JP2017206644A - 画像形成セット、画像形成装置、及び画像形成方法 - Google Patents

画像形成セット、画像形成装置、及び画像形成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】画像光沢、耐擦過性、吐出安定性に優れた、インクと後処理液とを含む画像形成セットを提供すること【解決手段】色材、有機溶剤、及び水を含有するインクと、ウレタン樹脂粒子及び/又はアクリル樹脂粒子からなる樹脂粒子、有機溶剤、及び水を含有する後処理液と、を有する画像形成セットであって、前記後処理液中の前記有機溶剤及び前記水の混合溶液の溶解パラメータが、前記インク中の前記有機溶剤及び前記水の混合溶液の溶解パラメータよりも2.5(cal/cm3)1/2以上高く、前記樹脂粒子の溶解パラメータが、前記後処理液中の有機溶剤及び水の混合溶液の溶解パラメータよりも8.0(cal/cm3)1/2以上低いことを特徴とする画像形成セット。【選択図】なし

Description

本発明は、画像形成セット、画像形成装置、及び画像形成方法に関する。
インクジェット記録方式において、画像の光沢性を向上させるために、水性インクを吐出して形成した画像の表面に後処理液を付与することが知られている。
前記後処理液は、記録媒体に付与した前記水性インクを吐出して形成した画像を定着させた後に付与されるが、前記後処理液が水性インクを吐出して画像を形成した後、前記画像が未定着の状態で前記画像の表面に付与される場合もある。
前記後処理液には、樹脂やワックスなどの成分が含有されており、前記樹脂や前記ワックスが、前記水性インクを吐出して形成した画像の表面に均一な塗膜を形成することで画像の光沢性が付与される。しかし、前記水性インクを吐出して形成した画像が未定着の状態で前記画像の表面に前記後処理液を付与させると、前記後処理液が前記画像中に混ざり込んでしまい、前記画像の表面に均一な塗膜を形成できず、画像の光沢性が劣化するという問題がある。なお、未定着の状態とは、水性インクを吐出して形成した画像が、未乾燥であり、前記画像が固着していない状態をいう。
そのため、高速印字を実現するためにインク受容性粒子のインク吸液性に優れるインク中の有機溶剤の溶解パラメータ(以下、「SP値」とも称することがある)とインク受容性粒子中の単量体成分のSP値との差が5未満であり、かつインク中の有機溶剤のSP値が17.5以下とする記録用の材料が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、水性インクのメンテナンス性に優れる、全質量に対して50質量%以上の水、及び全質量に対して5質量%以上の溶剤を含み、前記溶剤の50質量%以上がSP値27.5(MPa)1/2(13.4(cal/cm1/2)以下の溶剤であるインクセットが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
前記特許文献1に記載のものは、後処理液の有機溶剤のSP値と、水性インク中の有機溶剤のSP値との差が小さく、水性インクを吐出して形成した画像が未定着の状態で後処理液を付与した場合、前記画像と前記後処理液とが混じりやすく、前記後処理液が前記画像の表面に均一な塗膜が形成されず画像の光沢性が得られないという問題がある。
なお、前記特許文献2に記載のものは、実施例から水性インクとメンテナンス液のSP値の差を計算すると、0.05(cal/cm1/2以上1.13(cal/cm1/2以下と小さいため、水性インクを吐出して形成した画像と前記メンテナンス液とが混じりやすくなっており、仮に前記画像の表面に前記メンテナンス液を付与しても光沢性は得られず、また、前記特許文献2は、インクジェットヘッドのノズル面のメンテナンス性の向上を課題としており、光沢性の向上の課題について記載もない。
本発明は、画像光沢、耐擦過性、吐出安定性に優れた、インクと後処理液とを含む画像形成セットを提供することを目的とする。
本件発明は下記(1)に記載する通りの画像形成セットに係るものである。
(1)色材、有機溶剤、及び水を含有するインクと、
ウレタン樹脂粒子及び/又はアクリル樹脂粒子からなる樹脂粒子、有機溶剤、及び水を含有する後処理液と、を有する画像形成セットであって、
前記後処理液中の前記有機溶剤及び前記水の混合溶液の溶解パラメータが、前記インク中の前記有機溶剤及び前記水の混合溶液の溶解パラメータよりも2.5(cal/cm1/2以上高く、
前記樹脂粒子の溶解パラメータが、前記後処理液中の有機溶剤及び水の混合溶液の溶解パラメータよりも8.0(cal/cm1/2以上低いことを特徴とする画像形成セット。
本発明によると、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、画像の光沢性が得られる画像形成セットを提供することができる。
本発明の画像形成セットは吐出安定性に優れており、画像光沢、耐擦過性に優れた画像を形成することができる。
本発明のインクを用いる記録装置の一例を示す図である。 本発明のインクを収容するメインタンクの斜視図である。
(画像形成セット)
本発明の画像形成セットは、インク、後処理液を含み、更に必要に応じてその他の成分を含んでなる。
<インク>
前記インク(以下、水性インクと記載することがある)としては、色材、有機溶剤、及び水を含み、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
<<混合溶液>>
前記混合溶液としては、有機溶剤、及び水を含有してなる。前記混合溶液とは、有機溶剤、及び水を含有してなるものをいい、機能上、浸透剤、抑泡剤などに分類されるものも含むものをいう。
前記水性インク中の前記混合溶液の溶解パラメータ(Solubility Parameter、以下「SP値」ともいう)としては、14(cal/cm1/2以上20(cal/cm1/2以下が好ましく、15(cal/cm1/2以上17(cal/cm1/2以下がより好ましい。
前記水性インク中に含有される有機溶剤及び水の混合溶液のSP値は、下記式(A)より算出することができる。
水性インク中の有機溶剤及び水の混合溶液のSP値(cal/cm1/2
=[有機溶剤AのSP値×有機溶剤Aの体積分率]+[有機溶剤BのSP値×有機溶剤Bの体積分率]+・・・+[有機溶剤NのSP値×有機溶剤Nの体積分率]+[水のSP値×水の体積分率] ・・・ 式(A)
前記SP値とは、どれだけ互いが溶けやすいかということを数値化したものをいう。前記SP値は、互いの分子間の引き合う力、すなわち凝集エネルギー密度CED(Cohesive Energy Density)の平方根で表される。なお、前記CEDとは、1mLのものを蒸発させるのに要するエネルギー量である。
前記SP値は、Fedors法により下記式(B)を用いて計算することができる。
SP値(溶解パラメータ)=(CED値)1/2=(E/V)1/2 ・・・・・式(B)
前記式(B)において、Eは分子凝集エネルギー(cal/mol)、Vは分子容(cm/mol)であり、原子団の蒸発エネルギーをΔei、モル体積をΔviとした場合、下記式(C)、及び式(D)で示される。
E=ΣΔei ・・・・・式(C) V=ΣΔvi ・・・・・式(D)
SP値の計算方法は諸説あるが、本発明においては一般的に用いられているFedorsの方法を用いた。
前記計算方法、各原子団の蒸発エネルギーΔei及びモル体積Δviの諸データとしては、「接着の基礎理論」(井本稔著、高分子刊行会発行、第5章)に記載のデータを用いることができる。
また、−CF基などが示されていないものに関しては、R.F.Fedors,Polym.Eng.Sci.14,147(1974)を参照することができる。
なお、参考までに、式(B)で示されるSP値を(J/cm1/2に換算する場合には2.046を、SI単位(J/m1/2に換算する場合には、2,046を乗ずればよい。
なお、本発明において、前記有機溶剤及び前記水は、水性インク全量に対して、3質量%以上含有されているもののみ前記SP値の計算で考慮する。
<有機溶剤>
本発明に使用する有機溶剤としては特に制限されず、水溶性有機溶剤を用いることができる。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や多価アルコールアリールエーテル類などのエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類が挙げられる。
