JP2021046497A - インク、画像形成方法、及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、吐出安定性に優れると共に優れた画像品質を有する画像を形成することができるインクジェット用のインクを提供することを目的とする。【解決手段】有機溶剤及び色材を含有し、伸長粘度測定における滴破断時間が17.0msec以下であることを特徴とするインク。インクは体積弾性率が2.9×109Pa以上であることが好ましく、また、15msecにおける動的表面張力が32mN/m以上であることが好ましい。【選択図】なし
Description
本発明は、インク、画像形成方法、及び画像形成装置に関する。
インクジェット記録方式は、非常に微細なノズルからインク液滴を記録媒体に直接吐出し、付着させて文字や画像を得る記録方式である。
近年、産業用途において、インクジェット記録方式を利用した画像形成方法が広まっている。特に、インクジェット技術の向上により、高速印刷が可能となってきている。そこで、高速印刷を行うインクジェット記録に対応するため、高画質、乾燥性、及び定着性に優れたインクを用いた画像形成方法が望まれている。
近年、産業用途において、インクジェット記録方式を利用した画像形成方法が広まっている。特に、インクジェット技術の向上により、高速印刷が可能となってきている。そこで、高速印刷を行うインクジェット記録に対応するため、高画質、乾燥性、及び定着性に優れたインクを用いた画像形成方法が望まれている。
記録ヘッドからインクを吐出したときに、インクのミストやサテライト(吐出後の液柱が分裂し、主滴と合一しない滴)が発生すると文字品質や画像品質の低下につながり、また高速印刷においては、ミストやサテライトの発生による画像品質の低下がより顕著に現れる。
特許文献1には、記録ヘッドのフェース面とプラテンとの間に風送り機構において発生させた風を送り、サテライトやインクミストを記録領域外に移動させることにより、画像品質の低下を抑制することが記載されている。
特許文献1には、記録ヘッドのフェース面とプラテンとの間に風送り機構において発生させた風を送り、サテライトやインクミストを記録領域外に移動させることにより、画像品質の低下を抑制することが記載されている。
本発明は、吐出安定性に優れると共に優れた画像品質を有する画像を形成することができるインクジェット用のインクを提供することを目的とする。
上記課題を解決することができる本発明にかかるインクは下記の構成を備えたインクである。
有機溶剤及び色材を含有し、
伸長粘度測定における滴破断時間が17.0msec以下であることを特徴とするインク。
有機溶剤及び色材を含有し、
伸長粘度測定における滴破断時間が17.0msec以下であることを特徴とするインク。
本発明によると、吐出安定性に優れると共に優れた画像品質を有するインクジェットインクを提供することができる。
以下に、本発明を実施するための形態について説明する。以下の説明はこの発明における実施の形態の例を例示するものであって、本発明の範囲を限定するものではない。
<<インク>>
本発明のインクは、色材、及び有機溶剤を含有し、樹脂、滑剤、水を含有することが好ましく、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
本発明のインクは、色材、及び有機溶剤を含有し、樹脂、滑剤、水を含有することが好ましく、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
−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。
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、マゼンタ顔料、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。
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、マゼンタ顔料、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。
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、より好ましくは1質量%以上10質量%以下である。
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。
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。
−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。
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。
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。
樹脂を用いる場合には、有機溶剤としてアミド溶剤、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、プロピレングリコールモノメチルエーテルを含むことが好ましい。
アミド溶剤としては、3−メトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド、3−エトキシ−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。これらの中でも、樹脂による造膜性を促進し、耐擦性を向上させる点から、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などのアミド溶剤がより好ましい。
アミド溶剤としては、3−メトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド、3−エトキシ−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。これらの中でも、樹脂による造膜性を促進し、耐擦性を向上させる点から、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などのアミド溶剤がより好ましい。
