JP5763914B2 - インクジェット記録方法 - Google Patents
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Description
しかし、インクジェット記録方式は、紙等の記録媒体に、溶媒量の多い着色剤の溶液又は分散液を吐出して印刷するため、紙等の繊維に沿ってインクの浸透や広がりが生じ、印字の鮮明性が低下する等の問題があり、それを解決するために、予め紙等の記録媒体に処理等をすることが行われている。
特許文献2には、普通紙で両面印字可能とすることを目的として、被記録材表面に、記録液の分散性又は溶解性を低下せしめる化合物を10〜80重量%含有する前処理液を付与し、該前処理液が乾燥固化する前に、色材を含む記録液を吐出し、画像を形成する画像記録方法が開示されている。
特許文献3には、シングルパス印字においても、鮮鋭性が高く、粒状感やにじみなどのない良好な印刷物を得ることを目的として、インク成分を凝集あるいは増粘させることのできる処理液を印刷用塗工紙上に塗布した後、水と、アンモニアによって中和された酸基を有するインク溶解性樹脂と顔料とを含むインクを吐出して画像を形成し、さらに、該インクの吐出時に印刷用塗工紙を40℃以上60℃以下に加温する画像形成方法が開示されている。
また、一般に着色剤はアニオン性であるため、特にカチオン性の処理剤が広く用いられている。しかし、カチオン性の処理剤は、この処理剤を吐出するインクジェットプリンターのプリントヘッド等を腐食するという問題があるため、pHを中性から弱アルカリ性に保つことが行われている。
しかし、pHを中性から弱アルカリ性にすると逆極性のインクとの反応性が弱まり、例えば印字濃度が低下するという問題があった。
本発明は、印字濃度に優れるインクジェット記録方法、並びに該記録方法に用いられるインクジェットプリントヘッドの材質適合性及び吐出性に優れる液体組成物、及び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〕〜〔3〕を提供する。
〔1〕ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)を含有し、pHが7.5〜11である液体組成物をインクジェット記録方式で紙媒体に付着させた後、液体組成物が付着した部分に、顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子を含有する水系インクを用いてインクジェット記録方式により記録する、インクジェット記録方法。
〔2〕前記インクジェット記録方法に用いられる液体組成物であって、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)を含有し、pHが7.5〜11である液体組成物。
〔3〕前記インクジェット記録方法に用いられるインクセットであって、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)を含有し、pHが7.5〜11である液体組成物、及び顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子を含有する水系インクを備えるインクセットである。
以下、本発明に用いられる各成分等について説明する。
本発明の液体組成物は、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)を含有し、pHが7.5〜11である。
本発明の液体組成物は、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)を含有する。
該ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)の重量平均分子量は、本発明の記録方法において、印字濃度と吐出性を両立させる観点から、1,000〜100,000であることが好ましく、3,000〜40,000であることがより好ましく、8,000〜10,000であることが更に好ましい。
該ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)の25%水溶液の25℃における粘度は、配合の容易性、塗布性の観点から、5〜300mPa・sであることが好ましく、8〜100mPa・sであることがより好ましく、10〜20mPa・sであることが更に好ましい。
本発明のポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)として、好ましく用いられる市販品としては、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)の単一ポリマーとしては日東紡製のPAS−Hシリーズ、例えばPAS−H−1L(重量平均分子量 8,500、25%水溶液の25℃における粘度 15mPa・s)、PAS−H−5L(重量平均分子量 40,000、25%水溶液の25℃における粘度 70mPa・s)等が挙げられる。
液体組成物中のポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)の量は、液体組成物の吐出性を良好にし、印刷物の印字濃度を向上させる観点から、2〜10重量%であることが好ましく、3〜10重量%であることがより好ましく、6〜9重量%であることが更に好ましい。
本発明の液体組成物中の水の含有量は、好ましくは50〜95重量%、より好ましくは70〜95重量%、更に好ましくは85〜95重量%である。
本発明の液体組成物の好ましい静的表面張力(20℃)は、印字濃度、裏抜けを抑制する観点から、好ましくは23〜70mN/m、より好ましくは23〜50mN/m、更に好ましくは25〜30mN/mである。
本発明の液体組成物の粘度(20℃)は、好ましくは2.0〜20mPa・sであり、より好ましくは2.5〜16mPa・sであり、更に好ましくは3.0〜12mPa・sである。
水溶性有機溶媒は、水に任意の割合で均一に混和できる有機溶媒であれば特に制限はないが、プリントヘッドの樹脂や接着剤に影響を与えないものが好ましい。
水溶性有機溶媒の具体例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2−ヘキサンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール等の炭素数2〜8のアルカンジオール類、トリエチレングリコールモノブチルエーテル等のポリアルキレン(炭素数2〜4)グリコールアルキル(炭素数2〜6)エーテル類、ポリエチレングリコール、グリセリン、ジオキサン、2−ピロリドン等が挙げられる。これらの中では、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン等のポリオール類が好ましく、ポリエチレングリコール、グリセリンがより好ましく、ポリエチレングリコールが更に好ましい。
