JP2023122659A - インクジェット記録方法、インクジェット記録システム、及びインクセット - Google Patents
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Abstract
【課題】高濃度水性インクを用いても高品質な画像を形成できるインクジェット記録方法、インクジェット記録システム、及びインクセットを提供することである。【解決手段】本発明のインクジェット記録方法は、水性インクを用いたインクジェット記録方法であって、凝集剤と樹脂とが付与された記録媒体上に、インクジェット方式で、前記水性インクを付与する工程を有し、前記水性インクが、色材と、水と、有機溶剤とを含有し、前記水性インクにおける前記色材の含有量が、4質量%より大きく、前記樹脂と前記有機溶剤との溶解度パラメータの差が、6(cal/cm3)0.5以下であることを特徴とする。【選択図】図2
Description
本発明は、インクジェット記録方法、インクジェット記録システム、及びインクセットに関する。
より詳しくは、高濃度水性インクを用いても高品質な画像を形成できるインクジェット記録方法等に関する。
より詳しくは、高濃度水性インクを用いても高品質な画像を形成できるインクジェット記録方法等に関する。
水性インクを用いたインクジェット記録方法が広く使用されている。水性インクを用いたインクジェット記録方法は、インクが多くの水を含有しているため、水の乾燥のために大型の乾燥機が必要であったり、乾燥に要する電力コストが大きかったりする問題がある。また、含有する多くの水に起因して、紙種により画像品質が変わったり、カールやコックリングといった用紙変形が起こりやすくなったりする問題もある。これらの問題の解決策としては、色材含有量が高い高濃度水性インクを用いることが考えられる。インクの色材含有量が高ければ、液滴量を減らすことができるため、それに伴い記録媒体上に付与される水の量も減らすことができる。
一方、高濃度水性インクは、低濃度水性インクと比べて、凝集剤プレコート処方と相性が良くなく、高品質な画像が形成しにくいという問題があった。従来、水性インクを用いて高品質な画像を形成するために、色材を凝集させる凝集剤を記録媒体上にプレコートする処方が行われる。この処方では、インクのドット間滲みや色材の裏抜けを防止し、画像の鮮鋭性を確保することで、高品質な画像を形成できる。凝集剤プレコート処方が高濃度水性インクに対して行われている例として、例えば特許文献1では、色材含有量が5~10質量%である水性インクを付与する前に凝集剤を含有するプレコート液を記録媒体上に付与している実施例が開示されている。しかしながら、高濃度水性インクに対して凝集剤をプレコートしても、低濃度水性インクの場合のような高品質な画像は得られにくかった。
そこで、上述のように高濃度水性インクにはメリットも多いため、高濃度水性インクを用いても高品質な画像を形成できるインクジェット記録方法の開発が求められていた。
本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、高濃度水性インクを用いても高品質な画像を形成できるインクジェット記録方法、インクジェット記録システム、及びインクセットを提供することである。
本発明者は、上記課題を解決すべく、上記課題の原因等について検討した結果、凝集剤と樹脂とが付与された記録媒体上に水性インクを付与する構成とし、前記水性インクに色材と水と有機溶剤とを含有させ、前記水性インクにおける前記色材の含有量を4質量%より大きくし、前記樹脂と前記有機溶剤との溶解度パラメータの差を6(cal/cm3)0.5以下にすることによって、高濃度水性インクを用いても高品質な画像を形成できるということを見いだし、本発明に至った。
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
1.水性インクを用いたインクジェット記録方法であって、
凝集剤と樹脂とが付与された記録媒体上に、インクジェット方式で、前記水性インクを付与する工程を有し、
前記水性インクが、色材と、水と、有機溶剤とを含有し、
前記水性インクにおける前記色材の含有量が、4質量%より大きく、
前記樹脂と前記有機溶剤との溶解度パラメータの差が、6(cal/cm3)0.5以下である
ことを特徴とするインクジェット記録方法。
凝集剤と樹脂とが付与された記録媒体上に、インクジェット方式で、前記水性インクを付与する工程を有し、
前記水性インクが、色材と、水と、有機溶剤とを含有し、
前記水性インクにおける前記色材の含有量が、4質量%より大きく、
前記樹脂と前記有機溶剤との溶解度パラメータの差が、6(cal/cm3)0.5以下である
ことを特徴とするインクジェット記録方法。
2.前記凝集剤が、多価金属塩であり、
当該多価金属塩を構成する多価金属が、カルシウム又はマグネシウムである
ことを特徴とする第1項に記載のインクジェット記録方法。
当該多価金属塩を構成する多価金属が、カルシウム又はマグネシウムである
ことを特徴とする第1項に記載のインクジェット記録方法。
3.前記凝集剤が、多価金属塩であり、
当該多価金属塩を構成する酸が、芳香族スルホン酸である
ことを特徴とする第1項又は第2項に記載のインクジェット記録方法。
当該多価金属塩を構成する酸が、芳香族スルホン酸である
ことを特徴とする第1項又は第2項に記載のインクジェット記録方法。
4.前記樹脂が、エステル構造、アミド構造、又はエーテル構造を有する
ことを特徴とする第1項から第3項までのいずれか一項に記載のインクジェット記録方法。
ことを特徴とする第1項から第3項までのいずれか一項に記載のインクジェット記録方法。
5.前記水性インクを付与する工程の前に、記録媒体上に凝集剤と樹脂とを含有するプレコート液を付与する工程を有し、
前記プレコート液における前記樹脂の含有量が、1~10質量%の範囲内である
ことを特徴とする第1項から第4項までのいずれか一項に記載のインクジェット記録方法。
前記プレコート液における前記樹脂の含有量が、1~10質量%の範囲内である
ことを特徴とする第1項から第4項までのいずれか一項に記載のインクジェット記録方法。
6.前記有機溶剤が、1分子中に2つ以上のヒドロキシ基を有する
ことを特徴とする第1項から第5項までのいずれか一項に記載のインクジェット記録方法。
ことを特徴とする第1項から第5項までのいずれか一項に記載のインクジェット記録方法。
7.前記水性インクにおける前記色材の含有量が、5質量%以上である
ことを特徴とする第1項から第6項までのいずれか一項に記載のインクジェット記録方法。
ことを特徴とする第1項から第6項までのいずれか一項に記載のインクジェット記録方法。
8.水性インクを用いたインクジェット記録システムであって、
凝集剤と樹脂とが付与された記録媒体上に、インクジェット方式で、前記水性インクを付与する工程部を有し、
前記水性インクが、色材と、水と、有機溶剤とを含有し、
前記水性インクにおける前記色材の含有量が、4質量%より大きく、
前記樹脂と前記有機溶剤との溶解度パラメータの差が、6(cal/cm3)0.5以下である
ことを特徴とするインクジェット記録システム。
凝集剤と樹脂とが付与された記録媒体上に、インクジェット方式で、前記水性インクを付与する工程部を有し、
前記水性インクが、色材と、水と、有機溶剤とを含有し、
前記水性インクにおける前記色材の含有量が、4質量%より大きく、
前記樹脂と前記有機溶剤との溶解度パラメータの差が、6(cal/cm3)0.5以下である
ことを特徴とするインクジェット記録システム。
9.プレコート液と水性インクを含むインクセットであって、
前記プレコート液が、凝集剤と、樹脂とを含有し、
前記水性インクが、色材と、水と、有機溶剤とを含有し、
前記水性インクにおける前記色材の含有量が、4質量%より大きく、
前記樹脂と前記有機溶剤との溶解度パラメータの差が、6(cal/cm3)0.5以下である
ことを特徴とするインクセット。
前記プレコート液が、凝集剤と、樹脂とを含有し、
前記水性インクが、色材と、水と、有機溶剤とを含有し、
前記水性インクにおける前記色材の含有量が、4質量%より大きく、
前記樹脂と前記有機溶剤との溶解度パラメータの差が、6(cal/cm3)0.5以下である
ことを特徴とするインクセット。
本発明の上記手段により、高濃度水性インクを用いても高品質な画像を形成できるインクジェット記録方法等を提供することができる。
本発明の効果の発現機構又は作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。
本発明者は、高濃度水性インクに対して凝集剤をプレコートしても低濃度水性インクの場合のような高品質な画像が得られにくい原因が、凝集剤によってインクのドット径拡大が妨げられていることにあることを見いだした。高濃度水性インクは、低濃度水性インクの場合と比較して相対的に少液滴量で付与されることから、記録媒体上においてドット径を大きく拡大させる必要がある。しかしながら、凝集剤のプレコートは、色材をピニングする作用を有すると同時に、そのピニングにより記録媒体上でのドット径拡大を妨げる作用も有している。そのため、凝集剤のプレコートと高濃度水性インクはドット径拡大の観点から相性が悪く、これが低濃度水性インクの場合のような高品質な画像が得られにくい原因となっていた。
これに対し、本発明者は、記録媒体上に水性インクを付与する前に付与される樹脂として、水性インクが含有する有機溶剤との溶解度パラメータの差が6(cal/cm3)0.5以下である樹脂を用いることで、水性インクの記録媒体上でのドット径拡大を促進させることができることを見いだした。当該樹脂が付与された記録媒体上であれば、水性インクの有機溶剤は記録媒体の表面近傍に拡がっている樹脂に沿って水平方向に拡がりやすくなる。それに伴って有機溶剤中の色材が拡がるため、ドット径の拡大が促進される。記録媒体上に付与された樹脂と水性インクが含有する有機溶剤の溶解度パラメータが近いと、水性インクは記録媒体の厚み方向にもなじみやすく(浸透しやすく)なるが、記録媒体上に付与された樹脂は記録媒体の表面側に多く存在するため、記録媒体の厚さ方向よりも記録媒体の水平方向への拡がりが優先されるため、ドット径が拡大されると推測される。
本発明では、このようにドット径の拡大を促進させる樹脂が凝集剤とともに付与された記録媒体上に水性インクを付与することで、色材のピニングとインクのドット径拡大を両立させている。このような機構によって、本発明は、高濃度水性インク(色材含有量が4質量%より大きい水性インク)を用いても高品質な画像を形成できると推察している。
本発明のインクジェット記録方法は、水性インクを用いたインクジェット記録方法であって、凝集剤と樹脂とが付与された記録媒体上に、インクジェット方式で、前記水性インクを付与する工程を有し、前記水性インクが、色材と、水と、有機溶剤とを含有し、前記水性インクにおける前記色材の含有量が、4質量%より大きく、前記樹脂と前記有機溶剤との溶解度パラメータの差が、6(cal/cm3)0.5以下であることを特徴とする。
この特徴は、下記実施形態に共通する又は対応する技術的特徴である。
この特徴は、下記実施形態に共通する又は対応する技術的特徴である。
本発明のインクジェット記録方法の実施形態としては、前記凝集剤が、多価金属塩であり、当該多価金属塩を構成する多価金属が、カルシウム又はマグネシウムであることが、凝集力の観点から好ましい。
本発明のインクジェット記録方法の実施形態としては、前記凝集剤が、多価金属塩であり、当該多価金属塩を構成する酸が、芳香族スルホン酸であることが、凝集力の観点から好ましい。
本発明のインクジェット記録方法の実施形態としては、前記樹脂が、エステル構造、アミド構造、又はエーテル構造を有することが、有機溶剤との溶解度パラメータの差が小さくなりすぎず、水性インクの記録媒体への浸透をコントロールする機能を果たしやすくなる観点から好ましい。
本発明のインクジェット記録方法の実施形態としては、前記水性インクを付与する工程の前に、記録媒体上に凝集剤と樹脂とを含有するプレコート液を付与する工程を有し、前記プレコート液における前記樹脂の含有量が、1~10質量%の範囲内であることが好ましい。1質量%以上であることで、画像定着性が良好となる。10質量%以下であることで、記録媒体の光沢や質感といった表面性を変化させずにドット径の拡大を促進できる。
本発明のインクジェット記録方法の実施形態としては、前記有機溶剤が、1分子中に2つ以上のヒドロキシ基を有することが、水との親和性の観点から好ましい。
