JP7494503B2 - インク、インク収容容器、印刷装置、及び印刷方法 - Google Patents
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Description
本実施形態のインクは、水と、Pigment Red 269と、構造式(1)で表される化合物と、シリコーン化合物及びアセチレングリコール化合物から選ばれる少なくとも1つと、を含有し、必要に応じて、有機溶剤、樹脂、及びその他添加剤等を含有してもよい。
また、本実施形態のインクは、マゼンタインクであることが好ましい。なお、マゼンタとは、社会通念上マゼンタと認識される色のことを表すが、例えば、光沢紙上でのL*a*b*表色系における明度(L*)が40以上70以下、彩度(C*)が60以上100以下、且つ色相角(h)が320°以上360°以下又は0°以上10°以下の範囲の色であることが好ましい。また、マゼンタインクとは単独で当該マゼンタ色を表現できるインクのことを表す。
本実施形態のインクは、色材としてPR269を含む。色材としてPR269を用いることで、インクを用いて形成される画像における発色性を向上させることができる。なお、PR269は、下記構造式(2)で表される化合物である。
PR269は、市販の顔料を使用してもよいし、合成した顔料を使用してもよい。合成した顔料を用いる場合、公知の合成方法を用いることができるが、例えば、以下の方法が挙げられる。
まず、3-アミノー4-メトキシベンズアニリドを、亜硝酸ナトリウムを使ってジアゾ化し、ジアゾ化液を調製する。次に、当該ジアゾ化液と、別途調整したナフトールAS-CA(構造式(1)で表される化合物)をカップリング成分として含む反応液と、を混合し、カップリング反応させることにより、PR269を合成することができる。
そして、合成したPR269を含む混合物をろ過した後、残渣を水洗し、脱水してプレスケーキとし、乾燥して乾燥ブロックとした後、乾燥ブロックを粉砕することで、粉末状のPR269が得られる。
得られたPR269の精製方法についても公知の精製方法を適用することができる。例えば、純水とともに攪拌し濾過をする工程を複数回繰り返して不純物を除去する方法、限外ろ過膜を用いたダイアフィルトレーション方式により膜精製する方法、ソックスレー抽出機を用いた精製方法などが挙げられる。これら方法により、ナフトールAS-CA等の合成時の材料の残存成分を除去又は低減させることができる。
PR269等の顔料を分散させてインクを得る方法としては、例えば、顔料の表面を樹脂で被覆して分散させる方法、分散剤を用いて分散させる方法などが挙げられる。
本実施形態のインクは、下記構造式(1)で表される化合物を含む。なお、構造式(1)で表される化合物は、N-(5-クロロ-2-メトキシフェニル)-3-ヒドロキシ-2-ナフタレンカルボキシアミドであり、ナフトールAS-CAとも称される。
なお、一般的に市販されているPR269を含む顔料や一般的な合成方法により作製されるPR269を含む顔料にも構造式(1)で表される化合物は含まれる。しかし、これら顔料において、構造式(1)で表される化合物の含有量は、PR269の質量に対して2.0質量%以下となっておらず、通常、10%前後である。これは、PR269の製造時において、構造式(1)で表される化合物と反応させる材料が発がん性を有するため、当該材料を、PR269を含む顔料中に残さないことを目的として、構造式(1)で表される化合物が過剰に添加されることに起因する。従って、一般的に市販されているPR269を含む顔料又は一般的な合成方法により作製されるPR269を含む顔料を用いて作製されたインクは、本願のインク構成を満たさない。
本実施形態のインクは、シリコーン化合物及びアセチレングリコール化合物から選ばれる少なくとも1つを含む。シリコーン化合物及びアセチレングリコール化合物から選ばれる少なくとも1つを用いることで、PR269のインク中における分散性が向上し、結果として、インクジェット方式等でインクを吐出する際の不吐出及び吐出乱れ等が抑制され、高い吐出信頼性が得られる。この理由は定かではないが、構造式(1)で表される化合物の含有量がPR269の質量に対して2.0質量%以下である状態において、シリコーン化合物及びアセチレングリコール化合物から選ばれる少なくとも1つがインクに含有される場合、シリコーン化合物及びアセチレングリコール化合物から選ばれる少なくとも1つが適度にPR269の表面に配向可能になるためであると推察される。
また、シリコーン化合物及びアセチレングリコール化合物から選ばれる少なくとも1つを用いることで、インクの基材に対する濡れ性が向上し、例えば、ベタ画像におけるインクドットの埋まり度合いが向上し、ビーディング(画像ムラ)の発生も抑制される。従って、本インクは、インクが濡れ広がりにくい基材に対して用いることが効果的であり、例えば、インク低吸収性又は非吸収性の基材に対して付与されることが好ましく、軟包装基材やプラスチックフィルム等に対して付与されることがより好ましい。また、本インクは、インクの濡れ広がりを要求される用途に用いられる基材に対して用いることも効果的であり、例えば、表面凹凸が大きく且つインク高吸収性の基材に対して付与されることが好ましく、布帛やダンボール等に対して付与されることがより好ましい。
