JP5053045B2 - インク組成物、印刷物及びインクジェット記録方法 - Google Patents

インク組成物、印刷物及びインクジェット記録方法 Download PDF

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本発明は、重合性化合物及び重合体に関する。詳しくは、工業的に非常に有用な新規な重合性化合物、及びその重合性化合物に由来する共重合単位を含み、カラーフィルタ、インクジェットインク等に使用する様々な顔料分散剤として用いられる重合体に関する。また、本発明は、インクジェット記録用として好適に用いられるインク組成物、該インク組成物を用いた印刷物、及び該インク組成物を用いたインクジェット記録方法に関する。詳しくは、着色剤の分散性が良好で発色性に優れ、活性放射線の照射により揮発成分を発生することなく硬化し、高画質の画像を形成することが可能なインクジェット記録用に好適なインク組成物、該インク組成物を用いて得られた印刷物及び該インク組成物を用いたインクジェット記録方法に関する。
画像データ信号に基づき、紙などの被記録媒体に画像を形成する画像記録方法として、電子写真方式、昇華型及び溶融型熱転写方式、インクジェット方式などがある。なかでも、インクジェット方式は、安価な装置で実施可能であり、且つ、必要とされる画像部のみにインクを吐出して被記録媒体上に直接画像形成を行うため、インクを効率良く使用でき、ランニングコストが安い。さらに、騒音が少なく、画像記録方式として優れている。
インクジェット方式によれば、普通紙のみならずプラスチックシート、金属板など非吸水性の被記録媒体にも印字可能であるが、印字する際の高速化及び高画質化が重要な課題となっており、印字後の液滴の乾燥、硬化に要する時間が、画像の鮮鋭度に大きく影響する性質を有している。
インクジェット方式の一つとして、活性放射線の照射により、硬化可能なインクジェット記録用インクを用いた記録方式がある。この方法によれば、印字後直ちに活性放射線を照射し、インク液滴を硬化させることで鮮鋭な画像を形成することができる。
このような硬化可能なインクジェット記録用インクにおける硬化性インク組成物は、発色性に優れた高精細画像を形成するため、高い顔料分散性とその経時的な安定性が求められる。インク組成物に鮮明な色調と高い着色力を付与するためには、顔料の微細化が必須である。特に、インクジェット記録用に用いられるインクでは、吐出されるインク液滴が画像の鮮鋭度に大きな影響を与えるため、吐出液滴が少量となり、且つ、該インクより形成されるインク硬化膜の膜厚よりも微細な顔料粒子を用いることが必須となる。このように、高い着色力を得るために顔料粒子をより微細化していくと、顔料粒子の分散が困難になり、顔料凝集体が発生しやすくなる。また、分散剤の添加によりインク組成物の粘度が上昇するといった問題も生じる。顔料凝集体の発生やインク組成物の粘度上昇はいずれもインク吐出性に悪影響を与え、インク組成物への使用は好ましくない。
また、インク組成物をインクジェット記録用に用いる場合には、インク組成物はカートリッジ内に収納され、吐出時には加熱され、非吐出時及び保存時には冷却されるため、加熱−冷却の繰り返し温度変化を受けるが、この温度変化もまた、顔料分散性に悪影響を与え、経時的に顔料の分散性が低下し、顔料凝集体の発生やインク組成物の粘度上昇が生じやすくなるという問題もあった。
従って、充分な流動性を有し、かつ微細化された顔料を安定に分散させ、さらに、顔料分散の経時安定性に優れるインク組成物が求められている。安定な顔料分散液を得るための分散剤については、種々の提案がなされている。
顔料との親和性を向上させるため、顔料誘導体を分散剤として使用したインク組成物(例えば、特許文献1および2参照。)や、フタロシアニン、キナクリドン系などの特定の顔料に対し、分散剤として塩基性基を有するポリマーを用いたインク組成物(例えば、特許文献3参照。)、ポリ(エチレンイミン)−ポリ(12−ヒドロキシステアリン酸)グラフトポリマーなどの分散剤と該分散剤を溶解させる特定のモノマーを含有する、有機溶剤を用いないインク組成物(例えば、特許文献4参照。)が提案されている。
これらのインク組成物は該分散剤の機能により、確かに従来のものより顔料の分散安定性は向上しているものの、使用されている顔料の微細化は不十分であり、さらなる微小な顔料粒子における分散性向上効果にはなお改良の余地があった。さらに、長期間あるいは温度変化を繰り返した際の分散安定性が未だ不十分であるという問題があった。
特開2003−119414号公報 特開2004−18656号公報 特開2003−321628号公報 特開2004−131589号公報
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、(1)工業的に非常に有用な新規な重合性化合物、(2)該重合性化合物に由来する共重合単位を含み、微細な顔料の分散性及びその安定性を向上する顔料分散剤として用いられる重合体、(3)鮮明な色調と高い着色力を有する高画質の画像を形成することができ、活性放射線の照射により揮発成分を発生することなく硬化しうる、インクジェット記録用として好適なインク組成物、(4)該インク組成物を用いて得られた印刷物、及び(5)該インク組成物を用いたインクジェット記録方法を提供することを目的とする。
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、特定の含窒素複素環構造を有する重合性化合物を見出し、該重合性化合物(単量体)に由来する共重合単位を含む重合体を顔料分散剤として用いることで、前記課題を解決しうることを見出し、本発明を完成した。
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
<1> 下記一般式(1)で表されることを特徴とする重合性化合物である。
〔前記一般式(1)において、R1は、水素原子、置換のアルキル基、及び無置換のアルキル基のいずれかを表す。R2は、アルキレン基を表す。Wは、−CO−、−C(=O)O−、−CONH−、−OC(=O)−、及びフェニレン基のいずれかを表す。Xは、−O−、−S−、−C(=O)O−、−CONH−、−C(=O)S−、−NHCONH−、−NHC(=O)O−、−NHC(=O)S−、−OC(=O)−、−OC(=O)NH−、−CO−、−SO−、−CH(OH)CHNH−、−CH(OH)CHS−、−SONH−、及び−NHCO−のいずれかを表す。Yは、−NR−、−O−、及び−S−のいずれかを表し、Rは、水素原子、アルキル基、及びアリール基のいずれかを表す。R、R4は一価の置換基を表す。RとR4は互いに連結して環状構造を形成しても良い。m、nはそれぞれ独立に0または1である。〕
<2> 下記一般式(2)で表される前記<1>に記載の重合性化合物である。
〔前記一般式(2)においてR1は、水素原子、置換のアルキル基、及び無置換のアルキル基のいずれかを表す。Y、Zはそれぞれ独立に−NR−、−O−、及び−S−のいずれかを表し、Rは、水素原子、アルキル基、及びアリール基のいずれかを表す。R、R4は一価の置換基を表す。RとR4は互いに連結して環状構造を形成しても良い。〕
<3> 下記一般式(3)で表される前記<1>から<2>のいずれかに記載の重合性化合物である。
