JP2013194161A - インクジェットインクおよびインクジェット記録方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】水と、顔料と、樹脂と、水溶性有機溶剤と、を含有する水性インクジェットインクにおいて、前記樹脂が前記インクジェットインク中で溶解しているアクリルシリコン樹脂と、アクリルシリコン樹脂以外のバインダー樹脂と、を含むことを特徴とするインクジェットインク。
【選択図】なし
Description
[1] 水と、顔料と、樹脂と、水溶性有機溶剤と、を含有する水性インクジェットインクにおいて、
前記樹脂が前記インクジェットインク中で溶解しているアクリルシリコン樹脂と、アクリルシリコン樹脂以外のバインダー樹脂と、を含むことを特徴とするインクジェットインク。
[2] 前記アクリルシリコン樹脂のガラス転移温度(Tg)が0〜100℃であることを特徴とする[1]に記載のインクジェットインク。
[3] 前記アクリルシリコン樹脂が、モノマーとして少なくともエチレン性不飽和カルボン酸および/またはその塩と、(メタ)アクリル酸エステルと、片末端にメタクリル基を有するシリコンマクロモノマーと、を含むモノマー組成物を共重合したグラフトポリマーであることを特徴とする[1]または[2]に記載のインクジェットインク。
[4] 前記(メタ)アクリル酸エステルが下記一般式(1)で表される化合物を含むことを特徴とする[3]に記載のインクジェットインク。
一般式(1) CH2=C(R1)−COO−(R2−O)n−R3
[一般式(1)中、R1は水素原子またはメチル基、R2はエチレン基またはプロピレン基、R3は水素原子または炭素数1〜6のアルキル基を示し、nは1〜25の数であり、n=1のときにR3は1〜6のアルキル基である]
[5] 前記シリコンマクロモノマーがポリシロキサン部をさらに有し、かつ前記シリコンマクロモノマーの重量平均分子量が5.0×103〜3.5×104であることを特徴とする[3]または[4]に記載のインクジェットインク。
[6] 前記バインダー樹脂が水溶性樹脂であることを特徴とする[1]〜[5]のいずれか一項に記載のインクジェットインク。
[7] 前記水溶性樹脂が水溶性アクリル樹脂であることを特徴とする[6]に記載のインクジェットインク。
[8] 前記水溶性アクリル樹脂の酸価が50〜150mgKOH/gであり、ガラス転移温度(Tg)が30〜100℃であり、かつ重合平均分子量(Mw)が2.0×104〜8.0×104であり、
前記水溶性アクリル樹脂は、モノマーとして少なくともメタクリル酸メチルと、アクリル酸アルキルエステルまたはメタクリル酸アルキルエステルと、メタクリル酸とを含むモノマー組成物から合成される共重合樹脂であって、
メタクリル酸メチルと、アクリル酸アルキルエステルまたはメタクリル酸アルキルエステルとの総質量が共重合樹脂を構成する全モノマーの質量に対して80〜95質量%となる水溶性アクリル樹脂であることを特徴とする[7]に記載のインクジェットインク。
[9] 前記アクリル酸アルキルエステルまたはメタクリル酸アルキルエステルのアルキル基の炭素原子の数が2〜8であることを特徴とする[8]に記載のインクジェットインク。
[10] 前記樹脂の総量が前記顔料の質量の1〜10倍であることを特徴とする[1]〜[9]のいずれか一項に記載のインクジェットインク。
[11] 前記水溶性有機溶媒が、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、またはこれらの有機溶剤のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテルのいずれか1つ以上を含み、
その総質量が前記インクジェットインクの質量に対して5〜30%であることを特徴とする[1]〜[10]のいずれか一項に記載のインクジェットインク。
[12] [1]〜[11]のいずれか一項に記載のインクジェットインクのインク液滴を、インクジェット記録ヘッドから吐出させて35〜60℃に設定された非吸水性の記録媒体上に付着させる工程と、
前記記録媒体を40〜90℃に加熱して着弾したインク液滴を乾燥させる工程と、を有するインクジェット記録方法。
水性インクジェットインクは、少なくとも水と、顔料と、樹脂と、水溶性有機溶剤とを含んでおり、前記樹脂はアクリルシリコン樹脂と、アクリルシリコン樹脂以外のバインダー樹脂とである。