有機溶剤の沸点としては、180℃以上300℃以下が好ましい。有機溶剤の沸点が180℃以上であると、乾燥時の蒸発速度を適切に調節することができる。また、十分なレベリング性により画像の表面の凹凸を小さくするため、光沢性を向上できる。有機溶剤の沸点が300℃以下であると、インクの乾燥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。
アミド溶剤の含有量としては、インク全量に対して、0.05質量%以上10質量%以下が好ましく、0.1質量%以上5質量%以下がより好ましい。
連続して画像形成する際の吐出安定性の向上、及び高温時でも蒸気圧が高く良好な乾燥性を得られる点から、ジエチレングリコール、及びトリエチレングリコールを含むことが好ましい。
ジエチレングリコール、及びトリエチレングリコールの含有量としては、インク全量に対して、1質量%以上10質量%以下が好ましく、3質量%以上6質量%以下がより好ましい。前記含有量が1質量%以下であると、吐出安定性を向上させることができる。前記含有量が10質量%以下であると、記録媒体上の画像部に残存する有機溶剤の量が少ないため、樹脂の可塑化を抑制し、定着性を維持できるため、加温されたローラーへの画像転写を抑制することができる。
ジエチレングリコール、及びトリエチレングリコールの含有量としては、インク全量に対して、1質量%以上10質量%以下が好ましく、3質量%以上6質量%以下がより好ましい。前記含有量が1質量%以下であると、吐出安定性を向上させることができる。前記含有量が10質量%以下であると、記録媒体上の画像部に残存する有機溶剤の量が少ないため、樹脂の可塑化を抑制し、定着性を維持できるため、加温されたローラーへの画像転写を抑制することができる。
−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。
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。
−−ウレタン樹脂粒子−−
前記樹脂粒子の中でも、ウレタン樹脂粒子は、タック力が大きく、耐ブロッキング性を低下させてしまうため、他の樹脂粒子と混合して使用することが好ましい。
しかしながら、ウレタン樹脂粒子のタック力の強さは、画像を強固に形成させ、定着性を向上させることができる。また、ガラス転移温度(Tg)が−20℃以上70℃以下のウレタン樹脂粒子は、インクにより画像を形成した際に特に大きなタック力を持ち、定着性をより向上させることができる。
前記樹脂粒子の中でも、ウレタン樹脂粒子は、タック力が大きく、耐ブロッキング性を低下させてしまうため、他の樹脂粒子と混合して使用することが好ましい。
しかしながら、ウレタン樹脂粒子のタック力の強さは、画像を強固に形成させ、定着性を向上させることができる。また、ガラス転移温度(Tg)が−20℃以上70℃以下のウレタン樹脂粒子は、インクにより画像を形成した際に特に大きなタック力を持ち、定着性をより向上させることができる。
ウレタン樹脂粒子としては、例えば、ポリカーボネートウレタン樹脂粒子、ポリエステルウレタン樹脂粒子、ポリエーテルウレタン樹脂粒子などが挙げられる。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。これらの中でも、耐擦性の点から、ポリカーボネートウレタン樹脂粒子が好ましい。
なお、ポリカーボネートウレタン樹脂粒子とは、その構造中にポリカーボネート構造を有していればよく、ポリカーボネート系ウレタン樹脂粒子も含む意味である。
なお、ポリカーボネートウレタン樹脂粒子とは、その構造中にポリカーボネート構造を有していればよく、ポリカーボネート系ウレタン樹脂粒子も含む意味である。
ウレタン樹脂粒子のガラス転移温度(Tg)としては、−20℃以上70℃以下が好ましい。ウレタン樹脂粒子のガラス転移温度(Tg)が、−20℃以上70℃以下であると、タック力が高く成膜性がよいため、良好な耐擦性を示す。
−−アクリル樹脂粒子−−
前記樹脂粒子の中でも、アクリル樹脂粒子は、吐出安定性に優れ、またコスト面でも低価格であるため、広く使用されている。
しかしながら、アクリル樹脂粒子は、耐擦性が劣ることから、弾性を持つウレタン樹脂粒子と混合して使用することが好ましい。
前記樹脂粒子の中でも、アクリル樹脂粒子は、吐出安定性に優れ、またコスト面でも低価格であるため、広く使用されている。
しかしながら、アクリル樹脂粒子は、耐擦性が劣ることから、弾性を持つウレタン樹脂粒子と混合して使用することが好ましい。
アクリル樹脂粒子としては、例えば、アクリルシリコーン樹脂粒子、スチレンアクリル樹脂粒子などが挙げられる。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。これらの中でも、耐擦性の点から、アクリルシリコーン樹脂粒子が好ましい。
スチレンアクリル樹脂粒子は、例えば、乳化重合、分散重合、懸濁重合、粉砕又は溶液/バルク重合、その後の後乳化などにより製造することができる。
スチレンアクリル樹脂粒子は、適宜市販品を使用してもよい。
スチレンアクリル樹脂粒子の市販品としては、例えば、商品名:J−352、J−390、J−450、J−511、J−734、J−741、J−775、J−840、J−7100、J−7600、HPD−71、HRC−1645、JDX−5050、PDX−6102B(以上、BASF社製)、商品名:UC−3900(東亞合成株式会社製)などが挙げられる。
スチレンアクリル樹脂粒子は、適宜市販品を使用してもよい。
スチレンアクリル樹脂粒子の市販品としては、例えば、商品名:J−352、J−390、J−450、J−511、J−734、J−741、J−775、J−840、J−7100、J−7600、HPD−71、HRC−1645、JDX−5050、PDX−6102B(以上、BASF社製)、商品名:UC−3900(東亞合成株式会社製)などが挙げられる。
ウレタン樹脂粒子の含有量(質量%)と、アクリル樹脂粒子の含有量(質量%)との質量比(ウレタン樹脂粒子/アクリル樹脂粒子)としては、0.03以上0.7以下が好ましく、0.23以上0.46以下がより好ましい。
前記質量比(ウレタン樹脂粒子/アクリル樹脂粒子)が0.03以上0.7以下であるインクで形成したインク付着膜を、フーリエ変換赤外吸収スペクトル法(以下、「FTIR」とも称することがある)により測定したとき、次の特性を有することが好ましい。