水溶性有機溶剤の具体例としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,2−ペンタンジオール、1,3−ペンタンジオール、1,4−ペンタンジオール、2,4−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,3−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、1,5−ヘキサンジオール、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、エチル−1,2,4−ブタントリオール、1,2,3−ブタントリオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、ペトリオール等の多価アルコール類、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、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、N−ヒドロキシエチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクトン等の含窒素複素環化合物、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、3−メトキシ−N,N-ジメチルプロピオンアミド、3−ブトキシ−N,N-ジメチルプロピオンアミド等のアミド類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエチルアミン等のアミン類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等が挙げられる。
湿潤剤として機能するだけでなく、良好な乾燥性を得られることから、沸点が250℃以下の有機溶剤を用いることが好ましい。
炭素数8以上のポリオール化合物、及びグリコールエーテル化合物も好適に使用される。炭素数8以上のポリオール化合物の具体例としては、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールなどが挙げられる。
グリコールエーテル化合物の具体例としては、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、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類;エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類などが挙げられる。
炭素数8以上のポリオール化合物、及びグリコールエーテル化合物は、記録媒体として紙を用いた場合に、インクの浸透性を向上させることができる。
有機溶剤のインク中における含有量は、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、インクの乾燥性及び吐出信頼性の点から、10質量%以上60質量%以下が好ましく、20質量%以上60質量%以下がより好ましい。
<水>
前記水としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、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;超純水などが挙げられる。これらは、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。なお、前記水のSP値としては、23.4(cal/cm1/2である。
<色材>
色材としては特に限定されず、顔料、染料を使用可能である。
顔料としては、無機顔料又は有機顔料を使用することができる。これらは、1種単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。また、混晶を使用しても良い。
顔料としては、例えば、ブラック顔料、イエロー顔料、マゼンダ顔料、シアン顔料、白色顔料、緑色顔料、橙色顔料、金色や銀色などの光沢色顔料やメタリック顔料などを用いることができる。
無機顔料としては、酸化チタン、酸化鉄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、カドミウムレッド、クロムイエローに加え、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カーボンブラックを使用することができる。
また、有機顔料としては、アゾ顔料、多環式顔料(例えば、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、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、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料など)、染料キレート(例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレートなど)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラックなどを使用できる。これらの顔料のうち、溶媒と親和性の良いものが好ましく用いられる。その他、樹脂中空粒子、無機中空粒子の使用も可能である。
顔料の具体例として、黒色用としては、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7)類、または銅、鉄(C.I.ピグメントブラック11)、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック(C.I.ピグメントブラック1)等の有機顔料が挙げられる。
さらに、カラー用としては、C.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、17、24、34、35、37、42(黄色酸化鉄)、53、55、74、81、83、95、97、98、100、101、104、108、109、110、117、120、138、150、153、155、180、185、213、C.I.ピグメントオレンジ5、13、16、17、36、43、51、C.I.ピグメントレッド1、2、3、5、17、22、23、31、38、48:2、48:2(パーマネントレッド2B(Ca))、48:3、48:4、49:1、52:2、53:1、57:1(ブリリアントカーミン6B)、60:1、63:1、63:2、64:1、81、83、88、101(べんがら)、104、105、106、108(カドミウムレッド)、112、114、122(キナクリドンマゼンタ)、123、146、149、166、168、170、172、177、178、179、184、185、190、193、202、207、208、209、213、219、224、254、264、C.I.ピグメントバイオレット1(ローダミンレーキ)、3、5:1、16、19、23、38、C.I.ピグメントブルー1、2、15(フタロシアニンブルー)、15:1、15:2、15:3、15:4(フタロシアニンブルー)、16、17:1、56、60、63、C.I.ピグメントグリーン1、4、7、8、10、17、18、36、等がある。
染料としては、特に限定されることなく、酸性染料、直接染料、反応性染料、及び塩基性染料が使用可能であり、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
前記染料として、例えば、C.I.アシッドイエロー 17,23,42,44,79,142、C.I.アシッドレッド 52,80,82,249,254,289、C.I.アシッドブルー 9,45,249、C.I.アシッドブラック 1,2,24,94、C.I.フードブラック 1,2、C.I.ダイレクトイエロー 1,12,24,33,50,55,58,86,132,142,144,173、C.I.ダイレクトレッド 1,4,9,80,81,225,227、C.I.ダイレクトブルー 1,2,15,71,86,87,98,165,199,202、C.I.ダイレクドブラック 19,38,51,71,154,168,171,195、C.I.リアクティブレッド 14,32,55,79,249、C.I.リアクティブブラック 3,4,35が挙げられる。
インク中の色材の含有量は、画像濃度の向上、良好な定着性や吐出安定性の点から、0.1質量%以上15質量%以下が好ましく、より好ましくは1質量%以上10質量%以下である。
顔料をインク中に分散させるには、顔料に親水性官能基を導入して自己分散性顔料とする方法、顔料の表面を樹脂で被覆して分散させる方法、分散剤を用いて分散させる方法、などが挙げられる。
顔料に親水性官能基を導入して自己分散性顔料とする方法としては、例えば、顔料(例えばカーボン)にスルホン基やカルボキシル基等の官能基を付加し水中に分散可能とした自己分散顔料等が使用できる。
顔料の表面を樹脂で被覆して分散させる方法としては、顔料をマイクロカプセルに包含させ、水中に分散可能なものを用いることができる。これは、樹脂被覆顔料と言い換えることができる。この場合、インクに配合される顔料はすべて樹脂に被覆されている必要はなく、本発明の効果が損なわれない範囲において、被覆されない顔料や、部分的に被覆された顔料がインク中に分散していてもよい。
分散剤を用いて分散させる方法としては、界面活性剤に代表される、公知の低分子型の分散剤、高分子型の分散剤を用いて分散する方法が挙げられる。
