WO2015125368A1 - インク組成物、インクセット及びインクジェット記録方法 - Google Patents
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- C09D11/54—Inks based on two liquids, one liquid being the ink, the other liquid being a reaction solution, a fixer or a treatment solution for the ink
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- C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D133/04—Homopolymers or copolymers of esters
- C09D133/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
- C09D133/10—Homopolymers or copolymers of methacrylic acid esters
- C09D133/12—Homopolymers or copolymers of methyl methacrylate
Definitions
- the present invention relates to an ink composition, an ink set, and an ink jet recording method.
- an image recording method for forming an image on a recording medium such as paper based on an image data signal there are recording methods such as an electrophotographic method, a sublimation type and a melt type thermal transfer method, and an inkjet method.
- the ink jet recording method does not require a printing plate and ejects ink only to the image forming portion to form an image directly on the recording medium. Therefore, the ink can be used efficiently and the running cost is low.
- the ink jet method has a relatively inexpensive printing apparatus, can be downsized, and has low noise.
- the inkjet method has various advantages as compared with other image recording methods.
- the ink jet recording method has been mainly used in the field of office printers and home printers, but in recent years, the ink jet recording method has been applied also in the field of commercial printing.
- ink jet recording is required to be faster (high speed) than ever.
- the processing time such as drying and fixing after recording
- the penetration or drying of water in the ink or organic solvent into the recording medium cannot keep up with the recording speed, and the recorded image still remains. In the soft state, the next recording medium is overlaid on the image.
- Patent Document 1 includes resin particles having a water-soluble organic solvent content of 20% by mass or less and a glass transition temperature of 60 ° C. or more, and in addition to four colors of YMCK, at least one color of RGB. It is described that stacker blocking can be prevented by using an ink set containing ink.
- Patent Document 2 describes 1,3-dimethylurea, imidazolidinone, and butylurea as anti-curling agents blended in the ink.
- the present invention provides an ink composition that hardly causes curling of a recording medium after image formation and also does not easily cause stacker blocking when used for image formation on a recording medium, and an ink set including the ink composition. The task is to do. Moreover, this invention makes it a subject to provide the inkjet recording method including discharging the said ink composition on a recording medium.
- R represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
- Z 1 represents a single bond, —NR 1 — or —O—.
- Z 2 represents —NR 1 — or —O—. However, at least one of Z 1 and Z 2 is —NR 1 —.
- R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
- L represents an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms or —C 2 H 4 —O—C 2 H 4 —;
- B a colorant;
- C a polymer having an SP value of 17 or more and 24 or less;
- D An ink composition containing water, wherein the log P value of component (a) and the SP value of component (c) satisfy the following formula I.
- R in the general formula (1) is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
- R, Z 1 and Z 2 are R in each of the above general formula (1), and Z 1 and Z 2 synonymous.
- [4] The ink composition according to any one of [1] to [3], wherein the component (a) is a compound represented by any one of the following general formulas (4) to (9):
- R and R 1 have the same meanings as R and R 1 in each of the above general formula (1).
- [5] The ink composition according to any one of [1] to [4], wherein the content of the component (a) in the ink composition is 1 to 30% by mass.
- [6] The ink composition according to any one of [1] to [5], wherein the ink composition is an ink for inkjet recording.
- [7] The ink composition according to any one of [1] to [6], wherein the component (c) is polymer fine particles.
- An ink set comprising the ink composition according to any one of [1] to [7] and an acid treatment agent containing an acidic compound.
- the inkjet recording method is An acid treatment step of providing an acid treatment agent containing an acidic compound on the recording medium; Any one of [10] to [12], including an ink application step of forming an image by discharging the ink composition according to any one of [1] to [7] onto the recording medium after the acid treatment step
- substituents when there are a plurality of substituents, linking groups, ligands, etc. (hereinafter referred to as substituents, etc.) indicated by specific symbols, or a plurality of substituents etc. are simultaneously or When alternatively defined, each substituent and the like may be the same as or different from each other. The same applies to the definition of the number of substituents and the like.
- group of each group described as an example of each substituent is used to include both an unsubstituted form and a form having a substituent.
- alkyl group means an alkyl group which may have a substituent.
- the term “compound” when the term “compound” is added at the end, or when a compound is indicated by a specific name or chemical formula, the salt, complex, or ion thereof is added to the compound itself unless otherwise specified. Used to include.
- the recording medium is hardly curled and stacker blocking can be effectively prevented. According to the inkjet recording method of the present invention, the recording medium is less likely to curl after image formation, and stacker blocking is effectively suppressed.
- the ink composition of the present invention contains, as component (a), a compound having a specific molecular weight represented by the following general formula (1) and having a specific log P value described later.
- R represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
- R is preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and still more preferably 1 to 4 carbon atoms.
- Preferred examples of R include t-butyl, s-butyl, n-butyl, n-propyl, isopropyl, ethyl or methyl, with ethyl or methyl being more preferred.
- Z 1 represents a single bond, —NR 1 — or —O—.
- Z 2 represents —NR 1 — or —O—.
- R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
- R 1 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, still more preferably 1 to 4 carbon atoms, and further preferably a hydrogen atom, methyl or ethyl. More preferably, it is a hydrogen atom.
- two R 1 may be the same or different.
- L represents an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms or —C 2 H 4 —O—C 2 H 4 —.
- the carbon number thereof is preferably 1 to 8, more preferably 1 to 6, still more preferably 1 to 4, and —C 2 H 4 —. Is more preferable.
- the compound of component (a) has only one hydroxyl group in its molecule.
- the compound of component (a) has a log P value (octanol-water partition coefficient) of -1.7 or more. As will be described later, there is a specific relationship between the log P value of component (a) and the SP value of component (c).
- the logP value is determined by the atom fragment method of Ghose, Pritchett, Crippen et al. The log P value is calculated by the atom fragment method as described in J. Chem. Inf. Comput. Sci. 1987, 27, p.21-35.
- the compound of component (a) is considered to exhibit a curl suppressing effect by permeating into the recording medium together with water to block the water and preventing the hydrogen bond of cellulose from being broken.
- component (a) When the log P value of component (a) is smaller than -1.7, or when component (a) has two or more hydroxyl groups, component (a) itself breaks hydrogen bonds in cellulose constituting the paper that is the recording medium. The recording medium tends to curl after image formation.
- the compound of component (a) has a molecular weight in the range of 130 to 300.
- the component (a) tends to volatilize before penetrating into the recording medium, and it is difficult to exhibit the curl suppressing effect.
- the molecular weight exceeds 300, the component (a) does not easily penetrate into the recording medium, the recording medium tends to curl, and stacker blocking tends to occur.
- Component (a) is more preferably a compound represented by the following general formula (2) or (3).
- R, Z 1 and Z 2 are each the same meaning R, a Z 1 and Z 2 in the general formula (1), a preferred form also the same.
- Component (a) is more preferably a compound represented by any one of the following general formulas (4) to (9).
- R and R 1 have the same meanings as R and R 1 in the general formula (1), respectively, and preferred forms are also the same.
- component (a) is shown below, but the present invention is not limited thereto.
- Mw indicates molecular weight.
- the content of component (a) is preferably 1 to 35% by mass, and more preferably 1 to 30% by mass.
- the ink composition of the present invention contains a colorant (component (b)).
- the ink composition of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “ink”) can be used not only for the formation of a single color image but also for the formation of a multicolor image (for example, a full color image). Two or more colors can be selected to form an image.
- the ink composition can be used as, for example, a magenta color ink, a cyan color ink, and a yellow color ink. Further, it may be used as black color ink.
- the ink composition of the present invention includes red (R), green (G), blue (B), white (W) other than yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K).
- Color tone ink composition or a so-called special color ink composition in the printing field.
- the ink composition of each color tone can be prepared by changing the hue of the colorant as desired.
- ink composition of the present invention known dyes, pigments and the like can be used without particular limitation as a colorant.
- a colorant that is almost insoluble or hardly soluble in water is preferable.
- Specific examples include various pigments, disperse dyes, oil-soluble dyes, and pigments that form J aggregates. Further, considering light resistance, a pigment is more preferable.
- a normal organic or inorganic pigment can be used.
- organic pigments include azo pigments, polycyclic pigments, dye chelates, nitro pigments, nitroso pigments, and aniline black.
- azo pigments and polycyclic pigments are more preferable.
- the azo pigments include azo lakes, insoluble azo pigments, condensed azo pigments, and chelate azo pigments.
- polycyclic pigment examples include phthalocyanine pigments, perylene pigments, perinone pigments, anthraquinone pigments, quinacridone pigments, dioxazine pigments, indigo pigments, thioindigo pigments, isoindolinone pigments, and quinophthalone pigments.
- dye chelates include basic dye chelates and acidic dye chelates.
- inorganic pigments examples include titanium oxide, iron oxide, calcium carbonate, barium sulfate, aluminum hydroxide, barium yellow, cadmium red, chrome yellow, and carbon black.
- carbon black is preferable.
- carbon black what was manufactured by well-known methods, such as a contact method, a furnace method, a thermal method, is mentioned, for example.
- pigments described in paragraph numbers 0142 to 0145 of JP-A No. 2007-100071 include the pigments described in paragraph numbers 0142 to 0145 of JP-A No. 2007-100071.
- a water-insoluble carrier holding the dye can be used as a colorant.
- the dye known dyes can be used without particular limitation.
- the dyes described in JP-A No. 2001-115066, JP-A No. 2001-335714, JP-A No. 2002-249677 and the like can be used in the present invention. It can be used suitably.
- the carrier is not particularly limited as long as it is insoluble in water or hardly soluble in water, and inorganic materials, organic materials, and composites thereof can be used.
- the carriers described in JP2001-181549A, JP2007-169418A, and the like can be suitably used in the present invention.
- the carrier holding the dye (colorant) can be used as it is or in combination with a dispersant as required.
- a dispersant described later can be suitably used.
- the above colorants may be used alone or in combination of a plurality of types.
- the content of the colorant in the ink composition is preferably 1 to 35% by mass with respect to the total mass of the ink composition from the viewpoint of color density, granularity, ink stability, and ejection reliability.
- the mass% is more preferable.
- the pigment may constitute colored particles (hereinafter simply referred to as “colored particles”) dispersed in an aqueous solvent by a dispersant.
- the dispersant may be a polymer dispersant or a low molecular surfactant type dispersant.
- the polymer dispersant may be either a water-soluble polymer dispersant or a water-insoluble polymer dispersant.
- low molecular surfactant type dispersant for example, known low molecular surfactant type dispersants described in paragraphs 0047 to 0052 of JP2011-178029A can be used.
- examples of the water-soluble polymer dispersant include hydrophilic polymer compounds.
- natural hydrophilic polymer compounds include plant polymers such as gum arabic, tragacanth gum, guar gum, karaya gum, locust bean gum, arabinogalactone, pectin, quince seed starch, seaweeds such as alginic acid, carrageenan and agar.
- examples include molecules, animal polymers such as gelatin, casein, albumin and collagen, and microorganism polymers such as xanthene gum and dextran.
- hydrophilic polymer compounds modified from natural products fiber polymers such as methylcellulose, ethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, carboxymethylcellulose, starch such as sodium starch glycolate and sodium starch phosphate And seaweed polymers such as sodium alginate, propylene glycol alginate, and the like.
- synthetic hydrophilic polymer compounds include vinyl polymers such as polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, and polyvinyl methyl ether; non-crosslinked polyacrylamide, polyacrylic acid or alkali metal salts thereof, water-soluble styrene acrylic resins, etc.
- Acrylic resin water-soluble styrene maleic acid resin, water-soluble vinyl naphthalene acrylic resin, water-soluble vinyl naphthalene maleic acid resin, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, alkali metal salt of ⁇ -naphthalene sulfonic acid formalin condensate, quaternary ammonium and amino
- a polymer compound having a salt of a cationic functional group such as a group in the side chain, a natural polymer compound such as shellac, and the like.
- hydrophilic polymer compounds into which carboxyl groups are introduced such as homopolymers of acrylic acid and methacrylic acid, and copolymers of acrylic acid and methacrylic acid with other monomers, are preferable.
- the water-insoluble polymer dispersant is a water-insoluble polymer and is not particularly limited as long as the pigment can be dispersed, and a conventionally known water-insoluble polymer dispersant can be used.
- the water-insoluble polymer dispersant may be configured to include both a hydrophobic structural unit and a hydrophilic structural unit.
- a monomer component which comprises a hydrophobic structural unit a styrene-type monomer component, an alkyl (meth) acrylate component, an aromatic group containing (meth) acrylate component, etc. can be mentioned.
- the monomer component constituting the hydrophilic structural unit is not particularly limited as long as it is a monomer component containing a hydrophilic group.
- the hydrophilic group include a nonionic group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, and a phosphoric acid group.
- the nonionic group examples include a hydroxyl group, an amide group (where the nitrogen atom is unsubstituted), a group derived from an alkylene oxide polymer (for example, polyethylene oxide, polypropylene oxide, etc.), a group derived from a sugar alcohol, and the like.
- the hydrophilic structural unit preferably includes at least a carboxyl group, and also preferably includes a nonionic group and a carboxyl group.
- water-insoluble polymer dispersants include styrene- (meth) acrylic acid copolymers, styrene- (meth) acrylic acid- (meth) acrylic acid ester copolymers, (meth) acrylic acid ester- (meta ) Acrylic acid copolymer, polyethylene glycol (meth) acrylate- (meth) acrylic acid copolymer, styrene-maleic acid copolymer, and the like.
- the water-insoluble polymer dispersant is preferably a vinyl polymer containing a carboxy group from the viewpoint of dispersion stability of the pigment. Furthermore, a vinyl polymer having at least a structural unit derived from an aromatic group-containing monomer as a hydrophobic structural unit and having a structural unit containing a carboxyl group as a hydrophilic structural unit is more preferable.
- the weight average molecular weight of the water-insoluble polymer dispersant is preferably 3,000 to 200,000, more preferably 5,000 to 100,000, and still more preferably 5,000 to 200,000 from the viewpoint of pigment dispersion stability. 80,000, particularly preferably 10,000 to 60,000.
- the weight average molecular weight is measured by gel permeation chromatograph (GPC).
- GPC gel permeation chromatograph
- HLC-8220GPC manufactured by Tosoh Corporation
- TSKgel SuperHZM-H, TSKgel Super HZ4000, TSKgel Super HZ2000 manufactured by Tosoh Corporation, 4.6 mm ID ⁇ 15 cm
- the detailed conditions of GPC are as described in paragraph number [0076] of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-155359.
- the content of the dispersing agent in the colored particles is preferably 10 to 90% by mass with respect to 100% by mass of the pigment and 20 to 70% with respect to 100% by mass of the pigment from the viewpoint of the dispersibility of the pigment, the ink coloring property and the dispersion stability. More preferably, it is more preferably 30 to 50% by weight.
- the pigment is preferably coated with an appropriate amount of the dispersing agent, and it tends to be easy to obtain colored particles having a small particle size and excellent stability over time.
- the colored particles can be obtained as a colored particle dispersion by dispersing, for example, a mixture containing a pigment, a dispersant, and, if necessary, a solvent (preferably an organic solvent) with a disperser.
- the colored particle dispersion is, for example, after a step of adding an aqueous solution containing a basic substance (mixing / hydration step) to a mixture of the pigment, the polymer dispersant, and an organic solvent in which the dispersant is dissolved or dispersed, A step of removing the organic solvent (solvent removal step) can be provided to produce the dispersion. Thereby, the colorant is finely dispersed, and a dispersion of colored particles having excellent storage stability can be produced.
- the organic solvent needs to be able to dissolve or disperse the dispersant, but in addition to this, it is preferable that the organic solvent has a certain degree of affinity for water. Specifically, those having a solubility in water at 20 ° C. of 10 to 50% by mass or less are preferable.
- Preferable examples of the organic solvent include water-soluble organic solvents. Of these, isopropanol, acetone and methyl ethyl ketone are preferable, and methyl ethyl ketone is particularly preferable.
- the organic solvent may be used alone or in combination.
- the above basic substance is used for neutralization of an anionic group (preferably a carboxyl group) that the polymer may have.
- an anionic group preferably a carboxyl group
- the degree of neutralization of the anionic group is no particular limitation.
- the liquid property of the finally obtained dispersion of colorant particles is preferably such that the pH is 4.5 to 10, for example.
- the pH can also be determined by the desired degree of neutralization of the polymer.
- the removal of the organic solvent in the production process of the colored particle dispersion is not particularly limited, and can be removed by a known method such as vacuum distillation.
- the colored particles may be used singly or in combination of two or more.
- the volume average particle diameter of the colorant (or colored particles) is preferably 10 to 200 nm, more preferably 10 to 150 nm, and even more preferably 10 to 100 nm.
- the volume average particle size is 200 nm or less, the color reproducibility is good, and in the case of the ink jet method, the droplet ejection characteristics are good.
- light resistance becomes favorable because a volume average particle diameter is 10 nm or more.
- the particle size distribution of the colorant (or colored particles) is not particularly limited, and may be either a wide particle size distribution or a monodisperse particle size distribution. Further, two or more colorants having a monodispersed particle size distribution may be mixed and used.
- the volume average particle diameter of the colorant (or colored particles) can be measured by the same method as the measurement of the volume average particle diameter of the polymer fine particles described later.
- the ink composition of the present invention contains a polymer having an SP value of 17 or more and 24 or less as the component (c).
- the form of the polymer of component (c) is not particularly limited, but polymer fine particles formed of a polymer having an SP value of 17 or more and 24 or less (hereinafter also simply referred to as “polymer fine particles of component (c)” or “polymer fine particles”). .) Is preferred.
- the SP value of the polymer of component (c) exceeds 24, the film quality of the image formed on the recording medium is deteriorated and stacker blocking is likely to occur. Further, when the SP value is less than 17, the dispersion stability is excessively lowered, which is not preferable.
- the SP value of the polymer of component (c) has a specific relationship with the log P value of the compound of component (a), as will be described later.
- the Okitsu method is employed to calculate the SP value.
- the Okitsu method is described in, for example, Journal of the Adhesion Society of Japan, 1993, Vol. 29, no. 6, p249-259.
- the SP value is calculated based on wt% of the monomer component in the polymer of component (c). Further, when the polymer of component (c) has an acidic group, and the acidic group is neutralized to disperse the polymer of component (c) in the ink composition, the SP of the polymer before neutralization Use the value.
- the polymer of component (c) exists separately from the polymer dispersant constituting the colored particles, and also has the effect of improving the fixability of the ink composition to the recording medium and the scratch resistance of the formed image.
- the form in which the polymer of the component (c) is a polymer fine particle will be described in detail.
- the polymer fine particles are preferably particles formed of a resin selected from thermoplastic resins and thermosetting resins, for example, and may be particles obtained by further modifying these particles.
- the polymer fine particles include acrylic resin, epoxy resin, urethane resin, polyether resin, polyamide resin, unsaturated polyester resin, phenol resin, silicone resin, fluororesin, polyvinyl resin (eg, vinyl chloride, vinyl acetate, polyvinyl alcohol). Or polyvinyl butyral etc.), alkyd resin, polyester resin (eg phthalic acid resin etc.), or amino material (eg melamine resin, melamine formaldehyde resin, aminoalkyd cocondensation resin, urea resin, urea resin etc.) And fine particles.
- the polymer fine particles may be a copolymer containing two or more structural units (in the present specification, “structural unit” means one monomer component) in the polymer constituting the resin. .
- the polymer fine particles may be composed of a blend of two or more kinds of resins. Further, the two or more kinds of resins may be composite resin particles in a form in which a core / shell structure is formed, for example.
- the polymer fine particles are preferably formed from one or more resins selected from acrylic resins, urethane resins, polyether resins, polyester resins, and polyolefin resins. From the viewpoint of film quality and stability, the polymer fine particles It is preferably formed from a resin and / or a urethane resin.
- the polymer fine particles aggregate to increase the viscosity of the ink when contacting the treatment liquid or a region where the treatment liquid is dried. .
- the ink composition is more stably fixed on the recording medium.
- the scratch resistance of the image is further improved and image unevenness is further suppressed.
- the adhesion of the ink composition to the recording medium is further improved.
- the glass transition temperature (Tg) of the polymer fine particles is preferably 40 ° C. or higher from the viewpoint of improving the scratch resistance of the image and suppressing surface roughness. Further, from the viewpoint of ink jetting properties, the upper limit of the glass transition temperature of the polymer fine particles is preferably 250 ° C. The glass transition temperature of the polymer fine particles is preferably in the range of 50 ° C. or higher and 230 ° C. or lower.
- the glass transition temperature of the polymer fine particles can be appropriately controlled by a conventionally known method.
- the glass transition temperature of the polymer fine particles can be controlled within a desired range by appropriately adjusting the types of monomers used in the synthesis of the polymer constituting the polymer fine particles, the composition ratio thereof, the molecular weight of the polymer constituting the polymer fine particles, and the like. be able to.
- the measured Tg obtained by actual measurement is applied to the glass transition temperature of the polymer fine particles.
- the measurement Tg is measured at a heating rate of 10 ° C./min using a differential scanning calorimeter (DSC) EXSTAR 6220 manufactured by SII Nano Technology
- the baseline changes with the glass transition of the polymer fine particles. Measured as the average of the starting temperature and the temperature returning to baseline again.
- calculation Tg calculated by the following calculation formula is applied.
- Calculation Tg is calculated by the following formula.
- Tg ⁇ (X i / Tg i )
- Tg i the glass transition temperature (absolute temperature) of the homopolymer of the i-th monomer.
- the homopolymer glass transition temperature value (Tg i ) of each monomer is the value of Polymer Handbook (3rd Edition) (by J. Brandrup, EH Immergut (Wiley-Interscience, 1989)).
- the polymer fine particles are preferably polymer fine particles obtained by a phase inversion emulsification method, and the following self-dispersing polymer particles (self-dispersing polymer particles) are more preferable.
- the self-dispersing polymer is dispersed in an aqueous medium by a functional group (particularly an acidic group or a salt thereof) possessed by the polymer itself when it is dispersed by a phase inversion emulsification method in the absence of a surfactant.
- a water-insoluble polymer that can be in a state.
- the dispersed state refers to an emulsified state (emulsion) in which a water-insoluble polymer is dispersed in an aqueous medium and a dispersed state (suspension) in which a water-insoluble polymer is dispersed in an aqueous medium. It includes both states.
- water-insoluble means that the amount dissolved in 100 parts by mass (25 ° C.) of water is 5.0 parts by mass or less.
- phase inversion emulsification method for example, a polymer is dissolved or dispersed in a solvent (for example, a water-soluble solvent) and then poured into water as it is without adding a surfactant.
- a solvent for example, a water-soluble solvent
- surfactant for example, there is a method of obtaining an aqueous dispersion in an emulsified or dispersed state after stirring and mixing in a state where the acidic group) is neutralized and removing the solvent.
- self-dispersing polymer particles include, among self-dispersing polymer particles described in paragraphs 0090 to 0121 of JP2010-64480A and paragraphs 0130 to 0167 of JP2011-068805A, components ( Those satisfying the definition of c) can be used as the component (c) in the present invention.
- the “acrylic resin” is a resin containing a polymer obtained by polymerizing acrylate, methacrylate, or a derivative thereof as a monomer, and carbon such as styrene, (meth) acrylamide, or a derivative thereof as a copolymerization component. -It may contain a monomer component having a carbon double bond.
- the acrylic resin constituting the polymer fine particles preferably has at least one of a structural unit having an aromatic group and a structural unit having an alicyclic hydrocarbon group. Thereby, the intensity
- the structural unit having an aromatic group is a structural unit derived from a monomer having an aromatic group (hereinafter also referred to as “aromatic group-containing monomer”).
