JP2013166364A - 画像記録方法及び画像記録物 - Google Patents

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Abstract

【課題】インク非吸収性又は低吸収性の記録基材との密着性が良好であり、耐擦過性に優れた画像が得られる画像記録方法を提供する。
【解決手段】ポリマー粒子と、少なくとも1つのヒドロキシル基を有するアミン化合物と、着色剤と、水と、を含有する水系インクを、非吸収性又は低吸収性の記録基材の上に付与するインク付与工程を有する。
【選択図】なし

Description

本発明は、画像記録方法及び画像記録物に関する。
近年、画像を記録する方法は、多種多様に亘って普及している状況にあり、いずれの方法においても高品位の画像が得られることが求められている。このうち、インクジェット法を利用した画像記録法として、インクジェットヘッドに設けられた多数のノズルからインクを液滴状に吐出することによって記録を行なう方法が知られている。この方法は、高速での画像形成が可能であり、多種多様な記録媒体に対して高品位の画像を記録し得ること等から広く利用されている。
インク材料の含有成分の1つである着色剤には、顔料が広く用いられており、顔料は水などの媒体中に分散されて用いられる。顔料を分散させて用いる場合、分散させたときの分散粒径や分散後の安定性、サイズ均一性、吐出ヘッドからの吐出性、及び画像濃度などが重要であり、これらを向上させる技術の検討が種々行なわれている。
一方で、インクジェット法により画像を記録する場合、記録された画像の耐久性は、品質の観点で重要な性質の1つである。
画像の耐久性を示す性質のうち、耐擦性を向上させることが試みられている。例えば、インクの膜を固める目的で、インク中に水性樹脂エマルジョンを含有するインクジェット記録用インクが開示されている(例えば、特許文献1参照)。さらに、画像の滑り性を高めて見かけ上の耐擦性を向上させる狙いで、ワックス粒子を用いることが知られている。例えば、樹脂粒子とワックス粒子とを含有する樹脂インクを色インクと共に用いて、インク非吸収性あるいは低吸収性の記録媒体にインクジェット記録を行なう印刷方法が試みられ(例えば、特許文献2参照)、記録媒体のインク吸収性によらず画質と耐擦性に優れるとされている。
一方、インクとの密着性を向上させるため、基材に前処理を行なうことも広く知られており、例えば、不織布繊維ウェブに対してコロナ処理等の表面処理を行なう例が開示されている(例えば、特許文献3参照)。ところが、コロナ処理等の表面処理を行なうと、少なからず基材の表面が荒れる等して、記録物としての品質は劣化する場合が多い。
また、インクの射出性、光沢、メンテナンス性の観点から、顔料及び樹脂とともに水溶性アルカノールアミンを含有する水性インクジェット記録インクが開示されている(例えば、特許文献4参照)。このほか、保湿、目詰まり防止の目的でトリエタノールアミンを用いたインク組成物(例えば、特許文献5)や、光沢付与剤としてトリアルカノールアミンを用いたインクジェット記録用インクセットが開示されている(例えば、特許文献6参照)。
特開2006−249203号公報 特開2010−105187号公報 特表2011−513049号公報 特開2010−270322号公報 特開2005−126729号公報 特開2009−172971号公報
ポリプロピレン等の非吸収性又は低吸収性の樹脂シートや、ポリプロピレン等の非吸収性又は低吸収性の合成繊維(樹脂繊維)を用いた不織布を記録基材とし、これらにインク画像を形成する場合、このような樹脂シートや合成繊維自体はインクを吸収しないため、インクが記録基材に固定化され難い。そのため、引っ掻きや擦れ等で画像が剥離する、又は脱落する、画像の耐擦性に劣る等、画像品質も損なわれやすい。
上記従来の技術のうち、水性樹脂エマルジョンを用いたインクジェット記録用インクでは、画像はポリマー粒子を含んで形成される。しかしながら、上記のような非吸収性又は低吸収性の記録基材(不織布など)上に、水性樹脂エマルジョンを用いたインクジェット記録用インクを用いて画像を記録しようとすると、必ずしも耐擦性の点では満足されるものではない。上記のような記録基材は、一般にインクとの密着性が悪いことが知られており、ただ単にインクにポリマー粒子とワックス粒子を含ませるのみでは、必ずしも充分な耐擦性を有する画像は得られない。
また、インクの例としてトリエタノールアミン等が含有された組成もみられる。しかしながら、ポリマー粒子を含む水系インクを用いる例で、かつ該水系インクとの密着が極めて悪いとされる上記のような非吸収性又は低吸収性の樹脂シートや不織布等に記録する場合の、画像における耐擦性及び密着性に着目した例はない。
本発明は、上記に鑑みなされたものであり、インク非吸収性又は低吸収性の記録基材(樹脂シートや樹脂繊維で形成された不織布等)との間の密着性、及び耐擦過性に優れた画像が得られる画像記録方法、並びに、耐擦過性及び記録基材との密着性に優れた画像を有する画像記録物を提供することを目的とし、該目的を達成することを課題とする。
本発明は、ポリプロピレン等の非吸収性又は低吸収性の樹脂シートやポリプロピレン等の非吸収性又は低吸収性の繊維を用いた不織布等を記録基材として画像を記録するにあたり、このような基材は、通常画像の記録に用いられる普通紙やインクジェット専用紙等に比べてインク吸収性のみならず画像との密着性に乏しい。このような記録基材への記録に用いるインクに、ポリマー粒子に加えて、アミン構造及びヒドロキシル基を併せ持つアミン化合物を含有させた組成は、従来のインク及び記録媒体の組み合わせ態様と比較して、画像の記録基材に対する密着性が飛躍的に改善されるとの知見を得た。本発明は、かかる知見に基づいて達成されたものである。
上記の課題を達成するための画像記録方法および画像記録物は、以下の通りである。
<1> ポリマー粒子と、少なくとも1つのヒドロキシル基を有するアミン化合物と、着色剤と、水と、を含有する水系インクを、非吸収性又は低吸収性の記録基材の上に付与するインク付与工程を有する画像記録方法である。
<2> インク付与工程は、水系インクを60pl以上120pl以下のインク滴量にて記録基材にインクジェット法により吐出して行なう<1>に記載の画像記録方法である。
<3> アミン化合物は、下記一般式(1)で表される化合物である<1>又は<2>に記載の画像記録方法である。
式中、Xは、炭素数1〜10のアルキレン基、又は炭素数1〜10のアルキレンオキシアルキレン基を表す。nは、1又は2を表す。n=1の場合、A及びBは、各々独立に水素原子又はアルキル基を表し、特にA及びBが各々独立にヒドロキシアルキル基を表す態様が好ましい。BとA、又はBとXは、互いに結合して連結されていてもよい。n=2の場合、Aはアルキレン基又はアルキルアミン基を表し、Bは水素原子又はアルキル基を表し、BとXとは互いに結合して連結されていてもよい。
<4> アミン化合物中のヒドロキシル基数が1以上10以下である<1>〜<3>のいずれか1つに記載の画像記録方法である。
<5> 水系インクは、更に、ワックス粒子を含有する<1>〜<4>のいずれか1つに記載の画像記録方法である。
<6> ポリマー粒子は、ポリウレタンを含む粒子である<1>〜<5>のいずれか1つに記載の画像記録方法である。
<7> 着色剤が顔料であり、水系インクは、更に、顔料を分散させる分散剤を含有する<1>〜<6>のいずれか1つに記載の画像記録方法である。
<8> 記録基材が、非吸収性又は低吸収性の繊維材料の集合体である<1>〜<7>のいずれか1つに記載の画像記録方法である。
<9> 繊維材料が、ポリマー繊維である<8>に記載の画像記録方法である。
<10> インク付与工程で付与された水系インクを乾燥し、記録基材上に水系インクを定着させる乾燥定着工程を更に有する<1>〜<9>のいずれか1つに記載の画像記録方法である。
<11> 非吸収性又は低吸収性の記録基材と、記録基材上に設けられ、ポリマーと、少なくとも1つのヒドロキシル基を有するアミン化合物と、着色剤と、を含むインク画像と、を有する画像記録物である。
本発明によれば、インク非吸収性又は低吸収性の記録基材(樹脂シートや樹脂繊維で形成された不織布等)との間の密着性、及び耐擦過性に優れた画像が得られる画像形成方法が提供される。また、本発明によれば、耐擦過性及び記録基材との密着性に優れた画像を有する画像記録物が提供される。
不織布(記録基材)に水系インクが打滴された際のインクの拡がり及び繊維への付着を概念的に示す概念図である。 シート(記録基材)に水系インクが打滴された際のインクの拡がりを概念的に示す概念図である。
以下、本発明の画像記録方法、及びこれにより得られた画像記録物について、詳細に説明する。
<画像記録方法>
本発明の画像記録方法は、ポリマー粒子と、少なくとも1つのヒドロキシル基を有する、アミン化合物と、着色剤と、水と、を含有する水系インクを、非吸収性又は低吸収性の記録基材の上に付与するインク付与工程を設けて構成されている。また、本発明の画像記録方法は、インク付与工程で付与された水系インクを乾燥し、記録基材上に水系インクを定着させる乾燥定着工程を設けて好適に構成することができ、さらに必要に応じて他の工程を設けて構成されてもよい。
本発明においては、インクジェット記録に一般的に用いられる、主としてパルプで構成された記録用紙(普通紙、インクジェット専用紙、塗工紙など)ではなく、インク非吸収性又は低吸収性のシート材やフィルム材(例えばポリプロピレン、ポリエチレンなどのシート材やフィルム材)や、インク非吸収性又は低吸収性の繊維(例えばポリプロピレン、ポリエチレンなどの樹脂繊維)で形成された不織布等を、記録基材として用いる。このような記録基材へ画像を記録する場合に、付与されるインクが、ポリマー粒子に加えて、アミン構造とヒドロキシル基(OH基)とを有するアミン化合物を含有していることで、従来のインク及び記録基材の組み合わせ態様に比べて、普通紙等に記録されるよりも著しく弱い画像の耐擦過性がより高められる。また、一般に水系インクとの密着が悪いとされるインク非吸収性又は低吸収性の記録基材との間の密着性により優れる。このような耐擦過性及び密着性は、特にインク滴量を60pl以上の比較的多滴量とした場合により顕著に現れる。
アミン構造を持たないがヒドロキシル基を有する化合物(グリセリン等)を含む組成は従来から知られている。しかしながら、アミン構造及びヒドロキシル基をともに持たない化合物では、本発明と同様の効果は期待できないばかりか、むしろ密着性及び耐擦過性は劣化する。この点から、ポリマー粒子に加えて、アミン構造とヒドロキシル基とを併せ持つアミン化合物を選択的に含有する組成は、インク非吸収性又は低吸収性の記録基材への記録用途において有用といえる。
また、本発明によれば、画像の手触り感などの風合い(例えば画像の柔らかさや粘つきが少ない等)をも高めることができ、品質の高い画像の形成に有用である。
[インク付与工程]
本発明におけるインク付与工程は、ポリマー粒子と、少なくとも1つのヒドロキシル基を有するアミン化合物と、着色剤と、水と、を含有する水系インクを、非吸収性又は低吸収性の記録基材の上に付与する。水系インクの付与は、インクを記録基材の上に画像を記録する任意の方法から選択して行なえる。中でも、版が要らないため小ロット印刷でも、コストが低く抑えられること、及び凸凹のある表面を有する繊維状の記録基材に対しても印刷が可能であること等から、インクジェット法による方法が好適である。本発明における水系インクの詳細については、後述する。
水系インクの記録基材への付与は、インクジェット法により好適に行なうことができる。インクジェット法による場合、インクは所望の領域に選択的に付与される。
インクジェット法としては、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。
インクジェット法により記録基材の上にインクを付与する場合、付与方式としては、マルチパスでも1パスでもよいが、高速記録の観点からは1パス又は2パスが好ましい。ここで、1パスとは、記録基材の搬送方向と交差する方向(記録素子の配列方向)について1回の吐出でその方向における走査領域に形成すべきドット(インク滴)の全てを形成して記録する記録方法をいう。この場合、記録時に搬送される記録基材の搬送方向と交差する基材幅方向に該基材幅長に対応した長さの吐出ヘッド(記録素子が配列されているラインヘッド)が設けられ、該吐出ヘッドに設けられた複数の吐出孔から主走査方向に同時にインクを吐出するものである。これは、いわゆるライン方式と呼ばれ、記録素子の配列方向と交差する方向(主走査方向)に記録基材を走査することで記録基材の全面に画像の記録が行なえる。短尺のシリアルヘッドを記録基材の幅方向(主走査方向)に走査しながら記録するシャトル方式のようなキャリッジ等の搬送系が不要である。また、2パスとは、走査領域に形成するドットを2回の吐出により形成して記録する方法である。
記録基材に付与するインク滴量は、求められる耐擦過性、密着性、及び必要に応じて画像部の風合いを満足し得る範囲であれば、特に制限はなく、画像の種類や記録基材の種類、画像濃度などの観点を考慮して、任意のインク滴量を選択すればよい。
本発明においては、特に非吸収性又は低吸収性の記録基材上に記録される画像の耐擦過性、密着性がより効果的に高められる点で、インク滴量は、60pl以上120pl以下の範囲が好ましい。この中では、同様の理由から、インク滴量は70pl以上110pl以下の範囲がより好ましく、70pl以上100pl以下の範囲が更に好ましい。インク滴量が60pl以上であることで、定着後にインク領域が確保されて剥がれ難く、画像の基材に対する密着が良好になり、耐擦過性もより向上する。また、インク滴量が120pl以下であることで、基材表面上での液滴の乾燥が良好に維持でき、画像滲みの発生が防止される。
