JP2004082734A - インクジェット印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】　インクジェット画像の耐久性および画質を改良したインクジェット印刷方法を提供すること。
【解決手段】　ａ）インクジェット画像を含む画像受容層を有す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、およびｂ）該画像受容層の表面を覆って水分散性のスメクタイト粘度微粒子のオーバーコート層を設けることを含んでなる、インクジェット画像の耐久性および画質を改良するためのインクジェット印刷方法。
【選択図】　　　なし

Description

　本発明はインクジェット画像の耐久性および画質を改良するためのインクジェット印刷方法に関する。

　インクジェット印刷は、デジタル信号に応答する画像記録要素に一画素ずつインク小滴を付着することによって画像を形成する非衝撃性方法である。所望の画像を得るために、画像記録要素へのインク小滴の付着を制御するために利用することができる各種の方法がある。連続インクジェットとして知られる一つの方法では、小滴の連続流が投入され、そして画像記録要素の表面に画像様に偏向され、一方、非画像形成小滴は捕捉され、そしてインク溜めに戻される。ドロップオンデマンド（ＤＯＤ）型インクジェットとして知られる別の方法では、所望の画像を形成するために、個々のインク小滴が画像記録要素に要求されたとおりに噴射される。ＤＯＤ型印刷でのインク小滴の噴射を制御する一般的な方法は圧電変換器および感熱バブル形成を含む。インクジェットプリンターは、工業的なラベル付けから事務文書の少量印刷およびピクトリアルな画像形成に及ぶ市場に亙って広範な用途を見出している。

　各種のインクジェットプリンターに用いるインクは色素ベースまたは顔料ベースのどちらかに分類することができる。色素はキャリヤー媒体によって分子的に分散されているかまたは溶媒和されている着色剤である。キャリヤー媒体は室温で液体または固体であることができる。一般的に用いられるキャリヤー媒体は水または水と有機共溶媒との混合物である。個々の色素分子はキャリヤー媒体の分子によって囲まれている。色素ベースインクでは、顕微鏡で観察できる微粒子は存在しない。色素ベースインクジェットインク技術分野で数多くの新しい進歩があったけれども、そのようなインクは、まだ、例えば普通紙での低光学濃度、耐光性不足および幾つかの多孔性画像受容層での耐オゾン性不足のような欠陥に悩んでいる。水がキャリヤー媒体として用いられる場合、そのようなインクは、また、耐水性が悪いという欠点を有する。

　米国特許第６，０８７，０５１号明細書は、水性ポリウレタン樹脂または水性ポリアクリル樹脂の保護オーバーコート層を有するインクジェット記録要素に関する。しかしながら、そのようなオーバーコート層は画質を改良しない。

米国特許第６，０８７，０５１号明細書

　本発明の目的は、インクジェット画像の耐久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。本発明の別の目的は、画質が改良されたインクジェット印刷方法を提供することである。

　これらおよび他の目的は、ａ）インクジェット画像を含む画像受容層を有す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、およびｂ）その画像受容層の表面を覆って水分散性のスメクタイト粘度微粒子のオーバーコート層を設けることを含んでなる、インクジェット画像の耐久性および画質を改良するためのインクジェット印刷方法を包含する本発明に従って達成される。

　インクジェット画像の耐久性および画質がスメクタイト粘度微粒子のオーバーコート層を用いて改良されることを見出した。

　本発明の好ましい態様では、スメクタイト粘度はモンモリロナイト、ヘクトライトまたはサポナイトである。別の好ましい態様では、スメクタイト粘度は合成スメクタイトまたは層状含水珪酸マグネシウムを含む。スメクタイト粘度オーバーコート層は意図する目的のためにどのような厚さで塗布することもできる。一般的に、オーバーコート層の厚さが０．１〜１００μｍ、好ましくは０．２５〜２５μｍである場合、良い結果が得られる。

　本発明を用いて保護される画像を作成するために用いられるインクジェットインクは当該技術分野でよく知られている。一般的に、インクジェット印刷に用いられるインク組成物は、溶媒またはキャリヤー液体、色素または顔料、保湿剤、浸透剤、緩衝剤、有機溶剤、洗浄剤、増粘剤、防腐剤等を含有する。溶媒またはキャリヤー液体は水単独であることができ、または例えば多価アルコールのような他の水混和性溶媒と混合した水であることができる。例えば多価アルコールのような有機物質が主なキャリヤーまたは溶媒液体であるインクもまた使用することができる。水と多価アルコールとの混合溶媒は特に有用である。そのような組成物中で用いられる色素は、一般的に、水溶性直接または酸型色素である。そのような液体組成物は、例えば米国特許第４，３８１，９４６号；同第４，２３９，５４３号および同第４，７８１，７５８号明細書を含めて従来技術に広範囲に記載されている。

