JP5111316B2 - 画像形成方法 - Google Patents
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Description
例えば、印字の滲み、印字ムラを抑制することができるインクジェット記録方法として、多価金属塩を含む反応液と、顔料と樹脂エマルジョンとを含むインク組成物とを記録媒体上に付着させるインクジェット記録方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、良好な耐水性と耐汚れ性を有するインクジェットインク組成物として、自己分散性ポリマー粒子を含有するインクジェットインク組成物が知られている(例えば、特許文献2参照)。
本発明は、インクの間欠吐出性に優れた画像形成方法を提供することを目的とし、該目的の達成を課題とする。
(a)自己分散性ポリマー粒子、(b)色材、及び(c)水を少なくとも含み、前記自己分散性ポリマーは、芳香族基含有(メタ)アクリレートモノマーに由来する構成単位を含み、前記芳香族基含有(メタ)アクリレートモノマーに由来する構成単位の含有率が10質量%〜95質量%であるインク組成物と、複数の液滴吐出素子、前記複数の液滴吐出素子にそれぞれ供給路を介して連通する共通流路及び前記複数の液滴吐出素子に還流路を介して連通する前記共通循環路を有し、前記共通流路から前記複数の液滴吐出素子にインク組成物が供給され、前記共通循環路に循環するインク循環装置を備えた画像形成装置とを用いて、前記インク組成物を吐出して画像を形成することを特徴とする画像形成方法。
<2>
前記自己分散性ポリマー粒子は、カルボキシル基を有し、酸価が25〜100である第1のポリマーを含むことを特徴とする上記<1>に記載の画像形成方法。
<3>
前記自己分散性ポリマー粒子は、有機溶媒中で合成された前記第1のポリマーを含み、前記第1のポリマー中のカルボキシル基の少なくとも一部は中和され、水を連続相とするポリマー分散物として調製されたことを特徴とする上記<1>または<2>に記載の画像形成方法。
前記色材は、カルボキシル基を有する第2のポリマーに被覆され、水不溶性であることを特徴とする上記<1>〜<3>のいずれか1項に記載の画像形成方法。
<5>
前記第1のポリマーの酸価は、前記第2のポリマーの酸価よりも小さいことを特徴とする上記<1>〜<4>のいずれか1項に記載の画像形成方法。
<6>
前記インク組成物は前記共通流路から前記供給路を介してノズルを有する前記複数の液滴吐出素子に供給され、前記ノズルから吐出されなかった前記インクは前記還流路を介して前記共通循環路に循環することを特徴とする上記<1>〜<5>のいずれか1項に記載の画像形成方法。
<7>
前記共通流路と前記共通循環路の液体の圧力差を変化させることによって、前記インク組成物の供給量を制御することを特徴とする上記<1>〜<6>のいずれか1項に記載の画像形成方法。
前記供給路が前記圧力室に接続され、前記還流路が前記圧力室と前記ノズルを連通するノズル流路に接続されることを特徴とする上記<1>〜<7>のいずれか1項に記載の画像形成方法。
本発明は前記構成とすることにより、インク組成物の間欠吐出性、及び形成された画像の解像性に優れた画像形成方法を提供することができる。更に、耐テープ剥離性、耐擦性においても優れた画像形成方法となる。
[インク組成物]
本発明におけるインク組成物は、(a)自己分散性ポリマー粒子、(b)色材、及び(c)水を少なくとも含むことを特徴とする。
本発明におけるインク組成物(以下、インクともいう。)は、単色の画像形成のみならず、フルカラーの画像形成に用いることができる。フルカラー画像を形成するために、マゼンタ色調インク、シアン色調インク、及びイエロー色調インクを用いることができ、また、色調を整えるために、更にブラック色調インクを用いてもよい。また、イエロー、マゼンタ、シアン色調インク以外のレッド、グリーン、ブルー、白色インクやいわゆる印刷分野における特色インク(例えば無色)等を用いることができる。
本発明におけるインク組成物は、ポリマー粒子の少なくとも1種を含有するが、間欠吐出性、インクの保存安定性、反応液と接触した際の凝集速度の観点から、前記ポリマー粒子は自己分散性ポリマー粒子である。
自己分散性ポリマー粒子とは、他の界面活性剤の不存在下に、ポリマー自身が有する官能基(特に、酸性基またはその塩)によって、水性媒体中で分散状態となりうる水不溶性ポリマーであって、遊離の乳化剤を含有しない水不溶性ポリマーの微粒子を意味する。
本発明における水不溶性ポリマーにおいては、インク組成物に含有されたときのインク凝集速度とインク定着性の観点から、水性媒体中に固体状態で分散された分散状態となりうる水不溶性ポリマーであることが好ましい。
