JP2018168211A - 水性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
Description
インクジェットの印刷方式としては、インクジェットヘッドを記録媒体の搬送方向に交差する方向に複数回往復させて印刷を行うシリアルヘッド方式、及び、インクジェットヘッドが記録媒体の搬送方向に交差する方向に固定配置されているラインヘッド方式がある。高速印刷の要求に応えるためには、インクンクジェットヘッドが記録媒体上を往復移動することなく、インクジェットヘッドの下を紙が通過する回数が1回、いわゆる1パスで画像形成可能なラインヘッド方式が適している。
本発明の他の実施形態により、記録媒体に、前記水性インクジェットインクを用いてインクジェット記録法で印刷する工程を含み、前記記録媒体へのインク付与量が15g/m2以下である、インクジェット記録方法が提供される。
本発明の他の実施形態により、記録媒体に、前記水性インクジェットインクを用いて、ラインヘッド方式のインクジェットプリンタで、インクジェット記録法で印刷する工程を含み、前記インクジェットプリンタが、記録媒体の片面を印刷するラインヘッドと、記録媒体のもう一方の面を印刷するラインヘッドとを備えている、インクジェット記録方法が提供される。
本発明の他の実施形態によれば、裏抜け及び用紙変形が少ない印刷物を製造することが可能なインクジェット記録方法を提供することができる。
上記の水性インクジェットインクによれば、裏抜け及び用紙変形の少ない印刷物を製造することが可能である。
第二の実施形態のインクジェット記録方法の一実施形態は、記録媒体に、第一の実施形態の水性インクジェットインクを用いてインクジェット記録法で印刷する工程を含み、記録媒体へのインク付与量が15g/m2以下である、インクジェット記録方法である。
第二の実施形態のインクジェット記録方法の他の実施形態は、記録媒体に、第一の実施形態の水性インクジェットインクを用いて、ラインヘッド方式のインクジェットプリンタで、インクジェット記録法で印刷する工程を含み、インクジェットプリンタが、記録媒体の片面を印刷するラインヘッドと、記録媒体のもう一方の面を印刷するラインヘッドとを備えている、インクジェット記録方法である。
上記のインクジェット記録方法によれば、裏抜け及び用紙変形の少ない印刷物を製造することが可能である。
第一の実施形態のインクは、水、色材、及びテトラエチレングリコールを含む。
テトラエチレングリコールは、両末端にOH基をもつため、適度な保水力を有する。このため、テトラエチレングリコールを含むインクを用いた場合、ノズル詰まりが発生しにくい傾向がある。
一方、テトラエチレングリコールの分子量あたりのOH基数は、一般的な水性インクジェットインクでしばしば使用されているグリセリン、エチレングリコールなどに比べて少なく、これらに比べて保水力が弱い傾向がある。このため、テトラエチレングリコールを含むインクを用いた場合、グリセリン、エチレングリコールなど分子量あたりのOH基数が多いものに比べ、印刷物は水分を抱え込みにくく、水に起因する用紙変形が低減されやすいと考えられる。
a/bは、0.42以下がより好ましく、0.40以下がさらに好ましく、0.35以下がさらに好ましい。a/bがこの範囲内の場合、印刷面が凸面となるマイナスカールが低減されやすい傾向がある。
a/bは、例えば、0.21≦a/b≦0.42の関係を満たすことが好ましく、0.25≦a/b≦0.35の関係を満たすことがさらに好ましい。
インク中のテトラエチレングリコールの含有量は、インク全量に対して、12質量%以上が好ましく、14質量以上がより好ましく、16質量%以上がさらに好ましく、17質量%がより好ましい。インク中のテトラエチレングリコールの含有量がこの範囲内の場合、印刷面が凹面となって端部が持ちあがるプラスカールが低減されやすい傾向がある。
また、インク中のテトラエチレングリコールの含有量は、インク全量に対して28質量%以下が好ましく、27質量%以下がより好ましく、26質量%以下がさらに好ましい。インク中のテトラエチレングリコールの含有量がこの範囲の場合、印刷面が凸面となるマイナスカールが低減されやすい傾向がある。
テトラエチレングリコールとともにインクに含まれていてもよい水溶性有機溶剤としては、例えば、グリセリン、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール(平均分子量600)などが挙げられる。
