐出方式及び塗布方式を用いることができる。
前記処理工程は、表面が充分乾燥されている記録媒体に対して行っても、画像形成され乾燥中の記録媒体に対して行っても効果を発揮する。なお、処理工程を施した記録媒体に対し、必要に応じて乾燥工程を設けることができる。この場合、ロールヒーター、ドラムヒーター、温風により記録媒体を乾燥することができる。乾燥温度としては60℃以上が好ましい。
前記付着量が、0.1g/m2未満であると、画像品質の向上が殆ど見られないことがあり、30.0g/m2を超えると、特にインク吸収性の低い記録媒体の場合には、前処理液の乾燥性悪くなり、カールが発生することがある。
前記記録用インク付与工程は、着色剤、有機溶媒、界面活性剤、及び水を含有する記録用インクを、記録媒体上に付与する工程であり、インク付与手段により行われる。
インク付与手段(101)には、記録用インクを吐出するヘッドを集積したヘッドユニット(110K、110C、110M、110Y)と、それぞれのヘッドユニットに対応し、ヘッドのメンテナンスを行うメンテナンスユニット(111K、111C、111M、111Y)、インクを供給するインクカートリッジ(107K、107C、107M、107Y)、カートリッジからのインクを一部貯蔵し、ヘッドに適切な圧力でインクを供給するサブインクタンク(108K、108C、108M、108Y)を備えている。
各ヘッドユニットのノズル列は、記録媒体(114)の搬送方向に直行するように配列されており、記録領域以上の長さのノズル列を形成している。給紙トレイから記録媒体(114)が分離コロにて一枚に分離され、加圧コロにて搬送ベルトに密着されることで搬送ベルト上に固定され、ヘッドユニット下を通過する際に記録媒体に液滴を吐出することで、高速に液滴にて記録媒体にパターンニングができ、分離爪にて搬送ベルトから分離され、排紙ローラと排紙コロにて支えられて排紙トレイに記録物が排出される。
何れの方式を用いても処理液を任意の位置に任意の量だけ塗布することができる。
ヘッドユニットはヘッド外周部材(160)にヘッド(154A)〜(154L)を固定しており、ヘッドはノズルの一部が重複するように千鳥配置で固定されている。
この制御部(300)は、装置全体の制御を司るCPU(301)と、CPU(301)が実行するプログラム、本発明において使用する所定インク吐出に対するノズル面汚染度合の値及びノズル面汚染許容閾値、駆動波形データ、その他の固定データを格納するROM(302)と、画像データ等を一時格納するRAM(303)と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための不揮発性メモリ(NVRAM)(304)と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するASIC(305)とを備えている。
この制御部(300)には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル(106)が接続されている。
制御部(300)は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナ等の画像読み取り装置、デジタルカメラ等の撮像装置等のホスト側からの印刷データ等をケーブル或いはネットを介してホストI/F(306)で受診する。
そして、CPU(301)は、ホストI/F(306)に含まれる受信バッファ内に印刷データを読み出して解析し、ASIC(305)にて必要な画像処理、データの並び替えを行い、記録ヘッド(154)のヘッド幅の1ページ分に相当する画像データ(ドットパターンデータ)を、クロック信号に同期して、ヘッド駆動制御部(307)に送出する。
また、図示していないが、処理液をローラ塗布する場合、塗布ローラ等の塗布用ローラ群の駆動制御が必要となるため、塗布用モータ制御部と、制御されるモータ、制御用のセンサを設ける。
更に処理液を吐出する場合には、維持動作を他のインクと異なる動作を行わないと、混色によるノズル詰まりの危険性が存在する。そのため維持ユニット移動モータは、インク用とは別に処理用のものを設けることが望ましい。
次に、インクカートリッジについて、図5及び図6を参照して説明する。ここで、図5は、本発明のインクカートリッジの一例を示す図であり、図6は図5のインクカートリッジのケース(外装)を含めた図である。
なお、処理液を記録媒体に塗布する形態としては、図7〜図9などの方式などの方式が挙げられる。
