JP2005119276A - 画像記録方法並びに装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 色材を溶媒に良好に分散することができるブロック高分子化合物物及びそれを含有するインク組成物を提供する。
【解決手段】 下記一般式で表される繰り返し単位構造を有するブロック高分子化合物およびブロック高分子化合物、溶媒または分散媒、および色材を含有するインク組成物。
【化1】
Figure 2005119276

(Aは炭素原子数1から15までの直鎖状または分岐状の置換されていてもよいアルキレン基、mは0から30の整数、Bは単結合または置換されていてもよいアルキレン、Dは芳香族環構造、nは1から10までの整数、Rは水素原子、置換されていてもよいアルキル基または芳香族環構造を表す。)
【選択図】 なし

Description

本発明は、定着性や耐候性の改善されたインクジェット記録方法およびそれを利用した装置に関する。
近年、デジタル印刷技術は非常な勢いで進歩している。このデジタル印刷技術は、電子写真技術、インクジェット技術と言われるものがその代表例であるが、近年オフィス、家庭等における画像形成技術としてその存在感をますます高めてきている。
インクジェット技術はその中でも直接記録方法として、コンパクト、低消費電力という大きな特徴がある。また、ノズルの微細化等により急速に高画質化が進んでいる。インクジェット技術の一例は、インクタンクから供給されたインクをノズル中のヒーターで加熱することで蒸発発泡し、インクを吐出させて記録媒体に画像を形成させるという方法である。他の例はピエゾ素子を振動させることでノズルからインクを吐出させる方法である。
これらの方法に使用されるインクは通常染料水溶液が用いられるため、色の重ね合わせ時ににじみが生じたり、記録媒体上の記録箇所に紙の繊維方向にフェザリングと言われる現象が現れたりする場合があった。また、主に染料が色材として用いられるため耐候性の向上も切に求められている。これらを改善する目的で染料インクと顔料インクとの反応を用いている例[特許文献1:米国特許第5320668号公報]もある。しかしながら未だなお多くの改善が望まれている状況である。
米国特許第5320668号公報
インクにより画像を記録する工程と、両親媒性ブロック共重合体と溶媒とを含有する液体組成物を付与する付与工程とを有することを特徴とする画像記録方法ならびに装置、それに使用される組成物を提供しようとするものである。
本発明の第一は、媒体に画像を記録する方法であって、インクにより画像を記録する工程と、両親媒性ブロック共重合体と溶媒とを含有する液体組成物を付与する付与工程とを有することを特徴とする画像記録方法である。
また、本発明の第2の発明は、媒体に画像を記録するための装置であって、
インク組成物及び両親媒性ブロック共重合体と溶媒とを含有する液体組成物にエネルギーを作用させて、液体組成物を付与するための付与手段と、前記付与手段を駆動するための駆動手段とを備えたことを特徴とする画像記録装置である。
本発明によって、耐候性や定着性、光沢性等の画像記録特性の改善された画像記録方法及びそれに用いる装置ならびにそれに使用する液体組成物を提供することが可能となった。
1.インクジェット記録方法
本発明の第一のインクジェット記録方法について説明する。本発明の第一は、インクジェット記録方法において、インクを被記録媒体に画像記録したあとにもしくは画像記録する前に両親媒性ブロック共重合体と溶媒を含有する液体組成物を吐出、記録するインクジェット記録方法である。
まず、インクジェット記録方法、装置について説明する。
インクジェット記録方式、装置については公知の方法が用いられ、特に限定はないが、以下このインクジェット記録装置、記録方法について図1を参照して概略を説明する。但し、図1はあくまでも構成の一例であり、本願発明を限定するものではない。
図1は、インクジェット記録装置の構成を示すブロック図である。図1は、ヘッドを移動させて被記録媒体に記録をする場合を示した。図1において、製造装置の全体動作を制御するCPU50には、ヘッド70をXY方向に駆動するためのX方向駆動モータ56およびY方向駆動モータ58がXモータ駆動回路52およびYモータ駆動回路54を介して接続されている。CPUの指示に従い、Xモータ駆動回路52およびYモータ駆動回路54を経て、このX方向駆動モータ56およびY方向駆動モータ58が駆動され、ヘッド70の被記録媒体に対する位置が決定される。図1に示されるように、ヘッド70には、X方向駆動モータ56およびY方向駆動モータ58に加え、ヘッド駆動回路60が接続されており、CPU50がヘッド駆動回路60を制御し、ヘッド70の駆動、即ちインクジェット用インクの吐出等を行う。さらに、CPU50には、ヘッドの位置を検出するためのXエンコーダ62およびYエンコーダ64が接続されており、ヘッド70の位置情報が入力される。また、プログラムメモリ66内に制御プログラムも入力される。CPU50は、この制御プログラムとXエンコーダ62およびYエンコーダ64の位置情報に基づいて、ヘッド70を移動させ、被記録媒体上の所望の位置にヘッドを配置してインクジェット用インクを吐出する。このようにして被記録媒体上に所望の描画を行うことができる。また、複数のインクジェット用インクを装填可能な画像記録装置の場合、各インクジェット用インクに対して上記のような操作を所定回数行うことにより、被記録媒体上に所望の描画を行うことができる。
また、インクジェット用インクを吐出した後、必要に応じて、ヘッド70を、ヘッドに付着した余剰のインクを除去するための除去手段(図示せず)の配置された位置に移動し、ヘッド70をワイピング等をして清浄化することも可能である。清浄化の具体的方法は、従来の方法をそのまま使用することができる。
