インクジェットプリントのオゾン強制劣化における試験環境の影響
Influences of Various Test Conditions on Accelerated Ozone Fading of Inkjet Prints

宮澤一

宏＊

Miyazawa, Kazuhiro

要旨須田美彦＊Suda, Yoshihiko

ディアの組合せで顕著に見られ、関心を集めている。

オゾン強制劣化における試験環境（オゾン濃度・相対画像保存性の評価は、一般に長期間を要するため、強湿度・温度・気流）の影響を、様々なインクとメディア制劣化試験を用いて評価期間を短縮する手法が用いられの組合せで検討した。試験環境の影響の程度は、インクる場合が多い。しかし、強制劣化試験によるプリント寿やメディアに固有ではなく、その組合せにより異なって命の予測は、常に実際のプリント寿命と一致するとは限いた。また、インク・メディアの組合せによって、気流らない。例えば耐光性の評価は、強力な蛍光灯あるいは影響と温度影響の関係が異なることから、退色反応にはXeランプを用いて通常の展示環境の100〜300倍ほど強いａ）
オゾンの拡散、ｂ）
オゾンと色素の反応、の２つの過程光を照射して行われる。このとき、照度と照射時間の間の関与が推定された。オゾン強制劣化試験でプリント寿に相反則不軌が存在する例が幾つか報告されており、ま命予測するには、試験環境影響を十分調査し、適切な環１）−３）
一方、ガスた湿度依存性についても報告事例がある。

境条件を選択することが重要である。

退色に関しては、退色率はオゾン濃度と暴露時間の積で決まり、また実際のオゾン退色と加速試験の間には相関AbstractがあるというThornberryら、及びBergerらの報告や、あWe studied the influences of such various test condi-

るインク・メディアの組合せにおいてはオゾン濃度と暴

tions as ozone concentration, relative humidity, tempera-

露時間の積だけでは決まらない、いわゆる相反則不軌が

ture, and gas flow rate in a test chamber on an acceler-

見られるというBugnerらの報告などがあるが、耐光性に

ated ozone fading test with various ink/media combina-

比べて検討の歴史が浅く、より詳細な検討が求められて

tions. The influences of these test conditions were foundいる 。４）−６）

to depend not on inks or media independently but upon

通常、空気中のオゾン濃度はppbオーダーなのに対し、

ink/media combinations, and various ink/media combina-

オゾン強制劣化試験はppmオーダーのオゾンを含んだ空

tions exhibited differing influences of temperature and gas

気がテスト試料表面に強く吹き付けられる状態で行われflow rate. These results suggest the existence of two pro-る。オゾン濃度や気流、さらには温度・相対湿度などのcesses: the diffusion of ozone gas and the reaction of ozone

違いは、強制劣化試験と実際の退色現象の結果に差異をgas with dye. In order to predict print life via an acceler-生じる可能性がある。本報においては、IJプリントのオゾ

ated ozone fading test, the influences of various test con-ン強制劣化試験において、試験環境が退色挙動に及ぼす

ditions must be investigated and appropriate combinations

影響を様々なインク・メディアの組合せで検討し、強制of those conditions selected.

劣化試験結果から寿命推定する場合の問題点について報告する。

１ はじめに近年、プリンター、インク及びメディア（用紙）の性能向上により、インクジェット（以下IJと記す）プリント

２ 実験方法２．１ サンプル調製の画質は急速に向上し、銀塩プリントに匹敵する画質を日本国内で市販されている染料IJプリンター３種（Ａ−達成できるようになってきた。そして現在、IJプリントのＣ）及び Table １に示す空隙型IJメディア５種（Ａ−Ｅ）

画像保存性の重要度が高まっている。特にオゾンに代表を用い、YMC及びグレーパッチで構成されたプリント

される酸化性ガスによる退色は、染料インクと空隙型メを、全てのプリンター・メディアの組合せで、計15種類作成した。各プリントはオゾン強制劣化試験に先立ち、＊コニカミノルタフォトイメージング㈱フォトビジネス事業部 開発部 IJ メディア開発グループ

