JP2010018774A - 水性インク組成物、インクセット、及び画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】水性インク組成物に、着色剤を含む水不溶性着色粒子と、平均粒子径が15nm〜80nmである自己分散ポリエステルと、水性媒体とを含有させる。
【選択図】なし
Description
このような現状において本発明の課題は、インクジェット用インクの吐出性、定着性、保存安定性を改良させることである。
<1> 着色剤を含む水不溶性着色粒子と、平均粒子径が15nm〜80nmである自己分散ポリエステルと、水性媒体と、を含む水性インク組成物。
<2> 前記自己分散ポリエステルは、固体粒子状態で前記水性媒体中に分散している、前記<1>に記載の水性インク組成物。
<3> 前記自己分散ポリエステルは、前記自己分散ポリエステルを溶解する有機良溶剤と、含有率が30質量%以上70質量%以下の前記自己分散ポリエステルを溶解しない有機貧溶剤と、を含む混合溶剤に、前記自己分散ポリエステルを溶解して溶液を得る工程と、前記溶液に、攪拌下、水を添加することにより、前記自己分散ポリエステルを自己分散させる工程と、を含む製造方法で製造された自己分散ポリエステル分散物である、前記<1>または<2>に記載の水性インク組成物。
<4> 前記自己分散ポリエステルは、ビニルポリマーと複合した複合粒子として含まれている前記<1>〜<3>のいずれか1項に記載の水性インク組成物。
<6> 前記<1>〜<4>のいずれか1項に記載の水性インク組成物、または前記<5>に記載のインクセットを用いて、被記録媒体上に、前記水性インク組成物を付与するインク付与工程を含む画像形成方法。
本発明の水性インク組成物は、着色剤を含む水不溶性着色粒子の少なくとも1種と、平均粒子径が15nm〜80nmである自己分散ポリエステルの少なくとも1種と、水性媒体と、を含有する。特定の平均粒子径を有する自己分散ポリエステルを含有することで、インク組成物の保存安定性に優れ、形成された画像の定着性が向上する。さらに本発明の水性インク組成物は、例えば、インクジェット方式の画像記録方法に適用する場合には、優れた吐出安定性を示すことができる。
本発明における自己分散ポリエステルは、平均粒子径が15nm〜80nmであることを特徴とする。ここでいう自己分散ポリエステルの平均粒子径とは、自己分散ポリエステルを水分散物とした状態で、動的光散乱法を用いて測定した平均粒子径を意味し、マイクロトラックUPA EX−150(日機装(株)製)を用いて測定した体積平均粒子径である。
前記自己分散ポリエステルは水性媒体における分散状態が安定である。そのため、前記自己分散ポリエステルを含む水性インク組成物は、従来にない安定な吐出性と良好な定着性とを有する。
15nm未満の平均粒子径では製造適性が低下する。また、水への溶解性成分量が増加して水分散体の粘度が高くなり、吐出性の観点から水性インク組成物に適さない。
一方、平均粒子径が80nmを超える場合には、ポリマー粒子同士の融着やミクロンサイズの粗大粒子数が増加し、安定な分散状態を維持することが困難になる。そのような場合、例えば、水性インク組成物に含有させた場合にインク保存安定性が悪化し、吐出安定性が著しく悪化するなどの弊害が生じる。
本発明の水性インク組成物に含有される自己分散ポリエステルは、インク定着性の観点から、ポリエステル樹脂が固体状態で分散された分散状態となりうる自己分散ポリエステル(水不溶性粒子)であることが好ましい。
このような製造方法により、平均粒子径が15〜80nmの範囲であって、分散安定性の良好な自己分散ポリエステル分散物を得ることができる。
前記溶剤除去工程は、前記混合溶剤の少なくとも一部を除去することができれば、通常用いられる方法を特に制限なく用いることができる。
尚、有機良溶剤は1種単独でも、2種以上を組合せて用いてもよい。
尚、有機貧溶剤は1種単独でも、2種以上を組合せて用いてもよい。
