JP5253058B2 - 顔料分散体の製造方法、ならびにインクジェット記録用水性インクおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
インクジェット記録用のインクに用いる着色剤には、耐光性や耐水性等の観点から、顔料が広く用いられている。そして、インクジェットプリンター用の記録液にはブラックインク用の顔料として、一般にカーボンブラックが用いられている。
また、画像を記録する場合、打滴中のミストの発生によりヘッド近辺に凝集体が付着乾燥すること等を原因とした吐出方向性不良が生じることがある。この凝集体は、新たに吐出される液体によっては除去され難く、付着した凝集体の除去性(すなわちメンテナンス性)も充分ではないため、記録された画像中に白抜け等の故障が発生する課題がある。
<1> 水不溶性樹脂、カーボンブラック、中和剤、有機溶剤、アニオン性低分子界面活性剤、及び水性媒体を混合して水性分散液を得る工程と、前記水性分散液から前記有機溶剤の少なくとも一部を除去する工程と、を備え、前記水不溶性樹脂は、(メタ)アクリル酸に由来する親水性構造単位と下記一般式(I)で表される疎水性構造単位とを含み、芳香族環の含有率が前記水不溶性樹脂の全質量の20質量%以下であり、全親水性構造単位の含有率が前記水不溶性樹脂の全質量の15質量%以下である、顔料分散体の製造方法。
<2> 前記全親水性構造単位の含有率が前記水不溶性樹脂の全質量の2質量%以上15質量%以下である前記<1>に記載の顔料分散体の製造方法。
<4> 前記水不溶性樹脂は、酸価が30mgKOH/g以上100mgKOH/g以下である前記<1>〜<3>のいずれか1項に記載の顔料分散体の製造方法。
<5> 前記水性分散液は、前記カーボンブラックに対する前記アニオン性低分子界面活性剤の含有率が0.01質量%〜10質量%である前記<1>〜<4>のいずれか1項に記載の顔料分散体の製造方法。
<7> 前記<1>〜<5>のいずれか1項に記載の顔料分散体の製造方法によって製造された顔料分散体を含有するインクジェット記録用水性インク。
本発明の顔料分散体の製造方法は、水不溶性樹脂の少なくとも1種、カーボンブラックの少なくとも1種、中和剤の少なくとも1種、有機溶剤の少なくとも1種、アニオン性低分子界面活性剤の少なくとも1種、及び水性媒体を混合して水性分散液を得る工程と、前記水性分散液から前記有機溶剤の少なくとも一部を除去する工程と、を備える。
本発明における顔料分散体は、水不溶性樹脂によって被覆されたカーボンブラックが水性媒体中に分散されたものである。本発明の顔料分散体の製造方法においては、アニオン性低分子界面活性剤を分散補助剤として併用することで、分散安定性が良好で、特にろ過性に優れる顔料分散物を効率よく製造することができる。さらに水性分散液から前記有機溶剤の少なくとも一部を除去することで、さらに分散安定性が良好になる。
本発明におけるアニオン性低分子界面活性剤は、数平均分子量が100以上2000未満の界面活性剤である。またその数平均分子量は、分散性の観点から、200〜1000が好ましく、200〜600がより好ましい。
またこれらのアニオン性基は塩を構成していてもよい。さらに前記塩は有機カチオンとの塩であっても無機カチオンとの塩であってもよい。
また、これらの疎水性基は、直鎖状構造又は分岐状構造のいずれであってもよい。また疎水性基は、1本鎖状構造、又は2本鎖以上の鎖状構造でもよく、2本鎖状以上の構造である場合は、複数種類の疎水性基を有していてもよい。また、疎水性基は、炭素数2〜24の炭化水素基が好ましく、炭素数4〜24の炭化水素基がより好ましく、炭素数6〜20の炭化水素基がさらに好ましい。
これら特定のアニオン性低分子界面活性剤を用いることで、インクジェット記録用水性インクを構成した場合の、耐擦性、吐出安定性がより良好になる。
また、これらは1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明の顔料分散体の製造方法においては、水不溶性樹脂の少なくとも1種を用いる。本発明に用いられる水不溶性樹脂は、有機溶剤に溶解し、カーボンブラックの少なくとも一部を被覆して水性媒体に分散可能な樹脂であれば特に制限はない。例えば、エチレン性不飽和基を有するモノマーの共重合体である、ノニオン性高分子化合物、アニオン性高分子化合物、カチオン性高分子化合物および両性高分子化合物等を挙げることができる。
本発明において前記水不溶性樹脂は、前記疎水性構造単位として下記一般式(I)で表される構造単位の少なくとも1種を含むことが好ましい。
前記「ヘテロ環が縮環した芳香環」とは、ヘテロ原子を含まない芳香族化合物(好ましくはベンゼン環)と、ヘテロ原子を有する環状化合物とが縮環した化合物である。ここで、ヘテロ原子を有する環状化合物は、5員環又は6員環であることが好ましい。ヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子、又は硫黄原子が好ましい。ヘテロ原子を有する環状化合物は、複数のヘテロ原子を有していてもよい。この場合、ヘテロ原子は互いに同じでも異なっていてもよい。ヘテロ環が縮環した芳香環の具体例としては、フタルイミド、アクリドン、カルバゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾールなどが挙げられる。
中でも、Arとしては、無置換のベンゼン環、無置換のナフタレン環が好ましく、無置換のベンゼン環が特に好ましい。
他の疎水性構造単位としては、例えば、親水性構造単位に属しない(例えば親水性の官能基を有しない)例えば(メタ)アクリレート類、(メタ)アクリルアミド類、スチレン類、及びビニルエステル類などのビニルモノマー類等に由来の構造単位、ならびに主鎖をなす原子に連結基を介して芳香環を有する疎水性構造単位を挙げることができる。これらの構造単位は、1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
