JP6898692B2 - インクセット及び画像形成方法 - Google Patents
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Description
例えば、水及び着色剤を含むインク組成物と、インク組成物中の成分を凝集させる凝集剤(例えば、有機酸)を含む処理液と、を併用したインクセットを使用する方法が知られている。
また、架橋剤としてオキサゾリン基を有する化合物を用いる形態が知られている。
また、特開2001−262022号公報の反応液は、酸性ではないと考えられるため、処理液中の凝集剤の性能が充分に発揮できず、耐擦性及び耐ブロッキング性に劣ると推測される。
また、本開示の他の一実施形態が解決しようとする課題は、耐擦性及び耐ブロッキング性に優れる膜を形成でき、かつ、インクの経時安定性に優れる画像形成方法を提供することである。
<1> 顔料と、オキサゾリン基を有する化合物と、水と、を含み、pHが7.5以上であるインク組成物と、有機酸と、水と、を含み、pHが5以下である処理液と、を有するインクセットである。
<2> インク組成物を密封した状態で50℃、24時間の条件で加熱した場合に、インク組成物の粘度の変動が0.5mPa・s以内であり、かつ、インク組成物の全質量に対して有機酸を0.01質量%〜15質量%で混合した混合物を、密封した状態で50℃、24時間の条件で加熱した場合に、混合物の粘度の増加量が0.5mPa・s以上である<1>に記載のインクセットである。
<3> 処理液が、処理液の全質量に対して有機酸を2質量%以上含有する<1>又は<2>に記載のインクセットである。
<4> 処理液が、更にスルホン酸基又はスルホン酸塩基を有する化合物を含有する<1>〜<3>のいずれか1つに記載のインクセットである。
<5> 処理液が、更に熱酸発生剤を含有する<1>〜<4>のいずれか1つに記載のインクセットである。
<6> オキサゾリン基を有する化合物が、水溶性樹脂又は水分散性樹脂である<1>〜<5>のいずれか1つに記載のインクセットである。
<7> 100mLのインク組成物に対する、オキサゾリン基の含有量が、1.0×10−7mol〜1.0molである<1>〜<6>のいずれか1つに記載のインクセットである。
<8> 顔料が、少なくとも一部がポリマー分散剤により被覆されている樹脂被覆顔料である<1>〜<7>のいずれか1つに記載のインクセットである。
<9> <1>〜<8>のいずれか1つに記載のインクセットを用い、インクセット中の処理液を記録媒体上に付与する処理液付与工程と、付与された処理液の上に、インクセット中のインク組成物を付与するインク付与工程と、を有する画像形成方法である。
<10> 処理液付与工程及びインク付与工程によって形成された画像を、50℃以上で加熱して定着させる加熱定着工程を有する<9>に記載の画像形成方法である。
また、本開示の他の一実施形態によれば、耐擦性及び耐ブロッキング性に優れる膜を形成でき、かつ、インクの経時安定性に優れる画像形成方法を提供することができる。
また、本明細書において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に相当する物質が複数存在する場合は、特に断らない限り、組成物中に存在する複数の物質の合計量を意味する。
本開示のインクセットは、顔料と、オキサゾリン基を有する化合物(本明細書中、オキサゾリン化合物ともいう。)と、水と、を含み、pHが7.5以上であるインク組成物と、有機酸と、水と、を含み、pHが5以下である処理液と、を有する。
即ち、インク組成物中のpHをアルカリ性とすることで、インク組成物に含まれる顔料に存在するカルボキシ基をカルボキシレートとする。オキサゾリン基はカルボキシ基と反応性を示すところ、カルボキシ基に代わりカルボキシレートをインク組成物中に存在させることでオキサゾリン基が顔料のカルボキシ基と反応することを抑制することができ、結果として、インクの経時安定性を向上させることができる。
結果として、耐擦性及び耐ブロッキング性に優れる膜を形成できる。
以上より、本開示のインクセットは、耐擦性及び耐ブロッキング性を向上させる観点から、インク中にオキサゾリン化合物を含むことを前提としつつ、インク中にオキサゾリン化合物を含む場合の問題点である、インクの経時安定性の不良を解消できる。
本開示におけるインク組成物(本明細書中、単にインクということがある。)は、顔料と、オキサゾリン化合物と、水と、を含み、pHが7.5以上である。
インク組成物は保存安定性の観点からpHが7.5以上であることが好ましい。
インク組成物のpHが7.5以上であることで、インク組成物をアルカリ性に保つことができ、顔料等のカルボキシ基をカルボキシレートとして存在させることができるため、オキサゾリン化合物のオキサゾリン基と上記カルボキシ基の反応を抑制できる。その結果、インク組成物の経時安定性を向上させることができる。
また、本開示におけるインク組成物は、上記の観点から、pHが7.5〜9.0であることが好ましく、7.5〜8.5であることがより好ましい。pHは、30℃環境下において、pHメータWM−50EG(東亜DDK(株)製)を用いて測定することができる。本開示においては、使用するインク組成物のいずれかのpHが上記の範囲内にあればよく、中でも使用するインク組成物の全てのpHが上記範囲内であることが好ましい。
本開示におけるインク組成物は、顔料を少なくとも1種含む。
顔料及び後述する樹脂粒子は、カルボキシレートで分散安定化されている化合物が好ましい。
有機顔料としては、例えば、アゾレーキ、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン及びペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、ジケトピロロピロール顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料等の多環式顔料や、塩基性染料型レーキ、酸性染料型レーキ等の染料レーキや、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、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、カーボンブラック等が挙げられる。
また、カラーインデックスに記載されていない顔料であっても、水相に分散可能であればいずれも使用できる。更に、顔料を界面活性剤や高分子分散剤等で表面処理したものや、グラフトカーボン等も使用可能である。
これら顔料のうち、特に、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、カーボンブラック顔料が好ましく、アニオン性のアゾ顔料、アニオン性のフタロシアニン顔料、アニオン性のキナクリドン顔料がより好ましい。
本開示における顔料は、分散剤によって分散されている形態であることが好ましい。この形態の中でも、特に、顔料がポリマー分散剤によって分散されている形態、即ち、顔料の少なくとも一部がポリマー分散剤により被覆されている形態が好ましい。
少なくとも一部がポリマー分散剤により被覆されている顔料を、以下、「樹脂被覆顔料」という。
低分子の界面活性剤型分散剤としては、特開2010−188661号公報の段落0016〜0020に記載の界面活性剤型分散剤を用いることができる
水溶性の非架橋ポリマー分散剤としては、例えば、特開2010−188661号公報の段落0021〜0022に記載の天然の親水性高分子化合物を用いることができる。
合成系の親水性高分子化合物としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル等のビニル系高分子、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸又はそのアルカリ金属塩、水溶性スチレンアクリル樹脂等のアクリル系樹脂、水溶性スチレンマレイン酸樹脂、水溶性ビニルナフタレンアクリル樹脂、水溶性ビニルナフタレンマレイン酸樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のアルカリ金属塩、四級アンモニウムやアミノ基等のカチオン性官能基の塩を側鎖に有する高分子化合物等が挙げられる。
スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、(メタ)アクリル酸エステル−(メタ)アクリル酸共重合体、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート−(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体は、2元共重合体であっても3元以上の共重合体であってもよい。
非架橋ポリマー分散剤としては、これらのうち、(メタ)アクリル酸エステル−(メタ)アクリル酸共重合体が好ましく、ベンジル(メタ)アクリレート−(メタ)アクリル酸−メチル(メタ)アクリレート3元共重合体が特に好ましい。
ここで、(メタ)アクリル酸は、アクリル酸又はメタクリル酸を指し、(メタ)アクリレートは、アクリレート又はメタクリレートを指す。
なお、共重合体は、ランダム共重合体でも、ブロック共重合体でも、グラフト共重合体でもよい。
なお、重量平均分子量はゲル透過クロマトグラフ(GPC)を用いて測定される値である。
ゲル透過クロマトグラフ(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)を用いる。また、条件としては、試料濃度を0.45質量%、流速を0.35ml/min、サンプル注入量を10μl、測定温度を40℃とし、示唆屈折計(RI)検出器を用いて行なう。また、検量線は、東ソー(株)製「標準試料TSK standard,polystyrene」:「F−40」、「F−20」、「F−4」、「F−1」、「A−5000」、「A−2500」、「A−1000」、「n−プロピルベンゼン」の8サンプルから作製する。
ポリマーとしては、特に制限されず、種々のポリマーを用いることができるが、中でも、水溶性分散剤として機能し得るポリビニル類、ポリウレタン類、ポリエステル類等が好ましく、ポリビニル類がより好ましい。
ポリマーは、共重合成分としてカルボキシ基含有モノマーを用いて得られる共重合体であることが好ましい。カルボキシ基含有モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、β−カルボキシエチルアクリレート、フマル酸、イタコン酸、マレイン酸、クロトン酸等が挙げられ、中でも、ポリマーの架橋性及び分散安定性の観点から、(メタ)アクリル酸やβ−カルボキシエチルアクリレートが好ましい。
さらには、顔料の分散性、分散安定性の観点から、60mgKOH/g〜180mgKOH/gであることが好ましく、60mgKOH/g〜170mgKOH/gであることがより好ましく、60mgKOH/g〜100mgKOH/gがさらに好ましい。
なお、酸価はJIS規格(JISK0070:1992)に記載の方法により測定することができる。
なお、重量平均分子量は既述の方法により測定することができる。
ポリマーの共重合形態は特に制限されず、ポリマーは、ランダムポリマーでも、ブロックポリマーでも、グラフトポリマーでもよい。
架橋剤としては、例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、1,6−へキサンジオールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ジプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル等が挙げられ、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテルが好ましい。
なお、顔料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子径を測定することにより求められるものである。
顔料は、1種単独で又は2種以上を組合せて使用してもよい。
本開示のインク組成物は、架橋剤としてオキサゾリン化合物を含む。これによって、インクに架橋反応を起こすことができ、耐擦性及び耐ブロッキング性を改善することができる。
オキサゾリン化合物としては、分子中にオキサゾリン基を1官能以上有する化合物が挙げられ、中でも、分子中にオキサゾリン基を2官能以上有するオキサゾリン化合物が好ましい。
下記一般式(2)又は(3)で表わされる化合物は、単独重合体であってもよく、下記一般式(2)又は(3)で表される構成単位を有する共重合体であってもよい。
下記一般式(2)又は(3)で表される構成単位は、一般式(1)で表わされるオキサゾリン基を含む単量体(オキサゾリン基含有単量体)を付加重合して得られるものである。
上記一般式(2)及び(3)において、nは、重合度を表し、2以上の整数である。
なお、上記一般式(2)及び(3)の重量平均分子量は、既述の測定方法により測定される値である。
具体的には、エポクロス(登録商標)WS−300、WS−500、WS−700、K−2010E、K−2020E、K−2030E(株式会社日本触媒製)等が挙げられるが、これらの化合物に制限されない。
水溶性樹脂とは、20℃における水に対する溶解度が0.1g/L以上の化合物である。
本開示におけるインク組成物は、樹脂粒子の少なくとも1種を含むことが好ましい。
樹脂粒子は、前述のポリマー分散剤(顔料の少なくとも一部を覆うポリマー分散剤)とは異なり、顔料とは別に存在している粒子である。
樹脂粒子は、前述の処理液に含まれる凝集性化合物と接触することで凝集するため、樹脂粒子を含むインク組成物の着弾干渉が抑制され、画像のざらつきが抑制される。
また、樹脂粒子は、処理液と接触した際の凝集性に優れる点から、アニオン性の解離基を有する樹脂粒子が好ましい。アニオン性の解離基を有する樹脂粒子の詳細は後述する。
ここで、「非水溶性又は難水溶性」であるとは、樹脂を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、溶解量は好ましくは10g以下、より好ましくは5g以下であり、更に好ましくは1g以下である。溶解量は、非水溶性又は難水溶性の樹脂粒子の塩生成基の種類に応じて、水酸化ナトリウム又は酢酸で100%中和した時の溶解量である。
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(エマルジョン)、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。
また、水性媒体は水を含む媒体を指す。水性媒体は、必要に応じて親水性有機溶剤を含んでいてもよい。水性媒体は、水と水に対して0.2質量%以下の親水性有機溶剤とが含まれることが好ましく、水のみであることがより好ましい。
自己分散性樹脂としては、インク組成物に含有された場合の凝集速度と定着性の観点から、水不溶性ポリマーが固体状態で分散された分散状態となりうる自己分散性樹脂粒子であることが好ましい。
転相乳化法としては、例えば、自己分散性樹脂を溶媒(例えば、水溶性有機溶剤等)中に溶解又は分散させた後、界面活性剤を添加せずにそのまま水中に投入し、自己分散性樹脂が有する塩生成基(例えば、酸性基)を中和した状態で、攪拌、混合し、溶媒を除去した後、乳化又は分散状態となった水性分散物を得る方法が挙げられる。
遠心分離前の固形分濃度に対する遠心分離後の固形分濃度の比が大きければ(1に近い数値であれば)、遠心分離による樹脂粒子の沈降が生じない、すなわち、樹脂粒子の水性分散物がより安定であることを意味する。本開示の発明においては、遠心分離前後での固形分濃度の比が0.8以上であることが好ましく、0.9以上であることがより好ましく、0.95以上であることが特に好ましい。
ここで水溶性成分とは、自己分散性樹脂に含有される化合物であって、自己分散性樹脂を分散状態にした場合に水に溶解する化合物をいう。水溶性成分は自己分散性樹脂を製造する際に、副生又は混入する水溶性の化合物である。
また、縮合系ポリマーと縮合系ポリマーを構成するモノマーの好適な例としては、特開2001−247787号公報に記載されているものを挙げることができる。
親水性基は、形成された乳化又は分散状態の安定性の観点から、解離性基であることが好ましく、アニオン性の解離基であることがより好ましい。
すなわち、本開示における樹脂粒子としては、アニオン性の解離基を有する樹脂粒子であることが好ましい。
解離性基としては、カルボキシ基、リン酸基、スルホン酸基などが挙げられ、中でも、インク組成物を構成した場合の定着性の観点から、カルボキシ基が好ましい。