用いられる中和剤としては、例えば自己分散ポリエステル樹脂が酸性基を有する場合、有機アミン化合物、アンモニア、アルカリ金属の水酸化物等の塩基性化合物が挙げられる。有機アミン化合物の例としては、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノプロピルアミン、ジプロピルアミン、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、N,N−ジメチル−エタノールアミン、N,N−ジエチル−エタノールアミン、2−ジメチルアミノ−2−メチル−1−プロパノール、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、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、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン等が挙げられる。アルカリ金属の水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。中でも、本発明の自己分散ポリマー粒子の水中への分散安定化の観点から、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、トリエチルアミン、トリエタノールアミンが好ましい。
また、本発明における水性インク組成物における自己分散ポリエステルの含有量としては、画像の光沢性などの観点から、水性インク組成物に対して、1〜30質量%であることが好ましく、5〜15質量%であることがより好ましい。
本発明における自己分散ポリエステルは、ビニルポリマーと複合した複合粒子として水性インク組成物に含まれていることもまた好ましい。複合粒子として含まれることにより、インク組成物を用いて形成される画像の定着性がより効果的に向上し、良好な耐ブロッキング性を有する画像を形成することができる。
本発明において複合粒子を構成するビニルポリマーとしては特に制限はなく、公知のビニルポリマーをもちいることができる。ビニルポリマー及びビニルポリマーを構成するモノマーの好適な例としては、特開2001−181549号公報及び特開2002−88294号公報に記載されているものを挙げることができる。また、解離性基(あるいは解離性基に誘導できる置換基)を有する連鎖移動剤や重合開始剤、イニファーターを用いたビニルモノマーのラジカル重合や、開始剤或いは停止剤のどちらかに解離性基(あるいは解離性基に誘導できる置換基)を有する化合物を用いたイオン重合によって高分子鎖の末端に解離性基を導入したビニルポリマーも使用できる。
また複合粒子に含まれるビニルポリマーは、1種単独であっても、構造、共重合比、分子量などが異なる2種以上の混合物であってもよい。
また本発明におけるビニルポリマーは、定着性と耐ブロッキング性の観点から、環状脂肪族基を有するアクリル系モノマーに由来する構成単位の少なくとも1種を含むことが好ましい。
本発明において環状脂肪族基を有するアクリル系モノマー(以下、脂環式(メタ)アクリレート」ということがある)とは、(メタ)アクリル酸に由来する構造部位と、アルコールに由来する構造部位とを含み、アルコールに由来する構造部位に、無置換または置換された環状脂肪族基を少なくとも1つ含む構造を有しているものである。尚、前記環状脂肪族基は、アルコールに由来する構造部位そのものであっても、連結基を介してアルコールに由来する構造部位に結合していてもよい。
尚、「(メタ)アクリレート」とは、メタクリレートまたはアクリレートを意味する。
環状脂肪族基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などのシクロアルキル基や、シクロアルケニル基、ビシクロヘキシル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、ジシクロペンタニル基、ジシクロペンテニル基、アダマンチル基、デカヒドロナフタレニル基、ペルヒドロフルオレニル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル基、およびビシクロ[4.3.0]ノナン等を挙げることができる。
また環状脂肪族基は、さらに縮合環を形成していてもよい。
本発明における環状脂肪族基としては、粘度や溶解性の観点から、環状脂肪族基部分の炭素数が5〜20であることが好ましい。
単環式(メタ)アクリレートとしては、シクロプロピル(メタ)アクリレート、シクロブチル(メタ)アクリレート、シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘプチル(メタ)アクリレート、シクロオクチル(メタ)アクリレート、シクロノニル(メタ)アクリレート、シクロデシル(メタ)アクリレート等のシクロアルキル基の炭素数が3〜10のシクロアルキル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
