JP7262575B2 - 非浸透性基材用前処理液、インクセット、画像記録方法、画像記録物、並びに、被記録媒体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、液体の吸収性が低い記録媒体に対して高画像濃度で高光沢度の画像が得られ、定着性が向上し、フェザリング及びカラーブリードを低減させることが可能な、インクジェット用インクを用いた画像形成方法として、記録媒体上に前処理液を付着させる前処理工程と、前処理液を付着させた面上に、インクジェット用インクを付着させて画像を形成する画像形成工程と、インクジェット用インクを付着させた面上に、後前処理液を付着させて保護層を形成する後処理工程とを有し、動的走査吸液計によって測定される、接触時間100msにおける上記記録媒体の塗工層への純水の転移量が1~10mL/m2であり、上記前処理液及び後前処理液の少なくとも一方が、水と水性樹脂を含有し、更に、コロイダルシリカ、硫酸バリウム、酸化チタンのいずれかを含有する画像形成方法が開示されている。
また、特許文献2には、保存安定性に優れ、プラスチックフィルムからなる各種被記録媒体との密着性を向上させ、かつ、インクジェット記録用インク組成物で印字した際の画像の密着性、滲み性、ムラ性及び耐水性を向上させ得るインクジェット記録用プライマーインクとして、(A)成分である水溶性多価金属塩と、(B)成分である少なくとも2個のヒドラジン残基を有するヒドラジン誘導体と、(C)成分であるアクリル系エマルジョン又は酢酸ビニルエマルジョンのうち少なくともいずれか一方と、(D)成分である水と、を含むインクジェット記録用プライマーインクが開示されている。
特許文献2:国際公開第2018/016141号
また、非浸透性基材に対し、凝集剤を含有する前処理液を付与して膜を形成した場合、形成される膜の白化が生じる場合があることも判明した。
<1> 有機酸及び多価金属塩からなる群から選択される少なくとも1種を含む凝集剤(A)と、
アンモニア、アミン、及び、塩基性窒素原子を含む複素環化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む含窒素化合物(B)と、
樹脂粒子(C)と、
水と、
を含有する非浸透性基材用前処理液。
<2> 含窒素化合物(B)が、沸点100℃以上のアミンを含む<1>に記載の非浸透性基材用前処理液。
<3> 含窒素化合物(B)が、ヒドロキシ基を有するアミンを含む<1>又は<2>に記載の非浸透性基材用前処理液。
<4> 含窒素化合物(B)が、第2級アミン及び第3級アミンからなる群から選択される少なくとも1種を含む<1>~<3>のいずれか1つに記載の非浸透性基材用前処理液。
<5> 凝集剤(A)が、ジカルボン酸及びトリカルボン酸からなる群から選択される少なくとも1種を含む<1>~<4>のいずれか1つに記載の非浸透性基材用前処理液。
<6> 樹脂粒子(C)が、アクリル樹脂、エステル樹脂、及びウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種を含む<1>~<5>のいずれか1つに記載の非浸透性基材用前処理液。
<7> 凝集剤(A)が有機酸を含み、含窒素化合物(B)の塩基性窒素原子のモル数に対する有機酸の酸基のモル数の比が1.3以上である<1>~<6>のいずれか1つに記載の非浸透性基材用前処理液。
<8> 樹脂粒子(C)の含有質量及び凝集剤(A)の含有質量が、樹脂粒子(C)の含有質量>凝集剤(A)の含有質量の関係を満足する<1>~<7>のいずれか1つに記載の非浸透性基材用前処理液。
<9> 凝集剤(A)の含有質量及び含窒素化合物(B)の含有質量が、凝集剤(A)の含有質量>含窒素化合物(B)の含有質量の関係を満足する<1>~<8>のいずれか1つに記載の非浸透性基材用前処理液。
<10> 樹脂粒子(C)の含有質量及び含窒素化合物(B)の含有質量が、樹脂粒子(C)の含有質量>含窒素化合物(B)の含有質量×1.5の関係を満足する<1>~<9>のいずれか1つに記載の非浸透性基材用前処理液。
<11> <1>~<10>のいずれか1つに記載の非浸透性基材用前処理液と、
着色剤及び水を含むインクと、
を備えるインクセット。
<12> 非浸透性基材上に、<1>~<10>のいずれか1つに記載の非浸透性基材用前処理液を付与して膜を形成する工程と、
上記膜の一部に、着色剤及び水を含むインクを付与して画像を記録する工程と、
を有する画像記録方法。
<13> 非浸透性基材と、非浸透性基材上に配置された膜と、膜上の一部に配置された、着色剤を含有する画像と、を備え、
膜が、有機酸及び多価金属塩からなる群から選択される少なくとも1種を含む凝集剤(A)と、アンモニア、アミン、及び、塩基性窒素原子を含む複素環化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む含窒素化合物(B)と、樹脂と、を含有する画像記録物。
<14> 非浸透性基材上に、<1>~<10>のいずれか1つに記載の非浸透性基材用前処理液を付与して膜を形成する工程を有する被記録媒体の製造方法。
<15> 非浸透性基材と、非浸透性基材上に配置された膜と、を備え、
膜が、有機酸及び多価金属塩からなる群から選択される少なくとも1種を含む凝集剤(A)と、アンモニア、アミン、及び、塩基性窒素原子を含む複素環化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む含窒素化合物(B)と、樹脂と、を含有する被記録媒体。
本開示において、組成物中の各成分の量は、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、組成物中に存在する上記複数の物質の合計量を意味する。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよく、また、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において、「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本開示において、好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
非浸透性基材用前処理液は、例えば、非浸透性基材に対してインクを用いて画像を記録する際に、インクに先立って非浸透性基材に付与され得る。
また、非浸透性基材用前処理液は、非浸透性基材上に、非浸透性基材用前処理液に由来する膜を備える被記録媒体の製造にも用いられ得る。得られた被記録媒体は、この被記録媒体の上記膜上に、インクを付与して画像を記録することに用いられる。
以下では、非浸透性基材用前処理液を、単に、「前処理液」と称することがある。非浸透性基材用前処理液に由来する膜を、単に、「前処理液に由来する膜」と称することがある。
本開示の前処理液(即ち、非浸透性基材用前処理液)は、
有機酸及び多価金属塩からなる群から選択される少なくとも1種を含む凝集剤(A)と、
アンモニア、アミン、及び、塩基性窒素原子を含む複素環化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む含窒素化合物(B)と、
樹脂粒子(C)と、
水と、
を含有する。
かかる効果が奏される理由は、以下のように推測される。
しかし、本発明者等の検討により、非浸透性基材に対し、凝集剤及び水溶性樹脂を含有する前処理液(例えば、特許文献1に記載の前処理液)を付与して膜を形成した場合、形成される膜のべたつきが生じる場合があることが判明した。
膜のべたつきは、前処理液中の水溶性樹脂に起因すると考えられる。詳細には、非浸透性基材に対して前処理液を付与した場合、前処理液は、非浸透性基材中にほとんど浸透せずに非浸透性基材の表面に残存する。非浸透性基材の表面に残存した前処理液は、その後、自然乾燥されるか、又は、加熱等によって強制的に乾燥され、膜を形成する。前処理液が水溶性樹脂を含有する場合には、膜中に水溶性樹脂が残存することにより、膜のべたつきが発生すると考えられる。
本開示の前処理液は、樹脂粒子(C)を含有するので、上述した、水溶性樹脂に起因する膜のべたつきが抑制されると考えられる。
上記膜の白化は、非浸透性基材上に前処理液を付与して膜を形成し、形成された膜上の一部にインクを付与して画像を記録する態様においては、上記膜上の画像非記録領域において視認されやすい。
また、上記膜の白化は、非浸透性基材上に前処理液を付与して膜を形成することにより被記録媒体を製造する態様においては、上記膜の全体において視認されやすい。
膜の白化は、凝集剤として、結晶性が高い凝集剤(具体的には、有機酸又は多価金属塩)を含有する前処理液を用いた場合に生じ易いことが判明した。この場合の膜の白化は、前処理液の付与によって形成された膜中において、凝集剤を含む結晶が形成されることによって生じると考えられる。
本開示の前処理液は、結晶性が高い凝集剤である、有機酸及び多価金属塩からなる群から選択される少なくとも1種を含む凝集剤(A)を含有するにもかかわらず、膜の白化を抑制できる。
