JP2023167108A - 画像形成方法 - Google Patents

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Daiki Hyakutake
達也 寶田
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Abstract

【課題】非浸透基材上における発色性、吐出安定性、及び乾燥性に優れる画像形成方法の提供。【解決手段】処理液、ホワイトインク、及びカラーインクを1回のスキャンで非浸透性基材に付与する画像形成方法であって、前記処理液を吐出するヘッドと、前記ホワイトインクを吐出するヘッドと、前記カラーインクを吐出するヘッドとが、同一のキャリッジ上に存在し、前記キャリッジは走査方向に対して並行に配され、前記処理液が、多価金属塩、有機溶剤、及び樹脂を含有し、前記多価金属塩の含有量が、前記処理液全量に対して0.50質量%以上2.0質量%以下であり、前記ホワイトインクが、色材、有機溶剤、及び樹脂を含有し、前記カラーインクが、色材、有機溶剤、及び樹脂を含有し、前記処理液、前記ホワイトインク、及び前記カラーインクの25℃における粘度が、10mPa・s以上12mPa・s以下であることを特徴とする画像形成方法である。【選択図】なし

Description

本発明は、画像形成方法に関する。
近年では、現在オフセット印刷やフレキソ印刷といったアナログ印刷が主流である商業印刷や産業印刷の分野において、版を必要とせず少量多品種なデザインを印刷可能なデジタル印刷としてインクジェットプリンターのニーズが高まってきている。
デジタル印刷にて少量多品種の印刷物を作製する際には、印刷基材としても様々な種類のものが扱われるが、印刷基材によって表面の特性は異なっており、その特性によっては印刷物の品質に影響を与えることがある。
種々の基材に対して、同等の品質の印刷物を作製するために、インクを塗布する前にインクの受容性を高める前処理液を塗布することが知られている。また、当該前処理液には印刷物の見た目だけではなく、画像の密着性を向上させたり、当該前処理液をインクジェットで吐出することから、吐出性が求められたりする。
例えば、カチオン性化合物と、その他特定の化合物とを含有する前処理液を用いることで、ポリエステル基材へのインクの浸透を低減させて発色性を向上させる処理液組成物が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
本発明は、非浸透基材上における発色性、吐出安定性、及び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。
本発明は、処理液、ホワイトインク、及びカラーインクを1回のスキャンで非浸透性基材に付与する画像形成方法であって、前記処理液を吐出するヘッドと、前記ホワイトインクを吐出するヘッドと、前記カラーインクを吐出するヘッドとが、同一のキャリッジ上に存在し、前記キャリッジは走査方向に対して並行に配され、前記処理液が、多価金属塩、有機溶剤、及び樹脂を含有し、前記多価金属塩の含有量が、前記処理液全量に対して0.50質量%以上2.0質量%以下であり、前記ホワイトインクが、色材、有機溶剤、及び樹脂を含有し、前記カラーインクが、色材、有機溶剤、及び樹脂を含有し、前記処理液、前記ホワイトインク、及び前記カラーインクの25℃における粘度が、10mPa・s以上12mPa・s以下であることを特徴とする。
本発明によれば、非浸透基材上における発色性、吐出安定性、及び乾燥性に優れる画像形成方法を提供することができる。
図1は、本発明に関する画像形成装置の一例を示す斜視説明図である。 図2は、本発明に関する画像形成装置におけるメインタンクの一例を示す斜視説明図である。
前記特許文献1に記載されているような従来技術では、処理液及びインク(ホワイトインク及びカラーインク)が低粘度であるために、インクジェット方式で吐出する際に、当該処理液のミスト又は当該インクのミストが飛散し、隣接する処理液又はインクが凝集することによるノズル詰まりが発生するという問題があった。また、当該処理液又は当該インクの粘度を向上させる観点から、湿潤剤(増粘剤)を添加しノズル詰まりを解消しようと試みたが、乾燥性(二次乾燥性)が悪化してしまうという問題があり、更なる改善の余地があった。
また、従来技術においては、処理液、ホワイトインク、及びカラーインクを複数回に分けて印字する、即ち、主走査数(パス数)2以上で印字することによって、積層順に、基材/処理液層/ホワイトインク層/カラーインク層からなる画像を形成しているところ、当該処理液中に含まれる多価金属塩等の凝集成分の凝集効果が、ホワイトインク層上のカラーインク層にまで及ばず、カラーインク層の沈み込みが発生するという問題があった。
本発明者らが、鋭意検討を重ねた結果、処理液に含まれる金属多価塩の含有量、及び25℃における粘度をそれぞれ調整し、当該処理液と当該インクとを1スキャンで印字することによって、非浸透性基材に対する発色性、吐出安定性、及び乾燥性に優れることを見出した。
ホワイトインクやカラーインクを付与する前に、処理液を基材に付与することによって、インク滴同士の混合によるにじみや色むらを改善し、非浸透性基材におけるホワイトインク層上のカラーインク層の発色性を向上させることができる。この効果は、当該処理液に含まれる多価金属塩由来の効果である。多価金属塩は、従来の材料であるカチオン性樹脂や有機酸等と比較して、低分子量でカチオン成分の移動が容易であること、及び水に瞬時に溶解し、固体成分の凝集を引き起こすカチオン成分を発生させることから、当該処理液を塗布した基材上にインクが塗布された際に、層全体に瞬時にカチオン成分が移動し、顔料の凝集を引き起こすことができる。また本発明においては、前記処理液及び前記インクの印字を複数回に分けず、1スキャンで印字するため、多価金属塩由来の凝集効果がカラーインク層にまで及び、カラーインク層の沈み込みを抑制することができる。
さらに、前記処理液及び前記インク中に樹脂を添加し、粘度を向上させることにより、乾燥に必要なエネルギーを抑え、乾燥性を向上させることができる。また当該処理液及び当該インクが高粘度であることによって、1スキャンで印字する際のミストの発生を抑制することができ、隣接するインク又は処理液が凝集することによるノズル詰まりを解消することができる。
したがって、本発明においては、処理液、ホワイトインク、及びカラーインクを1回のスキャンで非浸透性基材に付与する画像形成方法であって、前記処理液を吐出するヘッドと、前記ホワイトインクを吐出するヘッドと、前記カラーインクを吐出するヘッドとが、同一のキャリッジ上に存在し、前記キャリッジは走査方向に対して並行に配され、前記処理液が、多価金属塩、有機溶剤、及び樹脂を含有し、前記多価金属塩の含有量が、前記処理液全量に対して0.50質量%以上2.0質量%以下であり、前記ホワイトインクが、色材、有機溶剤、及び樹脂を含有し、前記カラーインクが、色材、有機溶剤、及び樹脂を含有し、前記処理液、前記ホワイトインク、及び前記カラーインクの25℃における粘度が、10mPa・s以上12mPa・s以下であることによって、非浸透基材上における発色性、吐出安定性、及び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、本発明について具体的に説明する。
(画像形成方法)
本発明の画像形成方法は、処理液、ホワイトインク、及びカラーインクを1回のスキャンで非浸透性基材に付与する画像形成方法であって、前記処理液を吐出するヘッドと、前記ホワイトインクを吐出するヘッドと、前記カラーインクを吐出するヘッドとが、同一のキャリッジ上に存在し、前記キャリッジは走査方向に対して並行に配されていることを特徴とし、必要に応じて、その他の工程を含んでいてもよい。
なお、本明細書における「1回のスキャン」とは、キャリッジの主走査数が1であること、又はパス数が1であることを示す。また、キャリッジが記録媒体上を往復動作して印字するマルチパス印刷方式の場合、当該「1回のスキャン」とは、1往復移動分ではなく、一方向への片道移動分のことを示す。
