JP5738693B2 - インクジェット記録用メンテナンス液、インクジェット記録用インクセット、及び画像形成方法 - Google Patents

インクジェット記録用メンテナンス液、インクジェット記録用インクセット、及び画像形成方法 Download PDF

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Description

本発明は、インクジェット記録用メンテナンス液、インクジェット記録用インクセット、及び画像形成方法に関する。
インクジェット記録方法は、インクジェットヘッドに形成された多数のノズルから液滴状のインクを記録媒体に向けて吐出し、インクを記録媒体に定着させることによって記録を行う方法である。
通常、インクジェット記録方法に使用されるインクは、水を主成分とし、これに着色成分、及び目詰まり防止等の目的で有機溶剤を含有させたものが一般的であるが、高解像度で高品質な画像を得るために、様々な組成を有するインクが提案されている。
また、インクが付着したノズルヘッド部等の拭き取りや洗浄に用いられるメンテナンス液(洗浄液、又はクリーニング液とも称される。)が開発されている。
上記に関連して、表面張力が35mN/m未満の溶媒と塩基性化合物とを含有するインクジェットヘッド洗浄液が開示されており、長期にわたり安定した出射特性を維持できるとされている(例えば、特許文献1参照)。
また、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコールから選ばれる少なくとも一種類の多価アルコール類と、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノールから選ばれる少なくとも一種類のアルコール類と、水と、からなるインクジェット記録用メンテナンス液が開示されており、少量で大きな洗浄効果があるとされている(例えば、特許文献2参照)。
また、少なくとも、水と、0.3〜15重量%のアルキレングリコールモノアルキルエーテルと、5〜60重量%の多価アルコール化合物(グリセリン、グリコール化合物)と、を含有するインクジェット記録用メンテナンス液が開示されており、顔料を含有するインクに対し優れた洗浄性を発揮するとされている(例えば、特許文献3参照)。
特開2009−233911号公報 特公平6−8437号公報 特開2005−7703号公報
ところで、インクジェット記録用メンテナンス液を用い、インクジェットヘッド等の部材に付着したインク組成物(例えば、インク固着物)の洗浄を行うと、洗浄後、該部材上に残存したメンテナンス液から水分が蒸発し、該部材上でメンテナンス液が濃縮される。
しかしながら、従来のインクジェット記録用メンテナンス液を用いた場合、前記部材上で、濃縮された状態のメンテナンス液にインク組成物が触れたときに、インク組成物が凝集する場合があることが判明した。ここで生じたインク組成物の凝集物はノズルの吐出性能低下等の原因となり得るため、濃縮された状態でインク組成物と接触したときのインク組成物の凝集を抑制できるメンテナンス液が求められる。更に、濃縮されていない状態ではインク組成物(例えば、インク固着物)に対する高い洗浄性を維持することが必要とされる。
本発明は上記に鑑みなされたものであり、以下の目的を達成することを課題とする。
即ち、本発明の目的は、インク組成物に対する高い洗浄性と、濃縮された状態でインク組成物と接触したときの該インク組成物の凝集抑制と、が両立されたインクジェット記録用メンテナンス液を提供することである。
また、本発明の目的は、インク組成物の吐出性能を安定的に維持でき、高品質な画像を形成できるインクジェット記録用インクセット及び画像形成方法を提供することである。
本発明者は、インクジェット記録用メンテナンス液に一定以上のSP値を有する水溶性有機溶剤を所定量含有させることにより、濃縮された状態でインク組成物と接触したときに該インク組成物の凝集を抑制でき、かつ、インクジェット記録用メンテナンス液に一定以下のSP値を有する水溶性有機溶剤を、前記一定以上のSP値を有する水溶性有機溶剤よりも多く含有させることにより、インク組成物に対する高い洗浄性を維持できるとの知見を得、この知見に基づき本発明を完成した。
即ち、前記課題を解決するための具体的手段は以下の通りである。
<1> 液全量に対する含有量が1〜20質量%であるSP値27.5MPa1/2以上の水溶性有機溶剤と、液全量に対する含有量が15〜40質量%であり、前記SP値27.5MPa1/2以上の水溶性有機溶剤に対する質量比が1.0を超えるSP値24MPa1/2以下の水溶性有機溶剤と、液全量に対する含有量が50質量%以上である水と、を含有するインクジェット記録用メンテナンス液。
<2> 液全量に対する前記SP値27.5MPa1/2以上の水溶性有機溶剤の含有量が3〜20質量%であり、前記SP値27.5MPa1/2以上の水溶性有機溶剤に対する前記SP値24MPa1/2以下の水溶性有機溶剤の質量比〔前記SP値24MPa1/2以下の水溶性有機溶剤の質量/前記SP値27.5MPa1/2以上の水溶性有機溶剤の質量〕が、1.0を超えて7.0以下である<1>に記載のインクジェット記録用メンテナンス液。
<3> 前記SP値24MPa1/2以下の水溶性有機溶剤が、下記一般式(a)で表される化合物である<1>又は<2>に記載のインクジェット記録用メンテナンス液。
〔一般式(a)において、Ra1はエチレン基又はプロピレン基を表し、Ra2は炭素数1〜4のアルキル基を表し、axは1〜4の整数を表す。〕
<4> 前記SP値27.5MPa1/2以上の水溶性有機溶剤が、下記一般式(b)で表される化合物である<1>〜<3>のいずれか1に記載のインクジェット記録用メンテナンス液。
〔一般式(b)において、Rb1はエチレン基又はプロピレン基を表し、bxは1〜4の整数を表す。〕
<5> 前記SP値24MPa 1/2 以下の水溶性有機溶剤が、下記一般式(a)で表される化合物であり、前記SP値27.5MPa 1/2 以上の水溶性有機溶剤が、下記一般式(b)で表される化合物である<1>又は<2>に記載のインクジェット記録用メンテナンス液。

〔一般式(a)において、R a1 はエチレン基を表し、R a2 は炭素数2〜4のアルキル基を表し、axは2〜3の整数を表す。〕

〔一般式(b)において、R b1 はエチレン基を表し、bxは2〜4の整数を表す。〕
<6> SP値が27.5MPa 1/2 以上の水溶性有機溶剤がジエチレングリコール又はプロピレングリコールであり、
SP値が24MPa 1/2 以下である水溶性有機溶剤がジエチレングリコールモノブチルエーテルである、<1>〜<4>のいずれか1つに記載のインクジェット記録用メンテナンス液。
記SP値24MPa1/2以下の水溶性有機溶剤がSP値23.0MPa1/2以下の水溶性有機溶剤である<1>〜<>のいずれか1に記載のインクジェット記録用メンテナンス液。
> 液全量に対する前記SP値24MPa1/2以下の水溶性有機溶剤の含有量が、17質量%以上35質量%以下である<1>〜<>のいずれか1に記載のインクジェット記録用メンテナンス液。
> 液全量に対する前記SP値27.5MPa1/2以上の水溶性有機溶剤の含有量が、5質量%以上15質量%以下である<1>〜<>のいずれか1に記載のインクジェット記録用メンテナンス液。
10> pHが6.0以上8.5以下である<1>〜<>のいずれか1に記載のインクジェット記録用メンテナンス液。
11> 更に、pKa値が6.0以上8.5以下である塩基性化合物を含有する<1>〜<10>のいずれか1に記載のインクジェット記録用メンテナンス液。
12> 更に、酸性化合物を含有する<1>〜<11>のいずれか1に記載のインクジェット記録用メンテナンス液。
13> <1>〜<12>のいずれか1に記載のインクジェット記録用メンテナンス液と、顔料及び水を含みpHが7.0以上10.0以下であるインク組成物と、を有するインクジェット記録用インクセット。
14> 前記インク組成物が、更に、樹脂粒子及びワックス粒子の少なくとも一方を含む<13>に記載のインクジェット記録用インクセット。
15> 更に、前記インク組成物中の成分を凝集させる凝集剤を含む処理液を有する<13>又は<14>に記載のインクジェット記録用インクセット。
16> <13>〜<15>のいずれか1に記載のインクジェット記録用インクセットを用いると共に、前記インク組成物をインクジェットヘッドから吐出して記録媒体上にインクを付与するインク付与工程と、前記インクジェットヘッドに付着したインク組成物を前記インクジェット記録用メンテナンス液により除去するインク除去工程と、を有する画像形成方法。
17> 更に、前記処理液を前記記録媒体上に付与する処理液付与工程を有する<16>に記載の画像形成方法。
本発明によれば、インク組成物に対する高い洗浄性と、濃縮された状態でインク組成物と接触したときの該インク組成物の凝集抑制と、が両立されたインクジェット記録用メンテナンス液を提供することができる。また、本発明によれば、インク組成物の吐出性能を安定的に維持でき、高品質な画像を形成できるインクジェット記録用インクセット及び画像形成方法を提供することができる。
以下、本発明のインクジェット記録用メンテナンス液、インクジェット記録用インクセット、及び画像形成方法について詳細に説明する。
≪インクジェット記録用メンテナンス液≫
本発明のインクジェット記録用メンテナンス液(以下、「メンテナンス液」ともいう)は、液全量に対する含有量が1質量%以上20質量%以下であるSP値27.5MPa1/2以上の水溶性有機溶剤(以下、「有機溶剤B」ともいう)と、液全量に対する含有量が15質量%以上40質量%以下であり、前記SP値27.5MPa1/2以上の水溶性有機溶剤に対する質量比が1.0を超えるSP値24MPa1/2以下の水溶性有機溶剤(以下、「有機溶剤A」ともいう)と、液全量に対する含有量が50質量%以上である水と、を含有する。
即ち、本発明のメンテナンス液は、前記有機溶剤A(液全量に対する含有量15〜40質量%)と、前記有機溶剤B(液全量に対する含有量1〜20質量%)と、水(液全量に対する含有量50質量%以上)と、を含み、質量比〔前記有機溶剤Aの質量/前記有機溶剤Bの質量〕が1.0を超える構成となっている。
ここで、前記有機溶剤Aの含有量は、2種以上の有機溶剤Aが含まれている場合には当該2種以上の有機溶剤Aの総含有量を表す。同様に、前記有機溶剤Bの含有量は、2種以上の有機溶剤Bが含まれている場合には当該2種以上の有機溶剤Bの総含有量を表す。同様に、質量比〔前記有機溶剤Aの質量/前記有機溶剤Bの質量〕は、有機溶剤A及び有機溶剤Bがそれぞれ1種以上含まれている場合には質量比〔前記有機溶剤Aの総質量/前記有機溶剤Bの総質量〕を表す。
本発明における「メンテナンス」には、インク組成物を吐出するインクジェットヘッド及びその吐出性能を所期の状態もしくはそれに近い状態に保ち、持続すること(保守)に加え、インクジェットヘッドを洗浄(クリーニング)して、より良好な状態に整備、維持することが含まれる。また、本発明においては、インク組成物(例えば、インク固着物)に対する洗浄性を、「メンテナンス性」ということがある。
また、本発明における水溶性有機溶剤とは、25℃で水に対する溶解度が1質量%以上の有機溶剤を意味する。
また、本発明でいう水溶性有機溶剤のSP値(溶解度パラメーター/単位:MPa1/2)とは、分子凝集エネルギーの平方根で表される値で、R.F.Fedors,Polymer Engineering Science,14,p147〜154(1974)に記載の方法で計算することができ、本発明においてはこの数値を採用する。
