CN115595017A - 喷墨油墨组合物以及记录方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水系的喷墨油墨组合物以及记录方法,所述喷墨油墨组合物在向低吸收性或非吸收性的记录介质的记录中使耐擦性、画质(凝聚不均)优异,并且能够很好地减少着落偏离。本发明所涉及的喷墨油墨组合物含有颜料和树脂,是一种用于向低吸收性记录介质或非吸收性记录介质记录的水系油墨,以相对于油墨组合物的总质量为10质量%以下的含量含有水溶性的低分子有机化合物,所述水溶性的低分子有机化合物的熔点为30℃以上,是酰胺类、含硫类、环状醚类中的任一种,以比所述低分子有机化合物的含量多的含量含有有机溶剂,所述有机溶剂的熔点为25℃以下,是二醇类。

Description

喷墨油墨组合物以及记录方法
技术领域
本发明涉及喷墨油墨组合物以及记录方法。
背景技术
已知一种从喷墨记录装置的喷墨头的喷嘴喷出喷墨油墨组合物(以下也称为“油墨组合物”或“油墨”。)的微小的墨滴,在记录介质上记录图像的喷墨记录方法。近年来,不仅用于在例如普通纸等油墨吸收性优异的记录介质上的图像记录,还用于例如在美术纸、涂布纸等油墨吸收性小的低吸收性记录介质,例如塑料膜等几乎不吸收油墨的非吸收性记录介质上的图像记录。另外,在这样的低吸收性记录介质或非吸收性记录介质上记录图像时,也使用以水为基础的水系喷墨油墨(以下也称为“水系油墨”。)。
另外,由于水系油墨对低吸收性或非吸收性的记录介质的定影性低,耐擦性容易变差,因此有使油墨中含有2-吡咯烷酮等含氮溶剂的技术(例如,参照专利文献1)。这样的含氮溶剂具有使油墨中的树脂和记录介质溶胀溶解的树脂溶解性,因此有助于提高耐擦性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2018-134801号公报
然而,在使用了水系油墨向低吸收性或非吸收性的记录介质的记录中,不仅存在耐擦性容易变差的问题,而且由于油墨难以被记录介质吸收,因此在着落于记录介质上的相邻的墨滴(点)接触时,存在点聚集而画质降低(凝聚不均)的问题。
此外,如果要提高耐擦性和画质(凝聚不均)两者,则油墨的喷出特性容易改变,还存在发生墨滴的着落位置偏离(着落偏离)的问题。
即,在使用了水系油墨向低吸收性或非吸收性的记录介质的记录中,不能使耐擦性、画质(凝聚不均)优异,并且不能很好地减少着落偏离。
发明内容
本发明所涉及的喷墨油墨组合物的一个方式为,
含有颜料和树脂,
是一种用于向低吸收性记录介质或非吸收性记录介质记录的水系油墨,
以相对于油墨组合物的总质量为10质量%以下的含量含有水溶性的低分子有机化合物,所述水溶性的低分子有机化合物的熔点为30℃以上,是酰胺类、含硫类、环状醚类中的任一种,
以比所述低分子有机化合物的含量多的含量含有有机溶剂,所述有机溶剂的熔点为25℃以下,是二醇类。
本发明所涉及的记录方法的一个方式是一种记录方法,
包括将上述一个方式的喷墨油墨组合物从喷墨头喷出而向记录介质附着的工序,所述记录介质为低吸收性记录介质或非吸收性记录介质。
附图说明
图1是实施方式的记录方法中使用的喷墨记录装置的一例的示意图。
图2是实施方式的记录方法中使用的喷墨记录装置的一例的滑架周边的示意图。
图3是实施方式的记录方法中使用的喷墨记录装置的一例的框图。
图4是表示在通过实施方式的记录方法中使用的喷墨记录装置进行记录时执行的处理的一例的流程图。
符号说明
1…喷墨记录装置,2…喷墨头,3…IR加热器,4…压印板加热器,5…加热器,6…冷却风扇,7…预加热器,8…通气风扇,9…滑架,11…压印板,12…墨盒,13…滑架移动机构,14…输送机构,101…接口部,102…CPU,103…存储器,104…单元控制电路,111…输送单元,112…滑架单元,113…喷头单元,114…干燥单元,121…检测器组,130…计算机,CONT…控制部,MS…主扫描方向,SS…副扫描方向,M…记录介质。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式进行说明。以下说明的实施方式说明本发明的例子。本发明并不限定于以下的实施方式,也包括在不变更本发明的主旨的范围内实施的各种变形方式。需要说明的是,以下说明的所有结构并不一定是本发明的必要结构。
1.喷墨油墨组合物
本发明的一个实施方式所涉及的喷墨油墨组合物,
含有颜料和树脂,
是一种用于向低吸收性记录介质或非吸收性记录介质记录的水系油墨,
以相对于油墨组合物的总质量为10质量%以下的含量含有水溶性的低分子有机化合物,所述水溶性的低分子有机化合物的熔点为30℃以上,是酰胺类、含硫类、环状醚类中的任一种,
以比所述低分子有机化合物的含量多的含量含有有机溶剂,所述有机溶剂的熔点为25℃以下,是二醇类。
根据本实施方式所涉及的喷墨油墨组合物,在向低吸收性或非吸收性的记录介质的记录中,能够使耐擦性、画质(凝聚不均)优异,并且能够很好地减少着落偏离。
在使用了水系油墨向低吸收性或非吸收性的记录介质上的记录中,由于油墨难以被记录介质吸收,因此在着落于记录介质上的相邻的墨滴(点)接触时,存在点聚集而画质降低(凝聚不均)的问题。对于这样的问题,以往已知一种并用含有使油墨成分凝聚的凝聚剂的处理液的技术,但使用处理液存在耐擦性等容易变差等弊病。
最近,本发明人等发现,通过在油墨中含有熔点为30℃以上,是酰胺类、含硫类、环状醚类中的任一种的水溶性的低分子有机化合物(以下也称为“特定的低分子有机化合物”。),即使在不并用处理液的情况下,也可以很好地提高画质(凝聚不均)。这是因为,推测通过在油墨中含有特定的低分子有机化合物,在油墨干燥时油墨容易增粘,由此,点的移动被抑制,可以在聚集前的早期将点固定。即,不是通过处理液与油墨反应来固定点(固化效果),而是通过含有特定成分的油墨自身的固化效果,能够得到优异的画质(凝聚不均)。另外,特定的低分子有机化合物还具有能够使油墨中含有的树脂、低吸收性或非吸收性的记录介质溶胀溶解的树脂溶解性,因此通过在油墨中含有特定的低分子有机化合物,能够得到优异的画质(凝聚不均),并且还能够得到优异的耐擦性。
另一方面,当在油墨中含有特定的低分子有机化合物的情况下,又产生了墨滴的着落位置偏离的新问题。推测这是因为含有特定的低分子有机化合物的油墨的喷出特性容易改变,在从喷墨头喷出时或喷出后,墨滴的喷出方向或喷出速度容易变动。特别是,推测与粘度随着油墨干燥而上升有关。
因此,本发明人等进一步进行了深入研究,结果发现,通过以比特定的低分子有机化合物多的量含有熔点为25℃以下的二醇类的有机溶剂(以下也称为“特定的二醇类”。),并且,使特定的低分子有机化合物的含量为规定量以下,由此能够很好地减少着落偏离,并且能够得到优异的画质(凝聚不均)和优异的耐擦性。
以下,对本实施方式所涉及的喷墨油墨组合物所含有的各成分进行说明。
1.1颜料
本实施方式所涉及的喷墨油墨组合物含有颜料。作为颜料,能够使用炭黑、含有钛白的无机颜料、有机颜料等。
作为无机颜料,能够使用炉法炭黑、灯黑、乙炔黑、槽法炭黑等炭黑(C.I.颜料黑7)类,氧化铁、氧化钛、氧化锌、二氧化硅等。
作为炭黑,可以列举出三菱化学株式会社制造的No.2300、No.900、MCF88、No.20B、No.33、No.40、No.45、No.52、MA7、MA8、MA100、No.2200B等。可以例示出德固赛公司制造的Color Black FW1、FW2、FW2V、FW18、FW200、S150、S160、S170、Printex 35、U、V、140U、Special Black 6、5、4A、4、250等。可以例示出哥伦比亚碳公司制造的Conductex SC、Raven1255、5750、5250、5000、3500、1255、700等。可以例示出Cabot公司制造的Regal 400R、330R、660R、Mogul L、Monarch 700、800、880、900、1000、1100、1300、1400、Elftex 12等。
作为有机颜料,可以例示出喹吖啶酮系颜料、喹吖啶酮醌系颜料、二噁嗪系颜料、酞菁系颜料、蒽嘧啶系颜料、蒽垛蒽酮系颜料、阴丹酮系颜料、黄烷士酮系颜料、苝系颜料、二酮基吡咯并吡咯系颜料、紫环酮系颜料、喹酞酮系颜料、蒽醌系颜料、硫靛系颜料、苯并咪唑酮系颜料、异吲哚啉酮系颜料、偶氮甲碱系颜料或偶氮系颜料等。
作为喷墨油墨组合物中使用的有机颜料的具体例,可以列举出下述颜料。
作为青色颜料,可以列举出C.I.颜料蓝1、2、3、15∶3、15∶4、15∶34、16、22、60等;C.I.还原蓝4、60等,优选为可以例示出选自由C.I.颜料蓝15∶3、15∶4以及60构成的组中的一种或两种以上的混合物。
作为品红色颜料,可以列举出C.I.颜料红5、7、12、48(Ca)48(Mn)、57(Ca)、57∶1、112、122、123、168、184、202、C.I.颜料紫19等,优选为可以例示出选自由C.I.颜料红122、202以及209、C.I.颜料紫19构成的组中的一种或两种以上的混合物。
作为黄色颜料,可以列举出C.I.颜料黄1、2、3、12、13、14C、16、17、73、74、75、83、93、95、97、98、119、110、114、128、129、138、150、151、154、155、180、185等,优选为可以例示出选自由C.I.颜料黄74、109、110、128、138、155以及180构成的组中的一种或两种以上的混合物。
作为橙色颜料,可以例示出C.I.颜料橙36或43或它们的混合物。作为绿色颜料,可以例示出C.I.颜料绿7或36或它们的混合物。
另外,也可以使用光亮性颜料,只要是附着于介质时能够呈现光亮性的颜料即可,没有特别限定,例如可以列举出选自由铝、银、金、铂、镍、铬、锡、锌、铟、钛以及铜构成的组中的一种或两种以上的合金(也称为金属颜料)的金属粒子、具有珠光光泽的珠光颜料。作为珠光颜料的代表例,可以列举出二氧化钛覆盖云母、鱼鳞箔、氧氯化铋等具有珍珠光泽或干涉光泽的颜料。另外,光亮性颜料也可以实施用于抑制与水的反应的表面处理。
另外,也可以使用白色颜料,例如可以列举出金属氧化物、硫酸钡、碳酸钙等金属化合物。作为金属氧化物,例如可以列举出二氧化钛、氧化锌、二氧化硅、氧化铝、氧化镁等。另外,白色颜料也可以使用具有中空结构的粒子。
(颜料分散体)
上述颜料可以以分散在油墨组合物中的状态,即作为颜料分散体存在。在此,本说明书中的颜料分散体包含颜料分散液以及颜料的浆料(低粘度水性分散体)。
作为颜料分散体,包括但不限于以下示例,例如可以列举出自分散型颜料、聚合物分散型颜料、被聚合物覆盖的颜料等。
(自分散型颜料)
自分散型颜料是能够在不使用分散剂的情况下在水性介质中分散或溶解的颜料。在此,“在不使用分散剂的情况下在水性介质中分散或溶解”是指,即使不使用用于使颜料分散的分散剂,也由于其表面的亲水基而稳定地存在于水性介质中的状态。因此,几乎没有由分散剂引起的消泡性的降低而导致的发泡,容易制备喷出稳定性优异的油墨。另外,由于可以抑制由分散剂引起的大幅度的粘度上升,因此可以含有更多的颜料,能够充分提高印字浓度等,处理容易。
上述的亲水基优选为选自由-OM、-COOM、-CO-、-SO3M、-SO2M、-SO2NH2、-RSO2M、-PO3HM、-PO3M2、-SO2NHCOR、-NH3以及-NR3构成的组中的一种以上的亲水基。
需要说明的是,在这些化学式中,M表示氢原子、碱金属、铵、可以具有取代基的苯基,或有机铵,R表示碳原子数为1~12的烷基或可以具有取代基的萘基。另外,上述的M以及R可以分别独立选择。
自分散型颜料例如通过对颜料实施物理处理或化学处理,使所述亲水基结合(接枝)于颜料的表面来制造。作为该物理处理,例如可以例示出真空等离子体处理等。另外,作为该化学处理,例如可以例示出在水中通过氧化剂进行氧化的湿式氧化法、通过使对氨基苯甲酸结合于颜料表面而借助苯基使羧基结合的方法等。
(聚合物分散型颜料)
聚合物分散型颜料是能够通过聚合物分散而分散的颜料。作为聚合物分散型颜料中使用的聚合物,包括不限于以下示例,例如,在颜料的分散中使用的分散聚合物的玻璃化转变温度(Tg)优选为80℃以下,更优选为70℃以下。当该Tg为80℃以下时,能够使油墨的定影性变得良好。
另外,上述聚合物通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定的重均分子量优选为10,000以上且200,000以下。由此,能够使油墨的保存稳定性变得更加良好。在此,本说明书中的重均分子量(Mw)能够使用日立制作所公司(Hitachi,Ltd.)制造的L7100系统的凝胶渗透色谱法(GPC),作为聚苯乙烯换算的重均分子量来测定。