本発明のインクジェット記録方法の実施形態としては、前記水性インクにおける前記色材の含有量が、5質量%以上であることが、本発明の効果がより際立つ観点から好ましい。
本発明のインクジェット記録システムは、水性インクを用いたインクジェット記録システムであって、凝集剤と樹脂とが付与された記録媒体上に、インクジェット方式で、前記水性インクを付与する工程部を有し、前記水性インクが、色材と、水と、有機溶剤とを含有し、前記水性インクにおける前記色材の含有量が、4質量%より大きく、前記樹脂と前記有機溶剤との溶解度パラメータの差が、6(cal/cm3)0.5以下であることを特徴とする。
本発明のインクセットは、プレコート液と水性インクを含むインクセットであって、前記プレコート液が、凝集剤と、樹脂とを含有し、前記水性インクが、色材と、水と、有機溶剤とを含有し、前記水性インクにおける前記色材の含有量が、4質量%より大きく、前記樹脂と前記有機溶剤との溶解度パラメータの差が、6(cal/cm3)0.5以下であることを特徴とする。
以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、「~」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。
<1 インクジェット記録方法>
本発明のインクジェット記録方法は、凝集剤と樹脂とが付与された記録媒体上に、インクジェット方式で、前記水性インクを付与する工程を有し、前記水性インクが、色材と、水と、有機溶剤とを含有し、前記水性インクにおける前記色材の含有量が、4質量%より大きく、前記樹脂と前記有機溶剤との溶解度パラメータの差が、6(cal/cm3)0.5以下であることを特徴とする。
本発明のインクジェット記録方法は、凝集剤と樹脂とが付与された記録媒体上に、インクジェット方式で、前記水性インクを付与する工程を有し、前記水性インクが、色材と、水と、有機溶剤とを含有し、前記水性インクにおける前記色材の含有量が、4質量%より大きく、前記樹脂と前記有機溶剤との溶解度パラメータの差が、6(cal/cm3)0.5以下であることを特徴とする。
<1.1 工程>
本発明のインクジェット記録方法は、凝集剤と樹脂とが付与された記録媒体上に、インクジェット方式で、前記水性インクを付与する工程を有する。
本発明のインクジェット記録方法は、凝集剤と樹脂とが付与された記録媒体上に、インクジェット方式で、前記水性インクを付与する工程を有する。
凝集剤と樹脂とが付与された記録媒体とは、水性インクを付与する工程の時点で少なくとも凝集剤と樹脂とが付与されている記録媒体のことをいう。凝集剤と樹脂の記録媒体上への付与は、水性インクの記録媒体上への付与と同じシステムで連続的に行われてもよいが、本発明のインクジェット記録方法において必須工程ではなく、例えば水性インクの記録媒体上への付与と別のシステムで行われてもよい。
凝集剤及び樹脂の付与量は、特に限定されず、凝集剤及び樹脂の種類、水性インクの成分、水性インクの付与量、記録媒体の種類等の各条件に合わせて適宜調整し得る。
本発明のインクジェット記録方法において記録媒体上に凝集剤と樹脂を付与する工程を有する場合、当該工程は、例えば記録媒体上に凝集剤と樹脂とを含有するプレコート液を付与することで行うことができる。また、これに限らず、凝集剤を付与する工程と樹脂を付与する工程とを別々に行うこともできる。
記録媒体上に凝集剤と樹脂とを含有するプレコート液を付与する工程を有する場合、当該工程は、例えばロールコーティング方式、インクジェット方式、バーコーター方式、スプレー方式等により行うことができる。
プレコート液の付与量は、特に限定されず、プレコート液の成分、プレコート液の付与方式、プレコート液の乾燥条件、水性インクの成分、水性インクの付与量、記録媒体の種類等の各条件に合わせて適宜調整し得るが、色材のピニングとインクのドット径拡大のバランスの観点からは、単位面積当たりにおいて、水性インクの付与量がプレコート液の付与量の2~25倍の範囲内となるように調整することが好ましく、2.5~3.5倍の範囲内となるように調整することがより好ましい。
凝集剤と樹脂とが付与された記録媒体は、水性インクを付与する工程の時点で乾燥している状態でも乾燥していない状態でもよいが、所望のドット径を安定して形成する観点からは、乾燥している状態であることが好ましい。したがって、本発明のインクジェット記録方法において記録媒体上に凝集剤と樹脂とを含有するプレコート液を付与する工程を有する場合は、当該プレコート液を付与する工程の後に、プレコート液を乾燥する工程を有することが好ましい。
プレコート液を乾燥する工程を有する場合、当該工程は、後述の水性インクの乾燥と同様に行うことができる。
本発明のインクジェット記録方法において、水性インクを付与する工程は、インクジェット方式で行われる。
インクジェット方式で吐出される水性インクの1滴当たりの液滴量は、色材の含有量や形成する画像に合わせて適宜調整し得るが、ドット径拡大作用がより際立つ観点から、少液滴量である0.5~5.0pLの範囲内であることが好ましい。
なお、液滴量と着弾前の液滴直径の関係は、以下のようになる。この液滴直径は、液滴と同じ体積を持つ真球の直径に換算した値である。
液滴量2.5pL:液滴直径16.8μm
液滴量3.0pL:液滴直径17.9μm
液滴量3.5pL:液滴直径18.8μm
液滴量2.5pL:液滴直径16.8μm
液滴量3.0pL:液滴直径17.9μm
液滴量3.5pL:液滴直径18.8μm
水性インクの付与量は、水性インクの成分、形成する画像、記録媒体の種類、記録媒体上に付与されている成分等の各条件に合わせて適宜調整し得る。
水性インクを付与する工程の後に、水性インクを乾燥する工程を有することが好ましい。これにより、水性インクの溶剤成分である水や有機溶剤などを除去できる。
水性インクの乾燥は、例えば、乾燥炉や熱風送風機などのような非接触加熱型の乾燥装置を用いて行ってもよいし、ホットプレートや熱ローラーなどのような接触加熱型の乾燥装置を用いて行ってもよい。
乾燥温度は、60~200℃の範囲内であることがより好ましい。乾燥温度は、炉内温度、熱風温度、接触加熱部温度、記録媒体の被乾燥面の表面温度等のいずれかを、乾燥工程の全期間において測定することにより得られる。なお、測定場所として好ましいのは記録媒体の被乾燥面の表面温度である。
乾燥時間は、特に制限はないが、十分に溶剤成分が除去できる時間であることが好ましい。
<1.2 樹脂>
本発明のインクジェット記録方法において、水性インクは、樹脂が付与された記録媒体上に付与される。また、当該樹脂は、水性インクが含有する有機溶剤との溶解度パラメータの差が、6(cal/cm3)0.5以下であることを特徴とする。これによって、凝集剤によるピニング作用が働く記録媒体上でも水性インクのドット径が拡大されやすくなり、少液滴量であっても所望のドット径を形成できるようになるため、高濃度水性インクを用いても高品質な画像を形成できるようになる。
本発明のインクジェット記録方法において、水性インクは、樹脂が付与された記録媒体上に付与される。また、当該樹脂は、水性インクが含有する有機溶剤との溶解度パラメータの差が、6(cal/cm3)0.5以下であることを特徴とする。これによって、凝集剤によるピニング作用が働く記録媒体上でも水性インクのドット径が拡大されやすくなり、少液滴量であっても所望のドット径を形成できるようになるため、高濃度水性インクを用いても高品質な画像を形成できるようになる。
また、記録媒体上に付与された樹脂と水性インクが含有する有機溶剤との溶解度パラメータの差は、水性インクの記録媒体への浸透を適度に抑制し、ドット径を拡大させやすくする観点から、1~6(cal/cm3)0.5の範囲内であることが好ましく、3~6(cal/cm3)0.5の範囲内であることがより好ましい。
溶解度パラメータとは、SP値(ソルビリティ・パラメータ)とも呼ばれるものであり、溶剤や樹脂の溶解性や相溶性の指標として用いることができる値である。
本発明における溶解度パラメータの値は、市販のソフトウェアであるHSPiP 5th Edition 5.0.10.1を用いて求めた値である。
記録媒体上に付与された樹脂と水性インクが含有する有機溶剤との溶解度パラメータの差(SP値差)が小さいと、樹脂と有機溶剤との相溶性又は相互作用が比較的に大きくなるので、水性インクの有機溶剤は記録媒体の表面近傍に拡がっている樹脂に沿って水平方向に拡がりやすくなる。それに伴って有機溶剤中の色材が拡がるため、ドット径の拡大が促進される。
樹脂は、一種のみが付与されていても、二種以上が付与されていてもよい。記録媒体上に付与された樹脂が二種以上ある場合の樹脂の溶解度パラメータは、各樹脂のモル分率を考慮して下記式で求めた値を採用する。
δm=(δ1×X1)+(δ2×X2)+・・・+(δn×Xn)
δm:樹脂の溶解度パラメータとして採用する値[(cal/cm3)0.5]
δ1、δ2、・・・、δn:各樹脂の溶解度パラメータ[(cal/cm3)0.5]
X1、X2、・・・、Xn:各樹脂のモル分率[mol/mol]
δm=(δ1×X1)+(δ2×X2)+・・・+(δn×Xn)
δm:樹脂の溶解度パラメータとして採用する値[(cal/cm3)0.5]
δ1、δ2、・・・、δn:各樹脂の溶解度パラメータ[(cal/cm3)0.5]
X1、X2、・・・、Xn:各樹脂のモル分率[mol/mol]
本発明に係る樹脂の種類は特に限定されないが、有機溶剤との溶解度パラメータの差が小さくなりすぎず、水性インクの記録媒体への浸透をコントロールする機能を果たしやすくなる観点から、エステル構造、アミド構造、又はエーテル構造を有する樹脂であることが好ましい。
記録媒体上に付与される樹脂の例として、以下、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、及びポリアクリル樹脂について説明する。
ポリエステル樹脂は、少なくとも多価アルコール成分と多価カルボン酸成分を含んで構成される。
ポリエステル樹脂を構成する多価アルコール成分としては、二価のアルコール(ジオール)、具体的には炭素数2~36の範囲内のアルキレングリコール(エチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,4-ブチレングリコール、1,6-ヘキサンジオール等)、炭素数4~36の範囲内のアルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール等)、炭素数6~36の範囲内の脂環式ジオール(1,4-シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等)、前記脂環式ジオールの炭素数2~4の範囲内のアルキレンオキシド(エチレンオキシド(以下、EOと略記する。)、プロピレンオキシド(以下、POと略記する。)、ブチレンオキシド(以下、BOと略記する。))付加物(付加モル数1~30の範囲)又はビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等)の炭素数2~4の範囲内のアルキレンオキシド(EO、PO、BO等)付加物(付加モル数2~30の範囲)等が挙げられる。
ポリエステル樹脂を構成する多価カルボン酸成分としては、例えば二価のカルボン酸(ジカルボン酸)、具体的には炭素数4~36の範囲内のアルカンジカルボン酸(コハク酸、アピジン酸、セバシン酸等)、アルケニルコハク酸(ドデセニルコハク酸等)、炭素数4~36の範囲内の脂環式ジカルボン酸(ダイマー酸(2量化リノール酸)等)、炭素数4~36の範囲内のアルケンジカルボン酸(マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸等)、又は炭素数8~36の範囲内の芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸又はこれらの誘導体、ナフタレンジカルボン酸等)等が挙げられる。また、スルホン酸基を有する多価カルボン酸成分としては、例えば2-スルホテレフタル酸、5-スルホイソフタル酸、4-スルホナフタレンイソフタル酸-2,7-ジカルボン酸及び5-(4-スルホフェノキシ)イソフタル酸、又はそれらのアルカリ金属塩等が挙げられる。また、スルホン酸基を有するジオールとしては、例えば2-スルホ-1,4-ブタンジオール、2,5-ジメチル-3-スルホ-2,5-ヘキサンジオール、又はそれらのアルカリ金属塩等が挙げられる。