2環式(メタ)アクリレートとしては、イソボルニル(メタ)アクリレート、ノルボルニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
3環式(メタ)アクリレートとしては、アダマンチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
これらは、それぞれ単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
・C−01:イソボルニルメタクリレート 重合体(100)
・C−02:メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート ポリマー(40/60)
・C−03:メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/ベンジルメタクリレート ポリマー(30/65/5)
・C−04:メチルメタクリレート/ジシクロペンタニルメタクリレート/メタクリル酸 ポリマー(40/50/10)
・C−05:メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート ポリマー(20/80)
・C−06:スチレン/ブチルアクリレート/アクリル酸 ポリマー(68/27/5)
・C−07:メチルメタクリレート/エチルアクリレート/メタクリル酸 ポリマー(60/30/10)
・C−08:ベンジルメタクリレート/エチルアクリレート/メタクリル酸/ジメチルアミノエチルメタクリレート ポリマー(60/30/4/6)
かかる複合粒子の製造方法においては、自己分散ポリエステルは、例えば、乳化剤成分として機能する。自己分散ポリエステルは、ビニルポリマーを構成することができる後述のエチレン性不飽和モノマーを含有する被乳化成分を液滴としたミセルを形成し、さらにラジカル重合開始剤をミセルに取り込んだ状態で重合を開始させることができる。つまり、自己分散ポリエステルは、水に不溶もしくは難溶のエチレン性不飽和モノマーに、水中における重合の場を提供することができるものである。
これらのうち、複合粒子の安定性の観点から、アゾ系開始剤、有機過酸化物を用いることが好ましい。
本発明における重合開始剤の使用量としては、全モノマーに対して、通常0.01〜2質量%であり、好ましくは0.2〜1質量%である。
本発明における乳化剤としての自己分散ポリエステルの使用量としては、複合粒子の凝集性の観点から、全モノマーに対して、2〜300質量%であることが好ましく、5〜100質量%であることがより好ましい。自己分散ポリエステルの使用量が2質量%以上であることにより、モノマーの乳化をより効率的に行うことができる。また、300質量%以下であることにより、得られる複合粒子の定着性をより良好にすることができる。
本発明における水不溶性着色粒子は、着色剤の少なくとも1種を含む。着色剤としては、公知の染料、顔料等を特に制限なく用いることができる。中でも、インク着色性の観点から、水に殆ど不溶であるか、又は難溶である着色剤であることが好ましい。具体的には例えば、各種顔料、分散染料、油溶性染料、J会合体を形成する色素等を挙げることができ、顔料であることがより好ましい。
本発明においては、水不溶性の顔料自体または分散剤で表面処理された顔料自体を水不溶性着色粒子とすることができる。
オレンジ又はイエロー用の有機顔料としては、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94、C.I.ピグメントイエロー128、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー151、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー185等が挙げられる。
ブラック用の有機顔料としては、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。
本発明における着色剤が顔料である場合、分散剤によって水系溶媒に分散されていることが好ましい。分散剤としては、ポリマー分散剤でも低分子の界面活性剤型分散剤でもよい。また、ポリマー分散剤としては水溶性の分散剤でも非水溶性の分散剤の何れでもよい。
