JP6766252B2 - 水性インク組成物、インクセット、画像形成方法、及びインク用樹脂微粒子 - Google Patents
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Description
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、インクを効率的に使用でき、ランニングコストが安い。更に、インクジェット記録方法は印刷装置も従来の印刷機に比べ比較的低コストで、小型化も可能であり、騒音も少ない。このように、インクジェット記録方法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。
また、インクジェット記録方法においては、記録媒体上に予めインク中の成分を凝集させるための処理剤を付与し、記録媒体上に吐出されたインクを凝集させ、インクの定着を促進する技術が知られている。この技術においては、画像形成のスループットをより高めるために、処理剤によりインクの凝集速度を高速化することが求められている。
上記の要求を満たすべくインクの改良が進められてきている。例えば特許文献1には、水不溶性着色粒子と、カルボン酸塩系乳化剤と水不溶性ポリマーとを含む水不溶性粒子とを含有する水性インク組成物が記載され、このインク組成物が、酸性化合物を含む処理液による凝集反応速度が高く、また、経時安定性や吐出安定性にも優れていると記載されている。
また、特許文献2には、顔料と水と水溶性有機溶媒とを含有し、さらに顔料の分散剤として水溶性共重合体を含有するインクジェット用インクが記載され、このインクが吐出安定性に優れ、高画像濃度の記録を可能とし、またインクの保存安定性も向上すると記載されている。
さらに特許文献3には、特定構造の(メタ)アクリル酸エステルを含む共重合体と有機金属キレート化合物を含む水性印刷インキが記載されている。
これらの要求を満たすインク組成物として、特許文献4には、カルボキシ基又はその塩と特定鎖長の中長鎖アルキレン基とが連結した構造を有する構造単位、あるいはカルボキシ基又はその塩とフェニレンとが特定鎖長の連結基を介して連結した構造を有する構造単位を含有する樹脂の微粒子を、水性媒体中に特定量含有させた水性インク組成物が記載されている。特許文献4記載の技術によれば、インクの吐出安定性の向上とインクの凝集速度の高速化を実現し、さらに形成した画像の色濃度、耐傷性、及び耐ブロッキング性も高めることができるとされる。
本発明は、インクジェット記録方法に適用した際の吐出安定性に優れ、処理剤によるインクの凝集速度も速く、形成した画像の色濃度、耐傷性、及び耐ブロッキング性にも優れ、また画像の光沢度も高めることができる水性インク組成物、このインク組成物とインク組成物を凝集させるための処理剤とを含むインクセット、及びこのインク組成物を用いた画像形成方法を提供することを課題とする。また本発明は、インク組成物に配合することにより、インク組成物に十分な吐出安定性を付与することができ、また処理剤によるインク組成物の凝集速度を速めることができ、このインク組成物を用いて形成した印字画像の色濃度、耐傷性、及び耐ブロッキング性も高めることができ、さらに画像の光沢度も高めることができるインク用樹脂微粒子を提供することを課題とする。
〔1〕
水性媒体と樹脂微粒子とを含有する水性インク組成物であって、
上記樹脂を構成するポリマーが、構成成分として下記[a]〜[c]を有し、このポリマー中の構成成分[a]の含有量X質量%と、構成成分[c]の含有量ZC質量%との比が、X:ZC=1:0.2〜1.5であり、このポリマーの重量平均分子量が8万以上である、水性インク組成物。
[a]下記一般式(1)で表される構成成分、及び/又は、下記一般式(2)で表される構成成分。
A1は−O−又は−NR3−を示し、R3は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示す。
A2は単結合、−COO−又は−CONH−を示す。
L1は炭素数6〜22のアルキレン基、L2は炭素数6〜23の2価の連結基を示す。
M1及びM2は水素原子、アルカリ金属イオン又はアンモニウムイオンを示す。
[b]芳香族環もしくは脂肪族環を有し、カルボキシ基又はその塩を有しないビニル化合物成分、及び/又は、芳香族環もしくは脂肪族環を有し、カルボキシ基又はその塩を有しないビニリデン化合物成分。
[c]アルキル基の炭素数が4〜12の(メタ)アクリル酸アルキルエステル成分。
〔2〕
上記構成成分[b]が下記一般式(A)〜(E)のいずれかで表される、〔1〕に記載の水性インク組成物。
R13は、炭素数1〜10のアルキル基を示し、mは0〜5の整数であり、nは0〜6の整数である。
L11は、単結合、又は、炭素数1〜18のアルキレン基、炭素数6〜18のアリーレン基、−O−、−NH−、−S−及び−C(=O)−から選ばれる2価の基もしくはこれら2価の基を2つ以上連結してなる2価の基を示す。
〔3〕
上記構成成分[c]が、アクリル酸ノルマルブチル成分、アクリル酸イソブチル成分、アクリル酸2−エチルヘキシル成分、メタクリル酸ノルマルブチル成分、及びメタクリル酸2−エチルヘキシル成分から選ばれる、〔1〕又は〔2〕に記載の水性インク組成物。
〔4〕
上記ポリマーが、有機概念図におけるI/O値が1.0以上3.5未満の構成成分を含有する〔1〕〜〔3〕のいずれか1つに記載の水性インク組成物。
〔5〕
インクジェット記録方法に用いる、〔1〕〜〔4〕のいずれか1つに記載の水性インク組成物。
〔6〕
顔料を含有する、〔1〕〜〔5〕のいずれか1つに記載の水性インク組成物。
〔7〕
〔6〕に記載の水性インク組成物と、このインク組成物を凝集させるための処理剤と、を含むインクセット。
〔8〕
〔6〕に記載の水性インク組成物を用いた画像形成方法。
〔9〕
〔6〕に記載の水性インク組成物を凝集させるための処理剤を記録媒体上に付与する処理剤付与工程と
処理剤付与工程後の記録媒体上に〔6〕に記載の水性インク組成物を付与して画像を形成するインク付与工程と、を含む、画像形成方法。
〔10〕
構成成分として下記[a]〜[c]を有し、構成成分[a]の含有量X質量%と、構成成分[c]の含有量ZC質量%との比が、X:ZC=1:0.2〜1.5であり、重量平均分子量が8万以上のポリマーから構成されるインク用樹脂微粒子。
[a]下記一般式(1)で表される構成成分、及び/又は、下記一般式(2)で表される構成成分。
A1は−O−又は−NR3−を示し、R3は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示す。
A2は単結合、−COO−又は−CONH−を示す。
L1は炭素数6〜22のアルキレン基、L2は炭素数6〜23の2価の連結基を示す。
M1及びM2は水素原子、アルカリ金属イオン又はアンモニウムイオンを示す。
[b]芳香族環もしくは脂肪族環を有し、カルボキシ基又はその塩を有しないビニル化合物成分、及び/又は、芳香族環もしくは脂肪族環を有し、カルボキシ基又はその塩を有しないビニリデン化合物成分。
[c]アルキル基の炭素数が4〜12の(メタ)アクリル酸アルキルエステル化合物成分。