- aromatic group-containing monomer examples include a structural unit having a phenyl group, a structural unit having a benzyl group, a structural unit having a phenoxy group, and a structural unit having a phenethyl group.
- a structural unit having a unit or a phenoxy group is preferred.
- the aromatic group-containing monomer is preferably a monomer having an aromatic group derived from an aromatic hydrocarbon and an ethylenically unsaturated bond.
- the aromatic group-containing monomer may be used alone or in combination of two or more.
- Examples of the aromatic group-containing monomer include (meth) acrylate monomers containing an aromatic group (for example, phenoxyethyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, etc.), styrene monomers, and the like. Is mentioned.
- a (meth) acrylate monomer containing an aromatic group is preferable, and phenoxyethyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, and phenyl ( At least one selected from (meth) acrylate is more preferable, and phenoxyethyl (meth) acrylate and benzyl (meth) acrylate are more preferable.
- “(Meth) acrylate” is used to mean both acrylate and methacrylate.
- the structural unit having an alicyclic hydrocarbon group is a structural unit derived from a monomer having an alicyclic hydrocarbon group (hereinafter also referred to as “alicyclic hydrocarbon group-containing monomer”).
- the alicyclic hydrocarbon group-containing monomer is preferably a monomer having an alicyclic hydrocarbon group and an ethylenically unsaturated bond, and is a (meth) acrylate having an alicyclic hydrocarbon group (hereinafter referred to as “alicyclic ring”). (Also referred to as “formula (meth) acrylate”).
- the alicyclic (meth) acrylate includes a structural site derived from (meth) acrylic acid and a structural site derived from alcohol, and the structural site derived from alcohol is unsubstituted or substituted. It has a structure containing at least one hydrogen group.
- the alicyclic hydrocarbon group may be a structural site derived from alcohol itself, or may be bonded to a structural site derived from alcohol via a linking group.
- the alicyclic hydrocarbon group is not particularly limited as long as it is a group containing a cyclic non-aromatic hydrocarbon structure, and is a monocyclic hydrocarbon group, a bicyclic hydrocarbon group, a tricyclic or higher polycyclic group.
- a hydrocarbon group is mentioned.
- the alicyclic hydrocarbon group include a cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, a cycloalkenyl group, a bicyclohexyl group, a norbornyl group, an isobornyl group, a dicyclopentanyl group, a dicyclopentenyl group, and an adamantyl group.
- the alicyclic hydrocarbon group may further have a substituent.
- substituents include an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, an alkyl or arylcarbonyl group, and a cyano group.
- the alicyclic hydrocarbon group may further form a condensed ring.
- the alicyclic hydrocarbon group in the present invention preferably has 5 to 20 carbon atoms in the alicyclic hydrocarbon portion from the viewpoint of viscosity and solubility.
- cycloalkyl (meth) acrylate having 3 to 10 carbon atoms is preferable.
- cyclopropyl (meth) acrylate, cyclobutyl (meth) acrylate, cyclopentyl (meth) acrylate, cyclohexyl examples include meth) acrylate, cycloheptyl (meth) acrylate, cyclooctyl (meth) acrylate, cyclononyl (meth) acrylate, and cyclodecyl (meth) acrylate.
- bicyclic (meth) acrylate examples include isobornyl (meth) acrylate and norbornyl (meth) acrylate.
- tricyclic (meth) acrylate examples include adamantyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, and dicyclopentenyloxyethyl (meth) acrylate. These can be used alone or in admixture of two or more.
- the acrylic resin preferably contains a bicyclic or higher polycyclic (meth) acrylate component as a monomer component, It is more preferable that at least one selected from an acrylate component, an adamantyl (meth) acrylate component, and a dicyclopentanyl (meth) acrylate component is included.
- the total content of the structural unit having the aromatic group and the structural unit having the alicyclic hydrocarbon group in the polymer is 3% by mass to 95% by mass. It is preferably 5% by mass to 75% by mass, more preferably 10% by mass to 50% by mass. When the total content is within this range, the stability of the self-emulsification or dispersion state can be improved, and further the increase in ink viscosity can be suppressed.
- the acrylic resin constituting the polymer fine particles has a structural unit having an aromatic group.
- the acrylic resin constituting the polymer fine particle includes a structural unit (monomer component) having an aromatic group in the polymer, and the content of the structural unit having an aromatic group is the total amount of the polymer.
- the acrylic resin constituting the polymer fine particle includes a structural unit (monomer component) having an aromatic group in the polymer, and the content of the structural unit having an aromatic group is the total amount of the polymer.
- it is in the form of 3 mass% to 45 mass% (more preferably 3 mass% to 40 mass%, particularly preferably 5 mass% to 30 mass%). With this form, it becomes easier to adjust the glass transition temperature of the polymer fine particles to 40 ° C. or higher.
- the acrylic resin constituting the polymer fine particles preferably contains a hydrophilic structural unit from the viewpoint of dispersibility in the ink composition (self-dispersibility in the case of self-dispersing polymer particles).
- the hydrophilic structural unit is a structural unit derived from a monomer having a hydrophilic group (hereinafter also referred to as “hydrophilic group-containing monomer”).
- the hydrophilic structural unit in the polymer is derived from one or more hydrophilic group-containing monomers.
- the hydrophilic group is not particularly limited, and may be a dissociable group or a nonionic hydrophilic group.
- the hydrophilic group is preferably a dissociable group and more preferably an anionic dissociable group from the viewpoint of promoting self-dispersion and the stability of the formed emulsified or dispersed state.
- the dissociable group include a carboxy group, a phosphoric acid group, and a sulfonic acid group, and among them, a carboxy group is preferable from the viewpoint of fixability when an ink composition is configured.
- the hydrophilic group-containing monomer is preferably a dissociable group-containing monomer from the viewpoint of self-dispersibility and aggregability, and is preferably a dissociable group-containing monomer having a dissociable group and an ethylenically unsaturated bond.
- the dissociable group-containing monomer include an unsaturated carboxylic acid monomer, an unsaturated sulfonic acid monomer, and an unsaturated phosphoric acid monomer.
- the unsaturated carboxylic acid monomer examples include (meth) acrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, and 2-methacryloyloxymethyl succinic acid.
- Specific examples of the unsaturated sulfonic acid monomer include styrene sulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, 3-sulfopropyl (meth) acrylate, bis- (3-sulfopropyl) -itaconate, and the like. Can be mentioned.
- the unsaturated phosphoric acid monomer examples include vinyl phosphonic acid, vinyl phosphate, bis (methacryloxyethyl) phosphate, diphenyl-2-acryloyloxyethyl phosphate, diphenyl-2-methacryloyloxyethyl phosphate, dibutyl-2- Examples include acryloyloxyethyl phosphate.
- an unsaturated carboxylic acid monomer is preferable and (meth) acrylic acid is more preferable from the viewpoints of dispersion stability and ejection stability.
- the content of the hydrophilic structural unit in the polymer is not particularly limited, but from the viewpoint of dispersion stability, 2% by mass to 30% by mass is preferable. 5 mass% to 20 mass% is more preferable, and 5 mass% to 15 mass% is particularly preferable.
- the acrylic resin constituting the polymer fine particles preferably contains a structural unit having an alkyl group in the polymer from the viewpoint of flexibility of the polymer skeleton and easy control of the glass transition temperature (Tg).
- the number of carbon atoms of the alkyl group in the structural unit having an alkyl group is preferably 1 to 4.
- the structural unit having an alkyl group is a structural unit derived from a monomer having an alkyl group (hereinafter also referred to as “alkyl group-containing monomer”).
- alkyl group-containing monomer examples include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, t -Alkyl (meth) acrylates such as butyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, ethylhexyl (meth) acrylate; hydroxymethyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate Ethylenically unsaturated monomers having a hydroxyalkyl group, such as 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, hydroxypentyl (meth) acrylate, hydroxyhexyl (meth) acrylate; Dialkylaminoal
- alkyl (meth) acrylate is preferable, alkyl (meth) acrylate having 1 to 4 carbon atoms in the alkyl group is more preferable, methyl (meth) acrylate or ethyl (meth) acrylate is more preferable, and methyl (meth) Acrylate is particularly preferred.
- the content of the structural unit having an alkyl group in the polymer is not particularly limited, but from the viewpoint of dispersion stability, it is 5% by mass to 90% by mass with respect to the total amount of the polymer.
- 10% by mass to 85% by mass is more preferable, 20% by mass to 80% by mass is further preferable, 30% by mass to 75% by mass is particularly preferable, and 40% by mass to 75% by mass is most preferable.
- the acrylic resin constituting the polymer fine particles preferably has a weight average molecular weight of 3000 to 200,000, more preferably 5000 to 150,000, and still more preferably 10,000 to 100,000.
- the polymer constituting the polymer fine particles may contain a structural unit other than the above-described structural units as necessary.
- the polymer fine particles are also preferably formed of a urethane resin.
- Urethane resin is made up of urethane sites that allow strong interactions such as hydrogen bonding between polymers and non-urethane sites that have relatively weak interactions between polymers, forming an ink film.
- the micro-structure has flexibility by constructing a sea-island structure in which relatively strong and relatively weak parts gather together. Since the urethane resin is inherently flexible in this way, it is presumed that the formed film is flexible, can relieve stress, and can form an ink image having excellent scratch resistance.
- the urethane resin used for forming the polymer fine particles in the present invention can be obtained, for example, by polymerizing a diol compound and a diisocyanate compound.
- a diol compound and diisocyanate compound for details of the diol compound and diisocyanate compound, reference can be made, for example, to the descriptions in paragraphs [0031] to [0036] of JP-A No. 2001-247787.
- the diisocyanate compound is not particularly limited.
- aliphatic diisocyanate compounds such as hexamethylene diisocyanate and 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate; isophorone diisocyanate, 1,4-cyclohexane diisocyanate, 4,4 Examples include alicyclic diisocyanate compounds such as' -dicyclohexylmethane diisocyanate; aromatic diisocyanate compounds such as xylylene diisocyanate, tetramethylxylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, and phenylmethane diisocyanate.
- 1 type may be used for these diisocyanate compounds and it can also use 2 or more types together.
- the diol compound is not particularly limited, and examples thereof include polyether diol compounds obtained by polymerizing alkylene oxides such as ethylene oxide, propylene oxide and butylene oxide, and heterocyclic ethers such as tetrahydrofuran.
- the polyether diol compound may be a homopolymer or a copolymer.
- polyether diol compound examples include polyether diols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, polybutylene oxide, polytetramethylene ether glycol, polyhexamethylene ether glycol, polyethylene adipate, polybutylene adipate, polyneopentylene adipate, Poly-3-methylpentylene adipate, polyethylene / butylene adipate, polyester diol such as polyneopentyl / hexyl adipate, polycaprolactone diol, polyvalerolactone diol, polylactone diol such as polycaprolactone / polyvalerolactone diol, polyalkylene carbonate And polycarbonate diols such as Among these, polyether diol and polycarbonate diol are preferable, and polyalkylene carbonate diol (eg, polyethylene carbonate diol, polypropylene carbonate diol, polybutylene carbonate di
- diol compound it is preferable to use a diol compound having a carboxylic acid group in combination to enhance hydrophilicity.
- examples of the diol compound having a carboxylic acid group include dimethylolacetic acid, dimethylolpropionic acid, and dimethylolbutanoic acid, and dimethylolpropionic acid is particularly preferable.
- the form of the urethane resin constituting the polymer fine particles is not particularly limited. Typical forms include emulsion types such as self-emulsifying emulsions and self-stabilizing types.
- a urethane resin using a diol compound having an acidic group such as a carboxylic acid group or a sulfonic acid group a urethane resin obtained by adding a low molecular weight polyhydroxy compound as a raw material, Or the urethane resin which introduce
- the weight average molecular weight of the polymer is preferably from 5,000 to 200,000, and more preferably from 8,000 to 30,000, from the viewpoint of scratch resistance and ink storage stability.
- the acid value of the urethane resin is not particularly limited, but is preferably 5 mgKOH / g or more and 100 mgKOH / g or less, and particularly preferably 10 mgKOH / g or more and 80 mgKOH / g or less.
- urethane resin those synthesized by a known synthesis method or commercially available products can be used.
- a commercial item if it is a urethane resin, there will be no restriction
- NeoRez R-960 (manufactured by Nihon Lubrizol), NeoRez R-989 (manufactured by Nihon Lubrizol), NeoRez R-9320 (manufactured by Nihon Lubrizol), NeoRad NR-440 (manufactured by Nihon Lubrizol), Hydran AP-30 (manufactured by DIC), hydran APX-601 (manufactured by DIC), hydran SP-510 (manufactured by DIC), hydran SP-97 (manufactured by DIC), hydran HW140 (manufactured by DIC), Takelac W-5025 (Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.), Elastron MF-60 (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), Elastolon MF-9 (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), M-1064 (Daiichi Kogyo Sei), M
- the molecular weight range of the polymer constituting the polymer fine particles is preferably 3000 to 200,000, more preferably 5000 to 150,000, and still more preferably 10,000 to 100,000 in terms of weight average molecular weight.
- the weight average molecular weight By setting the weight average molecular weight to 3000 or more, the amount of water-soluble components can be effectively suppressed.
- self-dispersion stability can be improved by making a weight average molecular weight into 200,000 or less.
- the polymer fine particle is preferably a polymer having an acid value of 100 mgKOH / g or less from the viewpoint of self-dispersibility and agglomeration rate when the treatment liquid comes into contact, and the acid value is a polymer having an acid value of 25 mgKOH / g to 100 mgKOH / g. More preferred.
- the average particle size of the polymer fine particles is preferably in the range of 1 nm to 400 nm, more preferably in the range of 1 nm to 200 nm, further preferably in the range of 1 nm to 100 nm, and particularly preferably in the range of 1 nm to 50 nm.
- Manufacturability is improved when the volume average particle diameter is 1 nm or more.
- storage stability improves that a volume average particle diameter is 400 nm or less.
- limiting in particular regarding the particle size distribution of a polymer particle Any of what has a wide particle size distribution or a monodispersed particle size distribution may be sufficient.
- two or more kinds of polymer fine particles may be mixed and used.
- the volume average particle diameter can be measured by a dynamic light scattering method using a Microtrac particle size distribution analyzer (trade name: Version 10.1.2-211BH, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).
- the content of the polymer fine particles (preferably self-dispersing polymer particles) of the component (c) described above in the ink composition (the total content when there are two or more types), 4. 0.3% by mass to 15.0% by mass with respect to the total amount is preferable, 1.0% by mass to 12.0% by mass is more preferable, 2.0% by mass to 10.0% by mass is further preferable, and 5. More preferably, it is 0 to 10.0% by mass.
- the content is 0.3% by mass or more, the scratch resistance of the image can be further improved, and image unevenness can be further suppressed.
- the content is 15.0% by mass or less, the ink ejection property can be further improved, and it is advantageous in that the generation of precipitates in a low temperature environment is suppressed.
- the ink composition of the present invention contains water as the component (d).
- the water used in the ink composition of the present invention is preferably water containing no ionic impurities such as ion-exchanged water and distilled water.
- the water content in the ink composition can be appropriately selected according to the purpose, but is usually preferably 20 to 90% by mass, more preferably 30 to 80% by mass, and more preferably 40 to 80% by mass in the ink composition. Is more preferable.
- the ink composition of the present invention preferably contains a water-soluble organic compound as component (e) in adjusting the viscosity of the ink composition.
- water-soluble means that 5% by mass or more is dissolved in 100 g of water at 25 ° C.
- Examples of water-soluble organic compounds include alcohols, ketones, ether compounds, amide compounds, nitrile compounds, and sulfone compounds.
- examples of the alcohol include ethanol, isopropanol, n-butanol, t-butanol, isobutanol, diacetone alcohol, and ethylene glycol.
- examples of the ketone include acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, and methyl isobutyl ketone.
- Examples of the ether compound include dibutyl ether, tetrahydrofuran, and dioxane.
- examples of the amide compound include dimethylformamide and diethylformamide.
- An example of the nitrile compound is acetonitrile.
- examples of the sulfone compound include dimethyl sulfoxide, dimethyl sulfone, and sulfolane.
- the ink composition of the present invention may contain a surfactant as a water-soluble organic compound.
- the surfactant functions as a surface tension adjusting agent.
- any of an anionic surfactant, a cationic surfactant, an amphoteric surfactant, a nonionic surfactant, and a betaine surfactant can be used.
- anionic surfactants include sodium dodecylbenzenesulfonate, sodium lauryl sulfate, sodium alkyldiphenyl ether disulfonate, sodium alkylnaphthalenesulfonate, sodium dialkylsulfosuccinate, sodium stearate, potassium oleate, sodium dioctyl.
- Sulfosuccinate sodium polyoxyethylene alkyl ether sulfate, sodium polyoxyethylene alkyl ether sulfate, sodium polyoxyethylene alkyl phenyl ether sulfate, sodium dialkylsulfosuccinate, sodium stearate, sodium oleate, t-octylphenoxyethoxypolyethoxyethyl Examples include sodium sulfate, etc., and select one or more of these. It can be.
- nonionic surfactants include, for example, acetylene diol derivatives such as ethylene oxide adducts of acetylene diol, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene oleyl phenyl ether, polyoxyethylene nonyl.
- examples include phenyl ether, oxyethylene / oxypropylene block copolymer, t-octylphenoxyethyl polyethoxyethanol, nonylphenoxyethyl polyethoxyethanol, and the like, and one or more of these can be selected.
- cationic surfactants include tetraalkylammonium salts, alkylamine salts, benzalkonium salts, alkylpyridium salts, imidazolium salts, and the like. Specific examples include dihydroxyethyl stearylamine, 2-heptadecenyl. -Hydroxyethyl imidazoline, lauryl dimethyl benzyl ammonium chloride, cetyl pyridinium chloride, stearamide methyl pyridium chloride and the like. Among these surfactants, nonionic surfactants are preferable from the viewpoint of stability, and acetylenic diol derivatives are more preferable.
- the amount of the surfactant is adjusted so that the surface tension of the ink composition is 20 to 60 mN / m from the viewpoint of good discharge of the ink composition.
- the amount is preferably 20 to 45 mN / m, and more preferably 25 to 40 mN / m.
- the surface tension of the ink composition is measured at 25 ° C. using an Automatic Surface Tensiometer CBVP-Z (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).
- the content of the surfactant in the ink composition is preferably an amount that can bring the ink composition within the range of the surface tension. More specifically, the content of the surfactant in the ink composition is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1 to 10% by mass, still more preferably 1 to 3% by mass. is there.
- the content of the component (e) is appropriately selected according to the purpose.
- the content of the component (e) in the ink composition of the present invention is usually preferably 0 to 50% by mass, more preferably 0.1 to 45% by mass, and further preferably 1 to 40% by mass.
- the viscosity of the ink composition of the present invention at 25 ° C. is preferably 1.2 mPa ⁇ s or more and 15.0 mPa ⁇ s or less, more preferably 2 mPa ⁇ s or more and less than 13 mPa ⁇ s, and still more preferably 2 It is not less than 5 mPa ⁇ s and less than 10 mPa ⁇ s.
- the viscosity of the ink composition is measured using a VISCOMETER TV-22 (manufactured by TOKI SANGYO CO. LTD) at 25 ° C.
- the pH of the ink composition is preferably pH 6 to 11 from the viewpoint of the stability of the ink composition.
- pH 7 to 10 is more preferable, and pH 7 to 9 is further preferable.
- the ink set of the present invention includes at least a part of the ink composition described above and an acid treatment agent capable of forming an aggregate upon contact with the ink composition.
- the ink set of the present invention may contain a maintenance liquid used for removing an ink composition (for example, dried and solidified ink solid matter) attached to the inkjet recording head.
- the acid treatment agent constituting the ink set includes at least an acidic compound, and includes other components as necessary.
- other components include water-soluble organic solvents and cationic polymers.
- the cationic polymer a homopolymer of a cationic monomer having a primary to tertiary amino group or a quaternary ammonium base as a cationic group, or a copolymer of this cationic monomer and a non-cationic monomer. What is obtained as a polymer or a condensation polymer is preferable.
- the cationic polymer any form of a water-soluble polymer or water-dispersible latex particles may be used.
- cationic polymers examples include poly (vinyl pyridine) salts, polyalkylaminoethyl acrylates, polyalkylaminoethyl methacrylates, poly (vinyl imidazoles), polyethyleneimines, polybiguanides, polyguanides, co-polymers containing epihalohydrin derivatives and amine derivatives One type or two or more types of coalescence can be mentioned.
- the acid treatment agent used in the present invention is usually an aqueous solution.
- the acidic compound used for the acid treatment agent is capable of aggregating (fixing) the ink composition by contacting the ink composition on the recording medium, and functions as a fixing agent.
- the ink composition is deposited on the recording medium in a state where the acid treatment agent is applied to the recording medium (preferably coated paper), the components in the ink composition can be aggregated. Objects can be fixed on the recording medium. Further, by applying an acid treatment agent to the recording medium, the polymerization efficiency of the ink composition deposited on the recording medium can be improved.
- acidic compounds include sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, polyacrylic acid, acetic acid, glycolic acid, malonic acid, malic acid, maleic acid, ascorbic acid, succinic acid, glutaric acid, fumaric acid, citric acid, and tartaric acid.
- the acidic compound is preferably an acid having a molecular weight of 35 to 1,000, more preferably an acid having a molecular weight of 50 to 500, and particularly preferably an acid having a molecular weight of 50 to 200.
- the pKa in H 2 O, 25 ° C. is preferably ⁇ 10 or more and 7 or less, more preferably 1 or more and 7 or less, more preferably 1 or more, from the viewpoint of achieving both ink bleeding prevention and photocuring properties.
- An acid of 5 or less is particularly preferred.
- acids with high water solubility are preferable.
- a trivalent or lower acid is preferable, and a divalent or trivalent acid is particularly preferable.
- an acidic compound may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
- the pH (25 ° C.) of the acid treatment agent is preferably 0.1 to 6.8, more preferably 0.1 to 6.0, More preferably, it is -5.0.
- the content of the acidic compound in the acid treatment agent is preferably 40% by mass or less, more preferably 15 to 40% by mass, further preferably 15% by mass to 35% by mass, and particularly preferably 20% by mass to 30% by mass.
- the amount of acidic compound applied to the recording medium is not particularly limited as long as it is an amount sufficient to aggregate the ink composition, but 0.5 g / m 2 to 4 from the viewpoint that the ink composition can be easily fixed. is preferably .0g / m 2, more preferably 0.9g / m 2 ⁇ 3.75g / m 2.
- Inkjet recording method By ejecting the ink composition of the present invention onto a recording medium by an ink jet method, an image can be formed on the recording medium.
- This ink jet recording method is preferably an acid treatment step (treatment liquid application step) of applying an acid treatment agent, which is a part of the ink set, onto a recording medium, and discharging the ink composition onto the recording medium by an ink jet method. And an ink application process for forming an image.
- the recording medium used in the inkjet recording method of the present invention is not particularly limited, but is preferably a paper medium. That is, general printing paper mainly composed of cellulose, such as so-called high-quality paper, coated paper, and art paper, used for general offset printing can be used.
- the recording medium commercially available media can be used.
- Fine coated paper such as “High Quality” (A)
- fine coated paper such as “Silver Diamond” manufactured by Nippon Paper Industries
- “OK Everlight Coat” manufactured by Oji Paper and “Aurora S” manufactured by Nippon Paper Industries Lightweight coated paper (A3) such as Koki Paper, “OK Coat L” manufactured by Oji Paper Co., Ltd. and “Aurora L” manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.
