JP6343992B2 - インク、インクカートリッジ、記録装置、及び記録方法 - Google Patents
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Description
(1)最大泡圧法による表面寿命15ms以上100ms未満における動的表面張力(D1)が、30.0mN/m〜60.0mN/m
(2)最大泡圧法による表面寿命100ms〜3,000msにおける動的表面張力(D2)が、27.0mN/m〜35.0mN/m
(3)D1≧D2
(4)静的表面張力が27.0mN/m以下
着色剤、インクに対する含有量が2質量%以上10質量%以下で且つ着色剤を含まない高分子粒子、水、水性有機溶媒、及び、HLBが8以上14以下である2種以上の界面活性剤を含み、
静的表面張力が30mN/m以下であり、且つ、最大泡圧法により動的表面張力を測定したとき、1msec後から1sec後までの動的表面張力の変動幅が1.2mN/m以上2.0mN/m以下であるインクである。
請求項1に記載のインクを収容したインクカートリッジである。
請求項1に記載のインクを、インクジェット記録用の圧着紙における感圧接着層上に吐出する吐出ヘッドを備える記録装置である。
前記感圧接着層上に吐出された前記インクを乾燥する乾燥装置を更に備える請求項3に記載の記録装置である。
請求項1に記載のインクを、インクジェット記録用の圧着紙における感圧接着層上に吐出する吐出工程を有する記録方法である。
前記感圧接着層上に吐出された前記インクを乾燥する乾燥工程を更に有する請求項5に記載の記録方法である。
請求項4に係る発明によれば、乾燥装置を備えない場合に比べ、感圧接着層上に記録された画像が、圧着及び剥離後に対向面へと転写することをより抑制しつつ、高速記録を実現する記録装置が提供される。
請求項6に係る発明によれば、乾燥工程を有さない場合に比べ、感圧接着層上に記録された画像が、圧着及び剥離後に対向面へと転写することをより抑制しつつ、高速記録を実現する記録方法が提供される。
本実施形態に係るインクは、着色剤、インクに対する含有量が2質量%以上10質量%以下の高分子粒子、水、水性有機溶媒、及び、HLBが8以上14以下である2種以上の界面活性剤を含み、
静的表面張力が30mN/m以下であり、且つ、最大泡圧法により動的表面張力を測定したとき、1msec後から1sec後までの動的表面張力の変動幅(以下、単に「動的表面張力の変動幅」とも称する)が0.2mN/m以上2.0mN/m以下である。
この圧着ハガキの場合、感圧接着層上に画像が記録され、かかる画像が記録された面を内側にして、二つ折り(V型)又は三つ折り(Z型)した後、対向する面同士を圧着することで、記録された画像の隠蔽がなされる。
特に、上記のような圧着ハガキの中でもインクジェット記録用であれば、基材上に設けられた感圧接着層は、インクジェット記録により吐出されたインクを受容するインク受容層としての機能も有する。
しかしながら、従来のインクを使用した場合、印字後の圧着ハガキの圧着部を剥離したとき、記録された画像(インク)が対向面に転写してしまうことがあった。
なお、この画像の対向面への転写を軽減するために、前記特許文献2に記載のように、感圧接着層の成分等について検討されているが、その効果は十分とはいえないものであった。
上記範囲の静的表面張力及び動的表面張力の変動幅を持つインクは、静的表面張力を小さくした上で、動的表面張力の変動幅を小さくしたインクである。つまり、このインクは、インク受容層でもある感圧接着層上であっても、浸透を抑制しつつ、表面に濡れ拡がる性質を持つインクを示している。
このインクは、インク受容層でもある感圧接着層上で濡れ拡がるとき、特定の含有量で含まれる高分子粒子が画像表面へと移動して成膜効果を発現し、画像表面付近に高分子の皮膜層を形成する。この画像表面付近の皮膜層は、高分子粒子が凝集した層、又は、高分子粒子の少なくとも一部が自己融着した層であり、この皮膜層の存在により画像の対向面に対する接着力を低下させうると考えられる。
そのため、本実施形態に係るインクにより、圧着ハガキ等の圧着紙における感圧接着層上に記録された画像は、高分子の皮膜層の存在により、圧着後に圧着部を剥離したときであっても、対向面へと転写してしまうことを抑制しうる。
ここで、静的表面張力は、ウイルヘルミー型表面張力計CBVP−Z(協和界面科学株式会社製)を用い、23℃、55%RHの環境において測定した値である。
