説明

インク組成物、インクセット及び画像形成方法

【課題】粘度が低く吐出性に優れ、かつ、硬化感度に優れるインク組成物、及びインクセット、並びにインクの硬化感度に優れ、かつ、カックル抑制に優れる画像形成方法を提供することを目的とする。
【解決手段】少なくとも、フッ素置換炭化水素基含有モノマーまたはシロキサン骨格含有モノマーと、フッ素置換炭化水素基含有モノマーおよびシロキサン骨格含有モノマー以外のモノマーと、水溶性重合開始剤と、顔料と、水とを含み、全モノマーの総含有量がインク組成物の全質量の30質量%以下であり、単官能モノマーの含有量が全モノマーの総質量の50質量%以上であるインク組成物、該インク組成物と処理液とを有するインクセット、並びに該インクセットを用いる画像形成方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、インク組成物、インクセット及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
カラー画像を記録する画像形成方法として、インクジェット技術がある。インクジェット技術は、オフィスプリンタ、ホームプリンタ等の分野に適用されてきたが、近年では商業印刷分野への適用がなされつつある。
インクジェット技術に用いられるインクジェットインクには、水系と非水系とがあるが、近年、臭気性や安全性の面から水系のインクが使用されている。
【0003】
水系インクを用いて画像を形成した場合、記録媒体のしわやぼこつき(これらは「カックル」、「コックリング」等と称される。)が問題となる。カックルは、記録媒体中のセルロース繊維がインクを吸収して膨張し、水分の蒸発により繊維がもどるときの繊維の若干の移動により生じる現象である。
カックルを抑制する技術としては、例えば、ビニル化合物からなる紫外線硬化型モノマーを含む紫外線硬化型インクを用い、インクを記録媒体に浸透させないことでカックルを抑制する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
他方、紫外線硬化型インクについて、インクの硬化感度を向上させる技術の検討がなされてきた。例えば、非水系インクジェットインクにおいて、フッ素化アルキレン基を分子内に含む多官能モノマーをインク中に含有させて硬化感度を向上させる技術がある(例えば、特許文献2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2002−275404号公報
【特許文献2】特開2009−149840号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1に開示されている紫外線硬化型インクでは、カックル抑制はいまだ十分ではない。また、この紫外線硬化型インクは、インク粘度が高く、吐出性に欠ける。
他方、特許文献2に開示されているフッ素化アルキレン基含有多官能モノマーは、水系媒体中で著しい相分離を起こすため、水系インクには適用できない。
【0007】
本発明は、上記に鑑みなされたものであり、粘度が低く吐出性に優れ、かつ、硬化感度に優れるインク組成物、及びインクセットを提供することを目的とする。
また、本発明は、インクの硬化感度に優れ、かつ、カックル抑制に優れる画像形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記課題を解決するための具体的手段は以下の通りである。
【0009】
<1> 少なくとも、フッ素置換炭化水素基含有モノマーまたはシロキサン骨格含有モノマーと、フッ素置換炭化水素基含有モノマーおよびシロキサン骨格含有モノマー以外のモノマーと、水溶性重合開始剤と、顔料と、水とを含み、全モノマーの総含有量がインク組成物の全質量の30質量%以下であり、単官能モノマーの含有量が全モノマーの総質量の50質量%以上であるインク組成物。
<2> 前記フッ素置換炭化水素基含有モノマーおよび前記シロキサン骨格含有モノマーが、水溶性である<1>に記載のインク組成物。
<3> 前記フッ素置換炭化水素基含有モノマーおよびシロキサン骨格含有モノマー以外のモノマーが、下記一般式(A)で表される水溶性の重合性化合物(A)および下記一般式(B)で表される水溶性の重合性化合物(B)を含む<1>または<2>に記載のインク組成物。
【0010】
【化1】

【0011】
【化2】

【0012】
一般式(A)および一般式(B)において、XおよびXは、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。AおよびYは、それぞれ独立に、−CO−、−NH−、−SO−およびフェニレン基から選ばれる少なくとも1種の基からなる連結基を表す。Bは親水性を有する基を表す。Qはm価の連結基を表す。mは2〜6の整数を表す。
【0013】
<4> <1>〜<3>のいずれか1つに記載のインク組成物と、前記インク組成物の成分と接触して凝集体を形成し得る凝集剤を含む処理液と、を有するインクセット。
<5> 前記凝集剤が、酸、多価金属塩、およびカチオン性ポリマーから選ばれる少なくとも1種である<4>に記載のインクセット。
【0014】
<6> <4>または<5>に記載のインクセットを用いるとともに、前記インクセットにおける処理液を記録媒体上に付与する処理液付与工程と、前記インクセットにおけるインク組成物を記録媒体上に付与するインク付与工程と、を有する画像形成方法。
<7> 前記インク付与工程において、インクジェット法によりインク組成物を付与する<6>に記載の画像形成方法。
<8> 前記処理液付与工程の後に前記インク付与工程を有する<6>または<7>に記載の画像形成方法。
<9> 更に、記録媒体上に付与されたインク組成物に活性エネルギー線を照射する活性エネルギー線照射工程を有する<6>〜<8>のいずれか1つに記載のインクジェット記録方法。
<10> 前記記録媒体が塗工紙である<6>〜<9>のいずれか1つに記載の画像形成方法。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、粘度が低く吐出性に優れ、かつ、硬化感度に優れるインク組成物、及びインクセットを提供することができる。
また、本発明によれば、インクの硬化感度に優れ、かつ、カックル抑制に優れる画像形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の画像形成方法の実施に用いるインクジェット記録装置の構成例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
<インク組成物>
本発明のインク組成物(以下、「インク」とも称する。)は、少なくとも、フッ素置換炭化水素基含有モノマーまたはシロキサン骨格含有モノマーと、フッ素置換炭化水素基含有モノマーおよびシロキサン骨格含有モノマー以外のモノマーと、水溶性重合開始剤と、顔料と、水とを含み、全モノマーの総含有量がインク組成物の全質量の30質量%以下であり、単官能モノマーの含有量が全モノマーの総質量の50質量%以上であるインク組成物である。
かかる構成とすることにより、本発明のインク組成物は、粘度が低く吐出性に優れ、かつ、硬化感度に優れる。
【0018】
本発明のインク組成物は、全モノマーの総含有量がインク組成物の全質量の30質量%以下である。インク組成物の全質量に占める全モノマーの総含有量が30質量%超であると、インク粘度が高くなり、吐出性が低下する。
本発明のインク組成物において、インク組成物の全質量に占める全モノマーの総含有量は、インクの吐出性と画像の硬化性の観点から、5〜30質量%が好ましく、10〜30質量%がより好ましく、15〜25質量%が更に好ましい。
【0019】
本発明のインク組成物は、単官能モノマーの含有量が全モノマーの総質量の50質量%以上である。本発明において、単官能モノマーとは、重合性基を1つだけ有するモノマーである。
インク組成物において、単官能モノマーの含有量が全モノマーの総質量の50質量%未満であると、インク粘度が高くなり吐出性が低下する場合がある。また、単官能モノマーの含有量が全モノマーの総質量の50質量%未満であるインク組成物を用いて記録媒体上に画像を形成すると、カックルが発生しやすい。
本発明のインク組成物において、全モノマーの総質量に占める単官能モノマーの含有量は50質量%以上であり、60質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましく、80質量%以上が更に好ましい。
【0020】
本発明のインク組成物は、フッ素置換炭化水素基含有モノマーまたはシロキサン骨格含有モノマーの少なくとも1種、フッ素置換炭化水素基含有モノマーおよびシロキサン骨格含有モノマー以外のモノマーの少なくとも1種、水溶性重合開始剤の少なくとも1種、顔料の少なくとも1種、及び水を含み、必要に応じて更に他の成分を含んでよい。
【0021】
本発明のインク組成物は、フッ素置換炭化水素基含有モノマーまたはシロキサン骨格含有モノマーの少なくとも1種を含有する。本明細書中、フッ素置換炭化水素基含有モノマーおよびシロキサン骨格含有モノマーを総称して「表面偏在部位を有するモノマー」と称する。
表面偏在部位を有するモノマーとしては、フッ素置換炭化水素基またはシロキサン骨格を含有し、少なくとも1つの重合性官能基(以下、「重合性基」とも称する。)を有し、活性エネルギー線の照射により重合する化合物であれば、特に制限されない。
【0022】
前述のとおり、本発明のインク組成物においては、インクの吐出性と記録媒体のカックル抑制の観点から、単官能モノマーの含有量が全モノマーの総質量の50質量%以上である。水性のインク組成物において、上記のように全モノマーに占める単官能モノマーの割合を大きくしたところ、予測の範囲を超えて硬化感度の著しい低下が見られた。本発明のインク組成物は、表面偏在部位を有するモノマーを含有することにより、全モノマーに占める単官能モノマーの割合が大きくても、インク組成物の硬化感度を高くすることができる。
【0023】
本発明のインク組成物において、硬化感度が高いメカニズムは、特定の理論に拘束されるものではないが、以下のように推定される。
本発明のインク組成物に含まれる表面偏在部位を有するモノマーは、インク組成物が記録媒体上に付与されたとき、インク組成物の表面に偏析するものと推定される。他方、該モノマーは、重合性基を有する重合性化合物である。そのため、インク組成物が記録媒体上に付与されたとき、インク組成物表面では、該モノマーの偏析により重合性化合物の密度が高まり、硬化感度が向上するものと考えられる。
【0024】
本発明において表面偏在部位を有するモノマーは、活性エネルギー線の照射により重合する重合性基を少なくとも1つ有する。該モノマー中の重合性基の個数は、インク組成物中の全モノマーの総質量に占める単官能モノマーの割合を大きくする観点から、1つであることが好ましい。
重合性基としては、ラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を有する重合性基が好ましい。ラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を有する重合性基の例としては、アクリル酸エステル基、メタクリル酸エステル基、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、イタコン酸エステル基、クロトン酸エステル基、イソクロトン酸エステル基、マレイン酸エステル基等の不飽和カルボン酸エステル基、およびスチレン基等のラジカル重合性基が挙げられる。中でも、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、メタクリル酸エステル基、アクリル酸エステル基が好ましい。
【0025】
(フッ素置換炭化水素基含有モノマー)
本発明におけるフッ素置換炭化水素基含有モノマーは、フッ素置換炭化水素基を含有し、少なくとも1つの重合性官能基を有し、活性エネルギー線の照射により重合する化合物であれば、特に制限されない。該モノマー中のフッ素置換炭化水素基は、分子内に少なくとも1つのフッ素を含有する炭化水素基であればよい。例えば、アルキル基やアルキレン基における少なくとも1つの水素原子をフッ素原子に置換したフルオロアルキル基、フルオロアルキレン基が挙げられ、アルキル基、アルキレン基のすべての水素原子をフッ素に置換したパーフルオロアルキル基、パーフルオロアルキレン基がより好ましく、パーフルオロアルキル基が更に好ましい。また、アルキル基としては、炭素数3〜12が好ましく、4〜10がより好ましく、6〜8が更に好ましい。アルキレン基としては、炭素数2〜12が好ましく、4〜10がより好ましく、6〜8が更に好ましい。
【0026】
本発明におけるフッ素置換炭化水素基含有モノマーとしては、インク組成物の吐出性を上げ、インク組成物を塗膜としたときの該モノマーの表面偏析性を高くする観点から、テロメリゼーション法またはオリゴメリゼーション法により製造されたフルオロ脂肪族化合物、及び該フルオロ脂肪族化合物から誘導された化合物が好ましい例として挙げられる。
【0027】
テロメリゼーション法(テロマー法ともいわれる。)とは、ヨウ化物等の連鎖移動常数の大きいアルキルハライドをテローゲンとして、テトラフルオロエチレン等のフッ素含有ビニル化合物のラジカル重合を行い、テロマーを合成する方法である。
オリゴメリゼーション法(オリゴマー法ともいわれる。)とはテトラフルオロエチレンをフッ化カリウムやフッ化セシウムなどを触媒として、ジグライム等の極性溶媒中でカチオン重合してオリゴマーを製造する方法である。
テロメリゼーション法またはオリゴメリゼーション法によるフルオロ脂肪族化合物の製造方法の詳細に関しては、例えば、「フッ素化合物の合成と機能」(監修:石川延男、発行:株式会社シーエムシー、1987年)の117〜118ページ、「Chemistry of Organic Fluorine Compounds II」(Monograph 187, Ed by Milos Hudlicky and Attila E. Pavlath, American Chemical Society, 1995)の747〜752ページ、特開2009−209352号公報に記載されている。
【0028】
テロメリゼーション法によって合成されるモノマーとしては、下記一般式[TM−1]で表されるモノマーが好ましい。
【0029】
【化3】

【0030】
上記一般式[TM−1]中、Tは下記(T群)から選択される1種の基、Zは下記(Z群)から選択される1種の基、nは0から20の整数を表す。
【0031】
【化4】

