JP2019019186A - インキセット、及び印刷物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記インクジェットインキが、顔料と、水溶性有機溶剤と、界面活性剤と、水とを含み、
前記水溶性有機溶剤が、炭素数2〜8のアルキルジオール(A)を含み、
前記界面活性剤が、アセチレンジオール系界面活性剤を含み、
前記処理液が、凝集剤を含み、
前記凝集剤として、硝酸カルシウムを、処理液全量に対し6.8〜20.8質量%含み、
前記処理液のpHが2〜11である、インキセットに関する。
前記有機溶剤が、1気圧下の沸点が240℃以上である有機溶剤を、処理液全量に対し10質量%未満含む、上記記載のインキセットに関する。
紙基材または合成紙基材である記録媒体に、前記処理液を付与する工程と、
前記処理液を付与した部分に、前記インクジェットインキを1パス印刷方式により付与する工程とを含む、インクジェットインキ印刷物の製造方法に関する。
上記の通り、本発明の処理液は、硝酸カルシウムを含有する。本発明において硝酸カルシウムは、記録媒体上で、インクジェットインキ中に存在する固体成分の溶解及び/または分散機能を低下させ、前記固体成分の凝集・析出や局所的な増粘を引き起こすことにより、インキ液滴同士の合一による混色を改善し、印刷条件によらず高画質画像を得るために用いられる。また上記記載のように、硝酸カルシウムの電離によって発生するカルシウムイオンは、低分子量でありインキ液滴中での移動が容易であること、価数が2価であり、1価のカチオンと比較して凝集機能や不溶化能力が高い。従って、いったんインキ液滴内で電離したカルシウムイオンは、前記インキ液滴の最上部にまで瞬時に移動し、顔料や樹脂などのアニオン電荷を帯びた固体成分の、溶解及び/または分散機能を低下させることができる。その結果、高速印刷であっても混色が発生せず、高画質な印刷物が得られる。さらには硝酸塩の特徴である、水性媒体への溶解時の大きな吸熱エネルギーを有することから、本発明のインキと組み合わせた際に、十分な画像濃度を有する高画質な画像を得ることができる。
さらに上記の通り、本発明の処理液のpHは、2〜11である。pHが前記範囲であれば、処理液が強酸性であることによる、凝集作用の過剰な高速化を抑制し、埋まり不足がなく、凝集感に優れた、高画質画像を得ることができる。また、前記処理液が搭載される印刷装置に使用される部材、特に金属部材に対する、腐食等のダメージを抑制することもできる。さらに、上記効果を向上させるとともに、より広いインキ組成に対して高濃度で高画質な印刷物が得られる観点から、pH範囲が3.5〜11であることが好ましい。特に、pHが4〜8であれば、様々な金属に対する腐食性、及び様々な記録媒体に対する濡れ性が、長期にわたり良好となることから、長時間塗工・記録媒体への付与を行う際や、長期間経時させた処理液を用いる際であっても、安定してムラのない塗工物が得られ、最も好ましいpH領域であるといえる。
<処理液の特性>
本発明の処理液は、前記pH範囲にするために、pH調整剤を含んでも良い。pH調整剤とは、大気中の二酸化炭素の吸収によるpH低下など、環境変化によるpH変動を抑制し、液のpHを一定に保つ機能を有する材料を示す。本発明では、pH調整能を有する材料を任意に選択することができ、塩基性化させる場合は、ジメチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、などのアルカノールアミン;その他1級アミン、2級アミン、3級アミン、4級アンモニウム塩;アンモニア水;水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物;炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属の炭酸塩などを使用することができる。また酸性化させる場合は塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、ホウ酸などの各種無機酸;酢酸、クエン酸、コハク酸、酒石酸、リンゴ酸、フマル酸、マロン酸、アスコルビン酸、グルタミン酸などの各種有機酸;酢酸リチウム、酢酸ナトリウムなどのアルカリ金属の酢酸塩、などを使用することができるが、これらに限定されるものではない。上記のpH調整剤は、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
中でも、金属イオン成分を含まないpH調整剤が、硝酸カルシウムの凝集性能に影響を与えないことから、好ましい。
本発明の処理液には、さらに有機溶剤を含むことができる。有機溶剤を併用することで、処理液の保湿・乾燥性や濡れ性をより好適なものに調整することができる。本発明の処理液に使用できる有機溶剤として特に制限はないが、水溶性有機溶剤を含むことが好ましい。なお有機溶剤には、上記のpH調整剤は含まれないものとする。
本発明の処理液に好適に用いられる水溶性有機溶剤を例示すると、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、3−メトキシ−1−ブタノール、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノールなどの1価アルコール類、
1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール(プロピレングリコール)、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2−ヘプタンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−メチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、2−メチルペンタン−2,4−ジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、1,2−オクタンジオール、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、ジプロピレングリコール、ブチレングリコール、ジブチレングリコールなどの2価アルコール(グリコール)類、