分散剤としては、顔料に応じて例えば、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン界面活性剤等を使用することが可能である。
竹本油脂社製RT−100(ノニオン系界面活性剤)や、ナフタレンスルホン酸Naホルマリン縮合物も、分散剤として好適に使用できる。
分散剤は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
<顔料分散体>
顔料に、水や有機溶剤などの材料を混合してインクを得ることが可能である。また、顔料と、その他水や分散剤などを混合して顔料分散体としたものに、水や有機溶剤などの材料を混合してインクを製造することも可能である。
前記顔料分散体は、水、顔料、顔料分散剤、必要に応じてその他の成分を分散し、粒径を調整して得られる。分散は分散機を用いると良い。
顔料分散体における顔料の粒径については特に制限はないが、顔料の分散安定性が良好となり、吐出安定性、画像濃度などの画像品質も高くなる点から、最大個数換算で最大頻度が20nm以上500nm以下が好ましく、20nm以上150nm以下がより好ましい。顔料の粒径は、粒度分析装置(ナノトラック Wave−UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
前記顔料分散体における顔料の含有量は、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、良好な吐出安定性が得られ、また、画像濃度を高める点から、0.1質量%以上50質量%以下が好ましく、0.1質量%以上30質量%以下がより好ましい。
前記顔料分散体は、必要に応じて、フィルター、遠心分離装置などで粗大粒子をろ過し、脱気することが好ましい。
<樹脂>
インク中に含有する樹脂の種類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリルスチレン系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂などが挙げられる。
これらの樹脂からなる樹脂粒子を用いても良い。樹脂粒子を、水を分散媒として分散した樹脂エマルションの状態で、色材や有機溶剤などの材料と混合してインクを得ることが可能である。前記樹脂粒子としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。また、これらは、1種を単独で用いても、2種類以上の樹脂粒子を組み合わせて用いてもよい。
樹脂粒子の体積平均粒径としては、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、良好な定着性、高い画像硬度を得る点から、10nm以上1,000nm以下が好ましく、10nm以上200nm以下がより好ましく、10nm以上100nm以下が特に好ましい。
前記体積平均粒径は、例えば、粒度分析装置(ナノトラック Wave−UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
樹脂の含有量としては、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、定着性、インクの保存安定性の点から、インク全量に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、5質量%以上20質量%以下がより好ましい。
インク中の固形分の粒径については、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が、吐出安定性、画像濃度などの画像品質を高くする点から、最大個数換算で最大頻度が20nm以上1000nm以下が好ましく、20nm以上150nm以下がより好ましい。固形分は樹脂粒子や顔料の粒子等が含まれる。粒径は、粒度分析装置(ナノトラック Wave−UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
<添加剤>
インクには、必要に応じて、界面活性剤、消泡剤、防腐防黴剤、防錆剤、pH調整剤等を加えても良い。
<界面活性剤>
界面活性剤としては、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤のいずれも使用可能である。
シリコーン系界面活性剤に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。中でも高pHでも分解しないものが好ましく、例えば、側鎖変性ポリジメチルシロキサン、両末端変性ポリジメチルシロキサン、片末端変性ポリジメチルシロキサン、側鎖両末端変性ポリジメチルシロキサン等が挙げられ、変性基としてポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基を有するものが、水系界面活性剤として良好な性質を示すので特に好ましい。また、前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等が挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸化合物、パーフルオロアルキルカルボン酸化合物、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物及び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が、起泡性が小さいので特に好ましい。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等が挙げられる。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等が挙げられる。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、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等が挙げられる。これらフッ素系界面活性剤における塩の対イオンとしては、Li、Na、K、NH、NHCHCHOH、NH(CHCHOH)、NH(CHCHOH)等が挙げられる。
両性界面活性剤としては、例えばラウリルアミノプロピオン酸塩、ラウリルジメチルベタイン、ステアリルジメチルベタイン、ラウリルジヒドロキシエチルベタインなどが挙げられる。
ノニオン系界面活性剤としては、例えば、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アルキルエステル、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アルキルアミド、ポリオキシエチレンプロピレンブロックポリマー、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、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド付加物などが挙げられる。
アニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、ラウリル酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートの塩、などが挙げられる。
これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
前記シリコーン系界面活性剤としては、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、例えば、側鎖変性ポリジメチルシロキサン、両末端変性ポリジメチルシロキサン、片末端変性ポリジメチルシロキサン、側鎖両末端変性ポリジメチルシロキサンなどが挙げられ、変性基としてポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基を有するポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤が水系界面活性剤として良好な性質を示すので特に好ましい。
このような界面活性剤としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、ビックケミー株式会社、信越化学工業株式会社、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社、日本エマルジョン株式会社、共栄社化学などから入手できる。
上記のポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、一般式(S−1)式で表わされる、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルポリシロキサンのSi部側鎖に導入したものなどが挙げられる。
Figure 2017206644
(但し、一般式(S−1)式中、m、n、a、及びbは整数を表わす。 R及びR’はアルキル基、アルキレン基を表わす。)