また、記録基材に付与するインク滴の直径(着弾前の直径)は、48μm〜61μmが好ましく、51μm〜59μmがより好ましい。なお、インク滴の直径は、高速度カメラ(例えば、島津製作所製のHyper Vision HPV−2A)による液滴観察で直接測定することができる。
水系インクの粘度(30℃)としては、インクタンクから記録ヘッドに安定的にインク供給する観点から、4〜20mPa・sが好ましく、より好ましくは6〜16mPa・sである。
例えば、各色あたりの解像度は、100dpi(dot per inch)以上が好ましく、インク粘度が4〜20mPa・s(30℃)であることが好ましい。解像度は、高画質の観点から200dpi以上が望ましい。
本発明においては、地球環境を損なわない点や画像記録時の作業環境を損なわない点で、水系インクが用いられる。水系インクは、一般にインク非吸収性又は低吸収性のシート材やフィルム材や、インク非吸収性又は低吸収性の繊維で形成された不織布等への吸収性が乏しく、記録基材との密着性が得られにくいところ、本発明におけるインクは上記のようにポリマー粒子と、アミン構造及びヒドロキシル基を併せ持つアミン化合物と、を含有していることで、耐擦過性が良好で密着性に優れた画像が得られる。
一例として、不織布にインクジェット法によりインクを打滴して画像を記録する場合の画像形成性を、シート紙と対比して述べる。ポリプロピレン等の繊維の集合体である不織布にインクが付与された場合、インクは不織布内に吸収されるが、不織布を形成する繊維自体はインク吸収性が乏しいため、図1に示されるように、不織布13に着滴したインク滴11の一部は、繊維に付着して繊維表面に残って着色部を形成するものの、付着保持しきれない滴量分は分離して材料深部にさらに染み込んでいく。一方、一般にインクジェット記録に広く用いられているシート紙(普通紙等)等では、シートをなすパルプ等の材料自体がインクを吸収するため、付与されたインクは図2に示されるように、シート23の表面にインク滴11が着滴後、シートの厚み方向だけでなく面方向に拡がりつつ、紙中の空間部分に入り込んで面積のある着色部25ができるので、固定化されやすい。つまり、不織布では、図1のように吸収性の乏しい繊維表面に存在するが、水系インクが吸収されないために、インク滴が繊維表面と作用しない限りは着滴位置に固定化され難い傾向がある。本発明においては、インク中にポリマー粒子を含めるのみならず、アミン構造及びヒドロキシル基を併せ持つアミン化合物を含有させて、ポリマー粒子と記録基材との間の橋渡しを形成することで、インク中のポリマー粒子とポリプロピレン等の記録基材との間の密着を助ける。これにより、画像の耐擦過性も向上する。
−水系インク−
本発明における水系インクは、ポリマー粒子と、少なくとも1つのヒドロキシル基を有するアミン化合物と、着色剤と、水と、を少なくとも含有する組成に構成される。本発明における水系インクは、必要に応じて、更に、顔料の分散剤や、ワックス、有機溶剤、界面活性剤、その他の添加剤等の成分を用いて構成することができる。
(ポリマー粒子)
本発明における水系インクは、ポリマー粒子の少なくとも1種を含有する。ポリマー粒子を含有することで、画像の記録基材との密着性及び耐擦過性が向上する。
ポリマー粒子としては、例えば、熱可塑性、熱硬化性、もしくは変性の、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリアミド系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリビニル系樹脂(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、ポリエステル系樹脂(例:フタル酸樹脂等)、アミノ系材料(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、尿素樹脂等)、あるいはそれらの共重合体又は混合物などの樹脂の粒子が挙げられる。
ポリマー粒子としては、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。また、2種以上のポリマーを混合して構成されたポリマー粒子あるいは2種以上のモノマーが結合して構成されたポリマー粒子を使用してもよい。
上記のうち、ポリマー粒子としては、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂が好ましく、より好ましくはポリウレタン系樹脂およびアクリル系樹脂である。中でも、下記の観点から、ポリウレタン系樹脂が特に好ましい。
ポリウレタン系樹脂が好ましい理由としては、下記のように推定される。すなわち、
ポリウレタン系樹脂は、ポリマー間で水素結合のような強固な相互作用が可能なウレタン部位と、ポリマー間での相互作用が比較的弱い非ウレタン部位とから形成されており、インクの膜が形成される際に、ミクロな構造として、相互作用が比較的強い部位と比較的弱い部位とがそれぞれ寄り集まって、海−島構造を構築して、これによりポリウレタンが柔軟性を有するものと推定される。ポリウレタンは、このように本質的に柔軟性を持つため、高いTgを有するポリマー粒子を使用することが可能であり、従来知られているような低いTgを有するポリマー粒子を使用した例に比べて、柔軟性と強度を有し、耐擦過性に優れたインク膜(インク画像)を形成できるものと推察される。
したがって、特に耐擦過性が得られ難い「非吸収性又は低吸収性の繊維材料の集合体である記録基材」を用いた場合も有利である。
また、水系インクの連続吐出性及び吐出安定性をより高める観点から、ポリウレタン系樹脂の粒子が好ましい。ポリウレタン系樹脂は、アクリル系ポリマーに比べ、光分解による劣化が起こり難いため、ポリウレタン系樹脂を含む水系インクを用いた画像は耐光性に優れる。
ポリウレタン系樹脂の粒子としては、下記UP−1〜UP−4で表される樹脂の少なくとも1種を含む粒子が好適である。
UP−1〜UP−4において、Rは脂肪族基又は芳香族基である。Rは−(CH)−COOH又は−(CHCHO)−CHであり、mは1〜10の整数であり、pは1〜100の整数である。XはNH又はOである。nは任意の自然数である。
UP−1〜UP−4で表されるポリウレタン系樹脂は、樹脂中に架橋結合が存在する態様が好ましい。このことにより、ポリウレタン系樹脂の粒子の剪断安定性が向上する。また、UP−1〜UP−4で表されるポリウレタン系樹脂は、ポリウレタン系樹脂の粒子の分散安定性が向上する観点から、樹脂中に酸性基を含む態様が好ましい。
UP−1〜UP−4で表されるポリウレタン系樹脂及びその好ましい態様を製造する方法としては、特に制限されないが、例えば、特開2006−241457号公報に記載の製造方法が好適である。すなわち、イソシアネート化合物とアニオン界面活性剤とを含むエマルションを調製し、そこに二官能性、三官能性又は多官能性の反応剤を添加して撹拌し、ウレタン樹脂を生成させる製造方法である。
また、本発明におけるポリマー微粒子としては、下記の一般式(PU−1)で表される構造を有するポリウレタンであることが特に好ましい。
ここで、Rは、脂肪族基、又は芳香族基を表し、Rは、ジオール化合物の残基を表す。残基としては、アルキレン基、ポリエーテル基、ポリエステル基、ポリカーボネート基、及びポリカプロラクトン基から選ばれることが好ましい。
で表される脂肪族基としては、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、水素化m−キシレンジイソシアネート(H6XDI)、水素化ジフェニルメタンジイソシアネート(H12MDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)などに由来する2価の基が挙げられる。
で表される芳香族基としては、m−キシレンジイソシアネート(XDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)などに由来する2価の基が挙げられる。
このうち、Rとしては、脂肪族基であることがより好ましく、画像耐久性の観点でより好ましい。比較的柔らかい構造を選択することで、インクが基材に定着した後のインク膜の柔軟性が向上し、画像耐久性が増すものと推察される。
としては、ジオール化合物の残基を表す。残基としては、アルキレン基、ポリエーテル基、ポリエステル基、ポリカーボネート基、及びポリカプロラクトン基から選ばれることが好ましく、より好ましくはアルキレン基、ポリエーテル基、ポリエステル基、ポリカプロラクトン基であり、特に好ましくは、炭素数1〜30のアルキレン基、炭素数2〜60のアルキルエーテル基、炭素数1〜30のアルキルエステル基である。これは、比較的柔らかい構造を選択することで、インクが基材に定着した後のインク膜の柔軟性が向上し、画像耐久性が増すためと推察される。
また、mは、整数を表し、以下に示す分子量を満たす範囲で適宜選択すればよい。
ポリマー粒子としては、内部に架橋構造を有するもの又は有しないもののいずれでもよいが、画像定着性の観点から、架橋構造は有していないものがより好ましい。
ポリウレタン系樹脂の粒子としては、上市されている市販品を用いてもよい。市販品の例として、大成ファインケミカル社製のアクリットWBR−016U(Tg:20℃)、同WEM−321U(Tg:20℃)、同WBR−2018(Tg:20℃)、同WBR−2000U(Tg:45℃)、同WBR−601U(Tg:−30℃)、村山化学研究所社製のPUE−1000、同PUE−1020A、同PUE−1370、同PUE−800、第一工業製薬社製のスーパーフレックス650、同860、同210、東亞合成社製のネオタンUE−1100、三洋化成工業社製のユーコートUX−150、同UWS−145、バーマリンUA−150、同UA−368、ユーピレンUXA−307、住化バイエルウレタン社製のインプラニールDLP−R(Tg21℃)、同DLN(Tg−55℃)、同DLC−F(Tg−42℃)、バイヒドロール(UH XP2648(Tg−51℃)、ディスパコールU−53(Tg−58℃)、三洋化成社製のパーマリンUA−150(Tg36℃)、宇部興産社製のUW−1005−E(Tg−30℃)、UW−5101−E(Tg69℃)などを挙げることができる。
本発明においては、ポリウレタン系樹脂以外の組成の樹脂も好適に用いることができる。このような樹脂としては、例えば、ジョンソンポリマー社製のジョンクリル741(Tg:15℃、スチレン/アクリル系)、同775(Tg:37℃、スチレン/アクリル系)、同537(Tg:49℃、スチレン/アクリル系)、同538(Tg:66℃、スチレン/アクリル系)、東亞合成社製のアロンHD−5(Tg:45℃、アクリル系)、ニチゴー社製のモビニール742N(Tg:37℃、アクリル系)などが挙げられる。
本発明におけるポリウレタン樹脂のインク中に含まれる量としては、0.1質量%〜20質量%の範囲にあることが好ましく、1質量%〜15質量%の範囲にあることがより好ましく、2質量%〜10質量%の範囲にあることが特に好ましい。ポリウレタン樹脂の量が20質量%以下であると、吐出性を良好に維持することができ、ポリウレタン樹脂の量が0.1質量%以上であると、画像の耐久性に優れる。
また、アクリル系樹脂としては、アニオン性基を有するものが好ましい。このようなアクリル系樹脂は、例えば、アニオン性基を有するアクリルモノマー(アニオン性基含有アクリルモノマー)と必要に応じて該アニオン性基含有アクリルモノマーと共重合可能な他のモノマーとを溶媒中で重合して得られる。アニオン性基含有アクリルモノマーとしては、例えば、カルボキシル基、スルホ基、及びホスホノ基から選ばれる1以上の基を有するアクリルモノマーが挙げられ、中でもカルボキシル基を有するアクリルモノマー(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、エタアクリル酸、プロピルアクリル酸、イソプロピルアクリル酸、イタコン酸、フマル酸等)が好ましく、特にはアクリル酸又はメタクリル酸が好ましい。
ポリマー粒子としては、自己分散性を有する自己分散性ポリマーの粒子が好適である。以下、自己分散性ポリマーの粒子について説明する。
自己分散性ポリマーの粒子は、界面活性剤の不存在下、分散状態(特に転相乳化法による分散状態)としたとき、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。
自己分散性ポリマーの粒子は、吐出安定性及び顔料を含む系の液安定性(特に分散安定性)の観点で好ましく、中でも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。
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。
本発明における水不溶性ポリマーにおいては、液体組成物としたときの定着性の観点から、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水不溶性ポリマーであることが好ましい。
自己分散性ポリマーを乳化状態にする方法又は分散状態にする方法、すなわち自己分散性ポリマーの水性分散物の調製方法としては、転相乳化法が挙げられる。転相乳化法としては、例えば、自己分散性ポリマーを溶媒(例えば、親水性有機溶剤等)中に溶解又は分散させた後、界面活性剤を添加せずにそのまま水中に投入し、水不溶性ポリマーが有する塩生成基(例えば、酸性基)を中和した状態で、攪拌、混合し、溶媒を除去した後、乳化状態又は分散状態となった水性分散物を得る方法が挙げられる。
自己分散性ポリマーの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、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。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。
