JP6032127B2 - 紫外線硬化型水性インク、インクカートリッジ、記録装置及び記録方法 - Google Patents

紫外線硬化型水性インク、インクカートリッジ、記録装置及び記録方法 Download PDF

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Description

本発明は、紫外線硬化型水性インク、インクカートリッジ、記録装置及び記録方法に関する。
特許文献1には、「色材と、水と、光重合性開始剤と、紫外線硬化性樹脂と、水溶性有機溶剤とを含み、前記水溶性有機溶剤が、3〜10員環の複素環式化合物であって環構造中に特定の構造を含む複素環式化合物を含み、前記光重合性開始剤が、380nm未満の波長領域に吸収をもつ第一の光重合開始剤と、380nm以上の波長領域に吸収をもつ第二の光重合開始剤の少なくとも二種からなるインクジェット用インク」が開示されている。
特許文献2には、「少なくとも水、水溶性溶媒、エチレン性不飽和基を有する化合物、及び光開始剤として特定の構造を持つベンゾフェノン化合物または特定の構造を持つチオキサントン化合物を含有することを特徴とする紫外線硬化インク」が開示されている。
特開2010−229181号公報 特開2008−280427号公報
本発明の課題は、長波長側の波長領域の紫外線の照射によっても、記録媒体が重ねられたときに重ねた記録媒体にインクが転写又は記録媒体を巻き取る部材にインクが転写する現象(以下「オフセット」を称する)の発生を抑制して高速記録を実現すると共に、保存安定性に優れた紫外線硬化型水性インクを提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項1に係る発明は、
紫外線重合性化合物と、
375nm以上450nm以下の波長領域に吸収を持つ非水溶性のチオキサントン化合物と、
非水溶性の3級アミン化合物と、
水と、
前記チオキサントン化合物及び前記3級アミン化合物を溶解する溶媒(A)として、モルホリン骨格を持つ化合物を少なくとも含む水溶性有機溶媒と、
を含む紫外線硬化型水性インク。
請求項2に係る発明は、
前記溶媒(A)における前記チオキサントン化合物及び前記3級アミン化合物の溶解度が、各々8質量%以上である請求項1に記載の紫外線硬化型水性インク。
請求項に係る発明は、
請求項1又は請求項2に記載の紫外線硬化型水性インクを収容したインクカートリッジ。
請求項に係る発明は、
請求項1又は請求項2に記載の紫外線硬化型水性インクを吐出する吐出装置と、
吐出された前記紫外線硬化型水性インクに対して、375nm以上450nm以下の波長領域の紫外線を照射する紫外線照射装置と、
を備える記録装置。
請求項に係る発明は、
請求項1又は請求項2に記載の紫外線硬化型水性インクを吐出する工程と、
吐出された前記紫外線硬化型水性インクに対して、375nm以上450nm以下の波長領域の紫外線を照射する工程と、
を有する記録方法。
請求項1、又は2に係る発明によれば、375nm以上450nm以下の波長領域に吸収を持つ非水溶性のチオキサントン化合物及び非水溶性の3級アミン化合物と、これらを溶解する溶媒(A)を少なくとも含む水溶性有機溶媒と、を併用しない場合に比べ、長波長側の波長領域の紫外線の照射によっても、オフセットの発生を抑制して高速記録を実現すると共に、保存安定性に優れた紫外線硬化型水性インクが提供される。
請求項に係る発明によれば、375nm以上450nm以下の波長領域に吸収を持つ非水溶性のチオキサントン化合物及び非水溶性の3級アミン化合物と、これらを溶解する溶媒(A)を少なくとも含む水溶性有機溶媒と、を併用しないインクを適用した場合に比べ、長波長側の波長領域の紫外線の照射によっても、オフセットの発生を抑制して高速記録を実現すると共に、保存安定性に優れた紫外線硬化型水性インクを収容したインクカートリッジが提供される。
請求項、又はに係る発明によれば、375nm以上450nm以下の波長領域に吸収を持つ非水溶性のチオキサントン化合物及び非水溶性の3級アミン化合物と、これらを溶解する溶媒(A)を少なくとも含む水溶性有機溶媒と、を併用しないインクを適用した場合に比べ、長波長側の波長領域の紫外線の照射によっても、オフセットの発生を抑制して高速記録を実現する記録装置、又は記録方法が提供される。
本実施形態に係るインクジェット記録装置を示す概略構成図である。 本実施形態に係るインクジェット記録装置における記録ヘッド周辺を示す部分平面図である。
以下、本発明の一例である実施形態について詳細に説明する。
[紫外線硬化型水性インク]
本実施形態に係る紫外線硬化型水性インク(以下「インク」と称する)は、紫外線重合性化合物、紫外線重合開始剤、水素供与剤(紫外線重合開始助剤)、水、及び水溶性有機溶媒を含む。
本実施形態に係るインクは、紫外線重合開始剤として375nm以上450nm以下の波長領域に吸収(つまり光吸収分解波長)を持つ非水溶性のチオキサントン化合物と、水素供与剤(重合開始助剤)として非水溶性の3級アミン化合物と、を含む、そして、水溶性有機溶媒は、チオキサントン化合物及び3級アミン化合物を溶解する溶媒(A)を少なくとも含む。
ここで、近年、紫外線硬化型インクを利用する記録装置では、水銀ランプ又はメタルハライドランプといった短波長側の紫外線を照射する従来のランプに比べて、エネルギー効率の良い可視域に近い長波長側の波長領域(375nm以上450nm以下の波長領域)の紫外線を照射する光源[例えば紫外線発光ダイオード(Ultraviolet Light Emitting Diode;以下「UV−LED」)]の搭載が検討されている。
一方、紫外線硬化型インクのうち、油性インクは、その揮発性の低さ又は記録媒体への浸透性の低さから、インクによる記録面(印字面)の平滑性が劣ることが知られている。このため、揮発性及び記録媒体への浸透性に富む水性インクを利用する要求が高まっている。
しかしながら、紫外線硬化型水性インクにおいて、水中での紫外線重合開始剤及び水素供与剤の溶解性又は分散性が低いと、紫外線重合性化合物の重合速度(硬化速度)が低下し、記録媒体として枚葉紙、ロール紙に関わらず、オフセットが発生して、高速記録の実現が困難になる場合がある。また、インク中に紫外線重合開始剤及び水素供与剤が経時的に析出して、インクの保存安定性が悪化する場合がある。
特に、紫外線重合開始剤として375nm以上450nm以下の波長領域に吸収を持つ非水溶性のチオキサントン化合物と、水素供与剤(重合開始助剤)として非水溶性の3級アミン化合物と、を併用した系では、紫外線重合性化合物の硬化能が高い材料系であるが、水中での溶解性又は分散性を高める技術が確立されていないのが現状である。なお、チオキサントン化合物を水溶化する技術もあるが、未だ十分でないのが現状である。
そこで、本実施形態に係るインクでは、上記組成により、長波長側の波長領域(375nm以上450nm以下の波長領域)の紫外線の照射によっても、オフセット(記録媒体が重ねられたときに重ねた記録媒体にインクが転写又は記録媒体を巻き取る部材にインクが転写する現象)の発生を抑制して高速記録を実現すると共に、保存安定性に優れたものとなる。
この理由は定かではないが、長波長側の波長領域(375nm以上450nm以下の波長領域)の紫外線の照射による紫外線重合性化合物の重合を実現するため紫外線重合開始剤として375nm以上450nm以下の波長領域に吸収を持つ非水溶性のチオキサントン化合物、及び水素供与剤(紫外線重合開始助剤)非水溶性の3級アミン化合物を適用すると共に、水溶性有機溶媒として、これらを溶解する溶媒を併用することにより、非水溶性の材料であっても当該チオキサントン化合物及び3級アミン化合物は水中で見かけ上溶解した状態となり、その分散性が高まるものと考えられる。このチオキサントン化合物及び3級アミン化合物の分散性が高まると、紫外線重合性化合物の周囲に存在し易くなり、紫外線の照射による重合速度(硬化速度)が高まるものと考えられる。また、水中でのチオキサントン化合物及び3級アミン化合物の経時的な析出も抑制されると考えられる。
このため、本実施形態に係るインクでは、上記組成により、長波長側の波長領域(375nm以上450nm以下の波長領域)の紫外線の照射によっても、オフセットの発生を抑制して高速記録を実現すると共に、保存安定性に優れたものとなると考えられる。
以下、本実施形態に係るインクについて詳細に説明する。
本実施形態に係るインクは、紫外線重合性化合物と、紫外線重合開始剤と、水素供与剤(紫外線重合開始助剤)と、水と、水溶性有機溶媒と、を含む。水性インクは、必要に応じて、着色剤、界面活性剤、及びその他の添加剤を含んでもよい。
