JP2021031595A - インク、インクセット、印刷方法、及び印刷装置 - Google Patents

インク、インクセット、印刷方法、及び印刷装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ドット径を拡大でき、画像光沢度が向上し、ビーディングの発生を低減できるインクの提供。【解決手段】色材、有機溶剤、樹脂、及び下記一般式(1)で表される化合物を含有し、前一般式(1)で表される化合物は、重量平均分子量が390以上610以下であるインクである。前記一般式(1)中、R1は炭化水素基を表す。nは2以上の整数である。【選択図】なし

Description

本発明は、インク、インクセット、印刷方法、及び印刷装置に関する。
近年、非浸透性記録媒体に対して印刷を行うインクがある。前記非浸透性記録媒体としては、例えば、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)等の低極性記録媒体が多く使用されている。前記インクとしては、例えば、ソルベント系インク、紫外線(UV)系インクなどがある。
しかし、極性の高い水を多く含む水性インクはインクをはじいてしまうという問題がある。例えば、インクジェット用水性インクを用いて、低極性記録媒体に印刷すると、インクのはじきによってドット径が小さくなり、光沢性の低下が生じるという課題がある。
そこで、前記課題を解決するため、例えば、有機溶剤の沸点を制御したり、樹脂の酸価、ガラス転移温度、及び重量平均分子量を制御することによって、低極性記録媒体に直接記録できるインクが提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。
本発明は、ドット径を拡大でき、画像光沢度が向上し、ビーディングの発生を低減できるインクを提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段としての本発明のインクは、色材、有機溶剤、樹脂、及び下記一般式(1)で表される化合物を含有し、前記一般式(1)で表される化合物は、重量平均分子量が390以上610以下である。
ただし、前記一般式(1)中、Rは炭化水素基を表す。nは2以上の整数である。
本発明によると、ドット径を拡大でき、画像光沢度が向上し、ビーディングの発生を低減できるインクを提供することができる。
図1は、印刷装置の一例を示す斜視説明図である。 図2は、印刷装置のメインタンクの一例を示す斜視説明図である。 図3は、2種のインクからなるインクセットを用いた場合のベタ画像の形成方法の一例を示す図である。
(インク)
本発明のインクは、色材、有機溶剤、樹脂、及び下記一般式(1)で表される化合物を含有し、前記一般式(1)で表される化合物は、重量平均分子量が390以上610以下であり、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
ただし、前記一般式(1)中、Rは炭化水素基を表す。nは2以上の整数である。
従来技術のように、インク中の有機溶剤の沸点を制御したり、又は樹脂の酸価、ガラス転移温度、及び重量平均分子量を制御することでは、低極性記録媒体に対するインクの濡れ広がりが十分ではなく、依然としてドット径が小さくなり、光沢性の低下が生じてしまうという問題がある。
本発明においては、色材、有機溶剤、及び樹脂を含有するインク中に、重量平均分子量が390以上610以下である前記一般式(1)で表される化合物を含有することにより、インクの濡れ性を適正に制御することができ、被印刷物として低極性記録媒体を用いた場合でも、インクのドット径が拡大し、画像光沢度を向上することができ、ビーディングの発生を低減することができる。
本発明のインクは、色材、有機溶剤、樹脂、及び上記一般式(1)で表される化合物を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
<一般式(1)で表される化合物>
前記一般式(1)におけるRの炭化水素基としては、例えば、アルキル基などが挙げられる。前記アルキル基としては、直鎖又は分岐鎖、或いは環状の炭素数1以上30以下のアルキル基が好ましく、炭素数10以上18以下のアルキル基がより好ましい。
前記アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソプロピル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、エチルヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、2−ブチルオクチル基、オクタデシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基などが挙げられる。
前記アルキル基は置換基により更に置換されていてもよい。前記置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、メチル基、エチル基等のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基、フェノキシ基等のアリールオキシ基、フェニル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基などが挙げられる。
前記一般式(1)中nは、2以上の整数であり、nは重量平均分子量が390以上610以下となればよく、3以上15以下が好ましく、nが3以上15以下に相当する化合物を含む混合物を用いることがより好ましい。
前記一般式(1)で表される化合物としては、下記一般式(2)で表される化合物であることが、ドット径拡大の点から好ましい。
ただし、前記一般式(2)中、nは2以上の整数である。
