JP2006169294A - インク組成物及びこれを用いた画像形成方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 硬化性が良好で、堅牢な画像の記録を可能とする。
【解決手段】 重合開始剤と共に、自己会合性を有する重合性化合物を含有し、活性エネルギー線の照射により硬化可能に構成されている。重合性化合物は、下記一般式(1)で表される化合物が好適である〔R:H,CH3;Y:−O−,−NR'−[R':H,C1〜C6のアルキル基];Z:単結合、2価の連結基;Q:メソゲン基;n=1〜10〕。
【化1】
Figure 2006169294

【選択図】 なし

Description

本発明は、インク組成物及びこれを用いた画像形成方法に関し、詳しくは、記録後の重合硬化が可能で、堅牢な画像の記録に好適なインク組成物及びこれを用いた画像形成方法に関する。
褪色耐性等を有するインクとして、紫外線(UV)照射により硬化し、それ自体UV遮光性を有するUVインクが知られている(例えば、特許文献1参照)。このようなインクを用いた場合の硬化は、モノマー成分のラジカル重合系を利用した系が汎用されており、モノマー成分としてはアクリレート系モノマーが一般に用いられている(例えば、特許文献2〜4参照)。
しかしながら、ラジカル重合反応を利用して硬化させる場合、ラジカル重合が一般に酸素による重合阻害を受けやすい一方、インクを被記録材料に付与して画像記録する場合、インクが付与される被記録材料の側には特に酸素遮断機能を有する層は設けられておらず、しかもインクの粘度が低いため、インクが酸素の存在により受ける重合阻害は大きい。
特開2003−221528号公報 特開2003−246818号公報 特開2003−292855号公報 特開平9−183927号公報
したがって、酸素存在下において記録を行なった場合に、硬化速度が大きく低下したり、硬化後の膜物性、すなわち記録画像の物性(褪色性や接着性など)が大きく損なわれる等の課題があり、硬化性の点では技術的に充分な性能を得るまでには至っていない。
以上のように、光等に曝されたときに重合硬化が進行するように構成した場合に、反応速度及び膜硬化度を中心とした硬化性に及ぼす酸素の影響(重合阻害)はインク分野において特に顕著に現れ、これに対しては従来から種々検討がなされているものの、未だ満足できる硬化性能を得るための技術が確立されるに至っておらず、更なる硬化性能の向上が期待されている。
本発明は、上記に鑑みなされたものであり、活性エネルギー線による硬化性(反応速度及び膜硬化度を含む。)が良好で、堅牢な(特に被記録材から剥がれ難い)画像の記録を可能とするインク組成物、並びに該インク組成物が用いられ、堅牢な(特に被記録材から剥がれ難い)画像を簡易かつ安価に安定的に記録することが可能な画像形成方法を提供することを目的とし、該目的を達成することを課題とする。
本発明は、重合性のモノマー成分として、自己会合性を有する化合物が酸素存在下での重合促進に効果的であり、良好に硬化(反応速度及び膜硬化度を含む。)した硬化体を構成できるとの知見を得、かかる知見に基づいて達成されたものである。かかる知見を踏まえ、前記課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
<1> 活性エネルギー線の照射により硬化するインク組成物であって、重合開始剤と自己会合性を有する重合性化合物とを含有することを特徴とするインク組成物である。
<2> 前記自己会合性を有する重合性化合物が、液晶性モノマーである前記<1>に記載のインク組成物である。
<3> 前記自己会合性を有する重合性化合物が、下記一般式(1)で表される化合物である前記<1>又は<2>に記載のインク組成物である。
Figure 2006169294
前記一般式(1)において、Rは、水素原子又はメチル基を表し、Yは酸素原子又は−NR'−を表し、Zは単結合又は2価の連結基を表し、Qはメソゲン基を表す。R'は、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。nは1〜10の整数を表す。
<4> 前記自己会合性を有する重合性化合物以外の他の重合性化合物を更に含み、前記「自己会合性を有する重合性化合物」の含有量が、前記「自己会合性を有する重合性化合物」及び前記「他の重合性化合物」の合計量の30質量%以下である前記<1>〜<3>のいずれか1つに記載のインク組成物である。
<5> 色材を更に含有する前記<1>〜<4>のいずれか1つに記載のインク組成物である。
<6> 前記色材が、油溶性染料である前記<5>に記載のインク組成物である。
<7> 前記油溶性染料は、酸化電位が1.0V(vsSCE)より貴である前記<6>に記載のインク組成物である。
<8> 前記<1>〜<7>のいずれか1つに記載のインク組成物を用いて被記録材に画像を記録する工程と、記録された画像に活性エネルギー線を照射して硬化させる工程とを含むことを特徴とする画像形成方法である。
<9> 前記被記録材が支持体上にインク受容層を有してなり、前記インク組成物を前記インク受像層に吐出してインクジェット記録を行なうようにした前記<8>に記載の画像形成方法である。
本発明によれば、活性エネルギー線による硬化性(反応速度及び膜硬化度を含む。)が良好で、堅牢な(特に被記録材から剥がれ難い)画像の記録を可能とするインク組成物並びに、本発明のインク組成物が用いられ、堅牢な(特に被記録材から剥がれ難い)画像を簡易かつ安価に安定的に記録することが可能な画像形成方法を提供することができる。
本発明においては、重合性化合物に自己会合性を持たせて、記録後(特にインクジェット記録後)の活性エネルギー線照射時に重合がより促進されるようにし、速やかに高度の硬化性が得られる構成としたものである。以下、本発明の各々について詳細に説明する。
[インク組成物]
本発明のインク組成物は、重合開始剤と自己会合性を有する重合性化合物とを含み、被記録材への画像記録後、活性エネルギー線(可視光線や紫外線など)の照射によって記録画像の硬化が可能なように構成されている。また、上記成分以外に必要に応じ、色材や、各種添加剤等の他の成分を用いて構成することができる。
−自己会合性を有する重合性化合物−
本発明のインク組成物は、自己会合性を有する重合性化合物(以下、「本発明に係る重合性化合物」ともいう。)の少なくとも一種を含有する。自ら重合して硬化に直接寄与する化合物として、自己会合性の化合物を選択的に含有することで、従来以上の硬化性(硬化速度及び膜硬化度を含む。)を付与することができ、被記録材からの剥がれ等を起こしにくい堅牢な画像を安定的に記録することが可能である。この場合、本発明に係る重合性化合物は好ましくは、用いる重合性化合物の全量ではなく一部として含有するようにすることができる。
前記「自己会合性」とは、溶融状態で非共有結合性相互作用、例えば水素結合、静電相互作用、疎水性相互作用、電荷移動型相互作用、ファンデルワールス相互作用などの弱い相互作用力により自発的に集合して会合体を形成する性質をいう。
本発明に係る重合性化合物としては、溶解性などインク組成物の性能として許容できる範囲で、自己会合性を持つ化合物の中から一種単独あるいは二種以上を選択して用いることができる。例えば、液晶性モノマー、多点水素結合性基を有するモノマー(例えば、N,N’−ジアルキルビニルトリアジン)、炭素数12以上の長鎖アルキル基を有するモノマー(例えば、オクタデシルアクリレート)、ベタイン型モノマー(例えば、〔2−(メタクリロイルオキシ)エチル〕−ジメチル−(3−スルホプロピル)アンモニウムハイドロキサイト)等を挙げることができる。
中でも、インク組成物とした場合に液体状態を維持しかつ分子間相互作用による自己会合体を形成できる液晶性モノマーが好ましい。
前記液晶性モノマーとしては、公知の液晶性モノマー、例えばS.C.Lin, E.M.Pearce; High-Performance Thermosets, Hanser Pub. Munich, Vienna, NY, 1993, 270項に記載の液晶性モノマー等の中から適宜選択し、一種単独であるいは二種以上を組合せて用いることができる。
本発明においては特に、下記一般式(1)で表される化合物が好ましい。
Figure 2006169294
前記一般式(1)中、Rは、水素原子又はメチル基を表し、好ましくは水素原子である。
前記一般式(1)中、Yは、酸素原子又は−NR'−を表す。前記R'は、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表し、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基等が挙げられる。これらのうち、Yは酸素原子又は−NH−が好ましい。
