JP2010065170A - インク組成物、インクセット、及びインクジェット記録方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】色材と、親水性有機溶剤と、水分散物としたときの最低造膜温度(MFTdisp)が60℃以上であり、ポリマー固形分に対して25質量%の量の前記親水性有機溶剤及び水と混合した混合液としたときのMFTが前記水分散物中におけるMFTdispより40℃以上低いポリマー粒子と、水とを含んでいる。
【選択図】なし
Description
<1> 色材と、親水性有機溶剤と、水分散物としたときの最低造膜温度(MFTdisp)が60℃以上であり、ポリマー固形分に対して25質量%の量の前記親水性有機溶剤及び水と混合した混合液としたときのMFT25%aqが前記水分散物中におけるMFTdispより40℃以上低いポリマー粒子と、水とを含むインク組成物である。
<2> 前記色材が、顔料であることを特徴とする前記<1>に記載のインク組成物である。
<3> 前記色材が、ポリマー分散剤で被覆された顔料であることを特徴とする前記<1>又は前記<2>に記載のインク組成物である。
<4> 前記ポリマー粒子が、自己分散性ポリマー粒子であることを特徴とする前記<1>〜前記<3>のいずれか1つに記載のインク組成物である。
<5> 前記親水性有機溶剤を少なくとも2種含むことを特徴とする前記<1>〜前記<4>のいずれか1つに記載のインク組成物である。
<7> 前記アルキレンオキシアルコールが、プロピレンオキシアルコールであることを特徴とする前記<1>〜前記<6>のいずれか1つに記載のインク組成物である。
<8> 前記親水性有機溶剤の少なくとも1種は、アルキレンオキシアルキルエーテルであることを特徴とする前記<1>〜前記<7>のいずれか1つに記載のインク組成物である。
<9> 前記<1>〜前記<8>のいずれか1つに記載のインク組成物と、前記インク組成物と接触することで凝集体を形成可能な処理液とを含むインクセットである。
<10> 前記処理液が、2価以上のカルボン酸又は2価以上のカチオン性有機化合物を含むことを特徴とする前記<9>に記載のインクセットである。
<12> 更に、前記インク組成物の付与により形成されたインク画像に加熱面を接触させて加熱定着する加熱定着工程を有することを特徴とする前記<11>に記載のインクジェット記録方法である。
<13> 前記インク付与工程は、少なくとも2種の前記インク組成物を、各インク組成物間の打滴間隔を1秒以下にしてライン方式により吐出し、画像を記録することを特徴とする前記<11>又は前記<12>に記載のインクジェット記録方法である。
<14> 前記記録媒体は、水の吸収係数Kaが0.05〜0.5mL/m2・ms1/2であることを特徴とする前記<11>〜前記<13>のいずれか1つに記載のインクジェット記録方法である。
本発明のインク組成物は、色材、親水性有機溶剤、ポリマー粒子、及び水を少なくとも含み、前記ポリマー粒子として、水分散物としたときの最低造膜温度(MFTdisp)が60℃以上であって、ポリマー固形分に対して25質量%の量の前記親水性有機溶剤及び水と混合した混合液としたときのMFT(以下、「MFT25%aq」と略記することがある。)が水分散物中におけるMFTdisp(最低造膜温度)より40℃以上低いポリマー粒子を用いて構成されたものである。
また、本発明のインク組成物は、必要に応じて、更に分散剤や界面活性剤、その他の成分を用いて構成することができる。
本発明のインク組成物は、色材の少なくとも1種を含有する。
色材としては、公知の染料、顔料等を特に制限なく用いることができる。中でも、インク着色性の観点から、水に殆ど不溶であるか、又は難溶である色材であることが好ましい。具体的には例えば、各種顔料、分散染料、油溶性染料、J会合体を形成する色素等を挙げることができ、顔料であることがより好ましい。
本発明においては、水不溶性の顔料自体または分散剤で表面処理された顔料自体を色材とすることができる。
オレンジ又はイエロー用の有機顔料としては、例えば、C.I.ピグメント・オレンジ31、C.I.ピグメント・オレンジ43、C.I.ピグメント・イエロー12、C.I.ピグメント・イエロー13、C.I.ピグメント・イエロー14、C.I.ピグメント・イエロー15、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・イエロー74、C.I.ピグメント・イエロー93、C.I.ピグメント・イエロー94、C.I.ピグメント・イエロー128、C.I.ピグメント・イエロー138、C.I.ピグメント・イエロー151、C.I.ピグメント・イエロー155、C.I.ピグメント・イエロー180、C.I.ピグメント・イエロー185等が挙げられる。
ブラック用の有機顔料としては、例えば、C.I.ピグメント・ブラック1、C.I.ピグメント・ブラック6、C.I.ピグメント・ブラック7等が挙げられる。
本発明における着色材が顔料である場合、分散剤によって水系溶媒に分散されていることが好ましい。分散剤としては、ポリマー分散剤でも低分子の界面活性剤型分散剤でもよい。また、ポリマー分散剤としては水溶性の分散剤でも非水溶性の分散剤の何れでもよい。
前記低分子の界面活性剤型分散剤(以下、「低分子分散剤」ということがある)は、インクを低粘度に保ちつつ、有機顔料を水溶媒に安定に分散させる目的で添加することができる。ここでいう低分子分散剤は、分子量2000以下の低分子分散剤である。また、低分子分散剤の分子量は、100〜2000が好ましく、200〜2000がより好ましい。
アニオン性基は、マイナスの電荷を有するものであれば特に制限はないが、リン酸基、ホスホン酸基、ホスフィン酸基、硫酸基、スルホン酸基、スルフィン酸基またはカルボン酸基であることが好ましく、リン酸基またはカルボン酸基であることがより好ましく、カルボン酸基であることがさらに好ましい。
