(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記白色系色材の含有量をW1と前記ポリマー粒子の含有量をW2とした場合において、W1:W2=1:5〜5:1の関係にある、請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のインク組成物。
前記ポリマー粒子は、不飽和ビニルモノマーに由来する繰り返し単位と、重合可能な二重結合を二つ以上有するモノマーに由来する繰り返し単位と、を含む、請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載のインク組成物。
前記ポリマー粒子100質量部中の前記重合可能な二重結合を二つ以上有するモノマーに由来する繰り返し単位の含有割合は、1質量部以上10質量部以下である、請求項6に記載のインク組成物。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明に係る好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、下記に記載された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形例も含むものとして理解されるべきである。
【0020】
1.インク組成物
本実施の形態に係るインク組成物は、白色系色材と、ポリマー粒子と、溶媒と、を必須成分として含有するものである。以下、本実施の形態に係るインク組成物に含有される各成分について詳細に説明する。
【0021】
1.1.白色系色材
本実施の形態において使用される白色系色材は、一次粒子径が10nm以上200nm以下である粒子の集合体である。本実施の形態において使用される白色系色材は、一次粒子が複数集合して形成されたものであるから、該白色系色材の表面には多数の孔(空隙)が形成されている(以下、このような多数の孔が形成されている粒子のことを「多孔質粒子」ともいう。)。白色系色材として多孔質粒子を用いた場合、多孔質粒子の空隙に分散媒が侵入できるので、インク組成物中における白色系色材の分散安定性が良好になる。さらに、多孔質粒子は、表面に多数の孔が形成されていない同一の粒子径を有する白色系色材と比較して比重が小さいので、インク組成物中で沈降し難くなる。粒子の集合体を構成する一次粒子としては、一般の白色系インクにおいて使用される顔料であれば特に限定されない。
【0022】
ここで、白色系インクとは、社会通念上「白」と呼称される色を記録できるインク(インキ)であり、微量着色されているものも含む。また、その顔料を含有するインク(インキ)が「白色インク(インキ)、ホワイトインク(インキ)」などといった名称で呼称、販売されるインク(インキ)を含む。さらに、例えば、インク(インキ)が、エプソン純正写真用紙<光沢>(セイコーエプソン社製)に100%duty以上又は写真用紙の表面が十分に被覆される量で記録された場合に、インクの明度(L
*)および色度(a
*、b
*)が、分光測光器Spectrolino(商品名、GretagMacbeth社製)を用いて、測定条件をD50光源、観測視野を2°、濃度をDIN NB、白色基準をAbs、フィルターをNo、測定モードをReflectance、として設定して計測した場合に、70≦L
*≦100、−4.5≦a
*≦2、−6≦b
*≦2.5、の範囲を示す、インク(インキ)を含む。
【0023】
本実施の形態において使用される白色系色材の一次粒子としては、例えば金属酸化物、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等が挙げられる。金属酸化物としては、例えば二酸化チタン、酸化亜鉛、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム等が挙げられる。また、白色系色材には、中空構造を有する粒子も含まれる。中空構造を有する粒子としては、特に限定されるものではなく、公知のものを用いることができる。中空構造を有する粒子としては、例えば、米国特許第4,880,465号などの明細書に記載されている粒子を好ましく用いることができる。本実施の形態において使用される白色系色材の一次粒子としては、こ
れらの中でも、白色度および耐擦性の観点から、二酸化チタンが好ましい。
【0024】
本実施の形態に係るインク組成物中の白色系色材の含有量(固形分)は、好ましくは1質量%以上20質量%以下であり、より好ましくは5質量%以上15質量%以下である。白色系色材の含有量が前記範囲内にあることで、良好な白色の発色性を有する画像が形成できると共に、インクジェット記録装置のノズル詰まり等の発生を低減できる。
【0025】
白色系色材の平均粒子径D50(平均二次粒子径)は、好ましくは100nm以上800nm以下、より好ましくは150nm以上600nm以下、特に好ましくは200nm以上400nm以下である。白色系色材の平均粒子径D50が前記範囲内にあることで、粒子が沈降するなどして分散安定性を損なったり、インクジェット記録装置に適用した際にノズルの目詰まり等が発生したりすることを低減できる。また、白色系色材の平均粒子径が前記範囲内にあると、良好な白色の発色性を有する画像が形成できる傾向がある。
【0026】
白色系色材の平均粒子径D50は、動的光散乱法を測定原理とする粒度分布測定装置により測定することができる。このような粒度分布測定装置としては、例えば、日機装株式会社製の「マイクロトラックUPA」が挙げられる。
【0027】
なお、本実施の形態に係るインク組成物中における白色系色材の固形分濃度が0.01質量%となるように水で希釈した場合における吸光度(波長500nm)は、好ましくは1.1以上2.2以下であり、より好ましくは1.4以上1.8以下である。かかる吸光度が前記範囲内にあることで、良好な白色の発色性を有する画像が形成できると共に、インクジェット記録装置のノズル詰まり等の発生を低減できる。
【0028】
以下、本実施の形態において使用される白色系色材の製造方法の一例について説明する。以下に示す製造方法の例では、多孔質二酸化チタン粒子の製造方法について取り上げている。
【0029】
本実施の形態において使用される白色系色材は、二酸化チタン粒子とリン元素を含む化合物とを混合して混合物を得る第1の工程と、当該混合物とジルコニウム、セリウム、亜鉛、スカンジウム、イットリウム、ハフニウム、マグネシウムおよびバリウムから選ばれる少なくとも一種の元素を含む酸性の金属塩を含有する溶液とを混合する第2の工程と、次いで、乾燥及び/又は焼成して白色系色材を得る第3の工程と、を含む製造方法により製造することができる。以下、各工程を順に説明する。
【0030】
<第1の工程>
第1の工程では、二酸化チタン粒子と、リン元素を含む化合物とを混合して、混合物を得る。リン元素を含む化合物としては、リン酸化合物が好ましく、縮合リン酸塩がより好ましい。リン元素を含む化合物は、一種のものに限定する必要はなく、二種以上のものを組み合わせて使用してもよい。
【0031】
縮合リン酸塩とは、オルソリン酸(H
3PO
4)の脱水縮合によって得られた酸の塩であり、種々のものを使用し得る。縮合リン酸塩としては、例えばピロリン酸、トリポリリン酸、テトラポリリン酸、トリメタリン酸、テトラメタリン酸、ヘキサメタリン酸等のアルカリ金属塩が挙げられる。具体的には、ピロリン酸ナトリウム、トリポリリン酸カリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム等が含まれるが、これらに限定されるものではなく、その他各種の縮合リン酸塩の使用が可能である。これらの中でも、ピロリン酸、ポリリン酸またはヘキサメタリン酸の塩が好ましく、ヘキサメタリン酸のナトリウム塩がより好ましい。なお、本実施形態では、上述の各種縮合リン酸塩が二種以上併用されてもよい。
【0032】
第1の工程は湿式法、すなわち水等の溶媒の存在下で行うことが好ましい。例えば、水性媒体中で、二酸化チタン粒子とリン元素を含む化合物とを混合撹拌する。水性媒体としては、水及び/又は水の一部または全部を任意の割合で溶解する溶媒が挙げられる。水については特に制限されず、蒸留水、イオン交換水、市水、工業用水等を使用することができる。特に、蒸留水やイオン交換水を使用することが好ましい。
【0033】
