JP2020055996A - インク、インク収容容器、印刷方法、及びインクジェット印刷装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このようなプラスチックフィルムにインクジェットで直接印刷するニーズの例としては、例えば食品や日用品の包装印刷用途が挙げられ、こういった用途は印字物を至近距離で見る機会が多いことから、非常に高い画像品質が求められる。
また、特許文献3では特定の水溶性有機溶剤を組み合わせたインクにより濡れ性と乾燥性を制御することで塩化ビニルなどの難吸収性基材に対して優れた印刷適正をもつインクを提供している。
水、有機溶剤および樹脂を含有するインクにおいて、塩化ビニル樹脂フィルムに対する前記インクの接触角θ1と、前記インクを用いて形成されたインク画像に対する前記インクの接触角θ2との関係がθ1<θ2であり、前記樹脂としてガラス転移温度(Tg)が0℃以上70℃以下である樹脂を含むインク。
本発明のインクは、水、有機溶剤および樹脂を含有し、必要に応じて、色材、添加剤等を含有することができる。
以下、インクに用いる有機溶剤、水、色材、樹脂、添加剤等について説明する。
本発明に使用する有機溶剤としては特に制限されないが、塩化ビニル樹脂フィルムに対する接触角θ3が20°以下の有機溶剤をインク全体の25質量%以上、好ましくは30質量%以上含むことで、容易に本発明のインクを得ることができるため好ましい。接触角θ3が20°以下の有機溶剤を30質量%以上含むことで、基材に対するレベリング性(濡れ性)が十分となり、定着性が良好となる。
また、沸点が180℃以下の有機溶剤をインク全体の25質量%以上、好ましくは30質量%以上含むことで、良好な乾燥性が得られるので好ましい。沸点が180℃以下の有機溶剤としては、例えば2,3−ブタンジオール(b.p.180℃)、3−メトキシ−3−メチルブタノール(b.p.173℃)を挙げることができる。
例えば、多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類や多価アルコールアリールエーテル類などのエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類が挙げられる。
水溶性有機溶剤の具体例としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、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、2,3−ブタンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,2−ペンタンジオール、1,3−ペンタンジオール、1,4−ペンタンジオール、2,4−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、1,3−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、1,5−ヘキサンジオール、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、エチル−1,2,4−ブタントリオール、1,2,3−ブタントリオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、ペトリオール等の多価アルコール類、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、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、N−ヒドロキシエチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクトン等の含窒素複素環化合物、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、3−メトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド、3−ブトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド等のアミド類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエチルアミン等のアミン類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等が挙げられる。
湿潤剤・相溶化剤として機能するだけでなく、良好な乾燥性を得られることから、沸点が240℃以下のアルコールを用いることが好ましく、沸点が180℃以下のアルコールが特に好ましい。
グリコールエーテル化合物の具体例としては、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、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類;エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類などが挙げられる。
インクにおける水の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、インクの乾燥性及び吐出信頼性の点から、10質量%以上90質量%以下が好ましく、20質量%〜60質量%がより好ましい。
色材としては特に限定されず、顔料、染料を使用可能である。
顔料としては、無機顔料又は有機顔料を使用することができる。これらは、1種単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。また、混晶を使用しても良い。
顔料としては、例えば、ブラック顔料、イエロー顔料、マゼンダ顔料、シアン顔料、白色顔料、緑色顔料、橙色顔料、金色や銀色などの光沢色顔料やメタリック顔料などを用いることができる。