なお、インク中にシリコーン化合物及びアセチレングリコール化合物の両方が含まれる場合、「シリコーン化合物及びアセチレングリコール化合物から選ばれる少なくとも1つの含有量」とは、シリコーン化合物及びアセチレングリコール化合物の合計含有量を表す。
本実施形態のインクは、水を含む。インク中における水の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、インクの乾燥性及び吐出信頼性の点から、インクの質量に対して10.0質量%以上90.0質量%以下が好ましく、20.0質量%以上60.0質量%以下がより好ましい。
本実施形態のインクは、有機溶剤を含んでもよい。有機溶剤としては特に制限されず、水溶性有機溶剤を用いることができる。例えば、多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類や多価アルコールアリールエーテル類などのエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類が挙げられる。
本実施形態のインクは、樹脂を含んでもよい。本実施形態のインクにおいて、樹脂が含有されるとPR269及び樹脂の親和性が向上する。これにより、布帛やダンボール等の表面凹凸が大きく且つインク高吸収性の基材に対してインクを付与する場合であっても、PR269が基材内部に過度に浸透せず、基材表面に留まらせることができるため、画像濃度及び彩度を向上させることができる。
体積平均粒径は、例えば、粒度分析装置(ナノトラック Wave-UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
インクには、必要に応じて、消泡剤、防腐防黴剤、防錆剤、pH調整剤等を加えてもよい。
インクの物性としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、粘度、表面張力、pH等が以下の範囲であることが好ましい。
インクの25℃での粘度は、印字濃度や文字品位が向上し、また、良好な吐出性が得られる点から、5mPa・s以上30mPa・s以下が好ましく、5mPa・s以上25mPa・s以下がより好ましい。ここで、粘度は、例えば回転式粘度計(東機産業社製RE-80L)を使用することができる。測定条件としては、25℃で、標準コーンローター(1°34’×R24)、サンプル液量1.2mL、回転数50rpm、3分間で測定可能である。
インクの表面張力としては、基材上で好適にインクがレベリングされ、インクの乾燥時間が短縮される点から、25℃で、35mN/m以下が好ましく、32mN/m以下がより好ましい。
インクのpHとしては、接液する金属部材の腐食防止の観点から、7~12が好ましく、8~11がより好ましい。
本実施形態のインクは、処理液と組み合わせたインクセットとして用いてもよい。処理液は、インクに含有された成分を凝集させる凝集剤を含有する。インクに含有された成分とは、例えば、インク中の色材であり、これによりインクにより形成される画像の画像濃度を向上させる。
なお、基材として、布帛やダンボール等の表面凹凸が大きく且つインク高吸収性の基材に対してインクを付与する場合、インクを付与する前に基材に対して処理液を付与することが好ましい。これにより、画像濃度及び彩度を向上させることができる。また、処理液の付与後に乾燥工程を設けてからインクを付与する場合、より画像濃度及び彩度を向上させることができる。
基材としては、特に制限なく用いることができ、普通紙、光沢紙、特殊紙、ダンボール、布帛、軟包装基材、プラスチックフィルム等を用いることもできる。これらの中でも、上記の通り、ダンボール、布帛、軟包装基材、プラスチックフィルム等を用いることが好ましい。
本実施形態のインクは、インクジェット方式による各種印刷装置、例えば、プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ/ファックス/コピア複合機、立体造形装置などに好適に使用することができる。
印刷装置、印刷方法とは、基材に対してインクや各種処理液等を吐出することが可能な装置、当該装置を用いて印刷を行う方法である。基材とは、インクや各種処理液が一時的にでも付着可能なものを意味する。
この印刷装置には、インクを吐出するヘッド部分だけでなく、基材の給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置と称される装置などを含むことができる。