図9は2本ロールによる塗布方式について記載したものであり、吐出ヘッドから吐出された処理液(135)を塗布ローラ(401)及び膜厚制御ローラ(402)によって所定の膜厚に制御して記録媒体(114)に塗布する。また、塗布ローラ(401)上に残留した過剰の処理液は可動ブレード(134)にて回収される。なお、ここでは図示しないが、図9の搬送方向下部には記録用インクの吐出ヘッドが設けられている。
(カルボキシル基含有性樹脂の合成)
攪拌装置、滴下装置、温度センサ、及び、上部に窒素導入装置を有する還流装置を取り付けた反応容器を有する自動重合反応装置(轟産業株式会社製:重合試験機DSL−2AS型)の反応容器にメチルエチルケトンを550g仕込み、攪拌しながら反応容器内を窒素置換した。反応容器内を窒素雰囲気に保ちながら80℃で加温した後、滴下装置によりメタクリル酸−2−ヒドロキシエチルを75.0g、メタクリル酸を77.0g、スチレンを80.0g、メタクリル酸ブチルを150.0g、アクリル酸ブチルを98.0g、メタクリル酸メチルを20.0g、及び、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサネート(パーブチルO:日本油脂株式会社製)40.0gの混合溶液を4時間かけて滴下した。
滴下終了後、更に同温度で15時間反応を継続させて、酸価100、重量平均分子量21,000、Tg(計算値)31℃のアニオン性基含有スチレン-アクリル系共重合体Aのメチルエチルケトン溶液を得た。
反応終了後、メチルエチルケトンの一部を減圧留去し、不揮発分を50%に調整した[共重合体A溶液]を得た。
冷却用ジャケットを備えた混合槽に、カーボンブラック(コロンビヤンカーボン社製:Raven1080)を1000g、前記[共重合体A溶液]800g、10%水酸化ナトリウム水溶液143g、メチルエチルケトン100g、及び、水1957gを仕込み、攪拌混合した。
混合液を直径0.3mmのジルコニアビーズを充填した分散装置(三井鉱山株式会社製:SCミルSC100)に通し、循環方式(分散装置より出た分散液を混合槽に戻す方式)により6時間分散した。
分散装置の回転数は2,700回転/分とし、冷却用ジャケットには冷水を通して分散液温度が40℃以下に保たれるようにした。
分散終了後、混合槽より分散原液を抜き取り、次いで水10,000gで混合槽及び分散装置流路を洗浄し、分散原液と合わせて希釈分散液を得た。ガラス製蒸留装置に希釈分散液を入れ、メチルエチルケトンの全量と水の一部を留去した。室温まで冷却後、攪拌しながら10%塩酸を滴下してpH4.5に調整した後、固形分をヌッチェ式濾過装置(日本化学機械製造社製、加圧濾過機)で濾過、水洗した。
ケーキを容器に取り、20%水酸化カリウム水溶液200gを加えた後、ディスパ(特殊機化工業株式会社製:TKホモディスパー)にて分散し、更に水を加えて不揮発分を調整して、不揮発分20%のカーボンブラックが水酸化カリウム中で中和されたカルボキシル基含有スチレン-アクリル系共重合体で被覆された複合粒子として水性媒体中に分散した[水性顔料分散体1]を得た。
下記の材料を1時間攪拌し均一に混合し、抑泡剤を加えて更に1時間攪拌し均一に混合した後、前記水性顔料分散体を加えて更に1時間攪拌し均一に混合した。
この混合物を、平均孔径0.8μmのポリビニリデンフロライドメンブランフィルターにより加圧濾過し、粗大粒子やゴミを除去して[記録用インク1]を得た。
インクの組成を示す。
水性顔料分散体1(固形分) 8.0部
ロジン変性マレイン酸樹脂(ハリマ化成社製:ハリマックR−100) 2.0部
グリセリン 22.0部
1,3−ブタンジオール 11.0部
構造式(1)のフッ素系界面活性剤 0.4部
1,2−オクタンジオール 2.0部
2−アミノ−2−エチル−1、3−プロパンジオール 0.5部
抗菌剤(LV(S)) 0.1部
抑泡剤 1.1部
(2,4,7,9−テトラメチルデカン−4,7−ジオール)
イオン交換水 残量
水性顔料分散体2(固形分) 8.0部
ロジン変性マレイン酸樹脂(ハリマ化成社製:ハリマックR−100) 3.0部
グリセリン 22.0部
1,3−ブタンジオール 11.0部
構造式(1)のフッ素系界面活性剤 0.4部
1,2−オクタンジオール 2.0部
2−アミノ−2−エチル−1、3−プロパンジオール 0.5部
抗菌剤(LV(S)) 0.1部
抑泡剤 1.1部
(2,4,7,9−テトラメチルデカン−4,7−ジオール)
イオン交換水 残量
(オレフィンとマレイン酸の共重合体のアルカリ塩の合成)
