JP6722401B2 - インク、インク収容容器、インクジェット記録方法、インクジェット記録装置 - Google Patents
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Description
近年、インクジェット記録方式は、可変印刷や幅広いメディア対応可能といった利点から、商用印刷としても拡大している。商用印刷においては、多種多様な紙に対して印字を行っており、その紙は大きく分けて普通紙とコート紙に分けられ、普通紙の光学濃度(OD)の確保とコート紙の光沢性の確保では、必要とされるインクの機能が異なっていた。
例えば、普通紙に対して画像濃度を高くするために顔料の粒径をある程度大きくして印字面を覆うことが知られており、また光沢紙に対して光沢を出すためには、顔料粒子径を小さくし、表面均一性を出す必要がある。また定着性については、ウレタン系樹脂を添加することで改善するということが既に知られている。
特許文献1には、画像定着性と画像彩度とを両立する目的で、特定のポリウレタン樹脂と界面活性剤及び有機溶剤で構成するインクが開示されている。
また、特許文献2には、印刷物の発色性、光沢性、定着性向上の目的で、平均粒径100nm以下(好ましくは30nm〜90nm)の親水性樹脂及び疎水性樹脂の2種類を添加し、色材の平均粒子径を50nm以下(好ましくは10nm〜40nm)で規定をして、これらを向上させるインク処方が開示されている。
また、特許文献3には、画像表面のベタツキ抑制と白色度及び耐擦傷性を高める目的でウレタンとスチレンアクリル樹脂を質量基準で10:1以上となる量比にすることで解決を図る処方が開示されている。
それを解決するために、普通紙用には顔料粒子径の大きなインクとコート紙用に顔料粒子径の小さいインクもしくは、染料インクを用いて、普通紙とコート紙用の2種のインクセット、もしくは2種類のインクを搭載することで、対応を行ってきた。
しかし、今までの方法では、インク種の増加によるインクタンクの収納スペースの増加や、プリンター本体の大型化、紙種によりインクを変更するので、色相が普通紙とコート紙で異なってしまうという問題があった。
本発明は、かかる現状を鑑みてなされたものであり、すなわちコート紙に対しての光沢・定着性向上と、普通紙の画像濃度・定着性向上とを両立できるインクを提供することを目的とする。
1)顔料粒子、有機溶剤、スチレンアクリル樹脂粒子、ウレタン樹脂粒子、及び水を含んでなるインクであって、前記顔料粒子の平均粒子径(D50)が90nm以上、120nm以下であり、前記顔料粒子、前記スチレンアクリル樹脂粒子、及び前記ウレタン樹脂粒子の平均粒子径(D50)が下記の関係を満たすことを特徴とするインク。
顔料粒子(D50)>スチレンアクリル樹脂粒子(D50)>ウレタン樹脂粒子(D50)
2) 前記インク中の前記顔料、前記スチレンアクリル樹脂粒子、及び前記ウレタン樹脂粒子の平均粒子径(D50)の比率が、1.0:0.8:0.5〜1.0:0.4:0.1であり、且つ、前記スチレンアクリル樹脂と前記ウレタン樹脂の平均粒子径(D50)の比率が1.0:0.9〜1.0:0.3であることを特徴とする前記1)に記載のインク。
3) 前記スチレンアクリル樹脂粒子の平均粒子径(D50)が40nm以上、60nm以下であることを特徴とする前記1)又は2)に記載のインク。
4) 前記ウレタン樹脂粒子の平均粒子径(D50)が10nm以上、30nm以下であることを特徴とする前記1)乃至3)のいずれかに記載のインク。
5) 前記インク中における前記スチレンアクリル樹脂粒子の含有量が2.0質量%以上、10.0質量%以下であることを特徴とする前記1)乃至4)のいずれかに記載のインク。
6) 前記インク中における前記ウレタン樹脂粒子の含有量が1.0質量%以上、5.0質量%以下であることを特徴とする前記1)乃至5)のいずれかに記載のインク。
7) 前記スチレンアクリル樹脂粒子の前記インク中における質量基準の含有量Aと、前記ウレタン樹脂粒子の前記インク中における質量基準の含有量Bの比(A/B)が、2以上5以下であることを特徴とする前記1)乃至6)のいずれかに記載のインク。
8) 前記ウレタン樹脂粒子のTgが45℃以下であることを特徴とする前記1)乃至7)のいずれかに記載のインク。
9) 前記1)乃至8)のいずれかに記載のインクを、容器中に収容したことを特徴とするインク収容容器。
10) 前記1)乃至8)のいずれかに記載のインクを記録媒体に吐出させ、記録を行うインク吐出工程を含むことを特徴とするインクジェット記録方法。
11) 前記1)乃至8)のいずれかに記載のインクを記録媒体に吐出させ、記録を行うインク吐出装置を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
例えば、前記特許文献1に記載のインクは、ポリウレタン樹脂を使用して、定着性を確保している。しかし、普通紙に対しては、一定の効果があるものの、コート紙に対しては、光沢性が確保できず画像品質としては不十分であり、コート紙に対しての画質は確保できない。
