JP7375386B2 - インクジェット用インク - Google Patents
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Description
以下、本発明のインクジェット用インク(以下、単にインクと記載することがある)を説明する。本発明のインクは、表面寿命0ミリ秒での動的表面張力γ0が55mN/m以上60mN/m以下であり、表面寿命10ミリ秒での動的表面張力γ10が40mN/m以上50mN/m以下であり、表面寿命100ミリ秒での動的表面張力γ100が30mN/m超33mN/m以下であり、表面寿命1000ミリ秒での動的表面張力γ1000が30mN/m以上33mN/m未満であり、かつ動的表面張力γ1000が動的表面張力γ100よりも小さい。
本発明のインクにおいて、顔料は、例えば、溶媒に分散する粒子(以下、顔料粒子と記載することがある)として存在する。顔料粒子のD50としては、30nm以上200nm以下が好ましく、70nm以上130nm以下がより好ましい。
本発明のインクが水を含有する場合、本発明のインクにおいて、水の含有割合としては、例えば、30.0質量%以上60.0質量%以下である。
ペンタンジオールは、本発明のインクの表面張力(特に、表面寿命0ミリ秒での動的表面張力γ0)を調整する。具体的には、本発明のインクは、ペンタンジオールを多く含有するほど、動的表面張力γ0が低下する傾向がある。ペンタンジオールとしては、1,3-ペンタンジオールが好ましい。
オクタンジオールは、本発明のインクの表面張力(特に、表面寿命0ミリ秒での動的表面張力γ0)を調整する。具体的には、本発明のインクは、オクタンジオールを多く含有するほど、動的表面張力γ0が低下する傾向がある。オクタンジオールとしては、1,8-オクタンジオールが好ましい。
アセチレングリコール界面活性剤は、本発明のインクの表面張力(特に、表面寿命10ミリ秒での動的表面張力γ10)を調整する。これは、アセチレングリコール界面活性剤は、インク滴がノズルから吐出された後、10ミリ秒程度でインク滴の界面に移行するためであると判断される。具体的には、本発明のインクは、アセチレングリコール界面活性剤を多く含有するほど、動的表面張力γ10が増大する傾向がある。アセチレングリコール界面活性剤としては、アセチレンジオールのエチレンオキシド付加物が好ましい。
シリコーン界面活性剤は、本発明のインクの表面張力(特に、表面寿命100ミリ秒での動的表面張力γ100、及び表面寿命1000ミリ秒での動的表面張力γ1000)を調整する。これは、シリコーン界面活性剤は、ノズルからインク滴が吐出された後、100ミリ秒~1000ミリ秒程度でインク滴の界面に移行するためであると判断される。具体的には、本発明のインクは、シリコーン界面活性剤を多く含有するほど、動的表面張力γ100及び動的表面張力γ1000が低下する傾向がある。シリコーン界面活性剤としては、ポリエーテル変性シロキサン(ポリエーテル基を有するシロキサン化合物)が好ましい。
本発明のインクは、必要に応じて、アセチレングリコール界面活性剤及びシリコーン界面活性剤以外の界面活性剤を更に含有してもよい。また、本発明のインクは、必要に応じて、公知の添加剤(より具体的には、例えば、溶解安定剤、乾燥防止剤、酸化防止剤、粘度調整剤、pH調整剤及び防カビ剤)を更に含有してもよい。
溶解安定剤は、本発明のインクが含有する各成分の相溶化を促進し、本発明のインクの溶解状態を安定化させる。溶解安定剤としては、例えば、2-ピロリドン、N-メチル-2-ピロリドン及びγ-ブチロラクトンが挙げられる。溶解安定剤としては、2-ピロリドンが好ましい。本発明のインクが溶解安定剤を含有する場合、本発明のインクにおいて、溶解安定剤の含有割合としては、1.0質量%以上15.0質量%以下が好ましく、4.0質量%以上9.0質量%以下がより好ましい。
乾燥防止剤としては、グリセリンが好ましい。本発明のインクが乾燥防止剤を含有する場合、本発明のインクにおいて、乾燥防止剤の含有割合としては、1.0質量%以上15.0質量%以下が好ましく、4.0質量%以上9.0質量%以下がより好ましい。
本発明のインクは、例えば、顔料粒子を含む顔料分散液と、水と、ペンタンジオールと、オクタンジオールと、アセチレングリコール界面活性剤と、シリコーン界面活性剤と、添加剤等の他の成分とを攪拌機で均一に混合することにより製造できる。本発明のインクの製造では、各成分を均一に混合した後、フィルター(例えば孔径5μm以下のフィルター)により異物及び粗大粒子を除去してもよい。
