JP2018162341A - 水系インク組成物、インクジェット記録方法、インクジェット記録装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に係る水系インク組成物の一態様は、
ポリオレフィンワックスと、樹脂分散体と、水と、を含有し、
分子量が1万未満の界面活性剤であって、イオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤からなる群から選択され、前記ノニオン性界面活性剤は、ポリアルキレンオキシドのエーテル類、高級脂肪族酸エステル類、高級脂肪族アミド類、からなる群から選択される、1種以上の界面活性剤Aの含有量が、前記樹脂分散体の樹脂と前記ポリオレフィンワックスの合計の含有量を100質量部としたときに、7質量部以下であり、
水系インク組成物の成分を凝集させる凝集剤を含有する反応液を記録媒体へ付着させる工程を備える記録方法に用いられるものであることを特徴とする。
上記適用例において、
前記樹脂分散体の樹脂と前記ポリオレフィンワックスの合計の含有量を100質量部としたときに、前記界面活性剤Aの含有量が0.5質量部以上6質量部以下であることができる。
上記適用例において、
前記界面活性剤Aとして、前記イオン性界面活性剤と前記ノニオン性界面活性剤とを含むことができる。
前記界面活性剤Aが、前記イオン性界面活性剤として、カルボン酸塩、有機スルホン酸塩、有機硫酸塩、カルボン酸塩、有機スルホン酸塩、有機硫酸塩、有機リン酸塩有機リン酸塩からなる群から選択される少なくとも1種を含むことができる。
上記適用例において、
前記ポリオレフィンワックスは、融点が85℃以上200℃以下のものを含むことができる。
上記適用例において、
前記ポリオレフィンワックスは、光散乱法による質量平均粒子径が50nm以上600nm以下であることができる。
上記適用例において、
前記樹脂分散体の樹脂が(メタ)アクリル系樹脂であることができる。
上記適用例において、
前記水系インク組成物が、前記界面活性剤A以外の界面活性剤をさらに含むことができる。
上記適用例において、
前記水系インク組成物が、有機溶剤として環状アミド化合物を含むことができる。
上記適用例において、
前記水系インク組成物と前記反応液の表面張力の差の絶対値が15mN/m以下であることができる。
上記適用例において、
前記水系インク組成物が、標準沸点が280℃超の有機溶剤の含有量が3質量%以下であることができる。
上記適用例において、
前記反応液が、凝集剤として、多価金属塩、カチオン性化合物および有機酸からなる群
から選択される少なくとも1種であることができる。
上記適用例において、
低吸収性記録媒体または非吸収性記録媒体への記録に用いるものであることができる。
本発明に係るインクジェット記録方法の一態様は、
適用例1ないし適用例14のいずれか一例に記載の水系インク組成物と反応液とを用いたインクジェット記録方法であって、
前記反応液を記録媒体へ付着させる反応液付着工程と、
前記水系インク組成物をインクジェット法により前記記録媒体へ付着させるインク組成物付着工程と、を備えることを特徴とする。
上記適用例において、
前記記録媒体を加熱する加熱工程を備え、
前記インク組成物付着工程は、前記加熱工程で加熱した記録媒体へ、前記水系インク組成物を付着させる工程であることができる。
上記適用例において、
前記インク組成物付着工程はインクジェットヘッドを記録媒体との相対的な位置を変化させながら前記インク組成物を吐出して記録媒体へ付着させる走査を複数回行うことで行うものであり、1回の走査で前記インクジェットヘッドが記録媒体と対向する時間が12秒以下であることができる。
本発明に係るインクジェット記録装置の一態様は、
インクジェットヘッドを備え、請求項14ないし16のいずれか一項に記載のインクジ
ェット記録方法を行うことを特徴とする。
上記適用例において、
インクジェットヘッドからインクを排出する機構であってインクジェットヘッドが備えるインク組成物を吐出して記録するための圧力発生手段以外の機構を備え、
前記インクジェット記録方法を、前記機構により行うクリーニング工程を行うことなく1時間以上行う制御を行うことができる。
1.1.インクジェット記録装置
本実施形態に係るインクジェット記録装置の一例について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態に係るインクジェット記録装置は、以下の態様に限定されるものではない。
ることができる。これにより、インクジェットヘッド2も同時に加熱されやすいが、プラテンヒーター4など記録媒体Mの裏面から加熱される場合と比べて、記録媒体Mの厚みの影響を受けずに昇温することができる。また、記録媒体Mを加熱する際にプラテンヒーター4を用いると、インクジェットヘッド2側と反対側から記録媒体Mを加熱することができる。これにより、インクジェットヘッド2が比較的加熱されにくくなる。