前記低分子の界面活性剤型分散剤(以下、「低分子分散剤」ということがある)は、インクを低粘度に保ちつつ、有機顔料を水溶媒に安定に分散させる目的で添加することができる。ここでいう低分子分散剤は、分子量2000以下の低分子分散剤である。また、低分子分散剤の分子量は、100〜2000が好ましく、200〜2000がより好ましい。
アニオン性基は、マイナスの電荷を有するものであれば特に制限はないが、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、スルフィン酸基またはカルボン酸基であることが好ましく、リン酸基またはカルボン酸基であることがより好ましく、カルボン酸基であることがさらに好ましい。
ノニオン性基は、マイナスまたはプラスの電荷を有しないものであれば特に制限はない。例えば、ポリアルキレンオキシド、ポリグリセリン、糖ユニットの一部等が挙げられる。
また、低分子分散剤がアニオン性の親水性基を有する場合、酸性の処理液と接触させて凝集反応を促進させる観点から、そのpKaは3以上であることが好ましい。本発明における低分子分散剤のpKaはテトラヒドロフラン:水=3:2(V/V)溶液に低分子分散剤1mmol/Lに溶解した液を酸あるいはアルカリ水溶液で滴定し、滴定曲線より実験的に求めた値のことである。
理論上、低分子分散剤のpKaが3以上であれば、pH3程度の処理液と接したときに、アニオン性基の50%以上が非解離状態になる。したがって、低分子分散剤の水溶性が著しく低下し、凝集反応が起こる。すなわち、凝集反応性が向上する。この観点から、低分子分散剤が、アニオン性基としてカルボン酸基を有していることが好ましい。
染料を保持した担体(水不溶性着色粒子)は、分散剤を用いて水系分散物として用いることができる。分散剤としては上述した分散剤を好適に用いることができる。
また、水不溶性着色粒子の粒径分布に関しては、特に制限は無く、広い粒径分布又は単分散性の粒径分布のいずれであってもよい。また、単分散性の粒径分布を持つ水不溶性着色粒子を、2種以上混合して使用してもよい。
尚、水不溶性着色粒子の平均粒径及び粒径分布は、例えば、光散乱法を用いて測定することができる。
また、水不溶性着色粒子の含有量としては、画像濃度の観点から、水性インク組成物に対して、1〜25質量%であることが好ましく、2〜20質量%がより好ましく、5〜20質量%がさらに好ましく、5〜15質量%が特に好ましい。
さらに、本発明の水性インク組成物における水不溶性着色粒子と自己分散ポリエステルの含有比率(水不溶性着色粒子/自己分散ポリエステル)としては、画像の定着性、耐擦過性などの観点から、1/0.5〜1/10であることが好ましく、1/1〜1/4であることがより好ましい。
本発明の水性インク組成物は、水性媒体を含む。前記水性媒体は少なくとも水を含み、水溶性有機溶剤を更に含むことができる。前記水溶性有機溶剤は乾燥防止剤、浸透促進剤として含有することができる。
乾燥防止剤は、特に、本発明の水性インク組成物をインクジェット方式による画像記録方法に適用する場合、インク噴射口におけるインクの乾燥によって発生し得るノズルの目詰まりを効果的に防止することができる。
尚、水溶性有機溶剤は、単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
本発明におけるその他の添加剤としては、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。これらの各種添加剤は、水性インク組成物を調製後に直接添加してもよく、水性インク組成物の調製時に添加してもよい。
pH調整剤としては、中和剤(有機塩基、無機アルカリ)を用いることができる。pH調整剤は水性インク組成物の保存安定性を向上させる目的で、該水性インク組成物がpH6〜10となるように添加するのが好ましく、pH7〜10となるように添加するのがより好ましい。
また、表面張力調整剤の添加量は、インクジェット方式で良好に打滴するために、水性インク組成物の表面張力を20〜60mN/mに調整する添加量が好ましく、20〜45mN/mに調整する添加量がより好ましく、25〜40mN/mに調整する添加量がさらに好ましい。一方、インクの付与をインクジェット方式以外の方法で行う場合には、20〜60mN/mの範囲が好ましく、30〜50mN/mの範囲がより好ましい。
水性インク組成物の表面張力は、例えば、プレート法を用いて測定することができる。
更に、特開昭59−157636号公報の第(37)〜(38)頁、リサーチディスクロージャーNo.308119(1989年)記載の界面活性剤として挙げたものも用いることができる。