グリセリンなどの3価アルコール類、
エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、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プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノペンチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、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エチルエーテル、トリエチレングリコールモノプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテルなどのグリコールモノアルキルエーテル類を挙げることができる。
上記例示化合物のうち、本発明では特にエタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、3−メトキシ−1−ブタノール、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノールなどの1価アルコール類を使用することが好ましい。
また上記の分子構造中にヒドロキシル基を1個以上含む水溶性有機溶剤は、単独で用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
2−ピロリドン、N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン、ε−カプロラクタム、3−メチル−2−オキサゾリジノン、3−エチル−2−オキサゾリジノン、N,N−ジメチル−β−メトキシプロピオンアミド、N,N−ジメチル−β−エトキシプロピオンアミド、N,N−ジメチル−β−ブトキシプロピオンアミド、N,N−ジメチル−β−ペントキシプロピオンアミド、N,N−ジメチル−β−ヘキソキシプロピオンアミド、N,N−ジメチル−β−ヘプトキシプロピオンアミド、N,N−ジメチル−β−2−エチルヘキソキシプロピオンアミド、N,N−ジメチル−β−オクトキシプロピオンアミド、N,N−ジエチル−β−ブトキシプロピオンアミド、N,N−ジエチル−β−ペントキシプロピオンアミド、N,N−ジエチル−β−ヘキソキシプロピオンアミド、N,N−ジエチル−β−ヘプトキシプロピオンアミド、N,N−ジエチル−β−オクトキシプロピオンアミドなどの含窒素系溶剤、
γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトンなどの複素環化合物などを使用することができる。
上記の有機溶剤は、単独で用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
本発明の処理液は、表面張力を調整し、記録媒体上への濡れ性を向上させるため界面活性剤を使用することが好ましい。界面活性剤には、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤など様々なものが存在するが、本発明の処理液に使用する場合は、硝酸カルシウムの凝集機能を阻害することなく、処理液の濡れ性を向上できる観点から、ノニオン性界面活性剤を選択することが好ましい。
またアセチレン系界面活性剤としてサーフィノール61、104E、104H、104A、104BC、104DPM、104PA、104PG−50、420、440、465、485、SE、SE−F、ダイノール604、607(エアープロダクツ社製)、オルフィンE1004、E1010、E1020、PD−001、PD−002W、PD−004、PD−005、EXP.4001、EXP.4200、EXP.4123、EXP.4300(日信化学工業社製)などを挙げることができる。
上記の界面活性剤は単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明の処理液には、さらにバインダー樹脂を含むことができる。バインダー樹脂とは、インクジェットインキと処理液との反応に関与しない樹脂であり、バインダー樹脂を併用することで、印刷物の耐水性を向上させることができるため、前記印刷物を様々な用途に使用することができる。なお一般的には、バインダー樹脂として水溶性樹脂と樹脂微粒子が知られており、本発明ではどちらを用いても差し支えないが、インクジェットインキと瞬時に混和し、高速印刷において処理液の凝集能力をより効果的に発現させる点から、水溶性樹脂を選択したほうが好ましい。
本発明の処理液に含まれる水の含有量としては、処理液全量に対し10〜90質量%の範囲であることが好ましい。
また本発明の処理液は、所望の物性値とするために、必要に応じて消泡剤、防腐剤などの添加剤を適宜に添加することができる。これらの添加剤を使用する場合、その配合量は処理液全量に対して0.01質量%以上10質量%以下とすることが好ましい。
上記の成分からなる本発明の処理液は、例えば、硝酸カルシウム、水、及び、必要に応じてpH調整剤、有機溶剤、バインダー樹脂、界面活性剤や、上記で挙げたような適宜に選択される添加剤成分を加え、撹拌・混合したのち、必要に応じて濾過することで製造される。ただし本発明の処理液の製造方法は上記に限定されるものではない。
