JP7111519B2 - インクセット及び印刷方法 - Google Patents
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Description
前記水系着色インクが、少なくとも第1のインク、第2のインク、第3のインク及び第4のインクの4種のインクを含み、それぞれのインクが独立して、水、顔料、水溶性溶剤及び樹脂を含み、前記水系コーティング液が、水、水溶性溶剤及び樹脂を含み、該水系コーティング液中に含まれる樹脂がカチオン性ポリマーを含み、
前記水系コーティング液をプリントヘッドから吐出させて、コーティング液滴を基材上に着弾させる工程と、
第1のインク、第2のインク、第3のインク及び第4のインクをこの順番にプリントヘッドから吐出させて、インク液滴を前記コーティング液上に着弾させることにより印刷層を形成させる工程とを含み、
前記第1のインクは、前記水系着色インクの中で25℃における表面張力が最も低いことを特徴とする。
前記水系着色インクが、少なくとも第1のインク、第2のインク、第3のインク及び第4のインクの4種のインクを含み、それぞれのインクが独立して、水、顔料、水溶性溶剤及び樹脂を含み、前記水系コーティング液が、水、水溶性溶剤及び樹脂を含み、該水系コーティング液中に含まれる樹脂がカチオン性ポリマーを含み、
前記水系コーティング液をプリントヘッドから吐出させて、コーティング液滴を基材上に着弾させる工程と、
第1のインク及び第2のインクをこの順番にプリントヘッドから吐出させて、インク滴を前記コーティング液上に着弾させることにより第1の印刷層を形成させる工程と、
前記第1の印刷層の形成後に一次乾燥を行う工程と、
前記水系コーティング液をプリントヘッドから吐出させて、コーティング液滴を、一次乾燥を行った第1の印刷層上に着弾させる工程と、
第3のインク及び第4のインクをこの順番にプリントヘッドから吐出させて、インク滴を、前記第1の印刷層上のコーティング液上に着弾させることにより第2の印刷層を形成させる工程とを含み、
前記第1のインクは、前記水系着色インクの中で25℃における表面張力が最も低いことを特徴とする。
一方、水系着色インクは、選択される顔料の種類等に応じてpHが変わるものの、同様の理由から、塩基性であることが好ましく、pHが7.01~10.0の範囲内にあることが好ましい。
なお、pHの調整には、pH調整剤を使用できるが、アミン化合物の使用が好ましく、沸点が70~270℃であるアミン化合物の使用が更に好ましい。アミン化合物は、水系コーティング液や水系着色インク中のpHを適切に調整し、更には樹脂の凝集を防ぐ効果もある。またアミン化合物をインク又はコーティング液に配合することで、より一層腐食を起こり難くすることが可能である。更に、アミン化合物の沸点が70~270℃の範囲であれば、蒸発し難く、アミン化合物が水系着色インク又は水系コーティング液中に長期にわたって留まることになり、水系着色インク又は水系コーティング液の吐出安定性が長期に亘って優れ、更に印刷層の光沢が高くなる傾向もある。沸点70~270℃のアミン化合物の具体例としては、N-メチルジエタノールアミン、N-エチルジエタノールアミン、N,N-ジメチルエタノールアミン、N,N-ジエチルエタノールアミン等が挙げられる。これらアミン化合物は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、上記水系着色インク及び水系コーティング液中において、アミン化合物の含有量は、それぞれ独立して、0.1~2.0質量%が好ましい。
なお、本発明において、水溶性ポリマーとは、水、又は水溶性の有機溶剤を50質量%未満含む水溶液に対して溶解するポリマーを意味する。
なお、本明細書において、重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で測定した値であり、標準物質にはポリスチレンが使用され、移動相にはテトラヒドロフランが使用される。
