JP5557566B2 - 紫外線硬化型水性インク組成物、インクセット、およびインクジェット画像形成方法 - Google Patents
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Description
水性インクで得られる印刷画像の定着性を向上させる手段としては、例えば、紫外線硬化性の水性インクが古くから知られている。この紫外線硬化型水性インクに適用可能な水溶性光開始剤として、α−ヒドロキシケトン類、アシルホスフィンオキシド類、ベンジルケタール類が知られている。
一方で、油溶性の光開始剤を水系媒体に分散した水分散型の光開始剤が知られており、水性媒体と、分散剤と、アシルホスフィンオキシド型光開始剤からなる水系光開始剤分散物が開示されている(例えば、特許文献1参照)。そのような光開始剤分散物はIrgacure819DWとしてチバ・ジャパン(株)から市販されている。
また、エマルジョン状態のオリゴマー粒子にモノマーと光開始剤とを内包した光重合型の水性インクが開示されている(例えば、特許文献2参照)。
本発明者らが検討した結果、公知の水溶性光開始剤を適用したインクは硬化感度が不足し十分な定着性が得られないことが分かった。
また、特許文献1に記載の光開始剤分散物や特許文献2に記載のオリゴマー含有インクをインクジェットインクに適用した系においては、感度の問題に加えてインクの吐出性が不十分であるという問題も見られた。
このように、公知の光開始剤を用いた水性インクでは、良好な硬化感度すなわち定着性と、吐出性とを両立することは困難であった。
<1> a)水系媒体と、b)エチレン性不飽和結合を有する化合物と、c)水溶性高分子化合物および光開始剤を含むイオン性組成物と、を含み、前記光開始剤が前記水系媒体中でアニオン性の極性を示しうる置換基を有し、且つ、前記水溶性高分子化合物が前記水系媒体中でカチオン性の極性を示しうる置換基を有し、前記イオン性組成物が水溶性である紫外線硬化型水性インク組成物。
<2> 着色剤を更に含む<1>に記載の紫外線硬化型水性インク組成物。
<3> 前記着色剤が顔料である<2>に記載の紫外線硬化型水性インク組成物。
<4> インクジェット記録用インクである<1>〜<3>のいずれか1つに記載の紫外線硬化型水性インク組成物。
<5> <1>〜<4>のいずれか1つに記載の紫外線硬化型水性インク組成物の少なくとも1種を含むインクセット。
<6> <1>〜<4>のいずれか1つに記載の紫外線硬化型水性インク組成物または<5>に記載のインクセットに含まれる紫外線硬化型水性インク組成物を、被記録媒体上に、インクジェット法で付与する工程と、前記被記録媒体上に付与された紫外線硬化型水性インク組成物に紫外線を照射して画像を定着する工程と、を含むインクジェット画像形成方法。
本発明の紫外線硬化型水性インク組成物は、a)水系媒体と、b)エチレン性不飽和結合を有する化合物の少なくとも1種と、c)水溶性高分子化合物および光開始剤を含むイオン性組成物の少なくとも1種と、を少なくとも含み、必要に応じてその他の成分を含んで構成される。本発明の紫外線硬化型水性インク組成物においては、前記イオン性組成物は水溶性である。
かかる構成であることにより、本発明の紫外線硬化型水性インク組成物は、紫外線の照射によって高い感度で硬化し、良好な定着性を達成することができる。また、かかる構成の紫外線硬化型水性インク組成物は、例えばインクジェット記録法に適用した場合、吐出性にも優れている。
本発明におけるイオン性組成物は、水溶性高分子化合物の少なくとも1種と光開始剤の少なくとも1種とを含む。
本発明におけるイオン性組成物は、水溶性であることを特徴とする。ここで「水溶性」とは、25℃の水100g中に溶解させたときに、その溶解量が1.0g以上であることをいう。前記イオン性組成物の前記溶解量は、好ましくは1.5g以上、更に好ましくは2g以上である。
本発明におけるイオン性組成物は、水溶性であることにより、前記水系媒体への溶解性が良好である。
本発明における水溶性高分子化合物としては、特に制限なく、後述する光開始剤とともに形成する前記イオン性組成物が水溶性となるものであればよい。
なお、水溶性高分子化合物とは、高分子化合物を105℃で2時間乾燥させた後、25℃の水100g中に溶解させたときに、その溶解量が1.0g以上である高分子化合物をいい、その溶解量が好ましくは5.0g以上、更に好ましくは10.0g以上である。前記溶解量は、水溶性高分子化合物が有することがある塩生成基の種類に応じて、水酸化ナトリウム又は酢酸で100%中和した時の溶解量である。
カチオン性の極性を示しうる置換基としては、特に制限はないが、例えば、3級アミノ基、2級アミノ基等が挙げられ、中でも3級アミノ基が好ましい。