描画が終了したら、図示しない被記録媒体の搬送機構により、描画済みの被記録媒体を新たな被記録媒体に置き換える。
なお、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態を修正または変形することが可能である。例えば、上記説明ではヘッド70をXY軸方向に移動させる例を示したが、ヘッド70は、X軸方向(またはY軸方向)のみに移動するようにし、被記録媒体をY軸方向(またはX軸方向)に移動させ、これらを連動させながら描画を行うものであってもよい。
本発明は、インクジェット用インクの吐出を行わせるために利用されるエネルギーとして熱エネルギーを発生する手段(例えば電気熱変換体やレーザ光等)を備え、上記熱エネルギーによりインクジェット用インクを吐出させるヘッドが優れた効果をもたらす。かかる方式によれば描画の高精細化が達成できる。本発明のインクジェット用インク組成物を使用することにより、更に優れた描画を行うことができる。
上記の熱エネルギーを発生する手段を備えた装置の代表的な構成や原理については、例えば、[米国特許第4723129号明細書],[同第4740796号明細書]に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型,コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体が保持され、流路に対応して配置されている電気熱変換体に、吐出情報に対応していて核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも1つの駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギーを発生せしめ、ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長および収縮により吐出用開口を介して液体を吐出させて、少なくとも1つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体の吐出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号としては、[米国特許第4463359号明細書],[同第4345262号明細書]に記載されているようなものが適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の[米国特許第4313124号明細書]に記載されている条件を採用すると、さらに優れた吐出を行うことができる。
ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体の組合せ構成(直線状液流路または直角液流路)の他に熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示する[米国特許第4558333号明細書],[米国特許第4459600号明細書]を用いた構成も本発明に含まれるものである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する[特開昭59−123670号公報]や熱エネルギーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示する[特開昭59−138461号公報]に基いた構成としても本発明の効果は有効である。すなわち、ヘッドの形態がどのようなものであっても、本発明によればインクジェット用インクの吐出を確実に効率よく行うことができる。
さらに、本発明の画像形成装置で被記録媒体の最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプのヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのようなヘッドとしては、複数のヘッドの組合せによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された1個のヘッドとしての構成のいずれでもよい。
加えて、シリアルタイプのものでも、装置本体に固定されたヘッド、または、装置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプのヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
さらに、本発明の装置は、液滴除去手段を更に有していてもよい。このような手段を付与した場合、更に優れた吐出効果を実現できる。
また、本発明の装置の構成として、予備的な補助手段等を付加することは本発明の効果を一層安定化できるので好ましい。これらを具体的に挙げれば、ヘッドに対してのキャッピング手段、加圧または吸引手段、電気熱変換体またはこれとは別の加熱素子、または、これらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手段、インクの吐出とは別の、吐出を行なうための予備吐出手段などを挙げることができる。
本発明に対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。
本発明の装置では、インクジェット用インクの吐出ヘッドの各吐出口から吐出されるインクの量が、0.1ピコリットルから100ピコリットルの範囲であることが好ましい。
また、本発明のインク組成物は、中間転写体にインクを印字した後、紙等の記録媒体に転写する記録方式等を用いた間接記録装置にも用いることができる。また、直接記録方式による中間転写体を利用した装置にも適用することができる。
2.インク組成物
