JP6986137B2 - インクジェットインク組成物、メンテナンス方法、画像記録方法、及び、画像記録物 - Google Patents
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Description
インクジェット法を利用した画像記録方法に用いられる、インクジェットインク組成物及びインクジェットインク組成物を用いた画像記録方法には、種々の形態が提案されている。
上記吐出後には、インクジェットヘッドのノズルの詰まりを避ける等の目的のため、吐出後のインクジェットヘッドに残留したインクを拭き取ることが行われる。
しかし、上記無機顔料粒子は硬いため、特にある程度大きな無機顔料粒子(例えば100nm以上など)を用いた場合には、上記拭き取り時に上記無機顔料粒子によりインクジェットヘッドの表面の溌液膜、下地のシリコン基板、金属材料等に傷が発生してしまう場合があった。
<1> 水、分散剤、平均一次粒径が100nm以上である無機顔料粒子、及び、ガラス転移温度が40℃以上である樹脂粒子Aを含み、
上記無機顔料粒子の平均一次粒径Xnmと、上記樹脂粒子Aの体積平均粒径YnmとがY≧1.1×Xを満たす
インクジェットインク組成物。
<2> 上記無機顔料粒子の平均一次粒径が、100nm〜400nmである、上記<1>に記載のインクジェットインク組成物。
<3> 上記X及び上記Yが、Y≧1.3×Xを満たす、上記<1>又は<2>に記載のインクジェットインク組成物。
<4> インク組成物全体に対する上記無機顔料粒子の体積含有率p体積%と、インク組成物全体に対する上記樹脂粒子Aの体積含有率r体積%とが、r≧0.2×pを満たす、上記<1>〜<3>のいずれか1つに記載のインクジェットインク組成物。
<5> 上記樹脂粒子Aのガラス転移温度が80℃〜200℃である、上記<1>〜<4>のいずれか1つに記載のインクジェットインク組成物。
<6> インク組成物の全質量に対する上記無機顔料粒子の含有量P質量%と、インク組成物の全質量に対するインク組成物に含まれる全ての樹脂粒子の含有量R質量%とが、下記式A−1〜式A−3の全てを満たす、上記<1>〜<5>のいずれか1つに記載のインクジェットインク組成物。
式A−1:P2+R2≦300
式A−2:P≧5
式A−3:R≧1
<7> インク組成物の全質量に対する上記無機顔料粒子の含有量P質量%と、インク組成物の全質量に対するインク組成物に含まれる全ての樹脂粒子の含有量R質量%と、インク組成物の全質量に対する上記分散剤の含有量D質量%とが、下記式C−1〜C−4の全てを満たす、上記<1>〜<5>のいずれか1つに記載のインクジェットインク組成物。
式C−1:P2+(R+D)2≦350
式C−2:P≧5
式C−3:R≧1
式C−4:D≧0.1
<8> 上記<1>〜<7>のいずれか1つに記載のインクジェットインク組成物の吐出に用いたインクジェットヘッドから、上記インクジェットインク組成物を拭き取る工程を有する
メンテナンス方法。
<9> 上記インクジェットヘッドが溌液膜を有するインクジェットヘッドであり、上記拭き取る工程が、上記溌液膜から上記インクジェットインク組成物を拭き取る工程である上記<8>に記載のメンテナンス方法。
<10> インクジェット法により上記<1>〜<7>のいずれか1つに記載のインクジェットインク組成物を基材の表面上に付与する工程を含む
画像記録方法。
<11> 基材と、上記<1>〜<7>のいずれか1つに記載のインクジェットインク組成物の固化物と、を含む画像記録物。
本開示において、組成物中の各成分の量(質量含有率及び体積含有率)は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する上記複数の物質の合計量を意味する。
本開示において、「画像の記録」とは、インク組成物及び必要に応じて処理液を用い、基材上に画像を描き、描いた画像を定着させることを意味する。「画像」とは、インクにより記録される像であればよく、文字、ベタ膜等を含むものとする。
本開示において、「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本開示において、「(メタ)アクリル」は、アクリル及びメタクリルの少なくとも一方を意味し、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートの少なくとも一方を意味する。
本開示に係るインクジェットインク組成物(以下、単に「インク組成物」ともいう。)は、水、分散剤、平均一次粒径が100nm以上である無機顔料粒子、及び、ガラス転移温度が40℃以上である樹脂粒子Aを含み、上記無機顔料粒子の平均一次粒径Xnmと、上記樹脂粒子Aの体積平均粒径YnmとがY≧1.1×Xを満たす。
上記効果が得られる理由は明確ではないが、以下のように推測される。但し、本開示に係るインク組成物は、以下の理由によって限定されることはない。
そのため、通常であれば、インクジェットヘッドにおけるインク組成物の拭き取り時に、インクジェットヘッドの表面の溌液膜、シリコン基板、金属材料等に上記無機顔料粒子による傷が発生しやすく、メンテナンス性が低くなると考えられる。
しかし、本開示に係るインク組成物は、ガラス転移温度が40℃以上である樹脂粒子Aを更に含み、かつ、上記無機顔料粒子の平均一次粒径Xnmと、上記樹脂粒子Aの体積平均粒径Ynmとがy≧1.1×Xを満たす。
このように、特定のガラス転移温度と、特定の体積平均粒径とを有する樹脂粒子Aを含むことにより、特定の硬さと大きさを有する樹脂粒子Aが、上記拭き取り時に樹脂粒子Aが上記顔料無機粒子と、インクジェットヘッドの表面の上記各種材料との間でクッションのように働くと考えられる。その結果、インクジェットヘッドの表面の上記各種材料における傷の発生が抑制されやすく、メンテナンス性に優れると考えられる。
特開2014−95058号公報、特開2014−196590号公報、及び特開2014−210837号公報に記載のインク組成物においては、無機顔料粒子と、樹脂粒子とを含むインク組成物も記載されているが、インク組成物における無機顔料粒子の平均一次粒径と樹脂粒子と、樹脂粒子の体積平均粒径の関係については、記載も示唆もされていない。また、特開2014−95058号公報、特開2014−196590号公報、及び特開2014−210837号公報には、無機顔料粒子の平均一次粒径と樹脂粒子と、樹脂粒子の体積平均粒径を特定の関係とすることにより、メンテナンス性を向上するという技術思想についても、記載も示唆もない。
以下、本開示に係るインク組成物の詳細について説明する。
本開示に係るインク組成物は、平均一次粒径が100nm以上である無機顔料粒子(特定顔料粒子)を含む。平均一次粒径が100nm以上であると、無機顔料粒子の入手性の点で有利である。
特定顔料粒子の平均一次粒径(後述するXnm)は、メンテナンス性及び吐出安定性の観点から、100nm〜400nmであることが好ましく、100nm〜300nmであることがより好ましい。
特定顔料粒子の平均一次粒径は、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定される値である。測定には、日本電子株式会社製の透過型電子顕微鏡1200EXを用いることができる。
具体的には、カーボン膜を貼り付けたCu200メッシュ(日本電子(株)製)に、1,000倍に希釈したインク組成物を滴下し乾燥させた後、TEMで10万倍に拡大した画像から、重なっていない独立した粒子300個の円相当径を測定し、測定値を平均して平均粒径として求める。
特定顔料粒子として用いられる無機顔料粒子としては、特に限定されず公知の無機顔料粒子が用いられる。
例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化鉄、カドミウムレッド、バリウムイエロー、クロムイエロー、チタンイエロー、コバルトブルー、窒化チタン等が挙げられる。
その他、上記平均一次粒径が100nm以上の無機顔料であれば、特に限定されず用いることが可能である。
本開示に係るインク組成物は、特定顔料粒子を1種単独で含有してもよいし、2種以上を併用してもよい。
得られる画像の発色性、メンテナンス性及び吐出安定性の観点から、特定顔料粒子の含有量(後述するP質量%)は、インク組成物の全質量に対し、1質量%〜20質量%であることが好ましく、3質量%〜15質量%であることがより好ましく、5質量%〜12質量%であることがより好ましい。
また、得られる画像の発色性、メンテナンス性及び吐出安定性の観点から、25℃における特定顔料粒子の体積含有率(後述するp体積%)は、インク組成物全体に対し、0.25体積%〜5体積%であることが好ましく、0.75体積%〜3.75体積%であることがより好ましく、1.25体積%〜3体積%であることが更に好ましい。
上記体積含有率は、25℃、相対湿度50%の環境下で、TGA(熱重量分析)とカサ密度測定器により測定される。
具体的には、質量含有率をTGAで測定し、比重をカサ密度測定器で測定した後に、質量含有率/比重として体積含有率を求める。
本開示に係るインク組成物は、他の顔料粒子を更に含有してもよい。
