JP7434918B2 - インクジェット用インク - Google Patents

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Description

本発明は、インクジェット用インクに関する。
近年、インクジェット記録システムは急速に進歩している。例えば、インクジェット記録システムは、記録媒体として写真用紙を用いる場合、銀塩写真に匹敵する高画質の画像を形成することができる。
一方、インクジェット記録システムは、アナログ印刷及び電子写真方式の画像形成装置と比較し、形成される画像の耐擦過性が低い傾向がある。これは、インクジェット記録システムに用いるインクジェット用インクは、樹脂の含有割合が比較的低いためである。
以上から、インクジェット用インクには、耐擦過性に優れる画像を形成できることが要求されている。このような要求に対して、例えば、樹脂エマルションを用いたインクジェット用インクが提案されている(例えば、特許文献1)。特許文献1によると、一定以下の酸価を有する樹脂エマルションを用いたインクジェット用インクは、耐擦過性に優れる画像を形成できるとされている。
国際公開第2013/133418号
しかしながら、特許文献1に記載のインクジェット用インクは、インクジェット記録システムのインク吐出ノズルが詰まる現象(ノズル詰まり)が発生し易い傾向がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ノズル詰まりが発生することを抑制でき、かつ耐擦過性に優れる画像を形成できるインクジェット用インクを提供することである。
本発明に係るインクジェット用インクは、顔料粒子と、バインダー樹脂と、浸透剤とを含有する。前記バインダー樹脂は、自己乳化型の特定樹脂を含む。前記特定樹脂は、炭素原子数9以上15以下の直鎖状アルキル基を含む特定(メタ)アクリル酸アルキルエステルに由来する第1繰り返し単位を有する。前記特定樹脂において、前記第1繰り返し単位の含有割合は、6.0質量%以上20.0質量%以下である。前記浸透剤は、炭素原子数6以上8以下の特定アルカンジオールを含む。
本発明に係るインクジェット用インクによれば、ノズル詰まりが発生することを抑制でき、かつ耐擦過性に優れる画像を形成できる。
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下において、体積中位径(D50)の測定値は、何ら規定していなければ、動的光散乱式粒径分布測定装置(シスメックス株式会社製「ゼータサイザーナノZS」)を用いて測定された値である。
以下において、酸価の測定値は、何ら規定していなければ、「JIS(日本産業規格)K0070-1992」に従い測定した値である。また、質量平均分子量(Mw)の測定値は、何ら規定していなければ、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いて測定した値である。
本明細書では、アクリル及びメタクリルを包括的に「(メタ)アクリル」と総称する場合がある。
<インク>
以下、本発明に係るインクジェット用インク(以下、単にインクと記載することがある)を説明する。本発明のインクは、顔料粒子と、バインダー樹脂と、浸透剤とを含有する。バインダー樹脂は、自己乳化型の特定樹脂を含む。特定樹脂は、炭素原子数9以上15以下の直鎖状アルキル基を含む特定(メタ)アクリル酸アルキルエステルに由来する第1繰り返し単位を有する。特定樹脂において、第1繰り返し単位の含有割合は、6.0質量%以上20.0質量%以下である。浸透剤は、炭素原子数6以上8以下の特定アルカンジオールを含む。
ここで、自己乳化型の樹脂とは、分散剤が存在しない状態でも溶媒(例えば、水)に乳化する樹脂を示す。自己乳化型の樹脂は、可溶性基を表面に有する。可溶性基としては、例えば、グリシジル基、ヒドロキシ基、アニオン性基及びカチオン性基が挙げられる。
本発明のインクの用途としては、特に限定されないが、ラインヘッドを備えるインクジェット記録システム用インクとして好適である。
本発明のインクは、上述の構成を備えることにより、ノズル詰まりが発生することを抑制でき、かつ耐擦過性に優れる画像を形成できる。その理由は以下の通りであると推察される。本発明のインクは、バインダー樹脂として、自己乳化型の特定樹脂を含む。特定樹脂は、本発明のインクを吐出する前の状態(溶媒が十分に存在する状態)においては、安定な会合状態を維持している。以上から、本発明のインクは、バインダー樹脂の凝集に起因するノズル詰まりが発生し難い。
また、特定樹脂は、本発明のインクを記録媒体に吐出した後、溶媒が記録媒体に浸透すると、会合状態を維持できずに記録媒体上に広がる。その結果、特定樹脂は、疑似的な膜を形成し、記録媒体の表面に付着した顔料粒子を保護する。この疑似的な膜は、特定樹脂の分子同士が分子表面の点で接着することで形成される密度の低い薄層である。特定樹脂は、密度の高い厚層を形成する代わりに、密度の低い薄層を形成するため、少量であっても効率的に顔料粒子を保護できる。ここで、特定樹脂は、剛直な側鎖(炭素原子数9以上15以下の直鎖状アルキル基)を有する第1繰り返し単位を含む。第1繰り返し単位は、特定樹脂が上述の疑似的な膜を形成することを促進する。また、本発明のインクにより形成される画像が優れた耐擦過性を発揮するためには、本発明のインクを記録媒体に吐出した後に、特定樹脂が記録媒体の内部にある程度浸透することが望ましい。これに対して、特定樹脂は、第1繰り返し単位を有するため、記録媒体の表面に留まり易い傾向がある。しかし、本発明のインクは、浸透剤として、特定アルカンジオールを含む。特定アルカンジオールは、適度に浸透性に優れるため、特定樹脂を記録媒体に適度に浸透させる。以上から、本発明のインクは、耐擦過性に優れる画像を形成できる。