アニオン性の極性を示しうる置換基としては、特に制限はないが、例えば、カルボキシル基、スルホ基、リン酸基等が挙げられ、中でもカルボキシル基が好ましい。
ノニオン性の極性を示しうる置換基としては、特に制限はないが、例えば、ヒドロキシル基、ポリアルキレンオキシ基(好ましくは、ポリエチレンオキシ基)等が挙げられ、中でもヒドロキシル基が好ましい。
前記水溶性高分子化合物は、前記イオン性組成物の水系媒体への溶解性の観点から、水系媒体中でカチオン性またはアニオン性の極性を示しうる置換基の少なくとも1種を有することが好ましい。
本発明における光開始剤(以下、「開始剤」ともいう)は、紫外線の照射により、エチレン性不飽和結合を有する化合物の重合を開始することが可能な化合物であれば、特に制限はなく、従来公知の化合物を用いることができる。
本発明によれば、光開始剤が水不溶性光開始剤であっても、前記水溶性高分子化合物とともにイオン性組成物とすることで、水性インクに適用することができ、良好な硬化感度を発現できる。
カチオン性の極性を示しうる置換基としては、特に制限はないが、例えば、3級アミノ基、2級アミノ基等が挙げられ、中でも3級アミノ基が好ましい。
アニオン性の極性を示しうる置換基としては、特に制限はないが、例えば、カルボキシル基、スルホ基、リン酸基等が挙げられ、中でもカルボキシル基が好ましい。
ノニオン性の極性を示しうる置換基としては、特に制限はないが、例えば、ヒドロキシル基、ポリアルキレンオキシ基(好ましくは、ポリエチレンオキシ基)等が挙げられ、中でもヒドロキシル基が好ましい。
前記光開始剤は、前記イオン性組成物の水系媒体への溶解性がより良化する観点から、水系媒体中でカチオン性またはアニオン性の極性を示しうる置換基の少なくとも1種を有することが好ましい。
前記置換基の含量としては、前記光開始剤1分子中、少なくとも1個あればよく、前記イオン性組成物の水系媒体への溶解性がより良好になる観点からは、2個以上あることが好ましい。
アニオン性の極性を示しうる置換基を有する光開始剤としては、例えば、4−ベンゾイル安息香酸やチオキサントン−1−カルボン酸などが挙げられる。
本発明におけるイオン性組成物の製造方法としては、具体的には、下記の第1〜第3の工程を含む方法が挙げられるが、これに限定されるものではない。
第1の工程は、少なくとも1種の水溶性高分子化合物、少なくとも1種の光開始剤、及び少なくとも1種の有機溶剤を混合し、有機溶剤に水溶性高分子化合物と光開始剤を溶解させる。
第2の工程は、更に、水、又は水と少なくとも1種の有機溶剤とを加え、均一な溶液を得る。第2の工程で有機溶剤を加える場合、該有機溶剤は、第1の工程で用いる有機溶剤と同じでもよく、異なっていてもよい。
第3の工程は、第2の工程で得られた溶液から、必要に応じて、有機溶剤の一部あるいは全部、及び/又は水の一部あるいは全部を除去し、前記イオン性組成物を粉体または水系溶液として調製する。有機溶剤及び水の除去は、通常用いられる方法で行うことができる。例えば、常圧または減圧条件下、10〜100℃の温度で有機溶剤の除去を行うことができ、常圧条件で40〜100℃、あるいは減圧条件で10〜50℃で行うことが好ましい。
これらの中でも、ケトン類、アルコール類、酢酸エステル類が好ましく、アルコール類、ケトン類がより好ましい。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
上記第2の工程で用いる有機溶剤としては、特に制限はなく、上記第1の工程で用いることができる有機溶剤を使用でき、好ましいものも同様である。
i)前記光開始剤が水系媒体中でカチオン性の極性を示しうる置換基を有し、且つ、前記水溶性高分子化合物が水系媒体中でアニオン性の極性を示しうる置換基を有する、
または、
ii)前記光開始剤が水系媒体中でアニオン性の極性を示しうる置換基を有し、且つ、前記水溶性高分子化合物が水系媒体中でカチオン性の極性を示しうる置換基を有する、
のいずれかであることが好ましい。
また、前記光開始剤の含有量は、硬化感度と吐出性の観点から、エチレン性不飽和結合を有する化合物100質量部に対して、好ましくは0.01〜35質量部、より好ましくは0.1〜25質量部、さらに好ましくは0.5〜15質量部の範囲で含有される。
なお、ここで前記光開始剤の含有量とは、水性インク組成物に含まれる光開始剤の総含有量を意味し、2種以上の光開始剤を含む場合にはそれらの合計量のことである。
本発明の水性インク組成物は、水系媒体を含む。前記水系媒体は主たる溶媒として水を含み、必要に応じて有機溶剤の少なくとも1種を含んで構成されることが好ましい。本発明において水としては、イオン交換水、蒸留水などのイオン性不純物を含まない水を用いることが好ましい。
本発明の水性インク組成物における水の含有率は、目的に応じて適宜選択されるが、通常、10〜95質量%であることが好ましく、30〜90質量%であることがより好ましい。