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、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及びメタクリレートの両方を含む意味に用いる。このことは、「(メタ)アクリル酸」、「(メタ)アクリルアミド」及び「(メタ)アクリロイル基」についても同様である。
本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本発明においてインクの凝集性とは、処理剤によりインク組成物を凝集させることにより、インク組成物の記録媒体上での広がりを抑制し、適切なサイズに制御される性能を意味する。
本発明の画像形成方法によれば、記録媒体に付与したインクの凝集速度をより速めることができ、形成した画像の色濃度、耐傷性、及び耐ブロッキング性を高めることができ、さらに画像の光沢度も高めることができる。
本発明のインク用樹脂微粒子は、これを水性インク組成物に配合することにより、インク組成物に吐出安定性を付与することができ、また処理剤によるインク組成物の凝集速度を高めることができ、また、このインク組成物を用いて形成した画像の色濃度、耐傷性、及び耐ブロッキング性も高めることができ、さらに画像の光沢度も高めることができる。
本発明の水性インク組成物は、水性媒体と、特定構造のポリマーで構成された樹脂微粒子とを含有する。また、本発明の水性インク組成物は、通常は顔料を含有する。インク組成物が顔料を含有しない場合は、クリアインクとして使用することができ、顔料を含有する場合はカラー画像形成用途に用いることができる。
本発明に用いる水性媒体は少なくとも水を含み、必要に応じて水溶性有機溶剤の少なくとも1種を含んで構成される。
本発明に用いる水としては、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を用いることが好ましい。また、インク組成物における水の含有率は、目的に応じて適宜選択されるが、通常、10〜95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く、20〜70質量%であることがさらに好ましい。
本発明における水性媒体は水溶性有機溶剤の少なくとも1種を含むことが好ましい。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。ここで乾燥防止とは、噴射ノズルのインク吐出口にインクが付着乾燥して凝集体ができ目詰まりするのを防止することを意味する。乾燥防止や湿潤には、水より蒸気圧の低い水溶性有機溶剤が好ましい。また水溶性有機溶剤は、紙へのインク浸透性を高める浸透促進剤として用いることができる。
以下、上記構造式(S)で表される化合物の例を示す。但し、本発明はこれに限定されるものではない。尚、例示化合物中、「POP(3)グリセリルエーテル」との記載は、グリセリンにプロピレンオキシ基が合計で3つ結合したグリセリルエーテルであることを意味し、他の記載についても同様である。
(i)n−C4H9O(AO)4−H(AO=EO又はPOで、比率はEO:PO=1:1)
(ii)n−C4H9O(AO)10−H(AO=EO又はPOで、比率はEO:PO=1:1)
(iii)HO(AO)40−H(AO=EO又はPOで、比率はEO:PO=1:3)
(iv)HO(AO)55−H(AO=EO又はPOで、比率はEO:PO=5:6)
(v)HO(PO)3−H
(vi)HO(PO)7−H
(vii)1,2−ヘキサンジオール
また水溶性有機溶剤のインク組成物中における含有量としては、1質量%以上60質量%以下が好ましく、より好ましくは5質量%以上40質量%以下であり、さらに好ましくは7質量%以上30質量%以下である。
本発明の水性インク組成物に用いる樹脂微粒子は、樹脂微粒子を構成するポリマーが構成成分として下記[a]〜[c]を有し、このポリマー中の構成成分[a]の含有量X質量%と、構成成分[c]の含有量ZC質量%との比は、後述するようにX:ZC=1:0.2〜1.5である。また、上記樹脂微粒子を構成するポリマーの重量平均分子量は8万以上である。
本発明に用いる樹脂微粒子を構成するポリマーは、下記一般式(1)で表される構成成分、及び/又は、下記一般式(2)で表される構成成分を有し、少なくとも下記一般式(1)で表される構成成分を有することが好ましい。
A2は単結合、−COO−又は−CONH−を示し、単結合が好ましい。
L2は炭素数6〜23の2価の連結基を示す。この2価の連結基に特に制限はなく、合成上の観点からは、−C(=O)NR4−(CH2)n−又は−C(=O)O−(CH2)n−が好ましく、−C(=O)NR4−(CH2)n−がさらに好ましい。ここで、R4は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基であり、水素原子が好ましい。また、nは5〜22の整数であり、6〜18がより好ましく、7〜15がさらに好ましく、8〜14がさらに好ましく、10〜12がさらに好ましく、11が最も好ましい。
本発明に用いる樹脂微粒子を構成するポリマーは、芳香族環もしくは脂肪族環を有し、カルボキシ基又はその塩を有しないビニル化合物成分、及び/又は、芳香族環もしくは脂肪族環を有し、カルボキシ基又はその塩を有しないビニリデン化合物成分を有する。
上記芳香族環は、芳香族炭化水素環(炭素数は6〜20が好ましい。)及び芳香族ヘテロ環(環構成原子に酸素原子、硫黄原子及び窒素原子のいずれかを有し、5又は6員環の芳香族ヘテロ環がより好ましく、縮環していてもよい。芳香族ヘテロ環を構成する炭素数は2〜20が好ましい。)が挙げられ、芳香族炭化水素環が好ましく、なかでもベンゼン環又はナフタレン環が好ましい。
上記脂肪族環(すなわち、芳香族環でない環)は、芳香族性を示さない限り、飽和でも不飽和でもよく、橋かけされていてもよく、単環でも多環でもよい。上記脂肪族環として、脂肪族炭化水素環(3〜6員環が好ましく、5又は6員環がより好ましい。炭素数は3〜20が好ましく、5〜16がより好ましく、6〜10がさらに好ましい。)及び脂肪族ヘテロ環(環構成原子に酸素原子、硫黄原子及び窒素原子のいずれかを有し、5員環又は6員環の脂肪族ヘテロ環がより好ましい。脂肪族ヘテロ環を構成する炭素数は2〜20が好ましい。)が挙げられ、脂肪族炭化水素環が好ましい。かかる脂肪族炭化水素環の好ましい例として、シクロアルカン、シクロアルケン、シクロアルキン、環式テルペン、が挙げられ、シクロアルカン、環式テルペンが挙げられ、具体例としては、シクロプロパン環、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環、シクロオクタン環、シクロノナン環、シクロデカン環、ノルボルナン環、アダマンタン環、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン環、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−3−エンが挙げられる。
R13におけるアルキル基は無置換及び置換のいずれでもよいが、例えば、置換アルキル基としては、ハロゲン原子(好ましくは塩素原子)を置換基として有するアルキル基が挙げられる。