作为上述聚合物,由于具有油墨的定影性以及光泽性更加优异的倾向,因此优选其构成成分中70质量%以上为通过(甲基)丙烯酸酯以及(甲基)丙烯酸的共聚而得到的聚合物。优选碳原子数为1~24的烷基(甲基)丙烯酸酯以及碳原子数为3~24的环状烷基(甲基)丙烯酸酯中的至少一方由70质量%以上的单体成分聚合而成。作为该单体成分的具体例,包括但不限于以下示例,可以列举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)2-乙基己酯丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸叔丁基环己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸异硼酸酯、(甲基)丙烯酸十六烷基酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、(甲基)丙烯酸异硬脂酯、(甲基)丙烯酸四甲基哌啶酯、(甲基)丙烯酸二环戊酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯氧酯以及(甲基)丙烯酸二十二烷基酯。另外,作为其他聚合用单体成分,也能够使用(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯以及(甲基)丙烯酸二乙二醇酯等具有羟基的(甲基)丙烯酸羟基酯、(甲基)氨基甲酸酯丙烯酸酯以及环氧(甲基)丙烯酸酯。
需要说明的是,在本说明书中,(甲基)丙烯酸的表述是指丙烯酸以及甲基丙烯酸中的至少一种。(甲基)丙烯酸酯的表述是指丙烯酸酯以及甲基丙烯酸酯中的至少一种。
(被聚合物覆盖的颜料)
另外,由于具有油墨的定影性、光泽性以及颜色再现性优异的倾向,因此在上述聚合物分散型颜料中,优选使用被聚合物覆盖的颜料,即微胶囊化颜料。
被该聚合物覆盖的颜料通过转相乳化法得到。即,将上述聚合物溶解于甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮、甲乙酮(MEK)以及二丁基醚等有机溶剂中。在所得到的溶液中添加颜料,接着添加中和剂以及水,进行混炼、分散处理,由此制备水包油型的分散体。然后,通过从所得到的分散体中除去有机溶剂,能够得到作为水分散体被聚合物覆盖的颜料。混炼、分散处理例如能够使用球磨机、辊磨机、珠磨机、高压均化器以及高速搅拌型分散机等。
作为中和剂,优选乙胺、三甲胺等叔胺、氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾以及氨等。所得到的水分散体的pH优选为6~10。
作为覆盖颜料的聚合物,从使颜料稳定地分散的观点出发,优选通过GPC测定的重均分子量为10,000~150,000左右的聚合物。
颜料可以单独使用一种,也可以将两种以上组合使用。
颜料的体积基准的平均粒径(D50)(以下,也称为体积平均粒径)优选为50~400nm,更优选为50~300nm,进一步优选为75~200nm,特别优选为100~150nm,更特别优选为100~120nm。需要说明的是,体积平均粒径能够通过以动态光散射法为测定原理的粒度分布测定装置来测定。作为粒度分布测定装置,例如可以列举出以动态光散射法为测定原理的粒度分布计(例如“NanotracWaveIIEX-150”Microtrac·BEL株式会社制)。
颜料的含量能够根据用途适当调整,但优选以固体成分计相对于油墨组合物的总质量为0.1质量%以上且20.0质量%以下,更优选为0.2质量%以上且15.0质量%以下,进一步优选为1.0质量%以上且10.0质量%以下。
1.2树脂
本实施方式所涉及的喷墨油墨组合物含有树脂。树脂可以是水溶性的,也可以是非水溶性的。另外,树脂可以是溶解于油墨组合物中的状态或分散于油墨组合物中的状态中的任一种状态。作为溶解状态的树脂,能够使用将颜料作为聚合物分散型颜料分散时使用的上述聚合物。另外,作为分散状态的树脂,能够使在油墨组合物的液体介质中难溶或不溶的树脂以树脂粒子的形式分散(即,以乳液状态或悬浮状态)而含有。作为树脂的状态,优选为树脂粒子,因此优选树脂含有树脂粒子,更优选树脂为树脂粒子。这样的树脂粒子具有使附着在记录介质上的油墨组合物的成分的密合性、耐擦性提高的所谓作为定影用树脂的功能。因此,在树脂含有树脂粒子的情况下,能够进一步提高耐擦性。在油墨含有树脂的情况下,在附着于记录介质的油墨中,树脂因后述的特定的低分子有机化合物而溶解,树脂容易密合于记录介质,耐擦性优异,因此优选。
作为树脂粒子,例如可以列举出由聚氨酯系树脂、丙烯酸系树脂、酯系树脂、芴系树脂、聚烯烃系树脂、松香改性树脂、萜系树脂、聚酯系树脂、聚酰胺系树脂、环氧系树脂、氯乙烯系树脂、乙烯乙酸乙烯酯系树脂等构成的树脂粒子。这些树脂粒子大多以乳液形态处理,但也可以是粉体的性状。另外,树脂粒子能够单独使用一种或两种以上组合使用。
聚氨酯系树脂是具有尿烷键的树脂的总称。在聚氨酯系树脂中,除了尿烷键以外,也可以使用在主链上含有醚键的聚醚型聚氨酯树脂、在主链上含有酯键的聚酯型聚氨酯树脂、在主链上含有碳酸酯键的聚碳酸酯型聚氨酯树脂等。作为聚氨酯系树脂,可以使用市售品,例如,可以从SUPERFLEX 210、460、460s、840、E-4000(商品名,第一工业制药株式会社制)、RESAMINE D-1060、D-2020、D-4080、D-4200、D-6300、D-6455(商品名,大日精化工业株式会社制)、TAKELAC WS-6020、WS-6021、W-512-A-6(商品名,三井化学聚氨酯株式会社制)、SANCURE 2710(商品名,LUBRIZOL公司制)、PERMARIN UA-150(商品名,三洋化成工业公司制)等市售品中选择使用。
丙烯酸系树脂是至少将(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯等丙烯酸系单体作为一种成分进行聚合而得到的聚合物的总称,例如可以列举出由丙烯酸系单体得到的树脂、丙烯酸系单体与除此以外的单体的共聚物等。例如,可以列举出作为丙烯酸系单体与乙烯基系单体的共聚物的丙烯酸-乙烯基系树脂等。此外,例如可以列举出与苯乙烯等乙烯基系单体的共聚物。作为丙烯酸类单体,也能够使用丙烯酰胺、丙烯腈等。
在以丙烯酸系树脂为原料的树脂乳液中,可以使用市售品,例如可以从FK-854、MOWINYL 952B、718A(商品名,日本涂料树脂公司制)、NipolLX852、LX874(商品名,日本ZEON公司制)、POLYSOLAT860(商品名,昭和电工株式会社制)、VONCOATAN-1190S、YG-651、AC-501、AN-1170、4001(商品名,DIC公司制)等中选择使用。
需要说明的是,如上所述,在本说明书中,丙烯酸系树脂也可以是苯乙烯丙烯酸系树脂。另外,在本说明书中,(甲基)丙烯酸的表述是指丙烯酸以及甲基丙烯酸中的至少一种。
苯乙烯丙烯酸系树脂是由苯乙烯单体和丙烯酸系单体得到的共聚物,可以列举出苯乙烯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯-α-甲基苯乙烯-丙烯酸共聚物等。苯乙烯丙烯酸系树脂可以使用市售品,例如,可以列举出JONCRYL 62J、7100、390、711、511、7001、632、741、450、840、74J、HRC-1645J、734、852、7600、775、537J、1535、PDX-7630A、352J、352D、PDX-7145、538J、7640、7641、631、790、780、7610(商品名,BASF公司制)、MOWINYL966A、975N(商品名,日本涂料树脂公司制)等。
氯乙烯系树脂可以是氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。作为酯系树脂,可以列举出含有丙烯酸酯作为单体的聚合物,例如可以例示出苯乙烯-甲基丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-α-甲基苯乙烯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-α-甲基苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸酯共聚物等。
聚烯烃系树脂是在结构骨架中具有乙烯、丙烯、丁烯等烯烃的树脂,能够适当选择使用公知的树脂。作为烯烃系树脂,能够使用市售品,例如可以从ARROWBASE CB-1200、CD-1200(商品名,UNITICA株式会社制)等中选择使用。
树脂粒子也可以以乳液的形态供给,作为这样的树脂乳液的市售品的例子,可以从微凝胶E-1002、E-5002(商品名,日本涂料公司制,苯乙烯丙烯酸系树脂乳液)、VONCOATAN-1190S、YG-651、AC-501、AN-1170、4001、5454(商品名,DIC公司制,苯乙烯丙烯酸系树脂乳液)、POLYSOL AM-710、AM-920、AM-2300、AP-4735、AT-860、PSASE-4210E(丙烯酸系树脂乳液)、POLYSOL AP-7020(苯乙烯丙烯酸系树脂乳液)、POLYSOL SH-502(乙酸乙烯酯树脂乳液)、POLYSOL AD-13、AD-2、AD-10、AD-96、AD-17、AD-70(乙烯-乙酸乙烯酯树脂乳液)、POLYSOL PSASE-6010(乙烯-乙酸乙烯酯树脂乳液)(以上为商品名,昭和电工公司制)、POLYSOL SAE1014(商品名,日本ZEON公司制,苯乙烯-丙烯酸系树脂乳液)、SAIVINOL SK-200(商品名,SAIDEN化学公司制,丙烯酸系树脂乳液)、AE-120A(商品名,JSR公司制,丙烯酸系树脂乳液)、AE373D(商品名,E-TEC公司制,羧基改性苯乙烯丙烯酸系树脂乳液)、SEIKADYNE 1900W(商品名,大日精化工业公司制,乙烯-乙酸乙烯酯树脂乳液)、VINYBLAN2682(丙烯酸系树脂乳液)、VINYBLAN 2886(乙酸乙烯酯-丙烯酸树脂乳液)、VINYBLAN 5202(乙酸丙烯酸树脂乳液)(以上为商品名,日信化学工业公司制)、VINYBLAN 700、2586(商品名,日信化学工业公司制)、ELITEL KA-5071S、KT-8803、KT-9204、KT-8701、KT-8904、KT-0507(商品名,UNITICA公司制,聚酯树脂乳液)、HITECHSN-2002(商品名,东邦化学公司制,聚酯树脂乳液),TAKELAC W-6020、W-635、W-6061、W-605、W-635、W-6021(商品名,三井化学聚氨酯公司制,聚氨酯系树脂乳液)、SUPERFLEX 870、800、150、420、460、470、610、620、700(商品名,第一工业制药公司制,聚氨酯系树脂乳液)、PERMARIN UA-150(商品名,三洋化成工业株式会社制,聚氨酯系树脂乳液)、SANCURE 2710(商品名,日本LUBRIZOL公司制,聚氨酯系树脂乳液)、NeoRez R-9660、R-9637、R-940(商品名,楠本化成株式会社制,聚氨酯系树脂乳液)、ADEKA BONTIGHTER HUX-380、290K(商品名、株式会社ADEKA制,聚氨酯系树脂乳液)、MOWINYL 966A、MOWINYL 7320(商品名、日本涂料树脂公司制)、JONCRYL 7100、390、711、511、7001、632、741、450、840、74J、HRC-1645J、734、852、7600、775、537J、1535、PDX-7630A、352J、352D、PDX-7145、538J、7640、7641、631、790、780、7610(以上为商品名,BASF公司制)、NK粘合剂R-5HN(商品名,新中村化学工业株式会社制)、HYDRAN WLS-210(商品名,DIC株式会社制,非交联性聚氨酯)、JONCRYL 7610(商品名,BASF公司制)等中选择使用。
另外,作为树脂粒子的材质,其中,从密合性、耐擦性更优异的观点出发,更优选从聚氨酯系树脂、丙烯酸系树脂、酯系树脂、氯乙烯系树脂中选择。此外,作为树脂粒子,如果含有丙烯酸系树脂的树脂粒子,则可以进一步提高附着于记录介质的水系油墨组合物的成分的密合性、耐擦性,因此优选。
树脂粒子也可以是具有由第一树脂构成的相(部分)和由第二树脂构成的相(部分)相互分离的相分离结构的复合树脂微粒。
作为复合树脂微粒的形态,第一树脂和第二树脂分别构成树脂微粒的一部分和另一部分。例如,可以列举出第一树脂和第二树脂的一方主要构成复合树脂微粒的周边部附近(壳部),另一方主要构成树脂微粒的中心部附近(芯部)的芯-壳结构的复合树脂微粒、或者在由第一树脂和第二树脂的一方形成的部分的海中由另一方形成的部分以岛状存在的海岛结构的复合树脂微粒等。
需要说明的是,在海岛结构的复合树脂微粒中,可以在树脂粒子的最表面露出一部分由另一种树脂构成的部分,也可以是岛不限于均匀地存在于复合树脂微粒的内部的形态而偏向存在的形态。另外,岛的形状可以是球状或非球状,岛的大小也可以是各种各样的。其中,从连续喷出稳定性和耐擦性等更优异的观点出发,优选具有海岛结构的复合树脂微粒,该海岛结构由第一树脂形成海,由第二树脂形成岛。
构成复合树脂微粒的一部分的第一树脂可以是均聚物,也可以是共聚物。
作为第一树脂,没有特别限定,能够使用丙烯酸系树脂。丙烯酸系树脂是具有(甲基)丙烯酸单体单元的树脂,从容易控制各种物性值且容易获得方面出发是优选的。作为(甲基)丙烯酸单体单元,没有特别限定,可以例示出与上述的聚合物分散型颜料的聚合物中可以使用的单体成分相同的单体单元。
