JP7456223B2 - 活性線硬化型インクおよび画像形成方法 - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態に関する活性線硬化型インク(以下、単に「白色インク」ともいう。)は、疎水化処理された白色顔料と、活性線重合性化合物と、少なくとも2種類のワックスと、を含む。上記活性線硬化型インクにおいて、上記少なくとも2種類のワックスのうち少なくとも一方は、分岐構造を有するワックスである。
白色顔料は、白色インクが硬化してなる硬化膜に白色を呈させる顔料であればよい。白色顔料の例には、酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、および水酸化アルミニウムなどの無機顔料が含まれる。これらのうち、酸化チタンが好ましい。
上記活性線重合性化合物は、活性線の照射により重合および架橋する化合物である。活性線重合性化合物の例には、ラジカル重合性化合物およびカチオン重合性化合物が含まれる。これらのうち、活性線重合性化合物は、ラジカル重合性化合物であることが好ましい。
上記活性線硬化型インクは、活性線重合開始剤を含有してもよい。
上記ワックスは、活性線重合性の官能基を有さず、かつ温度変化により活性線硬化型インクをゾルゲル相変化させる化合物である。ワックスは、上記白色インクを加熱状態ではゾル化させ、室温付近ではゲル化させる。これにより、加熱されてゾル化された白色インクをインクジェットヘッドから吐出させ、かつ、記録媒体に着弾して冷却してゲル化された白色インクを仮固化させて、白色インクのピニング性を高めることができる。
一般式(G2): R42-COO-R43
一般式(G1)において、R40およびR41は、独立して炭素数9以上25以下の、分岐鎖を有してもよい直鎖状の炭化水素基を示し、一般式(G2)において、R42およびR43は、独立して炭素数9以上25以下の、分岐鎖を有してもよい直鎖状の炭化水素基を示す。
白色インクは、界面活性剤、重合禁止剤、活性線重合開始剤、および保湿剤などのその他の成分をさらに含有してもよい。
インクジェットヘッドからの射出性をより高める観点からは、白色インクの80℃における粘度は3mPa・s以上20mPa・s以下であることが好ましい。
白色インクは、上述した各成分を混合して、調製することができる。このとき、各成分の溶解性を高めるため、加熱しながら混合することが好ましい。
本発明の他の実施形態に関する画像形成方法は、上述した白色インクを用いて画像を形成する方法に関する。上記画像形成方法は、上述した白色インクを用いる以外は、従来公知の画像形成方法を同様に実施することができる。
第1の工程では、白色インクを、記録媒体の、形成すべき画像に応じた位置に付着させる。
第2の工程では、第1の工程で記録媒体に付着させた白色インクの液滴に活性線を照射して上記液滴を硬化させる。これにより、白色インクの硬化膜からなる画像が形成される。
本発明のさらに他の実施形態に関する画像形成装置は、上記方法を実施可能な画像形成装置である。
インクジェットヘッド110は、ノズル111の吐出口が設けられたノズル面113を、画像を形成する際に搬送部120に対向する面に有しており、搬送部120によって搬送される記録媒体200に対して白色インクを吐出する。白色インクの吐出性を高める観点から、インクジェットヘッド110は、インクの温度を調整してインクを低粘度に調整するための温度調整手段を有してもよい。温度調整手段の例には、パネルヒーター、リボンヒーターおよび保温水による加熱手段が含まれる。
搬送部120は、画像を形成する際に、インクジェットヘッド110の鉛直方向直下において、インクジェットヘッド110に対向する記録媒体200が移動するように、記録媒体200を搬送する。たとえば、搬送部120は、駆動ローラ121および従動ローラ122、ならびに搬送ベルト123を有する。
照射部130は、光源を有し、搬送部120の上面に光源から活性線を照射する。これにより、搬送される記録媒体200上に着弾した白色インクの液滴に活性線を照射して、液滴を硬化させることができる。照射部130は、インクジェットヘッド110よりも下流側で搬送部120の直上に配設することができる。