<インク>
本明細書において、ホワイトインク及びカラーインクは、総じて「インク」と称することがある。
本発明におけるインクは、有機溶剤、色材、及び樹脂を含有し、必要に応じて、その他の成分を含有していてもよい。
なお、本発明におけるホワイトインクとは、前記色材に白色色材を用いたものを示し、本発明におけるカラーインクとは、前記色材に白以外の有色色材を用いたものを示す。
以下、本発明のインクに用いる有機溶剤、色材、及び樹脂等について説明する。
<<有機溶剤>>
前記インクに含まれる有機溶剤としては、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水溶性有機溶剤を用いることができる。
前記水溶性有機溶剤としては、例えば、多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類や多価アルコールアリールエーテル類等のエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類などが挙げられる。当該水溶性有機溶剤の具体例としては、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、炭酸エチレンなどが挙げられる。
前記有機溶剤としては、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。
前記有機溶剤としては、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。
前記炭素数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。
前記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。
前記炭素数8以上のポリオール化合物、及び前記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。
前記インク中における有機溶剤の含有量は、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、インクの乾燥性及び吐出安定性の点から、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。
前記有機溶剤は、適宜合成したものを用いてもよいし、市販品を用いてもよい。
前記有機溶剤の市販品としては、例えば、商品名で、1,2-プロパンジオール(東京化成工業株式会社製、沸点:188℃)、3-メトキシ―3-メチル―1-ブタノール(クラレ株式会社製、沸点:173℃)、2,3-ブタンジオール(東京化成工業株式会社製、沸点:182℃)、2-エチルヘキシルアルコール(東京化成工業株式会社製、沸点:184℃)などが挙げられる。
<<色材>>
前記インクに含まれる色材としては、特に限定されず、顔料及び染料を使用することができる。
-顔料-
前記顔料としては、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種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、混晶を使用してもよい。
また、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。
前記無機顔料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することでき、例えば、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。
前記有機顔料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することでき、例えば、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、キノフタロン顔料など)、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することができる。これらの顔料のうち、溶媒と親和性のよ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することができる。
黒色用の顔料の具体例としては、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、又は銅、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。
カラー用の顔料の具体例としては、C.I.ピグメントイエロー1、C.I.ピグメントイエロー3、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー24、C.I.ピグメントイエロー34、C.I.ピグメントイエロー35、C.I.ピグメントイエロー37、C.I.ピグメントイエロー42(黄色酸化鉄)、C.I.ピグメントイエロー53、C.I.ピグメントイエロー55、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー81、C.I.ピグメントイエロー83、C.I.ピグメントイエロー95、C.I.ピグメントイエロー97、C.I.ピグメントイエロー98、C.I.ピグメントイエロー100、C.I.ピグメントイエロー101、C.I.ピグメントイエロー104、C.I.ピグメントイエロー108、C.I.ピグメントイエロー109、C.I.ピグメントイエロー110、C.I.ピグメントイエロー117、C.I.ピグメントイエロー120、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー150、C.I.ピグメントイエロー153、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー185、C.I.ピグメントイエロー213、C.I.ピグメントオレンジ5、C.I.ピグメントオレンジ13、C.I.ピグメントオレンジ16、C.I.ピグメントオレンジ17、C.I.ピグメントオレンジ36、C.I.ピグメントオレンジ43、C.I.ピグメントオレンジ51、C.I.ピグメントレッド1、C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド17、C.I.ピグメントレッド22、C.I.ピグメントレッド23、C.I.ピグメントレッド31、C.I.ピグメントレッド38、C.I.ピグメントレッド48:2(パーマネントレッド2B(Ca))、C.I.ピグメントレッド48:3、C.I.ピグメントレッド48:4、C.I.ピグメントレッド49:1、C.I.ピグメントレッド52:2、C.I.ピグメントレッド53:1、C.I.ピグメントレッド57:1(ブリリアントカーミン6B)、C.I.ピグメントレッド60:1、C.I.ピグメントレッド63:1、C.I.ピグメントレッド63:2、C.I.ピグメントレッド64:1、C.I.ピグメントレッド81、C.I.ピグメントレッド83、C.I.ピグメントレッド88、C.I.ピグメントレッド101(べんがら)、C.I.ピグメントレッド104、C.I.ピグメントレッド105、C.I.ピグメントレッド106、C.I.ピグメントレッド108(カドミウムレッド)、C.I.ピグメントレッド112、C.I.ピグメントレッド114、C.I.ピグメントレッド122(キナクリドンマゼンタ)、C.I.ピグメントレッド123、C.I.ピグメントレッド146、C.I.ピグメントレッド149、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド168、C.I.ピグメントレッド170、C.I.ピグメントレッド172、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド178、C.I.ピグメントレッド179、C.I.ピグメントレッド184、C.I.