JP2009067963A - インクジェット記録用インク組成物、及び、インクジェット記録方法 - Google Patents
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Abstract
Description
一方、インクジェット方式は、安価な装置で、且つ、必要とされる画像部のみにインクを吐出し被記録媒体上に直接画像形成を行うため、インクを効率よく使用でき、ランニングコストが安い。更に、インクジェット方式は、騒音が少なく、画像記録方式として優れている。
さらに該インク組成物を用いたインクジェット記録方法を提供することにある。
<1>(A)下記一般式(I)で表される化合物と、(B)ラジカル重合性化合物と、
(C)ラジカル重合開始剤と、を含有することを特徴とするインクジェット記録用インク組成物。
(i−2)吐出されたインクジェット記録用インク組成物に活性放射線を照射して、該インク組成物を硬化する工程、
を含むことを特徴とするインクジェット記録方法。
本発明のインクジェット記録用インク組成物(以下、単に、「インク組成物」と称する場合がある。)は、(A)一般式(I)で表される化合物と、(B)ラジカル重合性化合物と、(C)ラジカル重合開始剤と、を含有することを特徴とする。
以下、本発明のインクジェット記録用インク組成物に必須の成分について説明する。
本発明のインクジェット記録用インク組成物は、(A)下記一般式(I)で表される化合物〔以下、適宜、(A)特定含硫黄化合物と称する〕を、組成物中に含有することを特徴とする。
本発明に使用しうる(A)特定含硫黄化合物としては、下記一般式(I)で表される化合物であれば用いることができる。
具体的には例えば、炭素数8〜18のアルキル基であって無置換のもの、または置換基を有するアルキル基としては、水酸基、アリール基等の置換基を有するアルキル基が好ましく、アリール基を置換基とする場合は、該アリール基状にアルキル基、水酸基等の置換基をさらに有してもよい。
また、(A)特定含硫黄化合物は、1種で用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
本発明のインク組成物は、(B)ラジカル重合性化合物を含有する。
本発明に適用しうるラジカル重合性化合物について説明する。
ラジカル重合性化合物は、ラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を有する化合物であり、分子中にラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を少なくとも1つ有する化合物であればどのようなものでもよく、モノマー、オリゴマー、ポリマー等の化学形態を持つものが含まれる。ラジカル重合性化合物は1種のみ用いてもよく、また目的とする特性を向上するために任意の比率で2種以上を併用してもよい。好ましくは2種以上併用して用いることが、反応性、物性などの性能を制御する上で好ましい。
ビニルエーテル化合物としては、Rapi−Cure DVE−3、Rapi−Cure DVE−2(いずれも、ISP Europe製)、等の市販品を用いることもできる。
ここで他の重合性化合物として列挙されているモノマーは、低分子量であっても感作性が小さいものであり、かつ、反応性が高く、粘度が低く、記録媒体への接着性に優れる。
なお、メタクリレートは、皮膚低刺激性がアクリレートより良好である。
上記化合物の中でもアルコキシアクリレートを70質量%以下の量で使用し、残部をアクリレートとする場合、良好な感度、滲み特性、臭気特性を有するため好ましい。
本発明のインク組成物は、ラジカル重合開始剤を含有する。
ラジカル重合開始剤としては、公知の重合開始剤を、併用する重合性化合物の種類、インク組成物の使用目的に応じて、適宜選択して使用することができる。
本発明のインク組成物に使用するラジカル重合開始剤は、外部エネルギーを吸収して重合開始種を生成する化合物である。重合を開始するために使用される外部エネルギーは、熱及び放射線に大別され、それぞれ、熱重合開始剤及び光重合開始剤が使用される。放射線には、γ線、β線、電子線、紫外線、可視光線、赤外線が例示できる。
熱重合開始剤及び光重合開始剤としては公知の化合物が使用できる。
