JP2021041672A - インクセット、印刷物、印刷方法、及び印刷装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の印刷装置は、インクと、該インクが付与された基材を乾燥させる乾燥機構とを有する印刷装置であって、前記乾燥機構は、前記基材の前記インクが付与される面を非接触で加熱する非接触加熱手段と、前記基材の前記インクが付与される面の裏側に接触する接触加熱手段と、を有し、前記接触加熱手段より、前記非接触加熱手段の方が、加熱温度が高い乾燥機構であり、前記インクが、水、色材、樹脂、及び有機溶剤を含有し、前記インクによって形成した乾燥ベタ画像の単位面積当たりの残留溶剤量が1,600mg/m2以下であり、更に必要に応じてその他の手段を有する。
また、例えば、インクのような液体を付与した基材に対して液体の表面側から熱風乾燥した場合には、液体の表面側が速く乾燥し、内部に溶剤の一部が残留し、その影響によってブロッキングの発生が課題となる。
インクが付与される面側を加熱する加熱手段の方が、インクが付与される面の裏側を加熱する加熱手段よりも加熱温度が高い場合、インクの表面から乾燥が進み、インク塗膜内部にインクの有機溶剤の一部が残留してブロッキングの発生につながる場合がある。
しかし、前記インクで形成した乾燥ベタ画像の単位面積当たりの残留溶剤量が1600mg/m2以下であるインクを用いることにより、インク中から溶剤が離れやすく、溶剤が残留せず、ブロッキングの発生を抑制することができる。なお、前記残留溶剤量は少ないほど好ましい。
テトラヒドロフランに内部標準試料N,N’−ジメチルホルムアミド(DMF)を0.1質量%添加し、これを10mLバイアル瓶に4gずつ取り分け抽出液とする。
卓上インクジェット印字機でインクをOKトップコート+(T目、王子製紙株式会社製)にベタ画像を印字し、ホットプレート上において、90℃で2分間乾燥する。乾燥後のコート紙から8.5cm×5cmを切り出し、前記抽出液に浸漬させ、インク中の残留溶剤を抽出する。
この残留溶剤抽出液中の顔料を遠心分離により沈殿させた後、上澄み液を回収し、サンプルとする。
得られたサンプルをAgilent社製GC(7890B)に導入し、JEOL社製MS(JMS−Q−1500GC)にて、下記の測定条件により、残留溶剤量[mg/m2]を検出する。
[GC/MS測定条件]
(GC制御)
・スプリット比:50
・注入口温度:250℃
・カラムの温度プログラム:50℃1分間保持→130℃まで10℃/min昇温→280℃まで20℃/min昇温→5分間保持
・カラム:J&W Scientific DB−35MS
[MS制御]
・質量数:20〜500
・イオン化電流:200
・イオン源温度:200℃
・イオン化エネルギー:70eV
・GCインターフェース温度:250℃
本発明に用いられるインクは、色材、樹脂、水、有機溶剤を含有し、更に必要に応じて添加剤を含有してもよい。
前記有機溶剤としては、沸点が190℃以下である有機溶剤を少なくとも1種含み、前記沸点が190℃以下である有機溶剤の含有量が、インク全量に対して35質量%以上であることが好ましく、37質量%以上がより好ましい。前記沸点が190℃以下である有機溶剤の含有量の上限値は60質量%以下であることが好ましい。これにより、高沸点の有機溶剤を含まず、溶剤離れに優れたインクとすることができ、更に耐擦過性に優れる画像を形成することができる。
このような有機溶剤としては、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、1,2−ブタンジオール(沸点194℃)、エチレングリコール(沸点197.3℃)、ジエチレングリコール(沸点244.3℃)、1,3−ブタンジオール(沸点204℃)、1,4−ブタンジオール(沸点230℃)、3−メチル−1,3−ブタンジオール(沸点203℃)、トリエチレングリコール(沸点245℃)、1,2−ペンタンジオール(沸点206℃)、1,3−ペンタンジオール(沸点209℃)、2,4−ペンタンジオール(沸点198℃)、1,5−ペンタンジオール(沸点239℃)、1,2−ヘキサンジオール(沸点223℃)、1,6−ヘキサンジオール(沸点250℃)、1,3−ヘキサンジオール(沸点221.7℃)、2,5−ヘキサンジオール(沸点217℃)、グリセリン(沸点290℃)、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール(沸点244℃)、1,2,4−ブタントリオール(沸点190.5℃)、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール(沸点232℃)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(沸点194℃)、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(沸点196℃)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(沸点230℃)、エチレングリコールモノフェニルエーテル(沸点237℃)、エチレングリコールモノベンジルエーテル(沸点256℃)、2−ピロリドン(沸点245℃)、N−メチル−2−ピロリドン(沸点204℃)、γ−ブチロラクトン(沸点204℃)、ホルムアミド(沸点210℃)、N−メチルホルムアミド(沸点199℃)、3−メトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド(沸点215.2℃)、3−ブトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド(沸点215℃)、ジエタノールアミン(沸点280℃)、スルホラン(沸点285℃)、プロピレンカーボネート(沸点240℃)、炭酸エチレン(沸点260.7℃)、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール(沸点243℃)、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール(沸点232℃)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。
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。
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、キノフラロン顔料など)、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。
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。
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し水中に分散可能とした自己分散性顔料などが使用できる。
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、水中に分散可能なものを用いることができる。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、非イオン性界面活性剤などを使用することが可能である。
竹本油脂株式会社製RT−100(非イオン性界面活性剤)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。
色材に、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、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。
前記樹脂としては、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−シリコーン系樹脂などが挙げられる。これらの中でも、耐擦過性の点から、ウレタン樹脂が好ましい。
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、2種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調整剤等の添加剤を加えてもよい。
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、非イオン性界面活性剤、及びアニオン系界面活性剤のいずれも使用可能であるが、均一な画像濃度が得られる点から、非イオン性界面活性剤が特に好ましい。
非イオン性界面活性剤の含有量は、インクの全量に対して、1.0質量%以下が好ましく、0.001質量%以上1.0質量%以下がより好ましい。
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。これらの中でも、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。
非イオン性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。
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。