本発明のメンテナンス液によれば、インク組成物(例えば、インク固着物)に対する高い洗浄性と、濃縮された状態でインク組成物と接触したときの該インク組成物の凝集抑制と、が両立される。このような効果が得られる理由は明らかではないが、以下のように推測される。
即ち、水の含有量が50質量%以上であるメンテナンス液が、前記有機溶剤Bを1〜20質量%の割合で含むことにより、該有機溶剤Bの保湿効果により、濃縮された状態でインク組成物に接触した場合においても該インク組成物の分散状態が崩されにくくなり、その結果として、インク組成物の凝集が抑制されるものと推測される。
更に、水の含有量が50質量%以上であるメンテナンス液が、更に前記有機溶剤Aを15〜40質量%の割合で、しかも前記有機溶剤Bよりも質量基準で多く含むことにより、インクジェットヘッド等の部材に付着したインク組成物(例えば、インク固着物)のメンテナンス液への溶解性又は膨潤性が向上し、ひいては、インク組成物(例えば、インク固着物)に対する洗浄性が向上すると考えられる。
前記有機溶剤Aの含有量が15質量%未満であると、インク組成物に対する洗浄性が低下する。前記有機溶剤Aの含有量が40質量%を超えると、前記有機溶剤Bによる効果が低下し、濃縮された状態でインク組成物と接触したときに該インク組成物の凝集が発生する。また、前記有機溶剤Aの含有量が40質量%を超えると、インク組成物に対する洗浄性も低下する傾向がある。
前記有機溶剤Aの含有量は、インク組成物に対する洗浄性向上と濃縮された状態におけるインク組成物の凝集抑制とをより効果的に両立させる観点から、17質量%以上35質量%以下であることが好ましく、20質量%以上30質量%以下であることがより好ましい。
また、前記有機溶剤Bの含有量が1質量%未満であると、濃縮された状態でインク組成物と接触したときに該インク組成物の凝集が発生する。前記有機溶剤Bの含有量が20質量%を超えると、インク組成物に対する洗浄性が低下する。
前記有機溶剤Bの含有量は、インク組成物に対する洗浄性向上と濃縮された状態におけるインク組成物の凝集抑制とをより効果的に両立させる観点から、3質量%以上20質量%以下であることが好ましく、3質量%以上17質量%以下であることがより好ましく、5質量%以上15質量%以下であることが特に好ましい。
また、本発明では前述のとおり、前記有機溶剤B(即ち、SP値27.5MPa1/2以上の水溶性有機溶剤)に対する前記有機溶剤A(即ち、SP値24MPa1/2以下の水溶性有機溶剤)の質量比〔有機溶剤Aの質量/有機溶剤Bの質量〕(即ち、質量比〔前記SP値24MPa1/2以下の水溶性有機溶剤の質量/前記SP値27.5MPa1/2以上の水溶性有機溶剤の質量〕)が、1.0を超える。
前記質量比が1.0以下であると、インク組成物に対する洗浄性が低下する。
インク組成物に対する洗浄性と、濃縮された状態におけるインク組成物の凝集抑制と、をより効果的に両立させる観点からは、有機溶剤Bの含有量が3質量%以上20質量%以下であって前記質量比〔有機溶剤Aの質量/有機溶剤Bの質量〕が1.0を超えて7.0以下(より好ましくは1.1以上6.0以下、更に好ましくは2.0以上5.0以下)であることが好ましい。
また、本発明のメンテナンス液の全量に対する水の含有量は、前述のとおり50質量%以上である。
前記水の含有量が50質量%未満であると、メンテナンス液の粘度が高くなりすぎる傾向がある。また、前記水の含有量が50質量%未満であると、メンテナンス液を付与し、拭き取った際の拭き残りが多くなる傾向がある。
前記水の含有量は、50質量%以上80質量%以下であることが好ましく、55質量%以上80質量%以下であることがより好ましく、60質量%以上80質量%以下であることが特に好ましい。前記水の含有量が80質量%以下であると、有機溶剤A及び有機溶剤Bの含有量を上述の量に調整することがより容易となる。
以下、本発明のメンテナンス液の各成分について更に具体的に説明する。
<SP値24MPa1/2以下の水溶性有機溶剤(有機溶剤A)>
本発明のメンテナンス液は、SP値24MPa1/2以下の水溶性有機溶剤(有機溶剤A)を少なくとも一種含有する。該有機溶剤Aの含有量については前述のとおりである。
該有機溶剤AのSP値は24MPa1/2以下であれば特に限定はないが、インク組成物に対する洗浄性をより向上させる観点からは、23MPa1/2以下であることが好ましい。
前記有機溶剤AのSP値の下限には特に限定はないが、水混和性の観点からは、該下限は、17MPa1/2であることが好ましく、20MPa1/2であることがより好ましい。
以下、前記有機溶剤Aの具体例を示すが、本発明は以下の具体例に限定されるものではない。下記具体例の後ろのカッコ内の数値はSP値(単位:MPa1/2)である。
前記有機溶剤Aとしては、エチレングリコールモノエチルエーテル(23.47)、エチレングリコールモノブチルエーテル(22.12)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(22.98)、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(22.4)、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル(21.9)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(21.5)、トリエチレングリコールモノメチルエーテル(22.1)、トリエチレングリコールモノエチルエーテル(21.7)、トリエチレングリコールモノブチルエーテル(21.1)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(23.05)、プロピレングリコールモノエチルエーテル(22.34)、プロピレングリコールモノプロピルエーテル(21.79)、プロピレングリコールモノブチルエーテル(21.35)、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(21.3)、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル(20.69)、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル(20.45)、ジプロピレングリコールt−ブチルエーテル(19.98)、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル(20.4)、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル(20.91)、エチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル(20.46)、ジエチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル(20.26)、nC(OR)−OH(R=エチレン基又はプロピレン基;比率はエチレン基:プロピレン基=1:1)(20.1)、が挙げられる。
また、前記有機溶剤Aとしては、下記化合物も挙げられる。

・nCO(AO)−H(AO=EO又はPO;比率はEO:PO=1:1)(20.1)
・nCO(AO)10−H(AO=EO又はPO;比率はEO:PO=1:1)(18.8)
・HO(A’O)40−H(A’O=EO又はPO;比率はEO:PO=1:3)(18.7)
・HO(A’’O)55−H(A’’O=EO又はPO;比率はEO:PO=5:6)(18.8)
・HO(PO)−H(21.2)
上記において、EOはエチレンオキシ基を表し、POはプロピレンオキシ基を表す。
本発明のメンテナンス液は、前記有機溶剤Aを1種単独で含んでいてもよいし2種以上を含んでいてもよい。
前記有機溶剤Aとして、更に好ましくは、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(DEGmEE)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(DEGmBE)、トリエチレングリコールモノブチルエーテル(TEGmBE)、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(DPGmME)、nC(OR)−OH(R=エチレン基又はプロピレン基;比率はエチレン基:プロピレン基=1:1)である。
中でも、インクの洗浄性、水溶解性の観点から、ジエチレングリコールモノブチルエーテルが最も好ましい。
また、前記有機溶剤AとしてはSP値24MPa1/2以下の水溶性有機溶剤であれば特に限定はないが、インク固形物に対する洗浄性をより向上させる観点からは、下記一般式(a)で表される化合物が好ましい。
一般式(a)において、Ra1はエチレン基又はプロピレン基を表し、Ra2は炭素数1〜4のアルキル基を表し、axは1〜4の整数を表す。
前記炭素数1〜4のアルキル基として、具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基が挙げられる。
一般式(a)における各基の組み合わせとしては、前記Ra1がエチレン基であり、前記Ra2が炭素数2〜4のアルキル基であり、axが2〜3の整数である組み合わせが好ましい。
<SP値27.5MPa1/2以上の水溶性有機溶剤(有機溶剤B)>
本発明のメンテナンス液は、SP値27.5MPa1/2以上の水溶性有機溶剤(有機溶剤B)を少なくとも一種含有する。該有機溶剤Bの含有量については前述のとおりである。該有機溶剤BのSP値は26MPa1/2以上であれば特に限定はないが、濃縮された状態でインク組成物と接触したときの該インク組成物の凝集をより抑制する観点からは、27MPa1/2以上であることが好ましく、本発明においては、27.5MPa 1/2 以上とする。
前記有機溶剤BのSP値の上限には特に限定はないが、本発明のメンテナンス液による洗浄性をより向上させる観点からは、該上限は、35MPa1/2であることが好ましく、32MPa1/2であることが好ましい。
以下、前記有機溶剤Bの具体例を示すが、本発明は以下の具体例に限定されるものではない。下記具体例の後ろのカッコ内の数値はSP値(単位:MPa1/2)である。
前記有機溶剤Bとしては、エチレングリコール(30.34)、ジエチレングリコール(30.62)、トリエチレングリコール(27.79)、プロピレングリコール(27.59)、2−メチル−1,3−ブタンジオール(28.27)、1,2−ペンタンジオール(28.64)、1,5−ペンタンジオール(28.96)、1,6−ヘキサンジオール(27.66)、グリセリン(33.52)、ジメチルホルムアミド(30.62)、メタノール(28.17)、イソプロピルアルコール(28.69)、トリエタノールアミン(32.27)、等が挙げられる。
本発明のメンテナンス液は、前記有機溶剤Bを1種単独で含んでいてもよいし2種以上を含んでいてもよい。
中でも、濃縮された状態でインク組成物と接触したときの該インク組成物の凝集をより抑制する観点からは、ジエチレングリコール(DEG)、プロピレングリコール(PG)が特に好ましい。
前記有機溶剤BとしてはSP値27.5MPa1/2以上の水溶性有機溶剤であれば特に限定はないが、濃縮された状態でインク組成物と接触したときの該インク組成物の凝集をより抑制する観点からは、下記一般式(b)で表される化合物が好ましい。
一般式(b)において、Rb1はエチレン基又はプロピレン基を表し、bxは1〜4の整数を表す。
一般式(b)における各基の組み合わせとしては、前記Rb1がエチレン基であり、bxが2〜4の整数である組み合わせが好ましい。
<水>
本発明のメンテナンス液は、水を含有する。水の含有量については前述のとおりである。
<塩基性化合物>