無機顔料として、酸化チタン、酸化鉄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、カドミウムレッド、クロムイエローに加え、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法などの公知の方法によって製造されたカーボンブラックを使用することができる。
また、有機顔料としては、アゾ顔料、多環式顔料(例えば、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料など)、染料キレート(例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレートなど)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラックなどを使用できる。これらの顔料のうち、溶媒と親和性の良いものが好ましく用いられる。その他、樹脂中空粒子、無機中空粒子の使用も可能である。
顔料の具体例として、黒色用としては、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7)類、または銅、鉄(C.I.ピグメントブラック11)、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック(C.I.ピグメントブラック1)等の有機顔料があげられる。
さらに、カラー用としては、C.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、17、24、34、35、37、42(黄色酸化鉄)、53、55、74、81、83、95、97、98、100、101、104、108、109、110、117、120、138、150、153、155、180、185、213、C.I.ピグメントオレンジ5、13、16、17、36、43、51、C.I.ピグメントレッド1、2、3、5、17、22、23、31、38、48:2、48:2(パーマネントレッド2B(Ca))、48:3、48:4、49:1、52:2、53:1、57:1(ブリリアントカーミン6B)、60:1、63:1、63:2、64:1、81、83、88、101(べんがら)、104、105、106、108(カドミウムレッド)、112、114、122(キナクリドンマゼンタ)、123、146、149、166、168、170、172、177、178、179、184、185、190、193、202、207、208、209、213、219、224、254、264、C.I.ピグメントバイオレット1(ローダミンレーキ)、3、5:1、16、19、23、38、C.I.ピグメントブルー1、2、15(フタロシアニンブルー)、15:1、15:2、15:3、15:4(フタロシアニンブルー)、16、17:1、56、60、63、C.I.ピグメントグリーン1、4、7、8、10、17、18、36、等がある。
染料としては、特に限定されることなく、酸性染料、直接染料、反応性染料、及び塩基性染料が使用可能であり、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
前記染料として、例えば、C.I.アシッドイエロー 17,23,42,44,79,142、C.I.アシッドレッド 52,80,82,249,254,289、C.I.アシッドブルー 9,45,249、C.I.アシッドブラック 1,2,24,94、C.I.フードブラック 1,2、C.I.ダイレクトイエロー 1,12,24,33,50,55,58,86,132,142,144,173、C.I.ダイレクトレッド 1,4,9,80,81,225,227、C.I.ダイレクトブルー 1,2,15,71,86,87,98,165,199,202、C.I.ダイレクトブラック 19,38,51,71,154,168,171,195、C.I.リアクティブレッド 14,32,55,79,249、C.I.リアクティブブラック 3,4,35が挙げられる。
顔料に親水性官能基を導入して自己分散性顔料とする方法としては、例えば、顔料(例えばカーボン)にスルホン基やカルボキシル基等の官能基を付加することで、水中に分散可能とする方法が挙げられる。
顔料の表面を樹脂で被覆して分散させる方法としては、顔料をマイクロカプセルに包含させ、水中に分散可能とする方法が挙げられる。これは、樹脂被覆顔料と言い換えることができる。この場合、インクに配合される顔料はすべて樹脂に被覆されている必要はなく、本発明の効果が損なわれない範囲において、被覆されない顔料や、部分的に被覆された顔料がインク中に分散していてもよい。
分散剤を用いて分散させる方法としては、界面活性剤に代表される、公知の低分子型の分散剤、高分子型の分散剤を用いて分散する方法が挙げられる。
分散剤としては、顔料に応じて例えば、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン界面活性剤等を使用することが可能である。
竹本油脂社製RT−100(ノニオン系界面活性剤)や、ナフタレンスルホン酸Naホルマリン縮合物も、分散剤として好適に使用できる。
分散剤は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
顔料に、水や有機溶剤などの材料を混合してインクを得ることが可能である。また、顔料と、その他水や分散剤などを混合して顔料分散体としたものに、水や有機溶剤などの材料を混合してインクを製造することも可能である。
前記顔料分散体は、水、顔料、顔料分散剤、必要に応じてその他の成分を混合、分散し、粒径を調整して得られる。分散は分散機を用いると良い。
顔料分散体における顔料の粒径については特に制限はないが、顔料の分散安定性が良好となり、吐出安定性、画像濃度などの画像品質も高くなる点から、最大個数換算で最大頻度が20nm以上500nm以下が好ましく、20nm以上150nm以下がより好ましい。顔料の粒径は、粒度分析装置(ナノトラック Wave−UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
