KR101521372B1 - 잉크젯용 처리액 및 상기 잉크젯용 처리액을 사용한 화상 형성 방법 - Google Patents

잉크젯용 처리액 및 상기 잉크젯용 처리액을 사용한 화상 형성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수용성 응집제; 수용성 유기 용제; 물; 및 하기 일반식으로 표시되는 아미드 화합물을 포함하는 잉크젯용 처리액을 제공한다.
Figure 112013079770301-pct00014

상기 식 중, R은 C1-C6 알킬기이다.

Description

잉크젯용 처리액 및 상기 잉크젯용 처리액을 사용한 화상 형성 방법{INKJET TREATMENT LIQUID AND IMAGE FORMING METHOD USING TREATMENT LIQUID}
본 발명은 장기 보존 동안 건조되어도 유동성을 유지할 수 있는 잉크젯용 처리액에 관한 것이고, 상기 잉크젯용 처리액을 사용한 화상 형성 방법에 관한 것이다.
잉크젯 기록 방법이 최근 빠르게 보급되고 있는데, 이는 보통지에 대한 컬러 화상의 기록이 가능하고 런닝 코스트가 낮기 때문이다. 그러나, 잉크젯 기록 방법은 문자 번짐으로 대표되는 화상 결함(이하, 페더링(feathering)이라고 지칭함)이 사용되는 기록 매체와 잉크의 조합에 따라 쉽게 발생하여, 화상 품질의 상당한 저하를 초래한다는 문제가 있다.
따라서, 잉크의 침투성을 억제하여 페더링을 방지하려는 시도가 이루어져 왔다. 그러나, 이 경우, 잉크의 건조 특성이 저하하여, 이것이 결과 인자물을 손으로 접촉시 잉크가 손이 묻거나 화상 오염이 발생한다는 문제를 초래한다.
컬러 화상을 잉크젯 기록 방법에 의해 기록시, 상이한 컬러 잉크를 순차로 서로 중첩시킨다. 그 결과, 컬러의 경계 부분에서 컬러 잉크가 번져 서로 혼합되어(이하, 컬러 블리딩으로 지칭함), 화상 품질이 상당히 저하된다.
이들 문제를 해결하기 위해, 잉크 침투성을 증가시켜 컬러 블리딩을 방지하려는 시도가 이루어져 왔다. 그러나, 이 경우, 착색제가 기록 매체 내부에 침투하여, 화상 농도가 저하되어, 잉크가 기록 매체 이면을 통해 상당히 비쳐서, 적절한 방식으로 양면 인쇄를 수행할 수 없다.
이들 문제를 해결하고 화상 품질을 개선하기 위해, 처리액 및 잉크를 사용하는 화상 형성 방법이 제안되었다.
이들 제안된 방법은 예컨대 각각의 표면이 수용성 잉크와 반대 극성으로 대전된 입자가 분산된 액상 조성물을 사용하여 기록 매체 상에 착색부를 형성하는 방법(특허문헌 1 참조), 결과로 나오는 화상이 형성된 제품의 내마모성을 개선하기 위해 기록 매체에 잉크 조성물 및 폴리머 입자를 함유하는 제1 액체를 부착시켜 인자를 수행하는 방법(특허문헌 2 참조), 양이온성 폴리머 화합물과 유기산을 병용하여 결과로 나오는 화상의 화상 농도 및 스미어(smear) 정착성을 개선하는 방법(특허문헌 3 참조), 양이온성 폴리머 화합물을 함유하는 고점성 처리액을 도포하여 결과로 나오는 화상의 화상 농도를 개선하는 방법(특허문헌 4 참조), 및 양성 폴리머 화합물을 함유하는 처리액의 농도 및 착색제를 함유하는 기록액의 점도를 특정 범위로 규정하여 기록된 화상의 정착성을 개선하는 방법(특허문헌 5 참조)을 포함한다.
처리액의 도포에 롤러 코팅 장치를 이용한다. 롤러 코팅 장치는 다수의 롤러의 조합을 갖는 구성을 갖지만, 장치를 완전히 밀봉하기 어렵다. 그 결과, 장치를 장기간 사용하지 않을 경우에는, 처리액이 롤러 상에 또는 탱크 내에 침착되어 고화될 수 있거나, 또는 점성이 될 수 있어, 이것이 처리액의 도포를 어렵게 한다.
이 문제를 해결하기 위한 대책으로서, 고무 부재로 탱크를 밀봉하는 방법(특허문헌 6 참조), 및 처리액 중 보습제의 양을 증가시키는 방법(특허문헌 7 참조)이 있다. 그러나, 고무 부재로 탱크를 밀봉하는 방법으로도, 장치 내에 다수의 가동부가 존재하므로, 처리액의 건조를 완전히 방지할 수는 없다. 또한, 처리액 중 보습제의 양을 증가시키는 방법은, 이의 점도가 증가하거나, 또는 화상 농도의 개선 효과가 약해진다는 부작용이 있다.
상기 언급한 문제를 고려시, 처리액에 사용하는 수용성 용제로서 N-메틸-2-피롤리돈 및 γ-부티로락톤과 같은 환식 화합물을 사용함으로써 점도가 낮지만 용제 농도가 높은 잉크를 제공할 수 있다. 그러나, 이들 용제는 안전 문제가 있어서, 이들 용제를 사용하는 최종 제품은 수입 또는 사용시 제한된다.
처리액을 장기간 방치하여 건조 후에 처리액의 코팅이 어려워지는 문제를 해결하는 데에 효과적인 다수의 재료가 존재하지 않는다.
특허문헌 1: 일본 특허 출원 공개(JP-A) 제2001-199151호 특허문헌 2: 국제 특허 출원 제WO 00/06390호 특허문헌 3: JP-A 제2009-166387호 특허문헌 4: JP-A 제2007-276387호 특허문헌 5: JP-A 제2004-155868호 특허문헌 6: JP-A 제2009-179061호 특허문헌 7: JP-A 제2005-297549호
본 발명은 당업계의 다양한 문제를 해결하는 것을 목적으로 하며, 하기 목적을 달성한다. 본 발명의 목적은 건조에 의한 점도의 변화가 없고 장기간 보존으로 인한 건조 후에도 유동성을 유지할 수 있는 잉크젯용 처리액을 제공하고, 상기 잉크젯용 처리액을 사용한 화상 형성 방법을 제공하는 것이다.
상기 언급한 문제를 해결하기 위한 수단은 하기와 같다.
수용성 응집제;
수용성 유기 용제;
물; 및
하기 일반식으로 표시되는 아미드 화합물
을 포함하는 잉크젯용 처리액.
Figure 112013079770301-pct00001
상기 식 중, R은 C1-C6 알킬기이다.
본 발명은 건조에 의한 점도의 변화가 없고 장기간 보존으로 인한 건조 후에도 유동성을 유지할 수 있는 잉크젯용 처리액을 제공하며, 상기 잉크젯용 처리액을 사용한 화상 형성 방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 보통지에 대한 고품질 화상 형성을 실현한다.
도 1은 화상 형성 장치의 일례를 도시하는 도면이다.
도 2는 화상 형성 장치의 다른 예를 도시하는 도면이다.
본 발명을 하기에 상세히 설명한다.
(잉크젯용 처리액)
본 발명의 잉크젯용 처리액(이하, 간단히 "처리액"이라고 지칭할 수 있음)은 적어도 수용성 응집제, 수용성 유기 용제, 물, 및 하기 일반식으로 표시되는 아미드 화합물을 포함하며, 필요에 따라 다른 성분을 더 포함할 수 있다.
처리액에 아미드 화합물을 포함시킴으로써, 처리액 중 수분이 증발한 때라도 처리액의 유동성을 유지할 수 있다. 또한, 아미드 화합물은 친수성 화합물 및 소수성 화합물 모두를 동시에 용해할 수 있고, 이의 비교적 낮은 분자량을 고려하면 높은 평형 수분량을 가지며, 수분 증발 억제 효과가 크다는 특징이 있다. 따라서, 처리액에 아미드 화합물을 사용하면 수분이 증발시 처리액의 점도 변화의 방지에 기여할 수 있다.
Figure 112013079770301-pct00002
상기 식 중, R은 C1-C6 알킬기이다.
<아미드 화합물>
상기 일반식으로 표시되는 아미드 화합물(6-알콕시-N,N-디메틸 프로피온아미드)는 N,N-디메틸 아크릴아미드를 C1-C6 지방족 1가 알콜(이하, "저급 1가 알콜"로도 지칭할 수 있음)과 반응시켜 얻는다.
저급 1가 알콜은 직쇄 구조 또는 분지쇄 구조를 가질 수 있으며, 저급 1가 알콜의 구체예는 메탄올, 에탄올, n-프로판올 및 n-부탄올을 포함한다. 이들 중에서, 메탄올 및 에탄올이 바람직하고, 메탄올이 특히 바람직하다. N,N-디메틸 아크릴아미드와 저급 1가 알콜 사이의 반응은 염기 촉매의 존재 하에 실시하는 것이 바람직하다. 반응 조건은 사용되는 재료 및 사용되는 촉매에 따라 적절히 선택하지만, 반응 온도는 통상적으로 10℃ 내지 100℃ 범위에서 선택한다. 메탄올을 저급 1가 알콜로서 사용하고 알칼리 금속의 알콕시드를 염기 촉매로서 사용하는 경우, 반응 온도는 바람직하게는 10℃ 내지 50℃, 더욱 바람직하게는 10℃ 내지 40℃, 더더욱 바람직하게는 25℃ 내지 40℃이다. 반응 온도가 매우 높으면, 수율이 감소될 수 있다. 반응 온도가 너무 낮으면, 반응 속도가 감소하여 실용적이지 않다. 또한, 이들 물질은 일반적으로 상압 하에서 쉽게 반응이 진행되므로, 경제적으로 유리하다. 반응의 지속 시간은 조건없이는 결정될 수 없는데, 이는 사용하는 재료, 사용하는 촉매 및 반응 온도에 의해 영향을 받기 때문이며, 통상적으로 1 시간 내지 10 시간, 바람직하게는 2 시간 내지 5 시간이다.
상기 일반식으로 표시되는 아미드 화합물 중 R은 C1-C6 알킬기, 바람직하게는 메틸기, 에틸기, 프로필기 또는 부틸기, 더욱 바람직하게는 메틸기 또는 에틸기, 더더욱 바람직하게는 메틸기이다.
처리액 중 아미드 화합물의 양은 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절히 결정하지만, 바람직하게는 약 10 질량% 내지 20 질량%이다.
<수용성 유기 용제>
수용성 유기 용제는 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절히 선택하며, 이의 예는 다가 알콜, 다가 알콜 알킬 에테르, 다가 알콜 아릴 에테르, 함질소 복소환 화합물, 아미드, 아민, 함황 화합물, 탄산프로필렌 및 탄산에틸렌을 포함한다. 이들은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
또한, 평형 수분량이 높은 수용성 유기 용제의 사용은 처리액의 수분 증발을 방지할 수 있다. 여기서, 평형 수분량이 높은 수용성 유기 용제(이하, 수용성 유기 용제 A라고 지칭함)는, 23℃ 및 80% RH의 환경에서 평형 수분량이 30 질량% 이상, 바람직하게는 40 질량% 이상인 수용성 유기 용제를 의미한다. 처리액에 수용성 유기 용제 A를 사용함으로써, 보존 동안 수분의 증발로 인한 점도의 증가를 방지할 수 있다. 또한, 상기 일반식으로 표시되는 아미드 화합물의 사용으로 수분이 처리액으로부터 증발된 후라도 점도의 상당한 증가를 방지할 수 있다.