本発明のインクジェットインクに含まれるアクリルシリコン樹脂は、インク中で溶解することを特徴とする。インク中で溶解するアクリルシリコン樹脂とは、アクリルシリコン樹脂を配合しようとするインクジェットインクの溶媒組成(水溶性有機溶剤の組成)を特定し;特定された組成の溶媒に、固形成分0.001質量%となるようにアクリルシリコン樹脂を配合したときに;配合したアクリルシリコン樹脂の体積平均粒子径が10nm未満となるアクリルシリコン樹脂であると定義される。なお、体積平均粒子径が10nm未満とは、粒子径が測定できないほど十分に小さい場合も含まれる。インク中に、体積平均粒子径が10nm以上のアクリルシリコン樹脂が存在すると、形成画像にハジキが生じやすい。
一般式(1) CH2=C(R1)−COO−(R2−O)n−R3
一般式(IIIa) D−O−[Si(R4)(R5)−O]p−X
一般式(IIId) CH2=C(R6)−COO−(CH2)q−(O)r−(CH2)3−Si(R7)(R8)−
本発明のインクジェットインクに含まれるバインダー樹脂は、着弾したインク液滴を記録媒体に定着(接着)させる機能を有する。また、バインダー樹脂は、インク皮膜の耐擦性や耐水性を高めるだけでなく、光沢や光学濃度を高める機能を有することも求められている。そのため、バインダー樹脂は、後述する水系溶媒に分散させやすいこと、透明性をある程度有すること、他のインク成分との相溶性を有していることがより好ましい。
顔料は、公知の有機顔料または無機顔料であってよい。有機顔料の例には、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料等のアゾ顔料;フタロシアニン顔料、ペリレンおよびペリレン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサンジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、およびキノフタロニ顔料等の多環式顔料;塩基性染料型レーキ、および酸性染料型レーキ等の染料レーキ;ニトロ顔料;ニトロソ顔料;アニリンブラック;および昼光蛍光顔料等が含まれる。
マゼンタまたはレッドおよびバイオレット用の有機顔料の好ましい例には、C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド6、C.I.ピグメントレッド7、C.I.ピグメントレッド8、C.I.ピグメントレッド12、C.I.ピグメントレッド15、C.I.ピグメントレッド16、C.I.ピグメントレッド17、C.I.ピグメントレッド22、C.I.ピグメントレッド23、C.I.ピグメントレッド41、C.I.ピグメントレッド48:1、C.I.ピグメントレッド53:1、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド112、C.I.ピグメントレッド114、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド123、C.I.ピグメントレッド139、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド146、C.I.ピグメントレッド148、C.I.ピグメントレッド149、C.I.ピグメントレッド150、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド170、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド178、C.I.ピグメントレッド220、C.I.ピグメントレッド202、C.I.ピグメントレッド222、C.I.ピグメントレッド238、C.I.ピグメントレッド245、C.I.ピグメントレッド258、C.I.ピグメントレッド282、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピグメントバイオレット23等が含まれる。
アクリルシリコン樹脂とバインダー樹脂の総質量は、顔料の質量に対して、1〜10倍であることが好ましく、1.5〜5倍であることがより好ましい。樹脂の総質量を前記範囲にすることで、顔料の記録媒体への定着性が高まる。
本発明における水系溶媒は、水と水溶性有機溶剤の混合物を示す。
