JP7521305B2 - インクセット、並びに印刷物の製造方法及び印刷物の製造装置 - Google Patents
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Description
そこで、環境負荷が少なく、非浸透性記録媒体に直接記録できる水性インクを含むインクセットが提案されている。
例えば、水、水溶性有機溶剤、顔料を含むビニルポリマー粒子、ポリカーボネート系ウレタン樹脂粒子を含有し、前記水溶性有機溶剤が、沸点250℃以下の水溶性有機溶剤のみからなる水性インクが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、例えば、水又は親水性有機溶媒及び樹脂を含み、前記水又は前記親水性有機溶媒に前記樹脂を乳濁又は懸濁させている水性ラテックスインクを乾燥させた水性ラテックスカラー画像層の上に、水性ラテックスインク保護層を形成する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
また、例えば、ガラス転移点(Tg)の異なる樹脂を含有する2種のクリアインクを用いることで、密着性と耐擦過性を両立する方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
樹脂粒子、及び水を含有するクリアインクと、を有するインクセットであって、
前記クリアインクに含まれる前記樹脂粒子の体積平均粒径の測定値が50nm以下であり、
前記クリアインクの乾燥膜が50℃以上、及び0℃未満にガラス転移点(Tg)を有する。
本発明のインクセットは、樹脂、顔料、及び水を含有する複数のカラーインクと、樹脂粒子、及び水を含有するクリアインクと、を有するインクセットであって、前記クリアインクに含まれる前記樹脂粒子の体積平均粒径の測定値が50nm以下であり、前記クリアインクの乾燥膜が50℃以上、及び0℃未満にガラス転移点(Tg)を有し、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
産業用印刷の分野においては、高い生産性が必要となる。例えば、屋内外で掲示される広告などのサイングラフィック分野においては、広幅のインクジェット印刷装置が上市されているが、生産性の向上に対して高い要求がある。前記広幅のインクジェット印刷装置においては、ヘッドがメディア幅方向(主走査方向)に走査し、メディアがヘッドの主走査方向に対して垂直(副走査方向)に搬送されるマルチパス方式が一般的である。このようなマルチパス方式において生産性を向上させるには、一度のパスでの印字面積を増やすため、インクを吐出するノズル孔を主走査方向に直交する副走査方向に複数設けたノズル列を複数備えたヘッドを用いることが有効である。しかし、この方式では、インク滴の着弾ずれが発生しやすくなるという副作用があり、結果として画像に色ムラあるいは光沢ムラが発生する場合があり、生産性と印刷画質とを両立させることが難しいという問題がある。
また、従来技術のインクでは、耐擦過性の向上は図られているものの、実使用において、十分な耐擦過性の確保はできていない場合があるという問題がある。
さらに、従来技術では、耐擦過性の向上のためにインク中に含有される樹脂量が必然的に多くなるため、乾燥による急激な増粘や、インクの粘弾特性の変化が起こり、十分な吐出信頼性が確保できない場合があるという問題がある。
また、従来技術では、2種のクリアインクを用いるため、生産性が低下する場合があるという問題がある。
前記カラーインクは、樹脂、顔料、及び水を含有し、更に必要に応じて、有機溶剤、その他の成分を含有する。
前記樹脂の材質としては、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、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン-ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリル-スチレン系樹脂、アクリル-シリコーン系樹脂などが挙げられる。
前記樹脂の形状としては、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、球状、粒子、不定形などの樹脂粒子などが挙げられる。
前記樹脂粒子を、水を分散媒として分散した樹脂エマルジョンの状態で、色材や有機溶剤などの材料と混合してインクを得ることができる。
前記樹脂粒子としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記体積平均粒径は、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。
前記顔料としては、無機顔料又は有機顔料を使用することができる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、混晶を使用してもよい。
前記顔料としては、例えば、ブラック顔料、イエロー顔料、マゼンダ顔料、シアン顔料、白色顔料、緑色顔料、橙色顔料、金色や銀色などの光沢色顔料やメタリック顔料などを用いることができる。
前記無機顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化鉄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、カドミウムレッド、クロムイエローに加え、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法などの公知の方法によって製造されたカーボンブラックを使用することができる。
前記有機顔料としては、例えば、アゾ顔料、多環式顔料(例えば、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料など)、染料キレート(例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレートなど)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラックなどが挙げられる。これらの顔料のうち、溶媒と親和性のよいものが好ましく用いられる。その他、樹脂中空粒子、無機中空粒子の使用も可能である。
前記顔料の具体例として、黒色用としては、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7)類、又は銅、鉄(C.I.ピグメントブラック11)、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック(C.I.ピグメントブラック1)等の有機顔料が挙げられる。
更に、カラー用としては、C.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、17、24、34、35、37、42(黄色酸化鉄)、53、55、74、81、83、95、97、98、100、101、104、108、109、110、117、120、138、150、153、155、180、185、213、C.I.ピグメントオレンジ5、13、16、17、36、43、51、C.I.ピグメントレッド1、2、3、5、17、22、23、31、38、48:2(パーマネントレッド2B(Ca))、48:3、48:4、49:1、52:2、53:1、57:1(ブリリアントカーミン6B)、60:1、63:1、63:2、64:1、81、83、88、101(べんがら)、104、105、106、108(カドミウムレッド)、112、114、122(キナクリドンマゼンタ)、123、146、149、166、168、170、172、177、178、179、184、185、190、193、202、207、208、209、213、219、224、254、264、C.I.ピグメントバイオレット1(ローダミンレーキ)、3、5:1、16、19、23、38、C.I.ピグメントブルー1、2、15(フタロシアニンブルー)、15:1、15:2、15:3、15:4(フタロシアニンブルー)、16、17:1、56、60、63、C.I.ピグメントグリーン1、4、7、8、10、17、18、36などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
顔料に親水性官能基を導入して自己分散性顔料とする方法としては、例えば、顔料(例えばカーボン)にスルホン基、カルボキシル基、ホスホン酸基等の官能基を付加することで、水中に分散可能とする方法が挙げられる。
顔料の表面を樹脂で被覆して分散させる方法としては、顔料をマイクロカプセルに包含させ、水中に分散可能とする方法が挙げられる。これは、樹脂被覆顔料と言い換えることができる。この場合、インクに配合される顔料はすべて樹脂に被覆されている必要はなく、本発明の効果が損なわれない範囲において、被覆されない顔料や、部分的に被覆された顔料がインク中に分散していてもよい。
分散剤を用いて分散させる方法としては、界面活性剤に代表される、公知の低分子型の分散剤、高分子型の分散剤を用いて分散する方法が挙げられる。
