JP7300081B2 - インク、インク収容容器、記録方法、記録装置、及びインクの製造方法 - Google Patents

インク、インク収容容器、記録方法、記録装置、及びインクの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、インク、インク収容容器、記録方法、記録装置、及びインクの製造方法に関する。
インクジェット記録方式は、他の記録方式に比べてプロセスが簡単で、フルカラー化が容易であり、簡略な装置構成であっても、高解像度の画像が得られるという利点を有するため、パーソナルから、オフィス、商用印刷、又は工業印刷などの用途で普及している。インクジェット記録用のインクとして、従来、色材として水溶性の染料を含む染料インクが主に用いられていたが、近年では、耐水性及び耐光性に優れる、水不溶性の顔料を含む顔料インクの開発も進められている。
色材として顔料を用いる場合、顔料をインクビヒクル中に均一に安定的に分散させる分散性を始めとして、70℃以下の高温下で長期間の保存に対応した保存安定性や、インクヘッドの吐出ノズルで顔料が固化しないで安定的にインクが吐出する吐出安定性が、重要な課題となる。
また、オフィス用途から、商用印刷や工業印刷への普及に伴い、印刷物の高い生産性が要求されるようになり、高速印字と同時に高速乾燥が重要な課題となっている。高速乾燥を実現させるためには、乾燥装置の工夫により乾燥効率を上げるか、あるいは同じ乾燥効率の装置を用いる場合は、乾燥温度を100℃以上まで上げる必要がある。しかし、乾燥温度を上げることにより、インクヘッドから吐出した紙面上のインク滴中の顔料分散が破壊され、顔料が凝集偏在化して、画像濃度の著しい低下が発生する。
初期分散性、保存安定性、吐出安定性、に優れた顔料分散体として、特許文献1には、カルボキシ基含有モノマー由来の構成単位と、ノニオン性モノマー由来の構成単位を含有する水不溶性ポリマーからなり、水不溶性多官能エポキシ化合物と反応させて得られる架橋構造を有する、ある特定の架橋条件を満たした水系顔料分散体が提案されている。
また、特許文献2では、カルボキシ基を有し、酸価が200mg/kg以上320mg/kg以下の水不溶性ポリマーと、水不溶性多官能性エポキシ化合物とを反応させて得られる、ある特定の架橋条件を満たした水系顔料分散体が提案されている。
保存安定性、及び吐出安定性を改良するための提案はあるが、高温乾燥による画像濃度の低下防止を満たす手段がないという課題がある。
上記課題は、次の<1>の発明によって解決される。
<1>水、顔料、及びポリマーを含有し、該ポリマーが下記式(1)で表される構造単位を有するインク。
Figure 0007300081000001
(式中、R1は少なくとも炭素と水素からなる有機基である。)
本発明のインクによると、高温乾燥による画像濃度の低下防止を改良することができるという効果を奏する。
図1は、記録装置の一例を示す斜視説明図である。 図2は、メインタンクの斜視説明図である。
以下、本発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
以下、上記本発明<1>について詳しく説明するが、その実施の形態には次の<2>~<9>も含まれるので、これらについても併せて説明する。
<2>前記式(1)におけるR1が、下記式(2)で表わされる構造単位を有する前記<1>に記載のインク。
Figure 0007300081000002
(式中、L1は-O-、-CO-、-OC(=O)-(ナフタレン側)、又は-NHCO-(ナフタレン側)である。)
<3>前記式(1)におけるR1が、下記式(3)で表わされる構造単位を有する前記<1>に記載のインク。
Figure 0007300081000003
(式中、L2は炭素数が2~18個のアルキレン基、R2は水素原子又はメチル基である。)
<4>前記<1>~<3>の何れかに記載のインクを収容したインク収容容器。
<5>前記<1>~<3>の何れかに記載のインクを、記録媒体上に吐出し画像を形成する記録方法。
<6>前記<1>~<3>の何れかに記載のインクを収容するインク収容容器と、前記インク収容容器に収容されているインクを、記録媒体上に吐出する吐出手段とを備える記録装置。
<7>水、顔料、及び下記式(1)で表される構造単位を有するポリマーを含有するインクの製造方法において、水、下記式(4)で表される化合物、下記式(5)で表される化合物、及び顔料を混合し、下記式(4)で表される化合物と下記式(5)で表される化合物とを反応させる工程を含むインクの製造方法。
Figure 0007300081000004
(式中、R1は少なくとも炭素と水素からなる有機基である。)
Figure 0007300081000005
(式中、R2はメチル基又はエチル基である。)
Figure 0007300081000006
(式中、R1は少なくとも炭素と水素からなる有機基である。)
<8>前記式(5)で表される化合物に対して、前記式(4)で表される化合物を、1~40質量%反応させる前記<7>に記載のインクの製造方法。
<9>前記式(5)で表される化合物に対して、前記式(4)で表される化合物を、5~20質量%反応させる前記<7>に記載のインクの製造方法。
<<インク>>
本発明のインクは、水、顔料、ポリマー、必要に応じて、有機溶剤、添加剤等のその他の成分を含有し、ポリマーは、下記式(1)で表される構造単位を有する。式(1)において、R1は少なくとも炭素と水素からなる有機基である。
Figure 0007300081000007
<ポリマー>
式(1)で表される構造単位を有するポリマーにおいて、有機基R1は、連結基-(O-Si-O)-を介して枝状に複数連結することができるため、熱に対する有機基R1の流動性が低下する。すなわち、顔料近傍に存在する式(1)で表される構造単位を有するポリマーは、高温乾燥時の熱による安定性(耐熱性)が高いため、顔料同士の凝集が阻止され、画像濃度の低下が防止される。
インクにおける前記ポリマーの含有量は、好ましくは0.1~10質量%であり、より好ましくは0.5~5質量%である。
式(1)で表される構造単位を有するポリマーは、少なくとも式(4)で表される化合物と式(5)で表される化合物から合成されることが好ましい。式(4)において、R2はメチル基又はエチル基であり、式(5)においてR1は少なくとも炭素と水素からなる有機基である。
Figure 0007300081000008
Figure 0007300081000009
すなわち、式(1)の構造単位を有するポリマーは、式(4)で表される化合物のアルコキシシラン部分が水を加えることによって加水分解して、シラノールを形成した後、そのシラノール同士が縮合して、式(1)のポリシロキサン部が形成され、且つ式(4)で表される化合物のグリシジル基が、式(5)で表されるカルボン酸と反応して、式(1)のエステル部が形成される。
式(1)及び式(5)におけるR1は、顔料に吸着し、且つ顔料を水に分散させる機能を有する、少なくとも炭素と水素からなる有機基であれば、限定されない。式(5)で表される化合物として、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、マレイン酸モノメチル、イタコン酸、イタコン酸モノメチル、又はフマル酸からなる重合体又は共重合体が挙げられる。その共重合成分のモノマーとして、α-メチルスチレン、4-t-ブチルスチレン、4-クロロメチルスチレン等の芳香族環を有する不飽和エチレンモノマー;
1-ヘプテン、3,3-ジメチル-1-ペンテン、4,4-ジメチル-1-ペンテン、3-メチル-1-ヘキセン、4-メチル-1-ヘキセン、5-メチル-1-ヘキセン、1-オクテン、3,3-ジメチル-1-ヘキセン、3,4-ジメチル-1-ヘキセン、4,4-ジメチル-1-ヘキセン、1-ノネン、3,5,5-トリメチル-1-ヘキセン、1-デセン、1-ウンデセン、1-ドデセン、1-トリデセン、1-テトラデセン、1-ペンタデセン、1-ヘキサデセン、1-ヘプタデセン、1-オクタデセン、1-ノナデセン、1-エイコセン、及び1-ドコセン等のアルキル基を持つ不飽和エチレンモノマー;
4-スチレンスルホン酸、及び2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸等のアニオン性不飽和エチレンモノマー;
(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、ジエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N-ビニルホルムアミド、N-ビニルアセトアミド、N-ビニルピロリドン、アクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、N-t-ブチルアクリルアミド、N-オクチルアクリルアミド、及びN-t-オクチルアクリルアミド等の非イオン性不飽和エチレンモノマー
などが例示される。
また、式(1)及び式(5)におけるR1は、顔料分散性の点で、式(2)で表される構造単位を有することが好ましい。式中、L1は-O-、-CO-、-OC(=O)-(ナフタレン側)、又は-NHCO-(ナフタレン側)である。式(2)におけるナフチル基は、顔料とのπ-πスタッキングにより顔料に吸着しやすくなり、顔料分散を容易にする。
Figure 0007300081000010
さらに、式(1)及び式(5)におけるR1は、保存安定性の点から、式(3)で表される構造単位を有することが好ましい。式中、L2は炭素数が2~18個のアルキレン基、R2は水素原子又はメチル基である。顔料に吸着するナフチル基が、主鎖からエステル基、ウレタン基、及びアルキル基を介して末端に存在することにより、顔料がビヒクル中でより安定に存在しやすくなり、より高い保存安定性を発現する。
Figure 0007300081000011
式(4)で表される化合物は、式(5)で表される化合物に架橋構造を付与する機能を有し、式(1)で表される構造単位を有するポリマーを形成する。よって、式(4)で表される化合物は、式(5)で表される化合物に対して多く用いる程、式(1)で表される構造単位を有するポリマーの架橋密度を高くすることができる。物理的な力で印刷物が破壊されないように、インク滴は紙面上に到達した後、乾燥過程を経ながら、インク滴中の顔料が紙面に融着し、且つ顔料同士が融着する必要がある。式(1)で表される構造単位を有するポリマーの架橋密度が低いと、顔料と紙面の、及び顔料と顔料の融着力は高くなるが、物理的な力による耐性の点で十分ではなく、また架橋密度が高くなり過ぎると、顔料と紙面の、及び顔料と顔料の融着力が低下するため、この場合も物理的な力による耐性の点で十分ではない。よって、式(4)で表される化合物は、式(5)で表される化合物に対して、1~40質量%であることが好ましい。より好ましくは、5~20質量%である。
また、本発明のインクは、式(5)で表される化合物を水に溶解するには十分な量の無機塩基、及び/又は有機塩基を溶解したアルカリ水溶液に、式(5)で表される化合物を加え、溶解した後、式(4)で表される化合物及び必要に応じてその他の成分を加え、攪拌する。溶解後、顔料を加え12時間以上攪拌する。この過程で、式(5)で表される化合物が顔料に吸着して、顔料がプレ分散されると同時に、式(4)で表される化合物のアルコキシシロキサン部が、シラノールに加水分解し、次いでシラノール同士が縮合してポリシロキサンを形成する。
次に、得られたプレ分散体を、ボールミル、ビーズミル、振動ミル、ペイントシェイカー、又は超音波分散機などを用いて、所望の粒径になるまで分散する。
次いで、得られた分散体を分散機から取り出し、場合によっては上記と同様の無機塩基、及び/又は有機塩基などを加え、攪拌しながら加熱する。この過程で、式(5)で表される化合物のカルボン酸が式(4)で表される化合物のグリシジル基と反応して架橋構造を形成する。
水、式(4)で表される化合物、式(5)で表される化合物、及び顔料を混合した後に、式(4)で表される化合物を式(5)で表される化合物を反応させ、式(1)で表される構造単位を有するポリマーを形成することにより、顔料の分散性が良くなる。
無機塩基として、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、及び水酸化リチウム等が例示される。
