JP2015083647A - インクセット - Google Patents

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【課題】ピニング性を維持しつつ各色間において相対的な光沢差の調整ができるインクセットを提供する。【解決手段】顔料と光重合性化合物及び光重合開始剤とゲル化剤とを含有する2色以上のインクを含むインクセットを提供する。少なくとも1つのインクは、親水性基を有する顔料誘導体を含有する。すべてのインクで、60度光沢度が任意の値となる条件1で形成した100%ベタの単色画像が「式(1)Gamax−Gamin≰30」を満足する。すべてのインクで、60度光沢度が条件1で測定した60度光沢度より10以上高い値となる条件2で形成した100%ベタの単色画像が「式(2)Gbmax−Gbmin≰30」を満足する。GamaxおよびGbmaxは、最も光沢度の高い100%ベタの単色画像の光沢度を、GaminおよびGbminは最も光沢度の低い100%ベタの単色画像の光沢度を表わす。【選択図】なし

Description

本発明は、インクセットに関する。より詳しくはピニング性を維持しつつ、各色間において相対的な光沢差の調整ができるインクセットに関する。
インクジェット記録方式は、簡易かつ安価に画像を形成できることから、各種印刷分野で用いられている。インクジェット記録方式の一つとして、紫外線硬化型インクの液滴を記録媒体に着弾させた後、紫外線を照射して硬化させて画像を形成する紫外線硬化型インクジェット方式がある。紫外線硬化型インクジェット方式は、インク吸収性のない記録媒体においても、高い耐擦過性と密着性を有する画像を形成できることから、近年注目されつつある。また紫外線硬化性インクにゲル化剤を加えたインクにより、着弾の際に瞬時に相変化をおこしてピニングさせ、液滴が普通紙に浸透しないようにして鮮明な画像を得る技術がある。関連する技術としては、例えば特許文献1に開示されている。
ところが、本発明者らの検討の結果、インクセットを用いて記録媒体上に画像を形成する際に、インク間のピニング性を合わせるとインク間で形成する光沢が異なり違和感が生じることがあった。紫外線硬化型インクの画像光沢を調整する手段としては、基材温度、印字雰囲気の酸素濃度の調整、不均一硬化による微細パターンニング等によって画像光沢を制御できる技術が知られている(例えば特許文献2,3,4参照)。
特許第4765256号公報 特開2012−240240号公報 特開2010−17710号公報 特開2010−208327号公報
しかしながら、これらの技術はいずれも画像全体に対しての光沢制御であるため、各色間の光沢差は縮まらず、依然として形成された画像の違和感が改善されなかった。また、ゲル化剤の量を調整することによって、各インクの光沢をある程度制御できることも知られているものの、ピニング性までも変化してしまうため好ましくなかった。
本発明の目的は、ピニング性を維持しつつ、各色間において相対的な光沢差の調整ができるインクセットを提供することにある。
本発明の上記課題は以下の手段により達成されるものである。
[1]顔料と、光重合性化合物及び光重合開始剤と、ゲル化剤とを含有する2色以上のインクを含むインクセットであって、
前記インクセットの少なくとも1つのインクは、親水性基を有する顔料誘導体を含有しており、
前記インクセットに含まれるすべてのインクで、JIS−Z−8741に基づいて測定した60度光沢度が任意の値となる条件1で形成した100%ベタの単色画像が式(1)を満足し、かつ
前記インクセットに含まれるすべてのインクで、60度光沢度が条件1で測定した60度光沢度より10以上高い値となる条件2で形成した100%ベタの単色画像が式(2)を満足するインクセット:
式(1) Gamax−Gamin≦30
式(2) Gbmax−Gbmin≦30
[式(1)中、Gamaxは最も光沢度の高い100%ベタの単色画像の光沢度を表わし、Gaminは最も光沢度の低い100%ベタの単色画像の光沢度を表わし、
式(2)中、Gbmaxは最も光沢度の高い100%ベタの単色画像の光沢度を表わし、Gbminは最も光沢度の低い100%ベタの単色画像の光沢度を表わす]。
[2]前記顔料誘導体を含むインクが、イエローインクまたはマゼンダインクである、[1]に記載のインクセット。
[3]前記イエローインクの顔料が、イソインドリン系顔料である、[2]に記載のインクセット。
[4]前記マゼンダインクの顔料が、混晶顔料である、[2]または[3]に記載のインクセット。
[5]前記少なくとも1つのインクにおける前記顔料誘導体の含有量が、前記顔料の全質量に対して2〜4質量%である、[1]〜[4]のいずれかに記載のインクセット。
本発明によれば、ピニング性を維持しつつ、各色間において相対的な光沢差の調整ができるインクセットが提供される。
インクジェット記録装置の要部の構成の一例を示す図の側面図である。 インクジェット記録装置の要部の構成の一例を示す図の上面図である。 シリアル記録方式のインクジェット記録装置の要部の構成の一例を示す図である。
以下に、実施形態を挙げて本発明の説明を行うが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
1.インクセット
実施形態に係るインクセットは、顔料と、光重合性化合物及び光重合開始剤と、ゲル化剤とを含有する2色以上のインクを含むインクセットである。インクセットの少なくとも1つのインクは、親水性基を有する顔料誘導体を有している。
インクセットに含まれるすべてのインクで、JIS−Z−8741に基づいて測定した60度光沢度が任意の値となる条件1で形成した100%ベタの単色画像は、式(1)を満足する。
式(1) Gamax−Gamin≦30
[式(1)中、Gamaxは最も光沢度の高い100%ベタの単色画像の光沢度を表わし、Gaminは最も光沢度の低い100%ベタの単色画像の光沢度を表わす]
さらに、本発明のインクセットに含まれるすべてのインクで、JIS−Z−8741に基づいて測定した60度光沢度が50以下となる条件で形成した100%ベタの単色画像は、式(1)を満足することが好ましい。
式(1) Gamax−Gamin≦30
Gamaxは10〜60の範囲にあることが好ましく、Gaminは10〜60の範囲にあることが好ましい。
インクセットに含まれるすべてのインクで、60度光沢度が条件1で測定した60度光沢度より10以上高い値となる条件2で形成した100%ベタの単色画像は、(2)を満足する:
式(2) Gbmax−Gbmin≦30
[式(2)中、Gbmaxは最も光沢度の高い100%ベタの単色画像の光沢度を表わし、Gbminは最も光沢度の低い100%ベタの単色画像の光沢度を表わす]
さらに、本発明のインクセットに含まれるすべてのインクで、JIS−Z−8741に基づいて測定した60度光沢度が50以上となる条件で形成した100%ベタの単色画像は、式(2)を満足することが好ましい。
式(2) Gbmax−Gbmin≦30
Gbmaxは40〜120の範囲にあることが好ましく、Gbminは40〜120の範囲にあることが好ましい。
100%ベタの単色画像の光沢度は、JIS−Z−8741に基づいて測定した60度光沢度をいう。つまり、光沢度計(例えば、PG-1M(日本電色工業社製))からの光を、入射角60度に設定して100%ベタの単色画像に照射して測定される光沢度をいう。
100%ベタの単色画像の60度光沢度は、例えば、画像記録時の記録媒体の温度を調整すればよい。通常、画像記録時の記録媒体の温度が高いほど、光沢度が低下する。また、100%ベタの単色画像の60度光沢度は、画像形成雰囲気における酸素濃度によっても調整される。通常、酸素濃度が低いほど、光沢度が高くなる。さらに、100%ベタの単色画像の60度光沢度は、画像に形成される微細パターニングによっても調整される。通常、画像に微細パターニングが形成されていると、光沢度が低下する。100%ベタの単色画像の60度光沢度は、他の手法によって調整されてもよい。これらの調整手法は、前述の先行技術文献2〜4を参照してもよい。
本発明者らは鋭意検討の結果、顔料インク中の顔料誘導体の量を調整することによって、色ごとのインクの光沢を制御できることを見出して、本発明を完成するに至った。また、本発明によってインク間の光沢差を調整することによって、低光沢、高光沢、いずれの条件下での画像形成に置いても光沢差を抑えることができた。