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CnF2n+1であり、nは1〜6の整数、又はCH2CH(OH)CH2−CnF2n+1であり、nは4〜6の整数であり、CpH2p+1ではpは1〜19の整数である。aは4〜14の整数である。
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。
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、前記粘度は、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。前記粘度の測定条件としては、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、画像形成れる点から、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。
本発明のインクセットは、シアンインク、マゼンタインク、イエローインク、ブラックインク、及びホワイトインクから選択される少なくとも2種からなるインクセットであって、
前記シアンインク、マゼンタインク、イエローインク、ブラックインク、及びホワイトインクから選択される少なくとも2種のインクは、いずれも色材、樹脂、水、及び有機溶剤を含み、
前記インクによって形成した乾燥ベタ画像の単位面積当たりの残留溶剤量が1,600mg/m2以下である。
本発明の印刷物は、基材と、該基材上にインク膜とを有し、前記インク膜が、色材及び樹脂を含有し、前記インク膜の単位面積当たりの残留溶剤量が1,600mg/m2以下である。
本発明の印刷物は、本発明で用いられるインク又は本発明のインクセットを用い、基材上に本発明の印刷方法によって印刷することで得られる。
前記基材としては、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、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。
本発明に用いられる前処理液は、樹脂を含有することが好ましく、凝集剤、有機溶剤、及び水を含有することがより好ましく、必要に応じて界面活性剤、消泡剤、pH調整剤、防腐防黴剤、防錆剤等の添加剤を含有してもよい。
前記前処理液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、他の材料と混合して前処理液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種以上の樹脂を組み合わせて用いてもよい。
前記凝集剤の種類としては、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、水溶性カチオンポリマー、酸、金属塩などが挙げられる。
金属塩を用いる場合、多価金属塩であることが好ましい。
金属塩としては、例えば、チタン塩、クロム塩、銅塩、コバルト塩、ストロンチウム塩、バリウム塩、鉄塩、アルミニウム塩、カルシウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩、ニッケル塩、マグネシウム塩などが挙げられる。
次に、本発明の印刷装置及び印刷方法を実施するための形態について、図面を参照して説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
以下、「液体が付着可能なもの」を基材とし、「液体を吐出する装置」をインクジェット方式の画像形成装置とした場合を例に、第1の実施形態を説明する。なお、基材とは、食品包装用途等で用いられる、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチックを材質とする薄いフィルムである。
また制御装置200は、温風温度センサI/F206と、非接触ヒータI/F207と、ドラムセンサI/F208と、ドラムヒータI/F209とを有している。これらは、システムバス220を介して相互に接続されている。
なお、第1設定部301は接触加熱手段の温度を設定する設定手段の一例であり、第2設定部303は非接触加熱手段の温度を設定する設定手段の一例である。
しかし、本実施形態によれば、OPPフィルムを基材とした場合でも、OPPフィルムの熱変形を抑制しつつ、付与した液体を高速乾燥することができる。
第1の実施形態では、非接触加熱手段の一例として温風の送風を説明した。本実施形態では、赤外線(IR;Infrared Ray)ヒータを非接触加熱手段とする。赤外線ヒータは、加熱対象に赤外線を照射して加熱するヒータである。赤外線ヒータは、近赤外〜遠赤外の何れの波長のものでもよく、液体の材質に応じて適正な波長を決めてよい。