以下、本発明のインクについて、更に詳細に説明する。なお、以下に説明する各成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
[顔料粒子]
本発明のインクにおいて、顔料粒子は、例えば、溶媒に分散して存在する。本発明のインクの色濃度、色相、又は安定性を向上させる観点から、顔料粒子のD50としては、30nm以上200nm以下が好ましく、70nm以上130nm以下がより好ましい。
顔料粒子が含む顔料としては、例えば、黄色顔料、橙色顔料、赤色顔料、青色顔料、紫色顔料、及び黒色顔料が挙げられる。黄色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントイエロー(74、93、95、109、110、120、128、138、139、151、154、155、173、180、185、及び193)が挙げられる。橙色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントオレンジ(34、36、43、61、63、及び71)が挙げられる。赤色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド(122及び202)が挙げられる。青色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントブルー(15、より具体的には15:3)が挙げられる。紫色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントバイオレット(19、23、及び33)が挙げられる。黒色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントブラック(7)が挙げられる。
本発明のインクにおいて、顔料粒子の含有割合としては、1.0質量%以上12.0質量%以下が好ましく、4.0質量%以上8.0質量%以下がより好ましい。顔料粒子の含有割合を1.0質量%以上とすることで、本発明のインクにより形成される画像の画像濃度を向上できる。また、顔料粒子の含有割合を12.0質量%以下とすることで、本発明のインクの流動性を向上できる。
[バインダー樹脂]
バインダー樹脂は、自己乳化型の特定樹脂を含む。バインダー樹脂は、特定樹脂のみを含むことが好ましいが、特定樹脂以外の樹脂を更に含んでもよい。バインダー樹脂における特定樹脂の含有割合としては、80質量%以上が好ましく、95質量%以上がより好ましく、100質量%が更に好ましい。
本発明のインクにおいて、バインダー樹脂の含有割合としては、0.1質量%以上5.0質量%以下が好ましく、0.5質量%以上2.0質量%以下がより好ましい。バインダー樹脂の含有割合を0.1質量%以上とすることで、本発明のインクにより形成される画像の耐擦過性をより向上できる。バインダー樹脂の含有割合を5.0質量%以下とすることで、ノズル詰まりが発生することをより効果的に抑制できる。
(特定樹脂)
特定樹脂は、炭素原子数9以上15以下の直鎖状アルキル基を含む特定(メタ)アクリル酸アルキルエステル(以下、第1化合物と記載することがある)に由来する第1繰り返し単位を有する。炭素原子数9以上15以下の直鎖状アルキル基としては、例えば、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基及びペンタデシル基が挙げられる。
第1化合物としては、例えば、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸ミリスチル、及び(メタ)アクリル酸ペンタデシルが挙げられる。
第1化合物としては、(メタ)アクリル酸ラウリル又は(メタ)アクリル酸ミリスチルが好ましい。
特定樹脂における第1繰り返し単位の含有割合としては、6.0質量%以上20.0質量%以下であり、8.0質量%以上12.0質量%以下が好ましい。第1繰り返し単位の含有割合を6.0質量%以上20.0質量%以下とすることで、本発明のインクにより形成される画像の耐擦過性を向上できる。
特定樹脂は、グリシジル基及び(メタ)アクリロイル基を含む化合物(以下、第2化合物と記載することがある)に由来する第2繰り返し単位を有することが好ましい。第1繰り返し単位及び第2繰り返し単位を有する樹脂は、自己乳化型の特定樹脂として機能し易い傾向がある。第2化合物としては、例えば、(メタ)アクリル酸グリシジルが挙げられる。
特定樹脂が第2繰り返し単位を有する場合、特定樹脂における第2繰り返し単位の含有割合としては、0.1質量%以上3.0質量%以下が好ましく、0.3質量%以上1.0質量%以下がより好ましい。第2繰り返し単位の含有割合を0.1質量%以上3.0質量%以下とすることで、本発明のインクにより形成される画像の耐擦過性をより向上できる。
特定樹脂は、炭素原子数1以上8以下のアルキル基を含む(メタ)アクリル酸アルキルエステル(以下、第3化合物と記載することがある)に由来する第3繰り返し単位を更に有することが好ましい。
第3化合物としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル及び(メタ)アクリル酸オクチルが挙げられる。第3化合物としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸ブチル又は(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシルが好ましい。
特定樹脂が第3繰り返し単位を有する場合、特定樹脂における第3繰り返し単位の含有割合としては、75.0質量%以上94.0質量%以下が好ましく、85.0質量%以上92.0質量%以下がより好ましい。
なお、特定樹脂は、第1繰り返し単位~第3繰り返し単位以外の繰り返し単位(例えば、スチレン単位)を更に有してもよい。特定樹脂における第1~第3繰り返し単位の合計含有割合としては、80.0質量%以上が好ましく、95.0質量%以上がより好ましく、100.0質量%が更に好ましい。
