JP5500938B2 - 画像形成方法 - Google Patents
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Description
<1> 塗工層を有し、面積が1250cm2以上の記録媒体上に処理液を付与する処理液付与工程と、顔料とガラス転移温度(Tg)が100℃以上の樹脂粒子とを含むインク組成物を、200mm/s以上の搬送速度で搬送される前記処理液付与工程後の記録媒体に付与するインク付与工程と、付与された前記処理液及び前記インク組成物を加熱乾燥する乾燥工程と、加熱乾燥後の前記記録媒体の温度を35℃以下に冷却する冷却工程と、冷却後の前記記録媒体を集積部に集積する集積工程と、を有し、前記集積工程は、前記記録媒体が集積される集積部に少なくとも該記録媒体の集積方向と交差する方向から送風を行ない、前記集積部に集積される記録媒体の各媒体間に気体を供給することを含み、記録媒体1枚当たりにおいて、供給される気体の供給側からみた媒体幅方向の単位長さ当たりを通過する風量が0.02m 3 /min・m以上である、画像形成方法である。
<2> 前記風量が0.02m 3 /min・m以上0.5m 3 /min・m以下である前記<1>に記載の画像形成方法である。
<3> 前記樹脂粒子のガラス転移温度が150℃以上である前記<1>又は前記<2>に記載の画像形成方法である。
<4> 前記樹脂粒子のガラス転移温度が160℃以上200℃以下である前記<1>又は前記<2>に記載の画像形成方法である。
<5> 前記集積工程は、前記集積部に集積された前記記録媒体の束の少なくとも一端面から送風を行ない、前記束の各媒体間に一括して気体を供給する前記<1>〜前記<4>のいずれか1つに記載の画像形成方法である。
<6> 前記送風は、前記集積部において記録媒体を積載する積載台と天板部によって規制される記録媒体収容範囲の略全域にわたる送風口を持つ送風手段を用いた送風である前記<5>に記載の画像形成方法である。
<8> 前記集積工程は、前記集積部に集積された前記記録媒体の束の複数の端面に、該端面にそれぞれ面した複数の方向から送風を行なう前記<5>〜前記<7>のいずれか1つに記載の画像形成方法である。
<9> 前記インク組成物は、更に、水溶性有機溶剤及び水を含む前記<1>〜前記<8>のいずれか1つに記載の画像形成方法である。
<10> 前記処理液付与工程は、処理液をインクジェット方式により付与する前記<1>〜前記<9>のいずれか1つに記載の画像形成方法である。
<11> 前記処理液がカルボキシル基を含む化合物を含み、pHが6以下である前記<1>〜前記<10>のいずれか1つに記載の画像形成方法である。
<12> 前記記録媒体の両面に前記処理液及び前記インク組成物を付与する前記<1>〜前記<11>のいずれか1つに記載の画像形成方法である。
本発明の画像形成方法は、塗工層を有し、面積が1250cm2以上の記録媒体上に処理液を付与する処理液付与工程と、顔料とガラス転移温度(Tg)が100℃以上の樹脂粒子とを含むインク組成物を、200mm/s以上の搬送速度で搬送される前記処理液付与工程後の記録媒体に付与するインク付与工程と、付与された前記処理液及び前記インク組成物を乾燥する乾燥工程と、加熱乾燥後の前記記録媒体の温度を35℃以下に冷却する冷却工程と、冷却後の前記記録媒体を集積部に集積する集積工程と、を設けて構成されている。本発明の画像形成方法は、更に、必要に応じて他の構成を設けて構成されてもよい。
処理液付与工程は、塗工層を有し、面積が1250cm2以上の記録媒体上に処理液を付与する。処理液は、インク組成物と接触したときにインク組成物中の成分を凝集させて凝集体を形成可能にし、本発明においては予め処理液が付与された上にインク組成物を吐出することにより画像を形成する。この場合、インク組成物中の樹脂粒子や顔料などの分散粒子が凝集し、記録媒体上に画像が固定化される。これにより、インクジェット記録を高速化でき、高速記録しても濃度、解像度の高い描画性(例えば細線や微細部分の再現性)に優れた画像が得られる。
本発明においては、処理液の付与量を低く抑える観点から、インクジェット法で吐出方法によるのが好ましい。
中でも、本発明においては、画像濃度、解像度、及びインクジェット記録の高速化の観点から、前記インク組成物のpH(25±1℃)が7.5以上であって、処理液のpH(25±1℃)が1.5〜3である場合が好ましい。
前記凝集成分は、1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
前記カチオン性ポリマーの重量平均分子量としては、処理液の粘度の観点では分子量が小さい方が好ましい。処理液をインクジェット方式で記録媒体に付与する場合には、1,000〜500,000の範囲が好ましく、1,500〜200,000の範囲がより好ましく、更に好ましくは2,000〜100,000の範囲である。重量平均分子量は、1000以上であると凝集速度の観点で有利であり、500,000以下であると吐出信頼性の点で有利である。但し、処理液をインクジェット以外の方法で記録媒体に付与する場合には、この限りではない。
また、処理液の表面張力としては、インク組成物の凝集速度の観点から、20〜60mN/mの範囲が好ましく、20〜45mN/mの範囲がより好ましく、25〜40mN/mの範囲がさらに好ましい。なお、表面張力は、Automatic Surface Tensiometer CBVP-Z(協和界面科学(株)製)を用いて25℃の条件下で測定されるものである。
面積が1250cm2以上であることは、画像形成時に付与されるインクの付与量が比較的多い場合を示すものであり、1250cm2以上の場合にスタッカーブロッキングが生じやすい。
また、記録媒体の坪量は、70〜350g/m2が好ましく、より好ましくは70〜200g/m2である。一般のオフセット印刷などに用いられる塗工紙は、坪量がこの範囲に含まれる。坪量が前記範囲内である場合は、インクの吸収量が多く、本発明において奏される効果が大きい。