ピグメントレッド185、C.I.ピグメントレッド190、C.I.ピグメントレッド193、C.I.ピグメントレッド202、C.I.ピグメントレッド207、C.I.ピグメントレッド208、C.I.ピグメントレッド209、C.I.ピグメントレッド213、C.I.ピグメントレッド219、C.I.ピグメントレッド224、C.I.ピグメントレッド254、C.I.ピグメントレッド264、C.I.ピグメントバイオレット1(ローダミンレーキ)、C.I.ピグメントバイオレット3、C.I.ピグメントバイオレット5:1、C.I.ピグメントバイオレット16、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピグメントバイオレット23、C.I.ピグメントバイオレット38、C.I.ピグメントブルー1、C.I.ピグメントブルー2、C.I.ピグメントブルー15(フタロシアニンブルー)、C.I.ピグメントブルー15:1、C.I.ピグメントブルー15:2、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15:4(フタロシアニンブルー)、C.I.ピグメントブルー16、C.I.ピグメントブルー17:1、C.I.ピグメントブルー56、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントブルー63、C.I.ピグメントグリーン1、C.I.ピグメントグリーン4、C.I.ピグメントグリーン7、C.I.ピグメントグリーン8、C.I.ピグメントグリーン10、C.I.ピグメントグリーン17、C.I.ピグメントグリーン18、C.I.ピグメントグリーン36などが挙げられる。
-染料-
前記染料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することでき、酸性染料、直接染料、反応性染料、及び塩基性染料を使用することができる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
前記染料の具体例としては、C.I.アシッドイエロー17、C.I.アシッドイエロー23、C.I.アシッドイエロー42、C.I.アシッドイエロー44、C.I.アシッドイエロー79、C.I.アシッドイエロー142、C.I.アシッドレッド52、C.I.アシッドレッド80、C.I.アシッドレッド82、C.I.アシッドレッド249、C.I.アシッドレッド254、C.I.アシッドレッド289、C.I.アシッドブルー9、C.I.アシッドブルー45、C.I.アシッドブルー249、C.I.アシッドブラック1、C.I.アシッドブラック2、C.I.アシッドブラック24、C.I.アシッドブラック94、C.I.フードブラック1、C.I.フードブラック2、C.I.ダイレクトイエロー1、C.I.ダイレクトイエロー12、C.I.ダイレクトイエロー24、C.I.ダイレクトイエロー33、C.I.ダイレクトイエロー50、C.I.ダイレクトイエロー55、C.I.ダイレクトイエロー58、C.I.ダイレクトイエロー86、C.I.ダイレクトイエロー132、C.I.ダイレクトイエロー142、C.I.ダイレクトイエロー144、C.I.ダイレクトイエロー173、C.I.ダイレクトレッド1、C.I.ダイレクトレッド4、C.I.ダイレクトレッド9、C.I.ダイレクトレッド80、C.I.ダイレクトレッド81、C.I.ダイレクトレッド225、C.I.ダイレクトレッド227、C.I.ダイレクトブルー1、C.I.ダイレクトブルー2、C.I.ダイレクトブルー15、C.I.ダイレクトブルー71、C.I.ダイレクトブルー86、C.I.ダイレクトブルー87、C.I.ダイレクトブルー98、C.I.ダイレクトブルー165、C.I.ダイレクトブルー199、C.I.ダイレクトブルー202、C.I.ダイレクトブラック19、C.I.ダイレクトブラック38、C.I.ダイレクトブラック51、C.I.ダイレクトブラック71、C.I.ダイレクトブラック154、C.I.ダイレクトブラック168、C.I.ダイレクトブラック171、C.I.ダイレクトブラック195、C.I.リアクティブレッド14、C.I.リアクティブレッド32、C.I.リアクティブレッド55、C.I.リアクティブレッド79、C.I.リアクティブレッド249、C.I.リアクティブブラック3、C.I.リアクティブブラック4、C.I.リアクティブブラック35などが挙げられる。
前記インク中における色材の含有量は、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、1質量%以上10質量%以下がより好ましい。
顔料を分散してインクを得る方法としては、例えば、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することで、水中に分散可能とする方法が挙げられる。
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、水中に分散可能とする方法が挙げられる。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。当該分散剤としては、顔料に応じて適宜選択することができ、例えば、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン界面活性剤など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。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。
-顔料分散体-
前記顔料に、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、水や分散剤等と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混合、分散し、粒径を調整して得られる。当該分散には、分散機を用いるとよい。
前記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、及び画像濃度等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。
前記顔料分散体における顔料の粒径は、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る点、及び画像濃度を高められる点から、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>>
前記インクに含まれる樹脂としては、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よい。当該樹脂粒子を、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。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。
前記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、及び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以下がさらに好ましい。
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。
前記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、定着性及び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。
前記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、及び画像濃度等の画像品質を向上させる観点から、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。なお、当該固形分は樹脂粒子や顔料の粒子等が含まれる。
