JP7507631B2 - Charge-controlled ink for inkjet printers - Google Patents
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- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
- B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
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Description
本発明は、帯電制御方式のインクジェットプリンタ用インクに関する。 The present invention relates to ink for charge-controlled inkjet printers.
帯電制御方式のインクジェットプリンタは、立体的な形状の商品、製品に印字することが可能であることから、食品、電子部品等幅広い分野で、賞味期限、使用期限、製造番号等の印刷のために用いられている。 Since charge-control inkjet printers are capable of printing on products with three-dimensional shapes, they are used in a wide range of fields, including food and electronic components, to print best-before dates, use-by dates, serial numbers, and other information.
帯電制御式のインクジェットプリンタ用インクは、樹脂、着色剤、溶剤、導電剤を含んいることが一般的である。これに印字ドットの形状を制御するためのレベリング剤等の添加剤を加えても良い。 Ink for charge-controlled inkjet printers generally contains resin, colorant, solvent, and conductive agent. Additives such as leveling agents may also be added to control the shape of the printed dots.
特許文献1には、水性顔料系インクに蛍光顔料を添加することにより、インクの彩度を向上させることが記載されている。
多くの電子部品は茶色、褐色、灰色等の黒系統、茶系統の色のものが多く、黒系統、茶系統の色の部品に印字しても十分な視認性を確保することも必要である。 Many electronic components are black or brown in color, such as brown, tan, or gray, so it is necessary to ensure sufficient visibility even when printing on black or brown colored components.
特許文献1では、電子部品等の黒系統、茶系統の基材に印字することが考慮されていない。また、蛍光顔料の種類によってはインクに添加しても印字が基材色と同系統の色を示してしまい、印字の視認性が改善しない場合もある。
そこで、本発明では、電子部品などの黒系統、茶系統の基材に印字した際に視認性の高い印字を形成可能なインクを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention aims to provide an ink that can produce highly visible prints when printed on black or brown substrates such as electronic components.
上記目的を達成するため、本発明に係る帯電制御方式のインクジェットプリンタ用インクは、導電剤と、有機溶剤と、樹脂と、カーボンブラックを含む顔料と、発光極大波長が400nm以上500nm以下の波長域にある蛍光材料と、を含むことを特徴とする。 To achieve the above object, the ink for charge-controlled inkjet printers according to the present invention is characterized by containing a conductive agent, an organic solvent, a resin, a pigment containing carbon black, and a fluorescent material having a maximum emission wavelength in the wavelength range of 400 nm or more and 500 nm or less.
本発明は、電子部品などの黒系統、茶系統の基材に印字した際に視認性の高い印字を形成可能なインクを供給することが可能である。 The present invention is capable of supplying ink that can produce highly visible prints when printed on black or brown substrates such as electronic components.
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and advantages other than those described above will become clear from the description of the embodiments below.
以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.
<インク>
インクは、樹脂、着色剤、有機溶剤、導電剤、を含む。これらの他に添加剤や分散剤などを含んでいても良い。これらをスターラーチップまたはオーバーヘッドスターラー等により攪拌し、お互いを相溶させ、インクが形成される。
<Ink>
The ink contains a resin, a colorant, an organic solvent, a conductive agent, and may contain other additives, dispersants, etc. These are stirred with a stirrer tip or an overhead stirrer, etc., to make them compatible with each other and form the ink.
<樹脂>
樹脂は、主に印字の保持体としての役割を果たしている。すなわち、染料、顔料等の着色剤、その他の添加剤等を印字ドット中に保持する役割を果たす。実用上問題ないレベルの耐摩擦性、密着性等の確保の役割もある。また、樹脂としては、インクの溶剤に溶解する樹脂を用いることができる。
<Resin>
The resin mainly serves as a support for the print. In other words, it serves to support colorants such as dyes and pigments, and other additives, in the print dots. It also serves to ensure abrasion resistance, adhesion, and other properties that are acceptable for practical use. In addition, the resin used can be one that dissolves in the ink solvent.
視認性を向上するためには、樹脂としては、ベンゼン環を有しない樹脂を用いることが好ましい。ベンゼン環を有する樹脂は照射される光が350nm以下の場合、樹脂自身がこの光を一部吸収してしまい、発光量が減るおそれがあるためである。 To improve visibility, it is preferable to use a resin that does not have a benzene ring. This is because if a resin has a benzene ring, when the light irradiated is 350 nm or less, the resin itself may absorb part of the light, which may reduce the amount of light emitted.
本発明の一実施形態に係るインクは、電子部品向けに製造番号等を印字するために用いることができる。電子部品への印字に用いられるインクは、印字後に半田付けするため半田ボールを融解する温度に耐える必要がある。印字ドットは概ね240℃以上260℃以下で2~3分間加熱を受ける。また、半田を接合させる基板は、はんだの濡れ性を向上させるフラックスをコートしておくが、はんだ付け後はエタノール、あるいは2-プロパノール等概ね沸点が100℃以下で低沸点アルコールで洗浄することによりフラックスを除去するので、印字にはアルコールに難溶であることも望まれている。そのため、電子部品に印字するインクは、印字後に240℃以上260℃以下のはんだリフローに耐え、且つ、その後のフラックス除去に用いるエタノールや2-プロパノール等のアルコールに溶解しないことが好ましい。 The ink according to one embodiment of the present invention can be used to print serial numbers and the like on electronic components. The ink used for printing on electronic components must withstand the temperature required to melt the solder balls for soldering after printing. The printed dots are heated at approximately 240°C to 260°C for 2 to 3 minutes. The substrate to which the solder is to be joined is coated with a flux that improves the wettability of the solder, but after soldering, the flux is removed by washing with ethanol or a low-boiling alcohol such as 2-propanol, which has a boiling point of approximately 100°C or less, so it is also desirable for the ink to be poorly soluble in alcohol. Therefore, it is preferable that the ink to be printed on electronic components withstands solder reflow at 240°C to 260°C after printing and does not dissolve in alcohol such as ethanol or 2-propanol used to remove the flux thereafter.
我々の検討の結果、主鎖が炭化水素の樹脂、具体的にはアクリル樹脂、スチレンアクリル樹脂等を用いたインクの印字ドットは、エタノール、2-プロパノールに浸漬すると若干膨潤し、次第に剥離することが判った。 As a result of our investigation, we found that dots printed with ink that uses a resin with a hydrocarbon main chain, specifically acrylic resin or styrene-acrylic resin, swell slightly when immersed in ethanol or 2-propanol, and gradually peel off.
これに対して、主鎖がジカルボン酸とジオールの縮合により形成されるポリエステルを用いたインクは、アルコールに浸漬しても剥離が認められなかった。特に、ポリエステルを形成するジカルボン酸がベンゼン環を有する場合、このポリエステルを含むインクは耐アルコール性が高いことが判った。ベンゼン環を有するジカルボン酸の具体例としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等が挙げられる。また、ポリエステルを形成するジオールがベンゼン環を有する場合、このポリエステルを含むインクは耐アルコール性が高いことが判った。ベンゼン環を有するジオールの具体例は、ベンジルアルコール等が挙げられる。耐アルコール性が高くなった理由は、複数の分子鎖のベンゼン環同士がスタッキングして分子鎖の間隔を狭め、分子鎖間へのアルコールの侵入を抑制するためであると推定される。 In contrast, inks using polyesters whose main chains are formed by condensation of dicarboxylic acids and diols did not peel off even when immersed in alcohol. In particular, when the dicarboxylic acid forming the polyester has a benzene ring, the ink containing this polyester was found to have high alcohol resistance. Specific examples of dicarboxylic acids having a benzene ring include phthalic acid, isophthalic acid, and terephthalic acid. In addition, when the diol forming the polyester has a benzene ring, the ink containing this polyester was found to have high alcohol resistance. Specific examples of diols having a benzene ring include benzyl alcohol. It is presumed that the reason for the high alcohol resistance is that the benzene rings of multiple molecular chains stack together, narrowing the gap between the molecular chains and suppressing the intrusion of alcohol between the molecular chains.
ただし、ポリエステルを構成する全てのジカルボン酸、及びジオールをベンゼン環を有する材料にした場合、後述するケトン系溶剤にポリエステルが溶解しなくなる。そのため、脂肪族ジカルボン酸又は脂肪族ジオールもある程度導入したポリエステル樹脂を用いることが好ましい。すなわち、ポリエステル樹脂としては、べンゼン環を有するジカルボン酸又はジオールと、脂肪族ジカルボン酸又は脂肪族ジオールを含むものを用いることが好ましい。 However, if all the dicarboxylic acids and diols constituting the polyester are made of materials having a benzene ring, the polyester will not dissolve in the ketone-based solvents described below. Therefore, it is preferable to use a polyester resin that also contains a certain amount of aliphatic dicarboxylic acids or aliphatic diols. In other words, it is preferable to use a polyester resin that contains a dicarboxylic acid or diol having a benzene ring and an aliphatic dicarboxylic acid or aliphatic diol.