(紫外線重合性化合物)
紫外線重合性化合物としては、紫外線によってラジカル重合する重合性基を有する化合物等が挙げられ、モノマー、オリゴマー、又はこれらを含む混合物であってもよい。この重合性基としては、例えば、エチレン性不飽和二重結合を有する基が挙げられ、具体的には、例えば、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、ビニルエーテル基、無水マレイン酸基、N−置換マレイミド基等が挙げられる。
紫外線重合性化合物は、水溶性の紫外線重合性化合物であってもよいし、非水溶性の紫外線重合性化合物であってもよい。なお、紫外線重合性化合物において、水溶性とは、25℃の水100質量部に対する対象物質の溶解量が5質量部以上(好ましくは10質量部以上)であることを意味する。一方、非水溶性とは、25℃の水100質量部に対する対象物質の溶解量が5質量部未満であることを意味する。
水溶性の紫外線重合性化合物としては、周知の紫外線重合性化合物が挙げられ、具体的には、アクリロイルモロフォリン(ACMO)、ヒドロキシエチルアクリルアマイド(HEAA)、ダイアセトンアクリルアマイド、N−ビニル−2−ピロリドン、N−ビニル−ホルムアミド、ビニルナフタレンスルホン酸、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、無水琥珀酸と2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとのエステル、オルソ無水フタル酸と2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとのエステル等のラジカル重合性モノマーが挙げられる。
水溶性の紫外線重合性モノマーとしては、多価アルコールの(メタ)アクリル酸エステル、多価アルコールから誘導されるグリシジルエーテルの(メタ)アクリル酸エステル等のラジカル重合性モノマーも挙げられる。
水溶性の紫外線重合性化合物としては、水溶性の紫外線重合性モノマーが目的とする重合度で重合したオリゴマーも挙げられる。
非水溶性の紫外線重合性化合物としては、周知の非水溶性の紫外線重合性物質が挙げられ、具体的には、非水溶性の紫外線重合性物質としては、アルコール、多価アルコール又はアミノアルコール類のアクリル酸エステル;アルコール又は多価アルコール類のメタクリル酸エステル;アクリル脂肪族アミド;アクリル脂環アミド;アクリル芳香族アミド類等のラジカル重合性モノマーが挙げられる。
非水溶性の紫外線重合性化合物としては、非水溶性の紫外線重合性モノマーが目的とする重合度で重合したオリゴマー;エポキシ骨格、ウレタン骨格、ポリエステル骨格又はポリエーテル骨格にアクリロイル基又はメタクリロイル基の付加したアクリレート(エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ウレタンメタクリレート、ポリエステルメタクリレート等)のオリゴマー;も挙げられる。
なお、非水溶性の紫外線重合性化合物は、周知の手法によりエマルジョン化(乳化)して水性インク中に分散される。非水溶性の紫外線重合性物質は、自己エマルジョン化型(自己乳化型)であってもよいし、分散剤によりエマルジョン化(乳化)するものであってもよい。
紫外線重合性化合物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
紫外線重合性化合物の含有量(濃度)は、例えば、インクに対して5質量%以上70質量%以下が好ましく、10質量%以上60質量%以下がより好ましく、15質量%以上50質量%以下がさらに好ましい。
(紫外線重合開始剤)
紫外線重合開始剤としては、非水溶性のチオキサントン化合物が適用される。なお、紫外線重合開始剤において、水溶性とは、25℃の水100質量部に対する対象物質の溶解量が0.1質量部以上であることを意味する。一方、非水溶性とは、25℃の水100質量部に対する対象物質の溶解量が0.1質量部未満であることを意味する。
チオキサントン化合物は、375nm以上450nm以下の波長領域に吸収を持つチオキサントン化合物が適用される。つまり、チオキサントン化合物は、375nm以上450nm以下の波長領域の紫外線の照射によりラジカルを発生する化合物が適用される。
チオキサントン化合物としては、例えば、下記一般式(TK)で示されるチオキサントン化合物が挙げられる。
一般式(TK)中、Rt及びRtは、各々独立に、ハロゲン原子、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルキル基とエステル基が結合した基、又は置換若しくは無置換のアルキルエーテル基を示す。mt及びntは、各々独立に、0、又は1以上3以下の整数を示す。
なお、mtが各々2以上の整数を示す場合、複数のRtは互いに同じ基を示してよいし、異なる基を示してよい。同様に、ntが各々2以上の整数を示す場合、複数のRtは互いに同じ基を示してよいし、異なる基を示してよい。
一般式(TK)中、Rt及びRtが示すハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子が挙げられる。
Rt及びRtが示すアルキル基としては、直鎖状又は分岐状のいずれであってもよく、炭素数1以上10以下(好ましくは1以上5以下、より好ましくは1以上3以下)のアルキル基が挙げられる。直鎖状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ノニル基等が挙げられる。分岐状のアルキル基としては、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、イソヘキシル基、2−エチルヘキシル基等が挙げられる。
Rt及びRtが示すアルキルエーテル基としては、直鎖状又は分岐状のいずれであってもよく、炭素数1以上10以下(好ましくは1以上5以下、より好ましくは1以上3以下)のアルコキシ基が挙げられる。直鎖状のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、n−ブトキシ基等が挙げられる。分岐状のアルキル基としては、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、2−エチルヘキシル基等が挙げられる。
Rt及びRtが示すアルキル基、又はアルキルエーテル基に置換し得る置換基としては、水酸基、アミノ基、アルコキシ基、アミド基、カルボニル基、ハロゲン原子等が挙げられる。
一般式(TK)で示されるチオキサントン化合物としては、Rtがアルキル基を示し、mtが0、又は1以上2以下の整数を示し、ntが0を示す化合物が好適である。
チオキサントン化合物の具体例としては、例えば、イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、クロロチオキサントン、ジメチルチオキサントン、メチルエチルキサントン、メチルイソプロピルキサントン等が挙げられる。
ここで、紫外線重合開始剤は、必要に応じて、チオキサントン化合物以外の他の紫外線重合開始剤を併用してもよい。但し、他の紫外線重合開始剤は、紫外線重合開始剤全体の20質量%以下で併用することがよい。
他の紫外線重合開始剤としては、水溶性の紫外線重合開始剤であってもよいし、非水溶性の紫外線重合開始剤であってもよい。
水溶性の他の紫外線重合開始剤としては、ヒドロキシアセトフェノン類(1−フェニル−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパノン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパノン等)、アミノアセトフェノン類(2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン等)、チオキサントンアンモニウム塩、ベンゾフェノンアンモニウム塩等の周知の紫外線重合開始剤が挙げられる。
非水溶性の他の紫外線重合開始剤としては、ベンゾイン化合物(ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等)、ベンゾフェノン、アシルホスフィンオキサイド化合物(ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルフェニルエトキシホスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド)、アントラキノン化合物(エチルアントラキノン等)等の周知の紫外線重合開始剤が挙げられる。
