JP2022018083A - インク、インクセット、インク収容容器、印刷方法、及び印刷装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】印刷画像のビーディング及びカラーブリードの発生を抑制できるインクの提供。【解決手段】アニオン性化合物、有機溶剤、水、及び光酸発生剤を含有し、前記有機溶剤は、溶解度パラメーター9(J/cm3)1/2以上11.8(J/cm3)1/2以下の有機溶剤を少なくとも1種含むインクである。【選択図】なし

Description

本発明は、インク、インクセット、インク収容容器、印刷方法、及び印刷装置に関する。
近年、インクジェット記録方法は、容易にカラー画像の記録が可能であり、しかもランニングコストが低いなどの理由から、急速に普及してきている。しかし、インクジェット記録方法は、インクと記録媒体との組み合わせによっては文字滲みに代表される画像欠陥が発生し易く、画像品質が大きく低下してしまうという問題がある。更に、インクジェット記録装置の高生産性、印刷高速化等が求められており、種々の課題が発生している。
例えば、サイネージ用非浸透メディア等はインクが吸収しないことから、画像が激しく滲むこと(カラーブリード)、ベタ画像の濃度ムラ(ビーディング)や定着しないことが課題になっている。また、商業印刷用や出版印刷用コート紙のようなコート層材料として炭酸カルシウムやカオリン等のフィラーを用いたコート紙に記録すると、画像が激しく滲むこと(カラーブリード)、ベタ画像の濃度ムラ(ビーディング)、及び画像濃度が低下する。
そこで、例えば、カラーブリード及びビーディングを抑制するため、コロナ放電処理及びプラズマ処理のいずれかで表面改質した記録媒体とアミド化合物を含むインクとを組み合わせたインクジェット記録方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、溶解度パラメーター9(J/cm1/2以上11.8(J/cm1/2未満の有機溶剤と、最大泡圧法による表面寿命15msecでの動的表面張力が34.0mN/m以下であるインクが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
本発明は、印刷画像のビーディング及びカラーブリードの発生を抑制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、アニオン性化合物、有機溶剤、水、及び光酸発生剤を含有し、前記有機溶剤は、溶解度パラメーター9(J/cm1/2以上11.8(J/cm1/2以下の有機溶剤を少なくとも1種を含有する。
本発明によると、印刷画像のビーディング及びカラーブリードの発生を抑制できるインクを提供することができる。
図1は、本発明の印刷装置の一例を示す概略正面図である。 図2は、本発明の印刷装置の一例を示す概略側面図である。 図3は、本発明の印刷装置の一例を示す部分拡大図である。 図4は、インク収容容器の一例を示す概略斜視図である。
(インク)
本発明のインクは、アニオン性化合物、有機溶剤、水、及び光酸発生剤を含有し、前記有機溶剤は、溶解度パラメーター9(J/cm1/2以上11.8(J/cm1/2以下の有機溶剤を少なくとも1種を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
従来技術では、高速印刷時の非浸透性乃至難浸透性メディア上において、印刷画像にビーディング及びカラーブリードが生じてしまうという課題がある。
本発明においては、アニオン性化合物、有機溶剤、水、及び光酸発生剤を含有するインクを用いて記録媒体に印刷し、印刷直後に適切な紫外光を照射することによって前記光酸発生剤が分解する。光酸発生剤が分解して酸が発生し、前記酸によって、前記アニオン性化合物(アニオン性樹脂及びアニオン性顔料の少なくともいずれか)が凝集乃至増粘する。その結果、高速印刷時における印刷画像のビーディング及びカラーブリードの発生を抑制することができる。
<光酸発生剤>
前記光酸発生剤は、紫外光を照射することによって分解し、酸を発生する化合物であり、例えば、下記一般式(I)で示される化合物及び下記一般式(II)で示される化合物のいずれかであることが好ましい。
<一般式(I)で示される化合物>
Figure 2022018083000001
ただし、前記一般式(I)中、R、R、及びRは、水素原子、炭素数1~4の低級アルキル基、アルコキシ基、及びチオフェニル基のいずれかを示す。mは、0又は1~3の整数を示す。カウンターイオンXは、FCSO 、FSO 、CHSO 、PF 、SbF 、(Rf)PF6-n 、10-カンファーSO 、又はB(C を示す(ただし、Rfは炭化フッ素アルキル基であり、nは1~5の整数を示す)。
前記一般式(I)で表される化合物の好適な具体例としては、下記一般式(I-1)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2022018083000002
ただし、前記一般式(I-1)中、X は、PF 、SbF 、又は(Rf)PF6-n を示し、Rfは炭化フッ素アルキル基であり、nは1~5の整数を示す。
前記一般式(I-1)で表される化合物としては、例えば、下記構造式(1)~(3)で表される化合物などが挙げられる。
[構造式(1)]
Figure 2022018083000003
[構造式(2)]
Figure 2022018083000004
[構造式(3)]
Figure 2022018083000005
ただし、Rfは炭化フッ素アルキル基であり、nは1~5の整数を示す。
前記一般式(I-1)で表される化合物としては、市販品を用いることができ、前記市販品としては、例えば、サンアプロ株式会社製のCPI-100P、CPI-101A、CPI-200A、CPI-210Sなどが挙げられる。
前記一般式(I)で表される化合物の好適な具体例としては、下記一般式(I-2)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2022018083000006
ただし、前記一般式(I-2)中、R、R、Rは、水素原子又は炭素数1~4の低級アルキル基であり、X は、FCSO 、FSO 、10-カンファーSO 、B(C 、又は(Rf)PF6-n を示し、Rfは炭化フッ素アルキル基であり、nは1~5の整数を示す。
前記一般式(I-2)で表される化合物としては、例えば、下記構造式(4)~(6)で表される化合物などが挙げられる。
[構造式(4)]
Figure 2022018083000007
[構造式(5)]
Figure 2022018083000008
[構造式(6)]
Figure 2022018083000009
前記一般式(I-2)で表される化合物としては市販品を用いることができ、前記市販品としては、例えば、サンアプロ株式会社製のCPI-310B、CPI-410S;東洋合成工業株式会社製のTPS-TF、TPS-PFBS、TPS-CS;富士フイルム和光純薬株式会社製のWPAG-336、WPAG-469、WPAG-638などが挙げられる。
前記一般式(I)で表される化合物の好適な具体例としては、下記一般式(I-3)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2022018083000010
ただし、前記一般式(I-3)中、R10は、メチル基又はメトキシ基であり、X は、FCSO 、又はCHSO を示す。
前記一般式(I-3)で表される化合物としては、例えば、下記構造式(7)~(8)で表される化合物などが挙げられる。
[構造式(7)]
Figure 2022018083000011
[構造式(8)]
Figure 2022018083000012
前記一般式(I-3)で表される化合物としては、市販品を用いることができ、前記市販品としては、例えば、富士フイルム和光純薬株式会社製のWPAG-367、WPAG-370などが挙げられる。
<一般式(II)で示される化合物>
Figure 2022018083000013
ただし、前記一般式(II)中、Rは、水素原子、又は炭素数1~4の低級アルキル基を示す。Rは、水素原子、炭素数1~4の低級アルキル基、フェニル基、置換されたフェニル基、及びナフタレン基のいずれかを示す。Rは、水素原子、炭素数1~4の低級アルキル基、アセチル基、及びメトキシカルボニル基のいずれかを示す。カウンターイオンX は、PF 、SbF 、又はB(C を示す。
前記一般式(II)で表される化合物の好適な具体例としては、下記一般式(II-1)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2022018083000014
ただし、前記一般式(II-1)中、R11は、水素原子又は炭素数1~4の低級アルキル基であり、カウンターイオンX は、PF 、SbF 、又はB(C を示す。
前記一般式(II-1)で表される化合物としては、例えば、下記構造式(9)~(10)で表される化合物などが挙げられる。
[構造式(9)]
Figure 2022018083000015
[構造式(10)]
Figure 2022018083000016
前記一般式(II-1)で表される化合物としては市販品を用いることができ、前記市販品としては、例えば、三新化学工業株式会社製のサンエイド SI-80、サンエイド SI-100、サンエイド SI-110などが挙げられる。
前記一般式(II)で表される化合物の好適な具体例としては、下記一般式(II-2)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2022018083000017
ただし、前記一般式(II-2)中、カウンターイオンX は、PF 、SbF 、又はB(C を示す。
前記一般式(II-2)で表される化合物としては、例えば、下記構造式(11)で表される化合物などが挙げられる。
[構造式(11)]
Figure 2022018083000018
前記一般式(II-2)で表される化合物としては市販品を用いることができ、前記市販品としては、例えば、三新化学工業株式会社製のサンエイド SI-60、サンエイド SI-360などが挙げられる。
前記一般式(II)で表される化合物の好適な具体例としては、下記一般式(II-3)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2022018083000019
ただし、前記一般式(II-3)中、R11は、水素原子又は炭素数1~4の低級アルキル基であり、カウンターイオンX は、PF 、SbF 、又はB(C を示す。
前記一般式(II-3)で表される化合物としては、例えば、下記構造式(12)で表される化合物などが挙げられる。
[構造式(12)]
Figure 2022018083000020
[構造式(13)]
Figure 2022018083000021
[構造式(14)]
Figure 2022018083000022
前記一般式(II-3)で表される化合物としては市販品を用いることができ、前記市販品としては、例えば、三新化学工業株式会社製のサンエイド SI-300、サンエイド SI-B2A、サンエイド SI-B3Aなどが挙げられる。