前記一般式(1)中、Zは、単結合又は2価の連結基を表す。2価の連結基としては、例えば、アルキレン基(例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基など)、アリーレン基(例えばフェニレン基など)等が好適に挙げられ、これらは無置換である以外に置換基を有していてもよく、さらにアルキレン部位、アリーレン部位中の炭素原子がヘテロ原子(例えば、酸素原子、窒素原子など)で置き換えられていてもよい。
前記一般式(1)中、Qはメソゲン基(液晶基)を表す。具体的な例として、以下に示す基等を挙げることができる。なお、各基中の「*」は、一般式(1)中のZと結合する結合手を表す。
Figure 2006169294
また、一般式(1)中のnは、1〜10の整数を表し、好ましくは1〜6の整数である。
本発明に係る重合性化合物の総炭素数としては、8〜200が好ましく
、12〜100がより好ましく、また、分子量としては100〜10000が好ましく、200〜2000が好ましい。
以下、本発明に係る重合性化合物の具体例〔例示化合物(1)〜(8)〕を列挙する。但し、本発明においてはこれらに制限されるものではない。
Figure 2006169294
前記本発明に係る重合性化合物以外に、他の重合性化合物として、硬化後の膜物性や組成物の親和性などの調整を踏まえて、公知の重合性化合物を併用することができる。例えば、モノ(メタ)アクリレート化合物、多官能(メタ)アクリレート化合物、単官能(メタ)アクリルアミドが好適に挙げられる。ここで、(メタ)アクリレートはアクリレート又はメタクリレートを、(メタ)アクリルはアクリル又はメタクリルを表す(以下同様)。
(メタ)アクリレート化合物としては、単官能化合物の例として、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、tert−オクチル(メタ)アクリレート、2−クロロエチル(メタ)アクリレート、4−ブロモブチル(メタ)アクリレート、シアノエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ブトシキメチル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、アルコキシメチル(メタ)アクリレート、アルコキシエチル(メタ)アクリレート、2−(2−メトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、2−(2−ブトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、2,2,2−テトラフルオロエチル(メタ)アクリレート、1H,1H,2H,2Hパーフルオロデシル(メタ)アクリレート、4−ブチルフェニル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、2,4,5−テトラメチルフェニル(メタ)アクリレート、4−クロロフェニル(メタ)アクリレート、フェノキシメチル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、グリシジルアルキル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、グリシジロキシブチル(メタ)アクリレート、グリシジロキシエチル(メタ)アクリレート、グリシジルプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、
ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、トリメトキシシリルプロピル(メタ)アクリレート、トリメチルシリルプロピル(メタ)アクリレート、ポリエチレンオキシドモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、オリゴエチレンオキシドモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ポリエチレンオキシド(メタ)アクリレート、オリゴエチレンオキシド(メタ)アクリレート、オリゴエチレンオキシドモノアルキルエーテル(メタ)アクリレート、ポリエチレンオキシドモノアルキルエーテル(メタ)アクリレート、ポリプロピレンオキシドモノアルキルエーテル(メタ)アクリレート、オリゴプロピレンオキシドモノアルキルエーテル(メタ)アクリレート、等が挙げられる。
また、二官能化合物の例として、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングルコールジ(メタ)アクリレート、オリゴエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、2−エチル−2−ブチル−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAポリエトキシジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFポリエトキシジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、オリゴプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、等が挙げられる。
また、三官能化合物の例として、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンのアルキレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ((メタ)アクリロイルオキシプロピル)エーテル、イソシアヌル酸アルキレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、プロピオン酸ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリ((メタ)アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、ヒドロキシピバルアルデヒド変性ジメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ソルビトールトリ(メタ)アクリレート、等が挙げられる。
さらに、四官能化合物の例として、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ソルビトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、プロピオン酸ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等が挙げられ、五官能化合物の例として、ソルビトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等が挙げられる。また更に、六官能化合物の例として、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ソルビトールヘキサ(メタ)アクリレート、フォスファゼンのアルキレンオキサイド変性ヘキサ(メタ)アクリレート、カプトラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
また、前記単官能(メタ)アクリルアミドとしては、例えば、アクリルアミド、N−アルキルアクリルアミド(例えば、N−エチルアクリルアミド、N−ブチルアクリルアミド、N−オクチルアクリルアミド)、N−メトキシメチルアクリルアミド、3−(N,N−ジメチルアミノ)プロピルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン等を挙げることができる。
本発明に係る重合性化合物、好ましくは本発明に係る重合性化合物及び公知の重合性化合物のインク組成物中における総含有量としては、20〜95質量%が好ましく、50〜90質量%がより好ましい。該総含有量を特に上記範囲とすることで、良好な硬化速度が得られ、堅牢で剥がれ難い画像を安定的に記録することができる。
本発明においては、本発明に係る重合性化合物を前記他の重合性化合物(前記公知の重合性化合物)と併用した形態に好適に構成することができる。該他の重合性化合物を併用する場合、本発明に係る重合性化合物の量としては、本発明に係る重合性化合物と他の重合性化合物との合計量、すなわち全重合性化合物の30質量%以下が好ましく、5〜25質量%がより好ましい。他の重合開始剤と併用した場合の含有比を上記範囲とすることで、インク用途に好適な色相を損なうことなく、良好な硬化速度が得られ、堅牢で剥がれ難い画像の記録を安定的に行なえる。
−重合開始剤−
本発明のインク組成物は、前記重合性化合物を重合硬化させる重合開始剤の少なくとも一種を含有する。重合開始剤は、活性エネルギー線の波長領域に吸収を有し、活性エネルギー線に曝されたときに既述の「自己会合性を有する重合性化合物」に作用して重合硬化を起こさせるものであり、硬化速度が速く良好な硬化性能が得られ、堅牢な(特に被記録体から剥がれ難い)画像を安定的に記録することができる。
