JP2018039858A - インク及びインクジェット記録方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、普通紙、及びインクの吸収能力が低い非・難吸収性の被記録材が用いられることも多い。これらの被記録材はインク受容層を有さないため、インクジェット記録に用いると、インクが乾燥しにくくなることが問題となっている。例えば、インクジェット記録で両面記録を行ったとき、表面に記録されたインクが裏面の記録が始まるまでに乾燥しない事態が生じる。そうすると、この未乾燥のインクがインクジェットプリンタの部品や被記録材の裏面を汚染することになり、極めて大きな問題となる。
また、片面記録であっても、記録済の被記録材を重ねたとき、インクの乾燥が遅いと未乾燥のインクが他の被記録材に移ることにより、被記録材の汚染が生じてしまう。
さらに、インク受容層を有さない被記録材に記録したときは、記録画像の定着性も大きな問題となる。例えば、記録画像を指でこする程度では、記録画像から指への色移りはしない。しかし、同じ記録画像であっても、別の非記録材と重ねあわせて圧力を掛けると、別の非記録材に色移りが生じてしまうことが有る。記録後の被記録材は、重ねられることも多いため、そのようなときに複数の被記録材間で色移りが生じると、記録画像の汚染が生じることとなる。そのような汚染が生じないように、被記録材に対する記録画像の定着性を向上させることが必要となる。
このため、非・難吸収性の被記録材を用いたときでもインクの乾燥が速く、且つ記録画像の定着性が優れるインクが切望されている。
また、特許文献2には、特定の顔料、スチレン−アクリル系共重合体、塩基性化合物及びグリセリンのポリオキシアルキレン付加物を含有する水性顔料分散液の製造方法が開示されている。
特許文献3には、着色剤と水とポリオルガノシロキサン界面活性剤と1,2−アルカンジオールとを少なくとも含んでなるインクが開示されている。
特許文献4には、ワックスを含有するインク組成物が開示されている。
1)
下記式(1)で表される化合物と、着色剤と、ワックスを含有するインクであって、前記ワックスが、ポリエチレンワックス及びポリプロピレンワックスから選択される少なくとも1種類のワックス、若しくはこれらとパラフィンワックスとの混合ワックスであるインク。
EOはエチレンオキシ基を、POはプロピレンオキシ基を、BOはブチレンオキシ基をそれぞれ表し、
EO、PO及びBOが結合する順番は任意であり、
m1、m2、m3、n1、n2、n3、q1、q2及びq3は、0又は1以上の整数を表すが、全てが0になることはなく、且つ、m1〜m3、n1〜n3、及びq1〜q3の総和は平均値で0より大きく100以下である。]
2)
前記ワックスが、ポリエチレンワックス、若しくはポリエチレンワックスとパラフィンワックスとの混合ワックスである前記1)に記載のインク。
3)
さらに、シリコン界面活性剤を含有する前記1)又は2)に記載のインク。
4)
前記1)〜3)のいずれか一項に記載のインクの液滴を、記録信号に応じて吐出させて被記録材に付着させることにより記録を行うインクジェット記録方法。
5)
前記1)〜3)のいずれか一項に記載のインクが付着した被記録材。
6)
前記1)〜3)のいずれか一項に記載のインクを含有する容器を備えるインクジェットプリンタ。
前記式(1)で表される化合物は、1種類又は2種類以上の混合物として使用することができる。以下、特に断りの無い限り「前記式(1)で表される化合物」とは、式(1)で表される1種類の化合物と、式(1)で表される2種類以上の化合物の混合物の両方を意味する。
式(1)中、EO、PO、及びBOはいずれも、式(1)中の括弧の左側に示す「CH2O」又は「H−CO」における酸素原子と、EO、PO、及びBOが有する炭素原子で結合する。また、同様に、括弧の右側に示す「−H」で示される水素原子と、EO、PO、及びBOが有する酸素原子で結合する。
EO、PO、及びBOが結合する順番は任意であり、どのような並び順でも結合することができる。すなわち、EO、PO、及びBOから選択される任意の組み合わせがランダムに結合したもの;EO、PO、及びBOのうちの1種類が複数結合したもの;及び、EOが複数結合したものと、PO及び/又はBOが複数結合したものとが、ブロック状に結合したもの;等とすることができる。
式(1)中、m1〜m3、n1〜n3、及びq1〜q3の総和は平均値で通常0より大きく100以下、好ましくは0.5〜75、より好ましくは5〜60である。