本発明のインクジェットインキは、耐水性、耐光性、耐候性、耐ガス性などを有する観点に加え、高速印刷において本発明の処理液を使用した際に染料と比較して凝集速度が速いという観点から、色材として顔料を含む。本発明では、公知の有機顔料、無機顔料のいずれも使用することができる。これらの顔料は、インクジェットインキ全量に対して2質量%以上15質量%以下の範囲で含まれることが好ましく、2.5質量%以上12質量%以下の範囲で含まれることがより好ましく、3質量%以上10質量%以下の範囲で含まれることが特に好ましい。顔料の含有率を上記範囲にすることで、1パス印刷であっても十分な発色性を得つつ、インクジェットインキの粘度をインクジェット印刷に適した範囲に収めることができ、結果として長期の印字安定性を確保することができる。
上記顔料をインクジェットインキ中で安定的に分散保持する方法として、(1)水溶性顔料分散樹脂を顔料表面に吸着させ分散する方法、(2)水溶性及び/または水分散性の界面活性剤を顔料表面に吸着させ分散する方法、(3)顔料表面に親水性官能基を化学的・物理的に導入し、分散樹脂や界面活性剤なしでインキ中に分散する方法(自己分散顔料)、(4)水不溶性樹脂で顔料を被覆し、必要に応じてさらに別の水溶性顔料分散樹脂や界面活性剤を用いてインキ中に分散させる方法などを挙げることができる。
<炭素数2〜8のアルキルジオール(A)>
本発明のインクジェットインキは、水溶性有機溶剤として炭素数2〜8のアルキルジオール(A)を含有する。上記でも説明した通り、炭素数2〜8のアルキルジオール(A)は、アセチレンジオール系界面活性剤に対する構造的親和性があり、印刷条件や速度によらず、優れた印刷画質を連続的に発現できると考えられる。また、炭素数2〜8のアルキルジオール(A)に存在する水酸基が、処理液層に存在する硝酸イオンと電荷反発を起こし、インキが記録媒体内部に浸透することなく、前記記録媒体表面に均一に広がることで、画像濃度の高い印刷物の作成が可能となる。さらに前記溶剤はカルシウムイオンの溶解、拡散を損なうことないため、混色抑制し高画質な印刷が可能となると考えられる。
本発明では、インクジェットインキに使用される水溶性有機溶剤として、炭素数2〜8のアルキルジオール(A)以外の水溶性有機溶剤も含むことが、高速印刷時の埋まりと吐出安定性の両立の観点から好ましい。
本発明のインクジェットインキは、1気圧下における沸点が240℃以上である水溶性有機溶剤の含有量が、前記インクジェットインキ全量に対し0質量%以上10質量%未満であることが好ましい。上記の範囲で有機溶剤量を制御することにより、高速印刷でも十分裏移り(ブロッキング)のない程度に乾燥性を高めることができる。また、処理液と組み合わせたときに、高速印刷であっても画質に優れた画像を得ることができる観点から、1気圧下における沸点が240℃未満である水溶性有機溶剤の配合量は、インクジェットインキ全量に対し0質量%以上9.5質量%未満とすることが特に好ましい。なお上記において「0質量%」とは、1気圧下における沸点が240℃以上である水溶性有機溶剤を含まないことを意味するものである。また、上記1気圧下における沸点が240℃以上である水溶性有機溶剤の含有量の算出にあたっては、炭素数2〜8のアルキルジオール(A)も考慮に入れるものとする。
本発明のインクジェットインキには、必要に応じてバインダー樹脂を加えてもよい。バインダー樹脂としては、一般に樹脂微粒子と水溶性樹脂とが知られており、本発明はどちらか、または両方を組み合わせて用いることができる。
<アセチレンジオール系界面活性剤>
本発明のインクジェットインキは、界面活性剤としてアセチレンジオール系界面活性剤を含有する。上記の通り、アセチレンジオール系界面活性剤は、短時間で表面配向し表面張力を低下させることができる。硝酸カルシウムが電離する際の吸熱により、多少インキの粘度や表面張力が変化したとしても、インキ液滴表面への配向速度や、インキ液滴の濡れ広がり速度に影響を及ぼさず、また、インキ液滴に速やかに配向することで、インキ液滴同士の合一が抑制できると考えられる。さらに炭素数2〜8のアルキルジオール(A)との構造的親和性を有する、処理液層に存在する硝酸イオンと電荷的に反発し、インキ液滴が、記録媒体表面に均一に広がると考えられる。以上より、高速印刷時の混色抑制や埋まりの向上、高濃度化に寄与し、高画質な印刷を可能とすることができると考えられる。
本発明のインクジェットインキは、硝酸カルシウムを含む処理液の凝集性能を阻害せず、かつ前記炭素数2〜8のアルキルジオール(A)や、アセチレンジオール系界面活性剤と組合せた際の埋まり、高濃度の効果を損なわないレベルで、アセチレンジオール系界面活性剤以外の界面活性剤(以下、単に「その他界面活性剤」ともいう)を添加しても構わない。なおその他界面活性剤は、1種のみ用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明のインクジェットインキに含まれる水としては、種々のイオンを含有する一般の水ではなく、イオン交換水(脱イオン水)を使用するのが好ましい。
また本発明のインクジェットインキは、上記の成分の他に、必要に応じて所望の物性値を持つインキとするために、pH調整剤、消泡剤、防腐剤、赤外線吸収剤、紫外線吸収剤などの添加剤を適宜に添加することができる。その添加量としては、インキの全質量に対して、0.01質量%以上10質量%以下が好適である。なお前記pH調整剤としては、上記処理液で使用できるものが好適に利用できる。
本発明のインクジェットインキは単色で使用してもよいが、用途に合わせて複数の色を組み合わせたインクジェットインキセットとして使用することもできる。組み合わせは特に限定されないが、シアン、イエロー、マゼンタの3色を使用することでフルカラーの画像を得ることができる。また、ブラックインキを追加することで黒色感を向上させ、文字などの視認性を上げることができる。さらにオレンジ、グリーンなどの色を追加することで色再現性を向上させることも可能である。白色以外の印刷媒体へ印刷を行う際にはホワイトインキを併用することで鮮明な画像を得ることができる。なおインクジェットインキがマゼンタインキを有する場合、上記の通り、前記マゼンタインキが、マゼンタ顔料としてC.I.ピグメントレッド150、185、C.I.ピグメントバイオレッド19から選択される1種以上の顔料を含むことが好ましい。