顔料誘導体による光沢調整機構についての詳細は不明であるが、本発明者らは以下のように考えている。一般に、ゲル化剤を含む紫外線硬化インクではゲル結晶による表面凹凸形成によりゲル化剤を含まない紫外線硬化インクよりも低い光沢を示すことが多いが、一部の顔料を含むゲル化剤含有紫外線硬化インクでは表面凹凸が形成されずゲル化剤を含まない紫外線硬化インク並みの光沢となることが有る。これは疎水性表面を持つ顔料が同じく疎水性基を持つゲル化剤と相互作用して結晶成長を抑制しているためと考えられる。そのため、親水性基を有する顔料誘導体を用いて顔料表面を被覆し、その程度を調整することで光沢調整効果が得られるものと推測している。インクに含まれる各成分について説明する。
1−1.光重合性化合物
光重合性化合物は、活性光線の照射により架橋又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。
光重合性化合物としては、ラジカル重合性基を有する化合物A、カチオン重合性基を有する化合物B、およびラジカル重合性基及びカチオン重合性基を併せ持つ化合物Cが挙げられる。光重合性化合物は、以下の態様1〜3のいずれか1つの態様で、化合物A〜Cを組み合わせて含有することが好ましい。
態様1:化合物A及び化合物B
態様2:化合物A及び化合物C
態様3:化合物A、化合物B及び化合物C
活性光線硬化型インクジェットインク(本明細書等において単に「インク」ともいう)は、化合物A、B,Cを含有することにより、ゲル化剤の再現性が非常に良好となり、連続印字時にも非常に安定に色混じり・ドット合一のない高速画質形成が可能になる。このような効果が得られる理由は定かではないが、化合物Aの一種である(−C(CH)H―CH―O―)(式中、mは3〜14の整数を表す)で表される構造の(メタ)アクリレート化合物と、化合物B又は化合物Cのカチオン重合性基とを共存させることで、極性基にゲル化剤が配向し易くなる。それにより、高温時の溶解状態から降温時のゲル状態への移行がスムーズになると推定される。
1−1−1.化合物A
化合物Aは、公知のあらゆる(メタ)アクリレートモノマー及び/又はオリゴマーでありうる。本発明でいう「及び/又は」は、モノマーであっても、オリゴマーであってもよく、更に両方を含んでもよいことを意味する。また、以下に述べる事項に関しても同様である。
化合物Aの一種として、分子量300〜1500の範囲内にあり、分子内に次式
(−C(CH)H―CH―O―)(式中、mは3〜14の整数を表す。)で表される構造を持つ二官能以上の(メタ)アクリレート化合物をインク全質量に対して10〜40質量%含有することが好ましい。ここで「分子量」とは、重量平均分子量Mwに基づく値である。重量平均分子量Mwは、例えば高速液体クロマトグラフィーを用いて測定することができる。
分子内に(−C(CH)H−CH−O−)m(mは3〜14の整数を表す。)で表される構造を有する、二官能以上の(メタ)アクリレート化合物としては、例えば、2以上の水酸基を有する化合物の水酸基をプロピレンオキシド(PO)変性し、得られた変性物を(メタ)アクリル酸でエステル化したものが挙げられる。
この化合物の具体例には、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、3PO変性トリメチロールプロパントリアクリレート(Cognis社製 Photomer 4072 分子量471)、3PO変性トリメチロールプロパントリアクリレート(Miwon社製 Miramer M360 分子量471)などが含まれる。
(メタ)アクリレート基を有する化合物としては、例えば、イソアミルアクリレート、ステアリルアクリレート、ラウリルアクリレート、オクチルアクリレート、デシルアクリレート、イソミルスチルアクリレート、イソステアリルアクリレート、2-エチルヘキシル−ジグリコールアクリレート、2-ヒドロキシブチルアクリレート、2-アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、ブトキシエチルアクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、メトキシプロピレングリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソボルニルアクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピルアクリレート、2-アクリロイロキシエチルコハク酸、2-アクリロイロキシエチルフタル酸、2-アクリロイロキシエチル-2-ヒドロキシエチル−フタル酸、ラクトン変性可とう性アクリレート、t-ブチルシクロヘキシルアクリレート等の単官能モノマー;
トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、1,4-ブタンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、1,9-ノナンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジアクリレート、ビスフェノールAのPO付加物ジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリテトラメチレングリコールジアクリレート等の二官能モノマー;
トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、グリセリンプロポキシトリアクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート、カプロラクタム変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等の三官能以上の多官能モノマーが挙げられる。
この他、重合性のオリゴマー類も、モノマー同様に配合可能である。重合性オリゴマーとしては、エポキシアクリレート、脂肪族ウレタンアクリレート、芳香族ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、直鎖アクリルオリゴマー等が挙げられる。
1−1−2.化合物B
化合物Bとしては、例えば、スチレン誘導体、ビニルエーテル、オキシラン、オキセタン、テトラヒドロフラン、ラクタム、ラクトン化合物などが用いられる。中でも、オキシラン、オキセタン、ビニルエーテル化合物又はスチレン誘導体が好ましく用いられ、特に硬化性の点からビニルエーテル化合物が好ましく用いられる。
ビニルエーテル化合物のうち、例えば単官能ビニルエーテル化合物の例としては、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、テトラヒドロフリ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、クロルブチルビニルエーテル、クロル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、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル(CHDMVE)、トリエチレングリコールジビニルエーテル(TEGDVE)等が挙げられる。
また、多官能ビニルエーテル化合物の例としては、例えば、エチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、ポリエチレングリコールジビニルエーテル、プロピレングリコールジビニルエーテル、ブチレングリコールジビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、ビスフェノールAアルキレンオキサイドジビニルエーテル、ビスフェノールFアルキレンオキサイドジビニルエーテルなどのジビニルエーテル類;トリメチロールエタントリビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、ジトリメチロールプロパンテトラビニルエーテル、グリセリントリビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、ジペンタエリスリトールペンタビニルエーテル、ジペンタエリスリトールヘキサビニルエーテル、エチレンオキサイド付加トリメチロールプロパントリビニルエーテル、プロピレンオキサイド付加トリメチロールプロパントリビニルエーテル、エチレンオキサイド付加ジトリメチロールプロパンテトラビニルエーテル、プロピレンオキサイド付加ジトリメチロールプロパンテトラビニルエーテル、エチレンオキサイド付加ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、プロピレンオキサイド付加ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、エチレンオキサイド付加ジペンタエリスリトールヘキサビニルエーテル、プロピレンオキサイド付加ジペンタエリスリトールヘキサビニルエーテルなどの多官能ビニルエーテル類等が挙げられる。
