JP2001080209A - インクジェット印刷方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、水に短時間曝された際に汚
れたり、または流れたりしないように、インクジェット
画像の定着性を改良するためのインクジェット印刷方法
を提供することである。 【解決手段】 インクジェット画像の染料濃度および定
着性を改良するためのインクジェット印刷方法であっ
て、 ａ）親水性ポリマーとポリオレフィンポリマーもしくは
ワックスとの混合物を含む画像記録層を担持している支
持体を含んでなるインクジェット記録要素を用意するこ
と、そして ｂ）水、湿潤剤、および水溶性でカチオン性または塩基
性の染料を含んでなる液体インクの液滴を当該画像記録
層に像様適用すること、を含む方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水溶性でカチオン
性または塩基性の染料を含んでなるインクジェット画像
インクの染料濃度および定着性を改良するためのインク
ジェット印刷方法に関する。

【０００２】インクジェット印刷は、ディジタル信号に
応答して画像記録要素にインク液滴を画素毎に付着させ
ることによって画像を生じさせる非衝撃式の方法であ
る。画像記録要素上へのインク液滴の付着を制御して所
望の画像を生じさせるのに利用してもよい方法は様々で
ある。連続式インクジェットとして知られる１つの方法
では、液滴の連続流を帯電させて、画像記録要素の表面
上に像様偏向させつつ、像形成されなかった液滴を捕獲
して、インク溜めに戻す。ドロップ−オン−デマンド式
インクジェットとして知られるもう１つの方法では、個
々のインク液滴を画像記録要素上に必要に応じて射出
し、所望の画像を形成させる。ドロップ−オン−デマン
ド式印刷においてインク液滴の射出を制御する一般的な
方法には、圧電変換器および熱的なバブル形成が含まれ
る。インクジェットプリンターには、産業上のラベル貼
付から卓上文書および絵画像形成のための短時間印刷ま
での範囲にわたる市場の端々までの広範な用途がある。

【０００３】種々のインクジェットプリンターに使用さ
れるインクは、染料系または顔料系のいずれかに分類す
ることができる。染料は、分散媒によって分子的に分散
または溶媒和される着色剤である。分散媒は室温におい
て液体であっても固体であってもよい。一般的に使用さ
れる分散媒は水または水と有機補助溶媒との混合物であ
る。各々の個々の染料分子は分散媒の分子によって取り
囲まれている。染料系インクにおいては、顕微鏡下では
粒子がまったく観察できない。最近、染料系インクジェ
ットインクの技術において多くの進歩があったけれど
も、このようなインクは、普通紙上での光学濃度が低
い、耐光堅牢度に乏しいなどの欠点を未だに有する。分
散媒として水を使用する場合には、このようなインクは
耐水堅牢度が乏しいという欠点をも有するのが一般的で
ある。

【０００４】上述のインクと共に使用することができる
インクジェット受容要素は、水に短時間曝された際に汚
れたり(smear) 、滲んだり(bleed) 、または流れたり(w
ander)しない高濃度画像を生ずることを含む多くの要求
条件を満たさなければならない。

【０００５】

【従来の技術】米国特許第 5,560,996号は、染料と介在
化合物(intercalated compound) との間の静電引力によ
って、水溶性でカチオン性またはアニオン性の染料を印
刷用紙に化学的に定着させることができる介在化合物を
含有している印刷用紙に関する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】米国特許第 5,560,996
号における材料には、以下に示すように、生じた画像の
全体としての濃度が低すぎるという点で問題がある。

【０００７】本発明の目的は、水に短時間曝された際に
汚れたり、または流れたりしないように、インクジェッ
ト画像の定着性を改良するためのインクジェット印刷方
法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】これらの目的および他の
目的は、インクジェット画像の染料濃度および定着性を
改良するためのインクジェット印刷方法であって、 ａ）親水性ポリマーとポリオレフィンポリマーもしくは
ワックスとの混合物を含む画像記録層を担持している支
持体を含んでなるインクジェット記録要素を用意するこ
と、そして ｂ）水、湿潤剤、および水溶性でカチオン性または塩基
性の染料を含んでなる液体インクの液滴を当該画像記録
層に像様適用すること、を含む方法を含む、本発明によ
って達成される。