特定樹脂の原料となるモノマーの組み合わせとしては、以下の組み合わせA又はBが好ましい。
組み合わせA:メタクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2-エチルヘキシル及びメタクリル酸グリシジル
組み合わせB:メタクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ミリスチル、アクリル酸2-エチルヘキシル及びメタクリル酸グリシジル
(特定樹脂の合成方法)
特定樹脂の合成方法としては、例えば、第1化合物と、必要に応じて用いられる第3化合物と、重合開始剤と、溶媒(例えば、イソプロピルアルコール及びメチルエチルケトン)とを含有する溶液を反応させる第1工程を備える方法が挙げられる。特定樹脂の合成方法は、第1工程後、第2化合物及び重合開始剤を含有する溶液を添加して反応させる第2工程を更に備えることが好ましい。
第1工程及び第2工程は、還流条件で行うことが好ましい。第1工程及び第2工程における反応条件としては、例えば、反応温度60℃以上80℃以下、反応時間3時間以上10時間以下とすることができる。
[浸透剤]
浸透剤は、特定アルカンジオールを含む。浸透剤は、特定アルカンジオールのみを含むことが好ましいが、特定アルカンジオール以外の他の浸透剤を更に含んでもよい。浸透剤における特定アルカンジオールの含有割合としては、80質量%以上が好ましく、95質量%以下がより好ましく、100質量%が更に好ましい。
本発明のインクにおいて、浸透剤の含有割合としては、0.1質量%以上3.0質量%以下が好ましく、0.3質量%以上1.0質量%以下がより好ましい。浸透剤の含有割合を0.1質量%以上3.0質量%以下とすることで、本発明のインクの耐擦過性をより向上できる。
(特定アルカンジオール)
特定アルカンジオールは、直鎖状でも分岐状でもよい。特定アルカンジオールにおける2個のヒドロキシ基の位置は特に限定されない。特定アルカンジオールとしては、例えば、1,2-アルカンジオール、1,3-アルカンジオール、1,4-アルカンジオール、1,5-アルカンジオール、2,4-アルカンジオール及びα,ω-アルカンジオールが挙げられる。
特定アルカンジオールとしては、例えば、1,2-ヘキサンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,2-ヘプタンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,2-オクタンジオール、1,8-オクタンジオール及び2-エチルー1,3-ヘキサンジオールが挙げられる。特定アルカンジオールとしては、1,2-ヘキサンジオール又は1,2-オクタンジオールが好ましい。
特定アルカンジオールの1気圧における沸点としては、200℃以上270℃以下が好ましい。
[顔料分散樹脂]
本発明のインクは、顔料分散樹脂を更に含有することが好ましい。顔料分散樹脂は、水溶性を有し、本発明のインク中に溶解した状態で存在する。顔料分散樹脂は、顔料粒子の表面に付着し、顔料粒子の凝集を抑制する。
顔料分散樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、スチレン及びビニルナフタレンのうち少なくとも1種のモノマーと、(メタ)アクリル酸及びマレイン酸のうち少なくとも1種のモノマーとの共重合体が挙げられる。
顔料分散樹脂としては、(メタ)アクリル酸に由来する繰り返し単位((メタ)アクリル酸単位)と、(メタ)アクリル酸アルキルエステルに由来する繰り返し単位((メタ)アクリル酸アルキルエステル単位)と、スチレン単位とを有する樹脂が好ましい。この場合、顔料分散樹脂の有する全繰り返し単位のうち、(メタ)アクリル酸単位の割合としては、20質量%以上60質量%以下が好ましい。顔料分散樹脂の有する全繰り返し単位のうち、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単位の割合としては、30質量%以上65質量%以下が好ましい。顔料分散樹脂の有する全繰り返し単位のうち、スチレン単位の割合としては、5質量%以上25質量%以下が好ましい。顔料分散樹脂としては、メタクリル酸に由来する繰り返し単位と、メタクリル酸メチルに由来する繰り返し単位と、アクリル酸ブチルに由来する繰り返し単位と、スチレン単位とを有する樹脂がより好ましい。
本発明のインクが顔料分散樹脂を含有する場合、本発明のインクにおいて、顔料分散樹脂の含有割合としては、0.5質量%以上8.0質量%以下が好ましく、1.5質量%以上4.0質量%以下がより好ましい。顔料分散樹脂の含有割合を0.5質量%以上とすることで、顔料粒子の凝集をより効果的に抑制できる。顔料分散樹脂の含有割合を8.0質量%以下とすることで、ノズル詰まりが発生することをより効果的に抑制できる。
顔料分散樹脂の酸価としては、例えば、50mgKOH/g以上150mgKOH/g以下である。顔料分散樹脂の酸価を50mgKOH/g以上150mgKOH/g以下とすることで、顔料粒子の凝集をより効果的に抑制しつつ、本発明のインクの保存安定性を向上できる。
顔料分散樹脂の酸価は、顔料分散樹脂を合成する際に使用するモノマーの量を変えることによって調整できる。例えば、顔料分散樹脂を合成する際に、酸性の官能基(例えば、カルボキシ基)を有するモノマー(例えば、アクリル酸及びメタクリル酸)を使用することで、顔料分散樹脂の酸価を増大させることができる。
顔料分散樹脂のMwは、例えば、10000以上50000以下である。顔料分散樹脂のMwを10000以上50000以下とすることで、本発明のインクの粘度の増大を抑制しつつ、本発明のインクにより形成される画像の画像濃度を向上できる。