重量平均分子量が390以上610以下である前記一般式(1)で表される化合物としては、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。該市販品としては、例えば、Surfynol 420(日信化学工業株式会社製、重量平均分子量(Mw)=401)、Triton HW1000(重量平均分子量(Mw)=515、ダウ・ケミカル社製)、Brij L4(Sigma Aldrich社製、重量平均分子量(Mw)=603)などが挙げられる。これらは、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。
重量平均分子量が390以上610以下である前記一般式(1)で表される化合物の含有量は、インク全量に対して、0.01質量%以上5.0質量%以下が好ましく、0.05質量%以上3.2質量%以下がより好ましく、0.1%質量以上2.4質量%以下が更に好ましい。これらの中でも、ドット径の拡大が好適に生じる点から、0.5質量%以上3.2質量%以下とすることが特に好ましい。また、インク塗膜の堅牢性の点から、0.5質量%以上2.0質量%以下とすることが特に好ましい。
前記一般式(1)及び一般式(2)で示される化合物の構造については、IR、又はNMRによって確認することができる。また、前記一般式(1)で表される化合物の重量平均分子量及びnは、以下の装置及び条件に基づき測定することができる。
・分析装置:質量分析計(MALDI−TOFMS Bruker Daltonics社製 autoflexIII)
・サンプル溶液の調液:評価用化合物をメタノールで1,000ppmとなるように溶解する。
・マトリックス溶液の調液:2,5−Dihydroxybenzoic Acid(DHB)10mg/mLのTA溶液を調液する。TA溶液とは、0.1質量%トリフルオロ酢酸水溶液とアセトニトリルを2:1(体積比)で混合した溶液である。
・測定溶液の準備:サンプル溶液とマトリックス溶液とNaClのエタノール飽和溶液を体積比1:4:1で混合する。
・測定方法:測定溶液1μLをMALDIプレートに滴下し、乾燥後、MALDI測定する。
・検出イオン:陽イオン
<有機溶剤>
本発明に使用する有機溶剤としては、特に制限されず、水溶性有機溶剤を用いることができる。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等のエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類などが挙げられる。
前記水溶性有機溶剤としては、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、炭酸エチレンなどが挙げられる。
湿潤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250℃以下の有機溶剤を用いることが好ましい。
炭素数8以上のポリオール化合物、及びグリコールエーテル化合物も好適に使用される。炭素数8以上のポリオール化合物の具体例としては、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールなどが挙げられる。
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。
炭素数8以上のポリオール化合物、及びグリコールエーテル化合物は、記録媒体として紙を用いた場合に、インクの浸透性を向上させることができる。
有機溶剤のインク中における含有量は、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60質量%以下が好ましく、20質量%以上60質量%以下がより好ましい。
<水>
前記水としては、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、又は超純水を用いることができる。
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%以上60質量%以下がより好ましい。
<色材>
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。
前記顔料としては、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種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、混晶を使用してもよい。
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。
前記無機顔料として、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。
前記有機顔料としては、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、溶媒と親和性のよ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、又は銅、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)等の有機顔料が挙げられる。
更に、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(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などが挙げられる。
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.ダイレクドブラック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などが挙げられる。
インク中の色材の含有量は、画像濃度の向上、良好な定着性や吐出安定性の点から、0.1質量%以上15質量%以下が好ましく、1質量%以上10質量%以下がより好ましい。
顔料を分散してインクを得るためには、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、顔料の表面を樹脂で被覆して分散させる方法、分散剤を用いて分散させる方法、などが挙げられる。