なお、ポリエステル樹脂はジカルボン酸とジオールのエステル結合により合成されるが、末端にはカルボキシ基または水酸基が存在する。これら置換基は親水性であり、この割合が高いとアルコールに対して膨潤しやすくなる傾向がある。耐アルコール性を十分確保するのであれば、これら置換基を少なくすることが望ましい。耐アルコール性を向上させるために、これら置換基の割合を示す値である酸価、及び水酸基価の合計を60mg(KOH)/g以下にすることが望ましい。例えば、重合度を高め、高分子量化することにより、これらの置換基の割合を下げ、酸価及び水酸基価の合計を60mg(KOH)/g以下とすることができる。 Polyester resins are synthesized by ester bonds between dicarboxylic acids and diols, and have carboxyl or hydroxyl groups at the terminals. These substituents are hydrophilic, and if their proportion is high, they tend to swell easily in alcohol. To ensure sufficient alcohol resistance, it is desirable to reduce the number of these substituents. To improve alcohol resistance, it is desirable to set the total of the acid value, which indicates the proportion of these substituents, and the hydroxyl value to 60 mg (KOH)/g or less. For example, by increasing the degree of polymerization and increasing the molecular weight, the proportion of these substituents can be reduced, and the total of the acid value and hydroxyl value can be set to 60 mg (KOH)/g or less.
<着色剤>
着色剤としては、黒色染料ではなくカーボンブラックを用いる。電子部品向けの印字はハンダリフロー時に240℃以上260℃以下の加熱を受けるため、染料を用いた場合、染料が変性して茶色や赤茶色等に変化することがある。そのため、基材が茶色や赤色の場合は視認性が低下してしまう。そこで、本発明の一実施形態に係るインクにはハンダリフロー時の加熱条件で色調変化を生じないカーボンブラックを用いる。
<Coloring Agent>
Carbon black is used as the colorant instead of a black dye. Printing on electronic components is heated to 240° C. or higher and 260° C. or lower during solder reflow, so if a dye is used, the dye may denature and change to brown, reddish brown, or the like. Therefore, visibility is reduced when the substrate is brown or red. Therefore, the ink according to one embodiment of the present invention uses carbon black, which does not change color under the heating conditions during solder reflow.
カーボンブラックの真比重は1.8以上1.9以下であり、比重が0.8以上0.9以下のケトン系溶剤に比べて大きい。そのため、インク中での沈殿を抑制するために、カーボンブラックの平均粒子径は、1μm未満であることが好ましい。さらに、カーボンブラックの粒子径は小さい方が単位重量あたりの表面積が大きいため、僅かな添加率で黒みが視認可能となる。視認性の観点からは、カーボンブラックの平均粒子径は0.5μm以下であることがさらに好ましい。 The true specific gravity of carbon black is 1.8 to 1.9, which is larger than that of ketone-based solvents, which have a specific gravity of 0.8 to 0.9. Therefore, in order to suppress precipitation in the ink, it is preferable that the average particle size of carbon black is less than 1 μm. Furthermore, the smaller the particle size of carbon black, the larger the surface area per unit weight, so that a small addition rate makes the blackness visible. From the viewpoint of visibility, it is even more preferable that the average particle size of carbon black is 0.5 μm or less.
一方で、平均粒子径が小さくなるほど、インク調製の際の秤量時、調製に用いる容器への投入時等に空気中に舞いやすくなる。また、静電気により調製場所のいたるところに付着しやすくなる。そのため、取扱い性を考慮すると、平均粒子径は20nm以上であることが望ましい。 On the other hand, the smaller the average particle size, the more likely it is that the particles will float in the air when weighing the ink when preparing it, when pouring it into a container used for preparation, etc. Also, static electricity makes the particles more likely to adhere to various parts of the preparation area. Therefore, when considering ease of handling, it is desirable for the average particle size to be 20 nm or more.
<分散剤>
カーボンブラックは、凝集して大きな塊になると、沈殿しやすくなったり、インクジェットプリンタのインク配管、及びインクを吐出するノズルを詰まらせる等の障害を発生させる可能性がある。このカーボンブラックの凝集を抑制するために、分散剤を添加してもよい。分散剤は、カーボンブラック粒子の周りに付着し、溶剤への分散性を向上させる。
<Dispersant>
When carbon black aggregates into large lumps, it is prone to settling and may cause problems such as clogging the ink piping and nozzles of ink-jet printers. In order to suppress this carbon black aggregation, a dispersant may be added. The dispersant adheres to the periphery of the carbon black particles and improves their dispersibility in the solvent.
分散剤と樹脂との相溶性を高めるため、分散剤は、分子構造中にエステル構造を有するものが好適である。また、分散剤は、環状構造を有することが好ましい。環状構造を有する分散剤は、1個のカーボンブラック粒子に付着することにより、分散性を発揮するため、カーボンブラック同士の凝集を抑制できる。環状構造を有するエステルとしては、具体的にはβ-プロピオラクトン、γ-ブチロラクトン、γ-カプロラクトン、γ-ノナラクトン、γ-デカラクトン、γ-ウンデカラクトン、3-メチルオクタノ-4-ラクトン、δ-バレロラクトン、ε-カプロラクトン、シクロペンタデカノリド、シクロヘキサデカノリド等を用いることができる。 In order to increase the compatibility between the dispersant and the resin, it is preferable that the dispersant has an ester structure in its molecular structure. It is also preferable that the dispersant has a cyclic structure. A dispersant having a cyclic structure exerts dispersibility by adhering to a single carbon black particle, and therefore can suppress the aggregation of carbon black particles. Specific examples of esters having a cyclic structure that can be used include β-propiolactone, γ-butyrolactone, γ-caprolactone, γ-nonalactone, γ-decalactone, γ-undecalactone, 3-methyloctano-4-lactone, δ-valerolactone, ε-caprolactone, cyclopentadecanolide, and cyclohexadecanolide.
上記分散剤は常温で液体であり、印字ドット内部に長く残ると印字の耐摩擦性を低下させる等の問題が生じる。そこで、溶剤と同様に印字後に揮発させることにより、印字ドット内部から消失するものが好ましい。そのため、分散剤は、常圧で沸点が300℃以下のものが望ましい。具体的にはβ-プロピオラクトン、γ-ブチロラクトン、γ-カプロラクトン、γ-ノナラクトン、γ-デカラクトン、γ-ウンデカラクトン、δ-バレロラクトン、ε-カプロラクトン、シクロペンタデカノリド、シクロヘキサデカノリド等が挙げられる。 The above dispersants are liquid at room temperature, and if they remain inside the printed dots for a long time, problems such as a decrease in the abrasion resistance of the print will occur. Therefore, like a solvent, it is preferable for them to disappear from inside the printed dots by volatilizing after printing. Therefore, it is preferable for the dispersant to have a boiling point of 300°C or less at normal pressure. Specific examples include β-propiolactone, γ-butyrolactone, γ-caprolactone, γ-nonalactone, γ-decalactone, γ-undecalactone, δ-valerolactone, ε-caprolactone, cyclopentadecanolide, and cyclohexadecanolide.
また、カプロラクトンのポリマーであるポリカプロラクトンもエステル結合により架橋しており、分散剤としては好適である。数平均分子量は低い方がインクの粘度に影響を与えにくいので好ましい。具体的には概ね25000以上100000以下程度のものが好適である。先に記したように、これより数平均分子量が大きくなると、インクの粘度が高くなる傾向がある。そのため、樹脂の濃度を下げる必要が出てくる。しかし、樹脂の濃度を下げると耐摩擦性、密着性が低下する恐れがある。したがって、耐摩擦性、密着性の低下を抑制する観点から、数平均分子量は最大でも100000程度に抑える必要がある。 In addition, polycaprolactone, a polymer of caprolactone, is also cross-linked by ester bonds and is suitable as a dispersant. The lower the number average molecular weight, the less it affects the viscosity of the ink, so it is preferable. Specifically, a number average molecular weight of approximately 25,000 or more and 100,000 or less is suitable. As mentioned above, if the number average molecular weight is larger than this, the viscosity of the ink tends to increase. This makes it necessary to lower the concentration of the resin. However, lowering the concentration of the resin may cause a decrease in abrasion resistance and adhesion. Therefore, from the perspective of suppressing the decrease in abrasion resistance and adhesion, the number average molecular weight needs to be kept at a maximum of approximately 100,000.
