JP5575594B2 - インク組成物、インクセットおよび画像形成方法 - Google Patents
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Description
このような紫外線硬化性の水系インクに適用可能な水溶性の重合性化合物として、側鎖に重合性基を有する高分子化合物を用いた水性インクが知られている(例えば、特許文献1参照)。
項2.前記一般式(I)で表される構造を有する変性ポリアリルアミン又は変性ポリビニルアミンが、さらに下記一般式(I´)で表される構造を有する、項1に記載のインク組成物。
項3. 前記一般式(I−A)が、下記一般式(I−A−1)又は一般式(I−A−2)である、項1又は項2に記載のインク組成物。
項4. 前記一般式(I)で表される構造を有する変性ポリアリルアミン又は変性ポリビニルアミンの重量平均分子量が1,000〜50,000である、項1〜項3のいずれか1項に記載のインク組成物。
項5. さらに色材を含む、項1〜項4のいずれか1項に記載のインク組成物。
項6. 前記重合開始剤が光重合開始剤である、項1〜項5のいずれか1項に記載のインク組成物。
項7. さらに(メタ)アクリルアミド化合物又は(メタ)アクリレート化合物を含有する、項1〜項6のいずれか1項に記載のインク組成物。
項8. 項1〜項7のいずれか1項に記載のインク組成物と、該インク組成物と接触して凝集体を形成する処理液と、を含むインクセット。
項9. 前記処理液は、酸性化合物、多価金属塩、及びカチオン性ポリマーから選ばれる少なくとも1種を含む項8に記載のインクセット。
項10. 項8又は項9に記載のインクセットに含まれる処理液を、記録媒体上に付与する処理液付与工程と、該インクセットに含まれるインク組成物を、記録媒体上に付与して画像を形成するインク付与工程と、を有する画像形成方法。
項11. 前記記録媒体が塗工紙である、項10に記載の画像形成方法。
項12. 前記インク付与工程が、前記処理液付与工程において処理液が付与された記録媒体上に前記インク組成物を付与する工程である、項10又は項11に記載の画像形成方法。
項13. 前記インク付与工程が、インクジェット法により前記インク組成物を付与する工程である、項10〜項12のいずれか1項に記載の画像形成方法。
本発明のインク組成物は、エチレン性不飽和二重結合を側鎖に有する変性ポリアリルアミン又は変性ポリビニルアミン、重合開始剤及び水を含み、必要に応じて、色材(好ましくは顔料)、水溶性有機溶剤、その他の添加剤をさらに含んで構成される。
本発明のインク組成物は、エチレン性不飽和二重結合を側鎖に有する変性ポリアリルアミン又は変性ポリビニルアミンを含む。
本発明における変性ポリアリルアミン又はポリビニルアミンとは、ポリアリルアミン又はポリビニルアミンに化学修飾を施したもの等をいい、より具体的には、エチレン性不飽和二重結合を有する基をポリアリルアミン又はポリビニルアミンのポリマーの側鎖に結合させた化合物等をいう。
本発明におけるエチレン性不飽和二重結合とは、炭素−炭素二重結合を意味し、例えば、CH2=CH−*、CH2=C(CH3)−*、CH(CH3)=CH−*等が挙げられる。本発明の効果の観点から、好ましくはCH2=CH−*又はCH2=C(CH3)−*であり、最も好ましくはCH2=CH−*である。
前記エチレン性不飽和二重結合を側鎖に有する変性ポリアリルアミン又は変性ポリビニルアミンは水溶性を有することが好ましい。
尚、ここでいう水溶性とはエチレン性不飽和二重結合を側鎖に有する変性ポリアリルアミン又は変性ポリビニルアミンが、25℃において蒸留水に2質量%以上溶解することを意味するが、5質量%以上溶解することが好ましく、10質量%以上溶解することがより好ましく、20質量%以上溶解することがさらに好ましく、任意の割合で水に均一に溶解することが特に好ましい。
炭素数1〜8のアルキレン基としては、具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基等が挙げられ、メチレン基が好ましく用いられる。
B2としては、メチレン基またはカルボニル基が好ましく用いられる。
Y31が炭素数1〜8のアルキレン基である場合、具体的にはメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基等が挙げられ、メチレン基及びエチレン基が好ましく用いられる。
Y32が炭素数1〜5のアルキレン基である場合、具体的にはメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基等が挙げられ、メチレン基及びエチレン基が好ましく用いられる。
X1、A1及びn1は、前記一般式(I)におけるX1、A1及びn1と(好ましい範囲も含めて)同様である。X2及びn2は、前記一般式(I´)におけるX2及びn2と(好ましい範囲も含めて)同様である。n3は、前記一般式(III)におけるn3と(好ましい範囲も含めて)同様である。
一般式(I−1)において、bは10〜95を表し、20〜90であることが好ましく、25〜87であることがさらに好ましい。
一般式(I−1)において、cは0〜30を表し、0〜20であることが好ましく、0〜15であることがさらに好ましい。
なお、前記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により標準物質換算で算出することができる。
本発明のインク組成物においては、本発明の効果を損なわない範囲で、エチレン性不飽和二重結合を側鎖に有する変性ポリアリルアミン又は変性ポリビニルアミン以外のその他の重合性化合物を含んでいてもよい。
その他の重合性化合物としては、エチレン性不飽和二重結合を側鎖に有する変性ポリアリルアミン又は変性ポリビニルアミン以外の、重合性を有する化合物であれば限定されない。その他の重合性化合物としては、ラジカル重合性化合物であることが好ましく、エチレン性不飽和結合を有する重合性化合物であることがさらに好ましく、分子中にエチレン性不飽和結合を少なくとも1つ有する化合物であることが最も好ましい。その他の重合性化合物としては、モノマー、オリゴマー、ポリマー等の化学形態を持つものが含まれる。
またその他の重合性化合物は1種のみ用いてもよく、また目的とする特性を向上するために任意の比率で2種以上を併用してもよい。