水の一部または全部を任意の割合で溶解する溶媒としては、水と親和性を有する有機溶媒であればとくに限定されない。例えばメタノール、エタノール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、アセトン、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルイミダゾリジノン、エチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−メトキシエタノール(メチルセルソルブ)、2−エトキシエタノール(エチルセルソルブ)、酢酸エチルなどが挙げられる。中でも、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、アセトン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチレングリコール、ジエチレンエーテル、エチレングリコール、ポリグリセリンは、水との親和性が高いため好ましい。
【0034】
上記混合物のpHは特に限定されるものではないが、0.5〜13が好ましく、2〜11がより好ましい。
【0035】
<第2の工程>
第2の工程では、第1の工程で得られた混合物と、ジルコニウム、セリウム、亜鉛、スカンジウム、イットリウム、ハフニウム、マグネシウムおよびバリウムから選ばれる少なくとも一種の元素を含む酸性の金属塩を含有する溶液とを混合する。具体的には、二酸化チタン粒子とリン元素を含む化合物の水性スラリー溶液中に、ジルコニウム、セリウム、亜鉛、スカンジウム、イットリウム、ハフニウム、マグネシウムおよびバリウムから選ばれる少なくとも一種の元素を含む酸性の金属塩を含有する溶液を混合した後、pHを調整し、ろ過することで固形分を得ることができる。
【0036】
上記酸性の金属塩としては、例えば金属ハロゲン化物、金属硝酸塩、金属硫酸塩等が挙げられる。金属ハロゲン化物には、金属ハロゲン化酸化物も含まれる。
【0037】
金属ハロゲン化物としては、例えばハロゲン化ジルコニウム、ハロゲン化セリウム、ハロゲン化亜鉛、ハロゲン化スカンジウム、ハロゲン化イットリウム、ハロゲン化ハフニウム、ハロゲン化マグネシウム、ハロゲン化バリウムあるいはそれらの水和物が挙げられる。
【0038】
金属硝酸塩としては、硝酸ジルコニウム、硝酸セリウム、硝酸亜鉛、硝酸スカンジウム、硝酸イットリウム、硝酸ハフニウム、硝酸マグネシウム、硝酸バリウムあるいはそれらの水和物が挙げられる。
【0039】
金属硫酸塩としては、硫酸ジルコニウム、硫酸セリウム、硫酸亜鉛、硫酸スカンジウム、硫酸イットリウム、硫酸ハフニウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウムあるいはそれらの水和物が挙げられる。
【0040】
二酸化チタン粒子とリン元素を含む化合物との水性スラリー溶液中に、ジルコニウム、セリウム、亜鉛、スカンジウム、イットリウム、ハフニウム、マグネシウムおよびバリウムから選ばれる少なくとも一種の元素を含む酸性の金属塩を含有する溶液を混合した直後のpHは強酸性を示すが、水酸化ナトリウム等の塩基を添加して、pHを2〜7に調整す
ることが好ましい。
【0041】
<第3の工程>
第3の工程では、第2の工程で得られた固形分を、乾燥及び/又は焼成して、白色系色材を得る。本実施形態では、乾燥と焼成の両方を行ってもよいし、どちらか一方のみでもよい。
【0042】
[乾燥]
本実施形態において、第2の工程で得られた固形分を、乾燥して白色系材料を得てもよい。加熱温度は室温以上300℃以下が好ましく、より好ましくは200℃以下である。
【0043】
白色系材料の製造方法としては、例えば、本実施形態の固形分を所定温度で加熱乾燥し、水または溶媒を除去した後、得られた固体を粉砕や分級などの処理により成形する方法;凍結乾燥法、真空乾燥法のように低温度〜室温で水または溶媒除去して乾燥した後、さらに所定の温度で加熱乾燥させ、得られた固体を粉砕や分級の処理により成形する方法;メタノールなどの貧溶媒を添加し凝集させたものをろ過・乾燥させる方法;スプレードライヤーにより、10μm以下の粒子を噴霧乾燥装置(スプレードライヤー)により噴霧し、溶媒を揮発させることにより粉体を得る方法などが挙げられる。
【0044】
[焼成]
第2の工程で得られた固形物または上記乾燥工程で得られた粉体を焼成してもよい。焼成温度は、好ましくは300℃以上1000℃以下、より好ましくは650℃以下、さらに好ましくは600℃以下である。焼成は、一定温度で行ってもよいし、室温から除々に昇温しても構わない。焼成の時間は、温度に応じて変えられるが、1時間から24時間の範囲でおこなうのが好ましい。焼成は空気中で行ってもよいし、窒素、アルゴンなどの不活性ガス中で行ってもよい。また、減圧下、または真空中で行っても構わない。
【0045】
1.2.ポリマー粒子
本実施の形態において使用されるポリマー粒子は、不飽和ビニルモノマーに由来する繰り返し単位を含む。また、本実施の形態において使用されるポリマー粒子は、架橋性ポリマーを形成して吐出安定性を向上させる観点から、不飽和ビニルモノマーに由来する繰り返し単位の他に重合可能な二重結合を二つ以上有するモノマーに由来する繰り返し単位をさらに含むことが好ましい。
【0046】
1.2.1.不飽和ビニルモノマーに由来する繰り返し単位
不飽和ビニルモノマーとしては、一般に乳化重合で使用される(メタ)アクリル酸エステル単量体類、メタクリル酸エステル単量体類、芳香族ビニル単量体類、ビニルエステル単量体類、ビニルシアン化合物単量体類、ハロゲン化単量体類、オレフィン単量体類、ジエン単量体類、ビニル単量体類、不飽和カルボン酸類、アクリルアミド類、水酸基含有単量体類等が挙げられる。これらの中でも、アクリル酸エステル単量体類、メタクリル酸エステル単量体類、芳香族ビニル単量体類、ビニルエステル単量体、ビニルシアン化合物単量体、不飽和カルボン酸類、アクリルアミド類、水酸基含有単量体類が好ましい。
【0047】
アクリル酸エステル単量体類としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、n−アミルアクリレート、イソアミルアクリレート、n−へキシルアクリレート、2−エチルへキシルアクリレート、オクチルアクリレート、デシルアクリレート、ドデシルアクリレート、オクタデシルアクリレート、シクロへキシルアクリレート、フェニルアクリレート、ベンジルアクリレート、グリシジルアクリレート等が挙げられる。
【0048】
メタクリル酸エステル類としては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、n−アミルメタクリレート、イソアミルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレート、デシルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、オクタデシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、グリシジルメタクリレート等が挙げられる。
【0049】
芳香族ビニル単量体類としては、スチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、2−メチルスチレン、ビニルトルエン、t−ブチルスチレン、クロルスチレン、ビニルキシレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、ビニルアニソール、ジビニルベンゼン等が挙げられる。
【0050】
また、ビニルエステル類としては、酢酸ビニル等が;ビニルシアン化合物類としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等が;ハロゲン化単量体類としては、塩化ビニリデン、塩化ビニル等が;オレフィン単量体類としては、エチレン、プロピレン等が;ジエン単量体類としては、ブタジエン、クロロプレン等が;ビニル単量体類としては、ビニルエーテル、ビニルケトン、ビニルピロリドン等が;不飽和カルボン酸類としては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマール酸、マレイン酸等が;アクリルアミド類としては、アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N’−ジメチルアクリルアミド等が;水酸基含有単量体類としては、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート等がそれぞれ挙げられる。
【0051】
上記例示した不飽和ビニルモノマーは、一種単独で使用してもよく、二種以上併用することもできる。
【0052】
1.2.2.重合可能な二重結合を二つ以上有するモノマーに由来する繰り返し単位