용어 "평형 수분량"은 수용성 유기 용제와 물의 혼합물을 특정 온도 및 특정 습도에서 공기로 방출시켜 용액 중 물의 증발 및 공기 중 물의 유기 용제로의 흡수가 평행 상태에 있을 때의 수분량을 의미한다. 더욱 구체적으로, 평형 수분량은 염화칼륨 포화 수용액 및 데시케이터를 이용하여 측정할 수 있다. 데시케이터의 내부 온도는 23℃±1℃로 유지하고, 이의 내부 습도는 80% RH±3% RH로 유지한다. 그 다음, 수용성 유기 용제의 각각의 샘플을 1 g 칭량하고, 페트리 디쉬에 부은 후, 페트리 디쉬를 데시케이터에 넣고, 샘플 질량에 더 이상 변화가 없을 때까지 보관하여, 하기 식으로부터 샘플의 평형 수분량을 결정할 수 있다.
평형 수분량(%) = 유기 용제에 흡수된 물의 양/(유지 용제의 양+유기 용제에 흡수된 물의 양)×100
수용성 유기 용제 A의 바람직한 예는 23℃ 및 80% RH의 환경에서 평형 수분량이 30 질량% 이상인 다가 알콜을 포함한다. 이의 구체예는 1,2,3-부탄트리올(38 질량%), 1,2,4-부탄트리올(41 질량%), 글리세린(49 질량%), 디글리세린(38 질량%), 트리에틸렌글리콜(39 질량%), 테트라에틸렌글리콜(37 질량%), 디에틸렌글리콜(43 질량%) 및 1,3-부탄디올(35 질량%)을 포함한다. 이들 중에서, 글리세린 및 1,3-부탄디올이 특히 바람직하게 사용되는데, 왜냐하면 이들 용제는 처리액이 수분을 흡수할 때 처리액의 점도를 감소시킬 수 있기 때문이다. 수용성 유기 용제 A는 수용성 유기 용제의 총량에 대하여 50 질량% 이상의 양으로 포함되는 것이 바람직한데, 왜냐하면 토출 안정성이 확보될 수 있고, 잉크 장치의 메인터넌스 장치 내 폐잉크 고착을 바람직하게 방지할 수 있기 때문이다.
처리액 중 수용성 유기 용제 A의 양은 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절히 결정하지만, 바람직하게는 약 5 질량% 내지 약 30 질량%이다.
본 발명의 처리액은 23℃ 및 80% RH의 환경에서 평행 수분량이 30 질량% 미만인 수용성 유기 용제(이하, 수용성 유기 용제 B라고 지칭함)를 수용성 유기 용제 A 대신에, 또는 수용성 유기 용제 A와 함께 임의로 포함한다.
수용성 유기 용제 B는 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절히 선택한다. 수용성 유기 용제 B의 예는 다가 알콜, 다가 알콜 알킬 에테르, 다가 알콜 아릴 에테르, 함질소 복소환 화합물, 아미드, 아민, 함황 화합물, 탄산프로필렌, 탄산에틸렌 및 다른 수용성 유기 용제를 포함한다. 이들은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
다가 알콜의 예는 에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 3-메틸-1,3-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 헥실렌 글리콜, 1,6-헥산디올, 1,2,6-헥산트리올, 트리메틸올 에탄, 트리메틸올 프로판, 3-메틸-1,3-헥산디올 및 프로필프로필렌 디글리콜을 포함한다.
다가 알콜 알킬 에테르의 예는 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노-2-에틸헥실 에테르, 프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르 및 트리에틸렌 글리콜 디메틸 에테르를 포함한다.
다가 알콜 아릴 에테르의 예는 에틸렌 글리콜 모노페닐 에테르 및 에틸렌 글리콜 모노벤질 에테르를 포함한다.
함질소 복소환 화합물의 예는 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, ε-카르포락탐 및 γ-부티로락톤을 포함한다.
아미드의 예는 포름아미드, N-메틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드 및 N,N-디에틸포름아미드를 포함한다.
아민의 예는 모노에탄올 아민, 디에탄올 아민, 트리에탄올 아민, N,N-디메틸 모노에탄올 아민, N-메틸 디에탄올 아민, N-메틸 에탄올 아민, N-페닐 에탄올 아민 및 3-아미노프로필디에틸아민을 포함한다.
함황 화합물의 예는 디메틸 설폭시드, 설폴란 및 티오디글리콜을 포함한다.
수용성 유기 용제 B 대 수용성 유기 용제 A의 비는 바람직하게는 약 0 질량% 내지 약 300 질량%이다.
<수용성 응집제>
수용성 응집제는 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절히 선택하며, 이의 예는 수용성 지방족 유기산, 수용성 지방족 유기산의 암모늄염, 수용성 금속염 및 수용성 양이온성 폴리머를 포함한다. 이들은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
잉크젯용 처리액에 수용성 응집제를 첨가함으로써, 잉크에 포함된 안료는 기록 매체 표면에 유지되는 경향이 있고, 이것이 염석 효과를 개선하여 결과로 나오는 화상의 화상 농도를 증가시킨다. 잉크젯용 처리액의 pH는 통상적으로 낮게 설정한다. 잉크젯용 처리액이 잉크젯 기록용 잉크와 접촉시, 음이온성 안료 입자가 응집(산석(acid deposition))되어 기록 매체에 정착되어 페더링 및 컬러 블리딩을 덜 일으킨다.
수용성 응집제의 양은 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절히 결정하지만, 처리액의 총량에 대하여 바람직하게는 0.1 질량% 내지 30 질량%, 더욱 바람직하게는 1 질량% 내지 20 질량%이다. 이의 양이 30 질량%보다 클 경우, 수용성 지방족 유기산이 처리액에 충분히 용해되지 않고 종종 침전된다. 이의 양이 0.1 질량%보다 적을 경우, 얻을 수 있는 화상 농도 증가 효과가 충분히 나타나지 않을 수 있다.
수용성 지방족 유기산의 예는 락트산(pKa: 3.83), 말산(pKa: 3.4), 시트르산(pKa: 3.13), 타르타르산(pKa: 2.93), 옥살산(pKa: 1.04), 말론산(pKa: 2.05), 숙신산(pKa: 4.21), 아디프산(pKa: 4.42), 아세트산(pKa: 4.76), 프로피온산(pKa: 4.87), 부티르산(pKa: 4.82), 발레르산(pKa: 4.82), 글루콘산(pKa: 2.2), 피루브산(pKa: 2.49) 및 푸마르산(pKa: 3.02)을 포함한다.
수용성 지방족 유기산의 암모늄염의 예는 아세트산암모늄, 락트산암모늄, 프로피온산암모늄 및 숙신산암모늄을 포함한다.
수용성 금속염의 예는 수용성 2가 금속염 및 수용성 1가 알칼리 금속염을 포함한다. 수용성 2가 금속염의 예는 황산마그네슘, 황산알루미늄, 황산망간, 황산니켈, 황산철(II), 황산구리(II), 황산아연, 질산철(II), 질산코발트, 질산스트론튬, 질산구리(II), 질산니켈(II), 질산납(II), 질산망간(II), 염화니켈(II), 염화칼슘, 염화주석(II), 염화스트론튬, 염화바륨, 염화망간, 락트산칼슘 및 질산칼슘을 포함한다.
수용성 1가 알칼리 금속염의 예는 황산나트륨, 황산칼륨, 황산리튬, 황산수소나트륨, 황산수소칼륨, 질산나트륨, 질산칼륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산수소칼륨, 염화나트륨 및 염화칼륨을 포함한다.
수용성 양이온성 폴리머는 바람직하게는 4급 암모늄염의 양이온성 폴리머이며, 이의 예는 디알킬 알릴 염화암모늄 폴리머, 디알킬 아미노에틸 메타크릴레이트 4급 암모늄염 폴리머, 변성 폴리비닐 알콜 디알킬 암모늄염 폴리머 및 디알킬 디알릴 암모늄염 폴리머를 포함한다.
수용성 양이온성 폴리머의 다른 예는 양이온성 에피클로로히드린 축합물, 양이온성 특수 변성 폴리아민 화합물, 양이온성 폴리아미드 폴리아민 화합물, 양이온성 우레아-포르말린 수지 화합물, 양이온성 폴리아크릴아미드 화합물, 양이온성 알킬 케텐 이량체, 양이온성 디시안디아미드 화합물, 양이온성 디시안디아미드-포르말린 축합 화합물, 양이온성 디시안디아미드-폴리아민 축합 화합물, 양이온성 폴리비닐 포름아미드 화합물, 양이온성 폴리비닐 피리딘 화합물, 양이온성 폴리알킬렌폴리아민 화합물 및 양이온성 에폭시 폴리아미드 화합물을 포함한다.
이들 상기 수용성 응집제 중에서, 수용성 지방족 유기산, 수용성 지방족 유기산의 암모늄염 및 양이온성 폴리머로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이 바람직하고, 하기 화학식으로 표시되는 구조 중 어떤 것을 갖는 화합물이 특히 바람직하다.
Figure 112013079770301-pct00003
상기 식 중, 각각의 R은 독립적으로 메틸기 또는 에틸기이고, X-는 할로겐 이온이며, n은 자연수이다.
Figure 112013079770301-pct00004
상기 식 중, X-는 할로겐 이온, 질산 이온, 아질산 이온 또는 아세트산 이온이고, R1은 H 또는 CH3이고, R2 내지 R4는 각각 독립적으로 H 또는 알킬기이며, n은 자연수이고, m은 1 내지 3의 정수이다.
Figure 112013079770301-pct00005
상기 식 중, 각각의 R은 독립적으로 메틸기 또는 에틸기이고, X-는 할로겐 이온, 질산 이온, 아질산 이온 또는 아세트산 이온이며, n은 자연수이다.
수용성 양이온성 폴리머는 착색제 및 수분산성 수지를 응집시켜 보통지의 표면에 착색제를 남겨 놓음으로써 인자 문자의 화상 농도를 증가시키고 블리딩을 감소시킬 수 있다.
<계면 활성제>
본 발명의 처리액은 바람직하게는 계면 활성제를 포함한다. 계면 활성제는 수용성 응집제 및 수용성 유기 용제의 조합에 따라 우수한 보존 안정성, 낮은 표면 장력, 높은 침투능 및 높은 레벨링능을 갖는 것들에서 선택한다. 계면 활성제의 예는 음이온성 계면 활성제, 비이온성 계면 활성제, 실리콘계 계면 활성제 및 불소계 계면 활성제를 포함한다. 이들 중에서, 실리콘계 계면 활성제 및 불소계 계면 활성제가 특히 바람직하다. 이들 계면 활성제는 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
계면 활성제의 구체예는 SURFLON S-111, S-112, S-113, S-121, S-131, S-132, S-141 및 S-145(모두 Asahi Glass Co., Ltd. 제조); FLUORAD FC-93, FC-95, FC-98, FC-129, FC-135, FC-170C, FC-430, FC-431 및 FC-4430(모두 Sumitomo 3M Limited 제조); MEGAFACE F-470, F-1405, F-474(모두 DIC Corporation 제조); ZONYL FS-300, FSN, FSN-100 및 FSO(모두 E.I. du Pont de Nemours & Company 제조); EFTOP EF-351, EF-352, EF-801 및 EF-802(모두 Mitsubishi Materials Electronic Chemicals Co., Ltd. 제조); 및 SOFTANOL EP-7025(Nippon Shokubai Co., Ltd. 제조)를 포함한다. 이들 중에서, 신뢰성 및 착색능 개선능이 높은 ZONYL FS-300, FSN, FSN-100 및 FSO가 특히 바람직하다.
