JP7275812B2 - 水系インクジェットインク組成物、及びインクジェット記録方法 - Google Patents

水系インクジェットインク組成物、及びインクジェット記録方法 Download PDF

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Description

本発明は、水系インクジェットインク組成物、及びインクジェット記録方法に関する。
インクジェット記録方法は、インクジェットヘッドからインクの小滴を飛翔させ、紙等の被記録媒体に着弾させて印刷を行う記録方法である。近年のインクジェット記録技術の革新的な進歩により、これまで写真やオフセット印刷の分野であった高精細な画像記録(印刷)にもインクジェット記録方法を用いられるようになっている。インク組成物として、シリカ微粒子、及びラテックス微粒子等を含有するインク組成物が提案されている(例えば、特許文献1)。
特表2010-510357号公報
印刷物の画像品質を向上させるため、インク組成物の発色性を高めることが求められる。発色性を高めることで、環境への影響を最小限にとどめることも可能となる。これは、少量のインク付着量であっても、高い発色性を有するため、充分な光学濃度が得られ、その結果、インク組成物の使用量を減らすことができるからである。その中で、特定の粒子径の関係を有する顔料と、無機酸化物粒子とを用いることで、発色性が高くなるという結果が得られることが明らかとなった。特許文献1においては、インク組成物に、シリカ粒子を含有させることが記載されているものの、そのインク組成物の用途として、プリントされた基板上に乾燥膜の形で残すことなどが想定されており、発色性を高める課題については何らの検討もなされていない。すなわち、引用文献1に記載のインク組成物は、発色性の向上の観点から課題を有するものである。
一方で、本発明者らが無機酸化物粒子を含有するインク組成物を検討する中で、インク組成物が無機酸化物粒子を含有する場合、被記録媒体に印刷した文字や画像にラインマーカーで印をつけると、印刷物に滲みが発生することが明らかとなった。すなわち、無機酸化物粒子を含有するインク組成物は定着性、特にラインマーカで擦ったときの耐性(耐ラインマーカー性)の観点から課題を有する。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した。その結果、顔料粒子と、無機酸化物粒子と、樹脂粒子とを含有し、これら、それぞれの粒子の体積平均粒子径(D50)が後述の式(1)を満たし、無機酸化物粒子の含有量が特定の範囲であることで、優れた発色性を得ながら、耐ラインマーカー性に優れるインク組成物が得られることを見出して、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、顔料粒子と、無機酸化物粒子と、樹脂粒子とを含有する、水系インクジェットインク組成物であって、
下記式(1)を満たし、且つ、前記無機酸化物粒子の含有量は、前記インク組成物の全質量に対して1.0質量%以上10.0質量%以下である、インク組成物に関する。
前記樹脂粒子の体積平均粒径(D50)≦前記無機酸化物粒子の体積平均粒径(D50)≦前記顔料粒子の体積平均粒径(D50)・・・(1)
また、本発明は、上述のインク組成物を、インクジェットヘッドから吐出して被記録媒体へ付着させるインク付着工程を含む、インクジェット記録方法に関する。当該インク付着工程における、インク打込量は、好ましくは3.6mg/inch2以上である。
無機酸化物粒子の体積平均粒径(D50)は、好ましくは11nm以上100nm以下である。無機酸化物粒子は、好ましくはシリカ粒子である。樹脂粒子の最低造膜温度は、好ましくは25℃以下である。樹脂粒子の平均粒径は、好ましくは10nm以上140nm以下である。樹脂粒子の含有量は、インク組成物の全質量に対し、好ましくは0.1質量%以上5.0質量%以下である。
以下、本発明の実施の形態(以下、「本実施形態」という。)について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
水系インクジェットインク組成物
本実施形態の水系インクジェットインク組成物(以下、単に「インク組成物」ともいう。)は、顔料粒子と、無機酸化物粒子と、樹脂粒子とを含有する。また、本実施形態のインク組成物は、下記式(1)を満たし、且つ、無機酸化物粒子の含有量は、インク組成物の全質量に対して1.0質量%以上10.0質量%以下である。
樹脂粒子の体積平均粒径(D50)≦無機酸化物粒子の体積平均粒径(D50)≦顔料粒子の体積平均粒径(D50)・・・(1)
以上の構成を有することで、本実施形態のインク組成物は、優れた発色性を得ながら、耐ラインマーカー性に優れる。
本発明における各種用語の定義について説明する。「水系インクジェットインク組成物」とは、インク組成物の総質量に対する水の含有量が、30質量%以上のインク組成物を意味する。
-式(1)-
本実施形態のインク組成物は、下記式(1)を満たす。
樹脂粒子の体積平均粒径(D50)≦無機酸化物粒子の体積平均粒径(D50)≦顔料粒子の体積平均粒径(D50)・・・(1)
本実施形態のインク組成物は、上記の式(1)を満たすことで、優れた発色性を得ながら、耐ラインマーカー性に優れる。インク組成物が無機酸化物粒子を含有することで、被記録媒体への付着後、無機酸化物粒子の目止め効果により、顔料粒子を被記録媒体表面にとどめることができると考えられる。これにより、優れた発色性を得ることができると考えられる。そして、上記式(1)を満たす条件において、インク組成物が樹脂粒子を含有することで、耐ラインマーカー性を高めることができることが見出された。