膜の白化抑制の効果が奏される第1の理由は、本開示の前処理液が、アンモニア、アミン、及び、塩基性窒素原子を含む複素環化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む含窒素化合物(B)を含有するためと考えられる。詳細には、本開示の前処理液が非浸透性基材上に付与されて膜が形成された場合、形成された膜中において、酸性物質である凝集剤(A)と塩基性物質である含窒素化合物(B)との相互作用により、含窒素化合物(B)が、凝集剤(A)の分子間に配置されると考えられる。これにより、上記膜中における、凝集剤(A)を含む結晶の形成が抑制され、その結果、上記膜の白化が抑制されると考えられる。
膜の白化抑制の効果が奏される第2の理由は、本開示の前処理液が、樹脂粒子を含有するためと考えられる。詳細には、本開示の前処理液が非浸透性基材上に付与された場合、樹脂粒子が、凝集剤(A)の分子間に配置され、これにより、上記膜中における、凝集剤(A)を含む結晶の形成が抑制され、その結果、上記膜の白化が抑制されると考えられる。
「水溶性」として、好ましくは、25℃の水100gに対して3g以上(より好ましくは10g以上)溶解する性質である。
本開示の前処理液は、前述のとおり、非浸透性基材に対して付与される前処理液である。
樹脂基材としては、特に制限はなく、例えば熱可塑性樹脂の基材が挙げられる。
樹脂基材としては、例えば、熱可塑性樹脂を、シート状又はフィルム状に成形した基材が挙げられる。
樹脂基材としては、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリエチレン、又はポリイミドを含む基材が好ましい。
ここで、透明とは、波長400nm~700nmの可視光の透過率が、80%以上(好ましくは90%以上)であることを意味する。
樹脂基材の厚さとしては、10μm~200μmが好ましく、10μm~100μmがより好ましい。
表面処理としては、コロナ処理、プラズマ処理、フレーム処理、熱処理、摩耗処理、光照射処理(UV処理)、火炎処理等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本開示の前処理液は、有機酸及び多価金属塩からなる群から選択される少なくとも1種を含む凝集剤(A)を含有する。
凝集剤(A)の融点の上限には特に制限はないが、上限として、例えば1000℃が挙げられる。
有機酸としては、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、カルボキシ基等を挙げることができる。
上記酸性基は、インク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。
なお、上記酸性基は、前処理液中において、少なくとも一部が解離していることが好ましい。
有機酸の融点の上限には特に制限はないが、上限として、300℃、200℃等が挙げられる。
多価カルボン酸としては、前処理液に由来する膜のべたつきをより抑制する観点、及び、記録される画像の画質の観点から、
ジカルボン酸又はトリカルボン酸が好ましく、
グルタル酸(融点98℃)、マロン酸(融点134℃)、コハク酸(融点187℃)、アジピン酸(融点153℃)、ピメリン酸(融点106℃)、リンゴ酸(融点130℃)、マレイン酸(融点131℃)、フマル酸(融点287℃)、酒石酸(融点199℃)、又はクエン酸(融点154℃)がより好ましく、
グルタル酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、ピメリン酸、リンゴ酸、フマル酸、酒石酸、又はクエン酸が更に好ましく、
グルタル酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、又はピメリン酸が更に好ましい。
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中の顔料、ポリマー粒子などの粒子の表面電荷を、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。
有機酸の分子量の下限は、例えば60であり、好ましくは90以上であり、更に好ましくは100以上である。
多価金属塩としては、周期表の第2族のアルカリ土類金属(例えば、マグネシウム、カルシウム)を含む塩、周期表の第3族の遷移金属(例えば、ランタン)を含む塩、周期表の第13族からのカチオン(例えば、アルミニウム)を含む塩、ランタニド類(例えば、ネオジム)を含む塩を挙げることができる。
多価金属塩としては、前述した有機酸の塩、硝酸塩、塩化物、又はチオシアン酸塩が好適である。
多価金属塩として、好ましくは、有機酸(酢酸、安息香酸塩など)のカルシウム塩若しくはマグネシウム塩、硝酸のカルシウム塩若しくはマグネシウム塩、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、又は、チオシアン酸のカルシウム塩若しくはマグネシウム塩である。
多価金属塩は、前処理液中において、少なくとも一部が多価金属イオンと対イオンとに解離していることが好ましい。
その他の凝集剤としては、金属錯体、水溶性カチオン性ポリマー等が挙げられる。
但し、前処理液に由来する膜の白化は、結晶性が高い凝集剤である、有機酸及び/又は多価金属塩を用いた場合に特に顕著に生じる現象である。
従って、含窒素化合物(B)による、膜の白化抑制の効果をより効果的に得る観点から、凝集剤(A)に占める有機酸及び多価金属塩の割合は、50質量%~100質量%が好ましく、60質量%~100質量%がより好ましく、80質量%~100質量%が更に好ましい。
本開示の前処理液は、含窒素化合物(B)(即ち、アンモニア、アミン、及び、塩基性窒素原子を含む複素環化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む含窒素化合物)を含有する。
上記炭化水素基は、ヒドロキシ基等の置換基を有していてもよい。
ここで、1級窒素原子とは、下記構造(1)中のN原子を意味し、2級窒素原子とは、下記構造(2)中のN原子を意味し、3級窒素原子とは、下記構造(3)中のN原子を意味する。
構造(2)中、2つの*は、それぞれ、置換基を有していてもよい炭化水素基との結合位置を意味する。
構造(3)中、3つの*は、それぞれ、置換基を有していてもよい炭化水素基との結合位置を意味する。
構造(2)及び構造(3)は、複素環の一部であってもよい。
塩基性窒素原子を含む複素環化合物としては、複素環の一部として構造(2)及び構造(3)の少なくとも一方を含む化合物がより好ましく、複素環の一部として構造(2)を含む化合物が更に好ましい。
含窒素化合物(B)としての複素環化合物としては、ピペリジン、ピロリジン、イミダゾール等が挙げられる。
この場合、含窒素化合物(B)の全量中に占めるアミンの割合は、50質量%~100質量%が好ましく、60質量%~100質量%がより好ましく、80質量%~100質量%が更に好ましい。
アミンの分子量の下限は、例えば31(即ち、メチルアミンの分子量)である。
モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、
モノプロパノールアミン、ジプロパノールアミン、トリプロパノールアミン、
モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、
モノブタノールアミン、ジブタノールアミン、トリブタノールアミン、
N-メチルエタノールアミン、N-メチルプロパノールアミン、N-メチルイソプロパノールアミン、N-メチルブタノールアミン、
N-エチルエタノールアミン、N-エチルプロパノールアミン、N-エチルイソプロパノールアミン、N-エチルブタノールアミン、
N,N-ジメチルエタノールアミン、N,N-ジメチルプロパノールアミン、N,N-ジメチルイソプロパノールアミン、N,N-ジメチルブタノールアミン、
N,N-ジエチルエタノールアミン、N,N-ジエチルプロパノールアミン、N,N-ジエチルイソプロパノールアミン、N,N-ジエチルブタノールアミン、
N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)ドデシルアミン、
N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)オクチルアミン、
N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)イソプロパノールアミン。
モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノプロピルアミン、ジプロピルアミン、トリプロピルアミン、ヘキサメチレンテトラアミン。
前処理液の全量に対する含窒素化合物(B)の含有量が0.1質量%以上である場合には、前処理液に由来する膜の白化がより抑制される。
前処理液の全量に対する含窒素化合物(B)の含有量が5.0質量%以下である場合には、画像の密着性(即ち、非浸透性基材に対する画像の密着性。以下同じ。)及び画像の画質(即ち、画像の精細さ。以下同じ。)がより向上する。
画像の密着性及び画質を更に向上させる観点から、モル比〔有機酸の酸基/含窒素化合物(B)の塩基性窒素原子〕は、1.3以上であることがより好ましく、1.4以上であることが更に好ましく、1.5以上であることが更に好ましく、1.9以上であることが更に好ましい。