前記インク中の固形分の粒径は、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。
<<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、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、界面活性剤、消泡剤、防腐防黴剤、防錆剤、pH調整剤、抗菌剤、水などが挙げられる。
<<<界面活性剤>>>
前記インクに含まれ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することができる。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。
-シリコーン系界面活性剤-
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、高pH(pH11~14)でも分解しないものが好ましい。
高pH(pH11~14)でも分解しないシリコーン系界面活性剤としては、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。これらの中でも、親水性が向上し、水に対する溶解性が高くなる観点から、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る。
前記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、下記一般式(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。
・・・一般式(S-1)
(但し、一般式(S-1)式中、m、n、a、及びbは、それぞれ独立に、整数を表わし、Rは、アルキレン基を表し、R’は、アルキル基を表す。)
前記シリコーン系界面活性剤としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。
前記シリコーン系界面活性剤の市販品としては、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。
前記ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤の市販品としては、例えば、KF-618、KF-642、KF-643(いずれも、信越化学工業株式会社製)、EMALEX-SS-5602、SS-1906EX(いずれも、日本エマルジョン株式会社製)、DOWSIL(登録商標)FZ-2105、DOWSIL(登録商標)FZ-2118、DOWSIL(登録商標)FZ-2154、DOWSIL(登録商標)FZ-2161、DOWSIL(登録商標)FZ-2162、DOWSIL(登録商標)FZ-2163、DOWSIL(登録商標)FZ-2164(いずれも、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製)、BYK-33、BYK-387(いずれも、ビックケミー株式会社製)、TSF4440、TSF4452、TSF4453(いずれも、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製)などが挙げられる。
-フッ素系界面活性剤-
前記フッ素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、フッ素置換した炭素の数が2~16の化合物が好ましく、フッ素置換した炭素の数が4~16である化合物がより好ましい。
前記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、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。
前記パーフルオロアルキルスルホン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸塩などが挙げられる。
前記パーフルオロアルキルカルボン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルカルボン酸塩などが挙げられる。
前記パーフルオロアルキル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などが挙げられる。
これらの中でも、起泡性が少ない観点から、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好ましく、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より好ましい。
・・・一般式(F-1)
上記一般式(F-1)で表される化合物において、水溶性を付与する観点から、mは0~10の整数が好ましく、nは0~40の整数が好ましい。
2n+1-CHCH(OH)CH-O-(CHCHO)-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CmF2m+1(mは1~6の整数)、又はCHCH(OH)CH-CmF2m+1(mは4~6の整数)、又はCpH2p+1(pは1~19の整数)である。nは1~6の整数である。aは4~14の整数である。
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)などが挙げられる。
前記フッ素系界面活性剤としては、適宜合成したものを用いてもよいし、市販品を用いてもよい。
前記フッ素系界面活性剤の市販品としては、例えば、サーフロンS-111、サーフロンS-112、サーフロンS-113、サーフロンS-121、サーフロンS-131、サーフロンS-132、サーフロンS-141、サーフロンS-145(いずれも、AGC株式会社製);フルラードFC-93、フルラードFC-95、フルラードFC-98、フルラードFC-129、フルラードFC-135、フルラードFC-170C、フルラードFC-430、フルラードFC-431(いずれも、スリーエムジャパン株式会社製);メガファックF-470、メガファックF-1405、メガファックF-474(いずれも、DIC株式会社製);ゾニール(Zonyl)TBS、FSP、FSA、FSN-100、FSN、FSO-100、FSO、FS-300、UR、キャプストーンFS-30、キャプストーンFS-31、キャプストーンFS-3100、キャプストーンFS-34、キャプストーンFS-35(いずれも、Chemours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、ポリフォックスPF-156A、ポリフォックスPF-151N、ポリフォックスPF-154、ポリフォックスPF-159(いずれも、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、及び均染性が著しく向上する点から、Chemours社製のFS-3100、FS-34、FS-300、株式会社ネオス社製の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が好ましい。
-両性界面活性剤-
前記両性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、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-
前記ノニオ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、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-
前記アニオ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、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。
