JP2016160434A - プロセス黒インク組成物およびその使用 - Google Patents

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Abstract

【課題】カーボンブラックを含まない黒インク組成物、前記プロセス黒インク組成物の製造方法および前記プロセス黒インク組成物の使用方法を提供する。【解決手段】デジタルオフセット印刷用のプロセス黒インク組成物であって、シアン顔料を含むシアン着色剤、マゼンタ顔料を含むマゼンタ着色剤、および黄色顔料を含む黄色着色剤を含むとともに、前記プロセス黒インク組成物は、総量約15wt%以上の顔料、光開始剤、分散剤、ならびに硬化性モノマーおよび硬化性オリゴマーから選ばれた1以上の成分を含む硬化性インク展色剤成分を含み、前記プロセス黒インク組成物は、前記シアン着色剤の前記黄色着色剤に対する比0.70−0.80:1.0、および前記マゼンタ着色剤の前記黄色着色剤に対する比0.90−0.80:1.0を含み、前記プロセス黒インク組成物は、カーボンブックを含まないことを特徴とする、プロセス黒インク組成物。【選択図】なし

Description

本開示は、デジタルオフセット印刷に関する。具体的には、本開示は、数ある印刷用途の中で、デジタルオフセット印刷に適する黒インクに関する。
代表的なリソグラフおよびオフセット印刷技術は、恒久的にパターン形成された刷版を使用しており、それ故、雑誌や新聞等の多数の同じ画像の写しを印刷する際にのみ有用である。可変データのデジタルリソグラフィーまたはデジタルオフセットリソグラフ印刷は、最初に湿し流体層で均一に被覆される画像形成部材(印刷可能ブランケット)の非パターン形成画像再形成可能表面を用いるシステムとして発展している。湿し流体の部位は、集束放射線源(例えば、レーザ光源)にさらすことによって除去され、窪みを形成する。その結果湿し流体の仮パターンが非パターン形成画像再形成可能表面に形成される。この上に塗布されたインクは、湿し流体の除去によって生じた窪みに留まる。このインク面は、その後、紙、プラスチック、あるいは金属等の基材と接触させられ、湿し流体層の窪みから基材へとインクが移る。この湿し流体をその後除去し、新たな湿し流体の均一層をこの画像再形成可能表面に塗布し、前記工程を繰り返してもよい。
デジタルオフセット印刷の要件を満たすため、デジタルオフセット印刷アーキテクチャとともに使用されるインクは、典型的には多くの望ましい物理的および化学的特性を有するべきである。これらインクは、接触する印刷版、湿し流体、紙、および各種ローラを含む材料と適合するべきである。このデジタルオフセット印刷インクは、転写および硬化に対する機能的要件のすべてもまた満たすべきである。
当技術分野における多くの黒インクは、しかしながら、デジタルオフセット印刷アーキテクチャとともに使用する場合、難題をもたらす。通常カーボンブラックとともに処方されるかかるインクは、UV放射を広く吸収し、本質的に着色インクよりも硬化し難い。デジタルオフセット印刷に最も適する高粘度カーボンブラックインクは、これら印刷工程が、カーボンブラックインクの硬化にさらに悪影響を及ぼすレオロジー改質剤の添加を含み得るため、さらにいっそう難題である。さらに、カーボンブラックインクは、カーボンブラックを含むブランケットと相互作用をする能力もあり、転写の問題をもたらす。高転写効率は、高解像度のデジタル画像形成に必須である。従って、当技術分野において、デジタルオフセット印刷で効果的に使用され得る黒インク処方に対する要求が残る。
本開示は、シアン顔料を含むシアン着色剤、マゼンタ顔料を含むマゼンタ着色剤、および黄色顔料を含む黄色着色剤を含む、デジタルオフセット印刷用のプロセス黒インク組成物を対象とし、前記プロセス黒インク組成物は、顔料を総量で約15wt%以上、光開始剤、分散剤、および、硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーから選ばれた1以上の成分を含む硬化性インク展色剤成分を含み;前記プロセス黒インク組成物は、前記シアン着色剤の前記黄色着色剤に対する比0.70−0.80:1.0、および前記マゼンタ着色剤の前記黄色着色剤に対する比0.90−0.80:1.0を含むとともに、前記プロセス黒インク組成物は、カーボンブラックを含まない。
本開示は、プロセス黒インク組成物の製造方法であって、前記方法がa)シアン顔料を含むシアン着色剤、マゼンタ顔料を含むマゼンタ着色剤、および黄色顔料を含む黄色着色剤を、前記シアン着色剤の前記黄色着色剤に対する比が0.70−0.80:1.0、および前記マゼンタ着色剤の前記黄色着色剤に対する比が0.90−0.80:1.0で準備し;b)前記顔料を音響的に混合し;c)光開始剤、分散剤、およびモノマーまたはオリゴマーから選ばれた1以上の硬化性インク展色剤成分を、前記音響的に混合された顔料と音響的に混合して硬化性インク混合物を形成し;d)c)で形成された前記硬化性インク混合物をミルにかけ、プロセス黒インク組成物を得ることを含むとともに、前記プロセス黒インク組成物はカーボンブラックを含まない製造方法もまた提供する。
ハーフトーン印刷方法であって、シアンインク組成物、マゼンタインク組成物、および黄色インク組成物を準備し、前記シアンインク組成物、マゼンタインク組成物、および黄色インク組成物を、画像再形成可能な画像形成部材表面に、前記シアンインク組成物の前記黄色インク組成物に対する比が0.70−0.80:1.0、および前記マゼンタインク組成物の前記黄色インク組成物に対する比が0.90−0.80:1.0で塗布し;インク画像を形成し;前記画像形成部材の画像再形成可能表面から前記インク画像を印刷可能基材に転写してハーフトーン黒画像を形成することを含む方法であるとともに、前記ハーフトーン黒画像はカーボンブラックを含まず、前記シアンインク組成物がシアン顔料を約15重量%以上含み、前記マゼンタインク組成物がマゼンタ顔料を約15重量%以上含み、前記黄色インク組成物が黄色顔料を約15重量%以上含み、前記シアンインク組成物、マゼンタインク組成物、および黄色インク組成物が各々さらに光開始剤、分散剤、および、硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーから選ばれた1以上の成分を含む硬化性インク展色剤成分を含む方法もまた、本開示で提供される。
図1は、本開示のプロセス黒インク組成物とともに使用するための、インクに基づく可変画像デジタル印刷システムの概略図を示す。 図2は、実施例に記載のシアンインク製造のための典型的な実施形態を示す。 図3は、実施例に記載のマゼンタインク製造のための典型的な実施形態を示す。 図4は、実施例に記載の黄色インク製造のための典型的な実施形態を示す。 図5は、シアンインク、マゼンタインク、黄色インク、およびプロセス黒インクの35℃での粘度を示す。 図6は、実施例に記載のプロセス黒インクについての、二重メチルエチルケトン(MEK)摩擦の回数における画像の厚さの影響を示す。
プロセス黒インク組成物
典型的な実施形態を、処方および使用について以下に詳述する。しかしながら、下記のシステムおよび組成物の特徴を組み込むいかなるシステムも、この典型的な実施形態の範囲と趣旨によって網羅され得ることが想定される。
典型的な実施形態は、以下に詳述される組成物とシステムの趣旨と範囲に含まれ得る代替物、変更、および同等物を網羅することを意図する。
量に関連して用いられる修飾語句“約”は、提示された値を含み、その背景によって決まる意味を有する(例えば、少なくとも個別の量の測定に関連する誤差の程度を含む)。特定値とともに使用された場合、その値を明らかにしているともみなされるべきである。
全般にわたり、範囲は、その範囲内のあらゆる値を表す省略表現として使用される。その範囲内のいかなる値も、その範囲の終端として選択することができる。
特別の定めのない限り、本明細書および本明細書の他の部分で表される百分率と量のすべては、重量百分率を指すと理解されたい。所与の量は、その材料の活性重量に基づく。
実施形態の黒インク組成物、方法、およびシステムへの理解を提供するため、図面を参照する。
本開示は、カーボンブラックを含まないプロセス黒インクおよびこれらインクを用いた印刷方法を提供する。本開示のプロセス黒インクは、デジタルオフセット印刷アーキテクチャを用いた場合に、低ブランケット汚染だけでなく、優れた転写効率および硬化性能を示す。本開示の黒インクは、顔料等のシアン、マゼンタ、および黄色着色剤のみを含むように処方され、ならびに/または、シアン、マゼンタ、および黄色インクを混合して調製される。プロセス黒インク画像は、1)本開示のプロセス黒インクをデジタルオフセット印刷アーキテクチャに用いて、または、2)本書に記載の割合で、デジタルオフセット印刷アーキテクチャにおいてシアン、マゼンタ、および黄色インクのハーフトーン印刷を用いてプロセス黒インク画像を得ることのどちらかによって得ることができる。両方の例における利点は、良好な硬化、高転写効率、および低ブランケット汚染である。これら3色を用いて得られた印刷プロセス黒の場合、一つの色ステーションをデジタルオフセット印刷アーキテクチャで除去してもよく、または、前記アーキテクチャの第4のインク塔に特殊インク(白または銀等)を導入する能力によって柔軟性が上げられてもよい。
