JP2015196731A - インクジェット記録用油性インク組成物、及びインクジェット記録方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】色材、溶剤及びバインダー樹脂を含有する油性インク組成物であって、
前記溶剤として、ラクトン系溶剤及びアミド系溶剤の少なくとも1種を含有し、該ラクトン系溶剤と該アミド系溶剤の合計量が全溶剤中に10〜40質量%であり、かつ、沸点が200℃〜330℃のポリオキシアルキレングリコールモノアルキルエーテルを全溶剤中に3〜20質量%含有することを特徴とする、インクジェット記録用油性インク組成物である。
【選択図】なし
Description
また、特許文献2には、β−アルコキシプロピオンアミド類からなるアミド系溶剤と、塩化ビニル及び酢酸ビニルを含む共重合体とを含有するインクジェット用非水系インクが開示されている。特許文献2によれば、当該技術によるインクジェット用非水系インクは、塩化ビニル系樹脂を含有する記録媒体の表面にインクを強固に定着させることができ、定着性及び吐出安定性に優れると記載されている。
また、最近、インクジェットヘッドにおいて、従来の2倍以上のノズル数を高密度化して配置した“高密度ヘッド”が開発されている。このような高密度ヘッドを用いると、高精細な印刷が可能になるのと同時に、高速印刷が可能となり、また、高濃度の印刷も可能となる。そのため、このような高密度ヘッドを有するプリンターに用いられるインクジェットインクとしては、高い吐出応答性や間欠吐出時の吐出安定性が要求され、高速印刷時においても、ノズルから瞬間的に吐出し、且つ、インクの飛び散りや着弾位置のずれが生じないという高速印刷適性、さらにはベタ印刷等でムラやスジが生じない高い画像均一性、及び細線印刷でにじみが生じない画像再現性など、印字品質に関連して高度な要求がなされる。また、一方で、印刷速度の高速化に伴い、高い乾燥性と、乾燥後の工程が直ちに行えることが求められている。
また、最近の油性インクジェットインク用インクジェットプリンターの傾向としては、インクジェットヘッドに水性インクジェットインク用に開発されたものを流用することが行われてきている。これは、大量生産が行われている水性インクジェット用のインクジェットヘッドを使用することでプリンターのコストを下げる狙いがある。しかし、水性インクジェット用のインクジェットヘッドは耐溶剤性を考慮せずに開発された場合が多く、油性インキに含まれる溶剤によるインクジェットヘッド部材の溶解や膨潤等の問題が起き易かった。特に、乾燥性を速めるために、低沸点の溶剤を含有させると上記のような問題が起き易い傾向があった。
また、インクジェットヘッドの目詰まり防止対策として、休止時にヘッドキャップを行うシステムを備えるプリンターも主流となっている。ヘッドキャップにはヘッドを覆うためのキャップとその内側に備えられた吸収部材からなっており、通常吸収部材はPVAでできている。そのため、油性インクが付着することによって吸収部材の膨潤が起こり、インクジェットヘッドに吸収部材が接触する問題が発生することがあった。
よって、インクジェット記録用油性インク組成物としては、インクジェットヘッド等のプリンター部材に使用されているプラスチックや接着剤に対して溶解や膨潤等の悪影響を与えないことやヘッドキャップ用吸収部材を膨潤させないことなど、プリンター部材適性も求められている。
さらに、近年、インクジェットプリンターのメンテナンス性能の向上が求められている。プリンターの使用頻度が少ない場合や長期に放置した場合等でもノズルが詰まり難かったり、詰まったノズルをクリーニングして、吐出を回復できることが求められており、クリーニングシステムを備えたインクジェットプリンターが主流となっている。クリーニングシステムにおいては、例えば、クリーニング時にローラーポンプが作動し、インクジェットヘッドからインクを吸引してノズルやインク送液チューブでのインク詰まりを解消する仕組みになっている。クリーニング後、インク送液チューブの一部にはインクが残存するが、当該インクが固化すると、インクの吸引ができなくなったり、廃液が送液できないなどクリーニングシステムが機能しなくなる。インク送液チューブはローラーポンプに対応するため、通常エラストマー製であるが、残存したインクの溶剤がチューブに浸透してチューブ外へ揮発すると、チューブ内でインクの流動性が低下したり、インクが固化する問題が発生する。このため、インクジェット記録用油性インク組成物のメンテナンス性には、プリンターに使用されているインク送液チューブ内でインクが詰まり難いというチューブ適性と、ノズルが詰まってもクリーニングでノズル詰まりが解消される回復性が要求される。
以上のことから、高速印刷に対応可能な高い乾燥性と、高精細印刷に対応可能な優れたベタ部の画像均一性及び細線の画像再現性と、更に当該高精細印刷がそのまま保持可能なように耐擦性を備えること、更には印刷物の表面光沢性、並びに、高速印刷適性、間欠吐出性、及びプリンター部材適性、メンテナンス性が求められている。
しかし、上記特許文献1、及び特許文献2に記載されたインクによっても、これらの全ての要求を満たすことはできなかった。特許文献1には、特定のポリオキシエチレングリコールジアルキルエーテルとラクトン系溶剤と特定のポリオキシエチレングリコールモノアルキルエーテルとを組み合わせた例も記載されているが、当該技術では、トレードオフになりやすい物性である、乾燥性と印刷物の表面光沢性、あるいは、細線の再現性とベタ部の均一性を同時に満足するものを得ることが難しかった。
前記溶剤として、ラクトン系溶剤及びアミド系溶剤の少なくとも1種を含有し、該ラクトン系溶剤と該アミド系溶剤の合計量が全溶剤中に10〜40質量%であり、かつ、沸点が200℃〜330℃のポリオキシアルキレングリコールモノアルキルエーテルを全溶剤中に3〜20質量%含有することを特徴とする。