ノニオン性基は、マイナスまたはプラスの電荷を有しないものであれば特に制限はない。例えば、ポリアルキレンオキシド、ポリグリセリン、糖ユニットの一部等が挙げられる。
また、低分子分散剤がアニオン性の親水性基を有する場合、酸性の処理液と接触させて凝集反応を促進させる観点から、そのpKaは3以上であることが好ましい。本発明における低分子分散剤のpKaはテトラヒドロフラン−水=3:2(V/V)溶液に低分子分散剤1mmol/Lに溶解した液を酸あるいはアルカリ水溶液で滴定し、滴定曲線より実験的に求めた値のことである。
理論上、低分子分散剤のpKaが3以上であれば、pH3程度の処理液と接したときに、アニオン性基の50%以上が非解離状態になる。したがって、低分子分散剤の水溶性が著しく低下し、凝集反応が起こる。すなわち、凝集反応性が向上する。この観点から、低分子分散剤が、アニオン性基としてカルボン酸基を有していることが好ましい。
染料を保持した担体(水不溶性着色粒子)は、分散剤を用いて水系分散物として用いることができる。分散剤としては上述した分散剤を好適に用いることができる。
また、色材は、凝集性の観点から、カルボキシル基を有するポリマー分散剤に被覆され、水不溶性であることが好ましい。
更に、本発明においては、凝集性の観点から、後述の自己分散性ポリマーの粒子の酸価が、前記ポリマー分散剤の酸価よりも小さいことが好ましい。
なお、ポリマー粒子の平均粒子径及び粒径分布は、ナノトラック粒度分布測定装置UPA−EX150(日機装(株)製)を用いて、動的光散乱法により体積平均粒径を測定することにより求められるものである。
色材のインク組成物中における含有量としては、画像濃度の観点から、インク組成物に対して、1〜25質量%であることが好ましく、2〜20質量%がより好ましく、5〜20質量%がさらに好ましく、5〜15質量%が特に好ましい。
本発明のインク組成物は、水分散物としたときの最低造膜温度(MFTdisp)が60℃以上であり、ポリマー固形分に対して25質量%の量の親水性有機溶剤及び水と混合した混合液としたときのMFTが前記水分散物中におけるMFTdispより40℃以上低いポリマー粒子の少なくとも1種を含有する。MFTdisp−MFT25%aq≧40℃を満たすポリマー粒子であるので、安定した吐出性が得られ、また、記録後の画像のブロッキング(くっつき等)を抑制することができる。
また、「MFT25%aq」は、前記MFTdispの測定操作において、ポリマー粒子25質量%(固形分質量)とインク組成物の調製に用いた親水性有機溶剤6.25質量%(ポリマー固形分に対して25質量%)と水70質量%との混合液(水溶液)を調製し、これを水分散物に代えて用いたこと以外は、前記MFTdispと同様の操作を行なうことにより測定されるものである。また、「MFT25%aq」が測定機の上限値を超えてしまう場合は、「MFT30%aq」〜「MFT50%aq」を適宜測定し、「MFT25%aq」を推定してもよい。
上記のうち、MFTdispが80〜150℃の範囲であって、かつMFT25%aqが、MFTdispより40〜60℃以上低くなる範囲が好ましい。
本発明における水不溶性ポリマーにおいては、液体組成物としたときの凝集速度と定着性の観点から、水不溶性ポリマーが固体状態で分散された分散状態となりうる水不溶性ポリマーであることが好ましい。
また、縮合系ポリマーと縮合系ポリマーを構成するモノマーの好適な例としては、特開2001−247787号公報に記載されているものを挙げることができる。
本発明において前記親水性基は、自己分散促進の観点、形成された乳化又は分散状態の安定性の観点から、解離性基であることが好ましく、アニオン性の解離基であることがより好ましい。前記解離性基としては、カルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基などが挙げられ、中でも、インク組成物を構成した場合の定着性の観点から、カルボキシル基が好ましい。
解離性基含有モノマーとしては、例えば、不飽和カルボン酸モノマー、不飽和スルホン酸モノマー、不飽和リン酸モノマー等が挙げられる。
上記解離性基含有モノマーの中では、分散安定性、吐出安定性の観点から、不飽和カルボン酸モノマーが好ましく、アクリル系モノマーがより好ましく、特にはアクリル酸及びメタクリル酸がより好ましい。
特に、酸価は、25以上であると自己分散性の安定性が良好になり、100以下であると凝集性が向上する。
また前記重合性基は、縮重合性の重合性基であっても、付加重合性の重合性基であってもよい。本発明においては水性媒体中での粒子形状安定性の観点から、付加重合性の重合性基であることが好ましく、エチレン性不飽和結合を含む基であることがより好ましい。
なお、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート又はメタクリレートを意味する。
本発明においては、自己分散状態の安定性、芳香環同士の疎水性相互作用による水性媒体中での粒子形状の安定化、粒子の適度な疎水化による水溶性成分量の低下の観点から、15質量%〜90質量%であることがより好ましく、15質量%〜80質量%であることがより好ましく、25質量%〜70質量%であることが特に好ましい。