解離性基含有モノマーとしては、例えば、不飽和カルボン酸モノマー、不飽和スルホン酸モノマー、不飽和リン酸モノマー等が挙げられる。
不飽和スルホン酸モノマーとして、具体的には、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、3−スルホプロピル(メタ)アクリレート、ビス−(3−スルホプロピル)−イタコン酸エステル等が挙げられる。
不飽和リン酸モノマーとして具体的には、ビニルホスホン酸、ビニルホスフェート、ビス(メタクリロキシエチル)ホスフェート、ジフェニル−2−アクリルオキシエチルホスフェート、ジフェニル−2−メタクリルオキシエチルホスフェート、ジブチル−2−アクリルオキシエチルホスフェート等が挙げられる。
解離性基含有モノマーの中では、分散安定性、吐出安定性の観点から、不飽和カルボン酸モノマーが好ましく、アクリル酸及びメタクリル酸がより好ましい。
特に、酸価は、25mgKOH/g以上であると分散安定性が良好になり、100mgKOH/g以下であると凝集性が向上する。
なお、酸価は既述の方法により測定することができる。
また重合性基は、縮重合性の重合性基であっても、付加重合性の重合性基であってもよい。本開示においては水性媒体中での粒子形状安定性の観点から、付加重合性の重合性基であることが好ましく、エチレン性不飽和結合を含む基であることがより好ましい。
芳香族基含有モノマーとしては、例えば、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、スチレン系モノマー等が挙げられる。中でも、ポリマー鎖の親水性と疎水性のバランスとインク定着性の観点から、芳香族基含有(メタ)アクリレートモノマーが好ましく、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、及びフェニル(メタ)アクリレートから選ばれる少なくとも1種がより好ましく、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートが更に好ましい。
なお、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート又はメタクリレートを意味する。
脂環式(メタ)アクリレートとは、(メタ)アクリル酸に由来する構成部位と、アルコールに由来する構成部位とを含み、アルコールに由来する構成部位に、無置換又は置換された脂環式炭化水素基(環状脂肪族基)を少なくとも1つ含む構造を有しているものである。なお、脂環式炭化水素基は、アルコールに由来する構成部位そのものであっても、連結基を介してアルコールに由来する構成部位に結合していてもよい。
脂環式炭化水素基は、更に置換基を有してもよい。置換基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、水酸基、1級アミノ基、2級アミノ基、3級アミノ基、アルキル又はアリールカルボニル基、及びシアノ基等が挙げられる。また、脂環式炭化水素基は、さらに縮合環を形成していてもよい。本開示における脂環式炭化水素基としては、粘度や溶解性の観点から、脂環式炭化水素基部分の炭素数が5〜20であることが好ましい。
単環式(メタ)アクリレートとしては、シクロプロピル(メタ)アクリレート、シクロブチル(メタ)アクリレート、シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘプチル(メタ)アクリレート、シクロオクチル(メタ)アクリレート、シクロノニル(メタ)アクリレート、シクロデシル(メタ)アクリレート等のシクロアルキル基の炭素数が3〜10のシクロアルキル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
2環式(メタ)アクリレートとしては、イソボルニル(メタ)アクリレート、ノルボルニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
3環式(メタ)アクリレートとしては、アダマンチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
これらは、それぞれ単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
分散状態の安定性、芳香環同士又は脂環同士の疎水性相互作用による水性媒体中での粒子形状の安定化、粒子の適度な疎水化による水溶性成分量の低下の観点から、芳香族基含有(メタ)アクリレートモノマー又は脂環式(メタ)アクリレートの含有量が15質量%〜90質量%であることがより好ましく、15質量%〜80質量%であることがより好ましく、25質量%〜70質量%であることが特に好ましい。
アルキル基含有モノマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート;ヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシペンチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート等の水酸基を有するエチレン性不飽和モノマー;ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート;N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、Nーヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシブチル(メタ)アクリルアミド等のN−ヒドロキシアルキル(メタ)アクリルアミド;N−メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−(n−,イソ)ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−メトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−(n−、イソ)ブトキシエチル(メタ)アクリルアミド等のN−アルコキシアルキル(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
なお、重量平均分子量は、既述の方法で測定することができる。
また、水不溶性ポリマーは、ポリマーの親疎水性制御の観点から、芳香族基含有(メタ)アクリレートモノマー又は脂環式(メタ)アクリレートモノマーに由来する構成単位を共重合比率として15質量%〜80質量%と、カルボキシ基含有モノマーに由来する構成単位と、アルキル基含有モノマーに由来する構成単位(好ましくは、(メタ)アクリル酸のアルキルエステルに由来する構成単位)とを含むことが好ましく、フェノキシエチル(メタ)アクリレートに由来する構成単位及び/又はベンジル(メタ)アクリレートに由来する構成単位を共重合比率として15質量%〜80質量%と、カルボキシ基含有モノマーに由来する構成単位と、アルキル基含有モノマーに由来する構成単位(好ましくは、(メタ)アクリル酸の炭素数1〜4のアルキルエステルに由来する構成単位)とを含むことがより好ましい。
また、水不溶性ポリマーは、酸価が25mgKOH/g〜100mgKOH/gであって重量平均分子量が3,000〜200,000であることが好ましく、酸価が25mgKOH/g〜95mgKOH/gであって重量平均分子量が5,000〜150,000であることがより好ましい。酸価及び重量平均分子量は、既述の方法で測定することができる。
B−02:フェノキシエチルアクリレート/ベンジルメタクリレート/イソブチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(30/35/29/6)
B−03:フェノキシエチルメタクリレート/イソブチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(50/44/6)
B−04:フェノキシエチルアクリレート/メチルメタクリレート/エチルアクリレート/アクリル酸共重合体(30/55/10/5)
B−05:ベンジルメタクリレート/イソブチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(35/59/6)
B−06:スチレン/フェノキシエチルアクリレート/メチルメタクリレート/アクリル酸共重合体(10/50/35/5)
