(57)【要約】【課題】記録媒体として普通紙を用いた場合でもカールを抑制できる画像形成方法の提供。【解決手段】（１）紙製の記録媒体上に処理液を付与する処理液付与工程と、これに続く水性インクを付与する水性インク付与工程とを含み、前記処理液付与工程により紙のセルロースのヒドロキシル基に対して保護基を導入する画像形成方法。（２）前記水性インク付与工程が水性インクに熱エネルギー又は力学的エネルギーを作用させてインク吐出を行うインクジェット記録方式からなる（１）に記載の画像形成方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙製の記録媒体上に処理液を付与する処理液付与工程と、これに続く水性インクを付与する水性インク付与工程とを含み、前記処理液付与工程により、紙のセルロースのヒドロキシル基に対して保護基を導入することを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
前記水性インク付与工程が、水性インクに熱エネルギー又は力学的エネルギーを作用させてインク吐出を行うインクジェット記録方式からなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項３】
前記保護基が、アセチル基、アセタール基、メチル基、メトキシメチル基、ベンジル基、ｐ−メトキシベンジル基、シリル基、テトラヒドロピラニル基のいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成方法。
【請求項４】
前記処理液を記録媒体に付与する処理液付与手段、及び水性インクを吐出するヘッドを備え、前記処理液付与手段により記録媒体に処理液を付与してから、前記ヘッドにより水性インクを吐出するように設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成方法に用いる画像形成装置。
【請求項５】
更に処理液乾燥手段を備え、前記処理液付与手段により記録媒体に処理液を付与し、前記処理液乾燥手段により処理液を乾燥させてから、前記ヘッドにより水性インク液を吐出することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
無水酢酸とピリジンを含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成方法に用いる処理液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドから水性インクを吐出して画像形成を行うインクジェット方式の画像形成方法、画像形成装置、及びこれに用いる処理液に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のインクジェットプリンタにおいて、インク受容層のない普通紙系の記録媒体上に水性インクが吐出されると、記録媒体を構成するセルロース繊維が水性インクの溶媒である水を吸収して水素結合が切断されるため膨潤する。特に記録媒体の全面に印字する際などに水性インク量が極端に多くなると、記録媒体がカールする現象が発生し、このカール現象が起きた記録媒体を排紙トレイまで搬送ローラ等で搬送すると、記録媒体のジャムが発生するといった不具合があった。また、カールしたまま記録媒体を排紙トレイに排紙すると、排紙トレイにおける記録媒体のスタック性が悪いという不具合もあった。
このカールを矯正する方法としては、一般に記録媒体を加熱して、カール発生の要因である記録媒体に浸み込んだ水分を蒸発させ乾燥させる方法が採用される。加熱方法は接触加熱方式と非接触加熱方式とに大別される。接触加熱方式は、例えば一対の加熱ローラが記録媒体に直接に面接触して加熱処理を行う方式である。この接触加熱方式による乾燥は効率が良いものの、記録媒体に形成された樹脂層を溶融して画像を乱したり、溶融した樹脂層の一部が加熱ローラ側に付着し、次の記録媒体を汚したりする等の問題があった。
【０００３】
これに対し、非接触加熱方式では、加熱手段が記録媒体に接しないで記録媒体に対向して離れた位置から加熱するので、上記接触加熱方式の問題点であった画像の乱れや記録媒体の汚れを引き起こすことはない。
この非接触加熱方式としては特許文献１〜３に記載のものが知られている。特許文献１では、送り機構によって記録媒体を送りながら、記録媒体の搬送方向と直交する方向の記録媒体の幅全長に渡って記録媒体を非接触の加熱手段で加熱処理している。特許文献２では、印字後の記録媒体の印刷面全面を多数のヒータで加熱して印刷面の水分を蒸発させ、蒸気を印刷面と反対側の面から吸引して印刷面の水分を調整し記録媒体の表裏での水分差を同等にしている。特許文献３では、印字後の記録媒体を、記録媒体の各対角線に沿って配置されたヒータで加熱処理している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１では、搬送される記録媒体が加熱装置の加熱範囲を通過する時のみ加熱される為、カールを矯正する為の十分な温度まで昇温できずカール矯正が不十分になるという課題があった。また上記特許文献２では、印字部以外の水分を含有していない部分も加熱する為に記録媒体の表裏での水分差が発生して、記録媒体の表面が凸凹の波状になってしまうコックリングと呼ばれる現象が発生する不具合があった。更に上記特許文献３では、加熱する際に記録媒体を固定していないため、記録媒体中の水分が蒸発して収縮する際に任意に収縮し、画像が乱れるという不具合があった。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、記録媒体として普通紙を用いた場合でもカールを抑制できる画像形成方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題は、次の１）の発明によって解決される。