また、インク中の沸点280℃以下の水溶性有機溶剤の含有量がインク全量に対して1.0質量%以下のとき、用紙変形も起こしにくい傾向がある。このメカニズムは定かではないが、沸点280℃以下の水溶性有機溶剤の含有量がインク全量に対して1.0質量%以下のとき、揮発性が高い水溶性有機溶剤が蒸発することによる印刷物上の溶剤比率の低下が低減され、水の影響が顕在化しにくいのではないかと推測される。
沸点280℃以下の水溶性有機溶剤としては、例えば、2−ピロリドン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル等が挙げられる。
なお、SP値が11(cal/cm3)1/2以下であり、かつ、沸点280℃以下の水溶性有機溶剤は、用紙変形を起こしにくい傾向があるが、裏抜けの原因となる場合がある。しかし、その含有量がインク全量に対して1.0質量%以下のとき、裏抜けが発生しにくい傾向がある。
δ=[(sumΔei)/(sumΔvi)]1/2
インク中の水の含有量は、インク全量に対して、62質量%以上が好ましく、64質量%以上がより好ましい。インク中の水の含有量がこの範囲の場合、マイナスカールが低減されやすい傾向がある。
また、インク中の水の含有量は、インク全量に対して、75質量%以下が好ましい。インク中の水の含有量がこの範囲の場合、プラスカールが低減されやすい傾向がある。
色材としては、顔料及び染料を単独で、または組み合わせて用いることができる。
色材(色材固形分)の含有量は、視認性の観点から、1質量%以上が好ましく、ノズル付近のインク粘度の観点から20質量%以下が好ましい。
界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、アセチレングリコール系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルフェノール、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脂肪酸エステルなどが好ましい。アセチレングリコール系界面活性剤としては、例えば、サーフィノール465、サーフィノール104(Air Products and Chemical社製)、オルフィンSTG、オルフィンE1010(日信化学工業株式会社製)を例示することができる。
第二の実施形態のインクジェット記録方法は、記録媒体に、上記の第一の実施形態の水性インクジェットインクを用いてインクジェット記録法で印刷する工程を含む。
普通紙として、坪量60g/m2以上の普通紙を用いることが好ましい。また、この普通紙の坪量は、60〜70g/m2であることがより好ましい。
坪量60g/m2以上の普通紙を用いる場合、乾燥後の用紙変形を低減させやすい。坪量60g/m2以上の普通紙の市販品の例としては、例えば、理想科学工業株式会社製「理想用紙薄口」、「理想用紙マルチ」などが挙げられる。
なお、坪量は、JIS P8124に従い測定される値を採用する。
また、記録媒体の片方の面を印刷するラインヘッドと、記録媒体のもう一方の面を印刷するラインヘッドを備えているものも、好ましい。1パスで画像形成が可能なラインヘッド方式で、かつ、片面を印刷するラインヘッドともう一方の面を印刷するラインヘッドを少なくとも備える構成にすることで、高速での両面印刷が可能となる。
ラインヘッドが1列であり、記録媒体の片方の面を印刷した後、反転した記録媒体が再び当該ラインヘッド下を通過することで、記録媒体のもう一方の面を印刷する構成とすることも可能である。
2つの方向の印刷解像度がいずれも600dpi以上のとき、1パスで画像形成した場合に細字を認識しやすい。
<1> 水、色材、及びテトラエチレングリコールを含む水性インクジェットインクであって、
前記テトラエチレングリコールの含有量(質量)a及び前記水の含有量(質量)bが0.21≦a/b≦0.42の関係を満たし、
沸点が280℃以下である水溶性有機溶剤が前記水性インクジェットインク全量に対し1.0質量%以下であり、
SP値が11(cal/cm3)1/2以下である水溶性有機溶剤が前記水性インクジェットインク全量に対し1.0質量%以下である、
水性インクジェットインク。
