JP6163814B2 - インクジェット記録用の白色系インク組成物及びインクジェット記録方法 - Google Patents

インクジェット記録用の白色系インク組成物及びインクジェット記録方法 Download PDF

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Description

本発明は、インクジェット記録用の白色系インク組成物及びインクジェット記録方法に関する。
従来から、インクを液滴として吐出するノズルを有するインクジェット記録装置が知られている。このようなインクジェット記録装置を用いて所望の画像を得るために、近年、その用途に応じて多様な成分が添加された種々のインクジェット記録用インクが用いられている。
このようなインクジェット記録用インクの一つとして、記録媒体に白色画像を記録することができる白色系インク組成物が知られている。白色系インク組成物には、通常、シリカや二酸化チタンなどの金属酸化物や、中空構造を有する樹脂粒子などの白色系色材が含まれており、当該白色系色材によって記録される画像が白色を呈するものとなる。例えば、特許文献1および特許文献2には、顔料およびポリマーを含んでなるインク組成物と、中空樹脂粒子およびウレタン樹脂とを含んでなる白色系インク組成物と、を有するインクセットが開示されている。かかるインクセットによれば、ポリマーの屈折率、中空樹脂粒子の屈折率およびウレタン樹脂の屈折率の間で、最高屈折率と最低屈折率との差を0.1以下とすることで、光沢ムラが少なく、定着性に優れた画像が得られる。
一方で、上述した金属酸化物や中空構造を有する樹脂粒子などの白色系色材を使用しない白色系インク組成物として、高屈折率の樹脂粒子を含有する白色系インク組成物が知られている。例えば、特許文献3には、フルオレン骨格を有する樹脂粒子を水に分散させたものを白色系インク組成物として用いることが記載されている。かかる白色系インク組成物によれば、記録媒体の地が透けることなく白色の画像で覆うことができる。
特開2012−25886号公報 特開2012−25884号公報 特開2012−251142号公報
しかしながら、白色系色材として二酸化チタンを用いた場合、白色系インク組成物に含まれる媒体(例えば水、有機溶剤等)との比重差の関係上、白色系インク組成物の保存時に白色系色材が沈降しやすい傾向にあった。一方、上記の特許文献1および2に記載されているような中空構造を有する樹脂粒子(以下、「中空樹脂粒子」ともいう。)を用いた場合には、保存時の沈降性の問題が二酸化チタンを用いた場合に比べて改善されているものの、十分とはいえなかった。
このような白色系色材の沈降が生じると、沈降物によるインクの流通が阻害されることで吐出不良が生じたり、吐出されるインクの色材の濃度が低下することで記録される画像の白色度が低下したりするという不具合が生じる場合があった。
一方、中空樹脂粒子に圧力を加えた場合、その内部の空洞が潰されてしまうことがある。中空樹脂粒子は、その外殻と内部の空洞との屈折率差により白色を呈するものであるため、空洞が潰されてしまうと白色度が低下する。
このような問題点を解決するための方法の一つとして、二酸化チタンや中空樹脂粒子等の白色系色材に代えて、上記の特許文献3に記載されているような高屈折率の樹脂粒子を使用すれば、上述の不具合の発生を抑制できると考えられる。
しかしながら、特許文献3に記載されているような高屈折率の樹脂粒子は、記録媒体に対する定着性に優れず、画像の耐擦性を低下させる場合がある。このような場合、例えば樹脂粒子の定着性を高める材料をインクに添加して耐擦性の向上を図ることが可能であるが、添加する材料によっては画像の白色度の低下を招くことがある。
本発明のいくつかの態様にかかる目的の一つは、インクの保存安定性に優れ、白色度および耐擦性に優れた画像を記録できるインクジェット記録用の白色系インク組成物を提供することにある。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。
[適用例1]
本発明に係るインクジェット記録用の白色系インク組成物の一態様は、
屈折率が1.6以上の樹脂粒子(A)と、
屈折率が1.5以上1.6未満の第1材料、屈折率が1.4以上1.5未満の第2材料、および屈折率が1.4未満の第3材料からなる群から選択される少なくとも一種の材料(B)と、
を含有し、
金属酸化物および中空構造を有する樹脂粒子を実質的に含有せず、
前記第1材料を用いる場合には、該第1材料の含有量が前記樹脂粒子(A)100質量部に対して5質量部以上34質量部以下であり、
前記第2材料を用いる場合には、該第2材料の含有量が前記樹脂粒子(A)100質量部に対して5質量部以上50質量部以下であり、
前記第3材料を用いる場合には、該第3材料の含有量が前記樹脂粒子(A)100質量部に対して5質量部以上100質量部以下である。
適用例1の白色系インク組成物によれば、インクの保存安定性に優れつつ、白色度および耐擦性に優れた画像を記録することができる。
[適用例2]
適用例1において、
前記樹脂粒子(A)を構成する材料が、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂およびフルオレン系樹脂からなる群より選択される少なくとも1種であることができる。
[適用例3]
適用例1または適用例2において、
前記材料(B)が、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂および重合性モノマーからなる群より選択される少なくとも1種であることができる。
[適用例4]
適用例1ないし適用例3のいずれか1例において、
重合性モノマーの含有量が30質量%以下であることができる。
[適用例5]
適用例1ないし適用例4のいずれか1例において、
前記白色系インク組成物を用いて記録媒体上に画像を形成した場合において、該画像の全光線透過率の平均値(Tt)と拡散透過率の平均値(Td)との比(Td/Tt)が0.1以上であり、
前記Ttは、波長380nm〜800nmにおいて1nm毎に得られる各全光線透過率の平均値を表し、前記Tdは、波長380nm〜800nmにおいて1nm毎に得られる各拡散透過率の平均値を表すことができる。
[適用例6]
適用例1ないし適用例5のいずれか1例において、
前記樹脂粒子(A)の体積基準の平均粒子径が200nm以上であることができる。
