JP4752933B2 - インク受容性粒子及びその製造方法、硬化性樹脂分散体 - Google Patents

インク受容性粒子及びその製造方法、硬化性樹脂分散体 Download PDF

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Description

本発明は、インク受容性粒子及びその製造方法、並びに硬化性樹脂分散体に関する。
インクを利用した画像やデータ等の記録方法の一つとして、インクジェット記録方式がある。インクジェット記録方式の原理は、ノズル、スリット、或いは多孔質フィルム等から液体或いは溶融固体インクを吐出し、紙、布、フィルム等に記録を行うものである。インクを吐出する方法については、静電誘引力を利用してインクを吐出させる、いわゆる電荷制御方式、ピエゾ素子の振動圧力を利用してインクを吐出させる、いわゆるドロップオンデマンド方式(圧力パルス方式)、高熱により気泡を形成、成長させることにより生じる圧力を利用してインクを吐出させる、いわゆる熱インクジェット方式等、各種の方式が提案されており、これらの方式により、極めて高精細の画像やデータの記録物が得られる。
このインクジェット記録方式も含め、インクを利用した記録方式では、浸透媒体や非浸透媒体などの多様な記録媒体に対し高画質で記録を行うために、中間転写体に記録した後、記録媒体に転写する方式が提案されている。
例えば、吸水性の異なるポリマー、サイズの異なる吸水ポリマー、架橋度の異なる吸水ポリマー等、複数種の粉末混合体を中間体上に供給しつつ記録を行う方式が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、中間体上にインクとの接触でインクを増粘させる固体粒子(多糖高分子、アルギン酸、カラギーナン等の粒子)を供給しつつ記録を行う方式が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
さらに、中間体上に疎水性樹脂粒子層を形成し、疎水性樹脂粒子層の空隙にインク(例はSD型染料インクスロードライ型(Slow Dry型))を保持させて記録媒体に転写する方式が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
上記樹脂粒子層に用いる吸水性樹脂粒子としては、水に非膨潤性のコアと膨潤性のシェルを有する粒子が開示されている(例えば、特許文献4及び5参照)。具体的には、コア部はカルボン酸基を有するモノマーあるいはアクリルアミドモノマーが10質量%未満の共重合体、シェル部は10質量%乃至60質量%の共重合体を使用する。
また、親水性樹脂として水酸基を有するアクリル系重合体粒子、アクリルアミド系重合体粒子、四級アンモニウム塩含有アクリルアミド系重合体粒子が開示されている(例えば、特許文献6〜8参照)。
さらに、紫外線硬化樹脂と親水性ポリマーおよびフィラーからなるインク受理層用組成物が開示されている(例えば、特許文献9参照)。これは紫外線硬化後に親水性ポリマーが粒子状になり、フィラーの量が低減されるという特徴を有している。
特開2000−343808号公報 特開2000−94654号公報 特開2003−57967号公報 特開2006−335004号公報 特開2006−110986号公報 特開2006−327166号公報 特開2006−346879号公報 特開2006−256020号公報 特開平8−176428号公報
本発明は、従来の水性、油性インクジェット記録で記録困難な多様な記録媒体(主として非浸透メディア)に対して、高速でしかも高画質、高耐久性の画像を記録するインク受容性粒子及びその製造方法、並びにそれを用いた硬化性樹脂分散体を提供することを目的とする。
上述した課題は、以下の本発明によって達成される。
すなわち請求項1に係る発明は、
重合体粒子を含み、該重合体粒子が酸性基並びにポリオキシエチレン鎖及びポリオキシプロピレン鎖を有する樹脂を含有し、該酸性基の少なくとも一部が塩構造を有し、
前記重合体粒子に含有される樹脂が、下記構造式(I)で示される、構造単位(A)及び構造単位(B)を含む共重合体であって、前記構造単位(A)がフタル酸モノ−2−(メタクリロイルオキシ)エチルに由来する構造であり、前記構造単位(B)がオクトキシポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−モノメタクリレートおよびフェノキシポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−モノメタクリレートから選択される少なくとも1種に由来する構造であることを特徴とするインク受容性粒子である。
(構造式(I)において、R及びRはそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を表す。nは1以上18以下の整数を表す。mは1以上30以下の整数を表す。lは1以上18以下の整数を表す。Xはアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、又は四級アンモニウムイオンを表す。Yは炭素数1以上30以下のアルキル基または炭素数6以上18以下のアリール基を表す。)
請求項に係る発明は、
重合体粒子が乳化重合法で作製されたことを特徴とする請求項1に記載のインク受容性粒子である。
請求項に係る発明は、
前記重合体粒子の体積平均粒径が0.1μm以上1.0μm以下であり、該重合体粒子の凝集及び融合の少なくとも何れかにより構成されることを特徴とする請求項1に記載のインク受容性粒子である。
請求項に係る発明は、
前記重合体粒子の酸性基量が1.0mmol/g以上3.0mmol/g以下であり、前記重合体粒子から構成される粒子の体積平均粒径が1.0μm以上20μm以下であることを特徴とする請求項1に記載のインク受容性粒子である。
請求項に係る発明は、
吸水率が200%以上5000%以下であることを特徴とする請求項1に記載のインク受容性粒子である。
請求項に係る発明は、
請求項1に記載のインク受容性粒子と、硬化性樹脂と、を含むことを特徴とする硬化性樹脂分散体である。
請求項に係る発明は、
前記硬化性樹脂がポリオキシエチレン鎖及びポリオキシプロピレン鎖の少なくとも何れかを有することを特徴とする請求項に記載の硬化性樹脂分散体である。
請求項に係る発明は、
前記インク受容性粒子の体積平均粒径が1μm以上5μm以下であること特徴とする請求項に記載の硬化性樹脂分散体である。
請求項に係る発明は、
酸性基並びにポリオキシエチレン鎖及びポリオキシプロピレン鎖を有する樹脂を含有し、体積平均粒径が1μm以下の重合体粒子を作製する重合体粒子作製工程と、
前記重合体粒子の酸性基を塩基で中和する中和工程と、
前記重合体粒子を凝集体粒子とする凝集体粒子形成工程と、
を有し、
前記酸性基並びにポリオキシエチレン鎖及びポリオキシプロピレン鎖を有する樹脂が、下記構造式(II)で示される、構造単位(C)及び構造単位(D)を含む共重合体であって、前記構造単位(C)がフタル酸モノ−2−(メタクリロイルオキシ)エチルに由来する構造であり、前記構造単位(D)がオクトキシポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−モノメタクリレートおよびフェノキシポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−モノメタクリレートから選択される少なくとも1種に由来する構造であることを特徴とするインク受容性粒子の製造方法である。
(構造式(II)において、R及びRはそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を表す。nは1以上18以下の整数を表す。mは1以上30以下の整数を表す。lは1以上18以下の整数を表す。Yは炭素数1以上30以下のアルキル基または炭素数6以上18以下のアリール基を表す。)
請求項10に係る発明は、
前記凝集体粒子形成工程が、
前記重合体粒子を凝集・融合させる凝集・融合工程と、
前記凝集・融合させた重合体粒子を粉砕する粉砕工程と、を有することを特徴とする請求項に記載のインク受容性粒子の製造方法である。
請求項1に係る発明によれば、親水性及び硬化性樹脂との親和性が低い樹脂を有する場合に比べて、従来の水性、油性インクジェット記録で記録困難な多様な記録媒体(主として非浸透メディア)に対して、高速においても高画質、高耐久性の画像を記録するインク受容性粒子が提供される。
また、請求項に係る発明によれば、ポリオキシプロピレン鎖を有している樹脂を含まない場合に比べて、従来の水性、油性インクジェット記録で記録困難な多様な記録媒体(主として非浸透メディア)に対して、より高速でより高画質、高耐久性の画像が記録される。
また、請求項に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比べて、親水性及び疎水性の調整が容易であり、吸液性と画質とのバランスにより優れる。
請求項に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比べて、より高画質の画像が記録される。
請求項に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比べて、高い吸液性と大きな色材保持面積が両立され、より高速でより高画質、高耐久性の画像が記録される。
請求項に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比べて、吸液性と滲み防止とのバランスにより優れる。
請求項に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比べて、吸液性と滲み防止とのバランスにより優れる。
請求項に係る発明によれば、親水性及び硬化性樹脂との親和性が低い樹脂を有する樹脂を含むインク受容性粒子を用いる場合に比べて、従来の水性、油性インクジェット記録で記録困難な多様な記録媒体(主として非浸透メディア)に対して、高速で高画質、高耐久性の画像が記録され、滲みが防止される。
請求項に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比べて、高速で高画質、高耐久性の画像が記録され、滲みが防止されるという効果が発揮される。
請求項に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比べて、より高画質な画像が形成される。
請求項に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比べて、従来の水性、油性インクジェット記録で記録困難な多様な記録媒体(主として非浸透メディア)に対して、高速においても高画質、高耐久性の画像を記録するインク受容性粒子が効率的に得られる。
また、請求項に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比べて、親水性及び疎水性の調整が容易であり、吸液性と画質とのバランスにより優れる。
請求項10に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比べて、従来の水性、油性インクジェット記録で記録困難な多様な記録媒体(主として非浸透メディア)に対して、高速においても高画質、高耐久性の画像を記録するインク受容性粒子がより簡便に得られる。
以下、本発明を実施形態により詳細に説明する。
<インク受容性粒子及びその製造方法>
