JP5473417B2 - インクジェット記録用インクセット - Google Patents
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Description
従来インクジェットインクに用いられる色材は染料であることが多かったが、分散技術の向上や分散剤の改良が進み、近年は染料よりも堅牢性や耐水性が高い顔料色材からなるインクジェット記録インクが用いられることが多い。
ところが、顔料色材からなるインクジェット記録インクで専用紙に印字した際、高印字部分と低印字部分等との間でドットの高さに差ができ、この差が光を乱反射させるため、光沢性を低下させる原因となる。そこで、この点を改善するため、着色インクと着色剤を含まないクリアインクを併用するインクセットや画像形成方法が知られている。
特許文献2には、光沢メディア上における定着性・光沢性の改善、普通紙等における滲み、濃淡ムラの改善を課題として、着色成分と水とを含んでなるインク組成物で記録された画像上を、水に不溶又は難溶の可塑剤を内包した樹脂エマルジョンと保湿剤と水とを含んでなるコート液でコートする、画像形成方法が開示されている。
特許文献3には、水性媒体及びミクロゲル粒子を含むインク組成物であって、前記粒子が、少なくとも1種の架橋性モノマー、重合性カルボン酸モノマー、及び1種以上の重合性で水不溶性のビニル系モノマーを含んでなるモノマー混合物から調製された架橋コポリマーを含んでなる、実質的に無色のインクジェットインク組成物が開示されている。
しかし、従来のインクジェット記録用クリアインクは、特にサーマル方式のインクジェットプリンターを使用する場合に、光沢性の改善において満足できるものではなかった。
そこで、本発明は、サーマル方式のインクジェットプリンターに使用しても、インク成分がヒーター近傍の壁面に付着することを抑制すると共に、インクヘッドの吐出孔周りのフェイス濡れを低減し、優れた光沢性を発現させうるサーマル方式のインクジェットプリンター用クリアインク、及びそれを用いたインクジェット記録用インクセットを提供することを課題とする。
すなわち、本発明は、次の〔1〕及び〔2〕を提供する。
〔1〕水100g(20℃)に溶解しうる最大重量が5g以下であって、エステル化合物、エーテル化合物、及びスルホン酸アミド化合物から選ばれる1種以上の水不溶性有機化合物(A)、ポリアルキレングリコール(B)、及び架橋ポリマー粒子(C)を含み、該架橋ポリマー粒子(C)が、塩生成基含有モノマー(a)由来の構成単位、(メタ)アクリル酸エステル系マクロマー(b)由来の構成単位、(メタ)アクリル酸のアルキルエステル又はアリールエステル(c)由来の構成単位、及び下記一般式(11)で表される(メタ)アクリル酸のアルカンジイルオキシドエステル(d)由来の構成単位から選ばれる1種以上の構成単位から本質的になるポリマーを、架橋剤又は架橋性モノマーを用いて架橋してなる架橋ポリマー粒子である、サーマル方式のインクジェットプリンター用クリアインク。
CH2=C(R11)COO(R12O)qR13 (11)
(式中、R11は水素原子又はメチル基、R12は炭素数2又は3の炭化水素基、R13は水素原子又は炭素数1〜22の直鎖又は分岐鎖の炭化水素基を示し、qは平均付加モル数を示し1〜60の数である。)
〔2〕前記〔1〕のクリアインクと着色インクとを含む、サーマル方式のインクジェット記録用インクセット。
本発明のサーマル方式のインクジェットプリンター用クリアインクは、特定の水不溶性有機化合物(A)、ポリアルキレングリコール(B)、及び架橋ポリマー粒子(C)を含み、該架橋ポリマー粒子(C)が、特定の構成単位から本質的になるポリマーを、架橋剤又は架橋性モノマーを用いて架橋してなる架橋ポリマー粒子であることを特徴とする。以下、本発明に用いられる各成分について説明する。
本発明で用いられる水不溶性有機化合物(A)は、水100g(20℃)に溶解しうる最大重量が5g以下であって、エステル化合物、エーテル化合物、及びスルホン酸アミド化合物から選ばれる1種以上の水不溶性有機化合物である。
水不溶性有機化合物(A)は、少なくともその一部が架橋ポリマー粒子(C)に含有される。これにより、インクジェット記録装置のノズルから吐出されたクリアインク中の架橋ポリマー粒子(C)同士の融着性が高まり、ポリアルキレングリコール(B)との作用により、架橋ポリマー粒子(C)が印刷紙面上に均一に拡散して、印字面が平滑になることで、印字物の光沢性が向上すると考えられる。
更に、水不溶性有機化合物(A)を含有した架橋ポリマー粒子(C)は、ポリアルキレングリコール(B)との相互作用により、サーマル方式のインクジェットプリンターのヒーター近傍の壁面への付着性が低減すると共に、インクヘッドの吐出孔周りのフェイス濡れの低減にも繋がると考えられる。
なお、脂肪酸モノエステル化合物は、上記の効果を奏しないため、本発明で用いられる水不溶性有機化合物(A)には含まれない。
ここで、脂肪酸モノエステル化合物とは、炭素数が8〜22の飽和又は不飽和脂肪族カルボン酸である1価脂肪酸と1価アルコールから生成する脂肪酸モノエステル化合物をいい、例えば、ミリスチン酸イソトリデシル、ステアリン酸メチル、オレイン酸メチル、パルミチン酸メチル、ベヘニン酸メチル等である。ただし、これらの脂肪酸モノエステル化合物は、本発明の目的を損なわない限り、本発明のクリアインクに含有されていてもよい。
水不溶性有機化合物(A)は、ポリマーの柔軟性を向上させるため、そのLogP値が−1〜11であることが好ましく、1〜9がより好ましく、1.5〜8が更に好ましく、2〜7が特に好ましい。
また、水不溶性有機化合物(A)とポリマー粒子との相互作用の観点から、〔[水不溶性有機化合物(A)のLogP値]−[ポリマーのLogP値]〕の値が、−4〜8であることが好ましく、−2〜6であることがより好ましく、−1.5〜5であることが更に好ましく、−1〜4であることが特に好ましい。
ここで「LogP値」とは、水不溶性有機化合物(A)の1−オクタノール/水の分配係数の対数値を意味し、KowWin(Syracuse Research Corporation,USA)のSRC's LOGKOW / KOWWIN Programにより、フラグメントアプローチで計算された数値を用いる(The KowWin Program methodology is described in the following journal article: Meylan, W.M. and P.H. Howard. 1995. Atom/fragment contribution method for estimating octanol-water partition coefficients. J. Pharm. Sci. 84: 83-92.)。フラグメントアプローチは化合物の化学構造に基づいており、原子の数及び化学結合のタイプを考慮している。LogP値は、一般に有機化合物の親疎水性の相対的評価に用いられる数値である。
前記(f)エステル又はエーテル化合物のエステル又はエーテル結合は、2〜3個が好ましく、エステル結合とエーテル結合とを有するものでもよい。前記(g)エステル又はエーテル化合物のエステル又はエーテル結合は、1〜3個が好ましい。官能基数は、1〜3個が好ましい。なお、リン酸残基とは、リン酸の一部がエステル化された残りのリン酸基のことをいう。
エステル化合物の中では、1価カルボン酸又はその塩と多価アルコールから得られるエステル、多価酸(多価カルボン酸、リン酸)又はその塩と1価アルコールから得られるエステルが好ましく、脂肪族又は芳香族カルボン酸エステル基を2つ又はリン酸エステル基を3つ有することが更に好ましい。塩としては、アルカリ金属塩、アルカノールアミン塩、アンモニウム塩等が挙げられる。また、エーテル化合物の中では、多価アルコールのエーテル化合物が好ましい。
多価酸としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等の炭素数2〜12の脂肪族カルボン酸、フタル酸、トリメリット酸等の炭素数6〜12の芳香族カルボン酸、リン酸等が挙げられる。
1価アルコールとしては、炭素数1〜18、好ましくは炭素数2〜10の直鎖又は分岐鎖の脂肪族アルコール(例えば、エチルアルコール、ブチルアルコール、ヘキシルアルコール、オクチルアルコール、デシルアルコール、ドデシルアルコール)、炭素数6〜12の芳香族アルコール(例えば、フェノール)及びこれらのアルキレンオキシド化合物等が挙げられる。
多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、グリセリン等の炭素数2〜12の多価アルコール及びこれらのアルキレンオキシド化合物等が挙げられる。脂肪酸やアルコールとしては飽和又は不飽和のいずれのものも使用できる。