なお、非水溶性の他の紫外線重合開始剤は、分散剤等を利用した周知の手法によりエマルジョン化(乳化)して水性インク中に分散させてもよいし、水溶性有機溶媒により溶解又は分散してインク中に分散させてもよい。
紫外線重合開始剤は、1種類で使用しても2種類以上を併用してもよい。
紫外線重合開始剤の含有量は、例えば、インクに対して0.1質量%以上20質量%以下が好ましく、0.1質量%以上10質量%以下がより好ましく、0.5質量%以上10質量%以下がさらに好ましい。
(水素供与剤(紫外線重合開始助剤))
水素供与剤(紫外線重合開始助剤)は、非水溶性の3級アミン化合物が適用される。なお、水素供与剤において、水溶性とは、25℃の水100質量部に対する対象物質の溶解量が1質量部以上であることを意味する。一方、非水溶性とは、25℃の水100質量部に対する対象物質の溶解量が1質量部未満であることを意味する。
3級アミン化合物としては、芳香族基を含むアミンが挙げられ、具体的には、安息香酸骨格を含むアミン化合物(例えば下記一般式(AM)で示される3級アミン化合物)が挙げられる。
一般式(AM)中、Ra及びRaは、各々独立に、置換若しくは無置換のアルキル基、又は置換若しくは無置換のアルキル基とエステル基とが結合した基を示す。RaとRaが連結し、無置換若しくは置換された脂環式構造又はヘテロ原子を含む多員環構造をとっていてもよい。Raは、置換若しくは無置換のアルキル基、又は置換若しくは無置換のアルキル基とエステル基とが結合した基を示す。
一般式(AM)中、Ra及びRaが示すアルキル基としては、直鎖状又は分岐状のいずれであってもよく、炭素数1以上10以下(好ましくは1以上7以下、より好ましくは1以上4以下)のアルキル基が挙げられる。直鎖状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ノニル基等が挙げられる。分岐状のアルキル基としては、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、イソヘキシル基、2−エチルヘキシル基等が挙げられる。
RaとRaが連結した脂環構造又はヘテロ原子を含む多員環構造としては、一般式(AM)に記載されているN原子も含んだ形で、ピペリジニル基、ピペラジニル基、モルホリノ基等が挙げられる。
Ra及びRaが示すアルキル基、又は多員環構造に置換し得る置換基としては、水酸基、アミノ基、アルコキシ基、アミド基、カルボニル基、ハロゲン原子等が挙げられる。
一般式(AM)中、Raが示すアルキル基としては、直鎖状又は分岐状のいずれであってもよく、炭素数1以上10以下(好ましくは1以上8以下、より好ましくは1以上5以下)のアルキル基が挙げられる。直鎖状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ノニル基等が挙げられる。分岐状のアルキル基としては、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、イソヘキシル基、2−エチルヘキシル基等が挙げられる。
Raが示すアルキル基に置換し得る置換基としては、水酸基、アミノ基、アルコキシ基、アミド基、カルボニル基、ハロゲン原子等が挙げられる。
一般式(AM)で示される3級アミン化合物の具体例としては、2−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、4−ジメチルアミノ安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸3−メチルブチル、4−ジメチルアミノ安息香酸2−エチルヘキシル、p−ピペリジニル安息香酸メチル、p−ピペリジニル安息香酸エチル、p−ピペラジニル安息香酸メチル、p−ピペラジニル安息香酸エチル、p−モルホリノ安息香酸メチル、p−モルホリノ安息香酸エチル、4−ジエチルアミノ安息香酸メチル、4−ジエチルアミノ安息香酸3−メチルブチル、2−ジエチルアミノ安息香酸エチル、4−ジエチルアミノ安息香酸エチル、4−ジエチルアミノ安息香酸イソアミル等が挙げられる。
3級アミン化合物としては、一般式(AM)で示される3級アミン化合物以外に、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、ジメチルフェニルピペラジン、1−(2−エトキシフェニルピペラジン、1−(2,6−ジメトキシフェニル)ピペラジン等も挙げられる。
ここで、水素供与剤(紫外線重合開始助剤)は、必要に応じて、非水溶性の3級アミン化合物以外の他の水素供与剤を併用してもよい。但し、他の水素供与剤は、水素供与剤全体の20質量%以下で併用することがよい。
他の水素供与剤としては、脂肪族アミン、芳香族基を含むアミン(ピペリジン)、トリエタノールアミン等のアミン含有化合物;アリル尿素、o−トリルチオ尿素等の尿素含有化合物;ナトリウムジエチルジチオホスフェート、芳香族スルフィン酸の可溶性塩等のイオウ含有化合物;N、N、ジ置換pアミノベンゾニトリル等のニトリル含有化合物;トリnブチルホスフィン、ネトリウムジエチルジチオホスフィード等のリン含有化合物;ミヒラーケトン、Nニトリソヒドロキシルアミン誘導体、オキサゾリジン化合物、テトラヒドロ−1,3−オキサジン化合物、アルデヒド(ホルムアルデヒドまたはアセトアルデヒド)及びジアミンの縮合物等の窒素含有化合物;エポキシ樹脂とアミンの反応生成物の高分子化アミン;トリエタノールアミントリアクリレート等の周知の水素供与剤が挙げられる。
水素供与剤は、1種類で使用しても2種類以上を併用してもよい。
水素供与剤の含有量は、例えば、インクに対して0.01質量%以上20質量%以下が好ましく、0.01質量%以上10質量%以下がより好ましく、0.1質量%以上10質量%以下がさらに好ましい。
(水)
水としては、特に不純物の混入、又は微生物の発生を防止するという観点から、イオン交換水、超純水、蒸留水、限外濾過水が好適に挙げられる。
水の含有量は、例えば、インクに対して10質量%以上90質量%以下が好ましく、20質量%以上80質量%以下がより好ましい。
(水溶性有機溶媒)
水溶性有機溶媒としては、紫外線重合開始剤としての非水溶性のチオキサントン化合物及び水素供与剤としての非水溶性の3級アミン化合物を溶解する溶媒(A)を少なくとも含む。なお、水溶性有機溶媒において、水溶性とは、25℃の水100質量部に対する対象物質の溶解量が1質量部以上であることを意味する。
溶媒(A)は、チオキサントン化合物及び3級アミン化合物の溶解度が、例えば、各々8質量%以上(好ましくは10質量%以上、より好ましくは12質量%以上)である溶媒であることがよい。但し、この溶解度とは、25℃の溶媒(A)100質量部に対する対象物質の溶解量の割合である。
溶媒(A)としては、モルホリン骨格を持つ化合物が好適に挙げられ、具体的には、例えば、下記一般式(MO)で示されるモルホリン化合物が挙げられる。
一般式(MO)中、Rmは、メチル基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基又はハロゲンを示す。Rmは、置換若しくは無置換のアルキレン基、カルボニル基、エステル基、又はこれらを組み合わせた基を示す。但し、Rmは単結合を示してもよい。Rmが単結合を示す場合、一般式(MO)で示されるモルホリン化合物は、RmがなくRmがモルホリン骨格に直結している化合物となる。
ここで、Rmが示すアルキレン基は、直鎖状又は分岐状のいずれであってもよく、炭素数1以上5以下(好ましくは1以上3以下)のアルキレン基が挙げられる。直鎖状のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、n−ブチレン基、n−ペンチレン基等が挙げられる。分岐状のアルキレン基としては、イソプロピレン基、イソブチレン基、sec−ブチレン基、tert−ブチレン基等が挙げられる。
Rmが示すアルキレン基に置換し得る置換基としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、ハロゲン原子等が挙げられる。
以下、一般式(MO)で示されるモルホリン化合物の具体例を例示するが、これに限られるものではない。

溶媒(A)としては、上記一般式(MO)で示される以外のモルホリン骨格を有する化合物として、ジメチルモルホリンが挙げられる。
溶媒(A)としては、さらにモルホリン骨格を持つ化合物以外に、アルコキシアルコールも挙げられる。