前記インクに含まれ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できるが、濡れ性及び吐出安定性に優れ、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>>>
前記その他の成分として用いられる界面活性剤は、消泡剤として用いることもできる。
前記消泡剤としては、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、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>>>
前記防腐防黴剤としては、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、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>>>
前記防錆剤としては、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、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>>>
前記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、目的に応じて適宜選択することができ、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。
<<<抗菌剤>>>
前記抗菌剤としては、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、1,2-ベンゾチアゾリン-3-オンなどが挙げられる。当該抗菌剤の市販品としては、例えば、商品名で、プロキセルLV(アーチ・ケミカルズ・ジャパン社製)などが挙げられる。
<<<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できる。
前記インク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、インク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%以上60質量%以下がより好ましい。
本発明におけるインクの25℃での粘度は、10mPa・s以上12mPa・s以下である。前記インクにおける25℃での粘度が上記範囲であると、乾燥に要するエネルギーを抑え、乾燥性を向上させることができ、また、1スキャンで印字する際のミストの発生を抑制することができ、隣接するインク組成物が凝集することによるノズル詰まりを解消することができる。
本発明におけるインクの粘度の測定方法としては、例えば、回転式粘度計(RE-80L、東機産業株式会社製)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、表面張力、pH等が以下の範囲であることが好ましい。
前記インクにおける25℃で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、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。
前記インクの製造方法としては、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、上述のインク材料を混合撹拌することにより得ることができる。
<処理液>
前記処理液は、多価金属塩、有機溶剤、及び樹脂を含有し、必要に応じて、その他の成分を含んでいてもよい。
<<多価金属塩>>
前記多価金属塩は、インク中の色材を速やかに凝集させ、カラーブリードを抑制するとともに、発色性を向上させる。当該多価金属塩としては、発色性が向上する観点から、2価金属塩又は3価金属塩であることが好ましい。
前記2価金属塩としては、特に制限なく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、炭酸カルシウム、硝酸カルシウム、塩化カルシウム、酢酸カルシウム、硫酸カルシウム、塩化マグネシウム、酢酸マグネシウム、硫酸マグネシウムなどが挙げられる。
前記3価金属塩としては、特に制限なく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、硫酸アルミニウム、珪酸アルミニウム、乳酸アルミニウムなどが挙げられる。
本発明における多価金属塩の含有量は、前記処理液全量に対して0.50質量%以上2.0質量%以下である。
前記多価金属塩の含有量が、前記処理液全量に対して0.50質量%以上であると、発色性を向上させることができる。
前記多価金属塩の含有量が、前記処理液全量に対して2.0質量%以下であると、吐出安定性を向上させることができる。
前記多価金属塩は、適宜合成したものを用いてよいし、市販品を用いてもよい。
前記多価金属塩の市販品としては、例えば、商品名で、酢酸カルシウム一水和物(物質名:酢酸カルシウム、富士フイルム和光純薬株式会社製、価数:2価)、酢酸マグネシウム四水和物(物質名:酢酸マグネシウム、富士フイルム和光純薬株式会社製、価数:2価)、けい酸アルミニウム(物質名:珪酸アルミニウム、富士フイルム和光純薬株式会社製、価数:3価)、酢酸カリウム(物質名:酢酸カリウム、富士フイルム和光純薬株式会社製、価数:1価)などが挙げられる。
<<有機溶剤>>
前記処理液に含まれる有機溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、上記<インク>における<<有機溶剤>>の項目に記載したものと同様のものを使用することができる。
なお、前記処理液に含まれる有機溶剤には、沸点が200℃以上の有機溶剤を使用しない。
<<樹脂>>
前記処理液に含まれる樹脂としては、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よい。当該樹脂粒子を、水を分散媒として分散した樹脂エマルションの状態で、多価金属塩や有機溶剤などの材料と混合して処理液を得ることが可能である。
前記処理液に含まれる樹脂のガラス転移温度(Tg)としては、0℃以上であることが好ましく、30℃以上であることがより好ましい。
前記処理液に含まれる樹脂のガラス転移温度(Tg)が上記数値範囲であると、乾燥性が向上するため好適である。
なお、前記ガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量計(DSC-60、株式会社島津製作所製)を用いて測定することができる。
前記処理液に含まれる樹脂の含有量としては、前記処理液全量に対して4.0質量%以上15.0質量%以下であることが好ましく、5.0質量%以上10.0質量%以下がより好ましい。
前記処理液に含まれる樹脂の含有量が上記数値範囲であると、吐出安定性及び乾燥性が良好となるため好適である。
前記処理液に含まれる樹脂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、及び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以下がさらに好ましい。
前記処理液に含まれる樹脂の体積平均粒径は、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。
前記処理液に含まれる樹脂としては、適宜合成したものを用いてもよいし、市販品を用いてもよい。当該市販品としては、例えば、商品名で、UW―550CS(大成ファインケミカル株式会社製、Tg:50/40)、ハイドランWLI―611(DIC株式会社製、Tg:-15℃)、スーパーフレックスE2000(第一工業製薬株式会社製、Tg:-38℃)、スーパーフレックス500M(第一工業製薬株式会社製、Tg:―39℃)、ビニブラン1008(日信化学工業株式会社製、Tg:30℃)、ビニブラン1225(日信化学工業株式会社製、Tg:9℃)、ビニブランGV―6181(日信化学工業株式会社製、Tg:30℃)、ビニブラン1017―AD(日信化学工業株式会社製、Tg:31℃)、ビニブラン1245L(日信化学工業株式会社製、Tg:―13℃)などが挙げられる。
