JP2016068306A - 反応液及び記録方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】高画質の記録物を得ることができる上、被記録媒体のカールを抑制することができ、目詰まり回復性にも優れる反応液組成部及びそれを用いた記録方法を提供することを目的とする。
【解決手段】水と、インク組成物の成分を凝集させる凝集剤と、分子量が100〜200であるベタイン化合物と、を含み、被記録媒体にインクジェット法により前記インク組成物を付着させる記録方法において、前記被記録媒体に付着させて用いる、反応液。
【選択図】なし

Description

本発明は、反応液及び記録方法に関する。
インクジェット記録方法は、比較的単純な装置で、高精細な画像の記録が可能であり、各方面で急速な発展を遂げている。その中で、得られる記録物の画像等について種々の検討がなされている。例えば、特許文献1には、画質改善処理液が著しくイオン性を帯びていても媒体に極微量の画質改善処理液を付与でき、かつ顕著な画質改善処理性能が得られ、画質改善処理液の消費を抑えつつ、媒体上でインクにじみが防止でき、コストパフォーマンスに優れた画像形成が可能となる、画質改善処理液を提供することを目的として、水と水中でイオン性を帯びる色材又は水中でイオン性を示す部材の吸着によりイオン性を帯びる色材を含有するインクと接触し、インク中の色材と反応して凝集化することで媒体上のインクによる画質を改善する画質改善処理液であって、カチオン性部材又は水を酸性化する部材と、起泡剤として非イオン性界面活性剤又は両性界面活性剤と、水に不溶な水不溶脂肪酸とを含有する画質改善処理液が開示されている。
特許第5152650号
しかしながら、インク組成物とは別に処理液を用いた場合には、被記録媒体に付与される水分量が多くなり、これにより被記録媒体がカールしやすくなるという問題がある。また、特許文献1に記載されるような処理液を、インクジェット法により被記録媒体に塗布する場合には、ノズルに目詰まりが生じやすく、その上、目詰まりをクリーニングしたとしても目詰まりの長期及び短期の回復性が低いという問題がある。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、高画質の記録物を得ることができる上、被記録媒体のカールを抑制することができ、目詰まり回復性にも優れる反応液組成部及びそれを用いた記録方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した。その結果、所定の化合物を用いた反応液であれば、上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
〔1〕
水と、インク組成物の成分を凝集させる凝集剤と、分子量が100〜200であるベタイン化合物と、を含み、
被記録媒体にインクジェット法により前記インク組成物を付着させる記録方法において、前記被記録媒体に付着させて用いる、
反応液。
〔2〕
前記ベタイン化合物の含有量が、2.0〜20質量%である、前項〔1〕に記載の反応液。
〔3〕
前記ベタイン化合物が、トリメチルアミノ基を有するベタイン化合物を含む、前項〔1〕又は〔2〕に記載の反応液。
〔4〕
前記凝集剤が、多価金属塩、有機酸、有機酸塩、及びカチオン性ポリマーからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、前項〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の反応液。
〔5〕
沸点が280℃以上である多価アルコール類を含み、
該多価アルコール類の含有量が、2.0質量%以下である、前項〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の反応液。
〔6〕
前記被記録媒体が吸収性被記録媒体である前記記録方法に用いる、前項〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の反応液。
〔7〕
さらに前記被記録媒体が低吸収性被記録媒体又は非吸収性被記録媒体である前記記録方法にも用いる、前項〔6〕に記載の反応液。
〔8〕
前記インク組成物が、分子量が100〜200であるベタイン化合物を含む、前項〔1〕〜〔7〕のいずれか1項に記載の反応液。
〔9〕
インクジェット法により前記被記録媒体へ付着させるものである、前項〔1〕〜〔8〕のいずれか1項に記載の反応液。
〔10〕
前記反応液を吐出するノズルを備えるインクジェットヘッドを、前記被記録媒体に対して相対的に1回走査させる間に、インクジェット法により前記被記録媒体へ付着させるものである、前項〔1〕〜〔9〕のいずれか1項に記載の反応液。
〔11〕
前記凝集剤の前記被記録媒体への付着量が、0.010〜2.0g/m2である、前項〔1〕〜〔10〕のいずれか1項に記載の反応液。
〔12〕
前項〔1〕〜〔11〕のいずれか1項に記載の反応液を前記被記録媒体に付着させて、第1の記録領域を形成する反応液付着工程と、
前記第1の記録領域の少なくとも一部に、インク組成物を付着させて、第2の記録領域を形成するインク組成物付着工程と、を有する、
記録方法。
以下、本発明の実施の形態(以下、「本実施形態」という。)について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
〔反応液〕
本実施形態の反応液は、水と、インク組成物の成分を凝集させる凝集剤と、分子量が100〜200であるベタイン化合物と、を含み、被記録媒体にインクジェット法により前記インク組成物を付着させる記録方法において、前記被記録媒体に付着させて用いる。
反応液の被記録媒体への付着方法は、特に限定されないが、例えば、ローラー塗布、スプレー塗布、インクジェット塗布を利用することができる。このなかでも、反応液をインクジェット法により被記録媒体に付着させることが好ましい。分子量が100〜200であるベタイン化合物を含むことにより、反応液が低粘度化するため、反応液をインクジェット法により被記録媒体に付着させた場合でも、ノズルの目詰まり回復性がより向上する。そのため、本実施形態の反応液であればインクジェット法用反応液として好適に用いることができ、これにより、必要な部分にのみ選択的に付着することができるので、使用液量、即ち印刷コストの削減、乾燥時間の短縮等のインクジェット法の利点を享受することができる。
