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JP2016193980A - インクジェット用インク組成物、インクセット、及び画像形成方法 - Google Patents

インクジェット用インク組成物、インクセット、及び画像形成方法 Download PDF

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JP2016193980A JP2015074023A JP2015074023A JP2016193980A JP 2016193980 A JP2016193980 A JP 2016193980A JP 2015074023 A JP2015074023 A JP 2015074023A JP 2015074023 A JP2015074023 A JP 2015074023A JP 2016193980 A JP2016193980 A JP 2016193980A
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wax particles
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章光 配島
Akimitsu Haijima
章光 配島
憲英 下原
Norihide Shimohara
憲英 下原
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Abstract

【課題】耐擦性及び耐ブロッキング性に優れた画像を形成でき、かつ、インクジェットヘッドに設けられた撥液膜の摩耗劣化を抑制できるインクジェット用インク組成物、インクセット、及び画像形成方法を提供する。【解決手段】体積平均粒子径が20nm以上60nm以下であり融点が110℃以上であるワックス粒子Aと、体積平均粒子径が100nm以上200nm未満であり融点が70℃以下であるワックス粒子Bと、水溶性溶剤と、水と、を含有し、前記ワックス粒子Aに対する前記ワックス粒子Bの含有質量比が、0.1〜5.0であるインクジェット用インク組成物、並びに、このインクジェット用インク組成物を用いたインクセット及び画像形成方法。【選択図】なし

Description

本発明は、インクジェット用インク組成物、インクセット、及び画像形成方法に関する。
インクジェット法による画像形成方法に用いられるインクジェット用インク組成物(以下、単に「インク組成物」ともいう)としては、溶媒として溶剤を用いた溶剤系のインク組成物のほか、地球環境や作業環境に配慮する点から、溶媒として水を用いた水系のインク組成物が知られている。
また、インク組成物としては、ワックスを含むインク組成物が知られている。
例えば、記録画像の発色性、光沢および耐擦過性に優れたインク組成物として、少なくとも、水と、水不溶性ポリマーによって被覆された顔料と、平均粒子径の異なる少なくとも2種類のワックスと、を含むインク組成物が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、耐擦性に優れる記録物を与え、高温記録時においても耐擦性が劣化せず、かつ記録安定性にも優れるインク組成物として、顔料と、第1ワックス粒子と、第2ワックス粒子と、樹脂エマルジョンとを含み、第1ワックス粒子は、120℃以上170℃以下の融点を有し、第2ワックス粒子は、70℃以上120℃未満の融点を有し、樹脂エマルジョンは、50℃以上150℃以下のガラス転移点を有し、第1ワックス粒子はポリエチレンワックス粒子またはポリプロピレンワックス粒子からなる群より選ばれる1種以上のワックス粒子を含み、第2ワックス粒子は、ポリエチレンワックス粒子からなる群より選ばれる1種以上のワックス粒子を含む、インク組成物が知られている(例えば、特許文献2参照)。
保存安定性に優れ、かつ、画像形成直後の耐ブロッキング性に優れる画像の形成が可能なインク組成物として、色材と、水と、少なくとも2種のワックスを含むワックス粒子と、を含有するインク組成物が知られている(例えば、特許文献3参照)。
特開2007−277290号公報 特開2014−162812号公報 特開2012−25911号公報
しかし、特許文献1及び2のインク組成物を用いて形成された画像は、いずれも耐ブロッキング性に劣る場合がある。
また、特許文献3に記載のインク組成物を用いて形成された画像に対し、耐擦性をより向上させることが求められる場合がある。
ところで、インクジェット法による画像形成は、インクジェットヘッドのインク吐出面(ノズル面)からインク組成物を、記録媒体に向けて吐出することによって行われる。上記インクジェットヘッドのインク吐出面(ノズル面)には、一般に、インク組成物を弾く性質を有する撥液膜が設けられている。インクジェット法による画像形成を繰り返し行うと、撥液膜にインク組成物が付着し、この付着により、インク組成物の吐出性が低下する場合がある。このため、撥液膜に付着したインク組成物を不織布等で拭き取る作業(以下、「拭き取り作業」ともいう)が行われている。
しかし、特許文献1又は2のインク組成物を用いた場合には、上記拭き取り作業によって撥液膜が摩耗し、この摩耗によってインクジェットヘッドのインク吐出面の撥液性が低下する現象(以下、この現象を「撥液膜の摩耗劣化」という)が生じる場合がある。
本発明は上記に鑑みなされたものであり、以下の目的を達成することを課題とする。
即ち、本発明の目的は、耐擦性及び耐ブロッキング性に優れた画像を形成でき、かつ、インクジェットヘッドの撥液膜の摩耗劣化を抑制できるインクジェット用インク組成物、インクセット、及び画像形成方法を提供することである。
課題を解決するための具体的手段は以下の通りである。
<1> 体積平均粒子径が20nm以上60nm以下であり融点が110℃以上であるワックス粒子Aと、体積平均粒子径が100nm以上200nm未満であり融点が70℃以下であるワックス粒子Bと、水溶性溶剤と、水と、を含有し、ワックス粒子Aに対するワックス粒子Bの含有質量比が、0.1〜5.0であるインクジェット用インク組成物。
<2> ワックス粒子Aを構成するワックスが、ポリエチレンワックス又はポリプロピレンワックスである<1>に記載のインクジェット用インク組成物。
<3> ワックス粒子Bを構成するワックスが、アクリルワックスである<1>又は<2>に記載のインクジェット用インク組成物。
<4> ワックス粒子Aを構成するワックスがポリエチレンワックスであり、ワックス粒子Bを構成するワックスがアクリルワックスである<1>〜<3>のいずれか1つに記載のインクジェット用インク組成物。
<5> ワックス粒子Aの融点が、120℃以上である<1>〜<4>のいずれか1つに記載のインクジェット用インク組成物。
<6> ワックス粒子Aに対するワックス粒子Bの含有質量比が、0.2〜2.0である<1>〜<5>のいずれか1つに記載のインクジェット用インク組成物。
<7> ワックス粒子Aに対するワックス粒子Bの含有質量比が、0.3〜1.0である<1>〜<6>のいずれか1つに記載のインクジェット用インク組成物。
<8> ワックス粒子A及びワックス粒子Bの合計含有量が、インクジェット用インク組成物の全量に対し、1.0質量%〜10質量%である<1>〜<7>のいずれか1つに記載のインクジェット用インク組成物。
<9> 更に、カーボンブラックを含有する<1>〜<8>のいずれか1つに記載のインクジェット用インク組成物。
<10> 更に、樹脂粒子を含有する<1>〜<9>のいずれか1つに記載のインクジェット用インク組成物。
<11> <1>〜<10>のいずれか1つに記載のインクジェット用インク組成物と、
インクジェット用インク組成物中の成分を凝集させる酸を含有する処理液と、
を含むインクセット。
<12> 記録媒体上に、<1>〜<10>のいずれか1つに記載のインクジェット用インク組成物をインクジェット法によって付与して画像を形成するインク付与工程と、
記録媒体上に、インクジェット用インク組成物中の成分を凝集させる酸を含有する処理液を付与する処理液付与工程と、
インク付与工程及び処理液付与工程後の画像を乾燥させる乾燥工程と、
を有する画像形成方法。
本発明によれば、耐擦性及び耐ブロッキング性に優れた画像を形成でき、かつ、インクジェットヘッドに設けられた撥液膜の摩耗劣化を抑制できるインクジェット用インク組成物、インクセット、及び画像形成方法が提供される。
画像形成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。
以下、本発明のインクジェット用インク組成物、並びに、これを用いたインクセット及び画像形成方法について詳細に説明する。
本明細書において、「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
本明細書において、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸及びメタクリル酸の両方を包含する概念であり、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートの両方を包含する概念である。
本明細書中において、「ワックス粒子」とは、ワックスからなる粒子を意味し、ワックス粒子の融点は、ワックス粒子を構成するワックスの融点を意味する。例えば、「融点が110℃以上であるワックス粒子」とは、融点が110℃以上であるワックスからなる粒子を意味する。
本明細書中において、「粒子径」及び「粒径」は、特に断りがない限り、いずれも体積平均粒子径を意味する。
〔インクジェット用インク組成物〕
本発明のインクジェット用インク組成物(以下、単に「インク組成物」又は「インク」ともいう)は、体積平均粒子径が20nm以上60nm以下であり融点が110℃以上であるワックス粒子Aと、体積平均粒子径が100nm以上200nm未満であり融点が70℃以下であるワックス粒子Bと、水溶性溶剤と、水と、を含有し、ワックス粒子Aに対するワックス粒子Bの含有質量比が、0.1〜5.0である。
本発明のインク組成物によれば、耐擦性及び耐ブロッキング性に優れた画像を形成でき、かつ、インクジェットヘッド(以下、単に「ヘッド」ともいう)に設けられた撥液膜の摩耗劣化を抑制できる。
かかる効果が奏される理由は、以下のように推測される。
本発明のインク組成物は、
高融点(具体的には融点110℃以上。以下同じ。)かつ小粒径(具体的には体積平均粒子径60nm以下。以下同じ。)のワックス粒子Aと、
低融点(具体的には融点70℃以下。以下同じ。)かつ大粒径(具体的には体積平均粒子径100nm以上。以下同じ。)のワックス粒子Bと、
を含んでいる。
本発明のインク組成物では、上記ワックス粒子Aが画像の耐擦性向上に寄与し、上記ワックス粒子Bが画像の耐ブロッキング性向上及び撥液膜の摩耗劣化抑制に寄与していると考えられる。
以下、まず、耐擦性及び耐ブロッキング性の向上の効果が得られる推定理由を示す。
インクジェット法による画像形成では、記録媒体上にインク組成物を付与して画像を形成し、次いでこの画像を高温(例えば60℃以上、好ましくは65℃以上、特に好ましくは70℃以上)で乾燥させることが行われる。
上記画像形成において、高融点かつ小粒径のワックス粒子Aは、高融点であることにより、上記乾燥時にも溶融せず、画像の表面部分に粒子の状態を保ったまま残存すると考えられる。これにより、乾燥後の画像の表面にワックス粒子Aに由来する微小な凸部が生じ、この微小な凸部によって画像の耐擦性が向上すると考えられる。具体的には、画像を擦過する際、主として凸部の頂点が擦過されることにより、画像全面が擦過されることが抑制され、ひいては擦過による画像全面の損傷が抑制されると考えられる。
一方、上記画像形成において、低融点かつ大粒径のワックス粒子Bは、大粒径であることにより、記録媒体に付与される前のインク組成物中では粒子の状態を保っているが、低融点であることにより、上記乾燥時に溶融すると考えられる。これにより、乾燥後の画像の表面部分に、ワックス粒子Bに由来する被膜が形成されると考えられる。この被膜が、ブロッキングの抑制(即ち、耐ブロッキング性の向上)に寄与すると考えられる。
次に、撥液膜の摩耗劣化抑制の効果が奏される推定理由について説明する。
ワックス粒子Aは、高融点を有する比較的硬い粒子であるため、撥液膜上のインク組成物の拭き取り作業時において、撥液膜を研磨する(即ち、摩耗劣化させる)性質を有すると考えられる。
しかし、本発明のインク組成物には、撥液膜を研磨する性質を有するワックス粒子Aだけでなく、ワックス粒子Bが含まれている。このワックス粒子Bは、低融点を有する比較的軟らかい粒子であり、しかも大粒径の粒子である。このため、撥液膜上のインク組成物の拭き取り作業時において、上記ワックス粒子Bがクッションのような役割を果たすことにより、ワックス粒子Aによる撥液膜の研磨作用が緩和されると考えられる。
このように、本発明のインク組成物によれば、ワックス粒子Aによる撥液膜の摩耗劣化が、ワックス粒子Bによって抑制されると考えられる。更に、ワックス粒子A以外に撥液膜を摩耗劣化させる成分が含まれている場合にも、ワックス粒子Bによって撥液膜の摩耗劣化が抑制されると考えられる。
上述した、ワックス粒子Aによる効果(画像の耐擦性向上効果)、及び、ワックス粒子Bによる効果(画像の耐ブロッキング性向上効果及び撥液膜の摩耗劣化抑制効果)は、ワックス粒子Aに対するワックス粒子Bの含有質量比(以下、含有質量比〔ワックス粒子B/ワックス粒子A〕)が0.1〜5.0であることによって効果的に発揮される。
具体的には、含有質量比〔ワックス粒子B/ワックス粒子A〕が0.1以上であることにより、ワックス粒子Bによる効果が発揮される。
また、含有質量比〔ワックス粒子B/ワックス粒子A〕が5.0以下であることにより、ワックス粒子Aによる効果が発揮される。
本発明のインク組成物に含まれるワックス粒子Aは、1種のみであっても2種以上であってもよい。また、本発明のインク組成物に含まれるワックス粒子Bは、1種のみであっても2種以上であってもよい。
本明細書中における「含有質量比〔ワックス粒子B/ワックス粒子A〕」は、比〔インク組成物全量に対するワックス粒子Bの含有量(2種以上である場合は総含有量)/インク組成物全量に対するワックス粒子Aの含有量(2種以上である場合は総含有量)〕を意味する。
また、本発明のインク組成物は、水及び水溶性溶剤を含む、水系のインク組成物である。
従って、上述した「撥液膜の摩耗劣化」とは、水系のインク組成物に用いられる撥液膜(例えば、フッ素化合物を含む撥液膜)の摩耗劣化を意味している。
なお、本発明のインク組成物において、水溶性溶剤は、ヘッドからの吐出性の確保、インク組成物の保存安定性の確保、水による記録媒体の変形の抑制、等に寄与している。
ところで、従来より、2種以上のワックス粒子を含むインク組成物が知られていた。
例えば、上述の特許文献1(特開2007−277290号公報)に記載のインク組成物は、平均粒子径の異なる少なくとも2種類のワックスを含んでいる。しかし、特許文献1では、ワックス粒子における、粒子径と融点との関係については何ら考慮されていない。特に、特許文献1では、本明細書にいう低融点のワックス粒子(ワックス粒子B)が記載されていない。従って、特許文献1のインク組成物を用いて形成された画像は、耐ブロッキング性に劣る場合がある。更に、特許文献1のインク組成物を用いた場合には、撥液膜の摩耗劣化が生じる場合がある。
また、上述の特許文献2(特開2014−162812号公報)に記載のインク組成物は、融点が120℃以上170℃以下でありポリエチレンワックス粒子またはポリプロピレンワックス粒子である第1ワックス粒子と、融点が70℃以上120℃未満でありポリエチレンワックス粒子である第2ワックス粒子と、を含んでいる。しかし、特許文献2でも、ワックス粒子における、粒子径と融点との関係については何ら考慮されていない。特に、特許文献2でも、本明細書にいう低融点のワックス粒子(ワックス粒子B)が記載されていない。従って、特許文献2のインク組成物を用いて形成された画像も、特許文献1のインク組成物を用いて形成された画像と同様に、耐ブロッキング性に劣る場合がある。更に、特許文献2のインク組成物を用いた場合も、特許文献1のインク組成物を用いた場合と同様に、撥液膜の摩耗劣化が生じる場合がある。
また、特許文献3(特開2012−25911号公報)に記載のインク組成物も、2種以上のワックス粒子を含んでいる。しかし、特許文献3には、本明細書にいう高融点のワックス粒子(ワックス粒子A)が記載されていない。このため、特許文献3に記載のインク組成物を用いた画像に対し、耐擦性をより向上させることが求められる場合がある。
上記特許文献1〜3に対し、本発明は、単にワックス粒子を2種以上用いるということだけでなく、粒子径と融点とを特定したワックス粒子を2種以上用いることにより、耐擦性向上、耐ブロッキング性向上、及び撥液膜の摩耗劣化抑制の各課題を解決できることを見出し、完成されたものである。
更に、本発明のインク組成物は、ワックス粒子Aの体積平均粒子径が60nm以下であること及びワックス粒子Bの体積平均粒子径が200nm未満であることにより、インクジェットヘッドからの吐出性にも優れる。