本実施形態のインク組成物は、好ましくは以下の式(1H-1)の関係を満たし、より好ましくは以下の式(1H-2)の関係を満たし、さらに好ましくは以下の式(1H-3)の関係を満たす。当該関係を満たすことでインク組成物は、より優れた耐ラインマーカー性を示す。
無機酸化物粒子の体積平均粒径(D50)≦顔料粒子の体積平均粒径(D50)×0.9 ・・・(1H-1)
無機酸化物粒子の体積平均粒径(D50)≦顔料粒子の体積平均粒径(D50)×0.8 ・・・(1H-2)
無機酸化物粒子の体積平均粒径(D50)≦顔料粒子の体積平均粒径(D50)×0.5 ・・・(1H-3)
本実施形態のインク組成物は、無機酸化物粒子を1.0質量%以上含有すれば、優れた濡れ摩擦性を示すが、さらに濡れ摩擦性を向上させるため、以下の式(2)の関係を満たすことが好ましい。当該関係を満たすことで、インク組成物により得られる印刷物の濡れ摩擦性が向上し、印刷後に排出された印刷物が、他の印刷物の印刷面と重なり合ったときに、印刷物同士の滑りが良くなり、きれいに積み重ねることができる。
顔料粒子の体積平均粒径(D50)×0.1≦無機酸化物粒子の体積平均粒径(D50) ・・・(2)
体積平均粒径(D50)とは、動的光散乱法により測定される粒子分布において粒子の量が小粒子径側から累積計算して50体積%となるときの粒子径を意味する。体積平均粒径(D50)は、例えば、純水により、希釈倍率200倍で希釈した試料を調整し、ゼータ電位・粒径測定システム「ELSZ-1000ZS」(製品名、大塚電子株式会社製)にて測定する。
-無機酸化物粒子-
本実施形態において、無機酸化物粒子の含有量は、インク組成物の全質量に対して1.0質量%以上10.0質量%以下である。当該含有量の範囲にあることで、優れた発色性を得ながら、印刷物の濡れ摩擦性、及び耐ラインマーカー性に優れるインク組成物が得られる。
無機酸化物粒子の含有量は、インク組成物の全質量に対して、好ましくは3.0質量%以上であり、より好ましくは5.0質量%以上であり、さらに好ましくは6.0質量%以上である。当該範囲であることで、インク組成物は、より優れた発色性を示し、さらには、より優れた濡れ摩擦性を示す。また、無機酸化物粒子の含有量は、インク組成物の全質量に対して、好ましくは9.0質量%以下であり、より好ましくは8.5質量%以下であり、さらに好ましくは8.0質量%以下である。当該範囲であることで、インク組成物は、より優れた目詰まり回復性を示す。
無機酸化物粒子としては、特に限定されないが、例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子、チタニア粒子、ジルコニア粒子、酸化アンチモン粒子、酸化錫粒子、酸化タンタル粒子、酸化亜鉛粒子、酸化セリウム粒子、酸化鉛粒子、及び酸化インジウム粒子が挙げられる。これらの顔料粒子は、1種を単独又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、シリカ粒子又はアルミナ粒子が好ましく、シリカ粒子がより好ましい。
無機酸化物粒子として、特に限定されないが、例えば、シリカゾル等の無機酸化物ゾルをインク組成物に添加してもよい。シリカゾルの市販品としては、特に限定されないが、「SI-550」、「SI-30P」、「SI-45P」、「SI-80P」(以上製品名、日揮触媒化成株式会社製)、「ST-CM」、「ST-ZL」、「ST-30L」、「MP-1040」(以上製品名、日産化学工業株式会社製)が挙げられる。
無機酸化物粒子の体積平均粒径(D50)は、好ましくは11nm以上100nm以下である。無機酸化物粒子の体積平均粒径(D50)は、好ましくは15nm以上であり、より好ましくは20nm以上であり、さらに好ましくは30nm以上である。また、無機酸化物粒子の体積平均粒径(D50)は、好ましくは100nm以下であり、より好ましくは90nm以下であり、さらに好ましくは80nm以下である。上記範囲であることで、印刷物の発色性をより向上させることができる。
-顔料粒子-
顔料粒子は、顔料を含む粒子である。顔料は、有色、黒色、白色、蛍光色のいずれを有していてもよい。また、顔料は、無機顔料であっても、有機顔料であってもよい。本実施形態の顔料としては、特に限定されないが、より具体的には、以下のものが挙げられる。
ブラックインクに使用されるカーボンブラックとしては、特に限定されないが、例えば、「No.2300」、「No.900」、「MCF88」、「No.33」、「No.40」、「No.45」、「No.52」、「MA7」、「MA8」、「MA100」、「No.2200B」(以上、三菱化学株式会社製)、「Raven」シリーズの「5750」、「5250」、「5000」、「3500」、「1255」、「700」(以上、コロンビアカーボン社製)、「Rega1」シリーズの「400R」、「330R」、「660R」(以上、キャボット社製)、「Mogul L」(以上、キャボット社製)、「Monarch」シリーズの「700」、「800」、「880」、「900」、「1000」、「1100」、「1300」、「1400」(以上、キャボット社製)、「Color Black」シリーズの「FW1」、「FW2」、「FW2V」、「FW18」、「FW200」、「S150」、「S160」、「S170」(以上、デグッサ社製)、「Printex」シリーズの「35」、「U」、「V」、「140U」(以上、デグッサ社製)、「Special Black」シリーズの「6」、「5」、「4A」、「4」(以上、デグッサ社製)が挙げられる。
ホワイトインクに使用される顔料としては、特に限定されないが、例えば、C.I.ピグメントホワイト 6、18、21、酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、酸化アンチモン、酸化ジルコニウム、白色の中空樹脂粒子、及び高分子粒子が挙げられる。
