JP2016030337A - 記録装置及び記録方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】非浸透性の記録媒体上に耐擦性に優れる画像を記録する記録装置を提供すること。【解決手段】着色剤、高分子粒子、水、及び水性有機溶媒を含み、静的表面張力が30mN/m未満であり、且つ、最大泡圧法により動的表面張力を測定したとき、1msec後から1sec後までの動的表面張力の変動幅が0.2mN/m以上3.0mN/m以下であるインクを、少なくとも一方の面に、ポリウレタン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、及びポリオレフィンからなる群より選択された1種の高分子化合物を含有する下地層を有する非浸透性の記録媒体の該下地層上に吐出する吐出ヘッドを備える記録装置。【選択図】なし

Description

本発明は、記録装置及び記録方法に関する。
水性インクにてインクジェット記録方法で記録を行う際、記録媒体がプラスチックフィルムなどの非浸透性のものである場合には、例えば、フィルムの被記録面に下地層を設ける手法が知られている。
下地層を形成するための下地液としては、例えば、特許文献1には「特定構造の環状アミド化合物と、主溶媒とを少なくとも含んでなる下地液」が、特許文献2には「特定構造の環状エステル化合物と、熱可塑性樹脂と、主溶媒とを少なくとも含んでなる特定構造の環状アミド化合物と、主溶媒とを少なくとも含んでなる下地液」が、特許文献3には「特定構造の環状アミド化合物と、熱可塑性樹脂と、主溶媒とを少なくとも含んでなる下地液」が開示されている。
また、プラスチックフィルムに対する印字に用いる水性インクとしては、以下に示すような、所謂2液型のインクが知られている。
例えば、特許文献4には、「少なくとも2種類以上のインクを用いたインクジェット記録用インクセットであって、第1のインクは色材、ヒドロキシ基及び/またはカルボキシル基を有する樹脂、水溶性溶媒及び/または水を含み、第2のインクは、ジアリルアミン系ポリマー、水溶性溶媒及び/または水を含むことを特徴とするインクジェット記録用水性インクセット」が開示されている。
特許文献5には、「少なくとも2種類以上のインクを用いたインクジェット記録用インクセットであって、第1のインクは色材、ヒドロキシ基及び/またはカルボキシル基を有する樹脂、水溶性溶媒及び/または水を含み、第2のインクは、特定の構造単位を含有するカチオン性ポリウレタン樹脂(A)、水溶性溶媒及び/または水を含むことを特徴とするインクジェット記録用水性インクセット。」が開示されている。
特許文献6には、「少なくとも2種類以上のインクを用いたインクジェット記録用インクセットであって、第1のインクは色材、ヒドロキシ基及び/またはカルボキシル基を有する樹脂、水溶性溶媒及び/または水を含み、第2のインクは、ビニルアミン系ポリマー、水溶性溶媒及び/または水を含むことを特徴とするインクジェット記録用水性インクセット。」が開示されている。
特許文献7には、「少なくとも2種類以上のインクを用いたインクジェット記録用インクセットであって、第1のインクは色材、ヒドロキシ基及び/またはカルボキシル基を有する樹脂、水溶性溶媒及び/または水を含み、第2のインクは、pKaが5以下であるラクトン構造を有する有機酸の多価金属塩、水溶性溶媒及び/または水を含むことを特徴とするインクジェット記録用水性インクセット」が開示されている。
特開2006−281533号公報 特開2006−281568号公報 特開2006−281570号公報 特開2013−245331号公報 特開2014−001378号公報 特開2014−005448号公報 特開2013−203777号公報
本発明の課題は、非浸透性の記録媒体上に耐擦性に優れる画像を記録しうる記録装置を提供すること。
上記課題は、以下の手段により解決される。
請求項1に係る発明は、
着色剤、高分子粒子、水、及び水性有機溶媒を含み、静的表面張力が30mN/m未満であり、且つ、最大泡圧法により動的表面張力を測定したとき、1msec後から1sec後までの動的表面張力の変動幅が0.2mN/m以上3.0mN/m以下であるインクを、少なくとも一方の面に、ポリウレタン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、及びポリオレフィンからなる群より選択された1種の高分子化合物を含有する下地層を有する非浸透性の記録媒体の該下地層上に吐出する吐出ヘッドを備える記録装置である。
請求項2に係る発明は、
前記非浸透性の記録媒体における下地層が、シリコーン系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤からなる群より選択された1種の界面活性剤を更に含有する請求項1に記載の記録装置である。
請求項3に係る発明は、
前記非浸透性の記録媒体における下地層が、カチオン性化合物を更に含有する、又は、前記高分子化合物としてカチオン性高分子化合物を含有する請求項1又は請求項2に記載の記録装置である。
請求項4に係る発明は、
前記非浸透性の記録媒体における下地層上に吐出された前記インクを乾燥する乾燥装置を更に備える請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の記録装置である。
請求項5に係る発明は、
着色剤、高分子粒子、水、及び水性有機溶媒を含み、静的表面張力が30mN/m未満であり、且つ、最大泡圧法により動的表面張力を測定したとき、1msec後から1sec後までの動的表面張力の変動幅が0.2mN/m以上3.0mN/m以下であるインクを、少なくとも一方の面に、ポリウレタン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、及びポリオレフィンからなる群より選択された1種の高分子化合物を含有する下地層を備えた非浸透性の記録媒体の該下地層上に吐出する吐出工程を有する記録方法である。
請求項6に係る発明は、
前記非浸透性の記録媒体における下地層が、シリコーン系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤からなる群より選択された1種の界面活性剤を更に含有する請求項5に記載の記録方法である。
請求項7に係る発明は、
前記非浸透性の記録媒体における下地層が、カチオン性化合物を更に含有する、又は、前記高分子化合物としてカチオン性高分子化合物を含有する請求項5又は請求項6に記載の記録方法である。
請求項8に係る発明は、
前記非浸透性の記録媒体における下地層上に吐出された前記インクを乾燥する乾燥工程を更に有する請求項5〜請求項7のいずれか1項に記載の記録方法。
請求項1又は5に係る発明によれば、静的表面張力が30mN/mを超える場合、動的表面張力の変動幅が3.0mN/mを超える場合、非浸透性の記録媒体が下地層を有しない場合、或いは、下地層が前記した群より選択される高分子化合物に代えてポリビニルアルコールを用いた場合に比べ、耐擦性に優れる画像を記録しうる記録装置又は記録方法が提供される。
請求項2又は6に係る発明によれば、非浸透性の記録媒体における下地層が、シリコーン系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤からなる群より選択された1種の界面活性剤を含有していない、或いは、かかる界面活性剤以外の界面活性剤を含有する場合に比べ、耐擦性により優れる画像を記録しうる記録装置又は記録方法が提供される。
請求項3又は7に係る発明によれば、非浸透性の記録媒体における下地層が、カチオン性化合物を含有しない場合に比べ、滲みが抑制された画像を記録しうる記録装置又は記録方法が提供される。
請求項4又は8に係る発明によれば、インクを乾燥しない場合に比べ、高速記録を実現する記録装置又は記録方法が提供される。
本実施形態に係る記録装置を示す概略構成図である。
以下、本発明の記録装置及び記録方法について、一例である実施形態に基づいて詳細に説明する。
本実施形態に係る記録装置は、着色剤、高分子粒子、水、及び水性有機溶媒を含み、静的表面張力が30mN/m未満であり、且つ、最大泡圧法により動的表面張力を測定したとき、1msec後から1sec後までの動的表面張力の変動幅が0.2mN/m以上3.0mN/m以下であるインクを、少なくとも一方の面に、ポリウレタン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、及びポリオレフィンからなる群より選択された1種の高分子化合物を含有する下地層を有する非浸透性の記録媒体の該下地層上に吐出する吐出ヘッドを備える記録装置である。