丙烯酸系树脂也可以是具有(甲基)丙烯酸单体单元和(甲基)丙烯酸单体单元以外的其他单体单元的树脂,在该情况下,从容易调整树脂的各种物性值的方面出发是优选的。作为其他单体单元,可以列举出乙烯基单体单元等。另外,丙烯酸系树脂优选具有芳香族单体单元。作为芳香族单体单元,可以列举出芳香族乙烯基单体单元或芳香族(甲基)丙烯酸单体单元,优选具有芳香族乙烯基单体单元的树脂。
第二树脂可以是与上述第一树脂相同的树脂,也可以是与第一树脂独立的树脂。作为第二树脂,没有特别限定,与第一树脂同样地,优选具有(甲基)丙烯酸单体单元的丙烯酸系树脂。
关于复合树脂微粒的合成方法没有特别限定,例如可以通过公知的乳化聚合法或将其适当组合来合成。具体而言,可以列举出一并混合聚合法、单体滴加法、预乳化法、种子乳化聚合法、多步乳化聚合法(二步乳化聚合法等)、转相乳化聚合法等。关于海岛结构树脂微粒或芯-壳树脂微粒的制造方法,例如可以参考ColloidsandSurfacesA:PhysiochemicalandEngineeringAspects153(1999)255-270。
树脂可以单独使用一种,也可以将两种以上组合使用。
本实施方式所涉及的喷墨油墨组合物,在树脂含有树脂粒子的情况下,树脂粒子的玻璃化转变温度优选为50~110℃。另外,体积平均粒径优选为90~220nm。
树脂粒子的玻璃化转变温度(Tg)的下限值更优选为60℃以上,进一步优选为70℃以上,特别优选为80℃以上。上限值更优选为105℃以下,进一步优选为100℃以下,特别优选为95℃以下。
树脂粒子的体积平均粒径的下限值更优选为100nm以上,进一步优选为110nm以上,特别优选为120nm以上,更特别优选为130nm以上。上限值更优选为200nm以下,进一步优选为180nm以下,特别优选为160nm以下,更特别优选为150nm以下。
如果树脂粒子的玻璃化转变点以及体积平均粒径在上述范围内,则具有可以使耐擦性和堵塞恢复性均衡地优异的倾向。
需要说明的是,玻璃化转变温度(Tg)可以通过使用差示扫描量热分析(DSC)等的常规方法来确认。
另外,在本实施方式所涉及的喷墨油墨组合物中,树脂为树脂粒子,树脂粒子的体积平均粒径B相对于颜料的体积平均粒径A的比(B/A)优选为0.6~1.8,更优选为0.8~1.6,进一步优选为1.0~1.5,特别优选为1.2~1.4。
如果树脂粒子的体积平均粒径B相对于颜料的体积平均粒径A的比(B/A)在上述范围内,则具有可以使耐擦性和堵塞恢复性均衡地优异的倾向。
树脂的含量以固体成分计,相对于油墨组合物的总质量优选为0.5质量%以上且20.0质量%以下,更优选为1.0质量%以上且15.0质量%以下,进一步优选为2.0质量%以上且10.0质量%以下,特别优选为3.0质量%以上且8.0质量%以下。
1.3水
本实施方式所涉及的喷墨油墨组合物是水系油墨,含有水。在此,本发明中的“水系”油墨的“水系”是指至少以水为主要溶剂的油墨。水优选为极力除去了离子性杂质的水,例如离子交换水、超滤水、反渗透水、蒸馏水等纯水或超纯水等。另外,如果使用通过紫外线照射或添加过氧化氢等而灭菌的水,则在长期保存油墨的情况下能够抑制霉菌或细菌的产生,因此优选。
水的含量相对于油墨组合物的总质量优选为45质量%以上,更优选为50质量%以上,进一步优选为60质量%以上,特别优选为70质量%以上。上限没有限定,但优选为98质量%以下。
需要说明的是,油墨组合物中的有机溶剂的含量相对于油墨组合物的总质量优选为40质量%以下,更优选为30质量%以下,进一步优选为25质量%以下,特别优选为20质量%以下。
1.4特定的低分子有机化合物
本实施方式所涉及的喷墨油墨组合物以相对于油墨组合物的总质量为10质量%以下的含量含有水溶性的低分子有机化合物(特定的低分子有机化合物),该水溶性的低分子有机化合物的熔点为30℃以上,是酰胺类、含硫类、环状醚类中的任一种。
作为酰胺类,只要是具有酰胺结构的水溶性的低分子有机化合物即可。作为熔点为30℃以上且为酰胺类的水溶性低分子有机化合物,例如可以列举出ε-己内酰胺(标准沸点267℃,熔点70℃,分子量113)、2-哌啶酮(标准沸点256℃,熔点38℃,分子量99)、ω-庚内酰胺(标准沸点288℃,熔点36℃,分子量127)、琥珀酰亚胺(标准沸点287℃,熔点125℃,分子量99)、5-甲基-2-吡咯烷酮(标准沸点248℃,熔点38℃,分子量99)等环状酰胺类、或乙酰基乙酰胺(标准沸点271℃,熔点52℃,分子量101)等非环状酰胺类等。当酰胺类为环状酰胺类时,具有耐擦性进一步提高,堵塞恢复性也提高的倾向,因此优选。
含硫类只要是分子中具有硫原子的水溶性的低分子有机化合物即可。作为熔点为30℃以上且为含硫类的水溶性的低分子有机化合物,例如可以列举出砜类。例如,可以列举出二甲基砜(标准沸点248℃,熔点110℃,分子量94)、二乙基砜(标准沸点246℃,熔点73℃,分子量122)、乙基甲基砜(标准沸点245℃,熔点34℃,分子量108)等。
作为环状醚类,只要是具有环状醚结构的水溶性的低分子有机化合物即可。作为熔点为30℃以上且为环状醚类的水溶性的低分子有机化合物,例如可以列举出1,4-二噁烷-2,3-二醇(标准沸点259℃,熔点114℃,分子量120)、异山梨醇(标准沸点372℃,熔点61℃,分子量146)等。
特定的低分子有机化合物是水溶性的化合物,水溶性是指,例如,在水中混合10质量%的该化合物,在常温下充分搅拌后,通过目视观察,观察不到溶解残留或混合液整体看起来不混浊。
特定的低分子有机化合物可以单独使用一种,也可以将两种以上组合使用。
作为特定的低分子有机化合物的分子量,优选为300以下,更优选为30~250,进一步优选为50~200,特别优选为70~150。
特定的低分子有机化合物的熔点只要为30℃以上即可,没有特别限定,优选为40℃以上,更优选为50℃以上,进一步优选为60℃以上,特别优选为70℃以上。另外,熔点的上限值优选为150℃以下,更优选为140℃以下,进一步优选为130℃以下,特别优选为120℃以下。此外,优选为100℃以下。
需要说明的是,特定的低分子有机化合物的熔点可以通过使用了差示扫描量热分析(DSC)等的常规方法来确认。
特定的低分子有机化合物的标准沸点优选为280℃以下,更优选为270℃以下,进一步优选为260℃以下,特别优选为250℃以下。另外,特定的低分子有机化合物的标准沸点的下限值优选为200℃以上,更优选为210℃以上,进一步优选为220℃以上,特别优选为230℃以上。此外,优选为250℃以上,更优选为260℃以上。
如果特定的低分子有机化合物的标准沸点在上述范围内,则具有可以良好地兼顾由油墨的增粘引起的固化效果和干燥性、可以使画质(凝聚不均)和耐擦性均衡地优异的倾向。
特定的低分子有机化合物的含量的上限值相对于油墨组合物的总质量为10质量%以下,优选为9.0质量%以下,更优选为8.0质量%以下,进一步优选为7.0质量%以下,特别优选为6.0质量%以下,特别优选为5.0质量%以下。下限值相对于油墨组合物的总质量优选为0.5质量%以上,更优选为1.0质量%以上,进一步优选为1.5质量%以上,特别优选为2.0质量%以上,更特别优选为2.5质量%以上,特别优选为3.0质量%以上,特别更优选为3.5质量%以上。如果特定的低分子有机化合物的含量在上述范围内,则具有能够均衡地提高画质(凝聚不均)、着落偏离、画质(光泽不均)等的倾向。
1.5特定的二醇类
本实施方式所涉及的喷墨油墨组合物以比上述特定的低分子有机化合物的含量多的含量含有熔点为25℃以下的二醇类的有机溶剂(特定的二醇类)。需要说明的是,有机溶剂在常温下为液体。
另外,熔点为25℃以下的二醇类的有机溶剂(特定的二醇类)的含量A与上述低分子有机化合物(特定的低分子有机化合物)的含量B的质量比(A/B)优选为1.3~10,更优选为1.5~9.0,进一步优选为2.0~5.0,特别优选为2.5~4.5。
如果特定的二醇类的含量A与特定的低分子有机化合物的含量B的质量比(A/B)在上述范围内,则具有能够使着落偏离、耐擦性、堵塞恢复性等均衡地优异的倾向。
熔点为25℃以下的二醇类的有机溶剂(特定的二醇类)的含量相对于该油墨组合物的总质量优选为5~30质量%。特定的二醇类的含量的下限值更优选为6质量%以上,进一步优选为7质量%以上,特别优选为8质量%以上,更特别优选为9质量%以上。上限值更优选为25质量%以下,进一步优选为20质量%以下,特别优选为17质量%以下,更特别优选为14质量%以下。
如果特定的二醇类的含量在上述范围内,则具有能够使着落偏离、耐擦性、堵塞恢复性等均衡地优异的倾向。
1.5.1特定的二醇类的种类
二醇类是分子中具有2个羟基的有机化合物。作为二醇类,可以列举出烷烃被2个羟基取代的链烷二醇、该链烷二醇的2分子以上的羟基彼此在分子间缩合而成的缩合物等。
特定的二醇类的分子中的碳原子数优选为2~10,更优选为3~8,进一步优选为3~6。
作为熔点为25℃以下的二醇类的有机溶剂(特定的二醇类),例如可以列举出乙二醇(别名:乙烷-1,2-二醇,熔点-13℃,标准沸点197℃)、1,2-丙二醇(别名:丙烷-1,2-二醇,熔点-59℃,标准沸点188℃),1,2-丁二醇(熔点-50℃,标准沸点192℃)、1,2-戊二醇(熔点-40℃,标准沸点209℃)、1,2-己二醇(熔点-40℃,标准沸点224℃)等1,2-链烷二醇类,二乙二醇(熔点-8℃,标准沸点244℃)、二丙二醇(熔点-39℃,标准沸点231℃)、三乙二醇(熔点-7℃,标准沸点287℃)、三丙二醇(熔点-20℃,标准沸点270℃)、1,3-丙二醇(熔点-27℃,标准沸点213℃)、1,3-丁二醇(别名:1,3-丁二醇,熔点-77℃,标准沸点207℃)、1,4-丁二醇(熔点19℃,标准沸点235℃)、2,3-丁二醇(熔点20℃,标准沸点176℃)、1,5-戊二醇(熔点-16℃,标准沸点242℃)、2-甲基-1,3-丙二醇(熔点-91℃,标准沸点214℃)、3-甲基-1,3-丁二醇(熔点-25℃,标准沸点203℃)、3-甲基-1,5-戊二醇(熔点-10℃,标准沸点249℃)、2-乙基-1,3-己二醇(熔点-40℃,标准沸点243℃)、3-甲基-1,5-戊二醇(熔点-60℃,标准沸点150℃)、2-甲基戊烷-2,4-二醇(熔点-40℃,标准沸点197℃)等链烷二醇类。
在特定的二醇类中,优选1,2-链烷二醇类,更优选为选自乙二醇、丙二醇、1,2-丁二醇以及1,2-己二醇的有机溶剂。
特定的二醇类可以单独使用一种,也可以将两种以上组合使用。
熔点为25℃以下的二醇类的有机溶剂(特定的二醇类)优选含有标准沸点为170~250℃的有机溶剂,更优选含有标准沸点为190~240℃的有机溶剂,进一步优选含有标准沸点为210~230℃的有机溶剂。或者,标准沸点优选为180~220℃,更优选为180~210℃,进一步优选为180~200℃。
如果特定的二醇类的标准沸点在上述范围内,则具有干燥性进一步提高、耐擦性更优异的倾向。
特定的二醇类的熔点优选为-100~25℃,更优选为-80~0℃,进一步优选为-80~20℃。
1.5.2其他低分子有机化合物
本实施方式所涉及的喷墨油墨组合物也可以含有上述特定的低分子有机化合物以及特定的二醇类以外的其他低分子有机化合物。其他低分子有机化合物可以是有机溶剂,优选有机溶剂。
作为这样的其他低分子有机化合物,例如可以列举出多元醇类、酯类、环状酯类、亚烷基二醇醚类,上述特定的低分子有机化合物以外的酰胺类、含硫类、环状醚类等。
多元醇类是分子中具有2个以上羟基的化合物。但这里是上述特定的二醇类以外的化合物。多元醇类可以列举出烷烃被2个以上的羟基取代的烷烃多醇类,该烷烃多醇类的2分子以上的羟基彼此在分子间缩合而成的缩合物等。
作为多元醇类,可以列举出1,2-辛二醇(熔点36℃)、1,6-己二醇(熔点43℃)、2-乙基-2-甲基-1,3-丙二醇(熔点43℃)、2-甲基-2-丙基-1,3-丙二醇(熔点57℃)、2,2-二甲基-1,3-丙二醇(熔点128℃)、2,3-二甲基-2,3-丁二醇(熔点43℃)等特定的二醇类以外的二醇类、三羟甲基丙烷、甘油等。
作为酯类,可以列举出乙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇单乙醚乙酸酯、乙二醇单丁醚乙酸酯、二乙二醇单甲醚乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯、二乙二醇单丁醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、二丙二醇单甲醚乙酸酯、甲氧基丁基乙酸酯等二醇单乙酸酯类;乙二醇二乙酸酯、二乙二醇二乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、二丙二醇二乙酸酯、乙二醇乙酸丙酸酯、乙二醇乙酸丁酸酯、二乙二醇乙酸丁酸酯、二乙二醇乙酸丙酸酯、二乙二醇乙酸丁酸酯、丙二醇乙酸酯丙酸酯、丙二醇乙酸酯丁酸酯、二丙二醇乙酸酯丁酸酯、二丙二醇乙酸酯丙酸酯等二醇二酯类。
作为环状酯类,可以列举出β-丙内酯、γ-丁内酯、δ-戊内酯、ε-己内酯、β-丁内酯、β-戊内酯、γ-戊内酯、β-己内酯、γ-己内酯、δ-己内酯、β-庚内酯、γ-庚内酯、δ-庚内酯、ε-庚内酯、γ-辛内酯、δ-辛内酯、ε-辛内酯、δ-壬内酯、ε-壬内酯、ε-癸内酯等环状酯类(内酯类),以及与这些羰基相邻的亚甲基的氢被碳原子数为1~4的烷基取代的化合物。