B−07:ベンジルアクリレート/メチルメタクリレート/アクリル酸共重合体(55/40/5)
B−08:フェノキシエチルメタクリレート/ベンジルアクリレート/メタクリル酸共重合体(45/47/8)
B−09:スチレン/フェノキシエチルアクリレート/ブチルメタクリレート/アクリル酸共重合体(5/48/40/7)
B−10:ベンジルメタクリレート/イソブチルメタクリレート/シクロヘキシルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(35/30/30/5)
B−11:フェノキシエチルアクリレート/メチルメタクリレート/ブチルアクリレート/メタクリル酸共重合体(12/50/30/8)
B−12:ベンジルアクリレート/イソブチルメタクリレート/アクリル酸共重合体(93/2/5)
B−13:スチレン/フェノキシエチルメタクリレート/ブチルアクリレート/アクリル酸共重合体(50/5/20/25)
B−14:スチレン/ブチルアクリレート/アクリル酸共重合体(62/35/3)
B−15:メチルメタクリレート/フェノキシエチルアクリレート/アクリル酸共重合体(45/51/4)
B−16:メチルメタクリレート/フェノキシエチルアクリレート/アクリル酸共重合体(45/49/6)
B−17:メチルメタクリレート/フェノキシエチルアクリレート/アクリル酸共重合体(45/48/7)
B−18:メチルメタクリレート/フェノキシエチルアクリレート/アクリル酸共重合体(45/47/8)
B−19:メチルメタクリレート/フェノキシエチルアクリレート/アクリル酸共重合体(45/45/10)
B−20:メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(20/72/8)
B−21:メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(40/52/8)
B−22:メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/ジシクロペンタニルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(20/62/10/8)
B−23:メチルメタクリレート/ジシクロペンタニルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(20/72/8)
すなわち、樹脂粒子の製造は、有機溶剤中でポリマーを合成する工程と、ポリマーのアニオン性基(カルボキシ基)の少なくとも一部が中和された水性分散物とする分散工程と、を設けて行なうことが好ましい。
工程(1):ポリマー(水不溶性ポリマー)、有機溶剤、中和剤、及び水性媒体を含有する混合物を、攪拌する工程
工程(2):混合物から有機溶剤を除去する工程
混合物の攪拌方法に特に制限はなく、一般に用いられる混合攪拌装置や、必要に応じて超音波分散機や高圧ホモジナイザー等の分散機を用いることができる。
また、工程(2)においては、工程(1)で得られた分散体から、減圧蒸留等の常法により有機溶剤を留去して水系へと転相することで樹脂粒子の水性分散物を得ることができる。得られた水性分散物中の有機溶剤は実質的に除去されており、有機溶剤の量は、好ましくは0.2質量%以下、更に好ましくは0.1質量%以下である。
中和剤としては、特開2010−188661号公報の段落0060〜0061に例示された中和剤を用いることができる。
なお、樹脂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。
樹脂粒子(好ましくは自己分散性樹脂粒子)のインク組成物中における含有量(総含有量)としては、画像の光沢性などの観点から、インク組成物全量に対して、1質量%〜30質量%であることが好ましく、3質量%〜15質量%であることがより好ましい。
本開示におけるインクは、水を含有する。水の含有量は、特に制限はないが、インクの全質量に対して、10質量%〜99質量%の範囲が好ましく、より好ましくは50質量%〜90質量%であり、更に好ましくは60質量%〜80質量%である。
本開示におけるインクは、エポキシ基含有化合物を含んでいてもよい。
エポキシ基含有化合物としては、エポキシ基を含有した高分子であることが好ましい。
具体的には、FCA−677、FCA−678、EX−512、EX−521(ナガセケムテックス株式会社製)等が挙げられる。
本開示におけるインク組成物は、界面活性剤の少なくとも1種を含有していてもよい。
界面活性剤としては、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ベタイン界面活性剤等が挙げられる。凝集速度の観点からは、アニオン性界面活性剤又はノニオン性界面活性剤であることが好ましい。
本開示におけるインク組成物は、上記成分以外にその他の添加剤を更に含有することができる。その他の添加剤としては、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、分散安定剤、防錆剤、キレート剤等の公知の添加剤が挙げられる。これらの各種添加剤は、インク組成物を調製後に直接添加してもよく、インク組成物の調製時に添加してもよい。
インク組成物の粘度は、3.0mPa・s〜10.0mPa・sがより好ましく、4.0mPa・s〜9.0mPa・sがさらに好ましい。
粘度は、VISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用い、インク組成物を30℃、100rpm(revolutions per minute)の条件下で測定されるものである。
インクの表面張力は、例えば、界面活性剤を添加することで調整することができる。またインクの表面張力は、Automatic Surface Tensiometer CBVP-Z(協和界面科学株式会社製)を用い、プレート法により25℃の条件下で測定することができる。
インク組成物を、密封した状態で50℃、24時間の条件で加熱した場合に、インク組成物の粘度の変動がΔ0.5mPa・s以内であることで、インク組成物の経時安定性を良好に保つことができる。
インク組成物の全質量に対して有機酸を0.01質量%〜15質量%で混合した混合物を、密封した状態で50℃、24時間の条件で加熱した場合に、混合物の粘度の増加量がΔ0.5mPa・s以上であることで、インク組成物が処理液と接触した際の凝集性が向上する。
なお、密封した状態とは、内容物を容器内に封入した状態であって、内容物を50℃、24時間の条件で加熱した場合の、内容物の質量の減少量が1質量%未満である状態を指す。
上記混合物の粘度の増加量は、混合物を密封した状態で50℃、24時間の条件で、加熱する直前と、加熱した直後の混合物の粘度の差分(Δ)をいう。
本開示における処理液は、有機酸と、水と、を含み、pHが5以下である。
本開示におけるインクは、上述のようにアルカリ性である。ここで処理液をpHが5以下の酸性とすることで、記録媒体に付与された処理液上にインクが接触した場合、インクに含まれる顔料のカルボキシレートが、酸性の処理液によりカルボキシ基となり、オキサゾリン化合物のオキサゾリン基と架橋反応を起こすことができる。さらに、有機酸を含むことでインクに含まれる顔料を凝集させることができる。その結果、耐擦性及び耐ブロッキング性に優れる膜を形成できる。
処理液のpHは5以下である。
処理液のpHが5以下であることで、処理液を酸性に保つことができ、上記インク中の顔料等のカルボキシレートをカルボキシ基とすることができるため、オキサゾリン化合物のオキサゾリン基と上記カルボキシ基を反応させることができる。その結果、耐擦性、耐ブロッキング性を向上させることができる。
また、本開示における処理液は、上記の観点から、pHが0.5〜3.5であることが好ましく、0.5〜2.0であることがより好ましい。pHは、25℃環境下において、pHメータWM−50EG(東亜DDK(株)製)を用いて測定する値である。
本開示における処理液は、有機酸を含む。これによって、記録媒体に付与された処理液上にインクが接触した場合、インクに含まれる顔料等の分散成分を凝集させることができる。また、インクがさらに樹脂粒子を含む場合には、顔料及び樹脂粒子の少なくとも一方を凝集させることができ、高精細な画像を形成できる。