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。
竹本油脂株式会社製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。
<顔料分散体>
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よい。
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は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。
<樹脂>
インク中に含有する樹脂の種類としては、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、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、フッ素樹脂などが挙げられる。
これらの樹脂からなる樹脂粒子を用いてもよい。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よく、2種類以上の樹脂粒子を組み合わせて用いてもよい。
樹脂粒子の体積平均粒径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、良好な定着性、及び高い画像硬度を得る点から、10nm以上1,000nm以下が好ましく、10nm以上200nm以下がより好ましく、10nm以上100nm以下が特に好ましい。
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。
樹脂の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、定着性、インクの保存安定性の点から、インク全量に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、ビーディングの観点から、5質量%以上20質量%以下がより好ましい。
インク中の固形分の粒径については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、吐出安定性、画像濃度などの画像品質を高くする点から、最大個数換算で最大頻度は20nm以上1000nm以下が好ましく、20nm以上150nm以下がより好ましい。固形分は樹脂粒子や顔料の粒子等が含まれる。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。
<添加剤>
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よい。
上記一般式(1)で表される化合物及び上記一般式(2)で表される化合物は、界面活性剤として機能するが、本発明においては上記一般式(1)で表される化合物及び上記一般式(2)で表される化合物に加えて、従来の界面活性剤を併用してもよい。併用する界面活性剤としては、以下の界面活性剤を使用できる。
−界面活性剤−
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。
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などが挙げられる。
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などが挙げられる。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などが挙げられる。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、NH、NHCHCHOH、NH(CHCHOH)、NH(CHCHOH)などが挙げられる。
前記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。
前記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。
前記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よく、2種以上を併用してもよい。
前記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るが、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などが挙げられる。前記変性基としては、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ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤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。
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、下記一般式(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。
(ただし、前記一般式(S−1)式中、m、n、a、及びbは、それぞれ独立に、整数を表し、Rは、アルキレン基を表し、R’は、アルキル基を表す。)
上記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製)、EMALEX−SS−5602、SS−1906EX(日本エマルジョン株式会社製)、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製)、BYK−33、BYK−387(ビックケミー株式会社製)、TSF4440、TSF4452、TSF4453(東芝シリコン株式会社製)などが挙げられる。