作为亚烷基二醇醚类,只要是亚烷基二醇的单醚或二醚即可,优选烷基醚。作为具体例,可以列举出乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单异丙醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚、三乙二醇单甲醚、三乙二醇单乙醚、三乙二醇单丁醚、四乙二醇单甲醚、四乙二醇单乙醚、四乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丙醚、丙二醇单丁醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇单丙醚、二丙二醇单丁醚、三丙二醇单丁醚等亚烷基二醇单烷基醚类;以及乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇二丁醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇二丁醚、二乙二醇甲乙醚、二乙二醇甲基丁基醚、三乙二醇二甲醚、三乙二醇二乙醚、三乙二醇二丁醚、三乙二醇甲基丁基醚、四乙二醇二甲醚、四乙二醇二乙醚、四乙二醇二丁醚、丙二醇二甲醚、丙二醇二乙醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇二乙醚、三丙二醇二甲醚等亚烷基二醇二烷基醚类。
作为酰胺类,例如可以列举出非环状酰胺类、环状酰胺类等。作为非环状酰胺类,例如可以例示出3-甲氧基-N,N-二甲基丙酰胺、3-甲氧基-N,N-二乙基丙酰胺、3-甲氧基-N,N-甲乙基丙酰胺、3-乙氧基-N,N-二甲基丙酰胺、3-乙氧基-N,N-二乙基丙酰胺、3-乙氧基-N,N-甲乙基丙酰胺、3-正丁氧基-N,N-二甲基丙酰胺、3-正丁氧基-N,N-二乙基丙酰胺、3-正丁氧基-N,N-甲乙基丙酰胺、3-正丙氧基-N,N-二甲基丙酰胺、3-正丙氧基-N,N-二乙基丙酰胺、3-正丙氧基-N,N-甲乙基丙酰胺、3-异丙氧基-N,N-二甲基丙酰胺、3-异丙氧基-N,N-二乙基丙酰胺、3-异丙氧基-N,N-甲乙基丙酰胺、3-叔丁氧基-N,N-二甲基丙酰胺、3-叔丁氧基-N,N-二乙基丙酰胺、3-叔丁氧基-N,N-甲乙基丙酰胺等烷氧基烷基酰胺类、N,N-二甲基乙酰基乙酰胺、N,N-二乙基乙酰基乙酰胺、N-甲基乙酰基乙酰胺、N,N-二甲基异丁酸酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二乙基乙酰胺、N,N-二甲基丙酰胺等。
作为环状酰胺类,可以列举出内酰胺类,例如可以列举出2-吡咯烷酮、1-甲基-2-吡咯烷酮、1-乙基-2-吡咯烷酮、1-丙基-2-吡咯烷酮、1-丁基-2-吡咯烷酮等吡咯烷酮类,N-甲基-ε-己内酰胺、N-环己基-2-吡咯烷酮、β-丙内酰胺等。
作为含硫类,例如可以列举出亚砜类、砜类等。作为亚砜类,有二甲基亚砜、二乙基亚砜等非环状亚砜类;四亚甲基亚砜等环状亚砜类等。作为砜类,可以例示出3-甲基环丁砜、环丁砜等环状砜类,乙基异丙基砜等非环状砜类。
作为环状醚类,可以例示出四氢呋喃、1,4-二噁烷、二甲基异山梨醇、3-甲基-3-氧杂环丁烷甲醇、3-乙基-3-氧杂环丁烷甲醇、2-羟甲基氧杂环丁烷、四氢糠醇、甘油缩甲醛、丙酮缩甘油、二氢左旋葡萄糖酮等。
其他低分子有机化合物可以单独使用一种,也可以将两种以上组合使用。
本实施方式的油墨优选不含有超过1质量%的标准沸点超过280℃的多元醇类的有机溶剂。更优选不含有超过0.5质量%,进一步优选不含有。在此,作为标准沸点超过280℃的多元醇类的有机溶剂,也包括上述特定的二醇类以及其他低分子有机化合物中标准沸点超过280℃的溶剂。在该情况下,耐擦性等更优异,因此优选。
另外,还优选将标准沸点超过280℃的有机溶剂的含量设为上述范围。
1.6蜡
本实施方式所涉及的喷墨油墨组合物可以含有蜡。作为蜡,例如可以列举出巴西棕榈蜡、小烛树蜡、蜂蜡、米糠蜡、羊毛脂等植物、动物系蜡;褐煤蜡、地蜡等矿物系蜡;石蜡是所谓的石油系蜡;碳蜡、赫斯特蜡、聚烯烃蜡、硅酮蜡、硬脂酰胺等合成蜡类,α-烯烃-马来酸酐共聚物等天然、合成蜡乳液或复合蜡等蜡。这些蜡具有对所形成的记录物的表面赋予滑移性而提高耐擦性的功能,由此,还具有提高记录物的摩擦坚牢性的效果。这些蜡可以使用一种或者将多种混合使用。其中,优选使用硅酮蜡、聚烯烃蜡、石蜡等。
作为硅酮蜡的市售品,例如可以列举出SM8706EX、SM7036EX、SM7060EX、SM7025EX、SM490EX、SM8701EX、SM8709SR、SM8716SR、IE-7045、IE-7046T、SH7024、BY22-744EX、BY22-818EX、FZ-4658、FZ-4634EX、FZ-4602(以上为商品名,东丽道康宁株式会社制)、POLON-MF-14、POLON-MF-14EC、POLON-MF-23POLON-MF-63、POLON-MF-18T、POLON-MF-56、POLON-MF-49、POLON-MF-33A、POLON-MF-55T、POLON-MF-28T、POLON-MF-50、POLON-MK-206、POLON-SR-CONC、KM-9771、KM-9774、KM-2002-T、KM-2002-L-1、KM-9772、KS-7002、KS-701、X-51-1264(以上为商品名,信越化学工业株式会社制)等。
作为聚烯烃蜡,例如可以列举出由乙烯、丙烯、丁烯等烯烃或其衍生物制造的蜡及其共聚物,具体而言,可以列举出聚乙烯系蜡、聚丙烯系蜡、聚丁烯系蜡等。聚烯烃蜡能够单独使用一种或者将两种以上组合使用。其中,优选聚乙烯系蜡。
作为聚烯烃蜡的市售品,例如可以列举出AQUACER513(聚乙烯系蜡,平均粒径100nm以上且200nm以下,熔点130℃,固体成分30%)、AQUACER507、AQUACER515、AQUACER840、AQUACER1547(以上为商品名,BYKCHEMIE·JAPAN株式会社制)等AQUACER系列,HITECH E-7025P、HITECH E-2213、HITECH E-6500、HITECH E-6314、HITECH E-9460、HITECHE-9015、HITECH E-4A、HITECH E-5403P、HITECH E-8237(以上为商品名,东邦化学株式会社制,聚乙烯系蜡)等HITECH系列,NOPCOTE PEM-17(商品名,SAN NOPCO公司制,聚乙烯乳液,平均粒径40nm)等。
石蜡是所谓的石油系蜡。在此,石蜡是指碳原子数为20以上的烷烃,在本实施方式中,石蜡是指以碳原子数为20以上且30以下的直链状的石蜡系烃为主要成分,含有少量的异石蜡的分子量为300~500左右的烃的混合物。
作为石蜡的市售品,例如可以列举出AQUACER537、AQUACER539(以上为商品名,BYKCHEMIE·JAPAN株式会社制)等。
蜡的含量相对于油墨组合物的总质量,以固体成分换算,优选为0.1质量%以上且10.0质量%以下,更优选为0.2质量%以上且5.0质量%以下,进一步优选为0.5质量%以上且1.0质量%以下。
1.7消泡剂
本实施方式所涉及的喷墨油墨组合物可以含有消泡剂。作为消泡剂,包括但不限于以下示例,例如可以列举出硅系消泡剂、聚醚系消泡剂、脂肪酸酯系消泡剂以及炔二醇系消泡剂等。其中,由于适当保持表面张力以及表面张力的能力优异,并且几乎不产生气泡,优选硅系消泡剂、炔二醇系消泡剂。另外,消泡剂的基于格里芬法的HLB值更优选为6以下。
需要说明的是,本说明书中的基于格里芬法的HLB值是指评价格里芬提倡的化合物的亲水性的值,是通过下述式(1)算出的值。由格里芬法得到的HLB值表示0~20的范围内的值,数值越大,表示化合物越具有亲水性。
HLB值=20×(亲水基的质量%)=20×(亲水基的式量的总和/表面活性剂的分子量)…式(1)
作为HLB值为6以下的消泡剂,没有特别限定,具体而言,可以列举出Surfynol104、104E、104H、104A、104BC、104DPM、104PA、104PG-50、104S、420、DF-110D、82(以上全部为商品名,AirProductsandChemicals.Inc.公司制),BYK-011、BYK-012、BYK-017、BYK-018、BYK-019、BYK-020、BYK-021、BYK-022、BYK-023、BYK-024、BYK-025、BYK-028、BYK-038、BYK-044、BYK-080A、BYK-094、BYK-1610、BYK-1615、BYK-1650、BYK-1730、BYK-1770(以上全部为商品名,BYKCHEMIE·JAPAN株式会社制)。
消泡剂的含量相对于油墨组合物的总质量,优选为0.01质量%以上且1.00质量%以下,更优选为0.03质量%以上且0.50质量%以下,进一步优选为0.05质量%以上且0.20质量%以下。
1.8表面活性剂
本实施方式所涉及的喷墨油墨组合物也可以含有表面活性剂(不包括上述的消泡剂中列举的表面活性剂。即,限定于通过格里芬法得到的HLB值大于6。)。作为表面活性剂,包括但不限于以下示例,例如可以列举出非离子系表面活性剂。非离子系表面活性剂具有在记录介质上使油墨均匀地扩展的作用。因此,在使用含有非离子系表面活性剂的油墨进行喷墨记录的情况下,可以得到几乎没有渗色的高精细的图像。作为这样的非离子系表面活性剂,包括但不限于以下示例,例如可以列举出硅系、聚氧乙烯烷基醚系、聚氧丙烯烷基醚系、多环苯基醚系、山梨糖醇酐衍生物以及氟系的表面活性剂等,其中优选硅系表面活性剂。
作为硅系表面活性剂,没有特别限定,可以优选列举出聚硅氧烷系化合物。作为该聚硅氧烷系化合物,没有特别限定,例如可以列举出聚醚改性有机硅氧烷。作为该聚醚改性有机硅氧烷的市售品,没有特别限定,例如可以列举出BYK-306、BYK-307、BYK-333、BYK-341、BYK-345、BYK-346、BYK-348、BYK-349、BYK-3420、BYK-3480、BYK-3481(以上为商品名,BYK公司制),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(以上为商品名,信越化学工业公司(Shin-EtsuChemicalCo.,Ltd.)制),SAG002、SAG003、SAG502、SAG503A、SAG005、SAG008、SAG016、SAG020(以上均为商品名,日信化学工业社制),TEGOWET260、TEGOWET270、TEGOWET280、TEGOWETKL245(以上均为商品名,Evonic Japan公司制),DOWSIL502W(商品名,道康宁东丽株式会社制)等。
表面活性剂的含量相对于油墨组合物的总质量,优选为0.05质量%以上且5.00质量%以下,更优选为0.15质量%以上且2.50质量%以下,进一步优选为0.10质量%以上且1.00质量%以下。
1.9烷醇胺类
本实施方式所涉及的喷墨油墨组合物可以含有烷醇胺类。烷醇胺类可以调整油墨组合物的pH,另外,通过含有烷醇胺类,具有油墨的粘度变高的倾向,因此能够提高固化效果并提高画质(凝聚不均)。
作为烷醇胺类,可以列举出单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、N,N-二丁基乙醇胺、N-氨基乙基乙醇胺、N-甲基乙醇胺、N-乙基乙醇胺、N-丁基乙醇胺、N-叔丁基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、N-丁基二乙醇胺、N-叔丁基二乙醇胺、2-氨基-1-丙醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、5-氨基-1-戊醇、2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇、2-氨基-2-羟甲基-1,3-丙二醇、3-氨基-1,2-丙二醇、3-甲基氨基-1,2-丙二醇、丙醇胺、N,N-二甲基丙醇胺、N,N-二乙基丙醇胺、三丙醇胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、N,N-二甲基异丙醇胺、N,N-二乙基异丙醇胺等。
烷醇胺类的含量相对于油墨组合物的总质量优选为0.1质量%以上且10.0质量%以下,更优选为0.3质量%以上且5.0质量%以下,进一步优选为0.5质量%以上且3.0质量%以下。
1.10其他成分
本实施方式所涉及的喷墨油墨组合物还可以根据需要含有防腐剂、防霉剂、防锈剂、螯合剂、粘度调节剂、抗氧化剂、抗真菌剂等成分。
1.11喷墨油墨组合物的制备方法
本实施方式所涉及的喷墨油墨组合物可以通过将上述成分以任意的顺序混合,根据需要进行过滤等除去杂质而得到。作为各成分的混合方法,优选使用在具备机械搅拌器、磁力搅拌器等搅拌装置的容器中依次添加材料并搅拌混合的方法。作为过滤方法,可以根据需要进行离心过滤、过滤器过滤等。
1.12喷墨油墨组合物的物性