また、反応液を、ラインヘッドを用いたインクジェット法でより被記録媒体に塗布することが好ましい。これにより、ドット着弾精度の向上と、印刷時間の短縮等により優れる傾向にあるためさらに好ましい。
本実施形態の反応液は、所定の付着量で、被記録媒体へ付着させるものであることが好ましい。具体的には、反応液の被記録媒体への付着量は、好ましくは2.0〜10g/m2であり、好ましくは2.5〜8.5g/m2であり、好ましくは3.5〜6.5g/m2である。反応液の付着量が2.0g/m2以上であることにより、得られる記録物の画質がより向上する傾向にある。また、反応液の付着量が10g/m2以下であることにより、カールがより抑制される傾向にある。
本実施形態の反応液は、反応液を吐出するノズルを備えるインクジェットヘッドを、被記録媒体に対して相対的に1回だけ走査させる間に、インクジェット法により被記録媒体へ付着させるものであることが好ましい。すなわち、本実施形態の反応液は、1パス印刷インクジェット法用反応液であることが好ましい。隣接画素のドットを別々のパスで付着させるマルチパス印刷よりも、1パスで全てのドットを付着させる1パス印刷の方が、一般的に記録速度が速くなるという利点があるが、ヘッドノズル解像度が同じ場合、1パスの方がマルチパスに比べて、単位面積当たりのインク打込み量が多くなる傾向にあり、従って記録メディアへ打ち込む水分量も相対的に多くなるため、1パス印刷の方が、カールが発生しやすい傾向にある。そのため、1パス印刷インクジェット法において、本発明が特に有用となる。また、1パスで、記録に用いる全ての反応液を一度に付着させる場合、付着時に発生するカールの程度としては悪化する場合があり、この点でも、本発明が特に有用である。
本実施形態の反応液は、インク組成物を付着させる時点の、被記録媒体に付着された反応液に含まれていた揮発成分の質量に対する揮発残存量(揮発せずに被記録媒体に残っている量の質量%)が所定の範囲となる条件で使用されるものであることが好ましい。具体的には、揮発成分の揮発残存量は、付着前の反応液に含まれていた揮発成分の総量に対して、好ましくは5質量%以上であり、より好ましくは10質量%以上であり、さらに好ましくは20質量%以上であり、よりさらに好ましくは50質量%以上であり、さらにより好ましくは70質量%以上であり、特に好ましくは80質量%以上である。揮発残存量の上限は100質量%以下であり、限られるものではないが、95質量%以下が好ましく、90質量%以下がより好ましく、90質量%以下がさらに好ましい。一方、揮発残存量を、より少なくする場合は、上限は、50質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましく、20質量%以下がさらに好ましい。揮発残存量がより多く例えば50質量%以上であることにより、記録速度がより向上するが、被記録媒体上の水分量が多くなるためカールがより発生しやすくなる。この点において、本実施形態の反応液を用いることにより、カール発生を抑制しつつ記録速度の向上を図ることができる。また、揮発残存量がより少なく例えば95質量%以下であることにより、ブリードがより抑制される傾向にあり、反応液の乾燥時に急激な乾燥によりカールの発生が大きくなる場合でも、本実施形態の反応液を用いることにより、カール発生を抑制することができる。ここで、「付着前の反応液」とは、反応液付着工程において被記録媒体に付着する反応液の付着前の状態を意味する。
また、本実施形態の反応液は、反応液を加熱乾燥する工程を有しない記録方法に用いられるものであることが好ましい。反応液を加熱乾燥する工程を有しない場合、記録速度がより向上するが、被記録媒体上の水分量が多くなるためカールがより発生しやすくなる。この点において、本実施形態の反応液を用いることにより、カール発生を抑制しつつ記録速度の向上を図ることができる。一方、反応液を加熱乾燥する工程を有する記録方法に用いてもよい。本実施形態の反応液を用いることにより、急激な乾燥に伴うカールの発生の抑制が可能となる。
〔水〕
水としては、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、及び蒸留水等の純水、並びに超純水のような、イオン性不純物を極力除去したものが挙げられる。また、紫外線照射又は過酸化水素の添加等によって滅菌した水を用いると、インクを長期保存する場合にカビやバクテリアの発生を防止することができる。これにより貯蔵安定性がより向上する傾向にある。
水の含有量は、反応液の総量に対して、好ましくは20〜55質量%であり、より好ましくは25〜50質量%であり、さらに好ましくは30〜45質量%である。水の含有量が上記範囲内であることにより、目詰まり回復性がより向上し、カールがより抑制される傾向にある。
〔凝集剤〕
反応液中の凝集剤がインク組成物と相互作用することにより、被記録媒体にインクジェット法により付着したインク組成物の成分を凝集させ、インク組成物を増粘又は不溶化する。これにより、その後に付着させるインク組成物の着弾干渉、滲みを防止でき、ラインや微細像などを均質に描画することができる。そのため、本実施形態の反応液を用いることにより、より高画質な記録物を得ることができる。
凝集剤としては、特に限定されないが、例えば、多価金属塩、有機酸、有機酸塩、及びカチオン性ポリマーからなる群より選ばれる少なくとも1種が挙げられる。このなかでも、多価金属塩、有機酸塩、及びカチオン性ポリマーからなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましく、多価金属塩及びカチオン性ポリマーからなる群より選ばれる少なくとも1種がより好ましい。このような凝集剤を用いることにより、得られる記録物の画質がより向上する傾向にある。凝集剤により凝集するインク組成物が含む成分としては後述の顔料及び樹脂微粒子が挙げられる。
(多価金属塩)