モル比〔有機酸の酸基/含窒素化合物(B)の塩基性窒素原子〕の上限には特に制限はない。画像の画質をより向上させる観点から、モル比〔有機酸の酸基/含窒素化合物(B)の塩基性窒素原子〕は、35以下であることが好ましく、30以下であることがより好ましく、25以下であることが更に好ましい。
含窒素化合物(B)の塩基性窒素原子のモル数とは、前処理液に含有される全ての含窒素化合物(B)中の塩基性窒素原子の総モル数を意味する。
なお、「含窒素化合物(B)の塩基性窒素原子」(即ち、前処理液に含有される全ての含窒素化合物(B)中の塩基性窒素原子)の概念には、塩基性窒素原子を含む複素環化合物中の塩基性窒素原子だけでなく、アンモニア中の窒素原子、アミン中の1級窒素原子、アミン中の2級窒素原子、及びアミン中の3級窒素原子も包含される。
前処理液は樹脂粒子(C)を少なくとも1種含有する。
前処理液が樹脂粒子(C)を含有することにより、非浸透性基材に対する画像の密着性が確保される。
前処理液に含有される樹脂粒子(C)としては特に制限はなく、公知の樹脂粒子が挙げられる。
ガラス転移温度の具体的な測定は、JIS K 7121(1987年)又はJIS K 6240(2011年)に記載の方法に順じて行う。
本開示におけるガラス転移温度は、補外ガラス転移開始温度(以下、Tigと称することがある)である。
ガラス転移温度の測定方法をより具体的に説明する。
ガラス転移温度を求める場合、予想される樹脂粒子のガラス転移温度より約50℃低い温度にて装置が安定するまで保持した後、加熱速度:20℃/分で、ガラス転移が終了した温度よりも約30℃高い温度まで加熱し、示差熱分析(DTA)曲線又はDSC曲線を作成する。
補外ガラス転移開始温度(Tig)、すなわち、本開示におけるガラス転移温度は、DTA曲線又はDSC曲線における低温側のベースラインを高温側に延長した直線と、ガラス転移の階段状変化部分の曲線の勾配が最大になる点で引いた接線との交点の温度として求める。
詳細には、下記数式1において、Siに、前処理液に含有されるi種目(iは1以上の整数を表す)の樹脂粒子(C)のガラス転移温度を代入し、Wiに、前処理液に含有される樹脂粒子(C)全体に占めるi種目の樹脂粒子(C)の質量分率を代入することにより、下記数式1におけるXとして、前処理液に含有される個々の樹脂粒子(C)のガラス転移温度の加重平均値を算出することができる。
X=ΣSiWi/ΣWi … (数式1)
樹脂粒子(C)は、樹脂を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。
脂環式構造としては、炭素数5~10の脂環式炭化水素構造が好ましく、シクロヘキサン環構造、ジシクロペンタニル環構造、ジシクロペンテニル環構造、又は、アダマンタン環構造が好ましい。
芳香環式構造としては、ナフタレン環又はベンゼン環が好ましく、ベンゼン環がより好ましい。
脂環式構造又は芳香環式構造の量としては、例えば、樹脂粒子(C)100gあたり0.01mol~1.5molであることが好ましく、0.1mol~1molであることがより好ましい。
イオン性基としては、アニオン性基であってもカチオン性基であってもよいが、導入の容易性の観点から、アニオン性基が好ましい。
アニオン性基としては、特に限定されないが、カルボキシ基、又は、スルホ基であることが好ましく、スルホ基であることがより好ましい。
イオン性基の量としては、特に限定されず、樹脂粒子(C)が水分散性の樹脂粒子となる量であれば好ましく使用可能であるが、例えば樹脂粒子(C)に含まれる樹脂100gあたり0.001mol~1.0molであることが好ましく、0.01mol~0.5molであることがより好ましい。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による測定は、測定装置として、HLC(登録商標)-8020GPC(東ソー(株))を用い、カラムとして、TSKgel(登録商標)Super Multipore HZ-H(4.6mmID×15cm、東ソー(株))を3本用い、溶離液として、THF(テトラヒドロフラン)を用いる。また、測定条件としては、試料濃度を0.45質量%、流速を0.35ml/min、サンプル注入量を10μl、及び測定温度を40℃とし、RI検出器を用いて行う。
検量線は、東ソー(株)の「標準試料TSK standard,polystyrene」:「F-40」、「F-20」、「F-4」、「F-1」、「A-5000」、「A-2500」、「A-1000」、及び「n-プロピルベンゼン」の8サンプルから作製する。
本開示において、水分散性とは、20℃の水に撹拌後、20℃で60分間放置しても沈殿が確認されないことをいう。
測定装置としては、例えば、粒度分布測定装置「マイクロトラックMT-3300II」(日機装(株)製)が挙げられる。
詳細には、前述の数式1において、Siに、前処理液に含有されるi種目(iは1以上の整数を表す)の樹脂粒子(C)の体積平均粒径(nm)を代入し、Wiに、前処理液に含有される樹脂粒子(C)全体に占めるi種目の樹脂粒子(C)の質量分率を代入することにより、前述の数式1におけるXとして、前処理液に含有される個々の樹脂粒子(C)の体積平均粒径(nm)の加重平均値を算出することができる。
樹脂粒子(C)の水分散液の市販品としては、ペスレジンA124GP、ペスレジンA645GH、ペスレジンA615GE、ペスレジンA520(以上、高松油脂(株)製)、Eastek1100、Eastek1200(以上、Eastman Chemical社製)、プラスコートRZ570、プラスコートZ687、プラスコートZ565、プラスコートRZ570、プラスコートZ690(以上、互応化学工業(株)製)、バイロナールMD1200(東洋紡(株)製)、EM57DOC(ダイセルファインケム社製)等が挙げられる。
前処理液の全量に対する樹脂粒子(C)の含有量は、0.5質量%~30質量%であることが好ましく、1質量%~20質量%であることがより好ましく、1質量%~15質量%であることが特に好ましい。
量比〔C/A〕としては、1超4以下が好ましく、1.1以上3以下がより好ましく、1.5以上3以下が更に好ましい。
量比〔A/B〕としては、1超20以下が好ましく、1.5以上15以下がより好ましく、5以上15以下が更に好ましい。
量比〔C/B〕としては、1.5超40以下が好ましく、5以上40以下がより好ましく、5以上30以下がより好ましく、5以上20以下が更に好ましい。
本開示の前処理液は、水を含有する。
水の含有量は、前処理液の全量に対し、好ましくは50質量%以上であり、より好ましくは60質量%以上である。
水の含有量の上限は、他の成分の量にもよるが、前処理液の全量に対し、好ましくは90質量%以下であり、より好ましくは80質量%以下である。
本開示の前処理液は、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、アルカンジオール(例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール(1,2-プロパンジオール)、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、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)、ポリアルキレングリコール(例えば、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、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール等)などの多価アルコール;
ポリアルキレングリコールエーテル(例えば、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、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等)などの多価アルコールエーテル;
特開2011-42150号公報の段落0116に記載の、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、及びN-メチル-2-ピロリドン;
等が挙げられる。
中でも、成分の転写の抑制の観点から、多価アルコール、又は、多価アルコールエーテルが好ましく、アルカンジオール、ポリアルキレングリコール、又は、ポリアルキレングリコールエーテルがより好ましい。
本開示の前処理液は、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、表面張力調整剤又は消泡剤として用いることができる。表面張力調整剤又は消泡剤としては、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、ベタイン界面活性剤等が挙げられる。中でも、インク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。
例えば、前処理液が消泡剤としての界面活性剤を含む場合、消泡剤としての界面活性剤の含有量は、前処理液の全量に対し、0.0001質量%~1質量%が好ましく、0.001質量%~0.1質量%がより好ましい。
本開示の前処理液は、必要に応じ、上記以外のその他の成分を含んでいてもよい。