インク付与工程は、顔料とガラス転移温度(Tg)が100℃以上の樹脂粒子とを含むインク組成物を、200mm/s以上の搬送速度で搬送される前記処理液付与工程後の記録媒体に付与する。本発明におけるインク付与工程は、200mm/s以上となる比較的高速の搬送速度で搬送される記録媒体に画像形成するものである。このような高速で画像形成する場合でも、記録媒体間でのスタッカーブロッキングの発生を効果的に防止することができる。なお、搬送速度が200mm/s未満の画像形成系統では、スタッカーブロッキングの発生は少ない。
本発明におけるインク組成物は、顔料の少なくとも1種を含有する。顔料は、目的に応じて適宜選択することができ、有機顔料又は無機顔料のいずれであってもよい。
前記有機顔料としては、例えば、アゾ顔料、多環式顔料、染料キレート、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、などが挙げられる。これらの中でも、アゾ顔料、多環式顔料などがより好ましい。例えば、前記アゾ顔料としては、例えば、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料、などが挙げられる。前記多環式顔料としては、例えば、フタロシアニン顔料、ぺリレン顔料、ぺリノン顔料、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、などが挙げられる。前記染料キレートとしては、例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレート、などが挙げられる。また、前記無機顔料としては、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、カーボンブラック、などが挙げられる。これらの中でも、カーボンブラックが特に好ましい。なお、カーボンブラックとしては、例えば、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ものが挙げられる。これら顔料の中では、水分散性顔料が好ましい。
(1)カプセル化顔料、即ち、ポリマー微粒子に顔料を含有させてなるポリマー分散物であり、より詳しくは、親水性水不溶性の樹脂で顔料を被覆し、顔料表面の樹脂層にて親水化することで顔料を水に分散可能にしたもの
(2)自己分散顔料、即ち、表面に少なくとも1種の親水基を有し、分散剤の不存在下で水分散性及び水溶性の少なくともいずれかを示す顔料、より詳しくは、主にカーボンブラックなどを表面酸化処理して親水化し、顔料単体が水に分散するようにしたもの
(3)樹脂分散顔料、即ち、重量平均分子量50,000以下の水溶性高分子化合物により分散された顔料
(4)界面活性剤分散顔料、即ち、界面活性剤により分散された顔料
これらのうち、好ましくは(1)カプセル化顔料、(2)自己分散顔料であり、特に好ましくは(1)カプセル化顔料である。
カプセル化顔料の樹脂は、限定されるものではないが、水と水溶性有機溶剤の混合溶媒中で自己分散能又は溶解能を有し、かつアニオン性基(酸性)を有する高分子化合物であるのが好ましい。この樹脂は、通常は数平均分子量が1,000〜100,000の範囲程度のものが好ましく、3,000〜50,000の範囲程度のものが特に好ましい。また、この樹脂は、有機溶剤に溶解して溶液となるものが好ましい。樹脂の数平均分子量は、この範囲内であると顔料における被覆膜として又はインクとした際の塗膜としての機能を発揮することができる。樹脂は、アルカリ金属や有機アミンの塩の形で用いられるのが好ましい。
これら樹脂のうち、アニオン性のアクリル系樹脂は、例えば、アニオン性基を有するアクリルモノマー(以下、「アニオン性基含有アクリルモノマー」という。)及び必要に応じて該アニオン性基含有アクリルモノマーと共重合可能な他のモノマーを溶媒中で重合して得られる。アニオン性基含有アクリルモノマーとしては、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、及びホスホン基からなる群より選ばれる1個以上のアニオン性基を有するアクリルモノマーが挙げられ、中でもカルボキシル基を有するアクリルモノマーが特に好ましい。カルボキシキル基を有するアクリルモノマーの具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、エタアクリル酸、プロピルアクリル酸、イソプロピルアクリル酸、イタコン酸、フマル酸等が挙げられる。これらの中でも、アクリル酸又はメタクリル酸が好ましい。
自己分散顔料を着色剤として含有するインクは、通常、顔料を分散させるために含有させる分散剤を含む必要がないため、分散剤に起因する消泡性の低下による発泡がほとんどなく、吐出安定性に優れるインクを調製しやすい。自己分散顔料の表面に結合される分散性付与基には、−COOH、−CO、−OH、−SO3H、−PO3H2及び第4級アンモニウム並びにそれらの塩が例示でき、これらは顔料に物理的処理又は化学的処理を施すことで、分散性付与基又は分散性付与基を有する活性種を顔料表面に結合(グラフト)させることにより結合される。前記物理的処理としては、例えば、真空プラズマ処理等が例示できる。また、前記化学的処理としては、例えば、水中で酸化剤により顔料表面を酸化する湿式酸化法や、p−アミノ安息香酸を顔料表面に結合させることによりフェニル基を介してカルボキシル基を結合させる方法、等が例示できる。
本発明においては、例えば、次亜ハロゲン酸及び/又は次亜ハロゲン酸塩による酸化処理、あるいはオゾンによる酸化処理により表面処理される自己分散顔料を好ましい例として挙げることができる。自己分散顔料として市販品を使用してもよく、具体的には、マイクロジェットCW−1(商品名;オリヱント化学工業(株)製)、CAB−O−JET200、CAB−O−JET300(商品名;キャボット社製)等が挙げられる。
