JP6411650B2 - 画像形成方法及びダンボール - Google Patents
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Description
インクジェット法による画像形成法は、近年、高速での画像の形成が可能であり、多種多様な基材に対して高品位の画像を記録し得ること等から広く利用されている。
しかしながら、ダンボールは記録面に凹凸及び反りがあり、インクジェット法により画像を形成する場合、インクジェットヘッドと記録面との間隔を離さないとインクジェットヘッドと記録面との接触が生じやすく安定した画像形成ができない。一方、インクジェットヘッドと記録面との間隔を離した場合、インク液滴量が少ないと所望の位置に着弾させることは難しい。そのため、インク液滴量を多くすることが有効である。ところが、液滴量が多いとインク液滴の着弾干渉及び着弾後のインク液滴の合一が起きやすくなり、形成された画像において部分的に濃度が高い領域が生じて濃度ムラとなる現象(いわゆるモトル:mottle)が発生しやすい。モトルの発生を抑制するためには、インクジェットヘッドにおけるノズル密度を下げてインク液滴の着弾干渉を起き難くする必要がある。その一方で、着滴後にインク液滴が広がらない場合は、液滴間に隙間が生じ、ダンボール地の色が現れて所望の色相(フレキソ色)を再現ができない傾向がある。
このような画像形成システムで用いられるインク組成物をダンボールへの画像形成に適用した場合、着滴したインク液滴が十分に広がらずダンボール地の色が見えてしまい、フレキソ色を再現できない。一方、樹脂粒子及びワックス粒子を含有しないインク組成物を適用した場合は、フレキソ色は再現できでも画像の耐擦性に劣る傾向にある。
<1> 少なくとも1種の酸性化合物を有するpH2以下の処理液をL*≦90のダンボール基材上に付与すること、色材及び水を含み、樹脂粒子及びワックス粒子の合計含有量が第1のインク組成物全質量に対して2質量%以下である第1のインク組成物を、インクジェット法により10ピコリットル以上の液滴量とする条件で、処理液が付与されたダンボール基材の処理液付与面に付与すること、樹脂、ワックス、及び水を含み、色材の含有量が第2のインク組成物全質量に対して0.5質量%以下である第2のインク組成物を、ダンボール基材に付与された第1のインク組成物上に付与すること、を有する画像形成方法。
<3> 第1のインク組成物に含まれる色材は、顔料を含む<1>又は<2>に記載の画像形成方法。
<4> ダンボール基材上の処理液付与面に付与することにおいては、ノズル密度が1インチあたり600個以下のインクジェットヘッドにより第1のインク組成物を付与する<1>〜<3>のいずれか1つに記載の画像形成方法。
<5> ダンボール基材上の処理液付与面に付与することにおいては、ノズル密度が1インチあたり400個以下のインクジェットヘッドにより、25ピコリットル以上40ピコリットル以下の液滴量にて、第1のインク組成物を付与する<1>〜<4>のいずれか1つに記載の画像形成方法。
<6> 第2のインク組成物中の樹脂が樹脂粒子であり、第2のインク組成物中のワックスがワックス粒子であり、第2のインク組成物がインクジェット法により付与される<1>〜<5>のいずれか1つに記載の画像形成方法。
<7> 第1のインク組成物を付することにおいては、網点面積率を100%以上として第1のインク組成物を付与する<1>〜<6>のいずれか1つに記載の画像形成方法。
本発明の一実施形態の画像形成方法は、少なくとも1種の酸性化合物を有するpH2以下の処理液をL*≦90のダンボール基材上に付与すること(以下、処理液付与工程ともいう)、色材及び水を含み、樹脂粒子及びワックス粒子の合計含有量が第1のインク組成物全質量に対して2質量%以下である第1のインク組成物を、インクジェット法により10ピコリットル以上の液滴量とする条件で、処理液が付与されたダンボール基材の処理液付与面に付与すること(以下、第1のインク付与工程ともいう)、樹脂、ワックス、及び水を含み、色材の含有量が第2のインク組成物全質量に対して0.5質量%以下である第2のインク組成物を、ダンボール基材に付与された第1のインク組成物上に付与すること(以下、第2のインク付与工程ともいう)、を有する。
従来の樹脂粒子及びワックス粒子を含有したインク組成物は、着弾後の液滴が十分に広がらずフレキソ色は再現できなかった。一方、樹脂粒子及びワックス粒子を含有しないインク組成物は、フレキソ色は再現しやすいものの、画像の耐擦性に劣っていた。
これに対して、本発明の一実施形態の画像形成方法では、処理液付与工程により処理液がダンボール基材に付与され、付与された処理液の上に第1のインク組成物が付与されることで、第1のインク組成物中の成分(特に色材)が凝集する。そのため、色材の基材への浸透が抑制され、基材表面に色材が留まると考えられる。さらに、第1のインク組成物が色材を含有し、第1のインク組成物中の樹脂粒子及びワックス粒子の合計含有量が2質量%以下であることで、ダンボール基材に着弾した後の第1のインク組成物の液滴が適度に広がるため、凝集作用により液滴同士の合一は抑制しつつも、ダンボール基材上に隙間の発生を抑えた画像が形成され、所望の色相の画像が得られる。これにより、モトル(濃度ムラ)の発生が抑制され、フレキソ色の再現性が高い画像が得られる。そして、第1のインク組成物が付与されたダンボール基材上の第1のインク組成物上に、樹脂及びワックスを含む第2のインク組成物が付与されることで、画像の耐擦性を保持することができる。
このような工程を経ることで、フレキソ色再現性、及び耐擦性に優れ、モトルの発生が抑制された画像が形成される。
なお、画像形成に用いるインク組成物を単に「インク」ということがある。また、インク組成物中の成分の凝集を、「インク(組成物)の凝集」ということがある。また、ダンボール基材を単に「基材」ということがある。
なお、本明細書中、数値範囲を表す「〜」はその上限及び下限の数値を含む範囲を表す。更に本明細書においてインク組成物中の各成分の量は、インク組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、インク組成物中に存在する複数の物質の合計量を意味する。
この点において、融点を有しない又は融点が170℃を超える高分子化合物である「樹脂」とは区別できる。
融点は、示差走査熱量計(DSC:Differential scanning calorimetry)(例えば、(株)日立ハイテクサイエンス製の示差走査熱量計(DSC)EXSTAR6220)を用いたDSC測定における吸熱ピークトップの温度を意味する。
画像形成方法は、少なくとも1種の酸性化合物を有するpH2以下の処理液をL*≦90のダンボール基材上に付与する処理液付与工程を有する。
処理液付与工程は、後述のインク組成物中の成分を凝集させる酸性化合物を少なくとも1種含むpH2以下の処理液をダンボール基材上に付与する工程であり、後述の第1のインク付与工程において付与されるインク組成物中の成分を凝集させる。インク組成物中の成分(特に色材)がダンボール基材上で凝集するため、インク組成物中の成分のダンボール基材中への浸透を抑制できる。
画像形成方法においては、L*≦90のダンボール基材上に画像を形成する。ダンボール基材とは、波状に加工した紙(中しん:corrugationg medium)に少なくとも1枚の平面紙(ライナー:liner)を接着することで作製される紙基材である。
L*≦90のダンボール基材は、白色以外のダンボールを指す。すなわち、画像形成方法は、白色以外のダンボール基材にインクジェット法によりインク組成物を付与した場合に、フレキソ色を再現することができる。
ダンボール基材としては、フレキソ色の再現性の効果がより顕著に現れる観点から、L*≦80のダンボール基材が好ましく、L*≦70のダンボール基材がさらに好ましい。また、L*≧10のダンボール基材が好ましく、L*≧30のダンボール基材がより好ましい。
また、同様の観点から、L*=63、a*=8、b*=26を中心としたΔE≦10の範囲の色域を有するダンボール基材が好ましい。
ダンボール基材のL*、a*、b*、及びΔEは、GretagMacbeth社製のSpectrolinoにより測定される値である。
ダンボール基材に用いられる中しんとしては、例えば、王子マテリア社製、レンゴー社製の一般中しん、強化しん、軽量中しん、及び耐水中しんが挙げられる。
ダンボール基材としては、上述の中しんを波状に加工し、加工された中しんに上述のライナーを接着したものも使用でき、本発明の一実施形態においては接着後のダンボールを用いることが好ましい。波状に加工された中しんとライナーとを接着したダンボール基材としては、中しんを2枚のライナーで挟んで接着した両面ダンボールの他、中しんに1枚のライナーを接着した片面ダンボール、ライナー/中しん/ライナー/中しん/ライナーの順に積層した複両面ダンボール、ライナー/中しん/ライナー/中しん/ライナー/中しん/ライナーの順に積層した複々両面ダンボールが挙げられる。
