(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-15
(45)【発行日】2024-10-23
(54)【発明の名称】印刷方法、及び印刷装置
(51)【国際特許分類】
B41M 5/00 20060101AFI20241016BHJP
B41J 2/01 20060101ALI20241016BHJP
C09D 11/40 20140101ALI20241016BHJP
【FI】
B41M5/00 120
B41M5/00 134
B41J2/01 123
B41J2/01 501
C09D11/40
(21)【出願番号】P 2020154371
(22)【出願日】2020-09-15
【審査請求日】2023-07-14
(73)【特許権者】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100107515
【氏名又は名称】廣田 浩一
(72)【発明者】
【氏名】吉原 真由美
【審査官】中澤 俊彦
(56)【参考文献】
【文献】特開2013-059973(JP,A)
【文献】特開2015-048364(JP,A)
【文献】特開2011-177965(JP,A)
【文献】特開2008-229946(JP,A)
【文献】特開2011-025684(JP,A)
【文献】特開2020-093538(JP,A)
【文献】特開2019-166724(JP,A)
【文献】国際公開第2016/194729(WO,A1)
【文献】特開2017-226743(JP,A)
【文献】特開2017-105192(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B41M 5/00-5/52
B41J 2/01
B41J 2/165-2/215
C09D 11/00-13/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
記録媒体上に色材を含有する複数のカラーインクを付与してカラーインク層を形成するカラーインク付与手段と、
前記カラーインク層上に、少なくともポリマー粒子を含有するクリアインクを付与するクリアインク付与手段と、を有
する印刷装置であって、
前記カラーインクは、少なくともブラックインクと、イエローインクと、マゼンタインクと、シアンインクと、を有し、
前記カラーインクは、少なくとも3種類以上、同一種の有機溶剤を含み、
前記カラーインク及び前記クリアインクは、ポリエーテル変性シロキサン化合物及びポリオキシエチレンアルキルエーテルの少なくともいずれかを含有し、
前記カラーインクによって形成した各色のカラーインク層の表面自由エネルギーの分散成分をγ
s
d
とし、各色のカラーインク層の表面自由エネルギーの極性成分をγ
s
p
とすると、各色のカラーインク層間における分散成分γ
s
d
の最大差が0.3mJ/m
2
以上であり、各色のカラーインク層における極性成分γ
s
p
の最大差が5mJ/m
2
以下であり、
前記クリアインクは、前記複数のカラーインクのそれぞれのベタ画像に対する界面エネルギーが50mJ/m
2以下であることを特徴とする印刷装置。
【請求項2】
前記クリアインクは、前記複数のカラーインクのそれぞれのベタ画像に対する界面エネルギーが5mJ/m
2以上50mJ/m
2以下である、請求項1に記載の印刷装置。
【請求項3】
前記ポリマー粒子の含有量が10質量%以上20質量%以下である、請求項1から2のいずれかに記載の印刷装置。
【請求項4】
前記ポリマー粒子の累積50%体積粒子径(D
50
)が100nm以下である、請求項1から3のいずれかに記載の印刷装置。
【請求項5】
前記ポリエーテル変性シロキサン化合物が、下記一般式(I)で表される、請求項1から4のいずれかに記載の印刷装置。
【化1】
ただし、前記一般式(I)中、mは0~23の整数を示し、nは1~10の整数を示す。aは1~23の整数を示し、bは0~23の整数を示す。Rは水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表す。
【請求項6】
前記カラーインク及び前記クリアインクの25℃での静的表面張力が、20mN/m以上35mN/m以下である、請求項1から5のいずれかに記載の印刷装置。
【請求項7】
インクジェット用である請求項1から6のいずれかに記載の印刷装置。
【請求項8】
記録媒体上に色材を含有する複数のカラーインクを付与してカラーインク層を形成するカラーインク付与工程と、
前記カラーインク層上に少なくともポリマー粒子を含有するクリアインクを付与するクリアインク付与工程と、を含む印刷方法であって、
前記カラーインクは、少なくともブラックインクと、イエローインクと、マゼンタインクと、シアンインクと、を有し、
前記カラーインクは、少なくとも3種類以上、同一種の有機溶剤を含み、
前記カラーインク及び前記クリアインクは、ポリエーテル変性シロキサン化合物及びポリオキシエチレンアルキルエーテルの少なくともいずれかを含有し、
前記カラーインクによって形成した各色のカラーインク層の表面自由エネルギーの分散成分をγ
s
d
とし、各色のカラーインク層の表面自由エネルギーの極性成分をγ
s
p
とすると、各色のカラーインク層間における分散成分γ
s
d
の最大差が0.3mJ/m
2
以上であり、各色のカラーインク層における極性成分γ
s
p
の最大差が5mJ/m
2
以下であり、
前記クリアインクは、前記複数のカラーインクのそれぞれのベタ画像に対する界面エネルギーが50mJ/m
2
以下であることを特徴とする印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、印刷方法、及び印刷装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、インクジェット記録方式において、銀塩写真及びオフセット印刷で実現されているような高解像度で高発色性を有する画像が望まれている。
【0003】
このようなインクジェット記録方式には、色材としての顔料及びその他の添加剤を水に分散させた水性カラーインクが一般的に使用されている。前記顔料は、一般的な商業印刷インクに用いられる色材と組成が近いこともあり、印刷物の風合いを商業印刷に近づけることが期待されている。しかし、水性カラーインクを用いて商業印刷用又は出版印刷用コート紙に記録すると、色材は溶媒中に粒子として存在するため、記録媒体内部に浸透し難く、記録媒体の表面に顔料が残存しやすいという問題がある。
この場合、インクジェット記録装置では、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、及びK(ブラック)の4色のインクを組み合わせてフルカラーを表現することが多いが、画像濃度や色に応じてインクに含まれる顔料の使用量が異なることに加えて、印刷物は記録媒体の表面に顔料が残存するため、画像濃度や色によって表面平滑性が異なり、光の乱反射が起こって光沢ムラが生じるという課題がある。
【0004】
ここで、前記光沢ムラとは、印刷物中において光沢感の高い領域(グロス領域)と光沢感の低い領域(マット領域)とが混在する状態を意味する。光沢ムラが発生すると、同一の画像内にグロス領域とマット領域が混在してしまい、特に写真画像の場合には画像欠陥として視認されてしまう。
【0005】
前記光沢ムラにおける課題を解決するために、色再現性に影響しない実質的に無色透明なインク(以下、「クリアインク」と称することがある)を用いることが試みられている。例えば、カチオン性樹脂と、特定構造のポリマー粒子とを含有するクリアインクによって、カラーインク画像の非印刷部分及び低duty部分の光沢性を向上させることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、クリアインクの吐出量を制御することによってクリアインクのドット径を調整し、光沢性を向上させることが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
【0006】
また、表面光沢性が高く、インクの浸透性が低い記録媒体に対し、浸透性が高いカラーインクとクリアインクとの併用によって、銀塩写真に近い高光沢な画質が得られるインクジェット記録方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、各色のカラーインク層間の光沢均一性に優れ、光沢性に優れた印刷物が得られる印刷装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記課題を解決するための手段としての本発明の印刷装置は、記録媒体上に色材を含有する複数のカラーインクを付与してカラーインク層を形成するカラーインク付与手段と、前記カラーインク層上に少なくともポリマー粒子を含有する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、前記クリアインクは、前記複数のカラーインクのそれぞれのベタ画像に対する界面エネルギーが50mJ/m2以下である。
【発明の効果】
【0009】
本発明によると、各色のカラーインク層間の光沢均一性に優れ、光沢性に優れた印刷物が得られる印刷装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【
図1】
図1は、印刷装置の一例を示す斜視説明図である。
【
図2】
図2は、印刷装置におけるメインタンクの一例を示す斜視説明図である。
【
図3】
図3は、クリアインクのカラーインク層に対する界面エネルギーを説明する図である。
【
図4】
図4は、固体と液体との接触角の測定を説明する図である。
【
図5】
図5は、Fowkes-Owensモデルに基づき、カラーインク層(固体)の表面自由エネルギーを求める方法の説明図である。
【
図6】
図6は、Wilhelmy法による液体サンプルの静的表面張力の測定方法を説明する図である。
【
図7】
図7は、実施例におけるカラー画像形成に用いた各色4色のベタ画像を含む画像である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
(印刷方法及び印刷装置)
本発明の印刷装置は、記録媒体上に色材を含有する複数のカラーインクを付与してカラーインク層を形成するカラーインク付与手段と、前記カラーインク層上に少なくともポリマー粒子を含有する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、前記クリアインクは、前記複数のカラーインクのそれぞれのベタ画像に対する界面エネルギーが50mJ/m2以下であり、更に必要に応じてその他の手段を有する。
【0012】
本発明の印刷方法は、記録媒体上に色材を含有する複数のカラーインクを付与してカラーインク層を形成するカラーインク付与工程と、前記カラーインク層上に少なくともポリマー粒子を含有するクリアインクを付与するクリアインク付与工程と、を有し、前記クリアインクは、前記複数のカラーインクのそれぞれのベタ画像に対する界面エネルギーが50mJ/m2以下であり、更に必要に応じてその他の工程を含む。
