JP2007224226A - インク組成物、インクジェット記録方法、及び、印刷物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(a)多官能オキセタン化合物及び/又は多官能オキシラン化合物、(b)高極性単官能オキセタン化合物及び/又は高極性単官能オキシラン化合物、(c)低極性単官能オキセタン化合物及び/又は低極性単官能オキシラン化合物、(d)カチオン重合開始剤、並びに、(e)着色剤を含有することを特徴とするインク組成物、並びに、前記インク組成物を用いたインクジェット記録方法及び印刷物。
Description
また、特許文献2には、文字品質に優れ、色混じりの発生がなく、高精細な画像を記録することができ、かつ印刷物のしわやカールの発生が無いインクジェット記録方法による画像形成方法、印刷物及び記録装置を提供することを目的として、光酸発生剤と疎水性基を有するオキセタン化合物とを含有するインクが開示されている。
更に特許文献3には、有機溶剤を用いずに顔料分散性、硬化性、耐溶剤性が良好なジェットインク記録用紫外線硬化型インク組成物を提供することを目的として、顔料分散に用いる分散剤と、該分散剤を溶解するモノマー及び/又はオリゴマーを含有することを特徴とする無溶剤系の紫外線硬化型ジェットインク組成物が開示されている。
しかし、これらのインク組成物では、活性エネルギー線に対する感度、印刷物の密着性及びインクの保存安定性を全て十分に満足することができなかった。
<1> (a)多官能オキセタン化合物及び/又は多官能オキシラン化合物、(b)高極性単官能オキセタン化合物及び/又は高極性単官能オキシラン化合物、(c)低極性単官能オキセタン化合物及び/又は低極性単官能オキシラン化合物、(d)カチオン重合開始剤、並びに、(e)着色剤を含有することを特徴とするインク組成物、
<2> 低極性単官能オキセタン化合物及び/又は低極性単官能オキシラン化合物が、分子内の酸素原子の総数が1又は2であり、前記酸素原子が全てエーテル結合を形成している化合物である上記<1>に記載のインク組成物、
<3> 低極性単官能オキセタン化合物及び/又は低極性単官能オキシラン化合物が、1つ又は2つのエーテル結合、及び、炭化水素鎖のみから構成される化合物である上記<1>又は<2>に記載のインク組成物、
<4> 低極性単官能オキセタン化合物及び/又は低極性単官能オキシラン化合物が、下記式(I)で表される構造単位を1つ有する化合物である上記<1>〜<3>のいずれか1つに記載のインク組成物、
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のインク組成物は、放射線により硬化可能であり、(a)多官能オキセタン化合物及び/又は多官能オキシラン化合物、(b)高極性単官能オキセタン化合物及び/又は高極性単官能オキシラン化合物、(c)低極性単官能オキセタン化合物及び/又は低極性単官能オキシラン化合物、(d)カチオン重合開始剤、並びに、(e)着色剤を含有し、必要に応じて、(f)増感剤、(g)共増感剤、(h)他の重合性化合物、(i)他の重合開始剤、(j)その他の成分を含んでいてもよい。
本発明で言う「放射線」とは、その照射によりインク組成物中において開始種を発生させうるエネルギーを付与することができる活性放射線であれば、特に制限はなく、広くα線、γ線、X線、紫外線、可視光線、電子線などを包含するものであるが、なかでも、硬化感度及び装置の入手容易性の観点から紫外線及び電子線が好ましく、特に紫外線が好ましい。したがって、本発明のインク組成物としては、放射線として、紫外線を照射することにより硬化可能なインク組成物が好ましい。
また、本発明において特定の部分を「環」と称した場合、あるいは「基」に「環」が含まれる場合は、特に断りのない限りは単環でも縮環でも良く、置換されていても無置換でも良い。例えば「アリール基」はフェニル基でもナフチル基でも良く、置換フェニル基でも良い。
また、本発明においては、オキセタン化合物とオキシラン化合物とを総称し、「環状エーテル化合物」ともいう。
本発明のインク組成物は、少なくとも多官能オキセタン化合物又は多官能オキシラン化合物(以下、これらを単に「(a)成分」又は「多官能環状エーテル化合物」ともいう。)を含有する。
また、本発明のインク組成物は、多官能オキセタン化合物及び多官能オキシラン化合物の両方を含有することが好ましい。多官能オキセタン化合物及び多官能オキシラン化合物の両方を併用すると、良好な硬化特性が得られるため好ましい。
本発明のインク組成物は、多官能環状エーテル化合物(多官能オキセタン化合物と多官能オキシラン化合物との総量)の含有率が、インク全体の20〜70重量%であることが好ましく、30〜60重量%であることがより好ましい。尚、本発明における「含有率」とは、固形分換算の含有率であり、インク組成物から溶媒等の揮発成分を除いた成分中の含有率を意味する。
多官能オキセタン化合物とは、同一分子内にオキセタン環を2つ以上有する化合物である。本発明において、多官能オキセタン化合物は、1種類を単独で使用することもできるし、2種以上を併用して使用することもできる。
多官能オキセタン化合物は、オキセタン環を分子内に2つ以上有するが、2〜6つ有することが好ましく、2〜4つ有することがより好ましい。分子内に有するオキセタン環の数が上記範囲内であると、良好な硬化性と、良好な硬化膜の柔軟性が得られるので好ましい。
アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が挙げられ、フルオロアルキル基としては、これらアルキル基の水素のいずれかがフッ素原子で置換されたものが好ましく挙げられる。
Ra5は、酸素原子、硫黄原子、メチレン基、NH、SO、SO2、C(CF3)2、又は、C(CH3)2を表す。
Ra6は、炭素数1〜4個のアルキル基、又は、アリール基を表し、nは0〜2,000の整数である。Ra7は炭素数1〜4個のアルキル基、アリール基、又は、下記構造を有する1価の基を表す。下記式中、Ra8は炭素数1〜4個のアルキル基、又はアリール基であり、mは0〜100の整数である。
多官能オキシラン化合物とは、同一分子内にオキシラン環を2つ以上有する化合物である。本発明において、多官能オキシラン化合物は、1種類を単独で使用することもできるし、2種以上を併用して使用することもできる。
