JP2011074336A - インクジェットインク及びインクジェット記録方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】a)JIS K 6221に準拠して測定したpHが6.0以上、8.0以下のカーボンブラック、b)酸価が50mgKOH/g未満の高分子分散剤、c)アミンにより中和された酸性基を有する水溶性樹脂または水分散性樹脂微粒子、d)グリコールエーテル類及び炭素数4以上の1,2−アルカンジオール類から選ばれる少なくとも1種の水溶性有機溶剤、及びe)水を含有することを特徴とするインクジェットインク。
【選択図】なし
Description
本発明のインクにおいては、JIS K 6221に準拠して測定したpHが6.0から8.0の範囲であるカーボンブラックを含むことを特徴とする。ここで、JIS試験法であるJIS K 6221に準拠して測定したpHとは、具体的には、カーボンブラック10gに蒸留水100mlを加え、ホットプレート上で15分煮沸して室温まで冷却した後、遠心分離機で上澄液を取り除き、泥状物のpHをガラス電極pHメーターで測定した値である。
本発明のインクにおいては、酸価が50mgKOH/g未満の高分子分散剤を含むことを1つの特徴とする。カーボンブラックの分散において、酸価が50mgKOH/g未満の高分子分散剤を用いて顔料分散体を作製し、これとその他の成分を混合してインクとすることが好ましい。
本発明のインクには、アミンにより中和された酸性基を有する水溶性樹脂またはアミンにより中和された酸性基を有する水分散性樹脂微粒子を含むことを特徴とする。アミン中和樹脂を含むことにより、画像皮膜の耐久性が向上し、記録媒体上でアミンが揮発した後に耐水性が付与され、また、乾燥過程において、インクの粘度上昇に寄与してビーディングやカラーブリードを防止しやすくなるため、本発明のインクでは、特に、非吸水性記録媒体に対して良好な画像を形成することができる。
本発明に係るアミンにより中和された酸性基を有する水溶性樹脂は、疎水性モノマーと親水性モノマーを共重合した樹脂が好ましい。その中でも、樹脂のTg、酸価、分子量の制御が容易であることから、アクリル樹脂を用いることが好ましい。
本発明に係るアミンにより中和された酸性基を有する水分散性樹脂微粒子は、水系で重合された分散物をそのまま、あるいは処理したものを用いてもよいし、溶媒系で重合されたポリマーを水系に分散したものを用いても良い。水分散性樹脂微粒子に適用する樹脂としては、アクリル系、ウレタン系、スチレン系、酢酸ビニル系、塩化ビニリデン系、塩化ビニル系、スチレン−ブタジエン系、スチレン−アクリロニトリル系、ポリブタジエン系、ポリエチレン系、ポリイソブチレン系、ポリエステル系等の樹脂が挙げられる。
本発明のインクは、グリコールエーテル類及び炭素数が4以上である1,2−アルカンジオール類から選ばれる少なくとも1種の水溶性有機溶剤を含有することを特徴とする。
本発明のインクには、本発明に係るグリコールエーテル類、1,2−アルカンジオール類以外にも、本発明の目的効果を損なわない範囲で従来公知の水溶性有機溶剤を添加することができる。
本発明のインクにおいては、非吸水性記録媒体に対する十分な濡れ性をインクに付与するために、界面活性剤を用いることも好ましい。特に、表面張力の低下能が高いシリコーン系界面活性剤またはフッ素系界面活性剤をインクに含有することが、非吸水性記録媒体への記録適性を向上させる点で好ましい。
本発明のインクには、上記説明した各添加剤の他に、必要に応じて出射安定性、プリントヘッドやインクカートリッジ適合性、保存安定性、画像保存性、その他の諸性能向上の目的に応じて、公知の各種添加剤、例えば粘度調整剤、比抵抗調整剤、皮膜形成剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、退色防止剤、防黴剤、防錆剤、pH調整剤等、を適宜選択して用いることができ、例えば、流動パラフィン、ジオクチルフタレート、トリクレジルホスフェート、シリコンオイル等の油滴微粒子、特開昭57−74193号、同57−87988号及び同62−261476号の各公報等に記載の紫外線吸収剤、特開昭57−74192号、同57−87989号、同60−72785号、同61−146591号、特開平1−95091号及び同3−13376号の各公報等に記載の退色防止剤、特開昭59−42993号、同59−52689号、同62−280069号、同61−242871号及び特開平4−219266号の各公報等に記載される蛍光増白剤等を挙げることができる。
