JP2012031272A - 黒色インク組成物、インクセット、及び画像形成方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】黒色の色調が良好であり、長期保存時の粘度安定性に優れる黒色インク組成物、及びインクセット、並びに、画像品質に優れ、長期保存時の吐出安定性及び長時間停止後運転時の吐出安定性に優れ、さらに、耐擦過性、特には裏移り耐性に優れる画像記録方法を提供する。
【解決手段】水系媒体と、自己分散型カーボンブラックと、自己分散型フタロシアニン顔料、自己分散型キナクリドン顔料、および自己分散型アゾ顔料から選ばれる少なくとも1種の自己分散型着色顔料と、自己分散性ポリマー粒子と、を含む黒色インク組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、黒色インク組成物、インクセット、及び画像形成方法に関する。
インクジェット記録用インクとして、顔料を水系溶媒に分散させてなる水性顔料インクが知られている。水性顔料インクが鮮明な色調で高濃度の画像を与えるためには、各色のインクの色相がそれぞれ他の色味を帯びていない理想的な原色を呈することが必要とされる。
しかしながら、黒色インクは、単一の黒色顔料を用いただけでは色調が赤みを帯びてしまうことが知られている。この問題に対し、黒色インクまたはグレーインクの色調を改良する目的で、インク中に黒色顔料のほかに着色顔料を共存させる技術が開発されている。例えば、カーボンブラック、シアン顔料、及びマゼンタ顔料をポリマーで分散させた黒色インクが開示されている(例えば、特許文献1参照)。また、自己分散型ブラック顔料、自己分散型シアン顔料、及び自己分散型マゼンタ顔料を含むグレーインクが開示されている(例えば、特許文献2参照)。
他方、インクジェット記録用インクには、保存中に粘度が上昇したりせず、記録装置のヘッド先端部やインク流路内で目詰まりを起こしにくいことも要求される。水性顔料インクにおいて、顔料は水系溶媒に分散しているので、顔料の分散状態を安定に保つことが必要である。
特開2005−213505号公報 特開2005−2338号公報
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、インクの分散安定性と長期保存後の吐出性が良好ではない。特許文献2に記載の技術では、印刷物の耐擦過性、特に画像部分と被記録媒体が擦れた際の、画像部分から被記録媒体への着色剤の裏移りに対する耐性が十分ではない。
また、一般に、水性顔料インク中に黒色顔料のほかに着色顔料も共存させると、全体の顔料濃度に対して印画濃度が低くなる。印画濃度を高めるために顔料濃度を増加させると、インクジェット記録装置のヘッド先端部等で目詰まりが生じやすい。
したがって、本発明は、上記従来技術の問題を解決することを課題とする。
本発明は、黒色の色調が良好であり、長期保存時の粘度安定性に優れる黒色インク組成物、及びインクセットを提供することを課題とする。
また、本発明は、画像品質に優れ、長期保存時の吐出安定性及び長時間停止後運転時の吐出安定性に優れ、さらに、耐擦過性、特には裏移り耐性に優れる画像記録方法を提供することを課題とする。
前記課題を解決するための具体的手段は以下のとおりである。
<1> 水系媒体と、自己分散型カーボンブラックと、自己分散型フタロシアニン顔料、自己分散型キナクリドン顔料、および自己分散型アゾ顔料から選ばれる少なくとも1種の自己分散型着色顔料と、自己分散性ポリマー粒子と、を含む黒色インク組成物。
<2> 前記自己分散型着色顔料は、自己分散型フタロシアニン顔料と、自己分散型キナクリドン顔料と、自己分散型アゾ顔料とを含む<1>に記載の黒色インク組成物。
<3> 前記自己分散型カーボンブラックおよび前記自己分散型着色顔料は、原料となるカーボンブラックおよび着色顔料が酸化剤として同じ化合物によって酸化処理されたものである<1>または<2>に記載の黒色インク組成物。
<4> 前記自己分散型カーボンブラックおよび前記自己分散型着色顔料は、原料となるカーボンブラックおよび着色顔料の混合物が酸化処理されたものである<1>〜<3>のいずれか1つに記載の黒色インク組成物。
<5> <1>〜<4>のいずれか1つに記載の黒色インク組成物と、前記黒色インク組成物の成分と接触して凝集体を形成し得る凝集剤を含む処理液と、を有するインクセット。
<6> 前記凝集剤は、2価以上のカルボン酸または2価以上のカチオン性ポリマーである<5>に記載のインクセット。
<7> <1>〜<4>のいずれか1つに記載の黒色インク組成物を記録媒体上にインクジェット法により付与するインク付与工程と、前記黒色インク組成物の成分と接触して凝集体を形成し得る凝集剤を含む処理液を記録媒体上に付与する処理液付与工程と、を有する画像形成方法。
本発明によれば、黒色の色調が良好であり、長期保存時の粘度安定性に優れる黒色インク組成物、及びインクセットを提供することができる。
また、本発明によれば、画像品質に優れ、長期保存時の吐出安定性及び長時間停止後運転時の吐出安定性に優れ、さらに、耐擦過性、特には裏移り耐性に優れる画像記録方法を提供することができる。
<黒色インク組成物>
本発明の黒色インク組成物(「インク組成物」または「インク」とも称する。)は、水系媒体と、自己分散型カーボンブラックと、自己分散型フタロシアニン顔料、自己分散型キナクリドン顔料、および自己分散型アゾ顔料から選ばれる少なくとも1種の自己分散型着色顔料と、自己分散性ポリマー粒子と、を含む。
かかる構成とすることにより、本発明の黒色インク組成物は、黒色の色調が良好である。したがって、本発明の黒色インク組成物は、ベタ画像としたとき漆黒感の強い色調を呈し、打滴密度の低いグレー画像としたとき画像が赤みを帯びることが抑制される。
また、本発明の黒色インク組成物は、長期保存時の粘度安定性に優れる。したがって、本発明の黒色インク組成物は、記録装置のヘッド先端部やインク流路内で目詰まりを起こしにくい。
また、本発明の黒色インク組成物は、印画濃度が高く、画像を形成したときの画像品質が高い。
さらに、本発明の黒色インク組成物は、耐擦過性、特に裏移り耐性に優れる。
(水系媒体)
本発明における水系媒体は、水を含む。水の好ましい含有量は、インク全体に対し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。
本発明における水系媒体は、水溶性有機溶剤の少なくとも1種を含むことが好ましい。水溶性有機溶剤は、インクの乾燥防止剤、浸潤剤、あるいは浸透促進剤として使用することができる。
水溶性有機溶剤は、インクジェット記録装置のインク吐出口において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乾燥防止剤として好適である。乾燥防止剤や湿潤剤としては、水より蒸気圧の低い水溶性有機溶剤が好ましい。
また、水溶性有機溶剤は、インクを記録媒体によりよく浸透させるための浸透促進剤として好適である。
本発明において使用し得る水溶性有機溶剤の例としては、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、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、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、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のアルカンジオール(多価アルコール類);エタノール、メタノール、ブタノール、プロパノール、イソプロパノール等の炭素数1〜4のアルキルアルコール類;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、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、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−n−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−iso−プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノ−iso−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、エチレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、1−メチル−1−メトキシブタノール、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エチルエーテル、プロピレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−iso−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、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−iso−プロピルエーテル等のグリコールエーテル類;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、ホルムアミド、アセトアミド、ジメチルスルホキシド、ソルビット、ソルビタン、アセチン、ジアセチン、トリアセチン、スルホラン等が挙げられる。
上記の水溶性有機溶剤の中でも、乾燥防止剤や湿潤剤としては、多価アルコール類が好ましく、例えば、グリセリン、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、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、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、テトラエチレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、ポリエチレングリコール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオール等が挙げられる。
上記の水溶性有機溶剤の中でも、浸透剤としては、ポリオール化合物が好ましく、脂肪族ジオールとしては、例えば、2−エチル−2−メチル−1,3−プロパンジオール、3,3−ジメチル−1,2−ブタンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジメチル−2,4−ペンタンジオール、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジオール、5−ヘキセン−1,2−ジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール等が挙げられる。これらの中でも、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールが好ましい例である。
本発明のインクにおいて、水溶性有機溶剤は、単独で使用しても、2種類以上混合して使用しても構わない。水溶性有機溶剤の含有量は、インク全体に対し、1〜60質量%が好ましく、5〜40質量%がより好ましい。
(自己分散型顔料)
本発明のインク組成物は、自己分散型カーボンブラックの少なくとも1種と、自己分散型フタロシアニン顔料、自己分散型キナクリドン顔料、および自己分散型アゾ顔料から選ばれる少なくとも1種の自己分散型着色顔料を含む。本明細書中、自己分散型カーボンブラックと自己分散型着色顔料の両者を総称して、「自己分散型顔料」という。