重合開始剤には、活性エネルギー線の付与により活性なラジカル種を発生して重合性化合物(すなわちインク組成物)の重合硬化を開始、促進する開始剤と、活性エネルギー線の付与によりカチオン種を発生して同様に重合性化合物(すなわちインク組成物)の重合硬化を開始、促進する開始剤とが含まれ、下記の重合開始剤の中から適宜選択することができる。
本発明において、「活性エネルギー線」は、重合開始剤からラジカル又はカチオンを生じさせる活性線であり、紫外線(UV光)、可視光線、γ線、α線、X線その他電子線が含まれる。具体的な光源としては、例えば、LD、LED、蛍光灯、低圧水銀灯、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、カーボンアーク灯、キセノンランプ、ケミカルランプなどを適用することができる。好ましい光源には、LED、高圧水銀灯、メタルハライドランプが挙げられる。
重合開始剤の例としては、アセトフェノン系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、チオキサントン系化合物、ベンジル系化合物、アシルフォスフィンオキサイド系化合物、等が好適に挙げられる。
前記アセトフェノン系化合物としては、例えば、2,2−ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシメチル−1−フェニルプロパン−1−オン、4’−イソプロピル−2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオフェノン、p−ジメチルアミノアセトン、p−tert−ブチルジクロロアセトフェノン、p−tert−ブチルトリクロロアセトフェノン、p−アジドベンザルアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、等が挙げられる。
前記ベンゾイン系化合物としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾイン−n−プロピルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−n−ブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、等が挙げられる。
前記ベンゾフェノン系化合物としては、例えば、ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、ミヒラーズケトン、4,4’−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、等が挙げられる。
前記チオキサントン系化合物としては、例えば、チオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−エチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、4−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、等が挙げられる。
また、前記ベンジル系化合物としては、例えば、ベンジル、ベンジル−β−メトキシエチルアセタール等が挙げられ、前記アシルフォスフィンオキサイド系化合物としては、例えば、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)フォ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フォスフィンオキサイド、等が挙げられる。
重合開始剤には、上記以外に更に、スルホニウム塩やヨードニウム塩なども挙げることができ、これらは通常、カチオン発生剤として有用であるが、UV照射下ではラジカル発生剤としても機能するものである。
UV照射によってカチオン種を発生させる重合開始剤としては、例えば、トリアリールスルホニウム塩等の芳香族スルホニウム塩、ジアリールヨードニウム塩等の芳香族ヨードニウム塩などのオニウム塩が有用であり、更にスルホン酸のニトロベンジルエステル等の非イオン性の開始剤も有用である。中でも、熱的に比較的安定である点で、芳香族スルフォニウム塩等が好ましい。そのほか、有機エレクトロニクス材料研究会編“イメージング用有機材料”ぶんしん出版社刊(1997)などに記載の公知の光重合開始剤の使用も可能である。
前記芳香族スルフォニウム塩、芳香族ヨードニウム塩を、オニウム塩光反応開始剤として使用する場合は、対アニオンとして、BF4 -、AsF6 -、SbF6 -、PF6 -、PF6 -、B(C65)4 -などが好適に挙げられる。
前記重合開始剤としては、溶解性と適度の重合活性を有する点で、芳香族スルフォニウムのPF6塩又はSbF6塩が好適である。また、溶解性を改善する点では、芳香族基ヨードニウム塩又は芳香族スルフォニウム塩の芳香族基(特にフェニル基)に炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数1〜10のアルコキシ基が少なくとも1つ導入された構造のものが好ましい。また、芳香族スルフォニウム塩のPF6塩又はSbF6塩の市販品としては、ユニオンカーバイド日本(株)製のもの、旭電化工業(株)製のアデカオプトマーSPシリーズ(芳香族スルフォニウムのPF6塩)などを挙げることができる。
前記芳香族スルフォニウム塩は約360nmまでに吸収を有し、前記芳香族ヨードニウム塩は約320nmまでに吸収を有するため、重合硬化させるには、各々の吸収領域の分光エネルギーを含む活性エネルギー線(例えば紫外線)を照射することが好ましい。
上記以外の例として、加藤清視著「紫外線硬化システム」(株式会社総合技術センター発行(平成元年)、第65〜148頁)に記載の光重合開始剤などを挙げることができる。
上記のうち、重合開始剤は、安定性の観点から、70℃までは分解しない化合物を選択することが望ましい。また、重合開始剤は、一種単独で用いる以外に二種以上を併用するようにしてもよい。
重合開始剤のインク組成物中における含有量としては、既述の重合性化合物(本発明に係る重合性化合物及び必要に応じ他の重合性化合物)と重合開始剤との総量に対して、0.05〜10質量%の範囲が好ましく、0.1〜5質量%の範囲がより好ましい。該含有量を特に上記範囲とすることで、硬化速度が速く良好な硬化性が得られ、堅牢な画像の記録に効果的であり、また、画像を擦った場合の擦過耐性が悪化することもない。
また、活性エネルギー線に対する感度を高める目的で、重合開始剤と共に増感剤を含有することができる。該増感剤は、単独では活性エネルギー線の照射による活性化は起きないが、重合開始剤と共に用いた構成にした場合には重合開始剤を単独で用いた場合よりも良好な効果が得られる。
前記増感剤としては、一般にアミン類を使用できる。アミン類の添加によって硬化速度が速くなるのは、第一に水素引き抜き作用により重合開始剤に水素を供給するためであり、第二に生成ラジカルが大気中の酸素分子と結合して反応性が悪くなるのに対し、アミンが組成中に溶け込んでいる酸素を捕獲する作用を持つためである。
増感剤の例としては、アミン化合物〔脂肪族アミン(n−ブチルアミン、トリエチルアミンなど)、芳香族基を含むアミン、ピペリジン、エポキシ樹脂とアミンの反応生成物、トリエタノールアミントリアクリレートなど〕、尿素化合物(アリルチオ尿素、o−トリルチオ尿素など)、イオウ化合物(ナトリウムジエチルジチオホスフェート、チオキサントン誘導体、芳香族スルフィン酸の可溶性塩など)、ニトリル系化合物(N,N−ジエチル−p−アミノベンゾニトリルなど)、リン化合物(トリ−n−ブチルホスフィン、ナトリウムジエチルジチオホスファイドなど)、窒素化合物(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、ホルムアルデヒドまたはアセトアルデヒドとジアミンの縮合物など)、塩素化合物(四塩化炭素、ヘキサクロロエタンなど)、等が挙げられる。
増感剤のインク組成物中における含有量としては、通常0〜10質量%であり、0.1〜10質量%が好ましく、0.2〜5質量%が特に好ましい。また、増感剤の選定や重合開始剤との組合せ、並びに含有比率に関しては、既述の重合性化合物、使用装置等に合わせて適宜選定すればよい。
−色材−
本発明のインク組成物には、色材の少なくとも一種を含有することができる。色材には、染料、顔料等が含まれ、好ましくは、非水溶性の染料及び顔料の少なくとも一種を用いて構成することができる。以下、好適な色材として挙げた非水溶性の染料及び顔料を中心に詳細に説明する。
〈染料〉
本発明における染料としては、従来公知の化合物(染料)から適宜選択して使用することができる。具体的には、特開2002−114930号公報の段落[0023]〜[0089]に記載の染料などが挙げられる。