イエローインクに使用される顔料としては、特に限定されないが、例えば、C.I.ピグメントイエロー 1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、16、17、24、34、35、37、53、55、65、73、74、75、81、83、93、94、95、97、98、99、108、109、110、113、114、117、120、124、128、129、133、138、139、147、151、153、154、167、172、180が挙げられる。
マゼンタインクに使用される顔料としては、特に限定されないが、例えば、C.I.ピグメントレッド 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、40、41、42、48:2、48:5、57:1、88、112、114、122、123、144、146、149、150、166、168、170、171、175、176、177、178、179、184、185、187、202、209、219、224、245、及びC.I.ピグメントヴァイオレット 19、23、32、33、36、38、43、50が挙げられる。
シアンインクに使用される顔料としては、特に限定されないが、例えば、C.I.ピグメントブルー 1、2、3、15、15:1、15:2、15:3、15:34、15:4、16、18、22、25、60、65、66、及びC.I.バットブルー 4、60が挙げられる。
また、上記以外の顔料としては、特に限定されないが、例えば、C.I.ピグメントグリーン 7、10、C.I.ピグメントブラウン 3、5、25、26、及びC.I.ピグメントオレンジ 1、2、5、7、13、14、15、16、24、34、36、38、40、43、63が挙げられる。
本実施形態における顔料は、自己分散型顔料であってもよい。自己分散型顔料とは、親水基を有する顔料である。親水基としては、特に限定されないが、例えば、-OM、-COOM、-CO-、-SO3M、-SO2M、-SO2NH2、-RSO2M、-PO3HM、-PO32、-SO2NHCOR、-NH3、及び-NR3が挙げられる。なお、これらの式中、Mは、それぞれ独立に、水素原子、アルカリ金属、アンモニウム、置換基を有していてもよいフェニル基、又は有機アンモニウムであり、Rは、それぞれ独立に、炭素原子数1~12のアルキル基又は置換基を有していてもよいナフチル基である。
自己分散型顔料は、例えば、顔料に上記親水基を結合させることにより製造される。親水基を顔料に結合させる処理としては、特に限定されないが、例えば、真空プラズマ処理、オゾン酸化処理、リン酸処理、液体中で酸化剤により酸化する湿式酸化処理、p-アミノ安息香酸を顔料表面に結合させることによりフェニル基を介してカルボキシル基を結合させる処理が挙げられる。これらの中でも、顔料は、オゾン酸化処理やリン酸化処理されたカーボンブラックであることが好ましく、オゾン酸化処理されたカーボンブラックであることがより好ましい。
自己分散型顔料の市販品としては、例えば、「Aqua-Black 162」(製品名、東海カーボン株式会社製)「マイクロジェットCW-1」(製品名、オリヱント化学工業株式会社製)、「CAB-O-JET(登録商標)200」、「CAB-O-JET(登録商標)300」、「CAB-O-JET(登録商標)450C」(以上製品名、CABOT社製)が挙げられる。
なお、これらの顔料粒子は、1種を単独又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
顔料粒子の体積平均粒子径(D50)は、好ましくは10nm以上300nm以下である。当該範囲であることで、インク組成物は、より優れた、印刷物の発色性、濡れ摩擦性、及び目詰まり回復性を示す。体積平均粒子径(D50)は、好ましくは24nm以上であり、より好ましくは40nm以上であり、さらに好ましくは65nm以上である。そして、顔料粒子の体積平均粒子径(D50)は、好ましくは200nm以下であり、より好ましくは150nm以下であり、さらに好ましくは110nm以下である。
顔料粒子の含有量は、インク組成物の全質量に対して、好ましくは1.0質量%以上20.0質量%以下である。当該範囲であることで、インク組成物は、より優れた、印刷物の発色性、濡れ摩擦性、及び目詰まり回復性を示す。顔料粒子の含有量は、インク組成物の全質量に対して、好ましくは3.0質量%以上であり、より好ましくは5.0質量%以上である。そして、顔料粒子の含有量は、インク組成物の全質量に対して、好ましくは15.0質量%以下であり、より好ましくは10.0質量%以下である。
-樹脂粒子-
本実施形態のインク組成物は、樹脂粒子を含有する。本実施形態のインク組成物において樹脂粒子を含有することで、耐ラインマーカー性を向上させることができる。
樹脂粒子に含まれる樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、スチレン-アクリル樹脂が挙げられる。
ウレタン樹脂は、分子中にウレタン結合を有する樹脂である。ウレタン系樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ウレタン結合に加えて、主鎖にエーテル結合を含むポリエーテル型ウレタン樹脂、主鎖にエステル結合を含むポリエステル型ウレタン樹脂、主鎖にカーボネート結合を含むポリカーボネート型ウレタン樹脂が挙げられる。
樹脂粒子に含まれる樹脂は、自己反応型ウレタン系樹脂、又は自己反応型アクリル系樹脂であってもよい。このような自己反応型の樹脂としては、親水性基を有するブロック剤でブロック化したウレタン樹脂、親水性セグメントを有するブロック剤でブロック化したウレタン樹脂、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、メチロール基等の官能基を有するアクリルモノマーを共重合して得られるアクリル系樹脂が挙げられる。