本発明のメンテナンス液は、塩基性化合物の少なくとも1種を含有することが好ましい。塩基性化合物の少なくとも1種を含有することにより、メンテナンス液にpH緩衝能を付与することができる。これにより、本発明による効果がより長期間に亘って維持される。
本発明のメンテナンス液に用いられる塩基性化合物は、メンテナンス液の好ましいpH(25℃)であるpH6.0〜pH8.5の範囲にpH緩衝能を有する化合物であれば、特に限定されるものではない。好ましくは、メンテナンス液の溶媒である水及び有機溶剤の混合溶媒に5mmol/L以上の溶解度を有するものである。
本発明に用いる塩基性化合物は、pH6.0〜pH8.5の範囲で有効にpH緩衝能を有する点で、pKa値が6.0〜8.5の範囲にある塩基性化合物が好ましい。pKa値は、より好ましくは6.5〜8.4であり、更に好ましくは6.8〜8.3である。
上記条件を満足する塩基性化合物としては、例えば以下の具体的化合物が挙げられる。
・カコジル酸(pKa:6.2)
・2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−2,2’,2”−ニトリロトリエタノール(pKa:6.5)
・ピペラジン−N,N’−ビス−(2−エタン硫酸)(pKa:6.8)
・リン酸(pKa2:6.86)
・イミダゾール(pKa:7.0)
・N’−2−ヒドロキシエチルピペラジン−N−2−エタン硫酸(pKa:7.6)
・N−メチルモルホリン(pKa:7.8)
・トリエタノールアミン(pKa:7.8)
・ヒドラジン(pKa:8.11)
・トリスヒドロキシメチルアミノメタン(pKa:8.3)
本発明に用いる塩基性化合物は、無機化合物及び有機化合物のいずれでもよいが、所望の範囲のpKaが得やすいこと、メンテナンス溶液への溶解性の点から、より好ましくは有機塩基性化合物である。一塩基化合物であっても多塩基化合物であってもよい。有機塩基性化合物の場合のpKa値は、共役酸のpKa値である。
本発明のメンテナンス液中の塩基性化合物の含有量は、洗浄性を維持して且つpH緩衝能を有する観点から、5mmol/L以上が好ましく、より好ましくは10mmol/L〜100mmol/L、更に好ましくは10mmol/L〜75mmol/Lである。
上記と同様の観点より、メンテナンス液の全量に対する塩基性化合物の含有量(質量%)は、0.1質量%以上が好ましく、0.1質量%〜1.0質量%がより好ましく、0.2質量%〜0.5質量%が特に好ましい。
<酸性化合物>
本発明のメンテナンス液は、酸性化合物の少なくとも1種を含有することが好ましい。
酸性化合物の少なくとも1種を含有することにより、メンテナンス液にpH緩衝能を付与することができる。これにより、本発明による効果がより長期間に亘って維持される。
特に、前記酸性化合物は前述の塩基性化合物と併用することにより(即ち、本発明のメンテナンス液が塩基性化合物と酸性化合物との両方を含むことにより)、メンテナンス液のpH緩衝能がより高く維持される。
特に、pKa値が6.0〜8.5の範囲にある塩基性化合物と、酸性化合物とを併用することにより、メンテナンス液の好ましいpH領域で緩衝能が高く、pHの安定性に特に優れるメンテナンス液が得られる。
本発明のメンテナンス液が酸性化合物を含有せずに塩基性化合物のみを含有する場合、塩基性化合物によりpHが上昇するので、好ましいpH領域(6.0〜8.5)に保つためには塩基性化合物の添加量が低く制限される。酸性化合物を併用すれば、塩基性化合物を適当量添加することができ、pH緩衝能をより高くすることができる。
本発明のメンテナンス液に用いられる酸性化合物は、特に限定されるわけではなく、無機酸、有機酸のいずれも用いることができる。無機酸としては、塩酸、硫酸、亜硫酸、硝酸、リン酸等が挙げられる。有機酸としては、酢酸、酒石酸、サリチル酸、スルホサリチル酸、安息香酸等が挙げられる。本発明に用いる酸性化合物は、好ましくは無機酸である。また、強酸、弱酸のいずれも用いることができるが、pH緩衝能を高める観点から、好ましくは強酸である。
酸性化合物は、1種でもよく、2種以上を併用してもよい。
酸性化合物の添加量は、メンテナンス液のpH緩衝能を高める観点から、酸当量で、塩基性化合物の0.05当量〜0.95当量が好ましく、0.10当量〜0.90当量がより好ましく、0.15当量〜0.85当量が更に好ましい。複数の酸性化合物を用いる場合は、その合計量が上記範囲にあるのが好ましい。
また、メンテナンス液のpH緩衝能を高める観点より、メンテナンス液の全量に対する酸性化合物の含有量(質量%)は、0.1質量%以上が好ましく、0.1質量%〜1.0質量%がより好ましい。
本発明における塩基性化合物と酸性化合物の好ましい組合せは、pKa値が6.0〜8.5の範囲にある有機塩基性化合物と無機酸である。
<界面活性剤>
本発明のメンテナンス液は、表面張力調整剤として界面活性剤の少なくとも1種を含むことができる。界面活性剤としては、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、ベタイン系界面活性剤等のいずれでもよい。
界面活性剤としては、例えば、脂肪酸塩、アルキルカルボン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩等のアニオン系界面活性剤や、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、アセチレンジオール誘導体、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステル、オキシエチレンオキシプロピレンブロックコポリマー等のノニオン系界面活性剤が好ましい。
中でも、インクとの凝集反応を起こさない等の点で、アセチレンジオール誘導体やアルキルカルボン酸ナトリウムやアルキルスルホン酸ナトリウムがより好ましい。
界面活性剤のメンテナンス液中における含有量としては、メンテナンス液の全質量に対して、0.5質量%〜10質量%が好ましく、より好ましくは1質量%〜3質量%である。界面活性剤の含有量が前記範囲内であると、洗浄性の点で有利である。
<その他添加剤>
メンテナンス液は、上記の成分に加え、必要に応じて、例えば、褪色防止剤、乳化安定剤、浸透促進剤、紫外線吸収剤、防腐剤、防黴剤、pH調整剤、消泡剤、粘度調整剤などのその他の添加剤を含むことができる。
<メンテナンス液の物性等>
本発明のメンテナンス液は、インク組成物と混合した際に凝集を起こさない液であることが好ましい。
かかる凝集をより抑制する観点より、本発明のメンテナンス液のpHは、6.0以上8.5以下であることが好ましい。
メンテナンス液の20℃での粘度は、作業性の観点から、1mPa・s以上1000mPa・s以下であることが好ましく、より好ましくは1mPa・s以上500mPa・s未満、更に好ましくは2mPa・s以上100mPa・s未満である。
本発明における粘度の測定は、処理液の項に記載の測定方法と同様である。
本発明のメンテナンス液は、顔料を含まない無色の液体であることが好ましい。
また、メンテナンス液における固形分(25℃)の含量としては、特に限定されるものではないが、洗浄後の固形物残留を防ぐ観点から、5質量%以下であることが好ましく、2質量%以下であることがより好ましい。
また、本発明のメンテナンス液は、本発明の効果を損なわない範囲で、前記有機溶剤Aにも前記有機溶剤Bにも含まれない他の溶剤を併用してもよい。他の溶剤としては、例えば、アルコール類、多価アルコール類等を用いることができる。
前記他の溶剤としては、エタノール(25.73)、1−プロパノール(24.22)、1,2−ヘキサンジオール(24.14)、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール(25.3)、2−ピロリドン(25.86)、エチレングリコールモノメチルエーテル(24.51)、が挙げられる(カッコ内の数値はSP値(単位:MPa1/2)である)。
本発明のメンテナンス液における有機溶剤の総含有量としては、メンテナンス液中、インク組成物の洗浄性向上の観点から、16質量%以上が好ましく、16質量%以上45質量%以下がより好ましく、20質量%以上45質量%以下が更に好ましい。
本発明のメンテナンス液は、上述の各成分(少なくとも、前記有機溶剤A、前記有機溶剤B、及び水)を上述の比率で混合して製造することができる。
前記有機溶剤A及び前記有機溶剤Bの少なくとも一方がエーテル結合を有する有機溶剤である場合には、混合前に、該有機溶剤を予め蒸留精製してもよい。これにより、メンテナンス液中の過酸化物濃度をより低減させることができ、メンテナンス液のpHの経時変化がより抑制され、より長期にわたって優れたメンテナンス性能が維持される。前記蒸留精製の方法としては特に制限されず、公知の蒸留精製技術を適用することができる。また、特開平10−57703号、同10−57704号、特開2003−10601号の各公報に記載されている蒸留方法を適用してもよい。前記エーテル結合を有する有機溶剤中の過酸化物濃度としては、0.25mmol/L以下が好ましく、0.2mmol/L以下がより好ましく、0.1mmol/L以下が更に好ましく、0mmol/Lが特に好ましい。
≪インクジェット記録用インクセット≫
本発明のインクジェット記録用インクセット(以下、「インクセット」ともいう。)は、既述の本発明のインクジェット記録用メンテナンス液と、顔料及び水を含みpHが7以上10以下であるインク組成物の少なくとも1種とを有する。かかる構成により、メンテナンス液によって安定した吐出性能を維持しながら、インク組成物により画像を形成できる。
<インク組成物>
本発明のインクセットに用いられるインク組成物(以下、「インク」ともいう。)は、pH(25℃)が7.0以上10.0以下である。
前記インク組成物は、顔料の少なくとも1種及び水を含み、必要に応じて、樹脂粒子、ワックス粒子、親水性有機溶剤、界面活性剤、更にその他の添加剤を含んで構成することができる。
特に、前記インク組成物が樹脂粒子及びワックス粒子の少なくとも一方を含む場合には、インクジェットヘッド等の各部材上にインク組成物が固着しやすい傾向があり、また、各部材に残存して濃縮されたメンテナンス液によるインク組成物の凝集が起こりやすい傾向がある。従って、前記インク組成物が樹脂粒子及びワックス粒子の少なくとも一方を含む場合に、本発明のメンテナンス液による効果がより効果的に奏される。
(顔料)
前記インク組成物は、顔料を少なくとも1種含有する。
前記インク組成物(インク)は、含有される顔料の色相に応じ、イエロー色調のインク、マゼンタ色調のインク、シアン色調のインク、ブラック色調のインク、レッド色調のインク、グリーン色調のインク、及びブルー色調のインク等の形態とすることができる。
本発明における顔料としては特に制限はなく、従来公知の有機顔料及び無機顔料を用いることができる。
前記有機顔料としては、例えば、アゾ顔料、多環式顔料、染料キレート、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、などが挙げられる。これらの中でも、アゾ顔料、多環式顔料などがより好ましい。前記アゾ顔料としては、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、などが挙げられる。前記多環式顔料としては、例えば、フタロシアニン顔料、ぺリレン顔料、ぺリノン顔料、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、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料、などが挙げられる。前記染料キレートとしては、例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレート、などが挙げられる。
