JP5720679B2 - インクジェットインク及びインクジェット記録方法 - Google Patents
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Description
前記非吸収性記録媒体は塩ビ、PET、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネート等の水をほとんど吸収しない疎水性樹脂からなる記録媒体、またはコート紙等の印刷用本紙のようにある程度水を吸収するが、吸収速度が遅く、常温常湿環境下の通常のインクジェット印刷の印刷工程内では水系インクが乾かずに支障をきたす記録媒体である。
前記共重合樹脂は、着色剤である顔料のバインダー(定着樹脂)として機能し、塩ビなどの非吸収性記録媒体との接着性を有し、かつ塗膜の耐擦性を向上させる機能がある。
前記共重合樹脂は、酸モノマーに相当する部分の全部あるいは一部を塩基で中和して用いることが好ましい。中和塩基としては、アルカリ金属含有塩基(例えば、NaOH、KOH等)、アミン類(例えば、アルカノールアミン、アルキルアミン等)又はアンモニアを用いることが好ましい。
次に、界面活性剤について説明する。
本発明に使用できる顔料としては、従来公知の有機及び無機顔料が使用できる。例えばアゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料等のアゾ顔料や、フタロシアニン顔料、ペリレン及びペリレン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサンジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロニ顔料等の多環式顔料や、塩基性染料型レーキ、酸性染料型レーキ等の染料レーキや、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、昼光蛍光顔料等の有機顔料、カーボンブラック等の無機顔料が挙げられる。
上記の顔料は、水系インク中で安定な分散状態を保つために、各種の加工がされ、顔料分散体が作製される。
本発明のインクには水溶性有機溶剤が含まれるが、水溶性有機溶剤としては低表面張力の水溶性有機溶剤であることが好ましい。
本発明の水系インクを用いることで、前記非吸収性記録媒体にインク混じりのない高画質な印字ができ、光沢が高く、耐擦性や接着性の高い画像を形成することができる。
(共重合樹脂の合成)
(本発明の共重合樹脂P−1の合成)
滴下ロート、還流管、窒素導入管、温度計および攪拌装置を備えたフラスコに2−プロパノールを186部入れて窒素バブリングしながら加熱還流した。そこへメタクリル酸メチル76部とアクリル酸2−エチルヘキシル13部、メタクリル酸11部の混合液に開始剤(AIBN)0.5部を溶解させたモノマー溶液を滴下ロートより2時間かけて滴下した。滴下後さらに5時間加熱還流を続けた後に放冷し、減圧下で2−プロパノールを留去して共重合樹脂P−1を得た。
共重合樹脂P−1の合成と同様にして、表1に示すモノマー組成比にて共重合樹脂P−2〜P−21を合成した。なお、共重合樹脂の重量平均分子量(Mw)は開始剤の量を変えることで調整した。
共重合樹脂のTgの測定はDSCにて窒素気流中で行った(DSC−7示差走査カロリメータ(パーキンエルマー社製)および、TAC7/DX熱分析装置コントローラ(パーキンエルマー社製を使用)。DSCの測定条件は−30〜100℃あるいは0〜130℃を10℃/minで昇温し、冷却後、再度昇温したときに測定した。再度昇温したときの測定値からTgを求めた。
共重合樹脂の重量平均分子量(Mw)はGPCで測定した。測定条件を以下に示す。
溶離液:THF 1.0(ml/min)
注入量:100μl
検 出:RI
較正曲線:標準ポリスチレン。
前記共重合樹脂P−1の20部にイオン交換水67.8部、中和塩基としてN,N−ジメチルアミノエタノール12.2部を加え、70℃にて加熱攪拌して樹脂を溶解し、樹脂固形分が20%の共重合樹脂P−1の水溶液を得た。なお、N,N−ジメチルアミノエタノールの量は共重合樹脂P−1の酸基の化学当量数に対して1.05倍の化学当量数相当となる量である。
EA:アクリル酸エチル
BA:アクリル酸n−ブチル
HA:アクリル酸n−ヘキシル
EHA:アクリル酸2−エチルヘキシル
LA:アクリル酸ラウリル
EMA:メタクリル酸エチル
BMA:メタクリル酸n−ブチル
HMA:メタクリル酸n−ヘキシル
EHMA:メタクリル酸2−エチルヘキシル