本明細書において、本実施形態に係る記録装置に用いる、上記のインクを「特定インク」と、また、上記の下地層を有する非浸透性の記録媒体を「非浸透媒体」と称して説明することがある。
ここで、本実施形態に係る記録装置において、非浸透媒体における下地層は、吐出ヘッドにて特定インク吐出される時点で、非浸透性の記録媒体上に存在すればよい。具体的には、本実施形態に係る記録装置では、予め非浸透性の記録媒体上に下地層が形成された非浸透媒体を用いてもよい。また、本実施形態に係る記録装置の内部の、吐出ヘッドに対して非浸透媒体の搬送方向の上流にて、塗布装置等を用いて非浸透性の記録媒体上に下地層を形成してもよい。
ここで、インクを吐出させる対象物である記録媒体としては、プラスチックフィルムや、基材の一方又は両方の面に塗工層が設けられた所謂コート紙のような、インクが浸透し難い非浸透性の記録媒体が知られている。
一方、非浸透性の記録媒体上に吐出されるインクとしては、溶剤系インク、UV硬化インク、2液型硬化インク、水性インクなどがあるが、溶剤臭がないことや環境に優しいといった点から、水性インクの使用が望まれることがある。
しかしながら、非浸透性の記録媒体に対し従来の水性インクにて画像の記録を行うと、水性インクによる画像の記録媒体への密着性が高くなく、また、乾燥速度が遅いこともあり、形成された画像の耐擦性が十分でないことがある。
本実施形態に係る記録装置は、上記の特定インクを用いて非浸透媒体に記録を行う装置である。
特定インクは、高分子粒子を含有する水性インクであって、静的表面張力及び動的表面張力の変動幅が上記範囲であるものである。
上記範囲の静的表面張力及び動的表面張力の変動幅を持つ特定インクは、静的表面張力を小さくした上で、動的表面張力の変動幅を小さくしたインクであって、吐出された記録媒体上で、表面に濡れ拡がる性質を持つインクである。
表面に濡れ広がる特定インクは、記録媒体上で濡れ拡がることで乾燥し易くなり、粘度も大きくなるため、乾燥効率が向上する。また、特定インク中の高分子粒子が接着機能を発現し、特定インクと記録媒体との密着性を向上させると考えられる。
一方、非浸透媒体の下地層は、上記のような選択肢から選択される特定の高分子化合物を含有する層である。下地層中の高分子化合物は非浸透媒体或いはインクとの接着性を有しているため、特定インクが吐出されると、かかる特定インクとの間の接着性が向上すると考えられる。
このようなことから、本実施形態に係る記録装置によれば、特定インクと非浸透媒体との接着性に優れることから、非浸透媒体(の下地層)に対する密着性に優れた画像を形成しうる。その結果、形成された画像は摺擦による剥がれが抑制され、耐擦性に優れたものとなる。
〔記録装置/記録方法〕
以下、本実施形態に係る記録装置について、本実施形態に係る記録方法と合わせて説明する。
本実施形態に係る記録装置は、上記のごとく、特定インクを、非浸透媒体の下地層上に吐出する吐出ヘッドを備える記録装置である。本実施形態に係る記録装置によれば、特定インクを、非浸透媒体の下地層上に吐出する吐出工程を有する記録方法が実現される。
また、本実施形態に係る記録装置は、非浸透媒体の下地層上に吐出されたインクを乾燥する乾燥装置を更に備えてもよい。この乾燥装置を更に備えた記録装置では、非浸透媒体の下地層上に吐出されたインクを乾燥する乾燥工程を更に有する記録方法が実現される。
乾燥装置(乾燥工程)により、非浸透媒体の下地層上に吐出されたインクを乾燥することで、高速記録が実現される。
以下、本実施形態に係る記録装置の一例について図面を参照しつつ説明する。
図1は、本実施形態に係る記録装置を示す概略構成図である。
本実施形態に係る記録装置10は、非浸透媒体Pの下地層上に特定インクを吐出する吐出ヘッド122(吐出ヘッド122を有する吐出装置121)を備える。
本実施形態に係る記録装置10では、特定インクを非浸透媒体Pの下地層上に吐出する吐出工程を有する記録方法が実現される。これにより、非浸透媒体Pの下地層上に特定インクによる画像を記録する。
より具体的にいえば、本実施形態に係る記録装置10は、非浸透媒体Pの下地層上に画像を記録する画像記録ユニット12を備えている。
記録装置10は、画像記録ユニット12に供給する非浸透媒体Pが収容される前処理ユニット14と、前処理ユニット14から画像記録ユニット12へ供給される非浸透媒体Pの搬送量等を調整するバッファユニット16と、を備えている。バッファユニット16は、画像記録ユニット12と前処理ユニット14との間に配置されている。
記録装置10は、例えば、画像記録ユニット12から排出される非浸透媒体Pを収容する後処理ユニット18と、画像記録ユニット12から後処理ユニット18へ排出される非浸透媒体Pの搬送量等を調整するバッファユニット20と、を備えている。バッファユニット20は、画像記録ユニット12と後処理ユニット18との間に配置されている。
記録装置10は、画像記録ユニット12とバッファユニット20との間に配置され、画像記録ユニット12から搬出される非浸透媒体Pを冷却する冷却ユニット22を備えている。
画像記録ユニット12は、例えば、非浸透媒体Pを非浸透媒体Pの搬送経路Rに沿って案内するロール部材(符号省略)と、非浸透媒体Pの搬送経路Rに沿って搬送される非浸透媒体Pに特定インク(特定インクの液滴)を吐出して画像を記録する吐出装置121とを備えている。
吐出装置121は、非浸透媒体Pに特定インクを吐出する吐出ヘッド122を備えている。吐出ヘッド122は、例えば、有効な記録領域(特定インクを吐出するノズルの配置領域)が非浸透媒体Pの幅(非浸透媒体Pの搬送方向と交差(例えば直交)する方向の長さ)以上とされた長尺状の記録ヘッドである。
なお、吐出ヘッド122は、これに限られず、非浸透媒体Pの幅よりも短尺状の吐出ヘッドであって、非浸透媒体Pの幅方向に移動して特定インクを吐出する方式(所謂キャリッジ方式)の吐出ヘッドであってもよい。
吐出ヘッド122は、特定インクの液滴を熱により吐出する、所謂サーマル方式であってもよいし、特定インクの液滴を圧力により吐出する、所謂圧電方式であってもよく、公知のものが適用される。
吐出ヘッド122は、例えば、非浸透媒体Pに特定インクを吐出してK(ブラック)色の画像を記録する吐出ヘッド122Kと、Y(イエロー)色の画像を記録する吐出ヘッド122Yと、M(マゼンタ)色の画像を記録する吐出ヘッド122Mと、C(シアン)色の画像を記録する吐出ヘッド122Cとを有している。そして、吐出ヘッド122Kと、吐出ヘッド122Yと、吐出ヘッド122Mと、吐出ヘッド122Cとは、この順番で非浸透媒体Pの搬送方向(以下単に「用紙搬送方向」と記載することがある)に沿って上流側から下流側に非浸透媒体Pと対向するように並べられている。なお、吐出ヘッドの表記において、K、Y、M、Cを区別しない場合には、符号に付しているK、Y、M、Cを省略する。
吐出ヘッド122K,122Y,122M,122Cは、それぞれ、記録装置10に着脱される各色のインクカートリッジ123K,123Y,123M,123Cと供給管(不図示)を通じて連結され、インクカートリッジ123により、各色のインクがそれぞれ吐出ヘッド122へ供給される。
ここで、各色のインクカートリッジ123K,123Y,123M,123Cに収容されているインクは、少なくとも1つが前述の特定インクであればよいが、全てが特定インクあることが好ましい。
吐出ヘッド122は、上記4色のそれぞれに対応した4つの吐出ヘッド122を配置する形態に限られず、目的に応じて、他の中間色を加えた4色以上のそれぞれに対応した4つ以上の吐出ヘッド122を配置した形態であってもよい。
ここで、吐出ヘッド122としては、例えば、インク滴量lpl以上15pl以下の範囲で特定インクを吐出する低解像度用の吐出ヘッド122(例えば600dpiの吐出ヘッド)、インク滴量10pl未満の範囲で特定インクを吐出する高解像度用の吐出ヘッド122(例えば1200dpiの吐出ヘッド)のいずれを備えていてもよい。また、吐出装置121は、低解像度用の吐出ヘッド122、及び高解像度用の吐出ヘッド122の双方を備えていてもよい。吐出ヘッド122のインク液滴量は、特定インクの最大液滴量の範囲である。また、dpiは「dot per inch」を意味する。