本実施形態における非浸透性基材102の巻き出し、巻き取りには、巻き出し装置101、巻き取り装置117を用いている。
コロナ処理手段は、非浸透性基材102に対してコロナ放電によりコロナ処理を行い、非浸透性基材102の表面を改質するものであり、本実施形態のコロナ処理手段として、コロナ処理装置103が図示されている。コロナ処理工程は、非浸透性基材102を巻き出す工程を経て搬送されてきた非浸透性基材102に対し、コロナ放電によりコロナ処理を行い、表面改質を行う工程である。
前処理液付与手段は、非浸透性基材102に前処理液を付与する手段である。本実施形態の前処理液付与手段として前処理液塗布装置104が図示されており、前処理液塗布装置104は前処理液を付着させたローラを非浸透性基材102と接触するように回転駆動させて、非浸透性基材102の表面に前処理液を付与する。
に接触させる手段が挙げられるが、これに限定されるものではない。
第1の吐出手段及び第1の吐出工程は、前処理液が付与された非浸透性基材に、第1のインク(カラーインク)を吐出する手段及び工程である。第2の吐出手段及び第2の吐出工程は、第1のインク(カラーインク)が吐出された非浸透性基材を加熱した後に、第2のインク(白インク)を吐出する手段及び工程である。なお、第1の吐出手段及び第2の吐出手段をインク付与手段と称することがあり、第1の吐出工程及び第2の吐出工程をインク付与工程と称することがある。
プラテン108は、非浸透性基材102を、搬送経路に沿って搬送されるようにガイドする。また、符号のつけられていない搬送ローラ等も搬送手段として用いている。
ここで言う乾燥手段は、第1のインク(カラーインク)と第2のインク(白インク)が吐出された後に、非浸透性基材を温風や赤外線、ドラムヒータ等で加熱する手段であり、乾燥工程は、第1のインク(カラーインク)が吐出された非浸透性基材を温風や赤外線、ドラムヒータ等で加熱する工程である。
<シアン顔料分散液の調製>
以下の処方に従って各材料を混合し、更に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のジルコニアボール)で7時間循環分散させて、顔料分散液を得た(顔料固形分15質量%)。
[処方]
・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):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
<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、ピグメントブルー15:3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調製した(顔料固形分15質量%)。
<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、ピグメントブルー15:3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において、イエロー顔料分散液を調製した(顔料固形分15質量%)。
<ブラック顔料分散液の調製>
顔料分散液の調製例1において、ピグメントブルー15:3を、カーボンブラック顔料(商品名:Monarch800、キャボット社製)に変更した以外は、顔料分散液の調製例1と同様にして、ブラック顔料分散液を調製した(顔料固形分15質量%)。
<ホワイト顔料分散液の調製>
酸化チタン(商品名:STR−100W、堺化学工業株式会社製)25質量部、顔料分散剤(商品名:TEGO Dispers651、エボニック社製)5質量部、及び水70質量部を混合し、ビーズミル(商品名:リサーチラボ、株式会社シンマルエンタープライゼス製)にて、直径0.3mmのジルコニアビーズを充填率60%、8m/sにて5分間分散し、ホワイト顔料分散液を得た(顔料固形分25質量%)。
表1から表4に記載のインク処方に従って各材料を混合撹拌し、平均孔径1.0μmのポリプロピレンフィルターでろ過して、各インクを製造した。次いで、表1から表4に記載のインクの組み合わせにより、インクセット1〜11とした。なお、顔料及び樹脂の含有量は仕込み量(質量%)である。
−樹脂−
・ウレタン樹脂:WLS213、DIC株式会社製、固形分濃度35質量%
・アクリル樹脂:S−171、トーヨーケム株式会社製、固形分濃度50.0質量%
・1,2−プロパンジオール、沸点187℃、株式会社ADEKA製、プロピレングリコール