[適用例7]
適用例1ないし適用例6のいずれか1例において、
前記樹脂粒子(A)の含有量が5質量%以上30質量%以下であることができる。
[適用例8]
本発明のインクジェット記録方法の一態様は、
適用例1ないし適用例7のいずれか1例に記載の白色系インク組成物を用いて画像を形成する。
以下に本発明の好適な実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の一例を説明するものである。また、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形例も含む。
本発明において「白色系インク組成物」とは、社会通念上「白」と呼称される色を記録できるインク(インキ)であり、微量着色されているものも含む。また、「白色インク(インキ)、ホワイトインク(インキ)」などといった名称で呼称、販売されるインク(インキ)を含む。さらに、例えば、インク(インキ)が、エプソン純正写真用紙<光沢>(セイコーエプソン社製)に100%duty以上又は写真用紙の表面が十分に被覆される量で記録された場合に、記録されたインクの明度(L*)および色度(a*、b*)が、分光測光器Spectrolino(商品名、GretagMacbeth社製)を用いて、測定条件をD50光源、観測視野を2°、濃度をDIN NB、白色基準をAbs、フィルターをNo、測定モードをReflectance、として設定して計測した場合に、70≦L*≦100、−4.5≦a*≦2、−6≦b*≦2.5、の範囲を示す、インク(インキ)を含む。
なお、「duty値」とは、下式で算出される値である。
duty(%)=実吐出ドット数/(縦解像度×横解像度)×100
(式中、「実吐出ドット数」は単位面積当たりの実吐出ドット数であり、「縦解像度」および「横解像度」はそれぞれ単位長さ当たりの解像度である。)
本発明において、「Aを実質的に含まない」とは、インクを製造する際にAを意図的に添加しないという程度の意味、または、Aを添加する意義を十分に達成する量を超えて添加しない程度の意味である。「実質的に含まない」の具体例としては、たとえば1.0質量%以上含まない、好ましくは0.5質量%以上含まない、より好ましくは0.1質量%
以上含まない、さらに好ましくは0.05質量%以上含まない、特に好ましくは0.01質量%以上含まない、一層好ましくは0.001質量%以上含まないことである。
本発明において「画像」とは、ドット群から形成される記録パターンを示し、テキスト記録、ベタ記録も含める。
1.白色系インク組成物
本発明の一実施形態に係るインクジェット記録用の白色系インク組成物(以下、単に「白色系インク」ともいう。)は、屈折率が1.6以上の樹脂粒子(A)と、屈折率が1.5以上1.6未満の第1材料、屈折率が1.4以上1.5未満の第2材料、および屈折率が1.4未満の第3材料からなる群から選択される少なくとも一種の材料(B)と、を含有し、金属酸化物および中空構造を有する樹脂粒子を実質的に含有せず、前記第1材料を用いる場合には、該第1材料の含有量が前記樹脂粒子(A)100質量部に対して5質量部以上34質量部以下であり、前記第2材料を用いる場合には、該第2材料の含有量が前記樹脂粒子(A)100質量部に対して5質量部以上50質量部以下であり、前記第3材料を用いる場合には、該第3材料の含有量が前記樹脂粒子(A)100質量部に対して5質量部以上100質量部以下であることを特徴とする。
本実施形態に係る白色系インクは、白色とは限らない記録媒体(例えば、プラスチックや金属)に対して画像を記録するために用いられる場合がある。このような場合に、白色系インクは、記録媒体の色を消したり、カラー画像の透過性を下げたりするために、下地層の形成に用いることができる。なお、これに限らず、本実施形態に係る白色系インクは、単に白色画像を得るために用いられるものであってもよい。
以下、本実施形態に係る白色系インクに含まれる各成分、白色系インクの物性、白色系インクの製造方法について説明する。
1.1.樹脂粒子(A)
本実施形態に係る白色系インクは、屈折率が1.6以上の樹脂粒子(A)を含有する。樹脂粒子(A)は、1.6以上という高い屈折率を有するため、光散乱の効果が高く、記録される画像の白色度を著しく向上できる。本実施形態に係る白色系インクは、このような性質を有する樹脂粒子(A)を含有するため、従来から白色系色材として使用されている二酸化チタンや中空構造を有する樹脂粒子を実質的に含有せずとも、白色の画像を記録できる。
また、樹脂粒子(A)は、樹脂を原料としているため、二酸化チタンと比較して比重が軽く、白色系インク中で沈降しにくいという性質を備えている。これにより、白色系インクの保存安定性が優れたものとなる。
本発明における樹脂粒子(A)の屈折率とは、樹脂粒子(A)を用いて作成された1μmの塗膜の屈折率のこという。具体的な樹脂粒子(A)を用いた塗膜の作成方法は、次の通りである。まず、媒体(例えば、エタノール、トルエン等)100質量部に対して樹脂粒子(A)1質量部を添加し、これを攪拌して樹脂分散液を調製する。得られた樹脂分散液を平板ガラス上に塗布したものを真空乾燥装置にて25℃で24時間保存し、溶媒を揮発させる。このようにして、樹脂粒子(A)からなる塗膜(厚み1μm)が得られる。
また、塗膜の屈折率は、屈折率計により測定され、具体的にはアッベ式屈折率計DR−A1(商品名、株式会社アタゴ製)を用いて、測定温度25℃、標準条件にて測定される。なお、塗膜の屈折率が高い場合(例えば、アッベ式屈折率計DR−A1を用いて測定された屈折率が1.7以上の場合)には、アッベ式屈折率計DR−A1に代えて、分光エリ
プソメーターを用いて、測定温度25℃、波長589.3nmの条件で測定すればよい。
樹脂粒子(A)の屈折率は、1.6以上であることが必要であるが、1.6以上1.9以下であることが好ましく、1.7以上1.9以下であることがより好ましい。樹脂粒子(A)の屈折率が1.6以上であることで、記録される画像の白色度が著しく向上する。一方、樹脂粒子の屈折率が1.6未満であると、記録される画像の白色度が不十分となる。なお、屈折率が1.9を超える樹脂粒子(A)は、作成することに技術的困難を伴う。