イエロー染料としては、例えば、カップリング成分としてフェノール類、ナフトール類、アニリン類、ピラゾロン類、ピリドン類、開鎖型活性メチレン化合物類を有するアリールもしくはヘテリルアゾ染料、例えばカップリング成分として開鎖型活性メチレン化合物を有するアゾメチン染料、例えばベンジリデン染料やモノメチンオキソノール染料等のようなメチン染料、例えばナフトキノン染料、アントラキノン染料等のキノン系染料などが挙げられ、これ以外の染料として、キノフタロン染料、ニトロ、ニトロソ染料、アクリジン染料、アクリジノン染料等を挙げることができる。
マゼンタ染料としては、例えば、カップリング成分としてフェノール類、ナフトール類、アニリン類、ピラゾロン類、ピリドン類、ピラゾロトリアゾール類、閉環型活性メチレン化合物類(例えば、ジメドン、バルビツール酸、4−ヒドロキシクマリン誘導体)、電子過剰ヘテロ環(例えば、ピロール、イミダゾール、チオヘン、チアゾール誘導体)を有するアリールもしくはヘテリルアゾ染料、例えばカップリング成分としてピラゾロン類、ピラゾロトリアゾール類を有するアゾメチン染料、例えばアリーリデン染料、スチリル染料、メロシアニン染料、オキソノール染料のようなメチン染料、例えばジフェニルメタン染料、トリフェニルメタン染料、キサンテン染料のようなカルボニウム染料、例えばナフトキノン、アントラキノン、アントラピリドンなどのキノン系染料、例えばジオキサジン染料などのような縮合多環系染料等を挙げることができる。
シアン染料としては、例えばインドアニリン染料、インドフェノール染料のようなアゾメチン染料、例えばシアニン染料、オキソノール染料、メロシアニン染料のようなポリメチン染料、ジフェニルメタン染料、トリフェニルメタン染料、キサンテン染料のようなカルボニウム染料、フタロシアニン染料、アントラキノン染料、例えばカップリング成分としてフェノール類、ナフトール類、アニリン類、ピロロピリミジン−オン、ピロロトリアジン−オン誘導体を有するアリールもしくはヘテリルアゾ染料、インジゴ・チオインジゴ染料を挙げることができる。
上記の各染料は、クロモフォアの一部が解離して初めてイエロー、マゼンタ、シアンの各色を呈するものであってもよく、その場合のカウンターカチオンは、アルカリ金属やアンモニウムなどの無機カチオンであってもよいし、ピリジニウム、4級アンモニウム塩などの有機カチオンであってもよく、更にそれらの部分構造を有するカチオンポリマーであってもよい。
本発明に使用可能な染料は、前記重合性化合物との関係から油溶性のものが好ましい。具体的には、25℃での水への溶解度(水100gに溶解する色素の質量)が1g以下であるものが好ましく、より好ましくは0.5g以下、更に好ましくは0.1g以下である。したがって、いわゆる水に不溶性の油溶性染料が好ましく用いられる。
染料は、インク組成物に必要量溶解させるために、染料母核に対して油溶化基を導入することも好ましい。前記油溶化基としては、長鎖もしくは分岐アルキル基、長鎮もしくは分岐アルコキシ基、長鎖もしくは分岐アルキルチオ基、長鎖もしくは分岐アルキルスルホニル基、長鎖もしくは分岐アシルオキシ基、長鎖もしくは分岐アルコキシカルボニル基、長鎖もしくは分岐アシル基、長鎖もしくは分岐アシルアミノ基、長鎖もしくは分岐アルキルスルホニルアミノ基、長鎖もしくは分岐アルキルアミノスルホニル基、並びに、これら長鎖もしくは分岐置換基を含むアリール基、アリールオキシ基、アリールオキシカルボニル基、アリールカルボニルオキシ基、アリールアミノカルボニル基、アリールアミノスルホニル基、アリールスルホニルアミノ基等が挙げられる。
また、カルボン酸、スルホン酸を有する水溶性染料に対し、長鎖もしくは分岐のアルコール、アミン、フェノール、アニリン誘導体を用いて、油溶化基であるアルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルアミノスルホニル基、アリールアミノスルホニル基に変換することにより染料を得てもよい。
油溶性染料としては、融点が200℃以下のものが好ましく、融点が150℃以下であるものがより好ましく、融点が100℃以下であるものが更に好ましい。融点が低い油溶性染料を用いることにより、インク組成物中での色素の結晶析出が抑制され、インク組成物の保存安定性を向上させることができる。
また、退色、特にオゾンなどの酸化性物質に対する耐性を向上させる点で、酸化電位が貴である(高い)染料が望ましい。したがって、油溶性染料として、酸化電位が1.0V(vs SCE)よりも貴であるものが好ましく用いられる。前記酸化電位は高い方が好ましく、酸化電位は1.1V(vs SCE)よりも高いことがより好ましく、1.15V(vs SCE)より高いことが特に好ましい。
イエロー色の染料としては、特開2004−250483号公報に記載の一般式(Y−I)で表される構造の化合物が好ましい。特に好ましい染料は、特開2004−250483号公報の段落番号[0034]に記載されている一般式(Y−II)〜(Y−IV)で表される染料であり、具体例として、特開2004−250483号公報の段落番号[0060]〜[0071]に記載の化合物を挙げることができる。なお、同公報に記載の一般式(Y−I)で表される油溶性染料は、イエローのみならず、ブラックインク、レッドインクなどのあらゆる色のインクにも用いることができる。
マゼンタ色の染料としては、特開2002−114930号公報に記載の一般式(3)又は(4)で表される構造の化合物が好ましく、具体例としては、特開2002−114930号公報の段落[0054]〜[0073]に記載の化合物を挙げることができる。特に好ましい染料は、特開2002−121414号公報の段落番号[0084]〜[0122]に記載された一般式(M−1)〜(M−2)で表されるアゾ染料であり、具体例としては特開2002−121414号公報の段落番号[0123]〜[0132]に記載の化合物が挙げられる。なお、同公報記載の一般式(3)、(4)、(M−1)〜(M−2)で表される油溶性染料はマゼンタのみでなく、ブラックインク、レッドインクなどの他色のインクに用いてもよい。
シアン色の油溶性染料としては、特開2001−181547号公報の式(I)〜(IV)で表される染料、特開2002−121414号公報の段落番号[0063]〜[0078]に記載の一般式(IV−1)〜(IV−4)で表される染料が好ましいものとして挙げられ、具体例として、特開2001−181547号公報の段落番号[0052]〜[0066]、特開2002−121414号の段落番号[0079]〜[0081]の化合物が挙げられる。特に好ましい染料は、特開2002−121414号公報の段落番号[0133]〜[0196]に記載の一般式(C−I)、(C−II)で表されるフタロシアニン染料であり、更には一般式(C−II)で表されるフタロシアニン染料が好ましい。この具体例としては、特開2002−121414号公報の段落番号[0198]〜[0201]に記載の化合物が挙げられる。なお、式(I)〜(IV)、(IV−1)〜(IV−4)、(C−I)、(C−II)で表される油溶性染料はシアンのみでなく、ブラックインクやグリーンインクなどの他色のインクに用いてもよい。
染料の酸化電位の値(Eox)は、当業者が容易に測定することができる。この方法に関しては、例えばP.Delahay著“New Instrumental Methods in Electrochemistry”(Interscience Publishers社刊、1954年)や、A.J.Bard他著“Electrochemical Methods”(John Wiley & Sons社刊、1980年)、藤嶋昭他著“電気化学測定法”(技報堂出版社刊、1984年)に記載されている。以下、酸化電位の測定について、さらに具体的に説明する。
酸化電位は、過塩素酸ナトリウムや過塩素酸テトラプロピルアンモニウムといった支持電解質を含むジメチルホルムアミドやアセトニトリルのような溶媒中に、被験試料を1×10-2〜1×10-6mol/L(リットル)溶解して、ボルタンメトリー装置により、作用極として炭素(GC)を、対極として回転白金電極を用いて酸化側(貴側)に掃引したときの酸化波を直線で近似し、この直線と残余電流・電位直線との交点と、直線と飽和電流直線との交点(又はピーク電位値を通る縦軸に平行な直線との交点)とで作られる線分の中間電位値をSCE(飽和カロメル電極)に対する値として測定する。この値は、液間電位差や試料溶液の液抵抗などの影響で、数10ミリボルト程度変位することがあるが、標準試料(例えばハイドロキノン)を入れて電位の再現性を保証することができる。また、用いる支持電解質や溶媒は、被験試料の酸化電位や溶解性により適当なものを選ぶことができる。使用可能な支持電解質や溶媒については、上記の藤嶋昭他著“電気化学測定法”(技報堂出版社刊、1984年)p.101〜118に記載がある。なお、上記の測定溶媒とフタロシアニン化合物試料の濃度範囲においては、非会合状態の酸化電位が測定される。
前記Eoxの値は、試料から電極への電子の移り易さを表し、Eoxの値が大きいほど、つまり酸化電位が貴であるほど、試料から電極への電子の移りにくい、換言すれば酸化されにくいことを表す。
