JP6451733B2 - 画像形成方法 - Google Patents
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Description
[1]色材、ゲル化剤、光重合性化合物および光開始剤を含有し、温度により可逆的にゾルゲル相転移する第1の活性光線硬化型インクを記録媒体に付与する第1の工程と、前記第1のインクに活性光線を照射し前記第1のインクを硬化定着させる第2の工程と、光重合性化合物および光開始剤を含有する第2の活性光線硬化型インクをさらに付与する第3の工程と、前記第2のインクに活性光線を照射する第4の工程と、をこの順番で行う画像形成方法において、前記第1の活性光線硬化型インクは、インク全体の質量に対して0.5〜5.0質量%のゲル化剤を含有し、前記第2の活性光線硬化型インクは、インク全体の質量に対して5.0質量%未満のゲル化剤を含有し、前記第4の工程は、前記硬化定着した第1のインクが加熱された状態で行う、画像形成方法。
[2]前記ゲル化剤は、下記一般式(G1)および(G2)で表される化合物うちの少なくとも一種の化合物である、[1]に記載の方法。
一般式(G1):R1−CO−R2
一般式(G2):R3−COO−R4
(式中、R1〜R4は、それぞれ独立に、炭素数12以上の直鎖部分を含む炭化水素基を表す。)
[3]前記光重合性化合物は、前記第1のインク全体の質量に対し10〜40質量%の、分子量が280〜1500でありClogP値が4.0〜7.0である(メタ)アクリレート化合物を含有する、[1]または[2]に記載の方法。
[4]前記第2の工程は、385〜410nmの波長域に最高照度をもつLED光源を用いて前記活性光線を照射し、前記付与された第1のインクの表面での最高照度は0.5〜5.0w/cm2である、[1]〜[3]のいずれかに記載の方法。
[5]前記第1の工程は、インクジェット記録ヘッドのノズルから前記第1の活性光線硬化型インクを前記記録媒体上に吐出することによって行う、[1]〜[4]のいずれかに記載の方法。
[6]前記第1の工程は、シングルパスで行う、[5]に記載の方法。
[7]少なくとも前記第2の工程は、線速50〜120m/minの速度で前記記録媒体を移動させながら行う、[1]〜[6]のいずれかに記載の方法。
[8]前記第2のインクは、実質的に色材を含まない、[1]〜[7]のいずれかに記載の方法。
[9]前記第2のインクは、白色顔料を含有する、[1]〜[7]のいずれかに記載の方法。
[10]前記硬化定着した第1のインクを加熱する工程をさらに含む、[1]〜[9]のいずれかに記載の方法。
[11]前記加熱する工程は、前記第2の工程と前記第3の工程との間に行われる、[10]に記載の方法。
[12]前記加熱する工程は、前記第3の工程と前記第4の工程との間に行われる、[10]に記載の方法。
[13]前記硬化定着した第1のインクを加熱する工程は、前記硬化定着した第1のインクの表面に赤外線を照射する工程である、[1]〜[12]のいずれかに記載の方法。
本発明に係る第1の活性光線硬化型インクは、記録媒体に付与して画像を形成するために用いることができる。第1の活性光線硬化型インクは、色材、ゲル化剤、光重合性化合物および光開始剤を含有し、温度により可逆的にゾルゲル相転移するインクである。
第1のインクに含まれるゲル化剤は、インクを温度により可逆的にゾルゲル相転移させる機能を有する。ゲル化剤は、ゲル化温度よりも高い温度で光重合性化合物に溶解できるとよく、また、ゲル化温度以下の温度でインク中で結晶化できるとよい。第2のインクもゲル化剤を含んでいてもよく、このとき、第1のインクと第2のインクとには、同じ種類のゲル化剤が含まれていてもよいし、互いに異なる種類のゲル化剤が含まれていてもよい。第2のインクは、ゲル化剤を含まなくてもよい。
このようなゲル化剤の例には、
脂肪族ケトン化合物;
脂肪族エステル化合物;
パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラクタム等の石油系ワックス;
キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、木ロウ、ホホバ油、ホホバ固体ロウ、およびホホバエステル等の植物系ワックス;