本発明において、多官能オキシラン化合物は、分子内にオキシラン環を2つ以上有するが、2〜6つ有することが好ましく、2〜4つ有することがより好ましい。分子内に有するオキシラン環の数が上記範囲内であると、良好な硬化性と、良好な硬化膜の柔軟性が得られるため好ましい。
多官能脂肪族オキシラン化合物としては、例えば、脂肪族多価アルコールあるいはそのアルキレンオキサイド付加体のジ又はポリグリシジルエーテル等があり、その代表例としては、エチレングリコールのジグリシジルエーテル、プロピレングリコールのジグリシジルエーテル又は1,6−ヘキサンジオールのジグリシジルエーテル等のアルキレングリコールのジグリシジルエーテル、グリセリンあるいはそのアルキレンオキサイド付加体のジ又はトリグリシジルエーテル等の多価アルコールのポリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールあるいはそのアルキレンオキサイド付加体のジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールあるいはそのアルキレンオキサイド付加体のジグリシジルエーテルに代表されるポリアルキレングリコールのジグリシジルエーテル等が挙げられる。ここでアルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイド等が挙げられる。
例えば、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、ビスフェノールSジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールFジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールSジグリシジルエーテル、エポキシノボラック樹脂、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールFジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールSジグリシジルエーテル、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル−5,5−スピロ−3,4−エポキシ)シクロヘキサン−メタ−ジオキサン、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、ビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)アジペート、3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシル−3’,4’−エポキシ−6’−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、メチレンビス(3,4−エポキシシクロヘキサン)、ジシクロペンタジエンジエポキサイド、エチレングリコールのジ(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)エーテル、エチレンビス(3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート)、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジオクチル、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジ−2−エチルヘキシル、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル類、1,13−テトラデカジエンジオキサイド、リモネンジオキサイド、1,2,7,8−ジエポキシオクタン、1,2,5,6−ジエポキシシクロオクタン等が挙げられる。
本発明のインク組成物は、(b)高極性単官能オキセタン化合物及び/又は高極性単官能オキシラン化合物(以下、これらを単に「(b)成分」又は「高極性環状エーテル化合物」ともいう。)を含有する。
高極性単官能オキセタン化合物又は高極性単官能オキシラン化合物とは、極性の高いオキセタン又はオキシラン化合物であり、より詳しくは、分子内に高極性基を有するオキセタン又はオキシラン化合物である。
本発明のインク組成物は、高極性単官能環状エーテル化合物を含有することにより、良好な分散性を得ることができる。
高極性単官能オキセタン化合物及び高極性単官能オキシラン化合物は、1種類を単独で使用することもできるし、2種以上を併用して使用することもできる。また、高極性単官能オキセタン化合物のみを使用することもできるし、高極性単官能オキシラン化合物のみを使用することもできるし、両者を併用することもできる。
尚、本発明にて使用される高極性単官能化合物としては、分子のlogP値(オクタノール/水分配係数)が1.0未満の化合物であり、低極性単官能化合物としては、分子のlogP値が1.0以上の化合物が挙げられる。
本発明に用いることができる高極性単官能オキセタン化合物又は高極性単官能オキシラン化合物は、高極性基としてアルキレングリコール構造、又は、ポリアルキレングリコール構造を有することが好ましく、エチレングリコール構造、ポリエチレングリコール構造、プロピレングリコール構造、又は、ポリプロピレングリコール構造を有することがより好ましい。
高極性単官能環状エーテル化合物が分子内に有する酸素原子の総数は、3以上であることが好ましく、3〜7であることがより好ましい。酸素原子の総数が3以上であると、十分高い極性が得られ、良好な分散安定性が得られるので好ましい。
環状エーテル構造は、炭素原子数2又は3のエーテル環、すなわち、オキシラン環又はオキセタン環構造である。
高極性単官能オキセタン化合物及び高極性単官能オキシラン化合物における環状エーテル構造を含む分子構造として、具体的には、反応性や入手容易性の観点から、下記に示す構造が好ましく例示できる。尚、波線部は他の構造との結合部位である。
該置換基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、ニトロ基、アミノ基が挙げられる。
これら置換基は、可能な場合には、前記置換基が更に前記置換基で置換されていてもよい。また、2つの置換基が連結し環構造を形成していてもよく、環状エーテル構造以外の他の構造部分と連結し環構造を形成していてもよい。