本実施形態のインク受容性粒子は、重合体粒子を含み、該重合体粒子が酸性基並びにポリオキシエチレン鎖及びポリオキシプロピレン鎖を有する樹脂を含有し、該酸性基の少なくとも一部が塩構造を有し、前記重合体粒子に含有される樹脂が、後述の構造式(I)で示される、構造単位(A)及び構造単位(B)を含む共重合体であって、前記構造単位(A)がフタル酸モノ−2−(メタクリロイルオキシ)エチルに由来する構造であり、前記構造単位(B)がオクトキシポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−モノメタクリレートおよびフェノキシポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−モノメタクリレートから選択される少なくとも1種に由来する構造であることを特徴とする。
本実施形態のインク受容性粒子は、インクを受容するものである。ここで、「インク受容性」とは、インク成分の少なくとも1部(少なくとも液体成分)を保持することを意味する。
本実施形態のインク受容性粒子は、重合体粒子を構成する樹脂成分が酸性基を有し、該酸性基の少なくとも一部が塩構造を有する構造単位を含むため、インクを受容する際、まずインクがインク受容性粒子に付着すると、少なくともインクの液体成分がインク受容性粒子を構成する重合体粒子間の間隙に浸透する。また、このとき、理由は明らかでないがインクの成分のうち着色成分は顔料や染料などを問わずインク受容性粒子表面に吸着され、効率的に留まることとなる。このようにして、本実施形態のインク受容性粒子は着色成分を拡散させることなくインクを受容する。
また、本実施形態のインク受容性粒子は、ポリオキシエチレン鎖を有する構造単位を有する樹脂を含むため、後述する硬化性樹脂との親和性が良好となり、高画質の画像が得られる。
また、本実施形態のインク受容性粒子では、酸性基とポリオキシエチレン鎖(或いはポリオキシプロピレン鎖)との比率、架橋度を制御することにより、インク受容性粒子の吸水率が一定範囲に調製され、インク受容性粒子の過剰な膨潤が抑えられ、さらにインクのにじみ等が回避される。
そして、インクを受容した本実施形態のインク受容性粒子を記録媒体に転写することで、高画質の記録が行われる。
本実施形態の重合体粒子間の間隙へのインク液体成分の浸透は、物理的な粒子壁構造による液体の捕獲であるが、粒子壁が親水性なので吸液速度が早く、乾燥時間が短縮される。このため、インクを受容したインク受容性粒子は、浸透媒体や非浸透媒体など問わず多様な記録媒体へ短時間で転写される。
以下、本実施形態のインク受容性粒子の構成について、その製造方法と共に説明する。
(重合体粒子)
本実施形態のインク受容性粒子に用いられる重合体粒子は、樹脂が凝集及び融合の少なくともいずれかにより粒子状になっているものであり、酸性基及びポリオキシエチレン鎖を有する樹脂を含有し、該酸性基の少なくとも一部が塩構造を有する。前記重合体粒子における少なくとも一部が塩構造を有する酸性基は、高い親水性を有するため、前記重合体粒子を含んで構成されるインク受容性粒子に接触したインク中の液体成分(例えば水、水性溶媒)が効率的に粒子中に浸透することとなり、粒子の前記液体成分の保持能が向上する。よって、例えば種々のインクを利用しても多様な記録媒体に対して高速で記録される。
一方、液体成分の浸透性が高すぎると、インク受容性粒子が膨潤しすぎてしまい、それにより例えば、インクを受容した粒子として記録媒体に転写されたときに粒子間が大きく広がり画像が乱れてしまう場合がある。
また、ポリオキシエチレン鎖は硬化性樹脂との親和性が良好であるため、前記重合体粒子を含んで構成されるインク受容性粒子を用いると、より高画質の画像が記録される。本実施形態のインク受容性粒子は、クッキリとした画像が高濃度で得られるという点で、ポリオキシプロピレン鎖を更に有する。ここで、ポリオキシエチレン鎖(場合によっては更にポリオキシプロピレン鎖)を有する樹脂としては、例えば、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレンの長さ(繰り返し数)が1以上30以下の樹脂が挙げられ、ポリオキシエチレン鎖、ポリオキシプロピレン鎖が主鎖に含まれても、側鎖に含まれてもよい。
一方、前記酸性基としては、カルボン酸基、スルホン酸基が挙げられるが、下記のようにインク受容性粒子を容易に乳化重合法で作製される点でカルボン酸基が好ましい。カルボン酸基を有するモノマーの多くは比較的疎水性があるため、容易に乳化重合法によりインク受容性粒子が作製される。
本実施形態のインク受容性粒子は、乳化重合法で作製されることが好ましい。乳化重合法により作製されたインク受容性粒子(乳化重合法により得られた樹脂を含み、更に凝集等の工程により、得られたインク受容性粒子)は、多孔質構造のインク受容性粒子となる。多孔質構造のインク受容性粒子は、吸水速度がより速くなり、乾燥時間が短縮される。このため、インクを受容したインク受容性粒子は、浸透媒体や非浸透媒体など問わず多様な記録媒体へより短時間で転写される。
本実施形態のインク受容性粒子では、酸性基とポリオキシエチレン鎖(或いはポリオキシプロピレン鎖)との比率、架橋度を制御することにより、粒子全体としての吸水性が容易に制御される。
具体的に本実施形態においては、前記インク受容性粒子の吸水率が200%以上5000%以下であることが好ましく、400%以上3000%以下であることがより好適である。
吸水率が200%に満たないと、粒子の空隙に一旦トラップされた液体が、粒子の記録媒体への転写時に空隙部から溢れ出たり、画像劣化させたりしやすくなることがある。また、5000%を超えると、吸液だけでなく吸湿も活発なため、インク受容性粒子のハンドリングの環境依存が大きくなり使用困難となることがある。さらに高湿度環境での画像の保存性が悪くなることがある。
なお、本実施形態における吸水率は、JIS K7209(1984)に準じて測定したものである。詳細については後述する。
本実施形態における重合体粒子に含まれる樹脂は、下記構造式(I)で示される、構造単位(A)及び構造単位(B)を含む共重合体である。
構造式(I)において、R及びRはそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を表す。nは1以上18以下の整数を表す。mは1以上30以下の整数を表す。lは1以上18以下の整数を表す。Xはアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、又は四級アンモニウムイオンを表す。Yは炭素数1以上30以下のアルキル基または炭素数6以上18以下のアリール基を表す。
前記R及びRとしてはメチル基が好ましい。また、前記nとしては1以上8以下が好ましく、前記mとしては1以上8以下が好ましく、前記lとしては1以上9以下が好ましい。一方、Xとしてはアルカリ金属イオンが好ましく、Yは1以上18以下のアルキル基または炭素数6以上14以下のアリール基が好ましい。
以下に、前記構造単位(A)及び構造単位(B)の具体例を以下に示すが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。
(A)としては、メタクリロイルオキシエチルモノフタレート重合体構造単位、メタクリロイルオキシエチルモノイソフタレート重合体構造単位、メタクリロイルオキシエチルモノテレフタレート重合体構造単位が挙げられる。(B)としては、フェノキシポリエチレングリコール−メタクリレート重合体構造単位、ラウロキシポリエチレングリコール−メタクリレート重合体構造単位、ステアロキシポリエチレングリコール−メタクリレート重合体構造単位、オクトキシポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−メタクリレート重合体構造単位、フェノキシポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−メタクリレート重合体構造単位が挙げられる。
本実施形態における重合体粒子に含まれる樹脂は、例えば、前記構造単位(A)で示される親水性単量体の単独重合体と、前記構造単位(B)で示される疎水性単量体との両単量体から構成された共重合体であり、ある程度の吸水(吸液)で飽和する、いわゆる弱吸水性樹脂である。
なおここで、前記「親水性単量体」とは、それ自身は疎水性であるが重合後に容易に親水化される単量体をも含むものとする。
前記樹脂を構成する親水性単量体成分としては、前記構造単位(A)以外に、他の構造の単量体を含んでも良い。該他の構造の単量体としては、酸性基を有する単量体が好ましく、具体的にはカルボン酸基を有する単量体を用い、重合後にカルボン酸をNaOH等の塩基と中和反応させ、塩(中和塩)構造を形成することが、良好な吸水性が得られる点で好ましく、特にカルボン酸基を有するエチレン性不飽和単量体を用いることが好ましい。
本実施形態で用いるカルボン酸基を有する単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、メタクリロイルオキシエチルモノヘキサヒドロフタレート、メタクリロイルオキシエチルモノマレエートおよびメタクリロイルオキシエチルモノスクシネート、メタクリロイルオキシエチルモノフタレート、メタクリロイルオキシエチルモノイソフタレート、メタクリロイルオキシエチルモノテレフタレート、アクリロイルオキシエチルモノフタレート、アクリロイルオキシエチルモノヘキサヒドロフタレートおよびアクリロイルオキシエチルモノスクシネートなどが挙げられる。
前記疎水性単量体としては、疎水性基を有する単量体が挙げられ、具体的には、例えばオレフィン(エチレン、ブタジエン等)、スチレン、α−メチルスチレン、α−エチルスチレン、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、アクリロニトリル、酢酸ビニル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ラウリル等が挙げられる。疎水性ユニットもしくは単量体としてはスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等のスチレン誘導体、ビニルシクロヘキサン、ビニルナフタレン、ビニルナフタレン誘導体、アクリル酸アルキルエステル、アクリル酸フェニルエステル、メタクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸フェニルエステル、メタクリル酸シクロアルキルエステル、クロトン酸アルキルエステル、イタコン酸ジアルキルエステル、マレイン酸ジアルキルエステル、ポリエチレン、エチレン/酢酸ビニルやポリプロピレン等のポリオレフィン類等、及びこれらの誘導体も挙げられる。
本実施形態における重合体粒子に含まれる樹脂において、親水性ユニット(親水性単量体から構成される部分)と疎水性ユニット(疎水性単量体から構成される部分)とのモル比(親水性単量体:疎水性単量体)は、5:95乃至90:10の範囲が好ましく、より好ましくは7:93乃至80:20の範囲、さらに好ましくは10:90乃至70:30の範囲である。親水性単量体量を上記範囲とすることで、インク受容性粒子がインク中の水性媒体等を吸液する場合の吸液速度、吸液量を適度な範囲にコントロールされる。また、例えばインク受容性粒子を中間転写体上にムラなく配置する場合に、ある程度粒子の帯電性が必要となるが、粒子に疎水性を付与することによりある程度の帯電性を付与される。
前記構造式(I)で示される、構造単位(A)及び構造単位(B)を含む共重合体は、親水性及び疎水性のバランスをコントロールする上で制御のしやすさ、粒径制御のしやすさ等の点で、構造単位(A)及び構造単位(B)のモル比が、各々10モル%以上90モル%以下、0モル%以上90モル%以下、0モル%以上90モル%以下とすることが好ましい。