式(1)で表される化合物は、グリセリンのポリオキシアルキレン付加物である。該化合物は合成することも、市販品として入手することも可能である。
市販品の1例としては、例えば、三洋化成工業株式会社製サンニックスGPシリーズ(グリセリンのポリオキシプロピレン付加物);青木油脂工業株式会社製ブラウノンGL−3、GL−20、GL−26等のGLシリーズ(グリセリンのポリオキシエチレン付加物);日油株式会社製ユニループ50TG−32(グリセリンのポリオキシエチレン及びポリオキシプロピレン付加物、ポリオキシエチレン付加モル数24、ポリオキシプロピレン付加モル数24)、ウィルブライドS−753(グリセリンのポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン及びポリオキシブチレン付加物、ポリオキシエチレン付加モル数8、ポリオキシプロピレン付加モル数5、ポリオキシプロピレン付加モル数16);等が挙げられる。
インク組成物の総質量中における式(1)で表される化合物の総含有量は通常0.1%〜30%、好ましくは0.1%〜20%である。
前記インクが含有する着色剤は、特に限定されず、水溶性の着色剤、及び水不溶性の着色剤から選択される着色剤が使用できる。又、必要に応じてこれらを併用することもできる。
本明細書中、「水不溶性」とは、25℃の水に対する着色剤の溶解性が通常3g/リットル以下、好ましくは2g/リットル以下、より好ましくは1g/リットル以下であることを意味する。
水不溶性の着色剤としては、例えば、顔料、分散染料及び溶剤染料が挙げられる。代表的なこれらの着色剤としては、それぞれC.I.Pigment、C.I.Disperse及びC.I.Solventから選択される着色剤が挙げられる。
無機顔料としては、例えばカーボンブラック;金属酸化物、水酸化物、硫化物;フェロシアン化物;及び金属塩化物;等が挙げられる。
共重合体の種類としては、例えば、ブロック共重合体、ランダム共重合体及びグラフト共重合体、及び/又はそれらの塩等が挙げられる。
分散剤は合成することも、市販品として入手することもできる。市販品の具体例としては、例えば、いずれもジョンソンポリマー社製のジョンクリル62、67、68、678、及び687等のスチレン−アクリル系樹脂;モビニールS−100A(ヘキスト合成社製の変性酢酸ビニル樹脂);ジュリマーAT−210(日本純薬株式会社製のポリアクリル酸エステル共重合体);等が挙げられる。
分散剤を合成するときは、国際公開第2013/115071号ガゼットに開示された分散剤が好ましく挙げられる。
分散剤は、1種類を使用することも、2種類以上を併用することもできる。
一例として、分散剤が水に溶解しないときは、転相乳化法が使用できる。すなわち、2−ブタノン等の有機溶剤に第1ポリマーを溶解し、中和剤の水溶液を加えて乳化液を調製する。得られた乳化液に着色剤を加えて分散処理を行う。このようにして得られた液から有機溶剤と一部の水を減圧留去することにより、目的とする着色剤の分散液を得ることができる。
分散処理としては、例えば、着色剤とポリマーとをサンドミル(ビーズミル)、ロールミル、ボールミル、ペイントシェーカー、超音波分散機、マイクロフルイダイザー等に入れて、分散を行う方法が挙げられる。一例として、サンドミルを用いるときは、粒子径が0.01mm〜1mm程度のビーズを使用し、ビーズの充填率を適宜設定して分散処理を行うことができる。
前記のようにして得られた分散液に対して、ろ過及び/又は遠心分離等の操作をすることができる。この操作により、分散液が含有する粒子の粒子径の大きさを揃えることができる。
前記ワックスは、ワックスエマルジョンが好ましく、水系ワックスエマルジョンであることがより好ましい。ワックスとしては、天然ワックス及び化学合成ワックスを用いることができる。
天然ワックスとしては、石油系ワックスであるパラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等、褐炭系ワックスであるモンタンワックス等、あるいは植物系ワックスであるカルナバワックス、キャンデリアワックス等、動植物系ワックスである蜜蝋、ラノリン等を水性媒体中に分散させたエマルジョン等が挙げられる。
化学合成ワックスとしてはホモポリマーワックスであるポリエチレン、ポリプロピレン、フィッシャートロップ等、コポリマーワックスであるエチレン酢酸ビニル、エチレンアクリル酸等を水性媒体中に分散させたエマルジョン等が挙げられる。
これらのワックスは単独で使用することも、併用することもできる。