画像記録ユニット12には、吐出ヘッド122に対して用紙搬送方向の下流側に、例えば、非浸透媒体Pの裏面が巻き掛けられ、非浸透媒体Pと接触して従動回転しながら下地層上の画像(インク)を乾燥する乾燥ドラム126(乾燥装置の一例)が配置されている。
乾燥ドラム126の内部には、加熱源(例えばハロゲンヒータ等:不図示)が内蔵されている。乾燥ドラム126は、加熱源による加熱により非浸透媒体Pの下地層上の画像(インク)を乾燥する。
乾燥ドラム126の周囲には、非浸透媒体Pの下地層上の画像(インク)を乾燥する温風送風装置128(乾燥装置の一例)が配置されている。この温風送風装置128による温風によって、乾燥ドラム126に巻き掛けられた非浸透媒体Pの下地層上の画像(インク)を乾燥する。
上記のような加熱乾燥を行う乾燥装置を用いる場合、その乾燥条件は以下のようであることが好ましい。
即ち、例えば、乾燥ドラムの加熱源の温度や、温風送風装置の温風温度は、インクを乾燥を早める点や、非浸透媒体Pの変形の抑制、下地層の劣化の抑制の点から、40℃以上120℃以下の範囲であることが好ましく、60℃以上100℃以下の範囲であることがより好ましい。
ここで、画像記録ユニット12には、吐出ヘッド122に対して用紙搬送方向の下流側には、非浸透媒体Pの下地層上の画像(インク)を乾燥する近赤外線ヒータ(不図示)、レーザ照射装置等の他の乾燥装置が配置されていてもよい。近赤外線ヒータ、レーザ照射装置等の他の乾燥装置は、乾燥ドラム126及び温風送風装置128の少なくとも一方に代えて、又は乾燥ドラム126及び温風送風装置128に加えて配置される。
一方、前処理ユニット14は、画像記録ユニット12へ供給される非浸透媒体Pが巻き付けられている供給ロール14Aを備えており、この供給ロール14Aは、図示せぬフレーム部材に回転可能に支持されている。
バッファユニット16は、例えば、用紙搬送方向に沿って第1パスローラ16A、ダンサーローラ16B及び第2パスローラ16Cが配置されている。ダンサーローラ16Bは、図1中上下に移動することにより、画像記録ユニット12へ搬送される非浸透媒体Pの張力調整、及び非浸透媒体Pの搬送量を調整する。
後処理ユニット18は、画像が記録された非浸透媒体Pを巻き取る搬送部の一例としての巻取ロール18Aを備えている。この巻取ロール18Aが図示せぬモータから回転力を受けて回転することで、非浸透媒体Pが搬送経路124に沿って搬送されるようになっている。
バッファユニット20は、例えば、用紙搬送方向に沿って第1パスローラ20A、ダンサーローラ20B及び第2パスローラ20Cが配置されている。ダンサーローラ16Bは、図1中上下に移動することにより、後処理ユニット18へ排出される非浸透媒体Pの張力調整、及び非浸透媒体Pの搬送量を調整する。
冷却ユニット22には、複数のクーリングローラ22Aが配置されている。複数のクーリングローラ22Aの間に非浸透媒体Pを搬送することにより、非浸透媒体Pを冷却する。
次に、本実施形態に係る記録装置10による動作(記録方法)について説明する。
本実施形態に係る記録装置10では、まず、前処理ユニット14の供給ロール14Aから、バッファユニット16を通じて、画像記録ユニット12に非浸透媒体Pを搬送する。
次に、画像記録ユニット12において、吐出装置121の各吐出ヘッド122からインクを非浸透媒体Pの下地層上に吐出する。これにより、非浸透媒体Pの下地層上にインクよる画像が記録される。その後、乾燥ドラム126により、非浸透媒体Pの下地層上の画像(インク)を非浸透媒体Pの裏面側(記録面とは反対側の面)から乾燥する。そして、温風送風装置128により、非浸透媒体Pの下地層上に吐出されたインク(画像)を非浸透媒体Pの表面側(記録面)から乾燥する。つまり、乾燥ドラム126及び温風送風装置128により、非浸透媒体Pの下地層上に吐出されたインクを乾燥する。
次に、冷却ユニット22において、クーリングローラ22Aにより、画像が記録された非浸透媒体Pを冷却する。
次に、バッファユニット16を通じて、後処理ユニット18は、画像が記録された非浸透媒体Pを巻取ロール18Aにより巻き取る。
以上の工程を通じて、非浸透媒体Pの下地層上に特定インクによる画像が記録される。
なお、上記のようにして記録された画像を備える記録媒体Pは切断する工程を経て、目的とする大きさへと裁断する。
本実施形態に係る記録装置10では、下地層が予め設けられている非浸透媒体を記録媒体Pとして用いた例を示したが、この例に限らず、記録装置10の内部に、下地層を形成する装置を備えたものであってもよい。
下地層を形成する装置としては、非浸透性の記録媒体上に、後述する下地層形成用塗布液を塗布し、乾燥して下地層を形成する装置であればよく、公知の塗布装置と必要に応じて公知の乾燥装置とを組み合わせたものであればよい。
本実施形態に係る記録装置10では、吐出装置121(吐出ヘッド122)によってインクの液滴を非浸透媒体Pの表面に直接吐出する方式について説明したが、これに限らず、例えば中間転写体にインクの液滴を吐出した後に、中間転写体上のインクの液滴を非浸透媒体Pに転写する方式であってもよい。
また、本実施形態に係る記録装置10では、ロール状の非浸透媒体Pにインクを吐出して画像を記録する方式について説明したが、例えば、目的のサイズの枚葉紙にインクを吐出して画像を記録する方式であってもよい。
〔特定インク〕
次に、特定インクについて説明する。
特定インクは、着色剤、高分子粒子、水、及び水性有機溶媒を含み、静的表面張力が30mN/m未満であり、且つ、最大泡圧法により動的表面張力を測定したとき、1msec後から1sec後までの動的表面張力の変動幅(以下、単に「動的表面張力の変動幅」とも称する)が0.2mN/m以上3.0mN/m以下である。
特定インクにおいて、静的表面張力は、30mN/m未満であり、吐出安定性の点から、好ましくは22mN/m以上28mN/m以下である。
ここで、静的表面張力は、ウイルヘルミー型表面張力計CBVP−Z(協和界面科学株式会社製)を用い、23℃、55%RHの環境において測定した値である。
また、特定インクにおける動的表面張力の変動幅は、0.2mN/m以上3.0mN/m以下であり、画像の滲み、及び画像剥がれを抑制する点から、好ましくは0.2mN/m以上2.0mN/m以下、より好ましくは0.2mN/m以上1.0mN/m以下である。
なお、動的表面張力の変動幅は、1msec後の動的表面張力の値と1sec後の動的表面張力の値との差である。
特定インクにおいて、1msec後での動的表面張力は、画像の滲み、及び画像剥がれを抑制する点から、33mN/m以下が好ましく、より好ましくは20mN/m以上30N/m以下、更に好ましくは22mN/m以上28mN/m以下である。
一方、特定インクにおける1sec後での動的表面張力は、乾燥性の点から、30mN/m以下が好ましく、より好ましくは20mN/m以上30mN/m以下、更に好ましくは22mN/m以上28mN/m以下である。
動的表面張力は、最大泡圧法動的表面張力測定装置MPT−C(LAUDA社製)を用い、23℃、55%RHの環境において測定した値である。
なお、1msec後の動的表面張力の値とは、キャピラリー先端で新しい界面が形成されてから1msecで最大泡圧に達したときの動的表面張力の値である。但し、最大泡圧法動的表面張力測定装置の測定限界が、1msec後の動的表面張力の場合、0msec後での動的表面張力として表記されることがある。この場合、0msec後での動的表面張力の値を1msec後での動的表面張力の値として採用する。
一方、1sec後の動的表面張力の値とは、キャピラリー先端で新しい界面が形成されてから1secで最大泡圧に達したときの動的表面張力の値である。但し、最大泡圧法動的表面張力測定装置の測定限界が、1sec未満後の動的表面張力の場合、測定限界での動的表面張力の値を1sec後での動的表面張力の値として採用する。これは、測定限界での動的表面張力の値であれば、動的表面張力が安定領域にあると判断できるためである。
ここで、特定インクにおいて、静的表面張力、動的表面張力の変動幅、及び1msec後又は1sec後での動的表面張力を上記範囲とするには、例えば、着色剤、高分子粒子、水、及び水性有機溶媒と共に、界面活性剤を含むことがよい。つまり、界面活性剤の種類及び量により、静的表面張力、動的表面張力の変動幅、及び1msec後又は1sec後での動的表面張力を調整することがよい。
