JP2022146513A - インク、インク収容容器及び印刷物 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、印字画像の白色隠蔽性を向上させるインクを提供することを目的とする。【解決手段】中空粒子を含むインクであって、前記中空粒子の中空径の分布が400nm以上1000nm以下の範囲に2つ以上の分散ピークを有し、前記2つ以上の分散ピークの中で、最も中空径の大きいピーク位置における中空粒子含有量と、最も中空径の小さいピーク位置における中空粒子含有量との比が、6:4~7:3である、ことを特徴とするインク。【選択図】なし
Description
本発明はインク、インク収容容器及び印刷物に関する。
インクジェットプリンターは、低騒音、低ランニングコスト、カラー印刷が容易などの利点を有するため、デジタル信号の出力機器として一般家庭に広く普及している。近年では、家庭用のみならず、例えばディスプレイ、ポスター、掲示板など産業用途にも利用されている。
しかし、産業用途の場合、記録媒体は紙に限定されず透明なものから着色されたものまで幅広い。これらの媒体に白を表現する場合やカラーインクで着色する場合、記録媒体の透明性をインクで隠蔽したり、記録媒体の色をインクで十分に隠蔽したりする必要がある。そこでこのような透明媒体や着色媒体を白色にするため白色インクが用いられている。また、カラーインクを用いる場合は、一般的な画像に用いるカラーインクと共通化するため、記録媒体にカラーインクの下地として白色インクを印字してカラーの発色を向上させている。
白色インク用の顔料としては、隠蔽力、着色力等に優れた白色顔料である二酸化チタンが広く用いられている。二酸化チタンを用いて高い隠蔽力を得るには可視光を散乱させるために、粒径およそ200nmから300nmの範囲に分散させる必要がある。しかし、二酸化チタンは、比重がインク媒体と比較して大きいために沈降しやすく、さらに、水性インクやソルベント系インクなどの低粘度インク中では沈降速度が速くなる。また、二酸化チタンが沈降すると最密充填構造を形成するために再度分散させることは困難である。
このような課題に対して、中空粒子を用いたインクが報告されている。中空粒子はインク中では空孔部にインク媒体が存在することになるため、見かけの比重が小さくなり、沈降しにくくなる。また、中空粒子の隠蔽性は、塗膜乾燥後の中空シェルとインク成分の抜けた空孔の屈折率差を利用して得られる。
例えば、特許文献1では、吐出安定性に優れた、白色のインクジェットインクとして、空孔率が40%以上、80%以下であり、数平均粒子径が50nm以上、200nm以下であり、かつ粒子径が1μm以上の粒子の割合が1000ppm以下である白色中空粒子を含むインクジェットインクが開示されている。
例えば、特許文献1では、吐出安定性に優れた、白色のインクジェットインクとして、空孔率が40%以上、80%以下であり、数平均粒子径が50nm以上、200nm以下であり、かつ粒子径が1μm以上の粒子の割合が1000ppm以下である白色中空粒子を含むインクジェットインクが開示されている。
本発明は、印字画像の白色隠蔽性を向上させた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以下の構成を有する。
中空粒子を含むインクであって、中空粒子の中空径の分布が300nm以上900nm以下の範囲に2つ以上の分散ピークを持つインクであり、これら2つ以上の分散ピークの中で、最も中空径の大きいピーク位置における粒子含有量と、最も中空径の小さいピーク位置における粒子含有量の比が、6:4~7:3であることを特徴とするインクである。
中空粒子を含むインクであって、中空粒子の中空径の分布が300nm以上900nm以下の範囲に2つ以上の分散ピークを持つインクであり、これら2つ以上の分散ピークの中で、最も中空径の大きいピーク位置における粒子含有量と、最も中空径の小さいピーク位置における粒子含有量の比が、6:4~7:3であることを特徴とするインクである。
本発明によると、高い白色隠蔽性を有する印刷物を製造できるインクを提供することができる。
本発明は、下記(1)に示されるインクジェットインクに係るものであるが、発明の実施形態としては下記の(2)~(10)を含むものである。
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)中空粒子を含むインクであって、
前記中空粒子の中空径の分布が300nm以上900nm以下の範囲に2つ以上の分散ピークを有し、
前記2つ以上の分散ピークの中で、最も中空径の大きいピーク位置における中空粒子含有量と、最も中空径の小さいピーク位置における中空粒子含有量との比が、6:4~7:3である、
ことを特徴とするインク。
(2)前記インク中に含まれる中空径が300nm以上900nm以下の中空粒子の含有率が、インク中のすべての中空粒子の含有率に対して80%以上である、上記(1)に記載のインク。
(3)前記インク中に含まれる中空径が300nm以上900nm以下の中空粒子の含有率が、インク中のすべての中空粒子の含有率に対して95%以上である、上記(2)に記載のインク。
(4)前記インク中に含まれる中空粒子が、中空樹脂粒子のみからなるか、中空無機粒子のみからなるか、又は、中空樹脂粒子と中空無機粒子との混合物からなる、上記(1)乃至(3)のいずれか1項に記載のインク。
(5)前記中空粒子のシェル厚を前記中空粒子の一次粒子径で割った値が、0.01以上0.1以下である中空粒子を含有している、上記(1)乃至(4)のいずれか1項に記載のインク。
(6)白色インクである、上記(1)乃至(5)のいずれか1項に記載のインク。
(7)上記(1)乃至(6)のいずれか1項に記載のインクを容器中に収容したことを特徴とするインク収容容器。
(8)基材と印字層とを有する印刷物であって、前記印字層の断面観察画像から算出される中空粒子の中空径の分布が300nm以上900nm以下の範囲に2つ以上の分散ピークを持つことを特徴とする印刷物。
(9)前記印字層の断面観察画像から算出される中空粒子の中空径の分布が持つ300nm以上900nm以下の分散ピークの中で、最も中空径の大きいピーク位置における中空粒子含有量と、最も中空径の小さいピーク位置における中空粒子含有量との比が、6:4~7:3であることを特徴とする上記(8)に記載の印刷物。
(10)前記印刷物において、中空径300nm以上900nm以下の中空粒子の含有率が、インク中のすべての中空粒子の含有率に対して80%以上である、上記(8)または(9)に記載の印刷物。
(1)中空粒子を含むインクであって、
前記中空粒子の中空径の分布が300nm以上900nm以下の範囲に2つ以上の分散ピークを有し、
前記2つ以上の分散ピークの中で、最も中空径の大きいピーク位置における中空粒子含有量と、最も中空径の小さいピーク位置における中空粒子含有量との比が、6:4~7:3である、
ことを特徴とするインク。
(2)前記インク中に含まれる中空径が300nm以上900nm以下の中空粒子の含有率が、インク中のすべての中空粒子の含有率に対して80%以上である、上記(1)に記載のインク。
(3)前記インク中に含まれる中空径が300nm以上900nm以下の中空粒子の含有率が、インク中のすべての中空粒子の含有率に対して95%以上である、上記(2)に記載のインク。
(4)前記インク中に含まれる中空粒子が、中空樹脂粒子のみからなるか、中空無機粒子のみからなるか、又は、中空樹脂粒子と中空無機粒子との混合物からなる、上記(1)乃至(3)のいずれか1項に記載のインク。
(5)前記中空粒子のシェル厚を前記中空粒子の一次粒子径で割った値が、0.01以上0.1以下である中空粒子を含有している、上記(1)乃至(4)のいずれか1項に記載のインク。
(6)白色インクである、上記(1)乃至(5)のいずれか1項に記載のインク。
(7)上記(1)乃至(6)のいずれか1項に記載のインクを容器中に収容したことを特徴とするインク収容容器。
(8)基材と印字層とを有する印刷物であって、前記印字層の断面観察画像から算出される中空粒子の中空径の分布が300nm以上900nm以下の範囲に2つ以上の分散ピークを持つことを特徴とする印刷物。
(9)前記印字層の断面観察画像から算出される中空粒子の中空径の分布が持つ300nm以上900nm以下の分散ピークの中で、最も中空径の大きいピーク位置における中空粒子含有量と、最も中空径の小さいピーク位置における中空粒子含有量との比が、6:4~7:3であることを特徴とする上記(8)に記載の印刷物。
(10)前記印刷物において、中空径300nm以上900nm以下の中空粒子の含有率が、インク中のすべての中空粒子の含有率に対して80%以上である、上記(8)または(9)に記載の印刷物。
本発明のインクは中空樹脂粒子や中空無機粒子などの「中空粒子」を含んでいる。
中空粒子はシェル層と該シェル層に囲まれた空孔(中空部)とからなる。
本発明における中空粒子の中空径とはこの中空部の径をいう。
また、本発明において、「中空径の分布」とは、横軸に中空径、縦軸にその中空径をもつ粒子数やそれに相当するものをプロットした場合に得られる曲線(分布曲線)のことをいう。
また、本発明において「中空系の分散ピーク」とは、「中空径の分布」におけるピーク位置(ピークとなる中空径の位置)のことをいう。
さらに、「300nm以上900nm以下の範囲に2つ以上の分散ピークをもつ」とは、上記の「ピーク位置(ピークとなる中空径の位置)」が300nm以上900nm以下の範囲内に2つ以上あることを意味する。
中空粒子はシェル層と該シェル層に囲まれた空孔(中空部)とからなる。
本発明における中空粒子の中空径とはこの中空部の径をいう。
また、本発明において、「中空径の分布」とは、横軸に中空径、縦軸にその中空径をもつ粒子数やそれに相当するものをプロットした場合に得られる曲線(分布曲線)のことをいう。
また、本発明において「中空系の分散ピーク」とは、「中空径の分布」におけるピーク位置(ピークとなる中空径の位置)のことをいう。
さらに、「300nm以上900nm以下の範囲に2つ以上の分散ピークをもつ」とは、上記の「ピーク位置(ピークとなる中空径の位置)」が300nm以上900nm以下の範囲内に2つ以上あることを意味する。
<本発明において用いられる各種パラメータの定義>
<中空径R>
本発明において中空径とは、中空粒子の中空空孔部分の直径のことを指す。つまり、図3の(1)に示すように1次粒子径からシェルの厚さを差し引いた長さのことを言う。
本発明において中空径の測定は、インク中の粒子を透過型電子顕微鏡(日本電子株式会社製、「JEM-2100F」)によって観察したTEM画像や、印刷物の印字層を加熱陰極電界型走査顕微鏡 (Schottky、FE-SEM、Carl Zeiss製 ULTRA55)によって観察したSEM画像を用いて行う。これらの観察画像は2次元の画像であるため、球状の中空空孔部分は円形に観察される。その際、図3の(1)に示すように、中空径は観察される円の直径であるものとする。また、図3(2)や図3(3)のように、観察される中空空孔部分は完全な円形ではなく楕円形などの円形が崩れた形で観察されることがあるが、その場合はその図形の最大直径を、中空径Rと定義する。
<中空径R>
本発明において中空径とは、中空粒子の中空空孔部分の直径のことを指す。つまり、図3の(1)に示すように1次粒子径からシェルの厚さを差し引いた長さのことを言う。
本発明において中空径の測定は、インク中の粒子を透過型電子顕微鏡(日本電子株式会社製、「JEM-2100F」)によって観察したTEM画像や、印刷物の印字層を加熱陰極電界型走査顕微鏡 (Schottky、FE-SEM、Carl Zeiss製 ULTRA55)によって観察したSEM画像を用いて行う。これらの観察画像は2次元の画像であるため、球状の中空空孔部分は円形に観察される。その際、図3の(1)に示すように、中空径は観察される円の直径であるものとする。また、図3(2)や図3(3)のように、観察される中空空孔部分は完全な円形ではなく楕円形などの円形が崩れた形で観察されることがあるが、その場合はその図形の最大直径を、中空径Rと定義する。