前記(メタ)アクリルアミド類としては、例えば、N−シクロヘキシル(メタ)アクリルアミド、N−(2−メトキシエチル)(メタ)アクリルアミド、N,N−ジアリル(メタ)アクリルアミド、N−アリル(メタ)アクリルアミドなどの(メタ)アクリルアミド類が挙げられる。
前記スチレン類としては、例えば、スチレン、メチルスチレン、ジメチルスチレン、トリメチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、n−ブチルスチレン、tert−ブチルスチレン、メトキシスチレン、ブトキシスチレン、アセトキシスチレン、クロロスチレン、ジクロロスチレン、ブロモスチレン、クロロメチルスチレン、酸性物質により脱保護可能な基(例えばt−Bocなど)で保護されたヒドロキシスチレン、ビニル安息香酸メチル、及びα−メチルスチレン、ビニルナフタレン等などが挙げられ、中でも、スチレン、α−メチルスチレンが好ましい。
前記ビニルエステル類としては、例えば、ビニルアセテート、ビニルクロロアセテート、ビニルプロピオネート、ビニルブチレート、ビニルメトキシアセテート、及び安息香酸ビニルなどのビニルエステル類が挙げられる。中でも、ビニルアセテートが好ましい。
また、L1は、*−COO−、*−OCO−、*−CONR2−、*−O−、又は置換もしくは無置換のフェニレン基を表し、R2は水素原子、炭素数1〜10のアルキル基を表す。なお、L1で表される基中の*印は、主鎖に連結する結合手を表す。フェニレン基が置換されている場合の置換基としては、特に限定されないが、例えば、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、水酸基等、シアノ基等が挙げられる。
中でも、特に好ましくは、炭素数1〜25(より好ましくは1〜10)のアルキレンオキシ基、イミノ基(−NH−)、スルファモイル基、及び、炭素数1〜20(より好ましくは1〜15)のアルキレン基やエチレンオキシド基[−(CH2CH2O)n−,n=1〜6]などの、アルキレン基を含む2価の連結基等、並びにこれらの2種以上を組み合わせた基などである。
Ar1で表される芳香環としては、特に限定されないが、ベンゼン環、炭素数8以上の縮環型芳香環、ヘテロ環が縮環した芳香環、又は2個以上連結したベンゼン環が挙げられる。炭素数8以上の縮環型芳香環、及びヘテロ環が縮環した芳香環の詳細については既述の通りである。
また非イオン性またはカチオン性の「親水性の官能基」としては、水酸基、アミノ基、(窒素原子が無置換の)アミド基、及び後述のポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のアルキレンオキシドが挙げられる。
親水性構造単位は、1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
親水性構造単位の含有量が15質量%以下であると、単独で水性媒体中に溶解する成分量が抑えられ、顔料の分散などの諸性能が良好になり、インクジェット記録時には良好なインク吐出性が得られる。
なお、酸価とは、水不溶性樹脂の1gを完全に中和するのに要するKOHの質量(mg)で定義され、JIS規格(JISK0070、1992)記載の方法により測定されるものである。
また、数平均分子量(Mn)では1,000〜100,000の範囲程度のものが好ましく、3,000〜50,000の範囲程度のものが特に好ましい。数平均分子量が前記範囲内であると、顔料における被覆膜としての機能又はインク組成物の塗膜としての機能を発揮することができる。本発明における水不溶性樹脂は、アルカリ金属や有機アミンの塩の形で使用されることが好ましい。
前記重合方法のうち、特にラジカル開始剤を用いた溶液重合法が好ましい。溶液重合法で用いられる溶剤は、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ベンゼン、トルエン、アセトニトリル、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエタン、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール等の種々の有機溶剤が挙げられる。溶剤は、1種単独で又は2種以上を併用してもよい。また、水との混合溶媒として用いてもよい。重合温度は、生成するポリマーの分子量、開始剤の種類などと関連して設定する必要があり、通常は0℃〜100℃程度であるが、50〜100℃の範囲で重合を行なうことが好ましい。反応圧力は、適宜選定可能であるが、通常は1〜100kg/cm2であり、特に1〜30kg/cm2程度が好ましい。反応時間は、5〜30時間程度である。得られた樹脂は、再沈殿などの精製を行なってもよい。
本発明におけるカーボンブラックとしては特に制限はないが、BET法による比表面積が180m2/g以上400m2/g未満の比較的粒子面の表面積の大きいカーボンブラックを含有することが好ましい。比表面積が前記範囲であるカーボンブラックは、粒子径が比較的小さいものであり、本発明の製造方法で製造される顔料分散体を例えば、水性インクに適用した場合に高い印字濃度が得られ、更には既述の本発明における水不溶性樹脂で被覆されて含有されることにより、分散後の分散安定性が保たれ、安定したインク吐出性を具えた黒色系インクが得られる。
中和剤は、解離性基の一部又は全部が中和され、水不溶性樹脂が水中で安定した乳化又は分散状態を形成するために用いられる。