また、前記特許文献2に記載のインクは、顔料、樹脂の粒子径を制御することで発色性・光沢・定着性を向上させているが、顔料を小さくし、樹脂粒子を大きくする構成で、本発明とは全く逆の構成をしており、普通紙の画像濃度の向上については、能力が非常に劣っており、3つの両立ができていない。
前記特許文献3に記載のインクは、ウレタン系樹脂とスチレンアクリル系樹脂を併用する。しかし、ウレタン系樹脂の粒子径がスチレンアクリル系樹脂の粒子径より大きく、コート紙に対しては、光沢性が確保できず画像品質としては不十分であり、紙の光沢に対して印字面が低くなり違和感のある画像となってしまう。
その結果、顔料粒子径が大きいほど、普通紙の画像濃度は向上するが、コート紙に対しては画像がくすんでしまい光沢が失われ、顔料粒子径を小さくすると、コート紙に対しての光沢は向上するが、普通紙に対しての画像濃度は低下する傾向が確認できた。また添加するスチレンアクリル樹脂粒子の粒子径についても同様に確認するとスチレンアクリル樹脂粒子でも同様の効果が得られることが確認できた。しかし、ウレタン樹脂粒子については、この傾向が見られず、粒子径に依らず光沢性の向上は見られなかったが、定着性については、小粒径の方が良好になる傾向が見られた。
そこで、顔料粒子とスチレンアクリル樹脂粒子、ウレタン樹脂粒子のそれぞれの粒径を制御し、顔料の平均粒子径(D50)が90nm以上、120nm以下であり、前記顔料粒子、前記スチレンアクリル樹脂粒子、及び前記ウレタン樹脂粒子の平均粒子径(D50)が、以下に記載する関係を満たすことで、普通紙及びコート紙に対して、高い画像濃度と光沢、良好な定着性が得られることを見出した。
顔料粒子(D50)>スチレンアクリル樹脂粒子(D50)>ウレタン樹脂粒子(D50)
以下、本発明のインクを構成する有機溶剤、水、顔料、樹脂、添加剤等について説明する。
本発明で用いる樹脂は、コート紙に対して光沢性を確保する必要があるため、スチレンアクリル系樹脂粒子及び、定着性を確保するため、ウレタン樹脂粒子の2種類を加える必要がある。
しかし、その2種類に限定されるわけではなく、目的に応じて追加することができ、例えば、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、アクリルシリコーン系樹脂などが挙げられる。これらの樹脂からなる樹脂粒子を用いても良い。樹脂粒子を、水を分散媒として分散した樹脂エマルションの状態で、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可能である。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。
本発明で用いる樹脂は、顔料粒子の平均粒径(D50)が90nm以上、120nm以下で、その値を基準として顔料粒子、スチレンアクリル樹脂粒子、及びウレタン樹脂粒子の平均粒子径(D50)の関係が、顔料粒子>スチレンアクリル樹脂粒子>ウレタン樹脂粒子の関係になっていることが重要である。
普通紙に対しては、顔料粒子が大きいため、紙表面に留まりやすく、高い画像濃度が確保できる。コート紙に対しては、顔料粒子の隙間にスチレンアクリル樹脂粒子が入り、印字表面を均一にし、高い光沢が得られるようになる。さらにウレタン樹脂粒子を添加していることで、顔料粒子、スチレンアクリル樹脂粒子、コート層との隙間にウレタン樹脂粒子が入り込み密着性を高めている。
このため、従来技術で採用されているように、インク種をコート紙と普通紙に分ける必要がなく、普通紙に対しての画像濃度が確保できた上で、コート紙に対しても高い光沢と定着性を得ることができる。
顔料粒子単体では、普通紙に対しては画像濃度が確保できているが、コート紙に対しては、光沢が紙地肌よりも下がってしまい、マット調になってしまう。
スチレンアクリル樹脂粒子の平均粒子径が顔料粒子の平均粒子径以上の大きさであると、コート紙に対しての光沢向上は見られない。また、顔料粒子とスチレンアクリル樹脂粒子のみでは、定着性が確保できず、画像剥がれが発生する場合もある。
ウレタン樹脂粒子の添加により、コート紙に対しての定着性が確保できるが、ウレタン樹脂粒子の平均粒子径が、顔料粒子及びスチレンアクリル樹脂粒子の平均粒子径以上の大きさであると、定着性は確保できるが、画像光沢の低下が見られる。そのため、ウレタン樹脂粒子の平均粒子径を、顔料粒子及びスチレンアクリル樹脂粒子の平均粒子径より小さくすることで、定着性とコート紙での画像光沢及び普通紙の画像濃度の両立が可能になる。
前記比率の範囲内である顔料粒子とスチレンアクリル樹脂粒子を含有することで、スチレンアクリル樹脂粒子が顔料の隙間を埋めてレべリングすることができる。
また、ウレタン樹脂粒子は定着性を向上する。ウレタン樹脂粒子の平均粒子径が、上記比率の範囲内であると、ウレタン樹脂粒子が、顔料、スチレンアクリル樹脂粒子の隙間に入ることで、各粒子及び紙間の密着力を上げることができ、定着性が向上する。
前記平均粒子径(D50)は、累積50体積%粒子径であり、例えば、粒度分布装置(ナノトラック Wave−UT151、マイクロトラック・ベル株式会社)を用いて測定することができる、