前記顔料分散体における顔料の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、良好な吐出安定性が得られ、また、画像濃度を高める点から、0.1質量%以上50質量%以下が好ましく、0.1質量%以上30質量%以下がより好ましい。
前記顔料分散体は、必要に応じて、フィルター、遠心分離装置などで粗大粒子をろ過し、脱気することが好ましい。
インク中に含まれる樹脂を構成する樹脂の種類としては、ガラス転移温度(Tg)が0℃以上70℃以下である樹脂を用いる。樹脂のガラス転移温度を0℃以上70℃以下と規定することで、加熱乾燥したときに、充分な造膜が可能となり、良好な定着が得られる。また、造膜した際、硬度が高く、耐擦過性に優れた印刷物を得ることができる。
このような樹脂としては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリルスチレン系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂などが挙げられる。
中でもポリウレタン樹脂を用いることで、印刷物の耐擦過性が高まり好ましい。ポリウレタン樹脂は、ポリウレタン樹脂粒子であることが好ましい。
また、前記樹脂の複数種からなる樹脂粒子を用いても良い。樹脂粒子を、水を分散媒として分散した樹脂エマルションの状態で、色材や有機溶剤などの材料と混合してインクを得ることが可能である。前記樹脂粒子としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。また、これらは、1種を単独で用いても、2種類以上の樹脂粒子を組み合わせて用いてもよい。
前記体積平均粒径は、例えば、粒度分析装置(ナノトラック Wave−UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
インクには、必要に応じて、界面活性剤、消泡剤、防腐防黴剤、防錆剤、pH調整剤等を加えても良い。
界面活性剤としては、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤のいずれも使用可能である。
中でもシリコーン系界面活性剤を用いることで、印刷物の光沢度が高まり好ましい。
シリコーン系界面活性剤には特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができる。中でも高pHでも分解しないものが好ましく、例えば、側鎖変性ポリジメチルシロキサン、両末端変性ポリジメチルシロキサン、片末端変性ポリジメチルシロキサン、側鎖両末端変性ポリジメチルシロキサン等が挙げられ、変性基としてポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基を有するものが、水系界面活性剤として良好な性質を示すので特に好ましい。また、前記シリコーン系界面活性剤として、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤を用いることもでき、例えば、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルシロキサンのSi部側鎖に導入した化合物等が挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸化合物、パーフルオロアルキルカルボン酸化合物、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物及びパーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物が、起泡性が小さいので特に好ましい。前記パーフルオロアルキルスルホン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸塩等が挙げられる。前記パーフルオロアルキルカルボン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルカルボン酸塩等が挙げられる。前記パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物としては、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの硫酸エステル塩、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの塩等が挙げられる。これらフッ素系界面活性剤における塩の対イオンとしては、Li、Na、K、NH4、NH3CH2CH2OH、NH2(CH2CH2OH)2、NH(CH2CH2OH)3等が挙げられる。
両性界面活性剤としては、例えばラウリルアミノプロピオン酸塩、ラウリルジメチルベタイン、ステアリルジメチルベタイン、ラウリルジヒドロキシエチルベタインなどが挙げられる。
ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、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アルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンプロピレンブロックポリマー、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド付加物などが挙げられる。
アニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、ラウリル酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートの塩、などが挙げられる。
これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
このような界面活性剤としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、ビックケミー株式会社、信越化学工業株式会社、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社、日本エマルジョン株式会社、共栄社化学などから入手できる。
上記のポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、一般式(S−1)式で表わされる、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルポリシロキサンのSi部側鎖に導入したものなどが挙げられる。
上記のポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤としては、市販品を用いることができ、例えば、KF−618、KF−642、KF−643(信越化学工業株式会社)、EMALEX−SS−5602、SS−1906EX(日本エマルジョン株式会社)、FZ−2105、FZ−2118、FZ−2154、FZ−2161、FZ−2162、FZ−2163、FZ−2164(東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社)、BYK−33、BYK−387(ビックケミー株式会社)、TSF4440、TSF4452、TSF4453(東芝シリコン株式会社)などが挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、及びパーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物などが挙げられる。
これらの中でも、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物は起泡性が少ないため好ましく、特に一般式(F−1)及び一般式(F−2)で表わされるフッ素系界面活性剤が好ましい。
一般式(F−2)
CnF2n+1−CH2CH(OH)CH2−O−(CH2CH2O)a−Y
上記一般式(F−2)で表される化合物において、YはH、又はCmF2m+1でmは1〜6の整数、又はCH2CH(OH)CH2−CmF2m+1でmは4〜6の整数、又はCpH2p+1でpは1〜19の整数である。nは1〜6の整数である。aは4〜14の整数である。
上記のフッ素系界面活性剤としては市販品を使用してもよい。
この市販品としては、例えば、サーフロンS−111、S−112、S−113、S−121、S−131、S−132、S−141、S−145(いずれも、旭硝子株式会社製);フルラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129、FC−135、FC−170C、FC−430、FC−431(いずれも、住友スリーエム株式会社製);メガファックF−470、F−1405、F−474(いずれも、大日本インキ化学工業株式会社製);ゾニール(Zonyl)TBS、FSP、FSA、FSN−100、FSN、FSO−100、FSO、FS−300、UR、キャプストーンFS−30、FS−31、FS−3100、FS−34、FS−35(いずれも、Chemours社製);FT−110、FT−250、FT−251、FT−400S、FT−150、FT−400SW(いずれも、株式会社ネオス社製)、ポリフォックスPF−136A,PF−156A、PF−151N、PF−154、PF−159(オムノバ社製)、ユニダインDSN−403N(ダイキン工業株式会社製)などが挙げられ、これらの中でも、良好な印字品質、特に発色性、紙に対する浸透性、濡れ性、均染性が著しく向上する点から、Chemours社製のFS−3100、FS−34、FS−300、株式会社ネオス製のFT−110、FT−250、FT−251、FT−400S、FT−150、FT−400SW、オムノバ社製のポリフォックスPF−151N及びダイキン工業株式会社製のユニダインDSN−403Nが特に好ましい。
消泡剤としては、特に制限はなく、例えば、シリコーン系消泡剤、ポリエーテル系消泡剤、脂肪酸エステル系消泡剤などが挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、破泡効果に優れる点から、シリコーン系消泡剤が好ましい。
防腐防黴剤としては、特に制限はなく、例えば、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オンなどが挙げられる。
pH調整剤としては、pHを7以上に調整することが可能であれば、特に制限はなく、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミンなどが挙げられる。
インクの25℃での粘度は、印字濃度や文字品位が向上し、また、良好な吐出性が得られる点から、5mPa・s以上30mPa・s以下が好ましく、5mPa・s以上25mPa・s以下がより好ましい。ここで、粘度は、例えば回転式粘度計(東機産業社製RE−80L)を使用することができる。測定条件としては、25℃で、標準コーンローター(1°34’×R24)、サンプル液量1.2mL、回転数50rpm、3分間で測定可能である。
インクの表面張力としては、記録媒体上で好適にインクがレベリングされ、インクの乾燥時間が短縮される点から、25℃で、35mN/m以下が好ましく、32mN/m以下がより好ましい。
インクのpHとしては、接液する金属部材の腐食防止の観点から、7〜12が好ましく、8〜11がより好ましい。
本発明のインクは、塩化ビニル樹脂フィルムに対するインクの接触角θ1と、インクを用いて形成されたインク画像に対するインクの接触角θ2とがθ1<θ2の関係にある。θ1<θ2とすることで、過度な液滴の合一を回避し、定着性に優れた印刷物を得ることができる。