前処理液に含有され得るその他の成分としては、固体湿潤剤、コロイダルシリカ、無機塩、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、水溶性カチオン性ポリマー以外の水溶性高分子化合物(例えば、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)、等の公知の添加剤が挙げられる。
本開示の前処理液の25℃におけるpHは、0.5~6.0であることが好ましい。
前処理液の25℃におけるpHが、0.5以上であると、非浸透性基材のザラツキがより低減され、画像部の密着性がより向上する。
前処理液の25℃におけるpHが、6.0以下であると、凝集速度がより向上し、非浸透性基材上におけるインクによるドット(インクドット)の合一がより抑制され、画像のザラツキがより低減される。
前処理液の25℃におけるpHは、0.5~5.0がより好ましい。
本開示におけるpHは、pHメーターを用いて測定された値を意味する。
粘度計としては、例えば、VISCOMETER TV-22型粘度計(東機産業(株)製)を用いることができる。
前処理液の表面張力が上記範囲内であると、非浸透性基材と前処理液との密着性が向上する。
表面張力の測定は、例えば、Automatic Surface Tentiometer CBVP-Z(共和界面科学(株)製)を用いて行うことができる。
本開示のインクセットは、上述した本開示の前処理液と、着色剤及び水を含むインクと、を備える。
本開示のインクセットは、非浸透性基材上に、本開示の前処理液を付与し、非浸透性基材上の前処理液が付与された領域の一部に、インクを付与して画像を記録する態様の画像記録(例えば、後述の本開示の画像記録方法)に好適に用いられる。
本開示のインクセットは、上述した本開示の前処理液を備えるので、本開示のインクセットによれば、上述した本開示の前処理液によって奏される効果と同様の効果が奏される。特に、非浸透性基材上の前処理液が付与された領域中の画像非記録領域において、前処理液に由来する膜の白化及びべたつきが抑制される。
本開示のインクセットは、上述した本開示の前処理液を備える。
本開示のインクセットは、上述した本開示の前処理液を、1種のみ備えていてもよいし、2種以上備えていてもよい。
本開示のインクセットは、着色剤及び水を含むインクを備える。
本開示のインクセットは、上記インクを、1種のみ備えていてもよいし、2種以上備えていてもよい。
本開示のインクセットにおいて、上記インクを2種以上備える態様によれば、多色の画像を記録することができる。
2種以上のインクとしては、
シアンインク、マゼンタインク、及びイエローインクからなる3種のインク;
シアンインク、マゼンタインク、イエローインク、及びブラックインクからなる4種のインク;
上記3種の着色インクと、ホワイトインク、グリーンインク、オレンジインク、バイオレットインク、ライトシアンインク、ライトマゼンタインク及びライトイエローインクから選択される少なくとも1つと、からなる4種以上のインク;
上記4種の着色インクと、ホワイトインク、グリーンインク、オレンジインク、バイオレットインク、ライトシアンインク、ライトマゼンタインク及びライトイエローインクから選択される少なくとも1つと、からなる5種以上のインク;
等が挙げられる。
但し、2種以上のインクは、これらの具体例には限定されない。
インクは、着色剤を少なくとも1種含有する。
着色剤としては、特に限定されず、公知の着色剤が使用可能であるが、有機顔料又は無機顔料が好ましい。
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。
着色剤としては、特開2009-241586号公報の段落0096~0100に記載の着色剤が好ましく挙げられる。
インクは、着色剤を分散するための分散剤を含有してもよい。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。
分散剤としては、例えば、特開2016-145312号公報の段落0080~0096に記載の分散剤が好ましく挙げられる。
インクは、水を含有する。
水の含有量は、インクの全量に対し、好ましくは50質量%以上であり、より好ましくは60質量%以上である。
水の含有量の上限は、他の成分の量にもよるが、インクの全量に対し、好ましくは90質量%以下であり、より好ましくは80質量%以下である。
インクは、好ましくは樹脂粒子を含有する。
これにより、画像の密着性及び画質がより向上する。
インクに含有され得るアクリル樹脂粒子及びウレタン樹脂粒子の意味は、前述した、前処理液に含有され得るアクリル樹脂粒子及びウレタン樹脂粒子の意味と同様である。
自己分散性樹脂粒子としては、例えば、特開2016-188345号公報の段落0062~0076に記載の自己分散性ポリマー粒子が挙げられる。
インクに含有され得る樹脂粒子に占めるアクリル樹脂粒子の比率が60質量%以上である場合には、画像の密着性が更に向上する。
インクに含有され得る樹脂粒子のガラス転移温度の下限には特に制限はないが、例えば50℃であり、好ましくは80℃である。
ガラス転移温度の測定方法については前述したとおりである。
樹脂粒子の体積平均粒径の測定方法については前述したとおりである。
Mwの測定方法については前述したとおりである。
脂環式構造としては、炭素数5~10の脂環式炭化水素構造が好ましく、シクロヘキサン環構造、ジシクロペンタニル環構造、ジシクロペンテニル環構造、又は、アダマンタン環構造が好ましい。
芳香環式構造としては、ナフタレン環又はベンゼン環が好ましく、ベンゼン環がより好ましい。
脂環式構造又は芳香環式構造の量としては、特に限定されず、例えば、樹脂100gあたり0.01mol~1.5molであることが好ましく、0.1mol~1molであることがより好ましい。
アニオン性基としては、特に限定されないが、カルボキシ基、又は、スルホ基であることが好ましく、スルホ基であることがより好ましい。
アニオン性基の量としては、特に限定されず、樹脂100gあたり0.001mol~1.0molであることが好ましく、0.01mol~0.5molであることがより好ましい。
インクは、水溶性溶剤の少なくとも1種を含有することが好ましい。
これにより、インクの乾燥抑制又はインクの湿潤の効果を得ることができる。
インクに含有され得る水溶性溶剤は、例えば、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得る。
乾燥抑制及び湿潤の観点から、インクに含有される水溶性溶剤としては、水より蒸気圧の低い水溶性溶剤が好ましい。
また、水溶性溶剤の1気圧(1013.25hPa)における沸点は、80℃~300℃が好ましく、120℃~250℃がより好ましい。
このような水溶性溶剤の具体例としては、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、ポリエチレングリコール、チオジグリコール、ジチオジグリコール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、1,2,6-ヘキサントリオール、アセチレングリコール誘導体、グリセリン、トリメチロールプロパン等に代表される多価アルコール類が挙げられる。
このうち、乾燥防止剤としては、グリセリン、ジエチレングリコール等の多価アルコールが好ましい。
乾燥防止剤は、1種単独で用いても2種以上併用してもよい。乾燥防止剤の含有量は、インク全量に対し、10質量%~50質量%の範囲とするのが好ましい。
粘度の調整に用いることができる水溶性溶剤の具体例としては、アルコール(例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、sec-ブタノール、t-ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール)、多価アルコール類(例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサンジオール、ペンタンジオール、グリセリン、ヘキサントリオール、チオジグリコール)、グリコール誘導体(例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、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ブチルエーテル、プロピ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ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリ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フェニルエーテル)、アミン(例えば、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミン、N-エチルジエタノールアミン、モルホリン、N-エチルモルホリン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ポリエチレンイミン、テトラメチルプロピレンジアミン)、及びその他の極性溶媒(例えば、ホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、2-ピロリドン、N-メチル-2-ピロリドン、N-ビニル-2-ピロリドン、2-オキサゾリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、アセトニトリル、アセトン)が含まれる。
