JP2018035270A - インクセット及び画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
これは、非硬化型の水系のオーバーコート液(水性ニス)で生じやすい現象である。近年の環境適性及び安全性の観点からは、凝集による増粘現象が生じにくい水系のオーバーコート液が求められることが予想される。
<1> 着色剤及び水を含むインク組成物と、酸及び水を含む前処理液と、スルホ基、スルホ基の塩、ホスホン酸基、ホスホン酸基の塩、リン酸基、及びリン酸基の塩からなる群より選ばれる酸性基を含む樹脂の粒子、並びに、水を含むオーバーコート液と、を有するインクセットである。
<2> 粒子に含まれる樹脂中の、スルホ基、スルホ基の塩、ホスホン酸基、ホスホン酸基の塩、リン酸基、及びリン酸基の塩の合計の含有量Aが、樹脂1g当たり、0.10mmol以上1.8mmol以下である<1>に記載のインクセットである。
<3> 樹脂に含まれる酸性基は、スルホ基又はスルホ基の塩である<1>又は<2>に記載のインクセットである。
<4> 粒子は、表面の少なくとも一部に、スルホ基、スルホ基の塩、ホスホン酸基、ホスホン酸基の塩、リン酸基、及びリン酸基の塩からなる群より選ばれる酸性基を含む界面活性剤を有する<1>〜<3>のいずれか1つに記載のインクセットである。
<5> 粒子に含まれる界面活性剤に由来する、スルホ基、スルホ基の塩、ホスホン酸基、ホスホン酸基の塩、リン酸基、及びリン酸基の塩からなる群より選ばれる酸性基の合計の含有量Bが、樹脂1g当たり、0.02mmol以上0.30mmol以下である<4>に記載のインクセットである。
<6> 界面活性剤に含まれる酸性基は、スルホ基又はスルホ基の塩である<4>又は<5>に記載のインクセットである。
<7> 粒子に含まれる樹脂中の、樹脂1g当たりにおけるスルホ基、スルホ基の塩、ホスホン酸基、ホスホン酸基の塩、リン酸基、及びリン酸基の塩のモル基準での合計の含有量Aに対する、粒子に含まれる界面活性剤に由来する、樹脂1g当たりにおけるスルホ基、スルホ基の塩、ホスホン酸基、ホスホン酸基の塩、リン酸基、及びリン酸基の塩のモル基準での合計の含有量Bの比率が、0.1以上0.8以下である<4>〜<6>のいずれか1つに記載のインクセットである。
<8> 粒子に含まれる樹脂は、カルボキシ基を含まない<1>〜<7>のいずれか1つに記載のインクセットである。
<9> 被記録材料に、酸及び水を含む前処理液を付与する工程と、被記録材料の前処理液の付与面に、着色剤及び水を含むインク組成物を付与して画像を形成する工程と、被記録材料の画像が形成された側の少なくとも一部に、スルホ基、スルホ基の塩、ホスホン酸基、ホスホン酸基の塩、リン酸基、及びリン酸基の塩からなる群より選ばれる酸性基を含む樹脂の粒子、並びに、水を含むオーバーコート液を付与する工程と、を有する画像形成方法である。
本発明の一実施形態のインクセットは、着色剤及び水を含むインク組成物と、酸及び水を含む前処理液と、スルホ基、スルホ基の塩、ホスホン酸基、ホスホン酸基の塩、リン酸基、及びリン酸基の塩からなる群より選ばれる酸性基を含む樹脂の粒子、並びに、水を含むオーバーコート液と、を有している。
本発明の一実施形態のインクセットは、必要に応じて、上記以外の他の液を更に含んでもよい。また、本発明の一実施形態のインクセットは、インク組成物、前処理液、及びオーバーコート液がそれぞれ一種ずつ含まれる態様、又はインク組成物、前処理液、及びオーバーコート液の少なくとも一つが二種以上含まれる態様のいずれであってもよい。
インクジェット法で画像を形成する方式のうち、顔料等を含むインク組成物に加え、インク組成物中の顔料等を凝集させる凝集剤を含む前処理液を併用した方式では、前処理液に接触させてインク組成物を打滴し画像形成した後、樹脂粒子等の成分を含む液で画像上をオーバーコートする際、オーバーコートされた液中の成分が凝集して増粘を招き、結果、光沢の改善効果が低下する場合がある。例えば上記の特許文献2のように、水性処理液に凝集剤として含まれる多価金属塩は分散成分の凝集作用が酸に比べて弱いため、画像上をオーバーコートした際の液中成分の凝集に伴う増粘は少ないことが予想されるが、例えば特許文献1のように、酸を含む反応液で前処理された被記録材料に形成された画像上をオーバーコートする場合には、オーバーコートされる液中の樹脂粒子等の成分の凝集に伴う増粘が著しくなり、結果、オーバーコート面に凹凸が生じ、光沢の改善効果が著しく損なわれる課題がある。
本発明の一実施形態では、酸含有処理液を用いた画像上をオーバーコートした場合でも、酸含有処理液の酸の作用によるオーバーコート液中の成分の凝集現象に伴う増粘が抑えられるので、光沢低下に寄与する筋状等のムラの発生が効果的に抑制される。これにより、オーバーコート処理を行うことによる光沢改善効果に優れたインクセットを提供することができる。
以上から、本発明の一実施形態のインクセットによれば、酸含有処理液を用いた高画質な画像の形成と、オーバーコートによる光沢性の向上と、の両立が可能である。また、画像上をオーバーコートするので、画像の表面保護機能もより向上される。
オーバーコート液は、スルホ基、スルホ基の塩、ホスホン酸基、ホスホン酸基の塩、リン酸基、及びリン酸基の塩からなる群より選ばれる酸性基(以下、「特定の酸性基等」ともいう。)を含む樹脂の粒子と、水と、を含み、必要に応じて、更に、他の成分を含んでもよい。
本発明の一実施形態におけるオーバーコート液は、水系液体であり、強酸基又は強酸基の塩である特定の酸性基等を有する樹脂の粒子を含むので、酸含有処理液を用いて画像を形成した場合の画像形成面における光沢性に優れたものとなる。
オーバーコート液は、スルホ基(−SO3H)、スルホ基の塩、ホスホン酸基(−P(=O)(OH)2)、ホスホン酸基の塩、リン酸基(−OP(=O)(OH)2)、及びリン酸基の塩からなる群より選ばれる酸性基(特定の酸性基等)を含む樹脂の粒子の少なくとも一種を含有する。
粒子を形成する樹脂としては、特定の酸性基等を有する非水溶性又は難水溶性の樹脂(以下、粒子を形成する樹脂を「水不溶性樹脂」ともいう。)であれば、特に制限はなく、公知の樹脂の中から適宜選択することができる。
ここで、「非水溶性又は難水溶性」であるとは、後述する樹脂粒子と同様に、樹脂を105℃で2時間乾燥させた後、25℃の水100g中に溶解させた場合に、その溶解量が15g以下であることをいう。インクの連続吐出性及び吐出安定性が向上する観点から、溶解量は好ましくは10g以下、より好ましくは5g以下であり、更に好ましくは1g以下である。溶解量は、非水溶性又は難水溶性の樹脂粒子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%中和した際の溶解量である。
第1の構成単位は、特定の酸性基等から選ばれる1種のみが含まれる構成単位でもよいし、2種以上が含まれる構成単位でもよい。
水不溶性樹脂は、第1の構成単位に加え、芳香環構造を含む単量体に由来の構成単位(第2の構成単位)を有している場合が好ましく、必要に応じて、更に、第1の構成単位及び第2の構成単位以外の他の単量体に由来の構成単位を有していてもよい。
[スルホ基又はスルホ基の塩を含む単量体に由来の構成単位]
第1の単量体に由来の構成単位がスルホ基及びスルホ基の塩の少なくとも一方を含む場合、第1の単量体に由来の構成単位は、スルホ基及びスルホ基の塩から選ばれる少なくとも一つの基を含む第1の単量体を重合(場合により、少なくとも後述の第2の単量体と共重合)させることによって樹脂中に存在する構成単位である。第1の単量体を共重合させてスルホ基又はスルホ基の塩を含めることで、オーバーコートによる光沢性の向上効果に優れる。
中でも、スルホ基及びスルホ基の塩から選ばれる少なくとも一つの基を含む第1の単量体に由来の構成単位としては、下記一般式1で表される構成単位が好ましい。
また、一般式1におけるL4は、単結合、炭素数1〜5の鎖状、分岐状もしくは環状のアルキレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、−O−、−NH−、−S−、−C(=O)−、及び−CH(−OH)−からなる群より選ばれる1つ又は2つ以上を連結した2価の連結基を表す。
L4としては、炭素数1〜5の鎖状、分岐状もしくは環状のアルキレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、−O−、−NH−、及び−C(=O)−からなる群より選ばれる1つ又は2つ以上を連結した2価の連結基が好ましく、更には、炭素数1〜5の鎖状、分岐状もしくは環状のアルキレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、炭素数1〜5の鎖状、分岐状もしくは環状のアルキレン基と−O−と−C(=O)−とからなる2価の連結基、又は、炭素数1〜5の鎖状、分岐状もしくは環状のアルキレン基と−NH−と−C(=O)−とからなる2価の連結基が好ましい。
L4は、更に好ましくは、下記群aから選ばれる少なくとも一つの連結基である。群aに示す連結基において、nは1から5までの整数を表し、*は結合位置を表す。
Mにおける陽イオンとしては、ナトリウム(Na)イオン、カリウム(K)イオン、及びリチウム(Li)イオンなどのアルカリ金属イオン、カルシウム(Ca)イオン及びマグネシウム(Mg)イオンなどのアルカリ土類金属イオン、並びに、アンモニウム(Al)イオンなどのイオンが挙げられる。
また、塩の対イオンとしては、Naイオン、Kイオン、及びLiイオンなどのアルカリ金属イオン、Caイオン及びMgイオンなどのアルカリ土類金属イオン、並びにAlイオンなどのイオンが挙げられる。
上記の中でも、アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸及びスチレンスルホン酸がより好ましい。
第1の単量体に由来の構成単位がホスホン酸基及びホスホン酸基の塩の少なくとも一方を含む場合、第1の単量体に由来の構成単位は、ホスホン酸基及びホスホン酸基の塩から選ばれる少なくとも一つの基を含む第1の単量体を重合(場合により、少なくとも後述の第2の単量体と共重合)させることによって樹脂中に存在する構成単位である。第1の単量体を共重合させてホスホン酸基又はホスホン酸基の塩を含めることで、オーバーコートによる光沢性の向上効果に優れる。
中でも、ホスホン酸基及びホスホン酸基の塩から選ばれる少なくとも一つの基を含む第1の単量体に由来の構成単位としては、下記一般式2で表される構成単位が好ましい。
M1及びM2は、それぞれ独立に、水素原子又は陽イオンを表す。
M1及びM2における陽イオンとしては、ナトリウムイオン(Na+)、カリウムイオン(K+)、及びリチウムイオン(Li+)等のアルカリ金属イオン、カルシウムイオン(Ca2+)及びマグネシウムイオン(Mg2+)等のアルカリ土類金属イオン、並びに、アンモニウムイオン(NH4+)及びモノエタノールアンモニウムイオン(HO(CH2)2NH4+)等のイオンが挙げられる。
上記の中でも、2−メタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェートがより好ましく、2−メタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェートのジメチルアミノエチルメタクリレートハーフ塩(ホスマーMH)も好ましく用いられる。