ワックスエマルジョンとしては、上記のうち、好ましくはポリエチレンワックス及びポリプロピレンワックスから選択される少なくとも1種類のワックス、若しくはこれらとパラフィンワックスとの混合ワックス;より好ましくはポリエチレンワックス、若しくはポリエチレンワックスとパラフィンワックスとの混合ワックス;を水性媒体中に分散させたエマルジョンが挙げられる。
また、ワックスエマルジョンの粒径は、インクジェットヘッドの目詰まりを防止するために5μm以下が好ましく、1μm以下がより好ましい。下限は20nm程度である。
ワックスエマルジョンとして市販されている製品としては、例えば、ビックケミー社製のCERAFLOUR925、CERAFLOUR929、CERAFLOUR950、CERAFLOUR991、AQUACER498、AQUACER507、AQUACER515、AQUACER526、AQUACER531、AQUACER537、AQUACER539、AQUACER552、AQUACER1547、AQUAMAT208、AQUAMAT263、AQUAMAT272、MINERPOL221等;三井化学社製の三井ハイワックスNL100、三井ハイワックスNL200、三井ハイワックスNL500、三井ハイワックス4202E、三井ハイワックス1105A、三井ハイワックス2203A、三井ハイワックスNP055、三井ハイワックスNP505等;三洋化成工業社製のKUE−100、KUE−11などが挙げられる。
これらのワックス剤のうち、AQUACER531、AQUACER537、AQUACER593、AQUACER1547が好ましく、AQUACER531、AQUACER1547がより好ましい。
インク組成物の総質量中における、ワックスの総含有量は通常0.1%〜15%、好ましくは1%〜12%、より好ましくは3%〜10%、さらに好ましくは5%〜9%である。
シリコン界面活性剤としては、例えば、ポリエーテル変性シロキサン、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン等が挙げられる。それらの中では、下記式(2)で表されるポリエーテル変性ポリジメチルシロキサンが好ましい。
シリコン界面活性剤の市販品としては、例えば、ダイノール960、ダイノール980(エアープロダクツ社製)、シルフェイスSAG001、シルフェイスSAG002、シルフェイスSAG003、シルフェイスSAG005、シルフェイスSAG503A、シルフェイスSAG008、シルフェイスSAG009、シルフェイスSAG010(日信化学株式会社製)、さらに、BYK−345、BYK−347、BYK−348、BYK−349、BYK−3455(ビックケミー社製)等が挙げられる。
インク組成物の総質量中における、シリコン界面活性剤の含有量は通常0.01〜3%、好ましくは0.01〜2.5%、より好ましくは0.02〜2.0%である。
防腐剤の市販品の具体例としては、アーチケミカル社製、商品名プロクセルGXL(S)やプロクセルXL−2(S)等が挙げられる。
インクの表面張力は通常10〜50mN/m、好ましくは20〜40mN/mである。
インクの粘度は通常30mPa・s以下、好ましくは20mPa・s以下である。下限は0.1以上である。
インクのpH及び表面張力は、pH調整剤、界面活性剤等のインク調製剤の使用により適宜調整することができる。
無機不純物を除去する方法としては、例えば逆浸透膜を用いる方法;着色剤を水溶性有機溶剤と水との混合溶媒中で懸濁精製する方法;及び、イオン交換樹脂で無機不純物を吸着する方法;等が挙げられる。
前記インクは、「インクタンク」、「インクカートリッジ」等と呼称される容器に注入され、インクジェットプリンタに供給される。
前記インクは、これらのいずれの方式においても使用できる。
また、各種の被記録材に記録したとき、インク受容層の有無に係らず高発色、且つモットリングを生じない高画質な記録画像を得ることができる。
また、本発明のインクは保存安定性が優れ、良好な吐出性を有する。さらに、インクジェットヘッドの目詰まりが生じないことから、メンテナンス性も良好である。
なお、平均粒径の測定には、株式会社堀場製作所製の動的光散乱式粒径分布測定装置LB−500を用いた。また、水溶液中の固形分の測定は、株式会社エイ・アンド・デイ社製のMS−70を用い、乾燥重量法により求めた。