水溶性のエチレン性不飽和結合を有する重合性化合物の例としては、アクリル酸およびメタクリル酸、ならびに、そのエステル、アミドおよびその塩から選ばれる少なくとも1種が好ましく、アクリル酸のモノエステルおよびメタクリル酸のモノエステル(以下、「モノアクリレート」ということがある)、アクリル酸とポリオール化合物とのエステルおよびメタクリル酸とポリオール化合物とのエステル(以下、「多官能アクリレートモノマー」または「多官能アクリレートオリゴマー」ということがある)、アクリルアミドおよびメタクリルアミドならびにその誘導体が挙げられる。
前記水溶性のエチレン性不飽和結合を有する重合性化合物が、ポリ(エチレンオキシ)鎖、ポリ(プロピレンオキシ)鎖を有する場合、エチレンオキシ単位、およびプロピレンオキシ単位のユニットの数は1〜10の範囲であることが好ましく、より好ましくは1〜5の範囲である。
本発明のインク組成物は、重合開始剤の少なくとも1種を含有する。前記重合開始剤としては、公知の重合開始剤を特に制限なく使用することができる。本発明における重合開始剤としては、光重合開始剤を使用することが好ましい。
本発明で使用され得る好ましい光重合開始剤としては、(a)芳香族ケトン類、(b)アシルホスフィン化合物、(c)芳香族オニウム塩化合物、(d)有機化酸化物、(e)チオ化合物、(f)ヘキサアリールビイミダゾール化合物、(g)ケトオキシムエステル化合物、(h)ボレート化合物、(i)アジニウム化合物、(j)メタロセン化合物、(k)活性エステル化合物、(l)炭素ハロゲン結合を有する化合物、並びに(m)アルキルアミン化合物等が挙げられる。
本発明のインク組成物における重合開始剤の含有量は、固形分換算で0.1〜30質量%の範囲であることが好ましく、0.5〜20質量%の範囲であることがより好ましく、1〜15質量%の範囲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における重合開始剤の含有量は、前記エチレン性不飽和二重結合を側鎖に有する変性ポリアリルアミン又は変性ポリビニルアミン及び必要に応じて含まれるその他の重合性化合物の総量100質量部に対して、好ましくは0.01〜35質量部、より好ましくは0.1〜30質量部、さらに好ましくは0.5〜30質量部の範囲で含有されるのが適当である。
なお、ここで重合開始剤の含有量とは、インク組成物における重合開始剤の総含有量を意味する。
本発明におけるインク組成物は水を含み、必要に応じて後述する水溶性有機溶剤の少なくとも1種を含んで構成される。
本発明における水としては、イオン交換水、蒸留水などのイオン性不純物を含まない水を用いることが好ましい。また、インク組成物における水の含有率は、目的に応じて適宜選択されるが、通常、10〜95質量%であることが好ましく、30〜90質量%であることがより好ましく、40〜85質量%であることが最も好ましい。
本発明におけるインク組成物は、色材の少なくとも1種を含むことが好ましい。本発明における色材としては、公知の染料、顔料等を特に制限なく用いることができる。中でも、インク着色性の観点から、水に殆ど不溶であるか、又は難溶である色材であることが好ましい。具体的には例えば、各種顔料、分散染料、油溶性染料、J会合体を形成する色素等を挙げることができ、更に、耐光性の観点から顔料であることがより好ましい。
前記有機顔料としては、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。前記アゾ顔料としては、例えば、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料、などが挙げられる。前記多環式顔料としては、例えば、フタロシアニン顔料、ぺリレン顔料、ぺリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料、などが挙げられる。前記染料キレートとしては、例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレート、などが挙げられる。
染料を保持した担体(色材)はそのまま、あるいは必要に応じて分散剤を併用して用いることができる。分散剤としては後述する分散剤を好適に用いることができる。
色材(特に顔料)のインク組成物中における含有量としては、色濃度、粒状性、インク安定性、吐出信頼性の観点から、インク組成物の全質量に対して、1〜25質量%となる量が好ましく、1〜15質量%となる量がより好ましく、2〜10質量%となる量が最も好ましい。
本発明における色材が顔料である場合、分散剤によって水系溶媒に分散された色材粒子を構成していることが好ましい。前記分散剤としては、ポリマー分散剤でも低分子の界面活性剤型分散剤でもよい。また、ポリマー分散剤としては水溶性ポリマー分散剤でも水不溶性ポリマー分散剤の何れでもよい。
本発明においては、分散安定性とインクジェット方式に適用した場合の吐出性の観点から、水不溶性ポリマー分散剤であることが好ましい。
本発明における水不溶性ポリマー分散剤(以下、単に「分散剤」ということがある)としては、水不溶性のポリマーであって、顔料を分散可能であれば特に制限は無く、従来公知の水不溶性ポリマー分散剤を用いることができる。水不溶性ポリマー分散剤は、例えば、疎水性の構成単位と親水性の構成単位の両方を含んで構成することができる。
また前記親水性構成単位を構成するモノマーとしては、親水性基を含むモノマーであれば特に制限はない。前記親水性基としては、ノニオン性基、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基等を挙げることができる。尚、ノニオン性基としては、水酸基、(窒素原子が無置換の)アミド基、アルキレンオキシド重合体(例えば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等)に由来する基、糖アルコールに由来する基等が挙げられる。
本発明における親水性構成単位は、分散安定性の観点から、少なくともカルボキシル基を含むことが好ましく、ノニオン性基とカルボキシル基を共に含む形態であることもまた好ましい。
ここで「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸またはメタクリル酸を意味する。