第1の単量体に由来の構成単位がリン酸基及びリン酸基の塩の少なくとも一方を含む場合、第1の単量体に由来の構成単位は、リン酸基及びリン酸基の塩から選ばれる少なくとも一つの基を含む第1の単量体を重合(場合により、少なくとも後述の第2の単量体と共重合)させることによって樹脂中に存在する構成単位である。第1の単量体を共重合させてリン酸基又はリン酸基の塩を含めることで、オーバーコートによる光沢性の向上効果に優れる。
中でも、リン酸基及びリン酸基の塩から選ばれる少なくとも一つの基を含む第1の単量体に由来の構成単位としては、下記一般式3で表される構成単位が好ましい。
M1及びM2は、それぞれ独立に、水素原子又は陽イオンを表す。
M1及びM2における陽イオンとしては、ナトリウムイオン(Na+)、カリウムイオン(K+)、及びリチウムイオン(Li+)等のアルカリ金属イオン、カルシウムイオン(Ca2+)及びマグネシウムイオン(Mg2+)等のアルカリ土類金属イオン、並びに、アンモニウムイオン(NH4+)及びモノエタノールアンモニウムイオン(HO(CH2)2NH4+)等のイオンが挙げられる。
例えばホスホン酸基又はホスホン酸基の塩では、乾燥時に濃縮された状態となった際、不安定化しやすく、粒子同士が軟凝集して乾燥時にひび割れが発生しやすくなる。結果、光沢の向上効果は低下する。
含有量Aが0.05mmol以上であると、光沢がより向上し、かつ、安定化基である「酸性基」の存在が保たれるので、乾燥による濃縮に伴う不安定化が生じにくく、ひび割れの発生が抑えられる。また、含有量Aが2.0mmol以下であると、親水的なスルホ基等の存在量が多くなり過ぎず、耐水性及び耐擦過性を良好に保つことができる。
オーバーコート液を、限外濾過フィルターを搭載した試験管(アミコンウルトラ−15、分画分子量100kDa、メルク社製)を用いて遠心分離し、水不溶性樹脂の粒子を回収して溶剤を用いて完全に溶解させた後、核磁気共鳴分光法(NMR)にて構造を同定する。これにより、各単量体に由来の構成単位の含有比率、並びに、樹脂に含まれる酸性基(特定の酸性基等)の構造及び含有量Aが算出される。
水不溶性樹脂は、第1の構成単位に加え、芳香環構造を含む単量体に由来する第2の構成単位を有していることが好ましい。
第2の構成単位は、芳香環構造を含む第2の単量体を、少なくとも上記の第1の単量体と共重合させることにより樹脂中に存在する構成単位である。第2の単量体を共重合させて、分子中に芳香環構造を含めることで、例えばアルキル鎖等の脂肪族構造を有する場合に比べ、水不溶性樹脂の粒子の疎水化を高めることができ、かつ、ガラス転移温度を高めることにより粒子の熱安定性を良好に維持することができる。更に、芳香環構造を有することで、樹脂の屈折率が高くなり、良好な光沢特性を有する膜を形成することが可能である。
中でも、第2の単量体に由来の構成単位としては、下記一般式A又は一般式Bで表される構成単位の群より選ばれる構成単位が好ましい。
R12は、水素原子又は炭素数1〜10の鎖状もしくは分岐状のアルキル基を表す。炭素数1〜10の鎖状もしくは分岐状のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、t−ブチル基などを挙げることができる。R12は、水素原子又は炭素数4〜10の鎖状もしくは分岐状のアルキル基が好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましい。また、R12は、無置換の基でもよいし、置換基で置換された基でもよい。R12が置換基で置換されている場合、置換基としては、例えば、ハロゲン(例:塩素原子、臭素元素)、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基等)などが挙げられる。
一般式A〜一般式Bにおけるnは、0〜5の整数を表す。nが2以上である場合、複数のR12は互いに同一の基であってもよいし、互いに異なる基であってもよい。
炭素数1〜18の鎖状、分岐状もしくは環状のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、i−プロピレン基、t−ブチレン基、n−プロピレン基などが挙げられる。
炭素数6〜18のアリーレン基としては、フェニレン基、ナフチレン基、トリレン基などが挙げられる。
中でも、L11は、以下に示す2価の連結基が好ましい。下記の2価の連結基において、R21は、それぞれ独立に、メチル基又は水素原子を表す。nは、1〜8の整数を表す。
特に、一般式A又は一般式Bで表される構成単位の合計の含有比率が10質量%以上であると、水不溶性樹脂の粒子の疎水化に好適であり、水系のオーバーコート液中に存在させた場合の膨潤を防ぎやすく、オーバーコート液中に分散含有された場合の粒子の分散安定性がより良好なものとなる。結果、オーバーコート面における筋状のムラ等の発生に伴う光沢の低下を効果的に抑制することができる。また、一般式A又は一般式Bで表される構成単位の含有比率が40質量%以下であると、ベタ画像の濃度及び筋状のムラ等の発生防止の点で有利である。
水不溶性樹脂の粒子における水不溶性樹脂は、上記した構成単位以外の他の単量体に由来の構成単位を含んでいてもよい。他の単量体に由来の構成単位としては、例えば、アクリル酸エステル系単量体(例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、及び2−エチルヘキシルメタクリレート等の、炭素数1〜8(好ましくは炭素数1〜4)のアルキル部位を有するメタクリル酸アルキルエステル、及びメチルアクリレート、エチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、及び2−エチルヘキシルアクリレート等の、炭素数1〜8(好ましくは炭素数1〜4)のアルキル部位を有するアクリル酸アルキルエステル)、アミド系単量体(例えば、アクリルアミド、N−(2−ヒドロキシエチル)アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、イソプロピルアクリルアミド、N−(2−ヒドロキシメチル)アクリルアミド、メタクリルアミド等)、シアン化ビニル系単量体(例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、エチレン系不飽和カルボン酸ヒドロキシアルキルエステル系単量体(例えば、β−ヒドロキシエチルアクリレート、β−ヒドロキシエチルメタクリレート等)、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートの塩酸塩及び硫酸塩等の3級塩(例えば、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート及びジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート及びジエチルアミノ‐2‐ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート及びジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート等)、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミドの塩酸塩及び硫酸塩等の3級塩(例えば、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド等)、カチオン性単量体(例えば、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートのハロゲン化アルキル付加物(例えば塩化メチル付加物等)及びハロゲン化アリール付加物(例えば塩化ベンジル付加物等)などの4級塩、並びに、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミドのハロゲン化アルキル付加物(例えば塩化メチル付加物等)及びハロゲン化アリール付加物(例えば塩化ベンジル付加物等)などの4級塩)、2官能(メタ)アクリレート(例えば、エチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールメタアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールメタアクリレート等)、などに由来する構成単位が挙げられる。
但し、他の単量体に由来の構成単位の例は、上記の構成単位に限られない。
他の単量体に由来の構成単位の含有量は、水不溶性樹脂の全質量に対して、5質量%以上50質量%未満の範囲とすることができ、10質量%以上30質量%以下がより好ましく、30質量%以上20質量%以下がさらに好ましい。
他の単量体に由来する構成単位としては、水不溶性樹脂の粒子の親水性を維持する観点から、(メタ)アクリル酸エステル化合物に由来の構成単位が好ましく、中でも、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、エチルアクリレート、及び2−エチルヘキシルアクリレートから選ばれる単量体に由来の構成単位がより好ましい。
他の単量体として、例えば、カルボキシ基及びカルボキシ基の塩から選ばれる少なくとも一つの基を有する単量体に由来の構成単位を水不溶性樹脂に導入する場合、他の単量体を共重合して共重合体を合成した後、加水分解し、さらに強酸を添加することによってカルボキシ基を再生させる方法を適用してもよい。
水不溶性樹脂の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により測定される値である。
具体的には、GPCは、測定装置として、HLC(登録商標)−8220GPC(東ソー社製)を用い、カラムとして、TSKgel、Super Multipore HZ−H(東ソー社製、4.6mmID×15cm)を3本用い、溶離液として、THF(テトラヒドロフラン)を用いて行う。また、条件としては、試料濃度を0.45質量%とし、流速を0.35ml/minとし、サンプル注入量を10μlとし、測定温度を40℃として、示唆屈折計(RI)検出器を用いる。また、検量線は、東ソー社製の「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。
樹脂の粒子は、粒子の表面の少なくとも一部に、スルホ基、スルホ基の塩、ホスホン酸基、ホスホン酸基の塩、リン酸基、及びリン酸基の塩からなる群より選ばれる酸性基(特定の酸性基等)を含む界面活性剤(以下、特定界面活性剤ともいう。)を有することが好ましい。この場合、粒子は、少なくとも、粒子状の樹脂と、特定界面活性剤と、を有している。
粒子が有する特定界面活性剤と、液中に導入された界面活性剤と、の区別は、後述するように、遠心分離によりオーバーコート液から粒子を抽出する際、粒子と特定界面活性剤とが別の相から取り出されるか、又は粒子と特定界面活性剤とが同一の相中から同時に取り出されるかの別によって判断される。
含有量Bが0.02mmol以上であると、塗布によりオーバーコート層を形成した場合の塗布均一性が向上し、オーバーコートによる光沢性の付与効果がより一層向上する。また、含有量Bが0.30mmol以下であると、親水的なスルホ基等の存在量が多くなり過ぎず、耐水性及び耐擦過性を良好に保つことができる。