ポリエステル樹脂の数平均分子量は、1000~50000の範囲内が好ましく、2000~20000の範囲内がより好ましい。また、ポリエステル樹脂のガラス転移温度は、40~90℃の範囲内が好ましい。
ポリウレタン樹脂は、少なくともポリオール成分(多価アルコール成分)とポリイソシアネート成分を含んで構成される。
ポリウレタン樹脂を構成するポリオール成分(多価アルコール成分)としては、例えばポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、及びポリオレフィン系ポリオール等が挙げられる。ポリエステルポリオールの例には、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、1,2-及び1,3-プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,3-及び1,4-ブタンジオール、3-メチルペンタンジオール、ヘキサメチレングリコール、1,8-オクタンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、ビスフェノールA、水添ビスフェノールA、トリメチロールプロパン、シクロヘキサンジメタノール等の低分子ポリオール;コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、テトラヒドロフラン酸、エンドメチンテトラヒドロフラン酸、及びヘキサヒドロフタル酸などの多価カルボン酸との縮合物が含まれる。ポリエーテルポリオールの例には、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレンポリテトラメチレングリコール、ポリプロピレンポリテトレメチレングリコール、及びポリテトラメチレングリコールなどが含まれる。ポリカーボネートポリオールの例には、ジフェニルカーボネート、ジメチルカーボネート又はホスゲン等の炭酸誘導体と、上記の任意のポリオールとの反応により得ることができる化合物が含まれる。
ポリウレタン樹脂を構成するポリイソシアネート成分としては、例えばトリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ポリメリックMDI、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)などの芳香族イソシアネート;ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)などの脂肪族イソシアネート;イソホロンジイソシアネート(IPDI)、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI、H12MDI)などの脂環族イソシアネート等が挙げられる。
ポリウレタン樹脂は親水基を有することが好ましく、例えば2,2-ジメチロールプロピオン酸、2,2-ジメチロールブタン酸、2,2-ジメチロール酪酸、2,2-ジメチロール吉草酸、グリシンなどのカルボン酸含有化合物、及びそのナトリウム塩、カリウム塩、アミン塩などの誘導体;タウリン(すなわち、アミノエチルスルホン酸)、エトキシポリエチレングリコールスルホン酸などのスルホン酸含有化合物、及びそのナトリウム塩、カリウム塩、アミン塩等の誘導体が構成成分として含まれていることが好ましい。
ポリウレタン樹脂の数平均分子量は、50000~10000000の範囲内であることが好ましい。
ポリアクリル樹脂は、少なくともアクリル酸成分又はメタクリル酸成分を含んで構成される。
アクリル酸成分又はメタクリル酸成分の例には、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸-4-ヒドロキブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸、ジ(メタ)アクリル酸(ジ)エチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸-1,4-ブタンジオ-ル、ジ(メタ)アクリル酸-1,6-ヘキサンジオ-ル、トリ(メタ)アクリル酸トリメチロ-ルプロパン、ジ(メタ)アクリル酸グリセリン、(メタ)アクリル酸-2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリルアミド等が含まれる。
ポリアクリル樹脂は、アクリル酸成分又はメタクリル酸成分と共重合可能なスチレン成分等の成分を更に含んでいてもよい。スチレン成分の例には、スチレン、4-メチルスチレン、4-ヒドロキシスチレン、4-アセトキシスチレン、4-アセチルスチレン及びスチレンスルホン酸などが含まれる。
ポリアクリル樹脂の数平均分子量は、1000~50000の範囲内であることが好ましく、2000~20000の範囲内であることがより好ましい。
これらの樹脂は、例えば後述のプレコート液が付与されることによって記録媒体上に付与される。
<1.3 凝集剤>
本発明のインクジェット記録方法において、水性インクは、凝集剤が付与された記録媒体上に付与される。凝集剤とは、色材を凝集させることができる成分である。記録媒体上に凝集剤が付与されていることによって、記録媒体上で色材が凝集するため、インクのドット間滲みや色材の裏抜けが防止され、画像の鮮鋭性が確保されることで、高品質な画像を形成できるようになる。
本発明のインクジェット記録方法において、水性インクは、凝集剤が付与された記録媒体上に付与される。凝集剤とは、色材を凝集させることができる成分である。記録媒体上に凝集剤が付与されていることによって、記録媒体上で色材が凝集するため、インクのドット間滲みや色材の裏抜けが防止され、画像の鮮鋭性が確保されることで、高品質な画像を形成できるようになる。
凝集剤としては、色材を凝集することができるものであれば特に制限されないが、通常、色材がアニオン性の成分であることから、例えば多価金属塩、一価金属塩、有機酸、無機酸、カチオンポリマー、金属キレート等が挙げられる。この中でも、凝集力の観点から、多価金属塩又は有機酸が好ましく、多価金属塩がより好ましい。多価金属塩は、水溶液のpHが有機酸と比べて中性に近いが、活性点となるイオン結合部位が複数あるため、有機酸よりも好ましい。凝集剤は、一種のみが付与されていても、二種以上が付与されていてもよい。
(多価金属塩)
多価金属塩は、多価金属と酸で構成される化合物である。
多価金属塩は、多価金属と酸で構成される化合物である。
多価金属塩を構成する多価金属の種類は特に制限されないが、例えばカルシウム、マグネシウム、アルミニウム、銅、ニッケル、スズ、バリウム、鉄、クロム、イットリウム、亜鉛などが挙げられる。この中でも、凝集力の観点から、カルシウム又はマグネシウムが好ましく、カルシウムがより好ましい。
多価金属塩を構成する酸の種類は特に制限されず、有機酸であっても無機酸であってもよいが、凝集力の観点から、有機酸が好ましく、スルホン酸がより好ましく、芳香族スルホン酸がさらに好ましい。多価金属塩を構成する好適な芳香族スルホン酸としては、例えばp-トルエンスルホン酸や、クメンスルホン酸が挙げられる。
スルホン酸以外で多価金属塩を構成し得る有機酸としては、例えばスルホン酸、ホウ酸、カルボン酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、イソ酪酸、シュウ酸、フマル酸、リンゴ酸、クエン酸、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、安息香酸、2-ピロリドン-5-カルボン酸、乳酸、アクリル酸又はその誘導体、メタクリル酸又はその誘導体、アクリルアミド又はその誘導体等が挙げられる。多価金属塩を構成し得る無機酸としては、例えば硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、ホウ酸、フッ化水素酸、炭酸等が挙げられる。
(一価金属塩)
一価金属塩は、一価金属と酸で構成される化合物である。
一価金属塩は、一価金属と酸で構成される化合物である。
一価金属塩を構成する一価金属としては、ナトリウム、カリウム等が挙げられる。一価金属塩を構成する酸としては、前述の多価金属塩を構成する酸と同じものが挙げられる。
(有機酸)
有機酸としては、例えばギ酸、酢酸、プロピオン酸、イソ酪酸、シュウ酸、フマル酸、リンゴ酸、クエン酸、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、安息香酸、2-ピロリドン-5-カルボン酸、乳酸、アクリル酸又はその誘導体、メタクリル酸又はその誘導体、アクリルアミド又はその誘導体、スルホン酸誘導体等が挙げられる。
有機酸としては、例えばギ酸、酢酸、プロピオン酸、イソ酪酸、シュウ酸、フマル酸、リンゴ酸、クエン酸、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、安息香酸、2-ピロリドン-5-カルボン酸、乳酸、アクリル酸又はその誘導体、メタクリル酸又はその誘導体、アクリルアミド又はその誘導体、スルホン酸誘導体等が挙げられる。
有機酸は、塩基により完全には中和されていないものを用いることが好ましい。塩基による中和とは、これらの酸の酸性基と、正に帯電した他の元素又は化合物(例えば、金属などの無機化合物)と、がイオン結合していることを意味する。また、完全には中和されていないとは、有機酸が有する酸性基のうち、上記イオン結合を形成していない酸性基が存在することを意味する。
(無機酸)
無機酸としては、例えば硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、ホウ酸、フッ化水素酸、炭酸等が挙げられる。
無機酸としては、例えば硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、ホウ酸、フッ化水素酸、炭酸等が挙げられる。
(カチオンポリマー)
カチオンポリマーとしては、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリエチレンイミン、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド等が挙げられる。
カチオンポリマーとしては、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリエチレンイミン、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド等が挙げられる。
(金属キレート)
金属キレートとしては、アルミニウム、亜鉛、カドミウム、ニッケル、コバルト、銅、カルシウム、バリウム、チタン、マンガン、鉄、鉛、ジルコニウム、クロム、スズ等の金属に窒素含有基を有するアセチルアセトン、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、乳酸エチル、サリチル酸メチル等が配位した金属キレート等が挙げられる。
金属キレートとしては、アルミニウム、亜鉛、カドミウム、ニッケル、コバルト、銅、カルシウム、バリウム、チタン、マンガン、鉄、鉛、ジルコニウム、クロム、スズ等の金属に窒素含有基を有するアセチルアセトン、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、乳酸エチル、サリチル酸メチル等が配位した金属キレート等が挙げられる。
<1.4 プレコート液>
本発明のインクジェット記録方法が記録媒体上にプレコート液を付与する工程を有する場合、凝集剤と樹脂とを含有するプレコート液を用いる。当該プレコート液が含有する凝集剤及び樹脂については、前述の記録媒体上に付与される凝集剤及び樹脂のとおりである。
本発明のインクジェット記録方法が記録媒体上にプレコート液を付与する工程を有する場合、凝集剤と樹脂とを含有するプレコート液を用いる。当該プレコート液が含有する凝集剤及び樹脂については、前述の記録媒体上に付与される凝集剤及び樹脂のとおりである。
(凝集剤)
プレコート液が含有する凝集剤については、記録媒体上に付与される凝集剤として前述した凝集剤と同様である。
プレコート液が含有する凝集剤については、記録媒体上に付与される凝集剤として前述した凝集剤と同様である。
プレコート液における凝集剤の含有量は、特に限定されないが、例えば凝集剤が多価金属塩の場合、プレコート液の総量に対して、10~30質量%の範囲内であることが好ましい。10質量%以上であることによって、プレコート液の付与量を抑えることができ、30質量%以下であることによって、記録媒体上のプレコート液付与領域内において多価金属塩を均一に分布させることができる。
