JP2023026110A - インクジェット用組成物およびインクジェット記録方法 - Google Patents

インクジェット用組成物およびインクジェット記録方法 Download PDF

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Abstract

【課題】インクジェット法による吐出安定性に優れるとともに、発色性に優れた記録部を有する記録物の製造に好適に用いることができるインクジェット用組成物を提供すること、また、インクジェット法による液滴吐出を安定的に行うことができ、発色性に優れた記録部を有する記録物の製造に好適に適用することができるインクジェット記録方法を提供すること。【解決手段】本発明のインクジェット用組成物は、水と、スルホ基を有するポリエステル樹脂と、色材とを含み、前記ポリエステル樹脂を含む材料で構成された粒子中に前記色材が含まれており、前記粒子は、平均粒径が100nm以下であり、かつ、インクジェット用組成物中における含有率が15質量%以上である。【選択図】なし

Description

本発明は、インクジェット用組成物およびインクジェット記録方法に関する。
近年、インクジェットプリントの用途が拡大しており、オフィス、家庭用の印刷機としてのほか、商業印刷、テキスタイルプリント等へも適用されている。
また、インクジェット印刷は、紙の他、布帛、フィルム、段ボール等、各種の記録媒体に適用されるようになってきている。
そして、使い勝手や安全性の面から水系のインクを用いることが求められているが、その一方で、水系のインクでは、インクによる塗膜強度を十分に優れたものとすることが困難である。そのため、樹脂材料を含むインクジェットインクが用いられているが、通常のポリエステル等を用いた場合、インクジェット法による吐出安定性が低下するという問題がある。
このような問題を解決する目的で、親水性の高いスルホ基を備えるポリエステル樹脂を含むインクジェットインクが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2020-158645号公報
このようなインクジェットインクを用いることで、インクジェット法による吐出安定性を改善することはできるが、発色性が低下するという問題がある。発色性を高めるために固形分濃度を高めると、インクジェット法による吐出安定性が低下するという問題がある。
すなわち、インクジェット法による吐出安定性と、発色性とを両立できないという課題がある。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することができる。
本発明の適用例に係るインクジェット用組成物は、水と、スルホ基を有するポリエステル樹脂と、色材とを含むインクジェット用組成物であって、
前記ポリエステル樹脂を含む材料で構成された粒子中に前記色材が含まれており、
前記粒子は、平均粒径が100nm以下であり、かつ、前記インクジェット用組成物中における含有率が15質量%以上である。
また、本発明の他の適用例に係るインクジェット用組成物は、25℃における粘度が9.0mPa・s以下である。
また、本発明の他の適用例に係るインクジェット用組成物では、前記色材は、昇華染料、油性染料および分散染料よりなる群から選択される少なくとも1種を含む。
また、本発明の他の適用例に係るインクジェット用組成物では、前記ポリエステル樹脂中に含まれる硫黄原子量が、0.60at%以下である。
また、本発明の他の適用例に係るインクジェット用組成物では、前記粒子は、スルホ基の含有率の異なる複数種のポリエステル樹脂を含んでいる。
本発明の適用例に係るインクジェット記録方法は、本発明のインクジェット用組成物を、インクジェット法により吐出する吐出工程を有する。
また、本発明の他の適用例に係るインクジェット記録方法では、前記吐出工程の後に、前記インクジェット用組成物が付着した記録媒体を加熱する加熱工程をさらに有する。
また、本発明の他の適用例に係るインクジェット記録方法では、前記加熱工程における前記記録媒体の加熱温度が100℃以上160℃以下である。
図1は、好適な実施形態の記録装置の概略斜視図である。
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
<1>インクジェット用組成物
本発明のインクジェット用組成物は、水と、スルホ基を有するポリエステル樹脂と、色材とを含むものである。そして、前記ポリエステル樹脂を含む材料で構成された粒子中に前記色材が含まれており、前記粒子は、平均粒径が100nm以下であり、かつ、前記インクジェット用組成物中における含有率が15質量%以上である。
このような条件を満足することにより、インクジェット法による吐出安定性に優れるとともに、インクジェット用組成物による記録部の発色性を優れたものとすることができる。特に、種々の記録媒体に対して優れた発色性を発揮することができる。また、インクジェット用組成物を用いて形成される記録部の定着性、密着強度を優れたものとすることができる。また、本発明のインクジェット用組成物は、後に詳述するような転写工程を有さない記録物の製造方法に適用することができ、記録物の生産性向上、記録物の生産コストの低減、省資源の観点等からも好ましい。
このような優れた効果が得られるのは、以下のような理由によると考えらえる。
すなわち、前記粒子を構成するポリエステル樹脂がスルホ基を有し、かつ、十分に平均粒径が小さいものであることにより、当該粒子の親水性を優れたものとすることができるとともに、インクジェット用組成物中での粒子の流動性を優れたものとすることができる。その結果、インクジェット用組成物中における粒子の分散安定性、インクジェット法によるインクジェット用組成物の吐出安定性を優れたものとすることができる。そして、インクジェット用組成物中に含まれる粒子を構成するポリエステル樹脂がスルホ基を有し、かつ、十分に平均粒径が小さいものであることにより、上記のような効果が得られることから、インクジェット用組成物中における粒子の含有率が上記のように大きくても、インクジェット用組成物の吐出安定性を十分に優れたものとすることができる。したがって、インクジェット用組成物中における固形分量を十分に多くすることができ、インクジェット法による吐出安定性、および、インクジェット用組成物による記録部の発色性を両立することができると考えられる。また、前記粒子の平均粒径が上記のように十分に小さいものであると、前記粒子の表面付近の領域に含まれるものの割合を高めることができ、インクジェット用組成物を用いて形成される記録部の発色性を特に優れたものとすることができる。
また、色材が樹脂材料を好適に着色した状態で、記録媒体に付与されることとなり、製造される記録物での記録部の定着性を優れたものとすることができ、不本意に色材が記録物から脱落すること等を好適に防止することができ、記録物に色材を安定的に保持することができる。したがって、例えば、お湯を用いた洗濯・洗浄、乾燥機による加熱乾燥、アイロン掛け等の加熱処理に供した場合であっても、不本意に色材が記録物の外部に放散してしまうことを効果的に防止することができ、記録物の耐久性を特に優れたものとすることができる。
また、色材として染料を含む場合、上記のような効果はさらに顕著に発揮される。
これに対し、上記のような条件を満たさない場合には、満足の行く結果が得られない。
例えば、スルホ基を有するポリエステル樹脂を含んでいないと、インクジェット用組成物中に含まれる粒子の親水性を十分に高めることができず、インクジェット用組成物のインクジェット法による吐出安定性が低下する。
また、前記粒子の平均粒径が大きすぎると、インクジェット用組成物のインクジェット法による吐出安定性が低下する。また、前記粒子中において、一般に疎水性の高い色材は、水から離れるように中心部付近に偏在する傾向が認められるが、前記粒子の平均粒径が大きすぎると、当該粒子の表面からより離れた中心部付近に色材が集中することとなり、同量の色材を含んでいたとしても、インクジェット用組成物を用いて形成される記録部の発色性が低下する。
上記のように本発明のインクジェット用組成物中に含まれる前記粒子の平均粒径は、100nm以下であればよいが、90nm以下であるのが好ましく、85nm以下であるのがより好ましく、80nm以下であるのがさらに好ましい。また、前記粒子の平均粒径の下限は、5nmであるのが好ましく、20nmであるのがより好ましく、30nmであるのがさらに好ましい。
これにより、前述した効果がより顕著に発揮される。
なお、本明細書において、平均粒径とは、特に断りのない限り、動的光散乱法により測定される粒子分布において、粒子量が小粒子径側から累積計算して頻度が50%となるときの粒子径を意味し、例えば、ゼータ電位・粒径測定システム「ELSZ-1000ZS」(大塚電子社製)を用いた測定により求めることができる。
また、上記のように本発明のインクジェット用組成物中における前記粒子の含有率は、15質量%以上であればよいが、18質量%以上であるのが好ましく、20質量%以上であるのがより好ましく、25質量%以上であるのがさらに好ましい。また、本発明のインクジェット用組成物中における前記粒子の含有率の上限は、45質量%であるのが好ましく、40質量%であるのがより好ましく、35質量%であるのがさらに好ましい。
これにより、前述した効果がより顕著に発揮される。