次に、本実施形態に係る水系インク組成物について説明する。本実施形態に係る水系インク組成物は、ポリオレフィンワックスと、樹脂分散体と、水と、を含有し、分子量が1万未満の界面活性剤であって、イオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤からなる群から選択され、前記ノニオン性界面活性剤は、ポリアルキレンオキシドのエーテル類、高級脂肪族酸エステル類、高級脂肪族アミド類、からなる群から選択される、1種以上の界面活性剤Aの含有量が、前記樹脂分散体の樹脂と前記ポリオレフィンワックスの合計の含有量を100質量部としたときに、7質量部以下であり、水系インク組成物の成分を凝集させる凝集剤を含有する反応液を記録媒体へ付着させる工程を備える記録方法に用いられるものであることを特徴とする。
、本実施形態に係る水系インク組成物に含まれる成分および含まれ得る成分ついて詳細に説明する。
本実施形態に係る水系インク組成物は、ポリオレフィンワックスを含有する。本実施形態では、水系インク組成物がポリオレフィンワックスを含有することにより、得られる記録物の耐水性や耐擦が向上する。
ては、例えば、動的光散乱法を測定原理とする粒度分布計(例えば、「マイクロトラックUPA」日機装株式会社製)を用いることができる。
態またはサスペンジョン状態)で含有されていることが好ましい。これにより、インクの粘度をインクジェットヘッドを用いた吐出で適正な範囲となるように調整し、インクの保存安定性・吐出安定性を確保しやすくなる。
本実施形態に係る水系インク組成物は、上記のポリオレフィンワックスとともに、水溶性および/または非水溶性の樹脂分散体を含有する。樹脂分散体は、ワックスとともに樹脂皮膜を形成して記録物を記録媒体上に定着させ、耐水性や耐擦性を向上させる効果を発揮する。よって、樹脂分散体は熱可塑性樹脂微粒子であることが好ましい。この効果により樹脂分散体を含有する水系インク組成物で記録された記録物は、インク非吸収性または低吸収性の記録媒体上で耐水性や耐擦性に優れる。
に重合触媒(重合開始剤)と分散剤とを混合して重合(すなわち乳化重合)する方法、親水性部分を持つ樹脂成分を水溶性有機溶剤に溶解させその溶液を水中に混合した後に水溶性有機溶剤を蒸留等で除去することで得る方法、樹脂成分を非水溶性有機溶剤に溶解させその溶液を分散剤と共に水溶液中に混合して得る方法等が挙げられる。上記の方法は、用いる樹脂成分の種類・特性に応じて適宜選択することができる。樹脂成分を分散する際に用いることのできる分散剤としては、特に制限はないが、アニオン性界面活性剤(例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩、ラウリルリン酸ナトリウム塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートアンモニウム塩等)、ノニオン性界面活性剤(例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等)を挙げることができ、これらを単独あるいは二種以上を混合して用いることができる。
本実施形態に係る水系インク組成物は、水を含有する。水は、水系インク組成物の主となる媒体であり、加熱によって蒸発飛散する成分である。水は、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水または超純水のようなイオン性不純物を極力除去したものであることが好ましい。また、紫外線照射または過酸化水素添加等により滅菌した水を用いると、顔料分散液およびこれを用いたインク組成物を長期保存する場合にカビやバクテリアの発生を抑制できるので好適である。
本実施形態に係る水系インク組成物は、色材を含有してもよい。色材としては、染料や顔料等を挙げることができ、光やガス等に対して退色しにくい性質を有していることから顔料を用いることが好ましい。そのため、顔料を用いてインク非吸収性または低吸収性の記録媒体上に形成された記録物は、画質に優れるだけでなく、耐水性、耐ガス性、耐光性等に優れ、保存性が良好となる。
4、122、123、144、146、149、150、166、168、170、171、175、176、177、178、179、184、185、187、202、209、219、224、245、又はC.I.ピグメントヴァイオレット19、23、32、33、36、38、43、50が挙げられる。
の反応性を有せず、顔料が不溶ないしは難溶である溶剤中に、顔料を分散させ、次いでアミド硫酸、又は三酸化硫黄と第三アミンとの錯体によりその粒子表面に−SO3Mおよび/または−RSO3Mが化学結合するように表面処理され、水に分散および/または溶解が可能なものとされたものであることが好ましい。
本実施形態に係る水系インク組成物は有機溶剤を含有してもよい。インク組成物が有機溶剤を含有することにより、記録媒体上に吐出された水系インク組成物の乾燥性が良好となり、画質に優れると共に、耐水性や耐擦性に優れた記録物を得ることができる。
グリコール類;エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、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等のグリコールの低級アルキルエーテル類;ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどの水酸基を持つアミン類;グリセリンが挙げられる。水系インク組成物の乾燥性を向上させる点では、これらの中でも、プロピレングリコール、1,2−ヘキサンジオール、1,3−ブタンジオール等を用いることが好ましい。
