SPMC Technical Review
インクジェット耐水化剤“DK シリーズ”について
Inkjet Fixing Agents "DK Series”

星光ＰＭＣ株式会社
製紙用薬品事業部 佐藤 健

当社の長年にわたる樹脂開発で蓄積された技術を1. はじめに基礎とし、従来の耐水性の付与だけでなく、印刷適性向上にも寄与できるように、インクジェット耐水化剤

2014 年頃から、経済活動の効率化のため、多くの“DK シリーズ”の改良を重ねてきた 2), 3)。

企業が印刷業務を外部委託するようになり、印刷・封加えて DK シリーズは、紙だけでなくフィルムや布入・発送までを一貫して行う DPS（データプリントサー

帛（ふはく）等の基材に対してもインクジェット印刷適ビス）需要が活性化した。DPS では主に個別化され性を高めることができる特長がある。本稿では、インた請求書、明細書、通知書およびダイレクトメール等

クジェット耐水化剤 DK シリーズの特長と各基材（紙、の印刷が行われており、小ロット、多品種、短納期のフィルム、布帛）に対する評価結果について紹介する。

印刷が求められる。これらの要求に応える手段として、作成に時間とコストのかかる印刷版を使用しないイン

2. DK シリーズの特長

クジェット印刷が特に適している。そのため、DPS 需
要の活性化に伴い、大手印刷会社を筆頭に高速フル

当社 DK シリーズは、ポリアミン系樹脂を主成分とカラーインクジェット対応デジタルプリンタの導入が増した水溶性の高カチオン性樹脂である。プライマー

加した 1)。

（前処理剤）として、DK シリーズを紙、フィルム、布帛こうしたインクジェット印刷の需要増加に伴い、関等の基材に塗工することで、水性インクを使用した際連産業の各メーカーがプリンタやインクの改良を進めのインクジェット印刷適性を高めることができる。てきた。但し、インクジェット印刷適性の向上には、プ

DK シリーズの作用機構を図 1 に示す。インクジェリンタやインクの改良だけでなく紙等の基材の改良もットプリンタから吐出された水性インク滴が基材に着必要である。従来、水性インクジェット印刷において、弾後、インクは基材の垂直方向および水平方向に拡発色性やコスト面で利点がある染料インクが主に使散する。カチオン性の DK シリーズはアニオン性のイ用されてきた。染料インクは水で滲みやすいため、当ンクとイオン結合する結果、垂直方向へのインクの浸初インクジェット用紙に求められる性能は耐水性がメ透が抑制され基材表面にインクが多く留まり、印字濃インであった。インクジェット耐水化剤“DK シリーズ”

度が向上し、裏抜けが抑制される。また、水平方向のはこの要求に応えるべく生み出されたものである。

インクの拡散も抑制されるため、バーコード適性が向

しかし、DPS に求められる基材性能は多色印刷適上し、多色印刷時の境界滲みが抑制される。

性、高速インクジェット適性等と多様化してきており、それに伴ってインクジェット耐水化剤に求められる性能も耐水性だけでなく、①印字濃度、②裏抜け抑制、③バーコード適性、④境界滲み抑制、⑤インクセット性等多岐にわたるようになった。

1SPMC Technical Review 2024 No.3

インクジェット耐水化剤“DK シリーズ”について

図 1. DK シリーズの作用機構表 1. 染料インクと顔料インクの特徴

図 1. DK シリーズの作用機構

水性インクジェット印刷で使用されるインクは、染また、顔料インクでは染料インクほどの鮮明な発色料インクと顔料インクに大別される。各インクの特徴性は得られないというデメリットがあるが、DK シリーを表 1 に示す。染料インクと顔料インクはどちらもメリ

ズは顔料インクを瞬時に凝集させ、基材に定着させット・デメリットを持ち合わせているが、DK シリーズはる効果がある。そのため、図 3 で示すように印字濃度どちらのデメリットに対しても効果を発揮する。例えば、を高め、発色を良好にできる。