本発明に係るインクジェット記録用油性インク組成物は、ラクトン系溶剤及びアミド系溶剤の少なくとも1種を合計量で全溶剤中に10〜40質量%含有し、かつ、沸点が200℃〜330℃のポリオキシアルキレングリコールモノアルキルエーテルを全溶剤中に3〜20質量%含有することにより、高速印刷における印刷乾燥性、ベタ部の画像均一性及び細線の画像再現性、印刷物の表面光沢性、耐擦性、並びに、高速印刷適性、間欠吐出性、プリンター部材適性、及びメンテナンス性を備えたインクジェット記録用油性インク組成物となる。
本発明に係るインクジェット記録用油性インク組成物は、色材、溶剤及びバインダー樹脂を含有する油性インク組成物であって、
前記溶剤として、ラクトン系溶剤及びアミド系溶剤の少なくとも1種を含有し、該ラクトン系溶剤と該アミド系溶剤の合計量が全溶剤中に10〜40質量%であり、かつ、沸点が200℃〜330℃のポリオキシアルキレングリコールモノアルキルエーテルを全溶剤中に3〜20質量%含有することを特徴とする。
本発明に係るインクジェット記録用油性インク組成物において、上記効果が得られる作用は、未解明の部分はあるが、以下のように考えられる。
ラクトン系溶剤およびアミド系溶剤は、印刷面が主として塩化ビニル系重合体からなる基材に対して浸透性が特に高いため、印刷面の乾燥性と耐擦性を向上する。一方で、ラクトン系溶剤およびアミド系溶剤は、比較的沸点が高めの溶剤であり、インクの流動性を保ちやすく、吐出応答性や間欠吐出安定性に寄与する。また、インク中にバインダーとして用いられる樹脂に対して、高い溶解性を示すため、印刷時やアイドリング時に、インキの乾燥によるノズル詰まりを解消する効果がある。
しかし、ラクトン系溶剤およびアミド系溶剤は、塩化ビニル系重合体からなる基材に対して浸透性が高く、細線の画像をよりシャープにする効果が高い一方で、添加量を多くすると、塩化ビニル系重合体からなる基材に対して浸透性が強くなりすぎることがあり、また、ムラが発生しやすく、ベタ部の画像均一性を高くすることが困難になることがあった。また、ラクトン系溶剤およびアミド系溶剤の含有量を多くすると、上記基材に対する溶解力が強いことから、印刷物の表面の光沢性を損ない易かったり、また、ヘッドに使われる接着剤(エポキシ樹脂)やプラスチック等のプリンター部材適性が悪化することがあった。特に、上述のような水性インクジェットインク用ヘッドを流用したプリンターで問題が発生し易かった。
以下、構成成分について順に説明する。
本発明のインク組成物に用いられる溶剤は、ラクトン系溶剤及びアミド系溶剤の少なくとも1種を含有し、該ラクトン系溶剤と該アミド系溶剤の合計量が全溶剤中に10〜40質量%であり、かつ、沸点が200℃〜330℃のポリオキシアルキレングリコールモノアルキルエーテルを全溶剤中に3〜20質量%含有することを特徴とする。
(ラクトン系溶剤)
本発明のラクトン系溶剤とは、環状エステル化合物であり、同分子内のヒドロキシル基とカルボキシル基が脱水縮合し環状構造を成したものをいう。好ましくは5〜11員環状構造を持つ化合物であり、5員環構造のγ−ラクトンや6員環構造のδ−ラクトン、7員環構造のε−ラクトン等が挙げられる。ラクトン系溶剤としては、例えば、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−ヘキサラクトン、γ−ヘプタラクトン、γ−オクタラクトン、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、δ−ヘキサラクトン、δ−ヘプタラクトン、δ−オクタラクトン、δ−ノナラクトン、δ−デカラクトン、δ−ウンデカラクトン等が挙げられる。
ラクトン系溶剤は、沸点が160℃以上であることが好ましく、更に180℃以上であることが好ましく、特に200℃以上であることが好ましく、また、280℃以下であることが好ましい。印刷乾燥性、細線の画像再現性、及び耐擦性の向上や、吐出応答性、間欠吐出安定性の向上などの点で優れるからである。
本発明のアミド系溶剤とは、分子構造中に1つのカルボン酸アミド構造を含み、直鎖アルキル構造中にエーテル結合を有する化合物である。本発明では下記一般式(1)で表されるアミド系溶剤が好適に用いられる。
中でも前記一般式(1)で表されるアミド系溶剤において、R1がメチル基、R2及びR3がメチル基である組み合わせ、R1がn−ブチル基、R2及びR3がメチル基である組み合わせが好適に用いられる。これらの溶剤は、主として塩化ビニル系重合体からなる印刷面への浸透性が高く、乾燥性、耐擦性が良好である。さらにヘッド表面での揮発が遅いため、インクの流動性や吐出応答性、間欠吐出安定性を向上できる。
前記一般式(1)で表されるアミド系溶剤は、例えば、国際公開第2008/102615号パンフレットに記載の方法を参考にして製造することができる。また、前記一般式(1)で表されるアミド系溶剤の市販品としては、エクアミド(商標、品番M100、B100、出光興産株式会社)等が挙げられる。
アミド系溶剤は、沸点が160℃以上であることが好ましく、更に180℃以上であることが好ましく、特に200℃以上であることが好ましく、また、280℃以下であることが好ましい。印刷乾燥性、細線の画像再現性、及び耐擦性の向上や、吐出応答性、間欠吐出安定性の向上などの点で優れるからである。
本発明のポリオキシアルキレングリコールモノアルキルエーテルとしては、沸点が200℃〜330℃のポリオキシアルキレングリコールモノアルキルエーテルを全溶剤中に3〜20質量%含有するように用いる。