本発明においてラジカル重合開始剤は単独で用いてもよいし、併用してもよい。効果の観点からは、2種以上のラジカル重合開始剤を併用することが好ましい。
以下、これら任意の成分について以下に説明する。
本発明のインクジェット記録用インク組成物は、着色剤を含有することで、着色画像を形成することができる。
本発明に使用できる顔料としては、特に限定されるわけではないが、例えば、カラーインデックスに記載される下記の番号の有機又は無機顔料が使用できる。
青又はシアン顔料としては、例えば、Pigment Blue 1,15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,16,17−1,22,27,28,29,36,60、等が挙げられる。
緑顔料としては、例えば、Pigment Green 7,26,36,50、等が挙げられる。
黄顔料としては、例えば、Pigment Yellow 1,3,12,13,14,17,34,35,37,55,74,81,83,93,94,95,97,108,109,110,137,138,139,153,154,155,157,166,167,168,180,185,193、等が挙げられる。
黒顔料としては、例えば、Pigment Black 7,28,26、等が挙げられる。
白色顔料としては、例えば、PigmentWhite 6,18,21、等が挙げられる。
これらの顔料は、目的に応じて適宜選択して使用できる。
以下に、本発明で使用することのできる油溶性染料について説明する。
本発明で使用することのできる油溶性染料とは、水に実質的に不溶な染料を意味する。具体的には、25℃での水への溶解度(水100gに溶解できる染料の質量)が1g以下であり、好ましくは0.5g以下、より好ましくは0.1g以下であるものを指す。従って、油溶性染料とは、所謂水に不溶性の顔料や油溶性色素を意味し、これらの中でも油溶性色素が好ましい。
これらの中で特に好ましいものは、Nubian Black PC−0850、Oil Black HBB 、Oil Yellow 129、Oil Yellow 105、Oil Pink 312、Oil Red 5B、Oil Scarlet 308、Vali Fast Blue 2606、Oil Blue BOS(オリエント化学(株)製)、Aizen Spilon Blue GNH(保土ヶ谷化学(株)製)、NeopenYellow 075、Neopen Mazenta SE1378、Neopen Blue 808、Neopen Blue FF4012、Neopen Cyan FF4238(BASF社製)等である。
また、本発明においては、水非混和性有機溶媒に溶解する範囲で、分散染料を用いることもできる。分散染料は一般に水溶性の染料も包含するが、本発明においては水非混和性有機溶媒に溶解する範囲で用いることが好ましい。
分散染料の好ましい具体例としては、C.I.ディスパースイエロー 5,42,54,64,79,82,83,93,99,100,119,122,124,126,160,184:1,186,198,199,201,204,224及び237;C.I.ディスパーズオレンジ 13,29,31:1,33,49,54,55,66,73,118,119及び163;C.I.ディスパーズレッド 54,60,72,73,86,88,91,92,93,111,126,127,134,135,143,145,152,153,154,159,164,167:1,177,181,204,206,207,221,239,240,258,277,278,283,311,323,343,348,356及び362;C.I.ディスパーズバイオレット 33;C.I.ディスパーズブルー 56,60,73,87,113,128,143,148,154,158,165,165:1,165:2,176,183,185,197,198,201,214,224,225,257,266,267,287,354,358,365及び368;並びにC.I.ディスパーズグリーン 6:1及び9;等が挙げられる。
なお、分散適性の観点のみを考慮した場合、着色剤の添加に使用する重合性化合物は、最も粘度の低いモノマーを選択することが好ましい。
