JP6366441B2 - 画像形成方法 - Google Patents
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Description
記録媒体に液体組成物を付与する液体組成物付与工程と、
前記液体組成物を付与する領域と少なくとも一部で重なるように、前記記録媒体にインクを付与するインク付与工程と、
前記液体組成物及び前記インクが付与された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、
前記インクが、自己分散顔料及び樹脂粒子を含有し、
前記液体組成物が、前記自己分散顔料及び前記樹脂粒子の少なくとも何れかを凝集させる凝集化成分と、ワックス粒子とを含有し、
前記加熱工程における加熱温度THと、前記樹脂粒子の軟化点TmPと、前記ワックス粒子の融点TmWとが、TmP<TmW≦THの関係を満足し、
前記ワックス粒子のJIS K2235で規定される針入度が5以下であり、
前記ワックス粒子のうち、下記式(1)で表される膜厚D以上の粒子径を有するワックス粒子Xの前記記録媒体への付与量が、0.01g/m2以上であることを特徴とする画像形成方法;
式(1):D=a×(b1/c1+b2/c2)
(式中、aは前記インクの前記記録媒体への付与量(g/m2)であり、b1は前記インク中の前記自己分散顔料の含有量(質量%)であり、c1は前記自己分散顔料の比重であり、b2は前記インク中の前記樹脂粒子の含有量(質量%)であり、c2は前記樹脂粒子の比重である。)。
記録媒体に液体組成物を付与する液体組成物付与工程と、
前記液体組成物を付与する領域と少なくとも一部で重なるように、前記記録媒体にインクを付与するインク付与工程と、
前記液体組成物及び前記インクが付与された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、
前記インクが、顔料、樹脂分散剤及び樹脂粒子を含有し、
前記液体組成物が、前記顔料及び前記樹脂粒子の少なくとも何れかを凝集させる凝集化成分と、ワックス粒子とを含有し、
前記加熱工程における加熱温度THと、前記樹脂粒子の軟化点TmPと、前記ワックス粒子の融点TmWとが、TmP<TmW≦THの関係を満足し、
前記ワックス粒子のJIS K2235で規定される針入度が5以下であり、
前記ワックス粒子のうち、下記式(2)で表される膜厚D以上の粒子径を有するワックス粒子Xの前記記録媒体への付与量が、0.01g/m2以上であることを特徴とする画像形成方法;
式(2):D=a×(b1/c1+b2/c2+b3/c3)
(式中、aは前記インクの前記記録媒体への付与量(g/m2)であり、b1は前記インク中の前記顔料の含有量(質量%)であり、c1は前記顔料の比重であり、b2は前記インク中の前記樹脂粒子の含有量(質量%)であり、c2は前記樹脂粒子の比重であり、b3は前記インク中の前記樹脂分散剤の含有量(質量%)であり、c3は前記樹脂分散剤の比重である。)。
(式中、aは前記インクの前記記録媒体への付与量(g/m2)であり、b1は前記インク中の前記自己分散顔料の含有量(質量%)であり、c1は前記自己分散顔料の比重であり、b2は前記インク中の前記樹脂粒子の含有量(質量%)であり、c2は前記樹脂粒子の比重である。)。
(式中、aは前記インクの前記記録媒体への付与量(g/m2)であり、b1は前記インク中の前記顔料の含有量(質量%)であり、c1は前記顔料の比重であり、b2は前記インク中の前記樹脂粒子の含有量(質量%)であり、c2は前記樹脂粒子の比重であり、b3は前記インク中の前記樹脂分散剤の含有量(質量%)であり、c3は前記樹脂分散剤の比重である。)。
インク付与工程において、顔料及び樹脂粒子を含有するインクが記録媒体に付与される。本発明において、インクは、インクジェット方式の記録ヘッドを用いて、記録媒体に付与されることが好ましい。
液体組成物付与工程は、インク中の顔料又は樹脂粒子を凝集させる凝集化成分及びワックス粒子を含有する液体組成物を、インクを付与する領域と少なくとも一部で重なるように記録媒体に付与する工程である。尚、上述の通り、インク付与工程及び液体組成物付与工程の順番は制限されるものではなく、どちらを先に行ってもよい。
(式中、aは前記インクの前記記録媒体への付与量(g/m2)であり、b1は前記インク中の前記自己分散顔料の含有量(質量%)であり、c1は前記自己分散顔料の比重であり、b2は前記インク中の前記樹脂粒子の含有量(質量%)であり、c2は前記樹脂粒子の比重である。)。
(式中、aは前記インクの前記記録媒体への付与量(g/m2)であり、b1は前記インク中の前記顔料の含有量(質量%)であり、c1は前記顔料の比重であり、b2は前記インク中の前記樹脂粒子の含有量(質量%)であり、c2は前記樹脂粒子の比重であり、b3は前記インク中の前記樹脂分散剤の含有量(質量%)であり、c3は前記樹脂分散剤の比重である。)。