また、縮合系ポリマーと縮合系ポリマーを構成するモノマーの好適な例としては、特開2001−247787号公報に記載されているものを挙げることができる。
本発明において前記親水性基は、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、アニオン性の解離基であることがより好ましい。前記解離性基としては、カルボキシル基、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、カルボキシル基が好ましい。
解離性基含有モノマーとしては、例えば、不飽和カルボン酸モノマー、不飽和スルホン酸モノマー、不飽和リン酸モノマー等が挙げられる。
上記解離性基含有モノマーの中では、分散安定性、吐出安定性の観点から、不飽和カルボン酸モノマーが好ましく、アクリル酸及びメタクリル酸がより好ましい。
酸価が25以上であることで自己分散性の安定性が良好になる。また酸価が100以下であることで、凝集性が向上する。
また前記重合性基は、縮重合性の重合性基であっても、付加重合性の重合性基であってもよい。本発明においては水性媒体中での粒子形状安定性の観点から、付加重合性の重合性基であることが好ましく、エチレン性不飽和結合を含む基であることがより好ましい。
本発明において前記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。
尚、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート又はメタクリレートを意味する。
本発明においては、自己分散状態の安定性、芳香環同士の疎水性相互作用による水性媒体中での粒子形状の安定化、粒子の適度な疎水化による水溶性成分量の低下の観点から、15質量%〜90質量%であることがより好ましく、15質量%〜80質量%であることがより好ましく、25質量%〜70質量%であることが特に好ましい。
前記アルキル基含有モノマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート;ヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシペンチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート等の水酸基を有するエチレン性不飽和モノマー;ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート;N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、Nーヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシブチル(メタ)アクリルアミド等のN−ヒドロキシアルキル(メタ)アクリルアミド;N−メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−(n−,イソ)ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−メトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−(n−、イソ)ブトキシエチル(メタ)アクリルアミド等のN−アルコキシアルキル(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
尚、重量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフ(GPC)によって測定することできる。
B−02:フェノキシエチルアクリレート/ベンジルメタクリレート/イソブチルメタクリレート/メタクリル酸 共重合体(30/35/29/6)
B−03:フェノキシエチルメタクリレート/イソブチルメタクリレート/メタクリル酸 共重合体(50/44/6)
B−04:フェノキシエチルアクリレート/メチルメタクリレート/エチルアクリレート/アクリル酸 共重合体(30/55/10/5)
B−05:ベンジルメタクリレート/イソブチルメタクリレート/メタクリル酸 共重合体(35/59/6)
B−06:スチレン/フェノキシエチルアクリレート/メチルメタクリレート/アクリル酸 共重合体(10/50/35/5)
B−07:ベンジルアクリレート/メチルメタクリレート/アクリル酸 共重合体(55/40/5)
B−08:フェノキシエチルメタクリレート/ベンジルアクリレート/メタクリル酸 共重合体(45/47/8)
B−09:スチレン/フェノキシエチルアクリレート/ブチルメタクリレート/アクリル酸 共重合体(5/48/40/7)