１）  紙製の記録媒体上に処理液を付与する処理液付与工程と、これに続く水性インクを付与する水性インク付与工程とを含み、前記処理液付与工程により、紙のセルロースのヒドロキシル基に対して保護基を導入することを特徴とする画像形成方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、記録媒体として普通紙を用いた場合でもカールの抑制が可能な画像形成方法を提供できる。即ち、紙のセルロースのヒドロキシル基に保護基を導入するので、水性インクの溶剤である水を吸収しても水素結合の切断を抑えることができ、紙が膨潤し難い。また、本発明では画像乱れを起こすこともない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】（ａ）は紙のセルロースのヒドロキシル基間で水素結合をしている模式図、（ｂ）は水が浸透してセルロースのヒドロキシル基間の水素結合を壊している模式図、（ｃ）は紙のセルロースのヒドロキシル基を保護基で保護した際に保護基間の分子間力で結合している模式図。
【図２】本発明の画像形成方法を実施するための画像形成装置の一例を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、上記本発明１）について詳しく説明するが、本発明１）の実施の形態には、次の２）〜６）も含まれるので、これらについても併せて説明する。
２）  前記水性インク付与工程が、水性インクに熱エネルギー又は力学的エネルギーを作用させてインク吐出を行うインクジェット記録方式からなることを特徴とする１）に記載の画像形成方法。
３）  前記保護基が、アセチル基、アセタール基、メチル基、メトキシメチル基、ベンジル基、ｐ−メトキシベンジル基、シリル基、テトラヒドロピラニル基のいずれかであることを特徴とする１）又は２）に記載の画像形成方法。
４）  前記処理液を記録媒体に付与する処理液付与手段、及び水性インクを吐出するヘッドを備え、前記処理液付与手段により記録媒体に処理液を付与してから、前記ヘッドにより水性インクを吐出するように設定されていることを特徴とする１）〜３）のいずれかに記載の画像形成方法に用いる画像形成装置。
５）  更に処理液乾燥手段を備え、前記処理液付与手段により記録媒体に処理液を付与し、前記処理液乾燥手段により処理液を乾燥させてから、前記ヘッドにより水性インク液を吐出することを特徴とする４）に記載の画像形成装置。
６）  無水酢酸とピリジンを含有することを特徴とする１）〜３）のいずれかに記載の画像形成方法に用いる処理液。
【０００９】
＜処理液＞
本発明で用いる処理液は、紙のセルロースのヒドロキシル基に対して保護基を導入するものである。保護基の種類は、水素結合しない官能基であれば特に限定されない。
具体例としては、アセチル基、アセタール基、メトキシメチル基、ｐ−メトキシベンジル基、メチル基、シリル基、ベンジル基、テトラヒドロピラニル基、ベンゾイル基、３級ブチル基、エトキシエチル基、エトキシエチル基、ビバロイル基、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ｔｅｒｔ−ブチルジメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、ｔｅｒｔ−ブチルジフェニルシリル基等が挙げられる。
また、保護基は水が浸透しても紙が膨潤しない為に、疎水性であることが好ましい。
処理液の材料も特に限定されないが、紙をカールさせないため水を含まないことが好ましい。
【００１０】
前記アセチル基を導入する材料としては、例えば酢酸、無水酢酸等が挙げられる。また、ピリジン等の塩基を含有することが、反応を促進する点で好ましい。
処理液中の無水酢酸の量で、紙のセルロースのヒドロキシル基をアセチル化できる量が決まるが、処理液を良好に塗布するため、処理液中の無水酢酸の含有量は、０．５〜５０重量％が好ましく、より好ましくは１〜３０重量％である。
また、ピリジンを併用する場合の無水酢酸とピリジンの混合比は、モル比で０．１：１〜１：０．１が好ましく、より好ましくは０．５：１〜１：０．５、更に好ましくは１：１．１〜１．１：１である。この範囲であれば、無水酢酸の分解物を良好に中和できるため、反応が進み易くなる。
【００１１】
前記アセタール基を導入する材料としては、例えば２，２−ジメトキシプロパン、酢酸イソプロペニル等が挙げられる。また、カンファースルホン酸、パラトルエンスルホン酸ピリジニウム等の酸を含有すると、反応を促進するので好ましい。
前記メトキシメチル基を導入する材料としては、例えば塩化メチルメチルエーテル、臭化メチルメチルエーテル、ヨウ化メチルメチルエーテル等が挙げられる。また、水素化ナトリウム等の塩基を含有すると、反応を促進するので好ましい。
前記ｐ−メトキシベンジル基を導入する材料としては、例えば塩化−ｐ−メトキシベンジル、臭化−ｐ−メトキシベンジル等が挙げられる。
前記メチル基を導入する材料としては、例えば塩化メチル、臭化メチル、ヨウ化メチル等が挙げられる。また、炭酸カリウム、水素化ナトリウム等の塩基を含有すると、反応を促進するので好ましい。
【００１２】
前記シリル基を導入する材料としては、例えば塩化−ｔ−ブチルジメチルシラン、臭化−ｔ−ブチルジメチルシラン、ヨウ化−ｔ−ブチルジメチルシラン、塩化−ｔ−トリエチルシラン、臭化−ｔ−トリエチルシラン、ヨウ化−ｔ−トリエチルシラン、塩化−ｔ−ブチルジフェニルシラン、臭化−ｔ−ブチルジフェニルシラン、ヨウ化−ｔ−ブチルジフェニルシラン、塩化−ｔ−トリイソプロピルシラン、臭化−ｔ−トリイソプロピルシラン、ヨウ化−ｔ−トリイソプロピルシラン等が挙げられる。これらの材料をイミダゾールとＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド中で反応させる。
また、シリル基の別の導入方法としては、ｔ−ブチルジメチルシリルトリフラート、ｔ−トリエチルシリルトリフラート、ｔ−ブチルジフェニルシリルトリフラート、ｔ−トリイソプロピルシリルトリフラートを２，６−ルチジンと共に作用させても良い。
【００１３】
前記ベンジル基を導入する材料としては、例えば塩化ベンジル、臭化ベンジル、ヨウ化ベンジル等が挙げられる。また、水素化ナトリウム等の塩基を含有すると、反応を促進するので好ましい。