R1で表されるアルキレン基としては、炭素原子数2〜12のアルキレン基が好ましく挙げられ、炭素原子数2〜8であることがより好ましく、炭素原子数2〜6であることが更に好ましい。具体的には、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基等が好ましく挙げられる。
R1で表されるシクロアルキレン基としては、炭素原子数4〜12のシクロアルキレン基が好ましく挙げられ、炭素原子数4〜8であることがより好ましく、炭素原子数5〜7であることが更に好ましい。具体的には、シクロヘプチル基、シクロへキシル基、シクロペンチル基、ビシクロ環基等の基から水素原子を1個除した基が好ましく挙げられる。
R1で表されるアリーレン基としては、炭素原子数6〜18のアリーレン基が好ましく挙げられ、炭素原子数6〜12であることがより好ましく、炭素原子数6〜8であることが更に好ましい。具体的には、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基等の基から水素原子を1個除した基が好ましく挙げられ、フェニル基から水素原子を1個除した基であることがより好ましい。
また、R1としては、これらの基を2以上組み合わせた基であってもよく、ベンジル基から水素原子を1個除した基であることがより好ましい。
該置換基としては、例えば、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、ニトロ基、アミノ基が挙げられる。
R1としては、置換基を有さないアルキレン基、置換基を有さないシクロアルキレン基、又は、置換基を有さないアリーレン基であることが特に好ましい。
また、前記アルキレングリコール構造は、高極性単官能オキセタン化合物、高極性単官能オキシラン化合物の分子構造中に1個含まれていてもよいし、2個以上含まれていてもよい。
本発明において、高極性基としてアルキレングリコール構造を有することが好ましく、特にポリアルキレングリコール構造を有することが好ましい。更に、エチレングリコール構造、プロピレングリコール構造、ポリエチレングリコール構造、及びポリプロピレングリコール構造を有することが好ましい。
(b)成分の含有率が上記範囲であると、良好な分散安定性が得られるので好ましい。
本発明のインク組成物は、(c)低極性単官能オキセタン化合物及び/又は低極性単官能オキシラン化合物(以下、これらを単に「(c)成分」又は「低極性環状エーテル化合物」ともいう。)を含有する。
低極性単官能オキセタン化合物又は低極性単官能オキシラン化合物とは、極性の低いオキセタン又はオキシラン化合物であり、より詳しくは、分子内に高極性基のないオキセタン又はオキシラン化合物である。
本発明に用いることができる低極性単官能環状エーテル化合物は、分子内の酸素原子の総数が1つ又は2つであり、前記酸素原子の全てがエーテル結合を形成している化合物であることが好ましく、オキセタン環又はオキシラン環以外の分子構造が、炭化水素鎖のみ、又は、炭化水素鎖及び1つのエーテル結合で構成されている化合物であることがより好ましい。
低極性単官能オキセタン化合物及び低極性単官能オキシラン化合物における環状エーテル構造は、炭素原子数2又は3のエーテル環、すなわち、オキシラン環又はオキセタン環構造である。
低極性単官能オキセタン化合物及び低極性単官能オキシラン化合物における環状エーテル構造を含む分子構造として、具体的には、反応性や入手容易性の観点から、下記に示す構造が好ましく例示できる。尚、波線部は他の構造との結合部位である。
該置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基が挙げられ、具体的には、メチル基、エチル基、フェニル基等が例示できる。
これら置換基は、可能な場合には、前記置換基が更に前記置換基で置換されていてもよい。また、2つの置換基が連結し環構造を形成していてもよく、環状エーテル構造以外の他の構造部分と連結し環構造を形成していてもよい。ただし、分子内にオキセタン構造及びオキシラン構造が合計2つ以上の形成されることはない。
R1で表されるアルキル基としては、置換基を有していてもよい炭素数1以上のアルキル基が挙げられる。また、炭素数30以下であること好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ターシャリーブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−ステアリル基、ベンジル基等が例示できる。
R1で表されるシクロアルキル基としては、置換基を有していてもよい炭素数4以上の脂環式炭化水素基が挙げられる。また、炭素数30以下であること好ましい。具体的には、シクロヘプチル基、シクロへキシル基、シクロペンチル基、ビシクロ環基等が例示できる。
R1で表されるアリール基としては、置換基を有していてもよい炭素原子数6〜18のアリール基が好ましく挙げられ、炭素原子数6〜12であることがより好ましく、炭素原子数6〜8であることが更に好ましい。具体的には、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、p−ノニルフェニル基等が例示できる。
前記アルコキシ構造は、低極性単官能オキセタン化合物中、又は、低極性単官能オキシラン化合物中に1個含まれていてもよいし、2個以上含まれていてもよい。
本発明のインク組成物における、低極性単官能オキセタン化合物及び低極性単官能オキシラン化合物と、高極性単官能オキセタン化合物及び高極性単官能オキシラン化合物との重量比は、5:95〜95:5が好ましい。より好ましくは5:95〜70:30であり、更に好ましくは10:90〜50:50である。
本発明のインク組成物は、(d)カチオン重合開始剤を含有する。本発明に用いることができるカチオン重合開始剤(光酸発生剤)としては、例えば、化学増幅型フォトレジストや光カチオン重合に利用される化合物が用いられる(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(1993年)、187〜192ページ参照)。本発明に好適なカチオン重合開始剤の例を以下に挙げる。
本発明のインク組成物は、(e)着色剤を含有する。
本発明に用いることのできる着色剤としては、特に制限はないが、耐候性に優れ、色再現性に富んだ顔料及び油溶性染料が好ましく、溶解性染料等の任意の公知の着色剤から選択して使用することができる。本発明のインク組成物又はインクジェット記録用インク組成物に好適に使用し得る着色剤は、硬化反応である重合反応において重合禁止剤として機能しないことが好ましい。これは、活性放射線による硬化反応の感度を低下させないためである。