有機塩基として、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウムイオン、テトラブチルアミン、テトラペンチルアミン、テトラヘキシルアミン、トリエチルメチルアミン、トリブチルメチルアミン、トリオクチルメチルアミン、2-ヒドロキシエチルトリメチルアミン、トリス(2-ヒドロキシエチル)メチルアミン、プロピルトリメチルアミン、ヘキシルトリメチルアミン、オクチルトリメチルアミン、ノニルトリメチルアミン、デシルトリメチルアアミン、ドデシルトリメチルアミン、テトラデシルトリメチルアアミン、ヘキサデシルトリメチルアミン、オクタデシルトリメチルアミン、ジドデシルジメチルアミン、ジテトラデシルジメチルアミン、ジヘキサデシルジメチルアミン、ジオクタデシルジメチルアミン、エチルヘキサデシルジメチルアミン、アンモニアq、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、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、メチルエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、モノプロパノールアミン、ジプロパノールアミン、トリプロパノールアミン、イソプロパノールアミン、モルホリン、N-メチルモルホリン、N-メチル-2-ピロリドン、2-ピロリドン等が例示される。
<顔料>
本発明のインクに用いる顔料としては、ブラック顔料、イエロー顔料、マゼンタ顔料、シアン顔料、白色顔料、緑色顔料、橙色顔料、金色や銀色などの光沢色顔料やメタリック顔料などが例示される。また、これらと染料を併用してもよい。
無機顔料としては、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、クロムイエローに加え、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カーボンブラックが例示される。
有機顔料としては、アゾ顔料、多環式顔料(例えば、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、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、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料など)、染料キレート(例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレートなど)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラックなどが例示される。これらの顔料のうち、溶媒と親和性の良いものが好ましい。その他、顔料として、樹脂中空粒子、無機中空粒子を使用してもよい。
ブラック顔料としては、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7)類;銅、鉄(C.I.ピグメントブラック11)、酸化チタン等の金属類;アニリンブラック(C.I.ピグメントブラック1)等の有機顔料が例示される。
カラーの顔料としては、C.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、17、24、34、35、37、42(黄色酸化鉄)、53、55、74、81、83、95、97、98、100、101、104、108、109、110、117、120、138、150、153、155、180、185、213、C.I.ピグメントオレンジ5、13、16、17、36、43、51、C.I.ピグメントレッド1、2、3、5、17、22、23、31、38、48:2、48:2(パーマネントレッド2B(Ca))、48:3、48:4、49:1、52:2、53:1、57:1(ブリリアントカーミン6B)、60:1、63:1、63:2、64:1、81、83、88、101(べんがら)、104、105、106、108(カドミウムレッド)、112、114、122(キナクリドンマゼンタ)、123、146、149、166、168、170、172、177、178、179、184、185、190、193、202、207、208、209、213、219、224、254、264、C.I.ピグメントバイオレット1(ローダミンレーキ)、3、5:1、16、19、23、38、C.I.ピグメントブルー1、2、15(フタロシアニンブルー)、15:1、15:2、15:3、15:4(フタロシアニンブルー)、16、17:1、56、60、63、C.I.ピグメントグリーン1、4、7、8、10、17、18、36等が例示される。
染料としては、特に限定されることなく、酸性染料、直接染料、反応性染料、及び塩基性染料が使用可能である。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
染料として、C.I.アシッドイエロー17,23,42,44,79,142、C.I.アシッドレッド52,80,82,249,254,289、C.I.アシッドブルー9,45,249、C.I.アシッドブラック1,2,24,94、C.I.フードブラック1,2、C.I.ダイレクトイエロー1,12,24,33,50,55,58,86,132,142,144,173、C.I.ダイレクトレッド1,4,9,80,81,225,227、C.I.ダイレクトブルー1,2,15,71,86,87,98,165,199,202、C.I.ダイレクドブラック19,38,51,71,154,168,171,195、C.I.リアクティブレッド14,32,55,79,249、C.I.リアクティブブラック 3,4,35等が例示される。
インク中の顔料の含有量は、画像濃度の向上、良好な定着性や吐出安定性の点から、インクの総量に対し、0.1質量%以上15質量%以下が好ましく、より好ましくは1質量%以上10質量%以下である。
<顔料分散体>
顔料に、水や有機溶剤などの材料を混合してインクを得ることが可能である。また、顔料と、その他水や分散剤などを混合して顔料分散体としたものに、水や有機溶剤などの材料を混合してインクを製造することも可能である。
顔料分散体は、水、顔料、顔料分散剤、必要に応じてその他の成分を混合、分散し、粒径を調整して得られる。分散は分散機を用いると良い。
顔料分散体における顔料の粒径については特に制限はないが、顔料の分散安定性が良好となり、吐出安定性、画像濃度などの画像品質も高くなる点から、最大個数換算で最大頻度が20nm以上500nm以下が好ましく、20nm以上150nm以下がより好ましい。顔料の粒径は、粒度分析装置(ナノトラック Wave-UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
顔料分散体における顔料の含有量は、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が、良好な吐出安定性が得られ、また、画像濃度を高める点から、0.1質量%以上50質量%以下が好ましく、0.1質量%以上30質量%以下がより好ましい。
顔料分散体に対し、必要に応じて、フィルター、遠心分離装置などで粗大粒子をろ過し、脱気することが好ましい。
<水>
インクにおける水の含有量は、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が、インクの乾燥性及び吐出信頼性の点から、10質量%以上90質量%以下が好ましく、20質量%以上60質量%以下がより好ましい。
本発明のインクは、上記式(1)で表される構造単位を有するポリマー以外に、定着用の樹脂等を含有しても良い。定着用の樹脂としては、以下のような樹脂が挙げられる。
<樹脂>
インク中に含有する樹脂の種類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、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、アクリルシリコーン系樹脂などが挙げられる。
これらの樹脂からなる樹脂粒子を用いても良い。樹脂粒子を、水を分散媒として分散した樹脂エマルションの状態で、色材や有機溶剤などの材料と混合してインクを得ることが可能である。樹脂粒子としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。また、これらは、1種を単独で用いても、2種類以上の樹脂粒子を組み合わせて用いてもよい。
樹脂粒子の体積平均粒径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、良好な定着性、高い画像硬度を得る点から、10nm以上1,000nm以下が好ましく、10nm以上200nm以下がより好ましく、10nm以上100nm以下が特に好ましい。
体積平均粒径は、例えば、粒度分析装置(ナノトラック Wave-UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
樹脂の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、定着性、インクの保存安定性の点から、インク全量に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、5質量%以上20質量%以下がより好ましい。
インク中の固形分の粒径については、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。吐出安定性、画像濃度などの画像品質を高くする点から、インク中の固形分の粒径の最大頻度が最大個数換算で20nm以上1000nm以下が好ましく、20nm以上150nm以下がより好ましい。固形分は樹脂粒子や顔料の粒子等が含まれる。粒径は、粒度分析装置(ナノトラック Wave-UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
<有機溶剤>
本発明に使用する有機溶剤としては特に制限されず、水溶性有機溶剤を用いることができる。例えば、多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類や多価アルコールアリールエーテル類などのエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類が挙げられる。
多価アルコール類の具体例としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、3-メチル-1,3-ブタンジオール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,2-ペンタンジオール、1,3-ペンタンジオール、1,4-ペンタンジオール、2,4-ペンタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,2-ヘキサンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,3-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、1,5-ヘキサンジオール、グリセリン、1,2,6-ヘキサントリオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、エチル-1,2,4-ブタントリオール、1,2,3-ブタントリオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、ペトリオール等が挙げられる。
多価アルコールアルキルエーテル類としては、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレング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ブチルエーテル、テトラエチ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等が挙げられる。
多価アルコールアリールエーテル類としては、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等が挙げられる。