上記した油溶性染料は、着色微粒子としたときには微粒子内で溶解した状態で存在することが好ましく、経時での結晶析出がないことが好ましい。すなわち、既述の重合性化合物(特にはその疎水性部位)あるいはその重合体(ポリマー)との相溶性が高いことが重要である。
前記染料を含有する場合、染料(特に油溶性染料)のインク組成物(あるいは後述のように、例えば染料を含む着色微粒子分散物が水性媒体中に乳化分散等して分散される場合の着色微粒子分散物)中における量としては、インク組成物(又は着色微粒子分散物)の全質量(有機溶媒を含む)に対し、0.05〜15質量%が好ましく、0.1〜10質量%が更に好ましく、0.2〜6質量%が特に好ましい。
〈顔料〉
次に、顔料について詳述する。顔料としては、例えば有機顔料が好適に挙げられる。有機顔料としては、例えば、黄色顔料、オレンジ顔料、赤色顔料、バイオレット顔料、青色顔料、緑色顔料、ブラウン顔料、黒色顔料などが挙げられる。
黄色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントイエロー20、C.I.ピグメントイエロー24、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー83、C.I.ピグメントイエロー86、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー109、C.I.ピグメントイエロー110、C.I.ピグメントイエロー117、C.I.ピグメントイエロー125、C.I.ピグメントイエロー137、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー139、C.I.ピグメントイエロー185、C.I.ピグメントイエロー147、C.I.ピグメントイエロー148、C.I.ピグメントイエロー153、C.I.ピグメントイエロー、C.I.ピグメントイエロー154、C.I.ピグメントイエロー166、C.I.ピグメントイエロー168、C.I.ピグメントイエロー185、などが挙げられる。
オレンジ顔料としては、例えば、C.I.ピグメントオレンジ36、C.I.ピグメントオレンジ43、C.I.ピグメントオレンジ51、C.I.ピグメントオレンジ55、C.I.ピグメントオレンジ59、C.I.ピグメントオレンジ61、C.I.ピグメントオレンジ71、などが挙げられる。
赤色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド9、C.I.ピグメントレッド97、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド123、C.I.ピグメントレッド149、C.I.ピグメントレッド168、C.I.ピクメントレッド177、C.I.ピグメントレッド180、C.I.ピグメントレッド192、C.I.ピグメントレッド215、C.I.ピグメントレッド216、C.I.ピグメントレッド217、C.I.ピグメントレッド220、C.I.ピグメンレッド223、C.I.ピグメントレッド224、C.I.ピグメントレッド226、C.I.ピグメントレッド227、C.I.ピグメントレッド228、C.I.ピグメントレッド240、C.I.ピグメントレッド48:1、C.I.ピグメントレッド209、C.I.ピグメントレッド146、C.I.ピグメントレッド11、C.I.ピグメントレッド81、C.I.ピグメントレッド123、C.I.ピグメントレッド213、C.I.ピグメントレッド272、C.I.ピグメントレッド270、C.I.ピグメントレッド255、C.I.ピグメントレッド264、C.I.ピグメントレッド254、などが挙げられる。
バイオレット顔料としては、例えば、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピグメントバイオレット23、C.I.ピグメントバイオレット29、C.I.ピグメントバイオレット30、C.I.ピグメントバイオレット37、C.I.ピクメンドバイオレット40、C.I.ピグメントバイオレット50、などが挙げられる。
青色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:6、C.I.ピグメントブルー22、C、I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントブルー64、などが挙げられる。
緑色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントグリーン7、C.I.ピクメントグリーン36、などが挙げられる。
ブラウン顔料としては、例えば、C.I.ピグメントブラウン23、C.I.ピグメントブラウン25、C.I.ピグメントブラウン26、などが挙げられる。
黒色顔料としては、例えばC.I.ピグメントブラック7などが挙げられる。
前記顔料を含有する場合、顔料のインク組成物(あるいは後述のように、例えば顔料を含む着色微粒子分散物が水性媒体中に乳化分散等して分散される場合の着色微粒子分散物)中における量としては、インク組成物(又は着色微粒子分散物)の全質量(有機溶媒を含む)に対し、0.05〜20質量%が好ましく、0.1〜15質量%が更に好ましく、0.2〜10質量%が特に好ましい。
−他の成分−
本発明のインク組成物には、上記した重合開始剤、本発明に係る重合性化合物、及び他の重合性化合物、並びに必要に応じ色材(特に油溶性染料)以外に、有機溶剤や、組成物自体の粘度や極性の調整、重合活性の調整の目的で、高沸点の疎水性有機溶媒(以下、高沸点有機溶媒ということがある。)、ポリマーを適宜含有することができる。
本発明のインク組成物は、後述するように、(例えば乳化分散法などを利用して)既述の重合開始剤と本発明に係る重合性化合物(及び好ましくは他の重合性化合物)と(必要に応じ色材と)を少なくとも含む微粒子分散物(色材を含むときには着色微粒子)を調製し該微粒子分散物(着色微粒子)を含む構成とする等の場合には、一般に有機溶剤を用いることができる。
例えば、予め調製した着色微粒子(微粒子分散物)を水性媒体中に分散させてインク組成物を構成するときには、色材と重合開始剤と既述の本発明に係る重合性化合物(及び好ましくは他の重合性化合物)と共に有機溶剤を用いて水相(水性媒体)に対する油相として調製することができる。
前記有機溶剤としては、特に制限はなく、重合性化合物若しくは該重合性化合物の重合体であるポリマーや色材(特に油溶性染料)の溶解性に基づいて適宜選択することが望ましく、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン等のケトン系溶剤、メタノール、エタノール、2−プロパノール、1−プロパノール、1−ブタノール、tert−ブタノール等のアルコール系溶剤、クロロホルム、塩化メチレン等の塩素系溶剤、ベンゼン、トルエン等の芳香族系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソプロピルなどのエステル系溶剤、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶剤、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ジメチルエーテル等のグリコールエーテル系溶剤、などが挙げられる。
有機溶剤は、単独で用いる以外に二種以上を併用してもよい。また、前記重合性化合物若しくは該重合性化合物の重合体であるポリマーや色材の溶解性によっては、水との混合溶媒として用いることもできる。
有機溶剤の使用量としては、本発明の効果を阻害しない範囲内であれば特に制限はなく、既述の重合性化合物100質量部に対して、10〜2000質量部が好ましい。該使用量が、10質量部未満であると分散させたときに微粒子の微細で安定な分散が難しくなる傾向があり、2000質量部を超えると有機溶剤を除去するための脱溶媒と濃縮の工程が必須かつ煩雑となり、しかも配合設計上の余裕がなくなる傾向がある。
有機溶剤は、該有機溶剤の蒸気圧が水より大きい場合には、分散させたときの分散物の安定性及び安全衛生上の観点から有機溶剤を除去するのが好ましい。有機溶剤を除去する方法は、溶剤の種類に応じて各種の公知の方法を適用することができ、例えば蒸発法、真空蒸発法、限外濾過法等が挙げられる。この有機溶剤の除去は、乳化分散させた場合には、乳化分散の直後できるだけ速やかに行なうのが好ましい。
例えば乳化分散法によって、重合開始剤と既述の本発明に係る重合性化合物(及び好ましくは他の重合性化合物)と(好ましくは色材と)を含む微粒子分散物(好ましくは着色微粒子)を水性媒体に分散してインク組成物を調製する場合には、本発明のインク組成物における微粒子分散物(好ましくは着色微粒子)の含有量は、該組成物の質量に対して1〜45質量%が好ましく、2〜30質量%がより好ましい。この含有量は、希釈、蒸発、限外濾過等により適宜調整することができる。