水性媒体は、水を含んで構成され、必要に応じて親水性有機溶媒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%以下の親水性有機溶媒と、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。
水不溶性ポリマーの主鎖骨格としては、特に制限は無く、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、ポリウレタンが好ましい。
縮合系ポリマーを構成するモノマーの好適な例は、特開2001−247787号公報に記載されている。ポリウレタンは、ジオール化合物とジイソシアネート化合物とを原料として重付加反応により合成される。ジオール化合物及びジイソシアネート化合物の詳細については、特開2001−247787号公報の段落番号[0031]〜[0036]の記載を参照することができる。
また、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が挙げられる。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いずれかに解離性基(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。
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芳香族基含有モノマーに由来する構成単位とを含む水不溶性ポリマーを含むことが好ましい。
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。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。
親水性基は、自己分散促進の観点、形成された乳化状態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。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、水系インク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。
親水性基含有モノマーは、自己分散性の観点から、解離性基含有モノマーが好ましく、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が好ましい。解離性基含有モノマーの例としては、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。
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。
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。
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。
解離性基含有モノマーの中では、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、アクリル系モノマーがより好ましく、特にはアクリル酸及びメタクリル酸が好ましい。
本発明における自己分散性ポリマーの粒子は、自己分散性の観点から、カルボキシル基を有し、酸価が1〜100mgKOH/gであるポリマーを含むことが好ましい。更に、酸価は、自己分散性の観点から、5〜80mgKOH/gがより好ましく、更には5〜65mgKOH/gが好ましい。酸価が1mgKOH/g以上であると、自己分散性が安定化し、酸価が100mgKOH/g以下であると、耐水性の点で有利である。
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。重合性基は、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。
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は、1種単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
芳香族基含有モノマーの例としては、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。
なお、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート又はメタクリレートを意味する。
自己分散性ポリマーは、(メタ)アクリレートモノマーに由来する構成単位を含むアクリル系樹脂が好ましく、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むアクリル系樹脂が好ましく、更には、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、その含有量が自己分散性ポリマーの総質量に対して、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。芳香族基含有(メタ)アクリレートモノマーの含有量は、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、自己分散性ポリマーの総質量に対して、15〜90質量%がより好ましく、15〜80質量%がさらに好ましく、25〜70質量%が特に好ましい。
自己分散性ポリマーは、例えば、芳香族基含有モノマーに由来する構成単位と、解離性基含有モノマーに由来する構成単位とを用いて構成することができる。更に、必要に応じて、その他の構成単位を更に含んでもよい。
その他の構成単位を形成するモノマーとしては、上記した芳香族基含有モノマーと解離性基含有モノマーと共重合可能なモノマーであれば、特に制限はない。中でも、ポリマー骨格の柔軟性やガラス転移温度(Tg)制御の容易さの観点から、アルキル基含有モノマーであることが好ましい。
アルキル基含有モノマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート、又はヒドロキシメチル(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)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、又はジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートを含む(メタ)アクリル酸のアルキルエステル(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);
N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、Nーヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシブチル(メタ)アクリルアミド等のN−ヒドロキシアルキル(メタ)アクリルアミド、又はN−メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−(n−,イソ)ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−メトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−(n−,イソ)ブトキシエチル(メタ)アクリルアミド等のN−アルコキシアルキル(メタ)アクリルアミドを含む(メタ)アクリルアミド系モノマー、等が挙げられる。
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は、ポリマーの親水性制御および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造単位(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造単位及び/又はベンジル(メタ)アクリレートに由来する構造単位)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%を含むことが好ましい。
また、水不溶性ポリマーは、ポリマーの親水性制御および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15〜80質量%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造単位)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造単位及び/又はベンジル(メタ)アクリレートに由来する構造単位を共重合比率として15〜80質量%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造単位)とを含むことがより好ましい。更には、水不溶性ポリマーの酸価が25〜100mgKOH/gであって、かつ重量平均分子量が3000〜20万であることが好ましく、酸価が25〜95mgKOH/gであって、かつ重量平均分子量が5000〜15万であることがより好ましい。
以下、アクリル系樹脂のポリマー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)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)
ポリマー粒子(自己分散性ポリマーの粒子を含む)を構成するポリマーの分子量としては、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。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−8220GPC(東ソー(株)製)を用い、カラムとして、TSKgeL Super HZM−H、TSKgeL Super HZ4000、TSKgeL Super HZ2000(東ソー(株)製、4.6mmID×15cm)が用いられる。GPCの詳細については、特開2010−155359号公報の段落番号[0076]に記載がある。
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、特に制限はない。例えば、重合性界面活性剤の存在下に乳化重合を行ない、重合性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、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させる方法(溶液重合法)、塊状重合法等の公知の重合法で共重合させる方法が挙げられる。重合法の中でも、水系インク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。
ポリマー粒子は、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5〜65mgKOH/g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、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。
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):混合物から有機溶媒を除去する工程
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し、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、有機溶媒中に水不溶性ポリマーが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。混合物の攪拌方法には特に制限はなく、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。これらの有機溶媒の詳細については、特開2011−42150号公報の段落番号[0109]の記載を適用することができる。中でも、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く、油系から水系への転相時の極性変化を穏和にする観点から、イソプロピルアルコールとメチルエチルケトンの併用が好ましい。該溶剤の併用により、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状態又は分散状態を形成するために用いられる。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性基(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。これら中和剤の詳細については、特開2011−42150号公報の段落番号[0110]の記載を適用することができる。中でも、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い。ここでの比率の詳細については、特開2011−42150号公報の段落番号[0111]に記載されている。
工程(2)においては、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、水性分散物の全質量に対して、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。