　既知のインクジェット画像受容層またはインク溶媒受容層のいずれも本発明に用いることができる。例えば、これらの層は、例えばシリカ、改質シリカ、粘土またはアルミナのような無機酸化物微粒子、例えば熱可塑性または熱硬化性ポリマーから成るビーズのような可溶性ビーズ、非可溶性有機ビーズ、例えば天然に存在する親水性コロイドおよびガム質（例えばゼラチン、アルブミン、グアー、キサンタン、アラビアゴム、キトサン、澱粉およびそれらの誘導体等）のような親水性ポリマー、例えば機能性蛋白質、機能性ガム質並びに澱粉、およびセルロースエーテル並びにそれらの誘導体のような天然ポリマーの誘導体、例えばポリビニルオキサゾリン、ポリビニルメチルオキサゾリン、ポリオキシド、ポリエーテル、ポリエチレンイミン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミドおよびポリビニルピロリドンを含むｎ−ビニルアミド、およびポリビニルアルコール、その誘導体並びにコポリマーのような合成ポリマー、およびこれらの物質の組み合わせから主として成ることができる。親水性のポリマー、無機酸化物微粒子、および有機ビーズは、基板上の１または複数の層に存在することができ、そして一つの層内で各種の組み合わせで存在することができる。

　本発明で用いることができる、光沢のある非多孔性画像受容層またはインク溶媒受容層を有するインクジェット記録要素の例は、ＨＰプレミアムインクジェット光沢紙（HP Premium Inkjet Glossy Paper（商標））およびＨＰプレミアムプラス写真紙、光沢メディア（HP Premium Plus Photo paper,Glossy Media（商標））を含む。

　セラミック微粒子または硬いポリマー微粒子の添加によって、塗布中に泡立てることまたはブローイングによって、または非溶媒の添加によって層中で相分離を引き起こすことによって、親水性ポリマーを含む画像受容層またはインク溶媒受容層に多孔構造を導入することができる。小さな孔径の光沢のある多孔性画像受容層またはインク溶媒受容層を有するインクジェット記録要素の市販例は、コダックプロフェッショナルインスタント−ドライ写真光沢紙（Kodak Professional Instant-Dry Photographic Glossy Paper（商標））、コニカＱＰ写真質インクジェット紙（Konica QP Photo Quality Ink Jet Paper（商標））およびエプソンプレミアム光沢写真紙（Epson Premium Glossy Photo Paper（商標））がある。大きな孔径の低表面光沢またはつや消し画像受容層を有する紙は、通常、コート紙と呼ばれている。ボンド紙は、多孔性基板もまた画像受容層およびインク溶媒受容層として作用する例である。

　実際には、画像受容層、インク溶媒受容層およびオーバーコートに各種の添加剤を用いることができる。これらの添加剤は、表面活性剤、界面活性剤（塗布性を改良するため、および乾燥塗布膜の表面張力を調整するため）、ｐＨを制御するための酸または塩基、静電防止剤、沈殿防止剤、塗布膜を架橋するための架橋剤、酸化防止剤、紫外線安定化剤、光安定化剤等を含む。加えて、耐水性を改良するために媒染剤を少量（層基準で２〜１０質量％）添加することができる。有用な媒染剤は米国特許第５，４７４，８４３号明細書に開示されている。

　画像受容層、インク溶媒受容層およびオーバーコート層を含めて上述の層は、当該技術分野で一般的に用いられている透明なまたは不透明な材料に慣用の塗布手段によって塗布することができる。塗布方法は吹付け塗布、巻き線ロッド塗布、スロット塗布、スライドホッパー塗布、グラビア塗布、流し塗布等を含むことができるが、これらに限定されない。これらの方法の幾つかは、両方の層の同時塗布を考慮に入れており、製造コストの観点から好ましい。

　画像受容層は、意図する目的に効果的などのような量ででも存在することができる。一般的に、５〜３０μｍ、好ましくは８〜１５μｍの乾燥厚さに相当する５〜３０ｇ／ｍ²、好ましくは８〜１５ｇ／ｍ²の量で存在する場合、良い結果が得られる。別の態様では、画像受容層は厚さが１μｍと１００μｍとの間である。