他の顔料粒子としては、有機顔料粒子、又は、平均一次粒径が100nm未満の無機顔料粒子が挙げられる。
他の顔料粒子としては、有機顔料粒子又は無機顔料粒子が挙げられ、特開2011−94112号公報の段落0029〜0041に記載の顔料粒子のうち、有機顔料粒子、又は、平均一次粒径が100nm未満の無機顔料粒子である顔料粒子が好ましく挙げられる。
また、他の顔料粒子の25℃における体積含有率は、インク組成物全体に対し、0体積%〜1.25体積%であることが好ましく、0体積%〜0.75体積%であることがより好ましく、0体積%〜0.25体積%であることが更に好ましい
本開示に係るインク組成物は、ガラス転移温度(Tg)が40℃以上である樹脂粒子Aを含む。
樹脂粒子Aは、中実形状であることが好ましい。本開示において、中実形状とは中空形状の対義語として用いられる用語である。具体的には、樹脂粒子Aの空隙率は、10%未満であることが好ましく、5%以下であることがより好ましい。
なお、樹脂粒子Aが空隙を有する場合、上記空隙率は下記式により求めることができる。樹脂粒子Aが空隙を有しない場合、空隙率は0%とする。
空隙率(%)=(樹脂粒子Aの空隙の半径/樹脂粒子Aの半径)3×100
また、樹脂粒子Aに空隙が一つではなく複数個ある場合には、
空隙率(%)=Σ(樹脂粒子Aの空隙の半径)3/(樹脂粒子Aの半径(粒径の1/2)3×100、より求められる。
上記樹脂粒子Aの半径及び樹脂粒子Aの空隙の半径は、透過型電子顕微鏡により樹脂粒子を観察することにより求められる。100個の樹脂粒子Aにおいて求められた空隙率の算術平均値を樹脂粒子Aの空隙率とする。
樹脂粒子Aのガラス転移温度(Tg)は、40℃以上である。Tgが40℃以上であると、メンテナンス性に優れたものとなる。
Tgは、メンテナンス性の観点からは、60℃以上であることが好ましく、80℃以上であることが更に好ましい。上記樹脂粒子AのTgの上限は、特に限定されないが、メンテナンス性の観点から、300℃以下であることが好ましく、200℃以下であることがより好ましく、180℃以下であることが更に好ましい。
上記の中でも、樹脂粒子AのTgは、メンテナンス性の観点から、80℃〜200℃の範囲が特に好ましい。
具体的には、測定Tgとしては、(株)日立ハイテクサイエンス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された値を意味する。但し、樹脂の分解等により測定が困難な場合には、下記の計算式で算出される計算Tgを適用する。計算Tgは下記の式(1)で計算されるものである。
1/Tg=Σ(Xi/Tgi)・・・(1)
ここで、計算対象となる樹脂は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からnまでの和をとる。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。上記文献に記載されていないモノマーの単独重合体ガラス転移温度の値は、モノマーの単独重合体を作製したのちに上述の測定方法により測定Tgとして得られる。この際、単独重合体の重量平均分子量を10,000以上とすることにより、重量平均分子量による重合体のTgに対する影響を無視することができる。
樹脂粒子Aにおける樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリビニル樹脂(例:塩化ビニル、酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、又はポリビニルブチラール等)、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂(例:フタル酸樹脂等)、アミノ材料(例:メラミン樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、アミノアルキド共縮合樹脂、ユリア樹脂、尿素樹脂等)などが挙げられる。
自己分散性樹脂粒子としては、例えば、特開2016−193980号公報の段落0077〜0094に記載の自己分散性ポリマー粒子が挙げられる。
樹脂粒子Aの体積平均粒径は、光散乱を用いた粒度分布測定装置(例えば、日機装(株)製のマイクロトラックUPA(登録商標) EX150)によって測定される。
また、吐出安定性の観点からは、Y≦2.5×Xを満たすことが好ましく、Y≦2.0×Xを満たすことがより好ましい。
樹脂粒子A(好ましくは自己分散性樹脂粒子)のインク組成物中における含有量(2種以上である場合には総含有量)には特に制限はないが、メンテナンス性及び吐出安定性の観点からは、インク組成物の全質量に対し、0.3質量%〜18質量%が好ましく、1質量%〜12質量%がより好ましく、3質量%〜10質量%が更に好ましい。
また、本開示に係るインク組成物の全体に対する、樹脂粒子Aの体積含有率(後述するr体積%)は、1体積%〜15体積%であることが好ましく、2体積%〜12体積%であることがより好ましく、3体積%〜10体積%であることが更に好ましい。
「インク組成物に含まれる全ての樹脂粒子」に含まれる樹脂粒子A以外の他の樹脂粒子については後述する。
・メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/メタクリル酸/メタクリル酸ナトリウム共重合体(70/20/5/5)、Tg:150℃
・メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/エチルヘキシルメタクリレート/メタクリル酸(60/11/19/10)、Tg:90℃
・Joncryl(登録商標) JDX−C3080(ジョンソンポリマー社製)、Tg:130℃
・Joncryl(登録商標) JDX−C3080(ジョンソンポリマー社製)、Tg:130℃
・トレパール(登録商標)EP、東レ(株)製、Tg:190℃
・トレパール(登録商標)PES、東レ(株)製、Tg:225℃
本開示に係るインク組成物は、他の樹脂粒子を更に含有してもよい。
他の顔料粒子としては、Tgが40℃以下であるか、Y≧1.1×Xを満たさないか、又はその両方であること以外は、上述の樹脂粒子Aと同様の樹脂粒子が挙げられる。例えば、樹脂粒子Aにおけるアクリル樹脂粒子において、体積平均粒径を1nm〜100nmとした樹脂粒子が挙げられる。
また、本開示に係るインク組成物は、Y≧1.1×Xを満たさない樹脂粒子として、体積平均粒径が1nm〜50nmである樹脂粒子を更に含むことがより好ましい。
本開示に係るインク組成物が、体積平均粒径が1nm〜50nmである他の樹脂粒子を更に含むことにより、得られる画像の耐擦性が向上する。
本開示において、樹脂粒子Aと他の樹脂粒子とを併せて「インク組成物に含まれる全ての樹脂粒子」ともいう。
また、吐出安定性の観点から、上記含有量は、15質量%以下であることが好ましく、12質量%以下であることがより好ましい。
インク組成物は、顔料(上述の特定顔料粒子及び他の顔料粒子のいずれか又は両方)を分散するための分散剤を含有してもよい。分散剤としては、ポリマー分散剤、又は低分子の界面活性剤型分散剤のいずれでもよい。また、ポリマー分散剤は、水溶性の分散剤、又は非水溶性の分散剤のいずれでもよい。
分散剤としては、例えば、特開2016−145312号公報の段落0080〜0096に記載の分散剤が好ましく挙げられる。
また、インク組成物の全質量に対する分散剤の含有量(後述するD質量%)は、0.1質量%〜2.4質量%であることが好ましく、0.5質量%〜2.0質量%であることがより好ましく、0.8質量%〜1.5質量%であることが更に好ましい。
インク組成物は、水を含有する。
水の含有量は、インク組成物の全質量に対して、好ましくは50質量%〜90質量%であり、より好ましくは60質量%〜80質量%である。
インク組成物は、水溶性溶剤の少なくとも1種を含有することが好ましい。
これにより、インク組成物の乾燥抑制又はインク組成物の湿潤の効果を得ることができる。
インク組成物に含有され得る水溶性溶剤は、例えば、噴射ノズルのインク吐出口においてインク組成物が付着乾燥して凝集体ができ、目詰まりするのを防止する乾燥防止剤として用いられ得る。
乾燥抑制及び湿潤の観点から、インク組成物に含有される水溶性溶剤としては、水より蒸気圧の低い水溶性溶剤が好ましい。
また、水溶性溶剤の1気圧(1013.25hPa)における沸点は、80℃〜300℃が好ましく、120℃〜250℃がより好ましい。
このような水溶性溶剤の具体例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、チオジグリコール、ジチオジグリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、アセチレングリコール誘導体、グリセリン、トリメチロールプロパン等に代表される多価アルコール類が挙げられる。
このうち、乾燥防止剤としては、グリセリン、ジエチレングリコール等の多価アルコールが好ましい。
乾燥防止剤は、1種単独で用いても2種以上併用してもよい。乾燥防止剤の含有量は、インク組成物の全質量に対し、10質量%〜50質量%の範囲とするのが好ましい。