具体的に、上記カチオン性ポリマーは、pH7.1でのカチオン度が5.5~7.5meq/gであるカチオン性ポリマーと、pH7.1でのカチオン度が2.0~5.0meq/gであるカチオン性ポリマーとを含むことが好ましく、pH7.1でのカチオン度が6.0~7.0meq/gである水溶性ポリマーと、pH7.1でのカチオン度が2.5~4.5meq/gである水溶性ポリマーとを含むことが更に好ましい。2種類のカチオン樹脂の割合は、カチオン度が高いポリマー:カチオン度が低いポリマーの質量比が1:1~20:1の範囲内であることが好ましく、7:3~10:1の範囲内であることがより好ましい。
なお、本明細書において、カチオン度は、ポリビニル硫酸カリウム試薬を用いたコロイド滴定により求めることができる。詳しい手順は以下のとおりである。
コニカルビーカーに脱イオン水90mLを取り、試料(乾燥品換算)の500ppm水溶液を10mL加えてアミン水溶液でpH7.1とし、約1分間攪拌する。次にトルイジンブルー指示薬を2~3滴加え、N/400ポリビニル硫酸カリウム試薬(N/400PVSK)で滴定する。滴定速度は2mL/分とし、検水が青から赤紫色に変色して10秒間以上保持する時点を終点とする。カチオン度(meq/g)の計算式は次のとおりである。
カチオン度=(N/400PVSK滴定量)×(N/400PVSKの力価)/2
なお、本明細書において、重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で測定した値であり、標準物質にはポリスチレンが使用され、移動相にはテトラヒドロフランが使用される。
ポリエーテルポリオールとしては、特に制限はなく、例えば、ポリオキシテトラメチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレングリコール及びポリオキシエチレン・プロピレングリコール等を挙げることができる。ポリオール成分としてポリエーテルポリオールを用いることで、ポリエーテル基含有自己分散性ウレタン樹脂を得ることができる。
ポリカーボネートポリオールは、特に制限はなく、例えば、1,6-ヘキサンジオールポリカーボネートポリオール、1,4-ブタンジオールポリカーボネートポリオール及びポリ-1,4-シクロヘキサンジメチレンカーボネートジオール等を挙げることができる。ポリオール成分としてポリカーボネートポリオールを用いることで、ポリカーボネート基含有自己分散性ウレタン樹脂を得ることができる。
ポリオール成分としては、アクリルポリオール等を用いてもよい。
これらのポリオール成分は、1種を単独で使用することもでき、また2種以上を組み合わせて使用することもできる。
シアンインクに使用できる顔料としては、例えば、ピグメントブルー15、15:1、15:3、15:4、15:6、22、27、28、29、30、60、64、80等が挙げられ、
マゼンタインクに使用できる顔料としては、例えば、ピグメントレッド9、48、49、52、53、57、97、101、122、123、149、168、177、180、192、202、206、215、216、217、220、223、224、226、227、228、238、240、244、254等が挙げられ、
イエローインクに使用できる顔料としては、例えば、ピグメントイエロー12、13、14、17、20、24、31、42、53、55、74、83、86、93、109、110、117、120、122、125、128、129、137、138、139、147、148、150、151、152、153、154、155、166、168、180、181、184、185、213等が挙げられ、
ブラックインクに使用できる顔料としては、例えば、ピグメントブラック1、7、26、27、28等が挙げられる。
その他、ピグメントオレンジ16、36、38、43、51、55、59、61、64、65、71;ピグメントバイオレット19、23、29、30、32、37、40、50;ピグメントグリーン7、36;ピグメントブラウン23、25、26;ピグメントホワイト6等の顔料も、上記基本色インクに用いることができるとともに、オレンジインク、バイオレットインク、グリーンインク、レッドインク等の特殊色インクとして用いることもできる。