これらの中では、光沢性等の観点から、前記(1)〜(5)、(8)及び(10)の化合物が好ましく、脂肪族ジ又はトリカルボン酸エステル、(2)芳香族カルボン酸エステル、(3)シクロアルカン(ケン)カルボン酸エステル及び(4)リン酸エステルからなる群より選ばれる1種以上であることが好ましく、脂肪族ジカルボン酸エステル、芳香族ジ又はトリカルボン酸エステル、シクロアルカン(ケン)カルボン酸エステル及びリン酸エステルから選ばれる1種以上であることがより好ましく、下記一般式(1)で表わされる化合物が最も好ましい。
R3は、2価の脂肪族炭化水素基、環式炭化水素基又は芳香族炭化水素基が好ましく、好ましくは炭素数2〜15、より好ましくは炭素数2〜12、更に好ましくは炭素数2〜8のアルカンジイル基(アルキレン基)又はアルケニレン基、又は炭素数6〜10のアリーレン基、更に好ましくはフェニレン基、炭素数3〜8の環式飽和又は不飽和炭化水素基である。具体的には、エチレン基、トリメチレン基、プロパン−1,2−ジイル基、テトラメチレン基、ヘプタメチレン基、ヘキサメチレン基、ペンタン−1,5−ジイル基、オクタメチレン基、ドデカメチレン基、フェニレン基等が挙げられる。以下の式においても同様である。
AOは、エチレンオキシ基(EO)、プロピレンオキシ基(トリメチレンオキシ基又はプロパン−1,2−ジイルオキシ基)(PO)、又はブチレンオキシ基(テトラメチレンオキシ基等)(BO)等の炭素数2〜4のアルカンジイルオキシ基(アルキレンオキシ基)であり、m及びnが2以上の場合はAOは同一でも異なっていてもよく、異なる場合はAOはブロック付加していても、ランダム付加していてもよい。
R1〜R3が有していてもよい置換基としては、例えば、フッ素、塩素、臭素原子等のハロゲン原子、メトキシ、エトキシ、イソプロポキシ基等の炭素数1〜12のアルコキシ基、フェニルオキシ基等のアリールオキシ基、メトキシカルボニル基等のオキシカルボニル基、アセチル、ベンゾイル基等のアシル基、アセチルオキシ基等のアシルオキシ基、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、カルボキシ基、オキソ基、エポキシ基、エーテル基、エステル基等が例示できる(これらを総称して「置換基」という)。これらの置換基は1つであっても2つ以上を組み合わせてもよい。
R3が有していてもよい置換基としては、−CO(O)−(AO)L−R4が好ましい。式中、AOは前記と同じである。Lは、前記のmと同じ意味を示し、好ましい範囲も同じである。R4は、前記のR1と同じ意味を示し、好ましい範囲も同じである。この場合、R3は、芳香族炭化水素基であることが好ましい。
脂肪族カルボン酸エステルの具体例としては、ジメチルアジペート、ジエチルアジペート、ジブチルアジペート、ジイソブチルアジペート、ビス(2−エチルヘキシル)アジペート、ジイソノニルアジペート、ジイソデシルアジペート、ビス(ブチルジエチレングリコール)アジペート、ジメチルセバケート、ジエチルセバケート、ジブチルセバケート、ビス(2−エチルヘキシル)セバケート、ジエチルサクシネート、ビス(2−エチルヘキシル)アゼレート等の脂肪族二塩基酸エステル等が挙げられる。これらの中でも、ジエチルアジペート、ジブチルアジペート、ジイソブチルアジペート、ビス(ブチルジエチレングリコール)アジペート、ビス(オクトキシポリエチレングリコール)アジペート(R1及びR2は共に2-エチルヘキシル、EOの各平均付加モル数m及びn=1〜4)、ビス(オクトキシポリプロピレングリコール)アジペート(R1及びR2は共に2-エチルヘキシル、POの各平均付加モル数m及びn=1〜6)、ビス(オクトキシポリエチレングリコール・ポロプロピレングリコール)アジペート(R1及びR2は共に2-エチルヘキシル、EO及びPOの各合計平均付加モル数m及びn=4〜12、ブロック付加)、ビス[オクトキシポリ(エチレングリコール・プロピレングリコール)]アジペート(R1及びR2は共に2-エチルヘキシル、EO及びPOの各合計平均付加モル数m及びn=4〜12、ランダム付加)、ジエチルセバケート、ジブチルセバケート、ジイソブチルセバケート等の炭素数6〜14の脂肪族二塩基酸のジエステルが特に好ましい。
芳香族カルボン酸エステルの具体例としては、ジメチルフタレート、ジエチルフタレート、ジブチルフタレート、ジイソブチルフタレート、ビス(2−エチルヘキシル)フタレート、ジ-n-オクチルフタレート、ジイソデシルフタレート、ブチルベンジルフタレート、オクチルベンジルフタレート、ノニルベンジルフタレート、ステアリルベンジルフタレート、オクチルデシルフタレート、ジシクロヘキシルフタレート、ジフェニルフタレート、ビス(ジメチルシクロヘキシル)フタレート、ビス(t−ブチルシクロヘキシル)フタレート、エチルフタリルエチルグリコレート等のフタル酸エステル、トリブチルトリメリテート、トリイソブチルトリメリテート、トリ(2−エチルヘキシル)トリメリテート等のトリメリット酸エステル等が挙げられる。これらの中でも、ジメチルフタレート、ジエチルフタレート、ジブチルフタレート、ジイソブチルフタレート等の炭素数1〜5の脂肪族アルコール残基を有するフタル酸ジエステル、オクチルベンジルフタレート、ノニルベンジルフタレート、ステアリルベンジルフタレート等の炭素数3〜18のアルキル基を有するベンジルフタレート、ビス(オクトキシポリエチレングリコール)フタレート(R1及びR2は共に2-エチルヘキシル、EOの各平均付加モル数m及びn=1〜5)、ビス(オクトキシポリプロピレングリコール)フタレート(R1及びR2は共に2-エチルヘキシル、POの各平均付加モル数m及びn=1〜4)、ビス(オクトキシポリエチレングリコール・ポロプロピレングリコール)フタレート(R1及びR2は共に2-エチルヘキシル、EO及びPOの各合計平均付加モル数m及びn=4〜12、ブロック付加)、ビス[オクトキシポリ(エチレングリコール・プロピレングリコール)]フタレート(R1及びR2は共に2-エチルヘキシル、EO及びPOの各合計平均付加モル数m及びn=4〜12、ランダム付加)等のフタル酸エステル、及びトリブチルトリメリテート、トリイソブチルトリメリテート等の炭素数3〜5の脂肪族アルコール残基を有するトリメリット酸ジエステルが特に好ましい。
(3)シクロアルカン(ケン)カルボン酸エステルは、より具体的には、下記式(3)で表されるシクロヘキサン(セン)カルボン酸エステルが更に好ましい。シクロアルカン(ケン)基としては、炭素数3〜8の不飽和基を1つ有していてもよい、環式炭化水素基が挙げられる。
シクロアルカン(ケン)カルボン酸エステルの具体例としては、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジブチルエステル、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジイソノニルエステル等のシクロヘキサンカルボン酸エステル類、3,4−シクロヘキセンジカルボン酸ジブチルエステル、3,4−シクロヘキセンカルボン酸ジイソノニルエステル等のシクロヘキセンカルボン酸エステル等が挙げられる。
(4)リン酸エステルは下記式(4)で表される化合物が好ましい。
リン酸エステルの具体例としては、トリブチルホスフェート、トリス(2−エチルヘキシル)ホスフェート、トリス(ブトキシエチル)ホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、2−エチルヘキシルジフェニルホスフェート等が挙げられる。これらの中でも、トリス(ブトキシエチル)ホスフェート等の炭素数5〜9のアルコキシアルキル基を有するリン酸エステル、トリブチルホスフェート等の炭素数4〜12の脂肪族炭化水素基を有するリン酸エステル、トリス(ブトキシエチル)ホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート等の炭素数7〜12の芳香族炭化水素基を有するリン酸エステルが特に好ましい。リン酸エステルは、リン酸ジ又はトリエステルが好ましい。
(5)オキシ酸エステルは下記式(5)で表される化合物が好ましい。
オキシ酸エステルの具体例としては、アセチルクエン酸トリエチル、アセチルクエン酸トリブチル、アセチルリシノール酸メチル等が挙げられる。
(6)グリコールエステルは下記式(6)で表される化合物が好ましい。
グリコールエステルの具体例としては、ジエチレングリコールジベンゾエート、トリエチレングリコールジ(2−エチルヘキソエート)等が挙げられる。
(7)エポキシ系エステルは下記式(7)で表される化合物が好ましい。