なお、動的表面張力の変動幅は、1msec後の動的表面張力の値と1sec後の動的表面張力の値との差である。
一方、各インクにおける1sec後での動的表面張力は、均一な成膜状態を実現する点から、30mN/m以下が好ましく、より好ましくは21mN/m以上28mN/m以下、更に好ましくは22mN/m以上28mN/m以下である。
なお、1msec後の動的表面張力の値とは、キャピラリー先端で新しい界面が形成されてから1msecで最大泡圧に達したときの動的表面張力の値である。但し、最大泡圧法動的表面張力測定装置の測定限界が、1msec後の動的表面張力の場合、0msec後での動的表面張力として表記されることがある。この場合、0msec後での動的表面張力の値を1msec後での動的表面張力の値として採用する。
一方、1sec後の動的表面張力の値とは、キャピラリー先端で新しい界面が形成されてから1secで最大泡圧に達したときの動的表面張力の値である。但し、最大泡圧法動的表面張力測定装置の測定限界が、1sec未満後の動的表面張力の場合、測定限界での動的表面張力の値を1sec後での動的表面張力の値として採用する。これは、測定限界での動的表面張力の値であれば、動的表面張力が安定領域にあると判断できるためである。
・HLB=20×(親水部の式量の総和/分子量)
アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物の市販品(なお、括弧内の数値はHLBのカタログ値を示す)としては、例えば、オルフィンE1004(7〜9)、オルフィンE1010(13〜14)、オルフィンEXP.4001(8〜11)、オルフィンEXP.4123(11〜14)、オルフィンEXP.4300(10〜13),サーフィノール104H(4)、サーフィノール420(4)、サーフィノール440(4)、ダイノール604(8)[以上、日信化学工業社]等が挙げられる。
ポリエーテル変性シリコーンの市販品(なお、括弧内の数値はHLBのカタログ値を示す)としては、シルフェイスSAG002(12)、シルフェイスSAG503A(11)、シルフェイスSAG005(7)[以上、日信化学工業社]等が挙げられる。
本実施形態に係るインクは、着色剤、高分子粒子、水、及び水性有機溶媒を含む。
まず、着色剤について説明する。
着色剤としては、目的とする色相のインクに応じたものを使用すればよく、具体的には、顔料が挙げられる。顔料としては、有機顔料、無機顔料が挙げられる。
マゼンタ色顔料の具体例としては、C.I.Pigment Red−5,−7,−12,−48,−48:1,−57,−112,−122,−123,−146,−168,−177,−184,−202, C.I.Pigment Violet−19等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
イエロー顔料の具体例としては、C.I.Pigment Yellow−1,−2,−3,−12,−13,−14,−16,−17,−73,−74,−75,−83,−93,−95,−97,−98,−114,−128,−129,−138,−151,−154,−180等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
自己分散型顔料とは、顔料表面に水に対する可溶化基を有し、高分子分散剤が存在しなくとも水中で分散する顔料のことを指す。自己分散型顔料は、例えば、顔料に対して酸・塩基処理、カップリング剤処理、ポリマーグラフト処理、プラズマ処理、酸化/還元処理等の表面改質処理を施すことにより得られる。
また、顔料としては、高分子化合物を顔料に物理的に吸着又は化学的に結合させた樹脂分散型顔料も挙げられる。
また、顔料としては、黒色とシアン、マゼンタ、イエローの3原色顔料のほか、赤、緑、青、茶、白等の特定色顔料や、金、銀色等の金属光沢顔料、無色又は淡色の体質顔料、プラスチックピグメント等も挙げられる。
また、顔料としては、シリカ、アルミナ、又は、ポリマービード等をコアとして、その表面に染料又は顔料を固着させた粒子、染料の不溶レーキ化物、着色エマルション、着色ラテックス等も挙げられる。
着色剤の体積平均粒径とは、着色剤そのものの粒径、又は着色剤に分散剤等の添加物が付着している場合には、添加物が付着した粒径をいう。