처리액 중 계면 활성제의 양은 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절히 결정하지만, 바람직하게는 0.01 질량% 내지 3.0 질량%, 더욱 바람직하게는 0.5 질량% 내지 2 질량%이다. 이의 양이 0.01 질량%보다 작을 경우, 계면 활성제의 첨가에 의해 얻을 수 있는 효과를 나타낼 수 없다. 이의 양이 3.0 질량%보다 많을 경우, 이러한 양으로 계면 활성제를 사용하는 것은 보존 안정성에 악영향을 미칠 수 있다.
<다른 성분>
본 발명의 처리액은 후술하는 잉크젯 기록용 잉크에 사용되는 침투제 및 습윤제, 및 보존제, 방미제 및 방미제와 같은 다른 성분을 포함할 수 있다.
침투제는 바람직하게는 C8-C11 비습윤성 폴리올 또는 글리콜 에테르를 포함한다. 이들 중에서, 25℃의 물에 대한 용해도가 0.2 질량% 내지 5.0 질량%인 침투제가 바람직하고, 2-에틸-1,3-헥산디올[용해도: 4.2%(25℃)], 및 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올[용해도: 2.0%(25℃)]이 특히 바람직하다.
비습윤성 폴리올의 다른 예는 2-에틸-2-메틸-1,3-프로판디올, 2,2-디에틸-1,3-프로판디올, 2-메틸-2-프로필-1,3-프로판디올, 3,3-디메틸-1,2-부탄디올, 2,4-디메틸-2,4-펜탄디올, 2,5-디메틸-2,5-헥산디올 및 5-헥산-1,2-디올을 포함한다.
병용할 수 있는 다른 침투제는 잉크에 용해될 수 있고 원하는 특성으로 잉크의 물성을 조정할 수 있는 한, 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절히 선택한다. 이의 예는 다가 알콜의 알킬 또는 아릴 에테르, 예컨대 디에틸렌 글리콜 모노페닐 에테르, 에틸렌 글리콜 모노페닐 에테르, 에틸렌글리콜 모노알릴 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노페닐 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노부틸 에테르 및 테트라에틸렌 글리콜 클로로페닐 에테르; 및 에탄올과 같은 저급 알콜을 포함한다.
처리액 중 침투제의 양은 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절히 결정하지만, 바람직하게는 0.1 질량% 내지 5.0 질량%이다. 이의 양이 0.1 질량%보다 작을 경우, 잉크 침투 효과가 나타날 수 없다. 이의 양이 5.0 질량%보다 많을 경우, 용매에 대한 이의 낮은 용해도로 인해 침투제가 용매로부터 분리되어, 침투능 개선 효과가 포화될 수 있다.
습윤제는 상기 언급된 수용성 유기 용제에서 적절히 선택하지만, 습윤제의 다른 예는 당류를 포함한다.
당류는 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절히 선택하며, 이의 예는 단당류, 이당류, 올리고당류(삼당류 및 사당류 포함) 및 다당류를 포함한다. 이의 구체예는 글루코오스, 만노오스, 프룩토오스, 리보오스, 크실로오스, 아라비노오스, 갈락토오스, 말토오스, 셀로비오스, 락토오스, 수크로오스, 트레할로오스 및 말토트리오스를 포함한다. 여기서, 상기 언급된 다당류는 넓은 의미로 자연계에 널리 존재하는 물질, 예컨대 α-시클로덱스트린 및 셀룰로오스를 포함할 수 있는 당류를 의미한다. 또한, 다른 예는 당류의 환원당(예컨대 일반식: HOCH2(CHOH)nCH2OH(식 중, n은 2 내지 5의 정수임)로 표시되는 당 알콜), 산화당(예컨대 알돈산 및 우론산), 아미노산 및 티오산과 같은 당류의 유도체를 포함한다. 이들 중에서, 당 알콜이 바람직하다. 당 알콜의 구체예는 말티톨 및 소르비톨을 포함한다.
(화상 형성 방법)
본 발명의 화상 형성 방법은 기록 매체 표면에 잉크젯용 처리액을 도포하는 단계(코팅 단계), 및 착색제, 수용성 유기 용제 및 물을 포함하는 잉크젯 기록용 잉크를 화상 신호에 따라 토출하여 코팅 단계를 거친 기록 매체 표면에 화상을 형성하는 단계(화상 형성 단계)를 포함하며, 필요에 따라 다른 단계를 포함할 수 있다.
<코팅 단계>
코팅 단계는 기록 매체의 표면에 잉크젯용 처리액을 도포하는 단계이다.
<<기록 매체>>
기록 매체로서, 코팅층을 갖지 않는 보통지가 적절히 사용된다. 기록 매체의 바람직한 예는 사이즈도가 10 S 이상이고 공기 투과도가 5 S 내지 50 S인, 복사지로서 보통 사용되는 보통지를 포함한다.
기록 매체의 크기는 종이에 대한 스토킥트(Stockigt) 사이즈도 시험 방법(JIS P8122-76)에 의해 측정할 수 있다.
또한, 이의 공기 투과도는 종이 및 판지에 대한 공기 투과도 시험 방법(JIS P8117-80)에 의해 측정할 수 있다.
코팅 단계는 기록 매체 표면에 대한 처리액의 균일한 도포를 포함하는 한 제한되지 않는다. 코팅(도포) 방법의 예는 블레이드 코팅, 그라비어 코팅, 그라비어 오프셋 코팅, 바 코팅, 롤러 코팅, 나이프 코팅, 에어 나이프 코팅, 콤마 코팅, U-콤마 코팅, AKKU 코팅, 스무딩 코팅, 마이크로그라비어 코팅, 리버스 롤러 코팅, 포 롤러 또는 파이브 롤러 코팅, 딥 코팅, 커튼 코팅, 슬라이드 코팅 및 다이 코팅을 포함한다.
코팅 단계에서의 기록 매체 상의 처리액의 웨트 기준 코팅량은 바람직하게는 0.1 g/m2 내지 30.0 g/m2, 더욱 바람직하게는 0.2 g/m2 내지 10.0 g/m2이다. 코팅량이 0.1 g/m2 미만일 경우, 화상 품질(화상 농도, 색 채도, 컬러 블리딩 내성, 페더링 내성 및 백색 점의 발생에 대한 내성)의 개선이 거의 관찰될 수 없다. 코팅량이 30.0 g/m2보다 많을 경우, 보통지로서의 촉감이 손상될 수 있고, 종이 말림이 발생할 수 있다.
<화상 형성 단계(잉크 비상 단계)>
화상 형성 단계(잉크 비상 단계로도 지칭할 수 있음)는 착색제, 수용성 유기 용제 및 물을 포함하는 잉크젯 기록용 잉크를 화상 신호에 따라 토출하여 코팅 단계를 거친 기록 매체 표면에 화상을 형성하는 단계이다. 토출은 기록 매체에 잉크를 비상시키는 자극(에너지)을 인가하여 실시한다.
기록 매체에 잉크를 비상시켜 화상을 형성하는 방법으로는, 당업계에 공지된 임의의 잉크젯 기록 방법을 적용할 수 있다. 방법의 예는, 헤드로 주사를 실시하는 잉크젯 기록 방법, 및 직선 배치된 헤드를 이용하여 기록 매체의 특정 종이에 화상 기록을 실시하는 잉크젯 기록 방법을 포함한다.
잉크 비상 단계에서 잉크 비상 수단인 기록 헤드의 구동 방법은 특별히 제한되지 않는다. PZT계 재료를 사용하는 압전 장치 액츄에이터, 열 에너지를 작용시키는 방법, 및 정전기력을 이용하는 액츄에이터 등을 이용하는 온디맨드형 헤드를 이용할 수 있으며, 연속 분사형의 대전 제어 가능 헤드로 기록을 수행할 수도 있다. 열 에너지를 작용시키는 방법에서, 액적의 분사를 제어하는 것은 어려우며, 기록 매체 상의 화상이 기록 매체의 유형에 따라 상당히 변화하는 경향이 있다. 그러나, 이들 문제는 기록 매체에 처리액을 도포함으로써 해결되며, 안정한 고품질 화상을 기록 매체의 유형에 관계없이 얻을 수 있다.
<<잉크젯 기록용 잉크>>
본 발명의 화상 형성 방법에 사용되는 잉크젯 기록용 잉크(이하 "잉크"로서 지칭할 수 있음)는 적어도 착색제, 수용성 유기 용제 및 물을 포함하며, 바람직하게는 계면 활성제 및 침투제를 더 포함하고, 필요에 따라 다른 성분을 더 포함할 수 있다.
-착색제-
잉크 중 착색제는 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절히 선택하지만, 바람직하게는 수분산성 착색제이다. 수분산성 착색제로서, 내후성의 관점에서 안료를 주로 사용하지만, 염료가 잉크의 내후성에 악영향을 미치지 않는 한, 잉크의 색조를 제어하기 위한 염료도 포함할 수 있다.
안료는 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절히 선택한다. 블랙 또는 컬러용 무기 또는 유기 안료를 안료로서 사용할 수 있다. 안료는 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
무기 안료의 예는 산화티탄, 산화철, 탄산칼슘, 황산바륨, 수산화알루미늄, 바륨 옐로우, 카드뮴 레드 및 크롬 옐로우를 포함한다. 또한, 접촉법, 퍼니스법 및 써멀법과 같은 공지된 방법에 의해 제조된 카본 블랙을 이용할 수 있다.
유기 안료로서, 아조 안료(아조 레이크, 불용성 아조 안료, 농축 아조 안료, 킬레이트 아조 안료 등), 다환식 안료(예컨대 프탈로시아닌 안료, 페릴렌 안료, 페리논 안료, 안트라퀴논 안료, 퀴나크리돈 안료, 디옥사진 안료, 인디고 안료, 티오인디고 안료, 이소인돌리논 안료 및 퀴노프탈론 안료), 염료 킬레이트(예컨대 염기성 염료형 킬레이트 및 산성 염료형 킬레이트), 니트로 안료, 니트로소 안료 및 아닐린 블랙을 사용할 수 있다.
이들 중에서, 물과의 친화성이 높은 안료를 특히 바람직하게 사용한다.
사용에 바람직한 안료의 구체예는 블랙 안료로서 카본 블랙(예컨대 퍼니스 블랙, 램프 블랙, 아세틸렌 블랙 및 채널 블랙(C.I. 피그먼트 블랙 7)); 금속계 안료(예컨대 구리, 철(C.I. 피그먼트 블랙 11) 및 산화티탄); 및 유기 안료(예컨대 아닐린 블랙(C.I. 피그먼트 블랙 1))을 포함한다.
사용에 바람직한 안료의 구체예는 컬러 안료로서 C.I. 피그먼트 옐로우 1, 3, 12, 13, 14, 17, 24, 34, 35, 37, 42(옐로우 산화철), 53, 55, 74, 81, 83, 95, 97, 98, 100, 101, 104, 408, 109, 110, 117, 120, 128, 138, 150, 151, 153 및 183; C.I. 피그먼트 오렌지 5, 13, 16, 17, 36, 43 및 51; C.I. 피그먼트 레드 1, 2, 3, 5, 17, 22, 23, 31, 38, 48:2 및 48:2(퍼머넌트 레드 2B(Ca)), 48:3, 48:4, 49:1, 52:2, 53:1, 57:1(브릴리언트 카르민 6B), 60:1, 63:1, 63:2, 64:1, 81, 83, 88, 101(철단), 104, 105, 106, 108(카드뮴 레드), 112, 114, 122(퀴나크리돈 마젠타), 123, 146, 149, 166, 168, 170, 172, 177, 178, 179, 185, 190, 193, 209 및 219; C.I. 피그먼트 바이올렛 1(로다민 레이크), 3, 5:1, 16, 19, 23 및 38; C.I. 피그먼트 블루 1, 2, 15, 15:1, 15:2 및 15:3(프탈로시아닌 블루), 16, 17:1, 56, 60 및 63; 및 C.I. 피그먼트 그린 1, 4, 7, 8, 10, 17, 18 및 36을 포함한다.