図3に示すように、スペクトル692cm−1から707cm−1までの領域と、スペクトル710cm−1以上740cm−1以下の間のスペクトルの最小点及びスペクトル660cm−1以上690cm−1以下の間のスペクトルの最小点を結ぶ接線と、により囲まれるピーク領域の面積をAとする。また、スペクトル1,731cm−1から1,750cm−1までの領域と、スペクトル1,660cm−1以上1,690cm−1以下の間のスペクトルの最小点及びスペクトル1,760cm−1以上1,790cm−1以下の間のスペクトルの最小点を結ぶ接線と、により囲まれるピーク領域の面積をBとする。
そして、各ピーク領域の面積比を「面積比(B/A)」としたとき、面積比(B/A)は0.3以上1.0以下が好ましく、0.51以上1.0以下がより好ましく、0.6以上1.0以下が特に好ましい。前記面積比(B/A)が0.3以上1.0以下であると、ウレタン樹脂粒子による耐擦性の向上効果と、アクリル樹脂粒子による耐ブロッキング性の向上効果とを両立することができる。
図3に示すように、スペクトル692cm−1から707cm−1までの領域と、スペクトル710cm−1以上740cm−1以下の間のスペクトルの最小点及びスペクトル660cm−1以上690cm−1以下の間のスペクトルの最小点を結ぶ接線と、により囲まれるピーク領域の面積をAとする。また、スペクトル1,731cm−1から1,750cm−1までの領域と、スペクトル1,660cm−1以上1,690cm−1以下の間のスペクトルの最小点及びスペクトル1,760cm−1以上1,790cm−1以下の間のスペクトルの最小点を結ぶ接線と、により囲まれるピーク領域の面積をBとする。
そして、各ピーク領域の面積比を「面積比(B/A)」としたとき、面積比(B/A)は0.3以上1.0以下が好ましく、0.51以上1.0以下がより好ましく、0.6以上1.0以下が特に好ましい。前記面積比(B/A)が0.3以上1.0以下であると、ウレタン樹脂粒子による耐擦性の向上効果と、アクリル樹脂粒子による耐ブロッキング性の向上効果とを両立することができる。
前記インク付着膜のフーリエ変換赤外吸収スペクトル法での測定は、例えば、フーリエ変換赤外分光光度計のATR(Attenated Total Reflection:全反射減衰)法を用いることができる。
具体的には、インクの付着量が1.12mg/cm2(700mg/A4)で、紙(商品名:Lumi Art Gloss 130gsm、Stora Enso社製)上に形成した画像の表面を、装置名:Spectrum One(パーキンエルマー社製)を用い、ダイヤモンド圧子によるATR法により測定したスペクトルから判定することができる。
具体的には、インクの付着量が1.12mg/cm2(700mg/A4)で、紙(商品名:Lumi Art Gloss 130gsm、Stora Enso社製)上に形成した画像の表面を、装置名:Spectrum One(パーキンエルマー社製)を用い、ダイヤモンド圧子によるATR法により測定したスペクトルから判定することができる。
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、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。
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、5質量%以上20質量%以下がより好ましい。
−滑剤−
インクは、滑剤を含有することが好ましい。インクが滑剤を含有することにより、耐擦性を向上させることができる。また、滑剤と樹脂とを併用することにより、光沢性を向上させることができる。
滑剤としては、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、ワックスなどが挙げられる。
ワックスとしては、例えば、ポリエチレンワックスなどが挙げられる。
インクは、滑剤を含有することが好ましい。インクが滑剤を含有することにより、耐擦性を向上させることができる。また、滑剤と樹脂とを併用することにより、光沢性を向上させることができる。
滑剤としては、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、ワックスなどが挙げられる。
ワックスとしては、例えば、ポリエチレンワックスなどが挙げられる。
ポリエチレンワックスとしては、適宜市販品を使用してもよい。
ポリエチレンワックスの市販品としては、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、ポリエチレンワックス(商品名:アクアペトロDP2502C、東洋アドレ株式会社製)、ポリエチレンワックス(商品名:アクアペトロDP2401、東洋アドレ株式会社製)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。
ポリエチレンワックスの市販品としては、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、ポリエチレンワックス(商品名:アクアペトロDP2502C、東洋アドレ株式会社製)、ポリエチレンワックス(商品名:アクアペトロDP2401、東洋アドレ株式会社製)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。
滑剤の含有量としては、インク全量に対して、0.05質量%以上2質量%以下が好ましく、0.05質量%以上0.5質量%以下がより好ましく、0.05質量%以上0.45質量%以下がさらに好ましく、0.15質量%以上0.45質量%以下が特に好ましい。前記含有量が0.05質量%以上2質量%以下であると、耐擦性、及び光沢性を向上させることができる。前記含有量が0.05質量%以上0.45質量%以下であると、インクの保存安定性、及び吐出安定性を向上させることができる。
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が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。
−水−
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。
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。
水としては、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、精製水、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、超純水などが挙げられる。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。