オキシラン化合物としては、あらゆる公知のエポキシ化合物(エポキシド)を用いることができる。
単官能エポキシドの例としては、例えば、フェニルグリシジルエーテル、p-tert-ブチルフェニルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、2-エチルヘキシルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、1,2-ブチレンオキサイド、1,3-ブタジエンモノオキサイド、1,2-エポキシドデカン、エピクロロヒドリン、1,2-エポキシデカン、スチレンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、3-メタクリロイルオキシメチルシクロヘキセンオキサイド、3-アクリロイルオキシメチルシクロヘキセンオキサイド、3-ビニルシクロヘキセンオキサイド等が挙げられる。
多官能エポキシドの例としては、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(セロキサイド2021P、ダイセル社製)、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、ビニルシクロヘキセンオキサイド、4-ビニルエポキシシクロヘキサン、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、1,1,3-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。
また、オキセタン環を有する化合物(オキセタン化合物)としては、特開2001−220526、同2001−310937に紹介されているような公知のあらゆるオキセタン化合物を併用することができる。
オキセタン化合物には、単官能オキセタンの例としては、例えば、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン、3-(メタ)アリルオキシメチル-3-エチルオキセタン、(3-エチル-3-オキセタニルメトキシ)メチルベンゼン、4-フルオロ-〔1-(3-エチル-3-オキセタニルメトキシ)メチル〕ベンゼン、4-メトキシ-〔1-(3-エチル-3-オキセタニルメトキシ)メチル〕ベンゼン、〔1-(3-エチル-3-オキセタニルメトキシ)エチル〕フェニルエーテル、イソブトキシメチル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、イソボルニルオキシエチル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、イソボルニル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、2-エチルヘキシル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、エチルジエチレングリコール(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、ジシクロペンタジエン(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、ジシクロペンテニルオキシエチル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、ジシクロペンテニル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、テトラヒドロフルフリル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、テトラブロモフェニル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、2-テトラブロモフェノキシエチル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、トリブロモフェニル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、2-トリブロモフェノキシエチル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、2-ヒドロキシエチル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、2-ヒドロキシプロピル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、ブトキシエチル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、ペンタクロロフェニル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、ペンタブロモフェニル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、ボルニル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル等が挙げられる。
また多官能オキセタン化合物としては、例えば、3,7-ビス(3-オキセタニル)-5-オキサ-ノナン、3,3'-(1,3-(2-メチレニル)プロパンジイルビス(オキシメチレン))ビス-(3-エチルオキセタン)、1,4-ビス〔(3-エチル-3-オキセタニルメトキシ)メチル〕ベンゼン、1,2-ビス[(3-エチル-3-オキセタニルメトキシ)メチル]エタン、1,3-ビス[(3-エチル-3-オキセタニルメトキシ)メチル]プロパン、エチレングリコールビス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、ジシクロペンテニルビス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、トリエチレングリコールビス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、テトラエチレングリコールビス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、トリシクロデカンジイルジメチレン(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、トリメチロールプロパントリス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、1,4-ビス(3-エチル-3-オキセタニルメトキシ)ブタン、1,6-ビス(3-エチル-3-オキセタニルメトキシ)ヘキサン、ペンタエリスリトールトリス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、ペンタエリスリトールテトラキス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、ポリエチレングリコールビス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、ジペンタエリスリトールペンタキス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、ジペンタエリスリトールテトラキス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサキス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールペンタキス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、ジトリメチロールプロパンテトラキス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、EO変性ビスフェノールAビス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、PO変性ビスフェノールAビス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、EO変性水添ビスフェノールAビス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、PO変性水添ビスフェノールAビス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、EO変性ビスフェノールF(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル等の多官能オキセタンが挙げられる。