更に、本発明のインク組成物は、ワックス粒子Bの体積平均粒子径が60nm以下であること及びワックス粒子Bの融点が70℃以下であることにより、形成された画像の光沢性にも優れる。この理由は、ワックス粒子Bの体積平均粒子径が60nm以下であること及びワックス粒子Bの融点が70℃以下であることにより、形成された画像の表面における凸部の大きさがある程度制限されるためと考えられる。
次に、ワックス粒子Aの効果について、より具体的に説明する。
ワックス粒子Aの体積平均粒子径が20nm以上であることにより、画像の耐擦性向上の効果が奏される。
また、ワックス粒子Aの体積平均粒子径が60nm以下であることは、撥液膜の摩耗劣化抑制の面で有利である。更に、ワックス粒子Aの体積平均粒子径が60nm以下であることは、画像の光沢性及びインク組成物の吐出性の面でも有利である。
更に、ワックス粒子Aの融点が110℃以上であることにより、前述したとおり、画像の耐擦性が向上する。ワックス粒子Aの融点としては、画像の耐擦性をより向上させる観点から、120℃以上が好ましく、125℃以上がより好ましい。
ワックス粒子Aの融点の上限には特に制限はないが、ワックス粒子Aの生産性(即ち、ワックス粒子Aの製造し易さ)の観点からみると、ワックス粒子Aの融点としては、160℃以下が好ましく、150℃以下がより好ましく、145℃以下が更に好ましい。
次に、ワックス粒子Bの効果について、より具体的に説明する。
ワックス粒子Bの体積平均粒子径が100nm以上であることにより、画像の耐ブロッキング性が向上し、かつ、撥液膜の摩耗劣化が抑制される。
また、ワックス粒子Bの体積平均粒子径が200nm未満であることにより、画像の耐ブロッキング性が向上する。更に、ワックス粒子Bの体積平均粒子径が200nm未満であることにより、インク組成物の吐出性及び画像の光沢性が維持される。
更に、ワックス粒子Bの融点が70℃以下であることにより、画像の耐ブロッキング性が向上する。更に、インクの吐出性及び画像の光沢性が維持される。
ワックス粒子Bの融点の下限には特に制限はないが、ワックス粒子Bの生産性(即ち、ワックス粒子Bの製造し易さ)の観点からみると、ワックス粒子Bの融点は0℃以上であることが好ましい。
本明細書中において、ワックス粒子Aの体積平均粒子径及びワックス粒子Bの体積平均粒子径は、いずれも、光散乱を用いた粒度分布測定装置(例えば、日機装(株)製のマイクロトラックUPA(登録商標) EX150)によって測定された値を意味する。
本明細書中において、ワックス粒子Aの融点及びワックス粒子Bの融点は、いずれも、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。
次に、本発明の好ましい態様について説明する。
本発明では、ワックス粒子Aを構成するワックスとしては、融点がより高い点(即ち、ワックス粒子Aによる効果がより効果的に奏される点)で、ポリエチレンワックス又はポリプロピレンワックスが好ましく、ポリエチレンワックスがより好ましい。
また、ワックス粒子Bを構成するワックスとしては、融点がより低い点(即ち、ワックス粒子Bによる効果がより効果的に奏される点)で、アクリルワックス又はウレタンワックスが好ましく、アクリルワックスがより好ましい。
また、ワックス粒子Aによる効果及びワックス粒子Bによる効果がより効果的に奏される観点から、ワックス粒子Aを構成するワックスがポリエチレンワックスであり、かつ、ワックス粒子Bを構成するワックスがアクリルワックスであることが更に好ましい。
また、前述のとおり、ワックス粒子Aに対するワックス粒子Bの含有質量比(含有質量比〔ワックス粒子B/ワックス粒子A〕)は、0.1〜5.0である。
ワックス粒子Aによる効果及びワックス粒子Bによる効果がより効果的に奏される観点から、含有質量比〔ワックス粒子B/ワックス粒子A〕は、好ましくは0.2〜2.0であり、より好ましくは0.3〜1.5であり、更に好ましくは0.3〜1.0であり、更に好ましくは0.3〜0.9であり、特に好ましくは0.3〜0.8である。
また、ワックス粒子Aによる効果及びワックス粒子Bによる効果がより効果的に奏される観点から、ワックスBに対するワックスAの体積平均粒子径比〔ワックスAの体積平均粒子径/ワックスBの体積平均粒子径〕は、好ましくは0.10〜0.60であり、より好ましくは0.15〜0.45であり、更に好ましくは0.17〜0.30である。
また、インクジェット用インク組成物中におけるワックス粒子A及びワックス粒子Bの合計含有量には特に制限はない。
ワックス粒子Aによる効果及びワックス粒子Bによる効果がより効果的に奏される観点から、ワックス粒子A及びワックス粒子Bの合計含有量は、インクジェット用インク組成物の全量に対し、好ましくは1.0質量%〜10質量%であり、より好ましくは1.5質量%〜6.0質量%であり、特に好ましくは2.0質量%〜5.0質量%である。
ここで、いうまでもないが、ワックス粒子A及びワックス粒子Bの合計含有量とは、ワックス粒子Aの含有量(2種以上である場合には総含有量)とワックス粒子Bの含有量(2種以上である場合には総含有量)との合計である。
本発明のインク組成物は、更に、樹脂粒子を含有することが好ましい。
これにより、画像の耐擦性が更に向上する。
樹脂粒子は、酸で凝集する樹脂粒子であることが好ましい。
ここで、本明細書中における、「ワックス粒子」と「樹脂粒子」との区別について説明する。
本明細書中における「ワックス粒子」は、170℃以下の融点を有する有機物粒子を意味する。
これに対し、本明細書中における「樹脂粒子」は、融点を有しないか、又は、170℃超の融点を有する有機物粒子を意味する。
上記樹脂粒子は、分散安定性の観点から、自己分散性ポリマー粒子であることが好ましく、カルボキシル基を有する自己分散性ポリマー粒子であることがより好ましい。
自己分散性ポリマー粒子の好ましい範囲については後述する。
次に、本発明のインク組成物に含有され得る各成分について説明する。
<ワックス粒子A>
本発明のインク組成物は、ワックス粒子Aを含む。
ワックス粒子Aは、前述したとおり、体積平均粒子径が20nm以上60nm以下であり融点が110℃以上である。
ワックス粒子Aの体積平均粒子径は、ワックス粒子Aによる効果がより効果的に奏される点から、好ましくは30nm以上50nm以下である。
ワックス粒子Aの好ましい融点は、前述のとおりである。
ワックス粒子Aを構成するワックスとしては、天然ワックスであっても合成ワックスであってもよい。
ワックス粒子Aを構成するワックスとして、以下のワックスが例示される。
天然ワックスとしては、石油ワックス、植物ワックス、動植物ワックス、等が挙げられる。
石油ワックスとしては、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム、等が挙げられる。
植物ワックスとしては、カルナバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックス、木ロウ、等が挙げられる。
動物植物ワックスとしては、ラノリン、みつろう、等を挙げることができる。
合成ワックスとしては、合成炭化水素ワックス、変性ワックス、樹脂ワックス、等が挙げられる。
合成炭化水素ワックスとしては、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、フィッシャー・トロブシュワックス、等が挙げられる。
変性ワックスとしては、パラフィンワックス誘導体、モンタンワックス誘導体、マイクロクリスタリンワックス誘導体、脂肪酸アミドワックス誘導体、等が挙げられる。
樹脂ワックスとしては、アクリルワックス、ウレタンワックス、等が挙げられる。
前述のとおり、ワックス粒子Aを構成するワックスとしては、ポリエチレンワックス又はポリプロピレンワックスが好ましく、ポリエチレンワックスがより好ましい。
ワックス粒子A(及び後述のワックス粒子B)は、好ましくは、ワックス粒子の水分散物の形態(特に、エマルション)で製造される。
本発明のインク組成物は、ワックス粒子の水分散物を用いて調製されることが好ましい。
一般的に、ワックス粒子の水分散物の製造方法としては、
界面活性剤や分散剤を添加し、油相を水相中でコロイドミルなどの機械力によって粉砕することによって水分散物を得る湿式粉砕法、
油相の融解温度以上の温度の水相に融解温度以上の油相をホモジナイザー等を用いて、高せん断力で乳化分散した後、冷却することによって水分散物を得る乳化法、
「乳化・可溶化の技術」(辻 推著、工学図書(株)1976年、P92〜104)に記載された方法、特開2002−18254号公報に記載された方法、等の方法が挙げられる。
本発明のインク組成物を調製する際には、ワックス粒子Aが分散された水分散物及びワックス粒子Bが分散された水分散物の各々を用いてもよいし、共乳化等によって製造された、ワックス粒子A及びワックス粒子Bの両方が分散された水分散物を用いてもよい。
ワックス粒子Aとしては、市販品を用いてもよい。
ワックス粒子Aの水分散物の市販品としては、
AQUACER(登録商標)552(ビックケミー・ジャパン(株)製、酸化ポリエチレンワックスからなるワックス粒子の水分散物)、
AQUACER(登録商標)515(ビックケミー・ジャパン(株)製、酸化ポリエチレンワックスからなるワックス粒子の水分散物)、
AQUACER(登録商標)537(ビックケミー・ジャパン(株)製、変性ワックスからなるワックス粒子の水分散物)、
ハイテックE9015(東邦化学工業(株)製、ポリエチレンワックスからなるワックス粒子の水分散物)、等が挙げられる。
<ワックス粒子B>
本発明のインク組成物は、ワックス粒子Bを含む。
ワックス粒子Bは、前述したとおり、体積平均粒子径が100nm以上200nm未満であり融点が70℃以下であるワックス粒子である。
ワックス粒子Bの体積平均粒子径は、ワックス粒子Bによる効果がより効果的に奏される点から、好ましくは110nm以上190nm以下であり、より好ましくは120nm以上190nm以下であり、更に好ましくは150nm以上190nm以下であり、更に好ましくは160nm以上180nm以下である。
ワックス粒子Bの融点は、ワックス粒子Bによる効果がより効果的に奏される点から、好ましくは0℃以上70℃以下であり、より好ましくは0℃以上65℃以下であり、更に好ましくは20℃以上60℃以下であり、更に好ましくは30℃以上60℃以下であり、
更に好ましくは40℃以上60℃以下である。
ワックス粒子Bを構成するワックスとしては、ワックス粒子Aを構成するワックスと同様に、天然ワックスであっても合成ワックスであってもよい。
ワックス粒子Bを構成するワックスとしては、ワックス粒子Aを構成するワックスとして例示したものと同様のものが挙げられる。
前述のとおり、ワックス粒子Bを構成するワックスとしては、アクリルワックス又はウレタンワックスが好ましく、アクリルワックスがより好ましい。
ワックス粒子Bとしては、市販品を用いてもよい。
ワックス粒子Bの水分散物の市販品としては、ST200((株)日本触媒製、アクリルワックスからなるワックス粒子の水分散物)が挙げられる。
本発明のインク組成物における、ワックス粒子A及びワックス粒子Bの含有量(合計含有量及び含有質量比)の好ましい範囲は前述したとおりである。
本発明のインク組成物は、ワックス粒子A及びワックス粒子B以外のその他のワックス粒子を含有していてもよい。
その他のワックス粒子とは、融点及び体積平均粒子径の少なくとも一方が、ワックス粒子Aの範囲にもワックス粒子Bの範囲にも含まれないワックス粒子である。
その他のワックス粒子を構成するワックスは、天然ワックスであっても合成ワックスであってもよい。その他のワックス粒子を構成するワックス(材質)としては、ワックス粒子Aを構成するワックスとして例示したものと同様のものが挙げられる。
その他のワックス粒子の水分散物としては、
セロゾール(登録商標)524(中京油脂(株)製、カルナバワックスからなるワックス粒子の水分散物、体積平均粒子径65nm、融点83℃)、
ノプコートPEM17(サンノプコ社製、ポリエチレンワックスからなるワックス粒子の水分散物、体積平均粒子径50nm、融点103℃)、
ケミパール(登録商標)W4005(三井化学(株)製、ポリエチレンワックスからなるワックス粒子の水分散物、体積平均粒子径400nm、融点110℃)、
AQUACER(登録商標)531(ビックケミー・ジャパン(株)製、パラフィンワックスと炭化水素ワックスとの混合物からなるワックス粒子の水分散物、体積平均粒子径175nm、融点130℃)、
ハイテックE6314(東邦化学工業(株)製、ポリエチレンワックスからなるワックス粒子の水分散物)、等が挙げられる。
中でも、セロゾール(登録商標)524が特に好ましい。
本発明のインク組成物において、ワックス粒子の全量(ワックス粒子A、ワックス粒子B、及び含まれ得るその他のワックス粒子の合計量)に占める、ワックス粒子A及びワックス粒子Bの合計量の割合は、50質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましく、80質量%以上が更に好ましく、90質量%以上が更に好ましい。
上記割合が50質量%以上であると、本発明の効果(ワックス粒子A及びワックス粒子Bによる効果)がより効果的に奏される。
<水>
本発明のインク組成物は水を含有する。
水の含有量には特に制限はないが、水の含有量は、インク組成物の全量に対し、例えば50質量%以上とすることができる。
上記水の含有量は、インク組成物の全量に対して、50質量%以上80質量%以下が好ましく、より好ましくは50質量%以上75質量%以下であり、さらに好ましくは50質量%以上70質量%以下である。
<水溶性溶剤>
本発明のインク組成物は、水溶性溶剤を含有する。
これにより、ヘッドからの吐出性及び保存安定性が確保され、かつ、水による記録媒体の変形が抑制される。
本明細書中において、「水溶性」とは、水に一定濃度以上溶解できる性質を指す。「水溶性」としては、25℃の水100gに対して5g以上(より好ましくは10g以上)溶解する性質が好ましい。
水溶性溶剤としては、公知のものを特に制限なく用いることができる。
水溶性溶剤としては、例えば、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン、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、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ペンタエチレングリコール、ジプロピレングリコール等のグリコール類や、2−ブテン−1,4−ジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、1,2−オクタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,2−ペンタンジオール、4−メチル−1,2−ペンタンジオール等のアルカンジオールなどの多価アルコール類のほか、特開2011−42150号公報の段落0116に記載の、糖類や糖アルコール類、ヒアルロン酸類、炭素原子数1〜4のアルキルアルコール類、グリコールエーテル類、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン等が挙げられる。これら溶剤は、1種又は2種以上を適宜選択して用いることができる。多価アルコール類は、乾燥防止剤や湿潤剤としても有用であり、例えば、特開2011−42150号公報の段落0117に記載の例も挙げられる。また、ポリオール化合物は、浸透剤として好ましく、脂肪族ジオールとしては、例えば、特開2011−42150号公報の段落0117に記載の例が挙げられる。
また、その他の水溶性溶剤としては、例えば、特開2011−46872号公報の段落0176〜0179に記載されている水溶性溶剤や、特開2013−18846号公報の段落0063〜0074に記載されている水溶性溶剤の中から、適宜選択することもできる。
本発明のインク組成物における水溶性溶剤の含有量(2種以上である場合には総含有量)は、インク組成物の総量に対し、2質量%〜20質量%であることが好ましい。
上記総含有量が2質量%以上であることで、ヘッドからの吐出性及び保存安定性がより向上し、水による記録媒体の変形がより抑制される。
上記総含有量は、インク組成物の総量に対し、3質量%〜20質量%であることがより好ましく、5質量%〜18質量%であることがさらに好ましい。
本発明のインク組成物は、水溶性溶剤として、下記構造式(I)で表される溶剤Aと、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、テトラエチレングリコール、ペンタエチレングリコール、プロピレングリコール、及びメチルプロピレントリグリコールから選択される少なくとも1種である溶剤Bと、を含有することがより好ましい。このような組成とすることで、良好な耐擦性が得られ、画像形成後の記録媒体のカール及びスタッカーブロッキングが抑制される。
ここで、スタッカーブロッキングとは、画像が形成された記録媒体同士が積み重ねられ、記録媒体のおもて面(画像が形成された側の面)と別の記録媒体の裏面(画像が形成されていない側の面)とが接触することにより、記録媒体に形成された画像が破壊される現象を指す。この画像の破壊は、例えば、記録媒体の裏面への画像の転写や、記録媒体同士の貼り付きによって生じる。