なお、本明細書において、インクジェット用組成物とは、インクジェット法により吐出されるインクそのもののほか、当該インクの調製に用いられる原液を含む概念である。言い換えると、本発明のインクジェット用組成物は、そのまま、インクジェット法により吐出に供されるものであってもよいし、希釈等の処理の後にインクジェット法により吐出に供されるものであってもよい。インクジェット法としては、例えば、荷電偏向方式、コンティニュアス方式、ピエゾ式、バブルジェット(登録商標)式等のオンデマンド方式等が挙げられる。
<1-1>水
本発明のインクジェット用組成物は、水を含んでいる。当該水は、主に、インクジェット用組成物に流動性を付与する機能を有しており、例えば、粒子の分散媒として機能する。
水としては、例えば、RO水、蒸留水、イオン交換水等の純水を用いてもよい。
インクジェット用組成物中における水の含有量の下限は、特に限定されないが、30.0質量%であるのが好ましく、35.0質量%であるのがより好ましく、40.0質量%であるのがさらに好ましい。また、インクジェット用組成物中における水の含有量の上限は、特に限定されないが、75.0質量%であるのが好ましく、70.0質量%であるのがより好ましく、65.0質量%であるのがさらに好ましい。
これにより、インクジェット用組成物の粘度をより確実に好適な値に調整することができる。また、インクジェット用組成物中における前記粒子の分散安定性をより優れたものとすることができる。このようなことから、インクジェット用組成物のインクジェット法による吐出安定性をより優れたものとすることができる。
<1-2>色材
本発明のインクジェット用組成物は、色材を含んでいる。色材は、記録媒体を着色し、記録物の外観に大きな影響を与える成分である。
色材としては、例えば、有機顔料、無機顔料等の各種顔料、各種染料等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
有機顔料としては、例えば、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料等のアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレンおよびペリレン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサンジン顔料、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。
無機顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化鉄、カーボンブラック等が挙げられる。カーボンブラックとしては、例えば、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法等の公知の方法によって製造されたものが使用できる。
染料としては、例えば、昇華染料、油性染料、分散染料、蛍光染料、反応染料、酸性染料、硫化染料、バット染料、カチオン染料等が挙げられる。
中でも、色材は、昇華染料、油性染料および分散染料よりなる群から選択される少なくとも1種を含むものであるのが好ましい。
これにより、前記粒子をより好適に着色することができ、インクジェット用組成物を用いて形成される記録部の発色性をより優れたものとすることができる。
分散染料、昇華染料としては、例えば、C.I.ディスパース・イエロー1、3、4、5、7、9、13、23、24、30、33、34、42、44、49、50、51、54、56、58、60、61、63、64、66、68、71、74、76、79、82、83、85、86、88、90、91、93、98、99、100、104、108、114、116、118、119、122、124、126、135、140、141、149、154、160、162、163、164、165、179、180、182、183、184、186、192、198、199、201、202、204、210、211、215、216、218、224、227、231、232;C.I.ディスパース・オレンジ1、3、5、7、11、13、17、20、21、25、29、30、31、32、33、37、38、42、43、44、45、46、47、48、49、50、53、54、55、56、57、58、59、60、61、66、71、73、76、78、80、89、90、91、93、96、97、119、127、130、139、142;C.I.ディスパース・レッド1、4、5、7、11、12、13、15、17、27、43、44、50、52、53、54、55、56、58、59、60、65、72、73、74、75、76、78、81、82、86、88、90、91、92、93、96、103、105、106、107、108、110、111、113、117、118、121、122、126、127、128、131、132、134、135、137、143、145、146、151、152、153、154、157、159、164、167、169、177、179、181、183、184、185、188、189、190、191、192、200、201、202、203、205、206、207、210、221、224、225、227、229、239、240、257、258、277、278、279、281、288、298、302、303、310、311、312、320、324、328、364;C.I.ディスパース・バイオレット1、4、8、23、26、27、28、31、33、35、36、38、40、43、46、48、50、51、52、56、57、59、61、63、69、77;C.I.ディスパース・グリーン9;C.I.ディスパース・ブラウン1、2、4、9、13、19;C.I.ディスパース・ブルー3、7、9、14、16、19、20、24、26、27、35、43、44、54、55、56、58、60、62、64、71、72、73、75、79、81、82、83、87、91、92、93、94、95、96、102、106、108、112、113、115、118、120、122、125、128、130、139、141、142、143、146、148、149、153、154、158、165、167、171、173、174、176、181、183、185、186、187、189、197、198、200、201、205、207、211、214、224、225、257、259、267、268、270、284、285、287、288、291、293、295、297、301、315、330、333、359、360;C.I.ディスパース・ブラック1、3、10、24等が挙げられる。
油性染料としては、例えば、C.I.ソルベント・ブラック3、7、27、29、34;C.I.ソルベント・イエロー14、16、19、29、56、82;C.I.ソルベント・レッド1、3、8、18、24、27、43、51、72、73、132、218;C.I.ソルベント・バイオレット3;C.I.ソルベント・ブルー2、5、11、70;C.I.ソルベント・グリーン3、7;C.I.ソルベント・オレンジ2等が挙げられる。
また、蛍光染料としては、例えば、C.I.ディスパース・レッド364、C.I.ディスパース・レッド362、C.I.バット・レッド41、C.I.ディスパース・イエロー232、C.I.ディスパース・イエロー184、C.I.ディスパース・イエロー82、C.I.ディスパース・イエロー43等が挙げられる。
反応染料としては、例えば、C.I.リアクティブ・イエロー2、3、18、81、84、85、95、99、102等のイエロー染料、C.I.リアクティブ・オレンジ5、9、12、13、35、45、99等のオレンジ染料、C.I.リアクティブ・ブラウン2、8、9、17、33等のブラウン染料、C.I.リアクティブ・レッド1、3、4、13、15、24、29、31、33、120、125、151、206、218、226、245等のレッド染料、C.I.リアクティブ・バイオレット24等のバイオレット染料、C.I.リアクティブ・ブルー2、5、10、13、14、15、15:1、21、49、63、71、72、75、162、176、C.I.リアクティブ・ブルー4、19、198等のブルー染料、C.I.リアクティブ・グリーン5、8、19等のグリーン染料、C.I.リアクティブ・ブラック1、8、23、39等のブラック染料等が挙げられる。
インクジェット用組成物中における色材の含有率の下限は、0.1質量%であるのが好ましく、0.2質量%であるのがより好ましく、0.3質量%であるのがさらに好ましい。また、インクジェット用組成物中における色材の含有量の上限は、10.0質量%であるのが好ましく、7.0質量%であるのがより好ましく、5.0質量%であるのがさらに好ましい。
これにより、インクジェット用組成物を用いて製造される記録物の記録部における発色性、光学濃度をより優れたものとすることができるとともに、記録物における不本意な色むらの発生等をより効果的に防止することができる。
インクジェット用組成物を構成する色材は、その少なくとも一部が前記粒子中に含まれていればよく、前記粒子に含まれていない色材を含んでいてもよい。
ただし、インクジェット用組成物中に含まれる色材全体に対する前記粒子に含まれていない色材の割合は、10質量%以下であるのが好ましく、5質量%以下であるのがより好ましく、1質量%以下であるのがさらに好ましい。
<1-3>スルホ基を有するポリエステル樹脂
本発明のインクジェット用組成物は、分子内にスルホ基を有するポリエステル樹脂を含んでいる。以下、このような分子内にスルホ基を有するポリエステル樹脂のことを「スルホ基含有ポリエステル樹脂」とも言う。スルホ基含有ポリエステル樹脂は、インクジェット用組成物を用いて製造される記録物において、記録部の定着性、堅牢性を向上させる機能を有するとともに、風合いやさわり心地を向上させる機能も有している。また、色材の発色性を高める機能を有している。また、スルホ基含有ポリエステル樹脂は、親水性に優れているため、水を含むインクジェット用組成物中において固形物の分散安定性を高める機能を有しており、その結果、インクジェット用組成物の吐出安定性を向上させる機能も有している。