印刷装置、印刷方法は、加熱工程に用いる加熱手段、乾燥工程に用いる乾燥手段を有しても良い。加熱手段、乾燥手段には、例えば、基材の印字面や裏面を加熱、乾燥する手段が含まれる。加熱手段、乾燥手段としては、特に限定されないが、例えば、温風加熱、輻射加熱、伝導加熱、高周波乾燥、マイクロ波乾燥等の装置が挙げられる。加熱、乾燥は、印字前、印字中、印字後などに行うことができる。乾燥の強度は、基材の厚さ、材質、熱収縮特性などに応じて設定されることが好ましい。また、加熱手段、乾燥手段としては、温風乾燥及びIR乾燥から選ばれる少なくとも1つを有することが好ましい。
また、印刷装置、印刷方法は、インクによって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、幾何学模様などのパターン等を形成するもの、3次元像を造形するものも含まれる。
また、印刷装置には、特に限定しない限り、吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、吐出ヘッドを移動させないライン型装置のいずれも含まれる。
更に、この印刷装置には、卓上型だけでなく、A0サイズの基材への印刷も可能とする広幅の印刷装置や、例えばロール状に巻き取られた連続用紙を基材として用いることが可能な連帳プリンタも含まれる。
一方、装置本体のカバー401cを開いたときの開口の奥側にはカートリッジホルダ404が設けられている。カートリッジホルダ404には、メインタンク410が着脱自在に装着される。これにより、各色用の供給チューブ436を介して、メインタンク410の各インク排出口413と各色用の吐出ヘッド434とが連通し、吐出ヘッド434から基材へインクを吐出(付与)可能となる。
35%HCl水溶液12.5質量部を氷水187.5質量部中に加えて攪拌し、温度が5℃以下になるように調節した。これに、3-アミノ-4-メトキシベンズアニライド8.0質量部を加えて攪拌し、3-アミノ-4-メトキシベンズアニライドの溶解と、3-アミノ-4-メトキシベンズアニライドの塩酸塩の析出を確認し、5℃以下で30分間攪拌した。その後、30.0%亜硝酸ナトリウム水溶液を7.8質量部加えて5℃以下で60分間攪拌し、スルファミン酸を0.3質量部加えて亜硝酸を除去した。さらに、酢酸ナトリウムを8.0質量部、90%酢酸を12.0質量部添加し、ジアゾニウム塩冷却溶液とした。
上記の通り得られたPR269に対し水洗浄を実行し、乾燥させることで、下記表1で表すPR269-A~Gの顔料を得た。なお、PR269-A~Gにおける、PR269の含有量に対する構造式(1)で表される化合物の含有量の割合(質量%)は、洗浄回数を変えることにより調整した。
まず、サンプル0.5gを乾燥させ、10mLのN-メチルピロリドンを添加して混合し、超音波処理により15分間粉砕した後、20mLのメタノールを添加し、再度15分間粉砕を続け、懸濁液を濾別した。次に、20μLの濾液を、HPLCシステムのオートサンプラー中に導入し、あらかじめ構造式(1)で表される化合物の標準物質を使用して引いた検量線とサンプルのピーク面積を比較することで、構造式(1)で表される化合物の含有量を定量化した。
・使用機器:LC-20000Plus(日本分光社製)
・カラム:Triart-C18、4.6×100mm
・溶離液:酢酸アンモニウム水溶液/メタノール
・流量:1.0ml/分
・カラム温度:50℃
・検出器:PDA(フォトダイオードアレイ)
-PR269分散液Aの調整例-
下記の処方混合物をプレミックスした後、ディスクタイプのビーズミル(株式会社シンマルエンタープライゼス製、KDL型、メディア:直径0.3mmジルコニアボール使用)で7時間循環分散してPR269分散液A(顔料固形分濃度:15.0質量%)を得た。
・PR269-A:15.0質量部
・アニオン性界面活性剤(パイオニンA-51-B、竹本油脂株式会社製):2.0質量部
・イオン交換水・・・83.0質量部
上記PR269分散液Aの調整例において、PR269-Aの代わりにPR269-B~Gを用いた以外はPR269分散液Aの調整例と同様の方法により、PR269分散液B~G(いずれも顔料固形分濃度:15.0質量%)を得た。
(実施例1~10、比較例1~6)
下記表2~3に表す配合量(単位は「質量部」)で各成分を混合、撹拌し、0.2μmポリプロピレンフィルターにて濾過することにより実施例1~10、比較例1~6のインクを調製した。なお、下記表2~3において、PR269分散液A~Gの含有量を示す数値は顔料固形分量を表し、樹脂エマルジョンの含有量を示す数値は樹脂固形分量を表す。また、下記表2~3の各インクにおける各成分の総量は100.0質量部である。
・樹脂エマルジョン:アクリル樹脂粒子(商品名:ES-85、ジャパンコーティングレジン社製)
・オルフィンE1004:アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物であるアセチレングリコール化合物(日信化学社製)
・サーフィノール82:アセチレングリコール化合物(日信化学社製)