前記テトラヒドロピラニル基を導入する材料としては、例えばジヒドロピラン等が挙げられる。また、酸触媒を含有すると、反応を促進するので好ましい。
前記ベンゾイル基を導入する材料としては、例えば塩化ベンゾイル、臭化ベンゾイル等が挙げられる。また、ピリジン、トリエチルアミン、水酸化ナトリウム等の塩基を含有すると、反応を促進するので好ましい。
前記３級ブチル基を導入する材料としては、例えばイソブテン等が挙げられる。また、触媒量の酸触媒を含有すると、反応を促進するので好ましい。
【００１４】
＜処理液によるカール防止のメカニズム＞
図１を参照しつつ本発明での処理液によるカール防止のメカニズムについて説明する。
図１（ａ）に示すように、紙製の記録媒体における紙の繊維は、紙のセルロースのヒドロキシル基間の水素結合により結合している。
しかし、紙に水が浸透すると、図１（ｂ）に示すように、紙のセルロースのヒドロキシル基間の水素結合が破壊され、紙の繊維は離れてしまう。そして、このヒドロキシル基間の水が乾燥等でなくなると、再度ヒドロキシル基間で水素結合するが、この再結合の際に他のヒドロキシル基と水素結合をしてしまうためカールが発生する。
一方、図１（ｃ）に示すように、紙のセルロースのヒドロキシル基に対して処理液により保護基Ｒを導入すると、紙が水を吸収しても保護基を導入した部位は分子間力で結合することができる。その為、保護基を導入した部位は水が浸透しても結合を維持しているので、他の部位のヒドロキシル基が再度水素結合する際に、前に水素結合していたヒドロキシル基と再結合し易くなり、カールを抑えることが出来る。
【００１５】
＜水性インク＞
水性インクの着色剤としては、アニオン性染料、カチオン性染料、アニオン性分散剤、カチオン性分散剤などで分散させた顔料、着色エマルジョン等が挙げられる。
前記アニオン性染料としては、特に分子中に３個以上のカルボキシル基やスルホン酸基を含むものが、水性インクの保存安定性、耐目詰まり特性が確保される点で好ましい。
アニオン性染料の例としては、カラーインデックスにおいて酸性染料、食用染料、直接性染料、反応性染料に分類される染料が挙げられる。
酸性染料及び食用染料の具体例としては、Ｃ．Ｉ．アシッドイエロー１７、２３、４２、４４、７９、１４２、Ｃ．Ｉ．アシッドレッド１、８、１３、１４、１８、２６、２７、３５、３７、４２、５２、８２、８７、８９、９２、９７、１０６、１１１、１１４、１１５、１３４、１８６、２４９、２５４、２８９、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー９、２９、４５、９２、２４９、Ｃ．Ｉ．アシッドブラック１、２、７、２４、２６、９４、Ｃ．Ｉ．フードイエロー３、４、Ｃ．Ｉ．フードレッド７、９、１４、Ｃ．Ｉ．フードブラック１、２等が挙げられる。
【００１６】
直接性染料の具体例としては、Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー１、１２、２４、２６、３３、４４、５０、８６、１２０、１３２、１４２、１４４、Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド１、４、９、１３、１７、２０、２８、３１、３９、８０、８１、８３、８９、２２５、２２７、Ｃ．Ｉ．ダイレクトオレンジ２６、２９、６２、１０２、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１、２、６、１５、２２、２５、７１、７６、７９、８６、８７、９０、９８、１６３、１６５、１９９、２０２、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１９、２２、３２、３８、５１、５６、７１、７４、７５、７７、１５４、１６８、１７１等が挙げられる。
反応性染料の具体例としては、Ｃ．Ｉ．リアクティブ．ブラック３、４、７、１１、１２、１７、Ｃ．Ｉ．リアクティブ．イエロー１、５、１１、１３、１４、２０、２１、２２、２５、４０、４７、５１、５５、６５、６７、Ｃ．Ｉ．リアクティブ．レッド１、１４、１７、２５、２６、３２、３７、４４、４６、５５、６０、６６、７４、７９、９６、９７、Ｃ．Ｉ．リアクティブ．ブルー１、２、７、１４、１５、２３、３２、３５、３８、４１、６３、８０、９５等が挙げられる。この反応性染料は、溶解性の高さ、色調の良好さ及び耐水性の良さから好ましい。
【００１７】
前記カチオン性染料としては塩基性染料、カチオン染料が挙げられる。
塩基性染料の具体例としては、Ｃ．Ｉ．ベーシックブルー９、１２、２６、Ｃ．Ｉ．ベーシックレッド２、５、９、Ｃ．Ｉ．ベーシックブラック２等が挙げられる。
カチオン染料の具体例としては、Ｇ．Ｙｅｌｌｏｗ  ＧＬ  ２００、Ｒｅｄ  ＢＬ  ２００  Ｒ−４６、Ｂｌｕｅ  ＧＲＬ−ＮＢ４１等が挙げられる。
【００１８】
前記顔料としては、無機顔料、有機顔料が挙げられる。
無機顔料としては、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム等の白色顔料や酸化鉄等の黒色顔料等が挙げられる。また、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法等の公知の方法によって製造されたカーボンブラック等を用いても良い。
有機顔料としては、アゾ顔料（アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料等を含む）、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、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料等）、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等）、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック等が挙げられる。
【００１９】