前記無機顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化鉄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、カドミウムレッド、クロムイエロー、カーボンブラック、などが挙げられる。これらの中でも、カーボンブラックが特に好ましい。なお、前記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、サーマル法などの公知の方法によって製造されたものが挙げられる。
上記の顔料は、単独種で使用してもよく、また上記した各群内もしくは各群間より複数種選択してこれらを組み合わせて使用してもよい。
本発明における顔料は、液安定性及び吐出安定性の観点から、下記(1)〜(4)のから選ばれる少なくとも1種の顔料水分散物で用いるのが好ましい。
(1)カプセル化顔料、即ち、水不溶性樹脂微粒子に顔料を含有させてなるポリマーエマルションであり、より詳しくは、親水性水不溶性の樹脂で顔料を被覆し顔料表面の樹脂層にて親水化することで顔料を水に分散したものである。
(2)自己分散型顔料、即ち、表面に少なくとも1種の親水基を有し、分散剤の不存在下で水分散性及び水溶性の少なくともいずれかを示す顔料、より詳しくは、主にカーボンブラックなどを表面酸化処理して親水化し、顔料単体が水に分散するようにしたものである。
(3)樹脂分散顔料、即ち、例えば重量平均分子量50000以下の水不溶性樹脂により分散された顔料である。
(4)界面活性剤分散顔料、即ち、界面活性剤により分散された顔料である。
好ましい例として、(1)カプセル化顔料と(2)自己分散型顔料と(3)樹脂分散顔料を挙げることができ、特に好ましい例として、水不溶性樹脂によって分散された顔料である、(1)カプセル化顔料と(3)樹脂分散顔料を挙げることができる。
本発明における全インク組成物中における顔料の含有量は、発色性、粒状性、インク安定性、吐出信頼性の観点から、0.1質量%以上15質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上12質量%以下であることがより好ましく、1質量%以上10質量%以下が特に好ましい。
(1)カプセル化顔料
カプセル化顔料を構成する樹脂は、限定されるものではないが、水と水溶性有機溶剤の混合溶剤中で自己分散能または溶解能を有し、且つ、アニオン性基(酸性)を有する親水性且つ水不溶性の樹脂が好ましい。また、この樹脂は有機溶剤に溶解して溶液となるものが好ましい。
この樹脂は、通常、数平均分子量が1000〜100000範囲程度のものが好ましく、3000〜50000範囲程度のものが特に好ましい。樹脂の数平均分子量がこの範囲であることにより、顔料における被覆膜として、またはインク組成物における塗膜としての機能を十分に発揮することができる。樹脂は、アルカリ金属や有機アミンの塩の形で使用されることが好ましい。
カプセル化顔料を構成する樹脂の具体例としては、熱可塑性、熱硬化性あるいは変性のアクリル系、エポキシ系、ポリウレタン系、ポリエーテル系、ポリアミド系、不飽和ポリエステル系、フェノール系、シリコーン系、フッ素系高分子化合物、塩化ビニル、酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等のポリビニル系、アルキド樹脂、フタル酸樹脂等のポリエステル系、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、ユリア樹脂、尿素樹脂等のアミノ系の材料、及びそれらの共重合体または混合物などのアニオン性基を有する材料などが挙げられる。
上記樹脂の中、アニオン性アクリル系樹脂は、例えば、アニオン性基を有するアクリルモノマー(以下、「アニオン性基含有アクリルモノマー」という。)と、更に必要に応じてこれらのモノマーと共重合し得る他のモノマーを溶剤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、スルホン酸基、及びホスホン基からなる群から選ばれる1個以上のアニオン性基を有するアクリルモノマーが挙げられ、これらの中でもカルボキシル基を有するアクリルモノマーが特に好ましい。
カルボキシキル基を有するアクリル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、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、およびフマル酸等が挙げられる。これらの中でもアクリル酸およびメタクリル酸を好ましいアクリルモノマーとして挙げることができる。
カプセル化顔料は、上記した成分を用いて、従来の物理的、化学的方法によって製造することができる。本発明の好ましい態様は、特開平9−151342号、同10−140065号、同11−209672号、同11−172180号、同10−25440号、または同11−43636号等の各公報に開示されている方法によって製造することができる。具体的には、特開平9−151342号及び同10−140065号の各公報に記載の転相乳化法と酸析法等が挙げられる。
転相乳化法は、基本的には、自己分散能又は溶解能を有する樹脂と顔料との混合溶融物を水に分散させる自己分散(転相乳化)方法である。また、この混合溶融物には、上記の硬化剤又は高分子化合物を含んでなるものであってもよい。ここで、混合溶融物とは、溶解せず混合した状態、溶解して混合した状態、又はこれら両者の状態のいずれの状態を含むものをいう。
上記の転相乳化法及び酸析法のより具体的な方法については、特開平9−151342号、特開平10−140065号の各公報の記載を参照することができる。
カプセル化顔料を構成する樹脂は、より具体的には、親水性構造単位(a)と疎水性構造単位(b)とを有する親水性且つ水不溶性の樹脂であることが好ましい。この水不溶性樹脂は、必要に応じて、親水性構造単位(a)及び疎水性構造単位(b)に包含されない他の構造単位が更に含まれてもよい。上記親水性構造単位(a)、疎水性構造単位(b)及び他の構造単位、並びにカプセル化顔料を構成する樹脂の詳細については、特開2010−013505号公報の段落0049〜0085の記載を参照することができる。
(2)自己分散型顔料
自己分散型顔料とは、顔料表面に多数の親水性官能基及び/又はその塩(以降、分散性付与基という)を、直接またはアルキル基、アルキルエーテル基、アリール基等を介して間接的に結合させたもので、分散剤なしに水性媒体中に分散可能な顔料である。ここで「分散剤なしに水性媒体中に分散」とは、顔料を分散させるための分散剤を用いなくても水性媒体中に分散可能な状態をいう。
自己分散型顔料を含有するインクは、通常の顔料を分散させるために含有させる前述のような分散剤を含む必要がないため、分散剤に起因する消泡性の低下による発泡がほとんどなく吐出安定性に優れるインクが調製しやすい。
自己分散型顔料の表面に結合される分散性付与基としては、−COOH、−CO、−OH、−SOH、−PO及び第4級アンモニウム並びにそれらの塩が例示でき、これらは、原料となる顔料に物理的処理または化学的処理を施すことで、分散性付与基または分散性付与基を有する活性種を顔料の表面に結合(グラフト)させることによって製造される。前記物理的処理としては、例えば真空プラズマ処理等が例示できる。また前記化学的処理としては、例えば水中で酸化剤により顔料表面を酸化する湿式酸化法や、p−アミノ安息香酸を顔料表面に結合させることによりフェニル基を介してカルボキシル基を結合させる方法等が例示できる。
本発明においては、次亜ハロゲン酸及び/又は次亜ハロゲン酸塩による酸化処理、またはオゾンによる酸化処理により表面処理される自己分散型顔料を好ましい例として挙げることができる。
自己分散型顔料としては市販品を利用することも可能であり、マイクロジェットCWシリーズ(オリヱント化学工業製)、CAB−O−JETシリーズ(キャボット社製)等が例示できる。
(3)樹脂分散顔料
水不溶性樹脂によって分散された顔料は、前述のカプセル化顔料以外に、例えば、水不溶性樹脂を分散剤として用い、該分散剤により顔料を分散させて顔料分散物を調製することにより作製することもできる。
上記のようにすることで顔料粒子を微粒径にして存在させることができ、分散後には高い分散安定性が得られる。この場合、顔料は必ずしも粒子表面の全体が水不溶性樹脂で被覆されている必要はなく、場合により粒子表面の少なくとも一部が水不溶性樹脂で被覆された状態であってもよい。
前記顔料分散物の調製は、例えば、前述のように転相乳化法を用いて行うことができる。具体的には、前述の顔料と、分散剤としての前述の水不溶性樹脂と、水と、非水溶性揮発溶剤と、を混合し分散して分散物を得た後、得られた分散物から該非水溶性揮発溶剤を除去することにより行うことができる。このとき、塩基性化合物を添加して水不溶性樹脂のアニオン性基の一部、または全部を中和してもよい。中和条件を調整することで良好な分散性を実現することが可能である。塩基性化合物の例としては水酸化ナトリウム等が挙げられる。また、このとき、非水溶性揮発溶剤とともに、後述するグリセリンのアルキレンオキシド付加物を添加してもよい。
前記分散は、所望の成分を混合した後に、攪拌、分散等が行なえる公知の方法や混合攪拌装置、分散装置などを利用して行なうことができる。分散は、例えば、ボールミル、ロールミル、ビーズミル、高圧ホモジナイザー、高速攪拌型分散機、超音波ホモジナイザーなどを用いて行なうことが可能である。
−顔料分散剤−
樹脂分散顔料の調製時には、分散剤として前述の水不溶性樹脂を用いることができる。この際、該水不溶性樹脂以外のその他の顔料分散剤を併用してもよい。
前記その他の顔料分散剤としては、顔料を水相中で分散させる機能を持つ化合物の中から適宜選択することができる。顔料分散剤の例としては、ノニオン性化合物、アニオン性化合物、カチオン性化合物、両性化合物等が挙げられる。
例えば、α,β−エチレン性不飽和基を有するモノマーの単独重合体又は共重合体等が挙げられる。α,β−エチレン性不飽和基を有するモノマーの例としては、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、酢酸ビニル、酢酸アリル、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、クロトン酸エステル、イタコン酸、イタコン酸モノエステル、マレイン酸、マレイン酸モノエステル、マレイン酸ジエステル、フマル酸、フマル酸モノエステル、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、スルホン化ビニルナフタレン、ビニルアルコール、アクリルアミド、メタクリロキシエチルホスフェート、ビスメタクリロキシエチルホスフェート、メタクリロキシエチルフェニルアシドホスフェート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、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、芳香族基を置換してもよい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、芳香族基を置換してもよい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、ビニルアルコール、並びにこれら化合物の誘導体等が挙げられる。