ポリエステルは、主鎖にエステル結合を有する高分子材料の総称であるが、一般に、分子内に複数の水酸基を有するポリオール成分と、分子内に複数のカルボキシル基を有するポリカルボン酸成分とが脱水縮合した化学構造を含んでいる。
スルホ基含有ポリエステル樹脂は、好ましくは、スルホ基を有し、かつ、ジオール成分と、ジカルボン酸成分とを含むものである。スルホ基含有ポリエステル樹脂は、ジオール成分と、ジカルボン酸成分とに加え、3価以上の多価アルコール成分、3価以上の多価カルボン酸成分を含んでいてもよい。
スルホ基は、スルホ基含有ポリエステル樹脂中において、いかなる部位に含まれていてもよく、例えば、ジオール成分中に含まれるものであってもよいし、ジカルボン酸成分中に含まれるものであってもよいし、これら以外の部位に含まれるものであってもよいが、ジカルボン酸成分中に含まれるのが好ましい。言い換えると、スルホ基含有ポリエステル樹脂は、スルホン化された化学構造のジカルボン酸成分を含むのが好ましい。
<1-3-1>ジオール成分
スルホ基含有ポリエステル樹脂を構成するジオール成分としては、例えば、1,3-プロパンジオール、メチルプロパンジオール、ネオペンチルグリコール、メチルエチルプロパンジオール、ジエチルプロパンジオール、ブチルエチルプロパンジオール、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、2,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、シクロヘキサンジメタノール等の脂肪族ジオールや、これらにスルホ基が導入された化合物等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
<1-3-2>ジカルボン酸成分
スルホ基含有ポリエステル樹脂を構成するジカルボン酸成分は、分子内にカルボキシル基を2個以上有するものであればよい。
スルホ基含有ポリエステル樹脂は、ジカルボン酸成分として、1種の成分のみを含むものであってもよいが、複数種の成分を含むものであるのが好ましい。
これにより、スルホ基含有ポリエステル樹脂の非晶性が高まり、インクジェット用組成物中や、インクジェット用組成物を用いて形成される記録部中における結晶化等を好適に防止することができ、インクジェット用組成物の保存安定性や記録物の信頼性をより優れたものとすることができる。特に、ジカルボン酸成分として後述するような芳香族ジカルボン酸を含む場合には、一般に、上記のような結晶化が起こりやすくなるが、スルホ基含有ポリエステル樹脂が複数種のジカルボン酸成分を含むことにより、結晶化を効果的に防止しつつ、後述するような芳香族ジカルボン酸を用いることによる利益を享受することができる。
スルホ基含有ポリエステル樹脂を構成するジカルボン酸成分は、脂肪族ジカルボン酸であってもよいが、少なくとも、芳香族ジカルボン酸を含んでいるのが好ましい。
これにより、樹脂強度を高めることができる。また、例えば、スルホ基含有ポリエステル樹脂の疎水性を適度に高めることができ、インクジェット用組成物が高温環境下等において保存された場合であっても、水を主成分とする分散媒にスルホ基含有ポリエステル樹脂が不本意に溶解してしまうことをより効果的に防止することができる。また、インクジェット用組成物を用いて製造される記録物の耐水性をより優れたものとすることができる。また、インクジェット用組成物が色材として染料を含む場合には、スルホ基含有ポリエステル樹脂と色材との親和性をより高いものとすることができ、発色性が特に優れたものとなる。また、前記粒子中に色材を好適に含ませることができ、前述したような効果がより顕著に発揮される。
芳香族ジカルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、1,5-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、2,7-ナフタレンジカルボン酸、ジフェン酸等の芳香族ジカルボン酸や、これらにスルホ基が導入された化合物等が挙げられる。中でも、テレフタル酸、イソフタル酸およびこれらにスルホ基が導入された化合物が好ましい。
スルホ基含有ポリエステル樹脂を構成する全ジカルボン酸成分中に占める芳香族ジカルボン酸の割合の下限は、0.4mol%であるのが好ましく、1.0mol%であるのがより好ましく、1.4mol%であるのがさらに好ましい。スルホ基含有ポリエステル樹脂を構成する全ジカルボン酸成分中に占める芳香族ジカルボン酸の割合の上限は、20.0mol%であるのが好ましく、15.0mol%であるのがより好ましく、10.0mol%であるのがさらに好ましい。
これにより、前記粒子の親水性をより適切なものとすることができ、インクジェット用組成物中における前記粒子の分散安定性、インクジェット用組成物の保存安定性、インクジェット用組成物を用いて製造される記録物の記録部における発色性をより優れたものとすることができる。また、インクジェット用組成物を用いて製造される記録物の耐水性、耐油性等をより優れたものとすることができる。
脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、ヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸や、これらにスルホ基が導入された化合物等が挙げられる。
スルホ基含有ポリエステル樹脂がジカルボン酸として複数種の成分を含む場合、ジカルボン酸として、テレフタル酸と、イソフタル酸と、テレフタル酸および/またはイソフタル酸にスルホ基が導入された化合物とを含んでいるのが好ましい。
これにより、異種でありながら似た構造のため、相溶しやすく非晶性が高まる、という効果が得られる。
スルホ基含有ポリエステル樹脂は、分子内におけるスルホ基の分布が均一なものであっても良いし、不均一なものであってもよい。
ポリエステル樹脂は、例えば、ジオール成分とジカルボン酸成分のエステル化合物とを含み、さらに、必要に応じて触媒等の成分を含む混合物を加熱することにより、好適に合成することができる。ジカルボン酸成分のエステル化合物としては、例えば、メチルエステル、エチルエステル等を好適に用いることができる。そして、このようなポリエステル樹脂の製造方法において、スルホ基を含む成分を、モノマー成分の一部として用いることにより、スルホ基含有ポリエステル樹脂を製造することができる。
分子内におけるスルホ基の分布が不均一であるスルホ基含有ポリエステル樹脂は、ジオール成分とジカルボン酸成分のエステル化合物とを含み、さらに、必要に応じて触媒等の成分を含む混合物を加熱する第1の反応工程の後に、反応系内にスルホ基を含むモノマー成分を追加して加熱する第2の反応工程を有する方法により、好適に合成することができる。ここで、スルホ基を含むモノマー成分として、エステル化合物ではないジカルボン酸成分を用いることにより、分子内におけるスルホ基の分布をより好適なものとすることができる。
インクジェット用組成物を構成する前記粒子は、少なくとも1種のスルホ基含有ポリエステル樹脂を含んでいればよいが、スルホ基の含有率の異なる複数種のスルホ基含有ポリエステル樹脂を含んでいるのが好ましい。
これにより、スルホ基含有ポリエステル樹脂中に含まれるスルホ基の割合、硫黄原子量の調整をより容易に行うことができる。また、前記粒子中でのスルホ基の分布をより好適に実現することができる。また、スルホ基の多いポリエステル樹脂と、疎水性が高く色材により着色されやすいスルホ基の少ないポリエステル樹脂とを併用することで、インクジェット用組成物の粘度上昇を効果的に抑制しつつ、インクジェット用組成物による記録部の発色性をより優れたものとすることができる。
<1-3-3>その他の成分
スルホ基含有ポリエステル樹脂は、前述したジオール成分およびジカルボン酸成分以外の構成成分を有していてもよい。このような成分としては、例えば、3価以上の多価アルコール成分、3価以上の多価カルボン酸成分、ジオール成分の水酸基の一部がエステル化された1価のカルボン酸成分、ジカルボン酸成分のカルボキシル基の一部がエステル化された1価のアルコール成分等が挙げられる。
ただし、スルホ基含有ポリエステル樹脂中におけるジオール成分およびジカルボン酸成分以外の成分の含有率は、20.0質量%以下であるのが好ましく、10.0質量%以下であるのがより好ましく、5.0質量%以下であるのがさらに好ましい。
<1-3-4>その他の条件
スルホ基含有ポリエステル樹脂は、以下の条件を満たすものであるのが好ましい。
スルホ基含有ポリエステル樹脂中に含まれる硫黄原子量は、0.60at%以下であるのが好ましく、0.50at%以下であるのがより好ましく、0.40at%以下であるのがさらに好ましい。また、スルホ基含有ポリエステル樹脂中に含まれる硫黄原子量の下限は、0.05at%であるのが好ましく、0.10at%であるのがより好ましく、0.15at%であるのがさらに好ましい。
これにより、インクジェット用組成物中における前記粒子の溶解を防止しつつ、インクジェット用組成物の粘度がより好適な値となるように容易に調整することができる。また、インクジェット用組成物により形成される記録部の耐水性をより優れたものとすることができる。
スルホ基含有ポリエステル樹脂中に含まれる硫黄原子量は、エネルギー分散型X線分析(EDX:Energy dispersive X-ray spectroscopy)で求めることができる。より具体的には、例えば、測定原子をC,N,O,Na,Sとしたエネルギー分散型X線分析により、スルホ基含有ポリエステル樹脂中に含まれる硫黄原子量を求めることができる。エネルギー分散型X線分析は、例えば、日立社製の卓上低真空走査電子顕微鏡TM3030のQUANTAXによるEDXシステムにより行うことができる。後述する実施例で示すスルホ基含有ポリエステル樹脂中に含まれる硫黄原子量も上記のような測定により求めた値である。
なお、本明細書において、スルホ基含有ポリエステル樹脂のスルホン化度とは、当該スルホ基含有ポリエステル樹脂を構成する全モノマー中におけるスルホ基を有するモノマーの割合のことを指す。
スルホ基含有ポリエステル樹脂の酸価の下限は、1.0KOHmg/gであるのが好ましく、1.5KOHmg/gであるのがより好ましく、2.0KOHmg/gであるのがさらに好ましい。また、スルホ基含有ポリエステル樹脂の酸価の上限は、15.0KOHmg/gであるのが好ましく、10.0KOHmg/gであるのがより好ましく、5.0KOHmg/gであるのがさらに好ましい。
スルホ基含有ポリエステル樹脂の数平均分子量の下限は、1500であるのが好ましく、3000であるのがより好ましく、10000であるのがさらに好ましい。また、スルホ基含有ポリエステル樹脂の数平均分子量の上限は、25000であるのが好ましく、20000であるのがより好ましく、18000であるのがさらに好ましい。
これにより、スルホ基含有ポリエステル樹脂の記録媒体に対する定着性、および、インクジェット用組成物を用いて製造される記録物の耐久性を、より高いレベルで両立することができる。また、種々の記録媒体における色材の発色性をより優れたものとすることができる。
スルホ基含有ポリエステル樹脂のガラス転移点の下限は、0℃であるのが好ましく、25℃であるのがより好ましく、40℃であるのがさらに好ましい。また、スルホ基含有ポリエステル樹脂のガラス転移点の上限は、90℃であるのが好ましく、75℃であるのがより好ましく、70℃であるのがさらに好ましい。
これにより、スルホ基含有ポリエステル樹脂の記録媒体に対する定着のし易さ、および、インクジェット用組成物を用いて製造される記録物の耐久性を、より高いレベルで両立することができる。
インクジェット用組成物中におけるスルホ基含有ポリエステル樹脂の含有率の下限は、10.0質量%であるのが好ましく、14.0質量%であるのがより好ましく、16.0質量%であるのがさらに好ましい。また、インクジェット用組成物中におけるスルホ基含有ポリエステル樹脂の含有率の上限は、47.0質量%であるのが好ましく、45.0質量%であるのがより好ましく、44.0質量%であるのがさらに好ましい。
インクジェット用組成物中における色材の含有率をX[質量%]、インクジェット用組成物中におけるスルホ基含有ポリエステル樹脂の含有率をX[質量%]としたとき、X/Xの下限値は、4であるのが好ましく、10であるのがより好ましく、15であるのがさらに好ましい。また、X/Xの上限値は、300であるのが好ましく、200であるのがより好ましく、100であるのがさらに好ましい。
これにより、インクジェット用組成物を用いて形成される記録部の発色性をより優れたものとすることができる。また、記録媒体に対する記録部の定着性をより優れたものとすることができ、インクジェット用組成物を用いて製造された記録物を、例えば、お湯を用いた洗濯・洗浄、乾燥機による加熱乾燥、アイロン掛け等の加熱処理に供した場合に、不本意に色材が記録物の外部に放散してしまうことをより効果的に防止することができる。
インクジェット用組成物を構成するスルホ基含有ポリエステル樹脂は、その少なくとも一部が色材を含む粒子を構成していればよく、インクジェット用組成物は、例えば、色材を含んでいないスルホ基含有ポリエステル樹脂製の粒子をさらに含んでいてもよい。
ただし、インクジェット用組成物中に含まれるスルホ基含有ポリエステル樹脂全体に対する前記粒子を構成していないスルホ基含有ポリエステル樹脂の割合は、10質量%以下であるのが好ましく、5質量%以下であるのがより好ましく、1質量%以下であるのがさらに好ましい。
<1-4>水溶性有機溶媒
インクジェット用組成物は、水溶性有機溶媒を含んでいてもよい。
これにより、例えば、インクジェット用組成物の粘度を好適に調整したり、インクジェット用組成物の保湿性を高めたりすることができる。その結果、インクジェット法による液滴吐出をより安定的に行うことができる。
インクジェット用組成物中に含まれる水溶性有機溶媒としては、例えば、グリセリン、プロピレングリコール、2-ピロリドン等が挙げられる。
これらの溶媒を含むことにより、優れた保湿能により蒸発速度を緩やかにし、より安定的な液滴吐出を行うことができる。
インクジェット用組成物中に含まれる水溶性有機溶媒の含有量の下限は、特に限定されないが、0質量%であるのが好ましく、1.0質量%であるのがより好ましく、3.0質量%であるのがさらに好ましい。また、インクジェット用組成物中に含まれる水溶性有機溶媒の含有量の上限は、特に限定されないが、30.0質量%であるのが好ましく、25.0質量%であるのがより好ましく、20.0質量%であるのがさらに好ましい。
これにより、前述した水溶性有機溶媒を含むことによる効果がより顕著に発揮される。
<1-5>その他の成分
インクジェット用組成物は、前述した成分以外の成分を含んでいてもよい。以下、この項目内で、このような成分を「その他の成分」ともいう。
その他の成分としては、例えば、スルホ基含有ポリエステル樹脂以外の樹脂材料、各種界面活性剤、各種分散剤、乳化剤、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ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、1,2-ヘキサンジオール、1,2-ペンタンジオール、1,2-ブタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール等の浸透剤、トリエタノールアミン等の乾燥抑制剤、pH調整剤、エチレンジアミン四酢酸塩等のキレート化剤、防腐剤・防かび剤、防錆剤等が挙げられる。防腐剤・防かび剤としては、例えば、分子内にイソチアゾリン環構造を有する化合物を好適に用いることができる。
また、インクジェット用組成物が、スルホ基含有ポリエステル樹脂に加えて、スルホ基含有ポリエステル樹脂以外の樹脂材料として、スルホ基を有さないポリエステル樹脂を含んでいると、例えば、スルホ基含有ポリエステル樹脂が、分子内におけるスルホ基を均一に含むものであっても、前記粒子でのスルホ基の分布を好適に実現することができる。
また、インクジェット用組成物が界面活性剤を含んでいると、記録媒体に対するインクジェット用組成物の濡れ性をより好適なものとすることができ、より良好な画質を得る上で有利である。
インクジェット用組成物中に含まれる界面活性剤としては、例えば、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤等の各種界面活性剤を用いることができる。
より具体的には、インクジェット用組成物中に含まれる界面活性剤としては、例えば、アセチレン系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤等が挙げられる。
インクジェット用組成物中におけるその他の成分の含有量は、6.0質量%以下であるのが好ましく、5.0質量%以下であるのがより好ましい。なお、その他の成分として複数種の成分を含む場合は、これらの含有量の総和が、上記の条件を満足するのが好ましい。
<1-6>その他の条件
インクジェット用組成物の25℃における粘度は、特に限定されないが、9.0mPa・s以下であるのが好ましく、8.0mPa・s以下であるのがより好ましく、7.0mPa・s以下であるのがさらに好ましい。また、インクジェット用組成物の25℃における粘度の下限は、特に限定されないが、2.0mPa・sであるのが好ましく、3.0mPa・sであるのがより好ましく、4.0mPa・sであるのがさらに好ましい。
これにより、インクジェット用組成物の吐出安定性がより向上する。
なお、粘度は、25℃にて、例えば、Pysica社製のMCR-300等の粘弾性試験機を用いて、Shear Rateを10[s-1]から1000[s-1]に上げていき、Shear Rate200の時の粘度を読み取ることにより測定することができる。
インクジェット用組成物の25℃における表面張力の下限は、特に限定されないが、20mN/mであるのが好ましく、21mN/mであるのがより好ましく、23mN/mであるのがさらに好ましい。また、インクジェット用組成物の25℃における表面張力の上限は、特に限定されないが、50mN/mであるのが好ましく、40mN/mであるのがより好ましく、30mN/mであるのがさらに好ましい。
これにより、インクジェット法による記録装置のノズルの詰まり等がより生じにくくなり、インクジェット用組成物の吐出安定性がより向上する。また、ノズルの詰まりを生じた場合でも、ノズルにキャップをすること、すなわち、キャッピングによる回復性をより優れたものとすることができる。
なお、表面張力としては、ウィルヘルミー法により測定した値を採用することができる。表面張力の測定は、例えば、協和界面科学社製のCBVP-7等の表面張力計を用いることができる。
本発明のインクジェット用組成物がインクである場合、当該インクは、通常、カートリッジ、袋、タンク等の容器に収納された状態で、インクジェット法による記録装置に適用される。言い換えると、本発明に係る記録装置は、本発明のインクジェット用組成物としてのインクを収納するインクカートリッジ等の容器を備えるものである。