本発明に用いる樹脂微粒子を構成するポリマーは、アルキル基の炭素数が4〜12の(メタ)アクリル酸アルキルエステル成分を有する。(メタ)アクリル酸アルキルエステル成分におけるアルキル基は直鎖、分岐、及び環状のいずれのアルキル基でもよく、分岐又は直鎖のアルキル基が好ましく、直鎖アルキル基がより好ましい。
樹脂微粒子の製造適性(ろ過性)の点から、上記アルキル基の炭素数は、4〜10が好ましく、4〜8がより好ましく、4〜6がさらに好ましい。
樹脂微粒子の製造適性(ろ過性)の点から、このアルキル基における最長鎖を構成する原子数が4以上であることも好ましい。
この(メタ)アクリル酸アルキルエステル成分を構成するアルキル基は通常、無置換であるが、構成成分[c]が上記構成成分[a]及び[b]に包含されず、かつ、後述する他の構成成分にも包含されない範囲で、置換基を有してもよい。
上記構成成分[c]の具体例としては、アクリル酸ノルマルブチル成分、アクリル酸イソブチル成分、アクリル酸tert−ブチル成分、アクリル酸イソアミル成分、アクリル酸ヘキシル成分、アクリル酸2−エチルヘキシル成分、アクリル酸イソオクチル成分、アクリル酸イソノニル成分、アクリル酸イソデシル成分、アクリル酸ラウリル成分、メタクリル酸ノルマルブチル成分、メタクリル酸イソブチル成分、メタクリル酸tert−ブチル成分、メタクリル酸ヘキシル成分、メタクリル酸2−エチルヘキシル成分、メタクリル酸イソデシル成分、メタクリル酸ラウリル成分が挙げられる。樹脂微粒子の製造適性(ろ過性)の点から、アクリル酸ノルマルブチル成分、アクリル酸イソブチル成分、アクリル酸2−エチルヘキシル成分、メタクリル酸ノルマルブチル成分及びメタクリル酸2−エチルヘキシル成分から選択される構成成分であることが好ましく、アクリル酸ノルマルブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル成分及びメタクリル酸2−エチルヘキシル成分から選択される構成成分であることがより好ましく、アクリル酸ノルマルブチルが最も好ましい。
本発明に用いる樹脂微粒子を構成するポリマー中、上記構成成分[a]の含有量をX質量%とし、上記構成成分[c]の含有量をZC質量%とすると、XとZCの比は、X:ZC=1:0.2〜1.5を満たす。X:ZC=1:0.2〜1.5を満たすことにより、吐出安定性と凝集性をより高めることができ、形成した画像の色濃度、光沢、耐傷性、及び耐ブロッキング性も効果的に高めることができる。耐傷性及び耐ブロッキング性の点から、X:ZC=1:0.2〜1.3が好ましく、X:ZC=1:0.2〜1.0がより好ましく、X:ZC=1:0.3〜1.0がさらに好ましい。
本発明に用いる樹脂微粒子を構成するポリマーは、他の構成成分として、有機概念図におけるI/O値が1.0以上3.5未満である構成成分を含有することも、良好な耐傷性(条件B)と耐ブロッキング性(条件B)の観点から好ましい。本明細書におけるI/O値とは、有機概念図における有機性値(O)に対する無機性値(I)の比(以下、単にI/O値ともいう)である。具体的には、I/O値は藤田穆著、「系統的有機定性分析混合物編」、風間書房、1974年;黒木宣彦著、「染色理論化学」、槙書店、1966年;井上博夫著、「有機化合物分離法」、裳華房、1990年、の各文献に基づいて算出することができる。
構成成分[d]の、有機概念図におけるI/O値は1.0以上1.7未満がより好ましい。
また、本発明に用いる樹脂微粒子を構成するポリマーは、炭素数1〜3のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル成分を有することも好ましい。この(メタ)アクリル酸アルキルエステル成分は、好ましくは(メタ)アクリル酸メチル成分である。本発明に用いる樹脂微粒子を構成するポリマーが炭素数1〜3のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル成分を有する場合、ポリマー中の炭素数1〜3のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル成分の含有量は、10〜70質量%が好ましく、20〜65質量%がより好ましく、25〜60質量%がさらに好ましく、35〜60質量%がさらに好ましい。
上記樹脂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、樹脂微粒子を構成する樹脂の合成に用いるモノマーの種類やその構成比率、樹脂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、樹脂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。
測定Tgは、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℃/分で測定したときに、樹脂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、樹脂の分解、感度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、計算対象となる樹脂は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。
本発明に用いる樹脂微粒子を構成するポリマーは、ブロック共重合体でもランダム共重合体でもよい。
樹脂微粒子の上記粒径は体積平均粒径を意味する。この体積平均粒径は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
本発明における重合開始剤の使用量としては、全モノマー100質量部に対して、通常0.01〜5質量部であり、好ましくは0.2〜2質量部である。
本発明に用いる樹脂微粒子の樹脂は、両末端のうち少なくとも一方に重合開始剤残基を有していてもよい。この重合開始剤残基は、凝集性の観点からスルホ基又はその塩を有しないことが好ましい。すなわち、本発明に用いる樹脂微粒子を調製する際に用いる重合開始剤は、スルホ基又はその塩を有しないことが好ましい。
この重合開始剤残基は、カルボキシ基もしくはその塩又はノニオン性基を有することが好ましく、カルボキシ基もしくはその塩を有することが特に好ましい。すなわち本発明に用いる樹脂微粒子を調製する際に用いる重合開始剤は、スルホ基又はその塩を有さず、カルボキシ基もしくはその塩又はノニオン性基を有することが好ましく、カルボキシ基又はその塩を有することが特に好ましい。
ここで、分散状態とは、水性媒体中に水不溶性樹脂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樹脂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。
本発明に用いる樹脂微粒子は、顔料の分散剤として機能するものではなく、したがって粒子内部に顔料を含まない。
本発明の水性インク組成物は、1種又は2種以上の顔料が分散してなる形態が好ましい。
本発明の水性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、通常の有機又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、アニリンブラックが挙げられる。これらの中でも、アゾ顔料、又は多環式顔料が好ましい。