また、顔料の凝集を抑制する観点から、分散剤の添加量は、顔料に対して25wt%以上75wt%以下であることが好ましい。また、印字の物理的強度の低下を抑制する観点から、分散剤の添加量は、顔料に対して25wt%以上50wt%以下であることが更に好ましい。 In order to prevent pigment aggregation, it is preferable that the amount of dispersant added is 25 wt% or more and 75 wt% or less relative to the pigment. In order to prevent a decrease in the physical strength of the print, it is even more preferable that the amount of dispersant added is 25 wt% or more and 50 wt% or less relative to the pigment.
<蛍光材料>
蛍光材料としては、400nm以上500nm以下の波長域に発光極大波長を有する材料を用いることができる。蛍光材料は、インク溶剤に溶解する蛍光染料やインク中に分散される蛍光顔料を用いることができる。染料と顔料とを比較すると、レイリー散乱による反射光強度低下が生じない染料を用いることが好ましい。
<Fluorescent materials>
The fluorescent material may be a material having a maximum emission wavelength in the wavelength range of 400 nm or more and 500 nm or less. The fluorescent material may be a fluorescent dye dissolved in the ink solvent or a fluorescent pigment dispersed in the ink. Comparing dyes and pigments, it is preferable to use dyes that do not cause a decrease in reflected light intensity due to Rayleigh scattering.
蛍光材料を添加する効果を以下に説明する。本発明の一実施形態に係るインクは、カーボンブラックが分散された黒色顔料インクである。通常、顔料インクの印字は、特に茶色の基材上では視認性が低下する。印字を注意深く観察すると、本来は黒色であるべき印字ドットが茶色に見える。そのため、基材の色と同系色となり、視認性が低下するものと考えられる。人間の目は印字ドットの反射光を視認している。人間の視感度と波長の関係を図1に示す。図1で示したように人間の可視領域は400nm以上700nm以下である。印字ドットが茶色に見える理由は、570nm以上700nm以下の範囲にある黄色、橙色、赤色の光の反射光強度に比べて、400nm以上500nm以下の範囲にある紫色、青色の光の反射光強度が低下しているからであると考えられる。 The effect of adding a fluorescent material is explained below. The ink according to one embodiment of the present invention is a black pigment ink with dispersed carbon black. Usually, the visibility of printed dots using pigment ink is reduced, especially on a brown substrate. If the printed dots are carefully observed, they will appear brown, even though they should be black. Therefore, they will be similar in color to the substrate, and it is believed that this reduces visibility. The human eye sees the reflected light of the printed dots. Figure 1 shows the relationship between human luminosity and wavelength. As shown in Figure 1, the visible range for humans is 400 nm to 700 nm. The reason why the printed dots appear brown is believed to be that the reflected light intensity of purple and blue light in the range of 400 nm to 500 nm is reduced compared to the reflected light intensity of yellow, orange, and red light in the range of 570 nm to 700 nm.
400nm以上500nm以下の範囲にある紫色、青色の光の反射光強度が低下する理由を説明する。図2に蛍光材料を添加していない顔料インクで形成された印字ドットの反射光強度1と400nm以上500nm以下の波長域に発光極大波長を有する蛍光材料である2,5-thiophenediylbis(5-tert-butyl-1,3-bennzoxazole)(以下、化合物1という。)の発光強度スペクトル2を示す。図2に示すように、印字ドット中の顔料微粒子によるレイリー散乱のため短波長になるほど印字ドットの反射光強度1は低下することが判った。つまり、茶色の基材表面で印字ドットの視認性が低下する原因は、顔料微粒子により生じるレイリー散乱が原因と考えられる。
The reason for the decrease in reflected light intensity of purple and blue light in the range of 400 nm to 500 nm will be explained. Figure 2 shows the reflected
図1より、波長が550nm近傍で視感度は最大になる。このため、視認性を良くするためには、可視領域のうち短波長であり、光の色としては青~紫色の領域の発光強度を増加させる必要がある。すなわち、400nm以上500nm以下の波長域に発光極大波長を有する蛍光材料を添加することが好適であると想定される。 As can be seen from Figure 1, visibility is at its maximum when the wavelength is around 550 nm. Therefore, in order to improve visibility, it is necessary to increase the emission intensity in the blue to purple region, which is a short wavelength region in the visible light range. In other words, it is considered preferable to add a fluorescent material that has a maximum emission wavelength in the wavelength range of 400 nm to 500 nm.
図3に化合物1を添加した顔料インクで形成された光強度スペクトルを示す。図3に示すように、化合物1を顔料インクに添加すると、印字度ドットの反射光強度3は可視領域のうち400nm以上500nm以下の短波長域で上昇し、視認性が向上する。なお、化合物1は印字ドットに含まれる濃度において、400nm以上の可視領域での吸収係数は紫外可視分光測定装置の測定限界以下であった。つまり、目視においては無色と認識される。蛍光材料は、レイリー散乱により低下した400nm以上500nm以下の反射光強度を補うために添加される。そのため、400nm以上500nm以下の波長域に極大発光波長を有さない蛍光材料を用いた場合、視認性は向上しない。
Figure 3 shows the light intensity spectrum formed by the pigment ink to which
図4に655nmを極大値とし、500nm以上840nm以下に発光領域を有する蛍光材料である化合物2(株式会社サイアロン製の赤色蛍光体)の発光スペクトル4、及び印字ドットに含まれる濃度における吸光度スペクトル5を示す。図4に示すように、化合物2は、発光領域が500nm以上840nm以下であるため、レイリー散乱による反射光強度の低下が著しい400nm以上500nm以下の反射光を補う効果は得られない。逆に、570nm以上700nm以下の黄色、橙色、赤色の強度を高めるため、印字がより茶色に見えやすくなる。そのため、茶色基材上の印字ドットは、化合物2を添加しないものに比べて視認性が低下する。更に、化合物2の吸光度5を見ると350nm以上650nm以下までの光を吸収することが判る。特に500nm以下の短波長域の方が吸収の割合が大きい。そのため、400nm以上500nm以下の反射光強度は更に低下する。
Figure 4 shows the
図5には、化合物2を添加した顔料インクにより形成された印字ドットの反射光強度6、及び化合物2等の蛍光材料を添加していない顔料インクにより形成された印字ドットの反射光強度7を示す。化合物2を添加することにより、可視領域のうち黄色~赤色の長波長域は反射光強度は強くなり、逆に紫色~青色の短波長域は弱くなることが分かった。つまり、蛍光材料である化合物2を加えることにより印字がより茶色に見えるようになるため、茶色基材上での印字ドットの視認性は大きく低下する。 Figure 5 shows the reflected light intensity 6 of a printed dot formed with a pigment ink containing compound 2, and the reflected light intensity 7 of a printed dot formed with a pigment ink containing no fluorescent material such as compound 2. It was found that by adding compound 2, the reflected light intensity in the long wavelength region of the visible range from yellow to red becomes stronger, and conversely, the reflected light intensity in the short wavelength region from purple to blue becomes weaker. In other words, the addition of compound 2, a fluorescent material, makes the print appear browner, and therefore the visibility of the printed dot on a brown substrate is greatly reduced.
以上のことから、波長400nm以上500nm以下に発光極大を有する蛍光材料を黒色顔料インクに添加することが好ましいと言える。また、蛍光材料は、570nm以上の黄色、橙色、赤色の発光が極力少ない方が好ましい。具体的には、570nmでの発光強度が、極大発光波長における発光強度の30%以下であることが好ましい。また、蛍光材料の吸収で反射強度が低下しないよう、蛍光材料のインク中での波長400nm以上500nm以下の範囲における吸光度は、発光強度より小さいことが好ましい。 From the above, it can be said that it is preferable to add a fluorescent material with an emission maximum at wavelengths between 400 nm and 500 nm to the black pigment ink. In addition, it is preferable that the fluorescent material emits as little yellow, orange, and red light at wavelengths above 570 nm as possible. Specifically, it is preferable that the emission intensity at 570 nm is 30% or less of the emission intensity at the maximum emission wavelength. In addition, it is preferable that the absorbance of the fluorescent material in the ink in the wavelength range between 400 nm and 500 nm is smaller than the emission intensity so that the reflection intensity is not reduced due to absorption by the fluorescent material.
