JP2007238813A - インクジェットインクとそれを用いた疎水性媒体への印刷方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インクジェットインクは、顔料、非プロトン性極性溶媒、および水に、式(1):
〔式中、R1はメチル基または水素原子、Xは、エチレンオキシド基とプロピレンオキシド基とを、それぞれ1つ以上含むポリアルキレンオキシド鎖を含む基を示す。〕
で表される繰り返し単位と、式(2):
〔式中、R2はメチル基または水素原子、Yは、少なくともパーフルオロアルキル基を含む基を示す。〕
で表される繰り返し単位とを含む共重合体からなる、水に可溶性のフッ素系界面活性剤を配合した。印刷方法は、前記インクジェットインクを印刷後、加熱する。
【選択図】 なし
Description
式中の符号は、下記のとおりとした。また、水およびn−ヘキサデカンの、表面自由エネルギーのパラメータは、表1のとおりとした。
γL:液体の表面張力
γL d:液体の表面自由エネルギーの分散力成分
γL h:液体の表面自由エネルギーの水素結合力成分
γS d:固体の表面自由エネルギーの分散力成分
γS h:固体の表面自由エネルギーの水素結合力成分
θ:液体の接触角
で表される繰り返し単位と、式(2):
で表される繰り返し単位とを少なくとも含む、水に可溶性の共重合体であることを特徴とするインクジェットインクである。
で表される、比較的、分子量の小さいフッ素系界面活性剤(特許文献4では、mが8〜12程度)に比べて、高い界面活性を発現することができ、インクジェットインクの、UVコート媒体等の、疎水性媒体の表面に対する濡れ性を、向上する効果に優れている。
で表される繰り返し単位と、式(4):
で表される繰り返し単位との共重合体が好ましい。
本発明のインクジェットインクは、顔料と、非プロトン性極性溶媒と、水と、フッ素系界面活性剤とを含み、前記フッ素系界面活性剤が、式(1):
で表される繰り返し単位と、式(2):
で表される繰り返し単位とを少なくとも含む、水に可溶性の共重合体であることを特徴とするものである。
非プロトン性極性溶媒としては、UVコート媒体等の、疎水性媒体の表面のコーティングを、若干溶かしながら、前記コーティング中に浸透する性質を有すると共に、水素イオンを生じたり受け取ったりしない種々の、非プロトン性極性溶媒が、いずれも使用可能であるが、分子量が40〜130、特に45〜115である非プロトン性極性溶媒が、好適に使用される。分子量が、前記範囲未満では、インクジェットインクが乾燥しやすくなって、インクジェットプリンタのノズル等において、目詰まりを生じやすくなるおそれがある。
フッ素系界面活性剤としては、式(1):
で表される繰り返し単位と、式(2):
で表される繰り返し単位とを少なくとも含む、水に可溶性の共重合体が使用される。
式(1)で表される繰り返し単位中の基R1がメチル基、基Xが、式(6):
で表される基とされた、式(3):
R5−O− (7)
〔式中、R5は炭素数3〜20のパーフルオロアルキル基である。〕
で表される基とされた、式(4):
式(1)で表される繰り返し単位中の基R1が水素原子、基Xが、式(8):
で表される基とされた、式(9):
で表される基とされた、式(11):
顔料としては、インクジェットインクに通常に使用される任意の無機顔料および/または有機顔料を用いることができる。このうち、無機顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化鉄などの金属化合物や、あるいはコンタクト法、ファーネスト法、サーマル法などの公知の方法によって製造されたカーボンブラック等の1種または2種以上が挙げられる。
〈有機酸のエチレンオキシド付加物〉
インクジェットインクに、有機酸塩のエチレンオキシド付加物を含有させると、特に、サーマルジェット(登録商標)方式のインクジェットプリンタにおいて、インクジェットインクの吐出安定性を向上することができる。
で表される、クエン酸ナトリウム、クエン酸カリウム等のクエン酸のアルカリ金属塩のエチレンオキシド付加物、およびクエン酸アンモニウムのエチレンオキシド付加物からなる群より選ばれた少なくとも1種が好ましい。
インクジェットインクに、式(13):
で表されるポリオキシエチレンフェニルエーテル、および式(14):
で表されるポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルからなる群より選ばれた少なくとも1種を含有させると、先に説明した有機酸塩のエチレンオキシド付加物の機能を補助する働きをして、インクジェットインクの吐出安定性を、さらに向上することができる。
インクジェットインクに、アセチレングリコール類および/またはグリコールエーテル類を含有させると、これらの化合物は、式(13)のポリオキシエチレンフェニルエーテルおよび/または式(14)のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルの補助効果を、さらに補完する補完効果を有するため、インクジェットインクの吐出安定性を、さらに向上することができる。