エポキシ系エステルの具体例としては、エポキシステアリン酸ブチル、エポキシステアリン酸オクチル等が挙げられる。
(8)スルホンアミドは下記式(8)で表される化合物が好ましい。
スルホンアミドの具体例としては、o−及びp−トルエンスルホンアミド、N−ブチルベンゼンスルホンアミド等が挙げられる。
(9)ポリエステルは下記式(9)で表される化合物が好ましい。
ポリエステルの具体例としては、ポリ(1,2−ブタンジオールアジペート)、ポリ(1,3−ブタンジオールアジペート)等が挙げられる。
アルキル基の位置については、特に制限はなく、1−アルキルグリセリルモノエーテル、2−アルキルグリセリルモノエーテルのいずれであってもよい。
(11)グリセリルアルキルエステルの具体例としては、グリセリルモノアルキルエステル、グリセリルジアルキルエステル、グリセリルトリアルキルエステル等が挙げられる。
これらの中では、炭素数1〜18、好ましくは炭素数2〜10の直鎖又は分岐鎖の脂肪族カルボン酸(例えば、酢酸、酪酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、パルミチン酸等の直鎖脂肪族カルボン酸、ピバリン酸等の分岐脂肪族カルボン酸)エステルが好ましい。アルキル基の総炭素数は、6以上が好ましく、8以上がより好ましい。
より具体的には、グリセリルトリアセテート、グリセリルジアセテート、グリセリルモノアセテート等が挙げられる。
(12)グリコールアルキルエーテルの具体例としては、グリコールモノアルキルエーテル、グリコールジアルキルエーテルが挙げられる。化合物(12)のグリコールとしては、エチレングリコール、ネオペンチルグリコール等が挙げられ、アルキル基としては、炭素数1〜22、好ましくは炭素数6〜20、より好ましくは炭素数8〜18の直鎖又は分岐鎖のアルキル基が挙げられる。
ポリアルキレングリコール(B)は、水不溶性有機化合物(A)や架橋ポリマー粒子(C)がヒーター近傍の壁面に付着するのを抑制し、印字物の光沢性を向上させると共に、インク残留物の付着性を低減し、フェイス濡れを抑制すると考えられる。
ポリアルキレングリコール(B)は、水100g(20℃)に溶解しうる最大重量が5gを超えるものが好ましい。その具体例としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリ(エチレングリコール・プロピレングリコール)[エチレングリコールとプロピレングリコールがランダム結合している]、又はポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコール[ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールがブロック結合している]等が挙げられる。
印字物の光沢性を向上させると共に、インク残留物の付着性を低減し、フェイス濡れを抑制する観点から、ポリアルキレングリコール(B)としては、下記一般式(10)で表わされるポリエチレングリコールが好ましい。
HO−(CH2CH2O)n−H (10)
式(10)中、nは平均付加モル数を示し、5〜60の数であり、10〜40が好ましく、10〜30がより好ましい。ポリアルキレングリコール(B)の数平均分子量は、インク残留物の付着性を低減し、フェイス濡れを抑制する観点から、500〜5000が好ましく、500〜3000がより好ましい。
ポリアルキレングリコール(B)は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
(架橋ポリマー粒子(C)に用いられるポリマー)
架橋ポリマー粒子(C)は、水不溶性有機化合物(A)を含有すると共に、ポリアルキレングリコール(B)との相互作用により、光沢性を向上させ、更に、ヒーター近傍の壁面への付着性及び吐出孔周りのフェイス濡れを低減するために用いられる。
架橋ポリマー粒子(C)に用いられるポリマーは、ヒーター近傍の壁面への付着性及び吐出孔周りのフェイス濡れを低減するために、塩生成基含有モノマー(a)(以下「(a)成分」ともいう)由来の構成単位、(メタ)アクリル酸エステル系マクロマー(b)(以下「(b)成分」ともいう)由来の構成単位、(メタ)アクリル酸のアルキルエステル又はアリールエステル(c)(以下「(c)成分」ともいう)由来の構成単位、及び下記一般式(11)で表される(メタ)アクリル酸のアルカンジイルオキシドエステル(d)(以下「(d)成分」ともいう)由来の構成単位から選ばれる1種以上の構成単位とから本質的になる。
CH2=C(R11)COO(R12O)qR13 (11)
(式中、R11は水素原子又はメチル基、R12は炭素数2又は3の炭化水素基、R13は水素原子又は炭素数1〜22の直鎖又は分岐鎖の炭化水素基を示し、qは平均付加モル数を示し1〜60の数である。)
ここで「本質的に」とは、本発明の効果を損なわない範囲、好ましくは1重量%以下、より好ましくは0.5重量%以下、更に好ましくは0.1重量%以下で、他のモノマー成分由来の構成単位を有していてもよいことを意味し、他のモノマー成分由来の構成単位を有さないことが好ましい。
前記ポリマーは、水不溶性有機化合物(A)を含有しやすくするために、水不溶性ポリマーであることが好ましい。ここで、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に溶解させたときに、その溶解量が10g以下、好ましくは5g以下、更に好ましくは1g以下であるポリマーをいう。溶解量は、ポリマーが塩生成基を有する場合は、その種類に応じて、ポリマーの塩生成基を酢酸又は水酸化ナトリウムで100%中和した時の溶解量である。
前記ポリマーは、(a)成分と、(b)成分、(c)成分及び/又は(d)成分を含むモノマー混合物(以下「モノマー混合物」ともいう)を共重合させることにより得ることが好ましい。
塩生成基含有モノマーとしては、カチオン性モノマー、アニオン性モノマー等が挙げられる。その例として、特開平9−286939号公報段落〔0022〕等に記載されているもの等が挙げられる。
カチオン性モノマーの代表例としては、不飽和アミン含有モノマー、不飽和アンモニウム塩含有モノマー等が挙げられる。これらの中では、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N−(N',N'−ジメチルアミノプロピル)(メタ)アクリルアミド及びビニルピロリドンが好ましい。
アニオン性モノマーの代表例としては、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。
不飽和カルボン酸モノマーとしては、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。不飽和スルホン酸モノマーとしては、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。不飽和リン酸モノマーとしては、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−アクリロイルオキシエチルホスフェート、ジフェニル−2−メタクリロイルオキシエチルホスフェート、ジブチル−2−アクリロイルオキシシエチルホスフェート等が挙げられる。
上記アニオン性モノマーの中では、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。
(b)マクロマーとしては、数平均分子量500〜100,000、好ましくは1,000〜10,000の重合可能な不飽和基を有するモノマーであるマクロマーが挙げられる。なお、(b)マクロマーの数平均分子量は、溶媒として1mmol/Lのドデシルジメチルアミンを含有するクロロホルムを用いたゲルクロマトグラフィー法により、標準物質としてポリスチレンを用いて測定される。
これらの(b)マクロマーとしては、ポリマー粒子の分散安定性等の観点から、片末端に前記重合性官能基を有する、スチレン系マクロマー、及び芳香族基含有(メタ)アクリレート系マクロマーが挙げられる。
スチレン系マクロマーとしては、スチレン系モノマー単独重合体、又はスチレン系モノマーと他のモノマーとの共重合体が挙げられる。
芳香族基含有(メタ)アクリレート系マクロマーとしては、芳香族基含有(メタ)アクリレートの単独重合体又はそれと他のモノマーとの共重合体が挙げられる。芳香族基含有(メタ)アクリレートとしては、ヘテロ原子を含む置換基を有していてもよい、炭素数7〜22、好ましくは炭素数7〜18、更に好ましくは炭素数7〜12のアリールアルキル基、又は、ヘテロ原子を含む置換基を有していてもよい、炭素数6〜22、好ましくは炭素数6〜18、更に好ましくは炭素数6〜12のアリール基を有する(メタ)アクリレートであり、ヘテロ原子を含む置換基としては、ハロゲン原子、エステル基、エーテル基、ヒドロキシ基等が挙げられる。例えばベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、2−メタクリロイロキシエチル−2−ヒドロキシプロピルフタレート等が挙げられ、特にベンジル(メタ)アクリレートが好ましい。