前記アルキル基含有モノマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート、並びにヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシペンチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート等の水酸基を有するエチレン性不飽和モノマー、並びにジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート、等の(メタ)アクリルエステル系モノマー;N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、Nーヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシブチル(メタ)アクリルアミド等のN−ヒドロキシアルキル(メタ)アクリルアミド、並びにN−メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−(n−,イソ)ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−メトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−(n−,イソ)ブトキシエチル(メタ)アクリルアミド等のN−アルコキシアルキル(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド等、等の(メタ)アクリルアミド系モノマーが挙げられる。
また、水不溶性ポリマーは、ポリマーの親疎水性制御の観点から、芳香族基含有(メタ)アクリレートモノマーに由来する構成単位を共重合比率として15〜80質量%と、カルボキシル基含有モノマーに由来する構成単位と、アルキル基含有モノマーに由来する構成単位(好ましくは、(メタ)アクリル酸のアルキルエステルに由来する構造単位)とを含むことが好ましく、フェノキシエチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位及び/又はベンジル(メタ)アクリレートに由来する構造単位を共重合比率として15〜80質量%と、カルボキシル基含有モノマーに由来する構成単位と、アルキル基含有モノマーに由来する構成単位(好ましくは、(メタ)アクリル酸の炭素数1〜4のアルキルエステルに由来する構造単位)とを含むことがより好ましく、更には加えて、酸価が25〜100であって重量平均分子量が3000〜20万であることが好ましく、酸価が25〜95であって重量平均分子量が5000〜15万であることがより好ましい。
B−02:フェノキシエチルアクリレート/ベンジルメタクリレート/イソブチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(30/35/29/6)
B−03:フェノキシエチルメタクリレート/イソブチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(50/44/6)
B−04:フェノキシエチルアクリレート/メチルメタクリレート/エチルアクリレート/アクリル酸共重合体(30/55/10/5)
B−05:ベンジルメタクリレート/イソブチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(35/59/6)
B−06:スチレン/フェノキシエチルアクリレート/メチルメタクリレート/アクリル酸共重合体(10/50/35/5)
B−07:ベンジルアクリレート/メチルメタクリレート/アクリル酸共重合体(55/40/5)
B−08:フェノキシエチルメタクリレート/ベンジルアクリレート/メタクリル酸共重合体(45/47/8)
B−09:スチレン/フェノキシエチルアクリレート/ブチルメタクリレート/アクリル酸共重合体(5/48/40/7)
B−10:ベンジルメタクリレート/イソブチルメタクリレート/シクロヘキシルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(35/30/30/5)
B−11:フェノキシエチルアクリレート/メチルメタクリレート/ブチルアクリレート/メタクリル酸共重合体(12/50/30/8)
B−12:ベンジルアクリレート/イソブチルメタクリレート/アクリル酸共重合体(93/2/5)
B−13:スチレン/フェノキシエチルメタクリレート/ブチルアクリレート/アクリル酸共重合体(50/5/20/25)
B−14:スチレン/ブチルアクリレート/アクリル酸 共重合体(62/35/3)
B−15:メチルメタクリレート/フェノキシエチルアクリレート/アクリル酸共重合体(45/51/4)
B−16:メチルメタクリレート/フェノキシエチルアクリレート/アクリル酸共重合体(45/49/6)
B−17:メチルメタクリレート/フェノキシエチルアクリレート/アクリル酸共重合体(45/48/7)
B−18:メチルメタクリレート/フェノキシエチルアクリレート/アクリル酸共重合体(45/47/8)
B−19:メチルメタクリレート/フェノキシエチルアクリレート/アクリル酸共重合体(45/45/10)
工程(1):ポリマー(水不溶性ポリマー)、有機溶媒、中和剤、及び水性媒体を含有する混合物を、攪拌する工程
工程(2):前記混合物から前記有機溶媒を除去する工程
該混合物の攪拌方法に特に制限はなく、一般に用いられる混合攪拌装置や、必要に応じて超音波分散機や高圧ホモジナイザー等の分散機を用いることができる。
アルコール系溶媒としては、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、t−ブタノール、エタノール等が挙げられる。ケトン系溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられる。エーテル系溶媒としては、ジブチルエーテル、ジオキサン等が挙げられる。これらの溶媒の中では、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒とイソプロピルアルコール等のアルコール系溶媒が好ましい。また、油系から水系への転相時への極性変化を穏和にする目的で、イソプロピルアルコールとメチルエチルケトンを併用することも好ましい。該溶剤を併用することで、凝集沈降や粒子同士の融着が無く、分散安定性の高い微粒径の自己分散性ポリマー粒子を得ることができる。