<2> 前記テトラエチレングリコールの含有量が前記水性インクジェットインク全量に対し12〜28質量%である、<1>に記載の水性インクジェットインク。
<3> 前記テトラエチレングリコールの含有量(質量)a及び前記水の含有量(質量)bが、0.25≦b/a≦0.35の関係を満たす、<1>又は<2>に記載の水性インクジェットインク。
<4> 記録媒体に、<1>〜<3>のいずれか1項に記載の水性インクジェットインクを用いてインクジェット記録法で印刷する工程を含み、前記記録媒体へのインク付与量が15g/m2以下である、インクジェット記録方法。
<5> 記録媒体に、<1>〜<3>のいずれか1項に記載の水性インクジェットインクを用いて、ラインヘッド方式のインクジェットプリンタで、インクジェット記録法で印刷する工程を含み、前記インクジェットプリンタが、記録媒体の片面を印刷するラインヘッドと、記録媒体のもう一方の面を印刷するラインヘッドとを備えている、インクジェット記録方法。
<6> ラインヘッド方式のインクジェットプリンタを用い、前記インクジェットプリンタが、記録媒体の片面を印刷するラインヘッドと、記録媒体のもう一方の面を印刷するラインヘッドとを備えている、<4>に記載のインクジェット記録方法。
表1及び表2に実施例及び比較例のインク処方を示す。表1及び表2に示す原材料を、表に示す割合となるように混合し、スリーワンモーターを用いて60rpmの回転速度で1分間撹拌し、撹拌後、孔径0.8μmのメンブレンフィルターで濾過して各実施例及び比較例のインクを得た。
表1及び表2に示す黒染料及び黒顔料は、水を含む水溶液または水分散液である。表1及び2において、「黒顔料」及び「黒染料」の量は、いずれも、顔料または染料固形分としての量を示す。また、表1及び2において、「水」の量は、黒染料又は黒顔料の水を含めたインク全体の水の含有量である。
1.有機溶剤
・グリセリン:和光純薬工業株式会社製、沸点290℃、SP値16.4(cal/cm3)1/2)
・エチレングリコール:和光純薬工業株式会社製、沸点198℃、SP値17.8(cal/cm3)1/2)
・2-ピロリドン:和光純薬工業株式会社製、沸点251℃、SP値12.3(cal/cm3)1/2)
・トリエチレングリコールモノメチルエーテル:東京化成工業株式会社製、沸点249℃、SP値10.8(cal/cm3)1/2)
・トリエチレングリコールモノブチルエーテル:東京化成工業株式会社製、沸点272℃、SP値10.3(cal/cm3)1/2)
・テトラエチレングリコール:関東化学株式会社製、沸点314℃、SP値12.6(cal/cm3)1/2)
・イオン交換水
3.界面活性剤
・オルフィンE1010:アセチレングリコール系界面活性剤、日信化学工業株式会社製
4.色材
・Food Black 2:ダイワ化成株式会社製、黒染料、染料固形分量100質量%
・Acid Black 2:オリヱント化学工業株式会社製、黒染料、染料固形分14質量%
・Reactive Black8:センシエント社製黒染料、染料固形分14質量%
・BONJET CW−2:オリヱント化学工業株式会社製、自己分散カーボンブラック分散液(黒顔料)、顔料固形分量15質量%
・CAB−O−JET300:キャボット社製、自己分散カーボンブラック分散液(黒顔料)、顔料固形分量14.9質量%
各インクの製造で用いられた水溶性有機溶剤について、株式会社島津製作所製「TD−20」により、ガスクロマトグラフにおける分析を行い、VOCの指標となるn−ヘキサンからn−ヘキサデカン間にピークが検出されるかどうかを調べた。表中、n−ヘキサンからn−ヘキサデカン間にピークが検出されたものをVOC、検出されなかったものをnon−VOCとして記載した。
1.インク粘度
各インクの23℃の粘度を、ティー・エー・インストルメンツ社製レオメーターAR-G2(コーン角度2°、直径40mm)を用いて測定した。
50mm×100mmに断裁した、表に記載の普通紙を用い、作製した各インクを、ワイヤーバーP0.08H4S(オーエスジープロダクツシステム株式会社製)を用いて、表に記載のインク付与量となるように、この普通紙に塗工した。塗工後、印刷面を上にして23℃50%環境に24時間放置した。塗工10秒後、及び24時間後の変形量をもとめた。変形量は、インク塗工面を上にして水平面に静置された用紙において、用紙が変形して持ち上がった部分の水平面からの最大高さを測定したものである。インク塗工面が凸面となるように凸型に変形するマイナスカール、及び、インク塗工面が凹面となるように凹型に変形するプラスカールのいずれにおいても、用紙変形量の絶対値をもとに、用紙変形を下記の評価基準で評価した。結果を表に示す。