- coated paper used for general offset printing
- the coated paper is obtained by applying a coating material to the surface of high-quality paper, neutral paper, or the like that is mainly surface-treated with cellulose as a main component and is not surface-treated.
- the coated paper is liable to cause quality problems such as glossiness and scratch resistance of the image in normal aqueous inkjet image formation, but gloss unevenness is suppressed when the above ink composition or ink set is used. Thus, an image having good gloss and scratch resistance can be obtained.
- the water absorption coefficient Ka of the recording medium is 0.05 to 0.5 mL / min from the viewpoint of obtaining a high-quality image having a large color density and hue better than the conventional ones because the effect of suppressing color material movement is large.
- m 2 ⁇ ms 1/2 is preferable, 0.1 to 0.4 mL / m 2 ⁇ ms 1/2 is more preferable, and 0.2 to 0.3 mL / m 2 ⁇ ms 1/2 is more preferable.
- the water absorption coefficient Ka is synonymous with that described in JAPAN TAPPI paper pulp test method No. 51: 2000 (issued by Japan Paper Pulp Technology Association).
- the absorption coefficient Ka is an automatic scanning liquid absorption meter. It is calculated from the difference in the amount of water transferred between a contact time of 100 ms and a contact time of 900 ms using KM500Win (manufactured by Kumagai Riiki Co., Ltd.).
- the acid treatment agent contained in the ink set is applied onto the recording medium.
- the acid treatment agent aqueous solution
- a known liquid application method can be used without particular limitation, and any method such as spray application, application using an application roller, application by an ink jet method, or immersion is selected. can do.
- a coating method may be used in which the coating amount is controlled by using a coating device provided with a liquid amount limiting member, as in the coating device described in JP-A-10-230201.
- the region to which the acid treatment agent is applied may be the entire surface application to be applied to the entire recording medium or the partial application to be partially applied to the region to which ink is applied in the ink application process.
- a recording medium is applied by application using an application roller or the like. It is preferable to apply to the entire image forming surface.
- Examples of the method of applying the acid treatment agent while controlling the amount of the acid treatment agent within the above range include a method using an anilox roller.
- An anilox roller is a roller with a ceramic-sprayed roller surface processed with a laser to give it a pyramid shape, a diagonal line, a turtle shell shape, or the like.
- the treatment liquid enters the dent portion formed on the roller surface, is transferred when it comes into contact with the paper surface, and is applied in an application amount controlled by the dent of the anilox roller.
- the ink composition is ejected onto a recording medium by an inkjet method.
- image formation by an ink jet method by supplying energy, an ink composition is discharged onto a recording medium to form a colored image.
- the methods described in paragraph numbers 0093 to 0105 of JP-A No. 2003-306623 can be applied.
- the inkjet method is not particularly limited, and is a known method, for example, a charge control method that discharges ink using electrostatic attraction, a drop-on-demand method (pressure pulse method) that uses vibration pressure of a piezoelectric element, Either an acoustic ink jet method that converts an electrical signal into an acoustic beam, irradiates the ink with ink, and ejects the ink using radiation pressure, or a thermal ink jet method that heats the ink to form bubbles and uses the generated pressure. May be.
- the ink jet head used in the ink jet method may be an on-demand method or a continuous method.
- Inkjet methods include a method of ejecting many low-density inks called photo inks in a small volume, a method of improving the image quality using a plurality of inks having substantially the same hue and different concentrations, and colorless and transparent inks. The method used is included.
- a short serial head is used, a shuttle system that performs recording while scanning the head in the width direction of the recording medium, and a line head in which recording elements are arranged corresponding to the entire area of one side of the recording medium
- a line system using.
- an image can be recorded on the entire surface of the recording medium by scanning the recording medium in a direction orthogonal to the arrangement direction of the recording elements, and a carriage system such as a carriage for scanning a short head is not necessary.
- the recording speed can be increased as compared with the shuttle system.
- the order of performing the acid treatment step and the ink application step is not particularly limited, but from the viewpoint of image quality, it is preferable that the ink application step is performed after the acid treatment agent application step. That is, the ink application step is preferably a step of applying the ink composition onto the recording medium to which the acid treatment agent has been applied.
- the droplet amount of the ink composition ejected by the inkjet method is preferably 1.5 to 3.0 pL, and preferably 1.5 to 2.5 pL. More preferable.
- the amount of droplets of the ejected ink composition can be adjusted by appropriately adjusting the ejection conditions.
- the ink jet recording method of the present invention may include an ink drying step for drying and removing a solvent (for example, water, the above-described aqueous medium) in the ink composition applied on the recording medium, if necessary.
- a solvent for example, water, the above-described aqueous medium
- the ink drying step is not particularly limited as long as at least a part of the ink solvent can be removed, and a commonly used method can be applied.
- the ink jet recording method of the present invention may include an ink removing step of removing an ink composition (for example, an ink solid material solidified by drying) adhering to the ink jet recording head with a maintenance liquid, if necessary.
- an ink removing step of removing an ink composition for example, an ink solid material solidified by drying
- a maintenance liquid for example, an ink solid material solidified by drying
- the maintenance liquid and ink removal step described in International Publication No. 2013/180074 can be preferably applied.
- Preparation Example 1 Preparation of pigment dispersion ⁇ Preparation of cyan pigment dispersion C-1> After neutralizing 0.8 equivalent of the amount of methacrylic acid in the water-insoluble polymer dispersant Q-1 (150 parts) obtained above with an aqueous potassium hydroxide solution, the concentration of Q-1 was 25%. Thus, ion-exchanged water was further added to obtain a water-insoluble polymer dispersant aqueous solution.
- This water-insoluble polymer dispersant aqueous solution 124 parts
- Pigment Blue 15: 3 cyan pigment
- water 75 parts
- dipropylene glycol 30 parts
- bead mill beads
- ion-exchanged water was added to the obtained crosslinked dispersion C-1, and a stirring type ultra holder (manufactured by ADVANTEC) and an ultrafiltration filter (manufactured by ADVANTEC, molecular weight cut off 50,000, Q0500076E ultra filter) were used. Then, ultrafiltration was performed to purify the dispersion so that the concentration of dipropylene glycol in the dispersion was 0.1% by mass or less. Thereafter, the resultant was concentrated to a pigment concentration of 15% to obtain a cyan pigment dispersion C-1.
- the pigment contained in the cyan pigment dispersion C-1 is a polymer-coated pigment (encapsulated pigment) whose surface is coated with a crosslinked polymer obtained by crosslinking Q-1 with a crosslinking agent.
- cyan pigment dispersion C-1 cyan pigment dispersion C- was used except that carbon black MA-100 (black pigment) was used instead of pigment blue 15: 3 (cyan pigment) used as the pigment. In the same manner as in Preparation 1, a black pigment dispersion K-1 was obtained.
- Preparation Example 2 Preparation of polymer fine particles of component (c) ⁇ Preparation of polymer P-1 fine particles> 668.3 g of the polymer P-1 solution obtained in Synthesis Example 3 above was weighed, 388.3 g of isopropanol and 145.7 ml of 1 mol / L NaOH aqueous solution were added thereto, and the temperature inside the reaction vessel was raised to 80 ° C. did. Next, 720.1 g of distilled water was dropped into the heated solution at a rate of 20 ml / min to disperse in water, and then the reaction vessel was maintained at a temperature of 80 ° C. for 2 hours under atmospheric pressure. The temperature in the reaction vessel was kept at 85 ° C.
- Example 10 Preparation of Ink Composition
- Each component was mixed with the following composition, and coarse particles were removed through a membrane filter (pore size 0.5 ⁇ m) to obtain black inks (ink compositions) of Examples 1 to 20.
- the physical properties of the obtained black ink are as follows: viscosity 4.0 to 6.3 mPa ⁇ s (30 ° C.), surface tension 30.4 to 37.0 mN / m (25 ° C.), pH 8.2 to 9.5 (25 ° C. )Met.
- the viscosity, the surface tension, and the pH are respectively VISCOMETER TV-22 (manufactured by TOKI SANGYO CO. LTD), Automatic Surface Tensiometer CBVP-Z (manufactured by Kyowa Interface Science), and pH meter WM-50EG (Toa DDK).
- VISCOMETER TV-22 manufactured by TOKI SANGYO CO. LTD
- Automatic Surface Tensiometer CBVP-Z manufactured by Kyowa Interface Science
- Orphine E1010 (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd., surfactant): 0.3% ⁇ Orphine E1020 (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd., surfactant): 1.0% -Polymer fine particles of component (c) listed in Table 1 ... 8.0% ⁇ PVP K-15 (manufactured by ISB Japan) ... 0.2% ⁇ Urea: 5.0% ⁇ Cerosol 524 (manufactured by Chukyo Yushi Co., Ltd.) ... 1.5% ⁇ Lithium chloride (inorganic salt) 0.01% ⁇ Snowtex XS (Nissan Chemical Co., Ltd.
- the compound (x-1) was synthesized by the method described in EP956318B1.
- N, N′dimethylpropionurea manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
- Compound (x-3) was synthesized by the method described in JP-A-6-41484.
- Compound (x-4) was prepared in the same manner as in the synthesis method of Compound (V) except that 2- (aminoethoxy) ethanol was used instead of ethanolamine and phthaloyl chloride was used instead of ethyl chloroformate. Synthesized.
- an OK top coat + paper thickness 104.7 ⁇ m, manufactured by Oji Paper Co., Ltd.
- the following acid treatment step, drying step, and ink application step were sequentially performed to form an image on the recording medium ( Recorded).
- the arrangement at this time is such that the direction in which the 96 nozzles are arranged is inclined by 75.7 ° with respect to the direction orthogonal to the moving direction of the stage of the inkjet recording apparatus.
- evaluation criteria if the evaluation is A to C, it can be determined to be within a practically acceptable range.
- the ink compositions of Comparative Examples 1, 4 and 5 using a compound having two or more hydroxyl groups and not having the structure of the general formula (I) were used for ink jet recording.
- both the curl suppressing effect and the stacker blocking suppressing effect were inferior.
- the ink composition of Comparative Example 2 using a compound that does not have a hydroxyl group and does not have the structure of the general formula (I) is also inferior in curling suppression effect when image formation is performed by ink jet recording using this composition. It became.
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Abstract
インク組成物は、 (a)下記一般式(1)で表される特定分子量の化合物 Rは特定のアルキル基を示す。Z1は単結合、-NR1-又は-O-を示す。Z2は-NR1-又は-O-を示す。Z1及びZ2の少なくとも1つは-NR1-である。R1は水素原子又は特定のアルキル基を示す。Lは特定のアルキレン基又は-C2H4-O-C2H4-を示す (b)着色剤 (c)SP値が17以上24以下のポリマー (d)水 を含むインク組成物であって、成分(a)のlogP値と成分(c)のSP値が特定の関係を有する。インクセットは上記インク組成物を含み、インクジェット記録方法は、上記インク組成物を用いる。
Description
本発明は、インク組成物、インクセット及びインクジェット記録方法に関する。
画像データ信号に基づき、紙などの記録媒体に画像を形成する画像記録方法として、電子写真方式、昇華型及び溶融型熱転写方式、インクジェット方式などの記録方法がある。
インクジェット記録方法は、印刷版を必要とせず、画像形成部のみにインクを吐出して記録媒体上に直接画像形成を行うため、インクを効率良く使用でき、ランニングコストが安い。更に、インクジェット方式は印刷装置も比較的安価で、小型化も可能であり、騒音も少ない。このように、インクジェット方式は他の画像記録方式に比べて種々の利点を兼ね備えている。
インクジェット記録方法は、これまでは主にオフィスプリンタやホームプリンタの分野で用いられてきたが、近年、商業印刷分野においてもインクジェット記録方法が適用されるようになってきた。商業用印刷分野においては、インクジェット記録にこれまで以上の迅速性(高速)が求められる。
しかし、インクジェット記録のスピードを上げるために記録後の乾燥、定着等の処理時間を短縮すると、インク中の水や有機溶剤の記録媒体中への浸透あるいは乾燥が記録スピードに追いつかず記録画像が未だ軟らかい状態で、その画像上にさらに次の記録媒体が重ねられてしまう。商業用印刷では、一度に数百ないし数千枚もの記録媒体に画像を形成し、画像形成後の記録媒体が積み重ねられていくため、記録媒体上に形成した画像がその上に積み重ねられた記録媒体の裏面に転写されてしまったり、記録媒体同士がくっ付きあってしまったりする現象(以下、これらの現象を「スタッカーブロッキング」という。)が生じやすい。