〔前記一般式(3)においてR1は、水素原子、置換のアルキル基、及び無置換のアルキル基のいずれかを表す。Yは−NR−、−O−、及び−S−のいずれかを表し、Rは、水素原子、アルキル基、及びアリール基のいずれかを表す。R、R4は一価の置換基を表す。RとR4は互いに連結して環状構造を形成しても良い。〕
<4> 一般式(1)で表される単量体に由来する共重合単位を含むことを特徴とする重合体である。
<5> さらに末端にエチレン性不飽和2重結合を有する重合性オリゴマー(マクロモノマー)を共重合単位として含むグラフト共重合体である前記<4>に記載の重合体である。
<6> 前記<4>から<5>のいずれかに記載の重合体と、(a)他の重合性化合物と、(b)顔料とを含むことを特徴とするインク組成物である。
<7> さらに(c)重合開始剤を含む前記<6>に記載のインク組成物である。
<8> (a)他の重合性化合物がラジカル重合性化合物であり、(c)重合開始剤が光ラジカル発生剤である前記<7>に記載のインク組成物である。
<9> (a)他の重合性化合物がカチオン重合性化合物であり、(c)重合開始剤が光酸発生剤である前記<7>に記載のインク組成物である。
<10> インクジェット用である前記<6>から<9>のいずれかに記載のインク組成物である。
<11> 前記<6>から<10>のいずれかに記載のインク組成物を硬化させてなることを特徴とする印刷物である。
<12> 前記<6>から<10>のいずれかに記載のインク組成物を、被記録媒体上にインクジェットプリンターにより吐出する吐出工程と、前記吐出されたインク組成物を活性放射線の照射により硬化する硬化工程とを含むことを特徴とするインクジェット記録方法である。
本発明によれば、前記従来における諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、優れた分散性と分散安定性を与える高分子化合物を用いることで、微細な顔料の分散性及びその安定性に優れ、鮮明な色調と高い着色力を有する高画質の画像を形成することができ、活性放射線の照射により硬化しうる、インクジェット記録用として好適なインク組成物を提供することができる。
また、本発明によると、活性放射線の照射により硬化可能であり、鮮明な色調と高い着色力を有するインク組成物を用いて得られた、高品質な画像が形成されている印刷物を提供することができる。
(重合性化合物)
本発明の重合性化合物は、下記一般式(1)で表される。
<一般式(1)におけるR1
前記一般式(1)において、R1は、水素原子、又は置換もしくは無置換のアルキル基を表す。アルキル基は、炭素数が、好ましくは1〜12であり、より好ましくは1〜8であり、更に好ましくは1〜4である。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、2−ヒドロキシエチル基、3−ヒドロキシプロピル基、2−ヒドロキシプロピル基、2−メトキシエチル基等が挙げられる。
<一般式(1)におけるR
2は、アルキレン基を表し、炭素数が、好ましくは1〜12であり、より好ましくは1〜8であり、更に好ましくは1〜4である。アルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基が挙げられる。
<一般式(1)におけるW>
Wは、−CO−、−C(=O)O−、−CONH−、−OC(=O)−、又はフェニレン基を表す。
<一般式(1)におけるX>
Xは、−O−、−S−、−C(=O)O−、−CONH−、−C(=O)S−、−NHCONH−、−NHC(=O)O−、−NHC(=O)S−、−OC(=O)−、−OC(=O)NH−、−CO−、−SO−、−CH(OH)CHNH−、−CH(OH)CHS−、−SONH−又は−NHCO−を表す。
<一般式(1)におけるY>
Yは、−NR−、−O−、又は−S−を表し、Rは、水素原子、アルキル基、又はアリール基を表す。アルキル基は、炭素数が、好ましくは1〜12であり、より好ましくは1〜8であり、更に好ましくは1〜4である。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基、ベンジル基、2−ヒドロキシエチル基、3−ヒドロキシプロピル基、2−ヒドロキシプロピル基、2−メトキシエチル基等が挙げられる。アリール基は、炭素数が、好ましくは6〜20であり、より好ましくは6〜15である。アリール基としては、フェニル基、2-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基、4-メチルフェニル基、4-クロロフェニル基、2-メトキシフェニル基、3-エトキシフェニル基、4-ブトキシフェニル基、2,4-ジエトキシフェニル基、4-フェノキシフェニル基、ナフチル基、4-ジブチルカルバモイルフェニル基、4-ジブチルスルファモイルフェニル基が好ましく、フェニル基、2-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基、4-メチルフェニル基、4-クロロフェニル基、2-メトキシフェニル基、3-エトキシフェニル基、4-ブトキシフェニル基がより好ましい。
<一般式(1)におけるm、n>
m、nはそれぞれ独立に0または1である。
<一般式(1)におけるR、R4
、R4は一価の置換基を表す。RとR4は互いに連結して環状構造を形成しても良い。
前記R、R4で表される一価の置換基は、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、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシカルボニル基、アシルアミノ基、カルバモイル基、シアノ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アシル基、スルファモイル基が好ましく、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アシルアミノ基、スルホニルアミノ基がより好ましい。
前記R、R4で表される置換基は無置換でも置換基を有していてもよく、該置換基に導入可能な置換基としては、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、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、カルバモイル基、シアノ基、カルボキシル基、スルホニル基、ヘテロ環残基が好ましい。
前記R、R4で表されるアルキル基は、総炭素数1−30のアルキル基が好ましく、総炭素数1−20のアルキル基がより好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、2-エチルヘキシル基、3,5,5-トリメチルヘキシル基、ドデシル基、オクタデシル基、ベンジル基、(4-エトキシフェニル)メチル基、N,N-ジエチルカルバモイルメチル基、N,N-ジブチルカルバモイルメチル基、1-(N,N-ジブチルカルバモイル)エチル基、2-メトキシエチル基、1-メチル-2-フェノキシエチル基、(4-クロロフェニル)メチル基、(2,4-ジクロロフェニル)メチル基が好ましく、エチル基、ブチル基、ヘキシル基、ベンジル基、N,N-ジエチルカルバモイルメチル基、N,N-ジブチルカルバモイルメチル基、1-(N,N-ジブチルカルバモイル)エチル基、1-メチル-2-フェノキシエチル基、(4-クロロフェニル)メチル基、(2,4-ジクロロフェニル)メチル基がより好ましい。