より具体的には、共重合体における構造単位(A)のモル比Pを10モル%以上90モル%以下とし、残りのモル比(100−P)を構造単位(B)とすることが好ましい。
また、本実施形態における重合性粒子に含まれる前記樹脂は、直鎖構造でもよいし、分岐構造であっても良い。すなわち、前記樹脂は直鎖構造のランダム共重合体やブロック共重合体でも良いが、分岐構造の重合体(分岐構造のランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体を含む)も好適に使用される。
また、前記樹脂は架橋構造を含んでいてもよい。樹脂中に架橋構造を含ませることにより、吸液量を一定とし過剰な膨潤が抑制される。この架橋構造は、ジビニルベンゼン、ジ(メタ)アクリレート類等のいわゆる架橋剤を合成時に少量添加したり、架橋剤と共に開始剤を多量添加したりすることで合成される。
用いる架橋剤としては、公知の架橋剤を選択して用いることができ、好適なものとしては、例えばジビニルベンゼン、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、グリシジル(メタ)アクリレート、メタクリル酸2−([1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル等が挙げられる。これらの中でも、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレートがより好ましく、更には、ジビニルベンゼンが特に好適である。
架橋剤の添加量としては、全単量体成分100質量部に対して0質量部以上5質量部以下であることが好ましく、更には0質量部以上3質量部以下であることがより好適である。
前記樹脂は、非晶性樹脂であることが好ましく、そのガラス転移温度(Tg)は、0℃以上100℃以下が好ましく、より好ましく20℃以上80℃以下である。ガラス転移温度を上記範囲とすることで、定着後の画像の保存性を高めることができ、さらに、後述するインク受容性粒子の製造において融合した粒子を粉砕しやすくなる。
なお、ガラス転移温度は、ASTMD3418−8に準拠して測定された主体極大ピークより求めた。主体極大ピークの測定には、パーキンエルマー社製のDSC−7を用いる。この装置の検出部の温度補正はインジウムと亜鉛との融点を用い、熱量の補正にはインジウムの融解熱を用いる。サンプルは、アルミニウム製パンを用い、対照用に空パンをセットし、昇温速度10℃/minで測定を行った。
また、前記樹脂の重量平均分子量は、1000以上1000000以下が好ましく、より好ましくは5000以上500000以下である。重量平均分子量を上記範囲とすることで、速やかな吸液、良好な定着実現と定着後の画像強度との両立が可能となる。なお、重量平均分子量の測定は、以下の条件で行ったものである。例えば、GPCは「HLC−8120GPC、SC−8020(東ソー(株)社製)装置」を用い、カラムは「TSKgel、SuperHM−H(東ソー(株)社製6.0mmID×15cm)」を2本用い、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いた。実験条件としては、試料濃度0.5%、流速0.6ml/min.、サンプル注入量10μl、測定温度40℃、IR検出器を用いて実験を行った。また、検量線は東ソー社製「polystylene標準試料TSK standard」:「A−500」、「F−1」、「F−10」、「F−80」、「F−380」、「A−2500」、「F−4」、「F−40」、「F−128」、「F−700」の10サンプルから作製した。
さらに、前記樹脂の酸価は、カルボン酸基(−COOH)換算で50mgKOH/g以上1000mgKOH/g以下であり、より好ましくは150mgKOH/g以上500mgKOH/g以下であり、さらに好ましくは100mgKOH/g以上300mgKOH/g以下である。酸価を上記範囲とすることで、粒子のハンドリング性と吸水性、定着性の制御が可能となる。このカルボン酸基(−COOH)換算での酸価の測定は次のように行った。
酸価は、JIS K0070に従って行い、中和滴定法を用いた測定で行った。即ち、適当量の試料を分取し、溶剤(ジエチルエーテル/エタノール混合液)100ml、及び、指示薬(フェノールフタレイン溶液)数滴を加え、水浴上で試料が完全に溶けるまで充分に振り混ぜる。これに、0.1mol/l水酸化カリウムエタノール溶液で滴定し、指示薬の薄い紅色が30秒間続いた時を終点とした。酸価をA、試料量をS(g)、滴定に用いた0.1mol/l水酸化カリウムエタノール溶液をB(ml)、fを0.1mol/l水酸化カリウムエタノール溶液のファクターとした時、A=(B×f×56.11)/Sとして算出した。
本実施形態における重合体粒子には、更にその他の樹脂成分を含有させてもよい。
前記樹脂成分としては、例えば熱可塑性結着樹脂などが挙げられ、具体的には、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類の単独重合体又は共重合体(スチレン系樹脂);(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、等のビニル基を有するエステル類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類の単独重合体又は共重合体( ビニル系樹脂);エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン等のオレフィン類の単独重合体又は共重合体(オレフィン系樹脂);エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂等の非ビニル縮合系樹脂、及びこれらの非ビニル縮合系樹脂とビニル系単量体とのグラフト重合体などが挙げられる。これらの樹脂は、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。これらの樹脂の中でも、スチレン系樹脂、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、オレフィン系樹脂が好ましく、スチレンと(メタ)アクリル酸n−ブチルとの共重合体、(メタ)アクリル酸n−ブチル、ビスフェノールA・フマル酸共重合体、スチレンとオレフィンとの共重合体が特に好ましい。
(インク受容性粒子の製造)
次に、本実施形態のインク受容性粒子の製造方法について説明する。
本実施形態のインク受容性粒子の製造方法は、酸性基並びにポリオキシエチレン鎖及びポリオキシプロピレン鎖を有する樹脂を含有し、前記樹脂が、下記構造式(II)で示される、構造単位(C)及び構造単位(D)を含む共重合体であって、前記構造単位(C)がフタル酸モノ−2−(メタクリロイルオキシ)エチルに由来する構造であり、前記構造単位(D)がオクトキシポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−モノメタクリレートおよびフェノキシポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−モノメタクリレートから選択される少なくとも1種に由来する構造であり、体積平均粒径が1μm以下の重合体粒子を作製する重合体粒子作製工程と、前記重合体粒子の酸性基を塩基で中和する中和工程と、前記重合体粒子を凝集体粒子とする凝集体粒子形成工程と、を有することを特徴とする。
記の本実施形態のインク受容性粒子の製造に用いられる酸性基並びにポリオキシエチレン鎖及びポリオキシプロピレン鎖を有する樹脂を、下記構造式(II)で示される、構造単位(C)及び構造単位(D)を含む共重合体であると、前記構造式(I)で示される、構造単位(A)及び構造単位(B)を含む共重合体を含有する重合体粒子を含むインク受容性粒子が製造される。
構造式(II)における、R、R、n、m、l、Yは、構造式(I)におけるR、R、n、m、l、Yで説明した内容と同様である。
以下、前記構造式(II)で示される、構造単位(C)及び構造単位(D)を含む共重合体を用いた場合の本実施形態のインク受容性粒子の製造方法について説明する。
前述のインク受容性粒子を得るため、その製造方法について検討した結果、理由は明らかでないが、前記酸性基を有する構造単位となる単量体と、ポリオキシエチレン鎖を有する単量体とを混合して水中で懸濁重合する場合には、重合中に粒子同士が凝集しやすく、均一なインク受容性粒子を形成することが難しいということがわかった。
このため、本実施形態のインク受容性粒子は、あらかじめ乳化重合等により前記構造式(II)で示される構造単位を有する樹脂を含む重合体粒子を形成し、混合して水性媒体中で造粒(凝集体化)した後、中和反応を行ってインク受容性粒子とするか、あるいは、あらかじめ乳化重合等により前記構造式(II)で示される構造単位を有する樹脂を含む重合体粒子を形成し、中和反応を行った後、この重合体粒子を凝集・融合させ(凝集体化)、その後得られた融合体を粉砕して作製することが好ましい。この方法により、簡便なプロセスで吸液性樹脂を含むインク受容性粒子が得られる。
なお、前記凝集体化を行った場合、得られる凝集体においては重合体粒子は融合した状態であっても良いし、凝集した状態であっても良く、また凝集・融合が混在した状態であっても良い。ここで、凝集とは、光学顕微鏡もしくは電子顕微鏡で重合体粒子を観察したとき、重合体粒子を形成している凝集体化前粒子(一次粒子と略称する)がその形態を保持している状態をいい、融合とは、一次粒子がその形態を保持していない状態をいう。
前記重合体粒子は、乳化重合法またはそれに類似した不均一分散系の重合法で容易に得られる。また、予め溶液重合法や塊状重合法等で均一に重合した重合体を、その重合体が溶解しない溶媒中へ安定剤とともに添加して機械的に混合分散する方法など、任意の方法で得られる。
例えば、イオン性の界面活性剤などを用いてその製法に応じて、乳化重合を実施して重合体粒子分散液が作製される。また、他の方法により重合した場合でも、その樹脂が油性で水への溶解度の比較的低い溶剤に溶解するものであれば、樹脂をそれらの溶剤に解かして水中にイオン性の界面活性剤や高分子電解質とともにホモジナイザーなどの分散機により水中に分散し、その後加熱または減圧して溶剤を蒸散することにより、重合体粒子の分散液を作製される。
前記界面活性剤としては、硫酸エステルスルホン酸塩系、燐酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン系界面活性剤;以外に、ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、アルキルアルコールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン性界面活性剤、及び種々のグラフトポリマー等が挙げられるが、特に制限されるものではない。
また、乳化重合法で重合体粒子分散液を作製する場合は、少量の不飽和酸、例えばアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、スチレンスルホン酸等を保護コロイド層を形成することができ、ソープフリー重合が可能になるので特に好ましい。
本実施形態で使用する重合開始剤としては、アゾ系重合開始剤、過酸化物系開始剤等が好適なものとして挙げられるが、中でも水溶性開始剤が好ましい。
水溶性アゾ開始剤としては、2,2’−アゾビス[N−(2−ヒドロキシエチル)−2−メチル−プロピオンアミジン]二塩酸塩、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)等が挙げられる。