前記フッ素系界面活性剤としては、フッ素置換した炭素数が2〜16の化合物が好ましく、フッ素置換した炭素数が4〜16である化合物がより好ましい。
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、下記一般式(F−1)及び下記一般式(F−2)で表されるフッ素系界面活性剤が特に好ましい。
[一般式(F−1)]
上記一般式(F−1)で表される化合物において、水溶性を付与するためにmは0〜10の整数が好ましく、nは0〜40の整数が好ましい。
[一般式(F−2)]
2n+1−CHCH(OH)CH−O−(CHCHO)−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C2n+1であり、nは1〜6の整数、又はCHCH(OH)CH−C2n+1であり、nは4〜6の整数であり、C2p+1ではpは1〜19の整数である。aは4〜14の整数である。
上記フッ素系界面活性剤としては市販品を使用してもよい。
前記市販品としては、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、DIC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)などが挙げられる。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−
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−
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。
−防錆剤−
防錆剤としては、特に制限はなく、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウムなどが挙げられる。
−pH調整剤−
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。
インクの物性としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる、例えば、粘度が以下の範囲であることが好ましい。
インクの25℃での粘度は、印字濃度や文字品位が向上する点から、1mPa・s以上1,000mPa・s以下が好ましく、また、インクジェット印刷における良好な吐出性が得られる点から、3mPa・s以上30mPa・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(東機産業株式会社製、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。
本発明のインクの着色としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、又はホワイトなどが挙げられる。
(インクセット)
本発明のインクセットは、本発明の前記インクから選択される2種以上のインクの組み合わせからなる。
2種以上併用したインクセットを使用して記録を行うと、多色画像を記録することができ、全色併用したインクセットを使用して記録を行うと、フルカラー画像を記録することができる。ホワイトインクはカラー画像の下地として好適である。
<記録媒体>
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/m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、ポリ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等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。
記録媒体としては、一般的な記録媒体として用いられるものに限られず、壁紙、床材、タイル等の建材、Tシャツなど衣料用等の布、テキスタイル、皮革等を適宜使用することができる。また、記録媒体を搬送する経路の構成を調整することにより、セラミックスやガラス、金属などを使用することもできる。
<記録物>
前記記録物は、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。
前記記録媒体としては、上述したものを用いることができる。
本発明のインクの使用方法としては、特に制限されず、広く使用することが可能である。例えば、インクジェット記録方法、スクリーン記録方法、ブレードコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ディップコート法、カーテンコート法、スライドコート法、ダイコート法、スプレーコート法などが挙げられる。本発明のインクは、前記一般式(1)の化合物を含有することで、吐出安定性が優れる点から、インクジェット記録方法に好適に用いられる。
<インクジェット記録装置、インクジェット記録方法>
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。
本発明において、記録装置及び記録方法とは、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。
前記記録装置には、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。
記録装置及び記録方法は、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よい。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。
また、記録装置及び記録方法は、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、前記記録装置には、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。
また、本発明の用語における、画像形成、記録、印字、印刷等は、いずれも同義語とする。