表1に示す配合処方に従い、樹脂、アミン化合物、水溶性溶剤、表面調整剤及びイオン交換水を公知の方法により混合し、水系コーティング液を調製した。なお、各水系コーティング液のpH、表面張力(25℃)、粘度(25℃)を測定し、得られた結果を表1に示す。
*1 第四級アンモニウムカチオンを有する水溶性ポリマーの水溶液Aとしては以下を用いた。
カチオマスター PE-30(四日市合成製、ジメチルアミン・エチレンジアミン・エピクロロヒドリン系ポリマー樹脂、樹脂含有量50質量%、重量平均分子量(Mw):9000、pH7.1でのカチオン度6.5meq/g)
*2 第四級アンモニウムカチオンを有する水溶性ポリマーの水溶液Bとしては以下を用いた。
DK6851(星光PMC社製、ポリアミン樹脂、樹脂含有量70.0質量%、pH7.1でのカチオン度6.8meq/g)
*3 TSF4446(モメンティブ社製、ポリエーテル変性シリコーンオイル、該シリコーンオイル含有量100質量%、表面調整剤)
表2~3に示す配合処方に従い、自己分散性顔料、樹脂、水溶性溶剤、表面調整剤及びイオン交換水を公知の方法により混合し、自己分散性顔料を含む水系着色インクを調製した。なお、各水系着色インクの表面張力(25℃)、粘度(25℃)を測定し、得られた結果を表2~3に示す。
*4 自己分散性顔料分散液としては、以下を用いた。
・CAB-O―JET 250C
(キャボット社製、シアンの自己分散性顔料水分散液、顔料含有量10質量%)
・CAB-O―JET―465M
(キャボット社製、マゼンタの自己分散性顔料水分散液、顔料含有量15質量%)
・CAB-O―JET 270Y
(キャボット社製、イエローの自己分散性顔料水分散液、顔料含有量10質量%)
・CAB-O―JET 300K
(キャボット社製、ブラックの自己分散性顔料水分散液、顔料含有量15質量%)
*5 樹脂分散液Cとしては以下を用いた。
NEOREZ R-9621(DSM Coating Resins製、ポリエステル基含有自己分散性ウレタン樹脂、粒子径50nm、酸価18、樹脂含有量38質量%)
表4~5に示す配合処方に従い、非自己分散型顔料、消泡剤、水溶性溶剤、湿潤分散剤、イオン交換水を公知の方法により分散した水系着色分散液に、樹脂ならびに表面調整剤を加え、非自己分散型顔料を含む水系着色インクを調製した。なお、各水系着色インクの表面張力(25℃)、粘度(25℃)を測定し、得られた結果を表4~5に示す。
*6 非自己分散型顔料としては、以下を用いた。
・FASTOGEN Blue FA5380(フタロシアニンブルー、DIC社製シアン色顔料)
・シンカシャマゼンタRT(ジクロロキナクリドン、BASF社製マゼンタ色顔料)
・Hostaperm Yellow H5G(キノキサリンジオン、クラリアント社製イエロー色顔料)
・Nerox-1000(カーボンブラック、オリオンエンジニアリドカーボン社製、ブラック色顔料)
*7 消泡剤(SNデフォーマー1312、サンノプコ社製)
*8 湿潤分散剤(ノイゲンEA-157、第一工業製薬社製)
武藤工業社製ラミレスPJ-1304NXを用いて、まず、コーティング液滴を吐出し、コーティング液滴を基材である塩化ビニルシート表面に着弾させ、その後、コーティング液を乾燥させずに、該コーティング液上に、1色目のインク、2色目のインク、3色目のインク及び4色目のインクのインク滴をこの順番に着弾させ、画像を印刷した。なお、印刷された画像は、各インクで複数の線を印刷したものであり、1色目のインクにて印刷された線は、その一部において、2色目、3色目及び4色目のインクのそれぞれの印刷された線と交差して重なり合う部分を形成している。その後、キーエンス社製の顕微鏡、VHX-5000の50倍率で、1色目のインクと、2色目以降のインクのそれぞれとの重なった部分を観察し、下記の評価基準で評価した。なお、使用したインクセットの構成と基材温度、評価結果を表6~10に示す。
◎:1色目のインクと2色目以降のインクのそれぞれとの重なった部分のうち3つの重なった部分いずれも滲みが150μm未満
○:1色目のインクと2色目以降のインクのそれぞれと重なった部分のうち1つ以上の重なった部分に150μm以上200μm未満の滲みあり