本発明おいて、自己分散型顔料とは、顔料表面に親水性官能基及び/又はその塩(以下、「分散性付与基」と称する。)を、直接的に又はアルキル基、アルキルエーテル基、アリール基等を介して間接的に結合させた顔料であって、付加的な分散剤を用いることなくインクを構成する水系媒体に分散し得る顔料を意味する。ここでいう「分散」とは、自己分散型顔料が分散剤なしに水中に安定に存在している状態をいい、分散している状態のもののみならず、溶解している状態のものも含むものとする。
前記分散性付与基としては、例えば、−COOH、−CHO、−OH、−SOH、−PO、第4級アンモニウム、及びこれらの塩から選ばれる1種又は2種以上の官能基が挙げられる。
自己分散型顔料は、原料となる顔料に物理的処理または化学的処理を施すことで、上記の官能基又は官能基を含んだ分子を顔料の表面に配位または結合(グラフト)させることによって得ることができる。前記物理的処理としては、真空プラズマ処理等が例示できる。また前記化学的処理としては、例えば、水中で酸化剤によって顔料表面を酸化する湿式酸化法や、p−アミノ安息香酸を顔料表面に結合させることによりフェニル基を介してカルボキシル基を結合させる方法が挙げられる。前記酸化剤としては、次亜ハロゲン酸、次亜ハロゲン酸塩(例えば、次亜塩素酸ナトリウム等)、オゾン等が例示できる。
自己分散型顔料は、市販品を利用することも可能であり、例えば、オリエント化学工業(株)製のマイクロジェットシリーズ、キャボット社製のCAB−O−JETシリーズ等が挙げられる。
自己分散型顔料が配合されたインク組成物は、自己分散型ではない顔料及び分散剤の配合されたインク組成物と比べて、分散安定性が高く、また、インク組成物の粘度が適度なものとなるので、顔料をより多く含有させることが可能となり、色濃度に優れた画像を形成することができる。
(自己分散型カーボンブラック)
本発明のインク組成物は、自己分散型カーボンブラックの少なくとも1種を含有する。自己分散型カーボンブラックは、カーボンブラック表面に直接的に又は間接的に結合した分散性付与基を有し、付加的な分散剤を用いることなくインクを構成する水系媒体に分散し得るカーボンブラックである。
本発明のインク組成物において、自己分散型カーボンブラックを構成するカーボンブラックとしては、特に制限はないが、例えば、Raven7000、Raven5750、Raven5250、Raven5000 ULTRAII、Raven 3500、Raven2000、Raven1500、Raven1250、Raven1200、Raven1190 ULTRAII、Raven1170、Raven1255、Raven1080、Raven1060、Raven700(以上、コロンビアン・カーボン社製)、Regal400R、Regal330R、Regal660R、Mogul L、Black Pearls L、Monarch 700、Monarch 800、Monarch 880、Monarch 900、Monarch 1000、Monarch 1100、Monarch 1300、Monarch 1400(以上、キャボット社製)、Color Black FW1、 Color Black FW2、Color Black FW2V、Color Black 18、Color Black FW200、Color Black S150、Color Black S160、Color Black S170、Printex35、Printex U、Printex V、Printex140U、Printex140V、Special Black 6、Special Black 5、Special Black 4A、Special Black4(以上、デグッサ社製)、No.25、No.33、No.40、No.45、No.47、No.52、No.900、No.2200B、No.2300、MCF−88、MA600、MA7、MA8、MA100(以上、三菱化学社製)等を挙げることができる。
自己分散型カーボンブラックを構成するカーボンブラックは、その表面積が100〜400m/gであることが好ましく、200〜300m/gであることがより好ましい。また、前記カーボンブラックは、そのDBP吸油量が10〜150ml/100gであることが好ましく、20〜90ml/100gであることがより好ましい。
本発明のインク組成物中、自己分散型カーボンブラックの含有量は、十分なOD値が得られる点で、1質量%以上とすることが好ましく、1.5質量%以上とすることがより好ましい。
また、自己分散型カーボンブラックは、十分なOD値が得られる点、及び黒色の色調が良好な点で、自己分散型顔料の総質量の50〜95質量%が好ましく、60〜85質量%がより好ましく、65〜75質量%が更に好ましい。
本発明のインク組成物中、自己分散型カーボンブラックの含有量は、OD値、黒色の色調、及び吐出安定性の観点から、好ましくは1〜10質量%であり、より好ましくは1.3〜8質量%であり、更に好ましくは1.5〜6質量%である。
(自己分散型着色顔料)
本発明のインク組成物は、自己分散型フタロシアニン顔料、自己分散型キナクリドン顔料、および自己分散型アゾ顔料から選ばれる少なくとも1種の自己分散型着色顔料を含有する。本発明のインク組成物においては、自己分散型着色顔料を用いることで、黒色インクの色調を赤みの少ないニュートラルな黒色に調整することができる。
自己分散型着色顔料は、着色顔料表面に直接的に又は間接的に結合した分散性付与基を有し、付加的な分散剤を用いることなくインクを構成する水系媒体に分散し得る着色顔料である。本発明のインク組成物は、黒色インクの色調から赤みを抑制する点で、自己分散型フタロシアニン顔料の少なくとも1種を含有することが好ましく、自己分散型フタロシアニン顔料と自己分散型キナクリドン顔料と自己分散型アゾ顔料とをそれぞれ少なくとも1種ずつ含有することがより好ましい。
本発明のインク組成物において、自己分散型フタロシアニン顔料を構成するフタロシアニン顔料としては、特に制限はないが、例えば、C.I.ピグメントブルー15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:5、15:6、16、17:1、75;C.I.ピグメント・グリーン7、36、37等が挙げられる。
本発明のインク組成物において、自己分散型キナクリドン顔料を構成するキナクリドン顔料としては、特に制限はないが、例えば、C.I.ピグメントレッド122、202、207、209;C.I.ピグメント・バイオレット19等が挙げられる。
本発明のインク組成物において、自己分散型アゾ顔料を構成するアゾ顔料としては、特に制限はないが、例えば、C.I.ピグメント・イエロー1、2、3、4、5、6、7、10、12、13、14、16、17、55、61:1、65、73、74、75、81、83、93、94、95、97、98、100、113、120、124;C.I.ピグメント・オレンジ1、5、13、14、16、17、24、34、36、38;C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、40、41、42、48:1、48:2、48:3、48:4、49:1、49:2、50:1、52:1、53:1、57:1、58:2、58:4、60:1、63:1、63:2、64:1、112、114、144、146、150、151、166、170、171、175、176、185、187、243、245;C.I.ピグメント・バイオレット43、50等が挙げられる。
本発明のインク組成物中、自己分散型着色顔料は、黒色の色調が良好な点で、自己分散型顔料の総質量の5〜50質量%が好ましく、15〜40質量%がより好ましく、25〜35質量%が更に好ましい。
本発明のインク組成物中、自己分散型着色顔料の含有量は、OD値、黒色の色調、及び吐出安定性の観点から、好ましくは1〜5質量%であり、より好ましくは1〜3質量%である。
−自己分散型カーボンブラックおよび自己分散型着色顔料の調製−
本発明において、自己分散型カーボンブラックおよび自己分散型着色顔料は、原料となるカーボンブラックおよび着色顔料が、酸化剤として同じ化合物によって酸化処理されたものであることが好ましい。自己分散型カーボンブラックと、自己分散型着色顔料とが、酸化剤として同じ化合物を用いて酸化処理されたものであると、インク中での分散安定性がより向上し、長期保存時のインク粘度が上昇しにくい。
原料となるカーボンブラックおよび着色顔料を、酸化剤として同じ化合物を用いて酸化処理して得られる自己分散型顔料は、(i)原料となるカーボンブラックおよび着色顔料の混合物を酸化処理することにより自己分散型顔料としたものでもよく、(ii)原料となるカーボンブラックおよび着色顔料を別々に、ただし酸化剤として同じ化合物を用いてそれぞれ酸化処理することにより自己分散型顔料としたものでもよい。インク中での分散安定性および長期保存時のインク粘度安定性の観点から、前記(i)がより好ましい。
前記(i)の自己分散型顔料を得る方法は、少なくとも、ブラックカーボンと着色顔料と水とを混合して混合液を得る工程(A)と、前記混合液中において、ブラックカーボンと着色顔料とを酸化処理する工程(B)とを含む方法が好ましい。
前記工程(A)において、混合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。
前記工程(B)において、酸化処理方法に特に制限はなく、例えば、前記混合液中に酸化剤として次亜塩素酸ナトリウムを滴下したりオゾンを導入して、ブラックカーボンと着色顔料の表面を酸化することができる。
前記工程(B)の後、得られた液に対して、必要に応じて、ろ過、水による洗浄、脱塩処理、及び濃縮を行い、顔料分散液を得ることができる。
自己分散型顔料の平均粒子径は、インクの保存安定性の向上や、ノズルの目詰まり防止の観点から、体積平均粒子径で10〜300nmの範囲が好ましく、40〜150nmの範囲がより好ましく、60〜130nmの範囲が更に好ましく、特に好ましくは70〜110nmの範囲である。なお、自己分散型顔料の平均粒子径は、ナノトラック粒度分布測定装置UPA−EX150(日機装(株)製)を用いて、動的光散乱法により求められるものである。
本発明のインク組成物中、自己分散型顔料の総含有量は、インク組成物の液安定性及び吐出安定性を高める観点から、好ましくは1〜15質量%であり、より好ましくは2〜10質量%であり、更に好ましくは3〜7質量%である。
(自己分散性ポリマー粒子)
本発明のインク組成物は、自己分散性ポリマー粒子の少なくとも1種を含有する。自己分散性ポリマー粒子を含むことにより、インク組成物により形成される画像中の白抜け抑制、画像の定着性、耐水性、耐ブロッキング性、耐オフセット性及び耐擦過性を向上させることができる。また、自己分散性ポリマー粒子は、後述する処理液中の成分と接触した際に、凝集又は分散不安定化してインク組成物を増粘させることにより、画像を固定化させる機能を有することが好ましい。
本発明において、自己分散性ポリマー粒子とは、他の界面活性剤の不存在下に、ポリマー自身が有する官能基(特に酸性基又はその塩)によって、水性媒体中で分散状態となり得る水不溶性ポリマーの粒子であって、遊離の乳化剤を含有しない水不溶性ポリマーの粒子を意味する。
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。水不溶性ポリマーは、インク組成物に用いたときの凝集速度と定着性の観点から、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るものであることが好ましい。