粘度の調整に用いることができる水溶性溶剤の具体例としては、アルコール(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、sec−ブタノール、t−ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール)、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)、グリコール誘導体(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、ジプロピ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メチルエーテル、エチレングリコールジアセテート、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、エチレングリコールモノフェニルエーテル)、アミン(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、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ポリエチレンイミン、テトラメチルプロピレンジアミン)、及びその他の極性溶媒(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、ジメチルスルホキシド、スルホラン、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、N−ビニル−2−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、アセトニトリル、アセトン)が含まれる。
この場合、水溶性溶剤は1種単独で用いるほか、2種以上を併用してもよい。
インク組成物は、上記成分以外のその他の成分を含有していてもよい。
その他の成分としては、例えば、褪色防止剤、乳化安定剤、浸透促進剤、紫外線吸収剤、防腐剤、防黴剤、pH調整剤、表面張力調整剤、消泡剤、粘度調整剤、分散安定剤、防錆剤、キレート剤等の公知の添加剤が挙げられる。
用いたインクジェットヘッドのメンテナンス性と吐出安定性とを両立する観点から、インク組成物全体に対する特定顔料粒子の体積含有率p体積%と、インク組成物全体に対する樹脂粒子Aの体積含有率r体積%とは、r≧0.2×pを満たすことが好ましく、r≧0.3×pを満たすことがより好ましい。
また、12×p≧rを満たすことが好ましく、6×p≧rを満たすことがより好ましい。
式A−2:P≧5
式A−3:R≧1
式B−2:12≧P≧5
式B−3:12≧R≧1
式C−2:P≧5
式C−3:R≧1
式C−4:D≧0.1
式D−2:12≧P≧5
式D−3:12≧R≧1
式D−4:2.4≧D≧0.1
本開示に係るインク組成物のpHは、4以上10以下が好ましく、5以上9以下がより好ましい。
本開示において、特段の記載がない限り、pHは、温度23℃、相対湿度55%RHの環境下でpHメータを用いて測定される。
本開示において、特段の記載がない限り、粘度は、TV−20形粘度計(東機産業(株)製)を測定装置として用い、測定温度23℃、せん断速度1,400s−1の条件で測定する。
本開示において、特段の記載がない限り、表面張力は、Automatic Surface Tensiometer CBVP-Z(協和界面科学(株)製)を用い、プレート法により25℃の条件下で測定されるものである。
本開示に係るメンテナンス方法は、インクジェットインク組成物の吐出に用いたインクジェットヘッドから、インクジェットインク組成物を拭き取る工程を有する。
また、本開示に係るメンテナンス方法は、上記インクジェットヘッドが溌液膜を有するインクジェットヘッドであり、上記拭き取る工程が、上記溌液膜から上記インク組成物を拭き取る工程であることが好ましい。
溌液膜とは、インクジェットヘッドのノズル周縁部の表面に形成されたインク組成物をはじく膜である。溌液膜の詳細については、後述する画像記録方法におけるインクジェットヘッドの説明において説明する。
メンテナンス工程においては、溌液膜に付着した本開示に係るインクジェットインク組成物が拭き取られる。
本開示に係るメンテナンス方法における上記インクジェットヘッド、及び、上記インクジェットヘッドからの上記インク組成物の吐出方法については後述する。
インク組成物を拭き取る方法としては、特に限定されないが、例えば、インクジェット記録装置の記録ヘッドのノズル面に公知のメンテナンス液を付与した後、ノズル面からインクを拭き取る方法、ノズル面からインクを拭き取った後に、公知のメンテナンス液を付与する方法等が挙げられる。
本開示に係るインク組成物は特定の樹脂粒子Aを含有するため、特にインクジェットヘッドからインク組成物を拭き取る方法を用いた場合に、インクジェットヘッドの表面の材料における傷の発生が抑制されやすいと考えられる。
これらのインク組成物を拭き取る方法は、公知のクリーニング手段等のメンテナンス手段を用いて行われればよい。
以下、本開示に係る画像記録方法の一例について説明する。
本開示に係る画像記録方法は、インクジェット法により本開示に係るインク組成物を基材の表面上に付与する工程を含むことが好ましい。
本開示に係る画像記録方法は、必要に応じ、その他の工程を含んでいてもよい。
本開示に係る画像記録方法によって画像を記録した後に、本開示に係るメンテナンス方法が行われることが好ましい。
インク組成物を基材の表面上に付与する工程(「インク付与工程」ともいう。)は、インクジェット法により本開示に係るインク組成物を基材の表面上に付与する工程である。
インク組成物は、基材に接するように基材の表面上に付与されてもよいし、基材の表面上の後述する処理液が付与された領域の少なくとも一部に接するように付与されてもよいし、基材の表面上に記録された他のインク組成物が付与された領域の少なくとも一部に接するように付与されてもよく、基材の表面上であれば特に限定されない。
本工程により、基材の表面上に選択的にインク組成物を付与でき、これにより、所望とする画像(詳細には、可視画像)を記録できる。
インクジェット法におけるインク組成物の吐出方式には特に制限はなく、公知の方式、例えば、静電誘引力を利用してインク組成物を吐出させる電荷制御方式、ピエゾ素子の振動圧力を利用するドロップオンデマンド方式(圧力パルス方式)、電気信号を音響ビームに変えインク組成物に照射して放射圧を利用してインク組成物を吐出させる音響インクジェット方式、及びインク組成物を加熱して気泡を形成し、生じた圧力を利用するサーマルインクジェット(バブルジェット(登録商標))方式等のいずれであってもよい。
インクジェット法としては、特に、特開昭54−59936号公報に記載の方法で、熱エネルギーの作用を受けたインク組成物が急激な体積変化を生じ、この状態変化による作用力によって、インク組成物をノズルから吐出させるインクジェット法を有効に利用することができる。
インクジェット法として、特開2003−306623号公報の段落0093〜0105に記載の方法も適用できる。
インクジェットヘッドの方式としては、短尺のシリアルヘッドを、基材の幅方向に走査させながら記録を行うシャトル方式と、基材の1辺の全域に対応して記録素子が配列されているラインヘッドを用いたライン方式と、がある。
ライン方式では、記録素子の配列方向と交差する方向に基材を走査させることで基材の全面に画像記録を行うことができる。ライン方式では、シャトル方式における、短尺ヘッドを走査するキャリッジ等の搬送系が不要となる。また、ライン方式では、シャトル方式と比較して、キャリッジの移動と基材との複雑な走査制御が不要になり、基材だけが移動する。このため、ライン方式によれば、シャトル方式と比較して、画像記録の高速化が実現される。
また、画像のムラ、連続階調のつながりを改良する観点で、異なる液適量を組み合わせて吐出することも有効である。
インクジェットヘッドとしては、複数の吐出孔が二次元に配列されこの吐出孔形成面(インク吐出面)に溌液膜が設けられたノズルプレートを備えるインクジェットヘッドが好ましい。
かかるノズルプレート及びインクジェットヘッドとしては、特開2013−223958号公報の段落0206〜0214並びに図3及び図4に記載されたノズルプレートを用いることができる。
フッ素化合物としては、フッ化アルキル基を有する化合物が好ましい。
フッ素化合物を含む溌液膜としては、例えば、特開2013−223958号公報の段落0192〜0205に記載された溌液膜が挙げられる。
フッ化アルキルシラン化合物としては、下記式(F)で表されるフッ化アルキルシラン化合物を好適に用いることができる。下記式(F)で表されるフッ化アルキルシラン化合物は、シランカップリング化合物である。
CnF2n+1−CmH2m−Si−X3 … 式(F)
式(F)において、nは1以上の整数を表し、mは0又は1以上の整数を表す。Xは、アルコキシ基、アミノ基、又はハロゲン原子を表す。なお、Xの一部がアルキル基で置換されていてもよい。