他の成分として含有できる前記高沸点有機溶媒は、沸点が100℃より高い有機溶剤である。前記高沸点有機溶媒は沸点が150℃以上のものが好ましく、170℃以上のものがより好ましい。例えば、多価アルコール類、脂肪族カルボン酸のエステル類、リン酸エステル類、炭化水素などが挙げられ、具体的には、ジエチレングルコール、トリメチロールプロパン、フタル酸ジブチル、安息香酸−2−エチルヘキシル、アルキルナフタレンなどが挙げられる。さらに詳細な具体例としては、特開2001−335734号公報(及び特願2000−78518号)に記載の疎水性高沸点有機溶媒を挙げることができる。これらは、目的に応じて、常温で液体、固体のいずれのものも使用できる。
高沸点有機溶媒は、一種で用いる以外に複数組み合わせて使用してもよく、その使用量は0〜20質量%が好ましく、0〜10質量%が更に好ましい。
また、他の成分として含有できる前記ポリマーは、既述の重合性化合物及び重合開始剤、並びに必要に応じ色材等を含んで微粒子分散物(特に着色微粒子)を調製したときの該微粒子分散物(特に着色微粒子)の極性や粘度の調整、色材(特に油溶性染料)を含む場合の該色材の溶解性向上、重合硬化後のインク組成物の被記録材との接着性、耐光性の調整などの目的で用いることができる。このポリマーは、重合性化合物若しくはこの重合体であるポリマーや色材等との相溶性が高いものが好ましく、また、その分子量としては50,000以下が好ましく、20,000以下が更に好ましい。ポリマーの例としては、ビニルポリマー、ポリウレタン、ポリエステルなどが挙げられ、具体的には、ポリブチルアクリレート、ポリ(イソブチルメタクリレート/ヒドロキシエチルアクリレート)(共重合質量比95/5)、ポリ(イソプロピルアクリレート/テトラヒドロフルフリルアクリレート)(共重合質量比70/30)、ポリ(ブチルメタクリレート/N−メトキシメチルアクリルアミド)(共重合質量比80/20)、ポリブチルアクリレート/ポリジメチルシロキサンブロック共重合体(共重合質量比90/10)などが挙げられる。前記ポリマーは、一種単独のみならず複数種を組合わせて使用することができ、ポリマーを使用する場合の量は、重合性化合物や色材の種類や量により異なるが、0〜40質量%が好ましく、0〜20質量%が特に好ましい。
上記以外に更に、貯蔵安定剤を含有することができる。貯蔵安定剤は、保存中の好ましくない重合を抑制するものであり、例として4級アンモニウム塩、ヒドロキシアミン類、環状アミド類、ニトリル類、置換尿素類、複素環化合物、有機酸、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノエーテル類、有機ホスフィン類、銅化合物などが挙げられ、具体的にはベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、ジエチルヒドロキシルアミン、ベンゾチアゾール、4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、クエン酸、ハイドロキノンモノブチルエーテル、ナフテン酸銅などが挙げられる。
前記貯蔵安定剤を使用する場合の量としては、前記エチレン性不飽和モノマーに対し、0.005〜1質量%が好ましく、0.01〜0.5質量%が更に好ましく、0.01〜0.2質量%が特に好ましい。
次に、本発明のインク組成物の製造方法について説明する。
本発明のインク組成物には、既述の重合開始剤及び本発明に係る重合性化合物(及び好ましくは他の重合性化合物)と必要に応じ色材(特に油溶性染料)や他の成分とを攪拌混合して製造される非水系(油性)のインク組成物、これら油性成分を水性媒体に分散してなる水系(水性)のインク組成物がある。後者の水系のインク組成物の製造法としては、前記重合性化合物等を乳化分散させる方法(乳化分散法)が挙げられる。
乳化分散法としては、重合開始剤と既述の本発明に係る重合性化合物(及び好ましくは他の重合性化合物)と必要に応じて色材(特に油溶性染料)や他の成分とを含有する有機溶媒相(油相)に水(水相)を添加すること、並びに、水中に前記有機溶媒相を添加すること、のいずれかによって、重合性化合物や色材等を乳化させ、微粒子化した着色微粒子分散物を調製する方法が好適である。
乳化分散法において用いられる乳化分散装置としては、簡単なスターラーやインペラー撹拌方式、インライン撹拌方式、コロイドミル等のミル方式、超音波方式など公知の装置を用いることができるが、本発明においては、高圧乳化分散装置が好ましく、その中でも、高圧ホモジナイザーが特に好ましい。
前記高圧ホモジナイザーは、US−4533254号明細書、特開平6−47264号公報等に詳細な機構が記載されているが、市販の装置としては、ゴーリンホモジナイザー(A.P.V GAULIN INC.)、マイクロフルイダイザー(MICROFLUIDEX INC.)、アルティマイザー(株式会社スギノマシン)等を使用できる。また、近年になって米国特許5720551号明細書に記載されているような、超高圧ジェット流内で微粒子化する機構を備えた高圧ホモジナイザーは本発明における乳化分散に特に有効である。この超高圧ジェット流を用いた乳化分散装置の例として、DeBEE2000(BEE INTERNATIONAL LTD.)が挙げられる。
前記高圧乳化分散装置を用いて乳化分散する際の圧力としては、50MPa以上(500bar以上)が好ましく、60MPa以上(600bar以上)がより好ましく、180MPa以上(1800bar以上)がさらに好ましい。本発明においては、乳化分散の際、例えば、撹拌乳化機で乳化した後、高圧ホモジナイザーを通す等の方法で二種以上の乳化装置を併用するのが特に好ましい。また、一度これらの乳化装置で乳化分散した後、湿潤剤や界面活性剤等の添加剤を添加した後、カートリッジにインク組成物を充填する間に再度高圧ホモジナイザーを通過させるのも好ましい。
前記乳化分散の際、重合性化合物に加えて低沸点有機溶媒を含む場合には、乳化物の安定性及び安全衛生上の観点から、低沸点有機溶媒を実質的に除去するのが好ましい。低沸点有機溶媒を実質的に除去する方法としては、該低沸点有機溶媒の種類に応じて各種の公知の方法、例えば、蒸発法、真空蒸発法、限外濾過法等を採用することができる。低沸点有機溶媒の除去工程は、乳化直後、できるだけ速やかに行なうのが好ましい。
前記乳化分散の際には、上記成分以外に種々の界面活性剤を用いることができる。例えば、脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩等のアニオン系界面活性剤や、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アリルエーテル、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アルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステル、オキシエチレンオキシプロピレンブロックコポリマー等のノニオン系界面活性剤、また、アセチレン系ポリオキシエチレンオキシド界面活性剤であるSURFYNOLS(AirProducts&Chemicals社)、また、N,N−ジメチル−N−アルキルアミンオキシドのようなアミンオキシド型の両性界面活性剤、さらに特開昭59−157,636号の第(37)〜(38)頁、リサーチ・ディスクロージャーNo.308119(1989年)に記載のもの等が好適に挙げられる。
乳化分散により、既述の重合開始剤と本発明に係る重合性化合物(及び好ましくは他の重合性化合物)と色材と必要に応じ他の成分とを含有する着色微粒子(油相)を水性媒体(水相)に分散させて水系のインク組成物とする場合においては、その粒子サイズのコントロールが特に重要である。インクジェット記録法により画像を形成した際の、色純度や濃度を高めるには、前記着色微粒子の平均粒子径を小さくするのが好ましい。具体的には、着色微粒子の体積平均粒子径は1nm以上300nm以下であるのが好ましく、2nm以上200nm以下であるのがより好ましく、2nm以上100nm以下であるのがさらに好ましい。また、着色微粒子に粗大粒子があると、印字性能を低下させることがある。例えば、粗大粒子がヘッドのノズルを詰まらせる場合、また詰まらないまでも汚れを形成することによってインクの不吐出や吐出のヨレを生じる場合がある等、印字性能に悪影響を与える場合がある。したがって、粗大粒子の存在割合は低い方が好ましく、具体的にはインクに調製した場合に、インク1μリットル中に5μm以上の粒子が10個以下、1μm以上の粒子を1000個以下とするのが好ましい。
これらの粗大粒子を除去する方法としては、公知の遠心分離法、精密濾過法等が利用できる。これらの分離手段は乳化分散直後に行なってもよいし、乳化分散物に湿潤剤や界面活性剤等の各種添加剤を加えた後、インクカートリッジに充填する直前に行なってもよい。着色微粒子の平均粒子径を小さくし、かつ粗大粒子を少なくするのには、機械的な乳化装置を用いるのが有効である。