スタッカーブロッキングについては、例えば特開2011−088323号公報に記載されている。
本発明のインク組成物が溶剤A及び溶剤Bを含む場合、溶剤Aのインク組成物全量に対する含有量が1.0質量%〜10.0質量%であり、溶剤Bのインク組成物全量に対する含有量(質量基準)が溶剤Aのインク組成物全量に対する含有量(質量基準)の0.05倍〜20.0倍であることが好ましい。
本明細書中では、インク組成物全量に対する溶剤Bの含有量(質量基準)が、インク組成物全量に対する溶剤Aの含有量(質量基準)のa倍〜b倍(例えば0.05倍〜20.0倍)であることを、「比率〔溶剤Bの質量/溶剤Aの質量〕がa〜b(例えば0.05〜20.0)である」ということがある。
比率〔溶剤Bの質量/溶剤Aの質量〕は、0.1〜15.0であることが好ましく、0.2〜10.0であることがより好ましい。
また、本発明のインク組成物が溶剤A及び溶剤Bを含む場合、溶剤A及び溶剤Bの総含有量は、インク組成物全量に対して、2.0質量%〜30.0質量%であることが好ましく、3.0質量%〜20.0質量%であることがより好ましく、5.0質量%〜15.0質量%であることが更に好ましい。
また、本発明のインク組成物が溶剤A及び溶剤Bを含む場合、溶剤Bの含有量は、インク組成物全量に対し、0.5質量%〜20.0質量%であることが好ましく、1.0質量%〜15.0質量%であることがより好ましく、2.0質量%〜10.0質量%であることが更に好ましい。
(溶剤A)
溶剤Aは、下記構造式(I)で表される化合物から選択される少なくとも1種である。溶剤Aは、下記構造式(I)で表される化合物から選択される1種からなる(単一成分の)溶剤であってもよいし、下記構造式(I)で表される化合物から選択される2種以上からなる混合溶剤であってもよい。
構造式(I)中、l、m、及びnは、それぞれ独立に、0以上の整数を表し、かつl+m+n=0〜15を満たす。中でも、l+m+nは3〜12の範囲が好ましく、3〜10の範囲がより好ましい。構造式(I)中、AOは、エチレンオキシ基又はプロピレンオキシ基を表す。中でも、プロピレンオキシ基が好ましい。l+m+n≧2である場合、2以上のAOは、同一であっても異なっていてもよい。
構造式(I)で表される化合物としては、グリセリン、又はグリセリンのアルキレンオキシド付加物が好ましい。
以下、構造式(I)で表される化合物の例を示す。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。以下、括弧内の数字はSP値を表す。
・nCO(AO)−H
(AO=EO又はPO(EO:PO=1:1)、SP値=20.1)
・nCO(AO)10−H
(AO=EO又はPO(EO:PO=1:1)、SP値=18.8)
・HO(A'O)40−H
(A'O=EO又はPO(EO:PO=1:3)、SP値=18.7)
・HO(A''O)55−H
(A''O=EO又はPO(EO:PO=5:6)、SP値=18.8)
・HO(PO)−H(SP値=24.7)
・HO(PO)−H(SP値=21.2)
・1,2−ヘキサンジオール(SP値=27.4)
なお、EO、POは各々、エチレンオキシ基、プロピレンオキシ基を表す。
グリセリンのアルキレンオキシド付加物は、上市されている市販品を用いてもよい。例えば、ポリオキシプロピル化グリセリン(ポリプロピレングリコールとグリセリンとのエーテル)として、サンニックス(登録商標)GP−250(平均分子量250)、同GP−400(平均分子量400)、同GP−600(平均分子量600)〔以上、三洋化成工業(株)製〕、レオコン(登録商標)GP−250(平均分子量250),同GP−300(平均分子量300、同GP−400(平均分子量400)、同GP−700(平均分子量700)〔以上、ライオン(株)製〕、ポリプロピレントリオールグリコール・トリオール型(平均分子量300、平均分子量700)〔以上、和光純薬工業(株)製〕などが挙げられる。
(溶剤B)
溶剤Bは、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、テトラエチレングリコール(例えば、後述のPEG−200)、ペンタエチレングリコール、プロピレングリコール、及びメチルプロピレントリグリコール(MFTG)からなる群から選択される少なくとも1種である。溶剤Bは、トリエチレングリコール及びテトラエチレングリコールの少なくとも一方を含むことが好ましい。
溶剤Bは、1種からなる(単一成分の)溶剤であってもよいし、2種以上からなる混合溶剤であってもよい。
溶剤Bとしては、上市されている市販品を用いてもよい。
例えば、PEG−200(平均分子量200)、PEG−300(平均分子量300)、PEG−400(平均分子量400)〔以上、三洋化成工業(株)製〕、PEG#200(平均分子量200)、PEG#300(平均分子量300)、PEG#400(平均分子量400)〔以上、ライオン(株)製〕、PEG#200(平均分子量200)、PEG#300(平均分子量300)、PEG#400(平均分子量400)〔以上、日油(株)製〕、PEG200(平均分子量200)、PEG300(平均分子量300)、PEG400(平均分子量400)〔以上、第一工業製薬(株)製〕、などが挙げられる。
<樹脂粒子>
本発明のインク組成物は、樹脂粒子を少なくとも1種含有することが好ましい。これにより、画像の耐擦性がより向上する。
特に、本発明のインク組成物が樹脂粒子を含有し、かつ、このインク組成物を後述する処理液とともに記録媒体上に付与して画像を形成した場合には、画像の耐擦性が更に向上する。
即ち、樹脂粒子は、記録媒体(特に、記録媒体における、処理液又はこれを乾燥させた領域)と接触した際に、インク組成物中において分散不安定化して凝集し、増粘することによりインク組成物を固定化する機能を有する。これにより、画像の耐擦性がより向上する。更に、インク組成物の記録媒体への密着性等もより向上する。
前述のとおり、樹脂粒子は、前述したワックス粒子とは異なり、融点を有しないか、又は、170℃超の融点を有する有機物粒子を意味する。樹脂粒子は、ガラス転移温度(Tg)を有することが好ましい。
また、樹脂粒子は、樹脂からなる粒子である点で、後述する樹脂で被覆された顔料(樹脂被覆顔料)と区別される。
樹脂粒子としては、例えば、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂から選ばれる樹脂により形成される樹脂粒子を用いることができる。
これらの樹脂は、さらに変性された樹脂であってもよい。
樹脂粒子の形成に用いられる樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリビニル樹脂(例:塩化ビニル、酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、又はポリビニルブチラール等)、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂(例:フタル酸樹脂等)、アミノ材料(例:メラミン樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、アミノアルキド共縮合樹脂、ユリア樹脂、尿素樹脂等)などが挙げられる。
また、樹脂粒子を形成する樹脂は、上記に例示された樹脂を構成する構造単位を2種以上含む共重合体であってもよく、2種以上の樹脂の混合物であってもよい。また、樹脂粒子自体が2種以上の樹脂の混合物からなるもののみならず、2種以上の樹脂が例えば、コア/シェルのように積層されてなる複合樹脂粒子であってもよい。
インク組成物に樹脂粒子を用いる場合1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記のうち、樹脂粒子としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂の粒子が好ましく、安定性、及び形成された膜(画像)の膜質の観点から、アクリル樹脂の粒子又はウレタン樹脂の粒子が更に好ましい。
なお、本明細書中において、アクリル樹脂とは、(メタ)アクリル酸に由来する構造単位を含む樹脂を意味する。アクリル樹脂は、(メタ)アクリル酸に由来する構造単位以外の構造単位を含んでいてもよい。
樹脂粒子のガラス転移温度(Tg)は、40℃以上であることが好ましく、50℃以上であることがより好ましく、100℃以上であることが更に好ましい。
樹脂粒子のガラス転移温度の上限は、250℃であることが好ましく、230℃であることがより好ましい。
樹脂粒子のガラス転移温度は、好ましくは40℃以上250℃以下の範囲であり、より好ましくは50℃以上230℃以下の範囲であり、特に好ましくは100℃以上230℃以下の範囲である。
例えば、インク組成物を後述する処理液と共に記録媒体上に付与して画像を形成する場合には、樹脂粒子は、処理液又は処理液を乾燥させた領域と接触した際に、インク組成物中において分散不安定化して凝集し、増粘することによりインク組成物を固定化する機能を有する。
これにより、画像の耐擦性がより向上する。更に、画像ムラがより抑制される。更に、インク組成物の記録媒体への密着性及び画像の耐傷性がより向上する。
樹脂粒子のガラス転移温度は、通常用いられる方法によって適宜制御することができる。例えば、樹脂粒子を構成するモノマー(重合性化合物)の種類やその構成比率、樹脂粒子を構成するポリマーの分子量等を適宜選択することで、樹脂粒子のガラス転移温度を所望の範囲に制御することができる。
本明細書中において、樹脂粒子のガラス転移温度は、実測によって得られる測定Tgを適用する。
具体的には、測定Tgとしては、(株)日立ハイテクサイエンス製の示差走査熱量計(DSC)EXSTAR6220を用いて通常の測定条件で測定された値を意味する。但し、ポリマーの分解等により測定が困難な場合には、下記の計算式で算出される計算Tgを適用する。計算Tgは下記の式(1)で計算されるものである。
1/Tg=Σ(Xi/Tgi) ・・・(1)
ここで、計算対象となるポリマーはi=1からnまでのn種のモノマー成分が共重合しているとする。Xiはi番目のモノマーの重量分率(ΣXi=1)、Tgiはi番目のモノマーの単独重合体のガラス転移温度(絶対温度)である。但し、Σはi=1からnまでの和をとる。なお、各モノマーの単独重合体ガラス転移温度の値(Tgi)は、Polymer Handbook (3rd Edition) (J.Brandrup, E.H.Immergut著(Wiley−Interscience、1989))の値を採用する。
樹脂粒子としては、転相乳化法により得られた樹脂粒子であることが好ましく、下記の自己分散性ポリマーの粒子(自己分散性ポリマー粒子)がより好ましい。
ここで、自己分散性ポリマーとは、界面活性剤の不存在下、転相乳化法により分散状態としたとき、ポリマー自身が有する官能基(特に、カルボキシル基等の酸性基又はその塩)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をいう。
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(サスペンジョン)の両方の状態を含むものである。
また、「水不溶性」とは、水100質量部(25℃)に対する溶解量が5.0質量部以下であることを指す。
転相乳化法としては、例えば、ポリマーを溶媒(例えば、水溶性溶剤等)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、ポリマーが有する塩生成基(例えば、カルボキシル基などの酸性基)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。
自己分散性ポリマー粒子としては、特開2010−64480号公報の段落0090〜0121又は特開2011−068085号公報の段落0130〜0167に記載されている自己分散性ポリマー粒子の中から選択して用いることができる。特に、上記公報に記載されている自己分散性ポリマー粒子の中から、ガラス転移温度が100℃以上であるものを選択して用いることが好ましい。
前述のとおり、自己分散性ポリマー粒子としては、カルボキシル基を有する自己分散性ポリマー粒子が好ましい。
カルボキシル基を有する自己分散性ポリマー粒子のより好ましい形態は、不飽和カルボン酸(好ましくは(メタ)アクリル酸)に由来する構造単位を含むポリマーからなる形態である。
カルボキシル基を有する自己分散性ポリマー粒子の更に好ましい形態は、
脂環族基を有する構造単位と、
アルキル基を有する構造単位と、
不飽和カルボン酸(好ましくは(メタ)アクリル酸)に由来する構造単位と、
を含むポリマーからなる形態である。
上記ポリマー中における、脂環族基を有する構造単位の含有量(2種以上存在する場合には総含有量)は、ポリマーの全量に対し、3質量%〜95質量%が好ましく、5質量%〜75質量%がより好ましく、10質量%〜50質量%が更に好ましい。
上記ポリマー中における、アルキル基を有する構造単位の含有量(2種以上存在する場合には総含有量)は、ポリマーの全量に対し、5質量%〜90質量%が好ましく、10質量%〜85質量%がより好ましく、20質量%〜80質量%が更に好ましく、30質量%〜75質量%が更に好ましく、40質量%〜75質量%が更に好ましい。
上記ポリマー中における不飽和カルボン酸(好ましくは(メタ)アクリル酸)に由来する構造単位の含有量(2種以上存在する場合には総含有量)は、ポリマーの全量に対し、2質量%〜30質量%が好ましく、5質量%〜20質量%がより好ましく、5質量%〜15質量%が更に好ましい。
また、カルボキシル基を有する自己分散性ポリマー粒子の形態としては、上述した「カルボキシル基を有する自己分散性ポリマー粒子の更に好ましい形態」において、脂環族基を有する構造単位を、芳香族基を有する構造単位に変更した形態、又は、脂環族基を有する構造単位に加えて芳香族基を有する構造単位を含む形態も好ましい。
いずれの形態においても、脂環族基を有する構造単位及び芳香族基を有する構造単位の総含有量は、ポリマーの全量に対し、3質量%〜95質量%が好ましく、5質量%〜75質量%がより好ましく、10質量%〜50質量%が更に好ましい。
上記脂環族基を有する構造単位は、脂環式(メタ)アクリレートに由来する構造単位であることが好ましい。
脂環式(メタ)アクリレートとしては、単環式(メタ)アクリレート、2環式(メタ)アクリレート、及び3環式(メタ)アクリレートが挙げられる。
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原子数が3〜10のシクロアルキル(メタ)アクリレートが挙げられる。
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。
これらのうち、定着性、耐ブロッキング性、及び自己分散性ポリマー粒子の分散安定性の観点から、2環式(メタ)アクリレート又は3環式以上の多環式(メタ)アクリレートが好ましく、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、又はジシクロペンタニル(メタ)アクリレートがより好ましい。
芳香族基を有する構造単位は、芳香族基含有モノマーに由来する構造単位であることが好ましい。
芳香族基含有モノマーとしては、例えば、芳香族基含有(メタ)アクリレートモノマー(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、等)、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、又はフェニル(メタ)アクリレートがより好ましく、フェノキシエチル(メタ)アクリレート又はベンジル(メタ)アクリレートがさらに好ましい。
アルキル基を有する構造単位は、アルキル基含有モノマーに由来する構造単位であることが好ましい。
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。
中でも、アルキル(メタ)アクリレートが好ましく、アルキル基の炭素原子数が1〜4であるアルキル(メタ)アクリレートがより好ましく、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、又はブチル(メタ)アクリレートがさらに好ましく、メチル(メタ)アクリレートが更に好ましい。
以下に、自己分散性ポリマー粒子の具体例として、例示化合物P−1〜P−5を挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、括弧内は共重合成分の質量比を表す。
・P−1: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(70/20/10)
・P−2: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(48/42/10)
・P−3:メチルメタクリレート/ベンジルメタクリレート/メタクリル酸 共重合体(65/25/10)