【０００９】上記の印刷されたインクジェット画像の定
着性は濃度が高く、水に短時間曝された際に汚れたり、
または流れたりしないことが見出された。

【００１０】

【発明の実施の形態】米国特許第 5,560,996号明細書に
おいて開示されているように、種々の塩基性またはカチ
オン性の染料を本発明に使用してもよい。本発明の好ま
しい態様において、染料は、アゾ染料、トリフェニルメ
タン染料、フタロシアニン染料、アジン染料、オキサジ
ン染料、チアジン染料であり、各々がアミン塩残基また
は第四級アンモニウム基を有する。米国特許第 4,880,7
69号、同 3,992,140号、同 5,559,076号の各明細書に記
載されているように、このようなインクを、塩基性もし
くはカチオン性の染料から直接調製してもよいし、また
はこれらの染料のロイコ型または脱プロトン化された電
気的に中性な形（先駆物質）を希薄な酸の水溶液に再溶
解させることによって調製してもよい。カチオン性染料
のこのような電気的に中性な形の例には以下のものが含
まれる。

【００１１】

【化１】

【００１２】

【化２】

【００１３】上述の染料は、企図される目的に有効ない
ずれの量で用いてもよい。一般には、インクジェットイ
ンク組成物の 0.2〜５質量％、好ましくは 0.3〜３質量
％の量で染料が存在する場合に、良好な結果が得られて
いる。また、染料の混合物を使用してもよい。

【００１４】本発明の好ましい態様において、用いても
よいポリオレフィンは、サブミクロンサイズ、例えば、
0.01μｍ〜１μｍの分散系である。ポリオレフィンは、
水性または非水性の分散系、例えばポリプロピレン、ポ
リエチレン、高密度ポリエチレン、酸化ポリエチレン、
エチレン−アクリル酸コポリマーなどであってもよい。

【００１５】本発明に用いてもよいワックスは、マイク
ロクリスタリンワックス、パラフィン、または天然ワッ
クス（例えばカルナウバろう）であることができ、合成
ワックスの水性分散系を含んでいる。ポリエチレングリ
コールなどの分散助剤を使用してもよい。

【００１６】本発明のもう１つの好ましい態様におい
て、用いられるポリオレフィンは、25℃〜 175℃の融点
を有するのが好ましい。望まれる場合には可塑剤を添加
してもよい。

【００１７】本発明に使用してもよいポリオレフィンの
具体例には以下のものが含まれる。

【００１８】

【表１】

【００１９】本発明に用いてもよいポリオレフィンまた
はワックスは 0.2〜26ｇ／ｍ² 、好ましくは１〜16ｇ／
ｍ² の量で使用してもよい。

【００２０】本発明にはいずれの親水性ポリマーを使用
してもよい。例えば、ゼラチンまたは以下の式を有する
ポリマーを使用してもよい。

【００２１】

【化３】

【００２２】上式中、Ｒ₁ は、水素または約１〜約６個
の炭素原子を有するアルキル基を表し、そしてＲ₂ は、
ヒドロキシル、ピロリドン、ＮＨＣＯＲ₃ またはＣＯＮ
Ｈ−Ｒ₃ （Ｒ ₃ は、１〜６個の炭素原子を有するアルキ
ル基を表す）を表す。

【００２３】上記親水性ポリマーの例には、ポリビニル
アルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチルオキサ
ゾリン、非脱イオンType IV 骨ゼラチンもしくは脱イオ
ンType IV 骨ゼラチン、酸処理オセインゼラチンまたは
豚皮ゼラチンが含まれる。親水性ポリマーは 0.4〜30ｇ
／ｍ² 、好ましくは１〜16ｇ／ｍ² の量で存在してもよ
い。

