JP2022099040A - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】水及び重合性化合物を含む組成物を用いた画像形成において、乾燥性に優れる画像形成方法を提供する。【解決手段】水及び重合性化合物を含む組成物を記録媒体に吐出する吐出工程と、前記吐出工程の後、前記記録媒体に活性エネルギー線を照射する照射工程と、前記照射工程の後、前記記録媒体を加熱する加熱工程と、を有する画像形成方法であって、前記重合性化合物は、ビニル基及び/又はアクリレート基を有する反応性粒子を含み、前記組成物中の水の含有量は、前記組成物中の重合性化合物の含有量よりも大きく、前記加熱工程は、前記組成物が吐出された記録媒体の面に、発熱部を有する加熱部材を40℃以上にして接触させて前記記録媒体を加熱することを特徴とする。【選択図】図1
Description
本発明は、画像形成方法及び画像形成装置に関する。
インクジェット記録方法は、容易にカラー画像の記録が可能であり、またランニングコストが低いなどの理由から、近年、急速に普及してきている。
組成物の一例であるインクジェット記録用インク(単にインクとも称する)としては、環境保全性や安全面の観点から水系顔料インクや水系染料インクが一般的に使用されている。しかし、水系インク全般は、水、溶剤を乾燥させるために多くのエネルギーが必要であり、乾燥性の観点からは更なる向上が求められている。
一方、揮発性の高い溶剤を使用した溶剤系インクや、紫外線/電子線を使用するUV/EBインクは、乾燥性の観点から生産性を求められる現場で使用されている。しかし、溶剤系インク、UV/EBインクは安全面での懸念があり、現在の市場では水系インクの需要が多い状況である。
近年、主剤として水を含有し、構造の一部にアクリレート構造を有するラジカル反応性重合材料を含有する顔料インクが提案されており、これを用いて、ラジカル反応により耐擦過性を有するインク膜を形成することが提案されている(例えば、特許文献1)。
また、特許文献2では、樹脂粒子及び光酸発生剤を含有する活性エネルギー線硬化型のインクジェット用の水性インクが開示されており、樹脂粒子が、エポキシ基、オキセタニル基、及びビニルエーテル基からなる群より選択される少なくとも1種の反応性基を有する反応性基含有樹脂を含むことが開示されている。特許文献2では、耐擦過性及び耐水性に優れた画像を記録することが可能になるとしている。
一方、乾燥に関しては、特許文献3では、記録媒体に付与された水性インクに加熱ローラを接触させて加熱し、定着させることが開示されている。加熱ローラを用いることで、少ない消費電力で迅速にインクを乾燥させることができることが開示されている。
上記のように、従来より、水系インクが有する環境保全性や安全性が得られ、溶剤系インクやUV/EBインクが有する乾燥性が得られる画像形成が求められており、水及び重合性化合物を含むインクの乾燥性については更なる向上が求められている。
そこで本発明は、水及び重合性化合物を含む組成物を用いた画像形成において、乾燥性に優れる画像形成方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の画像形成方法は、水及び重合性化合物を含む組成物を記録媒体に吐出する吐出工程と、前記吐出工程の後、前記記録媒体に活性エネルギー線を照射する照射工程と、前記照射工程の後、前記記録媒体を加熱する加熱工程と、を有する画像形成方法であって、前記重合性化合物は、ビニル基及び/又はアクリレート基を有する反応性粒子を含み、前記組成物中の水の含有量は、前記組成物中の重合性化合物の含有量よりも大きく、前記加熱工程は、前記組成物が吐出された記録媒体の面に、発熱部を有する加熱部材を40℃以上にして接触させて前記記録媒体を加熱することを特徴とする。
本発明によれば、水及び重合性化合物を含む組成物を用いた画像形成において、乾燥性に優れる画像形成方法を提供することができる。
以下、本発明に係る画像形成方法及び画像形成装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
本発明の画像形成方法は、水及び重合性化合物を含む組成物を記録媒体に吐出する吐出工程と、前記吐出工程の後、前記記録媒体に活性エネルギー線を照射する照射工程と、前記照射工程の後、前記記録媒体を加熱する加熱工程と、を有する画像形成方法であって、前記重合性化合物は、ビニル基及び/又はアクリレート基を有する反応性粒子を含み、
前記組成物中の水の含有量は、前記組成物中の重合性化合物の含有量よりも大きく、
前記加熱工程は、前記組成物が吐出された記録媒体の面に、発熱部を有する加熱部材を40℃以上にして接触させて前記記録媒体を加熱することを特徴とする。
前記組成物中の水の含有量は、前記組成物中の重合性化合物の含有量よりも大きく、
前記加熱工程は、前記組成物が吐出された記録媒体の面に、発熱部を有する加熱部材を40℃以上にして接触させて前記記録媒体を加熱することを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、水及び重合性化合物を含む組成物を記録媒体に吐出する吐出手段と、前記吐出の後、前記記録媒体に活性エネルギー線を照射する照射手段と、前記照射の後、前記記録媒体を加熱する加熱手段と、を有する画像形成装置であって、前記重合性化合物は、ビニル基及び/又はアクリレート基を有する反応性粒子を含み、前記組成物中の水の含有量は、前記組成物中の重合性化合物の含有量よりも大きく、前記加熱手段は、前記組成物が吐出された記録媒体の面に、発熱部を有する加熱部材を40℃以上にして接触させて前記記録媒体を加熱することを特徴とする。
本発明者は、水を含む組成物(例えばインク)を用いた画像形成における乾燥性について検討を行い、水及び重合性化合物を含む組成物を記録媒体に吐出し、40℃以上にした加熱部材を記録媒体に接触させて加熱することで乾燥性を向上できることを見出した。また、組成物として、ビニル基及び/又はアクリレート基を有する反応性粒子を含む重合性化合物を用い、水と重合性化合物の含有量の関係を満たすことで乾燥性を更に向上できることを見出し、本発明に至った。
(吐出工程及び吐出手段)
吐出工程は、水及び重合性化合物を含む組成物を記録媒体に吐出する工程である。
吐出手段は、水及び重合性化合物を含む組成物を記録媒体に吐出する手段である。
吐出工程は、水及び重合性化合物を含む組成物を記録媒体に吐出する工程である。
吐出手段は、水及び重合性化合物を含む組成物を記録媒体に吐出する手段である。
吐出工程ではインクジェット方式を用いることが好ましく、吐出手段としては、インクジェットヘッドを用いることが好ましい。インクジェットヘッドを用いる場合、ライン型であってもよいし、シリアル型であってもよい。中でもシングルパスとすることが好ましい。吐出手段は、1種の組成物を吐出してもよいし、複数種の組成物を吐出してもよい。吐出させる方法は特に限定されないが、連続噴射型、オンデマンド型等が挙げられる。オンデマンド型としてはピエゾ方式、サーマル方式、静電方式等が挙げられる。なお、以下、組成物の例としてインクを用いて説明する箇所がある。
<組成物>
本発明に用いられる組成物(硬化型組成物と称することがある)は、水及び重合性化合物を含み、必要に応じてその他の成分を含む。また、組成物中の水の含有量は、組成物中の重合性化合物の含有量よりも大きいことが必要であり、水の含有量が重合性化合物の含有量よりも小さい場合、乾燥性が遅くなり画像の転写が生じるという不具合がある。