本発明の水性インク組成物は水を溶媒として含むが、有機溶剤の少なくとも1種をさらに含むことが好ましい。有機溶剤を含むことにより、水性インク組成物に不揮発性を与え、粘度を低下させ、且つ、被記録媒体への濡れ性を向上することができる。
乾燥防止剤の具体的な例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、チオジグリコール、ジチオジグリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、アセチレングリコール誘導体、グリセリン、トリメチロールプロパン等に代表される多価アルコール類、エチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル、ジエチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル、トリエチレングリコールモノエチル(又はブチル)エーテル等の多価アルコールの低級アルキルエーテル類、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−エチルモルホリン等の複素環類、スルホラン、ジメチルスルホキシド、3−スルホレン等の含硫黄化合物、ジアセトンアルコール、ジエタノールアミン等の多官能化合物、尿素誘導体等が挙げられる。中でも、乾燥防止剤としては、グリセリン、ジエチレングリコール等の多価アルコールが好ましい。また、上記の乾燥防止剤は単独で用いても、2種以上併用しても良い。
浸透促進剤の具体的な例としては、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、ジ(トリ)エチレングリコールモノブチルエーテル、1,2−ヘキサンジオール等のアルコール類やラウリル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウムやノニオン性界面活性剤等を好適に用いることができる。また、浸透促進剤は、印画の滲み、紙抜け(プリントスルー)を起こさない添加量の範囲内で、使用されることが好ましい。
本発明において前記有機溶剤は、通常は水性インク組成物全体に対して、質量基準で0.5〜5%含有されることが好ましい。
本発明の水性インク組成物は、エチレン性不飽和結合を有する化合物の少なくとも1種を含有する。
前記エチレン性不飽和結合を有する化合物は、水不溶性の化合物であっても水溶性の化合物であってもよいが、水溶性のエチレン性不飽和結合を有する化合物(以下、「特定重合性化合物」ともいう)であることが好ましい。ここで「水溶性」とは、25℃において蒸留水に2質量%以上溶解することを意味する。即ち、本発明で用いられる特定重合性化合物は、25℃において蒸留水に2質量%以上溶解する化合物である。前記特定重合性化合物は、5℃において蒸留水に15質量%以上溶解することが好ましく、任意の割合で水と均一に混合するものが特に好ましい。
前記特定重合性化合物が、ポリ(エチレンオキシ)鎖、ポリ(プロピレンオキシ)鎖を有する場合、エチレンオキシ単位、およびプロピレンオキシ単位のユニットの数は1〜10の範囲であることが好ましく、より好ましくは1〜5の範囲である。ユニットの数が10以下であることで硬化した時の皮膜の硬度や被記録媒体に対する密着性等が向上する。
本発明において特定重合性化合物は、1種単独でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
さらに、単官能、2官能、および3官能以上の多官能モノマーの少なくとも3種の特定重合性化合物を併用する態様が、安全性を維持しつつ、更に、感度、滲み、被記録媒体との密着性をより改善することができるという観点から好ましい。
本発明の水性インク組成物は、着色剤を実質的に含まない水性インク組成物であってもよいが、着色剤の少なくとも1種を含むことが好ましい。
本発明における着色剤としては、公知の染料、顔料等を特に制限なく用いることができる。中でも、インク着色性の観点から、水に殆ど不溶であるか、又は難溶である着色剤であることが好ましい。具体的には例えば、各種顔料、分散染料、油溶性染料、J会合体を形成する色素等を挙げることができ、更に、耐光性の観点から顔料であることがより好ましい。
前記有機顔料としては、例えば、アゾ顔料、多環式顔料、染料キレート、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、などが挙げられる。これらの中でも、アゾ顔料、多環式顔料などがより好ましい。前記アゾ顔料としては、例えば、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料、などが挙げられる。前記多環式顔料としては、例えば、フタロシアニン顔料、ぺリレン顔料、ぺリノン顔料、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、などが挙げられる。前記染料キレートとしては、例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレート、などが挙げられる。