ポリマー粒子(特に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。平均粒子径が10nm以上であることで、製造適性が向上する。また、平均粒子径が400nm以下であることで、保存安定性が向上する。また、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、水不溶性ポリマーの粒子を2種以上混合してもよい。
なお、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体積平均粒径を測定することにより求められるものである。
ポリマー粒子のガラス転移温度(Tg)は、水系インクの保存安定性の観点から、5℃以上60℃以下が好ましく、10℃以上60℃以下がより好ましく、15℃以上50℃以下がさらに好ましい。
ガラス転移温度が上記の範囲内にあることで、画像に硬さあるいは粘つきが生じ難く、手触り感などの風合い(例えば画像の硬さや粘つきがない等)が良好になると共に、画像の耐擦過性をより向上させることができる。
ポリマー粒子(特に自己分散性ポリマー粒子)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。
水系インク中におけるポリマー粒子の含有量としては、画像の耐擦過性の観点から、水系インク全量に対して、1〜30質量%が好ましく、5〜15質量%がより好ましい。
(アミン化合物)
本発明における水系インクは、少なくとも1つのヒドロキシル基を有するアミン化合物の少なくとも一種を含有する。このアミン化合物をポリマー粒子と共に含有し、アミン構造とヒドロキシル基とを存在させることで、水系インクを用いて得られる画像の、非吸収性又は低吸収性の記録基材に対する密着が良好になり、画像の耐擦過性も向上する。
本発明において、アミン化合物がアミン構造と共に1つ又は2つ以上のヒドロキシル基を有していることは、非吸収性又は低吸収性の記録基材に対するインク(画像)の密着性向上に寄与していると推測される。この理由については、必ずしも明確になっていないが、このようなアミン化合物が記録基材とインク(画像)との間を繋ぎとめる密着補助剤として作用しているものと推定される。すなわち、非吸収性又は低吸収性の記録基材は、概して比較的非極性であるため、インクとの密着性を充分確保できる程の極性基を有していない場合が多いが、非吸収性又は低吸収性の記録基材には、原材料の組成に由来する極性基、あるいは原材料の保存時の酸化に由来する極性基が少なからず存在している。そのため、アミン構造及びヒドロキシル基を有するアミン化合物は、記録基材上に少なからず存在する極性基との間で相互作用し、さらにインク中の成分(特にポリマー成分)とも相互作用することで、記録基材とインクとの間の密着性が高められるものと推定される。
ここで、非吸収性又は低吸収性の記録基材上の極性基は、例えばESCA(X線光電子分析装置)等の表面元素分析装置(例えば、島津製作所社製のESCA−3400)により、極性基を構成しているであろう元素を計測することで推定することができる。
極性基を構成しているであろう元素としては、酸素、窒素などが挙げられる。極性基を構成しているであろう元素のうち、酸素原子が好ましく、また、その量が特にインクの密着性向上に有効である。非吸収性又は低吸収性の記録基材における酸素原子の量としては、基材表面において、炭素原子の量に対して、0.1%〜20%が好ましく、0.5%〜13%がより好ましく、1%〜8%が特に好ましい。酸素原子の量は、多ければ多いほど、インク(画像)の密着性が向上する点で好ましい。一方で、酸素原子の量が多過ぎると、製品として記録基材に弊害が現れる場合があり、酸素原子の量はある程度の範囲に制限されていることが好ましい。
上記「%」で表される量は、ESCA法により測定した値であり、観測された各元素から発生され観測された電子強度の総和に対する酸素元素割合を表す。
アミン化合物に含まれるヒドロキシル基の数としては、特に制限されるものではないが、1以上10以下が好ましく、2以上10以下がより好ましく、3以上8以下が特に好ましい。ヒドロキシル基の数が1以上であることで、インク(画像)の密着性改善効果が得られる。また、ヒドロキシル基の数が10以下であることで、インクの安定性がより良好に保たれる。ヒドロキシル基の数が2以上、更には3以上であることで、インク(画像)の密着性がより向上する。
本発明におけるアミン化合物としては、以下の一般式(1)で表される化合物が好ましい。
一般式(1)において、Xは、炭素数1〜10のアルキレン基、又は炭素数1〜10のアルキレンオキシアルキレン基を表す。Xで表されるアルキレン基又はアルキレンオキシアルキレン基は、無置換でも置換基を有していてもよい。nは、1又は2を表す。また、n=1の場合、A及びBは、各々独立に、水素原子、又はアルキル基を表し、BとA、又はBとXは、互いに結合して連結されていてもよい。n=2の場合、Aはアルキレン基又はアルキルアミン基を表し、Bは水素原子又はアルキル基を表し、BとXとは互いに結合して連結されていてもよい。
Xは、置換基を有してもよい炭素数1〜10のアルキレン基、又は置換基を有してもよい炭素数1〜10のアルキレンオキシアルキレン基を表す。
アルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基などが挙げられる。中でも、炭素数1〜5のアルキレン基が好ましく、特にエチレン、プロピレンが好ましい。
アルキレンオキシアルキレン基としては、例えば、エチレンオキシエチレン基(−COC−)、プロピレンオキシエチレン基(−COC−)などが挙げられる。中でも、炭素数4〜6のアルキレンオキシアルキレン基が好ましく、特にエチレンオキシエチレン基がより好ましい。
Xで表されるアルキレン基、又はアルキレンオキシアルキレン基が置換基を有する場合、その置換基としては、ヒドロキシル基、アルキル基(例えばメチル、エチル、プロピル、ブチルなど)が挙げられる。該アルキル基は、更にヒドロキシル基で置換されたものでもよく、この場合の置換基として、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基を挙げることができる。
nは、1又は2を表し、画像の密着及び耐擦過性の点で、1であることが好ましい。
一般式(1)中のA及びBについて、n=1の場合を説明する。
n=1の場合、A及びBは、各々独立に、水素原子、又は無置換のアルキル基もしくは置換基を有するアルキル基を表す。アルキル基としては、炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられる。中でも、炭素数1〜2のアルキル基がより好ましく、特にメチル基、エチル基がより好ましい。
A、Bで表されるアルキル基が置換基を有する場合、その置換基としては、ヒドロキシル基、又はアルキル基(例えばメチル、エチル、プロピル、ブチルなど)が挙げられる。該アルキル基は、さらにヒドロキシル基で置換されたものでもよく、この場合の置換アルキル基として、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基を挙げることができる。
また、n=1の場合の一般式(1)において、BとA、又はBとXは、互いに結合して連結されていてもよい。具体的には、BとA、又はBとXは、それぞれ互いに結合することで、下記構造の連結基1を形成して環構造が形成されていてもよい。
−C2n−(Y)−C2n− ・・・連結基1
連結基1において、Yは、酸素原子、NH、又は単結合を表す。nは、A、B、Xの炭素数に基づくものであり、Xについては炭素数1〜10であり、A,Bについては炭素数1〜4であることが好ましい。
具体的には、BとA、又はBとXは、互いに結合して上記の環構造として、モルホリン環、ピロリジン環、ピペリジン環、ピペラジン環などを形成していてもよい。
一般式(1)中のA及びBについて、n=2の場合を説明する。
n=2の場合、Aは、無置換のアルキレン基もしくは置換基を有するアルキレン基、又は無置換のアルキルアミン基もしくは置換基を有するアルキルアミン基を表す。また、Bは、水素原子、又は無置換のアルキル基もしくは置換基を有するアルキル基を表す。
Aで表されるアルキレン基としては、炭素数1〜4アルキレン基が好ましく、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基などが挙げられる。中でも、炭素数2〜3のアルキレン基が好ましく、特にエチレン基、プロピレン基がより好ましい。
Aで表されるアルキルアミン基は、−R−N(R)−R−で表され(N:窒素原子)、R及びRは一般式(1)中の窒素原子(N)と連結する。
及びRは、各々独立に炭素数1〜4のアルキレン基を表す。該アルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基などが挙げられる。中でも、炭素数2〜3のアルキレン基が好ましい。
また、Rは、水素原子、アルキル基、アルキレンオキシアルキル基を表す。
で表されるアルキル基としては、炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられる。中でも、炭素数1〜3のアルキル基がより好ましく、特にメチル基、エチル基、プロピル基がより好ましい。
で表されるアルキレンオキシアルキル基としては、例えば、エチレンオキシエチル基(−COC)、プロピレンオキシエチル基(−COC)などが挙げられる。中でも、炭素数4〜6のオキシアルキル基が好ましく、特にエチレンオキシエチル基がより好ましい。
Aで表されるアルキレン基、及びR、Rで表されるアルキレン基は、さらに置換基を有していてもよい。該置換基としては、ヒドロキシル基、アルキル基(例えばメチル、エチル、プロピル、ブチルなど)が挙げられる。該アルキル基は、更にヒドロキシル基で置換されたものでもよく、この場合の置換基として、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基を挙げることができる。
また、Rで表されるアルキル基及びオキシアルキル基は、さらに置換基を有してもよい。該置換基としては、ヒドロキシル基、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基などが挙げられる。
n=2の場合、Bは、水素原子、又は無置換のアルキル基又は置換基を有するアルキル基を表す。
Bで表されるアルキル基としては、炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられる。中でも、炭素数2〜3のアルキル基がより好ましく、特にエチル基、プロピル基がより好ましい。
Bで表されるアルキル基が置換基を有する場合、その置換基としては、ヒドロキシル基、アルキル基(例えばメチル、エチル、プロピル、ブチルなど)が挙げられる。Bで表されるアルキル基は、更にヒドロキシル基で置換されたものが好適であり、例えば、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基などが挙げられる。
また、n=2の場合の一般式(1)において、BとXとは互いに結合して連結されていてもよい。具体的には、BとXとが互いに結合することで、上記のような連結基1を形成して環構造が形成されていてもよい。
上記のうち、一般式(1)で表されるアミン化合物は、Xがエチレン基であり、nが1又は2であるアミン化合物が好ましい。n=1の場合、A及びBが、各々独立に水素原子又はヒドロキシル基を有する炭素数2〜4のアルキル基であり(BとA、又はBとXは、互いに結合して連結されてもよい)、かつ分子内に3つ以上のヒドロキシル基を有するアミン化合物が好ましい。n=2の場合、Aが炭素数4〜6のアルキルアミン基であり、Bがヒドロキシエチル基であり、かつ分子内に3つ以上のヒドロキシル基を有するアミン化合物が好ましい。
以下、本発明におけるアミン化合物の具体例を示す。但し、本発明においては、これらに制限されるものではない。

水系インク中におけるアミン化合物の含有量としては、インク全量に対して、0.01質量%以上20質量%以下が好ましく、0.1質量%以上10質量%以下がより好ましく、0.5質量%以上5質量%以下が特に好ましい。アミン化合物の含有量が0.01質量%以上であることで、インク(画像)の密着性向上効果が得られる。また、アミン化合物の含有量が20質量%以下であることで、水系インクの安定性がより良好になる。
(着色剤)
本発明における水系インクは、着色剤の少なくとも一種を含有する。着色剤としては、顔料、染料等が好適であり、中でも画像の耐光性等の観点から、顔料が好ましい。顔料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有機顔料、無機顔料のいずれであってもよい。顔料は、水に殆ど不溶であるか又は難溶である顔料であることが、インク着色性の点で好ましい。
有機顔料としては、例えば、アゾレーキ顔料、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン及びペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、ジケトピロロピロール顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロニ顔料等の多環式顔料;塩基性染料型レーキ、酸性染料型レーキ等の染料レーキ;ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、昼光蛍光顔料等が挙げられる。また、無機顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化鉄系、カーボンブラック系等が挙げられる。カラーインデックスに記載されていない顔料であっても、水相に分散可能であればいずれも使用可能である。