・P−4:イソプロピルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/メタクリル酸 共重合体(50/40/10)
・P−5:ブ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(60/30/10)
また、前述のとおり、樹脂粒子としては、ウレタン樹脂も好ましい。
ウレタン樹脂としては、例えばジオール化合物とジイソシアネート化合物とを反応させて得られるウレタン樹脂が挙げられる。
ジオール化合物及びジイソシアネート化合物の詳細については、例えば特開2001−247787号公報の段落番号〔0031〕〜〔0036〕の記載を参照することができる。中でも、主鎖構造中にエステル結合を有する、ポリエステル系ウレタン樹脂またはポリエーテル系ウレタン樹脂を使用することが好ましい。
ウレタン樹脂については、特開2013−227498号公報の段落0128〜0136の記載を適宜参照できる。
樹脂粒子(好ましくは自己分散性ポリマー粒子。以下同じ。)を構成するポリマーの重量平均分子量は、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さらに好ましい。
重量平均分子量が3000以上であると、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。
ここで、樹脂粒子を構成するポリマーの重量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフ(GPC)によって測定された値を意味する。
上記GPCは、HLC−8020GPC(東ソー(株)製)を用い、カラムとして、TSKgel(登録商標)、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)を用いて行う。
また、GPCは、試料濃度を0.45質量%、流速を0.35ml/min、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。
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。
樹脂粒子を構成するポリマーは、自己分散性、及び処理液が接触した場合の凝集速度の観点から、酸価が100mgKOH/g以下のポリマーであることが好ましく、酸価は25mgKOH/g〜100mgKOH/gのポリマーがより好ましい。
樹脂粒子の体積平均粒子径は、1nm〜200nmの範囲が好ましく、1nm〜150nmの範囲がより好ましく、1nm〜100nmの範囲がさらに好ましく、特に好ましくは1nm〜10nmの範囲である。体積平均粒子径が1nm以上であると製造適性が向上する。また、体積平均粒子径が200nm以下であると保存安定性が向上する。また、ポリマー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、ポリマー粒子を2種以上混合して使用してもよい。
ここで、樹脂粒子の体積平均粒子径は、前述のワックス粒子A及びワックス粒子Bの体積平均粒子径と同様の方法によって求められた値を指す。
樹脂粒子(好ましくは自己分散性ポリマー粒子)のインク組成物中における含有量(2種以上である場合には総含有量)には特に制限はないが、インク組成物の全量に対し、0.3質量%〜10.0質量%が好ましく、0.5質量%〜7.0質量%がより好ましく、1.0質量%〜5.0質量%が更に好ましい。
上記含有量が0.3質量%以上であると、画像の耐擦性をより向上させ、かつ、画像ムラをより抑制できる。
上記含有量が10.0質量%以下であると、インクの吐出性をより向上させることができ、また、低温環境下での析出物の発生を抑制する点でも有利である。
<色材>
本発明のインク組成物は、色材を少なくとも1種含有することができる。
但し、本発明のインク組成物は、無色透明のインク(「クリアインク」等と呼ばれることがある)であってもよく、この場合には、本発明のインク組成物は、色材を含有しなくてもよい。
本発明のインク組成物が色材を含有する場合、含有される色材としては、顔料の表面の少なくとも一部が樹脂(以下、「被覆樹脂」ともいう)によって被覆された構造の、樹脂被覆顔料が好ましい。これにより、インク組成物の分散安定性が向上し、形成される画像の品質が向上する。
(顔料)
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。
また、顔料として、ブラック顔料(例えばカーボンブラック)、マゼンタ顔料、シアン顔料及びイエロー顔料を用いてもよい。
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、顔料としては、カーボンブラックが更に好ましい。
また、カーボンブラックは硬い粒子であるため、一般的には、カーボンブラックを含有するインク組成物は、撥液膜上の拭き取り作業時において撥液膜を摩耗劣化させ易い傾向がある。
しかし、本発明のインク組成物は、前述したように、撥液膜上のインク組成物の拭き取り作業時においてクッションのような役割を果たす、ワックス粒子Bを含有する。このため、本発明のインク組成物がカーボンブラックを含有する場合においても、ワックス粒子Bの作用により、カーボンブラックによる撥液膜の摩耗劣化が抑制される。言い換えれば、本発明のインク組成物がカーボンブラックを含有する場合には、ワックス粒子Bによる改善効果(撥液膜の摩耗劣化抑制の効果)がより顕著に奏される(即ち、ワックス粒子Bによる改善幅がより大きくなる)。
顔料を用いる場合、顔料の平均粒子径は、透明性・色再現性の観点から小さい方がよいが、耐光性の観点からは大きい方が好ましい。これらを両立する観点から、平均粒子径は10nm〜200nmが好ましく、10nm〜150nmがより好ましく、10nm〜120nmがさらに好ましい。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、単分散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。
顔料は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
顔料のインク組成物中における含有量としては、画像濃度の観点から、インク組成物に対して、1質量%〜20質量%が好ましく、2質量%〜10質量%がより好ましい。
(被覆樹脂)
樹脂被覆顔料における被覆樹脂としては、分散剤が好ましい。
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。
低分子の界面活性剤型分散剤については、例えば、特開2011−178029号公報の段落0047〜0052に記載された公知の低分子の界面活性剤型分散剤を用いることができる。
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、トラガントガム、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。
また、天然物を原料に修飾した親水性高分子化合物では、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。
さらに、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水溶性分散剤が親水性高分子化合物として好ましい。
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。親水性構成単位としては、酸性基を有する構成単位であることが好ましく、カルボキシル基を有する構成単位であることがより好ましい。水不溶性樹脂としては、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。
より具体的には例えば、特開2005−41994号公報、特開2006−273891号公報、特開2009−084494号公報、特開2009−191134等に記載の水不溶性樹脂を本発明においても好適に用いることができる。
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、さらに好ましくは5,000〜40,000であり、特に好ましくは10,000〜40,000である。
なお、ポリマー分散剤の重量平均分子量は、前述の樹脂粒子の重量平均分子量と同様の方法によって求められた値を指す。
ポリマー分散剤は、自己分散性、及び処理液が接触した場合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130mgKOH/g以下のポリマーであることが好ましく、酸価は25mgKOH/g〜120mgKOH/gのポリマーがより好ましい。特に、本発明のインク組成物を、インク組成物中の成分を凝集させる処理液と共に用いる場合には、カルボキシル基を有し、かつ酸価が25mgKOH/g〜100mgKOH/gのポリマー分散剤が有効である。処理液については、後述する。
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く、さらに好ましくは1:0.125〜1:1.5である。
顔料を被覆する被覆樹脂のインク組成物全質量に対する含有量は、0.5質量%〜3.0質量%が好ましく、1.0質量%〜2.8質量%がより好ましく、1.2質量%〜2.5質量%が更に好ましい。
被覆樹脂と上記無機塩との質量比(被覆樹脂/無機塩)は、インクの減粘抑制及び画像の面アレ抑制の観点から、10〜250が好ましく、15〜200がより好ましく、30〜150が更に好ましい。
樹脂被覆顔料(分散状態での顔料)の体積平均粒子径(二次粒子径)としては、10nm〜200nmが好ましく、10nm〜150nmがより好ましく、10nm〜100nmがさらに好ましい。体積平均粒子径が200nm以下であると、色再現性が良好になり、インクジェット法で打滴する際の打滴特性が良好になる。体積平均粒子径が10nm以上であると、耐光性が良好になる。また、色材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色材を二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体積平均粒子径は、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。
ここで、樹脂被覆顔料の体積平均粒子径は、前述のワックス粒子A及びワックス粒子Bの体積平均粒子径と同様の方法によって求められた値を指す。
また、樹脂被覆顔料において顔料を被覆している樹脂は、架橋剤により架橋されていることが好ましい。
即ち、樹脂被覆顔料は、架橋剤によって架橋された樹脂により、顔料の表面の少なくとも一部が被覆されている樹脂被覆顔料であることが好ましい。
架橋剤によって架橋された樹脂により顔料の表面の少なくとも一部が被覆されている樹脂被覆顔料については、特開2012−162655号公報の、段落0029〜0048、段落0110〜0118、及び段落0121〜0129、並びに、特開2013−47311号公報の段落0035〜0071の記載を適宜参照できる。
架橋剤としては、樹脂と反応する部位を2つ以上有している化合物であれば、特に限定されないが、中でもカルボキシ基との反応性に優れている点から、好ましくは2つ以上のエポキシ基を有している化合物(2官能以上のエポキシ化合物)である。
架橋剤として、具体例としては、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、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。
架橋剤としては市販品を用いることもできる。市販品としては、例えば、DENACOL(登録商標) EX−321、EX−821、EX−830、EX−850、EX−851(ナガセケムテックス(株)製)等を用いることができる。
架橋剤の架橋部位(例えばエポキシ基)と樹脂の被架橋部位(例えばカルボキシ基)のモル比は、架橋反応速度、架橋後の分散液安定性の観点から、1:1〜1:10が好ましく、1:1〜1:5がより好ましく、1:1〜1:1.5が最も好ましい。
また、樹脂被覆顔料としては、特開平10−140065号公報等に記載の顔料分散物の製造方法によって顔料表面の少なくとも一部が水不溶性樹脂で被覆された構造の樹脂被覆顔料を用いることもできる。
<界面活性剤>
本発明のインク組成物は、必要に応じて、界面活性剤を少なくとも1種含有することができる。界面活性剤は、例えば表面張力調整剤として用いることができる。
界面活性剤としては、分子内に親水部と疎水部とを合わせ持つ構造を有する化合物を有効に使用することができ、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、及びベタイン系界面活性剤のいずれも使用することができる。さらに、上述したポリマー分散剤を界面活性剤としても用いてもよい。
界面活性剤としては、インクの打滴干渉抑制の観点から、ノニオン性界面活性剤が好ましく、中でもアセチレングリコール誘導体(アセチレングリコール系界面活性剤)がより好ましい。
アセチレングリコール系界面活性剤としては、例えば、2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール及び2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオールのアルキレンオキシド付加物等を挙げることができ、これから選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。これらの化合物の市販品としては例えば、日信化学工業社のオルフィンE1010などのEシリーズを挙げることができる。
アセチレングリコール系界面活性剤以外の界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤が好ましい。フッ素系界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、ベタイン系界面活性剤が挙げられ、この中でアニオン系界面活性剤がより好ましい。アニオン系界面活性剤の例としては、Capstone FS−63、Capstone FS−61(Dupont社製)、フタージェント100、フタージェント110、フタージェント150(株式会社ネオス社製)、CHEMGUARD S−760P(Chemguard Inc.社製)等が挙げられる。
界面活性剤(表面張力調整剤)をインク組成物に含有する場合、界面活性剤はインクジェット方式によりインク組成物の吐出を良好に行う観点から、インク組成物の表面張力を20mN/m〜60mN/mに調整できる範囲の量を含有することが好ましく、表面張力の点からはより好ましくは20mN/m〜45mN/mであり、さらに好ましくは25mN/m〜40mN/mである。
ここで、インク組成物の表面張力は、Automatic Surface Tensiometer CBVP−Z(協和界面科学(株)製)を用い、液温25℃の条件下で測定された値を指す。
本発明のインク組成物が界面活性剤を含む場合、界面活性剤の具体的な量には特に限定はないが、インク組成物の全量に対し、0.1質量%以上が好ましく、より好ましくは0.1質量%〜10質量%であり、さらに好ましくは0.2質量%〜3質量%である。
<尿素>
本発明のインク組成物は尿素を含有することができる。
尿素は、保湿機能が高いため、固体湿潤剤としてインクの望ましくない乾燥又は凝固を効果的に抑制することができる。
さらに本発明のインク組成物は、前述のコロイダルシリカと尿素とを含むことでインクジェットヘッド等のメンテナンス性(拭き取り作業性)がより効果的に向上する。
本発明のインク組成物における尿素の含有量は、メンテナンス性(拭き取り作業性)を向上させる観点等からは、1質量%以上20質量%以下が好ましく、1質量%以上15質量%以下がより好ましく、3質量%以上10質量%以下が更に好ましい。
本発明のインク組成物が、尿素と、後述するコロイダルシリカと、を含有する場合、尿素の含有量と、コロイダルシリカの含有量の比率としては特に制限はないが、コロイダルシリカに対する尿素の含有比率(尿素/コロイダルシリカ)が5〜1000であることが好ましく、10〜500であることがより好ましく、20〜200であることがさらに好ましい。
また、本発明のインク組成物が、尿素及びコロイダルシリカを含有する場合、尿素の含有量とコロイダルシリカの含有量との組み合わせとしては特に限定されないが、拭き取り性及び画像の定着性をより効果的に両立させる観点からは、下記の組み合わせが好ましい。
即ち、尿素の含有量が1.0質量%以上であって、コロイダルシリカの含有量が0.01質量%以上である組み合わせが好ましく、尿素の含有量が1.0質量%〜20質量%であって、コロイダルシリカの含有量が0.02質量%〜0.5質量%である組み合わせがより好ましく、尿素の含有量が3.0質量%〜10質量%であって、コロイダルシリカの含有量が0.03質量%〜0.2質量%である組み合わせが特に好ましい。