水溶性有機溶媒の液体組成物中での含有量は、吐出安定性の観点から、1〜30重量%が好ましく、2〜20重量%がより好ましく、3〜10重量%が更に好ましい。
活性剤は、吐出安定性及びプリントヘッド材質適合性の観点から、ノニオン性界面活性剤であることが好ましく、ノニオン性界面活性剤のなかでも、アセチレンジオール系界面活性剤であることがより好ましい。
また、pHを所定の範囲に保ちつつ、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)を溶解し、液体組成物の吐出性を向上させる観点から、アルカリ金属の水酸化物を含有することが好ましく、なかでも水酸化ナトリウムを含有することが好ましい。
本発明のインクジェット記録方法は、液体組成物を紙媒体に付着させた後、液体組成物が付着した部分に、顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子を含有する水系インクを用いて、インクジェット記録方式により記録する。以下、該水系インクについて説明する。
本発明における水系インクは、顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子を含有する。
ここで、「アニオン性」とは、純水に対して1重量%の未中和の物質を、純水に分散又は溶解させた場合、その分散液の上澄み液又は溶液の20℃でのpHが7未満となること、又は物質が純水に不溶で、pHが明確に測定できない場合には、純水に分散させた分散体のゼータ電位が負となることをいう。
アニオン性水不溶性ポリマー粒子に含有される顔料は、無機顔料及び有機顔料のいずれであってもよい。また、必要に応じて、それらと体質顔料を併用することもできる。
無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、金属酸化物等が挙げられ、特に黒色インクにおいては、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。
有機顔料の具体例としては、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。
色相は特に限定されず、イエロー、マゼンタ、シアン、レッド、ブルー、オレンジ、グリーン等の有彩色顔料をいずれも用いることができる。
また、キナクリドン固溶体顔料等の固溶体顔料も好適に用いることができる。キナクリドン固溶体顔料は、β型、γ型等の無置換キナクリドンと、2,9−ジメチルキナクリドン(C.I.ピグメント・レッド122)、又はβ型、γ型等の無置換キナクリドンと2,9−ジクロロキナクリドン、3,10−ジクロロキナクリドン、4,11−ジクロロキナクリドン等のジクロロキナクリドンからなる。キナクリドン固溶体顔料としては、無置換キナクリドン(C.I.ピグメント・バイオレット19)と2,9−ジクロロキナクリドン(C.I.ピグメント・レッド202)との組み合わせからなる固溶体顔料が好ましい。
親水性官能基の量は特に限定されないが、自己分散型顔料1g当たり100〜3,000μmolが好ましく、親水性官能基がカルボキシ基の場合は、自己分散型顔料1g当たり200〜700μmolが好ましい。
上記の顔料は、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。
顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子に用いられるアニオン性ポリマーは、水分散体及びインクの印字濃度向上の観点から、水不溶性ポリマーである。ここで、「水不溶性ポリマー」とは、105℃で2時間乾燥させ、恒量に達したポリマーを、25℃の水100g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、その溶解量は好ましくは5g以下、より好ましくは1g以下である。アニオン性ポリマーの場合、溶解量は、ポリマーのアニオン性基を水酸化ナトリウムで100%中和した時の溶解量である。
用いられるポリマーとしては、ポリエステル、ポリウレタン、ビニル系ポリマー等が挙げられるが、インクの保存安定性の観点から、ビニル単量体(ビニル化合物、ビニリデン化合物、ビニレン化合物)の付加重合により得られるビニル系ポリマーが好ましい。
また、水不溶性ポリマーには、アニオン性水不溶性ポリマー粒子のインク中での分散安定性を向上させる観点及び印字濃度を向上させる観点から、更に、(d)ノニオン性モノマー(以下「(d)成分」ともいう)をモノマー成分として用いることが好ましい。
(a)アニオン性モノマーは、顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子をインク中で安定に分散させる観点から、アニオン性水不溶性ポリマーのモノマー成分として用いられる。
アニオン性モノマーとしては、カルボン酸モノマー、スルホン酸モノマー、リン酸モノマー等が挙げられる。
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。
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)アクリレート等が挙げられる。
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等が挙げられる。
上記アニオン性モノマーの中では、アニオン性水不溶性ポリマー粒子のインク中での分散安定性の観点から、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)疎水性モノマーは、アニオン性水不溶性ポリマー粒子のインク中での分散安定性の観点から、アニオン性水不溶性ポリマーのモノマー成分として用いられる。疎水性モノマーとしては、アルキル(メタ)アクリレート、芳香族基含有モノマー等が挙げられる。
アルキル(メタ)アクリレートとしては、炭素数1〜22、好ましくは炭素数6〜18のアルキル基を有するものが好ましく、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、(イソ又はターシャリー)ブチル(メタ)アクリレート、(イソ)アミル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、(イソ)オクチル(メタ)アクリレート、(イソ)デシル(メタ)アクリレート、(イソ)ドデシル(メタ)アクリレート、(イソ)ステアリル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