顔料分散樹脂のMwは、顔料分散樹脂の重合条件(例えば、重合開始剤の使用量、重合温度、及び重合時間)を変えることによって調整できる。
顔料分散樹脂の重合において、重合開始剤の使用量としては、モノマー混合物1モルに対して、0.001モル以上5モル以下が好ましく、0.01モル以上2モル以下がより好ましい。顔料分散樹脂の重合においては、例えば、重合温度を50℃以上70℃以下、重合時間を10時間以上24時間以下とすることができる。なお、重合した顔料分散樹脂は、そのまま本発明のインクの原料として用いてもよく、塩基(例えば、KOH)で等量中和してから本発明のインクの原料として用いてもよい。
[水]
本発明のインクは、溶媒として、水を含有することが好ましい。本発明のインクが水を含有する場合、本発明のインクにおける水の含有割合としては、例えば、60.0質量%以上90.0質量%以下である。
[界面活性剤]
本発明のインクは、界面活性剤を更に含有することが好ましい。界面活性剤は、本発明のインクに含まれる各成分の相溶性及び分散安定性を向上させる。また、界面活性剤は、本発明のインクの記録媒体に対する浸透性(濡れ性)を向上させる。界面活性剤としては、ノニオン界面活性剤が好ましい。
ノニオン界面活性剤としては、アセチレンジオールのエチレンオキサイド付加物、又は(メタ)アクリル酸ポリアルキレングリコールアルキルエーテル-(メタ)アクリル酸アルキル-(メタ)アクリル酸ポリアルキレングリコール-(メタ)アクリル酸ラウリル共重合体が好ましく、アセチレンジオールのエチレンオキサイド付加物、又はアクリル酸ポリエチレングリコールメチルエーテル-アクリル酸ブチル-アクリル酸ポリプロピレングリコール-アクリル酸ラウリル-メタクリル酸メチル共重合体がより好ましい。
本発明のインクが界面活性剤を含有する場合、本発明のインクにおいて、界面活性剤の含有割合としては、1.0質量%以上5.0質量%以下が好ましく、2.0質量%以上3.0質量%以下がより好ましい。
[他の成分]
本発明のインクは、必要に応じて、公知の添加剤(より具体的には、例えば、溶解安定剤、乾燥防止剤、酸化防止剤、粘度調整剤、pH調整剤及び防カビ剤)を更に含有してもよい。
溶解安定剤は、本発明のインクに含まれる各成分を相溶化して本発明のインクの溶解状態を安定化させる。溶解安定剤としては、例えば、2-ピロリドン、N-メチル-2-ピロリドン及びγ-ブチロラクトンが挙げられる。溶解安定剤としては、2-ピロリドンが好ましい。本発明のインクが溶解安定剤を含有する場合、本発明のインクにおいて、溶解安定剤の含有割合としては、2.0質量%以上15.0質量%以下が好ましく、5.0質量%以上10.0質量%以下がより好ましい。
[インクの製造方法]
本発明のインクは、例えば、顔料粒子を含む顔料分散液と、バインダー樹脂を含む樹脂エマルションと、浸透剤と、必要に応じて配合される他の成分(例えば、水、界面活性剤及び溶解安定剤)とを攪拌機により均一に混合することにより製造できる。本発明のインクの製造では、各成分を均一に混合した後、フィルター(例えば孔径5μm以下のフィルター)により異物及び粗大粒子を除去してもよい。
(顔料分散液)
顔料分散液は、顔料粒子を含む分散液である。顔料分散液の分散媒としては、水が好ましい。顔料分散液は、顔料粒子の分散性を向上させるため、顔料分散樹脂及び界面活性剤を更に含有することが好ましい。界面活性剤としては、ノニオン界面活性剤が好ましい。
顔料分散液において、顔料粒子のD50としては、50nm以上200nm以下が好ましく、70nm以上130nm以下がより好ましい。
顔料分散液における顔料粒子の含有割合としては、5.0質量%以上25.0質量%以下が好ましく、10.0質量%以上20.0質量%以下がより好ましい。顔料分散液が顔料分散樹脂を含有する場合、顔料分散液における顔料分散樹脂の含有割合としては、2.0質量%以上10.0質量%以下が好ましく、4.0質量%以上8.0質量%以下がより好ましい。顔料分散液が界面活性剤を含有する場合、顔料分散液における界面活性剤の含有割合としては、0.1質量%以上2.0質量%以下が好ましく、0.3質量%以上1.0質量%以下がより好ましい。顔料分散液において、分散媒の含有割合としては、例えば、60.0質量%以上90.0質量%以下である。
顔料分散液が顔料分散樹脂を含有する場合、顔料分散液中の少なくとも一部の顔料粒子は、表面に顔料分散樹脂が付着していることが好ましい。
顔料分散液は、顔料粒子と、分散媒(例えば、水)と、必要に応じて添加される成分(例えば、顔料分散樹脂及び界面活性剤)とをメディア型湿式分散機により湿式分散することで調製できる。メディア型湿式分散機による湿式分散では、メディアとして、例えば、小粒径ビーズ(例えば、D50が0.5mm以上1.0mm以下のビーズ)を用いることができる。ビーズの材質としては、特に限定されないが、硬質の材料(例えば、ガラス及びジルコニア)が好ましい。
メディア型湿式分散機による湿式分散では、ビーズの粒径を変えることにより、顔料粒子のD50と、顔料粒子の分散度と、顔料分散樹脂のうち顔料粒子の表面に付着している顔料分散樹脂の割合とを調整することができる。具体的には、使用するビーズの粒径を小さくするほど、顔料粒子のD50を低減できる。また、使用するビーズの粒径を小さくするほど、顔料分散樹脂のうち顔料粒子に付着している顔料分散樹脂の割合を増大できる。
顔料粒子のD50は、例えば、顔料分散液をイオン交換水で300倍に希釈した溶液を試料として、動的光散乱式粒径分布測定装置(シスメックス株式会社製「ゼータサイザーナノZS」)を用いて測定することができる。
本発明のインクの製造において顔料分散液を添加する場合、インクの全原料に対する顔料分散液の割合としては、例えば、25.0質量%以上60.0質量%以下である。
(樹脂エマルション)