(樹脂)
プレコート液が含有する樹脂の水性インクが含有する有機溶剤との溶解度パラメータの差については、記録媒体上に付与される樹脂として前述した記載と同様である。
プレコート液が含有する樹脂の水性インクが含有する有機溶剤との溶解度パラメータの差については、記録媒体上に付与される樹脂として前述した記載と同様である。
プレコート液における樹脂の含有量は、プレコート液の総量に対して、1~10質量%であることが好ましい。1質量%以上であることによって、プレコート液の付与量を抑えることができ、10質量%以下であることによって、記録媒体上のプレコート液付与領域内において樹脂を均一に分布させることができる。
プレコート液中において、樹脂は、プレコート液が含有する溶剤に溶解していても分散していてもよいが、エマルジョン状態(例えば水不溶性樹脂微粒子の状態)で分散していることが好ましい。
プレコート液中における樹脂の例として、以下、水不溶性樹脂微粒子について説明する。
本発明において、「水不溶性樹脂微粒子」とは、本来水不溶性であるが、ミクロな微粒子として、樹脂が水系媒体中に分散する形態を有するものであり、乳化剤等を用いて強制乳化させ水中に分散している非水溶性樹脂、又は、分子内に親水性の官能基を導入して、乳化剤や分散安定剤を使用することなくそれ自身で安定な水分散体を形成する自己乳化できる非水溶性樹脂である。これらの樹脂は通常、水又は水/アルコール混合溶剤中に乳化分散させた状態で用いられる。
すなわち、水不溶性樹脂(疎水部)に、親水部を導入(乳化剤等を用いて強制乳化、又は、分子内に親水性の官能基を導入)することにより、同一粒子中において、親水部と疎水部とをもつ構成とすることができ、水系媒体中に分散することができる。中でも、同一分子中において親水部と疎水部とをもつ構成、すなわち、分子内に親水性の官能基を導入して、乳化剤や分散安定剤を使用することなくそれ自身で安定な水分散体を形成する自己乳化できる非水溶性樹脂であることが好ましい。
なお、本発明において、「水不溶性」とは、樹脂を105℃で2時間乾燥させた後、25℃の水100gに溶解させたときに、その溶解量が10g以下、好ましくは5g以下、更に好ましくは1g以下である樹脂をいう。ただし、樹脂が塩生成基を有する場合、溶解量は、その種類に応じて、樹脂の塩生成基を酢酸又は水酸化ナトリウムで100%中和したときの溶解量である。
樹脂微粒子としては、ポリエステル樹脂微粒子、ポリウレタン樹脂微粒子、ポリアクリル樹脂微粒子、又はポリウレタン樹脂とポリアクリル樹脂の複合樹脂微粒子のいずれかであることが好ましい。
上記ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアクリル樹脂は、アニオン性又はノニオン性であることが好ましい。
また、水不溶性樹脂微粒子は、酸構造(親水部)を含有することが好ましい。酸構造を含有することにより、界面活性剤の添加量が少なくても、水中に分散することが可能となる。これを、自己乳化型といい、界面活性剤を使用すること無く分子イオン性のみで、水中に樹脂微粒子が分散安定化しうることを意味する。酸構造の例には、カルボキシ基(-COOH)、スルホン酸基(-SO3H)等の酸基等が含まれる。酸構造は、樹脂において側鎖に存在していてもよく、末端に存在していてもよい。
上記酸構造の一部又は全部は、中和されていることが好ましい。酸構造を中和することにより、樹脂の水分散性を向上させることができる。酸構造を中和する中和剤の例としては、有機アミン類であることが好ましく、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、N-メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン等が挙げられる。
また、樹脂微粒子のガラス転移点(Tg)は、-30~100℃の範囲内であることが好ましい。ガラス転移点(Tg)は、DSC(示差走査熱量測定装置)を用いて-30~200℃の温度域で昇温速度10℃/分の条件で昇温させたときの吸熱ピークから、ガラス転移温度Tgを読み取ることによって特定することができる。
以下、水不溶性樹脂微粒子における各樹脂について説明する。
水不溶性樹脂微粒子としてのポリエステル樹脂は、多価アルコール成分と多価カルボン酸成分とを用いて得ることができる。
多価アルコール成分としては、2価のアルコール(ジオール)、具体的には炭素数2~36の範囲内のアルキレングリコール(エチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,4-ブチレングリコール、1,6-ヘキサンジオール等)、炭素数4~36の範囲内のアルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール等)、炭素数6~36の範囲内の脂環式ジオール(1,4-シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等)、前記脂環式ジオールの炭素数2~4の範囲内のアルキレンオキシド(エチレンオキシド(以下、EOと略記する。)、プロピレンオキシド(以下、POと略記する。)、ブチレンオキシド(以下、BOと略記する。))付加物(付加モル数1~30の範囲)ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等)の炭素数2~4の範囲内のアルキレンオキシド(EO、PO、BO等)付加物(付加モル数2~30の範囲)等が挙げられる。これらは、一種類のみを単独で使用してもよいし、二種類以上を併用してもよい。
多価カルボン酸成分としては、2価のカルボン酸(ジカルボン酸)、具体的には炭素数4~36の範囲内のアルカンジカルボン酸(コハク酸、アピジン酸、セバシン酸等)、アルケニルコハク酸(ドデセニルコハク酸等)、炭素数4~36の範囲内の脂環式ジカルボン酸(ダイマー酸(2量化リノール酸)等)、炭素数4~36の範囲内のアルケンジカルボン酸(マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸等)、炭素数8~36の範囲内の芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸又はこれらの誘導体、ナフタレンジカルボン酸等)等が挙げられる。これらは、一種類のみを単独で使用してもよいし、二種類以上を併用してもよい。
ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)としては、1000~50000の範囲内が好ましく、2000~20000の範囲内であることがより好ましい。
数平均分子量(Mn)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で測定される値であり、例えば、株式会社島津製作所製「RID-6A」(カラム:東ソー株式会社製「TSK-GEL」、溶剤:テトラヒドロフラン(THF)、カラム温度:40℃)を用いて、ポリスチレン標準試料で作成した検量線から求めることができる。
ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよく、例えば、ペスレジンA-110F、A-520、A-640、A-615GE、A-645GH、A-647GEX(以上、高松油脂社製)、バイロナール(登録商標)MD-1100、MD-1200、MD-1335、MD-1480、MD-1930、MD-2000(以上、東洋紡社製)、Z-1100(互応化学社製)、エリーテル(登録商標)KA-5034、KA-5071S、KA-1449、KA-0134、KA-3556、KA-6137、KZA-6034、KT-8803、KT-8701、KT-9204、KT-8904、KT-0507、KT-9511(以上、ユニチカ社製)等が挙げられる。これらは、一種類のみを単独で使用してもよいし、二種類以上を併用してもよい。
水不溶性樹脂微粒子としてのポリウレタン樹脂としては、親水基を有するものを用いることができる。
ポリウレタン樹脂は、その分子内に水溶性官能基を有する自己乳化型ウレタンを分散させた水分散体、又は界面活性剤を併用して強力な機械剪断力の下で乳化した強制乳化型ウレタンの水分散体であることが好ましい。上記水分散体におけるポリウレタン樹脂は、ポリオール(多価アルコール)と有機ポリイソシアネート及び親水基含有化合物との反応により得ることができる。
上記ポリウレタン樹脂の水分散体の調製に使用し得るポリオール(多価アルコール)の例としては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリオレフィン系ポリオール等が挙げられる。
ポリエステルポリオールの例としては、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、1,2-及び1,3-プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,3-及び1,4-ブタンジオール、3-メチルペンタンジオール、ヘキサメチレングリコール、1,8-オクタンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、ビスフェノールA、水添ビスフェノールA、トリメチロールプロパン、シクロヘキサンジメタノール等の低分子ポリオール;コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、テトラヒドロフラン酸、エンドメチンテトラヒドロフラン酸、ヘキサヒドロフタル酸などの多価カルボン酸との縮合物等が挙げられる。
ポリエーテルポリオールの例としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレンポリテトラメチレングリコール、ポリプロピレンポリテトレメチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等が挙げられる。
ポリカーボネートポリオールの例としては、ジフェニルカーボネート、ジメチルカーボネート又はホスゲン等の炭酸誘導体と、ジオールとの反応により得ることができる。上記ジオールの例としては、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、1,2-及び1,3-プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,3-及び1,4-ブタンジオール、3-メチルペンタンジオール、ヘキサメチレングリコール、1,8-オクタンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、ビスフェノールA、水添ビスフェノールA、トリメチロールプロパン、シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。
また、ポリウレタン樹脂の水分散体の調製に使用し得る有機ポリイソシアネートの例としては、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ポリメリックMDI、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)などの芳香族イソシアネート;ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)などの脂肪族イソシアネート;イソホロンジイソシアネート(IPDI)、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI、H12MDI)などの脂環族イソシアネートが挙げられる。これらは、一種類のみを単独で使用してもよく、二種類以上を併用してもよい。
また、ポリウレタン樹脂の水分散体の調製に使用し得る親水基含有化合物の例としては、2,2-ジメチロールプロピオン酸、2,2-ジメチロールブタン酸、2,2-ジメチロール酪酸、2,2-ジメチロール吉草酸、グリシンなどのカルボン酸含有化合物、及びそのナトリウム塩、カリウム塩、アミン塩などの誘導体;タウリン(すなわち、アミノエチルスルホン酸)、エトキシポリエチレングリコールスルホン酸などのスルホン酸含有化合物、及びそのナトリウム塩、カリウム塩、アミン塩等の誘導体が挙げられる。