なお、本発明のインクジェット記録用インク組成物が、酸化チタン等の白色顔料を着色剤とする白色インク組成物である場合における着色剤の含有量は、隠蔽性を確保するために、インク組成物全体の質量に対して、5〜30質量%であることが好ましく、10〜25質量%であることがより好ましい。
本発明のインク組成物には、ラジカル重合開始剤の活性光線照射による分解を促進させるために増感色素を添加することができる。増感色素は、特定の活性放射線を吸収して電子励起状態となる。電子励起状態となった増感色素は、重合開始剤と接触して、電子移動、エネルギー移動、発熱などの作用を生じ、これにより重合開始剤の化学変化、即ち、分解、ラジカル、酸或いは塩基の生成を促進させるものである。
本発明のインクジェット記録用インク組成物は、共増感剤を含有することもできる。本発明において共増感剤は、増感色素の活性放射線に対する感度を一層向上させる、或いは酸素による重合性化合物の重合阻害を抑制する等の作用を有する。
本発明のンクジェット記録用インク組成物には、必要に応じて、他の成分を添加することができる。その他の成分としては、例えば、重合禁止剤、溶剤等が挙げられる。
有機溶剤の量は、本発明のインク組成物全体の質量に対し、例えば、0.1〜5質量%、好ましくは0.1〜3質量%の範囲である。
本発明のインクジェット記録用インク組成物の好ましい物性について説明する。
本発明のインクジェット記録用インク組成物は、吐出性を考慮し、吐出時の温度(例えば、40〜80℃、好ましくは25〜50℃)において、粘度が、好ましくは7〜30mPa・sであり、より好ましくは7〜25mPa・sである。例えば、本発明のインクジェット記録用インク組成物の室温(25〜30℃)での粘度は、好ましくは10〜50mPa・s、より好ましくは12〜40mPa・sである。
本発明のインクジェット記録方法、及び該インクジェット記録方法に適用しうるインクジェット記録装置について、以下説明する。
本発明のインクジェット記録方法は、上記(i−1)及び(i−2)工程を含むことにより、被記録媒体上において硬化したインク組成物により画像が形成される。
本発明のインクジェット記録方法に用いられるインクジェット記録装置としては、特に制限はなく、目的とする解像度を達成しうる公知のインクジェット記録装置を任意に選択して使用することができる。即ち、市販品を含む公知のインクジェット記録装置であれば、いずれも、本発明のインクジェット記録方法の(i−1)工程における被記録媒体へのインクの吐出を実施することができる。
インク供給系は、例えば、本発明のインク組成物を含む元タンク、供給配管、インクジェットヘッド直前のインク供給タンク、フィルター、ピエゾ型のインクジェットヘッドからなる。ピエゾ型のインクジェットヘッドは、1〜100pl、好ましくは、8〜30plのマルチサイズドットを、例えば、320×320〜4000×4000dpi、好ましくは、400×400〜1600×1600dpi、より好ましくは、720×720dpiの解像度で吐出できるよう駆動することができる。なお、本発明でいうdpiとは、2.54cm当たりのドット数を表す。
被記録媒体上に吐出されたインク組成物は、活性放射線を照射することによって硬化する。これは、本発明のインク組成物に含まれるラジカル重合開始剤が活性放射線の照射により分解して、ラジカルなどの開始種を発生し、その開始種の機能により特定重合性化合物や、所望により併用される他の重合性化合物の重合反応が、生起、促進されるためである。このとき、インク組成物においてラジカル重合開始剤と共に増感色素が存在すると、系中の増感色素が活性放射線を吸収して励起状態となり、ラジカル重合開始剤と接触することによってその分解を促進させ、より高感度の硬化反応を達成させることができる。
更に、活性放射線は、露光面照度が、例えば、10〜2,000mW/cm2、好ましくは、20〜1,000mW/cm2で照射されることが適当である。