記録媒体、メディア、被印刷物は、いずれも同義語とする。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
(顔料分散液の調製例1)
<ブラック顔料分散液の調製>
以下の原材料をプレミックスした後、ディスクタイプのビーズミル(シンマルエンタープライゼス社製、KDL型、メディア:直径0.3mmジルコニアボール使用)で7時間循環分散してブラック顔料分散液を得た。
[組成]
・カーボンブラック顔料(商品名:Monarch800、キャボット社製):15質量部
・アニオン性界面活性剤(パイオニンA−51−B、竹本油脂株式会社製):2質量部
・イオン交換水:83質量部
(顔料分散液の調製例2)
<シアン顔料分散液の調製>
顔料分散液の調製例1において、カーボンブラック顔料を、ピグメントブルー15:3(商品名:LIONOL BLUE FG−7351、東洋インキ株式会社製)に変更した以外は、顔料分散液の調製例1と同様にして、シアン顔料分散液を得た。
(顔料分散液の調製例3)
<マゼンタ顔料分散液の調製>
顔料分散液の調製例1において、カーボンブラック顔料を、ピグメントレッド122(商品名:トナーマゼンタEO02、クラリアントジャパン株式会社製)に変更した以外は、顔料分散液の調製例1と同様にして、マゼンタ顔料分散液を得た。
(顔料分散液の調製例4)
<イエロー顔料分散液の調製>
顔料分散液の調製例1において、カーボンブラック顔料を、ピグメントイエロー74(商品名:ファーストイエロー531、大日精化工業株式会社製)に変更した以外は、顔料分散液の調製例1と同様にして、イエロー顔料分散液を得た。
(インクの製造例1)
<インクAの製造>
下記のインク処方を、全量で100質量部になるようにイオン交換水を加え、調合後、混合撹拌し、平均孔径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、インクAを作製した。
[インク処方]
・上記ブラック顔料分散液:20質量部
・スーパーフレックス300(第一工業製薬株式会社製、ポリウレタン樹脂、固形分濃度:30質量%):6.0質量部
・Triton HW1000(ダウ・ケミカル社製、重量平均分子量(Mw):515):1.2質量部
・BYK348(BYK社製、シリコーン界面活性剤):0.3質量部
・1,3−プロパンジオール:5質量部
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール:8質量部
・3−メトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド(商品名:エクアミドM100、出光興産株式会社製):10質量部
・プロキセルLV(アビシア社製、防腐防黴剤):0.1質量部
・イオン交換水:残量(合計:100質量部)
(インクの製造例2〜20)
<インクB〜Tの製造>
インクの製造例1において、表1〜表4に記載のインク処方に変更した以外は、インクの製造例1と同様にして、インクB〜インクTを製造した。なお、表1〜表4中の樹脂の含有量は固形分量である。
表1〜表4において、各成分の詳細な内容については、以下のとおりである。
−樹脂−
・ポリウレタン樹脂(固形分濃度25質量%、溶媒:水、ハイドラン HW−340、DIC株式会社製)
・フッ素樹脂(AF1600、三井・デュポンフロロケミカル株式会社製)
−一般式(1)で表される化合物−
・Brij L4(Sigma Aldrich社製、重量平均分子量(Mw)=603)
・Surfynol 420(日信化学工業株式会社製、重量平均分子量(Mw)=401)
−一般式(2)で示される化合物−
・Triton HW1000(重量平均分子量(Mw)=515、ダウ・ケミカル社製)
−一般式(1)の比較化合物−
構造は上記一般式(2)で示される化合物であるが、重量平均分子量が390以上610以下を満たさない。
・Tergitol TMN−10(重量平均分子量(Mw)=756、ダウ・ケミカル社製)
・Tergitol TMN−6(重量平均分子量(Mw)=649、ダウ・ケミカル社製)
−有機溶剤−
・1,2−プロパンジオール(商品名:プロピレングリコール、株式会社ADEKA製)
・1,3−ブタンジオール(商品名:1,3−ブタンジオール、ダイセル化学株式会社製)
・3−メチル−1,5−ペンタンジオール(商品名:MPD、株式会社クラレ製)
・3−ブトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド(商品名:エクアミドB100、出光興産株式会社製)
(実施例1〜9及び比較例1〜3)
次に、得られた各インクを表5に示すように組み合わせてインクセットとし、各インクセットを用い、以下のようにして、「ドット径」、「画像光沢度」、及び「ビーディング」を評価した。結果を表5に示した。
<ドット径の評価>
各インクセットの各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、OKトップコート+(王子製紙株式会社製)に対し、ノズルチェックパターンを印字し、70℃の熱風乾燥ユニットに印刷物を通過させ、乾燥し、定着を行った。孤立ドットの直径をデジタルマイクロスコープ(株式会社キーエンス製)にて倍率450倍の孤立ドットの観察像を撮影し、画像を得、ドット径を測定した。
なお、B以上が実使用可能範囲である。
[評価基準]
A:100μm以上
B:90μm以上100μm未満
C:80μm以上90μm未満
D:80μm未満
<画像光沢度評価>
各インクセットの各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)に対し、解像度600dpi×600dpiのベタ画像を形成した後、70℃の熱風乾燥ユニットに印刷物を通過させ、乾燥し、定着を行った。
