JP5712687B2 - インクジェット記録用インク、インクジェット記録用インクセット - Google Patents
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Description
TI=η(1s-1)/η(1000s-1)・・・(1)
で表される、インクの蒸発によりインクの蒸発前の総質量に対して40質量%となった時点におけるチキソトロピーインデックス(TI)が2〜110である、インクジェット記録用インクにより、目詰まり回復性に優れ、かつ、ブリーディング及びビーディングの発生を抑制可能なことを見出し、本発明を完成した。
〔1〕
難水溶性のアルカンジオールと、樹脂と、色材と、を含むインクジェット記録用インクであって、
前記色材の含有量が該インクの総質量に対して1〜3質量%であり、
表面張力が21〜25mN/mであり、かつ、
下記式(1)で表される、該インクの蒸発により該インクの蒸発前の総質量に対して40質量%となった時点におけるチキソトロピーインデックス(TI)が2〜110であり、
前記樹脂が、ポリオレフィン樹脂及びウレタン樹脂のうち少なくともいずれかである、
インクジェット記録用インク。
TI=η(1s -1 )/η(1000s -1 )・・・(1)
〔2〕
前記チキソトロピーインデックスが4〜110である、前項〔1〕に記載のインクジェット記録用インク。
〔3〕
初期粘度が3〜10mPa・sである、前項〔1〕又は〔2〕に記載のインクジェット記録用インク。
〔4〕
前項〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載のインクジェット記録用インクと、
色材を含むインクジェット記録用インクであって、前記色材の含有量が該インクの総質量に対して5〜7質量%であるインクジェット記録用インクと、
を備える、インクジェット記録用インクセット。
本発明の一実施形態に係るインクジェット記録用インクは、難水溶性のアルカンジオールと、樹脂と、色材と、を含み、上記色材の含有量が該インクの総質量(100質量%)に対して1〜3質量%であり、表面張力が21〜25であり、かつ、下記式(1)で表される、所定の時点におけるチキソトロピーインデックス(TI)が2〜110である。
TI=η(1s-1)/η(1000s-1)・・・(1)
なお、本明細書において、「インクの総質量」とは、特に言及がない限り、インク成分の蒸発前におけるインクの総質量(100質量%)を意味するものとする。
また、静的粘度及び動的粘度がいずれも大きいとインクジェットを行うことが困難である。一方、静的粘度及び動的粘度がいずれも小さいと10kHz以上の吐出周波数であっても安定的にインクジェットを行うことができるが、上記の理由でブリーディング及びビーディングが起こり易くなる。
なお、「インクの蒸発によりインクの蒸発前の総質量に対して40質量%となった時点におけるTI」とは、インクの蒸発前の総質量(100質量%)に対して40質量%までインクが蒸発(溶媒などの揮発)したときの測定値と言い換えることができる。
本実施形態のインクは、色材を含む。当該色材は、顔料及び染料のうち少なくとも一方を用いることができる。
本実施形態において、色材として顔料を用いることにより、インクの耐光性を良好なものとすることができる。顔料は、無機顔料及び有機顔料のいずれも使用することができる。
本実施形態において、色材として染料を用いることができる。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る。上記染料として、例えば、C.I.アシッドイエロー 17,23,42,44,79,142、C.I.アシッドレッド 52,80,82,249,254,289、C.I.アシッドブルー 9,45,249、C.I.アシッドブラック 1,2,24,94、C.I.フードブラック 1,2、C.I.ダイレクトイエロー 1,12,24,33,50,55,58,86,132,142,144,173、C.I.ダイレクトレッド 1,4,9,80,81,225,227、C.I.ダイレクトブルー 1,2,15,71,86,87,98,165,199,202、C.I.ダイレクドブラック 19,38,51,71,154,168,171,195、C.I.リアクティブレッド 14,32,55,79,249、C.I.リアクティブブラック 3,4,35が挙げられる。
本実施形態のインクは、難水溶性のアルカンジオールを含む。
本実施形態のインクは、水溶性のアルカンジオールを含んでもよい。これにより、インクが含有している固形分以外の物質、すなわち溶剤を含む水溶液のブリーディング発生がさらに抑制できる点で有利である。
本実施形態のインクは、樹脂を含む。
なお、上記の樹脂は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
なお、これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