上記したようなインクジェット記録方法、装置に対して、適当なインク組成物が用いられ、公知の方法により記録、印字または描画が行われる。インク組成物には通常色材と溶媒、添加剤が含有される。以下にその例を示す。
[色材]
本発明のインク組成物には、顔料および染料等の色材が含有される。この色材は公知のものが使用できる。
以下にインク組成物に使用する顔料および染料の具体例を示す。
顔料は、有機顔料および無機顔料のいずれでもよく、インクに用いられる顔料は、好ましくは黒色顔料と、シアン、マゼンタ、イエローの3原色顔料を用いることができる。なお、上記に記した以外の色顔料や、無色または淡色の顔料、金属光沢顔料等を使用してもよい。また、新規に合成した顔料を用いてもよい。以下に、黒、シアン、マゼンタ、イエローにおいて、市販されている顔料を例示する。
黒色の顔料としては、Raven1060、Raven1080、Raven1170、Raven1200、Raven1250、Raven1255、Raven1500、Raven2000、Raven3500、Raven5250、Raven5750、Raven7000、Raven5000 ULTRAII、Raven1190 ULTRAII(以上、商品名:コロンビアン・カーボン社製)、Black PearlsL、MOGUL−L、Regal400R、Regal660R、Regal330R、Monarch 800、Monarch 880、Monarch 900、Monarch 1000、Monarch 1300、Monarch 1400(以上、商品名:キャボット社製)、Color Black FW1、Color Black FW2、Color Black FW200、Color Black 18、Color Black S160、Color Black S170、Special Black 4、Special Black 4A、Special Black 6、Printex35、PrintexU、Printex140U、PrintexV、Printex140V(以上商品名:デグッサ社製)、No.25、No.33、No.40、No.47、No.52、No.900、No.2300、MCF−88、MA600、MA7、MA8、MA100(以上商品名:三菱化学社製)等を挙げることができるが、これらに限定されない。
シアン色の顔料としては、C.I.Pigment Blue−1、C.I.Pigment Blue−2、C.I.Pigment Blue−3、C.I.Pigment Blue−15、C.I.Pigment Blue−15:2、C.I.Pigment Blue−15:3、C.I.Pigment Blue−15:4、C.I.Pigment Blue−16、C.I.Pigment Blue−22、C.I.Pigment Blue−60(以上商品名)等が挙げられるが、これらに限定されない。
マゼンタ色の顔料としては、C.I.Pigment Red−5、C.I.Pigment Red−7、C.I.Pigment Red−12、C.I.Pigment Red−48、C.I.Pigment Red−48:1、C.I.Pigment Red−57、C.I.Pigment Red−112、C.I.Pigment Red−122、C.I.Pigment Red−123、C.I.Pigment Red−146、C.I.Pigment Red−168、C.I.Pigment Red−184、C.I.Pigment Red−202、C.I.Pigment Red−207(以上商品名)等が挙げられるが、これらに限定されない。
イエロー色の顔料としては、C.I.Pigment Yellow−12、C.I.Pigment Yellow−13、C.I.Pigment Yellow−14、C.I.Pigment Yellow−16、C.I.Pigment Yellow−17、C.I.Pigment Yellow−74、C.I.Pigment Yellow−83、C.I.Pigment Yellow−93、C.I.Pigment Yellow−95、C.I.Pigment Yellow−97、C.I.Pigment Yellow−98、C.I.Pigment Yellow−114、C .I.Pigment Yellow−128、C.I.Pigment Yellow−129、C.I.Pigment Yellow−151、C.I.PigmentYellow−154等(以上商品名が挙げられるが、これらに限定されない。
また、水に自己分散可能な顔料も使用できる。水分散可能な顔料としては、顔料表面にポリマーを吸着させた立体障害効果を利用したものと、静電気的反発力を利用したものとがあり、市販品としては、CAB−0−JET200、CAB−0−JET300(以上商品名:キャボット社製)、Microjet Black CW−1(商品名:オリエント化学社製)等が挙げられる。
インク組成物に顔料を用いる場合、インク組成物の重量に対して、0.1〜50重量%が好ましい。顔料の量が、0.1重量%未満となると、十分な画像濃度が得られなくなり、50重量%を超えると画像の定着性が悪化する場合がある。さらに好ましい範囲としては0.5重量%から30重量%の範囲である。
また、顔料の変わりにもしくは合わせて染料も使用することができる。以下に述べるような直接染料、酸性染料、塩基性染料、反応性染料、食品用色素の水溶性染料、又は分散染料の不溶性色素を用いることができる。油溶性染料としては、C.I.ソルベントブルー,−33,−38,−42,−45,−53,−65,−67,−70,−104,−114,−115,−135;C.I.ソルベントレッド,−25,−31,−86,−92,−97,−118,−132,−160,−186,−187,−219;C.I.ソルベントイエロー,−1,−49,−62,−74,−79,−82,−83,−89,−90,−120,−121,−151,−153,−154(以上商品名)等が挙げられる。