从图像品质和作为喷墨记录用油墨的可靠性的平衡的观点出发,本实施方式所涉及的喷墨油墨组合物在20℃下的表面张力优选为18mN/m以上且40mN/m以下,更优选为20mN/m以上且35mN/m以下,进一步优选为22mN/m以上且33mN/m以下。表面张力的测定例如可以通过使用自动表面张力计CBVP-Z(商品名,协和界面科学株式会社制),确认在20℃的环境下用油墨润湿铂板时的表面张力来测定。
另外,从同样的观点出发,本实施方式所涉及的喷墨油墨组合物在20℃下的粘度优选为3mPa·s以上且10mPa·s以下,更优选为3mPa·s以上且8mPa·s以下。需要说明的是,粘度的测定例如可以使用粘弹性试验机MCR-300(商品名,Pysica公司制),测定20℃的环境下的粘度。
1.13喷墨油墨组合物的用途
本实施方式所涉及的喷墨油墨组合物用于向低吸收性记录介质或非吸收性记录介质的记录。
低吸收性记录介质或非吸收性记录介质是指具有完全不吸收或几乎不吸收油墨等液体的性质的记录介质。在定量上,低吸收性记录介质或非吸收性记录介质是指,在布里斯托:Bristow法中,从接触开始至30msec1/2的水吸收量为10mL/m2以下的记录介质。该布里斯托法是作为短时间内的液体吸收量的测定方法最普及的方法,在日本纸浆技术协会:JAPANTAPPI中也被采用。
试验方法的详细情况记载于“JAPAN TAPPI纸浆试验方法2000年版”的标准No.51“纸以及板纸-液体吸收性试验方法-布里斯托法”中。与此相对,吸收性记录介质表示不属于非吸收性以及低吸收性的记录介质。
作为非吸收性记录介质,可以列举出记录面由塑料构成的介质。在此,记录面的表面不具有用于吸收液体的吸收层或接受层。例如,可以列举出在纸等基材上涂布有塑料的塑料膜,在纸等基材上粘接有塑料膜的塑料膜、不具有吸收层或接受层的塑料膜等。作为这里所说的塑料,可以列举出聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯等。
作为低吸收性记录介质,可以列举出在表面设置有涂布层的被称为涂布纸的记录介质。例如,在基材为纸的情况下,可以列举出美术纸、涂布纸、无光纸等印刷原纸,在基材为塑料膜的情况下,可以列举出在聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯等的表面涂布有亲水性聚合物等的塑料膜,将二氧化硅、钛等粒子与粘合剂一起涂布的塑料膜。
本实施方式所涉及的喷墨油墨组合物对于向软包装膜的记录也可以优选使用。软包装膜是上述非吸收性记录介质的一个方式。更详细而言,软包装膜是指用于食品包装或洗漱用品、化妆品的包装等富有柔软性的膜材料,该膜材料在膜表面存在具有防雾性和防静电性的材料、抗氧化剂等,具有5~70μm优选10~50μm范围的厚度。在使油墨组合物附着于该膜的情况下,与通常厚度的塑料膜相比,油墨组合物更难以定影,并且容易渗出,因此耐擦性以及画质(凝聚不均)差。但是,本实施方式所涉及的喷墨油墨组合物具有即使在软包装膜上也能够得到优异的耐擦性以及画质(凝聚不均)的倾向。
构成软包装膜的记录面的材料可以使用含有从聚乙烯、聚丙烯等烯烃系树脂、聚酯等酯系树脂、聚氯乙烯等氯乙烯系树脂以及聚酰胺等酰胺系树脂中选择的至少一种树脂的材料。包含软包装膜的记录面的膜基材可以使用将这些树脂加工成膜或片状的材料。在使用了树脂的膜或片材的情况下,可以使用未拉伸膜或沿单轴方向或双轴方向拉伸的拉伸膜等中的任一种,优选使用沿双轴方向拉伸的膜。另外,根据需要,也可以在将由这些各种树脂构成的膜或片材贴合的层叠状态下使用。
另外,本实施方式所涉及的喷墨油墨组合物对于向标志图形用的记录介质的记录也可以优选使用。作为标志图形用的记录介质,材料分为横幅、涂布纸、无光纸、壁纸、布、PET、PVC等塑料膜等多个方面,特别是对于用于窗口显示器或汽车包装等的透明、半透明的塑料膜,可以优选使用。这些膜大多使用基材由具有柔软性的聚烯烃、PET、PVC等构成,在印刷面的相反面具有粘接层的形态的膜,印刷后在粘接面粘贴在窗玻璃或车体等上面使用。在使油墨附着于该膜的情况下,油墨更难以定影,并且容易渗出,因此耐擦性以及画质(凝聚不均)差。但是,本实施方式所涉及的喷墨油墨组合物具有即使在标志图形用的记录介质中也可以得到优异的耐擦性以及画质(凝聚不均)的倾向。
构成标志图形用薄膜的记录面的材料可以使用含有从聚乙烯、聚丙烯等烯烃系树脂、聚酯等酯系树脂、聚氯乙烯等氯乙烯系树脂,以及聚酰胺等酰胺系树脂中选择的至少一种树脂的材料。
需要说明的是,记录介质也可以是无色透明、半透明、着色透明、有色不透明、无色不透明等。
2.记录方法
本发明的一个实施方式所涉及的记录方法,
包括将上述的喷墨油墨组合物从喷墨头喷出而向记录介质附着的工序,所述记录介质为低吸收性记录介质或非吸收性记录介质。
根据本实施方式所涉及的记录方法,在向低吸收性或非吸收性的记录介质的记录中,能够使耐擦性、画质(凝聚不均)优异,并且很好地减少着落偏离。
在使用了水系油墨向低吸收性或非吸收性的记录介质上的记录中,由于油墨难以被记录介质吸收,因此在着落于记录介质上的相邻的墨滴(点)接触时,存在点聚集而画质降低(凝聚不均)的问题。对于这样的问题,以往已知一种并用含有使油墨成分凝聚的凝聚剂的处理液的技术,但使用处理液存在耐擦性等容易变差等弊病。另外,通过进行在早期阶段对附着在记录介质上的油墨进行加热并使其干燥的一次加热工序,能够减少点的聚集,但作为加热的弊病,有产生光泽不均(光泽条纹不均)、堵塞恢复性恶化、喷墨头的结露增加等。
最近,本发明人等发现,通过在记录方法中使用的油墨中含有熔点为30℃以上、是酰胺类、含硫类、环状醚类中的任一种的水溶性的低分子有机化合物(特定的低分子有机化合物),即使在不并用处理液的情况下,也可以很好地提高画质(凝聚不均)。这是因为,推测通过在油墨中含有特定的低分子有机化合物,在油墨干燥时油墨容易增粘,由此,点的移动被抑制,可以在聚集前的早期将点固定。即,不是通过处理液与油墨反应来固定点(固化效果),而是通过含有特定成分的油墨自身的固化效果,能够得到优异的画质(凝聚不均)。另外,特定的低分子有机化合物还具有能够使油墨中含有的树脂、低吸收性或非吸收性的记录介质溶胀溶解的树脂溶解性,因此通过在油墨中含有特定的低分子有机化合物,能够得到优异的画质(凝聚不均),并且还能够得到优异的耐擦性。
另一方面,当在记录方法中使用的油墨中含有特定的低分子有机化合物的情况下,又发生了墨滴的着落位置偏离的新问题。推测这是因为含有特定的低分子有机化合物的油墨的喷出特性容易改变,在从喷墨头喷出时或喷出后,墨滴的喷出方向或喷出速度容易变动。特别是,推测与粘度随着油墨干燥而上升有关。
因此,本发明人等进一步进行了深入研究,结果发现,通过以比特定的低分子有机化合物多的量含有熔点为25℃以下的二醇类的有机溶剂(特定的二醇类),并且,使特定的低分子有机化合物的含量为规定量以下,由此能够很好地减少着落偏离,并且能够得到优异的画质(凝聚不均)和优异的耐擦性。
以下,对本实施方式所涉及的记录方法所具备的可以应用于各工序以及记录方法的喷墨记录装置进行说明。
2.1油墨附着工序
本实施方式所涉及的记录方法具备将上述喷墨油墨组合物从喷墨头喷出而向记录介质附着的工序(油墨附着工序),所述记录介质为低吸收性记录介质或非吸收性记录介质。
作为记录介质,可以使用与应用于上述喷墨油墨组合物的记录介质同样的记录介质,详细情况如上所述。
油墨附着工序例如可以使用后述的图1所示的喷墨记录装置1,通过从喷墨头2喷出油墨而容易地执行。需要说明的是,将通过喷墨法从喷墨头喷出油墨而用于记录的组合物称为喷墨油墨组合物。
喷墨油墨组合物的附着量优选为记录介质的记录区域的每单位面积1~40mg/inch2,更优选为2~30mg/inch2,进一步优选为4~20mg/inch2,特别优选为6~16mg/inch2。记录中的记录介质的记录区域的每单位面积的最大油墨的附着量也优选为上述范围。
另外,本实施方式所涉及的记录方法的油墨附着工序优选进行多次一边从喷墨头喷出上述喷墨油墨组合物一边使记录介质与喷墨头的相对位置移动的主扫描,优选对同一主扫描区域的主扫描的次数为10次以下。对同一主扫描区域的主扫描次数的上限更优选为9次以下,进一步优选为7次以下,特别优选为6次以下,更特别优选为5次以下。下限为1次以上,虽然没有特别限定,但优选为2次以上,更优选为3次以上。
在固定每单位面积的点数(墨滴数)即分辨率或油墨附着量的情况下,如果该主扫描的次数少,则记录速度变快,是有用的。另外,能够减少喷头结露,因此优选。
另一方面,如果该主扫描的次数较少,则同时喷出的点数增加,墨滴聚集,画质(凝聚不均)容易变差。然而,根据本实施方式所涉及的记录方法,即使是上述范围的主扫描的次数(pass数,通道数),也能够确保良好的画质(减少凝聚不均)。
需要说明的是,“使记录介质与喷墨头的相对位置移动的主扫描”是指,例如在使用图1以及图2所示的喷墨记录装置1的情况下,作为串行式的记录头的喷墨头2相对于记录介质M在主扫描方向MS(即,箭头S1或箭头S2中的任意一个方向)上进行的扫描。
另外,“对同一扫描区域进行的主扫描的次数”是指,在以至少一部分与进行了一次主扫描的喷墨头2在记录介质M上的扫描区域重叠的方式再次进行主扫描的情况下,对记录介质的相同位置,通过主扫描而与喷墨头相对的主扫描的合计次数。例如,在一次副扫描(记录介质M的输送)的距离比喷出油墨的喷嘴列(未图示)的副扫描方向SS的长度短的情况下,对一次主扫描的扫描区域再次进行扫描。例如,如果一次副扫描的距离是喷出油墨的喷嘴列的副扫描方向SS的长度的八分之一,则在同一扫描区域进行八次主扫描。将该情况称为主扫描的次数为8。
在主扫描中,一次主扫描的时间优选为0.5~5秒,更优选为1~4秒,进一步优选为2~3秒。一次主扫描的时间(也称为主扫描的时间)是在一次主扫描中,喷头所在的位置从与记录介质的一个端部相对的位置移动到与记录介质的另一个端部相对的位置所需的时间。
在主扫描的时间较长的情况下,能够记录主扫描方向的宽度更宽的图像,是有用的。在主扫描的时间较短的情况下,可以减少喷头结露,是优选的。
需要说明的是,喷头结露是指在喷头的喷嘴面等上产生结露。这是因为在油墨干燥的过程中蒸发的水等结露而附着在喷头上。
在使上述的喷墨油墨组合物附着于记录介质时,油墨附着工序可以在记录介质的表面温度为45℃以下的条件下进行。即,油墨附着工序可以不加热记录介质而进行,也可以加热记录介质而进行,即使在加热的情况下,也优选加热至记录介质的表面温度为45℃以下。需要说明的是,在加热记录介质的情况下,优选具备后述的一次加热工序。
上述记录介质的表面温度的上限值更优选为42℃以下,进一步优选为38℃以下,特别优选为32℃以下,更特别优选为28℃以下。下限值优选为20℃以上,更优选为23℃以上,特别优选为25℃以上。此外,在进行一次加热工序的情况下,优选为30℃以上,更优选为35℃以上。
在使喷墨油墨组合物附着于记录介质时,在记录介质的表面温度较高的情况下,能够使附着于记录介质的油墨在早期阶段干燥,因此具有可以减少点的聚集的倾向,但作为其弊病,有发生光泽不均(光泽条纹不均)、堵塞恢复性恶化、喷墨头的结露增加等。与此相对,根据本实施方式所涉及的记录方法,即使油墨附着工序中的记录介质的表面温度在上述范围内,特别是在上述范围以下,也能够得到优异的画质(凝聚不均),因此在光泽不均(光泽条纹不均)、堵塞恢复性、结露等方面也表现优异。
2.2一次加热工序
本实施方式所涉及的记录方法也可以包括对附着于记录介质的上述喷墨油墨组合物进行加热的一次加热工序。通过包括该工序,容易将使喷墨油墨组合物附着于记录介质时的记录介质的表面温度控制为适当的温度。由此,更容易得到优异的画质(凝聚不均)。
一次加热工序是在早期阶段对附着在记录介质上的油墨进行加热并使其干燥的工序。一次加热工序是用于使附着在记录介质上的油墨的溶剂成分的至少一部分干燥至至少使油墨的流动减少的程度的加热工序。一次加热工序可以使油墨附着在被加热的记录介质上而进行,也可以在附着后的早期加热而进行。一次加热工序优选在着落于记录介质的墨滴从该墨滴的着落开始0.5秒以内开始加热。
一次加热工序优选为IR加热器、微波的放射、压印板加热器、利用风扇产生的热风向记录介质送风。
即,作为加热的方式,可以列举出压印板加热器等传导式、IR或利用微波的放射的辐射式、利用风扇等的送风式等。可以使用它们中的任意一种以上。
需要说明的是,在使用送风式的情况下,在与其他加热方式并用的情况下,作为送风式也可以使用常温风。即,作为送风式的送风,也可以是常温风。即使是常温风,也能够促进油墨的干燥,堵塞恢复性等更优异,因此优选。
另一方面,在利用送风进行加热的情况下,优选热风。
在使用送风式的情况下,送风的风速优选为0.5~10m/s,更优选为1~5m/s,进一步优选为2~3m/s。该风速是记录介质的表面附近的风速。在风速为上述范围以上的情况下,在画质和减少喷头结露等方面更优异,因此优选。在风速为上述范围以下的情况下,堵塞恢复性等更优异,因此优选。
送风式的风温优选为50℃以下,优选为10℃以上。进一步优选15~45℃,更优选20~49℃。
一次加热工序的加热可以在上述的油墨附着工序之前、与附着同时、附着后的早期中的至少任一个阶段进行,优选同时进行。能够按照这样的加热顺序进行油墨附着工序。