【0013】
本発明の印刷方法は、本発明の印刷装置により好適に実施することができ、カラーインク付与工程はカラーインク付与手段により行うことができ、クリアインク付与工程はクリアインク付与手段により行うことができ、その他の工程はその他の手段により行うことができる。
【0014】
上記特許文献1(特許第4096158号公報)及び上記特許文献2(特開2004-306557号公報)に記載の従来技術では、吐出安定性の観点から、界面活性剤によってクリアインクの表面張力を低下させ、クリアインクが記録媒体へ浸透するのを促進するものであるため、記録媒体表面にポリマー被膜を形成できず、均一な光沢性が得られない。
更に、上記特許文献3(特許第5509603号公報)に記載の従来技術では、クリアインクのカラーインク層に対する濡れ性が適正化されていないため、カラーインク層上にクリアインクが着滴してもハジキが発生したり、クリアインクが濡れ広がらず、乾燥後にはクリアインクに含まれるポリマー粒子による微細な凹凸が形成され、光沢の不均一な印刷物となってしまう。
【0015】
本発明においては、クリアインクは、複数のカラーインクのそれぞれのベタ画像に対する界面エネルギーが50mJ/m2以下であり、好ましくは5mJ/m2以上50mJ/m2以下になるように調整することによって、各色のカラーインク層間の光沢均一性に優れ、光沢性に優れ、銀塩写真に近い風合いの画像品質の印刷物が得られる。
また、本発明においては、好ましくは、前記カラーインクが、少なくともブラックインクと、イエローインクと、マゼンタインクと、シアンインクとを有し、前記カラーインクによって形成した各色のカラーインク層の表面自由エネルギーの分散成分をγs
dとし、各色のカラーインク層の表面自由エネルギーの極性成分をγs
pとすると、各色のカラーインク層間における分散成分γs
dの最大差が0.3mJ/m2以上であり、各色のカラーインク層における極性成分γs
pの最大差が5mJ/m2以下であるように設計することによって、各色のカラーインク層間の光沢ムラが解消され均一性に優れた、銀塩写真に近い風合いの画像品質の印刷物が得られる。
更に、画像濃度や色によってカラーインクに含まれる顔料の種類や含有量が異なるために、各色のカラーインク層間で光沢均一性が低下する場合でも、クリアインクのカラーインク層に対する濡れ性が高いので、カラーインク層にクリアインクを付与することによって画像の光沢性を大幅に向上させることができる。
【0016】
各色のカラーインク層に対するクリアインクの濡れ性を議論する場合、先行技術文献では、カラーインク及びクリアインクのそれぞれの液体状態における静的表面張力及び/又は動的表面張力を採用していた。しかし、液体状態のカラーインク及び/又はクリアインクの物性値を制御しても実際に画像形成してみると、均一な高光沢の画像を得ることはできなかった。
そこで、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、クリアインクの各色のカラーインク層に対する濡れエネルギー及び界面エネルギーの概念を導入し、新たな設計思想に基づいて光沢均一性に優れた印刷技術を見出し、本発明をなすに至った。
【0017】
クリアインクに含まれているポリマー粒子がカラーインク層の表面を被覆し、均一な光沢面を形成するには、クリアインクがカラーインク層表面を完全に濡らす状態としなければならない。そこで、本発明者らは、カラーインク層表面とクリアインクの液滴の表面自由エネルギーを近づけるとともに、界面エネルギーを指標とし、この界面エネルギーを50mJ/m2以下にすることができるクリアインクとカラーインク層との組合せについて鋭意検討を行った。
【0018】
まず、カラーインク層(固体)表面でのクリアインク(液体)の濡れ性を表す関係式として、下記式(1)で示されるYoungの式がある。
【0019】
【数1】
ただし、前記式(1)中、γ
Sはカラーインク層の表面自由エネルギー、γ
Lはクリアインクの表面自由エネルギー、γ
LSはカラーインク層に着滴させたクリアインクの界面エネルギー、θはクリアインク液滴の接線とカラーインク層とのなす角度である。
ここで、液体の表面自由エネルギーγ
Lは、液体の静的表面張力と同義であり、例えば、自動表面張力計を用いて測定することができる。ただし、固体と液体界面の界面エネルギーγ
LSを測定する方法は未だ確立されていない。
【0020】
一方、カラーインク層(固体)の表面張力γSは、Fowkes-Owensモデルによる2液法により間接的に測定できる。この方法は、表面自由エネルギーの分散成分及び極性成分が既知であるプローブ液体2種を用いて、固体の接触角を測定するものである。
本発明においては、2種のプローブ液体として、表面自由エネルギーの極性成分の高い純水と、表面自由エネルギーの分散成分の高いヨウ化メチレンとを用いた。
以下、表Aに、純水及びヨウ化メチレンの表面自由エネルギーの各成分の値を示す。
【0021】
【0022】
ここで、固体の表面自由エネルギーγS、液体の表面自由エネルギーγLについて、それぞれの表面張力は、下記式(2)に示すように、分散力によって発生する分散成分であるγdと、極性成分であるγpとの和で表すことができる。
【0023】
【0024】
また、固体の表面自由エネルギーγ
Sを測定するには、上記Young-Dupreの式(1)に基づき、接着エネルギーの概念が必要になる。
まず、
図3を参照して接着エネルギーについて説明する。
図3に示すように、液体柱と固体柱を引き離すと液体表面と固体表面が誕生する。表面は必ず表面自由エネルギーを持っているので、引き離した後の系におけるエネルギーは、液体の表面自由エネルギーγ
Lと固体の表面自由エネルギーγ
Sとの和になる。
引き離す前の系に存在していたエネルギーは固体と液体の界面が持っていた界面エネルギーγ
LSであるため、液体の表面自由エネルギーと固体の表面自由エネルギーの和から、固体と液体の界面エネルギーγ
LS(界面エネルギー)を差し引いた値が剥離に必要な接着仕事W
a(Work of adhesion)となる。この関係は、下記式(3)のDupre式で表される。なお、ここで説明した接着エネルギー(剥離エネルギー)は、固体表面と液滴の系では「濡れエネルギー」として扱われる。
【0025】
【0026】
上記式(3)は、γ
LS=γ
S+γ
L-Waとなる。したがって、
図3において、界面エネルギーγ
LSが小さいほど、固体と液体とがよく馴染んでいることを示す。なお、濡れエネルギーWaが大きくなれば、界面エネルギーγ
LSが小さくなる。
γ
Sはカラーインクの表面自由エネルギーであり、γ
Lはクリアインクの表面自由エネルギーである。これらは測定することができる。濡れエネルギーWaが求まると、界面エネルギーγ
LSを求めることができる。
【0027】
一方、物質が固体と液体の場合、
図4に示すように液滴が固体表面上で接触角θを保って平衡に達したとすると、上記式(1)で示されるYoung式が成り立つ。
【0028】
ここで、上記Dupre式(3)と上記Young式(1)とを組み合わせることによって、液体の表面自由エネルギーと、液滴が固体表面上で平衡に達した接触角θとからなる、下記式(4)で示されるYoung-Dupre式から、濡れエネルギー(接着仕事)Waの値を得ることができる。このことから、クリアインクの接触角θが小さいほど(即ち、よく濡れるほど)、濡れエネルギーWaが大きくなる。
【0029】
【0030】
したがって、上記式(4)から、γLとcosθを求めることにより、濡れエネルギーWaを求めることができる。
液体の表面自由エネルギーγLは、例えば、クリアインクの表面自由エネルギー(静的表面張力)を測定することができる。
液滴が固体表面上で平衡に達した接触角θは、例えば、記録媒体上にカラーインクのベタ画像(カラーインク層)を形成する。カラーインク層上に着滴させたクリアインクの接触角を接触角計で測定することにより求めることができる。
【0031】
ここで、本発明における濡れエネルギーWaは、以下のような方法によって求めることができる。
カラーインクの画像形成は、23℃±0.5℃、50±5%RHの環境条件下で、IPSiO GX e5500(株式会社リコー製)を用いた。予め、インクジェット専用紙であるスーパーファイン専用紙(エプソン株式会社製)に、単色の5cm×20cmの矩形ベタ画像を解像度:1,200dpi、インク付着量:0.96mg/cm
2(600mg/A4サイズ)になるようにピエゾ素子の駆動電圧を変動させて印刷し、インク付着量を調整する。このとき、各色のカラーインク毎に、それぞれインク付着量が同じになるように個別に設定する。なお、インク付着量は、矩形ベタ画像を印刷する前後のスーパーファイン専用紙の質量を測定することにより求めることができる。印刷モードとしてはプリンタに添付されているドライバーのユーザー設定により、「用紙種類:光沢紙」、「印刷品質:きれい」、「カラーマッチング:しない」を選択する。
次いで、前記設定した条件で、コート紙(OKトップコート+、坪量:127.9g/m
2、王子製紙株式会社製)をセットし、Microsoft Word 2016(Microsoft社製)で作成する、4色1セットとなるベタ画像を、解像度1,200dpiにて、
図7に示すように、4色の画像を1枚の画像として印刷した後、内部の温度が90℃となるように設定した恒温槽で30秒間乾燥する。
コート紙(OKトップコート+、坪量:127.9g/m
2、王子製紙株式会社製)に印刷したカラーインク画像の算術平均粗さ:Raは1.50μm~1.65μmである。
算術平均粗さRaの測定は、形状解析レーザー顕微鏡(VK-9510、株式会社キーエンス製)を使用し、倍率:50にて測定した。同一サンプルに対して5か所測定したときの平均値をRaの値として採用する。具体的な測定条件は、レンズ倍率:10倍、フィルター:なし、Z測定ピッチ:0.5μm、測定モード:表面形状である。
【0032】
<クリアインクの接触角θを求める方法>
カラーインク画像表面に着弾させたクリアインクの接触角θを求める方法について、以下に詳細に説明する。
ここで、上記設定された印刷条件にて、Microsoft Word 2016(Microsoft社製)で作成した各色のカラーベタ画像を印刷した後、このカラーベタ画像上にクリアインクを着滴させ、接触角は着滴後1,000msでの値を採用する。
接触角の測定には、接触角計(DMo-501、協和界面科学株式会社製)を用いた。本接触角計では、測定試料(クリアインク)の液滴をカラー画像の表面に着滴させ、着滴した液滴の画像からクリアインクの接触角を測定することができる。
接触角の測定は25℃の環境下で行う。着滴させるクリアインクの液滴をシリンジの針先に形成させ、その滴下量が2.0μLになるように調整する。カラーインク画像を載せた試料台を静かに上げ、カラーインク画像の表面に着滴させ、カラーインク画像表面にできた液滴の着滴後1,000m秒時の画像を取り込み、装置付属の解析ソフト「FAMAS(interFAce Measurement&Analysis System」を用い、θ/2法にて接触角を求める。また、測定回数は3回以上行い、平均値をその試料における接触角とする。