分散剤としては、顔料に応じて例えば、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン界面活性剤等を使用することが可能である。
竹本油脂株式会社製RT-100(ノニオン系界面活性剤)や、ナフタレンスルホン酸Naホルマリン縮合物も、分散剤として好適に使用できる。
分散剤は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
顔料に、水や有機溶剤などの材料を混合してインクを得ることが可能である。また、顔料と、その他水や分散剤などを混合して顔料分散体としたものに、水や有機溶剤などの材料を混合してインクを製造することも可能である。
前記顔料分散体は、水、顔料、顔料分散剤、必要に応じてその他の成分を混合、分散し、粒径を調整して得られる。分散は分散機を用いるとよい。
顔料分散体における顔料の粒径については特に制限はないが、顔料の分散安定性が良好となり、吐出安定性、画像濃度などの画像品質も高くなる点から、最大個数換算で最大頻度は20nm以上500nm以下が好ましく、20nm以上150nm以下がより好ましい。顔料の粒径は、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。
前記顔料分散体における顔料の含有量は、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、良好な吐出安定性が得られ、また、画像濃度を高める点から、0.10質量%以上50質量%以下が好ましく、0.10質量%以上30質量%以下がより好ましい。
前記顔料分散体は、必要に応じて、フィルター、遠心分離装置などで粗大粒子をろ過し、脱気することが好ましい。
[遠心分離]
・装置:日立工機株式会社製himac CS150GX
・回転速度:150,000rpm
・回転時間:1hour
[GC-MS分析]
・装置:株式会社島津製作所製QP5000
・カラム:Ultra ALLOY-5L=30m、ID=0.25mm Film=0.25μm
・カラム昇温:50℃~330℃
・カラム流量:1.0mL/min
・Split:1:100
・イオン化法:EI法(70eV)
・測定質量範囲:m/z 33~600
・データ解析ソフト:株式会社島津製作所製 GCMSsolution
また、シアン顔料を含有するインクにおいて、シアン顔料の濃度を変更したインクが含まれる。シアン顔料の濃度を変更したインクとしては、例えば、シアンインク、ライトシアンインクが含まれる。
インク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、10質量%以上90質量%以下が好ましく、20質量%以上60質量%以下がより好ましい。
前記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等のエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類などが挙げられる。
前記水溶性有機溶剤としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-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、2,3-ブタンジオール、3-メチル-1,3-ブタンジオール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,2-ペンタンジオール、1,3-ペンタンジオール、1,4-ペンタンジオール、2,4-ペンタンジオール、1,5-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、1,3-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、1,5-ヘキサンジオール、グリセリン、1,2,6-ヘキサントリオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、エチル-1,2,4-ブタントリオール、1,2,3-ブタントリオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、ペトリオール等の多価アルコール類、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチ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等の多価アルコールアルキルエーテル類、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類、2-ピロリドン、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、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、ε-カプロラクタム、γ-ブチロラクトン等の含窒素複素環化合物、ホルムアミド、N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド等のアミド類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエチルアミン等のアミン類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物、プロピレンカーボネート、炭酸エチレンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
湿潤剤として機能するだけでなく、良好な乾燥性を得られることから、沸点が250℃以下の有機溶剤を用いることが好ましい。
炭素数8以上のポリオール化合物としては、例えば、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオールなどが挙げられる。
グリコールエーテル化合物としては、例えば、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチ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等の多価アルコールアルキルエーテル類;エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類などが挙げられる。
本発明の効果を得るためには、水を含む水系インクであることが好ましく、更に溶解性パラメーター(SP値)が10以下の有機溶剤の含有量が20質量%以下であることが好ましい。SP値が10以下の有機溶剤の含有量が20質量%以下の水系インクであると、顔料が記録媒体表面にとどまるように浸透性が制御され、高い生産性を実現できると共に、色ムラの発生の抑制効果を向上させることができる。SP値が10以下の有機溶剤が20質量%を超えて多く含有されると、記録媒体への浸透性が高くなるため、特に浸透性記録媒体においては顔料が浸透して発色しにくくなり、色ムラが発生するおそれがある。
また、本発明においてSP値は、Fedors法で算出した値である。また、正則溶液理論における凝集エネルギー密度の平方根で示され、単位は(cal/cm3)0.5である。一般的には普及されている簡易ソフトで算出することができる。
SP値が10以下の有機溶剤としては、例えば、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド(SP値9.2)、イソプロピリデングリセロール(SP値9.8)、3-メトキシ-1-ブタノール(SP値10.0)、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル(SP値9.5)、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル(SP値9.4)、ジエチレングリコールジエチルエーテル(SP値8.2)、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル(SP値8.4)などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
カラーインク中にSP値が10以下の有機溶剤を含有する場合、インクに含まれるSP値が10以下の有機溶剤の含有量を0.1質量%以上とすることで、好適に効果を得ることができ好ましい。SP値が10以下の有機溶剤の含有量が0.1質量%未満である場合には、インクの特性への影響が小さいことから、有機溶剤のカラーインク全量に対する含有量を算出する場合、SP値が10以下の有機溶剤は考慮せずに有機溶剤の含有量を算出することができる。
カラーインク中に含まれるSP値が10以下の有機溶剤を検出する方法としては、GC-MS、質量分析、NMR等の一般的な分析手段を用いる。
インクには、必要に応じて、界面活性剤、消泡剤、防腐防黴剤、防錆剤、pH調整剤等を加えてもよい。
