JP2012224658A - 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】顔料、定着樹脂、水、有機溶剤及び界面活性剤を含有するインクジェットインクにおいて、インクの蒸発率Xが0<X(%)≦20の範囲で、インクの表面張力がγ0−γx≧1.0(γ0:蒸発前の表面張力、γx:蒸発率X%における表面張力)で、該有機溶剤を2種以上含有し、溶解パラメーターの水素結合項と極性項の和が、8〜18MPa1/2の有機溶剤を全有機溶剤の30質量%以上、95質量%未満含有し、かつ該界面活性剤の含有量が、該界面活性剤の臨界ミセル濃度未満であること、を特徴とするインクジェットインク。
【選択図】なし
Description
蒸発率X(%)=〔(インクジェットインクの初期質量−蒸発後のインクジェットインクの質量)/インクジェットインクの初期質量)〕×100
式(2)
γ0−γx≧1.0(mN/m)
〔式中、γ0は蒸発する前のインクジェットインクの表面張力(mN/m)を表し、γxは蒸発率X%におけるインクジェットインクの表面張力(mN/m)を表し、0<X(%)≦20である。〕
条件(b):該有機溶剤を2種以上含有し、溶解パラメーターの水素結合項と極性項の和ΣSPが、8MPa1/2以上、18MPa1/2以下の有機溶剤の含有量が、インクジェットインク中の全有機溶剤の30質量%以上、95質量%未満であること。
本発明の水系のインクジェットインク(以下、本発明の水系インク、あるいは本発明のインクと称す)は、少なくとも顔料、定着樹脂、水、有機溶剤、界面活性剤を含むインクジェットインクであって、下記条件(a)、条件(b)及び条件(c)で規定する条件を満たすことを特徴とする。
蒸発率X(%)=〔(インクジェットインクの初期質量−蒸発後のインクジェットインクの質量)/インクジェットインクの初期質量)〕×100
式(2)
γ0−γx≧1.0(mN/m)
〔式中、γ0は蒸発する前のインクジェットインクの表面張力(mN/m)を表し、γxは蒸発率X%におけるインクジェットインクの表面張力(mN/m)を表し、0<X(%)≦20である。〕
条件(b):該有機溶剤を2種以上含有し、溶解パラメーターの水素結合項と極性項の和ΣSPが、8MPa1/2以上、18MPa1/2以下の有機溶剤の含有量が、インクジェットインク中の全有機溶剤の30質量%以上、95質量%未満であること。
本発明のインクにおいては、少なくとも2種の有機溶剤を含有し、溶解パラメーターの水素結合項と極性項の和ΣSPが、8MPa1/2以上、18MPa1/2以下の条件を満たす有機溶剤が、インク中の全有機溶剤の30質量%以上、95質量%未満であることを特徴の1つとしている。
本発明のインクでは、界面活性剤を含むことを特徴の1つとしている。本発明のインクに適用可能な界面活性剤としては、公知の各種界面活性剤を適用することが可能であり、例えば、ジアルキルスルホコハク酸塩類、アルキルナフタレンスルホン酸塩類、脂肪酸塩類等のアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキ0ルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、アセチレングリコール類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類等のノニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩類、第四級アンモニウム塩類等のカチオン性界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、フッ素系の界面活性剤、アセチレンジオール系の界面活性剤が挙げられ、シリコーン系界面活性剤もしくはフッ素系界面活性剤であることが好ましく、さらに平均分子量が1000以上のポリマー型界面活性剤であることがより好ましい。なお、本発明における界面活性剤は、インク中で溶解状態、エマルジョン状態、いずれの状態であっても構わない。
本発明のインクでは、定着樹脂を含むことを特徴の1つとしている。乾燥前後の状態について、どこまで蒸発した状態を乾燥後と考えるかはインクによって異なる。すなわち、どのくらい乾燥したところでインクの表面張力が下がっている必要があるかは、インクの流動がどの程度乾燥したところで止まるかにより決定されるはずであり、そのため、インクの流動が止まるところまで表面張力が上昇しないことが好ましいと考えられる。
次に、本発明のインクが含有する色材である顔料について説明する。