ウレタン樹脂粒子のエマルションの市販品としては、特に限定されないが、例えば、「サンキュアー2710」(製品名、日本ルーブリゾール株式会社製)、「パーマリンUA-150」(製品名、三洋化成工業株式会社製)、「スーパーフレックス」シリーズの「150」、「420」、「460」、「470」、「610」、「700」(以上製品名、第一工業製薬株式会社製)、「NeoRez」シリーズの「R-9660」、「R-9637」、「R-940」(以上製品名、楠本化成株式会社製)、「アデカボンタイター」シリーズの「HUX-380」、「HUX-290K」(以上製品名、株式会社ADEKA製)、「タケラック」シリーズの「W-605」、「W-635」、「WS-6021」(以上製品名、三井化学株式会社製)が挙げられる。
アクリル樹脂、スチレン-アクリル樹脂の市販品としては、特に限定されないが、例えば、「モビニール」シリーズの「966A」、「320」(以上製品名、日本合成化学株式会社製)、「マイクロジェル」シリーズの「E-1002」、「E-5002」(以上製品名、日本ペイント株式会社製)、「ボンコート」シリーズの「4001」、「5454」(以上製品名、株式会社DIC製)、「SAE1014」(以上製品名、日本ゼオン株式会社製)、「サイビノールSK-200」(以上製品名、サイデン化学株式会社製)、「ジョンクリル」シリーズの「7100」、「390」、「711」、「511」、「7001」、「632」、「741」、「450」、「840」、「74J」、「HRC-1645J」、「734」、「852」、「7600」、「775」、「537J」、「1535」、「PDX-7630A」、「352J」、「352D」、「PDX-7145」、「538J」、「7640」、「7641」、「631」、「790」、「780」、「7610」(以上製品名、BASF社製)、「NKバインダー R-5HN」(製品名、新中村化学工業株式会社製)、「パラロイドB60」(製品名、ローム・アンド・ハース社製)が挙げられる。
樹脂粒子の体積平均粒径(D50)は、好ましくは10nm以上140nm以下である。樹脂粒子の体積平均粒径(D50)が当該範囲であることで、インク組成物は、より優れた発色性、濡れ摩擦性、及び耐ラインマーカー性を示す。樹脂粒子の体積平均粒径(D50)は、好ましくは100nm以下であり、より好ましくは40nm以下である。樹脂粒子の体積平均粒径(D50)が100nm以下であることで、より優れた耐ラインマーカー性を示す。
樹脂粒子の最低造膜温度(Minimum Film forming Temperature、以下「MFT」ともいう。)は、好ましくは45℃以下であり、より好ましくは30℃以下であり、さらに好ましくは25℃以下であり、よりさらに好ましくは23℃以下であり、さらにより好ましくは20℃以下である。最低造膜温度が当該範囲であることで、樹脂粒子による被膜を印刷物の表面に形成しやすくなるため、インク組成物は、より優れた耐ラインマーカー性を示す。当該最低造膜温度は、特に限定されないが、例えば、0℃以上であり、好ましくは5℃以上である。
最低造膜温度は、下記のようにして測定される。まず、温度勾配試験装置のステンレス板上に0.3mmの厚さに樹脂粒子のエマルションを塗布する。塗布後、直ちにシリカゲルの入ったバスケットを板の上にのせ、透明プラスチック製の蓋で覆う。塗膜が乾燥した後、一様な連続皮膜部分と白濁している部分の境界部の温度を読み取り、最低造膜温度とする。
樹脂粒子の含有量は、インク組成物の全質量に対して、好ましくは0.1質量%以上20.0質量%以下である。当該範囲であることで、インク組成物は、より優れた、耐ラインマーカー性を示す。樹脂粒子の含有量は、インク組成物の全質量に対して、好ましくは0.5質量%以上であり、より好ましくは1.0質量%以上である。そして、樹脂粒子の含有量は、インク組成物の全質量に対して、好ましくは15.0質量%以下であり、より好ましくは10.0質量%以下であり、さらに好ましくは5.0質量%以下である。
-有機溶剤-
本実施形態のインク組成物は、有機溶剤を含有していてもよい。有機溶剤としては、特に限定されないが、例えば、非プロトン性極性溶剤、モノアルコール、アルキルポリオール、及びグリコールエーテルが挙げられる。
非プロトン性極性溶剤としては、特に限定されないが、例えば、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、2-ピロリドン、ε-カプロラクタム、γ‐ブチロラクトン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド、イミダゾール、1-メチルイミダゾール、2-メチルイミダゾール、及び1,2-ジメチルイミダゾールが挙げられる。
モノアルコールとしては、特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブタノール、2-ブタノール、tert-ブタノール、イソブタノール、n-ペンタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、及びtert-ペンタノールが挙げられる。
アルキルポリオールとしては、特に限定されないが、例えば、グリセリン、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(1,2-プロパンジオール)、ジプロピレングリコール、1,3-プロピレングリコール(1,3-プロパンジオール)、イソブチレングリコール(2-メチル-1,2-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-ブテン-1,4-ジオール、1,2-ペンタンジオール、1,5-ペンタンジオール、2-メチル-2,4-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、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、及びトリメチロールプロパンが挙げられる。