また、本発明においては、インクの基材に対する濡れやすさについての物性値(接触角)を規定するための基材として塩化ビニル樹脂フィルムを用いた。これは、サイネージ分野では印刷基材に塩化ビニル樹脂フィルムが多く用いられるためである。
接触角測定用メディアとしては、Rzが10μm未満のポリ塩化ビニルフィルムを用いれば良く、このようなポリ塩化ビニルフィルムの製品としては、例えばCPPVWP1300、桜井株式会社製があるが、これに限られず、他のポリ塩化ビニルフィルムを用いても良い。
塩化ビニル樹脂フィルムに対するインクの接触角θ1と、インクを用いて形成されたインク画像に対するインクの接触角θ2との関係は、インクに含有される有機溶剤に起因し、例えば、塩化ビニル樹脂フィルムに対する接触角θ3が20°以下の有機溶剤をインク全体の25質量%以上、好ましくは30質量%以上含むことによりθ1<θ2の関係とすることができる。
記録媒体としては特に制限はなく、普通紙、光沢紙、特殊紙、布などを用いることもできるが、非浸透性基材を用いても良好な画像形成が可能である。
前記非浸透性基材とは、水透過性、吸収性が低い表面を有する基材であり、内部に多数の空洞があっても外部に開口していない材質も含まれ、より定量的には、ブリストー(Bristow)法において接触開始から30msec1/2までの水吸収量が10mL/m2以下である基材をいう。
前記非浸透性基材としては、例えば、塩化ビニル樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネートフィルムなどのプラスチックフィルムを、好適に使用することができる。
本発明のインク収容容器は、本発明のインクを容器中に収容してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の部材等を有してなる。
前記容器としては、特に制限はなく、目的に応じてその形状、構造、大きさ、材質等を適宜選択することができ、例えば、アルミニウムラミネートフィルム、樹脂フィルム等で形成されたインク袋などを少なくとも有するもの、などが好適に挙げられる。
本発明のインク記録物は、記録媒体上に、本発明のインクを用いて形成された画像を有してなる。
インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法により記録して記録物とすることができる。
本発明のインクは、インクジェット記録方式による各種記録装置、例えば、プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ/ファックス/コピア複合機、立体造形装置などに好適に使用することができる。
本願において、記録装置、記録方法とは、記録媒体に対してインクや各種処理液等を吐出することが可能な装置、当該装置を用いて記録を行う方法である。記録媒体とは、インクや各種処理液が一時的にでも付着可能なものを意味する。
この記録装置には、インクを吐出するヘッド部分だけでなく、記録媒体の給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置と称される装置などを含むことができる。
記録装置、記録方法は、加熱工程に用いる加熱手段、乾燥工程に用いる乾燥手段を有しても良い。加熱手段、乾燥手段には、例えば、記録媒体の印字面や裏面を加熱、乾燥する手段が含まれる。加熱手段、乾燥手段としては、特に限定されないが、例えば、温風ヒーター、赤外線ヒーターを用いることができる。加熱、乾燥は、印字前、印字中、印字後などに行うことができる。
赤外線ヒーターを用いた場合、少なくとも近赤外線照射装置を備えている。近赤外線照射装置は、ハロゲンランプと反射ミラーから成る装置が知られている。反射ミラーにハロゲンヒーターを組み込み、加熱ユニット化することにより効率の良い加熱を実現しようとしたものが製品化されており、例えば、UH−USC−CL300、UHUSC−CL700、UH−USC−CL1000、UH−USD−CL300、UHUSD−CL700、UH−USD−CL1000、UH−MA1−CL300、UHMA1−CL700、UH−MA1−CL1000(全てウシオ電機製)などが挙げられる。
また、記録装置、記録方法は、インクによって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、幾何学模様などのパターン等を形成するもの、3次元像を造形するものも含まれる。
また、記録装置には、特に限定しない限り、吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、吐出ヘッドを移動させないライン型装置のいずれも含まれる。
更に、この記録装置には、卓上型だけでなく、A0サイズの記録媒体への印刷も可能とする広幅の記録装置や、例えばロール状に巻き取られた連続用紙を記録媒体として用いることが可能な連帳プリンタも含まれる。
記録装置の一例について図1乃至図2を参照して説明する。図1は同装置の斜視説明図である。図2はメインタンクの斜視説明図である。記録装置の一例としての画像形成装置400は、シリアル型画像形成装置である。画像形成装置400の外装401内に機構部420が設けられている。ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色用のメインタンク410(410k、410c、410m、410y)の各インク収容部411は、例えばアルミニウムラミネートフィルム等の包装部材により形成されている。インク収容部411は、例えば、プラスチックス製の収容容器ケース414内に収容される。これによりメインタンク410は、各色のインクカートリッジとして用いられる。