本開示において「顔料(及び樹脂粒子の少なくとも一方)を凝集させる」とは、インク組成物中に分散された顔料(及び樹脂粒子の少なくとも一方)の分散状態を不安定化させることで、顔料(及び樹脂粒子の少なくとも一方)で形成される二次粒子の粒子径を増大させることをいう。なお、粒子径の変化は、ナノトラック粒度分布測定装置UPA−EX150(日機装(株)製)などの動的光散乱法により体積平均粒径を測定することで確認できる。
ジカルボン酸化合物としては、酒石酸、フタル酸、4−メチルフタル酸、DL−リンゴ酸、マロン酸、グルタル酸、ジメチルマロン酸、マレイン酸が好ましく、DL−リンゴ酸、マロン酸、グルタル酸、ジメチルマロン酸、マレイン酸がより好ましい。これらは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
有機酸を、処理液の全質量に対して2質量%以上含有することで、顔料及び樹脂粒子の凝集性を向上させることができる。有機酸を、処理液の全質量に対して30質量%以下含有することで、有機酸の不溶解又は沈降を回避することができる。
本開示における処理液は、熱酸発生剤をさらに含むことが好ましい。これによって、耐擦性及び耐ブロッキング性を向上させることができる。
熱酸発生剤としては、耐擦性及び耐ブロッキング性の観点から、スルホン酸エステル、スルホニウム塩、ヨードニウム塩が好ましい。中でもスルホン酸エステルがより好ましい。
スルホン酸エステルとしては、トシル酸シクロヘキシルが好ましい。
スルホニウム塩、ヨードニウム塩としては、式(8)又は式(9)で表わされるものが好ましい。
式(10)中、R27は、それぞれ独立にアルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子を表す。mは0〜5の整数を表す。
式(8)中、Ar1、Ar2及びAr3は、下記式(11)で表される基であることが好ましい。式(9)中のAr4及びAr5は、下記式(12)で表される基であることが好ましい。
本開示における処理液は、スルホン酸基又はスルホン酸塩基を有する有機酸をさらに含むことが好ましい。これによって、耐擦性及び耐ブロッキング性を向上させることができる。
スルホン酸基又はスルホン酸塩基を有する有機酸は、低分子又は高分子でもよい。
スルホン酸基又はスルホン酸塩基を有する有機酸としては、特に制限はないが、p−トルエンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸メチル、p−トルエンスルホン酸ピリジウム塩が好ましい。中でも、耐擦性及び耐ブロッキング性の観点から、p−トルエンスルホン酸ピリジウム塩及びp−トルエンスルホン酸メチルがより好ましく、p−トルエンスルホン酸ピリジウム塩がさらに好ましい。
本開示における処理液は、水を含有する。水の含有量は、特に制限はないが、処理液の全質量に対して、10質量%〜99質量%の範囲が好ましく、より好ましくは50質量%〜90質量%であり、更に好ましくは60質量%〜80質量%である。
本開示における処理液は、含窒素ヘテロ環化合物を含有してもよい。これにより、画像の耐擦性及びインクジェット記録方法で画像を形成する場合の記録媒体の搬送性が向上する。
含窒素ヘテロ環化合物の好ましい態様及び具体例等は、特開2016−145312号公報の記載(段落0068〜0073)と同様である。
本開示における処理液は、アニオン性界面活性剤を含むことができる。
アニオン性界面活性剤の具体例、分子量、好ましい態様等は、特開2016−145312号公報の記載(段落0024〜0038)と同様である。
本開示における処理液は、シリコーン樹脂粒子及びシリカ粒子の少なくとも一方を含有することができる。
シリコーン樹脂粒子及びシリカ粒子の好ましい態様、具体例、市販品等は、特開2016−145312号公報の記載(段落0051〜0060)と同様である。
本開示における処理液は、上記成分以外にその他の添加剤を更に含有することができる。その他の添加剤としては、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、分散安定剤、防錆剤、キレート剤等の公知の添加剤が挙げられる。これらの各種添加剤は、処理液を調製後に直接添加してもよく、処理液の調製時に添加してもよい。
処理液の表面張力は、例えば、界面活性剤を添加することで調整することができる。また処理液の表面張力は、Automatic Surface Tensiometer CBVP-Z(協和界面科学株式会社製)を用い、プレート法により25℃の条件下で測定することができる。
本開示の画像形成方法は、本開示のインクセットを用い、インクセット中の処理液を記録媒体上に付与する処理液付与工程と、付与された処理液の上に、インクセット中のインク組成物を付与するインク付与工程と、を有する。
処理液付与工程は、本開示のインクセットを用い、インクセット中の処理液を記録媒体上に付与する工程である。
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、バー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、後述する。
すなわち、記録媒体上に、インク組成物を付与(打滴)する前に、予めインク組成物中の成分(樹脂粒子及び顔料など)を凝集させるための処理液を付与しておき、記録媒体上に付与された処理液に接触するようにインク組成物を打滴して画像化する。
これにより、インクジェット記録を高速化でき、高速記録しても濃度、解像度の高い画像が得られる。
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。
インク付与工程は、上記付与された処理液上に、本開示のインクセットを用い、付与された処理液の上に、インクセット中のインク組成物を付与する工程である。
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。
なお、インクジェット法により記録を行う際に使用するインクノズル等については特に制限はなく、目的に応じて、適宜選択することができる。
本開示の画像形成方法は、これらのいずれにも適用可能であるが、一般にダミージェットを行なわないライン方式に適用した場合に、吐出精度及び画像の耐擦性の向上効果が大きい。
また本開示の画像形成方法においては、既述のインクセットを用いることで、高速に画像を記録した場合でも、着滴干渉が抑制され、高精細な画像を形成することができる。
ここで「処理液付与工程の後、10秒以内に開始」とは、処理液の付与及び乾燥終了から、最初のインク滴が記録媒体上に着滴するまでの時間が10秒以内であることを意味する。
なお、インク滴の液滴量は、打滴するインク組成物に応じて、インクジェット法における吐出条件を適宜選択することで調整することができる。
本開示においては、処理液付与工程及びインク付与工程によって形成された画像を、50℃以上で加熱して定着させる加熱定着工程を更に設けることが好ましい。加熱定着することにより、記録媒体上の画像の定着が施され、画像の耐擦性がより向上する。
加熱と共に加圧する場合、加圧時における圧力は、表面平滑化の点で、0.1MPa〜3.0MPaの範囲が好ましく、より好ましくは0.1MPa〜1.0MPaの範囲であり、更に好ましくは0.1MPa〜0.5MPaの範囲である。
また、加熱加圧の方法は、特に制限はないが、例えば、熱板を記録媒体の画像形成面に押圧する方法や、一対の加熱加圧ローラ、一対の加熱加圧ベルト、あるいは記録媒体の画像形成面側に配された加熱加圧ベルトとその反対側に配された保持ローラとを備えた加熱加圧装置を用い、対をなすローラ等を通過させる方法など、接触させて加熱定着を行なう方法が好適に挙げられる。
本開示の画像形成方法においては、上記の処理液付与工程およびインク付与工程を経た後、記録媒体の画像が形成された面(以下、「画像形成面」ともいう。)上に、さらに画像形成面を後処理するための塗布液を付与する後処理工程を設けた態様が好ましい。後処理工程は、画像形成面に保護層を形成する工程でもよい。
後処理工程で付与する塗布液としては、水性塗工液又は紫外線(UV)により硬化するUV硬化型塗工液を用いてもよい。中でも、後処理工程後の光沢性に優れる観点から、樹脂粒子、アルカリ成分、及び水を含有する水性塗工液を用いることが好ましい。