上記特定の沸点のポリオキシアルキレングリコールモノアルキルエーテルは、末端に水酸基を有し、揮発が比較的遅く、且つ塩化ビニル系重合体からなる印刷面への浸透性が比較的悪いため、基材上に残りやすい。そのため、上記特定の沸点のポリオキシアルキレングリコールモノアルキルエーテルは、塩化ビニル系重合体からなる印刷面への浸透性が高いラクトン系溶剤及びアミド系溶剤の少なくとも1種と組み合わせて用いると、浸透性の高いインクの濡れ広がり性を向上させ、上述のような細線の画像再現性に加えて、白抜け(埋まり不良)が発生し難く、ベタ部の画像均一性が向上して印刷ムラが防止され、且つ、印刷物の表面光沢性を向上する。上記特定の沸点のポリオキシアルキレングリコールモノアルキルエーテルを特定量で組み合わせると、ヘッド表面のインクの揮発性が適切になり、特に、高速印刷時で発生しやすいインクの飛び散りを低減させる効果がある。
含有量が下限以上であることにより、クリーニングシステムにおけるインク送液チューブ適性や間欠吐出性を向上し、基材上で濡れ広がる効果が高くなり、ベタ部の画像均一性や印刷物の表面光沢性を向上することができる。また、ヘッドに使用されている接着剤に対して溶解性がないため、インクによる接着剤への影響を緩和する効果がある。一方、含有量が上限以下であることにより、プリンター部材適性(ヘッドキャップ用吸収体)、乾燥性、耐擦性、及び細線の画像再現性を悪化させることがなく、ベタ部の画像均一性や印刷物の表面光沢性を向上することができる。
ポリオキシアルキレングリコールモノアルキルエーテルは、中でも、全溶剤中に3〜10質量%含有することが好ましい。上記範囲内であれば、吐出応答性、乾燥性、メンテナンス性に優れるとともに、プリンター部材適性(ヘッド用接着剤及びプラスチック部材、並びに、ヘッドキャップ用吸収体)やベタ部の画像均一性の点から好ましいからである。
ラクトン系溶剤、アミド系溶剤、ポリオキシアルキレングリコールモノアルキルエーテル以外の溶剤(以下、本願ではその他の溶剤ということがある)としては、従来からインクジェット記録用油性インク組成物に使用されているものを主体として適宜選択して用いることができる。その他の溶剤も、2種以上組み合わせて用いても良い。
中でも、インクの吐出安定性の点から、沸点が140℃以上のものを使用するのが好ましい。一方、インクの乾燥性の点からは沸点が310℃以下のものが好ましい。
その他の溶剤としては、吐出安定性の点から、ポリオキシアルキレングリコールジアルキルエーテル類、グリコールアルキルエーテルアセテート類、グリコール類等が好ましく、中でも吐出安定性の点から、ポリオキシアルキレングリコールジアルキルエーテル類が好適に用いられる。
一般式(2)
R4−O−(C2H4−O)n−R5
(式中、R4及びR5はそれぞれ独立に炭素数1〜4のアルキル基であり、nは1〜4の整数である。)
一般式(3)
R6−O−(C3H6−O)m−R7
(式中、R6及びR7はそれぞれ独立に炭素数1〜4のアルキル基であり、mは1〜3の整数である。)
また、前記一般式(3)で示されるポリオキシプロピレングリコールジアルキルエーテルとしては、例えば、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルメチルエーテル、ジプロピレングリコールブチルメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル等が挙げられる。
上記、その他の溶剤としては、全溶剤中に40〜87質量%の範囲で含有することが好ましく、中でも全溶剤中に50〜75質量%であることが好ましい。
また、ヘッド表面からのインクの乾燥を考慮すると、それらの20℃での蒸気圧が、1hPa以下であることが好ましく、更に0.7hPa以下であることが好ましい。
このような混合溶剤を用いることにより、吐出応答性とメンテナンス性が向上し、また、局所的排気設備または排ガス処理設備を設ける負担が軽減され、作業環境の向上が可能となり、また周辺環境への環境負荷も軽減することが可能となる。
色材としては、従来の油性インク組成物に通常用いられている無機顔料又は有機顔料等の顔料、染料の単独、または混合して用いることができる。顔料としてはカーボンブラック、カドミウムレッド、モリブデンレッド、クロムイエロー、カドミウムイエロー、チタンイエロー、酸化クロム、ビリジアン、チタンコバルトグリーン、ウルトラマリンブルー、プルシアンブルー、コバルトブルー、ジケトピロロピロール、アンスラキノン、ベンズイミダゾロン、アンスラピリミジン、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、イソインドリノン系顔料、ジオキサジン系顔料、スレン系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、チオインジゴ系顔料、キノフタロン系顔料、酸化チタン又は金属錯体顔料等を用いることができる。染料としては、例えばアゾ染料、金属錯塩染料、ナフトール染料、アントラキノン染料、インジゴ染料、カーボニウム染料、キノンイミン染料、キサンチン染料、シアニン染料、キノリン染料、ニトロ染料、ニトロソ染料、ベンゾキノン染料、ナフトキノン粟料、フタロシアニン染料、又は金属フタロシアニン染料を用いることができ、特に油溶性染料が好ましい。これらの顔料又は染料を単独で用いるか、あるいはそれらの2種又はそれ以上の組み合わせで使用することもできるが、耐候性の観点からは顔料が好ましい。顔料一次粒子の体積平均粒径は、10〜500nm、好ましくは15〜300nmである。
バインダー樹脂としては、特に限定はなく、例えば、アクリル樹脂、塩化ビニル系重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル系共重合体、エチレン−酢酸ビニル系共重合体、セルロースアセテートブチレート、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ロジン変性樹脂、フエノール樹脂、テルペン系樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ビニルトルエン−α−メチルスチレン共重合体等の単独、またはそれらの混合物を用いることができる。