樹脂粒子(A)の体積基準の平均粒子径(以下、単に「平均粒子径」ともいう。)は、200nm以上であることが好ましく、200nm以上1000nm以下であることがより好ましく、300nm以上500nm以下であることが特に好ましい。樹脂粒子(A)の平均粒子径が200nm以上であることにより、記録される画像の白色度が一層向上する。また、樹脂粒子(A)の平均粒子径が1000nm以下であると、白色系インク中における樹脂粒子(A)の分散性が向上して、白色系インクの保存安定性が良好になる。
樹脂粒子(A)の平均粒子径は、レーザー回折散乱法を測定原理とする粒度分布測定装置により測定することができる。粒度分布測定装置としては、例えば、動的光散乱法を測定原理とする粒度分布計(例えば、「マイクロトラックUPA」日機装株式会社製)を用いることができる。
樹脂粒子(A)の含有量は、白色系インクの全質量に対して、5質量%以上30質量%以下であることが好ましく、7質量%以上25質量%以下であることがより好ましく、10質量%以上20質量%以下であることが特に好ましい。樹脂粒子(A)の含有量が上記範囲内、とりわけ5質量%を下回らずにあることで、記録される画像の白色度が一層優れたものとなる。また、樹脂粒子(A)の含有量が上記範囲内、とりわけ30質量%を超えずにあることで、インクの吐出安定性が良好となる傾向にある。
樹脂粒子(A)を構成する材料としては、樹脂粒子の屈折率を1.6以上にできるものであれば、いずれの材料を使用してもよいが、屈折率の高い樹脂粒子が容易に得られるという点から、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂およびフルオレン系樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。これらの樹脂の中でも、得られる樹脂粒子の耐摩耗性が良好になるという点からフルオレン系樹脂を用いることがより好ましい。
メラミン系樹脂とは、メラミンとホルムアルデヒドを重合(重縮合)することで得られる樹脂(ポリマー)の総称であって、例えばメラミン樹脂、メラミン−ユリア共重合体、メラミン−フェノール共重合体等を含むものである。メラミン系樹脂には、市販品を用いてもよく、例えばメチロールメラミン(商品名「ニカレヂン」、日本カーバイド工業株式会社製)等が挙げられる。メラミン系樹脂は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
フェノール系樹脂とは、フェノールとホルムアルデヒドを重合(重縮合)することにより得られる樹脂(ポリマー)の総称である。フェノール系樹脂には、市販品を用いてもよく、例えばビスフェノールS(小西化学工業株式会社製)、TD−4304、PE−201L、PE−602(商品名、DIC株式会社製)等が挙げられる。フェノール系樹脂は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
塩化ビニリデン系樹脂とは、塩素原子を有するビニリデン基を構造骨格に有する樹脂(ポリマー)の総称であり、塩化ビニリデン樹脂、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニリデン−塩化ビニル共重合体等を含むものである。塩化ビニリデン系樹脂
には、市販品を用いてもよく、例えばDiofan(商品名、ソルベイスペシャルティポリマーズジャパン株式会社製)等が挙げられる。塩化ビニリデン系樹脂は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
フルオレン系樹脂とは、フルオレン骨格を有する樹脂(ポリマー)の総称であり、例えば、フルオレン骨格を有するモノマー(例えば、フルオレン骨格を有する、ジオール、ジアミン、ジカルボン酸、ジイソシアネート等)と、その他のモノマーとを重合すること(例えば、溶融重合法等の公知の重合方法)により得ることができる。
フルオレン系樹脂の具体例としては、フルオレン骨格を有するポリエステル、フルオレン骨格を有するポリカーボネート、フルオレン骨格を有するポリアミド、フルオレン骨格を有するポリウレタン、フルオレン骨格を有するエポキシ系樹脂等が挙げられる。フルオレン系樹脂は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。フルオレン系樹脂は、上記のフルオレン骨格を有するポリマーの中でも屈折率の高い樹脂粒子が容易に得られるという点から、フルオレン骨格を有するポリエステルを用いることが好ましい。
フルオレン系樹脂としては、市販品を用いてもよく、例えばOKP4、OKP4HT、PG−100、CG−500、EG−200、NV−203−R4、CP−001(全て商品名、大阪ガスケミカル株式会社)等が挙げられる。
上述した樹脂は、得られる樹脂粒子(A)の屈折率を一層向上できるという観点から、その構造中に、芳香環、ハロゲン原子(特に臭素原子)、硫黄原子および金属原子(特に、チタン、ジルコン)から選択される少なくとも1種が導入されていることが好ましい。
樹脂粒子(A)は、使用する樹脂の性質に応じて公知の方法を適宜選択することで得られ、例えば、樹脂の原料となるモノマーを懸濁重合法や乳化重合法などによって重合することで粒子状の樹脂(すなわち樹脂粒子)を得ることもできるし、予め重合して得られた樹脂を溶媒中に分散させることで粒子状の樹脂を得ることもできる。
樹脂粒子(A)は、必要に応じて、各種の添加剤を含有していてもよく、このような添加剤としては、例えば可塑剤、軟化剤、分散剤、安定化剤、耐電防止剤、難燃剤、アンチブロッキング剤、結晶核成長剤、充填剤、導電剤等が挙げられる。
1.2.材料(B)
本実施形態に係る白色系インクは、屈折率が1.6未満の材料(B)を含有する。材料(B)は、記録される画像の耐擦性を向上させるために用いられる。
材料(B)としては、屈折率が1.6未満であり、かつ記録される画像の耐擦性を向上できるものであればいずれの材料を用いてもよいが、例えば、記録媒体に付着した樹脂の定着性を向上できる材料(例えば、樹脂、重合性モノマー等)を用いることが好ましい。
材料(B)として使用可能な樹脂としては、例えば、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂等が挙げられ、これらの樹脂は溶液状であっても粒子状(すなわち樹脂粒子)であってもよい。これらの化合物は1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