水性塗工液に含まれる樹脂粒子としては、記録媒体上で保護層を形成し得る樹脂の粒子が好ましい。このような樹脂としては、アクリル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル−シリコーン樹脂、フッ素樹脂などが好ましい。中でも特に、(メタ)アクリル酸と、(メタ)アクリル酸エステルと、(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリル酸エステルと共重合可能なモノマー成分と、を共重合させて得られるアクリル樹脂が好ましい。また、樹脂粒子は、ワックス成分を含有してもよい。
樹脂粒子の樹脂の最低造膜温度(MFT)は、50℃以下が好ましく、35℃以下がより好ましい。樹脂粒子の樹脂の最低造膜温度(MFT)が50℃以下であると、短時間で成膜できる。
樹脂粒子の平均粒子径は、50nm〜300nmが好ましい。なお、樹脂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子径を測定することにより求められるものである。
水性塗工液における樹脂粒子の含有量は、水性塗工液の全質量に対し、固形分で1質量%〜50質量%が好ましく、20質量%〜40質量%がより好ましい。
水性塗工液に含まれるアルカリ成分としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、アンモニア、及びモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、ジメチルアミノエタノール、N−メチルエタノールアミン、N−エチルエタノールアミン、エチレンジアミンなどの有機アミン化合物が好適に挙げられる。
水性塗工液にアルカリ成分を添加することで、水性塗工液に含まれる樹脂粒子と処理液中の凝集性化合物との相互作用による水性塗工液の増粘を防止することができ、レベリング性を維持できる。そのため、平滑な保護層の形成が可能になる。これにより、画像が形成された面(画像形成面)の光沢が向上する。
水性塗工液におけるアルカリ成分の含有量は、水性塗工液の全質量に対し、固形分で1質量%〜20質量%が好ましく、1質量%〜10質量%がより好ましい。含有量が1質量%以上であると、光沢品質を大きく改善できる。含有量が20質量%以下であると、塗布膜の耐摩耗性を良好に維持できる。
水性塗工液中の水の含有量は、特に制限はないが、水性塗工液の全質量に対して、10質量%〜99質量%の範囲が好ましく、より好ましくは50質量%〜90質量%であり、更に好ましくは60質量%〜80質量%である。
水性塗工液は、上記成分以外に、その他の添加剤を更に含有することができる。その他の添加剤としては、例えば、界面活性剤、褪色防止剤、乳化安定剤、浸透促進剤、紫外線吸収剤、防腐剤、防黴剤、pH調整剤、消泡剤、粘度調整剤、分散安定剤、防錆剤、キレート剤等の公知の添加剤が挙げられる。
市販の水性塗工液としては、例えば、HYDLITH2012R−1、HYDLITH2200、HYDLITH2025、HYDLITH2024E、HYDLITH2022、HYDLITH2019(いずれもDIC社製)、ディックセーフC−1151、ディックセーフC−1160(いずれもDIC社製)、アクアパックワニスF22、F58、F68、S−CL(いずれもT&K TOKA社製)、リソユニティグロスワニス(東洋インキ社製)などを用いることができる。
水性塗工液の表面張力は、例えば、界面活性剤を添加することで調整することができる。また、水性塗工液の表面張力は、Automatic Surface Tensiometer CBVP−Z(協和界面科学社製)を用い、プレート法により25℃の条件下で測定される値である。
加熱手段としては、加熱されたローラ又はドラムヒーター等が好適に用いられる。加熱手段により熱定着する場合は、画像表面にロールヒーター、ドラムヒーターの平滑部を接触させることができる。加熱温度としては、水性塗工液に含まれる樹脂粒子の軟化点以上が好ましい。しかし、画像品質、安全性及び経済性を考慮すると、100〜150℃に加熱された定着ローラが好ましい。
本開示の画像形成方法では、上述のとおり、記録媒体上に処理液が付与された後、処理液を付与した面に画像が形成される。
記録媒体としては、特に制限はなく、例えば、塗工紙等の紙記録媒体、合成紙、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等のポリマー記録媒体などが挙げられる。
下記スキームにしたがって、以下に示すようにしてポリマー分散剤P−1を合成し、攪拌機、冷却管を備えた1000mlの三口フラスコにメチルエチルケトン88gを加えて窒素雰囲気下で72℃に加熱し、ここにメチルエチルケトン50gにジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート0.85g、ベンジルメタクリレート60g、メタクリル酸10g、及びメチルメタクリレート30gを溶解した溶液を3時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに1時間反応させた後、メチルエチルケトン2gにジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート0.42gを溶解した溶液を加え、78℃に昇温して4時間加熱した。得られた反応溶液は大過剰量のヘキサンに2回再沈殿し、析出した樹脂を乾燥し、ポリマー分散剤P−1を96g得た。なお、上記に示したポリマー分散剤P−1の各構成単位の数字は質量比を表す。
得られた樹脂の組成は、プロトン核磁気共鳴分光法(1H−NMR)で確認し、GPCより求めた重量平均分子量(Mw)は44,600であった。さらに、JIS規格(JISK0070:1992)に記載の方法により酸価を求めたところ、65.2mgKOH/gであった。
(シアン分散物の調製)
シアン顔料であるピグメント・ブルー15:3(フタロシアニンブル−A220、大日精化株式会社製)10部と、ポリマー分散剤P−1を5部と、メチルエチルケトン42部と、1×103mol/L水酸化ナトリウム水溶液5.5部と、イオン交換水87.2部と、を混合し、ビーズミルにより0.1mmφジルコニアビーズを用いて2時間〜6時間分散した。
得られた分散物を減圧下、55℃でメチルエチルケトンを除去し、更に一部の水を除去した後、更に、高速遠心冷却機7550(株式会社久保田製作所製)を用いて、50ml遠心管を使用し、8000rpmで30分間遠心処理を行なった。延伸処理後、沈殿物以外の上澄み液を回収した。その後、吸光度スペクトルから顔料濃度を求め、顔料濃度が10.2質量%の樹脂被覆顔料粒子(ポリマー分散剤で被覆された顔料)の分散物(シアン分散物C)を得た。得られたシアン分散物Cの樹脂被覆顔料粒子の平均粒子径は105nmであった。
なお、平均粒子径は、ナノトラック粒度分布測定装置UPA−EX150(日機装(株)製)を用いて、動的光散乱法により測定した。
シアン分散物の調製において、ピグメント・ブルー15:3(フタロシアニンブル−A220、大日精化株式会社製)の代わりに、マゼンタ顔料であるピグメント・レッド122を用いた以外はシアン分散物の調製と同様にして、樹脂被覆顔料粒子(ポリマー分散剤で被覆された顔料)の分散物(マゼンタ分散物M)を調製した。得られたマゼンタ分散物Mの樹脂被覆顔料粒子の平均粒子径は85nmであった。なお、平均粒子径は既述の方法で測定した。
シアン分散物の調製において、ピグメント・ブルー15:3(フタロシアニンブル−A220、大日精化株式会社製)の代わりに、イエロー顔料であるピグメントイエロー74を用いた以外は、同様の方法で樹脂被覆顔料粒子(ポリマー分散剤で被覆された顔料)の分散物(イエロー分散物Y)を調製した。得られたイエロー分散物Yの樹脂被覆顔料粒子の平均粒子径は82nmであった。なお、平均粒子径は既述の方法で測定した。
シアン分散物の調製において、ピグメント・ブルー15:3(フタロシアニンブル−A220、大日精化株式会社製)の代わりに、ブラック顔料であるカーボンブラック(NIPEX160−IQ、デグッサ社製)を用いた以外は、同様の方法で樹脂被覆顔料粒子(ポリマー分散剤で被覆された顔料)の分散物(ブラック分散物K)を調製した。得られたブラック分散物Kの樹脂被覆顔料粒子の平均粒子径は130nmであった。なお、平均粒子径は既述の方法で測定した。