<コロイダルシリカ>
本発明のインク組成物は、必要に応じ、コロイダルシリカを含有していてもよい。
これにより、インクの連続吐出時の安定性をより向上させることができる。
コロイダルシリカは、平均粒子径が数100nm以下のケイ素を含む無機酸化物の微粒子からなるコロイドである。コロイダルシリカは、主成分として二酸化ケイ素(その水和物を含む)を含み、少量成分としてアルミン酸塩(アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウムなど)を含んでいてもよい。
またコロイダルシリカには、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化アンモニウム等の無機塩類やテトラメチルアンモニウムヒドロキシド等の有機塩類が含まれていてもよい。これらの無機塩類及び有機塩類は、例えば、コロイドの安定化剤として作用する。
コロイダルシリカについては、例えば、特開2011−202117号公報の段落0043〜0050の記載を適宜参照することができる。
また、本発明のインク組成物は、必要に応じ、コロイダルシリカに代えて、又は、コロイダルシリカに加えて、ケイ酸アルカリ金属塩を含有してもよい。ケイ酸アルカリ金属塩については、特開2011−202117号公報の段落0052〜0056の記載を適宜参照することができる。
本発明のインク組成物がコロイダルシリカを含む場合、コロイダルシリカの含有量は、インク組成物の全量に対し、0.0001質量%〜10質量%が好ましく、0.01質量%〜3質量%がより好ましく、0.02質量%〜0.5質量%がさらに好ましく、0.03質量%〜0.3質量%が特に好ましい。
<水溶性高分子化合物>
本発明のインク組成物は、必要に応じて、水溶性高分子化合物を少なくとも1種含有してもよい。
水溶性高分子化合物としては特に限定はなく、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール等の公知の水溶性高分子化合物を用いることができる。
また、水溶性高分子化合物としては、後述する処理液に含まれることがある特定高分子化合物や、特開2013−001854号公報の段落0026〜0080に記載された水溶性高分子化合物も好適である。
本発明のインク組成物が水溶性高分子化合物を含有する場合、水溶性高分子化合物の含有量は、インク組成物全量に対し、0.0001質量%〜10質量%が好ましく、0.01質量%〜3質量%がより好ましく、0.02質量%〜0.5質量%がさらに好ましく、0.03質量%〜0.3質量%が特に好ましい。
<消泡剤>
本発明のインク組成物は、必要に応じ、消泡剤を少なくとも1種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、これらの中でも、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。
消泡剤としては、市販品を用いることができる。
市販品としては、BYK−012、017、021、022、024、025、038、094(以上、ビックケミー・ジャパン(株)製)、KS−537、KS−604、KM−72F(以上、信越化学工業(株)製)、TSA−739(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)、オルフィンAF104(日信化学工業(株)製)等が挙げられる。
中でも、シリコーン系消泡剤である、BYK−017、021、022、024、025、094、KS−537、KS−604、KM−72F、TSA−739が好ましく、中でも、インクの吐出安定性の点でBYK−024が最も好ましい。
本発明のインク組成物が消泡剤を含有する場合、消泡剤の含有量は、インク組成物全量に対し、0.0001質量%〜1質量%が好ましく、0.001質量%〜0.1質量%がより好ましい。
<無機塩>
本発明のインク組成物は、必要に応じ、無機塩を少なくとも1種含有していてもよい。
これにより、形成された画像の面アレが抑制される。
ここで、面アレとは、画像の明るい領域(ハイライト)と暗い領域(シャドウ)の中間の領域(中間調領域)において、インク組成物の濃度の高い部分と低い部分が偏在して、荒れているように見える現象のことをいう。
「面アレ」は、従来の「にじみ」や「スジ」のようなインク組成物の局部的な凝集不足により生じる現象ではなく、記録媒体上に処理液が不均一に分布することによる凝集不均一に起因する現象である。
無機塩としては、塩酸塩又は硝酸塩が好ましい。
中でも、インクの減粘抑制及び面アレ抑制に優れるという点から、1価の塩が好ましく、アルカリ金属塩がより好ましく、塩化リチウム、硝酸リチウム、塩化カリウム、又は硝酸カリウムがさらに好ましい。
無機塩は、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。
本発明のインク組成物が無機塩を含有する場合、インク組成物中における無機塩の含有量(2種以上の場合には合計の含有量)には特に限定はないが、インク組成物の全量に対し、0.01質量%〜0.1質量%が好ましく、0.02質量%〜0.1質量%がより好ましく、0.03質量%〜0.1質量%が特に好ましい。
<その他の成分>
本発明のインク組成物は、上記成分に加えて必要に応じてその他の成分を含有していてもよい。
その他の成分としては、例えば、固体湿潤剤、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、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。
また、本発明のインク組成物は、重合性化合物を少なくとも1種含む、活性エネルギー線(例えば紫外線)硬化型のインク組成物であってもよい。
この場合、インク組成物が(後述の処理液を用いる場合には、インク組成物及び処理液の少なくとも一方が)、更に重合開始剤を含むことが好ましい。
重合性化合物としては、例えば、2011−184628号公報の段落0128〜0144、特開2011−178896号公報の段落0019〜0034、又は特開2015−25076の段落0065〜0086等に記載されている重合性化合物(例えば、2官能以上の(メタ)アクリルアミド化合物)が挙げられる。
重合開始剤としては、例えば、特開2011−184628号公報の段落0186〜0190、特開2011−178896号公報の段落0126〜0130、又は特開2015−25076の段落0041〜0064に記載されている公知の重合開始剤が挙げられる。
<インク組成物の好ましい物性>
本発明のインク組成物の物性には特に制限はないが、以下の物性であることが好ましい。
本発明のインク組成物は、凝集速度及び組成物の分散安定性の観点から、25℃(±1℃)におけるpHが7.5以上であることが好ましい。
インク組成物のpH(25℃±1℃)は、pH7.5〜13が好ましく、7.5〜10がより好ましい。
本発明のインク組成物の粘度としては、凝集速度の観点から、0.5mPa・s〜10mPa・sの範囲が好ましく、1mPa・s〜7mPa・sの範囲がより好ましい。
粘度は、VISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用いて30℃の条件下で測定されるものである。
本発明のインク組成物の25℃(±1℃)における表面張力としては、60mN/m以下であることが好ましく、20mN/m〜50mN/mであることがより好ましく、25mN/m〜45mN/mであることがさらに好ましい。インク組成物の表面張力が範囲内であると、記録媒体におけるカールの発生が抑えられ有利である。表面張力は、Automatic Surface Tensiometer CBVP-Z(協和界面科学(株)製)を用い、プレート法により25℃の条件下で測定されるものである。
〔インクセット〕
本実施形態のインクセットは、上述した本発明のインクジェット用インク組成物と、インクジェット用インク組成物中の成分を凝集させる酸(以下、「酸性化合物」ともいう)を含有する処理液と、を含む。
インクセットは、上述した本発明のインクジェット用インク組成物を、1種のみ含んでいていてもよいし、2種以上(例えば2色以上)含んでいてもよい。
また、インクセットは、処理液を、1種のみ含んでいていてもよいし、2種以上含んでいてもよい。
<処理液>
処理液は、酸性化合物を少なくとも1種含有する。
(酸性化合物)
酸性化合物としては、インク組成物のpHを低下させ得る酸性物質が挙げられる。
酸性化合物としては、有機酸性化合物及び無機酸性化合物のいずれを用いてもよく、有機酸性化合物及び無機酸性化合物を2種以上併用してもよい。
−有機酸性化合物−
有機酸性化合物としては、酸性基を有する有機化合物が挙げられる。
酸性基としては、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、及びカルボキシ基等を挙げることができる。本発明において酸性基は、インク組成物の凝集速度の観点から、リン酸基又はカルボキシ基であることが好ましく、カルボキシ基であることがより好ましい。
カルボキシ基を有する有機化合物(有機カルボン酸)は、ポリアクリル酸、酢酸、グリコール酸、マロン酸、リンゴ酸(好ましくは、DL−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、フタル酸、4−メチルフタル酸、乳酸、スルホン酸、オルトリン酸、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、若しくはこれらの化合物の誘導体、又はこれらの塩(例えば多価金属塩)等が好ましい。これらの化合物は、1種類で使用されてもよく、2種類以上併用されてもよい。
有機カルボン酸としては、インク組成物の凝集速度の観点から、2価以上のカルボン酸(以下、多価カルボン酸ともいう。)であることが好ましく、マロン酸、リンゴ酸、マレイン酸、コハク酸、グルタル酸、フマル酸、酒石酸、4−メチルフタル酸、及びクエン酸から選ばれる少なくとも1種であることがより好ましく、マロン酸、リンゴ酸、酒石酸、及びクエン酸が更に好ましい。
有機酸性化合物は、pKaが低いことが好ましい。
これにより、カルボキシ基等の弱酸性の官能基で分散安定化しているインク組成物中の顔料やポリマー粒子などの粒子の表面電荷を、よりpKaの低い有機酸性化合物と接触させることにより減じ、分散安定性を低下させることができる。
処理液に含まれる有機酸性化合物は、pKaが低く、水に対する溶解度が高く、価数が2価以上であることが好ましく、インク組成物中の粒子を分散安定化させている官能基(例えば、カルボキシ基等)のpKaよりも低いpH領域に高い緩衝能を有する2価又は3価の酸性物質であることがより好ましい。
−無機酸性化合物−
無機酸性化合物としては、リン酸、硝酸、亜硝酸、硫酸、塩酸などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。無機酸性化合物としては、画像部の光沢ムラの発生抑制とインクの凝集速度の観点から、リン酸が最も好ましい。
リン酸は、カルシウム塩(リン酸カルシウム)とした場合の水への溶解度(25℃)が0.0018g/水100gと小さい。したがって、処理液に含まれる無機酸性化合物がリン酸であると、カルシウム塩が溶解せず固定化され、画像部表面に発生する光沢ムラの発生を抑制する効果に優れる。
特に、記録媒体として炭酸カルシウムを含有するコート層を有する記録媒体を使用した場合、処理液に含まれる無機酸性化合物としてはリン酸が有利である。
処理液に含まれる酸性化合物の総量は、特に制限はないが、インク組成物の凝集速度の観点から、処理液の全量に対し、5質量%〜40質量%であることが好ましく、10質量%〜30質量%であることがより好ましい。
酸性化合物として有機酸性化合物と無機酸性化合物とを併用する場合において、有機酸性化合物と無機酸性化合物との含有比は、凝集速度と光沢ムラ抑制の観点から、有機酸性化合物の含有量に対する無機酸性化合物の含有量が、5モル%〜50モル%であることが好ましく、10モル%〜40モル%であることがより好ましく、15モル%〜35モル%であることがさらに好ましい。
処理液は、酸性化合物の他に、必要に応じて、多価金属塩やカチオン性ポリマーなどの他の凝集成分を併用してもよい。
多価金属塩やカチオン性ポリマーについては、例えば、特開2011−042150号公報の段落0155〜0156に記載されている多価金属塩やカチオン性ポリマーを用いることができる。
(水溶性高分子化合物)
処理液は、水溶性高分子化合物を少なくとも一種含むことが好ましい。
水溶性高分子化合物としては特に限定はなく、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール等の公知の水溶性高分子化合物を用いることができる。
また、水溶性高分子化合物としては、後述する特定高分子化合物や、特開2013−001854号公報の段落0026〜0080に記載された水溶性高分子化合物も好適である。
水溶性高分子化合物の重量平均分子量には特に限定はないが、例えば10000〜100000とすることができ、好ましくは20000〜80000であり、より好ましくは30000〜80000である。
また、処理液中における水溶性高分子化合物の含有量には特に限定はないが、処理液の全量に対し、0.1質量%〜10質量%が好ましく、0.1質量%〜4質量%がより好ましく、0.1質量%〜2質量%がさらに好ましく、0.1質量%〜1質量%が更に好ましい。
含有量が0.1質量%以上であれば、インク滴の広がりをより促進でき、含有量が10質量%以下であれば、処理液の増粘をより抑制できる。また、含有量が10質量%以下であれば、処理液中の泡に起因する処理液の塗布ムラをより抑制できる。
水溶性高分子化合物としては、イオン性基(好ましくはアニオン性基)を有する親水性の構造単位を含む高分子化合物(以下、「特定高分子化合物」ともいう。)が好ましい。これにより、記録媒体に付与されたインク滴の広がりをより促進することができ、画像のざらつきがさらに抑制される。
特定高分子化合物におけるイオン性基としては、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、ボロン酸基、アミノ基、アンモニウム基、又はこれらの塩等が挙げられる。中でも、好ましくは、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、又はこれらの塩であり、より好ましくは、カルボキシル基、スルホン酸基、又はこれらの塩であり、さらに好ましくは、スルホン酸基又はその塩である。
イオン性基(好ましくはアニオン性基)を有する親水性の構造単位としては、イオン性基(好ましくはアニオン性基)を有する(メタ)アクリルアミド化合物に由来する構造単位が好ましい。
水溶性高分子化合物中におけるイオン性基(好ましくはアニオン性基)を有する親水性の構造単位の含有量としては、水溶性高分子化合物の全質量中、例えば10質量%〜100質量%とすることができ、10質量%〜90質量%であることが好ましく、10質量%〜70質量%であることがより好ましく、10質量%〜50質量%であることがさらに好ましく、20質量%〜40質量%であることが更に好ましい。
特定高分子化合物としては、上述のイオン性基(好ましくはアニオン性基、特に好ましくはスルホン酸基)を有する親水性の構造単位の少なくとも一種に加え、疎水性の構造単位の少なくとも一種を含むことがより好ましい。疎水性の構造単位を含むことにより、特定高分子化合物が処理液表面にさらに存在しやすくなるため、記録媒体に付与されたインク滴の広がりがより促進され、画像のざらつきがさらに抑制される。
疎水性の構造単位としては、(メタ)アクリル酸エステル(好ましくは、(メタ)アクリル酸の炭素原子数1〜4のアルキルエステル)に由来する構造単位が好ましい。
特定高分子化合物における疎水性の構造単位の含有量は、特定高分子化合物の全質量中、例えば10質量%〜90質量%とすることができ、30質量%〜90質量%であることが好ましく、50質量%〜90質量%であることがより好ましく、60質量%〜80質量%であることが更に好ましい。
(水)
処理液は水を含有することが好ましい。
水の含有量は、処理液の全質量に対して、好ましくは50質量%〜90質量%であり、より好ましくは60質量%〜80質量%である。
(水溶性溶剤)
処理液は、水溶性溶剤の少なくとも1種を含むことが好ましい。
水溶性溶剤として、具体的には、本発明のインク組成物が含むことができる水溶性溶剤を、処理液においても同様に用いることができる。
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。
水溶性溶剤の処理液における含有量としては、塗布性などの観点から、処理液全体に対して3質量%〜20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。
−界面活性剤−
処理液は、界面活性剤の少なくとも1種を含んでもよい。
界面活性剤は、表面張力調整剤として用いることができる。表面張力調整剤としては、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。中でも、インク組成物の凝集速度の観点から、ノニオン性界面活性剤又はアニオン性界面活性剤が好ましい。