【００２４】本発明に使用してもよい親水性ポリマーの
例には以下のものが含まれる。 Ｇ−１： Type IV 非脱イオン骨ゼラチン、等電点＝
5.0 (Eastman ChemicalCo.) Ｇ−２： 酸処理オセインゼラチン、等電点＝ 6.7 (Cr
oda Colloids Ltd.) Ｇ−３： 豚皮脱イオンゼラチン、等電点＝ 8.0 (SKW
Biosystems)

【００２５】本発明の好ましい態様においては、ポリオ
レフィンまたはワックスの親水性ポリマーに対する質量
比が１：９〜８：２、好ましくは１：１である。

【００２６】有機または無機の酸または塩基の添加によ
って、本発明の水性インク組成物のｐＨを調整してもよ
い。有用なインクは、使用されている染料のタイプによ
って、２〜７の好ましいｐＨを有していてもよい。典型
的な無機酸には、塩化水素酸、燐酸、および硫酸が含ま
れる。典型的な有機酸には、メタンスルホン酸、酢酸、
および乳酸が含まれる。典型的な無機塩基には、アルカ
リ金属の水酸化物および炭酸塩が含まれる。典型的な有
機塩基には、アンモニア、トリエタノールアミン、およ
びテトラメチルエチレンジアミンが含まれる。

【００２７】本発明のインクジェット組成物に湿潤剤を
用いて、インクが乾固したり、プリントヘッドのオリフ
ィス中で固まるのを防ぐのを助けてもよい。使用するこ
とができる湿潤剤の例には、多価アルコール（例えばエ
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、プロピレングリコール、テトラエチレン
グリコール、ポリエチレングリコール、グリセロール、
2-メチル -2,4-ペンタンジオール、1,2,6-ヘキサントリ
オール、およびチオグリコール）、アルキレングリコー
ルから誘導される低級アルキルのモノエーテルまたはジ
エーテル（例えばエチレングリコールのモノメチルエー
テルまたはモノエチルエーテル、ジエチレングリコール
のモノメチルエーテルまたはモノエチルエーテル、プロ
ピレングリコールのモノメチルエーテルまたはモノエチ
ルエーテル、トリエチレングリコールのモノメチルエー
テルまたはモノエチルエーテル、ジエチレングリコール
のジメチルエーテルまたはジエチルエーテル、およびジ
エチレングリコールモノブチルエーテル）、窒素含有環
式化合物（例えばピロリドン、N-メチル -2-ピロリド
ン、および1,3-ジメチル -2-イミダゾリジノン）、およ
び硫黄含有化合物（例えばジメチルスルホキシドおよび
テトラメチレンスルホン）が含まれる。本発明の組成物
に好ましい湿潤剤は、ジエチレングリコール、グリセロ
ール、またはジエチレングリコールモノブチルエーテル
である。

【００２８】受容基材が高度にサイジング処理された紙
である場合は特に、本発明の水性インクに水混和性有機
溶媒を添加して、インクが受容基材に浸透するのを助け
てもよい。このような溶媒の例には、アルコール（例え
ばメチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルア
ルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコー
ル、sec-ブチルアルコール、t-ブチルアルコール、イソ
ブチルアルコール、フルフリルアルコール、およびテト
ラヒドロフルフリルアルコール）、ケトンまたはケトア
ルコール（例えばアセトン、メチルエチルケトン、およ
びジアセトンアルコール）、エーテル（例えばテトラヒ
ドロフランおよびジオキサン）、およびエステル（例え
ば乳酸エチル、炭酸エチレン、および炭酸プロピレン）
が含まれる。