なお、ポリマー粒子の平均粒子径及び粒径分布は、ナノトラック粒度分布測定装置UPA−EX150(日機装(株)製)を用いて、動的光散乱法により体積平均粒径を測定することにより求められるものである。
ポリマー粒子(特に自己分散性ポリマー粒子)は、1種単独又は2種以上を混合して用いることができる。
インク組成物は、水を溶媒として含むと共に、親水性有機溶剤の少なくとも1種を含有する。この親水性有機溶剤をポリマー粒子と共に含有することにより、インク組成物中ではポリマー粒子のMTFを低めに維持することができ、吐出性などを良好に保つことができる。
有機溶媒を乾燥防止剤として用いる場合、インク組成物をインクジェット法で吐出して画像記録する際に、インク吐出口でのインクの乾燥によって発生し得るノズルの目詰まりを効果的に防止することができる。
乾燥防止のためには、水より蒸気圧の低い親水性有機溶剤が好ましい。乾燥防止に好適な親水性有機溶剤の具体的な例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、チオジグリコール、ジチオジグリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、アセチレングリコール誘導体、グリセリン、トリメチロールプロパン等に代表される多価アルコール類、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−エチルモルホリン等の複素環類、スルホラン、ジメチルスルホキシド、3−スルホレン等の含硫黄化合物、ジアセトンアルコール、ジエタノールアミン等の多官能化合物、尿素誘導体等が挙げられる。中でも、グリセリン、ジエチレングリコール等の多価アルコールが好ましい。
また、浸透促進のためには、インク組成物を記録媒体により良く浸透させる目的で有機溶媒を用いてもよい。浸透促進に好適な有機溶媒の具体例として、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、1,2−ヘキサンジオール等のアルコール類やラウリル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウムやノニオン性界面活性剤等が挙げられる。
また、親水性有機溶剤は、上記以外にも粘度の調整に用いることができる。粘度の調整に用いることができる親水性有機溶剤の具体的な例としては、アルコール(例えば、メタノール、エタノール、プロパノールなど)、アミン(例えば、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミンなど)及びその他の極性溶媒(例えば、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、2−ピロリドン、アセトニトリル、アセトンなど)が挙げられる。
インク組成物は、水を含有するものであるが、水の量には特に制限はない。中でも、水の好ましい含有量は、10〜99質量%であり、より好ましくは30〜80質量%であり、更に好ましくは50〜70質量%である。
インク組成物は、上記の成分に加え、必要に応じて、その他の添加剤を含むことができる。その他の添加剤としては、例えば、褪色防止剤、乳化安定剤、浸透促進剤、紫外線吸収剤、防腐剤、防黴剤、pH調整剤、表面張力調整剤、消泡剤、粘度調整剤、分散剤、分散安定剤、防錆剤、キレート剤等の公知の添加剤が挙げられる。これらの各種添加剤は、インク組成物を調製後に直接添加してもよく、インク組成物の調製時に添加してもよい。
また、表面張力調整剤の添加量は、インクジェット法による吐出を良好に行なうため、インク組成物の表面張力を20〜60mN/mに調整する添加量が好ましく、20〜45mN/mに調整する添加量がより好ましく、25〜40mN/mに調整する添加量がさらに好ましい。一方、インクの付与をインクジェット法以外の方法で行なう場合には、20〜60mN/mの範囲が好ましく、30〜50mN/mの範囲がより好ましい。
更に、特開昭59−157636号公報の第(37)〜(38)頁、リサーチディスクロージャーNo.308119(1989年)記載の界面活性剤として挙げたものも用いることができる。
また、特開2003−322926号、特開2004−325707号、特開2004−309806号の各公報に記載されているようなフッ素(フッ化アルキル系)系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤等を用いることにより、耐擦性を良化することもできる。
また、表面張力調整剤は消泡剤としても使用することができ、フッ素系化合物、シリコーン系化合物、及びEDTAに代表されるキレート剤等も使用することができる。
インク組成物の粘度は、例えば、ブルックフィールド粘度計を用いて測定することができる。
本発明のインクセットは、既述の本発明のインク組成物と、インク組成物と接触することで凝集体を形成可能な処理液とを設けて構成されたものである。
なお、インク組成物の詳細については、既述した通りである。
本発明における処理液は、既述のインク組成物と接触することで凝集体を形成可能なように構成されたものである。具体的には、処理液は、インク組成物中の色材粒子(顔料等)などの分散粒子を凝集させて凝集体を形成可能な凝集成分を少なくとも含むことが好ましく、必要に応じて、他の成分を用いて構成することができる。インク組成物と共に処理液を用いることで、インクジェット記録を高速化でき、高速記録しても濃度、解像度の高い描画性(例えば細線や微細部分の再現性)に優れた画像が得られる。
処理液は、インク組成物と接触して凝集体を形成可能な凝集成分の少なくとも1種を含有することができる。インクジェット法で吐出された前記インク組成物に処理液が混合することにより、インク組成物中で安定的に分散している顔料等の凝集が促進される。