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が挙げられる。
また、本発明の水性インク組成物中の顔料の粒径分布に関しては、特に制限はなく、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着色剤を、2種以上混合して使用してもよい。
なお、顔料の体積平均粒径は、上述の樹脂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。
本発明の水性インク組成物が顔料を含む場合、顔料としては、顔料が分散剤によって水性媒体中に分散された着色粒子(以下、単に「着色粒子」という)を調製し、これを水性インク組成物の原料として用いることが好ましい。
上記分散剤としては、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。
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。
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。
上記親水性の構造単位は、分散安定性の観点から、少なくともカルボキシ基を含むことが好ましく、ノニオン性基とカルボキシ基を共に含む形態であることもまた好ましい。
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。
より詳細には、例えば、顔料と、分散剤と、この分散剤を溶解又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、顔料が微細に分散され、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、アセトン及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。
本発明の水性インク組成物は、表面張力調整剤として界面活性剤を含有してもよい。
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。
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。
水性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℃の温度下で測定される。
水性インク組成物中の界面活性剤の含有量は、水性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、水性インク組成物中の界面活性剤の含有量が0.1質量%以上が好ましく、より好ましくは0.1〜10質量%であり、更に好ましくは0.2〜3質量%である。
本発明の水性インク組成物は、さらに必要に応じて、乾燥防止剤(膨潤剤)、着色防止剤、浸透促進剤、紫外線吸収剤、防腐剤、防錆剤、消泡剤、粘土調整剤、pH調製剤、キレート剤等の添加剤を混合してもよい。混合方法に特に制限はなく、通常用いられる混合方法を適宜に選択し、本発明の水性インク組成物を得ることができる。
本発明の水性インク組成物の30℃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。
水性インク組成物の粘度は、VISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用い、30℃の温度下で測定される。
本発明のインクセットは、少なくとも、本発明の水性インク組成物(顔料を含有する)からなるパーツと、このインク組成物と接触してインク組成物を凝集させる処理剤とを含む。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水性インク組成物(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。
本発明の水性インク組成物と、上記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処理剤について説明する。
本発明のインクセットを構成する処理剤は、本発明のインク組成物と接触することでインク組成物を凝集させる凝集誘導成分(略して「凝集成分」ともいう。)を含有する。この凝集成分としては、酸性化合物、多価金属塩及びカチオン性ポリマーから選ばれる成分が挙げられ、凝集成分が酸性化合物であることが好ましい。処理剤は、凝集成分の他に、必要に応じて他の成分を含んでもよい。
本発明のインクセットを構成する処理剤は、通常は水溶液の形態である。
酸性化合物は、記録媒体上において水性インク組成物と接触することにより、水性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、酸性化合物を含む処理剤を記録媒体(好ましくは、塗工紙)に付与した状態で、この記録媒体に水性インク組成物を着滴すれば、水性インク組成物を凝集させることができ、水性インク組成物を記録媒体上に固定化することができる。
pKaはAdvanced Chemistry Development(ACD/Labs)Software V11.02(1994−2014 ACD/Labs)による計算値、あるいは文献値(例えばJ.Phys.Chem.A 2011,115,6641−6645等)に記載の値を用いることができる。
処理剤には、酸性化合物を1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
処理剤としては、凝集成分として多価金属塩の1種又は2種以上を含む形態も好ましい。凝集成分として多価金属塩を含有させることで、高速凝集性を向上させることができる。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)の塩、周期表の第3属の遷移金属(例えば、ランタン)の塩、周期表の第13属からのカチオン(例えば、アルミニウム)の塩、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。金属の塩としては、カルボン酸塩(蟻酸塩、酢酸塩、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。
また、処理剤としては、凝集成分として1種又は2種以上のカチオン性ポリマーを含有することも好ましい。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好ましい具体例として、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、又はポリアリルアミン及びその誘導体などのカチオン性ポリマーを挙げることができる。
本発明の画像形成方法は、顔料を含有する本発明の水性インク組成物を用いて画像を形成する方法である。
本発明の画像形成方法は好ましくは、
上記処理剤を記録媒体上に付与する処理剤付与工程と、
処理剤付与工程後の記録媒体上に、顔料を含む本発明の水性インク組成物を付与して画像を形成するインク付与工程とを含む。