・3−メトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド、沸点215℃、出光興産株式会社製、エクアミドM−100
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、沸点243℃、KHネオケム株式会社、オクタンジオール
・非イオン性界面活性剤:FS−300、DuPont社製
・イオン性界面活性剤:パイオニンA−51−B、竹本油脂株式会社製
<画像形成>
次に、作製したシアンインク、マゼンタインク、イエローインク、ブラックインク、及びホワイトインクを、表5及び表6に記載の組み合わせで、それぞれインクジェット記録装置(VC−60000、株式会社リコー製)の改造機のインク収容容器に充填し、下記の印刷条件で印刷を行った。
[印刷条件]
・印刷速度:50m/分
・解像度:1200dpi×1200dpi
・印刷画像:ブラックインク、シアンインク、マゼンタインク、及びイエローインクのベタ画像の上に、ホワイトインクのベタ画像を重ねて形成した。
・基材:二軸延伸ポリプロピレン(OPP)フィルム(商品名:パイレンP2161、東洋紡株式会社製、平均厚み20μm)
・コロナ処理装置:放電量20W・min/m2
・前処理液塗布手段:ロールコーター(塗布量0.3g/m2)
以下のようにして、残留溶剤量の測定を行った。
テトラヒドロフランに内部標準試料N,N’−ジメチルホルムアミド(DMF)を0.1質量%添加し、これを10mLバイアル瓶に4gずつ取り分け抽出液とした。
卓上インクジェット印字機でインクをOKトップコート+(T目、王子製紙株式会社製)にベタ画像を印字し、ホットプレート上において、90℃で2分間乾燥した。乾燥後のコート紙から8.5cm×5cmを切り出し、前記抽出液に浸漬させ、インク中の残留溶剤を抽出した。
この残留溶剤抽出液中の顔料を遠心分離により沈殿させた後、上澄み液を回収し、サンプルとした。
得られたサンプルをAgilent社製GC(7890B)に導入し、JEOL社製MS(JMS−Q−1500GC)にて、下記の測定条件により、残留溶剤量[mg/m2]を検出した。
[GC/MS測定条件]
(GC制御)
・スプリット比:50
・注入口温度:250℃
・カラムの温度プログラム:50℃1分間保持→130℃まで10℃/min昇温→280℃まで20℃/min昇温→5分間保持
・カラム:J&W Scientific DB−35MS
(MS制御)
・質量数:20〜500
・イオン化電流:200
・イオン源温度:200℃
・イオン化エネルギー:70eV
・GCインターフェース温度:250℃
作製したインクを60℃で1週間、密封状態で恒温槽にて静置し、初期と60℃で1週間保存後のインクの粘度を測定し、下記数式から粘度変化率を求め、以下の基準で評価した。なお、評価がB以上である場合を実用可能であると判断した。
粘度変化率(%)=[(60℃で1週間保存後の粘度−初期粘度)/初期粘度]×100
インクの粘度は、回転式粘度計(東機産業株式会社製、RE−80L)を用い、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分間で測定した。
[評価基準]
A:異常は確認されない
B:目視では異常を確認できないが、粘度の変化率が5%未満である
C:目視では異常を確認できないが、粘度の変化率が5%以上である
D:目視で明らかに粘度が上昇していることや、ゲル状になっていることが確認できる
作製したインクをインクジェットプリンター(株式会社リコー製、IPSiO GXe5500)に充填し、PP、PET、及びONYの各種フィルムに対して6cm四方のベタ画像を印刷し、乾燥機中、常圧下、80℃で2分間乾燥させた後、印刷面に印刷していない記録媒体(OKトップコート+(T目、王子製紙株式会社製))を重ね、これを10×10cm四方のガラス板2枚の間に挟み、その上から、加重0.5kg/cm2をかけた状態で、50℃で50%RHの環境下に1時間放置し、ブロッキングを以下の評価基準で評価した。評価がB以上である場合を実用可能であると判断した。なお、表5及び表6には、PP、PET、及びONYの各種フィルムのうちで最も悪い乾燥性の評価結果を示した。
−各種フィルム−
ブロッキング評価で使用した各種フィルムの製造会社名とグレードは以下の通りである。 PP :東洋紡株式会社製、パイレンP2102
PET:東洋紡株式会社製、エスペットE5100
ONY:東洋紡株式会社製、ハーデンN1100
[評価基準]
A:ブロッキングがない
B:わずかにブロッキングした(記録媒体にわずかに転写した)
C:かなりブロッキングした(記録媒体にはっきりと転写部が分かる)
