JP7375372B2 - インクジェット記録方法、インクジェット記録装置、インクセット - Google Patents
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Description
また、本実施形態に係るインクジェット記録方法では、顔料と樹脂粒子を含有し、硫酸マグネシウム7水和物の6質量%水溶液と1:1質量比で混合したときの混合液の体積平均粒子径が、2000~6000nmであるインク組成物を用いている。そのため、処理液を使用して優れた画質が得ることができる。さらに、優れたノズルの耐目詰まり性と、記録物の耐擦性を得ることができる。
本実施形態のインクジェット記録方法に用いるインク組成物について説明する。説明ではインク組成物を単にインクともいう。
インクは、水系インク組成物が好ましい。インクは、顔料と、樹脂粒子と、を含有する。水系インク組成物とは、主要な溶媒成分の1つとして水を含有するインク組成物である。
水は、水系インク組成物の主となる溶媒成分として含んでもよく、乾燥により蒸発飛散する成分である。水は、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水又は超純水のようなイオン性不純物を極力除去したものであることが好ましい。また、紫外線照射又は過酸化水素添加等により滅菌した水を用いると、インクを長期保存する場合にカビやバクテリアの発生を抑制できるので好適である。水の含有量は水系インク組成物の総量に対して好ましくは45質量%以上であり、より好ましくは50質量%以上98質量%以下であり、さらに好ましくは55質量%以上95質量%以下である。
本実施形態のインク組成物は、硫酸マグネシウム7水和物の6質量%水溶液と1:1質量比で混合したときの混合液の体積平均粒子径が、2000~6000nmである。体積平均粒子径はD50のメジアン径とする。
混合液を常温で10分間攪拌する。攪拌は、マグネットスターラーなどを用いて液面がすり鉢状態になるような速度でおこなう。攪拌中の、混合液のほぼ中心の位置から、ピペットでサンプルを採取し、これを、混合液の総固形分量が0.01%となるように純水で希釈する。希釈した液体を、上記と同様に攪拌する。攪拌により、凝集物が下に沈降しておらず希釈した液体の全体に均等に存在しているような状態とし、該状態で、液体の中心からサンプルを採取する。これらは常温で行う。これを動的光散乱法により体積平均粒子径D50を測定する。例えば、マイクロトラックベル社製のナノトラックwaveIIシリーズにより行う。
3回測定して平均値をとり、凝集後の体積平均粒子径D50の値を得ることができる。固形分は、インクに含まれる成分であって、色材や樹脂などの常温、単体で固体の成分である。
混合液の体積平均粒子径は、混合液に含まれる成分中で粒径を有する粒子の、混合液全体における体積平均粒子径である。粒子としては例えば、インクに含まれていた顔料、樹脂粒子などが挙げられ、これらが、試験液との混合により凝集して粗大粒子化したものなどである。
混合前のインクの体積平均粒子径は、インクの総固形分量が0.01%となるように、インクを純水で希釈し、これを混合液と同様にして測定すればよい。
インクと試験液の混合液の体積平均粒子径の、混合前のインクの体積平均粒子径に対する比は、10~60倍が好ましく、15~40倍がより好ましく、20~30倍がさらに好ましい。上記範囲の場合、耐目詰まり性がより優れる点や、インクの設計がし易いなどの点で好ましい。
本実施形態のインクは、樹脂粒子を含有する。樹脂粒子は、記録媒体に付着させたインクの密着性を向上させる、いわゆる定着用樹脂としての機能を有する。このような樹脂粒子としては、例えば、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、フルオレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ロジン変性樹脂、テルペン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、エチレン酢酸ビニル系樹脂等からなる樹脂粒子が挙げられる。これらの樹脂粒子は、エマルジョン形態で取り扱われることが多いが、粉体の性状であってもよい。また、樹脂粒子は1種単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、アクリル系樹脂でもあり、他の種類の樹脂にも該当する樹脂を、アクリル系樹脂と他の種類の樹脂との何れかに区別する場合は、アクリル系単量体に由来する構造が、樹脂の50質量%以上であれば、アクリル系樹脂とする。
3.1.スチレンアクリル系樹脂エマルジョン
・マイクロジェル(登録商標)E-1002、E-5002:日本ペイント社製商品名
・ボンコート(登録商標)5454:DIC社製商品名
・ポリゾール(登録商標)AP-7020、SAE1014:昭和電工社製商品名
・ビニブラン(登録商標)2586:日信化学工業社製商品名
・アローベース(登録商標)CB-1200、CD-1200:ユニチカ株式会社製商品名
・モビニール(登録商標)966A、7320、975N:日本合成化学株式会社製商品名
・ジョンクリル62J、7100、390、711、511、7001、632、741、450、840、74J、HRC-1645J、734、852、7600、775、537J、1535、PDX-7630A、352J、352D、PDX-7145、538J、7640、7641、631、790、780、7610:BASF社製商品名
・ボンコート(登録商標)4001:DIC社製商品名
・ポリゾール(登録商標)AM-710、AM-920、AM-2300、AP-4735、AT-860、PSASE-4210E:昭和電工社製商品名
・サイビノール(登録商標)SK-200:サイデン化学社製商品名