体積平均粒径の測定には、マイクロトラックUPA粒度分析計 UPA−UT151 (Microtrac社製)により行う。その測定は、1000倍希釈したインクを測定セルに入れて行う。なお、測定時の入力値として、粘度にはインク希釈液の粘度を、粒子屈折率は着色剤の屈折率を採用する。
高分子粒子について説明する。
高分子粒子は、インクによる画像の定着性を高め、且つ、画像表面付近に皮膜層を形成する成分である。
高分子粒子の体積平均粒径の測定は、マイクロトラックUPA粒度分析計 UPA−UT151 (Microtrac社製)により行う。その測定は、1000倍希釈したインクを測定セルに入れて行う。なお、測定時の入力値として、粘度にはインク希釈液の粘度を、粒子屈折率は高分子の屈折率を採用する。
高分子粒子のガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
また、吐出安定性の点からは、10質量%以下が好ましく、7.0質量%以下がより好ましい。
水について説明する。
水としては、特に不純物の混入、又は微生物の発生を防止するという観点から、イオン交換水、超純水、蒸留水、限外濾過水が好適に挙げられる。
水溶性有機溶媒について説明する。
水溶性有機溶媒としては、多価アルコール類、多価アルコール類誘導体、含窒素溶媒、アルコール類、含硫黄溶媒等が挙げられる。水溶性有機溶媒としては、その他、炭酸プロピレン、炭酸エチレン等も挙げられる。
アルコール類としてはエタノール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、ベンジルアルコール等が挙げられる。
含硫黄溶媒としては、チオジエタノール、チオジグリセロール、スルフォラン、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
界面活性剤について説明する。
インクは、前述したアセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物、及びポリエーテル変性シリコーン以外の、その他の界面活性剤を含んでもよい。その他の界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤等が挙げられ、好ましくは、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤である。
これらの中でも、アニオン性界面活性剤としては、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、イソプロピルナフタレンスルホン酸塩、モノブチルフェニルフェノールモノスルホン酸塩、モノブチルビフェニルスルホン酸塩、モノブチルビフェニルスルホン酸塩、ジブチルフェニルフェノールジスルホン酸塩等がよい。
これらの中でも、ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、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、脂肪酸アルキロールアミド、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールブロックコポリマー、アセチレングリコールがよい。
その他の添加剤について説明する。
インクは、その他の添加剤を含んでもよい。
その他の添加剤としては、インク吐出性改善剤(ポリエチレンイミン、ポリアミン類、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等)、導電率/pH調整剤(水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属類の化合物等)、反応性の希釈溶媒、浸透剤、pH緩衝剤、酸化防止剤、防カビ剤、粘度調整剤、導電剤、キレート化剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤等が挙げられる。
インクの好適な物性について説明する。
インクのpHは、好ましくは4以上10以下の範囲、より好ましくは5以上9以下の範囲が挙げられる。
ここで、インクのpHは、温度23±0.5℃、湿度55±5%R.H.環境下において、pH/導電率計(メトラー・トレド社製MPC227)により測定した値を採用する。
導電率の測定は、MPC227(pH/Conductivity Meter、メトラー・トレド社製)で行う。