B−10:ベンジルメタクリレート/イソブチルメタクリレート/シクロヘキシルメタクリレート/メタクリル酸 共重合体(35/30/30/5)
B−11:フェノキシエチルアクリレート/メチルメタクリレート/ブチルアクリレート/メタクリル酸 共重合体(12/50/30/8)
B−12:ベンジルアクリレート/イソブチルメタクリレート/アクリル酸 共重合体(93/2/5)
B−13:スチレン/フェノキシエチルメタクリレート/ブチルアクリレート/アクリル酸 共重合体(50/5/20/25)
B−14:スチレン/ブチルアクリレート/アクリル酸 共重合体(62/35/3)
B−15:メチルメタクリレート/フェノキシエチルアクリレート/アクリル酸 共重合体(45/51/4)
B−16:メチルメタクリレート/フェノキシエチルアクリレート/アクリル酸 共重合体(45/49/6)
B−17:メチルメタクリレート/フェノキシエチルアクリレート/アクリル酸 共重合体(45/48/7)
B−18:メチルメタクリレート/フェノキシエチルアクリレート/アクリル酸 共重合体(45/47/8)
B−19:メチルメタクリレート/フェノキシエチルアクリレート/アクリル酸 共重合体(45/45/10)
すなわち、本発明における自己分散性ポリマー粒子の製造方法は、有機溶媒中で前記第1のポリマーを合成する工程と、前記第1のポリマーのカルボキシル基の少なくとも一部が中和された水性分散物とする分散工程とを含むことが好ましい。
工程(1):第1のポリマー(水不溶性ポリマー)、有機溶媒、中和剤、及び水性媒体を含有する混合物を、攪拌する工程。
工程(2):前記混合物から、前記有機溶媒を除去する工程。
該混合物の攪拌方法に特に制限はなく、一般に用いられる混合攪拌装置や、必要に応じて超音波分散機や高圧ホモジナイザー等の分散機を用いることができる。
アルコール系溶媒としては、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、t−ブタノール、エタノール等が挙げられる。ケトン系溶媒としては、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等が挙げられる。エーテル系溶媒としては、ジブチルエーテル、ジオキサン等が挙げられる。これらの溶媒の中では、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒とイソプロピルアルコール等のアルコール系溶媒が好ましい。また、油系から水系への転相時への極性変化を穏和にする目的で、イソプロピルアルコールとメチルエチルケトンを併用することも好ましい。該溶剤を併用することで、凝集沈降や粒子同士の融着が無く、分散安定性の高い微粒径の自己分散性ポリマー粒子を得ることができる。
また、自己分散性ポリマー粒子の粒径分布に関しては、特に制限は無く、広い粒径分布を持つもの、又は単分散の粒径分布を持つもの、いずれでもよい。また、水不溶性粒子を、2種以上混合して使用してもよい。
尚、自己分散性ポリマー粒子の平均粒径及び粒径分布は、例えば、光散乱法を用いて測定することができる。
本発明の自己分散性ポリマー粒子は、例えば、水性インク組成物に好適に含有させることができ、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
本発明におけるインク組成物は、色材の少なくとも1種を含有する。
色材としては、公知の染料、顔料等を特に制限なく用いることができる。中でも、インク着色性の観点から、水に殆ど不溶であるか、又は難溶である色材であることが好ましい。具体的には例えば、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、顔料であることがより好ましい。
本発明においては、水不溶性の顔料自体または分散剤で表面処理された顔料自体を色材とすることができる。
オレンジ又はイエロー用の有機顔料としては、例えば、C.I.ピグメントオレンジ31、C.I.ピグメントオレンジ43、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー15、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー94、C.I.ピグメントイエロー128、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー151、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー185等が挙げられる。
ブラック用の有機顔料としては、例えば、C.I.ピグメントブラック1、C.I.ピグメントブラック6、C.I.ピグメントブラック7等が挙げられる。