一方、装置本体のカバー401cを開いたときの開口の奥側にはカートリッジホルダ404が設けられている。カートリッジホルダ404には、メインタンク410が着脱自在に装着される。これにより、各色用の供給チューブ436を介して、メインタンク410の各インク排出口413と各色用の吐出ヘッド434とが連通し、吐出ヘッド434から記録媒体へインクを吐出可能となる。
前処理装置、後処理装置の一態様として、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)などのインクの場合と同様に、前処理液や、後処理液を有する液体収容部と液体吐出ヘッドを追加し、前処理液や、後処理液をインクジェット記録方式で吐出する態様がある。
前処理装置、後処理装置の他の態様として、インクジェット記録方式以外の、例えば、ブレードコート法、ロールコート法、スプレーコート法による前処理装置、後処理装置を設ける態様がある。
前記加熱工程は、印刷時に記録媒体を加熱する工程であり、加熱手段により実施することができる。
本発明のインクを用いることにより、前記記録媒体としての非浸透性記録媒体(非浸透性基材)に高画像品質な記録ができるが、より一層高画質で耐擦過性、及び記録媒体への密着性の高い画像の形成、並びに高速の記録条件にも対応できるようにするために、印刷時に前記非浸透性記録媒体を加熱することが好ましい。加熱工程を含むと、インク中に含有される樹脂の造膜が促進されるため、記録物の画像硬度を向上させることができる。
なお、搬送ベルト151の記録媒体142と反対側には、ヒーター群203が設けられており、印刷時に記録媒体142を加熱可能である。
また、印刷時だけでなく、印刷前、印刷後の乾燥工程を有しても良い。
(1)水、有機溶剤および樹脂を含有するインクにおいて、塩化ビニル樹脂フィルムに対する前記インクの接触角θ1と、前記インクを用いて形成されたインク画像に対する前記インクの接触角θ2との関係がθ1<θ2であり、前記樹脂としてガラス転移温度(Tg)が0℃以上70℃以下である樹脂を含むことを特徴とするインク。
(2)シリコーン系界面活性剤を含む、上記(1)に記載のインク。
(3)塩化ビニル樹脂フィルムに対する接触角θ3が20°以下の有機溶剤をインク全体の30質量%以上含む、上記(1)又は(2)に記載のインク。
(4)沸点が180℃以下の有機溶剤をインク全体の30質量%以上含む、上記(1)から(3)のいずれか1項に記載のインク。
(5)前記樹脂がポリウレタン樹脂を含有する、上記(1)から(4)のいずれか1項に記載のインク。
(6)前記ポリウレタン樹脂がポリウレタン樹脂粒子である上記(5)に記載のインク。
(7)上記(1)から(6)のいずれか1項に記載のインクを容器中に収容したインク収容容器。
(8)上記(1)から(6)のいずれか1項に記載のインクを基材に付着させて印刷する工程を含む印刷方法。
(9)前記インクを基材に付着させて印刷する工程が、インクを吐出して基材に付着させる工程である上記(8)に記載の印刷方法。
(10)印刷時にプレートヒーターにより前記基材を加熱する工程を有し、前記加熱する工程における加熱温度が40℃以上60℃以下である上記(8)又は(9)に記載の印刷方法。
(11)上記(7)に記載のインク収容容器を搭載したインクジェット印刷装置。
(顔料分散体の調製例)
<ブラック顔料分散体の調製>
以下の処方混合物をプレミックスした後、ディスクタイプのビーズミル(株式会社シンマルエンタープライゼス製、KDL型、メディア:直径0.3mmジルコニアボール使用)で7時間循環分散して自己分散型ブラック顔料分散体(顔料固形分濃度:15%)を得た。
・カーボンブラック顔料・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・15部
(商品名:Monarch800、キャボット社製)
・アニオン性界面活性剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・2部
(商品名:パイオニンA−51−B、竹本油脂株式会社製)
・イオン交換水・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・83部
攪拌機、温度計、窒素シール管及び冷却器の付いた容量2Lの反応器に、メチルエチルケトンを100部、ポリエステルポリオール(1)(iPA/AA=6/4(モル比)とEG/NPG=1/9(モル比)から得られたポリエステルポリオール数平均分子量=2,000、平均官能基数=2、但し、iPA:イソフタル酸、AA:アジピン酸、EG:エチレングリコール、NPG:ネオペンチルグリコール)を345部、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)を9.92部仕込み、60℃にて均一に混合した。
その後、トリエチレングリコールジイソシアネート(TEGDI)を45.1部、ジオクチルチンジラウレート(DOTDL)を0.08部仕込み、72℃で3時間反応させて、ポリウレタン溶液を得た。このポリウレタン溶液に、イソプロピルアルコール(IPA)を80部、メチルエチルケトン(MEK)を220部、トリエタノールアミン(TEA)を3.74部、水を596部仕込んで転相させた後、ロータリーエバポレーターにてMEKとIPAを除去して、ポリウレタン樹脂エマルション1を得た。
得られたポリウレタン樹脂エマルション1を常温まで冷却した後、イオン交換水と水酸化ナトリウム水溶液を添加して固形分30%、pH8に調整した。
このエマルション1を用いて、「Thermo plus EVO2」(Rigaku製)で測定したガラス転移点(=Tg)は―5℃であった。