処理液は、少なくとも1種の酸性化合物を有し、pH2以下である。
フレキソ色再現性及びモトル発生の抑制の観点から、処理液のpHは1以下が好ましく、0.8以下がより好ましい。
なお、pHは、pHメーターWM−50EG(東亜DDK(株)製)を用いて25℃(±1℃)の環境下で測定される値である。
酸性化合物としては、インク組成物のpHを低下させ得る化合物が挙げられる。
酸性化合物としては、有機酸性化合物及び無機酸性化合物のいずれを用いてもよく、有機酸性化合物及び無機酸性化合物から選択される化合物を2種以上併用してもよい。
有機酸性化合物としては、酸性基を有する有機化合物が挙げられる。
酸性基としては、リン酸基、ホスホン酸基、ホスフィン酸基、硫酸基、スルホン酸基、スルフィン酸基、及びカルボキシ基等を挙げることができる。酸性基は、インク組成物の凝集速度の観点から、リン酸基又はカルボキシ基であることが好ましく、カルボキシ基であることがより好ましい。
これにより、カルボキシ基等の弱酸性の官能基で分散安定化しているインク組成物中の色材などの表面電荷を、よりpKaの低い有機酸性化合物と接触させることにより減じ、分散安定性を低下させることができる。
無機酸性化合物としては、リン酸、硝酸、亜硝酸、硫酸、塩酸などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。無機酸性化合物としては、インク組成物の凝集速度の観点から、リン酸が最も好ましい。
酸性化合物として有機酸性化合物と無機酸性化合物とを併用する場合において、有機酸性化合物と無機酸性化合物との含有比は、凝集速度の観点から、有機酸性化合物の含有量に対する無機酸性化合物の含有量が、5モル%〜50モル%であることが好ましく、10モル%〜40モル%であることがより好ましく、15モル%〜35モル%であることがさらに好ましい。
多価金属塩及びカチオン性ポリマーについては、例えば、特開2011−042150号公報の段落0155〜0156に記載されている多価金属塩及びカチオン性ポリマーを用いることができる。
処理液は水を含有することが好ましい。
水の含有量は、処理液の全質量に対して、好ましくは50質量%〜90質量%であり、より好ましくは60質量%〜80質量%である。
処理液は、水溶性溶剤の少なくとも1種を含むことが好ましい。
水溶性溶剤として、具体的には、後述の第1のインク組成物が含むことができる水溶性溶剤を、処理液においても同様に用いることができる。
中でも、処理液の基材への浸透性の観点から、ポリアルキレングリコール又はその誘導体であることが好ましく、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル、トリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコールモノアルキルエーテル、ポリオキシプロピレングリセリルエーテル、及びポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコールから選ばれる少なくとも1種であることがより好ましく、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル(TPGmME)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(DEGmBE)から選ばれる少なくとも1種がより好ましい。
処理液は、界面活性剤の少なくとも1種を含んでもよい。
界面活性剤は、表面張力調整剤として用いることができる。表面張力調整剤としては、例えば、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ベタイン系界面活性剤等が挙げられる。中でも、インク組成物の凝集速度の観点から、ノニオン性界面活性剤又はアニオン性界面活性剤が好ましい。
本発明における処理液は、含窒素ヘテロ環化合物を含有してもよい。これにより、処理液の付与に用いる装置が錆びることを防ぐことができる。
ヘテロ環としては、例えば、テトラゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、チアジアゾール環、オキサジアゾール環、セレナジアゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ベンズオキサゾール環、ベンズチアゾール環、ベンズイミダゾール環、ピリミジン環、トリアザインデン環、テトラアザインデン環、ペンタアザインデン環等が挙げられる。
また、処理液中における含窒素ヘテロ環化合物の含有量には特に限定はないが、処理液の全質量に対し、0.1質量%〜10質量%が好ましく、0.1質量%〜4質量%がより好ましい。
即ち、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾインダゾール、ベンゾトリアゾール、テトラゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、ピリジン、キノリン、ピリミジン、ピペリジン、ピペラジン、キノキサリン、モルホリンなどが挙げられ、これらは、上記のアルキル基、カルボキシ基、スルホ基などの置換基を有してよい。
好ましい含窒素6員環化合物の具体例としては、トリアジン、メチルトリアジン、ジメチルトリアジン、ヒドロキシエチルトリアジン環、ピリミジン、4−メチルピリミジン、ピリジン、及びピロリンが挙げられる。
処理液は、必要に応じ、上記以外のその他の添加剤を含んでいてもよい。
処理液に含有され得るその他の添加剤としては、後述のインク組成物に含有され得るその他の添加剤と同様である。
処理液の粘度としては、インク組成物の凝集速度の観点から、0.5mPa・s〜10mPa・sの範囲が好ましく、1mPa・s〜5mPa・sの範囲がより好ましい。粘度は、VISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用いて25℃(±1℃)の条件下で測定される値である。
処理液の付与は、塗布法、例えば、インクジェット法、浸漬法などの公知の方法を適用して行なうことができる。塗布は、例えば、バーコーター、エクストルージョンダイコーター、エアードクターコーター、ブレードコーター、ロッドコーター、ナイフコーター、スクイズコーター、リバースロールコーター、バーコーター等を用いた公知の塗布方法によって行なうことができる。インクジェット法の詳細については後述する。
具体的には、ダンボール基材上に、第1のインク組成物を付与する前に、予め第1のインク組成物中の成分(例えば、色材など)を凝集させるため処理液を付与しておき、ダンボール基材上に付与された処理液に接触するように第1のインク組成物を付与して画像化する。これにより、インクジェット記録を高速化でき、フレキソ色再現性に優れ、モトル発生が抑制された画像が得られる。
第1のインク付与工程は、色材及び水を含み、樹脂粒子及びワックス粒子の合計含有量が第1のインク組成物全質量に対して2質量%以下である第1のインク組成物を、インクジェット法により10ピコリットル以上の液滴量とする条件で、処理液が付与されたダンボール基材の処理液付与面に付与する。
インクジェットヘッドとしてノズル密度の低いヘッドを用いてシングルパスで画像形成した場合においても、高いフレキソ色の再現性を実現できる。
第1のインク組成物は、色材及び水を含み、樹脂粒子及びワックス粒子の合計含有量が第1のインク組成物全質量に対して2質量%以下である。
上記の樹脂粒子及びワックス粒子は、粒子形態の水不溶性樹脂及び水不溶性ワックスが好ましい。「水不溶性」とは、水100質量部(25℃)に対する溶解量が5.0質量部以下であることを指す。
また、上記の樹脂粒子及びワックス粒子は、1nm〜200nmの範囲の体積平均粒子径を有する粒子であることが好ましい。体積平均粒子径は、光散乱を用いた粒度分布測定装置(例えば、日機装(株)製のマイクロトラックUPA(登録商標)EX150)によって測定された値を指す。
さらに、上記の樹脂粒子は樹脂からなる粒子である点で、後述する樹脂で被覆された顔料(樹脂被覆顔料)と区別される。また、上記のワックス粒子はワックスからなる粒子である点で、ワックスで被覆された顔料とは区別される。
第1のインク組成物は、色材を少なくとも1種含有する。
色材としては、顔料を用いてもよく、酸性染料を用いてもよい。色材としては顔料を用いることが好ましく、顔料を用いる場合、顔料の表面の少なくとも一部が樹脂(以下、「被覆樹脂」ともいう)によって被覆された構造の、樹脂被覆顔料が好ましい。これにより、第1のインク組成物の分散安定性が向上し、形成される画像の品質が向上する。