水溶性過酸化物系開始剤としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過酸化水素などが挙げられる。
上記重合開始剤の添加量は特に制限されないが、全単量体成分100質量部に対して0.05質量部以上10質量部以下の範囲であることが好ましく、0.1質量部以上5質量部以下であることがより好適である。
重合反応は、大気下だけでなく、加圧下においても行ってもよいが、これらその他の反応条件は、必要に応じて適用されるもので、特に限定されるものではない。
反応条件としては、例えば、大気圧下で、前記乳化粒子が分散した乳化液を攪拌しながら、40℃乃至100℃の反応温度で1乃至24時間反応させることが、80%程度以上の高い収率で重合体粒子を得る等の観点から好適である。
前記重合体粒子分散液における重合体粒子の粒径は、体積平均粒径で0.1μm以上1.0μm以下であることが好ましく、より好適には100nm以上800nm以下の範囲である。体積平均粒径が1.0μmを越えると、分散安定性が悪くなる場合がある。
なお、重合体粒子の体積平均粒子径は、レーザー回析式粒度分布測定装置(堀場製作所製、LA−700)で測定した。
また、本実施形態における重合体粒子の酸性基量は、1.0mmol/g以上3.0mmol/g以下の範囲であることが好ましく、1.5mmol/g以上2.5mmol/g以下の範囲であることがより好ましい。
酸性基量が1.0mmol/gに満たないと、これらを塩構造としてもインクと接触したときに十分な吸液性が得られない場合がある。3.0mmol/gを超えると、吸液性が大きくなりすぎ、インク受容性粒子として取り扱いが困難となったり画質が低下したりする場合がある。
前記酸性基量は、後述するように一般的な滴定法により求める。例えば、上記重合体粒子に水酸化カリウムのエタノール溶液等の試薬を一定量加えて中和反応を行い、遠心分離機により粒子と上澄みとに分け、過剰の水酸化カリウムが含まれる該上澄みを自動滴定装置を用いて、イソプロパノール塩酸溶液等で滴定することにより、そのカルボン酸基量を求める。
なお、例えばカルボン酸基の中和により、塩構造(−COO:ここでYはアルカリ金属イオンやアルカリ土類金属イオン、もしくはアンモニウムなどの有機カチオンを示す)を形成している場合は、塩酸等の酸で塩をカルボン酸に変換した後、上述の滴定を行いカルボン酸基量を求める。
すなわち、本実施形態におけるカルボン酸基量(酸性基量)とは、カルボン酸基が塩構造を形成している場合には、該塩構造に寄与しているカルボン酸基を含めたカルボン酸基量をいう。
前述のごとく、本実施形態のインク受容性粒子は、(方法1)あらかじめ乳化重合等により前記酸性基並びにポリオキシエチレン鎖及びポリオキシプロピレン鎖を有する前述の樹脂を含む重合体粒子を形成し、水性媒体中で造粒した後(凝集体粒子)、中和反応を行ってインク受容性粒子とするか、あるいは、(方法2)あらかじめ乳化重合等により前記酸性基並びにポリオキシエチレン鎖及びポリオキシプロピレン鎖を有する前述の樹脂を含む重合体粒子を形成し、これを凝集・融合させ、その後得られた融合体を粉砕して作製(凝集体粒子)することが好ましい。
(方法1)の場合、前記酸性基並びにポリオキシエチレン鎖及びポリオキシプロピレン鎖を有する前述の樹脂を含む重合体粒子、場合により他の樹脂、その他の添加剤を酢酸エチルのごとき有機溶媒に溶解分散し、この油性混合液を分散剤安定剤が存在する水性媒体中に乳化機あるいは分散機を用いて乳化し、水中油型の水系懸濁液を形成させた後、脱溶媒する液中乾燥法により凝集体粒子が得られる。次いで、液中乾燥法により得られた凝集体粒子を水もしくは水と水溶性有機溶剤との混合液の存在下、塩基性化合物で中和処理することにより本実施形態のインク受容性粒子が得られる。なお、本実施形態における前記凝集体粒子は重合体粒子同士が強固に融着しているものでないため、前記中和処理により重合体粒子の酸性基を中和する。
本実施形態においては、凝集体粒子の水系分散液に塩基性化合物を添加して処理を行ってもよいし、塩基性化合物が溶解した水系溶液に凝集体粒子を混合して処理してもよい。中和処理は後述の(方法2)と同様に行う。
(方法2)の場合、あらかじめ乳化重合等により作製した重合体粒子に含まれる前記酸性基並びにポリオキシエチレン鎖及びポリオキシプロピレン鎖を有する前述の樹脂における酸性基の一部または全部を塩構造とするため、融合させる前に塩基性化合物等により中和処理することが好ましい。これにより、樹脂中のカルボン酸基が塩構造となり、前記樹脂の吸液性が高まり容易に膨潤しやすくなるとともに、後述する凝集・融合が促進されるからである。
塩構造を形成する方法は、前述と同様に、例えば前記重合体粒子を、水もしくは水と水溶性有機溶剤との混合液の存在下、塩基性化合物で処理すればよい。本実施形態においては、重合体粒子の水系分散液に塩基性化合物を添加して処理を行ってもよいし、塩基性化合物が溶解した水系溶液に重合体粒子を混合して処理してもよい。
前記塩基性化合物としては、無機塩基性化合物、有機塩基性化合物のいずれをも使用する。具体的には、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性化合物;水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム等の有機塩基性化合物;その他、塩基性のトリメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン等のアルキルアミン類;モノエタノールアミン、メチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、モルホリン等のアルカノールアミン類;等が挙げられる。
これらの塩基性化合物は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、処理後の塩基性化合物の除去のしやすさから、無機塩基性化合物を用いることが好ましい。
本実施形態において、上記塩基性化合物の使用量は、重合体粒子(凝集体粒子)の水系分散液の0.1質量%以上20質量%以下の範囲とすることが好ましい。また、前記塩基性化合物による処理で得られる重合体粒子においては、カルボン酸基が全て塩構造を形成していることが好ましいが、通常は前記使用量の範囲において、塩基性化合物は重合体粒子のカルボン酸基量に対して過剰となるように設定される。
この際、重合体粒子の水系分散液のpHは9以上であることが好適であり、より好適には11以上である。処理温度には特に制限はないが、50℃以上80℃以下程度に加温しても良い。処理時間には制限はないが、通常0.5時間以上10時間以下である。さらに、処理時の重合体粒子(凝集体粒子)の濃度は特に制限はないが、通常、1質量%以上50質量%以下の範囲である。処理時間中に重合体粒子が沈降する場合は、適度の撹拌を行うことが好ましい。そして、処理後は水洗により前記塩基性化合物が除去される。
本実施形態では、凝集操作が容易なこと、中和した後の凝集体粒子の取り出し時に再凝集が起こりにくいという点で、前記(方法2)による方法でインク受容性粒子を作製することが好ましい。以下、(方法2)における凝集・融合工程、粉砕工程について説明する。
凝集・融合は、例えばまず前記中和処理を行った重合体粒子の水分散液に、その他必要に応じて各種成分を添加し混合する。混合の方法は特に制限されないが、公知の混合方法が利用される。例えば、ミキサーのごとく、特殊な攪拌羽根を高速で回転させ水性媒体中で重合体粒子等を混合する方法、ホモジナイザーとして知られるローター・ステーターの剪断力で混合する方法、超音波によって懸濁する方法等の機械的な混合方法が挙げられる。
前記凝集・融合においては、用いる樹脂粒子として、前記重合体粒子以外に通常の非架橋樹脂の粒子を混在させても良い。
上記非架橋樹脂としては、前述のその他の樹脂で例示したものが好適に利用される。
これら中でも、特にポリエステルを用いて非架橋重合体とした場合には加熱定着に有効である。ポリエステルとしては、例えば、ビスフェノールAと多価芳香族カルボン酸とを主単量体成分とした重縮合物よりなる線状ポリエステル樹脂が好適に使用される。
また、スチレン−アクリル酸アルキル共重合体やスチレン−メタクリル酸アルキル共重合体も、物性の制御が容易で、後述の磁性粉の混合分散処理がしやすい点で好適に用いられる。
本実施形態においては、上記攪拌等の混合を行い、その後そのまま凍結乾燥等を行うことにより重合体粒子等を融合物としてもよいが、前記混合中に加熱を行って凝集・融合させてもよい。
前記融合物は、ろ過などの固液分離工程や、必要に応じて洗浄工程、乾燥工程を経て得られる。前記乾燥工程としては、通常の振動型流動乾燥法、スプレードライ法、凍結乾燥法、フラッシュジェット法など、任意の方法を採用する。なお、この時点において、粉砕を容易にする観点から、乾燥後の融合物の含水率を5質量%以下に調整することが好ましい。
前記融合物は前記重合体粒子が、水中でゲルとなっている状態から凝集して融合して得られるため、融合物は粒子状ではなく塊状として得られることが多い。したがって、所望の粒径のインク受容性粒子とするには、前記塊状の融合物を粉砕する必要がある。
上記粉砕の方法としては、特に制限されず、例えば、乳鉢、ボールミル、ジェットミル等のそれ自体公知の粉砕処理手段を用いて行う。
粉砕後のインク受容性粒子(凝集体粒子)は粒子状であるが、体積平均粒径が1.0μm以上20.0μm以下であることが好ましく、2.0μm以上10.0μm以下であることがより好ましい。
体積平均粒径が上記範囲であると、高画質が達成される。即ち、20.0μmより大きいと、画像面上で粒子の存在する部分と、存在しない部分で高さ方向の段差が生じるため、画像表面が平坦にならない場合がある。一方、1.0μmより小さいと、粉体のハンドリング性が低下し、転写体上の所望の位置に粉体を供給することができなくなる場合がある。従って、画像上においてインク受容性粒子が存在しない箇所が生じ、高速記録、高画質が達成されなくなることがある。
なお、上記インク受容性粒子の体積平均粒径は、蒸留水中にインク受容性粒子を分散させ、23℃で24時間放置した後、コールターマルチサイザー3(ベックマン−コールター社製)により測定する。
本実施形態のインク受容性粒子は、そのBET比表面積(N)が1m/g以上750m/g以下であることが好ましく、より好ましくは、5m/g以上600m/g以下、さらに好ましくは、10m/g以上400m/g以下である。上記範囲であると、インク受容後の高速乾燥性に優れる傾向にある。
また、本実施形態のインク受容性粒子は、そのBET比表面積(CO)/BET比表面積(N)の値が1以上50以下であることが好ましく、より好ましくは、1以上40以下、さらに好ましくは、5以上30以下である。上記範囲であると、同様にインク受容後の高速乾燥性で優れる傾向にある。
ここで、前記BET比表面積(N)は、ベータソープ自動表面積計(MODEL4200、日機装株式会社製)を用いて測定した。
また、前記BET比表面積(CO)も、同様にベータソープ自動表面積計(MODEL4200、日機装株式会社製)を用いて測定した。
次に、本実施形態のインク受容性粒子のその他添加剤について説明する。まず、本実施形態のインク受容性粒子には、インクの成分を凝集又は増粘させる成分を含むことが好ましい。当該成分を含むと、インクに含まれる記録材(例えば顔料や染料)が凝集したり、ポリマーなどが増粘するので、画質や定着性が向上する。
このような機能を有する成分は、前記インク受容性粒子を構成する重合体粒子の官能基として含んでもよいし、化合物として含んでもよい。上記官能基としては、例えば、カルボン酸、多価金属カチオン、ポリアミン類等などが挙げられる。