含窒素複素環化合物としては、2-ピロリドン、N-メチル-2-ピロリドン、N-ヒドロキシエチル-2-ピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、ε-カプロラクタム、γ-ブチロラクトン等が挙げられる。
アミド類としては、ホルムアミド、N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド等が挙げられる。
アミン類としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエチルアミン等が挙げられる。
含硫黄化合物類としては、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等が挙げられる。
その他の有機溶剤としては、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等が挙げられる。
湿潤剤として機能するだけでなく、良好な乾燥性を得られることから、沸点が250℃以下の有機溶剤を用いることが好ましい。
有機溶剤として、炭素数8以上のポリオール化合物、及びグリコールエーテル化合物も好適に使用される。炭素数8以上のポリオール化合物の具体例としては、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオールなどが挙げられる。
グリコールエーテル化合物の具体例としては、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレング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ブチルエーテル、テトラエチ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等の多価アルコールアルキルエーテル類;エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類などが挙げられる。
炭素数8以上のポリオール化合物、及びグリコールエーテル化合物は、記録媒体として紙を用いた場合に、インクの浸透性を向上させることができる。
有機溶剤のインク中における含有量は、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が、インクの乾燥性及び吐出信頼性の点から、10質量%以上60質量%以下が好ましく、20質量%以上60質量%以下がより好ましい。
<添加剤>
インクには、必要に応じて、界面活性剤、消泡剤、防腐防黴剤、防錆剤、pH調整剤等を加えても良い。
<界面活性剤>
界面活性剤としては、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤のいずれも使用可能である。
シリコーン系界面活性剤に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。中でも高pHでも分解しないものが好ましい。シリコーン系界面活性剤としては、例えば、側鎖変性ポリジメチルシロキサン、両末端変性ポリジメチルシロキサン、片末端変性ポリジメチルシロキサン、側鎖両末端変性ポリジメチルシロキサン等が挙げられる。変性基としてポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基を有するものが、水系界面活性剤として良好な性質を示すので特に好ましい。また、シリコーン系界面活性剤として、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤を用いることもでき、例えば、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルシロキサンのSi部側鎖に導入した化合物等が挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸化合物、パーフルオロアルキルカルボン酸化合物、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物及びパーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物が、起泡性が小さいので特に好ましい。パーフルオロアルキルスルホン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸塩等が挙げられる。パーフルオロアルキルカルボン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルカルボン酸塩等が挙げられる。パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物としては、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの硫酸エステル塩、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの塩等が挙げられる。これらフッ素系界面活性剤における塩の対イオンとしては、Li、Na、K、NH4、NH3CH2CH2OH、NH2(CH2CH2OH)2、NH(CH2CH2OH)3等が挙げられる。
両性界面活性剤としては、例えばラウリルアミノプロピオン酸塩、ラウリルジメチルベタイン、ステアリルジメチルベタイン、ラウリルジヒドロキシエチルベタインなどが挙げられる。
ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンプロピレンブロックポリマー、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、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド付加物などが挙げられる。
アニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、ラウリル酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートの塩、などが挙げられる。
これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
シリコーン系界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択され、側鎖変性ポリジメチルシロキサン、両末端変性ポリジメチルシロキサン、片末端変性ポリジメチルシロキサン、側鎖両末端変性ポリジメチルシロキサンなどが例示される。また、変性基としてポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基を有するポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤は、水系界面活性剤として良好な性質を示すので特に好ましい。
上記のポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤として、KF-618、KF-642、KF-643(信越化学工業株式会社)、EMALEX-SS-5602、SS-1906EX(日本エマルジョン株式会社)、FZ-2105、FZ-2118、FZ-2154、FZ-2161、FZ-2162、FZ-2163、FZ-2164(東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社)、BYK-33、BYK-387(ビックケミー株式会社)、TSF4440、TSF4452、TSF4453(東芝シリコン株式会社)などの市販品を用いてもよい。
フッ素系界面活性剤としては、フッ素置換した炭素数が2~16の化合物が好ましく、フッ素置換された炭素数が4~16である化合物がより好ましい。フッ素系界面活性剤としては、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、及びパーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物などが例示される。これらの中でも、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物は起泡性が少ないため好ましい。
上記のフッ素系界面活性剤としては市販品を使用してもよい。この市販品としては、サーフロンS-111、S-112、S-113、S-121、S-131、S-132、S-141、S-145(いずれも、旭硝子株式会社製);フルラードFC-93、FC-95、FC-98、FC-129、FC-135、FC-170C、FC-430、FC-431(いずれも、住友スリーエム株式会社製);メガファックF-470、F-1405、F-474(いずれも、大日本インキ化学工業株式会社製);ゾニール(Zonyl)TBS、FSP、FSA、FSN-100、FSN、FSO-100、FSO、FS-300、UR(いずれも、DuPont社製);FT-110、FT250、FT-251、FT-400S、FT-150、FT-400SW(いずれも、株式会社ネオス社製)、ポリフォックスPF-136A,PF-156A、PF-151N、PF-154、PF-159(オムノバ社製)、ユニダインDSN-403N(ダイキン工業株式会社製)などが例示される。これらの中でも、良好な印字品質、特に発色性、紙に対する浸透性、濡れ性、均染性が著しく向上する点から、DuPont社製のFS-300、株式会社ネオス製のFT-110、FT-250、FT-251、FT-400S、FT-150、FT-400SW、オムノバ社製のポリフォックスPF-151N及びダイキン工業株式会社製のユニダインDSN-403Nが好ましい。
インク中における界面活性剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、濡れ性、吐出安定性に優れ、画像品質が向上する点から、0.001質量%以上5質量%以下が好ましく、0.05質量%以上5質量%以下がより好ましい。
<消泡剤>
消泡剤としては、特に制限はなく、例えば、シリコーン系消泡剤、ポリエーテル系消泡剤、脂肪酸エステル系消泡剤などが挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、破泡効果に優れる点から、シリコーン系消泡剤が好ましい。
<防腐防黴剤>
防腐防黴剤としては、特に制限はなく、例えば、1,2-ベンズイソチアゾリン-3-オンなどが挙げられる。
<防錆剤>
防錆剤としては、特に制限はなく、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウムなどが挙げられる。
<pH調整剤>
pH調整剤としては、pHを7以上に調整することが可能であれば、特に制限はなく、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミンなどが挙げられる。
インクの物性としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、粘度、表面張力、pH等が以下の範囲であることが好ましい。
インクの25℃での粘度は、印字濃度や文字品位が向上し、また、良好な吐出性が得られる点から、5mPa・s以上30mPa・s以下が好ましく、5mPa・s以上25mPa・s以下がより好ましい。ここで、粘度は、例えば回転式粘度計(東機産業社製RE-80L)を使用することができる。測定条件としては、25℃で、標準コーンローター(1°34’×R24)、サンプル液量1.2mL、回転数50rpm、3分間で測定可能である。
インクの表面張力としては、記録媒体上で好適にインクがレベリングされ、インクの乾燥時間が短縮される点から、25℃で、35mN/m以下が好ましく、32mN/m以下がより好ましい。
インクのpHとしては、接液する金属部材の腐食防止の観点から、7~12が好ましく、8~11がより好ましい。
<記録媒体>
記録に用いる記録媒体としては、特に限定されないが、普通紙、光沢紙、特殊紙、布、フィルム、OHPシート、汎用印刷紙等が挙げられる。
記録媒体としては、一般的な記録媒体として用いられるものに限られず、壁紙、床材、タイル等の建材、Tシャツなど衣料用等の布、テキスタイル、皮革等を適宜使用することができる。また、記録媒体を搬送する経路の構成を調整することにより、セラミックスやガラス、金属などを使用することもできる。