なお、複数のインクを含むインクセットを用いてベタ画像を作成する際は、各インク単独で形成するベタ画像の領域と、複数のインクを同じ領域に重ねてベタ画像を形成する領域を約半々に設けた。例えば、シアンインクとイエローインクからなるインクセットを用いた場合には、図3に示すように、シアンインクとイエローインクのベタ画像を重ねて形成した。
得られたベタ画像を用いて60°光沢度を光沢度計(BYK Gardener社製、4501)により測定し、以下の基準より判定した。なお、B以上が実使用可能範囲である。
[評価基準]
A:60°光沢度が100%以上
B:60°光沢度が80%以上100%未満
C:60°光沢度が60%以上80%未満
D:60°光沢度が60%未満
<ビーディング評価>
各インクセットの各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)に対し、解像度600dpi×600dpiのベタ画像を形成した後、70℃の熱風乾燥ユニットに印刷物を通過させ、乾燥し、定着を行った。なお、複数のインクを含むインクセットを用いてベタ画像を作成する際は、上記<画像光沢度評価>と同様にしてベタ画像を形成した。インクセットを得られたベタ画像を目視により観察し、以下の基準よりビーディングを評価した。なお、B以上が実使用可能範囲である。
[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)
本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1> 色材、有機溶剤、樹脂、及び下記一般式(1)で表される化合物を含有し、
前記一般式(1)で表される化合物は、重量平均分子量が390以上610以下であることを特徴とするインクである。
ただし、前記一般式(1)中、Rは炭化水素基を表す。nは2以上の整数である。
<2> 前記一般式(1)中のnが、3以上15以下である前記<1>に記載のインクである。
<3> 前記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(2)で表される化合物である前記<1>から<2>のいずれかに記載のインクである。
ただし、前記一般式(2)中、nは2以上の整数である。
<4> 前記一般式(1)で表される化合物の含有量が、0.05質量%以上3.2質量%以下である前記<1>から<3>のいずれかに記載のインクである。
<5> 前記樹脂がポリウレタン樹脂である前記<1>から<4>のいずれかに記載のインクである。
<6> インクジェット方式に用いられる前記<1>から<5>のいずれかに記載のインクである。
<7> ブラックインク、シアンインク、マゼンタインク、イエローインク、及びホワイトインクから選択される少なくとも1種である前記<1>から<6>のいずれかに記載のインクである。
<8> 前記<1>から<7>のいずれかに記載のインクから選択される2種以上のインクの組み合わせからなることを特徴とするインクセットである。
<9> 被印刷物にインクを付与する工程を含む印刷方法であって、
前記インクが、前記<1>から<7>のいずれかに記載のインクであることを特徴とする印刷方法である。
<10> 前記インクの付与が、吐出ヘッドを用いて行われる前記<9>に記載の印刷方法である。
<11> 前記被印刷物が低極性記録媒体である前記<9>から<10>のいずれかに記載の印刷方法である。
<12> インクと、該インクを吐出する吐出ヘッドとを有する印刷装置であって、
前記インクが、前記<1>から<7>のいずれかに記載のインクであることを特徴とする印刷装置である。
前記<1>から<7>のいずれかに記載のインク、前記<8>に記載のインクセット、前記<9>から<11>のいずれかに記載の印刷方法、及び前記<12>に記載の印刷装置によると、従来における諸問題を解決し、本発明の目的を達成することができる。
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
特開2005−220352号公報 特開2011−094082号公報

Claims (12)

  1. 色材、有機溶剤、樹脂、及び下記一般式(1)で表される化合物を含有し、
    前記一般式(1)で表される化合物は、重量平均分子量が390以上610以下であることを特徴とするインク。
    ただし、前記一般式(1)中、Rは炭化水素基を表す。nは2以上の整数である。
  2. 前記一般式(1)中のnが、3以上15以下である請求項1に記載のインク。
  3. 前記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(2)で表される化合物である請求項1から2のいずれかに記載のインク。
    ただし、前記一般式(2)中、nは2以上の整数である。
  4. 前記一般式(1)で表される化合物の含有量が、0.05質量%以上3.2質量%以下である請求項1から3のいずれかに記載のインク。
  5. 前記樹脂がポリウレタン樹脂である請求項1から4のいずれかに記載のインク。
  6. インクジェット方式に用いられる請求項1から5のいずれかに記載のインク。
  7. ブラックインク、シアンインク、マゼンタインク、イエローインク、及びホワイトインクから選択される少なくとも1種である請求項1から6のいずれかに記載のインク。
  8. 請求項1から7のいずれかに記載のインクから選択される2種以上のインクの組み合わせからなることを特徴とするインクセット。
  9. 被印刷物にインクを付与する工程を含む印刷方法であって、
    前記インクが、請求項1から7のいずれかに記載のインクであることを特徴とする印刷方法。
  10. 前記インクの付与が、吐出ヘッドを用いて行われる請求項9に記載の印刷方法。
  11. 前記被印刷物が低極性記録媒体である請求項9から10のいずれかに記載の印刷方法。
  12. インクと、該インクを吐出する吐出ヘッドとを有する印刷装置であって、
    前記インクが、請求項1から7のいずれかに記載のインクであることを特徴とする印刷装置。
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