・BYK-345:シリコーン化合物(ビックケミー社製)
・KF-353:シリコーン化合物(信越化学社製)
・ゾニールFS-3100:フッ素系界面活性剤(DuPont社製)
・PF-136A:フッ素系界面活性剤(OMNOVA社製)
・ソフタノールEP-7025:炭化水素系界面活性剤(日本触媒社製)
・プロキセルLV:防腐防カビ剤(アベシア社製)
作製したインクをインクジェットプリンター(IPSiO GXe5500、リコー製)に充填し、ヘッドのキャッピングを外した状態で、温度25℃、湿度15%RHの環境下に1時間放置した後、ノズルチェックパターンを印刷し、不吐出及び噴射乱れの有無を目視で観察し、下記評価基準に基づいて吐出信頼性を評価した。評価はB以上である場合が好ましい。
(評価基準)
AAA:印刷開始直後から不吐出及び噴射乱れが観察されない
AA:印刷開始直後から不吐出が観察されないが、印刷開始直後のみわずかな噴射乱れが観察される
A:印刷開始直後から不吐出が観察されないが、噴射乱れが観察される
B:不吐出のノズルが観察されるが、実使用上は問題ない数である
C:少数の不吐出のノズルが観察され、実使用上の問題が生じている
D:多数の不吐出のノズルが観察され、実使用上の問題が生じている
作製したインクをインクジェットプリンター(IPSiO GXe5500、リコー製)に充填し、軟包装基材(二軸延伸ポリプロピレンフィルム、厚さ30μm、商品名:パイレンP-2161、東洋紡製)に対しベタパッチを印刷し、80℃のオーブンで2分間乾燥させた後、印刷部を目視で観察し、下記評価基準に基づいてベタ埋まり性を評価した。評価はB以上である場合が好ましい。
(評価基準)
A:均一に埋められたベタが形成されている
B:99%以上のベタ埋まりであり、ごくわずかな白抜け、ビーディングが発生している
C:99%未満のベタ埋まりであり、はっきりと分かる白抜け、ひび割れが発生している
OECDテストガイドライン429に示された皮膚感作性評価であるLLNA法にて作製したインクのSI値を算出し、下記評価基準に基づいて評価した。評価はB以上である場合が好ましい。
(評価基準)
A:SI値が1.8倍未満
B:SI値が1.8倍以上2.5倍未満
C:SI値が2.5倍以上
・透明なプラスチックフィルム(PET、厚さ215μm、商品名:WPM-42、ラミーコーポレーション社製)
・Tシャツ
・ダンボール
なお、上記「透明なプラスチックフィルム」は、軟包装基材には該当しない基材である。
401 画像形成装置の外装
401c 装置本体のカバー
404 カートリッジホルダ
410 メインタンク
410k、410c、410m、410y ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色用のメインタンク
411 インク収容部
413 インク排出口
414 収容容器ケース
420 機構部
434 吐出ヘッド
436 供給チューブ
Claims (11)
- 水と、Pigment Red 269と、下記構造式(1)で表される化合物と、シリコーン化合物及びアセチレングリコール化合物から選ばれる少なくとも1つと、樹脂粒子と、を含有し、
前記構造式(1)で表される化合物の含有量は、前記Pigment Red 269の含有量に対して2.0質量%以下であり、インクの質量に対して0.05質量%以上0.1質量%以下であり、
前記樹脂粒子の体積平均粒径が10nm以上1000nm以下であるインク。
- 前記樹脂粒子の含有量は、前記インクの質量に対して3.5質量%以上30質量%以下である請求項1に記載のインク。
- 前記シリコーン化合物及び前記アセチレングリコール化合物から選ばれる少なくとも1つの含有量は、前記インクの質量に対して0.1質量%以上2.1質量%以下である請求項1又は2に記載のインク。
- 前記インクは、前記アセチレングリコール化合物を含み、
前記アセチレングリコール化合物は、アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物である請求項1から3のいずれか一項に記載のインク。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載のインクが収容されたインク収容容器。
- 請求項5に記載のインク収容容器と、収容された前記インクを基材に対して付与するインク付与手段と、を有する印刷装置。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載のインクを基材に対して付与するインク付与工程を有する印刷方法。
- 前記基材は、軟包装基材である請求項7に記載の印刷方法。
- 前記基材は、プラスチックフィルムである請求項7に記載の印刷方法。
- 前記基材は、布帛である請求項7に記載の印刷方法。
- 前記基材は、ダンボールである請求項7に記載の印刷方法。
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