JP4453652B2 - インクジェット記録方法 - Google Patents
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Description
本発明のインクジェットインク(以下、単にインクともいう)においては、高分子化合物として、親水性主鎖に複数の側鎖を有し、活性エネルギー線を照射することにより、側鎖間で架橋結合可能な高分子化合物を含有することを特徴とする。
本発明でいう活性エネルギー線とは、例えば電子線、紫外線、α線、β線、γ線、エックス線等が上げられるが、人体への危険性や、取り扱いが容易で、工業的にもその利用が普及している電子線や紫外線が好ましい。
活性エネルギー線の照射条件としては、記録媒体上にインクが着弾した後、0.001〜1.0秒の間に活性エネルギー線が照射されることが好ましく、より好ましくは0.001〜0.5秒である。高精細な画像を形成するためには、照射タイミングができるだけ早いことが特に重要となる。
活性光線の照射方法として、その基本的な方法が特開昭60−132767号に開示されている。これによると、ヘッドユニットの両側に光源を設け、シャトル方式でヘッドと光源を走査する。照射は、インク着弾後、一定時間を置いて行われることになる。更に、駆動を伴わない別光源によって硬化を完了させる。米国特許第6,145,979号では、照射方法として、光ファイバーを用いた方法や、コリメートされた光源をヘッドユニット側面に設けた鏡面に当て、記録部へUV光を照射する方法が開示されている。本発明の画像形成方法においては、これらの何れの照射方法も用いることができる。
本発明のインクにおいては、上記説明した親水性主鎖に複数の側鎖を有し、活性エネルギー線を照射することにより、側鎖間で架橋結合可能な高分子化合物と共に、樹脂微粒子を含有することを特徴とする。
本発明のインクに使用できる顔料としては、従来公知の有機及び無機顔料が使用できる。例えばアゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料等のアゾ顔料や、フタロシアニン顔料、ペリレン及びペリレン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサンジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロニ顔料等の多環式顔料や、塩基性染料型レーキ、酸性染料型レーキ等の染料レーキや、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、昼光蛍光顔料等の有機顔料、カーボンブラック等の無機顔料が挙げられる。
本発明に係る溶媒としては、水性液媒体が好ましく用いられ、前記水性液媒体としては、水及び水溶性有機溶剤等の混合溶媒が更に好ましく用いられる。好ましく用いられる水溶性有機溶剤の例としては、アルコール類(例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、セカンダリーブタノール、ターシャリーブタノール)、多価アルコール類(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、ジプロピレングリコール、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)、多価アルコールエーテル類(例えば、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メチルエーテル、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、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテル)、アミン類(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)、アミド類(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)、複素環類(例えば、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、シクロヘキシルピロリドン、2−オキサゾリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、γ−ブチロラクトン等)、スルホキシド類(例え cば、ジメチルスルホキシド)等が挙げられる。