上述の化合物Bの中でも、カチオン重合性部位がビニルエーテルであるものが好ましい。この理由は定かではないが、ビニルエーテルはカチオン重合速度が速いことが知られており、重合反応率が向上することから、主反応のラジカル重合と均一性が高くなることでより好適なハイブリッド塗膜を形成できるためと推測している。さらにビニルエーテルは反応性が高い官能基であることから、基材表面上の特定の官能基との相互作用力が大きくなることも考えられる。後述の化合物Cについても同様である。
1−1−3.化合物C
化合物Cとしては、例えば、エポキシ化合物、オキセタン化合物、ビニルエーテル化合物を用いることができるが、これらに限定されることはない。
エポキシ化合物としては、例えば、式C−1のグリシジルメタクリレート、式C−2の3,4-エポキシシクロヘキシルメチルアクリレート、式C−3の3,4-エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート等が挙げられる。
オキセタン化合物としては、例えば、式C−4の(3-エチルオキセタン-3-イル)メチルメタクリレート、式C−5の(3-エチルオキセタン-3-イル)メチルアクリレート等が挙げられる。
ビニルエーテル化合物としては、例えば、式C−6の2-ビニロキシエチルアクリレート、式C−7の(2-ビニロキシエトキシ)エチルアクリレート(VEEA)、式C−8の(2-ビニロキシエトキシ)エチルメタクリレート(VEEM)、式C−9のビニルメタクリレート等が挙げられる。
化合物Cは、なかでもカチオン重合性部位がビニルエーテルであるものが好ましい。
インク全質量に対する化合物Bと化合物Cの総含有量は、5〜40質量%が好ましく、10〜35質量%がより好ましい。また、インク全質量に対する化合物Aの総含有量は、1.0〜97質量%が好ましく、30〜95質量%がより好ましい。
1−2.光重合開始剤
光重合開始剤は、光により重合性化合物の重合を開始し得るものであり、光重合開始剤としては、「UV・EB硬化技術の応用と市場」(シーエムシー出版、田畑米穂監修/ラドテック研究会編集)などに掲載されているあらゆる公知の光重合開始剤を用いることができる。
実施形態に係るインクは、光重合開始剤として、分子内開裂型開始剤、水素引き抜き型開始剤、光酸発生剤のうち少なくともいずれか1種を含有することが好ましい。実施形態に係るインクは、光重合開始剤として、分子内開裂型開始剤、水素引き抜き型開始剤、光酸発生剤の三種を含有することがより好ましい。インクの高速硬化が可能となり、また基材への密着性が向上するからである。これらの効果が得られる理由は定かではないが、これらの三種の光開始剤を組み合わせることにより、水素引き抜き型開始剤が増感剤として働き、酸活性種とラジカル活性種が効率よく発生することで、結果的に基材との化学的親和性に優れた塗膜が形成されるものと推定される。
分子内結合開裂型の光重合開始剤の例には、ジエトキシアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、ベンジルジメチルケタール、1-(4-イソプロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル-(2-ヒドロキシ-2-プロピル)ケトン、1-ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン、2-メチル-2-モルホリノ(4-チオメチルフェニル)プロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)−ブタノン等のアセトフェノン系;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等のベンゾイン類;2,4,6-トリメチルベンゾインジフェニルホスフィンオキシド等のアシルホスフィンオキシド系;ベンジルおよびメチルフェニルグリオキシエステル等が含まれる。
分子内水素引き抜き型の光重合開始剤の例には、ベンゾフェノン、o-ベンゾイル安息香酸メチル-4-フェニルベンゾフェノン、4,4'-ジクロロベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、4-ベンゾイル-4'-メチル-ジフェニルサルファイド、アクリル化ベンゾフェノン、3,3',4,4'-テトラ(t-ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3'-ジメチル-4-メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系;2-イソプロピルチオキサントン、2,4-ジメチルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2,4-ジクロロチオキサントン等のチオキサントン系;ミヒラーケトン、4,4'-ジエチルアミノベンゾフェノン等のアミノベンゾフェノン系;10-ブチル-2-クロロアクリドン、2-エチルアンスラキノン、9,10-フェナンスレンキノン、カンファーキノン等が含まれる。
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)。本発明に好適な化合物の例を以下に挙げる。
第1に、ジアゾニウム、アンモニウム、ヨードニウム、スルホニウム、ホスホニウムなどの芳香族オニウム化合物のB(C−、PF−、AsF−、SbF−、CFSO−塩を挙げることができる。
オニウム化合物の具体的な例を、以下に示す。
第2に、スルホン酸を発生するスルホン化物を挙げることができ、その具体的な化合物を、以下に例示する。
第3に、ハロゲン化水素を光発生するハロゲン化物も用いることができ、以下にその具体的な化合物を例示する。
第4に、鉄アレン錯体を挙げることができる。
光開始剤の好ましい添加量は、インク組成物全体の1〜10質量%、特に好ましくは2〜8質量%である。
本発明に係る光開始剤としては、公知のあらゆる分子内開裂型開始剤、水素引き抜き型開始剤、光酸発生剤を用いることができるが、光開始剤をインク組成物に含有させるには溶媒に溶解して用いることが好ましい。その場合、例えば分子内開裂型開始剤、水素引き抜き型開始剤、光酸発生剤光酸発生剤を常温(25℃程度)で容易に溶解させる化合物として、環状エステル化合物、炭酸エステル化合物が好ましく用いられる。例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、β-プロピオラクトン、β-ブチロラクトン、α-メチル-β-ブチロラクトン、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、δ-バレロラクトン、ε-カプロラクトン、γ-カプロラクトン、γ-ヘプタノラクトンなどが挙げられる。これら環状エステル化合物は、可逆にゲル化させることを効率的に行う面から、好適に用いることができる。
1−3.ゲル化剤
「ゲル化剤」とは、一般に常温で固体、加熱すると液体となる有機物と定義されるものである。ゲル化剤としては、例えばワックスを用いることができる。ワックスの融点は、好ましくは融点が30℃以上150℃未満である。インクに含まれるワックスは、少なくとも1)ゲル化温度よりも高い温度で、活性光線硬化性化合物に溶解すること、2)ゲル化温度以下の温度で、インク中で結晶化すること、が好ましい。
1)において、「ゾルゲル相転移温度」とは、ゾル状態からゲル状態に変化(転移)する変化(転移)点の温度をいい、ゲル転移温度、ゲル溶解温度、ゲル軟化温度、ゾルゲル転移点ゲル化点と称される用語と同義である。