多価金属塩としては、特に限定されないが、例えば、無機酸の多価金属塩又は有機酸の多価金属塩が好ましい。このような多価金属塩としては、特に限定されないが、例えば、周期表の第2族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族からの土類金属(例えば、アルミニウム)、ランタニド類(例えば、ネオジム)の塩を挙げることができる。これら多価金属の塩としては、カルボン酸塩(蟻酸塩、酢酸塩、安息香酸塩など)、硫酸塩、硝酸塩、塩化物、及びチオシアン酸塩が好適である。このなかでも、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、硫酸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が挙げられる。なお、多価金属塩は、1種単独で用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
(有機酸)
有機酸としては、特に限定されないが、例えば、酢酸、リン酸、シュウ酸、マロン酸、クエン酸が挙げられる。このなかでも、1価あるいは2価以上のカルボン酸が好ましい。このようなカルボン酸を含むことにより、樹脂微粒子(A)の凝集効果がより向上し、ひいては発色性によりより優れる傾向にある。なお、有機酸は1種単独で用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
(有機酸塩)
有機酸塩としては、特に限定されないが、例えば、上記有機酸の塩が挙げられ、1価の有機酸の塩が好ましい。1価の有機酸の塩としては、特に限定されないが、例えば、蟻酸塩、酢酸塩、安息香酸塩が挙げられる。なお、有機酸塩は1種単独で用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
(カチオン性ポリマー)
カチオン性ポリマーとしては、特に限定されないが、例えば、カチオン性基として、第1級〜第3級アミノ基、又は第4級アンモニウム塩基を有するポリマーが挙げられる。具体的には、第1級〜第3級アミノ基及びその塩、又は第4級アンモニウム塩基を有する単量体(カチオン性モノマー)の単独重合体や、該カチオン性モノマーと他のモノマー(以下、「非カチオン性モノマー」という。)との共重合体又は縮重合体が挙げられる。カチオン性ポリマーは、水溶性ポリマー又は水分散性ラテックス粒子のいずれの形態でも使用できる。なお、カチオン性ポリマーは1種単独で用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
カチオン性モノマーとしては、特に限定されないが、例えば、ビニル基と、第1級〜第3級アミノ基及びその塩又は第4級アンモニウム塩基と、を有するビニル化合物;第1級〜第3級アミノ基及びその塩、又は第4級アンモニウム塩基を有する(メタ)アクリレート;第1級〜第3級アミノ基及びその塩、又は第4級アンモニウム塩基を有する(メタ)アクリルアミドが挙げられる。
このなかでも、ビニル基と、第1級〜第3級アミノ基及びその塩又は第4級アンモニウム塩基と、を有するビニル化合物が好ましい。このようなビニル化合物としては、特に限定されないが、例えば、アリルアミン、アリルアミン塩酸塩、アリルアミン酢酸塩、アリルアミン硫酸塩、ジアリルアミン、ジアリルアミン塩酸塩、ジアリルアミン酢酸塩、ジアリルアミン硫酸塩、ジアリルメチルアミン及びこの塩(該塩としては、例えば、塩酸塩、酢酸塩、硫酸塩など)、ジアリルエチルアミン及びこの塩(該塩としては、例えば、塩酸塩、酢酸塩、硫酸塩など)、ジアリルジメチルアンモニウム塩(該塩の対アニオンとしてはクロライド、酢酸イオン硫酸イオンなど)が挙げられる。これらモノマーからなる構成単位を有するカチオン性ポリマーを用いることにより、得られる記録物の画質がより向上する傾向にある。
以上のモノマーから得られ得るカチオン性ポリマーとしては、特に限定されないが、例えば、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド、ポリメタクリロイルオキシエチル−β−ヒドロキシエチルジメチルアンモニウムクロライド、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン及びその誘導体、ポリアミド−ポリアミン樹脂、カチオン化でんぷん、ジシアンジアミドホルマリン縮合物、ジメチル−2−ヒドロキシプロピルアンモニウム塩重合物、ポリアミジン、ポリビニルアミン、ジシアンジアミド−ホルマリン重縮合物に代表されるジシアン系カオチン樹脂、ジシアンアミド−ジエチレントリアミン重縮合物に代表されるポリアミン系カオチン樹脂、エピクロルヒドリン−ジメチルアミン付加重合物、ジメチルジアリンアンモニウムクロリド−SO2共重合物、ジアリルアミン塩−SO2共重合物、第4級アンモニウム塩基置換アルキル基をエステル部分に有する(メタ)アクリレート含有ポリマー、第4級アンモニウム塩基置換アルキル基を有するスチリル型ポリマー等が挙げられる。このなかでも、ポリアリルアミン、エピクロルヒドリン−ジメチルアミン付加重合物がより好ましい。このようなカチオン性ポリマーを用いることにより、得られる記録物の画質がより向上する傾向にある。
反応液の凝集剤の付着量は、0.010g/m2以上2.0g/m2以下であることが好ましく、0.020g/m2以上1.6g/m2以下であることがより好ましい。反応液の凝集剤の付着量が0.010g/m2以上であることで、色材や樹脂成分が一層凝集しやすくなる。また、反応液の凝集剤の付着量が2.0g/m2以下であることで、反応液の乾燥時間を短くできるので、記録の高速化を図ることができる。
さらに、色材や樹脂成分の凝集が一層優れる点で、反応液の凝集剤の付着量は0.030g/m2以上がさらに好ましい。また、色材や樹脂成分を凝集させる効果を確保しつつ反応液の乾燥時間が一層優れ、さらに凝集剤に起因する記録物のベタつきや臭いの低減の点で、反応液の凝集剤の付着量は1.0g/m2以下がさらに好ましく、0.50g/m2以下が一層好ましく、0.20g/m2以下が特に好ましく、0.10g/m2以下がより一層好ましい。
〔ベタイン化合物〕
カールは反応液やインク組成物などの水を含有する組成物を被記録媒体へ付着、乾燥する過程で発生する。この際、ベタイン化合物を用いることにより、被記録媒体のカールを抑制することができる。