また、共重合される他のモノマーとしては、下記式(12)で表されるアクリロニトリル等が好ましい。
スチレン系マクロマー中におけるスチレン系モノマー、又は芳香族基含有(メタ)アクリレート系マクロマー中における芳香族基含有(メタ)アクリレートの含有量は、着色剤との親和性を高める観点から、好ましくは50重量%以上、より好ましくは70重量%以上である。
(b)マクロマーは、オルガノポリシロキサン等の他の構成単位からなる側鎖を有するものであってもよい。この側鎖は、例えば下記式(13)で表される片末端に重合性官能基を有するシリコーン系マクロマーを共重合することにより得ることができる。
CH2=C(CH3)-COOC3H6-〔Si(CH3)2O〕t-Si(CH3)3 (13)
(式中、tは8〜40の数を示す。)。
(b)マクロマーとして商業的に入手しうるスチレン系マクロマーとしては、東亜合成株式会社の商品名、AS−6(S)、AN−6(S)、HS−6(S)等が挙げられる。
(c)(メタ)アクリル酸のアルキルエステルとしては、炭素数1〜22、好ましくは炭素数1〜18、より好ましくは炭素数1〜12のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。
その具体例としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸(イソ)プロピル、(メタ)アクリル酸(イソ又はtert−)ブチル、(メタ)アクリル酸(イソ)アミル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸(イソ)オクチル、(メタ)アクリル酸(イソ)デシル、(メタ)アクリル酸(イソ)ドデシル、(メタ)アクリル酸(イソ)ステアリル等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸アリールエステルの具体例としては、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル等の炭素数6〜22、好ましくは炭素数6〜18、より好ましくは炭素数6〜12のアリール基、アリールアルキル基、アルコキシ基を有していてもよい(メタ)アクリル酸アリールエステル等が挙げられる。
なお、本明細書にいう「(イソ又はtert−)」及び「(イソ)」は、これらの基が存在している場合とそうでない場合の双方を含むことを意味し、これらの基が存在していない場合には、ノルマルであることを示す。また、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸及び/又はメタクリル酸を示す。
上記の中では、顔料への吸着力を高め、より高い保存安定性を得る観点から、(メタ)アクリル酸アリールエステルが好ましく、メタクリル酸ベンジルがより好ましい。
CH2=C(R11)COO(R12O)qR13 (11)
(式中、R11は水素原子又はメチル基、R12は炭素数2又は3の炭化水素基、R13は水素原子又は炭素数1〜22の直鎖又は分岐鎖の炭化水素基を示し、qは平均付加モル数を示し1〜60の数である。)
一般式(11)におけるR12の具体例としては、エチレン基、トリメチレン基、又はプロパン−1,2−ジイル基等挙げられる。qは、好ましくは2〜30であり、より好ましくは7〜30、更に好ましくは8〜23である。qが2以上の場合、R12は同一でも異なっていてもよく、ブロック付加、ランダム付加のいずれであってもよい。
R13は、好ましくは炭素数3〜22、より好ましくは炭素数8〜18の直鎖又は分岐鎖のアルキル基である。具体的には、メチル基、エチル基、(イソ)プロピル基、(イソ又はtert−)ブチル基、(イソ)アミル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、(イソ)オクチル基、(イソ)デシル基、(イソ)ドデシル基、(イソ)ステアリル基、ベヘニル基等が挙げられる。
但し、平均付加モル数qが4以下の場合、吐出安定性、保存安定性の観点から、R13は炭素数3〜22の直鎖又は分岐鎖のアルキル基が好ましい。
特に好適な具体例としては、2−エチルヘキシロキシポリエチレングリコール(n=4)メタクリレート、2−エチルヘキシロキシポリエチレングリコール(n=9)メタクリレート、メトキシポリエチレングリコール(n=9)メタクリレート、ポリプロピレングリコール(n=12)モノメタクリレート、オクトキシポリエチレングリコール(n=8)ポリプロピレングリコール(n=6)モノメタクリレート、2−エチルヘキシロキシポリエチレングリコール(n=6)ポリプロピレングリコール(n=6)メタクリレート、フェニルポリエチレングリコール(n=6)ポリプロピレングリコール(n=6)メタクリレート等が挙げられる。
また、(d)成分の市販例としては、新中村化学工業株式会社の単官能性アクリレートモノマー(NKエステル)EH−4E、EH−9E、M−90G、日本油脂株式会社のブレンマーシリーズ、PP−500、PP−800、50PEP−300、50POEP−800B等が挙げられる。
上記(a)〜(d)成分は、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
(a)成分の含有量は、得られる分散体の分散安定性の観点から、好ましくは2〜40重量%、より好ましくは2〜30重量%、特に好ましくは3〜20重量%である。
(b)成分の含有量は、特に着色剤との相互作用を高める観点から、好ましくは1〜25重量%、より好ましくは5〜20重量%である。
(c)成分の含有量は、光沢性の観点から、好ましくは5〜98重量%、より好ましくは10〜60重量%である。
(d)成分の含有量は、得られる分散体の分散安定性の観点から、好ましくは5〜40重量%、より好ましくは7〜20重量%である。
モノマー混合物中における〔(a)成分+(d)成分〕の合計含有量は、得られる分散体の分散安定性の観点から、好ましくは10〜70重量%、より好ましくは20〜60重量%である。〔(b)成分+(c)成分〕の合計含有量は、得られる分散体の分散安定性の観点から、好ましくは30〜90重量%、より好ましくは40〜80重量%である。
また、〔(a)成分/[(b)成分+(c)成分]〕の重量比は、光沢性の観点から、好ましくは0.02〜0.8、より好ましくは0.03〜0.6、更に好ましくは0.05〜0.5である。
本発明で用いられるポリマーを製造する際に、モノマー混合物中、本発明の効果を損なわない範囲、好ましくは1重量%以下、より好ましくは0.5重量%以下、更に好ましくは0.1重量%以下で、上記(a)〜(d)成分以外の他のモノマーを含有していてもよい。
本発明で架橋ポリマー粒子(C)に用いられるポリマーは、塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法等の公知の重合法により、モノマー混合物を共重合させることによって製造される。これらの重合法の中では、溶液重合法が好ましい。
溶液重合法で用いる溶媒としては、特に限定されないが、極性有機溶媒が好ましい。極性有機溶媒が水混和性を有する場合には、水と混合して用いることもできる。極性有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール等の炭素数1〜3の脂肪族アルコール;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;酢酸エチル等のエステル類等が挙げられる。これらの中では、メタノール、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン又はこれらの1種以上と水との混合溶媒が好ましい。
重合の際には、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物や、t−ブチルペルオキシオクトエート、ジベンゾイルオキシド等の有機過酸化物等の公知のラジカル重合開始剤を用いることができる。ラジカル重合開始剤の量は、モノマー混合物1モルあたり、好ましくは0.001〜5モル、より好ましくは0.01〜2モルである。
重合の際には、さらに、オクチルメルカプタン、2−メルカプトエタノール等のメルカプタン類、チウラムジスルフィド類等の公知の重合連鎖移動剤を添加してもよい。