グリコールエーテルとしては、特に限定されないが、例えば、ジエチレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、エチレングリコールモノ-tert-ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ-tert-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エチルエーテル、プロピレングリコールモノ-tert-ブチルエーテル、プロピレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、プロピレングリコールモノイソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、及びジプロピレングリコールモノイソプロピルエーテルが挙げられる。
これらの有機溶剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
有機溶剤の含有量は、インク組成物の総質量に対して、好ましくは1.0質量%以上70.0質量%以下である。有機溶剤の含有量は、より好ましくは5.0質量%以上であり、さらに好ましくは10.0質量%以上である。また、その他の有機溶剤の含有量は、より好ましくは50.0質量%以下であり、さらに好ましくは30.0質量%以下であり、よりさらに好ましくは25.0質量%以下である。
-水-
本実施形態のインク組成物は、水を含む。水としては、特に限定されないが、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、及び蒸留水等の純水、並びに超純水のような、イオン性不純物を極力除去したものが挙げられる。また、紫外線照射又は過酸化水素の添加等によって滅菌した水を用いると、凝集液を長期保存する場合にカビやバクテリアの発生を防止することができる。これにより貯蔵安定性がより向上する傾向にある。
水の含有量は、インク組成物の総質量に対して、好ましくは10.0質量%以上90.0質量%以下である。水の含有量は、より好ましくは40.0質量%以上であり、さらに好ましくは50.0質量%以下である。また、水の含有量は、より好ましくは80.0質量%以下であり、さらに好ましくは70.0質量%以下である。
―界面活性剤―
本実施形態のインク組成物は、インクジェット記録方式でインク組成物を安定に吐出させることができ、かつ、インク組成物の浸透を適切に制御できる観点から、好ましくは界面活性剤をさらに含有する。界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、アセチレングリコール系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、及びシリコーン系界面活性剤が挙げられる。
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、2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールのアルキレンオキサイド付加物、2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールのアルキレンオキサイド付加物、2,4-ジメチル-5-デシン-4-オールのアルキレンオキサイド付加物及び2,4-ジメチル-5-デシン-4-オールのアルキレンオキサイド付加物が挙げられる。これらは、1種単独又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
アセチレングリコール系界面活性剤の市販品としては、特に限定されないが、例えば、「オルフィン104」、「オルフィンE1010」(以上、製品名、エアープロダクツ社製)、「サーフィノール」シリーズの「104」、「465」、「61」、「DF110D」(以上、製品名、日信化学工業株式会社製)が挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルリン酸エステル、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、パーフルオロアルキルベタイン、パーフルオロアルキルアミンオキサイド化合物が挙げられる。これらは、1種単独又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
フッ素系界面活性剤の市販品としては、特に限定されないが、例えば、「サーフロン」シリーズの「S144」、「S145」(以上製品名、AGCセイミケミカル株式会社製)、「FC-170C」、「FC-430」、「フロラード-FC4430」(以上製品名、住友スリーエム株式会社製)、「FSO」、「FSO-100」、「FSN」、「FSN-100」、「FS-300」(以上製品名、Dupont社製)、「FT-250」、「FT-251」(以上製品名、株式会社ネオス製)が挙げられる。これらは、1種単独又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
シリコーン系界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、ポリシロキサン系化合物、ポリエーテル変性オルガノシロキサンが挙げられる。これらは、1種単独又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