本発明の画像形成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。
処理剤付与工程では、上記インクセットに含まれる上記処理剤が記録媒体上に付与される。処理剤は通常は水溶液の状態で記録媒体上に付与される。処理剤の記録媒体上への付与は、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。
インク付与工程では、上記インクセットに含まれる水性インク組成物が記録媒体上に付与される。水性インク組成物の付与方法としては、画像上に水性インク組成物を付与可能な方法であれば、特に制限はなく公知のインク付与方法を用いることができる。例えば、インクジェット方式、謄写方式、捺転方式等の手段により、記録媒体上に水性インク組成物を付与する方法を挙げることができる。中でも、記録装置のコンパクト化と高速記録性の観点から、水性インク組成物をインクジェット方式によって付与する工程であることが好ましい。
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、記録媒体上に水性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。
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。
本発明の画像形成方法は、必要に応じて、記録媒体上に付与された水性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、水性インク組成物中の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。
本発明の画像形成方法は、必要により、上記インク乾燥工程の後に、熱定着工程を備えることが好ましい。熱定着処理を施すことにより、記録媒体上の画像の定着が施され、画像の擦過に対する耐性をより向上させることができる。熱定着工程として、例えば、特開2010−221415号公報の段落<0112>〜<0120>に記載の熱定着工程を採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水性インク組成物(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。
本発明のインク用樹脂微粒子は、上述した本発明に用いる樹脂微粒子である。本発明のインク用樹脂微粒子は、典型的には、上述した乳化重合法により樹脂微粒子を調製した際の反応液の形態として得ることができるが、その形態に特に制限はない。本発明のインク用樹脂微粒子は、本発明の水性インク組成物に好適に用いることができる。
本発明のインク用樹脂微粒子は、水又は水と水溶性有機溶剤との混合液、すなわち水性媒体に分散してなる形態で存在していることが好ましい。この水性媒体の好ましい形態は、本発明の水性インク組成物に用いる上述した水性媒体と同じである。
本発明のインク用樹脂微粒子が水性媒体中に分散してなる形態で存在する場合(樹脂微粒子分散物として存在する場合)、この分散物中、インク用樹脂微粒子の含有量は、1〜50質量%が好ましく、20〜40質量%がより好ましい。
<樹脂微粒子B−01の調製>
攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を備えた1リットル三口フラスコに、水(932g)、12−メタクリルアミドドデカン酸(4.24g)及び炭酸水素カリウム(1.57g)を仕込んで、窒素気流下で80℃まで昇温した。ここにV−501(ラジカル重合開始剤、和光純薬社製)(0.29g)、炭酸水素カリウム(0.21g)及び水(20g)からなる混合溶液を加え、10分間攪拌した。次いで、上記三口フラスコに、メチルメタクリレート(243.2g)とベンジルメタクリレート(129.2g)とスチレン(21.6g)とn−ブチルアクリレート(6.0g)とからなるモノマー溶液と12−メタクリルアミドドデカン酸(22.75g)と炭酸水素カリウム(8.44g)と水(160g)とからなるモノマー水溶液を4時間で滴下が完了するように等速で滴下し、さらにV−501(0.50g)、炭酸水素カリウム(0.38g)及び水(32g)からなる混合溶液を、上記モノマー溶液及びモノマー水溶液滴下開始直後とモノマー溶液及びモノマー水溶液滴下開始1、2、3時間後の4回に分けて加えた。上記モノマー溶液及びモノマー水溶液の滴下完了後、1時間攪拌した。続いて、得られた反応混合物にV−501(0.29g)、炭酸水素カリウム(0.21g)及び水(35g)からなる混合溶液を加え、さらに3時間攪拌した。得られた反応混合物を網目50μmのメッシュでろ過し、樹脂微粒子B−01の水性分散物を得た。得られた樹脂微粒子B−01の水性分散物はpH8.5、固形分濃度25%、体積平均粒径35nm(体積平均粒径はマイクロトラックUPA EX−150(日機装社製)で測定した)、重量平均分子量(Mw)20万、Tg90℃であった。得られた樹脂微粒子B−01は、その樹脂の末端にV−501の残基(カルボキシ基のカリウム塩を有する重合開始剤残基、すなわちスルホ基を有しない重合開始剤残基)を有する。得られた樹脂微粒子B−01の物性を下表に示す。
Tgは樹脂微粒子の水性分散物へ0.2M塩酸水溶液、メタノールを加えて攪拌し、得られた固体をろ過、乾燥したサンプルを用い、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℃/分で測定した。
以降で調製する樹脂微粒子の体積平均粒径、重量平均分子量及びTgも、上記の測定装置、測定方法により測定した。
上記樹脂微粒子B−01の調製において、使用するモノマーの種類と量を、下記構造単位を導くモノマーの種類と量に変更したこと以外は、樹脂微粒子B−01の調製と同様にして、樹脂微粒子B−02〜B−05、及びB−10〜B−18の水性分散物を得た。
また、上記樹脂微粒子B−03の調製において、V−501とその中和に用いる炭酸水素カリウムの量を、下表に記載の分子量を導く量に変更したこと以外は、樹脂微粒子B−03の調製と同様にして、樹脂微粒子B−06〜B−09の水性分散物を得た。得られた樹脂微粒子B−02〜B−18の物性を下表に示す。樹脂微粒子B−06〜B−09の構造は、B−03と同じである。
上記樹脂微粒子B−01の調製において、使用するモノマーの種類と量を、下記構造単位を導くモノマーの種類と量に変更したこと以外は、樹脂微粒子B−01の調製と同様にして、樹脂微粒子BH−1〜BH−3の水性分散物を得た。
また、上記樹脂微粒子B−01の調製において、使用するモノマーの種類と量と、V−501とその中和に用いる炭酸水素カリウムの量を、下表に記載の分子量を導く量に変更したこと以外は、樹脂微粒子B−01の調製と同様にして、樹脂微粒子BH−4の水性分散物を得た。得られた樹脂微粒子BH−1〜BH−4の物性を下表に示す。
<水性インク組成物の調製>
(ブラックインクK−01の調製)