界面活性剤としては、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、及びアニオン系界面活性剤のいずれも使用可能である。
シリコーン系界面活性剤としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができる。中でも高pHでも分解しないものが好ましく、例えば、側鎖変性ポリジメチルシロキサン、両末端変性ポリジメチルシロキサン、片末端変性ポリジメチルシロキサン、側鎖両末端変性ポリジメチルシロキサン等が挙げられ、変性基としてポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基を有するものが、水系界面活性剤として良好な性質を示すので特に好ましい。また、前記シリコーン系界面活性剤として、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤を用いることもでき、例えば、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルシロキサンのSi部側鎖に導入した化合物等が挙げられる。
ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンプロピレンブロックポリマー、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、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド付加物などが挙げられる。
アニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、ラウリル酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートの塩などが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
インク中における界面活性剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、濡れ性、吐出安定性に優れ、画像品質が向上する点から、0.001質量%以上5質量%以下が好ましく、0.05質量%以上5質量%以下がより好ましい。
消泡剤としては、特に制限はなく、例えば、シリコーン系消泡剤、ポリエーテル系消泡剤、脂肪酸エステル系消泡剤などが挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、破泡効果に優れる点から、シリコーン系消泡剤が好ましい。
防腐防黴剤としては、特に制限はなく、例えば、1,2-ベンズイソチアゾリン-3-オンなどが挙げられる。
防錆剤としては、特に制限はなく、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウムなどが挙げられる。
pH調整剤としては、pHを7以上に調整することが可能であれば、特に制限はなく、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミンなどが挙げられる。
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(東機産業株式会社製、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、記録媒体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。
本発明のクリアインクは、樹脂粒子と水とを含有し、前記クリアインクに含まれる前記樹脂粒子の体積平均粒径の測定値が50nm以下であり、前記クリアインクの乾燥膜が50℃以上、及び0℃未満にガラス転移点(Tg)を有し、更に必要に応じて、界面活性剤、有機溶剤、その他の成分を含有する。
クリアインクとは、色材を実質的に含まない無色透明のインクを意味する。色材を実質的に含まないとは、クリアインク中の含有率が0.5質量%以下であることを表し、不純物程度の含有であれば、含有してもよい。
水系クリアインクとは、溶媒として水を含むクリアインクを意味し、必要に応じて有機溶剤を含んでいてもよい。
前記クリアインクは、樹脂粒子と、水とを少なとも含有し、界面活性剤を含有することが好ましく、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
-クリアインクの乾燥膜のガラス転移点(Tg)の測定-
クリアインクの乾燥膜のガラス転移点(Tg)は、示差走査熱量計(TA-60WS及びDSC-60、株式会社島津製作所製)を用いて測定する。
まず、直径50mmのテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)製シャーレにインク4gを均一に広がるように入れ、50℃で1週間乾燥後、得られたインクの乾燥膜から5.0mgをアルミニウム製の試料容器に入れ、前記試料容器をホルダーユニットに載せ、電気炉中にセットする。
次いで、窒素雰囲気下、0℃から昇温速度10℃/minで150℃まで昇温し、その後、150℃から降温速度5℃/minで-80℃まで降温した後、更に昇温速度10℃/minで150℃まで昇温してDSC曲線を計測する。
得られたDSC曲線から、DSC-60システム中の解析プログラムを用いて、2回目の昇温時における変曲部をミッドポイント法で解析し、ガラス転移点(Tg)を求める。
前記クリアインクに含まれる前記樹脂粒子の体積平均粒径の測定値としては、50nm以下であり、10nm以上40nm以下が好ましい。前記樹脂粒子の体積平均粒径が50nm以下であると、均一なクリアインク塗膜を形成することができる。なお、樹脂粒子の体積平均粒径の下限値としては、5nm程度である。
前記クリアインクに含まれる前記樹脂粒子の体積平均粒径の測定値は、例えば、前記クリアインクを粒度分析装置(Nanotrac WaveII、マイクロトラック・ベル社製)を用いた測定値を用いることができる。
なお、本発明においては、ガラス転移点(Tg)が50℃以上の樹脂粒子を樹脂粒子A、ガラス転移点(Tg)が0℃未満の樹脂粒子を樹脂粒子Bと称する。
前記クリアインクの乾燥膜、及び樹脂粒子のTgは、例えば、示差走査熱量計(TA-60WS及びDSC-60、株式会社島津製作所製)を用いて測定することができる。
インクを製造する際には、これらの樹脂からなる樹脂粒子として添加する。前記樹脂粒子を、水を分散媒として分散した樹脂エマルジョンの状態で、インクに添加してもよい。前記樹脂粒子としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。これらの樹脂粒子は、単独で用いてもよいし、2種類以上の樹脂粒子を組み合わせて用いてもよい。
ポリウレタン樹脂を添加することにより、クリアインクを用いてインク膜を形成した際に、塗膜自体が強靭になる。それにより、塗膜の内部で破断して、塗膜の一部が剥がれたり、塗膜の表面状態が変化して、摩擦部の色味が変化することを抑制しやすくなる点から好ましい。
前記ポリオールとしては、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオールなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記ポリエーテルポリオールとしては、例えば、活性水素原子を2個以上有する化合物の少なくとも1種を出発原料として、アルキレンオキサイドを付加重合させたものなどが挙げられる。
また、前記ポリウレタン樹脂の製造に使用できるポリカーボネートポリオールとしては、例えば、炭酸エステルとポリオールとを反応させて得られるもの、ホスゲンとビスフェノールA等とを反応させて得られるものなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記ポリエステルポリオールとしては、例えば、低分子量のポリオールとポリカルボン酸とをエステル化反応して得られるもの、ε-カプロラクトン等の環状エステル化合物を開環重合反応して得られるポリエステル、これらの共重合ポリエステルなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記ポリカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、これらの無水物又はエステル形成性誘導体などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記ポリイソシアネートとしては、例えば、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート;ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族又は脂環式ジイソシアネートなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、耐候性の点から、脂環式ジイソシアネートが好ましい。