本実施形態のインクが変性ポリオレフィンエマルジョンを含有することにより、記録物を重ね合わせた場合の、裏面への転写が抑制できるとともに、被記録面の耐擦性が良好なものとなる。特に、変性ポリオレフィンエマルジョンは、インク塗膜を柔らかくする作用を有し、被記録面に圧力がかかった場合には、インク塗膜自体が潰れることによりインク中の成分の結着力が高まるため、耐擦性が良好になるものと考えられる。好ましい変性ポリオレフィンエマルジョンとしては、変性ポリエチレンエマルジョンおよび変性ポリプロピレンエマルジョンである。さらに好ましくは、酸化ポリエチレンエマルジョン、酸化ポリプロピレンエマルジョン、(無水)マレイン酸変性ポリエチレンエマルジョン、(無水)マレイン酸変性ポリプロピレンエマルジョン等が挙げられる。
本実施形態のインクがスルホン酸エステル樹脂を含有することにより、被記録面が擦過された場合の光沢斑を有効に抑制することができる。
本実施形態のインクがポリオレフィン樹脂を含むことにより、被記録面へ傷が付くのを抑制することができるとともに、インクの定着性が一層優れたものとなる。
上記疎水性モノマーと上記親水性モノマーとの共重合樹脂は、カラー画像の光沢性、ブロンズ防止、及びインクの保存安定性を両立するとともに、一層光沢性に優れたカラー画像が形成できるため、スチレン−(メタ)アクリル酸樹脂、スチレン−メチルスチレン−(メタ)アクリル酸樹脂、又はスチレン−マレイン酸樹脂、(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリル酸エステル樹脂、又はスチレン−(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリル酸エステル樹脂、及びヒドロキシエチル化オルトフェニルフェノールアクリル酸エステル−(メタ)アクリル酸樹脂の少なくともいずれかであることが好ましい。
本実施形態のインクは、定着性顔料分散剤としてウレタン樹脂を用いることにより、カラー画像の光沢性、ブロンズ防止、及びインクの保存安定性を両立するとともに一層光沢性に優れたカラー画像を形成できる。ウレタン樹脂とは、ジイソシアネート化合物と、ジオール化合物とを反応して得られる重合体を含む樹脂であるが、本実施形態においては、ウレタン結合及びアミド結合のうち少なくともいずれかと、酸性基と、を有する樹脂であることが好ましい。
本実施形態のインクは、定着性顔料分散剤としてフルオレン樹脂を使用することにより、インクの初期粘度の低減、高温時の保存安定性、及び印刷本紙への定着性に優れたものとなる。
本実施形態のインクは、分散剤として、界面活性剤を用いてもよい。このような界面活性剤としては、脂肪酸塩類、高級アルキルジカルボン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩類、高級アルキルスルホン酸塩、高級脂肪酸とアミノ酸の縮合物、スルホ琥珀酸エステル塩、ナフテン酸塩、液体脂肪油硫酸エステル塩類、及びアルキルアリルスルホン酸塩類などの陰イオン界面活性剤、並びに脂肪酸アミン塩、第四アンモニウム塩、スルホニウム塩、及びホスホニウムなどの陽イオン界面活性剤、並びにポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルエステル類、ソルビタンアルキルエステル類、及びポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル類などの非イオン性界面活性剤を挙げることができる。上記した界面活性剤はインクに添加されることで、界面活性剤としての機能をも果たすことは言うまでもない。
本実施形態のインクは、(ポリ)オキシアルキレングリコールを含んでもよい。
本実施形態は、糖類を含んでもよい。この糖類としては、単糖類、二糖類、オリゴ糖類(三糖類及び四糖類を含む)、及び多糖類、並びにこれらの誘導体が挙げられる。これらの中でも、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、グルシトール、ソルビット、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、フィラノース、及びラフィノース等が好ましい。その中でも、ラフィノースがより好ましい。本実施形態のインクにラフィノースを加えることにより、間欠印字特性が良好になる。
また、本実施形態のインクは、上記成分に加えて、浸透剤を含んでもよい。浸透剤としては、グリコールエーテル類を好適に使用できる。
本実施形態のインクは、界面活性剤を含んでもよい。被記録媒体の中でも普通紙のように、インクを受容する繊維層が表面にあるものに対して界面活性剤を用いることにより、滲みを調整できるので、優れた細線を表現する画像を実現することができる。特に印刷本紙のように、表面の受容層に油性インクを受容するための塗布層が設けられているような被記録媒体を用いた場合であっても、ブリーディングを防止できるとともに、インク付着量の増加に伴い発生する光の反射光による白化を防止することができる。
まず、Rは水素原子又はメチル基であり、aは2〜13の整数であり、mは2〜70の整数であり、nは1〜8の整数であることが好ましい。
また、Rは水素原子又はメチル基であり、aは2〜13の整数であり、mは2〜50の整数であり、nは1〜8の整数であることがより好ましい。