前記色材粒子中の分散剤の含有量が、上記範囲であることにより、顔料が適量の分散剤で被覆され、粒径が小さく経時安定に優れた色材粒子を得やすい傾向となり好ましい。
工程(1):顔料、分散剤、および該分散剤を溶解または分散する有機溶剤と共に、塩基性物質を含み、水を主成分とする溶液を含有する混合物を分散処理する工程
工程(2):分散処理後の混合物から、前記有機溶剤の少なくとも一部を除去する工程
また、必要に応じて、縦型もしくは横型のサンドグラインダー、ピンミル、スリットミル、超音波分散機等を用い、0.01〜1mmの粒径のガラス、ジルコニア等でできたビーズを用いた微分散処理を行うことにより得ることができる。
尚、色材(または色材粒子)の体積平均粒径および粒径分布は、分散状態での顔料の体積平均粒子径及び粒径分布は、Micorotrac粒度分布測定装置(Version 10.1.2−211BH(商品名)、日機装(株)製)を用いて、動的光散乱法により求められるものである。
また、色材(または色材粒子)の粒径分布に関しては、特に制限は無く、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、2種以上混合して使用してもよい。
尚、色材(または色材粒子)の体積平均粒径および粒径分布は、例えば、光散乱法を用いて測定することができる。
本発明において、上記色材(または色材粒子)は1種単独で、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。
本発明におけるインク組成物は水溶性有機溶剤の少なくとも1種を含むことが好ましい。水溶性有機溶剤を含有することで、乾燥防止、湿潤あるいは浸透促進の効果を得ることができる。乾燥防止には、噴射ノズルのインク吐出口においてインクが付着乾燥して凝集体ができ、目詰まりするのを防止する乾燥防止剤として用いられ、乾燥防止や湿潤には、水より蒸気圧の低い水溶性有機溶剤が好ましい。また水溶性有機溶剤は、紙へのインク浸透性を高める浸透促進剤として用いることができる。ここで、水溶性有機溶剤における水溶性とは、25℃において蒸留水に0.5質量%以上溶解することを意味し、1質量%以上溶解することが好ましく、3質量%以上溶解することがより好ましい。
以下、前記構造式(1)で表される化合物の例を示す。但し、本発明はこれに限定されるものではない。尚、例示化合物中、「POP(3)グリセリルエーテル」との記載は、グリセリンにプロピレンオキシ基が合計で3つ結合したグリセリルエーテルであることを意味し、他の記載についても同様である。
・n−C4H9O(AO)4−H(AO=EO又はPOで、比率はEO:PO=1:1)
・n−C4H9O(AO)10−H(AO=EO又はPOで、比率はEO:PO=1:1)
・HO(AO)40−H(AO=EO又はPOで、比率はEO:PO=1:3)
・HO(AO)55−H(AO=EO又はPOで、比率はEO:PO=5:6)
・HO(PO)3−H
・HO(PO)7−H
・1,2−ヘキサンジオール
また水溶性有機溶剤のインク組成物中における含有量としては、1質量%以上60質量%以下が好ましく、より好ましくは5質量%以上40質量%以下である。
本発明におけるインク組成物は、樹脂粒子の少なくとも1種を含有することが好ましい。樹脂粒子を含むことにより、インク組成物の記録媒体への定着性、画像の耐擦性、耐ブロッキング性を効果的に向上させることができる。
また樹脂粒子は、既述の処理液又はこれを乾燥させた記録媒体上の領域と接触した際に凝集、又は分散不安定化してインクを増粘させることにより、インク組成物、すなわち画像を固定化させる機能を有することが好ましい。このような樹脂粒子は、水および有機溶剤の少なくとも1種に分散されているものが好ましい。
また樹脂粒子はラテックスの形態で用いることもできる。
また樹脂粒子の体積平均粒径は、10nm〜1μmの範囲が好ましく、10〜200nmの範囲がより好ましく、20〜100nmの範囲が更に好ましく、20〜50nmの範囲が特に好ましい。
樹脂粒子のガラス転移温度Tgは30℃以上であることが好ましく、40℃以上がより好ましく、50℃以上がさらに好ましい。
また、樹脂微子の粒径分布に関しては、特に制限は無く、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、いずれでもよい。また、単分散の粒径分布を持つ樹脂粒子を、2種以上混合して使用してもよい。
本発明におけるインク組成物は、必要に応じて、界面活性剤の少なくとも1種を含むことができる。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、分子内に親水部と疎水部を合わせ持つ構造を有する化合物等が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、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。更に、上記の分散剤(高分子分散剤)を界面活性剤としても用いてもよい。
本発明においては、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がより好ましい。
界面活性剤のインク組成物中における界面活性剤の具体的な量としては、前記表面張力となる範囲が好ましいこと以外は特に制限はなく、1質量%以上が好ましく、より好ましくは1〜10質量%であり、更に好ましくは1〜3質量%である。
インク組成物は、上記の成分に加え、必要に応じて更にその他成分として各種の添加剤を含むことができる。
前記各種の添加剤としては、例えば、紫外線吸収剤、褪色防止剤、防黴剤、pH調整剤、防錆剤、酸化防止剤、乳化安定剤、防腐剤、消泡剤、粘度調整剤、分散安定剤、キレート剤、固体湿潤剤等の公知の添加剤が挙げられる。
防黴剤は、インク組成物中の含有量が0.02〜1.00質量%である範囲とするのが好ましい。
本発明におけるインク組成物の表面張力(25℃)としては、20mN/m以上60mN/m以下であることが好ましい。より好ましくは、20mN以上45mN/m以下であり、更に好ましくは、25mN/m以上40mN/m以下である。
表面張力は、Automatic Surface Tensiometer CBVP-Z(協和界面科学株式会社製)を用い、インク組成物を25℃の条件下で測定される。
