JP2010202765A - インクジェットインク組成物、インクセットおよび画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インクジェットインク組成物を、顔料と、高分子顔料分散剤と、ポリマー粒子と、親水性有機溶剤と、水と、50〜1000ppmの分子量200以下の水溶性酸性化合物、および前記水溶性酸性化合物の塩の少なくとも1種とを含んで構成する。
【選択図】なし
Description
本発明は、吐出安定性に優れ、1次色のドット径と2次色のドット径のドット径差を小さくすることが可能なインクジェットインク組成物、ならびに該インクジェットインク組成物を含むインクセットおよび画像形成方法を提供することを課題とする。
<1> 顔料と、高分子顔料分散剤と、ポリマー粒子と、親水性有機溶剤と、水と、含有率が50〜1000ppmであり、分子量200以下の水溶性酸性化合物および前記水溶性酸性化合物の塩の少なくとも1種と、を含有するインクジェットインク組成物。
<2> 前記水溶性酸性化合物は、カルボキシル基を有する化合物である前記<1>に記載のインクジェットインク組成物。
<3> 前記ポリマー粒子は、自己分散性ポリマー粒子である前記<1>または<2>に記載のインクジェットインク組成物。
を含むインクセット。
<5> 前記<1>〜<3>のいずれか1項に記載のインクジェット記録用インク組成物と接触して凝集体を形成可能な処理液を、記録媒体に付与する処理液付与工程と、前記インクジェット用インク組成物を、記録媒体に付与して画像を形成するインク付与工程と、を備える画像形成方法。
本発明のインクジェットインク組成物(以下、単に「インク組成物」ということがある)は、顔料と、高分子顔料分散剤と、ポリマー粒子と、親水性有機溶剤と、水と、分子量200以下の水溶性酸性化合物および前記水溶性酸性化合物の塩の少なくとも1種とを含み、前記水溶性酸性化合物および前記水溶性酸性化合物の塩の少なくとも1種のインク組成物に対する含有率が50〜1000ppmである。
かかる構成のインク組成物であることでインクの吐出安定性が向上する。また例えば、前記インク組成物と前記インク組成物と接触して凝集体を形成可能な処理液とを用いた画像形成方法における1次色のドット径と2次色のドット径のドット径差を小さくすることができる。
前記水溶性酸性化合物としては、水に溶解して酸性を示す解離可能な官能基を有し、分子量が200以下の化合物であれば特に制限はなく、有機化合物であっても、無機化合物であってもよい。またここでいう水溶性とは、25℃において水100gに5g以上溶解することである。
前記水溶性酸性化合物の分子量は200以下であるが、吐出安定性の観点から、30以上200以下であることが好ましく、より好ましくは45以上150以下であり、更に好ましくは50以上140以下である。
水溶性酸性化合物の分子量が200を超えると、吐出安定性が低下する場合がある。
これらの中でも、1次色と2次色のドット径のドット径差を小さくする観点から、カルボキシル基を含む酸性化合物およびその塩、ならびに無機酸塩から選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、分子量が30〜200のカルボキシル基を含む酸性化合物およびそれらの塩、ならびに無機酸塩から選ばれる少なくとも1種であることがより好ましく、マレイン酸、リンゴ酸、酒石酸、コハク酸、グルタル酸、酢酸、ブタン酸およびこれらのアルカリ金属塩から選ばれる少なくとも1種であることがさらに好ましい。
含有率が50ppm未満では、1次色と2次色のドット径の差を十分に小さくすることができない場合がある。また、1000ppmを超える場合には、インク組成物の吐出信頼性が低下する場合がある。
本発明のインクジェットインク組成物は、顔料の少なくとも1種と高分子顔料分散剤の少なくとも1種とを含む。本発明においては顔料と高分子顔料分散剤とが着色粒子を構成していることが好ましく、顔料が高分子顔料分散剤で被覆されて着色粒子を構成していることがより好ましい。
本発明における顔料としては、その種類に特に制限はなく、従来公知の有機及び無機顔料を用いることができる。具体的には特開2007−100071号公報記載の顔料などが挙げられ、特に、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、カーボンブラック系顔料を用いることが好ましい。
本発明における高分子顔料分散剤(以下、単に「分散剤」ということがある)としては、水不溶性のポリマーであって、顔料を分散可能であれば特に制限は無く、従来公知の高分子顔料分散剤を用いることができる。本発明において高分子顔料分散剤は、例えば、疎水性の構成単位と親水性の構成単位の両方を含んで構成することができる。
また前記親水性構成単位を構成するモノマーとしては、親水性基を含むモノマーであれば特に制限はない。前記親水性基としては、ノニオン性基、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基等を挙げることができる。尚、ノニオン性基は後述の自己分散性ポリマーにおけるノニオン性基と同義である。