また、顔料を界面活性剤や高分子分散剤等で表面処理したものや、グラフトカーボン等も使用可能である。
〜分散剤〜
本発明における水系インクは、分散剤の少なくとも1種を含有することができる。顔料の分散剤としては、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。
なお、「非水溶性」とは、分散剤を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以下であることをいう。
低分子の界面活性剤型分散剤は、水系インクを低粘度に保ちつつ、顔料を水溶媒に安定に分散させることができる。低分子の界面活性剤型分散剤は、分子量2,000以下の低分子分散剤である。また、低分子の界面活性剤型分散剤の分子量は、100〜2,000が好ましく、200〜2,000がより好ましい。
低分子の界面活性剤型分散剤は、親水性基と疎水性基とを含む構造を有している。また、親水性基と疎水性基とは、各々独立に1分子に1以上含まれていればよく、また、複数種類の親水性基、疎水性基を有していてもよい。また、親水性基と疎水性基とを連結するための連結基を適宜有することができる。
親水性基は、アニオン性、カチオン性、ノニオン性、あるいはこれらを組み合わせたベタイン型等である。親水性基がアニオン性である場合、親水性基は、マイナスの電荷を有するものであればいずれでもよい。親水性基としては、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、又はカルボン酸基であることが好ましく、リン酸基、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。カチオン性基は、プラスの荷電を有するものであればいずれでもよいが、有機のカチオン性置換基であることが好ましく、窒素又はリンのカチオン性基であることがより好ましい。また、ピリジニウムカチオン又はアンモニウムカチオンであることがさらに好ましい。ノニオン性基は、ポリエチレンオキシドやポリグリセリン、糖ユニットの一部等が挙げられる。
親水性基は、アニオン性基であることが好ましい。アニオン性基は、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、又はカルボン酸基であることが好ましく、リン酸基、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。
疎水性基は、炭化水素系、フッ化炭素系、シリコーン系等の構造を有しており、特に炭化水素系であることが好ましい。また、疎水性基は、直鎖状構造又は分岐状構造のいずれであってもよい。また、疎水性基は、1本の鎖状構造又は2本以上の鎖状構造でもよく、2本以上の鎖状構造である場合は、複数種類の疎水性基を有していてもよい。
また、疎水性基は、炭素数2〜24の炭化水素基が好ましく、炭素数4〜24の炭化水素基がより好ましく、炭素数6〜20の炭化水素基がさらに好ましい。
ポリマー分散剤のうち、水溶性分散剤としては、親水性高分子化合物が挙げられる。例えば、天然の親水性高分子化合物では、アラビアガム、トラガントガム、グアーガム、カラヤガム、ローカストビーンガム、アラビノガラクトン、ペクチン、クインスシードデンプン等の植物性高分子、アルギン酸、カラギーナン、寒天等の海藻系高分子、ゼラチン、カゼイン、アルブミン、コラーゲン等の動物系高分子、キサンテンガム、デキストラン等の微生物系高分子等が挙げられる。
また、天然物を原料に修飾した親水性高分子化合物では、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の繊維素系高分子、デンプングリコール酸ナトリウム、デンプンリン酸エステルナトリウム等のデンプン系高分子、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸プロピレングリコールエステル等の海藻系高分子等が挙げられる。
更に、合成系の親水性高分子化合物としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル等のビニル系高分子、非架橋ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸又はそのアルカリ金属塩、水溶性スチレンアクリル樹脂等のアクリル系樹脂、水溶性スチレンマレイン酸樹脂、水溶性ビニルナフタレンアクリル樹脂、水溶性ビニルナフタレンマレイン酸樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のアルカリ金属塩、四級アンモニウムやアミノ基等のカチオン性官能基の塩を側鎖に有する高分子化合物、セラック等の天然高分子化合物等が挙げられる。
これらの中でも、顔料の分散安定性の観点から、カルボキシル基を含む高分子化合物が好ましく、例えば、水溶性スチレンアクリル樹脂等のアクリル系樹脂、水溶性スチレンマレイン酸樹脂、水溶性ビニルナフタレンアクリル樹脂、水溶性ビニルナフタレンマレイン酸樹脂等のようなカルボキシル基を含む高分子化合物が特に好ましい。
ポリマー分散剤のうち、非水溶性分散剤としては、疎水性基と親水性基の両方を有するポリマーを用いることができる。例えば、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、(メタ)アクリル酸エステル−(メタ)アクリル酸共重合体、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート−(メタ)アクリル酸共重合体、酢酸ビニル−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体等が挙げられる。
ポリマー分散剤の重量平均分子量としては、3,000〜200,000が好ましく、より好ましくは5,000〜100,000、更に好ましくは5,000〜80,000、特に好ましくは10,000〜60,000である。
重量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフ(GPC)により既述のポリマー粒子における場合と同様にして測定される。
ポリマー分散剤は、自己分散性の観点から、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、酸価が100mgKOH/g以下のポリマーであることが好ましく、酸価は25〜100mgKOH/gのポリマーがより好ましい。
また、顔料と分散剤との混合質量比(顔料:分散剤)としては、1:0.06〜1:3の範囲が好ましく、1:0.125〜1:2の範囲がより好ましく、更に好ましくは1:0.125〜1:1.5である。
顔料に代えて染料を用いてもよい。染料を用いる場合には、染料を水不溶性の担体に保持したものを用いることができる。染料としては、公知の染料を制限なく用いることができ、例えば、特開2001−115066号公報、特開2001−335714号公報、特開2002−249677号公報等に記載の染料が好適に用いられる。担体としては、水に不溶又は難溶であれば、特に制限はなく、無機材料、有機材料、及びこれらの複合材料から選択して用いることができる。具体的には、特開2001−181549号公報、特開2007−169418号公報等に記載の担体が好適に用いられる。
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。
本発明においては、画像の耐擦過性や品質などの観点から、顔料と分散剤と含むことが好ましく、有機顔料とポリマー分散剤とを含み、顔料表面の少なくとも一部がポリマー分散剤で被覆された水分散性顔料として含有されることがより好ましい。更には、水系インクは、有機顔料とカルボキシル基を含むポリマー分散剤とを含み、顔料表面の少なくとも一部がカルボキシル基を有するポリマー分散剤で被覆された水分散性顔料を含むことが特に好ましい。
分散状態での顔料の平均粒子径としては、10〜200nmが好ましく、10〜150nmがより好ましく、10〜100nmがさらに好ましい。平均粒子径が200nm以下であると、色再現性が良好になり、インクジェット法で打滴する際の打滴特性が良好になる。平均粒子径が10nm以上であると、耐光性が良好になる。また、着色剤の粒径分布に関しては、特に制限はなく、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着色剤を2種以上混合して使用してもよい。
ここで、分散状態での顔料の平均粒子径は、インク化した(インクを調液した)状態での平均粒子径を示すが、インク化する(インクを調液する)前段階のいわゆる濃縮インク分散物についても同様である。
なお、分散状態での顔料の平均粒子径、及び後述する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体積平均粒径を測定することにより求められるものである。
顔料は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
顔料の水系インク中における含有量としては、画像濃度の観点から、インク全量に対して、1〜25質量%が好ましく、2〜15質量%がより好ましい。
(ワックス粒子)
本発明における水系インクは、ポリマー粒子と共に、ワックス粒子を含有することが好ましい。ワックス粒子を含有することで、画像表面の摩擦係数が低下し、耐擦過性をより向上させることができる。また、ワックス粒子は、手触り感などの風合い(例えば画像の硬さや粘つきがない等)を高めることができる。
ワックス粒子の水系インク中における含有量としては、水系インク全量に対して、ワックス固形分濃度で0.5質量%以上8質量%未満が好ましい。ワックス粒子の水系インク中における含有量が8質量%未満であると、吐出性が良好であり、画像の硬さあるいは粘つきを抑えて風合いを維持しうると共に、耐擦過性により優れる。該含有量が0.5質量%以上であることは、ワックス粒子を積極的に含有していることを示す。ワックス粒子の水系インク中における含有量は、1質量%以上8質量%未満が好ましく、より好ましくは1質量%以上6質量%以下である。
ワックス粒子としては、天然ワックス及び合成ワックスの粒子を挙げることができる。
天然ワックスとしては、石油系ワックス、植物系ワックス、動物系ワックスが挙げられる。このうち、石油系ワックスの例として、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム等が、植物系ワックスの例として、カルナバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックス、木ロウ等が、動物系ワックスの例として、ラノリン、蜜蝋等が挙げられる。
合成ワックスとしては、合成炭化水素系ワックス、変性ワックス系が挙げられる。このうち、合成炭化水素系ワックスの例として、ポリエチレンワックス、フィッシャー・トロブシュワックス等が、変性ワックス系の例として、パラフィンワックス誘導体、モンタンワックス誘導体、マイクロクリスタリンワックス誘導体等が挙げられる。
天然ワックス及び合成ワックスの中でも、カルナバワックスは、画像の耐擦過性を向上させる観点から好ましく、画像サンプルの後加工(冊子への加工等)における画像強度を向上させる点で好ましい。また、画像の光沢感が優れる点や、ノズル先端からの水系インク中の水分蒸発を防止し、水分保持効果に優れる点で、炭素数20〜40の炭化水素を主成分とするパラフィンワックスが好ましい。また、樹脂との相溶性に優れ、均質で良好な画像を得やすい点から、ポリエチレンワックスが好ましい。湿潤性の付与の観点からは、ポリエチレンワックスが好ましい。ポリエチレンワックスは、変性し易く、例えばグリコール変性されたグリコール変性ポリエチレンワックスはグリコールに起因して湿潤効果が得られ、ノズル先端での水系インクの湿潤性を保つのに有効である。ポリエチレンワックスを含有することで、吐出安定性をより一層高く維持することができる点で好ましい。
上記の中でも、耐擦過性の向上の点で、直鎖の高級脂肪酸エステルのワックス粒子、炭化水素系のワックス粒子が好ましい。
ワックス粒子の融点(Tm)としては、50℃以上150℃以下が好ましく、50℃以上140℃以下がより好ましい。融点が50℃以上であることで、画像の滑り性が良化し、耐擦過性をより向上させることができる。また、融点が150℃以下であることでも、画像の滑り性が良化し、耐擦過性をより向上させることができる。
ワックス粒子(滑剤)は、適当な溶剤に溶解した溶液形態、乳化分散物もしくは固体粒子分散物の形態などのいずれの形態によりインク中に含有されてもよい。ワックス粒子は、粒子状に分散された分散物の形で添加されることが好ましく、例えば、粒子状のワックスが水分散されている水分散物(具体的には、エマルジョン(乳化分散物)又はサスペンジョン(固体粒子分散物)のいずれでもよい)の形態で用いられるのが好適である。
乳化分散する方法としては、ジブチルフタレート、トリクレジルホスフェート、ジオクチルセバケート、又はトリ(2−エチルヘキシル)ホスフェートなどのオイルや、酢酸エチルやシクロヘキサノンなどの補助溶媒を用いてワックス粒子を溶解し、乳化分散剤を添加して機械的に乳化分散物とする方法が挙げられる。このとき、油滴の粘度や屈折率の調製の目的でα−メチルスチレンオリゴマーやポリ(t−ブチルアクリルアミド)等のポリマーを添加することも好ましい。
固体粒子を分散する方法としては、滑剤の粉末を水等の適当な溶媒中にボールミル、コロイドミル、振動ボールミル、サンドミル、ジェットミル、ローラーミル、又は超音波によって分散し、固体分散物とする方法が挙げられる。なお、その際に保護コロイド(例えばポリビニルアルコール)、界面活性剤(例えばトリイソプロピルナフタレンスルホン酸ナトリウム(3つのイソプロピル基の置換位置が異なるものの混合物)などのアニオン性界面活性剤)を用いてもよい。上記したミルでは、一般に分散媒体としてジルコニア等のビーズが用いられる。水分散物には、防腐剤(例えばベンゾイソチアゾリノンナトリウム塩)を含有させてもよい。