また、前記化合物としては、無機電解質、有機酸、無機酸、有機アミンなどの凝集剤が好適に挙げられる。
上記無機電解質としては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン等のアルカリ金属イオン、及び、アルミニウムイオン、バリウムイオン、カルシウムイオン、銅イオン、鉄イオン、マグネシウムイオン、マンガンイオン、ニッケルイオン、スズイオン、チタンイオン、亜鉛イオン等の多価金属イオンと、塩酸、臭酸、ヨウ化水素酸、硫酸、硝酸、リン酸、チオシアン酸、及び、酢酸、蓚酸、乳酸、フマル酸、フマル酸、クエン酸、サリチル酸、安息香酸等の有機カルボン酸、及び、有機スルホン酸との塩等が挙げられる。
具体例としては、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、硫酸ナトリウム、硝酸カリウム、酢酸ナトリウム、蓚酸カリウム、クエン酸ナトリウム、安息香酸カリウム等のアルカリ金属類の塩、及び、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸ナトリウムアルミニウム、硫酸カリウムアルミニウム、酢酸アルミニウム、塩化バリウム、臭化バリウム、ヨウ化バリウム、酸化バリウム、硝酸バリウム、チオシアン酸バリウム、塩化カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム、亜硝酸カルシウム、硝酸カルシウム、リン酸二水素カルシウム、チオシアン酸カルシウム、安息香酸カルシウム、酢酸カルシウム、サリチル酸カルシウム、酒石酸カルシウム、乳酸カルシウム、フマル酸カルシウム、クエン酸カルシウム、塩化銅、臭化銅、硫酸銅、硝酸銅、酢酸銅、塩化鉄、臭化鉄、ヨウ化鉄、硫酸鉄、硝酸鉄、蓚酸鉄、乳酸鉄、フマル酸鉄、クエン酸鉄、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、ヨウ化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、乳酸マグネシウム、塩化マンガン、硫酸マンガン、硝酸マンガン、リン酸二水素マンガン、酢酸マンガン、サリチル酸マンガン、安息香酸マンガン、乳酸マンガン、塩化ニッケル、臭化ニッケル、硫酸ニッケル、硝酸ニッケル、酢酸ニッケル、硫酸スズ、塩化チタン、塩化亜鉛、臭化亜鉛、硫酸亜鉛、硝酸亜鉛、チオシアン酸亜鉛、酢酸亜鉛等の多価金属類の塩等が挙げられる。
前記有機酸としては、具体的にはアルギニン酸、クエン酸、グリシン、グルタミン酸、コハク酸、酒石酸、システイン、シュウ酸、フマル酸、フタル酸、マレイン酸、マロン酸、リシン、リンゴ酸、及び、一般式(1)で表される化合物、これら化合物の誘導体などが挙げられる。
ここで、一般式(1)中、Xは、O、CO、NH、NR、S、又はSOを表す。Rはアルキル基を表し、Rとして好ましくは、CH,C、COHである。Rはアルキル基を表し、Rとして好ましくは、CH,C、COHである。なお、Rは式中に含んでいてもよいし、含んでいなくても構わない。Xとして好ましくは、CO、NH、NR,Oであり、より好ましくは、CO、NH、Oである。Mは、水素原子、アルカリ金属又はアミン類を表す。Mとして好ましくは、H、Li、Na、K、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等であり、より好ましくは、H、Na,Kであり、更に好ましくは、水素原子である。nは、3乃至7の整数である。nとして好ましくは、複素環が6員環又は5員環となる場合であり、より好ましくは、5員環の場合である。mは1又は2であり、lは、1〜5の整数である。また一般式(1)で表される化合物は、複素環であれば、飽和環であっても不飽和環であってもよい。
一般式(1)で表される化合物としては、具体的には、フラン、ピロール、ピロリン、ピロリドン、ピロン、ピロール、チオフェン、インドール、ピリジン、キノリン構造を有し、更に官能基としてカルボン酸基を有する化合物が挙げられる。具体的には、2−ピロリドン−5−カルボン酸、4−メチル−4−ペンタノリド−3−カルボン酸、フランカルボン酸、2−ベンゾフランカルボン酸、5−メチル−2−フランカルボン酸、2,5−ジメチル−3−フランカルボン酸、2,5−フランジカルボン酸、4−ブタノリド−3−カルボン酸、3−ヒドロキシ−4−ピロン−2,6−ジカルボン酸、2−ピロン−6−カルボン酸、4−ピロン−2−カルボン酸、5−ヒドロキシ−4−ピロン−5−カルボン酸、4−ピロン−2,6−ジカルボン酸、3−ヒドロキシ−4−ピロン−2,6−ジカルボン酸、チオフェンカルボン酸、2−ピロールカルボン酸、2,3−ジメチルピロール−4−カルボン酸、2,4,5−トリメチルピロール−3−プロピオン酸、3−ヒドロキシ−2−インドールカルボン酸、2,5−ジオキソ−4−メチル−3−ピロリン−3−プロピオン酸、2−ピロリジンカルボン酸、4−ヒドロキシプロリン、1−メチルピロリジン−2−カルボン酸、5−カルボキシ−1−メチルピロリジン−2−酢酸、2−ピリジンカルボン酸、3−ピリジンカルボン酸、4−ピリジンカルボン酸、ピリジンジカルボン酸、ピリジントリカルボン酸、ピリジンペンタカルボン酸、1,2,5,6−テトラヒドロ−1−メチルニコチン酸、2−キノリンカルボン酸、4−キノリンカルボン酸、2−フェニル−4−キノリンカルボン酸、4−ヒドロキシ−2−キノリンカルボン酸、6−メトキシ−4−キノリンカルボン酸等の化合物が挙げられる。
有機酸としては、好ましくは、クエン酸、グリシン、グルタミン酸、コハク酸、酒石酸、フタル酸、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、ビリジンカルボン酸、クマリン酸、チオフェンカルボン酸、ニコチン酸、若しくはこれらの化合物の誘導体、又はこれらの塩である。より好ましくは、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、ビリジンカルボン酸、クマリン酸、チオフェンカルボン酸、ニコチン酸、若しくはこれらの化合物の誘導体、又はこれらの塩である。さらに好ましくは、ピロリドンカルボン酸、ピロンカルボン酸、フランカルボン酸、クマリン酸、若しくは、これらの化合物誘導体、又は、これらの塩である。
前記有機アミン化合物としては、1級、2級、3級及び4級アミン及びそれらの塩のいずれであっても構わない。具体例としては、テトラアルキルアンモニウム、アルキルアミン、ベンザルコニウム、アルキルピリジウム、イミダゾリウム、ポリアミン、及び、それらの誘導体、又は、塩等が挙げられる。具体的には、アミルアミン、ブチルアミン、プロパノールアミン、プロピルアミン、エタノールアミン、エチルエタノールアミン、2−エチルヘキシルアミン、エチルメチルアミン、エチルベンジルアミン、エチレンジアミン、オクチルアミン、オレイルアミン、シクロオクチルアミン、シクロブチルアミン、シクロプロピルアミン、シクロヘキシルアミン、ジイソプロパノールアミン、ジエタノールアミン、ジエチルアミン、ジ−2−エチルヘキシルアミン、ジエチレントリアミン、ジフェニルアミン、ジブチルアミン、ジプロピルアミン、ジヘキシルアミン、ジペンチルアミン、3−(ジメチルアミノ)プロピルアミン、ジメチルエチルアミン、ジメチルエチレンジアミン、ジメチルオクチルアミン、1,3−ジメチルブチルアミン、ジメチル−1,3−プロパンジアミン、ジメチルヘキシルアミン、アミノ−ブタノール、アミノ−プロパノール、アミノ−プロパンジオール、N−アセチルアミノエタノール、2−(2−アミノエチルアミノ)−エタノール、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−(2−アミノエトキシ)エタノール、2−(3,4−ジメトキシフェニル)エチルアミン、セチルアミン、トリイソプロパノールアミン、トリイソペンチルアミン、トリエタノールアミン、トリオクチルアミン、トリチルアミン、ビス(2−アミノエチル)1,3−プロパンジアミン、ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン、ビス(3−アミノプロピル)1,3−プロパンジアミン、ビス(3−アミノプロピル)メチルアミン、ビス(2−エチルヘキシル)アミン、ビス(トリメチルシリル)アミン、ブチルアミン、ブチルイソプロピルアミン、プロパンジアミン、プロピルジアミン、ヘキシルアミン、ペンチルアミン、2−メチル−シクロヘキシルアミン、メチル−プロピルアミン、メチルベンジルアミン、モノエタノールアミン、ラウリルアミン、ノニルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルプロピルアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレシジアミン、テトラエチレンペンタミン、ジエチルエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムブロマイド、ジヒドロキシエチルステアリルアミン、2−ヘプタデセニル−ヒドロキシエチルイミダゾリン、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、セチルピリジニウムク口ライド、ステアラミドメチルビリジウムクロライド、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合体、ジアリルアミン重合体、モノアリルアミン重合体等が挙げられる。
より好ましくは、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール、エタノールアミン、プロパンジアミン、プロピルアミンなどが使用される。
これら凝集剤の中でも、多価金属塩(Ca(NO)、Mg(NO)、Al(OH)、ポリ塩化アルミニウム等)が好適に用いられる。
凝集剤は単独で使用しても、あるいは2種類以上を混合して使用しても構わない。また、凝集剤の含有量としては、0.01質量%以上30質量%以下であることが好ましい。より好ましくは、0.1質量%以上15質量%以下であり、更に好ましくは、1質量%以上15質量%以下である。
本実施形態のインク受容性粒子には、離型剤が含まれていることが好ましい。これにより、インク受容性粒子の記録媒体への転写や定着をオイルレスで行うことが可能となる。離型剤は、上記有機樹脂に含ませてもよいし、有機樹脂粒子と共に離型剤の粒子を複合化して含ませてもよい。
このような離型剤としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等の低分子量ポリオレフィン類;加熱により軟化点を有するシリコーン類;オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド類;カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油等の植物系ワックス;ミツロウ等の動物系ワックス;モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の鉱物・石油系ワックス;及びそれらの変性物などが挙げられる。これらの中でも結晶性化合物を適用することがよい。
本実施形態のインク受容性粒子には、外添剤を外添してもよい。外添剤を外添することで、インク受容性粒子の粉体流動性付与、帯電性・導電性制御、吸液性制御、等が行える。外添剤としては、無機粒子(無色、淡色或いは白色の粒子、例えば、コロイダル・シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、酸化セリウム、カーボンブラック等)、樹脂粒子(ビニル系樹脂、ポリエステル、シリコーン、等の粒子)が挙げられる。また、これら外添剤としての粒子は、疎水性、親水性のいずれでもよく、カップリング剤(例えばシランカップリング剤等)で表面処理して表面に特定の官能基(例えばアミノ基、フッ素系等)を導入していてもよい。また、外添剤としての粒径は、体積平均粒径で、5nm以上100nm以下、好ましくは10nm以上50nm以下であることがよい。