本発明における親水性構成単位は、分散安定性の観点から、少なくともカルボキシル基を含むことが好ましく、ノニオン性基とカルボキシル基を共に含む形態であることもまた好ましい。
ここで「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸またはメタクリル酸を意味する。
前記着色粒子中の高分子顔料分散剤の含有量が、上記範囲であることにより、顔料が適量の分散剤で被覆され、粒径が小さく経時安定に優れた着色粒子を得やすい傾向となり好ましい。
この着色粒子分散物の製造方法によれば、着色粒子が微細に分散され、保存安定性に優れた着色粒子分散物を製造することができる。
工程(2):前記混合物から、前記有機溶剤の少なくとも一部を除去する工程
前記中和剤(好ましくは、塩基性物質)の添加量(中和度)には、特に限定がない。通常、最終的に得られる着色粒子分散物の液性が中性、例えば、pHが4.5〜10であることが好ましい。また前記分散剤に応じた中和度により、pHを決めることもできる。
なお、混練、分散についての詳細は、T.C. Patton著”Paint Flow and Pigment Dispersion”(1964年 John Wiley and Sons社刊)等に記載されている。
また、必要に応じて、縦型若しくは横型のサンドグラインダー、ピンミル、スリットミル、超音波分散機等を用いて、0.01〜1mmの粒径のガラス、ジルコニア等でできたビーズで微分散処理を行なうことにより得ることができる。
また、着色粒子の粒径分布に関しては、特に制限は無く、広い粒径分布を持つもの、又は単分散の粒径分布を持つもの、いずれでもよい。また、着色粒子を、2種以上混合して使用してもよい。
尚、着色粒子の体積平均粒径及び粒径分布は、通常の光散乱法を用いて測定することができる。
前記着色粒子は、本発明のインクジェットインク組成物中に、1種単独または2種以上を併用して含有させることができる。
本発明のインクジェットインク組成物は、ポリマー粒子の少なくとも1種を含む。これにより形成される画像の定着性が向上し、良好な耐擦性を示すことができる。本発明におけるポリマー粒子としては、例えば、熱可塑性のアクリル系、エポキシ系、ポリウレタン系、ポリエーテル系、ポリアミド系、不飽和ポリエステル系、フェノール系、シリコーン系、又はフッ素系の樹脂、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のポリビニル系樹脂、アルキド樹脂、フタル酸樹脂等のポリエステル系樹脂、あるいはそれらの共重合体又は混合物などのポリマーから構成されるポリマー粒子が挙げられる。
ここで分散状態とは、水性媒体中に水不溶性ポリマーが液体状態で分散された乳化状態(エマルション)、及び、水性媒体中に水不溶性ポリマーが固体状態で分散された分散状態(サスペンション)の両方の状態を含むものである。
本発明における自己分散性ポリマーにおいては、インクジェットインク組成物に含有されたときのインク定着性の観点から、水不溶性ポリマーが固体状態で分散された分散状態となりうる自己分散性ポリマーであることが好ましい。
遠心分離前の固形分濃度に対する遠心分離後の固形分濃度の比が大きければ(1に近い数値であれば)、遠心分離によるポリマー粒子の沈降が生じない、すなわち、ポリマー粒子の水性分散物がより安定であることを意味する。本発明においては、遠心分離前後での固形分濃度の比が0.8以上であることが好ましく、0.9以上であることがより好ましく、0.95以上であることが特に好ましい。
ここで水溶性成分とは、自己分散性ポリマーに含有される化合物であって、自己分散性ポリマーを分散状態にした場合に水に溶解する化合物をいう。前記水溶性成分は自己分散性ポリマーを製造する際に、副生又は混入する水溶性の化合物である。
本発明において環状脂肪族基を有する(メタ)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。
脂環式(メタ)アクリレートに由来する構成単位を20質量%以上とすることで、定着性、耐ブロッキング性を改良することができる。一方、脂環式(メタ)アクリレートに由来する構成単位が90質量%以下であることでポリマー粒子の安定性が向上する。
その他共重合可能なモノマーとして芳香族含有(メタ)アクリレートを含む場合、自己分散性ポリマー粒子の分散安定性の観点から、芳香族含有(メタ)アクリレートに由来する構成単位は40重量%以下であることが好ましく、30重量%以下であることがより好ましく、20重量%以下であることが特に好ましい。
ここで、スチレン系モノマーとは、スチレン、置換スチレン(α-メチルスチレン、クロロスチレンなど)、および、ポリスチレン構造単位を有するスチレンマクロマーのことを指す。
ポリマー粒子が、その他の構成単位を含有する場合、その含有量は10〜80質量%であることが好ましく、より好ましくは15〜75質量%であって、特に好ましいのは20〜70質量%である。その他の構成単位を形成するモノマーを、2種以上を組み合わせて使用する場合、その総含有量が前記範囲であることが好ましい。