本発明に用いられる組成物(硬化型組成物と称することがある)は、水及び重合性化合物を含み、必要に応じてその他の成分を含む。また、組成物中の水の含有量は、組成物中の重合性化合物の含有量よりも大きいことが必要であり、水の含有量が重合性化合物の含有量よりも小さい場合、乾燥性が遅くなり画像の転写が生じるという不具合がある。
<<重合性化合物>>
重合性化合物は、ビニル基及び/又はアクリレート基を有する反応性粒子を含み、必要に応じてその他の材料を含有していてもよい。
重合性化合物は、ビニル基及び/又はアクリレート基を有する反応性粒子を含み、必要に応じてその他の材料を含有していてもよい。
-反応性粒子-
反応性粒子は、紫外線や熱等の刺激によって他の粒子と重合反応することが可能な反応性を有する粒子である。反応性粒子を硬化型組成物に含有させることにより、硬化型組成物を硬化した硬化膜を平滑性(光沢性)、柔軟性、及び耐擦過性が優れたものとすることができる。
反応性粒子は、紫外線や熱等の刺激によって他の粒子と重合反応することが可能な反応性を有する粒子である。反応性粒子を硬化型組成物に含有させることにより、硬化型組成物を硬化した硬化膜を平滑性(光沢性)、柔軟性、及び耐擦過性が優れたものとすることができる。
反応性粒子は、例えばディスパージョンとして用いることができる。反応性粒子としては、ビニル基及び/又はアクリレート基を有するものであれば適宜選択することができ、例えば、水分散性の反応性粒子などが挙げられる。
水分散性の反応性粒子としては、例えば、反応性ポリウレタン粒子などが挙げられる。反応性ポリウレタン粒子としては、例えば、(メタ)アクリル化ポリウレタン粒子などが挙げられる。
(メタ)アクリル化ポリウレタン粒子としては、例えば、市販品を用いてもよい。市販品としては、例えば、Ucecoat(登録商標)6558(ダイセル・オルネクス社製)、Ucecoat(登録商標)6559(ダイセル・オルネクス社製)、Ebecryl(登録商標)2002(ダイセル・オルネクス社製)、Ebecryl(登録商標)2003(ダイセル・オルネクス社製)、Ucecoat(登録商標)7200(ダイセル・オルネクス社製)、Ucecoat(登録商標)7571(ダイセル・オルネクス社製)、Ucecoat(登録商標)7655(ダイセル・オルネクス社製)、Ucecoat(登録商標)7710(ダイセル・オルネクス社製)、Ucecoat(登録商標)7788(ダイセル・オルネクス社製)、Ucecoat(登録商標)7849(ダイセル・オルネクス社製)、NeoradR(登録商標)440(Avecia社製)、NeoradR(登録商標)441(Avecia社製)、NeoradR(登録商標)447(Avecia社製)、NeoradR(登録商標)448(Avecia社製)、Bayhydrol(登録商標)UV2317(COVESTRO社製)、Bayhydrol(登録商標)UV VP LS2348(COVESTRO社製)、Lux(登録商標)430(ALBERDING BOLEY社製)、Lux(登録商標)399(ALBERDING BOLEY社製)、Lux(登録商標)484(ALBERDING BOLEY社製)、Laromer(登録商標)LR8949(BASF社製)、Laromer(登録商標)LR8983(BASF社製)、Laromer(登録商標)PE22WN(BASF社製)、Laromer(登録商標)PE55WN(BASF社製)、Laromer(登録商標)UA9060(BASF社製)などが挙げられる。
これらの中でもLaromer(登録商標)LR8949(BASF社製)、Laromer(登録商標)LR8983(BASF社製)が好ましい。Laromer(登録商標)LR8949(BASF社製)、Laromer(登録商標)LR8983(BASF社製)であると耐擦過性を向上させることがきる。
反応性粒子の含有量としては、組成物全量に対して、固形分として2質量%以上20質量%以下であることが好ましく、6質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上20質量%以下であることが更に好ましく、15質量%以下であることが特に好ましい。反応性粒子の含有量が上記の範囲、特に10質量%以上20質量%以下であると、乾燥性を向上でき、耐擦過性を向上させることができる。
反応性粒子のメジアン粒子径D50は、5nm以上100nm以下であることが好ましく、50nm以下であることがより好ましい。5nm以上100nm以下であることにより、乾燥性を更に向上させることができる。
メジアン粒子径D50の測定方法としては、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、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA-EX150)で測定できる。
-重合性モノマー-
重合性化合物は、反応性粒子以外にも例えば重合性モノマーを含んでいてもよい。重合性モノマーとしては、重合反応可能な反応性置換基を有していれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
重合性化合物は、反応性粒子以外にも例えば重合性モノマーを含んでいてもよい。重合性モノマーとしては、重合反応可能な反応性置換基を有していれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
重合性モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、ビニルエーテルなどを併用することもできる。より具体的には、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、γ-ブチロラクトンアクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ホルマール化トリメチロールプロパンモノ(メタ)アクリレート、ポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパン(メタ)アクリル酸安息香酸エステル、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート〔CH2=CH-CO-(OC2H4)n-OCOCH=CH2(n≒4)〕、ポリエチレングリコールジアクリレート〔CH2=CH-CO-(OC2H4)n-OCOCH=CH2(n≒9)〕、ポリエチレングリコールジアクリレート〔CH2=CH-CO-(OC2H4)n-OCOCH=CH2(n≒14)〕、ポリエチレングリコールジアクリレート〔CH2=CH-CO-(OC2H4)n-OCOCH=CH2(n≒23)〕、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート〔CH2=C(CH3)-CO-(OC3H6)n-OCOC(CH3)=CH2(n≒7)〕、1,3-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルモルホリン、プロピレンオキサイド変性テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、エトキシ化ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性グリセリルトリ(メタ)アクリレート、ポリエステルジ(メタ)アクリレート、ポリエステルトリ(メタ)アクリレート、ポリエステルテトラ(メタ)アクリレート、ポリエステルペンタ(メタ)アクリレート、ポリエステルポリ(メタ)アクリレート、ポリウレタンジ(メタ)アクリレート、ポリウレタントリ(メタ)アクリレート、ポリウレタンテトラ(メタ)アクリレート、ポリウレタンペンタ(メタ)アクリレート、ポリウレタンポリ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリルアミド、N-ビニルカプロラクタム、N-ビニルピロリドン、N-ビニルホルムアミド、シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、ジシクロペンタジエンビニルエーテル、トリシクロデカンビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、エチルオキセタンメチルビニルエーテルなどが挙げられる。
これらの中でも、分散媒である水に対する溶解度、組成物粘度、基材上の硬化膜(塗膜)の厚みなどを考慮して選択して添加してもよい。水に対する溶解度の点においては、アクリロイルモルホリン、及び、上記のアクリレートの分子中に、アミド基、ヒドロキシル基、EO(エチレンオキサイド)鎖、PO(ポリエチレンオキサイド)鎖を有するアクリレートが好ましい。水への溶解度が10%以上持たないものを添加すると、インク調合の際に、析出してしまうため、インクを作製することができない。
これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
<<重合開始剤>>
組成物は、重合開始剤を含有していてもよい。重合開始剤としては、活性エネルギー線のエネルギーによって、ラジカルやカチオンなどの活性種を生成し、重合性化合物(モノマーやオリゴマー)の重合を開始させることが可能なものであればよい。このような重合開始剤としては、公知のラジカル重合開始剤やカチオン重合開始剤、塩基発生剤等を、1種単独もしくは2種以上を組み合わせて用いることができ、中でもラジカル重合開始剤を使用することが好ましい。
組成物は、重合開始剤を含有していてもよい。重合開始剤としては、活性エネルギー線のエネルギーによって、ラジカルやカチオンなどの活性種を生成し、重合性化合物(モノマーやオリゴマー)の重合を開始させることが可能なものであればよい。このような重合開始剤としては、公知のラジカル重合開始剤やカチオン重合開始剤、塩基発生剤等を、1種単独もしくは2種以上を組み合わせて用いることができ、中でもラジカル重合開始剤を使用することが好ましい。
また、重合開始剤は、十分な硬化速度を得るために、組成物の総質量(100質量%)に対し、1~20質量%含まれることが好ましい。
ラジカル重合開始剤としては、例えば、芳香族ケトン類、アシルフォスフィンオキサイド化合物、芳香族オニウム塩化合物、有機過酸化物、チオ化合物(チオキサントン化合物、チオフェニル基含有化合物など)、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、ケトオキシムエステル化合物、ボレート化合物、アジニウム化合物、メタロセン化合物、活性エステル化合物、炭素ハロゲン結合を有する化合物、及びアルキルアミン化合物などが挙げられる。
また、上記重合開始剤に加え、重合促進剤(増感剤)を併用することもできる。重合促進剤としては、特に限定されないが、例えば、トリメチルアミン、メチルジメタノールアミン、トリエタノールアミン、p-ジエチルアミノアセトフェノン、p-ジメチルアミノ安息香酸エチル、p-ジメチルアミノ安息香酸-2-エチルヘキシル、N,N-ジメチルベンジルアミンおよび4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンなどのアミン化合物が好ましく、その含有量は、使用する重合開始剤やその量に応じて適宜設定すればよい。
特に好ましくは、水溶性の重合開始剤が好ましく、分子中に水酸基を有する光重合開始剤が好ましく、光重合開始剤骨格は、アルキルフェノン系や、モノアシルフォスフィンオキサイド系の重合開始剤が好ましい。
<<有機溶剤>>
組成物は、有機溶剤を含有していてもよい。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。
組成物は、有機溶剤を含有していてもよい。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。
有機溶剤の硬化型組成物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。硬化型組成物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>>
硬化型組成物における水の含有量は、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、硬化型組成物の乾燥性及び吐出信頼性の点から、10質量%以上90質量%以下が好ましく、20質量%~70質量%がより好ましい。上述のように、組成物中の水の含有量は、組成物中の重合性化合物の含有量よりも大きくする。
硬化型組成物における水の含有量は、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、硬化型組成物の乾燥性及び吐出信頼性の点から、10質量%以上90質量%以下が好ましく、20質量%~70質量%がより好ましい。上述のように、組成物中の水の含有量は、組成物中の重合性化合物の含有量よりも大きくする。
<<色材>>
組成物は、色材を含有していてもよい。色材としては、本発明における組成物の目的や要求特性に応じて、ブラック、ホワイト、マゼンタ、シアン、イエロー、グリーン、オレンジ、金や銀等の光沢色、などを付与する種々の顔料や染料を用いることができる。
組成物は、色材を含有していてもよい。色材としては、本発明における組成物の目的や要求特性に応じて、ブラック、ホワイト、マゼンタ、シアン、イエロー、グリーン、オレンジ、金や銀等の光沢色、などを付与する種々の顔料や染料を用いることができる。
色材の含有量は、所望の色濃度や組成物中における分散性等を考慮して適宜決定すればよく、特に限定されないが、組成物の総質量(100質量%)に対して、0.1~20質量%であることが好ましい。なお、本発明の硬化型組成物は、色材を含まず無色透明であってもよく、その場合には、例えば、画像を保護するためのオーバーコート層として好適である。
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、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
無機顔料としては、例えば、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、酸化鉄、酸化チタンを使用することができる。