<中空径Rを持つ中空粒子の含有率>
本発明では、インクや印刷物中における中空径Rを持つ中空粒子の含有率も、中空径の測定と同様にインク中の粒子のTEM画像や印字層のSEM画像によって算出する。中空径Rを持つ中空粒子の含有率は、インクのTEM画像から算出された値をX(R)、印字層SEM画像から算出された値をY(R)とする。X(R)、Y(R)は、以下の式(1)で定義する。
なお、中空径400nmの場合の例を図4に示してあり、X(400nm)orY(400nm)=[S(400nm)/S(total)]×100で算出される。
本発明では、インクや印刷物中における中空径Rを持つ中空粒子の含有率も、中空径の測定と同様にインク中の粒子のTEM画像や印字層のSEM画像によって算出する。中空径Rを持つ中空粒子の含有率は、インクのTEM画像から算出された値をX(R)、印字層SEM画像から算出された値をY(R)とする。X(R)、Y(R)は、以下の式(1)で定義する。
<各種因子の測定方法と算出方法>
上記の「中空径R」や「中空径Rをもつ中空粒子の中空孔部分が占める面積の合計S(R)」については、TEM観察画像や断面SEM画像に対して、画像処理ソフト(例:Image-Pro、伯東株式会社製)を用いて画像処理することで算出することができる。
例えば、図4のような観察画像が得られ、画像中に中空径400nmの粒子Aと710nmの粒子Bが見られた場合、まずはそれぞれの大きさを持つ粒子の中空空孔部分の面積を、画像処理ソフトによって算出する。ここで、中空径400nmであるすべての粒子の面積を合計した和がS(400nm)となる。同様にしてS(710nm)も算出できる。そして、図4で400nmと710nm以外の粒子が全く存在しない場合は、S(total)=S(400nm)+S(710nm)となる。さらに、計算して得られたこれらの因子を用いることでX(400nm)やX(710nm)、Y(400nm)やY(710nm)が定義式(1)により得られる。
なお本発明において、中空径R[nm]は10nmごとにカウントする。中空径R[nm]の粒子であるとカウントする範囲はR-5nm以上R+5nm未満とする。例えば、中空径395nmの粒子はR=400nm、中空径405nmの粒子はR=410nmの粒子としてカウントする。
上記の「中空径R」や「中空径Rをもつ中空粒子の中空孔部分が占める面積の合計S(R)」については、TEM観察画像や断面SEM画像に対して、画像処理ソフト(例:Image-Pro、伯東株式会社製)を用いて画像処理することで算出することができる。
例えば、図4のような観察画像が得られ、画像中に中空径400nmの粒子Aと710nmの粒子Bが見られた場合、まずはそれぞれの大きさを持つ粒子の中空空孔部分の面積を、画像処理ソフトによって算出する。ここで、中空径400nmであるすべての粒子の面積を合計した和がS(400nm)となる。同様にしてS(710nm)も算出できる。そして、図4で400nmと710nm以外の粒子が全く存在しない場合は、S(total)=S(400nm)+S(710nm)となる。さらに、計算して得られたこれらの因子を用いることでX(400nm)やX(710nm)、Y(400nm)やY(710nm)が定義式(1)により得られる。
なお本発明において、中空径R[nm]は10nmごとにカウントする。中空径R[nm]の粒子であるとカウントする範囲はR-5nm以上R+5nm未満とする。例えば、中空径395nmの粒子はR=400nm、中空径405nmの粒子はR=410nmの粒子としてカウントする。
<中空粒子の中空径の分布>
本発明において「中空径の分布」とは、横軸に中空粒子の「中空径R」、縦軸に「中空径Rをもつ粒子の含有率X(R)またはY(R)」を設定した分布のことを言う。また、その分布におけるピーク位置を「中空径の分布の分散ピーク」と呼ぶ。さらに、「400nm~1000nmの範囲に2つ以上の分散ピークをもつ」とは、分散ピークのピーク位置となる極大点が400nm以上1000nm以下の範囲内にあることを意味する。なお、「中空径の分布」の一例を図5に示してある。図5の例1は300nm~900nmの範囲に3つの分散ピークをもつ場合、例2は300nm~900nmの範囲に2つの分散ピークをもつ場合を表している。
本発明において「中空径の分布」とは、横軸に中空粒子の「中空径R」、縦軸に「中空径Rをもつ粒子の含有率X(R)またはY(R)」を設定した分布のことを言う。また、その分布におけるピーク位置を「中空径の分布の分散ピーク」と呼ぶ。さらに、「400nm~1000nmの範囲に2つ以上の分散ピークをもつ」とは、分散ピークのピーク位置となる極大点が400nm以上1000nm以下の範囲内にあることを意味する。なお、「中空径の分布」の一例を図5に示してある。図5の例1は300nm~900nmの範囲に3つの分散ピークをもつ場合、例2は300nm~900nmの範囲に2つの分散ピークをもつ場合を表している。
〈異なる中空径をもつ中空粒子の粒子含有量の比>
例えば中空径R1の中空粒子1と中空径R2の中空粒子2が含まれている観察画像の場合、これら2つの粒子の粒子含有量の比は、それぞれの含有率X(R1)とX(R2)(あるいはY(R1)とY(R2))の比率に等しいため、この比率を計算すればよい。
図5の分布が得られた場合、最も中空径の大きいピーク位置における粒子含有量と、最も中空径の小さいピーク位置における粒子含有量の比は、例1の場合は14:11、例2の場合は2:3となる。
例えば中空径R1の中空粒子1と中空径R2の中空粒子2が含まれている観察画像の場合、これら2つの粒子の粒子含有量の比は、それぞれの含有率X(R1)とX(R2)(あるいはY(R1)とY(R2))の比率に等しいため、この比率を計算すればよい。
図5の分布が得られた場合、最も中空径の大きいピーク位置における粒子含有量と、最も中空径の小さいピーク位置における粒子含有量の比は、例1の場合は14:11、例2の場合は2:3となる。
<シェル厚/一次粒子径の算出方法について>
中空径R1を分布のピークに持つ場合、ピーク位置R1の中空径としてカウントしている中空粒子(つまり、R1-5nm以上R1+5nm未満の中空径である中空粒子)についてシェル厚と一次粒子径を測定し、シェル厚の平均値L1と一次粒子径の平均値D1を算出する。
本発明における「前記中空粒子のシェル厚を前記中空粒子の一次粒子径で割った値」は、「上記のシェル厚の平均値L1を一次粒子径の平均値D1で割った値」を指す。
この値は0.01以上0.1以下であることが好ましい。
また、複数の中空径をピークに持つインクもしくは印字層の場合、各ピーク位置に対して「シェル厚の平均値を一次粒子径の平均値で割った値」を算出し、これら複数のピークにおける値がすべて0.01以上0.1以下の範囲内にあることが好ましい。
中空径R1を分布のピークに持つ場合、ピーク位置R1の中空径としてカウントしている中空粒子(つまり、R1-5nm以上R1+5nm未満の中空径である中空粒子)についてシェル厚と一次粒子径を測定し、シェル厚の平均値L1と一次粒子径の平均値D1を算出する。
本発明における「前記中空粒子のシェル厚を前記中空粒子の一次粒子径で割った値」は、「上記のシェル厚の平均値L1を一次粒子径の平均値D1で割った値」を指す。
この値は0.01以上0.1以下であることが好ましい。
また、複数の中空径をピークに持つインクもしくは印字層の場合、各ピーク位置に対して「シェル厚の平均値を一次粒子径の平均値で割った値」を算出し、これら複数のピークにおける値がすべて0.01以上0.1以下の範囲内にあることが好ましい。
<樹脂>
本発明のインクに含まれる樹脂としては、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、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、スチレン樹脂、ブタジエン樹脂、スチレン-ブタジエン樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリルスチレン樹脂、アクリルシリコーン樹脂などが挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。これらの中でも、優れた耐擦過性を得る観点から、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂であることが好ましい。
本発明のインクに含まれる樹脂としては、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、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、スチレン樹脂、ブタジエン樹脂、スチレン-ブタジエン樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリルスチレン樹脂、アクリルシリコーン樹脂などが挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。これらの中でも、優れた耐擦過性を得る観点から、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂であることが好ましい。
前記樹脂は、水性エマルションの形態で水に分散し得る樹脂粒子であることが好ましく、前記樹脂粒子が分散された樹脂エマルションの形態としてインク中に添加されることがより好ましい。
ここで、前記「水性エマルションの形態で水に分散し得る樹脂粒子」とは、実質的に水不溶性の樹脂を水中で粒子状に分散してなる形態を言い、本発明における樹脂エマルションとは、一般に、エマルション、ディスパージョン、ラテックス、又はサスペンションと呼ばれるものを含む。
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。
ここで、前記「水性エマルションの形態で水に分散し得る樹脂粒子」とは、実質的に水不溶性の樹脂を水中で粒子状に分散してなる形態を言い、本発明における樹脂エマルションとは、一般に、エマルション、ディスパージョン、ラテックス、又はサスペンションと呼ばれるものを含む。
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。
前記樹脂粒子の50%累積体積粒径(D50)は、インク化した際の保存安定性及び吐出安定性の観点から、10nm以上350nm以下が好ましい。
前記樹脂粒子の含有量は、インク全量に対して、2.0質量%以上7.5質量%以下が好ましく、3.0質量%以上7.0質量%以下がより好ましい。前記含有量が、2.0質量%以上であると、前述のように隠蔽性が向上する。また、前記含有量が、7.5質量%以下であると、インク中で樹脂粒子が安定に維持できる。
前記樹脂粒子の含有量は、インク全量に対して、2.0質量%以上7.5質量%以下が好ましく、3.0質量%以上7.0質量%以下がより好ましい。前記含有量が、2.0質量%以上であると、前述のように隠蔽性が向上する。また、前記含有量が、7.5質量%以下であると、インク中で樹脂粒子が安定に維持できる。
本発明のインクにおけるその他の成分としては、とくに制限されず、公知の成分から適宜選択することができるが、例えば下記で示される各種成分が例示できる。
<揮発性溶剤>
本発明に使用する揮発性溶剤としては、特に制限されず、水溶性有機溶剤を用いることができる。前記揮発性溶剤が、水、又は水と水溶性有機溶剤である場合は、水性インクとして使用することができ、前記揮発性溶剤が有機溶剤である場合は、ソルベントインクとして使用することができる。
近年では、VOC(揮発性有機化合物)問題も多く取り上げられ、VOC発生量の低減可能な水性インクが広く望まれる背景にある。VOCは常温常圧で大気中に容易に揮発する有機化合物の総称であるが、本発明において、前記揮発性溶剤とは、記録媒体上で加温された際に揮発することが求められ、沸点が300℃以下のものを意味する。