・AE-120A:JSR社製商品名
・ビニブラン(登録商標)2682:日信化学工業社製商品名
・モビニール(登録商標)952B、718A:日本合成化学工業社製商品名
・K-854:中央理科工業社製商品名
・NipolLX852、LX874:日本ゼオン社製商品名
・スーパーフレックス(登録商標)870、800、150、420、460、470、610、700、460s、840、E-4000:第一工業製薬社製商品名
・パーマリン(登録商標)UA-150:三洋化成工業株式会社製商品名
・サンキュアー(登録商標)2710:日本ルーブリゾール社製商品名
・NeoRez(登録商標)R-9660、R-9637、R-940:楠本化成株式会社製商品名
・アデカボンタイター(登録商標)HUX-380,290K:株式会社ADEKA製商品名
・レザミン(登録商標)D-1060、D-2020、D-4080、D-4200、D-6300、D-6455:大日精化工業株式会社製商品名
・タケラック(登録商標)W-6020、W-635、W-6061、W-605、W-635、W-6021、W-512-A-6:三井化学ポリウレタン社製商品名
樹脂粒子のガラス転移温度 Tgは、好ましくは-50℃以上200℃以下であり、より好ましくは0℃以上150℃以下であり、さらに好ましくは50℃以上100℃以下である。
樹脂粒子のガラス転移温度 Tgが上記範囲内であることにより、記録物の耐久性及び耐目詰まり性がより優れる傾向にある。ガラス転移温度の測定は、例えば、株式会社日立ハイテクサイエンス社製の示差走査熱量計「DSC7000」を用いて、プラスチックの転移温度測定方法 JIS K7121に準じて行うことができる。
混合液の体積平均粒子径が上記範囲以下の場合、耐擦性や、耐目詰まりなどがより優れ好ましい。上記範囲以上の場合、ブリード抑制がより優れ好ましい。
混合液を、総固形分量が0.01%となるように純水で希釈する。これの体積平均粒子径を測定する。希釈や測定は、前述するインクの混合液の体積平均粒子径の測定と同様に行う。
樹脂粒子の体積平均粒子径は、上記の樹脂粒子の水分散液を、樹脂固形分が0.01%となるように純水で希釈する。これの体積平均粒子径を測定する。希釈や測定は前述のインクの混合液の体積平均粒子径の測定と同様に行う。
この様な樹脂としては、例えば、乳化剤分散型の樹脂粒子が挙げられる。及び/あるいは、JIS-K2501に基づく電位差測定法による酸価が低い樹脂が好ましく挙げられる。酸価は20mgKOH/g以下が好ましく、10mgKOH/g以下がさらに好ましく、5mgKOH/g以下がより好ましい。さらに1gKOH/g以下がより好ましい。酸価の下限は、0mgKOH/g以上である。
本実施形態のインクは、顔料を含有する。顔料として使用しうる顔料は、例えば、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラックなどの着色顔料や、白色顔料、光輝性顔料などの特色顔料を挙げることができる。
シアンインクに使用される顔料としては、C.I.ピグメントブルー1、2、3、15:3、15:4、16、22、60等;C.I.バットブルー4、60等が挙げられ、好ましくは、C.I.ピグメントブルー15:3、15:4、及び60からなる群から選択される単独あるいは二種類以上の混合物である。
市販品としては、以下のものが挙げられる。
・No.2300、900、MCF88、No.20B、No.33、No.40、No.45、No.52、MA7、MA8、MA100、No2200B等:三菱化学株式会社製商品名
・カラーブラックFW1、FW2、FW2V、FW18、FW200、S150、S160、S170、プリテックス35、U、V、140U、スペシャルブラック6、5、4A、4、250等:デグサ社製商品名
・コンダクテックス(登録商標)SC、ラーベン1255、5750、5250、5000、3500、1255、700等:コロンビアカーボン社製商品名
・リガール400R、330R、660R、モグルL、モナーク(登録商標)700、800、880、900、1000、1100、1300、1400、エルフテックス(登録商標)12等:キャボット社製商品名
これらのカーボンブラックは単独あるいは二種類以上の混合物として用いてよい。
金属粒子としては、アルミニウム、銀、金、白金、ニッケル、クロム、錫、亜鉛、インジウム、チタン、及び銅からなる群より選択される1種又は2種以上の合金が挙げられる。なお、これらの合金を金属顔料ともいう。
パール光沢を有するパール顔料の代表例としては、二酸化チタン被覆雲母、魚鱗箔、酸塩化ビスマス等の真珠光沢や干渉光沢を有する顔料が挙げられる。また、光輝性顔料は、水との反応を抑制するための表面処理が施されていてもよい。
また、樹脂粒子の含有量と、顔料の含有量との質量比:樹脂粒子/顔料は、0.5~15倍が好ましく、1~8倍が好ましく、1.5~5倍がさらに好ましく、2~4倍が特に好ましい。上記範囲の場合、耐目詰まり性や耐擦性などがより優れ好ましい。
試験液との混合前の顔料の体積平均粒子径は、10~300nmが好ましく、30~250nmがより好ましく、100~200nmがさらに好ましい。顔料の体積平均粒子径が上記範囲の場合、耐目詰まり性などが、より優れ好ましい。
顔料の体積平均粒子径は、顔料の水分散液を用意し、これを、顔料固形分が0.01%となるように純水で希釈する。これの体積平均粒子径を測定する。希釈や測定は前述のインクの混合液の体積平均粒子径の測定と同様に行う。
比率が上記範囲の場合、耐目詰まり性などの点で好ましい。
例えば、試験液との混合液の体積平均粒子径が比較的大きい顔料の場合、顔料は、ノズル付近で反応液と接触して、凝集して凝集物となる。顔料の凝集物は、凝集物同士が溶着することがなく、ほぐれやすいなどの特性により、ノズルからのインクの吐出を妨げることが少なく、吐出不良の原因になりにくい。