本発明のインク組成物、特に水系のインク組成物には、上記以外に更に、必要に応じて下記の各種添加剤を適宜選択して含有していてもよい。各種添加剤としては、本発明の効果を阻害しない範囲内で含有することができ、例えば、乾燥防止剤、浸透促進剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、防黴剤、pH調整剤、表面張力調整剤、消泡剤、粘度調整剤、分散剤、分散安定剤、防錆剤、キレート剤、等の公知の添加剤が挙げられる。
前記乾燥防止剤は、インクジェット記録方式に用いるノズルのインク噴射口においてインク組成物が乾操することによる目詰まりを防止する目的で好適に使用できる。乾燥防止剤としては、水より蒸気圧の低い水溶性有機溶剤が好ましい。該乾燥防止剤の具体例としては、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−メチルー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、尿素誘導体が挙げられる。これらの中でも、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より好ましい。
これらは一種単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。これら乾燥防止剤は、インク組成物中に10〜50質量%含有することが好ましい。
前記浸透促進剤は、インク組成物を紙によりよく浸透させる目的で好適に使用できる。浸透促進剤としては、例えば、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が挙げられる。前記浸透促進剤は、印字の滲み、紙抜け(プリントスルー)等を生じない範囲内で含有され、インク組成物中に5〜30質量%程度含有することで、通常充分な効果を発揮する。
前記紫外線吸収剤は、画像の保存性を向上させる目的で使用でき、例えば、特開昭58−185677号公報、同61−190537号公報、特開平2−782号公報、同5−197075号公報、同9−34057号公報等に記載されたベンゾトリアゾール系化合物、特開昭46−2784号公報、特開平5−194483号公報、米国特許第3214463号等に記載されたベンゾフェノン系化合物、特公昭48−30492号公報、同56−21141号公報、特開平10−88106号公報等に記載された桂皮酸系化合物、特開平4−298503号公報、同8−53427号公報、同8−239368号公報、同10−182621号公報、特表平8−501291号公報等に記載されたトリアジン系化合物、リサーチディスクロージャーNo.24239号に記載された化合物やスチルベン系、ベンズオキサゾール系化合物に代表される紫外線を吸収して蛍光を発する化合物、いわゆる蛍光増白剤等が挙げられる。
前記酸化防止剤は、画像の保存性を向上させる目的で使用でき、例えば、各種の有機系及び金属錯体系の褪色防止剤を使用することができる。前記有機系の褪色防止剤としては、ハイドロキノン類、アルコキシフェノール類、ジアルコキシフェノール類、フェノール類、アニリン類、アミン類、インダン類、クロマン類、アルコキシアニリン類、複素環類、等が挙げられる。前記金属錯体系の褪色防止剤としては、ニッケル錯体、亜鉛錯体、等が挙げられ、具体的には、リサーチディスクロージャーNo.17643の第VIIのI〜J項、同No.15162、同No.18716の650頁左欄、同No.36544の527頁、同No.307105の872頁、同No.15162に引用された特許に記載された化合物や、特開昭62−215272号公報の127頁〜137頁に記載された代表的化合物の一般式及び化合物例に含まれる化合物を使用することができる。
前記防黴剤としては、デヒドロ酢酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム、ナトリウムピリジンチオン−1−オキシド、p−ヒドロキシ安息香酸エチルエステル、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オン及びその塩等が挙げられる。これらはインク組成物中に0.02〜1.00質量%使用するのが好ましい。
前記表面張力調整剤としては、ノニオン系、カチオン系、又はアニオン系界面活性剤等が好適に挙げられる。なお、本発明のインク組成物の表面張力としては、25〜70mN/mが好ましく、25〜60mN/mがより好ましい。
本発明のインク組成物の粘度としては、30mPa・s以下が好ましく、10mPa・s以下がより好ましい。
前記消泡剤としては、フッ素系、シリコーン系の化合物やEDTAに代表されるれるキレート剤等も必要に応じて含有することができる。
前記pH調整剤は、例えば乳化分散法によって着色微粒子分散物を調製する場合のpH調節及び分散安定性付与などの点で好適に使用することができ、pH4.5〜10.0となるように添加するのが好ましく、pH6〜10.0となるよう添加するのがより好ましい。前記pH調整剤としては、塩基性のものとして有機塩基、無機アルカリ等が好ましく、酸性のものとして有機酸、無機酸等が好ましい。前記塩基性のpH調整剤において、前記有機塩基の中でも、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン等がより好ましく、前記無機アルカリの中でも、アルカリ金属の水酸化物、炭酸塩、アンモニア等がより好ましい。前記アルカリ金属の水酸化物の中でも、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウムなどが特に好ましく、前記炭酸塩の中でも、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムなどが特に好ましい。また、前記酸性のpH調整剤において、前記有機酸の中でも、酢酸、プロピオン酸、トリフルオロ酢酸、アルキルスルホン酸などがより好ましく、前記無機酸の中でも、塩酸、硫酸、リン酸などがより好ましい。
本発明のインク組成物は、インクジェット記録用のインクとして好適に用いることができる。インクジェット記録方式には特に制限はなく、例えば、静電誘引力を利用してインクを吐出する電荷制御方式、ピエゾ素子の振動圧力を利用するドロップオンデマンド方式(圧力パルス方式)、電気信号を音響ビームに変えインクに照射して放射圧を利用してインクを吐出する音響型インクジェット方式、インクを加熱して気泡を形成し、発生した圧力を利用するサーマル型インクジェット方式、等のいずれであってもよい。なお、前記インクジェット記録方式には、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。
上記のうち、サーマル型、圧電型、電解型、又は音響型等のインクジェット記録用のインクとして好適である。
[画像形成方法]
本発明の画像形成方法は、既述した本発明のインク組成物を用いて被記録材に画像を記録する工程(記録工程)と、記録された画像に活性エネルギー線(活性線)を照射して硬化させる工程(硬化工程)とで構成されたものである。本発明では、硬化工程において活性エネルギー線を利用し、記録工程で被記録材に画像記録した後、記録画像に対して活性エネルギー線の照射を行なうことによって、画像化に寄与する重合性化合物の重合硬化が進行し、記録画像の堅牢性(特に被記録材からの耐剥離性)を効果的に向上させることができる。
記録工程においては、インクジェットプリンタによるインクジェット記録方法を適用するのが好ましい。インクジェット記録方法においては、本発明のインク組成物を用いて被記録材に画像記録を行なうが、その際に使用するインク吐出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。インクジェット記録方式には特に制限はなく、具体的には既述の通りである。
硬化工程においては、既述の重合開始剤の持つ感応波長に対応する波長領域の活性エネルギー線を発する光源を用いて重合硬化を促進する露光処理を行なうことができる。具体的には、250〜400nmの波長領域に属する活性線を発する光源、例えば、LD、LED、蛍光灯、低圧水銀灯、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、カーボンアーク灯、キセノンランプ、ケミカルランプなどを用いて好適に行なうことができる。好ましい光源には、LED、高圧水銀灯、メタルハライドランプが挙げられる。露光時間及び光量は、本発明に係る重合性化合物の重合硬化の程度に応じて適宜選択すればよく、30秒程度が一般的である。
−被記録材−
被記録材には特に制限はなく、公知の被記録材、例えば、普通紙、樹脂コート紙、インクジェット記録専用紙、フィルム、電子写真共用紙、布帛、ガラス、金属、陶磁器等が挙げられる。これらの中でも、インクジェット記録専用紙が好ましく、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、同10−337947号公報、等に記載されているものがより好ましい。