転相乳化法は、基本的には、自己分散能又は溶解能を有する樹脂と顔料との混合溶融物を水に分散させる自己分散(転相乳化)方法である。また、この混合溶融物には、上記の硬化剤又は高分子化合物を含んでなるものであってもよい。ここで、混合溶融物とは、溶解せず混合した状態、溶解して混合した状態、又はこれら両者の状態のいずれの状態を含むものをいう。「転相乳化法」のより具体的な製造方法は、特開平10−140065号に記載の方法が挙げられる。
なお、上記の転相乳化法及び酸析法のより具体的な方法については、特開平9−151342号、特開平10−140065号の各公報に記載を参照することができる。
顔料分散剤は、前記顔料を分散させた際の易分散化及び分散後の分散安定化を図ることができる。顔料分散剤としては、ノニオン性化合物、アニオン性化合物、カチオン性化合物、両性化合物等が挙げられる。
顔料分散剤の顔料に対する添加量としては、質量基準で顔料の10%以上100%以下の範囲が好ましく、顔料の20%以上70%以下がより好ましく、更に好ましくは顔料の40%以上50%以下である。
顔料のインク中における含有量としては、色濃度、粒状性、インク安定性、吐出信頼性の観点から、インクの全質量に対して、0.1〜15質量%となる量が好ましく、0.5〜12質量%となる量がより好ましく、1〜10質量%となる量が特に好ましい。
本発明におけるインク組成物は、樹脂粒子の少なくとも1種を含有する。これにより、形成される画像の耐擦性が効果的に向上する。
本発明における水不溶性ポリマーにおいては、インク組成物としたときの凝集速度と定着性の観点から、水不溶性ポリマーが固体状態で分散された分散状態となりうる水不溶性ポリマーであることが好ましい。
遠心分離前の固形分濃度に対する遠心分離後の固形分濃度の比が大きければ(1に近い数値であれば)、遠心分離によるポリマー粒子の沈降が生じない、すなわち、ポリマー粒子の水性分散物がより安定であることを意味する。本発明においては、遠心分離前後での固形分濃度の比が0.8以上であることが好ましく、0.9以上であることがより好ましく、0.95以上であることが特に好ましい。
ここで水溶性成分とは、自己分散性ポリマーに含有される化合物であって、自己分散性ポリマーを分散状態にした場合に水に溶解する化合物をいう。前記水溶性成分は自己分散性ポリマーを製造する際に、副生又は混入する水溶性の化合物である。
親水性構成単位としては、親水性基含有モノマー(親水性モノマー)に由来するものであれば特に制限はなく、1種の親水性基含有モノマーに由来するものであっても、2種以上の親水性基含有モノマーに由来するものであってもよい。前記親水性基としては、特に制限はなく、解離性基であってもノニオン性親水性基であってもよい。
前記親水性基は、自己分散促進の観点、及び形成された乳化又は分散状態の安定性の観点から、少なくとも1種は解離性基であることが好ましく、アニオン性の解離性基であることがより好ましい。前記アニオン性の解離性基としては、カルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基などが挙げられ、中でも、インク組成物を構成した場合の定着性の観点から、カルボキシル基が特に好ましい。
上記解離性基含有モノマーの中でも、分散安定性、吐出安定性の観点から、不飽和カルボン酸モノマーが好ましく、アクリル酸及びメタクリル酸の少なくとも1種がより好ましい。
ノニオン性親水性基を有するモノマーとしては、末端が水酸基のエチレン性不飽和モノマーよりも、末端がアルキルエーテルのエチレン性不飽和モノマーの方が、粒子の安定性、水溶性成分の含有量の観点で好ましい。
また、アニオン性の解離性基を有する親水性構成単位を2種以上含有する態様や、アニオン性の解離性基を有する親水性構成単位と、ノニオン性親水性基を有する親水性構成単位を2種以上併用する態様であることもまた好ましい。
また2種以上の親水性構成単位を有する場合、親水性構成単位の総含有率が前記範囲内であることが好ましい。
また、ノニオン性親水性基を有する構成単位の含有量としては、吐出安定性と経時安定性の観点から、好ましくは0〜25質量%であって、より好ましくは0〜20質量%であって、特に好ましいのは0〜15質量%である。
疎水性構成単位は、疎水性基含有モノマー(疎水性モノマー)に由来するものであれば特に制限はなく、1種の疎水性基含有モノマーに由来するものであっても、2種以上の疎水性基含有モノマーに由来するものであってもよい。前記疎水性基としては、特に制限はなく、鎖状脂肪族基、環状脂肪族基、芳香族基のいずれであってもよい。
疎水性モノマーとしては、高Tgが得られ、耐ブロッキング性、耐擦性、分散安定性の観点から、少なくとも1種は環状脂肪族基含有モノマーであることが好ましく、環状脂肪族基含有(メタ)アクリレート(以下、「脂環式(メタ)アクリレート」いうことがある。)であることがより好ましい。
また脂環式炭化水素基は、さらに縮合環を形成していてもよい。
本発明における脂環式炭化水素基としては、粘度や溶解性の観点から、脂環式炭化水素基部分の炭素数が5〜20であることが好ましい。
単環式(メタ)アクリレートとしては、シクロプロピル(メタ)アクリレート、シクロブチル(メタ)アクリレート、シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘプチル(メタ)アクリレート、シクロオクチル(メタ)アクリレート、シクロノニル(メタ)アクリレート、シクロデシル(メタ)アクリレート等のシクロアルキル基の炭素数が3〜10のシクロアルキル(メタ)アクリレート等が挙げられる。2環式(メタ)アクリレートとしては、イソボルニル(メタ)アクリレート、ノルボルニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、3環式(メタ)アクリレートとしては、アダマンチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