本実施形態に係る水系インク組成物は、界面活性剤Aを含有する。界面活性剤Aは、限るものではないが、例えば、上述のポリオレフィンワックスや樹脂を分散体(エマルジョン)状態とするための乳化剤として用いるものでも良い。界面活性剤Aは分子量が1万未満のイオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤のうち所定のものである。界面活性剤は他にも、インクに含むポリオレフィンと樹脂分散体以外の他の成分を分散させるために用いても良いし、分散以外の用途、例えば、インクの表面張力の調整やインクの保存安定性のためなどに用いるものであっても良い。
H−(O−R)n−O−
(ここでRはアルキレン基を示す。nは2以上の整数を表す。)
脂肪族基としては高級脂肪族基が好ましい。高級や脂肪族は上述の定義による。アリール基としては、フェニル基や、ナフチル基などの多環アリール基などがあげられる。脂肪族基やアリール基は例えば水酸基やエステル基などの官能基で置換されていてもよい。アルキル基は分枝構造を有していても良く、特に、ポリアルキレンオキシドの骨格の末端のエーテル酸素に直接結合している炭素原子を始点とする分枝構造を有していてもよい。また、ポリアルキレンオキシドのエーテル類は、分子中にポリアルキレンオキシド骨格を複数個有する化合物でも良く、分子中のポリアルキレンオキシド骨格の数は1〜3が好ましい。
本実施形態に係る水系インク組成物は、上記の界面活性剤Aの他に、界面活性剤を含有していてもよい。この界面活性剤は、特に限定されないが、例えば、界面活性剤A以外のノニオン系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤、フッ素系界面活性剤及びシリコーン系界面活性剤が挙げられ、これらの少なくとも1種を含有することが好ましい。これらの界面活性剤は、記録物に形成されたインク塗膜の上面に偏析することが知られており、インクの樹脂やワックスの内部に入り込まないと推測する。このため、得られた記録物の耐水性や耐擦性の低下に影響しない界面活性剤である。
ルホン酸塩、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルリン酸エステル、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、パーフルオロアルキルベタイン、パーフルオロアルキルアミンオキサイド化合物が挙げられる。フッ素系界面活性剤の市販品としては、特に限定されないが、例えば、サーフロンS144、S145(以上商品名、AGCセイミケミカル株式会社製);FC−170C、FC−430、フロラード−FC4430(以上商品名、住友スリーエム株式会社製);FSO、FSO−100、FSN、FSN−100、FS−300(以上商品名、Dupont社製);FT−250、251(以上商品名、株式会社ネオス製)が挙げられる。フッ素系界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
本実施形態に係るインクセットを構成する水系インク組成物は、さらに、pH調整剤、防腐剤・防かび剤、防錆剤、キレート化剤、有機溶剤以外の保湿剤等を含有してもよい。これらの材料を添加すると、水系インク組成物の有する特性をさらに向上させることができる。
サイドCSA、NS−500W(以上商品名、ナガセケムテックス株式会社製)等が挙げられる。
本実施形態に係る水系インク組成物は、前述した成分を任意の順序で混合し、必要に応じて濾過等をして不純物を除去することにより得られる。各成分の混合方法としては、メカニカルスターラー、マグネチックスターラー等の撹拌装置を備えた容器に順次材料を添加して撹拌混合する方法が好適に用いられる。濾過方法としては、遠心濾過、フィルター濾過等を必要に応じて行なうことができる。
本実施形態に係る水系インク組成物は、画像品質とインクジェット記録用のインクとしての信頼性とのバランスの観点から、20℃における表面張力が20mN/m以上40mN/mであることが好ましく、20mN/m以上35mN/m以下であることがより好ましい。なお、表面張力の測定は、例えば、自動表面張力計CBVP−Z(商品名、協和界面科学株式会社製)を用いて、20℃の環境下で白金プレートをインクで濡らしたときの表面張力を確認することにより測定することができる。
次に、本実施形態に係る水系インク組成物と共に用いられる反応液について説明する。本実施形態で用いられる反応液は、水系インク組成物の成分を凝集させる凝集剤を含有するものである。以下、本実施形態で用いられる反応液に含まれる成分及び含まれ得る成分ついて詳細に説明する。
本実施形態において、反応液は、インク組成物の成分を凝集させる凝集剤を含有する。反応液が凝集剤を含むことにより、後述するインク組成物付着工程において、凝集剤と水