より具体的には、カラー用として、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１（ファストイエローＧ）、３、１２（ジスアゾイエローＡＡＡ）、１３、１４、１７、２４、３４、３５、３７、４２（黄色酸化鉄）、５３、５５、８１、８３（ジスアゾイエローＨＲ）、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、４０８、１０９、１１０、１１７、１２０、１３８、１５３、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（ブリリアントファーストスカーレット）、２３、３１、３８、４８：２〔パーマネントレッド２Ｂ（Ｂａ）〕、４８：２〔パーマネントレッド２Ｂ（Ｃａ）〕、４８：３〔パーマネントレッド２Ｂ（Ｓｒ）〕、４８：４〔パーマネントレッド２Ｂ（Ｍｎ）〕、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（ローダミン６Ｇレーキ）、８３、８８、１０１（ベンガラ）、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、１８５、１９０、１９３、２０９、２１９、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Ｒ）、１５：１、１５：２、１５：３（フタロシアニンブルーＥ）、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。
【００２０】
着色剤として顔料を含む水性インクを用いる場合には、例えば、酸化反応によりカルボキシル基が導入されたカーボンブラック、カルボキシル基やスルホン酸基を含むジアゾニウム塩から生成されるラジカルとカーボンブラック、フタロシアニン、キナクリドン等の顔料を反応させた自己分散性の顔料、カルボキシル基やスルホン酸基を含むラジカル開始剤とカーボンブラック、フタロシアニン、キナクリドン等の顔料を反応させた自己分散性の顔料、顔料の官能基とカルボン酸の無水物を反応させた自己分散性の顔料等、イオン性の基、特にカルボキシル基が共有結合で結合している顔料が好ましい。
これらの顔料は水を主体とする液媒体中で、極めて安定な分散状態が保たれ、水性インクの保存性、耐目詰まり性に優れる。
【００２１】
アニオン性分散剤又はカチオン性分散剤で分散された顔料は、アニオン性基を有する高分子分散剤又はカチオン性基を有する高分子分散剤で分散させることが好ましい。
アニオン性基を有する高分子分散剤の例としては、ポリアクリル酸及びその塩、ポリメタクリル酸及びその塩、アクリル酸−アクリロニトリル共重合体及びその塩、アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体及びその塩、スチレン−アクリル酸共重合体及びその塩、スチレン−メタクリル酸共重合体及びその塩、スチレン−アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体及びその塩、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体及びその塩、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸共重合体及びその塩、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体及びその塩、スチレン−マレイン酸共重合体及びその塩、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体及びその塩、酢酸ビニル−エチレン共重合体及びその塩、酢酸ビニル−クロトン酸共重合体及びその塩、酢酸ビニル−アクリル酸共重合体及びその塩、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物等が挙げられる。
これらのアニオン性基を有する高分子分散剤は、酸の形で用いても良いが、ナトリウム、カリウム、リチウム等のアルカリ金属塩を用いても良い。
また、カチオン性基を有する高分子分散剤の例としては、脂肪族アミン塩等が挙げられる。
【００２２】
アニオン性の界面活性剤も顔料分散剤として好ましく用いられる。
具体例としては、オレイン酸及びその塩、ラウリン酸及びその塩、ベヘン酸及びその塩、ステアリン酸及びその塩、その他の脂肪酸及びその塩、ドデシルスルホン酸及びその塩、デシルスルホン酸及びその塩、その他のアルキルスルホン酸及びその塩、ラウリル硫酸塩、オレイル硫酸塩等のアルキル硫酸エステル類、ドデシルベンゼンスルホン酸及びその塩、ラウリルベンゼンスルホン酸及びその塩、その他のアルキルベンゼンスルホン酸及びその塩、ジオクチルスルホ琥珀酸及びその塩、ジヘキシルスルホ琥珀酸及びその塩、その他のジアルキルスルホ琥珀酸及びその塩、ナフチルスルホン酸及びその塩、ナフチルカルボン酸及びその塩、その他の芳香族アニオン系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホン酸塩、フッ素化アルキルカルボン酸及びその塩、フッ素化アルキルスルホン酸及びその塩等のフッ素系アニオン性界面活性剤等が挙げられる。
【００２３】
水性インク中の顔料の粒径に特に制限は無いが、最大個数換算で最大頻度が２０〜１５０ｎｍの粒径の顔料インクを用いることが好ましい。粒径が１５０ｎｍを超えると、水性インクとしての顔料分散安定性が低下するばかりでなく、水性インクの吐出安定性も低下し、画像濃度等の画像品質も低くなり好ましくない。一方、粒径が２０ｎｍ未満の場合、水性インクの保存安定性、ヘッドからの噴射特性はよく、高い画像品質も得られる。しかし、そのように細かな粒径にまで分散させるには、分散操作や、分級操作が複雑となり、水性インクを低廉化することが困難となるため好ましくない。
【００２４】
前記着色エマルジョンは、着色樹脂微粒子が懸濁された着色剤である。