なお、「(イソ又はターシャリー)」及び「(イソ)」は、これらの基が存在する場合としない場合の双方を意味し、これらの基が存在しない場合には、ノルマルを示す。また、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及び/又はメタクリレートを示す。
スチレン系モノマーとしてはスチレン、2−メチルスチレン、及びジビニルベンゼンが好ましく、スチレンがより好ましい。
また、芳香族基含有(メタ)アクリレートとしては、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等が好ましく、ベンジル(メタ)アクリレートがより好ましい。
(b)疎水性モノマーは、前記のモノマー2種類以上を使用することができるが、スチレン系モノマーと芳香族基含有(メタ)アクリレートを併用することが好ましく、ベンジル(メタ)アクリレートとスチレンを併用することがより好ましい。
(c)マクロマーは、片末端に重合性官能基を有する数平均分子量500〜100,000の化合物であり、アニオン性水不溶性ポリマー粒子のインク中での分散安定性の観点から、アニオン性水不溶性ポリマーのモノマー成分として用いられることが好ましい。片末端に存在する重合性官能基としては、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基が好ましく、メタクリロイルオキシ基がより好ましい。
(c)マクロマーの数平均分子量は1,000〜10,000が好ましい。なお、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浸透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。
(c)マクロマーとしては、アニオン性水不溶性ポリマー粒子のインク中での分散安定性の観点から、芳香族基含有モノマー系マクロマー及びシリコーン系マクロマーが好ましく、芳香族基含有モノマー系マクロマーがより好ましい。
芳香族基含有モノマー系マクロマーを構成する芳香族基含有モノマーとしては、前記(b)疎水性モノマーで記載した芳香族基含有モノマーが挙げられ、スチレン及びベンジル(メタ)アクリレートが好ましく、スチレンがより好ましい。
スチレン系マクロマーの具体例としては、AS−6(S)、AN−6(S)、HS−6(S)(東亞合成株式会社の商品名)等が挙げられる。
シリコーン系マクロマーとしては、片末端に重合性官能基を有するオルガノポリシロキサン等が挙げられる。
(d)成分としては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(n=2〜30、nはオキシアルキレン基の平均付加モル数を示す。以下同じ)(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(1〜30)(メタ)アクリレート等のアルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシ(エチレングリコール・プロピレングリコール共重合)(1〜30、その中のエチレングリコール:1〜29)(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの中でも、印刷物の印字濃度を向上させる観点から、ポリプロピレングリコール(n=2〜30)(メタ)アクリレート、フェノキシ(エチレングリコール・プロピレングリコール共重合)(メタ)アクリレートが好ましく、ポリプロピレングリコール(n=2〜30)(メタ)アクリレートがより好ましい。
上記(a)〜(d)成分は、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。
(a)成分の含有量は、顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子をインク中で安定に分散させる観点から、好ましくは3〜40重量%、より好ましくは4〜30重量%、更に好ましくは5〜25重量%である。
(b)成分の含有量は、顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子のインク中での分散安定性の観点から、好ましくは5〜98重量%、より好ましくは10〜80重量%である。
(c)成分の含有量は、顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子のインク中での分散安定性の観点から、好ましくは1〜25重量%、より好ましくは5〜20重量%である。
(d)成分の含有量は、顔料粒子の水分散体中での分散安定性の観点から、好ましくは5〜50重量%、より好ましくは10〜40重量%、さらに好ましくは15〜30重量%である。
また、〔(a)成分/[(b)成分+(c)成分]〕の重量比は、顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子のインク中での分散安定性及びインクの印字濃度の観点から、好ましくは0.01〜1、より好ましくは0.02〜0.67、更に好ましくは0.03〜0.50である。
前記アニオン性水不溶性ポリマーは、モノマー混合物を公知の重合法により共重合させることによって製造される。重合法としては溶液重合法が好ましい。
溶液重合法で用いる溶媒に制限はないが、炭素数1〜3の脂肪族アルコール、ケトン類、エーテル類、エステル類等の極性有機溶媒が好ましく、具体的にはメタノール、エタノール、アセトン、メチルエチルケトンが挙げられ、メチルエチルケトンが好ましい。
重合の際には、重合開始剤や重合連鎖移動剤を用いることができる。重合開始剤としては、アゾ化合物が好ましく、2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)が好ましい。
重合連鎖移動剤としては、メルカプタン類が好ましく、2−メルカプトエタノールが好ましい。
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、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することができる。
本発明で用いられるアニオン性水不溶性ポリマーの重量平均分子量は、顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子のインク中での分散安定性と、インクの印字濃度の観点から、5,000〜500,000が好ましく、10,000〜400,000がより好ましく、10,000〜300,000がより好ましく、20,000〜200,000が更に好ましい。なお、重量平均分子量の測定は実施例に記載の方法により行うことができる。
顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子は、水分散体として下記の工程(1)及び(2)を有する方法により、効率的に製造することができる。
工程(1):アニオン性水不溶性ポリマー、有機溶媒、顔料、及び水を含有する混合物を分散処理して、顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子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、顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子の水分散体を得る工程
工程(1)では、まず、アニオン性水不溶性ポリマーを有機溶媒に溶解させ、次に顔料、水、及び必要に応じて中和剤、界面活性剤等を、得られた有機溶媒溶液に加えて混合し、水中油型の分散体を得る方法が好ましい。アニオン性水不溶性ポリマーの有機溶媒溶液に加える順序に制限はないが、水、中和剤、顔料の順に加えることが好ましい。
アニオン性水不溶性ポリマーを溶解させる有機溶媒に制限はないが、炭素数1〜3の脂肪族アルコール、ケトン類、エーテル類、エステル類等が好ましく、メチルエチルケトンが好ましい。アニオン性水不溶性ポリマーを溶液重合法で合成した場合には、重合で用いた溶媒をそのまま用いてもよい。
中和剤を用いる場合、pHが7〜11になるように中和することが好ましい。中和剤としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、各種アミン等の塩基が挙げられる。また、アニオン性水不溶性ポリマーを予め中和しておいてもよい。
アニオン性水不溶性ポリマーのアニオン性基の中和度は、分散安定性の観点から、10〜300モル%であることが好ましく、20〜200モル%がより好ましく、30〜150モル%が更に好ましい。
ここで中和度とは、中和剤のモル当量をアニオン性水不溶性ポリマーのアニオン性基のモル量で除したものである。
前記アニオン性水不溶性ポリマーの量に対する顔料の量の重量比〔顔料/アニオン性水不溶性ポリマー〕は、分散安定性の観点から、50/50〜90/10であることが好ましく、70/30〜85/15であることがより好ましい。
混合物を予備分散させる際には、アンカー翼、ディスパー翼等の一般に用いられている混合撹拌装置、なかでも高速撹拌混合装置が好ましい。
本分散の剪断応力を与える手段としては、例えば、ロールミル、ニーダー等の混練機、マイクロフルイダイザー(Microfluidics社製、商品名)等の高圧ホモジナイザー、ペイントシェーカー、ビーズミル等のメディア式分散機が挙げられる。市販のメディア式分散機としては、ウルトラ・アペックス・ミル(寿工業株式会社製、商品名)、ピコミル(浅田鉄工株式会社製、商品名)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、顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子を小粒子径化する観点から、高圧ホモジナイザーを用いることが好ましい。
工程(2)では、得られた分散体から、公知の方法で有機溶媒を留去することで、顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子の水分散体を得ることができる。得られた顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子を含む水分散体中の有機溶媒は実質的に除去されていることが好ましいが、本発明の目的を損なわない限り、残存していてもよい。残留有機溶媒の量は0.1重量%以下が好ましく、0.01重量%以下であることがより好ましい。
また必要に応じて、有機溶媒を留去する前に分散体を加熱撹拌処理することもできる。
得られた顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子の水分散体は、顔料を含有する該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、ポリマー粒子の形態は特に制限はなく、少なくとも顔料とアニオン性水不溶性ポリマーにより粒子が形成されていればよい。例えば、該ポリマーに顔料が内包された粒子形態、該ポリマー中に顔料が均一に分散された粒子形態、該ポリマー粒子表面に顔料が露出された粒子形態等が含まれ、これらの混合物も含まれる。
顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子の平均粒径は、動的光散乱法で測定されるものであり、具体的には実施例の方法によって測定される。
本発明における水系インクに用いられるアニオン性水不溶性ポリマー粒子の含有量は、水系インクの印字濃度を高める観点から、好ましくは1〜40重量%、より好ましくは2〜30重量%、より好ましくは4〜20重量%、更に好ましくは5〜15重量%である。
本発明における水系インクに用いられる、アニオン性水不溶性ポリマー粒子に含まれる顔料の含有量は、印字濃度を高める観点から、水系インク中で、好ましくは1〜25重量%、より好ましくは2〜20重量%、より好ましくは4〜15重量%、更に好ましくは5〜12重量%である。
本発明における水系インクに用いられる、アニオン性水不溶性ポリマー粒子に含まれるアニオン性水不溶性ポリマーがポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート由来の構成単位を含む場合、本発明の記録方法で得られる印刷物の印字濃度を高める観点から、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート由来の構成単位は、水系インク中、0.15〜1.5重量%含有することが好ましく、0.3〜1.3重量%含有することがより好ましく、0.5〜1.0重量%含有することが更に好ましい。
前記アニオン性水不溶性ポリマーがポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート由来の構成単位を含む場合、本発明の記録方法で得られる印刷物の印字濃度を高める観点から、紙媒体に付着した水系インク中のポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート由来の構成単位の紙媒体に付着した液体組成物中のポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)に対する重量比〔ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート由来の構成単位/ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)〕が0.015〜0.75であることが好ましく、0.030〜0.65であることがより好ましく、0.0625〜0.25であることが更に好ましい。