수분산성 착색제가 안료인 경우의 바람직한 구체예는 하기 제1 및 제2 구체예 (1), (2)를 포함한다:
(1) 제1 구체예에서, 수분산성 착색제는 수 불용성 또는 난용성 착색재가 폴리머 미립자에 포함된 폴리머 에멀전(즉, 착색재를 포함하는 폴리머 미립자의 수분산액)을 포함한다.
(2) 제2 구체예에서, 수분산성 착색제는 분산제(이하, "자기 분산성 안료"라고도 지칭함)의 부재 하에 표면에 적어도 하나의 친수성 기를 가지며 수분산성을 나타내는 안료를 포함한다.
본 발명에서, 제2 구체예의 경우, 착색제는 바람직하게는 하기 설명하는 수분산성 수지를 포함한다.
제1 구체예의 수분산성 착색제로서, 폴리머 미립자에 안료를 포함시켜 얻어진 폴리머 에멀전을 상기 언급한 안료에 더하여 사용하는 것이 바람직하다. 폴리머 미립자에 안료를 포함시켜 얻어진 폴리머 에멀전은 폴리머 미립자에 안료를 봉입하거나 또는 폴리머 미립자 각각의 표면에 안료를 흡착시킨 에멀전이다. 이 경우, 모든 안료 입자는 반드시 안료에 봉입되거나 안료의 표면에 흡착되지는 않는다. 즉, 안료는 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 에멀전에 분산될 수 있다. 폴리머 형성 에멀전(폴리머 미립자 중 폴리머)의 예는 비닐 폴리머, 폴리에스테르 폴리머 및 폴리우레탄 폴리머를 포함한다. 특히 바람직하게 사용되는 폴리머는 비닐 폴리머 및 폴리에스테르 폴리머이다. 예컨대, 일본 특허 출원 공개(JP-A) 제2000-53897호 및 제2001-139849호에 개시된 폴리머를 사용할 수 있다.
제2 구체예에 기재된 자기 분산성 안료는 하나 이상의 친수성 기가 직접 또는 다른 원자단을 통해 안료의 표면과 결합하도록 개질된 안료이다. 표면 개질을 달성하기 위해, 예컨대 하기 방법은 이용한다: 특정 작용기(설폰기 및 카르복실기와 같은 작용기)를 안료의 표면에 화학적으로 결합시키는 방법, 또는 안료의 표면을 차아할로겐산 또는 이의 염 중 하나 이상을 사용하여 습식 산화시키는 방법. 이들 방법 중에서, 카르복실기를 안료의 표면과 결합시켜 안료를 물에 분산시키는 형태가 특히 바람직하다. 안료의 표면이 개질되고 카르복실기가 안료의 표면과 결합하므로, 분산 안정성 뿐 아니라 높은 인자 품질을 얻을 수 있고, 인자 후의 기록 매체의 내수성이 더 개선된다.
제2 구체예의 자기 분산성 안료를 포함하는 잉크는 건조 후 재분산성이 우수하여, 세정 조작을 장기간 휴지하고 잉크젯 헤드 노즐 부근의 잉크에 담긴 물이 증발되어도, 노즐 막힘없이 잉크가 간단한 세정 동작으로 용이하게 적절한 기록을 가능하게 한다.
잉크 중 자기 분산성 안료의 체적 평균 입경(D50)은 바람직하게는 0.01 ㎛ 내지 0.16 ㎛이다.
자기 분산성 카본 블랙으로서, 이온성을 갖는 자기 분산성 카본 블랙이 바람직하게, 음이온성으로 대전된 자기 분산성 카본 블랙이 특히 바람직하다.
음이온성 친수성 기의 예는 -COOM, -SO3M, -PO3HM 및 -PO3M2(식 중, M은 알킬리 금속, 암모늄 또는 유기 암모늄임)를 포함한다. 이들 중에서, 각각 컬러 안료의 표면과 결합된 -COOM 및 -SO3M이 바람직하다. M으로 표시되는 알칼리 금속의 예는 리튬, 나트륨 및 칼륨을 포함한다. M으로 표시되는 유기 암모늄의 예는 모노메틸 암모늄 내지 트리메틸 암모늄, 모노에틸 암모늄 내지 트리에틸 암모늄, 및 모노메탄올 암모늄 내지 트리메탄올 암모늄을 포함한다.
음이온성으로 대전된 컬러 안료를 얻는 방법으로서, 예컨대 차아염소산나트륨으로 컬러 안료를 산화시키는 방법, 컬러 안료를 설폰화시키는 방법, 및 컬러 안료를 디아조늄염과 반응시키는 방법이 있다.
친수성 기를 다른 원자단을 통해 카본 블랙의 표면과 결합시킬 수 있다. 다른 원자단의 예는 C1-C12 알킬기, 치환기를 가질 수 있는 페닐기, 및 치환기를 가질 수 있는 나프틸기를 포함한다.
다른 원자단을 통한 친수성 기와 카본 블랙의 표면 사이의 결합의 구체예는 -C2H4COOM(식 중, M은 알칼리 금속 또는 4급 암모늄임) 및 -PhSO3M(식 중, Ph는 페닐기이고, M은 알칼리 금속 또는 4급 암모늄임)을 포함한다.
잉크 중 착색제의 양은 바람직하게는 고형분 기준으로 바람직하게는 2 내지 15 질량%, 더욱 바람직하게는 3 내지 12 질량%이다. 착색제의 양이 2 질량%보다 적을 경우, 생성되는 잉크의 착색능 및 결과로 나오는 화상 농도가 저하될 수 있다. 이의 양이 15 질량%보다 많을 경우, 생성되는 잉크의 점도가 증가하여, 불량한 잉크의 토출 특성을 초래할 수 있어서, 바람직하지 않다.
-수용성 유기 용제-
잉크에 사용되는 수용성 유기 용제는 처리액에 사용되는 것과 동일한 수용성 유기 용제인 것이 적절하다. 수용성 유기 용제로서, 평형 수분량이 높은 수용성 유기 용제 A가 특히 바람직하다. 잉크 중 수분산성 착색제와 수용성 유기 용제의 질량비는 헤드로부터의 잉크의 토출 안정성에 영향을 미친다. 수용성 유기 용제의 처방량이 적은 것을 고려하여 수분산성 착색제의 고형분 함량이 클 경우, 예컨대 노즐의 잉크 메니스커스 부근에 잉크의 수분 증발이 진행되어, 그 결과 토출 결함이 발생할 수 있다.
잉크 중 수용성 유기 용제의 양은 바람직하게는 20 질량% 내지 50 질량%, 더욱 바람직하게는 20 질량% 내지 45 질량%이다. 이의 양이 20 질량%보다 적을 경우, 잉크의 토출 안정성이 저하될 수 있거나, 또는 폐잉크가 잉크젯 기록 장치의 메인터넌스 장치에 부착될 수 있다. 이의 양이 50 질량%보다 클 경우, 종이 상의 잉크의 건조 특성이 불량하여, 보통지 상의 인자 문자의 품질이 저하될 수 있다.
-계면 활성제-
잉크에 사용되는 계면 활성제는 사용되는 착색제 및 수용성 유기 용제와의 조합에 따라 선택하지만, 바람직하게는 분산 안정성에 악영향을 미치지 않고 표면 장력이 낮으며 침투능 및 레벨링능이 높은 계면 활성제이다. 이의 바람직한 예는 음이온성 계면 활성제, 비이온성 계면 활성제, 실리콘계 계면 활성제 및 불소계 계면 활성제를 포함한다. 이들 중에서, 실리콘계 계면 활성제 및 불소계 계면 활성제가 특히 바람직하다. 이들 계면 활성제는 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
계면 활성제의 구체예는 이전에 설명한 처리액에 사용되는 계면 활성제에 기재된 것들이다.
잉크 중 계면 활성제의 양은 바람직하게는 0.01 질량% 내지 3.0 질량%, 더욱 바람직하게는 0.5 질량% 내지 2 질량%이다. 이의 양이 0.01 질량%보다 적을 경우, 계면 활성제를 첨가하여 얻어질 수 있는 효과가 나타날 수 없다. 이의 양이 3.0 질량%보다 많은 경우, 기록 매체에 대한 잉크의 침투능이 필요 이상 높아져서, 결과로 나오는 화상의 화상 농도를 감소시키거나 이면 비침을 초래할 수 있다.
-침투제-
잉크에 사용되는 침투제는 바람직하게는 처리액에 사용되는 침투제에 기재한 것들을 포함한다.
잉크 중 침투제의 양은 바람직하게는 0.1 질량% 내지 4.0 질량%이다. 이의 양이 0.1 질량%보다 적을 경우, 잉크의 바람직한 건조 속도가 달성될 수 없어 번진 화상이 형성된다. 이의 양이 4.0 질량%보다 클 경우, 착색제의 분산 안정성이 손상되어 노즐 막힘이 일어나는 경향이 있거나, 또는 기록 매체에 대한 잉크의 침투능이 필요 이상 커져서, 결과로 나오는 화상의 화상 농도를 감소시키거나 이면 비침을 초래할 수 있다.
-수분산성 수지-
잉크에 사용되는 수분산성 수지로서, 성막성(화상 형성성)이 우수하고 높은 발수성, 높은 내수성 및 높은 내후성을 갖는 수분산성 수지가 화상 기록에 효과적이다. 수분산성 수지의 예는 축합 합성 수지, 부가 합성 수지 및 천연 폴리머 화합물을 포함한다.
축합 합성 수지의 예는 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에폭시 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에테르 수지, 폴리메타크릴 수지, 아크릴-실리콘 수지 및 불소계 수지를 포함한다.
부가 합성 수지의 예는 폴리올레핀 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리비닐 알콜 수지, 폴리비닐 에스테르 수지, 폴리아크릴산 수지 및 불포화 카르복실산 수지를 포함한다.
천연 폴리머 화합물의 예는 셀룰로오스, 로진 및 천연 고무를 포함한다.
이들 중에서, 폴리우레탄 수지 입자, 아크릴-실리콘 수지 입자 및 불소계 수지 입자가 특히 바람직하다. 특별한 문제가 없다면 이들 수분산성 수지 중 2 이상을 병용할 수 있다.
불소계 수지 입자로서, 플루오로올레핀 단위를 갖는 불소계 입자가 바람직하다. 이들 중에서, 플루오로올레핀 단위 및 비닐 에테르 단위를 포함하는 함불소 비닐 에테르 수지 입자가 특히 바람직하다.
플루오로올레핀 단위는 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절히 선택하며, 이의 예는 -CF2CF2-, -CF2CF(CF3)- 및 -CF2CFCl-를 포함한다.
비닐 에테르 단위는 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절히 선택하며, 이의 예는 하기 구조식으로 표시되는 단위를 포함한다.
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플루오로올레핀 단위 및 비닐 에테르 단위를 각각 포함하는 함불소 비닐 에테르 수지 입자로서, 플루오로올레핀 단위 및 비닐 에테르 단위가 교대 공중합된 교대 공중합체가 바람직하다.
이들 불소계 수지 입자는 적절히 합성하거나 또는 시판품에서 선택할 수 있다. 이의 시판품의 예는 Dainippon Ink Chemical Industries Co., Ltd. 제조의 FLUONATE FEM-500 및 FEM-600, DICGUARD F-52S, F-90, F-90M, F-90N 및 AQUAFURFURAN TE-5A; Asahi Glass Co., Ltd. 제조의 LUMIFLON FE4300, FE4500, FE4400, ASAHI GUARD AG-7105, AG-950, AG-7600, AG-7000 및 AG-1100을 포함한다.
