(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-06-21
(45)【発行日】2022-06-29
(54)【発明の名称】画像形成方法、及び画像形成装置
(51)【国際特許分類】
B41M 5/00 20060101AFI20220622BHJP
C09D 11/322 20140101ALI20220622BHJP
B41J 2/01 20060101ALI20220622BHJP
【FI】
B41M5/00 100
C09D11/322
B41M5/00 120
B41J2/01 121
B41J2/01 125
B41J2/01 501
(21)【出願番号】P 2018032767
(22)【出願日】2018-02-27
【審査請求日】2020-11-18
(31)【優先権主張番号】P 2017101865
(32)【優先日】2017-05-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100107515
【氏名又は名称】廣田 浩一
(72)【発明者】
【氏名】加藤 啓太
(72)【発明者】
【氏名】後藤 寛
(72)【発明者】
【氏名】野々垣 正康
(72)【発明者】
【氏名】梅村 和彦
(72)【発明者】
【氏名】工藤 真樹
【審査官】川村 大輔
(56)【参考文献】
【文献】特開2011-056832(JP,A)
【文献】特開2014-051625(JP,A)
【文献】特開2016-216701(JP,A)
【文献】特開2013-177559(JP,A)
【文献】特開2015-028133(JP,A)
【文献】特開2010-208299(JP,A)
【文献】特開2015-214685(JP,A)
【文献】特開2012-025155(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2009/0322842(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B41M 5/00-5/52
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
顔料、水、樹脂、及び有機溶剤を含む液体組成物を吸水性の記録媒体に付与して画像を形成する画像形成方法であって、
前記液体組成物が付与された記録媒体をロール状に巻き取る巻取工程を有し、
前記巻取工程において巻き取られた前記記録媒体上に形成された画像形成部の単位面積あたりの、画像部に含まれる有機溶剤の量B[mg/cm
2]と、記録媒体に含まれる前記有機溶剤と、の総量A[mg/cm
2]が、
1.00×10
-3≦A≦4.00×10
-1
であるときに、前記総量Aと、前記有機溶剤の量Bと、の比率B/Aが
0.010≦B/A≦0.100
であ
り、
前記巻取工程において、前記液体組成物が付与された記録媒体に対して、1.00×10
-3
kgf/cm
2
以上1.00×10kgf/cm
2
以下の圧力が加わることを特徴とする画像形成方法。
【請求項2】
前記巻取工程において、前記液体組成物が付与された前記記録媒体に対して、5.00×10
-1
kgf/cm
2
以上1.00×10kgf/cm
2
以下の圧力が加わる請求項1に記載の画像形成方法。
【請求項3】
前記記録媒体に形成された画像部の単位面積あたりに含まれる顔料、及び樹脂の総量は、20[μg/cm
2
]以上200[μg/cm
2
]以下である請求項1又は2に記載の画像形成方法。
【請求項4】
前記樹脂のガラス転移温度は、50℃以上140℃以下である請求項1乃至3のいずれか一項に記載の画像形成方法。
【請求項5】
前記巻取工程において、30℃以上60℃以下の記録媒体に前記圧力を加える請求項1乃至4のいずれか一項に記載の画像形成方法。
【請求項6】
前記液体組成物が付与された記録媒体に対して、120℃以上の温風を当てて、前記記録媒体を乾燥する乾燥工程を有する請求項1乃至5のいずれか一項に記載の画像形成方法。
【請求項7】
前記液体組成物の25℃における粘度は、6.0mPa・s以上10.0mPa・s以下である請求項1乃至6のいずれか一項に記載の画像形成方法。
【請求項8】
前記液体組成物の25℃における粘度をη0とし、大気圧、50℃の環境で揮発成分を揮発させて、揮発させる前の質量に対し60質量%にした液体組成物の25℃における粘度をη1とした場合に、η1/η0は、5.0以上30.0以下である請求項1乃至7のいずれか一項に記載の画像形成方法。
【請求項9】
前記吸水性の記録媒体の坪量は、75[g/m
2
]以上190[g/m
2
]以下である請求項1乃至8のいずれか一項に記載の画像形成方法。
【請求項10】
前記液体組成物は、イソプロピレングリコールを含む請求項1乃至9のいずれか一項に記載の画像形成方法。
【請求項11】
顔料、水、樹脂、及び有機溶剤を含む液体組成物を吸水性の記録媒体に付与して画像部を形成する画像形成方法であって、
前記液体組成物が付与された記録媒体に対して、1.00×10
-3
kgf/cm
2
以上1.00×10kgf/cm
2
以下の圧力が加わる工程を有し、
前記圧力が加わる工程において巻き取られた前記記録媒体上に形成された画像形成部の単位面積あたりの、画像部に含まれる有機溶剤の量B[mg/cm
2
]と、記録媒体に含まれる前記有機溶剤と、の総量A[mg/cm
2
]が、
1.00×10
-3
≦A≦4.00×10
-1
であるときに、前記総量Aと、前記有機溶剤の量Bと、の比率B/Aが
0.010≦B/A≦0.100
であることを特徴とする画像形成方法。
【請求項12】
前記圧力が加わる工程は、前記記録媒体を巻き取ることによる加圧、積層された前記記録媒体の自重による加圧、及び押圧ローラで前記記録媒体を押圧することによる加圧、のいずれかにより実施される請求項11に記載の画像形成方法。
【請求項13】
顔料、水、樹脂、及び有機溶剤を含む液体組成物を吸水性の記録媒体に付与して画像部を形成する画像形成装置であって、
前記液体組成物を収容する収容手段と、
前記収容手段に収容された液体組成物を前記記録媒体に付与する付与手段と、
前記液体組成物が付与された記録媒体を巻き取る巻取手段と、を有し、
前記巻取手段に巻き取られた前記記録媒体上に形成された画像形成部の単位面積あたりの、画像部に含まれる有機溶剤の量B[mg/cm
2
]と、記録媒体に含まれる前記有機溶剤と、の総量A[mg/cm
2
]が、
1.00×10
-3
≦A≦4.00×10
-1
であるときに、前記総量Aと、前記有機溶剤の量Bと、の比率B/Aが
0.010≦B/A≦0.100
であり、
前記巻取手段において、前記液体組成物が付与された記録媒体に対して、1.00×10
-3
kgf/cm
2
以上1.00×10kgf/cm
2
以下の圧力が加わることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、画像形成方法、及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
インクジェット記録方式は、他の記録方式に比べてプロセスが簡単で、フルカラー化が容易であり、簡略な装置構成であっても、高解像度の画像が得られるという利点を有する。このため、インクジェット記録の用途は、パーソナルから、オフィス、商用印刷、又は工業印刷などの分野へと広がりつつある。商用印刷や工業印刷の分野では、記録媒体として、普通紙、コート紙、或いはアート紙などの吸水性の記録媒体を用いて、画像濃度及び光沢度が高い画像を形成することが要求される。
【0003】
インクジェット記録用の水性インクとして、従来、水溶性の染料を含む染料インクが主に用いられていたが、近年では、耐水性及び耐光性に優れる点で、水不溶性の顔料を含む顔料インクも用いられている。水性インクを用いて吸水性の記録媒体に画像を形成すると、記録媒体に浸透した水は、記録媒体を変形させ、コックリングと呼ばれる用紙の波打ちを生じさせることがある。
【0004】
用紙の波打ちを防ぐ方法として、特許文献1には、水性インクを用いて記録媒体上に画像を形成する描画工程と、記録媒体上の水性インクを乾燥する乾燥工程と、記録媒体上に形成された水性インクに加圧を行い定着する定着工程と、を有し、記録媒体は、水分量1g/m2に対する寸法変化が0.1%以下であり、定着工程直前の記録媒体の画像部と非画像部の水分量の差が、3.0g/m2以下になるように乾燥を行うことが提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、顔料を含む液体組成物を用いて、普通紙、コート紙、アート紙などの吸水性の記録媒体に画像を形成するときに、液体組成物の浸透が多いと、波打ちが発生する。液体組成物の浸透が少ないと、転写や擦過による画像部の欠損が発生する。即ち、上記の画像形成方法を用いたとしても、波打ちを低減し、かつ画像部の欠損の発生を低減させることはできないという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項1に係る発明は、顔料、水、樹脂、及び有機溶剤を含む液体組成物を吸水性の記録媒体に付与して画像を形成する画像形成方法であって、前記液体組成物が付与された記録媒体をロール状に巻き取る巻取工程を有し、前記巻取工程において巻き取られた前記記録媒体上に形成された画像形成部の単位面積あたりの、画像部に含まれる有機溶剤の量B[mg/cm2]と、記録媒体に含まれる前記有機溶剤と、の総量A[mg/cm2]が、1.00×10-3≦A≦4.00×10-1であるときに、前記総量Aと、前記有機溶剤の量Bと、の比率B/Aが、0.010≦B/A≦0.100である画像形成方法である。
【発明の効果】
【0007】
本発明によると、吸水性の記録媒体に顔料を含む液体組成物を用いて画像を形成するときに、記録媒体の波打ちの発生を低減し、かつ画像部の欠損の発生を低減させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】
図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置を示す概略図である。
【
図2】
図2は、画像部が形成された記録媒体を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【0010】