ミツロウ、ラノリンおよび鯨ロウ等の動物系ワックス;
モンタンワックス、および水素化ワックス等の鉱物系ワックス;
硬化ヒマシ油または硬化ヒマシ油誘導体;
モンタンワックス誘導体、パラフィンワックス誘導体、マイクロクリスタリンワックス誘導体またはポリエチレンワックス誘導体等の変性ワックス;
ベヘン酸、アラキジン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ラウリン酸、オレイン酸、およびエルカ酸等の高級脂肪酸;
ステアリルアルコール、ベヘニルアルコール等の高級アルコール;
12-ヒドロキシステアリン酸等のヒドロキシステアリン酸;
12-ヒドロキシステアリン酸誘導体;ラウリン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、12-ヒドロキシステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド(例えば日本化成社製 ニッカアマイドシリーズ、伊藤製油社製 ITOWAXシリーズ、花王社製 FATTYAMIDシリーズ等);
N-ステアリルステアリン酸アミド、N-オレイルパルミチン酸アミド等のN-置換脂肪酸アミド;
N,N'-エチレンビスステアリルアミド、N,N'-エチレンビス-12-ヒドロキシステアリルアミド、およびN,N'-キシリレンビスステアリルアミド等の特殊脂肪酸アミド;
ドデシルアミン、テトラデシルアミンまたはオクタデシルアミンなどの高級アミン;
ステアリルステアリン酸、オレイルパルミチン酸、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、エチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル等の脂肪酸エステル化合物(例えば日本エマルジョン社製 EMALLEXシリーズ、理研ビタミン社製 リケマールシリーズ、理研ビタミン社製 ポエムシリーズ等);
ステアロアミドエチルステアレート(日本化成社製、スリエイドS)
ショ糖ステアリン酸、ショ糖パルミチン酸等のショ糖脂肪酸のエステル(例えばリョートーシュガーエステルシリーズ 三菱化学フーズ社製);
ポリエチレンワックス、α−オレフィン無水マレイン酸共重合体ワックス等の合成ワックス(Baker−Petrolite社製 UNILINシリーズ等);
ダイマー酸;
ダイマージオール(CRODA社製 PRIPORシリーズ等);
ステアリン酸イヌリン等の脂肪酸イヌリン;
パルミチン酸デキストリン、ミリスチン酸デキストリン等の脂肪酸デキストリン(千葉製粉社製 レオパールシリーズ等);
ベヘン酸エイコサン二酸グリセリル;
ベヘン酸エイコサンポリグリセリル(日清オイリオ社製 ノムコートシリーズ等);
N-ラウロイル-L-グルタミン酸ジブチルアミド、N-(2-エチルヘキサノイル)-L-グルタミン酸ジブチルアミド等のアミド化合物(味の素ファインテクノより入手可能);
1,3:2,4-ビス-O-ベンジリデン-D-グルシトール(ゲルオールD 新日本理化より入手可能)等のジベンジリデンソルビトール類;
特開2005−126507号公報、特開2005−255821号公報および特開2010−111790号公報に記載の低分子オイルゲル化剤;等が含まれる。
一般式(G1):R1−CO−R2
一般式(G2):R3−COO−R4
一般式(G1)および(G2)中、R1〜R4は、それぞれ独立に、炭素数12以上の直鎖部分を有するアルキル基を表す。R1〜R4は、分岐部分を有していてもよい。
第1のインクおよび第2のインクに含まれる光重合性化合物は、活性光線を照射されることにより架橋または重合する化合物である。活性光線は、例えば電子線、紫外線、α線、γ線、およびエックス線等であり、好ましくは紫外線である。光重合性化合物は、ラジカル重合性化合物またはカチオン重合性化合物であり得る。好ましくはラジカル重合性化合物である。第1のインクと第2のインクとには、同じ種類の光重合性化合物が含まれていてもよいし、互いに異なる種類の光重合性化合物が含まれていてもよい。
ソフトウェアパッケージ2:Chem Draw Ultra ver.8.0.(2003年4月、CambridgeSoft Corporation,USA)