中でも、着色性と色相の観点から、イエロー色調インクに含まれる顔料としてはC.I.ピグメントイエロー74(PY74)が好ましく、マゼンタ色調インクに含まれる顔料としてはC.I.ピグメントレッド122(PR122)が好ましく、シアン色調インクに含まれる顔料としては、C.I.ピグメントブルー15:3(PB15:3)が好ましい。またブラック色調インクに含まれる顔料としてはカーボンブラックが好ましい。
染料を保持した担体(着色剤)はそのまま、あるいは必要に応じて分散剤を併用して用いることができる。分散剤としては上述した分散剤を好適に用いることができる。
本発明における着色剤が顔料である場合、分散剤によって水系溶媒に分散されていることが好ましい。分散剤としては、ポリマー分散剤でも低分子の界面活性剤型分散剤でもよい。また、ポリマー分散剤としては水溶性の分散剤でも非水溶性の分散剤の何れでもよい。
前記低分子の界面活性剤型分散剤(以下、「低分子分散剤」ということがある)は、インクを低粘度に保ちつつ、有機顔料を水溶媒に安定に分散させる目的で添加することができる。ここでいう低分子分散剤は、分子量2000以下の低分子分散剤である。また、低分子分散剤の分子量は、100〜2000が好ましく、200〜2000がより好ましい。
アニオン性基は、マイナスの電荷を有するものであれば特に制限はないが、リン酸基、ホスホン酸基、ホスフィン酸基、硫酸基、スルホン酸基、スルフィン酸基またはカルボン酸基であることが好ましく、リン酸基またはカルボン酸基であることがより好ましく、カルボン酸基であることがさらに好ましい。
ノニオン性基は、マイナスまたはプラスの電荷を有しないものであれば特に制限はない。例えば、ポリアルキレンオキシド、ポリグリセリン、糖ユニットの一部等が挙げられる。
また、低分子分散剤がアニオン性の親水性基を有する場合、酸性の処理液と接触させて凝集反応を促進させる観点から、そのpKaは3以上であることが好ましい。本発明における低分子分散剤のpKaはテトラヒドロフラン−水=3:2(V/V)溶液に低分子分散剤1mmol/Lに溶解した液を酸あるいはアルカリ水溶液で滴定し、滴定曲線より実験的に求めた値のことである。
理論上、低分子分散剤のpKaが3以上であれば、pH3程度の処理液と接したときに、アニオン性基の50%以上が非解離状態になる。したがって、低分子分散剤の水溶性が著しく低下し、凝集反応が起こる。すなわち、凝集反応性が向上する。この観点から、低分子分散剤が、アニオン性基としてカルボン酸基を有していることが好ましい。
前記疎水性基としては、炭素数2〜24の炭化水素基が好ましく、炭素数4〜24の炭化水素基がより好ましく、炭素数6〜20の炭化水素基がさらに好ましい。
天然の親水性高分子化合物としては、例えば、アラビアガム、トラガンガム、グアーガム、カラヤガム、ローカストビーンガム、アラビノガラクトン、ペクチン、クインスシードデンプン等の植物性高分子、アルギン酸、カラギーナン、寒天等の海藻系高分子、ゼラチン、カゼイン、アルブミン、コラーゲン等の動物系高分子、キサンテンガム、デキストラン等の微生物系高分子などが挙げられる。
尚、重量平均分子量は、例えば、ゲル透過クロマトグラフ(GPC)によって測定できる。
また、着色剤の粒径分布に関しては、特に制限は無く、広い粒径分布又は単分散性の粒径分布のいずれであってもよい。また、単分散性の粒径分布を持つ着色剤を、2種以上混合して使用してもよい。
尚、着色剤の体積平均粒径及び粒径分布は、例えば、光散乱法を用いて測定することができる。
本発明において、上記着色剤は1種単独で、また2種以上を組合わせて使用してもよい。
本発明の水性インク組成物は、表面張力調整剤の少なくとも1種含むことが好ましい。表面張力調整剤を含むことで、画像形成方法に応じた適切な表面張力に調整することができる。例えば、水性インク組成物をインクジェット記録方式に用いる場合、水性インク組成物の表面張力を、特に普通紙上で高品位、高濃度の画像が形成できるよう、硬化と浸透のバランスの観点において最適化することができる。
表面張力調整剤としてはノニオン、カチオン、アニオン、ベタイン界面活性剤が挙げられる。表面張力の調整剤の添加量は、後述するとおり35mN/m(dyne/cm)以上50mN/m以下の範囲に調整できる量が好ましい。