本発明においては、高速印刷時の吐出応答性を向上する点からは、バインダー樹脂としてはアクリル樹脂を用いることが好ましい。一方、印刷面の光沢や耐擦性や耐アルコール性が向上する点からは、塩化ビニル及び酢酸ビニルを含む共重合体を含有することが好ましい。また、ラクトン系溶剤を含むことでインク液滴が粒状になりやすい点から、塩ビ基材に濡れ広がりやすい塩化ビニル及び酢酸ビニルを含む共重合体を含有することが好ましい。高速印刷時の吐出応答性を有するとともに印刷面の光沢や耐擦性や耐アルコール性を優れたものとする点からは、バインダー樹脂として、アクリル樹脂と塩化ビニル及び酢酸ビニルを含む共重合体とを併用することが好ましい。
本発明で用いられるアクリル樹脂は、アクリル酸、メタクリル酸およびこれらの誘導体から選ばれる少なくとも一つを単量体として用いた重合体を包含する高分子化合物をいう。アクリル樹脂には、アクリル酸、メタクリル酸およびこれらの誘導体と重合可能なエチレン性二重結合を有する化合物由来の構成単位が、更に含まれていても良い。
本発明においては、上記混合溶剤に、バインダー樹脂としてアクリル樹脂を組み合わせることにより、上述のように、揮発時の粘度の上昇が起こり難く、インクジェットヘッドのノズル部の詰まりが抑制され、ヘッドの表面および周辺の洗浄時にインクを拭き取りやすく、且つ、高速印刷時の高い吐出応答性を実現でき、且つ、吐出後の液滴形状が良好になり、インクの飛び散りや着弾位置のずれが生じ難くなる。
また、バインダー樹脂としてアクリル樹脂を用いることにより、印刷後の粘着性が抑制され、巻き取り乾燥後の裏移りや張り付きを防止することができる。
ポリオキシアルキレングリコールジアルキルエーテル類溶剤中でラジカル重合開始剤を用いて溶液重合させたアクリル樹脂を用いると、該アクリル樹脂は溶剤が末端に結合した反応生成物を有するものとなるため、前記混合溶剤に易溶になり、該アクリル樹脂の添加量を増やすことができ、印刷乾燥性が向上したり、再溶解性が向上する。
アクリル樹脂は、1種のラジカル重合性モノマーの単独重合体であっても良いし、ラジカル重合性モノマーを2種以上選択して用いた共重合体のいずれであっても良い。
(メタ)アクリル酸アミド、(メタ)アクリル酸N,N−ジメチルアミド、(メタ)アクリル酸N,N−ジエチルアミド、(メタ)アクリル酸N,N−ジプロピルアミド、(メタ)アクリル酸N,N−ジ−iso−プロピルアミド、(メタ)アクリル酸ブチルアミド、(メタ)アクリル酸ステアリルアミド、(メタ)アクリル酸シクロヘキシルアミド、(メタ)アクリル酸フェニルアミド、(メタ)アクリル酸ベンジルアミド、(メタ)アクリル酸アントラセニルアミドなどの(メタ)アクリル酸アミド類;
スチレン、スチレンのα−、o−、m−、p−アルキル、ニトロ、シアノ、アミド、エステル誘導体、(メタ)アクリル酸アニリド、(メタ)アクリロイルニトリル、アクロレイン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、N−ビニルピロリドン、ビニルピリジン、N−ビニルカルバゾール、ビニルイミダゾール、酢酸ビニルなどのビニル化合物類;
N−ベンジルマレイミド、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−ラウリンマレイミド、N−(4−ヒドキシフェニル)マレイミドなどのモノマレイミド類;N−(メタ)アクリロイルフタルイミドなどのフタルイミド類を挙げることができる。なお、「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」および「メタクリル」の両者を意味するものである。
本発明の油性インク組成物においては、印刷乾燥性と、印刷面の光沢や耐擦性や耐アルコール性が向上する点からは、塩化ビニル及び酢酸ビニルを含む共重合体を含有することが好ましい。塩化ビニル及び酢酸ビニルを含む共重合体は、塩化ビニル単位及び酢酸ビニル単位と共に、必要に応じてその他の構成単位を備えていても良く、例えばカルボン酸単位、ビニルアルコール単位、ヒドロキシアルキルアクリレート単位等を備えていても良い。塩化ビニル及び酢酸ビニルを含む共重合体としては、吐出安定性、並びに、耐擦性及び耐アルコール性の点から、数平均分子量が10000〜50000であることが好ましく、更に15000〜35000であることが好ましく、より更に20000〜30000であることが好ましい。ここで数平均分子量は、GPCを用いて測定し、ポリスチレン換算した値である。
塩化ビニル及び酢酸ビニルを含む共重合体としては、塩化ビニル単位を共重合体の70〜90質量%含有するものが、優れたメンテナンス性と良好な画像再現性の点から、好適に用いられる。塩化ビニル単位を共重合体の70%未満になると耐擦性が低下する恐れがある。また94質量%を超えると印刷面の光沢が低下する恐れがある。
また、印刷面の光沢において、インク組成物中にラクトン系溶剤及びアミド系溶剤の少なくとも1種を含む場合は、インクの乾燥過程でドットが収縮しやすく粒状になりやすいため、ベタ部の画像の均一性を高くすることが困難である。本発明では、溶剤中にポリオキシアルキレングリコールモノアルキルエーテルを含み、バインダー樹脂中にアクリル樹脂と塩化ビニル及び酢酸ビニルを含む共重合体を使用することで、浸透性や乾燥性を向上させたラクトン系溶剤及びアミド系溶剤の少なくとも1種を使用したインク組成物においても、ベタ部の画像均一性が向上する効果が高くなる。特にポリ塩化ビニル基材においては、基材とバインダー樹脂中の塩化ビニル及び酢酸ビニルを含む共重合体の親和性の高さから、よりその効果が得られるため、好適に用いられる。