画像形成装置100は、上記構成以外にも、吐出前の白色インクを貯蔵するためのインクタンク(不図示)、インクタンクとインクジェットヘッド110とをインクが流通可能に連通するインク流路(不図示)、ならびに、インクジェットヘッド110、搬送部120、および照射部130の動作を制御する制御部(不図示)を有していてもよい。
1-1.材料
以下の成分(ゲル化剤(ワックス)、活性線重合性化合物、重合禁止剤、活性線重合開始剤、顔料分散液)を用いて、活性線硬化型インクジェットインクを調製した。
(直鎖ワックス)
ベヘン酸(ルナックBA、日油)
ベヘニン酸ベヘニル(ユニスターM-2222SL 日油)
(分岐ワックス)
ペンタエリスリトールトリミリスチン酸エステル
ペンタエリスリトールジステアリン酸エステル(ユニスターH-476D 日油)
ジペンタエリスリトールテトラリグノセリン酸エステル
ペンタエリスリトール136.2質量部とミリスチン酸913.6質量部、濃硫酸19.6質量部、トルエン2Lをフラスコに仕込み、80℃で4時間エステル化反応を行った。次にカラムクロマトグラフィーによりエステル価ごとの分離を行い、ペンタエリスリトールトリミリスチン酸エステル38質量部を得た。
ジペンタエリスリトール254.3質量部とリグノセリン酸2948.8質量部、濃硫酸19.6質量部、トルエン2Lをフラスコに仕込み、80℃で4時間エステル化反応を行った。次にカラムクロマトグラフィーによりエステル価ごとの分離を行い、ジペンタエリスリトールテトラリグノセリン酸エステル46質量部を得た。
ポリエチレングリコールジアクリレート
4EO変性ヘキサンジオールジアクリレート
6EO変性トリメチロールプロパントリアクリレート
Irgastab UV10(BASF社製)
IRGACURE 819(BASF社製)
表面処理されていない酸化チタン(R-32 堺化学工業(株)製)
Pigment.Red 57:1(大日精化工業(株)製)
Pigment.Blue 15:3(大日精化工業(株)製)
ジメチルポリシロキサン
メチルトリメトキシシラン
トリメチロールプロパン
ジルコニア
3.0質量部の表面処理剤としてのジメチルポリシロキサンと、97.0質量部の表面処理されていない酸化チタンと、を溶剤中に投入して調製したスラリーを、攪拌器で混合し、更に横型連続式サンドグラインダーミル(アメイックス社製、ウルトラビスコミル)により5分間の分散処理を行った。上記分散処理後の混合物をニーダーに投入し、減圧加熱して溶媒を除去した。その後、得られた粉末を120~150℃でキュアリングして、粉末状の表面処理された酸化チタン1を得た。
下記の分散剤、光重合性化合物および重合禁止剤を、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時間加熱攪拌して溶解させた。得られた溶液を室温まで冷却後、下記の白色顔料を50質量%加えて、直径0.5mmのジルコニアビーズ200gとともにガラス瓶に入れて密栓し、ペイントシェーカーにて8時間分散処理した。その後、ジルコニアビーズを除去して、下記組成の白色顔料分散液、シアン顔料分散液、マゼンタ顔料分散液のそれぞれを調製した。
分散剤:アジスパーPB824(味の素ファインテクノ社製)10質量%
活性線重合性化合物:3PO変性トリメチロールプロパントリアクリレート 40質量%
白色顔料:表面処理酸化チタン1~4のいずれか50質量%
分散剤:アジスパーPB824(味の素ファインテクノ社製)10質量%
活性線重合性化合物:3PO変性トリメチロールプロパントリアクリレート 40質量%
マゼンタ顔料:Pigment.Red 57:1 50質量%
分散剤:アジスパーPB824(味の素ファインテクノ社製)10質量%
活性線重合性化合物:3PO変性トリメチロールプロパントリアクリレート 40質量%
シアン顔料: Pigment.Blue 15:3 50質量%
下記の表1~表5に示された組成に従って、各成分を混合して得た混合物を80℃に加熱して攪拌した。得られた溶液を加熱下において#3000の金属メッシュフィルタで濾過した後、冷却してインクを調製し、試料1~16を得た。表1~表5において、各成分の配合量の単位は質量%である。