系インク組成物に含まれる樹脂とが速やかに反応する。そうすると、水系インク組成物中の色材や樹脂の分散状態が破壊され、色材や樹脂が凝集する。そして、この凝集物が色材の記録媒体への浸透を阻害するため、記録画像の画質の向上の点で優れたものとなると考えられる。
ー、ポリジアリルアミン塩酸塩、ポリメチルジアリルアミン塩酸塩、ポリメチルジアリルアミンアミド硫酸塩、ポリメチルジアリルアミン酢酸塩、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド、ジアリルアミン酢酸塩・二酸化硫黄コポリマー、ジアリルメチルエチルアンモニウムエチルサルフェイト・二酸化硫黄コポリマー、メチルジアリルアミン塩酸塩・二酸化硫黄コポリマー、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド・二酸化硫黄コポリマー、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド・アクリルアミドコポリマー等を挙げることができる。このようなカチオン性のアリルアミン樹脂としては、市販品を用いることができ、例えば、PAA−HCL−01、PAA−HCL−03、PAA−HCL−05、PAA−HCL−3L、PAA−HCL−10L、PAA−H−HCL、PAA−SA、PAA−01、PAA−03、PAA−05、PAA−08、PAA−15、PAA−15C、PAA−25、PAA−H−10C、PAA−D11−HCL、PAA−D41−HCL、PAA−D19−HCL、PAS−21CL、PAS−M−1L、PAS−M−1、PAS−22SA、PAS−M−1A、PAS−H−1L、PAS−H−5L、PAS−H−10L、PAS−92、PAS−92A、PAS−J−81L、PAS−J−81(以上商品名、ニットーボーメディカル会社製)、ハイモ Neo−600、ハイモロック
Q−101、Q−311、Q−501、ハイマックス SC−505、SC−505(以上商品名、ハイモ株式会社製)等を用いることができる。
本実施形態において、反応液は、水を主溶媒とする水系であることが好ましい。この水は、反応液を記録媒体に付着させた後、乾燥により蒸発飛散する成分である。水としては、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水又は超純水のようなイオン性不純物を極力除去したものであることが好ましい。また、紫外線照射または過酸化水素添加等により滅菌した水を用いると、反応液を長期保存する場合にカビやバクテリアの発生を防止できるので好適である。反応液に含まれる水の含有量は、反応液の総質量(100質量%)に対して、例えば、40質量%以上とすることができ、好ましくは50質量%以上であり、より好ましくは55質量%以上であり、さらに好ましくは65質量%以上である。
本実施形態において、反応液は、有機溶剤を含有してもよい。有機溶剤を含有することにより、記録媒体に対する反応液の濡れ性を向上させたりすることができる。有機溶剤としては、上述の水系インク組成物で例示する有機溶剤と同様のものを使用できる。有機溶剤の含有量は、特に限定されるものではないが、反応液の総質量(100質量%)に対して、例えば、1質量%以上40質量%以下とすることができ、好ましくは5質量%以上30質量%以下である。
本実施形態において、反応液は、界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤を添加することにより、反応液の表面張力を低下させ、記録媒体との濡れ性を向上させることができる。界面活性剤の中でも、例えば、アセチレングリコール系界面活性剤、シリコーンン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤を好ましく用いることができる。これらの界面活性剤の具体例については、後述の水系インク組成物で例示する界面活性剤と同様のものを使用できる。界面活性剤の含有量は、特に限定されるものではないが、反応液の総質量(100質量%)に対して、0.1質量%以上1.5質量%以下とすることができる。
本実施形態において、反応液は、必要に応じて、pH調整剤、防腐剤・防かび剤、防錆剤、キレート化剤等を含有してもよい。
本実施形態において、反応液は、上記の各成分を適当な方法で分散・混合することよって製造することができる。上記の各成分を十分に攪拌した後、目詰まりの原因となる粗大粒子及び異物を除去するためにろ過を行って、目的の反応液を得ることができる。
本実施形態において、反応液は、インクジェットヘッドで吐出させる場合には、20℃における表面張力が20mN/m以上40mN/mであることが好ましく、20mN/m以上35mN/m以下であることがより好ましい。なお、表面張力の測定は、例えば、自動表面張力計CBVP−Z(商品名、協和界面科学株式会社製)を用いて、20℃の環境下で白金プレートを反応液で濡らしたときの表面張力を確認することにより測定することができる。
上述の水系インク組成物は、インク乾燥性を有し、反応液と併用することで、インク吸
収性の記録媒体だけでなく、インク非吸収性または低吸収性の記録媒体に対する記録において、耐水性や耐擦性が向上し、画質に優れた記録物が得られる。
