JP7184137B2 - 画像形成装置、画像形成方法、及びインク - Google Patents

画像形成装置、画像形成方法、及びインク Download PDF

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Description

本発明は、画像形成装置、画像形成方法、及びインクに関する。
インクジェット記録方式は、使用する装置の騒音が小さく、操作性が良いという利点を有するのみならず、カラー化が容易であり、かつ記録媒体として普通紙を使用することができるという利点があるため、オフィスや家庭での出力機として広く用いられている。
一方、産業用途においても、インクジェット技術の向上によりデジタル印刷の出力機としての利用が期待され、溶剤インキやUVインキによる非吸収性の記録媒体に対しても記録が可能な印刷機が市販されてきた。しかし、近年、環境面への対応から、水性インキの需要が高まっている。
インクジェット用の水性インクとしては、印刷対象を普通紙や写真光沢紙のような専用紙としたインクが古くから開発されている。一方、近年、インクジェット記録方式の用途拡大が期待されており、コート紙のような塗工紙への印刷のニーズが高まっている。しかし、コート紙のような浸透性が低い記録媒体に顔料を強固に定着させることは難しい。
また、産業用途において、印刷媒体としてロール紙を用いるロール紙対応型プリンタの開発も行われている。例えば、可動部材の変位量を応答性よく制御して可動部材が可動範囲を超えて変位することを有効に防止し、機器の筐体内面に衝突することによる可動部材の損傷、振動や異音の発生、用紙の汚れ付着などの問題を未然に回避することができるロール紙搬送装置が提案されている(特許文献1参照)。
本発明は、耐ブロッキング性、及び耐摺擦性に優れ、光沢性が高い画像が得られる画像形成装置の提供を目的とする。
上記課題を解決する本発明の画像形成装置は、記録媒体に第一のインクを付与して画像を形成する第一のインク付与手段を有し、前記第一のインクは、水、有機溶剤、ウレタン樹脂粒子、及び銅フタロシアニン顔料を含有し、前記有機溶剤は、水酸基を有さないエーテル化合物を含み、前記第一のインクは、前記第一のインクを用いて形成されたインク膜を剛体振り子試験により60℃の条件で測定した際の対数減衰率が7200秒以下において最大値をとり、且つ前記最大値が0.300以下である。
本発明によると、耐ブロッキング性、及び耐摺擦性に優れ、光沢性が高い画像が得られる画像形成装置を提供することができる。
図1は、本発明の画像形成装置の一例を示す模式図である。 図2は、対数減衰率と経過時間との関係を示すグラフの一例である。
<画像形成装置、及び画像形成方法>
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図1を参照して、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置について説明する。
図1に示す画像形成装置1は、記録媒体2にインクを付与することで記録媒体2に画像を形成する装置である。画像形成装置1は、給紙手段3と、インク付与手段(第一のインク付与手段)4と、巻き取り手段5と、を備える。
給紙手段3は、インク付与手段4がインクを付与する位置に記録媒体2を給紙する手段である。
インク付与手段4は、給紙された記録媒体2に対してインクを付与して画像を形成する手段である。インク付与手段4としては、インクジェット記録方式で付与する手段が好ましい。インクジェット記録方式で付与する手段の場合、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)及びイエロー(Y)に対応する4つの吐出ヘッドを有していることが好ましい。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、バーコート法、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、スプレーコート法などを用いてインクを付与する手段が挙げられる。なお、画像形成方法の一工程としてのインク付与工程は、インク付与手段により好適に実施することができる。また、インクの詳細は後述する。
巻き取り手段5は、給紙手段3と対向する位置に配置されており、給紙手段3から給紙された記録媒体2を巻き取る手段である。図1に示す例では、記録媒体2として連続紙を用いている。連続紙とは、画像形成の際の搬送方向に連続し、搬送方向におけるプリント単位(1ページ)の長さよりも長い記録媒体である。連続紙としては、例えば、ロール状に丸められたロール紙を用いることができる。図1に示す例では、ロール状に丸められた記録媒体2が給紙手段3にセットされている。そして、給紙手段3から給紙された記録媒体2を巻き取り手段5を用いて巻き取ることで、記録媒体2が搬送方向(図1の矢印で示す方向)に搬送される。
図1に示す画像形成装置において、巻き取り手段5は、記録媒体2に形成された画像に圧力を加える加圧手段としても機能する。すなわち、巻き取り手段5は、画像が形成された後の記録媒体2をロール状に巻き取るが、このロール状に巻き取る過程において、記録媒体2には圧力が加わる。特に、巻き取り手段5の回転軸付近においては、記録媒体2の自重により大きな圧力が加わる。
また、図1に示すように、巻き取り手段5が給紙手段3から給紙された記録媒体2を巻き取る際、記録媒体2に張力をかけることで、巻き取り手段5の外縁においても記録媒体2に圧力を加えることができる。この場合は、記録媒体2に働く張力を調整することで、記録媒体2に加わる圧力を調整することができる。例えば、給紙手段3と巻き取り手段5の回転速度をそれぞれ調整することで、記録媒体2に働く張力を調整することができる。
なお、図1に示した例では、記録媒体としてロール紙を用いた場合を示したが、本実施の形態にかかる画像形成装置では、これ以外の記録媒体を用いてもよい。
例えば、本実施の形態にかかる画像形成装置では、記録媒体として、所定間隔毎に折り曲げられた連帳紙、切断可能なミシン目が所定間隔で形成された連続帳票等のロール状に巻かれていない連続紙を用いてもよい。
このように、ロール紙以外の記録媒体を用いる場合は記録媒体を巻き取る必要がないので、図1に示した巻き取り手段5は省略することができる。
つまり、連帳紙、連続帳票等の連続紙を記録媒体として用いた場合は、画像形成後の記録媒体を折り目やミシン目に沿って折り曲げて積層させることができる。この場合は、積層された記録媒体の自重によって画像に圧力が加わる。このように、自重によって画像に圧力が加わる場合は、画像形成装置において自重が発生する位置を加圧手段として定義する。例えば、記録媒体が排出される排出部において連長紙が積層され、自重によって画像に圧力が加わるのであれば、排出部は加圧手段に相当する。
また、本実施の形態にかかる画像形成装置では、連続紙に限らずカット紙を記録媒体として用いてもよい。カット紙とは、画像形成の際の搬送方向におけるプリント単位(1ページ)ごとに独立した記録媒体である。カット紙を用いる場合も、画像形成後の記録媒体(カット紙)を積層させることで、記録媒体に形成された画像に圧力を加えることができる。
なお、本実施の形態にかかる画像形成装置では、記録媒体に形成された画像に圧力を加えるための加圧手段を別途設けてもよい。例えば記録媒体の上面側および下面側のそれぞれにローラを設け、これらのローラを用いて画像形成後の記録媒体を挟みつつ搬送することで、記録媒体に形成された画像に圧力を加えることができる。
また、画像形成装置1は、画像形成後の記録媒体2を巻き取り手段5で巻き取った後、当該巻き取られた記録媒体2に対して、再度、インク(第二のインク)を付与する「追い刷り」を行うように構成してもよい。
追い刷りを行う際は、巻き取り手段5で巻き取られた記録媒体を、再度、給紙手段3にセットして画像形成を行ってもよい。このとき、追い刷りを行うインク付与手段は図1に示すインク付与手段4と同一でもよく(この場合は、インク付与手段4が第二のインク付与手段となる)、また別途インク付与手段(第二のインク付与手段)を設けてもよい。
なお、画像形成装置1は、上記手段に限らず、必要に応じて他の手段を含んでいてもよい。
また、インク付与手段4や巻き取り手段5などの各手段が、単一の装置である画像形成装置1に設けられている場合に限らず、例えば、インク付与手段4や巻き取り手段5などの各手段が別々の装置に分散して又は跨って存在するように構成してもよい。
<インクおよび画像に加わる圧力に関する説明>
次に、本実施の形態で用いられるインクおよび記録媒体に形成された画像に加わる圧力について詳細に説明する。
まず、従来のインクの問題点について説明する。
従来のインクで形成された画像は、耐ブロッキング性に劣り圧力を加えると画像がオフセットしてしまう問題(画像が記録媒体から剥がれる問題)、耐摺擦性に劣る問題、及び光沢性が高い画像が得られない問題が生じていた。本発明の画像形成装置は上記問題に関する知見に基づくものである。
本発明で課題とする耐ブロッキング性および耐摺擦性は、画像および記録媒体の間における定着性と関係する。一例として、従来のインク中に樹脂粒子を添加することで、定着性を向上させることができるが、定着性を向上させることができる樹脂は粘弾性が高く、上記樹脂を添加することにより対数減衰率の最大値が大きくなってしまう。
ここで対数減衰率は、剛体振り子試験を用いて測定した際の対数減衰率であり、インクの粘弾性の経時的変化を測定するための方法である。なお、対数減衰率の詳細については後述する。