ここで、“プロセス黒”は、シアン、マゼンタ、および黄色の3つの着色剤の混合物からなる黒インクを指す。いくつかの実施形態では、これら着色剤は、1以上の硬化性モノマーおよび/または硬化性オリゴマーを含む硬化性展色剤成分、1以上の光開始剤、場合により1以上の安定剤、ならびに場合により1以上の充填剤と混合される。いくつかの実施形態では、本開示のプロセス黒インク組成物は、カーボンブラックを含まない。
前記シアン着色剤としては、該シアン着色剤が1以上の硬化性モノマーまたは1以上の硬化性オリゴマーおよび1以上の分散剤に溶解または分散され得るという条件で、顔料、顔料混合物、顔料と染料の混合物等を含む、任意の所望の、または有効なシアン着色剤が挙げられる。特定の実施形態では、前記シアン着色剤は顔料である。
本開示のプロセス黒インク組成物で使用される適切なシアン顔料の例としては、テトラ(オクタデシルスルホンアミド)フタロシアニン銅、カラーインデックス(C.I.)で、C.I.74160、C.I.Pigment Blue−1、C.I.Pigment Blue−2、C.I.Pigment Blue−3、C.I.Pigment Blue−15、C.I.Pigment Blue−15:2、C.I.Pigment Blue−15:3、C.I.Pigment Blue−15:4、C.I.Pigment Blue−16、C.I.Pigment Blue−22等として記載されるフタロシアニンx−銅顔料が挙げられる。いくつかの実施形態では、スイスムッテンツClariant International Ltd製Hostaperm Blue B4G、または、ニューヨーク州タリータウンCiba Specialty Chemicals製Irgalite(登録商標)Blue GLO等のC.I.Pigment Blue−15:3が用いられる。
いくつかの実施形態では、前記シアン顔料は、本開示のプロセス黒インク組成物に、任意の所望の、または有効な量で存在し得る。例えば、前記シアン顔料は、本開示のプロセス黒インク組成物に、本開示のプロセス黒インク組成物の総重量に基づいて、0%−20%、例えば0%−10%、例えば4%−5%の範囲の、例えば4.28%または4.6%の量(重量による)で存在し得る。
前記マゼンタ着色剤としては、該マゼンタ着色剤が1以上の硬化性モノマーまたは1以上の硬化性オリゴマーおよび1以上の分散剤に溶解または分散され得るという条件で、顔料、顔料混合物、顔料と染料の混合物等を含む、任意の所望の、または有効なマゼンタ着色剤が挙げられる。特定の実施形態では、前記マゼンタ着色剤は顔料である。
本開示のプロセス黒インク組成物で使用される適切なマゼンタ顔料の例としては、C.I.Pigment Red−5、C.I.Pigment Red−7、C.I.Pigment Red−12、C.I.Pigment Red−48、C.I.Pigment Red−48:1、C.I.Pigment Red−57、C.I.Pigment Red−112、C.I.Pigment Red−122、C.I.Pigment Red−123、C.I.Pigment Red−146、C.I.Pigment Red−168、C.I.Pigment Red−184、C.I.Pigment Red−202、C.I.Pigment Red−207が挙げられる。特定の実施形態では、スイスムッテンツClariant International Ltd製Permanent Rubine L5B01等の、カラーインデックスが15850:1のPigment Red 57:1等のモノアゾリソールルビン顔料が使用される。
いくつかの実施形態では、前記マゼンタ顔料は、本開示のプロセス黒インク組成物に、任意の所望の、または有効な量で存在し得る。例えば、前記マゼンタ顔料は、本開示のプロセス黒インク組成物に、0%−20%、例えば0%−10%、例えば4%−7%の範囲の、例えば5.4%または4.9%の量(重量による)で存在し得る。
前記黄色着色剤としては、該黄色着色剤が1以上の硬化性モノマーまたは1以上の硬化性オリゴマーおよび1以上の分散剤に溶解または分散され得るという条件で、顔料、顔料混合物、顔料と染料の混合物等を含む、任意の所望の、または有効な黄色着色剤が挙げられる。特定の実施形態では、前記黄色着色剤は顔料である。
本開示のプロセス黒インク組成物で使用される適切な黄色顔料の例としては、C.I.Pigment Yellow−12、C.I.Pigment Yellow−13、C.I.Pigment Yellow−14、C.I.Pigment Yellow−16、C.I.Pigment Yellow−17、C.I.Pigment Yellow−74、C.I.Pigment Yellow−83、C.I.Pigment Yellow−93、C.I.Pigment Yellow−95、C.I.Pigment Yellow−97、C.I.Pigment Yellow−98、C.I.Pigment Yellow−114、C.I.Pigment Yellow−128、C.I.Pigment Yellow−129、C.I.Pigment Yellow−151、C.I.Pigment Yellow−154が挙げられる。特定の実施形態では、C.I.Pigment Yellow 13またはC.I.Pigment Yellow 14が使用される。
いくつかの実施形態では、前記黄色顔料は、本開示のプロセス黒インク組成物に、任意の所望の、または有効な量で存在し得る。例えば、前記黄色顔料は、本開示のプロセス黒インク組成物に、0%−20%、例えば0%−10%、例えば4%−7%の範囲の、例えば6.1%の量(重量による)で存在し得る。
いくつかの実施形態では、本開示のプロセス黒インク組成物における顔料(シアン、マゼンタ、および黄色顔料)の総量は、10wt%−30wt%の間、例えば10wt%から20wt%、例えば10wt%から15wt%である。いくつかの実施形態では、本開示のプロセス黒インク組成物における顔料の総量は、約15wt%以上である。
いくつかの実施形態では、シアン着色剤の黄色着色剤に対する比は、少なくとも約0.65:1から約0.85:1、例えば約0.70−0.80:1、例えば約0.70−0.76:1である。いくつかの実施形態では、シアン着色剤の黄色着色剤に対する比は、0.70:1である。別の実施形態では、シアン着色剤の黄色着色剤に対する比は約0.76:1である。
いくつかの実施形態では、マゼンタ着色剤の黄色着色剤に対する比は、少なくとも約0.75:1から約0.85:1、例えば約0.80−0.90:1、例えば約0.80−0.88:1である。いくつかの実施形態では、マゼンタ着色剤の黄色着色剤に対する比は0.88:1である。別の実施形態では、マゼンタ着色剤の黄色着色剤に対する比は約0.80:1である。
例えば、特定の実施形態において、本開示のカーボンブラックを含まないプロセス黒インク組成物は、Pigment Blue 15:3等の、顔料であるシアン着色剤、Pigment Red 57:1等の、顔料であるマゼンタ着色剤、およびPigment Yellow 14またはPigment Yellow 13等の、顔料である黄色着色剤を含むとともに、各顔料はそれぞれ、0.70:0.88:1.0の比で使用される。いくつかの実施形態では、Pigment Blue 15:3:Pigment Red 57:1:Pigment Yellow 14またはPigment Yellow 13の比は、0.76:0.80:1.0である。