△:1色目のインクと2色目以降のインクのそれぞれと重なった部分のうち1つ以上の重なった部分に200μm以上300μm未満の滲みあり
×:1色目のインクと2色目以降のインクのそれぞれと重なった部分のうち1つ以上の重なった部分に300μm以上の滲みあり
武藤工業社製ラミレスPJ-1304NXを用いて、まず、コーティング液滴を吐出し、コーティング液滴を基材である塩化ビニルシート表面に着弾させ、その後、コーティング液を乾燥させずに、該コーティング液上に、1色目のインク、2色目のインク、3色目のインク及び4色目のインクのインク滴をこの順番に着弾させ、JIS X9201 2001 N3Aで規定される画像を印刷し、風量2.5m3/minのドライヤーを用いて90℃の熱風を印刷層に当てて2分間の乾燥を行った(ここでの印刷方法は、本発明の第1の印刷方法に対応している)。乾燥後に得られた印刷層の滲みの程度を目視で評価した。評価基準は以下の通りである。なお、使用したインクセットの構成と基材温度、評価結果を表6~10に示す。
○+:画像に滲みが見られないうえ、4色のドットがそれぞれ独立して存在
○:画像に滲みがみられず
△:色間が滲むが画像全体の滲みは小さい
×:明らかに滲む
-:画像に滲みは見られないが印刷スジが顕著にみられる
武藤工業社製ラミレスPJ-1304NXを用いて、JIS X9201 2001 N3Aで規定される画像の印刷を行った。まず、コーティング液滴を吐出し、コーティング液滴を基材である塩化ビニルシート表面に着弾させ、その後、コーティング液を乾燥させずに、該コーティング液上に、1色目のインク、2色目のインクのインク滴をこの順番に着弾させ、第1の印刷層を形成させた。次いで、風量1.5m3/minのドライヤーを用いて表6~10に示される温度の風を該第1の印刷層に3秒間当てて一次乾燥を行った。次いで、塩化ビニルシートを巻き戻し、コーティング液滴を再度吐出させて、一次乾燥を行った第1の印刷層上に着弾させ、その後、第1の印刷層上に着弾したコーティング液を乾燥させずに、該コーティング液上に、3色目のインク、4色目のインクのインク滴をこの順番に着弾させることで、第2の印刷層を形成させた。印刷後、風量2.5m3/minのドライヤーを用いて表6~10に示される温度の風を印刷層に当てて2分間の二次乾燥を行った(ここでの印刷方法は、本発明の第2の印刷方法に対応している)。最終的に得られた印刷層の滲みの程度を目視で評価した。評価基準は以下の通りである。なお、使用したインクセットの構成と基材温度、評価結果を表6~10に示す。
○+:画像に滲みが見られないうえ、4色のドットがそれぞれ独立して存在
○:画像に滲みがみられず
△:色間が滲むが画像全体の滲みは小さい
×:明らかに滲む
-:画像に滲みは見られないが印刷スジが顕著にみられる
武藤工業社製ラミレスPJ-1304NXを用いて、まず、基材である塩化ビニルシートの各表面にコーティング液滴を着弾させ、ベタ印刷を行った。次いで、コーティング液を乾燥させずに、該コーティング液上にシアンインク滴、マゼンタインク滴、イエローインク滴を着弾させ、各インクの印刷濃度80%、合計印刷濃度240%のベタ印刷を行った。その後、風量2.5m3/minのドライヤーを用いて表6~10の二次乾燥温度の欄に示される温度の風を印刷層に当てて2分間の乾燥を行った。乾燥後、印刷部分に綿棒(登録商標、白十字社製)で5往復擦過を行い、その後、目視により下記の評価基準で評価した。なお、使用したインクセットの構成と基材温度、評価結果を表6~10に示す。
○:基材からインクが剥がれない
×:基材からインクが剥れる
-:基材が変形し、評価ができない。
Claims (15)
- 水系着色インクと水系コーティング液とを含むインクセットを備えたインクジェットプリンタによって印刷層を基材上に形成する印刷方法であって、
前記水系着色インクが、少なくとも第1のインク、第2のインク、第3のインク及び第4のインクの4種のインクを含み、それぞれのインクが独立して、水、顔料、水溶性溶剤及び樹脂を含み、前記水系コーティング液が、水、水溶性溶剤及び樹脂を含み、該水系コーティング液中に含まれる樹脂がカチオン性ポリマーを含み、