ベタイン化合物の分子量は、100〜200であり、好ましくは105〜190であり、好ましくは110〜170である。ベタイン化合物の分子量が上記範囲内であることにより、カール抑制効果がより向上し、かつ、比較的に低分子量であるため目詰まり回復性がより向上する傾向にある。なお、ベタイン化合物の分子量が200超過である場合には、反応液の粘度が上昇し、それにより目詰まり回復性が悪化する。
ベタイン化合物とは、正電荷と負電荷を同一分子内の隣り合わない位置に持ち、正電荷をもつ原子には解離しうる水素原子が結合しておらず、分子全体としては電荷を持たない化合物(分子内塩)である。好ましいベタイン化合物としては、アミノ酸のN−アルキル置換体であり、より好ましくはアミノ酸のN−トリアルキル置換体である。上記ベタイン化合物の具体例としては、特に限定されないが、例えば、グリシンベタイン(分子量117)、γ−ブチロベタイン(同145)、ホマリン(同137)、トリゴネリン(同137)、カルニチン(同161)、ホモセリンベタイン(同161)、バリンベタイン(同159)、リジンベタイン(同188)、オルニチンベタイン(同176)、アラニンベタイン(同117)、スタキドリン(同185)、グルタミン酸ベタイン(同189)等のアミノ酸のN−トリアルキル置換体であるベタイン類が挙げられる。このようなベタイン化合物を含むことにより、カール抑制効果がより向上し、かつ、比較的に低分子量であるため、反応液の粘度上昇を抑制でき、また目詰まり回復性がより向上する傾向にある。
ベタイン化合物の含有量は、反応液の総量に対して、好ましくは2.0〜20質量%であり、より好ましくは2.0〜15質量%であり、さらに好ましくは4.0〜15.0質量%である。ベタイン化合物の含有量が2.0質量%以上であることにより、カール抑制効果がより向上する傾向にある。また、ベタイン化合物の含有量が20質量%以下であることにより、反応液の粘度上昇を抑制でき、目詰まり回復性がより向上する傾向にある。
反応液は、必要に応じて他の成分を含むことができる。他の成分としては、特に限定されないが、例えば、有機溶媒、界面活性剤などが挙げられる。
(有機溶媒)
有機溶媒としては、特に限定されないが、例えば、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、オクタン、イソオクタン等の炭化水素系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル、γブチロラクトン等のエステル系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒;メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、グリセリン、プロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノブチルエーテル等のアルコール系溶媒;ジクロロエタン、クロロホルム等のハロゲン系溶媒;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、2−ピロリドン、N−メチル−ε−カプロラクタム、ヘキサメチルホスホルアミド等アミド系溶媒;その他水溶性有機溶媒が挙げられる。
このなかでも、1気圧下での沸点が180〜230℃の範囲内であるアルコール系溶媒が好ましい。インク組成物に含まれるアルコール系溶媒の1気圧下での沸点が180℃未満であるとインク組成物の乾燥性が高まることにより、インクジェット記録用ヘッドのノズルの目詰まりが発生する場合がある。1気圧下での沸点が230℃より大きくなると、インク組成物の乾燥性が低下することで、特にインク非吸収性の被記録媒体上に記録した印刷画像の凝集ムラが目立ち、画像の定着性が低下する場合がある。
1気圧下での沸点が180〜230℃の範囲内であるアルコール系溶媒の具体例としては、プロピレングリコール[188℃]、1,3−プロパンジオール[210℃]、1,2−ブタンジオール[194℃]、1,3−ブタンジオール[208℃]、1,4−ブタンジオール[230℃]、1,2−ペンタンジオール[210℃]、3−メチル−1,3−ブタンジオール[203℃]、2−エチル−2−メチル−1,3−プロパンジオール[226℃]、2−メチル−1,3−プロパンジオール[214℃]、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール[230℃]、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール[210℃]、2−メチルペンタン−2,4−ジオール[197℃]、ジプロピレングリコール[230℃]、1,2−ヘプタンジオール[227℃]等が挙げられる。なお、括弧内の数値は、1気圧下での沸点を表す。
前記アルコール系溶媒の含有量は、被記録媒体への濡れ性及び浸透性を向上させて凝集ムラを低減させる効果や、インク保存安定性及び吐出信頼性を確保する観点から、インク組成物全量に対して5質量%以上30質量%以下の範囲で含まれることが好ましい。アルコール系溶媒の含有量が5質量%未満であると、インク組成物の保存安定性が低下し、またインク組成物の乾燥性が高まることで、インクジェット記録用ヘッドのノズルの目詰まりが発生する場合がある。一方、アルコール系溶媒の含有量が30質量%よりも大きくなると、インク組成物の乾燥性が低下することで、インク非吸収性の被記録媒体上に記録した印刷画像の濃淡ムラが目立ち、画像の定着性が低下する場合がある。また、インク組成物粘度をインクジェット記録方式に適した範囲に調整し難くなる。
また、反応液が沸点280℃以上である多価アルコール類を含む場合、沸点が280℃以上である多価アルコール類の含有量は、反応液の総量に対して、好ましくは2.0質量%以下であり、より好ましくは0〜2.0質量%であり、さらに好ましくは0〜1.0質量%である。沸点が280℃以上である多価アルコール類の含有量が2.0質量%以下であることにより、反応液の乾燥性がより向上する傾向にあり、特に非吸収性又は低吸収性の被記録媒体において、画像の凝集ムラが抑制でき、さらには画像の定着性にも優れる。沸点が280℃以上である多価アルコール類としては、特に限定されないが、例えば、グリセリン[290℃]が挙げられる。
有機溶媒の総含有量は、反応液の総量に対して、好ましくは1〜40質量%であり、より好ましくは3〜35質量%であり、さらに好ましくは5〜30質量%である。