本発明に使用する揮発性溶剤としては、特に制限されず、水溶性有機溶剤を用いることができる。前記揮発性溶剤が、水、又は水と水溶性有機溶剤である場合は、水性インクとして使用することができ、前記揮発性溶剤が有機溶剤である場合は、ソルベントインクとして使用することができる。
近年では、VOC(揮発性有機化合物)問題も多く取り上げられ、VOC発生量の低減可能な水性インクが広く望まれる背景にある。VOCは常温常圧で大気中に容易に揮発する有機化合物の総称であるが、本発明において、前記揮発性溶剤とは、記録媒体上で加温された際に揮発することが求められ、沸点が300℃以下のものを意味する。
-水性インクの揮発性溶剤-
前記水性インクに用いられる水としては、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、超純水などが挙げられる。
前記水性インクに用いられる水溶性有機溶剤としては、例えば、多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類や多価アルコールアリールエーテル類等のエーテル類;含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類などが挙げられる。
前記水溶性有機溶剤の水溶性とは、前記有機溶剤が水に対して30質量%以上溶解可能であることを意味する。
前記水性インクに用いられる水としては、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、超純水などが挙げられる。
前記水性インクに用いられる水溶性有機溶剤としては、例えば、多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類や多価アルコールアリールエーテル類等のエーテル類;含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類などが挙げられる。
前記水溶性有機溶剤の水溶性とは、前記有機溶剤が水に対して30質量%以上溶解可能であることを意味する。
前記水溶性有機溶剤としては、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、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、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール、N,N-ジメチル-β-ブトキシプロピオンアミド(出光興産株式会社製、エクアミドB100)、N,N-ジメチル-β-メトキシプロピオンアミド(出光興産株式会社製、エクアミドM100)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。
なお、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260℃以下の水溶性有機溶剤を用いることが好ましい。
なお、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260℃以下の水溶性有機溶剤を用いることが好ましい。
これらの中でも、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。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。
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。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。
前記水溶性有機溶剤の水性インク中における含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、インクの乾燥性及び吐出信頼性の点から、10質量%以上60質量%以下が好ましく、20質量%以上60質量%以下がより好ましい。
<水>
水性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。
水性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。
-ソルベントインクの揮発性溶剤-
前記ソルベントインクに用いられる有機溶剤としては、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、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールモノエチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールモノブチルエーテルプロピオネート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルプロピオネート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールモノメチルエーテルブチレート、エチレングリコールモノエチルエーテルブチレート、エチレングリコールモノブチルエーテルブチレート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルブチレート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルブチレート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルブチレート、プロピレングリコールモノメチルエーテルブチレート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルブチレート等のグリコールモノアセテート類;エチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールジアセテート、エチレングリコールアセテートプロピオネート、エチレングリコールアセテートブチレート、エチレングリコールプロピオネートブチレート、エチレングリコールジプロピオネート、エチレングリコールアセテートジブチレート、ジエチレングリコールアセテートプロピオネート、ジエチレングリコールアセテートブチレート、ジエチレングリコールプロピオネートブチレート、ジエチレングリコールジプロピオネート、ジエチレングリコールアセテートジブチレート、プロピレングリコールアセテートプロピオネート、プロピレングリコールアセテートブチレート、プロピレングリコールプロピオネートブチレート、プロピレングリコールジプロピオネート、プロピレングリコールアセテートジブチレート、ジプロピレングリコールアセテートプロピオネート、ジプロピレングリコールアセテートブチレート、ジプロピレングリコールプロピオネートブチレート、ジプロピレングリコールジプロピオネート、ジプロピレングリコールアセテートジブチレート等のグリコールジアセテート類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール等のグリコール類;エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピ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ブチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、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、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル等のグリコールエーテル類;乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル等の乳酸エステル類、γ-ブチロラクトンなどが挙げられる。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。
水性インクに用いる水溶性有機溶剤を用いてソルベントインクとしても良い。
前記ソルベントインクに用いられる有機溶剤としては、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、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールモノエチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールモノブチルエーテルプロピオネート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルプロピオネート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールモノメチルエーテルブチレート、エチレングリコールモノエチルエーテルブチレート、エチレングリコールモノブチルエーテルブチレート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルブチレート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルブチレート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルブチレート、プロピレングリコールモノメチルエーテルブチレート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルブチレート等のグリコールモノアセテート類;エチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールジアセテート、エチレングリコールアセテートプロピオネート、エチレングリコールアセテートブチレート、エチレングリコールプロピオネートブチレート、エチレングリコールジプロピオネート、エチレングリコールアセテートジブチレート、ジエチレングリコールアセテートプロピオネート、ジエチレングリコールアセテートブチレート、ジエチレングリコールプロピオネートブチレート、ジエチレングリコールジプロピオネート、ジエチレングリコールアセテートジブチレート、プロピレングリコールアセテートプロピオネート、プロピレングリコールアセテートブチレート、プロピレングリコールプロピオネートブチレート、プロピレングリコールジプロピオネート、プロピレングリコールアセテートジブチレート、ジプロピレングリコールアセテートプロピオネート、ジプロピレングリコールアセテートブチレート、ジプロピレングリコールプロピオネートブチレート、ジプロピレングリコールジプロピオネート、ジプロピレングリコールアセテートジブチレート等のグリコールジアセテート類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール等のグリコール類;エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピ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ブチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、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、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル等のグリコールエーテル類;乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル等の乳酸エステル類、γ-ブチロラクトンなどが挙げられる。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。