アルコキシアルコールとしては、2−(2−ブトキシエトキシ)エタノール、2−(2−(2−ブトキシエトキシ)エトキシ)エタノール、ジエチレングルコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等が挙げられる。
溶媒(A)は、1種類で使用しても2種類以上を併用してもよい。
溶媒(A)の含有量は、水溶性有機溶媒全体に対して30質量%以上100質量%以下が好ましく、40質量%以上95質量%以下がより好ましく、50質量%以上90質量%以下がさらに好ましい。
水溶性有機溶媒は、溶媒(A)以外の他の水溶性有機溶媒を併用してもよい。
他の水溶性有機溶媒としては、多価アルコール類、多価アルコール類誘導体、含窒素溶媒、アルコール類、含硫黄溶媒等が挙げられる。水溶性有機溶媒としては、その他、炭酸プロピレン、炭酸エチレン等も挙げられる。
多価アルコール類としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,2−へキサンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、キシリトールなどの糖アルコール類;キシロース、グルコース、ガラクトースなどの糖類;等が挙げられる。
多価アルコール類誘導体としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、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、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジグリセリンのエチレンオキサイド付加物等が挙げられる。
含窒素溶媒としては、ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、シクロヘキシルピロリドン、トリエタノールアミン等が挙げられる。
アルコール類としてはエタノール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、ベンジルアルコール等が挙げられる。
含硫黄溶媒としては、チオジエタノール、チオジグリセロール、スルフォラン、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
水溶性有機溶媒は、1種類で使用しても2種類以上を併用してもよい。
水溶性有機溶媒の含有量は、水に対して1質量%以上60質量%以下が好ましく、1質量%以上40質量%以下がより好ましい。
(着色剤)
着色剤としては、顔料が挙げられる。顔料としては、有機顔料、無機顔料が挙げられる。
黒色顔料の具体例としては、Raven7000,Raven5750,Raven5250,Raven5000 ULTRAII,Raven 3500,Raven2000,Raven1500,Raven1250,Raven1200,Raven1190 ULTRAII,Raven1170,Raven1255,Raven1080,Raven1060(以上コロンビアン・カーボン社製)、Regal400R,Regal330R,Regal660R,Mogul L,Black Pearls L,Monarch 700,Monarch 800,Monarch 880,Monarch 900,Monarch 1000,Monarch 1100,Monarch 1300,Monarch 1400(以上キャボット社製)、Color Black FW1,Color Black FW2,Color Black FW2V,Color Black 18,Color Black FW200,Color Black S150,Color Black S160,Color Black S170,Printex35,Printex U,Printex V,Printex140U,Printex140V,Special Black 6,Special Black 5,Special Black 4A,Special Black4(以上デグッサ社製)、No.25,No.33,No.40,No.47,No.52,No.900,No.2300,MCF−88,MA600,MA7,MA8,MA100(以上三菱化学社製)等を挙げられるが、これらに限定されるものではない。
シアン色顔料の具体例としては、C.I.Pigment Blue−1,−2,−3,−15,−15:1,−15:2,−15:3,−15:4,−16,−22,−60等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
マゼンタ色顔料の具体例としては、C.I.Pigment Red−5,−7,−12,−48,−48:1,−57,−112,−122,−123,−146,−168,−177,−184,−202, C.I.Pigment Violet −19等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
イエロー顔料の具体例としては、C.I.Pigment Yellow−1,−2,−3,−12,−13,−14,−16,−17,−73,−74,−75,−83,−93,−95,−97,−98,−114,−128,−129,−138,−151,−154,−180等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
ここで、着色剤として顔料を使用した場合には、併せて顔料分散剤を用いることが望ましい。使用可能な顔料分散剤としては、高分子分散剤、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等が挙げられる。
高分子分散剤としては、親水性構造部と疎水性構造部とを有する重合体が好適に用いられる。親水性構造部と疎水性構造部とを有する重合体としては、縮合系重合体と付加重合体とが使用できる。縮合系重合体としては、公知のポリエステル系分散剤が挙げられる。付加重合体としては、α,β−エチレン性不飽和基を有する単量体の付加重合体が挙げられる。親水基を有するα,β−エチレン性不飽和基を有する単量体と疎水基を有するα,β−エチレン性不飽和基を有する単量体を組み合わせて共重合することにより目的の高分子分散剤が得られる。また、親水基を有するα,β−エチレン性不飽和基を有する単量体の単独重合体も用いることができる。
親水基を有するα,β−エチレン性不飽和基を有する単量体としては、カルボキシル基、スルホン酸基、水酸基、りん酸基等を有する単量体、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、イタコン酸モノエステル、マレイン酸、マレイン酸モノエステル、フマル酸、フマル酸モノエステル、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、スルホン化ビニルナフタレン、ビニルアルコール、アクリルアミド、メタクリロキシエチルホスフェート、ビスメタクリロキシエチルホスフェート、メタクリロオキシエチルフェニルアシドホスフェート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート等が挙げられる。
疎水基を有するα,β−エチレン性不飽和基を有する単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等のスチレン誘導体、ビニルシクロヘキサン、ビニルナフタレン、ビニルナフタレン誘導体、アクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸フェニルエステル、メタクリル酸シクロアルキルエステル、クロトン酸アルキルエステル、イタコン酸ジアルキルエステル、マレイン酸ジアルキルエステル等が挙げられる。
高分子分散剤として望ましい共重合体の例としては、スチレン−スチレンスルホン酸共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体、ビニルナフタレン−メタクリル酸共重合体、ビニルナフタレン−アクリル酸共重合体、アクリル酸アルキルエステル−アクリル酸共重合体、メタクリル酸アルキルエステル−メタクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキルエステル−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸アルキルエステル−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニルエステル−メタクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸シクロヘキシルエステル−メタクリル酸共重合体等が挙げられる。また、これらの重合体に、ポリオキシエチレン基、水酸基を有する単量体を共重合させてもよい。