シリコーン系界面活性剤の市販品としては、特に限定されないが、例えば、「BYK-306」、「BYK-307」、「BYK-333」、「BYK-341」、「BYK-345」、「BYK-346」、「BYK-347」、「BYK-348」、「BYK-349」(以上製品名、BYK Additives & Instruments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」(以上製品名、信越化学株式会社製)等が挙げられる。
これらの界面活性剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの界面活性剤の中でも、アセチレングリコール系界面活性剤が好ましい。
本実施形態のインク組成物が界面活性剤を含有する場合、その含有量は、インク組成物の総量に対して、0.1質量%以上5.0質量%以下であることが好ましく、0.2質量%以上3.0質量%以下であることがより好ましく、0.2質量%以上1.0質量%以下であることがさらに好ましい。
本実施形態のインク組成物は、その他の成分として、pH調整剤(例えば、水酸化カリウム、トリエタノールアミン、イソプロパノールアミン)、樹脂粒子、溶解助剤、粘度調整剤、酸化防止剤、防カビ・防腐剤、防黴剤、腐食防止剤、分散に影響を与える金属イオンを捕獲するためのキレート化剤(例えば、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム)等の、種々の添加剤を含有していてもよい。
インクジェット記録方法
本実施形態のインクジェット記録方法は、本実施形態のインク組成物を、インクジェットヘッドから吐出して被記録媒体へ付着させるインク付着工程(以下、「インク付着工程」ともいう)を含む。以上の構成を有することで、本実施形態のインクジェット記録方法は、優れた発色性を示す印刷物を得ながら、印刷物の濡れ摩擦性、及び耐ラインマーカー性に優れる。
被記録媒体としては、特に限定されないが、例えば、吸収性の被記録媒体又は非吸収性の被記録媒体のいずれであってもよい。本実施形態の記録方法は、水溶性のインク組成物の浸透が困難な非吸収性被記録媒体から、水溶性のインク組成物の浸透が容易な吸収性被記録媒体まで、様々な吸収性能を持つ被記録媒体に幅広く適用できるが、吸収性被記録媒体に適用することが好ましい。
本明細書における「吸収性被記録媒体」は、インク組成物を吸収する性質を有する被記録媒体を意味する。「非吸収性被記録媒体」は、インク組成物を全く吸収しない、又はほとんど吸収しない性質を有する被記録媒体を意味する。定量的には、「吸収性被記録媒体」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超である被記録媒体である。「非吸収性被記録媒体」は、当該水吸収量が10mL/m2以下である被記録媒体である。このブリストー法の詳細は、「JAPAN TAPPI紙パルプ試験方法2000年版」の規格No.51「紙及び板紙-液体吸収性試験方法-ブリストー法」の記載による。
吸収性被記録媒体としては、特に限定されないが、例えば、インク組成物の浸透性が高い電子写真用紙などの普通紙、インクジェット用紙(シリカ粒子若しくはアルミナ粒子から構成されたインク吸収層、又は、ポリビニルアルコール(PVA)若しくはポリビニルピロリドン(PVP)等の親水性ポリマーから構成されたインク吸収層を備えたインクジェット専用紙)、インクの浸透性が比較的低い一般のオフセット印刷に用いられるアート紙、コート紙、及びキャスト紙が挙げられる。
非吸収性被記録媒体として、特に限定されないが、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のプラスチック類のフィルム及びプレート、鉄、銀、銅、アルミニウム等の金属類のプレート、並びにそれら各種金属を蒸着により製造した金属プレートやプラスチック製のフィルム、ステンレス及び真鋳等の合金のプレートが挙げられる。
インク付着工程における、インク打込量は、好ましくは3.6mg/inch2以上である。本実施形態のインクジェット記録方法によれば、本実施形態のインク組成物を使用することで、優れた発色性が得られる。その結果、当該範囲のインク打込量であっても、充分な光学濃度が得られるため、印刷に使用するインク組成物の量を低減することができ、環境負荷を軽減することができる。また、当該インク打込量は、好ましくは6.0mg/inch2以下であり、より好ましくは5.0mg/inch2以下であり、さらに好ましくは4.5mg/inch2以下であり、よりさらに好ましくは4.0mg/inch2以下である。インク打込量が当該範囲であることで、充分な光学濃度を得ながら、インクジェット記録方法によるインク使用量を低減することができる。
本実施形態のインクジェット記録方法は、インクの乾燥を促進するために、記録前、記録中、記録後の、一部又は全てで被記録媒体を加熱する加熱工程をさらに含んでもよい。加熱する手段としては、特に限定されないが、温度が制御できる装置が好ましく、例えば、輻射加熱式のシーズヒータ、輻射加熱式の赤外線ヒータ、接触加熱式のシートヒータ、及び電磁波を用いる加熱装置が挙げられる。加熱温度は、被記録媒体の表面温度として40~80℃が好ましい。さらに、ファン等による送風工程をさらに含んでもよい。
本実施形態のインクジェット記録方法は、上記各工程の他、従来のインクジェット記録方法が有する公知の工程を有していてもよい。
以下、本発明を実施例及び比較例を用いてより具体的に説明する。本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
実施例1~15、比較例1~4(インク組成物1~15、51~54の製造)
-インク組成物の調製-