本実施形態に係る記録方法は、本実施形態に係る水系インク組成物と反応液とを用いた記録方法であって、前記反応液を記録媒体へ付着させる反応液付着工程と、前記水系インク組成物を前記記録媒体へ付着させるインク組成物付着工程と、を備えることを特徴とする。上述の実施形態の水系インク組成物はこのような記録方法に用いるものである。
反応液付着工程は、インク組成物の成分を凝集させる凝集剤を含有する反応液を記録媒体へ付着させる工程である。インク組成物の付着より前にインク組成物の成分を凝集させる凝集剤を含有する反応液を記録媒体へ付着させることにより、耐水性や耐擦性を備え、画質に優れた画像を記録することができる。
インク組成物付着工程は、反応液付着工程を行った記録媒体へ、上述の水系インク組成物をインクジェットヘッド2から吐出させて付着させる工程であり、この工程により、インク組成物の液滴と、反応液とが記録媒体M上で反応する。これにより、記録媒体Mの表面にインク組成物からなる画像が形成される。また、反応液が凝集剤を含有することにより、凝集剤が記録媒体M上でインクの成分と反応し、より耐水性や耐擦性に優れた記録物が得られる。
れる最小記録単位領域である画素の全ての画素に対してドットを記録し、通常、記録媒体の記録領域がインクで覆われ記録媒体の地が見えていないような画像であるべき画像パターンを意味する。
本実施形態に係るインクジェット記録方法は、上記インク組成物付着工程の後、図1に示す硬化ヒーター5により水系インク組成物が付着した記録媒体Mを加熱する二次加熱工程を有していてもよい。これにより、記録媒体M上の水系インク組成物に含まれる樹脂やポリオレフィンワックスが溶融してインク膜が形成される。このようにして、記録媒体M上においてインク膜が強固に定着(接着)して、耐水性や耐擦性に優れた高画質な画像を短時間で得ることができる。
本実施形態に係るインクジェット記録方法は、インクを吐出して記録するための圧力発生手段以外の手段により、つまり、インクジェットヘッド2が備える記録のためにインクを吐出するための機構ではない他の機構により、インク組成物や反応液を排出させるクリーニング工程を備えていてもよい。
以下、本発明の実施形態を実施例及び比較例によってさらに具体的に説明するが、本実施形態はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
3.1.1.樹脂エマルジョン(EM)の調製
表1に記載の樹脂エマルジョン1〜4を調製した。
機械式攪拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管および滴下ロートを備えたフラスコ内を十分に窒素ガスで置換した後、界面活性剤(ラウリル硫酸ナトリウム、イオン性の界面活性剤A)0.75質量部と、過硫酸カリウム0.04質量部と、メタクリル酸0.2質量部と、純水150質量部とを仕込み、25℃にて攪拌し混合した。これに、アクリル酸ブチル20.8質量部と、メタクリル酸ブチル39質量部と、メタクリル酸メチル90質量部との混合物を滴下してプレエマルジョン1を調製した。これとは別に、機械式攪拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管および滴下ロートを備えたフラスコ内を十分に窒素ガスで置換した後、界面活性剤(ラウリル硫酸ナトリウム)を得られた樹脂100質量部に対し1.2質量部になる量と、過硫酸カリウム0.01質量部と、純水200質量部とを70℃にて攪拌し混合した。その後、上記で調製した前記プレエマルジョン1を3時間かけてフラスコ内に滴下した。70℃でさらに3時間加熱熟成した後冷却し、N,N−ジメチル−2−アミノエタノール0.75質量部を加えた後、#150メッシュ(日本織物製)にて濾過し、500質量部の樹脂エマルジョン1(固形分30質量%、Tg48℃、酸価1mgKOH/g)を得た。
反応容器に滴下装置、温度計、水冷式還流コンデンサー、攪拌機を備え、イオン交換水100部を入れ、攪拌しながら窒素雰囲気70℃で、重合開始剤の過硫酸アンモニウムを0.2部添加しておき、スチレン20部、メチルアクリレート17部、メチルメタクリレート30部およびアクリル酸5部を入れたモノマー溶液を、反応容器に滴下して反応させてシェルポリマーを重合し作製した。その後、過硫酸カリウム0.2部、スチレン50部およびn−ブチルアクリレート22部混合液を滴下して70℃で攪拌しながら重合反応さ
せた後、水酸化ナトリウムで中和しpH8〜8.5に調整して0.3μmのフィルターでろ過することにより樹脂エマルジョン2を得た。
樹脂エマルジョン1において、反応性界面活性剤の量が樹脂100質量部に対して10質量部となるように用いた以外は、上記樹脂エマルジョン1と同様に調製した。
樹脂エマルジョン1において、界面活性剤としてジアルキルサクシネートスルホン酸ナトリウム塩(日本乳化剤株式会社製、商品名:ニューコール 290−M、イオン性の界面活性剤A)を、樹脂100質量部に対して2質量部となるように用いた以外は、上記樹脂エマルジョン1と同様に調製した。
表2に記載のワックスエマルジョン1〜8を得た。