樹脂エマルションは、バインダー樹脂及び分散媒(例えば、水)を含有する。樹脂エマルションは、バインダー樹脂に分散媒を添加した後に乳化させることで得ることができる。バインダー樹脂は、自己乳化型の特定樹脂を含むため、乳化において界面活性剤を用いなくてもよい。
樹脂エマルションにおけるバインダー樹脂の含有割合としては、15.0質量%以上60.0質量%以下が好ましく、30.0質量%以上50.0質量%以下がより好ましい。本発明のインクの製造において樹脂エマルションを添加する場合、インクの全原料に対する樹脂エマルションの割合としては、例えば、1.0質量%以上6.0質量%以下である。
以下、本発明の実施例を説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されない。
<検討1:バインダー樹脂>
実施例では、まず、バインダー樹脂として、強制乳化型の樹脂、コアシェル型の樹脂及び自己乳化型の樹脂の何れが望ましいかを検討した。以下、インクの製造に用いた各原料の調整方法を示す。
(顔料分散樹脂の調製)
メタクリル酸に由来する繰り返し単位(MAA単位)と、メタクリル酸メチルに由来する繰り返し単位(MMA単位)と、アクリル酸ブチルに由来する繰り返し単位(BA単位)と、スチレンに由来する繰り返し単位(ST単位)とを有するアルカリ可溶性樹脂を準備した。このアルカリ可溶性樹脂は、質量平均分子量(Mw)が20000、酸価が100mgKOH/gであった。このアルカリ可溶性樹脂における各繰り返し単位の質量比は、「MAA単位:MMA単位:BA単位:ST単位=40:15:30:15」であった。このアルカリ可溶性樹脂100質量部と、水酸化カリウム10.5質量部を含有する水酸化カリウム水溶液とを混合した。これにより、アルカリ可溶性樹脂を、等量(厳密には、105%量)のKOHで中和した。これにより、顔料分散樹脂及び水を含有する顔料分散樹脂溶液を得た。
(顔料分散液の調製)
下記表1に示す組成となるように、顔料粒子(トーヨーカラー株式会社製「リオノール(登録商標)ブルーFG-7330」、成分:銅フタロシアニン、カラーインデックス:ピグメントブルー15:3)と、上述の顔料分散樹脂溶液と、界面活性剤としての日信化学工業株式会社製「オルフィン(登録商標)E1010」(アセチレンジオールのエチレンオキサイド付加物)と、イオン交換水とを、容量0.6Lのベッセルに投入した。次いで、ベッセルの内容物を、メディア型湿式分散機(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製「DYNO(登録商標)-MILL」)を用いて湿式分散した。
なお、下記表1の「水」の含有割合は、上述のベッセルに投入したイオン交換水と、顔料分散樹脂溶液に含まれていた水(詳しくは、アルカリ可溶性樹脂の中和に用いた水酸化カリウム水溶液に含まれていた水、及びアルカリ可溶性樹脂及び水酸化カリウムの中和反応で生じた水)との合計含有割合を示す。
Figure 0007434918000001
続けて、メディアとしてのジルコニアビーズ(粒子径0.5mm)と、湿式分散機(浅田鉄工株式会社製「ナノグレンミル」)とを用いて、上述のベッセルの内容物を分散処理した。分散条件は、温度10℃、周速8m/秒とした。これにより、顔料分散液Aを得た。
得られた顔料分散液Aに含まれる顔料粒子の体積中位径(D50)を測定した。詳しくは、得られた顔料分散液をイオン交換水で300倍に希釈し、これを測定試料とした。動的光散乱式粒径分布測定装置(シスメックス株式会社製「ゼータサイザーナノZS」)を用いて、測定試料中の顔料粒子のD50を測定した。測定試料中の顔料粒子のD50を、顔料分散液に含まれる顔料粒子のD50とした。顔料分散液に含まれる顔料粒子のD50は、100nmであった。
(ノニオン界面活性剤)
アクリル酸ポリエチレングリコールメチルエーテルに由来する繰り返し単位(PEGA単位)と、アクリル酸ポリプロピレングリコールに由来する繰り返し単位(PPGA単位)と、アクリル酸ラウリルに由来する繰り返し単位(LA単位)と、メタクリル酸メチルに由来する繰り返し単位(MMA単位)とを有する共重合体を用意した。この共重合体を、ノニオン界面活性剤(A)とした。この共重合体における各繰り返し単位の質量比は、「PEGA単位:PPGA単位:LA単位:MMA単位=60:20:12:8」であった。
ノニオン界面活性剤(A)は、表面張力が30.5mN/m、Mwが5000であった。ノニオン界面活性剤(A)は水に可溶であった。なお、ノニオン界面活性剤(A)の表面張力は、表面張力計(協和界面科学株式会社製「CBVP-Z」)を用いて、ウィルヘルミー法により液温25℃にて測定した。
また、ノニオン界面活性剤(A)のMwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(東ソー株式会社製「HLC-8020GPC」)を用いて下記条件により測定した。検量線は、東ソー株式会社製のTSKgel標準ポリスチレンであるF-40、F-20、F-4、F-1、A-5000、A-2500、及びA-1000と、n-プロピルベンゼンとを用いて作成した。
(質量平均分子量の測定条件)
・カラム:東ソー株式会社製「TSKgel SuperMultiporeHZ-H」(4.6mmI.D.×15cmのセミミクロカラム)
・カラム本数:3本
・溶離液:テトラヒドロフラン
・流速:0.35mL/分
・サンプル注入量:10μL
・測定温度:40℃
・検出器:IR検出器
(樹脂エマルションの調製)
以下の方法により、樹脂エマルション(E-1)~(E-3)を調整した。
樹脂エマルション(E-1):強制乳化型の樹脂である樹脂(A)を含有する強制乳化型樹脂エマルション
樹脂エマルション(E-2):コアシェル型の樹脂(コア部:樹脂(A)、シェル部:シェル樹脂(B))を含有するコアシェル型樹脂エマルション
樹脂エマルション(E-3):自己乳化型の樹脂である樹脂(C-1)を含有する自己乳化型樹脂エマルション