−水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)とを混合することにより、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)とを混合することにより、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、得られた溶液を更に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の水溶性ポリマー分散剤Q−1を得た。
上記で得られた水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、水溶性ポリマー分散剤濃度が25%となるように、更にイオン交換水を加えて調整し、水溶性ポリマー分散剤水溶液を得た。
この水溶性ポリマー分散剤水溶液(124部)と、カーボンブラックMA−100(ブラック顔料)(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径を得るまで分散し、顔料濃度15%のポリマー被覆ブラック顔料粒子の分散物(未架橋分散物)を得た。
この未架橋分散物(136部)に、Denacol EX−321(ナガセケムテックス社製、架橋剤)(1.3部)と、ホウ酸水溶液(ホウ酸濃度:4質量%)(14.3部)とを添加し、50℃にて6時間半反応させた後、25℃に冷却し、架橋分散物を得た。次に、得られた架橋分散物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った。架橋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後、顔料濃度が15質量%となるまで濃縮することにより、ブラック顔料分散物を得た。ブラック顔料分散物に含まれる顔料は、水溶性ポリマー分散剤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ているポリマー被覆顔料(カプセル化顔料)である。
上記ブラック顔料分散物の調製において、顔料として用いたカーボンブラックMA−100(ブラック顔料)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、ブラック顔料分散物の調製と同様にして、マゼンタ顔料分散物を得た。
上記ブラック顔料分散物の調製において、顔料として用いたカーボンブラックMA−100(ブラック顔料)に代えて、ピグメントブルー15:3(シアン顔料)を用いたこと以外は、ブラック顔料分散物の調製と同様にして、シアン顔料分散物を得た。
上記ブラック顔料分散物と、マゼンタ顔料分散物と、シアン顔料分散物と、樹脂微粒子B−01の水性分散物と、下表に示す成分とを、下表に示す組成(単位:質量部(以下同様))となるように混合し、インクを調液した。調液後、1μmフィルターで粗大粒子を除去し、水性インク組成物としてのブラックインクK−01を調製した。
ブラックインクK−01の調製において、樹脂微粒子B−01の水性分散物に代えて下表に示す樹脂微粒子の水性分散物を用い、且つ下表に示す成分組成としたこと以外は、ブラックインクK−01と同様にして、水性インク組成物であるブラックインクK−02〜18、KH−1〜KH−4をそれぞれ調製した。
上記で調製したブラックインクの粘度は、30℃においていずれも3〜15mPa・sの範囲内にあった。この粘度は、VISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)にて測定した。
また、表面張力は、協和界面科学社製CBVP−Zを用いて、白金プレート法で測定した。上記で調製したブラックインクの表面張力は、いずれも20〜60mN/mの範囲内にあった。
PG:プロピレングリコール(和光純薬社製)
MFTG:トリプロピレングリコールモノメチルエーテル(日本乳化剤社製)
GP−250:ポリオキシプロピレングリセリルエーテル(三洋化成社製)
オルフィンE1010:界面活性剤(日信化学社製)
オルフィンE1020:界面活性剤(日信化学社製)
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4.5mPa・s(25℃)、表面張力41.0mN/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。
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%
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)
シリコーンオイルの量として 0.07%
イオン交換水 合計で100%となる量
上記の如く調製した各ブラックインク(以下、単に「インク」ということがある)について、下記試験を行った。結果を下記表2に示す。
OKトップコート(記録媒体、王子製紙(株)社製)を500mm/秒で稼動するステージ上に固定し、処理液をワイヤーバーコーターで約1.5g/m2となるように塗布し、直後に50℃で2秒間乾燥させた。その後、走査方向に対して斜めに配置して固定してあるリコー社製GELJET GX5000プリンターヘッドで解像度1200×1200dpi、打滴量2.4pL、ステージ速度635mm/sの吐出条件にてライン方式で、各ブラックインクにより2cm×10cmサイズのベタ画像を印字した。印字直後、60℃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℃の温風で10秒乾燥させた。
画像が形成された記録媒体を目視で観察し、記録媒体の搬送方向に向けて筋ムラが生じているか否かを調べ、筋ムラの発生度合いを下記評価基準に基づき評価した。
インクの凝集速度が遅いと隣接するドットと着弾干渉を起こし、記録媒体の色(白地)に起因する筋ムラが発生する。そのため、筋ムラを評価することにより、インクの凝集性(凝集速度)を評価できる。本試験においては、「B」以上が合格レベルである。
〜評価基準〜
A+:筋ムラの発生が認められない。
A:ごく細い(容易には視認できない)筋ムラが1本発生した。
B:ごく細い(容易には視認できない)筋ムラが2〜3本発生した。
C:容易に視認できる筋ムラが2〜3本発生した。
D:容易に視認できる筋ムラが4本以上発生した。
OKトップコート(記録媒体、王子製紙(株)社製)を500mm/秒で稼動するステージ上に固定し、処理液をワイヤーバーコーターで約1.5g/m2となるように塗布し、直後に50℃で2秒間乾燥させた。その後、走査方向に対して斜めに配置して固定してあるリコー社製GELJET GX5000プリンターヘッドで解像度1200×1200dpi、打滴量2.4pL、ステージ速度635mm/sの吐出条件にてライン方式で、各ブラックインクによりブラック色のベタ画像を印字した。印字直後、60℃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℃の温風で10秒乾燥させた。
画像が形成された記録媒体について、ベタ画像部の濃度を測定した。ベタ画像部の色濃度は分光光度計スペクトロアイ(サカタインクス社製)を用いて測定した。
ベタ画像部の濃度は、着滴後及び凝集後のインクドットが小さいと記録媒体の白地の影響を受け色濃度が低くなる傾向にある。またインクの凝集速度が遅いと隣接するインクドットと着弾干渉を起こし、記録媒体の白地が見えやすくなって色濃度が低くなる傾向にある。本試験においては、「B」以上が合格レベルである。