SMA:メタクリル酸ステアリル
MAA:メタクリル酸
AA:アクリル酸
St:スチレン
(シアン顔料分散体の作製)
顔料分散剤としてDISPERBYK−190(ビックケミー社製)15部をイオン交換水60部に加え、ここへ2−ピロリジノン10部を混合した。この溶液にC.I.ピグメントブルー15:3を15部添加し、プレミックスした後、0.5mmジルコニアビーズを体積率で50%充填したサンドグラインダーを用いて分散し、顔料固形分15%のシアン顔料分散体を得た。
前記共重合樹脂P−1の水溶液30部にイオン交換水23.5部、ジプロピレングリコールプロピルエーテル5部、ジプロピレングリコールメチルエーテル10部、2−ピロリジノン10部、フッ素系界面活性剤の化合物(F−1)を0.5部、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類の化合物(O−1)を1部加えて攪拌した。ついでここへ前記シアン顔料分散体を20部加えて攪拌した後、1μmのフィルターによりろ過してシアンインクC−1を得た。
インクC−1において、共重合樹脂P−1の水溶液、共重合樹脂の含有量、有機溶剤、界面活性剤、および共重合樹脂/顔料の質量比を表2のように変更して、インクC−2〜C−25を作成した。表2において、共重合樹脂の含有量及び有機溶剤含有量はインクに対する含有率(質量%)を表す。
DMAE:N,N−ジメチルアミノエタノール
AMP:2−アミノ−2−メチルプロパノール
(有機溶剤)
DPGPE:ジプロピレングリコールプロピルエーテル
DEGBE:ジエチレングリコールモノブチルエーテル
HDO:1,2−ヘキサンジオール
DPGME:ジプロピレングリコールメチルエーテル
2−PDN:2−ピロリジノン
(界面活性剤)
F−1:CF3(CF2)5CH2CH2COONH4
O−1:C8H17(OCH2CH2)hOH ただしC8H17は2−エチルヘキシル基、hは15〜30の整数。
なおF−1〜3と0−1,2はおのおの本発明に係るフッ素系界面活性剤とポリオキシエチレンアルキルエーテル類の化合物である。
ノズル口径28μm、駆動周波数18kHz、ノズル数512、最小液滴量12pl、ノズル密度180dpiであるピエゾ型ヘッドを4列搭載したオンデマンド型インクジェットプリンタのヘッドの1つに各シアンインクを装填した。
(耐擦性)
100%Dutyの画像について、画像を乾いた木綿(カナキン3号)で300gの加重をかけて擦り、下記基準に従って耐擦過性を評価した。
○:50回擦った段階で多少の傷が残るが画像濃度には影響せず、実用上問題ない
△:21〜50回擦る間に画像濃度が低下するが、実用可能なレベルである
×:20回以下擦る間に画像濃度が低下し、実用上問題がある
(接着性の評価)
100%Dutyの画像にセロファンテープを3cm貼り付け、はがした後の画像表面を観察した。
○:わずかに跡が残るが、実用上問題ない
△:画像の一部がわずかにはがれて一部濃度が低下するが、実用可能なレベルである
×:画像の大部分がはがれて基材の白地が見え、実用上問題がある
(射出性の評価)
25℃、相対湿度25%の条件で100%Dutyの画像を連続10回プリントし、10回目の画像を観察した。
○:画像の書き出し部(2mm以下)にごくわずかにかすれが見られる
△:画像欠陥(インク射出不良によるスジ)がわずかに見られる
×:インク射出不良による画像欠陥がかなり見られる。
100%Dutyの画像を目視で観察した。
○:ルーペで拡大すると、ごく僅かに画像のムラが見られるが、画質に影響はない
△:画像を注視すると一部に画像のムラがあるが、目立たない範囲である
×:画像に点々とはじきが見られ、目立ち、実用上問題がある
(ドット径)
30%Dutyの画像を光学顕微鏡で500倍に拡大し、孤立したドットの直径を測定した。
○:51μm以上、55μm未満
△:47μm以上、51μm未満
×:47μm未満
なお、ドット径が47μm未満では、100%Dutyの画像でもドットで画像が完全には被覆されておらず、白抜けが発生していた。
インクを25℃にて1カ月間保存した後、静的表面張力を測定し、保存前の値と比較した。
○:保存後の静的表面張力が1〜1.5mN/m未満上昇した
△:保存後の静的表面張力が1.5〜2mN/m未満上昇した
×:保存後の静的表面張力が2mN/m以上上昇した
評価結果を表3に示す。
実施例1で使用したインクのC−1とC−21を用いて実施例1のプリント条件と同様にしてプリントをした後、プリント後の乾燥を室温(25℃)で24時間するかわりに、プリント直後に表4に記載の温度で5分間乾燥後さらに室温で12時間乾燥させたプリント記録画像を作製した。