(樹脂エマルション(E-1))
四つ口フラスコ(容量1000mL)に、スターラーと、窒素導入管と、コンデンサーと、攪拌機と、滴下ロートとをセットした。これを、反応容器として用いた。次に、反応容器に、100gのイソプロピルアルコールと300gのメチルエチルケトンとを投入した。次に、反応容器の内容物に、窒素をバブリングしながら70℃で加熱還流を行った。
別途、50.0gのアクリル酸ブチル(BA)と、10.0gのアクリル酸ラウリル(LA)と、25.0gのメタクリル酸メチル(MMA)と、15.0gのアクリル酸2-エチルヘキシル(2EHA)と、0.400gのアゾビスイソブチロニトリル(AIBN、重合開始剤)とを混合して、モノマー溶液(M-1)を得た。反応容器の内容物を70℃で加熱還流させた状態で、約2時間かけて反応容器にモノマー溶液(M-1)を滴下した。滴下後、更に6時間、70℃で反応容器の内容物に加熱還流を行った。次いで、0.200gのAIBNと50gのメチルエチルケトンとを含有する溶液(X)を、反応容器に15分かけて滴下した。滴下後、更に5時間、70℃で反応容器の内容物に加熱還流を行った。このようにして、樹脂(A)を含有する樹脂溶液を得た。次いで、得られた樹脂溶液を減圧下で70℃に加熱して溶媒(メチルエチルケトン及びイソプロピルアルコール)を蒸発させることで、乾燥状態の樹脂(A)を得た。樹脂(A)は、強制乳化型のアクリル酸系樹脂であった。
フラスコに、45gの水と、50gの樹脂(A)とを投入した後、70℃で加熱した。その後、15分間静置した。これにより、樹脂(A)を水に馴染ませた。次いで、上述のフラスコにノニオン界面活性剤(花王株式会社製「エマルゲン(登録商標)1153S-70」、ポリオキシエチレンアルキルエーテル)5gを添加し、ゆっくりと攪拌した。攪拌により得られた分散液を、高圧破砕機(GEAニロソアビ社製「Panda PLUS2000」)にて処理(600MPa、3パス)した。これにより、樹脂(A)を含有する強制乳化型樹脂エマルションである樹脂エマルション(E-1)を得た。
(樹脂エマルション(E-2))
樹脂エマルション(E-2)の調製では、まず、シェル樹脂(B)を合成した。詳しくは、15.0gのアクリル酸ブチル(BA)と、20.0gのメタクリル酸(MAA)と、65.0gのメタクリル酸メチル(MMA)と、0.400gのアゾビスイソブチロニトリル(AIBN、重合開始剤)とを混合した溶液を、モノマー溶液(M-2)とした。モノマー溶液(M-1)の代わりにモノマー溶液(M-2)を用いた以外は、樹脂(A)の合成と同様の方法により、乾燥状態のシェル樹脂(B)を得た。
次いで、イオン交換水を、窒素ガスを用いてバブリング(脱酸素処理)した。次いで、脱酸素処理後のイオン交換水49.3gを、フラスコに投入した。このフラスコを反応容器として用いた。次いで、反応容器の内容物を60℃に昇温させた。昇温後、反応容器に、重合開始剤である2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]0.5gを投入し、60分かけてイオン交換水に重合開始剤を溶解させた。次いで、反応容器の内容物を63℃に昇温させた。昇温後、反応容器に、10.0gのシェル樹脂(B)と、0.2gの水酸化ナトリウムとを投入した。次いで、反応容器の内容物を65℃に昇温させた。昇温後、反応容器に、コア部を形成する樹脂のモノマー(樹脂(A)のモノマーと同組成)として、20gのアクリル酸ブチル(BA)と、4gのアクリル酸ラウリル(LA)と、10gのメタクリル酸メチル(MMA)と、6gのアクリル酸2-エチルヘキシル(2EHA)とを投入した。次いで、反応容器の内容物を75℃に昇温させた。昇温後、反応容器の内容物を、75℃で60分間反応(乳化重合)させた。反応後、反応容器の内容物を室温まで冷却した。これにより、コアシェル型の樹脂(コア部:樹脂(A)、シェル部:シェル樹脂(B))を含有するコアシェル型樹脂エマルションである樹脂エマルション(E-2)を得た。
(樹脂エマルション(E-3))
以下の点を変更した以外は、樹脂(A)の合成と同様の方法により、樹脂(C-1)を合成した。樹脂(C-1)の合成においては、溶液(X)として、0.200gのAIBNと、メタクリル酸グリシジル(GMA)0.5gと、メチルエチルケトン30gとを含有する溶液を用いた。得られた樹脂(C-1)は、自己乳化型のアクリル酸系樹脂であった。
40.2質量部の樹脂(C-1)と、59.8質量部の水とを混合した。これにより、樹脂(C-1)を含有する自己乳化型樹脂エマルションである樹脂エマルション(E-3)(外見:白濁状態)を得た。
樹脂(A)、シェル樹脂(B)及び樹脂(C-1)の詳細を下記表2に示す。また、エマルション(E-1)~(E-3)の詳細を下記表3に示す。なお、下記表3において、「他成分」とは、具体的には、水酸化ナトリウム及び重合開始剤を示す。
Figure 0007434918000002
Figure 0007434918000003
[インク(I-1)~(I-3)の調製]
攪拌機(新東科学株式会社製「スリーワンモーター(登録商標)BL-600」)を装備したフラスコにイオン交換水を投入した。上述の攪拌機で内容物を攪拌(攪拌速度:400rpm)しながら、上述の顔料分散液と、樹脂エマルション(詳しくは、樹脂エマルション(E-1)~(E-3)の何れか)と、2-ピロリドンと、上述のノニオン界面活性剤(A)と、浸透剤としての1,2-オクタンジオールとを、この順番で投入した。各原料の投入量の割合は、下記表4に示す通りとした。投入した樹脂エマルションの種類は、下記表5に示す通りとした。なお、2-ピロリドンは、溶解安定剤であった。
Figure 0007434918000004
得られた混合液から異物及び粗大粒子を除去するため、孔径5μmのフィルターを用いて混合液をろ過した。これにより、インク(詳しくは、インク(I-1)~(I-3)の何れか)を得た。