前記脂環式ジイソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートなどが挙げられる。
前記脂環式ジイソシアネートの含有量としては、イソシアネート化合物全量に対して、60質量%以上が好ましい。
前記ポリウレタン樹脂は、特に制限はなく、従来一般的に用いられている製造方法により得ることができ、例えば、次の方法などが挙げられる。
まず、無溶剤下又は有機溶剤の存在下で、前記ポリオールと前記ポリイソシアネートとを、イソシアネート基が過剰になる当量比で反応させて、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを製造する。
次いで、前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマー中のアニオン性基を必要に応じて中和剤により中和し、その後、鎖延長剤と反応させて、最後に必要に応じて系内の有機溶剤を除去することによって得ることができる。
前記鎖延長剤としては、例えば、ポリアミンやその他の活性水素基含有化合物などが挙げられる。
前記水としては、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、イオン交換水、限外ろ過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、超純水などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記水の含有量は、クリアインク全量に対して、15質量%以上60質量%以下が好ましい。前記含有量が、15質量%以上であると、高粘度になることを防止し、吐出安定性を向上することができる。一方、60質量%以下であると、非浸透性記録媒体への濡れ性が好適となり、画像品位を向上できる。
クリアインクは、界面活性剤を含有することが好ましい。
界面活性剤をインクに添加することで、表面張力が低下し、紙等の記録媒体にインク滴が着弾した後の記録媒体中への浸透が速くなるため、フェザリングやカラーブリードを軽減することができる。
界面活性剤は、親水基の極性によりノニオン性、アニオン性、両性に分類される。
また、疎水基の構造により、フッ素系、シリコーン系、アセチレン系等に分類される。
本発明においては、主にフッ素系界面活性剤を用いるが、シリコーン系界面活性剤、アセチレン系界面活性剤を併用してもよい。
シリコーン系界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。中でも高pHでも分解しないものが好ましく、例えば、側鎖変性ポリジメチルシロキサン、両末端変性ポリジメチルシロキサン、片末端変性ポリジメチルシロキサン、側鎖両末端変性ポリジメチルシロキサン等が挙げられ、変性基としてポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基を有するものが、水系界面活性剤として良好な性質を示すので特に好ましい。また、前記シリコーン系界面活性剤として、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤を用いることもでき、例えば、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルシロキサンのSi部側鎖に導入した化合物等が挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸化合物、パーフルオロアルキルカルボン酸化合物、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物及びパーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物が、起泡性が小さいので特に好ましい。前記パーフルオロアルキルスルホン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸塩等が挙げられる。前記パーフルオロアルキルカルボン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルカルボン酸塩等が挙げられる。前記パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物としては、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの硫酸エステル塩、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの塩等が挙げられる。これらフッ素系界面活性剤における塩の対イオンとしては、Li、Na、K、NH4、NH3CH2CH2OH、NH2(CH2CH2OH)2、NH(CH2CH2OH)3などが挙げられる。
両性界面活性剤としては、例えば、ラウリルアミノプロピオン酸塩、ラウリルジメチルベタイン、ステアリルジメチルベタイン、ラウリルジヒドロキシエチルベタインなどが挙げられる。
ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンプロピレンブロックポリマー、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、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド付加物などが挙げられる。
アニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、ラウリル酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートの塩、などが挙げられる。
これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
このような界面活性剤としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、ビックケミー株式会社、信越化学工業株式会社、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社、日本エマルジョン株式会社、共栄社化学などから入手できる。
上記のポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤としては、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、下記一般式(S-1)式で表される、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルポリシロキサンのSi部側鎖に導入したものなどが挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、及びパーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物などが挙げられる。これらの中でも、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物は起泡性が少ないため好ましく、特に下記一般式(F-1)及び一般式(F-2)で表されるフッ素系界面活性剤が好ましい。
CnF2n+1-CH2CH(OH)CH2-O-(CH2CH2O)a-Y
上記一般式(F-2)で表される化合物において、YはH、又はCmF2m+1でmは1~6の整数、又はCH2CH(OH)CH2-CmF2m+1でmは4~6の整数、又はCpH2p+1でpは1~19の整数である。nは1~6の整数である。aは4~14の整数である。
この市販品としては、例えば、サーフロンS-111、S-112、S-113、S-121、S-131、S-132、S-141、S-145(いずれも、旭硝子株式会社製);フルラードFC-93、FC-95、FC-98、FC-129、FC-135、FC-170C、FC-430、FC-431(いずれも、住友スリーエム株式会社製);メガファックF-470、F-1405、F-474(いずれも、DIC株式会社製);ゾニール(Zonyl)TBS、FSP、FSA、FSN-100、FSN、FSO-100、FSO、FS-300、UR、キャプストーンFS-30、FS-31、FS-3100、FS-34、FS-35(いずれも、Chemours社製);FT-110、FT-250、FT-251、FT-400S、FT-150、FT-400SW(いずれも、株式会社ネオス製)、ポリフォックスPF-136A,PF-156A、PF-151N、PF-154、PF-159(オムノバ社製)、ユニダインDSN-403N(ダイキン工業株式会社製)などが挙げられ、これらの中でも、良好な印刷品質、特に発色性、紙に対する浸透性、濡れ性、均染性が著しく向上する点から、Chemours社製のFS-3100、FS-34、FS-300、株式会社ネオス製のFT-110、FT-250、FT-251、FT-400S、FT-150、FT-400SW、オムノバ社製のポリフォックスPF-151N及びダイキン工業株式会社製のユニダインDSN-403Nが特に好ましい。