<硬化性樹脂分散体>
本実施形態の硬化性樹脂分散体は、少なくとも前記のインク受容性粒子と硬化性樹脂とを含む。具体的には、硬化性樹脂を含む硬化性溶液にインク受容性粒子を分散させたものが好適である。
本実施形態のインク受容性粒子を硬化性樹脂中に分散した硬化性樹脂分散体として用いることにより、例えば前記中間転写体を介して記録媒体にインクジェット記録画像を形成する場合、中間転写体へ記録された画像の中間転写体からの剥離性を向上させ、さらに優れた画像の定着性が得られる。
前記硬化性樹脂としては、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等が挙げられ、高画質、高耐久性の画像が記録されるという効果が発揮される点で、ポリオキシエチレン鎖及びポリオキシプロピレン鎖の少なくとも何れかを有することが好ましい。紫外線硬化性樹脂は、硬化がし易く、他のもの比べ硬化速度も速く、取り扱いやすい。電子線硬化性樹脂は、重合開始剤が不要であり、硬化後の層の着色制御が実施しやすい。熱硬化性樹脂は、大掛りな装置を必要とすることなく硬化される。なお、硬化性樹脂は、これらに限られず、例えば湿気、酸素等により硬化する硬化性樹脂を適用してもよい。
また、前記硬化性樹脂を含む硬化性溶液としては、常温(25℃)において低揮発性又は不揮発性であることがよい。ここで、低揮発性とは大気圧下において沸点が200℃以上であることを意味する。また、不揮発性とは大気圧下において沸点が300℃以上であることを意味する。以下同様である。
前記紫外線硬化性樹脂としては、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、マレイミド樹脂、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリビニルエーテル樹脂などが挙げられる。そして、その硬化性溶液は、紫外線硬化性のモノマー、紫外線硬化性のマクロマー、紫外線硬化性のオリゴマー、及び紫外線硬化性のプレポリマーの少なくとも1種を含んでいる。また、硬化性溶液は、必要に応じて紫外線硬化反応を進行させるための紫外線重合開始剤を含んでいる。
ここで、前記紫外線硬化性のモノマーとしては、アクリレートモノマー、メタクリレートモノマー、エポキシモノマー、オキセタンモノマー、ビニルエーテルモノマーなどが挙げられる。なお、前記他のマクロマー、オリゴマー、プレポリマーは、これらモノマーを所定の重合度で重合させたものや、エポキシ、ウレタン、ポリエステル、ポリエーテル骨格に、アクリロイル基やメタクリロイル基の付加した、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ウレタンメタクリレート、ポリエステルメタクリレート等である。
前記紫外線重合開始剤としては、アセトフェノン系、ベンゾフェノン系、ベンゾインエーテル系、チオキサンソン系、アシルフォスフィンオキサイド系、パーオキシド系、チタノセン系化合物といったラジカル光開始剤、アリールジアゾニウム塩、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩などが挙げられる。
前記電子線硬化性樹脂としては、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。そして、その硬化性溶液は、電子線硬化性のモノマー、電子線硬化性のマクロマー、電子線硬化性のオリゴマー、及び電子線硬化性のプレポリマーの少なくとも1種を含んでいる。
また、前記電子線硬化性のモノマー、マクロマー、オリゴマー、プレポリマーとしては、紫外線硬化性の材料と同様のものが挙げられる。
前記熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂などが挙げられる。そして、その硬化性溶液は、熱硬化性のモノマー、熱硬化性のマクロマー、熱硬化性のオリゴマー、及び熱硬化性のプレポリマーの少なくとも1種を含んでいる。また重合の際に硬化剤を添加してもよい。また、硬化性溶液は、熱硬化反応を進行させるための熱重合開始剤を含んでもよい。
ここで、前記熱硬化性のモノマーとしては、フェノール、ホルムアルデヒド、ビスフェノールA、エピクロルヒドリン、シアヌリル酸アミド、尿素、グリセリン等のポリアルコール、無水フタル酸、無水マレイン酸、アジピン酸等の酸、などが挙げられる。なお、前記他のマクロマー、オリゴマー、プレポリマーは、これらモノマーを所定の重合度で重合させたものや、エポキシプレポリマー、ポリエステルプレポリマーなどである。
また、前記熱重合開始剤としては、プロトン酸/ルイス酸等の酸、アルカリ触媒、金属触媒などが挙げられる。
また、硬化性溶液には、上記硬化反応に寄与する主成分(モノマー、マクロマー、オリゴマー、及びプレポリマー、重合開始剤等)を溶解又は分散するための水や有機溶媒を含んでいてもよい。但し、当該主成分の比率は、30質量%以上が好ましく、より好適には60質量%以上、さらに好適には90質量%以上の範囲である。
また、硬化性溶液は、硬化後の層の着色制御を行う目的で各種色材を含んでいてもよい。
前記硬化性溶液の粘度は、5mPa・s以上10000mPa・s以下が好ましく、より好適には10mPa・s以上1000mPa・s以下、さらに好適には15mPa・s以上500mPa・s以下の範囲である。また、硬化性溶液の粘度は、インクの粘度よりも高いことがよい。
本実施形態の硬化性樹脂分散体は、前記硬化性溶液に本実施形態のインク受容性粒子を分散させて構成される。
このように、硬化性溶液がインク受容性粒子を含有することによって、速やかにインク液体成分(例えば、水、水性溶媒)が、インク受容性粒子に取り込まれ画像が固定化するため、インク間の境界部での混色や、画像均一性、さらには転写時の圧力によるインクの不均一な転写を軽減する。
なお、硬化性樹脂分散体中に含まれるインク受容性粒子の体積平均粒径は、1μm以上5μm以下であることが好ましく、2μm以上4μm以下がより好適である。体積平均粒径が1μmに満たないと、定着性が低下する場合があり、5μmを超えると、画質が低下する場合がある。
なお、前記体積平均粒径は、レーザー回析式粒度分布測定装置、コールターマルチサイザー(ベックマン−コールター社製)等により測定される。
前記インク受容性粒子の硬化性樹脂分散体中の含有量は、硬化性樹脂分散体全体の10質量%以上90質量%以下の範囲であることが好ましく、20質量%以上80質量%以下であることがより好適である。
本実施形態におけるインク受容性粒子は、特に前記重合体粒子が疎水性単量体構造を含む樹脂を含有する場合、前記硬化性溶液中での分散性に優れている。当該分散性の評価は、具体的に用途に応じて調製した硬化性溶液に所望量のインク受容性粒子を投入し、これを攪拌したときの粒子状態の観察により行う。この場合、前記硬化性溶液を収容する容器としては、開口面積が1cm乃至10cm程度のガラス容器を用いる。この評価において、インク受容性粒子は、攪拌後に液面に浮いたり容器壁面に堆積したりすることなく、粒子全体が良好に水中に良好に分散していることが好ましい。
また、本実施形態の硬化性樹脂分散体には、その他の添加剤を含有させる。具体的には、インクの成分を凝集又は増粘させる成分が好適である。
この機能を有する成分は、前記インク受容性粒子を構成する樹脂の官能基として含んでもよいし、化合物として含んでもよい。当該官能基としては、例えば、カルボン酸、多価金属カチオン、ポリアミン類等などが挙げられる。また、当該化合物としては、無機電解質、有機酸、無機酸、有機アミンなどの凝集剤が好適に挙げられ、これらとしては、前述のインク受容性粒子において例示したものを同様に用いる。
次に、本実施形態のインク受容性粒子、硬化性樹脂分散体が好適に用いられる記録方法(記録装置)について簡単に説明する。
例えば前記記録方法(記録装置)は、記録材を含むインクと、前記本実施形態のインク受容性粒子と、を用いた記録方法(記録装置)であり、インクをインク受容性粒子に受容する工程(受容手段)と、インクを受容したインク受容性粒子を記録媒体に転写する工程(転写手段)と、を有するものが挙げられる。また、記録媒体上に転写されたインク受容性粒子を定着する工程(定着手段)をさらに有していてもよい。
具体的には、例えば、まず、供給手段により中間体(中間転写体)にインク受容性粒子を層状に供給する。層状に供給されたインク受容性粒子(以下、「インク受容性粒子層」という場合がある)に対して、インク吐出手段によりインクを吐出して受容させる。インクを受容したインク受容性粒子層を転写手段により中間体から記録媒体へ転写する。この転写は、インク受容性粒子層の全部或いは記録部(インク受容部)のみを選択的に行われる。その後、必要に応じて、記録媒体に転写されたインク受容性粒子層に対し、定着手段により加圧(或いは加熱・加圧)を施し、定着させる。このようにして、インクを受容したインク受容性粒子による記録が行われる。なお、転写と定着は同時に行ってもよい。
なお、記録媒体としては、浸透媒体(例えば、普通紙や、コート紙等)、非浸透媒体(例えば、樹脂フィルムなど)、のいずれもを適用してもよい。また、記録媒体は、これらに限られず、その他、半導体基板など工業製品も含まれる。
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、実施例中に示した「部」及び「%」は、特に断りのない限りそれぞれ「質量部」及び「質量%」を表す。尚、以下における実施例1,4,6,7,8,9,11は、何れも参考例として示すものである。
<各特性値の測定方法>
まず、下記実施例において示される各特性値の測定方法について説明する。なお、既に記載済みの測定方法については省略する。
(吸水率)
吸水率は、JIS K7209(1984)に準じて以下のように測定した。
まず、乾燥したインク受容性粒子をビーカーに入れる。ここにイオン交換水を入れ、23℃で24時間浸漬させる。この粒子分散液を遠心分離管に移し、遠心沈降して粒子をケーキ化する。分離した上ずみを除去し、ケーキの上に残存する余分な水分を濾紙で吸い取る。このときの遠心分離管の質量M2(mg)を秤量した後、40℃で24時間真空乾燥して乾燥後の遠心分離管の質量M1(mg)を秤量する。これらの測定値から、下式(1)に従って吸水率C(%)を算出した。
吸水率C(%)=〔(M2−M1)/(M1−M3)〕×100 ・・・ 式(1)
(ここで、M3は遠心分離管の質量(mg)である。)
(酸性基量)
まず、重合体粒子を秤量してキャップ付き試験管に入れ、DMF5mlを加え、超音波スターラーを用いて1時間分散した。分散液全量をコニカルビーカーに集め、指示薬としてフェノールフタレイン(和光純薬(株)製)を用いて、0.1Mのエタノール性水酸化カリウム溶液(和光純薬(株)製)を滴下した。
また、重合体粒子を用いないブランク実験も行い、その差分から下式(2)に従って酸性基量(mmol/g)を算出した。
酸性基量=((F−E)×0.1×f)/W ・・・ 式(2)
上記式(2)中、Eはブランク実験での水酸化カリウム溶液滴下量(ml)、Fはサンプルの水酸化カリウム溶液滴下量(ml)、fは水酸化カリウム溶液のファクター、Wは重合体粒子の重量(g)を各々表す。
<実施例1>
(インク受容性粒子の製造)
[水相]
・イオン交換水:1000部