対数減衰率の最大値が大きいインクを用いた場合はインクの粘弾性が高いので、画像形成後に定着ローラを用いて定着させる場合や、ロール紙に印刷した後に巻き取る場合など、画像に圧力がかかるタイミングにおいて画像がオフセットしてしまうことが問題となる。また、画像に十分な圧力を加えることで、画像の表面を平滑化し光沢性が高い画像を得ることができ、また耐摺擦性を向上させることができるが、画像がオフセットすることを避けようとすると十分な圧力を加えることができず、光沢性が高い画像を得られないことも問題となる。
また、連続紙を用いる画像形成装置を用いた場合、画像形成後の連続紙をロール状に巻き直していく過程において、ロールの回転軸近くの画像に大きな圧力がかかり、画像がオフセットしてしまうことが問題となる。更に、連続紙に張力をかけて画像形成後の紙をロール状に巻き直していく場合、ロールの回転軸近くに限らず、ロール外縁でも大きな圧力がかかり、画像がオフセットしてしまうことが問題となる。
また、上記の追い刷りを行う場合、第一のインク付与手段による一度目の画像形成後の巻き取り圧力が大きいと、ロールが均一に巻かれ、追い刷りを正確に行うことができるが、上記の通り画像がオフセットを起こしてしまう。一方で、巻き取り圧力が小さいとロールが撓み、不均一な状態となり、追い刷りの際に紙が一定の速度で搬送されないことによる記録の位置ずれなどが問題となる。なお、追い刷り時に第二のインク付与手段が、第一のインク付与手段で形成された画像と同一の面に対して画像形成する場合は、反対の面に対して画像形成する場合に比べて位置ずれで生じる問題が大きくなる。前者は第二のインク付与手段による画像形成で生じ得る位置ずれに加えて、第一のインク付与手段で形成された画像との間でも位置ずれが生じ得るからである。しかし、本発明における第二のインク付与手段としては、第一のインク付与手段で画像形成した記録媒体の面とは逆の面に対して画像形成する手段を排除するものではない。
[対数減衰率]
次に対数減衰率について詳細に説明する。
本実施の形態にかかる画像形成装置で用いられるインクは、当該インクを用いて形成されたインク膜を剛体振り子試験により60℃の条件で測定した際の対数減衰率が7200秒以下において最大値をとり、且つ最大値が0.300以下である性質を有する。
特に、本実施の形態にかかる発明では、対数減衰率の最大値が、0.055以上0.293以下であることがより好ましく、0.055以上0.117以下であることが更に好ましい。また、インク膜の対数減衰率が最大値をとる時間としては、400秒以上5000秒以下であることが好ましく、400秒以上660秒以下であることが更に好ましい。
このように対数減衰率の最大値が、0.300以下であると、インクを用いて形成された画像のべたつきが抑制され、ブロッキングの発生を抑制できる。
また、対数減衰率が最大値をとる時間が、7,200秒間以下であると、インクを用いて形成された画像のべたつきが最大となる時間を早くすることができる。べたつきが最大となる時間を早くすることができると、べたつきが十分に低下した後で加圧手段により画像に圧力を加えることができる。そのため、例えば、第一のインク付与手段の直後に加圧手段が設けられている場合や、第一のインク付与手段と加圧手段との間における搬送時間が短い高速印刷機である画像形成装置を用いた場合などであってもブロッキングの発生を抑制できる。なお、対数減衰率が最大値をとる時間とは、測定開始から対数減衰率が最大値となるまでの時間を意味する。
このように本実施の形態にかかる画像形成装置では、対数減衰率の最大値が0.300以下であり、対数減衰率が最大値をとる時間が7,200秒間以下である性質を有するインクを用いているので、画像形成後に3.5kg/cm以上16.0kg/cm以下の圧力をかけてもブロッキングが起こらず、さらに耐摺擦性及び光沢が良好な画像を得ることができる。また、このような性質を有するインクを用いて形成された画像は、画像のべたつきが上昇しにくいため、裏紙やローラなどの接触部材と画像がくっつかず、ブロッキングの発生を抑制することができる。さらに、ブロッキングが発生しないため、強く紙同士を巻きつけることが可能であり、これにより定着性を向上でき耐摺擦性が向上する。また、紙同士を強く巻くことにより表面が平滑化され、光沢性を向上することができる。
次に、対数減衰率の具体的な測定方法について説明する。
対数減衰率の測定方法においては、剛体振り子型物性試験器(装置名:RPT-3000W、株式会社エー・アンド・デイ製)を用いる。アルミ基盤上にインクを40μL滴下し、厚み100μmコート用の専属塗布冶具(PCT-100)にて厚み100μmのインク膜を塗る。得られたインク膜を15秒以内に冷熱ブロック(CHB-100)と共に設置し、シリンダーエッジ(RBP-040)と振り子(FRB-100)をセットする。また、FRB-100専属重り2つを振り子最下部にセットする。測定温度は常温(25℃)から60℃まで5℃/minで昇温させ、それ以降は60℃にて保温し続ける。常温(25℃)の時点を測定開始時間として、対数減衰率を時間に対しプロットを6秒ごとに取る。得られたプロットを平滑化し、その最大値を算出し、対数減衰率の最大値とする。なお、対数減衰率の最大値は、タック力(べたつき)の指標とすることができる。
平滑化後の対数減衰率(D’(n))は、n番目プロットの対数減衰率をD(n)と定義した場合、以下のようにして求めることができる。
D’(n)={D(n-2)+D(n-1)+D(n)+D(n+1)+D(n+2)}/5
D’(1)=D(1)
D’(2)={D(1)+D(2)}/2
図2は、対数減衰率と経過時間との関係を示すグラフである。図2に示すように、SampleAは、対数減衰率の最大値が0.300を超えている。一方、SampleBは、対数減衰率の最大値が0.300以下、かつ対数減衰率の最大値になる時間が7,200秒間以下である。SampleBのように、対数減衰率の最大値が0.300以下、かつ対数減衰率が最大値をとる時間が7,200秒間以下であることにより、耐ブロッキング性、耐摺擦性、及び光沢性を向上することができる。
[加圧手段及び加圧工程により画像に加わる圧力]
加圧手段により画像に加わる圧力としては、3.5kg/cm以上16.0kg/cm以下であり、3.5kg/cm以上5.8kg/cm以下が好ましい。圧力が、3.5kg/cm以上であると、光沢性の高い画像を得ることができ、耐摺擦性を向上でき、16.0kg/cm以下であると、画像が加圧ローラや重なっている画像、紙にオフセットして耐ブロッキング性が悪化することを抑制できる。なお、圧力の測定方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜、公知の装置を選択することができる。また、加圧手段により画像に加わる圧力が、インクを付与した後の連続紙をロール状に巻くことにより生じる場合においても、圧力の測定方法に関して特に制限はなく、目的に応じて適宜、公知の装置を選択することができる。例えば、装置名:I-SCAN5027(ニッタ株式会社製)を用いることができる。
ロール状の連続紙における圧力としては、例えば、ロール状に巻かれた連続紙の写真や情報等から、ロール状の連続紙の直径、高さ、質量を参考にして算出することができる。
加圧手段により画像に加わる圧力としては、記録媒体が連続紙である場合、インクを付与した後の連続紙をロール状に巻くことにより生じることが好ましい(図1参照)。また、連続紙中の複数の画像において一つでも上記圧力が加わっていれば本発明に該当する。
上記対数減衰率の最大値及び最大値になる時間が所定の範囲である画像は、上記所定の圧力の範囲内の圧力をかけた場合、オフセットが生じず、耐ブロッキング性が良好であるばかりか、画像の耐摺擦性、及び光沢性も向上できる。また、上記圧力範囲であれば十分な巻き取り圧力がかかっているため、追い刷りも問題なく行えるという追加効果も得ることができる。
なお、インク膜の対数減衰率の最大値及び対数減衰率が最大値となる時間は、特にインク中の樹脂、有機溶剤等の影響を受ける。対数減衰率の最大値及び対数減衰率が最大値をとる時間の範囲を実現可能な一例としての樹脂、有機溶剤等の種類や、添加量等については、以降で詳細に説明する。
<第一のインク>
以下、第一のインクに用いる有機溶剤、水、色材、樹脂、添加剤等について説明する。なお、本明細書において単に「インク」と記載した場合は「第一のインク」を意味する。
<有機溶剤>
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、トリプロピレングリコールモノブ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。
また、前記有機溶剤としては、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、水酸基を有さないエーテル化合物を含むことが好ましく、下記一般式(1)で表される水酸基を有さないエーテル化合物を含むことがより好ましい。
Figure 0007184137000001
ただし、前記一般式(1)中、Rは、水素原子、又は炭素数1以上10以下のアルキル基を表し、R、及びRは、それぞれ独立に、炭素数1以上10以下のアルキル基を表し、nは1以上5以下の整数を表す。
前記一般式(1)中のRとしては、水素原子、炭素数1以上10以下のアルキル基であり、水素原子、メチル基が好ましい。
前記一般式(1)中のRとしては、炭素数1以上10以下のアルキル基であり、メチル基、エチル基が好ましい。
前記一般式(1)中のRとしては、炭素数1以上10以下のアルキル基であり、メチル基、エチル基、ブチル基が好ましい。
前記一般式(1)中のnとしては、1以上5以下の整数であり、2以上3以下の整数が好ましい。
前記一般式(1)で表されるエーテル化合物としては、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、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルメチルエーテルが好ましい。