いくつかの実施形態では、本開示のプロセス黒インクは、分散剤、硬化性モノマーまたはオリゴマーを含む硬化性展色剤成分、光開始剤、場合により安定剤、および場合により充填剤を含む展色剤をさらに含む。実施形態において、適切な分散剤としては、アミン、エステル、アルコール、およびカルボン酸等の顔料親和性基を含むコポリマーまたはブロックコポリマーが挙げられる。説明に役立つ適切な分散剤の例としては、Efka(登録商標)4008、Efka(登録商標)4009、Efka(登録商標)4047、Efka(登録商標)4520、Efka(登録商標)4010、Efka(登録商標)4015、Efka(登録商標)4020、Efka(登録商標)4050、Efka(登録商標)4055、Efka(登録商標)4080、Efka(登録商標)4300、Efka(登録商標)4330、Efka(登録商標)4400、Efka(登録商標)4401、Efka(登録商標)4403、Efka(登録商標)4406、Efka(登録商標)4800、以上すべてノースカロライナ州シャーロットBASFより入手可能、Disperbyk(登録商標)101、Disperbyk(登録商標)102、Disperbyk(登録商標)107、Disperbyk(登録商標)108、Disperbyk(登録商標)109、Disperbyk(登録商標)110、Disperbyk(登録商標)111、Disperbyk(登録商標)112、Disperbyk(登録商標)115、Disperbyk(登録商標)162、Disperbyk(登録商標)163、Disperbyk(登録商標)164、Disperbyk(登録商標)2001、以上すべてドイツウェーゼルBYK Additives & Instrumentsより入手可能、Solsperse(登録商標)24000 SC/GR、Solsperse(登録商標)26000、Solsperse(登録商標)32000、Solsperse(登録商標)36000、Solsperse(登録商標)39000、Solsperse(登録商標)41000、Solsperse(登録商標)71000、またはSolsperse(登録商標)J−180、以上すべてオハイオ州クリーブランドLubrizol Advanced Materials,Inc.より入手可能、またはこれらの混合物もしくは組合せから選ばれた分散剤が挙げられる。
特定の実施形態では、Solsperse(登録商標)J−180またはSolsperse(登録商標)32000が使用される。前記分散剤は、本開示のプロセス黒インク組成物に、約0重量%から約20重量%、例えば約1重量%から約10重量%、例えば約4重量%から約6重量%の量で存在し得る。
いくつかの実施形態では、本開示のプロセス黒インク組成物は、適切な硬化性モノマー等のさらなる成分を含む。適切な材料の例としては、アクリレートおよびメタクリレートモノマー化合物等のラジカル硬化性モノマー化合物が挙げられる。アクリレートおよびメタクリレートモノマーの具体例としては、(限定されないが)イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレート、ラウリルアクリレート、ラウリルメタクリレート、イソデシルアクリレート、イソデシルメタクリレート、カプロラクトンアクリレート、2−フェノキシエチルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソオクチルメタクリレート、ブチルアクリレート、アルコキシル化ラウリルアクリレート、エトキシ化ノニルフェノールアクリレート、エトキシ化ノニルフェノールメタクリレート、エトキシ化ヒドロキシエチルメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノアクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート等、ならびにこれらの混合物および組合せが挙げられる。
特定の実施形態では、Sartomer Co.製SR−501(CD501としても知られる)等のプロポキシル化トリメチロールプロパントリアクリレートが使用される。これらモノマーは、本開示のプロセス黒インク組成物に、約0重量%から約50重量%、例えば約1重量%から約30重量%、例えば約5重量%から約30重量%、例えば約5.5重量%から約11.5重量%の量で存在し得る。
いくつかの実施形態では、本開示のプロセス黒インク組成物は、硬化性オリゴマーを含む。適切な硬化性オリゴマーとしては、限定されないが、アクリレート化ポリエステル、アクリレート化ポリエーテル、アクリレート化エポキシ、ウレタンアクリレート、およびペンタエリスリトールテトラアクリレートが挙げられる。適切なアクリレート化オリゴマーの具体例としては、限定されないが、アクリレート化ポリエステルオリゴマー、例えばCN2255(登録商標)、CN2256(登録商標)、CN294E(登録商標)(Sartomer Co.)等、アクリレート化ウレタンオリゴマー、アクリレート化エポキシオリゴマー、例えばCN2204(登録商標)、CN110(登録商標)(Sartomer Co.)等、ならびにこれらの混合物および組合せが挙げられる。これらオリゴマーは、前記プロセス黒インク組成物に、本プロセス黒インク組成物の総重量に基づいて、約0重量%から約80重量%、例えば約1重量%から約70重量%、例えば約4重量%から約67重量%の量で存在し得る。
いくつかの実施形態では、CN294E(登録商標)およびCN2256(登録商標)が使用される。いくつかの実施形態では、CN294E(登録商標)は、前記プロセス黒インク組成物に、約55重量%から65重量%の量で存在する。いくつかの実施形態では、CN2256(登録商標)は、前記プロセス黒インク組成物に、約0重量%から10重量%の量で存在する。いくつかの実施形態では、CN2256(登録商標)は、本開示のプロセス黒インク組成物の凝集性を上げる(例えば、“流れやすさ”を減少する)ために使用される。
いくつかの実施形態では、本開示のプロセス黒インク組成物は、光開始剤、例えば、α−ヒドロキシケトン光開始剤(BASF製商品名IRGACURE(登録商標)184、IRGACURE(登録商標)500、DAROCUR(登録商標)1173、およびIRGACURE(登録商標)2959で販売されるα−ヒドロキシケトン光開始剤を含む)、α−アミノケトン光開始剤(BASF製α−アミノケトン光開始剤IRGACURE(登録商標)369、IRGACURE(登録商標)379、IRGACURE(登録商標)907、およびIRGACURE(登録商標)1300を含む)、ならびにビスアシルホスフィン光開始剤(BASF製商品名IRGACURE(登録商標)819、IRGACURE(登録商標)819DW、およびIRGACURE(登録商標)2022で販売されるビスアシルホスフィン光開始剤を含む)を含む。他の適切な光開始剤としては、モノアシルホスフィンオキシドおよびビスアシルホスフィンオキシド、例えば、2,4,6−トリメチルベンゾイルビフェニルホスフィンオキシド(BASF製商品名LUCIRIN(登録商標)TPO);エチル−2,4,6−トリメチルベンゾイルフェニルホスフィネート(BASF製商品名LUCIRIN(登録商標)TPO−L);モノ−およびビス−アシルホスフィン光開始剤(BASF製IRGACURE(登録商標)1700、IRGACURE(登録商標)1800、IRGACURE(登録商標)1850、およびDAROCUR(登録商標)4265等)、ベンジルジメチルケタール光開始剤(BASF製IRGACURE(登録商標)651等)、およびオリゴ[2−ヒドロキシ−2−メチル−1−[4−(1−メチルビニル)フェニル]プロパノン](LambertiよりEsacure KIP 150として入手可能)等、ならびにこれらの混合物および組合せが挙げられる。
前記光開始剤は、本開示のプロセス黒インク組成物に、約0重量%から約7重量%、例えば約0重量%から約5重量%、例えば約1重量%から約4重量%の量で存在し得る。
いくつかの実施形態では、本開示のプロセス黒インク組成物は安定剤、例えばBASFより入手可能なIRGASTAB(登録商標)UV10またはSartomer Co.より入手可能なCN3216等を含む。前記安定剤は、前記プロセス黒インク組成物に、約0重量%から約5重量%、例えば約0.9重量%から約4重量%、例えば約1重量%から約2重量%の量で存在し得る。
いくつかの実施形態では、本開示のプロセス黒インク組成物は充填剤を含む。適切な充填剤は、限定されないが、非晶質、珪藻質、煙霧質石英および結晶性シリカ、クレー、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウムアルミニウム、タルク、マイカ、はく離クレー、炭酸およびケイ酸カルシウム、石膏、硫酸バリウム、亜鉛、モリブデン酸カルシウム亜鉛、酸化亜鉛、カルシウム、バリウム、およびストロンチウムのリンケイ酸塩およびホウケイ酸塩、メタホウ酸バリウム一水和物等を含み得る。特定の実施形態では、前記充填剤は、テキサス州ゴンザレスSouthern Clay Products製のクレー、例えばCLAYTONE(登録商標)HAおよびCLAYTONE(登録商標)HYでよい。いくつかの実施形態では、充填剤は本開示のプロセス黒インク組成物に、約0重量%から約25重量%、例えば約1重量%から約10重量%、例えば約1重量%から約5重量%の量で存在し得る。
いくつかの実施形態では、本開示のプロセス黒インク組成物の明度は、CIELAB(登録商標)によって定義されたL、a、およびb座標を用いて定量的に表される。CIELAB(登録商標)は、国際照明委員会によって表された色空間である。CIELAB(登録商標)の定義によれば、L=100の明度は白色をもたらし、L=0の明度は黒色をもたらす。いくつかの実施形態では、本開示のプロセス黒インク組成物に対する目標水準のLは、約0−40、例えば、約15−35、例えば、約20−25に及ぶ。