高分子分散剤の重量平均分子量としては、例えば、2000以上50000以下がよい。
これら高分子分散剤は、単独で用いても、二種類以上を併用しても構わない。高分子分散剤の含有量は、顔料により大きく異なるため一概には言えないが、顔料に対し、0.1質量%以上100質量%以下であることがよい。
顔料としては、水に自己分散可能な顔料(以下自己分散型顔料と称する)も挙げられる。
自己分散型顔料とは、顔料表面に水に対する可溶化基を有し、高分子分散剤が存在しなくとも水中で分散する顔料のことを指す。自己分散型顔料は、例えば、顔料に対して酸・塩基処理、カップリング剤処理、ポリマーグラフト処理、プラズマ処理、酸化/還元処理等の表面改質処理を施すことにより得られる。
自己分散型顔料としては、上記顔料に対して表面改質処理を施した顔料の他、キャボット社製のCab−o−jet−200、Cab−o−jet−300、Cab−o−jet−400、IJX−157、IJX−253、IJX−266、IJX−273、IJX−444、IJX−55、Cab−o−jet−250C、Cab−o−jet−260M,Cab−o−jet−270Y,Cab−o−jet−450C,Cab−o−jet−465M,Cab−o−jet−470Y,Cab−o−jet−480M,オリエント化学社製のMicrojet Black CW−1、CW−2等の市販の自己分散顔料等も挙げられる。
自己分散型顔料としては、その表面に官能基として少なくともスルホン酸、スルホン酸塩、カルボン酸、又はカルボン酸塩を有する顔料であることが望ましい。より望ましくは、表面に官能基として少なくともカルボン酸、又はカルボン酸塩を有する顔料である。
ここで、顔料としては、樹脂により被覆された顔料等も挙げられる。これは、マイクロカプセル顔料と呼ばれ、DIC社製、東洋インキ社製などの市販のマイクロカプセル顔料がある。なお、市販のマイクロカプセル顔料に限られず、目的に応じて作製したマイクロカプセル顔料を使用してもよい。
また、顔料としては、高分子化合物を顔料に物理的に吸着又は化学的に結合させた樹脂分散型顔料も挙げられる。
また、顔料としては、黒色とシアン、マゼンタ、イエローの3原色顔料のほか、赤、緑、青、茶、白等の特定色顔料や、金、銀色等の金属光沢顔料、無色又は淡色の体質顔料、プラスチックピグメント等も挙げられる。
また、顔料としては、シリカ、アルミナ、又は、ポリマービード等をコアとして、その表面に染料又は顔料を固着させた粒子、染料の不溶レーキ化物、着色エマルション、着色ラテックス等も挙げられる。
着色剤としては、顔料の他、その他、親水性のアニオン染料、直接染料、カチオン染料、反応性染料、高分子染料等や油溶性染料等の染料類、染料で着色したワックス粉・樹脂粉類やエマルション類、蛍光染料や蛍光顔料等も挙げられる。
着色剤の体積平均粒径は、例えば10nm以上1000nm以下であることが挙げられる。
着色剤の体積平均粒径とは、着色剤そのものの粒径、又は着色剤に分散剤等の添加物が付着している場合には、添加物が付着した粒径をいう。体積平均粒径の測定装置には、マイクロトラックUPA粒度分析計 9340 (Leeds&Northrup社製)により行う。その測定は、インク4mlを測定セルに入れて行った。なお、測定時の入力値として、粘度にはインクの粘度を、分散粒子の密度は着色剤の密度とした。
着色剤の含有量(濃度)は、例えば、インクに対して0.5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。
(界面活性剤)
界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤等が挙げられ、望ましくは、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤である。
アニオン性界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルフェニルスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、高級脂肪酸塩、高級脂肪酸エステルの硫酸エステル塩、高級脂肪酸エステルのスルホン酸塩、高級アルコールエーテルの硫酸エステル塩及びスルホン酸塩、高級アルキルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩等が挙げられる。
これらの中でも、アニオン性界面活性剤としては、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、イソプロピルナフタレンスルホン酸塩、モノブチルフェニルフェノールモノスルホン酸塩、モノブチルビフェニルスルホン酸塩、モノブチルビフェニルスルホン酸塩、ジブチルフェニルフェノールジスルホン酸塩等がよい。
ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、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脂肪酸エステル、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、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、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脂肪酸アミド、アルキルアルカノールアミド、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールブロックコポリマー、アセチレングリコール、アセチレングリコールのポリオキシエチレン付加物等が挙げられる。
これらの中でも、ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、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、脂肪酸アルキロールアミド、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールブロックコポリマー、アセチレングリコール、アセチレングリコールのポリオキシエチレン付加物がよい。
ノニオン性界面活性剤としては、その他、ポリシロキサンオキシエチレン付加物等のシリコーン界面活性剤;パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、オキシエチレンパーフルオロアルキルエーテル等のフッ素界面活性剤;スピクリスポール酸やラムノリピド、リゾレシチン等のバイオサーファクタント;等も挙げられる。
界面活性剤の親水性/疎水性バランス(HLB)は、溶解性等を考慮すると例えば3以上20以下の範囲がよい。
界面活性剤は、1種類で使用しても2種類以上を併用してもよい。
界面活性剤の含有量は、インクに対して0.1質量%以上10質量%以下が好ましく、0.1質量%以上5質量%以下がより好ましく、0.2質量%以上3質量%以下がさらに好ましい。
(その他添加剤)
その他添加剤としては、インク吐出性改善剤(ポリエチレンイミン、ポリアミン類、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等)、導電率/pH調整剤(水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属類の化合物等)、反応性の希釈溶媒、浸透剤、pH緩衝剤、酸化防止剤、防カビ剤、粘度調製剤、導電剤、キレート化剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤等の周知の添加剤が挙げられる。
(インクの物性)
本実施形態に係るインクの表面張力は、例えば20mN/m以上45mN/m以下の範囲が挙げられる。
ここで、表面張力としては、ウイルヘルミー型表面張力計(協和界面科学株式会社製)を用い、23℃、55%RHの環境において測定した値を採用した。
本実施形態に係るインクの粘度は、例えば1.5mPa・s以上30mPa・s以下の範囲が挙げられる。ここで、粘度としては、TV−20(東機産業製)を測定装置として用いて、測定温度は23℃、せん断速度は750s−1の条件で測定した値を採用した。