上記したような成分からなる本発明のインクジェットインキは、例えば、以下のプロセスを経て製造される。ただし本発明のインクジェットインキの製造方法は以下に限定されるものではない。
水溶性顔料分散樹脂と水とが混合された混合液に顔料を添加し、混合攪拌した後、分散機を用いて分散処理を行う。この後、必要に応じて遠心分離や濾過を行い、顔料分散体を得る。
次いで、上記顔料分散液に、水溶性有機溶剤、界面活性剤、水、及び必要に応じて上記で挙げたバインダー樹脂やその他の添加剤を加え、撹拌・混合する。
上記混合物に含まれる粗大粒子を、濾過分離、遠心分離などの手法により除去し、インクジェットインキとする。濾過分離の方法としては、公知の方法を適宜用いることができる。またフィルター開孔径は、粗大粒子、ダストが除去できるものであれば、特に制限されないが、好ましくは0.3〜5μm、より好ましくは0.5〜3μmである。また濾過を行う際は、フィルターは単独種を用いても、複数種を併用してもよい。
本発明のインクジェットインキは、25℃における粘度を3〜20mPa・sに調整することが好ましい。この粘度領域であれば、特に通常の4〜10KHzの周波数を有するヘッドから10〜70KHzの高周波数のヘッドにおいても安定した吐出特性を示す。特に、25℃における粘度を3〜14mPa・sとすることで、600dpi以上の設計解像度を有するインクジェットヘッドに対して用いても、安定的に吐出させることができる。
本発明の処理液とインクジェットインキからなるインキセットを用いて印刷物を製造する方法として、紙基材または合成紙基材である記録媒体に、前記処理液を付与する工程と、前記処理液を付与した部分に、前記インクジェットインキを1パス印刷方式により付与する工程とを含む方法が好ましく用いられる。
本発明では、インクジェットインキを印刷する前に、40m/分以上の速度で搬送される記録媒体上に処理液が付与される。記録媒体上への処理液の付与方法として、インクジェット印刷のように記録媒体に対して非接触で印刷する方式と、記録媒体に対し処理液を当接させて印刷する方式のどちらを採用してもよい。
本発明では、処理液を記録媒体に付与したのち、インクジェットインキを付与する前に、前記記録媒体に熱エネルギーを印加し、記録媒体上の処理液を乾燥させることが好ましい。また特に、インクジェットインキを付与する前に処理液を完全に乾燥させる、すなわち、前記処理液の液体成分を完全に除去された状態とすることが好ましい。処理液が完全に乾燥する前にインクジェットインキが付与されると、インクジェットインキ中の固体成分の溶解及び/または分散機能の低下を一層促進できる一方で、記録媒体上の液体成分が過剰となり、インクジェット印刷後に作用させる熱エネルギーが不十分である場合、記録媒体の波打ちやにじみなどの画像欠陥が発生する可能性がある。
本発明の処理液付与・乾燥装置は、後述するインクジェット印刷装置に対し、インラインあるいはオフラインで装備されるが、印刷時の利便性の点から、インラインで装備されることが好ましい。
上記で説明したとおり、インクジェットインキは記録媒体に対し1パス印刷方式により付与される。なお1パス印刷方式としては、上記のように、停止している記録媒体に対しインクジェットヘッドを一度だけ走査させる方法と、固定されたインクジェットヘッドの下部に記録媒体を一度だけ通過させる方法の2種類があるが、インクジェットヘッドを走査させる場合、前記インクジェットヘッドの動きを加味して吐出タイミングを調整する必要があり、着弾位置のずれが生じやすいことから、本発明では、インクジェットヘッドを固定し記録媒体を走査する方法が好ましく用いられる。その際、記録媒体の搬送速度は40m/分以上とすることが好ましい。特に、処理液の付与装置をインクジェット印刷装置に対しインラインで設置する場合、前記処理液の付与装置からインクジェット印刷装置までが連続的に配置され、処理液が付与された記録媒体がそのままインクジェット印刷部へ搬送されることが好ましい。
1パス印刷方式として、固定されたインクジェットヘッドの下部に記録媒体を一度だけ通過させる方法を採用する場合、記録幅方向における記録解像度は、インクジェットヘッドの設計解像度によって決定される。上記の通り、本発明では記録幅方向の記録解像度も600dpi以上であることが好ましいことから、必然的に、インクジェットヘッドの設計解像度としても600dpi以上であることが好ましく、1200dpi以上であることが特に好ましい。インクジェットヘッドの設計解像度が600dpi以上であれば、1色につき1個のインクジェットヘッドで印刷することができるため、装置の小型化や経済性の観点で好ましい。なお600dpiよりも低い設計解像度のインクジェットヘッドを使用する場合は、1色につき複数のインクジェットヘッドを記録媒体の搬送方向に並べて使用することで、1パス印刷であっても記録幅方向における記録解像度として600dpi以上を実現することができる。
処理液が付与された記録媒体上にインクジェットインキを付与したあと、前記インクジェットインキ、及び未乾燥の処理液を乾燥させるため、前記記録媒体に熱エネルギーを印加することが好ましい。本発明で好ましく用いられる熱エネルギーの印加方法や条件は、上記の処理液の乾燥に使用されるものと同様である。