重合反応の終了後、反応溶液から再沈澱、溶媒留去等の公知の方法により、生成したポリマーを単離することができる。また、得られたポリマーは、再沈澱を繰り返したり、膜分離、クロマトグラフ法、抽出法等により、未反応のモノマー等を除去して精製することができる。
前記ビニルポリマーは、(a)塩生成基含有モノマー由来の塩生成基を有している場合は中和剤により中和して用いる。中和剤としては、ポリマー中の塩生成基の種類に応じて、酸又は塩基を使用することができる。例えば、塩酸、酢酸、プロピオン酸、リン酸、硫酸、乳酸、コハク酸、グリコール酸、グルコン酸、グリセリン酸等の酸、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、トリブチルアミン等の塩基が挙げられる。
{[中和剤の重量(g)/中和剤の当量]/[ポリマーの酸価(KOHmg/g)×ポリマーの重量(g)/(56×1000)]}×100
塩生成基がカチオン性基である場合は、下記式によって求めることができる。
{[中和剤の重量(g)/中和剤の当量]/[ポリマーのアミン価(HCLmg/g)×ポリマーの重量(g)/(36.5×1000)]}×100
酸価やアミン価は、ポリマーの構成単位から、計算で算出することができる。又は、適当な溶剤(例えばメチルエチルケトン)にポリマーを溶解して、滴定する方法でも求めることができる。ポリマーの酸価又はアミン価は、50〜200が好ましく、50〜150が更に好ましい。
本発明に用いられる架橋ポリマー粒子(C)は、(a)成分由来の構成単位、(b)成分由来の構成単位、(c)成分由来の構成単位、及び(d)成分由来の構成単位から選ばれる1種以上の構成単位から本質的になるポリマーを架橋剤又は架橋性モノマーを用いて架橋して得られる架橋ポリマー粒子である。
架橋ポリマー粒子(C)の製造方法は特に限定されないが、効率的に製造する観点から、(i)前記ポリマーを転相乳化して得られるポリマー粒子を架橋剤で架橋させる方法(以下「転相乳化法」ともいう)、(ii)前記ポリマーと架橋性モノマーを含む混合物を懸濁重合する方法(以下「懸濁重合法」ともいう)が好ましい。前記転相乳化法(i)の場合、得られる架橋ポリマー粒子は、ミクロゲル型の架橋ポリマー粒子であり、前記懸濁重合法(ii)の場合、コアが架橋性モノマー由来のポリマーであり、シェルが前記ポリマー由来のポリマーであるコアシェル型の架橋ポリマーとなる。
架橋ポリマー粒子(C)の製造に用いられる架橋剤としては、ポリマーを適度に架橋し、保存安定性を向上する観点から、分子中に2以上の反応性官能基を有する化合物(以下、単に「架橋剤」ともいう)が好ましい。架橋剤は前記ポリマーを効率的に架橋するために、疎水性であることが好ましく、水100gへの溶解量が、好ましくは50g以下、より好ましくは30g以下である。
架橋剤の分子量は、反応のし易さ、及び得られる架橋ポリマー粒子(C)の保存安定性の観点から、120〜2000が好ましく、125〜1500が更に好ましく、130〜1000より更に好ましく、150〜1000が特に好ましい。
反応性官能基の数は、分子量を制御して印字物の光沢性を向上させる観点から、2〜6が好ましく、2〜4が更に好ましい。反応性官能基としては、水酸基、エポキシ基、アルデヒド基、アミノ基、カルボキシ基、オキサゾリン基、及びイソシアネート基からなる群から選ばれる1以上が好ましく挙げられる。
(a)分子中に2つ以上の水酸基を有する化合物: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、グリセリン、ポリグリセリン、プロピレングルコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルアルコール、ジエタノールアミン、トリジエタノールアミン、ポリプロピレングリコール、ポリビニルアルコール、ペンタエリスリトール、ソルビット、ソルビタン、グルコース、マンニット、マンニタン、ショ糖、ブドウ糖等の多価アルコール。
(b)分子中に2つ以上のエポキシ基を有する化合物: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、グリセリントリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル等のポリグリシジルエーテル。
(c)分子中に2つ以上のアルデヒド基を有する化合物:例えば、グルタールアルデヒド、グリオキザール等のポリアルデヒド。
(d)分子中に2つ以上のアミノ基を有する化合物:例えば、エチレンジアミン、ポリエチレンイミン等のポリアミン。
(e)分子中に2つ以上のカルボキシ基を有する化合物:例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸、アジピン酸の等多価カルボン酸。
(f)分子中に2以上のオキサゾリン基を有する化合物:例えば、脂肪族基又は芳香族基に2個以上、好ましくは2〜3個のオキサゾリン基が結合した化合物、より具体的には、2,2’−ビス(2−オキサゾリン)、1,3−フェニレンビスオキサゾリン、1,3−ベンゾビスオキサゾリン等のビスオキサゾリン化合物、該化合物と多塩基性カルボン酸とを反応させて得られる末端オキサゾリン基を有する化合物。
(g)分子中に2以上のイソシアネート基を有する化合物:例えば、有機ポリイソシアネート又はイソシアネート基末端プレポリマー。
これらの中では、(b)分子中に2つ以上のエポキシ基を有する化合物が好ましく、特にトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテルが好ましい。
ポリマーの反応性基がカルボキシ基、スルホン酸基、リン酸基等の酸性基の場合は、架橋剤は前記(a)、(b)、(d)、(f)及び(g)化合物が好ましい。
また、ポリマーの反応性基がアミノ基、水酸基の場合は、架橋剤は前記(b)、(c)、(e)及び(g)化合物が好ましい。
ポリマーの反応性基がイソシアネート基、エポキシ基の場合は、架橋剤は前記(a)、(d)及び(e)化合物が好ましい。
上記の組合せの中では、ポリマーに適度な架橋構造を付与するように制御する観点から、酸性基(カルボキシ基、スルホン酸基、リン酸基等)、アミノ基及び水酸基から選ばれる1種以上の反応性基を有するポリマーと、(b)分子中に2つ以上のエポキシ基を有する化合物との組合せが特に好ましい。
前記架橋剤と反応しうる反応性基を有するポリマーとして、酸性基、アミノ基等の塩生成基を有するポリマーは、前述の塩生成基含有モノマーを共重合したポリマーを用いることができ、水酸基を有するポリマーは、前述の水酸基含有モノマーを共重合したポリマーを用いることができる。
エポキシ基を有するポリマーとしては、エポキシ基を有するモノマー、具体的にはグリシジル(メタ)アクリレートを共重合したポリマーを用いることができる。イソシアネート基を有するポリマーとしては、(i)イソシアネート基を有するモノマー、例えばイソシアネートエチル(メタ)アクリレートを共重合したポリマー、(ii)不飽和ポリエステルポリオールとイソシアネートから得られるイソシアネート末端プレポリマーを共重合したポリマー等を用いることができる。
架橋ポリマー粒子(C)の製造に用いられる架橋性モノマーとしては、2以上の反応性不飽和基を分子中に有するモノマー(以下、単に「架橋性モノマー」ともいう)が好ましい。架橋性モノマーは、コア部を架橋するために、疎水性であることが好ましく、水100gへの溶解量が、好ましくは50g以下、より好ましくは30g以下である。
架橋性モノマーとしては、(1)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,2−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等の多価アルコールの(メタ)アクリル酸エステル化合物;(2)N−メチルアリルアクリルアミド、N−ビニルアクリルアミド、N,N’−メチレンビス(メタ)アクリルアミド、ビスアクリルアミド酢酸等のアクリルアミド化合物;(3)ジビニルベンゼン、ジビニルエーテル、ジビニルエチレン尿素等のジビニル化合物;(4)ジアリルフタレート、ジアリルマレート、ジアリルアミン、トリアリルアミン、トリアリルアンモニウム塩、ペンタエリスリトールのアリルエーテル化体、分子中に少なくとも2個のアリルエーテル単位を有するスクローゼのアリルエーテル化体等のポリアリル化合物等が挙げられる。
これらの中では、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼン、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、ペンタエリスリトールテトラアリルエーテル、メチレンビスアクリルアミドが好ましい。