<2>インクジェット用組成物の製造方法
次に、インクジェット用組成物の製造方法について説明する。
<2-1>第1の方法
本発明のインクジェット用組成物は、例えば、以下に述べる第1の方法で製造することができる。
すなわち、第1の方法は、スルホ基含有ポリエステル樹脂、色材および有機溶媒を含有する第1の組成物と、水を含む第2の組成物とを混合して乳化懸濁液を調製する乳化懸濁液調製工程と、乳化懸濁液から有機溶媒の少なくとも一部を除去する有機溶媒除去工程とを有する。
第1の方法では、まず、スルホ基含有ポリエステル樹脂、色材および有機溶媒を含有する第1の組成物を用意する。
第1の組成物は、各成分を同時に混合して調製してもよいし、2段階以上に分けて各成分を混合して調製してもよい。
例えば、スルホ基含有ポリエステル樹脂と色材との混練物を調製した後に、当該混練物を有機溶媒と混合して、スルホ基含有ポリエステル樹脂、色材を溶解または分散させてもよい。
有機溶媒としては、例えば、25℃における水に対する溶解度が、0.1g/100gHO以上30g/100gHO以下のものを好適に用いることができる。
このような有機溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン等のエーテル類、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸イソプロピル等のエステル類等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、有機溶媒は、スルホ基含有ポリエステル樹脂を溶解または分散するものであるとともに、後の工程で脱溶媒しやすいものであることが好ましい。したがって、比較的沸点の低い有機溶媒が好ましい。
このような観点から、有機溶媒としては、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、酢酸エチルが好ましく、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトンがより好ましい。
また、第1の組成物の調製には、スルホ基含有ポリエステル樹脂、色材、有機溶媒以外の成分を用いてもよい。
このような成分としては、例えば、塩基性化合物、乳化剤等が挙げられる。
<2-1-1>乳化懸濁液調製工程
乳化懸濁液調製工程では、第1の組成物と、水を含む第2の組成物とを混合して、乳化懸濁液を調製する。
このようにして得られる乳化懸濁液は、スルホ基含有ポリエステル樹脂、色材および有機溶媒を含む分散質が、水系の分散媒に分散した状態のものである。
第2の組成物は、少なくとも水を含むものであればよく、例えば、純水を用いてもよいし、水以外の成分を含む液体を用いてもよい。このような成分としては、例えば、塩基性成分が挙げられる。
なお、塩基性成分は、第1の組成物と第2の組成物との混合に先立って、第1の組成物と混合してもよい。
塩基性化合物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等の無機塩基や、ジエチルアミン、トリエチルアミン、イソプロピルアミン等の有機塩基等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
第1の組成物と第2の組成物との混合は、例えば、第1の組成物に第2の組成物を供給することにより行ってもよいし、第2の組成物に第1の組成物を供給することにより行ってもよいが、第1の組成物に第2の組成物を滴下することにより行うのが好ましい。
これにより、より好適に第1の組成物を転相乳化させることができ、前述したような平均粒径の前記粒子をより好適に形成することができる。
また、第1の組成物と第2の組成物との混合は、第1の組成物を撹拌しつつ、当該第1の組成物に第2の組成物を供給することにより行うのが好ましい。
これにより、さらに好適に第1の組成物を転相乳化させることができ、前述したような平均粒径の前記粒子をさらに好適に形成することができる。
乳化懸濁液調製工程の終了時点での乳化懸濁液中における有機溶媒と水との合計量に対する有機溶媒の比率の下限は、質量比で、15%であるのが好ましく、20%であるのがより好ましい。また、乳化懸濁液調製工程の終了時点での乳化懸濁液中における有機溶媒と水との合計量に対する有機溶媒の比率の上限は、質量比で、35%であるのが好ましく、30%であるのがより好ましい。
<2-1-2>有機溶媒除去工程
有機溶媒除去工程では、乳化懸濁液から有機溶媒の少なくとも一部を除去する。
これにより、本発明のインクジェット用組成物を構成する前記粒子に対応する色材およびスルホ基含有ポリエステル樹脂を含有する固体状の粒子が形成される。
有機溶媒除去工程は、例えば、乳化懸濁液を加熱したり、乳化懸濁液を減圧環境下に置くことにより行うことができる。
有機溶媒除去工程で得られる色材およびスルホ基含有ポリエステル樹脂を含有する固体状の粒子が水系の分散媒に分散した分散液は、そのまま、本発明のインクジェット用組成物としてもよいし、当該分散液を他の成分と混合して、本発明のインクジェット用組成物としてもよい。
また、有機溶媒除去工程の後に、洗浄、乾燥等の後処理工程を施してもよい。
これにより、不要な成分を除去することができ、より確実に組成が調整されたインクジェット用組成物を得ることできる。
有機溶媒除去工程で得られる分散液中に含まれる粒子の洗浄は、例えば、遠心分離機、フィルタープレス、ベルトフィルター等の分離手段を用いて、当該分散液を構成する分散液から分離して微粒子ケーキを得た後に、当該微粒子ケーキを水中に攪拌、分散させ、さらに脱水することで行うことができる。
脱水後、必要に応じて、乾燥処理を行ってもよい。
乾燥処理には、例えば、リボコーン型乾燥機(大川原製作所社製)、ナウターミキサー(ホソカワミクロン社製)等の混合真空乾燥機、流動層乾燥機(大川原製作所社製)、振動流動層乾燥機(中央化工機社製)等の流動層型乾燥機等を用いることができる。
脱水処理、乾燥処理を行う場合、洗浄された粒子を、少なくとも水を含む他の成分と混合することにより、前述した本発明のインクジェット用組成物を得ることができる。
なお、有機溶媒除去工程では、乳化懸濁液中に含まれる有機溶媒、特に、乳化懸濁液の分散質中に含まれる有機溶媒の少なくとも一部を除去すればよく、完全に除去する必要はない。このような場合であっても、通常、洗浄、乾燥等の後処理工程によって、残存する有機溶媒を十分に除去することができる。また、最終的に得られるインクジェット用組成物中には、少量であれば、有機溶媒が残存していてもよい。
<2-2>第2の方法
本発明のインクジェット用組成物は、例えば、以下に述べる第2の方法で製造することができる。
すなわち、第2の方法は、スルホ基含有ポリエステル樹脂および有機溶媒を含有する第1の組成物と、水を含む第2の組成物とを混合して乳化分散体を調製する乳化分散体調製工程と、乳化分散体から有機溶媒の少なくとも一部を除去しスルホ基含有ポリエステル樹脂の水分散体を得る有機溶媒除去工程と、加熱しつつスルホ基含有ポリエステル樹脂の水分散体と色材とを混合してスルホ基含有ポリエステル樹脂を含む材料で構成された粒子中に色材を取り込ませる色材混合工程とを有する。
第2の方法では、まず、スルホ基含有ポリエステル樹脂および有機溶媒を含有する第1の組成物を用意する。
有機溶媒としては、1気圧下における沸点が90℃以下のものであるのが好ましく、80℃以下のものであるのがより好ましい。
これにより、後の有機溶媒除去工程で好適に有機溶媒を除去することができ、最終的に得られるインクジェット用組成物中に過剰な有機溶媒が残存することを好適に防止することができる。
有機溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン等のエーテル類;メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸イソプロピル等のエステル類等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、第1の組成物の調製には、スルホ基含有ポリエステル樹脂、有機溶媒以外の成分を用いてもよい。
このような成分としては、例えば、塩基性化合物、乳化剤等が挙げられる。
<2-2-1>乳化分散体調製工程
乳化分散体調製工程では、第1の組成物と、水を含む第2の組成物とを混合して、乳化分散体を調製する。
このようにして得られる乳化分散体は、スルホ基含有ポリエステル樹脂および有機溶媒を含む分散質が、水系の分散媒に分散した状態のものである。
第2の組成物は、少なくとも水を含むものであればよく、例えば、純水を用いてもよいし、水以外の成分を含む液体を用いてもよい。このような成分としては、例えば、塩基性成分が挙げられる。
なお、塩基性成分は、第1の組成物と第2の組成物との混合に先立って、第1の組成物と混合してもよい。
塩基性化合物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等の無機塩基や、ジエチルアミン、トリエチルアミン、イソプロピルアミン、トリエタノールアミン、トリプロパノールアミン等の有機塩基等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
第1の組成物と第2の組成物との混合は、例えば、第1の組成物に第2の組成物を供給することにより行ってもよいし、第2の組成物に第1の組成物を供給することにより行ってもよいが、第1の組成物に第2の組成物を滴下することにより行うのが好ましい。