前記水性媒体は、水を含んで構成され、必要に応じて水溶性有機溶剤を含んでいてもよい。本発明においては、水と水に対して0.2質量%以下の水溶性有機溶剤とから構成されることが好ましく、水から構成されることがより好ましい。該水溶性有機溶剤の例としては、既述のインク組成物の水系媒体に含み得る水溶性有機溶剤と同様のものが挙げられ、好ましい例も同様である。
本発明において、自己分散性ポリマー粒子の分散状態とは、水不溶性ポリマー30gを70gの有機溶媒(例えば、メチルエチルケトン)に溶解した溶液、該水不溶性ポリマーの塩生成基を100%中和できる中和剤(塩生成基がアニオン性であれば水酸化ナトリウム、カチオン性であれば酢酸)、及び水200gを混合し、攪拌(装置:攪拌羽根付き攪拌装置、回転数200rpm、30分間、25℃)した後、該混合液から該有機溶媒を除去した後でも、分散状態が25℃で少なくとも1週間安定に存在することを目視で確認することができる状態をいう。
また、水不溶性ポリマーとは、ポリマーを105℃で2時間乾燥させた後、25℃の水100g中に溶解させたときに、その溶解量が10g以下であるポリマーをいい、その溶解量が好ましくは5g以下、更に好ましくは1g以下である。前記溶解量は、水不溶性ポリマーの塩生成基の種類に応じて、水酸化ナトリウム又は酢酸で100%中和した時の溶解量である。
本発明における自己分散性ポリマー粒子としては、インク組成物の液安定性(特に分散安定性)の観点から、カルボキシル基を有する自己分散性ポリマーの粒子がより好ましい。自己分散性ポリマー粒子を構成する自己分散性ポリマーの主鎖骨格としては、特に制限はなく、例えば、ビニルポリマー、縮合系ポリマー(エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、セルロース、ポリエーテル、ポリウレア、ポリイミド、ポリカーボネート等)を用いることができる。その中で、特にビニルポリマーが好ましく、自己分散性ポリマー粒子の分散安定性の観点から、(メタ)アクリル系ポリマー粒子がより好ましい。なお、(メタ)アクリル系ポリマーとは、メタクリル系ポリマーまたはアクリル系ポリマーであることを意味する。
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、開始剤ある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。
縮合系ポリマー及び縮合系ポリマーを構成するモノマーの好適な例としては、特開2001−247787号公報に記載されているものを挙げることができる。
本発明における自己分散性ポリマー粒子は、自己分散性の観点から、親水性の構成単位と、疎水性の構成単位として芳香族基含有モノマーに由来する構成単位および脂環式モノマーに由来する構成単位の少なくとも1種と、を含む水不溶性ポリマーを含むことが好ましい。
前記親水性の構成単位は、親水性基含有モノマーに由来するものであれば特に制限はなく、1種の親水性基含有モノマーに由来するものであっても、2種以上の親水性基含有モノマーに由来するものであってもよい。前記親水性基としては、特に制限はなく、解離性基であってもノニオン性親水性基であってもよい。
本発明において前記親水性基は、自己分散促進の観点、形成された乳化又は分散状態の安定性の観点から、解離性基であることが好ましく、アニオン性の解離基であることがより好ましい。前記解離性基としては、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、カルボキシル基が好ましい。
前記親水性基含有モノマーは、インク組成物としたときの自己分散性と記録媒体上での凝集性の観点から、解離性基含有モノマーであることが好ましく、解離性基とエチレン性不飽和結合とを有する解離性基含有モノマーであることが好ましい。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。
前記不飽和カルボン酸モノマーの具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、2−メタクリロイルオキシメチルコハク酸等が挙げられる。前記不飽和スルホン酸モノマーの具体例としては、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、3−スルホプロピル(メタ)アクリレート、ビス(3−スルホプロピル)−イタコン酸エステル等が挙げられる。前記不飽和リン酸モノマーの具体例としては、ビニルホスホン酸、ビニルホスフェート、ビス(メタクリロキシエチル)ホスフェート、ジフェニル−2−アクリロイロキシエチルホスフェート、ジフェニル−2−メタクリロイロキシエチルホスフェート、ジブチル−2−アクリロイロキシエチルホスフェート等が挙げられる。
前記解離性基含有モノマーの中では、インク組成物としたときの分散安定性及び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、例えば、2−メトキシエチルアクリレート、2−(2−メトキシエトキシ)エチルアクリレート、2−(2−メトキシエトキシ)エチルメタクリレート、エトキシトリエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリエチレングリコール(分子量200〜1000)モノメタクリレート、ポリエチレングリコール(分子量200〜1000)モノメタクリレートなどの(ポリ)エチレンオキシ基又はポリプロピレンオキシ基を含有するエチレン性不飽和モノマーや、ヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシペンチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート等の水酸基を有するエチレン性不飽和モノマーが挙げられる。
また、ノニオン性親水性基を有するモノマーは、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方が、粒子の安定性、水溶性成分の含有量の観点で好ましい。
親水性の構成単位としては、アニオン性の解離性基を有する親水性単位のみを含有する態様、及び、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とを両方含有する態様のいずれかであることが好ましい。
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。
前記自己分散性ポリマーにおける親水性構成単位の含有率は、インク組成物の粘度と経時安定性の観点から、25質量%以下であることが好ましく、1〜25質量%であることがより好ましく、2〜23質量%であることがさらに好ましく、4〜20質量%であることが特に好ましい。
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。
前記自己分散性ポリマーにおけるアニオン性の解離性基を有する構成単位の含有量は、酸価が後述する好適な範囲となるような範囲が好ましい。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、インク組成物としたときの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%であり、より好ましくは0〜20質量%であり、特に好ましくは0〜15質量%である。
自己分散性ポリマー粒子は、インク組成物としたときの自己分散性と、後述の処理液と接触したときの凝集速度の観点から、カルボキシル基を有するポリマーを含むことが好ましく、カルボキシル基を有し、酸価(mgKOH/g)が25〜100であるポリマーを含むことがより好ましい。更に、前記酸価は、自己分散性と処理液と接触したときの凝集速度の観点から、25〜80であることがより好ましく、30〜65であることが特に好ましい。特に、酸価は、25以上であると自己分散性の安定性が良好になり、100以下であると凝集性が向上する。なお、自己分散性ポリマーの酸価は、JIS規格(JISK0070:1992)に記載の方法により求めた値である。
前記芳香族基含有モノマーに由来する構成単位は、芳香族基含有モノマーに由来するものであれば特に制限はなく、1種の芳香族基含有モノマーに由来するものであっても、2種以上の芳香族基含有モノマーに由来するものであってもよい。
前記芳香族基含有モノマーは、芳香族基と重合性基とを含む化合物であれば、特に制限はない。芳香族基は、芳香族炭化水素に由来する基であっても、芳香族複素環に由来する基であってもよい。本発明においては、水性媒体中での粒子形状安定性の観点から、芳香族炭化水素に由来する芳香族基であることが好ましい。また、重合性基は、縮重合性の重合性基であっても、付加重合性の重合性基であってもよい。本発明においては、水性媒体中での粒子形状安定性の観点から、付加重合性の重合性基であることが好ましく、エチレン性不飽和結合を含む基であることがより好ましい。
前記芳香族基含有モノマーは、芳香族炭化水素に由来する芳香族基とエチレン性不飽和結合とを有するモノマーであることが好ましい。芳香族基含有モノマーとしては、例えば、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、スチレン系モノマー等が挙げられる。中でも、ポリマー鎖の親水性と疎水性のバランスとインク定着性の観点から、芳香族基含有(メタ)アクリレートモノマーが好ましく、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、及びフェニル(メタ)アクリレートから選ばれる少なくとも1種がより好ましく、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートが更に好ましい。
前記芳香族基含有モノマーとしてスチレン系モノマーを用いる場合、自己分散性ポリマー粒子とした際の安定性の観点から、スチレン系モノマーに由来する構成単位の含有量は、20質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることが更に好ましく、スチレン系モノマーに由来する構成単位を含まない態様が特に好ましい。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。
本発明における自己分散性ポリマー粒子は、芳香族基含有(メタ)アクリレートモノマーに由来する構成単位を含み、その含有量が10〜95質量%であることが好ましい。芳香族基含有(メタ)アクリレートモノマーに由来する構成単位の含有量が10〜95質量%であることで、自己乳化又は分散状態の安定性が向上し、更にインク粘度の上昇を抑制することができる。本発明においては、自己分散状態の安定性、芳香環同士の疎水性相互作用による水性媒体中での粒子形状の安定化、粒子の適度な疎水化による水溶性成分量の低下の観点から、15〜90質量%であることがより好ましく、15〜80質量%であることがより好ましく、25〜70質量%であることが特に好ましい。
前記脂環式モノマーに由来する構成単位は、脂環式モノマーに由来するものであれば特に制限はなく、1種の脂環式モノマーに由来するものであっても、2種以上の脂環式モノマーに由来するものであってもよい。
前記脂環式モノマーは、脂環式炭化水素基と重合性基とを含む化合物であれば特に制限はないが、分散安定性の観点から、脂環式(メタ)アクリレートであることが好ましい。
前記脂環式(メタ)アクリレートとは、(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脂環式炭化水素基を少なくとも1つ含む構造を有しているものである。前記脂環式炭化水素基は、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。なお、「脂環式(メタ)アクリレート」とは、脂環式炭化水素基を有する、メタクリレートまたはアクリレートを意味する。