本発明によるインクジェット記録用油性インク組成物は、上記の必須成分に加えて、必要に応じて他の成分を含むことができる。必要に応じて含むことができる他の成分としては、例えば、分散剤、界面活性剤、その他各種添加剤を挙げることができる。
分散剤としては、インクジェット記録用油性インク組成物において用いられている任意の分散剤を用いることができる。分散剤としては、高分子分散剤を用いると良い。こうした分散剤としては、主鎖がポリエステル系、ポリアクリル系、ポリウレタン系、ポリアミン系、ポリカプロラクトン系などからなり、側鎖としてアミノ基、カルボキシル基、スルホン基、ヒドロキシル基などの極性基を有するものである。ポリアクリル系分散剤では、例えば、Disperbyk−2000、2001、2008、2009、2010、2020、2020N、2022、2025、2050、2070、2095、2150、2151、2155、2163、2164、BYKJET−9130、9131,9132,9133,9151(ビック・ケミー社製)が用いられる。ポリカプロラクトン系分散剤では、例えば、アジスパーPB821、PB822、PB881(味の素ファインテクノ(株)製)が用いられる。好ましい分散剤としては、ポリエステル系分散剤であり、例えばヒノアクトKF−1000、T−6000、T−7000、T−8000、T−8000E、T−9050(川研ファインケミカル(株)製)、Solsperse20000、24000、32000、32500、32550、32600、33000、33500、34000、35200、36000、37500、39000、71000(ルーブリゾール社製)、フローレンDOPA−15BHFS、17HF、22、G−700、900、NC−500、GW−1500(共栄社化学(株)製)、Efka4310、4320、4330、4401、4402、4403N、4570、7411、7477、7700(BASF社製)の単独、またはそれらの混合物を用いることができる。
また、本発明のインクジェット記録用油性インク組成物においては、ノズル部やチューブ内等の機器内での油性インク組成物の揮発抑制、固化防止、また、固化した際の再溶解性を目的として、混合溶剤に加えて、室温、大気圧下で液状の非イオン性ポリオキシエチレン誘導体を添加してもよい。例えば、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル類であるノニオンP−208、P−210、P−213、E−202S、E−205S、E−215、K−204、K−220、S−207、S−215、A−10R、A−13P、NC−203、NC−207(日本油脂(株)製)、エマルゲン106、108、707、709、A−90、A−60(花王(株)製)、フローレンG−70、D−90(共栄社化学(株)製)、ポエムJ−0081HV(理研ビタミン(株)製)、アデカトールNP−620、NP−650、NP−660、NP−675、NP−683、NP−686、アデカコールCS−141E、TS−230E((株)アデカ製)等、ソルゲン30V、40、TW−20、TW−80、ノイゲンCX−100(第一工業製薬(株)製)等が例示される。
また、下記式で表されるアセチレングリコール系界面活性剤が挙げられる。
界面活性剤としては、上記に限られずアニオン系、カチオン系、両性又は非イオン系のいずれの界面活性剤も用いることができ、添加目的に合わせて適宜選択されればよい。
これらの界面活性剤は単独、または混合して添加してよい。
酸化防止剤や紫外線吸収剤等の安定剤等を添加してもよい。酸化防止剤としてはBHA(2,3−ブチル−4−オキシアニソール)、BHT(2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール)、多価カルボン酸、エポキシ化大豆油等が例示される。また、紫外線吸収剤としてはベンゾフェノン系化合物、又はベンゾトリアゾール系化合物を用いることができる。
更に、その他の添加剤としては、表面調整剤、レベリング剤(アクリル系やシリコン系等)、消泡剤、pH調整剤、殺菌剤、防腐剤、防臭剤、電荷調整剤、湿潤剤等の公知の添加剤を任意成分として添加しても良い。
溶剤の含有量は、油性インク組成物中、通常50〜95質量%、好ましくは70〜95質量%、より好ましくは80〜90質量%である。
色材の含有量は、油性インク組成物中、通常0.5〜25質量%、好ましくは0.5〜15質量%、より好ましくは1〜10質量%である。
バインダー樹脂の含有量は、油性インク組成物中、通常0.1〜10.0質量%、好ましくは1.0〜10.0質量%、より好ましくは3.0〜8.0質量%である。バインダー樹脂含有量の上限を超えた場合には、吐出応答性が低下したり、メンテナンス性が悪くなる恐れがある。また、上記バインダー樹脂の含有量の下限を超えた場合には、乾燥性が遅くなり、印刷面の耐擦性、耐アルコール性が低下する恐れがある。
その他任意成分として分散剤を含む場合、色材100質量部に対して、通常5〜200質量部であり、好ましくは30〜120質量部であり、分散すべき色材によって適宜選択されれば良い。
その他任意成分として各種添加剤を含む場合、酸化防止剤は、通常、油性インク組成物中0.001〜3.0質量%である。また、紫外線吸収剤は、通常、油性インク組成物中0.01〜0.5質量%である。また、界面活性剤は、通常、油性インク組成物中0.5〜4.0質量%である。
本発明のインクジェット記録用油性インク組成物の調製方法において、各成分の配合順序および配合の仕方は任意であって、例えば製造工程の各段階における配合物の性状や製造上の容易さ等を考慮して定めることができる。例えば、各成分は、一種類ずつ独立して配合することもできるし、各成分の供給ならびに配合をまとめて行って各成分の配合物を一度に得ることも可能である。また、2種または3種以上の成分を予め配合した後に、残りの他の成分と配合することもできる。この際、2種または3種以上の成分を予め配合しておく場合には、予め配合する成分の量は各成分の全量であっても、各成分の所要量の一部分であってもよい。