本発明において前記親水性基は、自己分散促進の観点、および形成された乳化又は分散状態の安定性の観点から、少なくとも1種は解離性基であることが好ましく、アニオン性の解離性基であることがより好ましい。前記アニオン性の解離性基としては、カルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基などが挙げられ、中でも、インクジェットインク組成物を構成した場合の定着性の観点から、カルボキシル基が特に好ましい。
解離性基含有モノマーとしては、例えば、不飽和カルボン酸モノマー、不飽和スルホン酸モノマー、不飽和リン酸モノマー等が挙げられる。
上記解離性基含有モノマーの中でも、分散安定性、吐出安定性の観点から、不飽和カルボン酸モノマーが好ましく、アクリル酸及びメタクリル酸の少なくとも1種がより好ましい。
また、ノニオン性親水性基を有するモノマーとしては、末端が水酸基のエチレン性不飽和モノマーよりも、末端がアルキルエーテルのエチレン性不飽和モノマーのほうが、粒子の安定性、水溶性成分の含有量の観点で好ましい。
また、アニオン性の解離性基を有する親水性単位を2種以上含有する態様や、アニオン性の解離性基を有する親水性の構成単位と、ノニオン性親水性基を有する親水性の構成単位を2種以上併用する態様であることもまた好ましい。
また2種以上の親水性の構成単位を有する場合、親水性の構成単位の総含有率が前記範囲内であることが好ましい。
また、ノニオン性親水性基を有する構成単位の含有量としては、吐出安定性と経時安定性の観点から、好ましくは0〜25質量%であって、より好ましくは0〜20質量%であって、特に好ましいのは0〜15質量%である。
本発明においては、分散安定性の観点から、炭素数が9以上の直鎖または分岐鎖のアルキル基を有する(メタ)アクリレート、および、芳香族基含有マクロモノマー等に由来する疎水性が大きい置換基を有する構成単位の含有量は、実質的に含まないことが好ましく、全く含まない態様であることがより好ましい
尚、重量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフ(GPC)によって測定することできる。
また、2環式または3環式以上の多環式(メタ)アクリレートに由来する構造を共重合比率として30質量%以上90質量%未満と、炭素数1〜4の鎖状アルキル基を含有する(メタ)アクリレートに由来する構造を共重合比率として10質量%以上70質量%未満と、カルボキシル基含有モノマーに由来する構造を酸価が25〜100の範囲で含み、親水性構造単位の総含有率が25質量%以下であって、重量平均分子量が10000〜20万であるビニルポリマーであることがより好ましい。
さらに、2環式または3環式以上の多環式(メタ)アクリレートに由来する構造を共重合比率として40質量%以上80質量%未満と、少なくともメチル(メタ)アクリレートまたはエチル(メタ)アクリレートに由来する構造を共重合比率として20質量%以上60質量%未満含み、アクリル酸又はメタクリル酸に由来する構造を酸価が30〜80の範囲で含み、親水性構造単位の総含有率が25質量%以下であって、重量平均分子量が30000〜15万であるビニルポリマーであることが特に好ましい。
・B−02: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/メタクリル酸 共重合体(30/50/14/6)
・B−03: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 共重合体(40/50/10)
・B−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/フェノキシエチルメタクリレート/メタクリル酸 共重合体(30/50/14/6)
・B−05:メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(n=2)/メタクリル酸 共重合体(30/54/10/6)
・B−06: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/メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(n=2)/メタクリル酸 共重合体(54/35/5/6)
・B−07:メチルメタクリレート/アダマンチルメタクリレート/メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(n=23)/メタクリル酸 共重合体(30/50/15/5)
・B−08:メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/ジシクロペンタニルメタクリレート/メタクリル酸 共重合体(20/50/22/8)
・B−09:エチルメタクリレート/シクロヘキシルメタクリレート/アクリル酸 共重合体(50/45/5)