【0033】
<液体の静的表面張力を求める方法>
液体の静的表面張力の測定方法について、以下に詳細に説明する。
ここで、液体の静的表面張力γLは、液体の温度が上がると小さくなる。液体の温度が上がると液体の熱運動により液体の分子間距離が大きくなることにより分子間の凝集エネルギーが小さくなるためである。以下に、クリアインクの静的表面張力の測定条件を示す。クリアインクの静的表面張力は、25℃環境下で、自動表面張力計(DY-300、協和界面科学株式会社製)の全自動モードで測定する。詳細な測定条件を下記表Bに示す。
【0034】
【0035】
以下、液体の静的表面張力の測定方法について詳細に説明する。
液体の表面張力は、ニードルの先にサンプルの液滴を作成し液自体の限界サイズの滴の状態から画像解析にて表面張力を計算する手法(ペンダントドロップ法(懸滴法))、専用のリングを液体に浸し、離すときに天秤にかかる力を測定することで表面張力を計算するリング法、白金プレートを液体サンプルに浸し、その際に液体サンプルがプレートを引っ張り込もうとする方向に発生する力を重量センサである天秤で測定することで表面張力を計算するWilhelmy法(プレート法)がある。
本発明では、自動表面張力計(DY-300、協和界面科学株式会社製)を用い、Wilhelmy法にて液体サンプルの静的表面張力:γLを、下記数式(i)により算出する。
【0036】
【数5】
ただし、前記数式(i)中、γLは液体サンプルの静的表面張力(mN/m)、Fは白金プレートに働く力(mN)、Lは白金プレートの周囲の長さ(m)、θは白金プレートと液体サンプルとの接触角を表す。
【0037】
多くの液体は白金プレートに対して十分に濡れるため、接触角θ=0°、即ちcosθ=1であることが仮定でき、表面張力は下記数式(ii)のようになる。
【0038】
【数6】
ただし、前記数式(ii)中、Fは白金プレートに働く力(mN)、Lは白金プレートの周囲の長さ(m)を表す。
【0039】
上述したように、白金プレートと液体の接触角がゼロと仮定して表面張力を算出する場合、白金プレートが完全に濡れている必要があるが、実際には、濡れが十分でない場合もあるので一度白金プレートを浸漬させた後(プリウェット)、再度引き上げる動作を行った。
25℃環境条件下で、直径40mmのシャーレの中に各カラーインクを10mL入れ、ゼロ点調整した後、シャーレの中の液体試料の中に測定子である白金プレートを一度浸漬させ(プリウェット)、測定を開始する一連の動作を全て自動で実施する(
図6参照)。
静的表面張力:γ
Lは、5回の平均値を採用し、1回の測定ごとに白金プレートの蒸留水洗浄と30秒間程度の赤熱洗浄を行ってプレート表面の汚染物質を除去したものを使用する。
【0040】
本発明において、濡れエネルギーWaの数値範囲の制御方法としては、界面活性剤の種類、界面活性剤の添加量、複数種の界面活性剤の混合比の調整などが挙げられる。
【0041】
次に、前記カラーインクが、少なくともブラックインクと、イエローインクと、マゼンタインクと、シアンインクとを有し、
前記カラーインクを付与して形成した各色のカラーインク層の表面自由エネルギーの分散成分をγs
dとし、各色のカラーインク層の表面自由エネルギーの極性成分をγs
pとすると、各色のカラーインク層間における分散成分γs
dの最大差が0.3mJ/m2以上であり、各色のカラーインク層における極性成分γs
pの最大差が5mJ/m2以下であることが好ましい。
ここで、各色のカラーインク層における表面自由エネルギーの分散成分γS
d及び極性成分γS
Pは以下のようにして測定することができる。
【0042】
上記濡れエネルギー(接着仕事)Waは、下記式(5)で示すように、固体と液体間の二乗平均として表すことができる。
【0043】
【0044】
したがって、上記式(4)と上記式(5)から、下記式(6)に示すYoung-Dupreの式が得られる。
【0045】
【0046】
ここで、上記式(6)のYoung-Dupreの式は、その両辺を2√γL
dで割ることにより、下記式(7)に示すように変形することができる。
【0047】
【0048】
上記式(7)から、カラーインク層の表面自由エネルギーγ
Sを求めることができる。この点について、
図5を参照して説明する。
まず、プローブ液体としては、上記表Aに示す純水とヨウ化メチレンとの2種を用い、カラーインク層上の接触角を測定する。
【0049】
次に、上記式(7)に基づき、
図5のグラフの切片から、カラーインク層の表面自由エネルギーの分散成分γ
S
dが得られる。
図5のグラフの傾きから、カラーインク層の表面自由エネルギーの極性成分γ
S
Pが得られる。
そして、得られた分散成分γ
S
dと、極性成分γ
S
pとの和として、カラーインク層の表面自由エネルギーγ
Sを求めることができる。
【0050】
以下、本発明の印刷装置及び本発明の印刷方法で用いられるクリアインク、カラーインク、及びインクセットについて説明する。
【0051】
<クリアインク>
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。ここで、色材を実質的に含まないとは、色材の含有量が0.5質量%以下であることを意味し、不純物程度の含有であれば、含有してもよい。
クリアインクは、少なくともポリマー粒子を含有し、有機溶剤、水、及び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。
【0052】
-ポリマー粒子-
カラーインクに用いられるポリマー粒子はポリマーエマルジョンとして溶媒に分散したものであり、必要に応じて分散剤などを含有しても構わない。
前記ポリマーエマルジョンとしては、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、アクリル系樹脂、ウレタン樹脂、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。
前記ポリマーエマルジョンとしては、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。また、これらは、1種を単独で用いても、2種以上の樹脂粒子を組み合わせて用いてもよい。
【0053】
前記ポリマー粒子の累積50%体積粒子径(D50)は、0.5μm(=500nm)以上の粗大粒子が観察されないことが好ましく、200nm以下がより好ましく、100nm以下が更に好ましい。下限値としては30nm以上が好ましく、50nm以上がより好ましい。
累積50%体積粒子径(D50)が200nm以下であると、クリアインクの吐出安定性が良好である。更に、ポリマーエマルジョン中のポリマー粒子が架橋構造を有しない場合には、クリアインクが記録媒体に付与された後の造膜過程において、クリアインク中の水性媒体が記録媒体に浸透する間にはポリマー粒子が互いに融着し、良好な光沢性が得られる。
前記累積50%体積粒子径(D50)は、動的光散乱法により得られる粒径分布曲線の体積分布累積量の50%に相当する粒子径である。
具体的には、ポリマーエマルションを固形分0.01質量%以上0.1質量%以下に希釈し、「マイクロトラックUPA」(Leeds & Northrup社製)を用いて、測定することができる。
【0054】
前記ポリマー粒子の前記クリアインクにおける含有量〔クリアインク中のポリマー粒子の含有量(固形分量)〕としては、10質量%以上30質量%以下が好ましく、10質量以上20質量%以下がより好ましい。
前記ポリマー粒子の含有量が10質量%以上であると、画像に光沢を付与することができる。また、30質量%以下であると、クリアインクの吐出安定性が良好である。
ポリマーエマルジョン中のポリマー粒子の含有量は、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、10質量%以上70質量%以下であることが好ましい。
【0055】
-界面活性剤-
界面活性剤の含有量は、クリアインクのカラーインク層に対する界面エネルギーが50mJ/m2以下となるように調整するため、界面活性剤の種類に応じて、適宜調整することができる。
前記界面活性剤としては、ポリエーテル変性シロキサン化合物を含むことが好ましい。
前記ポリエーテル変性シロキサン化合物を界面活性剤として用いることにより、インクヘッドのノズルプレートの撥インク層に濡れ難いインクとなり、インクのノズル付着による吐出不良を防ぎ、吐出安定性が向上する。
前記ポリエーテル変性シロキサン化合物としては、色材の種類や前記有機溶剤の組合せによって分散安定性を損なわず、動的表面張力が低く、浸透性、及びレベリング性の点から、下記一般式(I)から(IV)で表される化合物から選択される少なくとも1種であることが好ましい。
【0056】
【化1】
ただし、前記一般式(I)中、mは0~23の整数を示し、nは1~10の整数を示す。aは1~23の整数を示し、bは0~23の整数を示す。Rは水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表す。
【0057】
【化2】
ただし、前記一般式(II)中、mは1~8の整数を示し、c及びdは1~10の整数を示す。R
2及びR
3は、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表す。
【0058】
【化3】
ただし、前記一般式(III)中、eは1~8の整数を示し、R
4は水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表す。
【0059】
【化4】
ただし、前記一般式(IV)中、fは1~8の整数を示す。R
5は、下記一般式(A)で表されるポリエーテル基を表す。
【化5】
ただし、前記一般式(A)中、gは0~23の整数を示し、hは0~23の整数を示し、g及びhが同時に0となることはない。R
6は、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表す。
【0060】
前記ポリエーテル変性シロキサン化合物としては、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。
前記ポリエーテル変性シロキサン化合物の合成方法としては、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、特許第5101598号公報、特許第5032325号公報、特許第5661229号公報などの記載を参照することができる。
具体的には、(A)ポリエーテルと、(B)オルガノハイドロジェンシロキサンとをヒドロシリル化反応させることにより合成することができる。
【0061】
前記(A)成分のポリエーテルは、-(CnH2nO)-(ただし、式中、nは2~4である)によって表されるポリオキシアルキレンコポリマーを示す。