粘度は、VISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用い、インク組成物を25℃の条件下で測定される。
本発明のインクセットは、既述のインク組成物の少なくとも1種と、前記インク組成物と接触して凝集体を形成可能な凝集剤を含有する処理液の少なくとも1種と、を含む。
前記エチレン性不飽和二重結合を側鎖に有する変性ポリアリルアミン又は変性ポリビニルアミン及び重合開始剤を含むインク組成物と、凝集剤を含む処理液とを用いて画像を形成することにより、良好な画像品質で、硬化感度が高い画像が形成される。
本発明のインクセットは、前記インク組成物と接触して凝集体を形成可能な凝集剤の少なくとも1種を含み、必要に応じてその他の成分を含んで構成される。
処理液が凝集剤を含むことで、画像品質などが良好な画像を形成することができる。
本発明における処理液は、インク組成物中の成分を凝集させる凝集剤を含んでなる。本発明における凝集剤は、記録媒体上においてインク組成物と接触することにより、インク組成物を凝集(固定化)可能なものであり、固定化剤として機能する。例えば、処理液を記録媒体(好ましくは、塗工紙)に付与することにより記録媒体上に凝集剤が存在している状態で、インク組成物がさらに着滴して凝集剤に接触することにより、インク組成物中の成分が凝集し、インク組成物中の成分を記録媒体上に固定化することができる。
前記インク組成物中の成分を固定化させる成分としては、酸性化合物、多価金属塩、カチオン性ポリマー等を挙げることができる。これらは1種単独でも、2種以上を併用することもできる。
酸性化合物としては、例えば、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、ポリアクリル酸、酢酸、グリコール酸、マロン酸、リンゴ酸、マレイン酸、アスコルビン酸、コハク酸、グルタル酸、フマル酸、クエン酸、酒石酸、乳酸、スルホン酸、オルトリン酸、メタリン酸、ピロリドンカルボン酸、ピロンカルボン酸、ピロールカルボン酸、フランカルボン酸、ピリジンカルボン酸、クマリン酸、チオフェンカルボン酸、ニコチン酸、およびこれらの化合物の誘導体等が好適に挙げられ、これらの塩を含んでいてもよい。
酸性化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
さらに酸性化合物の含有量は、前記処理液の全質量に対し、15質量%〜35質量%であることが好ましく、20質量%〜30質量%であることがより好ましい。
0.5g/m2〜4.0g/m2であることが好ましく、0.9g/m2〜3.75g/m2であることがより好ましい
本発明における多価金属塩は、アルカリ土類金属、亜鉛族金属等の2価以上の金属を含む化合物である。
本発明において、前記多価金属塩を含む処理液が付与された記録媒体(好ましくは、塗工紙)にインク組成物を吐出したときのインク組成物の凝集反応は、インク組成物中に分散した粒子、例えば、顔料に代表される色材や、樹脂粒子等の粒子の分散安定性を減じ、インク組成物全体の粘度を上昇させることで達成することができる。例えば、インク組成物中の顔料や、樹脂粒子などの粒子がカルボキシル基等の弱酸性の官能基を有するとき、当該粒子は前記弱酸性の官能基の働きにより分散安定化しているが、当該粒子の表面電荷を、多価金属塩と相互作用させることにより減じ、分散安定性を低下することができる。したがって、処理液に含まれる固定化剤としての多価金属塩は、凝集反応の観点で、価数が2価以上、すなわち多価であることが必要であり、凝集反応性の観点で、3価以上の多価金属イオンからなる多価金属塩であることが好ましい。
塩とは、上記のような多価金属イオンと、これらのイオンに結合する陰イオンとから構成される金属塩のことであるが、溶媒に可溶なものであることが好ましい。ここで、前記溶媒とは、多価金属塩とともに処理液を構成する媒質であり、例えば、水や後述する有機溶剤が挙げられる。
多価金属イオンと陰イオンとは、それぞれ単独種または複数種を用いて多価金属イオンと陰イオンとの塩を形成することができる。
また、陰イオンとしては、溶解性などの観点から、NO3 −が特に好ましい。
前記多価金属塩は、1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
多価金属塩の含有量は、前記処理液の全質量に対し、15質量%〜35質量%であることがさらに好ましく、20質量%〜30質量%であることが最も好ましい。
0.5g/m2〜4.0g/m2であることが好ましく、0.9g/m2〜3.75g/m2であることがより好ましい。
カチオン性ポリマーとしては、ポリ(ビニルピリジン)塩、ポリアルキルアミノエチルアクリレート、ポリアルキルアミノエチルメタクリレート、ポリ(ビニルイミダゾール)、ポリエチレンイミン、ポリビグアニド、及びポリグアニドから選ばれる少なくとも1種のカチオン性ポリマーである。
カチオン性ポリマーは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記カチオン性ポリマーの中でも、凝集速度の観点で有利な、ポリグアニド(好ましくは、ポリ(ヘキサメチレングアニジン)アセテート、ポリモノグアニド、ポリメリックビグアニド)、ポリエチレンイミン、ポリ(ビニルピリジン)が好ましい。
カチオン性ポリマーの塗工紙への付与量としては、インク組成物を安定化させるに足る量であれば特に制限はないが、インク組成物を固定化し易いとの観点から、0.5g/m2〜4.0g/m2であることが好ましく、0.9g/m2〜3.75g/m2であることがより好ましい。
本発明の画像形成方法は、前記インクセットに含まれる処理液を、記録媒体上に付与する処理液付与工程と、前記インクセットに含まれるインク組成物を、記録媒体上に付与して画像を形成するインク付与工程と、を少なくとも含み、必要に応じてその他の工程をさらに含んで構成される。
本発明の画像形成方法に用いる記録媒体には、特に制限はないが、一般のオフセット印刷などに用いられる、いわゆる上質紙、コート紙、アート紙などのセルロースを主体とする一般印刷用紙を用いることができる。セルロースを主体とする一般印刷用紙は、インクを用いた一般のインクジェット法による画像記録においては比較的インクの吸収、乾燥が遅く、打滴後に色材移動が起こりやすく、画像品質が低下しやすいが、本発明のインクジェット記録方法によると、色材移動を抑制して色濃度、色相に優れた高品位の画像の記録が可能である。