染料インクは耐水性に劣るため印刷物が水に濡れるとインクが滲んでしまうが、DK シリーズは染料分子とイオン的に結合し、染料分子を疎水化・不溶化させることで耐水性を付与する効果がある（図 2）。

図 3. 顔料インクの印字濃度評価結果
基材：中性上質紙、塗工方法：ワイヤーバー
印刷：EPSON 社製インクジェットプリンタ、インク：水性顔料インク
O.D.：分光光度計でベタ印刷部の印字濃度（Optical Density）を測定。

DK シリーズによる具体的なインクジェット印刷結果
図 2. 染料インクの耐水性評価結果

を図 4 に示す。各インクのデメリットに対する効果を判

基材：中性上質紙、塗工方法：ワイヤーバー断するため、染料インクにて耐水性、バーコード適性、印刷：EPSON 社製インクジェットプリンタ、インク：水性染料インク

境界滲み抑制、セット性を、顔料インクにて印字濃度、耐水性：印刷物を水に 30 秒浸漬後、インクの滲み具合を目視評価。（優）5⇔1（劣）2

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インクジェット耐水化剤“DK シリーズ”について裏抜け抑制効果を評価した。DK シリーズにより各項

印字濃度については、DK シリーズの塗工量が多過目特性が向上することが確認された。DK シリーズにぎると、インクが過度に凝集しドット径が小さくなるたよるメリットを以下に示す。

め低くなる場合がある。そのため、最適な塗工量を見・極める必要がある。

耐水性：水に濡れた際のインク滲みを抑制できるため、印刷内容が確認しやすくなる。

・

3. 各基材に対する DK シリーズ評価結果

バーコード適性：インクが繊維に沿って広がる現象（フェザリング）を抑制できるため、バーコード3-1. 紙が読み取りやすくなる。
・

インクジェット用紙は紙の表面に薬剤を塗工するこ境界滲み抑制：色境界部のインク滲みを抑制でとで、種々の機能を発現している。原紙に塗工する塗きるため、鮮明な印刷物を得ることができる。
・工液の処方によって、その後のインクジェット用紙としセット性：インクが基材に固着し、印刷直後のインての印刷適性が左右される。この塗工液処方により、ク擦れを抑制できるため、高速印刷が可能。
・

インクジェット用紙はクリアコート紙とピグメントコート

印字濃度：印字濃度を高めることで、発色性に優紙に大別される。

れた印刷物を得ることができる。
・

クリアコート紙は、澱粉やポリビニルアルコール等

裏抜け抑制：裏面へのインクの浸透を抑制するこの表面紙力剤と DK シリーズのようなカチオン樹脂等とで、両面印刷物が見やすくなる。

からなる塗工液をサイズプレスやロッドメタリングコー
ター等で原紙に塗工したものである。この場合、インク受理層は紙自身となる。具体的な用途は、請求書、明細書、ダイレクトメール、テキスト教材、書籍用紙、広告、チラシ等と幅広い 1)。
ピグメントコート紙は、シリカ、アルミナ等の多孔質ピグメント、バインダー、DK シリーズのようなカチオン樹脂等からなる塗工液をエアナイフコーター等で原紙に塗工したものである。この場合、インク受理層は多孔質ピグメントとなる。多孔質ピグメントを使用しているため、インク吸収性に優れ、高精細な画質・高い発色性を発現できる。具体的な用途として、インクジェッ

図 4. DK シリーズによるインクジェット印刷結果

ト専用紙や葉書等が挙げられる。

基材：中性上質紙、塗工方法：ワイヤーバー、DK 塗工量：固形 0.4～1.0g/m2
印刷：EPSON 社製インクジェットプリンタ、インク：水性染料、顔料インク

最近はカラー広告の映える紙が求められているこ・耐水性：印刷物を水に 30 秒浸漬後、インクの滲み具合を目視評価。とから、オフセット印刷並みの多色印刷を高速インク

・

バーコード適性：インクが繊維に沿って広がる度合いを目視評価。

・境界滲み抑制：色境界部のインク滲みを目視評価。

・

セット性：印刷数秒後の印刷部を一定の力で擦り、擦れ具合を目視評価。

・

印字濃度：分光光度計でベタ印刷部の印字濃度を測定。

・

裏抜け抑制：分光光度計でベタ印刷裏面の印字濃度を測定。

ジェットで実現するために、炭酸カルシウムを使用したピグメントコート紙も上市されている。
ピグメントとして、炭酸カルシウムやクレーを使用した場合、シリカやアルミナより塗工液粘度が低くなる