<<<画像形成方法>>>
本発明の一実施形態に係る画像形成方法は、顔料、水、樹脂、及び有機溶剤を含む液体組成物を吸水性の記録媒体に付与して画像を形成する画像形成方法であって、前記液体組成物が付与された記録媒体をロール状に巻き取る巻取工程を有し、前記巻取工程において巻き取られた前記記録媒体上に形成された画像形成部の単位面積あたりの、画像部に含まれる有機溶剤の量B[mg/cm2]と、記録媒体に含まれる前記有機溶剤と、の総量A[mg/cm2]が、1.00×10-3≦A≦4.00×10-1であるときに、前記総量Aと、前記有機溶剤の量Bと、の比率B/Aが、0.010≦B/A≦0.100である。
【0011】
本発明によると、吸水性の記録媒体に顔料を含む液体組成物を用いて画像を形成するときに、記録媒体の波打ちの発生を低減し、画像濃度又は光沢度の低下を抑制し、かつ画像部の欠損の発生を低減させることができるという効果を奏する。
【0012】
上記の巻取工程において、液体組成物が付与された記録媒体に対して、1.00×10-3kgf/cm2以上1.00×10kgf/cm2以下の圧力が加わることが好ましく、液体組成物が付与された記録媒体に対して、5.00×10-1kgf/cm2以上1.00×10kgf/cm2以下の圧力が加わることがより好ましい。
【0013】
記録媒体に形成された画像部の単位面積あたりに含まれる顔料、及び樹脂の総量は、20[μg/cm2]以上200[μg/cm2]以下であることが好ましい。
【0014】
上記の樹脂のガラス転移温度は、50℃以上140℃以下であることが好ましい。
【0015】
上記の巻取工程において、30℃以上60℃以下の記録媒体に圧力が加わることが好ましい。
【0016】
上記の画像形成方法は、液体組成物が付与された記録媒体に対して、120℃以上の温風を当てて、記録媒体を乾燥する乾燥工程を有することが好ましい。
【0017】
上記の液体組成物の25℃における粘度は、6.0mPa・s以上10.0mPa・s以下であることが好ましい。
【0018】
上記の液体組成物の25℃における粘度をη0とし、大気圧、50℃の環境で揮発成分を揮発させ、揮発させる前の質量に対し60質量%にした液体組成物の25℃における粘度をη1とした場合に、η1/η0は、5.0以上30.0以下であることが好ましい。
【0019】
上記の吸水性の記録媒体の坪量は、75[g/m2]以上190[g/m2]以下であることが好ましい。
【0020】
上記の液体組成物は、イソプロピレングリコールを含むことが好ましい。
【0021】
本発明の二実施形態に係る画像形成方法は、顔料、水、樹脂、及び有機溶剤を含む液体組成物を吸水性の記録媒体に付与して画像部を形成する画像形成方法であって、前記液体組成物が付与された記録媒体に対して、1.00×10-3kgf/cm2以上1.00×10kgf/cm2以下の圧力が加わる工程を有し、前記圧力が加わる工程において巻き取られた前記記録媒体上に形成された画像形成部の単位面積あたりの、画像部に含まれる有機溶剤の量B[mg/cm2]と、記録媒体に含まれる前記有機溶剤と、の総量A[mg/cm2]が、1.00×10-3≦A≦4.00×10-1であるときに、前記総量Aと、前記有機溶剤の量Bと、の比率B/Aが、0.010≦B/A≦0.100である。
【0022】
上記の圧力が加わる工程において、液体組成物が付与された記録媒体に対して、1.00×10-3kgf/cm2以上1.00×10kgf/cm2以下の圧力が加わることが好ましく、液体組成物が付与された記録媒体に対して、5.00×10-1kgf/cm2以上1.00×10kgf/cm2以下の圧力が加わることがより好ましい。
【0023】
上記の圧力が加わる工程は、前記記録媒体を巻き取ることによる加圧、積層された前記記録媒体の自重による加圧、及び押圧ローラで前記記録媒体を押圧することによる加圧、のいずれかにより実施されることが好ましい。
【0024】
記録媒体の単位面積あたりに形成された画像部に含まれる顔料、及び樹脂の総量は、20[μg/cm2]以上200[μg/cm2]以下であることが好ましい。
【0025】
上記の樹脂のガラス転移温度は、50℃以上140℃以下であることが好ましい。
【0026】
上記の圧力が加わる工程において、30℃以上60℃以下の記録媒体に圧力が加わることが好ましい。
【0027】
上記の画像形成方法は、液体組成物が付与された記録媒体に対して、120℃以上の温風を当てて、記録媒体を乾燥する乾燥工程を有することが好ましい。
【0028】
上記の液体組成物の25℃における粘度は、6.0mPa・s以上10.0mPa・s以下であることが好ましい。
【0029】
上記の液体組成物の25℃における粘度をη0とし、大気圧、50℃の環境で揮発成分を揮発させ、揮発させる前の質量に対し60質量%にした液体組成物の25℃における粘度をη1とした場合に、η1/η0は、5.0以上30.0以下であることが好ましい。
【0030】
上記の吸水性の記録媒体の坪量は、75[g/m2]以上190[g/m2]以下であることが好ましい。
【0031】
上記の液体組成物は、イソプロピレングリコールを含むことが好ましい。
【0032】
<<液体組成物>>
上記の画像形成方法に用いられる液体組成物は、顔料、水、樹脂、及び有機溶剤を含み、更に必要に応じてその他の成分を含む。
【0033】
<顔料>
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)等の有機顔料が挙げられる。
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(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、等が挙げられる。
【0034】
上記の顔料の分散形態としては、顔料を水に分散させることができれば制限はないが、界面活性剤を用いる界面活性剤分散、樹脂を用いる樹脂分散、顔料の表面を樹脂で被覆することによる樹脂被覆分散、及び顔料の表面に親水基を導入する自己分散などが例示される。これらのうち、樹脂分散、樹脂被覆分散、又は自己分散は好ましく、樹脂分散がより好ましい。
【0035】
上記の親水基としては、-COOM、-SO3M、-PO3HM、-PO3M2、-CONM2、-SO3NM2、-NH-C6H4-COOM、-NH-C6H4-SO3M、-NH-C6H4-PO3HM、-NH-C6H4-PO3M2、-NH-C6H4-CONM2、及び-NH-C6H4-SO3NM2(Mはカウンターイオンを表す)が例示される。
【0036】
カウンターイオンMとしては、四級アンモニウムイオンが好ましい。これは、液体組成物における水分が蒸発し、有機溶剤の濃度が高くなった際にも、四級アンモニウムイオンを有する親水基により、顔料の分散が安定に保てるためであると推測される。これにより、液体組成物の経時保存安定性が向上し、粘度上昇が抑制される。
【0037】
上記の四級アンモニウムイオンとして具体的には、テトラメチルアンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラプロピルアンモニウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン、テトラペンチルアンモニウムイオン、ベンジルトリメチルアンモニウムイオン、ベンジルトリエチルアンモニウムイオン、及びテトラヘキシルアンモニウムイオンが例示される。これらのうち、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン、及びベンジルトリメチルアンモニウムイオンが好ましく、及びテトラブチルアンモニウムイオンは好ましい。
【0038】
樹脂被覆分散顔料としては、ポリマー微粒子に顔料を含有させたポリマーエマルジョンが好ましい。ポリマー微粒子に顔料を含有させたポリマーエマルジョンにおいて、顔料はポリマー微粒子中に封入されていても、ポリマー微粒子の表面に吸着されていてもよい。この場合、全ての顔料がポリマー微粒子に封入又は吸着されている必要はなく、一部の顔料は、ポリマーエマルジョン中に分散していてもよい。ポリマー微粒子におけるポリマーとしてはビニル系ポリマー、ポリエステル系ポリマー、及びポリウレタン系ポリマーなどが例示される。これらのうち、ビニル系ポリマー及びポリエステル系ポリマーは好ましい。ポリマー微粒子として、具体的には、特開2000-53897号公報、特開2001-139849号公報に開示されたものが例示される。
【0039】
また、顔料として、一般的な有機顔料、又は無機顔料の粒子を、有機顔料又はカーボンブラックで被覆した複合顔料を用いることもできる。複合顔料を作製する方法は、特に限定されないが、無機顔料の粒子の存在下で有機顔料を析出させる方法や、無機顔料と有機顔料とを機械的に混合摩砕するメカノケミカル法などが例示される。無機顔料と有機顔料との接着性を向上させるため、必要に応じて、ポリシロキサン、アルキルシランから生成されるオルガノシラン化合物の層を、無機顔料と有機顔料の中間に設けてもよい。
【0040】
複合顔料における、無機顔料粒子と、色材としての有機顔料又はカーボンブラックとの質量比は、3:1~1:3が好ましく、3:2~1:2がより好ましい。上記の範囲よりも色材が少ないと発色性や着色力が低下することがあり、色材が多いと透明性や色調が低下することがある。なお、本実施形態において、「~」はその前後に記載された値または比率を含む範囲を表す。
【0041】
上記の複合顔料としては、戸田工業社製のシリカ/カーボンブラック複合材料、シリカ/フタロシアニンPB15:3複合材料、シリカ/ジスアゾイエロー複合材料、シリカ/キナクリドンPR122複合材料などが、一次平均粒径が小さいので好適である。
【0042】
ここで、20nmの一次粒子径を持つ無機顔料粒子を、例えば、2.5nmの有機顔料で被覆した場合、複合顔料の一次粒子径は、25nm程度になる。このような無機顔料粒子を適当な分散剤を用いて一次粒子まで分散すれば、分散粒子径が25nmの非常に微細な顔料分散インクとしての液体組成物が得られる。表面の有機顔料は、複合顔料の分散に寄与するだけでなく、2.5nmの薄層を通して無機顔料は、複合顔料の分散に寄与する。このため、複合顔料に用いる分散剤としては、複合顔料における有機顔料及び無機顔料の両者を同時に分散安定化できるものであることが好ましい。