この界面活性剤としては、例えば、HLB(親水基/疎水基バランス「Hydrophile− Lipophile Barance」)が14以下の界面活性剤が挙げられる。例えば、HLBが14以下の界面活性剤の量を調整することで、目的とする静的表面張力に調整しやすくなる。また、HLBが14以下の界面活性剤のうち、異なるHLBの界面活性剤を複数種使用すると、目的とする動的表面張力に調整しやすくなる。具体的には、例えば、HLBが9以上14以下の界面活性剤とHLBが4以上8以下の界面活性剤を使用すると、目的とする動的表面張力に調整しやすくなる。
なお、HLB(親水基/疎水基バランス「Hydrophile− Lipophile Barance」)は、以下の式(グリフィン法)により定義されるものである。
・HLB=20×(親水部の式量の総和/分子量)
このような界面活性剤としては、アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物、及びポリエーテル変性シリコーンよりなる群から選択する少なくとも一種が挙げられる。
アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物は、例えば、アセチレングリコールの少なくとも一つの水酸基にエチレンオキサイドを付加させた−O−(CHCHO)−H構造(なお、例えばnは1以上30以下の整数を示す)を持つ化合物である、
アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物の市販品(なお、括弧内の数値はHLBのカタログ値を示す)としては、例えば、オルフィンE1004(7〜9)、オルフィンE1010(13〜14)、オルフィンEXP.4001(8〜11)、オルフィンEXP.4123(11〜14)、オルフィンEXP.4300(10〜13),サーフィノール104H(4)、サーフィノール420(4)、サーフィノール440(4)、ダイノール604(8)[以上、日信化学工業社]等が挙げられる。
アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物の含有量は、例えば、特定インクに対して0.01質量%以上10質量%以下がよく、好ましくは0.1質量%以上5質量%以下である。
ポリエーテル変性シリコーンは、例えば、シリコーン鎖(ポリシロキサン主鎖)に、ポリエーテル基がグラフト状に結合した化合物、又はブロック状に結合した化合物である。ポリエーテル基としては、例えば、ポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基が挙げられる。ポリエーテル基としては、例えば、オキシエチレン基とオキシプロピレン基がブロック状又はランダムに付加したポリオキシアルキレン基であってもよい。
ポリエーテル変性シリコーンの市販品(なお、括弧内の数値はHLBのカタログ値を示す)としては、シルフェイスSAG002(12)、シルフェイスSAG503A(11)、シルフェイスSAG005(7)[以上、日信化学工業社]等が挙げられる。
ポリエーテル変性シリコーンの含有量は、例えば、特定インクに対して0.01質量%以上5質量%以下がよく、好ましくは0.05質量%以上1質量%以下である。
次に、特定インクの組成及び特性について詳細に説明する。
特定インクは、着色剤、高分子粒子、水、及び水性有機溶媒を含む。
(着色剤)
まず、着色剤について説明する。
着色剤としては、目的とする色相の特定インクに応じたものを使用すればよく、具体的には、顔料が挙げられる。顔料としては、有機顔料、無機顔料が挙げられる。
黒色顔料(ブラック顔料)の具体例としては、Raven7000,Raven5750,Raven5250,Raven5000 ULTRAII,Raven 3500,Raven2000,Raven1500,Raven1250,Raven1200,Raven1190 ULTRAII,Raven1170,Raven1255,Raven1080,Raven1060(以上コロンビアン・カーボン社製)、Regal400R,Regal330R,Regal660R,Mogul L,Black Pearls L,Monarch 700,Monarch 800,Monarch 880,Monarch 900,Monarch 1000,Monarch 1100,Monarch 1300,Monarch 1400(以上キャボット社製)、Color Black FW1,Color Black FW2,Color Black FW2V,Color Black 18,Color Black FW200,Color Black S150,Color Black S160,Color Black S170,Printex35,Printex U,Printex V,Printex140U,Printex140V,Special Black 6,Special Black 5,Special Black 4A,Special Black4(以上デグッサ社製)、No.25,No.33,No.40,No.47,No.52,No.900,No.2300,MCF−88,MA600,MA7,MA8,MA100(以上三菱化学社製)等を挙げられるが、これらに限定されるものではない。
シアン色顔料の具体例としては、C.I.Pigment Blue−1,−2,−3,−15,−15:1,−15:2,−15:3,−15:4,−16,−22,−60等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
マゼンタ色顔料の具体例としては、C.I.Pigment Red−5,−7,−12,−48,−48:1,−57,−112,−122,−123,−146,−168,−177,−184,−202, C.I.Pigment Violet−19等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
イエロー顔料の具体例としては、C.I.Pigment Yellow−1,−2,−3,−12,−13,−14,−16,−17,−73,−74,−75,−83,−93,−95,−97,−98,−114,−128,−129,−138,−151,−154,−180等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
ここで、着色剤として顔料を使用した場合には、併せて顔料分散剤を用いることが好ましい。使用される顔料分散剤としては、高分子分散剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤等が挙げられる。
高分子分散剤としては、親水性構造部と疎水性構造部とを有する重合体が好適に用いられる。親水性構造部と疎水性構造部とを有する重合体としては、例えば縮合系重合体と付加重合体とが使用される。縮合系重合体としては、公知のポリエステル系分散剤が挙げられる。付加重合体としては、α,β−エチレン性不飽和基を有する単量体の付加重合体が挙げられる。親水性基を有するα,β−エチレン性不飽和基を有する単量体と疎水性基を有するα,β−エチレン性不飽和基を有する単量体を組み合わせて共重合することにより目的の高分子分散剤が得られる。また、親水性基を有するα,β−エチレン性不飽和基を有する単量体の単独重合体も用いられる。
親水性基を有するα,β−エチレン性不飽和基を有する単量体としては、カルボキシル基、スルホン酸基、水酸基、りん酸基等を有する単量体、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、イタコン酸モノエステル、マレイン酸、マレイン酸モノエステル、フマル酸、フマル酸モノエステル、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、スルホン化ビニルナフタレン、ビニルアルコール、アクリルアミド、メタクリロキシエチルホスフェート、ビスメタクリロキシエチルホスフェート、メタクリロオキシエチルフェニルアシドホスフェート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート等が挙げられる。
疎水性基を有するα,β−エチレン性不飽和基を有する単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等のスチレン誘導体、ビニルシクロヘキサン、ビニルナフタレン、ビニルナフタレン誘導体、アクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸フェニルエステル、メタクリル酸シクロアルキルエステル、クロトン酸アルキルエステル、イタコン酸ジアルキルエステル、マレイン酸ジアルキルエステル等が挙げられる。