これらの比率が印字濃度を高める理由は定かではないが、弱アルカリ性である液体組成物中で水への溶解性が低下しているポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)と疎水性で溶媒への膨潤性の高いポリプロピレングリコール部位が相互作用をして顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子を媒体表面に留めるためと考えられる。
水の含有量は、好ましくは20〜90重量%、より好ましくは30〜80重量%、更に好ましくは40〜70重量%である。
本発明における水系インクの好ましい静的表面張力(20℃)は、23〜50mN/m、より好ましくは23〜45mN/m、更に好ましくは25〜40mN/mである。
本発明における水系インクの粘度(20℃)は、良好な吐出信頼性を維持するために、好ましくは2〜20mPa・sであり、より好ましくは2.5〜16mPa・s、更に好ましくは3.0〜12mPa・sである。
本発明における顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子を含有する水系インクには、インクに通常用いられる湿潤剤、浸透剤、分散剤、界面活性剤、粘度調整剤、消泡剤、防腐剤、防黴剤、防錆剤等を添加することができる。
本発明のインクジェット記録方法は、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)を含有し、pHが7.5〜11である液体組成物をインクジェット記録方式で紙媒体に付着させた後、顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子を含有する水系インクを用いて、インクジェット記録方式により記録することを特徴とする。
インクジェット記録方式により記録する前に、前記液体組成物を紙媒体に付着させることにより、普通紙に印字しても印字濃度が高く、高品質の印字物をより効果的に得ることができる。この場合において、液体組成物を紙媒体に付着してからインクジェット記録方式により記録するまでの時間については特に制限されない。
液体組成物の紙媒体への付着量は、紙媒体の質を維持しつつ、印刷物の印字濃度を向上させる観点から、10〜20g/m2であることが好ましく、12〜18g/m2であることがより好ましく、12〜16g/m2であることが更に好ましい。
液体組成物を紙媒体に付着させる方法はインクジェット記録方式であり、ピエゾ方式のインクジェットプリンターを用いることが好ましい。
また、顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子を含有する水系インクを用いて、紙媒体に印刷するインクジェット記録方式は制限されないが、ピエゾ方式のインクジェットプリンターを用いることが好ましい。
インクジェットプリンターのノズルプレートには、裏面側に大きく開口した漏斗状部分と、表面側に狭く開口したオリフィス部分とからなる複数のノズル孔が設けられている。このノズルプレートは、各種の金属、セラミックス、感光性樹脂等で形成される。その吐出面(ノズル孔とその周囲の部分)は、インクの撥液性の観点から、ニッケル−フッ素系樹脂を用いた共析メッキによる撥水処理が施されていることが好ましい。ニッケル−フッ素系樹脂メッキされたノズルプレートであると、本発明の液体組成物において、プリントヘッドの腐食を効果的に抑制することができるため、吐出が安定し、高品質の印字物を得ることができる。
この撥水処理は、例えば、インク吐出ノズルを形成したニッケル電鋳プレートを、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系樹脂を分散させたニッケルメッキ液中で電解メッキすることにより行うことができる。
なお、インクジェット記録方法のその他の構成については特に制限はなく、公知の手法を採用することができる。
本発明のインクジェット記録用インクセットは、前記液体組成物、及び前記の顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子を含有する水系インクを備えることを特徴とする。
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、前記液体組成物及び顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子を含有する水系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吐出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。
(1−1)カチオン性ポリマーの重量平均分子量
0.15mol/L Na2SO4の酢酸1%水溶液を展開溶媒としたゲル浸透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エチレングリコールを用いて測定した。
(1−2)アニオン性ポリマーの重量平均分子量
ジメチルスルホキシドの60mmol/L H3PO4,50mmol/L LiBr溶液を展開溶媒としたゲル浸透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。
液体組成物を25℃の恒温槽に入れ1時間放置し、液体組成物の温度を25℃とした。PH/ION METER F−23(株式会社堀場製作所製、商品名)を用いて、標準溶液(pH4.01,pH6.86,pH9.10)3点校正後、それぞれの液体組成物の25℃におけるpHを測定した。
表面張力計(協和界面科学株式会社製、商品名:CBVP−Z)を用いて、白金プレートを5gのインクの入った円柱ポリエチレン製容器(直径3.6cm×深さ1.2cm)に浸漬させ、液体組成物の静的表面張力を測定(20℃)した。
レーザー粒子解析システム(大塚電子株式会社、型番:ELS−8000、キュムラント解析)を用いて測定した。測定する粒子の濃度を、約5×10-3重量%になるよう水で希釈した分散液を用いた。測定条件は、温度25℃、入射光と検出器との角度90°、積算回数100回であり、分散溶媒の屈折率として水の屈折率(1.333)を入力した。
実施例及び比較例で得られた液体組成物3gをスクリュー管に入れ、それにインクジェットプリントヘッド(インクジェットノズルの吐出面:ニッケル−フッ素樹脂メッキ)を浸漬し、70℃で2日間保存した後、インクジェットノズルの吐出面を目視で観察し、次の評価基準で評価した。
〔評価基準〕
A:吐出面が腐食していない。
B:吐出面が面積で10%以上腐食している。
C:吐出面が面積で50%以上腐食している。