で表されるアセチレングリコール類を組み合わせると、先に説明した補完効果に加えて、インクジェットインクの、特に、グロス調のUV媒体に対する濡れ性を改善する効果を得ることもできる。
インクジェットインクにバインダ樹脂を含有させると、前記バインダ樹脂が、UVコート媒体のコーティング等の、疎水性の表面と顔料とのバインダとして機能するため、印刷の耐水性や耐擦過性、印刷の鮮明性等を向上することができる。特に、バインダ樹脂として、本質的に水には不溶で、かつ塩基性物質を溶解させたアルカリ水溶液に選択的に可溶であるバインダ樹脂を使用すると、印刷の耐水性をさらに向上することができる。
インクジェットプリンタは、通常、不使用時に、ヘッドをホームポジションに戻した際に、キャップをしてノズルを閉じる機構を備えているが、前記一連の動作を操作を、手動で行う設定になっているものがあり、そのようなインクジェットプリンタにおいて、ヘッドをホームポジションに戻し忘れて、ノズルがキャップされない状態でしばらくの間、放置されると、ノズル内のインクジェットインクが粘度上昇して、印刷を再開した初期の段階で、かすれ等の印刷不良を生じやすい。
塩基性物質は、インクジェットインクをアルカリ性にして、先に説明したように、バインダ樹脂を溶解させるとともに、ヘッドの腐食を防止し、かつ顔料の分散安定性を維持するために用いる。塩基性物質としては、アンモニア、有機アミン、苛性アルカリ等が好ましい。
本発明のインクジェットインクには、先に説明した各成分に加えて、インク用として従来公知の種々の添加剤を添加してもよい。添加剤としては、例えば、顔料分散剤、防かび剤、殺生剤等が挙げられる。
本発明の印刷方法は、疎水性媒体上に、本発明のインクジェットインクを用いて、インクジェット印刷法によって印刷する工程と、印刷後の疎水性媒体を加熱する工程とを含むことを特徴とするものである。
〈インクジェットインクの製造〉
顔料としては、シアン顔料分散液〔キャボット(CABOT)社製のCABOJET250C、C.I.ピグメントブルー15:3のスルホン基改質物、水分散液、固形分10重量%〕を用い、非プロトン性極性溶媒としては、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン〔分子量:114.2、沸点:225.5℃〕を用いた。フッ素系界面活性剤としては、前出の、セイミケミカル(株)製のサーフロンS−381(有効成分量70重量%)を用い、有機酸のエチレンオキシド付加物としては、式(12)中のrが6で、かつM1〜M3がいずれもナトリウムである、クエン酸ナトリウムのエチレンオキシド付加物を用いた。
シアン顔料分散液 30.0
1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン 48.5
フッ素系界面活性剤 2.0
バインダ樹脂 1.0
2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール 0.3
クエン酸ナトリウムのエチレンオキシド付加物 0.5
C6H5O(CH2CH2O)6H 0.5
C8H17C6H4O(CH2CH2O)25H 0.5
エタノール 3.0
アセチレングリコール類 0.8
殺生剤 0.2
イオン交換水 12.7
フッ素系界面活性剤として、前出の、(株)ジェムコ製のエフトップEF−802(有効成分量99重量%)を用いると共に、その配合量を1.4重量部とし、それに合わせて、イオン交換水の配合量を、全成分の総量が100重量部となるように13.3重量部としたこと以外は、実施例1と同様にしてインクジェットインクを製造した。非プロトン性極性溶媒と水との総量Sに対する、フッ素系界面活性剤Fの配合割合S/F(重量比)=63/1であった。
フッ素系界面活性剤として、前出の、(株)ジェムコ製のエフトップEF−352(有効成分量95重量%)を用いると共に、その配合量を1.5重量部とし、それに合わせて、イオン交換水の配合量を、全成分の総量が100重量部となるように13.2重量部としたこと以外は、実施例1と同様にしてインクジェットインクを製造した。非プロトン性極性溶媒と水との総量Sに対する、フッ素系界面活性剤Fの配合割合S/F(重量比)=63/1であった。
フッ素系界面活性剤としての、サーフロンS−381の配合量を2.7重量部とし、かつ、イオン交換水の配合量を12.0重量部としたこと以外は、実施例1と同様にしてインクジェットインクを製造した。非プロトン性極性溶媒と水との総量Sに対する、フッ素系界面活性剤Fの配合割合S/F(重量比)=48/1であった。
フッ素系界面活性剤としての、サーフロンS−381の配合量を1.4重量部とし、かつ、イオン交換水の配合量を13.3重量部としたこと以外は、実施例1と同様にしてインクジェットインクを製造した。非プロトン性極性溶媒と水との総量Sに対する、フッ素系界面活性剤Fの配合割合S/F(重量比)=87/1であった。