当技術分野における解釈では、“a”の大きさは、その色に存在するマゼンタの量に相当する。正の“a”値は、マゼンタの存在を示し、負の“a”値は緑を示す。いくつかの実施形態では、本開示のプロセス黒インク組成物の“a”値は、約1−4、例えば約1.5から3.8に及ぶ。
“b”の大きさは、その色におけるシアンまたは黄色の量に相当する。正の“b”値は、シアンの存在を示し、負の“b”値は、黄色の存在を示す。いくつかの実施形態では、本開示のプロセス黒インク組成物の“b”値は、約3−4.5、例えば約4.1−4.3に及ぶ。
いくつかの実施形態では、本開示のプロセス黒インクの明度は、画像データおよび特定の色空間を参照して決定される。違いは、選択された色空間で同定された明度と、その色空間で黒インクに対する所定の明度との間で決定され得る。この違いは、人の目で知覚可能であってもなくてもよい明度間の定量化可能な量を指す。いくつかの実施形態では、これらL、a、およびb値は、本開示のプロセス黒インク組成物の薄膜であって、基材に配置され、光学濃度が約1.0から約2.0に及ぶ薄膜を用いて評価される。いくつかの実施形態では、前記基材は、XEROX(登録商標)Digital Color Elite Gloss(DCEG)紙である。
いくつかの実施形態では、上述した本開示のプロセス黒インクのL、a、b値は、黒用Pantone(登録商標)Standard、例えば、実施例に記載されるように、Lが22.07、aが1.57、およびbが4.26の黒用Pantone(登録商標)Standardと比較される。当技術分野で周知のように、Pantone(登録商標)は、色を同定するために番号制を用いる標準調色システムである。
“dE2000”という用語は、CIELAB(登録商標)によって発表された基準CIEdE2000式を計算して得た、2色間の色差を評価するdE2000値を示す。dE2000値が大きいほど、色差が大きい。dE2000の1.5から2は、通常、視覚の限界と考えられている。いくつかの実施形態では、本開示のプロセス黒インク組成物のPantone(登録商標)Standardとの比較におけるdE2000値は、3未満、例えば約2未満である。
いくつかの実施形態では、本開示のプロセス黒インク組成物の粘度は、以下の実施例に示すように従来型のプロセス黒インク組成物と類似して、より高せん断速度で減少する。いくつかの実施形態では、本開示のプロセス黒インク組成物は、35℃での粘度がせん断速度0.1sec−1で約5,000センチポイズから約3.66E+6センチポイズ、より典型的には、約1.00E+5から約5.00E+6であり得る。または、本開示のプロセス黒インク組成物は、35℃でのせん断減粘性指数(40sec−1での粘度/10sec−1での粘度)は約0.10から約0.60、より典型的には、約0.60であり得る。
プロセス黒インクの製造方法
本開示のプロセス黒インク組成物は、任意の所望の、または適切な方法によって製造できる。いくつかの実施形態では、例えばシアン顔料を含む前記シアン着色剤、例えばマゼンタ顔料を含む前記マゼンタ着色剤、および例えば黄色顔料を含む前記黄色着色剤は、本書に記載された比で、残りの成分、例えば、分散剤、モノマー、オリゴマー、光開始剤、安定剤、および充填剤の処理に先だって、音響混合によって混合され得る。いくつかの実施形態では、前記音響混合は、羽根のない密閉容器を具備し、低周波高負荷音響エネルギーを用いて、本開示のプロセス黒インク組成物を製造するために使用される顔料の所望の混合またはブレンドをもたらす音響混合機を用いて行われ得る。
羽根を有する従来型混合機の使用で起こり得る問題としては、限定されないが、穏やかな混合サイクル;限られた高粘度混合能力;粘性加熱;限られた充填剤投入能力;高せん断局在混合が挙げられる。さらに、従来型の混合は接触混合を要し得るため、工程で使用されなくてはならない羽根の洗浄が追加の手順である。
対照的に、音響混合機を用いることによって見出される利点としては、限定されないが、高速混合サイクル;優れた高粘度混合能力;低発熱;高速充填剤投入;混合する材料の全体量の高負荷混合;非接触、衛生的、および密封型混合が挙げられる。
本開示に従って選ばれた音響混合機は、一貫したせん断場を容器全体にわたって印加することによって混合をもたらすため、本開示のプロセス黒インク組成物を製造するために使用される顔料の混合に特に適し得る。
いくつかの実施形態では、本開示に従って使用するために適切な音響混合機としては、RESODYN(商標)Acoustic Mixers,Inc.(モンタナ州ビュート)から市販されている羽根のないLABRAM混合機およびRESONANTACOUSTIC(登録商標)混合機が挙げられる。この音響混合機は、共鳴周波数で運転される。厳密に制御された電気機械発振器が、混合材料を刺激するのに用いられる。いくつかの実施形態では、顔料を含むこれら着色剤は、音響混合機を用いて周波数約15ヘルツから約2000ヘルツ、具体的には約30ヘルツから約1000ヘルツ、例えば約60ヘルツで混合される。システム全体は、高効率のエネルギー伝達および本開示のプロセス黒インク組成物の顔料の高速混合を可能にする共鳴状態で振動し得る。
RESODYN(商標)Acoustic Mixers,Inc.から入手可能な音響混合機等の音響混合機は、高負荷低周波音響エネルギーを印加して例えば、材料のせん断および極めて効率的な混合を種々の物理的状態で可能にする。実施形態において、音響混合機での前記顔料の最適な湿潤化およびそれに続く、例えば分散剤、モノマー等の支持展色剤への混合は、加速度約30から約110g’s、ただしgは重力加速度でおおよそ9.81m/sと規定されている、および印加%負荷が約50から約100%負荷で行われる。
実施形態において、音響混合機は、気液水素化から粉体ブレンドおよびコーティングに及ぶ、粘度が本願のプロセス黒インク組成物の粘度に相応する約1億センチポイズ(cP)以下、実施形態では約100万cPから約8000万cPの投入樹脂への応用を取り扱い得る。羽根に基づく混合機と比べて、音響混合機は、ごく短時間、実施形態では、約1分から約300分、別の実施形態では約2分から約60分、例えば約10分から60分で良好な顔料の湿潤化を容易に達成し得る。
特定の実施形態では、シアン顔料を含むシアン着色剤、マゼンタ顔料を含むマゼンタ着色剤、および黄色顔料を含む黄色着色剤は、RESODYN(商標)Acoustic Mixers,Inc.製のRESODYN(商標)音響混合機等の音響混合機で湿潤化される。
いくつかの実施形態では、これら着色剤が良くブレンドされた後、前記分散剤、硬化性モノマーおよび/またはオリゴマー、光開始剤、ならびに場合により安定剤および場合により充填剤が、これら音響的に混合された顔料を含む着色剤に添加され、この混合物はその後さらに約1分から約300分、別の実施形態では約2分から約60分、例えば約10分から約60分間、音響混合にかけられる。この音響混合は、周波数約30ヘルツから約1000ヘルツ、例えば約60ヘルツ、加速度約30から約110g’s、および加えた%負荷が約50から約100%で作動される。
いくつかの実施形態では、音響混合後、処理された試料は次に金属ビーカー等の混合容器に排出される。この容器は、約40℃から約95℃、または約55℃から約85℃、または約65℃から約80℃の範囲内の温度に加熱される。この均質混合物はその後約5分から約80分、または約25から約60分、または約30から約45分間混合される。
いくつかの実施形態では、この均質混合物は、ほとんど室温まで冷却され、その後ミルにかけられる。いくつかの実施形態では、ミルがけは、例えば均質混合物が、約2から約10回、または3から7回、または5回、典型的には3回、より典型的には2回、あらゆる場所を通過する3本ロールミルを用いて行われる。着色された放射線硬化性インク組成物は、例えば、本開示のプロセス黒インク組成物を提供するため、存在し得る塊が、BYKグラインドゲージで測定した粒径が約1μm未満に減少するように十分な回数ミルにかけてもよい。いくつかの実施形態では、前記粒径は、約0.01から約1μm、または約0.05から約0.9μm、または約0.1から約0.85μmの範囲内に減らされる。
本開示のインク組成物を用いたデジタルオフセット印刷方法
本開示は、さらに、本開示のプロセス黒インク組成物を、画像再形成可能な画像形成部材表面であって、前記画像再形成可能な画像形成部材が湿し流体をその上に有する表面に塗布し;インク画像を形成し;前記画像形成部材の画像再形成可能表面から前記インク画像を印刷可能基材に転写することを含むデジタルオフセット印刷方法を提供する。