有機顔料としては、例えば、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、アゾレーキ、キレートアゾ顔料等のアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン及びペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料等の多環式顔料、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等)、染色レーキ(塩基性染料型レーキ、酸性染料型レーキ)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、昼光蛍光顔料が挙げられる。
また、顔料の分散性をより良好なものとするため、分散剤をさらに含んでもよい。
分散剤としては、特に限定されないが、例えば、高分子分散剤などの顔料分散物を調製するのに慣用されている分散剤が挙げられる。
分散剤としては、特に限定されないが、例えば、高分子分散剤などの顔料分散物を調製するのに慣用されている分散剤が挙げられる。
染料としては、例えば、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。
<<顔料分散体>>
顔料に、水や有機溶剤などの材料を混合して硬化型組成物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硬化型組成物を製造することも可能である。
顔料に、水や有機溶剤などの材料を混合して硬化型組成物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硬化型組成物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く、適宜変更することができる。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以下であることが好ましく、20nm以上150nm以下であることがより好ましい。
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。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。
<<アミン化合物>>
本発明では、組成物中にpH調整剤としてアミン化合物を添加することが可能であり、沸点120℃以上200℃以下且つ分子量100以下であるアミン化合物を添加することが好ましい。さらに、組成物中の反応性粒子の含有量(質量基準)を1とした場合に、前記アミン化合物の含有量が0.01以上0.1以下となることがより好ましい。これにより、良好なメンテナンス性が得られる。
本発明では、組成物中にpH調整剤としてアミン化合物を添加することが可能であり、沸点120℃以上200℃以下且つ分子量100以下であるアミン化合物を添加することが好ましい。さらに、組成物中の反応性粒子の含有量(質量基準)を1とした場合に、前記アミン化合物の含有量が0.01以上0.1以下となることがより好ましい。これにより、良好なメンテナンス性が得られる。
アミン化合物は、1級、2級、3級、4級アミン及びそれらの塩のいずれであっても構わない。なお、4級アミンとは、窒素原子に4つのアルキル基が置換した化合物を意味する。
前記アミン化合物としては、次の一般式(I)又は一般式(II)式で表される化合物が好ましい。
[式中、R1、R2、R3は水素原子、炭素数1~4のアルコキシ基、炭素数1~6のアルキル基、ヒドルキシエチル基を示す。但し、すべて水素原子である場合を除く。]
[式中、R4、R5、R6は水素原子、メチル基、エチル基、ヒドロキシメチル基、1~4のアルキル基を示す。]
一般式(I)及び一般式(II)で表される化合物としては、例えば、1-アミノ-2-プロパノール、3-アミノ-1-プロパノール、N-メチルエタノールアミン、N,N-ジメチルエタノールアミン、1-アミノ-2-メチループロパノール、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。
前記アミン化合物のインク中含有量は特に制限はないが、インクのpH調整の観点から、0.01質量%~5質量%が好ましく、0.05質量%~2質量%が特に好ましい。
また、インク中に含まれるアミン化合物は、前記アミン化合物に加えて他のアミン化合物を併用して用いることができる。
<<樹脂>>
硬化型組成物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る。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。
硬化型組成物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る。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硬化型組成物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。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。定着性、硬化型組成物の保存安定性の点から、硬化型組成物全量に対して、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。
硬化型組成物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。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以下であることが好ましく、20nm以上150nm以下であることがより好ましい。固形分は樹脂粒子や顔料の粒子等が含まれる。
<<その他の成分>>
本発明の硬化型組成物は、必要に応じてその他の公知の成分を含んでもよい。その他成分としては、特に制限されないが、例えば、従来公知の、界面活性剤、重合禁止剤、レべリング剤、消泡剤、蛍光増白剤、浸透促進剤、湿潤剤(保湿剤)、定着剤、粘度安定化剤、防黴剤、防腐剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、キレート剤、pH調整剤、及び増粘剤などが挙げられる。
本発明の硬化型組成物は、必要に応じてその他の公知の成分を含んでもよい。その他成分としては、特に制限されないが、例えば、従来公知の、界面活性剤、重合禁止剤、レべリング剤、消泡剤、蛍光増白剤、浸透促進剤、湿潤剤(保湿剤)、定着剤、粘度安定化剤、防黴剤、防腐剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、キレート剤、pH調整剤、及び増粘剤などが挙げられる。
-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。
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、NH4、NH3CH2CH2OH、NH2(CH2CH2OH)2、NH(CH2CH2OH)3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。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る。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。