<記録物>
本発明のインク記録物は、記録媒体上に、本発明のインクを用いて形成された画像を有してなる。
インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法により記録して記録物とすることができる。
<記録装置、記録方法>
本発明のインクは、インクジェット記録方式による各種記録装置、例えば、プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ/ファックス/コピア複合機、立体造形装置などに好適に使用することができる。
本発明において、記録装置、記録方法とは、記録媒体に対してインクや各種処理液等を吐出することが可能な装置、当該装置を用いて記録を行う方法である。記録媒体とは、インクや各種処理液が一時的にでも付着可能なものを意味する。
この記録装置には、インクを吐出するヘッド部分だけでなく、記録媒体の給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置と称される装置などを含むことができる。
記録装置、記録方法は、加熱工程に用いる加熱手段、乾燥工程に用いる乾燥手段を有しても良い。加熱手段、乾燥手段には、例えば、記録媒体の印字面や裏面を加熱、乾燥する手段が含まれる。加熱手段、乾燥手段としては、特に限定されないが、例えば、温風ヒーター、赤外線ヒーターを用いることができる。加熱、乾燥は、印字前、印字中、印字後などに行うことができる。
また、記録装置、記録方法は、インクによって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、幾何学模様などのパターン等を形成するもの、3次元像を造形するものも含まれる。
また、記録装置には、特に限定しない限り、吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、吐出ヘッドを移動させないライン型装置のいずれも含まれる。
更に、この記録装置には、卓上型だけでなく、A0サイズの記録媒体への印刷も可能とする広幅の記録装置や、例えばロール状に巻き取られた連続用紙を記録媒体として用いることが可能な連帳プリンタも含まれる。
記録装置の一例について図1乃至図2を参照して説明する。図1は同装置の斜視説明図である。図2はメインタンクの斜視説明図である。記録装置の一例としての画像形成装置400は、シリアル型画像形成装置である。画像形成装置400の外装401内に機構部420が設けられている。ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色用のメインタンク410(410k、410c、410m、410y)の各インク収容部411は、例えばアルミニウムラミネートフィルム等の包装部材により形成されている。インク収容部411は、例えば、プラスチックス製の収容容器ケース414内に収容される。これによりメインタンク410は、各色のインクカートリッジとして用いられる。
一方、装置本体のカバー401cを開いたときの開口の奥側にはカートリッジホルダ404が設けられている。カートリッジホルダ404には、メインタンク410が着脱自在に装着される。これにより、各色用の供給チューブ436を介して、メインタンク410の各インク排出口413と各色用の吐出ヘッド434とが連通し、吐出ヘッド434から記録媒体へインクを吐出可能となる。
メインタンク410(インク収容容器)は、インクを収容するための容器であり、必要に応じて適宜選択したその他の部材を有する。容器には特に制限はなく、目的に応じてその形状、構造、大きさ、材質等を適宜選択することができ、例えば、アルミニウムラミネートフィルム、樹脂フィルム等で形成されたインク袋などを少なくとも有するもの、などが好適である。
メインタンク410は、インクをインク注入口からインク収容部411内に充填し、排気した後、該インク注入口を融着により閉じることで形成される。使用時には、ゴム部材からなるインク排出口413に装置本体の針を刺して装置に供給する。インク収容部411は、透気性のないアルミニウムラミネートフィルム等の包装部材により形成されている。このインク収容部411は、通常、プラスチック製の収容容器ケース414内に収容され、各種インクジェット記録装置に着脱可能に装着して用いられるようになっている。
この記録装置には、インクを吐出する部分だけでなく、前処理装置、後処理装置と称される装置などを含むことができる。
前処理装置、後処理装置の一態様として、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)などのインクの場合と同様に、前処理液や、後処理液を有する液体収容部と液体吐出ヘッドを追加し、前処理液や、後処理液をインクジェット記録方式で吐出する態様がある。
前処理装置、後処理装置の他の態様として、インクジェット記録方式以外の、例えば、ブレードコート法、ロールコート法、スプレーコート法による前処理装置、後処理装置を設ける態様がある。
<前処理液>
前処理液は、凝集剤、有機溶剤、水を含有し、必要に応じて界面活性剤、消泡剤、pH調整剤、防腐防黴剤、防錆剤等を含有しても良い。
有機溶剤、界面活性剤、消泡剤、pH調整剤、防腐防黴剤、防錆剤は、インクに用いる材料と同様の材料を使用でき、その他、公知の処理液に用いられる材料を使用できる。
凝集剤の種類は特に限定されず、水溶性カチオンポリマー、酸、多価金属塩等が挙げられる。
<後処理液>
後処理液は、透明な層を形成することが可能であれば、特に限定されない。後処理液は、有機溶剤、水、樹脂、界面活性剤、消泡剤、pH調整剤、防腐防黴剤、防錆剤等、必要に応じて選択し、混合して得られる。また、後処理液は、記録媒体に形成された記録領域の全域に塗布しても良いし、インク像が形成された領域のみに塗布しても良い。
なお、インクの使用方法としては、インクジェット記録方法に制限されず、広く使用することが可能である。インクジェット記録方法以外にも、例えば、ブレードコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ディップコート法、カーテンコート法、スライドコート法、ダイコート法、スプレーコート法などが挙げられる。
本発明のインクの用途は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、印刷物、塗料、コーティング材、下地用などに応用することが可能である。さらに、インクとして用いて2次元の文字や画像を形成するだけでなく、3次元の立体像(立体造形物)を形成するための立体造形用材料としても用いることができる。
立体造形物を造形するための立体造形装置は、公知のものを使用することができ、特に限定されないが、例えば、インクの収容手段、供給手段、吐出手段や乾燥手段等を備えるものを使用することができる。立体造形物には、インクを重ね塗りするなどして得られる立体造形物が含まれる。また、記録媒体等の基材上にインクを付与した構造体を加工してなる成形加工品も含まれる。成形加工品は、例えば、シート状、フィルム状に形成された記録物や構造体に対して、加熱延伸や打ち抜き加工等の成形加工を施したものであり、例えば、自動車、OA機器、電気・電子機器、カメラ等のメーターや操作部のパネルなど、表面を加飾後に成形する用途に好適に使用される。
また、本発明の用語における、画像形成、記録、印字、印刷等は、いずれも同義語とする。
記録媒体、メディア、被印刷物は、いずれも同義語とする。
以下、実施例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例により限定されるものではない。
以下の実施例及び比較例の共重合体の数平均分子量、及び重量平均分子量を、以下のようにして測定した。
[共重合体の数平均分子量、及び重量平均分子量の測定]
GPC(Gel Permeation Chromatography)により以下の条件で測定した。
・装置:GPC-8320GPC(東ソー株式会社製)
・カラム:TSK G2000HXL及びG4000HXL(東ソー株式会社製)
・温度:40℃
・溶媒:THF(テトラヒドロフラン)
・流速:0.6mL/分間
濃度0.5質量%の共重合体を1mL注入し、上記の条件で測定した共重合体の分子量分布から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して共重合体の数平均分子量Mn、重量平均分子量Mwを算出した。
(合成例)
<ポリマー前駆体PP-1の合成>
2.50g(28.8mmol)のメタクリル酸(東京化成工業株式会社製)、5.23g(50.2mmol)のスチレン(東京化成工業株式会社製)、及び2.18gのスチレンマクロマー(東亜合成株式会社社製、AS-6S)、及び2.18gのポリプロピレングリコールモノメタクリレート(日油株式会社製、ブレンマーPP-800)を36mLのメチルエチルケトンに溶解してモノマー溶液を調製した。調製したモノマー溶液の10質量%をアルゴン気流下で75℃まで加熱した後、残りのモノマー溶液に0.128g(0.78mmol)の2,2’-アゾイソ(ブチロニトリル)(東京化成工業株式会社製)、及び0.021g(0.20mmol)の3-メルカプトプロピオン酸を溶解した溶液を2時間かけて滴下した後、75℃で4時間撹拌した。室温(25℃)まで冷却し、得られた反応溶液をヘキサンに投下した。析出物をろ別し、減圧乾燥して、11.10gのポリマー前駆体PP-1(数平均分子量(Mn):11,600、重量平均分子量(Mw):21,200)を得た。
次いで、得られた2.00gのポリマー前駆体PP-1を、ポリマー前駆体PP-1の濃度が3.81質量%、且つpHが8.0となるように、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に溶解して、ポリマー前駆体PP-1の顔料分散用水溶液を調製した。
<ポリマー前駆体PP-2の合成>
6.22g(72.2mmol)のメタクリル酸(東京化成工業株式会社製)、1.41g(13.5mmol)のスチレン(東京化成工業株式会社製)、及び2.18gのスチレンマクロマー(東亜合成株式会社社製、AS-6S)、及び2.18gのポリプロピレングリコールモノメタクリレート(日油株式会社製、ブレンマーPP-800)を36mLのメチルエチルケトンに溶解してモノマー溶液を調製した。調製したモノマー溶液の10質量%をアルゴン気流下で75℃まで加熱した後、残りのモノマー溶液に0.128g(0.78mmol)の2,2’-アゾイソ(ブチロニトリル)(東京化成工業株式会社製)、及び0.021g(0.20mmol)の3-メルカプトプロピオン酸を溶解した溶液を2時間かけて滴下した後、75℃で4時間撹拌した。室温(25℃)まで冷却し、得られた反応溶液をヘキサンに投下した。析出物をろ別し、減圧乾燥して、11.20gのポリマー前駆体PP-2(数平均分子量(Mn):11,200、重量平均分子量(Mw):21,000)を得た。
次いで、得られた2.00gのポリマー前駆体PP-2を、ポリマー前駆体PP-2の濃度が3.81質量%、且つpHが8.0となるように、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に溶解して、ポリマー前駆体PP-2の顔料分散用水溶液を調製した。
前記ポリマー前駆体PP-1、PP-2は、前記式(5)で表される化合物であり、式(5)におけるR1が、下記式で表される構造を有する。
Figure 0007300081000012
<ポリマー前駆体PP-3の合成>
2.34g(27.1mmol)のメタクリル酸(東京化成工業株式会社製)、9.06g(87.0mmol)のスチレン(東京化成工業株式会社製)、及び0.60g(5.1mmol)gのα―メチルスチレン(東京化成工業株式会社製)を36mLのメチルエチルケトンに溶解してモノマー溶液を調製した。調製したモノマー溶液の10質量%をアルゴン気流下で75℃まで加熱した後、残りのモノマー溶液に0.128g(0.78mmol)の2,2’-アゾイソ(ブチロニトリル)(東京化成工業株式会社製)、及び0.021g(0.20mmol)の3-メルカプトプロピオン酸を溶解した溶液を2時間かけて滴下した後、75℃で4時間撹拌した。室温(25℃)まで冷却し、得られた反応溶液をヘキサンに投下した。析出物をろ別し、減圧乾燥して、11.38gのポリマー前駆体PP-3(数平均分子量(Mn):11,900、9量平均分子量(Mw):21,500)を得た。