このような顔料の凝集物が存在することで、ノズル付近で樹脂粒子の溶着物のサイズが大きくならない様にスペーサーとして機能したり、顔料の凝集物がほぐれることで樹脂粒子の溶着物も一緒にほぐれやすくする機能を奏したりして、ノズルからのインクの吐出を妨げることを、なくしたり低減する。
記録において、ノズル付近で、樹脂粒子が反応液と接触し樹脂粒子の凝集物が生じる場合に、樹脂粒子が、試験液との混合液の体積平均粒子径が比較的小さい樹脂粒子である場合、顔料の、スペーサーとしての機能や、ほぐす機能が、より十分に機能し、耐目詰まり性がより優れる、と推測する。
これらのうち、アクリル系樹脂が好ましい。アクリル系樹脂は、少なくともアクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルなどのアクリル系単量体を1成分として重合して得られる重合体の総称であって、例えば、アクリル系単量体から得られる樹脂や、アクリル系単量体とこれ以外の単量体との共重合体などが挙げられる。例えばアクリル系単量体とビニル系単量体との共重合体であるアクリル-ビニル系樹脂などが挙げられ、例えば、スチレンなどのビニル系単量体との共重合体が挙げられる。
樹脂分散剤の酸価は顔料の凝集度を高める点で、20mg/gKOH以上が好ましく、30mg/gKOH以上がより好ましく、50mg/gKOH以上がさらに好ましい。上限は限るものでは無いが200mg/gKOH以上が好ましく、150mg/gKOH以上がより好ましい。
樹脂分散剤や前述の樹脂粒子の酸価の調整は、樹脂の調製に用いるモノマーの種類や組成比を調整することで調整すればよい。アニオン性基を有するモノマーや、アニオン性基をより多く有するモノマーを使用したり、それらの組成比を増やすことで、樹脂の酸価を高く調整することができる。
このとき、前述の混合液の体積平均粒子径が比較的大きい顔料を用い、前述の混合液の体積平均粒子径が比較的小さい樹脂粒子を用いることが、耐目詰まり性がより優れ好ましい。
インクは、その他の成分をさらに含有しても良い。例えば、有機溶剤、界面活性剤、その他の添加剤等の成分が挙げられる。
5.1.有機溶剤
本実施形態のインクセットに含まれるインクは、有機溶剤を含有してもよい。有機溶剤としては水溶性有機溶剤が好ましい。有機溶剤の機能の一つは、記録媒体に対するインクの濡れ性を向上させることや、インクの保湿性を高めることが挙げられる。水溶性有機溶剤としては、アルキレングリコールエーテル類、含窒素溶剤、多価アルコール類などを挙げることができる。
・1,2-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:別名:プロパン-1,2-ジオール、1,2-ブタンジオール、1,2-ペンタンジオール、1,2-ヘキサンジオール、1,2-ヘプタンジオール、1,2-オクタンジオール等のアルカンジオール類、
・1,2-アルカンジオールを除く多価アルコールであるポリオール類、例えば、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール:別名:1,3-ブチレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、2-エチル-2-メチル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-2-プロピル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、3-メチル-1,3-ブタンジオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-メチルペンタン-2,4-ジオール、トリメチロールプロパン、グリセリン等
さらに処理液は、25℃の環境下において液体であって標準沸点が280℃を越える有機溶剤の含有量が、処理液の全質量に対して上記の範囲である。これにより、記録媒体に付着させた処理液の乾燥性が良好になり、処理液の記録媒体に対する密着性を向上できることがさらに好ましい。標準沸点が280℃を越える有機溶剤としては、ポリオール類に限らず、例えば、グリセリン、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。
インクは、界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤は、インクの表面張力を低下させ記録媒体との濡れ性を向上させる機能を備える。界面活性剤の中でも、例えば、アセチレングリコール系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、及びフッ素系界面活性剤を好ましく用いることができる。
・サーフィノール(登録商標)104、104E、104H、104A、104BC、104DPM、104PA、104PG-50、104S、420、440、465、485、SE、SE-F、504、61、DF37、CT111、CT121、CT131、CT136、TG、GA、DF110D:エア・プロダクツ&ケミカルズ社製商品名、
・オルフィン(登録商標)B、Y、P、A、STG、SPC、E1004、E1010、PD-001、PD-002W、PD-003、PD-004、EXP.4001、EXP.4036、EXP.4051、AF-103、AF-104、AK-02、SK-14、AE-3:日信化学工業社製商品名
・アセチレノール(登録商標)E00、E00P、E40、E100:川研ファインケミカル社製商品名
当該ポリエーテル変性オルガノシロキサンの市販品としては、以下のものが一例として挙げられる。
・BYK-306、BYK-307、BYK-333、BYK-341、BYK-345、BYK-346、BYK-348:ビックケミー・ジャパン社製商品名