本発明のインクジェット記録方法においては、本発明のインクジェットインクを用い、記録媒体に画像形成することを特徴とし、該記録媒体が、非吸収性記録媒体であることが好ましい。更に具体的には、非吸収性記録媒体としては、ポリ塩化ビニルであることが好ましい。
本発明の水系のインクジェットインクを用いたインクジェット記録方法に適用可能な記録媒体としては、前述とおり、普通紙、コート紙、インクジェット専用紙、布帛等のインク吸収能の高い記録媒体の他に、インク吸収能が低いあるいは有さない非吸収性記録媒体を用いたインクジェット記録方法において優れた効果を発揮し、特に、非吸収性記録媒体が、ポリ塩化ビニルであること時に、より有効である。
次いで、本発明に適用可能な非吸収性記録媒体の詳細について説明する。
《定着樹脂の合成》
〔定着樹脂P−1の合成〕
滴下ロート、窒素導入官、還流冷却官、温度計及び攪拌装置を備えたフラスコにメチルエチルケトン50部を加え、窒素バブリングしながら、75℃に加温した。そこへ、モノマー(メタクリル酸9.0部、メタクリル酸メチル78部、アクリル酸n−ブチル6.5部及びアクリル酸2−エチルヘキシル6.5部)と、メチルエチルケトン50部、開始剤(AIBN:2,2′−アゾビスイソブチロニトリル)0.5部の混合物を、滴下ロートより3時間かけ滴下した。滴下後さらに6時間、加熱還流した。放冷後、減圧下で加熱してメチルエチルケトンを留去し、共重合樹脂を得た。
滴下ロート、還流管、窒素導入管、温度計および攪拌装置を備えたフラスコに2−プロパノールを186部入れ、窒素バブリングしながら加熱還流した。そこへメタクリル酸メチル76部とアクリル酸2−エチルヘキシル13部、メタクリル酸11部の混合液に、開始剤(AIBN)0.5部を溶解させたモノマー溶液を滴下ロートより2時間かけて滴下した。滴下後さらに5時間加熱還流を続けた後に放冷し、減圧下で2−プロパノールを留去して共重合樹脂である水溶性樹脂P−2を得た。水溶性樹脂P−2の20部にイオン交換水67.8部、中和塩基としてN,N−ジメチルアミノエタノール12.2部を加え、70℃にて加熱攪拌して樹脂を溶解し、樹脂固形分が20%の水溶性樹脂P−2の水溶液を得た。なお、N,N−ジメチルアミノエタノールの量は、定着樹脂P−2の酸基の化学当量数に対して1.05倍の化学当量数相当となる量である。
〔シアン顔料分散体の調製〕
顔料分散剤としてフローレンTG−750W(固形分40%、エボニックデグサ社製)20部と、トリエチレングリコールモノブチルエーテルの3部をイオン交換水62部に加えた。この溶液に、C.I.ピグメントブルー15:3を15部添加し、プレミックスした後、0.5mmジルコニアビーズを体積率で50%充填したサンドグラインダーを用いて分散し、顔料固形分が15%のシアン顔料分散体を得た。
〔シアンインクC1〜C20の調製〕
シアン顔料分散体、定着樹脂、有機溶剤A、B、C、界面活性剤を、表2に記載の構成となる様に、混合攪拌した後、孔径が0.8μmのフィルターを用いてろ過を行い、シアンインクC1〜C20を調製した。なお、表2に記載の添加質量%は全て固形分換算量であり、イオン交換水の添加量は、インク総量が100質量%となる添加量を、残部として表示した。
DW800:BYK DYNWET800(ビックケミー社製、ポリオキシエチレンアルキルエーテル基含有界面活性剤)
N4432:ノベック4432、3M社製、パーフルオロブタンスルホン酸基含有界面活性剤
MF410:メガファック F−410(DIC社製、パーフルオロアルキル基含有カルボン酸塩界面活性剤)
MF477:メガファック F−477(DIC社製、含フッ素基、親水性基、親油性基含有オリゴマー)
BYK333:BYK−333、ビックケミー社製、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン
BYK375:BYK−375、ビックケミー社製、ポリエーテルエステル変性水酸基含有ポリジメチルシロキサン
BYK381:BYK−381、ビックケミー社製、アクリル系重合物
E1010:オルフィンE1010(日信化学工業社製、アセチレンジオールのエチレンオキサイド付加物)
SF465:サーフィノール465(Air Products社製、アセチレンジオール系界面活性剤)
また、表2に略称で記載した各有機溶剤の詳細を表3に示す。
〔粘度〕
各インクの粘度は、25℃にインク温度を調整し、振動式粘度計(ビスコメイトVM−1L、CBCマテリアルズ社製)を用いて測定した。シアンインクC1〜C20の粘度は、いずれも5〜15mPa・sの範囲であった。