本発明のインクの粘度は特に限定されないが、25℃において1mPa・s以上、15mPa・s以下であることが好ましい。
次に、本発明に係る非吸水性記録媒体について説明する。
本発明のインクジェット記録方法においては、本発明のインクを用いて記録媒体上に画像を記録する際に、記録媒体の記録面側を加熱して記録することが好ましい。記録媒体を加熱することにより、インクの乾燥性及び増粘速度が向上し、ビーディングやカラーブリードが抑制されるために高い画質の記録画像が得られ、加えて、形成した画像の耐久性も向上しやすい。
本発明のインクに適用可能なインクジェットヘッドに制限はなく、電気−機械変換方式(例えば、シングルキャビティー型、ダブルキャビティー型、ベンダー型、ピストン型、シェアーモード型、シェアードウォール型等)、電気−熱変換方式(例えば、サーマルインクジェット型、バブルジェット(登録商標)型等)、静電吸引方式(例えば、電界制御型、スリットジェット型等)及び放電方式(例えば、スパークジェット型等)等のインクジェットヘッドを用いることができる。インクジェットヘッドのコストや生産性の観点からは、電気−機械変換方式、または電気−熱変換方式のヘッドを用いることが好ましい。
〔顔料分散体1の調製〕
カーボンブラック:#950(三菱化学製、pH7.5) 15質量部
高分子分散剤:DISPEBYK−2010(ビックケミー・ジャパン製、酸価20mgKOH/g) 7.5質量部
2−ピロリドン 10質量部
イオン交換水 67.5質量部
上記の各添加剤を混合し、直径0.5mmのジルコニアビーズを体積率で80%充填した横型ビーズミル(アシザワ製 システムゼータミニ)を用いて分散した。その後、ジルコニアビーズを除去し、カーボンブラックの固形分濃度が15質量%の顔料分散液1を調製した。
インクに含まれる各添加剤が下記の配合となるように、顔料分散液1、溶剤、界面活性剤、アミン中和樹脂を混合し、5μmフィルターにてろ過を行ってインク1を調製した。
グリコールエーテル類:ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル 8質量部
その他水溶性有機溶剤:2−ピロリドン 5質量部
その他水溶性有機溶剤:1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン 10質量部
シリコーン系界面活性剤:BYK−347(ビックケミー・ジャパン製)
0.5質量部
アミン中和樹脂:メタクリル酸−メタクリル酸メチル−アクリル酸ブチル共重合体(分子量30000、酸価:70mgKOH/g、アンモニアで中和された水溶性樹脂)
6質量部
高分子分散剤:DISPEBYK−2010(ビックケミー・ジャパン製、酸価20mgKOH/g) 1.5質量部
カーボンブラック:#950(三菱化学製、pH7.5) 3質量部
イオン交換水で、100質量部に仕上げた。
上記インク1の調製と同様にして、表1、表2に記載の構成となるようなカーボンブラックの種類、高分子分散剤の種類、溶媒を適宜選択して各顔料分散液を調製した。
DEGEE:ジエチレングリコールモノエチルエーテル
DEGBE:ジエチレングリコールモノブチルエーテル
DPGEE:ジプロピレングリコールモノエチルエーテル
DPGPE:ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル
〈1,2−アルカンジオール類〉
HDO:1,2−ヘキサンジオール
〈その他の溶剤〉
MPDO:2−メチル−1,3−プロパンジオール
PG:プロピレングリコール
PDN:2−ピロリドン
DMI:1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン
NEP:N−エチル−2−ピロリドン
〈界面活性剤〉
BYK:BYK−347(ビックケミー・ジャパン社製、シリコーン系界面活性剤)