フッ素系樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロアルコキシアルカン、パーフルオロエチレンプロペンコポリマー、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー、ポリビニリデンフルオライド、ポリクロロトリフルオロエチレン、エチレン−クロロトリフルオロエチレンコポリマー、テトラフルオロエチレン−パーフルオロ
イジオキソールコポリマー、ポリビニルフルオライド等が挙げられる。フッ素系樹脂には、市販品を用いてもよく、例えばポリテトラフルオロエチレン(商品名「ポリフロンD−210C」、ダイキン工業株式会社製)等が挙げられる。
アクリル系樹脂としては、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸−アクリロニトリル共重合体、(メタ)アクリル酸−メタクリロニトリル共重合体、酢酸ビニル−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−α―メチルスチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン−α―メチルスチレン−(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリル酸エステル共重合体等が挙げられる。なお、(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸およびメタクリル酸の両方を意味するものとする。アクリル系樹脂には、市販品を用いてもよく、例えばUC−3000、UC−3510(商品名、東亞合成株式会社製)等が挙げられる。
スチレン系樹脂としては、例えば、ポリスチレン、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体等が挙げられる。スチレン系樹脂には、市販品を用いてもよく、例えばスチレン−マレイン酸共重合体(商品名「アラスター700」、荒川化学工業株式会社製)等が挙げられる。
本発明において、重合性モノマーとは、光や熱等のエネルギーを加えることで重合するモノマーの総称である。具体的には、重合性モノマーは、ラジカル発生剤の存在下で光の照射や加熱を行うことで、ラジカル発生剤から生じるラジカルによって重合を開始する。
重合性モノマーとしては、例えば、単官能(メタ)アクリレート(例えば、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等)、2官能(メタ)アクリレート(例えば、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等)、3官能以上の多官能(メタ)アクリレート(例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラ(メタ)アクリレート等)などの各種の(メタ)アクリレートが挙げられる。
ラジカル発生剤としては、アセトフェノン、アシルホスフィンオキサイド等の光重合開始剤や、tert−ブチルパーアセテート等の熱重合開始剤等が挙げられる。
材料(B)の屈折率は、上述した樹脂粒子(A)と同様にして作成された塗膜によって測定することができるが、材料(B)として重合性モノマーを用いた場合には、次のようにして得られた塗膜を用いて測定する。すなわち、重合性モノマー100質量部に対して11質量部のラジカル発生剤を添加し、これを攪拌して重合性組成物を調製する。得られた重合性組成物を平板ガラス上に塗布して、これが十分に硬化する量の紫外線の照射または加熱を行うことで、塗膜(厚み1μm)を作成することができる。
材料(B)は、記録される画像の耐擦性を向上させるという機能を備えるが、上述の樹脂粒子(A)の周囲を覆ってしまうことで、記録される画像の白色度を低下させてしまう。画像の白色度の低下は、材料(B)の屈折率が上述の樹脂粒子(A)の屈折率に近い場合に生じやすく、具体的には材料(B)の屈折率が1.4以上1.6未満である場合に特に顕著となる傾向にある。そのため、白色系インク中における樹脂粒子(A)と材料(B)との含有割合を、使用する材料(B)の屈折率によって変える必要がある。
このような観点から、材料(B)として屈折率が1.5以上1.6未満の第1材料を使用する場合には、該第1材料の含有量は、前記樹脂粒子(A)100質量部に対して5質量部以上34質量部以下であることが必要であるが、10質量部以上24質量部以下であることが好ましい。第1材料の含有量が34質量部以下であることで、記録される画像の
白色度の低下を抑制できる。また、第1材料の含有量が5質量部以上であると、記録される画像の耐擦性が一層向上する傾向にある。
同様に、材料(B)として屈折率が1.4以上1.5未満の第2材料を使用する場合には、該第2材料の含有量は、前記樹脂粒子(A)100質量部に対して5質量部以上50質量部以下である必要があるが、10質量部以上35質量部以下であることが好ましい。第2材料の含有量が50質量部以下であることで、記録される画像の白色度の低下を抑制できる。また、第2材料の含有量が5質量部以上であると、記録される画像の耐擦性が一層向上する傾向にある。
材料(B)として屈折率が1.4未満の第3材料を使用する場合には、第3材料と樹脂粒子(A)の屈折率差が十分にある(すなわち、屈折率の差が0.2を超えている)ため、第1材料や第2材料を用いた場合よりも樹脂粒子(A)との含有比率が問題となりにくく、白色系インクの調製が容易になるという利点がある。しかしながら、記録される画像の白色度をより一層向上させつつ、耐擦性を向上させるという観点から、第3材料の含有量は、前記樹脂粒子(A)100質量部に対して、5質量部以上100質量部以下である必要があるが、10質量部以上50質量部以下であることが好ましい。
本実施形態に係る白色系インク組成物は、上述した樹脂粒子(A)との含有割合を満たす必要はあるが、重合性モノマーの含有量が、白色系インクの全質量に対して、30質量%以下であることが好ましく、10質量%以下がより好ましく、5質量%以下がさらに好ましく、0質量%(即ち含有しない)事が最も好ましい。これにより、記録される画像の白色度が良好になる場合がある。紫外線等で効果する重合性モノマーは、硬化後は屈折率の高いポリマーとなり、記録される画像の白色度を低下させる恐れがある。