本発明のインクに好ましく使用される界面活性剤としては、アルキル硫酸塩、アルキルエステル硫酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩類、アルキルナフタレンスルホン酸塩類、アルキルリン酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸塩、脂肪酸塩類等のアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル類、アセチレングリコール類、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類等のノニオン性界面活性剤、グリセリンエステル、ソルビタンエステル、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、アミンオキシド等の活性剤、アルキルアミン塩類、第四級アンモニウム塩類等のカチオン性界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤等が挙げられる。これらの界面活性剤は、顔料の分散剤としても用いることができ、特にアニオン性界面活性剤を好ましく用いることができる。
本発明においては、その他に従来公知の添加剤を含有することができる。例えば蛍光増白剤、消泡剤、潤滑剤、防腐剤、増粘剤、帯電防止剤、マット剤、水溶性多価金属塩、酸塩基、緩衝液等pH調整剤、酸化防止剤、表面張力調整剤、非抵抗調整剤、防錆剤、無機顔料等である。
本発明のインクジェット記録方法においては、本発明のインクジェットインクを、インクジェットヘッドを用いて、記録媒体に吐出して画像形成する。
本発明のインクジェット記録方法に適用可能な記録媒体としては、様々なメディアを使用することができ、例えば、紙、プラスチック、金属、布、ゴムなどを挙げることができる。これらのうち一般的に画像を形成する用途としてのインクジェット記録媒体として好ましいのは、紙、プラスチックフィルムである。本発明の効果をいかんなく発揮できるのは、プラスチックフィルム、レジンコート紙、合成紙などである。
本発明のインクジェット記録方法では、インクジェット用インクを印字する前に記録媒体を加熱することを特徴とする。記録媒体を予め加熱することで、水系インクに対する濡れ性が向上し、ドット径が記録媒体に良好に濡れ拡がり、画質むらのない画像が得られる。加熱は、記録媒体の温度が45℃以上、105℃未満になるようにする。45℃より低いと水系インクに対する濡れ性向上が不十分であり、105℃を越えると記録媒体によっては熱で変形してしまい記録媒体の搬送性が悪化することがある。記録媒体の加熱は、インクジェット用インクを印字する前に記録媒体を加熱するが、印字後も引き続いて加熱を施してもよい。
以下に、図を用いて本発明のインクジェット記録方法で適用可能な記録媒体の加熱方法を示すが、本発明ではこれら例示する方法にのみ限定されるものではない。
本発明のインクジェット記録方法においては、上記説明した各予備加熱手段によりあらかじめ記録媒体を加熱した後、インクジェット用インクを吐出し、活性エネルギー線を照射した後、乾燥工程を用いて乾燥することが好ましい。活性エネルギー線照射後に、後加熱し、更に乾燥工程を用いて乾燥することは、更に好ましい。
(活性エネルギー線架橋性高分子化合物1の合成)
ポリアクリル酸(質量平均分子量60万)の100gを、800gのメタノールに加熱溶解させた後、4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテルの16gと触媒としてピリジンの12gを加え、55℃に保ちながら24時間攪拌した、更に、系の温度を95℃に上げ、水を滴下しながらメタノールを溜去した後、イオン交換樹脂(三菱化学性:PK−216H)処理を行い、ピリジンを除去して不揮発性分濃度15%の水溶液を得た。この水溶液に、光重合開始剤として、前記一般式(7)のn=1のイルガキュア2959(チバスペシャリティケミカルズ社製)を、14%水溶液100gに対して0.1gの割合で混合し、その後イオン交換水にて希釈して、10%の活性エネルギー線架橋性高分子化合物1の水溶液を得た。
グリシジルメタクリレート58g、p−ヒドロキシベンズアルデヒド42g、ピリジン3g、及びN−ニトロソ−フェニルヒドロキシアミンアンモニウム塩1gを反応容器に入れ、80度の湯浴中で8時間攪拌した。
上記活性エネルギー線架橋性高分子化合物2の合成において、表1に記載のポリ酢酸ビニルケン化物の重合度、ケン化度となる様に調整し、更にp−(3−メタクリロキシ−2−ヒドロキシプロピルオキシ)ベンズアルデヒドの添加量を変更して導入変性率を調整した以外は同様にして、10%の活性エネルギー線架橋性高分子化合物3〜7の水溶液を得た。
一般式(4)でRがp−フェニレン基で表される化合物(東洋合成工業製RSP、主鎖PVA重合度400、ケン化度88%、変性率3.0mol%)を水で希釈して、10%の活性エネルギー線架橋性高分子化合物8を得た。
水性紫外線硬化型ウレタンアクリレート系樹脂エマルジョン(固形分40%、大成化工社製、商品名:WBR−839)を水で希釈して、10%の水性紫外線硬化型樹脂微粒子の水溶液を得た。
下記の様にして、インクセット1〜14を調製した。
(顔料分散液の調製)