本発明の画像形成方法においては、被記録材に特に制限はないが、支持体上にインク受容層を設けてなり、かつ前記インク受容層が白色顔料(多孔質無機顔料)を含有する記録材を用いたときに、高画質画像を形成できる点で最も好適である。また、従来の多くの分散インクでは、白色顔料等の多孔質無機顔料を含むインク受容層を有してなる被記録材を用いる場合に、被記録材への染込み性が悪く、形成画像を手で擦ると表面から染料が剥離するという問題があったが、本発明のインク組成物は、既述の重合開始剤及び本発明に係る重合性化合物(及び好ましくは他の重合性化合物)と好ましくは既述の色材とで構成(微粒子分散物、色材を含むときには着色微粒子)され、低粘度でかつ油状であり、染込み性に優れているので、かかる問題は解決されると共に、記録時の吐出ノズルからの吐出安定性に優れており、また、記録後の露光処理(硬化工程)により重合性化合物の重合反応が行なわれるので、微粒子分散物(特に着色微粒子)はポリマーと好ましくは色材からなる組成に変化し、既述のように硬化性に優れると同時に、画像の堅牢性、特に画像の耐剥離性(耐擦過性を含む。)、並びに耐光性及び耐オゾン性を向上させることができる。これにより、本発明のインク組成物を用いた画像記録によると、高画質でかつ高強度で堅牢な画像を得ることができる。
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、本実施例では、インク組成物の一例としてインクジェット記録用のインクを作製するものとし、実施例中の「%」は特に指定しない限り質量基準である。
(実施例1)
下記組成の各成分を攪拌、混合して、本発明のイエローインク(1)を得た。
・本発明に係る重合性化合物の既述の例示化合物(1) … 5g
・1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(重合性化合物) …15g
(ダイセルUBC社製;HDDA)
・アシルフォスフィンオキサイド化合物(重合開始剤) … 0.8g
(Lucirin TPO、BASF社製)
・下記黄色染料Y−1(色材) … 0.4g
Figure 2006169294
(実施例2)
実施例1において、本発明に係る重合性化合物〔例示化合物(1)〕を既述の例示化合物(2)に代えたこと以外、実施例1と同様にして、本発明のイエローインク(2)を得た。
(実施例3)
実施例1において、本発明に係る重合性化合物〔例示化合物(1)〕を既述の例示化合物(7)に代えたこと以外、実施例1と同様にして、本発明のイエローインク(3)を得た。
(比較例1)
実施例1において、本発明に係る重合性化合物である例示化合物(1)を含有せず、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(HDDA)15gを20gに変更したこと以外、実施例1と同様にして、比較のイエローインク(4)を得た。
(実施例4〜6、比較例2)
実施例1〜3及び比較例1の各々において、下記表1に示すように、色材として用いた黄色染料Y−1を下記シアン染料C−1に代えたこと以外、実施例1〜3及び比較例1の各々と同様にして、本発明のシアンインク(5)〜(7)並びに比較のシアンインク(8)を得た。
(実施例7〜9、比較例3)
実施例1〜3及び比較例1の各々において、下記表1に示すように、色材として用いた黄色染料Y−1を下記マゼンタ染料M−1に代えたこと以外、実施例1〜3及び比較例1の各々と同様にして、本発明のシアンインク(9)〜(11)並びに比較のシアンインク(12)を得た。
Figure 2006169294
(画像記録及び評価)
上記より得た本発明及び比較のイエローインク、シアンインク、及びマゼンタインク(1)〜(12)の各々を順次、インクジェットプリンタ(印字密度300dpi、打滴周波数4kHz、ノズル数64)に装填し、各インク毎にアート紙上に吐出して色画像の記録を行ない、記録後Deep UVランプ SP−7(ウシオ社製)を用いて熱エネルギー15mJ/cm2となる条件で照射し、色画像サンプルを作成した。引き続いて、得られた色画像の各々について、下記の評価を行なった。評価結果は下記表1に示す。
1.硬化性
色画像の表面を次のようなタックフリーテストにて評価した。すなわち、記録後照射した直後の硬化皮膜である色画像の表面を指で触れ、ベタツキがない場合をAとし、ベタツキがある場合をBとし、著しくベタツキのある場合をCとして評価した。ベタツキが少ない程、硬化速度が良好であることを示し、Aのみが実用上許容可能な評価である。
2.接着性
硬化皮膜である色画像にカッターで碁盤目状の切れ目を入れた後、その色画像表面の全体に粘着テープを貼りつけ、粘着テープを剥離したときのアート紙上に残った色画像の残存状態を目視にて観察し、色画像の剥離が認められない場合をAとし、一部剥離が認められた場合をBとし、著しく剥離が認められた場合をCとして評価した。Aのみが実用上許容可能な評価である。
3.耐光性
上記のように色画像を記録したアート紙に、Xenon Weather−ometer Ci65A(ATLAS社製)を用いて、温度25℃、相対湿度32%の環境条件下で3.8時間ランプを点灯し、その後ランプを消した状態にして温度20℃、相対湿度91%の環境条件下で1時間放置するサイクルを、168時間かけて行なった。このサイクルを行なう前後での各色の色濃度を反射濃度測定計(Xrite938、Xrite社製)にて測定し、各色濃度の残存率を算出した。算出された値から、残存率が90%以上である場合をAとし、75%以上90%未満である場合をBとし、75%未満の場合をCとして評価した。
4.耐オゾン性
上記のように色画像を記録したアート紙をオゾン濃度5.0ppmの環境下で10日間保管した。保管前と保管後での各色の色濃度を反射濃度測定計(Xrite938、Xrite社製)にて測定し、各色濃度の残存率を算出した。算出された値から、残存率が90%以上である場合をAとし、75%以上90%未満である場合をBとし、75%未満の場合をCとして評価した。
Figure 2006169294
前記表1に示すように、自己会合性の重合性化合物を用いて構成された本発明のイエローインク、シアンインク、及びマゼンタインクでは、硬化速度が速く良好な硬化性が得られ、記録された色画像は容易に剥離されない接着性を示し、耐光性、耐オゾン性も良好であり、堅牢な色画像の記録を簡易に、しかも安定的に行なうことができた。これに対し、自己会合性を持たない化合物を重合性化合物として構成された比較のイエローインク、シアンインク、及びマゼンタインクでは、硬化性に劣るばかりか、接着性が高く堅牢な色画像を記録することはできなかった。

Claims (9)

  1. 活性エネルギー線の照射により硬化するインク組成物であって、
    重合開始剤と自己会合性を有する重合性化合物とを含有することを特徴とするインク組成物。
  2. 前記自己会合性を有する重合性化合物が、液晶性モノマーである請求項1に記載のインク組成物。
  3. 前記自己会合性を有する重合性化合物が、下記一般式(1)で表される化合物である請求項1又は2に記載のインク組成物。
    Figure 2006169294
    〔式中、Rは、水素原子又はメチル基を表し、Yは酸素原子又は−NR'−を表し、Zは単結合又は2価の連結基を表し、Qはメソゲン基を表す。R'は、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。nは1〜10の整数を表す。〕
  4. 前記自己会合性を有する重合性化合物以外の他の重合性化合物を更に含み、
    前記自己会合性を有する重合性化合物の含有量が、前記自己会合性を有する重合性化合物及び前記他の重合性化合物の合計量の30質量%以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載のインク組成物。
  5. 色材を更に含有する請求項1〜4のいずれか1項に記載のインク組成物。
  6. 前記色材が、油溶性染料である請求項5に記載のインク組成物。
  7. 前記油溶性染料は、酸化電位が1.0V(vsSCE)より貴である請求項6に記載のインク組成物。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載のインク組成物を用いて被記録材に画像を記録する工程と、記録された画像に活性エネルギー線を照射して硬化させる工程とを含むことを特徴とする画像形成方法。
  9. 前記被記録材が支持体上にインク受容層を有してなり、前記インク組成物を前記インク受像層に吐出してインクジェット記録を行なうようにした請求項8に記載の画像形成方法。
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