水性インクに用いる水溶性有機溶剤を用いてソルベントインクとしても良い。
前記ソルベントインクに含まれる前記有機溶剤の含有量は、インク全量に対して、30質量%以上95質量%以下が好ましく、30質量%以上90質量%以下がより好ましく、39質量%以上82質量%以下が更に好ましい。
前記ソルベントインクは、水を含まないことが好ましい。水を含まないことにより、顔料の分散の安定性を向上させたり、溶剤の加水分解を抑制したり、ヘッドの腐食を抑制したりすることができる。したがって、前記ソルベントインクにおいて、水の含有量は、通常の吸湿量である0.5質量%以下であることがより好ましい。
<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、共栄社化学株式会社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、共栄社化学株式会社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。
<色材>
色材としては、中空樹脂粒子或いは中空無機粒子、又はその両方が用いられる。
<<中空樹脂粒子>>
前記中空樹脂粒子としては、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。
前記中空樹脂粒子の合成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ビニルモノマー、界面活性剤、重合開始剤、及び水系分散媒を窒素雰囲気下で加熱しながら攪拌することにより中空樹脂粒子エマルションを形成する、いわゆる乳化重合法が好ましい。
色材としては、中空樹脂粒子或いは中空無機粒子、又はその両方が用いられる。
<<中空樹脂粒子>>
前記中空樹脂粒子としては、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。
前記中空樹脂粒子の合成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ビニルモノマー、界面活性剤、重合開始剤、及び水系分散媒を窒素雰囲気下で加熱しながら攪拌することにより中空樹脂粒子エマルションを形成する、いわゆる乳化重合法が好ましい。
前記ビニルモノマーとしては、例えば、非イオン性単官能エチレン不飽和モノマー、二官能性ビニルモノマー、三官能性以上のビニルモノマーなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記非イオン性単官能エチレン不飽和モノマーとしては、例えば、スチレン、ビニルトルエン、エチレン、ビニルアセテート、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリル酸エステルなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、(メタ)アクリル酸エステルが好ましい。
前記(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、オレイル(メタ)アクリレート、パルミチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
前記二官能性ビニルモノマーとしては、例えば、ジビニルベンゼン、アリル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,5-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
前記三官能性以上のビニルモノマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
前記非イオン性単官能エチレン不飽和モノマーと前記二官能性ビニルモノマー及び前記三官能性以上のビニルモノマーの少なくともいずれかとを共重合させて高度に架橋することにより、光散乱特性だけでなく、耐熱性、耐溶剤性、溶剤分散性などの特性を備えた中空樹脂粒子を得ることができる。
前記界面活性剤としては、水中でミセルなどの分子集合体を形成するものであればよく、例えば、アニオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記重合開始剤としては、水に可溶な公知の化合物を用いることができ、例えば、過酸化水素、過硫酸カリウムなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記水系分散媒としては、例えば、水、親水性有機溶剤を含有する水などが挙げられる。
前記中空樹脂粒子の市販品としては、例えば、ダウケミカル社製のROPAQUE HT1432、ROPAQUE ULTRA E、DUAL、OP-62、サイデン化学株式会社製のサイビノールシリーズ、JSR株式会社製のSXシリーズなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記中空樹脂粒子の含有量としては、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、インク全量に対して、3.0質量%以上14.0質量%以下が好ましく、5.0質量%以上12.5質量%以下がより好ましい。前記含有量が、5.0質量%以上であると、上質紙などの記録媒体に対しても白色度を確保することができる。前記含有量が、12.5質量%以下であると、沈降度、及び吐出安定性に優れる。
<<中空無機粒子>>
前記中空無機粒子としては、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、チタン、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、ストロンチウム等の酸化物、窒化物、酸化窒化物などが挙げられる。これらの中でも、隠蔽性の点から、酸化チタンが好ましい。
なお、前記中空無機粒子としては、粒子表面の散乱以外に中空粒子の外殻に相当するシェルと内部の空孔との散乱も得られるため、酸化ケイ素を利用することもできる。また、インク中での沈降性の点から、中空無機粒子としては比重の小さい酸化ケイ素を利用することが好ましい。
前記中空無機粒子としては、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、チタン、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、ストロンチウム等の酸化物、窒化物、酸化窒化物などが挙げられる。これらの中でも、隠蔽性の点から、酸化チタンが好ましい。
なお、前記中空無機粒子としては、粒子表面の散乱以外に中空粒子の外殻に相当するシェルと内部の空孔との散乱も得られるため、酸化ケイ素を利用することもできる。また、インク中での沈降性の点から、中空無機粒子としては比重の小さい酸化ケイ素を利用することが好ましい。
前記中空無機粒子が二酸化チタンからなる場合(以下、「チタン中空粒子」と称することもある)、その製造方法については、特に制限はなく、公知の製造方法を用いることができ、例えば、特開2014-051401号公報に記載されている方法などを用いることができる。
前記中空無機粒子の含有量は、インク全量に対して、3質量%以上10質量%以下が好ましく、5質量%以上9質量%以下がより好ましい。前記含有量が、3質量%以上であると、十分な隠蔽性が得られ、10質量%以下とすることにより、十分な塗膜濃度が得られ、良好な吐出安定性を得ることができる。
インク中での中空無機粒子の分散安定性を高めるために分散剤を添加してもよい。
分散剤としては、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、分散剤ポリマーが好適である。前記分散剤ポリマーとしては、例えば、α-オレフィン-無水マレイン酸共重合体、スチレン-(メタ)アクリル共重合体、アクリルブロック共重合体、水溶性ポリウレタン樹脂、水溶性ポリエステル樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
分散剤としては、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、分散剤ポリマーが好適である。前記分散剤ポリマーとしては、例えば、α-オレフィン-無水マレイン酸共重合体、スチレン-(メタ)アクリル共重合体、アクリルブロック共重合体、水溶性ポリウレタン樹脂、水溶性ポリエステル樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
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。
<中空径の分散ピーク>
本発明のインクにおいては、中空粒子の中空径の分布が300nm以上900nm以下の範囲に2つ以上の分散ピークを有する。これにより中空粒子は複数の可視光領域の光を散乱できるようになるため、膜厚が小さくても白色度が高くなる
また、本発明においては、前記の2つ以上の分散ピークの中で、最も中空径の大きいピーク位置における中空粒子含有量と、最も中空径の小さいピーク位置における中空粒子含有量との比率が、6:4~7:3である。
このような比率であることにより、長波長領域と短波長領域の散乱度合いのバランスが良くなり、白色度の向上が可能となる。また、このバランスであれば、沈降課題や吐出性の課題もクリアできる。なお、ここでいう「含有量」は「中空粒子の個数」である。
本発明のインクにおいては、中空粒子の中空径の分布が300nm以上900nm以下の範囲に2つ以上の分散ピークを有する。これにより中空粒子は複数の可視光領域の光を散乱できるようになるため、膜厚が小さくても白色度が高くなる
また、本発明においては、前記の2つ以上の分散ピークの中で、最も中空径の大きいピーク位置における中空粒子含有量と、最も中空径の小さいピーク位置における中空粒子含有量との比率が、6:4~7:3である。
このような比率であることにより、長波長領域と短波長領域の散乱度合いのバランスが良くなり、白色度の向上が可能となる。また、このバランスであれば、沈降課題や吐出性の課題もクリアできる。なお、ここでいう「含有量」は「中空粒子の個数」である。
本発明のインクにおいては、中空径300nm以上900nm以下の中空粒子の含有率が、インク中のすべての中空粒子の含有率に対して80%以上であることが好ましく、95%以上であることが更に好ましい。中空径300nm以上900nm以下の中空粒子の含有率を80%以上とすることで、300nm未満、又は、900nmを超える中空粒子(不純物)が少ない状態となり、より白色度、低沈降性が向上する。
インク中に含まれる中空粒子は、中空樹脂粒子のみからなっても、中空無機粒子のみからなってもよい。また、インク中に含まれる中空粒子は中空樹脂粒子と中空無機粒子との混合物からなっていてもよい。
前記中空粒子は、そのシェル厚を中空粒子の一次粒子径で割った値が、0.01以上0.1以下であることが好ましい。これにより、中空粒子の低沈降性を維持しながら、高いハンター白色度も維持できるようになる。
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。
本発明で用いられる色材としては、前記中空樹脂粒子や前記、中空無機粒子といった白色顔料単独だけでなく、他の種類の色材も併用することができる。これにより、白色顔料単独の場合では白色インクとなるが、他の色材(有色色材)も併用することで所望の隠蔽性を持ちつつ、使用した色材の色となる画像を作製することが可能となる。
白色顔料以外の色材としては特に限定されず、顔料、染料を使用することができる。
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。