ポリウレタン樹脂は、公知の方法により得ることができる。例えば、上記ポリオールと有機ポリイソシアネートと、親水基含有化合物とを混合し、30~130℃、30分~50時間の範囲内で反応させることにより、ウレタンプレポリマーを得ることができる。
ウレタンプレポリマーは、鎖伸長剤により伸長してポリマー化することで、親水基を有するポリウレタン樹脂となる。鎖伸長剤としては、水及び/又はアミン化合物であることが好ましい。鎖伸長剤として水やアミン化合物を用いることにより、遊離イソシアネートと短時間で反応して、イソシアネート末端プレポリマーを効率よく伸長させることができる。
アミン化合物の例としては、エチレンジアミン、トリエチレンジアミンなどの脂肪族ポリアミン;メタキシレンジアミン、トルイレンジアミンなどの芳香族ポリアミン;ヒドラジン、アジピン酸ジヒドラジド等のポリヒドラジノ化合物等が挙げられる。上記アミン化合物には、上記ポリアミンとともに、ポリマー化を大きく阻害しない程度で、ジブチルアミンなどの1価のアミンやメチルエチルケトオキシム等を反応停止剤として含んでいてもよい。
なお、ウレタンプレポリマーの合成においては、イソシアネートと不活性であり、ウレタンプレポリマーを溶解し得る溶剤を用いてもよい。これらの溶剤の例としては、ジオキサン、メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、N-メチル-2-ピロリドン、トルエン、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等が挙げられる。反応段階で使用されるこれらの親水性有機溶剤は、最終的に除去されるのが好ましい。
また、ウレタンプレポリマーの合成においては、反応を促進させるために、アミン触媒(例えば、トリエチルアミン、N-エチルモルフォリン、トリエチルジアミン等)、スズ系触媒(例えば、ジブチルスズジラウレート、ジオクチルスズジラウレート、オクチル酸スズ等)、チタン系触媒(例えば、テトラブチルチタネート等)等の触媒を添加してもよい。
ポリウレタン樹脂の数平均分子量(Mn)は、分岐構造や内部架橋構造を導入して可能な限り大きくすることが好ましく、50000~10000000であることが好ましい。上記範囲内であることにより、ポリウレタン樹脂が溶剤に溶けにくくなり、耐候性及び耐水性に優れた塗膜が得られる。
数平均分子量(Mn)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で測定される値であり、例えば、株式会社島津製作所製「RID-6A」(カラム:東ソー株式会社製「TSK-GEL」、溶剤:テトラヒドロフラン(THF)、カラム温度:40℃)を用いて、ポリスチレン標準試料で作成した検量線から求めることができる。
また、ポリウレタン樹脂は市販品を用いてもよく、例えば、WBR-016U(大成ファインケミカル社製)、スーパーフレックス(登録商標)620、650、500M、E-2000(以上、第一工業製薬社製)、パーマリン(登録商標)UC-20(三洋化成工業社製)、パラサーフUP-22(大原パラヂウム化学社製)、NeoRez(登録商標)R-967、R-600、R-9671(以上、楠本化成社製)、W-6061、W-5661、WS-4000(以上、三井化学社製)、エバファノール(登録商標)HA-560(日華化学社製)等が挙げられる。
ポリアクリル樹脂は、アクリル酸成分又はメタクリル酸成分を重合して得ることができる。
アクリル酸成分及びメタクリル酸成分の例としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸-4-ヒドロキブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸、ジ(メタ)アクリル酸(ジ)エチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸-1,4-ブタンジオ-ル、ジ(メタ)アクリル酸-1,6-ヘキサンジオ-ル、トリ(メタ)アクリル酸トリメチロ-ルプロパン、ジ(メタ)アクリル酸グリセリン、(メタ)アクリル酸-2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
また、スチレン成分等を共重合させることもできる。スチレン成分の例としては、スチレン、4-メチルスチレン、4-ヒドロキシスチレン、4-アセトキシスチレン、4-アセチルスチレン、スチレンスルホン酸等が挙げられる。これらの成分は、一種類のみを単独で使用してもよく、二種類以上を併用してもよい。
ポリアクリル樹脂の数平均分子量(Mn)は、1000~50000であることが好ましく、2000~20000であることがより好ましい。ポリアクリル樹脂の数平均分子量(Mn)が1000以上であると、塗膜の凝集力が強くなり、記録媒体への定着性が向上し、50000以下であると、有機溶剤に対する溶解性が良く、乳化分散体の粒子径の微小化が促進される。
数平均分子量(Mw)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で測定される値であり、例えば、株式会社島津製作所製「RID-6A」(カラム:東ソー株式会社製「TSK-GEL」、溶剤:テトラヒドロフラン(THF)、カラム温度:40℃)を用いて、ポリスチレン標準試料で作成した検量線から求めることができる。
また、ポリアクリル樹脂としては、市販品を用いてもよく、例えば、モビニール(登録商標)6763、6899D、6969D、6800、6810(ジャパンコーティングレジン社製)、RKW-620、UW-319SX、UW-600、UW-550CS(以上、大成ファインケミカル社製)、2682、2680、2684、2685、2687(以上、日信化学工業社製)、TOCRYL(登録商標)W-7146、W-7150、W-7152(以上、トーヨーケム社製)等が挙げられる。
水不溶性樹脂微粒子は、複合樹脂微粒子であってもよく、ポリアクリル樹脂をポリウレタン樹脂により乳化させてなる複合樹脂微粒子であることが好ましい。すなわち、ポリアクリル樹脂から構成される内部層、及びポリウレタン樹脂から構成される表面層を有する複合樹脂微粒子であることが好ましい。
ここで、ポリウレタン樹脂は、水不溶性樹脂微粒子としてのポリアクリル樹脂と連続相である水との界面に存在して、水不溶性樹脂微粒子を保護する樹脂と異なる水不溶性樹脂微粒子層として機能する。
このようにポリアクリル樹脂をポリウレタン樹脂により乳化させてなる複合樹脂微粒子とすることで、ポリアクリル樹脂の単独での使用と異なり、ポリウレタン樹脂や顔料凝集剤との相溶性の低下を抑制することができる。また、ポリアクリル樹脂とポリウレタン樹脂とをそれぞれ乳化させて混合するのと比べて、画像(塗膜)の物性を向上させることができるとともに、プレコート液の安定性も改善することができる。
ポリアクリル樹脂をポリウレタン樹脂により乳化させてなる複合樹脂微粒子において、ポリウレタン樹脂(U)とポリアクリル樹脂(A)との質量比率の値(U/A)は、40/60~95/5の範囲内であることが好ましい。ポリウレタン樹脂(U)の存在割合が上記範囲内であると、分散剤との相溶性が向上し、耐溶剤性も向上する。また、ポリアクリル樹脂(A)の存在割合が上記範囲内であると、アクリル系フィルムに対する定着性に優れる。上記存在割合において、ポリウレタン樹脂(U)とポリアクリル樹脂(A)との質量比率の値(U/A)は、40/60~80/20の範囲内であることが好ましい。
複合樹脂微粒子中におけるポリアクリル樹脂とポリウレタン樹脂とを合わせた合計の樹脂の含有量は、特に制限されないが、複合樹脂微粒子の全質量に対して、5.0質量%以上であることが好ましく、10.0~70.0質量%の範囲内であることがより好ましい。上記範囲内であることにより、記録媒体と水性インクとの良好な定着性が得られる。
また、ポリウレタン樹脂によるポリアクリル樹脂の乳化においては、ポリウレタン樹脂とともに、乳化剤として作用する界面活性剤を用いることができる。乳化剤を添加することにより、複合樹脂微粒子の貯蔵安定性を向上させることができる。
複合樹脂微粒子の平均粒径は、特に限定されないが、10~500nmの範囲内であることが好ましく、10~300nmの範囲内であることがより好ましく、10~200nmの範囲内であることがさらに好ましい。
平均粒径の測定は、動的光散乱法、電気泳動法等を用いた市販の粒径測定機器により求めることができるが、動的光散乱法による測定が簡便で、かつ当該粒子径領域を精度よく測定できる。
ポリアクリル樹脂が、ポリウレタン樹脂に乳化されてなる複合樹脂微粒子を用いることにより、記録媒体に対する画像の定着性を向上させることができる。
(水)
プレコート液は、水を含有し得る。プレコート液が含有し得る水としては、特に制限されず、イオン交換水、蒸留水、純水等が挙げられる。
プレコート液は、水を含有し得る。プレコート液が含有し得る水としては、特に制限されず、イオン交換水、蒸留水、純水等が挙げられる。
プレコート液における水の含有量は、プレコート液の総量に対して、40~70質量%の範囲内であることが好ましい。
(有機溶剤)
プレコート液は、有機溶剤を含有し得る。プレコート液が含有し得る有機溶剤としては、水溶性の有機溶剤であることが好ましく、例えば、単価アルコール類、多価アルコール類、アミン類、アミド類、グリコールエーテル類、炭素数が4以上である1,2-アルカンジオール類等が挙げられる。これらの中でも、多価アルコール類であることが好ましい。
プレコート液は、有機溶剤を含有し得る。プレコート液が含有し得る有機溶剤としては、水溶性の有機溶剤であることが好ましく、例えば、単価アルコール類、多価アルコール類、アミン類、アミド類、グリコールエーテル類、炭素数が4以上である1,2-アルカンジオール類等が挙げられる。これらの中でも、多価アルコール類であることが好ましい。
単価アルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチル-1-プロパノール、t-ブタノール、3-メトキシ-1-ブタノール、3-メトキシ-3-メチルブタノール、1-オクタノール、2-オクタノール、n-ノニルアルコール、トリデシルアルコール、n-ウンデシルアルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコール、ベンジルアルコール等が挙げられる。
多価アルコール類としては、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、テトラエチレングリコール、エチレンオキサイド基の数が5以上のポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、プロピレンオキサイド基の数が4以上のポリプロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサンジオール、ペンタンジオール、グリセリン、ヘキサントリオール、チオジグリコール等が挙げられる。
アミン類としては、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、N-メチルジエタノールアミン、N-エチルジエタノールアミン、モルホリン、N-エチルモルホリン、エチレンジアミン、ジエチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ポリエチレンイミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、テトラメチルプロピレンジアミン等が挙げられる。
アミド類としては、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等が挙げられる。
グリコールエーテル類としては、例えば、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、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。
炭素数が4以上である1,2-アルカンジオール類としては、例えば、1,2-ブタンジオール、1,2-ペンタンジオール、1,2-ヘキサンジオール、1,2-ヘプタンジオール等が挙げられる。
プレコート液における有機溶剤の含有量は、プレコート液の総量に対して、15~25質量%の範囲内であることが好ましい。有機溶剤は、一種のみを単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
(界面活性剤)