本発明における着色材が顔料である場合、分散剤によって水系溶媒に分散され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の分散剤でも非水溶性の分散剤の何れでもよい。
前記低分子の界面活性剤型分散剤(以下、「低分子分散剤」ということがある)は、インクを低粘度に保ちつつ、有機顔料を水溶媒に安定に分散させる目的で添加することができる。ここでいう低分子分散剤は、分子量2000以下の低分子分散剤である。また、低分子分散剤の分子量は、100〜2000が好ましく、200〜2000がより好ましい。
アニオン性基は、マイナスの電荷を有するものであれば特に制限はないが、リン酸基、ホスホン酸基、ホスフィン酸基、硫酸基、スルホン酸基、スルフィン酸基またはカルボン酸基であることが好ましく、リン酸基またはカルボン酸基であることがより好ましく、カルボン酸基であることがさらに好ましい。
ノニオン性基は、マイナスまたはプラスの電荷を有しないものであれば特に制限はない。例えば、ポリアルキレンオキシド、ポリグリセリン、糖ユニットの一部等が挙げられる。
また、低分子分散剤がアニオン性の親水性基を有する場合、酸性の処理液と接触させて凝集反応を促進させる観点から、そのpKaは3以上であることが好ましい。本発明における低分子分散剤のpKaはテトラヒドロフラン−水=3:2(V/V)溶液に低分子分散剤1mmol/Lに溶解した液を酸あるいはアルカリ水溶液で滴定し、滴定曲線より実験的に求めた値のことである。
理論上、低分子分散剤のpKaが3以上であれば、pH3程度の処理液と接したときに、アニオン性基の50%以上が非解離状態になる。したがって、低分子分散剤の水溶性が著しく低下し、凝集反応が起こる。すなわち、凝集反応性が向上する。この観点から、低分子分散剤が、アニオン性基としてカルボン酸基を有していることが好ましい。
染料を保持した担体(水不溶性着色粒子)は、分散剤を用いて水系分散物として用いることができる。分散剤としては上述した分散剤を好適に用いることができる。
また本発明における色材は、凝集性の観点から、カルボキシル基を有するポリマー分散剤(第2のポリマー)に被覆され、水不溶性であることもまた好ましい。
該ポリマー分散剤は前述のものを挙げることができ、また、ポリマー分散剤により被覆されたポリマー被覆顔料の作製としては、特願2008−032171号明細書[0034]〜[0083]に記載の方法等が挙げられ特に限定されない。
更に本発明においては、凝集性の観点から、前記自己分散性ポリマー粒子の酸価が、前記ポリマー分散剤の酸価よりも小さいことが好ましい。
また、色材の粒径分布に関しては、特に制限は無く、広い粒径分布又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色材を、2種以上混合して使用してもよい。
尚、色材の平均粒径及び粒径分布は、例えば、光散乱法を用いて測定することができる。
また、色材の含有量としては、画像濃度の観点から、インク組成物に対して、1〜25質量%であることが好ましく、2〜20質量%がより好ましく、5〜20質量%がさらに好ましく、5〜15質量%が特に好ましい。
また、本発明におけるインク組成物中の色材と自己分散性ポリマー粒子の含有比率(水不溶性着色粒子/自己分散性ポリマー粒子)としては、画像の耐擦過性などの観点から、1/0.5〜1/10であることが好ましく、1/1〜1/4であることがより好ましい。
本発明におけるインク組成物は、水を溶媒として含むものであるが、親水性有機溶媒の少なくとも1種を更に含むことが好ましい。前記親水有機溶剤は乾燥防止剤、浸透促進剤として含有することができる。
乾燥防止剤は、特に、本発明におけるインク組成物をインクジェット方式による画像記録方法に適用する場合、インク噴射口におけるインクの乾燥によって発生し得るノズルの目詰まりを効果的に防止することができる。
尚、親水性有機溶媒は、単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
本発明におけるインク組成物は、上記成分に加え、必要に応じてその他の添加剤を含むことができる。その他の添加剤としては、例えば、褪色防止剤、乳化安定剤、浸透促進剤、紫外線吸収剤、防腐剤、防黴剤、pH調整剤、表面張力調整剤、消泡剤、粘度調整剤、分散剤、分散安定剤、防錆剤、キレート剤等の公知の添加剤が挙げられる。これらの各種添加剤は、インク組成物を調製後に直接添加してもよく、インク組成物の調製時に添加してもよい。
pH調整剤としては、中和剤(有機塩基、無機アルカリ)を用いることができる。pH調整剤は水性インク組成物の保存安定性を向上させる目的で、該インク組成物がpH6〜10となるように添加するのが好ましく、pH7〜10となるように添加するのがより好ましい。