次いで、得られた2.00gのポリマー前駆体PP-3を、ポリマー前駆体PP-3の濃度が3.81質量%、且つpHが8.0となるように、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に溶解して、ポリマー前駆体PP-3の顔料分散用水溶液を調製した。
<ポリマー前駆体PP-4の合成>
5.70g(66.2mmol)のメタクリル酸(東京化成工業株式会社製)、5.76g(55.3mmol)のスチレン(東京化成工業株式会社製)、及び0.54g(4.6mmol)gのα―メチルスチレン(東京化成工業株式会社製)を36mLのメチルエチルケトンに溶解してモノマー溶液を調製した。調製したモノマー溶液の10質量%をアルゴン気流下で75℃まで加熱した後、残りのモノマー溶液に0.128g(0.78mmol)の2,2’-アゾイソ(ブチロニトリル)(東京化成工業株式会社製)、及び0.021g(0.20mmol)の3-メルカプトプロピオン酸を溶解した溶液を2時間かけて滴下した後、75℃で4時間撹拌した。室温(25℃)まで冷却し、得られた反応溶液をヘキサンに投下した。析出物をろ別し、減圧乾燥して、11.41gのポリマー前駆体PP-4(数平均分子量(Mn):10,100、9量平均分子量(Mw):20,200)を得た。
次いで、得られた2.00gのポリマー前駆体PP-4を、ポリマー前駆体PP-4の濃度が3.81質量%、且つpHが8.0となるように、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に溶解して、ポリマー前駆体PP-4の顔料分散用水溶液を調製した。
前記ポリマー前駆体PP-3、PP-4は、前記式(5)で表される化合物であり、式(5)におけるR1が、下記式で表される構造を有する。
Figure 0007300081000013
<ポリマー前駆体PP-5の合成>
4.20g(48.8mmol)のメタクリル酸(東京化成工業株式会社製)、4.80g(46.1mmol)のスチレン(東京化成工業株式会社製)、及び3.00g(17.0mmol)gのベンジルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)を36mLのメチルエチルケトンに溶解してモノマー溶液を調製した。調製したモノマー溶液の10質量%をアルゴン気流下で75℃まで加熱した後、残りのモノマー溶液に0.128g(0.78mmol)の2,2’-アゾイソ(ブチロニトリル)(東京化成工業株式会社製)、及び0.021g(0.20mmol)の3-メルカプトプロピオン酸を溶解した溶液を2時間かけて滴下した後、75℃で4時間撹拌した。室温(25℃)まで冷却し、得られた反応溶液をヘキサンに投下した。析出物をろ別し、減圧乾燥して、11.33gのポリマー前駆体PP-5(数平均分子量(Mn):9,900、9量平均分子量(Mw):20,000)を得た。
次いで、得られた2.00gのポリマー前駆体PP-5を、ポリマー前駆体PP-5の濃度が3.81質量%、且つpHが8.0となるように、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に溶解して、ポリマー前駆体PP-5の顔料分散用水溶液を調製した。
前記ポリマー前駆体PP-5は、前記式(5)で表される化合物であり、式(5)におけるR1が、下記式で表される構造を有する。
Figure 0007300081000014
<ポリマー前駆体PP-6の合成>
62.0g(525mmol)の1,6-ヘキサンジオール(東京化成工業株式会社製)を200mLの塩化メチレンに溶解し、20.7g(262mmol)のピリジンを加えた。この溶液に、50.0g(262mmol)の2-ナフタレンカルボニルクロリド(東京化成工業株式会社製)を100mLの塩化メチレンに溶解した溶液を、30分間かけて撹拌しながら滴下した後、室温(25℃)で6時間撹拌した。得られた反応溶液を水洗した後、有機相を単離し、硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を留去した。残留物を、溶離液として塩化メチレン/メタノール(体積比98/2)混合溶媒を用いて、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、52.5gの2-ナフトエ酸-6-ヒドロキシヘキシルエステルを得た。
次に、40.9g(150mmol)の2-ナフトエ酸-6-ヒドロキシヘキシルエステルを100mLの乾燥塩化メチレンに溶解し、40℃まで加熱した。
この溶液に、29.9g(150mmol)の2-(2-イソシアネートエトキシ)エチルメタクリレート(昭和電工株式会社製、カレンズMOI-EG)に0.029g(0.045mmol)のジラウリン酸ジブチルすずを溶解した溶液を、1時間かけて撹拌しながら滴下した後、40℃で12時間撹拌した。室温(25℃)まで冷却した後、溶媒を留去した。残留物を、溶離液として塩化メチレン/メタノール(体積比99/1)混合溶媒を用いて、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、48.7gの下記構造式式(4-1)で表されるモノマーM-1を得た。
Figure 0007300081000015
次いで、1.50g(20.8mmol)のアクリル酸(東京化成工業株式会社製)、及び7.01g(14.9mmol)のモノマーM-1を40mLのメチルエチルケトンに溶解してモノマー溶液を調製した。調製したモノマー溶液の10質量%をアルゴン気流下で75℃まで加熱した後、残りのモノマー溶液に0.085g(0.52mmol)の2,2’-アゾイソ(ブチロニトリル)(東京化成工業株式会社製)、及び0.018g(0.17mmol)の3-メルカプトプロピオン酸を溶解した溶液を2時間かけて滴下した後、75℃で4時間撹拌した。室温(25℃)まで冷却し、得られた反応溶液をヘキサンに投下した。析出物をろ別し、減圧乾燥して、8.33gのポリマー前駆体PP-6(数平均分子量(Mn):10,200、重量平均分子量(Mw):20,500)を得た。
次いで、得られた2.00gのポリマー前駆体PP-6を、ポリマー前駆体PP-6の濃度が3.81質量%、且つpHが8.0となるように、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に溶解して、ポリマー前駆体PP-6の顔料分散用水溶液を調製した。
<ポリマー前駆体PP-7の合成>
48.8g(787mmol)のエチレングリコール(東京化成工業株式会社製)を200mLの塩化メチレンに溶解し、21.8g(275mmol)のピリジンを加えた。この溶液に、50.0g(262mmol)の2-ナフタレンカルボニルクロリド(東京化成工業株式会社製)を100mLの塩化メチレンに溶解した溶液を、30分間かけて撹拌しながら滴下した後、室温で6時間撹拌した。得られた反応溶液を水洗した後、有機相を単離し、硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を留去した。残留物を、溶離液として塩化メチレン/メタノール(体積比99/1)混合溶媒を用いて、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、72.6gの2-ナフトエ酸-2-ヒドロキシエチルエステルを得た。
次に、32.5g(150mmol)の2-ナフトエ酸-2-ヒドロキシエチルエステルを60mLの乾燥塩化メチレンに溶解し、40℃まで加熱した。
この溶液に、29.9g(150mmol)の2-(2-イソシアネートエトキシ)エチルメタクリレート(昭和電工株式会社製、カレンズMOI-EG)に0.029g(0.045mmol)のジラウリン酸ジブチルすずを溶解した溶液を、1時間かけて撹拌しながら滴下した後、40℃で12時間撹拌した。室温(25℃)まで冷却した後、溶媒を留去した。残留物を、溶離液として塩化メチレン/メタノール(体積比99/1)混合溶媒を用いて、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、39.4gの下記構造式(4-2)で表されるモノマーM-2を得た。
Figure 0007300081000016
次いで、1.58g(21.9mmol)のアクリル酸(東京化成工業株式会社製)、及び6.51g(15.7mmol)のモノマーM-2を40mLのメチルエチルケトンに溶解してモノマー溶液を調製した。モノマー溶液の10質量%をアルゴン気流下で75℃まで加熱した後、残りのモノマー溶液に0.090g(0.55mmol)の2,2’-アゾイソ(ブチロニトリル)(東京化成工業株式会社製)、及び0.019g(0.18mmol)の3-メルカプトプロピオン酸を溶解した溶液を2時間かけて滴下した後、75℃で4時間撹拌した。室温(25℃)まで冷却し、得られた反応溶液をヘキサンに投下した。析出物をろ別し、減圧乾燥して、7.97gのポリマー前駆体PP-7(数平均分子量(Mn):9,400、重量平均分子量(Mw):19,200)を得た。
次いで、得られた2.00gのポリマー前駆体PP-7を、ポリマー前駆体PP-7の濃度が3.81質量%、且つpHが8.0となるように、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に溶解して、ポリマー前駆体PP-7の顔料分散用水溶液を調製した。
<ポリマー前駆体PP-8の合成>
103g(511mmol)の1,12-ドデカンジオール(東京化成工業株式会社製)を300mLのテトラヒドロフランに溶解し、14.2g(179mmol)のピリジンを加えた。この溶液に、32.5g(170mmol)の2-ナフタレンカルボニルクロリド(東京化成工業株式会社製)を100mLのテトラヒドロフランに溶解した溶液を、30分間かけて撹拌しながら滴下した後、室温(25℃)で6時間撹拌した。得られた反応溶液を濃縮し、得られた白色残留物にメタノールを加えて30分間撹拌した後、ろ過した。得られた白色固体を水及びメタノールの順に洗浄した後、減圧乾燥し、溶離液として塩化メチレン/メタノール(体積比98/2)混合溶媒を用いて、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、41.5gの2-ナフトエ酸-12-ヒドロキシドデシルエステルを得た。
次に、39.0g(109mmol)の2-ナフトエ酸-12-ヒドロキシドデシルエステルを200mLの乾燥塩化メチレンに溶解し、40℃まで加熱した。
この溶液に、21.8g(109mmol)の2-(2-イソシアネートエトキシ)エチルメタクリレート(昭和電工株式会社製、カレンズMOI-EG)に0.021g(0.033mmol)のジラウリン酸ジブチルすずを溶解した溶液を、1時間かけて撹拌しながら滴下した後、40℃で12時間撹拌した。室温(25℃)まで冷却した後、溶媒を留去した。残留物を、溶離液として塩化メチレン/メタノール(体積比99/1)混合溶媒を用いて、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、38.8gの下構造式(4-3)で表されるモノマーM-3を得た。
Figure 0007300081000017
次いで、1.24g(17.2mmol)のアクリル酸(東京化成工業株式会社製)、及び6.83g(12.3mmol)のモノマーM-3を40mLのメチルエチルケトンに溶解してモノマー溶液を調製した。モノマー溶液の10質量%をアルゴン気流下で75℃まで加熱した後、残りのモノマー溶液に0.071g(0.43mmol)の2,2’-アゾイソ(ブチロニトリル)(東京化成工業株式会社製)、及び0.015g(0.14mmol)の3-メルカプトプロピオン酸を溶解した溶液を2時間かけて滴下した後、75℃で4時間撹拌した。室温(25℃)まで冷却し、得られた反応溶液をヘキサンに投下した。析出物をろ別し、減圧乾燥して、7.97gのポリマー前駆体PP-8(数平均分子量(Mn):10,900、重量平均分子量(Mw):22,100)を得た。