液体組成物をシリコンチューブを介して、インクジェットプリンター(セイコーエプソン株式会社製、型番:EM−930C、ピエゾ方式)のブラックヘッド上部のインク注入口に充填した。
フォトショップ(アドビ社製、商品名)によりベタ印字の印刷パターン(横204mm×縦275mmの大きさ)を作成し、吐出量が14±2g/m2となるようにOHPシートに印刷し、基準となる印刷物を得た。気温20℃、相対湿度35%の環境下でインクジェットプリンターノズル部分を大気暴露させ、その後、フォトショップによりベタ印字の印刷パターン(横204mm×縦275mmの大きさ)を作成し、OHPシートに印刷した。基準となる印刷物と大気暴露後の印刷物の液体組成物の塗布状態を比較して吐出性を下記基準で評価した。
〔評価基準〕
A:基準となる印刷物と差が無い。
B:基準となる印刷物と比較して塗布不良領域が10%未満である。
C:基準となる印刷物と比較して塗布不良領域が10%以上である。
まず、実施例及び比較例で得られた液体組成物をシリコンチューブを介して、インクジェットプリンター(セイコーエプソン株式会社製、型番:EM−930C、ピエゾ方式)のブラックヘッド上部のインク注入口に充填した。次いで、フォトショップ(アドビ社製、商品名)によりベタ印字の印刷パターン(横204mm×縦275mmの大きさ)を作成し、普通紙(日本製紙株式会社製、商品名:Nip55)に、ベタのDuty100%で塗布した。
次に、製造例1で得られたインクを、同様にシリコンチューブを介して、インクジェットプリンター(EM−930C)のブラックヘッド上部のインク注入口に充填した。次いで、フォトショップ(アドビ社製、商品名)によりベタ印字の印刷パターン(横204mm×縦275mmの大きさ)を作成し、ベタのDuty100%と10%、また文字「轟」(フォント:MS明朝、文字サイズ:12)を、液体組成物1を塗布した前記普通紙に印字し、インクジェット記録を行った〔印字条件=用紙種類:フォト用紙、モード設定:ブラック、フォト、双方向〕。
実施例及び比較例で得られた印字物を25℃湿度50%で24時間放置後、印字面の印字濃度を測定した。印字濃度の測定にはマクベス濃度計(グレタグマクベス社製、品番:RD914)を用い、Duty100%で印字したマゼンタの色濃度成分の数値を読み取った(測定条件:観測光源D65、観測視野2度、濃度基準DIN16536)。測定回数は、測定する場所を変え、双方向印字の往路において印字された部分から5点、復路において印字された部分から5点をランダムに選び、合計10点の平均値を求めた。測定値が大きい方が良好である。
まず、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)(日東紡績株式会社製、商品名:PAS−H−1L:重量平均分子量8,500)に5N水酸化ナトリウム水溶液を徐々に添加し、pHを7にし、イオン交換水を添加して固形分25%とした。
前記の固形分25%のポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)水溶液32部(固形分換算8部)、ポリエチレングリコール(和光純薬工業株式会社製、平均分子量600)5部、ノニオン性アセチレンジオール系界面活性剤(日信化学工業株式会社製、商品名:オルフィンE1010、アセチレンジオールのエチレンオキシド(10モル)付加物)を1部、1N水酸化ナトリウム水溶液とイオン交換水を添加して、pHが9で、かつ全体で100部となるようにし、マグネチックスターラーで撹拌し、1.2μmのフィルター(ザルトリウス社製、材質:酢酸セルロース)で濾過して液体組成物1を得た。20℃における液体組成物1の静的表面張力は27.5mN/mであった。
製造例1において、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)水溶液32部(固形分換算8部)を、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)水溶液16部(固形分換算4部)とイオン交換水16部に変更した以外は、製造例1と同様にして、液体組成物2を得た。20℃における液体組成物2の静的表面張力は27.3mN/mであった。
製造例1において、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)水溶液32部(固形分換算8部)とイオン交換水16部を、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)水溶液48部(固形分換算12部)に変更した以外は、製造例1と同様にして、液体組成物2を得た。20℃における液体組成物3の静的表面張力は27.4mN/mであった。
まず、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)(日東紡績株式会社製、商品名:PAS−H−5L:重量平均分子量40,000)に5N水酸化ナトリウム水溶液を徐々に添加し、pHを7にし、イオン交換水を添加して有効分25%とした。
製造例1において、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)水溶液32部(固形分換算8部)を、本製造例で得られたポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)水溶液32部(固形分換算8部)に変更した以外は、製造例1と同様にして、液体組成物4を得た。20℃における液体組成物3の静的表面張力は27.5mN/mであった。
製造例1において、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)水溶液16部(固形分換算4部)を、グリセリン4部とイオン交換水12部に変更した以外は、製造例1と同様にして、液体組成物5を得た。20℃における液体組成物2の静的表面張力は27.3mN/mであった。
(1)ポリ(メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド)の製造
メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド(MRCユニテック製、商品名:QDM)80部、イオン交換水120部、連鎖移動剤であるチオグリセロール(東京化成工業株式会社製)0.8部を混合し、モノマー水溶液を調製した。