前記光酸発生剤の含有量は、カラーブリード及びビーディングの抑制の点から、インク全量に対して、0.25質量%以上5質量%以下が好ましく、0.5質量%以上4質量%以下がより好ましい。
前記光酸発生剤の含有量が0.25質量%以上であると、ビーディング及びカラーブリード効果が良好に得られる。また、前記光酸発生剤の含有量が5質量%以下であると、良好な効果が得られる。
<有機溶剤>
有機溶剤としては、溶解度パラメーター9(J/cm1/2以上11.8(J/cm1/2以下の有機溶剤を少なくとも1種含む。特に、溶解度パラメーター9(J/cm1/2以上11.8(J/cm1/2未満の有機溶剤を少なくとも1種含むことが好ましい。
溶解度パラメーター9(J/cm1/2以上11.8(J/cm1/2以下の有機溶剤としては、例えば、3-エチル-3-オキセタンメタノール(SP値:11.31(J/cm1/2)、3-メチル-3-オキセタンメタノール(SP値:11.79(J/cm1/2)、3-メトキシ-N、N-ジメチルプロピオンアミド(SP値:9.19(J/cm1/2)、3-ブトキシ-N、N-ジメチルプロピオンアミド(SP値:9.03(J/cm1/2)、1,2-ヘキサンジオール(SP値:11.80(J/cm1/2)、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール(SP値:11.07(J/cm1/2)、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール(SP値:11.19(J/cm1/2)、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(SP値:10.14(J/cm1/2)、3-メトキシ-1-ブタノール(SP値:9.64(J/cm1/2)、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール(SP値:9.64(J/cm1/2)、メチルプロピレントリグリコール(SP値:9.43(J/cm1/2)、ジエチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル(SP値:9.86(J/cm1/2)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(SP値:10.34(J/cm1/2)、トリエチレングリコールモノメチルエーテル(SP値:10.12(J/cm1/2)、プロピレングリコールモノプロピルエーテル(SP値:9.82(J/cm1/2)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(SP値:10.19(J/cm1/2)、プロピレングリコールモノブチルエーテル(SP値:9.69(J/cm1/2)、3-メトキシ-1-ブタノール(SP値:10.65(J/cm1/2)、3-メトキシ-1-プロパノール(SP値:10.41(J/cm1/2)、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(SP値:9.84(J/cm1/2)、3-メチル-1,5-ペンタンジオール(SP値:11.80(J/cm1/2)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。
溶解度パラメーター9(J/cm1/2以上11.8(J/cm1/2以下の有機溶剤の含有量は、発色性、カラーブリード、及びビーディング抑制の点から、インク全量に対して、5質量%以上60質量%以下が好ましく、10質量%以上30質量%以下がより好ましい。
また、溶解度パラメーター9(J/cm1/2以上11.8(J/cm1/2以下の有機溶剤以外の有機溶剤としては、温度23℃、相対湿度80%環境下の平衡水分量が30質量%以上である多価アルコールを湿潤剤として含有することができる。これらの中でも、平衡水分量及び沸点が高いものが好ましい。
温度23℃、相対湿度80%環境下での平衡水分量が30質量%以上である多価アルコールとしては、例えば、ジエチレングリコール(bp245℃、平衡水分量43質量%)、トリエチレングリコール(bp285℃、平衡水分量39質量%)、テトラエチレングリコール(bp324℃~330℃、平衡水分量37質量%)、1,3-ブタンジオール(bp203℃~204℃、平衡水分量35質量%)、グリセリン(bp290℃、平衡水分量49質量%)、ジグリセリン(bp270℃/20hPa、平衡水分量38質量%)、1,2,3-ブタントリオール(bp175℃/33hPa、平衡水分量38質量%)、1,2,4-ブタントリオール(bp190℃~191℃/24hPa、平衡水分量41質量%)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、グリセリン、1,3-ブタンジオールが好ましい。
前記平衡水分量(%)は、塩化カリウム/塩化ナトリウム飽和水溶液を用いデシケーター内の温湿度を温度23℃±1℃、相対湿度80%±3%に保ち、このデシケーター内に各有機溶剤を1gずつ秤量したシャーレを保管し、平衡する水分量を測定し、下記式により算出したものである。
平衡水分量(%)
=〔有機溶剤に吸収した水分量/(有機溶剤+有機溶剤に吸収した水分量)〕×100
上記溶解度パラメーター9(J/cm1/2以上11.8(J/cm1/2以下の有機溶剤及び上記温度23℃、相対湿度80%環境下での平衡水分量が30質量%以上である多価アルコール以外の有機溶剤としては、例えば、2-メチル-1,3-ブタンジオール(bp:214℃)、3-メチル-1,3-ブタンジオール(bp:203℃)、ジプロピレングリコール(bp:232℃)、1,5-ペンタンジオール(bp:242℃)、プロピレングリコール(bp:187℃)、2-メチル-2,4-ペンタンジオール(bp:197℃)、エチレングリコール(bp:196℃~198℃)、トリプロピレングリコール(bp:267℃)、ヘキシレングリコール(bp:197℃)、ポリエチレングリコール(粘調液体~固体)、ポリプロピレングリコール(bp:187℃)、1,6-ヘキサンジオール(bp:253℃~260℃)、1,2,6-ヘキサントリオール(bp:178℃)、トリメチロールエタン(固体、mp:199℃~201℃)、トリメチロールプロパン(固体、mp:61℃)などが挙げられる。
前記有機溶剤の合計含有量は、インクの全量に対して、10質量%以上75質量%以下が好ましく、15質量%以上50質量%以下がより好ましい。
前記合計含有量が、10質量%以上であると、インクの保湿効果が良好となり、75質量%以下であると、記録媒体上での乾燥性が良好であり、更に普通紙上の文字品位が良好である。
前記有機溶剤は、カラーブリード及びビーディング抑制にも関係するが、吐出安定性確保やインク吐出装置の維持装置での廃インク固着防止に寄与するので、適切な範囲で使用するのが好ましい。
前記インクには、前記有機溶剤以外の水溶性有機溶剤を併用してもよい。
前記水溶性有機溶剤としては、例えば、多価アルコールアリールエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン、その他の湿潤剤などが挙げられる。
前記多価アルコール類としては、例えば、2-メチル-1,3-ブタンジオール(bp:214℃)、3-メチル-1,3-ブタンジオール(bp:203℃)、ジプロピレングリコール(bp:232℃)、1,5-ペンタンジオール(bp:242℃)、プロピレングリコール(bp:187℃)、2-メチル-2,4-ペンタンジオール(bp:197℃)、エチレングリコール(bp:196℃~198℃)、トリプロピレングリコール(bp:267℃)、ヘキシレングリコール(bp:197℃)、ポリエチレングリコール(粘調液体~固体)、ポリプロピレングリコール(bp:187℃)、1,6-ヘキサンジオール(bp:253℃~260℃)、1,2,6-ヘキサントリオール(bp:178℃)、トリメチロールエタン(固体、mp:199℃~201℃)、トリメチロールプロパン(固体、mp:61℃)などが挙げられる。
その他の湿潤剤としては、糖類などが好ましい。
糖類としては、例えば、単糖類、二糖類、オリゴ糖類(三糖類、四糖類を含む)、多糖類などが挙げられる。
糖類としては、具体的には、グルコース、マンノース、フルクトース、リボース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、マルトース、セロビオース、ラクトース、スクロース、トレハロース、マルトトリオースなどが挙げられる。
ここで、多糖類とは広義の糖を意味し、α-シクロデキストリン、セルロースなど自然界に広く存在する物質を含む意味に用いることとする。
また、これらの糖類の誘導体としては、前記した糖類の還元糖{例えば、糖アルコール[一般式:HOCH(CHOH)CHOH(ただし、nは2~5の整数を表す)で表される。]}、酸化糖(例えば、アルドン酸、ウロン酸など)、アミノ酸、チオ酸などが挙げられる。
これらの中でも、糖アルコールが好ましく、前記糖アルコールとしては、例えば、マルチトール、ソルビットなどが挙げられる。
着色剤と前記水溶性有機溶剤との質量比は、ヘッドからのインク吐出安定性に非常に影響があり、更にインク吐出装置の維持装置での廃インク固着防止にも影響がある。
着色剤固形分が高いのに水溶性有機溶剤の配合量が少ないとノズルのインクメニスカス付近の水分蒸発が進み吐出不良をもたらすことがある。
<アニオン性化合物>
前記アニオン性化合物としては、アニオン性樹脂及びアニオン性顔料の少なくともいずれかが用いられる。
<<樹脂>>
樹脂としては、アニオン性を有していれば特に制限はないが、アニオン性を有する水分散性樹脂が好ましい。
-水分散性樹脂-
水分散性樹脂としては、造膜性(画像形成性)に優れ、かつ耐溶剤性、高耐水性、高耐候性を備えたものが、高耐水性で高画像濃度(高発色性)の画像記録に有用であり、例えば、縮合系合成樹脂、付加系合成樹脂、天然高分子化合物などが挙げられる。これらの中でも、ポリウレタン樹脂が好ましい。
また、サイネージ用非浸透メディアはインク定着性が悪いため、水分散性樹脂粒子の材料選定、添加量を増やす必要がある。更に非浸透メディアのフィルムに定着性を向上させるため、下記構造式(A)で示される構造を有する芳香族環を含むポリオール原料から合成されたポリウレタン樹脂粒子が多く用いられている。
Figure 2022018083000023
前記構造式(A)で示される構造を有する芳香族環を含むポリオール原料としては、テレフタル酸、イソフタル酸等が挙げられる。原材料としてテレフタル酸、イソフタル酸を用いると、環状エステル化合物が生成する。前記二種類の原材料を用いた場合は、二種類のフタル酸が混合した環状エステルが生成することを、GC-MSで確認している。
前記ポリウレタン樹脂粒子は、該ポリウレタン樹脂粒子の原料として、上記構造式(A)で示される構造を有する芳香族環を含むポリオール原料を用い、上記構造式(A)で示される構造を有するポリウレタン樹脂粒子を含有することが好ましい。