例えば、水溶性染料としては、C.I.ダイレクトブラック,−17,−19,−22,−32,−38,−51,−62,−71,−108,−146,−154;C.I.ダイレクトイエロー,−12,−24,−26,−44,−86,−87,−98,−100,−130,−142;C.I.ダイレクトレッド,−1,−4,−13,−17,−23,−28,−31,−62,−79,−81,−83,−89,−227,−240,−242,−243;C.I.ダイレクトブルー,−6,−22,−25,−71,−78,−86,−90,−106,−199;C.I.ダイレクトオレンジ,−34,−39,−44,−46,−60;C.I.ダイレクトバイオレット,−47,−48;C.I.ダイレクトブラウン,−109;C.I.ダイレクトグリーン,−59(以上商品名)等の直接染料、
C.I.アシッドブラック,−2,−7,−24,−26,−31,−52,−63,−112,−118,−168,−172,−208;C.I.アシッドイエロー,−11,−17,−23,−25,−29,−42,−49,−61,−71;C.I.アシッドレッド,−1,−6,−8,−32,−37,−51,−52,−80,−85,−87,−92,−94,−115,−180,−254,−256,−289,−315,−317;C.I.アシッドブルー,−9,−22,−40,−59,−93,−102,−104,−113,−117,−120,−167,−229,−234,−254;C.I.アシッドオレンジ,−7,−19;C.I.アシッドバイオレット,−49(以上商品名)等の酸性染料、
C.I.リアクティブブラック,−1,−5,−8,−13,−14,−23,−31,−34,−39;C.I.リアクティブイエロー,−2,−3,−13,−15,−17,−18,−23,−24,−37,−42,−57,−58,−64,−75,−76,−77,−79,−81,−84,−85,−87,−88,−91,−92,−93,−95,−102,−111,−115,−116,−130,−131,−132,−133,−135,−137,−139,−140,−142,−143,−144,−145,−146,−147,−148,−151,−162,−163;C.I.リアクティブレッド,−3,−13,−16,−21,−22,−23,−24,−29,−31,−33,−35,−45,−49,−55,−63,−85,−106,−109,−111,−112,−113,−114,−118,−126,−128,−1 30,−131,−141,−151,−170,−171,−174,−176,−177,−183,−184,−186,−187,−188,−190,−193,−194,−195,−196,−200,−201,−202,−204,−206,−218,−221;C.I.リアクティブブルー,−2,−3,−5,−8,−10,−13,−14,−15,−18,−19,−21,−25,−27,−28,−38,−39,−40,−41,−49,−52,−63,−71,−72,−74,−75,−77,−78,−79,−89,−100,−101,−104,−105,−119,−122,−147,−158,−160,−162,−166,−169,−170,−171,−172,−173,−174,−176,−179,−184,−190,−191,−194,−195,−198,−204,−211,−216,−217;C.I.リアクティブオレンジ,−5,−7,−11,−12,−13,−15,−16,−35,−45,−46,−56,−62,−70,−72,−74,−82,−84,−87,−91,−92,−93,−95,−97,−99;C.I.リアクティブバイオレット,−1,−4,−5,−6,−22,−24,−33,−36,−38;C.I.リアクティブグリーン,−5,−8,−12,−15,−19,−23;C.I.リアクティブブラウン,−2,−7,−8,−9,−11,−16,−17,−18,−21,−24,−26,−31,−32,−33(以上商品名)等の反応染料;
C.I.ベーシックブラック,−2;C.I.ベーシックレッド,−1,−2,−9,−12,−13,−14,−27;C.I.ベーシックブルー,−1,−3,−5,−7,−9,−24,−25,−26,−28,−29;C.I.ベーシックバイオレット,−7,−14,−27;C.I.フードブラック,−1,−2(以上商品名)等が挙げられる。
インク組成物に染料を用いる場合、インクの重量に対して、0.1〜50重量%が好ましい。
[添加剤]
インク組成物には、必要に応じて、種々の添加剤、助剤等を添加することができる。添加剤の一つとして、顔料を溶媒中で安定に分散させる分散安定剤がある。分散が不十分である場合には、他の分散安定剤を添加してもよい。
他の分散安定剤として、親水性疎水性両部を持つ樹脂あるいは界面活性剤を使用することが可能である。親水性疎水性両部を持つ樹脂としては、例えば、親水性モノマーと疎水性モノマーの共重合体が挙げられる。
親水性モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、または前記カルボン酸モノエステル類、ビニルアルコール、アクリルアミド、、疎水性モノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン等のスチレン誘導体、ビニルシクロヘキサン、ビニルナフタレン誘導体、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類等が挙げられる。共重合体は、ランダム、ブロック、およびグラフト共重合体等の様々な構成のものが使用できる。もちろん、親水性、疎水性モノマーとも、前記に示したものに限定されない。