式(F)で表されるフッ化アルキルシラン化合物としては、C8F17C2H4SiCl3が最も好ましい。
ここで、フッ化アルキルシラン化合物の積層膜には、フッ化アルキルシラン化合物が重合せずに積まれている膜のほか、フッ化アルキルシラン化合物の重合膜も含まれる。
フッ素化合物を含む溌液膜としては、フッ化アルキルシラン化合物の単分子膜(SAM膜)が特に好ましい。
加熱乾燥を行うための手段としては、ヒータ等の公知の加熱手段、ドライヤ等の公知の送風手段、及び、これらを組み合わせた手段が挙げられる。
インク組成物の加熱乾燥を行うための方法としては、例えば、
基材のインク組成物が付与された面とは反対側からヒータ等で熱を与える方法、
基材のインク組成物が付与された面に温風又は熱風をあてる方法、
基材のインク組成物が付与された面又は処理液が付与された面とは反対側から、赤外線ヒータで熱を与える方法、
これらの複数を組み合わせた方法、
等が挙げられる。
加熱温度の上限には特に制限はないが、上限としては、100℃が好ましく、90℃がより好ましい。
インク組成物の加熱乾燥の時間には特に制限はないが、3秒〜60秒が好ましく、5秒〜60秒がより好ましく、10秒〜45秒が特に好ましい。
加熱温度としては、基材の種類、インク組成物の組成等に応じて適宜設定すればよいが、基材の温度を20℃〜50℃とすることが好ましく、25℃〜40℃とすることがより好ましい。
なお、後述する処理液付与工程において、処理液を加熱乾燥させる場合には、処理液の加熱乾燥のための加熱が、インク組成物付与前の基材の加熱を兼ねていてもよい。
本開示に係る画像記録方法において用いられる基材としては、特に限定されないが、紙、コート紙、樹脂基材、金属、セラミック、ガラス、テキスタイル基材等が挙げられる。
本開示に係る画像記録方法においては、非浸透性基材を用いることも好ましい。
本開示に係る画像記録方法において非浸透性基材を用いる場合には、本開示に係る画像記録方法は、後述する処理液付与工程を更に含むことが好ましい。
本開示において、「非浸透性基材」とは、水の吸収が少ないか又は水を吸収しない基材を意味し、具体的には、水の吸収量が0.3g/m2以下である基材を意味する。
基材の水の吸収量(g/m2)は、以下のようにして測定する。
基材のオモテ面(即ち、画像を記録しようとする面)における100mm×100mmの領域に水を接触させ、この状態で25℃にて1分間保持する。この1分間の保持によって吸収された水の質量(吸収量(g))を求め、得られた吸収量(g)を単位面積当たりの吸収量(g/m2)に換算する。
樹脂基材としては特に限定されないが、例えば熱可塑性樹脂からなる基材が挙げられる。
樹脂基材としては、例えば、熱可塑性樹脂をシート状に成形した基材が挙げられる。
樹脂基材は、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリエチレン、又は、ポリイミドを含むことが好ましい。
本開示において、「透明」とは、23℃における波長400nm〜700nmにおける最低透過率が80%以上(好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上)であることを意味する。上記最低透過率は、分光光度計(例えば、(株)島津製作所製、分光光度計UV−2100)を用いて1nm刻みで測定される。
樹脂基材の厚さとしては、10μm〜200μmが好ましく、10μm〜100μmがより好ましい。
本開示に係る画像記録方法は、インク組成物を基材の表面上に付与する工程の前に、凝集剤を含む処理液を上記基材の表面上に付与する工程(「処理液付与工程」ともいう。)を更に含み、上記インク組成物を基材の表面上に付与する工程が、上記基材の表面上の上記処理液が付与された領域の少なくとも一部に、インクジェット法により上記インク組成物を付与する工程であることが好ましい。
また、上記インク付与工程は、インク組成物の付与を、上記基材の表面上の処理液が付与された領域の少なくとも一部に行う以外は、上述のインク組成物を基材の表面上に付与する工程と同様であり、好ましい態様も同様である。
塗布法としては、バーコーター(例えばワイヤーバーコーター)、エクストルージョンダイコーター、エアードクターコーター、ブレードコーター、ロッドコーター、ナイフコーター、スクイズコーター、リバースロールコーター、グラビアコーター、フレキソコーター等を用いた公知の塗布法が挙げられる。
インクジェット法の詳細については、上述したインク付与工程に適用され得るインクジェット法と同様である。
また、上記基材への上記凝集剤の付与量は、0.3mmol/m2〜2.2mmol/m2であることが好ましく、0.5mmol/m2〜2.0mmol/m2であることがより好ましく、0.8mmol/m2〜1.8mmol/m2であることが更に好ましい。
加熱温度としては、基材の種類又は処理液の組成に応じて適宜設定すればよいが、非浸透性基材の温度を20℃〜50℃とすることが好ましく、25℃〜40℃とすることがより好ましい。
処理液の加熱乾燥を行うための手段としては、ヒータ等の公知の加熱手段、ドライヤ等の公知の送風手段、及び、これらを組み合わせた手段が挙げられる。
処理液の加熱乾燥を行うための方法としては、例えば、
基材の処理液が付与された面とは反対側からヒータ等で熱を与える方法、
基材の処理液が付与された面に温風又は熱風をあてる方法、
基材の処理液が付与された面又は処理液が付与された面とは反対側から、赤外線ヒータで熱を与える方法、
これらの複数を組み合わせた方法、
等が挙げられる。
加熱温度の上限には特に制限はないが、上限としては、100℃が好ましく、90℃がより好ましく、70℃が更に好ましい。
加熱乾燥の時間には特に制限はないが、0.5秒〜60秒が好ましく、0.5秒〜20秒がより好ましく、0.5秒〜10秒が特に好ましい。
−凝集剤−
処理液は、更に、多価金属化合物、有機酸、金属錯体、及び水溶性カチオン性ポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1種の凝集剤を含有する。
これらの中でも、処理液は有機酸を含むことが好ましい。
処理液が凝集剤を含有する場合には、記録される画像の密着性がより向上する。詳細には、非浸透性基材に対し、処理液及びインク組成物をこの順に付与して画像を記録する際、非浸透性基材の表面上において、凝集剤が、インク組成物中の成分を凝集させる機能を発揮する。これにより、画像の耐擦性が向上する。
多価金属化合物としては、周期表の第2族のアルカリ土類金属(例えば、マグネシウム、カルシウム)、周期表の第3族の遷移金属(例えば、ランタン)、周期表の第13族からのカチオン(例えば、アルミニウム)、ランタニド類(例えば、ネオジム)の塩を挙げることができる。
これらの金属の塩としては、後述する有機酸の塩、硝酸塩、塩化物、又はチオシアン酸塩が好適である。
中でも、好ましくは、有機酸(ギ酸、酢酸、安息香酸塩など)のカルシウム塩若しくはマグネシウム塩、硝酸のカルシウム塩若しくはマグネシウム塩、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、又は、チオシアン酸のカルシウム塩若しくはマグネシウム塩である。
多価金属化合物は、処理液中において、少なくとも一部が多価金属イオンと対イオンとに解離していることが好ましい。
有機酸としては、酸性基を有する有機化合物が挙げられる。
酸性基としては、リン酸基、ホスホン酸基、ホスフィン酸基、硫酸基、スルホン酸基、スルフィン酸基、カルボキシ基等を挙げることができる。
上記酸性基は、インク組成物の凝集速度の観点から、リン酸基又はカルボキシ基であることが好ましく、カルボキシ基であることがより好ましい。
なお、上記酸性基は、処理液中において、少なくとも一部が解離していることが好ましい。
ジカルボン酸としては、マロン酸、リンゴ酸、マレイン酸、コハク酸、グルタル酸、フマル酸、酒石酸、4−メチルフタル酸、又はクエン酸がより好ましく、マロン酸、リンゴ酸、酒石酸、又はクエン酸が好ましい。
これにより、カルボキシ基等の弱酸性の官能基で分散安定化しているインク組成物中の顔料、ポリマー粒子などの粒子の表面電荷を、よりpKaの低い有機酸性化合物と接触させることにより減じ、分散安定性を低下させることができる。
金属錯体としては、金属元素として、ジルコニウム、アルミニウム、及びチタンからなる群から選択される少なくとも1種を含む金属錯体が好ましい。
金属錯体としては、配位子として、アセテート、アセチルアセトネート、メチルアセトアセテート、エチルアセトアセテート、オクチレングリコレート、ブトキシアセチルアセトネート、ラクテート、ラクテートアンモニウム塩、及びトリエタノールアミネートからなる群から選択される少なくとも1種を含む金属錯体が好ましい。
これらの中で、チタンラクテートアンモニウム塩(例えば、マツモトファインケミカル(株)製「オルガチックス TC−300」)、チタンラクテート(例えば、マツモトファインケミカル(株)製「オルガチックス TC−310、315」)、チタントリエタノールアミネート(例えば、マツモトファインケミカル(株)製「オルガチックス TC−400」)、塩化ジルコニル化合物(例えば、マツモトファインケミカル(株)製「オルガチックス ZC−126」)が好ましい。