2)において、ワックスがインク中で結晶化するときに、ワックスの結晶化物である板状結晶が三次元的に囲む空間を形成し、前記空間に活性光線硬化性化合物を内包することが好ましい。このように、板状結晶が三次元的に囲む空間に活性光線硬化性化合物が内包された構造を「カードハウス構造」ということがある。カードハウス構造が形成されると、液体の活性光線硬化性化合物を保持することができ、インク液滴をピニングすることができる。それにより、液滴同士の合一を抑制することができる。カードハウス構造を形成するには、インク中で溶解している活性光線硬化性化合物とゲル化剤とが相溶していることが好ましい。これに対して、インク中で溶解している活性光線硬化性化合物とゲル化剤とが相分離していると、カードハウス構造を形成しにくい場合がある。
ゲル化剤の種類は特に限定されない。ゲル化剤の好ましい例には、
ジリグノセリルケトン、ジベヘニルケトン、ジステアリルケトン、ジエイコシルケトン、ジパルミチルケトン、ジラウリルケトン、ジミリスチルケトン、ミリスチルパルミチルケトン、パルミチルステアリルケトン等のケトンワックス(例えば18−Pentatriacontanon(AlfaAeser社製)、Hentriacontan−16−on(Alfa Aeser社製)、カオーワックスT1(花王株式会社製)等);
ベヘニン酸ベヘニル、イコサン酸イコシル、ステアリン酸ステアリル、ステアリン酸パルミチル、パルミチン酸セチル、ミリスチン酸ミリスチル、ミリスチン酸セチル、セロチン酸ミリシル等のエステルワックス(例えばユニスターM−2222SL(日油株式会社製)、エキセパールSS(花王株式会社製、融点60℃)、EMALEXCC−18(日本エマルジョン株式会社製)、アムレプスPC(高級アルコール工業株式会社製)、エキセパールMY−M(花王株式会社製)、スパームアセチ(日油株式会社製)、EMALEX CC−10(日本エマルジョン株式会社製)等);
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、及びホホバエステル等の植物系ワックス;
ミツロウ、ラノリン及び鯨ロウ等の動物系ワックス;
モンタンワックス、及び水素化ワックス等の鉱物系ワックス;
硬化ヒマシ油又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又はポリエチレンワックス誘導体等の変性ワックス;
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、及び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又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);
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)等が含まれる。
これらのワックスは、インク中に、一種のみが含まれていてもよく、二種類以上が含まれていてもよい。
ワックスとしては、特にケトンワックス、エステルワックス、高級脂肪酸、高級アルコール、脂肪酸アミドが好ましく、ケトンワックスもしくはエステルワックスがさらに好ましい。
特に好ましいワックスとしては、下記一般式(G1)及び(G2)で表される化合物が挙げられる。
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、炭素原子数12以上の直鎖部分を持ち、かつ分岐を持っても良いアルキル鎖を表す。
一般式(G1)はケトンワックスと称され、一般式(G2)は脂肪酸エステルと称される。これらのゲル化剤は、インク液滴をより安定に(再現性良く)ゲル化させることができ、記録媒体に着弾したインク液滴(ドット)の合一が抑制できるので好ましい。
インクジェットインクのゾルゲル転移温度は、任意に設定されるが、インク液滴の安定した出射性、高温加熱に伴う弊害等の観点から、30〜100℃の範囲内であることが好ましい。また、ゾルゲル転移温度は、インクジェット記録ヘッド内でのインク温度と記録媒体の温度の間であることが好ましい。
当該ゾルゲル転移温度の測定方法は、例えば、ヒートプレート上にゲル状の試験片を置き、ヒートプレートを加熱していき、試験片の形状が崩れる温度を測定し、これをゾルゲル相転移温度として求めることができる。また、市販の粘弾性測定装置(例えば、Physica社製粘弾性測定装置 MCR300)を用いても測定できる。
ゾルゲル転移温度は、後述の光重合性化合物等の種類、添加量等により調整することが可能である。
実施形態に係るインクは、ゲル化剤を所定量含有するので、インクジェット記録ヘッドから吐出されて、インク液滴として記録媒体上に着弾して、ゾルーゲル相転移温度よりも低い温度にまで低下すると速やかにゲル状態となる。そのため、ドット同士の混じり合いやドットの合一が抑制されて、高速印字時の高画質形成が可能となる。その後、ゲル化したインク液滴が光照射を受けて硬化することにより、記録媒体上に定着され強固な画像膜を形成する。
実施形態に係るインクは、記録媒体に着弾したインク液滴が速やかにゲル化することで、記録媒体上でインク液滴が拡散しないため、インク液滴中に環境中の酸素が入り込みにくい。そのため、硬化が酸素阻害による影響を受けにくくなる。
インク中のゲル化剤の含有量は、1〜10質量%であり、1〜7質量%であることがより好ましい。二種類以上のワックスが含まれる場合には、これらの総量が上記範囲であることが好ましい。ワックス含有量が1質量%未満であると、インクが十分にゾルゲル相転移しない可能性がある。一方、ワックス含有量が10質量%を超えると、インクジェットヘッドからのインク射出性が低下する場合がある。
1−4.顔料
インク中には顔料が含まれる。顔料は、特に限定されないが、例えばカラーインデックスに記載される下記番号の有機顔料又は無機顔料でありうる。
赤あるいはマゼンタ顔料の例には、Pigment Red 3、5、19、22、31、38、43、48:1、48:2、48:3、48:4、48:5、49:1、53:1、57:1、57:2、58:4、63:1、81、81:1、81:2、81:3、81:4、88、104、108、112、122、123、144、146、149、166、168、169、170、177、178、179、184、185、208、216、226、257、Pigment Violet 3、19、23、29、30、37、50、88、Pigment Orange 13、16、20、36等が含まれる。
青又はシアン顔料の例には、Pigment Blue 1、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17−1、22、27、28、29、36、60等が含まれる。
緑顔料の例には、Pigment Green 7、26、36、50が含まれる。
黄顔料の例には、Pigment Yellow 1、3、12、13、14、17、34、35、37、55、74、81、83、93、94,95、97、108、109、110、137、138、139、153、154、155、157、166、167、168、180、185、193等が含まれる。
黒顔料の例には、Pigment Black 7、28、26等が含まれる。
顔料の市販品の例には、クロモファインイエロー2080、5900、5930、AF-1300、2700L、クロモファインオレンジ3700L、6730、クロモファインスカーレット6750、クロモファインマゼンタ6880、6886、6891N、6790、6887、クロモファインバイオレット RE、クロモファインレッド6820、6830、クロモファインブルーHS-3、5187、5108、5197、5085N、SR-5020、5026、5050、4920、4927、4937、4824、4933GN-EP、4940、4973、5205、5208、5214、5221、5000P、クロモファイングリーン2GN、2GO、2G-550D、5310、5370、6830、クロモファインブラックA-1103、セイカファストエロー10GH、A-3、2035、2054、2200、2270、2300、2400(B)、2500、2600、ZAY-260、2700(B)、2770、セイカファストレッド8040、C405(F)、CA120、LR-116、1531B、8060R、1547、ZAW-262、1537B、GY、4R-4016、3820、3891、ZA-215、セイカファストカーミン6B1476T-7、1483LT、3840、3870、セイカファストボルドー10B-430、セイカライトローズR40、セイカライトバイオレットB800、7805、セイカファストマルーン460N、セイカファストオレンジ900、2900、セイカライトブルーC718、A612、シアニンブルー4933M、4933GN-EP、4940、4973(大日精化工業製);