3PO変性トリメチロールプロパントリアクリレートPhotomer 4072(分子量471、ClogP4.90、Cognis社製)、
3PO変性トリメチロールプロパントリアクリレートMiramer M360(分子量471、ClogP4.90、Miwon社製)
等が含まれる。
トリシクロデカンジメタノールジアクリレート NKエステルA−DCP(分子量304、ClogP4.69)、
トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート NKエステルDCP(分子量332、ClogP5.12)
等が含まれる。
第1のインクおよび第2のインクに含まれる光開始剤(光重合開始剤)は、光重合性化合物がラジカル重合性化合物を含むときはラジカル重合開始剤、光重合性化合物がカチオン重合性化合物を含むときは光酸発生剤とすることができる。
第1のインクに含まれる色材は、染料または顔料でありうる。インクの構成成分に対して良好な分散性を有し、かつ耐候性に優れることから、顔料がより好ましい。第2のインクが色材を含んでいてもよく、このとき、第1のインクと第2のインクとには、同じ種類の色材が含まれていてもよいし、互いに異なる種類の色材が含まれていてもよい。
KET Yellow 401、402、403、404、405、406、416、424、KET Orange 501、KET Red 301、302、303、304、305、306、307、308、309、310、336、337、338、346、KET Blue 101、102、103、104、105、106、111、118、124、KET Green 201(大日本インキ化学製);
Colortex Yellow 301、314、315、316、P−624、314、U10GN、U3GN、UNN、UA−414、U263、Finecol Yellow T−13、T−05、Pigment Yellow1705、Colortex Orange 202、Colortex Red101、103、115、116、D3B、P−625、102、H−1024、105C、UFN、UCN、UBN、U3BN、URN、UGN、UG276、U456、U457、105C、USN、Colortex Maroon601、Colortex BrownB610N、Colortex Violet600、Pigment Red 122、Colortex Blue516、517、518、519、A818、P−908、510、Colortex Green402、403、Colortex Black 702、U905(山陽色素製);
Lionol Yellow1405G、Lionol Blue FG7330、FG7350、FG7400G、FG7405G、ES、ESP−S(東洋インキ製)、
Toner Magenta E02、Permanent RubinF6B、Toner Yellow HG、Permanent Yellow GG−02、Hostapeam BlueB2G(ヘキストインダストリ製);
Novoperm P−HG、Hostaperm Pink E、Hostaperm Blue B2G(クラリアント製);
カーボンブラック#2600、#2400、#2350、#2200、#1000、#990、#980、#970、#960、#950、#850、MCF88、#750、#650、MA600、MA7、MA8、MA11、MA100、MA100R、MA77、#52、#50、#47、#45、#45L、#40、#33、#32、#30、#25、#20、#10、#5、#44、CF9(三菱化学製)などが挙げられる。
また、白色顔料として、酸化チタン(特にルチル型の二酸化チタン)を用いることもできる。
第1のインクおよび第2のインクには、必要に応じて他の成分がさらに含まれていてもよい。他の成分は、各種添加剤や他の樹脂等であってよい。添加剤の例には、界面活性剤、増感助剤、レベリング添加剤、マット剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、抗菌剤、インクの保存安定性を高めるための塩基性化合物等も含まれる。塩基性化合物の例には、塩基性アルカリ金属化合物、塩基性アルカリ土類金属化合物、アミンなどの塩基性有機化合物などが含まれる。他の樹脂の例には、硬化膜の物性を調整するための樹脂などが含まれ、例えばポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ゴム系樹脂、およびワックス類等が含まれる。