上記構造式(A)で示される構造を有するポリウレタン樹脂粒子における上記構造式(A)で示される構造を有する芳香族環を含むポリオール原料の割合は、ポリオール中の半分程度、ポリウレタン樹脂中、1~3割程度が好ましい。前記ポリオール原料の割合が前記の範囲であると、耐アルコール性に優れる。
その他の縮合系合成樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリ(メタ)アクリル樹脂、アクリル-シリコーン樹脂、フッ素系樹脂などが挙げられる。前記付加系合成樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリビニルエステル系樹脂、ポリアクリル酸系樹脂、不飽和カルボン酸系樹脂などが挙げられる。前記天然高分子化合物としては、例えば、セルロース類、ロジン類、天然ゴムなどが挙げられる。
これらの中でも、インクの定着性を考慮するとポリウレタン樹脂粒子が好ましい。また、前記水分散性樹脂を2種類以上併用してもよい。
水分散性樹脂としては、樹脂自身が親水基を持ち自己分散性を持つもの、樹脂自身は分散性を持たず界面活性剤や親水基を持つ樹脂により分散性を付与したものが使用できる。これらの中でも、ポリエステル樹脂やポリウレタン樹脂のアイオノマーや不飽和単量体の乳化及び懸濁重合によって得られた樹脂粒子のエマルジョンが最適である。
不飽和単量体の乳化重合の場合には、不飽和単量体、重合開始剤、界面活性剤、連鎖移動剤、キレート剤、及びpH調整剤などを添加した水中で反応させて樹脂エマルジョンを得るため、容易に水分散性樹脂を得ることができ、樹脂構成を替えやすく、目的の性質を作りやすい。
水分散性樹脂は、強アルカリ性、強酸性下では分散破壊や加水分解などの分子鎖の断裂が引き起こされるため、pHは4~12が好ましく、特に水分散性着色剤との混和性の点から、7~11がより好ましく、8~10.5が更に好ましい。
水分散性樹脂は、水分散性着色剤を記録媒体に定着させる働きを有し、常温以上で被膜化して着色剤の定着性を向上させる機能を有する。そのため、水分散性樹脂の最低造膜温度(MFT)は100℃以下であることが好ましい。
また、水分散性樹脂のガラス転移温度が-40℃以下になると、樹脂皮膜の粘稠性が強くなり印刷物にタックが生じるため、ガラス転移温度は-30℃以上であることが好ましい。水分散性樹脂のインク中の含有量は、固形分で、0.5質量%以上20質量%以下が好ましく、1質量%以上15質量%以下がより好ましい。
しかし、サイネージ用非浸透メディアや商用印刷用紙への着色剤の基材定着性を充分考慮するとインク中におけるポリウレタン樹脂粒子の含有量は3質量%以上であり、且つ着色剤とポリウレタン樹脂粒子との固形分質量比は1.0:(2.0~12.0)が好ましく、1.0:(2.0~11.0)がより好ましい。なお、インクを製造する際には、ポリウレタン樹脂粒子は分散液の形で使用されるが、インク中のポリウレタン樹脂粒子の含有率とは、インク中における固形分であるポリウレタン樹脂粒子の含有率である。
<<着色剤>>
本発明のインクは、着色剤を含有しないクリアインクとすることも可能であるが、着色剤を含有することが好ましい。
着色剤としては、アニオン性を有していれば特に制限はないが、アニオン性を有する顔料が好ましい。
アニオン性を有する顔料としては、界面活性剤で顔料を分散した界面活性剤分散、樹脂で顔料を分散した樹脂分散、顔料の表面を樹脂で被覆した樹脂被覆分散及び顔料表面に親水基を設けた自己分散顔料などがあるが、水分散性のものが好ましい。これらの中でも、樹脂被覆顔料又は自己分散顔料であって、顔料表面に少なくとも一つの親水基を有するものが好ましい。
このような親水基としては、-COOM、-SOM、-POHM、-PO、-CONM、-SONM、-NH-C-COOM、-NH-C-SOM、-NH-C-POHM、-NH-C-PO、-NH-C-CONM、-NH-C-SONMなどが挙げられる。これらの親水基は公知の方法で導入することができる。
また、カウンターイオンMは四級アンモニウムイオンが好ましい。その具体例としては、テトラメチルアンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラプロピルアンモニウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン、テトラペンチルアンモニウムイオン、ベンジルトリメチルアンモニウムイオン、ベンジルトリエチルアンモニウムイオン、テトラヘキシルアンモニウムイオンなどが挙げられる。これらの中でも、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン、ベンジルトリメチルアンモニウムイオンが好ましく、テトラブチルアンモニウムイオンが特に好ましい。
上記顔料を用いたインクは、特に経時保存安定性が高く、水分蒸発時の粘度上昇が抑制される。これは、水リッチなインクから水分が蒸発し、有機溶剤リッチとなった際にも、四級アンモニウムイオンを有する親水基により、顔料の分散が安定に保てるためであると推測される。
前記親水基を有する顔料以外の着色剤としては、ポリマー微粒子に顔料を含有させたポリマーエマルジョンが好ましい。顔料はポリマー微粒子中に封入されていても、ポリマー微粒子の表面に吸着されていてもよい。この場合、全ての顔料が封入又は吸着されている必要はなく、一部がエマルジョン中に分散していてもよい。ポリマー微粒子用のポリマーとしてはビニル系ポリマー、ポリエステル系ポリマー、ポリウレタン系ポリマーなどが挙げられるが、特に好ましいのは、ビニル系ポリマー及びポリエステル系ポリマーである。その具体例としては、特開2000-53897号公報、特開2001-139849号公報に開示されたものが挙げられる。
また、一般的な有機顔料、又は無機顔料の粒子を有機顔料若しくはカーボンブラックで被覆した複合顔料を用いることもできる。前記複合顔料は、無機顔料の粒子の存在下で有機顔料を析出させる方法や、無機顔料と有機顔料を機械的に混合摩砕するメカノケミカル法等により作製することができる。更に必要に応じて、ポリシロキサン、アルキルシランから生成されるオルガノシラン化合物の層を、無機顔料と有機顔料の中間に設けることにより両者の接着性を向上させることもできる。
前記無機顔料粒子と、着色剤の有機顔料若しくはカーボンブラックの質量比は、3:1~1:3が好ましく、3:2~1:2がより好ましい。着色剤の含有量が上記の範囲であると発色性や着色力が低下することなく、透明性や色調が悪くなることがない。
上記複合顔料としては、戸田工業株式会社製のシリカ/カーボンブラック複合材料、シリカ/フタロシアニンPB15:3複合材料、シリカ/ジスアゾイエロー複合材料、シリカ/キナクリドンPR122複合材料などが、一次平均粒径が小さいので好適である。
ここで、20nmの一次粒子径を持つ無機顔料粒子を等量の有機顔料で被覆した場合、この顔料の一次粒子径は、25nm程度になる。これに適当な分散剤を用いて一次粒子まで分散できれば、分散粒子径が25nmの非常に微細な顔料分散インクを作製することができる。前記複合顔料は、表面の有機顔料が分散に寄与するだけでなく、厚み約2.5nmの有機顔料の薄層を通して中心にある無機顔料の性質も現れてくるため、両者を同時に分散安定化できる顔料分散剤の選択も重要である。
前記無機顔料としては、例えば、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、カーボンブラックなどが挙げられる。これらの中でも、カーボンブラックが好ましい。
前記カーボンブラックとしては、例えば、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チャンネルブラック、ファーネスブラック、ガスブラック、ランプブラックなどが挙げられる。
前記有機顔料としては、例えば、アゾ顔料、多環式顔料、染料キレート、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラックなどが挙げられる。これらの中でも、アゾ顔料、多環式顔料などが好ましい。なお、前記アゾ顔料としては、例えば、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料などが挙げられる。前記多環式顔料としては、例えば、フタロシアニン顔料、ぺリレン顔料、ぺリノン顔料、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が挙げられる。
前記染料キレートとしては、例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレート、などが挙げられる。
前記有機顔料としては、例えば、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、408、109、110、117、120、128、139、150、151、155、153、180、183、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、185、190、193、209、219、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(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。
顔料のBET比表面積は、10m/g以上1500m/g以下が好ましく、20m/g以上600m/g以下がより好ましく、50m/g以上300m/g以下が更に好ましい。
所望のBET比表面積のものの利用が容易ではない場合には、顔料を比較的小さい粒径にするため、一般的なサイズ減少又は粉砕処理(例えば、ボールミル粉砕、ジェットミル粉砕、超音波処理)を行えばよい。
前記着色剤の累積50%体積粒子径D50は、インク中において、10nm以上200nm以下が好ましい。
前記着色剤の含有量は、固形分で、インクの全量に対して、1質量%以上15質量%以下が好ましく、1.5質量%以上10質量%以下がより好ましい。前記着色剤の含有量が1質量%以上であれば、インクの発色性及び画像濃度がよくなり、15質量%以下であれば、インクが増粘して吐出性が悪くなることはなく、更に経済的にも好ましい。
なお、本発明では、色調調整の目的で染料を併用しても構わないが、耐候性を劣化させない範囲内で使用する必要がある。
<水>
水としては、例えば、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。
前記インクは、更に界面活性剤を含有することが好ましい。
<界面活性剤>
本発明では、インクの25℃最大泡圧法による表面寿命15msecでの動的表面張力が34.0mN/m以下に下げ、かつ前記インクの25℃での静的表面張力を20.0mN/m以上に保つには、ポリエーテル変性シロキサン化合物、アセチレングリコール界面活性剤、及びアセチレンアルコール界面活性剤の少なくともいずれかを用いることが好ましい。これにより、ヘッドノズルプレート撥インク膜に濡れ難いインクとなり、インクのノズル付着による吐出不良を防ぎ、吐出安定性が向上する。また、特に問題になりやすいノズル撥インク膜面にインクが付着し難く、吐出不良が生じ難いインクとなる。