重合可能な二重結合を二つ以上有するモノマーとしては、ジアクリレート化合物、トリアクリレート化合物、テトラアクリレート化合物、ヘキサアクリレート化合物、ジメタクリレート化合物、トリメタクリレート化合物、ジビニルベンゼン、メチレンビスアクリルアミド化合物等が挙げられる。重合の際に重合可能な二重結合を二つ以上、好ましくは三つ以上有する架橋性単量体類を共重合させて三次元架橋させた架橋性ポリマーの利用により、ノズルプレート表面がインク組成物によりさらに濡れ難くなり、飛行曲がりをより防止でき、吐出安定性をより向上させることができる。
【0053】
重合可能な二重結合を二つ以上有するモノマーの具体例としては、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,6−ブチレングリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、2,2’−ビス(4−アクリロキシプロピロキシフェニル)プロパン、2,2’−ビス(4−アクリロキシジエトキシフェニル)プロパン等のジアクリレート化合物;トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート等のトリアクリレート化合物;ジトリメチロールテトラアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート等のテトラアクリレート化合物;ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等のヘキサアクリレート化合物;エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、1,4−ブチレングリコールジメタク
リレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、ポリブチレングリコールジメタクリレート、2,2’−ビス(4−メタクリロキシジエトキシフェニル)プロパン等のジメタクリレート化合物;トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート等のトリメタクリレート化合物;メチレンビスアクリルアミド、ジビニルベンゼンが挙げられる。
【0054】
上記例示した重合可能な二重結合を二つ以上有するモノマーは、一種単独で使用してもよく、二種以上併用することもできる。
【0055】
ポリマー粒子100質量部中の重合可能な二重結合を二つ以上有するモノマーに由来する繰り返し単位の含有割合は、溶融開始温度の観点から、1質量部以上10質量部以下であることが好ましく、2質量部以上8質量部以下であることがより好ましい。
【0056】
1.2.3.ポリマー粒子の製造
本実施の形態において使用されるポリマー粒子は、上記したモノマーを用いて、公知の乳化重合法で直接製造するか、あるいは他の重合法で製造した共重合体を機械乳化法に基づき液媒体に微分散させることにより製造することができる。
【0057】
乳化重合法を用いる方法としては、分散剤と重合開始剤の存在下で、各種モノマーを一括で仕込み重合する方法、あるいはモノマーを連続的に供給しながら重合する方法が挙げられる。その際の重合は通常30〜90℃の温度範囲で行われ、一般的にエマルジョンと呼ばれる実質的に共重合体粒子の水分散体であるポリマー粒子が得られる。
【0058】
乳化重合法によって得られる共重合体粒子の水分散体は、少量の分散剤中において非常に安定で、かつ、粒子径の非常に小さいものが容易に得られるという点で優れている。
【0059】
前記乳化重合法において使用される分散剤としては、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ノニオン性水溶性ポリマー、アニオン性水溶性ポリマーなどが挙げられ、これらの1種または2種以上を選択して使用することができる。
【0060】
前記ノニオン性界面活性剤の具体例としては、例えばポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類やポリオキシアルキレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、オキシエチレン・オキシプロピレンブロックコポリマー、t−オクチルフェノキシエチルポリエトキシエタノール、ノニルフェノキシエチルポリエトキシエタノール等が挙げられ、これらの1種または2種以上を選択して使用することができる。
【0061】
アニオン性界面活性剤の具体例としては、例えばドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、ジアルキルスルポコハク酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、オレイン酸カリウム、ナトリウムジオクチルスルホサクシネート、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸ナトリウム、ジアルキルスルポコハク酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、t−オクチルフェノキシエトキシポリエトキシエチル硫酸ナトリウム塩等が挙げられ、これらの1種または2種以上を選択して使用することができる。
【0062】
ノニオン性水溶性ポリマーとしては、ポリビニルアルコールまたはその誘導体;酸化澱粉、エーテル化澱粉、リン酸エステル化澱粉等の澱粉誘導体;ポリビニルピロリドンまたは酢酸ビニルを共重合させたポリビニルピロリドン等のポリビニルピロリドン誘導体;その誘導体カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース等のセルロース誘導体;ポリアクリルアミドまたはその誘導体;ポリメタクリルアミドまたはその誘導体;ゼラチン、カゼイン等が挙げられ、これらの1種または2種以上を選択して使用することができる。
【0063】
アニオン性水溶性ポリマーとしては、ポリアルギン酸およびその金属塩、カルボキシメチルセルロースおよびその金属塩、ポリアクリル酸およびその金属塩、ポリアクリルアミドの部分加水分解物およびその金属塩、マレイン酸共重合物、リグニンスルホン酸およびその金属塩およびそれらの誘導体、オキシ有機酸およびその金属塩、アルキルアリルスルホン酸およびその金属塩、ポリオキシアルキルアリルエーテル、ポリオール複合体、高級多価アルコールスルホン酸およびその金属塩、ゼラチン・ニカワ等の水溶性蛋白質およびその金属塩およびそれらの誘導体等が挙げられ、これらの1種または2種以上を選択して使用することができる。
【0064】
分散剤の使用量は特に制限されないが、通常、共重合させるモノマーの全重量を基準として0.02〜20質量%、より好ましくは0.02〜10質量%、特に好ましくは0.02〜5質量%である。
【0065】
本実施の形態においては、上記した分散剤の中でも、HLB値が13〜16のノニオン性界面活性剤を導入した水性エマルジョンによりポリマー粒子を得ることが好ましい。
【0066】
ノニオン性界面活性剤の導入方法としては、重合前の水への添加、乳化物への添加、重合時の添加、重合後の添加等が挙げられ、添加方式として一括添加、分割添加、連続添加等が挙げられる。これらの導入方法は任意に組み合わせることができ、特に限定されるものではない。
【0067】
共重合に使用される開始剤としては、通常のラジカル開始剤が使用でき、例えば、過酸化水素;過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩;クメンハイドロパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ラウロイルパーオキサイド等の有機過酸化物;アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス〔2−(N−フェニルアミジノ)プロパン〕二塩酸塩、2,2’−アゾビス{2−〔N−(4−クロロフェニル)アミジノ〕プロパン}二塩酸塩、2,2’−アゾビス{2−〔N−(4−ヒドロキシフェニル)アミジノ〕プロパン}二塩酸塩、2,2’−アゾビス〔2−(N−ベンジルアミジノ)プロパン〕二塩酸塩、2,2’−アゾビス〔2−(N−アリルアミジノ)プロパン〕二塩酸塩、2,2’−アゾビス{2−〔N−(2−ヒドロキシエチル)アミジノ〕プロパン}二塩酸塩、2,2’−アゾビス{2−メチル−N−〔1,1−ビス(ヒドロキシメチル)−2−ヒドロキシエチル〕プロピオンアミド}、2,2’−アゾビス{2−メチル−N−〔1,1−ビス(ヒドロキシメチル)エチル〕プロピオンアミド}、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−〔2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド〕、2,2’−アゾビス(イソブチルアミド)二水和物、等のアゾ化合物;あるいはこれらと鉄イオン等の金属イオンおよびナトリウムスルポキシレート、ホルムアルデヒド、ピロ亜硫酸ソーダ、亜硫酸水素ナトリウム、L−アスコルビン酸、ロンガリット等の還元剤との組み合わせによるレドックス開始剤等が挙げられ、これらの1種または2種以上を選択して使用することができる。