・界面活性剤(花王社(株)製ペレックスCS):6.0部
[油相]
・重合開始剤(和光純薬社製過硫酸カリウム):1.5部
・スチレン(和光純薬(株)製品):4.5部、
・フェノキシポリエチレングリコールモノメタクリレート
(日油(株)製ブレンマーPAE−100):32.5部
・フタル酸モノ−2−(メタクリロイルオキシ)エチル
(三菱レイヨン(株)製アクリエステルPA):72.0部
・ジビニルベンゼン(和光純薬(株)製品純度55%):1.1部
窒素雰囲気下、上記組成の水相に上記組成の油相を混合し、60℃で12時間反応させた。反応終了後、反応液を目開き20μmの篩いを通過させた。その結果、篩いの上には20μm以上の凝集物がわずかに残存したが、その凝集物の生成量は投入した油相量の4%であった。通過液の一部をとって乾燥させ、走査型電子顕微鏡(キーエンス社製VE7800)で重合体粒子を観察したところ、体積平均粒径が0.4μmの単分散の重合体粒子であった。得られた重合体粒子を遠心分離で洗浄した後、一部を分取して真空乾燥し、酸性基量を測定したところ、2.1mmol/gであった。次いで、遠心分離で洗浄した上記重合体粒子スラリーに、2%の水酸化ナトリウム水溶液800部を加え常温(25℃)で5時間攪拌し、カルボン酸基を中和した。尚、重合体粒子の体積平均粒径及び酸性基量は表1にも示す(以下の実施例及び比較例も同様)。
このように中和処理した重合体粒子を再度、遠心分離で洗浄した後、60℃の条件で真空乾燥し融合させた。得られた重合体粒子の融合物をボールミルポットに入れ、直径が10mmのジルコニアボールで粉砕し、分級操作を行って、体積平均粒径が3μmのインク受容性粒子を得た。このインク受容性粒子の吸水率は500%であった。尚、インク受容性粒子の体積平均粒径及び吸水率は表1にも示す(以下の実施例及び比較例も同様)。
(硬化性樹脂分散体の作製)
・ポリウレタンアクリレート:40部
・トリメチロールのエチレンオキシド付加物のトリアクリレート:30部
・メチルベンゾイルベンゾエート(光重合開始剤):5部
以上をロールミルにて混合し、硬化性溶液を得た。この硬化性溶液100部に対し、前記インク受容性粒子50部を混合し、硬化性樹脂分散体とした。この硬化性樹脂分散体の剤作製において、粒子が水面に浮いたり容器壁面に堆積したりすることなく、粒子全体が良好に水中に再分散し、分散性は良好であった。
(評価)
−評価用インク−
評価用のインクとしては、下記ブラックインクを用意した。
まずCab−o−jet−300(キャボット社製)を超音波ホモジナイザーで30分間処理した後、遠心分離処理(7000r.p.m.、20分間)して顔料分散液(カーボン濃度:12.8%)を得た。
次に、下記の各成分を十分混合し、1μmフィルターで加圧ろ過し、ブラックインクを調製した。
・上記顔料分散液:40部
・グリセリン:20部
・界面活性剤(日本油脂社製、サーフィノール465):1.5部
・純水:35部
−画像形成−
前記硬化性樹脂分散体を、バーコーターを用いて、フッ素コートされた樹脂ベルト上に膜厚が10μmになるように塗布し、インク受容性粒子層を形成した。ここに前記ブラックインクを用いてピエゾ方式の記録ヘッド(解像度:600dpi)にて文字と線画像とを印字した。
その後、転写装置(直径30mmの鋼製パイプにフッ素系樹脂を被覆した加圧ロールでベルトを押圧する構成を有する、ベルトに対する押し当て力:線圧3kgf/cm)により前記インク受容性粒子層に印字した樹脂ベルト及びアート紙(OK金藤、王子製紙社製)を重ねて押圧し、樹脂ベルトの裏面からランプ最大出力が1.5kWのメタルハライドランプでUV照射を行い、アート紙上へインク受容性粒子層を転写した。
−転写性の評価−
前記転写装置による転写時に、転写後の樹脂ベルト上の残留物を目視観察することによってインク受容性粒子層の剥離性を評価し、残留物が単位面積あたり面積で10%未満である場合には転写性良好と判断し、10%以上である場合には転写性不良と判断した。その結果を表1に示す。
−滲みの評価−
得られた印字物における文字部について、目視により評価を行った。評価基準は以下の
通りであり、G1又はG2であれば実用上問題ない。その結果を表1に示す。
G1:文字の滲みは認められなかった。
G2:文字の滲みが若干認められたが実用上問題ない。
G3:文字の滲みが著しかった。
−定着性の評価−
印字1分後に画像部を指で擦り、指の汚れを判断し、定着性を判別した。評価基準は以
下の通りであり、G1又はG2であれば実用上問題ない。その結果を表1に示す。
G1:汚れがない
G2:わずかに汚れがある
G3:汚れがある。
−吸水速度の評価−
印字10秒後に画像部に上質紙を重ね、上質紙に付着した汚れを判断し、吸水速度を判別した。評価基準は以下の通りであり、G1又はG2であれば実用上問題ない。その結果を表1に示す。
G1:汚れがない
G2:わずかに汚れがある
G3:汚れがある。
<実施例2>
(インク受容性粒子の製造)
実施例1において、スチレン(和光純薬(株)製品)4.5部、フェノキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(日油(株)製品):32.5部、フタル酸モノ−2−(メタクリロイルオキシ)エチル(三菱レイヨン(株)製品、アクリエステルPA)72.0部及びジビニルベンゼン(和光純薬(株)製、純度:55%)1.1部を、オクトキシポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−モノメタクリレート(日油(株)製品):78.0部、フタル酸モノ−2−(メタクリロイルオキシ)エチル(三菱レイヨン(株)製、アクリエステルPA)97.0部及びジビニルベンゼン(和光純薬(株)製、純度:55%)1.2部に変更した以外は、実施例1と同様にして、体積平均粒径が0.3μmの単分散の重合体粒子を得た。さらに実施例1と同様にして重合体融合物を得た。
得られた重合体融合物をボールミルポットに入れ、直径が10mmのジルコニアボールで粉砕し、分級操作を行って、体積平均粒径が1.5μmのインク受容性粒子を得た。このインク受容性粒子の吸水率は850%であった。
次いで、実施例1と同様にして硬化性樹脂分散体を作製し、実施例1と同様の評価を行った。その結果を表1に示す。なお、このときの硬化性樹脂分散体における粒子の分散性は良好であった。
<実施例3>
(インク受容性粒子の製造)
実施例1において、スチレン(和光純薬(株)製品)4.5部、フェノキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(日油(株)製品):32.5部、フタル酸モノ−2−(メタクリロイルオキシ)エチル(三菱レイヨン(株)製品、アクリエステルPA)72.0部及びジビニルベンゼン(和光純薬(株)製、純度:55%)1.1部を、スチレン(和光純薬(株)製)4.5部、フェノキシポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−モノメタクリレート(日油(株)製品):35.0部、フタル酸モノ−2−(メタクリロイルオキシ)エチル(三菱レイヨン(株)製、アクリエステルPA)95部及びジビニルベンゼン(和光純薬(株)製、純度:55%)1.1部に変更した以外は実施例1と同様にして、体積平均粒径が0.4μmの単分散の重合体粒子を得た。さらに実施例1と同様にして重合体融合物を得た。
得られた重合体融合物をボールミルポットに入れ、直径が10mmのジルコニアボールで粉砕し、分級操作を行って、体積平均粒径が1.0μmのインク受容性粒子を得た。このインク受容性粒子の吸水率は450%であった。
次いで、実施例1と同様にして硬化性樹脂分散体を作製し、実施例1と同様の評価を行った。その結果を表1に示す。なお、このときの硬化性樹脂分散体における粒子の分散性は良好であった。
<実施例4>
(インク受容性粒子の製造)
実施例1において、2%の水酸化ナトリウム水溶液800部を、2%の水酸化アンモニウム水溶液800部に変更した以外は実施例1とに処理して、重合体融合物を得た。得られた重合体粒子の融合物をボールミルポットに入れ、直径が10mmのジルコニアボールで粉砕し、分級操作を行って、体積平均粒径が1.0μmのインク受容性粒子を得た。このインク受容性粒子の吸水率は300%であった。
次いで、実施例1と同様にして硬化性樹脂分散体を作製し、同様の評価を行った。その結果を表1に示す。なお、このときの硬化性樹脂分散体における粒子の分散性は良好であった。
<実施例5>
(インク受容性粒子の製造)
実施例1において、スチレン(和光純薬(株)製品)4.5部、フェノキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(日油(株)製品):32.5部、フタル酸モノ−2−(メタクリロイルオキシ)エチル(三菱レイヨン(株)製品、アクリエステルPA)72.0部及びジビニルベンゼン(和光純薬(株)製、純度:55%)1.1部を、スチレン(和光純薬(株)製)4.5部、フェノキシポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−モノメタクリレート(日油(株)製品):35.0部、フタル酸モノ−2−(メタクリロイルオキシ)エチル(三菱レイヨン(株)製、アクリエステルPA)95部及びジビニルベンゼン(和光純薬(株)製、純度:55%)2.0部に変更した以外は実施例1と同様にして、体積平均粒径が0.2μmの単分散の重合体粒子を得た。さらに実施例1と同様にして重合体融合物を得た。
得られた重合体融合物をボールミルポットに入れ、直径が10mmのジルコニアボールで粉砕し、分級操作を行って、体積平均粒径が1.0μmのインク受容性粒子を得た。このインク受容性粒子の吸水率は250%であった。
次いで、実施例1と同様にして硬化性樹脂分散体を作製し、実施例1と同様の評価を行った。その結果を表1に示す。なお、このときの硬化性樹脂分散体における粒子の分散性は良好であった。
<実施例6>
実施例1において、フタル酸モノ−2−(メタクリロイルオキシ)エチル(三菱レイヨン(株)製アクリエステルPA)72.0部をメタクリル酸(和光純薬(株)製品)22.3部に変更した以外は実施例1と全く同様に、重合を行った。反応液を目開き20μmの篩いを通過させようとしたが、篩いの上には20μm以上の凝集物が大量に残ってしまった。反応液の一部をとって走査型電子顕微鏡(キーエンス社製VE7800)で同様に観察したところ、10μmから100μmの粒度分布の広い不定形の重合体粒子であった。上記重合体粒子を粉砕し、平均粒径6μmのインク受容性粒子とし、実施例1と同様にして硬化性樹脂分散体を作製し、これを用いて実施例1と同様の評価を行った。その結果を表1にまとめて示す。
<実施例7>
実施例1において、スチレン4.5部フェノキシポリエチレングリコールモノメタクリレート32.5部およびフタル酸モノ−2−(メタクリロイルオキシ)エチル72.0部を、それぞれ28.0部、35.0部、18.0部に替えた以外は実施例1と全く同様に、重合を行った。反応終了後、反応液を目開き20μmの篩いを通過させたが、篩いの上には20μm以上の凝集物ほとんど残存しなかった。一部をとって走査型電子顕微鏡(キーエンス社製VE7800)で観察したところ、体積平均粒径が0.2μmの単分散の重合体粒子であった。得られた重合体粒子を遠心分離で洗浄した後、一部を分取して真空乾燥し、酸性基量を測定したところ、0.8mmol/gであった。上記重合体粒子を用い、実施例1と同様にして硬化性樹脂分散体を作製し、これを用いて実施例1と同様の評価を行った。その結果を表1にまとめて示す。
<実施例8>
(インク受容性粒子の製造)