脂環式炭化水素基としては、環状の非芳香族炭化水素基を含むものであれば特に限定はなく、単環式炭化水素基、2環式炭化水素基、3環式以上の多環式炭化水素基が挙げられる。脂環式炭化水素基としては、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、トリシクロデカニル基、及びビシクロノナン等を挙げることができる。脂環式炭化水素基は、さらに置換基を有してもよい。該置換基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、水酸基、1級アミノ基、2級アミノ基、3級アミノ基、アルキル又はアリールカルボニル基、及びシアノ基等が挙げられる。また、脂環式炭化水素基は、さらに縮合環を形成していてもよい。
本発明における脂環式炭化水素基としては、粘度や溶解性の観点から、脂環式炭化水素基部分の炭素数が5〜20であることが好ましい。
脂環式炭化水素基とアルコールに由来する構造部位とを結合する連結基としては、炭素数1から20までの、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリールアルキレン基、オキシアルキレン基、モノ又はオリゴエチレンオキシ基、モノ又はオリゴプロピレンオキシなどが好適なものとして挙げられる。
脂環式(メタ)アクリレートの具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。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。
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。また、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。これらのうち、自己分散性ポリマー粒子の分散安定性と、定着性、ブロッキング耐性の観点から、2環式(メタ)アクリレート、又は3環式以上の多環式(メタ)アクリレートを少なくとも1種であることが好ましく、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、及びジシクロペンタニル(メタ)アクリレートから選ばれる少なくとも1種であることがより好ましい。
自己分散性ポリマー粒子に含まれる脂環式(メタ)アクリレートに由来する構成単位の含有量としては、自己分散状態の安定性、脂環式炭化水素基同士の疎水性相互作用による水性媒体中での粒子形状の安定化、粒子の適度な疎水化による水溶性成分量の低下の観点から、20〜90質量%であることが好ましく、40〜90質量%であることがより好ましい。特に好ましいのは50〜80質量%である。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、ブロッキング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。
本発明における自己分散性ポリマーの分子量範囲は、重量平均分子量で3000〜20万であることが好ましく、5000〜15万であることがより好ましく、10000〜10万であることが更に好ましい。更に加えて、酸価(mgKOH/g)が25〜100であって重量平均分子量が3000〜20万であることが好ましく、酸価が25〜95であって重量平均分子量が5000〜15万であることがより好ましい。重量平均分子量を3000以上とすることで水溶性成分量を効果的に抑制することができる。また、重量平均分子量を20万以下とすることで、自己分散安定性を高めることができる。
なお、重量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフ(GPC)で測定される。GPCは、HLC−8020GPC(東ソー(株)製)を用い、カラムとしてTSKgel SuperHZM−H、TSKgel SuperHZ4000、TSKgel SuperHZ200(東ソー(株)製、4.6mmID×15cm)を3本用い、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いる。また、条件としては、試料濃度を0.35質量%、流速を0.35ml/min、サンプル注入量を10μl、測定温度を40℃とし、RI検出器を用いて行なう。また、検量線は、東ソー(株)製「標準試料TSK standard,polystyrene」:「F−40」、「F−20」、「F−4」、「F−1」、「A−5000」、「A−2500」、「A−1000」、「n−プロピルベンゼン」の8サンプルから作製する。
本発明における自己分散性ポリマーは、ポリマーの親疎水性制御の観点から、芳香族基含有(メタ)アクリレートモノマーに由来する構成単位(好ましくは、フェノキシエチル(メタ)アクリレートに由来する構成単位及び/又はベンジル(メタ)アクリレートに由来する構成単位)を共重合比率として自己分散性ポリマー粒子の全質量の15〜80質量%を含み、酸価(mgKOH/g)が25〜100で重量平均分子量が3000〜20万であることが好ましい。
また、自己分散性ポリマーは、ポリマーの親疎水性制御の観点から、芳香族基含有(メタ)アクリレートモノマーに由来する構成単位を共重合比率として15質量%以上80質量%以下と、カルボキシル基含有モノマーに由来する構成単位と、アルキル基含有モノマーに由来する構成単位(好ましくは、(メタ)アクリル酸のアルキルエステルに由来する構成単位)とを含むことが好ましく、フェノキシエチル(メタ)アクリレートに由来する構成単位及び/又はベンジル(メタ)アクリレートに由来する構成単位を共重合比率として15質量%以上80質量%以下と、カルボキシル基含有モノマーに由来する構成単位と、アルキル基含有モノマーに由来する構成単位(好ましくは、(メタ)アクリル酸の炭素数1〜4のアルキルエステルに由来する構成単位)とを含み、酸価が25〜95で重量平均分子量が5000〜15万であることがより好ましい。
また、本発明における自己分散性ポリマーは、ポリマーの親疎水性制御の観点から、脂環式(メタ)アクリレートに由来する構成単位(好ましくは、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、及びジシクロペンタニル(メタ)アクリレートの少なくとも1つに由来する構成単位)を共重合比率として20質量%以上90質量%以下と、解離性基含有モノマーに由来する構成単位と、炭素数1〜8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成単位の少なくとも1種とを含み、酸価(mgKOH/g)が20〜120であって、親水性構成単位の総含有率が25質量%以下であって、重量平均分子量が3000〜20万であるビニルポリマーであることもまた好ましい。
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成単位(好ましくは、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、及びジシクロペンタニル(メタ)アクリレートの少なくとも1つに由来する構成単位)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成単位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成単位を酸価が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成単位(好ましくは、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、及びジシクロペンタニル(メタ)アクリレートの少なくとも1つに由来する構成単位)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成単位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成単位を酸価が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。
以下に、自己分散性ポリマーの粒子を構成する水不溶性ポリマーの具体例(例示化合物B−01〜B−19、C−01〜C−16)を挙げる。但し、本発明においては、これらに限定されるものではない。なお、括弧内は、共重合成分の質量比を表す。
B−01:フェノキシエチルアクリレート/メチルメタクリレート/アクリル酸共重合体(50/45/5)
B−02:フェノキシエチルアクリレート/ベンジルメタクリレート/イソブチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(30/35/29/6)
B−03:フェノキシエチルメタクリレート/イソブチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(50/44/6)
B−04:フェノキシエチルアクリレート/メチルメタクリレート/エチルアクリレート/アクリル酸共重合体(30/55/10/5)
B−05:ベンジルメタクリレート/イソブチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(35/59/6)
B−06:スチレン/フェノキシエチルアクリレート/メチルメタクリレート/アクリル酸共重合体(10/50/35/5)
B−07:ベンジルアクリレート/メチルメタクリレート/アクリル酸共重合体(55/40/5)
B−08:フェノキシエチルメタクリレート/ベンジルアクリレート/メタクリル酸共重合体(45/47/8)
B−09:スチレン/フェノキシエチルアクリレート/ブチルメタクリレート/アクリル酸共重合体(5/48/40/7)
B−10:ベンジルメタクリレート/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/メタクリル酸共重合体(35/30/30/5)
B−11:フェノキシエチルアクリレート/メチルメタクリレート/ブチルアクリレート/メタクリル酸共重合体(12/50/30/8)
B−12:ベンジルアクリレート/イソブチルメタクリレート/アクリル酸共重合体(93/2/5)
B−13:スチレン/フェノキシエチルメタクリレート/ブチルアクリレート/アクリル酸 共重合体(50/5/20/25)
B−14:スチレン/ブチルアクリレート/アクリル酸共重合体(62/35/3)
B−15:メチルメタクリレート/フェノキシエチルアクリレート/アクリル酸共重合体(45/51/4)
B−16:メチルメタクリレート/フェノキシエチルアクリレート/アクリル酸共重合体(45/49/6)
B−17:メチルメタクリレート/フェノキシエチルアクリレート/アクリル酸共重合体(45/48/7)
B−18:メチルメタクリレート/フェノキシエチルアクリレート/アクリル酸共重合体(45/47/8)
B−19:メチルメタクリレート/フェノキシエチルアクリレート/アクリル酸共重合体(45/45/10)
C−01:メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(20/72/8)
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/メタクリル酸共重合体(30/62/8)
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/メタクリル酸共重合体(40/52/8)
