JP2011093313A - 画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】非多孔性基材上に、溶解度パラメータが20〜25MPa1/2である揮発性有機溶媒と、ガラス転移温度が25〜85℃である酸官能化ポリマーコロイド粒子と、表面の少なくとも一部がポリマーで被覆された顔料とを含むインク組成物を、インクジェット法により吐出して画像を形成する工程を有し、前記非多孔性基材の溶解度パラメータとインク組成物中の前記揮発性有機溶媒の溶解度パラメータとの差の絶対値が15MPa1/2以内である。
【選択図】なし
Description
<1> 非多孔性基材上に、溶解度パラメータ(SP値)が20〜25MPa1/2である揮発性有機溶媒と、ガラス転移温度が25〜85℃である酸官能化ポリマーコロイド粒子と、表面の少なくとも一部がポリマーで被覆された顔料とを含むインク組成物を、インクジェット法により吐出して画像を形成する工程を有し、前記非多孔性基材の溶解度パラメータ(SP値)と、インク組成物中の前記揮発性有機溶媒の前記溶解度パラメータ(SP値)との差の絶対値が15MPa1/2以内である画像形成方法である。
本発明の画像形成方法は、非多孔性基材上に、溶解度パラメータ(以下、「SP値」ともいう。)が20〜25MPa1/2である揮発性有機溶媒と、ガラス転移温度(以下、「Tg」ともいう。)が25〜85℃である酸官能化ポリマーコロイド粒子と、表面の少なくとも一部がポリマーで被覆された顔料とを含むインク組成物(以下、単に「インク」ともいう。)を、インクジェット法により吐出して画像を形成する工程(以下、「画像形成工程」ということがある。)を設け、非多孔性基材のSP値と、インク組成物中の揮発性有機溶媒のSP値との差の絶対値(|ΔSP|)が15MPa1/2以内となるように構成されたものである。なお、「||」は絶対値を表す。
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。
本発明の画像形成方法では、被記録媒体として、非多孔性基材が用いられる。非多孔性基材は、インクの吸収が少ない例えば普通紙、塗工紙などの紙類を除く基材であり、具体的には、表面におけるJIS P8140に準拠した吸水度試験による接触時間120秒間のコッブ吸水度が1g/m2以下である基材である。
これらの中でも、インクとの親和性が良く、本願の組合せにした場合に、インクが基材表面と馴染み易く、均質な画像が描画できる点で、ポリエチレンテレフタレートフィルム又はトリアセテートセルロースフィルムが好ましい。
画像形成に用いるインク組成物は、少なくとも、溶解度パラメータ(SP値)が20〜25MPa1/2である揮発性有機溶媒と、ガラス転移温度(Tg)が25〜85℃である酸官能化ポリマーコロイド粒子と、表面の少なくとも一部がポリマーで被覆された顔料とを含み、必要に応じて、他の成分を用いて構成することができる。
本発明におけるインク組成物は、SP値(溶解度パラメータ)が20〜25MPa1/2である揮発性有機溶媒の少なくとも一種を含有する。SP値の比較的低い揮発性有機溶媒を含有することにより、定着性、画像のベタツキ抑制効果が向上する。
中でも、定着性及び乾燥後の画像のベタツキ防止の観点から、揮発性有機溶媒のSP値としては、20〜24MPa1/2の範囲内が好ましい。
・ジエチレングリコールモノエチルエーテル(SP値:22.4MPa1/2)
・ジエチレングリコールモノブチルエーテル(SP値:21.5MPa1/2)
・トリエチレングリコールモノメチルエーテル(SP値:22.1MPa1/2)
・トリエチレングリコールモノエチルエーテル(SP値:21.7MPa1/2)
・トリエチレングリコールモノブチルエーテル(SP値:21.1MPa1/2)
・ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(SP値:21.3MPa1/2)
・トリプロピレングリコールモノメチルエーテル(SP値:20.4MPa1/2)
及び、下記の構造式(1)で表されるグリセリンのアルキレンオキシド付加物が好適に挙げられる。
(AO=EO又はPO(EO:PO=1:1)、SP値=20.1MPa1/2)
・HO(PO)3−H(SP値=24.7MPa1/2)
・HO(PO)7−H(SP値=21.2MPa1/2)
なお、EO、POは各々、エチレンオキシ基、プロピレンオキシ基を表す。
沸点は、上記同様の観点から、150〜250℃がより好ましい。
分解温度は、上記同様の観点から、300〜500℃がより好ましい。
2種類以上の揮発性有機溶媒を混合する場合の組み合わせは、特に限定はないが、前記構造式(1)で表されるグリセリンのアルキレンオキシド付加物と、アルキレングリコールアルキルエーテル(好ましくはジ又はトリアルキレングリコールモノアルキルエーテル(アルキル部位の好ましい炭素数は各々1〜4))とを組合せると、定着性がより向上し、乾燥後の画像のベタツキ、ひいてはブロッキングを効果的に抑制することができる。この場合、前記構造式(1)で表されるグリセリンのアルキレンオキシド付加物(a)と、アルキレングリコールアルキルエーテル(b)との混合比率(a:b、質量比)は、前記同様の理由から、1:5〜5:1の範囲が好ましく、1:2.5〜2.5:1の範囲がより好ましい。
中でも、揮発性有機溶媒の含有量は、組成物全質量に対して、6質量%〜16質量%の範囲がより好ましく、8質量%〜14質量%の範囲が特に好ましい。