ポリエーテル変性シロキサン化合物の中でも、下記一般式(IV)から一般式(VII)で示されるものが好ましく、特に、水分散性着色剤の種類や有機溶剤の組合せによって分散安定性を損なわず、動的表面張力が低く、浸透性、レベリング性の高いものが好ましい。
これらの界面活性剤は、1種を単独で用いても2種以上を混合して用いてもよい。
Figure 2022018083000024
ただし、前記一般式(IV)中、Rは、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表し、mは0~23の整数、nは1~10の整数、aは1~23の整数、bは0~23の整数を表す。
Figure 2022018083000025
ただし、前記一般式(V)中、R及びRは、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表し、mは1~8の整数、c及びdは1~10の整数を表す。
Figure 2022018083000026
ただし、前記一般式(VI)中、Rは、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表し、eは1~8の整数を表す。
Figure 2022018083000027
ただし、前記一般式(VII)中、Rは、下記一般式(C)のポリエーテル基を表し、fは1~8の整数を表す。
Figure 2022018083000028
ただし、前記一般式(C)中、Rは、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表し、gは0~23の整数、hは0~23の整数を表し、g及びhが同時に0となる場合は除かれる。
上記一般式(IV)で示される化合物としては、以下の式(7)~式(14)で示される化合物などが挙げられる。
Figure 2022018083000029
Figure 2022018083000030
Figure 2022018083000031
Figure 2022018083000032
Figure 2022018083000033
Figure 2022018083000034
Figure 2022018083000035
Figure 2022018083000036
上記一般式(V)で示される化合物としては、下記の式(15)で表される化合物などが挙げられる。
Figure 2022018083000037
上記一般式(VI)で示される化合物としては、下記の式(16)で表される化合物などが挙げられる。
Figure 2022018083000038
上記一般式(VII)で示される化合物としては、下記の式(17)から式(19)で表される化合物などが挙げられる。
Figure 2022018083000039
Figure 2022018083000040
Figure 2022018083000041
更に、上記化合物と同等の効果を示す市販品のポリエーテル変性シロキサン化合物としては、例えば、TORAY ダウ・コーニング社製の71ADDITIVE,74ADDITIVE,57ADDITIVE,8029ADDITIVE,8054ADDITIVE,8211ADDITIVE,8019ADDITIVE,8526ADDITIVE,FZ-2123,FZ-2191;モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製のTSF4440,TSF4441,TSF4445,TSF4446,TSF4450,TSF4452,TSF4460;日信化学工業株式会社製のシルフェイスSAG002,シルフェイスSAG003,シルフェイスSAG005,シルフェイスSAG503A,シルフェイスSAG008,シルフェイスSJM003;エボニック社製のTEGO WetKL245,TEGO Wet250,TEGO Wet260,TEGO Wet265,TEGO Wet270,TEGO Wet280;ビックケミー・ジャパン社製のBYK-345,BYK-347,BYK-348,BYK-375,BYK-377などが挙げられる。
アセチレングリコール界面活性剤又はアセチレンアルコール界面活性剤としては、市販品を用いることができ、前記市販品としては、例えば、サーフィノール104、サーフィノール104E、サーフィノール420、サーフィノール440、サーフィノール465、サーフィノールSE、サーフィノールSEF、サーフィノールPSA-336、サーフィノールDF110D、サーフィノールDF58、オルフィンE1004、オルフィンE1010、オルフィンE1020、オルフィンPD-001、オルフィンPD-002W、オルフィンPD-004、オルフィンPD-005、オルフィンEXP.4001、オルフィンEXP.4200、オルフィンEXP.4123、オルフィンEXP.4300(いずれも、日信化学工業株式会社製)などが挙げられる。
更に必要に応じて、上記ポリエーテル変性シロキサン化合物、アセチレングリコール界面活性剤、及びアセチレンアルコール界面活性剤以外のフッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などを併用してもよい。
前記界面活性剤の含有量は、インクの全量に対して、0.001質量%以上5質量%以下が好ましく、0.5質量%以上3質量%以下がより好ましい。前記含有量が0.001質量%以上であれば、界面活性剤の良好な添加効果が得られる。しかし、5質量を超えると添加効果が飽和するため増量しても意味がない。
-その他の成分-
前記その他の成分としては、更に必要に応じて、公知の種々の添加剤を加えてもよく、例えば、抑泡剤(消泡剤)、pH調整剤、防腐防黴剤、キレート試薬、防錆剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、酸素吸収剤、光安定化剤などが挙げられる。
-抑泡剤-
抑泡剤は、インクに微量添加することによって、その発泡を抑えるために用いられる。ここで、発泡とは液体が薄い膜になって空気を包むことである。この泡の生成にはインクの表面張力や粘度等の特性が関与する。即ち、水のように表面張力が高い液体は、液体の表面積をできるだけ小さくしようとする力が働くため発泡し難い。これに対し、高粘度で高浸透性のインクは、表面張力が低いために発泡し易く、溶液の粘性により生成した泡が維持されやすく消泡し難い。
通常、抑泡剤は、泡膜の表面張力を局部的に低下させて泡を破壊するか、発泡液に不溶な抑泡剤を発泡液表面に点在させることにより泡を破壊する。インクに界面活性剤として表面張力を低下させる働きの極めて強いポリエーテル変性シロキサン化合物界面活性剤を用いた場合には、前者の機構による抑泡剤を用いても泡膜の表面張力を局部的に低下させることができない。そこで、後者の発泡液に不溶な抑泡剤を用いるが、この場合、溶液に不溶な抑泡剤によりインクの安定性が低下する。
これに対して、下記一般式(IX)の抑泡剤は、表面張力を低下させる働きがポリエーテル変性シロキサン化合物界面活性剤ほど強くないものの、該界面活性剤に対する相溶性が高い。このため、抑泡剤が効率的に泡膜に取り込まれ、前記界面活性剤と抑泡剤との表面張力の違いにより泡膜の表面が局部的に不均衡な状態となり、泡が破壊すると考えられる。
Figure 2022018083000042
ただし、前記一般式(IX)中、R及びRは、それぞれ独立に炭素原子3~6個を有するアルキル基、R及びR10は、それぞれ独立に炭素原子1~2個を有するアルキル基を表し、nは1~6の整数を表す。
上記一般式(IX)で表される化合物としては、例えば、2,4,7,9-テトラメチルデカン-4,7-ジオール、2,5,8,11-テトラメチルドデカン-5,8-ジオールが挙げられる。抑泡効果とインクへの相溶性が高いことから、2,5,8,11-テトラメチルドデカン-5,8-ジオールが特に好ましい。
抑泡剤のインク中の含有率は、0.01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。前記含有量が0.01質量%であれば、泡抑効果が得られ、10質量%以下であれば、抑泡効果が頭打ちになったり、粘度、粒径等のインク物性に悪影響が出るようなことはない。
-pH調整剤-
pH調整剤としては、調合されるインクに悪影響を及ぼさずにpHを7~11に調整できるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルコールアミン類、アルカリ金属元素の水酸化物、アンモニウムの水酸化物、ホスホニウム水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩などが挙げられる。
pHが7~11の範囲を外れると、インクジェットのヘッドやインク供給ユニットを溶かし出す量が大きく、インクの変質や漏洩、吐出不良などの不具合が生じることがある。
前記アルコールアミン類としては、例えば、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、2-アミノ-2-エチル-1,3プロパンジオールなどが挙げられる。
前記アルカリ金属元素の水酸化物としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが挙げられる。
前記アンモニウムの水酸化物としては、例えば、水酸化アンモニウム、第4級アンモニウム水酸化物などが挙げられる。
前記ホスホニウム水酸化物としては、例えば、第4級ホスホニウム水酸化物などが挙げられる。
前記アルカリ金属の炭酸塩としては、例えば、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどが挙げられる。
pH調整剤としては、強塩基性化合物を用いることが好ましく、水酸化カリウム又は水酸化ナトリウムを用いることがより好ましい。また、pH調整剤として、2-アミノ-2-エチル-1,3プロパンジオールを用いることも好ましい。
-防腐防黴剤-
防腐防黴剤としては、例えば、デヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、2-ピリジンチオール-1-オキサイドナトリウム、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウムなどが挙げられる。
-キレート試薬-
キレート試薬としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸ナトリウム、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸ナトリウム、ジエチレントリアミン五酢酸ナトリウム、ウラミル二酢酸ナトリウムなどが挙げられる。
-防錆剤-
防錆剤としては、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオジグリコール酸アンモン、ジイソプロピルアンモニウムニトライト、四硝酸ペンタエリスリトール、ジシクロヘキシルアンモニウムニトライトなどが挙げられる。
-酸化防止剤-