C−04:メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(50/42/8)
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/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)
C−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/メタクリル酸共重合体(40/50/10)
C−07: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)
C−08: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)
C−09: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)
C−10: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)
C−11: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)
C−12: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)
C−13: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)
C−14: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)
C−15: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)
C−16: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(3/87/10)
本発明における自己分散性ポリマー粒子を構成する水不溶性ポリマーの製造方法としては特に制限はなく、例えば、重合性界面活性剤の存在下に、乳化重合を行い、界面活性剤と水不溶性ポリマーとを共有結合させる方法、上記親水性基含有モノマーと芳香族基含有モノマーとを含むモノマー混合物を溶液重合法、塊状重合法等の公知の重合法により、共重合させる方法を挙げることができる。前記重合法の中でも、凝集速度とインク組成物としたときの打滴安定性の観点から、溶液重合法が好ましく、有機溶媒を用いた溶液重合法がより好ましい。
本発明における自己分散性ポリマー粒子は、凝集速度の観点から、有機溶媒中で合成されたポリマーを含み、該ポリマーはカルボキシル基を有し、(好ましくは酸価が20〜100であって)該ポリマーのカルボキシル基の一部又は全部は中和され、水を連続相とするポリマー分散物として調製されたものであることが好ましい。すなわち、本発明における自己分散性ポリマー粒子の製造は、有機溶媒中でポリマーを合成する工程と、前記ポリマーのカルボキシル基の少なくとも一部が中和された水性分散物とする分散工程とを設けて行なうことが好ましい。
前記分散工程は、次の工程(1)及び工程(2)を含むことが好ましい。
工程(1):ポリマー(水不溶性ポリマー)、有機溶媒、中和剤、及び水性媒体を含有する混合物を、攪拌する工程
工程(2):前記混合物から前記有機溶媒を除去する工程
前記工程(1)は、まずポリマー(水不溶性ポリマー)を有機溶媒に溶解させ、次に中和剤と水性媒体を徐々に加えて混合、攪拌して分散体を得る処理であることが好ましい。このように、有機溶媒中に溶解した水不溶性ポリマー溶液中に中和剤と水性媒体を添加することで、強いせん断力を必要とせずに、より保存安定性の高い粒径の自己分散性ポリマー粒子を得ることができる。
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。
有機溶媒としては、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒及びエーテル系溶媒が好ましく挙げられる。
アルコール系溶媒としては、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。ケトン系溶媒としては、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。エーテル系溶媒としては、ジブチルエーテル、ジオキサン等が挙げられる。これらの溶媒の中では、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒とイソプロピルアルコール等のアルコール系溶媒が好ましい。また、油系から水系への転相時への極性変化を穏和にする目的で、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なく、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。
中和剤は、解離性基の一部又は全部が中和され、自己分散性ポリマーが水中で安定した乳化又は分散状態を形成するために用いられる。本発明の自己分散性ポリマーが解離性基としてアニオン性の解離基(例えば、カルボキシル基)を有する場合、用いられる中和剤としては有機アミン化合物、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ニン、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、本発明の自己分散性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。
これら塩基性化合物は、解離性基100モル%に対して、5〜120モル%使用することが好ましく、10〜110モル%であることがより好ましく、15〜100モル%であることが更に好ましい。15モル%以上とすることで、水中での粒子の分散を安定化する効果が発現し、100モル%以下とすることで、水溶性成分を低下させる効果がある。
前記工程(2)においては、前記工程(1)で得られた分散体から、減圧蒸留等の常法により有機溶剤を留去して水系へと転相することで自己分散性ポリマー粒子の水性分散物を得ることができる。得られた水性分散物中の有機溶媒は実質的に除去されており、有機溶媒の量は、好ましくは0.2質量%以下、更に好ましくは0.1質量%以下である。
自己分散性ポリマー粒子の平均粒子径は、体積平均粒子径で10〜400nmの範囲が好ましく、10〜200nmの範囲がより好ましく、10〜100nmの範囲が更に好ましく、特に好ましくは10〜50nmの範囲である。10nm以上の平均粒子径であることで製造適性が向上する。また、400nm以下の平均粒径とすることで保存安定性が向上する。また、自己分散性ポリマー粒子の粒径分布に関しては、特に制限はなく、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。
なお、自己分散性ポリマー粒子の平均粒子径及び粒径分布は、ナノトラック粒度分布測定装置UPA−EX150(日機装(株)製)を用いて、動的光散乱法により求められるものである。
自己分散性ポリマー粒子のインク組成物中における含有量としては、画像の光沢性などの観点から、インク組成物に対して、固形分で1〜20質量%であることが好ましく、2〜10質量%であることがより好ましい。
自己分散性ポリマー粒子は、1種単独又は2種以上を混合して用いることができる。
(その他の添加剤)
本発明のインク組成物は、上記成分以外にその他の添加剤を含有してもよい。その他の添加剤としては、例えば、重合禁止剤、乾燥防止剤(固体湿潤剤)、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。
前記紫外線吸収剤は、画像の保存性を向上させることができる。紫外線吸収剤としては、特開昭58−185677号公報、同61−190537号公報、特開平2−782号公報、同5−197075号公報、同9−34057号公報等に記載のベンゾトリアゾール系化合物、特開昭46−2784号公報、特開平5−194483号公報、米国特許第3214463号明細書等に記載のベンゾフェノン系化合物、特公昭48−30492号公報、同56−21141号公報、特開平10−88106号公報等に記載の桂皮酸系化合物、特開平4−298503号公報、同8−53427号公報、同8−239368号公報、同10−182621号公報、特表平8−501291号公報等に記載のトリアジン系化合物を用いてよく、リサーチディスクロージャーNo.24239号に記載の化合物やスチルベン系、ベンズオキサゾール系化合物に代表される、紫外線を吸収して蛍光を発する化合物、いわゆる蛍光増白剤も用いることができる。
前記褪色防止剤は、画像の保存性を向上させることができる。褪色防止剤としては、各種の有機系及び金属錯体系の褪色防止剤が挙げられる。有機系の褪色防止剤としては、ハイドロキノン類、アルコキシフェノール類、ジアルコキシフェノール類、フェノール類、アニリン類、アミン類、インダン類、クロマン類、アルコキシアニリン類、ヘテロ環類等が挙げられ、金属錯体系の褪色防止剤としては、ニッケル錯体、亜鉛錯体等が挙げられる。より具体的には、リサーチディスクロージャーNo.17643の第VIIのIないしJ項、同No.15162、同No.18716の650頁左欄、同No.36544の527頁、同No.307105の872頁、同No.15162に引用された特許に記載の化合物や、特開昭62−215272号公報の127頁〜137頁に記載の代表的化合物の一般式及び化合物例に含まれる化合物を用いることができる。
前記固体湿潤剤としては、グルコース、マンノース、フルクトース、リボース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、アルドン酸、グルシトール、マルトース、セロビオース、ラクトース、スクロース、トレハロース、マルトトリオース等の糖類;糖アルコール類;ピアルロン酸類;尿素類等が挙げられる。
前記防黴剤としては、デヒドロ酢酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム、ナトリウムピリジンチオン−1−オキシド、p−ヒドロキシ安息香酸エチルエステル、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オン及びその塩等が挙げられる。防黴剤の含有量は、インク組成物に対して0.02〜1.00質量%の範囲が好ましい。
前記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、インク組成物の保存安定性を向上させることができる。pH調整剤は、インク組成物のpHが6〜10となるように添加するのが好ましく、pHが7〜10となるように添加するのがより好ましい。
前記表面張力調整剤としては、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、ベタイン系界面活性剤等が挙げられる。
表面張力調整剤の添加量は、インク組成物の表面張力を20〜60mN/mに調整できる範囲が好ましく、20〜45mN/mに調整できる範囲がより好ましく、25〜40mN/mに調整できる範囲が更に好ましい。添加量が前記範囲内であると、インクジェット法で良好に打滴することができる。