重合性化合物には、ラジカル重合性化合物とカチオン重合性化合物が挙げられる。ラジカル重合性化合物としては、例えば、アリル化合物、更に好ましくはアリルエーテル化合物、エチレングリコールモノアリルエーテル、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、トリメチロールプロパンモノアリルエーテル、グリセリンモノアリルエーテル、アリルグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸化合物、ビニル化合物が挙げられる。カチオン重合性化合物としては、例えば、特開平6−9714号、特開2001−310937号、特開2001−220526号などの各公報に記載されているエポキシ化合物、ビニルエーテル化合物、オキセタン化合物などが挙げられる。
1.3.その他の成分
本実施形態に係る白色系インクは、水、有機溶剤、界面活性剤等を含有してもよい。これらの成分を含有することで、白色系インクの特性が向上する場合がある。
1.3.1.水
本実施形態に係る白色系インクは、水を50%以上含有する、いわゆる水系インクであってもよい。水系インクは、非水系(溶剤系)インク(例えば、記録物に用いるインクとしては特開2007−16103号公報に記載されたインクを参照)に比べて、記録ヘッドに用いられているピエゾ素子や、記録媒体に含まれる有機バインダー等への反応性が弱いので、これらを溶かしたり、腐食させたりすることを低減できる場合がある。また、水系インクは、高沸点・低粘度の溶剤を多く含有する非水系インクに比べて、乾燥性に優れた画像を形成することができる場合がある。さらに、水系インクは、組成の50%以上が水であるので環境にも良いという利点がある。
1.3.2.有機溶剤
本実施形態に係る白色系インクは、有機溶剤を含有してもよい。白色系インクには、複数種の有機溶剤が含有されていてもよい。白色系インクに用いることができる有機溶剤としては、特に限定されないが、例えば1,2−アルカンジオール類、多価アルコール類、ピロリドン誘導体等が挙げられる。
1,2−アルカンジオール類としては、例えば、1,2−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,2−オクタンジオール等が挙げられる。1,2−アルカンジオール類は、記録媒体に対する白色系インクの濡れ性を高めて均一に濡らす作用に優れているため、記録媒体上に密着性に優れた画像を形成することができる場合がある。1,2−アルカンジオール類を含有する場合には、その含有量が、白色系インクの全質量に対して、1質量%以上20質量%以下であることが好ましい。
多価アルコール類としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、グリセリン等が挙げられる。多価アルコール類は、インクジェット記録装置のヘッドのノズル面において、インクの乾燥固化を抑制して目詰まりや吐出不良等を低減できるという観点から好ましく用いることができる。多価アルコール類を含有する場合には、その含有量が、白色系インクの全質量に対して、2質量%以上20質量%以下であることが好ましい。
ピロリドン誘導体としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドン、2−ピロリドン、N−ブチル−2−ピロリドン、5−メチル−2−ピロリドン等が挙げられる。ピロリドン誘導体は、樹脂成分の良好な溶解剤として作用することができる。ピロリドン誘導体を含有する場合には、その含有量が、白色系インクの全質量に対して、0.5質量%以上10質量%以下であることが好ましい。
1.3.3.界面活性剤
本実施形態に係る白色系インクは、界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤は、表面張力を低下させ記録媒体との濡れ性を向上させる機能を備える。界面活性剤の中でも、例えば、アセチレングリコール系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、およびフッ素系界面活性剤を好ましく用いることができる。
アセチレングリコール系界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、サーフィノール104、104E、104H、104A、104BC、104DPM、104PA、104PG−50、104S、420、440、465、485、SE、SE−F、504、61、DF37、CT111、CT121、CT131、CT136、TG、GA、DF110D(以上全て商品名、Air Products and Chemicals. Inc.社製)、オルフィンB、Y、P、A、STG、SPC、E1004、E1010、PD−001、PD−002W、PD−003、PD−004、EXP.4001、EXP.4036、EXP.4051、AF−103、AF−104、AK−02、SK−14、AE−3(以上全て商品名、日信化学工業社製)、アセチレノールE00、E00P、E40、E100(以上全て商品名、川研ファインケミカル社製)が挙げられる。
シリコーン系界面活性剤としては、特に限定されないが、ポリシロキサン系化合物が好ましく挙げられる。当該ポリシロキサン系化合物としては、特に限定されないが、例えばポリエーテル変性オルガノシロキサンが挙げられる。当該ポリエーテル変性オルガノシロキサンの市販品としては、例えば、BYK−306、BYK−307、BYK−333、BYK−341、BYK−345、BYK−346、BYK−348(以上商品名、BY
K社製)、KF−351A、KF−352A、KF−353、KF−354L、KF−355A、KF−615A、KF−945、KF−640、KF−642、KF−643、KF−6020、X−22−4515、KF−6011、KF−6012、KF−6015、KF−6017(以上商品名、信越化学工業社製)が挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、フッ素変性ポリマーを用いることが好ましく、具体例としては、BYK−340(ビックケミー・ジャパン社製)が挙げられる。
界面活性剤を含有する場合には、その含有量は、白色系インクの全質量に対して、0.1質量%以上1.5質量%以下であることが好ましい。
1.3.4.その他
本実施形態に係る白色系インクは、さらに、pH調整剤、防腐剤・防かび剤、防錆剤、キレート化剤等を含有することができる。