中和剤としては、例えば、アルコールアミン類(例えば、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、2−アミノ−2−エチル−1,3プロパンジオールなど)、アルカリ金属水酸化物(例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど)、アンモニウム水酸化物(例えば、水酸化アンモニウム、第4級アンモニウム水酸化物)、ホスホニウム水酸化物、アルカリ金属炭酸塩などが挙げられ、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが好適に用いられる。
本発明に用いる有機溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、及びエーテル系溶剤が好ましく挙げられる。前記アルコール系溶剤としては、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。前記ケトン系溶剤としては、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。前記エーテル系溶剤としては、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剤とイソプロピルアルコール等のアルコール系溶剤が好ましく、メチルエチルケトンがさらに好ましい。
一般に転相乳化法では樹脂が分散剤として作用するため、樹脂以外の分散剤を用いる必要はないが、本発明においては、敢えてアニオン性低分子界面活性剤を併用することで、分散安定性、ろ過性に優れる顔料分散体を得ることができる。
なお、より具体的には、特開平11−209672号公報及び特開平11−172180号の記載を参照することができる。
有機溶剤を除去して水系へと転相することで、カーボンブラックの粒子表面が水不溶性樹脂で被覆された樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散物を得ることができる。得られた分散物中の有機溶剤は実質的に除去されていることが好ましい。ここでの有機溶剤の量は、好ましくは0.2質量%以下であり、更に好ましくは0.1質量%以下である。
本発明のインクジェット記録用水性インク(以下、単に「水性インク」ということがある)は、前記顔料分散体の少なくとも1種を含み、必要に応じて水溶性有機溶剤、界面活性剤、ならびに、防腐剤および防黴剤等のその他の成分を含んで構成することができる。
かかる構成であることにより、分散安定性、ろ過性、および吐出性に優れるインクジェット記録用水性インクとすることができる。
本発明におけるインクジェット記録用水性インクは、水溶性有機溶剤の少なくとも1種を含有することが好ましい。水溶性有機溶剤を含有することで、乾燥防止、湿潤あるいは浸透促進の効果を得ることができる。ここで乾燥防止効果、湿潤効果は、ノズルのインク噴出口において水性インクが付着乾燥することによる目詰まりを防止する効果等を意味する。乾燥防止剤や湿潤剤としては、水より蒸気圧の低い水溶性有機溶剤が好ましい。
また、浸透促進効果は、水性インクを紙へより良く浸透させる効果を意味する。
水溶性有機溶剤の例としては、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ペンタエチレングリコール、ジプロピレングリコール、2−ブテン−1,4−ジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、1,2−オクタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,2−ペンタンジオール、4−メチル−1,2−ペンタンジオール等のアルカンジオール(多価アルコール類);グルコース、マンノース、フルクトース、リボース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、アルドン酸、グルシトール、マルトース、セロビオース、ラクトース、スクロース、トレハロース、マルトトリオース等の糖類;糖アルコール類;ヒアルロン酸類;尿素類等のいわゆる固体湿潤剤;エタノール、メタノール、ブタノール、プロパノール、イソプロパノールなどの炭素数1〜4のアルキルアルコール類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−iso−プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノ−iso−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、エチレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、1−メチル−1−メトキシブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−iso−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−iso−プロピルエーテルなどのグリコールエーテル類;2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、ホルムアミド、アセトアミド、ジメチルスルホキシド、ソルビット、ソルビタン、アセチン、ジアセチン、トリアセチン、スルホラン等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を用いることができる。
有機溶媒の水性インク中における含有量としては、1〜60質量%が好ましく、より好ましくは5〜40質量%である。
本発明におけるインクジェット記録用水性インクは、界面活性剤の少なくとも1種を含有することが好ましい。界面活性剤は、表面張力調整剤として用いられ、例えば、ノニオン系、カチオン系、アニオン系、ベタイン系の界面活性剤が挙げられる。