−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良い。
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−−
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。
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。
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、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。
(但し、一般式(S−1)式中、m、n、a、及びbは、それぞれ独立に、整数を表わし、Rは、アルキレン基を表し、R’は、アルキル基を表す。)
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。
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。
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、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。
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)]
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。
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。
インク中における界面活性剤の含有量としては、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、濡れ性、吐出安定性に優れ、画像品質が向上する点から、0.001質量%以上5質量%以下が好ましく、0.05質量%以上5質量%以下がより好ましい。
−−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。
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。
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。
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、例えば、粘度、表面張力、pH等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。
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。
<<インクの体積弾性率>>
インクの体積弾性率(K)は以下の式から算出することができる。
K=ρ×v2
K:体積弾性率(Pa)
ρ:密度(kg/m3)
v:音速(m/s)
密度や音速はインク中の固形分量が密接に関連しており、固形分量が多くなるほど密度や音速が高くなり結果、体積弾性率が増加する。
体積弾性率は、2.9×109Pa以上であるとサテライト発生を抑制することができ、3.0×109Pa以下であると吐出安定性を向上することができる。
インク中の固形分量は体積弾性率の制御の観点から、4質量%以上13質量%以下が好ましく、5質量%以上12質量%以下がより好ましい。
インクの体積弾性率(K)は以下の式から算出することができる。
K=ρ×v2
K:体積弾性率(Pa)
ρ:密度(kg/m3)
v:音速(m/s)
密度や音速はインク中の固形分量が密接に関連しており、固形分量が多くなるほど密度や音速が高くなり結果、体積弾性率が増加する。
体積弾性率は、2.9×109Pa以上であるとサテライト発生を抑制することができ、3.0×109Pa以下であると吐出安定性を向上することができる。
インク中の固形分量は体積弾性率の制御の観点から、4質量%以上13質量%以下が好ましく、5質量%以上12質量%以下がより好ましい。
<<インクの動的表面張力>>
インクの動的表面張力は吐出の安定性、サテライト、画像品質に大きくかかわる。
動的表面張力を32mN/m以上とすることで、吐出の安定性の向上やサテライト発生の抑制ができる。動的表面張力が39mN/m以下であると、着弾後におけるインクの濡れ広がりが良好となり、画像品質及び画像濃度が向上する。
インクの動的表面張力は界面活性剤の種類と添加量により制御できる。インクの保存安定性の観点から、添加量としては0.1%以上2.0%未満が好ましい。
インクの動的表面張力は吐出の安定性、サテライト、画像品質に大きくかかわる。
動的表面張力を32mN/m以上とすることで、吐出の安定性の向上やサテライト発生の抑制ができる。動的表面張力が39mN/m以下であると、着弾後におけるインクの濡れ広がりが良好となり、画像品質及び画像濃度が向上する。
インクの動的表面張力は界面活性剤の種類と添加量により制御できる。インクの保存安定性の観点から、添加量としては0.1%以上2.0%未満が好ましい。
<<インクの伸長粘度測定における滴破断時間の測定>>
キャピラリ破断方式伸長粘度計を用いて伸張粘度を測定した時のインクの伸長挙動を観察し、その破断時間を測定することで、主滴とサテライトとの距離を見積もることができる。破断時間が短いほど印字される際の空中での主滴とサテライトの距離が短く、破断時間が長いほど、主滴とサテライトとの距離が長くなる。
インクの動的表面張力を上げることで、破断時間を制御することができる。
具体的には、界面活性剤の種類とその量で制御することが可能である。また動的表面張力の高い溶剤を選定しその添加量でも制御することが可能である。
図2は伸長挙動観察における破断時間測定の一例を示す図である。プローブが下側から上側に引き上げられ液柱が形成される。その後、上プローブから液柱が破断(破断時間)し、更に下プローブからも液柱が破断する。そして、上側と下側が空中でマージし一つの液滴となる。
滴の破断時間は、17.0msec以下であることで主適とサテライトの距離が短く吐出安定性が向上し、ミストを抑制することで画像品質を向上でき、14.0msec以下であることがより好ましい。