【0032】
【化5】

【0033】
テロメリゼーション法により製造された化合物の具体例(一般式[TM−1]で表されるモノマーを主成分とする化合物)としては、例えば、ダイキン化成品販売株式会社で販売されている、フッ素系化学製品A−1110、A−1210、A−1310、A−1420、A−1620、A−1820、A−2020、A−1260、A−1460、A−1660、A−1860、A−1435、A−1635、A−1835、A−1473、A−1637、A−1837、A−1514、A−3420、A−3620、A−3820、A−4020、A−3260、A−3460、A−3660、A−3860、A−3637、A−3837、A−5210、A−5410、A−5610、A−5810、A−7110、A−7210、A−7310、A−9211、C−1100、C−1200、C−1300、C−1400、C−1500、C−1600、C−1700、C−1800、C−1900、C−2000、C−5200、C−5400、C−5600、C−5800、C−5208、C−5408、C−5608、C−6008、C−8200、C−8300、C−8500、C−9211、C−8208、C−8308、C−8508、C−9216、E−1430、E−1630、E−1830、E−2030、E−3430、E−3630、E−3830、E−4030、E−5244、E−5444、E−5644、E−5844、F−1420、F−1620、F−1820、F−2020、I−1200、I−1300、I−1400、I−1600、I−1700、I−1800、I−2000、I−1420、I−1620、I−1820、I−2020、I−3200、I−3400、I−3600、I−3800、I−4000、I−3620、I−3820、I−4020、I−5200、I−5400、I−5600、I−8208、I−8207、I−8407、I−8607、M−1110、M−1210、M−1420、M−1620、M−1820、M−2020、M−3420、M−3620、M−3820、M−4020、M−3433、M−3633、M−3833、M−4033、M−5210、M−5410、M−5610、M−5810、M−6010、M−7210、M−7310、R−1110、R−1210、R−1420、R−1620、R−1820、R−2020、R−1433、R−1633、R−1833、R−3420、R−3620、R−3820、R−4020、R−3433、R−5210、R−5410、R−5610、R−5810、R−6010、R−7210、R−7310、U−1310、U−1710や、また、日本メクトロン株式会社にて製造される、CHEMINOX FA、FA−M、FAAC、FAAC−M、FAMAC、FAMAC−M等が挙げられる。
【0034】
本発明におけるフッ素置換炭化水素基含有モノマーとしては、インク組成物の吐出性を上げ、インク組成物を塗膜としたときの該モノマーの表面偏析性を高くする観点から、下記一般式IIで表されるモノマーも好ましい例として挙げられる。
【0035】
【化6】

【0036】
一般式II中、Rは水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいメチル基または置換基を有してもよいエチル基を表す。RおよびRはそれぞれ独立に、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表す。Xは2価の連結基を表す。mは0以上の整数を表し、nは1以上の整数を表す。なお、mが2以上の場合、互いに隣接する炭素上の官能基(即ち、隣り合う炭素にそれぞれ結合しているR同士やR同士)は結合して脂肪族環を形成してもよい。
【0037】
一般式II中、Rで表されるハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子が挙げられる。Rとしては、水素原子またはメチル基が好ましい。
【0038】
一般式II中、RおよびRで表される炭素数1〜4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基等が挙げられる。上記の中でも、RおよびRは、好ましくは水素原子またはメチル基であり、より好ましくは水素原子である。
【0039】
一般式II中、Xで表される2価の連結基としては、−O−、−S−、−N(R)−、−CO−等が挙げられる。ここで、Rは水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表す。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基等が挙げられ、Rとして好ましくは水素原子またはメチル基である。
一般式II中、Xとしては、−O−、−NH−、−N(CH)−が好ましく、−O−または−NH−がより好ましい。
【0040】
一般式II中、mは0以上の整数を表し、2〜8の整数が好ましく、2が特に好ましい。また、mが2以上の場合、互いに隣接する炭素上の官能基は結合して脂肪族環を形成してもよい。
【0041】
一般式II中、nは1以上の整数を表し、1〜10の整数が好ましい。nは、1〜4であることがより好ましく、1または2であることが特に好ましい。
【0042】
本発明において好適に用い得る、テロメリゼーション法またはオリゴメリゼーション法により製造されたフルオロ脂肪族化合物、及び一般式IIで表されるモノマーの具体例を以下に示す。
【0043】
【化7】

【0044】
【化8】

【0045】
(シロキサン骨格含有モノマー)
本発明におけるシロキサン骨格含有モノマーは、シロキサン骨格を含有し、少なくとも1つの重合性官能基を有し、活性エネルギー線の照射により重合する化合物であれば、特に制限されない。以下、本発明におけるシロキサン骨格含有モノマーとして好ましいものを例示して、詳細に説明する。
【0046】
本発明におけるシロキサン骨格含有モノマーとしては、インク組成物の吐出性を上げ、インク組成物を塗膜としたときの該モノマーの表面偏析性を高くする観点から、下記構造式(A)で表される化合物が好ましい例として挙げられる。
【0047】
【化9】

【0048】
構造式(A)中、Rは、炭素数が2〜6の直鎖もしくは分岐のアルキレン基、または下記構造式(B)で表される2価の連結基を示す。Rとしては炭素数が2〜6の直鎖もしくは分岐のアルキレン基が好ましく、炭素数2又は3のアルキレン基が好ましい。
【0049】
【化10】

【0050】
構造式(B)中、Rは水素原子またはメチル基を表し、nは1〜50の整数を表わす。
【0051】
構造式(A)中、Xは単結合または下記構造式(C)で表わされる二価の基である。Xとしては単結合が好ましい。
【0052】
【化11】

【0053】
構造式(C)中、Zは酸素原子、硫黄原子またはNRを表し、Rは水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表す。構造式(C)中、Zは前記構造式(A)におけるRに結合する。構造式(C)中、Rは炭素数6〜10の脂肪族及び脂環族から選ばれる2価の基を表す。
【0054】
構造式(A)中、Yは、下記構造式(D)〜(F)のいずれかで表される1価の基を表す。
【0055】
【化12】

【0056】
【化13】

【0057】
【化14】

【0058】
構造式(D)〜(F)中、Rは水素原子または炭素数1〜6の直鎖状あるいは分枝鎖状のアルキル基を表わし、Rは直鎖状あるいは分枝鎖状の炭素数2〜10のアルキレン基を表し、Rは炭素数1〜6の直鎖状あるいは分枝鎖状のアルキレン基を表わす。
構造式(D)〜(F)の中でも、インク組成物の吐出性の点で、構造式(D)が好ましく、構造式(D)中のRとしては水素原子またはメチル基が好ましく、Rとしてはメチレン基が好ましい。
【0059】
構造式(A)中、Zは、下記の構造で表される1価の基を表す。
【0060】
【化15】

【0061】
上記構造中、zは0〜100の整数を表し、好ましくは0〜50、より好ましくは0〜20の整数、最も好ましくは0である。
【0062】
構造式(A)中、x、xおよびxは、それぞれ、x、xおよびxの合計が1〜100となる整数を表し、好ましくは1〜50の整数、より好ましくは1〜20の整数、最も好ましくは1である。yは、1〜10の整数を表し、好ましくは1〜5の整数、より好ましくは1〜3の整数、最も好ましくは1である。
【0063】
構造式(A)で表されるモノマーの具体例としては、下記の化合物が挙げられる。
【0064】
【化16】

【0065】
本発明におけるシロキサン骨格含有モノマーとしては、インク組成物の吐出性を上げ、インク組成物を塗膜としたときの該モノマーの表面偏析性を高くする観点から、下記構造式(1)又は下記構造式(2)で表される化合物も好ましい例として挙げられる。
【0066】
【化17】

【0067】
構造式(1)および(2)中、Rは下記構造式(3)で表される置換基を表す。Rは重合性基を有する炭素数1〜20の置換基を表す。nは1〜12の整数を表す。
【0068】
【化18】

【0069】
構造式(3)中、A 〜A11はそれぞれ独立に、水素、置換されていてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換されていてもよい炭素数6〜20のアリール基から選ばれる。a、b、cはそれぞれ独立に0〜20の整数を表し、dは0〜200の整数を表す。ただしa=b=c=d=0の場合を除く。A〜A11は、アルキル基およびアリール基の場合、直鎖でも分岐鎖でもよい。なお、アルキル基には、シクロアルキル基も包含される。
【0070】
構造式(3)においてA 〜A11としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ベンジル基、フェニル基、トリル基などが例示される。さらにアルキル基、アルケニル基およびフェニル基上に1つ以上置換基を含んでよい。すなわち上述の置換基上の1つ以上の水素原子をハロゲン基、エーテル基、水酸基、アミド基、エステル基、ケトン基、ニトリル基などにより置換したものであってもよい。ここでいう置換基としては、ハロゲン、エーテル基、水酸基、アミド基、エステル基、ケトン基、ニトリル基などを挙げることができる。なお、ここで、エーテル基、アミド基、エステル基及びケトン基のような2価の基による置換とは、これらの2価の基を末端に有する1価の置換基による置換を意味する(以下の記述においても同様である)。前記の2価の基を末端に有する1価の置換基とは、例えばアルコキシ基、アリーロキシ基、アルキルアミド基、アリールアミド基、アシル基、アシロキシ基、アルコキシカルボニル基、アリーロキシカルボニル基などである。
【0071】
構造式(3)で表される置換基の好ましい例としては、下記構造式(4)又は下記構造式(5)で表される置換基が挙げられる。
【0072】
【化19】

【0073】
構造式(4)中、Bは、炭素数1〜7の置換されていてもよいアルキル基、炭素数2〜7の置換されていてもよいアルケニル基および置換されていてもよいフェニル基から選ばれ、eは1〜12の整数である。アルキル基およびアルケニル基の場合、直鎖でも分岐鎖でもよい。Bとしては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ベンジル基、フェニル基、トリル基、ビニル基、アリル基などが例示される。さらにアルキル基、アルケニル基およびフェニル基上に1つ以上置換基を含んでよい。ここでいう置換基としてはハロゲン基、エーテル基、水酸基、アミド基、エステル基、ケトン基、ニトリル基などが挙げられる。
【0074】
【化20】

【0075】
構造式(5)中、R、R、R、Rはそれぞれ独立に、水素原子、置換されていてもよい炭素数1〜7のアルキル基、置換されていてもよい炭素数1〜7のアルケニル基および置換されていてもよいフェニル基から選ばれ、fは1〜3の整数である。アルキル基およびアルケニル基の場合、直鎖でも分岐鎖でもよい。R、R、R、Rとしては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ベンジル基、フェニル基、トリル基、ビニル基、アリル基などが例示される。さらにアルキル基、アルケニル基およびフェニル基上に1つ以上置換基を含んでよい。ここでいう置換基としてはハロゲン基、エーテル基、水酸基、アミド基、エステル基、ケトン基、ニトリル基などが挙げられる。
【0076】
構造式(1)および(2)中、Rは重合性基を有する炭素数1〜20の置換基を表す。Rは、ラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を有する基が好ましい。
とその隣の−CO−C−とは、一緒に、例えば、アクリル酸エステル基、メタクリル酸エステル基、イタコン酸エステル基、クロトン酸エステル基、イソクロトン酸エステル基、マレイン酸エステル基等の不飽和カルボン酸エステル基等を形成していることが好ましく、メタクリル酸エステル基またはアクリル酸エステル基を形成していることがより好ましい。
【0077】
構造式(1)および(2)中、nは1〜12の整数を表す。nは、好ましくは2〜8、より好ましくは2〜5である。
【0078】
構造式(1)で表されるモノマー、および構造式(2)で表されるモノマーは、例えば、特開2008−162898号公報に記載されたシリコーンモノマーの製造方法により製造することができる。
【0079】
構造式(1)で表されるモノマー、および構造式(2)で表されるモノマーの具体例としては、下記の化合物が挙げられる。
【0080】
【化21】

【0081】
【化22】

【0082】
フッ素置換炭化水素基含有モノマーおよびシロキサン骨格含有モノマーとしては、インク組成物中での該モノマーの安定性やインク組成物の吐出信頼性の観点から、水溶性の重合性化合物であることが好ましい。
なお、ここで水溶性とは、水に一定濃度以上溶解できることをいい、水性のインク中に(望ましくは均一に)溶解し得るものであればよい。また、後述する水溶性有機溶剤を添加することにより溶解度が上がってインク中に(望ましくは均一に)溶解するものであってもよい。具体的には、25℃の水に対する溶解度が1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることがより好ましい。
【0083】
本発明において、フッ素置換炭化水素基含有モノマーまたはシロキサン骨格含有モノマーとしては、ラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を有する重合性基として、メタクリルアミド、アクリルアミド、メタクリル酸エステル基またはアクリル酸エステル基から選択される重合性基を有し、水溶性の重合性化合物であることが好ましい。フッ素置換炭化水素基含有モノマーとしては、一般式[TM−1]又は一般式IIで表されるモノマーが好ましく、一般式IIで表されるモノマーがより好ましい。シロキサン骨格含有モノマーとしては、構造式(A)、構造式(1)、又は構造式(2)で表されるモノマーが好ましく、構造式(A)で表されるモノマーがより好ましい。
【0084】
本発明のインク組成物において、フッ素置換炭化水素基含有モノマーおよびシロキサン骨格含有モノマーの総含有量は、インク組成物の全質量の0.1〜10質量%が好ましく、1〜2質量%がより好ましい。該モノマーの含有量が、0.1質量%以上であると硬化感度の観点で有利であり、10質量%以下であるとインクの分散安定性の観点で有利である。
【0085】
(フッ素置換炭化水素基含有モノマーおよびシロキサン骨格含有モノマー以外のモノマー)
本発明のインク組成物は、フッ素置換炭化水素基含有モノマーおよびシロキサン骨格含有モノマー以外のモノマーの少なくとも1種を含有する。本明細書中、フッ素置換炭化水素基含有モノマーおよびシロキサン骨格含有モノマー以外のモノマーを「表面偏在部位を有しないモノマー」と称する。
表面偏在部位を有しないモノマーとしては、少なくとも1つの重合性基を有し、活性エネルギー線の照射により重合する水溶性の重合性化合物であれば、特に制限されない。該モノマー中の重合性基の個数は、インク組成物中の全モノマーの総質量に占める単官能モノマーの割合を大きくする観点から、1つであることが好ましい。
なお、ここで水溶性とは、既述のフッ素置換炭化水素基含有モノマーおよびシロキサン骨格含有モノマーにおける水溶性と同義である。
【0086】
本発明のインク組成物は、表面偏在部位を有しないモノマーとして、下記一般式(A)で表される水溶性の重合性化合物(A)及び下記一般式(B)で表される水溶性の重合性化合物(B)を各々少なくとも1種含有することが好ましい。また、必要に応じて、重合性化合物(A)と重合性化合物(B)以外の水溶性の重合性化合物を用いて構成することができる。
本発明のインク組成物は、重合性化合物(A)及び重合性化合物(B)を含有することで、耐擦過性およびカックルの抑制が向上する。
【0087】
[水溶性の重合性化合物(A)]
下記一般式(A)で表される水溶性の重合性化合物(A)について詳述する。
【0088】
【化23】