本発明における界面活性剤としては、分子内に親水部と疎水部を合わせ持つ構造を有する化合物等が有効に使用することができ、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤のいずれも使用することができる。更には、高分子化合物(例えば、高分子分散剤)を界面活性剤としても使用することもできる。
水性インク組成物に添加する界面活性剤の量は、特に限定されるものではないが、1質量%以上であることが好ましく、より好ましくは1〜10質量%、更に好ましくは1〜3質量%である。
本発明の水性インク組成物は、印刷物の定着性、耐擦性を高める目的で樹脂粒子をさらに含有してもよい。本発明に用いられることができる樹脂粒子としては、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、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、ブタジエン系樹脂、スチレン系樹脂、架橋アクリル樹脂、架橋スチレン系樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン系樹脂、パラフィン系樹脂、フッ素系樹脂等あるいはそのラテックスを用いることができる。アクリル系樹脂、アクリル−スチレン系樹脂、スチレン系樹脂、架橋アクリル樹脂、架橋スチレン系樹脂を好ましい例として挙げることができる。
また樹脂粒子はラテックスの形態で用いることもできる。
また樹脂粒子の平均粒径は、10nm〜1μmの範囲が好ましく、10〜200nmの範囲がより好ましく、20〜100nmの範囲が更に好ましく、20〜50nmの範囲が特に好ましい。
樹脂粒子のガラス転移温度Tgは30℃以上であることが好ましく、40℃以上がより好ましく、50℃以上がさらに好ましい。
また、樹脂微子の粒径分布に関しては、特に制限は無く、広い粒径分布を持つもの、又は単分散の粒径分布を持つもの、いずれでもよい。また、単分散の粒径分布を持つ樹脂粒子を、2種以上混合して使用してもよい。
本発明の紫外線硬化型水性インク組成物中に上記の化合物以外に任意の添加剤を含有してもよい。このような添加剤の例として、pH調整剤、レベリング剤、粘度調整剤、酸化防止剤、ヒンダードアミン光安定剤(HALS)、防腐剤、防かび剤等が含まれる。使用する場合には通常は水性インク組成物全体に対して、質量基準で0.1〜5%含有させる。
水性インク組成物の粘度は、例えば、20℃でブルックフィールド粘度計を用いて測定することができる。
画像濃度を確保するためには更に、紫外線照射時に、被記録媒体に対してインク滴がある程度濡れている必要があるため、表面張力の上限は50mN/m程度であることがより好ましい。
尚、水性インク組成物の表面張力は、例えば、25℃でプレート法を用いて測定することができる。
本発明のインクセットは、前記紫外線硬化型水性インク組成物の少なくとも1種を含むが、必要に応じて、前記紫外線硬化型水性インク組成物と接触することで凝集体を形成可能な処理液の少なくとも1種とを含んで構成されることが好ましい。
本発明における処理液は、本発明の水性インク組成物と接触することで凝集体を形成可能なように構成されたものである。具体的には、処理液は、インク組成物中の着色剤などの分散粒子を凝集させて凝集体を形成可能な凝集成分を少なくとも含むことが好ましく、必要に応じて、他の成分を用いて構成することができる。水性インク組成物と共に処理液を用いることで、例えば、インクジェット記録を高速化でき、高速記録しても濃度、解像度の高い描画性(例えば細線や微細部分の再現性)に優れた画像が得られる。
処理液は、水性インク組成物と接触して凝集体を形成可能な凝集成分の少なくとも1種を含有することができる。記録媒体に付与された前記水性インク組成物と処理液中の凝集成分とが接触することにより、水性インク組成物中で安定的に分散している顔料等の凝集が促進される。
中でも、本発明においては、画像濃度、解像度、及びインクジェット記録の高速化の観点から、前記インク組成物のpH(25℃)が7.5以上であって、処理液のpH(25℃)が1.5〜3である場合が好ましい。
前記凝集成分は、1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
酸性化合物の処理液中における含有量としては、凝集効果の観点から、処理液の全質量に対して、5〜95質量%であることが好ましく、10〜80質量%であることがより好ましく、更に好ましくは15〜50質量%であり、特に好ましくは18〜30%である。
多価金属塩の処理液中における含有量としては、凝集効果の観点から、1〜10質量%が好ましく、より好ましくは1.5〜7質量%であり、更に好ましくは2〜6質量%の範囲である。
カチオン性有機化合物の処理液中における含有量としては、凝集効果の観点から、1〜50質量%が好ましく、より好ましくは2〜30質量%である。