前記転相乳化法(i)は、例えば次の工程(1)〜(3)により行うことができる。
工程(1):ポリマー、有機溶媒、水、及び必要なら中和剤を含有する水中油型の分散体を得る工程
工程(2):工程(1)で得られた分散体から前記有機溶媒を除去して、ポリマー粒子の水分散体を得る工程
工程(3):工程(2)で得られたポリマー粒子のポリマーを架橋剤で架橋させて、架橋ポリマー粒子(C)を得る工程
ポリマーが塩生成基を有する場合、中和剤を用いることが好ましい。中和剤を用いて中和する場合の中和度には、特に限定がない。通常、最終的に得られる水分散体の液性が中性、例えば、pHが4.5〜10であることが好ましい。前記ポリマーの望まれる中和度により、pHを決めることもできる。中和剤としては、前記のものが挙げられる。また、ポリマーを予め中和しておいてもよい。なお、これら工程(1)〜(3)においてはこの工程に限定するものではなく、例えばポリマー粒子を調製した後に架橋してもよいし、先にポリマーと架橋剤を反応させた後に粒子を調製する工程でもよい。
架橋剤の使用量は、光沢性等の観点から、ポリマー100重量部に対して、0.5〜15重量部が好ましく、0.6〜12重量部がより好ましく、0.7〜12重量部が更に好ましく、0.75〜10重量部がより更に好ましく、0.75〜8重量部が特に好ましく、0.8〜6重量部が最も好ましい。
前記懸濁重合法(ii)としては、例えば、水、有機溶媒及び前記ポリマーの存在下に、必要により前記(メタ)アクリル酸のアルキルエステル又はアリールエステル(c)及び架橋性モノマーを懸濁重合して、架橋コアシェルポリマー粒子の分散体を得る方法が好ましい。
この場合、まず、前記ポリマーを有機溶媒に溶解させ、必要により前記(c)成分及び架橋性モノマーを水系媒体中に添加し、両者を混合して懸濁させた状態で、重合することが好ましい。この際、塩生成基を有するポリマーを中和するために中和剤を用いることが好ましいが、該ポリマーを予め中和剤で中和しておいてもよい。該ポリマーの中和度には特に制限はない。通常、最終的に得られる水分散体の液性が中性、例えば、pHが4.5〜10(20℃)となるように中和することが好ましい。該ポリマーの望まれる中和度により、pHを決めることもできる。
有機溶媒としては、前記段落〔0059〕に記載のものを用いることができる。有機溶媒の中では、イソプロパノール、アセトン及びメチルエチルケトンが好ましく、特に、メチルエチルケトンが好ましい。これらの溶媒は、単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
(c)成分を用いる場合は、〔架橋性モノマー/(c)成分〕の重量比は、1/100〜20/100が好ましく、2/100〜10/100がより好ましい。
また、〔(c)成分と架橋性モノマーとの合計量/前記ポリマー量〕の重量比は、2/10〜10/2が好ましく、3/10〜10/3がより好ましい。
重合開始剤は前記のものを用いることができる。
反応時間は、好ましくは0.5〜10時間、より好ましくは1〜5時間であり、反応温度は、好ましくは40〜95℃、より好ましくは50〜90℃である。
クリアインク中の各成分の含有量及び重量比は、サーマル方式プリンターのヒーター近傍壁面への付着性の低減、インクヘッドの吐出孔周りのフェイス濡れの低減、印字物の光沢性の向上の観点から、次のとおりである。
水不溶性有機化合物(A)の含有量は、好ましくは0.03〜3重量%、より好ましくは0.05〜1.5重量%、更に好ましくは0.1〜0.9重量%である。
ポリアルキレングリコール(B)の含有量は、1〜10重量%が好ましく、2〜8重量%がより好ましく、3〜7重量%が更に好ましい。
架橋ポリマー粒子(C)の含有量は、0.3〜20重量%が好ましく、0.5〜12重量%がより好ましく、0.7〜5重量%が更に好ましい。
架橋ポリマー粒子(C)に対する水不溶性有機化合物(A)の重量比〔(A)/(C)〕は、前記の観点及び水不溶性有機化合物(A)の安定性の観点から、1/2〜1/30が好ましく、1/3〜1/20がより好ましく、1/3〜1/10が更に好ましい。
ポリアルキレングリコール(B)に対する水不溶性有機化合物(A)の重量比〔(A)/(B)〕は、1/40〜1/2が好ましく、1/30〜1/3がより好ましく、1/30〜1/5が更に好ましい。
水の含有量は、55〜97重量%が好ましく、60〜95重量%がより好ましく、70〜93重量%が更に好ましい。
また、クリアインクの表面張力(25℃)は、インクノズルからの良好な吐出性を確保する観点から、好ましくは20〜45mN/m、より好ましくは25〜40mN/mである。
クリアインクの粘度(20℃)は、良好な吐出性を維持する観点から、2〜12mPa・sが好ましく、2.5〜10mPa・sがより好ましい。
クリアインクには、インクジェット記録用水系インクに通常用いられる湿潤剤、浸透剤、分散剤、粘度調整剤、消泡剤、防黴剤、防錆剤等を添加してもよい。
本発明のインクセットに用いられる着色インクは、印字物の光沢性向上の観点から、着色剤を含有するポリマー粒子、水不溶性有機化合物(A)、及びポリアルキレングリコール(B)を含有するインクが好ましい。水不溶性有機化合物(A)及びポリアルキレングリコール(B)は、前述のものを用いることができ、ポリマーは、架橋ポリマー粒子に用いられる前記段落〔0038〕〜〔0050〕のポリマーが好ましい。
(着色剤)
着色インクに用いる着色剤としては、耐水性、耐光性の観点から、顔料が好ましい。
顔料は、無機顔料及び有機顔料のいずれであってもよい。無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、金属酸化物、金属硫化物、金属塩化物等が挙げられる。これらの中では、特に黒色水系インクにおいては、カーボンブラックが好ましい。カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、サーマルランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等が挙げられる。
有機顔料としては、例えば、アゾ顔料、ジアゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、イソインドリノン顔料、ジオキサジン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、チオインジゴ顔料、アントラキノン顔料、キノフタロン顔料等が挙げられる。
好ましい有機顔料の具体例としては、C.I.ピグメント・イエロー、C.I.ピグメント・レッド、C.I.ピグメント・バイオレット、C.I.ピグメント・ブルー、及びC.I.ピグメント・グリーンからなる群から選ばれる1種以上の各品番製品が挙げられる。上記の着色剤は、単独で又は2種以上を任意の割合で混合して用いることができる。
本発明に用いられる着色インクの製造方法に特に限定はないが、例えば、次の工程(1)〜(3)により着色剤を含有するポリマー粒子の水分散体を得た後、必要に応じて、通常用いられる水、湿潤剤、浸透剤、分散剤、粘度調整剤、消泡剤、防黴剤、防錆剤等を添加しても着色インクを製造することができる。
工程(1):ポリマー、有機溶媒、着色剤、水、及び必要なら中和剤を含有する混合物を分散処理して、着色剤を含有するポリマー粒子の分散体を得る工程
工程(2):工程(1)得られた分散体から前記有機溶媒を除去して、着色剤を含有するポリマー粒子の水分散体を得る工程
工程(3):工程(2)得られた、着色剤を含有するポリマー粒子の水分散体と必要により、水不溶性有機化合物(A)とポリアルキレングリコール(B)とを混合する工程
前記混合物中、着色剤は、5〜50重量%が好ましく、10〜40重量%が更に好ましく、有機溶媒は、10〜70重量%が好ましく、10〜50重量%が更に好ましく、ポリマーは、2〜40重量%が好ましく、3〜20重量%が更に好ましく、水は、10〜70重量%が好ましく、20〜70重量%が更に好ましい。
ポリマーが塩生成基を有する場合、中和剤を用いることが好ましいが、中和度には、特に限定がない。通常、最終的に得られる水分散体の液性が中性、例えば、pHが4.5〜10であることが好ましい。前記水不溶性ポリマーの望まれる中和度により、pHを決めることもできる。中和剤としては、前記のものが挙げられる。また、ポリマーを予め中和しておいてもよい。有機溶媒としては、前記段落〔0059〕に記載のものを用いることができる。