界面活性剤としては、アニオン性、非イオン性、カチオン性、両イオン性活性剤を用いることができる。
アニオン性界面活性剤としては、脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルアリールスルホン酸塩、アルキルジアリールエーテルジスルホン酸塩、ジアルキルス ルホコハク酸塩、アルキルリン酸塩、ナフタレンスルホン酸フォルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル塩、グリセロールボレイト脂肪酸エステル等が挙げられる。
非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンオキシプロピレンブロックコポリマー、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、フッ素系、シリコン系等が挙げられる。
カチオン性活性剤としては、アルキルアミン塩、第4級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、アルキルイミダゾリウム塩等が挙げられる。
両イオン性界面活性剤としては、アルキルベタイン、アルキルアミンオキサイド、ホスファジルコリン等が挙げられる。
なお、界面活性剤についても同様、前記に限定されるものではない。
さらに、必要に応じて水性溶剤を添加することができる。特にインクジェット用インクに用いる場合、水性溶剤は、インクのノズル部分での乾燥、インクの固化を防止するために用いられ、水単独または水と混合して用いることができる。
水性溶剤は、上述のものをそのまま使用することができる。その含有量としては、インクの場合、インクの全重量の0.1〜60重量%、好ましくは1〜40重量%の範囲である。
その他の添加剤としては、例えばインクとしての用途の場合、インクの安定化と記録装置中のインクの配管との安定性を得るためのpH調整剤、記録媒体へのインクの浸透を早め、見掛けの乾燥を早くする浸透剤、インク内での黴の発生を防止する防黴剤、インク中の金属イオンを封鎖し、ノズル部での金属の析出やインク中で不溶解性物の析出等を防止するキレート化剤、記録液の循環、移動、あるいは記録液製造時の泡の発生を防止する消泡剤、酸化防止剤、防カビ剤、粘度調整剤、導電剤、紫外線吸収剤等も添加することができる。
インク組成物には、上記以外の成分を含有することを妨げない。インク組成物を調製するには、例えば、上記構成成分を混合し、均一に溶解又は分散することにより調製することができる。たとえば、構成成分の複数を共溶剤で均一に混合し、水相あるいは非水相へ転相し、サンドミルやボールミル、ホモジナイザー、ナノマーザー等により分散しインク母液を作成し、これに溶媒や添加剤を加え物性を調整することにより調整することができる。
3.両親媒性ブロック共重合体と溶媒とを含有する液体組成物
本発明の第一は、以上述べてきたインクを記録したのちもしくは記録する前に、両親媒性ブロック共重合体と溶媒を含有する液体組成物を吐出、記録するインクジェット記録方法である。該組成物は色材を含有しないことが好ましい。ブロック共重合体はブロックポリマー、ブロックコポリマーとも呼ばれる。本発明は、たとえば、被記録媒体上に少なくとも色材が記録された状態の上に、両親媒性ブロック共重合体と溶媒を含有し色材を含有しない液体組成物を記録する方法であり、色材の上面に両親媒性ブロック共重合体の層を形成することとなる。両親媒性ブロック共重合体と溶媒を含有し色材を含有しない液体組成物は全面記録しても良いし、部分的に記録しても良い。両親媒性ブロック共重合体が形成するポリマー層は均一であってもなくてもよく、断続的であってもよい。
また上記と異なる例としては、被記録媒体上に少なくともインク組成物が記録された後もしくはされる前に、両親媒性ブロック共重合体と溶媒を含有し色材を含有しない液体組成物を記録する方法であり、インク組成物と両親媒性ブロック共重合体を含む液体組成物が反応しブリード、フェザリングを改善する画像記録方法である。両親媒性ブロック共重合体と溶媒を含有し色材を含有しない液体組成物は全面記録しても良いし、部分的に記録しても良い。両親媒性ブロック共重合体が形成するポリマー層は均一であってもなくてもよく、断続的であってもよい。
さらに異なる例としては、被記録媒体上に少なくともインク組成物が記録される前、された後どちらでもよいが、両親媒性ブロック共重合体と溶媒を含有し色材を含有しない液体組成物をインク組成物により記録されない箇所に記録する方法であり、インク組成物により記録された部分と両親媒性ブロック共重合体を含む液体組成物により記録された部分の記録特性をより整合させる画像記録方法であり、たとえば光沢性などを整合することが可能である。この場合インク組成物は顔料インクが好ましく用いられ、さらに好ましくは両親媒性ブロック共重合体を含むインク組成物であることが好ましく、さらに好ましい一例としては色材を含有しない前記液体組成物に使用されたと同種の両親媒性ブロック共重合体を含有するインク組成物であることが好ましい。ここに使用され両親媒性ブロック共重合体と溶媒を含有し色材を含有しない液体組成物は全面記録しても良いし、部分的に記録しても良い。両親媒性ブロック共重合体が形成するポリマー層は均一であってもなくてもよく、断続的であってもよい。
本発明においては、一つには両親媒性ブロック共重合体と溶媒を含有し色材を含有しない液体組成物が形成する両親媒性ブロック共重合体によるポリマー層が色材を外部環境から保護する機能を発揮できる。すなわちインクにより記録された画像の耐候性を改善することが可能である。また、一つには擦過性等の色材の被記録媒体への定着性を改善することが可能である。また一つにはブリード、フェザリングを改善することができる。また一つには光沢性を好ましく調整することができる。