また、特開2003−322926号、特開2004−325707号、特開2004−309806号の各公報に記載されているようなフッ素(フッ化アルキル系)系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤等を用いることにより、耐擦性を良化することもできる。
また、これら表面張力調整剤は、消泡剤としても使用することができ、フッ素系化合物、シリコーン系化合物、及びEDTAに代表されるキレート剤等、も使用することができる。
また、インクの付与をインクジェット方式以外の方法で行う場合には、1〜40mPa・sの範囲が好ましく、5〜20mPa・sの範囲がより好ましい。
水性インク組成物の粘度は、例えば、ブルックフィールド粘度計を用いて測定することができる。
本発明のインクセットは、前記水性インク組成物の少なくとも1種を含んで構成される。本発明のインクセットは、後述する水性インク組成物を用いる記録方法に用いられ、特にインクジェット記録方法に用いるインクセットとして好ましい。また、本発明のインクセットはこれらを一体的に若しくは独立に収容したインクカートリッジとして用いることができ、取り扱いが便利である点等からも好ましい。インクセットを含んで構成されるインクカートリッジは当技術分野において公知であり、公知の方法を適宜用いてインクカートリッジにすることができる。
本発明の画像形成方法は、前記水性インク組成物又は前記インクセットを用いて、被記録媒体上に、前記水性インク組成物を付与するインク付与工程を含むものである。
水性インク組成物を付与する方法としては、特に制限はなく公知の方法を用いることができ、例えば、インクジェット方式、謄写方式、捺転方式等を挙げることができる。
本発明の水性インク組成物またはインクセットを用いて記録された記録物は優れた画質を有し、さらに定着性に優れている。
<参考例1>
テレフタル酸39.9g、ドデセニル無水コハク酸32.0g、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン68.8g、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン63.2g、ジブチル錫オキシド0.68gを窒素導入管、脱水管、攪拌機を装備した1リットル容三つ口フラスコに入れ、250℃で7時間反応させた後、250℃で45Torrにて3時間減圧反応を行った。その後210℃まで降温させ、無水トリメリット酸7.3gを添加し再び3.5時間反応させポリエステル樹脂(B−a)を得た。得られた樹脂の重量平均分子量は35900(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によりポリスチレン換算で算出、使用カラムはTSKgel SuperHZM−H、TSKgel SuperHZ4000、TSKgel SuperHZ200(東ソー社製))、酸価は18.6(mgKOH/g)であった。
自己分散ポリエステル分散物(B−01)をメッシュ上に滴下、乾燥したものを観察試料とした。日立ハイテク社製S−5500(加速電圧30kV)で走査透過電子顕微鏡(STEM)観察を実施した。粒子サイズ測定は、観察したSTEM像からデジタイザー(KS−400)を用いて手動でN=100の粒子を抽出し、円相当径を測定した。その結果、自己分散ポリエステル分散物(B−01)の平均粒子径は26nmであった。STEM像を図1に示した。
参考例1の自己分散ポリエステル分散物(B−01)の合成において、自己分散過程における混合溶媒の種類及び量比(混合溶剤の総量は参考例1と同様)を表1に示すように変更したこと以外は参考例1と同様にして、自己分散ポリエステル分散物(B−02)〜(B−07)を得た。得られた(B−02)〜(B−07)の物性を表1に示した。
特開2007−277495号公報の段落番号[0073][0080]に記載の自己分散ポリエステル分散物製造例において、[0080]中のメチルエチルケトンの添加量を92.5g、イソプロピルアルコール92.5gへと変更したこと、添加塩基を1mol/L水酸化ナトリウム水溶液29.6mlへと変更したこと、及び、添加イオン交換水量を430gへと変更したこと以外は全て同様にして、ポリエステル樹脂(B−b)を得、自己分散ポリエステル分散物(B−08)を調製した。得られた自己分散ポリエステル分散物(B−08)の物性を表1に示した。