[評価1]
得られたインク(I-1)~(I-3)の各々について、以下の方法により、形成される画像の画像濃度及び耐擦過性と、ノズル詰まりとを評価した。評価結果を下記表5に示す。
(画像濃度)
評価機として、インクジェット記録装置(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製の試作機、600dpi)を使用した。評価機は、ノズル(開口部の孔径:10μm)を有するピエゾ方式の記録ヘッドを備えていた。評価機の記録ヘッドに、評価対象(詳しくは、インク(I-1)~(I-3)の何れか)をセットした。続いて、温度25℃かつ湿度60%RHの環境下で、評価機を用いてA4の普通紙(富士ゼロックス株式会社製「C2」、PPC用紙)に10cm×10cmのソリッド画像を形成した(ソリッド画像形成試験)。この際、記録ヘッドの個々のノズルから吐出されるインク滴の体積は、11pLに設定した。
形成されたソリッド画像の画像濃度を、反射濃度計(X-Rite社製「RD-19」)により測定した。詳しくは、ソリッド画像中において無作為に選択した10箇所でそれぞれ画像濃度を測定した。得られた10箇所の画像濃度の算術平均値を、画像濃度の評価値として採用した。画像濃度は、評価値が1.1以上の場合を良好(A)と評価し、評価値が1.1未満の場合を不良(B)と評価した。
(ノズル詰まり)
上述のソリッド画像形成試験後、温度25℃かつ湿度10%RHの環境下、評価機のノズルクリーニング機能により評価機のノズルをクリーニングした。具体的には、評価機のノズルから3mLのインクをパージすることでノズル内をリフレッシュした後、ノズル先端に付着したインクをワイピング機能により拭き取った。その後、温度25℃かつ湿度10%RHの環境下で評価機を1時間静置した。その後、評価機を用いて、上述のソリッド画像形成試験と同様の方法により、ソリッド画像を形成した。この際、評価機のノズル詰まりが発生していなかった場合、インクはノズル詰まりが発生することを抑制できたと評価した(ノズル詰まり「A」)。一方、評価機のノズル詰まりが発生していた場合、インクはノズル詰まりが発生することを抑制できなかったと評価した(ノズル詰まり「B」)。
(耐擦過性)
温度25℃かつ湿度60%RHの環境下、評価機を用いてA4の普通紙(富士ゼロックス株式会社製「C2」、PPC用紙)に4cm×5cmのソリッド画像を形成した。この際、記録ヘッドから吐出されるインク滴の体積は、11pLに設定した。
ソリッド画像の形成後、ソリッド画像が形成された普通紙の表面(ソリッド画像側の面)上に、試験用紙(未印刷の上述の普通紙)を載置した。重りを用いて試験用紙に1kgの荷重を加えながら、試験用紙の一方の面でソリッド画像上を5往復擦った。その後、試験用紙における上述の面の画像濃度を、上述の反射濃度計を用いて測定した。詳しくは、上述の面のうち無作為に選択した10箇所でそれぞれ画像濃度を測定した。得られた10箇所の画像濃度の最大値を、耐擦過性の評価値として採用した。耐擦過性は、評価値が0.02以下の場合を良好(A)と評価し、評価値が0.02超の場合を不良(B)と評価した。
Figure 0007434918000005
表2~5に示すように、インク(I-3)は、バインダー樹脂が自己乳化型の樹脂を含んでいた。インク(I-3)は、ノズル詰まりが発生することを抑制でき、かつ形成される画像の画像濃度及び耐擦過性が良好であった。
一方、インク(I-1)は、バインダー樹脂が強制乳化型の樹脂を含んでいた。また、インク(I-2)は、バインダー樹脂がコアシェル型の樹脂を含んでいた。その結果、インク(I-1)~(I-2)は、ノズル詰まりが発生することを抑制できなかった。また、インク(I-1)は、形成される画像の耐擦過性も不良であった。
インク(I-1)~(I-3)の結果から、バインダー樹脂が自己乳化型の特定樹脂を含むことで、ノズル詰まりが発生することを抑制でき、かつ形成される画像の耐擦過性を向上できると判断される。
<検討2:第1繰り返し単位>
次いで、特定樹脂の有する第1繰り返し単位について検討した。
[樹脂エマルション(E-4)~(E-12)の調製]
以下の点を変更した以外は、上述の樹脂エマルション(E-3)の調製と同様の方法により、樹脂エマルション(E-4)~(E-12)を調製した。樹脂エマルション(E-4)~(E-12)の調製では、樹脂の合成において、モノマーの使用量を下記表6に示す通りに変更した。樹脂エマルション(E-3)~(E-12)は、何れも自己乳化型の樹脂(詳しくは、樹脂(C-1)~(C-10))を含有する自己乳化型樹脂エマルションであった。樹脂(C-1)~(C-10)のうち、樹脂(C-1)、(C-5)、(C-6)及び(C-8)~(C-10)は、特定樹脂であった。
下記表6において、MyA及びSMAは、それぞれ、アクリル酸ミリスチル及びメタクリル酸ステアリルを示す。下記表6に記載のモノマーのうち、アクリル酸ラウリル(LA)及びアクリル酸ミリスチル(MyA)は、特定(メタ)アクリル酸アルキルエステルである。
Figure 0007434918000006
[インク(I-4)~(I-12)の調製]
以下の点を変更した以外は、上述のインク(I-3)の調製と同様の方法によりインク(I-4)~(I-12)を調製した。インク(I-4)~(I-12)の調製では、樹脂エマルションの種類を下記表7に示す通りに変更した。
[評価2]
得られたインク(I-4)~(I-12)の各々について、インク(I-1)~(I-3)の評価と同様の方法により、形成される画像の画像濃度及び耐擦過性と、ノズル詰まりとを評価した。評価結果を下記表7に示す。なお、下記表7には、インク(I-3)の評価結果についても示す。
Figure 0007434918000007