本発明の好ましい一形態としては、前記ブロック共重合体は高分子ミセルを形成するポリマーである場合であり、分子溶解状態の極力少ないブロック共重合体が好ましく、具体的には臨界ミセル濃度が0.01wt%以下であることが好ましい。さらに好ましくは臨界ミセル濃度が0.001wt%以下である。臨界ミセル濃度は、疎媒物質が分散される高分子の臨界濃度を観察する方法や、動的光散乱により、ミセル粒子が生成する同じく高分子の臨界濃度を観測することにより求めることができる。分子溶解しているポリマーが極力少なく高分子ミセルを形成するに好ましい疎媒セグメントの分子量が比較的大きいものが好ましく、具体的には繰り返し単位数として20以上、数平均分子量として5000以上が好ましい。さらに好ましくは繰り返し単位数として40以上、数平均分子量として8000以上が好ましい。数平均分子量はゲルパーミエイションクロマトグラフィーによって測定することができる。
次に本発明にさらに特徴的に用いられる成分であるブロック共重合体について説明する。具体的な例をあげると、アクリル、メタクリル系ブロックポリマー、ポリスチレンと他の付加重合系または縮合重合系のブロック共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシアルキレンのブロックを有するブロック共重合体等、ポリスチレンアクリル酸ナトリウム、メタクリル酸メチルとアクリル酸カリウム、ポリスチレンポリエチレングリコール等の良く知られているブロック共重合体のいずれも使用可能であり、従来から知られている両親媒性のブロックポリマーを用いることができる。本発明において、ブロック共重合体はAB、ABA、ABD等のブロック形態がより好ましい。A、B、Dはそれぞれ異なるブロックセグメントを示す。
また、本発明では、ブロック共重合体があるポリマー鎖にT字状に結合してグラフトポリマーとなっていてもよい。また、ブロック共重合体の各セグメントは共重合セグメントであってもよいし、その共重合の形態は限定されず、例えばランダムセグメントであってもグラジュエーションセグメントであってもよい。
両親媒性それぞれのブロックセグメントの重合比はモル比で1:100から100:1の範囲が好ましい。
本発明では、非記録媒体との接着性の観点で、ガラス転移点の低いポリマーが好ましく用いられ、好ましくは25℃以下のガラス転移温度を持つポリマー、さらに好ましくは0℃以下である。
本発明では、ポリアルケニルエーテル構造を含むブロック共重合体が好ましく用いられる。ポリアルケニルエーテルからなるブロック共重合体は一般にガラス転移温度が低く、場合によってはー20℃以下にもなり好ましく用いられる。特に好ましくはポリビニルエーテル構造を含むブロック共重合体である。ポリビニルエーテル構造を含むブロック共重合体、特にポリビニルエーテル構造からなるブロック共重合体はガラス転移温度が一般に低く、さらに以下にのべる重合方法を用いることにより精緻なブロック共重合体が生成される点でも、臨界ミセル濃度の観点、良好な両親媒性を発現する観点で好ましく用いられる。本発明に好ましく用いられるポリアルケニルエーテル構造を含む重合体の合成法は多数報告されているが(例えば[特開平11−080221号公報])、青島らによるカチオンリビング重合による方法([ポリマーブレタン誌 15巻、1986年 417頁]、[特開平11−322942号公報]、[特開平11−322866号公報])が代表的である。カチオンリビング重合でポリマー合成を行うことにより、ホモポリマーや2成分以上のモノマーからなる共重合体、さらにはブロックポリマー、グラフトポリマー、グラジュエーションポリマー等の様々なポリマーを、長さ(分子量)を正確に揃えて合成することができる。また、ポリアルケニルエーテルは、その側鎖に様々な官能基を導入することができる。カチオン重合法は、他にHI/I2 系、HCl/SnCl4 系等で行うこともできる。
また、ポリアルケニルエーテル構造を含むブロック共重合体の構造は、ポリアルケニルエーテル構造は、ビニルエーテルと前述したような他のポリマーからなる共重合体であってもよいが好ましくはポリアルケニルエーテルあるいはポリビニルエーテル構造からなるブロック共重合体である。 好ましく用いられるポリビニルエーテル構造を含むブロック共重合体は、以下の一般式(1)で表される繰り返し単位構造が持つことが好ましい。
一般式(1) −(CH2−CH(OR1)) (1)
[ただしR1は炭素数1から18までの直鎖、分岐または環状のアルキル基、または−(CH(R2)−CH(R3)−O)l−R4もしくは−(CH2)m−(O)n−R4から選ばれる。mはそれぞれ独立に1から12の整数から選ばれ、nは0または1である。またR2、R3はそれぞれ独立にH、もしくはCH3である。R4はH、炭素数1から6までの直鎖、分岐または環状のアルキル基、Ph、Pyr、Ph−Ph、Ph−Pyr、−CHO、−CH2CHO、−CO−CH=CH2、−CO−C(CH3)=CH2、CH2COOR5からなり、R4が水素以外である場合、炭素原子上の水素は、炭素数1から4の直鎖または分岐のアルキル基またはF、Cl、Brと、また芳香環中の炭素は窒素とそれぞれ置換することができる。R5はH、または炭素数1から5のアルキル基である。]
本発明で、−Phはフェニル基、−Pyrはピリジル基、−Ph−Phはビフェニル基、および−Ph−Pyrはピリジルフェニル基を表す。ピリジル基、ビフェニル基およびピリジルフェニル基については、可能な位置異性体のいずれのものであってもよい。