[記録装置/記録方法]
本実施形態に係る記録装置は、本実施形態に係るインク(紫外線硬化型水性インク)を吐出する吐出装置と、吐出されたインクに対して、375nm以上450nm以下の波長領域の紫外線を照射する紫外線照射装置と、を備える。
本実施形態に係る記録装置では、本実施形態に係るインク(紫外線硬化型水性インク)を吐出する工程と、吐出されたインクに対して、375nm以上450nm以下の波長領域の紫外線を照射する工程と、を有する記録方法が実施される。
本実施形態に係る記録装置には、本実施形態に係るインク(紫外線硬化型水性インク)を収容し、当該記録装置に着脱されるようカートリッジ化されたインクカートリッジを備えていてもよい。
以下、本実施形態に係る記録装置について図面を参照しつつ説明する。
図1は、本実施形態に係るインクジェット記録装置を示す概略構成図である。図2は、本実施形態に係るインクジェット記録装置における記録ヘッド周辺を示す部分平面図である。
本実施形態に係るインクジェット記録装置12は、例えば、図1〜2に示すように、筐体14内の下部に、給紙容器16が備えられており、給紙容器16内に積層された用紙P(記録媒体の一例)を取り出しロール18で1枚ずつ取り出す機構を有している。取り出された用紙Pは、搬入経路22を構成する複数の搬入ローラ対20で搬送される。
給紙容器16の上方には、駆動ロール24及び従動ロール26に張力を付与されつつ支持された無端状の搬送ベルト28が配置されている。搬送ベルト28の上方には記録ヘッド30(吐出装置の一例)が配置されており、搬送ベルト28における平坦部分に対向している。この記録ヘッド30が搬送ベルト28の平坦部分に対向した領域が、記録ヘッド30から用紙Pにインクの液滴が吐出される吐出領域となっている。搬入ローラ対20を搬送された用紙Pは、搬送ベルト28で保持されてこの吐出領域に至り、記録ヘッド30に対向した状態となり、記録ヘッド30から画像情報に応じて吐出されたインクの液滴が用紙Pの表面に付着する。
ここで、各色の記録ヘッド30は、それぞれ、インクジェット記録装置12に着脱される各色のインクカートリッジ30Aと供給管(不図示)を通じて連結され、インクカートリッジ30Aにより、各色のインクがそれぞれ記録ヘッド30へ供給される。
記録ヘッド30は、例えば、図2に示すように、有効な記録領域(インクを吐出するノズルの配置領域)が用紙Pの幅(用紙Pの搬送方向と交差(例えば直交)する方向の長さ)以上とされた長尺状の記録ヘッドである。
なお、記録ヘッド30は、これに限られず、用紙Pの幅よりも短尺状の記録ヘッドであって、用紙Pの幅方向に移動してインクを吐出する方式(所謂キャリッジ方式)の記録ヘッドであってもよい。
記録ヘッド30は、インクの液滴を熱により吐出する、所謂サーマル方式であってもよいし、インクの液滴を圧力により吐出する、所謂圧電方式等、公知のものが適用される。
記録ヘッド30としては、例えば、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、及びブラック(K)の4色それぞれに対応した4つの記録ヘッドが搬送方向に沿ってアレイ状に配置されている。無論、記録ヘッド30は、上記4色のそれぞれに対応した4つの記録ヘッド30を配置する形態に限られず、目的に応じて、ブラック(K)に対応した一つの記録ヘッド30を配置した形態であってよいし、他の中間色を加えた4色以上のそれぞれに対応した4つ以上の記録ヘッド30を配置した形態であってもよい。
記録ヘッド30の上流側(用紙Pの搬送方向上流側)には、帯電ロール32が配置されている。帯電ロール32は、従動ロール26との間で搬送ベルト28及び用紙Pを挟みつつ従動し、接地された従動ロール26との間に電位差を生じさせ、用紙Pに電荷を与えて搬送ベルト28に静電吸着させる。
記録ヘッド30の下流側(用紙Pの搬送方向下流側)には、搬送ベルト28の上方に、紫外線照射装置50が配置されている。
紫外線照射装置50は、搬送ベルト28の上の用紙Pに付着したインクに対して、紫外線を照射する。
紫外線照射装置50は、例えば、図2に示すように、有効な紫外線照射領域(紫外線する光源の配置領域)が記録ヘッド30による記録可能領域の幅(用紙Pの搬送方向と交差(例えば直交)する方向)以上とされた長尺状の紫外線照射装置である。
なお、紫外線照射装置50は、これに限られず、記録ヘッド30による記録可能領域の幅よりも短尺状の紫外線照射装置であって、記録ヘッド30による記録領域の幅方向に移動して紫外線を照射する方式(所謂キャリッジ方式)の紫外線照射装置であってもよい。
紫外線照射装置50の光源としては、エネルギー効率の良い可視域に近い長波長側の波長領域(375nm以上450nm以下の波長領域)の紫外線を照射する光源が適用される。具体的には、発光ダイオード(LED)、半導体レーザ(LD、VCSEL)、レーザ波長変換光源等が挙げられる。
これらの中でも、紫外線照射装置50の光源としては、紫外線発光ダイオード(Ultraviolet Light Emitting Diode;「UV−LED」)がよい。
紫外線照射装置50の下流側(用紙Pの搬送方向下流側)には、剥離板34が配置されており、用紙Pを搬送ベルト28から剥離させる。剥離された用紙Pは、剥離板34の下流側(用紙Pの搬送方向下流側)で排出経路36を構成する複数の排出ローラ対38で搬送され、筐体14の上部に設けられた排紙容器40に排出される。
次に、本実施形態に係る記録装置12の動作について説明する。
本実施形態に係る記録装置12では、用紙Pは、給紙容器16から取り出しロール18で1枚ずつ取り出され、搬入経路22を経由して搬送ベルト28へ搬送される。
次に、用紙Pは、帯電ロール32により搬送ベルト28に静電吸着され、搬送ベルト28の回転により記録ヘッド30の下方へ搬送される。
次に、用紙Pは、記録ヘッド30により、インクが吐出され、目的とする画像が記録される。
次に、用紙Pに付着したインクに対して、紫外線照射装置50により紫外線が照射され、インク中の紫外線重合性化合物の硬化反応(重合反応)が進行し、インク(インクによる画像)が硬化して用紙Pに固定化する。
ここで、紫外線照射装置50の紫外線照射条件としては、インク中に含まれる紫外線重合性化合物の種類等により変わるが、例えば、用紙P上に吐出されたインク中の紫外線重合性化合物の硬化反応(重合反応)が進行して硬化する条件であることがよい。
具体的には、紫外線照射条件としては、例えば、波長領域(中心波長)が375nm以上450nm以下、照射強度が10mW/cm以上5000mW/cm以下(望ましくは50mW/cm以上500mW/cm以下)、照射時間が0.1ミリ秒以上10秒以下(望ましくは10ミリ秒以上100ミリ秒以下)であることがよい。
次に、インク(インクによる画像)が固定化(形成)された用紙Pは、排出経路36を経由し、排紙容器40に排出される。
このようにして、本実施形態に係る記録装置12では、インク(インクによる画像)が固定化(形成)された用紙Pが得られる。
なお、本実施形態に係る記録装置12では、記録ヘッド30によってインクの液滴を用紙Pの表面に直接吐出する方式について説明したが、これに限られず、例えば中間転写体にインクの液滴を吐出した後に、中間転写体上のインクの液滴を用紙Pに転写する方式であってもよい。
また、本実施形態に係る記録装置12では、用紙Pとして枚葉紙にインク(インクによる画像)を固定化(形成)する方式について説明したが、連帳機を用いて、用紙Pとしてロール紙にインク(インクによる画像)を固定化(形成)する方式であってもよい。
また、本実施形態は、限定的に解釈されるものではなく、本発明の要件を満足する範囲内で実現可能であることは、言うまでもない。
以下、実施例を挙げてさらに具体的に説明する。ただし、これら各実施例により特に制限されるものではない。
[実施例1]
・ウレタンアクリレートオリゴマー水性エマルション: 62.5質量部
(紫外線重合性化合物成分40質量%:荒川化学工業社製)
・シアン顔料水性分散液: 20質量部
(Cabot社製:顔料濃度10質量%)
・4−(2−ヒドロキシエチル)モルホリン(MO−1): 10質量部
・グリセリン: 4質量部
・サーフィノール 440(日信化学社製): 3質量部
・酢酸: 2質量部
・Kayacure DETX−S: 1.5質量部
(非水溶性の紫外線重合開始剤:チオキサントン化合物:2,4−ジエチルチオキサントン:日本化薬社製)
・Kayacure EPA: 1質量部