수분산성 수지로서, 단독 중합체를 사용할 수 있거나, 또는 공중합체를 사용할 수 있다. 또한, 사용되는 수분산성 수지는 단일상 구조 또는 코어-쉘 구조를 가질 수 있거나, 또는 파워 피드형 에멀전에 의해 제조할 수 있다.
수분산성 수지로서, 그 자체로 친수성 기 및 자기 분산성을 갖는 수지, 및 그 자체로 분산성은 없지만 계면 활성제 및 친수성 기를 갖는 다른 수지의 사용으로 분산성이 부여된 수지를 사용할 수 있다. 이들 수지 중에서, 폴리에스테르 수지 또는 폴리우레탄 수지의 아이오노머, 또는 불포화 단량체의 유화 중합 또는 현탁 중합에 의해 얻어진 수지 미립자의 에멀전이 가장 적절히 사용된다.
불포화 단량체의 유화 중합의 경우, 불포화 단량체, 중합 개시제, 계면 활성제, 연쇄 이동제, 킬레이트제 및 pH 조절제가 첨가하여 수중에서 반응시켜 수지 에멀전을 얻는다. 이에 따라, 수분산성 수지를 용이하게 얻을 수 있으며, 수지 성분이 변화할 수 있기 때문에 소정 특성이 용이하게 얻어진다.
불포화 단량체의 예는 불포화 카르복실산, 단작용 또는 다작용 메타크릴산 에스테르 단량체, 메타크릴산 아미드 단량체, 방향족 비닐 단량체, 비닐 시아노 화합물 단량체, 비닐 단량체, 알릴 화합물 단량체, 올레핀 단량체, 디엔 단량체 및 불포화 탄소를 갖는 올리고머를 포함한다. 이들은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이들 단량체를 조합하여, 생성되는 수지의 성질을 유연하게 변화시킬 수 있다. 올리고머형 중합 개시제를 사용하여, 중합 반응 또는 그래프트 반응을 통해 생성되는 수지의 성질을 또한 변화시킬 수 있다.
불포화 카르복실산의 예는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 푸마르산 및 말레산을 포함한다.
단작용성 메타크릴산 에스테르 단량체의 예는 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 이소프로필 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, n-아밀 메타크릴레이트, 이소아밀 메타크릴레이트, n-헥실 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 옥틸 메타크릴레이트, 데실 메타크릴레이트, 도데실 메타크릴레이트, 옥타데실 메타크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 2-히드록시프로필 메타크릴레이트, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 메타크릴옥시에틸트리메틸 암모늄염, 3-메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, n-아밀 아크릴레이트, 이소아밀 아크릴레이트, n-헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 데실 아크릴레이트, 도데실 아크릴레이트, 옥타데실 아크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 2-히드록시프로필 아크릴레이트, 디메틸아미노에틸 아크릴레이트 및 아크릴옥시에틸트리메틸 암모늄염을 포함한다.
다작용성 메타크릴산 단량체의 예는 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,3-부틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,4-부틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디메타크릴레이트, 디프로필렌 글리콜 디메타크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜 디메타크릴레이트, 폴리부틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 2,2'-비스(4-메타크릴옥시디에톡시페닐)프로판, 트리메틸올 프로판 트리메타크릴레이트, 트리메틸올 에탄 트리메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 1,3-부틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 1,4-부틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트, 1,9-노난디올 디아크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 2,2'-비스(4-아크릴옥시프로필옥시페닐)프로판, 2,2'-비스(4-아크릴옥시디에톡시페닐)프로판, 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸올 에탄 트리아크릴레이트, 테트라메틸올 에탄 트리아크릴레이트, 디트리메틸올 테트라아크릴레이트, 테트라메틸올 메탄 테트라아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트 및 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트를 포함한다.
메타크릴산 아미드 단량체의 예는 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N,N-디메틸아크릴아미드, 메틸렌-비스-아크릴아미드 및 2-아크릴아미드-2-메틸프로판 설폰산을 포함한다.
방향족 비닐 단량체의 예는 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 4-t-부틸스티렌, 클로로스티렌, 비닐아니솔, 비닐나프탈렌 및 디비닐벤젠을 포함한다.
비닐 시아노 화합물 단량체의 예는 아크릴로니트릴 및 메타크릴로니트릴을 포함한다.
비닐 단량체의 예는 아세트산비닐, 염화비닐리덴, 염화비닐, 비닐 에테르, 비닐 케톤, 비닐피롤리돈, 비닐 설폰산 또는 이의 염, 비닐트리메톡시실란 및 비닐트리에톡시실란을 포함한다.
알릴 화합물 단량체의 예는 알릴설폰산 또는 이의 염, 알릴아민, 염화알릴, 디알릴아민 및 디알릴디메틸암모늄염을 포함한다.
올레핀 단량체의 예는 에틸렌 및 프로필렌을 포함한다.
디엔 단량체의 예는 부타디엔 및 클로로프렌을 포함한다.
불포화 탄소 원자를 갖는 올리고머의 예는 메타크릴로일기를 갖는 스티렌 올리고머, 메타크릴로일기를 갖는 스티렌-아크릴로니트릴 올리고머, 메타크릴로일기를 갖는 메틸 메타크릴레이트 올리고머, 메타크릴로일기를 갖는 디메틸 실록산 올리고머, 및 아크릴로일기를 갖는 폴리에스테르 올리고머를 포함한다.
수분산성 수지에는 강알칼리 또는 강산의 존재 하에서의 분산 파괴 및 가수분해와 같은 분자쇄의 파괴가 일어나므로, 수분산성 수지의 pH는 바람직하게는 4 내지 12이고, 특히 수분산성 착색제와의 혼화성의 관점에서 이는 더욱 바람직하게는 6 내지 11, 더더욱 바람직하게는 7 내지 9이다.
수분산성 수지의 평균 입경(D50)은 분산액의 점도에 비례한다. 동일한 조성을 갖는 수분산성 수지의 경우, 입경이 작을수록, 동일한 고형분 함량에서의 점도가 높아진다. 수분산성 수지의 평균 입경(D50)은 생성되는 잉크가 과도하게 높은 점도를 갖는 것을 방지하기 위해 바람직하게는 50 nm 이상이다. 평균 입경이 수십 마이크로미터일 경우, 수분산성 수지의 직경이 잉크젯 헤드의 노즐 구멍보다 크기 때문에, 수분산성 수지를 사용할 수 없다. 수분산성 수지의 직경은 노즐 구멍보다 작지만, 입경이 큰 입자가 잉크에 존재하는 경우, 잉크 토출 안정성이 저하된다. 잉크 토출 안정성을 손상시키지 않기 위해, 수분산성 수지의 평균 입경(D50)은 바람직하게는 200 nm 이하, 더욱 바람직하게는 150 nm 이하이다.
수분산성 수지는 바람직하게는 종이 표면에 수분산성 착색제를 정착시켜 상온에서 코트를 형성하고 착색제의 정착성을 개선시키는 역할을 한다. 따라서, 수분산성 수지의 최소 성막 온도(MFT)는 바람직하게는 30℃ 이하이다. 또한, 수분산성 수지의 유리 전이 온도가 -40℃ 이하일 경우, 수지 코트의 점도 증가로 인해 인자물에서 턱(tuck)이 발생한다. 따라서, 수분산성 수지는 바람직하게는 -30℃ 이상의 유리 전이 온도를 갖는다.
잉크에 포함되는 수분산성 수지의 양은 고형분 기준으로 바람직하게는 1 질량% 내지 15 질량%, 더욱 바람직하게는 2 질량% 내지 7 질량%이다.
잉크의 고형분 함량은 잉크로부터 수분산성 착색제 및 수분산성 수지만을 분리하는 방법에 의해 측정할 수 있다. 또한, 안료를 수분산성 착색제로서 사용시, 생성되는 잉크의 질량 감소비를 열 질량 분석을 통해 평가하여, 수분산성 착색제와 수분산성 수지 사이의 질량비를 측정할 수 있다. 수분산성 착색제의 분자 구조가 명백히 공지되어 있을 때, 착색제가 안료 또는 염료일 경우, NMR을 이용하여 착색제의 고형분 함량을 정량할 수 있고; 착색제가 중금속 원자 및 분자 골격에 포함된 무기 안료, 또는 금속 함유 유기 안료 또는 금속 함유 염료일 경우, 착색제의 고형분 함량은 형광 X선 분석을 이용하여 측정할 수 있다.
-다른 성분-
잉크젯 기록용 잉크에 포함되는 다른 성분은 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절히 선택하며, 이의 예는 pH 조절제, 방부 방미제, 킬레이트제, 방미제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 산소 흡수제 및 광 안정화제를 포함한다.
pH 조절제는 제조되는 잉크에 악영향을 미치지 않고 잉크의 pH를 7 내지 11로 조정할 수 있는 한, 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절히 선택한다. pH 조절제의 예는 알콜 아민, 알칼리 금속 원소의 수산화물, 암모늄의 수산화물, 수산화포스포늄 및 알칼리 금속의 탄산염을 포함한다.
잉크젯 잉크의 pH가 7 미만 또는 11을 초과하는 경우, 사용되는 잉크젯 헤드 및 잉크 공급부를 용해시키는 대량의 잉크로 인해, 잉크의 변성 및 누출 및 토출 결함과 같은 문제가 일어날 수 있다.
알콜 아민의 예는 디에탄올 아민, 트리에탄올 아민 및 2-아미노-2-에틸-1,3-프로판디올을 포함한다.
알칼리 금속 원소의 수산화물의 예는 수산화리튬, 수산화나트륨 및 수산화칼륨을 포함한다.
암모늄의 수산화물의 예는 수산화암모늄 및 4급 수산화암모늄을 포함한다.
수산화포스포늄의 예는 4급 수산화포스포늄을 포함한다.
알칼리 금속의 탄산염의 예는 탄산리튬, 탄산나트륨 및 탄산칼륨을 포함한다.
방부 방미제의 예는 나트륨 디히드로아세테이트, 소르브산나트륨, 나트륨 2-피리딘티올-1-옥시드, 벤조산나트륨 및 나트륨 펜타클로로페놀을 포함한다.
킬레이트제의 예는 나트륨 에틸렌디아민 테트라아세테이트, 나트륨 니트릴로트리아세테이트, 나트륨 히드록시에틸에틸렌디아민 트리아세테이트, 나트륨 디에틸렌트리아민 펜타아세테이트 및 나트륨 우라밀(uramil) 디아세테이트를 포함한다.
방미제의 예는 산성 아황산염, 티오황산나트륨, 티오디글리콜산 암모늄, 디이소프로필 암모늄 니트레이트, 펜타에리스리톨 테트라니트레이트 및 디시클로헥실 암모늄 니트레이트를 포함한다.
산화 방지제의 예는 페놀계 산화 방지제(장애 페놀계 산화 방지제 포함), 아민계 산화 방지제, 황계 산화 방지제 및 인계 산화 방지제를 포함한다.
자외선 흡수제의 예는 벤조페논계 자외선 흡수제, 벤조트리아졸계 자외선 흡수제, 살리실레이트계 자외선 흡수제, 시아노아크릴레이트계 자외선 흡수제 및 니켈 착염계 자외선 흡수제를 포함한다.
-잉크의 제조 방법-
잉크는 수성 매질에 수분산성 착색제, 수용성 유기 용제, 계면 활성제, 침투제, 물, 및 임의로 다른 성분을 분산 또는 용해시킨 후 생성된 혼합물을 적절히 교반 및 혼합하여 제조한다. 교반 및 혼합은 샌드밀, 호모게나이저, 볼밀, 페인트 쉐이커 또는 초음파 분산기에 의해 실시할 수 있다. 교반 및 혼합은 통상적인 교반날을 갖는 교반 장치, 마그네틱 스터러 또는 고속 분산 장치로 실시할 수도 있다.