C=1−(Σ(nj−1×dj−1^3)/Σ(nk×dk^3))
F:ワックス粒子Xの付与量
A:液体組成物の付与量[g/m2]
B:液体組成物中のワックス粒子の割合(ワックス粒子の総含有量/液体組成物の全量)
C:ワックス粒子中のワックス粒子Xの割合(ワックス粒子Xの個数/ワックス粒子の総個数)
d1,d2,・・・・dj,・・・dkの粒子径を持つ粒子がそれぞれn1,n2,・・・・nj,・・・nk個あるとし、dj=Dである。
本発明において、加熱工程は、液体組成物及びインクが付与された記録媒体を加熱する工程であって、加熱工程における加熱温度THと、樹脂粒子の軟化点TmPと、ワックス粒子の融点TmWとが、TmP<TmW≦THの関係を満足する。加熱工程における記録媒体の加熱温度は、25℃以上200℃以下が好ましく、25℃以上150℃以下がより好ましい。
加熱工程後、形成された画像から水分などの液体分を減少させる乾燥工程を設けることが好ましい。乾燥方法としては、特に制限されるものではなく、公知の方法を適用できる。乾燥方法としては、例えば、加熱による方法、低湿空気を送風する方法、減圧する方法、これらを組み合わせる方法等が挙げられる。また、乾燥は、自然乾燥により行うことも可能である。
図3は、インクジェット画像形成方法を実施する画像形成装置の構成例を示す模式図である。図3において、記録媒体7は矢印の方向(記録媒体搬送方向)に搬送される。まず、記録媒体7にローラー式塗布装置8によって液体組成物が塗布される。次に、液体組成物が塗布された記録媒体に、インクジェットヘッドを備えるインクジェット装置9によってインクを吐出し、画像を形成する。次に、記録媒体に形成された画像は加熱装置10によって乾燥される。次に、画像は加圧ローラー11によって加熱加圧され、記録媒体に定着される。尚、本実施例においては、インクジェット装置9として、サーマル方式の記録ヘッドを使用した。
表1に記載の組成で各材料を混合し、液体組成物1〜8を得た。
<顔料分散体の作製>
比表面積が220m2/g、DBP吸油量が105mL/100gであるカーボンブラック10部、樹脂分散剤としてスチレン−アクリル酸共重合体ポリマー(酸価200mgKOH/g、重量平均分子量9,000、固形分20%の水溶液、中和剤:水酸化カリウム)30部、純水60部を混合した。次に、これをバッチ式縦型サンドミル(アイメックス製)に仕込み、0.3mm径のジルコニアビーズを200部充填し、水冷しつつ、5時間分散処理を行った。得られた分散液を遠心分離機にかけ粗大粒子を除去し、顔料濃度10%の顔料分散体を得た。
エチルメタクリレート10部、メチルメタクリレート10部、2,2’−アゾビス−(2−メチルブチロニトリル)2部を混合し、0.5時間攪拌した。この混合物を、3%のNIKKOL BC15(日光ケミカルズ製)水溶液78部に滴下して、0.5時間攪拌した。次に、超音波照射機で超音波を3時間照射した。続いて、窒素雰囲気下で80℃、4時間重合反応を行い、固形分25%の樹脂粒子1の分散体を得た。得られた樹脂粒子1の体積平均粒子径は210nmであった。また、Tgは75℃であった。
エチルメタクリレート20部、2,2’−アゾビス−(2−メチルブチロニトリル)2部を混合し、0.5時間攪拌した。この混合物を、3%のNIKKOL BC15水溶液78部に滴下して、0.5時間攪拌した。次に、超音波照射機で超音波を3時間照射した。続いて、窒素雰囲気下で80℃、4時間重合反応を行い、固形分25%の樹脂粒子2の分散体を得た。得られた樹脂粒子2の体積平均粒子径は200nmであった。また、Tgは60℃であった。
メチルメタクリレート20部、2,2’−アゾビス−(2−メチルブチロニトリル)2部を混合し、0.5時間攪拌した。この混合物を、3%のNIKKOL BC15水溶液78部に滴下して、0.5時間攪拌した。次に、超音波照射機で超音波を3時間照射した。続いて、窒素雰囲気下で80℃、4時間重合反応を行い、固形分25%の樹脂粒子3の分散体を得た。得られた樹脂粒子3の体積平均粒子径は200nmであった。また、Tgは110℃であった。
表2に記載の組成となるように各材料を混合し、更に、ポアサイズが3.0ミクロンのメンブレンフィルター(アドバンテック製 C300A)にて加圧濾過し、インク1〜3を得た。
上記インクを使用して、記録媒体OKトップコート(坪量127.9g)に液体組成物7を1.5g/m2塗布し、基本マトリクスの解像度;1200dpi(横)×1200dpi(縦)において、1種類のインクを1つの吐出口列から吐出し、記録媒体に100%デューティーの200mm×200mmのマス状のベタ画像を形成した。画像が形成された記録媒体を各温度に保たれたオーブンに、20分間静置した。1度単位でオーブンの温度を変えて、複数のサンプルを得た。得られたサンプルを走査型電子顕微鏡を使用して、樹脂粒子の形状を観察し、樹脂粒子が造膜している温度を軟化点とした。インク1における樹脂粒子1の軟化点は75℃であった。インク2における樹脂粒子2の軟化点は60℃であった。インク3における樹脂粒子3の軟化点は110℃であった。