A:用紙変形量の絶対値が15mm未満
B:用紙変形量の絶対値が15mm以上20mm未満
C:用紙変形量の絶対値が20mm以上
表に記載の普通紙は下記の通りである。
・普通紙1:理想科学工業株式会社製「理想用紙薄口」、坪量62g/m2
・普通紙2:理想科学工業株式会社製「理想用紙マルチ」、坪量70g/m2
用紙変形測定後、X−Rite社製分光測色計i1i0(アイワン・アイオー)を用いて塗工面のOD値を測定し、得られたOD値を下記の評価基準で評価した。結果を表に示す。
A:1.10以上
B:0.90以上1.10未満
C:0.90未満
画像濃度測定後、X−Rite社製濃度計を用いて塗工面の裏面のOD値を測定し、得られた裏面のOD値を下記の評価基準で評価した。結果を表に示す。
A:0.20未満
B:0.20以上0.25未満
C:0.25以上
次に、実施例4のインク、及び、比較例1のそれぞれインクについて、下記のように印刷物を作成し、評価を行った。
ライン式インクジェットプリンタに、実施例4のインク、及び、比較例1のインクをそれぞれ導入し、理想科学工業株式会社製「理想用紙薄口」、坪量62g/m2に対して、解像度600dpi×600dpi、インク付与量7g/m2で、ブラック単色のベタ印刷を行った。
それぞれのインクを用いて得られた印刷物10枚を23℃50%RH環境に24時間放置し、放置後の様子を観察した。
24時間放置後の実施例4のインクを用いた印刷物では、印刷面が凹面となって端部が持ちあがるプラスカールが生じているものの変形量が少ないため印刷面を見ることができた。一方、比較例1のインクを用いた印刷物ではプラスカールの変形が大きく筒状になってしまったため印刷面を見ることができなかった。実施例4のインクを用いた残り9枚の印刷物及び比較例1のインクを用いた残りの9枚の印刷物についても同様の結果であった。
実施例4のインクを用いた印刷物について、用紙変形測定後、上記と同様にして、画像濃度(印刷面のOD値)を測定し評価した。また、この印刷物を、画像濃度測定後、上記と同様に裏抜け(裏OD)を測定し評価した。画像濃度(表OD値)は上記評価基準でBであり、裏抜け(裏OD値)は上記評価基準でAであった。
Claims (6)
- 水、色材、及びテトラエチレングリコールを含む水性インクジェットインクであって、
前記テトラエチレングリコールの含有量(質量)a及び前記水の含有量(質量)bが0.21≦a/b≦0.42の関係を満たし、
沸点が280℃以下である水溶性有機溶剤が前記水性インクジェットインク全量に対し1.0質量%以下であり、
SP値が11(cal/cm3)1/2以下である水溶性有機溶剤が前記水性インクジェットインク全量に対し1.0質量%以下である、
水性インクジェットインク。 - 前記テトラエチレングリコールの含有量が前記水性インクジェットインク全量に対し12〜28質量%である、請求項1に記載の水性インクジェットインク。
- 前記テトラエチレングリコールの含有量(質量)a及び前記水の含有量(質量)bが、0.25≦b/a≦0.35の関係を満たす、請求項1又は2に記載の水性インクジェットインク。
- 記録媒体に、請求項1〜3のいずれか1項に記載の水性インクジェットインクを用いてインクジェット記録法で印刷する工程を含み、前記記録媒体へのインク付与量が15g/m2以下である、インクジェット記録方法。
- 記録媒体に、請求項1〜3のいずれか1項に記載の水性インクジェットインクを用いて、ラインヘッド方式のインクジェットプリンタで、インクジェット記録法で印刷する工程を含み、前記インクジェットプリンタが、記録媒体の片面を印刷するラインヘッドと、記録媒体のもう一方の面を印刷するラインヘッドとを備えている、インクジェット記録方法。
- ラインヘッド方式のインクジェットプリンタを用い、前記インクジェットプリンタが、記録媒体の片面を印刷するラインヘッドと、記録媒体のもう一方の面を印刷するラインヘッドとを備えている、請求項4に記載のインクジェット記録方法。
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