【0068】
一般的な開始剤の使用量は、共重合させるモノマーの全質量を基準として0.01〜20質量%である。
【0069】
本実施の形態においては、モノマー全量に対して0.1〜5質量%の連鎖移動剤の存在下で重合させることが好ましい。連鎖移動剤を添加することにより、ポリマー粒子の重量平均分子量Mw(トルエン溶解率)を適切な範囲に調整することができる。連鎖移動剤には、ラジカル重合に一般的に使用される連鎖移動剤を使用できる。連鎖移動剤としては、例えばブタンチオール、オクタンチオール、デカンチオール、ドデカンチオール、ヘキサデカンチオール、チオフェノール、チオグリコール酸オクチル、オクタデカンチオール、シクロヘキシルメルカプタン、2−メルカプトプロピオン酸オクチル、オクタン酸2−メルカプトエチルエステル、1,8−ジメルカプト−3,6−ジオキサオクタン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、β−メルカプトプロピオン酸、メチル−3−メルカプトプロピオネート、2−エチルヘキシル−3−メルカプトプロピオネート、n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート、n−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)、トリス−[(3−メルカプトプロピオニルオキシ)−エチル]−イソシアヌレート、テトラエチレングリコールビス(3−メルカプトプロピオネート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−メルカプトプロピオネート)デカントリチオール、ドデシルメルカプタン等の有機チオール化合物;四塩化炭素、四臭化炭素、塩化メチレン、ブロモホルム、ブロモトリクロロエタン等のハロゲン化合物;α−メチルスチレンダイマー、α−テルピネン、γ−テルピネン、ジペンテン、ターピノーレン等の不飽和炭化水素化合物が挙げられる。これらの連鎖移動剤は、一種単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、炭素数3以上の炭化水素基を有する有機チオール化合物を用いることが好ましい。
【0070】
さらに、必要に応じてpH調整剤を使用することもできる。pH調整剤としては、例えば、硫酸、塩酸、硝酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カリウム、硫酸アルミニウム、酢酸ナトリウム、酢酸マグネシウム、酢酸カリウム、アンモニア、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミン等が挙げられる。
【0071】
1.2.4.ポリマー粒子の特徴
<溶融開始温度>
本実施の形態で用いられるポリマー粒子の溶融開始温度は65℃以下であり、好ましくは55℃以下、より好ましくは50℃以下、特に好ましくは45℃以下である。記録媒体上にインク組成物を付着させると、ポリマー粒子が白色系色材同士の間に多数の空隙を形成する。ポリマー粒子の溶融開始温度が65℃以下であると、ポリマー粒子が溶融開始温度以上の温度で溶融して空隙層が形成される。この空隙層によって光の散乱を強めることができるため、白色度の発色性が向上すると考えられる。
【0072】
本実施の形態に用いられるポリマー粒子の溶融開始温度とは、高化式フローテスター(例えば、株式会社島津製作所製、フローテスター「CFT−500D」)を用いて、ダイスの細孔径:1mmφ×1mm、加圧:30kg/cm
2、昇温速度:5℃/minの条件で、1gの試料を流出させたときの流出開始点温度(℃)を意味する。
【0073】
<ガラス転移温度>
本実施の形態で用いられるポリマー粒子のガラス転移温度は、−30℃〜0℃であることが好ましい。ポリマー粒子のガラス転移温度が前記範囲内にあることで、ポリマー粒子が常温で膜化して空隙層が形成される。ガラス転移温度は、上述したモノマーの配合割合によって調整することができる。本実施の形態で用いられるポリマー粒子のガラス転移温
度は、JIS K7121に準拠した方法により、DSC曲線から求めることができる。
【0074】
<平均粒子径D50>
本実施の形態で用いられるポリマー粒子の平均粒子径D50(体積基準)は、50nm以上1,000nm以下であることが好ましく、100nm以上800nm以下であることがより好ましく、100nm以上500nm以下であることが特に好ましい。ポリマー粒子の平均粒子径D50が上記範囲にあると、記録媒体上にインク組成物を付着させたときに、ポリマー粒子が白色系色材同士の間に空隙を形成することができる。また、インクジェットプリンターを使用してインク組成物を吐出させる場合には、ノズルヘッドからの吐出安定性を確保することができる。
【0075】
なお、ポリマー粒子の平均粒子径D50は、界面活性剤および重合開始剤の使用量により制御される。界面活性剤の使用量を増加させれば粒子径は小さくなり、また重合開始剤の使用量を減少させれば粒子径は小さくなる。
【0076】
ポリマー粒子の平均粒子径D50は、動的光散乱法を測定原理とする粒度分布測定装置によって測定することができる。このような測定装置としては、例えば粒子径アナライザーFPAR−1000(大塚電子株式会社)、レーザー粒子径解析システムLPA−3000/3100(大塚電子株式会社)、レーザー回折式粒度分布測定装置SALD−2000A(株式会社島津製作所)等が挙げられる。
【0077】
<平均粒子径と溶融開始温度との関係>
本実施の形態で用いられるポリマー粒子は、平均粒子径D50と溶融開始温度との関係が下記式(1)で示される範囲でなければならない。
Y≦0.33X+20 ・・・・・(1)
(上記式(1)において、Xは平均粒子径D50(nm)、Yは溶融開始温度(℃)を表す。)
上記(1)式は、本発明者らが繰り返し実験を行い、その経験によって見出された法則である。上記式(1)で示される範囲にある特定のポリマー粒子を用いることによって、記録媒体上に付着させた際の白色画像の遮蔽性および発色性が良好となる本発明の効果が得られるのである。この効果が発生するメカニズムについては、以下のように考えられる。すなわち、ポリマー粒子の平均粒子径D50と溶融開始温度との関係が下記式(1)で示される範囲内にあると、記録媒体上にインク組成物を付着させた際に、ポリマー粒子が白色系色材同士の間に多数の空隙を形成し、該ポリマー粒子が溶融することで空隙を含む層(空隙層)が形成される。この空隙層によって光の散乱を強めることができるため、白色度の発色性がより向上すると考えられる。
【0078】
<トルエン溶解率>
本実施の形態で用いられるポリマー粒子のトルエン溶解率は、好ましくは10質量%以上80質量%以下、より好ましくは10質量%以上60質量%以下、特に好ましくは10質量%以上40質量%以下である。ポリマー粒子のトルエン溶解率は、ポリマー粒子の重量平均分子量(Mw)と相関がある。トルエン溶解率が前記範囲内にあると、ポリマー粒子が記録媒体上で溶融しやすく、上述した空隙層が形成されやすいため、記録媒体上に付着させた際の白色画像の遮蔽性および発色性が良好となる本発明の効果が得られやすい。
【0079】
本発明における「トルエン溶解率」は、以下のようにして求めることができる。本実施の形態で用いられるポリマー粒子の水分散体をガラス板上に塗布し、常温で24時間乾燥させた後、さらに12時間真空乾燥させてフィルムを得た。このようにして得られたフィルム1gをトルエン中に浸漬させ、密閉容器内、23℃雰囲気下で16時間静置させた。次いで、トルエン相を300メッシュの金網で濾過して不溶分を分離した後、溶解分のト
ルエンを蒸発除去して得た残存物の質量(Y(g))を測定した値から、下記式(2)によってトルエン溶解率を求めた。
トルエン溶解率(質量%)=(Y/1)×100 ・・・・・(2)
【0080】
1.3.溶媒
本実施の形態に係るインク組成物は、溶媒を含有する。溶媒としては、水および有機溶剤(後述)の少なくとも一方を含有することができる。インク組成物が溶媒として水を含有する場合には、いわゆる水系インクとして用いられる。一方、白色系インク組成物が実質的に水を含有しない場合には、いわゆる非水系インクとして用いられる。本実施の形態に係るインク組成物は、ポリマー粒子の安定性の観点から、水系インクであることが好ましい。