実施例1において、ジビニルベンゼン(和光純薬(株)製、純度:55%)1.1部を、ジビニルベンゼン(和光純薬(株)製、純度:55%)0.4部に変更した以外は、実施例1と同様にして、体積平均粒径が0.4μmの単分散の重合体粒子を得た。さらに実施例1と同様にして重合体融合物を得た。
得られた重合体融合物をボールミルポットに入れ、直径が10mmのジルコニアボールで粉砕し、分級操作を行って、体積平均粒径が3.0μmのインク受容性粒子を得た。このインク受容性粒子の吸水率は4500%であった。
次いで、実施例1と同様にして硬化性樹脂分散体を作製し、実施例1と同様の評価を行った。その結果を表1に示す。なお、このときの硬化性樹脂分散体における粒子の分散性は良好であった。
<実施例9>
(インク受容性粒子の製造)
実施例1において、ジビニルベンゼン(和光純薬(株)製、純度:55%)1.1部を、ジビニルベンゼン(和光純薬(株)製、純度:55%)0.1部に変更した以外は、実施例1と同様にして、体積平均粒径が0.4μmの単分散の重合体粒子を得た。さらに実施例1と同様にして重合体融合物を得た。
得られた重合体融合物をボールミルポットに入れ、直径が10mmのジルコニアボールで粉砕し、分級操作を行って、体積平均粒径が3.0μmのインク受容性粒子を得た。このインク受容性粒子の吸水率は5400%であった。
次いで、実施例1と同様にして硬化性樹脂分散体を作製し、実施例1と同様の評価を行った。その結果を表1に示す。なお、このときの硬化性樹脂分散体における粒子の分散性は良好であった。
<実施例10>
(インク受容性粒子の製造)
実施例2において、得られた重合体融合物をボールミルポットに入れるかわりに、遊星型ボールミルを使用し、直径が5mmのジルコニアボールで粉砕し、分級操作を行って、体積平均粒径が0.8μmのインク受容性粒子を得た。このインク受容性粒子の吸水率は850%であった。
次いで、実施例1と同様にして硬化性樹脂分散体を作製し、実施例2と同様の評価を行った。その結果を表1に示す。なお、このときの硬化性樹脂分散体における粒子の分散性は良好であったが、粘度が高くなり10μmの塗膜を得るに際して歩留まりが悪くなった。
<実施例11>
(インク受容性粒子の製造)
実施例1において、スチレン(和光純薬(株)製品)4.5部、フェノキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(日油(株)製品):32.5部、フタル酸モノ−2−(メタクリロイルオキシ)エチル(三菱レイヨン(株)製品、アクリエステルPA)72.0部及びジビニルベンゼン(和光純薬(株)製、純度:55%)1.1部を、スチレン(和光純薬(株)製品)36.5部、オクトキシポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−モノメタクリレート(日油(株)製品):78.0部、及びジビニルベンゼン(和光純薬(株)製、純度:55%)1.5部に変更した以外は、実施例1と同様にして、体積平均粒径が0.2μmの単分散の重合体粒子を得た。この重合体粒子の乾燥品100部にテトラクロルエタン200部を加え、60℃で30分加熱した。冷却後、クロルスルホン酸500部を少しずつ加えて室温で4時間攪拌した。ついで、塩化水素が発生しなくなるまで氷酢酸を加え、多量の水中に注いだ。沈殿した樹脂をアセトン、純水で洗浄した。次いで、洗浄した上記重合体粒子スラリーに、2%の水酸化ナトリウム水溶液800部を加え常温(25℃)で5時間攪拌し、スルホン酸基を中和した。
さらに実施例1と同様にして重合体融合物を得た。
得られた重合体融合物をボールミルポットに入れ、直径が10mmのジルコニアボールで粉砕し、分級操作を行って、体積平均粒径が1.5μmのインク受容性粒子を得た。このインク受容性粒子の吸水率は600%であった。
次いで、実施例1と同様にして硬化性樹脂分散体を作製し、実施例1と同様の評価を行った。その結果を表1に示す。なお、このときの硬化性樹脂分散体における粒子の分散性は良好であった。
<実施例12>
(インク受容性粒子の製造)
実施例1において、スチレン(和光純薬(株)製品)4.5部、フェノキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(日油(株)製品):32.5部、フタル酸モノ−2−(メタクリロイルオキシ)エチル(三菱レイヨン(株)製品、アクリエステルPA)72.0部及びジビニルベンゼン(和光純薬(株)製、純度:55%)1.1部を、スチレン(和光純薬(株)製)2.0部、フェノキシポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−モノメタクリレート(日油(株)製品):10.0部、フタル酸モノ−2−(メタクリロイルオキシ)エチル(三菱レイヨン(株)製、アクリエステルPA)95部及びジビニルベンゼン(和光純薬(株)製、純度:55%)1.1部に変更した以外は実施例1と同様にして、体積平均粒径が0.4μmの単分散の重合体粒子を得た。さらに実施例1と同様にして重合体融合物を得た。
得られた重合体融合物をボールミルポットに入れ、直径が10mmのジルコニアボールで粉砕し、分級操作を行って、体積平均粒径が3.0μmのインク受容性粒子を得た。このインク受容性粒子の吸水率は1500%であった。
次いで、実施例1と同様にして硬化性樹脂分散体を作製し、実施例1と同様の評価を行った。その結果を表1に示す。なお、このときの硬化性樹脂分散体における粒子の分散性は良好であった。
<比較例1>
(インク受容性粒子の作製)
・多孔質シリカ粒子(無機多孔質粒子:体積平均粒子径30nm、BET比表面積(N2 )280m/g):40部
・ポリアクリル酸(部分架橋)樹脂粒子(有機樹脂粒子:体積平均粒径400nm、吸液 性樹脂、酸価120mgKOH/g、Tg=40℃):60部
・ポリビニルアルコール:2.5部
・ポリアリルアミン:2.5部
上記組成を攪拌混合(サンプルミルで約30秒)した後、微量の水酸化ナトリウム水溶液を添加し、メカノフュージョンシステムにて断続的に処理し複合粒子化した。断続駆動条件毎に粒径を測定し、約2.2μmとなった段階で取り出した。更に、サンプルミル中で上記粒子100部に対し、シリカ1部、パラフィンワックス(OX−3215/日本精蝋社)1質量部、ステアリルアルコール0.15部を加え、加熱しながら、攪拌混合し、体積平均粒径が2.2μmのインク受容性粒子を作製した。このインク受容性粒子の吸水率は2000%であった。上記インク受容性粒子を用い、実施例1と同様にして硬化性樹脂分散体を作製し、これを用いて実施例1と同様の評価を行った。その結果を表1にまとめて示す。
<比較例2>
実施例1において、フェノキシポリエチレングリコールモノメタクリレート32.5部を、ベンジルメタクリレート23.0部に替えた以外は実施例1と全く同様に、重合を行った。反応終了後、反応液を目開き20μmの篩いを通過させたが、篩いの上には20μm以上の凝集物はほとんど残存しなかった。一部をとって走査型電子顕微鏡(キーエンス社製VE7800)で観察したところ、体積平均粒径が0.3μmの単分散の重合体粒子であった。得られた重合体粒子を遠心分離で洗浄した後、一部を分取して真空乾燥し、酸性基量を測定したところ、2.2mmol/gであった。上記重合体粒子を用い、実施例1と同様にして硬化性樹脂分散体を作製し、これを用いて実施例1と同様の評価を行った。その結果を表1にまとめて示す。

Claims (10)

  1. 重合体粒子を含み、該重合体粒子が酸性基並びにポリオキシエチレン鎖及びポリオキシプロピレン鎖を有する樹脂を含有し、該酸性基の少なくとも一部が塩構造を有し、前記重合体粒子に含有される樹脂が、下記構造式(I)で示される、構造単位(A)及び構造単位(B)を含む共重合体であって、前記構造単位(A)がフタル酸モノ−2−(メタクリロイルオキシ)エチルに由来する構造であり、前記構造単位(B)がオクトキシポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−モノメタクリレートおよびフェノキシポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−モノメタクリレートから選択される少なくとも1種に由来する構造であることを特徴とするインク受容性粒子。


    (構造式(I)において、R 及びR はそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を表す。nは1以上18以下の整数を表す。mは1以上30以下の整数を表す。lは1以上18以下の整数を表す。X はアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、又は四級アンモニウムイオンを表す。Yは炭素数1以上30以下のアルキル基または炭素数6以上18以下のアリール基を表す。)
  2. 重合体粒子が乳化重合法で作製されたことを特徴とする請求項1に記載のインク受容性粒子。
  3. 前記重合体粒子の体積平均粒径が0.1μm以上1.0μm以下であり、該重合体粒子の凝集及び融合の少なくとも何れかにより構成されることを特徴とする請求項1に記載のインク受容性粒子。
  4. 前記重合体粒子の酸性基量が1.0mmol/g以上3.0mmol/g以下であり、前記重合体粒子から構成される粒子の体積平均粒径が1.0μm以上20μm以下であることを特徴とする請求項1に記載のインク受容性粒子。
  5. 吸水率が200%以上5000%以下であることを特徴とする請求項1に記載のインク受容性粒子。
  6. 請求項1に記載のインク受容性粒子と、硬化性樹脂と、を含むことを特徴とする硬化性樹脂分散体。
  7. 前記硬化性樹脂がポリオキシエチレン鎖及びポリオキシプロピレン鎖の少なくとも何れかを有することを特徴とする請求項に記載の硬化性樹脂分散体。
  8. 前記インク受容性粒子の体積平均粒径が1μm以上5μm以下であること特徴とする請求項に記載の硬化性樹脂分散体。
  9. 酸性基並びにポリオキシエチレン鎖及びポリオキシプロピレン鎖を有する樹脂を含有し、前記樹脂が、下記構造式(II)で示される、構造単位(C)及び構造単位(D)を含む共重合体であって、前記構造単位(C)がフタル酸モノ−2−(メタクリロイルオキシ)エチルに由来する構造であり、前記構造単位(D)がオクトキシポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−モノメタクリレートおよびフェノキシポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−モノメタクリレートから選択される少なくとも1種に由来する構造であり、体積平均粒径が1μm以下の重合体粒子を作製する重合体粒子作製工程と、
    前記重合体粒子の酸性基を塩基で中和する中和工程と、
    前記重合体粒子を凝集体粒子とする凝集体粒子形成工程と、
    を有することを特徴とするインク受容性粒子の製造方法。


    (構造式(II)において、R 及びR はそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を表す。nは1以上18以下の整数を表す。mは1以上30以下の整数を表す。lは1以上18以下の整数を表す。Yは炭素数1以上30以下のアルキル基または炭素数6以上18以下のアリール基を表す。)
  10. 前記凝集体粒子形成工程が、
    前記重合体粒子を凝集・融合させる凝集・融合工程と、
    前記凝集・融合させた重合体粒子を粉砕する粉砕工程と、を有することを特徴とする請求項に記載のインク受容性粒子の製造方法。
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