着色樹脂微粒子は、スチレン−アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等を油性染料、分散染料又は顔料等により着色したものである。微粒子の殻に当たる部分をポリアクリル酸、ポリメタクリル酸等の親水性を有する樹脂で形成することにより、例えばアニオン性の着色微粒子が水を主体とする液媒体に懸濁された水性インクが得られる。微粒子の殻に当たる部分を、反応性の界面活性剤等イオン性を有する界面活性剤で懸濁しても同様の水性インクが得られる。なお、着色エマルジョンはノニオン性でも良い。
【００２５】
水性インクは水を主な液溶剤として使用するが、水性インクを所望の物性にするため、あるいは水性インクの乾燥によるヘッドのノズルの詰まりを防止するため、湿潤剤として水溶性有機溶剤を使用することが好ましい。
水溶性有機溶剤は、単独で又は複数混合して用いられる。
水溶性有機溶剤の含有量には特に制限はないが、水性インク全体の１〜６０重量％が好ましく、５〜３０重量％が更に好ましい。
【００２６】
水溶性有機溶剤の具体例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−へキサンジオール、グリセリン、１，２，６−へキサントリオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，３−ブタントリオール、ペトリオール等の多価アルコール類；エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類；エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類；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、２−ピロリドン、１，３−ジメチルイミダゾリジノン、ε−カプロラクタム等の含窒素複素環化合物；ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド類；モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等のアミン類；ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物類；プロピレンカーボネート、炭酸エチレン、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。
【００２７】
水性インクには、上記した材料の他に、ｐＨ調整剤、粘度調整剤、防腐剤、酸化防止剤等の添加剤を含有させても良い。
ｐＨ調整剤としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属元素の水酸化物、水酸化アンモニウム、第４級アンモニウム水酸化物、第４級ホスホニウム水酸化物、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミン類、硼酸、硝酸、硫酸、酢酸等が挙げられる。
水性インクの物性は、２５℃付近でｐＨが６〜１２、表面張力が１０〜６０ｍＮ／ｍ、粘度が１〜２０ｍＰａ・ｓ程度の範囲が好ましい。
【００２８】
＜画像形成装置＞
図２は本発明の画像形成方法を実施するための画像形成装置の一例の概略図である。
画像形成装置１００は、フルカラーの画像形成が可能なインクジェットプリンタであり、外部から受信した画像情報に対応する画像信号に基づいて画像形成処理を行なう。この装置は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他に、ＯＨＰシート、カード、ハガキ等の厚紙、封筒等の何れに対しても画像形成を行なうことができる。また、図２は記録媒体である用紙Ｓの片面に画像形成可能な片面画像形成装置であるが、用紙Ｓの両面に画像形成可能な両面画像形成装置であっても良い。
【００２９】
画像形成装置１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応する画像を形成可能な各水性インクを吐出する記録ヘッド６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、６１ＢＫを有している。これらの記録ヘッドは、この装置の本体９９の略中央部に配設されたガイド板３９に対向する位置に配設されている。記録ヘッド６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、６１ＢＫは紙の搬送方向の上流側からこの順で並んでおり、水性インクの吐出部５３において用紙Ｓへの画像形成を直接的に行う。このように、この装置は直接方式の画像形成装置である。
記録ヘッド６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、６１ＢＫは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の画像形成手段であるインク吐出装置６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫに備えられている。なお、各記録ヘッド６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、６１ＢＫは、図２の紙面に垂直な方向に複数が並設された態様で、インク吐出装置６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫに備えられたラインヘッドである。また、図では基本色である４色の記録ヘッドを有する場合を示したが、更にその他の色の記録ヘッドを設けてもよい。
【００３０】
画像形成装置１００は、記録ヘッド６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、６１ＢＫを一体に支持したヘッド支持体としてのキャリッジ６２、画像形成装置１００の動作全般を制御するＣＰＵ、メモリ等（図示せず）を含む制御手段としての制御部９８、画像形成装置１００において画像形成が行われる環境温度及び環境湿度を検知し、検知した環境温度及び環境湿度を制御部９８に入力する環境検知センサ３５を有している。