活性放射線の照射条件並びに基本的な照射方法は、特開昭60−132767号公報に開示されている。具体的には、インクの吐出装置を含むヘッドユニットの両側に光源を設け、いわゆるシャトル方式でヘッドユニットと光源を走査することによって行われる。活性放射線の照射は、インク着弾後、一定時間(例えば、0.01〜0.5秒、好ましくは、0.01〜0.3秒、より好ましくは、0.01〜0.15秒)をおいて行われることになる。このようにインク着弾から照射までの時間を極短時間に制御することにより、被記録媒体に着弾したインクが硬化前に滲むことを防止するこが可能となる。また、多孔質な被記録媒体に対しても光源の届かない深部までインクが浸透する前に露光することができるため、未反応モノマーの残留を抑えられ、その結果として臭気を低減することができる。
更に、本発明のインクジェット記録用インク組成物は、インクジェット装置に適用した際に、インクジェットヘッド等の周辺で含有成分の析出等が生じることがなく、吐出安定性に優れたインク組成物であることから、安定した画像形成を行うことができる。
以下の成分を、高速水冷式攪拌機により撹拌し、シアン色のUVインクジェット用インクを得た。
(シアン色インク組成物)
・特定含硫黄化合物〔例示化合物(A−6):(A)成分〕 0.2部
(住友化学工業社製、スミライザーTPL−R)
・N−ビニルカプロラクタム:(B)成分 26.0部
(アイエスピー・ジャパン社製、V−CAP)
・単官能アクリレート:(B)成分 37.0部
(Sartomer社製、SR339)
・単官能アクリレート:(B)成分 19.0部
(Sartomer社製、SR506)
・多官能アクリレート:(B)成分 6.0部
(Sartomer社製、SR399)
・Solsperse 32000(Noveon社製、分散剤) 1.2部
・Irgalite Blue GLVO 3.0部
(Ciba Specialty Chemicals社製、顔料)
・Firstcure ST−1 0.05部
(ChemFirst社製、重合禁止剤)
・Lucirin TPO(BASF社製、光開始剤):(C)成分 5.5部
・Irgacure 369:(C)成分 0.5部
(Ciba Specialty Chemicals社製、光開始剤)
・4−フェニルベンゾフェノン:(C)成分 1.0部
(東京化成工業社製、光開始剤)
・Darocur ITX:(C)成分 0.5部
(Ciba Specialty Chemicals社製、光開始剤)
・Byk 307(BYK Chemie社製、消泡剤) 0.05部
得られたシアン色インク組成物と、ピエゾ型インクジェットヘッド(東芝テック製のCA3ヘッド)を有するインクジェット記録装置を用いて、ポリ塩化ビニル製のシート上に記録を行った。インク供給系は、元タンク、供給配管、インクジェットヘッド直前のインク供給タンク、フィルター、ピエゾ型のインクジェットヘッドから成り、ノズル部分が常に45℃±3℃となるよう、温度制御を行った(100%被覆画像を印刷)。インク組成物を吐出後、鉄ドープ処理した紫外線ランプ(パワー120W/cm)の光線下に段階的に変化させた速度にて通過させることにより照射を行って、インクを硬化させ、印刷物を得た。
このとき、以下の評価を行った。
得られた印刷物を触診により評価し、粘着性が完全に消失するときの最低露光量を光量積算計(EIT社製、UV PowerMAP)により測定した。この数値が小さいほど、高感度で硬化すると評価する。その結果、実施例1のインク組成物は、シート上での紫外線の積算露光量は約400mJ/cm2であり、高感度で硬化していることが確認された。
シート上での紫外線の積算露光量は約400mJ/cm2であるときの被記録媒体との接着性はクロスハッチテスト(EN ISO2409)により評価し、ASTM法による表記5B〜1Bで表す。5Bが最も接着性に優れ、3B以上で実用上問題のないレベルであると評価する。
その結果、実施例1のインク組成物は、高い接着性を有し、その値は、ASTM法による表記で4Bを示した。結果を下記表1に示す。
得られたインク組成物を40℃で8週間保存後、上記のピエゾ型インクジェットノズルを有するインクジェット記録装置を用いて、被記録媒体への記録を行い、常温で1時間連続印字したときの、ドット抜けおよびインクの飛び散りの有無を目視にて観察し、下記基準により評価した。結果を下記表1に示す。
○:ドット抜けまたはインクの飛び散りが発生しないか、発生が5回以下
△:ドット抜けまたはインクの飛び散りが6〜20回発生
×:ドット抜けまたはインクの飛び散りが21回以上発生