次いで、得られた2.00gのポリマー前駆体PP-8を、ポリマー前駆体PP-8の濃度が3.81質量%、且つpHが8.0となるように、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に溶解して、ポリマー前駆体PP-8の顔料分散用水溶液を調製した。
<ポリマー前駆体PP-9の合成>
75.9g(294mmol)の1,16-ヘキサデカンジオール(東京化成工業株式会社製)を200mLのテトラヒドロフランに溶解し、12.2g(154mmol)のピリジンを加えた。この溶液に、28.0g(147mmol)の2-ナフタレンカルボニルクロリド(東京化成工業株式会社製)を100mLのテトラヒドロフランに溶解した溶液を、30分間かけて撹拌しながら滴下した後、室温(25℃)で6時間撹拌した。得られた反応溶液を濃縮し、得られた白色残留物にメタノールを加えて30分間撹拌した後、ろ過した。得られた白色固体を水及びメタノールの順に洗浄した後、減圧乾燥し、溶離液として塩化メチレン/メタノール(体積比98/2)混合溶媒を用いて、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、43.3gの2-ナフトエ酸-16-ヒドロキシヘキサデカンエステルを得た。
次に、41.4g(100mmol)の2-ナフトエ酸-16-ヒドロキシヘキサデカンエステルを200mLの乾燥塩化メチレンに溶解し、40℃まで加熱した。
この溶液に、20.0g(100mmol)の2-(2-イソシアネートエトキシ)エチルメタクリレート(昭和電工株式会社製、カレンズMOI-EG)に0.019g(0.030mmol)のジラウリン酸ジブチルすずを溶解した溶液を、1時間かけて撹拌しながら滴下した後、40℃で12時間撹拌した。室温(25℃)まで冷却した後、溶媒を留去した。残留物を、溶離液として塩化メチレン/メタノール(体積比98/2)混合溶媒を用いて、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、43.3gの下記構造式(4-4)で表されるモノマーM-4を得た。
Figure 0007300081000018
次いで、1.14g(15.8mmol)のアクリル酸(東京化成工業株式会社製)、及び6.91g(11.3mmol)のモノマーM-4を40mLのメチルエチルケトンに溶解してモノマー溶液を調製した。モノマー溶液の10質量%をアルゴン気流下で75℃まで加熱した後、残りのモノマー溶液に0.065g(0.40mmol)の2,2’-アゾイソ(ブチロニトリル)(東京化成工業株式会社製)、及び0.013g(0.13mmol)の3-メルカプトプロピオン酸を溶解した溶液を2時間かけて滴下した後、75℃で4時間撹拌した。室温(25℃)まで冷却し、得られた反応溶液をヘキサンに投下した。析出物をろ別し、減圧乾燥して、7.97gのポリマー前駆体PP-9(数平均分子量(Mn):10,700、重量平均分子量(Mw):22,600)を得た。
次いで、得られた2.00gのポリマー前駆体PP-9を、ポリマー前駆体PP-9の濃度が3.81質量%、且つpHが8.0となるように、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に溶解して、ポリマー前駆体PP-9の顔料分散用水溶液を調製した。
<ポリマー前駆体PP-10の合成>
64g(19.0mmol)のメタクリル酸(東京化成工業株式会社製)、及び6.42g(13.6mmol)のモノマーM-1を40mLのメチルエチルケトンに溶解してモノマー溶液を調製した。モノマー溶液の10%をアルゴン気流下で75℃まで加熱した後、残りのモノマー溶液に0.078g(0.48mmol)の2,2’-アゾイソ(ブチロニトリル)(東京化成工業株式会社製)、及び0.016g(0.15mmol)の3-メルカプトプロピオン酸を溶解した溶液を2時間かけて滴下した後、75℃で4時間撹拌した。室温(25℃)まで冷却し、得られた反応溶液をヘキサンに投下した。析出物をろ別し、減圧乾燥して、8.33gのポリマー前駆体PP-10(数平均分子量(Mn):10,400、重量平均分子量(Mw):20,900)を得た。
次いで、得られた2.00gのポリマー前駆体PP-10を、ポリマー前駆体PP-10の濃度が3.81%、且つpHが8.0となるように、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に溶解して、ポリマー前駆体PP-10の顔料分散用水溶液を調製した。
<ポリマー前駆体PP-11の合成>
1.07g(14.8mmol)のアクリル酸(東京化成工業株式会社製)、及び7.00g(14.8mmol)のモノマーM-1を40mLのメチルエチルケトンに溶解してモノマー溶液を調製した。モノマー溶液の10質量%をアルゴン気流下で75℃まで加熱した後、残りのモノマー溶液に0.085g(0.52mmol)の2,2’-アゾイソ(ブチロニトリル)(東京化成工業株式会社製)、及び0.018g(0.17mmol)の3-メルカプトプロピオン酸を溶解した溶液を2時間かけて滴下した後、75℃で4時間撹拌した。室温(25℃)まで冷却し、得られた反応溶液をヘキサンに投下した。析出物をろ別し、減圧乾燥して、7.94gのポリマー前駆体PP-11数平均分子量(Mn):10,900、重量平均分子量(Mw):20,900)を得た。
次いで、得られた2.00gのポリマー前駆体PP-11を、ポリマー前駆体PP-11の濃度が3.81質量%、且つpHが8.0となるように、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に溶解して、ポリマー前駆体PP-11の顔料分散用水溶液を調製した。
<ポリマー前駆体PP-12の合成>
2.53g(35.1mmol)のアクリル酸(東京化成工業株式会社製)、及び5.52g(11.7mmol)のモノマーM-1を40mLのメチルエチルケトンに溶解してモノマー溶液を調製した。モノマー溶液の10質量%をアルゴン気流下で75℃まで加熱した後、残りのモノマー溶液に0.192g(1.17mmol)の2,2’-アゾイソ(ブチロニトリル)(東京化成工業株式会社製)、及び0.040g(0.37mmol)の3-メルカプトプロピオン酸を溶解した溶液を2時間かけて滴下した後、75℃で4時間撹拌した。室温(25℃)まで冷却し、得られた反応溶液をヘキサンに投下した。析出物をろ別し、減圧乾燥して、7.93gのポリマー前駆体PP-12(数平均分子量(Mn):11,000、重量平均分子量(Mw):21,000)を得た。
次いで、得られた2.00gのポリマー前駆体PP-12を、ポリマー前駆体PP-12の濃度が3.81質量%、且つpHが8.0となるように、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に溶解して、ポリマー前駆体PP-12の顔料分散用水溶液を調製した。
<ポリマー前駆体PP-13の合成>
3.06g(42.5mmol)のアクリル酸(東京化成工業株式会社製)、及び5.01g(10.6mmol)のモノマーM-1を40mLのメチルエチルケトンに溶解してモノマー溶液を調製した。モノマー溶液の10質量%をアルゴン気流下で75℃まで加熱した後、残りのモノマー溶液に0.218g(1.33mmol)の2,2’-アゾイソ(ブチロニトリル)(東京化成工業株式会社製)、及び0.045g(0.43mmol)の3-メルカプトプロピオン酸を溶解した溶液を2時間かけて滴下した後、75℃で4時間撹拌した。室温(25℃)まで冷却し、得られた反応溶液をヘキサンに投下した。析出物をろ別し、減圧乾燥して、7.96gのポリマー前駆体PP-13(数平均分子量(Mn):11,300、重量平均分子量(Mw):21,200)を得た。
次いで、得られた2.00gのポリマー前駆体PP-13を、ポリマー前駆体PP-13の濃度が3.81質量%、且つpHが8.0となるように、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に溶解して、ポリマー前駆体PP-13の顔料分散用水溶液を調製した。
<ポリマー前駆体PP-14の合成>
2.00gのポリマー前駆体PP-6(数平均分子量(Mn):10,200、重量平均分子量(Mw):20,500)を、ポリマー前駆体PP-6の濃度が3.81質量%、且つpHが8.0となるように、水酸化ナトリウム水溶液に溶解して、ポリマー前駆体PP-14の顔料分散用水溶液を調製した。
<ポリマー前駆体PP-15の合成>
4.70g(54.6mmol)のメタクリル酸(東京化成工業株式会社製)、及び3.34g(5.46mmol)のモノマーM-4を40mLのメチルエチルケトンに溶解してモノマー溶液を調製した。モノマー溶液の10質量%をアルゴン気流下で75℃まで加熱した後、残りのモノマー溶液に0.247g(0.40mmol)の2,2’-アゾイソ(ブチロニトリル)(東京化成工業株式会社製)、及び0.510g(4.80mmol)の3-メルカプトプロピオン酸を溶解した溶液を2時間かけて滴下した後、75℃で4時間撹拌した。室温(25℃)まで冷却し、得られた反応溶液をヘキサンに投下した。析出物をろ別し、減圧乾燥して、7.92gのポリマー前駆体PP-15(数平均分子量(Mn):9,800、重量平均分子量(Mw):20,800)を得た。
次いで、得られた2.00gの前記ポリマー前駆体PP-15を、ポリマー前駆体PP-15の濃度が3.81質量%、かつpHが8.0となるように、水酸化ナトリウム水溶液に溶解して、ポリマー前駆体PP-15の顔料分散用水溶液を調製した。
<比較ポリマー前駆体rPP-1の合成>
7.4gのメタクリル酸(東京化成株式会社製)、6.6gのスチレン(東京化成株式会社製)、4.0gのスチレンマクロマー(東亜合成株式会社、AS-6S)、4.0gのポリプロピレングリコールモノメタクリレート(日油株式会社、ブレンマーPP-800)を混合し、モノマー混合液を調製した。反応容器内に、2.0gのメチルエチルケトン、0.03gの2-メルカプトエタノール、及び前記モノマー混合液の10重量%を入れて混合し、アルゴンガス置換を十分に行った。一方、滴下ロートに、残りのモノマー混合液、6.0gのメチルエチルケトン、0.027gの2-メルカプトエタノール、及0.22gのび2,2‘-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業株式会社、V-65)の混合液を入れ、アルゴン気流下、反応容器内のモノマー混合液を攪拌しながら65℃まで昇温し、滴下ロート中の混合液を3時間かけて滴下した。滴下終了から65℃で2時間経過後、0.03gの前記のV-65を0.5gのメチルエチルケトンに溶解した溶液を加え、更に65℃で2時間、70℃で2時間熟成させた。室温(25℃)まで冷却し、得られた反応溶液をヘキサンに投下した。析出物をろ別し、減圧乾燥して、21.02gの比較ポリマー前駆体rPP-1(数平均分子量(Mn):11,500、重量平均分子量(Mw):21,800)を得た。
次いで、得られた2.50gの比較ポリマー前駆体rPP-1を7.86gのメチルエチルケトンに加え、更に0.51gの5Nの水酸化ナトリウム水溶液(和光純薬工業株式会社製)を加え、ポリマー前駆体のカルボキシ基のモル数に対する水酸化ナトリウムのモル数の割合が20%になるように中和した後、比較ポリマー前駆体rPP-1の濃度が3.81質量%になるように、イオン交換水を加えて、比較ポリマー前駆体rPP-1の顔料分散用水溶液を調製した。
<比較ポリマー前駆体rPP-2の合成>
7.40gのメタクリル酸(東京化成株式会社製)、6.60gのベンジルメタクリレート(東京化成株式会社製)、4.00gのスチレンマクロマー(東亜合成株式会社、AS-6S)、4.00gのポリプロピレングリコールモノメタクリレート(日油株式会社、ブレンマーPP-800)を混合し、モノマー混合液を調製した。反応容器内に、2.00gのメチルエチルケトン、0.03gの2-メルカプトエタノール、及び前記モノマー混合液の10%を入れて混合し、アルゴンガス置換を十分に行った。一方、滴下ロートに、残りのモノマー混合液、0.027gの2-メルカプトエタノール、6.00gのメチルエチルケトン、及び0.22gの2,2‘-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業株式会社、V-65)の混合液を入れ、前記の比較ポリマー前駆体rPP-1の調製方法と同様にして、20.44gの比較ポリマー前駆体rPP-2(数平均分子量(Mn):12,500、重量平均分子量(Mw):22,500)を得た。