【0043】
顔料のBET比表面積は、好ましくは10m2/g~1500m2/g、より好ましくは20m2/g~600m2/g、更に好ましくは50m2/g~300m2/gである。比表面積を制御するため、顔料に対し、例えば、ボールミル粉砕、ジェットミル粉砕、及び超音波処理などの粉砕処理を施し、粒径を小さくしてもよい。
【0044】
顔料の体積平均粒径(D50)としては、液体組成物中において10nm~200nmが好ましい。液体組成物中の顔料の含有量は、固形分で1質量%~15質量%が好ましく、2質量%~10質量%がより好ましい。含有量が1質量%以上であれば、発色性及び画像濃度が向上し、15質量%以下であれば、液体組成物の増粘が抑制され、吐出が安定し、更に経済的にも好ましい。なお、本実施形態において、色調調整などの目的で染料を併用してもよいが、耐候性を劣化させない範囲内で使用することが好ましい。
【0045】
<水>
水としては、特に制限はないが、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水などの純水又は超純水などが例示される。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。
【0046】
<樹脂>
上記の樹脂としては、水分散性の樹脂が好適に用いられる。水分散性の樹脂は、水に分散する樹脂からなり、樹脂被覆顔料における樹脂とは区別される。水分散性の樹脂としては、樹脂自身が親水基を持ち自己分散性を持つもの、樹脂自身は自己分散性を持たず界面活性剤や親水基を持つ他の樹脂により分散性を付与したものなどが例示される。水分散性の樹脂としては、造膜性、即ち、画像形成性に優れ、かつ高撥水性、高耐水性、高耐候性を有するものが、高耐水性で高画像濃度、高発色性の画像を形成できる点で有用である。このような水分散性の樹脂としては、縮合系合成樹脂、付加系合成樹脂、天然高分子化合物などが例示される。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。
【0047】
縮合系合成樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリ(メタ)アクリル樹脂、アクリル-シリコーン樹脂、フッ素系樹脂などが例示される。付加系合成樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリビニルエステル系樹脂、ポリアクリル酸系樹脂、及び不飽和カルボン酸系樹脂などが例示される。天然高分子化合物としては、例えば、セルロース類、ロジン類、及び天然ゴムなどが例示される。これらの中でも、アクリル-シリコーン樹脂及びフッ素系樹脂は好ましい。
【0048】
また、樹脂として、ポリエステル樹脂やポリウレタン樹脂のアイオノマーや、不飽和単量体の乳化重合及び懸濁重合によって得られた樹脂粒子のエマルジョンを好適に用いることができる。不飽和単量体の乳化重合は、不飽和単量体、重合開始剤、界面活性剤、連鎖移動剤、キレート試薬、及びpH調整剤などを添加した水中で重合して得られる。このため、容易に水分散性樹脂が得られ、樹脂構成を変更しやすく、目的の性質を作りやすい点で好ましい。
【0049】
樹脂のpHは、強アルカリ性、強酸性下では分散破壊や加水分解などの分子鎖の断裂が引き起こされるため、4以上12以下が好ましく、水分散性の顔料との混和性の点から、6以上11以下がより好ましく、7以上10以下が更に好ましい。
【0050】
樹脂の体積累積平均粒径(D50)は、分散液の粘度と関係しており、組成及び固形分が同じ樹脂では体積累積平均粒径が小さくなるほど粘度が大きくなる。液体組成物の高粘度化を防止する点から、樹脂の体積累積平均粒径(D50)は、50nm以上が好ましい。また、樹脂の体積累積平均粒径が数十μmを超えると、インクジェットヘッドのノズル口より大きくなるため使用できない。ノズル口より小さくても粒径の大きな樹脂の粒子が液体組成物中に存在すると吐出性を低下させる傾向にある。そこで、液体組成物の吐出を安定化するため、樹脂の体積累積平均粒径(D50)は、200nm以下が好ましく、150nm以下がより好ましい。なお、体積累積平均粒径(D50)は、例えば、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA-EX150)を用いて測定することができる。
【0051】
また、樹脂は、吐出後に常温で被膜化して、顔料の記録媒体表面への定着性を向上させる。そのため、樹脂の最低造膜温度(MFT)としては、30℃以下が好ましい。また、樹脂のガラス転移温度としては、50℃以上140℃以下であることが好ましい。ガラス転移温度が、50℃以上であると画像濃度が向上し、ガラス転移温度が、140℃以下であるとコックリングが生じにくくなり、画像品質が向上する。
【0052】
<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。
【0053】
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、ペトリオールなど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など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など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-ブチロラクトンなど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などのアミド類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエチルアミンなどのアミン類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノールなどの含硫黄化合物、プロピレンカーボネート、炭酸エチレンなどが挙げられる。これらのうち、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。また、前記有機溶剤としては、例えば、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタンなども用いることができる。
【0054】
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。
【0055】
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など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など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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
本発明で用いる有機溶剤としては、特にイソプロピレングリコールを含むことが好ましい。有機溶剤としてイソプロピレングリコールを含むと、ブロッキングが起こりにくくなり画像品質が向上する。
【0059】
<その他の成分>
上記のその他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択され、界面活性剤、水分散性樹脂、消泡剤、防腐防黴剤、pH調整剤、キレート試薬、防錆剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、酸素吸収剤、及び光安定化剤などが例示される。
【0060】
<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。
【0061】
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などが挙げられる。
【0062】
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などが挙げられる。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などが挙げられる。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などが挙げられる。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、NH4、NH3CH2CH2OH、NH2(CH2CH2OH)2、NH(CH2CH2OH)3などが挙げられる。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
【0071】
(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。)
【0072】
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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
【0076】
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。
【0077】
CnF2n+1-CH2CH(OH)CH2-O-(CH2CH2O)a-Y
一般式(F-2)
上記一般式(F-2)で表される化合物において、YはH、又はCnF2n+1でnは1~6の整数、又はCH2CH(OH)CH2-CnF2n+1でnは4~6の整数、又はCpH2p+1でpは1~19の整数である。aは4~14の整数である。
【0078】
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。
【0079】
前記界面活性剤の含有量としては、液体組成物全量に対して、0.001質量%以上5質量%以下が好ましく、0.5質量%以上3質量%以下がより好ましい。前記含有量が、0.001質量%以上5質量%以下であると、普通紙や商業印刷用紙への浸透性と濡れ性を向上でき、また、定着性を向上させることができる。
【0080】
<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。