前記界面活性剤の具体例としては、炭化水素系では、脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩等のアニオン系界面活性剤や、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステル、オキシエチレンオキシプロピレンブロックコポリマー等のノニオン系界面活性剤が好ましい。また、アセチレン系ポリオキシエチレンオキシド界面活性剤であるオルフィン(日信化学工業社製)、SURFYNOLS(AirProducts&ChemicaLs社製)も好ましく用いられる。また、N,N−ジメチル−N−アルキルアミンオキシド等のアミンオキシド型の両性界面活性剤も好ましい。
更に、特開昭59−157636号の第37〜38頁、リサーチ・ディスクロージャーNo.308119(1989年)に界面活性剤として挙げられ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号の各公報に記載のフッ素(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、耐擦過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可能である。
<インクセット>
本発明のインクセットは、既述の黒色インク組成物と、前記黒色インク組成物の成分と接触して凝集体を形成し得る凝集剤を含む処理液とを有する。
本発明のインクセットは、黒色の色調が良好であり、ベタ画像としたとき漆黒感の強い色調を呈し、打滴密度の低いグレー画像としたとき画像が赤みを帯びることもない。
また、本発明のインクセットは、長期保存時の粘度安定性に優れ、記録装置のヘッド先端部やインク流路内で目詰まりを起こしにくい。
また、本発明のインクセットを用いて形成された画像は、印画濃度が高く、画像品質が高く、さらに、耐擦過性、特に裏移り耐性に優れる。
本発明のインクセットは、インク組成物及び処理液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、インクカートリッジとして用いることが好ましい。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。
<処理液>
本発明における処理液は、既述の黒色インク組成物中の成分と接触することで凝集体を形成し得る凝集剤を少なくとも1種含み、必要に応じて、さらに他の成分を用いて構成することができる。
(凝集剤)
処理液は、インク組成物中の成分を凝集させる凝集剤を含んでなる。本発明における凝集剤は、記録媒体上においてインク組成物と接触することにより、インク組成物を凝集(固定化)可能なものであり、固定化剤として機能する。例えば、処理液を記録媒体(好ましくは、塗工紙)に付与することにより記録媒体上に凝集剤が存在している状態で、インク組成物がさらに着滴して凝集剤に接触することにより、インク組成物中の成分を凝集させて、インク組成物を記録媒体上に固定化することができる。
前記インク組成物中の成分を固定化させる成分としては、酸性化合物、多価金属塩、カチオン性ポリマー等を挙げることができる。これらは1種単独でも、2種以上を併用することができる。
[酸性化合物]
酸性化合物としては、例えば、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、ポリアクリル酸、酢酸、グリコール酸、マロン酸、リンゴ酸、マレイン酸、アスコルビン酸、コハク酸、グルタル酸、フマル酸、クエン酸、酒石酸、乳酸、スルホン酸、オルトリン酸、メタリン酸、ピロリドンカルボン酸、ピロンカルボン酸、ピロールカルボン酸、フランカルボン酸、ピリジンカルボン酸、クマリン酸、チオフェンカルボン酸、ニコチン酸、およびこれらの化合物の誘導体、ならびにこれらの塩等が好適に挙げられる。上記の中でも、インク組成物を固定化し易いとの観点から、カルボン酸が好ましい。
これらの中でも、水溶性の高い酸性化合物が好ましい。また、インク組成物と反応してインク全体を固定化させる観点から、3価以下の酸性化合物が好ましく、2価以上3価以下の酸性化合物がより好ましい。
酸性化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
前記処理液が酸性化合物を含む場合、処理液のpH(25℃)は、0.1〜6.8であることが好ましく、0.5〜6.0であることがより好ましく、0.8〜5.0であることがさらに好ましい。
前記酸性化合物の含有量は、前記処理液の全質量に対し、40質量%以下であることが好ましく、15〜40質量%であることがより好ましい。酸性化合物の含有量を15〜40質量%とすることでインク組成物中の成分をより効率的に固定化することができる。
さらに酸性化合物の含有量は、前記処理液の全質量に対し、15質量%〜35質量%であることが好ましく、20質量%〜30質量%であることがより好ましい。
前記酸性化合物の塗工紙への付与量としては、インク組成物を凝集させるに足る量であれば特に制限はないが、インク組成物を固定化し易いとの観点から、0.5g/m〜4.0g/mであることが好ましく、0.9g/m〜3.75g/mであることがより好ましい。
[多価金属塩]
本発明における多価金属塩は、アルカリ土類金属、亜鉛族金属等の2価以上の金属を含む化合物であり、Ca2+、Cu2+、Al3+等の金属イオンの酢酸塩、酸化物等を挙げることができる。
本発明において、前記多価金属塩を含む処理液が付与された記録媒体(好ましくは、塗工紙)にインク組成物を吐出したときのインク組成物の凝集反応は、インク組成物中に分散した粒子、例えば、顔料に代表される着色剤や、自己分散性ポリマー粒子等の粒子の分散安定性を減じ、インク組成物全体の粘度を上昇させることで達成することができる。例えば、インク組成物中の顔料や、自己分散性ポリマー粒子などの粒子がカルボキシル基等の弱酸性の官能基を有するとき、当該粒子は前記弱酸性の官能基の働きにより分散安定化しているが、当該粒子の表面電荷を、多価金属塩と相互作用させることにより減じ、分散安定性を低下することができる。したがって、処理液に含まれる固定化剤としての多価金属塩は、凝集反応の観点で、価数が2価以上、すなわち多価であることが必要であり、2価以上の多価金属イオンからなる多価金属塩である。
以上の観点から、本発明における処理液に用いることのできる多価金属塩は、以下に示す多価金属イオンと陰イオンとの塩、ポリ水酸化アルミニウムおよびポリ塩化アルミニウムのいずれか1種以上であることが好ましい。
多価金属イオンとしては、例えば、Ca2+、Cu2+、Ni2+、Mg2+、Sr2+、Zn2+、Ba2+、Al3+、Fe3+、Cr3+、Co3+、Fe2+、La3+、Nd3+、Y3+、およびZr4+などが挙げられる。これら多価金属イオンを処理液中に含有させるためには、前記多価金属の塩を用いればよい。
塩とは、上記のような多価金属イオンと、これらのイオンに結合する陰イオンとから構成される金属塩のことであるが、溶媒に可溶なものであることが好ましい。ここで、前記溶媒とは、多価金属塩とともに処理液を構成する媒質であり、例えば、水や有機溶剤が挙げられる。
前記多価金属イオンと塩を形成するための好ましい陰イオンとしては、例えば、Cl、NO 、I、Br、ClO 、CHCOO、SO 2−などが挙げられる。
多価金属イオンと陰イオンとは、それぞれ単独種または複数種を用いて多価金属イオンと陰イオンとの塩を形成することができる。
上記以外の多価金属塩としては、例えば、ポリ水酸化アルミニウムおよびポリ塩化アルミニウムなどが挙げられる。
本発明においては、反応性や着色性、さらには取り扱いの容易さなどの点から、多価金属イオンと陰イオンとの塩を用いることが好ましく、多価金属イオンとしては、Ca2+、Mg2+、Sr2+、Al3+およびY3+から選ばれる少なくとも1種が好ましく、さらには、Ca2+が好ましい。
また、陰イオンとしては、溶解性などの観点から、NO が特に好ましい。
前記多価金属塩は、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。
前記多価金属塩の含有量は、前記処理液の全質量に対し、15質量%以上である。多価金属塩の含有量が15質量%以上とすることでより効果的にインク組成物中の成分を固定化することができる。
多価金属塩の含有量は、前記処理液の全質量に対し、15質量%〜35質量%であることが好ましく、20質量%〜30質量%であることがより好ましい。
前記多価金属塩の記録媒体への付与量としては、インク組成物を凝集させるに足る量であれば特に制限はないが、インク組成物を固定化し易いとの観点から、0.5g/m〜4.0g/mであることが好ましく、0.9g/m〜3.75g/mであることがより好ましい。
[カチオン性ポリマー]
カチオン性ポリマーとしては、ポリ(ビニルピリジン)塩、ポリアルキルアミノエチルアクリレート、ポリアルキルアミノエチルメタクリレート、ポリ(ビニルイミダゾール)、ポリエチレンイミン、ポリビグアニド、及びポリグアニドから選ばれる少なくとも1種のカチオン性ポリマーである。
カチオン性ポリマーは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記カチオン性ポリマーの中でも、凝集速度の観点で有利な、ポリグアニド(好ましくは、ポリ(ヘキサメチレングアニジン)アセテート、ポリモノグアニド、ポリメリックビグアニド)、ポリエチレンイミン、ポリ(ビニルピリジン)が好ましい。
前記カチオン性ポリマーの重量平均分子量としては、処理液の粘度の観点では分子量が小さい方が好ましい。処理液をインクジェット方式で記録媒体に付与する場合には、500〜500,000の範囲が好ましく、700〜200,000の範囲がより好ましく、更に好ましくは1,000〜100,000の範囲である。重量平均分子量は、500以上であると凝集速度の観点で有利であり、500,000以下であると吐出信頼性の点で有利である。但し、処理液をインクジェット以外の方法で記録媒体に付与する場合には、この限りではない。
前記処理液がカチオン性ポリマーを含む場合、処理液のpH(25℃)は、1.0〜10.0であることが好ましく、2.0〜9.0であることがより好ましく、3.0〜7.0であることがさらに好ましい。
カチオン性ポリマーの含有量は、前記処理液の全質量に対して、1質量%〜35質量%であることが好ましく、5質量%〜25質量%であることがより好ましい。
カチオン性ポリマーの塗工紙への付与量としては、インク組成物を凝集させるに足る量であれば特に制限はないが、インク組成物を固定化し易いとの観点から、0.5g/m〜4.0g/mであることが好ましく、0.9g/m〜3.75g/mであることがより好ましい。
本発明における処理液は、インク組成物を固定化し易いとの観点から、凝集剤として2価以上のカルボン酸または2価以上のカチオン性ポリマーを含むことが好ましい。特に好ましくは、2価以上のカチオン性ポリマーである。
本発明における処理液は、本発明の効果を損なわない範囲内で、更にその他の成分を含有することができる。その他の成分としては、例えば、乾燥防止剤(湿潤剤)、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、防錆剤、キレート剤等の公知の添加剤が挙げられる。
<画像形成方法>
本発明の画像形成方法は、本発明の黒色インク組成物を記録媒体上にインクジェット法により付与するインク付与工程と、前記黒色インク組成物の成分と接触して凝集体を形成し得る凝集剤を含む処理液を記録媒体上に付与する処理液付与工程と、を有する。本発明の画像形成方法は、必要に応じて、更に他の工程を有してよい。
本発明の画像形成方法は、既述の黒色インク組成物を用いることにより、画像品質に優れ、長期保存時の吐出安定性及び長時間停止後運転時の吐出安定性に優れる。さらに、本発明の画像形成方法は、耐擦過性、特に裏移り耐性に優れる。