400nm以上500nm以下の波長域に極大発光波長のある蛍光材料としては、例えば、2,5-thiophenediylbis(5-tert-butyl-1,3-bennzoxazole)、7-diethylamino-4-methylcoumarin、4,4’-bis(2-sulfostyryl)-biphenyl disodium salt等があげられる。特に、発光効率が高い2,5-thiophenediylbis(5-tert-butyl-1,3-bennzoxazole)が好適である。 Fluorescent materials with a maximum emission wavelength in the wavelength range of 400 nm to 500 nm include, for example, 2,5-thiophenediylbis(5-tert-butyl-1,3-benzoxazole), 7-diethylamino-4-methylcoumarin, and 4,4'-bis(2-sulfostyryl)-biphenyl disodium salt. In particular, 2,5-thiophenediylbis(5-tert-butyl-1,3-benzoxazole), which has high luminous efficiency, is suitable.
インク中の蛍光材料の添加率は高い方が発光量も増大するので、インク中に少なくとも0.1wt%以上は添加する必要がある。しかし添加しすぎると印字の物理的強度を高めるため添加されている樹脂の割合が下がるので、印字の強度は下がる傾向がある。そのため多くても1wt%以下にすることが好ましい。よって、インクに対して、0.1wt%以上、1wt%以下であることが好ましい。電子部品に印字したときの印字の強度向上の観点から、0.3wt%以上0.5wt%以下であることが更に好ましい。 The higher the content of fluorescent material in the ink, the greater the amount of light emitted, so it is necessary to add at least 0.1 wt% to the ink. However, if too much is added, the proportion of resin added to increase the physical strength of the print decreases, and the strength of the print tends to decrease. For this reason, it is preferable to add no more than 1 wt%. Therefore, it is preferable to add 0.1 wt% to 1 wt% of the ink. From the perspective of improving the strength of the print when printed on electronic components, it is even more preferable to add 0.3 wt% to 0.5 wt%.
<有機溶剤>
有機溶剤としては、沸点が70℃以上140℃以下であり、印字後速やかに乾燥するものを用いることができる。また、有機溶剤としては、水とは無限希釈しない溶媒を用いることが好ましい。すなわち、水と混合したときに一部相溶しない溶媒であることが好ましい。水とは無限希釈しない溶媒を用いることで、溶剤に空気中の水分などが溶けることによるインクの特性の変化を抑制できる。水とは無限希釈しない溶媒とは、具体的には1-ブタノール、1-ペンタノール、1-ヘキサノール、1-ヘプタノール、1-オクタノール、2-オクタノール、2-ブタノン、3-メチル-2-ブタノン、2-ペンタノン、3-ペンタノン、ピナコロン、シクロヘキサノン、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸ブチル等である。水と無限希釈する溶媒とは、具体的には、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、イソブタノール、tert-ブタノール、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、グリセリン、アセトン、テトラヒドロフラン、1,3-ジオキソラン、1,4-ジオキサン等である。
<Organic Solvent>
As the organic solvent, a solvent having a boiling point of 70° C. or more and 140° C. or less and drying quickly after printing can be used. In addition, as the organic solvent, it is preferable to use a solvent that is not infinitely diluted with water. In other words, it is preferable to use a solvent that is partially incompatible when mixed with water. By using a solvent that is not infinitely diluted with water, it is possible to suppress changes in the ink characteristics caused by the dissolution of moisture in the air into the solvent. Specific examples of the solvent that is not infinitely diluted with water include 1-butanol, 1-pentanol, 1-hexanol, 1-heptanol, 1-octanol, 2-octanol, 2-butanone, 3-methyl-2-butanone, 2-pentanone, 3-pentanone, pinacolone, cyclohexanone, diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, ethyl propionate, propyl propionate, butyl propionate, and the like. Specific examples of solvents that are infinitely dilutable with water include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, isobutanol, tert-butanol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, glycerin, acetone, tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, and 1,4-dioxane.
水とは無限希釈しない溶媒の中でも、インクに含まれる溶剤の主成分としては、2-ブタノン、3-メチル-2-ブタノン、2-ペンタノン、3-ペンタノン、ピナコロン、シクロヘキサノンなどのケトン系の溶媒であることが好ましい。なお、本明細書において主成分とは、最も多く含まれる成分のことである。印字後の印字ドットの乾燥時間を減らすために、アセトン、MEK、2-ペンタノン、3-ペンタノン、3-メチル-2-ブタノン及びこれらの混合物を用いることがさらに好ましい。これらより炭素数の多い溶剤を用いても印字は可能であるが、印字後の印字ドットの乾燥時間が長くなる。 Among solvents that are not infinitely diluted with water, the main component of the solvent contained in the ink is preferably a ketone solvent such as 2-butanone, 3-methyl-2-butanone, 2-pentanone, 3-pentanone, pinacolone, or cyclohexanone. In this specification, the main component refers to the component that is contained in the largest amount. In order to reduce the drying time of the printed dots after printing, it is more preferable to use acetone, MEK, 2-pentanone, 3-pentanone, 3-methyl-2-butanone, or a mixture of these. Printing is possible using solvents with a higher carbon number than these, but the drying time of the printed dots after printing will be longer.
<添加剤>
本発明の一実施形態に係るインクに含まれる添加剤としては、インクに導電性を付与する導電剤、及び平坦な印字ドットを形成するレベリング剤が挙げられる。
<Additives>
Additives contained in the ink according to one embodiment of the present invention include a conductive agent that imparts electrical conductivity to the ink, and a leveling agent that forms flat printed dots.
帯電制御方式のインクジェットプリンタで用いるインクは、導電性が求められる。そのため、導電剤を添加する。導電剤としては、金属の塩構造を有するものが挙げられる。ただし、導電材は、溶剤である2-ペンタノン、3-ペンタノン、3-メチル-2-ブタノン等に溶解する必要があり、且つ、インクジェットプリンタ内部のポンプ、ホース部材を腐食、溶解、膨潤させないものが望まれる。これらを考慮すると、テトラアルキルアンモニウムのテトラフェニルホウ酸塩、テトラアルキルアンモニウムのヘキサフルオロリン酸塩、テトラフェニルホウ酸テトラメチルアンモニウム、アルキル鎖を有するピリジニウム塩等が好ましい。必要な導電性を確保できれば、導電剤の添加量は特に制限はない。 Ink used in charge control type inkjet printers is required to be conductive. For this reason, a conductive agent is added. Examples of conductive agents include those with a metal salt structure. However, the conductive agent must be soluble in a solvent such as 2-pentanone, 3-pentanone, or 3-methyl-2-butanone, and is preferably one that does not corrode, dissolve, or swell the pump and hose components inside the inkjet printer. In consideration of these factors, tetraalkylammonium tetraphenylborate, tetraalkylammonium hexafluorophosphate, tetramethylammonium tetraphenylborate, pyridinium salts with alkyl chains, and the like are preferred. As long as the required conductivity can be ensured, there are no particular restrictions on the amount of conductive agent added.
レベリング剤は印字ドットを平坦化する、またはドットが広がらないようにする効果を有する。これにより、平坦で小型のドットを形成することができる。以下、これらの効果をレベリング性と明細書中に記載する。一般的にはポリジメチルシロキサン鎖を有し、この鎖の末端か側鎖にポリアルコキシ基を有する化合物、又はアルキルアミノ基を有する化合物等が一般的である。これ以外に、スチレン-メタクリレート鎖に含ケイ素基が架橋している化合物等が知られている。本発明のインクの場合は用いる溶剤に可溶であれば、特に制限はない。 Leveling agents have the effect of flattening printed dots or preventing the dots from spreading. This makes it possible to form flat, small dots. These effects are hereinafter described in the specification as leveling properties. Generally, compounds having a polydimethylsiloxane chain and having a polyalkoxy group at the end or side chain of this chain, or compounds having an alkylamino group, are common. In addition, compounds in which a silicon-containing group is crosslinked to a styrene-methacrylate chain are known. In the case of the ink of the present invention, there are no particular restrictions as long as it is soluble in the solvent used.
<インクジェットプリンタ>
上記で説明したインクは、帯電制御方式のインクジェットプリンタに入れて印字することができる。
<Inkjet printer>
The ink described above can be printed in a charge control type ink jet printer.
図6は、帯電制御方式のインクジェットプリンタのインク吐出、着弾までのプロセスを示している。 Figure 6 shows the process of ink ejection and landing in an inkjet printer using the charge control method.