例示的なデジタルオフセット印刷アーキテクチャを図1に示す。図1で見られるように、例示システム100は画像形成部材110を具備し得る。図1に示される実施形態の画像形成部材110はドラムであるが、この例示的描写は、画像形成部材110が刷版もしくはベルト、または別の現在知られている、もしくはのちに発達した形態を具備する実施形態を排除するように解釈されるべきでない。画像再形成可能表面110(a)は、例えば、とりわけフルオロシリコーンを含む一般にシリコーンと呼ばれる材料の類を含む材料で形成されてもよい。前記画像再形成可能表面は、取付け層の上の相対的に薄い層であって、この相対的に薄い層の厚さが印刷またはマーキング性能、耐久性、および製造可能性のバランスをとるために選択される層で形成されてもよい。
Timothy Stoweらによって2011年4月27日に出願された米国特許出願第13/095,714号明細書(“714出願”)、発明の名称“Variable Data Lithography System”、現在は米国特許出願公開第2012/0103212号明細書であって、同一出願人によるものであり、その開示を本明細書に引用して援用するものである明細書は、例えば円筒コアでよい構造取付け層または、円筒コアの上の1以上の構造層の上に形成された画像再形成可能表面層110(a)からなっている画像形成部材110を含む画像形成部材110の詳細を描写している。
画像形成部材110は、インク画像を、転写ニップ112で受像媒体基材114に塗布するために使用される。転写ニップ112は、画像転写機構160の一部としての、画像形成部材110の方向に圧をかける圧痕ローラ118によって形成される。受像媒体基材114としては、限定されないが、任意の特定の組織または例えば紙、プラスチック、折りたたんだ板紙、クラフト紙、透明基材、金属基材、もしくはラベル等の構造が挙げられる。例示のシステム100は、多種多様な受像媒体基材に画像を作り出すために使用され得る。前記714出願は、使用され得る広い許容範囲のマーキング(印刷)材料をも説明している。
例示のシステム100は、画像形成部材110の画像再形成可能表面を湿し流体で均一に湿らせるため、水着けローラまたは水着けユニットとみなされ得る一連のローラを通常含む湿し流体システム120を具備する。この湿し流体システム120は、通常均一および制御された厚さを有する湿し流体の層を画像形成部材110の画像再形成可能表面に供給することを目的とする。給湿液等の湿し流体は、以下により詳細に記載されるように、場合により、表面張力を下げるため、および後に続くレーザパターニングを支援するために必要な蒸発エネルギーの低下のために少量のイソプロピルアルコールまたはエタノールが加えられていてもよい主に水を含み得ることが知られている。少量の特定の界面活性剤も同様に前記給湿液に加えてもよい。または、その他の適切な湿し流体を用いてインクに基づくデジタルリソグラフィーシステムの性能を向上させてもよい。例示となる湿し流体としては、水、Novec 7600(1,1,1,2,3,3−ヘキサフルオロ−4−(1,1,2,3,3,3−ヘキサフルオロプロポキシ)ペンタン)、およびD4(オクタメチルシクロテトラシロキサン)が挙げられる。その他の適切な湿し流体は、例として、2011年10月28日に出願された、同時係属の米国特許出願第13/284,114号明細書、現在米国特許出願公開第2013/0104756号明細書、発明の名称“Dampening Fluid For Digital Lithographic Printing”に開示されている。
画像形成部材110の画像再形成可能表面に湿し流体が定量された時点で、この湿し流体の厚さは、湿し流体システム120によって画像形成部材110の画像再形成可能表面への湿し流体の定量を制御するためのフィードバックを与え得るセンサ(図示せず)を用いて測定され得る。
画像形成部材110の画像再形成可能表面に湿し流体システム120によって正確かつ均一な量の湿し流体が供給された後、光学パターニングサブシステム130が、この均一な湿し流体層に、例えばレーザエネルギーを用いて、湿し流体層を画像風にパターニングすることによって選択的に潜像を形成するために用いられ得る。典型的には、湿し流体は効率的に光学エネルギー(IRまたは可視)を吸収しないであろう。この画像形成部材110の画像再形成可能表面は、理想的に、この表面に近い光学パターニングサブシステム130から放出されるレーザエネルギー(可視またはIR等の不可視)のほとんどを吸収して、湿し流体を加熱する際に無駄になるエネルギーを最小限にし、水平方向の熱の拡散を最小限にして、高空間分解能を維持するべきである。または、適切な感放射線成分を湿し流体に添加して入射放射レーザエネルギーの吸収を助けてもよい。光学パターニングサブシステム130はレーザエミッタであるとして上に記載しているが、各種の異なるシステムが湿し流体をパターン形成するための光学エネルギーを供給するために用いられ得ることを理解されたい。
例示のシステム100の光学パターニングサブシステム130によって始められたパターニング工程で運転中の機構は、前記‘714出願で図5を参照して詳述されている。簡潔に言えば、光学パターニングサブシステム130からの光学パターニングエネルギーの印加は、湿し流体の層の一部の選択的除去をもたらす。
光学パターニングサブシステム130による湿し流体層のパターニングに続いて、画像形成部材110の画像再形成可能表面上のパターン層は、インク着けサブシステム140に差し出される。インク着けサブシステム140は、湿し流体の層および画像形成部材110の画像再形成可能表面の上に均一なインクの層を塗布するために使用される。インク着けサブシステム140は、アニロックスローラを用いて、本開示のプロセス黒インク組成物等のオフセットリソグラフインクを、画像形成部材110の画像再形成可能表面に接触している1以上のインク着けローラに定量してもよい。それとは別に、インク着けサブシステム140は、他の伝統的な要素、例えば、一連の定量ローラを具備して、画像再形成可能表面へのインクの正確な供給速度を得てもよい。インク着けサブシステム140は、画像再形成可能表面の画像形成された部位を表す窪みにインクを堆積させ得るが、湿し流体の書式設定されていない部位のインクは、これらの部位に接着しないであろう。
画像形成部材110の画像再形成可能層に存在するインクの凝集性および粘度は、多くの機構によって変更され得る。かかる機構の一つは、レオロジー(複素粘弾性率)制御サブシステム150の利用を含み得る。レオロジー制御サブシステム150は、インクの部分架橋層を画像再形成可能表面に形成して、例えば、画像再形成可能表面層に対してインクの凝集強さを増加させ得る。硬化機構は、光学的すなわち光硬化、熱硬化、乾燥、または種々の化学的硬化を含み得る。画像再形成可能層から、紙、プラスチック、または金属からなり得る基材への転写の後、基材上のインクは、その後インクの最終的な硬化のために再度UV光に暴露してもよい。
いくつかの実施形態では、本開示のプロセス黒インク組成物は、優れた硬化性能を示す。例えば、いくつかの実施形態では、本開示のプロセス黒インク組成物は、光学濃度(厚さ)が1.7未満の画像について、80超、例えば90超、例えば100超の二重MEK摩擦を必要とする。別の実施形態では、本開示のプロセス黒インク組成物は、光学濃度(厚さ)が1.7超、例えば1.8または例えば1.9の画像について、100超、例えば140超、例えば160超の二重MEK摩擦を必要とする。“二重MEK摩擦”は、溶剤摩擦試験による耐溶剤性評価を指す。この試験方法は、特定の溶剤に対するインクの耐性によってインクの硬化度を測定するために用いられる。この溶剤摩擦試験は、通常メチルエチルケトン(MEK)を溶剤として用いて行われる。ASTM D4752等のこの試験は、インクを含む表面をMEKを含ませたガーゼで、インクの破壊または破綻が生じるまでこすることを含む。この摩擦を二重摩擦(前方への摩擦1回および後方への摩擦1回が二重摩擦の構成要素となる)として数える。
図1を再度参照すると、インクは、画像形成部材110の画像再形成可能表面から受像媒体の基材114に、転写サブシステム160を用いて転写される。この転写は、画像形成部材110の画像再形成可能表面の隙間内のインクが、基材114と物理的に接触させられるように、基材114が画像形成部材110と圧痕ローラ118の間のニップ112を通過する際に起こる。レオロジー制御システム150によって修正された本開示のプロセス黒インク等のインクの接着に伴い、このインクの修正された接着は、このインクを基材114に接着させ、画像形成部材110の画像再形成可能表面から分離させる。
いくつかの実施形態では、本開示のプロセス黒インク組成物は、画像形成部材の画像再形成可能表面から基材への高転写効率を示す。いくつかの実施形態では、転写効率は、90%超、例えば95%超、または例えば98%超である。