(インク付与工程)
インク付与工程は、既述の黒色インク組成物を記録媒体上に付与する。本工程で用いるインク組成物の詳細及び好ましい態様は、本発明の黒色インク組成物について既述したとおりである。
本工程において、インク組成物を記録媒体上に付与する方法は、特に制限されないが、インクジェット法が好適である。
インクジェット法は、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に照射して放射圧を利用してインクを吐出させる音響インクジェット方式、及びインク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。
なお、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、無色透明のインクを用いる方式が含まれる。
インクジェット法で用いるインクジェットヘッドは、オンデマンド方式でもコンティニュアス方式でも構わない。また、吐出方式としては、電気−機械変換方式(例えば、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、シェアードウォール型等)、電気−熱変換方式(例えば、サーマルインクジェット型、バブルジェット(登録商標)型等)、静電吸引方式(例えば、電界制御型、スリットジェット型等)及び放電方式(例えば、スパークジェット型等)などを具体的な例として挙げることができるが、いずれの吐出方式を用いても構わない。
また、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。
インクジェット法としては、短尺のシリアルヘッドを用い、ヘッドを記録媒体の幅方向に走査させながら記録を行なうシャトル方式と、記録媒体の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直交する方向に記録媒体を走査させることで記録媒体の全面に画像記録を行なうことができ、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、キャリッジの移動と記録媒体との複雑な走査制御が不要になり、記録媒体だけが移動するので、シャトル方式に比べて記録速度の高速化が実現できる。本発明の画像形成方法は、これらのいずれにも適用可能であるが、一般にダミージェットを行なわないライン方式に適用した場合に、吐出精度及び画像の耐擦過性の向上効果が大きい。
インクジェットヘッドから吐出されるインクの液滴量としては、高精細な画像を得る観点で、1〜10pl(ピコリットル)が好ましく、1.5〜6plがより好ましい。また、画像のムラ、連続諧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り、このような場合でも本発明は好適に使用できる。
本発明においては、インク付与工程で付与されたインク組成物の溶媒の少なくとも一部を、乾燥により除去する加熱乾燥工程を設けてもよい。
加熱乾燥は、ヒータ等の公知の加熱手段やドライヤ等の送風を利用した送風手段、あるいはこれらを組み合わせた手段により行なえる。加熱方法としては、例えば、記録媒体のインク付与面と反対側からヒータ等で熱を与える方法や、記録媒体のインク付与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、これらの複数を組み合わせて加熱してもよい。
(処理液付与工程)
処理液付与工程は、インク組成物の成分と接触して凝集体を形成し得る凝集剤を含む処理液を、記録媒体上に付与する。本工程で用いる処理液の詳細及び好ましい態様は、本発明のインクセットについて既述したとおりである。
処理液の付与は、塗布法、インクジェット法、浸漬法などの公知の方法を適用して行なうことができる。塗布法としては、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、等を用いた公知の塗布方法によって行なうことができる。インクジェット法の詳細については、既述のとおりである。
処理液付与工程は、インク付与工程の前又は後のいずれに設けてもよい。本発明においては、処理液付与工程の後にインク付与工程を設けた態様が好ましい。具体的には、インク組成物を付与する前に、記録媒体上に予め、インク組成物中の顔料及び/又はポリマーの粒子を凝集させるための処理液を付与しておき、記録媒体上に付与された処理液に接触するようにインク組成物を付与する態様が好ましい。これにより、インクジェット記録を高速化でき、高速記録しても濃度、解像度の高い画像が得られる。
処理液の付与量としては、インク組成物を凝集可能であれば特に制限はないが、好ましくは、凝集剤の付与量が0.5〜4.0g/m以上となる量とすることができる。中でも、凝集剤の付与量が0.9〜3.75g/mとなる量が好ましい。凝集剤は、付与量が0.5g/m以上であるとインク組成物の種々の使用形態に応じ良好な高速凝集性が保てる。また、凝集剤の付与量が4.0g/m以下であることは、付与した記録媒体の表面性に悪影響(光沢の変化等)を与えない点で好ましい。
本発明においては、処理液付与工程後にインク付与工程を設け、処理液を記録媒体上に付与した後、インク組成物が付与されるまでの間に、記録媒体上の処理液を加熱乾燥する加熱乾燥工程を更に設けることが好ましい。インク付与工程前に予め処理液を加熱乾燥させることにより、滲み防止などのインク着色性が良好になり、色濃度及び色相の良好な可視画像を記録できる。
加熱乾燥は、ヒータ等の公知の加熱手段やドライヤ等の送風を利用した送風手段、あるいはこれらを組み合わせた手段により行なえる。加熱方法としては、例えば、記録媒体の処理液の付与面と反対側からヒータ等で熱を与える方法や、記録媒体の処理液の付与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、これらの複数を組み合わせて加熱してもよい。
(記録媒体)
本発明の画像形成方法で用いる記録媒体には、特に制限はなく、一般のオフセット印刷に用いられるセルロースを主体とする一般印刷用紙、インクジェット専用紙、写真専用紙、電子写真共用紙、フィルム、布帛、ガラス、金属、陶磁器等を用いることができる。
記録媒体としては、中でも、一般のオフセット印刷などに用いられる、いわゆる塗工紙が好ましい。塗工紙は、セルロースを主体とした一般に表面処理されていない上質紙や中性紙等の表面にコート材を塗布してコート層を設けたものである。塗工紙は、通常の水性インクを用いたインクジェット記録においては、比較的インクの吸収と乾燥が遅く、色濃度、画像の光沢、擦過耐性など、品質上の問題を生じやすいが、本発明の画像形成方法によれば、色濃度、光沢性、耐擦過性の良好な画像を得ることができる。特に、原紙と無機顔料を含むコート層とを有する塗工紙を用いるのが好ましく、原紙とカオリン及び/又は重炭酸カルシウムを含むコート層とを有する塗工紙を用いるのがより好ましい。具体的には、アート紙、コート紙、軽量コート紙、又は微塗工紙がより好ましい。
前記塗工紙としては、市販されているものを使用することができ、例えば、王子製紙(株)製「OK金藤+」及び三菱製紙(株)製「特菱アート」等のアート紙(A1)、王子製紙(株)製「OKトップコート+」及び日本製紙(株)製「オーロラコート」等のコート紙(A2、B2)、日本製紙(株)製「ユーライト」等のマットコート紙、王子製紙(株)製「OKコートL」及び日本製紙(株)製「オーロラL」等の軽量コート紙(A3)、王子製紙(株)製「OKエバーライトコート」及び日本製紙(株)製「オーロラS」等の微塗工紙、等が挙げられる。
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」及び「%」は質量基準である。
顔料分散液中の顔料の体積平均粒子径、及びラテックス中の自己分散性ポリマー粒子の体積平均粒子径は、ナノトラック粒度分布測定装置UPA−EX150(日機装(株)製)を用い、動的光散乱法により求めた。
[顔料分散液1の調製]
表面積が230m/gでDBP吸油量が70ml/100gのカーボンブラック70g、C.I.ピグメントブルー15:3 15g、C.I.ピグメントレッド122 10g、C.I.ピグメントイエロー74 5gを水500gに混合して、ミキサーで5分間分散した。得られた液を攪拌装置の付いた3Lのガラス容器に入れ、攪拌しながら次亜塩素酸ナトリウム(有効塩素濃度11%)500gを滴下して、攪拌しながら10分間煮沸して湿式酸化を行った。得られた分散原液をガラスフィルターにて吸引ろ過して、さらに水で洗浄した。得られたウェットケーキを水5kgに再分散して、UF膜により電導度が2mS/cmになるまで脱塩・精製した。その後、顔料濃度が15%になるまで濃縮して、顔料分散液1を調製した。顔料分散液1中の顔料の体積平均粒子径は101nmであった。
[顔料分散液2の調製]
表面積が230m/gでDBP吸油量が70ml/100gのカーボンブラック70g、C.I.ピグメントブルー15:3 15g、C.I.ピグメントレッド122 10g、C.I.ピグメントイエロー74 5gを水500gに混合して、ミキサーで5分間分散した。得られた液を攪拌しながら、オゾン濃度7.5%のオゾン含有ガスを550ml/minで導入した。得られた分散原液をガラスフィルターにて吸引ろ過して、顔料濃度が15%になるまで濃縮を行った。このとき、0.1mol/lの水酸化ナトリウム溶液を添加し、分散原液をpH9に調整しながら、濃縮を行った。このようにして、顔料分散液2を調製した。顔料分散液2中の顔料の体積平均粒子径は91nmであった。
[顔料分散液3の調製]
表面積が230m/gでDBP吸油量が70ml/100gのカーボンブラック100gをミキサーで5分間分散した。得られた液を攪拌装置のついた3Lのガラス容器に入れ、攪拌しながら次亜塩素酸ナトリウム(有効塩素濃度11%)500gを滴下して、攪拌しながら10分間煮沸して湿式酸化を行った。得られた分散原液をガラスフィルターにて吸引ろ過して、さらに水で洗浄した。得られたウェットケーキを水5kgに再分散して、UF膜により電導度が2mS/cmになるまで脱塩・精製した。その後、顔料濃度が15%になるまで濃縮して、顔料分散液3を調製した。顔料分散液3中の顔料の体積平均粒子径は87nmであった。
[顔料分散液4の調製]
C.I.ピグメントブルー15:3 50g、C.I.ピグメントレッド122 33.3g、C.I.ピグメントイエロー74 16.7gを水500gに混合して、ミキサーで5分間分散した。得られた液を攪拌装置のついた3Lのガラス容器に入れ、攪拌しながら次亜塩素酸ナトリウム(有効塩素濃度11%)500gを滴下して、攪拌しながら10分間煮沸して湿式酸化を行った。得られた分散原液をガラスフィルターにて吸引ろ過して、さらに水で洗浄した。得られたウェットケーキを水5kgに再分散して、UF膜により電導度が2mS/cmになるまで脱塩・精製した。その後、顔料濃度が15%になるまで濃縮して、顔料分散液4を調製した。顔料分散液4中の顔料の体積平均粒子径は110nmであった。
[顔料分散液5の調製]
C.I.ピグメントブルー15:3 50g、C.I.ピグメントレッド122 33.3g、C.I.ピグメントイエロー74 16.7gを水500gに混合して、ミキサーで5分間分散した。得られた液を攪拌しながら、オゾン濃度7.5%のオゾン含有ガスを550ml/minで導入した。得られた分散原液をガラスフィルターにて吸引ろ過して、顔料濃度が15%になるまで濃縮を行った。このとき、0.1mol/lの水酸化ナトリウム溶液を添加し、分散原液をpH9に調整しながら、濃縮を行った。このようにして、顔料分散液5を調製した。顔料分散液5中の顔料の体積平均粒子径は98nmであった。