分散の剪断応力を与える手段としては、例えば、ビーズミル、高圧ホモゲナイザー〔株式会社イズミフードマシナリ、商品名〕、ミニラボ8.3H型〔Rannie社、商品名〕に代表されるホモバルブ式の高圧ホモジナイザー、マイクロフルイダイザー〔Microfluidics社、商品名〕、ナノマイザー〔ナノマイザー株式会社、商品名〕等のチャンバー式の高圧ホモジナイザー等が挙げられる。これらの装置は複数を組み合わせることもできる。これらの中では、分散安定性の観点から、高圧ホモジナイザーが好ましい。
得られた着色剤を含有するポリマー粒子の水分散体は、着色剤を含有するポリマーの固体分が水を主媒体とする中に分散しているものである。ここで、光沢性の観点から、ポリマー粒子中に顔料を含有させることが好ましい。ポリマー粒子の形態は特に制限はなく、少なくとも着色剤とポリマーにより複合粒子が形成されていればよい。例えば、ポリマーに着色剤が内包された粒子形態、ポリマー中に着色剤が均一に分散された粒子形態、ポリマー粒子表面に着色剤が露出された粒子形態等が含まれる。
分散処理する手段としては、前記の工程(2)と同じである。また、超音波ホモジナイザーを用いることもできる。例えば、超音波ホモジナイザーとしては、周波数20〜2000kHz、反応総液量の1リットル当たりのワット数が好ましくは20〜1000W、より好ましくは50〜800Wであるものが望ましい。かかる超音波分散機は、株式会社日本精機製作所、アレックス社等から市販されている。これらの装置は複数を組み合わせることもできる。工程(3)の分散における温度は5〜50℃が好ましく、10〜35℃が更に好ましい。
得られる着色インクにおける、ポリマー粒子の平均粒径は、プリンターのノズルの目詰まり防止及び分散安定性の観点から、好ましくは0.01〜0.5μm、より好ましくは0.03〜0.3μm、特に好ましくは0.05〜0.2μmである。
上記の方法により得られる着色インク中の各成分の含有量及びそれらの割合は次のとおりである。
着色インク中、水不溶性有機化合物(A)の含有量は、光沢性向上の観点から、0.1〜3重量%が好ましく、0.15〜2重量%がより好ましく、0.2〜1重量%が更に好ましい。
着色インク中、ポリマー粒子の含有量(水不溶性有機化合物(A)、着色剤を除いた固形分量。以下同じ。)は、印字濃度及び光沢性の観点から、0.25〜8重量%が好ましく、0.5〜5重量%がより好ましく、0.5〜3重量%が更に好ましく、着色剤の含有量は、印字濃度の観点から、2〜10重量%が好ましく、2〜8重量%がより好ましい。
着色インク中、ポリアルキレングリコール(B)の含有量は、印字物の光沢性向上の観点から、0.5〜20重量%が好ましく、1〜10重量%がより好ましく、2〜8重量%がより更に好ましい。
〔水不溶性有機化合物(A)/ポリマー粒子〕の重量比は、光沢性向上の観点から、1/50〜1/1が好ましく、1/30〜1/1がより好ましく、1/10〜1/1が更に好ましい。
〔水不溶性有機化合物(A)/着色剤〕の重量比は、光沢性の観点から、1/40〜1/1であることが好ましく、1/30〜1/2であることがより好ましい。
〔ポリマー粒子/着色剤〕の重量比は、ポリマー粒子の分散安定性、印字濃度の観点から、10/90〜75/25が好ましく、20/80〜50/50がより好ましい。
着色インク中の水の含有量は、好ましくは30〜90重量%、より好ましくは40〜80重量%である。
また、着色インクの表面張力(25℃)は、インクノズルからの良好な吐出性を確保する観点から、好ましくは20〜35mN/m、より好ましくは25〜35mN/mである。
着色インクの粘度(20℃)は、良好な吐出性を維持する観点から、2〜12mPa・sが好ましく、2.5〜10mPa・sがより好ましい。
本発明のインクジェット記録用インクセットは、本発明の前記クリアインクと有彩色等から選ばれる1色以上の着色インクとを含むインクセットであり、2色〜6色のインクセット、7色インクセット以上のいずれであってもよい。
より好ましくは、減法混色の3原色であるマゼンタインク、イエローインク及びシアンインクから選ばれる1色以上の着色インクとクリアインクとを備えたインクセットであり、これら着色インクとして、2色以上の着色インクを備えたインクセットが更に好ましく、3色の着色インクを備えたインクセットが特に好ましい。本発明のインクセットは、更に、ブラックインクを備えていてもよい。
本発明のインクセットは、インクジェット用プリンターの各色用インクカートリッジにクリアインク及び着色インクをそれぞれ充填し、各インクカートリッジに対応する各微小ノズルからインク液滴をそれぞれ吐出させて印刷することができる。着色インクを予め印刷し、その後からクリアインクを重ねて印刷しても、逆にクリアインクを予め印刷し、その後から着色インクを印刷することもできる。
なお、ポリマーの重量平均分子量の測定は以下の方法により行った。
(1)ポリマーの重量平均分子量の測定
溶媒として、60mmol/Lのリン酸と50mmol/Lのリチウムブロマイドを含有するN,N−ジメチルホルムアミドを用いたゲルクロマトグラフィー法〔東ソー株式会社製GPC装置(HLC−8120GPC)、東ソー株式会社製カラム(TSK-GEL、α-M×2本)、流速:1mL/min〕により、標準物質としてポリスチレンを用いて測定した。
反応容器内に、メチルエチルケトン20部及び重合連鎖移動剤(2−メルカプトエタノール)0.03部、表1に示す各モノマーの200部の10%を入れて混合し、窒素ガス置換を十分に行い、混合溶液を得た。
一方、滴下ロートに、表1に示すモノマーの残りの90%を仕込み、前記重合連鎖移動剤0.27部、メチルエチルケトン60部及びラジカル重合開始剤(2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル))1.2部を入れて混合し、十分に窒素ガス置換を行い、混合溶液を得た。
窒素雰囲気下、反応容器内の混合溶液を攪拌しながら65℃まで昇温し、滴下ロート中の混合溶液を3時間かけて徐々に滴下した。滴下終了から65℃で2時間経過後、前記ラジカル重合開始剤0.3部をメチルエチルケトン5部に溶解した溶液を加え、更に65℃で2時間、70℃で2時間熟成させ、ポリマー溶液を得た。結果を表1に示す。
(b)スチレンマクロマー
東亜合成株式会社製、商品名:AS−6(S)、数平均分子量:6000、重合性官能基:メタクロイルオキシ基
(d)ポリプロピレングリコールモノメタクリレート
日本油脂株式会社製、商品名:ブレンマーPP−800、プロピレンオキシド平均付加モル数=12、末端:ヒドロキシ基
(d)50POEP−800B
オクトキシポリエチレングリコールポリプロピレングリコールモノメタクリレート(エチレンオキシド平均付加モル数=8、プロピレンオキシド平均付加モル数=6、末端:2−エチルヘキシル基):日本油脂株式会社製、商品名:ブレンマー50POEP−800B
反応容器内に、無水フタル酸100部、2−エチルヘキシルアルコールのエチレンオキサイド4モル付加物(日本乳化剤株式会社製、商品名:ニューコール1004)433部、及びテトライソプロポキシチタネート0.5部を入れて混合し、窒素ガス置換を十分に行った後、220℃に昇温し、エステル化反応を行った。さらに同温度にて、6.67×103Paで減圧反応を行うことでエステル化反応を完結させ、余分なアルコールを留去することでフタル酸と2−エチルヘキシルアルコールのエチレンオキサイド4モル付加物とのジエステルの水不溶性有機化合物(A)を得た。
製造例1で得られた水不溶性ポリマー(有効分44.24%)を54.25g、メタクリル酸ベンジル14.74g、ジビニルベンゼン(有効分76%)0.94g、2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業株式会社製、重合開始剤、商品名:V−65)0.32g、メチルエチルケトン14.32gを混合して配合物(3-1)を調製した。5N水酸化ナトリウム水溶液4.16gとイオン交換水311.27gを混合して配合物(3-2)を調製した。
配合物(3-1)と配合物(3-2)を攪拌混合して得た懸濁液を2000mlセパラブルフラスコに入れ、窒素雰囲気下、75℃で3時間加温して、モノマーの重合を行った。
この反応液をロータリーエバポレータにて濃縮し、残留するメチルエチルケトンを留除し、イオン交換水にて有効分を20%に調製してポリマー分散液を得た。
有効分を20%に調製した上記ポリマー分散液70gと架橋剤(エチレングルコールジグリシジルエーテル、ナガセケムテックス株式会社製、デナコールEX−810、エポキシ当量113)0.877gとイオン交換水7.67gを混合し、90度で90分加温し、架橋反応を行った後、水不溶性有機化合物A2.63gとイオン交換水93.85gを攪拌混合し、架橋ポリマー粒子A(有効分10%)を得た。平均粒径は90nmであった。