特定のオフセットリソグラフシステムにおいて、図1には示していないオフセットローラが、インク画像パターンを最初に受け、その後、既知の間接転写法に従って、基材にこのインク画像パターンを転写し得ることを認識されたい。
インクの大部分の基材114への転写に続いて、いくらかの残余のインクおよび/または残余の湿し流体は、画像形成部材110の画像再形成可能表面から、典型的にはその表面をこすったりすり減らしたりせずに除去され得る。残余の湿し流体を除去するためにエアナイフを用いてもよい。しかしながら、ある程度のインク残渣は残り得ることが予測される。かかる残余のインク残渣の除去は、ある種のクリーニングサブシステム170の使用で遂行され得る。前記‘714出願は、粘着性またはタックのある部材等の少なくとも第一のクリーニング部材を画像形成部材110の画像再形成可能表面と物理的に接触して具備するかかるクリーニングサブシステム170の詳細を記載しており、前記粘着性またはタックのある部材が、画像形成部材110の画像再形成可能表面の湿し流体から、残余のインクおよび任意の残余の少量の界面活性剤化合物を除去する。前記粘着性またはタックのある部材は、次に、前記粘着性またはタックのある部材から残余のインクが転写され得る平滑ローラと接触させて、このインクを続いて前記平滑ローラから、例えばドクターブレードではがしてもよい。
前記‘714出願は、画像形成部材110の画像再形成可能表面のクリーニングが容易になり得るその他の機構を詳述している。クリーニング機構にかかわらず、しかしながら、画像形成部材110の画像再形成可能表面からの残余のインクおよび湿し流体のクリーニングは、システム中の焼き付きを防止するために利用され得る。クリーニングされると、画像形成部材110の画像再形成可能表面は、画像形成部材110の画像再形成可能表面に湿し流体の新しい層が供給される湿し流体システム120に再度送られ、工程が繰り返される。
プロセス黒インク画像形成用シアン、マゼンタ、および黄色インク組成物
いくつかの実施形態では、プロセス黒インク画像は、最初にシアンインク組成物、マゼンタインク組成物、および黄色インク組成物を本書に記載のように製造し、次に、プロセス黒色を含む画像を形成するためにこれら3種のインク組成物を基材に重ね合わせて形成される。
いくつかの実施形態では、画像は画像形成部材から基材へ、例えば、単一の工程において、または3部の工程であって、3色に対応する3画像が基材に転写可能で、この場合はこの基材は、図1に示すニップ圧力転写システム160で、各転写について3回これらローラの周りを回るであろう工程を用いて転写され得る。図1のレオロジー制御システム150は、インクの部分架橋層を画像再形成可能表面に形成して、例えば、画像再形成可能表面層に対してインクの凝集強さを増加させ得る。硬化機構は、光学的すなわち光硬化、熱硬化、乾燥、または種々の化学的硬化を含み得る。画像再形成可能層から、例えば紙、プラスチック、または金属からなり得る基材への転写の後、基材上のインクは次に、インクの最終的な硬化のために再度UV光に暴露してもよい。図1の画像形成部材110は、本書に記載の通り後に続く画像形成処理のためにクリーニングサブシステム170(図1)でクリーニングしてもよい。
いくつかの実施形態では、プロセス黒インク画像を得るための上述した方法を用いるデジタルオフセットカラープリンタは、4つのインクステーションを具備する。通常、これらインクステーションは、黒、シアン、マゼンタ、および黄色インクステーションを具備するが、本方法を用いれば、シアン、マゼンタ、および黄色の単一色画像形成システムの組合せが、基材上にプロセス黒インク画像を得るために用いられ得るため、前記黒色ステーションは効果的に別の色、例えば銀である特殊色等と交換できる。
前記シアンインク組成物、マゼンタインク組成物、および黄色インク組成物は、例えばシアン顔料を含むシアン着色剤、例えばマゼンタ顔料を含むマゼンタ着色剤、または例えば黄色顔料を含む黄色着色剤を用いて処方され得る。前記シアンインク組成物、マゼンタインク組成物、および黄色インク組成物にそれぞれ使用され得るシアン着色剤、マゼンタ着色剤、および黄色着色剤の種類は、前記プロセス黒インク組成物について上述した通りである。
いくつかの実施形態では、15wt%以上、例えば20wt%以上、例えば35wt%以上のシアン顔料、マゼンタ顔料、または黄色顔料が前記シアンインク組成物、マゼンタインク組成物、または黄色インク組成物にそれぞれ含まれる。本開示のプロセス黒インク用の本書に記載の種類と量の分散剤、硬化性モノマーまたはオリゴマー、ならびに場合により安定剤および/または充填剤が、これらシアン、マゼンタ、および黄色インク組成物の各々に添加されてもよい。
いくつかの実施形態では、前記シアンインク組成物、マゼンタインク組成物、または黄色インク組成物はそれぞれ、前記硬化性モノマーおよび/またはオリゴマー、分散剤、ならびに場合により安定剤を、金属ビーカー等の混合容器に添加することによって個々に処方される。この容器は、約40℃から約95℃、または約55℃から約85℃、または約65℃から約80℃の範囲内の温度に加熱される。いくつかの実施形態では、これら成分は、次に約5分から約80分、または約25から約60分、または約30から約45分間混合される。
いくつかの実施形態では、例えばシアン、マゼンタ、または黄色顔料および(1または複数の)光開始剤を含む前記着色剤は、次にあらかじめ混合された硬化性展色剤成分に添加される。いくつかの実施形態では、前記顔料は、前記容器を約40℃から約95℃、または約55℃から約85℃、または約65℃から約80℃の範囲内の温度に加熱することによって湿潤化される。これら顔料および硬化性展色剤成分は、次に約5分から約90分、または約25から約60分、または約30から約45分間混合される。いくつかの実施形態では、混合は高せん断混合、例えばHockmeyer高せん断混合機(ノースカロライナ州エリザベスシティーHockmeyer Equipment Corporation)等を用いて、例えば約800−7000rpm、例えば約800rpmから約5000rpmの速度で行われる。いくつかの実施形態では、クレー等の充填剤が次に前記加熱された混合物に添加され、これら成分はさらに高せん断混合を用いて約5分から約80分間混合される。
いくつかの実施形態では、前記混合物は、次に本書に記載の通りミルにかけられてシアンインク組成物、マゼンタインク組成物、または黄色インク組成物を形成する。例えば、前記混合物は3本ロールミルを用いて3回ミルがけされ得る。別の実施形態では、前記混合物の一部は3回ミルがけされ、第二の部分は2回のみミルがけされる。このようにして製造されたシアン、マゼンタ、および黄色インク組成物は、その後プロセス黒インク画像を形成するために組み合わせて使用され得る。
別の実施形態では、前記シアンインク組成物、マゼンタインク組成物、および/または黄色インク組成物は、前記硬化性展色剤成分および顔料を含む着色剤を音響混合機に添加し、上述の通りこれら成分を音響的に混合することによって個々に処方される。前記混合物は次にステンレス鋼ビーカー等の混合容器に移される。この容器は、約40℃から約95℃、または約55℃から約85℃、または約65℃から約80℃の範囲内の温度に加熱される。いくつかの実施形態では、これら成分は次にアンカー羽根で、約5分から約80分、または約25から約60分、または約30から約45分間、500−5000rpm、例えば800から1000rpmの速度で混合される。いくつかの実施形態では、前記混合物は次に3回まで、例えば2回ミルがけされる。
図2、3、および4は、シアンインク組成物、マゼンタインク組成物、および黄色インク組成物をそれぞれ製造するための典型的な成分と工程を示す。これら典型的実施形態は、実施例に記載される。
基材上でハーフトーンプロセス黒インク画像等のプロセス黒画像を得るため、前記シアンインク組成物、マゼンタインク組成物、および黄色インク組成物は本書に記載の通り任意の効果的な割合で画像形成部材に供給し、基材に転写される。例えば、前記シアンインク組成物の黄色インク組成物に対する相対比率は、少なくとも約0.65:1から約0.85:1、例えば約0.70−0.80:1、例えば約0.70−0.76:1である。いくつかの実施形態では、前記シアンインク組成物の黄色インク組成物に対する相対比率は、0.70:1である。別の実施形態では、前記シアンインク組成物の黄色インク組成物に対する相対比率は、0.76:1である。
いくつかの実施形態では、前記マゼンタインク組成物の黄色インク組成物に対する比は、約0.75:1から約0.85:1、例えば約0.80−0.90:1、例えば約0.80−0.88:1である。いくつかの実施形態では、前記マゼンタインク組成物の黄色インク組成物に対する相対比率は、0.88:1である。別の実施形態では、前記マゼンタインク組成物の黄色インク組成物に対する相対比率は約0.80:1である。