pH調整剤としては、例えば、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、アンモニア、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等が挙げられる。
防腐剤・防かび剤としては、例えば、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、2−ピリジンチオール−1−オキサイドナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、1,2−ジベンジソチアゾリン−3−オン等が挙げられる。市販品では、プロキセルXL2、プロキセルGXL(以上商品名、アビシア社製)や、デニサイドCSA、NS−500W(以上商品名、ナガセケムテックス株式会社製)等が挙げられる。
防錆剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール等が挙げられる。
キレート化剤としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸およびそれらの塩類(エチレンジアミン四酢酸二水素二ナトリウム塩等)等が挙げられる。
1.4.物性
本実施形態に係る白色系インクは、インクジェット記録装置の吐出ヘッドから液滴状に吐出されて、記録媒体に液滴の集合からなる画像を形成することができる。本実施形態に係る白色系インクにより形成された画像は、以下のような特性を有する。
具体的には、本実施形態に係る白色系インクにより形成された画像は、全光線透過率の平均値(Tt)と拡散透過率の平均値(Td)との比(Td/Tt)が0.1以上という特性を有する。このように比(Td/Tt)が0.1以上であると、画像の白色度が良好となる。
ここで、上記の白色系インクにより形成された画像は、インクジェット記録装置(例えば、商品名「PX−G930」、セイコーエプソン株式会社製)を用いて、解像度1440×1440dpi、ドット重量11ng、duty100%の条件で、透明な記録媒体(例えば、商品名「エプソンクリアプルーフフィルム」、セイコーエプソン株式会社製)上にベタパターンを記録することで得られたものである。
上記の白色系インクの全光線透過率および拡散透過率の測定は、分光測色器を用いて測定できる。このような分光測色器としては、例えば偏角測色計ARM−500V(商品名
、日本分光株式会社製)を用いることができる。
前記Ttは、波長380nm〜800nmにおいて1nm毎に求められる各全光線透過率を算術平均した値を表し、前記Tdは、波長380nm〜800nmにおいて1nm毎に求められる各拡散透過率を算術平均した値を表す。
本実施形態に係る白色系インクは、記録品質とインクジェット記録用インクとしての信頼性とのバランスの観点から、20℃における表面張力が20mN/m以上50mN/mであることが好ましく、25mN/m以上40mN/m以下であることがより好ましい。なお、表面張力の測定は、自動表面張力計CBVP−Z(協和界面科学社製)を用いて、20℃の環境下で白金プレートをインクで濡らしたときの表面張力を確認することにより測定することができる。
また、同様の観点から、本実施形態に係る白色系インクの20℃における粘度は、2mPa・s以上15mPa・s以下であることが好ましく、2mPa・s以上10mPa・s以下であることがより好ましい。なお、粘度の測定は、粘弾性試験機MCR−300(Pysica社製)を用いて、20℃の環境下で、Shear Rateを10〜1000に上げていき、Shear Rate200時の粘度を読み取ることにより測定することができる。
1.5.インクの製造方法
本実施形態に係る白色系インクは、従来公知の装置、例えば、ボールミル、サンドミル、アトライター、バスケットミル、ロールミルなどを使用して、従来の顔料インクと同様に調製することができる。調製に際しては、メンブランフィルターやメッシュフィルター等を用いて粗大粒子を除去することが好ましい。
1.6.その他
以上、樹脂粒子(A)と材料(B)とを含有する白色系インクについて述べたが、例えば、樹脂粒子(A)と材料(B)とを異なるインクに含有するようにした場合、すなわち、樹脂粒子(A)を含有する第1インクと、材料(B)を含有する第2インクと、を含むインクセットとした場合にも、上述の白色系インクと同様の効果を示す場合がある。
この場合には、第1インクに含まれる樹脂粒子(A)の含有量、第2インクに含まれる材料(B)の含有量、各インクの吐出量等を適宜調整した上で、記録媒体上で第1インクと第2インクとを混合させることで、本実施形態に係る白色系インクと同様に、白色度および耐擦性に優れた画像を得ることができる。
2.インクジェット記録方法
本発明の一実施形態に係るインクジェット記録方法は、インクジェット記録装置のヘッドに設けられたノズルから上述の白色系インクの液滴を吐出させて、該液滴を記録媒体上に付着させて画像を形成する工程を含む。このようにして、記録媒体に白色画像が記録された記録物を得ることができる。
本実施形態に係るインクジェット記録方法は、上述の白色系インクを使用するので、白色度および耐擦性に優れた画像を記録することができる。また、上述の白色系インクは保存安定性に優れているため、インクジェット記録時における吐出安定性が良好となる。
本実施形態に係るインクジェット記録方法に使用可能なインクジェット記録装置としては、公知のインクジェットプリンターのいずれも用いることができ、例えば、その記録方式として、サーマルジェット式インクジェット、ピエゾ式インクジェット、連続インクジ
ェット、ローラーアプリケーション、スプレーアプリケーション等を採用したものを用いることができる。
本実施形態に係るインクジェット記録方法に使用可能な記録媒体としては、例えば、紙、厚紙、繊維製品、皮革、シートまたはフィルム、プラスチック、ガラス、セラミックス、金属等が挙げられる。
3.実施例
以下、本発明の実施形態を実施例および比較例によってさらに具体的に説明するが、本実施形態はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
3.1.白色系インクの調製