製造例1で得られた水不溶性ポリマー(有効分44.24%)を45.21g、メチルエチルケトン34.79g、アセトン20gを混合して配合物(4-1)を調製した。5N水酸化ナトリウム水溶液3.46gとイオン交換水100gを混合して配合物(4-2)を調製した。
配合物(4-1)と配合物(4-2)を攪拌混合して得た乳液をロータリーエバポレータにて濃縮し、残留するメチルエチルケトンを留除し、イオン交換水にて有効分を20%に調製してポリマー分散液を得た。
有効分を20%に調製した上記ポリマー分散液70gと前記架橋剤(EX−810)1.46gとイオン交換水8.16gを混合し、90℃で90分加温し、架橋反応を行った後水不溶性有機化合物A2.73gとイオン交換水99.53gを攪拌混合し、ミクロゲル型の架橋ポリマー粒子B(有効分10%)を得た。平均粒径は60nmであった。
製造例3におけるメタクリル酸ベンジルをスチレンに変更し、その他は製造例3に従いコアシェル型の架橋ポリマー粒子C(有効分10%)を得た。平均粒径は90nmであった。
2000mlセパラブルフラスコ中にメタクリル酸ベンジル95g、アクリル酸5g、イオン交換水400gを混合し、ラウリル硫酸ナトリウム5gを加え攪拌することで乳化させ、過硫酸カリウム0.5gを加えて窒素雰囲気下、75℃で3時間加温して、モノマーの重合を行った。この反応液に水不溶性有機化合物A33.3gを加え、有効分10%へ希釈することで未架橋ポリマー粒子Dを得た。平均粒径は150nmであった。
製造例3において、水不溶性有機化合物を混合しなかったこと以外は、製造例3と同様にして、架橋ポリマー粒子E(有効分10%)を得た。平均粒径は90nmであった。
製造例1で得られたポリマー溶液を減圧乾燥させて得られたポリマー25部をメチルエチルケトン70部に溶かし、その中に中和剤(5N水酸化ナトリウム水溶液)6.7部(中和度75%)及びイオン交換水230部加えて塩生成基を中和し、これに更にキナクリドン顔料(C.I.ピグメント・R122)75部を加え、浅田鉄工株式会社製のピコミル(商品名、分散メディア:ジルコニア、温度:20℃、分散メディア/分散液重量比:8/2)を用いて周速15m/sにて2時間分散処理を施した。得られた混合物をマイクロフルイダイザー(Microfluidics 社製、商品名)で180MPaの圧力で10パス分散処理した。
得られた分散液に、イオン交換水250部を加え、攪拌した後、減圧下で60℃でメチルエチルケトンを除去し、更に一部の水を除去し、5μmのフィルター(アセチルセルロース膜、外径:2.5cm、富士フイルム株式会社製)を取り付けた容量25mLの針なしシリンジ(テルモ株式会社製)で濾過し、粗大粒子を除去することにより、固形分濃度が20%の顔料含有ポリマー粒子の水分散体を得た。平均粒径は100nmであった。
製造例8で得られた顔料含有ポリマー粒子の水分散体80部、及び合成例1で得られた水不溶性有機化合物A 2部を混合し、超音波ホモジナイザーUS−300T(株式会社日本精機製作所製)を用い、V−LEVEL200μAで、10分間処理することで水不溶性有機化合物及び顔料含有ポリマー粒子を含む水分散体を得た。平均粒径は100nmであった。
製造例9で得られたインクジェット記録用水分散体(有効分20%)を34.67g、グリセリン5g、ポリエチレングリコール(重量平均分子量1000)5g、アセチレノールE100(アセチレングリコール系界面活性剤、川研ファインケミカル株式会社製)1g、イオン交換水54.33gを混合し、着色インク(マゼンタインク)を得た。平均粒径は100nmであった。
製造例3で得られた架橋ポリマー粒子A(有効分10%)20g、グリセリン5g、ポリエチレングリコール(重量平均分子量1000)5g、アセチレノールE100 1g、イオン交換水69gを混合し、クリアインクA−1を得た。結果を表1に示す。
製造例4で得られた架橋ポリマー粒子Bを用いて、実施例1と同様にしてクリアインクA−2を得た。
製造例7で得られた架橋ポリマー粒子Eを用いて、実施例1と同様にしてクリアインクB−1を得た。
比較例2(クリアインクB−2の調製)
製造例5で得られた架橋ポリマー粒子Cを用いて、実施例1と同様にしてクリアインクB−2を得た。
比較例3(クリアインクB−3の調製)
製造例6で得られた未架橋ポリマー粒子Dを用いて、実施例1と同様にしてクリアインクB−3を得た。
比較例4(クリアインクB−4の調製)
実施例1において、ポリエチレングリコール(数平均分子量1000)5gをグリセリン5gに変更したこと以外は、実施例1と同様にしてクリアインクB−4を得た。
(2)印刷方法
市販のキヤノン株式会社製のサーマル方式インクジェトプリンター(型番:PIXUSip3100)を用いて、マゼンタインクカートリッジに製造例10で得られたマゼンタインクをセットし、イエローインクカートリッジに上記の実施例又は比較例で得られたクリアインクをセットし、市販のインクジェット写真用紙(プロフェッショナルフォトペーパー、型番:PR101A4、キヤノン株式会社製)に、二次色のレッド(RGB値がR:255、G:0、B:0)を10枚印刷〔モード設定:標準〕するように指示した。
上記(2)で得られた印刷1枚目の印刷物を、25℃で24時間放置後、20°の光沢度を光沢計(日本電色工業株式会社製、商品名:HANDY GLOSSMETER 、品番:PG−1)で5回測定し、平均値を求めた。数値が大きい方が光沢度が高い。
上記(2)の印刷試験後、クリアインクのノズルヘッド撥水面のインク濡れ性を目視で観察し、以下の基準で評価した。
〔評価基準〕
A:クリアインクのノズルヘッド撥水面にクリアインクの濡れは、ほとんど認められない。(ノズル撥水面の5%未満)
B:クリアインクのノズルヘッド撥水面にわずかに濡れが認められる。
(ノズル撥水面の5%以上、50%未満)
C:クリアインクのノズルヘッド撥水面に明らかに濡れが認められる。(ノズル撥水面の50%以上)
上記(2)の印刷試験後、クリアインクのサーマルヒーター部を目視で観察し、以下の基準で評価した。
〔評価基準〕
A:ヒーター近傍の壁面にクリアインクの残留物が確認されない。
B:ヒーター近傍の壁面にクリアインクの残留物がわずかに確認される。
C:ヒーター近傍の壁面にクリアインクの残留物が明らかに確認される。
Claims (6)
- 水100g(20℃)に溶解しうる最大重量が5g以下であって、芳香族ジ又はトリカルボン酸エステルからなる水不溶性有機化合物(A)、ポリアルキレングリコール(B)、及び架橋ポリマー粒子(C)を含み、該架橋ポリマー粒子(C)が、アクリル酸又はメタクリル酸からなる塩生成基含有モノマー(a)由来の構成単位、スチレンマクロマーからなる(メタ)アクリル酸エステル系マクロマー(b)由来の構成単位、(メタ)アクリル酸のアルキルエステル又はアリールエステル(c)由来の構成単位、及び下記一般式(11)で表される(メタ)アクリル酸のアルカンジイルオキシドエステル(d)由来の構成単位から選ばれる1種以上の構成単位から本質的になるポリマーを、架橋剤又は架橋性モノマーを用いて架橋してなる架橋ポリマー粒子である、サーマル方式のインクジェットプリンター用クリアインク。
CH2=C(R11)COO(R12O)qR13 (11)
(式中、R11は水素原子又はメチル基、R12は炭素数2又は3の炭化水素基、R13は水素原子又は炭素数1〜22の直鎖又は分岐鎖の炭化水素基を示し、qは平均付加モル数を示し1〜60の数である。) - 水不溶性有機化合物(A)が、(f)分子中に、エステル又はエーテル結合を2個以上有する、エステル又はエーテル化合物、及び/又は(g)分子中に、エステル又はエーテル結合を1個以上と、カルボキシ基、スルホン酸基、リン酸残基、カルボニル基、エポキシ基及び水酸基からなる群から選ばれる1種以上の官能基を1個以上有する、エステル又はエーテル化合物である、請求項1又は2に記載のクリアインク。
- ポリアルキレングリコール(B)に対する水不溶性有機化合物(A)の重量比〔(A)/(B)〕が、1/40〜1/2である、請求項1〜3のいずれかに記載のクリアインク。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のクリアインクと着色インクとを含む、サーマル方式のインクジェット記録用インクセット。
- 着色インクが、顔料を含有するポリマー粒子、前記水不溶性有機化合物(A)、及びポリアルキレングリコール(B)を含有するインクである、請求項5に記載のサーマル方式のインクジェット記録用インクセット。
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