インクに含有されるスチレンアクリル樹脂粒子及びウレタン樹脂粒子の含有量は、特に制限はなく目的に応じて選択することができるが、スチレンアクリル樹脂粒子はインク全量に対して、2.0質量%以上、10.0質量%以下であり、ウレタン樹脂粒子の含有量が1.0質量%以上、5.0質量%以下であることが望ましい。
スチレンアクリル樹脂粒子を1.0質量%以上含有することで、印字面をレべリングすると同時に透明膜を作り光沢が向上する。10.0質量%以下にすることで、吐出信頼性・維持の信頼性が確保でき、またインクの保存安定性も確保できる。
ウレタン樹脂粒子を1.0質量%以上添加することで、顔料−樹脂−紙面の密着性を高めて、定着性を向上させることができ、5.0質量%以下にすることで、光沢低下を押さえ、インク保存安定性が確保できる。
ウレタン樹脂が多くなることで、印字面にタック性が生まれ、ブロッキングが発生しやすくなる。前記スチレンアクリル樹脂粒子とウレタン樹脂粒子の含有量の比(A/B)が2以上で5以下に、スチレンアクリル樹脂をウレタン樹脂よりも多くすることにより、ブロッキングが発生しにくくなる。
顔料は、平均粒子径(D50)が90nm以上、120nm以下である。90nm以上にすることで普通紙に対しての画像濃度を確保でき、120nm以下にすることでノズル詰まりを抑えることができる。
また、インクにおける顔料の含有量は、1.0質量%以上、10.0質量%以下が好ましい。1.0質量%以上にすることで、普通紙に対しても所望の画像濃度が得られ、10.0質量%以下にすることで吐出信頼性が確保でき、また維持関連の信頼性も確保できる。
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。
無機顔料として、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。
また、有機顔料としては、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、キノフラロン顔料など)、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を使用できる。これらの顔料のうち、溶媒と親和性の良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。
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、または銅、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)等の有機顔料があげられる。
さらに、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、128、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、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、等がある。
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)にスルホン基やカルボキシル基等の官能基を付加し水中に分散可能とした自己分散顔料等が使用できる。
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、水中に分散可能なものを用いることができる。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種を単独で用いても、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良い。
顔料分散体における顔料の粒径については、普通紙の画像濃度を確保できる様に最大個数換算で最大頻度が90nm以上、120nm以下が好ましい。
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、0.1質量%以上50質量%以下が好ましく、0.1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。
本発明に使用する有機溶剤としては特に制限されず、水溶性有機溶剤を用いることができる。例えば、多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類や多価アルコールアリールエーテル類などのエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類が挙げられる。
水溶性有機溶剤の具体例としては、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、炭酸エチレン等が挙げられる。
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。
グリコールエーテル化合物の具体例としては、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。
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%〜60質量%がより好ましい。
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良い。