酸化防止剤としては、例えば、フェノール系酸化防止剤(ヒンダードフェノール系酸化防止剤を含む)、アミン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、リン系酸化防止剤などが挙げられる。
-紫外線吸収剤-
前記紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、サリチレート系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、ニッケル錯塩系紫外線吸収剤などが挙げられる。
<インクの製造>
本発明のインクは、アニオン性化合物、有機溶剤、水、光酸発生剤、及び必要に応じて添加する着色剤、及びその他の成分を水性媒体中に分散又は溶解し、撹拌し混合する撹拌混合工程及び得られた混合物を40℃以上70℃未満で6時間以上加温する工程により製造することができる。製造する。この撹拌混合は、例えば、サンドミル、ホモジナイザー、ボールミル、ペイントシェイカー、超音波分散機等により行うことができ、撹拌混合は通常の撹拌羽を用いた撹拌機、マグネチックスターラー、高速の分散機等で行うことができる。
<インク物性>
本発明の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。
しかし、インクの静的表面張力が20mN/m以上であり、且つ最大泡圧法によるバブルライフタイム15msec時の動的表面張力が34mN/m以下にすると、記録媒体に対し十分な濡れ性を確保することができるにも関わらず、インクジェットヘッドのノズルプレートオプツール撥水膜に濡れ難くなり、吐出安定性も確保でき、極めて安定なインクとなるので好ましい。
また、インクの25℃での粘度は、5mPa・s以上25mPa・s以下が好ましく、6mPa・s以上20mPa・s以下がより好ましい。前記粘度が5mPa・s以上であれば画像濃度や文字品位の向上効果が得られる。前記粘度が25mPa・s以下であれば、インク吐出性を確保することができる。
上記粘度は、例えば、粘度計(RE-85L、東機産業株式会社製)を用いて、25℃で測定することができる。
また、インク保存安定性を確保するには、pH8~10が好ましく、pH8.5~10がより好ましい。
(インクセット)
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、及びブラックインクから選ばれる少なくとも2つのインクを有するインクセットであって、
前記インクセットを構成するインクは、本発明の前記インクである。
上記のうち2色以上併用したインクセットを使用して記録を行うと、多色画像を形成することができ、全色併用したインクセットを使用して記録を行うと、フルカラー画像を形成することができる。
(インク収容容器)
本発明のインクは、インクカートリッジ等の容器中に収容して使用してもよい。
本発明のインク収容容器は、本発明のインクを紫外光カット処理した容器に収容してなる。
紫外光カット処理としては、例えば、アルミラミネートフィルム又はアルミ蒸着されたフィルムで作製されたインクパックに充填したインクパックをカーボンブラック等が練り込まれたプラスティック容器(インクカートリッジ)などが挙げられる。
<記録媒体>
本発明のインクを用いて記録を行うことが可能な記録媒体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、例えば、普通紙、光沢紙、特殊紙、布、フィルム、OHPシート、汎用印刷用紙などが挙げられる。しかし、本発明のインクは、サイネージ用非浸透メディア及び商業印刷用紙に対しても他の用紙と同様に良好な印刷が可能である点で、非常に優れたものである。
本発明のインクは、非浸透性乃至難浸透性メディアを用いても良好な画像形成が可能である。
非浸透性乃至難浸透性メディアとは、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
非浸透性乃至難浸透性メディアとしては、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、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、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。
<印刷物>
本発明のインクを用いて形成された画像を有する印刷物は、高画質で滲みがなく、経時安定性に優れ、各種の印字乃至画像が記録された資料等として各種用途に好適に使用することができる。
(印刷方法及び印刷装置)
本発明の印刷方法は、付与工程と、紫外光照射工程と、を含み、更に必要に応じてその他の工程を含む。
本発明の印刷装置は、付与手段と、紫外光照射手段と、を有し、更に必要に応じてその他の手段を有する。
<付与工程及び付与手段>
付与工程は、記録媒体上に本発明のインクを付与する工程であり、付与手段によって実施される。
前記インクの付与方法としては、特に制限はなく、インクジェット法、ブレードコート法、グラビアコート法、グラビアオフセットコート法、バーコート法、ロールコート法、ナイフコート法、エアナイフコート法、コンマコート法、Uコンマコート法、AKKUコート法、スムージングコート法、マイクログラビアコート法、リバースロールコート法、4本ロールコート法、5本ロールコート法、ディップコート法、カーテンコート法、スライドコート法、ダイコート法などが挙げられる。これらの中でも、インクジェット方式が好適に用いられる。
<紫外光照射工程及び紫外光照射手段>
紫外光照射工程は、付与後のインクに紫外光を照射する工程であり、紫外光照射手段により実施される。
前記紫外光照射手段としては、特定の波長領域の紫外光を安定した露光エネルギーで発光する紫外線ランプ及び特定の波長の紫外線を透過するフィルターを有する。
ここで、前記紫外線ランプとしては、例えば、水銀ランプ、メタルハライドランプ、無電極ランプ、エキシマーレーザー、紫外線レーザー、冷陰極管、熱陰極管、ブラックライト、LED(light emitting diode)等が適用可能であり、帯状のメタルハライドランプ、冷陰極管、熱陰極管、水銀ランプ、又はブラックライトが好ましい。
紫外光照射量としては、1mJ以上3,000mJ以下が好ましく、500mJ以上2,000mJ以下がより好ましい。
<その他の工程及びその他の手段>
その他の工程としては、例えば、乾燥工程などが挙げられる。
その他の手段としては、例えば、乾燥手段などが挙げられる。
<記録装置、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、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よい。加熱手段、乾燥手段には、例えば、記録媒体の画像面や裏面を加熱、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、赤外線乾燥装置、マイクロ波乾燥装置、ロールヒーター、ドラムヒーター、温風などにより記録媒体を乾燥することができる。加熱、乾燥は印刷前、印刷中、印刷後などに行うことができる。更に、加熱乾燥と同時に紫外(UV)光照射をすることが好ましい。
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。
ここで、図1は、本発明の印刷装置であるインクジェット記録装置の一例を示す概略正面図、図2は、本発明の印刷装置であるインクジェット記録装置の一例を示す概略側面図、図3は、インクジェット記録装置の要部の構成を示す概略図であり、RICOH Pro L4160(株式会社リコー製)の主要部を一部改造した装置の一例である。
図1~図3に示すインクジェット記録装置1は、ヘッドキャリッジ2、記録ヘッド3、インク吐出部6、紫外線照射手段4、プラテン及びヒーター部5を備えて構成される。
このインクジェット記録装置1は、記録メディアSの下にプラテン及びヒーター部5が設置されている。
記録メディアSは、プラテン及びヒーター部5に案内され、搬送手段(図示せず)の作動により、図3における手前から奥の方向に移動する。
ヘッド走査手段(図示せず)は、ヘッドキャリッジ2を図3におけるL方向に往復移動させることにより、ヘッドキャリッジ2に保持された記録ヘッド3の走査を行う。
ヘッドキャリッジ2は記録メディアSの上側に設置され、記録メディアS上の画像印刷に用いる色の数に応じて後述する記録ヘッド3を複数個、吐出口を下側に配置して収納する。
ヘッドキャリッジ2は、図3におけるL方向に往復自在な形態で記録装置1本体に対して設置されており、ヘッド走査手段の駆動により、図3中L方向に往復移動する。
なお、図3では、ヘッドキャリッジ2がイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、及びブラック(K)の記録ヘッド3を収納するものとして描図を行っているが、実施の際にはヘッドキャリッジ2に収納される記録ヘッド3の色数は適宜決められるものである。
記録ヘッド3は、インク供給手段(図示せず)により供給されたインクを、内部に複数個備えられた吐出手段(図示せず)の作動により、インク吐出部6から記録メディアSに向けて吐出する。
記録ヘッド3により吐出されるインクは、アニオン性化合物、有機溶剤、水及び光酸発生剤等を含んで組成されており、紫外線の照射を受けることで光酸発生剤より、酸(カチオン)が発生し、アニオン性化合物に作用することで、アニオン性樹脂又はアニオン性顔料が凝集・増粘を起こし、ビーディング及びカラーブリードが抑制される。
記録ヘッド3は記録メディアSの一端からヘッド走査手段の駆動により、図3におけるL方向に記録メディアSの他端まで移動するという走査の間に、記録メディアSにおける一定の領域(着弾可能領域)に対してインクをインク滴として吐出し、該着弾可能領域にインク滴を着弾させる。
上記走査を適宜回数行い、1領域の着弾可能領域に向けてインクの吐出を行った後、搬送手段で記録メディアSを図3における手前から奥方向に適宜移動させ、再びヘッド走査手段による走査を行いながら、記録ヘッド3により上記着弾可能領域に対し、図3における奥方向に隣接した次の着弾可能領域に対してインクの吐出を行う。
上述の操作を繰り返し、ヘッド走査手段及び搬送手段と連動して記録ヘッド3からインクを吐出することにより、記録メディアS上にインク滴の集合体からなる画像が形成される。
紫外線照射手段4は、特定の波長領域の紫外線を安定した露光エネルギーで発光する紫外線ランプ及び特定の波長の紫外線を透過するフィルターを備えて構成される。
ここで、紫外線ランプとしては、例えば、水銀ランプ、メタルハライドランプ、無電極ランプ、エキシマーレーザー、紫外線レーザー、冷陰極管、熱陰極管、ブラックライト、LED(light emitting diode)等が適用可能であり、帯状のメタルハライドランプ、冷陰極管、熱陰極管、水銀ランプ、又はブラックライトが好ましい。
紫外光照射量としては、1mJ以上3,000mJ以下が好ましく、500mJ以上2,000mJ以下がより好ましい。