・B−10:イソブチルメタクリレート/シクロヘキシルメタクリレート/アクリル酸 共重合体(40/50/10)
・B−11:n−ブチルメタクリレート/シクロヘキシルメタクリレート/スチレン/アクリル酸 共重合体(30/55/10/5)
・B−12:メチルメタクリレート/ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート/メタクリル酸 共重合体(40/52/8)
・B−13:ラウリルメタクリレート/ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート/メタクリル酸 共重合体(25/65/10)
本発明におけるポリマー粒子の製造方法においては、モノマー混合物と、必要に応じて、有機溶剤及びラジカル重合開始剤とを含んだ混合物を、不活性ガス雰囲気下で共重合反応させて前記水不溶性ポリマーを製造することができる。
工程(1):水不溶性ポリマー、有機溶剤、中和剤、及び水性媒体を含有する混合物を攪拌して分散体を得る工程。
工程(2):前記分散体から、前記有機溶剤の少なくとも一部を除去する工程。
該混合物の攪拌方法に特に制限はなく、一般に用いられる混合攪拌装置や、必要に応じて超音波分散機や高圧ホモジナイザー等の分散機を用いることができる。
アルコール系溶剤としては、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、t−ブタノール、エタノール等が挙げられる。ケトン系溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられる。エーテル系溶剤としては、ジブチルエーテル、ジオキサン等が挙げられる。これらの有機溶剤の中では、メチルエチルケトン等のケトン系溶剤とイソプロピルアルコール等のアルコール系溶剤が好ましい。
また、イソプロピルアルコールとメチルエチルケトンを併用することも好ましい。該溶剤を併用することで、凝集沈降や粒子同士の融着が無く、分散安定性の高い微粒径の自己分散性ポリマー粒子を得ることができる。これは、例えば、油系から水系への転相時への極性変化が穏和になるためと考えることができる。
また、自己分散性ポリマー粒子の粒径分布に関しては、特に制限は無く、広い粒径分布を持つもの、又は単分散の粒径分布を持つもの、いずれでもよい。また、水不溶性粒子を、2種以上混合して使用してもよい。
尚、自己分散性ポリマー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。
本発明における自己分散性ポリマー粒子は自己分散性に優れており、ポリマー単独で分散させたときの安定性は非常に高いものである。しかし、例えば、顔料を安定に分散させる、所謂分散剤としての機能は高くないため、本発明における自己分散性ポリマーが顔料を含有する形態でインク組成物中に存在すると、結果としてインク組成物全体の安定性が大きく低下する場合がある。
また、本発明のインクジェットインク組成物における着色粒子と自己分散性ポリマー粒子の含有比率(着色粒子/自己分散性ポリマー粒子)としては、画像の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。
本発明のインクジェットインク組成物は、親水性有機溶剤の少なくとも1種を含有する。本発明においては親水性有機溶剤に加えて、水を溶媒としてさらに含むことが好ましい。
前記親水性有機溶剤としては、カール抑制の観点から、アルキレンオキシアルコール、アルキレンオキシアルキルエーテルが好ましい。また、同様の理由から、インク組成物は、2種以上の親水性有機溶剤を含有することが好ましく、2種以上の親水性有機溶剤を含有する場合は、その少なくとも1種はアルキレンオキシアルコールことが好ましく、更にはアルキレンオキシアルコールの少なくとも1種とアルキレンオキシアルキルエーテルの少なくとも1種とを含む2種以上の親水性有機溶剤を含有する場合が特に好ましい。
有機溶剤を乾燥防止剤として用いる場合、インク組成物をインクジェット法で吐出して画像記録する際に、インク吐出口での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。
乾燥防止のためには、水より蒸気圧の低い親水性有機溶剤が好ましい。乾燥防止に好適な親水性有機溶剤の具体的な例としては、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、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−エチルモルホリン等の複素環類、スルホラン、ジメチルスルホキシド、3−スルホレン等の含硫黄化合物、ジアセトンアルコール、ジエタノールアミン等の多官能化合物、尿素誘導体等が挙げられる。中でも、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。