オーバーコート液を、限外濾過フィルターを搭載した試験管(アミコンウルトラ−15、分画分子量100kDa、メルク社製)を用いて遠心分離し、水不溶性樹脂の粒子を回収して溶剤を用いて完全に溶解させた後、核磁気共鳴分光法(NMR)にて構造を同定する。
これにより、樹脂の粒子の表面に特定界面活性剤を有する粒子について、界面活性剤の構造及び含有比率、並びに、粒子が有する界面活性剤に由来する特定の酸性基等の含有量Bが算出される。
粒子における既述の水不溶性樹脂と界面活性剤との間では、特定の酸性基等に関し、下記の関係を有していることが好ましい。
粒子に含まれる水不溶性樹脂中の、水不溶性樹脂1g当たりにおけるスルホ基、スルホ基の塩、ホスホン酸基、ホスホン酸基の塩、リン酸基、及びリン酸基の塩のモル基準での合計の含有量A[mmol]に対する、粒子に含まれる界面活性剤に由来して存在する、水不溶性樹脂1g当たりにおけるスルホ基、スルホ基の塩、ホスホン酸基、ホスホン酸基の塩、リン酸基、及びリン酸基の塩のモル基準での合計の含有量B[mmol]の比率(B/A)としては、0.1以上0.8以下の範囲が好ましい。
比率B/Aが0.1以上であると、粒子において、水不溶性樹脂中の特定の酸性基等の存在下、界面活性剤の特定の酸性基等の存在が分散安定性に寄与し、結果、塗布によりオーバーコート層を形成する際の塗布均一性がより向上する。また、比率B/Aが0.8以下であると、水不溶性樹脂中の特定の酸性基等が相対的に少なくなり過ぎないので、乾燥による濃縮に伴う不安定化が生じにくく、斑状模様又はひび割れの発生が抑えられる。
比率B/Aとしては、上記と同様の観点から、0.15以上0.45以下がより好ましく、0.15以上0.3以下が更に好ましい。
例えば、下記の一般式(1)又は一般式(2)で表される界面活性剤が挙げられる。
一般式(1)において、R1は、炭素数6以上の分岐若しくは直鎖のアルキル基、無置換のナフチル基、無置換のフェニル基、分岐若しくは直鎖のアルキル基が少なくとも1つ置換したナフチル基、又は、分岐若しくは直鎖のアルキル基が少なくとも1つ置換したフェニル基を表す。
炭素数6以上の分岐若しくは直鎖アルキル基としては、炭素数6〜20の分岐若しくは直鎖アルキル基が好ましく、炭素数12〜20の分岐若しくは直鎖アルキル基がより好ましく、例えば、n−ヘキシル基、n−ドデシル基等が挙げられる。
ナフチル基又はフェニル基に置換する分岐又は直鎖のアルキル基としては、炭素数1〜20のアルキル基が挙げられ、炭素数6〜20のアルキル基が好ましく、炭素数12〜20のアルキル基がより好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ヘキシル基、n−ドデシル基、分岐ドデシル基等が挙げられる。
一般式(1)中、L1は、単結合、エステル結合、エーテル結合、アミド結合、N−アルキルアミド結合、及び下記群bからなる連結基群より選ばれる少なくとも1つを表す。N−アルキルアミド結合のアルキル基としては、炭素数1〜20のアルキル基が挙げられ、炭素数6〜20のアルキル基が好ましく、炭素数12〜20のアルキル基がより好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等が挙げられる。
一般式(1)中、Aは、SO3M、又はOSO3Mを表す。Mは、ナトリウムイオン又はカリウムイオンを表す。
炭素数3以上の分岐若しくは直鎖アルキル基としては、例えば、炭素数3〜20の分岐若しくは直鎖アルキル基が好ましく、炭素数12〜20の分岐若しくは直鎖アルキル基がより好ましく、例えば、n−ヘキシル基、n−オクチル基、分岐オクチル基等が挙げられる。
ナフチル基又はフェニル基に置換する分岐又は直鎖のアルキル基としては、炭素数1〜20のアルキル基が挙げられ、炭素数6〜20のアルキル基が好ましく、炭素数12〜20のアルキル基がより好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等が挙げられる。
一般式(2)において、Aは、SO3M、又はOSO3Mを表す。Mは、ナトリウムイオン又はカリウムイオンを表す。
硫酸エステル塩として、例えば、n−オクチル硫酸ナトリウム、2−エチルヘキシル硫酸ナトリウム、n−デシル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、ミリスチル硫酸ナトリウム、パルミチル硫酸ナトリウム、ステアリル硫酸ナトリウム、アラキジル硫酸ナトリウム、ベヘニル硫酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、オレイル硫酸ナトリウム、リノール硫酸ナトリウム、リノレニル硫酸ナトリウム、イソステアリル硫酸ナトリウム、ヤシ油アルキル硫酸ナトリウム、パーム油アルキル硫酸ナトリウム、パーム核油アルキル硫酸ナトリウム、大豆油アルキル硫酸ナトリウム、n−オクチル硫酸カリウム、2−エチルヘキシル硫酸カリウム、n−デシル硫酸カリウム、ラウリル硫酸カリウム、ミリスチル硫酸カリウム、パルミチル硫酸カリウム、ステアリル硫酸カリウム、アラキジル硫酸カリウム、ベヘニル硫酸カリウム、オレイル硫酸カリウム、リノール硫酸カリウム、リノレニル硫酸カリウム、イソステアリル硫酸カリウム、ヤシ油アルキル硫酸カリウム、パーム油アルキル硫酸カリウム、パーム核油アルキル硫酸カリウム、大豆油アルキル硫酸カリウム等のアルキル硫酸エステル塩、
上記のアルキル硫酸エステル塩のナトリウムがアンモニウム又はトリエタノールアミンのアルキル硫酸エステル塩、上記のポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩のナトリウムがアンモニウム又はトリエタノールアミンのポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、上記のスルホン酸塩のナトリウムがリチウムのスルホン酸塩、プロピルスルホン酸ナトリウム、n−ブチルスルホン酸ナトリウム、ペンチルスルホン酸ナトリウム、及びシクロヘキシルスルホン酸ナトリウム等のアルキルスルホン酸塩、p−ヒドロキシベンゼンスルホン酸ナトリウム、イソフタル酸ジメチル−5−スルホン酸ナトリウム、1−ナフチルスルホン酸ナトリウム、4−ヒドロキシナフチルスルホン酸ナトリウム、1,5−ナフタレンジスルホン酸ジナトリウム、及び1,3,6−ナフタレントリスルホン酸トリナトリウムなどのアリールスルホン酸塩が挙げられる。
ホスホン酸基又はホスホン酸基の塩を有する例としては、1−ヒドロキシ−1,1−ジホスホン酸(HEDP;例えばキレスト社製のPH−210SD、PH−214SD)等が挙げられる。
上記のポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸カリウムとしては、下記構造式(P−1)で表される化合物等が好ましい。
オーバーコート液は、水を主溶媒として含有する水系の液体である。
水が主溶媒であるとは、オーバーコート液に含まれる全溶媒の合計質量に対する水の含有量が50質量%を超えていることを指す。
水のオーバーコート液中における含有量は、特に制限はないが、オーバーコート液の全質量に対して、1質量%〜80質量%が好ましく、より好ましくは5質量%〜70質量%である。
オーバーコート液は、上記成分に加え、必要に応じて、有機溶剤、ワックス、界面活性剤等の他の成分を含有してもよい。
有機溶剤としては、例えば、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(IPA)、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(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、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルカルビトール)、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル、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剤(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)が含まれる。
なお、水溶性有機溶剤は、1種単独で又は2種以上を混合して用いてもよい。
界面活性剤としては、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ベタイン界面活性剤等が挙げられ、アニオン性界面活性剤が好ましい。
アニオン性界面活性剤としては、公知のものから適宜選択することができ、例えば、硫酸エステル塩、スルホン酸塩、リン酸塩、脂肪酸塩、ホルマリン縮合物などが挙げられる。塩を形成するカチオンとしては、例えば、アンモニウムイオン、トリエタノールアミンイオン、金属カチオンなどが挙げられる。これらのカチオンの中でも、1価の金属カチオンがより好ましく、ナトリウムイオン又はカリウムイオンが特に好ましい。
アニオン性界面活性剤の中でも、被記録材料の表面の濡れ性を改善する効果が発現しやすい観点から、ラウリル硫酸ナトリウム、直鎖ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、分岐ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、及びスルホコハク酸-ジ-2-エチルヘキシルナトリウムが好ましい。
本発明の一実施形態のオーバーコート液は、ワックスを含有してもよい。
「ワックス」とは、融点が170℃以下である高分子化合物を意味し、「ワックス粒子」とは、上記のワックスから形成された粒子を意味する。この点において、ワックスは、融点を有しない又は融点が170℃を超える高分子化合物である「樹脂」とは区別されるものであり、ワックス粒子は「樹脂の粒子」とは区別される。
融点は、示差走査熱量計(DSC:Differential scanning calorimetry)(例えば、(株)日立ハイテクサイエンス製の示差走査熱量計(DSC)EXSTAR6220)を用いたDSC測定における吸熱ピークトップの温度を意味する。
ワックスは、1種単独であるいは複数種を混合して用いることができる。
インク組成物は、着色剤及び水を含み、樹脂粒子を含むことが好ましく、必要に応じて、更に、有機溶剤、界面活性剤等の他の成分を含んでもよい。
インク組成物は、着色剤の少なくとも一種を含有する。着色剤としては、特に制限されず、顔料であっても染料であってもよい。また、着色剤は、前述の凝集化成分と接触した際の凝集性に優れる点から、アニオン性着色剤が好ましく、更には顔料が好ましい。
なお、「アニオン性着色剤」とは、構造中(着色剤が後述の分散剤で被覆される場合は分散剤の構造中)に、カルボキシ基、スルホ基、リン酸基等のアニオン性基を有する着色剤をいう。
顔料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、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。