需要说明的是,一次加热工序的加热温度,在使油墨附着于被加热的记录介质的情况下,是油墨附着时的记录介质的表面温度,在油墨附着后的早期进行加热的情况下,是进行加热时的记录介质的表面温度。另外,是加热中的一次加热工序的最大温度。
一次加热工序的记录介质的表面温度,优选在作为使上述的喷墨油墨组合物附着于记录介质时的记录介质的表面温度而记载的温度的范围以内。
2.3处理液附着工序
本实施方式所涉及的记录方法可以包括将含有凝聚剂的处理液附着于所述记录介质的工序(处理液附着工序)。如果包括该工序,则通过处理液与油墨组合物反应而产生的固化效果,能够得到更优异的画质(减少凝聚不均)。
作为使处理液附着在记录介质上的方法,可以使用喷墨法、利用涂布的方法、使用各种喷雾器将处理液涂布在记录介质上的方法、使记录介质浸渍在处理液中进行涂布的方法、利用毛刷等将处理液涂布在记录介质上的方法等非接触式以及接触式中的任一种或者将它们组合起来的方法。
处理液附着工序例如可以通过利用图1所示的喷墨记录装置1从喷墨头2喷出处理液而进行。这样,可以利用一个喷墨记录装置将处理液以及喷墨油墨组合物附着在记录介质上,因此更优选。
处理液附着工序可以在油墨组合物的附着之前,也可以在油墨组合物的附着之后,另外,也可以与油墨组合物的附着同时进行。在油墨组合物的附着之前或与油墨组合物的附着同时使处理液附着的情况下,优选在处理液附着工序之前,利用图1所示的预加热器7,或在处理液附着工序时,利用IR加热器3或压印板加热器4加热记录介质。通过使处理液附着在加热后的记录介质上,喷出到记录介质上的处理液容易在记录介质上涂布扩展,能够均匀涂布处理液。由此,在上述的油墨附着工序中附着的油墨组合物与处理液充分反应,具有可以得到优异的画质的倾向。另外,由于处理液被均匀地涂布在记录介质M上,因此能够减少其涂布量,能够防止所得到的图像的耐擦性降低。
处理液的附着量优选为记录介质的记录区域的每单位面积0.1~5mg/inch2,更优选为0.3~4mg/inch2,进一步优选为0.5~3mg/inch2,特别优选为0.7~1.5mg/inch2。记录中的记录介质的记录区域的每单位面积的最大的处理液的附着量优选为上述范围。
通过使用处理液,容易得到优异的画质(凝聚不均),另一方面,在其附着量较多的情况下,存在耐擦性等容易变差等弊病。与此相对,本实施方式所涉及的记录方法中使用的含有特定成分的喷墨油墨组合物,利用油墨自身的固化效果,能够得到优异的画质(凝聚不均)。因此,使处理液的附着量在上述范围内,能够确保优异的耐擦性,并且能够得到更优异的画质(凝聚不均)。
以下,对处理液中含有的各成分进行说明。
<处理液>
处理液含有凝聚剂。
(凝聚剂)
凝聚剂具有通过作用于喷墨油墨组合物中含有的树脂、颜料、水分散性树脂等成分的分散性而使这些分散体中的至少一种凝聚的作用。凝聚剂引起的分散体的凝聚程度根据凝聚剂和对象各自的种类而异,能够进行调节。通过这样的凝聚作用,例如能够提高图像的显色性和/或提高图像的定影性。
作为凝聚剂,没有特别限定,可以列举出金属盐、酸、阳离子性化合物等,作为阳离子性化合物,能够使用阳离子性树脂(阳离子性聚合物)、阳离子性表面活性剂等。其中,作为金属盐,优选多价金属盐,作为阳离子性化合物,优选阳离子性树脂。作为酸,可以列举出有机酸、无机酸,优选有机酸。因此,作为凝聚剂,从所得到的画质、耐擦性、光泽等特别优异的观点出发,优选选自阳离子性树脂、有机酸以及多价金属盐。
(金属盐)
作为金属盐,优选多价金属盐,但也可以使用多价金属盐以外的金属盐。在这些凝聚剂中,从与油墨中含有的成分的反应性优异的观点出发,优选使用选自金属盐以及有机酸中的至少一种。另外,在阳离子性化合物中,从容易溶解于处理液的观点出发,优选使用阳离子性树脂。另外,凝聚剂也可以并用多种。
多价金属盐是由2价以上的金属离子和阴离子构成的化合物。作为2价以上的金属离子,例如可以列举出钙、镁、铜、镍、锌、钡、铝、钛、锶、铬、钴、铁等离子。在构成这些多价金属盐的金属离子中,从油墨成分的凝聚性优异的观点出发,优选为钙离子以及镁离子中的至少一种。
构成多价金属盐的阴离子是无机离子或有机离子。即,本发明中的多价金属盐是指由无机离子或有机离子和多价金属形成的金属盐。作为这样的无机离子,可以列举出氯离子、溴离子、碘离子、硝酸根离子、硫酸根离子、氢氧根离子等。作为有机离子,可以列举出有机酸离子,例如可以列举出羧酸离子。
需要说明的是,多价金属化合物优选为离子性的多价金属盐,特别是在上述的多价金属盐为镁盐、钙盐的情况下,处理剂的稳定性变得更加良好。另外,作为多价金属的抗衡离子,可以是无机酸离子、有机酸离子中的任一种。
作为上述的多价金属盐的具体例,可以列举出重质碳酸钙以及轻质碳酸钙这样的碳酸钙、硝酸钙、氯化钙、硫酸钙、硫酸镁、氢氧化钙、氯化镁、碳酸镁、硫酸钡、氯化钡、碳酸锌、硫化锌、硅酸铝、硅酸钙、硅酸镁、硝酸铜、乙酸钙、乙酸镁、乙酸铝、丙酸钙、丙酸镁、丙酸铝、乳酸钙、乳酸镁、乳酸铝等。这些多价金属盐可以单独使用一种,也可以并用两种以上。其中,从可以得到充分的在水中的溶解性的观点出发,优选硫酸镁、硝酸钙、乳酸铝、丙酸钙中的至少任一种。需要说明的是,这些金属盐在原料形态中也可以具有水合水。
作为多价金属盐以外的金属盐,可以列举出钠盐、钾盐等一价金属盐,例如可以列举出硫酸钠、硫酸钾等。
(酸)
作为有机酸,例如可以优选列举出聚(甲基)丙烯酸、甲酸、乙酸、丙酸、乙醇酸、草酸、丙二酸、苹果酸、马来酸、抗坏血酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、富马酸、柠檬酸、酒石酸、乳酸、丙酮酸、吡咯烷酮羧酸、吡喃酮羧酸、吡咯羧酸、呋喃羧酸、吡啶羧酸、香豆酸、噻吩羧酸、烟酸,或者这些化合物的衍生物或它们的盐等。有机酸可以单独使用一种,也可以并用两种以上。有机酸或无机酸的盐中的金属盐包含在上述金属盐中。
作为无机酸,可以列举出硫酸、盐酸、硝酸、磷酸等。无机酸可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
(阳离子性化合物)
作为阳离子性树脂(阳离子性聚合物),例如可以列举出阳离子性的聚氨酯系树脂、阳离子性的烯烃系树脂、阳离子性的胺系树脂、阳离子性表面活性剂等。
作为阳离子性的聚氨酯系树脂,能够使用市售品,例如能够使用HYDRAN CP-7010、CP-7020、CP-7030、CP-7040、CP-7050、CP-7060、CP-7610(商品名,大日本油墨化学工业株式会社制)、SUPERFLEX 600、610、620、630、640、650(商品名,第一工业制药株式会社制)、聚氨酯乳液WBR-2120C、WBR-2122C(商品名,Taisei Fine Chemical株式会社制)等。
阳离子性的烯烃树脂是在结构骨架中具有乙烯、丙烯等烯烃的树脂,能够适当选择使用公知的树脂。另外,阳离子性的烯烃树脂也可以是分散在含有水或有机溶剂等的溶剂中的乳液状态。作为阳离子性的烯烃树脂,能够可以使用市售品,例如可以列举出ARROWBASECB-1200、CD-1200(商品名,UNITICA株式会社制)等。
作为阳离子性的胺系树脂(阳离子性聚合物),只要是结构中具有氨基的树脂即可,可以适当选择使用公知的树脂。例如,可以列举出聚胺树脂、聚酰胺树脂、聚烯丙胺树脂等。聚胺树脂是在树脂的主骨架中具有氨基的树脂。聚酰胺树脂是在树脂的主骨架中具有酰胺基的树脂。聚烯丙胺树脂是在树脂的主骨架中具有源自烯丙基的结构的树脂。
另外,作为阳离子性的聚胺系树脂,可以列举出SENKA株式会社制造的UNISENCEKHE 103L(六亚甲基二胺/表氯醇树脂,1%水溶液的pH约5.0,粘度20~50(mPa·s),固体成分浓度50质量%的水溶液)、UNISENCE KHE 104L(二甲基胺/表氯醇树脂,1%水溶液的pH约7.0,粘度1~10(mPa·s),固体成分浓度20质量%的水溶液)等。此外,作为阳离子性聚胺系树脂的市售品的具体例,可以列举出FL-14(SNF公司制)、ARAFIX 100、251S、255、255LOX(荒川化学公司制)、DK-6810、6853、6885;WS-4010、4011、4020、4024、4027、4030(星光PMC公司制)、PAPIOGEN P-105(SENKA公司制)、Sumirez Resin 650(30)、675A、6615、SLX-1(田冈化学工业公司制)、CATIO MASTER(注册商标)PD-1、7、30、A、PDT-2、PE-10、PE-30、DT-EH、EPA-SK01、TMHMDA-E(四日市合成公司制)、JETFIX 36N、38A、5052(里田化工公司制)。
聚烯丙基胺树脂例如可以列举出聚烯丙胺盐酸盐、聚烯丙胺酰胺硫酸盐、烯丙胺盐酸盐-二烯丙胺盐酸盐共聚物、烯丙胺乙酸盐-二烯丙胺乙酸盐共聚物、烯丙胺乙酸盐-二烯丙胺乙酸盐共聚物、烯丙胺盐酸盐-二甲基烯丙胺盐酸盐共聚物、烯丙胺-二甲基烯丙胺共聚物、聚二烯丙胺盐酸盐、聚甲基二烯丙胺盐酸盐、聚甲基二烯丙胺酰胺硫酸盐、聚甲基二烯丙胺乙酸盐、聚二烯丙基二甲基氯化铵、二烯丙胺乙酸盐-二氧化硫共聚物、二烯丙基甲基乙基硫酸铵-二氧化硫共聚物、甲基二烯丙胺盐酸盐-二氧化硫共聚物、二烯丙基二甲基氯化铵-二氧化硫共聚物、二烯丙基二甲基氯化铵-丙烯酰胺共聚物等。
作为阳离子性表面活性剂,例如可以列举出伯胺盐、仲胺盐以及叔胺盐型化合物、烷基胺盐、二烷基胺盐、脂肪族胺盐、苄烷铵盐、季铵盐、季烷基铵盐、烷基吡啶鎓盐、锍盐、鏻盐、鎓盐、咪唑鎓盐等。具体而言,例如可以列举出十二烷基胺、椰油胺、松香胺等的盐酸盐、乙酸盐等,十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、苄基三丁基氯化铵、苯扎氯铵、二甲基乙基十二烷基铵乙基硫酸盐、二甲基乙基辛基铵乙基硫酸盐、三甲基十二烷基铵盐酸盐、氯化十六烷基吡啶、溴化十六烷基吡啶、二羟基乙基十二烷基胺、癸基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十四烷基二甲基氯化铵、十六烷基二甲基氯化铵、十八烷基二甲基氯化铵等。需要说明的是,阳离子性表面活性剂作为后述的凝聚剂发挥作用,但也可以包含在喷墨油墨组合物中。但是,阳离子性表面活性剂更优选作为凝聚剂包含在处理液中。
这些凝聚剂可以使用多种。另外,在这些凝聚剂中,如果选择多价金属盐、有机酸、阳离子性树脂中的至少一种,则凝聚作用更加良好,因此能够形成更高画质(特别是显色性良好)的图像。
处理液中的凝聚剂的总含量相对于处理液的总质量,例如为0.1质量%以上且20质量%以下,优选为1质量%以上且20质量%以下,更优选为2质量%以上且15质量%以下。需要说明的是,在凝聚剂被溶液和分散体共有的情况下,固体成分的含量也优选为上述范围。如果凝聚剂的含量为1质量%以上,则可以充分得到凝聚剂使油墨中含有的成分凝聚的能力。另外,通过使凝聚剂的含量为30质量%以下,凝聚剂在处理剂中的溶解性和分散性变得更加良好,可以提高处理剂的保存稳定性等。
另外,即使在处理液中含有的有机溶剂的疏水性高的情况下,从处理液中的凝聚剂的溶解性良好的观点出发,凝聚剂优选使用相对于100g25℃的水的溶解度为1g以上的凝聚剂,更优选使用3g以上且80g以下的凝聚剂。
(特定的低分子有机化合物以及特定的二醇类)
处理液可以含有水溶性的低分子有机化合物(特定的低分子有机化合物)和有机溶剂(特定的二醇类),所述水溶性的低分子有机化合物的熔点为30℃以上,是酰胺类、含硫类、环状醚类中的任一种,所述有机溶剂是熔点为25℃以下的二醇类。
特定的低分子有机化合物由于具有能够使油墨中含有的树脂、低吸收性或非吸收性的记录介质溶胀溶解的树脂溶解性,因此能够使耐擦性更优异。另外,通过含有特定的二醇类,容易调整为适当的喷出特性。
特定的低分子有机化合物或特定的二醇类与上述的喷墨油墨组合物相同,因此省略其说明。它们的含量或含量的比等也可以与上述喷墨油墨组合物相同,优选相同。
(其他成分)
只要不影响作用,处理液除了上述成分以外,还可以含有树脂、水、特定的二醇类以外的有机溶剂、蜡、消泡剂、表面活性剂、烷醇胺类、添加剂、防腐剂、防霉剂、防锈剂、螯合剂、抗氧化剂、抗真菌剂等成分。这些成分与上述的喷墨油墨组合物相同,因此省略详细的说明。处理液优选水系的处理液。
处理液通过将上述各成分以适当的顺序混合,根据需要进行过滤等除去杂质而得到。作为各成分的混合方法,优选使用在具备机械搅拌器、磁力搅拌器等搅拌装置的容器中添加材料并搅拌混合的方法。
2.4后加热工序
本实施方式所涉及的记录方法也可以具备对附着有上述喷墨油墨组合物的记录介质进行加热的后加热工序。由此,具有干燥性进一步提高、能够得到耐擦性更优异的记录物的倾向,因此优选。
后加热工序是完成记录、充分加热到能够使用记录物的程度的加热工序。后加热工序是用于使油墨的溶剂成分充分干燥,以及加热油墨中含有的树脂等而使油墨的涂膜平膜化的加热工序。后加热工序优选在油墨附着于记录介质后超过0.5秒后开始。例如,优选在对记录介质的某记录区域的油墨的附着全部完成后超过0.5秒后对该区域开始加热。另外,优选上述一次加热工序中优选的温度与后加热工序中优选的温度不同。
后加热工序中的记录介质的加热,例如在使用喷墨记录装置的情况下,能够使用适当的加热机构进行。另外,不限于喷墨记录装置所具备的加热机构,能够利用适当的加热机构进行。