処理液付与工程では、前記インクセットに含まれる凝集剤と酸発生剤を含む処理液が記録媒体上に付与される。処理液の記録媒体への付与は、公知の液体付与方法を特に制限なく用いることができ、スプレー塗布、塗布ローラー等による塗布、インクジェット方式による付与、浸漬などの任意の方法を選択することができる。
本発明におけるインク付与工程では、前記インクセットに含まれる色材、重合性化合物、開始剤、および水系媒体を含むインク組成物が記録媒体上に付与される。インク組成物の付与方法としては、所望の画像様にインク組成物を付与可能な方法であれば、特に制限はなく公知のインク付与方法を用いることができる。例えば、インクジェット方式、謄写方式、捺転方式等の手段により、記録媒体上にインク組成物を付与する方法を挙げることができる。中でも、記録装置のコンパクト化と高速記録性の観点から、インク組成物をインクジェット方式によって付与する工程であることが好ましい。
インクジェット方式による画像形成では、エネルギーを供与することにより、記録媒体上にインク組成物を吐出し、着色画像を形成する。なお、本発明に好ましいインクジェット記録方法として、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。
また、インクジェット方式で用いるインクジェットヘッドは、オンデマンド方式でもコンティニュアス方式でも構わない。さらに前記インクジェット方式により記録を行う際に使用するインクノズル等についても特に制限はなく、目的に応じて、適宜選択することができる。
尚、前記インクジェット方式には、フォトインクと称する濃度の低いインクを小さい体積で多数射出する方式、実質的に同じ色相で濃度の異なる複数のインクを用いて画質を改良する方式や無色透明のインクを用いる方式が含まれる。
本発明の画像形成方法は、記録媒体上に付与されたインク組成物に活性エネルギー線を照射する工程を含むことが好ましい。活性エネルギー線を照射することでインク組成物に含まれる重合性化合物が重合して、色材を含む硬化膜を形成する。これにより画像の耐擦性、耐ブロッキング性がより効果的に向上する。
さらに、この活性エネルギー線照射の際、処理液中に含まれる酸発生剤から供給される酸により、インク組成物がさらに凝集(固定化)し、画像部品質(耐擦性・耐ブロッキング性等)が向上する。
活性エネルギー線の出力としては、5000mJ/cm2以下であることが好ましく、10〜4000mJ/cm2であることがより好ましく、20〜3000mJ/cm2であることがさらに好ましい。
また、発光ダイオード(LED)およびレーザーダイオード(LD)を活性エネルギー線源として用いることが可能である。特に、紫外線源を要する場合、紫外LEDおよび紫外LDを使用することができる。例えば、日亜化学(株)は、主放出スペクトルが365nmと420nmとの間の波長を有する紫色LEDを上市している。
本発明で特に好ましい活性エネルギー線源は、UV−LEDであり、特に好ましくは、350〜420nmにピーク波長を有するUV−LEDである。
本発明の画像形成方法においては、必要に応じて、記録媒体上に付与されたインク組成物中のインク溶媒(例えば、水、水溶性有機溶剤等)を乾燥除去するインク乾燥工程を備えていてもよい。インク乾燥工程は、インク溶媒の少なくとも一部を除去できれば特に制限はなく、通常用いられる方法を適用することができる。
(化合物1の合成)
攪拌機を備えた2Lの三口フラスコにポリアリルアミン15質量%水溶液(日東紡製PAA-1、重量平均分子量Mw=1600)100.0g、p−メトキシフェノール少量、イオン交換樹脂IRA-400(OH)(オルガノ社製AmberliteIRA-400J Clを水酸化ナトリウム水溶液にて陰イオンを(OH)基に変換)400ml、水 300mL、アセトニトリル 400mLを加えて攪拌した後、0℃にてアセチルクロライド 12.4gを1時間かけて滴下し、さらに室温で2時間反応させた。次に、0℃にてアクリル酸クロライド 2.4gを30分かけて滴下し、0℃で1時間反応させた後、アセチルクロライド 6.2gを0℃にて30分かけて滴下し、さらに室温で2時間反応させた。得られた反応混合物をろ過し、減圧下にてアセトニトリルを留去して得られた水溶液を大量のアセトニトリルにて再沈、乾燥し、再度、水を加えることで、目的の化合物1の水溶液(固形分20%、重量平均分子量Mw=3,000)を得た。化合物1を以下に示す。
攪拌機を備えた2Lの三口フラスコにポリアリルアミン15質量%水溶液(日東紡製PAA-1、重量平均分子量Mw=1600)100.0g、p−メトキシフェノール少量、イオン交換樹脂IRA-400(OH)(オルガノ社製AmberliteIRA-400J Clを水酸化ナトリウム水溶液にて陰イオンを(OH)基に変換)400ml、水 300mL、アセトニトリル 400mLを加えて攪拌した後、0℃にてアセチルクロライド 10.3gを1時間かけて滴下し、さらに室温で2時間反応させた。次に、0℃にてアクリル酸クロライド 7.9gを30分かけて滴下し、0℃で1時間反応させた後、アセチルクロライド 3.6gを0℃にて30分かけて滴下し、さらに室温で2時間反応させた。得られた反応混合物をろ過し、減圧下にてアセトニトリルを留去して得られた水溶液を大量のアセトニトリルにて再沈、乾燥し、再度、水を加えることで、目的の化合物3の水溶液(固形分20%、重量平均分子量Mw=3,000)を得た。化合物3を以下に示す。
化合物3の合成において、ポリアリルアミン15質量%水溶液(日東紡製PAA-1、重量平均分子量Mw=1600)100.0gの代わりに、ポリアリルアミン15質量%水溶液(日東紡製PAA-8、重量平均分子量Mw=8000)100.0gを用いた以外は、化合物3の合成の合成に従い、化合物5の水溶液(固形分20%、重量平均分子量Mw=14,000)を得た。化合物5を以下に示す。
化合物3の合成において、アクリル酸クロライド7.9gの代わりに、メタクリル酸クロライド9.1gを用いた以外は、化合物3の合成の合成に従い、化合物6の水溶液(固形分20%、重量平均分子量Mw=3,000)を得た。化合物6を以下に示す。