本発明のインクジェットインクは、必要に応じてその他の成分をさらに含んでもよい。その他の成分の例には、界面活性剤、防カビ剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、消泡剤、粘度調整剤、浸透剤、pH調整剤、乾燥防止剤(例えば尿素、チオ尿素、エチレン尿素など)等が含まれる。
本発明のインクジェットインクは、水性インクジェットインクとして好ましく用いられる。
本発明のインクジェットインクは、あらかじめ顔料分散体を作成し、これに前述のアクリルシリコン樹脂と、バインダー樹脂と、水系溶媒(水と水溶性有機溶剤)とを必要に応じて他の成分とを混合する工程を経て製造される。混合手段は、特に制限されず、スリーワンモーター、マグネチックスターラー、ディスパー、ホモジナイザー、ラインミキサー等であってよい。
本発明のインクジェット記録方法は、少なくとも以下の2工程を含む。
(1)インクジェットインクのインク液滴を、インクジェット記録ヘッドから吐出させて35〜60℃に設定された記録媒体上に付着させる工程
(2)前記記録媒体を40〜90℃に加熱して着弾したインク液滴を乾燥させる工程
本発明のインクジェット記録方法は、インクジェット記録ヘッド部でインク液滴を吐出する。インクジェット記録ヘッドは、オンデマンド方式のものでも、コンティニュアス方式のものでも構わない。また、インクジェット記録ヘッドの吐出方式は、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)等など何れの吐出方式であっても構わない。
インクジェット記録装置は、記録媒体上に着弾したインク液滴の乾燥速度を制御しやすくする観点などから、記録媒体を加熱することが好ましい。
(アクリルシリコン樹脂)
サイマック US−450(東亞合成社製、酸価:97mgKOH/g、ガラス転移温度:70℃)
サイマック US−480(東亞合成社製、酸価:48mgKOH/g、ガラス転移温度:0℃)
ボンコート SA−6360(DIC社製、ガラス転移温度:21℃)
AE980 (JSR社製、ガラス転移温度:−14℃)
AE982 (JSR社製、ガラス転移温度:0℃)
本発明で使用するバインダー樹脂は以下のモノマー組成物から構成される。
メタクリル酸メチル(MMA)
アクリル酸エチル(EA)
アクリル酸n−ブチル(BA)
アクリル酸2−エチルヘキシル(EHA)
メタクリル酸n−ブチル(BMA)
メタクリル酸ステアリル(SMA)
メタクリル酸(MAA)
スチレン(St)
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質量部入れて、窒素バブリングしながら加熱還流した。得られた2−プロパノールに、メタクリル酸メチルを76質量部、アクリル酸2−エチルヘキシルを13質量部、およびメタクリル酸を11質量部添加して混合溶液を調製した。得られた混合溶液に、開始剤(AIBN)0.5質量部を溶解させたモノマー溶液を、滴下ロートで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、放冷し、減圧下で2−プロパノールを留去した。それにより、(メタ)アクリル酸エステルと他の共重合モノマーとの共重合体(アクリル系共重合樹脂)を得た。
バインダー樹脂の組成を表1に示されるように変更した以外はP−1と同様の手順でP−2〜P−9のバインダー樹脂を合成した。
ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル(DPGPE)
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(DEGBE)
ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(DPGME)
ジプロピレングリコール(DPG)
2−ピロリジノン(2−PDN)
1,2−ヘキサンジオール(HDO)
(顔料分散液の調製)
顔料分散剤としてTEGO Dispers750W(固形分40質量%、エボニックデグサ社製)20質量部を、イオン交換水65質量部に加えた。この溶液に、C.I.ピグメントブルー15:3を15質量部添加して、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により分散させた。それにより、顔料固形分が15質量%であるシアン顔料分散体を得た。