界面活性剤としては、特開昭59−157636号公報の第37〜38頁及び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た化合物も挙げられる。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)系界面活性剤やシリコーン系界面活性剤等も挙げられる。
処理液における界面活性剤の含有量としては特に制限はないが、処理液の表面張力が50mN/m以下となるような含有量であることが好ましく、20mN/m〜50mN/mとなるような含有量であることがより好ましく、30mN/m〜45mN/mとなるような含有量であることがさらに好ましい。
(その他の添加剤)
処理液は、必要に応じ、上記以外のその他の添加剤を含んでいてもよい。
処理液に含有され得るその他の添加剤としては、前述したインク組成物に含有され得るその他の添加剤と同様である。
(処理液の物性)
処理液は、インク組成物の凝集速度の観点から、25℃(±1℃)におけるpHが0.1以上0.5以下であることが好ましい。
処理液のpHが0.1以上であると、記録媒体のザラツキがより低減され、画像部の密着性がより向上する。
処理液のpHが0.5以下であると、凝集速度がより向上し、記録媒体上におけるインク組成物によるドット(インクドット)の合一がより抑制され、画像のザラツキがより低減される。
処理液のpH(25℃±1℃)は、0.2〜0.4がより好ましい。
処理液の粘度としては、インク組成物の凝集速度の観点から、0.5mPa・s〜10mPa・sの範囲が好ましく、1mPa・s〜5mPa・sの範囲がより好ましい。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ものである。
処理液の25℃(±1℃)における表面張力としては、60mN/m以下であることが好ましく、20mN/m〜50mN/mであることがより好ましく、30mN/m〜45mN/mであることがさらに好ましい。処理液の表面張力が範囲内であると、記録媒体におけるカールの発生が抑えられ有利である。処理液の表面張力は、Automatic Surface Tensiometer CBVP-Z(協和界面科学(株)製)を用い、プレート法によって測定されるものである。
〔画像形成方法〕
本実施形態の画像形成方法は、記録媒体上に、上述した本発明のインクジェット用インク組成物をインクジェット法によって付与して画像を形成するインク付与工程と、
上記記録媒体上に、上記インクジェット用インク組成物中の成分を凝集させる酸を含有する処理液を付与する処理液付与工程と、
インク付与工程及び処理液付与工程後の画像を乾燥させる乾燥工程と、
を有する。
記録媒体としては、一般に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)製の「OKプリンス上質」、日本製紙(株)製の「しらおい(登録商標)」、日本製紙(株)製の「ニューNPI(登録商標)上質」等の上質紙(A)、王子製紙(株)製の「OKエバーライト(登録商標)コート」、日本製紙(株)製の「オーロラS」等の微塗工紙;王子製紙(株)製の「OKコートL」、日本製紙(株)製の「オーロラL」等の軽量コート紙(A3);王子製紙(株)製の「OKトップコート(登録商標)+」、日本製紙(株)製の「オーロラコート」等のコート紙(A2、B2);王子製紙(株)製の「OK金藤(登録商標)+」及び三菱製紙(株)製の「特菱アート」等のアート紙(A1);王子製紙(株)製の「ニューエイジ(登録商標)」、「OKトップコート(登録商標)マット」、日本製紙(株)の「ユーライト(登録商標)」、三菱製紙(株)の「ニューVマット」、中越パルプ工業(株)の「雷鳥マットコートN」等のマット紙(A2);日本大昭和板紙(株)製の「アイベスト(登録商標)」、北越紀州製紙(株)製の「パーフェクトW」、王子製紙(株)製の「ボンアイボリー(登録商標)+」、王子製紙(株)製の「OKプラウ」、日本大昭和板紙(株)製の「F1カード」、北越紀州製紙(株)製の「ノーバックW」、北越紀州製紙(株)製の「ハイラッキー(登録商標)」、王子製紙(株)の「OKエルカード」、三菱製紙(株)製の「パールデラックス(登録商標)」、王子製紙(株)製の「PCグリーン100」、北越紀州製紙(株)の「NewDV」、北越紀州製紙(株)製の「マリコート(登録商標)」、王子製紙(株)製の「UFコート」等の厚紙;等が挙げられる。
また、記録媒体としては、インクジェット記録用の各種写真専用紙を用いることも可能である。
<インク付与工程>
インク付与工程は、既述のインク組成物を記録媒体にインクジェット法で付与する工程である。
本工程では、記録媒体上に選択的にインク組成物を付与でき、所望の可視画像を形成できる。なお、インク組成物の詳細及び好ましい態様などインク組成物の詳細については、インク組成物に関する説明で既述した通りである。
インクジェット法による画像形成は、エネルギーを供与することにより、所望とする記録媒体上に既述のインク組成物を吐出し、画像を形成する。なお、本実施形態に好ましいインクジェット法として、特開2003−306623号公報の段落番号0093〜0105に記載の方法が適用できる。
インクジェット法には、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。
インクジェットヘッドとしては、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交差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。本実施形態の画像形成方法は、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性の向上効果が大きい。
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、1pl(ピコリットル)〜10plが好ましく、1.5pl〜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実施形態は好適に使用できる。
インクジェットヘッドは、通常、インクが吐出される面(インク吐出面)に撥液膜を備える。
インクジェットヘッドとしては、複数の吐出孔が二次元に配列されこの吐出孔形成面(インク吐出面)に撥液膜が設けられたノズルプレートを備えるインクジェットヘッドが好ましい。
かかるノズルプレート及びインクジェットヘッドとしては、特開2013−223958号公報の段落0206〜0214並びに図3及び図4に記載されたノズルプレートを用いることができる。
また、撥液膜としては、フッ素化合物を含む撥液膜が好ましい。
フッ素化合物としては、フッ化アルキル基を有する化合物が好ましい。
フッ素化合物を含む撥液膜としては、例えば、特開2013−223958号公報の
段落0192〜0205に記載された撥液膜が挙げられる。
撥液膜として、特に好ましくは、フッ化アルキルシラン化合物を用い(好ましくは化学気相蒸着法によって)形成された撥液膜である。
フッ化アルキルシラン化合物としては、下記一般式(F)で表されるフッ化アルキルシラン化合物を好適に用いることができる。下記一般式(F)で表されるフッ化アルキルシラン化合物は、シランカップリング化合物である。
2n+1−C2m−Si−X … 一般式(F)
一般式(F)において、nは1以上の整数を表し、mは0又は1以上の整数を表す。Xは、アルコキシ基、アミノ基、又はハロゲン原子を表す。なお、Xの一部がアルキル基で置換されていてもよい。
一般式(F)で表されるフッ化アルキルシラン化合物の例としては、C17SiCl(「1H,1H,2H,2H−パーフルオロデシルトリクロロシラン」や「FDTS」とも呼ばれている)、CF(CFSiClなどのフルオロアルキルトリクロロシラン;CF(CFSi(OCH、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロデシルトリメトキシシランなどのフルオロアルキルアルコキシシラン;等を挙げることができる。
一般式(F)で表されるフッ化アルキルシラン化合物としては、撥液性および撥液膜の耐久性の点で、nが1〜14の整数であって、mが0又は1〜5の整数であって、Xがアルコキシ基又はハロゲン原子である化合物が好ましく、更には、nが1〜12の整数であって、mが0〜3の整数であって、Xがアルコキシ基又はハロゲン原子である化合物が好ましい。
一般式(F)で表されるフッ化アルキルシラン化合物としては、C17SiClが最も好ましい。
撥液膜の厚みとしては特に制限はないが、0.2〜30nmの範囲が好ましく、0.4〜20nmの範囲がより好ましい。撥液膜の厚みは、30nmを超える範囲でも特に問題はないが、30nm以下であると膜の均一性の点で有利であり、0.2nm以上であると撥液性が良好である。
フッ素化合物を含む撥液膜としては、例えば、フッ化アルキルシラン化合物の単分子膜(SAM(Self-Assembled Monolayer)膜)又はフッ化アルキルシラン化合物の積層膜が好ましい。
ここで、フッ化アルキルシラン化合物の積層膜には、フッ化アルキルシラン化合物が重合せずに積まれている膜のほか、フッ化アルキルシラン化合物の重合膜も含まれる。
フッ素化合物を含む撥液膜としては、フッ化アルキルシラン化合物の単分子膜(SAM膜)が特に好ましい。
<処理液付与工程>
本実施形態の画像形成方法は、処理液を記録媒体に付与する処理液付与工程を有する。
処理液付与工程は、インク組成物中の成分を凝集させる酸性化合物を含む処理液を記録媒体に付与し、処理液をインク組成物と接触させて画像化する。この場合、インク組成物中の樹脂粒子をはじめとする分散粒子が凝集し、記録媒体上に画像が固定化される。なお、処理液は凝集成分を少なくとも含有してなり、各成分の詳細及び好ましい態様については、既述した通りである。
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、バー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。
処理液付与工程は、インク組成物を用いたインク付与工程の前又は後のいずれに設けてもよい。
本実施形態においては、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、記録媒体上に、インク組成物を付与する前に、予めインク組成物中の成分(上述の分散粒子)を凝集させるため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して画像化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。
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、凝集成分の付与量が0.1g/m以上となる量とすることができる。中でも、凝集成分の付与量が0.2g/m〜2.0g/mとなる量が好ましい。凝集成分の付与量が0.1g/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、凝集成分の付与量が2.0g/m以下であることは、付与した記録媒体の表面性に影響(光沢の変化等)を与えない点で好ましい。
また、本実施形態においては、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させることが好ましい。これにより、滲み防止及びインク着色性向上の効果が得られ、その結果、色濃度及び色相の良好な可視画像を記録できる。処理液の加熱乾燥の手段及び方法の好ましい態様は、後述する乾燥工程の好ましい態様における、画像の加熱乾燥の手段及び方法と同様である。
<乾燥工程>
本実施形態における乾燥工程は、インク付与工程及び処理液付与工程後の画像を乾燥させる工程である。
本工程では、上記画像を加熱乾燥させることが好ましい。
画像の加熱乾燥を行うための手段としては、ヒータ等の公知の加熱手段、ドライヤ等の公知の送風手段、及び、これらを組み合わせた手段が挙げられる。
画像の加熱乾燥を行うための方法としては、例えば、記録媒体の画像形成面とは反対側からヒータ等で熱を与える方法、記録媒体の画像形成面に温風又は熱風をあてる方法、記録媒体の画像形成面又は画像形成面とは反対側から、赤外線ヒータで熱を与える方法、これらの複数を組み合わせた方法、等が挙げられる。
画像の加熱乾燥時の加熱温度は、60℃以上が好ましく、65℃以上がより好ましく、70℃以上が特に好ましい。
加熱温度の上限には特に制限はないが、上限としては、例えば100℃が挙げられ、90℃が好ましい。
画像の加熱乾燥の時間には特に制限はないが、3秒〜60秒が好ましく、5秒〜30秒がより好ましく、5秒〜20秒が特に好ましい。
<インクジェット記録装置>
本実施形態の画像形成方法に用いることができる画像形成装置には、特に制限はなく、特開2010−83021号公報、特開2009−234221号公報、特開平10−175315号公報等に記載の公知の画像形成装置を用いることができる。
以下、本実施形態の画像形成方法に用いることができる画像形成装置の一例について、図1を参照して説明する。
次に、本実施形態の画像形成方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を図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。
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、処理液を塗布するローラ材として、アニロックスローラ20及びこれに当接する塗布ローラ22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。
このインクジェット記録装置に供給された記録媒体は、記録媒体が装填されたケースから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。
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。
処理液付与部12には、処理液が貯留された貯留皿に一部を浸漬させて配されたアニロックスローラ20と、アニロックスローラ20に当接された塗布ローラ22と、が設けられている。アニロックスローラ20は、記録媒体の記録面と対向配置された塗布ローラ22に予め定められた量の処理液を供給するためのローラ材である。アニロックスローラ20から適量が供給された塗布ローラ22によって記録媒体の上に処理液が均一に塗布されるようになっている。
塗布ローラ22は、対向ローラ24と対をなして記録媒体を搬送可能に構成されており、記録媒体は、塗布ローラ22と対向ローラ24との間を通って処理液乾燥ゾーン13に送られる。
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は反対側(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、記録媒体の処理液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。
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を付与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。
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と樹脂粒子と水溶性溶剤と水と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をさらに配設することもできる。
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。
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。本実施形態においては、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方式での記録のいずれを採用してもよいが、本実施形態の画像記録方法によればシングルパス方式でも再現性の高い高品位の画像が得られる。
ここでは、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。
図示は省略するが、これらのインク吐出用ヘッドは、ノズルプレートを備える。ノズルプレートには、二次元に配列された吐出孔が設けられている。
ノズルプレートのインク吐出面には、フッ素化合物を含む膜液膜が設けられている。
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混合してできる凝集物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。
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。