各インクの表面張力は、協和界面科学製の表面張力計CBVP−Zを使用して、白金プレート法で、25℃における表面張力を測定した。シアンインクC1〜C20の表面張力は、いずれも20〜30mN/mの範囲であった。
各インクの蒸発による表面張力の変動は、以下のようにして測定した。
ノズル口径28μm、駆動周波数10kHz、ノズル数512、最小液滴量14pl、ノズル密度360dpi(本発明でいうdpiとは、2.54cmあたりのドット数を表す)であるピエゾ型ヘッドを4列搭載したオンデマンド型のインクジェットプリンタのインクジェットヘッドに、各シアンインクを順次装填した。
〔濃度ムラ耐性の評価〕
記録画像の100%Dutyベタ画像部分について、印字面の均一さ(インク付与部分の濃度ムラ)を目視観察し、下記の基準に従って濃度ムラ耐性の評価を行った。
○:ベタ画像での濃度ムラは目立たないが、ベタ画像と未印字部との境界部で、極弱い濃淡ムラのある個所が散在する
△:ベタ画像部で濃淡ムラが認められ、均一なベタ画像として認められない
×:目視観察で、ハジキやまだらの発生が画像全般に認められmm単位の大きさの濃淡が多数発生しており、実用に耐えない画質である
上記評価ランクにおいて、◎および○が実用上好ましいと判断した。
記録画像の100%Dutyベタ画像部分について、目視観察により印字面の埋まり具合を判定し、下記の基準に従って白抜け耐性の評価を行った。
○:ベタ画像中に極僅かに未印字部(白抜け部)の発生が認められるが、全体としては均一な画像である
△:ベタ画像中に筋状につながった白抜けが発生し、50cm以上離れてもスキャン方向の筋感が認められる
×:目視観察で、埋まらなかった部分による大きな白抜けが発生し、白い筋として認識され、実用に耐えない画質である
上記評価ランクにおいて、◎および○が実用上好ましいと判断した。
記録画像の100%Dutyベタ画像部分について、光沢を目視観察し、下記の基準に従って光沢を評価した。
×:光沢感がないか、あるいは表面に膜が張ったように白く濁っている画像である
−:ハジキがひどく、光沢の判別が困難であった
上記評価ランクにおいて、○が実用上好ましいと判断した。
記録画像の100%Dutyベタ画像部分について、画像表面を乾いた木綿(カナキン3号)で200gの加重をかけて30回擦り、下記基準に従って耐擦性を評価した。
○:僅かながら布への色移りがみられるが、画像変化は全く認められない
×:白い線状の傷、もしくは画像剥がれが認められる
上記評価ランクにおいて、○が実用上好ましいと判断した。
実施例1のインク調製において、シアンインクC1〜C20の定着樹脂P−1をジョンクリル537J(BASF社製、スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン)に、定着樹脂P−2をJDX:ジョンクリルJDX−6500(BASF社製、アクリル樹脂)に変更した以外は実施例1と同様にしてシアンインクC21〜C40を調製し、評価を行った。
《顔料分散体の調製》
〔イエロー顔料分散体の調製〕
顔料分散剤としてEFKA−4585(固形分50%、BASF社製)10部と、1,2−ヘキサンジオールの10部をイオン交換水60部に加えた。この溶液に、Levascreen Yellow G01(Lanxess社製)の15部を添加し、プレミックスした後、0.5mmジルコニアビーズを体積率で50%充填したサンドグラインダーを用いて分散し、顔料固形分が15%のイエロー顔料分散体を得た。
実施例1に記載のシアン顔料分散体の調製において、シアン顔料であるC.I.ピグメントブルー15:3に代えて、マゼンタ顔料としてPigment Red 122(大日精化社製、CFR−321)を用いた以外は同様にして、マゼンタ顔料分散体を調製した。
顔料分散剤としてEFKA−4585(固形分50%、BASF社製)10部と、1,2−ヘキサンジオールの10部をイオン交換水60部に加えた。この溶液に、Raven1000(コロンビアン社製)を15部添加し、プレミックスした後、0.5mmジルコニアビーズを体積率で50%充填したサンドグラインダーを用いて分散し、顔料固形分が15%のブラック顔料分散体を得た。
〔イエローインクY1〜Y20、マゼンタインクM1〜M20、ブラックインクK1〜K20の調製〕
実施例1に記載のシアンインクC1〜C20の調製において、シアン顔料分散体に代えて、それぞれイエロー顔料分散体、マゼンタ顔料分散体、ブラック顔料分散体を、それぞれ用いた以外は同様にして、イエローインクY1〜Y20、マゼンタインクM1〜M20、ブラックインクK1〜K20を調製した。