テレフタル酸39.9g、ドデセニル無水コハク酸32.0g、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン68.8g、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン63.2g、ジブチル錫オキシド0.68gを窒素導入管、脱水管、攪拌機を装備した1リットル容三つ口フラスコに入れ、250℃で9時間反応させた後、250℃で6.3kPaにて3時間減圧反応を行った。その後210℃まで降温させ、無水トリメリット酸7.68gを添加し再び3.5時間反応させポリエステル樹脂(B−c)を得た。得られた樹脂の重量平均分子量は23100、酸価は21.3(mgKOH/g)であった。
実施例9の自己分散ポリエステル分散物(B−09)の合成において、自己分散過程における混合溶媒の種類及び量比(混合溶剤の総量は参考例1と同様)を表1に示すように変更したこと以外は参考例9と同様にして、自己分散ポリエステル分散物(B−10)、(B−11)を得た。得られた(B−10)、(B−11)の物性を表1に示した。
−複合粒子水分散物(B−12)の調製−
攪拌装置、還流冷却管を装着した1リットル三口フラスコに、樹脂分散物として上記で得られた自己分散ポリエステルの分散物(B−03)(固形分濃度20.0%)を60.0g、蒸留水12.4g、トリエチルアミン0.5gを入れ、窒素気流下70℃に加熱攪拌した。そこに、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩0.4g、蒸留水80gからなる水溶液を添加し、30分間攪拌した後、ビニルポリマーを構成するモノマーとしてイソボルニルメタクリレート12gからなるモノマー溶液を2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、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩0.2g、蒸留水20gからなる水溶液を添加し、70℃で4時間攪拌した後、85℃に昇温して更に2時間攪拌を続けた。反応液を冷却し、濾過して、自己分散ポリエステル(B−a)とビニルポリマー(C−01)とを含有する複合粒子の水性分散物(B−12)を184.0g得た。得られた水性分散物の固形分濃度は13.0%、複合粒子の平均粒子径は65nm(粒子径はマイクロトラックUPA EX−150(日機装(株)製)で測定した)、重量平均分子量(Mw)は10.1万であった。得られた複合粒子の水分散物(B−12)の物性を表2に示した。
参考例12の複合粒子水分散物(B−12)の調製において、自己分散ポリエステル分散物の種類と添加量を下記表2に示す複合粒子の組成となるように変更し、ビニルポリマーを構成するモノマーの種類と添加量を以下に示すビニルポリマー(C−03、C−05)の組成となるようにそれぞれ変更したこと以外は参考例12と同様にして、複合粒子の水分散物(B−13)および(B−14)を得た。得られた水分散物(B−13)及び(B−14)の物性を表2に示した。
C−03:メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/ベンジルメタクリレート ビニルポリマー(30/65/5)
C−05:メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート ビニルポリマー(20/80)
特開2007−277495号公報の段落番号[0073][0080]に記載の自己分散ポリエステル分散物製造例に従って、自己分散ポリエステル分散物(BH−01)を得た。得られた(BH−01)の物性を表1に示した。
参考例1の自己分散ポリエステル分散物(B−01)の合成において、自己分散過程における混合溶媒の種類及び量比(混合溶剤の総量は参考例1と同様)を表1に示すように変更したこと以外は参考例1と同様にして、自己分散ポリエステル分散物(BH−02)〜(BH−04)を得た。得られた(BH−02)〜(BH−04)の物性を表1に示した。
参考例1の自己分散ポリエステル分散物(B−01)の合成において、自己分散過程において添加するMEKを5g、IPAを40gへとそれぞれ変更して転相を試みたが、ポリエステル樹脂(B−a)を完全に溶解させることができず、水系への転相後も樹脂が析出したままであり、良好な分散状態の自己分散ポリエステル分散物を得ることができなかった。