【0089】
一般式(A)において、Xは、水素原子またはメチル基を表す。Aは、−CO−、−NH−、−SO−及びフェニレン基から選ばれる少なくとも1種の基からなる連結基を表す。Bは親水性を有する基を表す。
【0090】
一般式(A)においてAは、−CO−、−NH−、−SO−及びフェニレン基から選ばれる少なくとも1種の基からなる連結基を表す。Aは、−CO−、−NH−、−SO−及びフェニレン基が任意の組合せで複数個連結した基でもよい。−CO−、−NH−、−SO−及びフェニレン基が複数個連結した基としては、特に限定するものではないが、例えば下記の構造を有する基が好ましい。
【0091】
【化24】

【0092】
一般式(A)においてBは、親水性を有する基を表す。親水性を有する基としては、例えば、水酸基;ジメチルアミノ基;飽和もしくは不飽和の複素環構造を有する化合物、ポリオール類、ポリオールの縮合体またはポリアミン類から1つの水素原子または水酸基が除去された残基、が挙げられる。
飽和もしくは不飽和の複素環構造を有する化合物、ポリオール類、ポリオールの縮合体またはポリアミン類から1つの水素原子または水酸基が除去された残基は、一般式(A)におけるAと連結可能な基であれば特に制限はないが、一般式(A)で表される化合物が水溶性であることを満たすような基から選択されることが好ましい。具体的には、以下の化合物群の化合物から1つの水素原子または水酸基が除去された残基が好ましい例である。
【0093】
−化合物群−
ピロール、イミダゾール、ピラゾール、フラン、オキサゾール、チオフェン、チアゾール、ピリジン、ピペラジン、ピペリジン、ピリダジン、ピケラジン、モルホリンなどの飽和もしくは不飽和の複素環構造を有する化合物、エチレングリコール、エジレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,4−ペンタンジオール、1,3−ペンタンジオール、2,4−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,5−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、グリセリン、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ジトリメチロールプロパン、ジトリメチロールエタン、チオジグリコール、ネオペンチルグリコール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、及びこれらの縮合体、糖類などのポリオール類、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ポリエチレンイミン、ポリプロピレンジアミンなどのポリアミン類。
【0094】
飽和もしくは不飽和の複素環構造を有する化合物、ポリオール類、ポリオールの縮合体またはポリアミン類から1つの水素原子または水酸基が除去された残基としては、飽和もしくは不飽和の複素環構造を有する化合物またはポリオール類から1つの水素原子または水酸基が除去された残基が好ましく、モルホリン、エチレングリコール、又はプロピレングリコールから1つの水素原子または水酸基が除去された残基が特に好ましい。
【0095】
一般式(A)においてBで表される親水性を有する基としては、水酸基、ジメチルアミノ基、飽和もしくは不飽和の複素環構造を有する化合物から1つの水素原子または水酸基が除去された残基、又はポリオール類から1つの水素原子または水酸基が除去された残基が好ましく、モルホリン、エチレングリコール、又はプロピレングリコールから1つの水素原子または水酸基が除去された残基が特に好ましい。
【0096】
重合性化合物(A)の好ましい具体例としては、例えばヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリレート、ヒドロキシエチルアクリルアミド、ヒドロキシプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノエチルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、ビニルピロリドン等が挙げられる。これらの中で好ましくは、ヒドロキシエチルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、ヒドロキシエチルメタクリレートである。
【0097】
[水溶性の重合性化合物(B)]
下記一般式(B)で表される水溶性の重合性化合物(B)について詳述する。
【0098】
【化25】

【0099】
一般式(B)において、Xは、水素原子またはメチル基を表す。Yは、−CO−、−NH−、−SO−及びフェニレン基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を表す。Qはm価の連結基を表す。mは2〜6の整数を表す。
【0100】
一般式(B)においてYは、−CO−、−NH−、−SO−及びフェニレン基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を表す。Yは、−CO−、−NH−、−SO−及びフェニレン基が任意の組合せで複数個連結した基でもよい。−CO−、−NH−、−SO−及びフェニレン基が複数個連結した基としては、特に限定するものではないが、例えば、一般式(A)のAの項において複数個連結した基として例示した基が好ましい。
【0101】
一般式(B)においてmは、2〜6の整数であり、好ましくは2〜3の整数である。
【0102】
一般式(B)においてm価の連結基Qとしては、一般式(B)で表される化合物が水溶性であることを満たすような基から選択されることが好ましい。
m価の連結基Qとしては、例えば、飽和もしくは不飽和の複素環構造を有する化合物、ポリオール類、ポリオールの縮合体またはポリアミン類から2以上の水素原子または水酸基が除去された残基が挙げられる。
【0103】
飽和もしくは不飽和の複素環構造を有する化合物、ポリオール類、ポリオールの縮合体またはポリアミン類から2以上の水素原子または水酸基が除去された残基は、一般式(B)におけるYと連結可能な基であれば特に制限はないが、一般式(B)で表される化合物が水溶性であることを満たすような基から選択されることが好ましい。具体的には、前記化合物群の化合物から2以上の水素原子または水酸基が除去された残基が好ましい例である。
【0104】
飽和もしくは不飽和の複素環構造を有する化合物、ポリオール類、ポリオールの縮合体またはポリアミン類から2以上の水素原子または水酸基が除去された残基としては、オキシアルキレン基(好ましくは、オキシエチレン基)を含むポリオール類の残基であることが好ましく、オキシアルキレン基(好ましくは、オキシエチレン基)を3以上含むポリオール類の残基であることが特に好ましい。
【0105】
以下に、一般式(B)で示される重合性化合物(B)の具体例である重合性化合物(B−1)〜(B−17)を示す。ただし、本発明においては、これらの例に限定されるものではない。
【0106】
【化26】

【0107】
【化27】

【0108】
【化28】

【0109】
【化29】

【0110】
【化30】

【0111】
【化31】

【0112】
【化32】

【0113】
本発明のインク組成物において、重合性化合物(A)と重合性化合物(B)との総量{(A)+(B)}に対する重合性化合物(A)の含有量[(A)/{(A)+(B)}×100(質量%)]は、5質量%〜45質量%が好ましい。
重合性化合物(A)と重合性化合物(B)との総量に対する重合性化合物(A)の含有量を5質量%〜45質量%とすることで、耐擦過性の向上とカックルの抑制が可能となる。この理由は明らかでないが、画像内の架橋密度を高いレベルで維持しつつ、柔軟性に富む皮膜が形成されるからと推定される。すなわち、上記含有量が5質量%以上の場合、硬く耐擦過性の高い画像が形成できる。上記含有量が45質量%以下の場合、柔軟な皮膜が形成されるため画像収縮によるひずみが緩和され、カックルが良化する傾向にある。
上記含有量は、より好ましくは、5質量%〜40質量%であり、最も好ましくは、10質量%〜30質量%である。
【0114】
本発明のインク組成物は、表面偏在部位を有しないモノマーとして、前記重合性化合物(A)及び前記重合性化合物(B)以外の水溶性の重合性化合物を含んでいてもよい。重合性化合物(A)と重合性化合物(B)以外の水溶性重合性化合物の含有量は、{(A)+(B)+それ以外の表面偏在部位を有しない水溶性重合性化合物}の総量の50質量%以下とすることが好ましく、より好ましくは0〜30質量%、更に好ましくは0〜20質量%、最も好ましくは0質量%である。
【0115】
重合性化合物(A)と重合性化合物(B)以外の表面偏在部位を有しない水溶性重合性化合物としては、限定的でないが、例えば、水溶性のエポキシ化合物、水溶性のオキセタン化合物などの一般に知られているカチオン重合性の化合物等が上げられる。
【0116】
本発明のインク組成物において、フッ素置換炭化水素基含有モノマーおよびシロキサン骨格含有モノマー(これらを、総称して重合性化合物(C)とも称する。)と重合性化合物(A)と重合性化合物(B)との総量{(A)+(B)+(C)}は、インク組成物の全質量の5〜30質量%が好ましく、10〜30質量%がより好ましく、15〜25質量%がより好ましい。インク組成物中{(A)+(B)+(C)}の含有量が、5質量%以上であると画像強度の観点で有利であり、25質量%以下であるとパイルハイトの観点で有利である。
【0117】
(水溶性重合開始剤)
本発明のインク組成物は、水溶性重合開始剤(以下、「重合開始剤」とも称する。)の少なくとも1種を含有する。水溶性重合開始剤は、活性エネルギー線により、前記表面偏在部位を有するモノマー及び/又は前記表面偏在部位を有しないモノマー(以下、これらを合わせて「重合性化合物」とも称する。)の重合を開始させる。
なお、本発明において水溶性重合開始剤とは、25℃において蒸留水に0.5質量%以上溶解する重合開始剤を意味する。水溶性重合開始剤は、25℃において蒸留水に1質量%以上溶解することが好ましく、3質量%以上溶解することがより好ましい。
【0118】
重合開始剤は、活性エネルギー線により重合性化合物の重合反応を開始し得る化合物を適宜選択して含有することができ、例えば、放射線もしくは光、又は電子線により活性種(ラジカル、酸、塩基など)を発生する開始剤を用いることができる。
【0119】
重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、p−ジメチルアミノアセトフェン、p−ジメチルアミノプロピオフェノン、ベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、p,p’−ジクロロベンゾフェン、p,p’−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインn−プロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインn−ブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、テトラメチルチウラムモノサルファイド、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチルチオキサントン、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾインパーオキサイド、ジ−tert−ブチルパーオキサイド、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、メチルベンゾイルフォーメートが挙げられる。更に、例えばトリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート等の、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族ハロニウム塩、芳香族スルホニウム塩、メタロセン化合物等が挙げられる。
【0120】
本発明における重合開始剤は、1種単独で又は2種以上を混合して、あるいは増感剤と併用して使用することができる。
インク組成物中の重合開始剤の含有量としては、重合性化合物の総質量に対して、1〜40質量%が好ましく、5〜30質量%がより好ましい。重合開始剤の含有量は、重合性化合物の総質量に対して、1質量%以上であると画像の耐擦過性がより向上し、高速記録に有利であり、40質量%以下であると吐出安定性の点で有利である。
【0121】
前記増感剤としては、アミン系化合物(脂肪族アミン、芳香族基を含むアミン、ピペリジン等)、尿素系化合物(アリル系、o−トリルチオ尿素等)、イオウ化合物(ナトリウムジエチルジチオホスフェート、芳香族スルフィン酸の可溶性塩等)、ニトリル系化合物(N,N,ジ置換p−アミノベンゾニトリル等)、リン化合物(トリn−ブチルホスフィン、ナトリウムジエチルジチオホスフィード等)、窒素化合物(ミヒラーケトン、N−ニトロソヒドロキシルアミン誘導体、オキサゾリジン化合物、テトラヒドロ1,3オキサジン化合物、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドとジアミンの縮合物等)、塩素化合物(四塩化炭素、ヘキサクロロエタン等)、エポキシ樹脂とアミンの反応生成物の高分子化アミン、トリエタノールアミントリアクリレート、等が挙げられる。
増感剤は、本発明の効果を損なわない範囲で、含有することができる。
【0122】
(顔料)
本発明のインク組成物は、顔料の少なくとも1種を含む。顔料は、着色により画像を形成する機能を有するものであればよい。本発明においては、耐光性等の観点から水分散性顔料であることが好ましい。
【0123】
本発明における顔料は、液安定性及び吐出安定性の観点、画像を形成したときの耐光性等の観点から、下記(1)〜(4)のから選ばれる少なくとも1種の顔料水分散物で用いるのが好ましい。
(1)カプセル化顔料、即ち、ポリマー粒子に顔料を含有させてなるポリマーエマルションであり、より詳しくは、水不溶性ポリマー分散剤で顔料を被覆し、顔料表面のポリマー層にて親水化することで顔料を水に分散したものである。
(2)自己分散顔料、即ち、表面に少なくとも1種の親水基を有し、分散剤の不存在下で水分散性を示す顔料、より詳しくは、主にカーボンブラックなどを表面酸化処理して親水化し、顔料単体が水に分散するようにしたものである。
(3)樹脂分散顔料、即ち、例えば重量平均分子量50,000以下の水溶性高分子化合物により分散された顔料である。
(4)界面活性剤分散顔料、即ち、界面活性剤により分散された顔料である。
【0124】
本発明において好ましい例として、(1)カプセル化顔料と(2)自己分散顔料を挙げることができ、特に好ましい例として、(1)カプセル化顔料を挙げることができる。分散性を付与する顔料自体に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有機顔料、無機顔料のいずれであってもよい。顔料は、水に殆ど不溶であるか又は難溶である顔料であることが、インク着色性の点で好ましい。
【0125】
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。
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、黒色顔料としてはカーボンブラックが特に好ましい。
【0126】
前記有機顔料のうち、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。マゼンタ又はレッド用の有機顔料としては、例えば、C.I.ピグメント・レッド2、C.I.ピグメント・レッド3、C.I.ピグメント・レッド5、C.I.ピグメント・レッド6、C.I.ピグメント・レッド7、C.I.ピグメント・レッド15、C.I.ピグメント・レッド16、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド53:1、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド123、C.I.ピグメント・レッド139、C.I.ピグメント・レッド144、C.I.ピグメント・レッド149、C.I.ピグメント・レッド166、C.I.ピグメント・レッド177、C.I.ピグメント・レッド178、C.I.ピグメント・レッド222、C.I.ピグメント・バイオレット19等が挙げられる。グリーン又はシアン用の有機顔料としては、例えば、C.I.ピグメント・ブルー15、C.I.ピグメント・ブルー15:2、C.I.ピグメント・ブルー15:3、C.I.ピグメント・ブルー15:4、C.I.ピグメント・ブルー16、C.I.ピグメント・ブルー60、C.I.ピグメント・グリーン7、及び米国特許4311775号明細書に記載のシロキサン架橋アルミニウムフタロシアニン、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。
上記の顔料は、単独種で使用してもよく、また上記した各群内もしくは各群間より複数種選択してこれらを組み合わせて使用してもよい。