・KF-351A、KF-352A、KF-353、KF-354L、KF-355A、KF-615A、KF-945、KF-640、KF-642、KF-643、KF-6020、X-22-4515、KF-6011、KF-6012、KF-6015、KF-6017:信越化学工業社製商品名
・BYK-3440:ビックケミー・ジャパン社製
・サーフロン(登録商標)S-241、S-242、S-243:AGCセイミケミカル社製商品名
・フタージェント(登録商標)215M:ネオス社製
インクは、添加剤として、尿素類、アミン類、糖類等を含有してもよい。
尿素類としては、尿素、エチレン尿素、テトラメチル尿素、チオ尿素、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン等、及び、ベタイン類等が挙げられる。
ベタイン類としては、トリメチルグリシン、トリエチルグリシン、トリプロピルグリシン、トリイソプロピルグリシン、N,N,N-トリメチルアラニン、N,N,N-トリエチルアラニン、N,N,N-トリイソプロピルアラニン、N,N,N-トリメチルメチルアラニン、カルニチン、アセチルカルニチン等が挙げられる。
糖類としては、グルコース、マンノース、フルクトース、リボース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、アルドン酸、グルシトール:ソルビット、マルトース、セロビオース、ラクトース、スクロース、トレハロース、及びマルトトリオース等が挙げられる。
本実施形態に係るインクは、さらに必要に応じて、防腐剤・防かび剤、防錆剤、キレート化剤、ワックス、粘度調整剤、酸化防止剤、防黴剤等の成分を含有してもよい。
インクはさらに水溶性樹脂を含んでもよい。ここでは水溶性樹脂は、インクの溶媒成分中に溶解して存在するものをいう。水溶性樹脂は、常温で5質量%の水溶液にしたときに、沈殿や濁りが見えず澄んでいるものをいう。
水溶性樹脂の樹脂の種類としては、前述の樹脂粒子の樹脂の種類として用いることができる樹脂などが挙げられ、ただし、これらにおいて、樹脂の構造中に親水性の部分が多く、水溶性を示すものである。アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂などが好ましい。
本実施形態で用いる処理液は、インク組成物の成分を凝集させる凝集剤を含む処理液である。
処理液は、インクの成分を凝集させる凝集剤を含有する。凝集剤は、インクに含まれる顔料、インクに含まれる樹脂粒子などの成分と反応することで、顔料や樹脂粒子を凝集させる作用を有する。ただし、凝集剤による顔料や樹脂粒子の凝集の程度は凝集剤、顔料、樹脂粒子のそれぞれの種類、顔料の分散方法等によって異なり、配合を選択することにより調節することができる。このような凝集により、例えば、顔料の発色を高めること、樹脂粒子の定着性を高めること、及び/又は、インクの粘度を高めることができる。
その他のカチオン性化合物としては、カチオン性樹脂:カチオン性ポリマー、カチオン性界面活性剤等を用いることができる。これらの中でも、金属塩として多価金属塩、カチオン性樹脂、有機酸が好ましい。処理液を用いることで、画像のブリード抑制が優れる。
・ハイドラン(登録商標)CP-7010、CP-7020、CP-7030、CP-7040、CP-7050、CP-7060、CP-7610:大日本インキ化学工業株式会社製商品名
・スーパーフレックス(登録商標)600、610、620、630、640、650:第一工業製薬株式会社製商品名
・ウレタンエマルジョン WBR-2120C、WBR-2122C:大成ファインケミカル株式会社製商品名
・ユニセンスKHE103L ヘキサメチレンジアミン/エピクロルヒドリン樹脂、1%水溶液のpH約5.0、粘度20~50mPa・s、固形分濃度50質量%の水溶液:センカ株式会社製
・ユニセンスKHE104L ジメチルアミン/エピクロルヒドリン樹脂、1%水溶液のpH約7.0、粘度1~10mPa・s、固形分濃度20質量%の水溶液:センカ株式会社製
・カチオマスター(登録商標)PDシリーズ アミン・エピクロロヒドリン縮合型のポリマー水溶液:四日市合成株式会社製
具体的には、例えば、ラウリルアミン、ヤシアミン、ロジンアミン等の塩酸塩、酢酸塩等、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、セチルトリメチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリブチルアンモニウムクロライド、塩化ベンザルコニウム、ジメチルエチルラウリルアンモニウムエチル硫酸塩、ジメチルエチルオクチルアンモニウムエチル硫酸塩、トリメチルラウリルアンモニウム塩酸塩、セチルピリジニウムクロライド、セチルピリジニウムブロマイド、ジヒドロキシエチルラウリルアミン、デシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、ドデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、テトラデシルジメチルアンモニウムクロライド、ヘキサデシルジメチルアンモニウムクロライド、オクタデシルジメチルアンモニウムクロライド等が挙げられる。
処理液は、水系の組成物とすることが好ましい。上記凝集剤の他に、インクの項で説明した、水、水溶性有機溶剤、界面活性剤、添加剤、防腐剤・防かび剤、防錆剤、キレート化剤、粘度調整剤、酸化防止剤、防黴剤、樹脂等の成分を含有してもよい。色材の含有量は、処理液中に0.1質量%以下であることが好ましく、0.05質量%以下であることがより好ましく、0.01質量%以下であることがさらに好ましく、下限は0質量%以上である。