有機溶剤のインク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が、インク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。
<樹脂>
インク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、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、スチレンアクリル系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂、ポリロタキサ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インク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。均一な画像を得られる点から、樹脂粒子としては、スチレンアクリル系樹脂単独、ウレタン樹脂単独、又はウレタン樹脂とポリロタキサン系樹脂との組み合わせを用いることが好ましい。
-ウレタン樹脂粒子-
前記ウレタン樹脂粒子は、ポリウレタンからなり、前記ポリウレタンは、イソシアネート基を複数有するイソシアネート化合物と、水酸基を複数有したポリオール化合物をウレタン結合させたものである。それぞれイソシアネート化合物やポリオール化合物はそれ自身が高分子化合物でもよい。
--イソシアネート化合物--
前記ポリウレタンに用いられるイソシアネート基を複数有するイソシアネート化合物は、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、二官能イソシアネート化合物、三官能イソシアネート化合物、四官能イソシアネート化合物などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記二官能イソシアネート化合物としては、例えば、イソホロジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、1,6-ヘキサンジイソシアネート、1,4-ブタンジイソシアネート、1,4-ベンゼンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなどが挙げられる。
前記三官能イソシアネート化合物としては、例えば、1,3,5-シクロヘキサントリイソシアネート、1,4,8-オクタントリイソシアネート、1,3,5-ベンゼントリイソシアネートなどが挙げられる。
前記四官能イソシアネート化合物としては、例えば、1,2,5,6-シクロヘキサンテトライソシアネートなどが挙げられる。
これらの中でも、これらを用いてウレタンを合成すると得られる機械強度や耐候性などに差異があるが、量産のハンドリング、環境保全、及び物性操作の点から、イソホロジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネートが好ましい。
--ポリオール化合物--
前記ポリオール化合物としては、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、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール等);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等);脂環式ジオール(1,4-シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等)付加物;4,4’-ジヒドロキシビフェニル類(3,3’-ジフルオロ-4,4’-ジヒドロキシビフェニル等);ビス(ヒドロキシフェニル)アルカン類(ビス(3-フルオロ-4-ヒドロキシフェニル)メタン、1-フェニル-1,1-ビス(3-フルオロ-4-ヒドロキシフェニル)エタン、2,2-ビス(3-フルオロ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3,5-ジフルオロ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン(別名:テトラフルオロビスフェノールA)、2,2-ビス(3-ヒドロキシフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン);ビス(4-ヒドロキシフェニル)エーテル類(ビス(3-フルオロ-4-ヒドロキシフェニル)エーテル等);前記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等)付加物などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、前記ポリオール化合物としては、例えば、カーボネート系ポリオール、エステル系ポリオール、エーテル系ポリオールなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらは、それぞれポリオール化合物中に2つ以上の水酸基を有している。
前記ポリオール化合物としては、化合物両末端に水酸基を有していることが合成上好ましい。
前記カーボネート系ポリオールとしては、下記一般式(A)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0007184137000002
前記エステル系ポリオールとしては、下記一般式(B)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0007184137000003
前記エーテル系ポリオールとしては、下記一般式(C)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0007184137000004
ただし、前記一般式(A)~(C)中、Rは、それぞれ独立に、ヘキサメチレン基、シクロヘキサン基、フェニレン基、テトラメチレン基、シクロヘキサンジメチレン基、シクロヘキサンモノメチレン基などさまざまな骨格が含まれ、例に挙げたものに限らない。また、nは、1~20である。
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、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が、定着性、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。
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、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以下が好ましく、20nm以上150nm以下がより好ましい。固形分は樹脂粒子や顔料の粒子等が含まれる。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。
[質量比(エーテル化合物/ウレタン樹脂粒子)]
前記ウレタン樹脂粒子の含有量(質量%)と、前記水酸基を有さないエーテル化合物の含有量(質量%)との質量比(エーテル化合物/ウレタン樹脂粒子)としては、0.40以上1.60以下が好ましく、0.60以上1.40以下がより好ましく、0.80以上1.20以下が特に好ましい。前記質量比(エーテル化合物/ウレタン樹脂粒子)が、0.40以上1.60以下であると、対数減衰率の最大値を0.300以下、かつ前記対数減衰率の最大値になる時間を7,200秒間以下とすることが容易となる。
<銅フタロシアニン顔料>
色材としては銅フタロシアニン顔料を使用できる。
フタロシアニン顔料は平面分子であり、分子結晶を取り易い。分子結晶を取るためには溶媒を分子間から排除する力が働き、結晶外に押し出される。乾きやすい表面に溶媒が押し出されることで乾燥性が向上し、対数減衰率が上がりにくくなる。
銅フタロシアニン顔料としては、1種単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。また、混晶を使用しても良い。
また、補色のため、銅フタロシアニン顔料に加えてブラック顔料、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。
銅フタロシアニン顔料として、例えば、C.I.ピグメントブルー15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、C.I.ピグメントグリーン7、36などが挙げられる。
上記補色のための顔料の具体例として、黒色用としては、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、または銅、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)等の有機顔料があげられる。さらに、カラー用としては、C.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、17、24、34、35、37、42(黄色酸化鉄)、53、55、74、81、83、95、97、98、100、101、104、108、109、110、117、120、138、150、153、155、180、185、213、C.I.ピグメントオレンジ5、13、16、17、36、43、51、C.I.ピグメントレッド1、2、3、5、17、22、23、31、38、48:2、48:2(パーマネントレッド2B(Ca))、48:3、48:4、49:1、52:2、53:1、57:1(ブリリアントカーミン6B)、60:1、63:1、63:2、64:1、81、83、88、101(べんがら)、104、105、106、108(カドミウムレッド)、112、114、122(キナクリドンマゼンタ)、123、146、149、166、168、170、172、177、178、179、184、185、190、193、202、207、208、209、213、219、224、254、264、C.I.ピグメントバイオレット1(ローダミンレーキ)、3、5:1、16、19、23、38、C.I.ピグメントグリーン1、4、8、10、17、18、等がある。