インクジェットインキ乾燥装置は、インクジェット印刷装置に対しインラインあるいはオフラインで装備されるが、印刷時の利便性などの点から、インラインで装備されることが好ましい。また本発明では、にじみや色むら、記録媒体のカールなどを防止するため、熱エネルギーは印刷後30秒以内に印加することが好ましく、20秒以内に印加することがより好ましく、10秒以内に印加することが特に好ましい。
本発明では、処理液の付与量に対するインクジェットインキの付与量の比を0.1以上10以下とすることが好ましい。なお付与量の比としてより好ましくは0.5以上9以下であり、特に好ましくは1以上8以下である。付与量の比を上記範囲に収めることにより、処理液量が過剰となることで起こる記録媒体の風合いの変化や、インクジェットインキ量が過剰となり処理液の効果が不十分となることで起こるにじみや色むらが起こることなく、高品質の印刷物を得ることができる。
上記のように、本発明のインキセットを用いて印刷物を製造する場合、その印刷速度は40m/分以上であることが好ましく、60m/分以上であることがより好ましく、80m/分以上であることが特に好ましい。
本発明では、処理液の機能を十分に発現するために、記録媒体上に処理液中の硝酸カルシウムが一定の範囲内で存在していることが高速・高画質印刷のために必要である。従って、インクジェットインキ印刷時の、記録媒体上の処理液層の形成状況が重要であり、前記処理液層の形成に影響を与える、記録媒体の空隙率や浸透性が重要となる。本発明のインキセットを用いて印刷する際、使用する記録媒体としては公知のものを任意に用いることができるが、上記の観点より、紙基材または合成紙基材が好ましく選択される。
<(1)PVA103ワニスの調製例>
下記材料を攪拌しながら室温にて1時間混合した後、90℃に加温し、さらに1時間混合した。その後、混合物を室温まで放冷することで、PVA103ワニスを得た。
PVA103(クラレ社製ポリビニルアルコール(けん化度98−99%(完全け ん化)、重合度300)) 25部
イオン交換水 75部
攪拌機を備えた混合容器を準備し、下記材料を順次添加した。緩やかに攪拌しながら、室温にて1時間混合した後、60℃に加温し、さらに1時間混合した。その後、混合物を室温まで放冷したのち、孔径1μmのメンブランフィルターで濾過を行うことで、処理液1を得た。
硝酸カルシウム4水和物(米山化学工業社製) 10部
トリエタノールアミン(TEA) 1部
35%塩酸(35%HCl) 0.62部
PVA103ワニス 20部
2−プロパノール(iPrOH) 4部
ダイノール607(エアープロダクツ社製アセチレン系界面活性剤) 0.4部
プロキセルGXL(防腐剤、アーチケミカルズ社製1,2−ベンゾイソチアゾール −3−オン溶液) 0.05部
イオン交換水 63.93部
表1に記載の材料を使用する以外は、処理液1と同様の方法により、処理液2〜31を得た。
<1>金属塩
Ca(NO3)2・4H2O:硝酸カルシウム4水和物
CaCl2・2H2O:塩化カルシウム2水和物
NaCl:塩化ナトリウム
<2>pH調整剤
TEA:トリエタノールアミン
NaOH:水酸化ナトリウム
35%HCl:35%塩酸
CH3COOH:酢酸
CH3COONa:酢酸ナトリウム
<3>バインダー樹脂
BYK190:ビックケミージャパン社製スチレンマレイン酸樹脂水溶液(固形分 40%)
<4>有機溶剤
iPrOH:2−プロパノール
1,2−PD:1,2−プロパンジオール
1,2−HexD:1,2−ヘキサンジオール
DEG:ジエチレングリコール
<5>界面活性剤
ダイノール607:エアープロダクツ社製アセチレン系界面活性剤
<6>添加剤(防腐剤)
プロキセルGXL:アーチケミカルズ社製1,2−ベンゾイソチアゾール−3−オ ン溶液
<顔料分散樹脂1の水性化溶液の製造例>
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、ブタノール93.4部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を110℃に加熱し、重合性単量体としてスチレン20部、アクリル酸40部、ベヘニルアクリレート40部、及び重合開始剤であるV−601(和光純薬製)6部の混合物を2時間かけて滴下し、重合反応を行った。滴下終了後、さらに110℃で3時間反応させた後、V−601(和光純薬製)0.6部を添加し、さらに110℃で1時間反応を続けて、分散樹脂1の溶液を得た。さらに、室温まで冷却した後、ジメチルアミノエタノール37.1部を添加し中和したのち、水を100部添加し水性化した。その後、100℃以上に加熱し、ブタノールを水と共沸させてブタノールを留去し、固形分が30%になるように調整した。これより、顔料分散樹脂1の固形分30%の水性化溶液を得た。上記顔料分散樹脂1の水性化溶液(固形分30%)のpHを、堀場製作所社製卓上型pHメータF−72を用いて測定したところ、9.7であった。また、上記に示した方法で顔料分散樹脂1の酸価は250mgKOH/g、重量平均分子量は22,500であった。
下記表2に示したように、重合性単量体の種類、量や、重合開始剤の量を変更した以外は、顔料分散樹脂1の場合と同様にして、顔料分散樹脂2〜7の水性化溶液(固形分30%)を得た。
トーヨーカラー社製LIONOL BLUE 7358G(C.I.ピグメントブルー15:3)を20部、顔料分散樹脂1の水性化溶液(固形分30%)を20部、水60部を混合し、攪拌機で予備分散した後、直径0.5mmのジルコニアビーズ1800gを充填した容積0.6Lのダイノーミルを用いて2時間本分散を行い、シアン顔料分散液1を得た。また上記において、顔料分散樹脂1を、顔料分散樹脂2〜7に代える以外は、上記シアン顔料分散液1の場合と同様にすることで、シアン顔料分散液2〜7を得た。
使用する顔料を、クラリアント社製Inkjet Magenta E5B02(C.I.ピグメントバイオレッド19)に代える以外は、上記シアン顔料分散液1〜7の調製例と同様にすることで、マゼンタ顔料分散液1〜7を得た。