本実施形態のインクセットは、凝集剤を含有する処理液と、顔料と樹脂粒子とを含有し、硫酸マグネシウム7水和物の6質量%水溶液と1:1の質量比で混合したときの、混合液の体積平均粒子径が、2000~6000nmであるインク組成物と、を備えるものである。また、前述の本実施形態の記録方法に用いるものである、前述の処理液とインク組成物とを備えるインクセットである。
本実施形態のインクジェット記録装置は、上記インクジェット記録方法により記録を行うものであり、凝集剤を含有する処理液を記録媒体へ付着する処理液付着機構、記録媒体へインク組成物を付着するインクジェットヘッド、を備える。その他、記録媒体を加熱する加熱手段、記録媒体へ風を送る送風手段と、などを有してもよい。
本実施形態に係るインクジェット記録方法が実施されるインクジェット記録装置の一例について図面を参照しながら説明する。
図1、2に示すように、インクジェット記録装置1は、インクジェットヘッド2と、IRヒーター3と、プラテンヒーター4と、加熱ヒーター5と、冷却ファン6と、プレヒーター7と、通気ファン8と、キャリッジ9と、プラテン11と、キャリッジ移動機構13と、搬送手段14と、制御部CONTと、インクジェットヘッド2の駆動回路などが収納された筐体12と、を備える。
インクジェット記録装置1は、図2に示す制御部CONTにより、インクジェット記録装置1全体の動作が制御される。インクジェット記録装置1は、さらに、図示しない液体収容体を、キャリッジ9以外の場所に備え、液体収容体から、図示しない供給管を介して、インクジェットヘッド2に、インク等を供給する。
インクジェットヘッド2は図2に示すキャリッジ9に搭載される。インクジェットヘッド2は、キャリッジ9を記録媒体10の媒体幅方向に移動させるキャリッジ移動機構13の動作により、記録媒体10に対して相対的に主走査方向に複数回走査される。
媒体幅方向とは、図2に示すS1-S2の方向であり、インクジェットヘッド2の主走査方向である。主走査方向への走査を主走査ともいう。
一方、記録装置は、ラインプリンターを用いることもできる。ラインプリンターは、記録媒体の幅方向の記録幅の長さ以上の長さ、を有するラインヘッドを用いて、搬送方向に搬送される記録媒体に対して、1回の走査により記録を行う記録装置である。記録装置をラインプリンターとする場合、図1のインクジェットヘッド2を、ラインヘッドとして構成すればよい。ラインヘッドもインクジェットヘッドの1種である。その場合、乾燥機構も、記録媒体の記録幅の長さ以上の長さを有するものにして、記録媒体の記録幅にわたって乾燥が可能な構成にすれば良い。
さらに、凝集剤を含有する処理液を、記録媒体にインクジェット法で付着させる場合は、複数のノズル群のうちの1つのノズル群を処理液付着に用い、1つのノズル群から処理液を吐出して、記録媒体に付着させればよい。この場合、1つのノズル群が処理液付着機構である。
重なる部分Xは、処理液を吐出するノズル群16の少なくとも一部に有すればよく、インクを吐出するノズル群15a、15b、15c、15dの少なくとも一部に有すればよい。
このように、重なる部分Xを有する場合、処理液とインクとを同一の走査で記録媒体10に同時に付着させることができるため、記録速度が速くなる。あるいは、インクジェットヘッド全体の副走査方向の長さが比較的短くなり、記録装置の小型化が可能であり、好ましい。また、処理液ノズル群とインクノズル群の位置が比較的近く、インクノズルに処理液ミストが付着しやすいが、本実施形態の処理液とインク組成物によれば、優れた耐目詰まり性が得られ、好ましい。
本実施形態に係る記録方法は、上述の処理液とインクを用い、上述の処理液を記録媒体へ付着させる工程と、インクを記録媒体へ付着させる工程と、を備える。
本実施形態に係る記録方法で画像を形成する記録媒体は、インク及び処理液等の液体を吸収する記録面を有するものであっても、液体を吸収する記録面を有しないものであってもよい。したがって記録媒体としては、特に制限はなく、例えば、紙、フィルム、布等の液体吸収性記録媒体、印刷本紙などの液体低吸収性記録媒体、金属、ガラス、高分子等の液体非吸収性記録媒体などが挙げられる。しかし、本実施形態の記録方法の優れた効果は、液体低吸収性又は液体非吸収性の記録媒体に対して画像を記録する場合により顕著となる。
試験方法の詳細は「JAPAN TAPPI紙パルプ試験方法2000年版」の規格No.51「紙及び板紙-液体吸収性試験方法-ブリストー法」に述べられている。これに対して、液体吸収性の記録媒体とは、液体非吸収性及び液体低吸収性に該当しない記録媒体のことを示す。なお、本明細書では、液体低吸収性及び液体非吸収性を、単に低吸収性及び非吸収性と称することがある。
例えば、紙等の基材上にプラスチックがコーティングされているもの、紙等の基材上にプラスチックフィルムが接着されているもの、吸収層や受容層を有していないプラスチックフィルム等が挙げられる。ここでいうプラスチックとしては、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。
このフィルムに処理液を付着させたり、インク組成物を付着させたりする場合、通常の厚みのプラスチックフィルムと比較しインク組成物がより定着しづらく、をしてもフィルムの柔軟性に処理液やインク組成物が対応や追従しにくく剥離が起きやすい。しかし本実施形態に係る記録方法では、軟包装フィルムへのインク組成物の定着に一層好適である。
処理液を記録媒体に付着させる方法としては、インクジェット法による微細液滴の吐出・塗布による方法、処理液をローラー塗布する方法、処理液を各種のスプレーを用いて記録媒体に塗布する方法、処理液に記録媒体を浸漬させて塗布する方法、処理液を刷毛等により記録媒体に塗布する方法等の非接触式及び接触式のいずれか又はそれらを組み合わせた方法が挙げられる。