有機顔料としては、例えば、アゾレーキ、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン及びペリノン顔料、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、ジケトピロロピロール顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料等の多環式顔料や、塩基性染料型レーキ、酸性染料型レーキ等の染料レーキや、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、昼光蛍光顔料等が挙げられる。
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、カーボンブラック等が挙げられる。
また、カラーインデックスに記載されていない顔料であっても、水に分散可能であればいずれも使用できる。更に、顔料を界面活性剤や高分子分散剤等で表面処理したものや、グラフトカーボン等も使用可能である。
これら顔料のうち、特に、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、カーボンブラック顔料が好ましく、アニオン性のアゾ顔料、アニオン性のフタロシアニン顔料、アニオン性のキナクリドン顔料がより好ましい。
インク組成物では、顔料が分散剤によって分散されている形態が好ましい。中でも、特に顔料がポリマー分散剤によって分散されている形態、すなわち顔料の少なくとも一部がポリマー分散剤により被覆されている形態が好ましい。
以下、少なくとも一部がポリマー分散剤により被覆されている顔料を「樹脂被覆顔料」という。
低分子の界面活性剤型分散剤としては、特開2010−188661号公報の段落0016〜0020に記載の界面活性剤型分散剤を用いることができる
水溶性の非架橋ポリマー分散剤としては、例えば、特開2010−188661号公報の段落0021〜0022に記載の天然の親水性高分子化合物を用いることができる。
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、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等が挙げられる。
スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、(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、スチレン−マレイン酸共重合体は、2元共重合体であっても3元以上の共重合体であってもよい。
非架橋ポリマー分散剤としては、これらのうち、(メタ)アクリル酸エステル−(メタ)アクリル酸共重合体が好ましく、ベンジル(メタ)アクリレート−(メタ)アクリル酸−メチル(メタ)アクリレート3元共重合体が特に好ましい。
ここで、(メタ)アクリル酸は、アクリル酸又はメタクリル酸を指し、(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指す。
なお、共重合体は、ランダム共重合体でも、ブロック共重合体でも、グラフト共重合体でもよい。
なお、重量平均分子量は、既述の水不溶性樹脂の重量平均分子量の測定と同様の方法により測定される値である。
ポリマーとしては、特に制限されず、種々のポリマーを用いることができるが、中でも、水溶性分散剤として機能し得るポリビニル類、ポリウレタン類、ポリエステル類等が好ましく、ポリビニル類がより好ましい。
ポリマーは、共重合成分としてカルボキシ基含有モノマーを用いて得られる共重合体であることが好ましい。カルボキシ基含有モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、β−カルボキシエチルアクリレート、フマル酸、イタコン酸、マレイン酸、クロトン酸等が挙げられ、中でも、ポリマーの架橋性及び分散安定性の観点から、(メタ)アクリル酸やβ−カルボキシエチルアクリレートが好ましい。
さらには、顔料の分散性、分散安定性の観点から、100mgKOH/g〜180mgKOH/gであることが好ましく、100mgKOH/g〜170mgKOH/gであることがより好ましく、100mgKOH/g〜160mgKOH/gがさらに好ましい。
なお、酸価は、日本工業規格(JIS K0070:1992)に記載の方法により測定される値である。
なお、重量平均分子量は、既述の水不溶性樹脂の重量平均分子量の測定と同様の方法により測定される値である。
ポリマーの共重合形態は特に制限されず、ポリマーは、ランダムポリマーでも、ブロックポリマーでも、グラフトポリマーでもよい。
架橋剤としては、例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、1,6−へキサンジオールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ジプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル等が挙げられ、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテルが好ましい。
なお、顔料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体積平均粒子径を測定することにより求められるものである。
顔料は、1種単独で又は2種以上を組合せて使用してもよい。
染料としては公知の染料を特に制限なく用いることができ、例えば、特開2001−115066号公報、特開2001−335714号公報、特開2002−249677号公報等に記載の染料を好適に用いることができる。
また、染料を用いる場合には、染料を水不溶性の担体に保持したものを用いてもよい。染料を保持した担体(水不溶性着色粒子)は、分散剤を用いて水系分散物として用いることができる。担体としては、水に不溶又は水に難溶であれば特に制限なく、無機材料、有機材料及びこれらの複合材料を用いることができる。具体的には、特開2001−181549号公報、特開2007−169418号公報等に記載の担体を好適に用いることができる。
インク組成物は、樹脂粒子の少なくとも一種を含有することが好ましい。
樹脂粒子は、前述のポリマー分散剤(顔料の少なくとも一部を覆うポリマー分散剤)とは異なり、顔料とは別に存在している粒子である。
インク組成物が樹脂粒子を含む場合、樹脂粒子は、前述の凝集化成分と接触することで凝集するものであることが好ましい。
また、樹脂粒子は、前述の凝集化成分と接触した際の凝集性に優れる点から、スルホ基以外のアニオン性の解離基を有する樹脂粒子が好ましい。スルホ基以外のアニオン性の解離基を有する樹脂粒子の詳細は後述する。
アニオン性解離基としてスルホ基を有する樹脂粒子は、樹脂粒子自体の分散安定性が大きく向上するため、前処理液の凝集化成分と接触しても凝集しにくい点で好ましくない。
ここで、「非水溶性又は難水溶性」であるとは、樹脂を105℃で2時間乾燥させた後、25℃の水100g中に溶解させた場合に、その溶解量が15g以下であることをいう。インクの連続吐出性及び吐出安定性が向上する観点から、溶解量は好ましくは10g以下、より好ましくは5g以下であり、更に好ましくは1g以下である。溶解量は、非水溶性又は難水溶性の樹脂粒子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%中和した時の溶解量である。
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(エマルジョン)、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(サスペンジョン)の両方の状態を含むものである。
また、水性媒体は水を含む媒体を指す。水性媒体は、必要に応じて親水性有機溶剤を含んでいてもよい。水性媒体は、水と水に対して0.2質量%以下の親水性有機溶剤とが含まれることが好ましく、水のみであることがより好ましい。
自己分散性樹脂としては、インク組成物に含有された場合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自己分散性樹脂粒子であることが好ましい。
転相乳化法としては、例えば、自己分散性樹脂を溶媒(例えば、水溶性有機溶剤等)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、自己分散性樹脂が有する塩生成基(例えば、酸性基)を中和した状態で、攪拌、混合し、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。
遠心分離前の固形分濃度に対する遠心分離後の固形分濃度の比が大きければ(1に近い数値であれば)、遠心分離による樹脂粒子の沈降が生じない、すなわち、樹脂粒子の水性分散物がより安定であることを意味する。遠心分離前後での固形分濃度の比としては、0.8以上が好ましく、0.9以上がより好ましく、0.95以上が特に好ましい。
ここで水溶性成分とは、自己分散性樹脂に含有される化合物であって、自己分散性樹脂を分散状態にした場合に水に溶解する化合物をいう。水溶性成分は自己分散性樹脂を製造する際に、副生又は混入する水溶性の化合物である。
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。
親水性基は、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。すなわち、樹脂粒子としては、アニオン性の解離基を有する樹脂粒子であることが好ましい。
解離性基としては、カルボキシ基、リ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、カルボキシ基が好ましい。
解離性基含有モノマーとしては、例えば、不飽和カルボン酸モノマー、不飽和スルホン酸モノマー、不飽和リン酸モノマー等が挙げられる。
不飽和リン酸モノマーとして具体的には、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−アクリルオキシエチルホスフェート、ジフェニル−2−メタクリルオキシエチルホスフェート、ジブチル−2−アクリルオキシエチルホスフェート等が挙げられる。
解離性基含有モノマーの中では、分散安定性、吐出安定性の観点から、不飽和カルボン酸モノマーが好ましく、アクリル酸及びメタクリル酸がより好ましい。
特に、酸価は、25mgKOH/g以上であると分散安定性が良好になり、100mgKOH/g以下であると凝集性が向上する。
なお、酸価は、日本工業規格(JIS K0070:1992)に記載の方法により測定される値である。
また、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。重合性基としては、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。
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。