プレコート液は、界面活性剤を含有し得る。プレコート液が含有し得る界面活性剤としては、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤及び両性界面活性剤のいずれを用いてもよい。
プレコート液は、界面活性剤を含有し得る。プレコート液が含有し得る界面活性剤としては、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤及び両性界面活性剤のいずれを用いてもよい。
プレコート液における界面活性剤の含有量は、プレコート液の総量に対して、0.1~1質量%の範囲内であることが好ましい。界面活性剤は、一種のみを単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
(その他の成分)
プレコート液は、本発明の効果を損なわない範囲で、無機微粒子、架橋剤、防黴剤、殺菌剤等、その他の成分を適宜配合することができる。
プレコート液は、本発明の効果を損なわない範囲で、無機微粒子、架橋剤、防黴剤、殺菌剤等、その他の成分を適宜配合することができる。
また、例えば特開昭57-74193号公報、同57-87988号公報及び同62-261476号公報に記載の紫外線吸収剤、特開昭57-74192号公報、同57-87989号公報、同60-72785号公報、同61-146591号公報、特開平1-95091号公報及び同3-13376号公報等に記載の退色防止剤、特開昭59-42993号公報、同59-52689号公報、同62-280069号公報、同61-242871号公報及び特開平4-219266号公報等に記載の蛍光増白剤、消泡剤、ジエチレングリコール等の潤滑剤、防腐剤、増粘剤、帯電防止剤等、公知の各種添加剤を含有させることもできる。
<1.5 水性インク>
本発明のインクジェット記録方法は、水性インクを用いたインクジェット記録方法である。本発明に係る水性インクは、色材と、水と、有機溶剤とを含有し、かつ、水性インクにおける色材の含有量が、4質量%より大きいことを特徴とする。
本発明のインクジェット記録方法は、水性インクを用いたインクジェット記録方法である。本発明に係る水性インクは、色材と、水と、有機溶剤とを含有し、かつ、水性インクにおける色材の含有量が、4質量%より大きいことを特徴とする。
(色材)
本発明に係る水性インクは、色材を含有し、その含有量が4質量%より大きいことを特徴とする。色材の含有量が4質量%より大きいことで、色材の含有量が小さい場合と比べて液滴量を減らすことができるため、記録媒体上に付与される水の量も減らすことができる。
本発明に係る水性インクは、色材を含有し、その含有量が4質量%より大きいことを特徴とする。色材の含有量が4質量%より大きいことで、色材の含有量が小さい場合と比べて液滴量を減らすことができるため、記録媒体上に付与される水の量も減らすことができる。
色材の含有量は、水性インクの総量に対して、4質量%より大きいことを特徴とするが、5質量%以上であることが好ましい。また、5~10質量%の範囲内であることがより好ましく、7~10質量%の範囲内であることがさらに好ましい。色材の含有量が大きい程、記録媒体上に付与される水の量を減らすことができる。一方、色材の含有量が大きすぎると、所望のドット径の形成することが難しくなる。
色材としては、着色できるものであれば特に制限されず、染料及び顔料が挙げられる。低吸水性記録媒体や非吸水性記録媒体に画像を形成できる観点からは、顔料であることが好ましい。
顔料としては、従来公知のものを特に制限なく使用でき、例えば不溶性顔料、レーキ顔料等の有機顔料及び、酸化チタン等の無機顔料を好ましく用いることができる。
不溶性顔料としては、特に限定するものではないが、例えばアゾ、アゾメチン、メチン、ジフェニルメタン、トリフェニルメタン、キナクリドン、アントラキノン、ペリレン、インジゴ、キノフタロン、イソインドリノン、イソインドリン、アジン、オキサジン、チアジン、ジオキサジン、チアゾール、フタロシアニン、ジケトピロロピロール等が好ましい。
好ましく用いることのできる具体的な有機顔料としては、以下の顔料が挙げられる。
マゼンタ又はレッド用の顔料としては、例えばC.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド6、C.I.ピグメントレッド7、C.I.ピグメントレッド15、C.I.ピグメントレッド16、C.I.ピグメントレッド48:1、C.I.ピグメントレッド53:1、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド123、C.I.ピグメントレッド139、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド149、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド178、C.I.ピグメントレッド202、C.I.ピグメントレッド222、C.I.ピグメント・バイオレット19等が挙げられる。
オレンジ又はイエロー用の顔料としては、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15:3、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128、C.I.ピグメントイエロー94、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー155等が挙げられる。
グリーン又はシアン用の顔料としては、例えばC.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:2、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー16、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントグリーン7等が挙げられる。
ブラック用の顔料としては、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。
酸化チタンには、アナターゼ型、ルチル型及びブルーカイト型の三つの結晶形態があるが、汎用なものとしてはアナターゼ型とルチル型に大別できる。特に限定するものではないが、屈折率が大きく隠蔽性が高いルチル型が好ましい。具体的には、富士チタン工業株式会社のTRシリーズ、テイカ株式会社のJRシリーズや石原産業株式会社のタイペークなどが挙げられる。
水性インク中における顔料の分散状態の平均粒径は、50nm以上、200nm未満であることが好ましい。これにより、顔料の分散安定性を向上でき、前記インクの保存安定性を向上できる。顔料の平均粒径は、動的光散乱法、電気泳動法等を用いた市販の粒径測定機器により求めることができる。
顔料は、顔料分散剤及びその他所望する諸目的に応じて必要な添加物とともに、分散機により分散して用いることができる。分散機としては、従来公知のボールミル、サンドミル、ラインミル、高圧ホモジナイザー等を使用できる。中でもサンドミルによって顔料を分散させると、粒度分布がシャープとなるため好ましい。また、サンドミル分散に使用するビーズの材質は、格別限定されないが、ビーズ破片の生成やイオン成分のコンタミネーションを防止する観点から、ジルコニア又はジルコンであることが好ましい。このビーズの径は、0.3~3mmの範囲内であることが好ましい。
(顔料分散剤)
本発明に係る水性インクは、色材として顔料を含有する場合、顔料を分散させるための顔料分散剤も含有することが好ましい。
本発明に係る水性インクは、色材として顔料を含有する場合、顔料を分散させるための顔料分散剤も含有することが好ましい。
顔料分散剤は、アニオン性基を有する高分子分散剤が好ましく、分子量が5000~200000の範囲内のものを好適に用いることができる。
高分子分散剤としては、例えばスチレン、スチレン誘導体、ビニルナフタレン誘導体、アクリル酸、アクリル酸誘導体、マレイン酸、マレイン酸誘導体、イタコン酸、イタコン酸誘導体、フマル酸、フマル酸誘導体から選ばれた二種以上の単量体に由来する構造を有するブロック共重合体、ランダム共重合体及びこれらの塩、ポリオキシアルキレン、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル等を挙げることができる。
高分子分散剤は、アクリロイル基を有することが好ましく中和塩基で中和して添加することが好ましい。中和塩基はアンモニア、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モルホリン等の有機塩基であることが好ましい。
顔料が酸化チタンである場合は、酸化チタンは、アクリロイル基を有する高分子分散剤で分散されていることが好ましい。
水性インクにおける顔料分散剤の含有量は、水性インクの総量に対して、1.5~3質量%の範囲内であることが好ましい。また、水性インクにおける顔料分散剤の含有量は、顔料の含有量に対して、10~100質量%の範囲内であることが好ましく、10~50質量%の範囲内がより好ましい。
水性インク中における顔料は、高分子分散剤で被覆された、いわゆるカプセル顔料の形態であることが特に好ましい。顔料を高分子分散剤で被覆する方法としては、公知の種々の方法を用いることができるが、例えば転相乳化法、酸析法、又は、顔料を重合性界面活性剤により分散し、そこへモノマーを供給し、重合しながら被覆する方法などを好ましく例示できる特に好ましい方法として、水不溶性樹脂を、メチルエチルケトンなどの有機溶剤に溶解し、さらに塩基にて樹脂中の酸性基を部分的、若しくは完全に中和後、顔料及びイオン交換水を添加し、分散したのち、有機溶剤を除去し、必要に応じて加水して調製する方法を挙げることができる。
(水)
本発明に係る水性インクは、水を含有することを特徴とする。水性インクが含有し得る水としては、特に制限されず、イオン交換水、蒸留水、純水等が挙げられる。
本発明に係る水性インクは、水を含有することを特徴とする。水性インクが含有し得る水としては、特に制限されず、イオン交換水、蒸留水、純水等が挙げられる。
水性インクにおける水の含有量は、水性インクの総量に対して、50~60質量%の範囲内であることが好ましい。
(有機溶剤)
本発明に係る水性インクは、有機溶剤を含有することを特徴とする。また、当該有機溶剤は、記録媒体上に付与された樹脂との溶解度パラメータの差が、6(cal/cm3)0.5以下であることを特徴とする。記録媒体上に付与された樹脂と水性インクが含有する有機溶剤との溶解度パラメータの差についての詳細は、前述のとおりである。
本発明に係る水性インクは、有機溶剤を含有することを特徴とする。また、当該有機溶剤は、記録媒体上に付与された樹脂との溶解度パラメータの差が、6(cal/cm3)0.5以下であることを特徴とする。記録媒体上に付与された樹脂と水性インクが含有する有機溶剤との溶解度パラメータの差についての詳細は、前述のとおりである。
水性インクが含有し得る有機溶剤としては、水溶性の有機溶剤であることが好ましく、例えば、多価アルコール類、単価アルコール類、アミン類、アミド類、グリコールエーテル類、炭素数が4以上である1,2-アルカンジオール類等が挙げられる。これらの中でも、水との親和性の観点から、1分子中に2つ以上のヒドロキシ基を有すること(すなわち、多価アルコール類であること)が好ましく、1分子中に3つ以上のヒドロキシ基を有することがより好ましい。
多価アルコール類としては、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、テトラエチレングリコール、エチレンオキサイド基の数が5以上のポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、プロピレンオキサイド基の数が4以上のポリプロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサンジオール、ペンタンジオール、グリセリン、ヘキサントリオール、チオジグリコール等が挙げられる。
単価アルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチル-1-プロパノール、t-ブタノール、3-メトキシ-1-ブタノール、3-メトキシ-3-メチルブタノール、1-オクタノール、2-オクタノール、n-ノニルアルコール、トリデシルアルコール、n-ウンデシルアルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコール、ベンジルアルコール等が挙げられる。