前記α,β−エチレン性不飽和基を有するモノマーの単独重合体又は共重合体を高分子分散剤として用いることができる。具体的には、アクリル酸アルキルエステル−アクリル酸共重合体、メタクリル酸アルキルエステル−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸アルキルエステル−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニルエステル−メタクリル酸、スチレン−メタクリル酸シクロヘキシルエステル−メタクリル酸共重合体、スチレン−スチレンスルホン酸共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体、ビニルナフタレン−メタクリル酸共重合体、ビニルナフタレン−アクリル酸共重合体、ポリスチレン、ポリエステル、ポリビニルアルコール等が挙げられる。
−非水溶性揮発性溶剤−
樹脂分散顔料を調製する際には、非水溶性揮発性溶剤の少なくとも一種を用いることができる。非水溶性揮発性溶剤は分散性への影響が少ないので、分散工程では良好な分散性を保ちながら、最終的に非水溶性揮発性溶剤を除去することで、良好な分散状態のまま濃厚化が可能であり、長期での保存安定性に優れた顔料分散物が得られる。また、インク組成物を調製して記録に用いる場合には、吐出安定性に優れ、カールの発生を抑えた画像記録が行なえる。
非水溶性揮発性溶剤に関し「非水溶性」とは、1気圧、温度20℃下で同容量の純水と緩やかに掻き混ぜた場合に、流動がおさまった後も混合液が均一な外観を示さない性質のことである。水への溶解度は、20℃で80g/100mL以下が好ましく、50g/100mLがより好ましい。また「揮発性」とは、沸点が200℃以下のこと指す。150℃以下がより好ましい。
非水溶性揮発性溶剤としては、非水溶性で揮発性を持つ有機溶剤の中から所望により選択することができる。具体例としては、ケトン系溶剤(例えば、メチルエチルケトン、ジエチルケトン等)、エーテル系溶剤(例えば、ジブチルエーテル等)などが挙げられる。中でも、分散安定性付与の点で、ケトン系溶剤が好ましく、その中でもメチルエチルケトンが最も好ましい。
非水溶性揮発性溶剤の使用量としては、分散性及び分散後の安定性が良好で、インク組成物として記録に用いた場合の吐出安定性及びカールの抑制の点から、グリセリンのアルキレンオキシド付加物の使用量に対して、10〜1000質量%が好ましく、50〜800質量%がより好ましく、100〜500質量%が特に好ましい。
以上で説明した非水溶性揮発性溶剤は、顔料の分散後に、液中から除去されることが好ましい。このようにすることで、顔料分散及び長期での保存安定性を保ちながら、最終的に必要とされない非水溶性揮発性溶剤を減らし、濃厚化された顔料分散物が得られる。更に、顔料インクの調製に用い、画像を記録する場合に、吐出安定化が図れ、記録後のカールの発生を抑制することができる。
前記非水溶性揮発性溶剤の除去は、加熱、送風などの乾燥処理、減圧蒸留等の常法により行なえ、分散工程で得られた分散物から非水溶性揮発性溶剤の留去することより、分散物は濃厚化し、水系に転相する(転相乳化法)。この場合、顔料分散剤として水不溶性樹脂を用いたときには、顔料の粒子表面が水不溶性樹脂で被覆された樹脂被覆顔料粒子の分散物を得ることができる。
前記非水溶性揮発性溶剤の除去後には、作製される顔料分散物中の非水溶性揮発性溶剤は実質的に除去されていることが好ましいが、非水溶性揮発性溶剤の顔料分散物中における残存量は、顔料分散物の濃厚化、インク組成物としたときの吐出安定性、カール抑制の観点から、分散時の混合量の5質量%以下であるのが好ましい。このとき、非水溶性揮発性溶剤の顔料分散物中における残存量としては、好ましくは1質量%以下であり、更に好ましくは0.1質量%以下である。
本発明において、顔料を水不溶性樹脂によって分散された顔料分散物として用いる場合、顔料と水不溶性樹脂の比率は、質量比(顔料:分散剤)で100:25〜100:140が好ましく、さらに好ましくは100:25〜100:50である。分散剤が100:25以上の場合は分散安定性と耐擦性が良化する傾向となる。分散剤が100:140以下の場合も、分散安定性が良化する傾向となる。
水不溶性樹脂によって分散された顔料の平均粒子径としては、30〜200nmの範囲が好ましく、50〜150nmの範囲が好ましい。平均粒子径は、30nm以上であると製造適性が向上し、200nm以下であると保存安定性が良好になる。なお、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。
なお、顔料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。
本発明におけるインク組成物中の水不溶性樹脂によって分散された顔料の含有量には特に限定はないが、固形分として0.05質量%〜30質量%が好ましく、0.1質量%〜20質量%がより好ましく、0.15質量%〜15質量%が特に好ましい。0.05質量%以上であると、インクの発色性が不十分となる現象をより効果的に抑制できる。また、30質量%以下であると、インクの粘度をより効果的に抑制でき、インクの吐出安定性等の劣化をより効果的に抑制できる。
(樹脂粒子)
本発明におけるインク組成物は、樹脂粒子の少なくとも1種を含有することが好ましい。樹脂粒子を含有することでインク定着性を向上させることができる。
前記樹脂粒子としては、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリル−スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン系樹脂、架橋アクリル樹脂、架橋スチレン系樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン系樹脂、パラフィン系樹脂、フッ素系樹脂等を用いることができる。アクリル系樹脂、アクリル−スチレン系樹脂、スチレン系樹脂、架橋アクリル樹脂、架橋スチレン系樹脂を好ましい例として挙げることができる。
前記樹脂粒子は、ポリマーラテックスの形態で好適に用いられる。
樹脂粒子の重量平均分子量は1万以上、20万以下が好ましく、より好ましくは10万以上、20万以下である。
樹脂粒子の平均粒径は、10nm〜1μmの範囲が好ましく、10〜200nmの範囲がより好ましく、20〜100nmの範囲が更に好ましく、20〜50nmの範囲が特に好ましい。
樹脂粒子のガラス転移温度(Tg)は、好ましくは50℃以上である。Tgが50℃以上のポリマー粒子を含むことにより、インク組成物の記録媒体への定着性、及び耐擦性を効果的に向上させることができる。樹脂粒子のTgは、より好ましくは50℃以上180℃以下、更に好ましくは70℃以上170℃以下である。
前記樹脂粒子としては、自己分散性樹脂の粒子(自己分散性樹脂粒子)を用いることが好ましい。
ここで、自己分散性樹脂とは、界面活性剤の不存在下、転相乳化法により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をいう。
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(サスペンジョン)の両方の状態を含むものである。
前記自己分散性樹脂粒子としては、特開2010−64480号公報の段落0090〜0121や、特開2011−068085号公報の段落0130〜0167に記載されている自己分散性樹脂粒子を用いることができる。
樹脂粒子の添加量はインク組成物に対して、0.5〜20質量%が好ましく、3〜20質量%がより好ましく、5〜15質量%がさらに好ましい。
また、樹脂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、いずれでもよい。また、単分散の粒径分布を持つポリマー粒子を、2種以上混合して使用してもよい。
(ワックス粒子)
本発明のインク組成物は、ワックス粒子を少なくとも1種含有することができる。本発明のインク組成物がワックス粒子の少なくとも1種を含む場合、画像の耐擦過性がより向上する。
前記ワックス粒子としては、非水溶性又は難水溶性のワックス粒子を用いることが好ましい。ここで、ワックス粒子が「非水溶性又は難水溶性」であるとは、ワックス粒子を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15g以下であることをいう。インクの連続吐出性及び吐出安定性が向上する観点から、前記溶解量は好ましくは5g以下であり、更に好ましくは1g以下である。
前記ワックス粒子として用いられるワックスとしては、天然ワックス及び合成ワックス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、動植物系ワックスが挙げられる。
石油系ワックスとして、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、また、植物系ワックスとしてはカルナバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックス、木ロウ等、また、動物植物系ワックスとしてはラノリン、みつろう等を挙げることができる。
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。
合成炭化水素系ワックスとしては、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挙げられ、また、変性ワックス系としては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、及びこれらの誘導体を挙げることができる。
前記ワックスの中でも、カルナバワックスは、画像の耐擦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、パラフィンワックス及びその誘導体は、炭素数20〜40の炭化水素を主成分とするもので、画像光沢感や、ノズル先端から水分蒸発防止、水分保持効果が優れている点で好ましい。
また、樹脂との相溶性が優れるため均質で良好な画像を形成しやすい観点では、ポリエチレンワックスが好ましい。さらに、ポリエチレンワックスは変性し易いため、その変性されたグリコール変性ポリエチレンワックスは、グリコールに起因する湿潤性を付与することができ、ノズル先端でのインク組成物の湿潤性効果がみられ、よって吐出安定性が一層効果的に出来る点でより好ましい。
ワックスは、乳化分散剤とともに用いるのが好ましい。乳化分散剤としては従来知られている多くの乳化分散剤より選択して用いることができる。好ましい乳化分散剤は、低分子量(好ましくは重量平均分子量100〜5000)のノニオン性界面活性剤である。ここで、重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定し、ポリスチレン換算して求められる分子量である。
ワックスは、分散物の形で添加されることが好ましく、その溶媒としては水が好ましいがこれに限定されるものではない。例えば通常の有機溶剤を適宜選択し、分散時に使用することができる。有機溶剤については、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。
ワックスのインク組成物中における含有量としては、インク全質量に対して、0.1〜20質量%が好ましく、0.5〜20質量%がより好ましく、0.5〜15質量%であることがさらに好ましい。ワックスの含有量は、0.1質量%以上であると、画像の耐擦過性がより向上し、20質量%以下であると、インクの長期保存安定性の点で有利である。
(固体湿潤剤)
本発明におけるインク組成物は、固体湿潤剤を含有してもよい。
本発明において固体湿潤剤とは、保水機能を有し、25℃で固体の水溶性化合物を意味する。固体湿潤剤は、保湿機能が高く、固体湿潤剤としてインクの望ましくない乾燥、凝固を防止する機能を有し、本発明におけるインク組成物に好適に使用することができる。