(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。
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。
CnF2n+1-CH2CH(OH)CH2-O-(CH2CH2O)a-Y 一般式(F-2)
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CH2CH(OH)CH2-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)などが挙げられる。
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。
硬化型組成物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。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。
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。
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。
<組成物の調製>
組成物は、上述した各種成分を用いて作製することができ、その調製手段や条件は特に限定されない。例えば、重合性モノマー、顔料、分散剤等をボールミル、キティーミル、ディスクミル、ピンミル、ダイノーミルなどの分散機に投入し、分散させて顔料分散液を調製し、当該顔料分散液にさらに重合性モノマー、開始剤、重合禁止剤、界面活性剤などを混合させることにより調製することができる。
組成物は、上述した各種成分を用いて作製することができ、その調製手段や条件は特に限定されない。例えば、重合性モノマー、顔料、分散剤等をボールミル、キティーミル、ディスクミル、ピンミル、ダイノーミルなどの分散機に投入し、分散させて顔料分散液を調製し、当該顔料分散液にさらに重合性モノマー、開始剤、重合禁止剤、界面活性剤などを混合させることにより調製することができる。
<粘度>
組成物の粘度は、用途や適用手段に応じて適宜調整すればよく、特に限定されない。例えば、当該組成物をノズルから吐出させるような吐出手段を適用する場合には、20℃から65℃の範囲における粘度、望ましくは25℃における粘度が3~40mPa・sが好ましく、5~15mPa・sがより好ましく、6~12mPa・sが特に好ましい。また当該粘度範囲を、上記有機溶媒を含まずに満たしていることが特に好ましい。
組成物の粘度は、用途や適用手段に応じて適宜調整すればよく、特に限定されない。例えば、当該組成物をノズルから吐出させるような吐出手段を適用する場合には、20℃から65℃の範囲における粘度、望ましくは25℃における粘度が3~40mPa・sが好ましく、5~15mPa・sがより好ましく、6~12mPa・sが特に好ましい。また当該粘度範囲を、上記有機溶媒を含まずに満たしていることが特に好ましい。
なお、上記粘度は、東機産業株式会社製コーンプレート型回転粘度計VISCOMETER TVE-22Lにより、コーンロータ(1°34’×R24)を使用し、回転数50rpm、恒温循環水の温度を20℃~65℃の範囲で適宜設定して測定することができる。循環水の温度調整にはVISCOMATE VM-150IIIを用いることができる。
(照射工程及び照射手段)
照射工程は、吐出工程の後、記録媒体に活性エネルギー線を照射する工程である。
照射手段は、吐出の後、記録媒体に活性エネルギー線を照射する手段である。
活性エネルギー線を照射することで、良好な耐擦過性を有する画像が得られる。
照射工程は、吐出工程の後、記録媒体に活性エネルギー線を照射する工程である。
照射手段は、吐出の後、記録媒体に活性エネルギー線を照射する手段である。
活性エネルギー線を照射することで、良好な耐擦過性を有する画像が得られる。
活性エネルギー線としては、紫外線の他、電子線、α線、β線、γ線、X線等の、組成物中の重合性成分の重合反応を進める上で必要なエネルギーを付与できるものであればよく、特に限定されない。特に高エネルギーな光源を使用する場合には、重合開始剤を使用しなくても重合反応を進めることができる。また、紫外線照射の場合、環境保護の観点から水銀フリー化が強く望まれており、GaN系半導体紫外発光デバイスへの置き換えは産業的、環境的にも非常に有用である。さらに、紫外線発光ダイオード(UV-LED)及び紫外線レーザダイオード(UV-LD)は小型、高寿命、高効率、低コストであり、紫外線光源として好ましい。
(加熱工程及び加熱手段)
加熱工程は、照射工程の後、記録媒体を加熱する工程であり、組成物が吐出された記録媒体の面に、発熱部を有する加熱部材を40℃以上にして接触させて記録媒体を加熱する。
加熱手段は、照射の後、記録媒体を加熱する手段であり、組成物が吐出された記録媒体の面に、発熱部を有する加熱部材を40℃以上にして接触させて記録媒体を加熱する。
加熱工程は、照射工程の後、記録媒体を加熱する工程であり、組成物が吐出された記録媒体の面に、発熱部を有する加熱部材を40℃以上にして接触させて記録媒体を加熱する。
加熱手段は、照射の後、記録媒体を加熱する手段であり、組成物が吐出された記録媒体の面に、発熱部を有する加熱部材を40℃以上にして接触させて記録媒体を加熱する。
加熱部材の温度が40℃未満であると、良好な乾燥性が得られない。
加熱部材の温度は40℃以上200℃以下であることが好ましい。この範囲であると、乾燥性を向上させることができる。また、この範囲であると、記録媒体を過剰に加熱することを防止でき、加熱し過ぎた際の変色を防止することができる。消費電力の低減の観点から、40℃以上150℃以下であることがより好ましく、40℃以上90℃以下であることが更に好ましい。
加熱部材の温度は40℃以上200℃以下であることが好ましい。この範囲であると、乾燥性を向上させることができる。また、この範囲であると、記録媒体を過剰に加熱することを防止でき、加熱し過ぎた際の変色を防止することができる。消費電力の低減の観点から、40℃以上150℃以下であることがより好ましく、40℃以上90℃以下であることが更に好ましい。
加熱部材としては、特に制限されるものではないが、回転体であることが好ましい。回転体を用いることにより、加熱と同時に記録媒体を搬送することができ、生産性が向上する。回転体の径としては、特に制限されるものではなく、適宜選択することができる。また、回転体の材質としては、特に制限されるものではなく、適宜選択することができ、例えば金属が挙げられる。中でも、加熱部材として、金属ローラの内部に発熱部を有する形態が好ましい。
加熱部材としては、回転体の他にも、例えば板状のものや立方体のものを画像側から押し当てる手段や、板状のものでメディアを挟み込む手段等が挙げられる。
なお、加熱部材を記録媒体に接触させる際に荷重をかけてもよい。
なお、加熱部材を記録媒体に接触させる際に荷重をかけてもよい。
発熱部としては、特に制限されるものではなく、適宜選択することができる。例えば抵抗加熱式のヒータが挙げられる。この他にも、例えば誘導加熱方式のヒータ、マイクロ波加熱方式のヒータ、ヒートポンプ方式のヒータ等が挙げられる。発熱部の数や配置としては特に制限されるものではなく、適宜選択することができる。