実施例1と同様にして画像形成および画像評価を行ったところ、実施例1と同様、本発明に係るイエローインクY1〜Y10、マゼンタインクM1〜M10、ブラックインクK1〜K10はいずれも濃度ムラや白抜けがなく、光沢性に優れた画像を得ることができた。一方、その他のインクは、いずれも画像の欠陥が生じて実用に耐えないものであった。
《インクセットの調製》
〔インクセット1の調製〕
実施例1に記載のシアンインクC1、実施例3で調製したイエローインクY1、マゼンタインクM1、ブラックインクK1を組み合わせて、インクセット1を調製した。
インクセット1の調製と同様にして、シアンインクC2〜C10、イエローインクY2〜Y10、マゼンタインクM2〜M10、ブラックインクK2〜K10を、表5に記載の構成で組み合わせて、インクセット2〜13を調製した。
ノズル口径28μm、駆動周波数10kHz、ノズル数512、最小液滴量14pl、ノズル密度360dpi(本発明でいうdpiとは、2.54cmあたりのドット数を表す)であるピエゾ型ヘッドを4列搭載したオンデマンド型のインクジェットプリンタのインクジェットヘッドに、各インクセットをそれぞれ装填した。
1)軟質塩化ビニルシート:MD5(メタマーク社製)、評価項目=濃度ムラ耐性、白抜け耐性、光沢、耐擦性
2)PET:ポリエチレンテレフタレートシート、白PET(マルウ接着社製)、評価項目=濃度ムラ耐性、白抜け耐性、光沢
3)ミラーコート紙:ミラーコートサテン金藤(王子製紙社製)、評価項目=濃度ムラ耐性、白抜け耐性
4)ブルーバック:ビルボードペーパー1372(きもと社製)、評価項目=濃度ムラ耐性、白抜け耐性
5)木綿:40ブロード(nextant社製)、評価項目=濃度ムラ耐性、白抜け耐性
6)布:20ビエラ(nextant社製)、評価項目=濃度ムラ耐性、白抜け耐性
以上により得られた結果を、表5に示す。
2、2A 第1のインク液滴
3、3A 第2のインク液滴
4 白ぬけ
5 濃度ムラ
a タイプ1
b タイプ2
c タイプ3
d タイプ4
Claims (8)
- 顔料、定着樹脂、水、有機溶剤及び界面活性剤を含有するインクジェットインクにおいて、下記条件(a)、条件(b)及び条件(c)で規定する条件を満たすことを特徴とするインクジェットインク。
条件(a):下式(1)で表すインクジェットインクの蒸発率Xが0<X(%)≦20の範囲において、該インクジェットインクの表面張力が下式(2)で規定する領域を有すること。
式(1)
蒸発率X(%)=〔(インクジェットインクの初期質量−蒸発後のインクジェットインクの質量)/インクジェットインクの初期質量)〕×100
式(2)
γ0−γx≧1.0(mN/m)
〔式中、γ0は蒸発する前のインクジェットインクの表面張力(mN/m)を表し、γxは蒸発率X%におけるインクジェットインクの表面張力(mN/m)を表し、0<X(%)≦20である。〕
条件(b):該有機溶剤を2種以上含有し、溶解パラメーターの水素結合項と極性項の和ΣSPが、8MPa1/2以上、18MPa1/2以下の有機溶剤の含有量が、インクジェットインク中の全有機溶剤の30質量%以上、95質量%未満であること。
条件(c):少なくとも1種の該界面活性剤の含有量が、該界面活性剤の臨界ミセル濃度未満であること。 - 前記条件(b)で規定する有機溶剤の溶解パラメーターの水素結合項と極性項の和ΣSPが、8MPa1/2以上、15MPa1/2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。
- 前記有機溶剤の総含有量が、インクジェットインク全質量の5.0質量%以上、40質量%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。
- 前記有機溶剤の少なくとも1種が、ポリ塩化ビニルに対する溶解度が1.0質量%以上である有機溶剤であ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。
- 更に、β−アルコキシプロピオンアミド類を含有す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。
- 請求項1から5のいずれか1項に記載のインクジェットインクを、記録媒体に出射して画像形成することを特徴とするインクジェット記録方法。
- 加熱乾燥工程を有することを特徴とする請求項6に記載のインクジェット記録方法。
- 前記記録媒体が、非吸収性記録媒体であることを特徴とする請求項6または7に記載のインクジェット記録方法。
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