記録画像の100%Duty画像部分について、画像を乾いた木綿(カナキン3号)で600gの加重をかけて擦り、下記基準に従って耐擦過性を評価した。
○:50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
△:21〜50回擦る間に、画像濃度が低下する
×:20回以下擦る間に、画像濃度が低下する
上記評価ランクにおいて、△〜◎が実用上好ましいランクと判断した。
記録画像の100%Duty画像部分にセロファンテープを3cm貼り付け、その後はがすという操作を同じ場所で5回繰り返し、その後の画像表面状態を観察した。
○:わずかに跡が残る
△:画像の一部がわずかにはがれて一部濃度が低下する
×:画像の大部分がはがれて、基材の白地が見える
上記評価ランクにおいて、△〜◎が実用上好ましいランクと判断した。
(顔料分散体およびインクの作製)
C.I.ピグメントブルー15:3の他に、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントレッド122、カーボンブラックを使って、実施例1のシアン顔料分散体の作製と同様にしてイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの顔料分散体をそれぞれ作製した。
これらのインクセットを実施例1で用いたプリンターに装填し、実施例1と同様にしてプリントして各色10cm×10cmの100%Dutyと30%Dutyの画像を得た。
得られた評価画像について、実施例1と同様にして耐擦性、接着性、射出性、はじき、ドット径、表面張力保存安定性の評価をした。
Claims (7)
- 少なくとも水と顔料、水溶性樹脂、水溶性有機溶剤、および界面活性剤を含有する水性の非吸収性記録媒体用インクジェットインクにおいて、該水溶性樹脂が、酸価が50mgKOH/g以上、130mgKOH/g以下であり、ガラス転移温度(Tg)が30℃以上、100℃以下であり、かつ重量平均分子量(Mw)が2万以上、8万以下であり、モノマーとして少なくともメタクリル酸メチル、アクリル酸アルキルエステルまたはメタクリル酸アルキルエステル、及び酸モノマーを含むモノマーから合成される共重合樹脂であって、かつ前記メタクリル酸メチルとアクリル酸アルキルエステルとメタクリル酸アルキルエステルとの総質量が、共重合樹脂を構成する全モノマー質量に対して80%以上、95%以下である水溶性樹脂を含み、界面活性剤が少なくともフッ素系界面活性剤とポリオキシエチレンアルキルエーテル類を含むことを特徴とするインクジェットインク。
- 前記アクリル酸アルキルエステルのアルキル基の炭素数が2以上、8以下であり、前記酸モノマーがアクリル酸またはメタクリル酸であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットインク。
- 前記メタクリル酸アルキルエステルのアルキル基の炭素数が2以上、8以下であり、前記酸モノマーがアクリル酸またはメタクリル酸であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットインク。
- 前記顔料に対する前記共重合樹脂の質量比が1倍以上、20倍以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のインクジェットインク。
- 前記フッ素系界面活性剤が分子内に直鎖または分岐のパーフルオロアルキル基またはパーフルオロアルケニル基を有する界面活性剤であって、該パーフルオロアルキル基またはパーフルオロアルケニル基の主鎖の炭素数が3以上、6以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のインクジェットインク。
- 沸点が100℃以上、200℃以下のアミン類を前記インクジェットインクに対して0.1質量%以上、1質量%以下含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のインクジェットインク。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載のインクジェットインクを用いて、35℃以上、60℃以下に加熱された非吸収性記録媒体にプリントし、その後プリント物を50℃以上、90℃以下で加熱乾燥することを特徴とするインクジェット記録方法。
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