上記のポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤としては、市販品を用いることができ、例えば、KF−618、KF−642、KF−643(信越化学工業株式会社)、EMALEX−SS−5602、SS−1906EX(日本エマルジョン株式会社)、FZ−2105、FZ−2118、FZ−2154、FZ−2161、FZ−2162、FZ−2163、FZ−2164(東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社)、BYK−33、BYK−387(ビックケミー株式会社)、TSF4440、TSF4452、TSF4453(東芝シリコン株式会社)などが挙げられる。
前記フッ素系界面活性剤としては、フッ素置換した炭素数が2〜16の化合物が好ましく、フッ素置換した炭素数が4〜16である化合物がより好ましい。
フッ素系界面活性剤としては、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、及び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などが挙げられる。 これらの中でも、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は起泡性が少ないため好ましく、特に一般式(F−1)及び一般式(F−2)で表わされるフッ素系界面活性剤が好ましい。
Figure 2017206644
上記一般式(F−1)で表される化合物において、水溶性を付与するためにmは0〜10の整数が好ましく、nは0〜40の整数が好ましい。
一般式(F−2)
2n+1−CH2CH(OH)CH2−O−(CH2CH2O)−Y
上記一般式(F-2)で表される化合物において、YはH、又はCnF2n+1でnは1〜6の整数、又はCHCH(OH)CH−CnF2n+1でnは4〜6の整数、又はCpH2p+1でpは1〜19の整数である。aは4〜14の整数である。
上記のフッ素系界面活性剤としては市販品を使用してもよい。 この市販品としては、例えば、サーフロンS−111、S−112、S−113、S−121、S−131、S−132、S−141、S−145(いずれも、旭硝子株式会社製);フルラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129、FC−135、FC−170C、FC−430、FC−431(いずれも、住友スリーエム株式会社製);メガファックF−470、F−1405、F−474(いずれも、大日本インキ化学工業株式会社製);ゾニール(Zonyl)TBS、FSP、FSA、FSN−100、FSN、FSO−100、FSO、FS−300、UR(いずれも、DuPont社製);FT−110、FT−250、FT−251、FT−400S、FT−150、FT−400SW(いずれも、株式会社ネオス社製)、ポリフォックスPF−136A,PF−156A、PF−151N、PF−154、PF−159(オムノバ社製)、ユニダインDSN-403N(ダイキン工業株式会社製)などが挙げられ、これらの中でも、良好な印字品質、特に発色性、紙に対する浸透性、濡れ性、均染性が著しく向上する点から、Du Pont社製のFS−300、株式会社ネオス製のFT−110、FT−250、FT−251、FT−400S、FT−150、FT−400SW、オムノバ社製のポリフォックスPF−151N及びダイキン工業株式会社製のユニダインDSN-403Nが特に好ましい。
インク中における界面活性剤の含有量としては、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、濡れ性、吐出安定性に優れ、画像品質が向上する点から、0.001質量%以上5質量%以下が好ましく、0.05質量%以上5質量%以下がより好ましい。
<消泡剤>
消泡剤としては、特に制限はなく、例えば、シリコーン系消泡剤、ポリエーテル系消泡剤、脂肪酸エステル系消泡剤などが挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、破泡効果に優れる点から、シリコーン系消泡剤が好ましい。
<防腐防黴剤>
防腐防黴剤としては、特に制限はなく、例えば、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オンなどが挙げられる。
<防錆剤>
防錆剤としては、特に制限はなく、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウムなどが挙げられる。
<pH調整剤>
pH調整剤としては、pHを7以上に調整することが可能であれば、特に制限はなく、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミンなどが挙げられる。
インクの物性としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、粘度、表面張力、pH等が以下の範囲であることが好ましい。
インクの25℃での粘度は、印字濃度や文字品位が向上し、また、良好な吐出性が得られる点から、5mPa・s以上30mPa・s以下が好ましく、5mPa・s以上25mPa・s以下がより好ましい。ここで、粘度は、例えば回転式粘度計(東機産業社製RE−80L)を使用することができる。測定条件としては、25℃で、標準コーンローター(1°34’×R24)、サンプル液量1.2mL、回転数50rpm、3分間で測定可能である。
インクの表面張力としては、記録媒体上で好適にインクがレベリングされ、インクの乾燥時間が短縮される点から、25℃で、35mN/m以下が好ましく、32mN/m以下がより好ましい。
インクのpHとしては、接液する金属部材の腐食防止の観点から、7〜12が好ましく、8〜11がより好ましい。
<後処理液>
前記後処理液は、画像の光沢性を向上させるために含有されている。
前記後処理液は、ウレタン樹脂及びアクリル樹脂の少なくともいずれか、有機溶剤及び水の混合溶液を含み、更に必要に応じて、ワックス、自己架橋型樹脂、及びその他の成分を含有してなる。
前記後処理液中の前記混合溶液のSP値としては、10(cal/cm1/2以上30(cal/cm1/2以下が好ましく、19(cal/cm1/2以上22.0(cal/cm1/2以下がより好ましい。
前記後処理液中の有機溶剤及び水の混合溶液のSP値としては、前記水性インク中の有機溶剤及び水の混合溶液のSP値よりも、2.5(cal/cm1/2以上高いことが好ましい。
前記後処理液中の前記有機溶剤及び前記水の前記混合溶液のSP値としては、前記水性インク中の前記有機溶剤及び前記水の前記混合溶液のP値に対して、前記SP値が2.5(cal/cm1/2以上高いと、後処理液を定着した状態の画像の表面に付与した場合に画像の光沢性を得ることができ、さらに後処理液を未定着の状態の画像の表面に付与した場合でも、後処理液が前記未定着の画像に混ざり込むことを抑制し、後処理液が前記画像の表面に均一に塗膜を形成することができ、画像の光沢性を付与することができる。 なお、前記後処理液中の前記有機溶剤におけるSP値、前記水におけるSP値、並びに前記有機溶剤及び前記水の前記混合溶液のSP値は、前記水性インク中の前記有機溶剤におけるSP値、前記水におけるSP値、並びに前記有機溶剤及び前記水の前記混合溶液のSP値と同様に算出することができる。
なお、本発明において、前記有機溶剤及び前記水は、後処理液全量に対して、3質量%以上含有されているもののみ前記SP値の計算で考慮する。
<後処理液の有機溶剤>
後処理液に使用する有機溶剤としては特に制限されず、水溶性有機溶剤を用いることができる。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や多価アルコールアリールエーテル類などのエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類が挙げられる。
水溶性有機溶剤の具体例としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,2−ペンタンジオール、1,3−ペンタンジオール、1,4−ペンタンジオール、2,4−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,3−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、1,5−ヘキサンジオール、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、エチル−1,2,4−ブタントリオール、1,2,3−ブタントリオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、ペトリオール等の多価アルコール類、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、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、N−ヒドロキシエチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクトン等の含窒素複素環化合物、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、3−メトキシ−N,N-ジメチルプロピオンアミド、3−ブトキシ−N,N-ジメチルプロピオンアミド等のアミド類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエチルアミン等のアミン類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等が挙げられる。