インク中の銅フタロシアニン顔料の含有量は、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、より好ましくは1質量%以上10質量%以下である。
顔料をインク中に分散させるには、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、顔料にスルホン基やカルボキシル基等の官能基を付加し水中に分散可能とした自己分散顔料等が使用できる。
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、水中に分散可能なものを用いることができる。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。
分散剤としては、顔料に応じて例えば、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン界面活性剤等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。
分散剤は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>
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、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。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いが、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以下が好ましく、20nm以上150nm以下がより好ましい。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が、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。
<水>
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%~60質量%がより好ましい。
<添加剤>
インクには、必要に応じて、界面活性剤、消泡剤、防腐防黴剤、防錆剤、pH調整剤等を加えても良い。
<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。
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、NH、NHCHCHOH、NH(CHCHOH)、NH(CHCHOH)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が、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、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。
Figure 0007184137000005
(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。)
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。
Figure 0007184137000006
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。
一般式(F-2)
2n+1-CH2CH(OH)CH2-O-(CH2CH2O)-Y
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でmは1~6の整数、又はCHCH(OH)CH-CmF2m+1でmは4~6の整数、又はCpH2p+1で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。
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、キャプストーンFS-30、FS-31、FS-3100、FS-34、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,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、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、Chemours社製のFS-3100、FS-34、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。
インク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が、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。
<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。
<pH調整剤>
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、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。
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、粘度、表面張力、pH等が以下の範囲であることが好ましい。
インクの25℃での粘度は、印字濃度や文字品位が向上し、また、良好な吐出性が得られる点から、5mPa・s以上30mPa・s以下が好ましく、5mPa・s以上25mPa・s以下がより好ましい。ここで、粘度は、例えば回転式粘度計(東機産業社製RE-80L)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、25℃で、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。
<第二のインク>
以下、第二のインクに用いる有機溶剤、水、色材、樹脂、添加剤等について説明するが、説明が無い成分は上記第一のインクと同様である。なお、第二のインクは、第一のインクと同一でも異なってもよい。
<有機溶剤>
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、第二のインクの浸透性を向上させることができる。
有機溶剤の第二のインク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が、第二のインク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。
<色材>
色材としては特に限定されず、顔料、染料を使用可能である。
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る。これらは、1種単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。また、混晶を使用しても良い。
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。
無機顔料として、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。
また、有機顔料としては、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できる。これらの顔料のうち、溶媒と親和性の良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も可能である。
顔料の具体例として、黒色用としては、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、または銅、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)等の有機顔料があげられる。
さらに、カラー用としては、C.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、17、24、34、35、37、42(黄色酸化鉄)、53、55、74、81、83、95、97、98、100、101、104、108、109、110、117、120、138、150、153、155、180、185、213、C.I.ピグメントオレンジ5、13、16、17、36、43、51、C.I.ピグメントレッド1、2、3、5、17、22、23、31、38、48:2、48:2(パーマネントレッド2B(Ca))、48:3、48:4、49:1、52:2、53:1、57:1(ブリリアントカーミン6B)、60:1、63:1、63:2、64:1、81、83、88、101(べんがら)、104、105、106、108(カドミウムレッド)、112、114、122(キナクリドンマゼンタ)、123、146、149、166、168、170、172、177、178、179、184、185、190、193、202、207、208、209、213、219、224、254、264、C.I.ピグメントバイオレット1(ローダミンレーキ)、3、5:1、16、19、23、38、C.I.ピグメントブルー1、2、15(フタロシアニンブルー)、15:1、15:2、15:3、15:4(フタロシアニンブルー)、16、17:1、56、60、63、C.I.ピグメントグリーン1、4、7、8、10、17、18、36、等がある。