本発明に用いることのできる顔料としては、特に限定されるわけではないが、例えばカラーインデックスに記載される下記の番号の有機又は無機顔料が使用できる。
以下に、本発明に用いることのできる油溶性染料について説明する。
本発明に用いることのできる油溶性染料とは、水に実質的に不溶な染料を意味する。具体的には、25℃での水への溶解度(水100gに溶解できる染料の質量)が1g以下であり、好ましくは0.5g以下、より好ましくは0.1g以下であるものを指す。従って、油溶性染料とは、所謂水に不溶性の顔料や油溶性色素を意味し、これらの中でも油溶性色素が好ましい。
前記不飽和複素環としては、例えば、ピラゾール環、イミダゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、チアジアゾール環、チオフェン環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾイソチアゾール環、ピリミジン環、ピリジン環、及びキノリン環等が好ましい。また、前記不飽和複素環基は、前記R1〜R4で挙げた置換基を有していてもよい。
イエローカプラー:米国特許3,933,501号、同4,022,620号、同4,326,024号、同4,401,752号、同4,248,961号、特公昭58−10739号、英国特許1,425,020号、同1,476,760号、米国特許3,973,968号、同4,314,023号、同4,511,649号、欧州特許249,473A号、同502,424A号の式(I),(II)で表されるカプラー、同513,496A号の式(1),(2)で表されるカプラー(特に18頁のY−28)、同568,037A号のクレーム1の式(I)で表されるカプラー、米国特許5,066,576号のカラム1の45〜55行の式(I)で表されるカプラー、特開平4−274425号公報の段落0008の式(I)で表されるカプラー、欧州特許498,381A1号の40頁のクレーム1に記載のカプラー(特に18頁のD−35)、同447,969A1号の4頁の式(Y)で表されるカプラー(特に、Y−1(17頁),Y−54(41頁))、米国特許4,476,219号のカラム7の36〜58行の式(II)〜(IV)で表されるカプラー(特にII−17、19(カラム17)、II−24(カラム19))。
前記式(3)において、R1〜R6は、前記式(1)の各々と同義である。
また、本発明において、M−0、M−4、M−6、a−21を用いることができ、特にM−4、M−6、a−21を好ましく用いることができる。
尚、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では、非会合状態の酸化電位が測定される。
酸化電位が低い染料を使用すると、染料による重合阻害が大きく、硬化性が低下する。酸化電位が貴である染料を使用した場合には、重合阻害がほとんど無い。
また、着色剤の分散を行う際に分散剤を添加することも可能である。分散剤としては、その種類に特に制限はないが、好ましくは高分子分散剤を用いることであり、高分子分散剤としては、例えば、Zeneca社のSolsperseシリーズが挙げられる。また、分散助剤として、各種顔料に応じたシナージストを用いることも可能である。本発明において、これらの分散剤及び分散助剤は、着色剤100重量部に対し、1〜50重量部添加することが好ましい。
着色剤は、本発明のインク組成物に直接添加してもよいが、分散性向上のため、あらかじめ溶剤又は本発明に使用する重合性化合物のような分散媒体に添加してもよい。本発明において、溶剤が硬化画像に残留する場合の耐溶剤性の劣化並びに残留する溶剤のVOC(Volatile Organic Compound:揮発性有機化合物)の問題を避けるためにも、着色剤は、重合性化合物に添加することが好ましい。更に使用する重合性化合物としては、最も粘度の低いモノマーを選択することが分散適性上好ましい。
本発明のインク組成物は、オニウム型重合開始剤の酸発生効率の向上、感光波長の長波長化の目的で、増感剤を含有することも好ましい。増感剤としては、オニウム型重合開始剤に対し、電子移動機構又はエネルギー移動機構で増感させるものが好ましい。増感剤としては、増感色素が好ましい。
本発明に使用する増感色素としては、以下に列挙する化合物類に属しており、且つ300nm〜450nmの波長領域に吸収波長を有するものが挙げられる。
好ましい増感色素の例としては、以下の化合物類に属しており、かつ350nmから450nm域に吸収波長を有するものを挙げることができる。
例えば、多核芳香族類(例えば、フェナントレン、アントラセン、ピレン、ペリレン、トリフェニレン、9,10−ジアルコキシアントラセン)、キサンテン類(例えば、フルオレッセイン、エオシン、エリスロシン、ローダミンB、ローズベンガル)、チオキサントン類(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)、シアニン類(例えばチアカルボシアニン、オキサカルボシアニン)、メロシアニン類(例えば、メロシアニン、カルボメロシアニン)、フタロシアニン類、チアジン類(例えば、チオニン、メチレンブルー、トルイジンブルー)、アクリジン類(例えば、アクリジンオレンジ、クロロフラビン、アクリフラビン)、アントラキノン類(例えば、アントラキノン)、スクアリウム類(例えば、スクアリウム)、アクリジンオレンジ、クマリン類(例えば、7−ジエチルアミノ−4−メチルクマリン)、ケトクマリン、フェノチアジン類、フェナジン類、スチリルベンゼン類、アゾ化合物、ジフェニルメタン、トリフェニルメタン、ジスチリルベンゼン類、カルバゾール類、ポルフィリン、スピロ化合物、キナクリドン、インジゴ、スチリル、ピリリウム化合物、ピロメテン化合物、ピラゾロトリアゾール化合物、ベンゾチアゾール化合物、バルビツール酸誘導体、チオバルビツール酸誘導体等が挙げられ、更に欧州特許第568,993号明細書、米国特許第4,508,811号明細書、同5,227,227号明細書、特開2001−125255号公報、特開平11−271969号公報等に記載の化合物等などが挙げられる。
具体的には以下の化合物が例示できる。尚、下記の化合物中、Meはメチル基、Buはブチル基を表す。