本発明において使用できる固体湿潤剤としては、一般に水性インク組成物に使用されるものをそのまま利用することが可能であり、より具体的には、尿素及び尿素誘導体、糖類、糖アルコール類、ヒアルロン酸類、トリメチロールプロパン、1,2,6−ヘキサントリオール等の多価アルコール等である。
尿素誘導体の例としては、尿素の窒素上の水素をアルキル基、もしくはアルカノールで置換した化合物、チオ尿素、チオ尿素の窒素上の水素をアルキル基、もしくはアルカノールで置換した化合物等が挙げられ、具体的には、N,N−ジメチル尿素、チオ尿素、エチレン尿素、ヒドロキシエチル尿素、ヒドロキシブチル尿素、エチレンチオ尿素、ジエチルチオ尿素等が挙げられる。
前記糖類の例としては、単糖類、二糖類、オリゴ糖類(三糖類及び四糖類を含む)及び多糖類が挙げられ、具体的には、グルコース、マンノース、フルクトース、リボース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、アルドン酸、グルシトール、マルトース、セロビオース、ラクトース、スクロース、トレハロース、マルトトリオース、などが挙げられる。ここで、多糖類とは広義の糖を意味し、アルギン酸、α−シクロデキストリン、セルロースなど自然界に広く存在する物質を含む意味に用いることとする。また、これらの糖類の誘導体としては、前記した糖類の還元糖(例えば、糖アルコール)、酸化糖(例えば、アルドン酸、ウロン酸、アミノ酸、チオ糖など)が挙げられる。特に糖アルコールが好ましく、具体例としてはマルチトール、ソルビトール、キシリトールなどが挙げられる。ヒアルロン酸塩は、ヒアルロン酸ナトリウム1%水溶液(分子量350000)として市販されているものを使用することができる。
本発明におけるインク組成物中の固体湿潤剤の含有量は、拭き取り性を向上させる観点等からは、1.0質量%以上20.0質量%未満が好ましく、2.0質量%以上15.0質量%未満がより好ましく、3.0質量%以上10.0質量%未満が更に好ましい。
ここで、本発明におけるインク組成物に含まれる固体湿潤剤が2種以上である場合は、該2種以上の合計量が上記範囲にあればよい。
(水溶性有機溶剤)
本発明におけるインク組成物は、水を溶媒として含むものであるが、水溶性有機溶剤の少なくとも1種を含有するのが好ましい。
前記水溶性有機溶剤の例としては、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ペンタエチレングリコール、ジプロピレングリコール、2−ブテン−1,4−ジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、1,2−オクタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,2−ペンタンジオール、4−メチル−1,2−ペンタンジオール等のアルカンジオール(多価アルコール類);エタノール、メタノール、ブタノール、プロパノール、イソプロパノールなどの炭素数1〜4のアルキルアルコール類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−iso−プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノ−iso−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、エチレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、1−メチル−1−メトキシブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−iso−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−iso−プロピルエーテルなどのグリコールエーテル類;2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、ホルムアミド、アセトアミド、ジメチルスルホキシド、ソルビット、ソルビタン、アセチン、ジアセチン、トリアセチン、スルホラン等が挙げられる。これらは、1種のみならず2種以上を併用してもよい。
また、乾燥防止や湿潤の付与の点では、多価アルコール類が有用である。例えば、グリセリン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、テトラエチレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、ポリエチレングリコール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオールなどが挙げられる。これらは、1種のみならず2種以上を併用してもよい。浸透性の点からは、ポリオール化合物が好ましく、脂肪族ジオールとして、例えば、2−エチル−2−メチル−1,3−プロパンジオール、3,3−ジメチル−1,2−ブタンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジメチル−2,4−ペンタンジオール、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジオール、5−ヘキセン−1,2−ジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールなどが挙げられる。中でも、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールが好ましい。これらは、1種のみならず2種以上を併用してもよい。
グリセリンのアルキレンオキシド付加物を好ましく用いることができる。グリセリンのアルキレンオキシド付加物は、市販品を用いてもよい。市販品としては、例えば、ポリオキシプロピル化グリセリン(ポリプロピレングリコールとグリセリンとのエーテル)として、サンニックスGP−250(平均分子量250)、サンニックスGP−400(平均分子量400)、サンニックスGP−600(平均分子量600)〔以上、三洋化成工業(株)製〕、レオコンGP−250(平均分子量250)、レオコンGP−300(平均分子量300)、レオコンGP−400(平均分子量400)、レオコンGP−700(平均分子量700)〔以上、ライオン(株)製〕、トリオール型ポリプロピレングリコール(平均分子量300、平均分子量700)〔以上、和光純薬工業(株)製〕などが挙げられる。
本発明におけるインク組成物に含まれる水溶性有機溶剤の含有量としては、インクの乾燥防止や湿潤の付与の観点から、1.0質量%〜50質量%であることが好ましく、5.0質量%〜40質量%であることがより好ましく、10質量%〜30質量%であることが特に好ましい。
(水)
本発明におけるインク組成物は、水を含有する。水の量には特に制限はない。中でも、水の好ましい含有量は、10〜99質量%であり、より好ましくは30〜80質量%であり、更に好ましくは50〜70質量%である。
(その他成分)
本発明におけるインク組成物は、上記で説明した各成分に加え、必要に応じて、例えば、界面活性剤、紫外線吸収剤、褪色防止剤、防黴剤、pH調整剤、防錆剤、酸化防止剤、乳化安定剤、防腐剤、消泡剤、粘度調整剤、分散安定剤、キレート剤等の他の成分を含有してもよい。
前記界面活性剤は、表面張力調整剤として用いられ、ノニオン系、カチオン系、アニオン系、ベタイン系の界面活性剤が挙げられる。界面活性剤は、インクジェット法で良好に打滴するために、インク組成物の表面張力を20mN/m〜60mN/mに調整できる量を含有するのが好ましい。中でも、界面活性剤の含有量は、表面張力を20mN/m〜45mN/mに調整できる量が好ましく、より好ましくは25mN/m〜40mN/mに調整できる量である。
界面活性剤のインク組成物中における含有量は、特に制限はなく、1質量%以上が好ましく、より好ましくは1〜10質量%であり、更に好ましくは1〜3質量%である。
(インク組成物の物性等)
本発明におけるインク組成物の表面張力は、インクジェット記録方法に用いられた場合、吐出安定性の点で、20mN/m〜60mN/mであることが好ましい。より好ましくは、20mN〜45mN/mであり、更に好ましくは、25mN/m〜40mN/mである。
本発明におけるインク組成物の20℃での粘度は、1.2mPa・s以上15.0mPa・s以下であることが好ましく、より好ましくは2mPa・s以上13mPa・s未満、更に好ましくは2.5mPa・s以上10mPa・s未満である。
≪画像形成方法≫
本発明の画像形成方法は、本発明のインクジェット記録用インクセットを用いると共に、前記インク組成物をインクジェットヘッドから吐出して記録媒体上にインクを付与するインク付与工程と、前記インクジェットヘッドに付着したインク組成物を前記メンテナンス液により除去するインク除去工程と、を有する。
画像形成方法がかかる構成であることにより、メンテナンス液によって安定した吐出性能を維持しながら画像を形成できるので、高品質な画像を形成できる。
本発明の画像形成方法は、必要に応じてその他の工程を有していてもよい。その他の工程としては、例えば、前記処理液を前記記録媒体上に付与する処理液付与工程が挙げられる。
<インク付与工程>
本発明におけるインク付与工程は、インク組成物をインクジェットヘッドから吐出して記録媒体上にインクを付与する。本工程で用いるインク組成物の構成及び好ましい態様などの詳細については、既述した通りである。
記録媒体としては、公知の受像材料、即ち普通紙、樹脂コート紙、インクジェット専用紙、フィルム、電子写真共用紙、布帛、ガラス、金属、陶磁器等が挙げられる。
インク組成物をインクジェットヘッドから吐出するインクジェット法には、特に制限はない。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。
なお、インクジェット法には、フォトインクと称する濃度の低いインクを小さい体積で多数射出する方式、実質的に同じ色相で濃度の異なる複数のインクを用いて画質を改良する方式や無色透明のインクを用いる方式が含まれる。
インクジェットヘッド(以下、「ヘッド」ともいう。)には、公知のものを適用でき、例えば、コンティニアスタイプ、ドットオンデマンドタイプが使用可能である。ドットオンデマンドタイプのうち、サーマルヘッドでは、吐出のため、特開平9−323420号公報に記載されているような稼動弁を持つタイプが好ましい。ピエゾヘッドでは、例えば、欧州特許A277703号、欧州特許A278590号などに記載されているヘッドを使うことができる。ヘッドはインクの温度が管理できるよう温調機能を持つものが好ましい。インク吐出工程においては、インク粘度の変動幅が±5%以内になるようインク温度を制御することが好ましい。また、駆動周波数としては、1〜500kHzで稼動することが好ましい。ノズルの形状は必ずしも円形である必要はなく、楕円形、矩形等でもよい。ノズル径は10〜100μmの範囲であることが好ましい。なお、ノズルの開口部は必ずしも真円とは限らないが、その場合にノズル径とは該開口部の面積と同等の円を仮定しその径とする。
ヘッドのノズル面は、インクの付着を抑制するために、撥インク処理されていることが好ましい。PTFE、PFA、FEP等のパーフルオロポリマーを用いてノズル面を被覆することにより、撥液性能が特に良好となる。
インク吐出時のインクの温度は、30℃以上であることがメンテナンス性向上の観点から好ましく、35℃以上がより好ましい。また、インク安定性および吐出信頼性の観点から、70℃以下が好ましい。