【0081】
なお、本発明において「Aを実質的に含まない」とは、インクを製造する際にAを意図的に添加しないという程度の意味、または、Aを添加する意義を十分に達成する量を超えて添加しない程度の意味である。「実質的に含まない」の具体例としては、たとえば1.0質量%以上含まない、好ましくは0.5質量%以上含まない、より好ましくは0.1質量%以上含まない、さらに好ましくは0.05質量%以上含まない、特に好ましくは0.01質量%以上含まない、一層好ましくは0.001質量%以上含まないことである。
【0082】
<水>
水を含有する場合には、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、及び蒸留水等の純水、並びに超純水のような、イオン性不純物を極力除去したものを用いることが好ましい。また、紫外線照射又は過酸化水素の添加などによって滅菌した水を用いると、顔料分散液及びこれを用いたインクを長期保存する場合にカビやバクテリアの発生を防止することができる。
【0083】
インク組成物が水系インクである場合には、例えば水の含有量を、インク組成物の全質量に対して、50質量%以上とすることができる。水系インクには、後述する有機溶剤を添加することもできる。
【0084】
<有機溶剤>
本実施の形態に係るインク組成物は、有機溶剤を含有してもよい。かかるインク組成物には、複数種の有機溶剤が含有されていてもよい。有機溶剤としては、特に限定されないが、例えば1,2−アルカンジオール類、多価アルコール類(前記1,2−アルカンジオール類を除く。)、ピロリドン誘導体、ラクトン、グリコールエーテル類等が挙げられる。
【0085】
1,2−アルカンジオール類としては、例えば1,2−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,2−オクタンジオール等が挙げられる。1,2−アルカンジオール類は、記録媒体に対するインクの濡れ性を高めて均一に濡らす作用に優れているため、記録媒体上に密着性に優れた画像を形成することができる場合がある。1,2−アルカンジオール類を含有する場合には、その含有量が、インク組成物の全質量に対して、1質量%以上20質量%以下とすることができる。
【0086】
多価アルコール類としては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、グリセリン等が挙げられる。多価アルコール類は、インクジェット記録装置の記録ヘッドのノズル形成面において、インクの乾燥固化を抑制して目詰まりや吐出不良等を低減できるという観点から好
ましく用いることができる。多価アルコール類を含有する場合には、インク組成物の全質量に対して、2質量%以上20質量%以下とすることができる。
【0087】
ピロリドン誘導体としては、例えばN−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドン、2−ピロリドン、N−ブチル−2−ピロリドン、5−メチル−2−ピロリドン等が挙げられる。ピロリドン誘導体は、樹脂成分の良好な溶解剤として作用することができる。ピロリドン誘導体を含有する場合には、その含有量が、インク組成物の全質量に対して、0.5質量%以上10質量%以下とすることができる。
【0088】
本発明において「ラクトン」とは、環内にエステル基(−CO−O−)を有する環状化合物の総称をいう。ラクトンとしては、上記定義に含まれるものであれば特に制限されないが、炭素数2以上9以下のラクトンであることが好ましい。このようなラクトンの具体例としては、α−エチルラクトン、α−アセトラクトン、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、ζ−エナンチオラクトン、η−カプリロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−ヘプタラクトン、γ−ノナラクトン、β−メチル−δ−バレロラクトン、2−ブチル−2−エチルプロピオラクトン、α,α−ジエチルプロピオラクトン等が挙げられるが、これらの中でもγ−ブチロラクトンが特に好ましい。ラクトンは、記録媒体が塩化ビニル樹脂等のフィルムである場合に、記録媒体の内部にインクを浸透させて、密着性を高めることができる。特にラクトンは、インク組成物が非水系インクである場合に好ましく用いられ、この場合の含有量としては、白色系インク組成物の全質量に対して、5質量%以上30質量%以下とすることができる。
【0089】
グリコールエーテル類としては、例えばエチレングリコールモノイソブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノイソヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、トリエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノイソヘキシルエーテル、トリエチレングリコールモノイソヘキシルエーテル、エチレングリコールモノイソヘプチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソヘプチルエーテル、トリエチレングリコールモノイソヘプチルエーテル、エチレングリコールモノオクチルエーテル、エチレングリコールモノイソオクチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソオクチルエーテル、トリエチレングリコールモノイソオクチルエーテル、エチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、トリエチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノ−2−エチルペンチルエーテル、エチレングリコールモノ−2−エチルペンチルエーテル、エチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、エチレングリコールモノ−2−メチルペンチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−2−メチルペンチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、及びトリプロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。これらは、1種単独か又は2種以上を混合して使用することができる。グリコールエーテル類は、インクの記録媒体に対する濡れ性や浸透速度を制御することできる。そのため、濃淡ムラが少ない鮮明な画像を記録することができる。インク組成物を水系インクとして用いる場合、グリコールエーテル類の含有量は、インク組成物の全質量に対して、0.05質量%以上6質量%以下とすることができる。一方、インク組成物を非水系インクとして用いる場合、その含有量は、インク組成物の全質量に対して、70質量%以上90質量%以下とすることができる。
【0090】
1.4.界面活性剤
本実施の形態に係るインク組成物は、界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤は、表
面張力を低下させ記録媒体との濡れ性を向上させる機能を備える。界面活性剤の中でも、例えば、アセチレングリコール系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、およびフッ素系界面活性剤を好ましく用いることができる。
【0091】
アセチレングリコール系界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、サーフィノール104、104E、104H、104A、104BC、104DPM、104PA、104PG−50、104S、420、440、465、485、SE、SE−F、504、61、DF37、CT111、CT121、CT131、CT136、TG、GA、DF110D(以上全て商品名、Air Products and Chemicals. Inc.社製)、オルフィンB、Y、P、A、STG、SPC、E1004、E1010、PD−001、PD−002W、PD−003、PD−004、EXP.4001、EXP.4036、EXP.4051、AF−103、AF−104、AK−02、SK−14、AE−3(以上全て商品名、日信化学工業社製)、アセチレノールE00、E00P、E40、E100(以上全て商品名、川研ファインケミカル社製)が挙げられる。