以下の成分を、高速水冷式攪拌機により撹拌し、マゼンタ色のUVインクジェット用インクを得た。
(マゼンタ色インク組成物)
・特定含硫黄化合物〔例示化合物(A−6):(A)成分〕 0.4部
(住友化学工業社製、スミライザーTPL−R)
・N−ビニルカプロラクタム:(B)成分 25.0部
(アイエスピー・ジャパン社製、V−CAP)
・二官能アクリレート:(B)成分 13.2部
(Sartomer社製、SR9045)
・単官能アクリレート:(B)成分 44.0部
(Sartomer社製、SR339)
・多官能アクリレート:(B)成分 1.0部
(Sartomer社製、SR399)
・Rapi−Cure DVE−3:(B)成分 4.0部
(ISP Europe社製、ビニルエーテル化合物)
・Solsperse 32000(Noveon社製、分散剤) 1.2部
・Cinquasia Mazenta RT−355D 3.6部
(Ciba Specialty Chemicals社製、顔料)
・Firstcure ST−1 0.05部
(ChemFirst社製、重合禁止剤)
・Lucirin TPO(BASF社製、光開始剤):(C)成分 5.0部
・Irgacure 369:(C)成分 0.5部
(Ciba Specialty Chemicals社製、光開始剤)
・4−フェニルベンゾフェノン:(C)成分 1.0部
(東京化成工業社製、光開始剤)
・Darocur ITX:(C)成分 1.0部
(Ciba Specialty Chemicals社製、光開始剤)
・Byk 307(BYK Chemie社製消泡剤) 0.05部
以下の成分を、高速水冷式攪拌機により撹拌し、黒色のUVインクジェット用インクを得た。
(黒色インク組成物)
・特定含硫黄化合物〔例示化合物(A−6):(A)成分〕 0.1部
(住友化学工業社製、スミライザーTPL−R)
・特定含硫黄化合物〔例示化合物(A−8):(A)成分〕 0.1部
(住友化学工業社製、スミライザーTPM)
・N−ビニルカプロラクタム:(B)成分 24.0部
(アイエスピー・ジャパン社製、V−CAP)
・単官能アクリレート:(B)成分 50.0部
(Sartomer社製、SR339)
・単官能アクリレート:(B)成分 5.0部
(Sartomer社製、SR489)
・多官能アクリレート:(B)成分 6.0部
(Sartomer社製、SR399)
・Rapi−Cure DVE−3:(B)成分 4.0部
(ISP Europe社製、ビニルエーテル化合物)
・Solsperse 32000(Noveon社製、分散剤) 1.2部
・Microlith Black C−K 2.6部
(Ciba Specialty Chemicals社製、顔料)
・Firstcure ST−1 0.05部
(ChemFirst社製、重合禁止剤)
・Lucirin TPO(BASF社製、光開始剤):(C)成分 4.4部
・Irgacure 369:(C)成分 0.5部
(Ciba Specialty Chemicals社製、光開始剤)
・4−フェニルベンゾフェノン:(C)成分 1.0部
(東京化成工業社製、光開始剤)
・Darocur ITX:(C)成分 1.0部
(Ciba Specialty Chemicals社製、光開始剤)
・Byk 307(BYK Chemie社製、消泡剤) 0.05部
以下の成分を、高速水冷式攪拌機により撹拌し、白色のUVインクジェット用インクを得た。
(白色インク組成物)
・特定含硫黄化合物〔例示化合物(A−6):(A)成分〕 0.3部
(住友化学工業社製、スミライザーTPL−R)
・N−ビニルカプロラクタム:(B)成分 16.0部
(アイエスピー・ジャパン社製、V−CAP)
・二官能アクリレート:(B)成分 14.0部
(Sartomer社製、SR9045)
・単官能アクリレート:(B)成分 42.0部
(Sartomer社製SR339)
・多官能アクリレート:(B)成分 3.0部
(Sartomer社製、SR399)
・Solsperse 36000(Noveon社製、分散剤) 2.4部
・MICROLITH WHITE R−A 16.0部
(Ciba Specialty Chemicals社製、顔料)