また、浸透促進のためには、インク組成物を記録媒体により良く浸透させる目的で有機溶剤を用いてもよい。浸透促進に好適な有機溶剤の具体例として、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、1,2−ヘキサンジオール等のアルコール類やラウリル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウムやノニオン性界面活性剤等が挙げられる。
また、親水性有機溶剤は、上記以外にも粘度の調整に用いることができる。粘度の調整に用いることができる親水性有機溶剤の具体的な例としては、アルコール(例えば、メタノール、エタノール、プロパノールなど)、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、エチレンジアミン、ジエチレントリアミンなど)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、アセトニトリル、アセトンなど)が挙げられる。
本発明のインクジェットインク組成物は水を含有することが好ましいが、水の含有量には特に制限はない。中でも、水の好ましい含有量は、10〜99質量%であり、より好ましくは30〜80質量%であり、更に好ましくは50〜70質量%である。
インク組成物は、上記の成分に加え、必要に応じて、その他の添加剤を含むことができる。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、インク組成物を調製後に直接添加してもよく、インク組成物の調製時に添加してもよい。具体的には特開2007−100071号公報の段落番号[0153]〜[0162]に記載のその他の添加剤が挙がられる。
また、表面張力調整剤の添加量は、インクジェット法による吐出を良好に行なうため、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法以外の方法で行なう場合には、20〜60mN/mの範囲が好ましく、30〜50mN/mの範囲がより好ましい。
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、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。
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、20℃で測定することができる。
本発明のインクセットは、既述の本発明のインクジェットインク組成物の少なくとも1種と、インクジェットインク組成物と接触することで凝集体を形成可能な処理液の少なくとも1種とを含んで構成されたものである。
インク組成物の詳細については、既述した通りである。
本発明における処理液は、既述のインクジェットインク組成物と接触することで凝集体を形成可能なように構成されたものである。具体的には、処理液は、インク組成物中の色材粒子(顔料等)などの分散粒子を凝集させて凝集体を形成可能な凝集成分を少なくとも含むことが好ましく、必要に応じて、他の成分を用いて構成することができる。インク組成物と共に処理液を用いることで、インクジェット記録を高速化でき、高速記録しても濃度、解像度の高い描画性(例えば細線や微細部分の再現性)に優れた画像が得られる。
処理液は、インク組成物と接触して凝集体を形成可能な凝集成分の少なくとも1種を含有することができる。インクジェット法で吐出された前記インク組成物に処理液が混合することにより、インク組成物中で安定的に分散している顔料等の凝集が促進される。
中でも、本発明においては、画像濃度、解像度、及びインクジェット記録の高速化の観点から、前記インク組成物のpH(25±1℃)が7.5以上であって、処理液のpH(25±1℃)が1.5〜3である場合が好ましい。
前記凝集成分は、1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
中でも、2価以上のカチオン性有機化合物が好ましい。
本発明における処理液は、凝集成分に加え、一般には水溶性有機溶剤を含むことができ、本発明の効果を損なわない範囲内で、更にその他の各種添加剤を用いて構成することができる。水溶性有機溶剤の詳細については、既述のインク組成物におけるものと同様である。
本発明の画像形成方法は、既述の本発明のインク組成物を記録媒体にインクジェット法で付与するインク付与工程と、インク組成物と接触することで凝集体を形成可能な処理液を記録媒体に付与する処理液付与工程と、を少なくとも設けて構成されたものである。本発明のインクジェット記録方法は、必要に応じて、更に他の工程を設けて構成することができる。
−インク付与工程−
インク付与工程は、既述の本発明のインク組成物を記録媒体にインクジェット法で付与する。本工程では、記録媒体上に選択的にインク組成物を付与でき、所望の可視画像を形成できる。本発明のインク組成物における各成分の詳細及び好ましい態様などの詳細については、既述した通りである。
尚、前記インクジェット法には、フォトインクと称する濃度の低いインクを小さい体積で多数射出する方式、実質的に同じ色相で濃度の異なる複数のインクを用いて画質を改良する方式や無色透明のインクを用いる方式が含まれる。