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。
顔料の分散は、例えばボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミル、アジテータ、ヘンシェルミキサ、コロイドミル、超音波ホモジナイザー、パールミル、湿式ジェットミル、及びペイントシェーカー等により行うことができる。顔料の分散は、顔料粒子の平均粒子径が、好ましくは0.08〜0.5μm、最大粒子径が好ましくは0.3〜10μm、より好ましくは0.3〜3μmとなるように行われることが好ましい。顔料の分散は、顔料、分散剤、及び分散媒体の選定、分散条件、及びろ過条件等によって、調整される。
イエローインクに含まれる顔料は、イソインドリン系顔料であることが好ましい。イソインドリン系顔料は、インクの彩度、硬化性を向上させる。また、イソインドリン系顔料の多くは、顔料表面に親水性基が少ない。そのため、イソインドリン系顔料は、顔料誘導体によって光沢調整効果が得られ易い。イソインドリン系顔料は、1,3−ジイミノイソインドリンと活性メチレン化合物を縮合して得られる顔料であり、例えばPigment Yellow139が挙げられる。この他にも本発明においては、Pigment Yellow109、Pigment Yellow110、Pigment Yellow185等が好ましく用いられる。
マゼンダインクに含まれる顔料は、混晶顔料であることが好ましい。混晶顔料は、インクの色再現性を向上させる。また、混晶顔料の多くは、顔料表面に親水性基が少ない。そのため、顔料誘導体による光沢調整効果が得られ易い。混晶顔料は、Pigment Violet19を含むものが好ましい。Pigment Violet19を含む混晶顔料としては、Pigment Violet19/Pigment Red202混晶顔料、Pigment Violet19/Pigment Red122混晶顔料等が挙げられる。
各インクに含まれる顔料の含有量は、インク全質量に対して0.1〜20質量%であることが好ましく、0.4〜10質量%であることがより好ましい。顔料の含有量が少なすぎると、得られる画像の発色が十分ではなく、多すぎるとインクの粘度が高くなり、射出性が低下するからである。
1−5.顔料誘導体
インクセットの少なくとも1つのインクは親水性基を有する顔料誘導体を含有する。一方で、インクセットの少なくとも他の1つのインクは、親水性基を有する顔料誘導体を含有しないことが好ましい。
親水性基を有する顔料誘導体とは、顔料分子骨格にスルホン酸基、アミノ酸基等、官能基を導入したものである。顔料誘導体は、顔料表面にファンデルワールス力、疎水性結合、π-πスタッキング等により吸着し、顔料表面を親水的に改質するものである。顔料誘導体が有する官能基に特に制限は無いが、顔料誘導体量が多すぎると顔料としての性質が薄れ、画像がにじみやすくなるため、少量添加で効果の得られる官能基が好ましい。具体的には、スルホン酸基が好ましい。
顔料誘導体の基本骨格に特に制限は無いが、ジスアゾ骨格、キナクリドン骨格、フタロシアニン骨格を持つものが好適である。インクに含まれる顔料誘導体の基本骨格は、そのインクに含まれる顔料の基本骨格と異なることが好ましい。
顔料誘導体は公知の方法で合成できる。顔料を濃硫酸等の薬剤で表面改質して官能基を導入してもよいし、官能基を有する原料を出発原料として合成してもよい。また、酸性染料等、親水性基と顔料骨格を分子構造に持つものであってもよい。
イエローインクまたはマゼンダインクは、顔料誘導体を含むことが好ましい。イエロー、マゼンタ顔料は顔料表面の親水性基が少ないものが多いため、顔料誘導体による光沢調整効果がより得られ易いからである。
顔料誘導体を含有するインクにおける顔料誘導体の含有量は、顔料の全質量に対して2〜4質量%であることが好ましい。2%未満では光沢制御効果が得られにくく、4%以上だとゲル化剤の結晶化を阻害してピニング効果が得られないことがあるからである。
1−6.分散剤など
インクには、顔料の分散性を高めるために、分散剤がさらに含まれていてもよい。分散剤の例には、水酸基含有カルボン酸エステル、長鎖ポリアミノアマイドと高分子量酸エステルの塩、高分子量ポリカルボン酸の塩、長鎖ポリアミノアマイドと極性酸エステルの塩、高分子量不飽和酸エステル、高分子共重合物、変性ポリウレタン、変性ポリアクリレート、ポリエーテルエステル型アニオン系活性剤、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩、芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物塩、ポリオキシエチレンアルキル燐酸エステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、及びステアリルアミンアセテート等が含まれる。分散剤の市販品の例には、Avecia社のSolsperseシリーズや、味の素ファインテクノ社のPBシリーズ等が含まれる。
インクには、必要に応じて分散助剤がさらに含まれていてもよい。分散助剤は、顔料に応じて選択されればよい。
分散剤及び分散助剤の合計量は、顔料に対して1〜50質量%であることが好ましい。
インクには、必要に応じて顔料を分散させるための分散媒体がさらに含まれていてもよい。分散媒体として溶剤がインクに含まれてもよいが、形成された画像における溶剤の残留を抑制するためには、前述のような活性光線硬化性化合物(特に粘度の低いモノマー)が分散媒体であることが好ましい。
1−7.その他の成分
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、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、及びワックス類等が含まれる。
インクは、前述の活性光線硬化性化合物と、ワックスと、液体成分と、任意の各成分とを、加熱下において混合することにより得ることができる。得られた混合液を所定のフィルターで濾過することが好ましい。
2.インクジェット記録
上述のインクセットを用いた、インクジェット記録方法について説明する。
2−1.インクジェット記録方法
インクジェット記録方法は、1)インクを記録媒体に射出する工程と、2)記録媒体に着弾したインクに活性光線を照射して、上述のインクを硬化させる工程と、を含む。
1)射出工程においては、吐出用記録ヘッドに収納されたインクジェットインクを、ノズルを通して記録媒体に向けて液滴として吐出すればよい。このとき、吐出用記録ヘッドに収納されたインクジェットインクの温度は、当該インクに含まれるワックスの含有量が、当該インクにおけるワックスの飽和溶解量以下となる温度とする。つまり、吐出用記録ヘッドに収納されたインクジェットインクにおいて、ワックスはできるだけ溶解させておく。具体的には、インクは、記録ヘッド、インク流路、及びインクを80〜140℃に加熱して吐出することが吐出安定性の点で好ましい。
インクを射出する記録媒体は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート等の非吸収性記録媒体であることが好ましい。
2)硬化工程においては、記録媒体に着弾したインクに光を照射する。照射される光は、活性光線硬化性化合物の種類によって適宜選択すればよく、紫外線や電子線などでありうる。
活性光線は、記録媒体へのインク着弾後0.001秒〜1.0秒の間に照射されることが好ましく、より好ましくは0.001秒〜0.5秒である。
本発明のインクジェットインク記録方法は、高品位で画像耐久性が高い画像を形成するため、かつより高速での印字を達成するため、記録媒体の記録面側を加熱して記録することが好ましい。印字の際に、予め記録媒体を加熱しておくことにより、記録媒体へインクを付与した後、インクの乾燥性及び増粘速度を向上させ、にじみを防止することにより、高画質が得られる。
加熱条件は、記録面側の表面温度を35℃以上、90℃以下になるように調整することが好ましい。記録媒体の記録面を35℃以上、90℃以下に温調することで、高画質と、十分な画像耐久性が得やすいことに加え、乾燥時間を短縮でき、インク出射性に大きな影響を与えることなく安定にプリントすることができる。記録媒体の記録面温度を40℃以上、60℃以下に加熱することがより好ましい。
加熱方法としては、記録媒体搬送系またはプラテン部材に発熱ヒーターを組み込み、記録媒体下方より接触式で加熱する方法や、ランプ等の輻射熱を利用し、下方または上方から非接触で加熱方法を選択することができる。