DK シリーズの標準的な塗工量は片面で 0.2～ため、塗工液の高濃度化が可能である。その結果、1.0g/m2（固形分量）程度であり、DK シリーズの塗工塗工液の乾燥負荷が低減し、塗工液中のバインダー量に比例して耐水性、バーコード適性、境界滲み抑が基材に浸透する現象（マイグレーション）が起こりに制、裏抜け抑制効果は向上する傾向がある。但し、くくなる。そのため、インク受理層の塗工ムラが小さく3SPMC Technical Review 2024 No.3

インクジェット耐水化剤“DK シリーズ”について高精細な画像が得られると共に、インク受理層の表DK6852 を添加することで、ムラが改善され鮮明性が面強度が良好となる。しかし、炭酸カルシウムは通常向上した。

アニオン性の分散剤を使用して分散させているため、バーコード適性と境界滲み抑制の評価結果を図 7

その中にカチオン性のインクジェット耐水化剤を添加に示す。DK6852 の添加部数に比例して、バーコードすると、炭酸カルシウムが凝集、増粘してしまう場合適性や境界滲み抑制効果は向上傾向を示した。
印字濃度およびドット観察結果を図 8 および図 9 にがあり、添加量等に注意が必要である。
このような炭酸カルシウムを使用したピグメントコ示す。印字濃度については最適な添加部数があるこート紙においても、当社の開発した DK6852 は、そのとが確認された。カチオン性の DK6852 はアニオン性添加部数を調整することで、塗工液粘度を低く抑えつの顔料インクとイオン結合する結果、垂直方向へのつ、インクジェット印刷適性を高めることが可能である。

インクの浸透が抑制され基材表面にインクが多く留ま炭酸カルシウム、クレーおよびバインダーを含む塗り 、印 字濃度 を高 める ことが できる 。 図 9 からも工液に DK6852 を添加した際の塗工液粘度を図 5 に、DK6852 の添加により、ドット 1 つ 1 つの発色性がよ

その塗工液を原紙に塗工しインクジェット印刷した際り鮮明になっていることが確認された。しかし、の評価結果を図 6～図 9 に示す。図 5 より、DK6852

DK6852 を 10 部まで添加すると、インクがより凝集しの添加部数が低い場合、塗工液は凝集傾向を示し、ドット径が小さくなる結果、印字濃度は低下した。その塗工液粘度は上昇した。さらに添加部数を高めるとため、印字濃度や塗工液粘度等の結果を総合的に塗工液系内がカチオン過剰になり、塗工液は分散傾見て、最適な添加部数を見極める必要がある。

向を示し、塗工液粘度が下がることが確認された。

図 5. 塗工液粘度

図 7. バーコード適性と境界滲み抑制

DK6852 添加部数：ピグメント固形分に対する DK6852 固形分添加部数

バーコード適性：インクが繊維に沿って広がる度合いを目視評価。（優）5⇔1（劣）境界滲み抑制：色境界部のインク滲みを目視評価。（優）5⇔1（劣）図 6. ベタ印刷部外観
基材：中性上質紙、塗工方法：ブレードコーター、塗工液塗工量：固形 6.0g/m2
印刷：EPSON 社製インクジェットプリンタ、インク：水性顔料インク

ベタ印刷部の外観を図 6 に示す。DK6852 を添加

図 8. 印字濃度（ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの印字濃度合計値）

しない場合 、ベタ印刷部に ムラが確認 され たが 、4SPMC Technical Review 2024 No.3インクジェット耐水化剤“DK シリーズ”について