前記R、R4で表されるアリール基は、総炭素数6-30のアリール基が好ましく、総炭素数1-20のアリール基がより好ましい。具体的には、フェニル基、2-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基、4-メチルフェニル基、4-フェニルフェノキシ基、4-クロロフェニル基、2-メトキシフェニル基、3-エトキシフェニル基、4-ブトキシフェニル基、2,4-ジエトキシフェニル基、2,5-ジブトキシフェニル基、4-フェノキシフェニル基、ナフチル基、4-ジブチルカルバモイルフェニル基、4-ジブチルスルファモイルフェニル基が好ましく、フェニル基、2-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基、4-メチルフェニル基、4-クロロフェニル基、2-メトキシフェニル基、3-エトキシフェニル基、4-ブトキシフェニル基がより好ましい。
前記R、R4で表されるハロゲン原子はフッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子が好ましく、フッ素原子、塩素原子がより好ましい。
前記R、R4で表されるアルコキシ基としては、総炭素数1-30のアルコキシ基が好ましく、総炭素数1-20のアルコキシ基がより好ましい。置換基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ヘキシルオキシ基、2-エチルヘキシルオキシ基、3,5,5-トリメチルヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、デシルオキシ基、2-フェノキシエトキシ基、2-(3,5-ジ-t-ブチルフェノキシ)エトキシ基、ジブチルカルバモイルメトキシ基、ヘキサデシルオキシ基、オクタデシルオキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基、ヘキシルオキシ基、2-エチルヘキシルオキシ基、3,5,5-トリメチルヘキシルオキシ基、2-フェノキシエトキシ基、ジブチルカルバモイルメトキシ基がより好ましい。
前記R、R4で表されるアリールオキシ基としては、総炭素数6-30のアリールオキシ基が好ましく、総炭素数6-20のアリールオキシ基がより好ましい。置換基としては、フェノキシ基、トリルオキシ基、4-クロロフェニルオキシ基、4-アセトアミドフェニルオキシ基、2-ブトキシフェニルオキシ基、2-ベンゾイルアミノフェニルオキシ基、2,5-ジメトキシ-4-ニトロフェニルオキシ基、3-オクチルオキシフェニルオキシ基が好ましく、フェノキシ基、トリルオキシ基、4-クロロフェニルオキシ基、4-アセトアミドフェニルオキシ基、2-ブトキシフェニルオキシ基、2,5-ジメトキシ-4-ニトロフェニルオキシ基がより好ましい。
前記R、R4で表されるアルキルチオ基としては、総炭素数1-30のアルキルチオ基が好ましく、総炭素数1-20のアルキルチオ基がより好ましい。置換基としては、メチルチオ基、エチルチオ基、ブチルチオ基、ヘキシルチオ基、2-エチルヘキシルチオ基、3,5,5-トリメチルヘキシルチオ基、オクチルチオ基、デシルチオ基、2-フェノキシエチルチオ基、2-(3,5-ジ-t-ブチルフェノキシ)エチルチオ基、ジブチルカルバモイルメチルチオ基、ヘキサデシルチオ基、オクタデシルチオ基が好ましく、メチルチオ基、エチルチオ基、ブチルチオ基、ヘキシルチオ基、2-エチルヘキシルチオ基、3,5,5-トリメチルヘキシルチオ基、2-フェノキシエチルチオ基、ジブチルカルバモイルメチルチオ基がより好ましい。
前記R、R4で表されるアリールチオ基としては、総炭素数6-30のアリールチオ基が好ましく、総炭素数6-20のアリールチオ基がより好ましい。置換基としては、フェニルチオ基、トリルチオ基、4-クロロフェニルチオ基、4-アセトアミドフェニルチオ基、2-ブトキシフェニルチオ基、2-ベンゾイルアミノフェニルチオ基、2,5-ジメトキシ-4-ニトロフェニルチオ基、3-オクチルオキシフェニルチオ基が好ましく、フェニルチオ基、トリルチオ基、4-クロロフェニルチオ基、4-アセトアミドフェニルチオ基、2-ブトキシフェニルチオ基、2,5-ジメトキシ-4-ニトロフェニルチオ基がより好ましい。
前記R、R4で表されるアルコキシカルボニル基としては、総炭素数2-30のアルコキシカルボニル基が好ましく、総炭素数2-20のアルコキシカルボニル基がより好ましい。置換基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、(2−エチルヘキシル)オキシカルボニル基、ヘキシルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、(4-メトキシフェニル)オキシカルボニル基が好ましく、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基がより好ましい。
前記R、R4で表されるアシルアミノ基としては、総炭素数1-30のアシルアミノ基が好ましく、総炭素数1-20のアシルアミノ基がより好ましい。置換基としては、ホルミルアミノ基、アセチルアミノ基、ブチリルアミノ基、ラウロイルアミノ基、ベンゾイルアミノ基、トルオイルアミノ基、フェノシキアセチル基、(4-メトキシフェノキシ)アセチル基、2’,4’-ジクロロベンゾイルアミノ基、2’,4’-ジ-t-アミルベンゾイルアミノ基、アセチルメチルアミノ基、ベンゾイルメチルアミノ基、アセチルベンジルアミノ基が好ましく、アセチルアミノ基、ブチリルアミノ基、ベンゾイルアミノ基、トルオイルアミノ基、フェノシキアセチル基、2’,4’-ジ-t-アミルベンゾイルアミノ基、アセチルメチルアミノ基、ベンゾイルメチルアミノ基、アセチルベンジルアミノ基がより好ましい。
前記R、R4で表されるカルバモイル基としては、総炭素数1-30のカルバモイル基が好ましく、総炭素数1-20のカルバモイル基がより好ましい。置換基としては、カルバモイル基、N-フェニルカルバモイル基、N-ブチルカルバモイル基、N-オクチルカルバモイル基、N,N-ジメチルカルバモイル基、N,N-ジエチルカルバモイル基、N,N-ジブチルカルバモイル基、N,N-ジヘキシルカルバモイル基、N,N-ジフェニルカルバモイル基、N-メチル-N-フェニルカルバモイル基、N-エチル-N-フェニルカルバモイル基、N-メチル-N-トリルカルバモイル、モルホリノカルボニル基、ピペリジノカルボニル基、N,N-ビス(2−メトキシエチル)カルバモイル基が好ましく、N-ブチルカルバモイル基、N-オクチルカルバモイル基、N-フェニルカルバモイル基、N,N-ジエチルカルバモイル基、N,N-ジブチルカルバモイル基、N-メチル-N-フェニルカルバモイル基がより好ましい。
前記R、R4で表されるアルキルスルホニル基としては、総炭素数1-30のアルキルスルホニル基が好ましく、総炭素数1-20のアルキルスルホニル基がより好ましい。置換基としては、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、ヘキシルスルホニル基、ベンジルスルホニル基が好ましく、メチルスルホニル基、ベンジルスルホニル基がより好ましい。