更に必要に応じて、記録媒体上にインクを付与した後、不要な有機溶剤等を除去する目的で、乾燥工程を設けることができる。インクの乾燥手段としては特に制限はないが、例えば、記録媒体の裏面を加熱ローラーあるいはフラットヒータ等に接触させて乾燥させる方法や、印字面にドライヤー等で温風を吹き付ける手段、あるいは減圧処理により揮発成分を除去する方法等を適宜選択あるいは組み合わせて用いることができる。
2−2.インクジェット記録装置
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ついて説明する。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、ライン記録方式(シングルパス記録方式)のものと、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。
2−2−1.ライン記録方式について
図1Aおよび図1Bで示したインクジェット記録装置はライン記録方式用の記録装置である。図1Aはインクジェット記録装置の要部の構成の一例の側面図であり、図1Bはその上面図である。図1Aおよび図1Bに示されるように、インクジェット記録装置10は、複数のインク吐出用記録ヘッド14を収容するヘッドキャリッジ16と、記録媒体12の全幅を覆い、かつヘッドキャリッジ16の(記録媒体の搬送方向)下流側に配置された活性光線照射部18と、記録媒体12の下面に配置された温度制御部19と、を有する。
ヘッドキャリッジ16に各色インクの複数個の吐出用記録ヘッド14が、記録材料の全幅をカバーするようにして固定配置されている。インク吐出用記録ヘッド14にはインクが供給されるようになっている。たとえば、インクジェット記録装置10に着脱自在に装着されたインクカートリッジ31などから、直接又はインク供給手段30により、インク吐出用記録ヘッド14にインクが供給されるようになっていてもよい。
記録材料がそれら固定されたヘッドキャリッジ下を搬送されることで画像を形成する。
インク吐出用記録ヘッド14は、色ごとに、記録媒体12の搬送方向に複数配置される。記録媒体12の搬送方向に配置されるインク吐出用記録ヘッド14の数は、インク吐出用記録ヘッド14のノズル密度と、印刷画像の解像度によって設定される。例えば、液滴量2pl、ノズル密度360dpiのインク吐出用記録ヘッド14を用いて1440dpiの解像度の画像を形成する場合には、記録媒体12の搬送方向に対して4つのインク吐出用記録ヘッド14をずらして配置すればよい。また、液滴量6pl、ノズル密度360dpiのインク吐出用記録ヘッド14を用いて720×720dpiの解像度の画像を形成する場合には、2つのインク吐出用記録ヘッド14をずらして配置すればよい。dpiとは、2.54cm当たりのインク滴(ドット)の数を表す。dpiとは、2.54cm当たりのドット数を表す。
活性光線照射部18は、記録媒体12の全幅を覆い、かつ記録媒体の搬送方向についてヘッドキャリッジ16の下流側に配置されている。活性光線照射部18は、インク吐出用記録ヘッド14により吐出されて、記録媒体に着弾した液滴に活性光線を照射し、液滴を硬化させる。
ヘッドキャリッジ下流側には、メタルハライドランプあるいはLEDランプが記録材料の全幅をカバーするように配置され、インクが記録材料に着弾した後速やかに該ランプにより紫外線が照射され画像が完全に定着される。
活性光線が紫外線である場合、活性光線照射部18(紫外線照射手段)の例には、蛍光管(低圧水銀ランプ、殺菌灯)、冷陰極管、紫外レーザー、数100Pa〜1MPaまでの動作圧力を有する低圧、中圧、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ及びLED等が含まれる。硬化性の観点から、照度100mW/cm以上の紫外線を照射する紫外線照射手段;具体的には、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ及びLED等が好ましく、消費電力の少ない点から、LEDがより好ましい。具体的には、Phoseon Technology社製 395nm、水冷LEDを用いることができる。
活性光線が電子線である場合、活性光線照射部18(電子線照射手段)の例には、スキャニング方式、カーテンビーム方式、ブロードビーム方式等の電子線照射手段が含まれるが、処理能力の観点から、カーテンビーム方式の電子線照射手段が好ましい。電子線照射手段の例には、日新ハイボルテージ(株)製の「キュアトロンEBC−200−20−30」、AIT(株)製の「Min−EB」等が含まれる。
温度制御部19は、記録媒体12の下面に配置されており、記録媒体12を所定の温度に維持する。温度制御部19は、例えば各種ヒータ等でありうる。
以下、ライン記録方式のインクジェット記録装置10を用いた画像記録方法を説明する。記録媒体12を、インクジェット記録装置10のヘッドキャリッジ16と温度制御部19との間に搬送する。一方で、記録媒体12を、温度制御部19により所定の温度に調整する。次いで、ヘッドキャリッジ16のインク吐出用記録ヘッド14から高温のインクを吐出して、記録媒体12上に付着(着弾)させる。そして、活性光線照射部18により、記録媒体12上に付着したインク滴に活性光線を照射して硬化させる。
インク吐出用記録ヘッド14からインクを吐出する際の、インク吐出用記録ヘッド14内のインクの温度は、インクの射出性を高めるためには、当該インクのゲル化温度よりも10〜30℃高い温度に設定されることが好ましい。インク吐出用記録ヘッド14内のインク温度が、(ゲル化温度+10)℃未満であると、インク吐出用記録ヘッド14内もしくはノズル表面でインクがゲル化して、インクの射出性が低下しやすい。一方、インク吐出用記録ヘッド14内のインクの温度が(ゲル化温度+30)℃を超えると、インクが高温になりすぎるため、インク成分が劣化することがある。
インク吐出用記録ヘッド14の各ノズルから吐出される1滴あたりの液滴量は、画像の解像度にもよるが、高解像度の画像を形成するためには、1pl〜10plであることが好ましく、0.5〜4.0plであることがより好ましい。特に本発明においては、液滴量0.5〜2.5plの小液滴で吐出し画像形成することが、高精細な画像を形成するために好ましい。
活性光線の照射は、隣り合うインク滴同士が合一するのを抑制するために、インク滴が記録媒体上に付着した後10秒以内、好ましくは0.001秒〜5秒以内、より好ましくは0.01秒〜2秒以内に行うことが好ましい。活性光線の照射は、ヘッドキャリッジ16に収容された全てのインク吐出用記録ヘッド14からインクを吐出した後に行われることが好ましい。
活性光線が電子線である場合、電子線照射の加速電圧は、十分な硬化を行うためには、30〜250kVとすることが好ましく、30〜100kVとすることがより好ましい。加速電圧が100〜250kVである場合、電子線照射量は30〜100kGyであることが好ましく、30〜60kGyであることがより好ましい。
硬化後の総インク膜厚は、2〜25μmであることが好ましい。「総インク膜厚」とは、記録媒体に描画されたインク膜厚の最大値である。
2−2−2.シリアル記録方式について
図2は、シリアル記録方式のインクジェット記録装置20の要部の構成の一例を示す図である。図2に示されるように、インクジェット記録装置20は、記録媒体の全幅を覆うように固定配置されたヘッドキャリッジ16の代わりに、記録媒体の全幅よりも狭い幅であり、かつ複数のインク吐出用記録ヘッド24を収容するヘッドキャリッジ26と、ヘッドキャリッジ26を記録媒体12の幅方向に可動させるためのガイド部27と、を有する以外は図1A、図1Bと同様に構成されうる。
シリアル記録方式のインクジェット記録装置20では、ヘッドキャリッジ26がガイド部27に沿って記録媒体12の幅方向に移動しながら、ヘッドキャリッジ26に収容されたインク吐出用記録ヘッド24からインクを吐出する。ヘッドキャリッジ26が記録媒体12の幅方向に移動しきった後(パス毎に)、記録媒体12を搬送方向に送り、活性光線照射部28で活性光線を照射する。これらの操作以外は、前述のライン記録方式のインクジェット記録装置10とほぼ同様にして画像を記録する。
本発明について、実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明の実施態様はこれらの例に限定されるものではない。
1.インクの調製
(1)顔料分散液3の調製(顔料分散液組成)
・光重合性化合物:APG−200(トリプロピレングリコールジアクリレート、新中村化) 71.4g