このスタッカーブロッキングを防止する方法が検討されてきている。例えば、特許文献1には、水溶性有機溶剤の含有量が20質量%以下で、ガラス転移温度が60℃以上の樹脂粒子を含み、YMCKの四色のインクに加え、RGBの少なくとも1色のインクを含むインクセットを用いることでスタッカーブロッキングを防止できることが記載されている。
インクジェット記録方法は、印刷版を必要とせず、画像形成部のみにインクを吐出して記録媒体上に直接画像形成を行うため、インクを効率良く使用でき、ランニングコストが安い。更に、インクジェット方式は印刷装置も比較的安価で、小型化も可能であり、騒音も少ない。このように、インクジェット方式は他の画像記録方式に比べて種々の利点を兼ね備えている。
インクジェット記録方法は、これまでは主にオフィスプリンタやホームプリンタの分野で用いられてきたが、近年、商業印刷分野においてもインクジェット記録方法が適用されるようになってきた。商業用印刷分野においては、インクジェット記録にこれまで以上の迅速性(高速)が求められる。
しかし、インクジェット記録のスピードを上げるために記録後の乾燥、定着等の処理時間を短縮すると、インク中の水や有機溶剤の記録媒体中への浸透あるいは乾燥が記録スピードに追いつかず記録画像が未だ軟らかい状態で、その画像上にさらに次の記録媒体が重ねられてしまう。商業用印刷では、一度に数百ないし数千枚もの記録媒体に画像を形成し、画像形成後の記録媒体が積み重ねられていくため、記録媒体上に形成した画像がその上に積み重ねられた記録媒体の裏面に転写されてしまったり、記録媒体同士がくっ付きあってしまったりする現象(以下、これらの現象を「スタッカーブロッキング」という。)が生じやすい。
このスタッカーブロッキングを防止する方法が検討されてきている。例えば、特許文献1には、水溶性有機溶剤の含有量が20質量%以下で、ガラス転移温度が60℃以上の樹脂粒子を含み、YMCKの四色のインクに加え、RGBの少なくとも1色のインクを含むインクセットを用いることでスタッカーブロッキングを防止できることが記載されている。
また、インクジェット記録では、インク中の水が記録媒体である紙のセルロースの水素結合を切断し、乾燥後に記録媒体がカールする現象が生じる。このカール現象は、インク中に特定の化合物を添加することで回避できることが知られている。例えば特許文献2には、インク中に配合するカール防止剤として,1,3-ジメチルウレア、イミダゾリジノン、ブチルウレアが記載されている。
しかし、カールを抑制するために、インク中に特許文献2に記載のカール防止剤を含有させると、この化合物が画像中に残留して可塑剤として作用し、スタッカーブロッキングが生じやすくなってしまう。
本発明は、記録媒体上への画像形成に用いた際に、画像形成後の記録媒体のカールが生じにくく、しかも、スタッカーブロッキングも生じにくいインク組成物及びこのインク組成物を含むインクセットを提供することを課題とする。また、本発明は、上記インク組成物を記録媒体上に吐出することを含む、インクジェット記録方法を提供することを課題とする。
本発明は、記録媒体上への画像形成に用いた際に、画像形成後の記録媒体のカールが生じにくく、しかも、スタッカーブロッキングも生じにくいインク組成物及びこのインク組成物を含むインクセットを提供することを課題とする。また、本発明は、上記インク組成物を記録媒体上に吐出することを含む、インクジェット記録方法を提供することを課題とする。
本発明の上記課題は下記の手段により解決された。
〔1〕
(a)下記一般式(1)で表される、分子量が130以上300以下の化合物:
(a)下記一般式(1)で表される、分子量が130以上300以下の化合物:
一般式(1)中、Rは炭素数1~10のアルキル基を示す。Z1は単結合、-NR1-又は-O-を示す。Z2は-NR1-又は-O-を示す。但しZ1及びZ2の少なくとも1つは-NR1-である。R1は水素原子又は炭素数1~10のアルキル基を示す。Lは炭素数1~10のアルキレン基又は-C2H4-O-C2H4-を示す;
(b)着色剤;
(c)SP値が17以上24以下のポリマー;
(d)水
を含有するインク組成物であって、成分(a)のlogP値と成分(c)のSP値が下記数式Iを満たすインク組成物。
[数式I]
-1.7≦成分(a)のlogP値≦-0.0456×成分(c)のSP値+0.6319
〔2〕
上記一般式(1)のRが炭素数1~6のアルキル基である、〔1〕に記載のインク組成物。
〔3〕
上記成分(a)が下記一般式(2)又は(3)で表される化合物である、〔1〕又は〔2〕に記載のインク組成物:
(b)着色剤;
(c)SP値が17以上24以下のポリマー;
(d)水
を含有するインク組成物であって、成分(a)のlogP値と成分(c)のSP値が下記数式Iを満たすインク組成物。
[数式I]
-1.7≦成分(a)のlogP値≦-0.0456×成分(c)のSP値+0.6319
〔2〕
上記一般式(1)のRが炭素数1~6のアルキル基である、〔1〕に記載のインク組成物。
〔3〕
上記成分(a)が下記一般式(2)又は(3)で表される化合物である、〔1〕又は〔2〕に記載のインク組成物:
一般式(2)及び(3)中、R、Z1及びZ2は、それぞれ上記一般式(1)におけるR、Z1及びZ2と同義である。
〔4〕
上記成分(a)が下記一般式(4)~(9)のいずれかで表される化合物である、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載のインク組成物:
〔4〕
上記成分(a)が下記一般式(4)~(9)のいずれかで表される化合物である、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載のインク組成物:
一般式(4)~(9)中、R及びR1は、それぞれ上記一般式(1)におけるR及びR1と同義である。
〔5〕
インク組成物中、上記成分(a)の含有量が1~30質量%である、〔1〕~〔4〕のいずれかに記載のインク組成物。
〔6〕
上記インク組成物がインクジェット記録用のインクである、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のインク組成物。
〔7〕
上記成分(c)がポリマー微粒子である、〔1〕~〔6〕のいずれかに記載のインク組成物。
〔8〕
〔1〕~〔7〕のいずれかに記載のインク組成物と、酸性化合物を含有する酸処理剤とを含むインクセット。
〔9〕
上記酸性化合物が、分子量50以上200以下で、かつ25℃の水中におけるpKaが1以上5以下の酸である、〔8〕に記載のインクセット。
〔10〕
〔1〕~〔7〕のいずれかに記載のインク組成物を記録媒体上に吐出することを含む、インクジェット記録方法。
〔11〕
上記記録媒体が紙媒体である、〔10〕に記載のインクジェット記録方法。
〔12〕
上記紙媒体がコート紙である、〔11〕に記載のインクジェット記録方法。
〔13〕
上記インクジェット記録方法が、
記録媒体上に、酸性化合物を含有する酸処理剤を付与する酸処理工程と、
酸処理工程後の記録媒体上に〔1〕~〔7〕のいずれかに記載のインク組成物を吐出して画像を形成するインク付与工程とを含む、〔10〕~〔12〕のいずれかに記載のインクジェット記録方法。
〔5〕
インク組成物中、上記成分(a)の含有量が1~30質量%である、〔1〕~〔4〕のいずれかに記載のインク組成物。
〔6〕
上記インク組成物がインクジェット記録用のインクである、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のインク組成物。
〔7〕
上記成分(c)がポリマー微粒子である、〔1〕~〔6〕のいずれかに記載のインク組成物。
〔8〕
〔1〕~〔7〕のいずれかに記載のインク組成物と、酸性化合物を含有する酸処理剤とを含むインクセット。
〔9〕
上記酸性化合物が、分子量50以上200以下で、かつ25℃の水中におけるpKaが1以上5以下の酸である、〔8〕に記載のインクセット。
〔10〕
〔1〕~〔7〕のいずれかに記載のインク組成物を記録媒体上に吐出することを含む、インクジェット記録方法。
〔11〕
上記記録媒体が紙媒体である、〔10〕に記載のインクジェット記録方法。
〔12〕
上記紙媒体がコート紙である、〔11〕に記載のインクジェット記録方法。
〔13〕
上記インクジェット記録方法が、
記録媒体上に、酸性化合物を含有する酸処理剤を付与する酸処理工程と、
酸処理工程後の記録媒体上に〔1〕~〔7〕のいずれかに記載のインク組成物を吐出して画像を形成するインク付与工程とを含む、〔10〕~〔12〕のいずれかに記載のインクジェット記録方法。
本明細書において、特に断りがない限り、特定の符号で表示された置換基や連結基、配位子等(以下、置換基等という)が複数あるとき、あるいは複数の置換基等を同時もしくは択一的に規定するときには、それぞれの置換基等は互いに同一でも異なっていてもよい。このことは、置換基等の数の規定についても同様である。
本明細書において、各置換基の例として説明される各基の「基」は無置換の形態及び置換基を有する形態のいずれも包含する意味に用いる。例えば、「アルキル基」は置換基を有してもよいアルキル基を意味する。
本明細書において、「化合物」という語を末尾に付して呼ぶとき、あるいは化合物を特定の名称ないし化学式で示すときには、特に断わりのない限り、化合物そのものに加え、その塩、錯体、そのイオンを含む意味に用いる。
本明細書において、各置換基の例として説明される各基の「基」は無置換の形態及び置換基を有する形態のいずれも包含する意味に用いる。例えば、「アルキル基」は置換基を有してもよいアルキル基を意味する。
本明細書において、「化合物」という語を末尾に付して呼ぶとき、あるいは化合物を特定の名称ないし化学式で示すときには、特に断わりのない限り、化合物そのものに加え、その塩、錯体、そのイオンを含む意味に用いる。
本発明のインク組成物は、記録媒体上に吐出して画像形成を行っても、記録媒体がカールしにくく、且つ、スタッカーブロッキングも効果的に防ぐことができる。
本発明のインクジェット記録方法によれば、画像形成後に記録媒体がカールしにくく、且つ、スタッカーブロッキングも効果的に抑制される。
本発明のインクジェット記録方法によれば、画像形成後に記録媒体がカールしにくく、且つ、スタッカーブロッキングも効果的に抑制される。
本発明について以下に詳細に説明する。
[インク組成物]
<成分(a)>
本発明のインク組成物は、成分(a)として、下記一般式(1)で表される特定分子量の化合物であって、後述する特定のlogP値を有する化合物を含有する。
<成分(a)>
本発明のインク組成物は、成分(a)として、下記一般式(1)で表される特定分子量の化合物であって、後述する特定のlogP値を有する化合物を含有する。
一般式(1)において、Rは炭素数1~10のアルキル基を示す。Rは好ましくは炭素数1~8、より好ましくは炭素数1~6、さらに好ましくは炭素数1~4のアルキル基である。Rの好ましい例としては、t-ブチル、s-ブチル、n-ブチル、n-プロピル、イソプロピル、エチル又はメチルが挙げられ、エチル又はメチルであることがより好ましい。
一般式(1)中、Z1は単結合、-NR1-又は-O-を示す。また、Z2は-NR1-又は-O-を示す。但し、Z1及びZ2の少なくとも1つは-NR1-である。R1は水素原子又は炭素数1~10のアルキル基を示す。R1は、好ましくは水素原子、又は炭素数1~8、より好ましくは炭素数1~6、さらに好ましくは炭素数1~4のアルキル基であり、さらに好ましくは水素原子、メチル又はエチルであり、さらに好ましくは水素原子である。Z1とZ2が共に-NR1-の場合、2つのR1は同一でも異なっていてもよい。
一般式(1)中、Lは炭素数1~10のアルキレン基又は-C2H4-O-C2H4-を示す。
Lがアルキレン基である場合、その炭素数は1~8であることが好ましく、1~6であることがより好ましく、1~4であることがさらに好ましく、-C2H4-であることがさらに好ましい。
成分(a)の化合物はその分子中に水酸基を1つだけ有している。
Lがアルキレン基である場合、その炭素数は1~8であることが好ましく、1~6であることがより好ましく、1~4であることがさらに好ましく、-C2H4-であることがさらに好ましい。
成分(a)の化合物はその分子中に水酸基を1つだけ有している。
成分(a)の化合物は、logP値(オクタノール-水分配係数)が-1.7以上である。また、後述するように、成分(a)のlogP値と成分(c)のSP値との間には特定の関係がある。
本発明においてlogP値は、Ghose,Pritchett,Crippenらのatom fragment法により求められる。このatom fragment法によるlogP値の算出方法は、J.Chem.Inf.Comput.Sci.,1987,27,p.21-35に記載されている。
成分(a)の化合物は、水と共に記録媒体に浸透して水をブロックし、セルロースの水素結合が切断されるのを防ぐことでカール抑制効果を発現すると考えられる。そのメカニズムは定かではないが、末端の水酸基がセルロースに配位する一方で、疎水基であるRが水をブロックしているためと推定される。
成分(a)のlogP値が-1.7より小さい場合や成分(a)が水酸基を2以上有する場合には、成分(a)自体が記録媒体である紙を構成するセルロースの水素結合を分断するおそれがあり、画像形成後に記録媒体のカールが生じやすくなる。
本発明においてlogP値は、Ghose,Pritchett,Crippenらのatom fragment法により求められる。このatom fragment法によるlogP値の算出方法は、J.Chem.Inf.Comput.Sci.,1987,27,p.21-35に記載されている。
成分(a)の化合物は、水と共に記録媒体に浸透して水をブロックし、セルロースの水素結合が切断されるのを防ぐことでカール抑制効果を発現すると考えられる。そのメカニズムは定かではないが、末端の水酸基がセルロースに配位する一方で、疎水基であるRが水をブロックしているためと推定される。
成分(a)のlogP値が-1.7より小さい場合や成分(a)が水酸基を2以上有する場合には、成分(a)自体が記録媒体である紙を構成するセルロースの水素結合を分断するおそれがあり、画像形成後に記録媒体のカールが生じやすくなる。
成分(a)の化合物は、その分子量が130~300の範囲内にある。分子量が130未満であると、成分(a)が記録媒体に浸透する前に揮発しやすく、カール抑制効果を発揮しづらい。また、分子量が300を超える場合、成分(a)が記録媒体に浸透しにくく、記録媒体にカールが生じやすくなり、スタッカーブロッキングも発生しやすくなる。
成分(a)は、より好ましくは下記一般式(2)又は(3)で表される化合物である。
一般式(2)及び(3)中、R、Z1及びZ2は、それぞれ上記一般式(1)におけるR、Z1及びZ2と同義であり、好ましい形態も同じである。
成分(a)は、さらに好ましくは下記一般式(4)~(9)のいずれかで表される化合物である。
一般式(4)~(9)中、R及びR1は、それぞれ上記一般式(1)におけるR及びR1と同義であり、好ましい形態も同じである。
成分(a)の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。下記中「Mw」は分子量を示す。
本発明のインク組成物中、成分(a)の含有量は、1~35質量%であることが好ましく、1~30質量%であることがより好ましい。
<成分(b)>
本発明のインク組成物は、着色剤(成分(b))を含有する。
本発明のインク組成物(以下、単に「インク」ということがある)は、単色画像の形成のみならず、多色画像(例えばフルカラー画像)の形成にも用いることができ、所望の1色または2色以上を選択して画像形成することができる。フルカラー画像を形成する場合、インク組成物を、例えば、マゼンタ色調インク、シアン色調インクおよびイエロー色調インクとして用いることができる。また、更にブラック色調インクとして用いてもよい。
本発明のインク組成物は、着色剤(成分(b))を含有する。
本発明のインク組成物(以下、単に「インク」ということがある)は、単色画像の形成のみならず、多色画像(例えばフルカラー画像)の形成にも用いることができ、所望の1色または2色以上を選択して画像形成することができる。フルカラー画像を形成する場合、インク組成物を、例えば、マゼンタ色調インク、シアン色調インクおよびイエロー色調インクとして用いることができる。また、更にブラック色調インクとして用いてもよい。
また本発明のインク組成物は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の色調以外のレッド(R)、グリーン(G)、ブルー(B)、白色(W)の色調のインク組成物や、いわゆる印刷分野における特色のインク組成物等として用いることができる。
上記の各色調のインク組成物は、着色剤の色相を所望により変更することにより調製できる。
上記の各色調のインク組成物は、着色剤の色相を所望により変更することにより調製できる。
本発明のインク組成物は、着色剤として、公知の染料、顔料等を特に制限なく用いることができる。形成した画像の着色性の観点からは、水に殆ど不溶であるかまたは難溶である着色剤が好ましい。具体的には、各種顔料、分散染料、油溶性染料、J会合体を形成する色素等を挙げることができる。さらに耐光性を考慮すると、顔料であることがより好ましい。
本発明のインク組成物に用いられる顔料の種類に特に制限はなく、通常の有機もしくは無機顔料を用いることができる。
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。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。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。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。
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。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。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。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。
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好ましい。なお、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。
本発明に用いることができる顔料の具体例は、特開2007-100071号公報の段落番号0142~0145に記載の顔料などが挙げられる。
また、本発明において着色成分として染料を用いる場合には、染料を保持した水不溶性の担体を着色剤として用いることができる。染料としては公知の染料を特に制限なく用いることができ、例えば、特開2001-115066号公報、特開2001-335714号公報、特開2002-249677号公報等に記載の染料を本発明においても好適に用いることができる。また、担体としては、水に不溶または水に難溶であれば特に制限なく、無機材料、有機材料およびこれらの複合したものを用いることができる。具体的には、特開2001-181549号公報、特開2007-169418号公報等に記載の担体を本発明においても好適に用いることができる。
染料を保持した担体(着色剤)はそのまま、あるいは必要に応じて分散剤を併用して用いることができる。分散剤としては後述する分散剤を好適に用いることができる。
染料を保持した担体(着色剤)はそのまま、あるいは必要に応じて分散剤を併用して用いることができる。分散剤としては後述する分散剤を好適に用いることができる。
上記の着色剤は、1種単独でも、複数種を選択して組み合わせて使用してもよい。
インク組成物中の着色剤の含有量は、色濃度、粒状性、インク安定性、吐出信頼性の観点から、インク組成物の全質量に対して、1~35質量%が好ましく、1~25質量%がより好ましい。
インク組成物中の着色剤の含有量は、色濃度、粒状性、インク安定性、吐出信頼性の観点から、インク組成物の全質量に対して、1~35質量%が好ましく、1~25質量%がより好ましい。
-分散剤-
本発明のインク組成物が水系であり、着色剤が顔料である場合、顔料は、分散剤によって水系溶媒に分散された着色粒子(以下、単に「着色粒子」という)を構成していることが好ましい。
分散剤としては、ポリマー分散剤でも低分子の界面活性剤型分散剤でもよい。また、ポリマー分散剤としては水溶性ポリマー分散剤でも水不溶性ポリマー分散剤の何れでもよい。
本発明のインク組成物が水系であり、着色剤が顔料である場合、顔料は、分散剤によって水系溶媒に分散された着色粒子(以下、単に「着色粒子」という)を構成していることが好ましい。
分散剤としては、ポリマー分散剤でも低分子の界面活性剤型分散剤でもよい。また、ポリマー分散剤としては水溶性ポリマー分散剤でも水不溶性ポリマー分散剤の何れでもよい。
上記低分子の界面活性剤型分散剤については、例えば、特開2011-178029号公報の段落0047~0052に記載された公知の低分子の界面活性剤型分散剤を用いることができる。
上記ポリマー分散剤のうち、水溶性ポリマー分散剤としては、親水性高分子化合物が挙げられる。例えば、天然の親水性高分子化合物では、アラビアガム、トラガントガム、グアーガム、カラヤガム、ローカストビーンガム、アラビノガラクトン、ペクチン、クインスシードデンプン等の植物性高分子、アルギン酸、カラギーナン、寒天等の海藻系高分子、ゼラチン、カゼイン、アルブミン、コラーゲン等の動物系高分子、キサンテンガム、デキストラン等の微生物系高分子等が挙げられる。
また、天然物を原料に修飾した親水性高分子化合物では、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の繊維素系高分子、デンプングリコール酸ナトリウム、デンプンリン酸エステルナトリウム等のデンプン系高分子、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸プロピレングリコールエステル等の海藻系高分子等が挙げられる。
更に、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;非架橋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、セラック等の天然高分子化合物等が挙げられる。
更に、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;非架橋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、セラック等の天然高分子化合物等が挙げられる。
これらの中でも、アクリル酸、メタクリル酸のホモポリマーや、アクリル酸、メタクリル酸と他のモノマーとの共重合体などのように、カルボキシル基が導入された親水性高分子化合物が好ましい。
水不溶性ポリマー分散剤は、水不溶性のポリマーであって、顔料を分散可能であれば特に制限はなく、従来公知の水不溶性ポリマー分散剤を用いることができる。水不溶性ポリマー分散剤は、例えば、疎水性の構造単位と親水性の構造単位の両方を含んで構成することができる。
ここで、疎水性の構造単位を構成するモノマー成分としては、スチレン系モノマー成分、アルキル(メタ)アクリレート成分、芳香族基含有(メタ)アクリレート成分等を挙げることができる。
また、親水性の構造単位を構成するモノマー成分としては、親水性基を含むモノマー成分であれば特に制限はない。この親水性基としては、ノニオン性基、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基等を挙げることができる。なお、ノニオン性基は、水酸基、(窒素原子が無置換の)アミド基、アルキレンオキシド重合体(例えば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等)に由来する基、糖アルコールに由来する基等が挙げられる。
上記親水性構造単位は、分散安定性の観点から、少なくともカルボキシル基を含むことが好ましく、ノニオン性基とカルボキシル基を共に含む形態であることもまた好ましい。
また、親水性の構造単位を構成するモノマー成分としては、親水性基を含むモノマー成分であれば特に制限はない。この親水性基としては、ノニオン性基、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基等を挙げることができる。なお、ノニオン性基は、水酸基、(窒素原子が無置換の)アミド基、アルキレンオキシド重合体(例えば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等)に由来する基、糖アルコールに由来する基等が挙げられる。
上記親水性構造単位は、分散安定性の観点から、少なくともカルボキシル基を含むことが好ましく、ノニオン性基とカルボキシル基を共に含む形態であることもまた好ましい。
水不溶性ポリマー分散剤として、具体的には、スチレン-(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン-(メタ)アクリル酸-(メタ)アクリル酸エステル共重合体、(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等が挙げられる。
水不溶性ポリマー分散剤は、顔料の分散安定性の観点から、カルボキシ基を含むビニルポリマーであることが好ましい。さらに、疎水性の構造単位として少なくとも芳香族基含有モノマーに由来する構造単位を有し、親水性の構造単位としてカルボキシル基を含む構造単位を有するビニルポリマーであることがより好ましい。
また、水不溶性ポリマー分散剤の重量平均分子量は、顔料の分散安定性の観点から、3,000~200,000が好ましく、より好ましくは5,000~100,000、さらに好ましくは5,000~80,000、特に好ましくは10,000~60,000である。
本明細書において、重量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフ(GPC)で測定される。GPCは、HLC-8220GPC(東ソー(株)製)を用い、カラムとして、TSKgel SuperHZM-H、TSKgel Super HZ4000、TSKgel Super HZ2000(東ソー社製、4.6mmID×15cm)が用いられる。GPCの詳細な条件は、特開2010-155359号公報の段落番号〔0076〕に記載されたとおりである。
本明細書において、重量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフ(GPC)で測定される。GPCは、HLC-8220GPC(東ソー(株)製)を用い、カラムとして、TSKgel SuperHZM-H、TSKgel Super HZ4000、TSKgel Super HZ2000(東ソー社製、4.6mmID×15cm)が用いられる。GPCの詳細な条件は、特開2010-155359号公報の段落番号〔0076〕に記載されたとおりである。
着色粒子における分散剤の含有量は、顔料の分散性、インク着色性、分散安定性の観点から、顔料100質量%に対し、分散剤が10~90質量%であることが好ましく、20~70質量%がより好ましく、30~50質量%が特に好ましい。
着色粒子中の分散剤の含有量が、上記範囲内にあることにより、顔料が適量の分散剤で被覆され、粒径が小さく経時安定に優れた着色粒子を得やすい傾向となり好ましい。
着色粒子中の分散剤の含有量が、上記範囲内にあることにより、顔料が適量の分散剤で被覆され、粒径が小さく経時安定に優れた着色粒子を得やすい傾向となり好ましい。
着色粒子は、例えば、顔料、分散剤、必要に応じて溶媒(好ましくは有機溶剤)等を含む混合物を、分散機により分散することで着色粒子分散物として得ることができる。
着色粒子分散物は、例えば、上記顔料と上記ポリマー分散剤とこの分散剤を溶解または分散する有機溶剤との混合物に、塩基性物質を含む水溶液を加える工程(混合・水和工程)の後、有機溶剤を除く工程(溶剤除去工程)を設けて分散物として製造することができる。これにより、着色剤が微細に分散され、保存安定性に優れた着色粒子の分散物を作製することができる。
有機溶剤は、分散剤を溶解または分散できることが必要であるが、これに加えて水に対してある程度の親和性を有することが好ましい。具体的には、20℃において水に対する溶解度が10~50質量%以下であるものが好ましい。