使用する顔料を、トーヨーカラー社製LIONOL YELLOW TT−1405G(C.I.ピグメントイエロー14)に代える以外は、上記シアン顔料分散液1〜7の調製例と同様にすることで、イエロー顔料分散液1〜7を得た。
使用する顔料を、オリオンエンジニアドカーボンズ社製PrinteX85(カーボンブラック)に代える以外は、上記シアン顔料分散液1〜7の調製例と同様にすることで、ブラック顔料分散液1〜7を得た。
トーヨーカラー社製LIONOL BLUE 7358G(C.I.ピグメントブルー15:3)を20部、プラスコートZ−730(互応化学工業社製カルボキシル基含有ポリエステル樹脂、重量平均分子量3,000、酸価50mgKOH/g、固形分濃度25%)を24部、水を56部、それぞれ添加・混合し、攪拌機で予備分散した後、直径0.5mmのジルコニアビーズ1800gを充填した容積0.6Lのダイノーミルを用いて2時間本分散を行い、シアン顔料分散液8を得た。
また使用する顔料を、それぞれ、クラリアント社製Inkjet Magenta E5B02(C.I.ピグメントバイオレッド19)、トーヨーカラー社製LIONOL YELLOW TT−1405G(C.I.ピグメントイエロー14)、オリオンエンジニアドカーボンズ社製PrinteX85(カーボンブラック)に代える以外は、上記シアン顔料分散液8の調製例と同様にすることで、マゼンタ顔料分散液8、イエロー顔料分散液8、ブラック顔料分散液8を得た。
下記記載の材料を、攪拌機で撹拌しながら混合容器へと順次投入し、十分に均一になるまで撹拌した。その後、孔径1μmのメンブランフィルターで濾過を行い、ヘッドつまりの原因となる粗大粒子を除去することで、インキを得た。上記工程を、シアン顔料分散液1、マゼンタ顔料分散液1、イエロー顔料分散液1、ブラック顔料分散液1のそれぞれで行うことにより、シアンインキ、マゼンタインキ、イエローインキ、ブラックインキを得、これら4色のインキをCMYKインクジェットインキセット1とした。
顔料分散液1 30部(シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのそれぞれでイ ンキを製造した)
Joncryl8211(BASF社製アクリル樹脂エマルジョン、固形分44% ) 13部
1,2−プロパンジオール 17部
1,3−プロパンジオール 10部
トリエタノールアミン 0.5部
サーフィノール465(エアープロダクツ社製アセチレン系界面活性剤) 1部
プロキセルGXL 0.05部
イオン交換水 28.45部
下記表3に記載の材料を使用した以外は、インクジェットインキ1と同様の方法により、CMYKインクジェットインキセット2〜22(それぞれC、Y、M、Kの4色)を得た。
CABOJET:シアン:Cabojet250C(キャボット社製自己分散型銅 フタロシアニン顔料分散液、顔料濃度10%)、
マゼンタ:Cabojet265M(キャボット社製自己分散型マゼン タ顔料分散液、顔料濃度10%)、
イエロー:(Cabojet270)キャボット社製自己分散型イエロ ー顔料分散液、顔料濃度10%)、
ブラック:Cabojet200(キャボット社製自己分散型カーボン ブラック水溶液、顔料濃度20%)を等量の水で希釈し、顔料濃度10 %としたもの。
EG:エチレングリコール
1,2−PD:1,2−プロパンジオール
1,3−PD:1,3−プロパンジオール
1,2−BuD:1,2−ブタンジオール
1,2−HexD:1,2−ヘキサンジオール
3−M−1,5−PenD:3−メチル−1,5−ペンタンジオール
サーフィノール104E:エアープロダクツ社製アセチレン系界面活性剤
BYK348:ビックケミージャパン社製シロキサン系界面活性剤
Zonyl FS−300:DuPont社製フッ素系界面活性剤
<処理液を付与した記録媒体1aの作製例>
印刷試験機フレキシプルーフ100(松尾産業株式会社製)を用い、上記で作成した処理液1を、OKトップコート+紙(王子製紙株式会社製、坪量104.7g/m2、以下の記載や表4〜6では「記録媒体A」とした)に均一に塗工した。このとき、ローラとして線数140線/インチのセラミックローラを用い、80m/minで塗工を行い、処理液1の塗工膜厚が3.0±0.3μmになるようにした。処理液1を塗布したのち、前記OKトップコート+紙を50℃のエアオーブンに入れ、3分間乾燥させることで、処理液を付与した記録媒体1aを作製した。
処理液を付与した記録媒体1と同様の方法で、表4に記載した処理液を使用して、処理液を付与した記録媒体2a〜25a、32a〜37aを作製した。
上記で作成した処理液3を用い、また印刷試験機フレキシプルーフ100で用いるセラミックローラとして線数が1000線/インチのものを用いることで、処理液3の塗工膜厚が0.4±0.1μmになるようにした以外は、処理液を付与した記録媒体1と同様にして、処理液を付与した記録媒体26aを作製した。
処理液を付与した記録媒体3を作製したのち、処理液3を付与した面に、再度、線数が140線/インチであるセラミックローラを備えた印刷試験機フレキシプルーフ100を用いて、前記処理液3を付与し、50℃のエアオーブンで3分間乾燥させた。上記工程をさらに2回繰り返すことで、処理液3の総ウェット塗工膜厚が12.0±1.2μmである、処理液を付与した記録媒体27aを作製した。
処理液2〜4、23を用い、記録媒体としてNpi上質45(日本製紙株式会社製、坪量52.3g/m2、以下の記載や表4〜6では「記録媒体B」とした)を用いた以外は、処理液を付与した記録媒体1と同様にして、処理液を付与した記録媒体28a〜30a、38aを作製した。
処理液3を用い、記録媒体として綿100%の白色布帛(以下の記載や表4〜6では「記録媒体C」とした)を用いた以外は、処理液を付与した記録媒体1と同様にして、処理液を付与した記録媒体31aを作製した。