上記水溶液の10部を窒素置換を行った500mlセパラブルフラスコに仕込み、残りのモノマー水溶液に重合開始剤である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、商品名:V−65)1.6部を入れた混合液を滴下ロートに入れ、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3時間かけて滴下した。滴下終了から75℃で2時間経過後、前記重合開始剤1.6部をイオン交換水5部に溶解した溶液を加え、更に75℃で2時間、80℃で2時間熟成させ、適量のイオン交換水で希釈し、ポリ(メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド)(重量平均分子量5,000)の固形分25%の水溶液を得た。
(2)液体組成物の製造
製造例1において、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)水溶液16部(固形分換算4部)を、ポリ(メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド)水溶液16部(固形分換算4部)に変更した以外は、製造例1と同様にして、液体組成物6を得た。20℃における液体組成物3の静的表面張力は27.5mN/mであった。
製造例1において、5N水酸化ナトリウム水溶液及び1N水酸化ナトリウム水溶液を用いず、イオン交換水と塩酸を用いて、pHが4となるように調整した以外は、製造例1と同様にして、液体組成物7を得た。20℃における液体組成物4の静的表面張力は27.4mN/mであった。
製造例1において、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)(日東紡績株式会社製、商品名:PAS−H−1L)を、ポリアリルアミン(日東紡績株式会社製、商品名:PAA−08、重量平均分子量8,000)に変更した以外は、製造例1と同様にして、液体組成物8を得た。20℃における液体組成物5の静的表面張力は27.6mN/mであった。
製造例1において、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)(日東紡績株式会社製、商品名:PAS−H−1L)を、ポリアミン系カチオン樹脂(三洋化成工業株式会社製、商品名:サンフィックス555)に変更した以外は、製造例1と同様にして、液体組成物6を得た。20℃における液体組成物9の静的表面張力は27.7mN/mであった。
(1)ポリ(ジメチルアミノエチルメタクリレート)の製造
反応容器内に、メチルエチルケトン10部及び連鎖移動剤である2−メルカプトプロピオン酸0.4部、及びジメチルアミノエチルメタクリレート(和光純薬工業株式会社製、特級試薬)20部を入れて混合し、窒素ガス置換を十分に行った。
一方、前記ジメチルアミノエチルメタクリレート180部に前記連鎖移動剤3.6部、メチルエチルケトン90部、及び重合開始剤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、商品名:V−65)4.0部を入れて混合した混合液を滴下ロートに入れ、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3時間かけて滴下した。滴下終了から75℃で2時間経過後、前記重合開始剤0.15部をメチルエチルケトン2.5部に溶解した溶液を加え、更に75℃で2時間、80℃で2時間熟成させ、ポリ(ジメチルアミノエチルメタクリレート)(重量平均分子量:7,000)の50%溶液を得た。
得られたポリ(ジメチルアミノエチルメタクリレート)の50%溶液100部、酸としてグリコール酸(和光純薬工業株式会社製)33.17部、イオン交換水215部を加え、温水60℃に調整したエバポレーターでメチルエチルケトンを留出させ、30%のポリ(ジメチルアミノエチルメタクリレート)のグリコール酸中和物を得た。
さらにこれを5N水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9に調整し、イオン交換水によって希釈し、ポリ(ジメチルアミノエチルメタクリレート)の固形分25%の水溶液を得た。
(2)液体組成物の製造
製造例1において、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)水溶液16部(固形分換算4部)を、ポリ(ジメチルアミノエチルメタクリレート)水溶液16部(固形分換算4部)に変更した以外は、製造例1と同様にして、液体組成物7を得た。20℃における液体組成物10の静的表面張力は27.6mN/mであった。
(1)アニオン性水不溶性ポリマーの合成
ベンジルメタクリレート58部、メタクリル酸42部、スチレン20部、スチレンマクロマー(東亞合成株式会社製、商品名:AS−6S、固形分50%)40部、ポリプロピレングリコールメタクリレート(日油株式会社、商品名:ブレンマーPP−800)60部を混合し、モノマー混合液を調製した。
反応容器内に、メチルエチルケトン18部及び連鎖移動剤である2−メルカプトエタノール0.03部、及び前記モノマー混合液の10%を入れて混合し、窒素ガス置換を十分に行った。
一方、モノマー混合液の残りの90%と前記連鎖移動剤0.27部、メチルエチルケトン42部、及び重合開始剤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、商品名:V−65)1.2部を入れて混合した混合液を滴下ロートに入れ、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3時間かけて滴下した。滴下終了から75℃で2時間経過後、前記重合開始剤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75℃で2時間、80℃で2時間熟成させ、ポリマー溶液(重量平均分子量:100,000)を得た。
(2)顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子の水分散体の調製
前記(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45部をメチルエチルケトン300部に溶かし、その中に中和剤として5N水酸化ナトリウム水溶液10.2部と25%アンモニア水12.2部、及びイオン交換水1150部を加え、更にマゼンタ顔料(大日精化工業株式会社製、品番:クロモファインレッド6111T)135部を加え、ディスパー翼を用いて7000rpm、20℃の条件下で1時間混合した後、得られた分散液をマイクロフルイダイザー(Microfluidics社製、商品名、型式:M-140K、高圧ホモジナイザー)を用いて、180MPaの圧力でさらに15パス分散処理した。
得られた分散液を、減圧下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、遠心分離し、フィルター(ザルトリウス社製、ミニザルトシリンジフィルター、孔径:5μm、材質:酢酸セルロース)でろ過して粗大粒子を除き、顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子の水分散体1(固形分濃度:20.0%、平均粒径100nm)を得た。