また、Rは水素原子又はメチル基であり、aは2〜13の整数であり、mは2〜50の整数であり、nは1〜5の整数であることが好ましい。
また、Rは水素原子又はメチル基であり、aは2〜11の整数であり、mは2〜50の整数であり、nは1〜5の整数であることが好ましい。
また、Rはメチル基であり、aは6〜18の整数であり、mは0〜4であり、nは1又は2であることが好ましい。
また、Rはメチル基であり、aは6〜18の整数であり、mは0であり、nは1であることがより好ましい。
なお、ポリオルガノシロキサン系界面活性剤は、上記の好ましい組み合わせを有する化合物を1種単独で含んでもよく2種以上含んでもよい。以上のような特定のオルガノポリシロキサン系界面活性剤を使用することにより、被記録媒体として印刷本紙に印刷した場合であっても、インクの凝集ムラがより改善される。
本実施形態のインクは、水を含有してもよい。水は、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水又は超純水を用いることが好ましい。特に、これらの水を、紫外線照射又は過酸化水素添加等により滅菌処理した水は、長期間に亘ってカビやバクテリアの発生が防止されるので好ましい。
本実施形態のインクは、上述のように、構成成分だけでなく物性の点でも制御することにより、所望の効果を発揮することができる。
本実施形態のインクの記録対象となる被記録媒体は、特に限定されず、例えば、普通紙や水系インクの受容層を備える被記録媒体のほか、低吸水性の被記録媒体であっても好適に用いることが可能である。
低吸水性の被記録媒体としては、例えば、塗工紙が挙げられ、微塗工紙、アート紙、コート紙、マット紙、キャスト紙等の記録本紙(印刷本紙)等が挙げられる。
本発明の一実施形態に係るインクジェット記録用インクセットは、上記実施形態のインクジェット記録用インク(淡インク)と、所定濃度の色材を含むインクジェット記録用インク(濃インク)と、を備える。上記色材の含有量は、該インクの総質量(100質量%)に対して5〜7質量%であり、5〜6質量%が好ましい。
下記の実施例及び比較例において使用した成分は、以下の通りである。
〔顔料〕
・シアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)
・イエロー顔料(C.I.ピグメントイエロー74)
・マゼンタ顔料(C.I.ピグメントバイオレット19)
・ブラック顔料(C.I.ピグメントブラック7)
〔アルカンジオール〕
・1,2−オクタンジオール
・1,2−ヘキサンジオール
〔(ポリ)オキシアルキレングリコール〕
・ジプロピレングリコール
〔目詰まり防止剤〕
・グリセリン
〔糖類〕
・HS−500(還元澱粉糖化物、林原商事社(HAYASHIBARA SHOJI,INC.)製)
〔樹脂〕
・酸化高密度ポリエチレンワックスエマルジョン(AQUACER515〔商品名〕、BYK社製)
・ウレタン樹脂(重量平均分子量6,000、酸価50の共重合体)
・スルホン酸エステル樹脂(下記参照)
・ポリオレフィン樹脂(ケミパールW4005〔商品名〕、三井化学社製)
・フルオレン樹脂(CAS No.117344−32−8で示されるフルオレン骨格を有するモノマーを、モノマー構成比率として約50質量%含有したもの、重量平均分子量3,300)
・スチレン−アクリル酸樹脂(重量平均分子量1,600、酸価150)
下記の各成分を2リットル容ビ−カ−に仕込み、100rpmで10分間攪拌し、モノマー乳化液を得た。
エチレン性不飽和モノマー:メチルメタクリレート 348g(58質量部)
ブチルアクリレート 240g(40質量部)
アクリル酸 12g(2質量部)
反応性乳化剤:アクアロンKH−10の15%水溶液 30g
(第一工業製薬社(Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co. , Ltd.)製商品名、硫酸エステル基及びポリオキシエチレン基を有する。)
連鎖移動剤:2−エチルヘキシルチオグリコレート 6g
水: 450g
・溶離液:テトラヒドロフラン
・カラム:G4000HXL(東ソ−社製)
・流速:1,000μL/分
・カラム温度:40℃
〔界面活性剤〕
・ポリオルガノシロキサン系界面活性剤
〔初期粘度〕
動的粘弾性測定装置 HAAKE MARS II(レオメーター)で、せん断速度250s-1時の各インクの粘度を測定した。
インクを65〜75℃に保持しながら攪拌を行い、初期のインク(蒸発前のインク)の質量に対して40%の質量となるように、インクに含有される溶媒成分を揮発させて、測定用サンプルを調製した。
なお、測定用サンプルとして、溶媒成分を揮発したインクを用いた理由は以下のとおりである。実際の印刷において被記録媒体上に付着させるインク滴は、1〜100ピコリットル程度であり非常に小さいため、溶媒成分が容易に揮発してしまう。そのため、実際の印刷におけるインク滴を測定用サンプルとして用いた場合、このインク滴が乾燥挙動に伴う粘度変化を引き起こし、正確な測定が困難である。そこで、上記インク滴に含まれる溶媒成分を揮発させたものを代替サンプルとして測定を行うことにより、上記インク滴のTIを正確に測定することができる。