脂環式(メタ)アクリレートとは、(メタ)アクリル酸に由来する構成部位と、アルコールに由来する構成部位とを含み、アルコールに由来する構成部位に、無置換又は置換された脂環式炭化水素基(環状脂肪族基)を少なくとも1つ含む構造を有しているものである。尚、脂環式炭化水素基は、アルコールに由来する構成部位そのものであっても、連結基を介してアルコールに由来する構成部位に結合していてもよい。
脂環式炭化水素基は、更に置換基を有してもよい。置換基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、水酸基、1級アミノ基、2級アミノ基、3級アミノ基、アルキル又はアリールカルボニル基、及びシアノ基等が挙げられる。また、脂環式炭化水素基は、さらに縮合環を形成していてもよい。脂環式炭化水素基としては、粘度や溶解性の観点から、脂環式炭化水素基部分の炭素数が5〜20であることが好ましい。
単環式(メタ)アクリレートとしては、シクロプロピル(メタ)アクリレート、シクロブチル(メタ)アクリレート、シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘプチル(メタ)アクリレート、シクロオクチル(メタ)アクリレート、シクロノニル(メタ)アクリレート、シクロデシル(メタ)アクリレート等のシクロアルキル基の炭素数が3〜10のシクロアルキル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
2環式(メタ)アクリレートとしては、イソボルニル(メタ)アクリレート、ノルボルニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
3環式(メタ)アクリレートとしては、アダマンチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
これらは、それぞれ単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
分散状態の安定性、芳香環同士又は脂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、芳香族基含有(メタ)アクリレートモノマー又は脂環式(メタ)アクリレートの含有量が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。
アルキル基含有モノマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート;ヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシペンチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート等の水酸基を有するエチレン性不飽和モノマー;ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート;N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、Nーヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシブチル(メタ)アクリルアミド等のN−ヒドロキシアルキル(メタ)アクリルアミド;N−メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−(n−,イソ)ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−メトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−(n−、イソ)ブトキシエチル(メタ)アクリルアミド等のN−アルコキシアルキル(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
なお、重量平均分子量は、既述の方法で測定することができる。
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又は脂環式(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質量%〜80質量%と、カルボキシ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成単位)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成単位及び/又はベンジル(メタ)アクリレートに由来する構成単位を共重合比率として15質量%〜80質量%と、カルボキシ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成単位)とを含むことがより好ましい。
また、水不溶性ポリマーは、酸価が25mgKOH/g〜100mgKOH/gであって重量平均分子量が3,000〜200,000であることが好ましく、酸価が25mgKOH/g〜95mgKOH/gであって重量平均分子量が5,000〜150,000であることがより好ましい。酸価及び重量平均分子量は、既述の方法で測定することができる。
B−02:フェノキシエチルアクリレート/ベンジルメタクリレート/イソブチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(30/35/29/6)
B−03:フェノキシエチルメタクリレート/イソブチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(50/44/6)
B−04:フェノキシエチルアクリレート/メチルメタクリレート/エチルアクリレート/アクリル酸共重合体(30/55/10/5)
B−05:ベンジルメタクリレート/イソブチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(35/59/6)
B−06:スチレン/フェノキシエチルアクリレート/メチルメタクリレート/アクリル酸共重合体(10/50/35/5)
B−07:ベンジルアクリレート/メチルメタクリレート/アクリル酸共重合体(55/40/5)
B−08:フェノキシエチルメタクリレート/ベンジルアクリレート/メタクリル酸共重合体(45/47/8)
B−09:スチレン/フェノキシエチルアクリレート/ブチルメタクリレート/アクリル酸共重合体(5/48/40/7)
B−10:ベンジルメタクリレート/イソブチルメタクリレート/シクロヘキシルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(35/30/30/5)
B−11:フェノキシエチルアクリレート/メチルメタクリレート/ブチルアクリレート/メタクリル酸共重合体(12/50/30/8)
B−12:ベンジルアクリレート/イソブチルメタクリレート/アクリル酸共重合体(93/2/5)
B−13:スチレン/フェノキシエチルメタクリレート/ブチルアクリレート/アクリル酸共重合体(50/5/20/25)
B−14:スチレン/ブチルアクリレート/アクリル酸共重合体(62/35/3)
B−15:メチルメタクリレート/フェノキシエチルアクリレート/アクリル酸共重合体(45/51/4)
B−16:メチルメタクリレート/フェノキシエチルアクリレート/アクリル酸共重合体(45/49/6)
B−17:メチルメタクリレート/フェノキシエチルアクリレート/アクリル酸共重合体(45/48/7)
B−18:メチルメタクリレート/フェノキシエチルアクリレート/アクリル酸共重合体(45/47/8)
B−19:メチルメタクリレート/フェノキシエチルアクリレート/アクリル酸共重合体(45/45/10)
B−20:メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(20/72/8)
B−21:メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(40/52/8)
B−22:メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/ジシクロペンタニルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(20/62/10/8)
B−23:メチルメタクリレート/ジシクロペンタニルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(20/72/8)
すなわち、樹脂粒子の製造は、有機溶剤中でポリマーを合成する工程と、ポリマーのアニオン性基(カルボキシ基)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。
工程(1):ポリマー(水不溶性ポリマー)、有機溶剤、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):混合物から有機溶剤を除去する工程
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。
また、工程(2)においては、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樹脂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剤は実質的に除去されており、有機溶剤の量は、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。
中和剤としては、特開2010−188661号公報の段落0060〜0061に例示された中和剤を用いることができる。
なお、樹脂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体積平均粒径を測定することにより求められる。
樹脂粒子(好ましくは自己分散性樹脂粒子)のインク組成物中における含有量(総含有量)としては、画像の光沢性などの観点から、インク組成物全量に対して、1質量%〜30質量%であることが好ましく、3質量%〜15質量%であることがより好ましい。
インク組成物は、水を含有し、水性組成物として調製されている。水としては、例えば、イオン交換水等を用いることができる。
水の含有量は、特に制限はないが、インク組成物の全質量に対して、10質量%〜99質量%の範囲が好ましく、より好ましくは30質量%〜80質量%であり、更に好ましくは50質量%〜80質量%である。
インク組成物は、上記の成分以外の他の成分を含んでいてもよい。
[有機溶剤]
インク組成物は、有機溶剤(好ましくは、水溶性有機溶剤)の少なくとも1種を更に含有することがより好ましい。有機溶剤、特に、水溶性有機溶剤を含有することで、乾燥防止、浸透促進を図ることができる。
水溶性有機溶剤を乾燥防止剤として用いる場合、インク組成物をインクジェット法で吐出して画像を記録する際、インク吐出口でのインクの乾燥によって発生し得るノズルの目詰まりを効果的に防止することができる。
これらの水溶性有機溶剤の中でも、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。また、これらは、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
有機溶剤の含有量は、インク組成物の全質量に対して、10質量%〜50質量%が好ましい。
なお、水溶性有機溶剤は、1種単独で又は2種以上を混合して用いてもよい。