顔料分散液は、顔料粒子を含む分散液である。顔料分散液の分散媒としては、水が好ましい。顔料分散液は、顔料を水に分散させることで調製することができる。顔料分散液の調製においては、顔料粒子の分散性を向上させる観点から、被覆樹脂を添加することが好ましい。
メタクリル酸に由来する繰り返し単位(MAA単位)と、メタクリル酸メチルに由来する繰り返し単位(MMA単位)と、アクリル酸ブチルに由来する繰り返し単位(BA単位)と、スチレンに由来する繰り返し単位(ST単位)とを有するアルカリ可溶性樹脂を準備した。このアルカリ可溶性樹脂は、質量平均分子量(Mw)が20000、酸価が100mgKOH/gであった。このアルカリ可溶性樹脂における各繰り返し単位の質量比は、「MAA単位:MMA単位:BA単位:ST単位=40:15:30:15」であった。このアルカリ可溶性樹脂100質量部と、水酸化カリウム10.5質量部を含有する水酸化カリウム水溶液とを混合した。これにより、アルカリ可溶性樹脂を、等量(厳密には、105%量)のKOHで中和した。これにより、被覆樹脂及び水を含有する被覆樹脂溶液を得た。
下記表1に示す組成となるように、顔料(トーヨーカラー株式会社製「リオノール(登録商標)ブルーFG-7330」、成分:銅フタロシアニン、カラーインデックス:ピグメントブルー15:3)と、上述の被覆樹脂溶液と、界面活性剤としての日信化学工業株式会社製「オルフィン(登録商標)E1010」(アセチレンジオールのエチレンオキサイド付加物)と、イオン交換水とを、容量0.6Lのベッセルに投入した。次いで、ベッセルの内容物を、メディア型湿式分散機(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製「DYNO(登録商標)-MILL」)を用いて湿式分散した。
[インクA]
攪拌機(新東科学株式会社製「スリーワンモーター(登録商標)BL-600」)を取り付けたビーカーにイオン交換水を投入した。上述の攪拌機で内容物を攪拌(攪拌速度:400rpm)しながら、上述の顔料分散液と、グリセリンと、2-ピロリドンと、1,3-ペンタンジオールと、1,8-オクタンジオールと、アセチレングリコール界面活性剤(日信化学工業株式会社製「オルフィン(登録商標)E1010」、アセチレンジオールのエチレンオキサイド付加物)と、シリコーン界面活性剤(ビックケミー・ジャパン社製「BYK(登録商標)348」、ポリエーテル変性シロキサン)とを投入した。各原料の投入量の割合は、下記表2に示す通りとした。得られた混合液から異物及び粗大粒子を除去するため、孔径5μmのフィルターを用いて混合液をろ過した。これにより、インクAを得た。
以下の点を変更した以外は、インクAの製造と同様の方法により、インクB~インクNを製造した。インクB~インクNの製造では、各原料の投入量の割合を下記表2に示す通りとした。下記表2において、「ペンタンジオール」及び「オクタンジオール」は、それぞれ1,3-ペンタンジオール及び1,8-オクタンジオールを示す。また、イオン交換水の投入量は、インク原料の総量100質量%から他の成分(具体的には、顔料分散液、グリセリン、2-ピロリドン、1,3-ペンタンジオール、1,8-オクタンジオール、アセチレングリコール界面活性剤及びシリコーン界面活性剤)の投入量を引いた残量に相当する。例えば、インクAでは、イオン交換水の投入量は43.9質量%である。
以下の方法により、各インクの表面寿命0ミリ秒における動的表面張力γ0を求めた。まず、インクの原料として用いた各成分のうち、動的表面張力γ0に主に寄与する成分であるグリセリン、2-ピロリドン、1,3-ペンタンジオール、1,8-オクタンジオール及び水の25℃での静的表面張力を下記表3に示す。
積A(グリセリン):62.0mN/m×0.070=4.34mN/m
積B(2-ピロリドン):32.5mN/m×0.070=2.275mN/m
積C(1,3-ペンタンジオール):41.0mN/m×0.3000=12.30mN/m
積D(1,8-オクタンジオール):35.7mN/m×0.010=0.357mN/m
積E(水):73.0mN/m×0.518=37.814mN/m
動的表面張力γ0:4.34mN/m+2.275mN/m+12.30mN/m+0.357mN/m+37.814mN/m=57.086mN/m