調製例1で得られた水分散体1を固形分換算で7.5部、顔料分換算で5.6部となるようにして用意した。
1,2−ヘキサンジオール(東京化成工業株式会社製)2.0部、2−ピロリドン(和光純薬株式会社製)2.0部、サーフィノール465(日信化学工業株式会社製、商品名)0.5部、オルフィンE1010(日信化学工業株式会社製、商品名)0.5部、グリセリン(花王株式会社製)20.0部、トリエチレングリコールモノブチルエーテル(日本乳化剤株式会社製、商品名:ブチルトリグリコール)2.0部、プロキセルXL2(アビシア株式会社製、商品名)0.2部、及びイオン交換水をマグネチックスターラーで撹拌して混合し、更に室温で15分間攪拌して、混合溶液を得た。ここでイオン交換水の配合量は、混合溶液と前記の水分散体を加えた全量が100部となるように調整した量である。
次に、予め用意した前記水分散体をマグネチックスターラーで撹拌しながら、前記混合溶液を添加し、1.2μmのフィルター(ザルトリウス社製、材質:酢酸セルロース)で濾過して水系インク1を得た。
製造例1で得られた液体組成物1、及び製造例11で得られた水系インク1をインクジェットプリンターにインクセットとして装着し、前記の方法でインクジェット記録を行い、吐出性及び印字濃度を評価した。また、製造例1で得られた液体組成物1を用いて、前記の方法でプリントヘッド適合性試験を行った。結果を表1に示す。
液体組成物1のかわりに、製造例2〜10で得られた液体組成物2〜10を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で吐出性と印字濃度の評価、及びプリントヘッド適合性試験を行った。結果を表1に示す。
(1)アニオン性水不溶性ポリマーの合成
ベンジルメタクリレート58部、メタクリル酸42部、スチレン20部、スチレンマクロマー(東亞合成株式会社製、商品名:AS−6S、固形分50%)40部、ポリエチレングリコールメタクリレート(日油株式会社、商品名:ブレンマーPE−350)60部を混合し、モノマー混合液を調製し、調製例1と同様にして、ポリマー溶液(重量平均分子量:120,000)を得た。
(2)顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子の水分散体の調製
前記(1)で得られたポリマー溶液を用いて調製例1と同様にして顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子の水分散体2(固形分濃度:20.0%、平均粒径110nm)を得た。
製造例11の水分散体1を調製例2で得られた水分散体2に変更した以外は、製造例11と同様にして水系インク2を得た。
製造例11で得られた水系インク1のかわりに、製造例12で得られた水系インク2を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で、吐出性と印字濃度の評価、及びプリントヘッド適合性試験を行った。結果を表1に示す。
Claims (9)
- ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)を含有し、pHが7.5〜11である液体組成物をインクジェット記録方式で紙媒体に付着させた後、液体組成物が付着した部分に、顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子を含有する水系インクを用いてインクジェット記録方式により記録する、インクジェット記録方法であって、該顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子を構成するアニオン性水不溶性ポリマーがポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート由来の構成単位を含有する、インクジェット記録方法。
- 液体組成物の静的表面張力(20℃)が23〜70mN/mである請求項1に記載のインクジェット記録方法。
- 該ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)の重量平均分子量が1,000〜100,000である請求項1又は2に記載のインクジェット記録方法。
- 該液体組成物中のポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)の量が2〜10重量%である請求項1〜3のいずれかに記載のインクジェット記録方法。
- 該液体組成物がノニオン性界面活性剤を含有する請求項1〜4のいずれかに記載のインクジェット記録方法。
- 前記水系インク中に前記ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート由来の構成単位を0.15〜1.5重量%含有する請求項1〜5のいずれかに記載のインクジェット記録方法。
- 紙媒体に付着した前記水系インク中の前記ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート由来の構成単位の、紙媒体に付着した液体組成物中のポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)に対する重量比〔ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート由来の構成単位/ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)〕が0.015〜0.75である請求項1〜6のいずれかに記載のインクジェット記録方法。
- 液体組成物がノニオン性界面活性剤を含有し、該ノニオン性界面活性剤がアセチレンジオール系界面活性剤である請求項5〜7のいずれかに記載のインクジェット記録方法。
- 請求項1〜8のいずれかに記載のインクジェット記録方法に用いられるインクセットであって、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)を含有し、pHが7.5〜11である液体組成物、及び顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子を含有し、該顔料を含有するアニオン性水不溶性ポリマー粒子を構成するアニオン性水不溶性ポリマーがポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート由来の構成単位を含有する水系インクを備えるインクセット。
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