界面活性剤は、インクジェット法で良好に打滴するために、水性インクの表面張力を20〜60mN/mに調整できる量を含有するのが好ましい。中でも、界面活性剤の含有量は、表面張力を20〜45mN/mに調整できる量が好ましく、より好ましくは25〜40mN/mに調整できる量である。
また両性界面活性剤としてはラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、2−アルキル−N−カルボキシメチル−N−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、ヤシ油脂肪酸アミドプロピルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ポリオクチルポリアミノエチルグリシンその他イミダゾリン誘導体などがある。
また界面活性剤のインクジェット記録用水性インク水性インク中における含有量は、特に制限はなく、0.1質量%以上が好ましく、より好ましくは0.1〜2.0質量%であり、さらに好ましくは0.5〜1.5質量%である。
中でも、界面活性剤としてアセチレングリコール系界面活性剤を、水性インク中に0.1〜2.0質量%含むことが好ましく、さらに好ましくは0.5〜1.5質量%である。
本発明におけるインクジェット記録用水性インクは、上記の成分に加え、必要に応じて、例えば、樹脂微粒子又はポリマーラテックス、紫外線吸収剤、褪色防止剤、防黴剤、防錆剤、酸化防止剤、乳化安定剤、防腐剤、消泡剤、粘度調整剤、分散安定剤、キレート剤等の他の成分を含有してもよい。
アクリル系樹脂、アクリル−スチレン系樹脂、スチレン系樹脂、架橋アクリル樹脂、架橋スチレン系樹脂を好ましい例として挙げることができる。
樹脂微粒子の平均粒径は、10nm〜1μmの範囲が好ましく、10〜200nmの範囲がより好ましく、20〜100nmの範囲が更に好ましく、20〜50nmの範囲が特に好ましい。
樹脂微粒子の添加量は、インクに対して、0.5〜20質量%が好ましく、3〜20質量%がより好ましく、5〜15質量%がさらに好ましい。
樹脂微粒子のガラス転移温度(Tg)は、30℃以上であることが好ましく、40℃以上がより好ましく、50℃以上がさらに好ましい。
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、単分散の粒径分布を持つポリマー微粒子を、2種以上混合して使用してもよい。
さらに、防錆剤の添加量(C)を0.01質量%以上とすることで、インクジェット記録用装置を長期にわたって使用した場合に、ヘッドの金属部分、特にノズル先端付近の錆びの発生をより効果的に抑制できる。また0.2質量%以下とすることで、インク中における着色剤の安定性がより良好になり、長期保存性がより向上する。
また、金属イオン捕獲剤の添加量(B)を0.01質量%以上とすることで、微量の金属イオンが含まれる場合のあるウレタンフォームをインク室内部に持つインクカートリッジに、本発明の水性インクを充填して使用した際に、異物の発生等を効果的に抑制することができる。また、0.5質量%以下とすることで、インク中における着色剤の安定性がより良好になり、長期保存性がより向上する。
本発明におけるインクジェット記録用水性インクの表面張力(25℃)としては、20mN/m以上60mN/m以下であることが好ましい。より好ましくは、20mN以上45mN/m以下であり、更に好ましくは、25mN/m以上40mN/m以下である。
表面張力は、Automatic Surface Tensiometer CBVP-Z(協和界面科学株式会社製)を用い、水性インクを25℃の条件下で測定されるものである。
粘度は、VISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用い、水性インクを20℃の条件下で測定されるものである。
本発明のインクジェット記録用水性インクの製造方法は、水不溶性樹脂、カーボンブラック、中和剤、有機溶剤、アニオン性低分子界面活性剤、及び水性媒体を混合して水性分散液を得る工程と、前記水性分散液から前記有機溶剤の少なくとも一部を除去して顔料分散体を得る工程と、前記顔料分散体を用いてインクジェット記録用水性インクを調製する工程とを備え、必要に応じてその他の工程を備えて構成することができる。
本発明においては、上記のようにして得られた顔料分散体と、必要に応じて選択される水溶性有機溶剤、界面活性剤、および、防腐剤、防黴剤等のその他の成分とを混合することで、インクジェット記録用水性インクを製造することができる。
かかる構成であることにより、安定性、ろ過性、および吐出性に優れるインクジェット記録用水性インクを効率よく製造することができる。
本発明のインクジェット記録用水性インクは、所望の記録媒体上に、記録しようとする画像情報にしたがってインクジェット法で吐出することにより画像を記録する記録形態(第1記録形態)に用いることができる。
この第1記録形態のほか、本発明の水性インクは、水性インクと混合したときに水性インク中のカーボンブラック等の顔料等の粒子を凝集させる成分を含む水性液体組成物(凝集液)と共に用い、水性インクと水性液体組成物とを接触させて画像を記録する記録形態(第2記録形態)にも用いることができる。
以下、第2記録形態に用いる水性液体組成物について説明する。
水性液体組成物は、既述の水性インクと混合したときに、水性インク中の顔料を凝集させる凝集成分を少なくとも含んでなり、必要に応じて他の成分を用いて構成することができる。
水性液体組成物は、水性インク中のカーボンブラック等の顔料等の粒子を凝集させる凝集成分の少なくとも1種を含有する。インクジェット法で吐出された前記水性インクと水性液体組成物とが混合することにより、水性インク中で安定的に分散している顔料等の凝集が促進される。