【0127】
本発明のインク組成物中における顔料の含有量は、発色性、粒状性、インク安定性、吐出信頼性の観点から、0.1質量%以上15質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上12質量%以下であることがより好ましく、1質量%以上10質量%以下が特に好ましい。
【0128】
[分散剤]
本発明のインク組成物においては、顔料は前述のとおり、顔料水分散物で用いるのが好ましい。顔料の分散剤としては、ポリマー分散剤、又は低分子の界面活性剤型分散剤のいずれでもよい。また、ポリマー分散剤は、水溶性の分散剤、又は非水溶性の分散剤のいずれでもよい。
【0129】
低分子の界面活性剤型分散剤は、インクを低粘度に保ちつつ、顔料を水溶媒に安定に分散させることができる。低分子の界面活性剤型分散剤は、分子量2,000以下の低分子分散剤である。低分子の界面活性剤型分散剤の分子量は、100〜2,000が好ましく、200〜2,000がより好ましい。
【0130】
低分子の界面活性剤型分散剤は、親水性基と疎水性基とを含む構造を有する。親水性基と疎水性基とは、それぞれ独立に1分子に1以上含まれていればよく、複数種類の親水性基、疎水性基を有していてもよい。親水性基と疎水性基とを連結するための連結基も適宜有することができる。
【0131】
前記親水性基は、アニオン性、カチオン性、ノニオン性、あるいはこれらを組み合わせたベタイン型等である。アニオン性基は、マイナスの電荷を有するものであればいずれでもよいが、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、スルフィン酸基又はカルボン酸基であることが好ましく、リン酸基又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。カチオン性基は、プラスの荷電を有するものであればいずれでもよいが、有機のカチオン性置換基であることが好ましく、窒素又はリンのカチオン性基であることがより好ましく、ピリジニウムカチオン又はアンモニウムカチオンであることがさらに好ましい。ノニオン性基としては、例えば、ポリエチレンオキシドやポリグリセリン、糖ユニットの一部等が挙げられる。
前記親水性基は、アニオン性基であることが好ましい。
【0132】
低分子の界面活性剤型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、pKaが3以上であることが好ましい。低分子の界面活性剤型分散剤のpKaは、テトラヒドロフラン−水(3:2=V/V)溶液に低分子の界面活性剤型分散剤1mmol/Lを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。低分子の界面活性剤型分散剤のpKaが3以上であると、理論上pH3程度の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。そして、低分子の界面活性剤型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。かかる観点からも、低分子の界面活性剤型分散剤は、アニオン性基としてカルボン酸基を有することが好ましい。
【0133】
前記疎水性基は、例えば、炭化水素系、フッ化炭素系、シリコーン系等の構造を有する基であり、特に炭化水素系であることが好ましい。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。疎水性基は、1本鎖状構造又はこれ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。
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。
【0134】
前記ポリマー分散剤のうち、水溶性分散剤としては、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。
天然物を原料に修飾した親水性高分子化合物としては、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。
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、スチレンアクリル酸のホモポリマーや、他の親水基を有する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水溶性分散剤として好ましい。
【0135】
前記ポリマー分散剤のうち、非水溶性分散剤としては、疎水性部と親水性部の両方を有するポリマーを用いることができる。例えば、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、酢酸ビニル−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体等が挙げられる。
【0136】
前記ポリマー分散剤の重量平均分子量は、3,000〜100,000が好ましく、より好ましくは5,000〜50,000であり、更に好ましくは5,000〜40,000であり、特に好ましくは10,000〜40,000である。
【0137】
なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(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 SuperHZ4000、TSKgeL SuperHZ2000(東ソー(株)製、4.6mmID×15cm)を3本用い、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いる。また、条件としては、試料濃度を0.35質量%、流速を0.35質量%、サンプル注入量を10μl、測定温度を40℃とし、RI検出器を用いて行なう。また、検量線は、東ソー(株)製「標準試料TSK standard,polystyrene」:「F−40」、「F−20」、「F−4」、「F−1」、「A−5000」、「A−2500」、「A−1000」、「n−プロピルベンゼン」の8サンプルから作製する。
【0138】
前記ポリマー分散剤の酸価としては、処理液が接触したときの凝集性が良好である観点から、130mgKOH/g以下が好ましい。更には、該酸価は、25〜120mgKOH/gがより好ましく、25〜100mgKOH/gが更に好ましい。ポリマー分散剤の酸価は、130mgKOH/g以下、更には100mgKOH/g以下になると、相対的に顔料が疎水的になり、画像の耐水性が良好になる。ポリマー分散剤の酸価は25mgKOH/g以上であると、自己分散性の安定性が良好になる。
なお、ポリマー分散剤の酸価は、JIS規格(JIS K0070:1992)に記載の方法により求めた値である。
【0139】
前記ポリマー分散剤は、自己分散性と処理液が接触したときの凝集速度の観点から、カルボキシル基を有するポリマーを含むことが好ましく、カルボキシル基を有し、酸価が25〜100mgKOH/gのポリマーを含むことがより好ましい。
【0140】
顔料(p)と分散剤(s)との混合質量比(p:s)としては、1:0.06〜1:3の範囲が好ましく、1:0.125〜1:2の範囲がより好ましい。
【0141】
本発明においては、画像の耐光性や品質などの観点から、顔料と分散剤と含むことが好ましく、有機顔料とポリマー分散剤とを含むことがより好ましく、有機顔料とカルボキシル基を含むポリマー分散剤とを含むことが特に好ましい。また、顔料は、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に被覆され、水不溶性であることが好ましい。
【0142】
分散状態での顔料の体積平均粒子径としては、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。体積平均粒子径は、200nm以下であると色再現性が良好になる。また、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顔料を2種以上混合して使用してもよい。
ここで、分散状態での顔料の平均粒子径は、インク化した状態での平均粒子径を示すが、インク化する前段階のいわゆる濃縮インク分散物についても同様である。
【0143】
分散状態での顔料の平均粒子径及び、ポリマー粒子の平均粒子径及び粒径分布は、ナノトラック粒度分布測定装置UPA−EX150(日機装(株)製)を用いて、動的光散乱法により求められるものである。
【0144】
(ポリマー粒子)
本発明のインク組成物は、ポリマー粒子の少なくとも1種を含有することができる。ポリマー粒子としては、自己分散ポリマー粒子が好ましい。以下では、好ましいポリマー粒子として、自己分散性ポリマー粒子を一例に挙げて詳述する。
【0145】
[自己分散性ポリマー粒子]
本発明のインク組成物は、ポリマー粒子として、自己分散性ポリマー粒子の少なくとも1種を含有することが好ましい。自己分散性ポリマーは、後述の処理液又はこれを乾燥させた領域と接触した際に分散不安定化して凝集しインクを増粘させることによりインク組成物を固定化する機能を有し、インク組成物の記録媒体への定着性及び画像の耐擦過性をより向上させることができる。また、自己分散性ポリマーは、吐出安定性及び前記顔料を含む系の液安定性(特に分散安定性)の観点からも、インク組成物に含有させるのが好ましい樹脂粒子である。
【0146】
自己分散性ポリマーの粒子とは、界面活性剤の不存在下、分散状態(特に転相乳化法による分散状態)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粒子を意味する。
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(サスペンション)の両方の状態を含むものである。
本発明においては、インク組成物の凝集速度と定着性の観点から、水不溶性ポリマーが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。
【0147】
自己分散性ポリマーの乳化又は分散状態、すなわち自己分散性ポリマーの水性分散物の調製方法としては、転相乳化法が挙げられる。転相乳化法としては、例えば、自己分散性ポリマーを溶媒(例えば、親水性有機溶剤等)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、自己分散性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、前記溶媒を除去した後、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。
【0148】
自己分散性ポリマーの粒子の分散状態とは、水不溶性ポリマー30gを70gの有機溶媒(例えば、メチルエチルケトン)に溶解した溶液、該水不溶性ポリマーの塩生成基を100%中和できる中和剤(塩生成基がアニオン性であれば水酸化ナトリウム、カチオン性であれば酢酸)、及び水200gを混合、攪拌(装置:攪拌羽根付き攪拌装置、回転数200rpm、30分間、25℃)した後、該混合液から該有機溶媒を除去した後でも、分散状態が25℃で少なくとも1週間安定に存在することを目視で確認することができる状態をいう。
【0149】
また、水不溶性ポリマーとは、ポリマーを105℃で2時間乾燥させた後、25℃の水100g中に溶解させたときに、その溶解量が10g以下であるポリマーをいい、その溶解量が好ましくは5g以下、更に好ましくは1g以下である。前記溶解量は、水不溶性ポリマーの塩生成基の種類に応じて、水酸化ナトリウム又は酢酸で100%中和したときの溶解量である。
【0150】
前記水性媒体は、水を含んで構成され、必要に応じて親水性有機溶媒を含んでいてもよい。本発明においては、水と水に対して0.2質量%以下の親水性有機溶媒とから構成されることが好ましく、水から構成されることがより好ましい。
【0151】
前記水不溶性ポリマーの主鎖骨格としては、特に制限はなく、例えば、ビニルポリマー、縮合系ポリマー(エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、セルロース、ポリエーテル、ポリウレア、ポリイミド、ポリカーボネート等)を用いることができる。その中で、特にビニルポリマーが好ましい。
【0152】
ビニルポリマー及びビニルポリマーを構成するモノマーの好適な例としては、特開2001−181549号公報及び特開2002−88294号公報に記載されているものを挙げることができる。また、解離性基(あるいは解離性基に誘導できる置換基)を有する連鎖移動剤や重合開始剤、イニファーターを用いたビニルモノマーのラジカル重合や、開始剤或いは停止剤のどちらかに解離性基(あるいは解離性基に誘導できる置換基)を有する化合物を用いたイオン重合によって高分子鎖の末端に解離性基を導入したビニルポリマーも使用できる。
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。
【0153】
自己分散性ポリマーの粒子は、自己分散性の観点から、親水性の構成単位と芳香族基含有モノマーに由来する構成単位とを含む水不溶性ポリマーを含むことが好ましい。
【0154】
前記親水性の構成単位は、親水性基含有モノマーに由来するものであれば特に制限はなく、1種の親水性基含有モノマーに由来するものであっても、2種以上の親水性基含有モノマーに由来するものであってもよい。前記親水性基としては、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。
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。
【0155】
本発明における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。
【0156】
前記不飽和カルボン酸モノマーの具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、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。
前記不飽和スルホン酸モノマーの具体例としては、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。
前記不飽和リン酸モノマーの具体例としては、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。
前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、アクリル系モノマーがより好ましく、特にはアクリル酸及びメタクリル酸が好ましい。
【0157】
本発明における自己分散性ポリマーの酸価としては、処理液が接触したときの凝集性が良好である観点から、150以下KOHmg/g以下が好ましい。更には、該酸価は、25〜100KOHmg/gがより好ましく、30〜70KOHmg/gが更に好ましい。自己分散性ポリマーの酸価が25KOHmg/g以上であると、自己分散性の安定性が良好になる。
なお、自己分散性ポリマーの酸価は、JIS規格(JISK0070:1992)に記載の方法により求めた値である。
【0158】
本発明における自己分散性ポリマーの粒子は、自己分散性と処理液が接触したときの凝集速度の観点から、カルボキシル基を有するポリマーを含むことが好ましく、カルボキシル基を有し、酸価が25〜150KOHmg/gのポリマーを含むことがより好ましく、カルボキシル基を有し、酸価が30〜100KOHmg/gのポリマーを含むことがより好ましい。
【0159】
前記芳香族基含有モノマーは、芳香族基と重合性基とを含む化合物であれば特に制限はない。前記芳香族基は芳香族炭化水素に由来する基であっても、芳香族複素環に由来する基であってもよい。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、芳香族炭化水素に由来する芳香族基であることが好ましい。
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。
【0160】
本発明における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。
【0161】
前記芳香族基含有モノマーとしては、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、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、芳香族基含有(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)アクリレートが更に好ましい。
なお、「(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。
【0162】
本発明における自己分散性ポリマーは、(メタ)アクリレートモノマーに由来する構成単位を含むアクリル系樹脂が好ましく、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むアクリル系樹脂が好ましく、更には、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、その含有量が10質量%〜95質量%であることが好ましい。芳香族基含有(メタ)アクリレートモノマーの含有量が10質量%〜95質量%であることで、自己乳化又は分散状態の安定性が向上し、更にインク粘度の上昇を抑制することができる。
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。
【0163】
本発明における自己分散性ポリマーは、例えば、芳香族基含有モノマーに由来する構成単位と、解離性基含有モノマーに由来する構成単位とを用いて構成することができる。更に、必要に応じて、その他の構成単位を更に含んでもよい。
【0164】
前記その他の構成単位を形成するモノマーとしては、前記芳香族基含有モノマーと解離性基含有モノマーと共重合可能なモノマーであれば特に制限はない。中でも、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、アルキル基含有モノマーであることが好ましい。
【0165】