白色顔料以外の色材としては特に限定されず、顔料、染料を使用することができる。
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、中空樹脂粒子、中空無機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。
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、中空樹脂粒子、中空無機粒子の使用も可能である。
顔料の具体例として、黒色用としては、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7)類、または銅、鉄(C.I.ピグメントブラック11)、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック(C.I.ピグメントブラック1)等の有機顔料があげられる。
さらに、カラー用としては、C.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、17、24、34、35、37、42(黄色酸化鉄)、53、55、74、81、83、95、97、98、100、101、104、108、109、110、117、120、138、150、153、155、180、185、213、C.I.ピグメントオレンジ5、13、16、17、36、43、51、C.I.ピグメントレッド1、2、3、5、17、22、23、31、38、48:2、48:2(パーマネントレッド2B(Ca))、48:3、48:4、49:1、52:2、53:1、57:1(ブリリアントカーミン6B)、60:1、63:1、63:2、64:1、81、83、88、101(べんがら)、104、105、106、108(カドミウムレッド)、112、114、122(キナクリドンマゼンタ)、123、146、149、166、168、170、172、177、178、179、184、185、190、193、202、207、208、209、213、219、224、254、264、C.I.ピグメントバイオレット1(ローダミンレーキ)、3、5:1、16、19、23、38、C.I.ピグメントブルー1、2、15(フタロシアニンブルー)、15:1、15:2、15:3、15:4(フタロシアニンブルー)、16、17:1、56、60、63、C.I.ピグメントグリーン1、4、7、8、10、17、18、36、等がある。
染料としては、特に限定されることなく、酸性染料、直接染料、反応性染料、及び塩基性染料が使用可能であり、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
前記染料として、例えば、C.I.アシッドイエロー 17,23,42,44,79,142、C.I.アシッドレッド 52,80,82,249,254,289、C.I.アシッドブルー 9,45,249、C.I.アシッドブラック 1,2,24,94、C.I.フードブラック 1,2、C.I.ダイレクトイエロー 1,12,24,33,50,55,58,86,132,142,144,173、C.I.ダイレクトレッド 1,4,9,80,81,225,227、C.I.ダイレクトブルー 1,2,15,71,86,87,98,165,199,202、C.I.ダイレクトブラック 19,38,51,71,154,168,171,195、C.I.リアクティブレッド 14,32,55,79,249、C.I.リアクティブブラック 3,4,35が挙げられる。
<顔料分散体>
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。
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。
本発明のインクはインクジェットインクとして用いることができる。
インクジェット記録方法によるインク付着量は、1.5g/m2以上25g/m2以下が好ましい。前記インク付着量が、1.5g/m2以上であると、十分な画像濃度を得ることができ、25g/m2以下であると、十分な定着性が得られる。
インクジェット記録方法によるインク付着量は、1.5g/m2以上25g/m2以下が好ましい。前記インク付着量が、1.5g/m2以上であると、十分な画像濃度を得ることができ、25g/m2以下であると、十分な定着性が得られる。
(インク収容容器)
本発明のインク収容容器は、本発明のインクを容器中に収容してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の部材等を有してなる。
前記容器としては、特に制限はなく、目的に応じてその形状、構造、大きさ、材質等を適宜選択することができ、例えば、アルミニウムラミネートフィルム、樹脂フィルム等で形成されたインク袋などを少なくとも有するもの、などが好適に挙げられる。
本発明のインク収容容器は、本発明のインクを容器中に収容してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の部材等を有してなる。
前記容器としては、特に制限はなく、目的に応じてその形状、構造、大きさ、材質等を適宜選択することができ、例えば、アルミニウムラミネートフィルム、樹脂フィルム等で形成されたインク袋などを少なくとも有するもの、などが好適に挙げられる。
<インクカートリッジ>
インクカートリッジは、本発明のインクを容器中に収容してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の部材等を有してなる。
前記容器としては、特に制限はなく、目的に応じてその形状、構造、大きさ、材質等を適宜選択することができ、例えば、アルミニウムラミネートフィルム、樹脂フィルム等で形成されたインク袋などを少なくとも有するもの、などが好適に挙げられる。
インクカートリッジは、本発明のインクを容器中に収容してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の部材等を有してなる。
前記容器としては、特に制限はなく、目的に応じてその形状、構造、大きさ、材質等を適宜選択することができ、例えば、アルミニウムラミネートフィルム、樹脂フィルム等で形成されたインク袋などを少なくとも有するもの、などが好適に挙げられる。
<記録媒体>
記録媒体としては特に制限はなく、普通紙、光沢紙、特殊紙、布などを用いることもできるが、非浸透性基材を用いても良好な画像形成が可能である。
前記非浸透性基材とは、水透過性、吸収性が低い表面を有する基材であり、内部に多数の空洞があっても外部に開口していない材質も含まれ、より定量的には、ブリストー(Bristow)法において接触開始から30msec1/2までの水吸収量が10mL/m2以下である基材をいう。
前記非浸透性基材としては、例えば、塩化ビニル樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネートフィルムなどのプラスチックフィルムを、好適に使用することができる。
記録媒体としては、一般的な記録媒体として用いられるものに限られず、壁紙、床材、タイル等の建材、Tシャツなど衣料用等の布、テキスタイル、皮革等を適宜使用することができる。また、記録媒体を搬送する経路の構成を調整することにより、セラミックスやガラス、金属などを使用することもできる。
記録媒体としては特に制限はなく、普通紙、光沢紙、特殊紙、布などを用いることもできるが、非浸透性基材を用いても良好な画像形成が可能である。
前記非浸透性基材とは、水透過性、吸収性が低い表面を有する基材であり、内部に多数の空洞があっても外部に開口していない材質も含まれ、より定量的には、ブリストー(Bristow)法において接触開始から30msec1/2までの水吸収量が10mL/m2以下である基材をいう。
前記非浸透性基材としては、例えば、塩化ビニル樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネートフィルムなどのプラスチックフィルムを、好適に使用することができる。
記録媒体としては、一般的な記録媒体として用いられるものに限られず、壁紙、床材、タイル等の建材、Tシャツなど衣料用等の布、テキスタイル、皮革等を適宜使用することができる。また、記録媒体を搬送する経路の構成を調整することにより、セラミックスやガラス、金属などを使用することもできる。
例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムであれば、厚さ100μmの全光線透過率が80%以上のものが挙げられる。
<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良い。加熱手段、乾燥手段には、例えば、記録媒体の印字面や裏面を加熱、乾燥する手段が含まれる。加熱手段、乾燥手段としては、特に限定されないが、例えば、温風ヒーター、赤外線ヒーターを用いることができる。加熱、乾燥は、印字前、印字中、印字後などに行うことができる。
また、記録装置、記録方法は、インクによって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、幾何学模様などのパターン等を形成するもの、3次元像を造形するものも含まれる。
また、記録装置には、特に限定しない限り、吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、吐出ヘッドを移動させないライン型装置のいずれも含まれる。
更に、この記録装置には、卓上型だけでなく、A0サイズの記録媒体への印刷も可能とする広幅の記録装置や、例えばロール状に巻き取られた連続用紙を記録媒体として用いることが可能な連帳プリンタも含まれる。
記録装置の一例について図1乃至図2を参照して説明する。図1は同装置の斜視説明図である。図2はメインタンクの斜視説明図である。記録装置の一例としての画像形成装置400は、シリアル型画像形成装置である。画像形成装置400の外装401内に機構部420が設けられている。ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色用のメインタンク410(410k、410c、410m、410y)の各インク収容部411は、例えばアルミニウムラミネートフィルム等の包装部材により形成されている。インク収容部411は、例えば、プラスチックス製の収容容器ケース414内に収容される。これによりメインタンク410は、各色のインクカートリッジとして用いられる。
一方、装置本体のカバー401cを開いたときの開口の奥側にはカートリッジホルダ404が設けられている。カートリッジホルダ404には、メインタンク410が着脱自在に装着される。これにより、各色用の供給チューブ436を介して、メインタンク410の各インク排出口413と各色用の吐出ヘッド434とが連通し、吐出ヘッド434から記録媒体へインクを吐出可能となる。
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良い。加熱手段、乾燥手段には、例えば、記録媒体の印字面や裏面を加熱、乾燥する手段が含まれる。加熱手段、乾燥手段としては、特に限定されないが、例えば、温風ヒーター、赤外線ヒーターを用いることができる。加熱、乾燥は、印字前、印字中、印字後などに行うことができる。
また、記録装置、記録方法は、インクによって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、幾何学模様などのパターン等を形成するもの、3次元像を造形するものも含まれる。
また、記録装置には、特に限定しない限り、吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、吐出ヘッドを移動させないライン型装置のいずれも含まれる。