図4に示すインク収容部(インクカートリッジ)410から、図3のインクジェット記録装置1に装着される記録ヘッド3までのインク流路間にフィルターを有することが好ましい。また、インク供給排出部412にフィルターを設けてもよい。フィルターは粒径10μm以上の粒子を保持可能なフィルターが好ましく、フィルターを設けることで粒径10μm以上の粒子を除去することができ、吐出安定性に優れる印刷装置を提供することができる。
前記フィルターは、常時インクを接した状態になるため、耐腐食性の観点からステンレス製であることが好ましく、これらの中でも、耐腐食性に優れている点から、オーステナイト系ステンレス、特にSUS304、SUS316又はSUS316Lであることが好ましい。なお、前記フィルターは、SUS304、SUS316及びSUS316Lから選ばれるいずれかを含むことが好ましい。
フィルターは、ろ過精度が異なるフィルターが市販されており、例えば、日本ポール株式会社製のアクロ・ラストチャンスフィルターなどを用いることができる。ろ過精度が10μm以下のフィルターを用いることで、インク中に存在する固形分を除去し、吐出安定性を高めることができるので好ましい。ろ過精度が6μm以上10μm以下のフィルターを用いると、吐出手段へのインクの供給が好適に行われる点で好ましい。
具体的な製品としては、例えば、ろ過精度:10μmディスポフィルター、PALL ACRO25 LCF-12100、ろ過精度:10μm、材質:ポリプロピレンなどが挙げられる。
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。
(調製例1)
-表面改質ブラック顔料分散体の調製-
Cabot Corporation社製Black Pearls(登録商標)1000(BET比表面積343m/g、ジブチルフタレート吸収量(DBPA)105mL/100gのカーボンブラック)100g、スルファニル酸100ミリモル、及びイオン交換高純水1Lを、室温でSilversonミキサー(6,000rpm)により混合した。
次に、得られたスラリーに硝酸100ミリモルを添加し、更に30分間後に10mLのイオン交換高純水に溶解させた亜硝酸ナトリウム(100ミリモル)をゆっくり添加した。更に撹拌しながら60℃に加温し、1時間反応させてカーボンブッラクにスルファニル酸が付加した改質顔料を得た。
次に、10質量%テトラブチルアンモニウムヒドロキシド溶液(メタノール溶液)でpHを9に調整し、30分間後に改質顔料分散体を得た。次いでこの分散体とイオン交換高純水を用いて透析膜による限外濾過を行い、更に超音波分散を行って顔料固形分を20質量%含む表面改質ブラック顔料分散体を得た。
得られた表面改質ブラック顔料分散体の顔料の表面処理レベルは0.75mmol/gであり、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA-EX150)で測定したところ、累積50%体積粒子径D50は120nmであった。
(調製例2)
-表面改質マゼンタ顔料分散体の調製-
SENSIENT社製顔料分散体SMART Magenta 3122BA(Pigment Red 122表面処理分散体、顔料固形分14.5質量%)1kgを0.1NのHCl水溶液で酸析した。
次に、10質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液でpHを9に調整し、30分間後に改質顔料分散体を得た。少なくとも1つのアミノ安息香酸基又はアミノ安息香酸テトラエチルアンモニウム塩と結合した顔料を含む該改質顔料分散体とイオン交換高純水を用いて透析膜により限外濾過を行い、更に超音波分散を行って顔料固形分を20質量%含む表面改質マゼンタ顔料分散体を得た。
得られた表面改質マゼンタ顔料分散体について、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA-EX150)で測定したところ、累積50%体積粒子径D50は104nmであった。
(調製例3)
-表面改質シアン顔料分散体の調製-
SENSIENT社製顔料分散体SMART Cyan 3154BA(Pigment Blue 15:4表面処理分散体、顔料固形分14.5質量%)1kgを0.1NのHCl水溶液で酸析した。
次に、40質量%ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド溶液(メタノール溶液)でpHを9に調整し、30分間後に改質顔料分散体を得た。少なくとも1つのアミノ安息香酸基又はアミノ安息香酸ベンジルトリメチルアンモニウム塩と結合した顔料を含む該改質顔料分散体とイオン交換高純水を用いて透析膜により限外濾過を行い、更に超音波分散を行って顔料固形分を20質量%含む表面改質シアン顔料分散体を得た。
得られた表面改質シアン顔料分散体について、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA-EX150)で測定したところ、累積50%体積粒子径D50は116nmであった。
(調製例4)
-表面改質イエロー顔料分散体の調製-
SENSIENT社製の顔料分散体SMART Yellow 3074BA(Pigment Yellow 74表面処理分散体、顔料固形分14.5質量%)1kgを、10質量%テトラブチルアンモニウムヒドロキシド溶液(メタノール溶液)でpH9に調整し、30分間後に改質顔料分散体を得た。少なくとも1つのアミノ安息香酸基又はアミノ安息香酸テトラブチルアンモニウム塩と結合した顔料を含む該改質顔料分散体とイオン交換高純水を用いて透析膜により限外濾過を行い、更に超音波分散を行って顔料固形分を20%含む表面改質イエロー顔料分散体を得た。
得られた表面改質イエロー顔料分散体について、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA-EX150)で測定したところ、累積50%体積粒子径D50は145nmであった。
(調製例5)
<ポリマー溶液Aの調製>
機械式撹拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管、及び滴下ロートを備えた1Lのフラスコ内を充分に窒素ガス置換した後、スチレン11.2g、アクリル酸2.8g、ラウリルメタクリレート12.0g、ポリエチレングリコールメタクリレート4.0g、スチレンマクロマー4.0g、及びメルカプトエタノール0.4gを混合し、65℃に昇温した。 次に、スチレン100.8g、アクリル酸25.2g、ラウリルメタクリレート108.0g、ポリエチレングリコールメタクリレート36.0g、ヒドロキシルエチルメタクリレート60.0g、スチレンマクロマー36.0g、メルカプトエタノール3.6g、アゾビスメチルバレロニトリル2.4g、及びメチルエチルケトン18gの混合溶液を2.5時間かけて、フラスコ内に滴下した。滴下後、アゾビスメチルバレロニトリル0.8g及びメチルエチルケトン18gの混合溶液を0.5時間かけて、フラスコ内に滴下した。
65℃で1時間熟成した後、アゾビスメチルバレロニトリル0.8gを添加し、更に1時間熟成した。反応終了後、フラスコ内にメチルエチルケトン364gを添加し、濃度が50質量%のポリマー溶液Aを800g得た。
-マゼンタ顔料含有ポリマー微粒子分散液の調製-
前記ポリマー溶液Aを28gと、C.I.ピグメントレッド122を42g、1mol/Lの水酸化カリウム水溶液13.6g、メチルエチルケトン20g、及びイオン交換水13.6gを十分に撹拌した後、ロールミルを用いて混練した。得られたペーストを純水200gに投入し、充分に撹拌した後、エバポレータを用いてメチルエチルケトン及び水を留去し、更に粗大粒子を除くためにこの分散液を平均孔径5.0μmのポリビニリデンフロライドメンブランフィルターにて加圧濾過し、顔料15質量%含有、固形分20質量%のマゼンタ顔料含有ポリマー微粒子分散液を得た。
得られたマゼンタ顔料含有ポリマー微粒子分散液について、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA-EX150)で測定したところ、累積50%体積粒子径D50は127nmであった。
(調製例6)
-シアン顔料含有ポリマー微粒子分散液の調製-
調製例5において、顔料としてのC.I.ピグメントレッド122をフタロシアニン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)に変更した以外は、調製例5と同様にして、シアン顔料含有ポリマー微粒子分散液を調製した。
得られたシアン顔料含有ポリマー微粒子分散液におけるポリマー微粒子について、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA-EX150)で測定したところ、累積50%体積粒子径D50は93nmであった。
(調製例7)
-イエロー顔料含有ポリマー微粒子分散液の調製-
調製例5において、顔料としてのC.I.ピグメントレッド122をビスアゾイエロー顔料(C.I.ピグメントイエロー155)に変更した以外は、調製例5と同様にして、イエロー顔料含有ポリマー微粒子分散液を調製した。
得られたイエロー顔料含有ポリマー微粒子分散液におけるポリマー微粒子について、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA-EX150)で測定したところ、累積50%体積粒子径D50は76nmであった。
(調製例8)
-カーボンブラック顔料含有ポリマー微粒子分散液の調製-
調製例5において、顔料としてのC.I.ピグメントレッド122をカーボンブラック(デグサ社製、FW100)に変更した以外は、調製例5と同様にして、カーボンブラック顔料含有ポリマー微粒子分散液を調製した。
得られたカーボンブラック顔料含有ポリマー微粒子分散液におけるポリマー微粒子について、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA-EX150)で測定したところ、累積50%体積粒子径D50は104nmであった。
(樹脂粒子の調製例1)
<水分散性ポリウレタン樹脂(A)の調製>
-ポリエステルポリオールP-1の合成-
温度計、窒素ガス導入管、及び撹拌機を備えた反応容器中で窒素ガスを導入しながら、テレフタル酸830質量部、イソフタル酸830質量部、エチレングリコール374質量部、ネオペンチルグリコール598質量部、及びジブチル錫オキサイド0.5質量部を仕込み、180℃~230℃で酸価が1mgKOH/g以下になるまで230℃で15時間重縮合反応を行い、水酸基価74.5mgKOH/g、酸価0.2mgKOH/g、平均分子量1500のポリエステルポリオールP-1を得た。
-疎水性ポリエステルポリオールQ-1の合成-
温度計、窒素ガス導入管、及び撹拌機を備えた反応容器中で窒素ガスを導入しながら、オルソフタル酸1660質量部、ジエチレングリコール1637質量部、及びジブチル錫オキサイド0.5質量部を仕込み180℃~230℃で酸価が1mgKOH/g以下になるまで230℃で15時間重縮合反応を行い、水酸基価190mgKOH/g、酸価0.3mgKOH/gの芳香族環式構造を有するポリエステルポリオールQ-1を得た。