(界面活性剤)
反応液は、ベタイン化合物(両性界面活性剤)以外の界面活性剤を含むことが好ましい。このような界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、アセチレングリコール系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、及びシリコーン系界面活性剤が挙げられる。
アセチレングリコール系界面活性剤としては、特に限定されないが、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サイド付加物、並びに2,4−ジメチル−5−デシン−4−オール及び2,4−ジメチル−5−デシン−4−オールのアルキレンオキサイド付加物から選択される一種以上が好ましい。アセチレングリコール系界面活性剤の市販品としては、特に限定されないが、例えば、オルフィン104シリーズやオルフィンE1010等のEシリーズ(エアプロダクツ社(Air Products Japan, Inc.)製商品名)、サーフィノール465やサーフィノール61(日信化学工業社(Nissin Chemical Industry CO.,Ltd.)製商品名)などが挙げられる。アセチレングリコール系界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
フッ素系界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、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リン酸エステル、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、パーフルオロアルキルベタイン、パーフルオロアルキルアミンオキサイド化合物が挙げられる。フッ素系界面活性剤の市販品としては、特に限定されないが、例えば、S−144、S−145(旭硝子株式会社製);FC−170C、FC−430、フロラード−FC4430(住友スリーエム株式会社製);FSO、FSO−100、FSN、FSN−100、FS−300(Dupont社製);FT−250、251(株式会社ネオス製)などが挙げられる。フッ素系界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
シリコーン系界面活性剤としては、ポリシロキサン系化合物、ポリエーテル変性オルガノシロキサン等が挙げられる。シリコーン系界面活性剤の市販品としては、特に限定されないが、具体的には、BYK−306、BYK−307、BYK−333、BYK−341、BYK−345、BYK−346、BYK−347、BYK−348、BYK−349(以上商品名、ビックケミー・ジャパン株式会社製)、KF−351A、KF−352A、KF−353、KF−354L、KF−355A、KF−615A、KF−945、KF−640、KF−642、KF−643、KF−6020、X−22−4515、KF−6011、KF−6012、KF−6015、KF−6017(以上商品名、信越化学株式会社製)等が挙げられる。シリコーン系界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
界面活性剤の含有量は、反応液の総量に対して、好ましくは0.050〜2.5質量%であり、より好ましくは0.10〜2.0質量%である。界面活性剤の含有量が上記範囲内であることにより、被記録媒体に付着した反応液の濡れ性がより向上し、画像の凝集ムラを抑制する傾向にある。
〔インク組成物〕
本実施形態で用いるインク組成物は、特に限定されないが、色材、分散剤、樹脂、有機溶剤、界面活性剤、分子量が100〜200であるベタイン化合物、を含むことができる。
色材、分散剤、樹脂、有機溶剤、界面活性剤としては、公知の成分を用いることができる。また、分子量が100〜200であるベタイン化合物としては、特に限定されないが、例えば、反応液で記載したものと同一物を挙げることができる。インク組成物と反応液に含まれるベタイン化合物は同一であっても異なっていてもよい。本実施形態の反応液と、分子量が100〜200であるベタイン化合物を含むインク組成物と、を組み合わせて用いることにより、印字物のカール抑制効果がより向上する傾向にある。
〔被記録媒体〕
本実施形態で用い得る被記録媒体としては、特に限定されないが、例えば、吸収性被記録媒体、低吸収性被記録媒体、非吸収性被記録媒体が挙げられる。被記録媒体が吸収性被記録媒体である記録方法に用いるインク組成物が好ましく、さらに被記録媒体が吸収性被記録媒体である記録方法に用い、かつ低吸収性被記録媒体又は非吸収性被記録媒体である記録方法にも用いるインク組成物がより好ましい。
被記録媒体として、吸収性被記録媒体を用いることにより、カール抑制効果がより向上する傾向にある。吸収性被記録媒体としては、特に限定されないが、例えば、インク組成物の浸透性が高い電子写真用紙などの普通紙、インクジェット用紙(シリカ粒子やアルミナ粒子から構成されたインク吸収層、あるいは、ポリビニルアルコール(PVA)やポリビニルピロリドン(PVP)等の親水性ポリマーから構成されたインク吸収層を備えたインクジェット専用紙)、紙からなる支持体を有する被記録媒体等が挙げられる。
インク低吸収性または非吸収性の被記録媒体とは、インク組成物を全く吸収しない、またはほとんど吸収しない性質を有する被記録媒体を指す。定量的には、インク非吸収性または低吸収性の被記録媒体とは、「ブリストー(Bristow)法において接触開始から30msec1/2までの水吸収量が10mL/m2以下である被記録媒体」を指す。このブリストー法は、短時間での液体吸収量の測定方法として最も普及している方法であり、日本紙パルプ技術協会(JAPAN TAPPI)でも採用されている。試験方法の詳細は「JAPAN TAPPI紙パルプ試験方法2000年版」の規格No.51「紙及び板紙−液体吸収性試験方法−ブリストー法」に述べられている。これに対して、インク吸収性の被記録媒体とは、インク非吸収性および低吸収性に該当しない被記録媒体のことを示す。