前記R、R4で表されるアリールスルホニル基としては、総炭素数1-30のアリールスルホニル基が好ましく、総炭素数1-20のアリールスルホニル基がより好ましい。置換基としては、フェニルスルホニル基、4-メチルフェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、4-メトキシスルホニル基、4-クロロフェニルスルホニル基が好ましく、メチルスルホニル基、フェニルスルホニル基、4-メチルフェニルスルホニル基がより好ましい。
前記R、R4で表されるアシル基としては、総炭素数1-30のアシル基が好ましく、総炭素数1-20のアシル基がより好ましい。置換基としては、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ピバロイル基、ブチロイル基、4-フェノキシブチロイル基、ベンゾイル基、(4-エトキシフェニル)カルボニル基、(2-ブトキシフェニル)カルボニル基、(4-クロロフェニル)カルボニル基が好ましく、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ピバロイル基、ベンゾイル基、(4-クロロフェニル)カルボニル基がより好ましい。
前記R、R4で表されるスルファモイル基としては、総炭素数1-30のスルファモイル基が好ましく、総炭素数1-20のスルファモイル基がより好ましい。置換基としては、スルファモイル基、N-フェニルスルファモイル基、N,N-ジメチルスルファモイル基、N,N-ジエチルスルファモイル基、N,N-ジブチルスルファモイル基、N,N-ジヘキシルスルファモイル基、N,N-ジフェニルスルファモイル基、N-メチル-N-フェニルスルファモイル基、N-エチル-N-フェニルスルファモイル基、N-メチル-N-トリルスルファモイル基、モルホリノスルホニル基、ピペリジノスルホニル基、N,N-ビス(2−メトキシエチル)スルホニル基が好ましく、スルファモイル基、N-フェニルスルファモイル基、N,N-ジブチルスルファモイル基、N,N-ジフェニルスルファモイル基、N-メチル-N-フェニルスルファモイル基がより好ましい。
また、本発明の重合性化合物は、下記一般式(2)で表されることが好ましい。
一般式(2)においてR1は、水素原子、又は置換もしくは無置換のアルキル基を表す。R、R4は一価の置換基を表す。RとR4は互いに連結して環状構造を形成しても良い。好ましい置換基の例は前述の一般式(1)の場合と同様である。
Y、Zはそれぞれ独立に−NR−、−O−、又は−S−を表し、Rは、水素原子、アルキル基、又はアリール基を表す。好ましい置換基の例は前述の一般式(1)の場合と同様である。
また、本発明の重合性化合物は下記一般式(3)で表されることが好ましい。
一般式(3)においてR1は、水素原子、又は置換もしくは無置換のアルキル基を表す。R、R4は一価の置換基を表す。RとR4は互いに連結して環状構造を形成してもよい。好ましい置換基の例は前述の一般式(1)の場合と同様である。
Yは−NR−、−O−、又は−S−を表し、Rは、水素原子、アルキル基、又はアリール基を表す。好ましい置換基の例は前述の一般式(1)の場合と同様である。
一般式(1)、一般式(2)または一般式(3)で表される化合物として好ましい具体例を以下に挙げる。尚、本発明はこれに限るものではない。
<化合物例>
(重合体)
本発明の重合体は、これらの一般式(1)〜一般式(3)で表される重合性化合物(単量体)に由来する共重合単位を含む重合体である。
前記重合体は、さらに末端にエチレン性不飽和2重結合を有する重合性オリゴマーを共重合単位として含むグラフト共重合体であることが好ましい。
このような末端にエチレン性不飽和二重結合を有する重合性オリゴマーは、所定の分子量を有する化合物であることからマクロモノマーとも呼ばれる。
前記重合性オリゴマーは、ポリマー鎖部分とその末端のエチレン性不飽和二重結合を有する重合可能な官能基の部分からなる。このようなエチレン性不飽和二重結合を有する基は、ポリマー鎖の一方の末端にのみ有することが、所望のグラフト重合体を得るという観点から好ましい。エチレン性不飽和二重結合を有する基としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基が好ましく、(メタ)アクリロイル基がより好ましい。
また、このマクロモノマーは、ポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)が1,000〜10,000の範囲にあることが好ましく、2,000〜9,000の範囲がより好ましい。
前記ポリマー鎖の部分は、アルキル(メタ)アクリレート、スチレンおよびその誘導体、アクリロニトリル、酢酸ビニル及びブタジエン、からなる群より選ばれる少なくとも一種のモノマーから形成される単独重合体あるいは共重合体、あるいはポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリカプロラクトンであることが一般的である。
前記重合性オリゴマーは、下記一般式(4)で表されるオリゴマーであることが好ましい。
〔但し、R11及びR13は、それぞれ独立に水素原子又はメチル基を表わし、R12は炭素原子数1〜12のアルキレン基(好ましくは炭素原子数2〜4のアルキレン基であり、置換基(例えば水酸基)を有していても良く、さらにエステル結合、エーテル結合、アミド結合等を介して連結していてもよい)を表わし、Yは、フェニル基、炭素原子数1〜4のアルキル基を有するフェニル基又は−COOR14(但し、R14は、炭素原子数1〜6のアルキル基、フェニル基、又は炭素原子数7〜10のアリールアルキル基を表わす)を表わし、そしてqは20〜200である。Yは、フェニル基又は−COOR14(但し、R14は、炭素原子数1〜12のアルキル基)であることが好ましい。〕
前記重合性オリゴマー(マクロモノマー)の好ましい例としては、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリ−n−ブチル(メタ)アクリレート及びポリ−i−ブチル(メタ)アクリレート、ポリスチレンの分子末端の一個に(メタ)アクリロイル基が結合したポリマーが挙げられる。市場で入手できるこのような重合性オリゴマーとしては、片末端メタクリロイル化ポリスチレンオリゴマー(Mn=6,000、商品名:AS−6、東亜合成化学工業(株)製)、片末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレートオリゴマー(Mn=6,000、商品名:AA−6、東亜合成化学工業(株)製)及び片末端メタクリロイル化ポリ−n−ブチルアクリレートオリゴマー(Mn=6,000、商品名:AB−6、東亜合成化学工業(株)製)が挙げられる。
前記重合性オリゴマーは、前記式(4)で表される重合性オリゴマーだけでなく、下記式(5)で表される重合性オリゴマーであってもよい。
〔前記一般式(5)中、R21は水素原子またはメチル基を表し、R22は炭素数1〜8のアルキレン基を表す。X21は−OR23または−OCOR24を表す。ここでR23、R24は水素原子、アルキル基、またはアリール基を表す。nは2〜200を表す。〕