-잉크의 물성-
잉크의 물성은 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절히 조정한다. 예컨대, 잉크의 점도 및 표면 장력은 바람직하게는 하기 범위 내이다.
잉크의 점도는 바람직하게는 25℃에서 5 mPa·s 내지 20 mPa·s이다. 잉크의 점도가 5 mPa·s 이상일 경우, 인자 농도 및 문자 품질의 개선 효과를 얻을 수 있다. 또한, 잉크의 점도를 20 mPa·s 이하로 조정함으로써, 잉크의 토출 안정성을 확보할 수 있다. 여기서, 점도는 예컨대 25℃의 온도에서 점도계(RE-550L, TOKI SANGYO Co., Ltd. 제조)에 의해 측정할 수 있다.
잉크의 정적 표면 장력은 25℃에서 바람직하게는 20 mN/m 내지 35 mN/m, 더욱 바람직하게는 20 mN/m 내지 30 mN/m이다. 정적 표면 장력이 20 mN/m 내지 35 mN/m 범위일 경우, 기록 매체에 대한 잉크의 침투성이 증가하여, 이것이 잉크 블리딩을 감소시키고 보통지에 인자된 잉크의 건조 특성을 개선시킨다. 잉크젯용 처리액으로 코팅된 기록 매체는 잉크로 쉽게 습윤되므로, 발색능이 개선되고, 백색 점의 발생을 감소시킬 수 있다. 정적 표면 장력이 35 mN/m보다 높을 경우, 잉크젯용 처리액으로 코팅된 기록 매체에 인자된 잉크의 레벨링이 일어나기 어려워서, 기록물에 에 인자된 잉크를 건조시키는 데에 더 오랜 시간이 걸릴 수 있다.
잉크의 색은 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절히 선택하며, 이의 예는 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙을 포함한다. 이들 색 중 2 이상을 병용하여 구성된 잉크 세트를 사용하여 기록을 수행할 경우, 다색 화상을 형성할 수 있다. 전색을 병용하여 구성된 잉크 세트를 사용하여 기록을 수행할 경우, 풀 컬러 화상을 형성할 수 있다.
본 발명의 잉크는 하기 잉크젯 헤드 중 임의의 것을 구비한 프린터에 적절히 사용할 수 있다: 잉크 유로 내의 잉크를 가압하는 압력 발생 수단으로서 압전 소자를 사용하여 잉크 유로의 벽면을 형성하는 진동판을 변형시켜 잉크 유로의 용적을 변화시켜 잉크 액적을 토출시키는 피에조형의 것(JP-A 제02-51734호 참조); 발열 저항체를 사용하여 잉크 유로 내에서 잉크를 가열하여 기포를 방생시키는 써멀형의 것(JP-A 제61-59911호 참조); 및 잉크 유로의 벽면을 형성하는 진동판과 전극을 서로 대향 배치한 후, 진동판과 전극 사이에 발생되는 정전력에 의해 진동판을 변형시킴으로써 잉크 유로의 용적을 변화시켜 잉크 액적을 토출시키는 정전형의 것(JP-A 제06-71882호 참조).
잉크는 인자 전 또는 후에 50℃ 내지 200℃의 온도에서 기록 매체 및 잉크를 가열하여 인자 정착을 촉진하는 역할을 하는 프린터에 사용할 수 있다.
-화상 형성 장치-
본 발명의 처리액을 기록 매체에 도포한 후 잉크로 화상을 형성하는 장치의 일례를 도 1에 도시한다. 이 장치는 잉크젯 기록 헤드를 사용하여 기록 매체 표면을 주사하는 장치이다.
도 1의 장치에서, 기록 매체(6)를 급지 롤러(7)에 의해 공급하고, 도포 롤러(4) 및 카운터 롤러(5)에 의해 처리액(1)을 기록 매체(6)에 균일하고 얇게 도포한다. 처리액(1)을 퍼내기(scoop) 롤러(3)에 의해 퍼내서, 막 두께 제어 롤러(2)에 의해 도포 롤러(4)의 표면에 균일하게 도포한다. 처리액(1)으로 도포하면서, 기록 매체(6)를 잉크젯 기록 헤드(30)가 위치한 기록 주사부로 이송한다. 잉크젯용 처리액 도포 동작 종료부(A)로부터 기록 주사 개시부(B)까지의 용지 반송 경로의 길이는, 기록 매체(6)의 종이 공급 방향의 길이보다 길게 설계되므로, 기록 매체(6)가 기록 주사부의 개시점에 도달하는 시점에서는, 잉크젯용 처리액(1)의 도포는 완전히 종료될 수 있다. 이 경우, 잉크젯 기록 헤드(20)가 인자를 위한 주사를 개시하고 기록 매체(6)가 간헐적으로 반송되기 전에 잉크젯용 처리액(1)의 도포가 실시될 수 있기 때문에, 잉크젯용 처리액(1)은 기록 매체(6)의 반송 속도가 일정한 상태에서 기록 매체(6)에 균일하게 연속적으로 도포될 수 있다. 도 1에 도시된 예시적인 장치는 처리를 필요로 하는 기록 매체(6)가 하단의 종이 카세트로부터 공급되고, 처리될 필요가 잇거나 처리되어서는 안 되는 기록 매체(17)가 상단의 종이 카세트로부터 공급되도록 설계되어 있어서, 기록 매체 반송을 위한 종이 반송 경로를 길게 제공하는 것이 편리함을 주지하라.
도 1의 예와는 상이한 화상 형성 장치의 다른 예를 도 2에 도시한다. 이 장치도 잉크젯 기록 헤드를 사용하여 기록 매체를 주사하여 화상을 형성하는 유형의 장치이다. 도 2에 도시된 예는 도 1의 장치보다 더 컴팩트한 장치 구성을 갖는다.
기록 매체(17)를 급지 롤러(18)에 의해 공급하여, 도포 롤러(4) 및 카운터 롤러(5)에 의해 잉크젯용 처리액(1)이 기록 매체(17)에 균일하고 얇게 도포된다. 퍼내기 롤러(3)에 의해 잉크젯용 처리액(1)을 퍼내어, 막 두께 제어 롤러(2)에 의해 도포 롤러(4)의 표면에 균일하게 도포한다. 잉크젯용 처리액(1)을 도포하면서, 기록 매체(17)가 잉크젯 기록 헤드(20)가 위치한 기록 주사부를 통과하여, 기록 매체(17) 상의 잉크젯용 처리액(1)의 도포가 완료될 때까지 반송된다. 기록 매체(17) 상의 잉크젯용 처리액(1)의 도포가 완료된 시점에서, 기록 매체(17)의 전단부가 기록 주사부의 개시부에 도달할 때까지 기록 매체(17)가 재차 기록 주사부로 돌아간다. 잉크젯용 처리액의 도포 완료 여부는 잉크젯 처리액 도포 수단의 출구 부근에 공지된 기록 매체 검지 수단(미도시)을 제공하여 검지할 수 있다. 이 검지 수단은 반드시 제공할 필요는 없으며, 장치는, 기록 매체(17)의 길이 정보가 제어기에 이미 입력되고 모터의 회전수를 제어하여 기록 매체 반송 롤러의 외주부에 반송된 기록 매체(17)의 회전당 공급이 기록 매체(17)의 길이에 대응하도록 하는 시스템 구성을 가질 수 있다.
잉크젯용 처리액(1)이 건조 및 고화되기 전에, 표면에 잉크젯용 처리액(1)이 도포된 기록 매체(17)가 기록 주사부로 재차 반송된다. 이 때, 기록 매체(17)는 잉크젯 기록 헤드(20)의 주사 동작 순간에 기록 주사부로 재차 간헐적으로 반송된다. 기록 매체(17)를 먼저 반송된 것과 동일한 경로로 되돌려서, 기록 매체(17)의 후단이 잉크젯용 처리액 도포 수단에 역진입함으로써, 불균일한 코팅 및 기록 매체의 잼과 같은 결함이 발생할 수도 있다. 기록 매체(17)가 되돌아갈 때, 이의 방향은 기록 매체 가이드(31)에 의해 전환된다. 즉, 기록 매체(17)가 잉크젯용 처리액(1)으로 도포된 후 다시 반송될 때, 기록 매체 가이드(31)를 솔레노이드 및 모터와 같은 공지된 수단에 의해 이동시킨다.
이러한 구성으로, 기록 매체 복귀 가이드(34)의 위치로 기록 매체(17)가 반송되어서, 기록 매체(17)의 오염 및 종이 잼을 방지할 수 있다.
도 1 및 2에서, 8은 급지 트레이이고, 10은 급지 롤러이며, 11 내지 16은 기록 매체 공급 롤러이고, 21은 잉크 카트리지이며, 22는 캐리지 축이고, 23은 캐리지이며, 32 및 33은 기록 매체 공급 롤러이고, 35는 급지 가이드임을 주지하라.
바람직하게는, 코팅 단계는 10 mm/s 내지 1,000 mm/s의 일정한 선속도로 연속 수행한다. 이러한 이유로, 도 1 및 2에 도시된 화상 형성 장치의 예에서, 시트 형태의 기록 매체를 사용하고, 기록 매체의 특정 시트에 대해서, 잉크젯 기록 방법에 의한 기록 매체 상의 화상 기록의 단계는 기록 매체의 특정 시트에 잉크젯용 처리액을 도포하는 단계의 완료 후에 개시한다. 대부분의 경우, 이러한 화상 기록 장치에서, 잉크젯용 처리액의 도포 속도는 화상 기록 속도에 대응하지 않아서, 특정 시트의 기록 개시부와 기록 종료부 사이에는, 잉크젯용 처리액이 기록 매체에 도포되는 시간으로부터 화상이 이에 기록되는 시간까지 시차가 존재한다. 시차가 상당한 경우라도, 물보다 비점이 높고, 증발 속도가 낮은 친수성 용제를 대량 함유하며, 프린터가 사용되는 환경 하에서 공기 중 수분과 평형하는 양에 가까운 수분 비율을 갖는 잉크젯용 처리액으로부터 수분 증발을 상당히 억제할 수 있다. 따라서, 기록 매체의 시트의 기록 개시부와 기록 종료부 사이에서 발생하는 화상 품질의 차이를 적어도 이러한 차이가 육안으로 관찰될 수 있는 수준 이하로 저하시킬 수 있다.
도 1 및 2의 장치에서의 기록 매체의 반송 공정으로부터 명백한 바와 같이, 대부분의 경우, 기록 매체에 잉크젯용 처리액을 도포한 후, 기록 매체를 롤러, 롤러 베어링 및 가이드와 같이 잉크젯용 처리액으로 코팅되는 기록 매체와 접촉하는 부재로 반송할 필요가 있다. 이 경우, 기록 매체에 도포된 잉크젯용 처리액을 기록 매체의 반송 부재로 전송하면, 반송 기능이 손상될 수 있어, 오염물이 축적되어 화상 품질을 저하시킬 수 있다. 부재, 예컨대 파형 플레이트의 가이드, 박차형 롤러 베어링, 및 표면을 발수성 재료로 제조한 롤러를 사용하여 이러한 문제의 발생을 방지할 수 있다.