インク組成物は、界面活性剤の少なくとも1種を含有していてもよい。
界面活性剤としては、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ベタイン界面活性剤等が挙げられる。凝集速度の観点からは、アニオン性界面活性剤又はノニオン性界面活性剤であることが好ましい。
インク組成物は、上記成分以外にその他の添加剤を更に含有することができる。その他の添加剤としては、例えば、褪色防止剤、乳化安定剤、浸透促進剤、紫外線吸収剤、防腐剤、防黴剤、pH調整剤、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。これらの各種添加剤は、インク組成物を調製後に直接添加してもよく、インク組成物の調製時に添加してもよい。
粘度は、VISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用い、インク組成物を25℃の条件下で測定されるものである。
インクセットは、必要に応じて、1種又は2種のインク組成物と前処理液とからなる1色構成又は2色構成のインクセットであってもよい。
また、インクセットは、上述のインク組成物に加え、必要に応じて、ライトシアンインク、ライトマゼンタインク、及びライトイエローインクから選択される少なくとも1つ等、他のインク組成物を含む形態であってもよい。他のインク組成物には、公知のインク組成物を適用することができる。
また、インクセットには、必要に応じて2種以上の前処理液が含まれてもよい。
前処理液は、酸及び水を含み、必要に応じて、更に他の成分を含んでもよい。前処理液は、必要に応じて、更に有機溶剤、含窒素ヘテロ環化合物、消泡剤、及びその他の添加剤等の他の成分を含んでもよい。
前処理液は、インク組成物に含まれる少なくとも着色剤を凝集させる化合物(凝集化成分)として、酸の少なくとも一種を含有する。酸を含有する前処理液は、画像を形成する際に前処理液とインク組成物とを接触させることで、酸がインク組成物中の分散成分である少なくとも着色剤に作用して凝集し、より鮮鋭な画像が得られる。
前処理液の全質量中における酸の総含有量としては、前処理液の全質量に対して、5質量%〜40質量%が好ましく、10質量%〜30質量%がより好ましい。凝集化成分の含有量が5質量%以上であると、画像のざらつきを抑制できる。また、凝集化成分の含有量が40質量%以下であると、画像の耐擦性が向上する。
前処理液は、水を含有し、水性組成物として調製されている。水としては、例えば、イオン交換水等を用いることができる。
水の含有量は、特に制限はないが、前処理液の全質量に対して、10質量%〜99質量%の範囲が好ましく、より好ましくは50質量%〜90質量%であり、更に好ましくは60質量%〜80質量%である。
前処理液は、上記の成分以外の他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、有機溶剤、含窒素ヘテロ環化合物、消泡剤、及びその他の添加剤等を挙げることができる。
前処理液は、有機溶剤の少なくとも1種を含むことが好ましい。
有機溶剤としては、20℃で100gの水に5g以上溶解する有機溶剤(以下、「水溶性有機溶剤」ともいう。)であることが好ましい。
水溶性有機溶剤としては、後述するインク組成物に含まれる水溶性有機溶剤と同様のものを用いることができる。これらの有機溶剤の中でも、カール抑制の観点から、ポリアルキレングリコール又はその誘導体であることが好ましく、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル、トリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコールモノアルキルエーテル、ポリオキシプロピレングリセリルエーテル、及びポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコールから選ばれる少なくとも1種であることがより好ましい。
有機溶剤の前処理液中における含有量としては、特に制限はされないが、カール抑制の観点から、前処理液全体に対して1質量%〜30質量%であることが好ましく、5質量%〜15質量%であることがより好ましい。
前処理液は、含窒素ヘテロ環化合物を含有してもよい。これにより、画像の耐擦性及び被記録材料の搬送性がさらに向上する。
含窒素5員環構造及び含窒素6員環構造の中で好ましくは、炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子及びセレン原子の少なくとも一種の原子を含む5員もしくは6員のヘテロ環の構造が好ましい。なお、ヘテロ環は、炭素芳香環又は複素芳香環で縮合していてもよい。
ヘテロ環としては、例えば、テトラゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、チアジアゾール環、オキサジアゾール環、セレナジアゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリミジン環、トリアザインデン環、テトラアザインデン環、ペンタアザインデン環等が挙げられる。
好ましい含窒素6員環化合物の具体例としては、トリアジン、メチルトリアジン、ジメチルトリアジン、ヒドロキシエチルトリアジン環、ピリミジン、4−メチルピリミジン、ピリジン、ピロリン等が挙げられる。
前処理液は、消泡剤を含有していてもよい。消泡剤としては、例えば、シリコーン系化合物(シリコーン系消泡剤)、プルロニック系化合物(プルロニック系消泡剤)等が挙げられる。中でも、シリコーン系消泡剤が好ましい。
シリコーン系消泡剤としては、ポリシロキサン構造を有するシリコーン系消泡剤が好ましい。
消泡剤としてシリコーン系消泡剤を用いる場合には、シリコーンオイル量が50ppm〜200ppmとなる量を含有することが好ましい。
前処理液は、水不溶性樹脂の粒子の少なくとも一種を含有することができる。
水不溶性樹脂の粒子が含有されることで、前処理液付与後の被記録材料の表面に水不溶性樹脂の粒子の大部分が偏在し、被記録材料の表面の濡れ性を改善する。
水不溶性樹脂の粒子が表面に偏在した被記録材料にインク組成物が着滴すると、インク滴が被記録材料の表面で濡れ広がり、かつ、前処理液に含まれる凝集化成分がインク組成物中の分散成分(例えば着色剤)を凝集させる。これにより、液滴同士の合一を防止し、かつ、液滴サイズが所望とする大きさになる。結果、ベタ画像部の濃度低下が抑制され、所望とする濃度を有するベタ画像部が得られる。
また、上記のように、水不溶性樹脂の粒子自体の前処理液中での経時安定性に優れ、膨潤による粒子の粗大化が抑えられており、記録画像中に生じやすい筋状のムラの発生を抑えるのに効果的である。更に、画像中のざらつきも抑制することができる。
なお、「ざらつき(graininess)」とは、インク組成物が被記録材料に着滴した後、液滴同士が合一することで、画像中に微小な濃度ムラが発生し、画素の均一性が低下する現象をいう。
また、水不溶性樹脂の粒子における水不溶性樹脂は、スルホ基及びスルホ基の塩から選ばれる少なくとも一つの基を含む第1の単量体に由来の構成単位(第1の構成単位)と、芳香環構造を含む第2の単量体に由来の構成単位(第2の構成単位)と、を少なくとも有し、必要に応じて、更に、他の単量体に由来の構成単位を有していてもよい。
スルホ基及びスルホ基の塩から選ばれる少なくとも一つの基を含む第1の単量体に由来の構成単位(第1の構成単位)、及び第2の構成単位の詳細及び好ましい態様については、既述のオーバーコート液に含まれる樹脂(水不溶性樹脂)の粒子の項において既述した通りである。
前処理液は、必要に応じて、その他の添加剤を含むことができる。その他の添加剤としては、既述のインク組成物中におけるその他の添加剤と同様である。
1.表面張力
前処理液の表面張力としては、特に制限はなく、例えば、20mN/m以上とすることができる。被記録材料に対する塗布性の観点から、20mN/m〜60mN/mがより好ましく、25mN/m〜45mN/mがさらに好ましい。
前処理液の表面張力は、Automatic Surface Tensiometer
CBVP−Z(協和界面科学株式会社製)を用い、プレート法により25℃の条件下で測定される値である。
前処理液の表面張力は、例えば、界面活性剤を添加することで調整することができる。
前処理液のpH(25℃±1℃)は、インク組成物の凝集速度の観点から、7.0以下の範囲が好ましく、0.5〜3.5がより好ましく、0.5〜2.0がさらに好ましい。
pHは、25℃環境下において、前処理液を25℃に調温した状態でpHメータWM−50EG(東亜DDK社製)を用いて測定される値である。
前処理液の粘度は、インク組成物の凝集速度の観点から、1mPa・s〜30mPa・sの範囲が好ましく、1mPa・s〜20mPa・sの範囲がより好ましく、2mPa・s〜15mPa・sの範囲がさらに好ましく、2mPa・s〜10mPa・sの範囲が特に好ましい。
粘度は、VISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用いて25℃の条件下で測定される値である。
本発明の一実施形態の画像形成方法は、被記録材料に、酸及び水を含む前処理液を付与する工程(以下、前処理工程ともいう。)と、被記録材料の前処理液の付与面に、着色剤及び水を含むインク組成物を付与して画像を形成する工程(以下、画像形成工程ともいう。)と、被記録材料の画像が形成された側の少なくとも一部に、スルホ基、スルホ基の塩、ホスホン酸基、ホスホン酸基の塩、リン酸基、及びリン酸基の塩からなる群より選ばれる酸性基を含む樹脂の粒子、並びに、水を含むオーバーコート液を付与する工程(以下、オーバーコート液付与工程ともいう。)と、を有している。また、本発明の一実施形態の画像形成方法は、必要に応じて、更に、他の工程をするものであってもよい。
本発明の一実施形態の画像形成方法では、画像形成にあたって既述のインクセットが用いられ、画像上をオーバーコートするので、酸含有処理液を用いて画像を形成する場合にも、画像形成面の光沢性に優れたものとなる。
本実施形態における前処理工程は、被記録材料に酸及び水を含む前処理液を付与する。
前処理液の付与は、塗布法、インクジェット法、浸漬法などの公知の方法により行うことができる。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、バーコーター等を用いた公知の塗布方法によって行うことができる。インクジェット法の詳細については後述する。
加熱方法としては、例えば、被記録材料の前処理液が付与された側と反対側からヒーター等で熱を与える方法、被記録材料の前処理液が付与された側に温風又は熱風をあてる方法、又は赤外線ヒーターを用いて加熱する方法などが挙げられる。加熱は、これらの複数を組み合わせて行ってもよい。
本実施形態における画像形成工程では、前処理工程で被記録材料に付与された前処理液の付与面に、着色剤及び水を含むインク組成物を付与し、画像を形成する。
なお、インクジェット法には、フォトインクと称する濃度の低いインクを小さい体積で多数射出する方式、実質的に同じ色相で濃度の異なる複数のインクを用いて画質を改良する方式や無色透明のインクを用いる方式が含まれる。