前記後処理液としては、例えば、記録ヘッドから吐出する方法などが挙げられ、記録ヘッドからの吐出性やメンテナンス性の点から、特に前記有機溶剤として、グリセリン、ジエチレングリコール、ジグリセリン、1,3−ブタンジオール、のうち少なくともいずれか1種を含有することが好ましい。これらは、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。
<水>
後処理液に用いる水としては、前記水性インクと同様のものを用いることができる。
<樹脂>
後処理液に用いる樹脂は、画像の光沢性、及び画像の耐擦過性を向上させるために含有されている。
前記樹脂は、例えば、ウレタン樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。これらは、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。
前記樹脂としては、2種以上を併用する場合は、前記樹脂の体積平均粒子径が異なる少なくとも2種が好ましい。具体的には、前記水性インク中に用いられる色材の体積平均粒子径(D50)よりも、前記樹脂の体積平均粒子径(D50)が大きいものと、前記樹脂の体積平均粒子径(D50)が小さいものをそれぞれ少なくとも1種ずつ含有していることが好ましい。
前記水性インク中に用いられる色材の体積平均粒子径よりも、体積平均粒子径が小さい樹脂を使用した場合、色材間の小さい隙間にまで樹脂が入り込むことができ、画像の耐擦過性を向上させることができる。また、水性インクに用いられる色材の体積平均粒子径よりも体積平均粒子径が大きい樹脂を使用した場合、水性インクの表面に均一に塗膜を形成することで平滑性を向上し、画像の光沢性を向上させることができる。また、物理的に前記樹脂と記録媒体との結着性を向上させることができ、樹脂ごと取れてしまうことが生じにくくなり、耐擦過性を向上させることができる。前記樹脂の体積平均粒子径、及び成膜時の平滑性を制御することによって画像の光沢性を調整することができる。
前記樹脂粒子のガラス転移点としては、20℃以上90℃以下が好ましい。ガラス転移点が、20℃以上であると、物理的に樹脂と記録媒体との結着性を向上させることができ、樹脂ごと取れてしまうことが生じにくくなり、耐擦過性を向上させることができる。90℃以下であれば、十分な画像の耐擦過性を得ることができる。なお、前記ガラス転移点は、示差走査熱量計(DSC)またはTMA熱機械分析(TMA)により測定することができる。
前記樹脂の体積平均粒子径(D50)は10nm以上200nm以下が好ましい。前記体積平均粒子径(D50)が、10nm以上であると、樹脂の粘度が高くなりすぎず、記録ヘッドでの吐出安定性を向上させることができ、200nm以下であると、樹脂による画像形成装置のノズル詰まりを抑制することができる。なお、前記体積平均粒子径としては、粒度分布測定装置(商品名:マイクロトラックUPA、日機装株式会社製)などを用いて測定することができる。
前記後処理液中のウレタン樹脂及びアクリル樹脂の少なくともいずれかにおけるSP値としては、6(cal/cm1/2以上34(cal/cm1/2以下が好ましく、7.5(cal/cm1/2以上15(cal/cm1/2以下がより好ましい。
また、前記後処理液中のウレタン樹脂及びアクリル樹脂の少なくともいずれかにおけるSP値と、前記後処理液中の前記有機溶剤及び前記水の混合溶液のSP値との差が、8(cal/cm1/2以上低いことが好ましい。なお、前記「後処理液中のウレタン樹脂及びアクリル樹脂の少なくともいずれかにおけるSP値と、後処理液中の有機溶剤及び水の混合溶液のSP値との差」とは、後処理液がウレタン樹脂を1種類又は複数種類含有する場合、アクリル樹脂を1種類又は複数種類含有する場合、或いはウレタン樹脂とアクリル樹脂をそれぞれ1種類又は複数種類有した上で併用する場合において、いずれか1種類の樹脂におけるSP値と、後処理液中の有機溶剤及び水の混合溶液のSP値との差を意味し、前記差の少なくとも1種が、8(cal/cm1/2以上であれば足りる。言い換えると、後処理液に含まれる全種類の樹脂におけるSP値と、後処理液中の有機溶剤及び水の混合溶液のSP値との差が、8(cal/cm1/2以上である必要はない。
前記後処理液中のウレタン樹脂及びアクリル樹脂の少なくともいずれかにおけるSP値と、後処理液中の前記有機溶剤及び前記水の混合溶液のSP値との差が、8(cal/cm1/2以上低いと、画像光沢性を向上できる。
前記樹脂におけるSP値の算出方法としては、前記有機溶剤、前記水、及び前記混合溶液のSP値の算出方法とは異なり、濁点滴定法により測定される値であって、下記のK.W.SUH、J.M.CORBETTの式を用いて算出される。
樹脂のSP値={(Vml1/2×δ+(Vmh1/2×δ}/{(Vml1/2+(Vmh1/2
ここで、Vml、Vmh、δ及びδは、測定温度20℃において、樹脂0.5g(固形分)をアセトン10mLに溶解した中に、n−ヘキサンを加えたときの濁点における滴定量H(mL)と、測定温度20℃において、樹脂0.5g(固形分)をアセトン10mLに溶解した中に、脱イオン水を加えたときの濁点における滴定量D(mL)とを、下記式に適用することにより算出される値である。
ml=74.4×130.3/{(1−V)×130.3+V×74.4}
mh=74.4×18/{(1−V)×18+V×74.4}
=H/(10+H)
=D/(10+D)
δ=9.75×10/(10+H)+7.24×H/(10+H)
δ=9.75×10/(10+D)+23.43×D/(10+D)
なお、各溶剤の分子容(mL/mol)は、アセトン:74.4、n−ヘキサン:130.3、脱イオン水:18であり、各溶剤のSP値は、アセトン:9.75、n−ヘキサン:7.24、脱イオン水:23.43である。また、得られた樹脂のSP値の単位は(cal/cm1/2である。
−ウレタン樹脂−
前記ウレタン樹脂としては、市販品を使用することができ、前記市販品としては、例えば、三洋化成工業株式会社製のパーマリンシリーズ、ユーコートシリーズ、三井化学株式会社製のW5661、XW−75−W932、株式会社NUC製のSF460Sなどが挙げられる。また、大成ファインケミカル株式会社製のWEM−3000などのように、水性ウレタン樹脂とアクリル樹脂をグラフト化したものを使用してもよい。これらは、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。
−アクリル樹脂−
前記アクリル樹脂の中では、特に後処理液を画像形成部に付与した際の強度、光沢性の観点から、アクリルシリコーン型樹脂が好ましい。
前記アクリル樹脂としては、市販品を使用することができ、前記市販品として信越化学工業株式会社製のKP−543、KP−545、KP−549;ダイセルファインケム株式会社製のAQ−914、AQ−ASi−91、AQ−4790、JSR株式会社のSIFCLEARシリーズなどが挙げられる。これらは、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。
前記樹脂の含有量としては、後処理液全量に対して、5質量%以上40質量%以下が好ましく、5質量%以上20質量%以下がより好ましい。
<<その他の成分>>
前記その他の成分としては、特に制限はなく、前記後処理液に使用することができるものであればよく、例えば、界面活性剤;抑泡剤;pH調整剤;防腐防黴剤;防錆剤などが挙げられる。
−界面活性剤−
前記界面活性剤は、前記後処理液の表面張力を下げるために含有されている。
前記界面活性剤を含有することで、記録媒体に対して適度に濡れやすくなり、記録媒体への浸透速度を早めることができ、画像の耐擦過性、ブリード等の不具合を改善することができる。
前記界面活性剤としては、水性インクに用いられる界面活性剤と同様のものを用いることができる。
−抑泡剤;pH調整剤;防腐防黴剤;防錆剤−
前記抑泡剤、pH調整剤;防腐防黴剤;防錆剤としては、水性インクに用いられる同様のものを用いることができる。
<記録媒体>
記録に用いる記録媒体としては、特に限定されないが、普通紙、光沢紙、特殊紙、布、フィルム、OHPシート、汎用印刷紙等が挙げられる。
(画像形成方法、及び画像形成装置)
前記画像形成方法は、刺激を印加し、前記水性インクを吐出して記録媒体に画像を記録する画像形成工程と、前記水性インクを吐出された面上に後処理液を付与する後処理工程と、を有する。