高分子分散剤として好ましい共重合体の例としては、スチレン−スチレンスルホン酸共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体、ビニルナフタレン−メタクリル酸共重合体、ビニルナフタレン−アクリル酸共重合体、アクリル酸アルキルエステル−アクリル酸共重合体、メタクリル酸アルキルエステル−メタクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキルエステル−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸アルキルエステル−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニルエステル−メタクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸シクロヘキシルエステル−メタクリル酸共重合体等が挙げられる。また、これらの重合体に、ポリオキシエチレン基、水酸基を有する単量体を共重合させてもよい。
高分子分散剤の重量平均分子量としては、例えば、2000以上50000以下がよい。
これら高分子分散剤は、単独で用いても、二種類以上を併用しても構わない。高分子分散剤の含有量は、顔料により大きく異なるため一概には言えないが、顔料に対し、0.1質量%以上100質量%以下であることがよい。
顔料としては、水に自己分散する顔料(以下自己分散型顔料と称する)も挙げられる。
自己分散型顔料とは、顔料表面に水に対する可溶化基を有し、高分子分散剤が存在しなくとも水中で分散する顔料のことを指す。自己分散型顔料は、例えば、顔料に対して酸・塩基処理、カップリング剤処理、ポリマーグラフト処理、プラズマ処理、酸化/還元処理等の表面改質処理を施すことにより得られる。
自己分散型顔料としては、上記顔料に対して表面改質処理を施した顔料の他、キャボット社製のCab−o−jet−200、Cab−o−jet−300、Cab−o−jet−400、IJX−157、IJX−253、IJX−266、IJX−273、IJX−444、IJX−55、Cab−o−jet−250C、Cab−o−jet−260M,Cab−o−jet−270Y,Cab−o−jet−450C,Cab−o−jet−465M,Cab−o−jet−470Y,Cab−o−jet−480M、オリエント化学社製のMicrojet Black CW−1、CW−2等の市販の自己分散顔料等も挙げられる。
自己分散型顔料としては、その表面に官能基として少なくともスルホン酸、スルホン酸塩、カルボン酸、又はカルボン酸塩を有する顔料であることが好ましい。より好ましくは、表面に官能基として少なくともカルボン酸、又はカルボン酸塩を有する顔料である。
ここで、顔料としては、樹脂により被覆された顔料等も挙げられる。これは、マイクロカプセル顔料と呼ばれ、DIC化学工業社製、東洋インキ社製などの市販のマイクロカプセル顔料がある。なお、市販のマイクロカプセル顔料に限られず、目的に応じて作製したマイクロカプセル顔料を使用してもよい。
また、顔料としては、高分子化合物を顔料に物理的に吸着又は化学的に結合させた樹脂分散型顔料も挙げられる。
また、顔料としては、黒色とシアン、マゼンタ、イエローの3原色顔料のほか、赤、緑、青、茶、白等の特定色顔料や、金、銀色等の金属光沢顔料、無色又は淡色の体質顔料、プラスチックピグメント等も挙げられる。
また、顔料としては、シリカ、アルミナ、又は、ポリマービード等をコアとして、その表面に染料又は顔料を固着させた粒子、染料の不溶レーキ化物、着色エマルション、着色ラテックス等も挙げられる。
着色剤としては、顔料の他、その他、親水性のアニオン染料、直接染料、カチオン染料、反応性染料、高分子染料等や油溶性染料等の染料類、染料で着色したワックス粉・樹脂粉類やエマルション類、蛍光染料や蛍光顔料等も挙げられる。
着色剤の体積平均粒径は、例えば、10nm以上1000nm以下であることが挙げられる。
着色剤の体積平均粒径とは、着色剤そのものの粒径、又は着色剤に分散剤等の添加物が付着している場合には、添加物が付着した粒径をいう。
体積平均粒径の測定には、マイクロトラックUPA粒度分析計 UPA−UT151 (Microtrac社製)により行う。その測定は、1000倍希釈した特定インクを測定セルに入れて行う。なお、測定時の入力値として、粘度には特定インク希釈液の粘度を、粒子屈折率は着色剤の屈折率を採用する。
着色剤の含有量(濃度)は、例えば、特定インクに対して1質量%以上25質量%以下が好ましく、2質量%以上20質量%以下がより好ましい。
(高分子粒子)
高分子粒子について説明する。
高分子粒子は、記録媒体に対する特定インクによる画像の定着性を高める成分である。
高分子粒子としては、例えば、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸−アクリル酸ナトリウム共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリル酸エステル共重合体、ポリウレタン、シリコン−アクリル酸共重合体、アクリル変性フッ素樹脂等の粒子(ラテックス粒子)が挙げられる。なお、高分子粒子としては、粒子の中心部と外縁部で組成を異にしたコア・シェル型の高分子粒子も挙げられる。
高分子粒子は、乳化剤を用いて特定インク中に分散させたものであってもよく、乳化剤を用いないで特定インク中に分散させたものであってもよい。乳化剤としては、界面活性剤、スルホン酸基、カルボキシル基等の親水性基を有するポリマー(例えば、親水性基がグラフト結合しているポリマー、親水性を持つ単量体と疎水性の部分を持つ単量体とから得られるポリマー)が挙げられる。
高分子粒子の体積平均粒径は、画像の光沢性及び耐擦過性の点から、10nm以上300nm以下が好ましく、より好ましくは10nm以上200nm以下である。
高分子粒子の体積平均粒径の測定は、マイクロトラックUPA粒度分析計 UPA−UT151 (Microtrac社製)により行う。その測定は、1000倍希釈した特定インクを測定セルに入れて行う。なお、測定時の入力値として、粘度には特定インク希釈液の粘度を、粒子屈折率は高分子の屈折率を採用する。
高分子粒子のガラス転移温度は、画像の耐擦過性の点から、−20℃以上80℃以下が好ましく、より好ましくは−10℃以上60℃以下である。
高分子粒子のガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
高分子粒子の含有量は、画像の定着性を高める点、吐出安定性の点から、特定インクに対して0.1質量%以上10質量%以下が好ましく、0.5質量%以上5質量%以下がより好ましい。
(水)
水について説明する。
水としては、特に不純物の混入、又は微生物の発生を防止するという観点から、イオン交換水、超純水、蒸留水、限外濾過水が好適に挙げられる。
水の含有量は、例えば、特定インクに対して10質量%以上95質量%以下が好ましく、30質量%以上90質量%以下がより好ましい。
(水溶性有機溶媒)
水溶性有機溶媒について説明する。
水溶性有機溶媒としては、多価アルコール類、多価アルコール類誘導体、含窒素溶媒、アルコール類、含硫黄溶媒等が挙げられる。水溶性有機溶媒としては、その他、炭酸プロピレン、炭酸エチレン等も挙げられる。
多価アルコール類としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,2−へキサンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、キシリトールなどの糖アルコール類;キシロース、グルコース、ガラクトースなどの糖類;等が挙げられる。
多価アルコール類誘導体としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジ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、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジグリセリンのエチレンオキサイド付加物等が挙げられる。
含窒素溶媒としては、ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、シクロヘキシルピロリドン、トリエタノールアミン等が挙げられる。