また、表面張力調整剤の添加量は、インクジェット方式で良好に打滴するために、水性インク組成物の表面張力を20〜60mN/mに調整する添加量が好ましく、20〜45mN/mに調整する添加量がより好ましく、25〜40mN/mに調整する添加量がさらに好ましい。一方、インクの付与をインクジェット方式以外の方法で行う場合には、20〜60mN/mの範囲が好ましく、30〜50mN/mの範囲がより好ましい。
インク組成物の表面張力は、例えば、プレート法を用いて測定することができる。
更に、特開昭59−157636号公報の第(37)〜(38)頁、リサーチディスクロージャーNo.308119(1989年)記載の界面活性剤として挙げたものも用いることができる。
また、特開2003−322926号、特開2004−325707号、特開2004−309806号の各公報に記載されているようなフッ素(フッ化アルキル系)系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤等を用いることにより、耐擦性を良化することもできる。
また、これら表面張力調整剤は、消泡剤としても使用することができ、フッ素系化合物、シリコーン系化合物、及びEDTAに代表されるキレート剤等、も使用することができる。
インク組成物の粘度は、例えば、ブルックフィールド粘度計を用いて測定することができる。
本発明において、上記インク組成物と接触することで凝集体の形成が可能な反応液(以下、「処理液」ともいう。)を上記インク組成物と共に用いることができる。特に、本発明の画像形成方法において、インク組成物を付与する前にインクジェット記録媒体に予め付与することにより、反応液とインク組成物とを接触させて、インクの凝集体形成を高速に行うことができる。
前記反応液のインクジェット記録媒体への付与は、インク組成物付与の前後のいずれにおいても可能である。
本発明において、反応液のpHは、インク組成物の凝集速度の観点から、1〜6であることが好ましく、2〜5であることがより好ましく、3〜5であることがさらに好ましい。本発明における処理液は、酸性化合物の少なくとも1種を含んで構成することができる。酸性化合物としては、リン酸基、ホスホン酸基、ホスフィン酸基、硫酸基、スルホン酸基、スルフィン酸基またはカルボキシル基を有する化合物、あるいはその塩を使用することができる。中でも、水性インク組成物の凝集速度の観点から、リン酸基またはカルボキシル基を有する化合物であることがより好ましく、カルボキシル基を有する化合物であることがさらに好ましい。
処理液の酸性化合物の含有量としては、凝集効果の観点から、処理液の全質量に対して、5〜95質量%であることが好ましく、10〜80質量%であることがより好ましい
また、処理液の表面張力としては、インク組成物の凝集速度の観点から、20〜60mN/mであることが好ましく、20〜45mN/mであることがより好ましく、25〜40mN/mであることがさらに好ましい。
即ち、本発明は、前記インク組成物と本発明における前記特定の画像形成装置を用いることにより、インク組成物の間欠吐出性に優れた画像形成方法を提供するものである。
本発明における画像形成装置は、複数の液滴吐出素子、前記複数の液滴吐出素子にそれぞれ供給路を介して連通する共通流路及び前記複数の液滴吐出素子に還流路を介して連通する前記共通循環路を有し、前記共通流路から前記複数の液滴吐出素子にインク組成物が供給され、前記共通循環路に循環するインク循環装置を備えたことを特徴とする。
前記構成とすること以外は、特に限定されず公知のその他の装置を備える画像形成装置とすることができる。
本発明において、前記本発明の画像形成方法の構成とすることにより、使用するインク組成物は常に循環されるため、待機していて使用していないノズルにおいてもノズル近傍のインク組成物粘度が高くなることなく、吐出不良を防止することができる。特に、前述のインク組成物を用いて、間欠吐出した際の不良を顕著に防止することができる。
本発明における画像形成装置の一実施形態であるインクジェット記録装置のインク循環系について説明する。
図1に示すように、インクジェット記録装置10のインク循環系は、記録ヘッド50(50A)、インクタンク100、サブタンク102、溶媒濃度検出器104、溶媒添加装置106、及び脱気装置108から主に構成され、インクタンク100からサブタンク102を介して記録ヘッド50にインク供給が行われ、記録ヘッド50に形成される複数のノズル64からそれぞれインク滴が吐出されるとともに、記録ヘッド50に供給されたインクの一部はヘッド内部を循環してサブタンク102に戻される。
以下、各部の構成について説明する。
また、振動板66上の圧電素子68を覆うように保護カバー67が設けられており、共通流路52内のインクに対する圧電素子68やその他配線部材(不図示)の絶縁保護が図られている。