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ができ、例えば、有機顔料、及び無機顔料のいずれであってもよい。また、着色顔料としてカーボンブラック顔料、マゼンタ顔料、シアン顔料及びイエロー顔料を用いてもよい。顔料は、水に殆ど不溶であるか又は難溶である顔料であることが、インク着色性の点で好ましい。
なお、体積平均粒子径は、既述の方法で測定できる。
顔料の第1のインク組成物中における含有量としては、画像濃度の観点から、第1のインク組成物に対して、1質量%〜20質量%が好ましく、2質量%〜10質量%がより好ましい。
樹脂被覆顔料における被覆樹脂としては、分散剤が好ましい。
分散剤としては、ポリマー分散剤、又は低分子の界面活性剤型分散剤のいずれでもよい。
また、ポリマー分散剤は、水溶性の分散剤、又は非水溶性の分散剤のいずれでもよい。
さらに、合成系の親水性高分子化合物としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル等のビニル系高分子、非架橋ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸又はそのアルカリ金属塩、水溶性スチレンアクリル樹脂等のアクリル系樹脂、水溶性スチレンマレイン酸樹脂、水溶性ビニルナフタレンアクリル樹脂、水溶性ビニルナフタレンマレイン酸樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のアルカリ金属塩、四級アンモニウムやアミノ基等のカチオン性官能基の塩を側鎖に有する高分子化合物、セラック等の天然高分子化合物等が挙げられる。
より具体的には例えば、特開2005−41994号公報、特開2006−273891号公報、特開2009−084494号公報、特開2009−191134等に記載の水不溶性樹脂を好適に用いることができる。
上記GPCは、HLC−8020GPC(東ソー(株)製)を用い、カラムとして、TSKgel(登録商標)、Super Multipore HZ−H(東ソー(株)製、4.6mmID×15cm)を3本用い、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いて行う。
また、GPCは、試料濃度を0.45質量%、流速を0.35ml/min、サンプル注入量を10μl、測定温度を40℃とし、示差屈折率(RI)検出器を用いて行なう。
検量線は、東ソー(株)製「標準試料TSK standard,polystyrene」:「F−40」、「F−20」、「F−4」、「F−1」、「A−5000」、「A−2500」、「A−1000」、「n−プロピルベンゼン」の8サンプルから作製する。
即ち、樹脂被覆顔料は、架橋剤によって架橋された樹脂により、顔料の表面の少なくとも一部が被覆されている樹脂被覆顔料であることが好ましい。
架橋剤によって架橋された樹脂により顔料の表面の少なくとも一部が被覆されている樹脂被覆顔料については、特開2012−162655号公報の、段落0029〜0048、段落0110〜0118、及び段落0121〜0129、並びに、特開2013−47311号公報の段落0035〜0071の記載を適宜参照できる。
架橋剤として、具体例としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、1,6−へキサンジオールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ジプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル等が挙げられ、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテルが好ましい。
酸性染料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アゾ染料、アゾメチン染料、キサンテン染料、キノン染料などが挙げられる。
具体的には、特開2010−94864号公報の段落0032〜0034に記載の酸性染料が挙げられる。
酸性染料の第1のインク組成物中における含有量としては、画像濃度の観点から、第1のインク組成物の全質量に対して、1質量%〜20質量%が好ましく、2質量%〜10質量%がより好ましい。
第1のインク組成物は水を含有する。
水の含有量には特に制限はないが、水の含有量は、第1のインク組成物の全質量に対し、例えば50質量%以上とすることができる。
上記水の含有量は、第1のインク組成物の全質量に対して、50質量%以上80質量%以下が好ましく、より好ましくは50質量%以上75質量%以下であり、さらに好ましくは50質量%以上70質量%以下である。
第1のインク組成物は、水溶性溶剤を含有してもよい。
これにより、インクジェットヘッドからの吐出性及びインク組成物の保存安定性がより向上する。
本明細書中において、「水溶性」とは、水に一定濃度以上溶解できる性質を指す。「水溶性」としては、25℃の水100gに対して5g以上(より好ましくは10g以上)溶解する性質が好ましい。
水溶性溶剤としては、例えば、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ペンタエチレングリコール、ジプロピレングリコール等のグリコール類、2−ブテン−1,4−ジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、1,2−オクタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,2−ペンタンジオール、4−メチル−1,2−ペンタンジオール等のアルカンジオールなどの多価アルコール類、特開2011−42150号公報の段落0116に記載の、糖類や糖アルコール類、ヒアルロン酸類、炭素原子数1〜4のアルキルアルコール類、グリコールエーテル類、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン等が挙げられる。これら溶剤は、1種又は2種以上を適宜選択して用いることができる。多価アルコール類は、乾燥防止剤又は湿潤剤としても有用であり、例えば、特開2011−42150号公報の段落0117に記載の例も挙げられる。また、ポリオール化合物は、浸透剤として好ましく、脂肪族ジオールとしては、例えば、特開2011−42150号公報の段落0117に記載の例が挙げられる。
また、その他の水溶性溶剤としては、例えば、特開2011−46872号公報の段落0176〜0179に記載されている水溶性溶剤、及び特開2013−18846号公報の段落0063〜0074に記載されている水溶性溶剤の中から適宜選択することもできる。
上記総含有量が10質量%以上であることで、ヘッドからの吐出性及び保存安定性がより向上する。
上記総含有量は、第1のインク組成物の全質量に対し、15質量%〜55質量%であることがより好ましく、20質量%〜50質量%であることがさらに好ましい。
第1のインク組成物は、必要に応じて、界面活性剤を少なくとも1種含有することができる。界面活性剤は、例えば表面張力調整剤として用いることができる。
界面活性剤としては、分子内に親水部と疎水部とを合わせ持つ構造を有する化合物を有効に使用することができ、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、及びベタイン系界面活性剤のいずれも使用することができる。さらに、上述したポリマー分散剤を界面活性剤としても用いてもよい。また、フッ素系界面活性剤も好ましく用いることができる。
アセチレングリコール系界面活性剤としては、例えば、2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール及び2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオールのアルキレンオキシド付加物等を挙げることができ、これから選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。これらの化合物の市販品としては例えば、日信化学工業社のオルフィンE1010などのEシリーズ、サーフィノール(登録商標)シリーズ等を挙げることができる。
アセチレングリコール系界面活性剤以外の界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤が好ましい。フッ素系界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、ベタイン系界面活性剤が挙げられ、この中でアニオン系界面活性剤がより好ましい。アニオン系界面活性剤の例としては、Capstone FS−63、Capstone FS−61(Dupont社製)、フタージェント100、フタージェント110、フタージェント150(株式会社ネオス社製)、CHEMGUARD S−760P(Chemguard Inc.社製)等が挙げられる。