化合物3の合成において、ポリアリルアミン15質量%水溶液(日東紡製PAA-1、重量平均分子量Mw=1600)100.0gの代わりに、ポリアリルアミン15質量%水溶液(日東紡製PAA-8、重量平均分子量Mw=8000)100.0g、アセチルクロライド13.9gの代わりに、コハク酸無水物17.7gを用いた以外は、化合物3の合成の合成に従い、一般式(I)で表される化合物10の水溶液(固形分20%、重量平均分子量Mw=21,000)を得た。化合物10を以下に示す。
化合物3の合成において、アクリル酸クロライド7.9gの代わりに、アクリル酸クロライド5.2g、アセチルクロライド13.9gの代わりに、ベンゾイルクロライド26.7gを用いた以外は、化合物3の合成の合成に従い、化合物12の水溶液(固形分20%、重量平均分子量Mw=4,000)を得た。化合物12を以下に示す。
攪拌機を備えた2Lの三口フラスコにポリアリルアミン20質量%水溶液(日東紡製PAA-3、重量平均分子量Mw=3000)75.0g、p−メトキシフェノール少量、イオン交換樹脂IRA-400(OH)(オルガノ社製AmberliteIRA-400J Clを水酸化ナトリウム水溶液にて陰イオンを(OH)基に変換)400ml、水 300mL、アセトニトリル 400mL、クロロメチルスチレン(セイミケミカル製、CMS-P)9.2gを加えて、室温で15時間攪拌した。次に、0℃にてアセチルクロライド 20.6gを1時間かけて滴下し、さらに室温で2時間反応させた。得られた反応混合物をろ過し、減圧下にてアセトニトリルを留去して得られた水溶液を大量のアセトニトリルにて再沈、乾燥し、再度、水を加えることで、目的の化合物17の水溶液(固形分20%、重量平均分子量Mw=8,000)を得た。化合物17を以下に示す。
特公昭63−9523号公報に記載の方法を元に分子量5,000のポリビニルアミンをポリビニルホルムアミドの加水分解によって得た。得られたポリビニルアミン10g、p−メトキシフェノール少量、イオン交換樹脂IRA-400(OH)(オルガノ社製AmberliteIRA-400J Clを水酸化ナトリウム水溶液にて陰イオンを(OH)基に変換)400ml、水 300mL、アセトニトリル 400mLを加えて攪拌した後、0℃にてアセチルクロライド 10.9gを1時間かけて滴下し、さらに室温で2時間反応させた。次に、0℃にてアクリル酸クロライド 4.6gを30分かけて滴下し、0℃で1時間反応させた後、アセチルクロライド 3.3gを0℃にて30分かけて滴下し、さらに室温で2時間反応させた。得られた反応混合物をろ過し、減圧下にてアセトニトリルを留去して得られた水溶液を大量のアセトニトリルにて再沈、乾燥し、再度、水を加えることで、目的の化合物20の水溶液(固形分20%、重量平均分子量Mw=10,000)を得た。化合物20を以下に示す。
特公昭63−9523号公報に記載の方法を元に分子量10,000のポリビニルアミンをポリビニルホルムアミドの加水分解によって得た。攪拌機を備えた2Lの三口フラスコに得られたポリビニルアミン10.0g、p−メトキシフェノール少量、イオン交換樹脂IRA-400(OH)(オルガノ社製AmberliteIRA-400J Clを水酸化ナトリウム水溶液にて陰イオンを(OH)基に変換)400ml、水 300mL、アセトニトリル 400mL、クロロメチルスチレン(セイミケミカル製、CMS-P)18.3gを加えて、室温で15時間攪拌した。次に、0℃にてアセチルクロライド 20.6gを1時間かけて滴下し、さらに室温で2時間反応させた。得られた反応混合物をろ過し、減圧下にてアセトニトリルを留去して得られた水溶液を大量のアセトニトリルにて再沈、乾燥し、再度、水を加えることで、目的の化合物26の水溶液(固形分20%、重量平均分子量Mw=17,000)を得た。化合物26を以下に示す
特開2009−221281号公報に記載の合成法に従い、下記構造の比較化合物1を合成した。
攪拌機、冷却管を備えた1000mlの三口フラスコにメチルエチルケトン88gを加えて窒素雰囲気下で72℃に加熱し、ここにメチルエチルケトン50gにジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート0.85g、ベンジルメタクリレート60g、メタクリル酸10g、及びメチルメタクリレート30gを溶解した溶液を3時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに1時間反応した後、メチルエチルケトン2gにジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート0.42gを溶解した溶液を加え、78℃に昇温して4時間加熱した。得られた反応溶液は大過剰量のヘキサンに2回再沈殿し、析出した樹脂を乾燥し、ポリマー分散剤P−1を96g得た。
得られた樹脂の組成は、1H−NMRで確認し、GPCより求めた重量平均分子量(Mw)は44,600であった。さらに、JIS規格(JISK0070:1992)に記載の方法により酸価を求めたところ、65.2mgKOH/gであった。
(樹脂被覆シアン顔料分散物)
ピグメント・ブルー15:3(フタロシアニンブルーA220、大日精化(株)製)10部と、上記ポリマー分散剤P−1を5部と、メチルエチルケトン42部と、1mol/L NaOH水溶液5.5部と、イオン交換水87.2部とを混合し、ビーズミルにより0.1mmφジルコニアビーズを用いて2〜6時間分散した。
得られた分散物を減圧下、55℃でメチルエチルケトンを除去し、更に一部の水を除去することにより、顔料濃度が10.2質量%の樹脂被覆シアン顔料の分散物(色材粒子)を得た。
上記樹脂被覆シアン顔料分散物の調製において、顔料として用いたフタロシアニンブルーA220の代わりに、Chromophthal Jet Magenta DMQ(ピグメント・レッド122、チバ・ジャパン社製)を用いた以外は上記と同様にして樹脂被覆マゼンタ顔料の分散物(色材粒子)を得た。
上記樹脂被覆シアン顔料分散物の調製において、顔料として用いたフタロシアニンブルーA220の代わりに、Irgalite Yellow GS(ピグメント・イエロー74、チバ・ジャパン社製)を用いた以外は上記と同様にして樹脂被覆イエロー顔料の分散物(色材粒子)を得た。