【００２９】界面活性剤を添加して、インクの表面張力
を適当なレベルに調整してもよい。界面活性剤は、アニ
オン性、カチオン性、両性イオン性、または非イオン性
であってもよい。本発明のインク組成物に好ましい界面
活性剤は、最終濃度が 0.1％〜 1.0％のSurfynol（商
標）465 (Air Products)である。

【００３０】本発明の組成物に殺生剤を添加して、水性
インク中でのカビ、菌類などの微生物の生育を抑制して
もよい。本発明のインク組成物に好ましい殺生剤は、最
終濃度が0.05〜 0.5質量％のProxel（商標）GXL (Zenec
a Spesialties Co.)である。

【００３１】本発明の典型的なインク組成物は、例え
ば、以下の構成成分を含んでいてもよい。着色剤（ 0.2
〜５質量％）、水（20〜95質量％）、湿潤剤（５〜70質
量％）、水混和性補助溶媒（２〜20質量％）、界面活性
剤（ 0.1〜10質量％）、殺生剤（0.05〜５質量％）、お
よびｐＨ調整剤（ 0.1〜10質量％）。

【００３２】本発明のインクジェットインク組成物に任
意選択的に存在していてもよいさらなる添加剤には、増
粘剤、導電性増強剤、コゲーション防止剤、乾燥剤、お
よび脱泡剤が含まれる。

【００３３】本発明の方法に使用される画像記録層はま
た、本発明の方法に使用される画像記録層の非ブロッキ
ング特性に寄与する目的のため、およびその耐汚れ性を
制御するための艶消剤（例えば二酸化チタン、酸化亜
鉛、シリカ、および架橋ポリメタクリル酸メチルまたは
ポリスチレンのビーズなどの高分子ビーズ）、界面活性
剤（例えば非イオン性の炭化水素もしくはフルオロカー
ボン界面活性剤または第四級アンモニウム塩などのカチ
オン性界面活性剤）、蛍光染料、ｐＨ調節剤、消泡剤、
滑剤、防腐剤、粘度調整剤、染料定着剤、防水剤、分散
剤、紫外線吸収剤、防黴剤、媒染剤、帯電防止剤、酸化
防止剤、蛍光増白剤などを含む、種々の既知の添加剤を
も含有することができる。望まれる場合には、インク受
容層に硬膜剤を添加してもよい。

【００３４】本発明に使用されるインクジェット記録要
素のための支持体は、紙、樹脂コート紙、ポリエチレン
テレフタレート、ポリエチレンナフタレート、および微
孔質材料（例えば、Pittsburgh, PennsylvaniaのPPG In
dustries, Inc.によってTeslin（商標）という商品名で
販売されているポリエチレンポリマー含有材料、 Tyvek
（商標）合成紙(DuPont Corp.)、およびOPPalyte（商
標）フィルム(Mobil Chemical Co.)並びに米国特許第
5,244,861号明細書に列挙されている他の複合フィル
ム）などの、インクジェット受容体に通常使用されるも
ののいずれにすることもできる。

【００３５】本発明に使用される支持体は、50〜 500μ
ｍ、好ましくは75〜 300μｍの厚みを有していてもよ
い。望まれる場合には、酸化防止剤、帯電防止剤、可塑
剤、および他の既知の添加剤を支持体に導入してもよ
い。好ましい態様においては紙が用いられる。

【００３６】画像記録層の支持体に対する接着性を向上
させるために、画像記録層を適用する前に、支持体の表
面をコロナ放電処理に付してもよい。

【００３７】さらに、ハロゲン化フェノールまたは部分
的に加水分解された塩化ビニル−酢酸ビニルコポリマー
から形成される層などの下塗り層を支持体の表面に適用
して、画像記録層の接着性を高めることもできる。下塗
り層を使用する場合、その厚み（すなわち乾燥塗布厚）
は２μｍ未満であるべきである。