本発明では両親媒性のブロック共重合体が使用される。例えば、上記一般式(1)の繰り返し単位構造から、疎媒性のブロックセグメントと親媒性のブロックセグメントを選択、合成することにより得ることができる。また、グラフトポリマーの場合、例えば疎水性のポリマーセグメントを親媒性のポリマーにグラフト結合させることにより両親媒性のポリマーを得ることができる。媒質として好ましい例は水である。
本発明で用いられるブロック共重合体の分子量分布Mw(重量平均分子量)/Mn(数平均分子量)は2.0以下であることが好ましい。更に好ましくは1.6以下であり、更に好ましくは1.3以下である。
本発明で用いられるブロック共重合体の数平均分子量Mnは200以上である。好ましくは3000以上であり、100万を超えないほうが良い。数平均分子量が200未満である場合、機能物質の分散安定性が良くない場合がある。本発明のポリマーの数平均分子量、重量平均分子量は、体積排除クロマトグラフィー(別名 ゲルパーミエイションクロマトグラフィー/GPC)で測定することが可能である。また、本発明の組成物中に用いられるブロック共重合体の含有率は、発明のポリマー組成物の0.1wt%以上90wt%以下であり、好ましくは1wt%以上50wt%であり、0.1wt%未満の場合、機能物質の分散が十分でない場合が有り、90wt%を越える場合、粘度が高くなりすぎる場合がある。
本発明においては特徴的に両親媒性のブロック共重合体が用いられる。本発明においては好ましくは該両親媒性ブロック共重合体がミセルを形成した方が良い。ミセルを形成することにより、一定量のポリマー濃度においてインクジェット吐出に適した比較的低い粘度を実現することができる。また、疎水性のセグメントを持つことにより、被記録媒体の耐水性を向上することも可能である。
また、前記両親媒性ブロック共重合体が形成するミセル粒子の粒径が100nm以下であることが好ましい。粒径があまり大きくなりすぎると組成物の粘度が高くなりすぎる場合がある。
また、本発明の組成物は溶媒を含有する。本発明の組成物に含まれる溶媒は、特に限定されないが、組成物に含まれる成分を溶解、懸濁、分散できる媒体を意味する。本発明では、直鎖、分岐鎖、環状の各種脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、複素芳香族炭化水素などの有機溶媒、水性溶媒、水などが溶媒として使用でき、もちろんそれらの混合溶媒を使用することも可能である。
特に、本発明の組成物では水および水性溶媒を好適に使用することができる。水性溶媒の例としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリ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、ポリプロビレングリコール、グリセリン等の多価アルコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル、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等の多価アルコールエーテル類、N−メチル−2−ピロリドン、置換ピロリドン、トリエタノールアミン等の含窒素溶媒等を挙げることができる。また、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の一価アルコール類を用いることもできる。水のpHに関しても全ての範囲で使用可能であるが、好ましくはpHは1から14の間である。本発明中に用いられる溶媒の含有量は、1wt%以上99wt%以下であり、好ましくは10wt%以上99wt%以下である。1wt%未満の場合、組成物としての粘性が高くなりすぎる場合が有り、99wt%を越える場合、機能物質の機能が十分発揮できない場合がある。
また、本発明の組成物には上記以外の、例えば酸化防止剤、減粘剤、紫外線吸収剤、界面活性剤、防かび剤等の添加物を含有させることも可能である。
本発明の第2に発明のインクジェット装置について説明する。図1に説明した装置が具体例として挙げられるが、インクジェット装置としては、圧電素子を用いたピエゾインクジェット方式や、熱エネルギーを作用させて発泡し記録を行う熱インクジェット方式等、様々なインクジェット記録装置に適用できる。
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
実施例1
キヤノン社製BJC−600Jを用いて実験を行った。添付のマゼンダインクにより印字を行ったのち、次のブロックポリマーをもちいて、(イソブチルビニルエーテル(IBVE:Aブロック成分)と4−(2―ビニルオキシエトキシ)安息香酸ナトリウム(Bブロック成分)からなるABブロックポリマー、重合比A/B=200/30、数平均分子量35000、重量平均分子量43200(NMR、GPCを用いて同定した。)、ブロックポリマー5質量部、およびジエチレングリコール15質量部をイオン交換水250質量部に加え、さらにpHを9に調製し、超音波ホモジナイザーを用いて分散した。1μmのフィルターを通して加圧濾過し、調製した組成物を空のインクタンクに注入し、マゼンダで印字したと同じパターンをその上に印字した。この組成物の粘度は、レオロジカ社製粘弾性計で測定したところ、3.9cpsであった。
印字後5分経過の後、ラインマーカー強く2回こすったマゼンダ色の尾引きはなかった。印字部分の1週間後のOD(光学濃度)は98.2%の保持率であった。また、記録から3分後蒸留水を被記録媒体に10CCかけたがにじみはなかった。
上記ブロックポリマー組成物をブロックポリマーの濃度が0.0005wt%になるよう水で希釈し、大塚電子社製動的光散乱計DLS7000で、粒子生成を観測したところ、平均粒径が94nmの高分子ミセルを観測した。同時に臨界ミセル濃度が0.0005wt%以下であることがわかった。また混合溶媒で希釈したときも同様に臨界ミセル濃度は0.0005wt%以下であった。