그러나, 기록 매체에 도포된 잉크젯용 처리액을 기록 매체에 빠르게 흡수시켜 기록 매체 표면이 건조된 것처럼 보이게 하는 것이 바람직하다. 이 목적을 달성하기 위해, 잉크젯용 처리액의 표면 장력을 40 mN/m 이하로 조정하여, 기록 매체에 액이 빠르게 흡수되도록 하는 것이 효과적이다. 기록 매체에 도포된 잉크젯용 처리액의 "건조 고화"는, 상기 기재한 바와 같이 잉크젯용 처리액이 기록 매체에 흡수되고 기록 매체 표면이 건조된 것처럼 보이는 것을 의미하는 것이 아니라, 물과 같은 잉크젯용 처리액 중 액상 화합물이 증발하여 액상을 유지할 수 없고 고화됨을 의미한다. 상기 기재한 바와 같이 잉크젯용 처리액 도포 수단 및 화상 기록 장치의 조합을 포함하는 기록 장치에 잉크젯용 처리액을 사용함으로써 본 발명의 잉크젯용 처리액이 기록 매체면에 흡수되어 이의 표면이 건조된 것처럼 보이는 경우라도, 잉크젯용 처리액이 실제로 고화되지 않은 상태로 잉크젯 기록을 수행할 수 있고, 극소량의 잉크젯용 처리액을 도포하여 화상 품질을 현저히 개선시킬 수 있다.
도 1 및 2에 도시된 바와 같이 잉크젯 기록 장치의 동작을 제어하기 위해, 퍼스널 컴퓨터와 같은 호스트 머신으로부터 인자 지령을 받으면, 화상 형성 장치(잉크젯용 처리액 도포 수단 포함)는 잉크젯용 처리액 도포 단계 및 헤드 클리닝 단계의 수행을 동시에 개시한다. 이들 단계의 완료 후, 화상 기록 장치는 화상 기록 동작의 수행을 개시한다. 데이터 전송 동작에 있어서, 한 번에 전송되는 화상 데이터는 1 주사 라인 화상, 복수 주사 라인 화상 또는 1 페이지 화상에 대응하는 데이터일 수 있다. 헤드 클리닝 동작 및 잉크 분사 체크 동작을 반드시 수행할 필요는 없다. 또한, 헤드 클리닝 및 잉크 분사 체크 동작 및 화상 데이터 조작 및 화상 데이터 전송 조작을 순차 수행할 필요는 없다. 즉, 잉크젯용 처리액 도포, 헤드 클리닝, 잉크 분사 체크, 화상 데이터 처리 및 화상 데이터 전송 동작의 수행을 동시에 개시할 수 있다. 이들 동작을 동시에 수행함으로써, 잉크젯용 처리액 도포 단계를 수행할 때라도 화상 기록 장치의 쓰루풋을 실질적으로 떨어뜨리지 않고 화상을 기록할 수 있다.
실시예
본 발명을 실시예 및 비교예를 통해 더욱 구체적으로 설명하지만, 이들 예는 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
(제조예 1)
교반기, 열전대 및 질소 도입관을 구비한 500 ml 3구 플라스크에 2 몰의 N,N-디메틸아크릴 아미드 및 3 몰의 메탄올을 채웠다. 이어서, 질소 가스를 플라스크에 도입하고, 0.02 몰의 나트륨 메톡시드를 함유하는 20 ml의 메탄올 수용액을 교반하면서 실온에서 첨가하였다. 용액의 온도를 점차 증가시켰고, 반응 개시 30 분 후, 반응 온도는 38℃에 도달하였다. 반응 온도를 수조를 이용하여 30℃ 내지 40℃의 범위로 제어하였다. 5 시간 후, 반응액이 발열을 멈춘 후, 반응액을 아세트산으로 중화시켰다. 비반응 물질을 반응액으로부터 제거 후, 반응액을 133 Pa 및 58℃에서 증류시켜 β-메톡시-N,N-디메틸프로피온 아미드를 증류물로서 얻었다.
(제조예 2)
0.02 몰의 나트륨 메톡시드를 함유하는 메탄올 용액을 0.02 몰의 나트륨 에톡시드를 함유하는 에탄올 용액 30 ml로 대체한 것 외에는, 제조예 1과 동일한 방식으로 하여 베타(β)-에톡시-N,N-디메틸프로피온 아미드를 얻었다.
(제조예 3)
0.02 몰의 나트륨 메톡시드를 함유하는 메탄올 용액을 0.02 몰의 나트륨 부톡시드를 함유하는 n-부탄올 용액 50 ml로 대체한 것 외에는, 제조예 1과 동일한 방식으로 하여 베타(β)-부톡시-N,N-디메틸프로피온 아미드를 얻었다.
(실시예 1 내지 14, 비교예 1 내지 14)
<처리액의 제조>
각각의 실시예 및 비교예에서의 처리액의 제조를 하기 방식으로 실시하였다.
하기 표 1 및 2에 나타낸 재료를 1 시간 동안 균질하게 혼합하였다. 생성된 혼합액을 평균 공경이 5.0 ㎛인 염화폴리비닐리덴 막 필터를 이용하여 가압 여과하여 거친 입자 또는 먼지를 제거하여, 실시예 1 내지 14 및 비교예 1 내지 14의 처리액 각각을 제조하였다.
Figure 112013079770301-pct00007
Figure 112013079770301-pct00008
표 1 및 2에서, "Bal."은 "잔량"을 의미한다.
표 1 및 2에 나타낸 약어는 하기와 같다.
* 아세트산: Wako Pure Chemical Industries 제조 아세트산 무수물, 순도: 97 질량% 이상
* 락트산: Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. 제조, 순도: 85 질량% 이상
* 락트산암모늄: Musashino Chemical Laboratory, Ltd. 제조; 순도: 66 질량%
* 락트산칼슘: 칼슘 DL-락테이트 오수화물, Wako Pure Chemical Industries 제조, 순도: 95 질량%
* 질산칼슘: 질산칼슘 사수화물, Wako Pure Chemical Industries 제조, 순도: 98.5 질량%
* SHALLOL DC902C: 수용성 양이온성 폴리머(디메틸 디알릴 암모늄 클로라이드 단독 중합체), Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. 제조; 분자량: 9,000; 활성 성분: 51.5 질량%
* POLYFIX 301: 수용성 양이온성 폴리머(폴리아미드, 에피클로로히드린 폴리머), Showa Highpolymer Co., Ltd., 분자량: 3,000; 활성 성분: 30 질량%
* ARAFIX 255LOX: 양이온 폴리머(에피클로로히드린 폴리머), Arakawa Chemical Industries, Ltd. 제조, 활성 성분: 25 질량%
* DK-856: 수용성 양이온성 폴리머(폴리아민 수지), SEIKO PMC CORPORATION 제조, 활성 성분: 50 질량%
* DK-6830: 수용성 양이온성 폴리머(폴리아미드, 에피클로로히드린 폴리머), SEIKO PMC CORPORATION 제조, 활성 성분: 55 질량%
* ZONYL FS-300: 폴리옥시에틸렌 퍼플루오로알킬 에테르, E.I. du Pont de Nemours & Company 제조, 활성 성분: 40 질량%
* SOFTANOL EP-7025: 폴리옥시알킬렌 알킬 에테르(Nippon Shokubai Co., Ltd. 제조; 활성 성분: 100 질량%)
* Proxel GXL: 주성분으로서 1,2-벤즈이소티아졸린-3-온을 함유하는 방미제(Avecia Inc. 제조; 성분: 20 질량%; 디프로필렌 글리콜 함유됨)
(제조예 4)
<안료 함유 폴리머 입자 분산액의 제조>
(1) 폴리머 용액 A의 제조
기계 교반기, 온도계, 질소 도입관, 환류관 및 적하 깔때기를 구비한, 질소 가스로 충분히 퍼징된 1 L 플라스크에 스티렌(11.2 g), 아크릴산(2.8 g), 라우릴 메타크릴레이트(12.0 g), 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트(4.0 g), 스티렌 마크로머(4.0 g) 및 머캅토에탄올(0.4 g)을 함께 혼합하고, 혼합물을 65℃로 가열하였다.
그 다음, 스티렌(100.8 g), 아크릴산(25.2 g), 라우릴 메타크릴레이트(108.0 g), 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트(36.0 g), 히드록실에틸 메타크릴레이트(60.0 g), 스티렌 마크로머(36.0 g), 머캅토에탄올(3.6 g), 아조비스 메틸발레로니트릴(2.4 g) 및 메틸 에틸 케톤(18 g)의 혼합액을 2.5 시간에 걸쳐 플라스크에 적가하였다. 그 다음, 아조비스 메틸발레로니트릴(0.8 g) 및 메틸 에틸 케톤(18 g)의 혼합액을 0.5 시간 동안 플라스크에 적가하였다. 생성된 혼합물을 1 시간 동안 65℃에서 숙성시킨 후, 혼합물에 아조비스 메틸발레로니트릴(0.8 g)을 첨가하였다. 생성된 혼합물을 1 시간 동안 더 숙성시켰다. 반응 완료 후, 메틸 에틸 케톤(364 g)을 플라스크에 첨가하여, 농도가 50 질량%인 폴리머 용액 A 800 g을 얻었다.
(2) 안료 함유 폴리머 입자 분산액의 제조
폴리머 용액 A(28 g), 및 표 3에 나타낸 각각의 착색제(42 g), 1 mol/L 수산화칼륨 수용액(13.6 g), 메틸 에틸 케톤(20 g) 및 이온 교환수(13.6 g)를 충분히 교반한 후, 롤밀을 이용하여 혼련하였다. 생성된 페이스트를 순수(200 g)에 붓고, 충분히 교반한 후, 메틸 에틸 케톤 및 물을 증발기를 이용하여 증류시키고, 분산액을 평균 공경이 5.0 ㎛인 불화폴리비닐리덴 막 필터를 사용하여 가압 여과하여 거친 입자를 제거하여 안료 함량이 15 질량%이고 고형분 함량이 20 질량%인 안료 함유 폴리머 입자 분산액을 얻었다. 얻어진 분산액 중 폴리머 입자의 평균 입경(D50)을 측정하였다. 결과를 하기 표 3에 나타낸다. 입도 분산 측정 장치(NANOTRACK UPA-EX150, Nikkiso Co., Ltd. 제조)를 평균 입경(D50)의 측정에 사용하였음을 주지하라.
안료 함유 폴리머 입자 분산액 착색제 평균 입경(D50)
마젠타 안료 함유 폴리머 입자 분산액 C.I. 피그먼트 레드 122 82.7 nm
시안 안료 함유 폴리머 입자 분산액 C.I. 피그먼트 블루 15:3 110.6 nm
옐로우 안료 함유 폴리머 입자 분산액 C.I. 피그먼트 옐로우 74 105.4 nm
블랙 안료 함유 폴리머 입자 분산액 카본 블랙(FW100, Degussa HUELS AG) 75.2 nm
(제조예 5)
<잉크의 제조>
잉크 1 내지 8을 하기 방식으로 제조하였다.
수용성 유기 용제(습윤제), 침투제, 계면 활성제, 방미제 및 물을 각각 표 4의 잉크 1 내지 8의 각각의 단에 나타낸 양으로 혼합하고, 1 시간 동안 교반하여 재료를 균일하게 혼합하였다. 이어서, 생성된 혼합물에, 수분산성 수지를 첨가하고, 혼합물을 1 시간 동안 교반하였다. 그 다음, 안료 분산액, 소포제 및 pH 조절제를 첨가하고, 생성된 혼합물을 1 시간 동안 교반하였다. 얻어진 분산액을 그 다음 평균 공경이 5.0 ㎛인 염화폴리비닐리덴 막 필터를 이용하여 가압 여과하여 거친 입자 또는 먼지를 제거하여, 잉크 1 내지 8 각각을 얻었다.