これらは、それぞれ単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
脂環式(メタ)アクリレートに由来する構成単位を20質量%以上とすることで、定着性、ブロッキングを改良することができる。一方、脂環式(メタ)アクリレートに由来する構成単位が90質量%以下であることでポリマー粒子の安定性が向上する。
(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート;ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等の芳香環含有(メタ)アクリレート;スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン等のスチレン類;ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート;N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、Nーヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシブチル(メタ)アクリルアミド等のN−ヒドロキシアルキル(メタ)アクリルアミド;N−メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−(n−、イソ)ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−メトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−(n−、イソ)ブトキシエチル(メタ)アクリルアミド等のN−アルコキシアルキル(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
その他共重合可能なモノマーとして芳香族含有(メタ)アクリレートを含む場合、自己分散性ポリマー粒子の分散安定性の観点から、芳香族含有(メタ)アクリレートに由来する構成単位は40重量%以下であることが好ましく、30重量%以下であることがより好ましく、20重量%以下であることが特に好ましい。
ここで、スチレン系モノマーとは、スチレン、置換スチレン(α−メチルスチレン、クロロスチレンなど)、及び、ポリスチレン構造単位を有するスチレンマクロマーのことを指す。
本発明においては、分散安定性の観点から、炭素数が9以上の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を有する(メタ)アクリレート、及び、芳香族基含有マクロモノマー等に由来する疎水性が大きい置換基を有する構成単位の含有量は、実質的に含まないことが好ましく、全く含まない態様であることがより好ましい
尚、重量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフ(GPC)によって測定される。
酸価は、JIS規格(JIS K 0070:1992)に準拠した方法により求められる。
また、中和度が40%以上、60%以下であると、自己分散性ポリマーを安定に製造するのに有利である。
本発明において、中和度は自己分散性ポリマーの製造時において、自己分散性ポリマー鎖に含まれる解離性基を100モル%とした時に、添加したアルカリのモル%のことを言う。
また、2環式又は3環式以上の多環式(メタ)アクリレートに由来する構成単位を共重合比率として20質量%以上90質量%未満と、炭素数1〜4の鎖状アルキル基を含有する(メタ)アクリレートに由来する構成単位を共重合比率として10質量%以上80質量%未満と、カルボキシル基含有モノマーに由来する構成単位を酸価が50〜75mgKOH/gの範囲で含み、親水性構成単位の総含有率が25質量%以下であって、重量平均分子量が10000〜20万であるビニルポリマーであることがより好ましい。
さらに、2環式又は3環式以上の多環式(メタ)アクリレートに由来する構成単位を共重合比率として40質量%以上80質量%未満と、少なくともメチル(メタ)アクリレート又はエチル(メタ)アクリレートに由来する構成単位を共重合比率として20質量%以上60質量%未満含み、アクリル酸又はメタクリル酸に由来する構成単位を酸価が50〜75mgKOH/gの範囲で含み、親水性構成単位の総含有率が25質量%以下であって、重量平均分子量が30000〜15万であるビニルポリマーであることが特に好ましい。
具体的には、前記「測定Tg」は、エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製の示差走査熱量計(DSC)EXSTAR6220を用いて通常の測定条件で測定した値である。また、「計算Tg」は、下記式(1)によりモノマーの単独重合体のTg値を用いて計算した値である。
1/Tg=Σ(Xi/Tgi) ・・・(1)
前記式(1)において、計算対象となるポリマーは、i=1からnまでのn種のモノマー成分が共重合しているとする。Xiはi番目のモノマーの重量分率(ΣXi=1)、Tgiはi番目のモノマーの単独重合体のガラス転移温度(絶対温度)である。但し、Σは、i=1〜nの和である。なお、各モノマーの単独重合体ガラス転移温度の値(Tgi)は、Polymer Handbook(3rd Edition)(J.Brandrup, E.H.Immergut著(Wiley-Interscience、1989))の値を採用する。
・メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(=20/72/8)、ガラス転移温度:180℃、酸価:52.1
・メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(=40/52/8)、ガラス転移温度:160℃、酸価:52.1
・メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(=38/52/10)、ガラス転移温度:160℃、酸価:65.1
・メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(=42/52/6)、ガラス転移温度:161℃、酸価:39.1
・メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(=64/26/10)、ガラス転移温度:140℃
・メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(=36.5/52/11.5)、ガラス転移温度:160℃、酸価:74.8
・メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(=36/52/12)、ガラス転移温度:160℃、酸価:78.1
・メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/ジシクロペンタニルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(=20/62/10/8)、ガラス転移温度:170℃、酸価:52.1
・メチルメタクリレート/ジシクロペンタニルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(=20/72/8)、ガラス転移温度:160℃、酸価:52.1
・メチルメタクリレート/ジシクロペンタニルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(=18/72/10)、ガラス転移温度:161℃、酸価:65.1
・メチルメタクリレート/PME−100/イソボニルメタクリレート/メタクリル酸(=44/20/26/10)、ガラス転移温度:110℃
(PME−100:日本油脂(株)製のブレンマーPME−100)
本発明の自己分散性ポリマーの製造方法においては、モノマー混合物と、必要に応じて、有機溶剤及びラジカル重合開始剤とを含んだ混合物を、不活性ガス雰囲気下で共重合反応させて前記水不溶性ポリマーを製造することができる。
工程(1):水不溶性ポリマー、有機溶剤、中和剤、及び水性媒体を含有する混合物を攪拌して分散体を得る工程。
工程(2):前記分散体から前記有機溶剤の少なくとも一部を除去する工程。
また、イソプロピルアルコールとメチルエチルケトンを併用することも好ましい。該溶剤を併用することで、凝集沈降や粒子同士の融着が無く、分散安定性の高い微粒径の自己分散性ポリマー粒子を得ることができる。これは、例えば、油系から水系への転相時への極性変化が穏和になるためと考えることができる。
また、自己分散性ポリマー粒子の粒径分布に関しては、特に制限は無く、広い粒径分布を持つもの、又は単分散の粒径分布を持つもの、いずれでもよい。また、水不溶性粒子を、2種以上混合して使用してもよい。
尚、自己分散性ポリマー粒子の平均粒径及び粒径分布は、例えば、光散乱法を用いて測定することができる。
本発明の自己分散性ポリマー粒子は自己分散性に優れており、ポリマー単独で分散させたときの安定性は非常に高いものである。しかし、例えば、顔料を安定に分散させる、所謂分散剤としての機能は高くないため、本発明における自己分散性ポリマーが顔料を含有する形態でインク組成物中に存在すると、結果としてインク組成物全体の安定性が大きく低下する場合がある。
樹脂粒子のインク組成物中における含有量としては、画像の光沢性などの観点から、インク組成物の全質量に対して、1〜30質量%が好ましく、2〜20質量%がより好ましく、2〜10質量%が特に好ましい。
本発明におけるインク組成物は、水溶性有機溶剤の少なくとも1種を含有することができる。なお、水溶性とは、水100g(25℃)に1g以上溶解することをいう。
水溶性有機溶剤は、乾燥防止、湿潤あるいは浸透促進の効果を得ることができる。乾燥防止には、噴射ノズルのインク吐出口においてインクが付着乾燥して凝集体ができ、目詰まりするのを防止する乾燥防止剤として用いられ、乾燥防止や湿潤には、水より蒸気圧の低い水溶性有機溶剤が好ましい。また、浸透促進には、紙へのインク浸透性を高める浸透促進剤として用いることができる。
なお、SP値(溶解度パラメーター)とは、分子凝集エネルギーの平方根で表される値で、R.F.Fedors, Polymer Engineering Science, 14, p.147〜154(1974)に記載の方法で算出されるものをいう。
R−An−OH ・・・一般式(1)
前記一般式(1)において、Rは、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等)、又は炭素数3〜12の糖アルコールに由来する基を表す。Rとしては、カール抑制効果の観点から、炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数3〜6の糖アルコールに由来する基であることが好ましい。
中でも、l+m+nは3〜12の範囲が好ましく、3〜10の範囲がより好ましい。
・ジエチレングリコールモノブチルエーテル(21.5)
・トリエチレングリコールモノブチルエーテル(21.1)
・ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(21.3)
・ジプロピレングリコール(27.2)
(AO=EO又はPO(EO:PO=1:1)、SP値=20.1)
・nC4H9O(AO)10−H
(AO=EO又はPO(EO:PO=1:1)、SP値=18.8)
・HO(A'O)40−H
(A'O=EO又はPO(EO:PO=1:3)、SP値=18.7)
・HO(A''O)55−H
(A''O=EO又はPO(EO:PO=5:6)、SP値=18.8)
・HO(PO)3−H(SP値=24.7)
・HO(PO)7−H(SP値=21.2)