粘度は、TV−20(東機産業製)を測定装置として用い、測定温度は23℃、せん断速度は1400s−1の条件で測定する。
また、本実施形態に係るインクは、かかるインクを少なくとも1種含む(好ましくは全てが本実施形態に係るインクからなる)インクセットとして使用してもよい。
本実施形態に係る記録装置は、本実施形態に係るインクを、インクジェット記録用の圧着紙における感圧接着層上に吐出する吐出ヘッドを備える記録装置である。本実施形態に係る記録装置によれば、本実施形態に係るインクを、インクジェット記録用の圧着紙における感圧接着層上に吐出する吐出工程を有する記録方法が実現される。
乾燥装置(乾燥工程)により、感圧接着層上に吐出されたインクを乾燥することで、高速記録が実現される。
本実施形態に係る記録装置10は、基材上に感圧接着層を備えた連続紙(インクジェット記録用の圧着紙)Pにインクを吐出して画像を記録する記録装置である。
記録装置10は、連続紙Pの感圧接着層上にインクを吐出する吐出ヘッド122(吐出ヘッド122を有する吐出装置121)を備える。
本実施形態に係る記録装置10では、インクを連続紙Pの感圧接着層上に吐出する吐出工程を有する記録方法が実現される。これにより、連続紙Pの感圧接着層上にインクによる画像を記録する。
なお、吐出ヘッド122は、これに限られず、連続紙Pの幅よりも短尺状の吐出ヘッドであって、連続紙Pの幅方向に移動してインクを吐出する方式(所謂キャリッジ方式)の吐出ヘッドであってもよい。
ここで、各色のインクカートリッジ123K,123Y,123M,123Cに収容されているインクは、少なくとも1つが前述の本実施形態に係るインクであればよいが、全てが本実施形態に係るインクあることが好ましい。
なお、インク中の高分子粒子の皮膜形成性、及び高分子粒子同士が融着した皮膜を形成し易い点からは、乾燥装置としては、加熱源による加熱乾燥、近赤外線ヒータを用いた乾燥が好ましい。
本実施形態に係る記録装置10では、まず、前処理ユニット14の供給ロール14Aから、バッファユニット16を通じて、画像記録ユニット12に連続紙Pを搬送する。
次に、画像記録ユニット12において、吐出装置121の各吐出ヘッド122からインクを連続紙Pの感圧接着層上に吐出する。これにより、連続紙Pの感圧接着層上にインクよる画像が記録される。その後、乾燥ドラム126により、連続紙P上の画像(インク)を連続紙Pの裏面側(記録面とは反対側の面)から乾燥する。そして、温風送風装置128により、連続紙Pに吐出されたインク(画像)を連続紙Pの表面側(記録面)から乾燥する。つまり、乾燥ドラム126及び温風送風装置128により、連続紙P上に吐出されたインクを乾燥する。
次に、冷却ユニット22において、クーリングローラ22Aにより、画像が記録された連続紙Pを冷却する。
次に、バッファユニット16を通じて、後処理ユニット18は、画像が記録された連続紙Pを巻取ロール18Aにより巻き取る。
裁断された圧着紙は、二つ折り又は三つ折りした後、対向する面同士を圧着する。
この圧着には、公知の圧着装置(ラミネーター)が適用される。
また、上記のような裁断及び圧着は、公知のメールシーラーにて行ってもよい。
なお、圧着の際の条件は、使用した圧着紙と、圧着部を剥がすときの剥離力に応じて決定されればよい。この剥離力としては、例えば、圧着ハガキの場合、300gf以上800gf以下の範囲であればよい。
このような圧着紙としては、具体的には、北越紀州製紙株式会社製の、インクジェット圧着紙(IJ・PメールN、IJ・WメールPN、IJ・WメールP)、大王製紙株式会社製のインクジェット圧着紙(ブライトメールIJ)等が挙げられる。
(インクの調製)
・カーボンブラック(Mogul L:キャボット(株)製)(着色剤):5質量%
・スチレン/アクリル酸共重合体ナトリウム中和物:2.5質量%
(水溶性樹脂、重量平均分子量=30000)
・TOCRYL(トーヨーケム社製):5質量%(固形分)
(アクリル系エマルション;高分子粒子、体積平均粒径=0.12μm、ガラス転移温度=45℃)
・グリセリン:10質量%
・界面活性剤(表1に記載の化合物):表1に記載の質量%
・イオン交換水:残部
上記組成を混合したのち、5μmのフィルターでろ過を行い、インクを得た。
表1に従って、界面活性剤の種類及び量(質量%)を変更した以外は、実施例1と同様にしてインクを得た。