有機溶剤の好ましい例としては、水溶性有機溶剤が挙げられる。なかでもイソプロパノール、アセトンおよびメチルエチルケトンが好ましく、特に、メチルエチルケトンが好ましい。有機溶剤は、1種単独で用いても複数併用してもよい。
有機溶剤の好ましい例としては、水溶性有機溶剤が挙げられる。なかでもイソプロパノール、アセトンおよびメチルエチルケトンが好ましく、特に、メチルエチルケトンが好ましい。有機溶剤は、1種単独で用いても複数併用してもよい。
上記塩基性物質は、ポリマーが有することがあるアニオン性基(好ましくは、カルボキシル基)の中和に用いられる。アニオン性基の中和度には、特に限定がない。通常、最終的に得られる着色剤粒子の分散物の液性が、例えばpHが4.5~10であるものが好ましい。上記ポリマーの望まれる中和度により、pHを決めることもできる。
着色粒子分散物の製造工程での有機溶剤の除去は、特に方法が限定されるものではなく、減圧蒸留等の公知の方法により除去できる。
本発明のインク組成物において、上記着色粒子は、1種単独または2種以上を組み合わせて使用してもよい。
本発明において着色剤(または着色粒子)の体積平均粒径は、10~200nmが好ましく、10~150nmがより好ましく、10~100nmがさらに好ましい。体積平均粒径が200nm以下であることで色再現性が良好になり、インクジェット方式の場合には打滴特性が良好になる。また、体積平均粒径が10nm以上であることで、耐光性が良好になる。
また、着色剤(または着色粒子)の粒径分布に関しては、特に制限はなく、広い粒径分布または単分散性の粒径分布のいずれであってもよい。また、単分散性の粒径分布を持つ着色剤を、2種以上混合して使用してもよい。
なお、着色剤(または着色粒子)の体積平均粒径は、後述するポリマー微粒子の体積平均粒径の測定と同様の方法で測定することができる。
また、着色剤(または着色粒子)の粒径分布に関しては、特に制限はなく、広い粒径分布または単分散性の粒径分布のいずれであってもよい。また、単分散性の粒径分布を持つ着色剤を、2種以上混合して使用してもよい。
なお、着色剤(または着色粒子)の体積平均粒径は、後述するポリマー微粒子の体積平均粒径の測定と同様の方法で測定することができる。
<成分(c)>
本発明のインク組成物は、成分(c)としてSP値が17以上24以下のポリマーを含む。成分(c)のポリマーの形態に特に制限はないが、SP値が17以上24以下のポリマーで形成されたポリマー微粒子(以下、単に「成分(c)のポリマー微粒子」又は「ポリマー微粒子」ともいう。)の形態であることが好ましい。
成分(c)のポリマーのSP値が24を超えると記録媒体上に形成した画像の膜質が悪化しスタッカーブロッキングが生じやすくなる。また、このSP値が17未満であると、分散安定性が低下しすぎて好ましくない。成分(c)のポリマーのSP値は、後述するように、成分(a)の化合物のlogP値と特定の関係を有する。
本発明において、SP値の算出には沖津法を採用する。沖津法は、例えば、日本接着学会誌,1993年,Vol.29,No.6,p249~259に詳述されている。SP値は、成分(c)のポリマー中のモノマー成分のwt%に基づいて算出する。
また、成分(c)のポリマーが酸性基を有し、この酸性基を中和して成分(c)のポリマーをインク組成物中に分散させている場合には、中和前のポリマーのSP値を用いる。
成分(c)のポリマーは、上記着色粒子を構成するポリマー分散剤とは別に存在し、インク組成物の記録媒体への定着性や形成画像の耐擦過性を向上させる効果も有する。
以下、成分(c)のポリマーがポリマー微粒子である形態について詳細に説明する。
本発明のインク組成物は、成分(c)としてSP値が17以上24以下のポリマーを含む。成分(c)のポリマーの形態に特に制限はないが、SP値が17以上24以下のポリマーで形成されたポリマー微粒子(以下、単に「成分(c)のポリマー微粒子」又は「ポリマー微粒子」ともいう。)の形態であることが好ましい。
成分(c)のポリマーのSP値が24を超えると記録媒体上に形成した画像の膜質が悪化しスタッカーブロッキングが生じやすくなる。また、このSP値が17未満であると、分散安定性が低下しすぎて好ましくない。成分(c)のポリマーのSP値は、後述するように、成分(a)の化合物のlogP値と特定の関係を有する。
本発明において、SP値の算出には沖津法を採用する。沖津法は、例えば、日本接着学会誌,1993年,Vol.29,No.6,p249~259に詳述されている。SP値は、成分(c)のポリマー中のモノマー成分のwt%に基づいて算出する。
また、成分(c)のポリマーが酸性基を有し、この酸性基を中和して成分(c)のポリマーをインク組成物中に分散させている場合には、中和前のポリマーのSP値を用いる。
成分(c)のポリマーは、上記着色粒子を構成するポリマー分散剤とは別に存在し、インク組成物の記録媒体への定着性や形成画像の耐擦過性を向上させる効果も有する。
以下、成分(c)のポリマーがポリマー微粒子である形態について詳細に説明する。
ポリマー微粒子としては、例えば、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂から選ばれる樹脂で形成された粒子であることが好ましく、これらの粒子をさらに変性させた粒子であってもよい。ポリマー微粒子としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリビニル樹脂(例:塩化ビニル、酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、又はポリビニルブチラール等)、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂(例:フタル酸樹脂等)、又はアミノ材料(例: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)から形成された微粒子を挙げることができる。また、ポリマー微粒子は、上記樹脂を構成するポリマー中の構造単位(本明細書において「構造単位」とは、一のモノマー成分を意味する。)を2種以上含む共重合体であってもよい。また、ポリマー微粒子は2種以上の樹脂のブレンドから構成されていてもよい。さらに、2種以上の樹脂が、例えば、コア/シェル構造を形成した形態の複合樹脂粒子であってもよい。
なかでもポリマー微粒子は、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、及びポリオレフィン樹脂から選ばれる1種又は2種以上の樹脂から形成されたものが好ましく、膜質や安定性の観点から、アクリル樹脂及び/又はウレタン樹脂から形成されたものであることが好ましい。
インク組成物を後述する処理液とともに記録媒体上に付与して画像を形成する場合において、ポリマー微粒子は、処理液又はこれを乾燥させた領域と接触した際に、凝集し、インクを増粘する。これにより、インク組成物が記録媒体上により安定的に固定化される。その結果、画像の耐擦過性がより向上し、画像ムラがより抑制される。さらに、インク組成物の記録媒体への密着性がより向上する。
本発明のインク組成物では、画像の耐擦過性向上及び面荒れ抑制の観点から、ポリマー微粒子のガラス転移温度(Tg)が40℃以上であることが好ましい。また、インクジェットの吐出性の観点から、ポリマー微粒子のガラス転移温度の上限は、250℃であることが好ましい。
ポリマー微粒子のガラス転移温度は、好ましくは50℃以上230℃以下の範囲である。
ポリマー微粒子のガラス転移温度は、好ましくは50℃以上230℃以下の範囲である。
ポリマー微粒子のガラス転移温度は、従来公知の方法によって適宜に制御することができる。例えば、ポリマー微粒子を構成するポリマーの合成に用いるモノマーの種類やその構成比率、ポリマー微粒子を構成するポリマーの分子量等を適宜に調整することで、ポリマー微粒子のガラス転移温度を所望の範囲に制御することができる。
本発明において、ポリマー微粒子のガラス転移温度は、実測によって得られる測定Tgを適用する。
測定Tgは、例えば、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製の示差走査熱量計(DSC)EXSTAR6220を用いて、昇温速度10℃/分で測定ときに、ポリマー微粒子のガラス転移に伴いベースラインが変化しはじめる温度と、再びベースラインに戻る温度との平均として測定される。
但し、ポリマーの分解等により測定が困難な場合には、下記の計算式で算出される計算Tgを適用する。計算Tgは下記の式により計算されるものである。
1/Tg=Σ(Xi/Tgi)
ここで、計算対象となるポリマーはi=1からnまでのn種のモノマー成分が共重合しているとする。Xiはi番目のモノマーの重量分率(ΣXi=1)、Tgiはi番目のモノマーの単独重合体のガラス転移温度(絶対温度)である。但し、Σはi=1からnまでの和をとる。なお、各モノマーの単独重合体ガラス転移温度の値(Tgi)は、Polymer Handbook (3rd Edition) (J.Brandrup, E.H.Immergut著(Wiley-Interscience、1989))の値を採用する。
測定Tgは、例えば、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製の示差走査熱量計(DSC)EXSTAR6220を用いて、昇温速度10℃/分で測定ときに、ポリマー微粒子のガラス転移に伴いベースラインが変化しはじめる温度と、再びベースラインに戻る温度との平均として測定される。
但し、ポリマーの分解等により測定が困難な場合には、下記の計算式で算出される計算Tgを適用する。計算Tgは下記の式により計算されるものである。
1/Tg=Σ(Xi/Tgi)
ここで、計算対象となるポリマーはi=1からnまでのn種のモノマー成分が共重合しているとする。Xiはi番目のモノマーの重量分率(ΣXi=1)、Tgiはi番目のモノマーの単独重合体のガラス転移温度(絶対温度)である。但し、Σはi=1からnまでの和をとる。なお、各モノマーの単独重合体ガラス転移温度の値(Tgi)は、Polymer Handbook (3rd Edition) (J.Brandrup, E.H.Immergut著(Wiley-Interscience、1989))の値を採用する。
ポリマー微粒子は、転相乳化法により得られたポリマー微粒子であることが好ましく、下記の自己分散性ポリマーの粒子(自己分散性ポリマー粒子)がより好ましい。
ここで、自己分散性ポリマーとは、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。
また、「水不溶性」とは、水100質量部(25℃)に対する溶解量が5.0質量部以下であることを指す。
ここで、自己分散性ポリマーとは、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。
また、「水不溶性」とは、水100質量部(25℃)に対する溶解量が5.0質量部以下であることを指す。
転相乳化法としては、例えば、ポリマーを溶媒(例えば、水溶性溶剤等)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、ポリマーが有する塩生成基(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。
自己分散性ポリマー粒子として、例えば特開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ポリマー粒子の中から、成分(c)の規定を満たすものを、本発明における成分(c)として用いることができる。
続いて、ポリマー微粒子を構成するのに好適なアクリル樹脂について詳述する。なお、「アクリル樹脂」とは、アクリレート、メタクリレート、又はこれらの誘導体をモノマーとして重合させた重合体を含む樹脂であり、共重合成分として更にスチレン、(メタ)アクリルアミド、又はこれらの誘導体等の炭素-炭素二重結合を有するモノマー成分を含んでいてもよい。
ポリマー微粒子を構成するアクリル樹脂は、芳香族基を有する構造単位及び脂環式炭化水素基を有する構造単位の少なくとも一方を有することが好ましい。これにより、形成された画像の強度が増し、耐傷性や耐ブロッキング性が向上する。
ポリマー微粒子を構成するアクリル樹脂は、芳香族基を有する構造単位及び脂環式炭化水素基を有する構造単位の少なくとも一方を有することが好ましい。これにより、形成された画像の強度が増し、耐傷性や耐ブロッキング性が向上する。
(芳香族基を有する構造単位)
芳香族基を有する構造単位は、芳香族基を有するモノマー(以下、「芳香族基含有モノマー」ともいう)に由来する構造単位である。
芳香族基を有する構造単位としては、フェニル基を有する構造単位、ベンジル基を有する構造単位、フェノキシ基を有する構造単位、フェネチル基を有する構造単位等が挙げられるが、中でも、ベンジル基を有する構造単位又はフェノキシ基を有する構造単位(好ましくはフェノキシエチル基を有する構造単位)が好ましい。
芳香族基を有する構造単位は、芳香族基を有するモノマー(以下、「芳香族基含有モノマー」ともいう)に由来する構造単位である。
芳香族基を有する構造単位としては、フェニル基を有する構造単位、ベンジル基を有する構造単位、フェノキシ基を有する構造単位、フェネチル基を有する構造単位等が挙げられるが、中でも、ベンジル基を有する構造単位又はフェノキシ基を有する構造単位(好ましくはフェノキシエチル基を有する構造単位)が好ましい。
芳香族基含有モノマーは、芳香族炭化水素に由来する芳香族基とエチレン性不飽和結合とを有するモノマーであることが好ましい。芳香族基含有モノマーは、1種単独でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
芳香族基含有モノマーとしては、例えば、芳香族基を含有する(メタ)アクリレートモノマー(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、等)、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、芳香族基を含有する(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)アクリレートがさらに好ましい。
なお、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートの双方を含む意味に用いる。
芳香族基含有モノマーとしては、例えば、芳香族基を含有する(メタ)アクリレートモノマー(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、等)、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、芳香族基を含有する(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)アクリレートがさらに好ましい。
なお、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートの双方を含む意味に用いる。
(脂環式炭化水素基を有する構造単位)
脂環式炭化水素基を有する構造単位は、脂環式炭化水素基を有するモノマー(以下、「脂環式炭化水素基含有モノマー」ともいう。)に由来する構造単位である。
脂環式炭化水素基含有モノマーは、脂環式炭化水素基とエチレン性不飽和結合とを有するモノマーであることが好ましく、脂環式炭化水素基を有する(メタ)アクリレート(以下、「脂環式(メタ)アクリレート」ともいう。)がより好ましい。
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造部位と、アルコールに由来する構造部位とを含み、アルコールに由来する構造部位に、無置換又は置換された脂環式炭化水素基を少なくとも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造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造部位に結合していてもよい。
脂環式炭化水素基を有する構造単位は、脂環式炭化水素基を有するモノマー(以下、「脂環式炭化水素基含有モノマー」ともいう。)に由来する構造単位である。
脂環式炭化水素基含有モノマーは、脂環式炭化水素基とエチレン性不飽和結合とを有するモノマーであることが好ましく、脂環式炭化水素基を有する(メタ)アクリレート(以下、「脂環式(メタ)アクリレート」ともいう。)がより好ましい。
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造部位と、アルコールに由来する構造部位とを含み、アルコールに由来する構造部位に、無置換又は置換された脂環式炭化水素基を少なくとも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造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造部位に結合していてもよい。
脂環式炭化水素基としては、環状の非芳香族炭化水素構造を含む基であれば特に限定はなく、単環式炭化水素基、2環式炭化水素基、3環式以上の多環式炭化水素基が挙げられる。脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などのシクロアルキル基や、シクロアルケニル基、ビシクロヘキシル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、ジシクロペンタニル基、ジシクロペンテニル基、アダマンチル基、デカヒドロナフタレニル基、ペルヒドロフルオレニル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル基、及びビシクロ[4.3.0]ノナン等を挙げることができる。
脂環式炭化水素基は、さら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。本発明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、脂環式炭化水素部分の炭素原子数が5~20であることが好ましい。
脂環式炭化水素基は、さら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。本発明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、脂環式炭化水素部分の炭素原子数が5~20であることが好ましい。
上記脂環式(メタ)アクリレートの具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
単環式(メタ)アクリレートとしては、炭素原子数が3~10のシクロアルキル(メタ)アクリレートが好ましく、例えば、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。
単環式(メタ)アクリレートとしては、炭素原子数が3~10のシクロアルキル(メタ)アクリレートが好ましく、例えば、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。
これらのうち、ポリマー微粒子の分散安定性と、定着性、ブロッキング耐性の観点から、アクリル樹脂は、モノマー成分として2環式以上の多環式(メタ)アクリレート成分を含むことが好ましく、イソボルニル(メタ)アクリレート成分、アダマンチル(メタ)アクリレート成分、及びジシクロペンタニル(メタ)アクリレート成分から選ばれる少なくとも1種を含むことがさらに好ましい。
ポリマー微粒子を構成するアクリル樹脂において、そのポリマー中の、上述の芳香族基を有する構造単位及び上述の脂環式炭化水素基を有する構造単位の総含有量としては、3質量%~95質量%であることが好ましく、5質量%~75質量%であることがさらに好ましく、10質量%~50質量%であることが特に好ましい。総含有量がこの範囲であると、自己乳化又は分散状態の安定性が向上し、さらにインク粘度の上昇を抑制することができる。
また、ノズルからのインク組成物の除去性(メンテナンス性)や除去後の再吐出性も考慮すると、ポリマー微粒子を構成するアクリル樹脂は、芳香族基を有する構造単位を有することがより好ましい。
ポリマー微粒子のさらに好ましい形態は、ポリマー微粒子を構成するアクリル樹脂が、そのポリマー中に芳香族基を有する構造単位(モノマー成分)を含み、芳香族基を有する構造単位の含有量が、ポリマー全量に対し、3質量%~45質量%(より好ましくは3質量%~40質量%、特に好ましくは5質量%~30質量%)である形態である。
この形態であると、ポリマー微粒子のガラス転移温度を40℃以上に調整することがより容易となる。
この形態であると、ポリマー微粒子のガラス転移温度を40℃以上に調整することがより容易となる。
ポリマー微粒子を構成するアクリル樹脂は、インク組成物中での分散性(自己分散性ポリマー粒子である場合には自己分散性)の観点から、親水性の構造単位を含むことが好ましい。
(親水性の構造単位)
親水性の構造単位は、親水性基を有するモノマー(以下、「親水性基含有モノマー」ともいう)に由来する構造単位である。
この場合、ポリマー中の親水性の構造単位は、1種又は2種以上の親水性基含有モノマーに由来する。
親水性基としては、特に制限はなく、解離性基であってもノニオン性親水性基であってもよい。
親水性基は、自己分散促進の観点、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、アニオン性の解離性基であることがより好ましい。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。
親水性の構造単位は、親水性基を有するモノマー(以下、「親水性基含有モノマー」ともいう)に由来する構造単位である。
この場合、ポリマー中の親水性の構造単位は、1種又は2種以上の親水性基含有モノマーに由来する。
親水性基としては、特に制限はなく、解離性基であってもノニオン性親水性基であってもよい。
親水性基は、自己分散促進の観点、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、アニオン性の解離性基であることがより好ましい。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。
親水性基含有モノマーは、自己分散性と凝集性の観点から、解離性基含有モノマーであることが好ましく、解離性基とエチレン性不飽和結合とを有する解離性基含有モノマーであることが好ましい。
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。
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。
不飽和カルボン酸モノマーとして、具体的には、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、2-メタクリロイルオキシメチルコハク酸等が挙げられる。
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-アクリロイロキシエチルホスフェート、ジフェニル-2-メタクリロイロキシエチルホスフェート、ジブチル-2-アクリロイロ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、(メタ)アクリル酸がより好ましい。
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-アクリロイロキシエチルホスフェート、ジフェニル-2-メタクリロイロキシエチルホスフェート、ジブチル-2-アクリロイロ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、(メタ)アクリル酸がより好ましい。
ポリマー微粒子を構成するアクリル樹脂において、そのポリマー中における親水性の構造単位の含有量には特に制限はないが、分散安定性の観点から、ポリマー全量に対し、2質量%~30質量%が好ましく、5質量%~20質量%がより好ましく、5質量%~15質量%が特に好ましい。
ポリマー微粒子を構成するアクリル樹脂は、ポリマー骨格の柔軟性やガラス転移温度(Tg)制御の容易さの観点から、そのポリマー中にアルキル基を有する構造単位を含むことが好ましい。
(アルキル基を有する構造単位)
アルキル基を有する構造単位におけるアルキル基の炭素原子数は、1~4が好ましい。
アルキル基を有する構造単位は、アルキル基を有するモノマー(以下、「アルキル基含有モノマー」ともいう)に由来する構造単位である。
アルキル基を有する構造単位におけるアルキル基の炭素原子数は、1~4が好ましい。
アルキル基を有する構造単位は、アルキル基を有するモノマー(以下、「アルキル基含有モノマー」ともいう)に由来する構造単位である。
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)アクリレート等のヒドロキシアルキル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)アクリルアミド等が挙げられる。
中でも、アルキル(メタ)アクリレートが好ましく、アルキル基の炭素原子数が1~4であるアルキル(メタ)アクリレートがより好ましく、メチル(メタ)アクリレート又はエチル(メタ)アクリレートがさらに好ましく、メチル(メタ)アクリレートが特に好ましい。
中でも、アルキル(メタ)アクリレートが好ましく、アルキル基の炭素原子数が1~4であるアルキル(メタ)アクリレートがより好ましく、メチル(メタ)アクリレート又はエチル(メタ)アクリレートがさらに好ましく、メチル(メタ)アクリレートが特に好ましい。
ポリマー微粒子を構成するアクリル樹脂において、そのポリマー中におけるアルキル基を有する構造単位の含有量には特に制限はないが、分散安定性の観点から、ポリマー全量に対し、5質量%~90質量%が好ましく、10質量%~85質量%がより好ましく、20質量%~80質量%がさらに好ましく、30質量%~75質量%が特に好ましく、40質量%~75質量%が最も好ましい。
ポリマー微粒子を構成するアクリル樹脂は、そのポリマーの重量平均分子量が、3000~200000であることが好ましく、5000~150000であることがより好ましく、10000~100000であることがさらに好ましい。
ポリマー微粒子を構成するポリマーは、必要に応じ、上述した構造単位以外の構造単位を含んでいてもよい。
本発明では、ポリマー微粒子はウレタン樹脂で形成されていていることも好ましい。
ウレタン樹脂は、ポリマー間で水素結合のような強固な相互作用が可能なウレタン部位と、ポリマー間での相互作用が比較的弱い非ウレタン部位とから形成されており、インクの膜が形成される際に、ミクロな構造として、相互作用が比較的強い部位と比較的弱い部位がそれぞれ寄り集まって海-島構造を構築し、柔軟性を有するものと推定される。ウレタン樹脂はこのように本質的に柔軟性を持つため、形成される膜が柔軟で応力を緩和でき、耐擦過性に優れたインク画像を形成できるものと推定される。
ウレタン樹脂は、ポリマー間で水素結合のような強固な相互作用が可能なウレタン部位と、ポリマー間での相互作用が比較的弱い非ウレタン部位とから形成されており、インクの膜が形成される際に、ミクロな構造として、相互作用が比較的強い部位と比較的弱い部位がそれぞれ寄り集まって海-島構造を構築し、柔軟性を有するものと推定される。ウレタン樹脂はこのように本質的に柔軟性を持つため、形成される膜が柔軟で応力を緩和でき、耐擦過性に優れたインク画像を形成できるものと推定される。
本発明においてポリマー微粒子の形成に用いられるウレタン樹脂は、例えば、ジオール化合物とジイソシアネート化合物とを重合反応させることによって得ることができる。ジオール化合物及びジイソシアネート化合物の詳細については、例えば特開2001-247787号公報の段落番号〔0031〕~〔0036〕の記載を参照することができる。中でも、主鎖構造中にエステル結合又はエーテル結合を有するポリエステル系ウレタン樹脂又はポリエーテル系ウレタン樹脂を使用することが好ましい。
ジイソシアネート化合物としては、特に限定されるものではないが、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート化合物;イソホロンジイソシアネート、1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネート化合物;キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、フェニルメタンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート化合物等を挙げることができる。また、これらのジイソシアネート化合物は、1種を用いてもよいし、2種以上を併用することもできる。