本発明におけるインク組成物は、Tg(ガラス転移温度)が25〜85℃である酸官能化ポリマーコロイド粒子の少なくとも一種を含有する。酸官能化ポリマーコロイド粒子は、酸基を有するポリマー粒子が水等の液媒体に加えられた(好ましくは分散された)粒子であり、中和された酸基を有するポリマーのラテックスが含まれる。酸基は、ポリマーコロイド粒子に静電安定性を付与し、粒子間凝集を防ぐことができる。
中でも、定着性及び乾燥後の画像のベタツキ防止の観点から、Tgとしては、30〜80℃の範囲内が好ましく、より好ましくは35〜75℃の範囲である。
具体的には、前記「測定Tg」は、エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製の示差走査熱量計(DSC)EXSTAR6220を用いて通常の測定条件で測定した値である。また、「計算Tg」は、下記式(1)によりモノマーの単独重合体のTg値を用いて計算した値である。
1/Tg=Σ(Xi/Tgi) ・・・(1)
前記式(1)において、計算対象となるポリマーは、i=1からnまでのn種のモノマー成分が共重合しているとする。Xiはi番目のモノマーの重量分率(ΣXi=1)、Tgiはi番目のモノマーの単独重合体のガラス転移温度(絶対温度)である。但し、Σは、i=1〜nの和である。なお、各モノマーの単独重合体ガラス転移温度の値(Tgi)は、Polymer Handbook(3rd Edition)(J.Brandrup, E.H.Immergut著(Wiley-Interscience、1989))の値を採用する。
本発明におけるインク組成物は、表面の少なくとも一部がポリマーで被覆された顔料(以下、「ポリマー被覆顔料」ともいう。)の少なくとも一種を含有する。顔料自体は、自己分散性顔料でも非自己分散性顔料でもよい。
また、無機顔料として、例えば、酸化チタン、酸化鉄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、カドミウムレッド、クロムイエロー、カーボンブラック、などが挙げられる。これらの中でも、カーボンブラックが特に好ましい。
カーボンブラックとしては、例えば、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法などの公知の方法によって製造されたものが挙げられる。前記色材として顔料を用いる場合、インク中における分散安定性の観点から顔料とともに分散剤を併用するか、又は顔料として表面処理顔料を用いることが好ましい。
本発明におけるインク組成物は、水を含有することができ、含有される水の量には特に制限はない。中でも、水の含有量は、安定性及び吐出信頼性確保の点から、インク組成物の全質量に対して、好ましくは30質量%以上80質量%以下であり、より好ましくは50質量%以上70質量%以下である。
本発明におけるインク組成物は、更に、必要に応じて界面活性剤、他の共溶媒、緩衝剤、殺生物剤、金属イオン封鎖剤、粘度調整剤、水などの他の成分を用いて構成されてもよい。
約1160mlの水を反応容器に入れ、容器内で90℃に加熱した。また、水160mlに過硫酸カリウム開始剤1.39gを含んでなる開始剤溶液を調製した。そして、上記の反応容器に、調製した開始剤溶液のうちの32mlを加えて攪拌した。
これとは別に、水159.4mlにスチレン80gと、ヘキシルメタクリレート292gと、エチルアクリレート4gと、メタクリル酸24gと、t−ドデシルメルカプタン連鎖移動剤を1.2gと、30%のRhodafac RS 710を8.0gとを含む第1のモノマーエマルジョンを調製した。
得られたモノマーエマルジョンを上記の反応容器に、30分間かけて滴下して添加した。この反応物を攪拌して3時間90℃にて維持した。次いで、この反応物を50℃にまで冷却した。その後、水酸化カリウム(50%水溶液)を添加して、形成されたラテックス溶液のpHを8.7に調整した。その後、ラテックス溶液を室内温度にまで冷却した後、このラテックス溶液を200メッシュの濾布で濾過し、ラテックスポリマーコロイド液1(酸官能化ポリマーコロイド粒子)を得た。光散乱法による粒子サイズ測定によって、ラテックスポリマーの体積平均粒子サイズを測定したところ、183nmであった。また、固形分含量測定による固形分は22質量%であり、ガラス転移温度(Tg)は19.4℃であった。
上記のラテックスポリマーコロイド液1の処方からモノマーの種類及び組成比を下記表1に示すように変更したこと以外は、上記方法と同様にして、下記表1に示すラテックスポリマーコロイド液2〜6を調製した。各ポリマーラテックスのTgを下記表1に示す。
1,4−ブタンジオール(SP値=30.27MPa1/2)8質量%、ジエチレングリコール(SP値=30.62MPa1/2)8質量%、Zonyl FSO(デュポン社製のフッ素系界面活性剤)0.5質量%、スチレンアクリルコポリマーでカプセル化されたカーボンブラック顔料2質量%、上記のラテックスポリマーコロイド液No.1を4質量%(固形分)、及び水(残部:合計量で100質量%になる量)を混合し、インクジェット用インク1を調製した。
調製した。
非多孔性基材としてポリエチレンテレフタレートフィルム(SP値=10.7MPa1/2、コッブ吸水度=0.0015g/m2;以下、PETフィルムと称する。)を用意し、このPETフィルム上に上記で調製したインクジェット用インクを、これを装填したインクジェットプリンタのサーマルインクジェットヘッドから6plドットにて打滴した。その後、ドライヤーWINDPRESS−EH5402(パナソニック社(松下電器産業社)製)を用いて“強”(120℃)にて、PETフィルムの打滴面から10cmの高さより10秒〜60秒間、加熱乾燥した。