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、並びにヒドロキシメチル(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、並びに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、等の(メタ)アクリルエステル系モノマー;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、並びに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、等の(メタ)アクリルアミド系モノマーが挙げられる。
【0166】
自己分散性ポリマーの粒子を構成する水不溶性ポリマーの分子量としては、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更に好ましい。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。
【0167】
なお、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 SuperHZ4000、TSKgeL SuperHZ2000(東ソー(株)製、4.6mmID×15cm)を3本用い、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いる。また、条件としては、試料濃度を0.35質量%、流速を0.35質量%、サンプル注入量を10μl、測定温度を40℃とし、RI検出器を用いて行なう。また、検量線は、東ソー(株)製「標準試料TSK standard,polystyrene」:「F−40」、「F−20」、「F−4」、「F−1」、「A−5000」、「A−2500」、「A−1000」、「n−プロピルベンゼン」の8サンプルから作製する。
【0168】
自己分散性ポリマーの粒子を構成する水不溶性ポリマーは、ポリマーの親疎水性制御の観点から、芳香族基含有(メタ)アクリレートモノマーに由来する構造単位(好ましくは、フェノキシエチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位及び/又はベンジル(メタ)アクリレートに由来する構造単位)を共重合比率として自己分散性ポリマー粒子の全質量の15〜80質量%を含むことが好ましい。
また、水不溶性ポリマーは、ポリマーの親疎水性制御の観点から、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共重合比率として15〜80質量%と、カルボキシル基含有モノマーに由来する構成単位と、アルキル基含有モノマーに由来する構成単位(好ましくは、(メタ)アクリル酸のアルキルエステルに由来する構造単位)とを含むことが好ましく、フェノキシエチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位及び/又はベンジル(メタ)アクリレートに由来する構造単位を共重合比率として15〜80質量%と、カルボキシル基含有モノマーに由来する構成単位と、アルキル基含有モノマーに由来する構成単位(好ましくは、(メタ)アクリル酸の炭素数1〜4のアルキルエステルに由来する構造単位)とを含むことがより好ましく、更には加えて、酸価が25〜100であって重量平均分子量が3000〜20万であることが好ましく、酸価が25〜95であって重量平均分子量が5000〜15万であることがより好ましい。
【0169】
以下に、自己分散性ポリマーの粒子を構成する水不溶性ポリマーの具体例(例示化合物B−01〜B−19)を挙げる。但し、本発明においては、これらに限定されるものではない。なお、括弧内は、共重合成分の質量比を表す。
【0170】
B−01: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(50/45/5)
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)
【0171】
本発明における自己分散性ポリマーの粒子を構成する水不溶性ポリマーの製造方法としては特に制限はなく、例えば、重合性界面活性剤の存在下に、乳化重合を行ない、界面活性剤と水不溶性ポリマーとを共有結合させる方法、上記親水性基含有モノマーと芳香族基含有モノマーとを含むモノマー混合物を溶液重合法、塊状重合法等の公知の重合法により、共重合させる方法を挙げることができる。前記重合法の中でも、凝集速度とインク組成物としたときの打滴安定性の観点から、溶液重合法が好ましく、有機溶媒を用いた溶液重合法がより好ましい。
【0172】
本発明における自己分散性ポリマーは、凝集速度の観点から、有機溶媒中で合成されたポリマーを含み、該ポリマーはカルボキシル基を有し、(好ましくは酸価が25〜50であって)該ポリマーのカルボキシル基の一部又は全部は中和され、水を連続相とするポリマー分散物として調製されたものであることが好ましい。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は、有機溶媒中でポリマーを合成する工程と、前記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設けて行なうことが好ましい。
【0173】
前記分散工程は、次の工程(1)及び工程(2)を含むことが好ましい。
工程(1):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
【0174】
前記工程(1)は、まずポリマー(水不溶性ポリマー)を有機溶媒に溶解させ、次に中和剤と水性媒体を徐々に加えて混合、攪拌して分散体を得る処理であることが好ましい。このように、有機溶媒中に溶解した水不溶性ポリマー溶液中に中和剤と水性媒体を添加することで、強いせん断力を必要とせずに、より保存安定性の高い粒径の自己分散性ポリマー粒子を得ることができる。
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。
【0175】
有機溶媒としては、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒及びエーテル系溶媒が好ましく挙げられる。
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。
【0176】
中和剤は、解離性基の一部又は全部が中和され、自己分散性ポリマー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。本発明の自己分散性ポリマーが解離性基としてアニオン性の解離基(例えば、カルボキシル基)を有する場合、用いられる中和剤としては有機アミン化合物、アンモニア、アルカリ金属の水酸化物等の塩基性化合物が挙げられる。有機アミン化合物の例としては、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノプロピルアミン、ジプロピルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N,N−ジメチル−エタノールアミン、N,N−ジエチル−エタノールアミン、2−ジメチルアミノ−2−メチル−1−プロパノール、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアニン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン等が挙げられる。アルカリ金属の水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。中でも、本発明の自己分散性ポリマー粒子の水中への分散安定化の観点から、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、トリエチルアミン、トリエタノールアミンが好ましい。
【0177】
これら塩基性化合物は、解離性基100モル%に対して、5〜120モル%使用することが好ましく、10〜110モル%であることがより好ましく、15〜100モル%であることが更に好ましい。15モル%以上とすることで、水中での粒子の分散を安定化する効果が発現し、100モル%以下とすることで、水溶性成分を低下させる効果がある。
【0178】
前記工程(2)においては、前記工程(1)で得られた分散体から、減圧蒸留等の常法により有機溶剤を留去して水系へと転相することで自己分散性ポリマー粒子の水性分散物を得ることができる。得られた水性分散物中の有機溶媒は実質的に除去されており、有機溶媒の量は、好ましくは0.2質量%以下、更に好ましくは0.1質量%以下である。
【0179】
ポリマー粒子の平均粒子径は、体積平均粒子径で1nm〜70nmの範囲が好ましく、2〜60nmの範囲がより好ましく、2〜30nmの範囲が更に好ましい。体積平均粒子径は、2nm以上であると製造適性が向上し、70nm以下であると局所ブロッキング耐性が向上する。
また、自己分散性ポリマーの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、水不溶性粒子を2種以上混合して使用してもよい。
なお、自己分散性ポリマーの粒子の平均粒子径及び粒径分布は、ナノトラック粒度分布測定装置UPA−EX150(日機装(株)製)を用いて、動的光散乱法により求められるものである。
【0180】
また、自己分散性ポリマーのガラス転移温度(Tg)は、70℃以上であることが好ましく、80℃以上がより好ましく、100℃以上がさらに好ましい。ガラス転移温度(Tg)は、70℃以上であると局所ブロッキング耐性が向上する。ガラス転移温度(Tg)の上限については特に制限はない。
【0181】
自己分散性ポリマーの粒子は、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。自己分散性ポリマーの粒子のインク組成物中における含有量としては、凝集速度や画像の光沢性などの観点から、インク組成物に対して、1〜30質量%であることが好ましく、5〜15質量%であることがより好ましい。
【0182】
以上、好ましいポリマー粒子の例として自己分散性ポリマーの粒子を例に挙げて説明したが、自己分散性のポリマー粒子に限定されず他のポリマー粒子を用いることができる。例えば、一般的に知られている乳化重合ラテックスなどのポリマー粒子も、その構成モノマー、乳化剤、及び分散条件等を調整することにより好適に使用可能である。
【0183】
(水)
本発明のインク組成物は、水を含有するものであるが、水の量に特に制限はない。中でも、水の好ましい含有量は、10〜99質量%であり、より好ましくは30〜80質量%であり、更に好ましくは50〜80質量%である。
【0184】
(水溶性有機溶剤)
本発明のインク組成物は、水溶性有機溶剤の少なくとも1種を含有してもよい。水溶性有機溶剤を含有することで、インク組成物の乾燥防止、湿潤、あるいは記録媒体への浸透促進の効果を得ることができる。具体的には、例えば、水溶性有機溶剤は、噴射ノズルのインク吐出口において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乾燥防止剤として用いられる。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。
【0185】
乾燥防止剤としては、水より蒸気圧の低い水溶性有機溶剤であることが好ましい。このような水溶性有機溶剤の具体例としては、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、ポリエチレングリコール、チオジグリコール、ジチオジグリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、アセチレングリコール誘導体、グリセリン、トリメチロールプロパン等に代表される多価アルコール類、エチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル、ジエチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル、トリエチレングリコールモノエチル(又はブチル)エーテル等の多価アルコールの低級アルキルエーテル類、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、N−エチルモルホリン等の複素環類、スルホラン、ジメチルスルホキシド、3−スルホレン等の含硫黄化合物、ジアセトンアルコール、ジエタノールアミン等の多官能化合物、尿素誘導体が挙げられる。
このうち、乾燥防止剤としては、グリセリン、ジエチレングリコール等の多価アルコールが好ましい。
乾燥防止剤は、1種単独で用いても2種以上併用してもよい。乾燥防止剤の含有量は、インク組成物の10〜50質量%が好ましい。
【0186】
浸透促進剤の具体例としては、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、ジ(トリ)エチレングリコールモノブチルエーテル、1,2−ヘキサンジオール等のアルコール類やラウリル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウムやノニオン性界面活性剤等を好適に用いることができる。
浸透促進剤は、1種単独で用いても2種以上併用してもよい。浸透促進剤の含有量は、インク組成物の5〜30質量%が好ましい。また、浸透促進剤は、画像の滲み、紙抜け(プリントスルー)を起こさない量の範囲内で使用することが好ましい。
【0187】
水溶性有機溶剤は、上記以外にも粘度の調整のために用いられる。粘度の調整に用いることができる水溶性有機溶剤の具体例としては、アルコール(例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、t−ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール)、多価アルコール類(例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサンジオール、ペンタンジオール、グリセリン、ヘキサントリオール、チオジグリコール)、グリコール誘導体(例えば、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、ジエチレングルコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、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ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリ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ジアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリ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フェニルエーテル)、アミン(例えば、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、モルホリン、N−エチルモルホリン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ポリエチレンイミン、テトラメチルプロピレンジアミン)、及びその他の極性溶媒(例えば、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドン、2−オキサゾリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、アセトニトリル、アセトン)が挙げられる。この場合も、水溶性有機溶剤は1種単独で用いるほか、2種以上を併用してもよい。
【0188】
(その他の添加剤)
本発明のインク組成物は、上記成分以外にその他の添加剤を含有してもよい。その他の添加剤としては、例えば、重合禁止剤、乾燥防止剤(湿潤剤)、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。
【0189】
前記紫外線吸収剤は、画像の保存性を向上させることができる。紫外線吸収剤としては、特開昭58−185677号公報、同61−190537号公報、特開平2−782号公報、同5−197075号公報、同9−34057号公報等に記載のベンゾトリアゾール系化合物、特開昭46−2784号公報、特開平5−194483号公報、米国特許第3214463号明細書等に記載のベンゾフェノン系化合物、特公昭48−30492号公報、同56−21141号公報、特開平10−88106号公報等に記載の桂皮酸系化合物、特開平4−298503号公報、同8−53427号公報、同8−239368号公報、同10−182621号公報、特表平8−501291号公報等に記載のトリアジン系化合物を用いてよく、リサーチディスクロージャーNo.24239号に記載の化合物やスチルベン系、ベンズオキサゾール系化合物に代表される、紫外線を吸収して蛍光を発する化合物、いわゆる蛍光増白剤も用いることができる。
【0190】
前記褪色防止剤は、画像の保存性を向上させることができる。褪色防止剤としては、各種の有機系及び金属錯体系の褪色防止剤が挙げられる。有機系の褪色防止剤としては、ハイドロキノン類、アルコキシフェノール類、ジアルコキシフェノール類、フェノール類、アニリン類、アミン類、インダン類、クロマン類、アルコキシアニリン類、ヘテロ環類等が挙げられ、金属錯体系の褪色防止剤としては、ニッケル錯体、亜鉛錯体等が挙げられる。より具体的には、リサーチディスクロージャーNo.17643の第VIIのIないしJ項、同No.15162、同No.18716の650頁左欄、同No.36544の527頁、同No.307105の872頁、同No.15162に引用された特許に記載の化合物や、特開昭62−215272号公報の127頁〜137頁に記載の代表的化合物の一般式及び化合物例に含まれる化合物を用いることができる。
【0191】
前記防黴剤としては、デヒドロ酢酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム、ナトリウムピリジンチオン−1−オキシド、p−ヒドロキシ安息香酸エチルエステル、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オン及びその塩等が挙げられる。防黴剤の含有量は、インク組成物に対して0.02〜1.00質量%の範囲が好ましい。