攪拌機、冷却器、滴下ロート、温度計、窒素導入管を備えた1リットルの四つ口フラスコに、無水マレイン酸76.8g、及びキシレン120gを仕込み、窒素気流下で攪拌しながら還流温度(約110℃)まで昇温した。滴下ロートにジイソブチレン70.4g、1−ヘキサデセン70.4gを仕込み、また別の滴下ロートにt−ブチルパーオキシベンゾエート6g及びキシレン40gを仕込んだ。
滴下ロートから各内容物を3時間を要してフラスコに滴下し、更に還流し4時間保温した。その後、減圧下にキシレンを留去して固形物を得た。次いで、前記固形物を粉砕した後、水499gを添加し、25%アンモニア水85.3gで中和し、固形分を25%に調整して、25℃での粘度が330mPa・s、pHが8.5の共重合体の[アルカリ塩1]を得た。
表1〜3に示す処方で、有機溶媒、界面活性剤、浸透剤、抗菌剤及び水を1時間攪拌し均一に混合し、さらに、抑泡剤を加えて更に1時間攪拌し均一に混合した。
その後、ポリアクリルアミドを加え、前記[アルカリ塩1]を加えて1時間攪拌し均一に混合した。
次に、カチオン性樹脂を加えて更に1時間攪拌し均一に混合して処理液1〜22を得た。
処理液1を小林製作所社製のワイヤーバー(巻線径:0.05mm)を用いて、記録媒体(王子製紙社製 OKトップコート+)へ塗布量が2g/m2となるように均一に塗布した。
次いで、記録用インク1を液体吐出用装置(リコー社製のIPSIO GXe5500)により前記記録媒体へ吐出させて印刷サンプル1を得た。
なお、印字チャートはドットパターンで形成された3cm四方のベタ画像を使用した。
処理液1を処理液2に代える他は印刷サンプル1と同様にして印刷サンプル2を得た。
処理液1を処理液3に代える他は印刷サンプル1と同様にして印刷サンプル3を得た。
処理液1を処理液4に代える他は印刷サンプル1と同様にして印刷サンプル4を得た。
処理液1を処理液5に代える他は印刷サンプル1と同様にして印刷サンプル5を得た。
処理液1を処理液6に代える他は印刷サンプル1と同様にして印刷サンプル6を得た。
処理液1を処理液7に代える他は印刷サンプル1と同様にして印刷サンプル7を得た。
処理液1を処理液8に代える他は印刷サンプル1と同様にして印刷サンプル8を得た。
処理液1を処理液9に代える他は印刷サンプル1と同様にして印刷サンプル9を得た。
処理液1を処理液10に代える他は印刷サンプル1と同様にして印刷サンプル10を得た。
処理液1を処理液11に代える他は印刷サンプル1と同様にして印刷サンプル11を得た。
処理液1を処理液12に代える他は印刷サンプル1と同様にして印刷サンプル12を得た。
処理液1を処理液13に代える他は印刷サンプル1と同様にして印刷サンプル13を得た。
処理液1を処理液14に代える他は印刷サンプル1と同様にして印刷サンプル14を得た。
処理液1を処理液15に代える他は印刷サンプル1と同様にして印刷サンプル15を得た。
処理液1を処理液16に代える他は印刷サンプル1と同様にして印刷サンプル16を得た。
処理液1を処理液17に代える他は印刷サンプル1と同様にして印刷サンプル17を得た。
処理液1を処理液18に代える他は印刷サンプル1と同様にして印刷サンプル18を得た。
処理液1を処理液19に代える他は印刷サンプル1と同様にして印刷サンプル19を得た。
処理液1を処理液20に代える他は印刷サンプル1と同様にして印刷サンプル20を得た。
処理液1を処理液21に代える他は印刷サンプル1と同様にして印刷サンプル21を得た。
処理液1を処理液22に代え、記録用インク1を記録用インク2に代える他は印刷サンプル1と同様にして印刷サンプル22を得た。
評価結果を表2に示す。
ドットパターンで形成された3cm四方のベタ画像のベタ部を、東洋精機製作所社製のクロックメーターに布を貼り付けて擦り、擦過後の布へのインクの転写濃度を、X−Rite社製の分光側色濃度計(939)で測定した。転写濃度が小さいほど、画像の定着性が良好である。
ドットパターンで形成された3cm四方のベタ画像のベタ部を、目視によりビーディングレベルを1〜5までランク付けした。数値が大きいほどビーディング性が良好である。
ランク5:ビーディングは見られない
ランク4:極微量ビーディングが見られるが問題ない(凝視しないと分からないレベル)
ランク3:ややビーディングが見られるが問題ない
ランク2:ビーディングが見られ、目視で明らかに分かるレベル(問題となるレベル)
ランク1:激しいビーディングが見られる(処理液未塗布と同レベル)
処理液1〜22を、容量100mlのメスシリンダーに10ml入れて一昼夜放置し、その後、メスシリンダーを10℃の恒温水槽に30分以上入れて液温を慣らした。