P1>P2>P3の関係が成立するように各圧力P1、P2、P3が設定又は制御されているとき、共通流路52の上流側から下流側に向かうインクの流れが形成されるとともに、共通流路52から供給路60、圧力室58、ノズル流路62、還流路72を経由して共通循環路70に向かうインクの流れが形成される。なお、一般的に共通流路52の流路断面積は大きく、その流体抵抗は小さいため、第1及び第2の供給口54、56間の圧力差△Pは数百〜数kPa程度である。
本発明における画像形成装置の一実施形態であるインクジェット記録装置のインク循環系の作用を図5を用いて説明する。
インクの流れは、下記表1のようになる。
循環における流れは、共通流路(供給側)と共通循環路(循環側)の液体の圧力差によって生じる。また、吐出における流れは圧力素子(アクチュエータ)の発生圧力によって生じる。この急激な流れは、イナータンスの大きな供給路と循環路には殆んど流れが発生しない。
〜インク組成物の調製〜
[顔料(色材)分散液の調製]
(ポリマー分散剤PD−1の調製)
反応容器に、スチレン6部、ステアリルメタクリレート11部、スチレンマクロマーAS−6(東亜合成製)4部、ブレンマーPP−500(日本油脂製)5部、メタクリル酸5部、2−メルカプトエタノール0.05部、メチルエチルケトン24部の混合溶液を調液した。
一方、滴下ロートに、スチレン14部、ステアリルメタクリレート24部、スチレンマクロマーAS−6(東亜合成製)9部、ブレンマーPP−500(日本油脂製)9部、メタクリル酸10部、2−メルカプトエタノール0.13部、メチルエチルケトン56部及び2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)1.2部を入れ、混合溶液を調液した。
そして、窒素雰囲気下、反応容器内の混合溶液を攪拌しながら75℃まで昇温し、滴下ロート中の混合溶液を1時間かけて徐々に滴下した。滴下終了から2時間経過後、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)1.2部をメチルエチルケトン12部に溶解した溶液を3時間かけて滴下し、更に75℃で2時間、80℃で2時間熟成させ、ポリマー分散剤(PD−1)溶液を得た。
算値で100mgKOH/gであった。
次に、得られたポリマー分散剤溶液を固形分換算で5.0g、シアン顔料Pigment Blue 15:3(大日精化製)10.0g、メチルエチルケトン40.0g、1
mol/L水酸化ナトリウム8.0g、イオン交換水82.0g、0.1mmジルコニアビーズ300gをベッセルに供給し、レディーミル分散機(アイメックス製)で1000rpm、6時間分散した。得られた顔料分散液をエバポレーターでメチルエチルケトンが十分留去できるまで減圧濃縮し、顔料濃度が約12%になるまで濃縮した。
その後、顔料分散液に対して8000rpm、30分間の遠心処理を行い、沈殿物として残留した粗大粒子を除去した。上澄みの吸光度を測定し、顔料濃度を決定した。
上記のようにして、色材としてのシアン分散液C1を調液した。得られたシアン分散液C1の平均粒径は81nmであった。
−合成例1−
攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を備えた2リットル三口フラスコに、メチルエチルケトン360.0gを仕込んで、75℃まで昇温した。反応容器内温度を75℃に保ちながら、フェノキシエチルアクリレート180.0g、メチルメタクリレート162.0g、アクリル酸18.0g、メチルエチルケトン72g、及び「V−601」(和光純薬(株)製)1.44gからなる混合溶液を、2時間で滴下が完了するように等速で滴下した。滴下完了後、「V−601」0.72g、メチルエチルケトン36.0gからなる溶液を加え、75℃で2時間攪拌後、さらに「V−601」0.72g、イソプロパノール36.0gからなる溶液を加え、75℃で2時間攪拌した後、85℃に昇温して、さらに2時間攪拌を続けた。得られた共重合体の重量平均分子量(Mw)は64000(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によりポリスチレン換算で算出、使用カラムはTSKgel SuperHZM−H、TSKgel SuperHZ4000、TSKgel SuperHZ200(東ソー社製))、酸価は38.9(mgKOH/g)であった。
次に、重合溶液668.3gを秤量し、イソプロパノール388.3g、1mol/L