表6~7に示すように、インク(I-3)、(I-7)、(I-8)及び(I-10)~(I-12)が含む樹脂(C-1)、(C-5)、(C-6)及び(C-8)~(C-10)は、6.0質量%以上20.0質量%以下の第1繰り返し単位を有していた。インク(I-3)、(I-7)、(I-8)及び(I-10)~(I-12)は、ノズル詰まりが発生することを抑制でき、かつ形成される画像の画像濃度及び耐擦過性が良好であった。
一方、インク(I-4)~(I-6)が含む樹脂(C-2)~(C-4)は、第1繰り返し単位を有しなかった。インク(I-9)が含有する樹脂(C-7)は、第1繰り返し単位を有していた。しかし、樹脂(C-7)において、第1繰り返し単位の含有割合は、6.0質量%未満であった。その結果、インク(I-4)~(I-6)及び(I-9)は、形成される画像の耐擦過性が不良であった。
インク(I-3)~(I-12)の結果から、バインダー樹脂として、6.0質量%以上20.0質量%以下の第1繰り返し単位を有する特定樹脂を用いることで、形成される画像の耐擦過性を向上できると判断される。
<検討3:浸透剤>
次いで、インクに用いる浸透剤について検討した。
[インク(I-13)~(I-15)の調製]
攪拌機(新東科学株式会社製「スリーワンモーター(登録商標)BL-600」)を備えたビーカーにイオン交換水を投入した。上述の攪拌機で内容物を攪拌(攪拌速度:400rpm)しながら、上述の顔料分散液と、樹脂エマルション(E-3)と、2-ピロリドンと、上述のノニオン界面活性剤(A)と、浸透剤(詳しくは、下記表9に示す浸透剤の何れか)とを、この順番で投入した。各原料の投入量の割合は、下記表8に示す通りとした。投入した浸透剤の種類は、下記表10に示す通りとした。なお、2-ピロリドンは、溶解安定剤であった。
Figure 0007434918000008
Figure 0007434918000009
[評価3]
得られたインク(I-13)~(I-15)の各々について、インク(I-1)~(I-3)の評価と同様の方法により、形成される画像の画像濃度及び耐擦過性と、ノズル詰まりとを評価した。評価結果を下記表10に示す。なお、下記表10には、インク(I-3)の評価結果についても示す。
Figure 0007434918000010
表9~10に示すように、インク(I-3)及び(I-14)は、浸透剤として、炭素原子数6以上8以下の特定アルカンジオールを含有していた。インク(I-3)及び(I-14)は、ノズル詰まりが発生することを抑制でき、かつ形成される画像の画像濃度及び耐擦過性が良好であった。
一方、インク(I-13)は、浸透剤として、炭素原子数5以下のアルカンジオールを含有していた。インク(I-15)は、浸透剤として、炭素原子数9以上のアルカンジオールを含有していた。その結果、インク(I-13)及び(I-15)は、形成される画像の耐擦過性が不良であった。
インク(I-3)及び(I-13)~(I-15)の結果から、浸透剤として、炭素原子数6以上8以下の特定アルカンジオールを用いることで、形成される画像の耐擦過性を向上できると判断される。
まとめると、インクは、バインダー樹脂が自己乳化型の特定樹脂を含み、特定樹脂が6.0質量%以上20.0質量%以下の第1繰り返し単位を含み、浸透剤が炭素原子数6以上8以下の特定アルカンジオールを含むことで、ノズル詰まりが発生することを抑制でき、かつ形成される画像の画像濃度及び耐擦過性を向上できると判断される。
本発明のインクは、画像を形成するために用いることができる。

Claims (5)

  1. 顔料粒子と、バインダー樹脂と、浸透剤と、水とを含有し、
    前記バインダー樹脂は、自己乳化型の特定樹脂を含み、
    前記自己乳化型の特定樹脂は、分散剤が存在しない状態でも水に乳化する、一種類の樹脂のみで構成されている非コアシェル型の樹脂であり、
    前記特定樹脂は、炭素原子数9以上15以下の直鎖状アルキル基を含む特定(メタ)アクリル酸アルキルエステルに由来する第1繰り返し単位と、グリシジル基及び(メタ)アクリロイル基を含む化合物に由来する第2繰り返し単位とを有し、
    前記バインダー樹脂の含有割合は、0.1質量%以上5.0質量%以下であり、
    前記バインダー樹脂において、前記特定樹脂の含有割合は、80質量%以上であり、
    前記特定樹脂において、前記第1繰り返し単位の含有割合は、6.0質量%以上20.0質量%以下であり、前記第2繰り返し単位の含有割合は、0.1質量%以上3.0質量%以下であり、
    前記浸透剤は、炭素原子数6以上8以下の特定アルカンジオールを含み、
    前記浸透剤の含有割合は、0.1質量%以上3.0質量%以下であり、
    前記浸透剤において、前記特定アルカンジオールの含有割合は、80質量%以上である、インクジェット用インク。
  2. 前記特定(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、(メタ)アクリル酸ラウリル、又は(メタ)アクリル酸ミリスチルを含む、請求項1に記載のインクジェット用インク。
  3. 前記特定アルカンジオールは、1,2-ヘキサンジオール又は1,2-オクタンジオールを含む、請求項1又は2に記載のインクジェット用インク。
  4. 前記特定樹脂は、炭素原子数1以上8以下のアルキル基を含む(メタ)アクリル酸アルキルエステルに由来する第3繰り返し単位を更に有し、
    前記特定樹脂において、前記第3繰り返し単位の含有割合は、75.0質量%以上94.0質量%以下である、請求項1~3の何れか一項に記載のインクジェット用インク。
  5. 前記特定樹脂において、前記第1繰り返し単位と、前記第2繰り返し単位と、前記第3繰り返し単位との合計の含有割合は、80.0質量%以上である、請求項4に記載のインクジェット用インク。
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