また、第2のインクには、コーティングの質感を高めるため、ナノ粒子などが含まれていてもよい。
第1のインクとして用いられる活性光線硬化型インクは、温度により可逆的にゾルゲル相転移する。なお、以下に第1のインクの物性について記載するが、第2のインクがゲル化剤を含み、インクジェット記録ヘッドから第2のインクを吐出する場合は、第2のインクも同様の物性を有していてもよい。ゾルゲル相転移する活性光線硬化型インクは、高温(例えば80℃程度)では液体(ゾル)であるため、インクジェット記録ヘッドから吐出する場合に、ゾル状態で吐出することができる。高温下で活性光線硬化型インクを吐出すると、インク液滴(ドット)が記録媒体に着弾した後、自然冷却されてゲル化する。これにより、隣り合うドット同士の合一を抑制し、画質を高めることができる。
第1の活性光線硬化型インクは、色材、ゲル化剤、光重合性化合物および光開始剤に、必要に応じて添加するその他の成分を、加熱下、混合して得られる。一部の光重合性化合物に色材(特に顔料)を分散させた顔料分散剤を用意し、顔料分散材と、他のインク成分と混合してもよい。得られたインクは、所定のフィルターで濾過することが好ましい。
(画像形成方法)
本発明の画像形成方法は、少なくとも以下の4工程を含む。
(1)第1の活性光線硬化型インクを記録媒体に付与する第1の工程
(2)前記第1のインクに活性光線を照射し前記第1のインクを硬化定着させる第2の工程
(3)第2の活性光線硬化型インクをさらに付与する第3の工程
(4)前記第2のインクに活性光線を照射する第4の工程
色材、ゲル化剤、光重合性化合物および光開始剤を含有し、温度により可逆的にゾルゲル相転移する第1の活性光線硬化型インクを記録媒体に付与する。第1のインクを付与する方法は特に限定されない。たとえば、インクジェット記録装置を用いて第1の活性光線硬化型インクの液滴を記録媒体上に吐出することにより、インクを付与することができる。
前記第1のインクに活性光線を照射し、第1のインクを硬化定着させる。このとき、第1の活性光線硬化型インクに活性光線を照射することで、第1のインクに含有される光重合性化合物を架橋または重合させ、第1のインクを硬化定着させることができる。
光重合性化合物および光開始剤を含有する第2の活性光線硬化型インクをさらに付与する。第2の活性光線硬化型インクは、記録媒体の、前記第1の活性光線硬化型インクを付与した面に付与することができる。さらには、第2の活性光線硬化型インクは、硬化させた第1の活性光線硬化型インクの上面に付与することができる。第2の活性光線硬化型インクを付与する方法は、特に限定されない。たとえば、インクジェット吐出、ロールコート法やカーテンフロー法、スピンコート法、エアースプレー法、エアーレススプレー法などから適宜選択して、第2の活性光線硬化型インクを付与することができる。
第2のインクに活性光線を照射する。第2の活性光線硬化型インクに活性光線を照射することで、第2のインクに含有される光重合性化合物を架橋または重合させて第2のインクを硬化させることができる。
本発明の画像形成方法は、活性光線硬化型インクジェット方式のインクジェット記録装置を用いて行うことができる。活性光線硬化型インクジェット方式のインクジェット記録装置には、図1および図2に例示するライン記録方式(シングルパス記録方式)のものと、図3に例示するシリアル記録方式のものと、がある。求められる画像の解像度や記録速度に応じて選択されればよいが、高速記録の観点では、ライン記録方式(シングルパス記録方式)が好ましい。
[ClogP値が4.0〜7.0の(メタ)アクリレート化合物]
Miramer M360(Miwon社製):トリメチロールプロパン3PO変性トリアクリレート(分子量471、ClogP値4.90)
Miramer M166(Miwon社製):ノニルフェノール8EO変性アクリレート(分子量626、ClogP値6.42)
NKエステルDOD−N(新中村化学社製):1,10−デカンジオールジメタクリレート(分子量310、ClogP値5.75)