前記ポリオキシアルキレンコポリマー単位は、好ましくは、オキシエチレン単位-(C2H4O)-、オキシプロピレン単位-(C3H6O)-、オキシブチレン単位-(C4H8O)-、又はそれらの混合単位を含むことができる。
前記オキシアルキレン単位は、どのようなやり方で配置されていてもよく、ブロック及びランダムコポリマー構造のいずれかを形成できるが、好ましくはランダムコポリマー基を形成する。
より好ましくは、前記ポリオキシアルキレンは、オキシエチレン単位(C2H4O)及びオキシプロピレン単位(C3H6O)の両方をランダムコポリマー中に含む。
【0062】
前記(B)成分のオルガノハイドロジェンシロキサンは、1分子当たり少なくとも1つの、ケイ素に結合した水素(SiH)を含むオルガノポリシロキサンである。
前記オルガノポリシロキサンとしては、例えば、(R3SiO0.5)、(R2SiO)、(RSiO1.5)、(SiO2)(ただし、式中、Rは独立して有機基又は炭化水素基である)のシロキシ単位の任意の数あるいは組み合わせなどが挙げられる。
前記オルガノポリシロキサンの(R3SiO0.5)、(R2SiO)、(RSiO1.5)のRがメチル基である場合は、前記シロキシ単位は、それぞれM、D、及びT単位として示され、一方、(SiO2)シロキシ単位はQ単位として示される。
前記オルガノハイドロジェンシロキサンは類似した構造をもっているが、シロキシ単位上に存在する少なくとも1つのSiHを有する。
前記オルガノハイドロジェンシロキサン中のメチル系シロキシ単位は、「MH」シロキシ単位(R2HSiO0.5)、「DH」シロキシ単位(RHSiO)、「TH」シロキシ単位(HSiO1.5)を含むものとして示すことができる。
前記オルガノハイドロジェンシロキサンは、少なくとも1つのシロキシ単位がSiHを含むことを条件として、任意の数のM、MH、D、DH、T、TH、又はQシロキシ単位を含むことができる。
【0063】
前記(A)成分及び前記(B)成分は、ヒドロシリル化反応によって反応させる。
前記ヒドロシリル化反応は、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、ヒドロシリル化触媒を添加して行うことが好ましい。
前記ヒドロシリル化触媒としては、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、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、オスミウム、もしくはイリジウム金属、又はそれらの有機金属化合物、あるいはそれらの組み合わせなどが挙げられる。
前記ヒドロシリル化触媒の含有量は、前記(A)成分及び前記(B)成分の質量を基準にして、0.1ppm以上1,000ppm以下が好ましく、1ppm以上100ppm以下がより好ましい。
前記ヒドロシリル化反応は、希釈なし、あるいは溶媒の存在下で行うことができるが、溶媒の存在下で行うことが好ましい。
【0064】
前記溶媒としては、例えば、アルコール(例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、又はn-プロパノール)、ケトン(例えば、アセトン、メチルエチルケトン、又はメチルイソブチルケトン);芳香族炭化水素(例えば、ベンゼン、トルエン、又はキシレン);脂肪族炭化水素(例えば、ヘプタン、ヘキサン、又はオクタン);グリコールエーテル(例えば、プロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールn-ブチルエーテル、プロピレングリコールn-プロピルエーテル、又はエチレングリコールn-ブチルエーテル)、ハロゲン化炭化水素(例えば、ジクロロメタン、1,1,1-トリクロロエタン、又はメチレンクロライド、クロロホルム)、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、揮発油、ミネラルスピリット、又はナフサなどが挙げられる。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。
【0065】
前記ヒドロシリル化反応に用いられる前記(A)成分及び前記(B)成分の量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜調整することができ、前記(A)成分中の全不飽和基と、前記(B)成分のSiH含有量とのモル比で表される。
前記オルガノハイドロジェンシロキサンのSiHモル量に対して、20モル%以下のポリエーテル不飽和基量を用いて行うことが好ましく、10モル%以下のポリエーテル不飽和基量を用いて行うことがより好ましい。
前記ヒドロシリル化反応は、特に制限はなく、公知の任意のバッチ法、半連続法、又は連続法において行うことができ、例えば、プラグフロー反応器を用いた連続法で行うことができる。
【0066】
前記ポリエーテル変性シロキサン化合物の市販品としては、例えば、71ADDITIVE、74ADDITIVE、57ADDITIVE、8029ADDITIVE、8054ADDITIVE、8211ADDITIVE、8019ADDITIVE、8526ADDITIVE、FZ-2123、FZ-2191(いずれもTORAY ダウ・コーニング株式会社製);TSF4440、TSF4441、TSF4445、TSF4446、TSF4450、TSF4452、TSF4460(いずれもモメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製);シルフェイスSAG002、シルフェイスSAG003、シルフェイスSAG005、シルフェイスSAG503A、シルフェイスSAG008、シルフェイスSJM003(いずれも日信化学工業株式会社製);TEGO Wet KL245、TEGO Wet 250、TEGO Wet 260、TEGO Wet 265、TEGO Wet 270、TEGO Wet 280(いずれもエボニック社製);BYK-345,BYK-347,BYK-348,BYK-375,BYK-377(いずれもビックケミー・ジャパン社製)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、TEGO Wet 270(エボニック社製)、シルフェイスSAG503A(日信化学工業株式会社製)が好ましい。
【0067】
前記界面活性剤としては、上記ポリエーテル変性シロキサン化合物以外にも、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、アセチレングリコール又はアセチレンアルコール系界面活性剤などを併用してもよい。
【0068】
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い。シリコーン系界面活性剤としては、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る。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、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。
【0069】
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。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。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。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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
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。これらの中でも、フッ素系界面活性剤が好ましい。
【0073】
フッ素系界面活性剤としては、フッ素置換した炭素数が2~16の化合物が好ましく、フッ素置換した炭素数が4~16である化合物がより好ましい。
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。
【0074】
[一般式(F-1)]
【化6】
上記一般式(F-1)で表される化合物において、水溶性を付与するためにmは0~10の整数が好ましく、nは0~40の整数が好ましい。
【0075】
[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。
【0076】
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、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)などが挙げられる。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、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。
【0077】
クリア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。
【0078】
-有機溶剤-
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、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、含硫黄化合物などが挙げられる。
多価アルコール類としては、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、ペトリオールなどが挙げられる。
多価アルコールアルキルエーテル類としては、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などが挙げられる。
多価アルコールアリールエーテル類としては、例えば、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などが挙げられる。
含窒素複素環化合物としては、例えば、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-ブチロラクトンなどが挙げられる。
アミド類としては、例えば、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などが挙げられる。
アミン類としては、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエチルアミンなどが挙げられる。
含硫黄化合物としては、例えば、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノールなどが挙げられる。