ここで、第1のインク組成物の表面張力は、Automatic Surface Tensiometer CBVP−Z(協和界面科学(株)製)を用い、液温25℃(±1℃)の条件下で測定された値を指す。
第1のインク組成物は尿素を含有することができる。
尿素は、保湿機能が高いため、固体湿潤剤としてインクの望ましくない乾燥又は凝固を効果的に抑制することができる。
さらに第1のインク組成物は、コロイダルシリカと尿素とを含むことでインクジェットヘッド等のメンテナンス性(拭き取り作業性)がより効果的に向上する。
即ち、尿素の含有量が1.0質量%以上であって、コロイダルシリカの含有量が0.01質量%以上である組み合わせが好ましく、尿素の含有量が1.0質量%〜20質量%であって、コロイダルシリカの含有量が0.02質量%〜0.5質量%である組み合わせがより好ましく、尿素の含有量が3.0質量%〜10質量%であって、コロイダルシリカの含有量が0.03質量%〜0.2質量%である組み合わせが特に好ましい。
第1のインク組成物は、必要に応じ、コロイダルシリカを含有していてもよい。
これにより、インクの連続吐出時の安定性をより向上させることができる。
コロイダルシリカは、平均粒子径が数100nm以下のケイ素を含む無機酸化物の微粒子からなるコロイドである。コロイダルシリカは、主成分として二酸化ケイ素(その水和物を含む)を含み、少量成分としてアルミン酸塩(アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウムなど)を含んでいてもよい。
またコロイダルシリカには、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化アンモニウム等の無機塩類やテトラメチルアンモニウムヒドロキシド等の有機塩類が含まれていてもよい。これらの無機塩類及び有機塩類は、例えば、コロイドの安定化剤として作用する。
コロイダルシリカについては、例えば、特開2011−202117号公報の段落0043〜0050の記載を適宜参照することができる。
また、第1のインク組成物は、必要に応じ、コロイダルシリカに代えて、又は、コロイダルシリカに加えて、ケイ酸アルカリ金属塩を含有してもよい。ケイ酸アルカリ金属塩については、特開2011−202117号公報の段落0052〜0056の記載を適宜参照することができる。
第1のインク組成物は、必要に応じて、水溶性高分子化合物を少なくとも1種含有してもよい。
水溶性高分子化合物としては特に限定はなく、例えば、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール等の公知の水溶性高分子化合物を用いることができる。
また、水溶性高分子化合物としては、処理液に含まれることがある特定高分子化合物、又は特開2013−001854号公報の段落0026〜0080に記載された水溶性高分子化合物も好適である。
第1のインク組成物は、必要に応じ、消泡剤を少なくとも1種含有していてもよい。
消泡剤としては、例えばシリコーン系化合物(シリコーン系消泡剤)、プルロニック系化合物(プルロニック系消泡剤)等が挙げられ、これらの中でも、シリコーン系消泡剤が好ましい。
シリコーン系消泡剤としては、ポリシロキサン構造を有するシリコーン系消泡剤が好ましい。
市販品としては、BYK−012、017、021、022、024、025、038、094(以上、ビックケミー・ジャパン(株)製)、KS−537、KS−604、KM−72F(以上、信越化学工業(株)製)、TSA−739(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)、オルフィンAF104(日信化学工業(株)製)等が挙げられる。
中でも、シリコーン系消泡剤である、BYK−017、021、022、024、025、094、KS−537、KS−604、KM−72F、TSA−739が好ましく、中でも、インクの吐出安定性の点でBYK−024が最も好ましい。
第1のインク組成物は、必要に応じ、無機塩を少なくとも1種含有していてもよい。
これにより、形成された画像の面アレが抑制される。
ここで、面アレ(graininess)とは、画像の明るい領域(ハイライト)と暗い領域(シャドウ)の中間の領域(中間調領域)において、インク組成物の濃度の高い部分と低い部分が偏在して、荒れているように見える現象のことをいう。
「面アレ」は、従来の「にじみ(bleed)」や「スジ(streak)」のようなインク組成物の局部的な凝集不足により生じる現象ではなく、基材上に処理液が不均一に分布することによる凝集不均一に起因する現象である。
中でも、インクの減粘抑制及び面アレ抑制に優れるという点から、1価の塩が好ましく、アルカリ金属塩がより好ましく、塩化リチウム、硝酸リチウム、塩化カリウム、又は硝酸カリウムがさらに好ましい。
無機塩は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
第1のインク組成物が無機塩を含有する場合、第1のインク組成物中における無機塩の含有量(2種以上の場合には合計の含有量)には特に限定はないが、第1のインク組成物の全質量に対し、0.01質量%〜0.1質量%が好ましく、0.02質量%〜0.1質量%がより好ましく、0.03質量%〜0.1質量%が特に好ましい。
第1のインク組成物は、上記成分に加えて必要に応じてその他の成分を含有していてもよい。
その他の成分としては、例えば、固体湿潤剤、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、粘度調整剤、防錆剤、キレート剤等の公知の添加剤が挙げられる。
第1のインク組成物の物性には特に制限はないが、以下の物性であることが好ましい。
第1のインク組成物は、凝集速度及び組成物の分散安定性の観点から、25℃(±1℃)におけるpHが7.5以上であることが好ましい。
第1のインク組成物のpH(25℃±1℃)は、pH7.5〜pH13が好ましく、pH7.5〜pH10がより好ましい。なお、pHは、pHメーターWM−50EG(東亜DDK(株)製)を用いて25℃(±1℃)の条件下で測定される値である。
粘度は、VISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用いて25℃(±1℃)の条件下で測定される値である。
第1のインク付与工程において、インクジェット法により10ピコリットル以上の液滴量とする条件で、第1のインク組成物を付与する。
液滴量を10ピコリットル以上として付与することで、ダンボール基材とインクジェットヘッドとの間隔が広い場合においてもインク組成物の着弾干渉を抑制でき、液滴の合一によるモトルの発生を抑制できる。また、インクジェットヘッドとしてノズル密度の低いヘッドを用いても、高いフレキソ色の再現性を実現できる。
また、ダンボール基材への画像形成の方式としては、ライナーと波状に加工した紙(中しん)とを張り合わせたダンボールに画像形成するポストプリントの方式があり、用紙のロスを防ぐという観点で好ましい。
ポストプリント方式を用いる場合、張り合わされた印刷表面には張り合わせに由来する凹凸が生じたり、また基材が反る事に由来する非平滑性が生じる。そのために、インクジェットヘッドと基材の記録面との間隔は3mm以上が好ましく、5mm以上が更に好ましく、10mm以上が特に好ましい。
また、液滴の量の上限が80ピコリットル以下であることで、基材の記録面に付与される液量が多くなりすぎず、モトルの発生が抑制される。
上記ノズル密度を達成するためには1)好ましい範囲のノズル密度を有するインクジェットヘッドを用いる方法、2)好ましい範囲のノズル密度以下のノズル密度を持つインクジェットヘッドを組み合わせて使う方法、3)好ましいノズル密度以下のノズル密度を持つインクジェットヘッドを用紙搬送方向に対して斜めに配置して隣接するノズルを用紙搬送方向と垂直方向に近づける方法、4)好ましい範囲のノズル密度以上のノズル密度を有するヘッドを用いて必要なノズルのみ使用する方法が考えられるが、装置価格を低く抑えるという観点から1)、2)、又は3)の方法を用いることが好ましい。
本発明の画像形成方法に好ましく用いられるヘッドとしてはSG1024ヘッドFUJIFILM Dimatix社製:400npi)、QEヘッド(FUJIFILM Dimatix社製:100npi)、QSヘッド(FUJIFILM Dimatix社製:100npi)、Polarisヘッド(FUJIFILM Dimatix社製:200npi)が挙げられる。SG1024ヘッドは1)の方法で用いられることが好ましく、QEヘッド、及びQSヘッドは2)、並びに3)の方法で用いられることが好ましく、Polarisヘッドは2)の方法で用いられることが好ましい。これらヘッドの最低液滴量は約10ピコリットルのもの、30ピコリットルのもの、80ピコリットルのものがラインナップされており、30ピコリットルのものが用いられることが好ましい。