前記画像形成装置は、刺激を印加し、前記水性インクを吐出して記録媒体に画像を記録する画像形成手段と、前記水性インクが吐出された面上に後処理液を付与する後処理手段と、を有する。
<画像形成工程及び画像形成手段>
前記画像形成工程は、前記水性インクに、刺激を印加し、前記水性インクを吐出して画像を形成する工程である。
前記画像形成手段は、前記水性インクに、刺激を印加し、前記水性インクを吐出して画像を形成する手段である。
前記刺激としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、熱(温度)、圧力、振動、光、などが挙げられる。これらは、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。これらの中でも、熱、圧力が好適に挙げられる。
前記画像形成セットに用いられるインクの吐出の態様としては、例えば、インク流路内の前記インクを加圧する圧力発生手段として圧電素子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる、いわゆるピエゾ方式(例えば、特公平2−51734号公報参照);発熱抵抗体を用いてインク流路内でインクを加熱して気泡を発生させる、いわゆるサーマル方式(例えば、特公昭61−59911号公報参照);インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、前記振動板と前記電極との間に発生させる静電力によって前記振動板を変形させることで、インク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる静電方式(例えば、特開平6−71882号公報参照)などが挙げられる。
前記吐出させる前記インクの液滴は、その大きさとしては、例えば、3pl以上40pl以下が好ましく、その吐出噴射の速さとしては、5m/s以上20m/s以下が好ましく、その駆動周波数としては、1kHz以上が好ましく、その解像度としては、300dpi以上が好ましい。
<処理液塗布手段、及び処理液塗布工程>
前記処理液工程としては、前記水性インクが吐出された面上に前記後処理液を均一に付与する付与方法を用いればよく、特に制限はない。
前記処理液手段としては、前記水性インクが吐出された面上に前記後処理液を均一に付与する付与手段を用いればよく、特に制限はない。
前記付与方法としては、例えば、インクジェット法、ブレードコート法、グラビアコート法、グラビアオフセットコート法、バーコート法、ロールコート法、ナイフコート法、エアナイフコート法、コンマコート法、Uコンマコート法、AKKUコート法、スムージングコート法、マイクログラビアコート法、リバースロールコート法、4本乃至5本ロールコート法、ディップコート法、カーテンコート法、スライドコート法、ダイコート法などが挙げられる。
前記後処理工程、及び前記後処理手段は、水性インクを吐出して形成された画像の面上が充分定着されている前記画像に対して行っても、未定着の画像の面上に対して行っても、画像の光沢性を向上させることができる。なお、処理を施した記録媒体に対し、必要に応じて乾燥工程、及び乾燥手段を設けることが好ましい。前記乾燥工程、及び乾燥手段としては、ロールヒーター、ドラムヒーターや温風により記録媒体を乾燥することができる。
前記乾燥の温度としては、水性インク中に含まれる有機溶剤の種類や量、及び添加する樹脂エマルジョンの最低造膜温度に応じて変更することができ、さらに記録する記録媒体の種類に応じても変更することができる。
前記乾燥の温度としては、乾燥性、及び造膜温度の点から、高いことが好ましく、40℃以上120℃以下がより好ましく、50℃以上90℃以下が特に好ましい。前記加熱温度が、40℃以上120℃以下であると、記録媒体の熱によるダメージを防止し、インクヘッドが温まることによる不吐出が生じることを抑制することができる。
前記後処理工程における画像形成装置用後処理液の記録媒体へのウエット付着量は、0.1g/m以上30.0g/m以下の範囲を達成するものであることが好ましく、0.2g/m以上10.0g/m以下がより好ましい。 前記ウエット付着量が、0.1g/m以上であると、画像品質(画像濃度、彩度、カラーブリード、文字滲み及び白ポチ)を向上させることができ、30.0g/m以下であると、普通紙としての風合いが損なわれることを防止し、カールが発生を抑制することができる。
前記画像形成装置は、記録媒体の表面に水性インクを吐出して画像を形成する画像形成手段と、後処理液を貯留する貯留手段と、前記画像形成手段による画像形成の後に、前記水性インクの表面に対して処理を行う後処理手段とを備えている。また、画像形成手段は少なくともインク付与手段を有し、必要に応じてその他の手段、例えば、刺激発生手段、制御手段等を有する。
<記録物>
本発明のインク記録物は、記録媒体上に、本発明のインクを用いて形成された画像を有してなる。
インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法により記録して記録物とすることができる。
<記録装置、記録方法>
本発明のインクは、インクジェット記録方式による各種記録装置、例えば、プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ/ファックス/コピア複合機、立体造形装置などに好適に使用することができる。
本発明において、記録装置、記録方法とは、記録媒体に対してインクや各種処理液等を吐出することが可能な装置、当該装置を用いて記録を行う方法である。記録媒体とは、インクや各種処理液が一時的にでも付着可能なものを意味する。
この記録装置には、インクを吐出するヘッド部分だけでなく、記録媒体の給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置と称される装置などを含むことができる。
記録装置、記録方法は、加熱工程に用いる加熱手段、乾燥工程に用いる乾燥手段を有しても良い。加熱手段、乾燥手段には、例えば、記録媒体の印字面や裏面を加熱、乾燥する手段が含まれる。加熱手段、乾燥手段としては、特に限定されないが、例えば、温風ヒーター、赤外線ヒーターを用いることができる。加熱、乾燥は、印字前、印字中、印字後などに行うことができる。
また、記録装置、記録方法は、インクによって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、幾何学模様などのパターン等を形成するもの、3次元像を造形するものも含まれる。
また、記録装置には、特に限定しない限り、吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、吐出ヘッドを移動させないライン型装置のいずれも含まれる。
更に、この記録装置には、卓上型だけでなく、A0サイズの記録媒体への印刷も可能とする広幅の記録装置や、例えばロール状に巻き取られた連続用紙を記録媒体として用いることが可能な連帳プリンタも含まれる。
記録装置の一例について図1乃至図2を参照して説明する。図1は同装置の斜視説明図である。図2はメインタンクの斜視説明図である。記録装置の一例としての画像形成装置400は、シリアル型画像形成装置である。画像形成装置400の外装401内に機構部420が設けられている。ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色用のメインタンク410(410k、410c、410m、410y)の各インク収容部411は、例えばアルミニウムラミネートフィルム等の包装部材により形成されている。インク収容部411は、例えば、プラスチックス製の収容容器ケース414内に収容される。これによりメインタンク410は、各色のインクカートリッジとして用いられる。
一方、装置本体のカバー401cを開いたときの開口の奥側にはカートリッジホルダ404が設けられている。カートリッジホルダ404には、メインタンク410が着脱自在に装着される。これにより、各色用の供給チューブ436を介して、メインタンク410の各インク排出口413と各色用の吐出ヘッド434とが連通し、吐出ヘッド434から記録媒体へインクを吐出可能となる。
この記録装置には、インクを吐出する部分だけでなく、前処理装置、後処理装置と称される装置などを含むことができる。
前処理装置、後処理装置の一態様として、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)などのインクの場合と同様に、前処理液や、後処理液を有する液体収容部と液体吐出ヘッドを追加し、前処理液や、後処理液をインクジェット記録方式で吐出する態様がある。
前処理装置、後処理装置の他の態様として、インクジェット記録方式以外の、例えば、ブレードコート法、ロールコート法、スプレーコート法による前処理装置、後処理装置を設ける態様がある。
なお、水性インクのヘッドユニットと後処理液のヘッドユニットは隣接しており、水性インクが吐出後1秒間後から3秒間後の間に後処理液が水性インクの表面に吐出される。