インク非吸収性の被記録媒体としては、例えば、インク吸収層を有していないプラスチックフィルム、紙等の基材上にプラスチックがコーティングされているものやプラスチックフィルムが接着されているもの等が挙げられる。ここでいうプラスチックとしては、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。
また、インク低吸収性の被記録媒体としては、表面にインクを受容するための塗工層が設けられた被記録媒体が挙げられ、例えば、基材が紙であるものとしては、アート紙、コート紙、マット紙等の印刷本紙が挙げられ、基材がプラスチックフィルムである場合には、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の表面に、親水性ポリマーが塗工されたもの、シリカ、チタン等の粒子がバインダーとともに塗工されたものが挙げられる。
さらに上記の被記録媒体以外にも、鉄、銀、銅、アルミニウム等の金属類のプレート、ガラスなどのインク非吸収性又は低吸収性の被記録媒体を用いることもできる。
インク非吸収性の被記録媒体は、インク低吸収性の被記録媒体よりも、反応液やインク組成物を弾いてしまいやすい。そのため、インク非吸収性の被記録媒体を使用すれば、本発明により得られる効果(画像の凝集ムラ等の改善効果)が一層顕著に表れる。
〔記録方法〕
本実施形態の記録方法は、上記反応液を被記録媒体に付着させて、第1の記録領域を形成する反応液付着工程と、第1の記録領域の少なくとも一部に、インク組成物を付着させて、第2の記録領域を形成するインク組成物付着工程と、を有する。
〔反応液付着工程〕
反応液付着工程は、凝集剤を含有する反応液を被記録媒体に付着させて、第1の記録領域を形成する工程である。凝集剤は、インク組成物に含まれる色材や、インク組成物に含まれ得る樹脂や樹脂分散剤と反応することで、色材を凝集させるという機能を有する。これにより、インク組成物により記録される画像の印刷ムラ等の発生を抑制することができ、画質に優れた画像が得られる。
反応液の被記録媒体への付着方法は、特に限定されないが、例えば、ローラー塗布、スプレー塗布、インクジェット塗布を利用することができる。このなかでも、反応液をインクジェット法により被記録媒体に付着させることが好ましく、反応液を、1パスのインクジェット法でより被記録媒体に塗布することが好ましい。これにより、ドット着弾精度の向上と、印刷時間の短縮等により優れる傾向にあるためさらに好ましい。
反応液付着工程においては、インクジェット法により、ラインヘッド又はシリアルヘッドのノズルから反応液を吐出し、被記録媒体上に付着させることができる。ラインヘッドを用いたライン方式では、ヘッドを固定して、被記録媒体を副走査方向(被記録媒体の縦方向、搬送方向)に沿って移動させ、この移動に連動してヘッドのノズル開口から反応液滴を吐出させることにより、被記録媒体上に第1の記録領域を形成することができる。また、シリアルヘッドを用いたシリアル方式では、ヘッドを主走査方向(被記録媒体の横方向、幅方向)に沿って移動させ、この移動に連動してヘッドのノズル開口から反応液滴を吐出させることにより、被記録媒体上に第1の記録領域を形成することができる。
反応液の凝集剤の付着量は、0.01g/m2以上2.0g/m2以下であることが好ましく、0.02g/m2以上1.6g/m2以下であることがより好ましい。0.01g/m2以上であることで、色材や樹脂成分が一層凝集しやすくなる。また、2.0g/m2以下であることで、反応液の乾燥時間を短くできるので、記録の高速化を図ることができる。
さらに、色材や樹脂成分の凝集が一層優れる点で、反応液の凝集剤の付着量は0.03g/m2以上がさらに好ましい。また、色材や樹脂成分を凝集させる効果を確保しつつ反応液の乾燥時間が一層優れ、さらに凝集剤に起因する記録物のベタつきや臭いの低減の点で、反応液の凝集剤の付着量は1.0g/m2以下がさらに好ましく、0.5g/m2以下が一層好ましく、0.2g/m2以下が特に好ましく、0.1g/m2以下がより一層好ましい。
上記反応液の凝集剤の付着量は、表面改質工程及びインク組成物付着工程を行う被記録媒体上の領域におけるものである。特に前述の表面改質工程を行うことで、反応液付着工程の付着量を上記の付着量とした場合でも、色材や樹脂成分の凝集を良好とすることができる。
また、反応液付着工程における凝集剤の付着量が異なる複数の付着領域を有する場合は、凝集剤の付着量が最も多い領域におけるものであるとすることが、上記の点がより優れる点で好ましい。
反応液付着工程の後、インク組成物付着工程の前に、反応液を乾燥させる工程を備えていてもよい。この場合には、被記録媒体に付着した反応液に触れた際に、べたつきが感じられない程度まで乾燥を行うことが好ましい。反応液の乾燥工程は、自然乾燥で行ってもよいが、樹脂液を乾燥させる場合で述べたことと同様の観点により、加熱を伴う乾燥であってもよい。反応液の加熱方法は、特に限定されるものではないが、樹脂液の加熱方法で挙げたものと同様の方法を利用できる。
さらに、反応液付着工程の前に、被記録媒体の表面改質工程を含んでもよい。上記表面改質工程は、インク低吸収性または非吸収性の被記録媒体の記録面の表面改質を行って、該記録面のぬれ張力指数を40mN/m以上とする工程である。これにより、反応液の濡れ拡がり性を向上できるので、反応液を被記録媒体上で均一に付着させることができる。本発明における「ぬれ張力指数」とは、「プラスチック-フィルム及びシート-ぬれ張力試験方法(JIS K6768:1999)」に準じて測定されるぬれ張力のことをいう。
表面改質工程における記録面の表面改質は、記録面のぬれ張力指数を40mN/m以上にできるのであれば、いずれの処理方法を用いてもよく、例えばコロナ処理、大気圧プラズマ処理、フレーム処理、紫外線照射処理、溶剤処理、樹脂液の付着処理(例えば、プライマー処理)等が挙げられる。これらの処理方法は、公知の装置を用いて実施することができる。
〔インク組成物付着工程〕
インク組成物付着工程は、上述した反応液付着工程の後に、第1の記録領域の少なくとも一部に、インク組成物を付着させて、第2の記録領域を形成する工程である。これにより、インク組成物に含まれる色材等と凝集剤が反応することで、記録面において色材が凝集するので、記録される画像の発色性などを向上できる。さらに、インク組成物は、反応液が均一に塗布された記録面に付着するので、インク組成物の付着位置にかかわらず凝集剤との反応が均一に行われる。これにより、記録される画像の印刷ムラ等の発生を良好に抑制できる。