アミン類としては、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、N-メチルジエタノールアミン、N-エチルジエタノールアミン、モルホリン、N-エチルモルホリン、エチレンジアミン、ジエチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ポリエチレンイミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、テトラメチルプロピレンジアミン等が挙げられる。
アミド類としては、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等が挙げられる。
グリコールエーテル類としては、例えば、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、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。
炭素数が4以上である1,2-アルカンジオール類としては、例えば、1,2-ブタンジオール、1,2-ペンタンジオール、1,2-ヘキサンジオール、1,2-ヘプタンジオール等が挙げられる。
水性インクにおける有機溶剤の含有量は、水性インクの総量に対して、25~40質量%の範囲内であることが好ましい。
有機溶剤は、一種のみを単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。水性インクが含有する有機溶剤が二種以上ある場合の有機溶剤の溶解度パラメータは、前述した記録媒体上に付与された樹脂が二種以上ある場合の樹脂の溶解度パラメータと同様に、モル分率を考慮して求めた値を採用する。
(界面活性剤)
水性インクは、界面活性剤を含有し得る。水性インクが含有し得る界面活性剤としては、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤及び両性界面活性剤のいずれを用いてもよい。
水性インクは、界面活性剤を含有し得る。水性インクが含有し得る界面活性剤としては、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤及び両性界面活性剤のいずれを用いてもよい。
水性インクにおける界面活性剤の含有量は、水性インクの総量に対して、0.1~1質量%の範囲内であることが好ましい。界面活性剤は、一種のみを単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
(その他の成分)
本発明に係る水性インクは、本発明の効果を損なわない範囲で、樹脂微粒子、架橋剤、防黴剤、殺菌剤等、その他の成分を適宜配合することができる。
本発明に係る水性インクは、本発明の効果を損なわない範囲で、樹脂微粒子、架橋剤、防黴剤、殺菌剤等、その他の成分を適宜配合することができる。
また、例えば特開昭57-74193号公報、同57-87988号公報及び同62-261476号公報に記載の紫外線吸収剤、特開昭57-74192号公報、同57-87989号公報、同60-72785号公報、同61-146591号公報、特開平1-95091号公報及び同3-13376号公報等に記載の退色防止剤、特開昭59-42993号公報、同59-52689号公報、同62-280069号公報、同61-242871号公報及び特開平4-219266号公報等に記載の蛍光増白剤、消泡剤、ジエチレングリコール等の潤滑剤、防腐剤、増粘剤、帯電防止剤等、公知の各種添加剤を含有させることもできる。
(水性インクの物性)
水性インクの25℃における粘度は、インクジェットによる吐出性の観点から、0.5~60cPの範囲内であることが好ましい。
水性インクの25℃における粘度は、インクジェットによる吐出性の観点から、0.5~60cPの範囲内であることが好ましい。
<1.6 記録媒体>
本発明に用いることができる記録媒体は、特に限定されるものではなく、高吸水性記録媒体、低吸水性記録媒体、及び非吸水性記録媒体のいずれでもよい。
本発明に用いることができる記録媒体は、特に限定されるものではなく、高吸水性記録媒体、低吸水性記録媒体、及び非吸水性記録媒体のいずれでもよい。
本発明のインクジェット記録方法は、色材のピニングとインクのドット径拡大を両立させることができる。そのため、水性インクの浸透速度が遅い低吸水性記録媒体や、水性インクが浸透しない非吸水性記録媒体を用いた場合であっても、色材をピニングさせることができるため、画像の滲み抑制や、ドットの鮮鋭性確保が可能となる。また、水性インクの浸透速度が速い高吸水性記録媒体を用いた場合であっても、付与されている樹脂によってドット径の拡大が促進されるため、所望のドット径の形成が可能となる。
高吸水性記録媒体としては、上質紙、普通紙等が挙げられる。低吸水性記録媒体としては、コート紙、マットコート紙、アート紙等が挙げられる。非吸水性記録媒体としては、表面がプラスチック、金属、ガラス、皮革等で構成される記録媒体が挙げられる。
<2 インクジェット記録システム>
本発明のインクジェット記録システムは、水性インクを用いたインクジェット記録システムであって、凝集剤と樹脂とが付与された記録媒体上に、インクジェット方式で、前記水性インクを付与する工程部を有し、前記水性インクが、色材と、水と、有機溶剤とを含有し、前記水性インクにおける前記色材の含有量が、4質量%より大きく、前記樹脂と前記有機溶剤との溶解度パラメータの差が、6(cal/cm3)0.5以下であることを特徴とする。
本発明のインクジェット記録システムは、水性インクを用いたインクジェット記録システムであって、凝集剤と樹脂とが付与された記録媒体上に、インクジェット方式で、前記水性インクを付与する工程部を有し、前記水性インクが、色材と、水と、有機溶剤とを含有し、前記水性インクにおける前記色材の含有量が、4質量%より大きく、前記樹脂と前記有機溶剤との溶解度パラメータの差が、6(cal/cm3)0.5以下であることを特徴とする。
図1は本発明のインクジェット記録システムを例示する模式図である。図1に例示するインクジェット記録システム1は、水性インクを付与する工程部20を有する。水性インクを付与する工程部20は、送り出しローラー30から繰り出された、凝集剤と樹脂とが付与された記録媒体C上に、インクジェットヘッド21で、水性インク22を付与する。その後、水性インク乾燥部23によって、水性インクが付与された領域を加熱し乾燥する。その後、巻取りローラー40によって画像記録物Rを巻き取る。
また、本発明のインクジェット記録システムは、図2に例示するように、前記水性インクを付与する工程部20の前に、記録媒体上に凝集剤と樹脂とを含有するプレコート液を付与する工程部10を有する構成としてもよい。図2に示す例では、プレコート液を付与する工程部10は、送り出しローラー30から繰り出された記録媒体F上に、ロールコーター11で、プレコート液12を付与する。その後、プレコート液乾燥部13によって、プレコート液が付与された領域を加熱し乾燥する。また、プレコート液の乾燥をしない実施形態の場合は、図3に例示するように、プレコート液乾燥部13がない構成とすることもできる。
本発明のインクジェット記録システムは、図1又は図2で例示するタイプに限定されず、送り出しローラーや巻取りローラーを有さないタイプや、フラットベッドタイプとすることもできる。フラットベッドタイプのインクジェット記録システムは、インクジェットヘッドを主走査方向と、主走査方向と交差する副走査方向に動かすことが可能で、記録媒体を搬送せずに画像を形成できる。
インクジェット方式で用いる各ヘッドの方式は、特に制限されず、オンデマンド方式及びコンティニュアス方式のいずれのヘッドでもよい。オンデマンド方式のヘッドの例には、シングルキャビティー型、ダブルキャビティー型、ベンダー型、ピストン型、シェアーモード型及びシェアードウォール型を含む電気-機械変換方式、並びにサーマルインクジェット型及びバブルジェット(「バブルジェット」はキヤノン株式会社の登録商標)型を含む電気-熱変換方式等が含まれる。
<3 インクセット>
本発明のインクセットは、プレコート液と水性インクを含むインクセットであって、前記プレコート液が、凝集剤と、樹脂とを含有し、前記水性インクが、色材と、水と、有機溶剤とを含有し、前記水性インクにおける前記色材の含有量が、4質量%より大きく、前記樹脂と前記有機溶剤との溶解度パラメータの差が、6(cal/cm3)0.5以下であることを特徴とする。
本発明のインクセットは、プレコート液と水性インクを含むインクセットであって、前記プレコート液が、凝集剤と、樹脂とを含有し、前記水性インクが、色材と、水と、有機溶剤とを含有し、前記水性インクにおける前記色材の含有量が、4質量%より大きく、前記樹脂と前記有機溶剤との溶解度パラメータの差が、6(cal/cm3)0.5以下であることを特徴とする。
当該インクセットが含むプレコート液及び水性インクについては、上述のインクジェット記録方法で用いられるものと同様である。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、下記実施例において、特記しない限り、操作は室温(25℃)で行われた。また、特記しない限り、「%」及び「部」は、それぞれ、「質量%」及び「質量部」を意味する。
[プレコート液の調製]
表Iに示す含有量となるように各成分を撹拌しながら混合し、得られた混合液を1μmのフィルターにより濾過して、プレコート液を調製した。
表Iに示す含有量となるように各成分を撹拌しながら混合し、得られた混合液を1μmのフィルターにより濾過して、プレコート液を調製した。
プレコート液の調製に用いた表Iに示す各成分について以下説明する。
(樹脂)
PVA-124:クラレ社製、クラレポバールPVA-124(60-98)、ポリビニルアルコール
S-311:DIC社製、ウォーターゾールS-311、ポリエステル(アルキド樹脂)
HW-350:DIC社製、ハイドランHW-350、ポリエステル
AP-201:DIC社製、ハイドランAP-201、ポリエステル
AP-40F:DIC社製、ハイドランAP-40F、ポリエステル
Z-730:互応化学工業社製、プラスコートZ-730、ポリエステル
Z-880:互応化学工業社製、プラスコートZ-880、ポリエステル
PEO-1:住友精化社製、ポリエチレンオキサイド
ハリコート1057:ハリマ化成社製、ポリアクリルアミド
Z561:互応化学工業社製、プラスコートZ561、ポリエステル
(界面活性剤)
E1010:日信化学工業社製、オルフィンE1010、アセチレングリコール系界面活性剤
界面活性剤F:下記構造式で表される構造を有するフッ素系界面活性剤
PVA-124:クラレ社製、クラレポバールPVA-124(60-98)、ポリビニルアルコール
S-311:DIC社製、ウォーターゾールS-311、ポリエステル(アルキド樹脂)
HW-350:DIC社製、ハイドランHW-350、ポリエステル
AP-201:DIC社製、ハイドランAP-201、ポリエステル
AP-40F:DIC社製、ハイドランAP-40F、ポリエステル
Z-730:互応化学工業社製、プラスコートZ-730、ポリエステル
Z-880:互応化学工業社製、プラスコートZ-880、ポリエステル
PEO-1:住友精化社製、ポリエチレンオキサイド
ハリコート1057:ハリマ化成社製、ポリアクリルアミド
Z561:互応化学工業社製、プラスコートZ561、ポリエステル
(界面活性剤)
E1010:日信化学工業社製、オルフィンE1010、アセチレングリコール系界面活性剤
界面活性剤F:下記構造式で表される構造を有するフッ素系界面活性剤
[水性インクの調製]
表Iに示す各成分の含有量を総量とし、まず、色材(顔料)の総量、顔料分散剤の総量、有機溶剤の総量のうち2割の量、及び水の総量のうち2割の量を混合した。当該混合液を、0.3mmのジルコニアビーズを体積率で50%充填したビーズミルを用いて分散し、顔料分散液を調製した。当該顔料分散液に、残りの成分(顔料分散剤の総量、樹脂微粒子の総量、有機溶剤の総量のうち8割の量、及び水の総量のうち8割の量)を撹拌しながら添加した。得られた混合液を1μmのフィルターにより濾過して、水性インクを調製した。