【００３８】画像記録層は、企図される目的に有効ない
ずれの量が存在していてもよい。一般に、２〜33ｇ／ｍ
² 、好ましくは６〜16ｇ／ｍ² （２〜30μｍ、好ましく
は６〜15μｍの乾燥厚に相当する）の量の画像記録層が
存在する場合に良好な結果が得られる。以下の例は、本
発明を説明するために提供されるものである。

【００３９】

【実施例】以下のインクジェット記録要素を対照標準と
して使用した。Ｃ−１は、 8.6ｇ／ｍ² の厚みの、米国
特許第 5,560,996号明細書の例２に記載されているイン
ク受容層である。Ｃ−２は、32.3ｇ／ｍ² の厚みの、米
国特許第 5,560,996号明細書の例２に記載されているイ
ンク受容層である。 Ｃ−３：Kodak Professional Special Ink Jet Paper,
cat #R74 3123 Ｃ−４：Kodak Ekta（商標）Jet Clay Coated Paper, c
at #842 3469 Ｃ−５：Kodak Ekta（商標）Jet Type LF Semi Gloss P
aper, cat #898 4486 Ｃ−６：Kodak Ink Jet Photographic Quality Paper,
cat #800 6298

【００４０】例１：水溶性でカチオン性の染料を含有し
ている水性インク組成物の調製 乳酸中の電気的に中性の形の染料(Aldrich Chemical C
o.)を所定の容量の濾過された脱イオン水に溶解させ、
続いて、グリセロール(Acros Co.) 、ジエチレングリコ
ール(Aldrich Chemical Co.)、Surfynol（商標）465 (A
ir Products Corp.)、およびProxel（商標）GXL 殺生剤
(Zeneca Specialities) を含有している原液を添加する
ことによって、インク組成物を調製した。各々のインク
を室温で終夜攪拌しておき、CSC-DuNouy Interfacial T
ensiometer, Model 70545 を使用して各々のインクの表
面張力を測定した（３回の読みの平均を記録した）。最
終的なインクに存在する各々の構成成分の割合（％）を
下記の表IIに要約する。

【００４１】

【表２】

【００４２】例２：対照標準インク記録要素Ｃ−１およ
びＣ−２の調製 LAPONITE RD（商標）（極小）(Southern Clay Product
s)および Butvar 76（商標）、ポリビニルブチラール(M
onsanto Corp.)（比 1.5／１）の配合物を使用して、米
国特許第 5,560,996号明細書の例２に記載されているよ
うに、対照標準要素Ｃ−１およびＣ−２を調製した。

【００４３】例３：本発明のインク記録要素Ｅ−１〜Ｅ
−８の調製 塗布に先立って、写真グレードのポリエチレン樹脂コー
ト紙をベースとする支持体の複合材料面をコロナ放電処
理した。4.31ｇ／ｍ² のポリマーＰ−１〜Ｐ−８、4.31
ｇ／ｍ² のゼラチンＧ−１、および0.09ｇ／ｍ² の S-1
00、20μｍビーズ(ACE Chemical Co.)の混合物からイン
ク受容層を構成し、上述の紙支持体に蒸留水から塗布し
た。

【００４４】例４：印刷 例１に記載されているインクＩ−１〜Ｉ−４を使用し、
Epson 200（商標）プリンターを使用して、要素Ｅ−１
〜Ｅ−８および対照標準Ｃ−１〜Ｃ−６に印刷した。印
刷後、すべての画像を室温で終夜乾燥しておき、X-Rite
820（商標）濃度計を使用して、付着量 100％での濃度
（Ｄmax ）を測定した。

【００４５】次に、上記画像を、各々の像形成された受
容体を室温で５分間蒸留水に浸漬することを含む耐水堅
牢度試験（ＷＦ）に付した。Ｄmax における濃度を再度
読み取り、Ｄmax における濃度の保持率（％）を各々の
インク−受容体の組み合わせについて計算した。保持率
（％）は、印刷後に染料が如何に良好に受容体に定着さ
れたかの間接的な尺度である。 100％に近い値は、染料
が画像記録層により良好に定着したことを表すので好ま
しい。以下の結果が得られている。