中でも、本発明においては、画像濃度、解像度、及びインクジェット記録の高速化の観点から、前記インク組成物のpH(25℃)が7.5以上であって、処理液のpH(25℃)が1.5〜3である場合が好ましい。
前記凝集成分は、1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
酸性化合物の処理液中における含有量としては、凝集効果の観点から、処理液の全質量に対して、5〜95質量%であることが好ましく、10〜80質量%であることがより好ましく、更に好ましくは15〜50質量%であり、特に好ましくは18〜30%である。
中でも、2価以上のカチオン性有機化合物が好ましい。
本発明における処理液は、凝集成分に加え、一般には水溶性有機溶剤を含むことができ、本発明の効果を損なわない範囲内で、更にその他の各種添加剤を用いて構成することができる。水溶性有機溶剤の詳細については、既述のインク組成物におけるものと同様である。
なお、粘度は、VISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用いて20℃の条件下で測定されるものである。
なお、表面張力は、Automatic Surface Tensiometer CBVP−Z(協和界面科学(株)製)を用いて25℃の条件下で測定されるものである。
本発明のインクジェット記録方法は、既述の本発明のインク組成物を記録媒体にインクジェット法で付与するインク付与工程と、インク組成物と接触することで凝集体を形成可能な処理液を記録媒体に付与する処理液付与工程と、を少なくとも設けて構成されたものである。本発明のインクジェット記録方法は、必要に応じて、更に他の工程を設けて構成することができる。
−インク付与工程−
インク付与工程は、既述の本発明のインク組成物を記録媒体にインクジェット法で付与する。本工程では、記録媒体上に選択的にインク組成物を付与でき、所望の可視画像を形成できる。本発明のインク組成物における各成分の詳細及び好ましい態様などの詳細については、既述した通りである。
尚、前記インクジェット法には、フォトインクと称する濃度の低いインクを小さい体積で多数射出する方式、実質的に同じ色相で濃度の異なる複数のインクを用いて画質を改良する方式や無色透明のインクを用いる方式が含まれる。
尚、前記インクジェット法により記録を行う際に使用するインクノズル等につい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。
インクジェット記録方法として、(1)静電吸引方式とよばれる方法がある。静電吸引方式は、ノズルとノズルの前方に配置された加速電極との間に強電界を印加し、ノズルから液滴状のインクを連続的に噴射させ、そのインク滴が偏向電極間を通過する間に印刷情報信号を偏向電極に与えることによって、インク滴を記録媒体上に向けて飛ばしてインクを記録媒体上に定着させて画像を記録する方法、又はインク滴を偏向させずに、印刷情報信号に従ってインク滴をノズルから記録媒体上にむけて噴射させることにより画像を記録媒体上に定着させて記録する方法である。また、(2)小型ポンプによってインク液に圧力を加えるとともに、インクジェットノズルを水晶振動子等によって機械的に振動させることによって、強制的にノズルからインク滴を噴射させる方法がある。ノズルから噴射されたインク滴は、噴射されると同時に帯電され、このインク滴が偏向電極間を通過する間に印刷情報信号を偏向電極に与えてインク滴を記録媒体に向かって飛ばすことにより、記録媒体上に画像を記録する方法である。次に、(3)インク液に圧電素子によって圧力と印刷情報信号を同時に加え、ノズルからインク滴を記録媒体に向けて噴射させ、記録媒体上に画像を記録する方法(ピエゾ)、(4)印刷信号情報にしたがって微小電極を用いてインク液を加熱して発泡させ、この泡を膨張させることによってインク液をノズルから記録媒体に向けて噴射し、記録媒体上に画像を記録する方法(バブルジェット(登録商標))がある。
処理液付与工程は、インク組成物と接触することで凝集体を形成可能な処理液を記録媒体に付与し、処理液をインク組成物と接触させて画像化する。この場合、インク組成物中のポリマー粒子や色材(例えば顔料)などの分散粒子が凝集し、記録媒体上に画像が固定化される。なお、処理液における各成分の詳細及び好ましい態様については、既述した通りである。
本発明のインクジェット記録方法は、前記インク付与工程の後、インク組成物の付与により形成されたインク画像に加熱面を接触させて加熱定着する加熱定着工程を有することが好ましい。加熱定着処理を施すことにより、記録媒体上の画像の定着が施され、画像の擦過に対する耐性をより向上させることができる。
本発明のインクジェット記録方法は、記録媒体に上に画像を記録するものである。
記録媒体には、特に制限はないが、一般のオフセット印刷などに用いられる、いわゆる上質紙、コート紙、アート紙などのセルロースを主体とする一般印刷用紙を用いることができる。セルロースを主体とする一般印刷用紙は、水性インクを用いた一般のインクジェット法による画像記録においては比較的インクの吸収、乾燥が遅く、打滴後に色材移動が起こりやすく、画像品質が低下しやすいが、本発明のインクジェット記録方法によると、色材移動を抑制して色濃度、色相に優れた高品位の画像の記録が可能である。
<水性インクの調製>
(ポリマー分散剤P−1の合成)
下記スキームにしたがって、以下に示すようにしてポリマー分散剤P−1を合成した。
得られた樹脂の組成は、1H−NMRで確認し、GPCより求めた重量平均分子量(Mw)は44,600であった。さらに、JIS規格(JIS K0070:1992)に記載の方法により酸価を求めたところ、65.2mgKOH/gであった。