その他の有機溶剤としては、例えば、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。
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。
【0079】
有機溶剤として、炭素数8以上のポリオール化合物、及びグリコールエーテル化合物も好適に使用される。
炭素数8以上のポリオール化合物の具体例としては、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。
【0080】
炭素数8以上のポリオール化合物、及びグリコールエーテル化合物は、記録媒体として紙を用いた場合に、インクの浸透性を向上させることができる。
【0081】
有機溶剤のクリアインク中における含有量は、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、クリアインクの乾燥性及び吐出信頼性の点から、10質量%以上60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。
【0082】
-水-
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。
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。
【0083】
-その他の成分-
前記その他の成分としては、特に制限はなく、必要に応じて適宜選択することができ、例えば、消泡剤、pH調整剤、防腐防黴剤、防錆剤などが挙げられる。
【0084】
--消泡剤--
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。
また、前記消泡剤としては、下記一般式(a)で表される化合物が好適に用いられる。
【0085】
【化7】
ただし、前記一般式(a)中、R
4及びR
5は、独立に炭素原子3~6個を有するアルキル基であり、R
6及びR
7は、独立に炭素原子1~2個を有するアルキル基であり、nは1~6の整数である。
【0086】
前記一般式(a)で表される化合物としては、例えば、2,4,7,9-テトラメチルデカン-4,7-ジオール、2,5,8,11-テトラメチルドデカン-5,8-ジオールなどが挙げられる。
これらの中でも、消泡性効果とクリアインクへの相溶性が高い点から、2,5,8,11-テトラメチルドデカン-5,8-ジオールが好ましい。
前記消泡剤の含有量は、クリアインク全量に対して、0.01質量%以上10質量%以下が好ましく、0.1質量%以上5質量%以下がより好ましい。
【0087】
--防腐防黴剤--
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。
【0088】
--防錆剤--
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。
【0089】
--pH調整剤--
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。
【0090】
<クリアインクの製造方法>
前記クリアインクは、前記有機溶剤、前記ポリマー粒子、及び前記界面活性剤、更に必要に応じて前記その他の成分を水中に分散又は溶解し、撹拌混合して製造する。
前記撹拌混合は、例えば、サンドミル、ホモジナイザー、ボールミル、ペイントシェイカー、超音波分散機、撹拌羽を用いた撹拌機、マグネチックスターラー、高速の分散機等で行うことができる。
【0091】
-クリアインク物性-
クリアインクの物性としては、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、粘度、表面張力、pH等が以下の範囲であることが好ましい。
クリアインクの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。
クリア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。
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。
【0092】
<カラーインク>
カラーインクは、少なくとも1種の色材を含有し、有機溶剤、水、界面活性剤、ポリマー粒子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。
【0093】
-色材-
色材としては、特に限定されず、顔料、染料を使用可能である。
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、顔料として、混晶を使用してもよい。
顔料としては、例えば、ブラック顔料、イエロー顔料、マゼンタ顔料、シアン顔料、白色顔料、緑色顔料、橙色顔料、金色や銀色等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を使用できる。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。
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。
【0094】
染料としては、特に限定されることなく、酸性染料、直接染料、反応性染料、及び塩基性染料が使用可能であり、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
染料として、例えば、C.I.アシッドイエロー17,23,42,44,79,142、C.I.アシッドレッド52,80,82,249,254,289、C.I.アシッドブルー9,45,249、C.I.アシッドブラック1,2,24,94、C.I.フードブラック1,2、C.I.ダイレクトイエロー1,12,24,33,50,55,58,86,132,142,144,173、C.I.ダイレクトレッド1,4,9,80,81,225,227、C.I.ダイレクトブルー1,2,15,71,86,87,98,165,199,202、C.I.ダイレクドブラック19,38,51,71,154,168,171,195、C.I.リアクティブレッド14,32,55,79,249、C.I.リアクティブブラック3,4,35などが挙げられる。
【0095】
カラーインク中の色材の含有量は、画像濃度の向上、良好な定着性、及び吐出安定性の点から、0.1質量%以上15質量%以下が好ましく、1質量%以上10質量%以下がより好ましい。
【0096】
顔料を分散してインクを得る方法としては、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、顔料の表面を樹脂で被覆して分散させる方法、分散剤を用いて分散させる方法などが挙げられる。
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。
分散剤として、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種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
【0097】
-顔料分散体-
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。
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ことが好ましい。
顔料分散体における顔料の累積50%体積粒子径(D50)については、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、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、200nm以下が好ましく、150nm以下がより好ましい。下限値としては、10nm以上が好ましく、50nm以上がより好ましい。
前記顔料の累積50%体積粒子径(D50)は、例えば、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA-EX150)を用いて測定することができる。
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。
顔料分散体に対し、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。
【0098】
-ポリマー粒子-
ポリマー粒子の種類、累積50%体積粒子径などについては上記クリアインクにおけるポリマー粒子と同様である。
前記ポリマー粒子の含有量は、カラーインクの全量に対して、固形分で、0.5質量%以上10質量%以下が好ましく、1質量%以上8質量%以下がより好ましい。
【0099】
カラーインクにおける水、界面活性剤、有機溶剤、及びその他の成分については、上記クリアインクにおける水、界面活性剤、有機溶剤、及びその他の成分と同様であるため、その説明を省略する。
【0100】
(インクセット)
本発明のインクセットは、少なくとも1種の色材を含有するカラーインクと、少なくともポリマー粒子を含有するクリアインクと、を有し、前記クリアインクは、前記カラーインクによって形成したカラーインク層に対する界面エネルギーが50mJ/m2以下である。
インクセットは、複数のカラーインクを有している。複数のカラーインクとはすなわち、色材を有する、2色以上のインクであり、好ましくはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色である。
【0101】
前記カラーインクは、シアンインク、マゼンタインク、イエローインク、及びブラックインクから選択される少なくとも1種のインクを含むことが好ましい。
なお、インクセットを構成するカラーインクとしては、上記カラーインクと互いに同じ色相を有し、顔料の含有量がそれぞれ異なる複数のインクを用いてもよい。
前記複数のインクの組み合わせとしては、ブラック、淡ブラック、グレー、及び淡グレーなどのブラックの色相を有するインクが挙げられるがこれらに限られるものではない。
【0102】
<前処理液>
前処理液は、凝集剤、有機溶剤、水を含有し、必要に応じて界面活性剤、消泡剤、pH調整剤、防腐防黴剤、防錆剤等を含有してもよい。
有機溶剤、界面活性剤、消泡剤、pH調整剤、防腐防黴剤、防錆剤は、インクに用いる材料と同様の材料を使用でき、その他、公知の処理液に用いられる材料を使用できる。
凝集剤の種類は特に限定されず、水溶性カチオンポリマー、酸、多価金属塩等が挙げられる。
【0103】
<後処理液>
後処理液は、透明な層を形成することが可能であれば、特に限定されない。後処理液は、有機溶剤、水、樹脂、界面活性剤、消泡剤、pH調整剤、防腐防黴剤、防錆剤等、必要に応じて選択し、混合して得られる。また、後処理液は、記録媒体に形成された記録領域の全域に塗布してもよいし、インク像が形成された領域のみに塗布してもよい。
【0104】
<記録媒体>
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。