ジオール化合物としては、特に限定されるものではないが、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等のアルキレンオキシドやテトラヒドロフラン等の複素環式エーテルを重合させて得られるポリエーテルジオール化合物が挙げられる。ポリエーテルジオール化合物は、単独重合体であっても共重合体であってもよい。ポリエーテルジオール化合物の具体例としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレンオキシド、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリヘキサメチレンエーテルグリコール等のポリエーテルジオール、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリネオペンチレンアジペート、ポリ-3-メチルペンチレンアジペート、ポリエチレン/ブチレンアジペート、ポリネオペンチル/ヘキシルアジペート等のポリエステルジオール、ポリカプロラクトンジオール、ポリバレロラクトンジオール、ポリカプロラクトン/ポリバレロラクトンジオール等のポリラクトンジオール、ポリアルキレンカーボネート等のポリカーボネートジオールが挙げられる。これらの中でもポリエーテルジオール、ポリカーボネートジオールが好ましく、特にポリアルキレンカーボネートジオール(例:ポリエチレンカーボネートジオール、ポリプロピレンカーボネートジオール、ポリブチレンカーボネートジオール、ポリペンチレンカーボネートジオール、ポリへキシルカーボネートジオール)が好ましい。
ジオール化合物として、カルボキシ酸基を有するジオール化合物を併用し、親水性を高めることが好ましい。カルボキシ酸基を有するジオール化合物としては、例えば、ジメチロール酢酸、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸が挙げられ、特に、ジメチロールプロピオン酸が好ましい。
ポリマー微粒子を構成するウレタン樹脂の形態は特に限定されない。代表的な形態として、エマルジョンタイプ、例えば、自己乳化エマルジョンや、自己安定化タイプが挙げられる。特に、上記ウレタンを構成する化合物において、カルボン酸基、スルホン酸基などの酸性基を有するジオール化合物を用いてなるウレタン樹脂、原料として低分子量のポリヒドロキシ化合物を添加して得られたウレタン樹脂、或いは、酸性基を導入したウレタン樹脂が挙げられ、なかでもカルボキシル基を有するウレタン樹脂が望ましい。
ウレタン樹脂において、そのポリマーの重量平均分子量は、耐擦過性及びインクの保存安定性の観点から、5,000~200,000が好ましく、8,000~30,000がより好ましい。
ウレタン樹脂の酸価は特に限定されないが、好ましくは、5mgKOH/g以上100mgKOH/g以下であり、特に好ましくは、10mgKOH/g以上80mgKOH/g以下である。
ウレタン樹脂の酸価は特に限定されないが、好ましくは、5mgKOH/g以上100mgKOH/g以下であり、特に好ましくは、10mgKOH/g以上80mgKOH/g以下である。
ウレタン樹脂は、公知の合成方法により合成されたもの、又は、市販品を用いることができる。
市販品としては、ウレタン樹脂であれば特に制限はなく、中でもポリエステル系ウレタン樹脂またはポリエーテル系ウレタン樹脂を使用することが好ましい。例えば、NeoRez R-960(日本ルーブリゾール社製)、NeoRez R-989(日本ルーブリゾール社製)、NeoRez R-9320(日本ルーブリゾール社製)、NeoRad NR-440(日本ルーブリゾール社製)、ハイドランAP-30(DIC社製)、ハイドランAPX-601(DIC社製)、ハイドランSP-510(DIC(株)製)、ハイドランSP-97(DIC社製)、ハイドランHW140(DIC社製)、タケラックW-5025(三井武田ケミカル株)製、エラストロンMF-60(第一工業製薬社製)、エラストロンMF-9(第一工業製薬社製)、M-1064(第一工業製薬社製)、アイゼラックスS-1020(保土ヶ谷化学社製)、アイゼラックスS-1040(保土ヶ谷化学社製)、アイゼラックスS-1085C(保土ヶ谷化学社製)、アイゼラックスS-4040N(保土ヶ谷化学社製)、ネオタンUE-5000(東亞合成社製)、RU-40シリーズ(スタール・ジャパン製)、ユーコートUWS-145(三洋化成社製)、パーマリンUA-150(三洋化成社製)、WF-41シリーズ(スタール・ジャパン製)、WPC-101(日本ウレタン工業社製)、アクリットWBR-016U、WEM-321U、WBR-2018、WBR-2000U、WBR-601U、WBR-2101(大成ファインケミカル社製)が挙げられる。
市販品としては、ウレタン樹脂であれば特に制限はなく、中でもポリエステル系ウレタン樹脂またはポリエーテル系ウレタン樹脂を使用することが好ましい。例えば、NeoRez R-960(日本ルーブリゾール社製)、NeoRez R-989(日本ルーブリゾール社製)、NeoRez R-9320(日本ルーブリゾール社製)、NeoRad NR-440(日本ルーブリゾール社製)、ハイドランAP-30(DIC社製)、ハイドランAPX-601(DIC社製)、ハイドランSP-510(DIC(株)製)、ハイドランSP-97(DIC社製)、ハイドランHW140(DIC社製)、タケラックW-5025(三井武田ケミカル株)製、エラストロンMF-60(第一工業製薬社製)、エラストロンMF-9(第一工業製薬社製)、M-1064(第一工業製薬社製)、アイゼラックスS-1020(保土ヶ谷化学社製)、アイゼラックスS-1040(保土ヶ谷化学社製)、アイゼラックスS-1085C(保土ヶ谷化学社製)、アイゼラックスS-4040N(保土ヶ谷化学社製)、ネオタンUE-5000(東亞合成社製)、RU-40シリーズ(スタール・ジャパン製)、ユーコートUWS-145(三洋化成社製)、パーマリンUA-150(三洋化成社製)、WF-41シリーズ(スタール・ジャパン製)、WPC-101(日本ウレタン工業社製)、アクリットWBR-016U、WEM-321U、WBR-2018、WBR-2000U、WBR-601U、WBR-2101(大成ファインケミカル社製)が挙げられる。
以下、成分(c)の微粒子を構成しうるウレタン樹脂の具体例を挙げる。但し、本発明においてはこれに限定されるものではない。
B-1)イソホロンジイソシアネート/ポリカーボネートジオール(デュラノールT5661、旭化成ケミカルズ製)/ジメチロールプロピオン酸の反応物の水酸化ナトリウム部分中和塩
B-2)ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジイソシアネート/ポリカーボネートジオール(デュラノールT5660、旭化成ケミカルズ製)/ジメチロールプロピオン酸の反応物の水酸化ナトリウム部分中和塩
B-3)イソホロンジイソシアネート/ポリカーボネートジオール(デュラノールT5661、旭化成ケミカルズ製)/ジメチロールプロピオン酸の反応物のトリエチルアミン部分中和塩
B-4)キシリレンジイソシアネート/ポリカーボネートジオールデュラノールT5661、旭化成ケミカルズ製)/ジメチロールプロピオン酸の反応物の水酸化ナトリウム部分中和塩
B-5)イソホロンジイソシアネート/ポリエチレングリコール(分子量300、和光純薬工業製)/ジメチロールプロピオン酸の反応物の水酸化ナトリウム部分中和塩
B-6)イソホロンジイソシアネート/エチレングリコール/ジメチロールプロピオン酸の反応物の水酸化ナトリウム部分中和塩
B-7)イソホロンジイソシアネート/ポリプロピレングリコール/ジメチロールプロピオン酸の反応物の水酸化ナトリウム部分中和塩
B-8)ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジイソシアネート/1,2-ブタンジオール/ジメチロールプロピオン酸の反応物の水酸化ナトリウム部分中和塩
B-2)ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジイソシアネート/ポリカーボネートジオール(デュラノールT5660、旭化成ケミカルズ製)/ジメチロールプロピオン酸の反応物の水酸化ナトリウム部分中和塩
B-3)イソホロンジイソシアネート/ポリカーボネートジオール(デュラノールT5661、旭化成ケミカルズ製)/ジメチロールプロピオン酸の反応物のトリエチルアミン部分中和塩
B-4)キシリレンジイソシアネート/ポリカーボネートジオールデュラノールT5661、旭化成ケミカルズ製)/ジメチロールプロピオン酸の反応物の水酸化ナトリウム部分中和塩
B-5)イソホロンジイソシアネート/ポリエチレングリコール(分子量300、和光純薬工業製)/ジメチロールプロピオン酸の反応物の水酸化ナトリウム部分中和塩
B-6)イソホロンジイソシアネート/エチレングリコール/ジメチロールプロピオン酸の反応物の水酸化ナトリウム部分中和塩
B-7)イソホロンジイソシアネート/ポリプロピレングリコール/ジメチロールプロピオン酸の反応物の水酸化ナトリウム部分中和塩
B-8)ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジイソシアネート/1,2-ブタンジオール/ジメチロールプロピオン酸の反応物の水酸化ナトリウム部分中和塩
ポリマー微粒子を構成するポリマーの分子量範囲は、重量平均分子量で3000~20万であることが好ましく、5000~15万であることがより好ましく、10000~10万であることがさらに好ましい。重量平均分子量を3000以上とすることで水溶性成分量を効果的に抑制することができる。また、重量平均分子量を20万以下とすることで、自己分散安定性を高めることができる。
ポリマー微粒子は、自己分散性、及び処理液が接触したときの凝集速度の観点から、酸価が100mgKOH/g以下のポリマーであることが好ましく、酸価は25mgKOH/g~100mgKOH/gのポリマーがより好ましい。
ポリマー微粒子の平均粒子径は、体積平均粒子径で1nm~400nmの範囲が好ましく、1nm~200nmの範囲がより好ましく、1nm~100nmの範囲がさらに好ましく、特に好ましくは1nm~50nmの範囲である。体積平均粒子径が1nm以上であると製造適性が向上する。また、体積平均粒子径が400nm以下であると保存安定性が向上する。また、ポリマー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のいずれでもよい。また、ポリマー微粒子を2種以上混合して使用してもよい。体積平均粒子径は、Microtrac粒度分布測定装置(商品名:Version 10.1.2-211BH、日機装社製)を用いて動的光散乱法により測定することができる。
上述した成分(c)のポリマー微粒子(好ましくは自己分散性ポリマー粒子)のインク組成物中における含有量(2種以上である場合には総含有量)に特に制限はないが、インク組成物の全量に対し、0.3質量%~15.0質量%が好ましく、1.0質量%~12.0質量%がより好ましく、2.0質量%~10.0質量%がさらに好ましく、5.0~10.0質量%がさらに好ましい。
上記含有量が0.3質量%以上であると、画像の耐擦過性をより向上させ、かつ、画像ムラをより抑制できる。
上記含有量が15.0質量%以下であると、インクの吐出性をより向上させることができ、また、低温環境下での析出物の発生を抑制する点でも有利である。
上記含有量が0.3質量%以上であると、画像の耐擦過性をより向上させ、かつ、画像ムラをより抑制できる。
上記含有量が15.0質量%以下であると、インクの吐出性をより向上させることができ、また、低温環境下での析出物の発生を抑制する点でも有利である。
(成分(a)のlogP値と成分(c)のSP値との関係)
本発明のインク組成物において、成分(a)のlogP値と成分(c)のSP値は下記数式Iを満たす。
[数式I]
-1.7≦[成分(a)のlogP値]≦-0.0456×[成分(c)のSP値]+0.06319
本発明のインク組成物において、成分(a)のlogP値と成分(c)のSP値は下記数式Iを満たす。
[数式I]
-1.7≦[成分(a)のlogP値]≦-0.0456×[成分(c)のSP値]+0.06319
上記数式Iを満たす場合に、スタッカーブロッキングとカールの発生を効果的に抑制することができる。そのメカニズムは定かではないが、以下のように推定される。
すなわち、上記数式Iを満たす場合には、成分(a)の化合物と成分(c)のポリマーとの相溶性が低く、成分(c)のポリマーに対して成分(a)の化合物が可塑剤として作用しないため、スタッカーブロッキングを効果的に抑えることができると推定される。さらに、成分(a)の化合物と成分(c)のポリマーとの相溶性が低いことにより、インク組成物が記録媒体上に吐出された際に、成分(a)の化合物が成分(c)のポリマーに吸着されにくく効率的に記録媒体中に浸透できるため、水によるセルロースの水素結合の切断が抑制されて記録媒体のカールが生じにくくなると推定される。
一方、上記数式Iを満たさない場合には、成分(a)の化合物と成分(c)のポリマーの相溶性が高まり、成分(c)のポリマーに成分(a)の化合物に吸着されやすくなると推定される。この場合、成分(a)の化合物の記録媒体中への浸透が阻害される一方で、水は効率良く記録媒体中へと浸透するため、記録媒体のカールが生じやすくなる。また、成分(c)のポリマーに吸着した成分(a)の化合物が、成分(c)のポリマー微粒子に対して可塑剤として作用し、スタッカーブロッキングが生じやすくなると推定される。
すなわち、上記数式Iを満たす場合には、成分(a)の化合物と成分(c)のポリマーとの相溶性が低く、成分(c)のポリマーに対して成分(a)の化合物が可塑剤として作用しないため、スタッカーブロッキングを効果的に抑えることができると推定される。さらに、成分(a)の化合物と成分(c)のポリマーとの相溶性が低いことにより、インク組成物が記録媒体上に吐出された際に、成分(a)の化合物が成分(c)のポリマーに吸着されにくく効率的に記録媒体中に浸透できるため、水によるセルロースの水素結合の切断が抑制されて記録媒体のカールが生じにくくなると推定される。
一方、上記数式Iを満たさない場合には、成分(a)の化合物と成分(c)のポリマーの相溶性が高まり、成分(c)のポリマーに成分(a)の化合物に吸着されやすくなると推定される。この場合、成分(a)の化合物の記録媒体中への浸透が阻害される一方で、水は効率良く記録媒体中へと浸透するため、記録媒体のカールが生じやすくなる。また、成分(c)のポリマーに吸着した成分(a)の化合物が、成分(c)のポリマー微粒子に対して可塑剤として作用し、スタッカーブロッキングが生じやすくなると推定される。
カールとスタッカーブロッキングの双方をより効果的に抑制するために、本発明のインク組成物において、成分(a)の化合物の含有量と成分(c)のポリマーの含有量の比率は、質量比(固形分)で、成分(a):成分(c)=1:8~4:1であることが好ましく、1:4~2:1であることがより好ましい。
<成分(d)>
本発明のインク組成物は、成分(d)として水を含有する。
本発明のインク組成物に用いられる水は、イオン交換水、蒸留水などのイオン性不純物を含まない水が好ましい。
インク組成物中の水の含有量は、目的に応じて適宜選択されうるが、通常、インク組成物中、20~90質量%が好ましく、30~80質量%がより好ましく、40~80質量%がさらに好ましい。
また、本発明のインク組成物において、成分(a)の化合物の含有量と成分(d)の水の含有量との関係は、質量比で、成分(a)/成分(d)=0.01~1.1であることが好ましく、0.01~0.7であることがより好ましい。
本発明のインク組成物は、成分(d)として水を含有する。
本発明のインク組成物に用いられる水は、イオン交換水、蒸留水などのイオン性不純物を含まない水が好ましい。
インク組成物中の水の含有量は、目的に応じて適宜選択されうるが、通常、インク組成物中、20~90質量%が好ましく、30~80質量%がより好ましく、40~80質量%がさらに好ましい。
また、本発明のインク組成物において、成分(a)の化合物の含有量と成分(d)の水の含有量との関係は、質量比で、成分(a)/成分(d)=0.01~1.1であることが好ましく、0.01~0.7であることがより好ましい。
<成分(e)>
本発明のインク組成物は、インク組成物の粘度を調整する上で、成分(e)として水溶性有機化合物を含有することが好ましい。ここで「水溶性」とは、25℃の水100gに、5質量%以上溶解することをいう。
本発明のインク組成物は、インク組成物の粘度を調整する上で、成分(e)として水溶性有機化合物を含有することが好ましい。ここで「水溶性」とは、25℃の水100gに、5質量%以上溶解することをいう。
水溶性有機化合物としては、例えば、アルコール、ケトン、エーテル化合物、アミド化合物、二トリル化合物、スルホン化合物が挙げられる。これらのうちアルコールとしては、例えば、エタノール、イソプロパノール、n-ブタノール、t-ブタノール、イソブタノール、ジアセトンアルコール、エチレングリコールが挙げられる。ケトンとしては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトンが挙げられる。エーテル化合物としては、例えば、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンが挙げられる。アミド化合物としては、例えば、ジメチルホルムアミド、ジエチルホルムアミドが挙げられる。ニトリル化合物としては、例えば、アセトニトリルが挙げられる。スルホン化合物としては、例えば、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホン、スルホランが挙げられる。
本発明のインク組成物は、水溶性有機化合物として界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤は、表面張力調整剤として機能する。
界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、ベタイン系界面活性剤のいずれも使用することができる。
界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、ベタイン系界面活性剤のいずれも使用することができる。
アニオン系界面活性剤の具体例としては、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、オレイン酸カリウム、ナトリウムジオクチルスルホサクシネート、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテ硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸ナトリウム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、t-オクチルフェノキシエトキシポリエトキシエチル硫酸ナトリウム塩等が挙げられ、これらの1種、又は2種以上を選択することができる。
ノニオン性界面活性剤の具体例としては、例えば、アセチレンジオールのエチレンオキサイド付加物等のアセチレンジオール誘導体、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、オキシエチレン・オキシプロピレンブロックコポリマー、t-オクチルフェノキシエチルポリエトキシエタノール、ノニルフェノキシエチルポリエトキシエタノール等が挙げられ、これらの1種、又は2種以上を選択することができる。
カチオン性界面活性剤としては、テトラアルキルアンモニウム塩、アルキルアミン塩、ベンザルコニウム塩、アルキルピリジウム塩、イミダゾリウム塩等が挙げられ、具体的には、例えば、ジヒドロキシエチルステアリルアミン、2-ヘプタデセニル-ヒドロキシエチルイミダゾリン、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、セチルピリジニウムクロライド、ステアラミドメチルピリジウムクロライド等が挙げられる。
これらの界面活性剤のなかでも、安定性の点から、ノニオン性界面活性剤が好ましく、アセチレンジオール誘導体がより好ましい。
これらの界面活性剤のなかでも、安定性の点から、ノニオン性界面活性剤が好ましく、アセチレンジオール誘導体がより好ましい。
本発明のインク組成物をインクジェット記録方式に用いる場合、インク組成物の吐出を良好に行う観点から、インク組成物の表面張力が20~60mN/mとなるよう界面活性剤の量を調整することが好ましく、より好ましくは20~45mN/mとなる量であり、さらに好ましくは25~40mN/mとなる量である。
インク組成物の表面張力は、Automatic Surface Tensiometer CBVP-Z(協和界面科学株式会社製)を用い、25℃の条件下で測定される。
インク組成物中の界面活性剤の含有量は、インク組成物を上記表面張力の範囲内とすることができる量であることが好ましい。より具体的には、インク組成物中の界面活性剤の含有量が0.1質量%以上であることが好ましく、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。
インク組成物の表面張力は、Automatic Surface Tensiometer CBVP-Z(協和界面科学株式会社製)を用い、25℃の条件下で測定される。
インク組成物中の界面活性剤の含有量は、インク組成物を上記表面張力の範囲内とすることができる量であることが好ましい。より具体的には、インク組成物中の界面活性剤の含有量が0.1質量%以上であることが好ましく、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。
本発明のインク組成物において、成分(e)の含有量は、目的に応じて適宜選択される。本発明のインク組成物中の成分(e)の含有量は、通常は0~50質量%が好ましく、0.1~45質量%がより好ましく、1~40質量%がさらに好ましい。
<インク組成物の物性>
本発明のインク組成物の25℃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未満であり、更に好ましくは2.5mPa・s以上10mPa・s未満である。
インク組成物の粘度は、VISCOMETER TV-22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用い、25℃の条件下で測定される。
本発明のインク組成物の25℃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未満であり、更に好ましくは2.5mPa・s以上10mPa・s未満である。
インク組成物の粘度は、VISCOMETER TV-22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用い、25℃の条件下で測定される。
インク組成物のpHは、インク組成物の安定性の観点から、pH6~11が好ましい。後述のインクセットとする場合は、処理剤との接触によってインク組成物が高速で凝集することが好ましいため、pH7~10がより好ましく、pH7~9がさらに好ましい。
[インクセット]
本発明のインクセットは、少なくとも、上述したインク組成物のパーツと、このインク組成物と接触して凝集体を形成可能な酸処理剤とを含む。また、本発明のインクセットは、インクジェット記録用ヘッドに付着したインク組成物(例えば、乾燥して固形化したインク固形物)を除去するために用いるメンテナンス液を含んでいてもよい。
インク組成物と、酸処理剤とを用いて画像を形成することにより、良好な画像品質で、硬化感度が高く、耐ブロッキング性に優れた画像が形成できる。
以下、インクセットを構成する酸処理剤について説明する。
本発明のインクセットは、少なくとも、上述したインク組成物のパーツと、このインク組成物と接触して凝集体を形成可能な酸処理剤とを含む。また、本発明のインクセットは、インクジェット記録用ヘッドに付着したインク組成物(例えば、乾燥して固形化したインク固形物)を除去するために用いるメンテナンス液を含んでいてもよい。
インク組成物と、酸処理剤とを用いて画像を形成することにより、良好な画像品質で、硬化感度が高く、耐ブロッキング性に優れた画像が形成できる。
以下、インクセットを構成する酸処理剤について説明する。
<酸処理剤>
インクセットを構成する酸処理剤は、酸性化合物を少なくとも含み、必要に応じてその他の成分を含んで構成される。その他の成分としては、例えば水溶性有機溶剤やカチオン性ポリマーが挙げられる。
カチオン性ポリマーとしては、カチオン性基として、第一級~第三級アミノ基、又は第四級アンモニウム塩基を有するカチオン性モノマーの単独重合体や、このカチオン性モノマーと非カチオン性モノマーとの共重合体又は縮重合体として得られるものが好ましい。カチオン性ポリマーとしては、水溶性ポリマー又は水分散性ラテックス粒子のいずれの形態で用いてもよい。カチオン性ポリマーの例として、ポリ(ビニルピリジン)塩、ポリアルキルアミノエチルアクリレート、ポリアルキルアミノエチルメタクリレート、ポリ(ビニルイミダゾール)、ポリエチレンイミン、ポリビグアニド、ポリグアニド、エピハロヒドリン誘導体とアミン誘導体とを含む共重合体の1種又は2種以上を挙げることができる。
本発明に用いる酸処理剤は通常は水溶液である。
インクセットを構成する酸処理剤は、酸性化合物を少なくとも含み、必要に応じてその他の成分を含んで構成される。その他の成分としては、例えば水溶性有機溶剤やカチオン性ポリマーが挙げられる。
カチオン性ポリマーとしては、カチオン性基として、第一級~第三級アミノ基、又は第四級アンモニウム塩基を有するカチオン性モノマーの単独重合体や、このカチオン性モノマーと非カチオン性モノマーとの共重合体又は縮重合体として得られるものが好ましい。カチオン性ポリマーとしては、水溶性ポリマー又は水分散性ラテックス粒子のいずれの形態で用いてもよい。カチオン性ポリマーの例として、ポリ(ビニルピリジン)塩、ポリアルキルアミノエチルアクリレート、ポリアルキルアミノエチルメタクリレート、ポリ(ビニルイミダゾール)、ポリエチレンイミン、ポリビグアニド、ポリグアニド、エピハロヒドリン誘導体とアミン誘導体とを含む共重合体の1種又は2種以上を挙げることができる。
本発明に用いる酸処理剤は通常は水溶液である。
(酸性化合物)
酸処理剤に用いる酸性化合物は、記録媒体上においてインク組成物と接触することにより、インク組成物を凝集(固定化)することができるものであり、固定化剤として機能する。例えば、酸処理剤を記録媒体(好ましくは、塗工紙)に付与した状態で、この記録媒体にインク組成物を着滴すれば、インク組成物中の成分を凝集させることができ、インク組成物を記録媒体上に固定化することができる。
また、酸処理剤を記録媒体に付与しておくことで、その上に着滴させたインク組成物の重合効率を向上させることができる。
酸処理剤に用いる酸性化合物は、記録媒体上においてインク組成物と接触することにより、インク組成物を凝集(固定化)することができるものであり、固定化剤として機能する。例えば、酸処理剤を記録媒体(好ましくは、塗工紙)に付与した状態で、この記録媒体にインク組成物を着滴すれば、インク組成物中の成分を凝集させることができ、インク組成物を記録媒体上に固定化することができる。
また、酸処理剤を記録媒体に付与しておくことで、その上に着滴させたインク組成物の重合効率を向上させることができる。
酸性化合物としては、例えば、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、ポリアクリル酸、酢酸、グリコール酸、マロン酸、リンゴ酸、マレイン酸、アスコルビン酸、コハク酸、グルタル酸、フマル酸、クエン酸、酒石酸、乳酸、スルホン酸、オルトリン酸、メタリン酸、ピロリドンカルボン酸、ピロンカルボン酸、ピロールカルボン酸、フランカルボン酸、ピリジンカルボン酸、クマリン酸、チオフェンカルボン酸、ニコチン酸、シュウ酸、酢酸、安息香酸が挙げられる。揮発抑制と溶媒への溶解性の両立という観点から、酸性化合物は分子量35以上1000以下の酸が好ましく、分子量50以上500以下の酸がさらに好ましく、分子量50以上200以下の酸が特に好ましい。また、pKa(in H2O、25℃)としては、インクにじみ防止と光硬化性の両立という観点から、-10以上7以下の酸が好ましく、1以上7以下の酸がより好ましく、1以上5以下の酸が特に好ましい。
これらの中でも、水溶性の高い酸が好ましい。また、インク組成物と反応してインク全体を固定化させる観点から、3価以下の酸が好ましく、2価又は3価の酸が特に好ましい。
本発明において、酸性化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明において、酸性化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