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、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に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等が挙げられる。
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、一般式(S−1)式で表わされる、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。
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、市販品を用いることができ、例えば、KF−618、KF−642、KF−643(信越化学工業株式会社)、EMALEX−SS−5602、SS−1906EX(日本エマルジョン株式会社)、FZ−2105、FZ−2118、FZ−2154、FZ−2161、FZ−2162、FZ−2163、FZ−2164(東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社)、BYK−33、BYK−387(ビックケミー株式会社)、TSF4440、TSF4452、TSF4453(東芝シリコン株式会社)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、特に一般式(F−1)及び一般式(F−2)で表わされるフッ素系界面活性剤が好ましい。
一般式(F−2)
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CnF2n+1でnは1〜6の整数、又はCH2CH(OH)CH2−CnF2n+1でnは4〜6の整数、又はCpH2p+1でpは1〜19の整数である。aは4〜14の整数である。
上記のフッ素系界面活性剤としては市販品を使用してもよい。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、大日本インキ化学工業株式会社製);ゾニール(Zonyl)TBS、FSP、FSA、FSN−100、FSN、FSO−100、FSO、FS−300、UR(いずれも、DuPont社製);FT−110、FT−250、FT−251、FT−400S、FT−150、FT−400SW(いずれも、株式会社ネオス社製)、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、良好な印字品質、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、Du Pont社製の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。
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。
記録に用いる記録媒体としては、特に限定されないが、普通紙、光沢紙、特殊紙、布、フィルム、OHPシート、汎用印刷紙等が挙げられる。
本発明のインク記録物は、記録媒体上に、本発明のインクを用いて形成された画像を有してなる。
インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法により記録して記録物とすることができる。
本発明のインク収容容器は、本発明のインクを収容したインク収容部を有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の部材を有してなる。
前記インク収容容器としては、特に制限はなく、目的に応じてその形状、構造、大きさ、材質等を適宜選択することができ、例えば、アルミニウムラミネートフィルム、樹脂フィルム等で形成されたインク収容部などを少なくとも有するもの、例えば、インク収容部を有するメインタンク、インクカートリッジ等などが好適に挙げられる。
本発明のインクは、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。
本願において、記録装置、記録方法とは、記録媒体に対してインクや各種処理液等を吐出することが可能な装置、当該装置を用いて記録を行う方法である。記録媒体とは、インクや各種処理液が一時的にでも付着可能なものを意味する。
この記録装置には、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。
記録装置、記録方法は、加熱工程に用いる加熱手段、乾燥工程に用いる乾燥手段を有しても良い。加熱手段、乾燥手段には、例えば、記録媒体の印字面や裏面を加熱、乾燥する手段が含まれる。加熱手段、乾燥手段としては、特に限定されないが、例えば、温風ヒーター、赤外線ヒーターを用いることができる。加熱、乾燥は、印字前、印字中、印字後などに行うことができる。
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。