融点103℃のポリエチレンワックス15質量部と、融点88℃のパラフィンワックス7.5質量部と、酸価が20mgKOH/gで、融点110℃の酸化ポリエチレンワックス7.5質量部とを混合して85〜95℃で加熱溶解し、次いでこれにイソプロパノールアミン3.0質量部を添加し、攪拌しながら、更に85〜95℃の熱水67質量部を徐々に加え、転相乳化を行った。転相乳化終了後、得られた粗乳化物を保温しながらホモミキサー(特殊機化工株式会社 T.K.ホモミクサー)で2,500〜3,500rpmで高速攪拌し、続いてホモジナイザー(APV GAULIN,INC.15MR−STA)で380〜420kg/cm2の高圧下で処理を行った。その後、攪拌を行いながら38℃まで冷却して、平均粒子径が400nm、融点102℃の、界面活性剤を含有しないワックスエマルジョン1を得た。
攪拌機、温度計、温度コントローラーを備えた内容量1.5Lの乳化設備に融点103℃、酸価16mgKOH/gの酸化ポリエチレンワックス300g、イオン交換水650gと界面活性剤(日本乳化剤株式会社製、商品名:ニューコール2310、表2に記載のもの)9g、48%水酸化カリウム水溶液10g、を加え窒素で置換の後、密封し150℃で1時間高速攪拌した後130℃に冷却し高圧ホモジナイザーを400気圧下で通過させ40℃に冷却し、平均粒子径が60nm、融点103℃、ポリエチレン系ワックス100質量部に対し上記界面活性剤を3質量部含有するポリエチレン系ワックスエマルジョンを調製し、ワックスエマルジョン2とした。
ワックスエマルジョン3として、AQUACER513(商品名、BYK Additives & Instruments社製、粒子径150nm、融点135℃、ポリエチレン系ワックス100質量部に対して表2に記載の界面活性剤を8質量部含有する、ポリエチレンワックスエマルジョン)を使用した。
ワックスエマルジョン4として、AQUACER517(商品名、BYK Additives & Instruments社製、粒子径150nm、融点120℃、ポリエチレン系ワックス100質量部に対して表2に記載の界面活性剤を19質量部含有する、ポリエチレンワックスエマルジョン)を使用した。
ワックスエマルジョン5として、AQUACER539(商品名、BYK Additives & Instruments社製、粒子径220nm、融点90℃、パラフィン100質量部に対して表2に記載の界面活性剤を20質量部含有する、パラフィンワックスエマルジョン)を使用した。
ワックスエマルジョン6として、ケミパールW4005(商品名、三井化学株式会社製、粒子径600nm、融点110℃、界面活性剤を含有しない、ポリエチレンワックスエマルジョン)を使用した。
ワックスエマルジョン2において、ワックスとして、融点135℃、酸価20mgKOH/gの酸化ポリエチレンワックスを用い、界面活性剤として、ダイヤノールCDE(第一工業製薬社製、脂肪族酸アミド)を用いた他は、同様にポリエチレン系ワックスエマル
ジョンを調製した。平均粒子径150nm、融点135℃、ポリエチレン系ワックス100質量部に対して界面活性剤Aを8質量%含有する、ポリエチレンワックスエマルジョンを調製し、ワックスエマルジョン8とした。
ワックスエマルジョン2において、ワックスとして、融点135℃、酸価20mgKOH/gの酸化ポリエチレンワックスを用い、界面活性剤として、東邦化学工業株式会社製、商品名:ソルボン T−20)24gを用いた他は、同様にポリエチレン系ワックスエマルジョンを調製した。平均粒子径150nm、融点135℃、ポリエチレン系ワックス100質量部に対して界面活性剤を8質量%含有する、ポリエチレンワックスエマルジョンを調製し、ワックスエマルジョン8とした。
表3に記載の組成にしたがって、各成分を混合・攪拌した後、10μmのメンブレンフィルターでろ過することにより、反応液1〜7を調製した。なお、表3中の数値は全て質量%を示し、純水は反応液の全質量が100質量%となるように添加した。各反応液について、後述のインクと同様に表面張力を測定した。
・カチオマスター(登録商標)PD(商品名、四日市合成株式会社製、アミン・エピクロロヒドリン縮合型のポリマー水溶液、カチオン樹脂)
・ダイノール607(商品名、エアープロダクツジャパン社製、アセチレンジオール系界面活性剤)
・BYK348(商品名、BYK Additives & Instruments社製、シリコーン系界面活性剤)
・E1010(商品名「オルフィン E1010」、日信科学工業株式会社製、アセチレングリコール系界面活性剤)
表4の配合割合になるように各成分を混合攪拌して、各インクを得た。なお、表4中の数値は全て質量%を示し、純水はインクの全質量が100質量%となるように添加した。
また、顔料分散体、樹脂エマルジョン、ワックスエマルジョンについては、それぞれ顔料、樹脂エマルジョンの樹脂、ワックスの固形分換算した値を示す。各インク組成物に用いた界面活性剤Aは、いずれも質量平均分子量が1万未満であった。
<顔料分散体>
・キャボット社製、カルボニル基含有自己分散顔料、商品名「Cab−O−Jet300」
<界面活性剤>
・サーフィノール 465(商品名、日信科学工業株式会社製、アセチレングリコール系界面活性剤)
・BYK348(商品名、BYK Additives & Instruments社製、シリコーン系界面活性剤)