23℃55%RHの環境下で24時間以上放置乾燥した。

本報は NIP20 発表内容に加筆修正したものである

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２．２ 試験方法た積算オゾン暴露量を表す。

オゾン強制劣化試験は、オゾンウェザーメーター
OMS−HS（スガ試験機㈱製）を用いて行った。試験は、Table ２に示す温度・オゾン濃度・相対湿度及び気流遮蔽条件を組み合わせて実施した。
Table 1 Inkjet media used in this study

Table 2 Test Conditions

Fig.2 The effect of relative humidity on ozone fading

退色速度は相対湿度が高いほど大きいという結果は、従来の報告事例と同様であったが７）、今回はさらに、相対湿度依存性の大きさはインク・メディアの組合せにより異なり、特に低湿条件で退色挙動の差が顕著となるこ気流遮蔽板は試験槽の中に設置し、２組のサンプルをとがわかった。また、いくつかの組合せにおいては、相一方はプリント面に循環風が直接当たるように、他方は対湿度によりオゾン耐性の序列が異なることがわかっ当たらないように配置して同時に試験を行い、気流影響た。従って、オゾン強制劣化試験の結果でプリント寿命を調べた。Fig.１に、気流遮蔽板の効果を模式的に示す。の比較を行うには、相対湿度条件の選択に十分な注意が必要であり、できれば複数条件での試験が好ましいと考える。
３．２

温度の影響

Fig.３は、オゾン強制劣化試験における温度影響の例を示したものである。

Fig.1 The scheme of the effect of a windshield

なお、各試験条件において、サンプルを一定時間毎に試験槽から取り出しSpectrolino（GretagMacbet社製）を用いて各パッチの濃度測定を行い、退色率を算出した。

３ 結果と考察
３．１ 相対湿度の影響
Fig.２に、オゾン強制劣化試験における相対湿度依存性

Fig.3 The effect of temperature on ozone fadingの一例を示す。グラフ中の縦軸は、30%退色するのに要し

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殆どのインク・メディアの組合せにおいて、温度が高３．４ 気流の影響いほど少ない積算オゾン暴露量で退色する結果となっFig.６、Fig.７、及びFig.８は、それぞれ異なるインた。但し、オゾン退色における温度依存性が殆ど見られク・メディアの組合せにおける、気流影響の例を示したない組合せも存在した。

ものである。図中、実線は気流遮蔽板の効果によりプリント表面上に循環風が殆ど当たらない場合の退色挙動を

３．３ オゾン濃度の影響示し、破線はプリント表面上に直接循環風が吹き付けら

オゾン強制劣化試験におけるオゾン濃度影響の例を、れた場合の退色挙動を示している。

Fig.４及びFig.５に示す。
Fig.４の例では、オゾン濃度依存性は殆ど見られず、退色率はオゾン濃度と暴露時間の積で表される積算オゾン暴露量にのみ依存し、すなわち相反則が成立している。
一方、Fig.５の例では、明らかにオゾン濃度依存性が認められ、30%退色した時点をプリント寿命と仮定した場合、オゾン濃度によっては推定寿命に約50%も違いが生じる結果となった。一般にオゾン濃度を高くすることは、試験時間の短縮に有効であるが、オゾン濃度と暴露時間の間に相反則が成立しない場合は注意が必要である。
このように、インク・メディアの組合せによって、オゾン濃度と暴露時間の相反則挙動が変化する理由は、まだ明らかではなく、相対湿度の影響などと合わせて、さFig.6 The effect of gas flow on ozone fading

らに詳細な検討が必要である。
Fig.６は、気流影響が顕著に見られた例である。風遮蔽板があった場合は、ない場合に比べて退色の進行が緩やかであり、また気流影響は温度影響よりも大きい。この現象は、特に退色現象の初期段階において顕著に見られた。

Fig.4 The effect of ozone concentration on ozone fading

Fig.7 The effect of gas flow on ozone fading

一方、Fig.７の例では、気流影響は僅かに認められるが、その程度は温度影響よりも小さい。さらにFig.８のように、気流や温度の影響が殆ど見られない組合せも存在した。このように、プリント表面に当たる気流の影響もインク・メディアの組合せによって様々に変化することがわかった。
Fig.5 The effect of ozone concentration on ozone fading