記録装置の一例について図1乃至図2を参照して説明する。図1は同装置の斜視説明図である。図2はメインタンクの斜視説明図である。記録装置の一例としての画像形成装置400は、シリアル型画像形成装置である。画像形成装置400の外装401内に機構部420が設けられている。ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色用のメインタンク410(410k、410c、410m、410y)の各インク収容部411は、例えばアルミニウムラミネートフィルム等の包装部材により形成されている。インク収容部411は、例えば、プラスチックス製の収容容器ケース414内に収容される。これによりメインタンク410は、各色のインクカートリッジとして用いられる。
一方、装置本体のカバー401cを開いたときの開口の奥側にはカートリッジホルダ404が設けられている。カートリッジホルダ404には、メインタンク410が着脱自在に装着される。これにより、各色用の供給チューブ436を介して、メインタンク410の各インク排出口413と各色用の吐出ヘッド434とが連通し、吐出ヘッド434から記録媒体へインクを吐出可能となる。
−ブラック顔料分散液の調製−
CTAB比表面積が150m2/g、DBP吸油量100mL/100gのカーボンブラック90gを、2.5規定の硫酸ナトリウム溶液3,000mLに添加し、温度60℃、速度300rpmで攪拌し、10時間反応させて酸化処理を行った。得られた反応液を濾過し、濾別したカーボンブラックを水酸化ナトリウム溶液で中和し、限外濾過を行った。得られたカーボンブラックを水洗し、乾燥させて、顔料濃度が15質量%となるように純水中に分散させた。以上により、調製例1のブラック顔料分散液を調製した。
−イエロー顔料分散液の調製−
イエロー顔料としてC.I.ピグメントイエロー128を低温プラズマ処理しカルボン酸基を導入したイエロー顔料を作製した。これをイオン交換水に分散したものを限外濾過膜により脱塩濃縮して、顔料濃度15質量%の調製例2のイエロー顔料分散液を得た。
−マゼンタ顔料分散液の調製−
C.I.ピグメントイエロー128の代りにC.I.ピグメントレッド122を用いた以外は、調製例2と同様にして、表面改質されたマゼンタ顔料を作製した。これをイオン交換水に分散したものを限外濾過膜により脱塩濃縮して、顔料濃度15質量%の調製例3のマゼンタ顔料分散液を得た。
−シアン顔料分散液の調製−
C.I.ピグメントイエロー128の代りにC.I.ピグメントブルー15:3を用いた以外は、調製例2と同様にして、表面改質されたシアン顔料を作製した。これをイオン交換水に分散したものを限外濾過膜により脱塩濃縮して、顔料濃度15質量%の調製例4のシアン顔料分散液を得た。
各インクの調整<ブラック・シアン・マゼンタ・イエロー>
下記処方の材料を混合攪拌した後、1.5μmポリプロピレンフィルターでろ過し、実施例1〜6及び、比較例1〜8の各インクを作製した。なお、各インクに用いた顔料分散体、有機溶剤、樹脂等の種類、及び有機溶剤の配合割合は、表1−1の実施例、及び表1−2の比較例に示したとおりである。また、表1−1及び1−2に記載の添加量の数値は『質量%』である。
・顔料分散体:前記ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン顔料分散体のいずれか
:20.0%
・水溶性有機溶剤
(a) 1,3−ブタンジオール :15.0%
(b) 3−メチル−1,3−ブタンジオール :15.0%
(c) グリセリン : 8.0%
(d) 2−エチル−1,3−ヘキサンジオール : 2.0%
・界面活性剤
(e) FS−3100 : 0.2%
(パーフルオロアルキル基を含有したフッ素系界面活性剤、Du Pont社製)
・防腐剤 : 0.1%
・水 :100%になるように調整。
・樹脂
(f) モビニール5450(スチレンアクリル樹脂:D50粒径50nm)
(g) モビニール6600(スチレンアクリル樹脂:D50粒径140nm)
(h) モビニール6969D(スチレンアクリル樹脂:D50粒径100nm)
(i) パスコールAD−1(ウレタン樹脂:D50粒径15nm Tg45℃)
(j) スーパーフレックス150
(ウレタン樹脂:D50粒径30nm Tg40℃)
(k) スーパーフレックス150HS
(ウレタン樹脂:D50粒径80nm Tg32℃)
(l) スーパーフレックス470
(ウレタン樹脂:D50粒径50nm Tg−31℃)
E−550L(東機産業株式会社製:コーン1°34′×R24)を用いて、保存前の粘度と、密封した容器中で70℃14日間保存した後に測定した粘度から保存安定度を次式に従って求め、以下の基準に基づいて評価した。OKランクはAのみ。
保存安定度=(保存後の粘度/保存前の粘度)×100
A:100±5%以内。
B:100±5%超え〜±10%未満
C:100±10%以上
図1に示されるようなインクジェットプリンター(GXe5500)を用い、NEXT−IJ(普通紙)に印字を行う。印刷パターンは、本発明のイエロー・マゼンタ・シアン・ブラックの各インクを100%dutyで印字した。印字条件は360dpi、ワンパス印字とした。