液温が十分慣れたら、所定のシリンジにて空気を吹き込み100mlまで泡立たせ、30秒後の泡高さを目視にて確認した。30秒後の泡高さが50ml以下であれば起泡性は良好である。
処理液1〜22を、それぞれ20mlのガラス瓶に入れ、70℃の恒温槽内に2週間放置し、初期粘度と2週間保存後の粘度との差(粘度上昇レベル)を測定し、下記の3段階に分けて評価した。
なお、粘度の測定は、25℃で粘度計(A&D社製、SV−10)を用いて行った。
○:初期粘度からの粘度変化率が1%未満
△:初期粘度からの粘度変化率が1%以上5%未満
×:初期粘度からの粘度変化率が5%以上
103 給紙トレイ
104 排紙トレイ
105 手差しトレイ
106 操作パネル
107K インクカートリッジ
107C インクカートリッジ
107M インクカートリッジ
107Y インクカートリッジ
108K サブインクタンク
108C サブインクタンク
108M サブインクタンク
108Y サブインクタンク
109 廃液ユニット
110K ヘッドユニット
110C ヘッドユニット
110M ヘッドユニット
110Y ヘッドユニット
111K メンテナンスユニット
111C メンテナンスユニット
111M メンテナンスユニット
111Y メンテナンスユニット
112 分離パッド
113 搬送ベルト
114 記録媒体
115 テンションローラ
116 帯電ローラ
117 排紙コロ
118 プラテンローラ
119 搬送ローラ
120 吸引ファン
121 搬送ローラ
122 分離パッド
123 カウンターローラ
124 プラテン
130 記録用インク
134 可動ブレード
135 処理液
136 塗布ローラ
137 汲み上げローラ
138 膜圧制御ローラ
139 塗布用カウンターローラ
140 処理液貯蔵タンク
150 熱風送風ファン
154A〜L 記録ヘッド
160 外周部材
200 ノズル
201 ノズルプレート
202 充填剤
240 インクカートリッジ
241 インク袋
242 インク注入口
243 インク排出口
244 カートリッジケース
300 制御部
301 CPU
302 ROM
303 RAM
304 不揮発性メモリ(NVRAM)
305 ASIC
306 ホストI/F
307 ヘッド駆動制御部
308 記録媒体搬送モータ駆動制御部
309 記録媒体搬送モータ
310 ヘッドユニット(キャリッジ)移動モータ制御部
311 ヘッドユニット(キャリッジ)移動モータ
312 維持ユニット移動モータ駆動制御部
313 維持ユニット移動モータ
314 インク経路バルブ制御部
315 電磁弁
316 送液吸引モータ駆動制御部
317 キャップ吸引モータ
318 インク供給モータ
319 搬送ベルト
320 キャップ吸引経路
321 インク供給経路
322 I/O
323 センサ
401 塗布ローラ
402 膜圧制御ローラ
Claims (7)
- 記録媒体上に処理液を付与する処理液付与工程と、前記記録媒体上に記録用インクを付与する記録用インク付与工程とを含む画像形成方法であって、
前記処理液は、カチオン度が5以上のカチオン性樹脂、ノニオン性ポリアクリルアミド、炭素数12以上18以下のオレフィンとマレイン酸の共重合体のアルカリ塩、有機溶媒、界面活性剤、及び水を含有するものであり、
前記記録用インクは、着色剤、有機溶媒、界面活性剤、及び水を含有するものであることを特徴とする画像形成方法。
- 前記処理液は、カチオン性樹脂を1重量%以上50重量%以下含有するものであることを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
- 前記処理液は、ノニオン性ポリアクリルアミドの含有量が、0.01重量%以上5重量%以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の画像形成方法。
- 前記処理液は、さらに抑泡剤を含有するものであり、該抑泡剤が、N−オクチル−2−ピロリドン、2,4,7,9−テトラメチルデカン−4,7−ジオール、2,5,8,11−テトラメチルドデカン−5,8−ジオールから選択される一種以上であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の画像形成方法。
- 記録用インクが、カルボキシル基含有樹脂を含有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の画像形成方法。
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