増感剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、増感剤とオニウム型重合開始剤とのインク組成物中における含有比としては、オニウム型重合開始剤の分解率向上と照射した光の透過性の観点から、重量比で、(オニウム型重合開始剤)/(増感剤)=100〜0.5が好ましく、50〜1がより好ましく、10〜1.5が更に好ましい。
本発明のインク組成物は、(g)共増感剤を含有することも好ましい。本発明において共増感剤は、増感色素の活性放射線に対する感度を一層向上させる、あるいは酸素による重合性化合物の重合阻害を抑制する等の作用を有する。
この様な共増感剤の例としては、アミン類、例えばM. R. Sanderら著「Journal of Polymer Society」第10巻3173頁(1972)、特公昭44−20189号公報、特開昭51−82102号公報、特開昭52−134692号公報、特開昭59−138205号公報、特開昭60−84305号公報、特開昭62−18537号公報、特開昭64−33104号公報、Research Disclosure 33825号記載の化合物等が挙げられ、具体的には、トリエタノールアミン、p−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、p−ホルミルジメチルアニリン、p−メチルチオジメチルアニリン等が挙げられる。
本発明のインク組成物は、多官能オキセタン化合物、多官能オキシラン化合物、単官能オキセタン化合物、単官能オキシラン化合物と共に(h)他の重合性化合物を併用することもできる。本発明に併用することのできる重合性化合物としては、(a)〜(c)に該当しないカチオン重合性化合物や、ラジカル重合性化合物が挙げられる。ラジカル重合性化合物としては、例えば、特開平7−159983号、特公平7−31399号、特開平8−224982号、特開平10−863号、特願平7−231444号等の各公報に記載されている光重合性組成物を用いた光硬化型材料が知られている。
具体的には、2−エチルヘキシルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、カルビトールアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ベンジルアクリレート、ジアセトンアクリルアミド、エポキシアクリレート等のアクリル酸誘導体、メチルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、アリルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、ジメチルアミノメチルメタクリレート等のメタクリル誘導体、その他、アリルグリシジルエーテル等のアリル化合物の誘導体が挙げられ、更に具体的には、山下晋三編、「架橋剤ハンドブック」、(1981年大成社);加藤清視編、「UV・EB硬化ハンドブック(原料編)」(1985年、高分子刊行会);ラドテック研究会編、「UV・EB硬化技術の応用と市場」、79頁、(1989年、シーエムシー);滝山栄一郎著、「ポリエステル樹脂ハンドブック」、(1988年、日刊工業新聞社)等に記載の市販品若しくは業界で公知のラジカル重合性乃至架橋性のモノマー、オリゴマー及びポリマーを用いることができる。
ラジカル重合性化合物とカチオン重合性化合物を併用すると、ラジカル重合の特徴である高感度性と、カチオン重合の特徴である低体積収縮性より、高感度性、及び、密着性を兼備した印刷物、又は、平版印刷版が得られるので好ましい。
単官能ビニルエーテルとしては、例えば、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、t−ブチルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、n−ノニルビニルエーテル、ラウリルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、シクロヘキシルメチルビニルエーテル、4−メチルシクロヘキシルメチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、ジシクロペンテニルビニルエーテル、2−ジシクロペンテノキシエチルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、エトキシエチルビニルエーテル、ブトキシエチルビニルエーテル、メトキシエトキシエチルビニルエーテル、エトキシエトキシエチルビニルエーテル、メトキシポリエチレングリコールビニルエーテル、テトラヒドロフルフリルビニルエーテル、2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、2−ヒドロキシプロピルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、4−ヒドロキシメチルシクロヘキシルメチルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、ポリエチレングリコールビニルエーテル、クロルエチルビニルエーテル、クロロブチルビニルエーテル、クロロエトキシエチルビニルエーテル、フェニルエチルビニルエーテル、フェノキシポリエチレングリコールビニルエーテル等が挙げられる。
ビニルエーテル化合物としては、ジ又はトリビニルエーテル化合物が、硬化性、被記録媒体との密着性、形成された画像の表面硬度などの観点から好ましく、特にジビニルエーテル化合物が好ましい。
本発明のインク組成物は、(d)カチオン重合開始剤と、(i)他の重合開始剤を併用することもできる。併用する重合開始剤としては、公知のラジカル重合開始剤が挙げられる。前記他の重合開始剤は、単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明のインク組成物に用いることのできるラジカル重合開始剤は、外部エネルギーを吸収して重合開始種を生成する化合物である。重合を開始するために使用される外部エネルギーは、熱及び活性放射線に大別され、それぞれ、熱重合開始剤及び光重合開始剤が使用される。活性放射線には、γ線、β線、電子線、紫外線、可視光線、赤外線が例示できる。本発明に用いることのできる重合開始剤は、活性放射線に感応する放射線感応型ラジカル重合開始剤、いわゆる光ラジカル重合開始剤が好ましい。
本発明のインク組成物には、必要に応じて、他の成分を添加することができる。その他の成分としては、例えば、塩基性化合物、ラジカル重合禁止剤、溶剤等が挙げられる。