前記一般式(5)において、R21は、水素原子又はメチル基を表す。R22は、炭素数1〜8のアルキレン基を表し、中でも、炭素数1〜6のアルキレン基が好ましく、炭素数2〜3のアルキレン基がより好ましい。X21は、−OR23又は−OCOR24を表す。ここで、R23は、水素原子、炭素数1〜18のアルキル基、フェニル基、又は炭素数1〜18のアルキル基で置換されたフェニル基を表す。R24は、炭素数1〜18のアルキル基を表す。また、nは、2〜200を表し、5〜100が好ましく、10〜100がより好ましい。
前記一般式(5)で表される重合性オリゴマーとしては、例えば、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリテトラメチレングリコールモノメタクリレートなどが挙げられ、これらは市販品であってもよいし、適宜合成したものであってもよい。
前記一般式(5)で表される重合性モノマーは前記したように市販品としても入手可能であり、市販品としては、例えば、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(商品名:NKエステルM−40G、M−90G、M−230G(以上、東亜合成化学工業(株)製);商品名:ブレンマーPME−100、PME−200、PME−400、PME−1000、PME−2000、PME−4000(以上、日本油脂(株)製))、ポリエチレングリコールモノメタクリレート(商品名:ブレンマーPE−90、PE−200、PE−350、日本油脂(株)製)、ポリプロピレングリコールモノメタクリレート(商品名:ブレンマーPP−500、PP−800、PP−1000、日本油脂(株)製)、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールモノメタクリレート(商品名:ブレンマー70PEP−370B、日本油脂(株)製)、ポリエチレングリコールポリテトラメチレングリコールモノメタクリレート(商品名:ブレンマー55PET−800,日本油脂(株)製)、ポリプロピレングリコールポリテトラメチレングリコールモノメタクリレート(商品名:ブレンマーNHK−5050,日本油脂(株)製)などが挙げられる。
本発明に用いられる重合体は、さらに、窒素原子を有するモノマーとの共重合体であってもよい。窒素原子を有するモノマーとしては、例えば、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、1−(N,N−ジメチルアミノ)−1、1−ジメチルメチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノヘキシル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジイソプロピルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジ−n−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジ−i−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、モルホリノエチル(メタ)アクリレート、ピペリジノエチル(メタ)アクリレート、1−ピロリジノエチル(メタ)アクリレート、N,N−メチル−2−ピロリジルアミノエチル(メタ)アクリレート、及びN,N−メチルフェニルアミノエチル(メタ)アクリレート(以上(メタ)アクリレート類);ジメチル(メタ)アクリルアミド、ジエチル(メタ)アクリルアミド、ジイソプロピル(メタ)アクリルアミド、ジ−n−ブチル(メタ)アクリルアミド、ジ−i−ブチル(メタ)アクリルアミド、モルホリノ(メタ)アクリルアミド、ピペリジノ(メタ)アクリルアミド、N−メチル−2−ピロリジル(メタ)アクリルアミド、及びN,N−メチルフェニル(メタ)アクリルアミド(以上(メタ)アクリルアミド類);2−(N,N−ジメチルアミノ)エチル(メタ)アクリルアミド、2−(N,N−ジエチルアミノ)エチル(メタ)アクリルアミド、3−(N,N−ジエチルアミノ)プロピル(メタ)アクリルアミド、3−(N,N−ジメチルアミノ)プロピル(メタ)アクリルアミド、1−(N,N−ジメチルアミノ)−1,1−ジメチルメチル(メタ)アクリルアミド及び6−(N,N−ジエチルアミノ)ヘキシル(メタ)アクリルアミド(以上アミノアルキル(メタ)アクリルアミド類);p−ビニルベンジル−N,N−ジメチルアミン、p−ビニルベンジル−N,N−ジエチルアミン、p−ビニルベンジル−N,N−ジヘキシルアミン(以上ビニルベンジルアミン類);及び2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、N−ビニルイミダゾールが挙げられる。これらのうち、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、3−(N,N−ジエチルアミノ)プロピル(メタ)アクリルアミド、3−(N,N−ジメチルアミノ)プロピル(メタ)アクリルアミド、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、N−ビニルイミダゾールが好ましい。
本発明に用いられる重合体は、さらにこれらと共重合可能な他のモノマーとの共重合体であってもよい。これらと共重合可能な他のモノマーとしては、例えば、不飽和カルボン酸(例、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸及びフマル酸)、芳香族ビニル化合物(例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、N−ビニルイミダゾールなど)、(メタ)アクリル酸アルキルエステル(例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレートなど)、(メタ)アクリル酸アルキルアリールエステル(例えば、ベンジル(メタ)アクリレートなど)、(メタ)アクリル酸置換アルキルエステル(例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなど)、カルボン酸ビニルエステル(例えば、酢酸ビニル及びプロピオン酸ビニル)、シアン化ビニル(例えば、(メタ)アクリロニトリル及びα−クロロアクリロニトリル)、及び脂肪族共役ジエン(例えば、1、3−ブタジエン及びイソプレン)が挙げられる。これらの中で、不飽和カルボン酸、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、(メタ)アクリル酸アルキルアリールエステル、カルボン酸ビニルエステル、及び芳香族ビニル化合物が好ましい。
本発明の重合体は、前記一般式(1)〜(3)で表される重合性化合物に由来する共重合単位と前記重合性オリゴマー(マクロモノマー)から与えられる繰り返し単位とからなる共重合体、あるいは、前記一般式(1)で表される繰り返し単位、前記重合性オリゴマー(マクロモノマー)から与えられる繰り返し単位、および窒素原子を有するモノマーから与えられる繰り返し単位とからなる共重合体であることが好ましい。この共重合体が、一般式(1)〜(3)で表される繰り返し単位を、全繰り返し単位の5〜70重量%(特に5〜30重量%)の範囲で有することが好ましい。さらに、前記重合性オリゴマー(マクロモノマー)から与えられる繰り返し単位を、全繰り返し単位の30〜95重量%(特に50〜90重量%)、窒素含有基を有するモノマーに由来する繰り返し単位を、全繰り返し単位の5〜80重量%(特に5〜50重量%)の範囲で有することが好ましい。