クリアインクは有機溶剤を含んでもよい。有機溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、水溶性有機溶剤などが挙げられる。なお、水溶性とは、例えば、25℃の水100gに5g以上溶解することを意味する。
前記その他の成分としては、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、消泡剤、防腐防黴剤、防錆剤、pH調整剤などを必要に応じて含有することができる。
消泡剤としては、特に制限はなく、例えば、シリコーン系消泡剤、ポリエーテル系消泡剤、脂肪酸エステル系消泡剤などが挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、破泡効果に優れる点から、シリコーン系消泡剤が好ましい。
防腐防黴剤としては、特に制限はなく、例えば、1,2-ベンズイソチアゾリン-3-オンなどが挙げられる。
防錆剤としては、特に制限はなく、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウムなどが挙げられる。
pH調整剤としては、pHを7以上に調整することが可能であれば、特に制限はなく、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミンなどが挙げられる。
クリアインクの25℃での粘度は、印刷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(東機産業株式会社製、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。
クリアインクの表面張力としては、記録媒体上で好適にクリアインクがレベリングされ、クリア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。
クリアインクの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。
本発明の印刷物の製造方法は、被印刷物に複数のカラーインクを付与するカラーインク付与工程と、
クリアインクを付与するクリアインク付与工程と、を含み、
前記カラーインクが、樹脂、顔料、及び水を含有し、
前記クリアインクが、樹脂粒子、及び水を含有し、
前記クリアインクに含まれる前記樹脂粒子の体積平均粒径の測定値が50nm以下であり、
前記クリアインクの乾燥膜が50℃以上、及び0℃未満にガラス転移点(Tg)を有し、更に必要に応じて、加熱工程、その他の工程を含む。
本発明の印刷物の製造装置は、被印刷物に複数のカラーインクを付与するカラーインク付与手段と、
クリアインクを付与するクリアインク付与手段と、を有し、
前記カラーインクが、樹脂、顔料、及び水を含有し、
前記クリアインクが、樹脂粒子、及び水を含有し、
前記クリアインクに含まれる前記樹脂粒子の体積平均粒径の測定値が50nm以下であり、
前記クリアインクの乾燥膜が50℃以上、及び0℃未満にガラス転移点(Tg)を有し、更に必要に応じて、加熱手段、その他の手段を有する。
本発明の印刷物の製造方法は、カラー画像の上にクリアインクからなる塗膜を形成する印刷物の製造方法であれば、特に制限はない。
本発明の印刷物の製造方法は、カラーインクを付与する工程と、クリアインクを付与する工程を同じ印刷機器で実施してもよいし、別々の印刷機器で実施してもよい。
本発明において「付与」とは、一の物を他の物に配することを意味する。
前記カラーインク付与手段及びクリアインク付与手段としては、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、インクジェット付与手段などが挙げられる。
被印刷物としては、記録媒体として用いられるものに限られず、例えば、壁紙、床材、タイル等の建材、Tシャツ等の衣料用布、テキスタイル、皮革などを適宜使用することができる。なお、記録媒体を搬送する経路の構成を調整することにより、被印刷物としてセラミックス、ガラス、金属などを使用することもできる。
記録媒体としては、特に制限はなく、普通紙、光沢紙、特殊紙、布などを用いることもできるが、非浸透性基材を用いても良好な画像形成が可能である。
前記非浸透性基材とは、水透過性、吸収性が低い表面を有する基材であり、内部に多数の空洞があっても外部に開口していない材質も含まれ、より定量的には、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以下である基材をいう。
前記非浸透性基材としては、例えば、塩化ビニル樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、アクリル樹脂フィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリカーボネートフィルム等のプラスチックフィルムを、好適に使用することができる。
以下の印刷物の製造装置、印刷物の製造方法の説明では、ブラック(K)インク、シアン(C)インク、マゼンタ(M)インク、イエロー(Y)インクを用いた場合について説明するが、これらに代えて、あるいは、これらに加えて、クリアインクを用いればよい。
本発明で用いられるクリアインクは、インクジェット記録方式による各種記録装置、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。
印刷物の製造装置(記録装置)、印刷物の製造方法(記録方法)とは、被印刷物(記録媒体)に対してインク及び各種処理液等を吐出することが可能な装置、当該装置を用いて記録を行う方法である。被印刷物(記録媒体)とは、インク及び各種処理液が一時的にでも付着可能なものを意味する。
また、記録装置は、本発明のインクジェット印刷装置を含み、前記インクジェット印刷装置は、インクを吐出する吐出手段を有するインクジェット印刷装置であって、前記インクジェット印刷装置は、本発明のカラーインクとクリアインクとを有するインクセットを有する。
インクジェット印刷装置には、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、インクジェット印刷装置には、卓上型だけでなく、広幅の記録装置や、例えば、ロール状に巻き取られた連続用紙を記録媒体として用いることが可能な連帳プリンタも含まれる。
記録装置には、インクを吐出するヘッド部分だけでなく、記録媒体の給送、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。
また、記録装置、記録方法は、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、記録装置には、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、この記録装置には、卓上型だけでなく、A0サイズの記録媒体への印刷も可能とする広幅の記録装置、例えば、ロール状に巻き取られた連続用紙を記録媒体として用いることが可能な連帳プリンタも含まれる。
本発明のインクセットは、シアン顔料を含有するインク、マゼンタ顔料を含有するインク及びイエロー顔料を含有するインク及びクリアインクの少なくとも1種のインクを吐出するノズル孔を、主走査方向に直交する副走査方向に3つ以上配列したノズル列を備えた液体吐出ヘッドに好適に用いることができる。
ここで、図2は記録ヘッド20のノズル構成を示す平面図である。図2は、記録ヘッド20のノズル列を上面から透過的に示したものである。図2に示すように、記録ヘッド20は、第1ノズル群20aと、第2ノズル群20bと、第3ノズル群20cとを備えている。
図2は、第1ノズル群20a、第2ノズル群20b、第3ノズル群20cにはそれぞれ、シアン(C)のインク滴を吐出するシアン顔料を含有するインクノズル列NCと、マゼンタ(M)のインク滴を吐出するマゼンタ顔料を含有するインクノズル列NMと、イエロー(Y)のインク滴を吐出するイエロー顔料を含有するインクノズル列NYと、ブラック(K)のインク滴を吐出するブラック顔料を含有するインクノズル列NKとを有する構成としてもよいが、これに限られず、第1ノズル群20a、第2ノズル群20b、第3ノズル群20cのうち、第1ノズル群20aの全てのノズルがマゼンタ顔料を含有するインクノズル、第2ノズル群20bの全てのノズルがイエロー顔料を含有するインクノズル、第3ノズル群20cの全てのノズルがシアン顔料を含有するインクノズルであってもよい。
本発明のインクセットとすることで、本発明の課題、色ムラを解消することができる。
本発明のインクセットに用いるカラーインクは、顔料の含有量を低くし、吐出する滴数を増やすことで付着量を増やすことにより、色ムラの発生を抑制する効果を向上させることができる。
また、図2のようなノズル群を、2セット組み合わせ、ノズル列を6以上としてもよい。ノズル列を6以上とすることで、更なる高速化が可能となる。