-水分散性ポリウレタン樹脂(A)の調製-
ポリエステルポリオールP-1の1000質量部を減圧下100℃で脱水し、その後、80℃まで冷却後、メチルエチルケトン907質量部を加え、十分に撹拌し溶解させ、2,2’-ジメチロールプロピオン酸80質量部を加えた。
次に、イソホロンジイソシアネート281質量部を加えて75℃で8時間反応させ、ウレタン化工程を実施した。イソシアネート値が0.1質量%以下になったのを確認した後、50℃まで冷却し、前記ポリエステルポリオールQ-1を340質量部加えて均一溶液とした後、トリエチルアミン60質量部加えて中和した後、水7,000質量部を加えて水溶化した。
得られた透明な反応生成物を減圧下、40℃~60℃にてメチルエチルケトンを除去した後、水を加えて濃度調節を行い不揮発分25質量%の安定な半透明コロイド状の水分散液を得た。
(樹脂粒子の調製例2)
<水分散性ポリウレタン樹脂(B)の調製>
上記記載のポリエステルポリオールP-1の1000質量部を減圧下、100℃で脱水し、その後、80℃まで冷却後、メチルエチルケトン907質量部を加え、十分に撹拌し溶解させ、2,2’-ジメチロールプロピオン酸80質量部を加えた。
次に、イソホロンジイソシアネート281質量部を加えて75℃で8時間反応させ、ウレタン化を実施した。イソシアネート値が0.1質量%以下になったのを確認した後、50℃まで冷却し、トリエチルアミン60質量部加えて中和した後、水7000質量部を加えて水溶化した。得られた透明な反応生成物を減圧下、40℃~60℃にてメチルエチルケトンを除去した後、水を加えて濃度調節を行い不揮発分25%の安定な半透明コロイド状の水分散液を得た。
(樹脂粒子の調製例3)
<水分散性ポリウレタン樹脂(C)の調製>
-ポリエステルポリオールP-2の合成-
温度計、窒素ガス導入管、及び撹拌機を備えた反応容器中で窒素ガスを導入しながら、テレフタル酸664質量部、イソフタル酸631質量部、1,4-ブタンジオール472質量部、ネオペンチルグリコール447質量部、及びジブチル錫オキサイド0.5質量部を仕込み、180℃~230℃で5時間エステル化した後、酸価が1mgKOH/g以下になるまで230℃で6時間重縮合反応を行った。
次に、120℃まで冷却し、アジピン酸321質量部、2,2’-ジメチロールプロピオン酸268質量部を加え、再び170℃に昇温し、この温度で20時間反応させ、酸価46.5mgKOH/g、水酸基価59.8mgKOH/gのカルボキシル基を含有するポリエステルポリオールP-2を得た。
-水分散性ポリウレタン樹脂(C)の調製-
ポリエステルポリオールP-2の1,000質量部を減圧下、100℃で脱水し、その後、80℃まで冷却後、メチルエチルケトン812質量部を加え、十分撹拌溶解し、1,4-ブタンジオール20質量部を加えた。
次に、ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジイソシアネート(水添MDI)198質量部を加えて75℃で8時間反応させた。イソシアネート値が0.1質量%以下になったのを確認した後、50℃まで冷却し、トリエチルアミン84質量部加えて中和した後、水7000質量部を加えて水溶化した。
得られた透明な反応生成物を減圧下、40℃~60℃にてメチルエチルケトンを除去した後、水を加えて濃度調節を行い不揮発分25%の安定な半透明コロイド状の水分散液を得た。
(樹脂粒子の調製例4)
<水分散性ポリウレタン樹脂(D)の調製>
ポリエステルポリオールP-1の1,000質量部を減圧下、100℃で脱水し、その後80℃まで冷却後、メチルエチルケトン907質量部を加え、十分に撹拌し溶解させ、2,2’-ジメチロールプロピオン酸80質量部を加えた。
次に、イソホロンジイソシアネート281質量部を加えて75℃で8時間反応させ、ウレタン化を実施した。イソシアネート値が0.1質量%以下になったのを確認した後、50℃まで冷却し、トリエチルアミン60質量部加えて中和した後、水7,000質量部を加えて水溶化した。得られた透明な反応生成物を減圧下、40℃~60℃にてメチルエチルケトンを除去した後、水を加えて濃度調節を行い不揮発分25質量%の安定な半透明コロイド状の水分散液を得た。
(樹脂粒子の調製例5)
<アクリル-シリコーンポリマー微粒子Aの調製>
機械式撹拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管、及び滴下ロートを備えた1Lのフラスコ内を充分に窒素ガス置換した後、イオン交換水350gに、8.0gのラテムルS-180(花王株式会社製、反応性陰イオン性界面活性剤)を加えて混合し、65℃に昇温した。
次に、反応開始剤のt-ブチルパーオキソベンゾエート3.0g、イソアスコルビン酸ナトリウム1.0gを加え、5分間後にメタクリル酸メチル45g、メタクリル酸-2-エチルヘキシル160g、アクリル酸5g、メタクリル酸ブチル45g、メタクリル酸シクロヘキシル30g、ビニルトリエトキシシラン15g、ラテムルS-180 8.0g、及びイオン交換水340gの混合物を、3時間かけて滴下した。
次いで、80℃で2時間加熱熟成した後、常温まで冷却し、水酸化ナトリウムでpHを7~8に調整した。
次いで、エバポレータによりエタノールを留去し、水分調節をして、固形分40質量%のアクリル-シリコーンポリマー微粒子730gを得た。分散体中のポリマー微粒子の累積50%体積粒子径D50を、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA-EX150)で測定したところ、125nmであった。
(実施例1)
<インクの作製>
撹拌機を備えた容器に、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミドを65.00質量部、2-エチル-1,3-ヘキサンジオールを2.00質量部、プロピレングリコールを5.00質量部、及び2,5,8,11-テトラメチルデカン-5,8-ジオールを0.40質量部、上記式(8)で表されるポリエーテル変性シロキサン化合物1.00質量部、及び上記構造式(1)で表される光酸発生剤を1.00質量部入れ、30分間混合撹拌した。
次いで、ユニダイン DSN403N(ポリオキシエチレンパーフロロアルキルエーテル、ダイキン工業株式会社製、有効成分100%)0.10質量部、防腐防黴剤(アビシア社製、Proxel GXL)0.05質量部、2-アミノ-2-エチル-1,3-プロパンジオール0.30質量部、調製例8のカーボンブラック顔料含有ポリマー微粒子分散液を20.00質量部、及び全体が100質量%となる量の純水を加え、60分間混合撹拌した。
次いで、得られた混合物を、平均孔径1.2μmのポリビニリデンフロライドメンブランフィルターで加圧濾過し、粗大粒子及びごみを除去して、実施例1のインクを得た。
(実施例2)
<インクの作製>
撹拌機を備えた容器に、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミドを7.50質量部、プロピレングリコールモノプロピルエーテル5.00質量部、プロピレングリコール22.00質量部、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール2.00質量部、及び2,4,7,9-テトラメチルデカン-4,7-ジオール0.50質量部、上記式(8)で表されるポリエーテル変性シロキサン化合物1.50質量部、及び上記構造式(2)で表される光酸発生剤1.50質量部を入れ、30分間混合撹拌した。
次いで、防腐防黴剤(アビシア社製、Proxel GXL)0.05質量部、2-アミノ-2-エチル-1,3-プロパンジオール0.30質量部、水分散性ポリウレタン樹脂(A)を24.00質量部、ポリウレタンディスパージョン(三井化学株式会社製、タケラック W-6110)1.62質量部、調製例1の表面改質ブラック顔料分散体を15.00質量部、及び全体が100質量%となる量の純水を加え60分間混合撹拌した。
次いで、得られた混合物を、平均孔径1.2μmのポリビニリデンフロライドメンブランフィルターで加圧濾過し、粗大粒子及びごみを除去して、実施例2のインクを得た。
(実施例3~22及び比較例1~5)
<インクの作製>
実施例1及び2と同様にして、表1から表4に示す実施例3~22及び比較例1~5の各欄に示す有機溶剤、界面活性剤、抑泡剤(消泡剤)、及び光酸発生剤を混合撹拌し、次いで、防カビ剤、pH調整剤、及び着色剤(顔料分散体)を混合撹拌し、更に水分散性ポリウレタン樹脂、及び樹脂粒子を混合撹拌した。得られた混合物を平均孔径1.2μmのポリビニリデンフロライドメンブランフィルターで加圧濾過し、粗大粒子及びごみを除去して、実施例3~22及び比較例1~5のインクを得た。
Figure 2022018083000043
Figure 2022018083000044
Figure 2022018083000045
Figure 2022018083000046

表1から表4中の成分及び略号などの詳細な内容は以下のとおりである。
-樹脂-
・スーパーフレックス300:ポリウレタンディスパージョン、固形分30.0質量%、ガラス転移温度(Tg)=-42℃、第一工業製薬株式会社製
・タケラック W-6110:ポリウレタンディスパージョン、固形分30.9質量%、ガラス転移温度(Tg)=-20℃、三井化学株式会社製)
-界面活性剤-
・TEGO Wet270:ポリエーテル変性シロキサン化合物、エボニック社製、有効成分100%
・シルフェイスSAG503A:ポリエーテル変性シロキサン化合物、日信化学工業株式会社製、有効成分100%
・サーフィノール104E、日信化学工業株式会社製、有効成分50%
・サーフィノール420、日信化学工業株式会社製、有効成分100%
・オルフィンEXP.4300、日信化学工業株式会社製、有効成分60%
・ユニダイン DSN403N:ポリオキシエチレンパーフロロアルキルエーテル、ダイキン工業株式会社製、有効成分100%
・Proxel GXL:1,2-benzisothiazolin-3-oneを主成分とした防腐防黴剤(アビシア社製、成分20%、ジプロピレングリコール含有)
次に、得られた実施例1~22及び比較例1~5の各インクについて、以下のようにして、物性を測定した。結果を表5に示した。
<インクの粘度>
インクの粘度は、粘度計(RE-85L、東機産業株式会社製)を用いて、25℃で測定した。
<インクのpH>
インクのpHは、pHメーター計(HM-30R型、TOA-DKK社製)を用いて、25℃で測定した。
<インクの静的表面張力>
インクの静的表面張力は、自動表面張力計(DY-300、協和界面科学株式会社製)を用いて、25℃で測定した。
<インクの動的表面張力>
最大泡圧法による表面寿命15msec時のインクの動的表面張力を、SITA_DynoTester(SITA社製)を用いて、25℃で測定した。
Figure 2022018083000047
次に、各インクについて、以下のようにして、インクの保存安定性を評価した。結果を表6に示した。
<インクの保存安定性>