視認性向上のため、上記で作製した処理液1〜25を9.9gずつ取り分け、KayafectRed PLiquid(日本化薬社製染料)を0.1gずつ添加し、よく混合し溶解させることで、着色処理液1〜25をそれぞれ作製した。前記着色処理液を、フレキシプルーフ100(松尾産業株式会社製)を用い、下記表5に記載の記録媒体に均一に塗布した。このとき、ローラとして線数140線/インチのセラミックローラを用い、塗工速度80m/minで塗工を行い、塗工膜厚が3.0±0.3μmになるようにした。処理液を塗工したのち、50℃のエアオーブンにて3分間乾燥させることで、着色処理液を付与した記録媒体1b〜29bを作成した。
○:10枚全てでまったく塗工むらが見られなかった。
△:10枚のうち1〜2枚で塗工むらが見られた。
×:10枚のうち3枚以上で塗工むらが見られた。
前記処理液1〜25を一斗缶に10kgずつ入れ、蓋を閉めずに開放した状態で、それぞれ室温で1週間静置した。その後、各処理液の固形分濃度を測定し、前記固形分が静置前よりも大きくなっていたものについては、水を加えて、固形分が静置前と同一になるように調製することで、経時後処理液1〜25を作製した。
<インクジェットインキセット印刷装置の準備>
記録媒体を搬送できるコンベヤの上部に、インクジェットヘッドKJ4B−1200(京セラ社製)を4個設置し、インクジェットインキセットを構成するK、C、M、Yインクジェットインキをそれぞれ、上流側より充填した。なお上記インクジェットヘッドは設計解像度が1200dpi、最大駆動周波数が64kHzであり、前記最大駆動周波数かつ印刷速度80m/分で印刷したとき、記録媒体搬送方向における記録解像度が1200dpiとなる。
上記インクジェットインキセット印刷装置のコンベヤ上に、上記で作製した処理液を付与した記録媒体をそれぞれ固定したのち、前記コンベヤを、下記に示す一定速度で駆動させた。前記処理液を付与した記録媒体が、インクジェットヘッドの設置部を通過する際、KCMYの順にインクジェットインキをドロップボリューム3pLで吐出し、JIS X 9201高精細カラーディジタル標準画像データ(CMYK/SCID)の自然画像N5(自転車)の印刷を行った。印刷後、10秒以内に前記印刷物を50℃エアオーブンに入れ3分間乾燥させることで、にじみ評価用印刷物を作成した。なお、コンベヤ速度は40m/min、60m/min、80m/minの3種類とし、それぞれの条件で印刷を実施し、印刷物を作成した。
上記インクジェットインキセット印刷装置の、コンベヤ上に処理液を付与した記録媒体を固定したのち、前記コンベヤを、下記に示す一定速度で駆動させた。前記処理液を付与した記録媒体が、前記インクジェットヘッドの設置部を通過する際、KCMYそれぞれのインクジェットインキをドロップボリューム3pLで吐出し、3cm×3cmの印字率100%のベタ印刷がCMYKの順番で隣接した画像の印刷を行った。印刷後、10秒以内に前記印刷物を50℃エアオーブンに入れ3分間乾燥させることで、ベタ印刷物を作成した。なお、コンベヤ速度は40m/min、60m/min、80m/minの3種類とし、それぞれの条件で印刷を実施し印刷物を作成した。
顕微鏡を用い、上記凝集性(混色)評価用印刷物の4C(CMYK)印刷部のドット形状を倍率200倍で観察し、凝集性の評価を行った。評価結果は以下の通りとし、◎、○、△を凝集性良好とした。
◎:3種類の印刷速度の全てで、4C印刷部のドットが独立しており、混色が見ら れなかった。
○:40m/min及び60m/minでは4C印刷部のドットが独立しており、 混色が見られなかったが、80m/minではドットの混色が見られた。
△:40m/minでは4C印刷部のドットが独立しており、混色が見られなかっ たが、60m/min及び80m/minではドットの混色が見られた。
×:3種類の印刷速度の全てで、4C印刷部のドットの混色が見られた。
顕微鏡を用い、上記ベタ印刷物を倍率200倍で観察し、色ごとに、抜けが見えないか、また、スジが発生していないかについて評価した。評価結果は以下の通りとし、◎、○、△を埋まり良好とした。なお上表6には、4色のうち、最も評価結果が悪かったものについて記載した。
◎:3種類の印刷速度の全てで、抜けやスジが見られなかった。
○:40m/min及び60m/minでは抜けやスジが見られなかったが、80 m/minでは、抜け、またはスジが見られた。
△:40m/minでは抜けやスジが見られなかったが、60m/min及び80 m/minでは、抜け、またはスジが見られた。
×:3種類の印刷速度の全てで、抜け、またはスジが見られた。
上記ベタ印刷物について、分光測色計X−RITE528を用い、StatusTの条件にて、色ごとにODを測定した。測定したOD値が、シアンの場合は1.55以上、マゼンタの場合は1.50以上、イエローの場合は1.03以上、ブラックの場合は1.70以上であった場合を合格とし、前記合格となった色が何種類あったかを確認し、ODの評価とした。評価結果は以下の通りとし、◎、○、△を実用レベルと判断した。
◎:マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの全てで、ODが合格レベルであった 。
○:マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックのうち3種類で、ODが合格レベルで あった。
△:マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックのうち2種類で、ODが合格レベルで あった。
×:マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックのうち、ODが合格レベルであった色 が1つ以下であった。