前処理装置、後処理装置の一態様として、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)などのインクの場合と同様に、前処理液、後処理液を有する液体収容部と液体吐出ヘッドを追加し、前処理液、後処理液をインクジェット記録方式で吐出する態様がある。
前処理装置、後処理装置の他の態様として、インクジェット記録方式以外の、例えば、ブレードコート法、ロールコート法、スプレーコート法による前処理装置、後処理装置を設ける態様がある。
立体造形物を造形するための立体造形装置は、公知のものを使用することができ、特に限定されないが、例えば、インクの収容手段、供給手段、吐出手段、乾燥手段等を備えるものを使用することができる。立体造形物には、インクを重ね塗りするなどして得られる立体造形物が含まれる。また、記録媒体等の基材上にインクを付与した構造体を加工してなる成形加工品も含まれる。前記成形加工品は、例えば、シート状、フィルム状に形成された記録物及び構造体に対して、加熱延伸、打ち抜き加工等の成形加工を施したものであり、例えば、自動車、OA機器、電気・電子機器、カメラ等のメーター、操作部のパネルなど、表面を加飾後に成形する用途に好適に使用される。
記録媒体、メディア、被印刷物は、いずれも同義語とする。
(顔料分散体の調製例1)
<シアン顔料分散体の調製>
特開2012-207202号公報の「〔顔料表面改質処理〕の-方法A-」に記載の方法と同様にして、シアン顔料分散体を得た。
具体的には、C.I.ピグメントブルー15:3(商品名:クロモファインブルー、大日精化工業株式会社製)20g、下記構造式(1)の化合物20mmol、及びイオン交換水200mLを、室温(25℃)環境下、Silversonミキサー(6,000rpm(0.6質量%))で混合し、スラリーを得た。
得られたスラリーのpHが4より高い場合は、硝酸20mmolを添加した。30分間静置後に、少量のイオン交換水に溶解された亜硝酸ナトリウム(20mmol)を上記スラリーにゆっくりと添加した。
更に、撹拌しながら60℃に加温し、1時間反応させ、前記C.I.ピグメントブルー15:3の表面に下記構造式(1)の化合物を付加した改質顔料を得た。
次に、改質顔料を含有するスラリーをNaOH水溶液によりpH10に調整し、30分間静置して改質顔料分散体を得た。
前記改質顔料分散体をイオン交換水と透析膜とを用いた限外濾過を行い、更に超音波分散を行い、親水性官能基としてビスホスホン酸基を有するシアン顔料分散体(自己分散型)(顔料固形分濃度:15質量%)を得た。
<マゼンタ顔料分散体の調製>
顔料分散体の製造例1において、C.I.ピグメントブルー15:3(商品名:クロモファインブルー、大日精化工業株式会社製)20gを、C.I.ピグメントレッド122(商品名:トナーマゼンタEO02、クラリアントジャパン株式会社製)20gに変更した以外は、顔料分散体の製造例1と同様にして、顔料固形分濃度が15質量%であるマゼンタ顔料分散体を調製した。
<イエロー顔料分散体の調製>
顔料分散体の製造例1において、C.I.ピグメントブルー15:3(商品名:クロモファインブルー、大日精化工業株式会社製)20gを、C.I.ピグメントイエロー74(商品名:ファーストイエロー531、大日精化工業株式会社製)20gに変更した以外は、顔料分散体の製造例1と同様にして、顔料固形分濃度が15質量%であるイエロー顔料分散体を調製した。
以下のようにして作製した、シアン顔料を含有するシアンインクC、マゼンタ顔料を含有するマゼンタインクM、及びイエロー顔料を含有するイエローインクYを組み合わせてインクセット1とした。
シアン顔料分散体6.7質量%、1,3-ブタンジオール(商品名:1,3-ブタンジオール、ダイセル化学株式会社製、SP値:12.8)20質量%、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド(商品名:エクアミドM-100、出光興産株式会社製、SP値:9.2)10質量%、ジエチレングリコールジエチルエーテル(商品名:ハイソルブEDE、東邦化学工業株式会社製、SP値:8.2)5質量%、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル(商品名:ハイソルブBTM、東邦化学工業株式会社製、SP値:8.4)5質量%、ポリカーボネートウレタン樹脂粒子液(タケラックW6110、三井化学株式会社製、固形分濃度:30質量%)10質量%、シロキサン化合物(商品名:FZ2110、東レ・ダウ株式会社製、有効成分濃度:100質量%)1質量%、及び合計100質量%となるようにイオン交換水を残量添加し、混合撹拌した後、平均孔径が0.8μmのメンブレンフィルター(商品名:DISMIC-25cs、アドバンテック社製)で濾過して、シアンインクCを得た。
シアンインクCの調製において、シアン顔料分散体6.7質量%をマゼンタ顔料分散体20質量%に変更した以外は、シアンインクCの調製と同様にして、マゼンタインクMを得た。
シアンインクCの調製において、シアン顔料分散体6.7質量%をイエロー顔料分散体13.3質量%に変更した以外は、シアンインクCの調製と同様にして、イエローインクYを得た。
カラーインクセット1の調製例において、シアンインクC、マゼンタインクM、及びイエローインクYを、表1に示す組成で調製した以外は、カラーインクセット1と同様にしてカラーインクセット2~9を得た。
(樹脂エマルジョン1の調製)
<ポリカーボネート系ポリウレタン樹脂エマルジョン1の調製>
撹拌機、還流冷却管、及び温度計を挿入した反応容器に、ポリカーボネートジオール(1,6-ヘキサンジオールとジメチルカーボネートとの反応生成物(数平均分子量(Mn):1,200))1,500質量部、2,2-ジメチロールプロピオン酸(以下、「DMPA」とも称することがある)300質量部、及びN-メチルピロリドン(以下、「NMP」とも称することがある)1,420質量部を窒素気流下で仕込み、60℃に加熱してDMPAを溶解させた。
次に、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート1,824質量部、ジブチルスズジラウリレート(触媒)2.6質量部を加えて90℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行い、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを得た。この反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン260質量部を添加し、混合したものの中から4,340質量部を抜き出して、強撹拌下、水5,400質量部、及びトリエチルアミン15質量部の混合溶液の中に加えた。
次に、氷1,500質量部を投入し、35質量%の2-メチル-1,5-ペンタンジアミン水溶液830質量部を加えて鎖延長反応を行い、固形分濃度が30質量%となるように溶媒を留去し、ポリカーボネート系ポリウレタン樹脂エマルジョン1を得た。
-ガラス転移点(Tg)の測定-
まず、直径50mmのテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)製シャーレに樹脂エマルジョン4gを均一に広がるように入れ、50℃で1週間乾燥後、得られた樹脂膜から5.0mgをアルミニウム製の試料容器に入れ、前記試料容器をホルダーユニットに載せ、電気炉中にセットした。
次いで、窒素雰囲気下、0℃から昇温速度10℃/minで150℃まで昇温し、その後、150℃から降温速度5℃/minで-80℃まで降温した後、更に昇温速度10℃/minで150℃まで昇温してDSC曲線を計測した。
得られたDSC曲線から、DSC-60システム中の解析プログラムを用いて、2回目の昇温時における変曲部からミッドポイント法で解析し、ガラス転移点(Tg)を求めた。
<ポリエステル系ポリウレタン樹脂エマルジョン2の調製>
撹拌機、温度計、窒素シール管及び冷却器の付いた容量2Lの反応器に、メチルエチルケトンを100質量部、ポリエステルポリオール(1)(IPA/AA=6/4(モル比)と、EG/NPG=1/9(モル比)から得られたポリエステルポリオール、数平均分子量:2,000、平均官能基数:2、IPA:イソフタル酸、AA:アジピン酸、EG:エチレングリコール、及びNPG:ネオペンチルグリコール)345質量部、及び2,2-ジメチロールプロピオン酸(DMPA)9.92質量部を仕込み、60℃にて均一に混合した。
その後、トリエチレングリコールジイソシアネート(TEGDI)40.5質量部、及びジオクチルチンジラウレート(DOTDL)0.08質量部を仕込み、72℃で3時間反応させて、ポリウレタン溶液を得た。
このポリウレタン溶液に、イソフタル酸(IPA)80質量部、メチルエチルケトン(MEK)220質量部、トリエタノールアミン(TEA)3.74質量部、及び水596質量部を仕込んで転相させた後、ロータリーエバポレーターにてMEK及びIPAを除去して、ポリウレタン樹脂エマルジョン2を得た。