　本発明で用いることができる天然に存在するスメクタイト粘土の一つの型はモンモリロナイトであり、そして別の型はベントナイトである。合成粘土を作ることができ、それは、英国特許第１０５４１１１号、同第１２１３１２２号および米国特許第４，０４９，７８０号明細書に開示されているように、構造および組成の両方で天然粘土鉱物のヘクトライトに非常によく似ている。合成スメクタイト粘土は自然の不純物がなく、制御された条件下で調製される。そのような合成スメクタイト粘土は、英国のラポルテ工業（Laporte Industries,Ltd）によって、その米国子会社（Southern Clay Products,Inc）を通して、ラポナイト（Laponite（商標））の商品名で商業的に市場で売られている。それは層状含水珪酸マグネシウムであり、層状含水珪酸マグネシウムは、部分的に例えばリチウム、ナトリウムまたはカリウムのような一価イオンによって置換されているマグネシウムイオンが酸素および／または水酸イオン（幾らかはフッ素イオンによって置換されていてもよい）と配位結合した八面体であり、中央が八面体のシートを形成している。そのような八面体のシートが、二つの珪素イオン四面体シート（珪素イオンが酸素と配位結合して四面体になっている）によって挟まれている。

　ラポナイトには例えばＲＤ、ＲＤＳ、Ｊ、Ｓ等のように多数のグレードがあり、各々が独特の特性を有しており、本発明に用いることができる。ラポナイトの典型的な化学分析値および物理的特性を、ラポナイト製品公報より以下に示す。

　ラポナイトは、脱イオン水分散体中で側面寸法が２５〜５０ｎｍ、厚さが１〜５ｎｍの小さな板状体に細分される。ラポナイトの一般的な濃度は、印刷画像をオーバーコートするために用いる場合、０．１〜１０％であることができる。

　粘土オーバーコート層は、個々のサーマルもしくは圧電プリントヘッドによって、または例えば噴霧バーのような画像に均等に材料を塗布する他の如何なる方法によっても本発明に従ってインクジェット画像に設けることができる。オーバーコート層を設ける方法は米国特許第６，１７６，５７４号および同第６，２５４，２３０号明細書に開示されている。オーバーコート層を設ける他の方法は粘土の液体分散体を入れた容器に要素を浸漬することまたは記録要素の上面に粘土分散体を押出すことを含む。

　一般的に、オーバーコート層は０．１〜１００μｍ、好ましくは０．２５〜２５μｍの乾燥厚さで存在することができる。

　本発明に用いるインクジェット記録要素の支持体は、例えば樹脂コート紙および積層紙基材系支持体を含めた紙、ならびに例えば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、酢酸セルロース、およびテスリン（Teslin（商標））の商品名でＰＰＧインダストリー社（PPG Industries,Inc.）から販売されているポリマー含有材料、タイベック（Tyvec（商標））合成紙（デュポン）、オパライト（Oppalyte（商標））フィルム（モービルケミカル社）および米国特許第５，２４４，８６１号明細書に挙げられている他の複合フィルム等の微多孔性材料のようなポリマーに基づく透明、不透明および半透明（昼／夜）支持体を含むプラスチックフィルム支持体のようなインクジェット受容体に通常用いられている支持体のいずれであってもよい。

　本発明に用いる支持体は厚さが５０〜５００μｍ、好ましくは７５〜３００μｍであることができる。必要であれば、酸化防止剤、静電防止剤、可塑剤および他の既知の添加剤を支持体に混合することができる。好ましい態様では、紙またはポリエチレンテレフタレートどちらかが用いられる。

　支持体への画像受容層の接着性を改良するために、画像受容層を塗布する前に支持体表面をコロナ放電処理することができる。

　加えて、画像受容層の接着性を増加するために、例えばハロゲン化フェノールまたは部分加水分解塩化ビニル−酢酸ビニルコポリマーから形成した層のような下塗り層を支持体の表面に設けることができる。下塗り層を用いる場合、厚さ（即ち、乾燥塗布厚さ）は２μｍ未満であるのが好ましい。

　以下に本発明を説明するために実施例を示す。

［インクジェットプリントの印刷］
　以下に記載したようなカラーおよびブラック色素または顔料を基礎としたインクを有する特定のプリンターおよびカートリッジを用いて、異なった受容体上に各種のカラーパッチを各種の濃度で印刷した。

［プリンターおよびインク組み合わせ］
　１．ＨＰ５１５２９ａブラック顔料インクカートリッジおよびＨＰ５１６４９ａ三色色素インクカートリッジを備えたＨＰデスクジェット６８０（商標）デスクトッププリンター。

　２．ＨＰ５１６４５ａブラック顔料インクカートリッジおよびＨＰＣ６５７８ａ三色色素インクカートリッジを備えたＨＰデスクジェット９９０（商標）デスクトッププリンター。

　３．エプソン＃Ｔ０１９２０１−ブラック色素インクカートリッジおよびエプソン＃０２０２０１−三色色素インクカートリッジを備えたエプソンスタイラスカラー８８０（商標）デスクトッププリンター。

　４．レックスマーク（Lexmark）１２Ａ１９７０ブラック色素インクカートリッジおよびレックスマーク１５Ｍ０１２０三色色素インクカートリッジを備えたレックスマークＺ５１（商標）デスクトッププリンター。