后加热工序中的记录介质的表面温度的下限值优选为50℃以上,更优选为60℃以上,进一步优选为70℃以上,特别优选为75℃以上。上限值优选为120℃以下,更优选为110℃以下,进一步优选为100℃以下,特别优选为90℃以下。
2.5喷墨记录
装置
参照附图对适用于本实施方式所涉及的记录方法的喷墨记录装置的一例进行说明。喷墨记录装置包括进行喷墨油墨组合物的油墨附着工序的喷墨头和一次加热机构。然后,能够进行上述的记录方法。
图1是示意性地表示喷墨记录装置的示意剖视图。图2是表示图1的喷墨记录装置1的滑架周边的结构的一例的立体图。如图1、2所示,喷墨记录装置1具备喷墨头2、IR加热器3、压印板加热器4、加热器5、冷却风扇6、预加热器7、通气风扇8、滑架9、压印板11、滑架移动机构13、输送机构14和控制部CONT。喷墨记录装置1通过图2所示的控制部CONT来控制喷墨记录装置1整体的动作。
喷墨头2构成为通过从喷墨头2的喷嘴喷出处理液以及喷墨油墨组合物并使其附着,从而在记录介质M上进行记录。在本实施方式中,喷墨头2是串行式的喷墨头,相对于记录介质M在主扫描方向上进行多次扫描,使油墨附着在记录介质M上。喷墨头2搭载在图2所示的滑架9上。喷墨头2通过使滑架9在记录介质M的介质宽度方向上移动的滑架移动机构13的动作,相对于记录介质M在主扫描方向上进行多次扫描。介质宽度方向是喷墨头2的主扫描方向。沿主扫描方向的扫描也被称为主扫描。
另外,在此,主扫描方向是搭载有喷墨头2的滑架9移动的方向。在图1中,是与箭头SS所示的记录介质M的输送方向即副扫描方向交叉的方向。在图2中,记录介质M的宽度方向,即用S1-S2表示的方向是主扫描方向MS,用T1→T2表示的方向是副扫描方向SS。需要说明的是,在一次扫描中,在主扫描方向,即箭头S1或箭头S2中的任意一个方向上进行扫描。然后,通过重复进行多次喷墨头2的主扫描和作为记录介质M的输送的副扫描,在记录介质M上进行记录。即,处理液附着工序以及油墨附着工序通过喷墨头2在主扫描方向上移动的多次主扫描和记录介质M在与主扫描方向交叉的副扫描方向上移动的多次副扫描来进行。
向喷墨头2分别供给喷墨油墨组合物以及处理液的墨盒12包括多个独立的墨盒。墨盒12可拆装地安装在搭载有喷墨头2的滑架9上。多个墨盒分别填充有不同种类的喷墨油墨组合物和处理液,从墨盒12向各喷嘴供给喷墨油墨组合物以及处理液。需要说明的是,在本实施方式中,示出了墨盒12安装在滑架9上的例子,但并不限定于此,也可以是设置在滑架9以外的场所,通过未图示的供给管供给到各喷嘴的方式。
喷墨头2的喷出可以使用以往公知的方式。在本实施方式中,使用利用压电元件的振动喷出液滴的方式,即利用电致伸缩元件的机械变形形成墨滴的喷出方式。
喷墨记录装置1具备用于在从喷墨头2喷出喷墨油墨组合物时加热记录介质M的IR加热器3以及压印板加热器4。能够通过IR加热器3或压印板加热器4进行一次加热工序。此外,在本实施方式中,当在一次加热工序中干燥记录介质M时,能够使用后述的通气风扇8等。
需要说明的是,如果使用IR加热器3,则能够从喷墨头2侧通过红外线的辐射以放射方式加热记录介质M。由此,喷墨头2也容易同时被加热,但与从压印板加热器4等记录介质M的背面进行加热的情况相比,能够不受记录介质M的厚度的影响而升温。另外,也可以具备向记录介质M吹送热风或与环境相同温度的风而使记录介质M上的油墨干燥的各种风扇(例如通气风扇8)。
压印板加热器4能够在与喷墨头2相对的位置经由压印板11对记录介质M进行加热,使得能够从由喷墨头2喷出的处理液和喷墨油墨组合物附着在记录介质M上的时刻起在早期进行干燥。压印板加热器4可以以传导式加热记录介质M,在本实施方式的记录方法中,可以使喷墨油墨组合物附着在由此加热的记录介质M上(一次加热)。因此,可以在早期将喷墨油墨组合物固定在记录介质M上,可以提高画质。
加热器5是使附着在记录介质M上的处理液和喷墨油墨组合物干燥以及固化,即二次加热或二次干燥用的加热器。加热器5可以用于后加热工序。通过加热器5对记录有图像的记录介质M进行加热,喷墨油墨组合物中含有的水分等更迅速地蒸发飞散,由喷墨油墨组合物中含有的树脂形成油墨膜。这样,在记录介质M上油墨膜牢固地定影或粘接,成膜性优异,可以在短时间内得到优异的高画质的图像。
喷墨记录装置1可以具有冷却风扇6。将记录在记录介质M上的喷墨油墨组合物干燥后,通过冷却风扇6将记录介质M上的喷墨油墨组合物冷却,由此可以在记录介质M上密合性良好地形成油墨涂膜。
另外,喷墨记录装置1也可以具备在对记录介质M附着喷墨油墨组合物之前预先加热记录介质M的预加热器7。此外,喷墨记录装置1也可以具备通气风扇8,以使附着在记录介质M上的喷墨油墨组合物更有效地干燥。
在滑架9的下方具备支承记录介质M的压印板11、使滑架9相对于记录介质M相对移动的滑架移动机构13、将记录介质M向副扫描方向输送的辊即输送机构14。滑架移动机构13和输送机构14的动作由控制部CONT控制。
图3是喷墨记录装置1的功能框图。控制部CONT是用于进行喷墨记录装置1的控制的控制单元。接口部101(I/F)用于在计算机130(COMP)与喷墨记录装置1之间进行数据的收发。CPU102是用于进行喷墨记录装置1整体的控制的运算处理装置。存储器103(MEM)用于确保存储CPU102的程序的区域和作业区域等。CPU102通过单元控制电路104(UCTRL)控制各单元。需要说明的是,检测器组121(DS)监视喷墨记录装置1内的状况,基于该检测结果,控制部CONT控制各单元。
输送单元111(CONVU)控制喷墨记录的副扫描(输送),具体而言,控制记录介质M的输送方向以及输送速度。具体而言,通过控制由电机驱动的输送辊的旋转方向以及旋转速度来控制记录介质M的输送方向以及输送速度。
滑架单元112(CARU)控制喷墨记录的主扫描(pass),具体而言,使喷墨头2沿主扫描方向往复移动。滑架单元112具备搭载喷墨头2的滑架9,和用于使滑架9往复移动的滑架移动机构13。
喷头单元113(HU)控制从喷墨头2的喷嘴喷出的喷墨油墨组合物或处理液的喷出量。例如,在喷墨头2的喷嘴由压电元件驱动的情况下,控制各喷嘴中的压电元件的动作。通过喷头单元113控制各油墨以及处理液附着的时刻、喷墨油墨组合物和处理液的点尺寸等。另外,通过滑架单元112以及喷头单元113的控制的组合,控制每一次扫描的喷墨油墨组合物和处理液的附着量。
干燥单元114(DU)控制IR加热器3、预加热器7、压印板加热器4、加热器5等各种加热器的温度。
上述的喷墨记录装置1交替反复进行使搭载喷墨头2的滑架9沿主扫描方向移动的动作和输送动作(副扫描)。此时,控制部CONT在进行各pass时,控制滑架单元112,使喷墨头2沿主扫描方向移动,并且控制喷头单元113,从喷墨头2的规定的喷嘴孔喷出喷墨油墨组合物的液滴,使喷墨油墨组合物的液滴附着在记录介质M上。另外,控制部CONT控制输送单元111,在输送动作时以规定的输送量(送料量)将记录介质M向输送方向输送。
在喷墨记录装置1中,通过重复主扫描(pass)和副扫描(输送操作),逐渐输送附着有多个液滴的记录区域。然后,通过后加热器5使附着在记录介质M上的液滴干燥,从而完成图像。之后,完成的记录物可以通过卷绕机构卷绕成辊状,或者通过平台机构输送。
图4是表示在喷墨记录装置中进行记录时进行的处理的流程图的例子。喷墨记录装置的控制部在开始记录的情况下,在步骤400中进行记录模式的决定。记录模式是确定了喷嘴的配置、喷出量、重复打印的方式、记录时的喷墨头的动作、记录介质的动作、加热结构的控制等记录的详细情况的记录方式。记录的详细情况包括记录的pass数(对记录介质的同一记录区域进行主扫描的次数)。
根据从计算机等外部设备对喷墨记录装置输入的输入信号来决定记录模式,或者根据用户对喷墨记录装置所具备的用户输入部的输入信息来决定记录模式。在此,来自外部设备的输入信号、用户的输入信息可以是直接指定记录模式的信息,也可以是记录的记录介质种类信息、记录速度的指定、画质的指定等与记录有关的信息。另外,与记录有关的信息不限于此。在后者的情况下,喷墨记录装置将预先决定了与有关记录的信息对应的记录模式的对应信息记录在控制部等喷墨记录装置内,参照对应信息来决定记录模式。或者也可以利用AI技术(人工智能技术)来决定。
在步骤S401中,判别所决定的记录模式。在步骤S402或S403中,根据所决定的记录模式,设定与记录模式对应的pass数。在步骤S404中执行记录。记录模式的种类在图中示出了第一记录模式和第二记录模式两种,但也可以是三种以上。
在该例子的情况下,记录装置能够根据记录模式使记录的pass数(对记录介质的同一记录区域进行主扫描的次数)不同,能够进行多种记录,因此优选。
在图1、2中,使用了串行式的喷墨记录装置,但也能够使用行式的喷墨记录装置。
根据以上例示的喷墨记录装置,能够适当地应用本实施方式的记录方法。
3.实施例
以下,通过实施例更具体地说明本发明,但本发明并不限定于这些例子。以下“%”在没有特别记载的情况下是指质量基准。
3.1喷墨油墨组合物的制备
按照下述表1~2的组成将各成分放入容器中,用磁力搅拌器混合以及搅拌2小时后,用孔径5μm的膜滤器过滤,由此得到实施例以及比较例所涉及的喷墨油墨组合物。下述表1~2的数值全部表示质量%,添加纯水使得喷墨油墨组合物的总质量为100质量%。另外,颜料分散液、树脂使用预先如下制备的物质。需要说明的是,颜料分散液、树脂的表中的数值表示它们的有效成分量(固体成分换算量)。
(颜料分散液的制备)
在具备滴液漏斗、氮气导入管、回流冷却管、温度计以及搅拌装置的烧瓶中加入50g甲乙酮(MEK),一边进行氮气鼓泡一边加热至75℃。通过滴液漏斗用3小时向其中滴加80g甲基丙烯酸丁酯、50g甲基丙烯酸甲酯、15g苯乙烯、20g甲基丙烯酸的单体和50gMEK、500mg聚合引发剂(偶氮二异丁腈/AIBN)的混合物。滴加后再加热回流6小时,加入放冷后挥发的MEK,得到树脂溶液(树脂固体成分50质量%,酸价79mg/KOH,Tg65℃)。
在20g该溶液中加入规定量的20质量%氢氧化钠水溶液作为中和剂,100%中和成盐基团,一边向其中搅拌,一边一点一点地加入50g颜料(炭黑)后,用珠磨机混炼两小时。
在得到的混炼物中加入200g离子交换水,搅拌后,在减压下加温,蒸馏去除MEK。然后,用离子交换水调整浓度,得到颜料分散液(颜料固体成分20质量%,树脂固体成分5重量%)。通过“NanotracWaveIIEX-150”(Microtrac·BEL株式会社制)测定粒径(D50),结果为110nm。
(树脂的制备)
在具备搅拌机、回流冷凝器、滴加装置以及温度计的反应容器中,加入2600g离子交换水以及0.5g月桂基硫酸钠,在搅拌下一边进行氮置换一边升温至70℃。将内温保持在70℃,添加4g过硫酸钾作为聚合引发剂,溶解后,向反应溶液内连续滴加3小时乳化物,该乳化物是在搅拌下预先向300g离子交换水、0.5g月桂基硫酸钠、2g丙烯酰胺中加入180g甲基丙烯酸甲酯、35g甲基丙烯酸丁酯以及5g甲基丙烯酸而制作的。
滴加结束后,进行1小时的熟化。熟化结束后,向反应溶液内连续滴加4小时乳化物,该乳化物是在搅拌下预先向500g离子交换水、1.5g月桂基硫酸钠、30g丙烯酰胺中加入850g苯乙烯、750g甲基丙烯酸甲酯、50g甲基丙烯酸-2-乙基己酯以及40g甲基丙烯酸而制作的。滴加结束后,进行3小时的熟化。
将得到的水性乳液(酸值15mg/KOH,Tg90℃)冷却至常温后,添加离子交换水和氢氧化钠水,将固体成分调节至30重量%、pH8,制作树脂A。得到的粒子为海岛结构。通过“NanotracWaveIIEX-150”,(Microtrac·BEL株式会社制)测定粒径(D50),结果为140nm。调整单体比率以及反应中的搅拌速度,控制Tg以及粒径,树脂B~D也同样地制作。制备的各树脂的Tg以及粒径在后面叙述。
3.2处理液的制备
按照下述表3的组成将各成分放入容器中,用磁力搅拌器混合以及搅拌2小时后,用孔径5μm的膜滤器过滤,由此得到实施例所涉及的处理液。下述表3的数值全部表示质量%,添加纯水使得处理液的总质量为100质量%。需要说明的是,阳离子性树脂的表中的数值表示其有效成分量(固体成分换算量)。
[表1]
Figure BDA0003739629040000501
[表2]
Figure BDA0003739629040000511
[表3]
表:3
Figure BDA0003739629040000521
对上述表1~3的记载进行补充说明。
<用语>
“特定低分子有机化合物”:一种水溶性的低分子有机化合物,其熔点为30℃以上,是酰胺类、含硫类、环状醚类中的任一种
“特定二醇类”:熔点为25℃以下的二醇类的有机溶剂
“粒径比率(B/A)”:树脂的体积平均粒径B相对于黑色颜料的体积平均粒径A的比(B/A)
“沸点”:表示标准沸点
<成分>
-特定低分子有机化合物-
“CPL”:ε-己内酰胺
“2Pi”:2-哌啶酮
“AA”:乙酰基乙酰胺
“DMS”:二甲基砜
“DOXD”:1,4-二噁烷-2,3-二醇
-其他低分子有机化合物-
“2P”:2-吡咯烷酮
“DMPA”:3-甲氧基-N,N-二甲基丙烷酰胺
-特定二醇类-
“1,2HD”:1,2-己二醇
“PG”:丙二醇
“DPG”:二丙二醇
-其他二醇类-
“NPG”:新戊二醇
-树脂-