インク組成物付着工程においては、インクジェット法により、ラインヘッド又はシリアルヘッドのノズルからインク組成物を吐出し、被記録媒体上に付着させることができる。ラインヘッドを用いたライン方式では、ヘッドを固定して、被記録媒体を副走査方向(被記録媒体の縦方向、搬送方向)に沿って移動させ、この移動に連動してヘッドのノズル開口からインク滴を吐出させることにより、被記録媒体上に第2の記録領域を形成することができる。また、シリアルヘッドを用いたシリアル方式では、ヘッドを主走査方向(被記録媒体の横方向、幅方向)に沿って移動させ、この移動に連動してヘッドのノズル開口からインク滴を吐出させることにより、被記録媒体上に第2の記録領域を形成することができる。
インク組成物付着工程におけるインク組成物の付着量(組成物として)は、0.01g/m2以上、25g/m2以下が、記録物の画質をより優れたものにしつつ、記録物に所望の色の付与が可能な点やインク組成物の使用量を削減できる点で好ましく、上限は、20g/m2以下がより好ましく、15g/m2以下がさらに好ましく、10g/m2以下が一層好ましい。上記付着量は、前述の表面改質工程及び反応液付着工程を行う被記録媒体の領域におけるものである。
反応液を用いることで、1パス印字における高速印字においても、凝集ムラの抑制等の画質向上ができるが、一方では、被記録媒体上に打ち込まれた水分量が多くなるためカールがより発生しやすくなる。この点において、本実施形態の反応液を用いることにより、カール発生を抑制しつつ記録速度の向上を図ることができる。
記録方法は、被記録媒体が吸収性被記録媒体である記録方法や、被記録媒体が低吸収性あるいは非吸収性記録媒体である記録方法とすることができる。本発明が特に有用であることから前者が好ましい。また、前者の記録方法と後者の記録方法の実行が可能な記録装置を用いて、ユーザーの指定や被記録媒体の種類、記録する画像の種類などに応じて、少なくとも何れかの記録方法を選択して、選択した記録方法を実行する記録方法とすることもできる。
以下、本発明を実施例及び比較例を用いてより具体的に説明する。本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
[反応液の材料]
〔凝集剤〕
硫酸マグネシウム
酢酸カルシウム
ポリアリルアミン(PAA−01、ニットーボ−メディカル株式会社製、15%固形分)
〔ベタイン〕
トリメチルグリシン
L−カルニチン
ミリスチルアミドプロピルベタイン(分子量:357)
〔界面活性剤〕
BYK348(シリコーン系界面活性剤、BASF社製)
〔有機溶媒〕
プロピレングリコール(沸点:189℃)
グリセリン(沸点:290℃)
N−メチル−2−ピロリドン
[インク組成物の材料]
〔色材〕
C.I.ピグメントブルー15:3
〔樹脂分散剤〕
スチレン−アクリル酸共重合体(重量平均分子量25000、Tg:80℃、酸化180)
〔樹脂エマルジョン〕
スチレン−アクリル酸共重合体(重量平均分子量50000、Tg:80℃、酸化130、平均粒子径75nm)
〔界面活性剤〕
BYK348(シリコーン系界面活性剤、BASF社製)
サーフィノールDF110D(アセチレングリコール系界面活性剤、日信化学工業社製)
〔有機溶媒〕
1,2−ヘキサンジオール
2−ピロリドン
プロピレングリコール
トリメチルグリシン
[反応液及びインク組成物の調製]
各材料を下記の表1及び2に示す組成で混合し、十分に撹拌し、各反応液及び各インク組成物を得た。なお、下記の表1及び2中、数値の単位は質量%であり、合計は100.0質量%である。
Figure 2016068306
Figure 2016068306
〔記録方法〕
反応液を5.5g/m2の塗布量(液の質量)となるように、バーコーターを用いて下記三種類の被記録媒体にそれぞれ塗布して、第1の記録領域を形成した(反応液付着工程)。反応液塗布後、被記録媒体を40℃で加熱して指触でべたつきがないことを確認した。後述のインク組成物付着工程時の、被記録媒体における反応液の揮発残存量は、各例において、約10質量%であった。揮発残存率は被記録媒体の質量を測定することで得た。
(被記録媒体)
普通紙(商品名「Xerox4200」Xerox社製、A4サイズ)
印刷本紙(商品名「OKトップコートN」王子製紙社製、A4サイズ)
フィルム(商品名「SY51M」、UPM RAFLATA社製ポリプロピレンフィルム、A4サイズ)
その後、各被記録媒体をプリンターに給紙して、被記録媒体の表面温度を40℃に加熱した状態で、インク組成物1を第1の記録領域に付着させて各記録物を得た(インク組成物付着工程)。なお、インク組成物付着工程では、インク組成物の1滴(画素)あたり重量を18ngとして、画像解像度600×600dpiのベタ画像を形成した。また、被記録媒体周囲に1cmの余白を残した以外は記録領域として、この記録領域全体に反応液と、インク組成物を付着させた。
プリンターとしては、インクジェットプリンターPX−M7050F(商品名、セイコーエプソン株式会社製、ノズル解像度:600dpi)にプラテンヒーターを取り付けて改造し、これのインクカートリッジにインク組成物を充填したものを用いた。
〔ベタ均一性〕
上記インク組成物付着工程後、得られた記録物を70℃で、2分間、加熱乾燥した。被記録媒体として普通紙を用いて得られた記録物のベタパターンの凝集ムラを目視にて確認し、下記評価基準に基づいてベタ均一性を評価した。
(評価基準)
○:凝集ムラがない
△:凝集ムラがやや確認できる
×:インク組成物の弾きを伴った印刷ムラが確認できる
〔カール性〕
上記インク組成物付着工程後、得られた記録物を25℃の環境下で24時間放置した。
なお、記録物はインク組成物1及び2を用いて2種類作成した。被記録媒体として普通紙を用いて得られた記録物の4角のカール量を測定し、平均量を算出した。得られた平均値により、下記評価基準に基づいてカール性を評価した。
(評価基準)
◎:1.0cm未満
○:1.0cm以上5.0cm未満
×:5.0cm以上
〔定着性〕