このとき、各インクジェット用インクでの乾燥時間及び乾燥修了後の打滴面(インク面)のベタツキ、定着性(表面光沢)を下記方法により評価した。評価結果は、下記表2に示す。
(1)乾燥時間
打滴終了後、ドライヤーからの送風をあて始めた時点からインク表面を目視観察し、表面の濡れ感がなくなるまでの時間[sec]をカウントし、乾燥時間とした。
前記(1)乾燥時間での乾燥終了後の打滴面を指で触れて動かしたときの感触から下記の評価基準にしたがって評価した。
<評価基準>
○:打滴面の指への接着感が全くなかった。
△:打滴面を軽く擦った時に僅かに引っかかる感じあるが接着はしなかった。
×:打滴面に触るとベタツキがあり、指に接着してしまい、実用上許容できない程度であった。
前記(1)乾燥時間での乾燥終了後の打滴面の光沢を目視で観察し、下記の評価基準にしたがって評価した。
<評価基準>
○:描画像の全面が均一な光反射状態を示した。
△:描画像の一部が他の部分と表面反射性が僅かに異なり、ややムラ状に見えた。
×:描画像の表面がスリガラス状で光沢のない状態であり、実用上許容できない程度であった。
・プロピレングリコールフェニルエーテル:沸点=243℃、分解温度=300℃以上
・2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジオール:沸点=214℃、分解温度=300℃以上
・2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール:沸点=232℃、分解温度=300℃
・トリエチレングリコールメチルエーテル:沸点=249℃、分解温度=300℃以上
・トリプロピレングリコールプロピルエーテル:沸点=261℃、分解温度=300℃以上
・ジプロピレングリコールブチルエーテル:沸点=230℃、分解温度=300℃以上
・前記構造式(1)で表される化合物〔l+m+n=4〕:沸点なし、分解温度=300℃以上
・トリプロピレングリコールモノメチルエーテル:沸点=243℃、分解温度=300℃以上
Claims (11)
- 非多孔性基材上に、溶解度パラメータ(SP値)が20〜25MPa1/2である揮発性有機溶媒と、ガラス転移温度が25〜85℃である酸官能化ポリマーコロイド粒子と、表面の少なくとも一部がポリマーで被覆された顔料とを含むインク組成物を、インクジェット法により吐出して画像を形成する工程を有し、
前記非多孔性基材の溶解度パラメータ(SP値)と、インク組成物中の前記揮発性有機溶媒の前記溶解度パラメータとの差の絶対値が15MPa1/2以内である画像形成方法。 - 前記揮発性有機溶媒の溶解度パラメータが20〜24MPa1/2であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
- 前記酸官能化ポリマーコロイド粒子のガラス転移温度が35〜80℃であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成方法。
- 前記揮発性有機溶媒の総含有量が、インク組成物の全質量に対して5質量%〜18質量%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項に記載の画像形成方法。
- 前記揮発性有機溶媒は、沸点が120℃以上285℃以下、又は分解温度が300℃以上であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記非多孔性基材は、表面におけるJIS P8140に準拠した吸水度試験による接触時間120秒間のコッブ吸水度が1g/m2以下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項に記載の画像形成方法。
- 前記非多孔性基材がプラスチックフィルムであることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記非多孔性基材が、ポリエチレンテレフタレートフィルム又はトリアセテートセルロースフィルム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項に記載の画像形成方法。
- 前記揮発性有機溶媒として、下記構造式(1)で表されるグリセリンのアルキレンオキシド付加物とアルキレングリコールアルキルエーテルとを含むことを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の画像形成方法。
〔式中、AOは、エチレンオキシ及び/又はプロピレンオキシを表す。l、m、及びnは、それぞれ独立に1以上の整数を表し、かつl+m+n=3〜15を満たす。〕 - 前記酸官能化ポリマーコロイド粒子が、(メタ)アクリル酸を共重合させたカルボン酸基含有のポリマー粒子であることを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記構造式(1)で表されるグリセリンのアルキレンオキシド付加物(a)と、アルキレングリコールアルキルエーテル(b)との混合比率(a:b、質量比)が1:2.5〜2.5:1であることを特徴とする請求項9又は請求項10に記載の画像形成方法。
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