中でも、本発明においては、画像濃度、解像度、及びインクジェット記録の高速化の観点から、前記水性インクのpH(25℃)が7.5以上であって、水性液体組成物のpH(25℃)が4以下である場合が好ましい。
前記多価金属塩としては、周期表の第2属のアルカリ土類金属(例えば、マグネシウム、カルシウム)、周期表の第3属の遷移金属(例えば、ランタン)、周期表の第13属からのカチオン(例えば、アルミニウム)、ランタニド類(例えば、ネオジム)、の塩を挙げることができる。これら金属の塩としては、カルボン酸塩(蟻酸、酢酸、安息香酸塩など)、硝酸塩、塩化物、及びチオシアン酸塩が好適である。中でも、好ましくは、カルボン酸(蟻酸、酢酸、安息香酸塩など)のカルシウム塩又はマグネシウム塩、硝酸のカルシウム塩又はマグネシウム塩、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、及びチオシアン酸のカルシウム塩又はマグネシウム塩である。
顔料等を凝集させる凝集成分の水性液体組成物中における含有量としては、1〜20質量%が好ましく、より好ましくは5〜20質量%であり、更に好ましくは10〜20質量%の範囲である。
本発明のインクジェット記録用水性インクは、上記の第1記録形態及び第2記録形態のいずれにも用いることができる。
第1記録形態では、所望の被記録媒体上に、既述のブラック色系の本発明の水性インクをインクジェット法により付与するインク付与工程を設けて記録する。
第2記録形態では、所望の被記録媒体上に、既述のブラック色系の本発明の水性インクをインクジェット法により付与するインク付与工程と、被記録媒体上に、水性インク中のカーボンブラック及び場合により他の顔料等の粒子を凝集させる成分を含む水性液体組成物を付与する凝集成分付与工程とを設け、水性インクと水性液体組成物とを接触させて画像を形成する。
尚、前記インクジェット法には、フォトインクと称する濃度の低いインクを小さい体積で多数射出する方式、実質的に同じ色相で濃度の異なる複数のインクを用いて画質を改良する方式や無色透明のインクを用いる方式が含まれる。
尚、前記インクジェット法により記録を行う際に使用するインクノズル等については特に制限はなく、目的に応じて、適宜選択することができる。
さらに前記凝集成分付与工程は、被記録媒体上に付与された前記水性液体組成物の溶媒の少なくとも一部を除去する工程を含むことが好ましい。
具体的には、特開2002−166638号公報(特願2000−363090)、特開2002−121440号公報(特願2000−315231)、特開2002−154201号公報(特願2000−354380)、特開2002−144696号公報(特願2000−343944)、特開2002−080759号公報(特願2000−268952)に記載の方法を好ましく用いることができる。
例えば第2記録形態の場合、最初に画像形成する被記録媒体として中間転写体を用い、中間転写体上に、既述の本発明の水性インクをインクジェット法により付与するインク付与工程と、中間転写体上に、水性インク中の顔料を凝集させる成分を含む水性液体組成物を付与する凝集成分付与工程とを設け、水性インクと水性液体組成物とを接触させて中間転写体上に画像を形成した後、中間転写体に形成された画像を所望とする最終の被記録媒体に転写する転写工程を設けた方法が挙げられる。
この場合も、上記と同様に、例えば、乾燥除去工程、加熱定着工程などの他の工程を更に設けることができ、また、凝集成分付与工程で水性液体組成物を付与した後にインク付与工程を設ける態様が好ましい。
〜樹脂分散剤P−1(水不溶性樹脂)の合成〜
攪拌機、冷却管を備えた1000mlの三口フラスコに、メチルエチルケトン88gを加えて窒素雰囲気下で72℃に加熱し、これにメチルエチルケトン50gにジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート0.85g、フェノキシエチルメタクリレート70g、メタクリル酸10g、及びメチルメタクリレート20gを溶解した溶液を3時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに1時間反応した後、メチルエチルケトン2gにジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート0.42gを溶解した溶液を加え、78℃に昇温して4時間加熱した。得られた反応溶液は過剰量のヘキサンに2回再沈殿させ、析出した樹脂を乾燥させて、フェノキシエチルメタクリレート/メチルメタクリレート/メタクリル酸(共重合比[質量比]=70/20/10)共重合体(樹脂分散剤P−1、水不溶性樹脂)96.5gを得た。
得られた樹脂分散剤P−1の組成は、1H−NMRで確認し、GPCより求めた重量平均分子量(Mw)は43500であった。さらに、JIS規格(JIS K 0070:1992)記載の方法により、このポリマーの酸価を求めたところ、65.2mgKOH/gであった。
前記樹脂分散剤P−1の合成において、フェノキシエチルメタクリレート70g、メタクリル酸10g、及びメチルメタクリレート20gを、下記表1に示すようにそれぞれ対応するモノマーの種類及び比率とし、対応する重量平均分子量(Mw)となるように条件を変えて合成したこと以外は、樹脂分散剤P−1の合成とほぼ同様にして、水不溶性樹脂である樹脂分散剤P−2、P−3を合成した。
−樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散体C1(顔料分散体)の調製−
以下の組成にて混合し、ビーズミルで0.1mmφジルコニアビーズを用いて3〜6時間分散した。続いて、得られた分散体を減圧下、55℃でメチルエチルケトンを除去し、さらに一部の水を除去することにより、カーボンブラック濃度が10.0質量%となるよう樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散体を調製した。