試料1~16のいずれかを用いて、ライン型インクジェット記録装置を用いて単色画像を形成した。インクジェット記録装置のインクジェットヘッドの温度は80℃に設定した。記録媒体に、5cm×5cmのベタ画像を印字した。画像を形成した後、記録装置の下流部に配置したLEDランプ(Phoseon Technology社製395nm、水冷LED)で、画像に紫外線を照射してインクを硬化した。吐出用記録ヘッドは、ノズル径20μm、ノズル数512ノズル(256ノズル×2列、千鳥配列、1列のノズルピッチ360dpi)のピエゾヘッドを用いた。吐出条件は1滴の液滴量が、2.5plとなる条件で、液的速度約6m/sで出射させて、1440dpi×1440dpiの解像度で記録した。記録速度は500mm/sとした。画像形成は、23℃、55%RHの環境下で行った。dpiとは、1インチ(2.54cm)当たりのドット数を表す。
(うろこ・ひび割れの評価)
上記方法によって、記録媒体である印刷用コート紙A(OKトップコート 米秤量128g/m2 王子製紙社製)に形成した5cm×5cmの白色ベタ画像に生じたひび割れを目視および顕微鏡で観察し、下記の基準に則りひび割れの評価を行った。
ランク5:表面にひびがない
ランク4:顕微鏡で観察すると、一部に細かい日々が観察されるが、目視では視認されない
ランク3:顕微鏡で観察すると、細かいひびが観察されるが、目視では視認されない
ランク2:一部の細かいひびが目視で視認される
ランク1:全面に目視で視認される
上記方法によって、調製したインクを100℃の恒温槽内で2週間保存し、保存後のインクの粘度について以下の基準に則り、保存安定性の評価を行った。
○:保存後のインクの粘度増加が+1cp未満
×:保存後のインクの粘度増加が+1cp以上
上記方法によって、記録媒体である印刷用コート紙A(OKトップコート 米秤量128g/m2 王子製紙社製)に形成した5cm×5cmの白色ベタ画像に対して、フォースゲージ(株式会社イマダ製)を当接させて500gの過重をかけながら一定速度で動かしたときの動摩擦係数を測定し、以下の基準に則り、表面硬化性の評価を行った。
○:動摩擦係数が0.1未満
×:動摩擦係数が0.1以上
試料1~11の活性線硬化型インクジェットインクを用いた画像では、良好な保存安定性を示した。これは、酸化チタンの表面が疎水化処理されているため、分散剤が顔料表面に吸着しやすくなり、顔料同士の凝集を抑制するため、と考えられる。
110 インクジェットヘッド
111 ノズル
113 ノズル面
120 搬送部
121 駆動ローラ
122 従動ローラ
123 搬送ベルト
130 照射部
200 記録媒体
Claims (8)
- 疎水化処理された白色顔料と、
活性線重合性化合物と、
少なくとも2種類のワックスと、
を含む活性線硬化型インクであって、
前記少なくとも2種類のワックスのうち少なくとも一方は、ペンタエリスリトール構造またはジペンタエリスリトール構造を有するワックスであり、
前記ペンタエリスリトール構造またはジペンタエリスリトール構造を有するワックスは、エステル価が2以上であり、
前記ワックスにより、温度変化によりゾルゲル相転移する、
活性線硬化型インク。 - 前記白色顔料は、ポリオール、シロキサン化合物、およびシランカップリング剤からなる群から選択される一種で表面処理されている、請求項1に記載の活性線硬化型インク。
- 前記ペンタエリスリトール構造またはジペンタエリスリトール構造を有するワックスの含有量は、前記活性線硬化型インクの全質量に対して0.10質量%以上1.00質量%以下である、請求項1または2に記載の活性線硬化型インク。
- 前記ペンタエリスリトール構造またはジペンタエリスリトール構造を有するワックスは、互いに異なる構造を有する、ワックスを少なくとも2種類含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の活性線硬化型インク。
- 前記ワックスは、ペンタエリスリトール構造またはジペンタエリスリトール構造を有さないワックスを含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の活性線硬化型インク。
- インクジェットインクである、請求項1~5のいずれか1項に記載の活性線硬化型インク。
- 請求項1~6のいずれか1項に記載の活性線硬化型インクを記録媒体に付与する工程と、
前記付与された前記活性線硬化型インクに活性線を照射する工程と、
を含む、画像形成方法。 - 前記付与させる工程は、インクジェット法により行われる、請求項7に記載の画像形成方法。
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