インク吐出装置６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫと、制御部９８に備えられた記録ヘッド６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、６１ＢＫの制御基板（図示せず）とは、印字ユニットを構成している。
【００３１】
画像形成装置１００は、用紙Ｓを搬送する用紙搬送ユニット（図示せず）、用紙Ｓを多数枚積載可能で、積載した用紙Ｓのうち最上位の用紙Ｓのみを搬送ユニットに向けて給送する給紙ユニット２０、該搬送ユニットによって搬送されてきた画像形成済み（プリント済み）の用紙Ｓを多数積載可能な排紙台２５を有している。
搬送ユニットは、給紙ユニット２０から給送されてきた用紙Ｓを印字部に向けて搬送する搬送ローラ３２、該搬送ローラ３２によって搬送されてきた用紙Ｓを一旦停止させるとともに、後述する所定のタイミングに応じて一旦停止させた用紙Ｓを吐出部５３に給送するレジストローラ３４を有している。
給紙ユニット２０は、用紙Ｓを多数枚積載可能な給紙トレイ２１、該給紙トレイ２１に積載された用紙Ｓのうち最上位の用紙Ｓのみを搬送ユニットに向けて給送する送り出しローラとしての給紙ローラ２２、給紙トレイ２１及び給紙ローラ２２を支持した筐体２３、給紙ローラ２２を、ヘッド６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、６１ＢＫにおける水性インクの吐出タイミングに合わせるように回転駆動し用紙Ｓを給送させる駆動手段（図示せず）としてのモータ等を有している。
【００３２】
また、画像形成装置１００は、吐出部５３の用紙搬送方向の上流側において、ガイド板３９に対向するように配設され、前記処理液を、用紙Ｓに付与する付与手段としての付与装置７３を有している。付与装置７３は、用紙Ｓに当接して処理液を塗布する処理液塗布手段として機能する。付与装置７３は、この位置において用紙Ｓに当接して処理液を塗布する処理液塗布部材としての塗布ローラ７４、処理液を収容し該処理液を塗布ローラ７４に供給する処理液供給手段としての処理液タンク７５を有している。
塗布ローラ７４は少なくとも周面が弾性部材によって形成されており、処理液タンク７５に収容されている処理液に一部が浸漬された状態で備えられている。塗布ローラ７４は、主走査方向、即ち図２における紙面に垂直な方向において、画像形成可能領域に対応する幅で用紙Ｓに処理液を付与する。
付与装置７３は、塗布ローラ７４がガイド板３９に対向する位置で用紙搬送方向と同じ方向に回転するように駆動するモータ等の駆動源を備えていても良い。制御部９８は前記駆動源等、付与装置７３において駆動を制御される構成を制御する。
処理液塗布部材は、用紙Ｓに当接して処理液を付与するものであれば、塗布ローラ７４のようなローラ塗布を行う部材に限らず、ワイヤーバー、フレードコータ、処理液を含浸した発泡体等であっても良い。
【００３３】
キャリッジ６２は、ヘッド６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、６１ＢＫと一体で、本体９９に対して着脱可能となっている。ヘッド６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、６１ＢＫに劣化等が生じたときに新規のものに交換可能とするため、及びメンテナンスを容易にするためである。ヘッド６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、６１ＢＫも、劣化等が生じたときに新規のものに交換可能とするため、及びメンテナンスを容易にするため、それぞれ独立して本体９９に対し着脱可能となっている。これによって、交換作業、メンテナンス作業が容易化されている。
インク吐出装置６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫは、用いる水性インクの色、組成が異なるものの、その他の点では略同様の構成となっている。インク吐出装置６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫには、ヘッド６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、６１ＢＫがそれぞれ複数、主走査方向に並設されている。よって、インク吐出装置６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫ、画像形成装置１００はフルライン型となっている。
【００３４】
インク吐出装置６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫは、複数のヘッド６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、６１ＢＫに供給される各色の水性インクを収容したインクカートリッジ８１Ｙ、８１Ｍ、８１Ｃ、８１ＢＫ、水性インクを各ヘッド６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、６１ＢＫに向けて圧送し給送するための供給ポンプ（図示せず）、該供給ポンプによって供給されてきた水性インクを各ヘッド６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、６１ＢＫに分配して供給するディストリビュータタンク（図示せず）、該ディストリビュータタンク内の水性インク量の不足を検出するために同水性インク量を検知する水性インク量検知手段であるインク量検知センサ（図示せず）、インクカートリッジ８１Ｙ、８１Ｍ、８１Ｃ、８１ＢＫとディストリビュータタンクとの間の水性インクの給送路をポンプとともに形成しているパイプ（図示せず）、及びディストリビュータタンクと各ヘッド６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、６１ＢＫとの間の水性インクの給送路を形成しているパイプ（図示せず）を有している。