水溶性カチオン性ポリマーとしては、ポリアリルアミン、ポリアリルアミン誘導体、ポリ−2−ヒドロキシプロピルジメチルアンモニウムクロリド、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。
水溶性カチオン性ポリマーについては、特開2011−042150号公報(特に、段落0156)、特開2007−98610号公報(特に、段落0096〜0108)等の公知文献の記載を適宜参照できる。
水溶性カチオン性ポリマーの市販品としては、シャロール(登録商標)DC−303P、シャロールDC−902P(以上、第一工業製薬(株)製)、カチオマスター(登録商標)PD−7、カチオマスターPD−30(以上、四日市合成(株)製)、ユニセンスFPA100L(センカ(株)製)が挙げられる。
本開示における「水溶性」としては、25℃の水100gに対して5g以上(より好ましくは10g以上)溶解する性質が好ましい。
インク組成物の凝集速度の観点から、処理液の全量に対する凝集剤の含有量は、0.1質量%〜40質量%であることが好ましく、0.1質量%〜30質量%であることがより好ましく、1質量%〜20質量%であることが更に好ましく、1質量%〜10質量%であることが特に好ましい。
処理液は、水を含有することが好ましい。
水の含有量は、処理液の全質量に対して、好ましくは50質量%〜90質量%であり、より好ましくは60質量%〜80質量%である。
処理液は樹脂粒子を含んでもよい。処理液が樹脂粒子を含むことにより、耐擦性に優れた画像が得られる。
樹脂粒子のTgは、得られる画像の密着性を向上する観点から、100℃以下が好ましく、75℃以下がより好ましい。
処理液中に含まれる樹脂粒子は特に限定されないが、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレア樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂等が挙げられ、ポリエステル樹脂又はアクリル樹脂を含むことが好ましく、ポリエステル樹脂を含むことがより好ましい。
−脂環式構造又は芳香環式構造−
上記樹脂粒子に含まれる樹脂は、ガラス転移温度及び水接触角を向上させる観点から、構造中に脂環式構造又は芳香環式構造を有することが好ましく、芳香環式構造を有することがより好ましい。
上記脂環式構造としては、炭素数5〜10の脂環式炭化水素構造が好ましく、シクロヘキサン環構造、ジシクロペンタニル環構造、ジシクロペンテニル環構造、又は、アダマンタン環構造が好ましい。
上記芳香環式構造としては、ナフタレン環又はベンゼン環が好ましく、ベンゼン環がより好ましい。
脂環式構造又は芳香環式構造の量としては、特に限定されず、上記樹脂粒子のガラス転移温度及び水接触角が上記範囲内となる量であれば好ましく使用可能であるが、例えば、上記樹脂粒子に含まれる樹脂100gあたり0.01mol〜1.5molであることが好ましく、0.1mol〜1molであることがより好ましい。
イオン性基としては、アニオン性基であってもカチオン性基であってもよいが、導入の容易性の観点から、アニオン性基が好ましい。
アニオン性基としては、特に限定されないが、カルボキシ基、又は、スルホ基であることが好ましく、スルホ基であることがより好ましい。
イオン性基の量としては、特に限定されず、上記樹脂粒子が水分散性の樹脂粒子となる量であれば好ましく使用可能であるが、例えば上記樹脂粒子に含まれる樹脂100gあたり0.001mol〜1.0molであることが好ましく、0.01mol〜0.5molであることがより好ましい。
処理液の全質量に対する樹脂粒子の含有量は、0.5質量%〜30質量%であることが好ましく、1質量%〜20質量%であることがより好ましく、1質量%〜15質量%であることが特に好ましい。
処理液は、水溶性溶剤の少なくとも1種を含むことが好ましい。
水溶性溶剤としては、公知のものを特に制限なく用いることができる。
水溶性溶剤としては、例えば、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン、アルカンジオール(例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール(1,2−プロパンジオール)、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2−ブテン−1,4−ジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、1,2−オクタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,2−ペンタンジオール、4−メチル−1,2−ペンタンジオール等)、ポリアルキレングリコール(例えば、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、ペンタエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール等)などの多価アルコール;
ポリアルキレングリコールエーテル(例えば、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル、トリエチレングリコールモノアルキルエーテル、トリプロピレングリコールモノアルキルエーテル、ポリオキシプロピレングリセリルエーテル等)などの多価アルコールエーテル;
特開2011−42150号公報の段落0116に記載の、糖類、糖アルコール類、ヒアルロン酸類、炭素原子数1〜4のアルキルアルコール類、グリコールエーテル類、2−ピロリドン、及びN−メチル−2−ピロリドン;
等が挙げられる。
中でも、成分の転写の抑制の観点から、多価アルコール、又は、多価アルコールエーテルが好ましく、アルカンジオール、ポリアルキレングリコール、又は、ポリアルキレングリコールエーテルがより好ましい。
処理液は、界面活性剤の少なくとも1種を含んでもよい。
界面活性剤は、表面張力調整剤又は消泡剤として用いることができる。表面張力調整剤又は消泡剤としては、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ベタイン界面活性剤等が挙げられる。中でも、インク組成物の凝集速度の観点から、ノニオン性界面活性剤又はアニオン性界面活性剤が好ましい。
例えば、処理液が消泡剤としての界面活性剤を含む場合、消泡剤としての界面活性剤の含有量は、処理液の全量に対し、0.0001質量%〜1質量%が好ましく、0.001質量%〜0.1質量%がより好ましい。
処理液は、必要に応じ、上記以外のその他の成分を含んでいてもよい。
処理液に含有され得るその他の成分としては、固体湿潤剤、コロイダルシリカ、無機塩、褪色防止剤、乳化安定剤、浸透促進剤、紫外線吸収剤、防腐剤、防黴剤、pH調整剤、粘度調整剤、防錆剤、キレート剤、水溶性カチオン性ポリマー以外の水溶性高分子化合物(例えば、特開2013−001854号公報の段落0026〜0080に記載された水溶性高分子化合物)、等の公知の添加剤が挙げられる。
インク組成物の凝集速度の観点から、処理液の25℃におけるpHは0.1〜3.5であることが好ましい。
処理液のpHが0.1以上であると、非浸透性基材のザラツキがより低減され、画像部の密着性がより向上する。処理液のpHが3.5以下であると、凝集速度がより向上し、非浸透性基材の表面上におけるインク組成物によるドット(インクドット)の合一がより抑制され、画像のザラツキがより低減される。処理液の25℃におけるpHは、0.2〜2.0がより好ましい。
pHは、温度23℃、相対湿度55%RHの環境下でpHメータを用いて測定されるものである。
粘度は、VISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用いて25℃の条件下で測定されるものである。
処理液の表面張力は、Automatic Surface Tensiometer CBVP-Z(協和界面科学(株)製)を用い、プレート法によって測定されるものである。
本開示に係る画像記録方法は、その他の工程を更に含んでもよい。
その他の工程としては、例えば、上記基材の表面上に、他のインク組成物を付与する工程等が挙げられる。
上記他のインク組成物を付与する工程は、上述のインク付与工程の前に行われることが好ましい。
上記工程により付与された他のインク組成物(又はその固化物)上に、本開示に係るインク組成物を付与することにより、基材のインク組成物が付与されていない側から観察した場合に、本開示に係るインク組成物が付与された領域を下地として、本開示に係るインク組成物により形成された画像と基材との間に他の画像を記録することが可能となる。
このような画像を形成する場合、透明な基材が好ましく用いられる。
上記他のインク組成物の付与方法としては、特に限定されないが、上述の本開示に係るインク組成物を基材の表面上に付与する工程におけるインクジェット法と同様の方法等が挙げられる。
上記他のインク組成物としては、特に限定されないが、公知の水性インク等が挙げられる。