(画像形成装置の一例)
次に、本発明の画像形成装置の一例を説明する。本例の画像形成装置を図1に示す。図1では、ヘッドユニット41、UV照射装置42、加熱部材としての回転体43、記録媒体44、搬送ユニット45が図示されている。図中の矢印は、記録媒体の搬送方向を示す。また、図中の符号45’は、組成物の吐出位置から搬送ユニット45が移動したことを示す。
次に、本発明の画像形成装置の一例を説明する。本例の画像形成装置を図1に示す。図1では、ヘッドユニット41、UV照射装置42、加熱部材としての回転体43、記録媒体44、搬送ユニット45が図示されている。図中の矢印は、記録媒体の搬送方向を示す。また、図中の符号45’は、組成物の吐出位置から搬送ユニット45が移動したことを示す。
ヘッドユニット41により吐出工程が行われ、UV照射装置42により照射工程が行われ、回転体43により加熱工程が行われる。搬送ユニット45は、特に制限されるものではないが、クランプで記録媒体44を固定し、各ユニットの下を任意の搬送速度で搬送できるように制御される。
本例の画像形成装置によれば、記録媒体を搬送しながら組成物の吐出、活性エネルギー線の照射、加熱を行うことができる。
次に、本発明の画像形成装置の他の例を説明する。本例の画像形成装置を図2に示す。図2は、インクジェット吐出手段を備えた画像形成装置の一例である。吐出工程では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色硬化型インクのインクカートリッジと吐出ヘッドを備える各色印刷ユニット23a、23b、23c、23dにより、供給ロール21から供給された被記録媒体22にインクが吐出される。
その後、インクを硬化させるための光源24a、24b、24c、24dから、活性エネルギー線を照射して硬化させ、カラー画像を形成する。その後、被記録媒体22は、発熱部を有する回転体25、印刷物巻取りロール26へと搬送される。発熱部を有する回転体へ搬送された印刷物は急激に加熱されて乾燥される。各印刷ユニット23a、23b、23c、23dには、インク吐出部でインクが液状化するように、加温機構を設けてもよい。また必要に応じて、接触又は非接触により記録媒体を室温程度まで冷却する機構を設けてもよい。
また、インクジェット記録方式としては、吐出ヘッド幅に応じて間欠的に移動する記録媒体に対し、ヘッドを移動させて記録媒体上にインクを吐出するシリアル方式や、連続的に記録媒体を移動させ、一定の位置に保持されたヘッドから記録媒体上にインクを吐出するライン方式のいずれであっても適用することができる。
被記録媒体22(記録媒体)は、特に限定されないが、紙、フィルム、セラミックスやガラス、金属、これらの複合材料等が挙げられ、シート状であってもよい。また片面印刷のみを可能とする構成であっても、両面印刷も可能とする構成であってもよい。一般的な記録媒体として用いられるものに限られず、ダンボール、壁紙や床材等の建材、コンクリート、Tシャツなど衣料用等の布、テキスタイル、皮革等を適宜使用することができる。
更に、光源24a、24b、24cからの活性エネルギー線照射を微弱にするか又は省略し、複数色を印刷した後に、光源24dから活性エネルギー線を照射してもよい。これにより、省エネ、低コスト化を図ることができる。
本発明の画像形成方法及び画像形成装置により記録される記録物としては、通常の紙や樹脂フィルムなどの平滑面に印刷されたものだけでなく、凹凸を有する被印刷面に印刷されたものや、金属やセラミックなどの種々の材料からなる被印刷面に印刷されたものも含む。また、2次元の画像を積層することで、一部に立体感のある画像(2次元と3次元からなる像)や立体物を形成することもできる。
図3は、本発明に係る画像形成装置(3次元立体像の形成装置)の他の例を示す概略図である。図3の像形成装置39は、インクジェットヘッドを配列したヘッドユニット(AB方向に可動)を用いて、造形物用吐出ヘッドユニット30から上述の組成物を、支持体用吐出ヘッドユニット31、32から上記組成物とは組成が異なる支持体用組成物を吐出し、隣接した紫外線照射手段33、34でこれら各組成物を硬化しながら積層するものである。
より具体的には、例えば、造形物支持基板37上に、支持体用組成物を支持体用吐出ヘッドユニット31、32から吐出し、活性エネルギー線を照射して固化させて溜部を有する第一の支持体層を形成した後、当該溜部に上述の組成物を造形物用吐出ヘッドユニット30から吐出し、活性エネルギー線を照射して固化させて第一の造形物層を形成する工程を、積層回数に合わせて、上下方向に可動なステージ38を下げながら複数回繰り返すことで、支持体層と造形物層を積層して立体造形物35を製作する。
その後、必要に応じて支持体積層部36は除去される。なお、図3では、造形物用吐出ヘッドユニット30は1つしか設けていないが、2つ以上設けることもできる。また、図示を省略しているが、上述の加熱部材を用いる。
(用途)
本発明の画像形成方法及び画像形成装置の用途は、特に制限されるものではなく、適宜選択することが可能である。例えば、組成物を成形用樹脂、塗料、接着剤、絶縁材、離型剤、コーティング材、シーリング材、各種レジスト、各種光学材料などとして用いる分野等が挙げられる。
本発明の画像形成方法及び画像形成装置の用途は、特に制限されるものではなく、適宜選択することが可能である。例えば、組成物を成形用樹脂、塗料、接着剤、絶縁材、離型剤、コーティング材、シーリング材、各種レジスト、各種光学材料などとして用いる分野等が挙げられる。
さらに、上記組成物は、インクとして用いて2次元の文字や画像、各種基材への意匠塗膜を形成するだけでなく、3次元の立体像(立体造形物)を形成するための立体造形用材料としても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。
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。
(組成物収容容器)
本発明の画像形成装置は組成物収容容器を有していてもよい。組成物収容容器は、硬化型組成物が収容された状態の容器を意味し、上記のような用途に供する際に好適である。例えば、組成物がインク用途である場合において、当該インクが収容された容器は、インクカートリッジやインクボトルとして使用することができる。これにより、インク搬送やインク交換等の作業において、インクに直接触れる必要がなくなり、手指や着衣の汚れを防ぐことができる。また、インクへのごみ等の異物の混入を防止することができる。
本発明の画像形成装置は組成物収容容器を有していてもよい。組成物収容容器は、硬化型組成物が収容された状態の容器を意味し、上記のような用途に供する際に好適である。例えば、組成物がインク用途である場合において、当該インクが収容された容器は、インクカートリッジやインクボトルとして使用することができる。これにより、インク搬送やインク交換等の作業において、インクに直接触れる必要がなくなり、手指や着衣の汚れを防ぐことができる。また、インクへのごみ等の異物の混入を防止することができる。
また、容器それ自体の形状や大きさ、材質等は、用途や使い方に適したものとすればよく、特に限定されないが、その材質は光を透過しない遮光性材料であるか、または容器が遮光性シート等で覆われていることが望ましい。