尚、前記インクジェット法により記録を行う際に使用するインクノズル等については特に制限はなく、目的に応じて、適宜選択することができる。
処理液付与工程は、インク組成物と接触することで凝集体を形成可能な処理液を記録媒体に付与し、処理液をインク組成物と接触させて画像化する。この場合、インク組成物中のポリマー粒子や色材(例えば顔料)などの分散粒子が凝集し、記録媒体上に画像が固定化される。なお、処理液における各成分の詳細及び好ましい態様については、既述した通りである。
本発明のインクジェット記録方法は、前記インク付与工程の後、インク組成物の付与により形成されたインク画像に加熱面を接触させて加熱定着する加熱定着工程を有することが好ましい。加熱定着処理を施すことにより、記録媒体上の画像の定着が施され、画像の擦過に対する耐性をより向上させることができる。
本発明のインクジェット記録方法は、記録媒体に上に画像を記録するものである。
記録媒体には、特に制限はないが、一般のオフセット印刷などに用いられる、いわゆる上質紙、コート紙、アート紙などのセルロースを主体とする一般印刷用紙を用いることができる。セルロースを主体とする一般印刷用紙は、水性インクを用いた一般のインクジェット法による画像記録においては比較的インクの吸収、乾燥が遅く、打滴後に色材移動が起こりやすく、画像品質が低下しやすいが、本発明のインクジェット記録方法によると、色材移動を抑制して色濃度、色相に優れた高品位の画像の記録が可能である。
(高分子顔料分散剤P−1の合成)
以下に示すようにして高分子顔料分散剤P−1(フェノキシエチルメタクリレート/メチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(50/11/39質量比))を合成した。
攪拌機、冷却管を備えた1000mlの三口フラスコにメチルエチルケトン88gを加えて窒素雰囲気下で72℃に加熱し、ここにメチルエチルケトン50gにジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート0.85g、ベンジルメタクリレート50g、メタクリル酸11g、及びメチルメタクリレート39gを溶解した溶液を3時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに1時間反応した後、メチルエチルケトン2gにジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート0.42gを溶解した溶液を加え、78℃に昇温して4時間加熱した。得られた反応溶液は大過剰量のヘキサンに2回再沈殿し、析出した樹脂を乾燥し、高分子顔料分散剤P−1を96g得た。
得られた樹脂の組成は、1H−NMRで確認し、GPCより求めた重量平均分子量(Mw)は44,600であった。さらに、JIS規格(JIS K0070:1992)に記載の方法により酸価を求めたところ、86mgKOH/gであった。
顔料としてピグメント・ブルー15:3(フタロシアニンブルーA220、大日精化(株)製)10gと、上記のフェノキシエチルメタクリレート/メチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(高分子顔料分散剤P−1)4.5gと、メチルエチルケトン42gと、pH調整剤として1mol/Lトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(THAM)5.5gと、イオン交換水87.2gとをディスパー混合し、さらに分散機(マイクロフルイダイザーM−140K、150MPa、みづほ工業(株)製)で8パス処理した。
続いて、得られた分散物を減圧下、56℃でメチルエチルケトンを除去し、さらに1部の水を除去した後、更に、高速遠心冷却機7550(久保田製作所製)を用いて、50mL遠心菅を使用し、8000rpmで30分間遠心処理を行ない、沈殿物以外の上澄み液を回収した。その後、吸光度スペクトルから顔料濃度を求め、顔料濃度が13.2%の樹脂被覆顔料粒子の分散物(シアン顔料分散液C1)を得た。
顔料としてピグメント・ブルー15:3(フタロシアニンブルーA220、大日精化(株)製)10.0g、オレイン酸ナトリウム(低分子分散剤)1.0g、グリセリン4.0g、及びイオン交換水35.0gを攪拌混合させて分散液を調製した。次いで、超音波照射装置(SONICS社製 Vibra−cell VC−750、テーパーマイクロチップ:φ5mm、Ampitude:30%)を用いて、前述の分散液に、超音波を間欠照射(照射0.5s/休止1.0s)で2時間照射して顔料をさらに分散させ、20質量%顔料分散液C2を得た。