染料としては、特に限定されることなく、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。
前記染料として、例えば、C.I.アシッドイエロー 17,23,42,44,79,142、C.I.アシッドレッド 52,80,82,249,254,289、C.I.アシッドブルー 9,45,249、C.I.アシッドブラック 1,2,24,94、C.I.フードブラック 1,2、C.I.ダイレクトイエロー 1,12,24,33,50,55,58,86,132,142,144,173、C.I.ダイレクトレッド 1,4,9,80,81,225,227、C.I.ダイレクトブルー 1,2,15,71,86,87,98,165,199,202、C.I.ダイレクドブラック 19,38,51,71,154,168,171,195、C.I.リアクティブレッド 14,32,55,79,249、C.I.リアクティブブラック 3,4,35が挙げられる。
第二のインク中の色材の含有量は、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、より好ましくは1質量%以上10質量%以下である。
顔料を分散して第二のインクを得るためには、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、第二の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第二の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。
分散剤としては、顔料に応じて例えば、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン界面活性剤等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。
分散剤は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>
顔料に、水や有機溶剤などの材料を混合して第二のインク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第二の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。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いが、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以下が好ましく、20nm以上150nm以下がより好ましい。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が、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。
<樹脂>
第二のインク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、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第二のインク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が、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が、定着性、第二のインクの保存安定性の点から、第二の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。
第二の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、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以下が好ましく、20nm以上150nm以下がより好ましい。固形分は樹脂粒子や顔料の粒子等が含まれる。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。
<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。
特に、本発明において効果が得られる記録媒体としては、支持体と、該支持体の少なくとも一方の面側に設けられた塗工層と、を有し、更に必要に応じてその他の層を有する記録媒体などが挙げられる。
前記支持体と前記塗工層を有する記録媒体は、一般にコート紙と呼ばれ、インクの浸透性が低い記録媒体として知られている。コート紙のような浸透性が低い記録媒体に色材を強固に定着させることは難しく、耐ブロッキング性及び耐摺擦性が悪くなってしまうことが多いが、上記の通り、インク膜を剛体振り子試験により測定した60℃における対数減衰率の最大値が0.300以下であり、かつ前記対数減衰率の最大値になる時間が7,200秒間以下であれば、画像形成後に3.5kg/cm以上16.0kg/cm以下の圧力をかけてもブロッキングが起こらず、また、圧力をかけられることで耐摺擦性及び光沢性が良好な画像が得られるため特に好ましい。
前記支持体と前記塗工層を有する記録媒体においては、動的走査吸液計で測定した接触時間100msにおける純水の前記記録媒体への転移量は、2mL/m以上35mL/m以下が好ましく、2mL/m以上10mL/m以下がより好ましい。
前記接触時間100msでの前記インク及び純水の転移量が少なすぎると、ビーディングが発生しやすくなることがあり、多すぎると、画像形成後のインクドット径が所望の径よりも小さくなりすぎることがある。
動的走査吸液計にて測定した接触時間400msにおける純水の前記記録媒体への転移量は、3mL/m以上40mL/m以下が好ましく、3mL/m以上10mL/m以下がより好ましい。
前記接触時間400msでの転移量が少ないと、乾燥性が不十分であるため、拍車痕が発生しやすくなることがあり、多すぎると、乾燥後の画像部の光沢が低くなりやすくなることがある。前記接触時間100ms及び400msにおける純水の前記記録媒体への転移量は、いずれも記録媒体の塗工層を有する側の面において測定することができる。
ここで、前記動的走査吸収液計(dynamic scanning absorptometer;DSA,紙パ技協誌、第48巻、1994年5月、第88頁~92頁、空閑重則)は、極めて短時間における吸液量を正確に測定できる装置である。前記動的走査吸液計は、吸液の速度をキャピラリー中のメニスカスの移動から直読する、試料を円盤状とし、この上で吸液ヘッドをらせん状に走査する、予め設定したパターンに従って走査速度を自動的に変化させ、1枚の試料で必要な点の数だけ測定を行う、という方法によって測定を自動化したものである。
紙試料への液体供給ヘッドはテフロン(登録商標)管を介してキャピラリーに接続され、キャピラリー中のメニスカスの位置は光学センサで自動的に読み取られる。具体的には、動的走査吸液計(K350シリーズD型、協和精工株式会社製)を用いて、純水又はインクの転移量を測定することができる。
接触時間100ms及び接触時間400msにおける転移量としては、それぞれの接触時間の近隣の接触時間における転移量の測定値から補間により求めることができる。
-支持体-
前記支持体としては、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、木材繊維主体の紙、木材繊維及び合成繊維を主体とした不織布のようなシート状物質などが挙げられる。
前記紙としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、木材パルプ、古紙パルプなどが用いられる。
前記木材パルプとしては、例えば、広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)、NBSP、LBSP、GP、TMPなどが挙げられる。
前記古紙パルプの原料としては、財団法人古紙再生促進センターの古紙標準品質規格表に示されている、上白、罫白、クリーム白、カード、特白、中白、模造、色白、ケント、白アート、特上切、別上切、新聞、雑誌などが挙げられる。
具体的には、情報関連用紙である非塗工コンピュータ用紙、感熱紙、感圧紙等のプリンタ用紙;PPC用紙等のOA古紙;アート紙、コート紙、微塗工紙、マット紙等の塗工紙;上質紙、色上質、ノート、便箋、包装紙、ファンシーペーパー、中質紙、新聞用紙、更紙、スーパー掛け紙、模造紙、純白ロール紙、ミルクカートン等の非塗工紙、などの紙や板紙の古紙で、化学パルプ紙、高歩留りパルプ含有紙などが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記古紙パルプは、一般的に、以下の4工程の組合せから製造することができる。
(1)離解は、古紙をパルパーにて機械力と薬品で処理して繊維状にほぐし、印刷インキを繊維より剥離する。
(2)除塵は、古紙に含まれる異物(プラスチックなど)及びゴミをスクリーン、クリーナー等により除去する。
(3)脱墨は、繊維より界面活性剤を用いて剥離された印刷インキをフローテーション法、又は洗浄法で系外に除去する。