・1,2−ヘキサンジオール(SP値=27.4)
水溶性有機溶剤は、1種単独で用いるほか、2種以上混合して使用してもよい。
また、SP値が27.5以下の水溶性有機溶剤(特に構造式(1)で表される化合物)の全水溶性有機溶剤中に占める含有割合としては、10質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましく、更に50質量%以上が好ましい。SP値が27.5以下の水溶性有機溶剤の含有量を前記範囲とすると、インクの安定性や吐出性を悪化せずに、カールの発生をより効果的に抑制することができる。
本発明におけるインク組成物は、水を含有するものであるが、水の量には特に制限はない。中でも、水の量は、安定性及び吐出信頼性確保の点から、インク組成物の全質量に対して、好ましくは10質量%以上99質量%以下であり、より好ましくは30質量%以上80質量%以下であり、更に好ましくは、50質量%以上70質量%以下である。
本発明におけるインク組成物は、界面活性剤の少なくとも1種を含有することができる。界面活性剤の添加によって、インクジェット用インク組成物の表面張力を調整することができる。
インク組成物の表面張力(25℃)としては、20mN/m以上60mN/m以下であることが好ましい。より好ましくは、20mN以上45mN/m以下であり、更に好ましくは、25mN/m以上40mN/m以下である。表面張力は、Automatic Surface Tensiometer CBVP-Z(協和界面科学(株)製)を用い、インクを25℃の条件下で測定されるものである。
具体的には、界面活性剤のインク組成物中における量は、インク組成物の全質量に対して、1質量%以上が好ましく、より好ましくは1〜10質量%であり、更に好ましくは1〜3質量%である。
本発明におけるインク組成物は、上記成分に加え、必要に応じてその他の成分として、例えば、褪色防止剤、乳化安定剤、浸透促進剤、紫外線吸収剤、防腐剤、防黴剤、pH調整剤、消泡剤、粘度調整剤、分散剤、分散安定剤、防錆剤、キレート剤等の公知の添加剤を含むことができる。具体的には特開2007−100071号公報の段落番号[0153]〜[0162]に記載のその他の添加剤などが挙げられる。
インク組成物の粘度は、E型粘度計(東機産業(株)製)を用いて25℃で測定される値である。
乾燥工程は、前記処理液付与工程及び前記インク付与工程で付与された処理液及びインク組成物を加熱乾燥する。
冷却工程は、乾燥後の記録媒体の温度を35℃以下に冷却する。前記乾燥工程で一旦加熱して乾燥させた後、集積前にあらかじめ記録媒体を冷却する。
集積工程は、前記冷却工程で冷却された記録媒体を集積部に集積する。一旦乾燥時に加熱した後に冷却後、集積することにより、集積による記録媒体間のスタッカーブロッキングの発生が防止される。
送風は、スタッカーブロッキングの防止効率を高める点で、一方向のみならず、集積部に集積された記録媒体の束の複数の端面にそれぞれ面した複数の方向から送風を行なうようにすることができる。
その一方、ブロア54列を設けた側板60と対向する長辺の面には、通風口66が設けられている。通風口66の大きさは適宜設計可能であるが、ブロア54からの風の流れを妨げないよう、なるべく広い断面積を確保することが望ましい。
図2に示すように、載置台52の上に印刷後の記録媒体70の束73を載せ、上から天板76で蓋をする。天板76は、送風時における記録媒体70の舞い上がりを防止する役割を果たす。天板76は、側板60、64、65、67、68の上端面に接触して媒体収容空間58の天面を封止するなど、所定の高さ位置に固定する構成でもよいし、記録媒体70の枚数に応じて天板76の高さ位置を適宜調節できる構成でもよい。
これらの図面中、符号80は送風ユニットであり、図1〜図2において符号54として説明したブロアに相当している。図3、図4に示されるように、記録媒体70の端面側から送風ユニット80により風を送り、当該媒体束73の端面に風を当てる。印刷後の記録媒体70内における水分量の均一化を主目的とする本例のシーズニング装置50では、過乾燥を防止する観点から、送風ユニット80は周囲空気を送風する(周囲環境の温度及び湿度の風を送る)ことが好ましい。仮に、ヒータなどによって加熱された空気(温風)や、圧縮空気、ドライエアなど、低湿度風を送風する手段を採用すると、記録媒体の残水量が環境飽和点を下回り、紙の収縮が発生する。
この点、本例の送風ユニット80は、周囲環境の温湿度の空気をブロア54で送り出す(送風する)だけの構成であり(図1参照)、ヒータ等の加熱手段や除湿手段など、温湿度を制御・調整する手段は設けられていない。
また、排出トレイ192に冷風噴出ノズル199が併設されており、冷風噴出ノズル199から冷風を送風することにより記録媒体122の冷却が行なえるようになっている。
図5に示すインクジェット記録装置1では、排出トレイ192に用いるシーズニング装置50を複数台備えるとともに、各シーズニング装置50を排紙部120と給紙部110との間で移動できる構成としてもよい。
<ポリマー粒子の調製>
〜自己分散性ポリマー粒子B−01の水分散物の調製〜
攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を備えた2リットル三口フラスコに、メチルエチルケトン560.0gを仕込んで87℃まで昇温した。反応容器内を還流状態を保ちながら(以下、反応終了まで還流)、この反応容器に、メチルメタクリレート266.8g、メトキシエチルアクリレート63.8g、ベンジルメタクリレート203g、メタクリル酸46.4g、及び「V−601」(和光純薬工業(株)製)2.32gからなる混合溶液を、2時間で滴下が完了するように等速で滴下した。滴下完了後、1時間攪拌した。その後、V−601を1.16gとメチルエチルケトン6.4gとからなる溶液を加え、2時間攪拌を行なった(工程(1))。続いて、この工程(1)を4回繰り返し、さらにV−601を1.16gとメチルエチルケトン6.4gとからなる溶液を加えて、3時間攪拌を続けた。重合反応を終了した後、溶液の温度を65℃に降温し、イソプロパノール163.0gを加えて放冷し、共重合体(メチルメタクリレート/メトキシエチルアクリレート/ベンジルメタクリレート/メタクリル酸=46/11/35/8)の樹脂溶液を得た。得られた共重合体の重量平均分子量(Mw)は63000であり、酸価は65.1mgKOH/gであった。