アルコール類としてはエタノール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、ベンジルアルコール等が挙げられる。
含硫黄溶媒としては、チオジエタノール、チオジグリセロール、スルフォラン、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
水溶性有機溶媒は、1種類で使用しても2種類以上を併用してもよい。
水溶性有機溶媒の含有量は、水に対して1質量%以上60質量%以下が好ましく、1質量%以上40質量%以下がより好ましい。
(界面活性剤)
界面活性剤について説明する。
特定インクは、前述したアセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物、及びポリエーテル変性シリコーン以外の、その他の界面活性剤を含んでもよい。その他の界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤等が挙げられ、好ましくは、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤である。
アニオン性界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルフェニルスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、高級脂肪酸塩、高級脂肪酸エステルの硫酸エステル塩、高級脂肪酸エステルのスルホン酸塩、高級アルコールエーテルの硫酸エステル塩及びスルホン酸塩、高級アルキルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩等が挙げられる。
これらの中でも、アニオン性界面活性剤としては、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、イソプロピルナフタレンスルホン酸塩、モノブチルフェニルフェノールモノスルホン酸塩、モノブチルビフェニルスルホン酸塩、モノブチルビフェニルスルホン酸塩、ジブチルフェニルフェノールジスルホン酸塩等がよい。
ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、アルキルアルカノールアミド、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールブロックコポリマー、アセチレングリコール等が挙げられる。
これらの中でも、ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸アルキロールアミド、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールブロックコポリマー、アセチレングリコールがよい。
ノニオン性界面活性剤としては、その他、ポリシロキサンオキシエチレン付加物等のシリコーン系界面活性剤;パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、オキシエチレンパーフルオロアルキルエーテル等のフッ素系界面活性剤;スピクリスポール酸やラムノリピド、リゾレシチン等のバイオサーファクタント;等も挙げられる。
他の界面活性剤の親水性/疎水性バランス(HLB)は、溶解性等を考慮すると、例えば、3以上20以下の範囲がよい。
他の界面活性剤は、1種類で使用しても2種類以上を併用してもよい。
他の界面活性剤の含有量は、特定インクに対して0.1質量%以上10質量%以下が好ましく、0.1質量%以上5質量%以下がより好ましく、0.2質量%以上3質量%以下が更に好ましい。
(その他の添加剤)
その他の添加剤について説明する。
特定インクは、その他の添加剤を含んでもよい。
その他の添加剤としては、インク吐出性改善剤(ポリエチレンイミン、ポリアミン類、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等)、導電率/pH調整剤(水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属類の化合物等)、反応性の希釈溶媒、浸透剤、pH緩衝剤、酸化防止剤、防カビ剤、粘度調整剤、導電剤、キレート化剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤等が挙げられる。
(特定インクの物性)
特定インクの好適な物性について説明する。
特定インクのpHは、好ましくは4以上10以下の範囲、より好ましくは5以上9以下の範囲が挙げられる。
ここで、特定インクのpHは、温度23±0.5℃、湿度55±5%R.H.環境下において、pH/導電率計(メトラー・トレド社製MPC227)により測定した値を採用する。
特定インクの導電率は、例えば0.01S/m以上0.5S/m以下の範囲(好ましくは0.01S/m以上0.25S/m以下の範囲、より好ましくは0.01S/m以上0.20S/m以下の範囲)が挙げられる。
導電率の測定は、MPC227(pH/Conductivity Meter、メトラー・トレド社製)で行う。
特定インクの粘度は、例えば1.5mPa・s以上30mPa・s以下の範囲(好ましくは1.5mPa・s以上20mPa・s以下の範囲)が挙げられる。
粘度は、TV−20(東機産業製)を測定装置として用い、測定温度は23℃、せん断速度は1400s−1の条件で測定する。
ここで、特定インクは、例えば、黒インク、シアンインク、マゼンタインク、イエローインク、及びこれら色以外の中間色インクのいずれであってもよい。
また、特定インクは、かかる特定インクを少なくとも1種含む(好ましくは全てが特定インクからなる)インクセットとして使用してもよい。
〔非浸透媒体〕
次に、本実施形態に用いる非浸透媒体について説明する。
非浸透媒体は、少なくとも一方の面に、ポリウレタン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、及びポリオレフィンからなる群より選択された1種の高分子化合物(以降、特定高分子化合物と称することがある。)を含有する下地層を有する非浸透性の記録媒体である。
(非浸透性の記録媒体)
下地層が設けられる非浸透性の記録媒体としては、プラスチックフィルム、コート紙等が挙げられる。具体的には、非浸透性の記録媒体とは、動的走査吸液計で測定した接触時間500ms以内における特定インクの最大吸液量が15ml/m以下である記録媒体を意味する。
非浸透性の記録媒体として具体的には、プラスチックフィルムとしては、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム、PVC(ポリ塩化ビニル)フィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ナイロンフィルム等が挙げられる。これらのプラスチックフィルムは、コロナ処理、UVオゾン処理、プラズマ処理等の表面処理が施されたものであってもよい。
なお、これらのプラスチックフィルムは、市販品を用いてもよい。
また、コート紙としては、例えば、王子製紙製「OKトップコート+」等が挙げられる。
なお、コート紙の場合、その塗工面上に上記した特定の高分子化合物を含有する下地層が設けられたものが、非浸透媒体となる。
(下地層)
非浸透媒体における下地層は、ポリウレタン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、及びポリオレフィン、アクリルからなる群より選択された1種の高分子化合物を含有する。これらの特定高分子化合物の中でも、ポリウレタンが定着性の点から好ましい。
以下、それぞれの高分子化合物について説明する。
特定高分子化合物の1つであるポリウレタンとしては、主鎖にウレタン結合(−NHC(=O)O−)を有する重合体であればいかなるものでもよい。
特定高分子化合物の1つであるポリエステルとしては、主鎖にエステル結合(−CO−O−)を有する重合体であればいかなるものでもよい。
特定高分子化合物の1つであるポリ塩化ビニルとしては、重合体を構成する全構成単位100ユニット中の30%以上が塩化ビニルに由来する構成単位である重合体であればいかなるものでもよい。
特定高分子化合物の1つであるポリオレフィンとしては、重合体を構成する全構成単位100ユニット中の30%以上がオレフィン類(好ましくはα−オレフィン)に由来する構成単位である重合体であればいかなるものでもよい。