キャピラリ破断方式伸長粘度計を用いて伸張粘度を測定した時のインクの伸長挙動を観察し、その破断時間を測定することで、主滴とサテライトとの距離を見積もることができる。破断時間が短いほど印字される際の空中での主滴とサテライトの距離が短く、破断時間が長いほど、主滴とサテライトとの距離が長くなる。
インクの動的表面張力を上げることで、破断時間を制御することができる。
具体的には、界面活性剤の種類とその量で制御することが可能である。また動的表面張力の高い溶剤を選定しその添加量でも制御することが可能である。
図2は伸長挙動観察における破断時間測定の一例を示す図である。プローブが下側から上側に引き上げられ液柱が形成される。その後、上プローブから液柱が破断(破断時間)し、更に下プローブからも液柱が破断する。そして、上側と下側が空中でマージし一つの液滴となる。
滴の破断時間は、17.0msec以下であることで主適とサテライトの距離が短く吐出安定性が向上し、ミストを抑制することで画像品質を向上でき、14.0msec以下であることがより好ましい。
<<記録媒体>>
記録媒体としては、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、普通紙、光沢紙、特殊紙、布、フィルム、OHPシート、汎用印刷紙などが挙げられる。
記録媒体が搬送される搬送速度としては、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。
本発明のインクは、サテライトが小さくミストを抑制することが可能なため、高速での印字に適しており、記録媒体を50m/min以上で搬送する印字においても高品質の画像を提供することができる。
記録媒体としては、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、普通紙、光沢紙、特殊紙、布、フィルム、OHPシート、汎用印刷紙などが挙げられる。
記録媒体が搬送される搬送速度としては、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。
本発明のインクは、サテライトが小さくミストを抑制することが可能なため、高速での印字に適しており、記録媒体を50m/min以上で搬送する印字においても高品質の画像を提供することができる。
記録媒体上の画像部に残存する有機溶剤の量は、種々の乾燥方法により、低減することができる。
記録媒体を乾燥させる方法としては、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、記録媒体における画像形成部、記録媒体における画像非形成部(画像形成部の裏面等)等に加温させたローラーを直接接触させる伝熱乾燥、画像部に温風を当てる温風乾燥、遠赤外線による乾燥などが挙げられる。
これらの中でも、記録媒体における画像形成部に加温させたローラーを直接接触させる伝熱乾燥は、伝熱効率が高いため、乾燥効率に優れる点で好ましい。
記録媒体を乾燥させる方法としては、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、記録媒体における画像形成部、記録媒体における画像非形成部(画像形成部の裏面等)等に加温させたローラーを直接接触させる伝熱乾燥、画像部に温風を当てる温風乾燥、遠赤外線による乾燥などが挙げられる。
これらの中でも、記録媒体における画像形成部に加温させたローラーを直接接触させる伝熱乾燥は、伝熱効率が高いため、乾燥効率に優れる点で好ましい。
通常、インク付与工程直後の画像部は、多量に有機溶剤が残存する。そこで、最初に、画像部が記録媒体に接触しない、記録媒体における画像非形成部等に加温させたローラーを直接接触させる伝熱乾燥、画像部に温風を当てる温風乾燥、遠赤外線による乾燥などを行った後、記録媒体における画像形成部に加温させたローラーを直接接触させる伝熱乾燥を行うことが好ましい。これにより、残存する有機溶剤の量を更に低減させることができる。
<<画像形成方法及び画像形成装置>>
本発明のインクを用いて画像を形成する画像形成方法及び画像形成装置を図1に基づいて説明する。
図1に示すように、記録媒体2は元巻きローラー1から繰り出され、搬送ローラー3によって、インクを吐出する吐出手段4の直下に搬送される。次いで、吐出手段4によってインクを付与された記録媒体2は、加熱乾燥手段5によって画像が加熱乾燥された後、巻取りローラー6によって巻き取られる。
本発明のインクを用いて画像を形成する画像形成方法及び画像形成装置を図1に基づいて説明する。
図1に示すように、記録媒体2は元巻きローラー1から繰り出され、搬送ローラー3によって、インクを吐出する吐出手段4の直下に搬送される。次いで、吐出手段4によってインクを付与された記録媒体2は、加熱乾燥手段5によって画像が加熱乾燥された後、巻取りローラー6によって巻き取られる。
<接触工程、及び接触手段>
また、前記加熱乾燥手段に代えて、記録媒体を加熱されたローラーと接触させる接触工程を経ることによって加熱乾燥しても良い。
接触工程は、記録媒体におけるインクを付与された面が、常温よりも高い温度に加温されたローラーと接触する工程である。
接触手段は、記録媒体におけるインクを付与された面が、常温よりも高い温度に加温されたローラーと接触する手段である。
接触工程は、接触手段により好適に実施することができる。
また、前記加熱乾燥手段に代えて、記録媒体を加熱されたローラーと接触させる接触工程を経ることによって加熱乾燥しても良い。
接触工程は、記録媒体におけるインクを付与された面が、常温よりも高い温度に加温されたローラーと接触する工程である。
接触手段は、記録媒体におけるインクを付与された面が、常温よりも高い温度に加温されたローラーと接触する手段である。
接触工程は、接触手段により好適に実施することができる。
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。
(顔料分散体の作製例)
<ブラック顔料分散体の作製>
カーボンブラック(デグサ社FW100)20g、下記構造式(1)の化合物20mmol、及びイオン交換水200mLを、室温(25℃)環境下、Silversonミキサー(6,000rpm)で混合し、スラリーを得た。得られたスラリーのpHを4以下にするために硝酸20mmolを添加した。30分間後に、少量のイオン交換高純水に溶解された亜硝酸ナトリウム(20mmol)を上記混合物にゆっくりと添加した。更に、撹拌しながら60℃に加温し、1時間反応させた。ピグメントブルーに下記構造式(1)の化合物を付加した改質顔料を生成した。次いで、NaOH水溶液によりpHを10に調整することにより、30分間後に改質顔料分散体を得た。少なくとも1つのジェミナルビスホスホン酸基又はジェミナルビスホスホン酸ナトリウム塩と結合した顔料を含んだ分散体とイオン交換高純水を用いて透析膜を用いた限外濾過を行い、更に超音波分散を行い、ブラック顔料分散体(顔料固形分:15質量%)を作製した。