特開2006−249282号公報の段落番号[0055]の合成例1に従って、カルボキシル基含有ポリマー(DH−01)の水溶液を調製し、次いで同公報の段落番号[0061]の実施例1に従って、水不溶性ポリマー(CH−01)を含む複合粒子分散物(BH−06)を得た。複合粒子分散物BH−06の物性を表2に示す。
MEK:メチルエチルケトン
IPA:イソプロピルアルコール
t−BuOH:t−ブチルアルコール
THF:テトラヒドロフラン
NaOH:水酸化ナトリウム
Amm:アンモニア水(2.8%溶液)
TEA:トリエチルアミン
また表2中の(B)/(C)は、複合粒子中におけるビニルポリマー(C)に対する、ポリエステル樹脂(B)またはアクリル系共重合体(BH−06)の含有比(質量基準)である。
[水性インク組成物の調製]
《シアンインクC−1の調製》
(水不溶性着色粒子としてのシアン分散液の調液)
反応容器に、スチレン6部、ステアリルメタクリレート11部、スチレンマクロマーAS−6(東亞合成製)4部、プレンマーPP−500(日本油脂製)5部、メタクリル酸5部、2−メルカプトエタノール0.05部、メチルエチルケトン24部の混合溶液を調液した。
一方、スチレン14部、ステアリルメタクリレート24部、スチレンマクロマーAS−6(東亞合成製)9部、プレンマーPP−500(日本油脂製)9部、メタクリル酸10部、2−メルカプトエタノール0.13部、メチルエチルケトン56部及び2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)1.2部からなる混合溶液を調液し、滴下ロートに入れた。
・シアン顔料(ピグメントブルー15:3)大日精化製 4 %
・ポリマー分散剤 2 %
・B−01(固形分換算) 8 %
・ジエチレングリコール(和光純薬製) 10 %
・グリセリン 20 %
・オルフィンE1010(日信化学) 1 %
・イオン交換水 合計が100%となるように添加
シアンインクC−1における自己分散ポリエステル分散物B−01の代わりに、下記表3に示した自己分散ポリエステル分散物または複合粒子分散物(以下、単に「水分散物」ということがある)をそれぞれ用いた以外はシアンインクC−1と同様の方法で、水性インク組成物のシアンインクC−2〜14、C−H1〜H4、C−H7をそれぞれ調製した。
シアンインクC−1における自己分散ポリエステル分散物B−01の代わりに、BH−05(市販品:バイロナール、東洋紡績株式会社製、重量平均分子量25000、酸価3未満、粒径190nm)を用いた以外はシアンインクC−1と同様にして、水性インク組成物のシアンインクC−H5を調製した。
また、シアンインクC−1の調製において、自己分散ポリエステルB−01を添加しなかった以外はシアンインクC−1と同様にして、水性インク組成物C−H6を調製した。
尚、平均粒径の測定は、マイクロトラックUPA EX−150(日機装(株)製)にて分散液を測定に適した濃度に適宜希釈し、測定条件は全て同じにした。即ち、粒子透過性:透過、粒子屈折率:1.51、粒子形状:非球形、密度:1.2g/cm3、溶媒:水、セル温度:18〜25℃条件において、体積平均粒径を測定した。また、粘度はBROOKFIELD社製DV−II+VISCOMETERにて測定し、表面張力は協和界面科学社製CBVP−Zを用いて、白金プレート法で測定した。
〜評価基準〜
○… 6.5mPa・s未満
△… 6.5mPa・s以上10mPa・s未満
×… 10mPa・s以上
上記の如く調製した各シアンインク(以下、単に「インク」ということがある)についてインクの経時安定性試験ならびに打滴試験および画像の定着性試験を行った。インクの経時安定性試験は、インクを打滴する前、即ちインク貯留槽(あるいはカートリッジ)にインクが収納されているときの粒径や粘度の安定性についての評価であり、安定性が悪いとインクジェット装置の打滴ノズルから吐出する際に、打滴ノズルが詰まる等の問題が生じる。また、打滴試験は、吐出方向性に関する評価であり、インク粘度が高いとノズルに目詰まりが発生して方向性不良が生じる。
インク10mLをそれぞれ15mLのガラス瓶に密閉して、(1)60℃14日間放置後、及び(2)40℃3ヶ月間放置後に、平均粒径及び粘度をそれぞれ測定した。放置前と放置後における平均粒径の変化率[(放置後の平均粒径−放置前の平均粒径)/放置前の平均粒径]及び粘度の変化率[(放置後の粘度−放置前の粘度)/放置前の粘度]をそれぞれ算出した。評価基準は、次の通りである。