なお、網点面積率とは、単位面積あたりに占める網点の面積の割合を百分率で表したものを意味する。
画像形成方法は、樹脂、ワックス、及び水を含み、色材の含有量が第2のインク組成物全質量に対して0.5質量%以下である第2のインク組成物を、ダンボール基材に付与された第1のインク組成物上に付与する第2のインク付与工程を有する。
第2のインク組成物を、前述の第1のインク組成物が付与されたダンボール基材上に付与することで、耐擦性に優れた画像が形成される。
第2のインク組成物は、樹脂、ワックス、及び水を含み、色材の含有量がインク組成物全質量に対して0.5質量%以下である。
第2にインク組成物は、樹脂及びワックスを含むことで、形成される画像に耐擦性が付与される。
また、第2のインク組成物は、色材の含有量がインク組成物全質量に対して0.5質量%以下であり、0.1質量%以下であることが好ましく、0質量%(含まれないこと)が特に好ましい。
第2のインク組成物は、樹脂を少なくとも1種含有する。これにより、画像の耐擦性がより向上する。
樹脂は、インク組成物中の分散安定性の観点から、粒子の形態で含有されることが好ましい。すなわち、樹脂は樹脂粒子の形態で含まれることが好ましい。また、樹脂を含める場合、ラテックスを用いてもよい。
これらの樹脂は、さらに変性された樹脂であってもよい。
樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリビニル樹脂(例:塩化ビニル、酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、又はポリビニルブチラール等)、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂(例:フタル酸樹脂等)、アミノ材料(例:メラミン樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、アミノアルキド共縮合樹脂、ユリア樹脂、尿素樹脂等)などが挙げられる。
また、樹脂は、上記に例示された樹脂を構成する構造単位を2種以上含む共重合体であってもよく、2種以上の樹脂の混合物であってもよい。
第2のインク組成物に用いる樹脂は、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ウレタン樹脂は、ポリマー間で水素結合のような強固な相互作用が可能なウレタン部位と、ポリマー間での相互作用が比較的弱い非ウレタン部位とから形成されており、インクの膜が形成される際に、ミクロな構造として、相互作用が比較的強い部位と比較的弱い部位とがそれぞれ寄り集まって海−島構造を構築しているものと推定され、これによりウレタンが柔軟性を有するものと推定される。
ウレタン樹脂の調製方法は特に限定されないが、ジイソシアネート化合物とジオール化合物とを有機溶剤中でウレタン化させて調製されることが好ましく、更には、インクの水分散性及びインク組成物と記録基材との親和性の観点から、ジイソシアネート化合物、ジオール化合物及びカルボキシ基を含むジオール化合物の有機塩を有機溶剤中でウレタン化反応させて調製されることがより好ましい。この場合に使用されるジイソシアネート化合物としては、脂肪族、芳香族、又は脂環族の各種公知ジイソシアネート化合物を使用することができる。
ジオール化合物としては、ポリエーテル構造、ポリエステル構造及びポリカーボネート構造の少なくとも1つを有することが好ましい。
この中でも、ジメチロールプロパン酸(DMPA)及びジメチロールブタン酸(DMBA)が好ましい。
ウレタン樹脂は、インクの水分散性の点で、ジイソシアネート化合物に由来する構造と、ジオール化合物に由来する構造と、カルボキシ基を含むジオール化合物の有機塩に由来する構造と、を含むことが好ましい。
なお、酸価は樹脂粒子1グラム(g)を中和するのに必要な水酸化カリウムのモル数で表される。すなわち、酸価は、JIS規格(JIS K0070:1992)による測定法で求められる値である。
なお、重量平均分子量は、既述の方法で測定できる。
本明細書中において、アクリル樹脂とは、(メタ)アクリル酸に由来する構造単位を含む樹脂を意味する。アクリル樹脂は、(メタ)アクリル酸に由来する構造単位以外の構造単位を含んでいてもよい。
アクリル樹脂としては、脂環族基を有する構造単位を、芳香族基を有する構造単位に変更した形態、又は、脂環族基を有する構造単位に加えて芳香族基を有する構造単位を含む形態が好ましい。
いずれの形態においても、脂環族基を有する構造単位及び芳香族基を有する構造単位の総含有量は、ポリマーの全質量に対し、3質量%〜95質量%が好ましく、5質量%〜75質量%がより好ましく、10質量%〜50質量%が更に好ましい。
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原子数が3〜10のシクロアルキル(メタ)アクリレートが挙げられる。
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。
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。
これらのうち、定着性、耐ブロッキング性、及び自己分散性ポリマー粒子の分散安定性の観点から、2環式(メタ)アクリレート又は3環式以上の多環式(メタ)アクリレートが好ましく、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、又はジシクロペンタニル(メタ)アクリレートがより好ましい。
芳香族基含有モノマーとしては、例えば、芳香族基含有(メタ)アクリレートモノマー(例えば、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート等)、スチレン系モノマー等が挙げられる。
中でも、ポリマー鎖の親水性と疎水性のバランスとインク定着性の観点から、芳香族基含有(メタ)アクリレートモノマーが好ましく、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、又はフェニル(メタ)アクリレートがより好ましく、フェノキシエチル(メタ)アクリレート又はベンジル(メタ)アクリレートがさらに好ましい。
アルキル基含有モノマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(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;ヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシペンチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート等の水酸基を有するエチレン性不飽和モノマー;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。
中でも、アルキル(メタ)アクリレートが好ましく、アルキル基の炭素原子数が1〜4であるアルキル(メタ)アクリレートがより好ましく、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、又はブチル(メタ)アクリレートがさらに好ましく、メチル(メタ)アクリレートが更に好ましい。
・P−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(70/20/10)
・P−2: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(48/42/10)
・P−3:メチルメタクリレート/ベンジルメタクリレート/メタクリル酸 共重合体(65/25/10)
・P−4:イソプロピルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/メタクリル酸 共重合体(50/40/10)
・P−5:ブ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(60/30/10)
ここで、自己分散性ポリマーとは、界面活性剤の不存在下、転相乳化法により分散状態としたとき、ポリマー自身が有する官能基(特に、カルボキシ基等の酸性基又はその塩)によって、水性媒体中で分散状態となり得る水不溶性ポリマーをいう。
ここで、分散状態とは、水性媒体中に水不溶性ポリマーが液体状態で分散された乳化状態(エマルション)、及び、水性媒体中に水不溶性ポリマーが固体状態で分散された分散状態(サスペンジョン)の両方の状態を含むものである。