<ブラック顔料分散体の作製>
カーボンブラック(デグサ社FW100)20g、下記構造式(1)の化合物20mmol、及びイオン交換水200mLを、室温(25℃)環境下、Silversonミキサー(6,000rpm)で混合し、スラリーを得た。得られたスラリーのpHを4以下にするために硝酸20mmolを添加した。30分間後に、少量のイオン交換高純水に溶解された亜硝酸ナトリウム(20mmol)を上記混合物にゆっくりと添加した。更に、撹拌しながら60℃に加温し、1時間反応させた。ピグメントブルーに下記構造式(1)の化合物を付加した改質顔料を生成した。次いで、NaOH水溶液によりpHを10に調整することにより、30分間後に改質顔料分散体を得た。少なくとも1つのジェミナルビスホスホン酸基又はジェミナルビスホスホン酸ナトリウム塩と結合した顔料を含んだ分散体とイオン交換高純水を用いて透析膜を用いた限外濾過を行い、更に超音波分散を行い、ブラック顔料分散体(顔料固形分:15質量%)を作製した。
(実施例1)
ブラック顔料分散体25.0質量%、1,2−プロパンジオール 5.0質量%、2−(2−エトキシエトキシ)エタノール 5.0質量%、グリセリン 5.0質量%、ボンロンS−1360 10.0質量%、界面活性剤として、ポリエーテル変性シロキサンコポリマー(商品名:TEGO WET270、エボニック社製)0.5質量%、トライトンHW−1000 0.5質量%、滑剤としてAQUACER593 1.0質量%及び合計が100質量%となるように精製水を残量加え、混合、撹拌した後、ポリプロピレンフィルター(商品名:プロファイルスター、日本ポール株式会社製、平均孔径:1.5μm)で濾過して、実施例1のインクを作製した。
ブラック顔料分散体25.0質量%、1,2−プロパンジオール 5.0質量%、2−(2−エトキシエトキシ)エタノール 5.0質量%、グリセリン 5.0質量%、ボンロンS−1360 10.0質量%、界面活性剤として、ポリエーテル変性シロキサンコポリマー(商品名:TEGO WET270、エボニック社製)0.5質量%、トライトンHW−1000 0.5質量%、滑剤としてAQUACER593 1.0質量%及び合計が100質量%となるように精製水を残量加え、混合、撹拌した後、ポリプロピレンフィルター(商品名:プロファイルスター、日本ポール株式会社製、平均孔径:1.5μm)で濾過して、実施例1のインクを作製した。
(実施例2〜11、比較例1〜3)
表1に記載したとおりの処方構成で実施例1と同様にして実施例2〜11及び比較例1〜3のインクを作製した。
表1に記載したとおりの処方構成で実施例1と同様にして実施例2〜11及び比較例1〜3のインクを作製した。
表1に記載したインクの各成分の詳細は以下のとおりである。
<有機溶剤>
・ジプロピレングリコールジメチルエーテル(商品名:Proglyde DMM、ダウ・ケミカル・カンパニー社製、沸点:175℃)
・ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル(商品名:dowanol DPnP、ダウ・ケミカル・カンパニー社製、沸点:213℃)
・2−(2−エトキシエトキシ)エタノール(東京化成工業株式会社製 沸点:196−202℃)
・2−エトキシエタノール(東京化成工業株式会社製 沸点:135℃)
・1,2−プロパンジオール(東京化成工業株式会社製、沸点:188℃)
・1,3−プロパンジオール(東京化成工業株式会社製、沸点:214℃)
・1,2−ブタンジオール(東京化成工業株式会社製、沸点:194℃)
・1,3−ブタンジオール(東京化成工業株式会社製、沸点:207℃)
・3−メチル−1,3−ブタンジオール(株式会社クラレ製、沸点:203℃)
・グリセリン(阪本薬品工業株式会社製、沸点:290℃)
<有機溶剤>
・ジプロピレングリコールジメチルエーテル(商品名:Proglyde DMM、ダウ・ケミカル・カンパニー社製、沸点:175℃)
・ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル(商品名:dowanol DPnP、ダウ・ケミカル・カンパニー社製、沸点:213℃)
・2−(2−エトキシエトキシ)エタノール(東京化成工業株式会社製 沸点:196−202℃)
・2−エトキシエタノール(東京化成工業株式会社製 沸点:135℃)
・1,2−プロパンジオール(東京化成工業株式会社製、沸点:188℃)
・1,3−プロパンジオール(東京化成工業株式会社製、沸点:214℃)
・1,2−ブタンジオール(東京化成工業株式会社製、沸点:194℃)
・1,3−ブタンジオール(東京化成工業株式会社製、沸点:207℃)
・3−メチル−1,3−ブタンジオール(株式会社クラレ製、沸点:203℃)
・グリセリン(阪本薬品工業株式会社製、沸点:290℃)
<樹脂エマルション>
・ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン ブロックポリマー(商品名:ニューポールPE−108、三洋化成工業株式会社)
・ボンロンS−1360(三井化学 Tg>100℃)
・TE−1048(星光PMC Tg=123℃)
・ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン ブロックポリマー(商品名:ニューポールPE−108、三洋化成工業株式会社)
・ボンロンS−1360(三井化学 Tg>100℃)
・TE−1048(星光PMC Tg=123℃)
<界面活性剤>
・ポリエーテル変性シロキサンコポリマー(商品名:TEGO WET270、エボニック社製)
・トライトンHW100(DOW CHEMICAL社製)
・TEGO系(エボニック社製)
・ポリエーテル変性シロキサンコポリマー(商品名:TEGO WET270、エボニック社製)
・トライトンHW100(DOW CHEMICAL社製)
・TEGO系(エボニック社製)
<滑剤>
・ポリエチレンワックスエマルジョン(商品名:AQUACER593、BYK株式会社製)
・ポリエチレンワックスエマルジョン(商品名:AQUACER593、BYK株式会社製)
[インク特性についての評価]