(4)漂白は、酸化作用や還元作用を用いて、繊維の白色度を高める。
前記古紙パルプを混合する場合、全パルプ中の古紙パルプの混合比率は、画像形成後のカール対策から40%以下が好ましい。
前記支持体に使用される内添填料としては、例えば、白色顔料として従来公知の顔料が用いられる。
前記白色顔料としては、例えば、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、カオリン、クレー、タルク、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、炭酸亜鉛、サチンホワイト、珪酸アルミニウム、ケイソウ土、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、合成シリカ、水酸化アルミニウム、アルミナ、リトポン、ゼオライト、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム等のような白色無機顔料;スチレン系プラスチックピグメント、アクリル系プラスチックピグメント、ポリエチレン、マイクロカプセル、尿素樹脂、メラミン樹脂等のような有機顔料、などが挙げられる。 これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記支持体を抄造する際に使用される内添サイズ剤としては、例えば、中性抄紙に用いられる中性ロジン系サイズ剤、アルケニル無水コハク酸(ASA)、アルキルケテンダイマー(AKD)、石油樹脂系サイズ剤などが挙げられる。これらの中でも、中性ロジンサイズ剤又はアルケニル無水コハク酸が特に好適である。前記アルキルケテンダイマーは、そのサイズ効果が高いことから添加量は少なくて済むが、記録用紙(記録媒体)表面の摩擦係数が下がり滑りやすくなるため、インクジェット記録時の搬送性の点からは好ましくない場合がある。
-塗工層-
前記塗工層は、顔料及びバインダー(結着剤)を含有してなり、更に必要に応じて、界面活性剤、その他の成分を含有してなる。なお、本発明において塗工層とは、上記の通り顔料及びバインダー(結着剤)を含有していればよく、実際に塗工されて設けられたものか否か等の形成方法は問わないものを意味する。
前記顔料としては、無機顔料、もしくは無機顔料と有機顔料を併用したものを用いることができる。
前記無機顔料としては、例えば、カオリン、タルク、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、非晶質シリカ、チタンホワイト、炭酸マグネシウム、二酸化チタン、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛、クロライトなどが挙げられる。これらの中でも、カオリンは光沢発現性に優れており、オフセット印刷用の用紙に近い風合いとすることができる点から特に好ましい。
前記カオリンには、デラミネーテッドカオリン、焼成カオリン、表面改質等によるエンジニアードカオリン等があるが、光沢発現性を考慮すると、粒子径が2μm以下の割合が80質量%以上の粒子径分布を有するカオリンが、カオリン全体の50質量%以上を占めていることが好ましい。
前記カオリンの含有量は、前記バインダー100質量部に対して、50質量部以上が好ましい。前記添加量が50質量部以であると、光沢性を向上できる。前記含有量の上限は特に制限はないが、カオリンの流動性、特に高せん断力下での増粘性を考慮すると、塗工適性の点から、90質量部以下が好ましい。
前記有機顔料としては、例えば、スチレン-アクリル共重合体粒子、スチレン-ブタジエン共重合体粒子、ポリスチレン粒子、ポリエチレン粒子等の水溶性ディスパージョンがある。これら有機顔料は2種以上が混合されてもよい。
前記有機顔料の添加量は、前記塗工層の全顔料100質量部に対して、2質量部以上20質量部以下が好ましい。前記有機顔料は、光沢発現性に優れていることと、その比重が無機顔料と比べて小さいことから、嵩高く、高光沢で、表面被覆性の良好な塗工層を得ることができる。前記含有量が2質量部以上であると、前記効果を向上でき、20質量部以下であると、塗工液の流動性に優れ、塗工操業性を向上でき、コスト面からも経済的である。
前記有機顔料には、その形態において、密実型、中空型、ドーナツ型等があるが、光沢発現性、表面被覆性及び塗工液の流動性のバランスを鑑み、前記有機顔料の平均粒子径は、0.2μm以上3.0μm以下が好ましく、空隙率40%以上の中空型がより好ましい。
前記バインダーとしては、水性樹脂を使用するのが好ましい。
前記水性樹脂としては、水溶性樹脂及び水分散性樹脂の少なくともいずれかを好適に用いられる。
前記水溶性樹脂としては、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、ポリビニルアルコール、アニオン変性ポリビニルアルコール、カチオン変性ポリビニルアルコール、アセタール変性ポリビニルアルコール等のポリビニルアルコールの変性物;ポリウレタン;ポリビニルピロリドン及びポリビニルピロリドンと酢酸ビニルの共重合体、ビニルピロリドンとジメチルアミノエチル・メタクリル酸の共重合体、四級化したビニルピロリドンとジメチルアミノエチル・メタクリル酸の共重合体、ビニルピロリドンとメタクリルアミドプロピル塩化トリメチルアンモニウムの共重合体等のポリビニルピロリドンの変性物;カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等セルロース;カチオン化ヒドロキシエチルセルロース等のセルロースの変性物;ポリエステル、ポリアクリル酸(エステル)、メラミン樹脂、又はこれらの変性物、ポリエステルとポリウレタンの共重合体等の合成樹脂;ポリ(メタ)アクリル酸、ポリ(メタ)アクリルアミド、酸化澱粉、燐酸エステル化澱粉、自家変性澱粉、カチオン化澱粉、又は各種変性澱粉、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリル酸ソーダ、アルギン酸ソーダ、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、インク吸収性の観点から、ポリビニルアルコール、カチオン変性ポリビニルアルコール、アセタール変性ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエステルとポリウレタンの共重合体が好ましい。
前記水分散性樹脂としては、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、ポリ酢酸ビニル、エチレン-酢酸ビニル共重合体、ポリスチレン、スチレン-(メタ)アクリル酸エステル共重合体、(メタ)アクリル酸エステル系重合体、酢酸ビニル-(メタ)アクリル酸(エステル)共重合体、スチレン-ブタジエン共重合体、エチレン-プロピレン共重合体、ポリビニルエーテル、シリコーン-アクリル系共重合体、などが挙げられる。また、メチロール化メラミン、メチロール化尿素、メチロール化ヒドロキシプロピレン尿素、イソシアネート等の架橋剤を含有してよいし、N-メチロールアクリルアミドなどの単位を含む共重合体で自己架橋性を持つものでもよい。これら水性樹脂の複数を同時に用いることも可能である。
前記水性樹脂の含有量としては、顔料100質量部に対して、2質量部以上100質量部以下が好ましく、3質量部以上50質量部以下がより好ましい。前記含有量は、記録媒体の吸液特性が所望の範囲に入るように決定される。
前記着色剤として水分散性の着色剤を使用する場合には、カチオン性有機化合物は必ずしも配合する必要はないが、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択使用することができる。例えば、水溶性インク中の直接染料や酸性染料中のスルホン酸基、カルボキシル基、アミノ基等と反応して不溶な塩を形成する1級~3級アミン、4級アンモニウム塩のモノマー、オリゴマー、ポリマーなどが挙げられ、これらの中でも、オリゴマー又はポリマーが好ましい。
前記カチオン性有機化合物としては、例えば、ジメチルアミン・エピクロルヒドリン重縮合物、ジメチルアミン・アンモニア・エピクロルヒドリン縮合物、ポリ(メタクリル酸トリメチルアミノエチル・メチル硫酸塩)、ジアリルアミン塩酸塩・アクリルアミド共重合物、ポリ(ジアリルアミン塩酸塩・二酸化イオウ)、ポリアリルアミン塩酸塩、ポリ(アリルアミン塩酸塩・ジアリルアミン塩酸塩)、アクリルアミド・ジアリルアミン共重合物、ポリビニルアミン共重合物、ジシアンジアミド、ジシアンジアミド・塩化アンモニウム・尿素・ホルムアルデヒド縮合物、ポリアルキレンポリアミン・ジシアンジアミドアンモニウム塩縮合物、ジメチルジアリルアンモニウムクロライド、ポリジアリルメチルアミン塩酸塩、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロライド)、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロライド・二酸化イオウ)、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロライド・ジアリルアミン塩酸塩誘導体)、アクリルアミド・ジアリルジメチルアンモニウムクロライド共重合物、アクリル酸塩・アクリルアミド・ジアリルアミン塩酸塩共重合物、ポリエチレンイミン、アクリルアミンポリマー等のエチレンイミン誘導体、ポリエチレンイミンアルキレンオキサイド変性物、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、ジメチルアミン・エピクロルヒドリン重縮合物、ポリアリルアミン塩酸塩等の低分子量のカチオン性有機化合物と他の比較的高分子量のカチオン性有機化合物、例えば、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロライド)等とを組み合わせて使用することが好ましい。併用により、単独使用の場合よりも画像濃度を向上させ、フェザリングが更に低減される。