これにより、より好適に第1の組成物を転相乳化させることができ、前述したような平均粒径の前記粒子をより好適に形成することができる。
また、第1の組成物と第2の組成物との混合は、第1の組成物を撹拌しつつ、当該第1の組成物に第2の組成物を供給することにより行うのが好ましい。
これにより、さらに好適に第1の組成物を転相乳化させることができ、前述したような平均粒径の前記粒子をさらに好適に形成することができる。
本工程は、例えば、前記有機溶媒の沸点以下の温度に加熱しつつ行ってもよい。
これにより、例えば、スルホ基含有ポリエステル樹脂および有機溶媒を含む分散質の表面付近にスルホ基が好適に偏在した状態とすることができ、後の工程で、表面付近にスルホ基が偏在した前記粒子を好適に形成することができる。
乳化分散体調製工程の終了時点での乳化分散体中における有機溶媒と水との合計量に対する有機溶媒の比率の下限は、質量比で、20%であるのが好ましく、23%であるのがより好ましい。また、乳化分散体調製工程の終了時点での乳化分散体中における有機溶媒と水との合計量に対する有機溶媒の比率の上限は、質量比で、35%であるのが好ましく、30%であるのがより好ましい。
<2-2-2>有機溶媒除去工程
有機溶媒除去工程では、乳化分散体から有機溶媒の少なくとも一部を除去する。
これにより、スルホ基含有ポリエステル樹脂を含有する固体状の粒子が形成され、スルホ基含有ポリエステル樹脂の水分散体が得られる。
有機溶媒除去工程は、例えば、乳化分散体を加熱したり、乳化分散体を減圧環境下に置くことにより行うことができるが、少なくとも乳化分散体を加熱することにより行うのが好ましい。
これにより、スルホ基含有ポリエステル樹脂を含有する固体状の粒子の表面付近にスルホ基が好適に偏在した状態とすることができ、最終的に得られるインクジェット用組成物中に含まれる表面付近にスルホ基が偏在した粒子を、より好適に形成することができる。
本工程において乳化分散体を加熱する場合、加熱温度は、前記有機溶媒の沸点より高い温度でかつ水の沸点より低い温度で加熱するのが好ましい。
なお、有機溶媒除去工程では、乳化分散体中に含まれる有機溶媒、特に、乳化分散体の分散質中に含まれる有機溶媒の少なくとも一部を除去すればよく、完全に除去する必要はない。このような場合であっても、後の工程によって、残存する有機溶媒を十分に除去することができる。また、最終的に得られるインクジェット用組成物中には、少量であれば、有機溶媒が残存していてもよい。
<2-2-3>色材混合工程
色材混合工程では、スルホ基含有ポリエステル樹脂の水分散体と色材とを混合してスルホ基含有ポリエステル樹脂を含む材料で構成された粒子中に色材を取り込ませる。
スルホ基含有ポリエステル樹脂を含む材料で構成された粒子中に、色材を効率よく取り込ませるために、本工程は、加熱しつつ行う。
本工程での加熱温度の下限は、40℃であるのが好ましく、45℃であるのがより好ましく、50℃であるのがさらに好ましい。また、本工程での加熱温度の上限は、100℃であるのが好ましく、98℃であるのがより好ましく、95℃であるのがさらに好ましい。
本工程での加熱時間の下限は、5分間であるのが好ましく、10分間であるのがより好ましく、20分間であるのがさらに好ましい。また、本工程での加熱時間の上限は、300分間であるのが好ましく、240分間であるのがより好ましく、180分間であるのがさらに好ましい。
本工程での加熱は、スルホ基含有ポリエステル樹脂の水分散体と色材との混合物を撹拌しつつ行うのが好ましい。
また、本工程では、色材とともに色材以外の成分を、スルホ基含有ポリエステル樹脂の水分散体と混合してもよい。
スルホ基含有ポリエステル樹脂の水分散体との混合は、2段階以上に分けて行ってもよい。
また、色材混合工程の後に、洗浄、乾燥等の後処理工程を施してもよい。
これにより、不要な成分を除去することができ、より確実に組成が調整されたインクジェット用組成物を得ることできる。
色材混合工程で得られる分散液中に含まれる粒子の洗浄は、例えば、遠心分離機、フィルタープレス、ベルトフィルター等の分離手段を用いて、当該分散液を構成する分散液から分離して微粒子ケーキを得た後に、当該微粒子ケーキを水中に攪拌、分散させ、さらに脱水することで行うことができる。
脱水後、必要に応じて、乾燥処理を行ってもよい。
乾燥処理には、例えば、リボコーン型乾燥機(大川原製作所社製)、ナウターミキサー(ホソカワミクロン社製)等の混合真空乾燥機、流動層乾燥機(大川原製作所社製)、振動流動層乾燥機(中央化工機社製)等の流動層型乾燥機等を用いることができる。
脱水処理、乾燥処理を行う場合、洗浄された粒子を、少なくとも水を含む他の成分と混合することにより、前述した本発明のインクジェット用組成物を得ることができる。
<3>インクジェット記録方法
次に、本発明のインクジェット記録方法について説明する。
本発明のインクジェット記録方法は、前述した本発明に係るインクジェット用組成物を、インクジェット法により吐出する吐出工程を有する。
これにより、インクジェット法による液滴吐出を安定的に行うことができ、発色性に優れた記録部を有する記録物の製造に好適に適用することができるインクジェット記録方法を提供することができる。特に、種々の記録媒体に対して優れた発色性を発揮することができる。また、インクジェット用組成物を用いて形成される記録部の定着性、密着強度を優れたものとすることができる。
本発明のインクジェット記録方法では、吐出工程の後に、インクジェット用組成物が付着した記録媒体を加熱する加熱工程をさらに有するのが好ましい。
これにより、記録部の発色性、記録部の記録媒体に対する定着性がさらに向上する。
<3-1>吐出工程
吐出工程では、インクジェット法により、インクジェット用組成物を吐出し、記録媒体に付与する。インクジェット法によるインクジェット用組成物の吐出は、公知のインクジェット記録装置を用いて行うことができる。吐出方法としては、ピエゾ方式や、インクを加熱して発生した泡によりインクを吐出させる方式等を用いることができる。中でも、インクジェット用組成物の変質のし難さ等の観点から、ピエゾ方式が好ましい。
吐出工程では、複数種の本発明に係るインクジェット用組成物を併用してもよい。より具体的には、例えば、色材の組成や含有率が異なる複数種のインクジェット用組成物を併用してもよい。
また、吐出工程では、本発明に係るインクジェット用組成物以外のインクを併用してもよい。
<3-2>記録媒体
記録媒体の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、アクリル樹脂等の樹脂材料、段ボール、普通紙、インクジェット専用紙等の紙、ガラス、金属、セラミックス、革、木材、陶器、コンクリートや、これらのうちの少なくとも1種で構成された繊維、絹、毛、綿、麻、ポリエステル、ポリアミド(ナイロン)、アクリル、ポリウレタン、セルロース、リンター、レーヨン、キュプラ、アセテート等の各種天然繊維、合成繊維、半合成繊維等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。また、記録媒体としては、シート状、球状、直方体形状等の立体的な形状を有する物を用いてもよい。
記録媒体が、ポリエステルを含む材料で構成されたものであると、記録媒体と、本発明のインクジェット用組成物による記録部との密着性をより優れたものとすることができる。
特に、記録媒体は、布帛であるのが好ましい。
布帛に対する染色は、プリントTシャツ等で、大きな需要があり、また、アイロン掛け等によるプリント印刷が普及している一方で、このような布帛に記録部が設けられた記録物には、風合い、特に、なめらかさ、しなやかさ、柔らかさや、記録部の耐久性等が求められる。本発明によれば、このような要求に応えることができる。したがって、記録媒体が、布帛である場合に、本発明による効果がより顕著に発揮される。
布帛としては、例えば、平織、斜文織、朱子織、変化平織、変化斜文織、変化朱子織、変わり織、紋織、片重ね織、二重組織、多重組織、経パイル織、緯パイル織、絡み織等の各種織物を用いることができる。
また、布帛を構成する繊維の太さは、例えば、10d以上100d以下とすることができる。
布帛を構成する繊維としては、例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、トリアセテート繊維、ジアセテート繊維、ポリアミド繊維、セルロース繊維およびこれらの繊維を2種以上用いた混紡品等が挙げられる。また、例えば、これらとレーヨン等の再生繊維あるいは木綿、絹、羊毛等の天然繊維との混紡品を用いてもよい。
また、記録媒体としては、曲げ伸ばして用いられるフィルムも好適に適用することができる。これにより、例えば、タック性が低く、優れた風合いを有するとともに、伸縮性に優れ記録媒体との密着性に優れる記録部を形成することができる等の本発明による効果がより顕著に発揮される。
<3-3>加熱工程
本実施形態では、前述した吐出工程の後、インクジェット用組成物が付与された前記記録媒体を加熱する。
本工程における記録媒体の加熱温度の下限は、特に限定されないが、100℃であるのが好ましく、105℃であるのがより好ましく、110℃であるのがさらに好ましい。また、本工程における記録媒体の加熱温度の上限は、特に限定されないが、160℃であるのが好ましく、155℃であるのがより好ましく、150℃であるのがさらに好ましい。