〜評価基準〜
○…平均粒径の変化率、又は粘度の変化率が5%未満であった。
△…平均粒径の変化率、又は粘度の変化率が5%以上10%未満であった。
×…平均粒径の変化率、又は粘度の変化率が10%以上であった。
そして、×の評価を、使用不可と判断した。結果を表4に示した。
打滴安定性試験は次のように行った。特菱両面アートN(三菱製紙)上に、リコー社製GELJETG717プリンターヘッドを用いて、解像度1200×600dpi、インク打滴量12pLになるように打滴した。連続して打適して5時間後の状態を観察することで、打滴安定性を評価した。表4に打滴安定性試験結果を示した。尚、表4の打滴安定性試験の評価基準は、次の通りである。
〜評価基準〜
○… 吐出不良がなく、方向不良もなかった。
○△…吐出不良はなかったが、方向不良が少し生じた。
△… 吐出不良が殆どなく、方向不良が少し生じた。
×… 吐出不良が多かった。
インクを、リコー社製GELJETG717のカートリッジに詰め替え、特菱両面アートN(三菱製紙)にGELJETG717でベタ画像をプリントし、プリント後プリントサンプルを室温で24時間以上乾燥させた。乾燥後に更に加熱オーブンESPEC(株)社製PDR−3KPの中で80℃1時間加熱放置し、その後、室温で12時間放置したサンプルの定着性評価を行った。結果を表4に示す。尚、表4の定着性試験の評価方法は、次の通りである。
セロハンテープ(ニチバン製)及びメンディングテープ(3M)を塗布サンプルにテープが全面くっつくように貼った後、直ちに剥がした。剥がしたテープへの色移りを下記評価基準に従って評価した。
〜評価基準〜
○… セロハンテープ及びメンディングテープ共、色移りが認められなかった。
△… セロハンテープまたはメンディングテープの少なくとも一方で僅かな色移りが認められた。
×… セロハンテープ及びメンディングテープの両方で色移りが認められた。
一方、平均粒子径が90nm〜160nmと大きい、もしくは12nmと小さい自己分散ポリエステル分散物を用いて調製した水性インク組成物の粘度は高い傾向があったことがわかる。
また、本発明の水性インク組成物はいずれもインク粘度が低いことから、吐出不良は起こらず打滴安定性に優れているのに対し、C−H1〜C−H7の打滴安定性は低かった。
また、ポリマー成分をインク組成物として含有する本発明のインクや比較インクC−H1〜C−H5、C−H7は定着性に優れているが、ポリマーを含まないインクC−H6の定着性は極めて悪かった。
以上より、特定の平均粒子径を有する自己分散ポリエステル分散物、または該自己分散ポリエステルとビニルポリマーの複合粒子を含有するインクを用いることで、従来にない安定な吐出性と良好な定着性を有するインク組成物を提供することができたことが分かる。
Claims (6)
- 着色剤を含む水不溶性着色粒子と、平均粒子径が15nm〜80nmである自己分散ポリエステルと、水性媒体と、を含む水性インク組成物。
- 前記自己分散ポリエステルは、固体粒子状態で前記水性媒体中に分散している、請求項1に記載の水性インク組成物。
- 前記自己分散ポリエステルは、
前記自己分散ポリエステルを溶解する有機良溶剤と、含有率が30質量%以上70質量%以下の前記自己分散ポリエステルを溶解しない有機貧溶剤と、を含む混合溶剤に、前記自己分散ポリエステルを溶解して溶液を得る工程と、
前記溶液に、攪拌下、水を添加することにより、前記自己分散ポリエステルを自己分散させる工程と、
を含む製造方法で製造された自己分散ポリエステル分散物である、請求項1または請求項2に記載の水性インク組成物。 - 前記自己分散ポリエステルは、ビニルポリマーと複合した複合粒子として含まれている請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の水性インク組成物。
- 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の水性インク組成物の少なくとも1種を含むインクセット。
- 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の水性インク組成物、または請求項5に記載のインクセットを用いて、被記録媒体上に、前記水性インク組成物を付与するインク付与工程を含む画像形成方法。
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