前記カチオン性有機化合物のコロイド滴定法(ポリビニル硫酸カリウム、トルイジンブルー使用)によるカチオン当量は3meq/g以上8meq/g以下が好ましい。前記カチオン当量がこの範囲であれば上記乾燥付着量の範囲で良好な結果が得られる。
ここで、前記コロイド滴定法によるカチオン当量の測定に当たっては、カチオン性有機化合物を固形分0.1質量%となるように蒸留水で希釈し、pH調整は行わないものとする。
前記カチオン性有機化合物の乾燥付着量としては、0.3g/m以上2.0g/m以下が好ましい。前記カチオン性有機化合物の乾燥付着量が、0.3g/m以上2.0g/m以下であると、充分な画像濃度向上し、フェザリング低減の効果を向上できる。
前記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、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン界面活性剤のいずれも使用することができる。これらの中でも、非イオン界面活性剤が特に好ましい。前記界面活性剤を添加することにより、画像の耐水性が向上するとともに、画像濃度が高くなり、ブリーディングが改善される。
前記非イオン界面活性剤としては、例えば、高級アルコールエチレンオキサイド付加物、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物、脂肪酸エチレンオキサイド付加物、多価アルコール脂肪酸エステルエチレンオキサイド付加物、高級脂肪族アミンエチレンオキサイド付加物、脂肪酸アミドエチレンオキサイド付加物、油脂のエチレンオキサイド付加物、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物、グリセロールの脂肪酸エステル、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステル、ソルビトール及びソルビタンの脂肪酸エステル、ショ糖の脂肪酸エステル、多価アルコールのアルキルエーテル、アルカノールアミン類の脂肪酸アミドなどが挙られる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記多価アルコールとしては、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、例えば、グリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリット、ソルビトール、ショ糖などが挙げられる。
また、エチレンオキサイド付加物については、水溶性を維持できる範囲にて、エチレンオキサイドの一部をプロピレンオキサイドあるいはブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドに置換したものも有効である。置換率は50%以下が好ましい。
前記非イオン界面活性剤のHLB(親水性/親油性比)としては、4以上15以下が好ましく、7以上13以下がより好ましい。
前記界面活性剤の添加量は、前記カチオン性有機化合物100質量部に対して、0質量部以上10質量部以下が好ましく、0.1質量部以上1.0質量部以下がより好ましい。
前記塗工層には、本発明の目的及び効果を損なわない範囲にて、更に必要に応じて、その他の成分を添加することができる。前記その他の成分としては、アルミナ粉末、pH調整剤、防腐剤、酸化防止剤等の添加剤などが挙げられる。
前記塗工層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記支持体上に塗工層液を含浸又は塗布する方法により行うことができる。 前記塗工層液の含浸又は塗布方法としては、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、コンベンショナルサイズプレス、ゲートロールサイズプレス、フィルムトランスファーサイズプレス、ブレードコーター、ロッドコーター、エアーナイフコーター、カーテンコーターなど各種塗工機で塗工することも可能であるが、コストの点から、抄紙機に設置されているコンベンショナルサイズプレス、ゲートロールサイズプレス、フィルムトランスファーサイズプレスなどで含浸又は塗布し、オンマシンで仕上げてもよい。
前記塗工層液の付着量としては、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、固形分で、0.5g/m以上20g/m以下が好ましく、1g/m以上15g/m以下がより好ましい。
前記含浸又は塗布の後、必要に応じて乾燥させてもよく、この場合の乾燥の温度としては、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、100℃以上250℃以下程度が好ましい。
前記記録媒体は、更に支持体の裏面にバック層、支持体と塗工層との間、また、支持体とバック層間にその他の層を形成してもよく、塗工層上に保護層を設けることもできる。これらの各層は単層であっても複数層であってもよい。
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。
以下の実施例及び比較例で用いた「対数減衰率の最大値」、及び「対数減衰率が最大値をとる時間」は、以下のようにして測定した。
(対数減衰率の最大値、及び対数減衰率が最大値をとる時間)
前記対数減衰率の最大値、及び前記対数減衰率が最大値をとる時間は、剛体振り子型物性試験器(装置名:RPT-3000W、株式会社エー・アンド・デイ製)を用いて測定した。
具体的には、アルミ基盤上にインクを40μL滴下し、厚み100μmコート用の専属塗布冶具(PCT-100)にて厚み100μmのインク膜を塗った。得られたインク膜を15秒以内に冷熱ブロック(CHB-100)と共に設置し、シリンダーエッジ(RBP-040)と振り子(FRB-100)をセットした。また、FRB-100専属重り2つを振り子最下部にセットした。測定温度は常温(25℃)から60℃まで5℃/minで昇温させ、それ以降は60℃にて保温し続けた。常温(25℃)の時点を測定開始時間として、対数減衰率を時間に対しプロットを6秒ごとに取った。得られたプロットを平滑化し、その最大値を算出し、対数減衰率の最大値とした。なお、対数減衰率が最大値をとる時間とは、測定開始から対数減衰率が最大値となるまでの時間とした。
なお、前記平滑化後の対数減衰率(D’(n))は、n番目プロットの対数減衰率をD(n)と定義した場合、以下のようにして求めることができる。
D’(n)={D(n-2)+D(n-1)+D(n)+D(n+1)+D(n+2)}/5
D’(1)=D(1)
D’(2)={D(1)+D(2)}/2
<ポリウレタン樹脂粒子分散液1の調製>
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、1,6-ヘキサンジオール、及び1,6-ヘキサン二酸をOH/COOH=1.5となるように、チタンテトライソプロポキシド(1,000ppm(1質量%)対樹脂成分)とともに投入した。その後、4時間程度で200℃まで昇温した。次いで、2時間かけて230℃に昇温し、流出水がなくなるまで反応を行った。その後、さらに、1,334Pa~2,000Pa(10mmHg~15mmHg)の減圧下で5時間反応させ、中間体ポリエステルを得た。
次に、冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器中に、前記中間体ポリエステルとイソホロンジイソシアネートをモル比2.0で投入し、酢酸エチルにて48質量%となるように希釈後、100℃で5時間反応させた。その後、大量の水を加え、脱溶を行い、固形分濃度が10質量%であるポリウレタン樹脂粒子分散液1を得た。
<ポリウレタン樹脂粒子分散液2の調製>
上記で説明したポリウレタン樹脂粒子分散液1の調製において、1,6-ヘキサンジオールを1,4-ブタンジオールに変更した以外は、ポリウレタン樹脂粒子分散液1の調製と同様にして、固形分濃度が10質量%であるポリウレタン樹脂粒子分散液2を得た。
<ポリウレタン樹脂粒子分散液3の調製>
上記で説明したポリウレタン樹脂粒子分散液1の調製において、1,6-ヘキサンジオールを1,4-ブタンジオールに変更し、且つ1,6-ヘキサン二酸を1,4-ブタン二酸に変更した以外は、ポリウレタン樹脂粒子分散液1の調製と同様にして、固形分濃度が10質量%であるポリウレタン樹脂粒子分散液3を得た。
<インク1の調製>
銅フタロシアニン顔料(商品名:ピグメントブルー15:3、大日精化工業株式会社製)5.0質量%、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル(ダウ・ケミカル日本株式会社製)4.0質量%、トリエチレングリコールジメチルエーテル(ダウ・ケミカル日本株式会社製)5.0質量%、1,2-プロパンジオール(プロピレングリコール)(関東化学株式会社製)25.0質量%、ポリウレタン樹脂粒子分散液1(固形分濃度:10質量%)50.0質量%、及び合計が100質量%となるように超純水を残量添加して、撹拌及び混合してインク1を得た。
<インク2~20の調製>
インク1の調製において、下記表1~3に示す組成に変更した以外は、インク1の調製と同様にして、インク2~21を得た。
Figure 0007184137000007
Figure 0007184137000008