顔料としてピグメント・イエロー74(SUIMEI FAST Yellow L5G)10gとフェノキシエチルメタクリレート/メチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(高分子顔料分散剤P−1)4.2部と、メチルエチルケトン42部と、pH調整剤として1mol/Lトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(THAM)5.5部と、イオン交換水87.2部とをディスパー混合し、さらに分散機(マイクロフルイダイザーM−140K、150MPa、みづほ工業(株)製)で8パス処理した。
続いて、得られた分散物を減圧下、56℃でメチルエチルケトンを除去し、さらに水の一部を除去した後、更に、高速遠心冷却機7550(久保田製作所製)を用いて、50mL遠心菅を使用し、8000rpmで30分間遠心処理を行ない、沈殿物以外の上澄み液を回収した。その後、吸光度スペクトルから顔料濃度を求め、顔料濃度が13.2%の樹脂被覆顔料粒子の分散物(イエロー顔料分散液Y)を得た。
攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を備えた2リットル三口フラスコに、メチルエチルケトン540.0gを仕込んで、窒素雰囲気下75℃まで昇温した。反応容器内温度を75℃に保ちながら、メチルメタクリレート216g、イソボルニルメタクリレート280.8g、メタクリル酸43.2g、メチルエチルケトン108g、及び「V−601」(和光純薬(株)製)2.16gからなる混合溶液を、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、「V−601」1.08g、メチルエチルケトン15.0gからなる溶液を加え、75℃で2時間攪拌後、さらに「V−601」0.54g、メチルエチルケトン15.0gからなる溶液を加え、75℃で2時間攪拌した後、85℃に昇温して、さらに2時間攪拌を続けた。
得られた共重合体の重量平均分子量(Mw)は61000、酸価は52(mgKOH/g)であった。
次に、重合溶液588.2gを秤量し、イソプロパノール165g、1モル/LのNaOH水溶液120.8mlを加え、反応容器内温度を80℃に昇温した。次に蒸留水718gを20ml/minの速度で滴下し、水分散化せしめた。その後、大気圧下にて反応容器内温度80℃で2時間、85℃で2時間、90℃で2時間保って溶媒を留去した。更に、反応容器内を減圧して、イソプロパノール、メチルエチルケトン、蒸留水を留去し、固形分濃度26.0%のポリマー粒子(B−01)の水性分散物を得た。なお、ポリマー粒子B−01の組成は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=40/52/8(質量比)であった。
上記で得られたシアン顔料分散液C1を用い、下記のインク組成Cになるように各成分を混合した。これをプラスチック製のディスポーザブルシリンジに詰め、PVDF5μmフィルター(Millex−SV、直径25mm、ミリポア社製)で濾過し、シアンインク(インクジェットインク組成物)C−01を作製した。
・シアン顔料(ピグメント・ブルー15:3) :2.5%
・前記ポリマー分散剤P−1(固形分) :1.125%
・ポリマー粒子B−01(固形分) :6.25%
・サンニックスGP250 :6.0%
(三洋化成工業社製、親水性有機溶剤)
・トリプロピレングリコールモノメチルエーテル :10.0%
(TPGmME、和光純薬社製、親水性有機溶剤)
・オルフィンE1010(日信化学工業(株)製、界面活性剤) :1.0%
・ニューポールPE108(三洋化成工業社製、増粘剤) :0.6%
・イオン交換水 :全量が100%となる残部
シアンインクC−01の調製において、下記表1に記載の水溶性酸性化合物またはその塩を表1に記載された含有率となるようにさらに加えた以外は、シアンインクC−01と同様にしてシアンインクC−02〜C−16をそれぞれ調製した。尚、化合物Aは下記化学式で表される分子量424の酸性化合物である。
シアンインクC−01の調製において、シアン顔料分散物C1の代わりに、シアン顔料分散物C2をシアン顔料の含有量が2.5%となるように用い、下記表1に記載の水溶性酸性化合物を表1に記載された含有率となるようにさらに加えた以外は、シアンインクC−01と同様にしてシアンインクC−17を調製した。
上記のシアンインクC−01〜C−16の調製において、シアン顔料分散物C1の代わりにイエロー顔料分散物Yを用い、インク組成Cを以下のインク組成Yに変更した以外はシアンインクC−01〜C−16の調製と同様にして、イエローインクY−01〜Y−16を調製した。
・イエロー顔料(ピグメント・イエロー74) :4.0%
・前記ポリマー分散剤P−1(固形分) :1.68%
・ポリマー粒子B−01(固形分) :7.0%
・サンニックスGP250 :8.0%
(三洋化成工業社製、親水性有機溶剤)
・トリプロピレングリコールモノエチルエーテル :8.0%
(TPGmME、和光純薬社製、親水性有機溶剤)
・オルフィンE1010(日信化学工業(株)製、界面活性剤) :1.0%
・ニューポールPE108(三洋化成工業社製、増粘剤) :0.3%
・イオン交換水 :全量が100%となる残部