以下に、本発明の実施例及び比較例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、表中において、SP値の単位は「(cal/cm1/2」であり、水性インク及び後処理液における各成分の量の単位は「質量%」である。
(実施例1)
<水性インク>
<<アニオン性基含有スチレン−アクリル系共重合体の調製例>>
攪拌装置、滴下装置、温度センサー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(重合試験機DSL−2AS型、轟産業株式会社製)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「パーブチル(登録商標)O」(日油株式会社製)を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(JIS K 0070−1992に記載の方法で測定実施)、重量平均分子量:21,000(D5280 LCS M−PDA、株式会社島津製作所製にて測定実施)、ガラス転移点:31℃(STA7200、株式会社日立ハイテクサイエンス製にて測定実施)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、前記メチルエチルケトンの一部を減圧留去し、不揮発分を50%に調整したアニオン性基含有スチレン−アクリル系共重合体A溶液を得た。
<<水性顔料分散体の調製>>
冷却用ジャケットを備えた混合槽にカーボンブラック(商品名:Raven1080、コロンビヤン・カーボン日本株式会社製)を800gと、前記アニオン性基含有スチレン−アクリル系共重合体A溶液を200g、10%水酸化ナトリウム水溶液を143g、メチルエチルケトンを100g、及び水1,957g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(商品名:SCミルSC100、三井鉱山株式会社製)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、次に、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を200g加えた後、ディスパ(商品名:TKホモディスパー、プライミクス株式会社製)にて分散し、更に水を加えて不揮発分を調製して、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を得た。
<<水性インク1の調製例>>
ロジン変性マレイン酸樹脂(カルボキシル基含有樹脂)2.0g、グリセリン(有機溶剤、SP値:16.4(cal/cm1/2)2.5g、3−メトキシ−1−ブタノール(有機溶剤、SP値:10.0)(cal/cm1/2)35.0g、トリプロピレングリコールメチルエーテル(有機溶剤、SP値:9.8)(cal/cm1/2)10.6g、下記式(i)で示される化合物(フッ素系界面活性剤)0.4g、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール(pH調整剤)0.2g、ベンゾトリアゾール(防腐防錆剤)0.1g、及び水(SP値:23.4(cal/cm1/2)40.0gを1時間攪拌し均一に混合した。次に、N−オクチル−2−ピロリドン(抑泡剤)1.2gを加えてさらに1時間攪拌し均一に混合した。
Figure 2017206644
その後、前記水性顔料分散体を固形分換算で8.0gを加えてさらに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水性インク1を得た。水性インク1の組成及び含有量を表1に示す。
なお、本発明にて使用した色材の体積平均粒子径(D50)は、日機装株式会社製のマイクロトラックUPA−150を用い、測定サンプル中の固形分濃度(質量濃度)が0.01質量%になるように純水で希釈したサンプルを用いて測定した結果、120nmであった。
Figure 2017206644
次に後処理液の調製方法について説明する。
後処理液の調製に用いた有機溶剤、樹脂粒子及びその他の成分を下記表2に示す。
Figure 2017206644
<後処理液>
−後処理液の調製1−
有機溶剤A(エチレングリコール:(SP値:14.6(cal/cm1/2)20.0g、ウレタン樹脂(商品名:SU−100N(中央理化工業株式会社製、SP値9.6(cal/cm1/21)5.0g、ポリエチレン型ワックスエマルジョン(商品名:ノプコート MS−40、サンノプコ株式会社製)5.0g、式(i)で示される化合物0.4g、N−オクチル−2−ピロリドン2.0g、オクタンジオール2.0g、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール0.2g、ベンゾトリアゾール0.1g、及びイオン交換水(SP値:23.4(cal/cm1/2)29.1gを1時間攪拌し均一に混合して実施例1で用いる後処理液Aを得た。
(実施例2〜20及び比較例1〜5)
実施例2〜20及び比較例1〜5について、表3〜表5に記載の水性インク及び後処理液の組成、並びに含有量に変更した以外は、実施例1と同様にして、水性インク及び後処理液を作製した。表3〜表5に実施例1〜20及び比較例1〜5の組成及び含有量を示す。
<画像形成方法>
実施例1〜20及び比較例1〜5で用いられる水性インクを画像形成装置(商品名:IPSIO GXe5500、株式会社リコー製)により記録媒体(商品名:OKトップコート+、王子製紙株式会社製)へ吐出させた後、ドットパターンで形成された3cm四方の未定着のベタ画像を形成し、1.5秒後に実施例1〜20及び比較例1〜5で用いられる後処理液を前記画像形成装置により前記水性インクを吐出して形成した画像の表面へ吐出させた。その後、温風及びドラムヒーターにて90℃で2分間乾燥させて定着画像を得た。なお、実施例20においては、前記乾燥を行わなかった。前記画像について、以下の方法により諸特性を評価した。
<<画像の光沢性>>
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、光沢度計(BYK Gardener社製、micro-TRI-gloss)にて画像光沢度(60°光沢)を測定した。画像光沢度の数値が高いほど、画像の光沢性が良好である。なお、画像光沢度が30%以上であると実用上問題なく使用することができる。
<<画像の耐擦過性>>
前記画像の3cm四方のベタ画像のベタ部を、摩擦試験機(商品名:クロックメーター、株式会社東洋精機製作所製)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、分光測色濃度計(商品名:X−Rite939、X−Rite社製)で測定した。転写濃度が小さいほど、画像の耐擦過性が良好である。なお、転写濃度が0.20未満であると実用上問題なく使用することができる。
(評価基準)
〇 : 転写濃度 0.20未満
× : 転写濃度 0.20以上
<<吐出安定性>>
前記画像の3cm四方のベタ画像のベタ部を印字した後、記録ヘッドにキャップをしない状態で30分間放置し、その後再度同画像を記録させて、不吐出のノズル数を測定し、以下の評価基準に基づき、「吐出安定性」を評価した。なお、下記評価基準が「△」以上であると実用上問題なく使用することができる。
−評価基準−
○:不吐出無し
△:不吐出ノズル数が5ch未満
×:不吐出ノズル数が5ch以上
Figure 2017206644
Figure 2017206644
Figure 2017206644
なお、表3〜表5中の「後処理液中のウレタン樹脂及び/又はアクリル樹脂のSP値(I)」は、ウレタン樹脂が2種以上含有されている場合、又はウレタン樹脂が1種以上及びアクリル樹脂が併用されている場合は、後処理液中のウレタン樹脂及び/又はアクリル樹脂のSP値(I)と後処理液中の混合溶液のSP値(II)との差が最も小さくなるいずれか1種のウレタン樹脂又はアクリル樹脂のSP値を示す。
本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
(1)色材、有機溶剤、及び水を含有するインクと、ウレタン樹脂粒子及び/又はアクリル樹脂粒子からなる樹脂粒子、有機溶剤、及び水を含有する後処理液と、を有する画像形成セットであって、前記後処理液中の前記有機溶剤及び前記水の混合溶液の溶解パラメータが、前記インク中の前記有機溶剤及び前記水の混合溶液の溶解パラメータよりも2.5(cal/cm1/2以上高く、前記樹脂粒子の溶解パラメータが、前記後処理液中の有機溶剤及び水の混合溶液の溶解パラメータよりも8.0(cal/cm1/2以上低いことを特徴とする画像形成セット。
(2)前記樹脂粒子の含有量が後処理液全量に対して、5質量%以上20質量%以下であることを特徴とする上記(1)に記載の画像形成セット。
(3)前記樹脂粒子がアクリル樹脂粒子であることを特徴とする上記(1)乃至(2)に記載の画像形成セット。