上記他のインク組成物は、1種類を単独で付与してもよいし、2種以上を付与してもよい。2種以上の上記他のインク組成物を付与することにより、例えば、本開示に係るインク組成物により記録された下地と基材との間に多色画像を記録することも可能となる。
また、他のインク組成物を付与する工程は、上述のインク付与工程の後に行われてもよい。このような態様としては、例えば、上記基材の表面上の本開示に係るインク組成物が付与された領域の少なくとも一部に、他のインク組成物を付与する工程が挙げられる。
上記工程によれば、上記基材の表面上の本開示に係るインク組成物が付与された領域を下地として、本開示に係るインク組成物上に他の画像を記録することが可能となる。
本開示に係る画像記録物は、基材と、本開示に係るインク組成物の固化物を含む。
本開示に係る画像記録物は、本開示に係る画像記録方法により得られる画像記録物であることが好ましい。
本開示に係る画像記録物における基材は、上述の本開示に係る画像記録方法における基材と同義であり、好ましい態様も同様である。
本開示において「固化物」とは、組成物から、組成物に含まれる水及び/又は溶剤成分の少なくとも一部を除いたものをいい、例えば水及び/又は溶剤成分を含む組成物を乾燥することにより得られる。
上記処理液の固化物は、本開示に係るインク組成物の固化物と、上記基材との間の少なくとも一部に存在することが好ましい。
また、上記処理液の固化物と本開示に係るインク組成物の固化物とは少なくとも一部において接していることが好ましい。
上記他のインク組成物の固化物は、本開示に係るインク組成物の固化物の少なくとも一部の上に存在することが好ましい。
本開示に係る画像記録物は、画像記録物の画像が記録された側にラミネート基材を更に有するラミネート体であってもよい。
ラミネート体は、例えば、上記画像記録物の画像が記録された側にラミネート用基材をラミネートすることにより得られる。
また、上記画像記録物の画像が記録された側に接着層を介してラミネートする場合のラミネートは、押し出しラミネート(即ち、サンドイッチラミネート)等の方法によっても実施できる。
接着層がイソシアネート化合物を含む場合には、この接着層と画像のインク由来層との密着性がより向上するため、ラミネート強度をより向上させることができる。
樹脂基材としては特に限定されないが、例えば熱可塑性樹脂からなる基材が挙げられる。
樹脂基材としては、例えば、熱可塑性樹脂をシート状に成形した基材が挙げられる。
樹脂基材は、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリエチレン、又は、ポリイミドを含むことが好ましい。
樹脂基材の厚さとしては、10μm〜200μmが好ましく、10μm〜100μmがより好ましい。
本開示に係る画像記録方法に用いられる画像記録装置は、インクジェット法を行う画像記録手段を含んでいれば、特に制限はない。
インクジェット法を行う画像記録手段としては、例えば、特開2010−83021号公報、特開2009−234221号公報、特開平10−175315号公報等に記載の公知のインクジェット記録装置を用いることができる。
図1に示す画像記録装置は、処理液を付与する処理液付与手段と、インクジェット法を行う画像記録手段と、を備える。
ここで、図1は、画像記録装置の構成例を示す概略構成図である。
処理液の付与を行わない場合、処理液付与部12及び処理液乾燥ゾーン13は省略されていてもよい。
基材は、供給部11から、搬送ローラ41,42,43,44,45,46によって、処理液付与部12、処理液乾燥ゾーン13、インク吐出部14、インク乾燥ゾーン15と順に送られて、集積部16に集積される。
集積部16においては、基材をロール状に巻き取ってもよい。
基材の搬送は、図1に示すような搬送ローラによる方法のほか、ドラム状部材を用いたドラム搬送方式、ベルト搬送方式、ステージを用いたステージ搬送方式等を採用してもよい。
モータで回転する駆動ローラを定速回転することにより、基材は所定の方向に所定の搬送速度で搬送されるようになっている。
塗布ローラ22は、対向ローラ24と対をなして基材を搬送可能に構成されており、基材は、塗布ローラ22と対向ローラ24との間を通って処理液乾燥ゾーン13に送られる。
処理液乾燥ゾーン13は、ヒータ等の公知の加熱手段、ドライヤ、エアナイフ等の送風を利用した送風手段、或いはこれらを組み合わせた手段を用いて構成することができる。
加熱手段は、基材の処理液付与面(即ち、画像記録面)とは反対側(例えば、基材を自動搬送する場合は基材を載せて搬送する搬送機構の下方)にヒータ等の発熱体を設置する方法、基材の処理液付与面(即ち、画像記録面)に温風又は熱風をあてる方法、赤外線ヒータを用いた加熱法などが挙げられる。また、加熱手段は、上記の方法を複数組み合わせてもよい。
処理液乾燥ゾーン13では、溶媒除去ローラ等を用いて処理液から溶媒を除去してもよい。
インク吐出部14には、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンダ(M)、イエロー(Y)、特色インク(A)、及び特色インク(B)の各色インクを貯留するインク貯留部の各々と繋がる記録用ヘッド(インク吐出用ヘッド)30K、30C、30M、30Y、30A及び30Bが配置されている。不図示の各インク貯留部には、各色相に対応する着色剤及び水を含有するインク組成物が貯留されており、画像の記録に際して必要に応じて各インク吐出用ヘッド30K,30C,30M,30Y,30A及び30Bに供給されるようになっている。
本開示に係る画像記録方法に適用する画像記録装置では、インク吐出用ヘッド30A及び30Bは、省略されていてもよい。また、インク吐出用ヘッド30A及び30Bに加え、その他の特色インク吐出用ヘッドを備えていてもよい。
また、インク吐出用ヘッド30A及び30Bの位置は、図1中では、便宜上、基材の搬送方向にて、イエロー(Y)インク吐出用ヘッド30Yの下流側に記載してあるが、特に限定されず、特色インクの明度等を考慮して適宜設定すればよい。
例えば、インク吐出用ヘッド30A及び30Bは、イエローインク吐出用ヘッド30Yとマゼンタインク吐出用ヘッド30Mの間に位置する態様、マゼンタインク吐出用ヘッド30Mとシアンインク吐出用ヘッド30Cの間に位置する態様等が考えられる。
また、30Bはホワイトインク吐出用ヘッドであることが好ましい。
本開示においては、シリアル型での記録、又は比較的高速記録が可能な方式、例えば、1回の走査で1ラインを形成するシングルパス方式での記録のいずれを採用してもよいが、本開示に係る画像記録方法によればシングルパス方式でも再現性の高い高品位の画像が得られる。
また、本開示に係る画像記録装置は、公知のメンテナンス手段(不図示)を有していることが好ましい。公知のメンテナンス手段としては、公知の拭き取り手段が挙げられる。
インク乾燥ゾーン15は、処理液乾燥ゾーン13と同様に構成することができる。
例えば、処理液乾燥ゾーン13の上流側、インク吐出部14とインク乾燥ゾーン15との間、などの所望の位置に加熱手段を配置することで、基材を所望の温度に昇温させることにより、処理液の乾燥、インク組成物の乾燥、インク組成物の定着等を効果的に行うようにすることが可能になる。
画像記録装置が加熱制御機構を備えることで、基材の温度を制御しながら、処理液の付与、インク組成物の付与等を行うことができる。
基材の表面温度を計測する計測部としては、接触又は非接触の温度計が好ましい。
〔樹脂粒子A−1の合成〕
撹拌機、温度計、環流冷却管及び窒素ガス導入管を備えた三口フラスコに、水(350g)を仕込み、窒素気流化で80℃まで昇温した。そこへ、過硫酸ナトリウム(ラジカル重合開始剤、富士フイルム和光純薬(株)製)(0.10g)及び水(20g)からなる混合溶液を加え、10分間撹拌した。次いで、上記三口フラスコに、メチルメタクリレート(140g)、イソボルニルメタクリレート(40g)、メタクリル酸(20g)、ネオペレックスG−15(16質量%のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液、花王(株)社製)(35g)及び水(171g)を撹拌して得た懸濁液を、撹拌し続けたまま3時間で滴下が完了するように等速で滴下ポンプにて滴下し、また同じタイミングで別のポンプから、過硫酸ナトリウム(0.98g)及び水(30g)からなる混合溶液を3時間で滴下が完了するように等速で滴下し、滴下完了後に1時間撹拌した。得られた反応溶液を50℃に加熱し、2mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を63g加え、更に1時間撹拌した。網目50μmのメッシュでろ過し、樹脂粒子A−1の水性分散物(固形分濃度23質量%)を得た。樹脂粒子A−1のTgは150℃、体積平均粒径は350nm、重量平均分子量は120,000であった。