この場合、水溶性溶剤は1種単独で用いるほか、2種以上を併用してもよい。
インクは、上記成分以外の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、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、表面張力調整剤、消泡剤、粘度調整剤、分散安定剤、防錆剤、キレート剤等の公知の添加剤が挙げられる。
インクの粘度は、1.2mPa・s以上15.0mPa・s以下であることが好ましく、2mPa・s以上13mPa・s未満であることがより好ましく、2.5mPa・s以上10mPa・s未満であることが好ましい。
粘度の測定方法は前述したとおりである。
表面張力の測定方法は前述したとおりである。
pHの測定方法は前述したとおりである。
本開示の画像記録方法は、
非浸透性基材上に、本開示の前処理液を付与する工程と、
非浸透性基材上の上記前処理液が付与された領域の一部に、着色剤及び水を含むインクを付与して画像を記録する工程と、
を有する。
本開示の画像記録方法は、必要に応じ、その他の工程を有していてもよい。
従って、本開示の画像記録方法によれば、本開示の前処理液と同様の効果が奏される。
特に、非浸透性基材上の前処理液が付与された領域中の画像非記録領域において、前処理液に由来する膜の白化及びべたつきが抑制される。
前処理液を付与する工程は、上記非浸透性基材の上記表面上に上記前処理液を付与する工程である。
塗布法としては、バーコーター(例えばワイヤーバーコーター)、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、グラビアコーター、フレキソコーター等を用いた公知の塗布法が挙げられる。
インクジェット法の詳細については、後述するインクを付与する工程に適用され得るインクジェット法と同様である。
加熱温度としては、非浸透性基材の種類又は前処理液の組成に応じて適宜設定すればよいが、非浸透性基材の温度を20℃~50℃とすることが好ましく、25℃~40℃とすることがより好ましい。
前処理液の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。
前処理液の加熱乾燥を行うための方法としては、例えば、
非浸透性基材の前処理液が付与された面とは反対側からヒータ等で熱を与える方法、
非浸透性基材の前処理液が付与された面に温風又は熱風をあてる方法、
非浸透性基材の前処理液が付与された面又は前処理液が付与された面とは反対側から、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、上限としては、例えば100℃が挙げられ、90℃が好ましく、70℃がより好ましい。
加熱乾燥の時間には特に制限はないが、0.5秒~60秒が好ましく、0.5秒~20秒がより好ましく、0.5秒~10秒が特に好ましい。
画像を記録する工程は、非浸透性基材上の上記前処理液が付与された領域の一部に、着色剤及び水を含むインクを付与して画像を記録する工程である。
本工程により、非浸透性基材上に選択的にインクを付与でき、これにより、所望とするの画像(詳細には、可視画像)を記録できる。
中でも、インクジェット法が好ましい。
インクジェット法におけるインクの吐出方式には特に制限はなく、公知の方式、例えば、静電誘引力を利用してインクを吐出させる電荷制御方式、ピエゾ素子の振動圧力を利用するドロップオンデマンド方式(圧力パルス方式)、電気信号を音響ビームに変えインクに照射して放射圧を利用してインクを吐出させる音響インクジェット方式、及びインクを加熱して気泡を形成し、生じた圧力を利用するサーマルインクジェット(バブルジェット(登録商標))方式等のいずれであってもよい。
インクジェット法としては、特に、特開昭54-59936号公報に記載の方法で、熱エネルギーの作用を受けたインクが急激な体積変化を生じ、この状態変化による作用力によって、インクをノズルから吐出させるインクジェット法を有効に利用することができる。
インクジェット法として、特開2003-306623号公報の段落番号0093~0105に記載の方法も適用できる。
インクジェットヘッドの方式としては、短尺のシリアルヘッドを、非浸透性基材の幅方向に走査させながら記録を行なうシャトル方式と、非浸透性基材の1辺の全域に対応して記録素子が配列されているラインヘッドを用いたライン方式と、がある。
ライン方式では、記録素子の配列方向と交差する方向に非浸透性基材を走査させることで非浸透性基材の全面に画像記録を行なうことができる。ライン方式では、シャトル方式における、短尺ヘッドを走査するキャリッジ等の搬送系が不要となる。また、ライン方式では、シャトル方式と比較して、キャリッジの移動と非浸透性基材との複雑な走査制御が不要になり、非浸透性基材だけが移動する。このため、ライン方式によれば、シャトル方式と比較して、画像記録の高速化が実現される。
また、画像のムラ、連続階調のつながりを改良する観点で、異なる液適量を組み合わせて吐出することも有効である。
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。
インクの加熱乾燥を行うための方法としては、例えば、
非浸透性基材のインクが付与された面とは反対側からヒータ等で熱を与える方法、
非浸透性基材のインクが付与された面に温風又は熱風をあてる方法、
非浸透性基材のインクが付与された面又は前処理液が付与された面とは反対側から、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、上限としては、例えば100℃が挙げられ、90℃が好ましい。
インクの加熱乾燥の時間には特に制限はないが、3秒~60秒が好ましく、5秒~60秒がより好ましく、10秒~45秒が特に好ましい。
加熱温度としては、非浸透性基材の種類及び/又はインクの組成に応じて適宜設定すればよいが、非浸透性基材の温度を20℃~50℃とすることが好ましく、25℃~40℃とすることがより好ましい。
なお、前処理液を付与する工程において、前処理液を加熱乾燥させる場合には、前処理液の加熱乾燥のための加熱が、インク付与前の非浸透性基材の加熱を兼ねていてもよい。
その他の工程としては、前処理液が付与された領域及びこの領域上の一部に記録された画像を覆うオーバーコート層を形成する工程、画像が記録された非浸透性基材の画像が設けられた側に、ラミネート基材をラミネートする工程、等が挙げられる。
以下、本開示の画像記録方法に好適に用いることができる、画像記録装置の一例について、図1を参照しながら説明する。
図1に示されるように、本一例に係る画像記録装置は、ロール状に巻き取られている長尺形状の非浸透性基材S1を、巻き出し装置W1によって巻き出し、巻き出された非浸透性基材S1をブロック矢印の方向に搬送させ、前処理液付与装置A1、前処理液乾燥ゾーンDry1、インク付与装置IJ1、及びインク乾燥ゾーンDry2をこの順に通過させ、最後に巻取り装置W2にて巻き取る装置である。
なお、図1は、概念図であるため、非浸透性基材S1の搬送経路を簡略化し、非浸透性基材S1が一方向に搬送されるかのように図示している。実際には、非浸透性基材S1の搬送経路は蛇行していてもよいことは言うまでもない。非浸透性基材S1の搬送方式としては、胴、ローラー等の各種ウェブ搬送方式を適宜選択することができる。
前処理液付与装置A1における前処理液の付与の方法及び条件については、「画像記録方法」の項で例示した方法及び条件を適用できる。
前処理液乾燥ゾーンDry1における乾燥の方法及び条件についても、「画像記録方法」の項の説明で例示した方法及び条件を適用できる。
また、前処理液付与装置A1に対して非浸透性基材S1の搬送方向上流側には、非浸透性基材S1に表面処理(好ましくはコロナ処理)を施すための表面処理部(不図示)が設けられていてもよい。
インク付与装置IJ1におけるインクの付与の方法及び条件については、インクを付与する工程の項で例示した方法及び条件を適用できる。
インク乾燥ゾーンDry2における乾燥の方法及び条件についても、インクを付与する工程の項で例示した方法及び条件を適用できる。
インクジェットヘッドは、シャトルヘッドでも構わないが、画像記録の高速化の観点から、長尺形状の非浸透性基材の幅方向にわたって多数の吐出口(ノズル)が配列されたラインヘッドが好ましい。
画像記録の高速化の観点から、インク付与装置IJ1の構造として、好ましくは、ブラック(K)インク用のラインヘッド、シアン(C)インク用のラインヘッド、マゼンタ(M)インク用のラインヘッド、及びイエロー(Y)インク用のラインヘッドのうちの少なくとも1つを備える構造である。
インク付与装置IJ1の構造として、より好ましくは、上記4つのラインヘッドのうちの少なくとも2つを備え、これら2つ以上のラインヘッドが、非浸透性基材の搬送方向(ブロック矢印の方向)に配列されている構造である。
インク付与装置IJ1は、更に、ホワイトインク用のラインヘッド、オレンジインク用のラインヘッド、グリーンインク用のラインヘッド、パープルインク用のラインヘッド、ライトシアンインク用のラインヘッド、及びライトマゼンタインク用のラインヘッドのうちの少なくとも1つのラインヘッドを備えていてもよい。