また、本発明の油性インク組成物における表面張力は、インクの濡れ広がり性と、インク滴の吐出性の点から、通常20〜50mN/m、好ましくは、20〜35mN/mである。表面張力は表面張力計(例えば、協和界面科学(株)製、「DY−300」)により測定したものである。
これらの物性は、上記に限定されることなく、インクジェットヘッドの特性に合わせて任意に調整できる。
本発明に係るインクジェット記録方法は、前記本発明に係るインクジェット記録用油性インク組成物を、インクジェット方法で吐出して記録媒体に記録を行うインクジェット記録方法である。
本発明の油性インク組成物は、高速印刷に対応可能な印刷適性及び高い乾燥性を有するので、例えば、高速印刷モードを備えたインクジェット記録装置を用いて、インクをインクジェット方法で吐出して記録媒体に記録を行うインクジェット記録方法に有利に用いることができる。ここでの高速印刷モードとは、例えば大型看板などに掲示するバナー広告を作成する際に常用され、インクジェットヘッドを双方向に駆動させながら、大液滴のインクを吐出させる印刷方式が挙げられる。
また、本発明の油性インク組成物は、高速印刷時においても高い吐出応答性および乾燥性を有し、優れた細線の画像再現性、ベタ部の画像均一性、及び耐擦性を有するので、高精細な印刷に適しており、例えば、インクジェットヘッドとして高密度ヘッドを備えたインクジェット記録装置を用いて、インクをインクジェット方法で吐出して記録媒体に記録を行うインクジェット記録方法に有利に用いることができる。ここでの高密度ヘッドとは、例えばノズル数が180dpiから360dpiと従来の2倍の数になっており、ヘッド表面の撥液処理により、真円に近いインクドットを形成し、着弾位置の精度と吐出速度が従来のヘッドよりも高く、高画質化が可能となったヘッドが挙げられる。
本発明のインクジェット記録用油性インク組成物は、ポリ塩化ビニル基材における無処理表面への印刷を可能とするものであるが、インク受容性樹脂により表面処理された印刷面を有するポリ塩化ビニル基材、PETフィルムや紙等であっても良い。
なお、質量平均分子量は、東ソー(株)製の「HLC−8220GPC」(カラム:Shodex LF−404(昭和電工(株))製、カラム温度、40℃、移動相:THF(テトラヒドロフラン)、移動相流量:0.35mL/min.、試料濃度0.2質量%溶液、試料注入量10μL、検出器:示差屈折計)にて、ポリスチレンを標準としたゲル浸透クロマトグラフ(GPC)により測定を行った。
平均粒径(D50)とは、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における積算値50%での体積平均粒径を意味する。本発明においては日機装(株)製の粒度分析計マイクロトラックUPA150を使用して測定した。
また、粘度は、アントンパール社製「AMVn」粘度計を使用して測定した。また、表面張力は協和界面科学(株)製、「DY−300」を用いて測定した。
100℃に保たれたジエチレングリコールジエチルエーテル300g中に、メタクリル酸メチル200gとt−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート6.3gとの混合物を1.5時間かけて滴下した。滴下終了後、100℃で2時間反応させた後冷却して、無色透明のメタクリル酸メチルの重合体溶液(固形分39.5%)を得た。得られた重合体(アクリル樹脂1)のTgは105℃であった。GPC測定を行ったところ、質量平均分子量は18000であった。
メタクリル酸メチル200gとt−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート12.6gとの混合物を使用し、アクリル樹脂1と同様の合成方法により、無色透明のメタクリル酸メチルの重合体溶液(固形分39.5%)を得た。得られた重合体(アクリル樹脂2)のTgは105℃、質量平均分子量は11000であった。
メタクリル酸メチル200gとt−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート2.0gとの混合物を使用し、アクリル樹脂1と同様の合成方法により、無色透明のメタクリル酸メチルの重合体溶液(固形分39.4%)を得た。得られた重合体(アクリル樹脂3)のTgは105℃、質量平均分子量は48000であった。
メタクリル酸メチル180gとメタクリル酸n−ブチル20gとt−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート3.6gとの混合物を使用し、アクリル樹脂1と同様の合成方法により、無色透明のメタクリル酸メチルとメタクリル酸n−ブチルとの共重合体溶液(固形分39.8%)を得た。得られた重合体(アクリル樹脂4)のTgは94℃、質量平均分子量は30000であった。
溶媒として下記の組成の混合溶剤を準備した。
アミド系溶剤:エクアミドM100(商品名、前記一般式(1)で表されるアミド系溶剤において、R1がメチル基、R2及びR3がメチル基である、出光興産(株)製) 9.5質量部
ラクトン系溶剤:γ−ブチロラクトン 9.5質量部
沸点が200℃〜330℃のポリオキシアルキレングリコールモノアルキルエーテル:トリエチレングリコールモノブチルエーテル(沸点 271.2℃):6.0質量部
その他の溶剤:ジエチレングリコールジエチルエーテル 63.8質量部