特定高分子化合物の分子量は、成膜性と粘度との点から、例えば、重量平均分子量にて5000以上100000以下が好ましく、5000以上50000以下がより好ましい。
なお、本実施形態において、高分子化合物の重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
特定高分子化合物の含有量は、特定インクとの接着性向上の観点から、下地層に対し30質量%以上であることが好ましく、50質量%以上100質量%以下がより好ましく、80質量%以上95質量%以下が更に好ましい。
−シリコーン系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤−
非浸透媒体における下地層は、シリコーン系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤からなる群より選択された1種の界面活性剤を含有することが好ましい。
このような界面活性剤を含有することで、下地層の表面の摩擦係数が低下し、形成された画像の耐擦性をより向上させうる。
フッ素系界面活性剤としては、公知のフッ素系界面活性剤が用いられる。
また、シリコーン系界面活性剤としては、公知のシリコーン系界面活性剤が用いられ、例えば、前記した特定インクに用いられるポリエーテル変性シリコーンを用いてもよい。
上記の界面活性剤の含有量は、記録された画像の耐擦性向上の点から、下地層に対し1質量%以上50質量%以下が好ましく、1質量%以上30質量%以下がより好ましい。
−カチオン性高分子又はカチオン性化合物−
非浸透媒体における下地層は、カチオン性化合物を更に含有する、又は、特定高分子化合物としてカチオン性高分子化合物を含有することが好ましい。
下地層にカチオン性化合物を含有させることで、アニオン性を示す特定インクとの間で凝集反応が生じ、画像の滲みが抑制され、その結果、画質の向上に繋がる。
後者の場合、カチオン性高分子化合物とは、前記したポリウレタン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、及びポリオレフィンからなる群より選択された1種の高分子化合物(特定高分子化合物)に、カチオン性官能基が導入されているものを指す。
ここで、カチオン性官能基としては、アミン塩(1級、2級、3級)、オニウム塩(4級アンモニウム塩、ホスホニウム塩)、窒素原子を有する複素芳香環等に由来する基等が挙げられる。
下地層に対し特定高分子化合物としてカチオン性高分子化合物を含有する場合、かかるカチオン性高分子化合物の含有量は、カチオン性高分子化合物中のカチオン性官能基の量を考慮し、目的とする下地層中のカチオン性官能基の含有量に応じて設定すればよく、特定高分子化合物の全てがカチオン性高分子化合物であってもよいし、特定高分子化合物の一部がカチオン性高分子化合物であってもよい。
また、下地層は、前記したように、特定高分子化合物とは別の成分として、カチオン性化合物を更に含有していてもよい。
このように、特定高分子化合物とは別の成分としてカチオン性化合物を含有させることで、下地層中のカチオン性官能基の含有量の調整が容易となり、特定高分子化合物の分子設計が煩雑とならずに済む。
ここで用いられるカチオン性化合物としては、特定高分子化合物以外の高分子化合物にカチオン性官能基が導入されているものの他、カチオン性官能基を有する低分子化合物が挙げられる。
カチオン性官能基を有する低分子化合物としては、例えば、カチオン性官能基を有し界面活性能を有するカチオン性界面活性剤が好ましい。
カチオン性界面活性剤としては、例えば、アミン塩、第4級アンモニウム塩、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩等の周知の界面活性剤が挙げられる。
カチオン性化合物の含有量は、上記した下地層中のカチオン性官能基の含有量に応じて設定すればよいが、官能基を有する低分子化合物(カチオン性界面活性剤)であれば、画質と接着性の点からは、例えば、下地層に対し0.1質量%以上10質量%以下(好ましくは0.1質量%以上5質量%以下)の範囲がよい。
−溶剤−
下地層を形成する際には、下地層形成用の各成分を溶解、分散して調製される塗布液を用いればよい。
溶剤としては、水が好適に用いられる。
−その他の添加剤−
非浸透媒体における下地層は、その他の添加剤を含有していてもよい。
その他の添加剤としては、前記した、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、及びカチオン性界面活性剤以外の界面活性剤などが挙げられる。
前記した、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、カチオン性界面活性剤をはじめとする界面活性剤は、下地層を形成する際に用いる下地層形成用塗布液に含有させることで、非浸透性の記録媒体上に塗布する際の濡れ性が良好になり、成膜性が向上する。その結果、非浸透性の記録媒体上であっても、下地層の成膜の不均一化を抑制しうる。
下地層を形成するには、非浸透性の記録媒体上に、下地層形成用塗布液を、ローラーコートなどの塗布方法を用いて塗布し、乾燥させればよい。
乾燥温度としては、40℃以上120℃以下が好ましく、40℃以上100℃以下がより好ましく、また、乾燥時間としては、0.01分以上10分以下が好ましく、0.01分以上1分以下がより好ましい。
非浸透媒体における下地層の厚みは、画質の点から、0.01μm以上20μm以下の範囲が好ましく、0.01μm以上10μm以下の範囲がより好ましい。
前述した本実施形態は、その形態のみに限定的に解釈されるものではなく、本発明の要件を満足する範囲内で実現されることは、言うまでもない。
以下に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
〔インクの調製〕
・カーボンブラック(Mogul L:キャボット(株)製)(着色剤):5質量%
・スチレン/アクリル酸共重合体ナトリウム中和物:2.5質量%
(水溶性樹脂、重量平均分子量=30000)
・TOCRYL W−4627(トーヨーケム社製):5質量%(固形分)
(アクリル系エマルション;高分子粒子、体積平均粒径=0.12μm、ガラス転移温度=45℃)
・グリセリン10質量%
・界面活性剤(表1に記載の化合物):表1に記載の質量%
・イオン交換水:残部(インク全量で100質量%となる場合の残部)
上記組成を混合したのち、5μmのフィルターでろ過を行い、特定インクであるインク1、2、及び比較用インクであるインク3、4を得た。
(物性の測定)
上記のようにして得られた各インクについて、静的表面張力、1msec及び1secでの動的表面張力、動的表面張力の変動幅について、前述の方法で測定した。
結果を表1に示す。
なお、表1中の界面活性剤の略称等の詳細は、以下の通りである。
−アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物(日信化学工業社製)−
・オルフィンE1010(HLB=13〜14)
・オルフィンEXP.4123(HLB=11〜14)
−ポリエーテル変性シリコーン(日信化学工業社製)−
・シルフェイスSAG503A(HLB=11)
〔記録媒体の作製〕
(記録媒体A1〜A3の作製)
PETフィルム(東レ製ルミラーT60(コロナ処理無)、PETフィルム(東レ製ルミラーS105(コロナ処理有))、及びPVCフィルム(住友ベークライト製スミライト)の3つの非浸透性の記録媒体の一方の面上に、それぞれ、以下に示す下地層形成用塗布液Aを乾燥後の厚さが5μmとなるようにバーコーターにて塗布し、80℃で3分間乾燥した。
得られた記録媒体を、記録媒体A1:ルミラーT60を用いたもの、記録媒体A2:ルミラーS105を用いたもの、記録媒体A3:スミライトを用いたものとした。
−下地層形成用塗布液A−
・ポリウレタン(NS313X:高松油脂製):10質量%
・界面活性剤(オルフィンE1010:日信化学工業社製):1質量%
・純水:残部(塗布液全量で100質量%となる場合の残部)
(記録媒体B1〜B3の作製)
下地層形成用塗布液Aに代えて、以下に示す下地層形成用塗布液Bを用いた以外は、記録媒体A1〜A3の作製と同様にして、記録媒体B1〜B3を作製した。
−下地層形成用塗布液B−
・ポリエステル(プラスコートZ446:互応化学工業製):10質量%
・シリコーン系界面活性剤:1質量%
(シルフェイスSAG503A:日信化学工業社製)