〈マゼンダ顔料分散液の調製〉
以下の各添加剤を混合し、0.8mmのジルコニアビーズを体積率で50%充填したサンドグラインダーを用いて分散し、マゼンタ顔料の含有量が15%のマゼンダ顔料分散液を調製した。このマゼンタ顔料分散液に含まれるマゼンタ顔料粒子の平均粒径は78nmであった。なお、粒径測定はマルバーン社製ゼータサイザ1000HSにより行った。
ジョンクリル61
(スチレンアクリル系樹脂分散剤、ジョンソン社製、固形分量30%) 10部
グリセリン 20部
イオン交換水 残部
〈ブラック顔料分散液の調製〉
Cabot社製のカーボンブラック自己分散物 cabojet300をイオン交換水で希釈して、カーボンブラック含有量が15%のブラック顔料分散液を調製した。得られた。このブラック顔料分散液に含まれるカーボンブラック粒子の平均粒径は128nmであった。なお、粒径測定はマルバーン社製ゼータサイザ1000HSにより行った。
〈マゼンタ顔料インク1の調製〉
マゼンタ顔料分散液(固形分量15%) 20部
活性エネルギー線架橋性高分子化合物1水溶液(固形分量10%) 28部
樹脂微粒子:スーパーフレックス110(ウレタン系樹脂微粒子、Tg=48℃、
粒径=0.09μm、固形分量30%、第1工業製薬株式会社製) 4.5部
(樹脂微粒子量は、固形分相当量である)
2−ピロリジノン 15部
エチレングリコール 10部
オルフィンE1010(日信化学社製) 1部
イオン交換水を加えて、100部に仕上げた。
上記マゼンタ顔料インク1の調製において、マゼンタ顔料分散液に代えてブラック顔料分散液を用いた以外は同様にして、ブラック顔料インク1を得た。
上記インクセット1の調製において、活性エネルギー線架橋性高分子化合物の種類と樹脂微粒子の種類を、表1に記載の様に変更した以外は同様にして、インクセット2〜14を調製した。
方法1:図1に記載の構成からなり、画像印字部の上流側に予備加熱手段として電熱線を内蔵した乾燥ファンを配置して、印字0.5秒前に表1に記載の温度となるように記録媒体の予備加熱を行った。
PVC:ポリ塩化ビニル(LINTEC社製 LAGマウント E−430ZW)
PET:白色ポリエチレンテレフタレートフィルム
RC:写真用レジンコート紙(坪量が180g/m2の基紙の両面にポリオレフィン樹脂層を被覆)
《加熱処理、画像形成及び評価》
表2に記載の様に、インクセット、記録媒体、加熱手段及び加熱温度を組み合わせて、下記の各評価を行なった。ノズル孔径25μm、駆動周波数10kHz、ノズル数128、ノズル密度180dpi(dpiとは1インチ、即ち2.54cm当たりのドット数を表す)のピエゾ型ヘッドを備え、最大記録密度720×720dpiのオンデマンド型インクジェットプリンタにそれぞれのインクセットを装着し、1滴当たり12plを吐出する条件に設定して、印字部を作製した。
(連続吐出性)
20℃、30%RHの環境下で、画像形成に用いたインクジェットプリンターを用いて表1記載のインクセットを装着し、クリーニングをせずに1時間連続して吐出を続けた後の状態を目視観察し、下記に示す基準に従って吐出安定性を評価した。
○:2〜4ノズルに目詰まりが見られるが、ノズル面を水に濡らしたキムワイプS−200(クレシア製)で拭き取ることで回復
△:5ノズル以上に目詰まりが発生し、ノズル面を水に濡らしたキムワイプS−200(クレシア製)で拭き取ることにより回復不可能な目詰まりが1ノズル発生するが、実用上許容できる範囲にある
×:8ノズル以上に目詰まりが発生し、ノズル面を水に濡らしたキムワイプS−200(クレシア製)で拭き取ることによりにより回復不可能な目詰まりが2ノズル発生
××:12ノズル以上に目詰まりが発生し、ノズル面を水に濡らしたキムワイプS−200(クレシア製)で拭き取ることにより回復不可能な目詰まりが3ノズル以上発生。
20℃、30%RHの環境下で、画像形成に用いたインクジェットプリンターを用いて表1記載のインクセットを装着し、20秒間連続吐出→一定時間休止→連続吐出の間欠動作を行った。この際、吐出休止後の最初で吐出方向の乱れが発生するか否かは休止時間の長さで決まるので、吐出休止時間の長さを段階的に変えることにより、間欠吐出の安定性を測定し、以下の基準で評価した。
○:20秒から29秒間休止しても安定に吐出した
△:10秒から19秒間休止しても安定に吐出した
×:5秒から9秒間休止しても安定に吐出した
××:4秒以下しか安定吐出しなかった
△以上の性能を実用上許容レベルとした。
記録媒体PVCに黒のベタをプリントした。なお、インクを連続吐出し、着弾した後0.05秒後に、150W/cmメタルハライドランプ(日本電池社製 MAL 400NL、電源電力3kW・hr)を照射し、評価画像サンプルを作製した。
○:記録面と下地の光沢度がわずかに異なる
△:記録面と下地の光沢度が異なることが目視で観察できるが、実用上許容できる範囲にある
×:記録面と下地の光沢度がはっきり異なることが目視で観察でき、かつ記録面の光沢度が下地より低い