[顔料分散液6の調製]
C.I.ピグメントブルー15:3 100gをミキサーで5分間分散した。得られた液を攪拌装置のついた3Lのガラス容器に入れ、攪拌しながら次亜塩素酸ナトリウム(有効塩素濃度11%)500gを滴下して、攪拌しながら10分間煮沸して湿式酸化を行った。得られた分散原液をガラスフィルターにて吸引ろ過して、さらに水で洗浄した。得られたウェットケーキを水5kgに再分散して、UF膜により電導度が2mS/cmになるまで脱塩・精製した。その後、顔料濃度が15%になるまで濃縮して、顔料分散液6を調製した。顔料分散液6中の顔料の体積平均粒子径は98nmであった。
[顔料分散液7の調製]
C.I.ピグメントレッド122 100gをミキサーで5分間分散した。得られた液を攪拌装置のついた3Lのガラス容器に入れ、攪拌しながら次亜塩素酸ナトリウム(有効塩素濃度11%)500gを滴下して、攪拌しながら10分間煮沸して湿式酸化を行った。得られた分散原液をガラスフィルターにて吸引ろ過して、さらに水で洗浄した。得られたウェットケーキを水5kgに再分散して、UF膜により電導度が2mS/cmになるまで脱塩・精製した。その後、顔料濃度が15%になるまで濃縮して、顔料分散液7を調製した。顔料分散液7中の顔料の体積平均粒子径は87nmであった。
[顔料分散液8の調製]
C.I.ピグメントイエロー74 100gをミキサーで5分間分散した。得られた液を攪拌装置のついた3Lのガラス容器に入れ、攪拌しながら次亜塩素酸ナトリウム(有効塩素濃度11%)500gを滴下して、攪拌しながら10分間煮沸して湿式酸化を行った。得られた分散原液をガラスフィルターにて吸引ろ過して、さらに水で洗浄した。得られたウェットケーキを水5kgに再分散して、UF膜により電導度が2mS/cmになるまで脱塩・精製した。その後、顔料濃度が15%になるまで濃縮して、顔料分散液8を調製した。顔料分散液8中の顔料の体積平均粒子径は105nmであった。
[顔料分散液9の調製]
フェニルエチルメタクリレート/メタクリル酸/メチルメタクリレートの共重合体(質量比48/42/10)のメチルエチルケトン溶液(固形分濃度35%)20.7g、表面積が230m/gでDBP吸油量が70ml/100gのカーボンブラック12.0g、1mol/lの水酸化カリウム溶液10.5g、メチルエチルケトン7.0g、及びイオン交換水49.8gを混合し十分に攪拌した後、ビーズミル分散機にて分散した。その後、エバポレータを用いてメチルエチルケトンを分離し、遠心分離を行い、顔料濃度が15%になるように調液して、顔料分散液9を調製した。顔料分散液9中の顔料の体積平均粒子径は97nmであった。
[顔料分散液10の調製]
フェニルエチルメタクリレート/メタクリル酸/メチルメタクリレートの共重合体(質量比48/42/10)のメチルエチルケトン溶液(固形分濃度35%)20.7g、C.I.ピグメントブルー15:3を12.0g、1mol/lの水酸化カリウム溶液10.5g、メチルエチルケトン7.0g、及びイオン交換水49.8gを混合し十分に攪拌した後、高圧分散機にて分散した。その後、エバポレータを用いてメチルエチルケトンを分離し、遠心分離を行い、顔料濃度が15%になるように調液して、顔料分散液10を調製した。顔料分散液10中の顔料の体積平均粒子径は88nmであった。
[顔料分散液11の調製]
上記の顔料分散液10の調製と同様の方法で、ただし、顔料をC.I.ピグメントレッド122に換え、顔料分散液11を調製した。顔料分散液11中の顔料の体積平均粒子径は92nmであった。
[顔料分散液12の調製]
上記の顔料分散液10の調製と同様の方法で、ただし、顔料をC.I.ピグメントイエロー74に換え、顔料分散液12を調製した。顔料分散液12中の顔料の体積平均粒子径は86nmであった。
[ラテックス溶液PL−01の調製]
水120gに、ラテムルASK((株)花王製、カルボン酸塩系乳化剤)19.8g、5mol/L水酸化ナトリウム水溶液6g、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩0.3gを加え、均一に溶解させた。得られた溶液を70℃に加熱し、窒素気流下に、スチレン25.9gとブチルアクリレート26.3gとアクリル酸5.1gのモノマー混合物を2時間かけて添加した。その後、70℃で2時間、80℃で3時間加熱した。室温に冷却後、pHが9前後になるように、攪拌しながら1mol/L水酸化ナトリウム水溶液を加えて、ラテックス溶液PL−01を得た。ラテックス溶液PL−01中の自己分散性ポリマー粒子(スチレン/ブチルアクリレート/アクリル酸共重合体、質量比45/46/9)の体積平均粒子径は115nmであり、固形分は33%であった。
[水性インクの調製]
得られた顔料分散液1〜12及びラテックス溶液PL−01を用い、下記表1に示す組成にてインク1〜12を調製した。
なお、表1中、Kはカーボンブラック、CはC.I.ピグメントブルー15:3、MはC.I.ピグメントレッド122、YはC.I.ピグメントイエロー74をそれぞれ意味する。オルフィンE1010は、アセチレングリコール系界面活性剤(日信化学工業(株)製)である。
Figure 2012031272
[処理液1の調製]
下記の「処理液1の組成」に示す成分を混合して、処理液1を調製した。pHメーター(東亜DKK(株)製WM−50EG)にて、処理液1のpH(25℃)を測定したところ、1.2であった。
「処理液1の組成」
・Vantocil IB(ポリグアニジン、アビシア社製) 4.0部
・トリメチロールプロパン 10.0部
・オルフィンE1010 1.0部
(アセチレングリコール系界面活性剤、日信化学工業(株)製)
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール 2.0部
・デヒドロ酢酸ナトリウム 0.2部
・イオン交換水 総量が100部となる残部
[処理液2の調製]
下記の「処理液2の組成」に示す成分を混合して、処理液2を調製した。pHメーター(東亜DKK(株)製WM−50EG)にて、処理液2のpH(25℃)を測定したところ、1.2であった。
「処理液2の組成」
・DL−リンゴ酸(和光純薬工業(株)製) 18部
・ジエチレングリコールモノブチルエーテル(和光純薬工業(株)製) 10部
・エマルゲンP109(ノニオン性界面活性剤、花王(株)製) 1部
・イオン交換水 総量が100部となる残部
<実施例1〜8、及び比較例1〜5>
上記で得られたインク1〜12のいずれか1つと処理液1又は2とを組み合せて、インクセットを作製し、下記の評価項目について評価した。評価結果を下記表2に示す。
(インクの保存安定性)
調製直後のインク粘度を、粘度計VISCONIC ELD(TOKYO KEIKI製)を用いて30℃の条件下で測定した。次いで、密閉容器に収容したインクを60℃下で2週間経時した後、同様にしてインク粘度を測定した。
調製直後と熱経時後のインク粘度を比較し、粘度変化が小さいほどインクの保存安定性が高く、良好である。
(色調)
インクジェット記録装置として、600dpi、256ノズルの試作プリントヘッド(ピエゾ素子)を備えたインクジェット装置を用意し、これにインクセットを装填した。インクセット中の処理液とインクとを、各々別個のヘッドからこの順に記録媒体上に吐出し、印画濃度を7段階に変化させた画像を形成した。記録媒体には、FX−L紙(富士ゼロックス(株)製)を用いた。
ベタ画像部分(7段階目)と打滴密度の低いグレー画像部分(2〜3段階目)を目視観察し、下記の評価基準に従って黒色の色調を評価した。B評価以上が実用に耐え得るレベルである。
−評価基準−
A:ベタ画像部分は黒々としており、グレー画像部分も鮮明なグレーが表現されていた。
B:ベタ画像部分は黒々としているが、グレー画像部分は若干茶色味を帯びていた。
C:ベタ画像部分とグレー画像部分、共に赤みがかっていた。
(吐出安定性)
前記インクジェット装置にインクセットを装填し、インクセット中の処理液とインクとを、各々別個のヘッドから、60分間連続吐出した。その後、メンテナンス作業として、ヘッドをクリーンワイパーFF−390c((株)クラレ製)を用いて、圧力15kPaで10秒間加圧しワイピングを行った。その後、処理液とインクとを、各々別個のヘッドからこの順にFX−L紙に5分間連続吐出し、画像を形成した。吐出終了後5分経過後に画像(5cm×5cm)を目視観察し、下記の評価基準に従って評価した。C評価以上が実用に耐え得るレベルである。
−評価基準−
A:白抜けの発生はみられなかった。
B:白抜けの発生が2箇所以下であった。
C:白抜けの発生が3箇所以上5箇所以下であった。
D:白抜けの発生が6箇所以上10箇所以下であった。
E:白抜けの発生が10箇所超であった。
(耐擦過性)
色調の評価における画像の形成方法と同様にして画像を形成した。形成直後のベタ画像部分に対して、文鎮に貼り付けた未印画のFX−L紙(富士ゼロックス(株)製)にて、押さえつけることなく3往復擦った後、画像部分と、FX−L紙の画像との接触部分について目視観察し、下記の評価基準に従って評価した。B評価以上が実用に耐え得るレベルである。
−評価基準−
A:画像部分にまったく変化がなく、擦った紙への着色剤の移り(裏移り)は見られなかった。
B:画像部分にわずかな痕跡があり、擦った紙への着色剤の移り(裏移り)は擦り面の端の部分のみに見られた。
C:画像部分がけずれており、擦った紙への着色剤の移り(裏移り)は擦り面全体に見られた。
Figure 2012031272
上記表2に示すとおり、本発明のインクは、熱経時後の粘度変化が小さく、長期保存時の保存安定性に優れる。本発明のインクは、60分間連続吐出後の不吐出が少なく、吐出安定性に優れる。本発明のインクは、黒色の色調が良好である。本発明のインクは、耐擦過性が良好である。

Claims (7)

  1. 水系媒体と、自己分散型カーボンブラックと、自己分散型フタロシアニン顔料、自己分散型キナクリドン顔料、および自己分散型アゾ顔料から選ばれる少なくとも1種の自己分散型着色顔料と、自己分散性ポリマー粒子と、を含む黒色インク組成物。
  2. 前記自己分散型着色顔料は、自己分散型フタロシアニン顔料と、自己分散型キナクリドン顔料と、自己分散型アゾ顔料とを含む請求項1に記載の黒色インク組成物。
  3. 前記自己分散型カーボンブラックおよび前記自己分散型着色顔料は、原料となるカーボンブラックおよび着色顔料が、同一の酸化剤によって酸化処理されたものである請求項1または請求項2に記載の黒色インク組成物。
  4. 前記自己分散型カーボンブラックおよび前記自己分散型着色顔料は、原料となるカーボンブラックおよび着色顔料の混合物が酸化処理されたものである請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の黒色インク組成物。
  5. 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の黒色インク組成物と、前記黒色インク組成物の成分と接触して凝集体を形成し得る凝集剤を含む処理液と、を有するインクセット。
  6. 前記凝集剤は、2価以上のカルボン酸または2価以上のカチオン性ポリマーである請求項5に記載のインクセット。
  7. 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の黒色インク組成物を記録媒体上にインクジェット法により付与するインク付与工程と、
    前記黒色インク組成物の成分と接触して凝集体を形成し得る凝集剤を含む処理液を記録媒体上に付与する処理液付与工程と、
    を有する画像形成方法。
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