本開示の画像記録物は、非浸透性基材と、非浸透性基材上に配置された膜と、この膜上の一部に配置された、着色剤を含有する画像と、を備える。
上記膜は、有機酸及び多価金属塩からなる群から選択される少なくとも1種を含む凝集剤(A)と、アンモニア、アミン、及び、塩基性窒素原子を含む複素環化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む含窒素化合物(B)と、樹脂と、を含有する。
特に、画像非記録領域における膜の白化及びべたつきが抑制される。
具体的には、非浸透性基材上に配置された膜は、非浸透性基材上に、本開示の前処理液を付与して形成される。この場合、本開示の前処理液中の凝集剤(A)及び含窒素化合物(B)が、上記膜中に残存し、本開示の前処理液中の樹脂粒子(C)が、樹脂として残存する。本開示の前処理液中の樹脂粒子(C)は、樹脂粒子の形態のまま、膜中に残存してもよいし、加熱によって樹脂粒子同士が融着された形態で膜中に残存してもよい。本開示の前処理液中の水及び必要に応じ含有され得る水溶性溶剤は、乾燥により、膜中から除去されていることが好ましいが、水及び必要に応じ含有され得る水溶性溶剤の一部が、膜中に残存していても構わない。
膜上の一部に配置された、着色剤を含有する画像は、非浸透性基材上の前処理液が付与された領域の一部に、画像記録工程の項で説明したインクを付与して形成される。この場合、本開示のインク中の着色剤が、上記画像中に残存する。本開示のインク中の水及び必要に応じ含有され得る水溶性溶剤は、乾燥により、画像中から除去されていることが好ましいが、水及び必要に応じ含有され得る水溶性溶剤の一部が、画像中に残存していても構わない。
上記膜中に含有される樹脂の好ましい態様は、前述の前処理液の項で説明した樹脂粒子(C)中の樹脂の好ましい態様と同様である。
上記膜は、必要に応じ、前述の前処理液の項で説明した、前処理液に含有され得る成分を含有していてもよい。
上記画像中に含有される着色剤の好ましい態様は、前述のインクセットの項で説明したインク中の着色剤の好ましい態様と同様である。
上記画像は、必要に応じ、前述のインクセットの項で説明した、インク中に含有され得る成分を含有してもよい。
その他の要素としては、膜及び画像を覆うようにして配置されたオーバーコート層、膜及び画像を覆うようにしてラミネートされたラミネート基材、等が挙げられる。
本開示の被記録媒体の製造方法は、非浸透性基材上に、本開示の前処理液を付与する工程を有する。
本開示の被記録媒体の製造方法は、必要に応じ、その他の工程を有していてもよい。
従って、本開示の被記録媒体の製造方法によれば、本開示の前処理液と同様の効果が奏される。
即ち、前処理液に由来する膜の白化及びべたつきが抑制される。
本開示の被記録媒体の製造方法の好ましい態様は、本開示の画像記録方法から、画像を記録する工程を省略した態様(例えば、本開示の画像記録方法において、画像を記録する工程の前までの態様)である。
この場合、例えば、ロール状に巻き取られている長尺形状の非浸透性基材S1を、巻き出し装置W1によって巻き出し、巻き出された非浸透性基材S1をブロック矢印の方向に搬送させ、前処理液付与装置A1及び前処理液乾燥ゾーンDry1によって前処理液の付与及び乾燥を行い、次いで、インク付与装置IJ1及びインク乾燥ゾーンDry2によるインクの付与及び乾燥を行わず、前処理液の付与及び乾燥が施された非浸透性基材S1(即ち、被記録媒体)を、巻き出し装置W2によって巻き取る。
本開示の被記録媒体は、非浸透性基材と、非浸透性基材上に配置された膜と、を備える。
上記膜は、有機酸及び多価金属塩からなる群から選択される少なくとも1種を含む凝集剤(A)と、アンモニア、アミン、及び、塩基性窒素原子を含む複素環化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む含窒素化合物(B)と、樹脂と、を含有する。
即ち、前処理液に由来する膜の白化及びべたつきが抑制される。
具体的には、非浸透性基材上に配置された膜は、非浸透性基材上に、本開示の前処理液を付与して形成される。この場合、本開示の前処理液中の凝集剤(A)及び含窒素化合物(B)が、上記膜中に残存し、本開示の前処理液中の樹脂粒子(C)が、樹脂として残存する。本開示の前処理液中の樹脂粒子(C)は、樹脂粒子の形態のまま、膜中に残存してもよいし、加熱によって樹脂粒子同士が融着された形態で膜中に残存してもよい。本開示の前処理液中の水及び必要に応じ含有され得る水溶性溶剤は、乾燥により、膜中から除去されていることが好ましいが、水及び必要に応じ含有され得る水溶性溶剤の一部が、膜中に残存していても構わない。
上記膜中に含有される樹脂の好ましい態様は、前述の前処理液の項で説明した樹脂粒子(C)中の樹脂の好ましい態様と同様である。
上記膜は、必要に応じ、前述の前処理液の項で説明した、前処理液に含有され得る成分を含有していてもよい。
本開示の被記録媒体の好ましい態様は、本開示の画像記録物から、画像を省略した態様である。
以下において、特に断りがない限り、「部」および「%」は質量基準である。
また、以下において、「水」は、特に断りがない限り、イオン交換水を意味する。
<前処理液の調製>
下記組成の前処理液を調製した。
・マロン酸(富士フイルム和光純薬社製;凝集剤(A))
… 4質量%
・トリイソプロパノールアミン(TIPA)(富士フイルム和光純薬社製;含窒素化合物(B))
… 0.5質量%
・下記アクリル樹脂粒子A1(樹脂粒子(C))
… 樹脂粒子の量として8質量%
・1,2-プロパンジオール(富士フイルム和光純薬社製)
… 10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)
… 消泡剤の固形分量として0.01質量%
・水
… 全体で100質量%となる残量
アクリル樹脂粒子A1の水分散物は、以下のようにして調製した。
攪拌機及び冷却管を備えた1000mlの三口フラスコに、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(62質量%水溶液、東京化成工業社製)3.0g及び水376gを加え、窒素雰囲気下で90℃に加熱した。加熱された三口フラスコ中の混合溶液に、水20gに2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸ナトリウムの50質量%水溶液(Aldrich社製)11.0gを溶解した溶液Aと、メタクリル酸2-ヒドロキシエチル(富士フイルム和光純薬工業社製)12.5g、アクリル酸2-(2-エトキシエトキシ)エチル(東京化成工業社製)5.0g、アクリル酸ベンジル(東京化成工業社製)17.0g、及びスチレン(St;富士フイルム和光純薬工業社製)10.0gを混合した溶液Bと、水40gに過硫酸ナトリウム(富士フイルム和光純薬工業社製)6.0gを溶解した溶液Cと、を3時間かけて同時に滴下した。滴下終了後、さらに3時間反応させることにより、アクリル樹脂粒子A1の水分散液(固形分量(即ち、アクリル樹脂粒子A1の量):10.1質量%)500gを得た。
アクリル樹脂粒子A1のガラス転移温度は26℃であった。また、アクリル樹脂粒子A1の重量平均分子量は、69000であった。
下記組成のシアンインクを調製した。
・Projet Cyan APD1000(FUJIFILM Imaging Colorants社製、シアン顔料分散液、顔料濃度:12質量%)
… 固形分量として2.4質量%
・1,2-プロパンジオール(富士フイルム和光純薬社製)(水溶性溶剤)
… 20質量%
・オルフィンE1010(日信化学工業社製)(界面活性剤)
… 1質量%
・下記のアクリル樹脂粒子IA-1(樹脂粒子)
… 樹脂粒子の量として8質量%
・スノーテックス(登録商標)XS(日産化学社製、コロイダルシリカ)
… シリカの固形分量として0.06質量%
・水
… 全体で100質量%となる残量
上記シアンインクの組成中のアクリル樹脂粒子IA-1は、以下のようにして作製した。
撹拌機、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。次いで反応容器内の還流状態を保ちながら(以下、反応終了まで還流状態を保った)、反応容器内のメチルエチルケトンに対し、メチルメタクリレート220.4g、イソボルニルメタクリレート301.6g、メタクリル酸58.0g、メチルエチルケトン108g、及び「V-601」(富士フイルム和光純薬社製の重合開始剤;ジメチル2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート))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時間撹拌した後に、この1時間撹拌後の溶液に対し、下記工程(1)の操作を行った。
工程(1) … 「V-601」1.16g及びメチルエチルケトン6.4gからなる溶液を加え、2時間撹拌を行った。
反応終了後、溶液の温度を65℃に降温し、イソプロパノール163.0gを加えて放冷することにより、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(=38/52/10[質量比])共重合体を含む重合溶液(固形分濃度41.0%)を得た。
上記共重合体は、重量平均分子量(Mw)が63000であり、酸価が65.1(mgKOH/g)であった。