水溶性有機溶剤として、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(DEGBE)を5質量部、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(DPGME)を5質量部、2−ピロリジノン(2−PDN)を10質量部、アクリルシリコン樹脂としてUS−450を0.3質量部、バインダー樹脂として上記合成したP−1を5質量部加えて攪拌し、全量が80質量部となるようにイオン交換水を加えて調製した。得られた溶液を、上記調製したシアン顔料分散体20質量部に加えて攪拌した。得られた溶液を0.8μmのフィルターでろ過して、シアンインクC−1を得た。
インクの組成を、表2に示されるように変更した以外はインクC−1と同様にしてインクC−2〜C−17を調製した。
上記方法にて調製したインクC−1〜C−17に含有されるアクリルシリコン樹脂の溶解性を、以下の方法で測定した。
表2に記載された比率で、各水溶性有機溶媒を混合して、混合溶媒を得た。インクC−1の混合溶媒の質量部は20であり、インクC−2の混合溶媒の質量部は25であり、インクC−3の混合溶媒の質量部は20であり、インクC−4の混合溶媒の質量部は30であり、インクC−5の混合溶媒の質量部は23であり、インクC−6の混合溶媒の質量部は25であり、インクC−7の混合溶媒の質量部は25であり、インクC−8の混合溶媒の質量部は25であり、インクC−9の混合溶媒の質量部は25であり、インクC−10の混合溶媒の質量部は30であり、インクC−11の混合溶媒の質量部は35であり、インクC−12の混合溶媒の質量部は35であり、インクC−13の混合溶媒の質量部は20であり、インクC−14の混合溶媒の質量部は20であり、インクC−15の混合溶媒の質量部は25であり、インクC−16の混合溶媒の質量部は20であり、インクC−17の混合溶媒の質量部は20である。これらの混合溶媒にイオン交換水を100質量部になるように加えた。
(溶状)
上記調製した水系溶媒に、各インク組成のアクリルシリコン樹脂を固形分で1.0質量%となるように添加した。得られた溶媒の透明性を下記評価基準にて目視で評価した。下記評価結果を表2に示す。
◎:透明である
○:わずかに白濁している
×:白濁している
(平均粒子径)
上記調製した水系溶媒に、各インク組成のアクリルシリコン樹脂を固形分で0.001質量%となるように添加した。得られた溶媒中のアクリルシリコン樹脂の体積平均粒子径を動的光散乱法粒度分布計ゼータサイザーナノS(マルバーン社製)にて測定した。評価結果を表2に示す。
<画像形成方法>
吐出ヘッドとして、KM512MN(コニカミノルタIJ社製)駆動周波数13kHz、最小液滴量14plのものを用いた。そして、吐出ヘッドを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ーのインクジェットヘッドの1つに、得られたインク組成を装填した。
(耐擦過性)
印字率100%のベタ画像を、乾いた木綿(カナキン3号)に800gの加重をかけて擦り、下記基準に従って評価した。得られた評価結果を表3に示す。
◎:50回以上擦っても画像は変化しない
○:50回擦った段階で多少の傷が残るが画像濃度には影響せず、実用上問題ない
△:21〜50回擦る間に画像濃度が低下する
×:20回以下擦る間に画像濃度が低下する
印字率100%のベタ画像にセロファンテープを3cm貼り付け、勢いよくはがした後の画像表面を観察し、下記基準に従って評価した。得られた評価結果を表3に示す。
◎:まったく変化がない
○:わずかに跡が残るが、実用上問題ない
△:画像の一部がわずかにはがれて一部濃度が低下する
×:画像の大部分がはがれて記録媒体の白地が見える
25℃、相対湿度30%の条件で、印字率100%のベタ画像を連続10回プリントした。10回目の画像を観察し、下記基準に従って評価した。得られた評価結果を表3に示す。
◎:画像の欠陥(インク射出不良によるスジ)はみられない
○:画像の書き出し部(2mm以下)に、インク射出不良によるかすれがわずかに見られる
△:画像の欠陥(インク射出不良によるスジ)がわずかに見られる
×:インク射出不良により、画像にスジ状の欠損が多くみられる
印字率100%のベタ画像を目視で観察し、下記基準に従って評価した。得られた評価結果を表3に示す。
◎:印字部分にハジキによる故障はまったくない
○:画像をルーペで拡大すると、ごく僅かに画像のムラが見られるが、画質に影響はない