ノズル8から吐出したインク滴9は帯電電極10で電荷を付与される。その後、偏向電極11で方向を制御され、被印字物12に着弾する。なお、図6には図示していないが、本インクジェットプリンタはノズル8を加熱する機構も有している。これは、インクが高粘度の場合、インクを加熱し、インクジェットプリンタが所望の粘度まで粘度を下げる役割を果たしている。
The ink droplets 9 ejected from the
図6には図示していないが、印字されないインクはガター13から回収され、インクタンクに戻される。
Although not shown in Figure 6, the ink that is not printed is collected through the
以下、種々の実験により本発明の一実施形態に係るインクをさらに具体的に説明する。 The ink according to one embodiment of the present invention will be explained in more detail below through various experiments.
容量2LのSUS304容器中に2-ブタノンを816gを加えた。2-ブタノンが飛び散らない程度の速度でオーバーヘッドスターラーを使って攪拌した。撹拌中、重量平均分子量が12,000でガラス転移温度が約50℃のポリエステル樹脂Aを130g、平均粒子径50nmであるカーボンブラックを36g、分散剤としてδ-バレロラクトンを2g、蛍光染料である化合物3(株式会社サイアロン製の広帯域青色蛍光体)を3g、レベリング剤として両末端にポリアルコキシ基を有するポリジメチルシロキサン鎖の化合物を1g、導電剤としてテトラメチルアンモニウムヘキサフルオロボレートを12g加えた。このようにして、インクを調製した。図7に、化合物3の発光スペクトルと吸収スペクトルを示す。
816 g of 2-butanone was added to a 2 L SUS304 container. The mixture was stirred using an overhead stirrer at a speed that did not cause the 2-butanone to splash. During stirring, 130 g of polyester resin A with a weight average molecular weight of 12,000 and a glass transition temperature of approximately 50°C, 36 g of carbon black with an average particle size of 50 nm, 2 g of δ-valerolactone as a dispersant, 3 g of compound 3 (a broadband blue phosphor manufactured by Sialon Co., Ltd.) as a fluorescent dye, 1 g of a polydimethylsiloxane chain compound having polyalkoxy groups at both ends as a leveling agent, and 12 g of tetramethylammonium hexafluoroborate as a conductive agent were added. In this way, the ink was prepared. Figure 7 shows the emission spectrum and absorption spectrum of
蛍光染料として化合物3を3gの代わりに化合物4(株式会社サイアロン製の青色蛍光体)を3g用いたこと以外は実施例1と同様にインクを調製した。
An ink was prepared in the same manner as in Example 1, except that 3 g of compound 4 (a blue phosphor manufactured by Sialon Corporation) was used as the fluorescent dye instead of 3 g of
蛍光染料として化合物3を3gの代わりに、化合物5(株式会社サイアロン製の狭線幅青色蛍光体)を3g用いたこと以外は実施例1と同様にインクを調製した。
An ink was prepared in the same manner as in Example 1, except that 3 g of compound 5 (narrow linewidth blue phosphor manufactured by Sialon Corporation) was used as the fluorescent dye instead of 3 g of
ポリエステル樹脂Aの代わりに重量平均分子量が22,000でガラス転移温度が約30℃のポリエステル樹脂Bを100gを用い、2-ブタノンの添加量を846gとしたこと以外は実施例1と同様にインクを調製した。 An ink was prepared in the same manner as in Example 1, except that 100 g of polyester resin B, which has a weight average molecular weight of 22,000 and a glass transition temperature of approximately 30°C, was used instead of polyester resin A, and the amount of 2-butanone added was 846 g.
ポリエステル樹脂Aの代わりに重量平均分子量が6,000でガラス転移温度が約60℃のポリエステル樹脂Dを160g用い、2-ブタノンの添加量を846gとしたこと以外は実施例1と同様にインクを調製した。 An ink was prepared in the same manner as in Example 1, except that 160 g of polyester resin D, which has a weight average molecular weight of 6,000 and a glass transition temperature of approximately 60°C, was used instead of polyester resin A, and the amount of 2-butanone added was 846 g.
(比較例1)
蛍光材料を添加せず、且つ2-ブタノンの添加量を819gにしたこと以外は実施例1と同様にインクを調製した。
(Comparative Example 1)
An ink was prepared in the same manner as in Example 1, except that no fluorescent material was added and the amount of 2-butanone added was 819 g.
(比較例2)
蛍光染料として化合物3を3gの代わりに化合物6(株式会社サイアロン製の広帯域青緑色蛍光体)を3g用いたこと以外は実施例1と同様にインクを調製した。
(Comparative Example 2)
An ink was prepared in the same manner as in Example 1, except that 3 g of Compound 6 (a broadband blue-green phosphor manufactured by Sialon Corporation) was used as the fluorescent dye instead of 3 g of
ポリエステル樹脂Aの代わりに、重量平均分子量が18,000でガラス転移温度が約0℃のポリエステル樹脂Cを110g用い、2-ブタノンの添加量を836gとしたこと以外は実施例1と同様にインクを調製した。 An ink was prepared in the same manner as in Example 1, except that 110 g of polyester resin C, which has a weight average molecular weight of 18,000 and a glass transition temperature of approximately 0°C, was used instead of polyester resin A, and the amount of 2-butanone added was 836 g.
ポリエステル樹脂Aの代わりに、重量平均分子量が4,000でガラス転移温度が約60℃のポリエステル樹脂Eを190g用い、2-ブタノンの添加量を876gとしたこと以外は実施例1と同様にインクを調製した。 An ink was prepared in the same manner as in Example 1, except that 190 g of polyester resin E, which has a weight average molecular weight of 4,000 and a glass transition temperature of approximately 60°C, was used instead of polyester resin A, and the amount of 2-butanone added was 876 g.
ポリエステル樹脂Aの代わりに、重量平均分子量が10,000でガラス転移温度が約74℃のアクリル樹脂Fを160g用い、2-ブタノンの添加量を846gとしたこと以外は実施例1と同様にインクを調製した。 An ink was prepared in the same manner as in Example 1, except that 160 g of acrylic resin F, which has a weight-average molecular weight of 10,000 and a glass transition temperature of approximately 74°C, was used instead of polyester resin A, and the amount of 2-butanone added was 846 g.
ポリエステル樹脂Aの代わりに、重量平均分子量が8,000でガラス転移温度が約65℃のスチレン/アクリル樹脂Gを160g用い、2-ブタノンの添加量を846gとしたこと以外は実施例1と同様にインクを調製した。 An ink was prepared in the same manner as in Example 1, except that 160 g of styrene/acrylic resin G, which has a weight average molecular weight of 8,000 and a glass transition temperature of approximately 65°C, was used instead of polyester resin A, and the amount of 2-butanone added was 846 g.
なお、各実施例、比較例に用いたポリエステル樹脂A~E、アクリル樹脂F、スチレン/アクリル樹脂Gについて、各樹脂を構成するモノマーユニット、ガラス転移温度、数平均分子量、酸価、水酸基価等を表1に示す。 Table 1 shows the monomer units, glass transition temperature, number average molecular weight, acid value, hydroxyl value, etc. that make up each resin for the polyester resins A to E, acrylic resin F, and styrene/acrylic resin G used in each example and comparative example.
なお、インクの粘度は添加する樹脂の種類、添加量により変化する。他の添加剤は樹脂ほど大きな影響は与えない。そこで、本発明の一実施形態に係るインクに含まれる樹脂の添加量は、調製されるインクの粘度が20℃で3.0mPa・s以上3.5mPa・s以下の範囲に入るように調整している。実施例1~3のように樹脂の種類が同じ場合は添加量を変えない。 The viscosity of the ink changes depending on the type and amount of resin added. Other additives do not have as great an effect as the resin. Therefore, the amount of resin added to the ink according to one embodiment of the present invention is adjusted so that the viscosity of the ink prepared is in the range of 3.0 mPa·s to 3.5 mPa·s at 20°C. When the type of resin is the same, as in Examples 1 to 3, the amount added is not changed.
(2)印字
実施例1~9及び比較例1、2で調整したインクを日立産機社製インクジェットプリンタPX-Rのインクタンクに充填した。充填後、印字面の大きさが4×4mm、厚さ1.5mmであり、印字面が目視で茶色のインダクターに印字した。
(2) Printing The inks prepared in Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 and 2 were filled into the ink tank of an inkjet printer PX-R manufactured by Hitachi Industrial Equipment Co., Ltd. After filling, printing was performed on an inductor having a printing surface size of 4×4 mm and a thickness of 1.5 mm, and the printing surface was visually observed to be brown.