・重合禁止剤:Irgastab UV10(BASF社製) 0.5g
・有機顔料:Pigment Yellow 185(Paliotol Yellow D1155、BASF社製) 20g
・分散剤 : アジスパーPB824(味の素ファインテクノ社製) 8.0g
・顔料誘導体A:ソルスパース22000(ルーブリゾール社製) 0.6g
APG−200と重合禁止剤と分散剤を200ccのポリエチレン容器(蓋付き)温度55℃のサーモバスに入れて、マグネットスターラーで30分間撹拌しながら完全に溶解した。さらにそこに有機顔料と顔料誘導体Aを全量投入してよく振った。その後、同ポットに分散メディア(ジルコニアビーズ、0.5mmφ)を100g入れてから、振動ミル(Red devil 5400HC)で2時間振動分散させ、顔料分散体を調製した。
(2)インク3の調製(ゲル化剤添加前までの処理方法)
・顔料分散液3 19g
・光重合性化合物:APG−200 51.9g
・光重合性化合物:SR344 (ポリエチレングリコール♯400ジアクリレート、SARTOMER社製) 20.0g
・光重合開始剤:Irugacure819(BASF社製) 3g
・光重合開始剤:TPO(フォスフィンオキサイド、DAROCURE TPO,BASF社製) 3g
・重合禁止剤:Irgastab UV10 0.1g
・界面活性剤:KF−352(ポリエーテル変性シリコンオイル、信越化学工業社製) 0.05g
APG−200と、SR344と、重合開始剤などをそれぞれ計量して、溶解ビーカーに入れて撹拌を30分行い、そこに残りの顔料分散液3を19g添加してさらに30分間撹拌して終了した。
(3)ゲル化剤添加によるインク3の調製完了
上記(2)で調製したインクを80℃に加熱した状態で、ゲル化剤(カオーワックスT1)を3g添加してさらに30分間よく撹拌した。その後、メンプレンフィルター(公称ろ過精度;3μm、ロキテクノ製SLS030)を通過させてインク3の調製を完了した。
(4)ゲル化温度(Tgel)
得られたインク1〜14についてゲル化温度(Tgel)を測定した。ゲル化温度(Tgel)は、動的粘弾性の温度変化を測定した際に貯蔵弾性率G′が100mPa以上となる時の温度として測定した。なお、貯蔵弾性率G′は、昇温/降温速度0.1℃/s、歪み5%、角周波数10radian/sの条件で測定した。
2.インクセットの調製
表1と2に示す組成に変えたことを除いて、顔料分散液3の調製と同様にして、各顔料分散液を調製した。表3および4に示す組成に変えたことを除いて、インク3の調製と同様にして、各インクを調製した。さらに、インク1〜14を用いて、表5〜7に示すインクセットを用意した。
3.画像形成
上記方法で調製した各インクセットを、加熱ライン(80℃)に入れて射出試験用インクジェットヘッド(コニカミノルタ(株)製、HA512)まで引き込んだ。そして、インクジェットヘッドを80℃に加熱維持し、インク液滴8pL、電圧値16Vで動作させながら、画像形成面を予め50℃(条件1)または40℃(条件2)に加熱しておいた記録媒体(OKトップコート紙)に、100%ベタ印字を幅100mm×長さ300mmに渡って印字した。その後、LEDランプで250mmJのエネルギーで照射させて、インク表面を硬化させた。
(1)(カラー画像形成)
図1A,1Bに示したラインヘッド方式のインクジェット記録装置を使用して、カラー画像を作製し、評価を行った。Y、M、C、Kのそれぞれの記録ヘッドにインクセット3及び8のインク各色を充填し、OKトップコートに(米坪量128g/m 王子製紙社製)、実施例3に記載の方法と同様にしてJIS/SCID N5「自転車」画像をA4サイズでプリントした。記録ヘッドの温度は80℃、記録媒体の温度は50℃(条件1)または40℃(条件2)のそれぞれの温度で印字を行った。
(インクジェットプリンター条件)
インク供給系は、インクタンク、供給パイプ、記録ヘッド直前の前室インクタンク、フィルター付き配管、ピエゾヘッドからなり、前室タンクから記録ヘッド部分まで断熱して、各インクをゲル化温度Tgel+30℃に加温した。また、ピエゾヘッドもヒーターを内蔵させ、記録ヘッド内のインク温度を、インクのゲル化温度Tgel+30℃に加熱した。ピエゾヘッドはノズル径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)で、各々1滴の液滴量が2.5plとなる条件で、液滴速度約6m/secで出射させて、1440dpi×1440dpiの記録解像度で印字した。
記録速度は400mm/sで記録した。また各記録媒体は、温度制御装置の温度を調温することで表3、4に記載の温度に調温した。画像が形成された後、記録装置の下流部に配置したLEDランプ(浜松ホトニクス社製385nm、記録媒体とランプの距離2mm、最大出力3800mW/cm(浜松ホトニクス社製 紫外線積算光量計:C9536−02で測定))により紫外線を照射してインクを硬化した。また、上記の画像形成は、23℃、55%RHの環境下で行った。なお、本発明でいうdpiとは、2.54cm当たりのドット数を表す。
4.画像の評価
上記画像形成方法で記録したインクセット1〜5、インクセット6〜11、カラーインクセット1〜3の各画像を、以下の基準に基づいて評価した。具体的には、光沢度を測定し、画像濃度ムラ、画像光沢の評価を行った。得られた結果をまとめて表5〜7に示す。
4−1.光沢度の測定
画像の60度鏡面光沢度は、JIS−Z−8741で規定された測定方法に則り、変角光沢度計PG−1M(日本電色工業社製)を用いて測定した。光沢度計の光を、画像に対して60度の入射角で、かつインクジェットヘッド印字方向と平行に照射した。表5および6には、光沢度の差を記載した。
4−2.画像濃度ムラ評価
◎ 15cm離れた位置から観測して画像に濃度ムラが認められない
○ 15cm離れた位置から観測すると画像の一部において濃度ムラが認められ、30cm離した位置からは濃度ムラが認められない
× 30cm離した位置から観測して画像に濃度ムラが認められる。
4−3.画像光沢評価
◎:オフセット印刷物と比較しても遜色のない光沢均質感である
○:2次色の高濃度部や、画像部の境界領域において光沢が不均質の部分がある
×:画像全体に渡って光沢が不均質であり、実用上問題となるレベルである。
本発明の範囲内にあるインクセット3,4,8,9、カラーインクセット1,2は、いずれの評価項目においても良好な評価が得られた。
10、20 インクジェット記録装置
12 記録媒体
14、24 インク吐出用記録ヘッド
16、26 ヘッドキャリッジ
18、28 活性光線照射部
19 温度制御部
27 ガイド部

Claims (5)

  1. 顔料と、光重合性化合物及び光重合開始剤と、ゲル化剤とを含有する2色以上のインクを含むインクセットであって、
    前記インクセットの少なくとも1つのインクは、親水性基を有する顔料誘導体を含有しており、
    前記インクセットに含まれるすべてのインクで、JIS−Z−8741に基づいて測定した60度光沢度が任意の値となる条件1で形成した100%ベタの単色画像が式(1)を満足し、かつ
    前記インクセットに含まれるすべてのインクで、60度光沢度が条件1で測定した60度光沢度より10以上高い値となる条件2で形成した100%ベタの単色画像が式(2)を満足するインクセット:
    式(1) Gamax−Gamin≦30
    式(2) Gbmax−Gbmin≦30
    [式(1)中、Gamaxは最も光沢度の高い100%ベタの単色画像の光沢度を表わし、Gaminは最も光沢度の低い100%ベタの単色画像の光沢度を表わし、
    式(2)中、Gbmaxは最も光沢度の高い100%ベタの単色画像の光沢度を表わし、Gbminは最も光沢度の低い100%ベタの単色画像の光沢度を表わす]。
  2. 前記顔料誘導体を含むインクが、イエローインクまたはマゼンダインクであることを特徴とする、請求項1に記載のインクセット。
  3. 前記イエローインクの顔料が、イソインドリン系顔料であることを特徴とする、請求項2に記載のインクセット。
  4. 前記マゼンダインクの顔料が、混晶顔料であることを特徴とする、請求項2または3に記載のインクセット。
  5. 前記少なくとも1つのインクにおける顔料誘導体の含有量が、前記顔料の全質量に対して2〜4質量%であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のインクセット。
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