各材料を下記の表1に示す組成で混合し、十分に撹拌し、各インク組成物を得た。具体的には、各材料を均一に混合し、孔径5μmのメンブランフィルターで不溶解物を除去することにより、各インク組成物を調製した。得られたインク組成物について、後述の評価方法で評価を行った。その評価結果を表1に示す。
評価方法
-発色性-
製造した各インク組成物を、インクジェットプリンター「PX-S840」(製品名、セイコーエプソン株式会社製)のインクカートリッジに充填した。被記録媒体として、A4サイズ(210mm×297mm)のコピー用紙「Xerox P紙」(製品名、富士ゼロックス株式会社製、坪量64g/m2、紙厚88μm)を準備した。その被記録媒体に、温度25℃、相対湿度50%の環境下において、印刷Duty:100%、インク付着量4.5mg/inch2の条件で、印刷範囲204mm×291mmのベタパターンを印刷した。印刷後、測色機「Xrite i1」(製品名、Xrite社製)を用いて光学濃度(以下、「OD値」ともいう)を測定し、下記評価基準により発色性を評価した。
なお、インク組成物の付着量は、以下の式で算出した。
インク付着量(mg/inch2)=(印刷後の被記録媒体の質量(mg)-印刷前の被記録媒体の質量(mg))/印刷面積[inch2
(評価基準)
A:1.3以上のOD値
B:1.2以上1.3未満のOD値
C:1.2未満のOD値
-耐ラインマーカー性-
製造した各インク組成物を、インクジェットプリンター「PX-S840」(製品名、セイコーエプソン株式会社製)のインクカートリッジに充填し、被記録媒体に温度25℃、相対湿度50%の環境下において、文字パターンを印刷した。被記録媒体として、A4サイズ(210mm×297mm)コピー用紙「Xerox P紙」(富士ゼロックス株式会社製、坪量64g/m2、紙厚88μm)を用いた。印刷1時間後に、文字部分をラインマーカー「OPTEX CARE」(ゼブラ株式会社)で擦り、インクの滲み具合を、下記の基準で判定した。
A:こすり部に滲みなし
B:こすり部に滲みはあるが目立たない
C:こすり部に滲みがあり、目立つ
-濡れ摩擦性-
上述の「-発色性-」試験で印刷した印刷範囲204mm×291mmのベタパターンを備える印刷物を、印刷直後に、水平に設置された平らな面に固定し、その上から印刷物の印刷面に、印刷のされていないA4サイズ(210mm×297mm)のコピー用紙「Xerox P紙」を印刷直後に重ね、さらに50gのおもりを載せて、当該平らな面を傾けてベタパターンの印字面と、当該コピー用紙が滑り出した傾きの角度を測定し、濡れ摩擦を評価した。滑り出した角度が小さい程、濡れ摩擦が小さいとした。
なお、評価基準は以下のとおりである。
(評価基準)
A:37°未満の傾き
B:44°未満の傾き
C:44°以上の傾き
-目詰まり回復性-
製造した各インク組成物を、インクジェットプリンター「PX-S840」(製品名、セイコーエプソン株式会社製)のインクカートリッジに充填し、ヘッドのキャップを外した状態で40℃、相対湿度20%の環境で放置した。放置後、ノズルのクリーニングを実施し、ノズルが全て回復するクリーニング回数を数えた。
A:クリーニング回数6回未満
B:クリーニング回数6回以上9回未満
C:クリーニング回数9回以上
Figure 0007275812000001
Figure 0007275812000002
Figure 0007275812000003
Figure 0007275812000004
Aqua-Black:自己分散型カーボンブラック「Aqua-Black 162」(製品名、東海カーボン株式会社製、体積平均粒径(D50):110nm)
カーボンブラック「MA100」(製品名、三菱化学株式会社製、体積平均粒径D50:24nm)
SI-30:シリカゾル「SI-30P」(製品名、日揮触媒化成株式会社製、体積平均粒径(D50):12nm、固形分濃度40質量%)
SI-45P:シリカゾル「SI-45P」(製品名、日揮触媒化成株式会社製、体積平均粒径(D50):45nm、固形分濃度40質量%)
ST-CM:シリカゾル「ST-CM」(製品名、日産化学株式会社、体積平均粒径(D50):20nm、固形分濃度30質量%)
ST-30L:シリカゾル「ST-30L」(製品名、日産化学工業株式会社、体積平均粒径(D50):45nm、固形分濃度30質量%)
ST-ZL:シリカゾル「ST-ZL」(製品名、日産化学株式会社、体積平均粒径(D50):80nm、固形分濃度30質量%)
MP-1040:シリカゾル「MP-1040」(製品名、日産化学工業株式会社、体積平均粒径(D50):100nm、固形分濃度40質量%)
スーパーフレックス420:ウレタン樹脂粒子「スーパーフレックス420」(製品名、第一工業製薬株式会社製、体積平均粒径(D50):10nm、MFT:20℃)
スーパーフレックス210:ウレタン樹脂粒子「スーパーフレックス210」(製品名、第一工業製薬株式会社製、体積平均粒径(D50):40nm、MFT:23℃)
スーパーフレックス500M:ウレタン樹脂粒子「スーパーフレックス500M」(製品名、第一工業製薬株式会社製、体積平均粒径(D50):140nm、MFT:5℃)
スーパーフレックス620:ウレタン樹脂粒子「スーパーフレックス620」(製品名、第一工業製薬株式会社製、体積平均粒径(D50):20nm、MFT:30℃)
X-436:スチレンアクリル樹脂粒子「X-436」(製品名、星光PMC株式会社製、体積平均粒径(D50):40nm、MFT:5℃以下)
QE-1042:スチレンアクリル樹脂粒子「QE-1042」(製品名、星光PMC株式会社製、体積平均粒径(D50):40nm、MFT:45℃)
2-P:2-ピロリドン
ε-C:ε-カプロラクタム
TEGmBE:トリエチレングリコールモノブチルエーテル