ピグメント・ブルー15:3(フタロシアニンブル−A220、大日精化株式会社製;シアン顔料)10部と、前記ポリマー分散剤P−1を5部と、メチルエチルケトン42部と、1規定 NaOH水溶液5.5部と、イオン交換水87.2部とを混合し、ビーズミルにより0.1mmφジルコニアビーズを用いて2〜6時間分散した。
得られた分散物を減圧下、55℃でメチルエチルケトンを除去し、更に一部の水を除去した後、更に、高速遠心冷却機7550(久保田製作所製)を用いて、50mL遠心菅を使用し、8000rpmで30分間遠心処理を行ない、沈殿物以外の上澄み液を回収した。その後、吸光度スペクトルから顔料濃度を求め、顔料濃度が10.2質量%の樹脂被覆顔料粒子(ポリマー分散剤で被覆された顔料)の分散物Cを得た。
樹脂被覆顔料粒子の分散物Cの調製において、ピグメント・ブルー15:3(シアン顔料)の代わりに、ピグメント・レッド122(マゼンタ顔料)を用いた以外は、樹脂被覆顔料粒子の分散物Cの調製と同様にして、樹脂被覆顔料粒子(ポリマー分散剤で被覆された顔料)の分散物Mを調製した。
樹脂被覆顔料粒子の分散物Cの調製において、ピグメント・ブルー15:3(シアン顔料)の代わりに、ピグメント・イエロー74(イエロー顔料)を用いたこと以外は、樹脂被覆顔料粒子の分散物Cの調製と同様にして、樹脂被覆顔料粒子(ポリマー分散剤で被覆された顔料)の分散物Yを調製した。
樹脂被覆顔料粒子の分散物Cの調製において、ピグメント・ブルー15:3(シアン顔料)の代わりに、カーボンブラック(デグッサ社製のNIPEX160-IQ;黒色顔料)を用いたこと以外は、樹脂被覆顔料粒子の分散物Cの調製と同様にして、樹脂被覆顔料粒子(ポリマー分散剤で被覆された顔料)の分散物Kを調製した。
−合成例1−
攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を備えた2リットル三口フラスコに、メチルエチルケトン360.0gを仕込んで、75℃まで昇温した。これにメチルメタクリレート180g、メトキシエチルアクリレート32.4g、ベンジルメタクリレート126.0g、メタクリル酸21.6g、メチルエチルケトン72g、及び「V−601」(和光純薬(株)製)1.44gからなる混合溶液を、2時間で滴下が完了するように等速で滴下した。滴下完了後、「V−601」0.72g及びメチルエチルケトン36.0gからなる溶液を加え、75℃で2時間攪拌した後、さらに「V−601」0.72g及びメチルエチルケトン36.0gからなる溶液を加え、75℃で2時間攪拌した。その後、85℃に昇温してさらに2時間攪拌を続け、メチルメタクリレート/メトキシエチルアクリレート/ベンジルメタクリレート/メタクリル酸(=50/9/35/6[質量比])共重合体の樹脂溶液を得た。
(1)MFTdisp(水分散物中でのMFT):YOSHIMITU SEIKI社製のMFT測定機を用いて測定した。具体的には、得られた各水分散物を25質量%液に調整し、これをPETフィルム(64cm×18cm)上に塗布膜の厚みが300μmとなるように長さ50cm×幅3cmでブレード塗布した後、PETフィルムの裏側から加熱して塗布膜に12℃〜65℃までの温度勾配をかけ、20℃、22%RHの環境下で4時間乾燥させた。このとき、白い粉状の析出物が生じた温度と透明な膜が形成された温度との境界温度[℃]を測定し、最低造膜温度(MFTdisp)とした。
(2)MFT25%aq(親水性有機溶剤を25質量%含有するMFT):前記(1)MFTdispの測定方法において、自己分散ポリマー微粒子(B−01)又は(B−02)25質量%(固形分)、下記表1に記載の各インクに用いた溶剤(総量)6.25質量%、及び水70質量%の水溶液を調製し、これを水分散物に代えて用いたこと以外は、前記(1)MFTdispと同様の方法で測定を行ない、MFTを求めた。
前記合成例1の自己分散性ポリマー微粒子(B−01)の合成において、メチルメタクリレート、メトキシエチルアクリレート、ベンジルメタクリレート、及びメタクリル酸の割合を変更したこと以外は、合成例1と同様にして、メタクリル酸メチル/メトキシエチルアクリレート/ベンジルメタクリレート/メタクリル酸(=39/20/35/6[質量比])共重合体の樹脂溶液を得ると共に、固形分濃度28.0%の自己分散ポリマー微粒子(B−02)の水分散物B−02Lxを得た。
前記合成例1の自己分散性ポリマー微粒子(B−01)の合成において、メチルメタクリレート、メトキシエチルアクリレート、ベンジルメタクリレート、及びメタクリル酸の割合を変更したこと以外は、合成例1と同様にして、メチルメタクリレート/メトキシエチルアクリレート/ベンジルメタクリレート/メタクリル酸(=44/15/35/6[質量比])共重合体の樹脂溶液を得ると共に、固形分濃度28.0%の自己分散ポリマー微粒子(B−03)の水分散物B−03Lxを得た。
上記で得られた顔料粒子の分散物(シアンの分散物C、マゼンタの分散物M、イエローの分散物Y、ブラックの分散物K)、自己分散性ポリマー微粒子(B−01)の分散物B−01Lx、自己分散性ポリマー微粒子(B−02)の分散物B−02Lx、及び自己分散性ポリマー微粒子(B−03)の分散物B−03Lxを用いて、下記のインク組成となるように各成分を混合し、各色の水性インクを調液した。得られた水性インクは、プラスチック製のディスポーザブルシリンジに詰め、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)製の孔径5μmフィルタ(ミリポア社製のMillex−SV、直径25mm)にて濾過して完成インクとした。
・シアン顔料(ピグメント・ブルー15:3) :4質量%
・前記ポリマー分散剤P−1(固形分) :2質量%
・前記自己分散性ポリマー微粒子B−01の水分散物B−01Lx :4質量%
・サンニックスGP250 :10質量%
(三洋化成工業社製、親水性有機溶剤)
・トリプロピレングリコールモノエチルエーテル(TPGmME) :6質量%