上記樹脂粒子A−1の合成において、メチルメタクリレート(140g)、イソボルニルメタクリレート(40g)、メタクリル酸(20g)に替えて、メチルメタクリレート(120g)、イソボルニルメタクリレート(22g)、2−エチルヘキシルメタクリレート(38g)、メタクリル酸(20g)を用いた以外は、樹脂粒子A−1と同様の方法により樹脂粒子A−2の水性分散物(固形分濃度24質量%)を得た。樹脂粒子A−2のTgは90℃、体積平均粒径は350nm、重量平均分子量は100,000であった。
上記樹脂粒子A−1の合成において、懸濁液におけるネオペレックスG−15の添加量量を38.4gに、水の添加量を168gにした以外は、樹脂粒子A−1と同様の方法により合成を行い、樹脂粒子A−3の水性分散物(固形分濃度23質量%)を得た。樹脂粒子A−3のTgは150℃、体積平均粒径は300nm、重量平均分子量は120,000であった。
上記樹脂粒子A−2の合成において、懸濁液におけるネオペレックスG−15の添加量量を46gに、水の添加量を162gにした以外は、樹脂粒子A−1と同様の方法により合成を行い、樹脂粒子A−4の水性分散物(固形分濃度22質量%)を得た。樹脂粒子A−4のTgは90℃、体積平均粒径は250nm、重量平均分子量は110,000であった。
上記樹脂粒子A−1の合成において、懸濁液におけるネオペレックスG−15の添加量量を30gに、水の添加量を175gにした以外は、樹脂粒子A−1と同様の方法により合成を行い、樹脂粒子A−5の水性分散物(固形分濃度22質量%)を得た。樹脂粒子A−5のTgは150℃、体積平均粒径は500nm、重量平均分子量は130,000であった。
上記樹脂粒子A−1の合成において、懸濁液におけるネオペレックスG−15の添加量量を27gに、水の添加量を177gにした以外は、樹脂粒子A−1と同様の方法により合成を行い、樹脂粒子A−6の水性分散物(固形分濃度24質量%)を得た。樹脂粒子A−6のTgは150℃、体積平均粒径は600nm、重量平均分子量は120,000であった。
撹拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を備えた三口フラスコに、メチルエチルケトン(281g)を仕込んで、85℃まで昇温した。反応容器内は還流状態を保ちながら、メチルメタクリレート(208g)、イソボルニルメタクリレート(60g)、メタクリル酸(30g)、メチルエチルケトン(66g)、及び「V−601」(重合開始剤、富士フイルム和光純薬(株)製)(0.66g)からなる混合溶液を、3時間で滴下が完了するように等速で滴下した。滴下完了後、1時間撹拌後、(1)「V−601」(0.66g)、メチルエチルケトン(3.5g)からなる溶液を加え、2時間撹拌を行った。続いて、(1)の工程を4回繰り返し、さらに「V−601」(0.66g)、メチルエチルケトン(3.5g)からなる溶液を加えて3時間攪拌を続けた。60℃に降温後、イソプロピルアルコール(83g)を添加した。
次に、重合溶液155g(固形分濃度40質量%)を秤量し、メチルエチルケトン(7g)、イソプロピルアルコール(23.1g)、20%無水マレイン酸水溶液(0.6g)、2モル/LのNaOH水溶液(20g)を加え、反応容器内温度を70℃に昇温した。次に蒸留水190gを滴下し、水分散化せしめた。その後、大気圧下にて反応容器内温度85℃で1時間保った後、反応容器内を減圧にし、イソプロピルアルコール、メチルエチルケトンを留去し、樹脂粒子P−1の水性分散物(30質量%)を得た。樹脂粒子P−1のTgは150℃、体積平均粒径は5nm、重量平均分子量は50,000であった。
各実施例又は比較例において、下記に示した組成となるように各成分を混合した後、常温において1時間撹拌して得られた溶液を孔径5μmのメンブランフィルターを用いて濾過することによりインク組成物を調製した。
表1に記載の「含有量」の数値、及び、下記組成中の質量部の記載は、インク組成物の全質量を100質量%とした場合の各化合物の固形分の質量%を表す。
・表1記載の無機顔料粒子:表1に記載の量となるように、後述する顔料分散物として添加した
・分散剤A(ステアリルメタクリレート/ベンジルメタクリレート/ヒドロキシエチルメタクリレート/メタクリル酸のジエチルエタノールアミン80%中和物=共重合比20/39/27/14(質量比)の共重合体、Mw=22,000):表1に記載の量となるように、後述する顔料分散物として添加した
・プロピレングリコール(富士フイルム和光純薬(株)製):20質量%
・ソルスパース(SOLSPERSE、登録商標)43000(Noveon社製):0.100質量%
・ポリビニルピロリドン K15(東京化成工業(株)製):0.100質量%
・サーフィノール104(日信化学工業(株)製):1.00質量%
・スノーテックス(登録商標)XS(日産化学工業(株)製):0.060質量%
・下記樹脂粒子分散物:樹脂粒子分散物に含まれる樹脂粒子の合計含有量が、表1に記載の合計含有量となる量
・BYK(登録商標)−024(ビックケミー・ジャパン(株)製):0.01質量%
・水:全体で100質量%となる残量
撹拌機、冷却管を備えた三口フラスコにジプロピレングリコールを後述するモノマーの全量と同質量を加え、窒素雰囲気下で85℃に加熱した。
ステアリルメタクリレート9.1モル当量、ベンジルメタクリレート34.0モル当量、ヒドロキシエチルメタクリレート31.9モル当量、メタクリル酸25.0モル当量、及び、2−メルカプトプロピオン酸0.8モル当量を混合した溶液Iと、モノマーの全質量に対し1質量%のt−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート(日油(株)製パーブチルO)を、モノマーの全質量に対し20質量%のジプロピレングリコールに溶解させて得られた溶液IIと、をそれぞれ調製した。上記三口フラスコに溶液Iを4時間、溶液IIを5時間かけて滴下した。
滴下終了後、更に2時間反応させた後、95℃に昇温し、3時間加熱撹拌して未反応モノマーをすべて反応させた。モノマーの消失は核磁気共鳴法(1H−NMR)法で確認した。
得られた反応溶液を70℃に加熱し、アミン化合物としてジメチルアミノエタノール(ジメチルエタノールアミン)を20.0モル当量添加した後、プロピレングリコールを加えて撹拌し、分散剤Aの30質量%溶液を得た。
得られたポリマーの構成成分は、1H−NMRにより確認した。また、GPCにより求めた重量平均分子量(Mw)は22,000であった。
なお、分散剤Aにおける各構成単位の質量比は、ステアリルメタクリレート由来の構成単位/ベンジルメタクリレート由来の構成単位/ヒドロキシエチルメタクリレート由来の構成単位/メタクリル酸由来の構成単位=20/39/27/14であった。ただし、上記質量比は、ジメチルアミノエタノールは含まない値である。
上記無機顔料粒子及び上記分散剤Aは、下記のように調製した顔料分散物として添加した。
レディーミル モデルLSG−4U−08(アイメックス社製)を使用し、下記の通り顔料分散物を調製した。ジルコニア製の容器に、無機顔料粒子、上記分散剤Aの30質量%溶液、超純水を加えた。更に、0.5mmφジルコニアビーズ(TORAY製トレセラムビーズ)(無機顔料:ビーズ比=1.125:1(質量比))を加えて、スパチュラで軽く混合した。
ジルコニア製容器をボールミルに入れ、回転数1000rpmで5時間分散した。分散終了後、ろ布でろ過してビーズを取り除き、顔料濃度が45質量%の水性顔料分散物である顔料分散物を得た。
また、各実施例又は比較例において、無機顔料粒子の種類及び量並びに分散剤Aの量は、最終的な含有量が表1に記載の値となり、かつ、顔料濃度が45質量%の顔料分散物となるように適宜設定した。
各実施例又は比較例において、樹脂粒子を1種単独で含有する場合には、上述の樹脂粒子A−1〜A−6若しくはP−1の水性分散物、又は、後述の樹脂粒子EP、PES若しくはPBTを樹脂粒子分散物として使用した。
各実施例又は比較例において、樹脂粒子を2種以上含有する場合には、事前に上述の樹脂粒子A−1の水性分散物及び樹脂粒子P−1の水性分散物を表1に記載の「樹脂粒子A」又は「他の樹脂粒子」の欄に記載の各樹脂粒子の含有量に応じた質量比となるように混合して混合物を得て、樹脂粒子分散物として使用した。混合物における固形分濃度は30質量%となるようにした。
(株)リコー製GELJET(登録商標) GX5000プリンターヘッドを用意した。上記プリンターヘッドは、96本のノズルが並ぶラインヘッドである。
上記プリンターヘッドを、上述の図1に示すインクジェット記録装置と同様の構成のインクジェット記録装置に固定配置した。
このときの配置は、インクジェット装置のステージの移動方向と同一平面上で直交する方向に対し、96本のノズルが並ぶ方向が75.7°傾斜する配置とした。
基材を、ステージ速度50mm/秒で定速移動させながら、記録媒体の処理液が付与された面に対し、上記プリンターヘッドから各実施例又は比較例において調製されたインク組成物をライン方式で吐出した。
インク組成物の吐出条件は、インク液滴量4.5pL、吐出周波数24kHz、解像度1200dpi×1200dpi(dot per inch)とした。
また、インク組成物としては、脱気フィルターを通して脱気し、30℃に温調したものを用いた。