D:完全にブロッキングした(密着しはがすことが困難)
画像形成部を、白綿布(JISL 0803 綿3号)で200gの荷重をかけて25回擦過し、白綿布及び画像の状態を目視で観察し、以下の評価基準にて評価した。評価がB以上である場合を実用可能であると判断した。
[評価基準]
A:白綿布及び画像共に異常なし
B:白綿布が着色されるものの、目立った画像異常はない
C:白綿布が着色され、目立った画像異常がみられる
D:白綿布が着色され、基材の露出が見受けられる
画像形成部の画像濃度をX−Rite938(X−Rite社製)にて測定し、以下の評価基準にて評価した。評価がB以上である場合を実用可能であると判断した。
[評価基準]
A:画像濃度が2.5以上
B:画像濃度が2.2以上2.5未満
C:画像濃度が1.8以上2.2未満
D:画像濃度が1.8未満
<1> インクと、該インクが付与された基材を乾燥させる乾燥機構とを有する印刷装置であって、
前記乾燥機構は、前記基材の前記インクが付与される面を非接触で加熱する非接触加熱手段と、前記基材の前記インクが付与される面の裏側に接触する接触加熱手段と、を有し、前記接触加熱手段より、前記非接触加熱手段の方が、加熱温度が高い乾燥機構であり、
前記インクが、水、色材、樹脂、及び有機溶剤を含有し、
前記インクによって形成した乾燥ベタ画像の単位面積当たりの残留溶剤量が1,600mg/m2以下であることを特徴とする印刷装置である。
<2> 前記有機溶剤が、沸点が190℃以下である有機溶剤を少なくとも1種含む前記<1>に記載の印刷装置である。
<3> 沸点が190℃以下である有機溶剤の含有量が、前記インクの全量に対して35質量%以上である前記<2>に記載の印刷装置である。
<4> 前記インクが非イオン性界面活性剤を含有する前記<1>から<3>のいずれかに記載の印刷装置である。
<5> 前記非イオン性界面活性剤の含有量が1.0質量%以下である前記<4>に記載の印刷装置である。
<6> 前記樹脂がウレタン樹脂を含む前記<1>から<5>のいずれかに記載の印刷装置である。
<7> 前記接触加熱手段の加熱温度が85℃未満である前記<1>から<6>のいずれかに記載の印刷装置である。
<8> 前記非接触加熱手段の加熱温度が、前記接触加熱手段の加熱温度に対して、30℃以上90℃以下高い前記<1>から<7>のいずれかに記載の印刷装置である。
<9> 前記基材が非浸透性基材である前記<1>から<8>のいずれかに記載の印刷装置である。
<10> 基材にインクを付与するインク付与工程と、前記インクが付与された前記基材を乾燥させる乾燥工程と、を含む印刷方法であって、
前記乾燥工程は、前記基材の前記インクが付与された面を非接触で加熱する非接触加熱処理と、前記基材の前記インクが付与される面の裏側に接触する接触加熱処理とを含み、前記接触加熱処理の加熱温度より、前記非接触加熱処理の加熱温度の方が高い工程であり、
前記インクは、色材、樹脂、水、及び有機溶剤を含み、
前記インクによって形成した乾燥ベタ画像の単位面積当たりの残留溶剤量が1,600mg/m2以下であることを特徴とする印刷方法である。
<11> 前記有機溶剤が、沸点が190℃以下である有機溶剤を少なくとも1種含む前記<10>に記載の印刷方法である。
<12> 沸点が190℃以下である有機溶剤の含有量が、前記インクの全量に対して35質量%以上である前記<11>に記載の印刷方法である。
<13> 前記インクが非イオン性界面活性剤を含有する前記<10>から<12>のいずれかに記載の印刷方法である。
<14> 前記非イオン性界面活性剤の含有量が1.0質量%以下である前記<13>に記載の印刷方法である。
<15> 前記樹脂がウレタン樹脂を含む前記<10>から<14>のいずれかに記載の印刷方法である。
<16> 前記接触加熱処理における加熱温度が85℃未満である前記<10>から<15>のいずれかに記載の印刷方法である。
<17> 前記非接触加熱処理における加熱温度が、前記接触加熱処理における加熱温度に対して、30℃以上90℃以下高い前記<10>から<16>のいずれかに記載の印刷方法である。
<18> 前記基材が非浸透性基材である前記<10>から<17>のいずれかに記載の印刷方法である。
<19> シアンインク、マゼンタインク、イエローインク、ブラックインク、及びホワイトインクから選択される少なくとも2種からなるインクセットであって、
前記シアンインク、マゼンタインク、イエローインク、ブラックインク、及びホワイトインクから選択される少なくとも2種のインクは、いずれも色材、樹脂、水、及び有機溶剤を含み、
前記インクによって形成した乾燥ベタ画像の単位面積当たりの残留溶剤量が1,600mg/m2以下であることを特徴とするインクセットである。