NaOH水溶液145.7mlを加え、反応容器内温度を80℃に昇温した。次に蒸留水720.1gを20ml/minの速度で滴下し、水分散化せしめた。その後、大気圧下にて反応容器内温度80℃で2時間、85℃で2時間、90℃で2時間保った後、反応容器内を減圧にし、イソプロパノール、メチルエチルケトン、蒸留水を合計で913.7g留去し、固形分濃度28.0%の自己分散性ポリマー粒子(B−01)の水分散物(エマルジョン)を得た。なお、下記に示した化合物例(B−01)の各構成単位の数字は質量比を表す。以下、各構造式に関しても同様である。
合成例1の化合物例(B−01)の合成において、フェノキシエチルアクリレート180.0g、メチルメタクリレート162.0g、アクリル酸18.0gの代わりに、下記化合物例の各構成単位が、それぞれの構造式における質量比となるように使用するモノマーの種類およびその混合量を変更したこと以外は合成例1と同様にして、下記自己分散性ポリマー粒子(B−02)〜(B−05)、(B−15)〜(B−19)の分散液を得た。
得られた(B−02)〜(B−05)、(B−15)〜(B−19)の物性を表2に示した。なお、いずれも自己乳化ポリマーの中和度は、解離性基1モルに対して0.75モル等量となるように、1mol/L NaOH水溶液の量を調整した。
攪拌装置、還流冷却管を装着した1リットル三口フラスコに、パイオニンA−43s(竹本油脂社製、乳化剤)8.1g、蒸留水236.0gを入れ、窒素気流下70℃に加熱攪拌した。スチレン6.2g、n−ブチルアクリレート3.5g、アクリル酸0.3g、過硫酸アンモニウム1.0g、蒸留水40gを添加し、30分間攪拌した後、スチレン117.8g、n−ブチルアクリレート66.5g、アクリル酸5.7gからなるモノマー溶液を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、過硫酸アンモニウム0.5g、蒸留水20gからなる水溶液を加え、70℃で4時間攪拌した後、85℃に昇温して更に2時間攪拌を続けた。反応液を冷却し、濾過することで、下記化合物例(BH−1)で表されるポリマー粒子の分散液を得た。得られたポリマー粒子の物性を表2に示した。
上記で得られた色材分散液(分散液C1)および自己分散性ポリマー粒子(B−01)を用いて、下記インク組成となるように各成分を混合して、インク組成物を調液した。調液したインク組成物をプラスチック製ディスポーザブルシリンジに詰め、PVDF5μフィルター(ミリポア社製Millex−SV、直径25mm)で濾過して、インクC−1とした。
(インクC−1の組成)
シアン顔料(ピグメントブルー15:3) : 4%
ポリマー分散剤 PD−1 : 2%
自己分散性ポリマー粒子B−01 : 8%
サンニックスGP250(三洋化成工業製、親水性有機溶媒) :15%
ジエチレングリコール(和光純薬製、親水性有機溶媒) :10%
オルフィンE1010(日信化学製、界面活性剤) : 1%
イオン交換水 :55%
下記表の組成になるように各成分を混合して前処理液を調液した。
(インクジェット記録装置)
インクジェット記録装置は、下記の設定条件に設定された図1に記載のインクジェット記録装置を用いた。但し、溶媒濃度検出器104、溶媒添加装置106、フィルタ140を用いない装置とした。
<設定条件>
・サブタンク102内のインク温度:25℃
・フィルタ122:メッシュサイズ5μm
・ヘッドユニット51:ノズル径18μm、120dpi、1ユニット2cmの長さ
・圧電素子68:チタン酸ジルコン酸鉛(ピエゾ)
・共通流路52を流れるインク量:2〜4ml/sec
記録媒体(特菱アートN 坪量104.7g/m2 三菱製紙(株)製)を500mm/秒で所定方向に直線的に移動可能なステージ上に固定し、これに上記で得た前処理液をワイヤーバーコーターで約5g/m2の塗布量となるように塗布し、塗布直後に50℃で2秒間乾燥させた。
その後、前記インクジェット記録装置を、固定配置し、記録媒体を副走査方向に定速移動させながらインク液滴量2.4pL、吐出周波数24kHz、解像度1200dpi×600dpiの吐出条件にて、シアンインクをライン方式で吐出し、シアン色の画像を印字した。
画像の印字直後、50℃で3秒間乾燥させ、更に60℃に加熱された一対の定着ローラ間を通過させ、ニップ圧0.20MPa、ニップ幅4mmにて定着処理を実施し、評価サンプルを得た。
なお、定着ローラは、内部にハロゲンランプが内装されたSUS製の円筒体の芯金の表面がシリコーン樹脂で被覆された加熱ロールと、該加熱ローラに圧接する対向ロールとで構成されたものである。
上記インク組成物、上記インクジェット記録装置を用いて、上記画像形成方法にてステージの移動方向と平行の細線画像を形成した。線幅を2ドット幅、隣あった線の間隔を2ドット幅とし、光学顕微鏡で観察し、下記の基準で評価した。
−評価基準−
A:線幅の不均一性や、隣り合った線の繋がりが無く良好である。