表1に示す各成分を混合攪拌した後、孔径5μmの金属フィルターにてろ過、真空ポンプを用いて脱気処理をして、実施例および比較例に係る各白色系インクを得た。なお、表1中の数値は全て質量%を示し、白色系インクの全質量が100質量%となるようにイオン交換水を添加した。また、樹脂および樹脂粒子については、いずれも固形分換算した値である。
表1に記載の成分のうち、商品名または略称で記載した成分は以下の通りである。
・フルオレン系樹脂粒子(フルオレン骨格を有するポリエステル樹脂からなる樹脂粒子、下記製造方法を参照、屈折率1.71、平均粒子径300nm)
・中空樹脂粒子(中空構造を有する樹脂粒子、特開2012−25886号公報明細書の実施例における白色中空樹脂粒子の製造方法に準じて作成、屈折率1.5、平均粒子径600nm)
・フッ素系樹脂(樹脂粒子、屈折率1.35)
・アクリル系樹脂(樹脂粒子、屈折率1.47)
・スチレン系樹脂(樹脂粒子、屈折率1.53)
・BYK−348(商品名、BYK社製、シリコーン系界面活性剤)
<フルオレン系樹脂粒子の製造>
フルオレン系樹脂粒子は、次のように製造した。まず、テトラヒドロフラン(THF)45質量部に9,9−ビスフェニルフルオレン骨格を有するポリエステル樹脂(大阪ガスケミカル株式会社製、「OKP4」)を5質量部添加して得られた溶液中に、さらにアセトニトリル150質量部を添加して、これを室温(20℃)で混合攪拌(モータの回転速度200rpm)することにより、樹脂粒子を含む分散液を作製した。次いで、樹脂粒子を含む分散液を3つ口フラスコに入れてマントルヒータで加熱して、溶媒(THF及びアセトニトリル)を蒸発させた。この際、同時に水を添加し、樹脂粒子の分散濃度が一定になるように、樹脂粒子を溶媒から取り出すことなく、水性溶媒による樹脂粒子の分散処理をした。その後、液温度及び蒸気温度が100℃付近で安定したところで加熱を停止し、水による置換を完了させた。これを室温まで放冷して、樹脂粒子が分散した水分散液を得た。
<屈折率の測定>
上記の樹脂粒子および樹脂の屈折率の値は、次のようにして作成された塗膜の屈折率を指す。まず、媒体(エタノールあるいはトルエン)100質量部に対して樹脂粒子(または樹脂)1質量部を添加し、これを攪拌して樹脂分散液を調製した。次に、得られた樹脂分散液を平板ガラス上に塗布したものを真空乾燥装置にて25℃で24時間保存し、溶媒を揮発させることで、樹脂粒子(樹脂)からなる塗膜(厚み1μm)を得た。このようにして得られた塗膜を平板ガラスから剥がして、アッベ式屈折率計DR−A1(商品名、株式会社アタゴ製)を用いて、測定温度25℃・標準条件にて、塗膜の屈折率を測定した。
なお、フルオレン系樹脂粒子により得られた塗膜の屈折率は、アッベ式屈折率計の測定限界である屈折率1.7を超えていたので、アッベ式屈折率計DR−A1に代えて、分光エリプソメーターVASE(製品名、ジェーエーウーラム社製)を用いて、測定温度25℃、波長589.3nmの条件で測定した。
<粒子径の測定>
上記の樹脂粒子の粒子径は、体積基準の平均粒子径であって、粒度分布計マイクロトラックUPA(商品名、日機装株式会社製)を用いて測定した。
3.2.評価試験
3.2.1.白色度
得られた白色系インクをインクジェットプリンター(セイコーエプソン株式会社製、製品名「PX−G930」)の専用カートリッジのインク室にそれぞれ充填した。そして、インクカートリッジをプリンターに装着し、記録媒体(商品名「エプソンクリアプルーフフィルム」、セイコーエプソン株式会社製、A4サイズに裁断したもの)に対してベタパターン画像の記録を行った。ベタパターン画像の記録は、ドット重量11ng、解像度1440×1440dpi、100%dutyの条件で行った。
このようにして得られた画像について、分光測光器Spectrolino(製品名、GretagMacbeth社製)を用いて、D50光源、視野角2度の条件の下、L*値(白色度)を測定した。評価基準は以下の通りであり、評価結果を表1に示す。
なお、上記の分光測光器を用いた測定は、サンプルの測定面とは反対側の面を黒色台紙で覆って行った。黒色台紙には、上記の分光測光器を用いて測定されたOD値が2.0のものを用いた。
A:L*が75以上
B:L*が70以上75未満
C:L*が60以上70未満
D:L*が60未満
3.2.2.遮蔽性
上記「3.2.1.白色度」と同様にして得られたサンプルついて、隠蔽性の評価を行った。具体的には、各サンプルを偏角測色計ARM−500V(製品名、日本分光株式会社製)にセットして、可視光領域(380nm〜800nm)における1nm毎の各波長の透過率Tn(%)を測定した。得られた波長毎の透過率を積分して、隠蔽度Sを求めた。隠蔽度Sは、0〜32000の間の数値で、完全な遮蔽(隠蔽)では0、完全な透過では32000である。評価基準は以下の通りであり、評価結果を表1に示す。
A:隠蔽度Sが500未満
B:隠蔽度Sが500以上1000未満
C:隠蔽度Sが1000以上1300未満
D:隠蔽度Sが1300以上
3.2.3.耐擦性
上記「3.2.1.白色度」と同様にして得られたサンプルついて、試験担当者の「指および爪による擦り試験」を行うことにより耐擦性を判定した。この指および爪による擦り試験は、指および爪で記録面を2〜3回擦る試験方法である。評価基準は以下の通りであり、評価結果を表1に示す。
A:指や爪で強く擦っても剥がれない。
B:指で擦っても剥がれないが、爪で擦ると剥がれる。
C:指で軽く擦ると剥がれる。
3.2.4.物理的強度
上記「3.2.1.白色度」と同様にして得られたサンプルついて、試験担当者の「指および爪による擦り試験」を行うことにより物理的強度を判定した。この指および爪による擦り試験は、指および爪で記録面を2〜3回擦る試験方法である。評価基準は以下の通りであり、評価結果を表1に示す。
A:指や爪で強く擦っても、画像の潰れがない。
B:指で擦っても画像の潰れはないが、爪で擦ると画像が潰れる。
3.2.5.沈降性(保存安定性)
上記のようにして得られた白色系インクをイオン交換水で希釈して、白色系インクを10質量%含有する分散液(粘度10)を調製し、容量10mlのメスシリンダーに分散液10mlを入れて、室温25℃、湿度50%RHに1週間放置した。その後、メスシリンダー内の分散液の上澄み2mlを採取した。