なお、インクジェット法により記録を行う際に使用するインクノズル等については特に制限はなく、目的に応じて、適宜選択することができる。
なお、インク滴の液滴量は、打滴するインク組成物に応じて、インクジェット法における吐出条件を適宜選択することで調整することができる。
画像形成方法において、前処理工程及び画像形成工程を経て記録された画像を加熱定着する加熱定着工程を更に設けてもよい。加熱定着を行うことにより、被記録材料上の画像の定着が施され、画像の耐擦性がより向上する。
加熱し且つ加圧する場合、加圧時における圧力は、表面平滑化の点で、0.1MPa〜3.0MPaの範囲が好ましく、より好ましくは0.1MPa〜1.0MPaの範囲であり、更に好ましくは0.1MPa〜0.5MPaの範囲である。
また、加熱加圧の方法は、特に制限はないが、例えば、熱板を被記録材料の画像形成面に押圧する方法や、一対の加熱加圧ローラ、一対の加熱加圧ベルト、あるいは被記録材料の画像形成面側に配された加熱加圧ベルトとその反対側に配された保持ローラとを備えた加熱加圧装置を用い、対をなすローラ等を通過させる方法など、接触させて加熱定着を行なう方法が好適に挙げられる。
本実施形態におけるオーバーコート工程では、被記録材料の、画像形成工程(及び場合により加熱定着工程)で画像が形成された側の少なくとも一部に、スルホ基、スルホ基の塩、ホスホン酸基、ホスホン酸基の塩、リン酸基、及びリン酸基の塩からなる群より選ばれる酸性基(特定の酸性基等)を含む樹脂の粒子、並びに、水を含むオーバーコート液を付与する。
なお、粒子及び粒子に含まれる樹脂及び特定の酸性基等の詳細及び好ましい態様については、インクセットの項において既述した通りである。
これにより、被記録材料の画像形成面における光沢が効果的に改善される。
<樹脂の粒子の作製>
−水不溶性樹脂の粒子A−1の作製−
撹拌機及び冷却管を備えた1000mlの三口フラスコに、界面活性剤(乳化剤)であるドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(東京化成工業社製)8.3gと水400gとを加えて窒素雰囲気下、80℃で加熱し、更に、水20gに重合開始剤であるペルオキソ二硫酸カリウム(過硫酸カリウム;和光純薬工業社製)0.85g及び原料モノマーとしてアクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸ナトリウムの50質量%水溶液(Aldrich社製)55.8gを加えて溶解した溶液Aと、原料モノマーとしてスチレン(和光純薬工業社製)110.0g及び2−エチルヘキシルアクリレート(和光純薬工業社製)30.0gを混合した溶液Bと、を3時間かけて同時に滴下した。滴下終了後、さらに3時間反応した後、水不溶性樹脂の粒子A−1の水分散液(粒子の固形分量:42質量%)を得た。
得られた水分散液中の水不溶性樹脂の粒子A−1は、体積平均粒子径が35nmであり、重量平均分子量が50000であった。
GPCは、HLC−8220GPC(東ソー(株)製)を用い、カラムとして、TSKgel、Super Multipore HZ−H(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)を用いた。また、測定条件は、試料濃度0.45質量%、流速0.35ml/min、サンプル注入量10μl、測定温度40℃とし、示唆屈折計(RI)検出器を用いた。また、検量線は、東ソー社製「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サンプルから作製した。
水不溶性樹脂の粒子A−1の作製に用いた界面活性剤(乳化剤)及び原料モノマーを、下記の表1に示すように変更したこと以外、水不溶性樹脂の粒子A−1の作製と同様の方法で水不溶性樹脂の粒子A−2〜A−14の水分散液を得た。
水不溶性樹脂の粒子A−4の作製では、下記の構造式P−1で表される化合物を界面活性剤(乳化剤)として用いた。
また、水不溶性樹脂の粒子A−8の作製では、界面活性剤(乳化剤)を添加せずに水分散液を得た。
・p−スチレンスルホン酸ナトリウム:スピノマーNaSS、東ソー有機化学社製
・2−メタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート:ライトエステルP−1M、共栄社化学社製
−オーバーコート液1の調製−
下記組成中の各成分を混合し、オーバーコート液1を調製した。
<組成>
・上記の水不溶性樹脂の粒子A−1の水分散液 … 75質量%
・ワックス分散物 … 15質量%
(AQUACER(登録商標)531、BYK−Chemie社製)
・イソプロピルアルコール(IPA) … 3質量%
・ブチルカルビトール … 1質量%
・スルホコハク酸−ジ−2−エチルヘキシルナトリウム … 1質量%
(一般式(2)で表される界面活性剤)
・イオン交換水 … 合計で100質量%となる量
オーバーコート液1の調製において、水不溶性樹脂の粒子A−1の水分散液を、水不溶性樹脂の粒子A−2〜A−14の水分散液のいずれかに代えたこと以外、オーバーコート液1の調製と同様にして、オーバーコート液2〜14を調製した。
下記組成中の各成分を混合し、前処理液1を調製した。
<組成>
・ジエチレングリコールモノエチルエーテル … 4質量%
・トリプロピレングリコールモノメチルエーテル … 4質量%
・マロン酸(有機酸)… 17.3質量%
・プロパントリカルボン酸(有機酸)… 4.3質量%
・リン酸(無機酸)… 4.3質量%
・下記の水不溶性樹脂の粒子C−1 … 5.0質量%
・ベンゾトリアゾール … 1質量%
・消泡剤 … シリコーンオイルの質量が100ppmとなる量
(TSA−739(固形分量:15質量%)、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;エマルジョン型シリコーン消泡剤)
・イオン交換水 … 合計で100質量%となる量
攪拌機及び冷却管を備えた1000mlの三口フラスコに、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの62質量%水溶液(東京化成工業社製)1.5g及び水350gを加えて窒素雰囲気下、80℃で加熱し、更に、水20gに重合開始剤であるペルオキソ二硫酸カリウム(過硫酸カリウム;和光純薬工業社製)0.85g及び原料モノマーとしてアクリルアミド−2−プロパンスルホン酸ナトリウムの50質量%水溶液(Aldrich社製)12.4gを加えて溶解した溶液Aと、原料モノマーとしてスチレン(和光純薬工業社製)14.9g、メチルメタクリレート(和光純薬工業社製)12.2g、及びメタクリル酸(和光純薬工業社製)15.4gを混合した溶液Bと、を3時間かけて同時に滴下した。滴下終了後、さらに3時間反応した後、水不溶性樹脂の粒子C−1の水分散液(粒子の固形分量:11.4質量%)427gを得た。
得られた水分散液に含まれる水不溶性樹脂の粒子C−1は、体積平均粒子径が32nmであり、重量平均分子量が135000であった。
(ポリマー分散剤P−1の合成)
下記スキームにしたがって、以下に示すようにしてポリマー分散剤P−1を合成した。
なお、ポリマー分散剤P−1における各構成単位の数字は「質量比」を表す。
得られたポリマー分散剤P−1の組成は、プロトン核磁気共鳴分光法(1H−NMR)にて確認し、GPCより求めた重量平均分子量(Mw)は44,600であった。また、JIS規格(JISK0070:1992)に準拠した方法で酸価を求めた結果、酸価は65.2mgKOH/gであった。
−シアン顔料分散液の調製−
シアン顔料であるピグメント・ブルー15:3(フタロシアニンブル−A220、大日精化株式会社製)10部と、ポリマー分散剤P−1を5部と、メチルエチルケトン42部と、1×103mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液(NaOH水溶液;以下同じ。)5.5部と、イオン交換水87.2部と、を混合し、ビーズミルにより0.1mmφジルコニアビーズを用いて2時間〜6時間分散した。
得られた分散物を減圧下、55℃でメチルエチルケトンを除去し、更に一部の水を除去した後、更に、高速遠心冷却機7550(久保田製作所社製)を用いて、50ml遠心管を使用し、回転数8,000rpmで30分間遠心処理を行った。延伸処理後、沈殿物以外の上澄み液を回収した。その後、吸光度スペクトルから顔料濃度を求め、顔料濃度が10.2質量%の樹脂被覆顔料粒子(ポリマー分散剤で被覆された顔料)の分散物(シアン顔料分散液C)を得た。
得られたシアン顔料分散液Cにおける樹脂被覆顔料粒子の平均粒子径は、105nmであった。なお、平均粒子径は、既述の方法で測定した。
シアン顔料分散液の調製において、ピグメント・ブルー15:3(フタロシアニンブル−A220)の代わりに、マゼンタ顔料であるピグメント・レッド122(クロモファインマゼンタ6886、大日精化株式会社製)を用いたこと以外は、シアン顔料分散液の調製と同様にして、樹脂被覆顔料粒子(ポリマー分散剤で被覆された顔料)の分散物(マゼンタ顔料分散液M)を調製した。
得られたマゼンタ顔料分散液Mにおける樹脂被覆顔料粒子の平均粒子径は、85nmであった。なお、平均粒子径は、既述の方法で測定した。
シアン顔料分散液の調製において、ピグメント・ブルー15:3(フタロシアニンブル−A220)の代わりに、イエロー顔料であるピグメントイエロー74(セイカファストイエロー2054、大日精化株式会社製)を用いたこと以外は、シアン顔料分散液の調製と同様にして、樹脂被覆顔料粒子(ポリマー分散剤で被覆された顔料)の分散物(イエロー顔料分散液Y)を調製した。
得られたイエロー顔料分散液Yにおける樹脂被覆顔料粒子の平均粒子径は、82nmであった。なお、平均粒子径は、既述の方法で測定した。
シアン顔料分散液の調製において、ピグメント・ブルー15:3(フタロシアニンブル−A220)の代わりに、ブラック顔料であるカーボンブラック(NIPEX160−IQ、デグッサ社製)を用いたこと以外は、シアン顔料分散液の調製と同様;にして、樹脂被覆顔料粒子(ポリマー分散剤で被覆された顔料)の分散物(ブラック顔料分散液K)を調製した。
得られたブラック顔料分散液Kにおける樹脂被覆顔料粒子の平均粒子径は、130nmであった。なお、平均粒子径は、既述の方法で測定した。
攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を備えた2リットル三口フラスコに、メチルエチルケトン360.0gを仕込んで75℃まで昇温した。反応容器内の温度を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」(和光純薬工業社製、重合開始剤)1.44gを混合した混合溶液を、2時間で滴下が完了するように等速で滴下した。滴下完了後、「V−601」0.72g及びメチルエチルケトン36.0gの混合溶液を加え、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の混合溶液を加え、75℃で2時間攪拌した後、85℃に昇温して、更に2時間攪拌を続けた。このようにして、重合体溶液を得た。
得られた重合体溶液に含まれる共重合体は、重量平均分子量(Mw)が64,000であり、酸価が38.9mgKOH/gであった。なお、酸価及び重量平均分子量は、既述の方法で測定した。