塩基性化合物は、インク組成物の保存安定性を向上させる観点から添加することが好ましい。本発明に用いることができる塩基性化合物としては、公知の塩基性化合物を用いることができ、例えば、無機塩等の塩基性無機化合物や、アミン類等の塩基性有機化合物を好ましく用いることができる。
ラジカル重合禁止剤は、保存性を高める観点から添加することが好ましい。また、本発明のインク組成物をインクジェト記録用インク組成物として使用する場合には、40〜80℃の範囲で加熱、低粘度化して吐出することが好ましく、熱重合によるヘッド詰まりを防ぐためにも、重合禁止剤を添加することが好ましい。重合禁止剤は、本発明のインク組成物全量に対し、200〜20,000ppm添加することが好ましい。重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノン、ベンゾキノン、p−メトキシフェノール、TEMPO、TEMPOL、クペロンAl等が挙げられる。
インク組成物に用いることのできる着色剤の遮光効果による感度低下を防ぐ手段として、カチオン重合性化合物とカチオン重合開始剤との組み合わせ、及び、ラジカル重合性化合物とラジカル重合開始剤との組み合わせの他、これらの重合性化合物及び重合開始剤を併用したラジカル・カチオンのハイブリッド型硬化インクとしてもよい。
得られたインク組成物を、インクジェット記録用として用いる場合には、吐出性を考慮し、吐出時の温度(例えば、40〜80℃、好ましくは25〜30℃)において、インク組成物の粘度が、好ましくは7〜30mPa・sであり、より好ましくは7〜20mPa・sである。例えば、本発明のインク組成物の室温(25〜30℃)での粘度は、好ましくは7〜500mPa・s、より好ましくは7〜200mPa・sである。本発明のインク組成物は、粘度が上記範囲になるように適宜組成比を調整することが好ましい。室温での粘度を高く設定することにより、多孔質な被記録媒体を用いた場合でも、被記録媒体中へのインク浸透を回避し、未硬化モノマーの低減、臭気低減が可能となる。更にインク液滴着弾時のインクの滲みを抑えることができ、その結果として画質が改善されるので好ましい。
本発明のインク組成物は、インクジェット記録用として使用されることが好ましい。
本発明に好適に採用され得るインクジェット記録方法について、以下説明する。
本発明は、上記インク組成物を、被記録媒体(支持体、記録材料等)上に吐出し、被記録媒体上に吐出されたインク組成物に活性放射線を照射し、もってインクを硬化して画像を形成する方法を提供する。即ち、本発明は、
(a)被記録媒体上にインク組成物を吐出する工程、及び
(b)吐出されたインク組成物に活性放射線を照射してインク組成物を硬化する工程、
を含むインクジェット記録方法であって、
前記インク組成物が本発明のインク組成物であるインクジェット記録方法に関する。
硬化したインク組成物は、被記録媒体上に画像を形成する。
活性放射線のピーク波長は200〜600nmであることが好ましく、300〜450nmであることがより好ましく、350〜420nmであることがより好ましい。また、活性放射線の出力は、2,000mJ/cm2以下であることが好ましく、より好ましくは、10〜2,000mJ/cm2であり、更に好ましくは、20〜1,000mJ/cm2であり、特に好ましくは、50〜800mJ/cm2である。
本発明のインク組成物又はインクジェット記録用インク組成物を被記録媒体の表面上に吐出する場合、インク組成物又はインクジェット記録用インク組成物を好ましくは40〜80℃、より好ましくは25〜30℃に加熱して、インク組成物の粘度を好ましくは7〜30mPa・s、より好ましくは7〜20mPa・sに下げた後に吐出することが好ましい。特に、25℃におけるインク粘度が7〜500mP・sのインク組成物を用いると大きな効果を得ることが出来るので好ましい。この方法を用いることにより、高い吐出安定性を実現することができる。本発明のインク組成物のような放射線硬化型インク組成物は、概して通常インク組成物又はインクジェット記録用インクで使用される水性インクより粘度が高いため、吐出時の温度変動による粘度変動が大きい。インクの粘度変動は、液滴サイズの変化及び液滴吐出速度の変化に対して大きな影響を与え、ひいては画質劣化を引き起こす。従って、吐出時のインクの温度はできるだけ一定に保つことが必要である。よって、本発明において、温度の制御幅は、設定温度の±5℃、好ましくは設定温度の±2℃、より好ましくは設定温度±1℃とすることが適当である。
被記録媒体の表面上に吐出された上記インク組成物は、活性放射線を照射することによって硬化する。これは、本発明の上記インク組成物に含まれる重合開始系中のカチオン重合開始剤が放射線を吸収して酸を発生し、重合性化合物がカチオン重合して硬化するためである。
ここで、使用される活性放射線は、α線、γ線、電子線、X線、紫外線、可視光又は赤外光などが使用され得る。活性放射線のピーク波長は、増感色素の吸収特性にもよるが、例えば、200〜600nm、好ましくは、300〜450nm、より好ましくは、350〜450nmであることが適当である。また、本発明では、重合開始系は、低出力の活性放射線であっても十分な感度を有するものである。従って、活性放射線の出力は、例えば、2,000mJ/cm2以下、好ましくは、10〜2,000mJ/cm2、より好ましくは、20〜1,000mJ/cm2、更に好ましくは、50〜800mJ/cm2の照射エネルギーであることが適当である。また、活性放射線は、露光面照度が、例えば、10〜2,000mW/cm2、好ましくは、20〜1,000mW/cm2で照射されることが適当である。
活性放射線の照射条件並びに基本的な照射方法は、特開昭60−132767号公報に開示されている。具体的には、インクの吐出装置を含むヘッドユニットの両側に光源を設け、いわゆるシャトル方式でヘッドユニットと光源を走査することによって行われる。活性放射線の照射は、インク着弾後、一定時間(例えば、0.01〜0.5秒、好ましくは0.01〜0.3秒、より好ましくは0.01〜0.15秒)をおいて行われることになる。このようにインク着弾から照射までの時間を極短時間に制御することにより、被記録媒体に着弾したインクが硬化前に滲むことを防止するこが可能となる。また、多孔質な被記録媒体に対しても光源の届かない深部までインクが浸透する前に露光することができる為、未反応モノマーの残留を抑えられ、その結果として臭気を低減することができる。