インクカートリッジ８１Ｙ、８１Ｍ、８１Ｃ、８１ＢＫは、内部の水性インクが消費されて残り少なくなった時や無くなった時に新規のものに交換可能とするため、及びメンテナンスを容易にするため、本体９９に対して着脱可能となっている。インクカートリッジ８１Ｙ、８１Ｍ、８１Ｃ、８１ＢＫは、メインタンクとしての水性インクカートリッジとして機能する。
【００３５】
ポンプは、制御部９８によって作動を制御され、インクカートリッジ８１Ｙ、８１Ｍ、８１Ｃ、８１ＢＫ内に収容された水性インクを各ヘッド６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、６１ＢＫに供給する。具体的には、ポンプは、インク量検知センサによってディストリビュータタンク内の水性インク量の不足が検出されたことを条件として、ヘッド６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、６１ＢＫによる水性インクの吐出が停止されているときに駆動される。この駆動により、インクカートリッジ８１Ｙ、８１Ｍ、８１Ｃ、８１ＢＫ内の水性インクが、水性インク供給部であるディストリビュータタンクに供給される。この駆動はこのような不足が検出されなくなるまで継続される。つまり、制御部９８は水性インク供給制御手段として機能する。また、制御部９８は、画像形成装置１００において駆動されるその他の構成についても、その駆動を制御するようになっている。
【００３６】
各ヘッド６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、６１ＢＫは、水性インク吐出側に、ノズル板（図示せず）、該ノズル板に形成された微小なノズル（図示せず）、及びノズルから水性インクを液滴化して吐出させ用紙Ｓに着弾させるための、画像信号に基づいて駆動されるピエゾ方式の可動アクチュエータ（図示せず）を有している。
この可動アクチュエータは、ピエゾ素子の変位で液室内の水性インクに圧力を加えてノズルから水性インクを吐出させる。ただし、可動アクチュエータは他の方式の可動アクチュエータであっても良い。
なお、各ヘッド６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、６１ＢＫは、ヒータ加熱で発生するバブルで液室内の水性インクに圧力を加えてノズルから水性インクを吐出させるサーマル方式等の加熱膜沸騰方式を用いても良い。
何れにしても、各ヘッド６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、６１ＢＫは、画像信号に応じて駆動され、用紙Ｓに水性インクを付与して画像を形成する。ノズルは各ヘッド６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、６１ＢＫに多数備えられている。
【００３７】
画像形成装置１００は、圧力印加手段として、圧力印加部７０を備えている。ただし、この圧力印加部７０は省略可能である。
圧力印加部７０は、用紙Ｓの搬送方向において吐出部５３の下流側且つ排紙台２５の上流側に配設されている。圧力印加部７０は、互いに圧接された加圧ローラ７１、７２と、加圧ローラ７１を回転駆動し、加圧ローラ７２を加圧ローラ７１に従動回転させるモータ（図示せず）とを有している。圧力印加部７０は、これら加圧ローラ７１、７２の間に、吐出部５３において水性インクを付与された用紙Ｓを通過させるようになっている。
【００３８】
このような構成の画像形成装置１００においては、画像形成開始の所定の信号の入力により、給紙ユニット２０から給送された一枚の用紙Ｓが付与装置７３に向けて給送される。この用紙Ｓは、搬送ローラ３２を経た後、吐出部５３において水性インクを付与される側の面の画像形成可能領域に、付与装置７３によって処理液を塗布される。次いで、この用紙Ｓは、レジストローラ３４によってタイミングを計られて吐出部５３に供給される。そして、吐出部５３を通過する過程で、用紙Ｓの処理液が塗布されている画像形成可能領域に、各ヘッド６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、６１ＢＫから水性インクが吐出される。
以上述べた各画像形成装置１００においては、用紙Ｓに、付与装置７３によって処理液を付与してからヘッド６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、６１ＢＫにより水性インクを吐出させ、着弾させる、先塗りの構成を採用している。
【００３９】
以上、画像形成装置の一例について説明したが、他のタイプの画像形成装置であっても良い。即ち、複写機、ファクシミリの単体、あるいはこれらの複合機、これらに関するモノクロ機等の複合機、その他、電気回路形成に用いられる画像形成装置であっても良い。また、バイオテクノロジー分野において所定の画像を形成するのに用いられる画像形成装置であっても良い。また、中間転写体はローラ状でなく、無端ベルト状であっても良い。また、ヘッドの数は画像形成装置の用途に応じて増減されるものであり１つでも複数でも良い。ヘッドの数が複数の場合、図２の例のように４つに限らず、更に多種類の水性インク、例えばライトシアン、ライトマゼンタといった淡い色の水性インクを吐出するヘッドを備えていても良い。更に、直接方式の画像形成装置において、用紙の搬送を無端ベルト状の部材で行うようにしても良い。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、例中の「％」は「重量％」である。
【００４１】
〔処理液１〜８の作製〕
下記処方の材料を混合撹拌して、各処理液１〜８を作製した。
＜処理液１＞（保護基として、アセチル基を導入するもの）
・無水酢酸：                              ４．２％
・Ｎ，Ｎ−ジメチル−４−アミノピリジン：  ０．１％
・ピリジン：                            ９５．７％
【００４２】