次に、70℃に昇温された溶液に対し、蒸留水380gを10ml/分の速度で滴下し、水分散化を行った(分散工程)。
その後、減圧下、反応容器内の液体の温度を70℃で1.5時間保つことにより、イソプロパノール、メチルエチルケトン、及び蒸留水を合計で287.0g留去した(溶剤除去工程)。得られた液体に対し、プロキセルGXL(S)(アーチ・ケミカルズ・ジャパン社製)を0.278g(ポリマー固形分に対してベンゾイソチアゾリン-3-オンとして440ppm)添加した。
得られた液体を、1μmのフィルターでろ過し、ろ液を回収することにより、固形分濃度26.5質量%のアクリル樹脂粒子IA-1の水分散液を得た。
アクリル樹脂粒子IA-1のガラス転移温度(Tg)は120℃であり、体積平均粒径は10nmであった。
実施例1では、このアクリル樹脂粒子IA-1の水分散液を用い、シアンインク中に、樹脂粒子の量として8質量%のアクリル樹脂粒子IA-1を含有させた。
上述した前処理液及びインクを用い、以下の評価を行った。
結果を表1に示す。
評価に用いる画像記録装置として、前述した一例に係る、図1に示す画像記録装置を準備した。
前処理液付与装置A1としては、グラビアコーターを用いた。
前処理液乾燥ゾーンDry1における乾燥方法は、温風乾燥とした。
・インクジェットヘッド:1200dpi(dot per inch、1inchは2.54cm)/20inch幅ピエゾフルラインヘッド(全ノズル数2048)を用いた。
・インク滴量:各2.4pLとした。
・駆動周波数:30kHzとした。
非浸透性基材S1として、フタムラ化学社製のポリエチレンテレフタレート(PET)基材「FE2001」(厚さ25μm、幅500mm、長さ2000mのPET基材がロール状に巻き取られたロール体;以下、「ロール体1」ともいう)を準備した。
上記画像記録装置における巻き出し装置W1にロール体1をセットし、この画像記録装置における前処理液付与装置A1に上述の前処理液をセットした。
次に、巻き出し装置W1により、ロール体1から非浸透性基材S1(PET基材)を巻き出し、巻き出された非浸透性基材S1を搬送速度500mm/秒にて搬送した。搬送中の非浸透性基材S1の片面全体に対し、前処理液を前処理液付与装置A1としてのグラビアコーターで1.5g/m2(液体塗布量;乾燥塗布量として0.1~0.2g/m2)となるように塗布し、塗布された前処理液を、前処理液乾燥ゾーンDry1にて、膜面温度が60℃となる条件で、温風で8秒間乾燥させた。
前処理液の塗布及び乾燥が施された非浸透性基材S1(即ち、被記録媒体)を、インク付与装置IJ1及びインク乾燥ゾーンDry2を素通りさせ(即ち、インクの付与及び乾燥を行わず)、次いでこの被記録媒体を巻き出し装置W2によって巻き取った。巻き取られた被記録媒体を、以下、「ロール体2」とする。
ロール体2を25℃で1時間放置した。
次に、図2に示す黒色の文字画像(サイズは10pt)を印刷した白色の紙を準備した。本開示において、ptはフォントサイズを表すDTPポイントを意味し、1ptは1/72inchである。
上記紙の上記文字画像上に、上記サンプルを複数枚重ね、文字画像の細部を視認できるかどうかを確認した。確認した結果に基づき、下記評価基準に従い、前処理液に由来する膜の白化を評価した。
下記評価基準において、前処理液に由来する膜の白化が最も抑制されているランクは、「5」である。
なお、前処理液を塗布していないPETフィルムを用いた場合は、ランク「5」に相当する。
5:サンプルを13枚~15枚重ねた場合においても、文字画像の細部を視認できる。
4:サンプルを13枚以上重ねた場合には文字画像の細部を視認できないが、サンプルを10枚~12枚重ねた場合には、文字画像の細部を視認できる。
3:サンプルを10枚以上重ねた場合には文字画像の細部を視認できないが、サンプルを8枚~9枚重ねた場合には、文字画像の細部を視認できる。
2:サンプルを8枚以上重ねた場合には文字画像の細部を視認できないが、サンプルを5枚~7枚重ねた場合には、文字画像の細部を視認できる。
1:サンプルを5枚以上重ねた場合に、文字画像の細部を視認できない。
前処理液に由来する膜の白化の評価における、前処理液を温風で8秒間乾燥させるまでの操作を行った。
上記8秒間の乾燥の後、前処理液の塗布及び乾燥が施された非浸透性基材S1(即ち、被記録媒体)から、50mm×100mmのサイズのサンプルを切り出した。
切り出したサンプルにおける前処理液に由来する膜について、エーアンドディー社製剛体振り子粘弾性試験機RPT-3000W、剛体振り子(FRB-100型)、及び丸棒型シリンダーエッジ (RBP-060型)を用い、25℃にて対数減衰率の測定を行った。測定結果に基づき、下記評価基準に従い、前処理液に由来する膜のべたつきを評価した。
下記評価基準において、前処理液に由来する膜のべたつきが最も抑制されているランクは、「5」である。
5:対数減衰率が0.05未満であった。
4:対数減衰率が0.05以上0.06未満であった。
3:対数減衰率が0.06以上0.08未満であった。
2:対数減衰率が0.08以上0.1未満であった。
1:対数減衰率が0.1以上であった。
上記画像記録装置における巻き出し装置W1にロール体1をセットし、この画像記録装置における前処理液付与装置A1に上述の前処理液をセットした。
次に、巻き出し装置W1により、ロール体1から非浸透性基材S1(PET基材)を巻き出し、巻き出された非浸透性基材S1を搬送速度500mm/秒にて搬送した。搬送中の非浸透性基材S1の片面全体に対し、前処理液を前処理液付与装置A1としてのグラビアコーターで1.5g/m2(液体塗布量;乾燥塗布量として0.1g/m2~0.2g/m2)となるように塗布し、塗布された前処理液を、前処理液乾燥ゾーンDry1にて、膜面温度が60℃となる条件で、温風で8秒間乾燥させた。
前処理液の塗布及び乾燥が施された非浸透性基材S1(即ち、被記録媒体)の、前処理液の塗布及び乾燥が施された領域の一部に、インク付与装置IJ1により、上述のシアンインクをインクジェット法によってベタ画像状に付与した。ここで、シアンインクを付与する領域は、非浸透性基材S1の全幅500mmのうち、幅方向中央部を中心とする幅250mmの帯状の領域とした。この際、シアンインクを付与する領域における、単位面積当たりのシアンインクの付与質量は、3g/m2とした。
以上により、上述した幅250mmの帯状の領域全体に、シアンベタ画像を記録した。非浸透性基材S1の幅方向両端部の各々における、幅125mmの領域は、それぞれ、画像非記録領域である。
巻き取られた画像記録物を、以下、「ロール体3」とする。
ロール体3を25℃で1時間放置した。
テープの貼り付け及び剥離は、具体的には、下記の方法により行った。
一定の速度でテープを取り出し、約75mmの長さにカットし、テープ片を得た。
得られたテープ片をシアンベタ画像に重ね、テープ片の中央部の幅12mm、長さ25mmの領域を指で貼り付け、指先でしっかりこすった。
テープ片を貼り付けてから5分以内に、テープ片の端をつかみ、できるだけ60°に近い角度で0.5秒~1.0秒で剥離した。
剥離したテープ片における付着物の有無と、密着性評価サンプルにおける非浸透性基材上のシアンベタ画像の剥がれの有無と、を目視で観察し、下記評価基準に従い、画像の密着性を評価した。
結果を表1に示す。
5: テープ片に付着物が認められず、非浸透性基材上の画像の剥がれも認められない。
4: テープ片に若干の色付きの付着物が認められたが、非浸透性基材上の画像の剥がれは認められない。
3: テープ片に若干の色付きの付着物が認められ、非浸透性基材上の画像に若干の剥がれが認められるが、実用上許容できる範囲内である。
2: テープ片に色付きの付着物が認められ、非浸透性基材上の画像に剥がれも認められ、実用上許容できる範囲を超えている。
1: テープ片に色付きの付着物が認められ、非浸透性基材上の画像がほとんど剥がれ、非浸透性基材が視認される。
シアンインクを文字画像状に付与したこと以外は画像の密着性の評価と同様にして、被記録媒体上(即ち、前処理液の塗布及び乾燥が施された非浸透性基材S1の前処理液の塗布及び乾燥が施された領域上)の一部に、以下に示す文字画像を記録した。
被記録媒体上に記録された文字画像は、図3に示す文字画像(unicode:U+9DF9;2pt、3pt、4pt、及び5pt)とした。
被記録媒体上に記録された文字画像を観察し、下記評価基準により、画質の評価を行った。
結果を表1に示す。
下記評価基準において、画質がもっとも優れるランクは「5」である。
5: 2pt文字が再現可能
4: 3pt文字が再現可能であったが、2ptの文字は再現できなかった。
3: 4pt文字が再現可能であったが、3pt以下の文字は再現できなかった。
2: 5pt文字が再現可能であったが、4pt以下の文字は再現できなかった。
1: 5pt文字が再現できなかった。
なお、上記「再現可能」とは、0.5m離れた場所から確認した場合に、図3に記載の文字画像において、図4に記載の11で表された横線と、図4に記載の12で表された横線とが、分離されていることを意味する。
以下のようにして、上記前処理液の安定性を評価した。