(和光純薬社製、親水性有機溶剤)
・オルフィンE1010(日信化学工業(株)製、界面活性剤) :1質量%
・イオン交換水 :73質量%
前記インクC−1の組成中のトリプロピレングリコールモノエチルエーテル(TPGmME)をサンニックスGP250(三洋化成工業社製)に代えたこと以外は、シアンインクC−1と同様の組成とした。
前記インクC−1の組成中の自己分散性ポリマー微粒子B−01の水分散物B−01Lxを、前記自己分散性ポリマー微粒子B−02の水分散物B−02Lxに代えたこと以外は、シアンインクC−1と同様の組成とした。
前記インクC−2の組成中の自己分散性ポリマー微粒子B−01の水分散物B−01Lxを、前記自己分散性ポリマー微粒子B−02の水分散物B−02Lxに代えたこと以外は、シアンインクC−2と同様の組成とした。
前記インクC−1の組成中の自己分散性ポリマー微粒子B−01の水分散物B−01Lxを、自己分散性ポリマー微粒子B−01の水分散物B−03Lxに代え、下記表1に示すように溶剤を変更したこと以外は、シアンインクC−1と同様の組成とした。
前記インクC−1の組成中の自己分散性ポリマー微粒子B−01の水分散物B−01Lxを、自己分散性ポリマー微粒子B−01の水分散物B−03Lxに代え、下記表1に示すように溶剤を変更したこと以外は、シアンインクC−1と同様の組成とした。
前記インクC−1の組成中のシアン顔料を、顔料の量が同量になうようにマゼンタ顔料(ピグメント・レッド122)に代えたこと以外は、シアンインクC−1と同様の組成とした。
前記インクC−1の組成中のシアン顔料を、顔料の量が同量になうようにイエロー顔料(ピグメント・イエロー74)に代えたこと以外は、シアンインクC−1と同様の組成とした。
前記インクC−1の組成中のシアン顔料を、顔料の量が同量になうようにブラック顔料(カーボンブラック)に代えたこと以外は、シアンインクC−1と同様の組成とした。
前記インクC−1の組成中のサンニックスGP250(10%)及びTPGmME(6%)を、サンニックスGP400(三洋化成工業社製)10%及びトリエチレングリコールモノブチルエーテル(TEGmBE)6%に代えたこと以外は、シアンインクC−1と同様の組成とした。
表面張力の測定は、Automatic Surface Tensiometer CBVP−Z(協和界面科学(株)製)を用いて、白金プレートを用いたウィルヘルミ法にて25℃の条件下で行なった。
粘度の測定は、VISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用いて30℃の条件下で行なった。
体積平均粒子径の測定は、得られた水性インクを測定に適した濃度に適宜希釈し、超微粒子粒度分布測定装置ナノトラックUPA−EX150(日機装(株)製)を用い、動的光散乱法により各水性インクを全て同一測定条件で体積平均粒子径を測定した。
pHは、東亜DKK(株)製のpHメータWM−50EGを用い、水性インクを原液のまま25℃にて測定した。
下記のようにして、処理液(1)〜(2)を調製した。なお、表面張力、粘度、及びpHの測定は、上記と同様の方法により測定した。
下記組成となるように各成分を混合し、処理液(1)を調製した。処理液(1)の物性値は、粘度2.6mPa・s、表面張力37.3mN/m、pH1.6であった。
<処理液(1)の組成>
・マロン酸(2価のカルボン酸、和光純薬工業(株)製) :15.0質量%
・ジエチレングリコールモノメチルエーテル(和光純薬工業(株)製):20.0質量%
・N−オレオイル−N−メチルタウリンナトリウム(界面活性剤) :1.0質量%
・イオン交換水 :64.0質量%
下記組成となるように各成分を混合し、処理液(2)を調製した。処理液(2)の物性値は、粘度2.7mPa・s、表面張力58.4mN/m、pH3.0であった。
<処理液(2)の組成>
・硝酸カルシウム4水和物(2価の金属イオン):34.0質量%
・ジエチレングリコール :10.0質量%
・メタノール :5.0質量%
・イオン交換水 :51.0質量%
以下に示すように、画像を記録すると共に、評価を行なった。評価結果は、下記表3に示す。
GELJET GX5000プリンターヘッド(リコー社製のフルラインヘッド)を用い、これに繋がる貯留タンクを上記で得た水性インクに詰め替えて、インク液滴量3.5pL、吐出周波数24kHz、ノズル配列方向75dpi×搬送方向1200dpiの解像度にて記録媒体に96本のラインを10cm印字し、評価サンプルを作成した。記録媒体には、画彩写真仕上げPro(富士フイルム(株)製)を用いた。そして、評価サンプルの打滴開始部から5cmの部位の96本のライン間の距離を、ドットアナライザーDA−6000(王子計測機器(株)製)にて測定し、その標準偏差を算出した(初期吐出性)。次に、前記評価サンプルの作成の際に行なった印字後、プリンターヘッドをそのままの状態で25℃、55%RHの環境下、10分間打滴を休止し、その後再び同様の条件で印字して評価サンプルを作成した。この評価サンプルの打滴開始部から5cmの部位の96本のライン間の距離の標準偏差を、上記と同様に算出し、この休止後の算出値を吐出信頼性を評価する指標とした。
上記の評価に際しては、シアンインクを予め30℃の温浴中で保温してからプリンターヘッドと繋がる貯留タンク内に充填すると共に、30℃の吐出温度が維持できるようにプリンターヘッドを恒温室内に設定し、30℃の各吐出温度でインクを吐出できるようにした。上記のようにして得られた休止後の標準偏差の算出値から、下記の評価基準にしたがって吐出信頼性を評価した。
<評価基準>
○:3μm以上4μm未満
△:4μm以上5μm未満
×:5μm以上