・Firstcure ST−1 0.05部
(ChemFirst社製、重合禁止剤)
・Lucirin TPO(BASF社製、光開始剤):(C)成分 4.5部
・Irgacure 369:(C)成分 0.5部
(Ciba Specialty Chemicals社製、光開始剤)
・4−フェニルベンゾフェノン:(C)成分 1.0部
(東京化成工業社製、光開始剤)
・Darocur ITX:(C)成分 0.2部
(Ciba Specialty Chemicals社製、光開始剤)
・Byk 307(BYK Chemie社製、消泡剤) 0.05部
以下の成分を、高速水冷式攪拌機により撹拌し、白色のUVインクジェット用インクを得た。
(白色インク組成物)
・特定含硫黄化合物〔例示化合物(A−6):(A)成分〕 0.3部
(住友化学工業社製、スミライザーTPL−R)
・二官能アクリレート:(B)成分 16.0部
(Sartomer社製、SR9045)
・単官能アクリレート:(B)成分 40.0部
(Sartomer社製SR339)
・単官能アクリレート:(B)成分 15.0部
(Sartomer社製SR531)
・多官能アクリレート:(B)成分 4.0部
(Sartomer社製、SR399)
・Solsperse 36000(Noveon社製、分散剤) 2.4部
・MICROLITH WHITE R−A 16.0部
(Ciba Specialty Chemicals社製、顔料)
・Firstcure ST−1 0.05部
(ChemFirst社製、重合禁止剤)
・Lucirin TPO(BASF社製、光開始剤):(C)成分 4.4部
・Irgacure 369:(C)成分 0.5部
(Ciba Specialty Chemicals社製、光開始剤)
・4−フェニルベンゾフェノン:(C)成分 1.0部
(東京化成工業社製、光開始剤)
・Darocur ITX:(C)成分 0.3部
(Ciba Specialty Chemicals社製、光開始剤)
・Byk 307(BYK Chemie社製、消泡剤) 0.05部
以下の成分を、高速水冷式攪拌機により撹拌し、シアン色のUVインクジェット用インクを得た。
(シアン色インク組成物)
・N−ビニルカプロラクタム:(B)成分 26.2部
(アイエスピー・ジャパン社製、V−CAP)
・単官能アクリレート:(B)成分 37.0部
(Sartomer社製、SR339)
・単官能アクリレート:(B)成分 19.0部
(Sartomer社製、SR506)
・多官能アクリレート:(B)成分 6.0部
(Sartomer社製、SR399)
・Solsperse 32000(Noveon社製、分散剤) 1.2部
・Irgalite Blue GLVO 3.0部
(Ciba Specialty Chemicals社製、顔料)
・Firstcure ST−1 0.05部
(ChemFirst社製、重合禁止剤)
・Lucirin TPO(BASF社製、光開始剤):(C)成分 5.5部
・Irgacure 369:(C)成分 0.5部
(Ciba Specialty Chemicals社製、光開始剤)
・4−フェニルベンゾフェノン:(C)成分 1.0部
(東京化成工業社製、光開始剤)
・Darocur ITX:(C)成分 0.5部
(Ciba Specialty Chemicals社製、光開始剤)
・Byk 307(BYK Chemie社製、消泡剤) 0.05部
一方、(A)特定含硫黄化合物を含有しない比較例1のインク組成物は、吐出安定性が劣ることがわかる。
Claims (3)
- 前記(B)ラジカル重合性化合物が、分子内に窒素原子および重合性不飽和結合を有する化合物であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録用インク組成物。
- (i−1)被記録媒体上に、請求項1または請求項2に記載のインクジェット記録用インク組成物を吐出する工程、及び、
(i−2)吐出されたインクジェット記録用インク組成物に活性放射線を照射して、該インク組成物を硬化する工程、
を含むことを特徴とするインクジェット記録方法。
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