【0192】
前記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、インク組成物の保存安定性を向上させることができる。pH調整剤は、インク組成物のpHが6〜10となるように添加するのが好ましく、pHが7〜10となるように添加するのがより好ましい。
【0193】
前記表面張力調整剤としては、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、ベタイン系界面活性剤等が挙げられる。
表面張力調整剤の添加量は、インク組成物の表面張力を20〜60mN/mに調整できる範囲が好ましく、20〜45mN/mに調整できる範囲がより好ましく、25〜40mN/mに調整できる範囲が更に好ましい。添加量が前記範囲内であると、インクジェット法で良好に打滴することができる。
【0194】
前記界面活性剤の具体例としては、炭化水素系では、脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩等のアニオン系界面活性剤や、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステル、オキシエチレンオキシプロピレンブロックコポリマー等のノニオン系界面活性剤が好ましい。また、アセチレン系ポリオキシエチレンオキシド界面活性剤であるオルフィン(日信化学工業社製)、SURFYNOLS(AirProducts&ChemicaLs社製)も好ましく用いられる。また、N,N−ジメチル−N−アルキルアミンオキシド等のアミンオキシド型の両性界面活性剤も好ましい。
更に、特開昭59−157636号の第37〜38頁、リサーチ・ディスクロージャーNo.308119(1989年)に界面活性剤として挙げられ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号の各公報に記載のフッ素(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、耐擦過性を良化することもできる。
【0195】
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可能である。
【0196】
<インクセット>
本発明のインクセットは、前記インク組成物と、前記インク組成物の成分と接触して凝集体を形成し得る凝集剤を含む処理液とを有する。
かかる構成とすることにより、本発明のインクセットを用いて記録された印画物は、耐ブロッキング性に優れ、かつ、カックル抑制に優れる。
【0197】
本発明のインクセットは、インク組成物及び処理液を一体的に若しくは独立に収容したインクカートリッジとして用いることができ、取り扱いが便利である点等からも、インクカートリッジとして用いることが好ましい。インクセットを含んで構成されるインクカートリッジは当技術分野において公知であり、公知の方法を適宜用いてインクカートリッジにすることができる。
以下、本発明のインクセットに用いられる処理液について、詳しく説明する。
【0198】
<処理液>
本発明における処理液は、既述のインク組成物中の成分と接触することで凝集体を形成し得る凝集剤を少なくとも1種含み、必要に応じて、さらに他の成分を用いて構成することができる。
【0199】
(凝集剤)
処理液は、インク組成物中の成分を凝集させる凝集剤を含んでなる。本発明における凝集剤は、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)可能なものであり、固定化剤として機能する。例えば、処理液を記録媒体(好ましくは、塗工紙)に付与することにより記録媒体上に凝集剤が存在している状態で、インク組成物がさらに着滴して凝集剤に接触することにより、インク組成物中の成分を凝集させて、インク組成物を記録媒体上に固定化することができる。
前記インク組成物中の成分を固定化させる成分としては、カチオン性ポリマー、酸性化合物、多価金属塩等を挙げることができる。これらは1種単独でも、2種以上を併用することができる。
【0200】
[酸性化合物]
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、およびこれらの化合物の誘導体、ならびにこれらの塩等が好適に挙げられる。
【0201】
これらの中でも、水溶性の高い酸性化合物が好ましい。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価以下の酸性化合物が好ましく、2価以上3価以下の酸性化合物が特に好ましい。
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。
【0202】
前記処理液が酸性化合物を含む場合、処理液のpH(25℃)は、0.1〜6.8であることが好ましく、0.5〜6.0であることがより好ましく、0.8〜5.0であることがさらに好ましい。
【0203】
前記酸性化合物の含有量は、前記処理液の全質量に対し、40質量%以下であることが好ましく、15〜40質量%であることがより好ましい。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。
さらに酸性化合物の含有量は、前記処理液の全質量に対し、15質量%〜35質量%であることが好ましく、20質量%〜30質量%であることがより好ましい。
【0204】
前記酸性化合物の塗工紙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/m〜4.0g/mであることが好ましく、0.9g/m〜3.75g/mであることがより好ましい。
【0205】
[多価金属塩]
本発明における多価金属塩は、アルカリ土類金属、亜鉛族金属等の2価以上の金属を含む化合物であり、Ca2+、Cu2+、Al3+等の金属イオンの酢酸塩、酸化物等を挙げることができる。
【0206】
本発明において、前記多価金属塩を含む処理液が付与された記録媒体(好ましくは、塗工紙)にインク組成物を吐出したときのインク組成物の凝集反応は、インク組成物中に分散した粒子、例えば、顔料に代表される着色剤や、樹脂粒子等の粒子の分散安定性を減じ、インク組成物全体の粘度を上昇させることで達成することができる。例えば、インク組成物中の顔料や、樹脂粒子などの粒子がカルボキシル基等の弱酸性の官能基を有するとき、当該粒子は前記弱酸性の官能基の働きにより分散安定化しているが、当該粒子の表面電荷を、多価金属塩と相互作用させることにより減じ、分散安定性を低下することができる。したがって、処理液に含まれる固定化剤としての多価金属塩は、凝集反応の観点で、価数が2価以上、すなわち多価であることが必要であり、2価以上の多価金属イオンからなる多価金属塩である。
【0207】
以上の観点から、本発明における処理液に用いることのできる多価金属塩は、以下に示す多価金属イオンと陰イオンとの塩、ポリ水酸化アルミニウムおよびポリ塩化アルミニウムのいずれか1種以上であることが好ましい。
【0208】
多価金属イオンとしては、例えば、Ca2+、Cu2+、Ni2+、Mg2+、Sr2+、Zn2+、Ba2+、Al3+、Fe3+、Cr3+、Co3+、Fe2+、La3+、Nd3+、Y3+、およびZr4+などが挙げられる。これら多価金属イオンを処理液中に含有させるためには、前記多価金属の塩を用いればよい。
塩とは、上記のような多価金属イオンと、これらのイオンに結合する陰イオンとから構成される金属塩のことであるが、溶媒に可溶なものであることが好ましい。ここで、前記溶媒とは、多価金属塩とともに処理液を構成する媒質であり、例えば、水や有機溶剤が挙げられる。
【0209】
前記多価金属イオンと塩を形成するための好ましい陰イオンとしては、例えば、Cl、NO、I、Br、ClO、CHCOO、SO2−などが挙げられる。
多価金属イオンと陰イオンとは、それぞれ単独種または複数種を用いて多価金属イオンと陰イオンとの塩を形成することができる。
【0210】
上記以外の多価金属塩としては、例えば、ポリ水酸化アルミニウムおよびポリ塩化アルミニウムなどが挙げられる。
【0211】
本発明においては、反応性や着色性、さらには取り扱いの容易さなどの点から、多価金属イオンと陰イオンとの塩を用いることが好ましく、多価金属イオンとしては、Ca2+、Mg2+、Sr2+、Al3+およびY3+から選ばれる少なくとも1種が好ましく、さらには、Ca2+が好ましい。
また、陰イオンとしては、溶解性などの観点から、NOが特に好ましい。
前記多価金属塩は、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。
【0212】
前記多価金属塩の含有量は、前記処理液の全質量に対し、15質量%以上である。多価金属塩の含有量が15質量%以上とすることでより効果的にインク組成物中の成分を固定化することができる。
多価金属塩の含有量は、前記処理液の全質量に対し、15質量%〜35質量%であることが好ましく、20質量%〜30質量%であることがより好ましい。
【0213】
前記多価金属塩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/m〜4.0g/mであることが好ましく、0.9g/m〜3.75g/mであることがより好ましい。
【0214】
[カチオン性ポリマー]
カチオン性ポリマーとしては、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、及びポリグアニドから選ばれる少なくとも1種のカチオン性ポリマーである。
カチオン性ポリマーは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記カチオン性ポリマーの中でも、凝集速度の観点で有利な、ポリグアニド(好ましくは、ポリ(ヘキサメチレングアニジン)アセテート、ポリモノグアニド、ポリメリックビグアニド)、ポリエチレンイミン、ポリ(ビニルピリジン)が好ましい。
【0215】
前記カチオン性ポリマーの重量平均分子量としては、処理液の粘度の観点では分子量が小さい方が好ましい。処理液をインクジェット方式で記録媒体に付与する場合には、500〜500,000の範囲が好ましく、700〜200,000の範囲がより好ましく、更に好ましくは1,000〜100,000の範囲である。重量平均分子量は、500以上であると凝集速度の観点で有利であり、500,000以下であると吐出信頼性の点で有利である。但し、処理液をインクジェット以外の方法で記録媒体に付与する場合には、この限りではない。
【0216】
前記処理液がカチオン性ポリマーを含む場合、処理液のpH(25℃)は、1.0〜10.0であることが好ましく、2.0〜9.0であることがより好ましく、3.0〜7.0であることがさらに好ましい。
【0217】
カチオン性ポリマーの含有量は、前記処理液の全質量に対して、1質量%〜35質量%であることが好ましく、5質量%〜25質量%であることがより好ましい。
【0218】
カチオン性ポリマーの塗工紙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/m〜4.0g/mであることが好ましく、0.9g/m〜3.75g/mであることがより好ましい。
【0219】
本発明における処理液は、本発明の効果を損なわない範囲内で、更にその他の成分を含有することができる。その他の成分としては、例えば、乾燥防止剤(湿潤剤)、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、防錆剤、キレート剤等の公知の添加剤が挙げられる。
【0220】
<画像形成方法>
本発明の画像形成方法は、本発明のインクセットを用いるとともに、前記インクセットにおける処理液を記録媒体上に付与する処理液付与工程と、前記インクセットにおけるインク組成物を記録媒体上に付与するインク付与工程と、を有する。本発明の画像形成方法は、必要に応じて、更に他の工程を有してよい。本発明の画像形成方法は、記録媒体上に付与されたインク組成物に活性エネルギー線を照射する活性エネルギー線照射工程を有することが好ましく、活性エネルギー線として紫外線を照射する紫外線照射工程を有することがより好ましい。
本発明の画像形成方法は、インクの硬化感度に優れ、かつ、カックル抑制に優れる。また、本発明の画像形成方法により形成された画像は、耐ブロッキング性に優れる。
【0221】
(インク付与工程)
インク付与工程は、インク組成物を記録媒体上に付与する。本工程で用いるインク組成物の詳細及び好ましい態様は、本発明のインク組成物について既述した通りである。
本工程において、インク組成物を記録媒体上に付与する方法は、特に制限されないが、インクジェット法が好適である。
【0222】
インクジェット法は、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、及び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(バブルジェット(登録商標))方式等のいずれであってもよい。インクジェット法としては、特に、特開昭54−59936号公報に記載の方法で、熱エネルギーの作用を受けたインクが急激な体積変化を生じ、この状態変化による作用力によって、インクをノズルから吐出させるインクジェット法を有効に利用することができる。
なお、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、無色透明のインクを用いる方式が含まれる。
【0223】
インクジェット法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。また、吐出方式としては、電気−機械変換方式(例えば、シングルキャビティー型、ダブルキャビティー型、ベンダー型、ピストン型、シェアーモード型、シェアードウォール型等)、電気−熱変換方式(例えば、サーマルインクジェット型、バブルジェット(登録商標)型等)、静電吸引方式(例えば、電界制御型、スリットジェット型等)及び放電方式(例えば、スパークジェット型等)などを具体的な例として挙げることができるが、いずれの吐出方式を用いても構わない。
また、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。
【0224】
インクジェット記録方法の具体例を以下に示す。
インクジェット記録方法として、(1)静電吸引方式とよばれる方法がある。静電吸引方式は、ノズルとノズルの前方に配置された加速電極との間に強電界を印加し、ノズルから液滴状のインクを連続的に噴射させ、そのインク滴が偏向電極間を通過する間に印刷情報信号を偏向電極に与えることによって、インク滴を記録媒体上に向けて飛ばしてインクを記録媒体上に定着させて画像を記録する方法、又はインク滴を偏向させずに、印刷情報信号に従ってインク滴をノズルから記録媒体上にむけて噴射させることにより画像を記録媒体上に定着させて記録する方法である。また、(2)小型ポンプによってインク液に圧力を加えるとともに、インクジェットノズルを水晶振動子等によって機械的に振動させることによって、強制的にノズルからインク滴を噴射させる方法がある。ノズルから噴射されたインク滴は、噴射されると同時に帯電され、このインク滴が偏向電極間を通過する間に印刷情報信号を偏向電極に与えてインク滴を記録媒体に向かって飛ばすことにより、記録媒体上に画像を記録する方法である。次に、(3)インク液に圧電素子によって圧力と印刷情報信号を同時に加え、ノズルからインク滴を記録媒体に向けて噴射させ、記録媒体上に画像を記録する方法(ピエゾ)、(4)印刷信号情報にしたがって微小電極を用いてインク液を加熱して発泡させ、この泡を膨張させることによってインク液をノズルから記録媒体に向けて噴射し、記録媒体上に画像を記録する方法(バブルジェット(登録商標))がある。
【0225】
インクジェット法としては、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なうシャトル方式と、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なうことができ、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。本発明の画像形成方法は、これらのいずれにも適用可能であるが、一般にダミージェットを行なわないライン方式に適用した場合に、吐出精度及び画像の耐擦過性の向上効果が大きい。
【0226】
インクジェットヘッドから吐出されるインクの液滴量としては、高精細な画像を得る観点で、1〜10pl(ピコリットル)が好ましく、1.5〜6plがより好ましい。また、画像のムラ、連続諧調のつながりを改良する観点で、異なる液適量を組み合わせて吐出することも有効であり、このような場合でも本発明は好適に使用できる。
【0227】
本発明においては、インク付与工程で付与されたインク組成物の溶媒の少なくとも一部を、乾燥により除去する加熱乾燥工程を設けてもよい。
加熱乾燥は、ヒータ等の公知の加熱手段やドライヤ等の送風を利用した送風手段、あるいはこれらを組み合わせた手段により行なえる。加熱方法としては、例えば、記録媒体のインク付与面と反対側からヒータ等で熱を与える方法や、記録媒体のインク付与面に温風又は熱風をあてる方法、赤外線ヒータを用いた加熱法などが挙げられ、これらの複数を組み合わせて加熱してもよい。
【0228】
(処理液付与工程)
処理液付与工程は、インク組成物の成分と接触して凝集体を形成し得る凝集剤を含む処理液を、記録媒体上に付与する。本工程で用いる処理液の詳細及び好ましい態様は、本発明のインクセットについて既述した通りである。
【0229】
処理液の付与は、塗布法、インクジェット法、浸漬法などの公知の方法を適用して行なうことができる。塗布法としては、バーコーター、エクストルージョンダイコーター、エアードクターコーター、ブレードコーター、ロッドコーター、ナイフコーター、スクイズコーター、リバースロールコーター、等を用いた公知の塗布方法によって行なうことができる。インクジェット法の詳細については、既述の通りである。
【0230】
処理液付与工程は、インク付与工程の前又は後のいずれに設けてもよい。本発明においては、処理液付与工程の後にインク付与工程を設けた態様が好ましい。具体的には、インク組成物を付与する前に、記録媒体上に予め、インク組成物中の顔料及び/又はポリマーの粒子を凝集させるための処理液を付与しておき、記録媒体上に付与された処理液に接触するようにインク組成物を付与する態様が好ましい。これにより、インクジェット記録を高速化でき、高速記録しても濃度、解像度の高い画像が得られる。