【0081】
<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。
【0082】
<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。
【0083】
<pH調整剤>
pH調整剤としては、液体組成物への影響を及ぼさずにpHを、4以上12以下、好ましくは7以上11以下に調整できるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。pHが、4以上12以下であると、インクジェットのヘッドやインク供給ユニットを溶かし出す量が多くなったり、インクの変質や漏洩、吐出不良が発生したりすることを防ぐことができる。
【0084】
pH調整剤としては、アルコールアミン類、アルカリ金属元素の水酸化物、アンモニウムの水酸化物、ホスホニウム水酸化物、及びアルカリ金属の炭酸塩などが例示される。
【0085】
アルコールアミン類としては、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、及び2-アミノ-2-エチル-1,3プロパンジオールなどが例示される。アルカリ金属元素の水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、及び水酸化カリウムなどが例示される。
【0086】
アンモニウムの水酸化物としては、水酸化アンモニウム、及び第四級アンモニウム水酸化物などが例示される。ホスホニウム水酸化物としては、第四級ホスホニウム水酸化物などが例示される。アルカリ金属の炭酸塩としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、及び炭酸カリウムなどが例示される。
【0087】
<酸化防止剤>
酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系酸化防止剤を含むフェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、及びリン系酸化防止剤などが例示される。
【0088】
<紫外線吸収剤>
紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、サリチレート系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、及びニッケル錯塩系紫外線吸収剤などが例示される。
【0089】
<液体組成物の製造方法>
液体組成物は、各顔料、樹脂、有機溶剤、水、及び必要に応じてその他の成分を水性媒体中に分散又は溶解し、更に必要に応じて撹拌混合して製造される。撹拌混合には、例えば、サンドミル、ホモジナイザー、ボールミル、ペイントシェイカー、超音波分散機、通常の撹拌羽を用いた撹拌機、マグネチックスターラー、及び高速の分散機などが用いられる。
【0090】
<液体組成物の粘度>
上記の液体組成物の粘度は、例えば、粘度計(RE80L、東機産業社製)を用いて測定される。液体組成物の25℃における粘度は、6.0mPa・s以上10.0mPa・s以下であることが好ましい。粘度が6.0mPa・s以上であるとコックリングが生じにくく、画像品質が向上し、10.0mPa・s以下であると、画像濃度が向上し、ブロッキングが起こりにくく、画像品質が向上する。
【0091】
上記の液体組成物の25℃における粘度をη0[mPa・s]とし、大気圧50℃の環境で揮発成分を揮発させ、揮発前の初期の質量に対し60質量%まで減少させた液体組成物の25℃における粘度をη1[mPa・s]としたとき、η1/η0は、5.0以上30.0以下であることが好ましい。η1/η0が、5.0以上であると、画像濃度が向上し、η1/η0が、30.0以下であると、ブロッキングが起こりにくくなり、画像品質が向上する。液体組成物の質量を初期の60質量%まで減少させる方法としては、直径30mmのガラスシャーレに、液体組成物を5.0g投入し、温度を50℃に調節した恒温槽内に一定時間放置する処理が例示される。
【0092】
<吸水性の記録媒体>
記録媒体は、液体組成物が一時的にでも付着するものを意味する。吸水性の記録媒体とは、動的走査吸液計で測定した接触時間100msにおける純水の記録媒体への転移量が0.1mL/m2以上である記録媒体を指す。純水の転移量は、動的走査吸液計(K350シリーズD型、協和精工株式会社製)を用いて測定することができる。接触時間100msにおける転移量は、それぞれ接触時間の近隣接触時間における転移量の測定値から補間して求めることができる。
【0093】
吸水性の記録媒体は、普通紙及び商業印刷用紙を含む。ここでいう商業印刷用紙とは、支持体の少なくとも一方の面上に塗工層を有する印刷用紙のことである。塗工層の材料としては、炭酸カルシウムやカオリンなどのフィラーが例示される。商業印刷用紙の一例である印刷コート紙において、塗工層は、クレー(カオリン)や炭酸カルシウムなどの白色顔料と、デンプンなどの接着剤(バインダー)とを含む。
【0094】
普通紙としては、マイペーパー(株式会社リコー製)、XEROX4200(富士ゼロックス株式会社製)、NpiフォームNEXT-IJ(日本製紙株式会社製)、npi上質(日本製紙株式会社製)、及び金菱(三菱製紙株式会社製)などが例示される。また、商業印刷用紙としては、PODグロスコート、OKトップコート+、OK金藤+、SA金藤+(王子製紙株式会社製)、スーパーMIダル、オーロラコート、スペースDX(日本製紙株式会社製)、αマット、ミューコート(北越紀州製紙株式会社製)、雷鳥アート、雷鳥スーパーアート(中越パルプ工業株式会社製)、及びパールコートN(三菱製紙株式会社製)などが例示される。
【0095】
吸水性の記録媒体の坪量としては、75[g/m2]以上190[g/m2]以下であることが好ましい。坪量が75[g/m2]以上であると、コックリングが生じにくくなり画像品質が向上し、坪量が190[g/m2]以下であると、ブロッキングが起こりにくくなり画像品質が向上する。
【0096】
<画像形成装置>
本発明の画像形成装置は、顔料、水、樹脂、及び有機溶剤を含む液体組成物を吸水性の記録媒体に付与して画像部を形成する画像形成装置であって、前記液体組成物を収容する収容手段と、前記収容手段に収容された液体組成物を前記記録媒体に付与する付与手段と、前記液体組成物が付与された記録媒体を巻き取る巻取手段と、を有し、前記巻取手段に巻き取られた前記記録媒体上に形成された画像形成部の単位面積あたりの、画像部に含まれる有機溶剤の量B[mg/cm2]と、記録媒体に含まれる前記有機溶剤と、の総量A[mg/cm2]が、1.00×10-3≦A≦4.00×10-1であるときに、前記総量Aと、前記有機溶剤の量Bと、の比率B/Aが、0.010≦B/A≦0.100である。
【0097】
図1に示す画像形成装置1は、記録媒体2に上記の液体組成物を付与することで記録媒体2に画像部を形成する装置である。画像形成装置1は、給紙手段3と、液体付与手段4と、加熱手段5と、巻取手段6と、を備える。
【0098】
給紙手段3は、液体付与手段4が液体組成物を付与する位置に記録媒体2を給紙する手段である。
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ており、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、給紙手段3は、給紙ローラであり、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。
【0099】
液体付与手段4は、給紙された記録媒体2に対して液体組成物を付与して画像を形成する手段である。液体付与手段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。液体組成物を付与する手段として、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る手段がある。
【0100】
インクジェット記録方式は、液体組成物に、刺激を印加し、液体組成物を吐出させる方法である。刺激としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、熱(温度)、圧力、振動、光、などが例示される。刺激は、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、熱、圧力が好適に使用される。
【0101】
液体組成物に用いられる液体組成物の吐出の態様としては、例えば、液体組成物流路内の液体組成物を加圧する圧力発生手段として圧電素子を用いて液体組成物流路の壁面を形成する振動板を変形させて液体組成物流路内容積を変化させて液体組成物滴を吐出させる、いわゆるピエゾ方式;発熱抵抗体を用いて液体組成物流路内で液体組成物を加熱して気泡を発生させる、いわゆるサーマル方式;液体組成物流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで、液体組成物流路内容積を変化させて液体組成物滴を吐出させる静電方式などが挙げられる。
【0102】
吐出させる液体組成物の液滴の大きさとしては、例えば、3pL以上40pL以下が好ましく、その吐出噴射の速さとしては、5m/s以上20m/s以下が好ましく、その駆動周波数としては、1kHz以上が好ましく、その解像度としては、300dpi以上が好ましい。
【0103】
上記の吐出ヘッドには、それぞれ液体組成物を収容するサブタンク等の収容体(収容手段の一例)が設けられていてもよい。吐出ヘッドに収容される液体組成物は、メインタンクとしての他の収容体から、それぞれ供給されたものであってもよい。他の収容体としては、液体組成物を収容し、樹脂等でケーシングされたカートリッジや、ボトル等が例示される。カートリッジにおいて、液体組成物は、内袋がポリエチレン等の樹脂製のアルミパウチに収容されていてもよい。
【0104】
図1の画像形成装置1には、加熱手段5として、第一の加熱装置5-1と第二の加熱装置5-2とが設けられている。第一の加熱装置5-1としては、記録媒体2における液体組成物が付与された側の面を加熱するものであれば特に限定はなく、記録媒体2に温風を当てる温風装置、又は赤外線を照射する赤外線照射装置などが例示される。第二の加熱装置5-2としては、記録媒体2における液体組成物が付与された側の対向面を加熱するものであれば特に限定はなく、加熱ローラが例示される。加熱ローラは、ローラ部にヒータが設けられていても、ローラ部の外部にローラ部を加熱するヒータが設けられていてもよい。