インクジェット法による付着であれば、付着量や付着場所の制御がしやすく、必要な付着量で、記録媒体の必要な場所のみに付着させることができ好ましい。インクジェット法以外の方法で付着を行う場合は、例えば、インクジェットヘッドでインクを付着させるよりも前に、上記手段などにより処理液を付着させ、付着させた記録媒体に、インク付着を行えばよい。
本実施形態の記録方法は、インクを記録媒体へ付着させる工程を含む。本実施形態の記録方法で記録媒体に付着させるインクは複数種であってもよく、複数種のインクのうち少なくとも1種は、上述した本実施形態のインクであればよい。また、本実施形態のインクを2種以上付着させてもよい。インクを記録媒体へ付着させる工程は、インクジェットヘッドから吐出して行うインクジェット法を利用する。
前述したように、処理液及びインクを付着させた前記記録媒体を加熱する後加熱工程を備えてもよい。限るものではないが、前述の伝導式、放射式、送風式などの、1種または2種以上が利用できる。
後加熱工程は、インクの含む樹脂粒子のガラス転移点よりも高い温度で行うことが好ましい。これにより、耐擦性がより優れ好ましい。
記録媒体の温度がこの範囲であれば、記録物中に含まれる樹脂粒子の皮膜化、平坦化を行うことができるとともに、得られる画像を乾燥させ、より十分に定着させることができる。また、インクの樹脂粒子などの成分を溶融させることで画像の光沢を向上させることができる。上記温度は、二次加熱工程の最高温度とする。
インク付着工程の、記録媒体の単位面積あたりのインクの付着量は、最大付着量が、5~30mg/inch2が好ましく、7~20mg/inch2が好ましく、10~15mg/inch2が好ましい。この場合、画像の表現力の豊かな有用性の高い画像の記録ができる点や、画質がより優れ好ましい。
処理液の付着量は、上記のインクの付着量が最大である記録領域において、インク付着量に対して、5~50質量%が好ましく、10~40質量%がより好ましく、15~30質量%がさらに好ましい。この場合、画質や耐擦性や耐目詰まり性がより優れ好ましい。
以下、本発明の実施形態を実施例によってさらに具体的に説明するが、本実施形態はこれらの実施例に限定されるものではない。
表1の組成になるように各成分を容器に入れて、マグネチックスターラーで2時間混合及び攪拌した後、孔径5μmのメンブランフィルターで濾過することで、各処理液、各インクを得た。表1の数値は、質量%を示す。
なお、インクの調製に用いた顔料分散液、添加樹脂は、表2に示す。表2に示すように、インクの調製に用いた顔料分散液、添加樹脂の種類または含有量が異なる各インクを得た。インクにおける、顔料と分散剤樹脂の合計の含有量が表2の値となるように、また、樹脂粒子または水溶性樹脂である添加樹脂の樹脂固形分が表2の値となるように、顔料分散液と、添加樹脂の使用量とを調整した。なお、顔料分散液2を用いたインクは、顔料の固形分である。顔料分散液、添加樹脂に関しては後述する。
・カチオマスターPD-30 商品名:四日市合成株式会社製、アミン・エピクロロヒドリン縮合型樹脂
・カチオマスターPD-7 商品名:四日市合成株式会社製、アミン・エピクロロヒドリン縮合型樹脂
・BYK-348 商品名:ビックケミー・ジャパン株式会社製、シリコーン系界面活性剤
スチレンアクリル系の分散剤樹脂を調製した。スチレン、アクリル酸、各種アクリレートモノマーを混合し、これの40質量部を、水酸化カリウム7質量部、水23質量部、及びトリエチレングリコール-モノ-n-ブチルエーテル30質量部を混合した液に投入し、80℃で撹拌しながら加熱して分散剤樹脂1を調製した。得た樹脂の酸価は150mgKOH/gとした。
顔料分散液1の体積平均粒子径を前述の方法で測定したところ170nmであった。測定は、マイクロトラックベル社製のNanotrac WaveII EX150を用いた。さらに、硫酸マグネシウム7水和物6質量%の水溶液である試験液を調製して、これと顔料分散液1との混合液の体積平均粒子径を前述の方法で測定した。混合液の定積平均粒子径の、混合前に対する比は38倍であった。
分散剤樹脂1の調製においてアクリル酸の使用量を減らし、分散剤樹脂2を得た。分散剤樹脂の酸価は50mgKOH/gであった。分散剤樹脂1の代わりに分散剤樹脂2を用いて、顔料分散液1と同様にして顔料分散液2を得た。顔料分散液2の体積平均粒子径を、前述の方法で測定したところ152nmであった。顔料分散液2の試験液との混合液の体積平均粒子径を、前述の方法で測定した。混合液の体積平均粒子径の混合前に対する比は21倍であった。
アクリル酸を使用していないスチレンアクリル系樹脂である分散剤樹脂3を得た。分散剤樹脂の酸価は0mgKOH/gであった。分散剤樹脂3で被覆された顔料の分散液である顔料分散液3を得た。顔料分散液3の体積平均粒子径を、前述の方法で測定したところ90nmであった。顔料分散液3の試験液との混合液の体積平均粒子径を、前述の方法で測定した。混合液の体積平均粒子径の混合前に対する比は1倍であった。
ポリエチレン樹脂である分散剤樹脂4を用意した。分散剤樹脂4で被覆された顔料の分散液である顔料分散液4を得た。顔料分散液4の体積平均粒子径を、前述の方法で測定したところ57nmであった。顔料分散液4の試験液との混合液の体積平均粒子径を前述の方法で測定した。混合液の体積平均粒子径の混合前に対する比は1.1倍であった。
スチレン、各アクリレートモノマーを乳化共重合させることにより、スチレンアクリル系の樹脂エマルジョンである樹脂粒子1を得た。なお、乳化重合用界面活性剤としては、日本乳化剤株式会社製のニューコールNT-30を用い、その使用量は、モノマー全量を100質量部に対し、5質量部とした。樹脂粒子1の酸価は0mgKOH/gとした。樹脂粒子1の体積平均粒子径を、前述の方法で測定したところ200nmであった。樹脂粒子1の試験液との混合液の体積平均粒子径を前述の方法で測定した。混合液の体積平均粒子径の混合前に対する比は1倍であった。