【0231】
処理液の付与量としては、インク組成物を凝集可能であれば特に制限はないが、好ましくは、凝集剤の付与量が0.5〜4.0g/m以上となる量とすることができる。中でも、凝集剤の付与量が0.9〜3.75g/mとなる量が好ましい。凝集剤は、付与量が0.5g/m以上であるとインク組成物の種々の使用形態に応じ良好な高速凝集性が保てる。また、凝集剤の付与量が4.0g/m以下であることは、付与した記録媒体の表面性に悪影響(光沢の変化等)を与えない点で好ましい。
【0232】
本発明においては、処理液付与工程後にインク付与工程を設け、処理液を記録媒体上に付与した後、インク組成物が付与されるまでの間に、記録媒体上の処理液を加熱乾燥する加熱乾燥工程を更に設けることが好ましい。インク付与工程前に予め処理液を加熱乾燥させることにより、滲み防止などのインク着色性が良好になり、色濃度及び色相の良好な可視画像を記録できる。
【0233】
加熱乾燥は、ヒータ等の公知の加熱手段やドライヤ等の送風を利用した送風手段、あるいはこれらを組み合わせた手段により行なえる。加熱方法としては、例えば、記録媒体の処理液の付与面と反対側からヒータ等で熱を与える方法や、記録媒体の処理液の付与面に温風又は熱風をあてる方法、赤外線ヒータを用いた加熱法などが挙げられ、これらの複数を組み合わせて加熱してもよい。
【0234】
(活性エネルギー線照射工程)
本発明の画像形成方法は、記録媒体上に付与されたインク組成物に活性エネルギー線を照射する活性エネルギー線照射工程を有することが好ましい。活性エネルギー線照射工程により、画像の耐擦過性、耐ブロッキング性がより効果的に向上する。活性エネルギー線照射工程は、活性エネルギー線として紫外線を照射する紫外線照射工程とすることが好ましい。
【0235】
活性エネルギー線照射工程においては、活性エネルギー線を照射することで、インク組成物に含まれる重合性化合物が重合し、顔料を含む硬化膜が形成される。インク組成物および処理液の少なくとも一方が重合開始剤を含む場合、重合開始剤が活性エネルギー線の照射により分解して、ラジカル、酸、塩基などの開始種を発生し、その開始種により重合性化合物の重合反応が開始・促進されるため、より効果的に硬化膜が形成される。
【0236】
活性エネルギー線照射工程で使用される活性エネルギー線としては、α線、γ線、電子線、X線、紫外線、可視光、赤外光などが使用される。活性エネルギー線の波長としては、例えば、200〜600nmであることが好ましく、300〜450nmであることがより好ましく、350〜420nmであることがさらに好ましい。
活性放射線の出力としては、5000mJ/cm以下であることが好ましく、10〜4000mJ/cmであることがより好ましく、20〜3000mJ/cmであることがさらに好ましい。
【0237】
活性エネルギー線源としては、水銀ランプやガスレーザー、固体レーザー等が主に利用されており、紫外線光硬化型インクの硬化に使用される光源としては、水銀ランプ、メタルハライドランプが広く知られている。現在、環境保護の観点から水銀フリー化が強く望まれており、GaN系半導体紫外発光デバイスへの置き換えは産業的、環境的にも非常に有用である。本発明で好ましい光源はメタルハライドランプである。
また、発光ダイオード(LED)、レーザーダイオード(LD)は、小型、高寿命、高効率、低コストであり、光硬化型インク用光源として期待されている。紫外線源を要する場合は、紫外LED及び紫外LDを使用することができる。例えば、日亜化学(株)は、主放出スペクトルが365nmと420nmとの間の波長を有する紫色LEDを上市している。本発明で好ましい光源は、350〜420nmにピーク波長を有する紫外LEDである。
【0238】
(記録媒体)
本発明の画像形成方法で用いる記録媒体には、特に制限はなく、一般のオフセット印刷に用いられるセルロースを主体とする一般印刷用紙、インクジェット専用紙、写真専用紙、電子写真共用紙、フィルム、布帛、ガラス、金属、陶磁器等を用いることができる。
【0239】
記録媒体としては、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、通常の水性インクを用いたインクジェット記録においては、比較的インクの吸収と乾燥が遅く、色濃度、画像の光沢、擦過耐性など、品質上の問題を生じやすいが、本発明の画像形成方法によれば、色濃度、光沢性、耐擦過性の良好な画像を得ることができる。特に、原紙と無機顔料を含むコート層とを有する塗工紙を用いるのが好ましく、原紙とカオリン及び/又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より好ましい。具体的には、アート紙、コート紙、軽量コート紙、又は微塗工紙がより好ましい。
【0240】
前記塗工紙としては、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(株)製「OK金藤+」及び三菱製紙(株)製「特菱アート」等のアート紙(A1)、王子製紙(株)製「OKトップコート+」及び日本製紙(株)製「オーロラコート」等のコート紙(A2、B2)、日本製紙(株)製「ユーライト」等のマットコート紙、王子製紙(株)製「OKコートL」及び日本製紙(株)製「オーロラL」等の軽量コート紙(A3)、王子製紙(株)製「OKエバーライトコート」及び日本製紙(株)製「オーロラS」等の微塗工紙、等が挙げられる。
【0241】
(インクジェット記録装置)
本発明の画像形成方法におけるインクジェット法を実施するのに好適なインクジェット記録装置の一例について、図1を参照して具体的に説明する。図1は、インクジェット記録装置全体の構成例を示す概略構成図である。
【0242】
図1に示すように、インクジェット記録装置は、記録媒体の搬送方向(図中の矢印方向)に向かって順次、処理液を吐出する処理液吐出用ヘッド12Sを備えた処理液付与部12と、付与された処理液を乾燥させる加熱手段(不図示)を備えた処理液乾燥ゾーン13と、各種インク組成物を吐出するインク吐出部14と、吐出されたインク組成物を乾燥させるインク乾燥ゾーン15とが配設されている。また、記録媒体の搬送方向におけるインク乾燥ゾーン15の下流側には、紫外線照射ランプ16Sを備えた紫外線照射部16が配設されている。
【0243】
このインクジェット記録装置に供給された記録媒体は、記録媒体を給紙する給紙部から、搬送ローラによって、処理液付与部12、処理液乾燥ゾーン13、インク吐出部14、インク乾燥ゾーン15、紫外線照射部16と順に送られて集積部に集積される。搬送は、搬送ローラによる方法のほか、ドラム状部材を用いたドラム搬送方式やベルト搬送方式、ステージを用いたステージ搬送方式などを採用してもよい。
【0244】
複数配置された搬送ローラのうち、少なくとも1つのローラはモータ(不図示)の動力が伝達された駆動ローラとすることができる。モータで回転する駆動ローラを定速回転することにより、記録媒体は所定の方向に所定の搬送量で搬送されるようになっている。
【0245】
処理液付与部12には、処理液を貯留する貯留タンクに繋がる処理液吐出用ヘッド12Sが設けられている。処理液吐出用ヘッド12Sは、記録媒体の記録面と対向配置された吐出ノズルから処理液を吐出し、記録媒体の上に処理液を液滴付与できるようになっている。なお、処理液付与部12は、ノズル状のヘッドから吐出する方式に限らず、塗布ローラを用いた塗布方式を採用することもできる。この塗布方式は、下流側に配置されたインク吐出部14で記録媒体上にインク滴が着弾する画像領域を含むほぼ全面に処理液を容易に付与することができる。記録媒体上の処理液の厚みを一定にするために、例えば、エアナイフを用いたり、あるいは尖鋭な角を有する部材を、処理液の規定量に対応するギャップを記録媒体との間に設けて設置する等の方法を採用してもよい。
【0246】
処理液付与部12の記録媒体搬送方向の下流側には、処理液乾燥ゾーン13が配置されている。処理液乾燥ゾーン13は、ヒータ等の公知の加熱手段やドライヤ等の送風を利用した送風手段、あるいはこれらを組み合わせた手段を用いて構成することができる。加熱手段は、記録媒体の処理液付与面と反対側(例えば、記録媒体を自動搬送する場合は記録媒体を載せて搬送する搬送機構の下方)にヒータ等の発熱体を設置する方法や、記録媒体の遮断層形成面に温風又は熱風をあてる方法、赤外線ヒータを用いた加熱法などが挙げられ、これらの複数を組み合わせて加熱してもよい。
【0247】
また、記録媒体の種類(材質、厚み等)や環境温度等によって、記録媒体の表面温度は変化するため、記録媒体の表面温度を計測する計測部と該計測部で計測された記録媒体の表面温度の値を加熱制御部にフィードバックする制御機構を設けて温度制御しながら処理液付与層を形成することが好ましい。記録媒体の表面温度を計測する計測部としては、接触又は非接触の温度計が好ましい。
また、溶媒除去ローラー等を用いて溶媒除去を行なってもよい。他の態様として、エアナイフで余剰な溶媒を記録媒体から取り除く方式も用いられる。
【0248】
インク吐出部14は、処理液乾燥ゾーン13の記録媒体搬送方向下流側に配置されている。インク吐出部14には、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンダ(M)、イエロー(Y)の各色インクを貯留するインク貯留部の各々と繋がる記録用ヘッド(インク吐出用ヘッド)30K、30C、30M、30Yが配置されている。不図示の各インク貯留部には、各色相に対応する顔料を含有するインク組成物が貯留されており、画像の記録に際して必要に応じて各インク吐出用ヘッド30K、30C、30M、30Yに供給されるようになっている。また、インク吐出用ヘッド30K、30C、30M、及び30Yの搬送方向下流側には、図1に示すように、必要に応じて特色インクを吐出可能なように、特色インク吐出用の記録ヘッド30A、30Bを更に配設することもできる。
【0249】
インク吐出用ヘッド30K、30C、30M、30Yは、記録媒体の記録面と対向配置された吐出ノズルから、それぞれ画像に対応するインクを吐出する。これにより、記録媒体の記録面上に各色インクが付与され、カラー画像が記録される。
【0250】
処理液吐出用ヘッド12S、並びにインク吐出用ヘッド30K、30C、30M、30Y、30A、及び30Bはいずれも、記録媒体上に記録される画像の最大記録幅(最大記録幅)にわたって多数の吐出口(ノズル)が配列されたフルラインヘッドとなっている。記録媒体の幅方向(記録媒体搬送面において搬送方向と直交する方向)に短尺のシャトルヘッドを往復走査しながら記録を行なうシリアル型のものに比べて、記録媒体に高速に画像記録を行なうことができる。本発明においては、シリアル型での記録、又は比較的高速記録が可能な方式、例えば1回の走査で1ラインを形成するシングルパスで主走査方向に吐出して記録できる方式での記録のいずれを採用してもよいが、本発明の画像記録方法によればシングルパスによる方式でも再現性の高い高品位の画像が得られる。
【0251】
ここでは、処理液吐出用ヘッド12S、並びにインク吐出用ヘッド30K、30C、30M、30Y、30A、及び30Bは、全て同一構造になっている。
【0252】
処理液の付与量とインク組成物の付与量とは、必要に応じて調節することが好ましい。例えば、記録媒体に応じて、処理液とインク組成物とが接触してできる凝集体の粘弾性等の物性を調節する等のために、処理液の付与量を変えてもよい。
【0253】
インク乾燥ゾーン15は、インク吐出部14の記録媒体搬送方向下流側に配置されている。インク乾燥ゾーン15は、処理液乾燥ゾーン13と同様に構成することができる。
【0254】
紫外線照射部16は、インク乾燥ゾーン15の記録媒体搬送方向のさらに下流側に配置されており、紫外線照射部16に設けられた紫外線照射ランプ16Sにより紫外線を照射し、画像乾燥後の画像中の重合性化合物を重合硬化させるようになっている。紫外線照射ランプ16Sは、記録媒体の記録面と対向配置されたランプにより記録面の全体を照射し、画像全体の硬化が行なえるようになっている。なお、紫外線照射部16は、紫外線照射ランプ16Sに限らず、ハロゲンランプ、高圧水銀灯、レーザー、LED、電子線照射装置などを採用することもできる。
紫外線照射部16はインク乾燥ゾーン15の前後のどちらでも設置してもよい。
【0255】
また、インクジェット記録装置には、給紙部から集積部までの搬送路に、記録媒体に加熱処理を施す加熱手段を配置することもできる。例えば、処理液乾燥ゾーン13の上流側や、インク吐出部14とインク乾燥ゾーン15との間、などの所望の位置に加熱手段を配置することで、記録媒体を所望の温度に昇温させることにより、乾燥、定着を効果的に行うようにすることが可能である。
【実施例】
【0256】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「%」及び「部」は質量基準である。
【0257】
(ポリマー分散剤1溶液の調製)
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(株)製)4部、ブレンマーPP−500(日本油脂(株)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、及びメチルエチルケトン24部を加え、混合溶液を調液した。
【0258】
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(株)製)9部、ブレンマーPP−500(日本油脂(株)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部を加え、混合溶液を調液した。
【0259】
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時間経過後これに、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1溶液を得た。
【0260】
得られたポリマー分散剤1溶液の一部について、溶媒を除去することによって単離し、得られた固形分をテトラヒドロフランにて0.1質量%に希釈し、高速GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)HLC−8220GPC(東ソー(株)製)にて、TSKgeL SuperHZM−H、TSKgeL SuperHZ4000、TSKgeL SuperHZ2000(東ソー(株)製)を3本直列につなぎ、重量平均分子量を測定した。その結果、重量平均分子量は、ポリスチレン換算で25,000であった。また、JIS規格(JIS K0070:1992)記載の方法により、このポリマーの酸価を求めたところ酸価は99mgKOH/gであった。
【0261】
(顔料分散液Mの調製)
上記で得られたポリマー分散剤1溶液を固形分換算で5.0g、マゼンタ顔料Pigment Red122(大日精化(株)製)10.0g、メチルエチルケトン40.0g、1mol/L(リットル;以下同様)の水酸化ナトリウム8.0g 及びイオン交換水82.0gを、0.1mmジルコニアビーズ300gと共にベッセルに供給し、レディーミル分散機(アイメックス社製)を用いて1000rpmで6時間分散した。得られた分散液をエバポレーターでメチルエチルケトンが充分に留去できるまで減圧濃縮し、さらに顔料濃度が10%になるまで濃縮して、水分散性顔料が分散した顔料分散液Mを調製した。
得られた顔料分散液Mの体積平均粒子径(二次粒子)を、Micorotrac粒度分布測定装置(商品名Version 10.1.2−211BH、日機装(株)製)を用いて動的光散乱法により測定したところ、84nmであった。
【0262】
(顔料分散液Yの調製)
顔料分散液Mの調製において、顔料として用いたPigment Red122の代わりに、Irgalite Yellow GS(ピグメント・イエロー74、チバ・ジャパン社製)を用いた以外は顔料分散液Mの調製と同様にして樹脂被覆イエロー顔料の顔料分散液Yを得た。
得られた顔料分散液Yの体積平均粒子径(二次粒子)を、顔料分散液Mと同様にして測定したところ、75nmであった。
【0263】
(顔料分散液Kの調製)
顔料分散液Mの調製において、顔料として用いたPigment Red122の代わりに、顔料分散体カーボンブラック(三菱化学(株)製MA−100)を用いた以外は顔料分散液Mの調製と同様にして樹脂被覆ブラック顔料の顔料分散液Kを得た。
得られた顔料分散液Kの体積平均粒子径(二次粒子)を、顔料分散液Mと同様にして測定したところ、80nmであった。
【0264】
(顔料分散液Cの調製)
顔料分散液Cとして、CABO−JET250C(PB15:4)(CABOT(株)製、シアン顔料の分散液)を用意した。顔料分散液Cの体積平均粒子径(二次粒子)を、顔料分散液Mと同様にして測定したところ、110nmであった。
【0265】
(自己分散性ポリマー粒子の調製)
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。その後、フラスコ内温度を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、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、85℃に昇温して、さらに2時間攪拌を続け、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(=50/45/5[質量比])共重合体の樹脂溶液を得た。
得られた共重合体の上記ポリマー分散剤1と同様に測定した重量平均分子量(Mw)は、64,000(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)であり、酸価は38.9mgKOH/gであった。
【0266】
次に、得られた樹脂溶液668.3gを秤量し、これにイソプロパノール388.3g及び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、水分散化した後、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質量%の自己分散性ポリマー粒子の水分散物を得た。
【0267】
(インク組成物の作製)
下記表1に示す成分を混合し、メンブレンフィルタ(孔径5μm)でろ過して、インク組成物1〜19を調製した。
【0268】
【表1】