各インクについて、以下の方法により、吐出安定性と、記録媒体への着弾後の濡れ広がり性と、形成される画像のオフセット及び滲みの発生とを評価した。評価結果を下記表5に示す。なお、評価は、温度25℃かつ湿度60%RHの環境下で行った。
評価機を用いて、記録用紙(セイコーエプソン株式会社製「エプソン純正写真用紙<光沢>」)に5cm×5cmのソリッド画像を形成した。ソリッド画像の形成においては、単位面積当たりのインクの吐出量を15g/m2とした。各インクは、以下の白筋及びサテライト滴の両方の評価が良好である場合、吐出安定性が良好であると評価できる。
上述のソリッド画像を顕微鏡で観察し、インクの不吐出に起因する白筋の発生を確認した。白筋は、以下の基準に基づいて評価した。
良好(A):白筋が確認されない
不良(B):白筋が確認される
上述のソリッド画像を顕微鏡で観察し、10個のドットを無作為に選択した。そして、各ドットについて、ドットの外縁から10μm超離れた位置に微小ドット(サテライト滴により形成されたドット)が存在するか否かを確認した。サテライト滴は、以下の基準に基づいて評価した。
良好(A):ドットの外縁から10μm超離れた位置に微小ドットが存在しない
不良(B):ドットの外縁から10μm超離れた位置に微小ドットが存在する
評価機を用いて、記録用紙(王子製紙株式会社製「IJW」をA4サイズに裁断した紙)に10cm×10cmのソリッド画像を形成した。ソリッド画像の形成においては、単位面積当たりのインクの吐出量を15g/m2とした。形成されたソリッド画像を確認し、評価機の従動ローラーとの接触によってオフセットが発生したか否かを確認した。オフセットは、以下の基準に基づいて評価した。
良好(A):オフセットが確認されない
不良(B):オフセットが確認される
評価機を用いて、記録用紙(王子製紙株式会社製「IJW」をA4サイズに裁断した紙)に直線を形成した。直線の線幅は、1画素に相当する太さ(理論的には59.4μm)とした。以下の方法により、描画された直線の線幅を精密に測定した。まず、画像処理システム装置(王子計測機器株式会社製「Da-6000」)を用いて、記録用紙上に形成された直線部と非印字部(白紙部)とにより構成される画像をグレースケール画像(256階調)として取り込んだ。次に、画像処理システム装置を用いて、グレースケール画像の各画素のうち、輝度128以上255以下の画素を、直線部を構成する画素と見做した。そして、直線部を構成する画素数に基づいて、描画された直線の線幅を求めた。描画された直線の線幅は、その値が大きいほど、インクが記録媒体に適度に濡れ広がっているため好ましいことを示す。インクの濡れ広がりは、以下の基準に基づいて評価した。
良好(A):線幅59.4μm以上
不良(B):線幅59.4μm未満
以下の方法により、上述のグレースケール画像から、描画された直線の滲み幅(滲みの程度)を精密に測定した。まず、上述のグレースケール画像の各画素のうち、輝度40以上128未満の画素を、直線部周辺の滲み領域と見做した。そして、滲み領域を構成する画素数に基づいて、滲み幅を求めた。滲み幅は、その値が小さいほど、滲みの発生が抑制できていて好ましいことを示す。滲み幅は、以下の基準に基づいて評価した。
良好(A):滲み幅が5μm以下
不良(B):滲み幅が5μm超
Claims (1)
- 顔料と、水と、オクタンジオールと、アセチレングリコール界面活性剤と、シリコーン界面活性剤と、ペンタンジオールとを含有し、
前記オクタンジオールの含有割合は、0.3質量%以上3.5質量%以下であり、
前記アセチレングリコール界面活性剤の含有割合は、0.8質量%以上1.2質量%以下であり、
前記シリコーン界面活性剤の含有割合は、0.08質量%以上0.11質量%以下であり、
前記ペンタンジオールの含有割合は、19.0質量%以上35.0質量%以下であり、
表面寿命0ミリ秒での動的表面張力γ0は、55mN/m以上60mN/m以下であり、
表面寿命10ミリ秒での動的表面張力γ10は、40mN/m以上50mN/m以下であり、
表面寿命100ミリ秒での動的表面張力γ100は、30mN/m超33mN/m以下であり、
表面寿命1000ミリ秒での動的表面張力γ1000は、30mN/m以上33mN/m未満であり、かつ
前記動的表面張力γ1000は、前記動的表面張力γ100よりも小さい、インクジェット用インク。
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