上記で得た実施例及び比較例のインクについて、伸長挙動観察における滴破断時間、体積弾性率、及び動的表面張力を測定した。測定温度はいずれの測定においても25℃とした。
上記で得た実施例及び比較例のインクについて、伸長挙動観察における滴破断時間、体積弾性率、及び動的表面張力を測定した。測定温度はいずれの測定においても25℃とした。
(インクの伸長粘度測定における滴破断時間の測定)
インク滴破断時間は以下のようにして測定した。
キャピラリ破断方式伸長粘度計(Thermo Fisher Scientific HAAKE CaBER1)と高速度カメラ(Photron FASTCAM SA5)を用いて測定した。引き上げからインク滴が上側のプローブから引き剥がされるまでのフレームレート数からインク滴破断時間を求めた。
−伸長粘度測定条件−
インク滴量:0.025g
初期ギャップ:1.0mm
最終ギャップ:14mm
引き上げ時間:30ms
−高速度カメラ測定条件−
フレームレート:7500fps
インク滴破断時間は以下のようにして測定した。
キャピラリ破断方式伸長粘度計(Thermo Fisher Scientific HAAKE CaBER1)と高速度カメラ(Photron FASTCAM SA5)を用いて測定した。引き上げからインク滴が上側のプローブから引き剥がされるまでのフレームレート数からインク滴破断時間を求めた。
−伸長粘度測定条件−
インク滴量:0.025g
初期ギャップ:1.0mm
最終ギャップ:14mm
引き上げ時間:30ms
−高速度カメラ測定条件−
フレームレート:7500fps
[体積弾性率の測定]
体積弾性率は以下の式により算出した。
K=ρ×v2
但し、K:体積弾性率(Pa)、ρ:密度(kg/m3)、v:音速(m/s)
密度と音速はAnton Paar DSA5000M(アントンパール社製)を用いて温度25℃で測定した。
体積弾性率は以下の式により算出した。
K=ρ×v2
但し、K:体積弾性率(Pa)、ρ:密度(kg/m3)、v:音速(m/s)
密度と音速はAnton Paar DSA5000M(アントンパール社製)を用いて温度25℃で測定した。
[動的表面張力の測定]
15msecの動的表面張力はSITA DynoTester(ポータブル表面張力計)により測定した。
15msecの動的表面張力はSITA DynoTester(ポータブル表面張力計)により測定した。
上記で得た実施例及び比較例のインクを用いて画像を形成し、インクの吐出安定性、画像品質及び画像濃度について評価した。
[画像の形成方法]
インクジェットプリンティングシステム(装置名:RICOH Pro VC60000、株式会社リコー製)に、記録媒体としてロール紙(商品名:Lumi Art Gloss、Stora Enso社製、坪量:130g/m2、紙幅:521mm)をセットし、1,200dpi×1,200dpiの記録解像度のベタ画像をそれぞれ印字した。
次に、前記ロール紙の印字部に対し、温風乾燥、前記記録媒体の画像非形成面への加温ローラー(直径:40mm)の接触、及び前記記録媒体の画像形成面への加温ローラー(直径:40mm)の接触を順次行い、印字部を乾燥させた。また、巻き取り装置(装置名:Rewinding module RW6、Hunkeler社製)を用いて、前記ロール紙を巻き取った。
記録媒体の搬送速度は表1に記載するとおりとした。
インクジェットプリンティングシステム(装置名:RICOH Pro VC60000、株式会社リコー製)に、記録媒体としてロール紙(商品名:Lumi Art Gloss、Stora Enso社製、坪量:130g/m2、紙幅:521mm)をセットし、1,200dpi×1,200dpiの記録解像度のベタ画像をそれぞれ印字した。
次に、前記ロール紙の印字部に対し、温風乾燥、前記記録媒体の画像非形成面への加温ローラー(直径:40mm)の接触、及び前記記録媒体の画像形成面への加温ローラー(直径:40mm)の接触を順次行い、印字部を乾燥させた。また、巻き取り装置(装置名:Rewinding module RW6、Hunkeler社製)を用いて、前記ロール紙を巻き取った。
記録媒体の搬送速度は表1に記載するとおりとした。
[吐出安定性]
インクの吐出安定性は、上記印字装置においてベタ画像を3時間連続印字し、3時間後の画像部のスジ(白抜け)の程度で評価することができる。吐出安定性が悪いほど、ノズル抜け、吐出曲がり等の異常吐出が発生しスジが多くなる。スジの程度は印字画像をスキャナにより取り込み、2値化することで算出することができる。
スキャンや2値化の画像処理は以下の条件で実施した。
スキャナ:EPSON製 GT−X970、プロフェッショナルモード、300dpi・カラーで読み取った。
画像処理:ImageJを用いて8−bitに変換後、閾値を設定し、転写画像面積を算出した。
インクの吐出安定性は、上記印字装置においてベタ画像を3時間連続印字し、3時間後の画像部のスジ(白抜け)の程度で評価することができる。吐出安定性が悪いほど、ノズル抜け、吐出曲がり等の異常吐出が発生しスジが多くなる。スジの程度は印字画像をスキャナにより取り込み、2値化することで算出することができる。
スキャンや2値化の画像処理は以下の条件で実施した。
スキャナ:EPSON製 GT−X970、プロフェッショナルモード、300dpi・カラーで読み取った。
画像処理:ImageJを用いて8−bitに変換後、閾値を設定し、転写画像面積を算出した。
−印字画像面に対するスジの面積率の評価基準−
◎:白抜け面積率が、0.0%である
○:白抜け面積率が、0.1以上〜0.5%未満である
△:白抜け面積率が、0.5以上〜1.0%未満である
×:白抜け面積率が、1.0%以上である。
◎:白抜け面積率が、0.0%である
○:白抜け面積率が、0.1以上〜0.5%未満である
△:白抜け面積率が、0.5以上〜1.0%未満である
×:白抜け面積率が、1.0%以上である。
[画像品質]
画像品質の評価は埋まり率50%のハーフトーン画像を用いて行った。
ハーフトーン画像をデジタルマイクロスコープで観察し、全体のドット数に対するミストが形成したドット数の割合を目視でカウントし算出した。ミストが形成したドット数が少ないほどより高画質であるとされる。
評価は下記の装置を用い、下記の測定条件を用いて行った。
測定装置:走査型共焦点レーザ顕微鏡「LEXT OLS3100」
測定条件:
測定画像:LEXT20倍でのスナップショット (n=3測定)
画像サイズ:0.64mm×0.64mm
撮影時の明るさ設定:25
解析ソフト:ImageJ (MaxEntropy)により2値化した。