・純水:残部(塗布液全量で100質量%となる場合の残部)
(記録媒体C1〜C3の作製)
下地層形成用塗布液Aに代えて、以下に示す下地層形成用塗布液Cを用いた以外は、記録媒体A1〜A3の作製と同様にして、記録媒体C1〜C3を作製した。
−下地層形成用塗布液C−
・カチオン性ポリウレタン(スーパーフレックス650:第一工業製薬製):10質量%
・シリコーン系界面活性剤:1質量%
(シルフェイスSAG503A:日信化学工業社製)
・純水:残部(塗布液全量で100質量%となる場合の残部)
(記録媒体D1〜D3の作製)
下地層形成用塗布液Aに代えて、以下に示す下地層形成用塗布液Dを用いた以外は、記録媒体A1〜A3の作製と同様にして、記録媒体D1〜D3を作製した。
−下地層形成用塗布液D−
・ポリ塩化ビニル(ビニブラン701RL50:日信化学工業製):10質量%
・シリコーン系界面活性剤:1質量%
(シルフェイスSAG503A:日信化学工業社製)
・純水:残部(塗布液全量で100質量%となる場合の残部)
(記録媒体E1〜E3の作製)
下地層形成用塗布液Aに代えて、以下に示す下地層形成用塗布液Eを用いた以外は、記録媒体A1〜A3の作製と同様にして、記録媒体E1〜E3を作製した。
−下地層形成用塗布液E−
・ポリオレフィン(ハードレン:東洋紡製):10質量%
・シリコーン系界面活性剤:1質量%
(シルフェイスSAG503A:日信化学工業社製)
・純水:残部(塗布液全量で100質量%となる場合の残部)
(記録媒体F1〜F3の作製)
下地層形成用塗布液Aに代えて、以下に示す下地層形成用塗布液Fを用いた以外は、記録媒体A1〜A3の作製と同様にして、記録媒体F1〜F3を作製した。
−下地層形成用塗布液F−
・ポリウレタン(NS313X:高松油脂製):10質量%
・シリコーン系界面活性剤:1質量%
(シルフェイスSAG503A:日信化学工業社製)
・カチオン性界面活性剤(カチオーゲンTML:第一工業製薬製):0.5質量%
・純水:残部(塗布液全量で100質量%となる場合の残部)
(記録媒体G1〜G3)
下地層形成用塗布液Aに代えて、以下に示す下地層形成用塗布液Gを用いた以外は、記録媒体A1〜A3の作製と同様にして、記録媒体G1〜G3を作製した。
−下地層形成用塗布液G−
・ポリビニルアルコール(クラレポバールPVA105:クラレ製):10質量%
・シリコーン界面活性剤:1質量%
(シルフェイスSAG503A:日信化学工業社製)
・純水:残部(塗布液全量で100質量%となる場合の残部)
(記録媒体H1〜H3)
下地層を作製せず、記録媒体H1としてPETフィルム(東レ製ルミラーT60(コロナ処理無)を、記録媒体H2としてPETフィルム(東レ製ルミラーS105(コロナ処理有))を、記録媒体H3としてPVCフィルム(住友ベークライト製スミライト)をそのまま用いた。
<実施例1〜7及び比較例1〜6>
(記録装置の準備)
図1に示す構成と同じ構成で、インクの吐出ヘッドとして、600dpiのピエゾヘッド(最大インク滴量11pl)のピエゾヘッドを備えた記録装置を準備した。
また、この記録装置の記録媒体Pとして、上記した記録媒体を用いた。
ここで、記録装置の詳細は、以下の通りである。
−記録装置の詳細−
・記録速度(記録媒体搬送速度) : 25m/min
・乾燥ドラムの設定温度 : 100℃
・温風送風装置の設定温度 : 100℃
そして、前記したインクを記録装置に充填した。
この記録装置を用いて、次の画像記録を行った。
(画像記録)
各記録装置を用いて、記録媒体上に、600dpiのピエゾヘッド(最大インク滴量11pl)から、インクを吐出し、1.5cm×1.5cmのベタ画像と文字・罫線の画像とを記録した。その後、乾燥ドラム及び温風送風装置により乾燥、並びに、クーリングローラにより冷却を実施した。この過程を経て、記録媒体P上にインクによる画像を記録した(加熱乾燥あり)。
(耐擦性の評価)
記録後の画像について、以下のようにして耐擦性を評価した。
即ち、上記の画像記録、乾燥後に搬出された画像を目視で観察し、画像の剥がれを評価した。
評価基準は以下の通りである。評価結果は、下記表2に示す。
−耐擦性の評価基準−
A+:画像に剥がれが見られない
A :画像のごく一部に剥がれがみられる
B :画像の一部に剥がれが見られる
C :画像の剥がれが著しく画像が乱れる
(滲みの評価)
記録後の画像を目視にて観察し、画像の滲みを評価した。
評価基準は以下の通りである。評価結果は、下記表2に示す。
−画像の滲みの評価基準−
A+:画像に滲みがない
A :画像に滲みが若干ある
B :画像に滲みが多くある
C :画像の滲みが著しい

上記結果から、本実施例では、非浸透媒体の下地層(特定高分子化合物を含有)上に特定インクにて画像の記録を行うと、比較用インクを用いた場合(比較例1〜4)、下地層にポリビニルアルコールを含む非浸透性の記録媒体を用いた場合(比較例5)、又は、下地層を有しない非浸透性の記録媒体(比較例6)を用いた場合に比べ、画像の耐擦性に優れ、画像の滲みが抑制されることがわかる。
10 記録装置
12 画像記録ユニット
14 前処理ユニット
14A 供給ロール
16 バッファユニット
16A 第1パスローラ
16B ダンサーローラ
16C 第2パスローラ
18 後処理ユニット
18A 巻取ロール
20 バッファユニット
20A 第1パスローラ
20B ダンサーローラ
20C 第2パスローラ
22 冷却ユニット
22A クーリングローラ
121 吐出装置
122、122K、122Y、122M、122C 吐出ヘッド
123、123K、123Y、123M、123C インクカートリッジ
124 乾燥ドラム
126 温風送風装置
P 記録媒体
R 搬送経路

Claims (8)

  1. 着色剤、高分子粒子、水、及び水性有機溶媒を含み、静的表面張力が30mN/m未満であり、且つ、最大泡圧法により動的表面張力を測定したとき、1msec後から1sec後までの動的表面張力の変動幅が0.2mN/m以上3.0mN/m以下であるインクを、少なくとも一方の面に、ポリウレタン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、及びポリオレフィンからなる群より選択された1種の高分子化合物を含有する下地層を有する非浸透性の記録媒体の該下地層上に吐出する吐出ヘッドを備える記録装置。
  2. 前記非浸透性の記録媒体における下地層が、シリコーン系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤からなる群より選択された1種の界面活性剤を更に含有する請求項1に記載の記録装置。
  3. 前記非浸透性の記録媒体における下地層が、カチオン性化合物を更に含有する、又は、前記高分子化合物としてカチオン性高分子化合物を含有する請求項1又は請求項2に記載の記録装置。
  4. 前記非浸透性の記録媒体における下地層上に吐出された前記インクを乾燥する乾燥装置を更に備える請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の記録装置。
  5. 着色剤、高分子粒子、水、及び水性有機溶媒を含み、静的表面張力が30mN/m未満であり、且つ、最大泡圧法により動的表面張力を測定したとき、1msec後から1sec後までの動的表面張力の変動幅が0.2mN/m以上3.0mN/m以下であるインクを、少なくとも一方の面に、ポリウレタン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、及びポリオレフィンからなる群より選択された1種の高分子化合物を含有する下地層を有する非浸透性の記録媒体の該下地層上に吐出する吐出工程を有する記録方法。
  6. 前記非浸透性の記録媒体における下地層が、シリコーン系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤からなる群より選択された1種の界面活性剤を更に含有する請求項5に記載の記録方法。
  7. 前記非浸透性の記録媒体における下地層が、カチオン性化合物を更に含有する、又は、前記高分子化合物としてカチオン性高分子化合物を含有する請求項5又は請求項6に記載の記録方法。
  8. 前記非浸透性の記録媒体における下地層上に吐出された前記インクを乾燥する乾燥工程を更に有する請求項5〜請求項7のいずれか1項に記載の記録方法。
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