・カーボンブラック ・・・ 10.0部
(NIPEX180-IQ、degussa社製、BET法による比表面積:260m2/g)
・樹脂分散剤P−1(水不溶性樹脂) ・・・ 4.5部
・メチルエチルケトン(有機溶剤) ・・・ 30.5部
・1mol/lNaOH水溶液(中和剤) ・・・ 6.3部
・10%オレイン酸ナトリウム水溶液 ・・・ 10.0部
(アニオン性低分子界面活性剤)
・イオン交換水 ・・・ 88.7部
次に、得られた樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散物を用い、以下の組成にて水性インクを調製した。水性インクの25℃でのpHは8.9であった。
<水性インクC1の組成>
・前記樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散体C1 ・・・ 40.0部
・グリセリン ・・・ 15.0部
・ジエチレングリコールモノエチルエーテル ・・・ 10.0部
・プロキセルXL−2 ・・・ 0.05部
(防腐剤、アーチ・ケミカルズ・ジャパン(株)製)
・ベンゾトリアゾール ・・・ 0.05部
・オルフィンE1010(日信化学工業(株)製) ・・・ 1.0部
・イオン交換水 ・・・ 33.9部
上記の樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散体及び水性インクについて、下記の測定、評価を行なった。測定及び評価の結果は、下記表1に示す。
得られた樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散体(顔料分散体)について、ナノトラック粒度分布測定装置UPA−EX150(日機装(株)製)を用い、動的光散乱法により体積平均粒径を測定した。測定は、樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散物30μlに対してイオン交換水10mlを加えて測定用サンプル液を調製し、これを25℃に調温して行なった。測定結果を下記表1に示す。
得られた樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散体15mlについて、25mmφ孔径3μmメンブレンフィルター(アドバンテック東洋(株)社製)を用い、0.03MPaの減圧下でろ過し、下記の評価基準にしたがって評価した。評価結果を表1に示す。
AA ・・・ ろ過に要する時間は10秒未満であった。
A ・・・ ろ過に要する時間は10秒以上30秒未満であった。
B ・・・ ろ過に要する時間は30秒以上1分未満であった
C ・・・ ろ過に要する時間は1分以上であった。
インクジェット記録装置として、600dpi、256ノズルの試作プリントヘッドを備えたインクジェット装置を用意した。これに、得られた樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散体を用いて調製したインクジェット記録用水性インクをさらに60℃恒温槽中で7日間保存して得た水性インクを装填した。
水性インクをヘッドから特菱アート紙(三菱製紙(株)製)上に30分間連続吐出した後、メンテナンス作業として、15KPaの圧力で10秒間加圧した後にクリーンワイパーFF−390c((株)クラレ製)でワイプを行なった。その後さらに5分間吐出を継続し、5分経過後に特菱アート紙(三菱製紙(株)製)に5%〜100%のグレースケールパッチ(5%間隔)を記録した画像(1パッチ当りの大きさ1cm×1cm)を観察した。そして、観察した画像を下記の評価基準にしたがって目視により評価した。
A ・・・ 白抜けの発生等による画像の変形はみられなかった。
B ・・・ 白抜けの発生等の画像故障が多く、画像の変形が認められた。
上記同様、インクジェット記録装置として、600dpi、256ノズルの試作プリントヘッドを備えたインクジェット装置を用意した。これに、得られた樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散体を用いて調製したインクジェット記録用水性インクをさらに60℃恒温槽中で7日間保存して得た水性インクを装填した。
FX−L紙(富士ゼロックス(株)製)に100%カバレッジパターンで印字した記録物上に、別の白紙のFX−L紙を4.9×104N/m2の荷重で押し付け、白紙のFX−L紙に転写されたインクについて、予め定めておいた限度見本と照合して、目視による官能評価を行った。評価結果を表1に示す。
AA ・・・ 転写されなかった。
A ・・・ わずかに転写された。
B ・・・ 転写されたが実用上問題にならない程度であった。
C ・・・ 転写が目立ち、実用上問題があった。
実施例1において、樹脂分散剤P−1(水不溶性樹脂)の代わりに、樹脂分散剤P−2を用いて顔料分散体を調製した以外は実施例1と同様にして、インクジェット記録用水性インクを調製し、評価を行った。
実施例1において、樹脂分散剤P−1(水不溶性樹脂)の代わりに、樹脂分散剤P−3を用いて顔料分散体を調製した以外は実施例1と同様にして、インクジェット記録用水性インクを調製し、評価を行った。
実施例1の樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散体C1(顔料分散体)の調製において、樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散体の組成を以下のように変更した以外は実施例1と同様にして、インクジェット記録用水性インクを調製し、評価を行った。
・カーボンブラック ・・・ 10.0部
(NIPEX180−IQ、degussa社製)