攪拌機、還流冷却管及び温度計を挿入した反応容器に、ポリカーボネートジオール(3−メチル−1,5−ペンタンジオールとジフェニルカーボネートの反応生成物)(数平均分子量Mn=1200)1500g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)220g及びN−メチルピロリドン(NMP)1347gを窒素気流下で仕込み、60℃に加熱してDMPAを溶解させた。次いで、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート1445g、ジブチルスズジラウリレート(触媒)2.6gを加えて90℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行い、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを得た。この反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン149gを添加・混合したものの中から4340gを抜き出して、強攪拌下、水5400g及びトリエチルアミン15gの混合溶液の中に加えた。次いで、氷1500gを投入し、35%の1,6−ヘキサメチレンジアミン水溶液626gを加えて鎖延長反応を行い、固形分濃度が30%となるように溶媒を留去し、ポリウレタン樹脂エマルション2を得た。
このポリウレタン樹脂エマルション2を用いて、「Thermo plus EVO2」(Rigaku製)で測定したガラス転移点(=Tg)は10℃であった。
攪拌機、還流冷却管及び温度計を挿入した反応容器に、ポリカーボネートジオール(1,6−ヘキサンジオールとジメチルカーボネートの反応生成物(数平均分子量Mn=1200)1500g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)220g及びN−メチルピロリドン(NMP)1347gを窒素気流下で仕込み、60℃に加熱してDMPAを溶解させた。次いで、ヘキサメチレンジイソシアネート1445g、ジブチルスズジラウリレート(触媒)2.6gを加えて90℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行い、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを得た。この反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン149gを添加・混合したものの中から4340gを抜き出して、強攪拌下、水5400g及びトリエチルアミン15gの混合溶液の中に加えた。次いで、氷1500gを投入し、35%の2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液626gを加えて鎖延長反応を行い、固形分濃度が30%となるように溶媒を留去し、ポリウレタン樹脂エマルション3を得た。
このポリウレタン樹脂エマルション3を用いて、「Thermo plus EVO2」(Rigaku製)で測定したガラス転移点(=Tg)は61℃であった。
温度計、窒素ガス導入管、攪拌器を備えた窒素置換された容器中で、ポリエステルポリオール(「ポリライトOD−X−2251」DIC株式会社製、分子量2000)100.2部、2,2―ジメチロールプロピオン酸15.7部、イソホロンジイソシアネート48.0部、有機溶剤としてメチルエチルケトン77.1部を、DMTDL(ジブチルスズジレウレート)0.06部を触媒として使用し反応させた。
前記反応を4時間継続した後、希釈溶剤としてメチルエチルケトン30.7部を供給し、更に反応を継続した。
前記反応物の分子量が20000から60000の範囲に達した時点で、メタノール1.4部を投入し前記反応を終了することによって、ウレタン樹脂の有機溶剤溶液を得た。
前記ウレタン樹脂の有機溶剤溶液に48質量%水酸化カリウム水溶液を13.4部加えることで前記ウレタン樹脂が有するカルボキシル基を中和し、次いで水715.3部を加え十分に攪拌した後、エージング及び脱溶剤することによって、固形分30%のポリウレタン樹脂エマルション4を得た。
このポリウレタン樹脂エマルション4を用いて、「Thermo plus EVO2」(Rigaku製)で測定したガラス転移点(=Tg)は74℃であった。
<インク1の調製>
以下の配合で、全部で100部になるようにイオン交換水を加え、調合後混合攪拌し、5μmのフィルター(ザルトリウス社製ミニザルト)で濾過して、実施例1のインク1を得た。
顔料分散液・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・15.0部
ポリウレタン樹脂エマルション2・・・・・・・・・・・・・・・・10.0部
BYK−348(BYK社製、シリコーン系界面活性剤)・・・・・・1.0部
1,3−ブタンジオール(θ3=25°)・・・・・・・・・・・・10.0部
2−エチル−1,6−ヘキサンジオール(θ3=10°)・・・・・・5.0部
3−メトキシ−3−メチルブタノール(θ3=10°)・・・・・・30.0部
プロキセルLV(アビシア製防腐剤)・・・・・・・・・・・・・・・0.1部
イオン交換水・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・残量
表1に記載の処方でインク1と同様にして実施例2〜7のインク2〜7及び比較例1〜3のインク8〜10を調製した。
・1,2−プロパンジオール(θ3=40°)
・3−メトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド(θ3=20°)
・アクリル−シリコーン樹脂エマルション:商品名:AQ914、ダイセルファインケム株式会社製、固形分濃度:24質量%、Tg=50℃
・アクリル−シリコーン樹脂エマルション:商品名:AE982、株式会社イーテック製、固形分濃度:50質量%、Tg=0℃
・界面活性剤:FS−300、Dupont製、フッ素系界面活性剤
なお、実施例8〜10は実施例1のインクを用いて表2に示すように印字時の乾燥条件を変更した例である。