印字乾燥後、上記インクにおいて、イエロー・マゼンタ・シアン・ブラックの各単色ベタ画像部において、反射型カラー分光測定濃度計(X−Rite社製)により画像濃度を測定した。
判定は、下記記載の基準で判定。
<判定基準>
A:Black ・・・1.25以上
Yellow ・・・0.85以上
Magenta・・・1.05以上
Cyan ・・・1.05以上
B:Black ・・・1.20以上、1.25未満
Yellow ・・・0.80以上、0.85未満
Magenta・・・1.00以上、1.05未満
Cyan ・・・1.00以上、1.05未満
C:Black ・・・1.15以上、1.20未満
Yellow ・・・0.75以上、0.80未満
Magenta・・・0.95以上、1.00未満
Cyan ・・・0.95以上、1.00未満
D:Black ・・・1.15未満
Yellow ・・・0.75未満
Magenta・・・0.95未満
Cyan ・・・0.95未満
プリンター(GXe5500)を用い、LumiArtGross90(コート紙)に印字を行う。印刷パターンは、本発明のイエロー・マゼンタ・シアン・ブラックの各カラーインクを100%dutyで印字した。印字条件は光沢紙/きれいモードで印字とした。
印字乾燥後、上記インクにおいて、イエロー・マゼンタ・シアン・ブラックの各単色ベタ画像部と非印字部の60°光沢を測定し、光沢差を求め、下記基準により評価した。
<判定基準>
A:光沢差・・・15以上
B:光沢差・・・10以上、15未満
C:光沢差・・・5以上、10未満
D:光沢差・・・5未満
Lumi Art Gross(コート紙)上にプリンター(GXe5500)を使用して6cm四方のベタ画像を100dutyで印字した画像について、印字後24時間以上経過した後、クロックメータ(東洋精機社製)に装着したLumi Art Grossで印字したベタ部を10往復させ、擦ったLumi Art Grossに付着した汚れの転写光学濃度(転写OD)をX−riteで測定し、下記基準により評価した。
A…転写ODが0.05未満
B…転写ODが0.05以上0.15未満
C…転写ODが0.15以上0.20未満
D…転写ODが0.20以上
401 外装
401c カバー
404 カートリッジホルダ
410、410k、410c、410m、410y メインタンク
411 インク収容部
413 インク排出口
414 収容容器ケース
420 機構部
436 供給チューブ
434 吐出ヘッド
Claims (9)
- 顔料粒子、有機溶剤、スチレンアクリル樹脂粒子、ウレタン樹脂粒子、及び水を含んでなるインクであって、
前記顔料粒子の平均粒子径(D50)が90nm以上、120nm以下であり、
前記スチレンアクリル樹脂粒子の平均粒子径(D 50 )が40nm以上、60nm以下であり、
前記ウレタン樹脂粒子の平均粒子径(D 50 )が10nm以上、30nm以下であり、
前記顔料粒子、前記スチレンアクリル樹脂粒子、及び前記ウレタン樹脂粒子の平均粒子径(D50)が、下記の関係を満たすことを特徴とするインク。
顔料粒子(D50)>スチレンアクリル樹脂粒子(D50)>ウレタン樹脂粒子(D50) - 前記インク中の前記顔料、前記スチレンアクリル樹脂粒子、及び前記ウレタン樹脂粒子の平均粒子径(D50)の比率が、1.0:0.8:0.5〜1.0:0.4:0.1であり、且つ、前記スチレンアクリル樹脂と前記ウレタン樹脂の平均粒子径(D50)の比率が1.0:0.9〜1.0:0.3であることを特徴とする請求項1に記載のインク。
- 前記インク中における前記スチレンアクリル樹脂粒子の含有量が2.0質量%以上、10.0質量%以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のインク。
- 前記インク中における前記ウレタン樹脂粒子の含有量が1.0質量%以上、5.0質量%以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のインク。
- 前記スチレンアクリル樹脂粒子の前記インク中における質量基準の含有量Aと、前記ウレタン樹脂粒子の前記インク中における質量基準の含有量Bの比(A/B)が、2以上5以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のインク。
- 前記ウレタン樹脂粒子のTgが45℃以下であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のインク。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載のインクを、容器中に収容したことを特徴とするインク収容容器。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載のインクを記録媒体に吐出させ、記録を行うインク吐出工程を含むことを特徴とするインクジェット記録方法。
- 請求項7に記載のインク収容容器と、前記インク収容容器内のインクを記録媒体に吐出させ、記録を行うインク吐出装置とを有することを特徴とするインクジェット記録装置。
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