調製した測定用サンプルについて、せん断速度1s-1時及び1000s-1時の各インクの粘度を上記初期粘度と同様にして測定し、「せん断速度1s-1時の粘度/せん断速度1000s-1時の粘度」でTIを算出した。
なお、1s-1よりせん断速度が遅いときは装置上値が安定してとれない。1000s-1より速いときは遠心力によりインクが測定プレート上からこぼれてしまう。
全自動表面張力計CBVP−Z(協和界面科学社製)を用いたWilhelmy法により、各インクの表面張力を測定した。
MEASURING MICROSCOPE STM−UM(OLYMPUS社製)を用いて、倍率200で測定した。
〔目詰まり回復性評価〕
上記で調製した各インクを、インクジェットプリンター(PX−G930、セイコーエプソン社製)のインクカートリッジに充填して装着した。その後、プリンタードライバーを用いて、プリンタのヘッドにインクを充填し、通常記録できることを確認した。さらに、インクカートリッジ交換位置にキャリッジを移動させてから、コンセントを抜き、インクカートリッジを外してから、ヘッドを外した。このように、インクカートリッジとヘッドキャップが外れた状態にしてから、ヘッドを40℃・湿度15%の環境に1日間放置した。
放置後、キャリッジに放置したヘッドを元通りに装着し、さらに、常温常湿環境に放置しておいたインクカートリッジを元通りに装着し、全ノズルが初期と同等に吐出するまでクリーニング動作を繰り返し、以下の判断基準により、回復しやすさを評価した。
A:クリーニング操作を6回繰り返して目詰まりが回復する。
B:クリーニング操作を12回繰り返して目詰まりが回復する。
C:クリーニング操作を12回繰り返しても目詰まりが回復しない。
上記で調製した各インクを、インクジェットプリンター(PX−G930、セイコーエプソン社製)のインクカートリッジに装着し、主走査(ヘッド駆動)方向に720dpi、かつ、副走査(被記録媒体搬送)方向に360dpiで、記録できるようにした。次に、着弾時のドットサイズが概ね7ngになるようにプリントヘッドのピエゾ素子に与える電圧を調整し、一駆動が720×360dpiで、約128g/m2のOKT+(王子製紙社製)に、720×720dpiのベタ画像を記録した。記録は、常温常湿(25℃、45%湿度)環境下において実施した。この際、単色のDuty100%のインク付着量は概ね3.6mg/inch2であった。
記録画像は、Duty80%の1次色に、Duty80%の1次色の2〜8ピクセル罫線を接触させた画像である。
得られた画像について、下記の基準により評価を行った。
A:6/720インチの罫線がブリーディングなく再現できているが、4/720インチの罫線がブリーディングして、再現できていない。
B:8/720インチの罫線がブリーディングなく再現できているが、6/720インチの罫線がブリーディングして、再現できていない。
C:8/720インチの罫線がブリーディングして、再現できていない。
上記で得られた各インクを、インクジェットプリンター(PX−G930、セイコーエプソン社製)のインクカートリッジに装着した。
着弾時のドットサイズが7ngになるようにプリントヘッドのピエゾ素子に与える電圧を調整し、一主走査によるドット間隔が720×360dpiとなるように設定した。128g/m2のOKT+(王子製紙社製)に、解像度として、720×720dpiでインクを塗布して画像を記録した。この際、単色のDuty100%のインク付着量は3.6mg/inch2であった。
画像の記録は、25℃、45%RHの環境下において実施した。
得られた画像について、下記の基準により評価を行った。
A:100%Dutyまでがビーディングなく再現できている。
B:80%Dutyまでがビーディングなく再現できている。
C:80%Dutyで、ビーディングなく再現できてない。
Claims (4)
- 難水溶性のアルカンジオールと、樹脂と、色材と、を含むインクジェット記録用インクであって、
前記色材の含有量が該インクの総質量に対して1〜3質量%であり、
表面張力が21〜25mN/mであり、かつ、
下記式(1)で表される、該インクの蒸発により該インクの蒸発前の総質量に対して40質量%となった時点におけるチキソトロピーインデックス(TI)が2〜110であり、
前記樹脂が、ポリオレフィン樹脂及びウレタン樹脂のうち少なくともいずれかである、
インクジェット記録用インク。
TI=η(1s-1)/η(1000s-1)・・・(1) - 前記チキソトロピーインデックスが4〜110である、請求項1に記載のインクジェット記録用インク。
- 初期粘度が3〜10mPa・sである、請求項1又は2に記載のインクジェット記録用インク。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載のインクジェット記録用インクと、
色材を含むインクジェット記録用インクであって、前記色材の含有量が該インクの総質量に対して5〜7質量%であるインクジェット記録用インクと、
を備える、インクジェット記録用インクセット。
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