【0092】
シリコーン系界面活性剤としては、特に限定されないが、ポリシロキサン系化合物が好ましく挙げられる。当該ポリシロキサン系化合物としては、特に限定されないが、例えばポリエーテル変性オルガノシロキサンが挙げられる。当該ポリエーテル変性オルガノシロキサンの市販品としては、例えば、BYK−306、BYK−307、BYK−333、BYK−341、BYK−345、BYK−346、BYK−348(以上商品名、BYK社製)、KF−351A、KF−352A、KF−353、KF−354L、KF−355A、KF−615A、KF−945、KF−640、KF−642、KF−643、KF−6020、X−22−4515、KF−6011、KF−6012、KF−6015、KF−6017(以上商品名、信越化学工業社製)が挙げられる。
【0093】
フッ素系界面活性剤としては、フッ素変性ポリマーを用いることが好ましく、具体例としては、BYK−340(ビックケミー・ジャパン社製)が挙げられる。
【0094】
これらの界面活性剤は、1種単独か又は2種以上を混合して使用することができる。界面活性剤を含有する場合には、その含有量は、インク組成物の全質量に対して、0.1質量%以上1.5質量%以下であることが好ましい。
【0095】
1.5.その他の成分
本実施の形態に係るインク組成物は、必要に応じて、増粘剤、pH調整剤、防腐剤・防かび剤、防錆剤、キレート化剤等を含有してもよい。
【0096】
<増粘剤>
増粘剤は、インクの粘度調整のために使用することができる。増粘剤としては、例えば、ポリビニルアルコール類、ポリ(メタ)アクリル酸類、ポリエーテル類、ポリビニルピロリドン類、ポリビニルホルマール類、タンパク質(例えば、ゼラチン、カゼイン、にかわ等)、多糖類(例えば、プルラン、デキストラン、デキストリン、シクロデキストリン、カラギーナン、ペクチン、グルコマンナン、アルギン酸ナトリウム、キサンタンガム、アラビヤゴム、ローカストビーンガム、トラガントガム、グアーガム、タマリンドガム等)、澱粉類(例えば、澱粉、酸化澱粉、カルボキシル澱粉、ジアルデヒド澱粉等)、セルロース又はその誘導体(例えば、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、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、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等)、アルギン酸塩(例えば、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウム等)アルギン酸エステル(例えば、アルギン酸プロピレングリコールエステル等)などが挙げられる。
【0097】
増粘剤を含有する場合には、その含有量はインク組成物の粘度に応じて適宜設定することができるが、例えばインク組成物の全質量に対して、1質量%以上10質量%以下とすることができる。
【0098】
<pH調整剤>
pH調整剤としては、例えばリン酸二水素カリウム、リン酸水素二ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、アンモニア、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリプロパノールアミン、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等が挙げられる。
【0099】
<防腐剤・防かび剤>
防腐剤・防かび剤としては、例えば安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム、2−ピリジンチオール−1−オキサイドナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、1,2−ジベンジソチアゾリン−3−オン等が挙げられる。市販品では、プロキセルXL2、プロキセルGXL(以上商品名、アビシア社製)や、デニサイドCSA、NS−500W(以上商品名、ナガセケムテックス株式会社製)等が挙げられる。
【0100】
<防錆剤>
防錆剤としては、例えばベンゾトリアゾール等が挙げられる。
【0101】
<キレート化剤>
キレート化剤としては、例えばエチレンジアミン四酢酸およびそれらの塩類(エチレンジアミン四酢酸二水素二ナトリウム塩等)等が挙げられる。
【0102】
1.5.インク組成物の製造方法
本実施の形態に係るインク組成物は、それぞれ、上述の成分(材料)を任意の順序で混合し、必要に応じて濾過などを行い、不純物を除去することにより得ることができる。ここで、白色系色材を添加する場合、白色系色材は、予め溶媒中に均一に分散させた状態に調製してから混合することが、取り扱いが簡便になるため好ましい。各材料の混合方法としては、メカニカルスターラーやマグネチックスターラー等の撹拌装置を備えた容器に順次材料を添加して撹拌混合する方法が好適に用いられる。濾過方法として、例えば遠心濾過やフィルター濾過などを必要に応じて行うことができる。
【0103】
1.6.インク組成物の物性
<白色系色材とポリマー粒子の平均粒子径の関係>
本実施の形態に係るインク組成物において、白色系色材の平均粒子径D50をD1(nm)とし、ポリマー粒子の平均粒子径D50をD2(nm)とした場合に、D1:D2=1:0.01〜1:5の関係にあることが好ましく、D1:D2=1:0.1〜1:1の関係にあることがより好ましい。白色系色材の平均粒子径とポリマー粒子の平均粒子径との関係が前記範囲内にあると、記録媒体上にインク組成物を付着させたときに、ポリマー粒子が白色系色材同士の間に入り込みやすく、多数の空隙が形成されやすい。これにより、記録される画像の白色度の発色性をより向上させることができる。
【0104】
<白色系色材とポリマー粒子の量的関係>
本実施の形態に係るインク組成物において、白色系色材の含有量をW1とし、ポリマー粒子の含有量をW2(nm)とした場合に、W1:W2=1:5〜5:1の関係にあることが好ましく、W1:W2=2:1〜3:1の関係にあることがより好ましい。白色系色材とポリマー粒子の量的関係が前記範囲内にあると、記録媒体上にインク組成物を付着させたときに、ポリマー粒子が白色系色材同士の間に入り込みやすく、多数の空隙が形成さ
れやすい。これにより、記録される画像の白色度の発色性をより向上させることができる。
【0105】
<表面張力>
本実施の形態に係るインク組成物は、画像品質とインクジェット記録装置に適用する場合のインクとしての信頼性とのバランスの観点から、20℃における表面張力が20mN/m以上40mN/mであることが好ましく、25mN/m以上35mN/m以下であることがより好ましい。なお、表面張力の測定は、例えば、自動表面張力計CBVP−Z(商品名、協和界面科学株式会社製)を用いて、20℃の環境下で白金プレートをインクで濡らしたときの表面張力を確認することにより測定することができる。
【0106】
<粘度>
また、同様の観点から、本実施の形態に係るインク組成物の20℃における粘度は、3mPa・s以上10mPa・s以下であることが好ましく、3mPa・s以上8mPa・s以下であることがより好ましい。なお、粘度の測定は、例えば、粘弾性試験機MCR−300(商品名、Pysica社製)を用いて、20℃の環境下での粘度を測定することができる。
【0107】
2.実施例
以下、本発明を実施例および比較例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0108】
2.1.顔料分散液の調製
<顔料1の分散液の調製>
イオン交換水480gに、市販の二酸化チタン粉体(ルチル型、一次粒子径:80nm)160gを添加し、さらに、10wt%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液160g添加し室温で攪拌した。このスラリー溶液に塩化酸化ジルコニウム8水和物83.7gを添加した。このスラリー溶液に、水酸化ナトリウム水溶液をゆっくり添加し、pH3.5〜4.0になるよう調整し、そのまま20時間攪拌した。得られたスラリー溶液を0.4MPaにて加圧ろ過し、その固形分をイオン交換水480mLにて再分散させ、再び0.4MPaにて加圧ろ過し、そのまま、室温、加圧雰囲気下にて、ろ過装置内にて乾燥させた。得られた粉体を、電気炉を用いて、空気雰囲気下、室温から500℃まで毎分5℃の速度で昇温し、さらに500℃で2時間焼成を行い、粉体を得た。このようにして得られた粉体を顔料1とした。顔料1の平均二次粒子径は、288nmであった。この顔料1を20質量部と、イオン交換水80質量部とを十分に混合・撹拌することにより、固形分濃度が20質量%の顔料1の分散液を得た。