(非水溶性の3級アミン化合物:4−ジメチルアミノ安息香酸エチル:日本化薬社製)
・純水: 5質量部
上記組成の材料を混合したのち、5μmのフィルターでろ過を行い、シアン色の紫外線硬化型水性インクを得た。
なお、Kayacure DETX−S(紫外線重合開始剤)は、385nm近傍に吸収ピークを有する。また、4−(2−ヒドロキシエチル)モルホリンはKayacure DETX−Sの溶解度(25℃)が15質量%であり、Kayacure EPAの溶解度(25℃)が30質量%であり、その合計の溶解度が25質量%であった。
[比較例1]
・ウレタンアクリレートオリゴマー水性エマルション: 62.5質量部
(紫外線重合性化合物成分40質量%:荒川化学工業社製)
・シアン顔料水性分散液: 20質量部
(Cabot社製:顔料濃度10質量%)
・4−(2−ヒドロキシエチル)モルホリン(MO−1): 10質量部
・グリセリン: 4質量部
・サーフィノール 440(日信化学社製): 3質量部
・酢酸: 2質量部
・Darocure 1173: 2質量部
(水溶性の紫外線重合開始剤:アシルホスフィンオキサイド化合物:2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン:BASF社製)
・純水: 5質量部
上記組成の材料を混合したのち、5μmのフィルターでろ過を行い、シアン色の紫外線硬化型水性インクを得た。
なお、Darocure 1173(紫外線重合開始剤)は、320nm近傍及び300nm未満の領域に吸収ピークを有する。
[比較例2]
・ウレタンアクリレートオリゴマー水性エマルション: 62.5質量部
(紫外線重合性化合物成分40質量%:荒川化学工業社製)
・シアン顔料水性分散液: 20質量部
(Cabot社製:顔料濃度10質量%)
・グリセリン:: 14質量部
・サーフィノール 440(日信化学社製): 3質量部
・Kayacure DETX−S: 1.5質量部
(非水溶性の紫外線重合開始剤:チオキサントン化合物:2,4−ジエチルチオキサントン:日本化薬社製)
・Kayacure EPA: 1質量部
(非水溶性の3級アミン化合物:4−ジメチルアミノ安息香酸エチル:日本化薬社製)
・純水: 5質量部
上記組成の材料を混合したのち、5μmのフィルターでろ過を行い、シアン色の紫外線硬化型水性インクを得た。
なお、Kayacure DETX−S(紫外線重合開始剤)は、385nm近傍に吸収ピークを有する。また、グリセリンは、Kayacure DETX−Sの溶解度(25℃)が1質量%未満であり、Kayacure EPAの溶解度(25℃)が1質量%未満であり、その合計の溶解度が1質量%未満であり、これら化合物を溶解できなかった。
[実施例2]
・ウレタンアクリレートオリゴマー水性エマルション: 50質量部
(紫外線重合性化合物成分40質量%:荒川化学工業社製)
・シアン顔料水性分散液: 20質量部
(Cabot社製:顔料濃度10質量%)
・4−エチルモルホリン(MO−2): 8質量部
・サーフィノール 465(日信化学社製) : 2質量部
・酢酸: 2質量部
・2−イソプロピルチオキサントン: 0.55質量部
(非水溶性の紫外線重合開始剤:チオキサントン化合物:東京化成工業社製)
・Kayacure EPA: 0.45質量部
(非水溶性の3級アミン化合物:4−ジメチルアミノ安息香酸エチル:日本化薬社製)
・純水: 15質量部
上記組成の材料を混合したのち、5μmのフィルターでろ過を行い、シアン色の紫外線硬化型水性インクを得た。
なお、2−イソプロピルチオキサントン(紫外線重合開始剤)は、380nmに吸収ピークを有する。また、4−エチルモルホリンは2−イソプロピルチオキサントンの溶解度(25℃)が30質量%であり、Kayacure EPAの溶解度(25℃)が40質量%であり、その合計の溶解度が50質量%であった。
[実施例3]
・ウレタンアクリレートオリゴマー水性エマルション: 50質量部
(紫外線重合性化合物成分40質量%:荒川化学工業社製)
・シアン顔料水性分散液: 30質量部
(Cabot社製:顔料濃度10質量%)
・グリセリン: 5質量部
・2−(2−ブトキシエトキシ)エタノール: 5質量部
・オルフィンE1010(日信化学社製): 1.5質量部
・酢酸: 2質量部
・Kayacure DETX−S: 0.8質量部
(非水溶性の紫外線重合開始剤:チオキサントン化合物:2,4−ジエチルチオキサントン:日本化薬社製)
・Kayacure EPA: 0.5質量部
(非水溶性の3級アミン化合物:4−ジメチルアミノ安息香酸エチル:日本化薬社製)
・純水: 10質量部
上記組成の材料を混合したのち、5μmのフィルターでろ過を行い、シアン色の紫外線硬化型水性インクを得た。
なお、Kayacure DETX−S(紫外線重合開始剤)は、385nm近傍に吸収ピークを有する。また、2−(2−ブトキシエトキシ)エタノールはKayacure DETX−Sの溶解度(25℃)が17質量%であり、Kayacure EPAの溶解度(25℃)が30質量%であり、その合計の溶解度が35質量%であった。
[実施例4]
・ウレタンアクリレートオリゴマー水性エマルション: 40質量部
(紫外線重合性化合物成分40質量%:荒川化学工業社製)
・ブラック顔料水性分散液: 20質量部
(Cabot社製:顔料濃度10質量%)
・グリセリン: 5質量部
・3−モルホリノ−1,2−プロパンジオール(MO−3): 5質量部
・オルフィンE1004(日信化学社製): 2質量部
・Kayacure DETX−S: 0.6質量部
(非水溶性の紫外線重合開始剤:チオキサントン化合物:2,4−ジエチルチオキサントン:日本化薬社製)
・Kayacure EPA: 0.4質量部
(非水溶性の3級アミン化合物:4−ジメチルアミノ安息香酸エチル:日本化薬社製)
・純水: 5質量部
上記組成の材料を混合したのち、5μmのフィルターでろ過を行い、ブラック色の紫外線硬化型水性インクを得た。
なお、Kayacure DETX−S(紫外線重合開始剤)は、385nmに吸収ピークを有する。また、3−モルホリノ−1,2−プロパンジオールはKayacure DETX−Sの溶解度(25℃)が9質量%であり、Kayacure EPAの溶解度(25℃)が30質量%であり、その合計の溶解度が22質量%であった。
[実施例5]
・ウレタンアクリレートオリゴマー水性エマルション: 70質量部
(紫外線重合性化合物成分40質量%:荒川化学工業社製)
・ブラック顔料水性分散液: 30質量部
(Cabot社製:顔料濃度10質量%)
・グリセリン: 5質量部
・3−メチルスルホラン: 8質量部
・サーフィノール 440(日信化学社製): 2質量部
・Kayacure DETX−S: 1.5質量部
(非水溶性の紫外線重合開始剤:チオキサントン化合物:2,4−ジエチルチオキサントン:日本化薬社製)
・Kayacure EPA: 1質量部
(非水溶性の3級アミン化合物:4−ジメチルアミノ安息香酸エチル:日本化薬社製)
・純水: 5質量部
上記組成の材料を混合したのち、5μmのフィルターでろ過を行い、ブラック色の紫外線硬化型水性インクを得た。
なお、Kayacure DETX−S(紫外線重合開始剤)は、385nmに吸収ピークを有する。また、3−メチルスルホランは、Kayacure DETX−Sの溶解度(25℃)が4質量%であり、Kayacure EPAの溶解度(25℃)が18質量%であり、その合計の溶解度が15質量%であった。
実施例6
・ウレタンアクリレートオリゴマー水性エマルション: 42.9質量部
(紫外線重合性化合物成分35質量%: ダイセルサイテック社製)
・マゼンタ顔料水性分散液: 20質量部
(Cabot社製:顔料濃度10質量%)
・4−アセチルモルホリン(MO−5): 12質量部
・グリセリン: 5質量部
・サーフィノール 440(日信化学社製): 3質量部
・酢酸: 3質量部
・Kayacure DETX−S: 1.5質量部
(非水溶性の紫外線重合開始剤:チオキサントン化合物:2,4−ジエチルチオキサントン:日本化薬社製)
・Kayacure EPA: 1質量部
(非水溶性の3級アミン化合物:4−ジメチルアミノ安息香酸エチル:日本化薬社製)
・純水: 5質量部
上記組成の材料を混合したのち、5μmのフィルターでろ過を行い、マゼンタ色の紫外線硬化型水性インクを得た。
なお、Kayacure DETX−S(紫外線重合開始剤)は、385nm近傍に吸収ピークを有する。また、4−アセチルモルホリンはKayacure DETX−Sの溶解度(25℃)が20質量%であり、Kayacure EPAの溶解度(25℃)が35質量%であり、その合計の溶解度が30質量%であった。