上記組成の溶媒の一部に、カーボンブラック((MA−8、三菱化学(株)製)4.0質量部と分散剤(ポリエステル系高分子化合物、ソルスパース32000、ルーブリゾール社製)2.0質量部とを添加し、ディゾルバーで3,000rpmにて1時間攪拌した後、ジルコニアビーズ(2mm)を充填したビーズミルで予備分散した。更に、ジルコニアビーズ(0.3mm)を充填したナノミルで本分散を行ない、色材分散液を得た。平均粒径は65.0nmであった。
得られた色材分散液を4,000rpmで攪拌しながら、上記合成例1のアクリル樹脂1を4.5質量部と塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体1(商品名ソルバインCLL(Mn 18000) 日信化学工業株式会社製)を0.5質量部と、上記で作製した混合溶剤の残部とを添加して本発明のインクジェット記録用油性インク組成物を調製した。粘度は4.2mPa・s(20℃)であった。表面張力は28.6mN/mであった。
用いる混合溶剤、バインダー樹脂、及び色材、及びこれらの含有量を以下の表1−1及び表1−2に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜30のインクジェット記録用油性インク組成物を調製した。各色剤の分散液の平均粒度は、シアンは110nm、マゼンタは155nm、イエローは135nmであった。各インクジェット記録用油性インク組成物の粘度、表面張力は表1に併せて示す。また、表1−1、表1−2、及び表2において、バインダー樹脂の配合量は固形分量で示している。
なお実施例1で使用したもの以外の溶剤、バインダー樹脂、分散剤、界面活性剤、色材の略号は以下のとおりである。
・エクアミドB100(商品名、前記一般式(1)で表されるアミド系溶剤において、R1がn−ブチル基、R2及びR3がメチル基である、出光興産(株)製)
・塩酢ビ共重合体2(塩化ビニル及び酢酸ビニルを含む共重合体、商品名ソルバインCL(Mn 25000)、日信化学工業(株)製)
・分散剤2(ポリエステル系高分子化合物、ソルスパース33000、ルーブリゾール社製)
・界面活性剤1 (ノニオンE−202S、日本油脂(株)製)
・界面活性剤2 (ソルゲン30V、第一工業製薬(株)製)
・界面活性剤3 (フローレンD−90、共栄社化学(株)製)
・シアン(P.B.15:4)(シアニンブルーCP−1、大日精化工業(株)製)
・マゼンタ(P.R.122)(FASTGEN SUPER MAGENTA RG、DIC(株)製)
・イエロー(P.Y.155)(INK JET YELLOW 4GC VP 3854、クラリアント社製)
用いる混合溶剤、バインダー樹脂、及び色材、及びこれらの含有量を以下の表2に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、比較例1〜14のインクジェット記録用油性インク組成物を調製した。各インクジェット記録用油性インク組成物の粘度、表面張力も表2に併せて示す。
評価基準において、評価AA、A、及びBは、従来のものより優れているか実用上問題のない範囲であり、評価Cは従来のものと比べて優位性が見られないか実用上問題があるものである。
なお、印刷を用いた評価は、ポリ塩化ビニルフィルム(IMAGin JT5829R:MACtac社製)に印刷して行った。
(1)印刷乾燥性
プリンター(商品名 VersaArt RE−640、ローランドDG(株)製)により、各インクジェット記録用油性インク組成物を用いて、高品質印刷モード(1440x720dpi)でベタ部の印刷を行い、40℃で乾燥するまでの時間を計測した。
評価AA:3分未満で乾燥する。
評価A :3分以上5分未満で乾燥する。
評価B :5分以上7分未満で乾燥する。
評価C :7以上で乾燥する。
上記プリンターにより、各インクジェット記録用油性インク組成物を用いて、双方向の高速印刷モード(540x360dpi)でベタ部の印刷を行い、目視により評価した。
評価A :ベタ部の埋まりが良好で、濃度のばらつきがみられない。
評価B :ベタ部の埋まりは良好であるが、面内に濃度のばらつきがある。
評価C :ベタ部の埋まりにムラがみられ、白抜けや濃度のばらつきがみられる。
上記プリンターにより、各インクジェット記録用油性インク組成物を用いて、双方向の高速印刷モード(540x360dpi)で細線の印刷を行い、目視により評価した。
評価A :細線が再現される。
評価B :ややにじみが生じるが、目視での意匠性は損なわない。
評価C :線が太り、画像が再現されていない。
上記プリンターにより、各インクジェット記録用油性インク組成物を用いて、高品質印刷モード(1440x720dpi)でベタ部の印刷を行い、目視により評価した。
評価A :表面に光沢がある
評価B :表面の光沢はやや劣るが、目視での意匠性は損なわない。
評価C :表面に光沢がなく、原反表面が侵食されている
上記プリンターにより、各インクジェット記録用油性インク組成物を用いて、高品質印字モードでベタ部の印刷を行い、その後、40℃で0.5時間乾燥した。その後、印刷表面を学振型摩擦堅牢度試験機(テスター産業(株)製、製品名AB−301)にて荷重500g下、綿布にて100回擦った領域を目視で確認して評価した。
評価A :損傷が全くない。
評価B :印刷物表面に一部色落ちがみられる。
評価C :インクが剥離し、基材が見える部分がある。
インクジェットヘッドの部材に使用されるエポキシ接着剤(2液硬化型エポキシ接着剤「1500」、セメダイン(株)製)を60℃1日乾燥させた硬化物、0.2gを、各インクジェット記録用油性インク組成物に浸漬して、60℃で1週間放置して、浸漬試験を行い、硬化物の重量変化を測定した。
評価A :重量変化率が2.5%未満。
評価B :重量変化率が2.5%以上5%未満。
評価C :重量変化率が5%以上。