Zonyl:Zonyl FSO(デュポン社製、フッ素系界面活性剤)
E1010:オルフィンE1010(日信化学工業社製、アセチレングリコール系界面活性剤)
〈アミン中和樹脂〉
樹脂1:メタクリル酸−メタクリル酸メチル−アクリル酸ブチル共重合体(分子量:30000、酸価:70mgKOH/g、アンモニアで中和された水溶性樹脂)
樹脂2:アクリル系樹脂微粒子(分子量:200000、酸価:20mgKOH/g、アンモニアで中和された水分散性樹脂微粒子)
〈高分子分散剤〉
分散剤1:DISPEBYK−190(ビックケミー・ジャパン製、ポリエチレンオキシド基を有した酸価10mgKOH/gの高分子分散剤)
分散剤2:DISPEBYK−2010(ビックケミー・ジャパン製、ポリエチレンオキシド基を有した酸価20mgKOH/gの高分子分散剤)
分散剤3:TG−750W(共栄化学社製、ポリエチレンオキシド基を有した酸価14mgKOH/gの高分子分散剤)
分散剤4:アクリル酸−スチレン−アクリル酸エチル共重合体(酸価48mgKOH/gの高分子分散剤)
分散剤5:ジョンクリルPDX−6102B(BASFジャパン社製、酸価65mgKOH/gの高分子分散剤)
分散剤6:ジョンクリル60J(BASFジャパン社製、酸価215mgKOH/gの高分子分散剤)
〈カーボンブラック〉
CB1:pH6.0のカーボンブラック
CB2:#2600(三菱化学社製、pH6.5)
CB3:#950(三菱化学社製、pH7.5)
CB4:#850(三菱化学社製、pH8.0)
CB5:MA100S(三菱化学社製、pH3.5)
CB6:pH5.8のカーボンブラック
ノズル口径28μm、駆動周波数18kHz、ノズル数1024、最小液滴量12pl、ノズル密度360dpi(dpiとは2.54cm当たりのノズル数を表す)であるピエゾ型インクジェットヘッドを搭載し、最大記録密度が1440×1440dpiであるオンデマンド型インクジェットプリンタに、各インクを装填した。
作成した各記録画像について、下記の方法に従い評価を行った。
ミラーコート・ゴールドに記録した画像について、印字部分のビーディングを目視観察し、下記基準に従って評価した。△以上を許容とした。
△:高濃度領域でやや画像のまだらが生じている
×:いずれの濃度領域でもまだらが顕著である
(ポリ塩化ビニルにおけるビーディング耐性)
digitalvinylに記録した画像について、印字部分のビーディングを目視観察し、下記基準に従って評価した。△以上を許容とした。
△:高濃度領域でやや画像のまだらが生じている
×:いずれの濃度領域でもまだらが顕著である
(光沢)
digitalvinylに記録した画像について、印字部分の光沢感を目視観察し、下記基準に従って評価した。△以上を許容とした。
△:高濃度領域で画像のくすみや白モヤが生じている
×:中〜高濃度領域で画像に顕著な白モヤや光沢劣化が生じている
(耐擦性)
digitalvinylに記録した画像について、乾いた木綿(カナキン3号)で画像を擦り、下記基準に従って耐擦性を評価した。△以上を許容とした。
○:21〜29回擦った時点で、画像にキズが確認される
△:11〜20回擦った時点で、画像にキズが確認される
×:10回擦った時点で画像に顕著なキズが生じている
《インクの射出性および保存性の評価》
記録画像の評価がいずれも許容であったインク1〜22について、射出性と保存安定性の評価を行った。
各インクを前記インクジェット記録装置に充填し、digitalvinylに対して前記ウェッジ画像を2時間連続で記録した。なお、記録媒体の加熱や乾燥についても、前記条件に従って実施した。画像形成開始時の画像と、画像形成終了直前の画像を目視で比較し、長時間連続使用時のインク射出性を下記基準に従って評価した。△以上を許容とした。
△:終了直前の画像のフチがやや乱れているが、インクの射出性はおおむね良好である
×:終了直前の画像に顕著な乱れやノズル欠由来の白スジが生じており、インクの射出性は不良である
(ヘッドメンテナンス性)
各インクを前記インクジェット記録装置に充填し、25℃、30%RHの環境下において、ノズル面にキャップをせずにインクジェットヘッドを5分間放置した。その後、ワイピングブレードによるメンテナンス作業を行い、インクジェットヘッドのノズルの復帰性を確認し、下記基準に従ってヘッドメンテナンス性の評価を行った。