次いで、得られた2.50gの比較ポリマー前駆体rPP-2を7.86gのメチルエチルケトンに加え、更に1.02gの5Nの水酸化カリウム水溶液(和光純薬工業株式会社製)を加え、ポリマー前駆体のカルボキシ基のモル数に対する水酸化ナトリウムのモル数の割合が40%になるように中和した後、比較ポリマー前駆体rPP-2の濃度が3.81質量%になるようにイオン交換水を加えて、比較ポリマー前駆体rPP-2の顔料分散用水溶液を調製した。
<比較ポリマー前駆体rPP-3の合成>
11.40gのメタクリル酸(東京化成株式会社製)、2.60gのベンジルメタクリレート(東京化成株式会社製)、4.00gのスチレンマクロマー(東亜合成株式会社、AS-6S)、4.00gのポリプロピレングリコールモノメタクリレート(日油株式会社、ブレンマーPP-800)を混合し、モノマー混合液を調製した。反応容器内に、2.00gのメチルエチルケトン、0.03gの2-メルカプトエタノール、及び前記モノマー混合液の10%を入れて混合し、アルゴンガス置換を十分に行った。一方、滴下ロートに、残りのモノマー混合液、0.027gの2-メルカプトエタノール、6.00gのメチルエチルケトン、及び0.22gの2,2‘-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業株式会社、V-65)の混合液を入れ、前記の比較ポリマー前駆体rPP-1の調製方法と同様にして、20.44gの比較ポリマー前駆体rPP-3(数平均分子量(Mn):12,500、重量平均分子量(Mw):22,600)を得た。
次いで、得られた2.50gの比較ポリマー前駆体rPP-3を7.86gのメチルエチルケトンに加え、更に1.02gの5Nの水酸化ナトリウム水溶液(和光純薬工業株式会社製)を加え、ポリマー前駆体のカルボキシ基のモル数に対する水酸化ナトリウムのモル数の割合が40%になるように中和した後、比較ポリマー前駆体rPP-3の濃度が3.81質量%になるように、イオン交換水を加えて、比較ポリマー前駆体rPP-3の顔料分散用水溶液を調製した。
(実施例1)
<顔料分散体PD-1の調製>
84.0質量部のポリマー前駆体PP-1の水溶液に、0.32質量部の3-グリシジルオキシプロピル(ジメトキシ)メチルシランを加えて、30分間攪拌した後、16.0質量部のカーボンブラック(NIPEX150、オリオンエンジニアドカーボン社製)を加えて12時間撹拌した。得られた混合物をディスクタイプのビーズミル(シンマルエンタープライゼス社製、KDL型、メディア:直径0.1mmのジルコニアボール使用)を用いて、周速10m/sで1時間循環分散した後、分散装置から分散液を取り出し、70℃で4時間攪拌した。
次いで、平均孔径5.0μmのメンブレンフィルター(商品名:Minisart(登録商標)、sartorius stedim社製)でろ過し、調整量のイオン交換水を加えて、95.0質量部の顔料分散体PD-1(顔料固形分濃度:16質量%)を得た。
<インクGJ-1の調製>
45.0質量部の顔料分散体PD-1、10.0質量部の1,3-ブタンジオール、10.0質量部のグリセリン、10.0質量部の3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、1.0質量部のゾニールFS-300(Du Pont社製、フッ素系界面活性剤、固形分濃度40質量%)、及び24.0質量部のイオン交換水を混合し、1時間撹拌した後、平均孔径0.8μmのメンブレンフィルター(商品名:DISMIC(登録商標)-25cs Cellulose Acetate 0.80μm、東洋濾紙株式会社製)でろ過して、インクGJ-1を得た。
(実施例2)
<顔料分散体PD-2の調製>
84.0質量部のポリマー前駆体PP-1の水溶液に、0.32質量部の3-グリシジルオキシプロピル(ジエトキシ)メチルシランを加えて、30分間攪拌した後、16.0質量部のカーボンブラック(NIPEX150、オリオンエンジニアドカーボン社製)を加えて12時間撹拌した。得られた混合物をディスクタイプのビーズミル(シンマルエンタープライゼス社製、KDL型、メディア:直径0.1mmのジルコニアボール使用)を用いて、周速10m/sで1時間循環分散した後、分散装置から分散液を取り出し、70℃で4時間攪拌した。
次いで、平均孔径5.0μmのメンブレンフィルター(商品名:Minisart(登録商標)、sartorius stedim社製)でろ過し、調整量のイオン交換水を加えて、95.0質量部の顔料分散体PD-2(顔料固形分濃度:16質量%)を得た。
<インクGJ-2の調製>
45.0質量部の顔料分散体PD-2、10.0質量部の1,3-ブタンジオール、10.0質量部のグリセリン、10.0質量部の3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、1.0質量部のゾニールFS-300(Du Pont社製、フッ素系界面活性剤、固形分濃度40質量%)、及び24.0質量部のイオン交換水を混合し、1時間撹拌した後、平均孔径0.8μmのメンブレンフィルター(商品名:DISMIC(登録商標)-25cs Cellulose Acetate 0.80μm、東洋濾紙株式会社製)でろ過して、インクGJ-2を得た。
(実施例3)
<顔料分散体PD-3の調製>
実施例1の84.0質量部のポリマー前駆体PP-1の水溶液の代わりに、84.0質量部のポリマー前駆体PP-3の水溶液を用いる以外は、実施例1と同様にして、95.0質量部の顔料分散体PD-3(顔料固形分濃度:16質量%)を得た。
<インクGJ-3の調製>
実施例1の45.0質量部の顔料分散体PD-1の代わりに、45.0質量部の顔料分散体PD-3を用いる以外は、実施例1と同様にして、インクGJ-3を得た。
(実施例4)
<顔料分散体PD-4の調製>
実施例2の84.0質量部のポリマー前駆体PP-2の水溶液の代わりに、84.0質量部のポリマー前駆体PP-4の水溶液を用いる以外は、実施例2と同様にして、95.0質量部の顔料分散体PD-4(顔料固形分濃度:16質量%)を得た。
<インクGJ-4の調製>
実施例2の45.0質量部の顔料分散体PD-2の代わりに、45.0質量部の顔料分散体PD-4を用いる以外は、実施例2と同様にして、インクGJ-4を得た。
(実施例5~15)
<顔料分散体PD-3の調製>
実施例1の84.0質量部のポリマー前駆体PP-1の水溶液の代わりに、84.0質量部のポリマー前駆体PP-5~15の水溶液を用いる以外は、実施例1と同様にして、95.0質量部の顔料分散体PD-5~15(顔料固形分濃度:16質量%)を得た。
<インクGJ-5~15の調製>
実施例1の45.0質量部の顔料分散体PD-1の代わりに、45.0質量部の顔料分散体PD-5~15を用いる以外は、実施例1と同様にして、インクGJ-5~15を得た。
(実施例16)
<顔料分散体PD-16の調製>
84.0質量部のポリマー前駆体PP-5の水溶液に、0.064質量部の3-グリシジルオキシプロピル(ジエトキシ)メチルシランを加えて、30分間攪拌した後、16.0質量部のカーボンブラック(NIPEX170、オリオンエンジニアドカーボン社製)を加えて12時間撹拌した。得られた混合物をディスクタイプのビーズミル(シンマルエンタープライゼス社製、KDL型、メディア:直径0.1mmのジルコニアボール使用)を用いて、周速10m/sで1時間循環分散した後、分散装置から分散液を取り出し、70℃で4時間攪拌した。
次いで、平均孔径5.0μmのメンブレンフィルター(商品名:Minisart(登録商標)、sartorius stedim社製)でろ過し、調整量のイオン交換水を加えて、95.0質量部の顔料分散体PD-16(顔料固形分濃度:16質量%)を得た。
<インクGJ-16の調製>
45.0質量部の顔料分散体PD-16、10.0質量部の1,3-ブタンジオール、10.0質量部のグリセリン、10.0質量部の3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、1.0質量部のゾニールFS-300(Du Pont社製、フッ素系界面活性剤、固形分濃度40質量%)、及び24.0質量部のイオン交換水を混合し、1時間撹拌した後、平均孔径0.8μmのメンブレンフィルター(商品名:DISMIC(登録商標)-25cs Cellulose Acetate 0.80μm、東洋濾紙株式会社製)でろ過して、インクGJ-16を得た。
(実施例17)
<顔料分散体PD-17の調製>
実施例16における3-グリシジルオキシプロピル(ジエトキシ)メチルシランを、0.32質量部用いる以外は実施例16と同様にして、95.0質量部の顔料分散体PD-17(顔料固形分濃度:16質量%)を得た。
<インクGJ-1の調製>
実施例16の45.0質量部の顔料分散体PD-16の代わりに、45.0質量部の顔料分散体PD-17を用いる以外は実施例16と同様にして、インクGJ-17を得た。
(実施例18)
<顔料分散体PD-18の調製>
実施例16における3-グリシジルオキシプロピル(ジエトキシ)メチルシランを、0.96質量部用いる以外は実施例16と同様にして、95.0質量部の顔料分散体PD-18(顔料固形分濃度:16質量%)を得た。
<インクGJ-18の調製>
実施例16の45.0質量部の顔料分散体PD-16の代わりに、45.0質量部の顔料分散体PD-18を用いる以外は実施例16と同様にして、インクGJ-18を得た。
(実施例19)
<顔料分散体PD-19の調製>
84.0質量部のポリマー前駆体PP-6の水溶液に、0.16質量部の3-グリシジルオキシプロピル(ジメトキシ)メチルシランを加えて、30分間攪拌した後、16.0質量部のカーボンブラック(NIPEX170、オリオンエンジニアドカーボン社製)を加えて12時間撹拌した。得られた混合物をディスクタイプのビーズミル(シンマルエンタープライゼス社製、KDL型、メディア:直径0.1mmのジルコニアボール使用)を用いて、周速10m/sで1時間循環分散した後、分散装置から分散液を取り出し、70℃で4時間攪拌した。
次いで、平均孔径5.0μmのメンブレンフィルター(商品名:Minisart(登録商標)、sartorius stedim社製)でろ過し、調整量のイオン交換水を加えて、95.0質量部の顔料分散体PD-19(顔料固形分濃度:16質量%)を得た。
<インクGJ-19の調製>
45.0質量部の顔料分散体PD-19、10.0質量部の1,3-ブタンジオール、10.0質量部のグリセリン、10.0質量部の3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、1.0質量部のゾニールFS-300(Du Pont社製、フッ素系界面活性剤、固形分濃度40質量%)、及び24.0質量部のイオン交換水を混合し、1時間撹拌した後、平均孔径0.8μmのメンブレンフィルター(商品名:DISMIC(登録商標)-25cs Cellulose Acetate 0.80μm、東洋濾紙株式会社製)でろ過して、インクGJ-19を得た。
(実施例20)
<顔料分散体PD-20の調製>
実施例19における3-グリシジルオキシプロピル(ジメトキシ)メチルシランを、0.64質量部用いる以外は実施例19と同様にして、95.0質量部の顔料分散体PD-20(顔料固形分濃度:16質量%)を得た。
<インクGJ-20の調製>
実施例19の45.0質量部の顔料分散体PD-19の代わりに、45.0質量部の顔料分散体PD-20を用いる以外は実施例19と同様にして、インクGJ-20を得た。
(実施例21)
<顔料分散体PD-21の調製>
84.0質量部のポリマー前駆体PP-14の水溶液に、0.16質量部の3-グリシジルオキシプロピル(ジメトキシ)メチルシランを加えて、30分間攪拌した後、16.0質量部のカーボンブラック(NIPEX170、オリオンエンジニアドカーボン社製)を加えて12時間撹拌した。得られた混合物をディスクタイプのビーズミル(シンマルエンタープライゼス社製、KDL型、メディア:直径0.1mmのジルコニアボール使用)を用いて、周速10m/sで1時間循環分散した後、分散装置から分散液を取り出し、70℃で4時間攪拌した。