<<その他の成分>>
前記処理液におけるその他の成分としては、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、上記<インク>における<<その他の成分>>の項目で記載したものと同様のものを用いることができる。
前記処理液の製造方法としては、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、上述の処理液材料を混合撹拌することにより得ることができる。
<非浸透性基材>
本発明における非浸透性基材は、水透過性及び吸収性が低い表面を有する基材であり、内部に多数の空洞があっても外部に開口していない材質も含まれ、より定量的には、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/m以下である基材をいう。なお、本明細書において、前記非浸透性基材は「記録媒体」と称することがある。
前記非浸透性基材としては、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、塩化ビニル樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネートフィルム、ナイロンフィルムなどを好適に使用することができる。
前記ポリプロピレンフィルムの市販品としては、例えば、P-2002、P-2161、P-4166(いずれも、東洋紡株式会社製)、PA-20、PA-30、PA-20W(いずれも、サン・トックス株式会社製)、FOA、FOS、FOR(いずれも、フタムラ化学株式会社製)などが挙げられる。
前記ポリエチレンテレフタレートフィルムの具体例としては、商品名で、E-5100(東洋紡株式会社製)、E-5102(東洋紡株式会社製)、P60(東レ株式会社製)、P375(東レ株式会社製)、G2(東洋紡株式会社製)、G2P2(東洋紡株式会社製)、K(東洋紡株式会社製)、SL(東洋紡株式会社製)などが挙げられる。
前記ナイロンフィルムの例としては、ハーデンフィルムN-1100(東洋紡株式会社製)、N-1102(東洋紡株式会社製)、N-1200(東洋紡株式会社製)、ON(ユニチカ株式会社製)、NX(ユニチカ株式会社製)、MS(ユニチカ株式会社製)、NK(ユニチカ株式会社製)などが挙げられる。
<画像形成装置及び画像形成方法>
本発明の画像形成方法は、処理液、ホワイトインク、及びカラーインクを1回のスキャンで非浸透性基材に付与する画像形成方法であって、前記処理液を吐出するヘッドと、前記ホワイトインクを吐出するヘッドと、前記カラーインクを吐出するヘッドとが、同一のキャリッジ上に存在し、前記キャリッジは走査方向に対して並行に配されることを特徴とする。
本発明に関する画像形成装置は、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であれば、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が、例えば、処理液、ホワイトインク、及びカラーインクを1回のスキャンで非浸透性基材に付与する付与手段と、前記処理液を吐出するヘッド、前記ホワイトインクを吐出するヘッド、及び前記カラーインクを吐出するヘッドを有するキャリッジとを備える装置であることが好ましい。また、当該キャリッジは、走査方向に対して並行に配されていることが好ましい。
前記画像形成方法は、前記画像形成装置によって好適に実施することができる。
本発明におけるインクは、インクジェット記録方式による各種画像形成装置、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。
前記画像形成装置には、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、前処理装置や後処理装置と称される装置などを含むことができる。
前記前処理装置、及び前記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とを追加し、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。
前記前処理装置、及び前記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装置、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、及び後処理装置を設ける態様がある。
前記画像形成装置は、加熱手段、乾燥手段を有していてもよい。
前記画像形成方法は、その他の工程として加熱工程、乾燥工程を有していてもよい。
前記加熱工程は、前記加熱手段により実施することができ、前記乾燥工程は、前記乾燥手段により実施することができる。
前記加熱手段、及び前記乾燥手段には、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。前記加熱手段、及び前記乾燥手段としては、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。なお、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。
前記画像形成装置、及び前記画像形成方法は、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、前記画像形成装置には、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、前記画像形成装置には、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。
本発明における処理液やインクの使用方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、インクジェット記録方法以外にも、例えば、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本ロールコート法、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、ダイコート法などに使用することができる。
本発明のインクの用途は、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、印刷物、塗料、コーティング材、下地用などに応用することが可能である。さらに、インクとして用いて2次元の文字や画像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。
立体造形物を造形するための立体造形装置は、公知のものを使用することができ、特に限定されないが、例えば、インクの収容手段、供給手段、吐出手段や乾燥手段等を備えるものを使用することができる。立体造形物には、インクを重ね塗りするなどして得られる立体造形物が含まれる。また、記録媒体等の基材上にインクを付与した構造体を加工してなる成形加工品も含まれる。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記録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用途に好適に使用される。
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。
記録媒体、メディア、被印刷物は、いずれも同義語とする。
特に記載が無い場合、インクの調製及び評価は、25℃、湿度60%の条件下で行った。
ここで一実施形態に係る画像形成装置の一の態様について、図1及び図2を参照して説明する。ただし、本発明の用途は、これらの実施形態に何ら限定されるものではない。
なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。また、下記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好ましい数、位置、形状等にすることができる。