画像品質の評価は埋まり率50%のハーフトーン画像を用いて行った。
ハーフトーン画像をデジタルマイクロスコープで観察し、全体のドット数に対するミストが形成したドット数の割合を目視でカウントし算出した。ミストが形成したドット数が少ないほどより高画質であるとされる。
評価は下記の装置を用い、下記の測定条件を用いて行った。
測定装置:走査型共焦点レーザ顕微鏡「LEXT OLS3100」
測定条件:
測定画像:LEXT20倍でのスナップショット (n=3測定)
画像サイズ:0.64mm×0.64mm
撮影時の明るさ設定:25
解析ソフト:ImageJ (MaxEntropy)により2値化した。
−全体のドット数に対するミストが形成したドット数の割合の評価基準−
◎:0.0%
○:0.1%以上〜1.0%未満である
△:1.0%以上〜5.0%未満である
×:5.0%以上である。
◎:0.0%
○:0.1%以上〜1.0%未満である
△:1.0%以上〜5.0%未満である
×:5.0%以上である。
[画像濃度]
ベタ画像のブラック画像濃度を反射分光濃度計(Xrite株式会社製 Model:939)を用いて測定した。
−画像濃度の評価基準−
◎:ブラック画像濃度が2.2以上である
○:ブラック画像濃度が2.0以上2.2未満である
△:ブラック画像濃度が1.6以上2.0未満である
×:ブラック画像濃度が1.6未満である
ベタ画像のブラック画像濃度を反射分光濃度計(Xrite株式会社製 Model:939)を用いて測定した。
−画像濃度の評価基準−
◎:ブラック画像濃度が2.2以上である
○:ブラック画像濃度が2.0以上2.2未満である
△:ブラック画像濃度が1.6以上2.0未満である
×:ブラック画像濃度が1.6未満である
本発明は下記(1)のインクに係るものであるが、下記(2)〜(10)を実施形態として含む。
(1)有機溶剤及び色材を含有し、
伸長粘度測定における滴破断時間が17.0msec以下である、
ことを特徴とするインク。
(2)体積弾性率が2.9×109Pa以上である、上記(1)に記載のインク。
(3)前記体積弾性率が3.0×109Pa以下である、上記(2)に記載のインク。
(4)15msecにおける動的表面張力が32mN/m以上である上記(1)乃至(3)のいずれか1項に記載のインク。
(5)15msecにおける動的表面張力が39mN/m以下である、上記(4)に記載のインク。
(6)界面活性剤を含む、上記(1)乃至(5)のいずれか1項に記載のインク。
(7)前記界面活性剤を0.2質量%以上2.0質量%以下含む、上記(6)に記載のインク。
(8)インク中の総固形分量が5質量%以上12質量%以下である、上記(1)乃至(7)のいずれか1項に記載のインク。
(9)50m/min以上で搬送される記録媒体に対して、上記(1)乃至(8)のいずれか1項に記載のインクを吐出することを特徴とする画像形成方法。
(10)記録媒体を50m/min以上で搬送する搬送機構と、
上記(1)〜(8)のいずれか1項に記載のインクと、
前記インクを吐出するインク吐出機構と、を有することを特徴とする画像形成装置。
(1)有機溶剤及び色材を含有し、
伸長粘度測定における滴破断時間が17.0msec以下である、
ことを特徴とするインク。
(2)体積弾性率が2.9×109Pa以上である、上記(1)に記載のインク。
(3)前記体積弾性率が3.0×109Pa以下である、上記(2)に記載のインク。
(4)15msecにおける動的表面張力が32mN/m以上である上記(1)乃至(3)のいずれか1項に記載のインク。
(5)15msecにおける動的表面張力が39mN/m以下である、上記(4)に記載のインク。
(6)界面活性剤を含む、上記(1)乃至(5)のいずれか1項に記載のインク。
(7)前記界面活性剤を0.2質量%以上2.0質量%以下含む、上記(6)に記載のインク。
(8)インク中の総固形分量が5質量%以上12質量%以下である、上記(1)乃至(7)のいずれか1項に記載のインク。
(9)50m/min以上で搬送される記録媒体に対して、上記(1)乃至(8)のいずれか1項に記載のインクを吐出することを特徴とする画像形成方法。
(10)記録媒体を50m/min以上で搬送する搬送機構と、
上記(1)〜(8)のいずれか1項に記載のインクと、
前記インクを吐出するインク吐出機構と、を有することを特徴とする画像形成装置。
1 元巻きローラー
2 記録媒体
3 搬送ローラー
4 吐出手段
5 加熱乾燥手段
6 巻取りローラー
2 記録媒体
3 搬送ローラー
4 吐出手段
5 加熱乾燥手段
6 巻取りローラー
Claims (10)
- 有機溶剤及び色材を含有し、
伸長粘度測定における滴破断時間が17.0msec以下である、
ことを特徴とするインク。 - 体積弾性率が2.9×109Pa以上である、請求項1に記載のインク。
- 前記体積弾性率が3.0×109Pa以下である、請求項2に記載のインク。
- 15msecにおける動的表面張力が32mN/m以上である、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のインク。
- 15msecにおける動的表面張力が39mN/m以下である、請求項4に記載のインク。
- 界面活性剤を含む、請求項1乃至5のいずれか1項に記載のインク。
- 前記界面活性剤を0.2質量%以上2.0質量%以下含む、請求項6に記載のインク。
- インク中の総固形分量が5質量%以上12質量%以下である、請求項1乃至7のいずれか1項に記載のインク。
- 50m/min以上で搬送される記録媒体に対して、請求項1乃至8のいずれか1項に記載のインクを吐出することを特徴とする画像形成方法。
- 記録媒体を50m/min以上で搬送する搬送機構と、
請求項1乃至8のいずれか1項に記載のインクと、
前記インクを吐出するインク吐出機構と、を有することを特徴とする画像形成装置。
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- 2019-09-19 JP JP2019170192A patent/JP2021046497A/ja active Pending
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2020
- 2020-09-15 US US17/021,388 patent/US20210087417A1/en not_active Abandoned
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