得られた水性エマルジョンを常温まで冷却した後、イオン交換水と水酸化ナトリウム水溶液と、を添加して固形分濃度30質量%、pH8に調整した。
樹脂エマルジョン1と同様に、ガラス転移点(Tg)の測定を行ったところ、「-4℃」であった。
また、樹脂エマルジョン1と同様に、体積平均粒径を粒度分析装置(マイクロトラック MODEL UPA9340、日機装社製)を用いて測定したところ、105nmであった。
<ポリカーボネート系ポリウレタン樹脂エマルジョン3の調製>
撹拌機、還流冷却管、及び温度計を挿入した反応容器に、ポリカーボネートジオール(1,6-ヘキサンジオールとジメチルカーボネートとの反応生成物(数平均分子量(Mn):1,000)1,500質量部、2,2-ジメチロールプロピオン酸(以下、「DMPA」とも称することがある)260質量部、及びN-メチルピロリドン(以下、「NMP」とも称することがある)1320質量部を窒素気流下で仕込み、60℃に加熱してDMPAを溶解させた。
次に、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート1,530質量部、ジブチルスズラウリレート(触媒)2.6質量部を加えて90℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行い、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを得た。この反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン245質量部を添加し、混合したものの中から4,340質量部を抜き出して、強撹拌下、水5,400質量部、及びトリエチルアミン15質量部の混合溶液の中に加えた。
次に、氷1,500質量部を投入し、35質量%の2-メチル-1,5-ペンタンジアミン水溶液793質量部を加えて鎖延長反応を行い、固形分濃度が30質量%となるように溶媒を留去し、ポリカーボネート系ポリウレタン樹脂エマルジョン3を得た。
樹脂エマルジョン1と同様に、ガラス転移点(Tg)の測定を行ったところ「45℃」であった。
また、樹脂エマルジョン1と同様に、体積平均粒径を粒度分析装置(マイクロトラック MODEL UPA9340、日機装社製)を用いて測定したところ、40nmであった。
<ポリカーボネート系ポリウレタン樹脂エマルジョン4の調製>
撹拌機、還流冷却管、及び温度計を挿入した反応容器に、ポリカーボネートジオール(1,6-ヘキサンジオールとジメチルカーボネートとの反応生成物(数平均分子量(Mn):1,200)1,500質量部、2,2-ジメチロールプロピオン酸(以下、「DMPA」とも称することがある)350質量部、及びN-メチルピロリドン(以下、「NMP」とも称することがある)2300質量部を窒素気流下で仕込み、60℃に加熱してDMPAを溶解させた。
次に、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート2,100質量部、ジブチルスズジラウリレート(触媒)2.6質量部を加えて90℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行い、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを得た。この反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン270質量部を添加し、混合したものの中から4,340質量部を抜き出して、強撹拌下、水5,400質量部、及びトリエチルアミン15質量部の混合溶液の中に加えた。
次に、氷1,500質量部を投入し、35質量%の2-メチル-1,5-ペンタンジアミン水溶液800質量部を加えて鎖延長反応を行い、固形分濃度が30質量%となるように溶媒を留去し、ポリカーボネート系ポリウレタン樹脂エマルジョン4を得た。
樹脂エマルジョン1と同様に、ガラス転移点(Tg)の測定を行ったところ「56℃」であった。
また、樹脂エマルジョン1と同様に、体積平均粒径を粒度分析装置(マイクロトラック MODEL UPA9340、日機装社製)を用いて測定したところ、57nmであった。
ポリカーボネート系ポリウレタン樹脂エマルジョン1(固形分濃度:30質量%)29.6質量%、ポリエステル系ポリウレタン樹脂エマルジョン2(固形分濃度:30質量%)0.4質量%、1,2-プロパンジオール17質量%、1,3-プロパンジオール12質量%、1,2-ブタンジオール3質量%、界面活性剤として商品名「FS-300」(デュポン社製、フッ素系界面活性剤、固形分濃度40質量%)3質量%、及び高純水35質量%を添加し、混合撹拌して混合物を調製した。
次いで、得られた混合物を、平均孔径が0.2μmのポリプロピレンフィルター(商品名:BetafineポリプロピレンプリーツフィルターPPGシリーズ、3M社製)にてろ過することにより、水系クリアインクAを調製した。
-クリアインクの乾燥膜のガラス転移点(Tg)の測定-
クリアインクの乾燥膜のガラス転移点(Tg)は、示差走査熱量計(TA-60WS及びDSC-60、株式会社島津製作所製)を用いて測定した。
まず、直径50mmのテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)製シャーレにインク4gを均一に広がるように入れ、50℃で1週間乾燥後、得られたインクの乾燥膜から5.0mgをアルミニウム製の試料容器に入れ、前記試料容器をホルダーユニットに載せ、電気炉中にセットした。
次いで、窒素雰囲気下、0℃から昇温速度10℃/minで150℃まで昇温し、その後、150℃から降温速度5℃/minで-80℃まで降温した後、更に昇温速度10℃/minで150℃まで昇温してDSC曲線を計測した。
得られたDSC曲線から、DSC-60システム中の解析プログラムを用いて、2回目の昇温時における変曲部をミッドポイント法で解析し、ガラス転移点(Tg)を求めた。
-クリアインクに含まれる樹脂粒子の体積平均粒径の測定-
得られたクリアインクを粒度分析装置(マイクロトラック MODEL UPA9340、日機装社製)を用いて測定した。
クリアインクAの調製において、表4~表6に示す組成に変更した以外は、クリアインクAの調製と同様にして、水系クリアインクB~Kを調製した。
なお、調製したクリアインクB~Kにおけるクリアインクの乾燥膜のガラス転移点(Tg)、及びクリアインクに含まれる樹脂粒子の体積平均粒径は、クリアインクAと同様にして測定した。結果を表4~表6に示す。
表7~表9に示すカラーインク及びクリアインクの組合せを用いて、図2に示す液体吐出ユニットを有する図1の印刷装置により、以下に示す各評価(「色ムラ」、「耐擦過性」)における画像形成条件に基づき画像を印刷した。
-画像形成-
表7~表9に示すカラーインク及びクリアインクの組合せを用いて、図2に示す液体吐出ユニットを有する図1の印刷装置により、ポリ塩化ビニル(PVC)メディア(商品名:GIY-11Z5,リンテック株式会社製)に印字速度25m2/hで印刷を行った。
画像形成においては、ブラック顔料を含有するインクの搭載及び印刷は行わず、イエロー顔料を含有するインク、マゼンタ顔料を含有するインク、及びシアン顔料を含有するインクの3色で画像を形成した。
即ち、図2に示す液体吐出ユニットにおいて、第2ノズル群20b~第3ノズル群20cの「NC」、「NM」、「NY」では、各カラーインクの「シアン顔料を含有するインク」、「マゼンタ顔料を含有するインク」、「イエロー顔料を含有するインク」を用い、「NK」では「ブラック顔料を含有するインク」を用いなかった。
出力画像は印刷(印字)率30%の3Cコンポジット画像を印字した。
印刷前、印刷中、及び印刷後の各ヒーターの加熱温度は、50℃(印刷前)、50℃(印刷中)、及び65℃(印刷後)に設定した。
なお、「コンポジット画像」とは、(主に)黒の画像をYMCの3Colorを形成するか(この場合は3Cコンポジット)、YMCKの4Colorを形成する(4Cコンポジット)場合が、「コンポジット」画像である。上述の「3Cコンポジット画像」とは、YMCの3色で作成した黒ベタ画像である。3色全てを、印刷率100%で印刷した場合は、濃い黒の画像になる。しかし、印刷率を変えることで淡いグレー色から黒色までの階調表現することができる。例えば、印刷率30%の3Cコンポジット画像は、各色とも印刷率10%で、3色の印刷率を合計した印刷率30%で印刷したベタ画像を意味する。
形成した画像(3Cコンポジット画像)を目視観察し、以下の評価基準に基づいて評価した。なお、2以上が実使用可能なレベルである。
[評価基準]
5:画像から30cm未満離れた距離からの観察により色ムラが認識されない
4:画像から30cm以上1m未満離れた距離からの観察により色ムラが認識されない
3:画像から1m以上2m未満離れた距離からの観察により色ムラが認識されない
2:画像から2m以上3m未満離れた距離からの観察により色ムラが認識されない
1:画像から3m以上離れた距離からの観察により色ムラが認識できる