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。反応容器内温度を75℃に保ちながら、フェノキシエチルアクリレート180.0g、メチルメタクリレート162.0g、アクリル酸18.0g、メチルエチルケトン72g、及び「V−601」(和光純薬工業(株)製、重合開始剤)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、メチルエチルケトン36.0gからなる溶液を加え、75℃で2時間攪拌後、さらに「V−601」0.72g、イソプロパノール36.0gからなる溶液を加え、75℃で2時間攪拌した後、85℃に昇温して、さらに2時間攪拌を続けた。これより、共重合体の重合溶液を得た。得られた共重合体の重量平均分子量(Mw)は64,000はであり、酸価は38.9mgKOH/gであった。酸価及び重量平均分子量は、既述の方法で測定した。
次に、重合溶液668.3gを秤量し、イソプロパノール388.3g、1mol/L 水酸化ナトリウム水溶液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、水分散化せしめた。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、蒸留水を合計で913.7g留去し、固形分濃度28.0質量%の樹脂粒子(B−01)の水分散物(エマルジョン)を得た。なお、下記に示した化合物例(B−01)の各構成単位の数字は質量比を表す。以下、各構造式に関しても同様である。
上記で得られた各顔料分散物(シアン分散物C、マゼンタ分散物M、イエロー分散物Y又はブラック分散物K)及び樹脂粒子B−01を用い、下記表1に示すインク組成となるように各成分を混合し、各インク組成物(マゼンタインク組成物M1、ブラックインク組成物K1、シアンインク組成物C1又はイエローインク組成物Y1)をそれぞれ調製した。100質量%となるように調整して水を加えた。
調製した各インク組成物をプラスチック製ディスポーサブルシリンジにて、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)5μmフィルター(ミリポア社製Millex SV、直径25mm)で濾過してインク1(マゼンタインクM1、ブラックインクK1、シアンインクC1、イエローインクY1)とした。
・オルフィンE1010…日信化学工業(株)製のノニオン性界面活性剤
インク1に、エポクロスWS−700(株式会社日本触媒製、オキサゾリン化合物)を1質量%(インク100mLに対するオキサゾリン基の含有量:3.5×10−3mol)となるように加え、全体の質量が100質量%となるように調整して水を加えた。
<インク3の作製>
インク1に、エポクロスK−2010E(株式会社日本触媒製、オキサゾリン化合物)を1質量%(インク100mLに対するオキサゾリン基の含有量:1.4×10−3mol)となるように加え、全体の質量が100質量%となるように調整して水を加えた。
<インク4の作製>
インク1に、化合物(5)(オキサゾリン化合物)を1質量%(インク100mLに対するオキサゾリン基の含有量:8.8×10−3mol)となるように加え、全体の質量が100質量%となるように調整して水を加えた。
<インク5の作製>
インク1に、化合物(6)(オキサゾリン化合物)を1質量%(インク100mLに対するオキサゾリン基の含有量:9.3×10−3mol)となるように加え、全体の質量が100質量%となるように調整して水を加えた。
インク1に、化合物(7)(オキサゾリン化合物)を1質量%(インク100mLに対するオキサゾリン基の含有量:3.2×10−3mol)となるように加え、全体の質量が100質量%となるように調整して水を加えた。
インク1に、FCA−677(ナガセケムテック株式会社製、エポキシ基含有化合物)を1質量%となるように加え、全体の質量が100質量%となるように調整して水を加えた。
<インク8の作製>
インク1に、BI−220(Baxenden社製、ブロックイソシアネート)を1質量%となるように加え、全体の質量が100質量%となるように調整して水を加えた。
<インク9の作製>
インク1に、エポクロスWS−700(株式会社日本触媒製、オキサゾリン化合物)を1質量%となるように加え、全体の質量が100質量%となるように調整して水を加えた。さらに、1mol/lの塩酸を滴量添加し、インクのpHが7.0となるように調整した。
<インク10の作製>
インク1に、エポクロスWS−700(株式会社日本触媒製、オキサゾリン化合物)を1質量%となるように加え、全体の質量が100質量%となるように調整して水を加えた。さらに、1mol/lの塩酸を滴量添加し、インクのpHが6.2となるように調整した。
下記表3の各成分を混合し、処理液1〜4を作製した。全体の質量が100質量%となるように調整して水を加えた。
<インクセット>
上記インク1と、処理液1と、を組み合わせたインクセットを準備した。
(株)リコー製のGELJET(登録商標)GX5000プリンターヘッドを用意した。
このプリンターヘッドは、96本のノズルが並ぶラインヘッドである。
このプリンターヘッドを、インクジェット記録装置に固定配置した。
このときの配置は、インクジェット装置のステージの移動方向と同一平面上で直交する方向に対し、96本のノズルが並ぶ方向が75.7°傾斜する配置とした。
記録媒体として、OKトップコート(王子製紙(株)製)を準備し、下記の処理液付与工程、インク付与工程、及び乾燥工程を順次行い、記録媒体上に画像を形成(記録)した。
記録媒体としてのOKトップコートをインクジェット記録装置のステージ上に固定し、次いで記録媒体が固定されたステージを直線方向に500mm/秒で定速移動させながら、記録媒体に処理液をワイヤーバーコーターで約1.5g/m2となるように付与した。
処理液の付与が終了した箇所において、この箇所への処理液の付与終了時から1.5秒後に、ドライヤを用いて50℃の条件で処理液の乾燥を開始し、処理液の付与終了時から3.5秒後に乾燥を終了した。このときの乾燥時間は2秒となる。
処理液の乾燥が終了した記録媒体を、ステージ速度50mm/秒で定速移動させながら、記録媒体の処理液が付与された面に対し、上記プリンターヘッドから上記で調製されたブラックインクをライン方式で吐出し、100mm×150mmの40%網点画像を記録した。ブラックインクの吐出は、処理液の乾燥終了から2秒以内に開始した。
ブラックインクの吐出条件は、インク液滴量3.5pL、吐出周波数24kHz、解像度1200dpi×1200dpi(dot per inch)とした。
また、ブラックインクとしては、脱気フィルターを通して脱気し、30℃に温調したものを用いた。
上記処理液付与工程及び上記インク付与工程によって形成された画像を、ホットプレート(HOT PLATE、アズワン株式会社製)を用いて、50℃で2〜10秒間加熱し、画像を定着させた。
<インクセット>
上記インク1〜インク10と、処理液1〜処理液4と、を下記の表6に示すように組み合わせたインクセットを準備し、上記加熱定着工程における加熱温度を下記の表6の温度に設定した以外は比較例1と同様にして画像を形成した。
上記<画像形成>(乾燥工程を含む)において、40%網点画像ではなく黒色の100%ベタ画像を形成したこと以外は同様にして、記録画像として100%ベタ画像を形成した。
乾燥後の100%ベタ画像(以下、「記録画像」ともいう)上に、記録していない記録媒体(記録に用いたものと同じ記録媒体)を重ね、荷重5kg/m2をかけて500往復擦る操作を行った。
この操作の後、記録画像についた傷と、上記記録していない記録媒体へのインクの転写度合いと、を目視で観察し、下記の評価基準に従って、画像の耐擦性を評価した。結果を表6に記載した。
6点:記録画像に傷が認められず、また記録していない記録媒体へのインクの転写も全くなく、画像の耐擦性が非常に優れている。
5点:記録画像に傷はほとんど認められないが、記録していない記録媒体へのインクの転写がごく僅かに認められる。画像の耐擦性が優れている。
4点:記録画像に傷はほとんど認められないが、記録していない記録媒体へのインクの転写が僅かに認められる。画像の耐擦性は実用上問題無いレベルである。
3点:記録画像に傷が僅かに認められ、記録していない記録媒体へのインクの転写も僅かに認められるが、画像の耐擦性は実用上許容範囲内である。