上記インク組成物付着工程後、得られた記録物を25℃の環境下で5時間放置した。被記録媒体として印刷本紙を用いて得られた記録物と、被記録媒体としてフィルムを用いて得られた記録物の第2の記録領域を学振型摩擦堅牢度試験機(製品名「AB−301」、テスター産業株式会社製)を用いて、荷重200g下、綿布にて擦った。その後、記録面の剥がれ状態及び綿布へのインク移り状態を目視により確認し、下記評価基準に基づいて定着性を評価した。
(評価基準)
◎:30回擦ってもインク剥がれ及び綿布へのインク移りが認められなかった。
○:10回擦ってもインク剥がれ及び綿布へのインク移りが認められなかったが、30回擦るとインク剥がれ又は綿布へのインク移りが認められた。
△:10回擦るとインク剥がれ又は綿布へのインク移りが認められた。
×:10回擦り終わる前にインク剥がれ又は綿布へのインク移りが認められた。
〔ヘッド目詰まり回復性(長期目詰まり回復性)〕
インクジェット記録方式のプリンターであるインクジェットプリンター(製品名「PX−G930」、セイコーエプソン株式会社製、ノズル数180個)のヘッド内に反応液を充填した。充填後、吐出検査を行い、ノズル目詰まりのないことを確認した(初期確認)。その後、プリンターヘッドのキャップを外した状態(すなわちヘッドノズル面が乾燥しやすい状態)にして、25℃/40〜60%RHの環境下で一週間放置した。放置後、ヘッドを吸引キャップで覆い吸引してヘッドから5ccの反応液を排出するクリーニング動作を行った。クリーニング後のノズルの吐出検査を行い、下記評価基準に基づいて反応液のインクジェットヘッドの長期目詰まり性を評価した。
(評価基準)
A:○:クリーニング動作4回以内で、全ノズルから反応液が正常吐出された。
B:×:クリーニング動作4回では、反応液が正常吐出されないノズルがあった。
〔短期目詰まり回復性〕
上記の長期目詰まり回復性において、初期確認の後、ヘッドの全ノズルから3分間、吐出周波数10kHzで反応液を連続吐出した。連続吐出終了後、キャップを外した状態で1分間、放置した。放置後、ノズルの増粘反応液を排出するためのフラッシングとして吐出周波数10kHzで3秒間の連続吐出をおこなってから、ノズルの吐出検査をおこなった。これを1セットとして、検査後、ノズルのクリーニングを行いノズル目詰まりが無いことを確認してから、再度、連続吐出を行った。これを合計5セット繰り返し行い、下記評価基準に基づいて反応液のインクジェットヘッドの短期目詰まり性を評価した。
(評価基準)
A:5回の検査全てにおいて、不吐出ノズル数が2個以内であった。
B:不吐出ノズル数が3個以上の検査が1回以上あった。
比較例1は、凝集剤を含有しないため、べた均一性及び定着性に劣ることが分かった。また、また、比較例2はベタイン化合物を含有しないため、カール性に劣ることが分かった。さらに、比較例3は、ベタイン化合物を含有しないため、カール性に劣り、沸点290℃の有機溶媒を含むことからフィルムに対する定着性も低下することが分かった。また、比較例4は、分子量が200超のベタイン化合物を含むことにより、粘度の高い反応液となった。そのため、吐出の際にヘッドに気泡が入るなどしてノズル詰まりが生じ易くかく、長期及び短期の目詰まり回復性に劣っていた。また、高粘度反応液は、乾燥により増粘し易く、反応液の高粘度化により目詰まりが生じたと考えられる。特に短期の目詰まり回復性においてはヘッド休止におけるノズルの増粘がフラッシングによっても回復しないことが示された。
また、ローラー塗布やバーコーター塗布などのインクジェット法以外の塗布においても反応液が高粘度である場合には塗布の作業性を低下させた。さらに、インクジェットヘッドを被記録媒体の幅の長さ有するラインプリンタ−を用いて実施例1の反応液とインクを用いて1パス記録を行ったところ、上述と同様の効果を有していた。

Claims (12)

  1. 水と、インク組成物の成分を凝集させる凝集剤と、分子量が100〜200であるベタイン化合物と、を含み、
    被記録媒体にインクジェット法により前記インク組成物を付着させる記録方法において、前記被記録媒体に付着させて用いる、
    反応液。
  2. 前記ベタイン化合物の含有量が、2.0〜20質量%である、請求項1に記載の反応液。
  3. 前記ベタイン化合物が、トリメチルアミノ基を有するベタイン化合物を含む、請求項1又は2に記載の反応液。
  4. 前記凝集剤が、多価金属塩、有機酸、有機酸塩、及びカチオン性ポリマーからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の反応液。
  5. 沸点が280℃以上である多価アルコール類を含み、
    該多価アルコール類の含有量が、2.0質量%以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の反応液。
  6. 前記被記録媒体が吸収性被記録媒体である前記記録方法に用いる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の反応液。
  7. さらに前記被記録媒体が低吸収性被記録媒体又は非吸収性被記録媒体である前記記録方法にも用いる、請求項6に記載の反応液。
  8. 前記インク組成物が、分子量が100〜200であるベタイン化合物を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の反応液。
  9. インクジェット法により前記被記録媒体へ付着させるものである、請求項1〜8のいずれか1項に記載の反応液。
  10. 前記反応液を吐出するノズルを備えるインクジェットヘッドを、前記被記録媒体に対して相対的に1回走査させる間に、インクジェット法により前記被記録媒体へ付着させるものである、請求項1〜9のいずれか1項に記載の反応液。
  11. 前記凝集剤の前記被記録媒体への付着量が、0.010〜2.0g/m2である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の反応液。
  12. 請求項1〜11のいずれか1項に記載の反応液を前記被記録媒体に付着させて、第1の記録領域を形成する反応液付着工程と、
    前記第1の記録領域の少なくとも一部に、インク組成物を付着させて、第2の記録領域を形成するインク組成物付着工程と、を有する、
    記録方法。
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