・E1010(商品名「オルフィン E1010」、日信科学工業株式会社製、アセチレングリコール系界面活性剤)
・メガファックF114(商品名、DIC株式会社製、パーフルオロブタンスルホン酸塩、アニオン系界面活性剤)
得られた各インク組成物について、インクの表面張力を測定すると共に、インク保存安定性試験を行った。
表面張力の測定は、自動表面張力計CBVP−Z(商品名、協和界面科学株式会社製)を用いて、20℃の環境下で白金プレートをインクで濡らしたときの表面張力を確認することにより行った。
ガラス瓶にインク組成物を8分目まで入れ、70℃の恒温環境に3日間保持し、保管前後の粘度および粒径変化を観察し、以下の基準で評価した。なお、粘度変化は、室温におけるインク粘度を粘度計(Physica社製 製品名「MCR−300」)を用いて測定し、下記式により粘度の変化を算出して評価した。
[(保管後の粘度−初期粘度)/(初期粘度)]×100(%)
粒径変化は、保管前後のインクに含まれる粒子の粒子径分布における体積平均径(MV)をそれぞれ測定し、下記式により粘度の変化を算出して評価した。
[(保管後のMV−初期MV)/(初期MV)]×100(%)
粒子径分布における体積平均径の測定には、動的光散乱法を測定原理とする粒度分布計(日機装株式会社製、形式「ナノトラックUPA−EX150」)を使用した。
(評価基準)
A:粘度変化≦20%、粒径変化≦30%
B:粘度変化≦20%、30%<粒径変化≦50%
C:粘度変化>20%、粒径変化>50%
3.2.1.記録試験
インクジェットプリンター(商品名「SC−S50650」、セイコーエプソン株式会社製)改造機を用いた。ヘッドに反応液、インクを充填した。プリンターに記録媒体を搬入し、反応液を1440×1440dpiの解像度、1.0mg/inch2の付着量でインクジェット塗布した。次に、反応液付着面に、インクを1440×1440dpiの解像度、10.0mg/inch2の付着量でインクジェット塗布した。インクジェット塗布の際にはプラテンヒーターを作動させて、記録媒体の表面温度が表5〜7に記載の温度となるように調整した。25℃の例はプラテンヒーターをオフにした。記録後、プリンターから記録媒体を排出し、80℃×5分で乾燥させた。なお、記録媒体として、ポリ塩
化ビニルシート(ORAFOL株式会社製、品番ORAJET 3164XG−010(1600nm) 光沢塩ビグレー糊)を用いた。インクジェットヘッドを搭載するキャリッジの走査速度を調整して、走査においてインクジェットヘッドが記録媒体と対向する時間が表中の印字時間となるよう例ごとに調整した。
上記記録試験の印字条件にて、20×80mmのベタパターンを作成し、学振型摩擦堅牢度試験機AB−301(商品名、テスター産業社製)を用いて耐擦性の評価を行った。具体的には、画像の記録された記録媒体の表面を、白綿布(JIS L 0803準拠)を取り付けた摩擦子で、荷重300gをかけて30往復擦った。そして、記録媒体の表面における画像(塗膜)のはがれ具合を目視で観察し、以下の基準で耐擦性を評価した。なお、下記基準において、A、Bを使用可能とした。
(評価基準)
A:印字面の剥がれなし
B:印字面の剥がれ面積が5%未満
C:印字面の剥がれ面積が10%未満
D:印字面の剥がれ面積が10%以上
上記3.2.1.記録試験と同様に印字物を準備し、学振型摩擦堅牢度試験機AB−301(商品名、テスター産業社製)を用いて耐擦性の評価を行った。具体的には、画像の記録された記録媒体の表面を、重量と同等の水を含ませた白綿布(JIS L 0803準拠)で、100g加重にて10往復擦った。そして、記録媒体の表面における画像(塗膜)の剥がれ及び滲み具合を目視で観察し、以下の基準で耐水性を評価した。なお、下記基準において、A、Bを使用可能とした。
(評価基準)
A:印字面のにじみ、剥がれなし
B:印字面のにじみはないが剥がれ面積が5%未満
C:印字面のにじみありまたは剥がれ面積が5%以上
上記3.2.1.記録試験と同様の条件で10×10mmのベタパターンを作成し、目視にて印刷ムラの有無を確認し、下記評価基準で評価した。
(評価基準)
A:ベタパターン内にインクの濃さが不均一になっている様子(ムラ)が観察されない
B:ベタパターン内に細かなムラが認められる
C:ベタパターン内に大きなムラが認められる
D:べたパターン内で白抜け部分が認められる
3.2.4.画質評価の記録条件で、2時間連続で記録を行った。記録中は、吸引クリーニングは行わなかった。記録後、360個のノズル中、何個のノズルが不吐出かを確認し、以下の基準で評価した。評価後、吸引クリーニングをおこなったところ不吐出ノズルの吐出が回復した。
(評価基準)
A:不吐出ノズルなし
B:不吐出ノズルの数が1〜10個
C:不吐出ノズルの数が11個以上
3.2.4.画質評価を行った印字物について光学濃度を測定し、以下の基準で評価した。測定は光学濃度計(グレタグマクベス社製)を用いた。
(評価基準)
A:OD>1.6
B:1.4<OD≦1.6
C:OD≦1.4
3.2.4.で得られた記録物の記録部の60°光沢を、光沢度計(コニカミノルタ社製、GM−268Plus)を用いて測定し、下記評価基準で評価した。