各実施例又は比較例において、上記条件により、合計吐出量が1mLとなるまで上記インク組成物の吐出を行った。
吐出終了後、φ40mmのシリコーンゴム製のローラーを準備し、このローラーの外周面に布地(東レ社製のトレシー(登録商標))を巻き付けた。
上記ローラーをヘッドの溌液膜に、布地と溌液膜とが接触するように、かつ、両者の接触圧が30kPaとなるように押し付け、1分間に50往復の速度で往復運動することによりインクジェットヘッドにおけるインク組成物の拭き取りを行った。
上記往復運動における1往復を1回とし、ワイプ回数200回、500回、1000回、2000回において劣化ノズル率を算出し、下記評価基準に従い評価を行い、評価結果を表1に記載した。劣化ノズル率は、インクジェットヘッドにおける全ノズル数に対する、劣化(変色、キズ、カケ、ケズレ、ハガレ等)が認められたノズルの割合(%)として算出した。劣化ノズル率が50%未満であるワイプ回数が多いほど、ノズルの劣化が抑制されており、インク組成物のメンテナンス性が高いといえる。
5:ワイプ2000回で劣化ノズル率50%未満
4:ワイプ1000回で劣化ノズル率50%未満、2000回で劣化ノズル率50%以上
3:ワイプ500回で劣化ノズル率50%未満、1000回で劣化ノズル率50%以上
2:ワイプ200回で劣化ノズル率50%未満、500回で劣化ノズル率50%以上
1:ワイプ200回で劣化ノズル率50%以上
(株)リコー製GELJET(登録商標) GX5000プリンターヘッドを用意した。上記プリンターヘッドは、96本のノズルが並ぶラインヘッドである。
上記プリンターヘッドを、上述の図1に示すインクジェット記録装置と同様の構成のインクジェット記録装置に固定配置した。
このときの配置は、インクジェット装置のステージの移動方向と同一平面上で直交する方向に対し、96本のノズルが並ぶ方向が75.7°傾斜する配置とした。
基材を、ステージ速度50mm/秒で定速移動させながら、記録媒体の処理液が付与された面に対し、上記プリンターヘッドから各実施例又は比較例において調製されたインク組成物をライン方式で吐出し、ドット画像(吐出量4.5pL、画像形成範囲7mm×9mm)を形成した。
インク組成物の吐出条件は、インク液滴量4.5pL、吐出周波数24kHz、解像度1200dpi×1200dpi(dot per inch)とした。
また、インク組成物としては、脱気フィルターを通して脱気し、30℃に温調したものを用いた。
画像記録直後の上記吐出されたインク組成物を70℃で10秒間乾燥した。
放置終了後、2回目の画像記録として、別の上記PET基材を用いて1回目の画像記録と同様の方法により画像記録を行った。
2度目の画像記録終了後、インクジェットヘッドにおける全ノズル数に対するインクが吐出されないノズル(不吐ノズル)数の割合(不吐ノズル率、%)を算出し、下記評価基準により評価し、結果を表1に記載した。
不吐ノズル数が小さいほど、インクジェット吐出安定性により優れるといえる。すなわち、下記評価基準における評価結果の数値(1〜5)が大きいほど、吐出安定性に優れるといえる。
5:上記不吐ノズル率が20%未満である。
4:上記不吐ノズル率が20%以上、40%未満である。
3:上記不吐ノズル率が40%以上、60%未満である。
2:上記不吐ノズル率が60%以上、80%未満である。
1:上記不吐ノズル率が80%以上である。
・T1:R−930(酸化チタン、石原産業社製)
・T2:R−38L(酸化チタン、堺化学工業社製)
・T3:Titanium Oxide (500nm)(酸化チタン、Nanostructured & Amorphous Materials製)
・R1:R−110−7(三酸化二鉄、チタン工業社製)乳鉢を用いて250nmまで粉砕
・B1:Cobalt Blue 1024(コバルトブルー、アサヒ化成工業社製)乳鉢を用いて250nmまで粉砕
・Y1:TY−100(チタンイエロー、石原産業社製)
・A−1:上記樹脂粒子A−1
・A−2:上記樹脂粒子A−2
・A−3:上記樹脂粒子A−3
・A−4:上記樹脂粒子A−4
・A−5:上記樹脂粒子A−5
・A−6:上記樹脂粒子A−6
・EP:トレパール(登録商標)EP、東レ(株)製
・PES:トレパール(登録商標)PES、東レ(株)製
・P−1:上記樹脂粒子P−1
・PBT:トレパール(登録商標)PBT、東レ(株)製
表1中、樹脂粒子A又は他の樹脂粒子の「Tg」の欄には、上述の方法により測定した樹脂粒子のガラス転移温度を記載した。
表1中、樹脂粒子A又は他の樹脂粒子の「粒径(nm)」の欄には、上述の方法により測定した体積平均粒径を記載した。
表1中、「Y/X」の欄には、樹脂粒子Aの体積平均粒径Ynmを無機顔料粒子の平均一次粒径Xnmにより除した値であるY/Xの値を記載した。Y/Xの値が1.1以上であれば、Y≧1.1×Xを満たすことを意味している。
表1中、「r/p」の欄には、インク組成物全体に対する特定顔料粒子の体積含有率p体積%と、インク組成物全体に対する樹脂粒子Aの体積含有率r体積%と、r体積%をp体積%により除した値であるr/pの値を記載した。r/pの値が0.2以上であれば、r≧0.2×pを満たすことを意味している。
表1中、「P2+R2」の欄には、インク組成物の全質量に対する特定顔料粒子の含有量P質量%と、インク組成物の全質量に対するインク組成物に含まれる全ての樹脂粒子の含有量R質量%とした場合のP2+R2の値を記載した。
表1中、「P2+(R+D)2」の欄には、インク組成物の全質量に対する特定顔料粒子の含有量P質量%と、インク組成物の全質量に対するインク組成物に含まれる全ての樹脂粒子の含有量R質量%と、インク組成物の全質量に対する上記分散剤の含有量D質量%とした場合のP2+(R+D)2の値を記載した。
また、Y/Xが1.0となる樹脂粒子のみを使用した比較例2においても、メンテナンス性が低下した。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
Claims (11)
- 水、
分散剤、
平均一次粒径が100nm以上である酸化チタン粒子、及び、
ガラス転移温度が40℃以上である樹脂粒子Aを含み、
前記酸化チタン粒子の平均一次粒径Xnmと、前記樹脂粒子Aの体積平均粒径Ynmと、がY≧1.1×Xを満たす、
インクジェットインク組成物。 - 前記酸化チタン粒子の平均一次粒径が、100nm〜400nmである、請求項1に記載のインクジェットインク組成物。
- 前記X及び前記Yが、Y≧1.3×Xを満たす、請求項1又は請求項2に記載のインクジェットインク組成物。
- インク組成物全体に対する前記酸化チタン粒子の体積含有率p体積%と、インク組成物全体に対する前記樹脂粒子Aの体積含有率r体積%とが、r≧0.2×pを満たす、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のインクジェットインク組成物。
- 前記樹脂粒子Aのガラス転移温度が80℃〜200℃である、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のインクジェットインク組成物。
- インク組成物の全質量に対する前記酸化チタン粒子の含有量P質量%と、インク組成物の全質量に対するインク組成物に含まれる全ての樹脂粒子の含有量R質量%とが、下記式A−1〜式A−3の全てを満たす、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のインクジェットインク組成物。
式A−1:P2+R2≦300
式A−2:P≧5
式A−3:R≧1 - インク組成物の全質量に対する前記酸化チタン粒子の含有量P質量%と、インク組成物の全質量に対するインク組成物に含まれる全ての樹脂粒子の含有量R質量%と、インク組成物の全質量に対する前記分散剤の含有量D質量%とが、下記式C−1〜C−4の全てを満たす、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のインクジェットインク組成物。
式C−1:P2+(R+D)2≦350
式C−2:P≧5
式C−3:R≧1
式C−4:D≧0.1 - 請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のインクジェットインク組成物の吐出に用いたインクジェットヘッドから、前記インクジェットインク組成物を拭き取る工程を有する
メンテナンス方法。 - 前記インクジェットヘッドが溌液膜を有するインクジェットヘッドであり、前記拭き取る工程が、前記溌液膜から前記インクジェットインク組成物を拭き取る工程である請求項8に記載のメンテナンス方法。
- インクジェット法により請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のインクジェットインク組成物を基材の表面上に付与する工程を含む
画像記録方法。 - 基材と、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のインクジェットインク組成物の固化物と、を含む画像記録物。
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