更に、この記録装置には、卓上型だけでなく、A0サイズの記録媒体への印刷も可能とする広幅の記録装置や、例えばロール状に巻き取られた連続用紙を記録媒体として用いることが可能な連帳プリンタも含まれる。
記録装置の一例について図1乃至図2を参照して説明する。図1は同装置の斜視説明図である。図2はメインタンクの斜視説明図である。記録装置の一例としての画像形成装置400は、シリアル型画像形成装置である。画像形成装置400の外装401内に機構部420が設けられている。ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色用のメインタンク410(410k、410c、410m、410y)の各インク収容部411は、例えばアルミニウムラミネートフィルム等の包装部材により形成されている。インク収容部411は、例えば、プラスチックス製の収容容器ケース414内に収容される。これによりメインタンク410は、各色のインクカートリッジとして用いられる。
一方、装置本体のカバー401cを開いたときの開口の奥側にはカートリッジホルダ404が設けられている。カートリッジホルダ404には、メインタンク410が着脱自在に装着される。これにより、各色用の供給チューブ436を介して、メインタンク410の各インク排出口413と各色用の吐出ヘッド434とが連通し、吐出ヘッド434から記録媒体へインクを吐出可能となる。
この記録装置には、インクを吐出する部分だけでなく、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。
前処理装置、後処理装置の一態様として、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)などのインクの場合と同様に、前処理液や、後処理液を有する液体収容部と液体吐出ヘッドを追加し、前処理液や、後処理液をインクジェット記録方式で吐出する態様がある。
前処理装置、後処理装置の他の態様として、インクジェット記録方式以外の、例えば、ブレードコート法、ロールコート法、スプレーコート法による前処理装置、後処理装置を設ける態様がある。
前処理装置、後処理装置の一態様として、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)などのインクの場合と同様に、前処理液や、後処理液を有する液体収容部と液体吐出ヘッドを追加し、前処理液や、後処理液をインクジェット記録方式で吐出する態様がある。
前処理装置、後処理装置の他の態様として、インクジェット記録方式以外の、例えば、ブレードコート法、ロールコート法、スプレーコート法による前処理装置、後処理装置を設ける態様がある。
本発明のインクを記録媒体上でインクジェット方式によって記録した後の乾燥工程の温度は、50℃以上200℃以下であることが好ましい。この温度範囲によれば、記録媒体に対する熱の影響が生じにくい。
また、50℃以上70℃以下であることがさらに好ましい。この温度範囲であれば、中空樹脂粒子を用いた場合であっても熱によって中空樹脂粒子の中空構造が崩れてしまうことがない。
また、50℃以上70℃以下であることがさらに好ましい。この温度範囲であれば、中空樹脂粒子を用いた場合であっても熱によって中空樹脂粒子の中空構造が崩れてしまうことがない。
また本発明のインクは、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に形成した50mm×50mmのベタ画像を、50℃恒温槽で1時間乾燥したときのハンター白色度をWとする。
本発明のインクの用途は、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、印刷物、塗料、コーティング材、下地用などに応用することが可能である。さらに、インクとして用いて2次元の文字や画像を形成するだけでなく、3次元の立体像(立体造形物)を形成するための立体造形用材料としても用いることができる。
立体造形物を造形するための立体造形装置は、公知のものを使用することができ、特に限定されないが、例えば、インクの収容手段、供給手段、吐出手段や乾燥手段等を備えるものを使用することができる。立体造形物には、インクを重ね塗りするなどして得られる立体造形物が含まれる。また、記録媒体等の基材上にインクを付与した構造体を加工してなる成形加工品も含まれる。前記成形加工品は、例えば、シート状、フィルム状に形成された記録物や構造体に対して、加熱延伸や打ち抜き加工等の成形加工を施したものであり、例えば、自動車、OA機器、電気・電子機器、カメラ等のメーターや操作部のパネルなど、表面を加飾後に成形する用途に好適に使用される。
立体造形物を造形するための立体造形装置は、公知のものを使用することができ、特に限定されないが、例えば、インクの収容手段、供給手段、吐出手段や乾燥手段等を備えるものを使用することができる。立体造形物には、インクを重ね塗りするなどして得られる立体造形物が含まれる。また、記録媒体等の基材上にインクを付与した構造体を加工してなる成形加工品も含まれる。前記成形加工品は、例えば、シート状、フィルム状に形成された記録物や構造体に対して、加熱延伸や打ち抜き加工等の成形加工を施したものであり、例えば、自動車、OA機器、電気・電子機器、カメラ等のメーターや操作部のパネルなど、表面を加飾後に成形する用途に好適に使用される。
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、実施例および比較例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例により限定されるものでない。
<中空粒子例>
表3、4に記載の実施例及び比較例においては中空樹脂粒子および中空無機粒子として、下記のものを用いた。
・中空樹脂粒子A:ロームアンドハース社製 SX-866(B)
・中空樹脂粒子B:ロームアンドハース社製 ROPAQUE ULTRA E
・中空樹脂粒子C:ロームアンドハース社製 ローペイクOP-62
・中空樹脂粒子D:特開2019-155847号に記載の方法で得た合成品
・中空樹脂粒子E:サイデン化学社製 サイビノール X-213-913E-43
・中空樹脂粒子F:ロームアンドハース社製 ローペイクHP-1055
・中空無機粒子G:作製例に記載のシリカ中空粒子
・中空無機粒子H:作製例に記載のシリカ中空粒子
表1に中空樹脂粒子A~F及び中空無機粒子G、Hの特性等を示す。
表3、4に記載の実施例及び比較例においては中空樹脂粒子および中空無機粒子として、下記のものを用いた。
・中空樹脂粒子A:ロームアンドハース社製 SX-866(B)
・中空樹脂粒子B:ロームアンドハース社製 ROPAQUE ULTRA E
・中空樹脂粒子C:ロームアンドハース社製 ローペイクOP-62
・中空樹脂粒子D:特開2019-155847号に記載の方法で得た合成品
・中空樹脂粒子E:サイデン化学社製 サイビノール X-213-913E-43
・中空樹脂粒子F:ロームアンドハース社製 ローペイクHP-1055
・中空無機粒子G:作製例に記載のシリカ中空粒子
・中空無機粒子H:作製例に記載のシリカ中空粒子
表1に中空樹脂粒子A~F及び中空無機粒子G、Hの特性等を示す。
<中空樹脂粒子Dの作製>
特開2019-155847に記載の方法と同一の方法によって中空樹脂粒子Dを作製した。
(1)種粒子エマルションの合成
攪拌機、温度計、冷却器、滴下ロートを備えた四つ口セパラブルフラスコに、脱イオン水(726.0部)、メチルメタクリレート(5.0部)、メタクリル酸(0.1部)を仕込み攪拌しながら加温した。そして、セパラブルフラスコ内の内温が70℃になったところで、10%過硫酸アンモニウム水溶液(1.0部)を添加し、20分間80℃で加温した。一方、メチルメタクリレート(141.0部)、メタクリル酸(94.9部)、アニオン性乳化剤として、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム(5.0部:第一工業製薬社製ネオゲンSF-20)、脱イオン水(120.0部)をホモディスパーで乳化させ、プレエマルションとした後、滴下ロートに投入した。
次にセパラブルフラスコ内の内温を80℃に維持しながら、上記で得たプレエマルションを3時間かけて均一に滴下し、これと同時に10%過硫酸アンモニウム水溶液(10.0部)を3時間かけて均一に滴下した。滴下終了後、80℃で3時間熟成し、冷却後120メッシュのろ布を用いて濾過し、種粒子エマルションを得た。
特開2019-155847に記載の方法と同一の方法によって中空樹脂粒子Dを作製した。
(1)種粒子エマルションの合成
攪拌機、温度計、冷却器、滴下ロートを備えた四つ口セパラブルフラスコに、脱イオン水(726.0部)、メチルメタクリレート(5.0部)、メタクリル酸(0.1部)を仕込み攪拌しながら加温した。そして、セパラブルフラスコ内の内温が70℃になったところで、10%過硫酸アンモニウム水溶液(1.0部)を添加し、20分間80℃で加温した。一方、メチルメタクリレート(141.0部)、メタクリル酸(94.9部)、アニオン性乳化剤として、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム(5.0部:第一工業製薬社製ネオゲンSF-20)、脱イオン水(120.0部)をホモディスパーで乳化させ、プレエマルションとした後、滴下ロートに投入した。
次にセパラブルフラスコ内の内温を80℃に維持しながら、上記で得たプレエマルションを3時間かけて均一に滴下し、これと同時に10%過硫酸アンモニウム水溶液(10.0部)を3時間かけて均一に滴下した。滴下終了後、80℃で3時間熟成し、冷却後120メッシュのろ布を用いて濾過し、種粒子エマルションを得た。
(2)中空樹脂粒子の合成
(1段目重合)
攪拌機、温度計、冷却器、滴下ロートを備えた四つ口セパラブルフラスコに、脱イオン水(188.2部)を仕込み、上記で得た種粒子エマルション(66.0部)を滴下し、攪拌しながら80℃に加温した。一方、ブチルアクリレート(2.4部)、ブチルメタクリレート(1.1部)、メチルメタクリレート(19.5部)、メタクリル酸(0.7部)、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム(5.0部:第一工業製薬社製ネオゲンSF-20)、脱イオン水(55.3部)をホモディスパーで乳化させ、プレエマルション1とした後、滴下ロートに投入した。そして、セパラブルフラスコ内の内温を80℃に維持しながら、上記で得たプレエマルション1を30分かけて均一に滴下し、これと同時に10%過硫酸ナトリウム水溶液(1.2部)を30分かけて均一に滴下した。
(1段目重合)
攪拌機、温度計、冷却器、滴下ロートを備えた四つ口セパラブルフラスコに、脱イオン水(188.2部)を仕込み、上記で得た種粒子エマルション(66.0部)を滴下し、攪拌しながら80℃に加温した。一方、ブチルアクリレート(2.4部)、ブチルメタクリレート(1.1部)、メチルメタクリレート(19.5部)、メタクリル酸(0.7部)、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム(5.0部:第一工業製薬社製ネオゲンSF-20)、脱イオン水(55.3部)をホモディスパーで乳化させ、プレエマルション1とした後、滴下ロートに投入した。そして、セパラブルフラスコ内の内温を80℃に維持しながら、上記で得たプレエマルション1を30分かけて均一に滴下し、これと同時に10%過硫酸ナトリウム水溶液(1.2部)を30分かけて均一に滴下した。
(2段目重合)