本発明の画像形成方法においては、インク付与工程後に、記録媒体上のインクを加熱乾燥する工程を更に設けることが好ましい。インク付与工程後にインクを加熱乾燥させることにより、インクの凝集速度を速めることができる。加熱乾燥は、後述の処理液を加熱乾燥する工程と同様の手段により行うことができる。
本発明の画像形成方法においては、画像の耐擦過性を向上させる目的で、インクの付与により記録された画像を加熱と共に加圧して記録媒体に定着させる工程を更に設けることが好ましい。
加熱は、画像中のポリマー粒子の最低造膜温度(MFT)以上の温度で行なうことが好ましい。MFT以上に加熱されることで、ポリマー粒子が皮膜化して画像が強化される。
加熱加圧の方法は、特に制限はないが、例えば、一対の加熱加圧ローラを通過させる方法などが好適に挙げられる。
<インク除去工程>
本発明におけるインク除去工程は、インクジェットヘッドに付着したインク組成物(例えば、インク固着物)を、メンテナンス液により除去する。本工程で用いるメンテナンス液の構成及び好ましい態様などの詳細については、既述した通りである。
インク除去工程では、ヘッドのノズル面からインク組成物を除去するために、ヘッド(例えば、ヘッド周辺及びインク流路等;以下、「ヘッド等」ともいう。)にメンテナンス液を付与する。メンテナンス液をヘッド等に付与することにより、インク組成物は溶解、膨潤等する。
メンテナンス液の付与は、例えば、インクジェット法による吐出、ローラーを用いた塗布、噴霧などにより行なえる。
また、メンテナンス液を付与する前又は後に、ブレードによる掻き取り、布や紙類での払拭により、インク組成物を除去することが好ましい。好ましい方法としては、メンテナンス液を付与後にワイパブレードを用いてノズル面を擦り(ワイピング)インク組成物を掻き落とす方法、風圧やメンテナンス液等の液圧等によりインク組成物を取り除く方法、布や紙類でインク組成物を払拭する方法が挙げられる。
前記ワイパブレードの材質は弾性を有するゴムが好ましく、具体的な材質としては、ブチルゴム、クロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム等が挙げられる。ワイパブレードに撥インク性を付与するためフッ素樹脂等によりコーティングを施したワイパブレードを用いても構わない。
メンテナンス液の付与量としては、インク組成物を溶解、膨潤等できる量であれば特に制限はないが、好ましくは、1g/m〜100g/mとすることができる。
<処理液付与工程>
本発明における処理液付与工程は、記録媒体上に処理液を付与する。本工程で用いる処理液の構成及び好ましい態様などの詳細については、既述した通りである。
処理液の付与は、塗布法、インクジェット法、浸漬法などの公知の方法を適用して行なうことができる。塗布法としては、バーコーター、エクストルージョンダイコーター、エアードクターコーター、ブレードコーター、ロッドコーター、ナイフコーター、スクイズコーター、リバースロールコーター等を用いた公知の塗布方法によって行なうことができる。インクジェット法の詳細については、前述したインク付与工程における通りである。
処理液付与工程は、前述したインク付与工程の前又は後のいずれに設けてもよい。本発明においては、処理液付与工程の後にインク付与工程を設けた態様が好ましい。すなわち、記録媒体上に、インクを付与する前に、予めインク中の成分(顔料等)を凝集させるための処理液を付与しておき、記録媒体上に付与された処理液に接触するようにインクを付与して画像化する態様が好ましい。これにより、画像形成を高速化でき、高速化しても濃度、解像度の高い画像が得られる。
処理液の付与量としては、インクを凝集可能であれば特に制限はないが、好ましくは、凝集成分の付与量が0.1g/m以上となる量とすることができる。中でも、凝集成分の付与量が0.1〜2.0g/mとなる量が好ましく、より好ましくは0.2〜1.8g/mである。凝集成分の付与量は、0.1g/m以上であると凝集反応が良好に進行し、2.0g/m以下であると光沢度が高くなり過ぎず好ましい。
また、本発明においては、処理液付与工程後にインク付与工程を設け、処理液を記録媒体上に付与した後、インクが付与されるまでの間に、記録媒体上の処理液を加熱乾燥する加熱乾燥工程を更に設けることが好ましい。インク付与工程前に予め処理液を加熱乾燥させることにより、滲み防止などのインク着色性が良好になり、色濃度及び色相の良好な可視画像を記録できる。
上記加熱乾燥は、ヒーター等の公知の加熱手段やドライヤ等の送風を利用した送風手段、或いはこれらを組み合わせた手段により行なえる。加熱方法としては、例えば、記録媒体の処理液の付与面と反対側からヒーター等で熱を与える方法や、記録媒体の処理液の付与面に温風又は熱風をあてる方法、赤外線ヒーターを用いた加熱法などが挙げられ、これらの複数を組み合わせて加熱してもよい。
以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲は以下に示す実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」及び「%」は質量基準である。
なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)で測定した。GPCは、HLC−8020GPC(東ソー(株)製)を用い、カラムとして、TSKgel、Super Multipore HZ−H(東ソー(株)製、4.6mmID×15cm)を3本用い、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いた。また、条件としては、試料濃度を0.35%、流速を0.35mL/min、サンプル注入量を10μL、測定温度を40℃とし、RI検出器を用いて行なった。また、検量線は、東ソー(株)製「標準試料TSK standard,polystyrene」:「F−40」、「F−20」、「F−4」、「F−1」、「A−5000」、「A−2500」、「A−1000」、「n−プロピルベンゼン」の8サンプルから作製した。
また、ポリマーの酸価は、JIS規格(JIS K0070:1992)記載の方法により求めた。
実施例に用いた材料を下記のようにして準備した。
(自己分散性ポリマー粒子A−01の調製)
攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を備えた2リットル三口フラスコに、メチルエチルケトン360.0gを仕込んで、75℃まで昇温した。これにメチルメタクリレート162.0g、イソボルニルメタクリレート126.0g、「PME−100」(メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(n=2)、日油(株)製)50.4g、メタクリル酸21.6g、メチルエチルケトン72g、及び「V−601」(和光純薬工業(株)製)1.44gからなる混合溶液を、2時間で滴下が完了するように等速で滴下した。滴下完了後、「V−601」0.72g及びメチルエチルケトン36.0gからなる溶液を加え、75℃で2時間攪拌した後、さらに「V−601」0.72g及びメチルエチルケトン36.0gからなる溶液を加え、75℃で2時間攪拌した。その後、85℃に昇温してさらに2時間攪拌を続け、メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/PME−100/メタクリル酸共重合体(=45/35/14/6[質量比])の樹脂溶液を得た。
得られた共重合体の重量平均分子量(Mw)は、65000(GPCによりポリスチレン換算で算出)、酸価は39mgKOH/g、ガラス転移温度(Tg)は92℃であった。
次に、得られた樹脂溶液668.3gを秤量し、これにイソプロパノール388.3g及び1mol/LのNaOH水溶液145.7mLを加え、反応容器内温度を80℃に昇温した。次に、蒸留水720.1gを20mL/minの速度で滴下し、水分散化した。その後、大気圧下にて反応容器内温度80℃で2時間、85℃で2時間、90℃で2時間保った後、反応容器内を減圧にし、イソプロパノール、メチルエチルケトン、及び蒸留水を合計で913.7g留去し、固形分濃度28.0%の自己分散性ポリマー粒子A−01の水分散物(エマルション)を得た。
(水不溶性ポリマー分散剤P−1の調製)
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時間反応した後メチルエチルケトン2gにジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート0.42gを溶解した溶液を加え、78℃に昇温し4時間加熱した。得られた反応溶液は大過剰量のヘキサンに2回再沈殿し、析出した樹脂を乾燥して、ベンジルメタクリレート/メタクリル酸/メチルメタクリレート共重合体(=60/10/30[質量比])(水不溶性ポリマー分散剤P−1)を96g得た。
得られた共重合体の組成はH−NMRで確認し、GPCにより求めた重量平均分子量(Mw)は44600であった。酸価は65.2mgKOH/gであった。
(シアン顔料分散液Cの調製)
上記で得られた水不溶性ポリマー分散剤P−1を5.0g、ピグメント・ブルー15:3(大日精化(株)製)10.0g、メチルエチルケトン40.0g、1mol/L水酸化ナトリウム8.0g、イオン交換水82.0g、0.1mmジルコニアビーズ300gをベッセルに供給し、レディーミル分散機(アイメックス社製)で1000rpm、6時間分散した。得られた顔料分散液をエバポレーターでメチルエチルケトンが充分に留去できるまで減圧濃縮し、顔料濃度が約12質量%になるまで濃縮した。
その後、顔料分散液に対して8000rpm、30分間の遠心処理を行い、沈殿物として残留した粗大粒子を除去した。上澄みの吸光度を測定し、顔料濃度を決定した。
上記のようにして、シアン顔料分散液Cを調液した。平均粒径は97nmであった。
<インク組成物の調製>
上記で得られたシアン顔料分散液C、自己分散性ポリマー粒子A−01の水分散物を用いて、下記のインク組成となるように各成分を混合した。次いで、プラスチック製のディスポーザブルシリンジに詰め、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)製の孔径5μmフィルタ(ミリポア社製のMillex−SV、直径25mm)にて濾過し、インク組成物を得た。なお、インク組成物(原液)のpH(25℃)は8.3とした。
「インク組成」
・ピグメント・ブルー15:3(シアン顔料) 2.5%
・水不溶性ポリマー分散剤P−1(固形分) 1.25%
・自己分散性ポリマー粒子A−01(固形分) 8.0%
・GP250 8.0%
・TPGmME 8.0%
・オルフィンE1010(界面活性剤、日信化学工業(株)製) 1.0%
・イオン交換水 71.25%
<処理液の調製>
下記組成の成分を混合して、処理液を調製した。処理液の物性は、粘度4.9mPa・s、表面張力24.3mN/m、pH(25℃)1.5であった。
なお、粘度は、VISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用いて20℃の条件下で測定した。表面張力は、Automatic Surface Tensiometer CBVP−Z(協和界面科学(株)製)を用いて25℃の条件下で測定した。
「処理液の組成」
・ジメチルアミン/エピクロロヒドリンコポリマー 5.0%
(重合比率1:1[質量比]、重量平均分子量6000)
・DEGmEE 20.0%
・Zonyl FSN−100(界面活性剤、デュポン社製) 1.0%
・イオン交換水 74.0%
<メンテナンス液の調製>
下記表1〜3に示す各成分を混合し、メンテナンス液1〜23及び比較用メンテナンス液であるメンテナンス液a〜kを調製した。