ワックスは、乳化分散法により乳化分散物として用いられるのが好ましい。このとき、乳化分散物中の分散粒子(ワックス粒子)の平均粒子サイズは、0.01μm〜10μmが好ましく、より好ましくは0.05μm〜5μmであり、更に好ましくは0.1μm〜2μmである。なお、乳化分散法及び乳化分散物については後述する。
ワックスは、乳化分散剤を用いて、乳化分散物の形態で好適に用いられる。
乳化分散剤としては、従来より知られている多くの乳化分散剤の中から適宜選択して用いることができる。中でも、好ましい乳化分散剤は、下記一般式(2)で表される分散剤である。
(R−G−(D) ・・・ 一般式(2)
一般式(2)において、Rは、炭素数10〜60の直鎖、分岐、環状を含むアルキル基、炭素数10〜60の直鎖、分岐、環状を含むアルケニル基、炭素数10〜60の直鎖、分岐、環状を含むアラルキル基、又は炭素数10〜60のアリール基を表し、これらは置換基を有してもよいし無置換であってもよい。
好ましいRの例としては、C2g+1(gは10〜60の整数を表す。)で表されるアルキルが挙げられ、具体的には、ドデシル、ミリスチル、セチル、ステアリル、オレイル、エイコシル、ドコシル、トリアコンチル、テトラコンチル、ヘプタコンチル、ジノニルフェニル、ジドデシルフェニル、テトラデシルフェニル、トリペンチルフェニル、ドデシルナフチルなどが挙げられる。
Gは、2〜7価の連結基又は単結合を示し、好ましくは2〜5価の連結基又は単結合を示し、より好ましくは2価〜4価の連結基又は単結合を示し、さらに好ましくは2価又は3価の連結基又は単結合を示す。Gとしては、アルキレン基、アリーレン基、又はそれらの複合基が好ましい。Gは、酸素原子、エステル基、アミド基、スルホニル基、硫黄等の、異種原子で中断された2価の置換もしくは無置換の連結基であってもよい。Gとして特に好ましくは、酸素原子、エステル基、アミド基である。
Dは、(B)−Eで表されるポリオキシアルキレン基を表す。Bは、−CHCHO−、−CHCHCHO−、−CH(CH)CHO−、又は−CHCH(OH)CHO−を表し、好ましくは−CHCHO−である。
nは、1〜50の整数を表し、好ましくは5〜30の整数である。
また、Eは、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、アリール基、炭素数2〜8のアルキルカルボニル基、又はアリールカルボニル基を表し、これらは置換基を有してもよいし無置換であってもよい。
炭素数1〜8のアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル、シクロヘキシルが好ましく、特に好ましくは、メチル、エチル、プロピルである。
アリール基としては、フェニル基が好ましい。
炭素数2〜8のアルキルカルボニル基としては、アセチル、プロピオニル、ブチロイル、ピバロイル、シクロヘキサンカルボニルが好ましく、特に好ましくはアセチルである。
アリールカルボニル基としては、ベンゾイル基が好ましい。
Eのうち、特に好ましくは、水素原子、メチル、エチル、プロピル、アセチル、プロピオニル、ベンゾイルである。
a及びdは、各々独立に、1〜6の整数を表す。
、D、及びEが複数存在するときには、複数のR、D、及びEは、それぞれ互いに同一でも異なるものでもよい。
なお、一般式(2)で表される分散剤は、水系での溶解性が小さいことが望ましく、例えば水への溶解性が0.5質量%以下(25℃)であるものが好ましく、更に好ましいのは0.1質量%以下である。
以下、一般式(2)で表される分散剤の具体例を挙げる。但し、これらに限定されるものではない。

ワックス粒子を分散物の形で添加するときの溶媒としては、水が好ましい。但し、溶媒は水に限定されるものではなく、例えば通常の有機溶媒を適宜選択して分散時に使用してもよい。有機溶媒については、特開2006−91780号公報の段落番号[0027]の記載を参照することができる。有機溶媒の使用により、滑剤の分散物の安定性により優れる。なお、有機溶媒は、同一もしくは異なる種類の溶媒と2種以上を混合して用いてもよい。
ワックス粒子と一般式(2)の分散剤とを用いたワックス分散粒子における両成分の構成比としては、特に制限はなく、滑剤が25〜99質量%、分散剤が1〜75質量%である場合が好ましい。ワックス粒子の比率を上記範囲とすることにより、ワックス分散粒子の特性がより発揮される。したがって、ワックス分散粒子における一般式(2)の分散剤の含有比率は小さい方が好ましい。
ワックス分散粒子は、分散される前に予め、化合物のうち融点の高い方よりも更に高い温度で混合され、いわゆる溶融混合して作製されるのが好ましい。分散媒となる有機溶媒を同様に高温に加温しておき、この中に溶融混合物を添加し、各種の分散方法にて微細分散化すればよい。なお、溶融混合物中に加温した有機溶媒を添加し、分散、粒子化することも好ましい。また、ワックス粒子又は分散剤を溶解する非水系有機溶剤にこれらを溶解した後、水の中で他の水溶解性の界面活性剤を利用して微細分散し、そのままワックスの分散粒子として添加してもよく、例えば非水系有機溶媒としては酢酸エチルなどが好ましい。
分散後に有機溶剤を除去し、ワックス粒子分散物(乳化分散物)として利用する場合には、ワックス及び一般式(2)で表される分散剤の融点が100℃以上でも、低温度にて有機溶媒中で溶解混合することが可能であり、水系での高融点滑剤分散粒子を調製することができる。ここで、ワックス及び一般式(2)で表される分散剤の融点は特に大きな制約を受けないが、好ましい融点は50℃以上200℃以下であり、さらに60℃以上200℃以下がより好ましく、更に好ましくは80℃以上150℃以下である。
上記のうち、水系インクの調製にあたっては、環境負荷が小さい点で水が最も好ましく、水と共に融点80℃の滑剤を用いるときには、水の温度を80℃以上として分散することが好ましい。
(水溶性有機溶剤)
本発明における水系インクは、水を溶媒として含むと共に、水溶性有機溶剤を含有することができる。水溶性有機溶剤をポリマー粒子と共に含有することにより、水系インク中ではポリマー粒子の最低造膜温度を低めに維持することができ、吐出性などを良好に保つことができる。
ここで、水溶性とは、20℃の水に1質量%以上溶解することをいう。
水系インクを構成する水溶性有機溶剤としては、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。これらの有機溶剤を含むと、高湿環境における記録物のカールを抑えることができる。
アルキレンオキシアルコールとしては、好ましくは、プロピレンオキシアルコールである。プロピレンオキシアルコールとしては、例えば、サンニックスGP250、サンニックスGP400(三洋化成工業(株)製)が挙げられる。
アルキレンオキシアルキルエーテルとしては、好ましくは、アルキル部位の炭素数が1〜4のエチレンオキシアルキルエーテル、又はアルキル部位の炭素数が1〜4のプロピレンオキシアルキルエーテルである。
アルキレンオキシアルキルエーテルとしては、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、ジエチレングル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などが挙げられる。
上記の水溶性有機溶剤に加え、必要に応じて、乾燥防止、浸透促進、粘度調整などを図る観点から、他の有機溶媒を含有してもよい。
有機溶媒を乾燥防止剤として用いる場合、水系インクをインクジェット法で吐出して画像記録する際に、インク吐出口での水系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水溶性有機溶剤が好ましい。乾燥防止に好適な水溶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、水系インクを記録基材により良く浸透させる目的で有機溶媒を用いてもよい。浸透促進に好適な有機溶媒の具体例として、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、水溶性有機溶剤は、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水溶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。
(水)
本発明における水系インクは、水を含有するものであるが、水の含有量には特に制限はない。中でも、水の含有量は、安定性及び吐出信頼性確保の点から、水系インクの全質量に対して、好ましくは10質量%以上99質量%以下であり、より好ましくは20質量%以上70質量%以下である。
(界面活性剤)
本発明における水系インクは、種々の界面活性剤を用いることができる。界面活性剤の中では、アセチレングリコール系界面活性剤が好ましい。アセチレングリコール系界面活性剤は、他の界面活性剤に比べて、表面張力及びインクと接触するインクジェットヘッド部材(ヘッドノズルなど)との間の界面張力を適正に保ちやすく、起泡し難い。そのため、水系インクを吐出する際の吐出安定性が高められる。また、アセチレングリコール系界面活性剤を含むことで、記録媒体に対する濡れ性や浸透性が良好になり、インクの濃淡ムラや滲みが抑えられ、精細な画像形成に有利である。
アセチレングリコール系界面活性剤としては、例えば、サーフィノール104、同104E、同104H、同104A、同104BC、同104DPM、同104PA、同104PG−50、同104S、同420、同440、同465、同485、同SE、同SE−F、同504、同61、同DF37、同CT111、同CT121、同CT131、同CT136、同TG、同GA(以上、いずれもAir Products and Chemicals. Inc.社製)、オルフィンB、同Y、同P、同A、同STG、同SPC、同E1004、同E1010、同PD−001、同PD−002W、同PD−003、同PD−004、同EXP.4001、同EXP.4036、同EXP.4051、同AF−103、同AF−104、同AK−02、同SK−14、同AE−3(以上、いずれも日信化学工業(株)製)、アセチレノールE00、同E00P、同E40、同E100(以上、いずれも川研ファインケミカル(株)製)等が挙げられる。
界面活性剤の水系インク中における含有量は、インク全量に対して、0.1〜1.5質量%が好ましく、0.5〜1.0質量%がより好ましい。界面活性剤の含有量が0.1質量%以上であると、記録基材の繊維にインクが均一に濡れ広がり易く、画像の耐擦過性が良好になり、画像の滲みを抑えてより均質な画像が得られる。該含有量が1.5質量%以下であると、水インクの保存安定性、吐出安定性により優れる。
(2−ピロリドン)
本発明の水系インクは、2−ピロリドンを含有することが好ましい。2−ピロリドンは、湿潤剤として機能する。2−ピロリドンを含有することで、浸透性が向上し、インクの液滴径(繊維上に付与するときには平均長)を拡げる作用がある。
2−ピロリドンの水系インク中における含有量としては、インクに浸透性を与え、インクの液滴径(繊維上に付与するときには平均長)を所望程度拡げる作用を付与する点で、インク全量に対して、0.5質量%以上50質量%以下が好ましく、0.5質量%以上30質量%以下がより好ましい。また、ドット径を拡げる作用と画像耐擦過性の両立の観点から、1質量%以上30質量%以下が特に好ましい。
(その他)
本発明における水系インクは、必要に応じて、上記の成分に加えて他の添加剤を含むことができる。他の添加剤としては、例えば、滑剤、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、水系インクを調製後に直接添加してもよく、水系インクの調製時に添加してもよい。
本発明における水系インクは、耐擦過性向上の観点から、ワックス粒子と共に、さらにワックス以外の滑剤を含有することができる。ワックス以外の滑剤としては、画像表面の摩擦係数を低下させる機能を有するものであれば、特に制限されるものではない。滑剤の例としては、エステル化合物、シリコーン化合物、フッ素化合物、高級脂肪族酸又はその塩、脂肪酸アミド化合物(好ましくはカルボン酸アミド化合物)、及び有機又は無機のマット剤などが挙げられる。これら滑剤の詳細については、特開2010−155359号公報の段落番号[0037]〜[0041]に記載されている。中でも、「−(−Si(CH−」の構造を有するシリコーンオイル、1−ペンタデシル−2−ヘキサデシル−フタル酸ジエステル、パルミチン酸アミドは好適である。
また、上記の滑剤以外の他の添加剤の詳細については、特開2010−155359号公報の段落番号[0098]〜[0105]に記載されている。
−記録基材−
本発明の画像形成方法には、インク非吸収性又は低吸収性の記録基材が用いられる。インク非吸収性又は低吸収性の記録基材には、インク非吸収性又は低吸収性の樹脂シート又はフィルムや、インク非吸収性又は低吸収性の繊維材料の集合体(不織布等)が含まれる。記録基材は、画像が記録される被記録材料をさす。
非吸収性又は低吸収性は、記録基材の水系インクの吸収度合を示すものであるが、インクが水系であるため、下記のように水の吸収性にて評価することができる。即ち、
本発明において、「非吸収性の繊維」とは、ASTM試験法のASTM D570で吸水率(質量%、24hr.)が0.2未満の組成のものからなる繊維を意味し、「低吸収性の繊維」とは、ASTM試験法のASTM D570で吸水率(質量%、24hr.)が0.2以上0.5未満の組成のものからなる繊維をいう。