(硬化物)
本発明の画像形成方法及び画像形成装置によれば、良好な乾燥性が得られるため、品質の良い硬化物が得られる。硬化物は、上記組成物を用いて、本発明の画像形成方法及び画像形成装置により形成される。また、硬化物の一例としてインク記録物が得られ、インク記録物は、記録媒体上に上記組成物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。
本発明の画像形成方法及び画像形成装置によれば、良好な乾燥性が得られるため、品質の良い硬化物が得られる。硬化物は、上記組成物を用いて、本発明の画像形成方法及び画像形成装置により形成される。また、硬化物の一例としてインク記録物が得られ、インク記録物は、記録媒体上に上記組成物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。
また、本発明により得られる硬化物としては、硬化型組成物を硬化させて得られた硬化物や当該硬化物が基材上に形成された構造体を加工してなる成形加工品も含む。前記成形加工品は、例えば、シート状、フィルム状に形成された硬化物や構造体に対して、加熱延伸や打ち抜き加工等の成形加工を施したものであり、例えば、自動車、OA機器、電気・電子機器、カメラ等のメーターや操作部のパネルなど、表面を加飾後に成形することが必要な用途に好適に使用される。
上記基材としては、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス、又はこれらの複合材料などが挙げられ、加工性の観点からはプラスチック基材が好ましい。
本発明の用語における、画像形成、記録、印字、印刷等は、いずれも同義語とする。また、記録媒体、メディア、被印刷物は、いずれも同義語とする。
以下、実施例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
(シアン顔料分散液の調製例)
機械式撹拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管、及び滴下ロートを備えた1Lのフラスコ内を充分に窒素ガス置換した後、スチレン11.2質量部、アクリル酸2.8質量部、ラウリルメタクリレート12.0質量部、ポリエチレングリコールメタクリレート4.0質量部、スチレンマクロマー4.0質量部、及びメルカプトエタノール0.4質量部を混合し、65℃に昇温した。
機械式撹拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管、及び滴下ロートを備えた1Lのフラスコ内を充分に窒素ガス置換した後、スチレン11.2質量部、アクリル酸2.8質量部、ラウリルメタクリレート12.0質量部、ポリエチレングリコールメタクリレート4.0質量部、スチレンマクロマー4.0質量部、及びメルカプトエタノール0.4質量部を混合し、65℃に昇温した。
次に、スチレン100.8質量部、アクリル酸25.2質量部、ラウリルメタクリレート108.0質量部、ポリエチレングリコールメタクリレート36.0質量部、ヒドロキシルエチルメタクリレート60.0質量部、スチレンマクロマー36.0質量部、メルカプトエタノール3.6質量部、アゾビスメチルバレロニトリル2.4質量部、及びメチルエチルケトン18質量部を混合した混合溶液を2.5時間かけて、フラスコ内に滴下した。滴下後、アゾビスメチルバレロニトリル0.8質量部及びメチルエチルケトン18質量部の混合溶液を0.5時間かけて、フラスコ内に滴下した。65℃で1時間熟成した後、アゾビスメチルバレロニトリル0.8質量部を添加し、更に1時間熟成した。反応終了後、フラスコ内にメチルエチルケトン364質量部を添加し、濃度が50質量%の[ポリマー溶液A]を800質量部得た。
次に、得られた[ポリマー溶液A]28質量部と、フタロシアニン顔料(大日精化工業株式会社、クロモファインブルーA-220JC)26質量部、1mol/Lの水酸化カリウム水溶液13.6質量部、メチルエチルケトン20質量部、及びイオン交換水13.6質量部を十分に撹拌した後、ロールミルを用いて混練しペーストを得た。得られたペーストを純水200質量部に投入し、充分に攪拌した後、エバポレータ用いてメチルエチルケトン及び水を留去し、更に粗大粒子を除くためにこの分散液を平均孔径5.0μmのポリビニリデンフロライドメンブランフィルターにて加圧濾過し、顔料15質量%含有、固形分20質量%の顔料含有ポリマー微粒子分散液([シアン顔料分散液])を得た。
なお、得られた顔料分散液におけるポリマー微粒子の平均粒子径(D50)を測定した。粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA-EX150)で測定した平均粒子径(D50)は56.0nmであった。
(インク1の調製)
下記表1に示す水溶性の有機溶剤(湿潤剤)及び水を混合し、1時間撹拌して均一に混合した。次いで、重合性化合物を添加して1時間撹拌し、顔料分散液、重合開始剤、界面活性剤、pH調整剤を添加し、1時間撹拌した。この分散液を平均孔径5.0μmのポリビニリデンフロライドメンブランフィルターにて加圧濾過し、粗大粒子やごみを除去して、[インク1]を作製した。
下記表1に示す水溶性の有機溶剤(湿潤剤)及び水を混合し、1時間撹拌して均一に混合した。次いで、重合性化合物を添加して1時間撹拌し、顔料分散液、重合開始剤、界面活性剤、pH調整剤を添加し、1時間撹拌した。この分散液を平均孔径5.0μmのポリビニリデンフロライドメンブランフィルターにて加圧濾過し、粗大粒子やごみを除去して、[インク1]を作製した。
(インク2~11の調製)
実施例1において、表1に示す組成に変更した以外は、実施例1と同様にして、[インク2~11]を得た。
実施例1において、表1に示す組成に変更した以外は、実施例1と同様にして、[インク2~11]を得た。
表1中の数値は、粒子径を除き、質量%を示す。また、表1中、重合性化合物の含有量は固形分の数値である。
表1に記載の各成分の詳細は下記の通りである。
・Laromer UA8983:ウレタンアクリレートディパージョン(BASF製)
・Ucecoat 7571:アクリレート基を有する反応性ウレタンディスパージョン(ダイセルオルニクス製)
・Ucecoat 7849:アクリレート基を有する反応性ウレタンディスパージョン(ダイセルオルニクス製)
・Ucecoat 7788:アクリレート基を有する反応性ウレタンディスパージョン(ダイセルオルニクス製)
・Ucecoat 7200:アクリレート基を有するエマルジョン(ダイセルオルニクス製)
・4-ヒドロキシブチルアクリレート(単官能モノマー、東京化成工業製)
・N,N'-Methylenebisacrylamide(2官能モノマー、東京化成工業製)
・Laromer UA8983:ウレタンアクリレートディパージョン(BASF製)
・Ucecoat 7571:アクリレート基を有する反応性ウレタンディスパージョン(ダイセルオルニクス製)
・Ucecoat 7849:アクリレート基を有する反応性ウレタンディスパージョン(ダイセルオルニクス製)
・Ucecoat 7788:アクリレート基を有する反応性ウレタンディスパージョン(ダイセルオルニクス製)
・Ucecoat 7200:アクリレート基を有するエマルジョン(ダイセルオルニクス製)