上記樹脂被覆シアン顔料分散物の調製において、顔料として用いたフタロシアニンブルーA220の代わりに、顔料分散体CAB−O−JETTM 200(カーボンブラック、CABOT社製)を用いた以外は上記と同様にして樹脂被覆ブラック顔料の分散物(色材粒子)を得た。
(インクセット1の調製)
以下のようにして、インク処方1のシアンインク(C−1)、マゼンタインク(M−1)、イエローインク(Y−1)、ブラックインク(K−1)、および、処理液1をそれぞれ調製して、これらのインク組成物と処理液1からなるインクセット1を得た。
上記の樹脂被覆シアン顔料の分散物を用い、下記インク処方1となるように、樹脂被覆シアン顔料分散物、イオン交換水、開始剤、重合性化合物、及び界面活性剤を混合し、その後、5μmメンブランフィルタでろ過してインク処方1のシアンインクC−1を調製した。
・樹脂被覆シアン顔料分散物 ・・・ 6%
・イルガキュア2959(チバ・ジャパン社製) ・・・ 3%
・化合物1 ・・・ 5%
・ヒドロキシエチルアクリルアミド(HEAAm、東京化成社製)
・・・10%
・オルフィンE1010(日信化学(株)製) ・・・ 1%
・イオン交換水 ・・・ 全体で100%となるように添加
上記シアンインク(C−1)の調製において、樹脂被覆シアン顔料の分散物の代わりに、樹脂被覆マゼンタ顔料の分散物を用いた以外は上記と同様にして、インク処方1のマゼンタインク(M−1)を調製した。pH値は8.5であった。
上記シアンインク(C−1)の調製において、樹脂被覆シアン顔料の分散物の代わりに、樹脂被覆イエロー顔料の分散物を用いた以外は上記と同様にして、インク処方1のイエローインク(Y−1)を調製した。pH値は8.5であった。
上記シアンインク(C−1)の調製において、樹脂被覆シアン顔料の分散物の代わりに、樹脂被覆ブラック顔料分散物を用いた以外は上記と同様にして、インク処方1のブラックインク(K−1)を調製した。pH値は8.5であった。
以下の材料を混合して、処理液1を調製した。東亜DKK(株)製のpHメーターWM−50EGにて、処理液1のpH(25℃)を測定したところ、1.0であった。
−処理液1の組成−
・マロン酸(東京化成工業株式会社製) ・・・25.0%
・トリプロピレングリコールモノメチルエーテル ・・・ 5.0%
(東京化成工業株式会社製、水溶性有機溶媒)
・イオン交換水 ・・・全体で100%となるように添加
実施例1において、化合物1の代わりに、化合物3、5、6、10、12、17、20、26をそれぞれ用いるか、その量またはその他の重合性化合物を表1に示すように変えたこと以外は実施例1と同様にして、インク組成物C−2〜C−12、インク組成物M−2〜M−12、インク組成物Y−2〜Y−12、インク組成物K−2〜K−12をそれぞれ調製した。
ここで、インク組成物C−1、M−1、Y−1、K−1、および処理液1からインクセット1を構成したことと同様にして、インク組成物C−2〜C−12、M−2〜M−12、Y−2〜Y−12、K−2〜K−12、および処理液1を用いて、インクセット2〜インクセット12を調製した。
実施例1において化合物1の代わりに、ヒドロキシエチルアクリルアミドを用いたこと以外は実施例1と同様にして、インクセットC1を調製した。
実施例1において、化合物1の代わりに、上記比較化合物1を用いたこと以外は実施例1と同様にして、インクセットC2を調製した。
記録媒体(塗工紙)として、特菱アート(坪量104.7g/m2)を用意して、以下に示すようにして画像を形成し、形成された画像について以下の評価を行なった。
このとき、ライン画像は、1200dpiの1ドット幅のライン、2ドット幅のライン、4ドット幅のラインをシングルパスで主走査方向に吐出することによりライン画像を形成した。
またベタ画像は、記録媒体をA5サイズにカットしたサンプルの全面にインク組成物を吐出することによりベタ画像を形成した。なお、記録する際の諸条件は下記の通りである。
記録媒体の全面に、アニロックスローラー(線数100〜300/インチ)で塗布量が制御されたロールコーターにて付与量が、1.4g/m2となるように処理液を塗布した。
次いで、下記条件にて処理液が塗布された記録媒体について乾燥処理及び浸透処理を施した。
・風速:10m/s
・温度:記録媒体の記録面側の表面温度が60℃となるように、記録媒体の記録面の反対側(背面側)から接触型平面ヒーターで加熱した。
その後、処理液が塗布された記録媒体の塗布面に、下記条件にてインク組成物をインクジェット方式で吐出し、ライン画像、ベタ画像をそれぞれ形成した。なお実施例11については、バー塗布で膜厚が3μmになるよう塗布を行った。
・ヘッド:1,200dpi/20inch幅のピエゾフルラインヘッドを4色分配置
・吐出液滴量:2.0pL
・駆動周波数:30kHz
次いで、インク組成物が付与された記録媒体を下記条件で乾燥した。
・乾燥方法:送風乾燥
・風速:15m/s
・温度:記録媒体の記録面側の表面温度が60℃となるように、記録媒体の記録面の反対側(背面側)から接触型平面ヒータで加熱した。
次に、高圧水銀ランプ(出力120W/cm2)を用いて、記録画像に1200mJ/cm2のエネルギーとなる条件で、活性エネルギー線としての紫外線を照射して、画像形成された評価用サンプルを得た。
上記で得られた評価用サンプルについて、以下のようにしてインクの硬化感度試験、及び画像の耐ブロッキング試験を行った。また、以下のようにして作成したマゼンタインクのインク保存安定性試験を行った。結果を表1に示す。
未印字の特菱アート両面N(三菱製紙製)を文鎮(重量470g、サイズ15mm×30mm×120mm)に巻きつけ(未印字の特菱アートと評価サンプルが接触する面積は150mm2)、上記ベタ画像が形成された評価用サンプルの印画面を3往復擦った(荷重260kg/m2に相当)。擦った後の印画面を目視により観察し、下記の評価基準にしたがって評価した。
〜評価基準〜
A … 印字面に画像(色材)のはがれが視認できなかった。
B … 印字面に画像(色材)のはがれがわずかに認められた。
C … 印字面に画像(色材)のはがれが視認でき、実用上問題になるレベルであった。