・樹脂分散剤P−1(水不溶性樹脂) ・・・ 2.0部
・メチルエチルケトン ・・・ 24.0部
・1mol/lNaOH水溶液 ・・・ 2.8部
・10%オレイン酸ナトリウム水溶液 ・・・ 1.0部
(アニオン性低分子界面活性剤)
・イオン交換水 ・・・ 80.2部
実施例1の樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散体C1(顔料分散体)の調製において、樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散体の組成を以下のように変更した以外は実施例1と同様にして、インクジェット記録用水性インクを調製し、評価を行った。
・カーボンブラック ・・・ 10.0部
(NIPEX180-IQ、degussa社製)
・樹脂分散剤P−1(水不溶性樹脂) ・・・ 6.0部
・メチルエチルケトン ・・・ 29.0部
・1mol/lNaOH水溶液 ・・・ 8.4部
・10%オレイン酸ナトリウム水溶液 ・・・ 1.0部
(アニオン性低分子界面活性剤)
・イオン交換水 ・・・ 95.6部
実施例1の樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散体C1(顔料分散体)の調製において、樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散体の組成を以下のように変更した以外は実施例1と同様にして、インクジェット記録用水性インクを調製し、評価を行った。
・カーボンブラック ・・・ 10.0部
(NIPEX180−IQ、degussa社製)
・樹脂分散剤P−1(水不溶性樹脂) ・・・ 4.5部
・メチルエチルケトン ・・・ 30.5部
・1mol/lNaOH水溶液 ・・・ 6.3部
・1%オレイン酸ナトリウム水溶液 ・・・ 0.1部
(アニオン性低分子界面活性剤)
・イオン交換水 ・・・ 98.7部
実施例1の樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散体C1の組成において、樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散体の組成を以下のように変更した以外は実施例1と同様にして、インク組成物を作製し、評価を行った。
・カーボンブラック ・・・ 10.0部
(NIPEX180-IQ、degussa社製)
・樹脂分散剤P−1(水不溶性樹脂) ・・・ 4.5部
・メチルエチルケトン ・・・ 30.5部
・1mol/lNaOH水溶液 ・・・ 6.3部
・10%オレイン酸ナトリウム水溶液 ・・・ 20.0部
(アニオン性低分子界面活性剤)
・イオン交換水 ・・・ 78.7部
実施例1の樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散体C1の組成において、樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散体の組成を以下のように変更した以外は実施例1と同様にして、インク組成物を作製し、評価を行った。
・カーボンブラック ・・・ 10.0部
(NIPEX180-IQ、degussa社製)
・樹脂分散剤P−2(水不溶性樹脂) ・・・ 4.5部
・メチルエチルケトン ・・・ 30.5部
・1mol/lNaOH水溶液 ・・・ 6.9部
・1%オレオイルメチルタウリンナトリウム水溶液 ・・・ 0.5部
(アニオン性低分子界面活性剤)
・イオン交換水 ・・・ 97.6部
実施例1の樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散体C1(顔料分散体)の調製において、樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散体の組成を以下のように変更した以外は実施例1と同様にして、インクジェット記録用水性インクを調製し、評価を行った。
・カーボンブラック ・・・ 10.0部
(NIPEX180-IQ、degussa社製)
・樹脂分散剤P−2(水不溶性樹脂) ・・・ 4.5部
・メチルエチルケトン ・・・ 30.5部
・1mol/lNaOH水溶液 ・・・ 6.9部
・2−エチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウム1%水溶液 ・・・ 0.5部
(アニオン性低分子界面活性剤)
・イオン交換水 ・・・ 97.6部
実施例1の樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散体C1(顔料分散体)の調製において、樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散体の組成を以下のように変更した以外は実施例1と同様にして、インクジェット記録用水性インクを調製し、評価を行った。
・カーボンブラック ・・・ 10.0部
(NIPEX180-IQ、degussa社製)
・樹脂分散剤P−2(水不溶性樹脂) ・・・ 4.5部
・メチルエチルケトン ・・・ 30.5部
・1mol/lNaOH水溶液 ・・・ 6.9部
・1%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液 ・・・ 0.5部
(アニオン性低分子界面活性剤)
・イオン交換水 ・・・ 97.6部
実施例1の樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散体C1の組成において、樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散体の組成を以下のように変更した以外は実施例1と同様にして、インクジェット記録用水性インクを調製し、評価を行った。