さらに、これらの繰り返し単位と共重合可能な他のモノマーを使用する場合、該他のモノマーに由来する繰り返し単位を全繰り返し単位の5〜30重量%の範囲で有することが好ましい。前記共重合体の重量平均分子量(Mw)は、1,000〜200,000の範囲が好ましく、10,000〜100,000の範囲がより好ましい。この重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(キャリア:テトラヒドロフラン)により測定されるポリスチレン換算重量平均分子量である。
また、前記共重合体の構造については、例えば、1H−NMR測定(varian社製Mercury(300MHz)を用いた測定)を行うことにより解析可能である。
本発明の重合体に好適に用いられる前記グラフト共重合体の例を以下に示すが、本発明はこれらに制限されるものではない。
1)前記化合物例におけるM−1で表されるモノマー/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体
2)前記化合物例におけるM−1で表されるモノマー/ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート共重合体
3)前記化合物例におけるM−1で表されるモノマー/末端メタクリロイル化ポリカプロラクトン共重合体
4)前記化合物例におけるM−1で表されるモノマー/末端メタクリロイル化ポリブチルアクリレート共重合体
5)前記化合物例におけるM−2で表されるモノマー/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体
6)前記化合物例におけるM−2で表されるモノマー/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体
7)前記化合物例におけるM−5で表されるモノマー/ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート共重合体
8)前記化合物例におけるM−1で表されるモノマー/3−(N,N−ジメチルアミノ)プロピルアクリルアミド/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体
9)前記化合物例におけるM−1で表されるモノマー/p−ビニルベンジル−N,N−ジメチルアミン/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体
10)前記化合物例におけるM−1で表されるモノマー/3−(N,N−ジメチルアミノ)プロピルアクリルアミド/末端メタクリロイル化ポリブチルアクリレート共重合体
11)前記化合物例におけるM−1で表されるモノマー/3−(N,N−ジメチルアミノ)エチル(メタ)アクリレート/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体
12)前記化合物例におけるM−13で表されるモノマー/2−(N,N−ジメチルアミノ)エチル(メタ)アクリレート/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体
13)前記化合物例におけるM−1で表されるモノマー/3−(N,N−ジメチルアミノ)プロピルアクリルアミド/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート/ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート共重合体
14)前記化合物例におけるM−15で表されるモノマー/N,N−ジメチルアクリルアミド/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体
15)前記化合物例におけるM−1で表されるモノマー/メチル(メタ)アクリレート/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体
16)前記化合物例におけるM−1で表されるモノマー/メタクリル酸/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体
17)前記化合物例におけるM−1で表されるモノマー/シクロへキシル(メタ)アクリレート/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体
18)前記化合物例におけるM−1で表されるモノマー/2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体
19)前記化合物例におけるM−7で表されるモノマー/3−(N,N−ジメチルアミノ)プロピルアクリルアミド/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体
20)前記化合物例におけるM−10で表されるモノマー/3−(N,N−ジメチルアミノ)プロピルアクリルアミド/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体
21)前記化合物例におけるM−19で表されるモノマー/3−(N,N−ジメチルアミノ)エチル(メタ)アクリレート/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体
このようなグラフト共重合体は、重合性オリゴマー、所望により併用される窒素原子含有基を有するモノマーや他のモノマーを、溶媒中でラジカル重合させることにより得ることができる。その際、一般に、ラジカル重合開始剤が使用されるが、開始剤に加えてさらに連鎖移動剤(例えば、2−メルカプトエタノール及びドデシルメルカプタン)を添加して合成してもよい。
(インク組成物)
本発明のインク組成物は、前記重合体の他に、少なくとも(a)他の重合性化合物、(b)顔料を含み、必要に応じてその他の成分を含む。
本発明のインク組成物には、本発明の重合体を1種のみ添加してもよく、2種以上を併用してもよい。インク組成物中の重合体の含有量は、顔料の添加量に対し、1〜100質量%が好ましく、5〜50質量%であることがより好ましい。
なお、本発明のインク組成物には、効果を損なわない限りにおいて、本発明の重合体に加えて、公知の顔料分散剤を併用することができる。公知の顔料分散剤の添加量としては、本発明の重合体の50質量%以下であることが好ましい。
本発明における重合体は顔料分散剤として使用することが好ましく、van-der-waals相互作用により顔料との親和性が高い構造を有することで、顔料との吸着性が良好であることから安定分散物を得ることができる。また、特定の繰り返し構造単位を有する高分子化合物であるので、高分子鎖の立体反発効果により分散安定化が可能である。