前記処理液1〜31、及び、CMYKインクジェットインキセット1〜22を、一斗缶に10kgずつ入れ、蓋を閉めずに開放した状態で、それぞれ室温で1週間静置した。その後、各インクジェットインキの固形分濃度を測定し、初期の値よりも大きくなっていたものについては、水を加えて、固形分が経時前のインキと同じになるように調製することで、経時後処理液1〜31、及び、経時後CMYKインクジェットインキセット1〜22を作製した。
上記経時後処理液1〜31を用い、上記記載の方法と同様にして、経時後処理液を付与した記録媒体1d〜38dを作製した。前記経時後処理液を付与した記録媒体1d〜38dと、上記経時後CMYKインクジェットインキセット1〜22を用い、上記埋まりの評価方法と同様の方法で、経時後の埋まりを評価した。なお評価基準は、上記と同様とした。
上記で作製した経時後CMYKインクジェットインキセット1〜19について、下記方法にて長期ランニング後を想定した吐出安定性の評価を行った。得られた評価結果は下表7に示した。
インクジェットヘッドKJ4B−1200(京セラ社製)を4個搭載したインクジェット吐出装置を準備し、上記経時後CMYKインクジェットインキセットを構成するK、C、M、Yインクジェットインキをそれぞれ、上流側より充填した。次いで、ドロップボリューム3pl及び駆動周波数64kHzの条件で、2時間連続で全ノズルから吐出を行った後、ノズルチェックパターンを印字してノズル抜け本数をカウントすることで、吐出安定性の評価を行った。評価基準は以下の通りとし、◎、○、△を吐出安定性良好とした。
◎:印刷開始後2時間後のノズルチェックパターンにおいてノズル抜けが全くなか った
○:印刷開始後2時間後のノズルチェックパターンにおいてノズル抜けが1〜2本 であった
△:印刷開始後2時間後のノズルチェックパターンにおいてノズル抜けが3〜4本 であった
×:印刷開始後2時間後のノズルチェックパターンにおいてノズル抜けが5本以上 であった
前記インクジェットインキが、顔料と、水溶性有機溶剤と、界面活性剤と、水とを含み、
前記水溶性有機溶剤が、炭素数3〜6のアルキルジオール(A)を含み、
前記水溶性有機溶剤の1気圧下における加重沸点平均値が、175〜240℃であり、
前記界面活性剤が、アセチレンジオール系界面活性剤を含み、
前記処理液が、凝集剤を含み、
前記凝集剤として、硝酸カルシウムを、処理液全量に対し6.8〜20.8質量%含み、
前記処理液のpHが2〜11である、インキセットに関する。
前記インクジェットインキが、顔料と、水溶性有機溶剤と、界面活性剤と、水とを含み、
前記水溶性有機溶剤が、炭素数3〜6のアルキルジオール(A)を含み、
前記水溶性有機溶剤の1気圧下における加重沸点平均値が、175〜240℃であり、
前記界面活性剤が、アセチレンジオール系界面活性剤を含み、
前記処理液が、凝集剤および有機溶剤を含み、
前記凝集剤として、硝酸カルシウムを、処理液全量に対し6.8〜20.8質量%含み、
前記有機溶剤が、分子構造中にヒドロキシル基を1個以上含む水溶性有機溶剤を、処理液全量に対し1〜30質量%含み、
前記有機溶剤が、1気圧下の沸点が240℃以上である有機溶剤を、処理液全量に対し8質量%以下含み、
前記処理液のpHが2〜11である、インキセットに関する。
Claims (14)
- インクジェットインキと、前記インクジェットインキとともに用いられる処理液とを含むインキセットであって、
前記インクジェットインキが、顔料と、水溶性有機溶剤と、界面活性剤と、水とを含み、
前記水溶性有機溶剤が、炭素数2〜8のアルキルジオール(A)を含み、
前記界面活性剤が、アセチレンジオール系界面活性剤を含み、
前記処理液が、凝集剤を含み、
前記凝集剤として、硝酸カルシウムを、処理液全量に対し6.8〜20.8質量%含み、
前記処理液のpHが2〜11である、インキセット。 - 前記処理液のpHが3.5〜11である、請求項1記載のインキセット。
- 前記処理液が、さらに有機溶剤を含み、
前記有機溶剤が、1気圧下の沸点が240℃以上である有機溶剤を、処理液全量に対し10質量%未満含む、請求項1または2に記載のインキセット。 - 前記インクジェットインキが、さらに顔料分散用樹脂を含む、請求項1〜3いずれかに記載のインキセット。
- 前記顔料分散用樹脂の酸価が、30〜300mgKOH/gである、請求項4に記載のインキセット。
- 前記顔料分散用樹脂の酸価が、100〜300mgKOH/gである、請求項4または5に記載のインキセット。
- 前記顔料分散用樹脂が水溶性顔料分散樹脂であり、その重量平均分子量(Mw)が、10000≦Mw≦40000である、請求項4〜6いずれかに記載のインキセット。
- 前記アルキルジオール(A)の炭素数が3〜6である、請求項1〜7いずれかに記載のインキセット。
- 前記処理液が、さらにpH調整剤を含む、請求項1〜8いずれかに記載のインキセット。
- 前記処理液の粘度が、5〜100mPa・sである、請求項1〜9いずれかに記載のインキセット。
- 前記硝酸カルシウムの含有量が、処理液全量に対し7.0〜20.5質量%である、請求項1〜10いずれかに記載のインキセット。
- 請求項1〜11いずれかに記載のインキセットを用いる、インクジェットインキ印刷物の製造方法であって、
紙基材または合成紙基材である記録媒体に、前記処理液を付与する工程と、
前記処理液を付与した部分に、前記インクジェットインキを1パス印刷方式により付与する工程とを含む、インクジェットインキ印刷物の製造方法。 - 前記記録媒体表面のカルシウムイオン量が0.5〜5mmol/m2となるように、前記記録媒体に前記処理液を付与する、請求項12記載のインクジェットインキ印刷物の製造方法。
- 請求項1〜11いずれかに記載のインキセットを記録媒体に印刷してなる印刷物。
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