これにより、前述したような加熱工程を設けることによる効果をより顕著に発揮させることができる。また、記録物の製造に要するエネルギーをより少なくすることができ、記録物の生産性をより向上させることができる。また、耐熱性が比較的低い記録媒体も好適に適用することができ、記録媒体の選択の幅がさらに広がる。また、記録物の製造後における加熱、例えば、お湯を用いた洗濯・洗浄、乾燥機による加熱乾燥、アイロン掛け等の加熱処理等による、不本意な変色、光学濃度の変化等を好適に防止することができる。また、本工程での加熱温度が前記範囲内の値であると、記録部の風合いの低下をより効果的に防止することができる。
本工程における記録媒体の加熱温度にもよるが、本工程における記録媒体の加熱時間の下限は、0.2秒間であるのが好ましく、1秒間であるのがより好ましく、5秒間であるのがさらに好ましい。また、本工程における記録媒体の加熱時間の上限は、300秒間であるのが好ましく、60秒間であるのがより好ましく、30秒間であるのがさらに好ましい。
これにより、前述したような加熱工程を設けることによる効果をより顕著に発揮させることができる。また、記録物の製造に要するエネルギーをより少なくすることができ、記録物の生産性をより向上させることができる。また、耐熱性が比較的低い記録媒体も好適に適用することができ、記録媒体の選択の幅がさらに広がる。また、記録物の製造後における加熱、例えば、お湯を用いた洗濯・洗浄、乾燥機による加熱乾燥、アイロン掛け等の加熱処理等による、不本意な変色、光学濃度の変化等を好適に防止することができる。また、本工程での加熱温度が前記範囲内の値であると、記録部の風合いの低下をより効果的に防止することができる。
また、本工程は、インクジェット用組成物が付着した記録媒体の表面を、加熱部材から離間した状態で加熱することにより行ってもよいし、インクジェット用組成物が付着した記録媒体と加熱部材とを密着させた状態で加熱することにより行ってもよい。
加熱工程は、吐出工程と同時進行的に行ってもよい。より具体的には、例えば、インクジェット用組成物が付与される記録媒体を予め加熱しておき、インクジェット用組成物が記録媒体に接触した後にも加熱処理を施すようにしてもよい。この場合、例えば、記録媒体に対するインクジェット用組成物の付与の前後で、加熱を連続して行ってもよいし、インクジェット用組成物が付与される記録媒体への加熱を中断した後に加熱を再開してもよい。
<4>記録装置
次に、記録装置について説明する。
図1は、好適な実施形態の記録装置の概略斜視図である。
以下の説明では、記録装置として、インクカートリッジがキャリッジに搭載されたオンキャリッジタイプのプリンターを例に挙げて説明する。本実施形態において、記録装置は、オンキャリッジタイプのプリンターに限定されるものではなく、例えば、インクカートリッジが外部に固定された、オフキャリッジタイプのプリンターであってもよい。
なお、以下に説明する記録装置であるプリンターは、所定の方向に移動するキャリッジに記録用のインクジェットヘッドが搭載され、キャリッジの移動に伴ってインクジェットヘッドが移動することにより記録媒体上に液滴を吐出するシリアルプリンターである。本発明において記録装置は、シリアルプリンターに限定されるものではなく、例えば、ラインプリンターであってもよい。ラインプリンターは、インクジェットヘッドが記録媒体の幅よりも広く形成され、インクジェットヘッドが移動せずに記録媒体上に液滴を吐出する方式のプリンターである。
以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
記録装置1は、記録媒体Mに向けて前述した本発明のインクジェット用組成物をインクジェット法により吐出するインクジェットヘッド2を備えるものであり、前述した本発明のインクジェット記録方法を実行するものである。
これにより、風合いに優れた記録部を有するとともに、耐久性に優れた記録物を好適に製造することができる記録装置を提供することができる。
特に、図1に示す記録装置1は、インクジェットヘッド2と、インクカートリッジ3と、キャリッジ4と、プラテン5と、加熱機構6と、キャリッジ移動機構7と、媒体送り機構8と、ガイドロッド9と、リニアエンコーダー10と、制御部CONTを備える。
制御部CONTは、記録装置1全体の動作を制御する。
キャリッジ4は、後述するインクジェットヘッド2を搭載するとともに、インクジェットヘッド2にインクジェット用組成物を供給するインクカートリッジ3を着脱可能に装着する。
プラテン5は、インクジェットヘッド2の下方に配設されており、記録媒体Mが搬送される。
加熱機構6は、記録媒体Mを加熱する。このように、記録媒体Mを加熱する加熱機構6を有することにより、記録媒体Mに対して、インクジェット用組成物による記録部を好適に定着させることができる。特に、記録装置1とは別の装置を用いることなく、記録部を好適に定着させることができる。
キャリッジ移動機構7は、キャリッジ4を記録媒体Mの媒体幅方向に移動させる。
媒体送り機構8は、記録媒体Mを媒体送り方向に搬送する。ここで、媒体幅方向とは、インクジェットヘッド2の走査方向である主走査方向である。媒体送り方向とは、主走査方向に直交する方向であり、記録媒体Mが移動する副走査方向である。
インクジェットヘッド2は、記録媒体Mにインクジェット用組成物を付着させる手段であり、インクを付着させる記録媒体Mと対向する面に、インクジェット用組成物を吐出する複数のノズル(図示せず)を備える。これらの複数のノズルは列状に配列されており、これによりノズルプレート表面にノズル面が形成される。
インクジェット用組成物をノズルから吐出させる方式としては、例えば、インクジェット用組成物に圧電素子で圧力と記録情報信号を同時に加え、インクジェット用組成物の液滴を吐出・記録させるピエゾ方式が挙げられる。
図1において、インクジェットヘッド2にインクジェット用組成物を供給するインクカートリッジ3は、独立した4つのカートリッジからなる。4つのカートリッジには、例えば、それぞれ異なる種類のインクジェット用組成物が充填される。インクカートリッジ3は、インクジェットヘッド2に対して着脱可能に装着される。図1の例では、カートリッジの数が4つであるが、これに限定されず、所望の数のカートリッジを搭載することができる。
キャリッジ4は、主走査方向に架設された支持部材であるガイドロッド9に支持された状態で取り付けられ、キャリッジ移動機構7によりガイドロッド9に沿って主走査方向に移動する。図1の例では、キャリッジ4が主走査方向に移動するが、これに限定されず、主走査方向の移動に加えて、副走査方向に移動するものであってもよい。
加熱機構6は、記録媒体Mを加熱できる位置に設けられていれば、その設置位置は特に限定されない。図1の例では、加熱機構6は、プラテン5上であって、インクジェットヘッド2と対向する位置に設置されている。加熱機構6がインクジェットヘッド2と対向する位置に設置されていると、記録媒体Mにおけるインクジェット用組成物の付着位置を確実に加熱でき、記録媒体Mに付着したインクジェット用組成物を効率的に乾燥できる。
加熱機構6としては、例えば、記録媒体Mを熱源に接触させて加熱するプリントヒーター機構や、赤外線や2,450MHz程度に極大波長をもつ電磁波であるマイクロウェーブ等を照射する機構や、温風を吹き付けるドライヤー機構等が挙げられる。
加熱機構6による記録媒体Mの加熱の諸条件の制御、例えば、加熱実施のタイミング、加熱温度、加熱時間等は、制御部CONTによって行われる。
記録装置1は、加熱機構6の他に、図示しない第2の加熱機構を有していてもよい。その場合には、第2の加熱機構は加熱機構6よりも記録媒体Mの搬送方向の下流側に設置される。これにより、記録媒体Mに付着したインクジェット用組成物の乾燥性が向上する。第2の加熱機構には、加熱機構6で説明したいずれかの機構を用いることができる。
リニアエンコーダー10は、キャリッジ4の主走査方向上における位置を信号で検出する。リニアエンコーダー10で検出された信号は、位置情報として制御部CONTに送信される。制御部CONTは、リニアエンコーダー10からの位置情報に基づいてインクジェットヘッド2の走査位置を認識し、インクジェットヘッド2による記録動作、すなわち吐出動作等を制御する。なお、制御部CONTは、キャリッジ4の移動速度を可変制御可能な構成となっている。
<5>記録物
次に、本発明に係る記録物について説明する。
本発明に係る記録物は、前述した本発明に係るインクジェット用組成物を用いて形成された記録部を有するものである。
これにより、発色性に優れた記録部を有する記録物を提供することができる。また、記録媒体に対する記録部の定着性、密着強度を優れたものとすることができる。
記録媒体としては、前述したものを好適に用いることができる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、本発明のインクジェット用組成物は、インクジェット法での吐出に用いられるものであればよく、上述したような方法に適用されるものでなくてもよい。
また、例えば、上述したような工程に加え、さらに他の工程を有する方法に適用されるものであってもよい。
この場合、前処理工程としては、例えば、記録媒体にコート層を塗布する工程等が挙げられる。
また、中間処理工程としては、例えば、記録媒体を予備加熱する工程等が挙げられる。
また、後処理工程としては、例えば、記録媒体を洗浄する工程等が挙げられる。
また、本発明のインクジェット用組成物は、いかなる方法で製造したものであってもよく、前述した方法で製造したものに限定されない。例えば、本発明のインクジェット用組成物は、色材およびスルホ基含有ポリエステル樹脂を含む粒子として、乳化重合法で形成された粒子を含むものであってもよい。
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