また、「水不溶性」とは、水100質量部(25℃)に対する溶解量が5.0質量部以下であることを指す。
樹脂のガラス転移温度(Tg)は、画像の耐擦性の観点から、40℃以上であることが好ましい。
樹脂のガラス転移温度の上限は、250℃であることが好ましい。
樹脂のガラス転移温度は、好ましくは50℃以上230℃以下の範囲である。
具体的には、測定Tgとしては、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された値を意味する。但し、ポリマーの分解等により測定が困難な場合には、下記の計算式で算出される計算Tgを適用する。計算Tgは下記の式(1)で計算されるものである。
1/Tg=Σ(Xi/Tgi) ・・・(1)
ここで、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からnまでの和をとる。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。
重量平均分子量が3,000以上であると、水溶性成分量を効果的に抑制することができる。また、重量平均分子量を200,000以下とすることで、自己分散安定性を高めることができる。重量平均分子量は、既述のGPC法により測定できる。
樹脂粒子の体積平均粒子径は、既述の方法で測定できる。
上記含有量が0.3質量%以上であると、画像の耐擦性をより向上させることできる。
上記含有量が10.0質量%以下であると、インクの吐出性をより向上させることができ、また、低温環境下での析出物の発生を抑制する点でも有利である。
第2のインク組成物は、ワックスの少なくとも1種を含有する。これにより、耐擦性をより向上させることができる。
ワックスは、インク組成物中の分散安定性の観点から、粒子の形態で含有されることが好ましい。すなわち、ワックスはワックス粒子の形態で含むことが好ましい。ワックスを含める場合、ラテックスを用いてもよい。
ワックスは、1種単独であるいは複数種を混合して用いることができる。
第2のインク組成物は水を含有する。
水の含有量には特に制限はないが、水の含有量は、第2のインク組成物の全質量に対し、例えば50質量%以上とすることができる。
上記水の含有量は、第2のインク組成物の全質量に対して、50質量%以上80質量%以下が好ましく、より好ましくは50質量%以上75質量%以下であり、さらに好ましくは50質量%以上70質量%以下である。
第2のインク組成物は、水溶性溶剤を含有してもよい。
水溶性溶剤としては、公知のものを特に制限なく用いることができる。
水溶性溶剤の具体例は、第1のインク組成物に用い得る水溶性溶剤と同じものが挙げられる。
上記総含有量が10質量%以上であることで、ヘッドからの吐出性及び保存安定性がより向上する。
上記総含有量は、第2のインク組成物の全質量に対し、15質量%〜55質量%であることがより好ましく、20質量%〜50質量%であることがさらに好ましい。
第2のインク組成物は、必要に応じて、界面活性剤を少なくとも1種含有することができる。界面活性剤は、例えば表面張力調整剤として用いることができる。
界面活性剤としては、分子内に親水部と疎水部とを合わせ持つ構造を有する化合物を有効に使用することができ、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、及びベタイン系界面活性剤のいずれも使用することができる。さらに、上述したポリマー分散剤を界面活性剤としても用いてもよい。また、フッ素系界面活性剤も好ましく用いることができる。
界面活性剤の具体例は、第1のインク組成物に用い得る界面活性剤と同じものが挙げられる。また、好ましい態様も第1のインク組成物に用い得る界面活性剤と同じである。
第2のインク組成物は、上記成分に加えて必要に応じてその他の成分を含有していてもよい。
その他の成分としては、例えば、尿素、コロイダルシリカ、水性高分子化合物、消泡剤、固体湿潤剤、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、粘度調整剤、防錆剤、キレート剤等の公知の添加剤が挙げられる。
第2のインク組成物の物性には特に制限はないが、以下の物性を有することが好ましい。
第2のインク組成物は、凝集速度及び組成物の分散安定性の観点から、25℃(±1℃)におけるpHが7.5以上であることが好ましい。
インク組成物のpH(25℃±1℃)は、pH7.5〜pH13が好ましく、pH7.5〜pH10がより好ましい。なお、pHは、pHメーターWM−50EG(東亜DDK(株)製)を用いて25℃(±1℃)の環境下で測定される値である。
粘度は、VISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用いて25℃(±1℃)の条件下で測定される値である。
第2のインク組成物の付与は、例えば、塗布法、インクジェット法、浸漬法などの公知の方法を適用して行なうことができる。塗布は、例えば、バーコーター、エクストルージョンダイコーター、エアードクターコーター、ブレードコーター、ロッドコーター、ナイフコーター、スクイズコーター、リバースロールコーター、バーコーター等を用いた公知の塗布方法によって行なうことができる。インクジェット法の詳細については前述のとおりである。
第2のインク組成物の付与方法としては、塗布にコーターを用いた場合の第1のインク組成物と第2のインク組成物とのコーター上での混合を避けるとの観点から、インクジェット法が好ましい。
第2のインク付与工程において、第2のインク組成物中の樹脂が樹脂粒子であり、第2のインク組成物中のワックスがワックス粒子であり、第2のインク組成物がインクジェット法により付与される態様が好ましい。
上記のように、第2のインク組成物をインクジェット法により付与することは、塗布にコーターを用いた場合の第1のインク組成物と第2のインク組成物とのコーター上での混合を避けるとの観点から好ましく、樹脂粒子及びワックス粒子であることは、インクジェット法により吐出しやすい粘度に第2にインク組成物の粘度を調整しやすい点で有利である。
画像形成方法は、処理液付与工程、第1のインク付与工程、及び第2にインク付与工程のそれぞれの工程の後に、各工程で付与される処理液、第1のインク組成物、又は第2のインク組成物を乾燥させる乾燥工程を有していてもよい。
本工程では、上記画像を加熱乾燥させることが好ましい。
加熱乾燥を行うための手段としては、ヒータ等の公知の加熱手段、ドライヤ等の公知の送風手段、及び、これらを組み合わせた手段が挙げられる。
加熱乾燥を行うための方法としては、例えば、基材の画像形成面(記録面)とは反対側からヒータ等で熱を与える方法、基材の画像形成面に温風又は熱風をあてる方法、基材の画像形成面又は画像形成面とは反対側から、赤外線ヒータで熱を与える方法、これらの複数を組み合わせた方法、等が挙げられる。
加熱温度の上限には特に制限はないが、例えば100℃以下が好ましく90℃以下がより好ましい。
加熱乾燥の時間には特に制限はないが、0.1秒〜30秒が好ましく、0.2秒〜20秒がより好ましく、0.5秒〜10秒が特に好ましい。
本発明の一実施形態の画像形成方法に用いることができる画像形成装置には、特に制限はなく、特開2010−83021号公報、特開2009−234221号公報、特開平10−175315号公報等に記載の公知の画像形成装置を用いることができる。
次に、本発明の一実施形態の画像形成方法を実施するのに好適なインクジェット画像形成装置の一例を図1を参照して具体的に説明する。
図1は、インクジェット画像形成装置全体の構成例を示す概略構成図である。
塗布ローラ22は、対向ローラ24と対をなして基材を搬送可能に構成されており、基材は、塗布ローラ22と対向ローラ24との間を通って処理液乾燥ゾーン13に送られる。
また、溶媒除去ローラ等を用いて溶媒除去を行なってもよい。他の態様として、エアナイフで余剰な溶媒を基材から取り除く方式も用いられる。
図示は省略するが、これらのインク吐出用ヘッドは、ノズルプレートを備える。ノズルプレートには、二次元に配列された吐出孔が設けられている。
図2は、ロール搬送型インクジェット画像形成装置の構成例を示す概略構成図である。
ダンボール基材101が、フレキソコーター103、イエローインク用ヘッド(HY)104、マゼンタインク用ヘッド(HM)105、シアンインク用ヘッド(HC)106、ブラックインク用ヘッド(HK)107、又はクリアインク用ヘッド(HCL)108に搬送されたとき、フレキソコーターでは処理液が塗布され、各ヘッドでは第1のインク組成物又は第2のインク組成物が付与される。
本発明のダンボールは、前述の画像形成方法により形成された画像を有する。そのため、フレキソ色再現性、及び耐擦性に優れ、モトルの発生が抑制された画像を有するダンボールとなる。
下記組成の成分を混合することで処理液1を調製し処理液として用いた。