【0269】
上記表1中の水溶性重合開始剤は、IRGACURE2959(チバ・ジャパン(株)製)であり、界面活性剤は、オルフィンE1010(日信化学工業(株)製)である。
上記表1中のモノマーA−1〜A−2、モノマーB−1〜B−2、及びモノマーC−1〜C−5は、下記の構造式で表される化合物である。
【0270】
【化33】

【0271】
【化34】

【0272】
【化35】

【0273】
(処理液の作製)
下記の「処理液1の組成」に示す成分を混合して、処理液1を調製した。pHメーター(東亜DKK(株)製WM−50EG)にて、処理液1のpH(25℃)を測定したところ、1.02であった。
【0274】
「処理液1の組成」
・マロン酸(和光純薬工業(株)製) ・・・25%
・ジエチレングリコールモノメチルエーテル(和光純薬工業(株)製)・・・20%
・エマルゲンP109(花王(株)製、ノニオン性界面活性剤) ・・・1%
・イオン交換水 ・・・合計で100%となる残量
【0275】
<実施例1〜14、比較例1〜6>
インク組成物1〜19と処理液1とを、下記表2に示す組合せで用いて、下記の方法で画像を形成し、下記の方法で連続吐出安定性、硬化感度およびカックル抑制を評価した。評価結果は下記表2に示した。
【0276】
(画像形成)
図1に示すように、記録媒体の搬送方向(図中の矢印方向)に向かって順次、処理液吐出用ヘッド12Sを備えた処理液付与部12と、処理液乾燥ゾーン13と、インク吐出部14と、インク乾燥ゾーン15と、紫外線照射ランプ16Sを備えた紫外線照射部16とが配設されたインクジェット装置を準備した。
処理液乾燥ゾーン13は、図示しないが、記録媒体の記録面側には乾燥風を送って乾燥を行なう送風器を備え、記録媒体の非記録面側には赤外線ヒータを備えており、処理液付与部12で処理液の付与を開始した後900ミリ秒が経過するまでに、温度と風量を調節して処理液中の水の70質量%以上を蒸発(乾燥)できるように構成されている。
インク吐出部14は、搬送方向(矢印方向)にブラックインク吐出用ヘッド30K、シアンインク吐出用ヘッド30C、マゼンタインク吐出用ヘッド30M、及びイエローインク吐出用ヘッド30Yが順次配置されており、各ヘッドは1200dpi/10inch幅フルラインヘッド(駆動周波数:25kHz、記録媒体の搬送速度530mm/sec)であり、各色をシングルパスで主走査方向に吐出して記録するように構成されている。
【0277】
前記インクジェット記録装置の処理液吐出用ヘッド12Sに繋がる貯留タンク(不図示)に、処理液1を装填した。また、インク吐出用ヘッド30K、30C、30M、30Yにそれぞれ繋がる貯留タンク(不図示)のいずれかに、対応する色のインク組成物を装填した。記録媒体には、日本製紙(株)製の「OKトップコートN+」(坪量104.7g/m)を用いた。
画像の記録は、処理液及びインク組成物を、解像度1200dpi×600dpi、インク滴量3.5plにて吐出し、ライン画像またはベタ画像を記録した。このとき、ライン画像は、1200dpiの幅1ドットのライン、幅2ドットのライン、及び幅4ドットのラインをシングルパスで主走査方向に吐出して記録した。ベタ画像は、A5サイズにカットした記録媒体に対し、104mm×140mmサイズの画像を処理液及びインク組成物を吐出して記録した。処理液の記録媒体への付与量は、5ml/mとした。
【0278】
画像の記録はまず、記録媒体上に処理液吐出用ヘッド12Sから処理液をシングルパスで吐出した後、処理液の乾燥を処理液乾燥ゾーン13で行ない、処理液乾燥ゾーン13を処理液の吐出開始から900ミリ秒迄に通過するようにした。処理液乾燥ゾーン13では、着滴した処理液を着滴面の裏側(背面)から赤外線ヒータで膜面温度が40〜45℃となるように加熱しながら、送風器により記録面に120℃の温風をあて、風量を変えて所定の乾燥量になるように調整した。続いて、インク吐出用ヘッド30K、30C、30M、30Yのいずれかにより、インク組成物をシングルパスで吐出して画像を記録した後、インク乾燥ゾーン15で前記同様にインク着滴面の裏側(背面)から赤外線ヒータで加熱しながら、送風器により120℃、5m/secの温風を記録面に15秒間あてて乾燥させた。画像乾燥後、紫外線照射部16において、UV光(アイグラフィックス(株)製 メタルハライドランプ、最大照射波長365nm)を積算照射量3J/cmになるように照射して画像を硬化した。
【0279】
(評価)
[連続吐出安定性]
上記のインクジェット記録装置を用いて各インクを5時間連続吐出した後、続けて出力濃度100%でのベタ画像を出力した。得られたベタ画像において未印画部である白スジの発生数を計測し、以下の評価基準に従って評価した。
【0280】
−評価基準−
3:印画面全体で白スジがまったく発生していない。
2:僅かに白スジの発生が認められる。
1:印画面全体に亘り白スジが多発し、実用に供することのできない品質である。
【0281】
[硬化感度]
紫外線照射直後の画像面において、指触したときの粘着感のなくなる露光エネルギー量(mJ/cm)を硬化感度と定義し、以下の評価基準に従って評価した。数値が小さいものほど高感度である。A〜C評価が実用に供される許容レベルである。
【0282】
−評価基準−
A:1000mJ/cm以下
B:1000mJ/cm超1500mJ/cm以下
C:1500mJ/cm超3000mJ/cm以下
D:3000mJ/cm超5000mJ/cm以下
E:5000mJ/cm
【0283】
[カックル抑制]
出力濃度100%でベタ画像を出力したA−5サイズの印画物を平らな水平面の上に置き、レーザー変位計(ミツトヨ製Quick Vision PRO)により、A−5サイズ印画物の対角線上の凹凸波形を測定し、水平面より最も浮き上がっている箇所の高さを「最大浮き高さ」と定義し、以下の評価基準に従って評価した。A〜C評価が実用に供される許容レベルである。
【0284】
−評価基準−
A:最大浮き高さが0.5mm未満
B:最大浮き高さが0.5mm以上1.0mm未満
C:最大浮き高さが1.0mm以上1.5mm未満
D:最大浮き高さが1.5mm以上2.0mm未満
E:最大浮き高さが2.0mm超
【0285】
【表2】

【0286】
表2に示すとおり、本発明のインク組成物は、吐出性、硬化感度、及びカックル抑制に優れる。
【符号の説明】
【0287】
12 ・・・処理液付与部
12S・・・処理液吐出用ヘッド
13 ・・・処理液乾燥ゾーン
14 ・・・インク吐出部
15 ・・・インク乾燥ゾーン
16 ・・・紫外線照射部
16S・・・紫外線照射ランプ
30K,30C,30M,30Y・・・インク吐出用ヘッド

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも、フッ素置換炭化水素基含有モノマーまたはシロキサン骨格含有モノマーと、フッ素置換炭化水素基含有モノマーおよびシロキサン骨格含有モノマー以外のモノマーと、水溶性重合開始剤と、顔料と、水とを含み、全モノマーの総含有量がインク組成物の全質量の30質量%以下であり、単官能モノマーの含有量が全モノマーの総質量の50質量%以上であるインク組成物。
【請求項2】
前記フッ素置換炭化水素基含有モノマーおよび前記シロキサン骨格含有モノマーが、水溶性である請求項1に記載のインク組成物。
【請求項3】
前記フッ素置換炭化水素基含有モノマーおよびシロキサン骨格含有モノマー以外のモノマーが、下記一般式(A)で表される水溶性の重合性化合物(A)および下記一般式(B)で表される水溶性の重合性化合物(B)を含む請求項1または請求項2に記載のインク組成物。
【化1】


【化2】


(一般式(A)および一般式(B)において、XおよびXは、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。AおよびYは、それぞれ独立に、−CO−、−NH−、−SO−およびフェニレン基から選ばれる少なくとも1種の基からなる連結基を表す。Bは親水性を有する基を表す。Qはm価の連結基を表す。mは2〜6の整数を表す。)
【請求項4】
請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のインク組成物と、前記インク組成物の成分と接触して凝集体を形成し得る凝集剤を含む処理液と、を有するインクセット。
【請求項5】
前記凝集剤が、酸、多価金属塩、およびカチオン性ポリマーから選ばれる少なくとも1種である請求項4に記載のインクセット。
【請求項6】
請求項4または請求項5に記載のインクセットを用いるとともに、
前記インクセットにおける処理液を記録媒体上に付与する処理液付与工程と、
前記インクセットにおけるインク組成物を記録媒体上に付与するインク付与工程と、
を有する画像形成方法。
【請求項7】
前記インク付与工程において、インクジェット法によりインク組成物を付与する請求項6に記載の画像形成方法。
【請求項8】
前記処理液付与工程の後に前記インク付与工程を有する請求項6または請求項7に記載の画像形成方法。
【請求項9】
更に、記録媒体上に付与されたインク組成物に活性エネルギー線を照射する活性エネルギー線照射工程を有する請求項6〜請求項8のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
【請求項10】
前記記録媒体が塗工紙である請求項6〜請求項9のいずれか1項に記載の画像形成方法。

【図1】
image rotate


【公開番号】特開2012−25834(P2012−25834A)
【公開日】平成24年2月9日(2012.2.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−165194(P2010−165194)
【出願日】平成22年7月22日(2010.7.22)
【出願人】(306037311)富士フイルム株式会社 (25,513)
【Fターム(参考)】