【0105】
巻取手段6は、給紙手段3によって給紙され、液体付与手段4によって液体組成物が付与され、加熱手段5によって加熱された記録媒体2を巻き取る手段である。巻取手段6が、記録媒体2を巻き取ることで、記録媒体2は
図1の矢印で示す搬送方向に搬送される。
【0106】
図1に示す画像形成装置において、巻取手段6は、記録媒体2に形成された画像部に圧力を加える加圧手段としても機能する。すなわち、巻取手段6は、画像部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、巻取手段6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。
【0107】
また、
図1に示すように、巻取手段6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、巻取手段6の外縁においても記録媒体2に圧力が加わる。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と巻取手段6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、本発明において用いられる記録媒体はこれに限定されない。
【0108】
画像部が形成された記録媒体を加圧する他の方法としては、特に制限はないが、重ねた記録媒体の自重を用いる方法、金属製などの重りを記録媒体に載せる方法、又は記録媒体を冶具で挟みバネやポンプを用いて圧力を加える方法などが例示される。記録媒体に加えられた圧力は、面圧分布測定システム(I-SCAN、ニッタ株式会社製)などにより求めることができる。
【0109】
また、記録媒体として、例えば、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に示した巻取手段6は省略することができる。
【0110】
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紙トレイなどの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。
【0111】
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。
【0112】
画像に加えられた圧力の測定方法について、(1)巻き取りによる加圧、(2)積層された記録媒体の自重による加圧、(3)押圧ローラで記録媒体を挟むことによる加圧の3つの場合について具体的に説明する。
(1)巻き取りによる加圧:ロール状に連続紙を巻き取ることで、画像部が形成された記録媒体に圧力を加える場合の圧力については、連続紙の横幅方向(巻き取り時の回転軸方向)の中心位置であり、連続紙の積層方向に20cm以上の厚みがある箇所に圧力計測用のセンサーシートを配置し、さらに連続紙の巻き取りを継続した時のセンサーシートが読み取った値とする。
(2)積層された記録媒体の自重による加圧:積層された記録媒体の自重により、画像部が形成された記録媒体に圧力を加える場合の圧力については、画像部が形成された記録媒体の中心位置に圧力計測用のセンサーシートを配置し、その上に、5cm以上記録媒体を積み重ねた時にセンサーシートが読み取った値とする。
(3)押圧ローラ:押圧ローラにより、画像部が形成された記録媒体に圧力を加える場合の圧力については、画像部が形成された記録媒体の中央に圧力計測用のセンサーシートを配置し、それを押圧ローラに通した時のセンサーシートが読み取った値とする。
【0113】
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てもよい。
【0114】
画像形成装置1は、上記の各手段だけでなく、その他、画像部が形成される前の記録媒体に前処理液などにより前処理を施す前処理装置、画像部が形成された後の記録媒体に後処理液などにより後処理を施す後処理装置などを備えてもよい。
【0115】
また、液体付与手段4や巻取手段6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、液体付与手段4や巻取手段6などの各手段が別々の装置に分散して存在してもよい。
画像形成装置は、記録媒体に対して上記の液体組成物、及び必要に応じて任意の処理液を吐出することで記録部に画像部を形成するものであれば制限はない。画像形成装置としては、プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ/ファクシミリ/複写装置の複合機、立体造形装置などが例示される。
【0116】
(画像形成方法)
続いて、画像形成方法の一例として、画像形成装置1を用いた画像形成方法について説明する。この画像形成方法は、液体付与工程と、乾燥工程と、巻取工程とを含む。
【0117】
<液体付与工程>
液体付与工程は、給紙された記録媒体2に対して、液体付与手段4により液体組成物を付与して画像を形成する工程である。形成される画像は、文字、図形などの有意なものに限定されず、例えば、幾何学模様などのパターン、3次元像なども含まれる。
【0118】
<乾燥工程>
乾燥工程は、加熱手段5により、液体組成物が付与された記録媒体2を加熱して記録媒体2を乾燥させる工程である。記録媒体2を乾燥させる方法としては、特に制限はないが、液体組成物が付与された記録媒体に温風などの加熱された流体を接触させる方法、液体組成物が付与された記録媒体と加熱された物体とを接触させ伝熱により加熱する方法、赤外線や遠赤外線といったエネルギー線により液体組成物が付与された記録媒体を加熱する方法などがある。
【0119】
これらのうち、液体組成物が付与された記録媒体に温風を当てる方法、又は赤外線を照射する方法は好ましい。温風の温度は、120℃以上であると、ブロッキングが起こりにくくなり画像品質が向上するので好ましい。温風の発生手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、市販の温風ドライヤー、熱風発生装置などが例示される。本実施形態では、コックリング及びブロッキングを防ぎ、良好な画像濃度及び光沢を得るため、記録媒体の単位面積あたりに含まれる有機溶剤と、この記録媒体に形成された画像部の単位面積あたりに含まれる有機溶剤との総量A[mg/cm2]が、1.00×10-3≦A≦4.00×10-1になるように乾燥工程で記録媒体を乾燥させることが好ましい。
【0120】
<巻取工程>
巻取工程は、前記インクを付与した前記記録媒体をロール状に巻き取る工程である。
巻取手段は、前記インクを付与した前記記録媒体をロール状に巻き取る手段である。
前記巻取工程は、前記巻取手段により好適に実施することができる。
前記巻取手段としては、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、Rewinding module RW6(Hunkeler社製)などを用いることができる。
【0121】
前記ロール状の連続紙にかかる圧力としては、例えば、ロール状の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。
前記圧力としては、前記記録媒体が、連続紙である場合に、前記インクを付与した後の前記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。巻取り装置を用いて前記連続紙をロール状に巻き取る巻取工程において、前記巻取り装置が前記連続紙を巻き取るテンションにより、前記連続紙上の画像に圧力が加わることが好ましい。前記連続紙を巻き取る巻取工程において、前記連続紙にかかるテンションによりかかる画像への圧力があれば、本発明の効果を得ることができる。
【0122】
前記圧力が加わる工程の前記圧力としては、前記連続紙をロール状に巻くこと以外であっても、前記記録媒体に圧力を加えることができればよく、その方法としては能動的であっても、受動的であってもよい。例えば、1つ又は複数の押圧ローラを用いて前記記録媒体を押圧する方法などが用いられる。
【0123】
巻取工程は、画像部が形成された後の記録媒体2を、巻取手段6によりロール状に巻き取ることで、記録媒体2に圧力を加える工程である。なお、加圧する方法は、用いる画像形成装置に応じて適宜変更してもよい。巻取工程において、記録媒体2に加える圧力は、1.00×10-3kgf/cm2以上、1.00×10kgf/cm2以下、好ましくは、5.00×10-1kgf/cm2以上、1.00×10kgf/cm2以下である。圧力がこの範囲であると、画像濃度、光沢度の点で好ましい。
【0124】
巻取工程において圧力を加えるときの記録媒体の温度としては、30℃以上60℃以下が好ましい。記録媒体の温度が30℃以上であると、コックリングが生じにくく、画像品質が向上し、60℃以下であると、ブロッキングが起こりにくく、画像品質が向上する。
記録媒体の温度の測定方法としては、特に制限はないが、熱電対やサーミスターのような接触式の温度計、赤外線温度計のような非接触式の温度計などを用いる方法が例示される。
【0125】
巻取工程における記録媒体の温度の制御方法としては、特に制限はないが、あらかじめ記録媒体の温度を調節する方法、圧力を加えるときに記録媒体の温度を調節する方法のいずれも用いることができる。あらかじめ記録媒体の温度を調節する方法としては、温度を調節した気体を記録媒体へ当てる方法、赤外線を記録媒体に照射する方法、記録媒体をヒートローラへの接触させる方法などが挙げられる。
【0126】
圧力を加えるときの記録媒体の温度を調節する方法としては、加圧手段の加圧面の温度を調節する方法、加圧手段ごと記録媒体を恒温槽といった温度が調節できる環境に収容する方法などが例示される。
【0127】
<記録媒体及び画像部に含まれる有機溶剤>