上記液体組成物と上記インクを使用して、以下の方法で実施例1〜9、比較例1〜6の画像を形成した。
(A)液体組成物付与工程
記録媒体としてOKトップコート+(商品名、王子製紙社製)を用いた。該記録媒体に、ローラー式塗布装置により1.5g/m2の付与量で液体組成物1を塗布した。付与量は重量法により算出した。
液体組成物を塗布してから1秒後に、インクジェットデバイス(ノズル配列密度1200dpi、吐出量3.5ng)にて、インク1を用いて、液体組成物1が塗布されている記録媒体に所望のパターンを有するインク像を形成した。基本マトリクスの解像度;1200dpi(横)×1200dpi(縦)において、1種類のインクを1つの吐出口列から吐出し、記録媒体に100%デューティーの200mm×200mmのマス状のベタ画像を形成した。1つのインクの液滴は3.5ngである。
(式中、aはインクの記録媒体への付与量(g/m2)であり、b1はインク中の顔料の含有量(質量%)であり、c1は顔料の比重であり、b2はインク中の樹脂粒子の含有量(質量%)であり、c2は樹脂粒子の比重であり、b3はインク中の樹脂分散剤の含有量(質量%)であり、c3は樹脂分散剤の比重である。)。
顔料:b1=3質量%(比重c1=1.5g/cm3)
樹脂粒子:b2=8質量%(比重c2=1.1g/cm3)
樹脂分散剤:b3=1.8質量%(比重c3=1.1g/cm3)
したがって、D=0.9μmと計算される。
C=1−(Σ(nj−1×dj−1^3)/Σ(nk×dk^3))
ここで、
Fは画像印字部でのワックス粒子Xの付与量
A:液体組成物塗布量=1.5g/m2
B:液体組成物中のワックス粒子の割合:0.05
C:ワックス粒子中のワックス粒子Xの割合:0.99
したがって、F=0.07g/m2と計算された。
基本マトリクスの解像度:1,200dpi(横)×1,200dpi(縦)において、1種類のインクを1つの塗出口列から吐出し、記録媒体に200%デューティーの200mm×200mmのマス状のベタ画像を形成したこと以外は、実施例1と同様にして、記録媒体に画像を形成し定着させた。
基本マトリクスの解像度:1,200dpi(横)×1,200dpi(縦)において、1種類のインクを1つの塗出口列から吐出し、記録媒体に300%デューティーの200mm×200mmのマス状のベタ画像を形成したこと以外は、実施例1と同様にして、記録媒体に画像を形成し定着させた。
液体組成物1の代わりに液体組成物8を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、記録媒体に画像を形成し定着させた。
液体組成物1の代わりに液体組成物2を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、記録媒体に画像を形成し定着させた。
基本マトリクスの解像度:1,200dpi(横)×1,200dpi(縦)において、1種類のインクを1つの塗出口列から吐出し、記録媒体に200%デューティーの200mm×200mmのマス状のベタ画像を形成したこと以外は、実施例5と同様にして、記録媒体に画像を形成し定着させた。
基本マトリクスの解像度:1,200dpi(横)×1,200dpi(縦)において、1種類のインクを1つの塗出口列から吐出し、記録媒体に300%デューティーの200mm×200mmのマス状のベタ画像を形成したこと以外は、実施例5と同様にして、記録媒体に画像を形成し定着させた。
該記録媒体に、ローラー式塗布装置により4.5g/m2の付与量で液体組成物1を塗布したこと以外は、実施例1と同様にして、記録媒体に画像を形成し定着させた。
インク1の代わりにインク2を用い、かつ液体組成物1の代わりに液体組成物4を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、記録媒体に画像を形成し定着させた。
液体組成物1の代わりに液体組成物3を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、記録媒体に画像を形成し定着させた。
インク1の代わりにインク3を用い、液体組成物1の代わりに液体組成物4を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、記録媒体に画像を形成し定着させた。
加圧ローラー11の温度を90℃に設定したこと以外は、実施例1と同様にして、記録媒体に画像を形成し定着させた。
インク1の代わりにインク2を用い、液体組成物1の代わりに液体組成物5を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、記録媒体に画像を形成し定着させた。