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、定着を効果的に行なうようにすることが可能である。
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、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、「部」および「%」は質量基準である。
<水溶性ポリマー分散剤Q−1の合成>
メタクリル酸(172部)と、メタクリル酸ベンジル(828部)と、イソプロパノール(375部)と、を混合することにより、モノマー供給組成物を調製した。また、2,2−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)(22.05部)と、イソプロパノール(187.5部)と、混合することにより、開始剤供給組成物を調製した。
次に、イソプロパノール(187.5部)を窒素雰囲気下、80℃に加温し、そこに、上記モノマー供給組成物及び上記開始剤供給組成物の混合物を2時間かけて滴下した。滴下終了後、更に4時間、80℃に保った後、25℃まで冷却した。
冷却後、溶媒を減圧除去することにより、重量平均分子量約30,000、酸価112mgKOH/gの水溶性ポリマー分散剤Q−1を得た。
<シアン顔料分散物C−1の作製>
上記で得られた水溶性ポリマー分散剤Q−1(150部)中のメタクリル酸量の0.8当量を、水酸化カリウム水溶液を用いて中和した後、水溶性ポリマー分散剤濃度が25質量%となるように、更にイオン交換水を加えて調整し、水溶性ポリマー分散剤水溶液を得た。
この水溶性ポリマー分散剤水溶液(124部)と、ピグメントブルー15:3(シアン顔料)(48部)と、水(75部)と、ジプロピレングリコール(30部)と、を混合し、ビーズミル(ビーズ径0.1mmφ、ジルコニアビーズ)で所望の体積平均粒子径を得るまで分散し、顔料濃度15質量%のポリマー被覆シアン顔料粒子の分散物(未架橋分散物C−1)を得た。
この未架橋分散物C−1(136部)に、DENACOL(登録商標) EX−321(ナガセケムテックス(株)製、架橋剤)(1.3部)と、ホウ酸水溶液(ホウ酸濃度:4質量%)(14.3部)と、を添加し、50℃にて6時間半反応させた後、25℃に冷却し、架橋分散物C−1を得た。
次に、得られた架橋分散物C−1にイオン交換水を加え、攪拌型ウルトラホルダー(ADVANTEC(株)製)及び限外ろ過フィルター(ADVANTEC(株)製、分画分子量5万、Q0500076Eウルトラフィルター)を用いて限外ろ過を行ない、分散物中のジプロピレングリコール濃度が0.1質量%以下となるように精製した後、顔料濃度が15質量%となるまで濃縮することにより、シアン顔料分散物C−1を得た。
シアン顔料分散物C−1に含まれる色材は、架橋剤によって架橋された水溶性ポリマー分散剤Q−1により、ピグメントブルー15:3(シアン顔料)の表面の少なくとも一部が被覆されている樹脂被覆顔料である。
<マゼンタ顔料分散物M−1の作製>
シアン顔料分散物C−1の作製において、ピグメントブルー15:3(シアン顔料)に代えて、ピグメントレッド122(マゼンタ顔料)を用いたこと以外は、シアン顔料分散物C−1の作製と同様にして、マゼンタ顔料分散物M−1を得た。
<イエロー顔料分散物Y−1の作製>
シアン顔料分散物C−1の作製において、ピグメントブルー15:3(シアン顔料)に代えて、ピグメントイエロー74(イエロー顔料)を用いたこと以外は、シアン顔料分散物C−1の作製と同様にして、イエロー顔料分散物Y−1を得た。
<ブラック顔料分散物K−1の作製>
シアン顔料分散物C−1の作製において、ピグメントブルー15:3(シアン顔料)に代えて、カーボンブラックMA−100(ブラック顔料)を用いたこと以外は、シアン顔料分散物C−1の作成と同様にして、ブラック顔料分散物K−1を得た。
<自己分散性ポリマー粒子P−1(樹脂粒子)の合成>
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、イソボルニルメタクリレート72.0g、メチルメタクリレート252.0g、メタクリル酸36.0g、メチルエチルケトン72g、及び「V−601」(和光純薬工業(株)製の重合開始剤、化合物名:(ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート))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、イソボルニルメタクリレート/メチルメタクリレート/メタクリル酸(=20/70/10[質量比])共重合体のポリマー溶液を得た。
得られた共重合体の、上記同様に測定した重量平均分子量(Mw)は、60000(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64.9mgKOH/gであった。
次に、得られたポリマー溶液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。その後、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(ポリマー粒子濃度)28.0質量%の自己分散性ポリマー粒子P−1(樹脂粒子)の水分散物を得た。
上記自己分散性ポリマー粒子P−1のガラス転移温度(Tg)を以下の方法で測定したところ、145℃であった。
−ガラス転移温度(Tg)の測定−
固形分で0.5gの自己分散性ポリマー粒子の水分散物を50℃で4時間、減圧乾燥させ、ポリマー固形分を得た。得られたポリマー固形分のTgを、(株)日立ハイテクサイエンス製の示差走査熱量計(DSC)EXSTAR6220によって測定した。詳細には、ポリマー固形分5mgをアルミパンに密閉し、窒素雰囲気下、ポリマー固形分に対し、以下の温度プロファイルによる温度変化を施し、2回目の昇温時の測定データに基づいてTgを求めた。なお、以下の温度プロファイルの範囲内では、融点は観測されなかった。
−樹脂粒子のTg測定における温度プロファイル−
30℃→−50℃ (50℃/分で冷却)
−50℃→220℃(20℃/分で昇温)
220℃→−50℃(50℃/分で冷却)
−50℃→220℃(20℃/分で昇温)
<水溶性高分子化合物(水溶性ポリマー)の合成>
処理液中の成分として用いる水溶性高分子化合物(水溶性ポリマー1)を合成した。
この合成は、特開2013−001854の段落0200〜0204及び0229に従って行った。
水溶性ポリマー1の構造を下記に示す。
なお、下記に示した水溶性ポリマー1において、各構成単位の右下の数字は質量比(質量%)を表し、Mwは重量平均分子量を表す。
〔実験例1〕
実験例1として、ブラックインクを調製し、調製されたブラックインクの高温経時安定性を評価すると共に、調製されたブラックインクを用いて形成された画像の耐擦性、ブロッキング性、光沢性、吐出性を評価した。以下、詳細を説明する。
実験例1では、表1に示す試験番号1〜19のブラックインクを調製し、各ブラックインクを用いて評価を行った。
以下、詳細を説明する。
<ブラックインクの調製>
下記組成の成分を混合し、メンブレンフィルタ(孔径0.5μm)を通して粗大粒子を除去し、ブラックインク(インク組成物)を得た。
作製されたブラックインクの物性は、粘度5.0mPa・s(30℃)、表面張力36.0mN/m(25℃)、pH8.5(25℃)であった。
ここで、粘度、表面張力、及びpHは、それぞれ、VISCOMETER TV−22
(TOKI SANGYO CO.LTD製)、Automatic Surface Tensiometer CBVP−Z(協和界面科学(株)製)、及びpHメーターWM−50EG(東亜DDK(株)製)を用いて測定した。
−ブラックインクの組成−
・ブラック顔料分散物K−1 … 15.0質量%
・マゼンタ顔料分散物M−1 … 4.0質量%
・シアン顔料分散物C−1 … 4.0質量%
・サンニックス(登録商標)GP250(三洋化成工業(株)製、水溶性溶剤)
… 8.0質量%
・PEG−200(三洋化成工業(株)製、水溶性溶剤) … 2.5質量%
・プロピレングリコール(ADEKA製、水溶性溶剤) … 1.5質量%
・MFTG(日本乳化剤(株)製、水溶性溶剤) … 2.0質量%
・オルフィン(登録商標)E1010(日信化学工業(株)製、界面活性剤)
… 0.3質量%
・オルフィン(登録商標)E1020(日信化学工業(株)製、界面活性剤)
… 1.0質量%
・自己分散性ポリマー粒子P−1(樹脂粒子) … 8.0質量%
・PVP K−15(アイエスビー・ジャパン(株)製) … 0.2質量%
・尿素 … 5.0質量%
・ワックス粒子A(表1に記載) … (表1に記載)
・ワックス粒子B(表1に記載) … (表1に記載)
・塩化リチウム(無機塩) … 0.01質量%
・スノーテックス(登録商標)XS(日産化学(株)製、コロイダルシリカ)
… 0.3質量%
・CAPSTONE(登録商標) FS-63(Dupont社製、界面活性剤)… 0.01質量%
・BYK(登録商標)−024(ビックケミー・ジャパン(株)製、消泡剤)
… 0.01質量%
・イオン交換水 … 合計で100質量%となる残量
<処理液の調製>
下記組成の成分を混合し、処理液を得た。
作製された処理液の物性は、粘度2.9mPa・s(25℃)、表面張力41.0mN/m(25℃)、pH0.7(25℃)であった。
ここで、粘度、表面張力、及びpHは、それぞれ、VISCOMETER TV−22
(TOKI SANGYO CO.LTD製)、Automatic Surface Tensiometer CBVP−Z(協和界面科学(株)製)、及びpHメーターWM−50EG(東亜DDK(株)製)を用いて測定した。
−処理液の組成−
・TPGmME(トリプロピレングリコールモノメチルエーテル) … 4.8質量%
・DEGmBE(ジエチレングリコールモノブチルエーテル) … 4.8質量%
・マロン酸 … 9.0質量%
・リンゴ酸 … 8.0質量%
・プロパントリカルボン酸 … 2.5質量%
・リン酸85質量%水溶液 … 6.0質量%
・前述の水溶性ポリマー1 … 0.5質量%
・消泡剤(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TSA−739(15%);エマルジョン型シリコーン消泡剤)
… シリコーンオイルの量として0.01質量%
・ベンゾトリアゾール … 1.0質量%
・イオン交換水 … 合計で100質量%となる残量
<画像形成>
(株)リコー製GELJET(登録商標) GX5000プリンターヘッドを用意した。
このプリンターヘッドは、96本のノズルが並ぶラインヘッドである。
このプリンターヘッドを、前述の図1に示すインクジェット記録装置と同様の構成のインクジェット記録装置に固定配置した。
このときの配置は、インクジェット装置のステージの移動方向と同一平面上で直交する方向に対し、96本のノズルが並ぶ方向が75.7°傾斜する配置とした。
上記ラインヘッドのインク吐出面には、フッ素化合物を含む撥液膜が設けられている。フッ素化合物を含む撥液膜は、C17SiClの単分子膜(SAM膜)である。
記録媒体として、OKトップコート(王子製紙(株)製)を準備し、下記の処理液付与工程、インク付与工程、及び乾燥工程を順次行い、記録媒体上に画像を形成(記録)した。
(処理液付与工程)
記録媒体としてのOKトップコートをインクジェット記録装置のステージ上に固定し、次いで記録媒体が固定されたステージを直線方向に500mm/秒で定速移動させながら、記録媒体に処理液をワイヤーバーコーターで約1.5g/mとなるように塗布した。
処理液の付与が終了した箇所において、この箇所への処理液の付与終了時から1.5秒後に、ドライヤを用いて50℃の条件で処理液の乾燥を開始し、処理液の付与終了時から3.5秒後に乾燥を終了した。このときの乾燥時間は2秒となる。
(インク付与工程)
処理液の乾燥が終了した記録媒体を、ステージ速度50mm/秒で定速移動させながら、記録媒体の処理液が付与された面に対し、上記プリンターヘッドから上記で調製されたブラックインクをライン方式で吐出し、100mm×150mmの40%網点画像を印画した。ブラックインクの吐出は、処理液の乾燥終了から2秒以内に開始した。
ブラックインクの吐出条件は、インク液滴量3.5pL、吐出周波数24kHz、解像度1200dpi×1200dpi(dot per inch)とした。
また、ブラックインクとしては、脱気フィルターを通して脱気し、30℃に温調したものを用いた。
(乾燥工程)
印画直後の上記網点画像を70℃で10秒間乾燥した。
<ワックス粒子の体積平均粒子径の測定>
上記ブラックインクの調製に用いたワックス粒子A及びワックス粒子Bの各々の体積平均粒子径を、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って測定した。
結果を表1に示す。
<ワックス粒子の融点の測定>
上記ブラックインクの調製に用いたワックス粒子A及びワックス粒子Bの各々の融点を、以下のようにして測定した。結果を表1に示す。
固形分換算で0.5gのワックス粒子Aの水分散物を、50℃で4時間減圧乾燥させ、ワックス粒子A(固形分)を得た。得られたワックス粒子Aの融点を、(株)日立ハイテクサイエンス製の示差走査熱量計(DSC)EXSTAR6220を用いて測定した。
ワックス粒子A(固形分)5mgをアルミパンに密閉し、窒素雰囲気下、ワックス粒子A(固形分)に対し、以下の温度プロファイルによる温度変化を施した。以下の温度プロファイルにおける、2回目の昇温時のDSCのピークトップ(吸熱ピーク)の値を、ワックス粒子Aの融点とした。
ワックス粒子Bの融点も、ワックス粒子Aの融点の測定と同様にして測定した。
−ワックス粒子の融点測定における温度プロファイル−
30℃→−50℃(50℃/分で冷却)
−50℃→220℃(20℃/分で昇温)
220℃→−50℃(50℃/分で冷却)
−50℃→220℃(20℃/分で昇温)
<画像の耐擦性評価>
上記<画像形成>(乾燥工程を含む)において、40%網点画像ではなく100%ベタ画像を形成したこと以外は同様にして、記録画像として100%ベタ画像を形成した。
乾燥後の100%ベタ画像(以下、「記録画像」ともいう)上に、記録していない記録媒体(記録に用いたものと同じ記録媒体)を重ね、荷重5kg/mをかけて500往復擦る操作を行った。
この操作の後、記録画像についた傷と、上記記録していない記録媒体へのインクの転写度合いと、を目視で観察し、下記の評価基準に従って、画像の耐擦性を評価した。
結果を表1に示す。
下記評価基準において、A、B又はCであれば、実用上の許容範囲内である。
−画像の耐擦性の評価基準−
A:記録画像に傷が認められず、また記録していない記録媒体へのインクの転写も全くなく、画像の耐擦性が非常に優れている。
B:記録画像に傷はほとんど認められないが、記録していない記録媒体へのインクの転写が僅かに認められる。画像の耐擦性は実用上問題無いレベルである。
C:記録画像に傷が僅かに認められ、記録していない記録媒体へのインクの転写も僅かに認められるが、画像の耐擦性は実用上許容範囲内である。
D:記録画像の傷が認められ、かつ、記録していない記録媒体へのインクの転写もはっきり見られ、画像の耐擦性が実用上の許容範囲外である。
E:記録画像の傷が顕著であり、かつ、記録していない記録媒体へのインクの転写も顕著であり、画像の耐擦性が極めて悪い。
<画像の耐ブロッキング性評価>
印刷物(画像が形成された記録媒体)の断裁加工時にかかる圧力によるブロッキング(即ち、画像同士の接着)を想定し、以下の耐ブロッキング性評価を行った。
まず、上記<画像形成>(乾燥工程を含む)において、40%網点画像ではなく100%ベタ画像を形成したこと以外は同様にして、記録画像として100%ベタ画像を形成した。
次に、記録画像が形成された記録媒体を2cm×2cmのサイズに裁断し、評価サンプルとした。この評価サンプルは2枚作製した。
次に、2枚の評価サンプルを、記録画像同士が接するように重ね合わせ、次いで、2枚の評価サンプルが互いに押し付けられる方向の1000Nの荷重を10秒間加え、次いで評価サンプル同士を剥がした。
次に、2枚の評価サンプルの各々の記録画像を観察し、記録画像同士が接着した跡の有無及び上記接着した跡の程度を目視で観察し、下記評価基準に従って画像の耐ブロッキング性を評価した。
結果を表1に示す。
−画像の耐ブロッキング性の評価基準−
A:記録画像同士が接着した跡が見られず、画像の耐ブロッキング性に非常に優れている。
B:記録画像の全面積に対して0%超3%未満の範囲に、記録画像同士が接着した跡が見られるが、画像の耐ブロッキング性は実用上問題ないレベルである。
C:記録画像の全面積に対して3%以上10%未満の範囲に、記録画像同士が接着した跡が見られるが、画像の耐ブロッキング性は実用上の許容範囲内である。
D:記録画像の全面積に対して10%以上50%未満の範囲に、記録画像同士が接着した跡が見られ、画像の耐ブロッキング性が実用上の許容範囲外である。
E:記録画像の全面積に対して50%以上の範囲に、記録画像同士が接着した跡が見られ、画像の耐ブロッキング性が極めて悪い。