上記の巻取工程後において、記録媒体の単位面積あたりに含まれる有機溶剤と、この記録媒体に形成された画像部の単位面積あたりに含まれる有機溶剤との総量A[mg/cm2]が、1.00×10-3≦A≦4.00×10-1であるときに、総量Aと、記録媒体に形成された画像部の単位面積あたりに含まれる有機溶剤の量B[mg/cm2]と、の比率B/Aは0.010≦B/A≦0.100である。比率B/Aを上記の所定の範囲内にすることで、加圧による画像欠陥が起こらず、コックリングの矯正や、光沢度や画像濃度の高い画像形成が可能である。なお、液体組成物に対して1.00質量%未満の有機溶剤については、総量A、量Bを算出する際に考慮しなくてもよい。
【0128】
図2の(A)は、巻取工程後の画像部が形成された記録媒体を示す概念図である。
図2の(B)は、
図2の(A)の画像部が形成された記録媒体の一側面図である。画像部IMは、液体組成物に含まれる顔料や樹脂などの固形分により形成される領域である。単位面積は、記録媒体2における画像が形成された面の1cm四方の領域である。単位面積は、例えば、
図2の(A)の領域IM1,IM2のように、画像部IMを含む任意の場所に設定することができる。ただし、総量A、量Bを測定において、複数の単位面積の領域を設定する場合には、誤差を小さくするため、それぞれが、ベタ画像、等密度のドット、あるいは等幅のストライプであるなど、同じパターンであることが好ましい。
【0129】
総量Aは、液体組成物が記録媒体に付与され、加圧された後の記録媒体2の単位面積の領域において、記録媒体2に浸透した有機溶剤と記録媒体表面の画像部に残存する有機溶剤との合計を表す。また、量Bは、液体組成物が記録媒体に付与され、加圧された後の記録媒体2の単位面積の領域において、記録媒体2に浸透せず、記録媒体表面の画像部に残存した有機溶剤の量を表す。
【0130】
有機溶剤の量は、例えば、ガスクロマトグラフ質量分析計(GC-MS)により測定することができる。以下、総量A、量Bの測定方法の具体例を示す。
【0131】
同じ条件で印刷された同一の画像部を有する記録媒体を2つ用意し、それぞれから総量A[mg/cm2]、及び量B[mg/cm2]を、以下のようにして測定する。画像部が形成された記録媒体を、画像部を含めて1cm四方に切り出す。切り出した記録媒体を、テトラヒドロフラン(試薬特級、東京化成工業株式会社製)が2.00g投入された9ml容量のバイアル瓶に投入し、12時間浸漬して、画像部及び記録媒体に含まれる残留溶剤をテトラヒドロフランに抽出する。このテトラヒドロフラン中に含まれる残留溶剤の濃度をGSMS-TQ8050、GC-2010plusAF/AOC(株式会社島津製作所製)などのGC-MSにより定量する。
【0132】
この場合、定量対象となる有機溶剤が所定の濃度となるように調整した検量用のテトラヒドロフラン溶液を作製し、それをGC-MSにて測定する。有機溶剤の濃度とGCスペクトル上のピーク面積の関係から検量線を引き、この検量線を元に、テトラヒドロフランに抽出された残留溶剤の濃度M[mg/(g・cm2)]を求める。得られた濃度と抽出液の量から、以下の式を用いて、総量A[mg/cm2]を求める。
M[mg/(g・cm2)]×2.00[g]
【0133】
また、画像部が形成された記録媒体について、画像部のある1cm四方の部分を、テトラヒドロフランを染み込ませたベンコットにてふき取り、ふき取ったベンコットをテトラヒドロフラン(試薬特級、東京化成工業製)が4.0g投入された9ml容量のバイアル瓶に投入し、画像部のみに含まれる残留溶剤をテトラヒドロフランに抽出する。この後は、総量Aを求めた時と同様にして、量B[mg/cm2]を求める。
【0134】
上記のふき取りについては、画像部のふき取りの前の画像濃度をX、画像部のふき取り
後の画像濃度をYとしたときに、Y/X≦0.10となるようにする。このときの画像濃度については、X-Rite938(エックスライト社製)により測色する。
【0135】
記録媒体に形成された画像部の単位面積あたりに含まれる有機溶剤の総量A[mg/cm2]と、記録媒体に形成された画像部の単位面積あたりに含まれる有機溶剤の量B[mg/cm2]と、の比率B/Aは、液体組成物組成、液体組成物付着量、加圧時紙温度、乾燥方式、乾燥温度、液体組成物粘度、液体組成物粘度上昇率、記録媒体種類、記録媒体坪量を調整することで制御できる。例えば、液体組成物の浸透性を界面活性剤・有機溶剤などで調整することで、比率B/Aを調整してもよい。液体組成物の付着量を増減させることで、比率B/Aを調整してもよい。液体組成物の水分蒸発時における粘度上昇率を調整することで、比率B/Aを調整してもよい。画像部が形成された記録媒体の乾燥温度を調整することで、比率B/Aを調整してもよい。あるいは、記録媒体の坪量により吸水性を制御することで、比率B/Aを調整してもよい。
【0136】
本発明のような制御を行わずに印字を行った場合、記録媒体に形成された画像部の単位面積あたりに含まれる有機溶剤の総量A[mg/cm2]は、A=4.20×10-1となり、乾燥の温度や温風の風速のみを上げることで、A[mg/cm2]は、1.00×10-3≦A≦4.00×10-1の範囲に調整することがはできるが、その時の比率B/Aは0.010未満となる。
【0137】
<画像部の単位面積あたりに含まれる顔料と樹脂の総量>
画像部の単位面積あたりに含まれる顔料と樹脂の総量は、20[μg/cm2]以上200[μg/cm2]以下が好ましい。20[μg/cm2]以上であると、画像濃度が向上し、200[μg/cm2]以下であると、コックリングが生じにくくなり画像品質が向上する。画像部の単位面積あたりに含まれる顔料と樹脂の総量は、印字チャートのドットの数及びヘッドから吐出される液体組成物の吐出量を変化させることで調整することができる。
ここで、記録媒体に形成された画像部の単位面積あたりに含まれる顔料、及び樹脂の総量の求め方は、以下のとおりである。
(1)1cm2の記録媒体に形成された画像部を、記録媒体を含めて以下の材料と混合し、ジューサーミキサーMetalLine_TM8100(テスコム社製)にて1分間撹拌する。
・30℃高純水:100g
・3.75質量%の水酸化ナトリウム水溶液:0.2mL
・1.5質量%のDI-7020(花王株式会社製)水溶液:0.2mL
(2)300mLのガラスビーカーに撹拌後の液体を投入し、そこへ、エアーポンプ ノンノイズS-100(日本動物薬品株式会社製)にて、空気を1.0L/分の流量で12時間吹き込み続ける。
(3)エアーを吹き込んだ液を、106μm目開きの篩にて濾過し、濾液を採取する。
(4)得られた濾液に1.0mol/Lの塩酸を50mL投入し、濾液に含まれる炭酸カルシウムを溶解させる。
(5)(4)で得られた液を下記の条件で遠心分離し、沈殿物(インク由来の樹脂及び顔料)を採取する。
・遠心分離装置:CS150GX(日立工機株式会社製)
・アングルローター:S150AT
・チューブ:PAシールチューブ(材質:ポリプロピレンコポリマー)
・遠心分離回転数:150,000rpm
・遠心分離時間:15分
(6)得られた沈殿物全量を直径12cmのガラスシャーレに入れ、恒温乾燥機DNF301(ヤマト科学株式会社製)において120℃で12時間乾燥させる。乾燥後に得られた沈殿物の重量が、記録媒体に形成された画像部の1cm2あたりに含まれる顔料と樹脂の総量となる。
【実施例】
【0138】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を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。なお、実施例のインクは、上記実施形態の液体組成物の具体例である。
【0139】
(共重合体の合成例)
<モノマーの合成>
62.0g(525mmol)の1,6-ヘキサンジオール(東京化成工業株式会社製)を700mLの塩化メチレン中に溶解させた溶液に、20.7g(262mmol)のピリジンを加えた。この溶液に、50.0g(262mmol)の2-ナフタレンカルボニルクロリド(東京化成工業株式会社製)が100mLの塩化メチレンに溶解している溶液を、撹拌しながら2時間かけて滴下し、室温(25℃)で6時間撹拌した。さらに、この溶液を水洗した後、有機相を単離した。次に、溶液を硫酸マグネシウムで乾燥させた後、溶媒を留去した。さらに、溶離液として、塩化メチレン/メタノール(体積比:98/2)混合溶媒を用いて、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ガラスカラム(内径:100mm×カラム長:500mm)、球状シリカゲル60N(中性、関東化学株式会社製))により精製し、52.5gの2-ナフトエ酸-2-ヒドロキシエチルエステルを得た。
【0140】
42.1g(155mmol)の2-ナフトエ酸-2-ヒドロキシエチルエステルを80mLの乾燥メチルエチルケトン中に溶解させた後、60℃まで昇温した。この溶液に、24.0g(155mmol)の2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネート(商品名:カレンズMOI、昭和電工株式会社製)が20mLの乾燥メチルエチルケトン中に溶解されている溶液を、撹拌しながら1時間かけて滴下した後、70℃で12時間撹拌した。さらに、溶液を室温まで冷却した後、溶媒を留去した。次に、溶離液として、塩化メチレン/メタノール(体積比:99/1)混合溶媒を用いて、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、57.0gの下記構造式(1)で表されるモノマーM-1を得た。
【0141】
【0142】
<共重合体R-1の合成>
3.80g(52.7mmol)のアクリル酸(シグマアルドリッチ社製)、及び11.26g(26.3mmol)の[モノマーM-1]を75mLの乾燥メチルエチルケトンに溶解してモノマー溶液を調製した。モノマー溶液の10質量%をアルゴン気流下で75℃まで加熱した後、残りのモノマー溶液に0.59g(3.61mmol)の2,2’-アゾイソ(ブチロニトリル、東京化成工業株式会社製)を溶解した溶液を1.5時間かけて滴下し、75℃で4時間撹拌した。この溶液を、室温(25℃)まで冷却し、反応溶液を得た。得られた反応溶液をヘキサンに投下した。これにより、析出した共重合体をろ別し、減圧乾燥して、14.55gの共重合体R-1(重量平均分子量(Mw):30,000)を得た。
【0143】