酸処理剤が水溶液である場合、酸処理剤のpH(25℃)は、0.1~6.8であることが好ましく、0.1~6.0であることがより好ましく、0.1~5.0であることがさらに好ましい。
酸処理剤中の酸性化合物の含有量は、40質量%以下が好ましく、15~40質量%がより好ましく、15質量%~35質量%がさらに好ましく、20質量%~30質量%が特に好ましい。酸処理剤中の酸性化合物の含有量を15~40質量%とすることでインク組成物中の成分をより効率的に固定化することができる。
酸性化合物の記録媒体への付与量としては、インク組成物を凝集させるに足る量であれば特に制限はないが、インク組成物を固定化し易いとの観点から、0.5g/m2~4.0g/m2であることが好ましく、0.9g/m2~3.75g/m2であることがより好ましい。
[インクジェット記録方法]
本発明のインク組成物を記録媒体上にインクジェット方式で吐出することで、記録媒体上に画像を形成することができる。このインクジェット記録方法は好ましくは、上記インクセットのパーツである酸処理剤を記録媒体上に付与する酸処理工程(処理液付与工程)、この記録媒体上に上記インク組成物をインクジェット方式で吐出して画像を形成するインク付与工程とを少なくとも含む。
本発明のインク組成物を記録媒体上にインクジェット方式で吐出することで、記録媒体上に画像を形成することができる。このインクジェット記録方法は好ましくは、上記インクセットのパーツである酸処理剤を記録媒体上に付与する酸処理工程(処理液付与工程)、この記録媒体上に上記インク組成物をインクジェット方式で吐出して画像を形成するインク付与工程とを少なくとも含む。
<記録媒体>
本発明のインクジェット記録方法に用いる記録媒体に特に制限はないが、紙媒体であることが好ましい。すなわち、一般のオフセット印刷などに用いられる、いわゆる上質紙、コート紙、アート紙などのセルロースを主体とする一般印刷用紙を用いることができる。
本発明のインクジェット記録方法に用いる記録媒体に特に制限はないが、紙媒体であることが好ましい。すなわち、一般のオフセット印刷などに用いられる、いわゆる上質紙、コート紙、アート紙などのセルロースを主体とする一般印刷用紙を用いることができる。
記録媒体としては、一般に市販されているものを使用することができ、例えば、王子製紙社製の「OKプリンス上質」、日本製紙社製の「しらおい」、及び日本製紙社製の「ニューNPI上質」等の上質紙(A)、日本製紙社製の「シルバーダイヤ」等の上質コート紙、王子製紙社製の「OKエバーライトコート」及び日本製紙社製の「オーロラS」等の微塗工紙、王子製紙社製の「OKコートL」及び日本製紙社製の「オーロラL」等の軽量コート紙(A3)、王子製紙社製の「OKトップコート+」及び日本製紙社製の「オーロラコート」等のコート紙(A2、B2)、王子製紙社製の「OK金藤+」及び三菱製紙社製の「特菱アート」等のアート紙(A1)等が挙げられる。また、インクジェット記録用の各種写真専用紙を用いることも可能である。
記録媒体の中でも、一般のオフセット印刷などに用いられるいわゆる塗工紙(コート紙)が好ましい。塗工紙は、セルロースを主体とした一般に表面処理されていない上質紙や中性紙等の表面にコート材を塗布してコート層を設けたものである。塗工紙は、通常の水性インクジェットによる画像形成においては、画像の光沢や擦過耐性など、品質上の問題を生じやすいが、上記インク組成物ないしインクセットを用いる場合には、光沢ムラが抑制されて光沢性、耐擦過性の良好な画像を得ることができる。特に、原紙とカオリンおよび/または重炭酸カルシウムを含むコート層とを有する塗工紙を用いるのが好ましい。より具体的には、アート紙、コート紙、軽量コート紙または微塗工紙がより好ましい。
上記の中でも、色材移動の抑制効果が大きく、従来以上に色濃度及び色相の良好な高品位な画像を得る観点から、記録媒体の水の吸収係数Kaは、0.05~0.5mL/m2・ms1/2が好ましく、0.1~0.4mL/m2・ms1/2がより好ましく、0.2~0.3mL/m2・ms1/2がさらに好ましい。
水の吸収係数Kaは、JAPAN TAPPI 紙パルプ試験方法No51:2000(発行:紙パルプ技術協会)に記載されているものと同義であり、具体的には、吸収係数Kaは、自動走査吸液計KM500Win(熊谷理機社製)を用いて接触時間100msと接触時間900msにおける水の転移量の差から算出されるものである。
<酸処理工程>
酸処理工程では、上記インクセットに含まれる酸処理剤が記録媒体上に付与される。酸処理剤(水溶液)の記録媒体への付与は、公知の液体付与方法を特に制限なく用いることができ、スプレー塗布、塗布ローラー等の塗布、インクジェット方式による付与、浸漬などの任意の方法を選択することができる。
酸処理工程では、上記インクセットに含まれる酸処理剤が記録媒体上に付与される。酸処理剤(水溶液)の記録媒体への付与は、公知の液体付与方法を特に制限なく用いることができ、スプレー塗布、塗布ローラー等の塗布、インクジェット方式による付与、浸漬などの任意の方法を選択することができる。
具体的には、例えば、ホリゾンタルサイズプレス法、ロールコーター法、カレンダーサイズプレス法などに代表されるサイズプレス法;エアーナイフコーター法などに代表されるサイズプレス法;エアーナイフコーター法などに代表されるナイフコーター法;ゲートロールコーター法などのトランスファーロールコーター法、ダイレクトロールコーター法、リバースロールコーター法、スクイズロールコーター法などに代表されるロールコーター法;ビルブレードコーター法、ショートデュエルコーター法;ツーストリームコーター法などに代表されるブレードコーター法;ロッドバーコーター法などに代表されるバーコーター法;ロッドバーコーター法などに代表されるバーコーター法;キャストコーター法;グラビアコーター法;カーテンコーター法;ダイコーター法;ブラシコーター法;転写法などが挙げられる。
また、特開平10-230201号公報に記載の塗布装置のように、液量制限部材を備えた塗布装置を用いることで塗布量を制御して塗布する方法であってもよい。
酸処理剤を付与する領域は、記録媒体全体に付与する全面付与であっても、インク付与工程でインクが付与される領域に部分的に付与する部分付与であってもよい。本発明においては、処理液の付与量を均一に調整し、細線や微細な画像部分等を均質に記録し、画像ムラ等の濃度ムラを抑える観点から、塗布ローラー等を用いた塗布によって記録媒体の画像形成面の全体に付与する全面付与が好ましい。
酸処理剤の付与量を上記範囲に制御して塗布する方法としては、例えば、アニロックスローラーを用いた方法が挙げられる。アニロックスローラーとは、セラミックが溶射されたローラー表面をレーザーで加工しピラミッド型や斜線、亀甲型などの形状を付したローラーである。このローラー表面に付けられた凹みの部分に処理液が入り込み、紙面と接触すると転写されて、アニロックスローラーの凹みで制御された塗布量にて塗布される。
<インク付与工程>
インク付与工程では、インク組成物が、インクジェット方式により記録媒体上に吐出される。
インクジェット方式による画像形成では、エネルギーを供与することにより、記録媒体上にインク組成物を吐出し、着色画像を形成する。なお、本発明に好ましいインクジェット記録方法として、特開2003-306623号公報の段落番号0093~0105に記載の方法が適用できる。
インク付与工程では、インク組成物が、インクジェット方式により記録媒体上に吐出される。
インクジェット方式による画像形成では、エネルギーを供与することにより、記録媒体上にインク組成物を吐出し、着色画像を形成する。なお、本発明に好ましいインクジェット記録方法として、特開2003-306623号公報の段落番号0093~0105に記載の方法が適用できる。
インクジェット方式には、特に制限はなく、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、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方式等のいずれであってもよい。
また、インクジェット方式で用いるインクジェットヘッドは、オンデマンド方式でもコンティニュアス方式でも構わない。さらに上記インクジェット方式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も特に制限はなく、目的に応じて、適宜選択することができる。
なお、インクジェット方式には、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。
また、インクジェット方式で用いるインクジェットヘッドは、オンデマンド方式でもコンティニュアス方式でも構わない。さらに上記インクジェット方式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も特に制限はなく、目的に応じて、適宜選択することができる。
なお、インクジェット方式には、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。
またインクジェット方式として、短尺のシリアルヘッドを用い、ヘッドを記録媒体の幅方向に走査させながら記録を行うシャトル方式と、記録媒体の1辺の全域に対応して記録素子が配列されているラインヘッドを用いたライン方式とがある。ライン方式では、記録素子の配列方向と直交する方向に記録媒体を走査させることで記録媒体の全面に画像記録を行うことができ、短尺ヘッドを走査するキャリッジ等の搬送系が不要となる。また、キャリッジの移動と記録媒体との複雑な走査制御が不要になり、記録媒体だけが移動するので、シャトル方式に比べて記録速度の高速化が実現できる。
本発明において、上記酸処理工程とインク付与工程の実施順は特に制限はないが、画像品質の観点から、酸処理剤付与工程後にインク付与工程が行われる態様であることが好ましい。すなわちインク付与工程は、酸処理剤が付与された記録媒体上にインク組成物を付与する工程であることが好ましい。
インク付与工程では、高精細印画を形成する観点から、インクジェット方式により吐出されるインク組成物の液滴量が1.5~3.0pLであることが好ましく、1.5~2.5pLであることより好ましい。吐出されるインク組成物の液滴量は、吐出条件を適宜に調整して調節することができる。
<インク乾燥工程>
本発明のインクジェット記録方法は、必要に応じて、記録媒体上に付与されたインク組成物中の溶媒(例えば、水、前述の水系媒体など)を乾燥除去するインク乾燥工程を備えていてもよい。インク乾燥工程は、インク溶媒の少なくとも一部を除去できれば特に制限はなく、通常用いられる方法を適用することができる。
本発明のインクジェット記録方法は、必要に応じて、記録媒体上に付与されたインク組成物中の溶媒(例えば、水、前述の水系媒体など)を乾燥除去するインク乾燥工程を備えていてもよい。インク乾燥工程は、インク溶媒の少なくとも一部を除去できれば特に制限はなく、通常用いられる方法を適用することができる。
<インク除去工程>
本発明のインクジェット記録方法は、必要に応じて、インクジェット記録用ヘッドに付着したインク組成物(例えば、乾燥により固形化したインク固形物)をメンテナンス液により除去するインク除去工程を含んでいてもよい。メンテナンス液及びインク除去工程の詳細は、国際公開第2013/180074号に記載されたメンテナンス液及びインク除去工程を好ましく適用することができる。
本発明のインクジェット記録方法は、必要に応じて、インクジェット記録用ヘッドに付着したインク組成物(例えば、乾燥により固形化したインク固形物)をメンテナンス液により除去するインク除去工程を含んでいてもよい。メンテナンス液及びインク除去工程の詳細は、国際公開第2013/180074号に記載されたメンテナンス液及びインク除去工程を好ましく適用することができる。
以下、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、特に断わりのない限り、「部」及び「%」は質量基準である。
[合成例1] 成分(a)として用いる化合物の合成
<化合物(I)の合成>
撹拌棒、温度計を取り付けた200mL三口フラスコにプロピオン酸無水物20.0gを加え、そこへジグリコールアミン16.6gを2時間かけて滴下した後、80℃で1時間加熱した。反応生成物を0.5mmHg、180℃で蒸留し、化合物(I)を18.6g得た。
1H-NMR:1.21(t,3H)、2.27(d,2H)、3.3-3.7(m,8H)、3.4(br,s,1H)、6.4(br,s,1H)
<化合物(I)の合成>
撹拌棒、温度計を取り付けた200mL三口フラスコにプロピオン酸無水物20.0gを加え、そこへジグリコールアミン16.6gを2時間かけて滴下した後、80℃で1時間加熱した。反応生成物を0.5mmHg、180℃で蒸留し、化合物(I)を18.6g得た。
1H-NMR:1.21(t,3H)、2.27(d,2H)、3.3-3.7(m,8H)、3.4(br,s,1H)、6.4(br,s,1H)
<化合物(II)(VI)(VII)(X)(XI)の合成>
上記化合物(I)の合成方法に準じて、化合物(II)、(VI)、(VII)、(X)及び
(XI)を合成した。
-化合物(II)-
プロピオン酸無水物に代えて無水酢酸を用いたこと以外は化合物(I)の合成方法と同様にして化合物(II)を得た。
1H-NMR:1.91(s,3H)、3.2-3.9(m,8H)、3.3(br,s,1H)、6.3(br,s,1H)
-化合物(VI)-
ジグリコールアミンに代えて3-アミノ-1-プロパノールを用いたこと以外は化合物(I)の合成方法と同様にして化合物(VI)を得た。
1H-NMR:1.00(t,3H)、1.58(m, 2H)、2.30(d, 2H)、3.1(m,2H)、3.52(m,2H)、4.2(br,s,1H)
-化合物(VII)-
プロピオン酸無水物に代えて無水酢酸を用い、ジグリコールアミンに代えて4-アミノ-1-ブタノールを用いたこと以外は化合物(I)の合成方法と同様にして化合物(VII)を得た。
1HNMR:1.85(s,3H)、1.2-1.6(m,4H)、3.0-3.7(m,4H)、4.5(br,s,1H)
-化合物(X)-
ジグリコールアミンに代えてN-メチルアミノエタノールを用いたこと以外は化合物(I)の合成方法と同様にして化合物(X)を得た。
1H-NMR:2.32(s,3H)、3.47(s,3H)、3.3-3.7(m,4H)
-化合物(XI)-
プロピオン酸無水物に代えて無水酢酸を用い、ジグリコールアミンに代えてN-エチルアミノエタノールを用いたこと以外は化合物(I)の合成方法と同様にして化合物(XI)を得た。
1H-NMR:1.00(t,3H)、2.22(s,3H)、3.3-3.8(m,4H)
上記化合物(I)の合成方法に準じて、化合物(II)、(VI)、(VII)、(X)及び
(XI)を合成した。
-化合物(II)-
プロピオン酸無水物に代えて無水酢酸を用いたこと以外は化合物(I)の合成方法と同様にして化合物(II)を得た。
1H-NMR:1.91(s,3H)、3.2-3.9(m,8H)、3.3(br,s,1H)、6.3(br,s,1H)
-化合物(VI)-
ジグリコールアミンに代えて3-アミノ-1-プロパノールを用いたこと以外は化合物(I)の合成方法と同様にして化合物(VI)を得た。
1H-NMR:1.00(t,3H)、1.58(m, 2H)、2.30(d, 2H)、3.1(m,2H)、3.52(m,2H)、4.2(br,s,1H)
-化合物(VII)-
プロピオン酸無水物に代えて無水酢酸を用い、ジグリコールアミンに代えて4-アミノ-1-ブタノールを用いたこと以外は化合物(I)の合成方法と同様にして化合物(VII)を得た。
1HNMR:1.85(s,3H)、1.2-1.6(m,4H)、3.0-3.7(m,4H)、4.5(br,s,1H)
-化合物(X)-
ジグリコールアミンに代えてN-メチルアミノエタノールを用いたこと以外は化合物(I)の合成方法と同様にして化合物(X)を得た。
1H-NMR:2.32(s,3H)、3.47(s,3H)、3.3-3.7(m,4H)
-化合物(XI)-
プロピオン酸無水物に代えて無水酢酸を用い、ジグリコールアミンに代えてN-エチルアミノエタノールを用いたこと以外は化合物(I)の合成方法と同様にして化合物(XI)を得た。
1H-NMR:1.00(t,3H)、2.22(s,3H)、3.3-3.8(m,4H)
<化合物(III)の合成>
撹拌棒、温度計を取り付けた200mL三口フラスコに、酢酸エチル50mlとエタノールアミン20gを加えた。10℃以下に保ち、そこへエチルイソシアナート24gを2時間かけて滴下した後、室温で2時間反応させた。反応生成物を氷冷したのち、濾過し、次いで洗浄することにより、化合物(III)を42.7g得た。
1H-NMR:1.10(t,3H)、3.20(d,2H)、3.2-3.7(m,4H)、5.9-6.2(br,s,2H)
撹拌棒、温度計を取り付けた200mL三口フラスコに、酢酸エチル50mlとエタノールアミン20gを加えた。10℃以下に保ち、そこへエチルイソシアナート24gを2時間かけて滴下した後、室温で2時間反応させた。反応生成物を氷冷したのち、濾過し、次いで洗浄することにより、化合物(III)を42.7g得た。
1H-NMR:1.10(t,3H)、3.20(d,2H)、3.2-3.7(m,4H)、5.9-6.2(br,s,2H)
<化合物(IV)の合成>
撹拌棒、温度計を取り付けた200mL三口フラスコに、酢酸エチル50mlとエチレングリコール20gを加えた。10℃以下に保ち、そこへエチルイソシアナート24gを2時間かけて滴下した後、トリブチルスズ0.1gを加え40℃で2時間反応させた。反応液を酢酸エチル、水で分液し、濃縮後、カラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:メタノール=10:1)で分離精製し、化合物(IV)を32.2g得た。
1H-NMR:1.02ppm(t,3H)、3.02ppm(d,2H)、3.4-4.2(m,4H)、4.2(br,s,1H)
撹拌棒、温度計を取り付けた200mL三口フラスコに、酢酸エチル50mlとエチレングリコール20gを加えた。10℃以下に保ち、そこへエチルイソシアナート24gを2時間かけて滴下した後、トリブチルスズ0.1gを加え40℃で2時間反応させた。反応液を酢酸エチル、水で分液し、濃縮後、カラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:メタノール=10:1)で分離精製し、化合物(IV)を32.2g得た。
1H-NMR:1.02ppm(t,3H)、3.02ppm(d,2H)、3.4-4.2(m,4H)、4.2(br,s,1H)
<化合物(V)の合成>
撹拌棒、温度計を取り付けた500mL三口フラスコに、ジクロロメタン200ml、トリエチルアミン29.2g、エタノールアミン15gを加えた。そこへクロロ蟻酸エチル27.5gを2時間かけて滴下した後、室温で2時間反応させた。反応液を酢酸エチル、水で分液し、有機相を濃縮後、カラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:メタノール=10:1)で分離精製し、化合物(V)を24.2g得た。
1H-NMR:1.29ppm(t,3H)、4.13ppm(d,2H)、3.0-3.7(m,4H)、4.2(br,s,1H)
撹拌棒、温度計を取り付けた500mL三口フラスコに、ジクロロメタン200ml、トリエチルアミン29.2g、エタノールアミン15gを加えた。そこへクロロ蟻酸エチル27.5gを2時間かけて滴下した後、室温で2時間反応させた。反応液を酢酸エチル、水で分液し、有機相を濃縮後、カラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:メタノール=10:1)で分離精製し、化合物(V)を24.2g得た。
1H-NMR:1.29ppm(t,3H)、4.13ppm(d,2H)、3.0-3.7(m,4H)、4.2(br,s,1H)
<化合物(VIII)(IX)の合成>
化合物(VIII)及び(IX)は化合物(III)の合成方法に準じて合成した。なお、化合物(IX)の合成に原料として用いた2-(2-(2-(2-aminoethoxy)ethoxy)ethoxy)ethanolは、J.Am.Chem.Soc.2003,125,p.1120に記載の方法で合成した。
-化合物(VIII)-
エタノールアミンに代えて1-アミノ-2-プロパノールを用いたこと以外は化合物(III)の合成方法と同様にして化合物(VIII)を得た。
1H-NMR:1.05(s,3H)、1.12ppm(s,3H)、3.2-3.8(m,5H)、3.5(br,s,1H)、5.8(br,1H)、5.9(br,1H)
-化合物(IX)-
エタノールアミンに代えて2-(2-(2-(2-aminoethoxy)ethoxy)ethoxy)ethanolを用い、エチルイソシアナートに代えてn-ブチルイソシアナートを用いたこと以外は化合物(III)の合成方法と同様にして化合物(IX)を得た。
1H-NMR:0.90(s,3H)、1.3-1.5(m,4H)、3.2-3.8(m,18H)、3.5(br,s,1H)、6.0(br,2H)
化合物(VIII)及び(IX)は化合物(III)の合成方法に準じて合成した。なお、化合物(IX)の合成に原料として用いた2-(2-(2-(2-aminoethoxy)ethoxy)ethoxy)ethanolは、J.Am.Chem.Soc.2003,125,p.1120に記載の方法で合成した。
-化合物(VIII)-
エタノールアミンに代えて1-アミノ-2-プロパノールを用いたこと以外は化合物(III)の合成方法と同様にして化合物(VIII)を得た。
1H-NMR:1.05(s,3H)、1.12ppm(s,3H)、3.2-3.8(m,5H)、3.5(br,s,1H)、5.8(br,1H)、5.9(br,1H)
-化合物(IX)-
エタノールアミンに代えて2-(2-(2-(2-aminoethoxy)ethoxy)ethoxy)ethanolを用い、エチルイソシアナートに代えてn-ブチルイソシアナートを用いたこと以外は化合物(III)の合成方法と同様にして化合物(IX)を得た。
1H-NMR:0.90(s,3H)、1.3-1.5(m,4H)、3.2-3.8(m,18H)、3.5(br,s,1H)、6.0(br,2H)
[合成例2] 水不溶性ポリマー分散剤Q-1の合成
メタクリル酸(172部)と、メタクリル酸ベンジル(828部)と、イソプロパノール(375部)とを混合し、モノマー供給組成物を調製した。また、2,2-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)(22.05部)と、イソプロパノール(187.5部)とを混合し、開始剤供給組成物を調製した。
次に、イソプロパノール(187.5部)を窒素雰囲気下、80℃に加温し、そこに上記モノマー供給組成物及び上記開始剤供給組成物の混合物を2時間かけて滴下した。滴下終了後、更に4時間、80℃に保った後、25℃まで冷却した。
冷却後、溶媒を減圧除去することにより、重量平均分子量約30,000、酸価112mgKOH/gの水不溶性ポリマー分散剤Q-1を得た。
メタクリル酸(172部)と、メタクリル酸ベンジル(828部)と、イソプロパノール(375部)とを混合し、モノマー供給組成物を調製した。また、2,2-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)(22.05部)と、イソプロパノール(187.5部)とを混合し、開始剤供給組成物を調製した。
次に、イソプロパノール(187.5部)を窒素雰囲気下、80℃に加温し、そこに上記モノマー供給組成物及び上記開始剤供給組成物の混合物を2時間かけて滴下した。滴下終了後、更に4時間、80℃に保った後、25℃まで冷却した。
冷却後、溶媒を減圧除去することにより、重量平均分子量約30,000、酸価112mgKOH/gの水不溶性ポリマー分散剤Q-1を得た。
[調製例1] 顔料分散物の調製
<シアン顔料分散物C-1の調製>
上記で得られた水不溶性ポリマー分散剤Q-1(150部)中のメタクリル酸量の0.8当量を、水酸化カリウム水溶液を用いて中和した後、Q-1の濃度が25%となるように、更にイオン交換水を加え、水不溶性ポリマー分散剤水溶液を得た。
この水不溶性ポリマー分散剤水溶液(124部)と、ピグメントブルー15:3(シアン顔料)(48部)と、水(75部)と、ジプロピレングリコール(30部)とを混合し、ビーズミル(ビーズ径0.1mmφ、ジルコニアビーズ)で所望の体積平均粒子径となるまで分散し、顔料濃度15%のポリマー被覆シアン顔料粒子の分散物(未架橋分散物C-1)を得た。
この未架橋分散物C-1(136部)に、Denacol EX-321(架橋剤、ナガセケムテックス社製)(1.3部)と、ホウ酸水溶液(ホウ酸濃度:4質量%)(14.3部)を添加し、50℃にて6時間半反応させた後、25℃に冷却することにより、架橋分散物C-1を得た。次に、得られた架橋分散物C-1にイオン交換水を加え、攪拌型ウルトラホルダー(ADVANTEC社製)及び限外ろ過フィルター(ADVANTEC社製、分画分子量5万、Q0500076Eウルトラフィルター)を用いて限外ろ過を行ない、分散物中のジプロピレングリコール濃度が0.1質量%以下となるように精製した。その後、顔料濃度が15%となるまで濃縮することにより、シアン顔料分散物C-1を得た。シアン顔料分散物C-1に含まれる顔料は、Q-1が架橋剤により架橋された架橋ポリマーで表面が被覆されたポリマー被覆顔料(カプセル化顔料)である。
<シアン顔料分散物C-1の調製>
上記で得られた水不溶性ポリマー分散剤Q-1(150部)中のメタクリル酸量の0.8当量を、水酸化カリウム水溶液を用いて中和した後、Q-1の濃度が25%となるように、更にイオン交換水を加え、水不溶性ポリマー分散剤水溶液を得た。
この水不溶性ポリマー分散剤水溶液(124部)と、ピグメントブルー15:3(シアン顔料)(48部)と、水(75部)と、ジプロピレングリコール(30部)とを混合し、ビーズミル(ビーズ径0.1mmφ、ジルコニアビーズ)で所望の体積平均粒子径となるまで分散し、顔料濃度15%のポリマー被覆シアン顔料粒子の分散物(未架橋分散物C-1)を得た。
この未架橋分散物C-1(136部)に、Denacol EX-321(架橋剤、ナガセケムテックス社製)(1.3部)と、ホウ酸水溶液(ホウ酸濃度:4質量%)(14.3部)を添加し、50℃にて6時間半反応させた後、25℃に冷却することにより、架橋分散物C-1を得た。次に、得られた架橋分散物C-1にイオン交換水を加え、攪拌型ウルトラホルダー(ADVANTEC社製)及び限外ろ過フィルター(ADVANTEC社製、分画分子量5万、Q0500076Eウルトラフィルター)を用いて限外ろ過を行ない、分散物中のジプロピレングリコール濃度が0.1質量%以下となるように精製した。その後、顔料濃度が15%となるまで濃縮することにより、シアン顔料分散物C-1を得た。シアン顔料分散物C-1に含まれる顔料は、Q-1が架橋剤により架橋された架橋ポリマーで表面が被覆されたポリマー被覆顔料(カプセル化顔料)である。
<マゼンタ顔料分散物M-1の調製>
シアン顔料分散物C-1の調製において、顔料として用いたピグメントブルー15:3(シアン顔料)に代えて、ピグメントレッド122(マゼンタ顔料)を用いたこと以外は、シアン顔料分散物C-1の調製と同様にしてマゼンタ顔料分散物M-1を得た。
シアン顔料分散物C-1の調製において、顔料として用いたピグメントブルー15:3(シアン顔料)に代えて、ピグメントレッド122(マゼンタ顔料)を用いたこと以外は、シアン顔料分散物C-1の調製と同様にしてマゼンタ顔料分散物M-1を得た。
<ブラック顔料分散物K-1の調製>
シアン顔料分散物C-1の調製において、顔料として用いたピグメントブルー15:3(シアン顔料)に代えて、カーボンブラックMA-100(ブラック顔料)を用いたこと以外は、シアン顔料分散物C-1の調製と同様にしてブラック顔料分散物K-1を得た。
シアン顔料分散物C-1の調製において、顔料として用いたピグメントブルー15:3(シアン顔料)に代えて、カーボンブラックMA-100(ブラック顔料)を用いたこと以外は、シアン顔料分散物C-1の調製と同様にしてブラック顔料分散物K-1を得た。
[合成例3] 成分(c)のポリマー微粒子の形成に用いるポリマーの合成
<ポリマーP-1の合成>
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を加え、75℃まで昇温した。その後、フラスコ内温度を75℃に保ちながら、そこへイソボルニルメタクリレート151.2g、メチルメタクリレート172.8g、メタクリル酸36.0g、メチルエチルケトン72g、及び重合開始剤(商品名:V-601、和光純薬工業社製)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、これに「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時間攪拌後、さらに「V-601」0.72g及びイソプロパノール36.0gからなる溶液を加え、75℃で2時間攪拌した。その後、混合溶液を85℃に昇温して、さらに2時間攪拌を続け、イソボルニルメタクリレート/メチルメタクリレート/メタクリル酸=42/48/10[質量比]の共重合体(ポリマーP-1)を含む溶液を得た。ポリマーP-1のSP値(沖津法)は19.36、重量平均分子量は58000、酸価は65.1mgKOH/gであった。