ベタ画像が形成された評価用サンプルを1日間放置し、2cm四方に裁断し、その印画面上に、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(以下、本評価において未使用サンプルという。)を重ねて荷重350kg/m2をかけて、60℃、30%RHの環境条件下に、24時間放置した。未使用サンプルを評価用サンプルから剥がして、未使用サンプルの白地部分へのインクの転写度合いを目視で観察し、下記の評価基準にしたがって評価した。
〜評価基準〜
A : インクの転写は全くなかった。
B : インクの転写はほとんど目立たなかった。
C : インクの転写が多少見られ、実用上問題になるレベルであった。
D : インクの転写が顕著であった。
作成したマゼンタインクを50℃で1週間経時保存し、沈降凝集物の度合いを目視で観察し、下記の評価基準にしたがって評価した。
A : 沈降凝集物は全くなかった。
B : 沈降凝集物が見られた。
C : 沈降凝集物が顕著に見られた。
さらに上記評価において、処理液1の代わりに処理液2〜4をそれぞれ用いたこと以外は上記と同様にして評価を行なったところ、処理液2〜4を用いた場合であっても、処理液1を用いた場合と同様に、硬化感度に優れ、耐ブロッキング性に優れる画像を形成できた。ここで、処理液2〜4は以下のようにして調整した。
以下の材料を混合して、処理液2を作製した。東亜DKK(株)製のpHメーターWM−50EGにて、pH調整後の処理液2のpH(25℃)を測定したところ、4.0であった。
−処理液2の組成−
・ポリエチレンイミン(日本触媒社製、カチオン性ポリマー)・・・13.0%
・イオン交換水 ・・・全体で100%となるように添加
以下の材料を混合して、処理液3を作製した。東亜DKK(株)製のpHメーターWM−50EGにて、処理液3のpH(25℃)を測定したところ、4.0であった。
−処理液3の組成−
・硝酸マグネシウム(アルドリッチ社製、多価金属塩) ・・・15%
・ジエチレングリコールモノエチルエーテル(東京化成工業株式会社製)
・・・4%
・下記界面活性剤A(10%) ・・・1%
・イオン交換水 ・・・全体で100%となるように添加
以下の材料を混合して、処理液4を作製した。東亜DKK(株)製のpHメーターWM−50EGにて、pH調整後の処理液4のpH(25℃)を測定したところ、5.0であった。
−処理液4の組成−
・ポリ(ビニルイミダゾール)(カチオン性ポリマー) ・・・13.0%
・GP−250(三洋化成社製、水溶性有機溶媒) ・・・10%
・下記界面活性剤A(10%水溶液) ・・・0.2%
・イオン交換水 ・・・全体で100%となるように添加
・界面活性剤A:
C7H15−CH=CH−C7H14−C(=O)−N(CH3)−CH2CH2−SO3Na
Claims (13)
- 下記一般式(I)で表される構造を有する変性ポリアリルアミン又は変性ポリビニルアミン、重合開始剤及び水を含むインク組成物。
(一般式(I)中、A 1 は下記一般式(I−A)を表す。X 1 は水素原子又は下記一般式(I−X)を表す。n 1 は0又は1を表す。)
(一般式(I−A)中、B 2 は炭素数1〜8のアルキレン基又はカルボニル基を表す。R 21 は単結合又は炭素数6〜10のアリーレン基を表す。R 22 は水素原子又はメチル基を表す。*は連結位置を表す。)
(一般式(I−X)中、Y 31 は炭素数1〜8のアルキレン基又は炭素数6〜10のアリーレン基を表す。Z 31 は水素原子又は−COOM 31 を表す。M 31 はアルカリ金属原子を表す。*は連結位置を表す。) - 前記一般式(I)で表される構造を有する変性ポリアリルアミン又は変性ポリビニルアミンが、さらに下記一般式(I´)で表される構造を有する、請求項1に記載のインク組成物。
(一般式(I´)中、X2は下記一般式(I´−X)を表す。n2は0又は1を表す。)
(一般式(I´−X)中、Y32は炭素数1から8のアルキレン基又は炭素数6から10のアリーレン基を表す。Z32は水素原子又は−COOM32を表す。M32はアルカリ金属原子を表す。*は連結位置を表す。) - 前記一般式(I−A)が、下記一般式(I−A−1)又は一般式(I−A−2)である、請求項1又は請求項2に記載のインク組成物。
(一般式(I−A−1)中、R22は、前記一般式(I−A)におけるR22と同義である。一般式(I−A−1)中、及び一般式(I−A−2)中の*は、連結位置を表す。) - 前記一般式(I)で表される構造を有する変性ポリアリルアミン又は変性ポリビニルアミンの重量平均分子量が1,000〜50,000である、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のインク組成物。
- さらに色材を含む、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のインク組成物。
- 前記重合開始剤が光重合開始剤である、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のインク組成物。
- さらに(メタ)アクリルアミド化合物又は(メタ)アクリレート化合物を含有する、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のインク組成物。
- 請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のインク組成物と、該インク組成物と接触して凝集体を形成する処理液と、を含むインクセット。
- 前記処理液は、酸性化合物、多価金属塩、およびカチオン性ポリマーから選ばれる少なくとも1種を含む請求項8に記載のインクセット。
- 請求項8又は請求項9に記載のインクセットに含まれる処理液を、記録媒体上に付与する処理液付与工程と、
該インクセットに含まれるインク組成物を、記録媒体上に付与して画像を形成するインク付与工程と、を有する画像形成方法。 - 前記記録媒体が塗工紙である、請求項10に記載の画像形成方法。
- 前記インク付与工程が、前記処理液付与工程において処理液が付与された記録媒体上に前記インク組成物を付与する工程である、請求項10又は請求項11に記載の画像形成方法。
- 前記インク付与工程が、インクジェット法により前記インク組成物を付与する工程である、請求項10〜請求項12のいずれか1項に記載の画像形成方法。
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