Figure 0007184137000009
なお、上記表1~3において、成分の商品名、及び製造会社名については下記の通りである。
・シアン顔料:大日精化工業株式会社製、商品名:ピグメントブルー15:3
・マゼンタ顔料:大日精化工業株式会社製、商品名:ピグメントレッド122
・イエロー顔料:大日精化工業株式会社製、商品名:ピグメントイエロー154
・トリプロピレングリコールモノブチルエーテル:ダウ・ケミカル日本株式会社製
・トリエチレングリコールジメチルエーテル:ダウ・ケミカル日本株式会社製
・ジエチレングリコールエチルメチルエーテル:ダウ・ケミカル日本株式会社製
・ジプロピレングリコールジメチルエーテル:ダウ・ケミカル日本株式会社製
・トリプロピレングリコールジメチルエーテル:ダウ・ケミカル日本株式会社製
・1,2-プロパンジオール(プロピレングリコール):関東化学株式会社製
(実施例1~35及び比較例1~16)
[画像の形成]
得られたインク1~21を用いて、インクジェットプリンティングシステム(RICOH Pro VC60000、株式会社リコー製)により、記録媒体の両面に画像を記録し、画像の評価を行った。前記記録媒体としては、下記表4に示すようにLAG90(Stora Enso社製、紙幅520.7mm)、Magno Plus Silk(Sappi Global社製)、又はMagno Gloss(Sappi Global社製)のロール紙をセットし、1,200dpiの解像度にてベタ画像を記録した。巻き取り装置は、Rewinding module RW6(Hunkeler社製)を用いて、下記表4及び5に示すような圧力となるように巻取り、「耐ブロッキング性」、「耐摺擦性」、及び「光沢性」を評価した。なお、「耐ブロッキング性」のみ、温度40℃、湿度50%の環境下に24時間置いた後で評価した。次に、一度記録が終了した後、すぐに再度紙をセットし、第一のインクを第二のインク(ブラックインク)に変えて、1,200dpiの解像度にてベタ画像の記録を行い、「第二のインク付与時の位置ズレ」を評価した。なお、巻取り圧力は、装置名:I-SCAN5027(ニッタ株式会社製)を用いて測定した。結果を下記表4及び5に示す。
また、前記LAG90において、動的走査吸液計(dynamic scanning absorptometer;DSA,紙パ技協誌、第48巻、1994年5月、第88頁~92頁、空閑重則)により測定した接触時間100msにおける純水の転移量は、2.9mL/mであり、前記接触時間400msにおける純水の転移量は、4.9mL/mである。
前記Magno Plus Silkにおいて、動的走査吸液計(dynamic scanning absorptometer;DSA,紙パ技協誌、第48巻、1994年5月、第88頁~92頁、空閑重則)により測定した接触時間100msにおける純水の転移量は、2.5mL/mであり、前記接触時間400msにおける純水の転移量は、4.3mL/mである。
前記Magno Glossにおいて、動的走査吸液計(dynamic scanning absorptometer;DSA,紙パ技協誌、第48巻、1994年5月、第88頁~92頁、空閑重則)により測定した接触時間100msにおける純水の転移量は、1.8mL/mであり、前記接触時間400msにおける純水の転移量は、3.5mL/mである。
(耐ブロッキング性)
目視にて、記録画像同士の張り付き具合と画像の転写(オフセット)の様子を確認し、下記評価基準に基づいて、「耐ブロッキング性」を評価した。品質的にランク7以上が良好であり、特にランク10が良好である。また、ランク3以下は著しく品質を落とす。
〔評価基準〕
10:紙同士がくっつき合わず、画像剥がれもなく、視覚的に均一な画像になっている
9 :紙同士がくっつき合わず、画像剥がれはないが、10μm未満の微小な画像抜けがある
8 :紙同士がくっつき合わず、画像剥がれはないが、10μm以上20μm未満の微小な画像抜けがある
7 :紙同士がくっつき合わず、画像剥がれはないが、20μm以上30μm未満の微小な画像抜けがある
3 :紙同士がくっつき合っており、画像が著しく欠ける
1 :紙同士がくっつき合っており、画像が著しく欠け、さらに紙も著しく欠損する
0 :紙同士がくっつき合っており、合一している
(耐摺擦性)
得られた各画像について、1.2cm四方に切った紙(LAG90(Stora Enso社製))を用いて画像を20回擦り、反射型カラー分光測色濃度計(X-Rite社製)を用いて紙へのインク付着汚れを測定し、擦った紙の地肌色を差し引いた濃度を算出し、下記評価基準に基づいて、「耐摺擦性」を評価した。なお、許容範囲はA、及びBである。
〔評価基準〕
A:転写濃度が0.05未満
B:転写濃度が0.05以上0.10未満
C:転写濃度が0.10以上
(光沢性)
得られた各画像について、光沢計(BYK Gardner社製:Micro-TRI-Gloss 4520)を用いて、60°光沢を測定し、加圧前及び加圧後の「光沢性」を評価した。なお、画像の転写(オフセット)が生じてしまった場合は測定不能のため値なし(表4中では「―」)で表示した。
(第二のインク付与時の位置ズレ)
第二のインクを記録した際の第一のインクとの位置ズレを目視にて確認し、下記評価基準に基づいて、「第二のインク付与時の位置ズレ」を評価した。なお、許容範囲はAである。
〔評価基準〕
A:位置ズレなし
B:位置ズレあり
(耐光性)
得られた画像について、促進耐候性試験機(アトラス社製:ウエザオメータCi35AW)を用いて、70℃、50%RH、ブラックパネル温度89℃の環境下にて、屋外太陽光近似のキセノン放射照度0.35W/m(340nm)で24時間照射し、照射前後の退色、色変化を下記の評価基準で判定した。なお、許容範囲はAである。
〔評価基準〕
A:ほとんど変化がない
B:退色、色変化が大きい
Figure 0007184137000010
特許5445220号公報
1 画像形成装置
2 記録媒体
3 給紙手段
4 インク付与手段(第一のインク付与手段)
5 加圧手段

Claims (12)

  1. 記録媒体に第一のインクを付与して画像を形成する第一のインク付与手段を有し、
    前記第一のインクは、水、有機溶剤、ウレタン樹脂粒子、及び銅フタロシアニン顔料を含有し、
    前記有機溶剤は、水酸基を有さないエーテル化合物を含み、
    前記第一のインクは、前記第一のインクを用いて形成されたインク膜を剛体振り子試験により60℃の条件で測定した際の対数減衰率が7200秒以下において最大値をとり、且つ前記最大値が0.300以下である画像形成装置。
  2. 前記記録媒体は連続紙であり、
    更に、前記画像を形成された前記連続紙を巻き取る巻き取り手段を有する請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 更に、前記画像に圧力を加える加圧手段を有する請求項1に記載の画像形成装置。
  4. 前記圧力は、3.5kg/cm 以上16.0kg/cm 以下である請求項3に記載の画像形成装置。
  5. 前記記録媒体は連続紙であり、
    前記加圧手段は、前記画像が形成された前記連続紙をロール状に巻くことで、前記画像に前記圧力を加える手段である請求項3又は4に記載の画像形成装置。
  6. 前記圧力を加えられた前記連続紙に、更に、第二のインクを付与し画像を形成する第二のインク付与手段を有する請求項に記載の画像形成装置。
  7. 前記記録媒体は、支持体と、前記支持体の少なくとも一方の面側に設けられた塗工層と、を有し、動的走査吸液計で測定した接触時間100msにおける純水の前記記録媒体への転移量が2~35ml/mであり、かつ接触時間400msにおける純水の前記記録媒体への転移量が3~40ml/mである請求項1からのいずれかに記載の画像形成装置。
  8. 前記エーテル化合物は、下記一般式(1)で表される請求項1から7のいずれかに記載の画像形成装置。
    Figure 0007184137000011
    ただし、前記一般式(1)中、Rは、水素原子、又は炭素数1以上10以下のアルキル基を表し、R及びRは、それぞれ独立に、炭素数1以上10以下のアルキル基を表し、nは1以上5以下の整数を表す。
  9. 前記第一のインク全量に対する前記ウレタン樹脂粒子の含有量(質量%)と、前記第一のインク全量に対する前記エーテル化合物の含有量(質量%)との質量比(エーテル化合物/ウレタン樹脂粒子)が、0.40以上1.60以下である請求項1から8のいずれかに記載の画像形成装置。
  10. 前記第一のインク全量に対する前記エーテル化合物の含有量が2.0質量%以上8.0質量%以下である請求項から9のいずれかに記載の画像形成装置。
  11. 記録媒体に第一のインクを付与して画像を形成する第一のインク付与工程を有し、
    前記第一のインクは、水、有機溶剤、ウレタン樹脂粒子、及び銅フタロシアニン顔料を含有し、
    前記有機溶剤は、水酸基を有さないエーテル化合物を含み、
    前記第一のインクは、前記第一のインクを用いて形成されたインク膜を剛体振り子試験により60℃の条件で測定した際の対数減衰率が7200秒以下において最大値をとり、且つ前記最大値が0.300以下である画像形成方法。
  12. 水、有機溶剤、ウレタン樹脂粒子、及び銅フタロシアニン顔料を含有するインクであって、
    前記有機溶剤は、水酸基を有さないエーテル化合物を含み、
    前記第一のインクを用いて形成されたインク膜を剛体振り子試験により60℃の条件で測定した際の対数減衰率が7200秒以下において最大値をとり、且つ前記最大値が0.300以下であるインク。
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