オルフィンE1010:アセチレン系界面活性剤「オルフィンE1010」(製品名、日信化学工業株式会社製)
サーフィノール104:アセチレングリコール系界面活性剤「サーフィノール104」(製品名、Air Products and Chemicals. Inc.社製)
TIPA:トリイソプロパノールアミン
実施例16
実施例1で製造したインク組成物1を用いて、インク付着量を変更した以外は、上述の「-発色性-」試験と同様の方法で、ベタパターンを印刷し、印刷後、測色機「Xrite i1」(製品名、Xrite社製)を用いて光学濃度(以下、「OD値」ともいう)を測定した。OD値が1.2以上となる、最低インク付着量を測定したところ、3.6mg/inch2であった。
実施例及び比較例の結果から、本実施形態のインク組成物及びインクジェット記録方法は、優れた発色性を得ながら、耐ラインマーカー性に優れるといえる。
実施例1と、比較例1との結果の対比から、本実施形態のインク組成物及びインクジェット記録方法は、無機酸化物粒子を含有し、所定の条件を満たすことで、優れた発色性が得られ、印刷物の濡れ摩擦性が向上することがわかる。
実施例1と、比較例2との結果の対比から、本実施形態のインク組成物及びインクジェット記録方法は、顔料粒子と、無機酸化物粒子と、樹脂粒子とを含有し、式(1)の条件を満たすことで、耐ラインマーカー性が向上することがわかる。
実施例1と、比較例3との結果の対比から、本実施形態のインク組成物及びインクジェット記録方法は、無機酸化物粒子の含有量が、インク組成物の全質量に対して1.0質量%以上であることで、優れた発色性が得られ、印刷物の濡れ摩擦性が向上することがわかる。
実施例1と、比較例4との結果の対比から、本実施形態のインク組成物及びインクジェット記録方法は、樹脂粒子を含有し、所定の条件を満たすことで、耐ラインマーカー性が向上することがわかる。
実施例1と、実施例2との結果の対比から、本実施形態のインク組成物及びインクジェット捺染方法は、異なる種類の無機酸化物粒子を用いたとしても、所定の条件を満たすことで、同等の優れた発色性を得ながら、印刷物の濡れ摩擦性、及び耐ラインマーカー性に優れることがわかる。
実施例1、3、4、13及び14との結果から、本実施形態のインク組成物及びインクジェット捺染方法は、11nm以上100nm以下の体積平均粒径(D50)を有する無機酸化物粒子を用いたとしても、所定の条件を満たすことで、同等の優れた発色性を得ながら、印刷物の濡れ摩擦性、及び耐ラインマーカー性に優れることがわかる。
実施例1と、実施例5との結果の対比から、本実施形態のインク組成物及びインクジェット捺染方法は、比較的小さな体積平均粒径(D50)を有する顔料粒子及び無機酸化物粒子を用いたとしても、所定の条件を満たすことで、同等の優れた発色性を得ながら、印刷物の濡れ摩擦性、及び耐ラインマーカー性に優れることがわかる。
実施例1、6及び7の結果から、本実施形態のインク組成物及びインクジェット捺染方法は、様々な種類の樹脂粒子を用いたとしても、所定の条件を満たすことで、同等の優れた発色性を得ながら、印刷物の濡れ摩擦性、及び耐ラインマーカー性に優れることがわかる。
実施例1、8及び9の結果から、本実施形態のインク組成物及びインクジェット捺染方法は、無機酸化物粒子の含有量が、インク組成物の全質量に対して1.0質量%以上10.0質量%以下であり、所定の条件を満たすことで、優れた発色性を得ながら、印刷物の濡れ摩擦性、及び耐ラインマーカー性に優れることがわかる。
実施例1、10及び11の結果から、本実施形態のインク組成物及びインクジェット捺染方法は、無機酸化物粒子の含有量が、インク組成物の全質量に対して0.1質量%以上5.0質量%以下であり、所定の条件を満たすことで、優れた発色性を得ながら、印刷物の濡れ摩擦性、及び耐ラインマーカー性に優れることがわかる。
実施例1と、実施例12との結果の対比から、本実施形態のインク組成物及びインクジェット捺染方法は、樹脂粒子の最低造膜温度が25℃以下であり、所定の条件を満たすことで、耐ラインマーカー性を顕著に向上させることができることがわかる。

Claims (8)

  1. 顔料粒子と、無機酸化物粒子と、樹脂粒子とを含有する、水系インクジェットインク組成物であって、
    下記式(1)を満たし、且つ、前記無機酸化物粒子の含有量は、前記インク組成物の全質量に対して3.0質量%以上10.0質量%以下である、インク組成物。
    前記樹脂粒子の体積平均粒径(D50)≦前記無機酸化物粒子の体積平均粒径(D50)≦前記顔料粒子の体積平均粒径(D50)・・・(1)
  2. 前記無機酸化物粒子の体積平均粒径(D50)が、11nm以上100nm以下である、請求項1に記載のインク組成物。
  3. 前記無機酸化物粒子は、シリカ粒子である、請求項1又は2に記載のインク組成物。
  4. 前記樹脂粒子の最低造膜温度が、25℃以下である、請求項1~3のいずれか1項に記載のインク組成物。
  5. 前記樹脂粒子の体積平均粒径(D50)が、10nm以上140nm以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載のインク組成物。
  6. 前記樹脂粒子の含有量が、前記インク組成物の全質量に対して0.1質量%以上5.0質量%以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載のインク組成物。
  7. 請求項1~6のいずれか1項に記載のインク組成物をインクジェットヘッドから吐出して被記録媒体へ付着させるインク付着工程を含む、インクジェット記録方法。
  8. 前記インク付着工程におけるインク打込量が、3.6mg/inch2以上である、請求項7に記載のインクジェット記録方法。
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