次いで、平均孔径5.0μmのメンブレンフィルター(商品名:Minisart(登録商標)、sartorius stedim社製)でろ過し、調整量のイオン交換水を加えて、95.0質量部の顔料分散体PD-21(顔料固形分濃度:16質量%)を得た。
<インクGJ-21の調製>
45.0質量部の顔料分散体PD-21、10.0質量部の1,3-ブタンジオール、10.0質量部のグリセリン、10.0質量部の3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、1.0質量部のゾニールFS-300(Du Pont社製、フッ素系界面活性剤、固形分濃度40質量%)、及び24.0質量部のイオン交換水を混合し、1時間撹拌した後、平均孔径0.8μmのメンブレンフィルター(商品名:DISMIC(登録商標)-25cs Cellulose Acetate 0.80μm、東洋濾紙株式会社製)でろ過して、インクGJ-21を得た。
(実施例22)
<顔料分散体PD-22の調製>
実施例21における3-グリシジルオキシプロピル(ジメトキシ)メチルシランを、0.64質量部用いる以外は実施例21と同様にして、95.0質量部の顔料分散体PD-22(顔料固形分濃度:16質量%)を得た。
<インクGJ-22の調製>
実施例21の45.0質量部の顔料分散体PD-21の代わりに、45.0質量部の顔料分散体PD-22を用いる以外は実施例22と同様にして、インクGJ-22を得た。
(比較例1)
<比較顔料分散体rPD-1の調製>
84.0質量部の比較ポリマー前駆体rPP-1の水溶液に16.0質量部のカーボンブラック(NIPEX150、オリオンエンジニアドカーボン社製)を加えて12時間撹拌した。得られた混合物をディスクタイプのビーズミル(シンマルエンタープライゼス社製、KDL型、メディア:直径0.1mmのジルコニアボール使用)を用いて、周速10m/sで1時間循環分散した後、分散装置から分散液を取り出した。
得られた分散液に0.58gのトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル(ナガセケムテック株式会社性、デナコールEX-321)を加え、密栓した後、70℃で5時間攪拌した。冷却後、平均孔径5.0μmのメンブレンフィルター(商品名:Minisart(登録商標)、sartorius stedim社製)でろ過し、調整量のイオン交換水を加えて、95.0質量部の比較顔料分散体rPD-1(顔料固形分濃度:16質量%)を得た。
<比較インクrGJ-1の調製>
45.0質量部の顔料分散体rPD-1、10.0質量部の1,3-ブタンジオール、10.0質量部のグリセリン、10.0質量部の3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、1.0質量部のゾニールFS-300(Du Pont社製、フッ素系界面活性剤、固形分濃度40質量%)、及び24.0質量部のイオン交換水を混合し、1時間撹拌した後、平均孔径0.8μmのメンブレンフィルター(商品名:DISMIC(登録商標)-25cs Cellulose Acetate 0.80μm、東洋濾紙株式会社製)でろ過して、比較インクrGJ-1を得た。
(比較例2)
<比較顔料分散体rPD-2の調製>
84.0質量部の比較ポリマー前駆体rPP-2の水溶液に16.0質量部のカーボンブラック(NIPEX170、オリオンエンジニアドカーボン社製)を加えて12時間撹拌した。得られた混合物をディスクタイプのビーズミル(シンマルエンタープライゼス社製、KDL型、メディア:直径0.1mmのジルコニアボール使用)を用いて、周速10m/sで1時間循環分散した後、分散装置から分散液を取り出した。
得られた分散液に0.48gのトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル(ナガセケムテック株式会社性、デナコールEX-321)を加え、密栓した後、70℃で5時間攪拌した。冷却後、平均孔径5.0μmのメンブレンフィルター(商品名:Minisart(登録商標)、sartorius stedim社製)でろ過し、調整量のイオン交換水を加えて、95.0質量部の比較顔料分散体rPD-2(顔料固形分濃度:16質量%)を得た。
<比較インクrGJ-2の調製>
45.0質量部の顔料分散体rPD-2、10.0質量部の1,3-ブタンジオール、10.0質量部のグリセリン、10.0質量部の3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、1.0質量部のゾニールFS-300(Du Pont社製、フッ素系界面活性剤、固形分濃度40質量%)、及び24.0質量部のイオン交換水を混合し、1時間撹拌した後、平均孔径0.8μmのメンブレンフィルター(商品名:DISMIC(登録商標)-25cs Cellulose Acetate 0.80μm、東洋濾紙株式会社製)でろ過して、比較インクrGJ-2を得た。
(比較例3)
<比較顔料分散体rPD-3の調製>
84.0質量部の比較ポリマー前駆体rPP-3の水溶液に16.0質量部のカーボンブラック(NIPEX170、オリオンエンジニアドカーボン社製)を加えて12時間撹拌した。得られた混合物をディスクタイプのビーズミル(シンマルエンタープライゼス社製、KDL型、メディア:直径0.1mmのジルコニアボール使用)を用いて、周速10m/sで1時間循環分散した後、分散装置から分散液を取り出した。
得られた分散液に0.58gのトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル(ナガセケムテック株式会社性、デナコールEX-321)を加え、密栓した後、70℃で5時間攪拌した。冷却後、平均孔径5.0μmのメンブレンフィルター(商品名:Minisart(登録商標)、sartorius stedim社製)でろ過し、調整量のイオン交換水を加えて、95.0質量部の比較顔料分散体rPD-3(顔料固形分濃度:16質量%)を得た。
<比較インクrGJ-3の調製>
45.0質量部の顔料分散体rPD-2、10.0質量部の1,3-ブタンジオール、10.0質量部のグリセリン、10.0質量部の3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、1.0質量部のゾニールFS-300(Du Pont社製、フッ素系界面活性剤、固形分濃度40質量%)、及び24.0質量部のイオン交換水を混合し、1時間撹拌した後、平均孔径0.8μmのメンブレンフィルター(商品名:DISMIC(登録商標)-25cs Cellulose Acetate 0.80μm、東洋濾紙株式会社製)でろ過して、比較インクrGJ-3を得た。
上記実施例及び比較例で作製したインクの特性を下記の方法により評価した。
インクの結果をまとめて表1に示す。
<インクの保存安定性>
各インクをインク収容容器に充填して70℃で1週間保存し、保存前の粘度に対する保存後の粘度の変化率を下記式から求め、下記の基準で評価した。
Figure 0007300081000019
粘度の測定には、粘度計(RE80L、東機産業社製)を使用し、25℃における粘度を、50回転で測定した。
[評価基準]
A:粘度の変化率が±5%以内
B:粘度の変化率が±5%を超え、±8%以内
C:粘度の変化率が±8%を超え、±10%以内
D:粘度の変化率が±10%を超え、±30%以内
E:粘度の変化率が±30%を超える(ゲル化して評価不能)
<画像濃度>
23℃、50%RH環境下で、インクジェットプリンター(株式会社リコー製、IPSiO GXe5000)に各インクを充填し、Microsoft Word2000(Microsoft社製)で作成した64pointのJIS X 0208(1997),2223の一般記号が記載されているチャートを、コート紙(LumiArt Glos 130)に打ち出した後、5秒以内に100℃の恒温槽に2分間乾燥した後、室温で24時間放置し、印字面の前記記号部を、X-Rite938(エックスライト社製)により測色し、下記の評価基準で評価した。
なお、印字モードは、プリンタ添付のドライバでユーザー設定より「光沢紙-きれい」モードを「色補正なし」に改変したモードを使用した。
なお、上記JIS X 0208(1997),2223は、外形が正四方形であって、記号全面がインクにより塗りつぶされている記号である。
[評価基準]
A:2.3以上
B:2.10以上2.30未満
C:2.0以上2.10未満
D:1.80以上2.00未満
E:1.80以下
<吐出安定性>
インクジェットプリンター(株式会社リコー製、IPSiO GXe5000)に上記で得られた水系インクを装填し、コート紙(LumiArt Glos 130)に「光沢紙はやい」モード全面ベタ印刷し、100枚目の印刷物を観察し、白線(吐出されていないノズル数に相当)の数を計測した。次にノズルクリーニング操作を実施した後、更に100枚の全面ベタ印刷を実施して再度100枚目の印刷物を観察し、白線の発生本数を吐出ノズル幅当たりで計測して、以下の基準で吐出性を評価した。
(評価基準)
A:100枚目の印刷物及び200枚目の印刷物で白線発生なし
B:100枚目の印刷物と200枚目の印刷物で白線発生2本以下
C:100枚目又は200枚目の印刷物で白線発生3~5本
D:100枚目又は200枚目の印刷物で白線発生6本以上
Figure 0007300081000020
400 画像形成装置
401 画像形成装置の外装
401c 装置本体のカバー
404 カートリッジホルダ
410 メインタンク
410k、410c、410m、410y ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色用のメインタンク
411 インク収容部
413 インク排出口
414 収容容器ケース
420 機構部
434 吐出ヘッド
436 供給チューブ
特開2018-76531号公報 特開2018-104545号公報

Claims (8)

  1. 水、顔料、及びポリマーを含有し、該ポリマーが下記式(1)で表わされる構造単位を有し、
    下記式(1)におけるR 1 が、下記式(2)で表わされる構造単位を有するインク。
    Figure 0007300081000021
    (式中、R1は少なくとも炭素と水素からなる有機基である。)
    Figure 0007300081000022
    (式中、L 1 は-O-、-CO-、-OC(=O)-(ナフタレン側)、又は-NHCO-(ナフタレン側)である。)
  2. 前記式(1)におけるR1が、下記式(3)で表わされる構造単位を有する請求項1に記載のインク。
    Figure 0007300081000023
    (式中、L2は炭素数が2~18個のアルキレン基、R2は水素原子又はメチル基である。)
  3. 請求項1又は2に記載のインクを収容したインク収容容器。
  4. 請求項1又は2に記載のインクを、記録媒体上に吐出し画像を形成する記録方法。
  5. 請求項1又は2に記載のインクを収容するインク収容容器と、前記インク収容容器に収容されているインクを、記録媒体上に吐出する吐出手段とを備える記録装置。
  6. 水、顔料、及び下記式(1)で表される構造単位を有するポリマーを含有するインクの製造方法において、水、下記式(4)で表される化合物、下記式(5)で表される化合物、及び顔料を混合し、下記式(4)で表される化合物と下記式(5)で表される化合物とを反応させる工程を含むインクの製造方法。
    Figure 0007300081000024
    (式中、R1は少なくとも炭素と水素からなる有機基である。)
    Figure 0007300081000025
    (式中、R2はメチル基又はエチル基である。)
    Figure 0007300081000026
    (式中、R1は少なくとも炭素と水素からなる有機基である。)
  7. 前記式(5)で表される化合物に対して、前記式(4)で表される化合物を、1~40質量%反応させる請求項に記載のインクの製造方法。
  8. 前記式(5)で表される化合物に対して、前記式(4)で表される化合物を、5~20質量%反応させる請求項に記載のインクの製造方法。

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