国際公開第2013/115071号の合成例3に記載のブロック共重合体を調製した。得られた高分子分散剤7.5部を2−ブタノン20部に溶解させ、均一な溶液とした。この溶液に、0.6部の水酸化ナトリウムを46部のイオン交換水に溶解させた液を加え、1時間撹拌して乳化溶液を調製した。この乳化溶液に分散用ビーズとC.I.Pigment Blue 15:3(25部)を加え、サンドグラインダーで分散を行った。分散は1500rpmの条件で15時間行った。得られた液にイオン交換水150部を滴下し、濾過することにより分散用ビーズを濾過分離した。得られた濾液からエバポレーターで2−ブタノン及び水の一部を減圧留去することにより、顔料固形分11.9%、平均粒径95nmの分散液を得た。これを「分散液1」とする。
下記表1に記載の各成分を加えて撹拌混合して液を得た。得られた液をポアサイズ3μmのメンブランフィルターでろ過することにより、実施例1のインクを得た。
表1中、各成分の数値は部数を意味する。また、「残部」とは、イオン交換水を加えてインクの総量を100部に調整したことを意味する。
実施例1で使用した各成分を、下記表1の比較例1の成分に代える以外は実施例1と同様にして、比較例1の比較用インクを得た。
実施例及び比較例のインクの粘度は、インクジェット記録に好適な5.3〜6mPa・sとなるように調整した。
GL26:青木油脂株式会社製、製品名ブラウノンGL−26。
PG:プロピレングリコール。
1,2HD:1,2−ヘキサンジオール。
AQ531:AQUACER531。
BYK−349:ビックケミー社製、商品名BYK−349。
GXL(S):アーチケミカル社製、商品名プロキセルGXL(S)。
実施例及び比較例で得た各インク組成物を使用し、インクジェットプリンタ(EPSON株式会社製、商品名PX−205)により、下記被記録材に対して100%Dutyの画像をインクジェット記録した。得られた各インクが付着した被記録材を試験片とし、以下の速乾性試験、及び定着性試験を実施した。
コート紙1:オーロラコート(日本製紙株式会社製:85g/m2)。
コート紙2:Finesse Gloss(UPM社製:80g/m2)。
前記[インクジェット記録]にて、コート紙1の試験片を得た直後から5秒毎に綿棒で試験片を擦り、綿棒にインクが付着しなくなるまでの時間を測定した。評価結果を下記表2に示す。
前記[インクジェット記録]にて得たコート紙2の試験片を、90℃で1分間乾燥した。この乾燥後のコート紙2の記録面と、新品のコート紙2の白紙面とを重ねあわせ、2枚重ねのコート紙2を得た。得られた2枚重ねのコート紙2に対して500gの荷重を10往復させた後、新品のコート紙2を剥がした。得られた新品のコート紙2、及び試験片の状態を目視にて観察し、以下の評価基準で評価した。評価結果を下記表2に示す。
なお、下記の評価基準中、「白紙面」は、前記の新品のコート紙2の白紙面を、「記録面」は、前記のコート紙2の記録面を、それぞれ意味する。
[評価基準]
A:白紙面への色移り、及び/又は記録面の画像の傷が僅かに観察される。
C:白紙面への色移り、及び/又は記録面の画像の傷が観察される。
Claims (6)
- 下記式(1)で表される化合物と、着色剤と、ワックスを含有するインクであって、前記ワックスが、ポリエチレンワックス及びポリプロピレンワックスから選択される少なくとも1種類のワックス、若しくはこれらとパラフィンワックスとの混合ワックスであるインク。
EOはエチレンオキシ基を、POはプロピレンオキシ基を、BOはブチレンオキシ基をそれぞれ表し、
EO、PO及びBOが結合する順番は任意であり、
m1、m2、m3、n1、n2、n3、q1、q2及びq3は、0又は1以上の整数を表すが、全てが0になることはなく、且つ、m1〜m3、n1〜n3、及びq1〜q3の総和は平均値で0より大きく100以下である。] - 前記ワックスが、ポリエチレンワックス、若しくはポリエチレンワックスとパラフィンワックスとの混合ワックスである請求項1に記載のインク。
- さらに、シリコン界面活性剤を含有する請求項1又は2に記載のインク。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載のインクの液滴を、記録信号に応じて吐出させて被記録材に付着させることにより記録を行うインクジェット記録方法。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載のインクが付着した被記録材。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載のインクを含有する容器を備えるインクジェットプリンタ。
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