下記処理液組成となるように各成分を混合して処理液を調製した。処理液(1)の物性値は、粘度2.6mPa・s、表面張力37.3mN/m、pH1.6(25℃)であった。
〜処理液組成〜
・マロン酸 :15.0%
(2価のカルボン酸、和光純薬工業(株)製)
・ジエチレングリコールモノメチルエーテル :20.0%
(和光純薬工業(株)製)
・N−オレオイル−N−メチルタウリンナトリウム :1.0%
(界面活性剤)
・イオン交換水 :64.0%
(インク安定性評価)
上記で調製したシアンインクC−01〜C−17について、インク調製後1時間以内に、それぞれのインクをイオン交換水で50〜1000倍に希釈して、日機装(株)製ナノトラック粒度分布測定装置UPA−EX150を用い、25℃、粒子透過性:透過、粒子形状:非球形、粒子密度:1.2の条件で、体積平均粒径Mvをそれぞれ測定し、初期粒径(D1)とした。
次いで各インクの20mLを25mLのプラスチックキャップ付きのガラス製密閉容器にいれ、70℃1ヶ月保管した後、上記と同様にして保管後の体積平均粒径をそれぞれ測定し、経時後粒径(D2)とした。
−ドット径評価−
GELJET GX5000プリンターヘッド(リコー社製)を2個用意し、これに繋がる貯留タンクを上記で調製したシアンインクC−01〜C−16とイエローインクY−01〜Y−16にそれぞれ詰め替えた。用いたシアンインクとイエローインクの組合せを表3に示した。
記録媒体として特菱アート両面N(三菱製紙(株)製)を、500mm/秒で所定の直線方向に移動可能なステージ上に固定し、ステージ温度を30℃で保持し、これに上記で得た処理液をバーコーターで約1.2μmの厚みとなるように塗布し、塗布直後に50℃で2秒間乾燥させた。
その後、GELJET GX5000プリンターヘッドを、前記ステージの移動方向(副走査方向)と直交する方向に対して、ノズルが並ぶラインヘッドの方向(主走査方向)が75.7度傾斜するように固定配置し、記録媒体を副走査方向に定速移動させながらインク液滴量2.4pL、吐出周波数24kHz、解像度1200dpi×1200dpiの吐出条件にてライン方式で吐出し、シアンのベタ画像の上にイエローのドットを印画した。
印字直後、60℃で3秒間乾燥させ、更に60℃に加熱された一対の定着ローラ間を通過させ、ニップ圧0.25MPa、ニップ幅4mmにて定着処理を実施し、シアンベタ画像上にイエローインクによる2次色のドット画像が形成された2次色ドットの評価サンプルを得た。
また、別途同様の印画条件で、イエローインクのみを用いて1次色のドット画像が形成された1次色ドットの評価サンプルを得た。
〜評価基準〜
A:ドット径差が3.0μm以下であった。
B:ドット径差が3.0μmを超えて4.0μm以下であった。
C:ドット径差が4.0μmを超えて5.0μm以下であった。
D:ドット径差が5.0μmを超えた。
GELJET GX5000プリンターヘッド(リコー社製)を用意し、これに繋がる貯留タンクを上記で調製したシアンインクC−01〜C−16にそれぞれ詰め替えた。
記録媒体として画彩写真仕上げValue(富士フイルム(株)製)を、500mm/秒で所定の直線方向に移動可能なステージ上に固定した。
その後、GELJET GX5000プリンターヘッドを、前記ステージの移動方向(副走査方向)と直交する方向に固定配置し、記録媒体を副走査方向に定速移動させながらインク液滴量2.4pL、吐出周波数12kHzの吐出条件にてシアンインクをライン印字し、全ノズルから印字されていることを確認した後、温度25℃、湿度50%の環境下で10分間放置し、再度吐出を行い、不吐出および吐出方向性不良が収まり、吐出が安定化するまでの吐出数を測定し、下記評価基準に従って評価した。
〜評価基準〜
A:1発目から安定化した。
B:2〜120発目までに安定化した。
C:121〜1200発目までに安定化した。
Claims (5)
- 顔料と、高分子顔料分散剤と、ポリマー粒子と、親水性有機溶剤と、水と、
含有率が50〜1000ppmであり、分子量200以下の水溶性酸性化合物および前記水溶性酸性化合物の塩の少なくとも1種と、
を含有するインクジェットインク組成物。 - 前記水溶性酸性化合物は、カルボキシル基を有する化合物である請求項1に記載のインクジェットインク組成物。
- 前記ポリマー粒子は、自己分散性ポリマー粒子である請求項1または請求項2に記載のインクジェットインク組成物。
- 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と、
前記インクジェットインク組成物と接触して凝集体を形成可能な処理液と、
を含むインクセット。 - 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記録用インク組成物と接触して凝集体を形成可能な処理液を、記録媒体に付与する処理液付与工程と、
前記インクジェット用インク組成物を、記録媒体に付与して画像を形成するインク付与工程と、
を備える画像形成方法。
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