樹脂粒子1の調製において、モノマーとしてアクリル酸も用いて、樹脂粒子2を調整した。乳化剤の使用量は、モノマー全量を100質量部に対し、2質量部とした。
樹脂粒子2の酸価は15mgKOH/gとした。樹脂粒子2の体積平均粒子径を、前述の方法で測定したところ95nmであった。樹脂粒子2の試験液との混合液の体積平均粒子径を前述の方法で測定した。混合液の体積平均粒子径の混合前に対する比は1.2倍であった。
樹脂粒子2の調製において、モノマーとしてアクリル酸をさらに増加し、樹脂粒子3を調整した。乳化剤の使用量は、モノマー全量を100質量部に対し、1質量部とした。
樹脂粒子3の酸価は50mgKOH/gとした。樹脂粒子3の体積平均粒子径を、前述の方法で測定したところ95nmであった。樹脂粒子2の試験液との混合液の体積平均粒子径を前述の方法で測定した。混合液の体積平均粒子径の混合前に対する比は5倍であった。
ウレタン系樹脂である水溶性樹脂1を用意した。これの水溶液を前述と同様に、試験液と混合したところ反応して液が白くなった。
ポリエチレングリコールである水溶性樹脂2を用意した。これの水溶液を前述と同様に、試験液と混合したところ、なにも変化がみられなかった。
記録装置として、セイコーエプソン株式会社製のインクジェットプリンター:商品名SC-S80650の改造機を用いた。シリアルプリンターであり主走査と副走査である記録媒体の搬送とを交互に繰返し行い記録を行う。ノズル群のノズル密度は800dpiとし、1ノズル群当たりのノズル数800個とした。図1のような一次乾燥機構を設けた。記録媒体として、Mactac社製Mactac5829Rを用いた。べたパターンにおけるインクの付着量を10mg/inch2とした。処理液の付着量を、インクの付着量に対し、40質量%とした。インクに関し4パス記録とした。
方式1:
ヘッドのノズル群の配置を、図3の様にした。ノズル群16に処理液を充填し、ノズル群15aにインクを充填した。処理液ノズル群とインクノズル群は、主走査方向に投影したときに、副走査方向においてお互いに重なる部分を有していた。処理液とインクは、同一の主走査において、記録媒体の同じ領域に付着された。
方式2:
図3において、ノズル群16を他のノズル群に対して、副走査方向SSの上流側に配置した。このため、処理液ノズル群とインクノズル群は、主走査方向に投影したときに、副走査方向においてお互いに重なる部分を有さなかった。ノズル面は図3よりも副走査方向の長さが約2倍長いものとなった。なお各ノズル群の長さは図3と同じとした。最初に処理液を4パスで付着し、その後、処理液を付着したパターンに、インクを4パスで付着した。
機構1:
図1の通気ファン8を作動させて常温風25℃の風を記録媒体に送風し、かつプラテンヒーターを調整して、記録媒体の表面温度を表中の値にした。記録媒体に付着したインクが風によっても乾燥促進された。
機構2:
通気ファンは作動させず、プラテンヒーターを作動させ、記録媒体の表面温度を表中の値にした。記録媒体に付着したインクをプラテンヒーターによって乾燥した。
機構3:
通気ファンを作動せず、プラテンヒーターをオフにして一次乾燥機構を用いなかった。
上記記録試験で記録を、120分間連続で行った。記録後、インクノズル群のノズルの吐出検査をおこなった。
A:不吐出ノズルがなく、ノズル間距離以上の距離のインク滴の着弾位置ずれが発生したノズルがノズル群のノズルの3%以下であった。
B:不吐出ノズルがなく、ノズル間距離以上の距離のインク滴の着弾位置ずれが発生したノズルがノズル群のノズルの3%超であった。
C:不吐出ノズルがノズル群のノズルの3%以下発生した。
D:不吐出ノズルがノズル群のノズルの3%超発生した。
記録試験で記録したパターンを目視で観察した。
A:パターン内にインクが滲んでブリードとなっていることが観察されなかった。
B:パターン内に、インクが滲んで細かなブリードとなっていることが若干観察された。
C:パターン内に、インクが滲んで大きなブリードとなっていることが観察された。
上記記録装置は、プラテンよりも搬送方向の上流側にある搬送手段と下流側にある搬送手段とを連動させて記録媒体を正確に搬送する構成とした。ここで、記録中に、下流側の搬送手段による記録媒体の搬送量が、上流側の搬送手段の搬送量よりも若干短い時を定期的に生じさせ、記録媒体が上方へ浮いてノズル面に接触する可能性を生じさせた。記録媒体が詰まりノズル面に接触してしまう状況を意図的に作り出した。こうして記録試験を60分連続で行った。記録後、インクノズル群にクリーニングをおこなった。記録中、記録媒体がノズル面に接触した場合、インクノズルに処理液が直接的に接触してインクが反応して目詰まりが過度に発生するため、クリーニングで解消を図った。クリーニングは、ノズル群あたり1mLのインクを吸引排出させた。クリーニング後、吐出検査を行った。
A:1回のクリーニングで全ノズルが回復した。又は不良ノズルがなかった。
B:1回のクリーニングでは全ノズルは回復しなかったが、2回のクリーニングで全ノズルが回復した。
C:2回のクリーニングでは全ノズルは回復しなかったが、3回のクリーニングで全ノズルが回復した。
D:3回のクリーニングでは全ノズルは回復しなかった。
学振式耐擦試験機:テスター産業株式会社製品名「AB-301」で、記録試験で記録した記録パターンの表面を、白綿布 JIS L 0803準拠を取り付けた摩擦子で荷重200gを加え50回擦った。記録媒体の表面における画像の剥がれ具合を以下の評価基準により、目視で観察した。
A:画像が剥がれない。
B:擦った部分の面積の5%以下で、画像の剥がれが見られた。
C:擦った部分の面積の5%超10%以下で、画像の剥がれがみられた。
D:擦った部分の面積の10%超で、画像の剥がれがみられた。
評価結果から、本実施形態に該当する実施例は、耐目詰まり性が優れ、画質、ブリード抑制も優れていた。これに対し、本実施形態に該当しない比較例は何れも、耐目詰まり性が劣っていた。以下詳細を記す。