表Iに示す各成分の含有量を総量とし、まず、色材(顔料)の総量、顔料分散剤の総量、有機溶剤の総量のうち2割の量、及び水の総量のうち2割の量を混合した。当該混合液を、0.3mmのジルコニアビーズを体積率で50%充填したビーズミルを用いて分散し、顔料分散液を調製した。当該顔料分散液に、残りの成分(顔料分散剤の総量、樹脂微粒子の総量、有機溶剤の総量のうち8割の量、及び水の総量のうち8割の量)を撹拌しながら添加した。得られた混合液を1μmのフィルターにより濾過して、水性インクを調製した。
水性インクの調製に用いた表Iに示す各成分について以下説明する。
(顔料分散剤)
joncryl 819:BASF社製、アニオン性高分子分散剤、ジメチルアミノエタノール中和されたカルボキシ基を有するアクリル系樹脂、酸価75mgKOH/g、固形分20質量%
(界面活性剤)
KF-351A:信越シリコーン社製、変性シリコーンオイル
(樹脂微粒子)
joncryl 537:BASF社製、アクリル系樹脂のラテックス
joncryl 819:BASF社製、アニオン性高分子分散剤、ジメチルアミノエタノール中和されたカルボキシ基を有するアクリル系樹脂、酸価75mgKOH/g、固形分20質量%
(界面活性剤)
KF-351A:信越シリコーン社製、変性シリコーンオイル
(樹脂微粒子)
joncryl 537:BASF社製、アクリル系樹脂のラテックス
プレコート液が含有する樹脂の溶解度パラメータ、水性インクが含有する有機溶剤の溶解度パラメータ、及びこれらの溶解度パラメータの差(SP値差)は、表Iに示すとおりである。
[記録媒体]
実施例で用いた記録媒体は以下のとおりである。
コート紙:王子製紙社製、OKトップコート128g/m2、低吸水性
上質紙:王子製紙社製、OKプリンス81.4g/m2、高吸水性
実施例で用いた記録媒体は以下のとおりである。
コート紙:王子製紙社製、OKトップコート128g/m2、低吸水性
上質紙:王子製紙社製、OKプリンス81.4g/m2、高吸水性
[インク浸透性評価]
記録媒体上に、ワイヤーバー1番を用いたバーコーターでプレコート液を付与量が3g/m2となるように付与し、80℃の恒温槽で10分間乾燥させた。当該記録媒体上に水性インクを0.1μL垂らし、水性インクが記録媒体に浸透するまでの時間を測定し、下記の基準でインク浸透性を評価した。インクの浸透が遅い程、インクが濡れ拡がってドット径を拡大できるため好ましい。
○:浸透するまでの時間が5秒以上
△:浸透するまでの時間が1秒以上5秒未満
×:浸透するまでの時間が1秒未満
記録媒体上に、ワイヤーバー1番を用いたバーコーターでプレコート液を付与量が3g/m2となるように付与し、80℃の恒温槽で10分間乾燥させた。当該記録媒体上に水性インクを0.1μL垂らし、水性インクが記録媒体に浸透するまでの時間を測定し、下記の基準でインク浸透性を評価した。インクの浸透が遅い程、インクが濡れ拡がってドット径を拡大できるため好ましい。
○:浸透するまでの時間が5秒以上
△:浸透するまでの時間が1秒以上5秒未満
×:浸透するまでの時間が1秒未満
[インク濡れ拡がり評価]
記録媒体上に、ワイヤーバー1番を用いたバーコーターでプレコート液を付与量が3g/m2となるように付与し、恒温槽で80℃、10分間乾燥させた。当該記録媒体を600mm/sで搬送し、インクジェット方式、液滴量3.5pL(液滴直径18.8μm)、ドット密度1200dpi×1200dpiで、画像濃度が10%となるように水性インクを付与した。その後、100℃の恒温槽で10秒間乾燥させ、10%濃度のハーフトーン画像を形成した。当該ハーフトーン画像におけるドット径を、キーエンス社製デジタルマイクロスコープ VHX-8000を用いて50個測定し、その平均値を求め、下記の基準でインク濡れ拡がりを評価した。
○:平均ドット径が55μm以上
△:平均ドット径が40μm以上55μm未満
×:平均ドット径が40μm未満
記録媒体上に、ワイヤーバー1番を用いたバーコーターでプレコート液を付与量が3g/m2となるように付与し、恒温槽で80℃、10分間乾燥させた。当該記録媒体を600mm/sで搬送し、インクジェット方式、液滴量3.5pL(液滴直径18.8μm)、ドット密度1200dpi×1200dpiで、画像濃度が10%となるように水性インクを付与した。その後、100℃の恒温槽で10秒間乾燥させ、10%濃度のハーフトーン画像を形成した。当該ハーフトーン画像におけるドット径を、キーエンス社製デジタルマイクロスコープ VHX-8000を用いて50個測定し、その平均値を求め、下記の基準でインク濡れ拡がりを評価した。
○:平均ドット径が55μm以上
△:平均ドット径が40μm以上55μm未満
×:平均ドット径が40μm未満
[画像鮮鋭性評価]
記録媒体上に、ワイヤーバー1番を用いたバーコーターでプレコート液を付与量が3g/m2となるように付与し、恒温槽で80℃、10分間乾燥させた。当該記録媒体を600mm/sで搬送し、インクジェット方式、液滴量3.5pL(液滴直径18.8μm)、ドット密度1200dpi×1200dpiで、画像濃度が10%となるように水性インクを付与した。その後、100℃の恒温槽で10秒間乾燥させ、10%濃度のハーフトーン画像を形成した。当該ハーフトーン画像におけるドットの形状を、キーエンス社製デジタルマイクロスコープ VHX-8000を用いて観察し、下記の基準で画像鮮鋭性を評価した。
○:ドットの輪郭が鮮明であり、良好である。
△:ドットの輪郭がぼやけているが、実用上許容できるレベルである。
×:ドットの輪郭が不鮮明であり、実用上許容できないレベルである。
記録媒体上に、ワイヤーバー1番を用いたバーコーターでプレコート液を付与量が3g/m2となるように付与し、恒温槽で80℃、10分間乾燥させた。当該記録媒体を600mm/sで搬送し、インクジェット方式、液滴量3.5pL(液滴直径18.8μm)、ドット密度1200dpi×1200dpiで、画像濃度が10%となるように水性インクを付与した。その後、100℃の恒温槽で10秒間乾燥させ、10%濃度のハーフトーン画像を形成した。当該ハーフトーン画像におけるドットの形状を、キーエンス社製デジタルマイクロスコープ VHX-8000を用いて観察し、下記の基準で画像鮮鋭性を評価した。
○:ドットの輪郭が鮮明であり、良好である。
△:ドットの輪郭がぼやけているが、実用上許容できるレベルである。
×:ドットの輪郭が不鮮明であり、実用上許容できないレベルである。
[画像定着性評価]
記録媒体上に、ワイヤーバー1番を用いたバーコーターでプレコート液を付与量が3g/m2となるように付与し、恒温槽で80℃、10分間乾燥させた。当該記録媒体を600mm/sで搬送し、インクジェット方式、液滴量3.5pL(液滴直径18.8μm)、ドット密度1200dpi×1200dpiで、画像濃度が100%となるように水性インクを付与した。その後、100℃の恒温槽で10秒間乾燥させ、ベタ画像を形成した。当該ベタ画像と記録媒体との定着性を、クロスカット法により評価した。すなわち、1mm間隔で5×5の碁盤目状にカッターで切れ込みを入れて25のマス目を作製し、テープ剥離試験を行い、下記の基準で画像定着性を評価した。
○:剥がれたマス目数が0マスであり、良好である。
△:剥がれたマス目数が1~6マスであり、実用上許容できるレベルである。
×:剥がれたマス目数が7~25マスであり、実用上許容できないレベルである。
記録媒体上に、ワイヤーバー1番を用いたバーコーターでプレコート液を付与量が3g/m2となるように付与し、恒温槽で80℃、10分間乾燥させた。当該記録媒体を600mm/sで搬送し、インクジェット方式、液滴量3.5pL(液滴直径18.8μm)、ドット密度1200dpi×1200dpiで、画像濃度が100%となるように水性インクを付与した。その後、100℃の恒温槽で10秒間乾燥させ、ベタ画像を形成した。当該ベタ画像と記録媒体との定着性を、クロスカット法により評価した。すなわち、1mm間隔で5×5の碁盤目状にカッターで切れ込みを入れて25のマス目を作製し、テープ剥離試験を行い、下記の基準で画像定着性を評価した。
○:剥がれたマス目数が0マスであり、良好である。
△:剥がれたマス目数が1~6マスであり、実用上許容できるレベルである。
×:剥がれたマス目数が7~25マスであり、実用上許容できないレベルである。
上記各評価の結果は表Iに示すとおりである。
上記の結果から、本発明のインクジェット記録方法は、高濃度インクを用いていながら、高品質な画像を形成できていることが分かる。
1 インクジェット記録システム
10 プレコート液を付与する工程部
11 ロールコーター
12 プレコート液
13 プレコート液乾燥部
20 水性インクを付与する工程部
21 インクジェットヘッド
22 水性インク
23 水性インク乾燥部
30 送り出しローラー
40 巻取りローラー
F 記録媒体
C 凝集剤と樹脂とが付与された記録媒体
R 画像記録物
10 プレコート液を付与する工程部
11 ロールコーター
12 プレコート液
13 プレコート液乾燥部
20 水性インクを付与する工程部
21 インクジェットヘッド
22 水性インク
23 水性インク乾燥部
30 送り出しローラー
40 巻取りローラー
F 記録媒体
C 凝集剤と樹脂とが付与された記録媒体
R 画像記録物
Claims (9)
- 水性インクを用いたインクジェット記録方法であって、
凝集剤と樹脂とが付与された記録媒体上に、インクジェット方式で、前記水性インクを付与する工程を有し、
前記水性インクが、色材と、水と、有機溶剤とを含有し、
前記水性インクにおける前記色材の含有量が、4質量%より大きく、
前記樹脂と前記有機溶剤との溶解度パラメータの差が、6(cal/cm3)0.5以下である
ことを特徴とするインクジェット記録方法。 - 前記凝集剤が、多価金属塩であり、
当該多価金属塩を構成する多価金属が、カルシウム又はマグネシウムである
ことを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録方法。 - 前記凝集剤が、多価金属塩であり、
当該多価金属塩を構成する酸が、芳香族スルホン酸である
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のインクジェット記録方法。 - 前記樹脂が、エステル構造、アミド構造、又はエーテル構造を有する
ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載のインクジェット記録方法。 - 前記水性インクを付与する工程の前に、記録媒体上に凝集剤と樹脂とを含有するプレコート液を付与する工程を有し、
前記プレコート液における前記樹脂の含有量が、1~10質量%の範囲内である
ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載のインクジェット記録方法。 - 前記有機溶剤が、1分子中に2つ以上のヒドロキシ基を有する
ことを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載のインクジェット記録方法。 - 前記水性インクにおける前記色材の含有量が、5質量%以上である
ことを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載のインクジェット記録方法。 - 水性インクを用いたインクジェット記録システムであって、
凝集剤と樹脂とが付与された記録媒体上に、インクジェット方式で、前記水性インクを付与する工程部を有し、
前記水性インクが、色材と、水と、有機溶剤とを含有し、
前記水性インクにおける前記色材の含有量が、4質量%より大きく、
前記樹脂と前記有機溶剤との溶解度パラメータの差が、6(cal/cm3)0.5以下である
ことを特徴とするインクジェット記録システム。 - プレコート液と水性インクを含むインクセットであって、
前記プレコート液が、凝集剤と、樹脂とを含有し、
前記水性インクが、色材と、水と、有機溶剤とを含有し、
前記水性インクにおける前記色材の含有量が、4質量%より大きく、
前記樹脂と前記有機溶剤との溶解度パラメータの差が、6(cal/cm3)0.5以下である
ことを特徴とするインクセット。
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---|---|---|---|
JP2022026285A JP2023122659A (ja) | 2022-02-24 | 2022-02-24 | インクジェット記録方法、インクジェット記録システム、及びインクセット |
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