(3-1)視認性評価方法
実施例1~9及び比較例1、2に係るインクにより形成された印字から30cm離れた位置から、目視で印字ドットが示す内容が視認可能か否かを評価した。視認することが可能な場合を「可」とし、視認することが難しい場合は「否」とした。
(3-1) Visibility Evaluation Method Whether or not the contents indicated by the printed dots were visible was evaluated from a position 30 cm away from the prints formed with the inks of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 and 2. If it was visible, it was rated as "OK", and if it was difficult to see, it was rated as "No".
(3-2)耐熱性評価方法
耐熱性は、実施例1~9に係るインク及び比較例1、2に係るインクをインダクターに印字し、印字を備えるインダクターを240℃の恒温槽に3分間放置後、印字ドットを観察することにより評価した。その後、260℃の恒温槽に3分間放置後、印字ドットを観察した。240℃の高温槽に3分間放置後に、印字ドットの形状が変化した場合を「変化あり」とし、その後、260℃の高温槽に3分間放置後でも、印字ドットの形状が変化しなかった場合を「変化なし」とした。
(3-2) Method for Evaluating Heat Resistance Heat resistance was evaluated by printing the inks according to Examples 1 to 9 and the inks according to Comparative Examples 1 and 2 on an inductor, leaving the inductor with the printing in a thermostatic chamber at 240° C. for 3 minutes, and then observing the printed dots. After that, the inductor was left in a thermostatic chamber at 260° C. for 3 minutes, and the printed dots were observed. If the shape of the printed dots changed after being left in the high-temperature chamber at 240° C. for 3 minutes, it was judged as "changed", and if the shape of the printed dots did not change even after being left in the high-temperature chamber at 260° C. for 3 minutes, it was judged as "no change".
(3-3)耐エタノール性評価方法
耐エタノール性は、実施例1~9に係るインク及び比較例1、2に係るインクが印字されたインダクターを、40℃のエタノールが入ったシャーレに20分間放置後、印字したインクがエタノールに浸漬する前後で変化があるかどうかを目視で観察することにより、評価した。40℃のエタノールに浸漬後も目視による印字の変化が確認されない場合を「視認可」とした。また、40℃のエタノールに浸漬後、印字が薄くなったことが確認された場合を「薄くなった」とした。また、40℃のエタノールに浸漬後、印字が消失したことが確認された場合を「消失した」とした。
(3-3) Method for Evaluating Ethanol Resistance Ethanol resistance was evaluated by leaving the inductors printed with the inks according to Examples 1 to 9 and the inks according to Comparative Examples 1 and 2 in a petri dish containing ethanol at 40° C. for 20 minutes, and then visually observing whether the printed ink changed before and after immersion in ethanol. When no change in the print was observed by visual observation even after immersion in ethanol at 40° C., it was rated as "visually confirmed". When it was confirmed that the print had become faint after immersion in ethanol at 40° C., it was rated as "faint". When it was confirmed that the print had disappeared after immersion in ethanol at 40° C., it was rated as "disappeared".
実施例1~9及び比較例1、2に係るインクで形成した印字ドットまたは印字に対する視認性、耐熱性、耐エタノール性に対する結果を表2に示す。 The results for the visibility, heat resistance, and ethanol resistance of the printed dots or prints formed with the inks of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 2.
以下、視認性評価および耐熱性評価及び耐エタノール評価について詳細に説明する。 The visibility evaluation, heat resistance evaluation, and ethanol resistance evaluation are explained in detail below.
(4-1)視認性評価結果
図8に、実施例1に係るインクと比較例1に係るインクで形成された印字を示す。比較例1に係るインクで形成された印字は視認性が低く、30cm離れての目視では印字ドットの示す内容が不明であった。しかし、実施例1に係るインクで形成された印字は視認性が高く、30cm離れても印字の示す内容が確認できた。
(4-1) Visibility Evaluation Results Fig. 8 shows prints formed with the ink of Example 1 and the ink of Comparative Example 1. The print formed with the ink of Comparative Example 1 had low visibility, and the contents indicated by the printed dots were unclear when visually observed from a distance of 30 cm. However, the print formed with the ink of Example 1 had high visibility, and the contents indicated by the print could be confirmed even from a distance of 30 cm.
表2に示すように、実施例2~9に係るインクで形成された印字は、実施例1に係るインクで形成された印字と同様、視認性が高く、30cm離れての印字の示す内容が確認できた。しかし、比較例2に係るインクで形成された印字は、比較例1に係るインクで形成された印字ドットと同様、視認性が低く、30cm離れての印字の示す内容は確認できなかった。 As shown in Table 2, the prints formed with the inks of Examples 2 to 9, like the prints formed with the ink of Example 1, had high visibility, and the contents of the prints could be confirmed from a distance of 30 cm. However, the prints formed with the ink of Comparative Example 2, like the print dots formed with the ink of Comparative Example 1, had low visibility, and the contents of the prints could not be confirmed from a distance of 30 cm.
蛍光材料として化合物3を添加した実施例1、4~9に係る印字の視認性が良好だった理由は以下の通りである。図7は、化合物3の発光スペクトル14と印字ドットに含まれる濃度における吸光度スペクトル15である。図7に示すように、化合物3の発光強度の極大値は450nm近傍であり、化合物3は450nm以上に吸収は確認されなかった。よって、カーボンブラック由来の光散乱によって、特に視認性低下の著しい500nm以下の領域を化合物3の発光が補填した形になった。また、発光スペクトルはブロードであり、700nm近傍の長波長域まで発光するが、570nmでの発光強度は極大値の約24%と小さい。つまり、可視領域のうちでも長波長域であり、黄色~赤色光領域である570nm以上700nm以下の発光強度が小さく、基材の色が茶色でも視認性をほとんど低下させないことが判った。
The reason why the visibility of the prints in Examples 1, 4 to 9, in which
図9に蛍光材料である化合物3を添加した印字ドットの反射光強度のスペクトル16と蛍光材料無添加の印字ドットの反射光強度のスペクトル17を示す。図7より、化合物3の発光は、視認性の低い400nm以上500nm以下の領域の発光強度を高め、視認性を向上させたものと考えられる。
Figure 9 shows a spectrum 16 of the reflected light intensity of a printed dot to which the
蛍光材料として化合物4を添加した実施例2に係る印字の視認性が良好だった理由は以下の通りである。図10は、化合物4の発光スペクトル18と印字ドットに含まれる濃度における吸光度スペクトル19である。化合物4の発光強度の極大値は440nm近傍であり、化合物4は420nm以上に吸収は確認されなかった。したがって、カーボンブラック由来の光散乱により、視認性低下が著しい500nm以下の領域を化合物4の発光料が補填した形となった。また、発光スペクトルは、化合物3に比べるとシャープであり、520nm以上の長波長域では発光が確認されなかった。そのため、この印字ドットは、化合物3を使用した実施例1で形成された印字ドットよりも鮮明であった。
The reason why the visibility of the print in Example 2, in which
図11は、蛍光材料である化合物4を添加した印字ドットの反射光強度のスペクトル20を示している。蛍光材料の発光が視認性の特に下がっている400nm以下500nm以上の領域の発光強度を高め、視認性を向上させたものと考えられる。
Figure 11 shows the reflected
蛍光材料として化合物5を添加した実施例2に係る印字の視認性が良好だった理由は以下の通りである。図12は、化合物5のスペクトル21と印字ドットに含まれる濃度における吸光度スペクトル22である。化合物5の発光強度の極大値は460nm近傍であり、化合物5は460nm以上に吸収は確認されなかった。したがって、カーボンブラック由来の光散乱により、視認性低下の著しい500nm以下の領域を化合物5の発光が補填した形となった。また、発光スペクトルは化合物3に比べるとシャープであり、550nm以上の長波長域では発光が確認されなかった。そのため、化合物5を含む印字ドットは、化合物3を使用した実施例1に係るインクで形成した印字ドットよりも鮮明であった。化合物5は、発光する領域の中で短波長域は420nmであり、これ以下で発光は観測されなかった。そのため、400nm以上440nm以下の領域では発光強度が低い。しかし、図1に示すように、人間の視感度は、550nmを境に短波長域に向かうほど視感度は低下する。視認性を向上させるために、420nm以上440nmの発光強度よりも440nm以上500nm以下での発光強度が強いことが望まれる。
The reason why the visibility of the print according to Example 2, in which
図13は、蛍光材料である化合物5を添加した印字ドットの反射光強度のスペクトル23である。化合物5の発光が、400nm以上440nm以下の波長域よりも視感度の高い440nm以上500nm以下の領域の発光強度を高め、視認性を向上させたものと考えられる。
Figure 13 shows a
一方、蛍光材料として化合物6を添加した比較例1に係る印字の視認性が低かった理由は以下の通りである。図14は、化合物6の発光スペクトル24と印字ドットに含まれる濃度における吸光度スペクトル25である。化合物6の発光強度の極大値は510nm近傍であり、700nm近傍までブロードな発光スペクトルであった。570nmでも発光強度極大値の50%以上の発光強度があり、黄色~赤色も強く発光していた。さらに、化合物6は400nm以上500nm以下まで吸収がある。そのため、化合物6の発光スペクトルのうち400nm以上500nm以下の紫色~青色の発光を化合物6自身が吸収してしまった。以上の結果より、化合物6の発光スペクトルのうち、カーボンブラックによるレイリー散乱で特に低下する400nm以上500nm以下の波長領域は、化合物6自身の吸収により、発光が抑制され、印字ドットの反射光強度が弱められる。更に、黄色~赤色の領域において、化合物6の発光により印字ドットの反射光強度が強められたため、視認性が低下したものと考えられる。
On the other hand, the reason why the visibility of the print in Comparative Example 1, in which compound 6 was added as a fluorescent material, was low is as follows. Figure 14 shows the
図15は、蛍光材料である化合物6を添加した印字ドットの反射光強度のスペクトル26と、蛍光材料無添加の印字ドットの反射光強度のスペクトル17である。視認性向上に必要な400nm以上500nm以下の反射光強度が化合物3、4、5を使った場合に比べて低く、且つ570nm以上の反射光強度が高いため、蛍光材料を添加しても視認性は向上しなかったと考えられる。
Figure 15 shows
以上の結果より、400nm以上500nm以下の波長域に発光強度の極大値がある蛍光材料を用いることで、インクの視認性を向上できることが分かった。さらに、570nmでの発光強度が、極大発光波長における発光強度の30%以下となる蛍光材料を用いることにより、黄色~赤色の発光強度を下げ、より視認性を向上できることが分かった。 These results show that the visibility of the ink can be improved by using a fluorescent material whose emission intensity has a maximum in the wavelength range of 400 nm to 500 nm. Furthermore, it was found that the yellow to red emission intensity can be reduced and visibility can be further improved by using a fluorescent material whose emission intensity at 570 nm is 30% or less of the emission intensity at the maximum emission wavelength.