更に、駆動を伴わない別光源によって硬化を完了させてもよい。WO99/54415号では、照射方法として、光ファイバーを用いた方法やコリメートされた光源をヘッドユニット側面に設けた鏡面に当て、記録部へUV光を照射する方法が開示されている。
このようにして、本発明の上記インク組成物は、活性放射線の照射により硬化し、疎水性画像を前記親水性支持体表面上に形成する。
本発明に用いられるインクジェット記録装置としては、特に制限はなく、市販のインクジェット記録装置が使用できる。即ち、本発明においては、市販のインクジェット記録装置を用いて被記録媒体へ記録することができる。
本発明で用いることのできるインクジェット記録装置としては、例えば、インク供給系、温度センサー、活性放射線源を含む。
インク供給系は、例えば、本発明の上記インク組成物を含む元タンク、供給配管、インクジェットヘッド直前のインク供給タンク、フィルター、ピエゾ型のインクジェットヘッドからなる。ピエゾ型のインクジェットヘッドは、1〜100pl、好ましくは、8〜30plのマルチサイズドットを例えば、320×320〜4,000×4,000dpi、好ましくは、400×400〜1,600×1,600dpi、より好ましくは、720×720dpiの解像度で吐出できるよう駆動することができる。尚、本発明でいうdpiとは、2.54cm当たりのドット数を表す。
また、発光ダイオード(LED)及びレーザーダイオード(LD)を活性放射線源として用いることが可能である。特に、紫外線源を要する場合、紫外LED及び紫外LDを使用することができる。例えば、日亜化学(株)は、主放出スペクトルが365nmと420nmとの間の波長を有する紫色LEDを上市している。更に一層短い波長が必要とされる場合、米国特許番号第6,084,250号明細書は、300nmと370nmとの間に中心付けされた活性放射線を放出し得るLEDを開示している。また、他の紫外LEDも、入手可能であり、異なる紫外線帯域の放射を照射することができる。本発明で特に好ましい活性放射線源は、熱発生による基材へのダメージが少ないことから、UV−LEDが好ましく、特に好ましくは、350〜420nmにピーク波長を有するUV−LEDである。
また、LEDの被記録媒体上での最高照度は10〜2,000mW/cm2であることが好ましく、20〜1,000mW/cm2であることがより好ましく、特に好ましくは50〜800mW/cm2である。
(顔料)
C顔料(シアン顔料):IRGALITTE BLUE GLVO(チバスペシャリティーケミカルズ社製)
M顔料(マゼンタ顔料):CINQUASIA MAGENTA RT−335 D(チバスペシャリティーケミカルズ社製)
Y顔料(イエロー顔料):NOVOPERM YELLOW H2G(クラリアント社製)
K顔料(ブラック顔料):SPECIAL BLACK 250(チバスペシャリティーケミカルズ社製)
(分散剤)
BYK168(BYK Chemie社製)
OXT−221(東亞合成(株)製)
化合物A:下記構造の化合物
Cylacure UVR6105(Dow Chemical社製)
セロキサイド3000(ダイセル化学工業社製)
例示化合物(1)
(高極性単官能オキシラン化合物)
例示化合物(20)
(低極性単官能オキセタン化合物)
例示化合物(58)
(低極性単官能オキシラン化合物)
例示化合物(73)
Esacure1064(Lamberti社製)
(添加剤)
TPM:トリプロピレングリコールモノメチルエーテル(Dow Chemical社製)
(界面活性剤)
BYK307(BYK Chemie社製)
IRGALITTE BLUE GLVO 300重量部
OX221 500重量部
BYK168 200重量部
以上の成分を撹拌混合し、シアンミルベースAを得た。尚、顔料ミルベースの調製は分散機モーターミルM50(アイガー社製)に入れて、直径0.65mmのジルコニアビーズを用い、周速9m/sで6時間分散を行った。
CINQUASIA MAGENTA RT−335 D 300重量部
OX221 300重量部
BYK168 400重量部
以上の成分を撹拌混合し、マゼンタミルベースBを得た。尚、顔料ミルベースの調製は分散機モーターミルM50(アイガー社製)に入れて、直径0.65mmのジルコニアビーズを用い、周速9m/sで10時間分散を行った。
NOVOPERM YELLOW H2G 300重量部
OX221 300重量部
BYK168 400重量部
以上の成分を撹拌混合し、イエローミルベースCを得た。尚、顔料ミルベースの調製は分散機モーターミルM50(アイガー社製)に入れて、直径0.65mmのジルコニアビーズを用い、周速9m/sで10時間分散を行った。
SPECIAL BLACK 250 300重量部
OX221 300重量部
BYK168 400重量部
以上の成分を撹拌混合し、ブラックミルベースDを得た。尚、顔料ミルベースの調製は分散機モーターミルM50(アイガー社製)に入れて、直径0.65mmのジルコニアビーズを用い、周速9m/sで10時間分散を行った。
ミルベースA〜D、各重合成化合物、重合開始剤、添加剤をそれぞれ表1に示す処方で混合し、高速撹拌することでインク組成物を得た。
実施例1で使用した各成分を下記表に示したように変更した以外は全く同様にしてインク組成物を調製した。
調製した各インク組成物の25℃における粘度をB型粘度計(LVDV−1、Brookfirld社製)を用いて測定した。結果を表2に示す。
次に、ピエゾ型インクジェットノズルを有する市販のインクジェット記録装置を用いて、被記録媒体への記録を行った。インク供給系は、元タンク、供給配管、インクジェットヘッド直前のインク供給タンク、フィルター、ピエゾ型のインクジェットヘッドから成り、インク供給タンクからインクジェットヘッド部分までを断熱及び加温を行った。温度センサーは、インク供給タンク及びインクジェットヘッドのノズル付近にそれぞれ設け、ノズル部分が常に40℃±2℃となるよう、温度制御を行った。ピエゾ型のインクジェットヘッドは、8〜30plのマルチサイズドットを720×720dpiの解像度で射出できるよう駆動した。着弾後はUV光を露光面照度700mW/cm2、に集光し、被記録媒体上にインク着弾した0.1秒後に照射が始まるよう露光系、主走査速度及び射出周波数を調整した。また、露光時間を可変とし、露光エネルギーを照射した。紫外線ランプには、HAN250NL ハイキュア水銀ランプ((株)ジーエス・ユアサ コーポレーション製)を使用した。尚、本発明でいうdpiとは、2.54cm当たりのドット数を表す。被記録媒体として、エステルフィルムE5000(膜厚125μm、東洋紡績(株)製)を用いた。