前記水系コーティング液をプリントヘッドから吐出させて、コーティング液滴を基材上に着弾させる工程と、
第1のインク、第2のインク、第3のインク及び第4のインクをこの順番にプリントヘッドから吐出させて、インク滴を前記コーティング液上に着弾させることにより印刷層を形成させる工程とを含み、
前記第1のインクは、シアンインクであり、前記水系着色インクの中で25℃における表面張力が最も低く、
前記水系コーティング液の25℃における表面張力は、前記第1のインクの25℃における表面張力よりも低いことを特徴とする印刷方法。 - 前記印刷層の形成後に乾燥を行う工程を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の印刷方法。
- 前記乾燥が70~130℃で行われることを特徴とする請求項2に記載の印刷方法。
- 水系着色インクと水系コーティング液とを含むインクセットを備えたインクジェットプリンタによって印刷層を基材上に形成する印刷方法であって、
前記水系着色インクが、少なくとも第1のインク、第2のインク、第3のインク及び第4のインクの4種のインクを含み、それぞれのインクが独立して、水、顔料、水溶性溶剤及び樹脂を含み、前記水系コーティング液が、水、水溶性溶剤及び樹脂を含み、該水系コーティング液中に含まれる樹脂がカチオン性ポリマーを含み、
前記水系コーティング液をプリントヘッドから吐出させて、コーティング液滴を基材上に着弾させる工程と、
第1のインク及び第2のインクをこの順番にプリントヘッドから吐出させて、インク滴を前記コーティング液上に着弾させることにより第1の印刷層を形成させる工程と、
前記第1の印刷層の形成後に一次乾燥を行う工程と、
前記水系コーティング液をプリントヘッドから吐出させて、コーティング液滴を、一次乾燥を行った第1の印刷層上に着弾させる工程と、
第3のインク及び第4のインクをこの順番にプリントヘッドから吐出させて、インク滴を、前記第1の印刷層上のコーティング液上に着弾させることにより第2の印刷層を形成させる工程とを含み、
前記第1のインクは、シアンインクであり、前記水系着色インクの中で25℃における表面張力が最も低く、
前記水系コーティング液の25℃における表面張力は、前記第1のインクの25℃における表面張力よりも低いことを特徴とする印刷方法。 - 前記第2の印刷層の形成後に二次乾燥を行う工程を更に含むことを特徴とする請求項4に記載の印刷方法。
- 前記一次乾燥が25~45℃で行われることを特徴とする請求項4又は5に記載の印刷方法。
- 前記二次乾燥が70~130℃で行われることを特徴とする請求項5に記載の印刷方法。
- 前記コーティング液滴を基材上に着弾させる工程において、基材の温度が30~45℃であることを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載の印刷方法。
- 前記第1のインクは、前記水系着色インクの中でインク中に含まれる顔料の質量割合が最も低いことを特徴とする請求項1~8のいずれかに記載の印刷方法。
- 前記第4のインクは、前記水系着色インクの中でインク中に含まれる顔料の吸油量が最も高いことを特徴とする請求項1~9のいずれかに記載の印刷方法。
- 前記第3のインクがマゼンタインクであることを特徴とする請求項1~10のいずれかに記載の印刷方法。
- 前記第1のインク、第2のインク、第3のインク及び第4のインクは、それぞれがシアンインク、イエローインク、マゼンタインク及びブラックインクであることを特徴とする請求項1~11のいずれかに記載の印刷方法。
- 前記水系着色インクは、25℃における表面張力が20~50mN/mであることを特徴とする、請求項1~12のいずれかに記載の印刷方法。
- 前記水系コーティング液が、水を50質量%~90質量%、水溶性溶剤を5質量%~35質量%、樹脂を0.005質量%~2質量%の範囲内で含むことを特徴とする、請求項1~13のいずれかに記載の印刷方法。
- 前記基材が非吸収性基材または難吸収性基材であることを特徴とする、請求項1~14のいずれかに記載の印刷方法。
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