フッ素系界面活性剤としての、サーフロンS−381の配合量を3.0重量部とし、かつ、イオン交換水の配合量を11.7重量部としたこと以外は、実施例1と同様にしてインクジェットインクを製造した。非プロトン性極性溶媒と水との総量Sに対する、フッ素系界面活性剤Fの配合割合S/F(重量比)=41/1であった。
フッ素系界面活性剤としての、サーフロンS−381の配合量を1.2重量部とし、かつ、イオン交換水の配合量を13.5重量部としたこと以外は、実施例1と同様にしてインクジェットインクを製造した。非プロトン性極性溶媒と水との総量Sに対する、フッ素系界面活性剤Fの配合割合S/F(重量比)=110/1であった。
バインダ樹脂として、ジョンソンポリマー(株)製のジョンクリル586〔重量平均分子量Mw=4,600〕を同量、配合したこと以外は、実施例1と同様にしてインクジェットインクを製造した。
フッ素系界面活性剤として、式(18):
で表される繰り返し単位と、式(19):
で表される繰り返し単位との、水に不溶性の共重合体を、有効成分として、50重量%の割合で、酢酸エチルに溶解した、黄褐色液体〔比重(20℃):1.00〕の状態で提供される、(株)ジェムコ製のエフトップEF−801を用いると共に、その配合量を2.8重量部とし、それに合わせて、イオン交換水の配合量を、全成分の総量が100重量部となるように11.9重量部としたこと以外は、実施例1と同様にしてインクジェットインクを製造した。
フッ素系界面活性剤として、先に説明した式(5)で表され、かつ、式中のmが8であるものを主成分とし、mが10、12であるものを若干含む混合物を、有効成分として、30重量%の割合で、イソプロパノールと水との混合溶媒に溶解した、セイミケミカル(株)製のサーフロンS−111Nを用いると共に、その配合量を4.7重量部とし、それに合わせて、イオン交換水の配合量を、全成分の総量が100重量部となるように10.0重量部としたこと以外は、実施例1と同様にしてインクジェットインクを製造した。
実施例、比較例のインクジェットインクを、サーマルジェット方式のインクジェットプリンタ〔ビデオジェット(株)製のPrint Mail Wide Array(プリントメールワイドアレイ)〕に使用して、BYK−Gardner(ビックガードナー)社製の光沢度測定器micro−TRI−gross(マイクロトリグロス)を用いて測定した60°光沢度が88.4、表面張力(測定温度25℃)が29.21mN/mであるUVコート紙の表面に、10ポイントのアルファベットを印刷し、次いで、出力3200Wのヒータで約5秒間、加熱した後、印刷を観察して、下記の基準で、インクジェットインクの印刷鮮明性を評価した。
○:◎と比較すると若干劣るものの、印刷鮮明性は概ね良好と評価した。
△:やや鮮明性にかける部分があったものの、印刷鮮明性は実用レベルに達していると評価した。
×:印刷は鮮明でなく、印刷鮮明性は不良と評価した。
実施例、比較例のインクジェットインクを、サーマルジェット方式のインクジェットプリンタ〔前出の、ビデオジェット(株)製のPrint Mail Wide Array(プリントメールワイドアレイ)〕に使用して、先の印刷鮮明性試験で使用したのと同じUVコート紙の表面に、線幅0.5ポイントの線を印刷した。そして印刷を観察して、下記の基準で、インクジェットインクの吐出の安定性を評価した。
△:印刷開始時にかすれ気味であったが、その後は線が途中で途切れることなく印刷できた。吐出安定性は実用レベルに達していると評価した。
×:線が途中で途切れてしまった。吐出安定性は不良と評価した。
実施例、比較例のインクジェットインクを、サーマルジェット方式のインクジェットプリンタ〔前出の、ビデオジェット(株)製のPrint Mail Wide Array(プリントメールワイドアレイ)〕に使用して印刷をした。次いで、ヘッドをホームポジションに戻さず、ノズルをキャップしない状態で、5分間、放置した後、先の印刷鮮明性試験で使用したのと同じUVコート紙の表面に、1cm×1cmのベタ印刷を行った。そして印刷を観察して、下記の基準で、インクジェットインクの吐出の安定性を評価した。
△:ベタ印刷の初めの部分にのみ、若干のかすれが見られたが、その後はかすれのないベタ印刷を行うことができた。印刷再開後の吐出安定性は実用レベルに達していると評価した。
×:ベタ印刷の全体に亘ってかすれが見られた。印刷再開後の吐出安定性は不良と評価した。
以上の結果を表2、表3に示す。
Claims (6)
- フッ素系界面活性剤は、0.2重量%濃度の水溶液とした際の表面張力(測定温度25℃)が22mN/m以下である請求項1記載のインクジェットインク。
- 非プロトン性極性溶媒と水との総量Sに対する、フッ素系界面活性剤Fの配合割合S/F(重量比)=45/1〜90/1である請求項1記載のインクジェットインク。
- 重量平均分子量Mw=1,000〜3,000のバインダ樹脂を含有する請求項1記載のインクジェットインク。
- 疎水性媒体の表面に、請求項1〜5のいずれかに記載のインクジェットインクを用いて印刷する工程と、印刷後の疎水性媒体を加熱する工程とを含むことを特徴とする疎水性媒体への印刷方法。
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