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。
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、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など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。
【0105】
記録媒体としては、一般的な記録媒体として用いられるものに限られず、壁紙、床材、タイル等の建材、Tシャツなど衣料用等の布、テキスタイル、皮革等を適宜使用することができる。また、記録媒体を搬送する経路の構成を調整することにより、セラミックスやガラス、金属などを使用することもできる。
【0106】
<印刷物>
本発明における印刷物は、記録媒体上に、カラーインク層を形成し、該カラーインク層上にクリアインク層を形成してなる。
前記印刷物における算術平均粗さRaは、1.8μm以下が好ましく、0.5μm以上1.5μm以下がより好ましい。
前記算術平均粗さRaは、形状解析レーザー顕微鏡(VK-9510、株式会社キーエンス製)を用いて測定した値であり、画像領域内で任意の100μm×100μmの領域を5箇所選択する。具体的な測定条件は、レンズ倍率:10倍、フィルター:なし、Z測定ピッチ:0.5μm、測定モード:表面形状である。
【0107】
インクセットの各インクを用いて形成した各印刷物における色間光沢度差は、最大差で、10以下が好ましく、7以下がより好ましく、5以下が更に好ましく、3以下が特に好ましい。
色間光沢度差は、インクセットの各インクを用いて形成した各印刷物の60°光沢度の測定を測定し、各印刷物間において光沢度差が最大となる値を求めることができる。
【0108】
<インクカートリッジ>
本発明で用いられるインクカートリッジは、インクを容器中に収容してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の部材等を有してなる。
前記容器としては、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る。
【0109】
<印刷方法、印刷装置>
本発明の印刷装置は、カラーインク付与手段と、クリアインク付与手段と、を有し、更に必要に応じてその他の手段を有する。
【0110】
本発明の印刷方法は、カラーインク付与工程と、クリアインク付与工程と、を含み、更に必要に応じてその他の工程を含む。
【0111】
-カラーインク付与工程及びカラーインク付与手段-
カラーインク付与工程は、記録媒体上に、色材を含有する複数のカラーインクを付与してカラーインク層を形成する工程であり、カラーインク付与手段により実施される。
カラーインク付与手段としては、特に制限はなく、例えば、インクジェットヘッドなどが挙げられる。
前記インクジェットヘッドの液室部、流体抵抗部、振動板、及びノズル部材の少なくとも一部がシリコン及びニッケルの少なくともいずれかを含む材料から形成されることが好ましい。
前記インクジェットノズルのノズル径は、30μm以下が好ましく、1μm以上20μm以下がより好ましい。
【0112】
-クリアインク付与工程及びクリアインク付与手段-
クリアインク付与工程は、前記カラーインク層上に少なくともポリマー粒子を含有するクリアインクを付与する工程であり、クリアインク付与手段により実施される。
クリアインク付与手段としては、特に制限はなく、例えば、インクジェットヘッドなどが挙げられる。
【0113】
インクの飛翔の態様としては、特に制限はなく、前記刺激の種類等応じて異なり、例えば、前記刺激が「熱」の場合、記録ヘッド内の前記インクに対し、記録信号に対応した熱エネルギーを例えばサーマルヘッド等を用いて付与し、該熱エネルギーにより前記インクに気泡を発生させ、該気泡の圧力により、該記録ヘッドのノズル孔から該インクを液滴として吐出噴射させる方法、などが挙げられる。
前記刺激が「圧力」の場合、例えば記録ヘッド内のインク流路内にある圧力室と呼ばれる位置に接着された圧電素子に電圧を印加することにより、圧電素子が撓み、圧力室の容積が縮小して、前記記録ヘッドのノズル孔から該インクを液滴として吐出噴射させる方法、などが挙げられる。
【0114】
<記録装置、記録方法>
本発明で用いられるカラーインク及びクリアインクは、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。
本発明において、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よい。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。
【0115】
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。
なお、本発明においては、上記の4種のインクに加えて、クリアインクを追加で使用する。クリアインクを追加する場合は、クリアインクを有する液体収容部と液体吐出ヘッドを記録装置に追加する。
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。
【0116】
この記録装置には、インクを吐出する部分だけでなく、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。
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、前処理液や、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、前処理液や、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。
【0117】
本発明のカラーインク、クリアインク、及びインクセットの用途は、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、印刷物、塗料、コーティング材、下地用などに応用することが可能である。更に、インクとして用いて2次元の文字や画像を形成するだけでなく、3次元の立体像(立体造形物)を形成するための立体造形用材料としても用いることができる。
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、吐出手段や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。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や構造体に対して、加熱延伸や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や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。
【0118】
また、本発明の用語における、画像形成、記録、印字、印刷等は、いずれも同義語とする。
記録媒体、メディア、被印刷物は、いずれも同義語とする。
【実施例】
【0119】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【0120】
(顔料分散液の調製例1)
<樹脂被覆型ブラック顔料分散液の調製>
-ポリマー溶液Aの合成-
機械式撹拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管、及び滴下ロートを備えた1Lのフラスコ内を充分に窒素ガス置換した後、スチレン11.2g、アクリル酸2.8g、ラウリルメタクリレート12.0g、ポリエチレングリコールメタクリレート4.0g、スチレンマクロマー4.0g、及びメルカプトエタノール0.4gを混合し、65℃に昇温した。
次に、スチレン100.8g、アクリル酸25.2g、ラウリルメタクリレート108.0g、ポリエチレングリコールメタクリレート36.0g、ヒドロキシルエチルメタクリレート60.0g、スチレンマクロマー36.0g、メルカプトエタノール3.6g、アゾビスメチルバレロニトリル2.4g、及びメチルエチルケトン18gの混合溶液を2.5時間かけて、フラスコ内に滴下した。滴下後、アゾビスメチルバレロニトリル0.8g及びメチルエチルケトン18gの混合溶液を0.5時間かけて、フラスコ内に滴下した。65℃で1時間熟成した後、アゾビスメチルバレロニトリル0.8gを添加し、更に1時間熟成した。反応終了後、フラスコ内にメチルエチルケトン364gを添加し、濃度が50質量%のポリマー溶液Aを800g得た。
【0121】
-顔料含有ポリマー粒子分散液の調製-
上記ポリマー溶液Aを28gと、カーボンブラック(デグサ社製、FW100)42g、1mol/Lの水酸化カリウム水溶液13.6g、メチルエチルケトン20g、及びイオン交換水13.6gを充分に撹拌した後、ロールミルを用いて混練した。得られたペーストを純水200gに投入し、充分に撹拌した後、エバポレーターを用いてメチルエチルケトン及び水を留去し、更に粗大粒子を除くためにこの分散液を平均孔径5.0μmのポリビニリデンフロライドメンブランフィルターにて加圧濾過し、カーボンブラックを15質量%含有し、固形分濃度20質量%の樹脂被覆型ブラック顔料分散液を得た。
得られた樹脂被覆型ブラック顔料分散液における樹脂被覆型ブラック顔料粒子の体積基準の累積50%粒子径(D50)を測定したところ、104nmであった。
なお、体積基準の累積50%粒子径(D50)の測定は、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA-EX150)を用いて行った。
【0122】
(顔料分散液の調製例2)
<樹脂被覆型シアン顔料分散液の調製>
顔料分散液の調製例1において、カーボンブラックをフタロシアニン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)に変更した以外は、顔料分散液の調製例1と同様にして、樹脂被覆型シアン顔料分散液を調製した。
得られた樹脂被覆型シアン顔料分散液における樹脂被覆型シアン顔料粒子の体積基準の累積50%粒子径(D50)を顔料分散液の調製例1と同様にして測定した結果、93nmであった。
【0123】
(顔料分散液の調製例3)
<樹脂被覆型マゼンタ顔料分散液の調製>
顔料分散液の調製例1において、カーボンブラックをマゼンタ顔料(C.I.ピグメントレッド122)に変更した以外は、顔料分散液の調製例1と同様にして、樹脂被覆型マゼンタ顔料分散液を調製した。
得られた樹脂被覆型マゼンタ顔料分散液における樹脂被覆型マゼンタ顔料粒子の体積基準の累積50%粒子径(D50)を顔料分散液の調製例1と同様にして測定した結果、127nmであった。
【0124】
(顔料分散液の調製例4)
<樹脂被覆型イエロー顔料分散液の調製>
顔料分散液の調製例1において、カーボンブラックをモノアゾイエロー顔料(C.I.