得られた共重合体R-1を5.00g(カルボキシル基量:17.5mmol)秤取して、これに、35質量%濃度のテトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(東京化成工業株式会社製)7.36g(テトラエチルアンモニウムイオン含有量:17.5mmol)とイオン交換水37.64gとを加えて、混合・撹拌し、共重合体R-1の10質量%水溶液を調製した。
【0144】
(顔料分散体の調製例1)
<カーボンブラック分散体PD-1の調製>
37.5質量部の共重合体R-1の10質量%水溶液に、30.0質量部のカーボンブラック(商品名:NIPEX160、エボニックジャパン株式会社製)及び32.5質量部のイオン交換水を加えて12時間撹拌した。撹拌後の液体を、ディスクタイプのビーズミルKDL型(株式会社シンマルエンタープライゼス製)を用いて、周速10m/sで1時間循環分散させた。このとき、メディアとして、直径が0.3mmのジルコニアボールを使用した。さらに、平均孔径が1.2μmのメンブレンフィルター(商品名:ミニザルト、ザルトリウス・ジャパン株式会社製)で循環分散後の液体をろ過し、顔料濃度が30質量%になるようにイオン交換水を加えて、カーボンブラック分散体PD-1を得た。
【0145】
(顔料分散体の調製例2)
<カーボンブラック分散体PD-2の調製>
特開2012-207202号公報の〔顔料表面改質処理〕の方法Aに記載の方法と同様にして、自己分散型顔料分散体を作製した。
【0146】
カーボンブラック(NIPEX160、degussa社製、BET比表面積150m2/g、平均一次粒径20nm、pH4.0、DBP吸油量620g/100g)20g、下記構造式(2)で表される化合物20mmol、及びイオン交換高純水200mLを、室温環境下、Silversonミキサー(6,000rpm)で混合した。得られたスラリーのpHが4より高い場合は、硝酸20ミリモルを添加した。30分間後に、少量のイオン交換高純水に溶解された亜硝酸ナトリウム(20ミリモル)を上記スラリーにゆっくりと添加した。更に、撹拌しながら60℃に加温し、1時間反応することで、カーボンブラックに下記構造式(2)で表される化合物が付加された改質顔料を得た。
【0147】
次に、pHをNaOH水溶液により10に調整することにより、30分間後に改質顔料分散体を得た。少なくとも1つのジェミナルビスホスホン酸基又はジェミナルビスホスホン酸ナトリウム塩と結合した顔料を含んだ分散体とイオン交換高純水を用いて透析膜を用いた限外濾過を行い、更に超音波分散を行って顔料固形分濃度30質量%となる親水性官能基としてビスホスホン酸基を有する自己分散型ブラック顔料分散体PD-2を得た。
【0148】
【0149】
(顔料分散体の調製例3)
<シアン顔料分散体PD-3の調製>
顔料分散体の調製例1において、カーボンブラックをピグメントブルー15:3(商品名:クロモファインブルー、大日精化工業株式会社製)に変更した以外は、顔料分散体の調製例1と同様にして、顔料濃度が30質量%のシアン顔料分散体PD-3を得た。
【0150】
(顔料分散体の調製例4)
<マゼンタ顔料分散体PD-4の調製>
顔料分散体の調製例1において、カーボンブラックをピグメントレッド122(商品名:トナーマゼンタEO02、クラリアントジャパン株式会社製)に変更した以外は、顔料分散体の調製例1と同様にして、顔料濃度が30質量%のマゼンタ顔料分散体PD-4を得た。
【0151】
(顔料分散体の調製例5)
<イエロー顔料分散体PD-5の調製>
顔料分散体の調製例1において、カーボンブラックをピグメントイエロー74(商品名:ファーストイエロー531、大日精化工業株式会社製)に変更した以外は、顔料分散体の調製例1と同様にして、顔料濃度が30質量%のイエロー顔料分散体PD-5を得た。
【0152】
(水分散性樹脂分散体の調製例1)
<ガラス転移点(Tg)73℃のアクリル-シリコーンポリマー粒子分散体RD-1の調製>
機械式撹拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管、及び滴下ロートを備えた1Lのフラスコ内を充分に窒素ガス置換した後、イオン交換水350gに、8.0gのラテムルS-180(花王株式会社製、反応性陰イオン性界面活性剤)を加えて混合し、65℃に昇温した。混合後の液体に、反応開始剤のt-ブチルパーオキソベンゾエート3.0g、イソアスコルビン酸ナトリウム1.0gを加え、5分間後にメタクリル酸メチル65g、メタクリル酸-2-エチルヘキシル135g、アクリル酸5g、メタクリル酸ブチル45g、メタクリル酸シクロヘキシル30g、ビニルトリエトキシシラン15g、ラテムルS-180 8.0g、及びイオン交換水340gの混合物を、3時間かけて滴下した。次いで、80℃で2時間加熱熟成した後、常温(25℃)まで冷却し、水酸化ナトリウムでpHを7~8に調整した。次いでエバポレータによりエタノールを留去し、水分調節をして、固形分濃度が40質量%であるアクリル-シリコーンポリマー粒子分散体730gを得た。分散体中のポリマー粒子の体積累積平均粒径(D50)を、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA-EX150)を用いて測定したところ、111nmであった。また、樹脂のガラス転移温度(Tg)をThermo plus EVO2高感度示差走査熱量計DSC8231(株式会社リガク製)を用いて測定したところ、73℃であった。
【0153】
(水分散性樹脂分散体の調製例2)
<ガラス転移点(Tg)32℃のアクリル-シリコーンポリマー粒子分散体RD-2の調製>
水分散性樹脂分散体の調製例1において、メタクリル酸メチル65gを20gに、メタクリル酸-2-エチルヘキシル135gを180gに変更した以外は、水分散性樹脂分散体の調製例1と同様にして、固形分濃度が40質量%、D50が120nm、Tgが32℃の水分散性樹脂分散体RD-2を得た。
【0154】
(水分散性樹脂分散体の調製例3)
<ガラス転移点(Tg)50℃のアクリル-シリコーンポリマー粒子分散体RD-3の調製>
水分散性樹脂分散体の調製例1において、メタクリル酸メチル65gを42gに、メタクリル酸-2-エチルヘキシル135gを158gに変更した以外は、水分散性樹脂分散体の調製例1と同様にして、固形分濃度が40質量%、D50が115nm、Tgが50℃の水分散性樹脂分散体RD-3を得た。
【0155】
(水分散性樹脂分散体の調製例4)
<ガラス転移点(Tg)140℃のアクリル-シリコーンポリマー粒子分散体RD-4の調製>
水分散性樹脂分散体の調製例1において、メタクリル酸メチル65gを81gに、メタクリル酸-2-エチルヘキシル135gを119gに変更した以外は、水分散性樹脂分散体の調製例1と同様にして、固形分濃度が40質量%、D50が101nm、Tgが140℃の水分散性樹脂分散体RD-4を得た。
【0156】
(水分散性樹脂分散体の調製例5)
<ガラス転移点(Tg)154℃のアクリル-シリコーンポリマー粒子分散体RD-5の調製>
水分散性樹脂分散体の調製例1において、メタクリル酸メチル65gを115gに、メタクリル酸-2-エチルヘキシル135gを85gに変更した以外は、水分散性樹脂分散体の調製例1と同様にして、固形分濃度が40質量%、D50が124nm、Tgが154℃の水分散性樹脂分散体RD-5を得た。
【0157】
(ブラックインクの調製例1)
<ブラックインク1(IK-1)の調製>
撹拌機を備えた容器に、イソプロピレングリコール25.0質量部、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン5.0質量部、グリセリン1.0質量部、及びシリコーン系界面活性剤1(ポリエーテル変性シロキサンコポリマー、商品名:TEGO WET 270、エボニックジャパン株式会社製)2.0質量部を入れ、30分間混合撹拌した。次いで、カーボンブラック分散体PD-1 20.0質量部、及びイオン交換水58.3質量部を加え、60分間混合撹拌した。さらにアクリル-シリコーンポリマー粒子分散体RD-1 5.0質量部を添加し、30分間混合撹拌して混合物を得た。得られた混合物を、平均孔径が1.2μmのメンブレンフィルター(商品名:ミニザルト、ザルトリウス・ジャパン株式会社製)で加圧濾過し、粗大粒子及びごみを除去して、ブラックインク1を得た。
【0158】
(ブラックインクの調製例2~17(IK-2~17)、比較調製例(RIK-1~4)、シアンインクの調製例1(IC-1)、マゼンタインクの調製例1(IM-1)、イエローインクの調製例1(IY-1))
<IK-2~17、RIK-1~4、IC-1、IM-1、IY-1の調製>
ブラックインクの調製例1において、組成を下記表1~4に示すように変更した以外は、ブラックインクの調製例1と同様にして、ブラックインクIK-2~17、RIK-1~4、シアンインクIC-1、マゼンタインクIM-1、イエローインクIY-1を得た。なお、表1~4における配合量の単位は質量部である。
【0159】
【0160】
【0161】
【0162】
【0163】
表1~4中の成分において、商品名、及び製造会社名については下記の通りである。
・イソプロピレングリコール:東京化成工業株式会社製
・1,2-プロパンジオール:東京化成工業株式会社製
・3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン:宇部興産株式会社製
・グリセリン:東京化成工業株式会社製
・シリコーン系界面活性剤1:エボニック社製、商品名:TEGO WET 270、ポリエーテル変性シロキサンコポリマー
・シリコーン系界面活性剤2:日信化学工業株式会社製、商品名:シルフェイス SAG503A、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤
・水分散性ウレタン樹脂分散体:第一工業製薬株式会社製、商品名:スーパーフレックス126
【0164】
次に、得られた各インクの25℃における粘度η0と、質量が初期の60質量%まで減少したインクの25℃における粘度η1を測定した。粘度は、粘度計(RE80L、東機産業社製)を用いて、サンプル量1.2mLで測定した。質量が初期の60質量%まで減少したインクについては、直径30mmのガラス製シャーレに、作製したインクを5.0g投入し、大気圧下、温度を50℃に調節した恒温槽内(卓上型恒温恒湿器、LH-114、エスペック社製)に放置することで作製した。ここで、得られたη0とη1からη1/η0を求めた。結果を表5に示す。