NKエステルA−DCP(新中村化学社製):トリシクロデカンジメタノールジアクリレート(分子量304、ClogP値4.69)
[その他の光重合性化合物]
NKエステルAPG−100(新中村化学社製):ジプロピレングリコールジアクリレート
STA(大阪有機社製):オクタデシルアクリレート(分子量325、融点30℃)
NKエステルA−TMM−3L(新中村化学社製):テトラメチロールメタントリアクリレート
SR355(Sartomer社製):ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート
GENOMER3414(RAHN社製):ポリエステルアクリレート
SR230(Sartomer社製):ジエチレングリコールジアクリレート
NKエステルA−9550(新中村化学社製):ジペンタエリスリトールポリアクリレート
ETERCURE6234(長興化学):エポキシアクリレートオリゴマー
OTA480(ダイセルサイテック社製):グリセリンプロポキシアクリレート
NKエステルA−9300(新中村化学社製):イソシアヌレートトリアクリレート(分子量423、融点53℃)
ニッサンエレクトール(登録商標) WEP−2(日油社製):エステルワックス融点60℃
カオーワックスT1(花王社製):ジステアリルケトン
ユニスター M−9676(日油社製):ステアリン酸ステアリル
ニッサンエレクトール(登録商標) WEP−4(日油社製):エステルワックス融点70℃
スリエイドS(日本化成社製):ステアロアミドエチルステアレート
BYK−307(BYK社製)
IRGACURE 819(BASF社製)
DETX(Lambson社製)
IRGACURE 369(BASF社製)
IRGACURE 907(BASF社製)
Speedcure EHA(Lambson社製) 3級アミン化合物
(重合禁止剤)
Irgastab UV−10(チバ社製)
(その他)
NANOBYK−3601(BYK社製)アルミナナノ粒子、固形分30%、溶媒:トリプロピレングリコールジアクリレート
以下に示す2種の化合物を、ステンレスビーカーに入れた。これを65℃のホットプレート上で加熱しながら1時間加熱攪拌した。
EFKA4130(BASF社製): 9質量部
ジプロピレングリコールジアクリレート (APG−100、新中村化学社製 分子量242): 71質量部
Pigment Black 7(三菱化学社製、MA7): 20質量部
以下に示す2種の化合物をステンレスビーカーに入れ、65℃のホットプレート上で加熱しながら1時間加熱攪拌溶解した。
EFKA4130(BASF社製): 9質量部
ジプロピレングリコールジアクリレート (APG−100、新中村化学社製 分子量242): 50質量部
酸化チタン(石原産業社製、CR−EL): 41質量部
下記表1に示す組成比で各化合物を混合し、混合液を80℃で加熱攪拌しゾルゲル相転移する第1の活性光線硬化型インクA−1〜A−6を作成した。得られたインクを加熱下、ADVANTEC社製テフロン(登録商標)3μmメンブランフィルターで濾過した。同様に、下記表1に示す組成比で各化合物を混合し、混合液を50℃で加熱攪拌し後から付与する活性光線硬化型インクを作成した。その後同様に、ADVANTEC社製テフロン(登録商標)3μmメンブランフィルターで濾過した。表1における成分の単位は質量部である。
同様に、下記表2に示す組成比で各化合物を混合し、混合液を50℃で加熱攪拌し第2の活性光線硬化型インクB−1〜B−4を作成した。その後同様に、ADVANTEC社製テフロン(登録商標)3μmメンブランフィルターで濾過した。表2における成分の単位は質量部である。
表1に記載の各インクA−1からA−6のいずれかを、ピエゾ型インクジェットノズルを備えたインクジェット記録ヘッドを有するインクジェット記録装置に装填した。この装置から、A4サイズのコート紙(OKトップコート;王子製紙社製)にインクを吐出し、ベタ画像を作成した。
作成した試料について、濡れ性、密着性および硬化性を、下記のように評価した。
第2のインクのベタ画像部に白ヌケ(弾きによる未塗布部分)があるかを目視で確認した。評価は下記の基準で行った。
○:白ヌケは無かった
△:1、2箇所の白ヌケがあるが、実用上問題ないレベルだった
×:白ヌケが多数発生していた