(4-2)耐熱性評価結果
表2より、実施例1~5、7~9、比較例1、2に係るインクで形成された印字ドットは、熱による変形がなかった。このことから、実施例1~5、7~9、比較例1、2に係るインクで形成された印字ドットは、十分な耐熱性があると分かった。 しかし、実施例6に係るインクで形成された印字ドットは、十分な耐熱性が得られなかった。実施例6に係るインクで形成された印字ドットは、240℃の恒温槽に放置前は真上から見ると円形であったが、放置後、該印字ドットは熱融解を起こして不定形となった。更に、260℃の恒温槽に3分間放置後、一部の近傍する該印字ドット同士が融着してしまった。
(4-2) Heat Resistance Evaluation Results From Table 2, the printed dots formed with the inks according to Examples 1 to 5, 7 to 9, and Comparative Examples 1 and 2 were not deformed by heat. This shows that the printed dots formed with the inks according to Examples 1 to 5, 7 to 9, and Comparative Examples 1 and 2 have sufficient heat resistance. However, the printed dots formed with the ink according to Example 6 did not have sufficient heat resistance. The printed dots formed with the ink according to Example 6 were circular when viewed from directly above before being left in a thermostatic chamber at 240°C, but after being left in the chamber, the printed dots were thermally melted and became irregular in shape. Furthermore, after being left in a thermostatic chamber at 260°C for 3 minutes, some of the adjacent printed dots were fused together.
実施例6に係るインクはポリエステル樹脂Cを含んでいる。ポリエステル樹脂Cはジカルボン酸ユニットが両末端にカルボキシ基を有し、その間は炭化水素鎖からなるアジピン酸である。このユニットはベンゼン環を有さない。また、ジオールユニットがベンゼン環を有しないネオペンチルグリコールである。そのため、スタッキング構造を形成できず、耐熱性が低かったものと考えられる。 The ink in Example 6 contains polyester resin C. Polyester resin C is a dicarboxylic acid unit having carboxy groups at both ends, with adipic acid consisting of a hydrocarbon chain between them. This unit does not have a benzene ring. In addition, the diol unit is neopentyl glycol, which does not have a benzene ring. Therefore, it is believed that a stacking structure could not be formed and the heat resistance was low.
以上の結果より、ベンゼン環を有するポリエステル樹脂を含むインクを用いることにより、印字の耐熱性を向上できることが分かった。 These results show that the heat resistance of prints can be improved by using ink containing polyester resin with a benzene ring.
(4-3)耐アルコール性評価結果
表2より、実施例1~5、比較例1、2に係るインクは、エタノールに浸漬した後も印字に変化がなく、耐エタノール性があることが分かった。一方、実施例6~9に係るインクは、エタノールに浸漬した後に、印字が薄くなったり消失してしまい、実施例1~5と比較すると耐エタノール性が不十分であった。
(4-3) Alcohol Resistance Evaluation Results From Table 2, it was found that the inks according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 had ethanol resistance, with no change in the print even after immersion in ethanol. On the other hand, the inks according to Examples 6 to 9 had faint or disappeared print after immersion in ethanol, and had insufficient ethanol resistance compared to Examples 1 to 5.
実施例1~5、7及び比較例1、2に係るインクは、ポリエステル樹脂A、B、D、Eを含む。ポリエステル樹脂A、B、D、Eはベンゼン環を有するポリエステル樹脂である。 The inks in Examples 1 to 5 and 7 and Comparative Examples 1 and 2 contain polyester resins A, B, D, and E. Polyester resins A, B, D, and E are polyester resins that have a benzene ring.
一方、実施例6、8、9に係るインクは、それぞれ、ポリエステル樹脂C、アクリル樹脂F、スチレン/アクリル樹脂Gを含む。ポリエステル樹脂Cは構造中にベンゼン環を有しないため、スタッキング構造になれず、分子鎖間の隙間がスタッキング構造になる樹脂に比べて大きくなると考えられる。また、印字ドット中の樹脂分子鎖間へのエタノール分子が出入りしやすくなる。したがって、エタノールとともに、顔料であるカーボンブラックのリリースが起こり、実施例6に係るインクの印字が薄くなったと考えられる。また、アクリル樹脂Fは、モノマーがアクリル酸メチルであり、主鎖が炭化水素鎖である。また、スチレン/アクリル樹脂Gはモノマーがスチレンとアクリル酸メチルであり、主鎖が炭化水素鎖である。このことから、インク調製の際に用いる樹脂の主鎖が炭化水素鎖の樹脂の場合は、耐エタノール性が低くなると考えられる。 On the other hand, the inks according to Examples 6, 8, and 9 contain polyester resin C, acrylic resin F, and styrene/acrylic resin G, respectively. Since polyester resin C does not have a benzene ring in its structure, it cannot form a stacking structure, and it is believed that the gaps between the molecular chains are larger than those of resins that form a stacking structure. In addition, ethanol molecules can easily enter and exit between the resin molecular chains in the printed dots. Therefore, it is believed that the release of carbon black, which is a pigment, occurs along with ethanol, and the printing of the ink according to Example 6 becomes lighter. In addition, the monomer of acrylic resin F is methyl acrylate, and the main chain is a hydrocarbon chain. In addition, the monomer of styrene/acrylic resin G is styrene and methyl acrylate, and the main chain is a hydrocarbon chain. For this reason, it is believed that when the main chain of the resin used in preparing the ink is a hydrocarbon chain, the ethanol resistance is reduced.
実施例7に係るインクに含まれるポリエステル樹脂Eはベンゼン環を有するが、水酸基価が46mg(KOH)/gであり、酸価が16mg(KOH)/gであるため水酸基価と酸価の合計値が60mg(KOH)/gを超える。したがって、親水性の置換基の割合が高く、耐エタノール性が低下したと考えられる。 The polyester resin E contained in the ink of Example 7 has a benzene ring, but has a hydroxyl value of 46 mg (KOH)/g and an acid value of 16 mg (KOH)/g, so the sum of the hydroxyl value and acid value exceeds 60 mg (KOH)/g. Therefore, it is believed that the proportion of hydrophilic substituents is high, resulting in reduced ethanol resistance.