<6>ポリエステル樹脂の合成
(合成例A1)
温度計、撹拌機を備えたオートクレーブ中に、テレフタル酸ジメチルエステル、イソフタル酸ジメチルエステル、5-ナトリウムスルホイソフタル酸ジメチルエステル、エチレングリコール、ネオペンチルグリコールおよびテトラブトキシチタネートを、所定の割合で仕込み、180~230℃で120分間加熱してエステル交換反応を行った。次いで、反応系を250℃まで昇温し、系の圧力を1~10mmHgとして60分間反応を続けて、スルホ基含有ポリエステル樹脂を得た。
得られたスルホ基含有ポリエステル樹脂は、NMR分析の結果、ジオール成分として、エチレングリコール:55mol%、ネオペンチルグリコール:45mol%を含み、ジカルボン酸成分として、テレフタル酸:50mol%、イソフタル酸:45mol%、5-ナトリウムスルホイソフタル酸:5mol%を含むものであることがわかった。また、当該スルホ基含有ポリエステル樹脂の数平均分子量は3500、当該スルホ基含有ポリエステル樹脂のガラス転移点は58℃であった。また、本合成例で得られたスルホ基含有ポリエステル樹脂は、エネルギー分散型X線分析で求められた硫黄原子量が0.25at%であった。
(合成例A2、A3)
各原料の仕込み量を変更した以外は、前記合成例A1と同様にしてスルホ基含有ポリエステル樹脂を合成した。また、合成例A2で得られたスルホ基含有ポリエステル樹脂は、エネルギー分散型X線分析で求められた硫黄原子量が0.40at%であり、合成例A3で得られたスルホ基含有ポリエステル樹脂は、エネルギー分散型X線分析で求められた硫黄原子量が0.80at%であった。
(合成例A4)
5-ナトリウムスルホイソフタル酸ジメチルエステルを用いずに、それ以外の各原料の仕込み量を変更した以外は、前記合成例A1と同様にしてポリエステル樹脂を合成した。本合成例で得られたポリエステル樹脂は、分子内にスルホ基を有さず、硫黄原子を含まないものであった。
<7>インクジェット用組成物の調製
(実施例1)
攪拌装置、還流冷却管を装着した1リットル三口フラスコに、合成例A1で合成したスルホ基含有ポリエステル樹脂:80.0質量部、合成例A2で合成したスルホ基含有ポリエステル樹脂:20.0質量部を、テトラヒドロフラン:200.0質量部に60℃で溶解させた後、イオン交換水:400.0質量部を加えて、600rpmで10分間撹拌し乳化分散体とした。
次に、乳化分散体を100℃になるまで加熱撹拌し、テトラヒドロフランを蒸発させて、40質量%のスルホ基含有ポリエステル樹脂の水分散体を得た。
次に、上記のようにして得られた40質量%のスルホ基含有ポリエステル樹脂の水分散体:100.0質量部に対し、色材としての昇華染料であるC.I.ディスパース・レッド60:3.0質量部、蒸留水:30.1質量部、プロピレングリコール:5.0質量部、日信化学社製シルフェイスSAG503A:5.0質量部、トリエタノールアミン:0.2質量部を添加し、90℃で2時間撹拌することにより、着色微粒子の固形分が30.0質量%のインクジェット用組成物を得た。
(実施例2~6)
各成分の種類、配合量を変更することにより、表1に示す構成となるようにした以外は、前記実施例1と同様にしてインクジェット用組成物を調製した。
(比較例1、2)
各成分の種類、配合量を変更することにより、表1に示す構成となるようにした以外は、前記実施例1と同様にしてインクジェット用組成物を調製した。
(比較例3)
各成分の種類、配合量を変更することにより、表1に示す構成となるようにし、テトラヒドロフラン200gを400gに変更した以外は、前記実施例1の同様にしてインクジェット用組成物を調製した。
<8>評価
<8-1>吐出安定性
前記各実施例および各比較例のインクジェット用組成物を、それぞれ、記録装置PX-M860F(セイコーエプソン社製)のカートリッジに入れて記録装置にセットし、A4のMCPW紙(トッパン・フォームズ社製)に全面ベタで10枚印字後、30分後にもう一度MCPW紙(トッパン・フォームズ社製)に全面ベタで10枚印字した。その直後に、プリンタードライバー標準のノズル抜けパターンを印刷し、この際のノズル抜け本数をカウントし、以下の基準に従い評価した。ノズル抜け本数が少ないほど、吐出安定性に優れているといえる。
AA:ノズル抜け本数が0本。
A:ノズル抜け本数が1本以上9本以下。
B:ノズル抜け本数が10本以上35本以下。
C:ノズル抜け本数が36本以上。
<8-2>発色性
前記各実施例および各比較例のインクジェット用組成物について、それぞれ、記録装置M105(セイコーエプソン社製)を用いて、記録媒体としてのMCPW紙(トッパン・フォームズ社製)に普通紙標準モードで印字し、測色機(Gretag Macbeth Spectrolin:X-rite社製)を用いて、印字部の光学濃度:OD(Optical Density)値を測定し、以下の基準に従い評価した。光学濃度が高いほど、発色性に優れているといえる。
AA:OD値が1.3以上。
A:OD値が1.1以上1.3未満。
B:OD値が0.9以上1.1未満。
C:OD値が0.9未満。
前記各実施例および各比較例のインクジェット用組成物の構成および上記の評価結果を表1にまとめて示す。なお、表中、合成例A1で合成したスルホ基含有ポリエステル樹脂を「A1」、合成例A2で合成したスルホ基含有ポリエステル樹脂を「A2」、合成例A3で合成したスルホ基含有ポリエステル樹脂を「A3」、合成例A4で合成したポリエステル樹脂を「A4」、C.I.ディスパース・レッド60を「DR60」、C.I.ソルベント・ブルー5を「SB5」、プロピレングリコールを「PG」、日信化学社製シルフェイスSAG503Aを「SAG503A」、トリエタノールアミンを「TEA」と示した。表中の平均粒径の欄には、ゼータ電位・粒径測定システム「ELSZ-1000ZS」(大塚電子社製)を用いた測定により求められた平均粒径の値を示した。また、表中、粘度の欄には、粘弾性試験機MCR-300(Pysica社製)を用いて、25℃にて、Shear Rateを10[s-1]から1000[s-1]に上げていき、Shear Rate200の時の粘度を読み取ることにより求められた結果を示した。また、前記各実施例のインクジェット用組成物は、いずれも、表面張力が23mN/m以上30mN/m以下の範囲内の値であった。なお、表面張力は、表面張力計(協和界面科学社製、CBVP-7)を用いて、25℃にて、ウィルヘルミー法により測定した。また、前記各実施例のインクジェット用組成物中に含まれるスルホ基含有ポリエステル樹脂は、いずれも、酸価が1.0KOHmg/g以上15.0KOHmg/g以下の範囲内の値であり、数平均分子量が1500以上20000以下の範囲内の値であり、ガラス転移点が40℃以上80℃以下の範囲内の値であった。
Figure 2023026110000001
表1から明らかなように、本発明では優れた結果が得られた。これに対し、各比較例では、満足のいく結果が得られなかった。
記録装置としてPX-M860F(セイコーエプソン社製)、記録媒体として綿の布帛を用い、インクジェット用組成物が付与された記録媒体に対し、加熱部材としてのアイロンを、記録媒体のインクジェット用組成物が付与された面側に接触させて、150℃×5秒間の加熱処理を施して得られた記録物に対して、上記<8-2>と同様の評価を行ったところ、前記と同様の結果が得られた。さらに、加熱工程における加熱温度を100℃以上160℃以下の範囲内で変更し、加熱時間を0.2秒間以上300秒間以下の範囲内で変更した以外は、前記と同様にして記録物の製造を行い、上記<8-2>と同様の評価を行ったところ、前記と同様の結果が得られた。
1…記録装置、2…インクジェットヘッド、3…インクカートリッジ、4…キャリッジ、5…プラテン、6…加熱機構、7…キャリッジ移動機構、8…媒体送り機構、9…ガイドロッド、10…リニアエンコーダー、M…記録媒体、CONT…制御部

Claims (8)

  1. 水と、スルホ基を有するポリエステル樹脂と、色材とを含むインクジェット用組成物であって、
    前記ポリエステル樹脂を含む材料で構成された粒子中に前記色材が含まれており、
    前記粒子は、平均粒径が100nm以下であり、かつ、前記インクジェット用組成物中における含有率が15質量%以上である、インクジェット用組成物。
  2. 25℃における粘度が9.0mPa・s以下である、請求項1に記載のインクジェット用組成物。
  3. 前記色材は、昇華染料、油性染料および分散染料よりなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項1または2に記載のインクジェット用組成物。
  4. 前記ポリエステル樹脂中に含まれる硫黄原子量が、0.60at%以下である、請求項1ないし3のいずれか1項に記載のインクジェット用組成物。
  5. 前記粒子は、スルホ基の含有率の異なる複数種のポリエステル樹脂を含んでいる、請求項1ないし4のいずれか1項に記載のインクジェット用組成物。
  6. 請求項1ないし5のいずれか1項に記載のインクジェット用組成物を、インクジェット法により吐出する吐出工程を有する、インクジェット記録方法。
  7. 前記吐出工程の後に、前記インクジェット用組成物が付着した記録媒体を加熱する加熱工程をさらに有する、請求項6に記載のインクジェット記録方法。
  8. 前記加熱工程における前記記録媒体の加熱温度が100℃以上160℃以下である請求項7に記載のインクジェット記録方法。
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