B:インク滴が記録媒体上で合一して線幅が不均一となるが、隣り合った線は繋がらない。
C:隣り合った線が繋がっている。
上記で得られたインク組成物を用いて、以下のようにしてインクの間欠吐出性を評価した。尚、評価環境は、25℃50%RHであった。
上記で調製したインク組成物を1分間連続吐出した後に、60分間吐出を休止した。その後に、再度画像を形成した。
評価は、下記評価項目の合否に基づき、下記評価基準で判定した。画像ムラは光学顕微鏡を用いて目視観察した。尚、吐出率とは、「(吐出が認められるノズル数/全ノズル数)×100(%)」とした。
−評価項目−
(1)吐出率が全ノズルの90%以上である。
(2)吐出の曲がりが認められるノズルが全ノズルの10%未満である。
(3)ベタ画像において画像ムラが見られない。
A:3項目とも合格の場合
B:2項目が合格の場合
C:2項目以上が不合格の場合
上記インク組成物を用いて50%ベタ画像を印画した後に、25℃60%RHに調整した室内において24時間放置した。得られたサンプルについて、下記の耐テープ剥離性、耐擦性の評価を行った。
<耐テープ剥離性>
住友スリーエム(株)社製メンディングテープ(巾18mm)を印画部に貼り付けた。ついで1cm/秒の速度でテープを剥がし、テープへのインクの付着状態を下記評価基準で評価した。
−評価基準−
A:テープへのインクの付着は認められなかった。
B:テープへのインクの付着が僅かに認められるが実用上問題のない範囲だった。
C:テープへのインクの付着が顕著に認められる。
2cm四方の50%ベタ画像を印画した直後、記録していない記録媒体(記録に用いたものと同じ記録媒体)を重ねて荷重150kg/m2をかけて10往復擦り、記録画像についた傷と、前記記録していない記録媒体(未使用サンプル)の白地部分へのインクの転写度合いを目視で観察し、下記の評価基準にしたがって評価した。
−評価基準−
A:インクの転写は全くなかった。
B:記録画像に僅かに傷が認められるが、インクの転写はほとんど目立たなかった。
C:記録画像の傷が顕著である、及び/又はインクの転写が顕著である。
Claims (8)
- (a)自己分散性ポリマー粒子、(b)色材及び(c)水を少なくとも含み、前記自己分散性ポリマーは、芳香族基含有(メタ)アクリレートモノマーに由来する構成単位を含み、前記芳香族基含有(メタ)アクリレートモノマーに由来する構成単位の含有率が10質量%〜95質量%であるインク組成物と、複数の液滴吐出素子、前記複数の液滴吐出素子にそれぞれ供給路を介して連通する共通流路及び前記複数の液滴吐出素子に還流路を介して連通する前記共通循環路を有し、前記共通流路から前記複数の液滴吐出素子にインク組成物が供給され、前記共通循環路に循環するインク循環装置を備えた画像形成装置とを用いて、前記インク組成物を吐出して画像を形成することを特徴とする画像形成方法。
- 前記自己分散性ポリマー粒子は、カルボキシル基を有し、酸価が25〜100である第1のポリマーを含むことを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
- 前記自己分散性ポリマー粒子は、有機溶媒中で合成された前記第1のポリマーを含み、前記第1のポリマー中のカルボキシル基の少なくとも一部は中和され、水を連続相とするポリマー分散物として調製されたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成方法。
- 前記色材は、カルボキシル基を有する第2のポリマーに被覆され、水不溶性であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記第1のポリマーの酸価は、前記第2のポリマーの酸価よりも小さいことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記インクは前記共通流路から前記供給路を介してノズルを有する前記複数の液滴吐出素子に供給され、前記ノズルから吐出されなかった前記インクは前記還流路を介して前記共通循環路に循環することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記共通流路と前記共通循環路の液体の圧力差を変化させることによって、前記インクの供給量を制御することを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記供給路が前記圧力室に接続され、前記還流路が前記圧力室と前記ノズルを連通するノズル流路に接続されることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の画像形成方法。
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