上記のようにして得られた各インクについて、静的表面張力、1msec及び1secでの動的表面張力、動的表面張力の変動幅について、前述の方法で測定した。
結果を表1に示す。
(記録装置の準備)
図1に示す構成と同じ構成で、インクの吐出ヘッドとして、600dpiのピエゾヘッド(最大インク滴量11pl)のピエゾヘッドを備えた記録装置を準備した。
また、記録装置に適用する連続紙Pとしては、下記の圧着紙を使用した。
ここで、記録装置の詳細は、以下の通りである。
−記録装置の詳細−
・記録速度(記録媒体搬送速度): 25m/min
・乾燥ドラムの設定温度:100℃
・温風送風装置の設定温度:100℃
・連続紙(圧着紙):IJ・WメールPN(北越紀州製紙株式会社製のインクジェット圧着紙)
この記録装置を用いて、次の画像記録を行った。
各記録装置を用いて、圧着紙:IJ・WメールPNの感圧接着層上に、600dpiのピエゾヘッド(最大インク滴量11pl)から、インクを吐出し、1.5cm×1.5cmのベタ画像と文字・罫線の画像とを記録した。その後、乾燥ドラム及び温風送風装置により乾燥、並びに、クーリングローラにより冷却を実施した。この過程を経て、感圧接着層上にインクによる画像を記録した(加熱乾燥あり)。
なお、乾燥ドラム及び温風送風装置の設定温度を30℃とした以外は同様にして、感圧接着層上にインクによる画像を記録した(加熱乾燥なし)。
そして、画像が記録された圧着紙を、三つ折りしてハガキサイズとなる大きさに裁断した。
その後、裁断したサンプルを一晩放置した後、圧着した。圧着は、圧着後に剥がすときの剥離力が500gfとなるような条件で行った。
その後、圧着部を開封し(剥がし)、画像の対向面への転写度合いを目視にて評価した。評価基準は以下の通りである。評価結果は、下記表1に示す。
A+:文字・罫線の転写が少ない
A :文字・罫線の転写が見られるが、比較的少ない
B :ベタ画像部、文字・罫線とも転写が著しい
C :ベタ画像部、文字・罫線部分とも転写が著しく、対向面の印字部読み取りに影響がある
−アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物(日信化学工業社)−
・オルフィンE1010(HLB=13〜14)
・オルフィンEXP.4001(HLB=8〜11)
・オルフィンEXP.4123(HLB=11〜14)
・オルフィンEXP.4300(HLB=10〜13)
・シルフェイスSAG002(HLB=12)
・シルフェイスSAG503A(HLB=11)
12 画像記録ユニット
12 吐出装置
14 前処理ユニット
14A 供給ロール
16 バッファユニット
16A 第1パスローラ
16B ダンサーローラ
16C 第2パスローラ
18 後処理ユニット
18A 巻取ロール
20 バッファユニット
20A 第1パスローラ
20B ダンサーローラ
20C 第2パスローラ
22 冷却ユニット
22A クーリングローラ
121 吐出装置
122、122K、122Y、122M、122C 吐出ヘッド
123、123K、123Y、123M、123C インクカートリッジ
124 搬送経路
126 乾燥ドラム
128 温風送風装置
P 基材上に感圧接着層を備えた連続紙(インクジェット記録用の圧着紙)
Claims (6)
- 着色剤、インクに対する含有量が2質量%以上10質量%以下で且つ着色剤を含まない高分子粒子、水、水性有機溶媒、及び、HLBが8以上14以下である2種以上の界面活性剤を含み、
静的表面張力が30mN/m以下であり、且つ、最大泡圧法により動的表面張力を測定したとき、1msec後から1sec後までの動的表面張力の変動幅が1.2mN/m以上2.0mN/m以下であるインク。 - 請求項1に記載のインクを収容したインクカートリッジ。
- 請求項1に記載のインクを、インクジェット記録用の圧着紙における感圧接着層上に吐出する吐出ヘッドを備える記録装置。
- 前記感圧接着層上に吐出された前記インクを乾燥する乾燥装置を更に備える請求項3に記載の記録装置。
- 請求項1に記載のインクを、インクジェット記録用の圧着紙における感圧接着層上に吐出する吐出工程を有する記録方法。
- 前記感圧接着層上に吐出された前記インクを乾燥する乾燥工程を更に有する請求項5に記載の記録方法。
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