GELJET GX5000プリンターヘッド(リコー社製のフルラインヘッド)を用意し、これに繋がる貯留タンクを上記で得たシアン水性インクに詰め替えた。記録媒体として特菱アート両面N(三菱製紙(株)製)を、500mm/秒で所定の直線方向に移動可能なステージ上に固定し、これに上記で得た処理液をワイヤーバーコーターで約5μmの厚み(クエン酸0.84g/m2)となるように塗布し、塗布直後に50℃で2秒間乾燥させた。その後、GELJET GX5000プリンターヘッド(リコー社製のフルラインヘッド)を、前記ステージの移動方向(副走査方向)と直交する方向に対して、ノズルが並ぶラインヘッドの方向(主走査方向)が75.7°傾斜するように固定配置し、記録媒体を副走査方向に定速移動させながらインク液滴量3.5pL、吐出周波数24kHz、解像度1200dpi×600dpiの吐出条件にてライン方式で吐出し、ベタ画像を印字した。印字直後、60℃で3秒間乾燥させ、更に60℃に加熱された一対の定着ローラ間を通過させ、ニップ圧0.25MPa、ニップ幅4mmにて定着処理を実施し、評価サンプルを得た。なお、定着ローラは、内部にハロゲンランプが内装されたSUS製の円筒体の芯金の表面がシリコーン樹脂で被覆された加熱ロールと、該加熱ローラに圧接する対向ロールとで構成されたものである。
その後、得られた評価サンプルを3.5cm×4cmのサイズに裁断し、10cm×10cmのアクリル板の上に印字面を上方に向けて評価サンプルを載せ、更にこの評価サンプルの上に重ねて同じサイズに裁断した未印字の特菱アート両面N(三菱製紙(株)製)を10枚載せた上に、更に10cm×10cmのアクリル板を載せ、50℃、60%RHの環境条件下で12時間放置した。放置後、最上部のアクリル板の上に1kgの分銅を載せて更に24時間放置した(加重700kg/m2に相当)。更に、25℃、50%RHの環境条件下で2時間保管した後、評価サンプル上に重ねた未印字の特菱アート(未印字紙)を剥がした。このときの剥がれ易さ及び剥がした後の色移りを目視で観察し、下記の評価基準にしたがって評価した。
<評価基準>
◎:自然に剥がれ、未印字紙への色移りもみられなかった。
○:くっつきで剥がすときに抵抗があるが、未印字紙への色移りはみられなかった。
△:くっつきが生じ、未印字紙への色移りが多少みられた。
×:くっつきが強く、未印字紙に多く色移りした。
10mm×50mmに裁断した未印字の特菱アートを文鎮(重量470g、サイズ15mm×30mm×120mm)に巻きつけ(未印字の特菱アートと評価サンプルが接触する面積は150mm2)、前記「2.ブロッキング」の評価の際に作成した評価サンプルを3往復擦った(荷重260kg/m2に相当)。擦った後の印字面を目視により観察し、下記の評価基準にしたがって評価した。
<評価基準>
○:印字面の画像(色材)の剥れは視認できなかった。
×:印字面の画像(色材)の剥れが視認できた。
Claims (14)
- 色材と、親水性有機溶剤と、水分散物としたときの最低造膜温度(MFTdisp)が60℃以上であり、ポリマー固形分に対して25質量%の量の前記親水性有機溶剤及び水と混合した混合液としたときのMFTが前記水分散物中におけるMFTdispより40℃以上低いポリマー粒子と、水とを含むインク組成物。
- 前記色材が、顔料であることを特徴とする請求項1に記載のインク組成物。
- 前記色材が、ポリマー分散剤で被覆された顔料であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のインク組成物。
- 前記ポリマー粒子が、自己分散性ポリマー粒子であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のインク組成物。
- 前記親水性有機溶剤を少なくとも2種含むことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のインク組成物。
- 前記親水性有機溶剤の少なくとも1種は、アルキレンオキシアルコールであることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のインク組成物。
- 前記アルキレンオキシアルコールが、プロピレンオキシアルコールであることを特徴とする請求項6に記載のインク組成物。
- 前記親水性有機溶剤の少なくとも1種は、アルキレンオキシアルキルエーテルであることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のインク組成物。
- 請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載のインク組成物と、前記インク組成物と接触することで凝集体を形成可能な処理液とを含むインクセット。
- 前記処理液が、2価以上のカルボン酸又は2価以上のカチオン性有機化合物を含むことを特徴とする請求項9に記載のインクセット。
- 請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載のインク組成物を記録媒体にインクジェット法で付与するインク付与工程と、
前記インク組成物と接触することで凝集体を形成可能な処理液を記録媒体に付与する処理液付与工程と、
を有するインクジェット記録方法。 - 更に、前記インク組成物の付与により形成されたインク画像に加熱面を接触させて加熱定着する加熱定着工程を有することを特徴とする請求項11に記載のインクジェット記録方法。
- 前記インク付与工程は、少なくとも2種の前記インク組成物を、各インク組成物間の打滴間隔を1秒以下にしてライン方式により吐出し、画像を記録することを特徴とする請求項11又は請求項12に記載のインクジェット記録方法。
- 前記記録媒体は、水の吸収係数Kaが0.05〜0.5mL/m2・ms1/2であることを特徴とする請求項11〜請求項13のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
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