-画像形成-
表7~表9に示すカラーインク及びクリアインクの組合せを用いて、図2に示す液体吐出ユニットを有する図1の印刷装置により、デジタルプリント壁紙(商品名:PROW400Fメディア、リンテックサインシステム株式会社製)に印字速度25m2/hで印刷を行った。
画像形成においては、図2に示す液体吐出ユニットの第3ノズル群20cの「NC」、「NM」、「NY」において、各カラーインクセットの「シアン顔料を含有するインク」、「マゼンタ顔料を含有するインク」、「イエロー顔料を含有するインク」を用い、また第1ノズル群20aの「NC」、「NM」、「NY」、及び「NK」において、クリアインクを用い印字を行った。第2ノズル群20bは使用しなかった。
出力画像は印刷率80%の3Cコンポジット画像とし、クリアインク出力画像は印刷率100%とした。
印刷前、印刷中、及び印刷後の各ヒーターの加熱温度は、50℃(印刷前)、50℃(印刷中)、及び70℃(印刷後)に設定した。
得られた画像を切り出し、学振形摩耗試験機(摩擦試験機II形)(装置名:染色物摩擦堅ろう試験機 AR-2(BC)、インテック株式会社製)にセットし、接触部に白綿布(JIS L 0803準拠 染色堅ろう度試験用添付白布 カナキン3号)を取り付けた摩擦子(荷重:200g)にて100往復、250往復、500往復の擦過試験を実施した。試験後の画像を目視で確認し、下記評価基準に基づいて評価を行った。なお、100往復の試験で、3以上を合格とした。
[評価基準]
5:印刷面に擦った跡(擦った部分の色変化、光沢変化)が見られず、かつ白綿布にもインクの色移りがない
4:印刷面に擦った跡(擦った部分の色変化、光沢変化)が見られないが、白綿布にかすかにインクの色移りがある
3:近く(印刷面から約30cm離れた位置)で見ると、擦った跡(擦った部分の色変化、光沢変化)がみられ、白綿布にかすかにインクの色移りがある
2:遠く(印刷面から約100cm離れた位置)からみても、擦った跡(擦った部分の色変化、光沢変化)がみられる、又は白綿布にはっきりとインクの色移りがある
1:メディア地肌部の一部が露出している
<1> 樹脂、顔料、及び水を含有する複数のカラーインクと、
樹脂粒子、及び水を含有するクリアインクと、を有するインクセットであって、
前記クリアインクに含まれる前記樹脂粒子の体積平均粒径の測定値が50nm以下であり、
前記クリアインクの乾燥膜が50℃以上、及び0℃未満にガラス転移点(Tg)を有することを特徴とするインクセットである。
<2> 前記樹脂粒子が、樹脂粒子Aと、樹脂粒子Bとを含み、
前記樹脂粒子Aの前記ガラス転移点(Tg)が50℃以上、前記樹脂粒子Bの前記ガラス転移点(Tg)が0℃未満である、前記<1>に記載のインクセットである。
<3> 前記樹脂粒子Aの質量MAと、前記樹脂粒子Bの質量MBとの質量比MA:MBが、98:2~80:20である、前記<2>に記載のインクセットである。
<4> 前記樹脂粒子の合計含有量が、前記クリアインク全量に対して10質量%以上である、前記<1>から<3>のいずれかに記載のインクセットである。
<5> 前記樹脂粒子Aがウレタン樹脂粒子である、前記<2>から<4>のいずれかに記載のインクセットである。
<6> 複数の前記カラーインクが、シアン顔料を含有するシアンインク、マゼンタ顔料を含有するマゼンタインク、及びイエロー顔料を含有するイエローインクを含み、
前記シアン顔料の含有量がシアンインク全量に対して0.70質量%以上1.40質量%以下であり、
前記マゼンタインクにおける前記マゼンタ顔料の含有量、及び前記イエローインクにおけるイエロー顔料の含有量が、前記シアンインクにおける前記シアン顔料の含有量よりも多い、前記<1>から<5>のいずれかに記載のインクセットである。
<7> 前記マゼンタインクにおける前記マゼンタ顔料の含有量、及び前記イエローインクにおけるイエロー顔料の含有量が、前記シアンインクにおける前記シアン顔料の含有量に対して1.4倍以上4.5倍以下である、前記<6>に記載のインクセットである。
<8> 前記カラーインクが、溶解性パラメーター(SP値)が10以下の有機溶剤を含有し、
前記有機溶剤の含有量が前記カラーインク全量に対して20質量%以下である、前記<1>から<7>のいずれかに記載のインクセットである。
<9> 被印刷物に複数のカラーインクを付与するカラーインク付与工程と、
クリアインクを付与するクリアインク付与工程と、を含み、
前記カラーインクが、樹脂、顔料、及び水を含有し、
前記クリアインクが、樹脂粒子、及び水を含有し、
前記樹脂粒子の体積平均粒径が50nm以下であり、
前記クリアインクの乾燥膜が50℃以上、及び0℃未満にガラス転移点(Tg)を有することを特徴とする印刷物の製造方法である。
<10> 被印刷物に複数のカラーインクを付与するカラーインク付与手段と、
クリアインクを付与するクリアインク付与手段と、を有し、
前記カラーインクが、樹脂、顔料、及び水を含有し、
前記クリアインクが、樹脂粒子、及び水を含有し、
前記樹脂粒子の体積平均粒径が50nm以下であり、
前記クリアインクの乾燥膜が50℃以上、及び0℃未満にガラス転移点(Tg)を有することを特徴とする印刷物の製造装置である。
<11> 前記カラーインク付与手段及びクリアインク付与手段が、インクジェット付与手段である、前記<10>に記載の印刷物の製造装置である。
10 制御部
20 記録ヘッド
20a、20b、20c ノズル群
Claims (11)
- 樹脂、顔料、及び水を含有する複数のカラーインクと、
樹脂粒子、及び水を含有するクリアインクと、を有するインクセットであって、
複数の前記カラーインクが、シアン顔料を含有するシアンインクを含み、
前記シアン顔料の含有量が、前記シアンインク全量に対して1.0質量%以上1.2質量%以下であり、
前記クリアインクに含まれる前記樹脂粒子の体積平均粒径の測定値が50nm以下であり、
前記クリアインクの乾燥膜が50℃以上、及び0℃未満にガラス転移点(Tg)を有することを特徴とするインクセット。 - 前記樹脂粒子が、樹脂粒子Aと、樹脂粒子Bとを含み、
前記樹脂粒子Aの前記ガラス転移点(Tg)が50℃以上、前記樹脂粒子Bの前記ガラス転移点(Tg)が0℃未満である、請求項1に記載のインクセット。 - 前記樹脂粒子Aの質量MAと、前記樹脂粒子Bの質量MBとの質量比MA:MBが、98:2~80:20である、請求項2に記載のインクセット。
- 前記樹脂粒子の合計含有量が、前記クリアインク全量に対して10質量%以上である、請求項1から3のいずれかに記載のインクセット。
- 前記樹脂粒子Aがウレタン樹脂粒子である、請求項2から3のいずれかに記載のインクセット。
- 複数の前記カラーインクが、マゼンタ顔料を含有するマゼンタインク、及びイエロー顔料を含有するイエローインクをさらに含み、
前記マゼンタインクにおける前記マゼンタ顔料の含有量、及び前記イエローインクにおけるイエロー顔料の含有量が、前記シアンインクにおける前記シアン顔料の含有量よりも多い、請求項1から5のいずれかに記載のインクセット。 - 前記マゼンタインクにおける前記マゼンタ顔料の含有量、及び前記イエローインクにおけるイエロー顔料の含有量が、前記シアンインクにおける前記シアン顔料の含有量に対して1.4倍以上4.5倍以下である、請求項6のいずれかに記載のインクセット。
- 前記カラーインクが、溶解性パラメーター(SP値)が10以下の有機溶剤を含有し、
前記有機溶剤の含有量が前記カラーインク全量に対して20質量%以下である、請求項1から7のいずれかに記載のインクセット。 - 被印刷物に複数のカラーインクを付与するカラーインク付与工程と、
クリアインクを付与するクリアインク付与工程と、を含み、
前記カラーインクが、樹脂、顔料、及び水を含有し、
前記カラーインクが、シアン顔料を含有するシアンインクを含み、
前記シアン顔料の含有量が、前記シアンインク全量に対して1.0質量%以上1.2質量%以下であり、
前記クリアインクが、樹脂粒子、及び水を含有し、
前記クリアインクに含まれる前記樹脂粒子の体積平均粒径の測定値が50nm以下であり、
前記クリアインクの乾燥膜が50℃以上、及び0℃未満にガラス転移点(Tg)を有することを特徴とする印刷物の製造方法。 - 被印刷物に複数のカラーインクを付与するカラーインク付与手段と、
クリアインクを付与するクリアインク付与手段と、を有し、
前記カラーインクが、樹脂、顔料、及び水を含有し、
前記カラーインクが、シアン顔料を含有するシアンインクを含み、
前記シアン顔料の含有量が、前記シアンインク全量に対して1.0質量%以上1.2質量%以下であり、
前記クリアインクが、樹脂粒子、及び水を含有し、
前記クリアインクに含まれる前記樹脂粒子の体積平均粒径の測定値が50nm以下であり、
前記クリアインクの乾燥膜が50℃以上、及び0℃未満にガラス転移点(Tg)を有することを特徴とする印刷物の製造装置。 - 前記カラーインク付与手段及びクリアインク付与手段が、インクジェット付与手段である、請求項10に記載の印刷物の製造装置。
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