(4)前記アクリル樹脂粒子がアクリルシリコーン型の樹脂粒子であることを特徴とする上記(3)に記載の画像形成セット。
(5)前記樹脂粒子のガラス転移点(Tg)が20℃以上90℃以下である事を特徴とする上記(1)乃至(4)のいずれかに記載の画像形成セット。
(6)前記後処理液中の前記混合溶液の溶解パラメータが、19.0(cal/cm1/2以上22.0(cal/cm1/2以下であることを特徴とする(1)乃至(5)のいずれかに記載の画像形成セット。
(7)前記樹脂粒子の溶解パラメータが、7.5(cal/cm1/2以上であることを特徴とする上記(1)〜(6)のいずれかに記載の画像形成セット。
(8)前記後処理液中の前記有機溶剤が、グリセリン、ジエチレングリコール、ジグリセリン、及び1,3−ブタンジオールから選択される少なくとも1種を含有することを特徴とする上記(1)〜乃至(7)のいずれかに記載の画像形成セット。
(9)色材、有機溶剤、及び水を含有するインクを記録媒体に付与して画像を形成する画像形成工程と、ウレタン樹脂粒子及びアクリル樹脂粒子の少なくともいずれかである樹脂粒子、有機溶剤、並びに水を含有する後処理液を前記画像上に付与する後処理工程と、を有する画像形成方法であって、前記後処理液中の前記有機溶剤及び前記水の混合溶液の溶解パラメータが、前記インク中の前記有機溶剤及び前記水の混合溶液の溶解パラメータよりも2.5(cal/cm1/2以上高く、前記樹脂粒子の溶解パラメータが、前記後処理液中の有機溶剤及び水の混合溶液の溶解パラメータよりも8(cal/cm1/2以上低く、前記後処理液は、未乾燥の前記画像上に付与されることを特徴とする画像形成方法。
(10)色材、有機溶剤、及び水を含有するインクを記録媒体に付与して画像を形成する画像形成工程と、ウレタン樹脂粒子及びアクリル樹脂粒子の少なくともいずれかである樹脂粒子、有機溶剤、並びに水を含有する後処理液を前記画像上に付与する後処理工程と、を有する画像形成方法であって、前記後処理液中の前記有機溶剤及び前記水の混合溶液の溶解パラメータが、前記インク中の前記有機溶剤及び前記水の混合溶液の溶解パラメータよりも2.5(cal/cm1/2以上高く、前記樹脂粒子の溶解パラメータが、前記後処理液中の有機溶剤及び水の混合溶液の溶解パラメータよりも8(cal/cm1/2以上低く、前記画像形成工程と前記後処理工程の間に、前記記録媒体上に形成された前記画像を加熱乾燥させる加熱乾燥工程を有しないことを特徴とする画像形成方法。
(11)色材、有機溶剤、及び水を含有するインクを記録媒体に付与して画像を形成する画像形成手段と、ウレタン樹脂粒子及びアクリル樹脂粒子の少なくともいずれかである樹脂粒子、有機溶剤、並びに水を含有する後処理液を前記画像上に付与する後処理手段と、を有する画像形成装置であって、前記後処理液中の前記有機溶剤及び前記水の混合溶液の溶解パラメータが、前記インク中の前記有機溶剤及び前記水の混合溶液の溶解パラメータよりも2.5(cal/cm1/2以上高く、前記樹脂粒子の溶解パラメータが、前記後処理液中の有機溶剤及び水の混合溶液の溶解パラメータよりも8(cal/cm1/2以上低く、前記画像形成手段と前期後処理手段の間に、前記記録媒体上に形成された前記画像を加熱乾燥させる加熱乾燥手段を有しないことを特徴とする画像形成装置。
前記(1)から(8)のいずれかに記載の画像形成セット、上記(9)、(10)に記載の画像形成方法、及び上記(11)に記載の画像形成装置は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。
即ち、本発明の画像形成セット、画像形成方法及び画像形成装置は画像の光沢性が得られる画像形成セット、画像形成方法、及び画像形成装置を提供することを目的とする。
400 画像形成装置
401 画像形成装置の外装
401c 装置本体のカバー
404 カートリッジホルダ
410 メインタンク
410k、410c、410m、410y ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色用のメインタンク
411 インク収容部
413 インク排出口
414 収容容器ケース
420 機構部
434 吐出ヘッド
436 供給チューブ
特許第4525778号公報 特許第5398401号公報

Claims (11)

  1. 色材、有機溶剤、及び水を含有するインクと、
    ウレタン樹脂粒子及び/又はアクリル樹脂粒子からなる樹脂粒子、有機溶剤、及び水を含有する後処理液と、を有する画像形成セットであって、
    前記後処理液中の前記有機溶剤及び前記水の混合溶液の溶解パラメータが、前記インク中の前記有機溶剤及び前記水の混合溶液の溶解パラメータよりも2.5(cal/cm1/2以上高く、
    前記樹脂粒子の溶解パラメータが、前記後処理液中の有機溶剤及び水の混合溶液の溶解パラメータよりも8.0(cal/cm1/2以上低いことを特徴とする画像形成セット。
  2. 前記樹脂粒子の含有量が後処理液全量に対して、5質量%以上20質量%以下であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成セット。
  3. 前記樹脂粒子がアクリル樹脂粒子であることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成セット。
  4. 前記アクリル樹脂粒子がアクリルシリコーン型の樹脂粒子であることを特徴とする請求項3に記載の画像形成セット。
  5. 前記樹脂粒子のガラス転移点(Tg)が20℃以上90℃以下である事を特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の画像形成セット。
  6. 前記後処理液中の前記混合溶液の溶解パラメータが、19.0(cal/cm1/2以上22.0(cal/cm1/2以下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セット。
  7. 前記樹脂粒子の溶解パラメータが、7.5(cal/cm1/2以上であ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セット。
  8. 前記後処理液中の前記有機溶剤が、グリセリン、ジエチレングリコール、ジグリセリン、及び1,3−ブタンジオールから選択される少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の画像形成セット。
  9. 色材、有機溶剤、及び水を含有するインクを記録媒体に付与して画像を形成する画像形成工程と、
    ウレタン樹脂粒子及びアクリル樹脂粒子の少なくともいずれかである樹脂粒子、有機溶剤、並びに水を含有する後処理液を前記画像上に付与する後処理工程と、を有する画像形成方法であって、
    前記後処理液中の前記有機溶剤及び前記水の混合溶液の溶解パラメータが、前記インク中の前記有機溶剤及び前記水の混合溶液の溶解パラメータよりも2.5(cal/cm1/2以上高く、
    前記樹脂粒子の溶解パラメータが、前記後処理液中の有機溶剤及び水の混合溶液の溶解パラメータよりも8(cal/cm1/2以上低く、
    前記後処理液は、未乾燥の前記画像上に付与されることを特徴とする画像形成方法。
  10. 色材、有機溶剤、及び水を含有するインクを記録媒体に付与して画像を形成する画像形成工程と、
    ウレタン樹脂粒子及びアクリル樹脂粒子の少なくともいずれかである樹脂粒子、有機溶剤、並びに水を含有する後処理液を前記画像上に付与する後処理工程と、を有する画像形成方法であって、
    前記後処理液中の前記有機溶剤及び前記水の混合溶液の溶解パラメータが、前記インク中の前記有機溶剤及び前記水の混合溶液の溶解パラメータよりも2.5(cal/cm1/2以上高く、
    前記樹脂粒子の溶解パラメータが、前記後処理液中の有機溶剤及び水の混合溶液の溶解パラメータよりも8(cal/cm1/2以上低く、
    前記画像形成工程と前記後処理工程の間に、前記記録媒体上に形成された前記画像を加熱乾燥させる加熱乾燥工程を有しないことを特徴とする画像形成方法。
  11. 色材、有機溶剤、及び水を含有するインクを記録媒体に付与して画像を形成する画像形成手段と、
    ウレタン樹脂粒子及びアクリル樹脂粒子の少なくともいずれかである樹脂粒子、有機溶剤、並びに水を含有する後処理液を前記画像上に付与する後処理手段と、を有する画像形成装置であって、
    前記後処理液中の前記有機溶剤及び前記水の混合溶液の溶解パラメータが、前記インク中の前記有機溶剤及び前記水の混合溶液の溶解パラメータよりも2.5(cal/cm1/2以上高く、
    前記樹脂粒子の溶解パラメータが、前記後処理液中の有機溶剤及び水の混合溶液の溶解パラメータよりも8(cal/cm1/2以上低く、
    前記画像形成手段と前期後処理手段の間に、前記記録媒体上に形成された前記画像を加熱乾燥させる加熱乾燥手段を有しないことを特徴とする画像形成装置。
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