各メンテナンス液の調製直後(調製から3時間以内)のpH(25℃)を下記表1〜3に示す。
下記表1〜3において、「有機溶剤A」はSP値24以下の水溶性有機溶剤であり、「有機溶剤B」はSP値26以上の水溶性有機溶剤であり、「有機溶剤C」は有機溶剤A及び有機溶剤B以外のその他の有機溶剤である。
また、下記表1〜3において、溶剤種(DEGmBE等)の後ろのカッコ内の数値(21.51等)は、その溶剤種のSP値(単位:MPa1/2)を示す。
下記表1〜3における各溶剤種は以下のとおりである。
DEGmBE … ジエチレングリコールモノブチルエーテル
TEGmBE … トリエチレングリコールモノブチルエーテル
DEGmEE … ジエチレングリコールモノエチルエーテル
DPGmME … ジプロピレングリコールモノメチルエーテル
DEG … ジエチレングリコール
DPG … ジプロピレングリコール
PG … プロピレングリコール
<画像形成方法>
上記で得られたインク組成物、処理液、及びメンテナンス液を組み合せて、インクセットとした。
記録媒体として特菱アート両面N(84.9g/m、三菱製紙(株)製)を、500mm/秒で所定の直線方向に移動可能なステージ上に固定し、固定された該記録媒体に処理液を、ワイヤーバーコーターで約5μmの厚みとなるように塗布し、塗布直後に50℃で2秒間乾燥した。
インクジェット記録装置として、リコー社製GELJET GX5000プリンターを改造したインクジェットプリンターを用い、打滴量3.5pL、インク塗設量が5g/mとなる量でインク組成物を吐出した。吐出後に、前記インクジェットプリンターに装填された前記メンテナンス液をヘッドのノズル面にローラーにて付与した後、ワイパブレード(水素化NBR)でインクジェットヘッドのノズル面をワイピングした。
<評価>
各メンテナンス液を用い、以下の評価を行った。
評価結果を下記表1〜3に示す。
(メンテナンス性)
前記画像形成方法において、吐出等を下記(1)〜(3)の条件で行い、その後の再吐出性により、メンテナンス性の合否を判定した。合否判定の結果から、下記評価基準に従ってメンテナンス性(洗浄性)を評価した。
〜吐出等の条件と合否の判定基準〜
(1)45分連続吐出終了直後にメンテナンス液をヘッドのノズル面に付与しブレードワイプを1回実施し、その後のインク吐出率が90%以上の場合、合格。
(2)1分連続吐出後30分休止し、休止後にメンテナンス液をヘッドのノズル面に付与しブレードワイプを1回実施し、その後のインク吐出率が90%以上の場合、合格。
(3)10分連続吐出終了直後にメンテナンス液をヘッドのノズル面に付与しブレードワイプを1回実施し、その後に形成された画像に目視で画像ムラが見られない場合、合格。
〜インク吐出率の測定法〜
実験開始時に全ノズルが吐出していることを確認し、ワイピング後の吐出ノズル数をカウントして、下記式から吐出率を算出した。
吐出率(%)=(ワイピング後の吐出ノズル数)/(全ノズル数)×100
〜評価基準〜
A:3項目とも合格
B:2項目が合格
C:1項目のみ合格
D:3項目とも不合格
(メンテナンス液の保存安定性)
各メンテナンス液を60℃に調温されたインキュベーター内で14日間保存し、保存後のpH(25℃)を測定し、調整直後(調製から3時間以内)のpH(25℃)と比較した。
下記式で求められるpH変化量に基づき、下記評価基準に従って保存安定性を評価した。
ΔpH=(調製直後のpH)−(保存後のpH)
〜評価基準〜
A:ΔpHの絶対値が0.3以下
B:ΔpHの絶対値が0.3より大きく2.5以下
C:ΔpHの絶対値が2.5よりも大きい
(メンテナンス液濃縮液のインク凝集性)
各メンテナンス液を、60℃40%RH環境下に72時間放置し、水分を蒸発させてメンテナンス液の濃縮液を作製した。この濃縮液2mLにインク20μLを滴下し、滴下後1時間静置し、その後振り混ぜた。
上述の操作を行ったときの様子を目視で観察し、下記評価基準に従ってメンテナンス液濃縮液のインク凝集性を評価した。
〜評価基準〜
A:インク20μLを滴下して1時間静置後にインクの凝集物が確認されなかった。
B:インク20μLを滴下し1時間静置後に凝集物が見られたが、振り混ぜる操作を開始してから1時間以内に凝集物が再分散した。
C:振り混ぜる操作を開始してから1時間を超えて振り混ぜても凝集物が再分散されなかった。


表1〜3に示すように、有機溶剤A(15〜40質量%)と、有機溶剤B(1〜20質量%)と、水(50質量%以上)と、を含み、質量比〔有機溶剤Aの質量/有機溶剤Bの質量〕が1.0を超えているメンテナンス液1〜23では、メンテナンス性に優れ、濃縮液によるインク凝集が抑制されていた。
メンテナンス液1〜23では、有機溶剤Aの含有量が17質量%以上35質量%以下であり、有機溶剤Bの含有量が5質量%以上15質量%以下である場合に、メンテナンス性に顕著に優れ、濃縮液によるインク凝集が顕著に抑制されることが確認された。
また、メンテナンス液1〜23では、質量比〔有機溶剤Aの質量/有機溶剤Bの質量〕が7.0以下である場合に、濃縮液のインク凝集が顕著に抑制されることが確認された。
また、メンテナンス液1〜23では、有機溶剤BのSP値が27.5以上である場合に、濃縮液のインク凝集が顕著に抑制されることが確認された。
一方、有機溶剤Aの含有量が15質量%未満であるメンテナンス液a、d、及びj、並びに有機溶剤Bの含有量が20質量%を超えるメンテナンス液bでは、メンテナンス性が低下した。
また、有機溶剤Aの含有量が40質量%を超えるメンテナンス液iや、有機溶剤Bを含有しないメンテナンス液c、e、f、及びgでは、濃縮液によるインク凝集が発生した。
また、質量比〔有機溶剤Aの質量/有機溶剤Bの質量〕が1.0以下であるメンテナンス液kでは、メンテナンス性が低下した。
また、水の含有量が50質量%未満であるメンテナンス液hでは、メンテナンス性が低下した。
以上の実施例では、各メンテナンス液と樹脂粒子(自己分散性ポリマー粒子A−01)を含むインク組成物とを組み合わせて用いた例について説明した。
上記実施例において、インク組成物中の樹脂粒子を同質量のワックス粒子(カルナバワックス(セロゾール524、中京油脂(株)製))に置き換えた以外は上記実施例と同様の評価を行い、また、上記実施例においてインク組成物中の樹脂粒子のうちの半分(50質量%)をワックス粒子(カルナバワックス(セロゾール524、中京油脂(株)製))に置き換えた以外は上記実施例と同様の評価を行ったところ、いずれの場合においても上記実施例と同様の効果が確認された。

Claims (17)

  1. 液全量に対する含有量が1〜20質量%であるSP値27.5MPa1/2以上の水溶性有機溶剤と、
    液全量に対する含有量が15〜40質量%であり、前記SP値27.5MPa1/2以上の水溶性有機溶剤に対する質量比が1.0を超えるSP値24MPa1/2以下の水溶性有機溶剤と、
    液全量に対する含有量が50質量%以上である水と、
    を含有するインクジェット記録用メンテナンス液。
  2. 液全量に対する前記SP値27.5MPa1/2以上の水溶性有機溶剤の含有量が3〜20質量%であり、
    前記SP値27.5MPa1/2以上の水溶性有機溶剤に対する前記SP値24MPa1/2以下の水溶性有機溶剤の質量比〔前記SP値24MPa1/2以下の水溶性有機溶剤の質量/前記SP値27.5MPa1/2以上の水溶性有機溶剤の質量〕が、1.0を超えて7.0以下である請求項1に記載のインクジェット記録用メンテナンス液。
  3. 前記SP値24MPa1/2以下の水溶性有機溶剤が、下記一般式(a)で表される化合物である請求項1又は請求項2に記載のインクジェット記録用メンテナンス液。


    〔一般式(a)において、Ra1はエチレン基又はプロピレン基を表し、Ra2は炭素数1〜4のアルキル基を表し、axは1〜4の整数を表す。〕
  4. 前記SP値27.5MPa1/2以上の水溶性有機溶剤が、下記一般式(b)で表される化合物である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のインクジェット記録用メンテナンス液。


    〔一般式(b)において、Rb1はエチレン基又はプロピレン基を表し、bxは1〜4の整数を表す。〕
  5. 前記SP値24MPa 1/2 以下の水溶性有機溶剤が、下記一般式(a)で表される化合物であり、前記SP値27.5MPa 1/2 以上の水溶性有機溶剤が、下記一般式(b)で表される化合物である請求項1又は請求項2に記載のインクジェット記録用メンテナンス液。

    〔一般式(a)において、R a1 はエチレン基を表し、R a2 は炭素数2〜4のアルキル基を表し、axは2〜3の整数を表す。〕

    〔一般式(b)において、R b1 はエチレン基を表し、bxは2〜4の整数を表す。〕
  6. SP値が27.5MPa 1/2 以上の水溶性有機溶剤がジエチレングリコール又はプロピレングリコールであり、
    SP値が24MPa 1/2 以下である水溶性有機溶剤がジエチレングリコールモノブチルエーテルである、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のインクジェット記録用メンテナンス液。
  7. 記SP値24MPa1/2以下の水溶性有機溶剤がSP値23.0MPa1/2以下の水溶性有機溶剤である請求項1〜請求項のいずれか1項に記載のインクジェット記録用メンテナンス液。
  8. 液全量に対する前記SP値24MPa1/2以下の水溶性有機溶剤の含有量が、17質量%以上35質量%以下である請求項1〜請求項のいずれか1項に記載のインクジェット記録用メンテナンス液。
  9. 液全量に対する前記SP値27.5MPa1/2以上の水溶性有機溶剤の含有量が、5質量%以上15質量%以下である請求項1〜請求項のいずれか1項に記載のインクジェット記録用メンテナンス液。
  10. pHが6.0以上8.5以下である請求項1〜請求項のいずれか1項に記載のインクジェット記録用メンテナンス液。
  11. 更に、pKa値が6.0以上8.5以下である塩基性化合物を含有する請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載のインクジェット記録用メンテナンス液。
  12. 更に、酸性化合物を含有する請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載のインクジェット記録用メンテナンス液。
  13. 請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載のインクジェット記録用メンテナンス液と、顔料及び水を含みpHが7.0以上10.0以下であるインク組成物と、を有するインクジェット記録用インクセット。
  14. 前記インク組成物が、更に、樹脂粒子及びワックス粒子の少なくとも一方を含む請求項13に記載のインクジェット記録用インクセット。
  15. 更に、前記インク組成物中の成分を凝集させる凝集剤を含む処理液を有する請求項13又は請求項14に記載のインクジェット記録用インクセット。
  16. 請求項13〜請求項15のいずれか1項に記載のインクジェット記録用インクセットを用いると共に、
    前記インク組成物をインクジェットヘッドから吐出して記録媒体上にインクを付与するインク付与工程と、
    前記インクジェットヘッドに付着したインク組成物を前記インクジェット記録用メンテナンス液により除去するインク除去工程と、
    を有する画像形成方法。
  17. 更に、前記処理液を前記記録媒体上に付与する処理液付与工程を有する請求項16に記載の画像形成方法。
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