第2のインクのベタ画像部に、カッターにより1mm間隔で6本の格子切り込みを入れ25升の碁盤目を作成し、その表面に3M社製セロテープ(登録商標)を貼り付け、垂直方向に引きはがし、画像の付着残をカウントした。
ベタ画像部(100%印字部)を、25℃・60%RHの環境下に24時間放置した。その後、JIS−K−5400に準じて表面の鉛筆硬度を測定した。評価は下記の基準で行った。
○:鉛筆硬度2H以上
△:鉛筆硬度B、F、H
×:鉛筆硬度2B以下
12 記録媒体
14、24 インクジェット記録ヘッド
16、26 ヘッドキャリッジ
18、28 第1の活性光線照射部
19 加熱部
27 ガイド部
40 第2の活性光線硬化型インク吐出部
60 赤外線照射部
70 第2の活性光線照射部
Claims (13)
- 色材、ゲル化剤、光重合性化合物および光開始剤を含有し、温度により可逆的にゾルゲル相転移する第1の活性光線硬化型インクを記録媒体に付与する第1の工程と、
該第1のインクに活性光線を照射し、該第1のインクを硬化定着させる第2の工程と、
光重合性化合物および光開始剤を含有する第2の活性光線硬化型インクをさらに付与する第3の工程と、
該第2のインクに活性光線を照射する第4の工程と、
をこの順番で行う画像形成方法であって、
該第1の活性光線硬化型インクは、インク全体の質量に対して0.5〜5.0質量%のゲル化剤を含有し、
該第2の活性光線硬化型インクは、インク全体の質量に対して5.0質量%未満のゲル化剤を含有し、
該第4の工程は、該硬化定着した第1のインクがインクの表面側から加熱された状態で行う、画像形成方法。 - 前記第1のインクまたは第2のインクが含有する前記ゲル化剤は、下記一般式(G1)および(G2)で表される化合物うちの少なくとも一種の化合物である、請求項1に記載の方法。
一般式(G1):R1−CO−R2
一般式(G2):R3−COO−R4
(式中、R1〜R4は、それぞれ独立に、炭素数12以上の直鎖部分を含む炭化水素基を表す。) - 前記光重合性化合物は、前記第1のインク全体の質量に対し10〜40質量%の、分子量が280〜1500でありClogP値が4.0〜7.0である(メタ)アクリレート化合物を含有する、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記第2の工程は、385〜410nmの波長域に最高照度をもつLED光源を用いて前記活性光線を照射し、前記付与された第1のインクの表面での最高照度は0.5〜5.0w/cm2である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1の工程は、インクジェット記録ヘッドのノズルから前記第1の活性光線硬化型インクを前記記録媒体上に吐出することによって行う、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1の工程は、シングルパスで行う、請求項5に記載の方法。
- 少なくとも前記第2の工程は、線速50〜120m/minの速度で前記記録媒体を移動させながら行う、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第2のインクは、実質的に色材を含まない、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第2のインクは、白色顔料を含有する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記硬化定着した第1のインクを加熱する工程をさらに含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記加熱する工程は、前記第2の工程と前記第3の工程との間に行われる、請求項10に記載の方法。
- 前記加熱する工程は、前記第3の工程と前記第4の工程との間に行われる、請求項10に記載の方法。
- 前記硬化定着した第1のインクを加熱する工程は、前記硬化定着した第1のインクの表面に赤外線を照射する工程である、請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。
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