図1は、本発明に関する画像形成装置の一例を示す斜視説明図である。図2は、本発明に関する画像形成装置におけるメインタンクの一例を示す斜視説明図である。
画像形成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)の各色用のインク収容容器(インクカートリッジとも呼ぶ)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。インク収容部411は、インクの液体Lを収容する。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。
以下、実施例及び比較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。なお、例中の「部」は「質量部」であり、「%」は、評価基準中のものを除き、「質量%」である。
(インクの製造例1)
<シアン顔料分散体の作製>
特開2012-207202号公報の〔顔料表面改質処理〕の-方法A-に記載の方法と同様にして、シアン顔料分散体を得た。
具体的には、C.I.ピグメントブルー15:3(商品名:クロモファインブルー、大日精化工業株式会社製)20g、下記構造式(1)の化合物20mmol、及びイオン交換水200mLを、Silversonミキサー(Silverson社製)を用いて、室温環境下、6,000rpmで混合しスラリーを得た。得られたスラリーのpHが4より高い場合は、硝酸(富士フイルム和光純薬株式会社製)20mmolを添加した。30分間攪拌後に、少量のイオン交換水に溶解された亜硝酸ナトリウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)(20mmol)を上記スラリーにゆっくりと添加した。更に、撹拌しながら60℃に加温し、1時間反応させることにより、前記C.I.ピグメントブルー15:3の表面に下記構造式(1)の化合物を付加した改質顔料を得た。次いで、NaOH水溶液(富士フイルム和光純薬株式会社製)によりpH10に調整し、30分間攪拌後に改質顔料分散体を得た。前記改質顔料分散体とイオン交換水とを用いて透析膜を用いた限外濾過を行い、更に超音波分散を行って、顔料濃度が15質量%となる親水性官能基としてビスホスホン酸基を有するシアン顔料分散体(自己分散型)を得た。
・・・構造式(1)
(インクの製造例2)
<マゼンタ顔料分散体の作製>
上記<シアン顔料分散体の作製>において、「C.I.ピグメントブルー15:3 20g」を「C.I.ピグメントレッド122(商品名:トナーマゼンタEO02、クラリアントジャパン株式会社製)20g」に変更したこと以外は、シアン顔料分散体の作製と同様にして、顔料濃度が15質量%であるマゼンタ顔料分散体を作製した。
(インクの製造例3)
<イエロー顔料分散体の作製>
上記<シアン顔料分散体の作製>において、「C.I.ピグメントブルー15:3 20g」を「C.I.ピグメントイエロー74(商品名:ファーストイエロー531、大日精化工業株式会社製)20g」に変更した以外は、シアン顔料分散体の作製と同様にして、顔料濃度が15質量%であるイエロー顔料分散体を作製した。
(インクの製造例4)
<ブラック顔料分散体の作製>
上記<シアン顔料分散体の作製>において、「C.I.ピグメントブルー15:3 20g」を「カーボンブラック(NIPEX160、degussa社製)20g」に変更した以外は、シアン顔料分散体の作製と同様にして、顔料濃度が15質量%であるブラック顔料分散体を作製した。
(インクの製造例5)
<ホワイト顔料分散体の作製>
酸化チタン(商品名:STR-100W、堺化学工業株式会社製)25g、顔料分散剤(商品名:TEGO Dispers651、エボニック社製)5g、水70gを混合し、ビーズミル(商品名:リサーチラボ、株式会社シンマルエンタープライゼス製)にて、0.3mmΦのジルコニアビーズを充填率60%、8m/sにて5分間分散し、体積平均粒径285nmのホワイト顔料分散体を作製した。
(樹脂粒子の製造例1)
<ポリカーボネート系ウレタン樹脂粒子液の調製>
攪拌機、還流冷却管、及び温度計を挿入した反応容器に、ポリカーボネートジオール(1,6-ヘキサンジオールとジメチルカーボネートとの反応生成物、旭化成ケミカルズ株式会社製、数平均分子量(Mn):1,200)1,500g、2,2-ジメチロールプロピオン酸(東京化成工業株式会社製)(以下、「DMPA」と称することもある)220g、及びN-メチルピロリドン(三菱ケミカル株式会社製)(以下、「NMP」と称することもある)1,347gを窒素気流下で仕込み、60℃に加熱してDMPAを溶解させた。
次に、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(東京化成工業株式会社製)1,445g、ジブチルスズジラウリレート(触媒)(東京化成工業株式会社製)2.6gを加えて90℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行い、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを得た。この反応混合物を80℃まで冷却し、トリエチルアミン(富士フイルム和光純薬株式会社製)149gを添加し、混合したものの中から4,340gを抜き出して、強攪拌下において、水5,400g、及びトリエチルアミン15gの混合溶液の中に加えた。
次に、氷1,500gを投入し、35質量%の2-メチル-1,5-ペンタンジアミン水溶液(東京化成工業株式会社製)626gを加えて鎖延長反応を行い、固形分濃度が40質量%となるように溶媒を留去し、ポリカーボネート系ウレタン樹脂粒子液1を得た。
得られたポリカーボネート系ウレタン樹脂粒子液1について、樹脂のガラス転移点(以下、「Tg」とも称することがある)を測定したところ、Tgは-20℃であった。なお、当該Tgは示差走査熱量計(DSC-60、株式会社島津製作所製)を用いて測定した。
(樹脂粒子の製造例2)
<ポリエステル系ウレタン樹脂粒子液の調製>
温度計、窒素ガス導入管、及び攪拌器を備えた窒素置換された容器中で、ポリエステルポリオール(「ポリライトOD-X-2251」、DIC株式会社製、重量平均分子量:2,000)100.2質量部、2,2-ジメチロールプロピオン酸(東京化成工業株式会社製)15.7質量部、イソホロンジイソシアネート(東京化成工業株式会社製)48.0質量部、及び有機溶剤としてメチルエチルケトン(三協化学株式会社製)77.1質量部を、触媒としてジブチルスズジラウレート(以下、「DMTDL」と称することもある)(東京化成工業株式会社製)0.06質量部を使用し、反応させた。前記反応を4時間継続した後、希釈溶剤としてメチルエチルケトン30.7質量部を供給し、更に反応を継続した。反応物の重量平均分子量が20,000以上60,000以下の範囲に達した時点で、メタノール(富士フイルム和光純薬株式会社製)1.4質量部を投入し、前記反応を終了することによって、ウレタン樹脂の有機溶剤溶液を得た。前記ウレタン樹脂の有機溶剤溶液に48質量%水酸化カリウム水溶液(富士フイルム和光純薬株式会社製)を13.4質量部加えることで、前記ウレタン樹脂が有するカルボキシル基を中和した。次いで、水715.3質量部を加え十分に攪拌した後、エージング及び脱溶剤することによって、固形分濃度30質量%のポリエステル系ウレタン樹脂粒子液2を得た。
得られたポリエステル系ウレタン樹脂粒子液2について、前記(樹脂粒子の製造例1)と同様にして測定したTgは57℃であった。
(カラーインク組成物1の調製例)