処理液1の粘度は、VISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用いて測定し、25℃において2.9mPa・sであった。
処理液1の表面張力は、Automatic Surface Tensiometer CBVP−Z(協和界面科学(株)製)を用いて測定し、25℃において41mN/mであった。
処理液1のpHは、pHメーターWM−50EG(東亜DDK(株)製)を用いて測定し、25℃においてpH0.78であった。
・TPGmME(トリプロピレングリコールモノメチルエーテル) … 4.8質量%
・DEGmBE(ジエチレングリコールモノブチルエーテル)… 4.8質量%
・マロン酸 … 9.0質量%
・リンゴ酸 … 8.0質量%
・プロパントリカルボン酸 … 2.5質量%
・リン酸85質量%水溶液 … 6.0質量%
・消泡剤(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製TSA−739(15質量%);エマルジョン型シリコーン消泡剤) … シリコーンオイルの量として0.01質量%
・ベンゾトリアゾール … 1.0質量%
・イオン交換水 … 合計で100質量%となる残量
下記組成の成分を混合し、ミキサー(シルバーソン社製のL4R)を用いて室温で5,000回転/分にて20分撹拌し、シアンインクC1(第1のインク組成物)を作製した。 作製したインクの粘度はVISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用いて測定し、25℃において8mPa・sであった。
作製したインクの表面張力はAutomatic Surface Tensiometer CBVP−Z(協和界面科学(株)製)を用いて測定し、25℃において30mN/mであった。
・シアン顔料分散物:Projet Cyan APD 1000(富士フイルムイメージングカラーラント(株)製、顔料濃度14質量%) … 21部
・水溶性溶剤:グリセリン(和光純薬工業(株)製) … 40部
・水溶性溶剤:ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル(和光純薬工業(株)製) … 9部
・界面活性剤:サーフィノール(登録商標)104 PG50(大東化学(株)製、固形分濃度 50質量%) … 0.6部
・イオン交換水 … 合計量が100部となる残部
また、同様の方法で下記表1の組成となるように、シアンインクC0、マゼンタインクM0、イエローインクY0、ブラックインクK0を作製した。なお、下記表1において「−」は、当該成分を含有しないことを示す。表1中の数値は各組成の含有量(単位:質量部)を表す。また、表1中の濃度の単位は質量%である。
下記組成の成分を混合し、ミキサー(シルバーソン社製のL4R)を用いて室温で5,000回転/分にて20分撹拌し、クリアインクCL1(第2のインク組成物)を作製した。
作製したインクの粘度はVISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用いて測定し、25℃において8mPa・sであった。
作製したインクの表面張力はAutomatic Surface Tensiometer CBVP−Z(協和界面科学(株)製)を用いて測定し、25℃において表面張力は30mN/mであった。
・水溶性溶剤:グリセリン(和光純薬工業(株)製)… 27部
・ポリエチレングリコール(平均分子量8000):PEG8000(MP Biomedicals,Inc.社製) … 4部
・ウレタンラテックス:WBR2101(大成ファインケミカル(株)製、固形分濃度26質量%、融点を有しない) … 23部
・カルバナワックス:セロゾール(登録商標)524(中京油脂(株)製、固形分濃度30質量%、融点83℃)… 13部
・界面活性剤:サーフィノール(登録商標)104 PG50(大東化学(株)製、固形分濃度50質量%)… 0.6部
・イオン交換水 … 合計量で100部となる残部
・Projet Magenta APD 1000(マゼンタ色の顔料分散物、富士フイルムイメージングカラーラント(株)製)
・Projet Black APD 1000(ブラック色の顔料分散物、富士フイルムイメージングカラーラント(株)製)
・Projet Yellow APD 1000(イエロー色の顔料分散物、富士フイルムイメージングカラーラント(株)製)
・PEG8000(ポリエチレングリコール(平均分子量8000)、MP Biomedicals, Inc.社製)
・WBR2101(ウレタンラテックス(樹脂粒子)、融点を有しない、体積平均粒子径50nm、大成ファインケミカル(株)製)
・EM−94(アクリルラテックス(樹脂粒子)、融点を有しない、体積平均粒子径3nm、大東化学(株)製)
・セロゾール524(カルバナワックス(ワックス粒子)、融点83℃、体積平均粒子径65nm、中京油脂(株)製)
・サーフィノール(登録商標)104 PG50(界面活性剤、大東化学(株)製)
上記ワックス粒子及び樹脂粒子の各々の融点を、以下のようにして測定した。
固形分換算で0.5gのワックス粒子の水分散物を、50℃で4時間減圧乾燥させ、ワックス粒子(固形分)を得た。得られたワックス粒子の融点を、(株)日立ハイテクサイエンス製の示差走査熱量計(DSC)EXSTAR6220を用いて測定した。
ワックス粒子(固形分)5mgをアルミパンに密閉し、窒素雰囲気下、ワックス粒子(固形分)に対し、以下の温度プロファイルによる温度変化を施した。以下の温度プロファイルにおける、2回目の昇温時のDSCのピークトップ(吸熱ピーク)の値を、ワックス粒子の融点とした。
樹脂粒子の融点も、ワックス粒子の融点の測定と同様にして測定した。その結果、樹脂粒子は、上記DSCのピークトップ(吸熱ピーク)が観測されなかった。つまり、樹脂粒子の融点は観測されず、融点を有しない。
30℃→−50℃(50℃/分で冷却)
−50℃→220℃(20℃/分で昇温)
220℃→−50℃(50℃/分で冷却)
−50℃→220℃(20℃/分で昇温)
上記ワックス粒子及び樹脂粒子の各々の体積平均粒子径を、ナノトラック粒度分布測定装置UPA−EX150(日機装(株)製)を用いて動的光散乱法によって測定した。
(実施例1)
図2に示すインクジェット画像形成装置を用意した。
画像形成装置は、フレキソコーター103(塗布液量1ml/m2)、リニアスライダー搬送ユニット102(1m/min〜50m/min可変)、イエローインク用ヘッド(HY)104(FUJIFILM Dimatix社製SG1024、液滴体積:30ピコリットル、ノズル密度400npi(400個/inch)、ノズル数1024個)、マゼンタインク用ヘッド(HM)105(FUJIFILM Dimatix社製SG1024、液滴体積:30ピコリットル、ノズル密度400npi(400個/inch)、ノズル数1024個)、シアンインク用ヘッド(HC)106(FUJIFILM Dimatix社製SG1024、液滴体積:30ピコリットル、ノズル密度400npi(400個/inch)、ノズル数1024個)、ブラックインク用ヘッド(HK)107(FUJIFILM Dimatix社製SG1024、液滴体積:30ピコリットル、ノズル密度400npi(400個/inch)、ノズル数1024個)、クリアインク用ヘッド(HCL)108(FUJIFILM Dimatix社製SG1024、液滴体積:30ピコリットル、ノズル密度400npi(400個/inch)、ノズル数1024個)を備えている。
各ヘッドと基材との距離は5mmに設定した。
処理液、第1のインク組成物、及び第2にインク組成物は、下記表3に示す組み合わせ(水準1〜水準12)で用いた。
ダンボール1は、ダンボール原紙としてKライナー(レンゴー(株)製)、中しんとして一般中しん(王子マテリア(株)製)を用い、段の種類がAフルートである両面ダンボールである。
ダンボール1の表面のLab値は、L*=61.41、a*=8.39、b*=29.44であった。Lab値は、GretagMacbeth社製のSpectrolinoにより測定した。
上記のダンボール基材をロール搬送型インクジェット画像形成装置のリニアスライダー搬送ユニット上に固定し、次いでダンボール基材が固定されたリニアスライダー搬送ユニットを搬送方向に50m/minで定速移動させながら、フレキソコーターにより処理液1を1ml/m2となるように塗布した。なお、上記の処理液1を1ml/m2塗布した場合、ダンボール基材上の酸性化合物の付与量は0.25g/m2となる。
−画像形成条件1−