各インクについて、粘度計(RE-85L、東機産業株式会社製)を用い、保存前の25℃での粘度と、密封した容器中で60℃、7日間保存後の25℃での粘度を測定し、下記数式から粘度変化率を求め、以下の評価基準に基づいて評価した。
Figure 2022018083000048
[評価基準]
A:100%±5%以内
B:100%±5%超10%未満
C:100%±10%以上
-画像形成-
23℃±0.5℃、50%±5%RHに調整された環境条件下、インクジェット印刷装置[RICOH Pro L4160、株式会社リコー製のUV光照射(メタルハライドランプ)装置を装着した改造機]を用い、インクの吐出量が均しくなるようにピエゾ素子の駆動電圧を変動させ、記録媒体に同じ付着量のインクが付着するように設定した。
作製したインクをインクジェット印刷装置[RICOH Pro L4160、株式会社リコー製のUV光照射(メタルハライドランプ)装置を装着した改造機]に各インクを充填し、50℃に温めた塩ビメディア(NIJ-PVCM、パナシア社製)上に、Microsoft Word2000(Microsoft社製)により作成した64pointのJIS X 0208(1997),2223の一般記号が記載されているチャートをフォトショップ(登録商標)で色補正なしにデータ化し、600dpi×600dpiで印刷を行い、印刷と同時にUV光を照射(320nm~390nmの積算光量が1450mJ/cm)し、更に70℃の乾燥機で2分間乾燥した。
なお、JIS X 0208(1997),2223は、外形が正四方形であって、記号全面がインクにより塗りつぶされている記号である。
次に、得られた各画像について、以下のようにして、画像濃度、ビーディング、及び定着性(耐擦過性)を評価した。結果を表6に示した。
<画像濃度>
得られた各画像を分光測色計(X-rite exact、X-rite社製)を用いて、ベタ部の画像濃度を測定し、以下の基準で評価した。なお、B以上が実使用可能なレベルである。
[評価基準]
A:Black:2.5以上
Yellow:1.2以上
Magenta:1.9以上
Cyan:2.3以上
B:Black:2.2以上、2.5未満
Yellow:1.1以上、1.2未満
Magenta:1.75以上、1.9未満
Cyan:2.1以上、2.3未満
C:Black:2.0以上、2.2未満
Yellow:1.0以上、1.1未満
Magenta:1.6以上、1.75未満
Cyan:1.9以上、2.1未満
D:Black:2.0未満
Yellow:1.0未満
Magenta:1.6未満
Cyan:1.9未満
<ビーディング>
上記画像濃度と同様の印刷条件で塩ビメディア上に、各インクをベタ画像で印刷した。ベタ画像部のビーディング(濃度ムラ)を観察し、下記評価基準により評価した。なお、B以上が実使用可能なレベルである。
[評価基準]
A:全く濃度ムラなし
B:僅か濃度ムラあり
C:濃度ムラあり
D:激しく濃度ムラあり
<定着性(耐擦過性)>
上記画像濃度と同様の印刷条件で塩ビメディア上に、各インクをベタ画像で印刷した。ベタ画像部を乾いた木綿(カナキン3号)で400gの加重をかけて擦過し、下記基準により耐擦過性を判定した。なお、B以上が実使用可能なレベルである。
[評価基準]
A:100回以上擦っても画像が変化しない
B:100回擦った段階で多少の傷が残るが画像濃度には影響しない
C:100回擦過する間に画像濃度が低下してしまう
D:50回以下の擦過にて画像濃度が低下してしまう
Figure 2022018083000049
(実施例23~35及び比較例6~7)
表7に示す各インクセットを用いて、以下のようにして、カラーブリードを評価した。結果を表7に示した。
<カラーブリード>
上記画像濃度と同様の印刷条件で塩ビメディア上に、各インクセットを用いベタ画像を印刷した。カラーブリード評価なので、評価するインクと異なる色のインクを隣接部に同時にベタ画像を印刷した。例えば、評価インクがブラックの場合は、隣接部にイエローインクを印刷し、評価インクがシアンの場合は、隣接部にマゼンタインクを印刷してカラーブリード(色境界滲み)の発生の程度を目視により観察し、下記基準で評価した。
[評価基準]
A:全く色境界滲みなし
B:僅かに色境界滲みあり
C:色境界滲みあり
D:激しく色境界滲みあり
Figure 2022018083000050
本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1> アニオン性化合物、有機溶剤、水、及び光酸発生剤を含有し、
前記有機溶剤は、溶解度パラメーター9(J/cm1/2以上11.8(J/cm1/2以下の有機溶剤を少なくとも1種含むことを特徴とするインクである。
<2> 溶解度パラメーター9(J/cm1/2以上11.8(J/cm1/2以下の前記有機溶剤の含有量が5質量%以上60質量%以下である、前記<1>に記載のインクである。
<3> 前記光酸発生剤が下記一般式(I)で示される化合物及び下記一般式(II)で示される化合物のいずれかである、前記<1>から<2>のいずれかに記載のインクである。
Figure 2022018083000051
ただし、前記一般式(I)中、R、R、及びRは、水素原子、炭素数1~4の低級アルキル基、アルコキシ基、及びチオフェニル基のいずれかを示す。mは、0又は1~3の整数を示す。カウンターイオンXは、FCSO 、FSO 、CHSO 、PF 、SbF 、(Rf)PF6-n 、10-カンファーSO 、又はB(C を示す(ただし、Rfは炭化フッ素アルキル基であり、nは1~5の整数を示す)。
Figure 2022018083000052
ただし、前記一般式(II)中、Rは、水素原子、又は炭素数1~4の低級アルキル基を示す。Rは、水素原子、炭素数1~4の低級アルキル基、フェニル基、置換されたフェニル基、及びナフタレン基のいずれかを示す。Rは、水素原子、炭素数1~4の低級アルキル基、アセチル基、及びメトキシカルボニル基のいずれかを示す。カウンターイオンX は、PF 、SbF 、又はB(C を示す。
<4> 前記光酸発生剤の含有量が0.25質量%以上5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> 前記アニオン性化合物が、アニオン性樹脂及びアニオン性顔料の少なくともいずれかである、前記<1>から<4>のいずれかに記載のインクである。
<6> 更に界面活性剤を含有する、前記<1>から<5>のいずれかに記載のインクである。
<7> 前記界面活性剤が、ポリエーテル変性シロキサン化合物、アセチレングリコール界面活性剤、及びアセチレンアルコール界面活性剤の少なくともいずれかである、前記<6>に記載のインクである。
<8> シアンインク、マゼンタインク、イエローインク、及びブラックインクから選ばれる少なくとも2つのインクを有するインクセットであって、
前記インクセットを構成するインクは、前記<1>から<7>のいずれかに記載のインクであるインクセット。
<9> 前記<1>から<7>のいずれかに記載のインクを紫外光カット処理した容器に収容してなることを特徴とするインク収容容器である。
<10> 基材上に前記<1>から<7>のいずれかに記載のインクを付与する付与工程と、
付与後のインクに紫外光を照射する紫外光照射工程と、を含むことを特徴とする印刷方法である。
<11> 基材上に前記<1>から<7>のいずれかに記載のインクを付与する付与手段と、
付与後のインクに紫外光を照射する紫外光照射手段と、を有す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>に記載のインク収容容器、前記<10>に記載の印刷方法、及び前記<11>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。
1 インクジェット記録装置
2 ヘッドキャリッジ
3 インクジェット記録ヘッド
4 紫外線照射手段
5 プラテン及びヒーター部
6 インク吐出部
S 記録メディア
特開2014-140993号公報 特開2016-216701号公報

Claims (11)

  1. アニオン性化合物、有機溶剤、水、及び光酸発生剤を含有し、
    前記有機溶剤は、溶解度パラメーター9(J/cm1/2以上11.8(J/cm1/2以下の有機溶剤を少なくとも1種含むことを特徴とするインク。
  2. 溶解度パラメーター9(J/cm1/2以上11.8(J/cm1/2以下の前記有機溶剤の含有量が5質量%以上60質量%以下である、請求項1に記載のインク。
  3. 前記光酸発生剤が下記一般式(I)で示される化合物及び下記一般式(II)で示される化合物のいずれかである、請求項1から2のいずれかに記載のインク。
    Figure 2022018083000053
    ただし、前記一般式(I)中、R、R、及びRは、水素原子、炭素数1~4の低級アルキル基、アルコキシ基、及びチオフェニル基のいずれかを示す。mは、0又は1~3の整数を示す。カウンターイオンXは、FCSO 、FSO 、CHSO 、PF 、SbF 、(Rf)PF6-n 、10-カンファーSO 、又はB(C を示す(ただし、Rfは炭化フッ素アルキル基であり、nは1~5の整数を示す)。
    Figure 2022018083000054
    ただし、前記一般式(II)中、Rは、水素原子、又は炭素数1~4の低級アルキル基を示す。Rは、水素原子、炭素数1~4の低級アルキル基、フェニル基、置換されたフェニル基、及びナフタレン基のいずれかを示す。Rは、水素原子、炭素数1~4の低級アルキル基、アセチル基、及びメトキシカルボニル基のいずれかを示す。カウンターイオンX は、PF 、SbF 、又はB(C を示す。
  4. 前記光酸発生剤の含有量が0.25質量%以上5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. 前記アニオン性化合物が、アニオン性樹脂及びアニオン性顔料の少なくともいずれかである、請求項1から4のいずれかに記載のインク。
  6. 更に界面活性剤を含有する、請求項1から5のいずれかに記載のインク。
  7. 前記界面活性剤が、ポリエーテル変性シロキサン化合物、アセチレングリコール界面活性剤、及びアセチレンアルコール界面活性剤の少なくともいずれかである、請求項6に記載のインク。
  8. シアンインク、マゼンタインク、イエローインク、及びブラックインクから選ばれる少なくとも2つのインクを有するインクセットであって、
    前記インクセットを構成するインクは、請求項1から7のいずれかに記載のインクであるインクセット。
  9. 請求項1から7のいずれかに記載のインクを紫外光カット処理した容器に収容してなることを特徴とするインク収容容器。
  10. 基材上に請求項1から7のいずれかに記載のインクを付与する付与工程と、
    付与後のインクに紫外光を照射する紫外光照射工程と、を含むことを特徴とする印刷方法。
  11. 基材上に請求項1から7のいずれかに記載のインクを付与する付与手段と、
    付与後のインクに紫外光を照射する紫外光照射手段と、を有することを特徴とする印刷装置。

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