液体組成物1の代わりに液体組成物6を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、記録媒体に画像を形成し定着させた。
液体組成物1の代わりに液体組成物7を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、記録媒体に画像を形成し定着させた。
実施例1〜9、比較例1〜6で得られた画像の品質を、目視及び画像濃度(OD)によって、下記判定基準に基づいて評価した。尚、画像濃度(OD)は、RD918(マクベス社製、商品名)を使用して測定した。
A:均一にベタ画像が形成できており、かつ、ODが1.8以上である。
B:ほとんど均一にベタ画像が形成できており、かつ、ODが1.6以上である。
C:色ムラがありベタ画像が形成できていなく、かつ、ODが1.6より小さい。
上記画像形成方法で画像が形成された記録媒体を25mm幅の短冊状に切断し、学振型試験機である耐摩耗試験機(井本製作所製)を用いて、短冊状に切断された記録媒体と擦過子に同記録媒体を設置し、荷重500gで200回の摩擦試験を行い、目視にて記録媒体の耐擦過性の評価を行った。
A:印字面内の擦過痕がない。
B:印刷面に擦過痕があるが下地の露出はない。
C:印刷面の下地が露出している。
2・・ワックス粒子
3・・樹脂粒子
4・・インク凝集層
5・・記録媒体
6・・インク膜
7・・記録媒体
8・・ローラー式塗布装置
9・・インクジェット画像形成装置
10・・乾燥装置
11・・定着ローラー
Claims (5)
- 記録媒体に液体組成物を付与する液体組成物付与工程と、
前記液体組成物を付与する領域と少なくとも一部で重なるように、前記記録媒体にインクを付与するインク付与工程と、
前記液体組成物及び前記インクが付与された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、
前記インクが、自己分散顔料及び樹脂粒子を含有し、
前記液体組成物が、前記自己分散顔料及び前記樹脂粒子の少なくとも何れかを凝集させる凝集化成分と、ワックス粒子とを含有し、
前記加熱工程における加熱温度THと、前記樹脂粒子の軟化点TmPと、前記ワックス粒子の融点TmWとが、TmP<TmW≦THの関係を満足し、
前記ワックス粒子のJIS K2235で規定される針入度が5以下であり、
前記ワックス粒子のうち、下記式(1)で表される膜厚D以上の粒子径を有するワックス粒子Xの前記記録媒体への付与量が、0.01g/m2以上であることを特徴とする画像形成方法;
式(1):D=a×(b1/c1+b2/c2)
(式中、aは前記インクの前記記録媒体への付与量(g/m2)であり、b1は前記インク中の前記自己分散顔料の含有量(質量%)であり、c1は前記自己分散顔料の比重であり、b2は前記インク中の前記樹脂粒子の含有量(質量%)であり、c2は前記樹脂粒子の比重である。)。 - 記録媒体に液体組成物を付与する液体組成物付与工程と、
前記液体組成物を付与する領域と少なくとも一部で重なるように、前記記録媒体にインクを付与するインク付与工程と、
前記液体組成物及び前記インクが付与された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、
前記インクが、顔料、樹脂分散剤及び樹脂粒子を含有し、
前記液体組成物が、前記顔料及び前記樹脂粒子の少なくとも何れかを凝集させる凝集化成分と、ワックス粒子とを含有し、
前記加熱工程における加熱温度THと、前記樹脂粒子の軟化点TmPと、前記ワックス粒子の融点TmWとが、TmP<TmW≦THの関係を満足し、
前記ワックス粒子のJIS K2235で規定される針入度が5以下であり、
前記ワックス粒子のうち、下記式(2)で表される膜厚D以上の粒子径を有するワックス粒子Xの前記記録媒体への付与量が、0.01g/m2以上であることを特徴とする画像形成方法;
式(2):D=a×(b1/c1+b2/c2+b3/c3)
(式中、aは前記インクの前記記録媒体への付与量(g/m2)であり、b1は前記インク中の前記顔料の含有量(質量%)であり、c1は前記顔料の比重であり、b2は前記インク中の前記樹脂粒子の含有量(質量%)であり、c2は前記樹脂粒子の比重であり、b3は前記インク中の前記樹脂分散剤の含有量(質量%)であり、c3は前記樹脂分散剤の比重である。)。 - 前記ワックス粒子Xの前記記録媒体への付与量が、0.5g/m2以下である請求項1又は2に記載の画像形成方法。
- 前記加熱工程において、前記記録媒体を加圧する請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記ワックス粒子の平均粒子径が、前記膜厚D以上である請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成方法。
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