顔料としては、例えば、フタロシアニン系、不溶性アゾ系、アゾレーキ系、アントラキノン系、キナクリドン系、ジオキサジン系、ジケトピロロピロール系、アントラピリミジン系、アンサンスロン系、インダンスロン系、フラバンスロン系、ペリノン系、ペリレン系、チオインジゴ系、キノフタロン系等の有機顔料が挙げられる。
本発のインク組成物は、(a)他の重合性化合物の機能により、何らかのエネルギーを付与することで硬化するが、好ましくは(c)重合開始剤を含有し、活性エネルギー線の照射により硬化する組成物である。ここで活性エネルギー線とは、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ものであれば、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および電子線が好ましく、紫外線がより好ましい、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するものが好ましい。
<(a)他の重合性化合物>
本発明の硬化性インク組成物は、(a)他の重合性化合物を含有する。この(a)他の重合性化合物は、何らかのエネルギー付与により重合反応を生起し、硬化する化合物であれば特に制限はなく、モノマー、オリゴマー、ポリマーの種を問わず使用することができるが、特に、所望により添加される(c)重合開始剤から発生する開始種により重合反応を生起する、光カチオン重合性モノマー、光ラジカル重合性モノマーとして知られる各種公知の重合性のモノマーが好ましい。
重合性化合物は反応速度や、インク物性、硬化膜物性等を調整する目的で1種または複数を混合して用いることができる。また、重合性化合物は単官能化合物であっても、多官能化合物であってもよい。
(a)他の重合性化合物として用いられるカチオン重合性モノマーとしては、例えば、特開平6−9714号公報、特開2001−31892号公報、同2001−40068号公報、同2001−55507号公報、同2001−310938号公報、同2001−310937号公報、同2001−220526号公報などの各公報に記載されているエポキシ化合物、ビニルエーテル化合物、オキセタン化合物などが挙げられる。
前記カチオン重合性モノマーとして用いられる単官能エポキシ化合物としては、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。
また、前記カチオン重合性モノマーとして用いられる多官能エポキシ化合物としては、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、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。
これらのエポキシ化合物のなかでも、芳香族エポキシドおよび脂環式エポキシドが、硬化速度に優れるという観点から好ましく、脂環式エポキシドがより好ましい。
前記カチオン重合性モノマーとして用いられる単官能ビニルエーテル化合物としては、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等が挙げられる。
また、前記カチオン重合性モノマーとして用いられる多官能ビニルエーテル化合物としては、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、トリ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。
上述した多官能ビニルエーテル化合物のうち、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、ジビニルエーテル化合物がより好ましい。
前記カチオン重合性モノマーとして用いられるオキセタン化合物は、オキセタン環を有する化合物を指し、特開2001−220526号公報、特開2001−310937号公報、特開2003−341217号公報の各公報に記載される如き、公知オキセタン化合物を任意に選択して使用できる。前記オキセタン環を有する化合物としては、その構造内にオキセタン環を1〜4個有する化合物が好ましい。このような化合物を使用することで、インク組成物の粘度をハンドリング性の良好な範囲に維持することが容易となり、また、硬化後のインクの被記録媒体との高い密着性を得ることができる。
前記カチオン重合性モノマーとして用いられる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。
前記カチオン重合性モノマーとして用いられる多官能オキセタンとしては、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)エーテル等が挙げられる。
このようなオキセタン環を有する化合物については、前記特開2003−341217号公報の段落番号〔0021〕乃至〔0084〕に詳細に記載され、ここに記載されている化合物は本発明にも好適に使用しうる。
前記カチオン重合性モノマーとしてのオキセタン化合物のなかでも、インク組成物の粘度と粘着性の観点から、オキセタン環を1〜2個有する化合物を使用することが好ましい。
本発明のインク組成物には、カチオン重合性モノマーとして、化合物を1種のみを用いても、2種以上を併用してもよいが、インク硬化時の収縮を効果的に抑制するといった観点からは、少なくとも1種のオキセタン化合物と、エポキシ化合物及びビニルエーテル化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物とを併用することが好ましい。
本発明においては、(a)他の重合性化合物として光ラジカル開始剤から発生する開始種により重合反応を生じる各種公知のラジカル重合性モノマーを使用することもできる。
ラジカル重合性モノマーとしては、(メタ)アクリレート類、(メタ)アクリルアミド類、芳香族ビニル類、等が挙げられる。なお、本明細書において「アクリレート」、「メタクリレート」の双方或いはいずれかを指す場合「(メタ)アクリレート」と、「アクリル」、「メタクリル」の双方或いはいずれかを指す場合「(メタ)アクリル」と、それぞれ記載することがある。
前記ラジカル重合性モノマーとして用いられる(メタ)アクリレート類としては、例えば、単官能(メタ)アクリレート、二官能の(メタ)アクリレート、三官能の(メタ)アクリレート、四官能の(メタ)アクリレート、五官能の(メタ)アクリレート、六官能の(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