本発明における処理液は、凝集成分に加え、一般には水溶性有機溶剤を含むことができ、本発明の効果を損なわない範囲内で、更にその他の各種添加剤を用いて構成することができる。水溶性有機溶剤の詳細については、既述の水性インク組成物におけるものと同様である。
なお、粘度は、VISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用いて20℃の条件下で測定されるものである。
なお、表面張力は、Automatic Surface Tensiometer CBVP−Z(協和界面科学(株)製)を用いて25℃の条件下で測定されるものである。
本発明のインクジェット画像形成方法は、前記紫外線硬化型水性インク組成物を、被記録媒体上に、インクジェット法で付与する工程と、前記被記録媒体上に付与された水性インク組成物に紫外線を照射して画像を定着する工程とを含み、必要に応じてその他の工程を含んで構成される。
かかる構成であることにより、定着性に優れた画像を形成することができる。
インクジェット法による水性インク組成物の付与は、具体的には、エネルギーを供与することにより、所望の被記録媒体、すなわち普通紙、樹脂コート紙、例えば特開平8−169172号公報、同8−27693号公報、同2−276670号公報、同7−276789号公報、同9−323475号公報、特開昭62−238783号公報、特開平10−153989号公報、同10−217473号公報、同10−235995号公報、同10−337947号公報、同10−217597号公報等に記載のインクジェット専用紙、フィルム、電子写真共用紙、布帛、ガラス、金属、陶磁器等に水性インク組成物を吐出することにより行なえる。なお、本発明に好ましいインクジェット方式として、特開2003−306623号公報の段落番号[0093]〜[0105]に記載の方法が適用できる。
またインクジェット方式で用いるインクジェットヘッドは、オンデマンド方式でもコンティニュアス方式のいずれであってもよい。さらに前記インクジェット法により記録を行う際に使用するインクノズル等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。
尚、前記インクジェット法には、フォトインクと称する濃度の低いインクを小さい体積で多数射出する方式、実質的に同じ色相で濃度の異なる複数のインクを用いて画質を改良する方式や無色透明のインクを用いる方式が含まれる。
紫外線を照射する手段としては、通常用いられる手段を用いることができ、特に紫外線照射ランプが好適に使用される。
紫外線照射ランプは、水銀の蒸気圧が点灯中で1〜10Paであるような、いわゆる、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、蛍光体が塗布された水銀灯等が好ましい。これらの水銀ランプにおける紫外線領域の発光スペクトルは、450nm以下、特には184nm〜450nmの範囲であり、黒色或いは、着色された水性インク組成物中の重合性化合物を効率的に反応させるのに適している。また、電源をプリンタに搭載する上でも、小型の電源を使用できるので、適している。水銀ランプには、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノンフラッシュランプ、ディープUVランプ、マイクロ波を用い外部から無電極で水銀灯を励起するランプ、UVレーザー等が実用されており、発光波長領域としては上記範囲を含むので、電源サイズ、入力強度、ランプ形状等が許されれば、基本的には適用可能である。光源は、用いる光開始剤の感度にも合わせて選択することができる。
本発明のインクジェット画像形成方法は、高速画像形成の観点から、インク組成物を付与する工程と紫外線を照射する工程に加えて、処理液付与工程を備えることが好ましい。
処理液付与工程は、インク組成物と接触することで凝集体を形成可能な処理液を記録媒体に付与し、処理液をインク組成物と接触させて着色剤を含む凝集体を形成し、これにより画像を形成する。
本発明においては、処理液付与工程で処理液を付与した後にインク付与工程を設けた態様が好ましい。すなわち、記録媒体上に、インク組成物を付与する前に、予めインク組成物中の着色剤を凝集させるための処理液を付与しておき、記録媒体上に付与された処理液に接触するようにインク組成物を付与して画像化する態様が好ましい。これにより、インクジェット記録を高速化でき、高速記録しても濃度、解像度の高い画像が得られる。
攪拌機、冷却管を備えた200mlの三口フラスコにポリアクリル酸(カルボキシル基含有水溶性高分子化合物;和光純薬(株)製、重量平均分子量5000)4g、Irgacure907(水不溶性光開始剤;チバ・ジャパン(株)製)1g、及びメタノール40gを混合し、加熱して溶解した。更に水10gを添加し、還流下に1時間攪拌した。その後、大気圧下にて反応容器内の温度を60℃に4時間保ちメタノールの一部を除去した。更に、反応容器内を減圧して残存メタノールを除去し、イオン性組成物B−01の水溶液を得た。