△:1〜3ノズルで曲がりや欠が残っているが、メンテナンスによりほとんどのノズルが復帰する
×:4ノズル以上で曲がりや欠が回復せず、1回のメンテナンスではノズルを復帰することができない
(インク保存性)
各インクをガラス製の容器に入れて密栓し、60℃の環境下で1週間保存した。保存前後での各インクの粘度、粒径の変動を測定し、それぞれ下記の基準に従ってインク保存性の評価を行った。
○:保存前後で粘度変動は5%未満であり、インク保存性は良好である
△:保存前後で粘度変動は5%以上10%未満であり、インク保存性はおおむね良好である
×:保存前後で粘度変動は10%以上であり、インク保存性は不良である
〈粒径安定性〉
○:保存前後で粒径変動は10%未満であり、インク保存性は良好である
△:保存前後で粒径変動は10%以上20%未満であり、インク保存性はおおむね良好である
×:保存前後で粒径変動は20%以上であり、インク保存性は不良である
以上により得られた結果を、表3に示す。
Claims (10)
- a)JIS K 6221に準拠して測定したpHが6.0以上、8.0以下のカーボンブラック、b)酸価が50mgKOH/g未満の高分子分散剤、c)アミンにより中和された酸性基を有する水溶性樹脂または水分散性樹脂微粒子、d)グリコールエーテル類及び炭素数4以上の1,2−アルカンジオール類から選ばれる少なくとも1種の水溶性有機溶剤、及びe)水を含有することを特徴とするインクジェットインク。
- 前記カーボンブラックに対する前記水溶性樹脂または水分散性樹脂微粒子の質量比(水溶性樹脂または水分散性樹脂微粒子/カーボンブラック)が、1.0以上、3.0以下であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットインク。
- 前記カーボンブラックに対する前記高分子分散剤の質量比(高分子分散剤/カーボンブラック)が、0.2以上、1.0以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のインクジェットインク。
- シリコーン系界面活性剤またはフッ素系界面活性剤を含有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のインクジェットインク。
- 前記グリコールエーテル類が、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチ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エチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル及びプロピレングリコールモノプロピルエーテルから選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のインクジェットインク。
- 前記1,2−アルカンジオール類が、1,2−ヘキサンジオールであることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のインクジェットインク。
- 前記グリコールエーテル類または炭素数4以上の1,2−アルカンジオール類の総量が、5.0質量%以上、30質量%以下であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のインクジェットインク。
- 請求項1から7のいずれか1項に記載のインクジェットインクを用いて、非吸水性記録媒体に記録することを特徴とするインクジェット記録方法。
- 前記非吸水性記録媒体の表面温度を、40℃以上、80℃以下になるように加熱して記録することを特徴とする請求項8に記載のインクジェット記録方法。
- 前記インクジェットインクを前記非吸水性記録媒体上に吐出した後、乾燥手段により前記非吸水性記録媒体に付与したインクジェットインクを乾燥する工程を有することを特徴とする請求項8または9に記載のインクジェット記録方法。
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