次に、インクをインクジェットプリンター(装置名:IPSiO GXe5500改造機、株式会社リコー製)に充填し、ポリ塩化ビニルフィルム(CPPVWP1300、桜井株式会社製、以下、「PVCフィルム」とも称することがある)記録媒体に対し、インク付着量が0.6g/cm2で、ベタ画像を記録した。記録時、前記ベタ画像をホットプレート(NINOS ND−1、アズワン株式会社製)上で1時間乾燥させた。
なお、前記IPSiO GXe5500改造機は、IPSiO GXe5500機を、150cmの印字幅で30m2/hrの記録速度相当の記録をA4サイズで再現できるように改造し、また、前記ポットプレートを設置し、記録時の加熱条件(加熱温度、加熱時間)を変えることができるように改造した。
本発明における接触角の測定は25℃で下記の測定方法によって行う。
PVCフィルムにインク1滴を滴下した時の状態を水平方向から観察し、自動接触角計(協和界面科学株式会社製)を用いて、塩化ビニル樹脂フィルムに対する接触角θ1を測定した。また、前述のようにして60℃で1時間乾燥して得られたベタ画像上に、インク1滴を滴下した時の状態を水平方向から観察しインク画像に対する接触角θ2を測定した。
接触角の測定は、液滴の蒸発により測定値が変化することを防ぐため、滴下5秒後に測定をおこなう。
PVCフィルム記録媒体に形成されたベタ画像へ濾紙を押し当て、濾紙への転写具合を目視で観察し、下記の基準で評価した。前記評価がB以上であることが実使用上望ましい。
〔評価基準〕
A:濾紙への顔料転写は殆どみられない。
B:若干の顔料転写が見られる。
C:明らかに顔料が転写している。
PVCフィルム記録媒体に形成されたベタ画像を綿布で10回擦り、綿布への顔料転写具合を目視で観察し、下記の基準で評価した。前記評価がB以上であることが実使用上望ましい。
〔評価基準〕
A:綿布への顔料転写は殆どみられない。
B:若干の顔料転写がみられる。
C:明らかに顔料が転写している。
PVCフィルム記録媒体に形成されたベタ画像の記録ムラを目視により観察し、下記評価基準に基づいて、「定着性(ビーディング)」を評価した。前記評価がB以上であることが実使用上望ましい。
[評価基準]
A:非常に良好(ビーディングが全くなかった)
B:良好(わずかにビーディングが観察された)
C:普通(ビーディングがあった)
D:不良(著しいビーディングがあった)
PVCフィルム記録媒体に形成されたベタ画像の60°光沢度を、光沢度計(BYK Gardener社製、4501)により4回測定し、光沢値の平均値を求め、下記評価基準に基づいて、「画像光沢度」を評価した。前記評価がB以上であることが実使用上望ましい。
〔評価基準〕
AA:光沢値が100以上
A:光沢値が90以上100未満
B:光沢値が80以上90未満
C:光沢値が80未満
実施例3はシリコーン系界面活性剤を用いない例であり、実施例1、2、8に比べ画像光沢度が劣る結果となった。
実施例4は、非浸透性記録媒体に対する接触角θ1が20°以下の有機溶剤の含有量が30%に満たない例であり実施例1、2、8に比べ定着性が劣る結果となった。
実施例5は、沸点180℃以下の有機溶剤の含有量が30%に満たない例であり、実施例1、2、8に比べ乾燥性および定着性が劣る結果となった。
実施例6,7は、ポリウレタン樹脂を用いない例であり、実施例1、2、8に比べ乾燥性および耐擦過性が劣る結果となった。
実施例9は、プレートヒーター温度がやや低い例であり、実施例1、2、8に比べ乾燥性および定着性が劣る結果となった。
実施例10は、プレートヒーター温度がやや高い例であり、実施例1、2、8に比べ画像光沢度が劣る結果となった。
比較例2は、樹脂粒子のガラス転移温度(Tg)が70℃より高い例であり、実施例に比べ乾燥性、定着性が劣る結果となった。
比較例3は、樹脂粒子のガラス転移温度(Tg)が0℃より低い例であり、実施例に比べ耐擦過性が劣る結果となった。
142 記録媒体
151 搬送ベルト
153 ガイド部材
157 搬送ローラ
158 テンションローラ
201 加熱ファン
202 温風
203 ヒーター群
400 画像形成装置
401 外装
401c カバー
404 カートリッジホルダ
410、410k、410c、410m、410y メインタンク
411 インク収容部
413 インク排出口
414 収容容器ケース
420 機構部
434 吐出ヘッド
436 供給チューブ
L インク収容容器
Claims (11)
- 水、有機溶剤および樹脂を含有するインクにおいて、塩化ビニル樹脂フィルムに対する前記インクの接触角θ1と、前記インクを用いて形成されたインク画像に対する前記インクの接触角θ2との関係がθ1<θ2であり、前記樹脂としてガラス転移温度(Tg)が0℃以上70℃以下である樹脂を含むインク。
- シリコーン系界面活性剤を含む、請求項1に記載のインク。
- 塩化ビニル樹脂フィルムに対する接触角θ3が20°以下の有機溶剤をインク全体の30質量%以上含む、請求項1又は2に記載のインク。
- 沸点が180℃以下の有機溶剤をインク全体の30質量%以上含む、請求項1から3のいずれか1項に記載のインク。
- 前記樹脂がポリウレタン樹脂を含有する、請求項1から4のいずれか1項に記載のインク。
- 前記ポリウレタン樹脂がポリウレタン樹脂粒子である請求項5に記載のインク。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載のインクを容器中に収容したインク収容容器。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載のインクを基材に付着させて印刷する工程を含む印刷方法。
- 前記インクを基材に付着させて印刷する工程が、インクを吐出して基材に付着させる工程である請求項8に記載の印刷方法。
- 印刷時にプレートヒーターにより前記基材を加熱する工程を有し、前記加熱する工程における加熱温度が40℃以上60℃以下である請求項8又は9に記載の印刷方法。
- 請求項7に記載のインク収容容器を搭載したインクジェット印刷装置。
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