インク非吸収性又は低吸収性の樹脂シート又はフィルムとしては、例えば、ポリオレフィン(例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン等)、ポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等)、アラミド、セルロース、ナイロン、ビニロン、レーヨンなどの合成樹脂のシート又はフィルム、又はステンレス、鉄、金、銀、アルミニウム等の金属基材、ガラス基材などが含まれる。
インク非吸収性又は低吸収性の繊維材料としては、例えば、ポリオレフィン繊維(例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン等の繊維)、ポリエステル繊維(例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等の繊維)、アラミド繊維、セルロース繊維、ナイロン繊維、ビニロン繊維、レーヨン繊維などのポリマー繊維や、ステンレス、鉄、金、銀、アルミニウム等の金属繊維、ガラス繊維(グラスウール等)などが含まれる。
インク非吸収性又は低吸収性の繊維材料の集合体としては、例えば、不織布、織物、グラスウールなどを挙げることができる。
不織布とは、繊維を織らずに絡み合わせたシート状のものをいい、水流交絡不織布が含まれる。不織布は、一方向に又は不規則に配向され、摩擦、粘着、接着等により固着された繊維の加工シート、ウェブ、又はバットである。不織布には、織られ又は編まれたもの、あるいは房状の、糸もしくはフィラメントの結合を組み込んでステッチボンドされ、又は湿式ミリングによるフェルト加工されたものは含まれない。
本発明においては、上記の中でも、低コスト、加工性である点や比較的画像の耐擦過性が弱く滲みが生じやすく、より本発明の効果が奏される点から、不織布が好ましく、より好ましくはポリオレフィン繊維の不織布である。
本発明における繊維材料の集合体は、記録基材を構成する繊維の繊維軸方向と直交する断面の直径(繊維径)が1〜200μmであることが好ましく、1〜100μmがより好ましく、特に好ましくは5〜60μmである。繊維径が1μm以上であることで、画像耐擦過性や記録基材自体のコシの点で有利であり、200μm以下であることで、画像滲みや記録基材の風合いの点で有利である。
また、記録基材の厚みとしては、1〜1000μmが好ましく、1〜800μmがより好ましく、5〜500μmが更に好ましく、5〜300μmが特に好ましい。厚みが1μm以上であることで、記録基材自体のコシの点で有利であり、1000μm以下であることで、記録基材の風合いの点で有利である。
記録基材が繊維材料の集合体である場合、その密度(繊維面密度)としては、1〜300g/mが好ましく、1〜200g/mがより好ましく、5〜100g/mが特に好ましい。繊維面密度が1g/m以上であることで、画像濃度が得られやすい点で有利であり、300g/m以下であることで、画像耐擦過性、画像滲みの点で有利である。
なお、繊維面密度とは、繊維が2次元に分布している面の面積に対する、該面に存在する繊維の量の比率[g/m]をさし、記録基材を単位面積で切り出して重量を測ることにより求められる値である。
記録基材のうち、繊維材料の集合体は、メルトブローイング、スパンボンディング、溶剤紡糸、電界紡糸、カーディングなど、いずれの方法で形成されたものでもよい。
記録基材に対して、インク付与工程の前工程として、親水化処理を施す前処理を行なう前処理工程を設けてもよいが、本発明においては、ポリマー粒子と共にアミン化合物を含む水系インクを記録基材に付与する構成とするので、前処理工程を設けずに、あるいは、少ない前処理工程であっても、所望とする画像の密着性及び耐擦過性が得られる。ここでの親水化処理には、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、フレーム処理、熱処理、摩耗処理、光照射処理(UV処理)、及び火炎処理などが含まれる。
記録基材の表面張力は、3.2×10−6〜4.5×10−6J(約32〜45dyn/cm)であることが好ましく、3.2×10−6〜4.0×10−6J(約32〜40dyn/cm)がより好ましく、3.2×10−6〜3.7×10−6J(約32〜37dyn/cm)が特に好ましい。記録基材の表面張力が上記した下限値以上であると、画像の密着性がより良好になり、記録基材の表面張力が上記した上限値以下であると、記録基材自体の風合いを保持することができる。
なお、記録基材の表面張力は、濡れ張力試験用混合液(和光純薬工業社製)を用いて測定することができ、基材が濡れ始める混合液番号を基材の表面張力として測定される。
この場合、水系インクの表面張力は、20〜40mN/m(=dyn/cm)の範囲が好ましく、30〜40mN/mの範囲が好ましい。水系インクの表面張力は、静的表面張力測定装置(例えば池田理化社製のTD3)を用いたウィルヘルミ法によって測定される。
[乾燥定着工程]
本発明においては、インク付与工程での水系インクの付与中及び/又は水系インクの付与後に、記録基材上に付与された水系インクを乾燥し、記録基材上にインクを定着させる乾燥定着工程を設けることが好ましい。すなわち、本発明の画像形成方法により得られる記録物は、乾燥処理を経たインク画像を有するものが好ましい。
乾燥定着工程を経ることで、水系インク中の液媒体(具体的には、水、水溶性有機溶剤)の蒸発が促され、画像のムラ、滲みの少ない高画質な画像や耐擦過性に優れた画像記録物が短時間に得られる。また、記録基材のシワの発生も防ぎ、さらに記録基材のカールをも防止することができる。また、乾燥時には、その加熱によりインクに含まれるポリマー粒子の融着を促し、良好な皮膜が形成されて、画像記録物の耐擦過性がより一層向上する。
乾燥時の乾燥温度は、水系インク中に存在する液媒体が蒸発し、かつポリマー粒子による皮膜が形成される範囲であれば、特に制限はなく、かかる観点から40℃以上が好ましい。中でも、乾燥温度は、40℃以上150℃以下が好ましく、より好ましくは40℃以上80℃以下である。温度が80℃以下であることで、記録基材の変形等を防ぐことができる。
なお、乾燥時の加熱時間については、水系インク中の液媒体が蒸発し、かつポリマー粒子による皮膜形成が可能であれば特に制限はなく、液媒体種、ポリマー粒子種、記録速度等を考慮して適宜選択することができる。
乾燥方式としては、水系インクに含まれる液媒体の揮発を促進させる方法であれば、特に制限はない。乾燥方式には、例えば、記録前後の記録基材に熱を加える方法、記録後の記録基材に風を吹き付ける方法、又はこれらを組み合わせた方法、等が挙げられる。具体的には、強制空気加熱、輻射加熱、伝導加熱、高周波乾燥、マイクロ波乾燥、乾燥空気送風などが挙げられる。
<画像記録物>
本発明の画像記録物は、非吸収性又は低吸収性の記録基材と、記録基材上に設けられ、ポリマーと、少なくとも1つのヒドロキシル基を有するアミン化合物と、着色剤とを含むインク画像とを設けて構成されている。本発明の画像記録物は、ポリマーと共にアミン化合物を含有していることで、既述のように非吸収性又は低吸収性の記録基材との間の密着性が良好になり、優れた耐擦過性を有している。
なお、非吸収性又は低吸収性の記録基材、並びにインク画像を形成しているアミン化合物、及び着色剤等の詳細については、既述の通りである。また、ポリマーは、既述のポリマー粒子を構成するポリマーと同様である。ここでのポリマーは、ポリマー粒子の形態で含まれていてもよいし、乾燥定着工程を経て熱が与えられることで粒子とは異なる形態で含有されていてもよい。
本発明の画像記録物は、非吸収性又は低吸収性の記録基材の上に上記の成分を含むインク画像が得られるいずれの方法で記録されたものでもよい。本発明においては、インク画像の基材への密着及び擦過耐性に優れる点で、既述の本発明の画像記録方法により得られた画像記録物が好ましい。
インク画像の厚みについては、特に制限されるものではないが、0.1〜10.0μmが好ましい。厚みが上記した範囲内であると、耐擦過性や密着性、画像の風合いの点で有利である。
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」は質量基準である。
なお、重量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフ(GPC)で測定した。GPCは、HLC−8220GPC(東ソー(株)製)を用い、TSKgeL Super HZM−H、TSKgeL Super HZ4000、TSKgeL Super HZ2000(東ソー(株)製、4.6mmID×15cm)をカラムとし、GPCの詳細は特開2010−155359号公報の段落番号[0076]に記載の条件と同様とした。
(実施例1)
<マゼンタインクの調製>
(ポリマー分散剤P−1の合成)
下記スキームにしたがって、以下に示すようにしてポリマー分散剤P−1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60g、メタクリル酸10g、及びメチルメタクリレート30g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時間反応させた後、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させ、ポリマー分散剤P−1を96g得た。
得られたポリマー分散剤P−1の組成は、H−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、65.2mgKOH/gであった。
(マゼンタ顔料分散液の調製)
ピグメント・レッド122(CROMOPHTAL Jet Magenta DMQ、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製;マゼンタ顔料)10部と、上記のポリマー分散剤P−1を5部と、メチルエチルケトン42部と、1規定NaOH水溶液5.5部と、イオン交換水87.2部とを混合し、ビーズミルにより0.1mmφジルコニアビーズを用いて2〜6時間分散させた。
得られた分散物を減圧下、55℃でメチルエチルケトンを除去し、更に一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、50mL遠心管を使用して8000rpmで30分間遠心処理を行なった。このとき、沈殿物以外の上澄み液を回収した。その後、この上澄み液の吸光度スペクトルから顔料濃度を求めたところ、顔料濃度が15質量%の樹脂被覆顔料粒子(ポリマー分散剤で被覆された顔料)の分散物(マゼンタ顔料分散液)が得られた。
(マゼンタインクの調製)
以下の組成中の成分を混合した後、プラスチック製のディスポーザルシリンジに詰め、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)製の孔径5μmのフィルタ(ミリポア社製のMillex−SV、直径25mm)にてろ過し、マゼンタ色の水系インクAを得た。
<水系インクAの組成a>
・マゼンタ顔料分散液(顔料濃度:15質量%) ・・・26.7質量部
・2−ピロリドン(東京化成社製) ・・・17質量部
・2−メチル−1,3−プロパンジオール ・・・9質量部
・オルフィンE1010(日信化学工業社製) ・・・1質量部
・アクリットWBR−016U ・・・16.7質量部
(大成ファインケミカル社製、ポリウレタン樹脂粒子(Tg:20℃、体積平均粒子径:約30nm)の30質量%分散液)
・トリエタノールアミン(東京化成社製) ・・・1質量部
・イオン交換水 ・・・インク総量を100質量部とした場合の残分(質量部)
<画像記録及び評価>
1.画像記録
ポリプロピレン不織布(繊維面密度:30g/m、厚み:13μm、繊維径:20μm、以下、「PP不織布」ともいう)に対して、コロナマスター(信光電気計社製、PS−10S)を用いて、処理電圧:10kV、処理速度:50mm/secの条件で2回コロナ処理を行なった。コロナ処理を施した不織布に対して、リコー社製のプリンタGELJET GX−5000のプリンタヘッドに代えてQクラスヘッド(富士フイルムDimatix社製、Q−Class)を備えた装置にて、上記のように調製した水系インクAを85pL吐出し、200dpiの100%ベタ画像を記録した(インク付与工程)。このベタ画像をナイロンメッシュ台上に密着させ、PP不織布の画像非形成面側からドライヤで風速7m/s、温度40℃の温風を30秒間あて、乾燥、定着を行なった(乾燥定着工程)。このようにして、画像サンプルを得た。
2.測定・評価
上記のようにして得た画像サンプルについて、以下の測定、評価を行なった。測定、評価の結果を下記表1に示す。
−A.耐擦過性−
得られた画像サンプルの画像部について、学振式摩擦試験機(安田精機社製、No.428)を用い、画像部を白綿で約2Nの力をかけて規定の往復回数だけ擦ることにより、耐擦過性試験を行なった。耐擦過性は、白綿に移った色を目視することにより、下記の評価基準にしたがって評価した。耐擦過性は、評価基準のうち「A〜C」が許容範囲である。
<評価基準>
A:白綿を10回往復させて画像部を擦っても、白綿への色移りはほぼみられず、実用上支障を来さない。
B:白綿を10回往復させて画像部を擦ると、白綿に僅かな色移りがみられたが、実用上支障を来さない。
C:白綿を10回往復させて画像部を擦ると、白綿に色移りがみられたが、白綿を3回往復させて画像部を擦ったときには色移りはほぼみられず、実用上は支障を来さない。
D:白綿を3回往復させて画像部を擦ると、白綿に色移りがみられ、実用上支障を来たす。
E:白綿を3回往復させて画像部を擦ると、白綿に明らかな色移りがみられる。
−B.密着性−