〜評価基準〜
A:ベタ画像部の色濃度が1.7を越える。
B:ベタ画像部の色濃度が1.5を越え、1.7以下である。
C:ベタ画像部の色濃度が1.5以下である。
OKトップコート(記録媒体、王子製紙(株)社製)を500mm/秒で稼動するステージ上に固定し、処理液をワイヤーバーコーターで約1.5g/m2となるように塗布し、直後に50℃で2秒間乾燥させた。その後、走査方向に対して斜めに配置して固定してあるリコー社製GELJET GX5000プリンターヘッドで解像度1200×1200dpi、打滴量2.4pL、ライン方式で、各ブラックインクにより、ブラック色のベタ画像を印字した。印字直後、60℃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℃の温風で10秒乾燥させ、印字サンプルとした。
各ベタ画像における光沢性をJIS Z 8741(1997年)に従い、デジタル変角高度計(商品名:UGV−5D、スガ試験機(株)製)を用いて、入射角45°、受光角45°での光沢度を測定し、下記の基準に従って評価した。
〜評価基準〜
A:光沢度が65%以上。
B:光沢度が60%以上65%未満。
C:光沢度が50%以上60%未満であり、画像の光沢性は実用上許容範囲内である。
D:光沢度が50%未満であり、画像の光沢性が実用上許容範囲外である。
固定してあるリコー社製GELJET GX5000プリンターヘッドで解像度1200×1200dpi、打滴量3.5pLの吐出条件にてライン方式で、各ブラックインクを吐出した。充填したインク組成物が、吐出開始時に96本の全ノズルから吐出していることを確認した後、そのままインク組成物を45分間連続で吐出させた。そして、45分間の連続吐出終了後に、最後まで吐出できたノズル数(45分間連続吐出終了後の吐出ノズル数)を数えた。この吐出ノズル数を用い、下記式によりインク吐出率を算出し、下記の評価基準に基づきインク組成物の吐出安定性を評価した。本試験においては、「B」以上が合格レベルである。
インク吐出率(%)
=100×(45分間連続吐出終了後の吐出ノズル数)/(全ノズル数)
〜評価基準〜
A:インク吐出率が98%以上である。
B:インク吐出率が95%以上98%未満である。
C:インク吐出率が90%以上95%未満である。
特菱アート両面N(記録媒体、三菱製紙製)を500mm/秒で稼動するステージ上に固定し、処理液をワイヤーバーコーターで約1.5g/m2となるように塗布し、直後に50℃で2秒間乾燥させた。その後、走査方向に対して斜めに配置して固定してあるリコー社製GELJET GX5000プリンターヘッドで解像度1200×1200dpi、打滴量4.5pL、ライン方式で、各ブラックインクによりブラック色のベタ画像を印字した。印字直後、60℃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℃の温風で10秒乾燥させ、印字サンプルとした。
未印字の特菱アート両面N(三菱製紙製)を文鎮(重量470g、サイズ15mm×30mm×120mm)に巻きつけ、上記印字サンプルのベタ画像を20往復擦った。擦った後の印字サンプルを目視により観察し、下記評価基準に基づき評価した。なお、文鎮に巻きつけた未印字の特菱アートと評価サンプルの印字したベタ画像が接触する面積は150mm2とした。本試験においては、「B」以上が合格レベルである。
〜評価基準〜
A+:印字面に画像(色材)のはがれが認められなかった。
A:印字面に画像(色材)のはがれがほとんど認められなかった。
B:印字面の画像(色材)のはがれがより多く認められたが実用上の許容範囲内であった。
C:印字面に画像(色材)のはがれが明確に視認でき、実用上問題になるレベルであった。
特菱アート両面N(記録媒体、三菱製紙製)を500mm/秒で稼動するステージ上に固定し、処理液をワイヤーバーコーターで約1.5g/m2となるように塗布し、直後に50℃で2秒間乾燥させた。その後、走査方向に対して斜めに配置して固定してあるリコー社製GELJET GX5000プリンターヘッドで解像度1200×1200dpi、打滴量4.5pL、ライン方式で、各ブラックインクによりブラック色のベタ画像を印字した。印字直後、60℃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℃の温風で10秒乾燥させ、印字サンプルとした。
印字サンプルを3cm四方のサイズで2枚に裁断した。次に2枚の印字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300g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、下記評価基準に従って耐ブロッキング性を評価した。本試験においては、「B」以上が合格レベルである。
〜評価基準〜
A+:自然に剥がれた。
A:剥がすときに抵抗があったが、印字サンプルの色移りはなかった。
B:印字面の面積の10%未満の範囲に印字サンプルの色移りが認められたが、実用上問題のないレベルであった。
C:印字面の面積の10%以上の広い範囲に印字サンプルの色移りが認められ、実用上問題になるレベルであった。
上記で調製した樹脂微粒子の水性分散物(固形分濃度25質量%)を、5μmフィルター(ミリポア社製)を用いてろ過し、下記の評価基準でろ過性を評価した。本試験においては、「C」以上が合格レベルであり、「B」以上が好ましいレベルである。
〜評価基準〜
A+:ろ過可能な量が200mL以上であった。
A:ろ過可能な量が100mL以上200mL未満であった。
B:ろ過可能な量が50mL以上100mL未満であった。
C:ろ過可能な量が20mL以上50mL未満であった。
また、比較例3のインク組成物(KH−3)は、樹脂微粒子を構成するポリマー中の構成成分[a]に対する[c]の含有量比が本発明で規定するよりも高い。この比較例3は、耐ブロッキング性に劣る結果となった。
さらに、比較例4のインク組成物(KH−4)は、樹脂微粒子を構成するポリマーの重量平均分子量が本発明で規定するより小さい。この比較例4も、耐ブロッキング性に劣る結果となった。
これに対し、本発明で規定する樹脂微粒子を含有する本発明の水性インク組成物は、凝集性、色濃度、吐出安定性、耐傷性、耐ブロッキング性、光沢度のいずれにおいても優れた特性を示す結果となった(実施例1〜18)。
<樹脂微粒子B−19〜B−24の調製>
樹脂微粒子B−01の調製において、使用するモノマーの種類と量を、下記構造単位を導くモノマーの種類と量に変更したこと以外は、樹脂微粒子B−01の調製と同様にして、樹脂微粒子B−19〜B−24の水性分散物を得た。得られた樹脂微粒子B−19〜B−24の物性を下表に示す。
(ブラックインクK−19〜K−24の調製)
ブラックインクK−01の調製において、樹脂微粒子B−01の水性分散物に代えて下記表3に示す樹脂微粒子の水性分散物を用い、かつ下記表3に示す成分組成としたこと以外は、ブラックインクK−01と同様にして、水性インク組成物であるブラックインクK−19〜K−24をそれぞれ調製した。
上記で調製したブラックインクの粘度は、30℃においていずれも3〜15mPa・sの範囲内にあった。この粘度は、VISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)にて測定した。