次いで、各形成した画像について、下記に記載の方法に準じて、硬化に必要な感度、膜柔軟性、保存安定性の評価を行った。
上記インクジェット記録方法に従い、平均膜厚が12μmのベタ画像の描画を行い、紫外線照射後の画像面において、粘着感の無くなる露光エネルギー量(mJ/cm2)を硬化感度と定義した。数値が小さいものほど高感度であることを表す。
また、硬化感度は以下の基準で評価した。
3・・・ 150mJ/cm2以下
2・・・ 150mJ/cm2を超えて600mJ/cm2未満
1・・・ 600mJ/cm2以上
被記録媒体として、エステルフィルムE5000(膜厚125μm、東洋紡績(株)製)を用い、露光エネルギーを900(mJ/cm2)で一定として、画像部の平均膜厚が12μm、24μm、36μmの3つのベタ画像を描画した。折り曲げテストは画像を形成した被記録材を25℃条件下で1回折り曲げ、画像部の割れの有無によって評価した。一般に平均膜厚が厚くなると、画像部を折り曲げた際に画像部にかかる歪が大きくなり、割れを生じやすくなる。即ち、より厚い膜厚で画像部に割れが生じないかをテストすることで、柔軟性の尺度とすることができる。
評価基準は以下の通りである。
4・・・ 平均膜厚12μm、24μm、36μm全てのサンプルで割れが発生しない。
3・・・ 平均膜厚12μm、24μmのサンプルでは割れが発生しないが、平均膜厚36μmのサンプルで、画像部の折り曲げた部分に割れが入る。
2・・・ 平均膜厚12μmのサンプルでは割れが発生しないが、平均膜厚24μm、36μmのサンプルで、画像部の折り曲げた部分に割れが入る。
1・・・ 平均膜厚12μm、24μm、36μmすべてのサンプルで、画像部の折り曲げた部分に割れが入る。
被記録媒体として、ポリカーボネート板(レキサン9034クリア、膜厚2mm、旭ガラス社製)、アクリル板(レプソールキャストアクリルクリアー、膜厚2mm、Repsol社製)、PVC板(Sintra、膜厚2mm、Alcan composites社製)を用い、露光エネルギーを900(mJ/cm2)で一定として、画像部の平均膜厚が12μmのベタ画像を描画した。画像を形成した被記録材上に25℃条件下で縦、横に10本(それぞれ長さ5cm)のクロス状の切りきずを入れ、その上に粘着テープを貼り、勢い良くはがした際の、画像部の剥がれの程度を評価した(一般にいうクロスハッチテストを実施した)。
評価基準は以下の通りである。
3・・・ テープが粘着された部分のうち、10%以下の面積しか画像が剥がれない。
2・・・ テープが粘着された部分のうち、10%以上、80%以下の面積の画像が剥がれた。
1・・・ テープが粘着された部分のうち、80%以上の面積の画像が剥がれた。
作製したインクを75%RH、60℃で3日保存した後、射出温度でのインク粘度を測定し、インク粘度の増加分を、保存後/保存前の粘度比で表した。粘度が変化せず1.0に近いほうが保存安定性が良好であり、1.5を超えると射出時に目詰まりを起こす場合があり好ましくない。
保存安定性は以下の基準で評価した。
3 ・・・ 保存後/保存前の粘度比が1.0以上1.20未満
2 ・・・ 保存後/保存前の粘度比が1.20以上1.50未満
1 ・・・ 保存後/保存前の粘度比が1.50以上
これらの評価結果を表2に示す。
《インクジェット画像記録》
次に、ピエゾ型インクジェットノズルを有する市販のインクジェット記録装置を用いて、被記録媒体への記録を行った。インク供給系は、元タンク、供給配管、インクジェットヘッド直前のインク供給タンク、フィルター、ピエゾ型のインクジェットヘッドから成り、インク供給タンクからインクジェットヘッド部分までを断熱及び加温を行った。温度センサーは、インク供給タンク及びインクジェットヘッドのノズル付近にそれぞれ設け、ノズル部分が常に40℃±2℃となるよう、温度制御を行った。ピエゾ型のインクジェットヘッドは、8〜30plのマルチサイズドットを720×720dpiの解像度で射出できるよう駆動した。着弾後はUV―LED光を露光面照度300mW/cm2、に集光し、被記録媒体上にインク着弾した0.1秒後に照射が始まるよう露光系、主走査速度及び射出周波数を調整した。また、露光時間を可変とし、露光エネルギーを照射した。UV−LEDランプには、NCCU033(日亜化学社製)を使用した。尚、本発明でいうdpiとは、2.54cm当たりのドット数を表す。被記録媒体として、エステルフィルムE5000(膜厚125μm、東洋紡社製)を用いた。
硬化性試験の判定基準を下記とする以外は、実施例(1〜20)と同様にして、硬化性、柔軟性、密着性試験を行った。保存安定性試験に関しては、インクそのものの特性であるので、省略した。結果を表3に示す。
また、硬化感度は以下の基準で評価した。
3 ・・・ 300mJ/cm2以下
2 ・・・ 300mJ/cm2を超えて900mJ/cm2未満
1 ・・・ 900mJ/cm2以上
Claims (7)
- (a)多官能オキセタン化合物及び/又は多官能オキシラン化合物、
(b)高極性単官能オキセタン化合物及び/又は高極性単官能オキシラン化合物、
(c)低極性単官能オキセタン化合物及び/又は低極性単官能オキシラン化合物、
(d)カチオン重合開始剤、並びに、
(e)着色剤を含有することを特徴とする
インク組成物。 - 低極性単官能オキセタン化合物及び/又は低極性単官能オキシラン化合物が、分子内の酸素原子の総数が1又は2であり、前記酸素原子が全てエーテル結合を形成している化合物である請求項1に記載のインク組成物。
- 低極性単官能オキセタン化合物及び/又は低極性単官能オキシラン化合物が、1つ又は2つのエーテル結合、及び、炭化水素鎖のみから構成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。
- インクジェット記録用である請求項1〜4のいずれか1つに記載のインク組成物。
- (a)被記録媒体上にインク組成物を吐出する工程、及び、
(b)吐出されたインク組成物に活性放射線を照射してインク組成物を硬化する工程、
を含むインクジェット記録方法であって、
前記インク組成物が請求項1〜5のいずれか1つに記載のインク組成物である
インクジェット記録方法。 - 請求項6に記載のインクジェット記録方法によって記録された印刷物。
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