得られた画像サンプルの画像部について、テープで剥離試験を行なった。このとき、画像が基材から剥離しているかどうか、該テープ上をルーペで観察し、以下の評価基準にしたがって評価した。この際、基材ごと剥離、すなわち剥離試験後のテープにインクが付与された繊維が付着していても、インク自体の剥離が観察されなければ、インクの剥離はないものとした。密着性は、評価基準のうち「A〜B」が許容範囲である。
<評価基準>
A:ガムテープを用いて剥離試験を行なっても、テープ上に剥離したインクが観察されない。
B:ガムテープを用いて剥離試験を行なうと、テープ上に僅かに剥離したインクが観察されるが、セロハンテープを用いて剥離試験を行なうと、テープ上に剥離したインクは観察されない。
C:セロハンテープを用いて剥離試験を行なうと、テープ上に僅かに剥離したインクが観察されるが、メンディングテープを用いて剥離試験を行うと、テープ上に剥離したインクは観察されない。
D:メンディングテープを用いて剥離試験を行なうと、テープ上に剥離したインクが観察される。
なお、ガムテープは、アスクル社製のクラフトテープ0523を使用し、セロハンテープは、ニチバン社製のセロテープ(登録商標)No.405を使用し、メンディングテープは、3M社製のスコッチメンディングテープ810を使用した。
(比較例1)
実施例1において、水系インクAの組成aを以下の組成bに代えたこと以外は、実施例1と同様にして、マゼンタインクを調製し、画像記録及び評価を行なった。
<水系インクBの組成b>
・マゼンタ顔料分散液(顔料濃度:15質量%) ・・・26.7質量部
・2−ピロリドン(東京化成社製) ・・・17質量部
・2−メチル−1,3−プロパンジオール ・・・9質量部
・オルフィンE1010(日信化学工業社製) ・・・1質量部
・ジョンクリル741 ・・・10.2質量部
(ジョンソンポリマー社製、スチレン/アクリル系樹脂粒子(Tg:15℃、体積平均粒子径:約84nm)の49質量%分散液)
・イオン交換水 ・・・インク総量を100質量部とした場合の残分(質量部)
(実施例2)
実施例1において、水系インクAの組成aを以下の組成cに代えたこと以外は、実施例1と同様にして、マゼンタインクを調製し、画像記録及び評価を行なった。
<水系インクCの組成c>
・マゼンタ顔料分散液(顔料濃度:15質量%) ・・・26.7質量部
・2−ピロリドン(東京化成社製) ・・・17質量部
・2−メチル−1,3−プロパンジオール ・・・9質量部
・オルフィンE1010(日信化学工業社製) ・・・1質量部
・アクリットWBR−016U ・・・16.7質量部
(大成ファインケミカル社製、ポリウレタン樹脂粒子(Tg:20℃、体積平均粒子径:約30nm)の30質量%分散液)
・セロゾール524 ・・・6.7質量部
(中京油脂社製、カルナバワックス粒子(Tm:83℃、体積平均粒子径:約80nm)の30質量%分散液)
・トリエタノールアミン(東京化成社製) ・・・2質量部
・イオン交換水 ・・・インク総量を100質量部とした場合の残分(質量部)
(比較例2)
実施例1において、水系インクAの組成aを以下の組成dに代えたこと以外は、実施例1と同様にして、マゼンタインクを調製し、画像記録及び評価を行なった。
<水系インクDの組成d>
・マゼンタ顔料分散液(顔料濃度:15質量%) ・・・26.7質量部
・2−ピロリドン(東京化成社製) ・・・17質量部
・2−メチル−1,3−プロパンジオール ・・・9質量部
・オルフィンE1010(日信化学工業社製) ・・・1質量部
・ジョンクリル741 ・・・10.2質量部
(ジョンソンポリマー社製、スチレン/アクリル系樹脂粒子(Tg:15℃、体積平均粒子径:約84nm)の49質量%分散液)
・ポリロンO−255 ・・・6.7質量部
(中京油脂社製、ポリエチレンワックス粒子(Tm:138℃、体積平均粒子径:約73nm)の30質量%分散液)
・イオン交換水 ・・・インク総量を100質量部とした場合の残分(質量部)
(実施例3)
実施例1において、水系インクAの組成aを以下の組成eに代えたこと以外は、実施例1と同様にして、マゼンタインクを調製し、画像記録及び評価を行なった。
<水系インクEの組成e>
・マゼンタ顔料分散液(顔料濃度:15質量%) ・・・26.7質量部
・2−ピロリドン(東京化成社製) ・・・17質量部
・2−メチル−1,3−プロパンジオール ・・・9質量部
・オルフィンE1010(日信化学工業社製) ・・・1質量部
・アクリットWBR−016U ・・・16.7質量部
(大成ファインケミカル社製、ポリウレタン樹脂粒子(Tg:20℃、体積平均粒子径:約30nm)の30質量%分散液)
・セロゾール524 ・・・6.7質量部
(中京油脂社製、カルナバワックス粒子(Tm:83℃、体積平均粒子径:約80nm)の30質量%分散液)
・N,N−ジエチルエタノールアミン(東京化成社製) ・・・1質量部
・イオン交換水 ・・・インク総量を100質量部とした場合の残分(質量部)
(実施例4)
実施例1において、水系インクAの組成aを以下の組成fに代えたこと以外は、実施例1と同様にして、マゼンタインクを調製し、画像記録及び評価を行なった。
<水系インクFの組成f>
・マゼンタ顔料分散液(顔料濃度:15質量%) ・・・26.7質量部
・2−ピロリドン(東京化成社製) ・・・17質量部
・2−メチル−1,3−プロパンジオール ・・・9質量部
・オルフィンE1010(日信化学工業社製) ・・・1質量部
・アクリットWBR−016U ・・・16.7質量部
(大成ファインケミカル社製、ポリウレタン樹脂粒子(Tg:20℃、体積平均粒子径:約30nm)の30質量%分散液)
・セロゾール524 ・・・6.7質量部
(中京油脂社製、カルナバワックス粒子(Tm:83℃、体積平均粒子径:約80nm)の30質量%分散液)
・ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノトリス(ヒドロキシメチル)メタン(東京化成社製) ・・・2質量部
・イオン交換水 ・・・インク総量を100質量部とした場合の残分(質量部)
(比較例3)
実施例1において、水系インクAの組成aを以下の組成gに代えたこと以外は、実施例1と同様にして、マゼンタインクを調製し、画像記録及び評価を行なった。
<水系インクGの組成g>
・マゼンタ顔料分散液(顔料濃度:15質量%) ・・・26.7質量部
・2−ピロリドン(東京化成社製) ・・・17質量部
・2−メチル−1,3−プロパンジオール ・・・9質量部
・オルフィンE1010(日信化学工業社製) ・・・1質量部
・アクリットWBR−016U ・・・16.7質量部
(大成ファインケミカル社製、ポリウレタン樹脂粒子(Tg:20℃、体積平均粒子径:約30nm)の30質量%分散液)
・イオン交換水 ・・・インク総量を100質量部とした場合の残分(質量部)
(比較例4)
実施例1において、水系インクAの組成aを以下の組成hに代えたこと以外は、実施例1と同様にして、マゼンタインクを調製し、画像記録及び評価を行なった。
<水系インクHの組成h>
・マゼンタ顔料分散液(顔料濃度:15質量%) ・・・26.7質量部
・2−ピロリドン(東京化成社製) ・・・17質量部
・2−メチル−1,3−プロパンジオール ・・・9質量部
・オルフィンE1010(日信化学工業社製) ・・・1質量部
・アクリットWBR−016U ・・・16.7質量部
(大成ファインケミカル社製、ポリウレタン樹脂粒子(Tg:20℃、体積平均粒子径:約30nm)の30質量%分散液)
・グリセリン(東京化成社製) ・・・1質量部
・イオン交換水 ・・・インク総量を100質量部とした場合の残分(質量部)
(実施例5)
実施例1において、記録基材をポリプロピレンシート(積水成型工業社製、ポリセーム、P−8134、色;ナチュラル;以下、「PPシート」ともいう)に代えたこと以外は、実施例1と同様にして、画像記録及び評価を行なった。
(実施例6)
実施例1において、マテリアルプリンター(DMP−3000、富士フイルムDimatix社製)を用いて、マゼンタインクを10pL吐出したこと以外は、実施例1と同様にして、画像記録及び評価を行なった。
(実施例7)
実施例1において、マテリアルプリンター(DMP−3000、富士フイルムDimatix社製)を用いて、マゼンタインクを40pL吐出したこと以外は、実施例1と同様にして、画像記録及び評価を行なった。
(実施例8)
実施例1において、マテリアルプリンター(DMP−3000、富士フイルムDimatix社製)を用いて、マゼンタインクを60pL吐出したこと以外は、実施例1と同様にして、画像記録及び評価を行なった。
(実施例9)
実施例1において、マテリアルプリンター(DMP−3000、富士フイルムDimatix社製)を用いて、マゼンタインクを120pL吐出したこと以外は、実施例1と同様にして、画像記録及び評価を行なった。
(実施例10)
実施例1において、マテリアルプリンター(DMP−3000、富士フイルムDimatix社製)を用いて、マゼンタインクを150pL吐出したこと以外は、実施例1と同様にして、画像記録及び評価を行なった。
(実施例11)
実施例1において、水系インクAの組成a中のポリウレタン樹脂粒子(アクリットWBR−016U)16.7質量部に代えて、スチレン/アクリル樹脂粒子(ジョンクリル538、ジョンソンポリマー社製、Tg:66℃、体積平均粒子径:約90nm)の45質量%分散液10.87質量部を用い、水系インクI(組成i)としたこと以外は、実施例1と同様にして、マゼンタインクを調製し、画像記録及び評価を行なった。
上記の実施例において、不織布及びシートの表面張力、並びに水系インクの表面張力及びインク滴の直径(着弾前の直径)は、以下の表2に示す通りである。なお、インク滴の直径は、(株)島津製作所製の高速度カメラHyper Vision HPV−2Aにて液滴を直接観察することで測定した。
表1に示すように、実施例では、インク画像が、ポリマー粒子に加えて、アミン構造とヒドロキシル基とを有するアミン化合物を含有するため、比較例に比べて、非吸収性又は低吸収性の記録基材を用いたときの画像の耐擦過性に優れており、良好な密着性を示した。
これに対して、比較例では、特定のアミン化合物を用いないため、期待する密着が得られず、耐擦過性の点で劣っていた。特にヒドロキシル基を有するが窒素原子を持たないグリセリンを用いた系(比較例4)では、むしろ耐擦過性が著しく低下し、密着性が大きく劣る傾向がみられた。
本発明は、非吸収性又は低吸収性の記録基材に画像を記録する任意の用途に適用することができる。例えば非吸収性又は低吸収性の記録基材として不織布を用いる用途(おむつ(使い捨てパンツを含む)、トレーニングパンツ、成人用失禁下着等の衛生物品など)に好適である。
なお、上記「おむつ」とは、幼児及び失禁症状のある人により、着用者の腰部及び脚部を取り巻くように胴体下部周りに一般に着用され、尿や排便等を受容し得る吸収性物品をいう。
11・・・インク滴
13・・・繊維(不織布)
15,25・・・インク付着領域
23・・・記録基材(シート)

Claims (11)

  1. ポリマー粒子と、少なくとも1つのヒドロキシル基を有するアミン化合物と、着色剤と、水と、を含有する水系インクを、非吸収性又は低吸収性の記録基材の上に付与するインク付与工程を有する画像記録方法。
  2. 前記インク付与工程は、前記水系インクを60pl以上120pl以下のインク滴量にて前記記録基材にインクジェット法により吐出して行なう請求項1に記載の画像記録方法。
  3. 前記アミン化合物は、下記一般式(1)で表される化合物である請求項1又は請求項2に記載の画像記録方法。

    〔式中、Xは、炭素数1〜10のアルキレン基、又は炭素数1〜10のアルキレンオキシアルキレン基を表す。nは、1又は2を表す。n=1の場合、A及びBは、各々独立に水素原子又はアルキル基を表し、BとA、又はBとXは、互いに結合して連結されていてもよい。n=2の場合、Aはアルキレン基又はアルキルアミン基を表し、Bは水素原子又はアルキル基を表し、BとXとは互いに結合して連結されていてもよい。〕
  4. 前記アミン化合物中のヒドロキシル基数が1以上10以下である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の画像記録方法。
  5. 前記水系インクは、更に、ワックス粒子を含有する請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の画像記録方法。
  6. 前記ポリマー粒子は、ポリウレタンを含む粒子である請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の画像記録方法。
  7. 前記着色剤が顔料であり、前記水系インクは、更に、前記顔料を分散させる分散剤を含有する請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の画像記録方法。
  8. 前記記録基材が、非吸収性又は低吸収性の繊維材料の集合体である請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の画像記録方法。
  9. 前記繊維材料が、ポリマー繊維である請求項8に記載の画像記録方法。
  10. 前記インク付与工程で付与された前記水系インクを乾燥し、前記記録基材上に前記水系インクを定着させる乾燥定着工程を更に有する請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の画像記録方法。
  11. 非吸収性又は低吸収性の記録基材と、
    前記記録基材上に設けられ、ポリマーと、少なくとも1つのヒドロキシル基を有するアミン化合物と、着色剤と、を含むインク画像と、
    を有する画像記録物。
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