【0109】
<顔料2〜顔料4の分散液の調製>
二酸化チタン粉体の種類を表1に記載のものに変更し、調整pH、乾燥または焼成条件を適宜に変更し、二酸化チタン、10wt%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液及び塩化酸化ジルコニウム8水和物の添加量を、表1に記載の組成の顔料が得られるように変更した以外は、上記顔料1の分散液の調製と同様に行った。
【0110】
<顔料5の分散液>
非多孔質二酸化チタン分散液として、シーアイ化成株式会社製、商品名「NanoTek(R) Slurry」、平均二次粒子径330nmの二酸化チタン粒子を固形分濃度15%の割合で含むスラリーを使用した。
【0111】
<顔料6の分散液の調製>
シアン顔料として、ピグメントブルー15:3を50質量部、スチレン−アクリル樹脂
(重量平均分子量78,000、樹脂酸価100)13質量部に、イオン交換水を加えて全体を100質量部とし、混合攪拌して混合物とした。この混合物を、サンドミル(安川製作所株式会社製)を用いて、ジルコニアビーズ(直径1.5mm)と共に6時間分散処理を行った。その後、ジルコニアビーズをセパレータで分離することにより、非多孔質シアン顔料分散液(平均二次粒子径110nm)を得た。
【0112】
<平均粒子径D50(D1)の測定>
動的光散乱式ナノトラック粒度分布計(日機装株式会社製、マイクロトラックUPA)を用いて下記の条件により測定した。なお、MV値を平均粒子径D50として採用した。・測定時間:120s
・測定回数:3回平均
・粒子透過性:透過
・粒子屈折率:2.52
・粒子形状:非球形
・密度:4.23
・溶媒名:水
・溶媒屈折率:1.33
・フィルター:Standard
・感度:Standard
【0114】
2.2.ポリマー粒子の合成
<ポリマー粒子1の合成>
攪拌機、還流コンデンサー、滴下装置、および温度計を備えた反応容器に、イオン交換水700gおよびドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム5gを仕込み、撹拌下で窒素置換しながら75℃まで昇温した。内温を75℃に保ち、重合開始剤として過硫酸カリウム10gを添加し、溶解後、予めイオン交換水500g、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム5gにスチレン300g、2−エチルヘキシルアクリレート550g、2−ヒドロキシエチルメタクリレート150g、およびn−ドデシルメルカプタン1gを撹拌下で加えて調製した乳化物を、反応溶液内に連続4時間かけて滴下した。滴下終了後、3時間の熟成を行った。得られた水性エマルジョンを常温まで冷却した後、イオン交換水を添加して、固形分45重量%に調整した。
【0115】
<ポリマー粒子2の合成>
攪拌機、還流コンデンサー、滴下装置、および温度計を備えた反応容器に、イオン交換水900gおよび合成例1で得た水性エマルジョン20gを仕込み、撹拌下で窒素置換しながら75℃まで昇温した。内温を75℃に保ち、予めイオン交換水100gに重合開始剤として過硫酸アンモニウム10gを溶解させた水溶液を添加し、予めイオン交換水500g、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム5gにスチレン150g、メチルメタクリレート50g、n−ブチルアクリレート650g、2−ヒドロキシエチルメタクリレート150g、およびn−ドデシルメルカプタン1gを撹拌下で加えて調製した乳化物を、反応溶液内に連続4時間かけて滴下した。滴下終了後、3時間の熟成を行った。得られた水性エマルジョンを常温まで冷却した後、イオン交換水を添加して、固形分45重量%に調整した。
【0116】
<ポリマー粒子3の合成>
攪拌機、還流コンデンサー、滴下装置、および温度計を備えた反応容器に、イオン交換水800gおよびドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム5gを仕込み、撹拌下で窒素置換しながら75℃まで昇温した。内温を75℃に保ち、重合開始剤として過硫酸カリウム10gを添加し、溶解後、予めイオン交換水500g、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム5gにスチレン200g、メチルメタクリレート100g、2−エチルヘキシルアクリレート600g、および2−ヒドロキシエチルメタクリレート100gを撹拌下で加えて調製した乳化物を、反応溶液内に連続4時間かけて滴下した。滴下終了後、3時間の熟成を行った。得られた水性エマルジョンを常温まで冷却した後、イオン交換水と水酸化ナトリウム水溶液とを添加して、固形分45重量%、pH7に調整した。
【0117】
<ポリマー粒子4の合成>
攪拌機、還流コンデンサー、滴下装置、および温度計を備えた反応容器に、イオン交換水750gおよびドデシル硫酸ナトリウム10gを仕込み、撹拌下で窒素置換しながら75℃まで昇温した。内温を75℃に保ち、重合開始剤として過硫酸カリウム10gを添加し、溶解後、予めイオン交換水500g、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム5gにスチレン350g、メチルメタクリレート100g、2−エチルヘキシルアクリレート450g、および2−ヒドロキシエチルメタクリレート100gを撹拌下で加えて調製した乳化物を、反応溶液内に連続4時間かけて滴下した。滴下終了後、3時間の熟成を行った。得られた水性エマルジョンを常温まで冷却した後、イオン交換水と水酸化ナトリウム水溶液とを添加して、固形分45重量%、pH7に調整した。
【0118】
<ポリマー粒子5の合成>
攪拌機、還流コンデンサー、滴下装置、および温度計を備えた反応容器に、イオン交換水1500gおよび合成例3で得た水性エマルジョン20gを仕込み、撹拌下で窒素置換しながら75℃まで昇温した。内温を75℃に保ち、予めイオン交換水100gに重合開始剤として過硫酸アンモニウム10gを溶解させた水溶液を添加し、予めイオン交換水500g、ドデシル硫酸ナトリウム5gにスチレン260g、n−ブチルアクリレート670g、アクリル酸20g、アクリルアミド50g、およびポリエチレングリコールジメタクリレート20gを撹拌下で加えて調製した乳化物を、反応溶液内に連続4時間かけて滴下した。滴下終了後、3時間の熟成を行った。得られた水性エマルジョンを常温まで冷却した後、イオン交換水を添加して、固形分32重量%に調整した。
【0119】
<ポリマー粒子6の合成>
攪拌機、還流コンデンサー、滴下装置、および温度計を備えた反応容器に、イオン交換水1500gおよび合成例4で得た水性エマルジョン20gを仕込み、撹拌下で窒素置換しながら75℃まで昇温した。内温を75℃に保ち、予めイオン交換水100gに重合開
始剤として過硫酸アンモニウム10gを溶解させた水溶液を添加し、予めイオン交換水500g、ドデシル硫酸ナトリウム5gにスチレン350g、n−ブチルアクリレート560g、メタクリル酸35g、アクリルアミド55g、およびポリエチレングリコールジメタクリレート20gを撹拌下で加えて調製した乳化物を、反応溶液内に連続4時間かけて滴下した。滴下終了後、3時間の熟成を行った。得られた水性エマルジョンを常温まで冷却した後、イオン交換水を添加して、固形分32重量%に調整した。
【0120】
<ポリマー粒子7の合成>
攪拌機、還流コンデンサー、滴下装置、および温度計を備えた反応容器に、イオン交換水3000gおよびドデシル硫酸ナトリウム10gを仕込み、撹拌下で窒素置換しながら75℃まで昇温した。内温を75℃に保ち、重合開始剤として過硫酸カリウム10gを添加し、溶解後、予めイオン交換水500g、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム5gにスチレン360g、n−ブチルアクリレート500g、メタクリル酸20g、2−ヒドロキシエチルメタクリレート10g、アクリルアミド20g、およびポリエチレングリコールジメタクリレート80gを撹拌下で加えて調製した乳化物を、反応溶液内に連続4時間かけて滴下した。滴下終了後、3時間の熟成を行った。得られた水性エマルジョンを常温まで冷却した後、イオン交換水と水酸化ナトリウム水溶液とを添加して、固形分18重量%、pH8に調整した。
【0121】
<ポリマー粒子8の合成>