【0165】
【0166】
[評価チャートの作成]
得られた各インクを用いて、1cm四方のベタ画像の評価チャートを作成した。具体的には、23℃で50%RHの環境下において、ノズル口径が22μm、ノズル数1,280のシャトルヘッド方式のピエゾ型記録ヘッドを用いて、記録解像度が1,200dpi×1,200dpiの評価チャートを記録媒体の片面に印字した。なお、ここでいうdpiとは、2.54cm当たりのドット数を意味する。各インクを用いて、残留溶剤の総量A評価用、残留溶剤の量B評価用、画像濃度/コックリング/耐ブロッキング性(1)、ブロッキング性(2)評価用に複数のチャートを作製した。評価チャートについては、画像部の単位面積が含有する顔料と樹脂の合計が下記表6に示す付着量になるように、1滴あたりの滴量とドットの数を調整した。また、評価チャートを作製するのに用いた記録媒体を、下記表6に記載した。
【0167】
【0168】
各記録媒体の詳細を以下に示す。
・npi上質(普通紙、日本製紙株式会社製)
・ルミアートグロス(コート紙、MONDI社製)
・OKトップコート+(コート紙、王子製紙株式会社製)
・オーロラコート(コート紙、日本製紙株式会社製)
【0169】
印字終了後、5秒間以内に、ドライヤーの温風を2秒間当てた。このときのドライヤーの風速は20m/s、温風の温度は、140℃であった。ドライヤーの温風を当て終わった後、すぐに印字部の上に未印字の紙(画像部が形成されている記録媒体と同じ種類の紙)を1枚(3.0cm×3.0cm)を重ね、その上に縦3cm×横3cm×厚み0.2cmのゴムシートを配置して、ゴムシートから評価チャートにかかる圧力が、5.00kgf/cm2となるようにゴムシートの上に重りを載せ、45℃、湿度10%RHの環境下で12時間放置した。この時の記録媒体の温度についてはK型熱電対(先端溶接タイプ、線径:0.2mm、株式会社スリーハイ製)を接触させることにより測定して、環境の温度と一致していることを確認した。放置後重りを外し、重ねていたゴムシートと未印字の紙を取り外した。
面圧分布測定システムI-SCAN(ニッタ株式会社製);センサーシートとしてI-SCAN#5027(ニッタ株式会社製)を用いて、記録媒体にかかる圧力を測定した。
なお、本実施例は重りを用いて実施しているが、同様に圧力が加わる限りは、巻取装置等を用いた場合においても同様の結果が得られる。代替実験として実施している。
【0170】
このようにして得られた画像部を含む記録媒体について、記録媒体の単位面積あたりに含まれる前記有機溶剤、及び該記録媒体に形成された画像部の単位面積あたりに含まれる前記有機溶剤の総量A[mg/cm2]及び記録媒体に形成された画像部の単位面積あたりに含まれる有機溶剤の量B[mg/cm2]を、以下のようにして測定した。
【0171】
画像部が形成された記録媒体を、画像部を含めて1cm四方に切り出し、切り出した記録媒体をテトラヒドロフラン(試薬特級、東京化成工業株式会社製)が2.0g投入された9mL容量のバイアル瓶に投入し、12時間浸漬して、画像部及び記録媒体に含まれる残留溶剤をテトラヒドロフランに抽出した。このテトラヒドロフラン中に含まれる残留溶剤の濃度をGC-2010plusAF/AOC(株式会社島津製作所製)により定量した。定量によって得られた濃度と抽出液の量から、総量A[mg/cm2]を求めた。
【0172】
また、画像部が形成された記録媒体について、画像部のある1cm四方の部分を、テトラヒドロフランを染み込ませたベンコットにてふき取り、ふき取ったベンコットをテトラヒドロフラン(試薬特級、東京化成工業株式会社製)が4.0g投入された9ml容量のバイアル瓶に投入し、画像部のみに含まれる残留溶剤をテトラヒドロフランに抽出した。このテトラヒドロフラン中に含まれる残留溶剤の濃度を、実施形態に記載の方法により、GSMS-TQ8050(株式会社島津製作所製)により定量した。定量によって得られた濃度と抽出液の量から、量B[mg/cm2]を求めた。
【0173】
ふき取りについては、画像部のふき取りの前の画像濃度をX、画像部のふき取り後の画像濃度をYとした時に、Y/X≦0.10となるようにふき取りを行った。このときの画像濃度については、X-Rite938(エックスライト社製)により測色した。なお、残留溶剤の量に含める有機溶剤としては、液体組成物全量に対して1.00質量%以上含有されているものを対象とした。
【0174】
さらに、評価用記録媒体、乾燥方式、ドライヤーによる温風の温度、評価チャートに加える圧力、加圧時の紙(記録媒体)温度を下記表7のように変更し、各条件で評価チャートの作製と総量A、量Bの測定を行った。なお、赤外線の照射による乾燥を行う場合については、印字終了後、5秒間以内に、印字面から4cm上方から熱源温度を800℃に設定しておいた、高出力カーボンヒーター(メトロ電機工業株式会社製)により赤外線を1秒間照射して、評価チャートの乾燥を行った。表7に総量A、量B及びB/Aについても記載した。なお、表7において、10±xは、E±xと表されており、表7中の乾燥方式が「-」の部分は「加熱乾燥無し」を意味する。
【0175】
【0176】
次に、得られた評価チャートについて、以下のようにして、「画像濃度」、「ブロッキング」、及び「コックリング」を評価した。結果を下記表8に示す。
【0177】
(画像濃度)
評価チャートの画像部の画像濃度をX-Rite938(エックスライト社製)を用いて測定し、下記評価基準により評価した。なお、画像濃度については、重りを取りはずした直後と、25℃で50%RHの環境下、1週間放置した後のそれぞれの状態で評価を行った。
【0178】
<普通紙>
-ブラックインクの評価基準-
AA:1.20以上
A:1.10以上1.20未満
B:1.00以上1.10未満
C:1.00未満
-シアンインクの評価基準-
AA:1.00以上
A:0.90以上1.00未満
B:0.80以上0.90未満
C:0.80未満
-マゼンタインクの評価基準-
AA:0.90以上
A:0.80以上0.90未満
B:0.70以上0.80未満
C:0.70未満
-イエローインクの評価基準-
AA:0.75以上
A:0.70以上0.75未満
B:0.65以上0.70未満
C:0.65未満
【0179】
<コート紙>
-ブラックインクの評価基準-
AA:2.00以上
A:1.90以上2.00未満
B:1.80以上1.90未満
C:1.80未満
-シアンインクの評価基準-
AA:2.00以上
A:1.90以上2.00未満
B:1.80以上1.90未満
C:1.80未満
-マゼンタインクの評価基準-
AA:1.90以上
A:1.80以上1.90未満
B:1.70以上1.80未満
C:1.70未満
-イエローインクの評価基準-
AA:1.00以上
A:0.90以上1.00未満
B:0.80以上0.90未満
C:0.80未満
【0180】
(光沢度)
評価チャートの画像部について、ハンディ光沢計PC-IIM型(日本電色工業株式会社製)を用いて、60°光沢度を測定し、下記評価基準により評価した。
【0181】
<普通紙>
AA:光沢度10以上
A:光沢度7以上10未満
B:光沢度5以上7未満
C:光沢度5未満
【0182】
<コート紙>
AA:光沢度30以上
A:光沢度25以上30未満
B:光沢度20以上25未満
C:光沢度20未満
【0183】
(コックリング)
評価チャートの画像部及びその輪郭部を目視観察し、コックリングの度合いを下記の評価基準により評価した。なお、コックリングについては、重りを取りはずした直後と、25℃で50%RHの環境下において1時間放置した後、及び25℃で50%RHの環境下において1週間放置した後の3つの条件にて評価を行った。
[評価基準]
AA:画像部及び輪郭部にコックリング(シワ)は全く認められない。
A:画像部または画像部の輪郭部のいずれか一方にごくわずかにコックリングが認められるが実用上問題ないレベル。
B:画像部及び画像部の輪郭部の両方にごくわずかにコックリングが認められるが実用上問題ないレベル。
C:画像部または画像部の輪郭部に明確なコックリングが認められる。
【0184】
(耐ブロッキング性(1))
耐ブロッキング性(1)については、評価チャート作製時の放置後重りを外し、重ねていたゴムシートと未印字の紙を取り外した時の
・未印字の紙の画像部側の面への顔料の転写度合い
・画像部の顔料の剥がれ度合い
のそれぞれについて下記評価基準により評価を行った。
【0185】
・未印字の紙の画像部側の面への顔料の転写度合い
AA:顔料の転写は全く見られない。
A:ごくわずかに紙への顔料の転写が見られる(紙全体の1%未満の面積の転写)が、実用上問題のないレベル。
B:わずかに紙への顔料の転写が見られる(紙全体の1%以上10%未満の面積の転写)が実用上問題のないレベル。
C:明確な紙への顔料の転写が見られる(紙全体の10%以上の面積の転写)
【0186】
・画像部の顔料の剥がれ度合い
AA:画像部の顔料の剥がれは全く見られない。
A:ごくわずかに画像部に顔料の剥がれがみられる(画像部全体の0.5%未満の剥がれ)が、実用上問題のないレベル。
B:わずかに画像部の顔料の剥がれが見られる((画像部全体の0.5%以上5%未満の剥がれ)が、実用上問題のないレベル。
C:明確な画像部の顔料の剥がれが見られる(紙全体の5%以上の面積の剥がれ)
【0187】
(耐ブロッキング性(2))
耐ブロッキング性(2)目視評価用チャートは、印字、乾燥後、加圧する際に、印字部同士を重ね合わせたものを用いた。耐ブロッキング性(2)については、耐ブロッキング性(1)目視評価用チャート作製時の放置後重りを外し、重ねていたゴムシートと印字された一方の紙とを取り外した時の画像部ともう一方の画像部の顔料の剥がれ具合と記録媒体の張り付き具合を下記の評価基準により評価した。
[評価基準]
AA:画像部の顔料の剥がれはほとんどみられず、紙同士の貼りつきもない。
A:画像部の顔料の剥がれはほとんどみられないが、紙同士の貼りつきがある。
B:画像部の顔料の剥がれが見られる。(画像部全体の2.0%未満の剥がれ)
C:明確な画像部の顔料の剥がれが見られる。(画像部全体の2.0%以上の剥がれ)
【0188】
【符号の説明】
【0189】
1 画像形成装置
2 記録媒体
3 給紙手段
4 液体付与手段
5 加熱手段
6 巻取手段
【先行技術文献】
【特許文献】
【0190】