また、表面張力は、協和界面科学社製CBVP−Zを用いて、白金プレート法で測定した。上記で調製したブラックインクの表面張力は、いずれも20〜60mN/mの範囲内にあった。
上記の如く調製した各ブラックインク(以下、単に「インク」ということがある)について、上記各試験に加えて下記各試験を行った。結果を下記表4に示す。
特菱アート両面N(記録媒体、三菱製紙製)を500mm/秒で稼動するステージ上に固定し、処理液をワイヤーバーコーターで約1.5g/m2となるように塗布し、直後に50℃で2秒間乾燥させた。その後、走査方向に対して斜めに配置して固定してあるリコー社製GELJET GX5000(商品名)プリンターヘッドで解像度1200×1200dpi、打滴量6.0pL、ライン方式で、各ブラックインクによりブラック色のベタ画像を印字した。印字直後、60℃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℃の温風で5秒乾燥させ、印字サンプルとした。
未印字の特菱アート両面N(三菱製紙製)を文鎮(重量470g、サイズ15mm×30mm×120mm)に巻きつけ、上記印字サンプルのベタ画像を10往復擦った。擦った後の未印字の特菱アート両面N紙(以下擦り紙ともいう)を目視により観察し、下記評価基準に基づき評価した。なお、文鎮に巻きつけた未印字の特菱アートと評価サンプルのベタ画像が接触する面積は150mm2とした。本試験においては、「C」以上が合格レベルである。
〜評価基準〜
A+:擦り紙に印字画像(色材)の転写が認められなかった。
A:擦り紙に、ベタ画像との接触面積の5%未満で印字画像(色材)の転写が認められた。
B:擦り紙に、ベタ画像との接触面積の5%以上10%未満で印字画像(色材)の転写が認められた。
C:擦り紙に、ベタ画像との接触面積の10%以上20%未満で印字画像(色材)の転写が認められた。
特菱アート両面N(記録媒体、三菱製紙製)を500mm/秒で稼動するステージ上に固定し、処理液をワイヤーバーコーターで約1.5g/m2となるように塗布し、直後に50℃で2秒間乾燥させた。その後、走査方向に対して斜めに配置して固定してあるリコー社製GELJET GX5000プリンターヘッドで解像度1200×1200dpi、打滴量6.0pL、ライン方式で、各ブラックインクによりブラック色のベタ画像を印字した。印字直後、60℃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℃の温風で5秒乾燥させ、印字サンプルとした。
印字サンプルを3cm四方のサイズで2枚に裁断した。次に2枚の印字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300g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、下記評価基準に従って耐ブロッキング性を評価した。
〜評価基準〜
A:印字サンプルの色移りはなかった。
B:印字面の面積の10%未満の範囲に印字サンプルの色移りが認められた。
C:印字面の面積の10%以上の広い範囲に印字サンプルの色移りが認められた。
Claims (10)
- 水性媒体と樹脂微粒子とを含有する水性インク組成物であって、
前記樹脂を構成するポリマーが、構成成分として下記[a]〜[c]を有し、該ポリマー中の構成成分[a]の含有量X質量%と、構成成分[b]の含有量ZA質量%との比が、X:ZA=1:4〜13であり、構成成分[a]の含有量X質量%と、構成成分[c]の含有量ZC質量%との比が、X:ZC=1:0.3〜1.5であり、該ポリマーの重量平均分子量が10万〜100万である、水性インク組成物。
[a]下記一般式(1)で表される構成成分、及び/又は、下記一般式(2)で表される構成成分。
A1は−O−又は−NR3−を示し、R3は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示す。
A2は単結合、−COO−又は−CONH−を示す。
L1は炭素数6〜22のアルキレン基、L2は炭素数6〜23の2価の連結基を示す。
M1及びM2は水素原子、アルカリ金属イオン又はアンモニウムイオンを示す。
[b]芳香族環もしくは脂肪族環を有し、カルボキシ基又はその塩を有しないビニル化合物成分、及び/又は、芳香族環もしくは脂肪族環を有し、カルボキシ基又はその塩を有しないビニリデン化合物成分。
[c]アルキル基の炭素数が4〜12の(メタ)アクリル酸アルキルエステル成分。 - 前記構成成分[c]が、アクリル酸ノルマルブチル成分、アクリル酸イソブチル成分、アクリル酸2−エチルヘキシル成分、メタクリル酸ノルマルブチル成分、及びメタクリル酸2−エチルヘキシル成分から選ばれる、請求項1又は2に記載の水性インク組成物。
- 前記ポリマーが、有機概念図におけるI/O値が1.0以上3.5未満の構成成分を含有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の水性インク組成物。
- インクジェット記録方法に用いる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の水性インク組成物。
- 顔料を含有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の水性インク組成物。
- 請求項6に記載の水性インク組成物と、該インク組成物を凝集させるための処理剤と、を含むインクセット。
- 請求項6に記載の水性インク組成物を用いた画像形成方法。
- 請求項6に記載の水性インク組成物を凝集させるための処理剤を記録媒体上に付与する処理剤付与工程と
処理剤付与工程後の記録媒体上に請求項6に記載の水性インク組成物を付与して画像を形成するインク付与工程と、を含む、画像形成方法。 - 構成成分として下記[a]〜[c]を有し、構成成分[a]の含有量X質量%と、構成成分[b]の含有量ZA質量%との比が、X:ZA=1:4〜13であり、構成成分[a]の含有量X質量%と、構成成分[c]の含有量ZC質量%との比が、X:ZC=1:0.3〜1.5であり、重量平均分子量が10万〜100万のポリマーから構成されるインク用樹脂微粒子。
[a]下記一般式(1)で表される構成成分、及び/又は、下記一般式(2)で表される構成成分。
A1は−O−又は−NR3−を示し、R3は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示す。
A2は単結合、−COO−又は−CONH−を示す。
L1は炭素数6〜22のアルキレン基、L2は炭素数6〜23の2価の連結基を示す。
M1及びM2は水素原子、アルカリ金属イオン又はアンモニウムイオンを示す。
[b]芳香族環もしくは脂肪族環を有し、カルボキシ基又はその塩を有しないビニル化合物成分、及び/又は、芳香族環もしくは脂肪族環を有し、カルボキシ基又はその塩を有しないビニリデン化合物成分。
[c]アルキル基の炭素数が4〜12の(メタ)アクリル酸アルキルエステル化合物成分。
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