<画像の光沢性評価>
上記<画像形成>(乾燥工程を含む)において、40%網点画像ではなく10段階の濃度のベタ画像をそれぞれ形成したこと以外は同様にして、記録画像として、10段階の濃度のベタ画像をそれぞれ形成した。
各ベタ画像における光沢性を目視で観察し、下記評価基準に従って画像の光沢性を評価した。
結果を表1に示す。
下記評価基準において、A、B又はCであれば、実用上の許容範囲内である。
−画像の光沢性の評価基準−
A:全ての濃度のベタ画像において、光沢性に全く問題が無い。
B:濃度によりベタ画像の光沢性低下が僅かに見られるが、画像の光沢性は実用上問題ないレベルである。
C:濃度によりベタ画像の光沢性低下が明らかに見られるが、画像の光沢性は実用上許容範囲内である。
D:1段階の濃度のベタ画像において、光沢性の低下が大きく見られ、画像の光沢性が実用上許容範囲外である。
E:2段階以上の濃度のベタ画像において、光沢性の低下が大きく見られ、画像の光沢性が非常に悪い。
<インクの吐出性>
上記<画像形成>(乾燥工程を含む)において、40%網点画像ではなく100%ベタ画像を形成したこと以外は同様にして、記録画像として100%ベタ画像を形成した。このベタ画像の形成を、毎時2700枚の速度で30分連続して行った。続いて、75dpi×2400dpiの平行線パターン(長さ1cm)からなる画像を形成した。
得られた平行線パターンの線幅中央の位置を、汎用画像処理装置DA−6000を用いて計測し、理論上の線幅中央の位置とのずれ量の標準偏差σを算出した。得られた標準偏差σに基づき、下記評価基準に従ってインクの吐出性を評価した。
結果を表1に示す。
―評価基準―
A:σ<1μmであり、インクの吐出性は全く問題ない。
B:1μm≦σ<3μmであり、インクの吐出性は問題ない。
C:3μm≦σ<5μmであり、インクの吐出性は実用上許容範囲内である。
D:5μm≦σ<10μmであり、インクの吐出性は実用上許容範囲外である。
E:10μm≦σであり、インクの吐出性が非常に悪い。
<撥液膜の摩耗劣化の評価>
まず、後述する摩耗操作を行う前(試験前)における、ヘッドの撥液膜と水との接触角(℃)を測定した。
次に、φ40mmのシリコーンゴム製のローラーを準備し、このローラーの外周面に布地(東レ社製のトレシー(登録商標))を巻き付けた。次に、ローラーに巻き付けた布地に上記ブラックインク2mlを染み込ませた。次に、上記ローラーをヘッドの撥液膜に、ブラックインクが染みこんだ布地と撥液膜とが接触するように、かつ、両者の接触圧が40kPaとなるように押し付けた。この状態で、撥水膜を1分間に50往復の速度で3500回往復運動させることにより、ブラックインクが染みこんだ布地によって撥液膜を擦った(以下、この操作を「摩耗操作」とする)。上記摩耗操作における3500回の往復運動は、50往復ごとにブラックインク0.5mlを布地に追加で染み込ませ、1000往復ごとに布地を新しく交換して行った。
次に、摩耗操作後の撥液膜と水との接触角(℃)を測定した。
以上の結果から、摩耗操作による接触角の低下(即ち、試験前の接触角から摩耗操作後の接触角を差し引いた値)を算出し、下記評価基準に従って撥液膜の摩耗劣化を評価した。
結果を表1に示す。
下記評価基準において、A、B又はCであれば、実用上の許容範囲内である。
−撥液膜の摩耗劣化の評価基準−
A:摩耗操作による撥液膜の接触角の低下が10°未満であり、撥液膜の摩耗劣化が顕著に抑制されていた。
B:摩耗操作による撥液膜の接触角の低下が10°以上15°未満であり、撥液膜の摩耗劣化が抑制されていた。
C:摩耗操作による撥液膜の接触角の低下が15°以上25°未満であり、撥液膜の摩耗劣化抑制の効果が、実用上の許容範囲内であった。
D:摩耗操作による撥液膜の接触角の低下が25°以上30°未満であり、撥液膜の摩耗劣化を抑制できなかった。
E:摩耗操作による撥液膜の接触角の低下が30°以上であり、撥液膜の摩耗劣化を抑制できなかった。

−表1の説明−
・ワックス粒子A及びワックス粒子Bの含有量(質量%)は、それぞれ、インク組成物の全量に対するワックス粒子の量である。ここでいうワックス粒子の量は、ワックス粒子の水分散物中の固形分の量である。
・ワックス粒子の詳細は以下のとおりである。
A552 … AQUACER(登録商標)552(ビックケミー・ジャパン(株)製、酸化ポリエチレンワックスからなるワックス粒子の水分散物)
E9015 … ハイテックE9015(東邦化学工業(株)製、ポリエチレンワックスからなるワックス粒子の水分散物)
A515 … AQUACER(登録商標)515(ビックケミー・ジャパン(株)製、酸化ポリエチレンワックスからなるワックス粒子の水分散物)
A537 … AQUACER(登録商標)537(ビックケミー・ジャパン(株)製、変性ワックスエマルジョンからなるワックス粒子の水分散物)
A531 … AQUACER(登録商標)531(ビックケミー・ジャパン(株)製、パラフィンワックスと炭化水素ワックスとの混合物からなるワックス粒子の水分散物)
S524 … セロゾール(登録商標)524(中京油脂(株)製、カルナバワックスからなるワックス粒子の水分散物)
PEM17 … ノプコートPEM17(サンノプコ社製、ポリエチレンワックスからなるワックス粒子の水分散物)
W4005 … ケミパール(登録商標)W4005(三井化学社製、ポリエチレンワックスからなるワックス粒子の水分散物)
ST200 … ST200((株)日本触媒製、アクリルワックスからなるワックス粒子の水分散物)
E6314 … ハイテックE6314(東邦化学工業(株)製、ポリエチレンワックスからなるワックス粒子の水分散物)
・表1中、比較例については、ワックス粒子Aに該当しないものも便宜上「ワックス粒子A」の欄に記載することがあり、また、ワックス粒子Bに該当しないものも便宜上「ワックス粒子B」の欄に記載することがある。
表1に示すように、体積平均粒子径が20nm以上60nm以下であり融点が110℃以上であるワックス粒子Aと、体積平均粒子径が100nm以上200nm未満であり融点が70℃以下であるワックス粒子Bと、を含有し、含有質量比〔ワックス粒子B/ワックス粒子A〕が0.1〜5.0であるインク組成物を用いた実施例(実験番号1〜10)では、画像の耐擦性及び画像の耐ブロッキング性に優れ、かつ、撥液膜の摩耗劣化が抑制されていた。実施例(実験番号1〜10)では、画像の光沢性及びインクの吐出性にも優れていた。
上述の実施例に対し、ワックス粒子Aに代えて、体積平均粒子径が60nm超であるワックス粒子を用いた実験番号11(比較例)では、撥液膜の摩耗劣化が顕著であり、また、画像の光沢性及びインクの吐出性も低下した。
また、ワックス粒子Bに代えて、融点が70℃超であるワックス粒子を用いた実験番号12及び13(比較例)では、画像の耐ブロッキング性が低下した。
また、ワックス粒子Aに代えて、融点が110℃未満であるワックス粒子を用いた実験番号14及び15(いずれも比較例)では、画像の耐擦性が低下した。
また、ワックス粒子Aに代えて、体積平均粒子径が60nmを大幅に超えて400nmであるワックス粒子を用いた実験番号16(比較例)では、撥液膜の摩耗劣化が顕著であり、更に、画像の光沢性及びインクの吐出性も低下した。この実験番号16(比較例)では、画像の耐擦性も低下した。画像の耐擦性が低下した理由は、画像表面に、400nmであるワックス粒子に由来するサイズが大きい凸部が残存したためと考えられる。詳細には、上述した擦る操作により、凸部が脱落し、画像に傷を生じさせたためと考えられる。
また、ワックス粒子Aを用いずワックス粒子Bのみを用いた実験番号17(比較例)では、画像の耐擦性が極めて悪かった。
また、ワックス粒子Bを用いずワックス粒子Aのみを用いた実験番号18(比較例)では、画像の耐ブロッキング性が低下し、撥液膜の摩耗劣化が顕著であった。
また、ワックス粒子Bに代えて、融点が70℃超であり体積平均粒子径が100nm未満であるワックス粒子を用いた実験番号19(比較例)では、画像の耐ブロッキング性が低下し、撥液膜の摩耗劣化が顕著であった。
また、実施例のうち、実験番号4の結果と他の実験番号の結果との対比より、ワックス粒子Aの融点が120℃以上であると、画像の耐擦性に特に優れることが確認された。
また、実施例のうち、実験番号5、9、及び10の結果と、他の実験番号の結果と、の対比により、含有質量比〔ワックス粒子B/ワックス粒子A〕が0.3〜2.0であると、画像の耐擦性及び耐ブロッキング性ともに特に優れることが確認された。
〔実験例2〕
以下の各組成を有する、マゼンタインク、シアンインク、及びイエローインクを各々作製し、各々のインクを用い、実験例1の実験番号7と同様の評価を行った。
その結果、各々のインクを用いた場合について、実験例1の実験番号7と同等の評価結果(表1)が得られることが確認された。
−マゼンタインクの組成−
・マゼンタ顔料分散物M−1 … 40.0質量%
・サンニックス(登録商標)GP250(三洋化成工業(株)製、水溶性溶剤)
… 6.0質量%
・PEG−200(三洋化成工業(株)製、水溶性溶剤) … 2.5質量%
・プロピレングリコール(ADEKA製、水溶性溶剤) … 7.0質量%
・MFTG(日本乳化剤(株)製、水溶性溶剤) … 2.0質量%
・オルフィン(登録商標)E1010(日信化学工業(株)製、界面活性剤)
… 0.3質量%
・オルフィン(登録商標)E1020(日信化学工業(株)製、界面活性剤)
… 1.0質量%
・自己分散性ポリマー粒子P−1(樹脂粒子) … 5.0質量%
・PVP K−15(アイエスビー・ジャパン(株)製) … 0.2質量%
・尿素 … 5.0質量%
・AQUACER(登録商標)552(ビックケミー・ジャパン(株)製の酸化ポリエチレンワックスからなるワックス粒子(ワックス粒子A)の水分散物)
… (固形分として)2.0質量%
・ST200((株)日本触媒製、アクリルワックスからなるワックス粒子(ワックス粒子B)の水分散物) … (固形分として)1.0質量%
・スノーテックス(登録商標)XS(日産化学(株)製、コロイダルシリカ)
… 0.3質量%
・CAPSTONE(登録商標) FS-63(Dupont社製、界面活性剤)… 0.01質量%
・BYK(登録商標)−024(ビックケミー・ジャパン(株)製、消泡剤)
… 0.01質量%
・イオン交換水 … 合計で100質量%となる残量
−シアンインクの組成−
・シアン顔料分散物C−1 … 20.0質量%
・サンニックス(登録商標)GP250(三洋化成工業(株)製、水溶性溶剤)
… 6.0質量%
・PEG−200(三洋化成工業(株)製、水溶性溶剤) … 3.5質量%
・プロピレングリコール(ADEKA製、水溶性溶剤) … 6.0質量%
・MFTG(日本乳化剤(株)製、水溶性溶剤) … 2.0質量%
・オルフィン(登録商標)E1010(日信化学工業(株)製、界面活性剤)
… 0.3質量%
・オルフィン(登録商標)E1020(日信化学工業(株)製、界面活性剤)
… 1.0質量%
・自己分散性ポリマー粒子P−1(樹脂粒子) … 9.0質量%
・PVP K−15(アイエスビー・ジャパン(株)製) … 0.2質量%
・尿素 … 5.0質量%
・AQUACER(登録商標)552(ビックケミー・ジャパン(株)製の酸化ポリエチレンワックスからなるワックス粒子(ワックス粒子A)の水分散物)
… (固形分として)2.0質量%
・ST200((株)日本触媒製、アクリルワックスからなるワックス粒子(ワックス粒子B)の水分散物) … (固形分として)1.0質量%
・硝酸カリウム(無機塩) … 0.05質量%
・スノーテックス(登録商標)XS(日産化学(株)製、コロイダルシリカ)
… 0.3質量%
・CAPSTONE(登録商標) FS-63(Dupont社製、界面活性剤)… 0.01質量%
・BYK(登録商標)−024(ビックケミー・ジャパン(株)製、消泡剤)
… 0.01質量%
・イオン交換水 … 合計で100質量%となる残量
−イエローインクの組成−
・イエロー顔料分散物Y−1 … 30.0質量%
・サンニックス(登録商標)GP250(三洋化成工業(株)製、水溶性溶剤)
… 7.0質量%
・PEG−200(三洋化成工業(株)製、水溶性溶剤) … 2.5質量%
・プロピレングリコール(ADEKA製、水溶性溶剤) … 5.0質量%
・MFTG(日本乳化剤(株)製、水溶性溶剤) … 2.0質量%
・オルフィン(登録商標)E1010(日信化学工業(株)製、界面活性剤)
… 0.3質量%
・オルフィン(登録商標)E1020(日信化学工業(株)製、界面活性剤)
… 1.0質量%
・自己分散性ポリマー粒子P−1(樹脂粒子) … 8.0質量%
・PVP K−15(アイエスビー・ジャパン(株)製) … 0.2質量%
・尿素 … 5.0質量%
・AQUACER(登録商標)552(ビックケミー・ジャパン(株)製の酸化ポリエチレンワックスからなるワックス粒子(ワックス粒子A)の水分散物)
… (固形分として)2.0質量%
・ST200((株)日本触媒製、アクリルワックスからなるワックス粒子(ワックス粒子B)の水分散物) … (固形分として)1.0質量%
・硝酸カリウム(無機塩) … 0.05質量%
・スノーテックス(登録商標)XS(日産化学(株)製、コロイダルシリカ)
… 0.3質量%
・CAPSTONE(登録商標) FS-63(Dupont社製、界面活性剤)… 0.01質量%
・BYK(登録商標)−024(ビックケミー・ジャパン(株)製、消泡剤)
… 0.01質量%
・イオン交換水 … 合計で100質量%となる残量
12・・・処理液付与部
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
30K、30C、30M、30Y・・・インク吐出用ヘッド

Claims (12)

  1. 体積平均粒子径が20nm以上60nm以下であり融点が110℃以上であるワックス粒子Aと、体積平均粒子径が100nm以上200nm未満であり融点が70℃以下であるワックス粒子Bと、水溶性溶剤と、水と、を含有し、前記ワックス粒子Aに対する前記ワックス粒子Bの含有質量比が、0.1〜5.0であるインクジェット用インク組成物。
  2. 前記ワックス粒子Aを構成するワックスが、ポリエチレンワックス又はポリプロピレンワックスである請求項1に記載のインクジェット用インク組成物。
  3. 前記ワックス粒子Bを構成するワックスが、アクリルワックスである請求項1又は請求項2に記載のインクジェット用インク組成物。
  4. 前記ワックス粒子Aを構成するワックスがポリエチレンワックスであり、前記ワックス粒子Bを構成するワックスがアクリルワックスである請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のインクジェット用インク組成物。
  5. 前記ワックス粒子Aの融点が、120℃以上である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のインクジェット用インク組成物。
  6. 前記ワックス粒子Aに対する前記ワックス粒子Bの含有質量比が、0.2〜2.0である請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のインクジェット用インク組成物。
  7. 前記ワックス粒子Aに対する前記ワックス粒子Bの含有質量比が、0.3〜1.0である請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のインクジェット用インク組成物。
  8. 前記ワックス粒子A及び前記ワックス粒子Bの合計含有量が、インクジェット用インク組成物の全量に対し、1.0質量%〜10質量%である請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のインクジェット用インク組成物。
  9. 更に、カーボンブラックを含有する請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載のインクジェット用インク組成物。
  10. 更に、樹脂粒子を含有する請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載のインクジェット用インク組成物。
  11. 請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載のインクジェット用インク組成物と、
    前記インクジェット用インク組成物中の成分を凝集させる酸を含有する処理液と、
    を含むインクセット。
  12. 記録媒体上に、請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載のインクジェット用インク組成物をインクジェット法によって付与して画像を形成するインク付与工程と、
    前記記録媒体上に、前記インクジェット用インク組成物中の成分を凝集させる酸を含有する処理液を付与する処理液付与工程と、
    前記インク付与工程及び前記処理液付与工程後の画像を乾燥させる乾燥工程と、
    を有する画像形成方法。
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