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４ 結論
オゾン強制劣化における試験環境（オゾン濃度・相対湿度・温度・気流）の影響を、様々なインク・メディアの組合せで検討した。オゾン濃度・相対湿度・温度・気流のいずれについても、インク・メディアの組合せにより影響度合が異なっていた。湿度影響は、特に相対湿度が低い程その差が顕著であることがわかった。また、オゾン濃度影響については、いくつかのインク・メディアの組合せにおいて、オゾン濃度と暴露時間の間に相反則
Fig.8 The effect of gas flow on ozone fading

不軌が見られた。この相反則不軌は、特定のプリンターやメディアに固有の現象ではなく、その組合せによってFig.６、Fig.７の例のように、インク・メディアの組合変化することがわかった。さらに気流影響については、

せによって、温度影響と気流影響の程度が異なる結果か

インク・メディアの組合せによって、気流影響が温度影

ら、オゾン強制劣化試験における退色反応には、ａ）メ

響よりも大きくなる場合と小さくなる場合があることがディア表面から内部へのオゾン拡散、ｂ）
メディア内部でわかった。気流影響の試験結果から、オゾン強制劣化試の色素とオゾンの反応、の２つの過程が関与していると

験における退色反応は、ａ）
メディア表面から内部へのオ推測される。Fig.６の例では、気流の変化がメディア表面

ゾン拡散、ｂ）
メディア内部での色素とオゾンの反応、のから内部へのオゾンガス供給に影響を与え、退色速度が２つの過程が関与していると推測された。オゾン退色の変化したと考えられ、メディア表面から内部へのオゾン反応機構を解明するためには、この気流影響に関してさ拡散過程が律速になっている例と考えられる。一方、Fig.７

らに詳細な検討が必要である。の例では、画像色素とオゾンの反応過程が律速と考えら

今回の検討で、いくつかのインク・メディアの組合せれる。すなわち、メディア内部へのオゾン供給はいずれにおいて、オゾン耐性の序列がテスト環境により入れ替の気流条件でも十分で、気流の変化は退色速度に殆ど影わる場合があることがわかった。従って、オゾン強制劣響せず、メディア内部での色素とオゾンの反応速度の温化試験の結果から実際のプリント寿命を予測する場合度による変化が現れたためと推測される。

は、テスト環境の影響を十分に調査し、適切な環境条件気流影響の程度はインク・メディアの組合せによってを選択することが必要である。

異なるが、一般に気流が比較的弱い環境下では、オゾン供給が制限されてメディア内部へのオゾン拡散が退色反●参考文献

応の律速過程となり、気流が強くなると律速段階がオゾ

１）Henry Wilhelm and Mark McCormick-Goodhart, NIP17, 197

ンと画像色素の反応に変化していくものと考えられる。
本検討においては、オゾン試験機の仕様から気流遮蔽あり・なしの２条件での検討にとどまったが、オゾン退色の反応機構を解明するためには、気流影響に関しても（2001）
２）Shilin Guo, and Nils Miller, NIP17, 186（2001）
３）池端依子、五十幡有紀、間野茂 , KONICA MINOLTA Tech.
Rep., 1, 27（2004）
４）Matthew Thornberry and Steven Looman, IS&T's NIP19, 426（2003）

より詳細な検討が必要である。
オゾン強制劣化試験では、試験槽内のオゾン濃度均一化のために内気が循環され、比較的強い気流がプリント表面に当たるが、実際の展示状態でプリント表面に当たる気流は、強制劣化試験時の気流に比べて非常に弱い場

５）Michael Berger and Henry Wilhelm, IS&T's NIP19, 438（2003）
６）Douglas Bugner, Richard Van Hanehem, Peter Artz and Daniel
Zaccour, IS&T's NIP19, 397（2003）
７）Kazuhiko Kitamura, Yasuhiko Oki, Hidemasa Kanada and Hiroko
Hayashi, IS&T's NIP19, 415（2003）

合が殆どである。従って、気流影響の異なるインク・メディアの組合せについて、強制劣化試験から得られた予測寿命を単純比較してしまうと、実際の展示条件におけるオゾン耐性とは異なる結論を導いてしまう危険性がある。
以上より、実際の展示状態におけるプリント寿命推定のためにオゾン強制劣化試験を用いる場合は、様々なテスト環境の影響、中でも特に気流影響について十分に調査し、適切なテスト条件を選択することが必要であると考える。

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