処理液1が塗布されたダンボール基材を、リニアスライダー搬送ユニットを速度50m/minで定速移動させながら、ダンボール基材の処理液が付与された面に対し、上記ヘッド(HY、HM、HC、及びHK)から上記で調製された第1のインク組成物を、それぞれイエローインクを網点面積率50%、マゼンタインクを網点面積率50%、シアンインクを網点面積率50%、ブラックインクを網点面積率100%で吐出した。クリアインク(第2のインク組成物)を用いる本発明の場合には、クリアインクを網点面積率100%で吐出した。インク組成物の付与は5cm×20cmのサイズで行った。以上により、画像サンプルを得た。
処理液1が塗布されたダンボール基材を、リニアスライダー搬送ユニットを速度50m/minで定速移動させながら、ダンボール基材の処理液が付与された面に対し、上記ヘッド(HY、HM、HC、及びHK)から上記で調製された第1のインク組成物を吐出して複数の異なる色のパッチからなるチャートを出力して画像サンプルを得た。クリアインクを用いる場合には網点面積率100%で吐出した。
各パッチにおける色は、イエローインク、マゼンタインク、シアンインク、及びブラックインクの網点面積率を、それぞれ1%から100%まで1%ごとに変えて吐出することで調整した。なお、1つのパッチのサイズは、1cm×1cmとした。
画像形成条件2で出力したチャートのパッチの中から、最も2006年度版「段ボール印刷用インキ見本帳」の標準色の「D 240 ちゃ」と近似した色を5cm×20cmのサイズで画像形成した。なお、このときの搬送速度は50m/minであった。
(耐擦性)
画像形成条件1で作製したサンプルを、日本T.M.C(株)製学振型試験機を用いJIS P 8136に従い、500回の擦りテストを実施し、下記の評価基準に従い耐擦性を評価した。擦り紙としては白ライナー(王子マテリア(株)製)を用いた。評価結果は下記の表3に示す。
なお、色移りの濃度はGretagMacbeth社製のSpectrolinoにより測定した。
1:ダンボール側に傷が見られず、白ライナー側の色移り濃度が0.05以下である。
2:ダンボール側に傷が見られず、白ライナー側の色移り濃度が0.05を超え0.1未満である。
3:ダンボール側にわずかに傷が見られ、白ライナー側の色移り濃度が0.1以上である。
4:ダンボール側に大きく傷が見られ、白ライナー側の色移り濃度が0.1以上である。
5:ダンボール側の地色が見え、白ライナー側の色移り濃度が0.1以上である。
画像形成条件2で作製したサンプルの全ての色パッチを、GretagMacbeth社製のSpectrolinoで測定し、全国段ボール工業組合連合会・全日本紙器段ボール箱工業組合連合会・印刷インキ工業連合会の関連三団体から発行された2006年度版「段ボール印刷用インキ見本帳」の標準色(白を除く17色)(下記表2)との色差を比較し、フレキソ近似性(フレキソ色再現性)を下記の評価基準に従い評価した。評価結果は下記の表3に示す。
1:17色中、色パッチと標準色との色差が最も大きいもののΔEの値が、ΔE≦5である。
2:17色中、色パッチと標準色との色差が最も大きいもののΔEの値が、5<ΔE≦7である。
3:17色中、色パッチと標準色との色差が最も大きいもののΔEの値が、7<ΔE≦10である。
4:17色中、色パッチと標準色との色差が最も大きいもののΔEの値が、ΔE>10である。
画像形成条件3で形成された画像の面内均一性を評価した。ミクロ濃度測定機(2405型マイクロデンシトメーター(サカタインクスエンジニアリング(株)製))で面内の10箇所の濃度を測定し、最大値と最小値の色差を算出することで面内の色差とし、下記の評価基準に従いモトルの評価の指標とした。評価結果は下記の表3に示す。なお、面内の色差の値が小さいほどモトルの発生が抑制されていることを示す。
1:面内の色差がΔE≦3である。
2:面内の色差が3<ΔE≦5である。
3:面内の色差が5<ΔE≦7である。
4:面内の色差が7<ΔE≦10である。
5:面内の色差がΔE>10であ。
実施例1においてダンボール基材をダンボール2に変えた以外は同様にして、各評価を行った。
ダンボール2は、ダンボール原紙としてCライナー(王子マテリア(株)製)、中しんとして一般中しん(王子マテリア(株)製)を用い、段の種類がAフルートである両面ダンボールである。
ダンボール2の表面のLab値はL*=65.09、a*=7.02、b*=24.4であった。なお、Lab値の測定にはGretagMacbeth社製のSpectrolinoにより測定した。
実施例1においてダンボール基材をダンボール3に変えた以外は同様にして、各評価を行った。
ダンボール3は、ダンボール原紙として軽量ライナー(王子マテリア(株)製)、中しんとして一般中しん(王子マテリア(株)製)を用い、段の種類がAフルートである両面ダンボールである。
ダンボール3の表面のLab値はL*=63.76、a*=7.55、b*=24.88であった。なお、Lab値の測定にはGretagMacbeth社製のSpectrolinoにより測定した。
以上のことから、画像形成に、処理液を用い、色材を含む第1のインク組成物と、樹脂及びワックスを含む第2のインク組成物と、を別々に付与することで、耐擦性に優れ、フレキソ色再現性が高く、モトルの発生が抑制された画像が得られることがわかる。
また、第1のインク組成物中の樹脂としてウレタン樹脂を用いた表3中の水準9の本発明と第1のインク組成物中の樹脂としてアクリル樹脂を用いた表3中の水準12の本発明との比較により、樹脂としてウレタン樹脂を用いることでより耐擦性の評価結果に優れることがわかる。
一方、表3中の水準7の比較例のように、色材を含み、かつ、樹脂及びワックスの合計含有量が2質量%を超えるインク組成物を用いた場合、フレキソ色再現性の評価結果に劣ることがわかる。
また、表3中の水準8の比較例のように、画像形成に処理液を用いないと、フレキソ色再現性及びモトルの評価結果に劣ることがわかる。
実施例1におけるシアンインクC1と同様の方法で以下の表4に示すシアンインクC2、マゼンタインクM2、イエローインクY2、ブラックインクK2を作製した。下記表4において「−」は、当該成分を含有しないことを示す。表4中の数値は各組成の含有量(単位:質量部)を表す。また、表4中の濃度の単位は質量%である。
上記組成の処理液1をイオン交換水にて100倍に希釈し、pH2.3の処理液2を得た。
この処理液2を用いて、実施例1中の水準9と同様に画像形成(水準14)を行い、各種評価を行った。結果を表6に示す。
なお、処理液付与工程における処理液2の塗布量は、上記の実施例1と同様に約1ml/m2である。処理液2を1ml/m2塗布した場合、ダンボール基材上の酸性化合物の付与量は0.0025g/m2となる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書に参照により取り込まれる。
Claims (7)
- 少なくとも1種の酸性化合物を有するpH2以下の処理液をL*≦90のダンボール基材上に付与すること、
色材及び水を含み、樹脂粒子及びワックス粒子の合計含有量が第1のインク組成物全質量に対して2質量%以下である第1のインク組成物を、インクジェット法により10ピコリットル以上の液滴量とする条件で、前記処理液が付与された前記ダンボール基材の処理液付与面に付与すること、
樹脂、ワックス、及び水を含み、色材の含有量が第2のインク組成物全質量に対して0.5質量%以下である第2のインク組成物を、前記ダンボール基材に付与された第1のインク組成物上に付与すること、
を有する画像形成方法。 - 前記第2のインク組成物に含まれる樹脂は、ウレタン樹脂を含む請求項1に記載の画像形成方法。
- 前記第1のインク組成物に含まれる色材は、顔料を含む請求項1又は請求項2に記載の画像形成方法。
- 前記ダンボール基材上の処理液付与面に付与することにおいては、ノズル密度が1インチあたり600個以下のインクジェットヘッドにより前記第1のインク組成物を付与する請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記ダンボール基材上の処理液付与面に付与することにおいては、ノズル密度が1インチあたり400個以下のインクジェットヘッドにより、25ピコリットル以上40ピコリットル以下の液滴量にて、前記第1のインク組成物を付与する請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記第2のインク組成物中の前記樹脂が樹脂粒子であり、前記第2のインク組成物中の前記ワックスがワックス粒子であり、前記第2のインク組成物がインクジェット法により付与される請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記第1のインク組成物を付与することにおいては、網点面積率を100%以上として前記第1のインク組成物を付与する請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の画像形成方法。
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