実施例2
実施例1のポリマーを次のもの(2−ビフェニルオキシエチルビニルエーテルとイソブチルビニルエーテルの50:50ランダム共重合:Aブロックセグメントと4−(2―ビニルオキシエトキシ)安息香酸ナトリウム:Bブロックセグメント)からなるABブロックポリマー、重合比A/B=100/30、数平均分子量15000、重量平均分子量22200(NMR、GPCを用いて同定した。)に変えて、同様の実験を行ったところ、印字後5分経過の後、ラインマーカー強く2回こすったマゼンダ色の尾引きはなかった。印字部分の1週間後のODは97.5%の保持率であった。
上記ブロックポリマー組成物をブロックポリマーの濃度が0.0005wt%になるよう水で希釈し、大塚電子社製動的光散乱計DLS7000で、粒子生成を観測したところ、平均粒径が64nmの高分子ミセルを観測した。同時に臨界ミセル濃度が0.0005wt%以下であることがわかった。また混合溶媒で希釈したときも同様に臨界ミセル濃度は0.0005wt%以下であった。
比較例1
実施例1で行ったBJC−600Jによるテストをブロックポリマー組成物をあとから記録しないものを評価した。印字後5分経過の後、ラインマーカーで強く2回こすったマゼンダ色の尾引きがでた。印字部分の1週間後のODは88.1%の保持率であった。
比較例2
水溶性ポリマーである、数平均分子量15000のポリビニルアルコールを両親媒性ブロック共重合体の代わりに用いて、実施例1と同様に、インクによる記録後に塗布する組成物を調整した。この組成物の粘度は、レオロジカ社製粘弾性計で測定したところ、36.9cpsであった。ポリマー濃度を7倍に希釈して組成物を調整したところ、粘度は6.2cpsであった。これを用いて実施例1と同様にインクによる記録後、空のインクタンクに注入し、マゼンダで印字したと同じパターンをその上に印字した。3分後10CCの蒸留水をかけたところ、にじみが激しかった。
実施例3
実施例1で用いたブロック共重合体5重量部とPigment Blue−15:3を3重量部をDMF20重量を超音波分散器で分散し、純水70重量部を徐々に加えてシアン顔料分散体を得た。これにジエチレングリコール15質量部、グリセリン5重量部を加えたインク組成物を実施例1と同様にインクジェットプリンターで、キヤノン社製光沢紙PR101に8cm*8cmの正方形中に縦に2mmおきに2mm幅の線上のパターンをシアンインクで記録した。ついで実施例1で用いた色材を含有しないブロック共重合体を含有する組成物をインクジェットプリンターで前記8cm*8cmの正方形中にシアンインクの記録されていない2mm幅の部分のすべてに記録した。このもののグロスをグロス測定装置で縦じまと垂直方向20度の方向から測定した。記録媒体を1mmづつずらして50点測定したがグロス値の差は7%以内であった。
比較例3
実施例1で用いたブロック共重合体5重量部とPigment Blue−15:3を3重量部をDMF20重量を超音波分散器で分散し、純水70重量部を徐々に加えてシアン顔料分散体を得た。これにジエチレングリコール15質量部、グリセリン5重量部を加えたインク組成物を実施例1と同様にインクジェットプリンターで、キヤノン社製光沢紙PR101に8cm*8cmの正方形中に縦に2mmおきに2mm幅の線上のパターンをシアンインクで記録した。記録媒体を1mmづつずらして、シアンインクが記録された部分とされていない部分を1点づつ測定したがグロス値の差は32%であった。
インクジェット記録装置の構成を示すブロック図である。
符号の説明
20 インクジェット装置
50 CPU
52 Xモータ駆動回路
54 Yモータ駆動回路
56 X方向駆動モータ
58 Y方向駆動モータ
60 ヘッド駆動回路
62 Xエンコーダ
64 Yエンコーダ
66 プログラムメモリ
70 ヘッド

Claims (9)

  1. 媒体に画像を記録する方法であって、
    インクにより画像を記録する工程と、両親媒性ブロック共重合体と溶媒とを含有する液体組成物を付与する付与工程とを有することを特徴とする画像記録方法。
  2. 媒体に画像を記録する方法であって、
    インクにより画像を記録する工程と、前記インクが記録されない媒体上に、両親媒性ブロック共重合体と溶媒とを含有する液体組成物を付与する付与工程とを有することを特徴とする画像記録方法。
  3. 媒体に画像を記録する方法であって、
    インクにより画像を記録する工程と、前記インクが記録された媒体上に、両親媒性ブロック共重合体と溶媒とを含有する液体組成物を付与する付与工程とを有することを特徴とする画像記録方法。
  4. 前記両親媒性ブロック共重合体の臨界ミセル濃度が、0.01wt%以下であることを特徴とする請求項1から3いずれかに記載の画像記録方法。
  5. 前記ブロック共重合体が、ポリビニルエーテル繰り返し単位構造を有することを特徴とする請求項1から4いずれかに記載の画像記録方法。
  6. 前記両親媒性ブロック共重合体が形成するミセル粒子の粒径が、100nm以下であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の画像記録方法。
  7. 媒体に画像を記録するための装置であって、
    インク組成物及び両親媒性ブロック共重合体と溶媒とを含有する液体組成物にエネルギーを作用させて、液体組成物を付与するための付与手段と、前記付与手段を駆動するための駆動手段とを備えたことを特徴とする画像記録装置。
  8. 前記画像記録方法乃至画像記録装置に用いる両親媒性ブロック共重合体と溶媒とを含有する液体組成物。
  9. 色材を含有していない請求項8記載の液体組成物。

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