前記ブラック顔料分散液(顔料固形分濃度15質量%)15質量%、前記ポリカーボネート系ウレタン樹脂粒子液1(固形分濃度40質量%)25質量%、前記ポリエステル系ウレタン樹脂粒子液2(固形分濃度30質量%)15質量%、1,2-プロパンジオール(東京化成工業株式会社製)15質量%、3-メトキシ―3-メチル―1-ブタノール(クラレ株式会社製)10質量%、2,3-ブタンジオール(東京化成工業株式会社製)5質量%、及び2-エチルヘキシルアルコール(東京化成工業株式会社製)3質量%、ポリエーテル変性界面活性剤(商品名:Wet270、TEGO社製)1質量%、抗菌剤としてプロキセルLV(アーチ・ケミカルズ・ジャパン社製)0.1質量%、及び高純水を残量となるように添加し、混合攪拌して、平均孔径1.0μmのポリプロピレンフィルターにて濾過することにより、カラーインク組成物1を作製した。
得られたカラーインク組成物1の粘度を、回転式粘度計(RE-80L、東機産業株式会社製)を使用して測定した。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分間とした。結果を表1に示した。
(カラーインク組成物2~8、ホワイトインク組成物1~4の調製例)
表1~2に示す組成及び含有量に変更すること以外は、カラーインク組成物1と同様にカラーインク組成物2~8、ホワイトインク組成物1~4を調製した。なお、カラーインク組成物5~8、並びにホワイトインク組成物2及び4には、シリコーン系の界面活性剤としてSAG503A(日信化学工業株式会社製)を用いた。
カラーインク組成物1と同様の方法で、粘度を測定した。結果を表1~2に示した。
(前処理液1~23の調製例)
表3~7に示す処方(組成及び配合量)で、多価金属塩、樹脂、有機溶剤、界面活性剤、抗菌剤、及び水を混合攪拌して、平均孔径1.0μmのポリプロピレンフィルターにて濾過することにより、前処理液1~23を調製した。なお、前処理液6には、オルフィン系の界面活性剤として、オルフィンEXP.4300(日信化学工業株式会社製)を用いた。
カラーインク組成物1と同様の方法で、粘度を測定した。結果を表3~7に示した。
Figure 2023167108000004
Figure 2023167108000005
Figure 2023167108000006
Figure 2023167108000007
Figure 2023167108000008
Figure 2023167108000009
Figure 2023167108000010
(実施例1~20及び比較例1~14)
<画像形成>
得られたインク組成物、及び得られた前処理液を表8~14に示す組み合わせで、インクジェットプリンター(装置名:IPSiO GXe5500改造機、株式会社リコー製)に充填し、PET基板(HiFi Indusutrial Film社製)に対し、前処理液1滴の体積21pLで解像度600×600dpiの印刷率10~90%のハーフトーン画像を印刷後、80℃の熱風乾燥ユニットに印刷物を通過させ、乾燥し、定着を行った。
次に、前処理液が印刷されたPET基材に対し、インクを印刷した。インク1滴の体積21pLで解像度600×600dpiの100%階調のカラーベタ画像を印刷後、80℃の熱風乾燥ユニットに印刷物を通過させ、乾燥し、定着を行った。
実施例1~20及び比較例1~14について、以下のようにして「発色性」、「吐出安定性(ミスト)」、及び「乾燥性」を評価した。結果を表8~14に示す。
<発色性の評価>
実施例1~20及び比較例1~14で作成した画像のカラーインク層の濃度を反射型カラー分光測色濃度計(X-Rite eXact、X-Rite社製)で測定し、下記評価基準に基づき評価した。なお、カラーインク層の濃度が低いと、ホワイトインク層にカラーインク層が沈み込んでいることを示し、カラーインク層の濃度が高いと、ホワイトインク層にカラーインク層の沈み込みが抑制されていることを示す。
[評価基準]
A:濃度が2.2以上である
B:濃度が1.8以上2.2未満である
C:濃度が1.8未満である
<前処理液のミスト発生数(吐出安定性)の評価>
得られた前処理液をインクジェット吐出装置(株式会社リコー製、ヘッド:リコープリンティングシステムズ社製GEN5)に装填し、1shot/sモードでヘッド中央部10ノズルからの吐出状態をカメラ(ARTCAM-036MI、株式会社アートレイ製)で20秒間観察し、下記基準によりミスト数を評価した。
[評価基準]
A:ミスト数が5個未満
B:ミスト数が5個以上10個未満
C:ミスト数が10個以上
<乾燥性の評価>
前記<画像形成>において、80℃の熱風乾燥ユニットに印刷物を通過させ、乾燥させた後のベタ画像のベタ部にろ紙を押し当て、ろ紙へのインクの転写を目視で観察して、下記評価基準により乾燥性を評価した。
[評価基準]
A:80℃3分未満の乾燥条件で、ろ紙への転写がなくなる
B:80℃3分以上7分未満の乾燥条件で、ろ紙への転写がなくなる
C:80℃7分以上の乾燥条件で、ろ紙への転写がなくなる
Figure 2023167108000011
Figure 2023167108000012
Figure 2023167108000013
Figure 2023167108000014
Figure 2023167108000015
Figure 2023167108000016
Figure 2023167108000017
本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1>処理液、ホワイトインク、及びカラーインクを1回のスキャンで非浸透性基材に付与する画像形成方法であって、
前記処理液を吐出するヘッドと、前記ホワイトインクを吐出するヘッドと、前記カラーインクを吐出するヘッドとが、同一のキャリッジ上に存在し、
前記キャリッジは走査方向に対して並行に配され、
前記処理液が、多価金属塩、有機溶剤、及び樹脂を含有し、
前記多価金属塩の含有量が、前記処理液全量に対して0.50質量%以上2.0質量%以下であり、
前記ホワイトインクが、色材、有機溶剤、及び樹脂を含有し、
前記カラーインクが、色材、有機溶剤、及び樹脂を含有し、
前記処理液、前記ホワイトインク、及び前記カラーインクの25℃における粘度が、10mPa・s以上12mPa・s以下であることを特徴とする画像形成方法である。
<2>前記多価金属塩が、2価又は3価の少なくともいずれかである、<1>に記載の画像形成方法である。
<3>前記処理液中に含まれる樹脂のガラス転移温度が、0℃以上である、<1>~<2>のいずれかに記載の画像形成方法である。
<4>前記処理液中に含まれる樹脂の含有量が、前記処理液全量に対して4質量%以上15質量%以下である、<1>~<3>のいずれかに記載の画像形成方法である。
前記<1>~前記<4>のいずれかに記載の画像形成方法によれば、従来における諸問題を解決し、本発明の目的を達成することができる。
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
特開2019-011528公報

Claims (4)

  1. 処理液、ホワイトインク、及びカラーインクを1回のスキャンで非浸透性基材に付与する画像形成方法であって、
    前記処理液を吐出するヘッドと、前記ホワイトインクを吐出するヘッドと、前記カラーインクを吐出するヘッドとが、同一のキャリッジ上に存在し、
    前記キャリッジは走査方向に対して並行に配され、
    前記処理液が、多価金属塩、有機溶剤、及び樹脂を含有し、
    前記多価金属塩の含有量が、前記処理液全量に対して0.50質量%以上2.0質量%以下であり、
    前記ホワイトインクが、色材、有機溶剤、及び樹脂を含有し、
    前記カラーインクが、色材、有機溶剤、及び樹脂を含有し、
    前記処理液、前記ホワイトインク、及び前記カラーインクの25℃における粘度が、10mPa・s以上12mPa・s以下であることを特徴とする画像形成方法。
  2. 前記多価金属塩が、2価又は3価の少なくともいずれかである、請求項1に記載の画像形成方法。
  3. 前記処理液中に含まれる樹脂のガラス転移温度が、0℃以上である、請求項1~2のいずれかに記載の画像形成方法。
  4. 前記処理液中に含まれる樹脂の含有量が、前記処理液全量に対して4質量%以上15質量%以下である、請求項1~2のいずれかに記載の画像形成方法。

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