2点:記録画像の傷が認められ、かつ、記録していない記録媒体へのインクの転写もはっきり見られ、画像の耐擦性が実用上の許容範囲外である。
1点:記録画像の傷が顕著であり、かつ、記録していない記録媒体へのインクの転写も顕著であり、画像の耐擦性が極めて悪い。
印刷物(画像が形成された記録媒体)の断裁加工時にかかる圧力によるブロッキング(即ち、画像同士の接着)を想定し、以下の耐ブロッキング性評価を行った。
まず、上記<画像形成>(乾燥工程を含む)において、40%網点画像ではなく黒色の100%ベタ画像を形成したこと以外は同様にして、記録画像として100%ベタ画像を形成した。
次に、記録画像が形成された記録媒体を2cm×2cmのサイズに裁断し、評価サンプルとした。この評価サンプルは2枚作製した。
次に、2枚の評価サンプルを、記録画像同士が接するように重ね合わせ、次いで、2枚の評価サンプルが互いに押し付けられる方向の1000Nの荷重を10秒間加え、次いで評価サンプル同士を剥がした。
次に、2枚の評価サンプルの各々の記録画像を観察し、記録画像同士が接着した跡の有無及び上記接着した跡の程度を目視で観察し、下記評価基準に従って画像の耐ブロッキング性を評価した。結果を表6に記載した。
6点:記録画像同士が接着した跡が見られず、画像の耐ブロッキング性に非常に優れている。
5点:記録画像の全面積に対して0%超3%未満の範囲に、記録画像同士が接着した跡が見られるが、画像の耐ブロッキング性は実用上問題ないレベルである。
4点:記録画像の全面積に対して3%以上5%未満の範囲に、記録画像同士が接着した跡が見られるが、画像の耐ブロッキング性は実用上問題ないレベルである。
3点:記録画像の全面積に対して5%以上10%未満の範囲に、記録画像同士が接着した跡が見られるが、画像の耐ブロッキング性は実用上の許容範囲内である。
2点:記録画像の全面積に対して10%以上50%未満の範囲に、記録画像同士が接着した跡が見られ、画像の耐ブロッキング性が実用上の許容範囲外である。
1点:記録画像の全面積に対して50%以上の範囲に、記録画像同士が接着した跡が見られ、画像の耐ブロッキング性が極めて悪い。
インク調合後、25℃下で1時間静置したインクの粘度、及び、インク調合後密封した状態で50℃、24時間の条件下、保存したインクの粘度を測定した。インク粘度はVISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用いて、30℃、100rpmの条件で測定した。結果を下記表4に示す。
なお、密封した状態とは、内容物を容器内に封入した状態であって、内容物を50℃、24時間の条件で加熱した場合の、内容物の質量の減少量が1質量%未満である状態を指す。
インク調合後1時間静置したインク1〜10の粘度と、インク調合後密封した状態で50℃、24時間の条件下、保存したインク1〜10の粘度と、の差分(Δ粘度)について以下の基準で評価した。
A:Δ粘度が0.3mPa・s未満であった。
B:Δ粘度が0.3mPa・s以上0.5mPa・s以下であった。
C:Δ粘度が0.5mPa・sを超える範囲であった。
インク100gに有機酸としてマロン酸を0.2g添加(即ち、インク全質量に対して、0.2質量%)した混合物を、マロン酸の添加時点から、25℃下1時間静置した後の混合物の粘度η1、及び、マロン酸(有機酸)を添加した混合物を密封した状態で50℃、24時間の条件下、保存した後の混合物の粘度η2を測定した。そして、粘度η2から粘度η1を減算して粘度の増加量(Δ粘度)を求めた。
混合物の粘度は既述のインク粘度の場合と同様の方法により測定した。結果を下記表5に示す。
なお、表5中のΔ粘度はインクにマロン酸(有機酸)を0.2g添加した混合物を、マロン酸の添加時点から、25℃下1時間静置した後の混合物の粘度から、マロン酸を添加した混合物を密封した状態で50℃、24時間の条件下、保存した後の混合物の粘度への増加量を指す。
・WS−700:エポクロスWS−700(株式会社日本触媒製、水溶性樹脂であるオキサゾリン化合物)
・K−2010E:エポクロスK−2010E(株式会社日本触媒製、水分散性樹脂であるオキサゾリン化合物)
・FCA−677:FCA−677(ナガセケムテックス株式会社製、エポキシ基含有高分子)
・BI−220:BI−220(バクセンデン社製、ブロックイソシアネート)
実施例1〜12の中でも、高分子量のオキサゾリン化合物を用いた実施例1及び2は、低分子量のオキサゾリン化合物を用いた実施例3及び4と比較して、より耐擦性に優れていた。また、スルホン酸基又はスルホン酸塩基を有する化合物を含む実施例9及び10は、耐擦性、耐ブロッキング性及びインクの経時安定性が顕著に優れていた。
また、熱酸発生剤を含む実施例11及び12も、耐擦性、耐ブロッキング性及びインクの経時安定性が顕著に優れていた。
加熱温度が低い実施例6については、同じく加熱温度が低い比較例5と比べて耐擦性及び耐ブロッキング性に優れていた。また、加熱温度が高い実施例7及び8と比較例6及び7を比較すると、実施例7及び8が耐擦性及び耐ブロッキング性に優れていた。
一方、オキサゾリン化合物を含まない比較例1、及び処理液に有機酸を含まない比較例2は、耐擦性、耐ブロッキング性に劣っていた。また、オキサゾリン化合物の代わりにエポキシ基含有化合物を含む比較例3はインクの経時安定性に劣っていた。
オキサゾリン化合物を含む実施例7及び8と、オキサゾリン化合物を含まない比較例6及び7についてみると、同じ温度で加熱した実施例7と比較例6、実施例8と比較例7は、耐擦性及び耐ブロッキング性の点で、実施例7及び8が優れていた。
また、インクのpHが7.5未満である比較例8及び9は、インクのpHが7.5以上である実施例1と比較してインクの経時安定性が劣っていた。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書に参照により取り込まれる。
Claims (10)
- 顔料と、オキサゾリン基を有する化合物と、水と、を含み、pHが7.5以上であるインク組成物と、
有機酸と、水と、を含み、pHが5以下である処理液と、
を有するインクセット。 - 前記インク組成物を密封した状態で50℃、24時間の条件で加熱した場合に、前記インク組成物の粘度の変動が0.5mPa・s以下であり、かつ、インク組成物の全質量に対して有機酸を0.01質量%〜15質量%で混合した混合物を、密封した状態で50℃、24時間の条件で加熱した場合に、前記混合物の粘度の増加量が0.5mPa・s以上である請求項1に記載のインクセット。
- 前記処理液が、処理液の全質量に対して有機酸を2質量%以上含有する請求項1又は請求項2に記載のインクセット。
- 前記処理液が、更にスルホン酸基又はスルホン酸塩基を有する化合物を含有する請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のインクセット。
- 前記処理液が、更に熱酸発生剤を含有する請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のインクセット。
- 前記オキサゾリン基を有する化合物が、水溶性樹脂又は水分散性樹脂である請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のインクセット。
- 100mLの前記インク組成物に対する、前記オキサゾリン基の含有量が、1.0×10−7mol〜1.0molである請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のインクセット。
- 前記顔料が、少なくとも一部がポリマー分散剤により被覆されている樹脂被覆顔料である請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のインクセット。
- 請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載のインクセットを用い、
前記インクセット中の処理液を記録媒体上に付与する処理液付与工程と、
前記付与された処理液の上に、前記インクセット中のインク組成物を付与するインク付与工程と、
を有する画像形成方法。 - 前記処理液付与工程及び前記インク付与工程によって形成された画像を、50℃以上で加熱して定着させる加熱定着工程を有する請求項9に記載の画像形成方法。
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