図 9. ドット観察結果
観察方法：印刷物をマイクロスコープ（200 倍）にてドットを観察。

3-2.フィルム
ポリエチレンテレフタレート（PET）やポリプロピレン（PP）等のフィルムに対する軟包装印刷において、印

図 10. フィルムに対するインクジェット印刷結果

刷図柄の出来栄えが売上に直結するため、印刷品

基材：PET、塗工方法：ワイヤーバー、DK6810 塗工量：固形 0.4g/m2
印刷：EPSON 社製インクジェットプリンタ、インク：水性顔料インク質が重視される。そのため、美粧印刷が可能なグラビア印刷方式が長年利用されてきた。しかし、最近は3-3. 布帛

下記のような背景から、環境に優しい水性インクを使従来、布帛の捺染（なっせん）方法において、スクリ用したインクジェット印刷が望まれている。
・ーン印刷が主流であった。しかし、最近では布帛におグラビア印刷は版を使用するため大量生産に適いても小ロット、多品種の需要が高まっており、インクしているが、近年のライフスタイルの変化や消費ジェットプリンタを用いた布帛の捺染（インクジェット捺者ニーズ・販売プロモーション・流通の多様化に染）が増加している。

伴って、生産の小ロット化・多品種化・短納期化

布帛（ポリエステル）に対し、DK6804 を塗工した際を求める動きが拡がっている 4)。
・のインクジェット印刷結果を図 11 に示す。DK6804 のグラビアインクは油性インクが主流であるが、溶塗工により、裏抜けや境界滲みが抑制され、鮮明性剤を含むため、残留溶剤による臭気が問題になが向上した。

る場合がある。
・

インクジェットインクとして UV インクもあるが、未反応のモノマーがインク膜中に残り、印刷物の臭気が問題になる場合がある。
当社の開発した DK6810 は、紙だけでなくフィルムに対しても、水性インクを使用したインクジェット印刷を可能にする。PET フィルムに DK6810 を塗工した
際のインクジェット印刷結果を図 10 に示す。DK6810の塗工により、ベタ印刷部のムラ、バーコード適性、境界滲み抑制等のインクジェット印刷適性が大幅に
図 11. 布帛に対するインクジェット印刷結果向上した。

基材：ポリエステル、塗工方法：ワイヤーバー、DK6804 塗工量：固形 1.0g/m2

以上より、DK6810 は、小ロット化・多品種化・短納

印刷：EPSON 社製インクジェットプリンタ、インク：水性顔料インク期化のニーズに応えつつ、残留溶剤・モノマーの排除、印刷作業環境の改善、大気汚染の防止、人体への安全性改善等にも貢献できる。
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4. まとめ＜参考文献＞

DK シリーズを用いることで、水性インクでインクジ

1)

ヤノ・レポート, 2024 年 6 月 10 日号, No.1603, 44-54 頁

2)

那須健司, 武田次郎, 紙パルプ技術タイムス, 2002 年 5ェット印刷した際の耐水性、バーコード適性、境界滲月号, 1-4 頁

み抑制、セット性、印字濃度、裏抜け抑制等を改善で3)

きる。DK シリーズは水性インクとイオン結合しやすい

那須健司, 武田次郎, MATERIAL STAGE, Vol.3, No.3,
2003, 65-68 頁

ように分子設計されており、カチオン密度や分子量等4)をコントロールすることで、各種水性インク／塗工液

佐藤武彦, 日本画像学会誌, 第 55 巻, 第 5 号, 2016,572-577 頁

処方／基材に対応できる製品を揃えている（表 2）。
DK シリーズを通じて、印刷物の小ロット化・多品種化・短納期化という市場のニーズに適したインクジェット印刷を基材の面から下支えし、経済活動の効率化に貢献していく。また、各種基材への水性インクジェット印刷を可能にすることで、人や地球にやさしい社会づくりに貢献していく所存である。
表 2. DK シリーズのインク／塗工液処方／基材適性研究者プロフィール
星光 PMC 株式会社
製紙用薬品事業部
技術統括部
市原研究所
主任 佐藤 健(Takeshi Sato)

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