スチレン(75.0部)、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム(5.0部:第一工業製薬社製ネオゲンSF-20)、脱イオン水(51.8部)をホモディスパーで乳化させ、プレエマルション2とした後、滴下ロートに投入した。そして、セパラブルフラスコ内の内温を80℃に維持しながら、プレエマルション1の滴下が終了してから1時間後に、上記で得たプレエマルション2を60分かけて均一に滴下し、これと同時に10%過硫酸ナトリウム水溶液(3.5部)を60分かけて均一に滴下した。プレエマルション2の滴下終了後、種粒子を膨潤、溶解させるために、28%のアンモニア水(7.5部)を滴下し、80℃で1時間熟成した。冷却後120メッシュのろ布を用いて濾過し、中空樹脂粒子Dを得た。
スチレン(75.0部)、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム(5.0部:第一工業製薬社製ネオゲンSF-20)、脱イオン水(51.8部)をホモディスパーで乳化させ、プレエマルション2とした後、滴下ロートに投入した。そして、セパラブルフラスコ内の内温を80℃に維持しながら、プレエマルション1の滴下が終了してから1時間後に、上記で得たプレエマルション2を60分かけて均一に滴下し、これと同時に10%過硫酸ナトリウム水溶液(3.5部)を60分かけて均一に滴下した。プレエマルション2の滴下終了後、種粒子を膨潤、溶解させるために、28%のアンモニア水(7.5部)を滴下し、80℃で1時間熟成した。冷却後120メッシュのろ布を用いて濾過し、中空樹脂粒子Dを得た。
<中空無機粒子GおよびHの作製>
特開2020-121528号公報に記載の方法と同一の方法によって中空無機粒子GおよびHを作製した。
中空無機粒子GおよびHの作製に際しての、反応成分及び反応条件を表2に示す。
(中空無機粒子Gの製造)
-シリカコート粒子の調製-
非架橋スチレンアクリル樹脂粒子水分散体FS201E(日本ペイント社製)1.3質量部と水98.7質量部を超音波ホモジナイザー(日本精機社製、US-300T、チップ直径7mm、100μA、10分間)を用いて十分に分散を行った。その後、ポリ容器に移して撹拌しながら、1N水酸化ナトリウム水溶液(和光純薬工業社製)を数滴滴下してpHを10.5に調整した。その後、3-アミノプロピルエトキシシラン:(APTES,東京化成工業株式会社製)1.0質量部、テトラエトキシシラン:(TEOS,東京化成工業株式会社製)1.2質量部の順にゆっくりと滴下し、25℃にて20時間反応させ、樹脂粒子表面にゾル-ゲル反応を利用してシリカ殻を形成させ、シリカコート粒子を得た。
-中空無機粒子Gの18質量%水相の調製-
次に、得られたシリカコート粒子の水洗浄を行い、遠心分離を行うことでシリカコート粒子のウェットケーキを得た。さらに、コア材料の樹脂粒子を溶解させるためにテトラヒドロフロンを添加して1時間撹拌後、水洗浄を行い、再度水に分散させた後に濃縮させることにより、[中空無機粒子Gの18質量%水相]を得た。
なお、いずれの洗浄工程においても、シリカコート粒子、又は中空無機粒子を乾燥させると凝集する恐れがあるため、液-液置換で行った。
特開2020-121528号公報に記載の方法と同一の方法によって中空無機粒子GおよびHを作製した。
中空無機粒子GおよびHの作製に際しての、反応成分及び反応条件を表2に示す。
(中空無機粒子Gの製造)
-シリカコート粒子の調製-
非架橋スチレンアクリル樹脂粒子水分散体FS201E(日本ペイント社製)1.3質量部と水98.7質量部を超音波ホモジナイザー(日本精機社製、US-300T、チップ直径7mm、100μA、10分間)を用いて十分に分散を行った。その後、ポリ容器に移して撹拌しながら、1N水酸化ナトリウム水溶液(和光純薬工業社製)を数滴滴下してpHを10.5に調整した。その後、3-アミノプロピルエトキシシラン:(APTES,東京化成工業株式会社製)1.0質量部、テトラエトキシシラン:(TEOS,東京化成工業株式会社製)1.2質量部の順にゆっくりと滴下し、25℃にて20時間反応させ、樹脂粒子表面にゾル-ゲル反応を利用してシリカ殻を形成させ、シリカコート粒子を得た。
-中空無機粒子Gの18質量%水相の調製-
次に、得られたシリカコート粒子の水洗浄を行い、遠心分離を行うことでシリカコート粒子のウェットケーキを得た。さらに、コア材料の樹脂粒子を溶解させるためにテトラヒドロフロンを添加して1時間撹拌後、水洗浄を行い、再度水に分散させた後に濃縮させることにより、[中空無機粒子Gの18質量%水相]を得た。
なお、いずれの洗浄工程においても、シリカコート粒子、又は中空無機粒子を乾燥させると凝集する恐れがあるため、液-液置換で行った。
(中空無機粒子Hの製造)
中空無機粒子のGの製造において、表2に示す組成及び反応条件に変更した以外は、中空無機粒子Gの製造と同様にして、[中空無機粒子Hの18質量%水相]を得た。
中空無機粒子のGの製造において、表2に示す組成及び反応条件に変更した以外は、中空無機粒子Gの製造と同様にして、[中空無機粒子Hの18質量%水相]を得た。
表2中の材料の詳細については、以下の通りである。
-コア材料(樹脂粒子)-
・FS201E:(非架橋スチレンアクリル樹脂粒子水分散体、固形分27質量%、負帯電、日本ペイント社製)
・FS301E:(非架橋スチレンアクリル樹脂粒子水分散体、固形分27質量%、負帯電、日本ペイント社製)
-コア材料(炭酸カルシウム)-
-コア材料(樹脂粒子)-
・FS201E:(非架橋スチレンアクリル樹脂粒子水分散体、固形分27質量%、負帯電、日本ペイント社製)
・FS301E:(非架橋スチレンアクリル樹脂粒子水分散体、固形分27質量%、負帯電、日本ペイント社製)
-コア材料(炭酸カルシウム)-
-シリコンアルコキシド-
・3-アミノプロピルメトキシシラン:(APTMS,東京化成工業株式会社製)
・3-アミノプロピルエトキシシラン:(APTES,東京化成工業株式会社製)
・テトラメトキシシラン:(TMOS,東京化成工業株式会社製)
・テトラエトキシシラン:(TEOS,東京化成工業株式会社製)
・3-アミノプロピルメトキシシラン:(APTMS,東京化成工業株式会社製)
・3-アミノプロピルエトキシシラン:(APTES,東京化成工業株式会社製)
・テトラメトキシシラン:(TMOS,東京化成工業株式会社製)
・テトラエトキシシラン:(TEOS,東京化成工業株式会社製)
(調製例1)
-中空無機粒子分散液Gの調製-
前記[中空無機粒子Gの18質量%水相]100質量部に、アミノ基含有共重合体(分散剤、ビックケミージャパン社製、製品名「Disperbyk-190」(有効成分100質量%)6質量部、及び水12質量部を加え十分撹拌した後、超音波ホモジナイザー(株式会社日本精機製作所製、US-300T、チップ直径7mm、100μA、30分間)にて分散を行った。得られた分散液の粗大粒子を遠心分離(4000rpm、1分間)を用いて除き、さらに平均孔径5μmのメンブランフィルター(セルロースアセテート膜)にてろ過を行って、[中空無機粒子分散液G](中空無機粒子濃度:15質量%)を作製した。
-中空無機粒子分散液Gの調製-
前記[中空無機粒子Gの18質量%水相]100質量部に、アミノ基含有共重合体(分散剤、ビックケミージャパン社製、製品名「Disperbyk-190」(有効成分100質量%)6質量部、及び水12質量部を加え十分撹拌した後、超音波ホモジナイザー(株式会社日本精機製作所製、US-300T、チップ直径7mm、100μA、30分間)にて分散を行った。得られた分散液の粗大粒子を遠心分離(4000rpm、1分間)を用いて除き、さらに平均孔径5μmのメンブランフィルター(セルロースアセテート膜)にてろ過を行って、[中空無機粒子分散液G](中空無機粒子濃度:15質量%)を作製した。
(調製例2)
-中空無機粒子分散液Hの調製-
中空無機粒子分散液の調製例1において、[中空無機粒子Gの18質量%水相]を[中空無機粒子Hの18質量%水相]に変更した以外は、中空無機粒子分散液の調製例1と同様にして、[中空無機粒子分散液H]を作製した。
-中空無機粒子分散液Hの調製-
中空無機粒子分散液の調製例1において、[中空無機粒子Gの18質量%水相]を[中空無機粒子Hの18質量%水相]に変更した以外は、中空無機粒子分散液の調製例1と同様にして、[中空無機粒子分散液H]を作製した。
(実施例1)
<インクの調製>
1,2-プロパンジオール(東京化成工業株式会社製)11.5質量%、3-メトキシ-3-メチルブタノール(東京化成工業株式会社製)1.5質量%、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール(東京化成工業株式会社製)1.3質量%、樹脂としてウレタン樹脂エマルション(第一工業製薬株式会社製、商品名:スーパーフレックス210、35質量%)を8.0質量%、界面活性剤としてシリコーン界面活性剤(信越化学工業株式会社製、商品名:KF-640)0.4質量%、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(東京化成工業株式会社製)0.1質量%、及びイオン交換水23.9質量%を1時間攪拌して均一に混合した。次に、顔料固形分として中空樹脂粒子A(ロームアンドハース社製、商品名:SX-866(A)、中空径:201nm)を2.4質量%、顔料固形分として中空樹脂粒子C(ロームアンドハース社製、ローペイクOP-62、中空径:311nm)を2.2質量%、さらに顔料固形分として、中空樹脂粒子E(サイデン化学社製、サイビノール X-213-913E-43、中空径:500nm)を3.4質量%加えてさらに1時間攪拌して均一に混合した。この混合物を、平均粒径5μmのメンブランフィルター(セルロースアセテート膜)により加圧濾過し、粗大粒子やゴミを除去して、実施例1のインクを作製した。
なお、表2、3中の顔料固形分の含有量は、顔料固形分としての量である。また、表2、3中の樹脂エマルションの含有量は、樹脂エマルション全体としての量である。
<インクの調製>
1,2-プロパンジオール(東京化成工業株式会社製)11.5質量%、3-メトキシ-3-メチルブタノール(東京化成工業株式会社製)1.5質量%、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール(東京化成工業株式会社製)1.3質量%、樹脂としてウレタン樹脂エマルション(第一工業製薬株式会社製、商品名:スーパーフレックス210、35質量%)を8.0質量%、界面活性剤としてシリコーン界面活性剤(信越化学工業株式会社製、商品名:KF-640)0.4質量%、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(東京化成工業株式会社製)0.1質量%、及びイオン交換水23.9質量%を1時間攪拌して均一に混合した。次に、顔料固形分として中空樹脂粒子A(ロームアンドハース社製、商品名:SX-866(A)、中空径:201nm)を2.4質量%、顔料固形分として中空樹脂粒子C(ロームアンドハース社製、ローペイクOP-62、中空径:311nm)を2.2質量%、さらに顔料固形分として、中空樹脂粒子E(サイデン化学社製、サイビノール X-213-913E-43、中空径:500nm)を3.4質量%加えてさらに1時間攪拌して均一に混合した。この混合物を、平均粒径5μmのメンブランフィルター(セルロースアセテート膜)により加圧濾過し、粗大粒子やゴミを除去して、実施例1のインクを作製した。
なお、表2、3中の顔料固形分の含有量は、顔料固形分としての量である。また、表2、3中の樹脂エマルションの含有量は、樹脂エマルション全体としての量である。
(実施例2~9および比較例1~4)
実施例1において、組成を下記表3および4に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例2~9、及び比較例1~4のインクを作製した。
実施例1において、組成を下記表3および4に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例2~9、及び比較例1~4のインクを作製した。
次に、以下のようにして、「沈降度の差」、「ハンター白色度」を評価した。その結果を下記表3、4に示す。
<静置前後の沈降度の差>