インクジェットヘッドのヘッドキャップ部材に使用されるインク吸収体PVAスポンジ(「ベルイーター(A)」、冨士ケミカル(株)製)1cm×2cm×1mmを7日間、各インクジェット記録用油性インク組成物に浸漬して、乾燥後、吸収体の変形、劣化を確認した。
評価A :体積変化率が10%未満で、材質の劣化がない。
評価B :体積変化率が10%〜15%未満で材質の劣化がない。
評価C :体積変化率が15%以上もしくは、材質が劣化している。
上記プリンターにより、各インクジェット記録用油性インク組成物を用いて、双方向の高速印刷モード(360x360dpi)にて細線を印刷し、目視で確認して評価した。
評価A :細線が正しく再現できている。
評価C :着弾位置がずれ、曲がりがみられる。
上記プリンターに各インクジェット記録用油性インク組成物を充填して、長期間に亘り、常温下で、上記記録媒体に断続的な印刷を実施し、ドット抜け、飛行曲がり及びインクの飛び散りの有無を観察し、発生回数を計数し評価した。
評価A : 24時間の試験期間内で、ドット抜け、飛行曲がり又はインクの飛び散りの発生が10回未満であった。
評価B :24時間の試験期間内で、ドット抜け、飛行曲がり又はインクの飛び散りの発生が10回以上20回未満であった。
評価C : 24時間の試験期間内で、ドット抜け、飛行曲がり又はインクの飛び散りの発生が20回以上であった。
メンテナンス性の1つの評価として、送液チューブに用いられるエラストマー製チューブ内における乾燥性を評価した。具体的には、外径4mm×内径2mmのEPDM(エチレンプロピレンジエンゴム)製チューブ11cm内に、各インクジェット記録用油性インク組成物を3mL入れて密栓し、40℃で1週間放置し、チューブ内のインク組成物の状態を評価した。
評価A:インクに流動性がありチューブ内で固化していない。
評価B:インクの流動性が低下し、ゲル状になっている。
評価C:インクが固化しており、チューブに詰まりが発生している。
メンテナンス性の1つの評価として、ヘッドでのノズル詰まりが発生した際に、プリンターのクリーニング動作によりノズル詰まりの解消が行えるかを評価した。
具体的には、クリーニングシステムを備えたプリンター(商品名 VersaArt RE−640、ローランドDG(株)製)を用いて、各インクジェット記録用油性インク組成物を充填して1.80m2印刷後、室温25℃にて1週間放置し、その後評価を行った。
評価A :ノーマルクリーニング1回でノズル詰まりを解消する。
評価B :ノーマルクリーニング2〜3回でノズル詰まりを解消する。
評価C :ノーマルクリーニング3回でもノズル詰まりを解消しない。
ここでのノーマルクリーニングとは、起動時や印刷工程中にドット抜けなどが生じたときに使用されるクリーニング方法で、時間が短く、使用するインク消費量が比較的少ない。
表1−1及び表1−2から、本発明のインクジェット記録用油性インク組成物は、高速印刷における印刷乾燥性、ベタ部の画像均一性及び細線の画像再現性、印刷物の表面光沢性、耐擦性、並びに、高速印刷適性、間欠吐出性、プリンター部材適性、及びメンテナンス性のいずれの項目にも満足できるインクジェット記録用油性インク組成物であることが明らかにされた。
一方、表2から、ラクトン系溶剤とアミド系溶剤の合計含有量を本願の規定の範囲外の割合で用いた比較例1〜3は、表面光沢性、プリンター部材適性(ヘッド用接着剤)に劣っていた。
ラクトン系溶剤及びアミド系溶剤を用いなかった比較例4は、印刷乾燥性、細線の画像再現性、耐擦性、高速印刷適性、間欠吐出性及びメンテナンス性(チューブ適性)に劣っていた。ポリオキシアルキレングリコールモノアルキルエーテルを用いなかった比較例5は、ベタ部の画像均一性、印刷物の表面光沢性、プリンター部材適性、及びメンテナンス性(チューブ適性、クリーニング回復性)に劣り、ポリオキシアルキレングリコールモノアルキルエーテルを特定範囲よりも多い量で用いた比較例6、7、8は、印刷乾燥性、細線の画像再現性、プリンター部材適性(ヘッドキャップ用吸収体)、高速印刷適性が悪かった。ポリオキシアルキレングリコールモノアルキルエーテルの本願の規定の下限値未満の沸点を用いた比較例9、10、13、はベタ部の画像均一性、表面光沢性、高速印刷適性、間欠吐出性及びメンテナンス性(チューブ適性、クリーニング回復性)が劣っていた。また、ポリオキシアルキレングリコールモノアルキルエーテルの本願の規定の上限値を超える沸点を用いた比較例11、12、14は印刷乾燥性、細線の画像再現性、耐擦性が劣り、プリンター部材適性(ヘッドキャップ用吸収体)が悪化する傾向が見られた。
Claims (4)
- 色材、溶剤及びバインダー樹脂を含有する油性インク組成物であって、
前記溶剤として、ラクトン系溶剤及びアミド系溶剤の少なくとも1種を含有し、該ラクトン系溶剤と該アミド系溶剤の合計量が全溶剤中に10〜40質量%であり、かつ、沸点が200℃〜330℃のポリオキシアルキレングリコールモノアルキルエーテルを全溶剤中に3〜20質量%含有することを特徴とする、インクジェット記録用油性インク組成物。 - 前記ラクトン系溶剤と前記アミド系溶剤の合計量が、前記ポリオキシアルキレングリコールモノアルキルエーテル溶剤1質量部に対して、2.0質量部超過、且つ6.0質量部以下の割合で含有することを特徴とする、請求項1に記載のインクジェット記録用油性インク組成物。
- 前記バインダー樹脂として、アクリル樹脂を含有することを特徴とする、請求項1又は2に記載のインクジェット記録用油性インク組成物。
- 前記請求項1〜3のいずれか1項に記載のインクジェット記録用油性インク組成物を、インクジェット方法で吐出して記録媒体に記録を行う、インクジェット記録方法。
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