“树脂A”:树脂乳液,苯乙烯丙烯酸系树脂,Tg:90℃,体积平均粒径:140nm
“树脂B”:树脂乳液,苯乙烯丙烯酸系树脂,Tg:70℃,体积平均粒径:140nm
“树脂C”:树脂乳液,苯乙烯丙烯酸系树脂,Tg:90℃,体积平均粒径:100nm
“树脂D”:树脂乳液,苯乙烯丙烯酸系树脂,Tg:90℃,体积平均粒径:180nm
-蜡-
“HITECHE-6500”:蜡乳液,聚乙烯系蜡,东邦化学工业株式会社制商品名
-消泡剂-
“SurfynolDF110D”:乙炔系表面活性剂,日信化学工业株式会社制商品名
-表面活性剂-
“BYK333”:硅酮系表面活性剂,BYK-Chemie Japan株式会社制商品名-烷醇胺类-
“TIPA”:三异丙醇胺,烷醇胺类
-凝聚剂-
“CATIO MASTERPD-7”:胺-表氯醇共聚物,四日市合成株式会社制商品名
3.3记录条件
评价试验中的记录条件如下。
(记录条件)
印刷机:“SC-R5050”,精工爱普生株式会社制商品名改造机
分辨率:1200×1200dpi
附着量:喷墨油墨组合物(12mg/inch2),处理液(某些情况下为1mg/inch2)
印字图案:实心图案(黑色单色)
pass数:下述表4中记载的次数
纸面温度:下述表4中记载的温度(25℃时加热器关闭)
纸面上风速:喷头附近的记录介质正上方的风速。表4的值。
主扫描时间:主扫描中的喷头的1点从记录介质的一个端部移动到另一个端部的时间。
后加热工序的记录介质表面温度:80℃。利用设置在记录介质输送方向下游侧的后加热工序用的加热器进行后加热。
记录介质:“Orajet3165G-010”,ORAFOL JAPAN公司制商品名,氯乙烯膜
压印板间隙:1.7mm
在上述印字条件中,纸面温度是一次加热工序中的记录介质的表面温度。需要说明的是,一次加热使用了压印板加热器。此外,通过设置在记录头上方的风扇向记录介质表面附近送风。风温为25℃。
另外,纸面温度25℃的例子表示断开加热器,不进行加热时的油墨附着工序时的记录介质的表面温度。
另外,下述表4中的“pass数”是指对同一主扫描区域进行主扫描的次数。
在上述记录装置的喷头的记录介质输送方向上,向设置在上游侧的喷嘴列填充处理液,向设置在下游侧的喷嘴列填充墨液。在上述记录条件下进行记录。
[表4]
Figure BDA0003739629040000561
3.4评价方法
作为评价项目,对保存稳定性、画质(光泽条纹不均)、画质(凝聚不均)、着落偏离、堵塞恢复性、喷头结露、干燥性(耐擦性)进行评价试验。其评价方法如下所述。
3.4.1保存稳定性
将30g实施例以及比较例中使用的各种彩色油墨以不混入气泡的方式封入铝袋中后,在60℃恒温槽中放置6天。取出并自然冷却后,用流变仪(MCR702/Anton Paar社制)测定剪切速度200s-1的粘度,与初期(刚调合油墨后)的粘度进行比较,算出增粘率,按照下述的判定基准进行评价。
(判定基准)
A:增粘率小于3%
B:增粘率为3%以上且小于5%
C:增粘率为5%以上(NG)
3.4.2画质(光泽条纹不均)
在上述记录条件下,根据表4印刷实心图案。目视观察印刷物,按照下述的判定基准进行评价。
(判定基准)
AA:看不到沿主扫描方向延伸的具有不同光泽的带状的光泽不均(光泽条纹)
A:可以看到光泽条纹,但可忽视
B:光泽条纹明显,但可允许
C:光泽条纹明显
3.4.3画质(凝聚不均)
在上述记录条件下,按照表4印刷实心图案,目视观察印刷物,按照下述的判定基准进行评价。
(判定基准)
AA:没有凝聚不均
A:虽然有凝聚不均,但可忽视
B:凝聚不均明显,但可容许
C:凝聚不均明显
3.4.4着落偏离
在上述记录条件下,按照表4准备记录装置。首先,在刚进行冲洗后记录喷嘴检查图案。在上述表4中的印刷条件下,不喷出油墨而进行1分钟的空走,空走后记录同样的喷嘴检查图案。在喷嘴检查图案的记录中,如果在空走前和空走后不发生着落位置偏离,则在着落位置相同的时刻喷出了油墨。取全部喷嘴的平均值。但是,不喷出喷嘴除外。按照下述的判定基准进行评价。
(判定基准)
AA:空走前后的着落位置无差异
A:有喷嘴间距离的一半以内的偏离
B:有喷嘴间距离以内的偏离
C:有超过喷嘴间距离的偏离
3.4.5堵塞恢复性
在上述记录条件下,按照表4准备记录装置。有意地使喷头的喷嘴不喷出。在该状态下,在上述表4中的印刷条件下空走2小时。记录后,进行3次清洁,最终判定几个喷嘴遗漏,根据下述判定基准进行评价。一次清洁从喷嘴列排出0.5g油墨。需要说明的是,喷嘴的不喷出是用被水润湿的Bemcot敲打喷嘴面而发生的。喷嘴列由400个喷嘴构成。
(判定基准)
AA:无不喷出喷嘴
A:不喷出喷嘴小于3%
B:不喷出喷嘴为3%以上且小于5%
C:不喷出喷嘴为5%以上
3.4.6喷头结露
在上述记录条件下,根据表4连续印刷2小时/4小时实心图案,确认是否产生结露或出现不喷出喷嘴。印刷在25℃、20%的恒温恒湿室中进行。印刷后,确认在打印头的喷嘴面上是否产生结露以及有无不喷出喷嘴,根据下述的判定基准进行评价。
(判定基准)
AA:即使印刷4小时,在喷嘴面上也不产生结露
A:印刷4小时后,在喷嘴面上产生结露,但没有出现不喷出喷嘴
B:印刷4小时后,在喷嘴面上产生结露,出现不喷出喷嘴。
C:印刷2小时后,在喷嘴面上产生结露,出现不喷出喷嘴。
3.4.7干燥性(耐擦性)
在上述记录条件下,根据表4,在记录介质上记录实心图案。记录后在室温下放置30分钟,将实心图案印字部切断成30×150mm的矩形,使用平纹布,用学振式耐擦试验机(载荷500g)擦拭100次时,目视评价油墨的剥离程度,根据下述判定基准进行评价。
(判定基准)
AA:无剥离
A:相对于评价面积有小于20%的剥离
B:相对于评价面积有小于50%的剥离
C:相对于评价面积有50%以上的剥离
3.5评价结果
将评价结果示于上述的表1~2以及表4。
由各实施例以及各比较例的对比可知,在本实施方式所涉及的喷墨油墨组合物、记录方法的实施例中,耐擦性、画质(凝聚不均的减少)和着落偏离减少均优异。
与此相对,在不是本实施方式所涉及的油墨以及记录方法的比较例中,耐擦性、画质(凝聚不均的减少)、着落偏离减少均差。
由实施例1与比较例1~9的对比可知,通过以规定含量以下含有特定的低分子有机化合物,使特定的二醇类的含量多于特定的低分子有机化合物,能够得到优异的画质(凝聚不均)以及耐擦性,并且能够很好地减少着落偏离。
由实施例1、3~5、13的结果可知,在酰胺类、含硫类、环状醚类中的任一种的特定的低分子有机化合物中,可以得到优异的画质(凝聚不均)并且可以很好地减少着落偏离。
由实施例1、2、6~7的结果可知,特定的二醇类的含量A与特定的低分子有机化合物的含量B的质量比(A/B)在规定的大范围内,可以使使着落偏离、耐擦性、堵塞恢复性等良好。
由实施例1、8的结果可知,特定的二醇类无论其组合如何,都可以很好地减少着落偏离。
由实施例9~11的结果可知,在各种树脂的种类中,可以使耐擦性、画质(凝聚不均)优异,并且可以很好地减少着落偏离。
由实施例1、14~15的结果可知,即使在油墨附着时的记录介质的表面温度比较低的情况下,也可以确保优异的画质(凝聚不均)。
由实施例14、16~20的结果可知,即使在不并用处理液的情况下,也可以得到优异的画质(凝聚不均)。
由实施例1、21~22的结果可知,即使适当变更主扫描时间、纸面风速等条件,也可以得到优异的画质(凝聚不均)以及耐擦性,并且可以很好地减少着落偏离。
由实施例1、23~24的结果可知,即使在pass数比较少的情况下,也可以确保优异的画质(凝聚不均)。
从上述的实施方式可以导出以下的内容。
喷墨油墨组合物的一个方式为,
含有颜料和树脂,
是用于向低吸收性记录介质或非吸收性记录介质进行记录的水系油墨,
以相对于油墨组合物的总质量为10质量%以下的含量含有水溶性的低分子有机化合物,所述水溶性的低分子有机化合物的熔点为30℃以上,是酰胺类、含硫类、环状醚类中的任一种,
以比所述低分子有机化合物的含量多的含量含有有机溶剂,所述有机溶剂是熔点为25℃以下的二醇类。
也可以是,在上述喷墨油墨组合物的一个方式中,
所述熔点为25℃以下的二醇类的有机溶剂的含量A与所述低分子有机化合物的含量B的质量比(A/B)为1.3~10。
也可以是,在上述喷墨油墨组合物的任一方式中,
所述熔点为25℃以下的二醇类的有机溶剂的含量相对于该油墨组合物的总质量为5~30质量%。
也可以是,在上述喷墨油墨组合物的任一方式中,
所述熔点为25℃以下的二醇类的有机溶剂包含标准沸点为170~250℃的有机溶剂。
也可以是,在上述喷墨油墨组合物的任一方式中,
所述低分子有机化合物的标准沸点为280℃以下。
也可以是,在上述喷墨油墨组合物的任一方式中,
所述树脂包含树脂粒子。
也可以是,在上述喷墨油墨组合物的任一方式中,
所述树脂粒子的玻璃化转变温度为50~110℃,体积平均粒径为90~220nm。
也可以是,在上述喷墨油墨组合物的任一方式中,
所述树脂为所述树脂粒子,所述树脂粒子的体积平均粒径B相对于所述颜料的体积平均粒径A的比(B/A)为0.6~1.8。
记录方法的一个方式为,
包括将上述任一方式的喷墨油墨组合物从喷墨头喷出而向记录介质附着的工序,所述记录介质为低吸收性记录介质或非吸收性记录介质。
也可以是,在上述记录方法的一个方式中,
使所述喷墨油墨组合物附着于所述记录介质时的所述记录介质的表面温度为45℃以下。
也可以是,在上述记录方法的任一方式中,
包括对附着于所述记录介质的所述喷墨油墨组合物进行加热的一次加热工序。
也可以是,在上述记录方法的任一方式中,
包括使含有凝聚剂的处理液向所述记录介质附着的工序。
也可以是,在上述记录方法的任一方式中,
所述处理液含有水溶性的低分子有机化合物和有机溶剂,所述水溶性的低分子有机化合物的熔点为30℃以上,是酰胺类、含硫类、环状醚类中的任一种,所述有机溶剂是熔点为25℃以下的二醇类。
也可以是,在上述记录方法的任一方式中,
多次进行从所述喷墨头喷出所述喷墨油墨组合物的同时使所述记录介质与所述喷墨头的相对位置移动的主扫描,对同一主扫描区域进行的所述主扫描的次数为10次以下。
本发明并不限定于上述的实施方式,能够进行各种变形。例如,本发明包括与在实施方式中说明的结构实质上相同的结构,例如功能、方法以及结果相同的结构,或者目的以及效果相同的结构。另外,本发明包括置换了在实施方式中说明的结构的非本质部分的结构。另外,本发明包括与在实施方式中说明的结构起到相同的作用效果的结构或者能够实现相同的目的的结构。另外,本发明包括在实施方式中说明的结构上附加了公知技术的结构。

Claims (14)

1.一种喷墨油墨组合物,其特征在于,
含有颜料和树脂,
是用于向低吸收性记录介质或非吸收性记录介质进行记录的水系油墨,
以相对于油墨组合物的总质量为10质量%以下的含量含有水溶性的低分子有机化合物,所述水溶性的低分子有机化合物的熔点为30℃以上,是酰胺类、含硫类、环状醚类中的任一种,
以比所述低分子有机化合物的含量多的含量含有有机溶剂,所述有机溶剂是熔点为25℃以下的二醇类。
2.根据权利要求1所述的喷墨油墨组合物,其中,
所述熔点为25℃以下的二醇类的有机溶剂的含量A与所述低分子有机化合物的含量B的质量比A/B为1.3~10。
3.根据权利要求1或2所述的喷墨油墨组合物,其中,
所述熔点为25℃以下的二醇类的有机溶剂的含量相对于该油墨组合物的总质量为5~30质量%。
4.根据权利要求1所述的喷墨油墨组合物,其中,
所述熔点为25℃以下的二醇类的有机溶剂包含标准沸点为170~250℃的有机溶剂。
5.根据权利要求1所述的喷墨油墨组合物,其中,
所述低分子有机化合物的标准沸点为280℃以下。
6.根据权利要求1所述的喷墨油墨组合物,其中,
所述树脂包含树脂粒子。
7.根据权利要求6所述的喷墨油墨组合物,其中,
所述树脂粒子的玻璃化转变温度为50~110℃,体积平均粒径为90~220nm。
8.根据权利要求6或7所述的喷墨油墨组合物,其中,
所述树脂为所述树脂粒子,所述树脂粒子的体积平均粒径B相对于所述颜料的体积平均粒径A的比B/A为0.6~1.8。
9.一种记录方法,其特征在于,
包括使权利要求1至8中任一项所述的喷墨油墨组合物从喷墨头喷出而向记录介质附着的工序,所述记录介质为低吸收性记录介质或非吸收性记录介质。
10.根据权利要求9所述的记录方法,其中,
使所述喷墨油墨组合物附着于所述记录介质时的所述记录介质的表面温度为45℃以下。
11.根据权利要求9或10所述的记录方法,其中,
包括对附着于所述记录介质的所述喷墨油墨组合物进行加热的一次加热工序。
12.根据权利要求9所述的记录方法,其中,
包括使含有凝聚剂的处理液向所述记录介质附着的工序。
13.根据权利要求12所述的记录方法,其中,
所述处理液含有水溶性的低分子有机化合物和有机溶剂,所述水溶性的低分子有机化合物的熔点为30℃以上,是酰胺类、含硫类、环状醚类中的任一种,所述有机溶剂是熔点为25℃以下的二醇类。
14.根据权利要求9所述的记录方法,其中,
多次进行从所述喷墨头喷出所述喷墨油墨组合物的同时使所述记录介质与所述喷墨头的相对位置移动的主扫描,对同一主扫描区域进行的所述主扫描的次数为10次以下。
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