(評価基準)
A:60°光沢が60以上
B:60°光沢が45以上60未満
C:60°光沢が45未満
評価試験の結果を表4〜7に示す。
Claims (18)
- ポリオレフィンワックスと、樹脂分散体と、水と、を含有し、
分子量が1万未満の界面活性剤であって、イオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤からなる群から選択され、前記ノニオン性界面活性剤は、ポリアルキレンオキシドのエーテル類、高級脂肪族酸エステル類、高級脂肪族アミド類、からなる群から選択される、1種以上の界面活性剤Aの含有量が、前記樹脂分散体の樹脂と前記ポリオレフィンワックスの合計の含有量を100質量部としたときに、7質量部以下であり、
水系インク組成物の成分を凝集させる凝集剤を含有する反応液を記録媒体へ付着させる工程を備える記録方法に用いられるものである、水系インク組成物。 - 前記樹脂分散体の樹脂と前記ポリオレフィンワックスの合計の含有量を100質量部としたときに、前記界面活性剤Aの含有量が0.5質量部以上6質量部以下である、請求項1に記載の水性インク組成物。
- 前記界面活性剤Aとして、前記イオン性界面活性剤と前記ノニオン性界面活性剤とを含む、請求項1または請求項2に記載の水系インク組成物。
- 前記界面活性剤Aが、前記イオン性界面活性剤として、カルボン酸塩、有機スルホン酸塩、有機硫酸塩、有機リン酸塩からなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の水系インク組成物。
- 前記ポリオレフィンワックスは、融点が85℃以上200℃以下のものを含む、請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の水系インク組成物。
- 前記ポリオレフィンワックスは、光散乱法による質量平均粒子径が50nm以上600nm以下である、請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の水系インク組成物。
- 前記樹脂分散体の樹脂が(メタ)アクリル系樹脂である、請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の水系インク組成物。
- 前記水系インク組成物が、前記界面活性剤A以外の界面活性剤をさらに含む、請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の水系インク組成物。
- 前記水系インク組成物が、有機溶剤として環状アミド化合物を含む、請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載の水系インク組成物。
- 前記水系インク組成物と前記反応液の表面張力の差の絶対値が15mN/m以下である、請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載の水系インク組成物。
- 前記水系インク組成物が、標準沸点が280℃超の有機溶剤の含有量が3質量%以下である、請求項1ないし請求項10のいずれか一項に記載の水系インク組成物。
- 前記反応液が、凝集剤として、多価金属塩、カチオン性化合物および有機酸からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1ないし請求項11のいずれか一項に記載の水系インク組成物。
- 低吸収性記録媒体または非吸収性記録媒体への記録に用いるものである、請求項1ないし請求項12のいずれか一項に記載の水系インク組成物。
- 請求項1ないし請求項13のいずれか一項に記載の水系インク組成物と反応液とを用いたインクジェット記録方法であって、
前記反応液を記録媒体へ付着させる反応液付着工程と、
前記水系インク組成物をインクジェット法により前記記録媒体へ付着させるインク組成物付着工程と、を備える、インクジェット記録方法。 - 前記記録媒体を加熱する加熱工程を備え、
前記インク組成物付着工程は、前記加熱工程で加熱した記録媒体へ、前記水系インク組成物を付着させる工程である、請求項14に記載のインクジェット記録方法。 - 前記インク組成物付着工程はインクジェットヘッドを記録媒体との相対的な位置を変化させながら前記インク組成物を吐出して記録媒体へ付着させる走査を複数回行うことで行うものであり、1回の走査で前記インクジェットヘッドが記録媒体と対向する時間が12秒以下である、請求項14または請求項15に記載のインクジェット記録方法。
- インクジェットヘッドを備え、請求項14ないし請求項16のいずれか一項に記載のインクジェット記録方法を行う、インクジェット記録装置。
- インクジェットヘッドからインクを排出する機構であってインクジェットヘッドが備えるインク組成物を吐出して記録するための圧力発生手段以外の機構を備え、
前記インクジェット記録方法を、前記機構により行うクリーニング工程を行うことなく1時間以上行う制御を行う、請求項17に記載のインクジェット記録装置。
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