・カーボンブラック ・・・ 10.0部
(NIPEX180-IQ、degussa社製)
・樹脂分散剤P−1(水不溶性樹脂) ・・・ 4.5部
・メチルエチルケトン ・・・ 30.5部
・1mol/lNaOH水溶液 ・・・ 6.3部
・イオン交換水 ・・・ 98.7部
比較例1において、樹脂分散剤P−1(水不溶性樹脂)の代わりに、樹脂分散剤P−2(水不溶性樹脂)を用いた以外は比較例1と同様にして、インクジェット記録用水性インクを調製し、評価を行った。
(比較例3)
比較例1において、樹脂分散剤P−1(水不溶性樹脂)の代わりに、樹脂分散剤P−3(水不溶性樹脂)を用いた以外は比較例1と同様にして、インクジェット記録用水性インクを調製し、評価を行った。
実施例1の樹脂被覆カーボンブラック粒子の分散体C1(顔料分散体)の調製において、水不溶性樹脂を使用せずに以下のように変更して顔料分散体を調製した以外は実施例1と同様にして、インクジェット記録用水性インクを調製し、評価を行った。
以下の組成にて混合し、ビーズミルで0.1mmφジルコニアビーズを用いて3〜6時間分散し、カーボンブラック濃度が10.0質量%となるようカーボンブラック粒子の分散体を調製した。
・カーボンブラック ・・・ 10.0部
(NIPEX180-IQ、degussa社製)
・10%オレイン酸ナトリウム水溶液 ・・・ 20.0部
(アニオン性低分子界面活性剤)
・イオン交換水 ・・・ 70.0部
比較例4のカーボンブラック粒子の分散体H4(顔料分散体)の調製において、顔料分散体の組成を以下のように変更した以外は比較例4と同様にして、インクジェット記録用水性インクを調製し、評価を行った。
・カーボンブラック ・・・ 10.0部
(NIPEX180-IQ、degussa社製)
・1%オレオイルメチルタウリンナトリウム水溶液 ・・・ 25.0部
(アニオン性低分子界面活性剤)
・イオン交換水 ・・・ 55.0部
比較例4のカーボンブラック粒子の分散体H4(顔料分散体)の組成において、顔料分散体の組成を以下のように変更した以外は比較例4と同様にして、インクジェット記録用水性インクを調製し、評価を行った。
・カーボンブラック ・・・ 10.0部
(NIPEX180-IQ、degussa社製)
・2−エチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウム1%水溶液・・・ 25.0部
(アニオン性低分子界面活性剤)
・イオン交換水 ・・・ 55.0部
比較例4のカーボンブラック粒子の分散体H4(顔料分散体)の調製において、カーボンブラック粒子の分散体の組成を以下のように変更した以外は、比較例4と同様にして、インクジェット記録用水性インクを調製し、評価を行った。
・カーボンブラック ・・・ 10.0部
(NIPEX180-IQ、degussa社製)
・1%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液 ・・・ 40.0部
(アニオン性低分子界面活性剤)
・イオン交換水 ・・・ 50.0部
Claims (7)
- 水不溶性樹脂、カーボンブラック、中和剤、有機溶剤、アニオン性低分子界面活性剤、及び水性媒体を混合して水性分散液を得る工程と、
前記水性分散液から前記有機溶剤の少なくとも一部を除去する工程と、
を備え、
前記水不溶性樹脂は、(メタ)アクリル酸に由来する親水性構造単位と下記一般式(I)で表される疎水性構造単位とを含み、
芳香族環の含有率が前記水不溶性樹脂の全質量の20質量%以下であり、
全親水性構造単位の含有率が前記水不溶性樹脂の全質量の15質量%以下である、顔料分散体の製造方法。
〔式中、R1は、水素原子又はメチル基を表し、Arは無置換又は置換の芳香族環を表す。nは、平均の繰り返し数を表し、1〜6である。〕 - 前記全親水性構造単位の含有率が前記水不溶性樹脂の全質量の2質量%以上15質量%以下である請求項1に記載の顔料分散体の製造方法。
- 前記一般式(I)中のArは、無置換又は置換のベンゼン環である請求項1又は請求項2に記載の顔料分散体の製造方法。
- 前記水不溶性樹脂は、酸価が30mgKOH/g以上100mgKOH/g以下である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の顔料分散体の製造方法。
- 前記水性分散液は、前記カーボンブラックに対する前記アニオン性低分子界面活性剤の含有率が0.01質量%〜10質量%である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の顔料分散体の製造方法。
- 水不溶性樹脂、カーボンブラック、中和剤、有機溶剤、アニオン性低分子界面活性剤、及び水性媒体を混合して水性分散液を得る工程と、
前記水性分散液から前記有機溶剤の少なくとも一部を除去して顔料分散体を得る工程と、
前記顔料分散体を用いてインクジェット記録用水性インクを調製する工程と、
を備え、
前記水不溶性樹脂は、(メタ)アクリル酸に由来する親水性構造単位と下記一般式(I)で表される疎水性構造単位とを含み、
芳香族環の含有率が前記水不溶性樹脂の全質量の20質量%以下であり、
全親水性構造単位の含有率が前記水不溶性樹脂の全質量の15質量%以下である、インクジェット記録用水性インクの製造方法。
〔式中、R 1 は、水素原子又はメチル基を表し、Arは無置換又は置換の芳香族環を表す。nは、平均の繰り返し数を表し、1〜6である。〕 - 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の顔料分散体の製造方法によって製造された顔料分散体を含有するインクジェット記録用水性インク。
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