実施例5と8の比較から、樹脂粒子の混合液の体積平均粒子系の増加率が低いほうが耐目地まり性や耐擦性がより優れた。
実施例5と9の比較から、顔料の混合液の体積平均粒子系の増加率が高いほうが耐目地まり性や画質がより優れた。
実施例5、10~18の比較から、処理液の凝集剤として、多価金属塩を用いる場合、画質がより優れ、カチオン樹脂を用いる場合、耐擦性がより優れていた。また、処理液の凝集剤の含有量を、少なくしたり多くしたりした場合でも、優れた耐目詰まりと画質が得られた。
実施例5と19の比較から、処理液ノズル群とインクノズル群が副走査方向において重なる部分を有する場合、ヘッドの副走査方向の長さが短くなり装置の小型化の点で好ましいが、耐目詰まり性が低下する傾向があったが、本実施形態によれば優れた耐目詰まり性が得られた。
実施例5と20の比較から、一次乾燥機構として、送風式を用いる場合、耐目詰まり性や画質がより優れ好ましかった。
実施例5と21、22の比較から、付着時の記録媒体温度が低いほうが、耐目詰まりがより優れ、高いほうが画質がより優れた。
実施例5と23の比較から、記録媒体距離が短いほうがインクの着弾位置ずれが少なく好ましいが、記録媒体がノズル面に接触する可能性が高まり耐目詰まりが低下する傾向があるが、本実施形態によれば優れた耐目詰まり性が得られた。
比較例8、9は、インクが樹脂粒子を含まず、代わりに水溶性樹脂を含んでいたが、耐目詰まり性が劣った。
比較例10は、インクの混合液の体積平均粒子径が2000nm超未満であり、耐目詰まり性が劣った。
また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。
また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
Claims (12)
- 凝集剤を含有する処理液を記録媒体へ付着させる処理液付着工程と、
顔料と、樹脂粒子と、前記顔料をインク中で分散させる樹脂分散剤と、を含有するインク組成物を、インクジェットヘッドから吐出して記録媒体へ付着させるインク付着工程と、
前記インク付着工程において、記録媒体に付着したインク組成物を送風式の乾燥機構により乾燥させる乾燥工程と、
を備え、
前記インク組成物は、硫酸マグネシウム7水和物の6質量%水溶液と1:1の質量比で混合したときの、混合液の体積平均粒子径が、2000~6000nmであり、
前記樹脂粒子は、酸価が20mgKOH/g以下の樹脂からなり、
前記樹脂分散剤は、酸価が150mgKOH/g以上であり、
前記凝集剤は、多価金属塩、カチオン性樹脂の何れかである、インクジェット記録方法。 - 前記インク組成物は、前記顔料の含有量に対する前記樹脂粒子の含有量が、0.9~13倍である、請求項1に記載のインクジェット記録方法。
- 前記顔料が、硫酸マグネシウム7水和物の6質量%水溶液と混合したときの混合液の体積平均粒子径の、混合前の前記顔料の体積平均粒子径に対する増加比が10倍以上であり、前記樹脂粒子が、硫酸マグネシウム7水和物の6質量%水溶液と混合したときの混合液の体積平均粒子径の、混合前の前記樹脂粒子の体積平均粒子径に対する増加比が1.5倍以下である、請求項1又は2に記載のインクジェット記録方法。
- 前記処理液に含有する凝集剤が、多価金属塩である、請求項1~3の何れか一項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記顔料の含有量が、前記インク組成物の総質量に対し0.5~5質量%であり、前記樹脂粒子の含有量が、前記インク組成物の総質量に対し1~15質量%である、請求項1~4の何れか一項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記インク組成物が、硫酸マグネシウム7水和物の6質量%水溶液と1:1の質量比で混合したときの、混合液の体積平均粒子径の、混合前の前記インク組成物の体積平均粒子径に対する増加比が、10~60倍である、請求項1~5の何れか一項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記インク付着工程における、前記インクジェットヘッドと対向する記録媒体の部分の表面温度が40℃以下である、請求項1~6の何れか一項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記乾燥工程の風温が30℃以下である、請求項1~7の何れか一項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記処理液付着工程を、処理液を、インクジェットヘッドから吐出して記録媒体へ付着させて行い、
前記処理液を吐出する処理液ノズル群と、前記インク組成物を吐出するインクノズル群は、主走査方向に投影したときに、副走査方向において重なる部分を有する、請求項1~8の何れか一項に記載のインクジェット記録方法。 - 前記インク付着工程において、インクを吐出するときの、インクノズル群のノズル面と前記記録媒体の表面との距離が3mm以下である、請求項1~9の何れか一項に記載のインクジェット記録方法。
- 請求項1~10の何れか一項に記載のインクジェット記録方法に用いるインクセットであって、
前記インク組成物と、前記処理液と、を備える、インクセット。 - 請求項1~10の何れか一項に記載のインクジェット記録方法で記録を行うインクジェット記録装置であって、
前記処理液を記録媒体へ付着させる処理液付着機構と、
前記インク組成物を吐出して記録媒体へ付着させるインクジェットヘッドと、
前記インク組成物と、
前記処理液と、を備える、インクジェット記録装置。
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