ピグメントイエロー74)に変更した以外は、顔料分散液の調製例1と同様にして、樹脂被覆型イエロー顔料分散液を調製した。
得られた樹脂被覆型イエロー顔料分散液における樹脂被覆型イエロー顔料粒子の体積基準の累積50%粒子径(D50)を顔料分散液の調製例1と同様にして測定した結果、76nmであった。
【0125】
(カラーインクの製造例1)
-カラーインク1の作製-
以下の処方の混合物をプレミックスした後、平均孔径5.0μmのフィルター(アセチルセルロース膜、外径2.5cm、富士フィルム株式会社製)を取り付けた容量25mLの針なしシリンジで濾過し、粗大粒子を除去することにより、カラーインク1を得た。
[カラーインク1の処方]
・前記樹脂被覆型ブラック顔料分散液:4.0質量%
・TOCRYL W-6109(アクリル樹脂エマルジョン、トーヨーケム株式会社製):3.0質量%(樹脂量換算)
・タケラックW-6110(ウレタン樹脂エマルジョン、三井化学株式会社製):3.0質量%(樹脂量換算)
・3-メチル-3-メトキシブタノール:4.0質量%
・3-メチル-1,3-ブタンジオール:4.0質量%
・1,2-プロパンジオール:20質量%
・2-エチル-1,3-ヘキサンジオール:1.5質量%
・TEGO WET-270(ポリエーテル変性シロキサンコポリマー、エボニック社製):0.5質量%
・Proxel GXL(防カビ剤、アビシア社製):0.05質量%
・2,4,7,9-テトラメチルデカン-4,7-ジオール:0.4質量%
・2-アミノ-2-エチル-1,3-プロパンジオール:0.3質量%
・純水:残量(合計:100質量%)
【0126】
(カラーインクの製造例2~12)
-カラーインク2~12の作製-
カラーインクの製造例1において、下記の表1及び表2に記載の処方に変えた以外は、カラーインクの製造例1と同様にして、カラーインク2~12を調製した。なお、樹脂に関しては、添加した樹脂量で記載した。
【0127】
次に、得られた各カラーインクについて、上記<液体の表面張力の求め方>と同様にして、Wilhelmy法(プレート法、垂直板法)により、静的表面張力を測定した。結果を表1及び表2に示した。
【0128】
【0129】
【0130】
(クリアインクの製造例1)
-クリアインク1の作製-
以下の処方の混合物をプレミックスした後、平均孔径:5.0μmのフィルター(アセチルセルロース膜、外径2.5cm、富士フィルム株式会社製)を取り付けた容量25mLの針なしシリンジで濾過し、粗大粒子を除去することによりクリアインク1を得た。
[クリアインク1の処方]
・TOCRYL W-6109(アクリル樹脂エマルジョン、トーヨーケム株式会社製):15質量%(樹脂量換算)
・3-メチル-3-メトキシブタノール:4.0質量%
・3-メチル-1,3-ブタンジオール:4.0質量%
・1,2-プロパンジオール:20質量%
・2-エチル-1,3-ヘキサンジオール:1.5質量%
・TEGO WET-270(ポリエーテル変性シロキサンコポリマー、エボニック社製):1.0質量%
・Proxel GXL(防カビ剤、アビシア社製):0.05質量%
・2,4,7,9-テトラメチルデカン-4,7-ジオール:0.4質量%
・2-アミノ-2-エチル-1,3-プロパンジオール:0.3質量%
・純水:残量(合計:100質量%)
【0131】
(クリアインクの製造例2~5)
-クリアインク2~5の作製-
クリアインクの製造例1において、表3に記載のクリアインク処方に変えた以外は、クリアインクの製造例1と同様にして、クリアインク2~5を調製した。なお、樹脂に関しては、添加した樹脂量で記載した。
【0132】
<静的表面張力の測定>
次に、得られた各クリアインクについて、上記<液体の静的表面張力の求め方>と同様にして、静的表面張力を測定した。結果を表3に示した。
【0133】
【0134】
上記表1~表3に記載のカラーインク及びクリアインクにおける各成分の詳細については下記の通りである。
【0135】
-樹脂-
・TOCRYL W-6109:アクリル樹脂エマルジョン(累積50%体積粒子径(D50)80nm、固形分濃度41.1質量%、トーヨーケム株式会社製)
・TOCRYL W-4568:アクリル樹脂エマルジョン(累積50%体積粒子径(D50)103nm、固形分濃度40.1質量%、トーヨーケム株式会社製)
・TOCRYL W-4657:アクリル樹脂エマルジョン(累積50%体積粒子径(D50)53nm、固形分濃度40.3質量%、トーヨーケム株式会社製)
・タケラックW-6110:ウレタン樹脂エマルジョン(累積50%粒子径(D50)47nm、固形分濃度30.9質量%、三井化学株式会社製)
【0136】
-界面活性剤-
・TEGO WET-270:ポリエーテル変性シロキサンコポリマー(エボニック社製)
・シルフェイスSAG503A:ポリエーテル変性シロキサン化合物(日信化学工業株式会社製)
・TRITON(登録商標) HW-1000:ポリオキシエチレンアルキルエーテル(ダウ・ケミカル社製)
【0137】
-防カビ剤-
・Proxel GXL(アビシア社製)
【0138】
(実施例1~7及び比較例1)
<カラー画像形成>
カラーインクの画像形成は、表5に示す組み合わせにしたがって、カラーインクの製造例1~12で作製した各カラーインクのインクセットを、25℃±0.5℃、50±5%RHの環境条件下で、IPSiO GX e5500(株式会社リコー製)にインクセットごとに充填して用いた。
予め、インクジェット専用紙であるスーパーファイン専用紙(エプソン株式会社製)に、単色の5cm×20cmの矩形ベタ画像を解像度:1,200dpi、インク付着量:0.96mg/cm
2(600mg/A4サイズ)になるようにピエゾ素子の駆動電圧を変動させて印刷し、付着量を調整した。このとき、各色のカラーインク毎に、それぞれインク付着量が同じになるように個別に設定した。なお、インク付着量は、矩形ベタ画像を印刷する前後の紙の質量を測定することにより求めることができる。印刷モードとしてはプリンタに添付されているドライバーのユーザー設定より、「用紙種類:光沢紙」、「印刷品質:きれい」、「カラーマッチング:しない」を選択した。
次いで、前記設定した条件で、コート紙(OKトップコート+、坪量:127.9g/cm
2、王子製紙株式会社製)をセットし、Microsoft Word 2016(Microsoft社製)で作成した、4色1セットとなるベタ画像を、解像度1,200dpiにて、
図7に示すように、4色の画像を1枚の画像として印刷した後、内部の温度が90℃となるように設定した恒温槽で30秒間乾燥した。
コート紙(OKトップコート+、坪量:127.9g/cm
2、王子製紙株式会社製)に印刷したカラーインク画像の算術平均高さ:Raは1.50μm~1.65μmであった。
前記算術平均粗さ:Raの測定は、形状解析レーザー顕微鏡(VK-9510、株式会社キーエンス製)を用いて測定した値であり、画像領域内で任意の100μm×100μmの領域を5箇所測定したときの平均値をRaの値として採用した。具体的な測定条件は、レンズ倍率:10倍、フィルター:なし、Z測定ピッチ:0.5μm、測定モード:表面形状である。
【0139】
次に、以下のようにして、各色のカラーインク層の表面自由エネルギーの分散成分γS
d及び極性成分γS
Pをそれぞれ測定し、各カラーインク層間での分散成分γs
dの最大差、及び各カラーインク層間での極性成分γs
pの最大差を求めた。結果を表4に示した。
【0140】
<カラーインク層の表面自由エネルギーの分散成分γS
d及び極性成分γS
Pの測定>
乾燥後の印刷物について、表面自由エネルギーの各成分の値が既知の2種の液体(純水、ヨウ化メチレン)を用い、上記<クリアインクの接触角θを求める方法>と同様にして、接触角を測定し、Fowkes-Owensモデルから、各カラーインク層の表面自由エネルギーの分散成分γS
d、極性成分γS
Pを求め、各カラーインク層間での分散成分γs
dの最大差、及び極性成分γs
pの最大差を算出した。
【0141】
【0142】
<クリアインク画像の形成>
次に、表5に示す組み合わせにしたがって、クリアインクの製造例1~5で作製した各クリアインクを、上記各インクセットで作られたベタ画像のカラーインク層上に印刷した。