攪拌機、還流コンデンサー、滴下装置、および温度計を備えた反応容器に、イオン交換水1500gおよび合成例6で得た水性エマルジョン20gを仕込み、撹拌下で窒素置換しながら75℃まで昇温した。内温を75℃に保ち、予めイオン交換水100gに重合開始剤として過硫酸アンモニウム10gを溶解させた水溶液を添加し、予めイオン交換水500g、ドデシル硫酸ナトリウム5gにスチレン260g、n−ブチルアクリレート630g、メタクリル酸30g、アクリルアミド40g、およびポリエチレングリコールジメタクリレート40gを撹拌下で加えて調製した乳化物を、反応溶液内に連続4時間かけて滴下した。滴下終了後、3時間の熟成を行った。得られた水性エマルジョンを常温まで冷却した後、イオン交換水と水酸化ナトリウム水溶液とを添加して、固形分32重量%、pH7.5に調整した。
【0122】
<ポリマー粒子9の合成>
攪拌機、還流コンデンサー、滴下装置、および温度計を備えた反応容器に、イオン交換水1500gおよび合成例6で得た水性エマルジョン20gを仕込み、撹拌下で窒素置換しながら75℃まで昇温した。内温を75℃に保ち、予めイオン交換水100gに重合開始剤として過硫酸アンモニウム10gを溶解させた水溶液を添加し、予めイオン交換水500g、ドデシル硫酸ナトリウム5gにスチレン260g、n−ブチルアクリレート590g、メタクリル酸30g、アクリルアミド40g、およびポリエチレングリコールジメタクリレート80gを撹拌下で加えて調製した乳化物を、反応溶液内に連続4時間かけて滴下した。滴下終了後、3時間の熟成を行った。得られた水性エマルジョンを常温まで冷却した後、イオン交換水と水酸化ナトリウム水溶液とを添加して、固形分32重量%、pH7.5に調整した。
【0123】
<溶融開始温度の測定>
島津製作所製フローテスターCFT−500Dを用いて、ダイスの細孔の径1mmφ×1mm、加圧30kg/cm
2、昇温速度5℃/minの条件で、1gの試料を溶融流出させたときの流出開始温度(℃)を溶融開始温度(Ti)とした。
【0124】
<ガラス転移温度(Tg)の測定>
JIS K7121に準拠した方法により、DSC曲線から求めた。
【0125】
<トルエン溶解率の測定>
ポリマー粒子の水分散体をガラス板上に塗布し、常温で24時間乾燥させた後、さらに12時間真空乾燥させてフィルムを得た。このようにして得られたフィルム1gをトルエン中に浸漬させ、密閉容器内、23℃雰囲気下で16時間静置させた。次いで、トルエン相を300メッシュの金網で濾過して不溶分を分離した後、溶解分のトルエンを蒸発除去して得た残存物の質量(Y(g))を測定した値から、下記式(2)によってトルエン溶解率を求めた。
トルエン溶解率(質量%)=(Y/1)×100 ・・・・・(2)
【0126】
<平均粒子径D50(D2)の測定>
動的光散乱法を測定原理とする粒度分布測定装置(大塚電子株式会社製、粒子径アナライザーFPAR−1000)を用いて下記の条件により測定した。
・測定時間:180s
・測定回数:3回平均
・測定温度:25.0℃
・溶媒名:水
・溶媒屈折率:1.3313
・溶媒粘度:0.8852
・散乱強度:30000±5000
【0127】
上記の合成例1〜9で合成されたポリマー粒子における溶融開始温度、ガラス転移温度、トルエン溶解率、平均粒子径D50の各物性値を表2に示す。
【0128】
【表2】
また、ポリマー粒子の溶融開始温度(℃)と平均粒子径D50(nm)の関係を示すグラフを
図1に示す。
【0129】
2.3.インク組成物の調製
表3〜表4の組成になるように各成分を混合攪拌して、さらに孔径5μmのメンブランフィルターで濾過することによりインク1〜インク18を得た。表3及び表4に記載した成分のうち、化合物名以外で記載したものは、以下の通りである。また、表3及び表4に
おいて、顔料およびポリマー粒子の含有量は、固形分換算した値であり、表3及び表4中の数値は、インク中の含有量(質量基準%)を表す。
【0130】
・サーフィノールDF110D(商品名、Air Products and Chemicals. Inc.社製、アセチレングリコール系界面活性剤)
・BYK−348(商品名、BYK社製、シリコーン系界面活性剤)
【0133】
なお、表3及び表4中で、「インク中の吸光度」とは、インク組成物中における顔料成分の固形分濃度が0.01質量%となるように水で希釈した場合における吸光度(波長500nm)のことである。
【0134】
2.4.評価試験
2.4.1.吐出安定性
上記のようにして得られたインク組成物を、インクジェットプリンター(商品名「PX−G930」、セイコーエプソン株式会社製)に充填した。記録媒体上に該インク組成物からなる画像を形成した。次いで、インクジェットプリンターの吐出ヘッドにキャップをした状態のまま、40℃で14日間放置し、その後のクリーニング回復性を以下の基準により評価した。
A:クリーニング1回以下で回復。
B:クリーニング2回以上3回以下で回復。
C:クリーニング4回以上10回以下で回復。
D:クリーニングでは回復しない。
【0135】
2.4.2.白色度
上記のようにして得られたインク組成物を、インクジェットプリンター(商品名「PX−G930」、セイコーエプソン株式会社製)に充填した。そして、フィルム(商品名「クリアプルーフフィルム」、セイコーエプソン株式会社製、A4サイズにカット)上該インク組成物からなる画像を形成した。画像の印刷パターンとしては、横1440dpi、縦1440dpiの解像度で、100%のdutyで印刷できる塗り潰しパターンを形成した。
【0136】
上記のようにして得られた画像の白色度(L*)を、分光測色計Gretag Macbeth Spectrolino(製品名、X−RITE社製)によって測定した。測定時にはOD値2.1の黒色台紙を下地として用いた。評価基準は以下の通りである。
A:L*値75以上
B:L*値70以上75未満
C:L*値60以上70未満
D:L*値60未満
【0137】
2.4.3.遮蔽性
上記のようにして得られたインク組成物を、インクジェットプリンター(商品名「PX−G930」、セイコーエプソン株式会社製)に充填した。そして、フィルム(商品名「クリアプルーフフィルム」、セイコーエプソン株式会社製、A4サイズにカット)上該インク組成物からなる画像を形成した。画像の印刷パターンとしては、横1440dpi、縦1440dpiの解像度で、100%のdutyで印刷できる塗り潰しパターンを形成した。
【0138】
上記のようにして得られた画像について、偏角測色機(製品名「ARM−500V」、JASCO社製)にて波長380〜800nmまでの透過光を積算して求めた。評価基準は以下の通りである。
A:500未満
B:500以上1000未満
C:1000以上2500未満
D:2500以上
【0139】
2.4.4.沈降性
上記のようにして得られたインク組成物を10mLメスシリンダーに入れ、20℃の恒温室内に1週間静置した。その上澄み液2mLを採取し、波長500nmにおける吸光度WA、及び静置前の上記インク組成物の波長500nmにおける吸光度W0を測定し、下記計算式により残存率Sを算出した。
残存率S(%)=((吸光度WA)/(吸光度W0))×100
【0140】
そして、算出した残存率S(%)につき、下記の評価基準に基づいて沈降性を評価した。
A:残存率Sが80%以上
B:残存率Sが50%以上80%未満
C:残存率Sが20%以上50%未満
D:残存率Sが20%未満
【0141】
2.5.評価結果
以上の評価試験の結果を表3および表4に併せて示す。
【0142】
表3および表4の結果から、本発明に係るインク組成物によれば、吐出安定性が良好であり、記録媒体上に付着させた際の白色画像の遮蔽性および発色性が良好となることが判った。また、白色系色材として多孔質二酸化チタンを用いた場合には、インク組成物中で沈降せずに、保存安定性が良好となることが判った。
【0143】
以上の評価試験とは別に、上記の白色度の評価で得られたインク1およびインク5の記録画像の断面の状態をSEMにより観察した。
【0144】
図2は、インク1で記録した画像の断面の状態を示すSEM画像である。
図3は、インク5で記録した画像の断面の状態を示すSEM画像である。
【0145】
図2に示すように、本発明に係るインク組成物を用いて記録された画像は、内部に細かい空隙部が多く形成されていることが判る。この空隙層が光の散乱を強めることができるため、白色画像の遮蔽性および発色性が良好となるものと考えられる。
【0146】
一方、
図3に示すように、本発明の比較例に相当するインク組成物を用いて記録された画像は、内部の空隙部が少なく、ほぼ密実な状態となっていることが判る。このような密実な層では、光の散乱が弱いため、白色画像の遮蔽性および発色性が不十分なものとなっていると考えられる。
【0147】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。