このようにして得られた採取サンプル1gに、蒸留水を加えて1000倍に希釈した。次いで、分光光度計(製品名「Spectrophotometer U−3300」、株式会社日立製作所製)を用いて、希釈したサンプルの波長500nmにおける吸光度(Abs値)を測定した。このようにして得られた各サンプルの吸光度と、調製直後の分散液を上記と同様に希釈して得られたサンプルを測定した吸光度と、を比較して、下記式(i)を用いて吸光度の残存率を求めた。
吸光度の残存率(%)=100×(各サンプルの吸光度/調製直後の吸光度)
・・・(i)
得られた結果について、以下の基準を用いて沈降性(保存安定性)の評価を行った。評価結果を表1に示す。
A:残存率が90%以上
B:回復率が70%以上90%未満
C:回復率が70%未満
3.2.6.透過率比
上記「3.2.1.白色度」と同様にして得られたサンプルのうち、実施例1、実施例3および比較例2に係る白色系インクを用いて得られたサンプルについて、全光線透過率の平均値(Tt)と拡散透過率の平均値(Td)との比(Td/Tt)を求めた。以下、当該比(Td/Tt)を「透過率比」という。具体的には、各サンプルを偏角測色計ARM−500V(製品名、日本分光株式会社製)にセットして、可視光領域(380nm〜800nm)における1nm毎の各波長の全光線透過率および拡散透過率を測定した。得られた波長毎の全光線透過率および拡散透過率をそれぞれ算術平均して、全光線透過率の平均値(Tt)および拡散透過率の平均値(Td)を求めた。得られたTtおよびTdを用いて、上記の透過率比を算出した。
得られた各サンプルのTt、Tdおよび透過率比(Td/Tt)について、表2に示す。
3.3.評価結果
白色度、遮蔽性、耐擦性、物理的強度および沈降性の評価結果を表1に併せて示す。また、透過率比(Td/Tt)を表2に示す。
Figure 0006163814
Figure 0006163814
実施例に係る白色系インクによれば、白色度、遮蔽性、耐擦性、物理的強度および沈降性のいずれの評価も良好であることが示された。
これに対して、比較例1に係る白色系インクは、屈折率が1.4以上1.5未満の第2材料に相当する成分(表1のアクリル系樹脂)の含有量が、屈折率が1.6以上の樹脂粒子(A)に相当する成分(表1のフルオレン系樹脂粒子)の100質量部に対して、50質量部を超えている。そのため、第2材料が樹脂粒子(A)の奏する効果を阻害してしまい、白色度および隠蔽性に優れない画像が記録された。
比較例2に係る白色系インクは、屈折率が1.5以上1.6未満の第1材料に相当する成分(表1のスチレン系樹脂)の含有量が、屈折率が1.6以上の樹脂粒子(A)に相当する成分(表1のフルオレン系樹脂粒子)の100質量部に対して、34質量部を超えている。そのため、第1材料が樹脂粒子(A)の奏する効果を阻害してしまい、白色度および隠蔽性に優れない画像が記録された。
比較例3に係る白色系インクによれば、材料(B)に相当する成分を含有していないため、記録される画像の耐擦性が悪かった。
比較例4に係る白色系インクによれば、樹脂粒子(A)に相当する成分を含有していないため、白色の画像を得ることができなかった。
比較例5に係る白色系インクは、樹脂粒子(A)に相当する成分を含有せず、中空樹脂粒子を含有する。中空樹脂粒子の作用によって白色度および隠蔽性には優れていたが、物理的強度および沈降性の評価が悪かった。
実施例1、実施例3、比較例2について行った透過率比(Td/Tt)の評価結果から、実施例に係る白色系インクを用いれば、透過率比(Td/Tt)が0.1以上の画像を記録でき、白色度にも優れていることが判った。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

Claims (7)

  1. 屈折率が1.6以上の樹脂粒子(A)と、
    屈折率が1.5以上1.6未満の第1材料、屈折率が1.4以上1.5未満の第2材料、および屈折率が1.4未満の第3材料からなる群から選択される少なくとも一種の材料(B)と、
    を含有し、
    金属酸化物および中空構造を有する樹脂粒子を実質的に含有せず、
    前記第1材料を用いる場合には、該第1材料の含有量が前記樹脂粒子(A)100質量部に対して5質量部以上34質量部以下であり、
    前記第2材料を用いる場合には、該第2材料の含有量が前記樹脂粒子(A)100質量部に対して5質量部以上50質量部以下であり、
    前記第3材料を用いる場合には、該第3材料の含有量が前記樹脂粒子(A)100質量部に対して5質量部以上100質量部以下であ
    前記材料(B)が、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂および重合性モノマーからなる群より選択される少なくとも1種である、
    インクジェット記録用の白色系インク組成物。
  2. 請求項1において、
    前記樹脂粒子(A)を構成する材料が、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂およびフルオレン系樹脂からなる群より選択される少なくとも1種である、インクジェット記録用の白色系インク組成物。
  3. 請求項1または請求項において、
    重合性モノマーの含有量が30質量%以下である、インクジェット記録用の白色系インク組成物。
  4. 請求項1ないし請求項のいずれか1項において、
    前記白色系インク組成物を用いて記録媒体上に画像を形成した場合において、該画像の全光線透過率の平均値(Tt)と拡散透過率の平均値(Td)との比(Td/Tt)が0.1以上であり、
    前記Ttは、波長380nm〜 800nmにおいて1nm毎に得られる各全光線透過率の平均値を表し、前記Tdは、波長380nm〜 800nmにおいて1nm毎に得られる各拡散透過率の平均値を表す、インクジェット記録用の白色系インク組成物。
  5. 請求項1ないし請求項のいずれか1項において、 前記樹脂粒子(A)の体積基準の平均粒子径が200nm以上である、インクジェット記録用の白色系インク組成物。
  6. 請求項1ないし請求項のいずれか1項において、
    前記樹脂粒子(A)の含有量が5質量%以上30質量%以下である、インクジェット記録用の白色系インク組成物。
  7. 請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の白色系インク組成物を用いて画像を形成する、インクジェット記録方法。
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