【００４６】

【表３】

【００４７】上記結果により、本発明の記録要素Ｅ−１
〜Ｅ−８は、対照標準記録要素Ｃ−１およびＣ−２と比
較して、ＷＦ前のＤmax がより高いことが示されてい
る。本発明の要素はまた、対照標準Ｃ−１〜Ｃ−６より
も 100％に近い保持率（％）を示した。

【００４８】

【表４】

【００４９】上記結果により、本発明の記録要素Ｅ−１
〜Ｅ−８は、対照標準記録要素Ｃ−１およびＣ−２と比
較して、ＷＦ前のＤmax がより高いことが示されてい
る。本発明の要素はまた、対照標準Ｃ−３、Ｃ−５、お
よびＣ−６よりも 100％に近い保持率（％）を示した。

【００５０】

【表５】

【００５１】上記結果により、本発明の記録要素Ｅ−１
〜Ｅ−８は、対照標準記録要素Ｃ−１およびＣ−２と比
較して、ＷＦ前のＤmax がより高いことが示されてい
る。本発明の要素はまた、対照標準Ｃ−１〜Ｃ−６より
も 100％に近い保持率（％）を示した。

【００５２】

【表６】

【００５３】上記結果により、本発明の記録要素Ｅ−１
〜Ｅ−８は、対照標準記録要素Ｃ−１〜Ｃ−４と比較し
て、ＷＦ前のＤmax がより高いことが示されている。本
発明の要素はまた、対照標準Ｃ−３〜Ｃ−６よりも 100
％に近い保持率（％）を示した。

【００５４】例５：本発明のインク記録要素Ｅ−９〜Ｅ−１５の調製 Ｐ−１とＧ−１との比を変化させて最終的な層厚を 8.6
ｇ／ｍ² で一定に保ったことを除き、例３に記載されて
いるのと同じに、本発明の記録要素Ｅ−９〜Ｅ−１５を
塗布した。各々の組成物についてのＰ−１およびＧ−１
の量を下記の表VII に要約する。

【００５５】

【表７】

【００５６】例１のインクＩ−１またはＩ−４のいずれ
かを使用して上記受容要素に印刷し、例４に記載されて
いるように評価した。以下の結果が得られている。

【００５７】

【表８】

【００５８】上記結果により、本発明の記録要素Ｅ−９
〜Ｅ−１５は、対照標準記録要素Ｃ−１〜Ｃ−４と比較
して、ＷＦ前のＤmax がより高いことが示されている。
本発明の要素はまた、対照標準Ｃ−１〜Ｃ−６よりも 1
00％に近い保持率（％）を示した。

【００５９】

【表９】

【００６０】上記結果により、本発明の記録要素Ｅ−９
〜Ｅ−１５は、対照標準記録要素Ｃ−１〜Ｃ−６と比較
して、ＷＦ前のＤmax がより高いことが示されている。
本発明の要素はまた、対照標準Ｃ−３〜Ｃ−６よりも 1
00％に近い保持率（％）を示した。

【００６１】

【発明の効果】印刷されたインクジェット画像の定着性
は高濃度であり、水に短時間曝された際に汚れたり、ま
たは流れたりしないことが見出された。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クサバ エー．コバクス アメリカ合衆国，ニューヨーク 14617, ロチェスター，オークリッジ ドライブ 106

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクジェット画像の染料濃度および定
   着性を改良するためのインクジェット印刷方法であっ
   て、 ａ）親水性ポリマーとポリオレフィンポリマーもしくは
   ワックスとの混合物を含む画像記録層を担持している支
   持体を含んでなるインクジェット記録要素を用意するこ
   と、そして ｂ）水、湿潤剤、および水溶性でカチオン性または塩基
   性の染料を含んでなる液体インクの液滴を前記画像記録
   層に像様適用すること、を含む方法。