クリアインクの画像形成は、25℃±0.5℃、50±5%RHの環境条件下で、IPSiO GX e5500(株式会社リコー製)を用いた。クリアインク層は、Microsoft Word 2016(Microsoft社製)で作成したベタ画像チャートを、解像度600dpiにて印刷した後、内部の温度が1,000℃となるように設定した恒温槽で120秒間乾燥した。クリアインクの付着量は0.80mg/cm
2(500mg/A4サイズ)になるように上記カラーインクの付着量と同じ方法で合わせた。
印刷モードとしてはプリンタに添付されているドライバーのユーザー設定より、「用紙種類:普通紙」、「印刷品質:きれい」、「カラーマッチング:しない」を選択した。記録用メディアとしてのコート紙(OKトップコート+ 127.9g/m
2、王子製紙株式会社製)上に形成したカラーインクのベタ画像の表面にクリアインクを形成した後、内部の温度が100℃となるように設定した恒温槽で120秒間乾燥した。このときのカラー画像は、前述した
図7で示した画像である。
【0143】
次に、以下のようにして、クリアインクのカラーインク層に対する界面エネルギーγLSを求めた。結果を表5に示した。
【0144】
<界面エネルギーγLSの算出>
表5に示す組み合わせで、カラーインク層上にクリアインクを着滴させ、上記と同様にして、クリアインクのカラーインク層に対する接触角θを測定した。一方、クリアインクの静的表面張力γLを、上記と同様にして測定した。これらの結果から、下記式(4)で示されるYoung-Dupre式によって、濡れエネルギーWaを求めた。
【0145】
【数10】
そして、濡れエネルギーWaが求まると、γ
LS=γ
S+γ
L-Waから、界面エネルギーγ
LSを求めた。
【0146】
次に、得られた各画像について、以下のようにして、60°光沢度、算術平均粗さRaを評価した。また、各クリアインクの吐出安定性を、以下のようにして評価した。結果を表5に示した。
【0147】
<60°光沢度の測定>
光沢度の測定は、JIS(Japanese Industrial Standards) Z 8741に準拠して、光沢度計(BYK社製、micro-TRI-gloss)を用いて入反射角60度で行った。光沢度は、光沢性が高いほど値が大きく、単位は無次元である。
A4サイズの用紙に形成した画像を、印刷物の搬送方向及び搬送方向に垂直な方向についてそれぞれ5回測定し、合計10回測定した光沢度の値を平均したものを採用した。
印刷物の搬送方向の光沢度と搬送方向に垂直な方向の光沢度とで差が生じることはなく、ベタ画像の面内方向の光沢度の差はなかった。
60°光沢度が60以上であれば高い光沢度が得られており、75以上が好ましい。また、各色カラーインク間の光沢度差が10.0以下であれば視認した際に光沢度が均一であると感じることができ、7.0以下だと好ましく、5.0以下だと更に好ましく、3.0以下であることが特に好ましい。
【0148】
<算術平均粗さRaの測定>
得られた各画像について、算術平均粗さRaは、形状解析レーザー顕微鏡(VK-9510、株式会社キーエンス製)を用いて測定した値であり、画像領域内で任意の100μm×100μmの領域を5箇所選択した。具体的な測定条件は、レンズ倍率:10倍、フィルター:なし、Z測定ピッチ:0.5μm、測定モード:表面形状である。なお、算術平均粗さRaが小さいほど画像の表面平滑性が高いことを示す。
【0149】
<クリアインクの吐出安定性(間欠吐出評価)>
得られた各クリアインクについて、Microsoft Word 2016(Microsoft社製)にて作成した、A4サイズ用紙内に面積率5%となるように配置したベタ画像をコート紙(OKトップコート+、坪量:127.9g/m2、王子製紙株式会社製)に連続200枚打ち出し、打ち出し後の各ノズルの吐出乱れを、目視観察し、下記基準で評価した。なお、B以上が実使用可能なレベルである。
印刷モードはプリンタ添付のドライバーで普通紙のユーザー設定より「光沢紙-きれい」モード、「色補正なし」と改変したモードを使用した。
[評価基準]
A:吐出乱れなし
B:若干吐出乱れあり
C:吐出乱れあり、又は吐出しない部分あり
【0150】
【0151】
本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1> 記録媒体上に色材を含有する複数のカラーインクを付与してカラーインク層を形成するカラーインク付与手段と、
前記カラーインク層上に少なくともポリマー粒子を含有する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、
前記クリアインクは、前記複数のカラーインクのそれぞれのベタ画像に対する界面エネルギーが50mJ/m
2以下であることを特徴とする印刷装置である。
<2> 前記クリアインクは、前記複数のカラーインクのそれぞれのベタ画像に対する界面エネルギーが5mJ/m
2以上50mJ/m
2以下である、前記<1>に記載の印刷装置である。
<3> 前記カラーインクが、少なくともブラックインクと、イエローインクと、マゼンタインクと、シアンインクとを有し、
前記カラーインクによって形成した各色のカラーインク層の表面自由エネルギーの分散成分をγ
s
dとし、各色のカラーインク層の表面自由エネルギーの極性成分をγ
s
pとすると、各色のカラーインク層間における分散成分γ
s
dの最大差が0.3mJ/m
2以上であり、各色のカラーインク層における極性成分γ
s
pの最大差が5mJ/m
2以下である、前記<1>から<2>のいずれかに記載の印刷装置である。
<4> 前記ポリマー粒子の含有量が10質量%以上20質量%以下である、前記<1>から<3>のいずれかに記載の印刷装置である。
<5> 前記ポリマー粒子の累積50%体積粒子径(D
50)が100nm以下である、前記<1>から<4>のいずれかに記載の印刷装置である。
<6> 前記クリアインクが界面活性剤を含有する、前記<1>から<5>のいずれかに記載の印刷装置である。
<7> 前記界面活性剤が、下記一般式(I)で表されるポリエーテル変性シロキサン化合物である、前記<6>に記載の印刷装置である。
【化8】
ただし、前記一般式(I)中、mは0~23の整数を示し、nは1~10の整数を示す。aは1~23の整数を示し、bは0~23の整数を示す。Rは水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表す。
<8> 前記カラーインク及び前記クリアインクの25℃での静的表面張力が、20mN/m以上35mN/m以下である、前記<1>から<7>のいずれかに記載の印刷装置である。
<9> インクジェット用である、前記<1>から<8>のいずれかに記載の印刷装置である。
<10> 記録媒体上に色材を含有する複数のカラーインクを付与してカラーインク層を形成するカラーインク付与工程と、
前記カラーインク層上に少なくともポリマー粒子を含有する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、
前記クリアインクは、前記複数のカラーインクのそれぞれのベタ画像に対する界面エネルギーが50mJ/m
2以下であることを特徴とする印刷方法である。
<11> 色材を含有する複数のカラーインクと、
少なくともポリマー粒子を含有するクリアインクと、を有し、
前記クリアインクは、前記複数のカラーインクのそれぞれのベタ画像に対する界面エネルギーが50mJ/m
2以下であることを特徴とするインクセットである。
【0152】
前記<1>から<9>のいずれかに記載の印刷装置、前記<10>に記載の印刷方法、及び前記<11>に記載のインクセットによると、従来における諸問題を解決し、本発明の目的を達成することができる。
【符号の説明】
【0153】
400 画像形成装置
401 画像形成装置の外装
401c 装置本体のカバー
404 カートリッジホルダ
410 メインタンク
410k、410c、410m、410y 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
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
434 吐出ヘッド
436 供給チューブ
【先行技術文献】
【特許文献】
【0154】
【文献】特許第4096158号公報
【文献】特開2004-306557号公報
【文献】特許第5509603号公報