攪拌機、冷却管を備えた200mlの三口フラスコにポリエチレンイミン50%水溶液(アミノ基含有水溶性高分子化合物;アルドリッチ(株)製、重量平均分子量1200)8g、4−ベンゾイル安息香酸(水不溶性光開始剤;アルドリッチ(株)製)1g、及びメタノール40gを混合し、加熱して溶解した。更に水10gを添加し、還流下に1時間攪拌した。その後、大気圧下にて反応容器内の温度を60℃に4時間保ちメタノールの一部を除去した。更に、反応容器内を減圧して残存メタノールを除去し、イオン性組成物B−02の水溶液を得た。
《シアンインクD−1の調製》
(シアン顔料分散液の調液)
反応容器に、スチレン6部、ステアリルメタクリレート11部、スチレンマクロマーAS−6(東亜合成(株)製)4部、ブレンマーPP−500(日本油脂(株)製)5部、メタクリル酸5部、2−メルカプトエタノール0.05部、メチルエチルケトン24部の混合溶液を調液した。
別に、スチレン14部、ステアリルメタクリレート24部、スチレンマクロマーAS−6 9部、ブレンマーPP−500 9部、メタクリル酸10部、2−メルカプトエタノール0.13部、メチルエチルケトン56部及び2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)1.2部からなる混合溶液を調液し、滴下ロートに入れた。
上記で得られたイオン性組成物B−01の水溶液を水酸化ナトリウムを用いてpH8.0に調整し、エチレン性不飽和結合を有する化合物としてNKエステルA−400(新中村化学(株)製)、着色剤として上記で得られたシアン顔料分散液C−1を用いて、下記のインク組成になるように各成分を混合した後、5μmフィルターで粗大粒子を除去し、紫外線硬化型水性インク組成物であるシアンインクD−1を調製した。
・シアン顔料分散液C−1 … 26.6%
・NKエステルA−400(新中村化学(株)製) … 20%
・イオン性組成物B−01(光開始剤の固形分換算) … 2%
・オルフィンE1010(日信化学(株)製) … 1%
・イオン交換水 … 合計が100%となるように添加
上記シアンインクD−1の調製において、イオン性組成物B−01の代わりにイオン性組成物B−02を用いた以外はシアンインクD−1と同様の方法で、紫外線硬化型水性インク組成物であるシアンインクD−2を調製した。
特表2003−512484号公報の段落番号[0144]〜[0147]記載の開始剤分散物の製造例1に従って、Irgacure819の水分散物BH−01を調製した。また、WO01/057145号パンフレットの第一実施形態に記載の方法に従い、エチレン性不飽和結合を有する化合物としてNKエステル A−9530(新中村化学(株)製)を、開始剤としてIrgacure1700(チバ・ジャパン(株)製)を用いて、開始剤分散物BH−02を調製した。
上記シアンインクD−1の調製において、イオン性組成物B−01の代わりに、開始剤分散物BH−01、BH−02をそれぞれ用いた以外はシアンインクD−1と同様の方法で、紫外線硬化型水性インク組成物であるシアンインクDH−1及びDH−2をそれぞれ調製した。
下記組成となるように各成分を混合することで、処理液を調製した。
「処理液の組成」
・マロン酸(和光純薬(株)製) … 15.0%
・ジエチレングリコールモノメチルエーテル(和光純薬(株)製) … 20.0%
・N−オレオイル−N−メチルタウリンナトリウム(界面活性剤) … 1.0%
・イオン交換水 … 64.0%
なお、表面張力の測定は、Automatic Surface Tensiometer CBVP-Z(協和界面科学(株)製)を用いて25℃の条件下で行ない、粘度の測定は、VISCOMETER TV-22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用いて20℃の条件下で行なった。また、pHは、25℃にて測定した。
上記の如く調製した各シアンインク(以下、単に「インク」ということがある)について、以下のようにしてインクの吐出性(再吐出性)試験、画像の定着性(耐擦過性、耐ブロッキング性)試験を行った。結果を表1に示す。
上記で得られた処理液を、特菱両面アートN(三菱製紙(株)製)上に、ワイヤーバーコーターを用いて、約5μmの膜厚になるように塗布し乾燥させた。
上記で得られたインクを、リコー社製GELJETG717のカートリッジに詰め替え、処理液を付与した特菱両面アートN上に、リコー社製GELJETG717プリンターヘッドを用いて、解像度1200×600dpi、インク打滴量12pLになるように打滴した。下記の項目及び基準に従って再吐出性を評価した。