得られた自己分散性ポリマー粒子B−01のガラス転移温度を以下の方法で測定したところ、90℃であった。
重合後の樹脂溶液を固形分量0.5gになる量を採り分け、50℃で4時間減圧乾燥させ、樹脂の固形分を得た。得られた樹脂の固形分を用い、エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製の示差走査熱量計(DSC)EXSTAR6220によりTgを測定した。測定条件は、サンプル量5mgをアルミパンに密閉し、窒素雰囲気下、以下の温度プロファイルで2回目の昇温時の測定データのDSCのピークトップの値をTgとした。
30℃→−50℃ (50℃/分で冷却)
−50℃→120℃ (20℃/分で昇温)
120℃→−50℃ (50℃/分で冷却)
−50℃→120℃ (20℃/分で昇温)
前記自己分散性ポリマー粒子B−01の水性分散物の調製と同様の方法により、以下の自己分散性ポリマー粒子B−02〜B−05の水性分散物を調製した。なお、自己分散性ポリマー粒子B−02において、PME−100は、日本油脂(株)製のブレンマーPME−100である。
・B−02:メチルメタクリレート/PME−100/イソボルニルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(=44/20/26/10)、Tg110℃
・B−03:メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(=64/26/10)、Tg140℃
・B−04:メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(=38/52/10)、Tg160℃
・B−05:メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(=20/72/8)、Tg180℃
〜樹脂分散剤P−1の合成〜
攪拌機、冷却管を備えた1000mlの三口フラスコに、メチルエチルケトン88gを加えて窒素雰囲気下で72℃に加熱し、これにメチルエチルケトン50gにジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート0.85g、フェノキシエチルメタクリレート50g、メタクリル酸11g、及びメチルメタクリレート39gを溶解した溶液を3時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに1時間反応した後、メチルエチルケトン(MEK)2gにジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート0.42gを溶解した溶液を加え、78℃に昇温して4時間加熱した。得られた反応溶液にMEKを加え、フェノキシエチルメタクリレート/メチルメタクリレート/メタクリル酸(共重合比[質量比]=50/39/111)共重合体(樹脂分散剤P−1)40質量%のMEK溶液を得た。
得られた樹脂分散剤P−1の組成は、1H−NMRで確認し、GPCより求めた重量平均分子量(Mw)は49400であった。さらに、JIS規格(JIS K 0070:1992)記載の方法によりこの共重合体の酸価を求めたところ、71.7mgKOH/gであった。
顔料としてカーボンブラック(#2600、三菱化学(株)製)100gと、フェノキシエチルメタクリレート/メチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(樹脂分散剤P−1)を固形分で57gと、メチルエチルケトン155.8gと、pH調整剤として1mol/L水酸化ナトリウム80.8g(メタクリル酸に対する中和度110モル%)と、イオン交換水491gとをディスパーで予備分散し、さらにビーズミル分散機で0.1mmφジルコニアビーズを用いて分散した。分散後、孔径1μmのフィルターでろ過し、ろ液を回収した。その後、吸光度スペクトルから顔料濃度を求め、顔料濃度が15%の樹脂被覆顔料粒子の分散物(ブラック顔料分散液K)を得た。
上記で得られたブラック顔料分散物Kと自己分散性ポリマー粒子B−01〜B−05の水分散物のいずれかとを用い、下記のインク組成になるように各成分を混合した。これをプラスチック製のディスポーザブルシリンジに詰め、PVDF5μmフィルター(Millex−SV、直径25mm、ミリポア社製)で濾過し、ブラックインク(インク組成物)K−01〜K−05を調製した。
<組成>
・カーボンブラック ・・・4.0質量%
・前記樹脂分散剤P−1 ・・・2.3質量%
・下記表1に示す自己分散性ポリマー粒子の水性分散物(固形分)・・・6.0質量%
・サンニックスGP250 ・・・6.0質量%
(三洋化成工業(株)製、親水性有機溶剤)
・トリプロピレングリコールモノメチルエーテル(TPGmME)・・・10質量%
(和光純薬工業(株)製、親水性有機溶剤)
・尿素(和光純薬工業(株)製;固体湿潤剤) ・・・5.0質量%
・ニューポールPE−108(三洋化成工業(株)製、増粘剤) ・・・0.25質量%
・オルフィンE1010(日信化学工業(株)製、界面活性剤) ・・・1.2質量%
・イオン交換水 ・・・全体を100質量%にするための残部
下記組成の諸成分を混合して、処理液を調製した。処理液のpHは1.0であった。
<処理液の組成>
・マロン酸(東京化成工業(株)製) ・・・11質量%
・DL−リンゴ酸(東京化成工業(株)製) ・・・15質量%