前処理液調製後、25℃下で1時間静置した前処理液の粘度(以下、「保存前粘度」とする)、及び、前処理液調製後、密封した状態で、50℃、14日間の条件下で保存した前処理液の粘度(以下、「保存後粘度」とする)を、それぞれ測定した。保存前粘度及び保存後粘度は、いずれも、VISCOMETER TV-22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用いて、25℃、100rpm(revolutions per minute)の条件で測定した。ここで、密封した状態とは、内容物を容器内に封入した状態であって、内容物を50℃、14日間の条件下で保存した場合の、内容物の質量の減少量が1質量%未満である状態を指す。
保存後粘度から保存前粘度を差し引いた値を求め、下記評価基準に従い、インクの保存安定性を評価した。
下記評価基準において、インクの保存安定性に最も優れる評点は、「5」である。
5:保存後粘度から保存前粘度を差し引いた値が、0.3mPa・s未満であった。
4:保存後粘度から保存前粘度を差し引いた値が、0.3mPa・s以上0.5mPa・s未満であった。
3:保存後粘度から保存前粘度を差し引いた値が、0.5mPa・s以上1.0mPa・s未満であった。
2:保存後粘度から保存前粘度を差し引いた値が、1.0mPa・s以上2.0mPa・s未満であった。
1:保存後粘度から保存前粘度を差し引いた値が、2.0mPa・s以上であった。
前処理液中における、凝集剤(A)の種類及び量、含窒素化合物(B)の種類及び量、並びに、樹脂粒子(C)の種類及び量の組み合わせを、表1に示すように変更したこと以外は実施例1と同様の操作を行った。
結果を表1に示す。
表1中の各成分の詳細は以下のとおりである。
・マロン酸 … 富士フイルム和光純薬社製のマロン酸。ジカルボン酸。
・グルタル酸 … 富士フイルム和光純薬社製のグルタル酸。ジカルボン酸。
・塩化カルシウム … 富士フイルム和光純薬社製の塩化カルシウム。多価金属塩。
・乳酸 … 富士フイルム和光純薬社製の乳酸。モノカルボン酸。
・TIPA … 富士フイルム和光純薬社製のトリイソプロパノールアミン。
・ID … 富士フイルム和光純薬社製のイミダゾール。
・AA … 富士フイルム和光純薬社製のアンモニア水(アンモニア25質量%)中のアンモニア。
・DMEA … 富士フイルム和光純薬社製のN,N-ジメチルエタノールアミン。
・DEA … 富士フイルム和光純薬社製のジエタノールアミン。
・EA … 富士フイルム和光純薬社製のモノエタノールアミン。
・TEA … 富士フイルム和光純薬社製のトリエチルアミン。
・ADHD(比較化合物) … 富士フイルム和光純薬社製のアジピン酸ジヒドラジド。
・アクリルA1 … 前述したアクリル樹脂粒子A1。
・エステルE1 … 後述のエステル樹脂粒子E1。
・ウレタンU1 … 後述のウレタン樹脂粒子U1。
・オレフィンO1 … 後述のオレフィン樹脂粒子O1。
・ポリアクリル酸(比較樹脂) … 下記ポリアクリル酸。
エステル樹脂粒子E1は、Eastman Chemical社製のエステル樹脂粒子(体積平均粒径30nm)の水分散液「EastekTM1200」中のエステル樹脂粒子である。
前処理液の調製において、上記水分散液を用いることにより、前処理液中に表1に示す量のエステル樹脂粒子E1を含有させた。
ウレタン樹脂粒子U1は、第一工業製薬社製のポリウレタン水分散体「スーパーフレックス650」中のウレタン樹脂粒子である。
前処理液の調製において、上記水分散液を用いることにより、前処理液中に表1に示す量のウレタン樹脂粒子U1を含有させた。
オレフィン樹脂粒子O1は、日本製紙社製のオレフィン樹脂粒子の水分散液「スーパークロンW-415」中のオレフィン樹脂粒子である。
前処理液の調製において、上記水分散液を用いることにより、前処理液中に表1に示す量のオレフィン樹脂粒子O1を含有させた。
東亜合成社製のポリアクリル酸水溶液「アロンA-10H」中のポリアクリル酸である。
前処理液の調製において、上記水溶液を用いることにより、前処理液中に表1に示す量のポリアクリル酸(比較樹脂)を含有させた。
前処理液に、トリイソプロパノールアミン(TIPA)を含有させなかったこと以外は実施例2と同様の操作を行った。
結果を表1に示す。
前処理液中のアクリル樹脂粒子A1を、樹脂の量として同質量の、ポリアクリル酸(水溶性樹脂;比較樹脂)に変更したこと以外は実施例2と同様の操作を行った。
結果を表1に示す。
前処理液に、アクリル樹脂粒子A1を含有させなかったこと以外は実施例2と同様の操作を行った。
結果を表1に示す。
前処理液中のトリイソプロパノールアミン(TIPA)を、同質量のアジピン酸ジヒドラジド(ADHD;比較化合物)に変更したこと以外は実施例2と同様の操作を行った。
結果を表1に示す。
また、樹脂粒子(C)に代えて水溶性樹脂(比較樹脂)を含有する前処理液を用いた比較例2では、べたつきが顕著であった。
また、樹脂粒子(C)を含有しない前処理液を用いた比較例3では、膜の白化が顕著であり、かつ、画像の密着性が低下した。
また、含窒素化合物(B)に代えて比較化合物であるアジピン酸ジヒドラジドを含有する前処理液を用いた比較例4では、膜の白化が顕著であった。この理由は、アジピン酸ジヒドラジドは、含窒素化合物(B)と比較して塩基性が弱いためと考えられる。
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 (14)
- 有機酸を含む凝集剤(A)と、
アンモニア、アミン、及び、塩基性窒素原子を含む複素環化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む含窒素化合物(B)と、
樹脂粒子(C)と、
水と、
を含有し、
前記含窒素化合物(B)の塩基性窒素原子のモル数に対する前記有機酸の酸基のモル数の比が1.3以上である、
非浸透性基材用前処理液。 - 前記含窒素化合物(B)が、沸点100℃以上のアミンを含む請求項1に記載の非浸透性基材用前処理液。
- 前記含窒素化合物(B)が、ヒドロキシ基を有するアミンを含む請求項1又は請求項2に記載の非浸透性基材用前処理液。
- 前記含窒素化合物(B)が、第2級アミン及び第3級アミンからなる群から選択される少なくとも1種を含む請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の非浸透性基材用前処理液。
- 前記凝集剤(A)が、ジカルボン酸及びトリカルボン酸からなる群から選択される少なくとも1種を含む請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の非浸透性基材用前処理液。
- 前記樹脂粒子(C)が、アクリル樹脂、エステル樹脂、及びウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種を含む請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の非浸透性基材用前処理液。
- 前記樹脂粒子(C)の含有質量及び前記凝集剤(A)の含有質量が、前記樹脂粒子(C)の含有質量>前記凝集剤(A)の含有質量の関係を満足する請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の非浸透性基材用前処理液。
- 前記凝集剤(A)の含有質量及び前記含窒素化合物(B)の含有質量が、前記凝集剤(A)の含有質量>前記含窒素化合物(B)の含有質量の関係を満足する請求項1~請求項7のいずれか1項に記載の非浸透性基材用前処理液。
- 前記樹脂粒子(C)の含有質量及び前記含窒素化合物(B)の含有質量が、前記樹脂粒子(C)の含有質量>前記含窒素化合物(B)の含有質量×1.5の関係を満足する請求項1~請求項8のいずれか1項に記載の非浸透性基材用前処理液。
- 請求項1~請求項9のいずれか1項に記載の非浸透性基材用前処理液と、
着色剤及び水を含むインクと、
を備えるインクセット。 - 非浸透性基材上に、請求項1~請求項9のいずれか1項に記載の非浸透性基材用前処理液を付与して膜を形成する工程と、
前記膜上の一部に、着色剤及び水を含むインクを付与して画像を記録する工程と、
を有する画像記録方法。 - 非浸透性基材と、前記非浸透性基材上に配置された膜と、前記膜上の一部に配置された、着色剤を含有する画像と、を備え、
前記膜が、有機酸を含む凝集剤(A)と、アンモニア、アミン、及び、塩基性窒素原子を含む複素環化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む含窒素化合物(B)と、樹脂と、を含有し、
前記含窒素化合物(B)の塩基性窒素原子のモル数に対する前記有機酸の酸基のモル数の比が1.3以上である、画像記録物。 - 非浸透性基材上に、請求項1~請求項9のいずれか1項に記載の非浸透性基材用前処理液を付与して膜を形成する工程を有する被記録媒体の製造方法。
- 非浸透性基材と、前記非浸透性基材上に配置された膜と、を備え、
前記膜が、有機酸を含む凝集剤(A)と、アンモニア、アミン、及び、塩基性窒素原子を含む複素環化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む含窒素化合物(B)と、樹脂と、を含有し、
前記含窒素化合物(B)の塩基性窒素原子のモル数に対する前記有機酸の酸基のモル数の比が1.3以上である、被記録媒体。
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