(i)ライン方式でシアン色のベタ画像を印画したとき、画像ムラが見られないものを良好であるとした。
(ii)1分間連続吐出後、30分間アンキャップで放置した後に、再吐出した際の吐出率が90%以上(不吐出率が10%未満)を良好であるとした。
(iii)60分間連続吐出後の吐出率が90%以上(不吐出率が10%未満)を良好であるとした。
◎ …(i)〜(iii)の全てが満たされていた。
○ …(i)、(ii)の2項目が満たされていた。
△ …(i)のみが満たされていた。
× …(i)〜(iii)の全てが満たされていなかった。
上記で得られた処理液を、特菱両面アートN(三菱製紙(株)製)上に、ワイヤーバーコーターを用いて、約5μmの膜厚になるように塗布し乾燥させた。
処理液を付与した特菱アート両面Nを500mm/秒で稼動するステージ上に固定した。その後、走査方向に対して斜めに配置して固定してあるリコー社製GELJET GX5000プリンターヘッドで解像度1200×600dpi、打滴量3.5pL、ライン方式でシアン色のベタ画像を印画した。
印画直後、60℃、3秒間乾燥させ、更に高圧水銀ランプを用いて800mJ/cm2の照射量で紫外線を照射して画像部を硬化させ、印画サンプルを作製した。
未印画の特菱アート両面N(三菱製紙製)を文鎮(重量470g、サイズ15mm×30mm×120mm)に巻きつけ(未印画の特菱アートと評価サンプルが接触する面積は150mm2)、上記印画サンプルを3往復擦った(荷重260kg/m2に相当)。擦った後の印画面を目視により観察し、下記の評価基準に従って耐擦過性を評価した。
○ … 印画面に画像(色材)のはがれが視認できなかった。
△ … 印画面に画像(色材)のはがれがごくわずかに認められた。
× … 印画面に画像(色材)のはがれが視認でき、実用上問題になるレベルであった。
上記の耐擦過性の評価方法における印画サンプルの作製と同様にして、印画サンプルを作製した。
印画サンプルを3.5cm×4cmに切り出し、10cm×10cmのアクリル板の上に載せた。印画サンプルの上に同じサイズに切り出した未印画の特菱アート両面N(三菱製紙製)を10枚載せ、その上に10cm×10cmのアクリル板を載せた。温度50℃、湿度60%の条件下で12時間放置し、その後、アクリル板の上に1kgの分銅を載せて24時間放置した(加重700kg/m2に相当)。前記分銅をはずし、温度25℃、湿度50%の条件下で2時間保管した後、印画サンプルから未印画の特菱アートを剥がした。剥がすときに感じる抵抗と、未印画の特菱アートの目視観察により、下記の評価基準に従って耐ブロッキング性を評価した。
○ … 抵抗なく剥がれた。
△ … 剥がすときに抵抗があったが、印画サンプルからの色移りはなかった。
× … 剥がすときに抵抗があり、印画サンプルからの色移りが確認でき、実用上問題となるレベルであった。
一方、従来公知の光開始剤分散物を用いた水性インク組成物は、吐出性および定着性が本発明の水性インク組成物と比較して劣っていることが分かる。
以上より、本発明によれば、従来にない良好な吐出性と定着性を有する水性インク組成物を提供することができることが分かる。
Claims (6)
- a)水系媒体と、
b)エチレン性不飽和結合を有する化合物と、
c)水溶性高分子化合物および光開始剤を含むイオン性組成物と、を含み、
前記光開始剤が前記水系媒体中でアニオン性の極性を示しうる置換基を有し、且つ、前記水溶性高分子化合物が前記水系媒体中でカチオン性の極性を示しうる置換基を有し、
前記イオン性組成物が水溶性である紫外線硬化型水性インク組成物。 - 着色剤を更に含む請求項1に記載の紫外線硬化型水性インク組成物。
- 前記着色剤が顔料である請求項2に記載の紫外線硬化型水性インク組成物。
- インクジェット記録用インクである請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の紫外線硬化型水性インク組成物。
- 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の紫外線硬化型水性インク組成物の少なくとも1種を含むインクセット。
- 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の紫外線硬化型水性インク組成物または請求項5に記載のインクセットに含まれる紫外線硬化型水性インク組成物を、被記録媒体上に、インクジェット法で付与する工程と、
前記被記録媒体上に付与された紫外線硬化型水性インク組成物に紫外線を照射して画像を定着する工程と、
を含むインクジェット画像形成方法。
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