Figure 112013079770301-pct00009
표 4에 나타낸 약어는 구체적으로 하기와 같다:
* 마젠타 안료 함유 폴리머 입자 분산액(표 3에 나타낸 것)
* 시안 안료 함유 폴리머 입자 분산액(표 3에 나타낸 것)
* 옐로우 안료 함유 폴리머 입자 분산액(표 3에 나타낸 것)
* 블랙 안료 함유 폴리머 입자 분산액(표 3에 나타낸 것)
* CAB-O-JET 260: Cabot Corporation 제조, 안료 고형분 함량 11 질량%
* CAB-O-JET 250: Cabot Corporation 제조, 안료 고형분 함량 11 질량%
* CAB-O-JET 270: Cabot Corporation 제조, 안료 고형분 함량 11 질량%
* CAB-O-JET 300: Cabot Corporation 제조, 안료 고형분 함량 15 질량%
* 불소 수지 에멀전: LUMIFLON FE4500, Asahi Glass Co., Ltd. 제조, 고형분 함량 52 질량%, 평균 입경 136 nm, 및 최소 성막 온도(MFT) 28℃
* 아크릴-실리콘 수지 에멀전: POLYZOL ROY6312, Showa Highpolymer Co., Ltd. 제조, 고형분 함량 40 질량%, 평균 입경 171 nm, 및 최소 성막 온도(MFT) 20℃
* KF-640: 폴리에테르 변성 실리콘계 계면 활성제(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 제조, 성분: 100 질량%)
* SOFTANOL EP-7025: 폴리옥시알킬렌 알킬 에테르(Nippon Shokubai Co., Ltd. 제조; 성분: 100 질량%)
* Proxel GXL: 주성분으로서 1,2-벤즈이소티아졸린-3-온을 함유하는 방미제(Avecia Inc. 제조; 성분: 20 질량%, 디프로필렌 글리콜이 함유됨)
* KM-72F: 자기 유화 실리콘 소포제(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 제조, 성분: 100 질량%)
실시예 15 내지 28, 비교예 15 내지 28
Ricoh Company Limited의 상질지(My paper, 평량: 69.6 g/m2, 사이즈도: 23.2 S, 공기 투과도: 21 S)를 기록 매체로서 사용하여 하기 표 5에 나타낸 조건 하에서 실시예 및 비교예 각각에 따른 화상 형성을 수행하였다. 잉크는 제조예 5에서 제조한 잉크 1 내지 4의 세트 또는 잉크 5 내지 8의 세트를 4색 잉크 세트로서 사용하였다.
<처리액의 코팅(도포)>
23℃±0.5℃의 온도 및 50%RH±5%RH의 습도로 제어된 환경에서 기록 매체를 건조시킨 후 즉시 인자를 수행할 수 있는 기록 매체 표면에 처리액을 도포하는 것을 포함하는 코팅 처리를 도 1의 점선 C로 도시된 코팅부에서와 같은 장치를 제작하여 수행하였다.
도포 롤러(4)로서, 직경이 22 mm인 도금된 철을 두께 3 mm로 50도의 고무 경도를 갖는 폴리클로로프렌으로 코팅한 롤러를 이용하였고, 카운터 롤러(5)로서, 직경이 12 mm인 SUS304로 형성된 롤러를 이용하였다. 길이 방향에서의 롤러의 길이는 모두 300 mm였다. 도포 롤러의 하단과 보존 케이스의 바닥 사이의 거리가 2 mm가 되도록 처리액 보존 탱크를 위치시켰다. 도포 롤러(4)를 기어를 통해 구동 모터에 연결시켰다. 회전 속도를 적절히 변화시켜 롤러를 구동할 수 있고, 도포 롤러(4)와 카운터 롤러(5) 사이에 시트가 삽입되면서 처리액이 시트의 하면측에 도포되도록 도포 롤러(4)를 구성하였다.
처리액의 코팅량이 일정해지도록 반송 속도를 적절히 변화시켰다.
<화상 형성>
상기 기재된 방식으로 처리액을 도포한 후, 잉크젯 프린터(IPSiO GX5000, Ricoh Company Limited 제조)를 이용하여 인자를 즉시 수행하였다. 잉크를 균일하게 분사하고 기록 매체 각각에 동일량 잉크가 부착되도록 프린터 내 압전 부재의 구동 전압을 변화시켰다.
Figure 112013079770301-pct00010
<<처리액의 평가>>
하기 방식으로 실시예 1 내지 14 및 비교예 1 내지 14의 각각의 처리액의 수분 증발 후 점도 변화 및 보존 안정성을 측정 및 평가하였다. 결과를 하기 표 6에 나타낸다.
<증발 후 점도 변화>
각각의 처리액에 함유된 수분을 증발시키고, 수분 증발 전후의 처리액의 점도를 측정하였다. 구체적으로는, 처리액을 1 g 접시에 칭량하고, 접시를 50℃ 및 20%RH의 항온조에 그대로 방치하였다. 1 일 후, 처리액의 점도를 측정하였다.
점도계(RE-550L, TOKAI SANGYO Co., Ltd. 제조)에 의해 25℃에서 점도를 평가하였다.
[평가 기준]
I: 건조 전후의 점도 변화가 100 mPas 미만
II: 건조 전후의 점도 변화가 100 mPas 이상 200 mPas 미만
III: 건조 전후의 점도 변화가 200 mPas 이상
<보존 안정성>
각각의 처리액을 2 주 동안 70℃의 항온조에 방치하고, 항온조 내 방치 전후의 처리액의 점도 사이의 변화율을 측정하여, 하기 기준에 따라 평가하였다.
[평가 기준]
A: 점도 변화 5% 미만
B: 점도 변화 5% 이상 10% 미만
C: 점도 변화 10% 이상 20% 미만
D: 점도 변화 20% 이상
<화상 평가>
하기 방식으로 화상의 화상 농도 및 화상 채도를 평가하였다.
<화상 농도>
MICROSOFT WORD 2000을 이용하여 작성한 64 포인트 꽉 찬 정사각형 기호 "■"를 포함하는 차트를 각각의 기록 매체에 인자하고, 농도계 X-Rite 938로 인자 표면 상의 "■" 부분의 화상 농도를 측정하고, 측정된 값을 하기 평가 기준에 따라 평가하였다. 프린터에 부착된 드라이버를 이용하여 인자 모드를 "보통지-표준 고속" 모드 및 컬러 매칭 오프 모드로 설정하였다.
꽉 찬 정사각형 기호의 컬러 규격을 하기와 같이 RGB 컬러 모델의 레드(R), 그린(G) 및 블루(B)의 설정값에 의해 지정하였다.
블랙: (R)0, (G)0, (B)0
옐로우: (R)255, (G)255, (B)0
마젠타: (R)255, (G)0, (B)255
시안: (R)0, (G)0, (B)255
[평가 기준]
A 블랙: 1.3 이상
옐로우: 0.85 이상,
마젠타: 1.05 이상
시안: 1.1 이상
B 블랙: 1.2 이상 1.3 미만
옐로우: 0.8 이상 0.85 미만
마젠타: 1.0 이상 1.05 미만
시안: 1.0 이상 1.1 미만
C 블랙: 1.15 이상 1.2 미만
옐로우: 0.75 이상 0.8 미만
마젠타: 0.95 이상 1.0 미만
시안: 0.95 이상 1.0 미만
D 블랙: 1.15 미만
옐로우: 0.75 미만
마젠타: 0.95 미만
시안: 0.95 미만
<화상 채도>
화상 농도의 평가와 동일한 방식으로 기록 매체에 차트를 인자하였다. 인자 표면의 기호 "■" 부분의 화상 채도를 X-RITE 938로 측정하고, 측정된 채도값 대 표준 색(Japan color ver. 2)(옐로우: 91.34, 마젠타: 74. 55, 시안: 62.82)의 채도값의 비를 계산하였다. 결과를 하기 평가 기준에 따라 판단하였다. 프린터에 부착된 드라이버를 이용하여 인자 모드를 "보통지-표준 고속" 모드 및 컬러 매칭 오프 모드로 설정하였다.
[평가 기준]
A: 0.85 이상
B: 0.8 이상 0.85 미만
C: 0.75 이상 0.8 미만
D: 0.75 미만
각각의 컬러 잉크에 대해 평가를 수행하였다. 결과적으로, 각각의 화상 품질의 결과에 있어서, 얻어진 평가 결과로부터 가장 다수의 평가 판단 결과를 표 6에 나타낸다. 동일한 수의 평가 결과를 포함하는 2개의 군이 존재할 경우, 더 양호한 결과를 표 6에 나타냈다.
Figure 112013079770301-pct00011
표 6에서, (*1)은 증발에 의해 침전물이 형성되었음을 나타낸다.
본 발명의 처리액은 잉크젯 기록에 의한 다양한 기록에 적용할 수 있으며, 특히 잉크젯 기록 프린터, 팩스, 복사기 및 프린터-팩스-복사기 복합기에 적절히 적용된다.
본 발명의 구체예는 하기와 같다.
<1> 수용성 응집제;
수용성 유기 용제;
물; 및
하기 일반식으로 표시되는 아미드 화합물
을 포함하는 잉크젯용 처리액.
Figure 112013079770301-pct00012
(상기 식 중, R은 C1-C6 알킬기이다.)
<2> <1>에 있어서, 아미드 화합물의 R이 메틸기인 잉크젯용 처리액.
<3> <1> 또는 <2>에 있어서, 수용성 응집제가 수용성 지방족 유기산, 이의 암모늄염 및 양이온성 폴리머로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 잉크젯용 처리액.
<4> 기록 매체 표면에 <1> 내지 <3> 중 어느 하나에 정의된 잉크젯용 처리액를 도포하는 단계; 및
착색제, 수용성 유기 용제 및 물을 포함하는 잉크젯 기록용 잉크를 화상 신호에 따라 토출하여 잉크젯용 처리액이 도포된 기록 매체 표면에 화상을 형성하는 단계
를 포함하는 화상 형성 방법.
A: 처리액 도포 동작 종료부
B: 기록 주사 개시부
1: 처리액
2: 막 두께 제어 롤러
3: 퍼내기 롤러
4: 도포 롤러
5: 카운터 롤러
6: 기록 매체
7: 급지 롤러
8: 급지 트레이
10: 급지 롤러
11: 기록 매체 공급 롤러
12: 기록 매체 공급 롤러
13: 기록 매체 공급 롤러
14: 기록 매체 공급 롤러
15: 기록 매체 공급 롤러
16: 기록 매체 공급 롤러
17: 기록 매체
18: 급지 롤러
20: 잉크젯 기록 헤드
21: 잉크 카트리지
22: 캐리지 축
23: 캐리지
31: 기록 매체 가이드
32: 기록 매체 공급 롤러
33: 기록 매체 공급 롤러
34: 기록 매체 복귀 가이드
35: 급지 가이드

Claims (6)

  1. 수용성 응집제;
    수용성 유기 용제;
    물; 및
    하기 일반식으로 표시되는 아미드 화합물
    을 포함하는 잉크젯용 처리액.
    Figure 112013079770301-pct00013

    (상기 식 중, R은 C1-C6 알킬기이다.)
  2. 제1항에 있어서, 아미드 화합물의 R이 메틸기인 잉크젯용 처리액.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 수용성 응집제가 수용성 지방족 유기산, 이의 암모늄염 및 양이온성 폴리머로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 잉크젯용 처리액.
  4. 기록 매체 표면에 잉크젯용 처리액을 도포하는 단계; 및
    착색제, 수용성 유기 용제 및 물을 포함하는 잉크젯 기록용 잉크를 화상 신호에 따라 토출하여 잉크젯용 처리액이 도포된 기록 매체 표면에 화상을 형성하는 단계
    를 포함하는 화상 형성 방법으로서,
    상기 잉크젯용 처리액은
    수용성 응집제;
    수용성 유기 용제;
    물; 및
    하기 일반식으로 표시되는 아미드 화합물
    을 포함하는 화상 형성 방법.
    Figure 112013079888413-pct00017

    (상기 식 중, R은 C1-C6 알킬기이다.)
  5. 제4항에 있어서, 아미드 화합물의 R이 메틸기인 화상 형성 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 수용성 응집제가 수용성 지방족 유기산, 이의 암모늄염 및 양이온성 폴리머로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 화상 형성 방법.
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