実施例7
・ウレタンアクリレートオリゴマー水性エマルション: 57.1質量部
(紫外線重合性化合物成分35質量%: ダイセルサイテック社製)
・イエロー顔料水性分散液: 20質量部
(Cabot社製:顔料濃度10質量%)
・4−2−アミノエチルモルホリン(MO−6): 7質量部
・グリセリン: 7質量部
・サーフィノール 440(日信化学社製): 2質量部
・酢酸: 2質量部
・Kayacure DETX−S: 1.2質量部
(非水溶性の紫外線重合開始剤:チオキサントン化合物:2,4−ジエチルチオキサントン:日本化薬社製)
・Kayacure EPA: 0.8質量部
(非水溶性の3級アミン化合物:4−ジメチルアミノ安息香酸エチル:日本化薬社製)
・純水: 5質量部
上記組成の材料を混合したのち、5μmのフィルターでろ過を行い、イエロー色の紫外線硬化型水性インクを得た。
なお、Kayacure DETX−S(紫外線重合開始剤)は、385nm近傍に吸収ピークを有する。また、4−2−アミノエチルモルホリンはKayacure DETX−Sの溶解度(25℃)が14質量%であり、Kayacure EPAの溶解度(25℃)が30質量%であり、その合計の溶解度が25質量%であった。
[実施例8]
・ウレタンアクリレートオリゴマー水性エマルション: 50質量部
(紫外線重合性化合物成分40質量%: 荒川化学工業社製)
・シアン顔料水性分散液: 25質量部
(Cabot社製:顔料濃度10質量%)
・4−(2−ヒドロキシエチル)モルホリン(MO−1): 15質量部
・グリセリン: 6質量部
・サーフィノール 440(日信化学社製): 2.5質量部
・塩酸: 1.5質量部
・イソプロピルチオキサントン: 1.2質量部
(非水溶性の紫外線重合開始剤)
・4−ジエチルアミノ安息香酸エチル: 0.8質量部
(非水溶性の3級アミン化合物)
・純水: 5質量部
上記組成の材料を混合したのち、5μmのフィルターでろ過を行い、シアン色の紫外線硬化型水性インクを得た。
なお、イソプロピルチオキサントンは、385nm近傍に吸収ピークを有する。また、4−(2−ヒドロキシエチル)モルホリンはイソプロピルチオキサントンの溶解度(25℃)が13質量%であり、4−ジエチルアミノ安息香酸エチルの溶解度(25℃)が27質量%であり、その合計の溶解度が25質量%であった。
実施例9
・ウレタンアクリレートオリゴマー水性エマルション: 45質量部
(紫外線重合性化合物成分40質量%: 荒川化学工業社製)
・ブラック顔料水性分散液: 25質量部
(Cabot社製:顔料濃度10質量%)
・グリセリン: 5質量部
・4−ヒドロキシプロピルモルホリン(MO−10): 5質量部
・オルフィンE1010(日信化学社製): 2.5質量部
・メチルイソプロピルチオキサントン: 0.6質量部
(非水溶性の紫外線重合開始剤)
・4−ジメチルアミノ安息香酸3−メチルブチル: 0.4質量部
(非水溶性の3級アミン化合物)
・純水: 10 質量部
上記組成の材料を混合したのち、5μmのフィルターでろ過を行い、ブラック色の紫外線硬化型水性インクを得た。
なお、メチルイソプロピルチオキサントン(紫外線重合開始剤)は、385nmに吸収ピークを有する。また、4−ヒドロキシプロピルモルホリンはメチルイソプロピルチオキサントンの溶解度(25℃)が7質量%であり、Kayacure EPAの溶解度(25℃)が18質量%であり、その合計の溶解度が20質量%であった。
比較例3
・ウレタンアクリレートオリゴマー水性エマルション: 42.9質量部
(紫外線重合性化合物成分35質量%: ダイセルサイテック社製)
・イエロー顔料水性分散液: 20質量部
(Cabot社製:顔料濃度10質量%)
・4−ヒドロキシプロピルモルホリン(MO−10): 5質量部
・グリセリン: 5質量部
・サーフィノール 440(日信化学社製):1.7質量部
・クロロチオキサントン: 1.5質量部
(非水溶性の紫外線重合開始剤)
・純水: 5質量部
上記組成の材料を混合したのち、5μmのフィルターでろ過を行い、マゼンタ色の紫外線硬化型水性インクを得た。
なお、クロロチオキサントン(紫外線重合開始剤)は、385nm近傍に吸収ピークを有する。また、4−ヒドロキシプロピルモルホリンはクロロチオキサントンの溶解度(25℃)が20質量%であった。
[評価]
各例で得られた紫外線硬化型水溶性インクについて、以下の評価を行った。評価結果を表1に示す。
−析出物評価−
各例で得られた紫外線硬化型水溶性インクを室温(25℃)にて1週間保管したのち、析出物があるかどうかを目視確認した。評価基準は以下の通りである。
G1:析出なし
G2:析出あり
−インク硬化性評価−
各例で得られた紫外線硬化型水溶性インクをスリットコーターによりOHP(overhead projector)シート上に厚さ約18μmの膜厚で塗布した後、395nmの発光波長を有するUV−LEDランプにより強度2W/cmの紫外線を照射し、硬化するまでの積算光量を測定した。なお、硬化膜の表面を指で触れ、痕が残るかどうかを目視で確認し、指触痕が発生しなくなったときに硬化したと判断した。評価基準は以下の通りである。
G1:積算光量が6J/cm未満で硬化
G2:積算光量が6J/cm以上で硬化又は硬化しない
−画質評価−
各例で得られた紫外線硬化型水溶性インクを解像度1200dpi(dot per inch)のピエゾヘッドを用いてNext−IJ紙上に、ライン、テキスト、およびソリッド画像を印字した後、395nmの発光波長を有するUV−LEDランプにより積算光量10J/cmとなる条件で紫外線を照射し、印字した画像の画質を評価した。評価基準は、以下の通りである。
G1:大きな画像の抜けがなく、顕著な画像にじみなし
G2:顕著な画像にじみはないが、画像がやや濁り気味
G3:記録ヘッドからのインクの不吐出による画像抜け多数、及び顕著な画像にじみの少なくとも一方が発生
−オフセット評価−
各例で得られた紫外線硬化型水溶性インクを、連帳機により搬送速度20mm/sで搬送するロール紙上にライン上の画像を連続印字した後、395nmの発光波長を有するUV−LEDランプにより積算光量10J/cm条件で紫外線を照射した後、ロール紙を巻き取った。そして、ロール巻き取り状態で放置後、印字裏面側のオフセットレベルを評価した。評価基準は以下の通りである。
G1:オフセットなし
G2:僅かにオフセットあり
G3:多少のオフセットあり
G4:明らかなオフセットあり、裏写りにより表画像の画質が劣化。
上記結果から、本実施例は、比較例に比べ、析出物評価、インク硬化性評価、画質評価、オフセット評価について共に優れた結果が得られたことがわかる。
12 インクジェット記録装置
14 筐体
16 給紙容器
18 取り出しロール
20 搬入ローラ対
22 搬入経路
24 駆動ロール
26 従動ロール
28 搬送ベルト
30 記録ヘッド
30A インクカートリッジ
32 帯電ロール
34 剥離板
36 排出経路
38 排出ローラ対
40 排紙容器
50紫外線照射装置
P 用紙

Claims (5)

  1. 紫外線重合性化合物と、
    375nm以上450nm以下の波長領域に吸収を持つ非水溶性のチオキサントン化合物と、
    非水溶性の3級アミン化合物と、
    水と、
    前記チオキサントン化合物及び前記3級アミン化合物を溶解する溶媒(A)として、モルホリン骨格を持つ化合物を少なくとも含む水溶性有機溶媒と、
    を含む紫外線硬化型水性インク。
  2. 前記溶媒(A)における前記チオキサントン化合物及び前記3級アミン化合物の溶解度が、各々8質量%以上である請求項1に記載の紫外線硬化型水性インク。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の紫外線硬化型水性インクを収容したインクカートリッジ。
  4. 請求項1又は請求項2に記載の紫外線硬化型水性インクを吐出する吐出装置と、
    吐出された前記紫外線硬化型水性インクに対して、375nm以上450nm以下の波長領域の紫外線を照射する紫外線照射装置と、
    を備える記録装置。
  5. 請求項1又は請求項2に記載の紫外線硬化型水性インクを吐出する工程と、
    吐出された前記紫外線硬化型水性インクに対して、375nm以上450nm以下の波長領域の紫外線を照射する工程と、
    を有する記録方法。
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