・ジエチレングリコールモノブチルエーテル(和光純薬工業(株)製)・・・4質量%
・トリプロピレングリコールモノメチルエーテル ・・・4質量%
(和光純薬工業(株)製)
・イオン交換水 ・・・66質量%
〜画像形成〜
図5に示すインクジェット記録装置を用意し、その給紙部110に、記録媒体として特菱アート両面N(面積2982cm2(菊判)、坪量104.7g/m2、三菱製紙(株)製)を装填し、さらにブラックインク用の塗出ヘッド172Kに接続された不図示のインク貯留タンクに前記ブラックインクK−01〜K−05を順次充填した。また、処理液塗布装置156での処理液の塗布が可能なように処理液タンク(不図示)に前記処理液を充填した。
ここで、不吐出ノズルが発生した場合は、不吐出ノズルの隣接ノズルにおいて5pl(3drops)を使用して、不吐出によるスジムラを見えにくくする処理を行なった。また、処理液ドラム154及び乾燥ドラム176を描画ドラム170と別に設けており、これにより処理液の乾燥を高速で行なう場合にも、その熱や風の悪影響が描画部に及ぶことがなく、安定吐出が達成されるようになっている。
また、記録媒体122を集積する排出トレイ192には、図1〜図4で説明したシーズニング装置50が装備され、集積された記録媒体の束にその一端面から、周囲の雰囲気中の空気を送風して記録媒体間に空気を送り込むこと(シーズニング)ができるようにした。このとき、記録媒体1枚当たりにおいて、供給される空気の供給側からみた媒体幅方向の単位長さ当たりを通過する風量を0.05m3/min・mとした。このように、排出トレイ192は、画像形成後の記録媒体を積載する載置台としての機能とシーズニング装置としての機能とを兼ね備えた構成になっている。
排出トレイに集積されて重ねられた2000枚の記録媒体を24時間、25℃、60%RHの環境条件下で保管し、画像形成された記録媒体の500枚目と501枚目との間のスタッカーブロッキングの発生の有無を下記の評価基準にしたがって評価した。
<評価基準>
◎:紙面を剥がすときに張り付き感もなく、紙の付着が目視で認められない。
○:紙面を剥がすときに「パリッ」と音がするが、目視で紙の付着が確認できない。
△:印字面の極一部(10cm2に1箇所程度)に接着部があり、目視で紙の付着が僅かに確認できる。
×:印字面全体に接着が生じ、紙の付着が全体的に認められる。
実施例1において、処理液タンクに貯留した処理液を、シアンインク用の吐出ヘッド172Cに接続された不図示のインク貯留タンクに充填し、記録媒体122のブラックインクが付与される画像領域に、3plにて主走査・副走査方向共に1200dpiの記録密度で付与されるように処理液を吐出したこと以外は、実施例1と同様にして、画像を形成し、評価を行なった。その結果、処理液の付与量を少なく減らして前記表1と同様の結果が得られた。
Claims (12)
- 塗工層を有し、面積が1250cm2以上の記録媒体上に処理液を付与する処理液付与工程と、
顔料とガラス転移温度(Tg)が100℃以上の樹脂粒子とを含むインク組成物を、200mm/s以上の搬送速度で搬送される前記処理液付与工程後の記録媒体に付与するインク付与工程と、
付与された前記処理液及び前記インク組成物を加熱乾燥する乾燥工程と、
加熱乾燥後の前記記録媒体の温度を35℃以下に冷却する冷却工程と、
冷却後の前記記録媒体を集積部に集積する集積工程と、
を有し、
前記集積工程は、前記記録媒体が集積される集積部に少なくとも該記録媒体の集積方向と交差する方向から送風を行ない、前記集積部に集積される記録媒体の各媒体間に気体を供給することを含み、記録媒体1枚当たりにおいて、供給される気体の供給側からみた媒体幅方向の単位長さ当たりを通過する風量が0.02m 3 /min・m以上である、
画像形成方法。 - 前記風量が0.02m 3 /min・m以上0.5m 3 /min・m以下である請求項1に記載の画像形成方法。
- 前記樹脂粒子のガラス転移温度が150℃以上である請求項1又は請求項2に記載の画像形成方法。
- 前記樹脂粒子のガラス転移温度が160℃以上200℃以下である請求項1又は請求項2に記載の画像形成方法。
- 前記集積工程は、前記集積部に集積された前記記録媒体の束の少なくとも一端面から送風を行ない、前記束の各媒体間に一括して気体を供給する請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記送風は、前記集積部において記録媒体を積載する積載台と天板部によって規制される記録媒体収容範囲の略全域にわたる送風口を持つ送風手段を用いた送風である請求項5に記載の画像形成方法。
- 前記集積工程は、集積部周囲の温湿度環境における空気を供給する請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記集積工程は、前記集積部に集積された前記記録媒体の束の複数の端面に、該端面にそれぞれ面した複数の方向から送風を行なう請求項5〜請求項7のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記インク組成物は、更に、水溶性有機溶剤及び水を含む請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記処理液付与工程は、処理液をインクジェット方式により付与する請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記処理液がカルボキシル基を含む化合物を含み、pHが6以下である請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記記録媒体の両面に前記処理液及び前記インク組成物を付与する請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の画像形成方法。
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