［受容体］
　Ａ．ＨＰプレミアムインクジェット光沢紙
　Ｂ．ＨＰプレミアムプラス写真紙、光沢
　Ｃ．コダックプロフェッショナルインスタント−ドライ写真光沢紙
　Ｄ．コニカＱＰ写真質インクジェット紙
　Ｅ．エプソンプレミアム光沢写真紙
　Ｆ．ハンマーミルタイダルＤＰボンド紙（Hammermill Tidal DP Bond Paper（商標））

　Ｇ．コロナ放電処理した樹脂コート紙支持体上に塗布した、３８．７ｇのクロスフィールド（Crossfield）によって供給されるガシル（Gasil（商標））２３Ｆ、５８．３ｇの日本合成によって供給されるゴーセノール（Gohsenol（商標））ＧＨ−１７、０．６ｇのオシスペシャルティーズ（OSi Specialties）によって供給されるシルベット（Silwet（商標））Ｌ７６０２および２．４ｇのオーリンによって供給されるオーリン（Olin（商標））１０Ｇを含有する厚さ２４μｍの画像受容層から成る実験用試作塗布紙。
　Ｈ．コダックインクジェット透明フィルム（Kodak Inkjet Transparency Film（商標））

［コントロール要素Ｃ−１〜Ｃ−２４］
　下記の表１に記載したインク−プリンター組み合わせを用いてこれらの要素を印刷した。

［本発明要素１〜２４］
　これらの要素は、脱イオン水と混合して３％ゲルにしたラポナイトＲＤ（Southern Clay Product Co.（Gonzales,TX））でオーバーコートして、ホッパーコーティングナイフを用いて厚さ２μｍの層を形成したこと以外はコントロール要素と同じであった。

［検査］
（光学濃度）
　カラーパッチの反射濃度をグレタグマックベス・スペクトロリノ（GretagMacbeth Spectrolino（商標））濃度計により測定して、結果を下記の表２に示した。カラーパッチの透過濃度をエクス−ライト３１０（X-Rite 310（商標））濃度計により測定して、結果を下記の表３に示した。

（グロス）
　要素の２０°および６０°グロスをマイクロ−ＴＲＩ−グロスメーター（micro-TRI-glossmeter（商標））（BYK Gardner製造）により測定して、結果を下記の表２に示した。

　上記結果は、画像の光学濃度および光沢がオーバーコートの適用後、大いに増大していることを示している。この増大は異なったインクと共に異なったプリンターを用いて異なった媒体に印刷した画像にあまねく観察される。

　上記結果は、透明媒体に印刷した画像の透過濃度もまた、オーバーコートの適用後大いに増大している。

（オゾン耐性）
　約２．５４ｃｍ×２０ｃｍまたはより小さい細長い小片状の要素を、総流量約５０リットル／分で５ｐｐｍのオゾンを送入している露点が１１℃の室に入れた。各サンプルのカラー濃度を６５時間オゾンに曝露した前後で測定した。オゾン曝露後の光学濃度を下記の表４に示す。それは同じ要素について表２の光学濃度と比較されるべきである。

（ブロッキング）
　約７．６ｃｍ×７．６ｃｍの正方形の要素を７０℃／５０％ＲＨのオーブンに入れ、３０分間平衡させた。二つの濃度パッチを画像面が向き合うように置いた。そのパッチを金属製の箱に挿入し、そして１キログラムの蓋をした。そのサンプルを６時間オーブンの中に置いた。オーブンから取り出し、そして箱から取り出した後、そのサンプルを少なくとも３０分間冷やした。最後に、そのサンプルをゆっくりと引き剥がし、そしてその性能を下記に記載したように評価した。

　　　合格：付着していないかまたは画像質低下のない幾らかの付着
　　　不合格：付着しているかまたは画像質低下のある幾らかの付着
結果を下記の表４に示す。

　表２および４において同じ要素を比較すると、上記の結果は、オーバーコートを有する画像がオーバーコートを有しない画像に比較してオゾン加速テスト後にその光学濃度を失っていなかった。オーバーコートは熱および圧力から画像を良好に保護している。オーバーコートを有する印刷物は、オーバーコートを有しない印刷物に比較してブロッキングテスト後に如何なる画像質低下も示さない。

Claims (2)

1. 　ａ）インクジェット画像を含む画像受容層を有す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、およびｂ）該画像受容層の表面を覆って水分散性のスメクタイト粘度微粒子のオーバーコート層を設けることを含んでなる、インクジェット画像の耐久性および画質を改良するためのインクジェット印刷方法。
2. 　ａ）インクジェット画像を有する画像受容層、およびｂ）水分散性のスメクタイト粘度微粒子の層をａ）、ｂ）の順序で有する支持体を含んでなるインクジェット要素。