＜処理液２＞（保護基として、アセタール基を導入するもの）
・２，２−ジメトキシプロパン：８４．３％
・カンファースルホン酸：        ２．５％
・ジクロロメタン：            １３．２％
【００４３】
＜処理液３＞（保護基として、メチル基を導入するもの）
・ヨウ化メチル：１５．０％
・炭酸カリウム：３３．０％
・アセトン：    ５２．０％
【００４４】
＜処理液４＞（保護基として、メトキシメチル基を導入するもの）
・クロロメチルメチルエーテル：  ８．０％
・水素化ナトリウム：            ４．５％
・テトラヒドロフラン：        ８７．５％
【００４５】
＜処理液５＞（保護基として、ベンジル基を導入するもの）
・塩化ベンジル：      １１．６％
・水素化ナトリウム：    ３．７％
・テトラヒドロフラン：８４．７％
【００４６】
＜処理液６＞（保護基として、ｐ−メトキシベンジル基を導入するもの）
・ｐ−メトキシベンジルトリクロロアセトイミダート：  ４．２％
・ジクロロメタン：                                ９５．８％
【００４７】
＜処理液７＞（保護基として、シリル基を導入するもの）
・塩化−ｔ−ブチルジメチルシラン：  ４．４％
・イミダゾール：                    ４．２％
・Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド：  ９１．４％
【００４８】
＜処理液８＞（保護基として、テトラヒドロピラニル基を導入するもの）
・ジヒドロピラン：                    ３０．５％
・ｐ−トルエンスルホン酸ピリジニウム：  ４．４％
・ジクロロメタン：                    ６５．１％
【００４９】
〔ブラック水性インクの作製〕
下記処方の材料を混合撹拌した後、水酸化リチウムの５％水溶液でｐＨ９．１に調整し、平均孔径０．８μｍのメンブレンフィルターで加圧濾過して、ブラック水性インクを得た。
＜インク処方＞
・スルホン酸基結合型カーボンブラック顔料分散液：              ３５．０％
（ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ−２００、固形分２０％、
キャボット・スペシャリティ・ケミカルズ・インク社製）
・２−ピロリドン：                                            １０．０％
・グリセリン：                                                １４．０％
・プロピレングリコールモノブチルエーテル：                      ０．９％
・デヒドロ酢酸ソーダ：                                          ０．１％
・蒸留水：                                                    ４０．０％
【００５０】
実施例１〜８、比較例１
＜処理液塗布＞
前記処理液１〜８を、普通紙（マイペーパー、リコー社製）に、塗布量が１００ｍｇ／Ａ４となるようにローラ塗布した後、乾燥させ、実施例１〜８の画像形成に用いた。また、処理液を塗布しない普通紙を比較例１の画像形成に用いた。
＜画像形成＞
次のようにして、前記ブラック水性インクを塗布した。
（１）ＰＥＴフィルムに２ｃｍ×５ｃｍの長方形の穴を２つ開ける。
（２）一方の穴に２ｃｍ×５ｃｍの大きさにカットした普通紙（マイペーパー、リコー社製）をセットし、他方の穴に２ｃｍ×５ｃｍの大きさにカットした前記処理液で処理した普通紙をセットする。
（３）バーコーターを用いてブラック水性インクの厚みが４μｍになるように塗布する。
【００５１】
上記のようにして画像形成した実施例及び比較例の各普通紙について、３分後の紙のカールの程度を次の基準で評価した。結果を纏めて表１に示す。
＜評価基準＞
○：紙のカールが２０ｍｍ未満
×：紙のカールが２０ｍｍ以上
【００５２】
【表１】
2015054489.tif 000002
【００５３】
上記表１から、本発明の画像形成方法によるとカールが発生しないことが分かる。
なお、上記実施例で用いた画像形成手段は、インクジェット方式ではなく、ＰＥＴフィルムを用いたバーコーターによる塗布であるが、図１により説明した本発明のカール防止のメカニズムからみて、インクジェット方式で行っても同様の効果が得られることは明らかである。
【符号の説明】
【００５４】
Ｓ      ：用紙
２０    ：給紙ユニット
２１    ：給紙トレイ
２２    ：給紙ローラ
２３    ：筐体
２５    ：排紙台
３２    ：搬送ローラ
３４    ：レジストローラ
３５    ：環境検知センサ
３９    ：ガイド板
５３    ：水性インクの吐出部
６０Ｙ  ：イエローインク吐出装置
６０Ｍ  ：マゼンタインク吐出装置
６０Ｃ  ：シアンインク吐出装置
６０ＢＫ：ブラックインク吐出装置
６１Ｙ  ：イエローインク用ヘッド
６１Ｍ  ：マゼンタインク用ヘッド
６１Ｃ  ：シアンインク用ヘッド
６１ＢＫ：ブラックインク用ヘッド
６２    ：キャリッジ
７０    ：圧力印加部
７１    ：加圧ローラ
７２    ：加圧ローラ
７３    ：付与手段
７４    ：塗布ローラ
７５    ：処理液タンク
８１Ｙ  ：イエローインクカートリッジ
８１Ｍ  ：マゼンタインクカートリッジ
８１Ｃ  ：シアンインクカートリッジ
８１ＢＫ：ブラックインクカートリッジ
９８    ：処理液量制御手段
９９    ：本体
１００    ：画像形成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５５】
【特許文献１】特開２００４−２７６５５１号公報
【特許文献２】特開２００８−１２００７２号公報
【特許文献３】特開２０１１−２５１７９１号公報
【図１】
2015054489.tif 000003
【図２】
2015054489.tif 000004