本開示のプロセス黒インク組成物は、デジタルオフセット印刷での使用に限定されない。本書に開示のプロセス黒インク組成物は、従来型のオフセット印刷または、従来型オフセットおよびデジタルオフセット印刷の混成システムにも有用であり得る。とはいえ、本開示のプロセス黒インク組成物は、デジタルオフセット印刷システムに特有のシステム条件を満たす。とりわけ、本開示のプロセス黒インク組成物は、インクに基づくデジタル印刷システムの画像再形成可能な画像形成部材から課された湿潤化および除去条件を満たす。さらに、本開示のプロセス黒インク組成物は、インクに基づくデジタル印刷に適する非水系湿し流体を含む湿し流体と相性が良い。本開示のプロセス黒インク組成物は、アニロックスロール等のインク搬送システムからの画像形成部材、例えば画像再形成可能オフセット版への転写に対しても有効である。
本書に記載の実施例およびその他の実施形態は、典型的なものであって、本開示の組成物および方法の範囲のすべての記載において限定することを意図していない。特定の実施形態、材料、組成物、および方法の同等の変更、修正、および変動は、本開示の範囲内で実質的に同様の結果を伴ってなされ得る。
実施例1 シアン、マゼンタ、および黄色インクの製造
以下のように、シアン、マゼンタ、および黄色顔料分散体の最適比を見出すために多数のインクを処方して最適のプロセス黒を処方した。
シアンインク
図2は、シアンインクの製造方法を示す。総量400gに基づいて、図2または表1に記載の分散剤、モノマー、オリゴマー、および安定剤を1Lのステンレス鋼容器に加えた。この容器は、デラウェア州ウィルミントンIKA(登録商標)Works,Inc.から入手可能な、熱電対および撹拌装置(IKA(登録商標))ならびにアンカー羽根を備えたマントルヒーターに設置した。この容器の成分を、約80℃で約30分間撹拌した。光開始剤は、その後約80℃で約15分間撹拌しながらゆっくりと加えた。これら展色剤基材成分の溶解と同時に、シアン顔料(ニューヨーク州タリータウンCiba Specialty Chemicals製Irgalite(登録商標)Blue GLO)60g(15wt.%)をこの展色剤に加え、撹拌した。この着色混合物はその後80℃で約60分間撹拌させた。次にこの着色混合物を含む容器を直径40mmの高せん断コールズブレードを備えた高速せん断ミル(ノースカロライナ州エリザベスシティーHockmeyer Equipment Corporation)に移し、5000RPMで約45分間撹拌した。この時点で、クレーをゆっくりとこの着色混合物に加え、その後さらに約15分間再び撹拌した。
この完全に混合された成分の混合物は、次にインディアナ州ペンドルトンKent Machine Works製の3本ロールミル装置に定量的に移し、ここでこの材料複合ペーストを3回通し、その後褐色ガラス瓶に排出した。
マゼンタインク
図3は、マゼンタインクの製造方法を示す。図3または表1に記載の成分を用いてマゼンタインクを製造した。分散剤、モノマー、オリゴマー、および安定剤をまず1Lのステンレス鋼容器に加え、シアンインクについて上述した通りに混合した。光開始剤は、その後約80℃で約15分間撹拌しながらゆっくりと加えた。これら硬化性展色剤基材成分の溶解と同時に、マゼンタ顔料(スイスムッテンツClariant International Ltd製PR L5B01)60g(15wt.%)をこの展色剤に加え、撹拌した。この着色混合物はその後80℃で約90分間撹拌させた。次にこの着色混合物を含む容器を直径40mmの高せん断コールズブレードを備えた高速せん断ミルHockmeyer 15−65(ノースカロライナ州エリザベスシティーHockmeyer Equipment Corporation)に移し、5000RPMで約45分間撹拌した。この時点で、クレーをゆっくりとこの着色混合物に加え、その後さらに約15分間再び撹拌した。
この着色混合物はその後100g分および300g分に分けた。100g分は、Erweka3本ロールミル(ドイツホイゼンシュタムERWEKA GmbH)を3回通し、その後褐色ガラス瓶に排出した。この工程は、約300gを用いた3本ロールKentミル(2パス)でのエネルギー密度の3本ロールミル供給をシミュレートする。
300g分は、3本ロールミル装置(Kent Machine Works)を、供給ロール速度400RPMで通し、その後、150g分2つに分けた。150g分の一つは、次に供給ロール速度400RPMで前記3本ロールKentミル装置を通し、その後褐色ガラス瓶に排出した。第二の150g分は、供給ロール速度200RPMで前記3本ロールKentミル装置を通し、その後褐色ガラス瓶に排出した。
黄色インク
図4は、黄色インクの製造方法を示す。これら黄色インクの成分は、下記表1または図4に記載の黄色インクの成分(顔料以外)をすべて約10分間音響混合によって混合して製造した。この混合物をその後1Lのステンレス鋼容器に移した。この容器を、熱電対および撹拌装置(IKA(登録商標))ならびにアンカー羽根を備えたIKA(登録商標)から入手可能なマントルヒーターに設置した。PY13の70g(17.5wt.%)をこの容器に加え、これら成分を800RPMで60分間、80℃で撹拌した。次にこの成分混合物を3本ロールミル装置(Kent Machine Works)に定量的に移し、ここでこの材料複合ペーストを3本ロールミルに、まず初回について供給ロール速度400RPMで通し、次に2回目について供給ロール速度200RPMで通した。この混合物をその後褐色ガラス瓶に排出した。
Figure 2016160434
実施例2 黒処方工程
プロセス黒インク対象の試料5gを下記表2に記載の処方に従って製造した。各処方の成分は、ガラス表面上でヘラを用いてともに混合し、均質混合物を得た。
Figure 2016160434
さらなる6種のインク(表3)の処方がこれら第一の7種のインクの分析から導かれた。これら標準順の8から13のインクは、最初にPantone Standard(EA)と本インク間のdE2000値の最少化を検討した反復最適化の一部であった。第二の段階で、Pantone(登録商標)Standardのすべてについて同時にdE2000値を最少化するために試みがなされた。最後の最適Pantone(登録商標)Standard Process Blackは、目標光学濃度(OD)1.5を得るためのPantone(登録商標)Standard Process Blackを基準にしたインクのdE2000を最小にし、これら2種の黒の間のaおよびbの差を目標OD1.0で最小にすることによって得た(下記表3の試料13)。これは、高ODから低ODになる際にプロセス黒でよく見られる色ずれを最小にするために都合がよいことが分かった。
最適対象の試料13については、標準dE2000値3.16および2.85の正規化OD1.5で、L、a、b値はそれぞれ、20.35、3.82、および4.25であった。下記表4に示すように、Pantone(登録商標)Standard Blackについての目標L*、a*、b*値はそれぞれ、22.07、1.57、および4.26である。従って、黒インクは良好に処方された。本プロセス黒インクは、デジタルオフセットリソグラフ印刷アーキテクチャを用いて印刷された。転写効率は、予備硬化なしで95%であった。予備硬化なしの転写効率が95%を示すインクは、予備硬化ありの転写効率100%を示す。
Figure 2016160434
Figure 2016160434
実施例3 プロセス黒インク用の新規で拡張可能なインク処理
光学濃度の異なる印刷を作り、これらのdE2000値を得た。D65照明下でのdE2000値を表5に示す。Standard Pantone(登録商標)Blackを基準値として用いた。人間の視覚は、2色が実際に互いに接触している場合、色差に対してより敏感であることを考えれば、互いに接触していない2色間のdE2000値1以下は、平均的な印刷機を用いてかろうじて認識される。3未満の任意のdE2000値は、許容範囲の一致であると考えられる。
Figure 2016160434
別の実験において、混合顔料インクについての新しい拡張可能な方法を示すため、上記試料13について記載された比に相当する顔料比でプロセス黒インクを処方した。1に正規化して、このプロセス黒インクに使用された顔料の割合を表6に示す。表6に見られるように、このプロセス黒インク製剤(60g)は、黄色顔料3.67g、マゼンタ顔料3.24g、シアン顔料2.57gを含んでいた。