・4-ヒドロキシブチルアクリレート(単官能モノマー、東京化成工業製)
・N,N'-Methylenebisacrylamide(2官能モノマー、東京化成工業製)
(実施例1~14、比較例1~6)
次に、得られた[インク1~11]において、以下のようにして画像形成を行い、乾燥性を評価した。結果を表2に示す。
次に、得られた[インク1~11]において、以下のようにして画像形成を行い、乾燥性を評価した。結果を表2に示す。
<画像形成>
画像形成は、図1に示す画像形成装置を用いて行った。ヘッドユニット41としては、リコー製ヘッドMH5220を搭載したシングルパス型とし、UV照射装置42としては、Integration technology製のSubzero085を用いた。加熱部材としては、熱電対により任意の温度に加温可能に制御された、φ20mmの金属ローラ(回転体43)とし、記録媒体44に従動するように設置した。金属ローラの記録媒体への荷重は0.76Nとした。搬送ユニット45はクランプで記録媒体44を固定し、各ユニットの下を任意の搬送速度で搬送できるようにした。このような画像形成装置によれば、印刷しながらUV照射が可能な構成となる。
なお、ヘッドユニット端からUV照射までの距離を400mmとし、ヘッドユニット端から回転体43までの距離を1200mmとした。
画像形成は、図1に示す画像形成装置を用いて行った。ヘッドユニット41としては、リコー製ヘッドMH5220を搭載したシングルパス型とし、UV照射装置42としては、Integration technology製のSubzero085を用いた。加熱部材としては、熱電対により任意の温度に加温可能に制御された、φ20mmの金属ローラ(回転体43)とし、記録媒体44に従動するように設置した。金属ローラの記録媒体への荷重は0.76Nとした。搬送ユニット45はクランプで記録媒体44を固定し、各ユニットの下を任意の搬送速度で搬送できるようにした。このような画像形成装置によれば、印刷しながらUV照射が可能な構成となる。
なお、ヘッドユニット端からUV照射までの距離を400mmとし、ヘッドユニット端から回転体43までの距離を1200mmとした。
上記画像形成装置により、ベタ画像チャートを印字した。
印字条件は、ヘッドギャップ2mm、1滴あたりの吐出量4pl、1200dpi、付着量8.9g/m2とし、この条件で画像を形成した。画像パターンは、5cm×20cmのベタ画像とした。
印字条件は、ヘッドギャップ2mm、1滴あたりの吐出量4pl、1200dpi、付着量8.9g/m2とし、この条件で画像を形成した。画像パターンは、5cm×20cmのベタ画像とした。
<乾燥性の評価>
上記の画像形成装置において、回転体43に白綿布(カナキン3号)を一周するように貼り付けた状態で画像を形成し、画像形成終了後に綿布へのインク付着を観察した。評価基準は以下とし、B以上を合格とした。
上記の画像形成装置において、回転体43に白綿布(カナキン3号)を一周するように貼り付けた状態で画像を形成し、画像形成終了後に綿布へのインク付着を観察した。評価基準は以下とし、B以上を合格とした。
[評価基準]
A:10倍のルーペで観察してもインクの付着がない
B:目視で観察してもインクの付着がない、もしくは10倍のルーペで観察すると綿布の繊維にインク付着が見られる
C:綿布にインクの付着がある
A:10倍のルーペで観察してもインクの付着がない
B:目視で観察してもインクの付着がない、もしくは10倍のルーペで観察すると綿布の繊維にインク付着が見られる
C:綿布にインクの付着がある
上記からもわかる通り、上記実施例では水を含む組成物を用いた画像形成において、良好な乾燥性が得られることがわかる。なお、実施例14では、加熱工程での温度を210℃としており、乾燥性の評価は「B」であり合格レベルではあるものの、評価が「B」となった他の実施例に比べて評価後の白綿布が変色していた。
比較例1、2は、組成物が反応性粒子を含んでいないため、結果が劣っていた。
比較例3~6は、加熱工程での温度が40℃未満であるため、結果が劣っていた。
比較例3~6は、加熱工程での温度が40℃未満であるため、結果が劣っていた。
41 ヘッドユニット
42 UV照射装置
43 回転体
44 記録媒体
45 搬送ユニット
42 UV照射装置
43 回転体
44 記録媒体
45 搬送ユニット
Claims (10)
- 水及び重合性化合物を含む組成物を記録媒体に吐出する吐出工程と、
前記吐出工程の後、前記記録媒体に活性エネルギー線を照射する照射工程と、
前記照射工程の後、前記記録媒体を加熱する加熱工程と、を有する画像形成方法であって、
前記重合性化合物は、ビニル基及び/又はアクリレート基を有する反応性粒子を含み、
前記組成物中の水の含有量は、前記組成物中の重合性化合物の含有量よりも大きく、
前記加熱工程は、前記組成物が吐出された記録媒体の面に、発熱部を有する加熱部材を40℃以上にして接触させて前記記録媒体を加熱することを特徴とする画像形成方法。 - 前記加熱工程は、前記加熱部材の温度を40℃以上200℃以下にして前記記録媒体に前記加熱部材を接触させることを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
- 前記加熱部材は、回転体であることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成方法。
- 前記組成物中の前記反応性粒子の含有量は、10質量%以上20質量%以下であることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の画像形成方法。
- 前記反応性粒子のメジアン粒子径D50が5nm以上100nm以下であることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の画像形成方法。
- 前記吐出工程は、インクジェット方式により前記組成物を吐出することを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の画像形成方法。
- 水及び重合性化合物を含む組成物を記録媒体に吐出する吐出手段と、
前記吐出の後、前記記録媒体に活性エネルギー線を照射する照射手段と、
前記照射の後、前記記録媒体を加熱する加熱手段と、を有する画像形成装置であって、
前記重合性化合物は、ビニル基及び/又はアクリレート基を有する反応性粒子を含み、
前記組成物中の水の含有量は、前記組成物中の重合性化合物の含有量よりも大きく、
前記加熱手段は、前記組成物が吐出された記録媒体の面に、発熱部を有する加熱部材を40℃以上にして接触させて前記記録媒体を加熱することを特徴とする画像形成装置。 - 前記加熱手段は、前記加熱部材の温度を40℃以上200℃以下にして前記記録媒体に前記加熱部材を接触させることを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。
- 前記加熱部材は、回転体であることを特徴とする請求項7又は8に記載の画像形成装置。
- 前記吐出手段は、インクジェット方式により前記組成物を吐出することを特徴とする請求項7~9のいずれかに記載の画像形成装置。
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