××:記録面と下地の光沢度がはっきり異なることが目視で観察でき、かつ記録面の光沢度が下地より著しく低い。
表2に記載の記録媒体にマゼンタのベタ画像上に印字ポイントを変化させた黒文字を配した画像パターンを出力した。
○:色混ざりが少しあるが、6ポイント文字が確認できる
△:色混ざりがややあるが、8ポイント文字が確認でき、実用上許容できる範囲にある
×:色混ざりがひどく、11ポイント文字のみ確認できた
××:色混ざりがかなりひどく、11ポイント文字でも確認が不可能。
表2に記載の記録媒体に黒のベタをプリントした。着弾後の照射処理もカラーブリード耐性の評価画像サンプル作製と同様に実施した。
○:詳細に観察すると、わずかに印字画像に汚れが観察される
△:やや印刷画像に汚れが観察されるが、実用上許容できる範囲にある
×:印字画像の汚れが明確に観察され、実用上許容範囲外の品質である
××:印字画像がかなり汚れており、実用に耐えない。
上記耐擦過性の評価と同様にして、評価画像サンプルを作製した。評価画像サンプルを、キムワイプS−200(クレシア製)に水を含ませて8回こすり画像濃度低下の程度を目視観察し、下記の基準に従って耐水性の評価を行った。
○:若干の色落ちが見られるが、画像としては気にならない
△:色落ちがやや確認でき、画質の低下も僅かに認められるが、実用上許容できる範囲にある
×:色落ちが大きく、画質への影響が大で、実用上許容範囲外の品質である
××:色落ちがかなり大きく、画像が激しく汚れ、実用に耐えない。
表2に記載の記録媒体に黒のベタ画像10cm×10cmをプリントした。着弾後の照射処理もカラーブリード耐性の評価画像サンプル作製と同様に実施した。
○:画質にわずかな濃度のむらが生じる
△:ドットの濡れ拡がりが不十分な箇所があり、画質にむらが観察できるが、実用上許容できる範囲にある
×:ドット径が目視で確認でき、画質のむらがシート全面に確認できる
××:画質のむらが著しい。
表1に記載の予備加熱方法を実験番号に応じて選択し、図に記載の予備加熱手段における搬送ローラ又は加圧ローラにおける搬送性を評価した。記録媒体としてPVCを用いて毎分100枚で20枚搬送し、搬送性を下記の基準で評価した。
○:紙詰まりが起きた回数が1〜3回
△:紙詰まりが起きた回数が4〜6回
×:紙詰まりが起きた回数が7〜9回
××:搬送が不可能だった。
2 画像記録ヘッド
3 照射光源
4 キャリッジ
5 走査ガイド
6 ガイドローラ
7 搬送ローラ
8 加熱ファン
9 面ヒータ
10 熱源
11 反射板
12 加圧ローラ
13 加熱手段
14 加熱ローラ
15 サポートローラ
16 エンドレスベルト
B 加熱ベルト
P 記録媒体
Claims (9)
- 少なくとも顔料、高分子化合物及び樹脂微粒子を含有し、該高分子化合物は親水性主鎖に複数の側鎖を有し、活性エネルギー線を照射することにより、側鎖間で架橋結合可能な高分子化合物であり、該樹脂微粒子のガラス転移点(Tg)が40℃以上105℃未満であるインクジェットインクを、予め加熱した記録媒体に吐出した後、活性エネルギー線を照射して記録することを特徴とするインクジェット記録方法。
- 前記記録媒体が、プラスチックフィルム、レジンコート紙または合成紙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。
- 前記プラスチックフィルムが、ポリ塩化ビニルフィルムであることを特徴とする請求項2に記載のインクジェット記録方法。
- 予め加熱した記録媒体の温度が、45℃以上、105℃以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記樹脂微粒子のガラス転移点(Tg)が、予め加熱した記録媒体の温度以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記樹脂微粒子が、ポリウレタン系樹脂微粒子であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記高分子化合物は、親水性主鎖がポリ酢酸ビニルのケン化物であり、かつJIS K 6726で測定したケン化度が77〜99%、重合度が200以上、4000以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記高分子化合物の親水性主鎖に対する側鎖の変性率が、0.8モル%以上、4モル%以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- インクジェットインクを記録媒体に吐出した後、活性エネルギー線を照射後、後加熱し更に乾燥させることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
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