これら顔料は、残りの成分での処理の前の音響混合工程によって湿っていた。音響混合用の混合機は、機械的共振で作動する。この作動パラメータにおいて、この混合機の機械的エネルギーの混合されている材料への無損失の移動は、音圧波の混合容器への伝播によって生じる。これは、混合機の機械的操作と混合される材料の範囲の特性と特徴を一致させることによって実現される。この混合機の運転特性は、最良の混合性能を与えるように確立された混合条件でこのシステムを維持するように自動的に識別され制御される。共鳴ACOUSTIC(登録商標)混合機は、3つのサイズで入手可能である:卓上パイント、生産規模5ガロン、および55ガロンシステム。文献によれば、いろいろな応用で、混合の処理量の大きさに関係なく同じ混合時間が必要であることが証明されている。この傾向は、気液水素化から粉体ブレンドおよびコーティングに及ぶ、粘度が100,000,000cP以下の投入樹脂への応用について一貫している。
本実施例において、この試料はRESODYN(登録商標)RAMで10分間、負荷90%および周波数60Hzで処理した。これら顔料が十分にブレンドされた時点で、残りの成分をこの瓶に秤量し、さらに10分間、負荷90%および周波数60Hzで処理した。処理された試料は、その後金属ビーカーに排出し、アンカー羽根を用いて加熱しながら約60分間80℃で撹拌した。このインクを最後に3本ロールミルに3回通し、褐色瓶に排出した。
Figure 2016160434
実施例4 プロセス黒のレオロジー特性
本プロセス黒のレオロジー特性は、顔料比を決めるために用いたシアン、マゼンタ、および黄色インクと同じ条件で測定した。表7および図5は、これらインクの粘度およびせん断減粘性指数を示す。これらのデータが示すのは、これらプロセス黒の特性は、出発の原色の特性から予測可能であり、このことは、これら顔料の選択が適切であったこと、および、顔料間の強い相互作用が存在しないことを証明する。
Figure 2016160434
実施例5 基材へのインクの手動転写およびODデータ分析
これらインクの各々を、Heraeus Noblelight America LLC製Dバルブ付Fusion Lighthammer L6硬化ステーションを用いての硬化後に、得られた可視光学濃度が約1から約2におよび、転写された画像のL明度が約8から約40に及ぶような異なる濃度で、XEROX(登録商標)Digital Color Elite Gloss(DCEG)紙に転写した。UVV、UVA、UVB、およびUVCバンドについての印加エネルギー照射量は、それぞれ640、1401、420、および37mJ/cmであった。この印刷画像サイズは、約2cm×3cmであった。
パラメータ対ODの最適な適合は、OD=1.5およびOD=1.0でインクのすべてについてのL値で得られた。3つの回答が最終的な最適化に選択された。OD=1.5でのPantone(登録商標)Standardと本開示のプロセス黒の間のdE2000、およびOD=1で予測されるPantone(登録商標)Standardのa値対本インクのa値もまた評価した(データは示さず)。倍率10,000Xでの走査型電子透過像は、約1.5から約1.7に及ぶ平均ODについて、これらプロセス黒印刷の厚さの変動が約1.2から約3.9ミクロンで、均一領域での平均厚さが約2.0から約2.4ミクロンを示した。
実施例6 インク転写印刷の特性評価
硬化性能を評価するために、室温のメチルエチルケトン(MEK)溶剤に浸した柔軟な塗布器を、新たなMEKを二重MEK摩擦の5回毎に塗布器に補給しながらDCEG紙上のこれら画像の各々の全域(約2cm)に一定の圧力で均一に広げた。この紙基材が見えるようになるまでに要したMEK二重摩擦の回数を記録した。これらのデータを図6に示す。
図6から明らかなように、優れた硬化性能が本開示のプロセス黒インクを用いて達成された。高ODでの増加は、本開示のプロセス黒で高ODを達成するために必要な画像厚さの増加によって説明される。ODが約1.7未満の場合には、MEK摩擦における顕著な変化はなかった。カーボンブラック顔料を用いた黒インクで比較データを得た(データは示さず)。カーボンブラック含有インクに対するMEK二重摩擦で80を超えたものはなかった。
これら実施例は、顔料の各々が相対比率0.70:0.88:1.0で用いられたPB15:3、PR57:1、およびPY14等の顔料を用いて、カーボンブラックを含まないプロセス黒を処方することが可能であったということを実証する。これは、期待された比率(等しい体積比で顔料が使用される)から逸脱する。密度に補正すると、期待された相対比率は0.76:0.8:1.0である。

Claims (10)

  1. デジタルオフセット印刷用のプロセス黒インク組成物であって、
    シアン顔料を含むシアン着色剤、
    マゼンタ顔料を含むマゼンタ着色剤、および
    黄色顔料を含む黄色着色剤を含むとともに、
    前記プロセス黒インク組成物は、総量約15wt%以上の顔料、
    光開始剤、
    分散剤、ならびに
    硬化性モノマーおよび硬化性オリゴマーからなる群から選ばれた1以上の成分を含む硬化性インク展色剤成分を含み、
    前記プロセス黒インク組成物は、前記シアン着色剤の前記黄色着色剤に対する比0.70−0.80:1.0、および前記マゼンタ着色剤の前記黄色着色剤に対する比0.90−0.80:1.0を含み、前記プロセス黒インク組成物は、カーボンブックを含まないことを特徴とする、プロセス黒インク組成物。
  2. さらに安定剤を含む請求項1に記載のプロセス黒インク組成物。
  3. さらに充填剤を含む請求項1に記載のプロセス黒インク組成物。
  4. 前記プロセス黒インク組成物のL値が約0から約40におよび、a値が約1.5から約4.0におよび、b値が約1.5から約4.5に及ぶ、請求項1に記載のプロセス黒インク組成物。
  5. プロセス黒インク組成物の製造方法であって、前記方法が、
    a)シアン顔料を含むシアン着色剤、マゼンタ顔料を含むマゼンタ着色剤、および黄色顔料を含む黄色着色剤を、前記シアン着色剤の前記黄色着色剤に対する比が0.70−0.80:1.0、および前記マゼンタ着色剤の前記黄色着色剤に対する比が0.90−0.80:1.0で準備し、
    b)前記着色剤を音響的に混合し、
    c)光開始剤、分散剤、ならびにモノマーおよびオリゴマーからなる群から選ばれた1以上の硬化性インク展色剤成分を、前記音響的に混合された着色剤と音響的に混合して硬化性インク混合物を形成し、
    d)c)で形成された前記硬化性インク混合物をミルにかけ、プロセス黒インク組成物を得ることを含むとともに、前記プロセス黒インク組成物はカーボンブラックを含まないことを特徴とする方法。
  6. 前記シアン着色剤がPigment Blue 15:3を含み、前記マゼンタ着色剤がPigment Red 57:1を含み、前記黄色着色剤がPigment Yellow 14およびPigment Yellow 13からなる群から選ばれた顔料を含む、請求項5に記載の方法。
  7. Pigment Blue 15:3を含む前記シアン着色剤の前記黄色顔料を含む前記黄色着色剤に対する比が0.76:1であるとともに、Pigment Red 57:1を含む前記マゼンタ着色剤の前記黄色顔料を含む前記黄色着色剤に対する比が0.80:1.0である、請求項6に記載の方法。
  8. ハーフトーン印刷方法であって、前記方法が、
    シアンインク組成物、マゼンタインク組成物、および黄色インク組成物を準備し、
    前記シアンインク組成物、前記マゼンタインク組成物、および前記黄色インク組成物を、画像再形成可能な画像形成部材表面に、前記シアンインク組成物の前記黄色インク組成物に対する比が0.70−0.80:1.0、および前記マゼンタインク組成物の前記黄色インク組成物に対する比が0.90−0.80:1.0で塗布し、
    インク画像を形成し、
    前記画像形成部材の前記画像再形成可能表面から前記インク画像を印刷可能基材に転写してハーフトーン黒画像を形成することを含むとともに、
    前記ハーフトーン黒画像はカーボンブラックを含まず、
    前記シアンインク組成物がシアン顔料を約15重量%以上含み、前記マゼンタインク組成物がマゼンタ顔料を約15重量%以上含み、前記黄色インク組成物が黄色顔料を約15重量%以上含み、
    前記シアンインク組成物、前記マゼンタインク組成物、および前記黄色インク組成物が各々さらに
    光開始剤、
    分散剤、ならびに
    硬化性モノマーおよび硬化性オリゴマーからなる群から選ばれた1以上の成分を含む硬化性インク展色剤成分を含むことを特徴とする方法。
  9. 前記画像形成部材の前記画像再形成可能表面からの前記インク画像の印刷可能基材への前記転写は、効率が90%以上である、請求項8に記載の方法。
  10. さらに、前記シアン、マゼンタ、および黄色インク組成物を画像再形成可能な画像形成部材表面に塗布したのちに、前記シアン、マゼンタ、および黄色インク組成物を部分的に硬化させることを含む、請求項8に記載の方法。
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