△:画像を注視すると一部に画像のムラがみられる
×:画像に点々とはじきがみられ、遠くから見ても目立つ
インクC−1とC−15を用いて記録媒体の加熱温度を3段階に変更したこと以外は上記の方法と同様に画像形成を行った。表3に示した評価項目のうち、「耐擦過性」と「接着性」と「ハジキ故障」について、上記と同様の評価基準にて評価を行った。
Claims (12)
- 水と、顔料と、樹脂と、水溶性有機溶剤と、を含有する水性インクジェットインクにおいて、
前記樹脂が前記インクジェットインク中で溶解しているアクリルシリコン樹脂と、アクリルシリコン樹脂以外のバインダー樹脂と、を含むことを特徴とするインクジェットインク。 - 前記アクリルシリコン樹脂のガラス転移温度(Tg)が0〜100℃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。
- 前記アクリルシリコン樹脂が、モノマーとして少なくともエチレン性不飽和カルボン酸および/またはその塩と、(メタ)アクリル酸エステルと、片末端にメタクリル基を有するシリコンマクロモノマーと、を含むモノマー組成物を共重合したグラフトポリマー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(メタ)アクリル酸エステルが下記一般式(1)で表される化合物を含むことを特徴とする請求項3に記載のインクジェットインク。
一般式(1) CH2=C(R1)−COO−(R2−O)n−R3
[一般式(1)中、R1は水素原子またはメチル基、R2はエチレン基またはプロピレン基、R3は水素原子または炭素数1〜6のアルキル基を示し、nは1〜25の数であり、n=1のときにR3は1〜6のアルキル基である] - 前記シリコンマクロモノマーがポリシロキサン部をさらに有し、かつ前記シリコンマクロモノマーの重量平均分子量が5.0×103〜3.5×104であることを特徴とする請求項3または4に記載のインクジェットインク。
- 前記バインダー樹脂が水溶性樹脂であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のインクジェットインク。
- 前記水溶性樹脂が水溶性アクリル樹脂であることを特徴とする請求項6に記載のインクジェットインク。
- 前記水溶性アクリル樹脂の酸価が50〜150mgKOH/gであり、ガラス転移温度(Tg)が30〜100℃であり、かつ重合平均分子量(Mw)が2.0×104〜8.0×104であり、
前記水溶性アクリル樹脂は、モノマーとして少なくともメタクリル酸メチルと、アクリル酸アルキルエステルまたはメタクリル酸アルキルエステルと、メタクリル酸とを含むモノマー組成物から合成される共重合樹脂であって、
メタクリル酸メチルと、アクリル酸アルキルエステルまたはメタクリル酸アルキルエステルとの総質量が共重合樹脂を構成する全モノマーの質量に対して80〜95質量%となる水溶性アクリル樹脂であることを特徴とする請求項7に記載のインクジェットインク。 - 前記アクリル酸アルキルエステルまたはメタクリル酸アルキルエステルのアルキル基の炭素原子の数が2〜8であることを特徴とする請求項8に記載のインクジェットインク。
- 前記樹脂の総量が前記顔料の質量の1〜10倍であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載のインクジェットインク。
- 前記水溶性有機溶媒が、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、またはこれらの有機溶剤のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテルのいずれか1つ以上を含み、
その総質量が前記インクジェットインクの質量に対して5〜30%であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載のインクジェットインク。 - 請求項1〜11のいずれか一項に記載のインクジェットインクのインク液滴を、インクジェット記録ヘッドから吐出させて35〜60℃に設定された非吸水性の記録媒体上に付着させる工程と、
前記記録媒体を40〜90℃に加熱して着弾したインク液滴を乾燥させる工程と、を有するインクジェット記録方法。
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