得られた各インクを、25g容量のガラス管(商品名:ねじ口試験管、アズワン株式会社製)に約5g入れ、25℃環境下で168時間静置した。静置前、及び168時間静置後のインクの沈降度を、沈降度測定装置(装置名:タービスキャン クラシック MA2000、英弘精機株式会社製)により測定した。得られた168時間静置後のインクの沈降度から、静置前の沈降度を引くことにより、沈降度の差を算出した。なお、沈降度の差は、-2以上が、実施可能レベルである。
[評価基準]
S:評価開始168時間後の沈降度の差が-0.5以上
A:評価開始168時間後の沈降度の差が-1.0以上-0.5未満
B:評価開始168時間後の沈降度の差が-4.0以上-1.0未満
C:評価開始168時間後の沈降度の差が-5.0以上-4.0未満
D:評価開始168時間後の沈降度の差が-5.0未満
得られた各インクを、25g容量のガラス管(商品名:ねじ口試験管、アズワン株式会社製)に約5g入れ、25℃環境下で168時間静置した。静置前、及び168時間静置後のインクの沈降度を、沈降度測定装置(装置名:タービスキャン クラシック MA2000、英弘精機株式会社製)により測定した。得られた168時間静置後のインクの沈降度から、静置前の沈降度を引くことにより、沈降度の差を算出した。なお、沈降度の差は、-2以上が、実施可能レベルである。
[評価基準]
S:評価開始168時間後の沈降度の差が-0.5以上
A:評価開始168時間後の沈降度の差が-1.0以上-0.5未満
B:評価開始168時間後の沈降度の差が-4.0以上-1.0未満
C:評価開始168時間後の沈降度の差が-5.0以上-4.0未満
D:評価開始168時間後の沈降度の差が-5.0未満
<印字条件>
インクジェットプリンター(リコー製IPSiOGXe5500)の外装を外し、背面マルチ手差しフィーダーを取り付け、印字ヘッドを含めたインク供給経路に純水を通液することで洗浄し、洗浄液が着色しなくなるまで十分に通液して洗浄液を装置から抜ききって評価用印写装置とした。
また、調製したインクを5~10Paの減圧条件で30分間攪拌することで評価インク中の気体を脱気し、インクカートリッジに充填し評価用インクカートリッジとした。充填動作を行わせ、全ノズルに評価インクが充填され異常画像が出ないことを確認し、プリンタ添付のドライバで光沢紙きれいモードを選択後、ユーザー設定でカラーマッチングoffを印字モードとした。このモードでベタ画像のメディア上へのインク付着量が9.6g/m2となるようにヘッドの駆動電圧を変更することで吐出量を調整した。
インクジェットプリンター(リコー製IPSiOGXe5500)の外装を外し、背面マルチ手差しフィーダーを取り付け、印字ヘッドを含めたインク供給経路に純水を通液することで洗浄し、洗浄液が着色しなくなるまで十分に通液して洗浄液を装置から抜ききって評価用印写装置とした。
また、調製したインクを5~10Paの減圧条件で30分間攪拌することで評価インク中の気体を脱気し、インクカートリッジに充填し評価用インクカートリッジとした。充填動作を行わせ、全ノズルに評価インクが充填され異常画像が出ないことを確認し、プリンタ添付のドライバで光沢紙きれいモードを選択後、ユーザー設定でカラーマッチングoffを印字モードとした。このモードでベタ画像のメディア上へのインク付着量が9.6g/m2となるようにヘッドの駆動電圧を変更することで吐出量を調整した。
<ハンター白色度>
白色隠蔽性はハンター白色度を測定することによって評価した。
実施例1~9、比較例1~4で調製したインクをインクジェットプリンター(リコー製:IPSiOGXe5500)に充填し、マイペーパー(リコー製PPC普通紙)上に両面テープで固定した透明PETフィルム(東洋紡製エステルフィルムE5100)に対して、Microsoft Word2003にて作成した50cm×50cmのベタ画像を印刷した後、50℃の恒温槽で1時間乾燥させたて画像を得る。
この印字したPETフィルムの下に市販の黒紙を敷いた状態で、印字した画像についてL*、a*、及びb*を分光測色濃度計(装置名:X-Rite939、X-Rite社製)を用いて測定し、以下の式(2)により、ハンター白色度を求めた。
ハンター白色度=100-[(100-L*)2+(a*2+b*2)]0.5・・・式(2)
以下の基準で評価した。
[評価基準]
S:ハンター白色度が、80以上
A:ハンター白色度が、70以上、80未満
B:ハンター白色度が、65以上、70未満
C:ハンター白色度が、60以上、65未満
D:ハンター白色度が、60未満
参考として、黒紙の上に未印字のPETフィルムを敷いた状態で測定したハンター白色度は、26であった。
白色隠蔽性はハンター白色度を測定することによって評価した。
実施例1~9、比較例1~4で調製したインクをインクジェットプリンター(リコー製:IPSiOGXe5500)に充填し、マイペーパー(リコー製PPC普通紙)上に両面テープで固定した透明PETフィルム(東洋紡製エステルフィルムE5100)に対して、Microsoft Word2003にて作成した50cm×50cmのベタ画像を印刷した後、50℃の恒温槽で1時間乾燥させたて画像を得る。
この印字したPETフィルムの下に市販の黒紙を敷いた状態で、印字した画像についてL*、a*、及びb*を分光測色濃度計(装置名:X-Rite939、X-Rite社製)を用いて測定し、以下の式(2)により、ハンター白色度を求めた。
ハンター白色度=100-[(100-L*)2+(a*2+b*2)]0.5・・・式(2)
以下の基準で評価した。
[評価基準]
S:ハンター白色度が、80以上
A:ハンター白色度が、70以上、80未満
B:ハンター白色度が、65以上、70未満
C:ハンター白色度が、60以上、65未満
D:ハンター白色度が、60未満
参考として、黒紙の上に未印字のPETフィルムを敷いた状態で測定したハンター白色度は、26であった。
<顔料分散液やインク中における中空粒子の中空径の測定>
透過型電子顕微鏡(日本電子株式会社製、「JEM-2100F」)を用いて、3万倍視野での観察を行い、TEM画像を得た。得られたTEM画像に対して前記した中空径の測定方法によって中空径の測定を行った。
透過型電子顕微鏡(日本電子株式会社製、「JEM-2100F」)を用いて、3万倍視野での観察を行い、TEM画像を得た。得られたTEM画像に対して前記した中空径の測定方法によって中空径の測定を行った。
<印刷物断面における中空径測定>
インクジェットプリンターなどで作製した印刷物に対して、イオンミリング装置(IM4000形、日立ハイテクノロジーズ社製)などを用いて断面作製を行い、得られた断面を加熱陰極電界型走査顕微鏡 (Schottky、FE-SEM、Carl Zeiss製 ULTRA55)などの走査型電子顕微鏡で観察することで印刷物の印字層のSEM画像を得た。得られたSEM画像に対して前記した中空径の測定方法によって中空径の測定を行った。
インクジェットプリンターなどで作製した印刷物に対して、イオンミリング装置(IM4000形、日立ハイテクノロジーズ社製)などを用いて断面作製を行い、得られた断面を加熱陰極電界型走査顕微鏡 (Schottky、FE-SEM、Carl Zeiss製 ULTRA55)などの走査型電子顕微鏡で観察することで印刷物の印字層のSEM画像を得た。得られたSEM画像に対して前記した中空径の測定方法によって中空径の測定を行った。
400 画像形成装置
401 画像形成装置の外装
401c 装置本体のカバー
404 カートリッジホルダ
410 メインタンク
410k、410c、410m、410y ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色用のメインタンク
411 インク収容部
413 インク排出口
414 収容容器ケース
420 機構部
434 吐出ヘッド
436 供給チューブ
401 画像形成装置の外装
401c 装置本体のカバー
404 カートリッジホルダ
410 メインタンク
410k、410c、410m、410y ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色用のメインタンク
411 インク収容部
413 インク排出口
414 収容容器ケース
420 機構部
434 吐出ヘッド
436 供給チューブ
Claims (10)
- 中空粒子を含むインクであって、
前記中空粒子の中空径の分布が300nm以上900nm以下の範囲に2つ以上の分散ピークを有し、
前記2つ以上の分散ピークの中で、最も中空径の大きいピーク位置における中空粒子含有量と、最も中空径の小さいピーク位置における中空粒子含有量との比が、6:4~7:3である、
ことを特徴とするインク。 - 前記インク中に含まれる中空径が300nm以上900nm以下の中空粒子の含有率が、インク中のすべての中空粒子の含有率に対して80%以上である、請求項1に記載のインク。
- 前記インク中に含まれる中空径が300nm以上900nm以下の中空粒子の含有率が、インク中のすべての中空粒子の含有率に対して95%以上である、請求項2に記載のインク。
- 前記インク中に含まれる中空粒子が、中空樹脂粒子のみからなるか、中空無機粒子のみからなるか、又は、中空樹脂粒子と中空無機粒子との混合物からなる、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のインク。
- 前記中空粒子のシェル厚を前記中空粒子の一次粒子径で割った値が、0.01以上0.1以下である中空粒子を含有している、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のインク。
- 白色インクである、請求項1乃至5のいずれか1項に記載のインク。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載のインクを容器中に収容したことを特徴とするインク収容容器。
- 基材と印字層とを有する印刷物であって、前記印字層の断面観察画像から算出される中空粒子の中空径の分布が300nm以上900nm以下の範囲に2つ以上の分散ピークを持つことを特徴とする印刷物。
- 前記印字層の断面観察画像から算出される中空粒子の中空径の分布が持つ300nm以上900nm以下の分散ピークの中で、最も中空径の大きいピーク位置における中空粒子含有量と、最も中空径の小さいピーク位置における中空粒子含有量との比が、6:4~7:3であることを特徴とする請求項8に記載の印刷物。
- 前記印刷物において、中空径300nm以上900nm以下の中空粒子の含有率が、インク中のすべての中空粒子の含有率に対して80%以上である、請求項8または9に記載の印刷物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021047510A JP2022146513A (ja) | 2021-03-22 | 2021-03-22 | インク、インク収容容器及び印刷物 |
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Publications (1)
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---|---|
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JP2021047510A Pending JP2022146513A (ja) | 2021-03-22 | 2021-03-22 | インク、インク収容容器及び印刷物 |
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- 2021-03-22 JP JP2021047510A patent/JP2022146513A/ja active Pending
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