<ポリマーP-1の合成>
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を加え、75℃まで昇温した。その後、フラスコ内温度を75℃に保ちながら、そこへイソボルニルメタクリレート151.2g、メチルメタクリレート172.8g、メタクリル酸36.0g、メチルエチルケトン72g、及び重合開始剤(商品名:V-601、和光純薬工業社製)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、これに「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時間攪拌後、さらに「V-601」0.72g及びイソプロパノール36.0gからなる溶液を加え、75℃で2時間攪拌した。その後、混合溶液を85℃に昇温して、さらに2時間攪拌を続け、イソボルニルメタクリレート/メチルメタクリレート/メタクリル酸=42/48/10[質量比]の共重合体(ポリマーP-1)を含む溶液を得た。ポリマーP-1のSP値(沖津法)は19.36、重量平均分子量は58000、酸価は65.1mgKOH/gであった。
<ポリマーP-2の合成>
モノマーとして、メチルメタクリレート219.6g、イソボロニルメタクリレート54.0g、メタクリル酸36.0g、ステアリルメタクリレート50.4gを用いたこと以外は、ポリマーP-1の合成と同様の方法で共重合体(ポリマーP-2)を含む溶液を得た。ポリマーP-2のSP値(沖津法)は17.01、重量平均分子量は61000、酸価は65.2mgKOH/gであった。
モノマーとして、メチルメタクリレート219.6g、イソボロニルメタクリレート54.0g、メタクリル酸36.0g、ステアリルメタクリレート50.4gを用いたこと以外は、ポリマーP-1の合成と同様の方法で共重合体(ポリマーP-2)を含む溶液を得た。ポリマーP-2のSP値(沖津法)は17.01、重量平均分子量は61000、酸価は65.2mgKOH/gであった。
<ポリマーP-3の合成>
モノマーとして、メチルメタクリレート261.0g、メタクリル酸36.0g、アクリルアミド63.0gを用いたこと以外は、ポリマーP-1の合成と同様の方法で共重合体(ポリマーP-3)を含む溶液を得た。ポリマーP-3のSP値(沖津法)は23.97、重量平均分子量は61000、酸価は65.1mgKOH/gであった。
モノマーとして、メチルメタクリレート261.0g、メタクリル酸36.0g、アクリルアミド63.0gを用いたこと以外は、ポリマーP-1の合成と同様の方法で共重合体(ポリマーP-3)を含む溶液を得た。ポリマーP-3のSP値(沖津法)は23.97、重量平均分子量は61000、酸価は65.1mgKOH/gであった。
<ポリマーP-4の合成>
モノマーとして、メチルメタクリレート216.0g、メタクリル酸36.0g、アクリルアミド108.0gを用いたこと以外は、ポリマーP-1の合成と同様の方法で共重合体(ポリマーP-4)を含む溶液を得た。ポリマーP-4のSP値(沖津法)は26.83、重量平均分子量は58000、酸価は65.0mgKOH/gであった。
モノマーとして、メチルメタクリレート216.0g、メタクリル酸36.0g、アクリルアミド108.0gを用いたこと以外は、ポリマーP-1の合成と同様の方法で共重合体(ポリマーP-4)を含む溶液を得た。ポリマーP-4のSP値(沖津法)は26.83、重量平均分子量は58000、酸価は65.0mgKOH/gであった。
<ポリマーP-5の合成>
モノマーとして、メチルメタクリレート180.0、イソボロニルメタクリレート36.0g、メタクリル酸36.0g、ステアリルメタクリレート108.0gを用いたこと以外は、ポリマーP-1の合成と同様の方法で共重合体(ポリマーP-5)を含む溶液を得た。ポリマーP-5のSP値(沖津法)は13.96、重量平均分子量は60000、酸価は65.3mgKOH/gであった。
モノマーとして、メチルメタクリレート180.0、イソボロニルメタクリレート36.0g、メタクリル酸36.0g、ステアリルメタクリレート108.0gを用いたこと以外は、ポリマーP-1の合成と同様の方法で共重合体(ポリマーP-5)を含む溶液を得た。ポリマーP-5のSP値(沖津法)は13.96、重量平均分子量は60000、酸価は65.3mgKOH/gであった。
[調製例2] 成分(c)のポリマー微粒子の調製
<ポリマーP-1微粒子の調製>
上記合成例3で得られたポリマーP-1溶液668.3gを秤量し、これにイソプロパノール388.3gと、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。次に昇温後の溶液へ、蒸留水720.1gを20ml/minの速度で滴下し、水分散化した後、大気圧下で、反応容器内温度を80℃として2時間保持し、続いて反応容器内温度を85℃として2時間保持し、続いて反応容器内温度を90℃として2時間保持した。その後、反応容器内を減圧し、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、自己分散性のポリマーP-1微粒子の水分散物を得た(固形分濃度(ポリマー粒子濃度):28.0%、体積平均粒子径:3.0nm)。
<ポリマーP-1微粒子の調製>
上記合成例3で得られたポリマーP-1溶液668.3gを秤量し、これにイソプロパノール388.3gと、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。次に昇温後の溶液へ、蒸留水720.1gを20ml/minの速度で滴下し、水分散化した後、大気圧下で、反応容器内温度を80℃として2時間保持し、続いて反応容器内温度を85℃として2時間保持し、続いて反応容器内温度を90℃として2時間保持した。その後、反応容器内を減圧し、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、自己分散性のポリマーP-1微粒子の水分散物を得た(固形分濃度(ポリマー粒子濃度):28.0%、体積平均粒子径:3.0nm)。
<ポリマーP-2微粒子の調製>
ポリマーP-1溶液に代えてポリマーP-2溶液を用いたこと以外は、上記調製例2と同様にしてポリマーP-2微粒子の水分散物を得た(固形分濃度(ポリマー粒子濃度):27.4%、体積平均粒子径:3.2nm)。
ポリマーP-1溶液に代えてポリマーP-2溶液を用いたこと以外は、上記調製例2と同様にしてポリマーP-2微粒子の水分散物を得た(固形分濃度(ポリマー粒子濃度):27.4%、体積平均粒子径:3.2nm)。
<ポリマーP-3微粒子の調製>
ポリマーP-1溶液に代えてポリマーP-3溶液を用いたこと以外は、上記調製例2と同様にしてポリマーP-2微粒子の水分散物を得た(ポリマー粒子濃度):27.6%、体積平均粒子径:2.9nm)。
ポリマーP-1溶液に代えてポリマーP-3溶液を用いたこと以外は、上記調製例2と同様にしてポリマーP-2微粒子の水分散物を得た(ポリマー粒子濃度):27.6%、体積平均粒子径:2.9nm)。
<ポリマーP-4微粒子の調製>
ポリマーP-1溶液に代えてポリマーP-4溶液を用いたこと以外は、上記調製例2と同様にしてポリマーP-2微粒子の水分散物を得た(ポリマー粒子濃度):27.8%、体積平均粒子径:3.5nm)。
ポリマーP-1溶液に代えてポリマーP-4溶液を用いたこと以外は、上記調製例2と同様にしてポリマーP-2微粒子の水分散物を得た(ポリマー粒子濃度):27.8%、体積平均粒子径:3.5nm)。
<ポリマーP-5微粒子の調製>
ポリマーP-1溶液に代えてポリマーP-5溶液を用いたこと以外は、上記調製例2と同様にしてポリマーP-2微粒子の水分散物を得た(ポリマー粒子濃度):27.9%、体積平均粒子径:3.9nm)。
ポリマーP-1溶液に代えてポリマーP-5溶液を用いたこと以外は、上記調製例2と同様にしてポリマーP-2微粒子の水分散物を得た(ポリマー粒子濃度):27.9%、体積平均粒子径:3.9nm)。
[合成例4] 水溶性高分子化合物の合成
酸処理剤中の成分として用いる水溶性高分子化合物(水溶性ポリマー1)を合成した。この合成は、特開2013-001854の段落0200~0204及び0229の記載に従って行った。
水溶性ポリマー1は、下記に示した3つの構造単位からなる。下記の各構造単位に記載された数字は質量比を示し、Mwは重量平均分子量を示す。また、Meはメチル、Etはエチルを示す。水溶性ポリマー1はランダム共重合体である。
酸処理剤中の成分として用いる水溶性高分子化合物(水溶性ポリマー1)を合成した。この合成は、特開2013-001854の段落0200~0204及び0229の記載に従って行った。
水溶性ポリマー1は、下記に示した3つの構造単位からなる。下記の各構造単位に記載された数字は質量比を示し、Mwは重量平均分子量を示す。また、Meはメチル、Etはエチルを示す。水溶性ポリマー1はランダム共重合体である。
[実施例] インク組成物の調製
下記配合組成で各成分を混合し、メンブレンフィルタ(孔径0.5μm)を通して粗大粒子を除去し、実施例1~20のブラックインク(インク組成物)を得た。
得られたブラックインクの物性は、粘度4.0~6.3mPa・s(30℃)、表面張力30.4~37.0mN/m(25℃)、pH8.2~9.5(25℃)であった。
ここで、粘度、表面張力、及びpHは、それぞれ、VISCOMETER TV-22(TOKI SANGYO CO.LTD製)、Automatic Surface Tensiometer CBVP-Z(協和界面科学社製)、及びpHメーターWM-50EG(東亜DDK社製)を用いて測定した。
下記配合組成で各成分を混合し、メンブレンフィルタ(孔径0.5μm)を通して粗大粒子を除去し、実施例1~20のブラックインク(インク組成物)を得た。
得られたブラックインクの物性は、粘度4.0~6.3mPa・s(30℃)、表面張力30.4~37.0mN/m(25℃)、pH8.2~9.5(25℃)であった。
ここで、粘度、表面張力、及びpHは、それぞれ、VISCOMETER TV-22(TOKI SANGYO CO.LTD製)、Automatic Surface Tensiometer CBVP-Z(協和界面科学社製)、及びpHメーターWM-50EG(東亜DDK社製)を用いて測定した。
<ブラックインクの組成>
・ブラック顔料分散物K-1 ・・・15.0%
・マゼンタ顔料分散物M-1 ・・・4.0%
・シアン顔料分散物C-1 ・・・4.0%
・2-ピロリドン ・・・0.5%
・表1記載の成分(a)の化合物(各化合物の構造は前述のとおり)
・・・表1に記載の量
・プロピレングリコール(ADEKA社製) ・・・2.0%
・MFTG(日本乳化剤社製) ・・・2.0%
・オルフィンE1010(日信化学工業社製、界面活性剤)・・・0.3%
・オルフィンE1020(日信化学工業社製、界面活性剤)・・・1.0%
・表1記載の成分(c)のポリマー微粒子 ・・・8.0%
・PVP K-15(アイエスビー・ジャパン社製)・・・0.2%
・尿素 ・・・5.0%
・セロゾール524(中京油脂社製) ・・・1.5%
・塩化リチウム(無機塩) ・・・0.01%
・スノーテックスXS(日産化学社製、コロイダルシリカ)・・・0.3%
・Capstone FS-63(Dupont社製、界面活性剤)・・・0.01%
・BYK-024(ビックケミー・ジャパン社製、消泡剤)・・・0.01%
・イオン交換水 ・・・全体で100%となる量
・ブラック顔料分散物K-1 ・・・15.0%
・マゼンタ顔料分散物M-1 ・・・4.0%
・シアン顔料分散物C-1 ・・・4.0%
・2-ピロリドン ・・・0.5%
・表1記載の成分(a)の化合物(各化合物の構造は前述のとおり)
・・・表1に記載の量
・プロピレングリコール(ADEKA社製) ・・・2.0%
・MFTG(日本乳化剤社製) ・・・2.0%
・オルフィンE1010(日信化学工業社製、界面活性剤)・・・0.3%
・オルフィンE1020(日信化学工業社製、界面活性剤)・・・1.0%
・表1記載の成分(c)のポリマー微粒子 ・・・8.0%
・PVP K-15(アイエスビー・ジャパン社製)・・・0.2%
・尿素 ・・・5.0%
・セロゾール524(中京油脂社製) ・・・1.5%
・塩化リチウム(無機塩) ・・・0.01%
・スノーテックスXS(日産化学社製、コロイダルシリカ)・・・0.3%
・Capstone FS-63(Dupont社製、界面活性剤)・・・0.01%
・BYK-024(ビックケミー・ジャパン社製、消泡剤)・・・0.01%
・イオン交換水 ・・・全体で100%となる量
[比較例] インク組成物の調製
上記実施例の配合組成において、成分(a)の化合物に代えて下記表1に示す化合物を用いたこと以外は上記実施例と同様の方法で比較例1~6のブラックインク(インク組成物)を調製した。比較例1~6で用いた化合物の構造を以下に示す。
上記実施例の配合組成において、成分(a)の化合物に代えて下記表1に示す化合物を用いたこと以外は上記実施例と同様の方法で比較例1~6のブラックインク(インク組成物)を調製した。比較例1~6で用いた化合物の構造を以下に示す。
上記化合物(x-1)は、EP956318B1に記載の方法で合成した。
化合物(x-2)は、N,N’ジメチルプロピオン尿素(東京化成社製)を使用した。
化合物(x-3)は、特開平6-41484号公報に記載の方法で合成した。
化合物(x-4)は、上記化合物(V)の合成方法において、エタノールアミン代えて2-(アミノエトキシ)エタノールを用い、クロロ蟻酸エチルに代えてフタロイルクロリドを用いたこと以外は同様にして合成した。
-化合物(x-4)-
1H-NMR:3.2-3.5(m,16H)、4.1(br,s,2H)、6.0-6.3(br,2H)、7.5-8.0(m,4H)
化合物(x-5)は、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアナート(東京化成社製)を使用した。
化合物(x-2)は、N,N’ジメチルプロピオン尿素(東京化成社製)を使用した。
化合物(x-3)は、特開平6-41484号公報に記載の方法で合成した。
化合物(x-4)は、上記化合物(V)の合成方法において、エタノールアミン代えて2-(アミノエトキシ)エタノールを用い、クロロ蟻酸エチルに代えてフタロイルクロリドを用いたこと以外は同様にして合成した。
-化合物(x-4)-
1H-NMR:3.2-3.5(m,16H)、4.1(br,s,2H)、6.0-6.3(br,2H)、7.5-8.0(m,4H)
化合物(x-5)は、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアナート(東京化成社製)を使用した。
[参考例] 酸処理剤の調製
下記配合組成で各成分を混合し、酸処理液(酸処理剤)を得た。
得られた酸処理液の物性は、粘度4.2mPa・s(25℃)、表面張力40.8mN/m(25℃)、pH0.1(25℃)であった。
ここで、粘度、表面張力、及びpHは、それぞれ、VISCOMETER TV-22(TOKI SANGYO CO.LTD製)、Automatic Surface Tensiometer CBVP-Z(協和界面科学社製)、及びpHメーターWM-50EG(東亜DDK社製)を用いて測定した。
下記配合組成で各成分を混合し、酸処理液(酸処理剤)を得た。
得られた酸処理液の物性は、粘度4.2mPa・s(25℃)、表面張力40.8mN/m(25℃)、pH0.1(25℃)であった。
ここで、粘度、表面張力、及びpHは、それぞれ、VISCOMETER TV-22(TOKI SANGYO CO.LTD製)、Automatic Surface Tensiometer CBVP-Z(協和界面科学社製)、及びpHメーターWM-50EG(東亜DDK社製)を用いて測定した。
<酸処理液の組成>
・TPGmME(トリプロピレングリコールモノメチルエーテル)・・・4.8%
・DEGmBE(ジエチレングリコールモノブチルエーテル) ・・・4.8%
・マロン酸 ・・・16.0%
・リンゴ酸 ・・・7.8%
・プロパントリカルボン酸 ・・・3.5%
・リン酸85質量%水溶液 ・・・15.0%
・前述の水溶性ポリマー1 ・・・0.6%
・消泡剤(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製TSA-739(15%);エマルジョン型シリコーン消泡剤)
・・・0.07%
・イオン交換水 ・・・合計で100%となる量
・TPGmME(トリプロピレングリコールモノメチルエーテル)・・・4.8%
・DEGmBE(ジエチレングリコールモノブチルエーテル) ・・・4.8%
・マロン酸 ・・・16.0%
・リンゴ酸 ・・・7.8%
・プロパントリカルボン酸 ・・・3.5%
・リン酸85質量%水溶液 ・・・15.0%
・前述の水溶性ポリマー1 ・・・0.6%
・消泡剤(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製TSA-739(15%);エマルジョン型シリコーン消泡剤)
・・・0.07%
・イオン交換水 ・・・合計で100%となる量
[試験例1] カール及びスタッカーブロッキングの評価
<画像形成>
(株)リコー製GELJET 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、特開2013-223960号公報の図1に記載された構造のインクジェット記録装置に固定配置した。
<画像形成>
(株)リコー製GELJET 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、特開2013-223960号公報の図1に記載された構造のインクジェット記録装置に固定配置した。
記録媒体として、OKトップコート+(紙厚104.7μm、王子製紙(株)製)を準備し、下記の酸処理工程、乾燥工程、インク付与工程を順次行い、記録媒体上に画像を形成(記録)した。
このときの配置は、インクジェット記録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。
-酸処理工程-
温度25℃、湿度50%RHに調整した部屋で、OKトップコートを、長手方向に500mm/秒で移動可能なステージ上に固定し、これに上記で得た酸処理液をワイヤーバーコーターで約1.7g/m2となるように塗布した。
温度25℃、湿度50%RHに調整した部屋で、OKトップコートを、長手方向に500mm/秒で移動可能なステージ上に固定し、これに上記で得た酸処理液をワイヤーバーコーターで約1.7g/m2となるように塗布した。
-乾燥工程-
記録媒体の酸処理液でコートした箇所を、ドライヤーを用いて50℃で乾燥した。乾燥は、酸処理液の付与終了時から1.5秒後に開始し、酸処理液の付与終了時から3.5秒後に終了した。このときの乾燥時間は2秒となる。
記録媒体の酸処理液でコートした箇所を、ドライヤーを用いて50℃で乾燥した。乾燥は、酸処理液の付与終了時から1.5秒後に開始し、酸処理液の付与終了時から3.5秒後に終了した。このときの乾燥時間は2秒となる。
-インク付与工程-
上記乾燥工程後、2秒以内に、酸処理液の付与面に下記の方式でインク打滴を開始した。
--打滴方式--
記録媒体を上記ステージの移動方向に定速移動させながら、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、インク液滴量3.5pL、吐出周波数24kHz、解像度1200dpi×1200dpi(dot per inch)、ステージ速度50mm/sの吐出条件にて、ライン方式で吐出し、ベタ画像を印画した。ブラックインクは、脱気フィルターを通して脱気した後、30℃に温調したものを用いた。
上記乾燥工程後、2秒以内に、酸処理液の付与面に下記の方式でインク打滴を開始した。
--打滴方式--
記録媒体を上記ステージの移動方向に定速移動させながら、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、インク液滴量3.5pL、吐出周波数24kHz、解像度1200dpi×1200dpi(dot per inch)、ステージ速度50mm/sの吐出条件にて、ライン方式で吐出し、ベタ画像を印画した。ブラックインクは、脱気フィルターを通して脱気した後、30℃に温調したものを用いた。
<カールの評価>
温度25℃、湿度50%RHに調整した部屋で、ベタ画像を形成した評価用サンプル(紙媒体)を、50℃のホットプレート上に画像形成面を上にして載せて、すぐにドライヤーを用いて120℃で30秒間乾燥させた。その後、横0.5cm(短手)×縦5cm(長手)の大きさに紙媒体を切断し、紙媒体の短手の一方をクリップで挟んでつり下げて、温度25℃、湿度50%RHに調整した部屋で1日放置した。1日経過後、紙の曲率半径を測定し、L=1/(曲率半径)を算出し、下記評価基準により評価した。下記評価基準において、評価A~Cであれば、実用上の許容範囲内と判断できる。
温度25℃、湿度50%RHに調整した部屋で、ベタ画像を形成した評価用サンプル(紙媒体)を、50℃のホットプレート上に画像形成面を上にして載せて、すぐにドライヤーを用いて120℃で30秒間乾燥させた。その後、横0.5cm(短手)×縦5cm(長手)の大きさに紙媒体を切断し、紙媒体の短手の一方をクリップで挟んでつり下げて、温度25℃、湿度50%RHに調整した部屋で1日放置した。1日経過後、紙の曲率半径を測定し、L=1/(曲率半径)を算出し、下記評価基準により評価した。下記評価基準において、評価A~Cであれば、実用上の許容範囲内と判断できる。
(カールの評価基準)
A: L≦0.1
B:0.1<L≦0.4
C:0.4<L≦0.8
D:0.8<L≦2.0
E:2.0<L
結果を下記表1及び2に示す。
A: L≦0.1
B:0.1<L≦0.4
C:0.4<L≦0.8
D:0.8<L≦2.0
E:2.0<L
結果を下記表1及び2に示す。
<スタッカーブロッキングの評価>
上記画像形成によりベタ画像が形成された評価用サンプルを1日間放置し、3cm四方のサイズで2枚に裁断し、それぞれ秤量した。次に2枚の印画面同士が向かい合うように、4角を合わせて重ねた。これを、60℃、50%RHの環境条件下において、50℃のホットプレート上に載置した。その上に2.5cm×2.5cmの面を紙側に向けて2.5cm×2.5cm×0.3cmの平板のゴム版を置き、さらにその上に2.5cm×2.5cmの面をゴム版に向けて2.5cm×2.5cm×0.3cmの平板のプラスチック版を置いた。プラスチック版の上に260gのビーズ入りの容器を載せて20分静置した後、重ねあわせた2枚の紙を剥がして、ホットプレート側の紙の秤量を行い、重さの変化量を測定して変化率を求め、下記評価基準に基づいて評価した。
上記画像形成によりベタ画像が形成された評価用サンプルを1日間放置し、3cm四方のサイズで2枚に裁断し、それぞれ秤量した。次に2枚の印画面同士が向かい合うように、4角を合わせて重ねた。これを、60℃、50%RHの環境条件下において、50℃のホットプレート上に載置した。その上に2.5cm×2.5cmの面を紙側に向けて2.5cm×2.5cm×0.3cmの平板のゴム版を置き、さらにその上に2.5cm×2.5cmの面をゴム版に向けて2.5cm×2.5cm×0.3cmの平板のプラスチック版を置いた。プラスチック版の上に260gのビーズ入りの容器を載せて20分静置した後、重ねあわせた2枚の紙を剥がして、ホットプレート側の紙の秤量を行い、重さの変化量を測定して変化率を求め、下記評価基準に基づいて評価した。
(スタッカーブロッキングの評価基準)
A:変化率が0.03%未満である。
B:変化率が0.03%以上0.07%未満である。
C:変化率が0.07%以上0.1%未満である。
D:変化率が0.1%以上1%未満である。
E:変化率が1%以上である。
結果を下記表1に示す。
A:変化率が0.03%未満である。
B:変化率が0.03%以上0.07%未満である。
C:変化率が0.07%以上0.1%未満である。
D:変化率が0.1%以上1%未満である。
E:変化率が1%以上である。
結果を下記表1に示す。
表1に示されるように、2以上の水酸基を有し、一般式(I)の構造を有さない化合物を用いた比較例1、4及び5のインク組成物では、これらを用いてインクジェット記録により画像形成を行った際に、カール抑制効果とスタッカーブロッキング抑制効果の双方に劣る結果となった。
水酸基を有さず、一般式(I)の構造を有さない化合物を用いた比較例2のインク組成物もまた、これを用いてインクジェット記録により画像形成を行うと、カール抑制効果に劣る結果となった。
一般式(1)で表される構造を有する化合物であるが、そのlogP値と成分(c)のSP値との関係が数式Iを満たさない比較例3及び6のインク組成物では、これらを用いてインクジェット記録により画像形成を行った際に、カール抑制効果とスタッカーブロッキング抑制効果のいずれにも劣る結果となった。
成分(c)のSP値が本発明で規定する上限よりも高い比較例7は、成分(a)のlogP値と成分(c)のSP値との関係が本発明の規定を満たさず、やはりカール抑制効果とスタッカーブロッキング抑制効果のいずれにも劣る結果となった。
成分(c)のSP値が本発明で規定する下限よりも低い比較例8では、インク組成物中の成分(c)の分散安定性が悪くインク組成物として使用することができなかった。
水酸基を有さず、一般式(I)の構造を有さない化合物を用いた比較例2のインク組成物もまた、これを用いてインクジェット記録により画像形成を行うと、カール抑制効果に劣る結果となった。
一般式(1)で表される構造を有する化合物であるが、そのlogP値と成分(c)のSP値との関係が数式Iを満たさない比較例3及び6のインク組成物では、これらを用いてインクジェット記録により画像形成を行った際に、カール抑制効果とスタッカーブロッキング抑制効果のいずれにも劣る結果となった。
成分(c)のSP値が本発明で規定する上限よりも高い比較例7は、成分(a)のlogP値と成分(c)のSP値との関係が本発明の規定を満たさず、やはりカール抑制効果とスタッカーブロッキング抑制効果のいずれにも劣る結果となった。
成分(c)のSP値が本発明で規定する下限よりも低い比較例8では、インク組成物中の成分(c)の分散安定性が悪くインク組成物として使用することができなかった。
これに対し、本発明に包含されるインク組成物を用いてインクジェット記録により画像形成を行った場合には、カール抑制効果とスタッカーブロッキング抑制効果の双方に優れることがわかった。
Claims (13)
- (a)下記一般式(1)で表される、分子量が130以上300以下の化合物:
(b)着色剤;
(c)SP値が17以上24以下のポリマー;
(d)水
を含有するインク組成物であって、成分(a)のlogP値と成分(c)のSP値が下記数式Iを満たすインク組成物。
[数式I]
-1.7≦成分(a)のlogP値≦-0.0456×成分(c)のSP値+0.6319 - 前記一般式(1)のRが炭素数1~6のアルキル基である、請求項1に記載のインク組成物。
- 前記インク組成物中、前記成分(a)の含有量が1~30質量%である、請求項1~4のいずれか1項に記載のインク組成物。
- 前記インク組成物がインクジェット記録用のインクである、請求項1~5のいずれか1項に記載のインク組成物。
- 前記成分(c)がポリマー微粒子である、請求項1~6のいずれか1項に記載のインク組成物。
- 請求項1~7のいずれか1項に記載のインク組成物と、酸性化合物を含有する酸処理剤とを含むインクセット。
- 前記酸性化合物が、分子量50以上200以下で、かつ25℃の水中におけるpKaが1以上5以下の酸である、請求項8に記載のインクセット。
- 請求項1~7のいずれか1項に記載のインク組成物を記録媒体上に吐出することを含む、インクジェット記録方法。
- 前記記録媒体が紙媒体である、請求項10に記載のインクジェット記録方法。
- 前記紙媒体がコート紙である、請求項11に記載のインクジェット記録方法。
- 前記インクジェット記録方法が、
記録媒体上に、酸性化合物を含有する酸処理剤を付与する酸処理工程と、
酸処理工程後の該記録媒体上に請求項1~7のいずれか1項に記載のインク組成物を吐出して画像を形成するインク付与工程とを含む、請求項10~12のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
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