次に、重合体溶液668.3gを秤量し、イソプロパノール388.3g、1mol/LのNaOH水溶液145.7mlを加え、反応容器内の温度を80℃に昇温した。次いで、反応容器内に蒸留水720.1gを20ml/minの速度で滴下し、水分散化した。その後、大気圧下にて反応容器内の温度を、80℃で2時間、85℃で2時間、90℃で2時間にして保った後、反応容器内を減圧してイソプロパノール、メチルエチルケトン、及び蒸留水を合計で913.7g留去した。このようにして、固形分濃度28.0質量%の樹脂粒子(B−01)の水分散物(エマルジョン)を得た。
なお、下記式中の、樹脂粒子(B−01)の樹脂における各構成単位の数字は「質量比」を表す。
上記で得られた各顔料分散液(シアン顔料分散液C、マゼンタ顔料分散液M、イエロー顔料分散液Y、ブラック顔料分散液K)及び樹脂粒子(B−01)を用い、下記表2に示す組成となるように各成分を混合し、各インク組成物(マゼンタインク組成物M1、ブラックインク組成物K1、シアンインク組成物C1、イエローインク組成物Y1)をそれぞれ調製した。
調製した各インク組成物を、プラスチック製ディスポーサブルシリンジにて、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)5μmフィルター(Millex SV(直径25mm)、ミリポア社製)で濾過し、4色のインク(マゼンタインクM1、ブラックインクK1、シアンインクC1、イエローインクY1)からなるインク1を得た。
・サンニックスGP−250: 三洋化成工業社製の有機溶剤
・オルフィン(登録商標)E1010: 日信化学工業社製のノニオン性界面活性剤
上記のように調製した、インク1、前処理液1、及びオーバーコート液1〜14を用い、下記表3に示すインクセット1〜14を作製した。
インクセット1〜14を用い、以下の手順で画像を形成し、評価した。
被記録材料である基材として、コート紙(ボンアイボリー(310g/m2)、王子製紙社製;塗工紙)を用い、下記の方法で画像を形成した。なお、画像の形成にあたっては、前処理工程の後、10秒以内に、画像形成工程においてインクの打滴が開始されるようにした。
基材にインクを付与する直前に、塗布バーを用いて前処理液1を基材上に塗工した。塗工は、前処理液の塗工量を1.5g/m2として行った。次いで、基材上に塗工された前処理液を下記条件で乾燥させた。
<条件(送風乾燥)>
・風速: 15m/s
・温度及び加熱方法: 基材の表面温度(基材の前処理液が塗工された側の温度)が60℃となるように基材の背面(基材の前処理液が塗工されていない側の表面)から接触型平面ヒーターで加熱した。
・送風領域:450mm(乾燥時間0.7秒)
基材の前処理液が塗工された側に、下記の条件でインク1(マゼンタインクM1、ブラックインクK1、シアンインクC1、イエローインクY1)をシングルパス方式で吐出し、多色画像を形成した。具体的には、前処理液が塗工された基材の前処理液塗工面に、下記条件で各色のインクを付与(打滴)して画像を形成した。
<条件>
・ヘッド:1,200dpi(dots per inch)/20inch幅の
ピエゾフルラインヘッドが4色分配置されたヘッド
・吐出液滴量:2.4pL(ピコリットル)
・駆動周波数:30kHz(基材搬送速度:635mm/秒)
<条件(送風乾燥)>
・風速:15m/秒
・温度:基材の表面温度(基材のインクが付与された側の温度)を60℃として基材の背面(基材のインクが付与されていない側の表面)から接触型平面ヒーターで加熱
・送風領域:640mm(乾燥時間:1秒間)
上記のようにインクの付与により形成された画像を、シリコンゴムローラ(硬度:50°、ニップ幅:5mm)を用いて下記条件で加熱定着した。これにより、基材上に画像が形成された試料を得た。
<条件>
・ローラ温度:90℃
・圧力:0.8MPa
上記の加熱定着工程を終了した後、Digi Coater POD(トヨテック社製、ローラーコーター)を用い、画像が形成された基材の画像形成面の全体にオーバーコート液1〜14のいずれかを上記のローラーコーターにて塗工することによって、基材の画像形成面に後処理を施し、画像サンプルを作製した。後処理は、オーバーコート液を、塗工量を4.0g/m2として基材の画像形成面に塗工することによって行った。
<条件>
・温度:基材の表面温度が40℃となるように基材の表面から赤外線ヒーターで加熱
・搬送速度:30m/分
上記のようにして作製した画像サンプルに対して、以下の評価を行った。評価結果は、下記の表3に示す。
BYKガードナー・トリグロスメーター(東洋精機製作所社製)を用い、画像サンプルにおける基材の画像形成面の光沢度を、オーバーコート液の塗工方向に対して平行な方向と垂直な方向とから測定し、それぞれ60°反射角での光沢度を求めた。
<評価1>
光沢度の値として、オーバーコート液の塗工方向に対して平行な方向の測定値と垂直な方向の測定値との平均値を算出し、算出された平均値を光沢値として下記の評価基準にしたがって評価した。
<評価基準>
5:光沢度の平均値が60以上である。
4:光沢度の平均値が50以上60未満である。
3:光沢度の平均値が40以上50未満であり、高光沢なオーバーコート面が得られた。
2:光沢度の平均値が30以上40未満であり、高光沢なオーバーコート面が得られていない。
1:光沢度の平均値が30未満である。
<評価2>
更に、光沢均一性を評価する指標として、オーバーコート液の塗工方向に対して、平行な方向の光沢度の測定値pと、垂直な方向の光沢度の測定値qと、の差の絶対値を求め、下記の評価基準にしたがって評価した。
<評価基準>
5:平行な方向の測定値pと垂直な方向の測定値qとの差の絶対値が0以上5未満である。
4:平行な方向の測定値pと垂直な方向の測定値qとの差の絶対値が5以上10未満である。
3:平行な方向の測定値pと垂直な方向の測定値qとの差の絶対値が10以上15未満であり、実用上許容範囲である。
2:平行な方向の測定値pと垂直な方向の測定値qとの差の絶対値が15以上20未満であり、平行方向と垂直方向の光沢差が明確に視認され、実用上許容されない程度である。
1:平行な方向の測定値pと垂直な方向の測定値qとの差の絶対値が20以上である。
画像サンプルにおける基材の画像形成面を、オーバーコート工程で塗工及び乾燥を終了した直後10分以内に、未使用のコート紙(ボンアイボリー(310g/m2)、王子製紙社製;被記録材料)を用いて240g/cm2の加重を掛けて10回擦った。その後、擦られた部分を目視で観察し、下記の評価基準にしたがって評価した。
<評価基準>
5:擦られた部分は、擦られていない部分と変わらず、全く傷が認められなかった。
4:擦られた部分の表面が僅かに傷付いているが、画像として損傷なく実用上問題ない。
3:擦られた部分の表面が僅かに剥がれ、極細い傷がみられたが、実用上支障を来たさない程度である。
2:擦られた部分の表面が剥がれ、傷が目立ち、実用上支障を来たす程度である。
1:擦られた部分の画像が剥がれ、部分的にコート紙の白地が露出し、実用上問題となる程度である。
画像サンプルにおける基材の画像形成面に、オーバーコート工程で塗工及び乾燥を終了した直後10分以内に、イオン交換水を1滴垂らし、5秒後にワイプタオルにて拭き取った。拭き取った部分を目視で観察し、下記の評価基準にしたがって評価した。
<評価基準>
5:イオン交換水が付着した部分は、イオン交換水が付着していない部分と変わらず、全く変化がみられない。
4:イオン交換水が付着した部分の輪郭部に僅かに跡が付いたが、実用上問題ない。
3:イオン交換水が付着した部分の全面に跡が弱く付いたが、実用上許容される程度である。
2:イオン交換水が付着した部分に跡が明確に付いており、実用上支障を来たす程度である。
1:イオン交換水が付着した部分のオーバーコートが無くなり、実用上許容できない。
水不溶性樹脂中の特定の酸性基等の多い実施例6では、実施例1等と比較し、光沢度及び光沢均一性に優れたものとなる反面、特定の酸性基等が多すぎて親水化し、耐水性が低下した。逆に、水不溶性樹脂中の特定の酸性基等の少ない実施例7では、実施例1等と比較し、光沢度が低下傾向を示した。
粒子に含まれる界面活性剤に由来する特定の酸性基等の多い実施例10では、光沢度及び光沢均一性に優れたものとなる反面、やはり特定の酸性基等が多いために、耐水性が低下した。逆に、粒子に含まれる界面活性剤に由来する特定の酸性基等が少ない実施例8〜9では、光沢度及び光沢均一性にやや劣る傾向を示した。
Claims (9)
- 着色剤及び水を含むインク組成物と、
酸及び水を含む前処理液と、
スルホ基、スルホ基の塩、ホスホン酸基、ホスホン酸基の塩、リン酸基、及びリン酸基の塩からなる群より選ばれる酸性基を含む樹脂の粒子、並びに、水を含むオーバーコート液と、
を有するインクセット。 - 前記粒子に含まれる前記樹脂中の、前記スルホ基、前記スルホ基の塩、前記ホスホン酸基、前記ホスホン酸基の塩、前記リン酸基、及び前記リン酸基の塩の合計の含有量Aが、前記樹脂1g当たり、0.10mmol以上1.8mmol以下である請求項1に記載のインクセット。
- 前記樹脂に含まれる酸性基は、スルホ基又はスルホ基の塩である請求項1又は請求項2に記載のインクセット。
- 前記粒子は、表面の少なくとも一部に、スルホ基、スルホ基の塩、ホスホン酸基、ホスホン酸基の塩、リン酸基、及びリン酸基の塩からなる群より選ばれる酸性基を含む界面活性剤を有する請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のインクセット。
- 前記粒子に含まれる前記界面活性剤に由来する、スルホ基、スルホ基の塩、ホスホン酸基、ホスホン酸基の塩、リン酸基、及びリン酸基の塩からなる群より選ばれる酸性基の合計の含有量Bが、前記樹脂1g当たり、0.02mmol以上0.30mmol以下である請求項4に記載のインクセット。
- 前記界面活性剤に含まれる酸性基は、スルホ基又はスルホ基の塩である請求項4又は請求項5に記載のインクセット。
- 前記粒子に含まれる前記樹脂中の、前記樹脂1g当たりにおける前記スルホ基、前記スルホ基の塩、前記ホスホン酸基、前記ホスホン酸基の塩、前記リン酸基、及び前記リン酸基の塩のモル基準での合計の含有量Aに対する、前記粒子に含まれる前記界面活性剤に由来する、前記樹脂1g当たりにおけるスルホ基、スルホ基の塩、ホスホン酸基、ホスホン酸基の塩、リン酸基、及びリン酸基の塩のモル基準での合計の含有量Bの比率が、0.1以上0.8以下である請求項4〜請求項6のいずれか1項に記載のインクセット。
- 前記粒子に含まれる前記樹脂は、カルボキシ基を含まない請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のインクセット。
- 被記録材料に、酸及び水を含む前処理液を付与する工程と、
前記被記録材料の前記前処理液の付与面に、着色剤及び水を含むインク組成物を付与して画像を形成する工程と、
前記被記録材料の前記画像が形成された側の少なくとも一部に、スルホ基、スルホ基の塩、ホスホン酸基、ホスホン酸基の塩、リン酸基、及びリン酸基の塩からなる群より選ばれる酸性基を含む樹脂の粒子、並びに、水を含むオーバーコート液を付与する工程と、
を有する画像形成方法。
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