一方、ポリエステル樹脂A、B、Dのうち水酸基価と酸価との合計が最も大きかったものは、ポリエステル樹脂Dの58mg(KOH)/gであった。実施例1~5、7から、インク調製に用いる樹脂がポリエステル樹脂の場合、水酸基価と酸価の合計を60mg(KOH)/g以下とすることにより十分な耐エタノール性を有する印字ドットが得られることが分かった。 On the other hand, among polyester resins A, B, and D, the polyester resin D had the largest sum of hydroxyl value and acid value, at 58 mg (KOH)/g. From Examples 1 to 5 and 7, it was found that when the resin used to prepare the ink is a polyester resin, printing dots with sufficient ethanol resistance can be obtained by setting the sum of hydroxyl value and acid value to 60 mg (KOH)/g or less.
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes various modified examples. For example, the above-described embodiments have been described in detail to clearly explain the present invention, and are not necessarily limited to those having all of the configurations described. It is also possible to replace part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. It is also possible to add, delete, or replace part of the configuration of each embodiment with other configurations.
1・・・印字ドットの反射光強度のスペクトル
2・・・化合物1の発光スペクトル
3・・・印字度ドットの反射光強度のスペクトル
4・・・化合物2の発光スペクトル
5・・・印字ドットに含まれる濃度における吸光度スペクトル
6・・・化合物2を添加した印字ドットの反射光強度のスペクトル
7・・・化合物2無添加の印字ドットの反射光強度のスペクトル
8・・・ノズル
9・・・インク滴
10・・・帯電電極
11・・・偏向電極
12・・・被印字物
13・・・ガター
14・・・化合物3の発光スペクトル
15・・・化合物3を含む印字ドットに含まれる濃度における吸光度スペクトル
16・・・化合物3を添加した印字ドットの反射光強度のスペクトル
17・・・蛍光材料無添加の印字ドットの反射光強度のスペクトル
18・・・化合物4の発光スペクトル
19・・・化合物4を含む印字ドットに含まれる濃度における吸光度スペクトル
20・・・化合物4を添加した印字ドットの反射光強度のスペクトル
21・・・化合物5の発光スペクトル
22・・・化合物5を含む印字ドットに含まれる濃度における吸光度スペクトル
23・・・化合物5を添加した印字ドットの反射光強度のスペクトル
24・・・化合物6の発光スペクトル
25・・・化合物6を含む印字ドットに含まれる濃度における吸光度スペクトル
26・・・化合物6を添加した印字ドットの反射光強度のスペクトル
1...Spectrum of reflected light intensity of printed dot 2...Emission spectrum of compound 1 3...Spectrum of reflected light intensity of printed dot 4...Emission spectrum of compound 2 5...Absorbance spectrum at the concentration contained in the printed dot 6...Spectrum of reflected light intensity of printed dot with compound 2 added 7...Spectrum of reflected light intensity of printed dot without compound 2 added 8...Nozzle 9...Ink droplet 10...Charged electrode 11...Deflection electrode 12...Subject to be printed 13...Gutter 14...Emission spectrum of compound 3 15...Absorbance spectrum at the concentration contained in the printed dot containing compound 3 16...Spectrum of reflected light intensity of printed dot with compound 3 added 17: Spectrum of reflected light intensity of printed dots without added fluorescent material 18: Emission spectrum of compound 4 19: Absorbance spectrum at the concentration contained in printed dots containing compound 4 20: Spectrum of reflected light intensity of printed dots with added compound 4 21: Emission spectrum of compound 5 22: Absorbance spectrum at the concentration contained in printed dots containing compound 5 23: Spectrum of reflected light intensity of printed dots with added compound 5 24: Emission spectrum of compound 6 25: Absorbance spectrum at the concentration contained in printed dots containing compound 6 26: Spectrum of reflected light intensity of printed dots with added compound 6
Claims (12)
有機溶剤と、
樹脂と、
カーボンブラックを含む顔料と、
発光極大波長が400nm以上500nm以下の波長域にある蛍光材料と、を含むことを特徴とする帯電制御方式のインクジェットプリンタ用インク。 A conductive agent;
An organic solvent;
Resin and
A pigment including carbon black;
and a fluorescent material having a maximum emission wavelength in the wavelength region of 400 nm or more and 500 nm or less.
インクにおける蛍光材料の含有量は、0.1wt%以上1.0wt%以下であることを特徴とする帯電制御方式のインクジェットプリンタ用インク。 2. The ink for an inkjet printer of the charge control system according to claim 1,
1. An ink for a charge-controlling ink-jet printer, comprising: a fluorescent material content in the ink of 0.1 wt % or more and 1.0 wt % or less.
前記蛍光材料は、570nmにおける発光強度が、極大発光波長における発光強度の30%以下であることを特徴とする帯電制御方式のインクジェットプリンタ用インク。 3. The ink for an inkjet printer of the charge control system according to claim 1,
The fluorescent material has an emission intensity at 570 nm that is 30% or less of the emission intensity at the maximum emission wavelength.
波長400nm以上500nm以下の範囲内において、前記蛍光材料のインク中での吸光度が発光強度よりも小さいことを特徴とする帯電制御方式のインクジェットプリンタ用インク。 4. The ink for an inkjet printer of the charge control system according to claim 1,
1. An ink for a charge-controlling ink-jet printer, wherein the absorbance of said fluorescent material in the ink is smaller than the emission intensity within a wavelength range of 400 nm or more and 500 nm or less.
前記樹脂は、ベンゼン環を有するポリエステル樹脂を含むことを特徴とする帯電制御方式のインクジェットプリンタ用インク。 5. The ink for an inkjet printer of the charge control system according to claim 1,
The ink for a charge control type inkjet printer is characterized in that the resin contains a polyester resin having a benzene ring.
前記ポリエステル樹脂の酸価と水酸基価の合計が60mg(KOH)/g以下であることを特徴とする帯電制御方式のインクジェットプリンタ用インク。 6. The ink for charge-controlling ink-jet printers according to claim 5,
The ink for a charge-controlling ink-jet printer is characterized in that the sum of the acid value and the hydroxyl value of the polyester resin is 60 mg (KOH)/g or less.
前記ポリエステル樹脂は、べンゼン環を有するジカルボン酸又はジオールと、脂肪族ジカルボン酸又は脂肪族ジオールと、を含むことを特徴とする帯電制御方式のインクジェットプリンタ用インク。 7. The ink for a charge-controlling ink-jet printer according to claim 5,
The ink for a charge-controlling ink-jet printer, wherein the polyester resin contains a dicarboxylic acid or diol having a benzene ring, and an aliphatic dicarboxylic acid or aliphatic diol.
前記顔料の平均粒子径が0.02μm以上0.5μm以下であることを特徴とする帯電制御方式のインクジェットプリンタ用インク。 The ink for a charge control type ink jet printer according to any one of claims 1 to 7,
The ink for a charge-controlling ink-jet printer is characterized in that the average particle size of the pigment is 0.02 μm or more and 0.5 μm or less.
前記顔料の分散剤をさらに含み、
前記分散剤は、分子構造中に環状のエステル構造を有することを含むことを特徴とする帯電制御方式のインクジェットプリンタ用インク。 9. The ink for an inkjet printer of the charge control system according to claim 1,
Further comprising a dispersant for the pigment;
1. An ink for a charge-controlling inkjet printer, wherein the dispersant contains a cyclic ester structure in its molecular structure.
前記分散剤の添加量は、前記顔料に対して25wt%以上75wt%以下であることを特徴とする帯電制御方式のインクジェットプリンタ用インク。 10. The ink for an ink-jet printer of the charge control system according to claim 9,
The ink for a charge-controlling ink-jet printer is characterized in that the amount of the dispersant added is 25 wt % or more and 75 wt % or less with respect to the pigment.
前記分散剤の沸点は常圧で300℃以下であることを特徴とする帯電制御方式のインクジェットプリンタ用インク。 10. The ink for an ink-jet printer of the charge control system according to claim 9,
2. An ink for a charge-controlling ink-jet printer, wherein the boiling point of the dispersant is 300° C. or less at normal pressure.
前記有機溶剤は、水とは無限希釈しない溶媒であることを特徴とする帯電制御方式のインクジェットプリンタ用インク。 The ink for an inkjet printer according to any one of claims 1 to 11,
The ink for a charge control type ink jet printer is characterized in that the organic solvent is a solvent that is not infinitely diluted with water.
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