<20> 基材と、該基材上にインク膜とを有し、
前記インク膜が、色材及び樹脂を含有し、
前記インク膜の単位面積当たりの残留溶剤量が1,600mg/m2以下であることを特徴とする印刷物である。
1K、1Y、1C、1M 液体吐出ヘッド
2 乾燥ユニット(乾燥装置の一例)
3 供給ユニット
4 排出ユニット
5 搬送ユニット
5a 搬送ローラ
10 搬送方向
20 基材
20a 基材のオモテ面
20b 基材の裏面
40 液体(水性インクの一例)
100 インクジェット記録装置(画像形成装置、印刷装置、液体吐出装置の一例)
101 巻き出し装置
102 非浸透性基材
103 コロナ処理装置
104 前処理液塗布装置
105 前処理液乾燥装置
106 カラーインク用インクジェット吐出ヘッド
107 ホワイトインク用インクジェット吐出ヘッド
108 プラテン
109 温風ノズル
110 赤外線ヒータ(第1の乾燥手段)
112 ドラムに対向する温風発生装置
113 ドラムヒータ(第2の乾燥手段)
114 温風ノズル(インク第三乾燥装置)
115 ドラムヒータ(インク第三乾燥装置)
116 温風ノズル(カラーインクと白インクの色間加熱装置)
117 巻き取り装置
118 温度検知センサ
119 制御装置
120 冷却装置
129 乾燥装置
200 制御装置
210 温風温度センサ
211 非接触ヒータ(非接触加熱手段の一例)
211a、211b ノズル
212 ドラム温度センサ
213 ドラムヒータ(接触加熱手段の一例、円筒状部材の一例)
301 第1設定部(第1の設定手段の一例)
302 ドラム温度検出部
303 第2設定部(第2の設定手段の一例)
304 温風温度検出部
Claims (12)
- インクと、該インクが付与された基材を乾燥させる乾燥機構とを有する印刷装置であって、
前記乾燥機構は、前記基材の前記インクが付与される面を非接触で加熱する非接触加熱手段と、前記基材の前記インクが付与される面の裏側に接触する接触加熱手段と、を有し、前記接触加熱手段より、前記非接触加熱手段の方が、加熱温度が高い乾燥機構であり、
前記インクが、水、色材、樹脂、及び有機溶剤を含有し、
前記インクによって形成した乾燥ベタ画像の単位面積当たりの残留溶剤量が1,600mg/m2以下であることを特徴とする印刷装置。 - 前記有機溶剤が、沸点が190℃以下である有機溶剤を少なくとも1種含む請求項1に記載の印刷装置。
- 沸点が190℃未満である有機溶剤の含有量が、前記インクの全量に対して35質量%以上である請求項2に記載の印刷装置。
- 前記インクが非イオン性界面活性剤を含有する請求項1から3のいずれかに記載の印刷装置。
- 前記非イオン性界面活性剤の含有量が1.0質量%以下である請求項4に記載の印刷装置。
- 前記樹脂がウレタン樹脂を含む請求項1から5のいずれかに記載の印刷装置。
- 前記接触加熱手段の加熱温度が85℃未満である請求項1から6にいずれかに記載の印刷装置。
- 前記非接触加熱手段の加熱温度が、前記接触加熱手段の加熱温度に対して、30℃以上90℃以下高い請求項1から7のいずれかに記載の印刷装置。
- 前記基材が非浸透性基材である請求項1から8のいずれかに記載の印刷装置。
- 基材にインクを付与するインク付与工程と、前記インクが付与された前記基材を乾燥させる乾燥工程と、を含む印刷方法であって、
前記乾燥工程は、前記基材の前記インクが付与された面を非接触で加熱する非接触加熱処理と、前記基材の前記インクが付与される面の裏側に接触する接触加熱処理とを含み、前記接触加熱処理の加熱温度より、前記非接触加熱処理の加熱温度の方が高い工程であり、
前記インクは、色材、樹脂、水、及び有機溶剤を含み、
前記インクによって形成した乾燥ベタ画像の単位面積当たりの残留溶剤量が1,600mg/m2以下であることを特徴とする印刷方法。 - シアンインク、マゼンタインク、イエローインク、ブラックインク、及びホワイトインクから選択される少なくとも2種からなるインクセットであって、
前記シアンインク、マゼンタインク、イエローインク、ブラックインク、及びホワイトインクから選択される少なくとも2種のインクは、いずれも色材、樹脂、水、及び有機溶剤を含み、
前記インクによって形成した乾燥ベタ画像の単位面積当たりの残留溶剤量が1,600mg/m2以下であることを特徴とするインクセット。 - 基材と、該基材上にインク膜とを有し、
前記インク膜が、色材及び樹脂を含有し、
前記インク膜の単位面積当たりの残留溶剤量が1,600mg/m2以下であることを特徴とする印刷物。
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