単官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、ヘキシル基(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、イソアミル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、4−n−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ボルニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2−エチヘキシルジグリコール(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(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(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、グリシジロキシプロピル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(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、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−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-ヒドロキシブチル(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、ジプロピレングリコール(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、2−メタクリロイロキシチルコハク酸、2−メタクリロイロキシヘキサヒドロフタル酸、2−メタクリロイロキシエチル−2−ヒドロキシプロピルフタレート、ブトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、トリフロロエチル(メタ)アクリレート、パーフロロオクチルエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、EO変性フェノール(メタ)アクリレート、EO変性クレゾール(メタ)アクリレート、EO変性ノニルフェノール(メタ)アクリレート、PO変性ノニルフェノール(メタ)アクリレート、EO変性−2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ネオペンチルグルコールジ(メタ)アクリレートが挙げられる。
二官能の(メタ)アクリレートとしては、例えば、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10−デカンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、2,4−ジメチル−1,5−ペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、ブチルエチルプロパンジオール(メタ)アクリレート、エトキシ化シクロヘキサンメタノールジ(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、EO変性ビスフェノールA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、2−エチル−2−ブチルプロパンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化エトキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールプロピレンオキシジアクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、等が挙げられる。
三官能の(メタ)アクリレートとしては、例えば、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、プロポキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エトキシ化グリセリントリアクリレート等が挙げられる。
四官能の(メタ)アクリレートとしては、例えば、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る。
五官能の(メタ)アクリレートとしては、例えば、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)アクリレートが挙げられる。
六官能の(メタ)アクリレートとしては、例えば、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。
前記ラジカル重合性モノマーとして用いられる(メタ)アクリルアミド類としては、例えば、(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−n−ブチル(メタ)アクリルアミド、N−t−ブチル(メタ)アクリルアミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロイルモルフォリンが挙げられる。
前記ラジカル重合性モノマーとして用いられる芳香族ビニル類としては、例えば、スチレン、メチルスチレン、ジメチルスチレン、トリメチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、クロルメチルスチレン、メトキシスチレン、アセトキシスチレン、クロルスチレン、ジクロルスチレン、ブロムスチレン、ビニル安息香酸メチルエステル、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、3−エチルスチレン、4−エチルスチレン、3−プロピルスチレン、4−プロピルスチレン、3−ブチルスチレン、4−ブチルスチレン、3−ヘキシルスチレン、4−ヘキシルスチレン、3―オクチルスチレン、4−オクチルスチレン、3−(2−エチルヘキシル)スチレン、4−(2−エチルヘキシル)スチレン、アリルスチレン、イソプロペニルスチレン、ブテニルスチレン、オクテニルスチレン、4−t−ブトキシカルボニルスチレン、4−メトキシスチレン、4−t−ブトキシスチレン等が挙げられる。
さらに、本発明におけるラジカル重合性モノマーとしては、例えば、ビニルエステル類[酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バーサチック酸ビニルなど]、アリルエステル類[酢酸アリルなど]、ハロゲン含有単量体[塩化ビニリデン、塩化ビニルなど]、ビニルエーテル[メチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、ヘキシルビニルエーテル、メトキシビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、クロロエチルビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテルなど]、シアン化ビニル[(メタ)アクリロニトリルなど]、オレフィン類[エチレン、プロピレンなど]などが挙げられる。
これらのうち、本発明におけるラジカル重合性モノマーとしては硬化速度の点から、(メタ)アクリレート類、(メタ)アクリルアミド類が好ましく、硬化速度の点から4官能以上の(メタ)アクリレートがより好ましい。さらに、インク組成物の粘度の観点から前記多官能(メタ)アクリレート、と単官能もしくは2官能の(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミドを併用することが好ましい。
インク組成中の(a)他の重合性化合物の含量は、組成物の全固形分に対し50〜95質量%が適当であり、好ましくは60〜92質量%、さらに好ましくは70〜90質量%の範囲である。
<(b)顔料>
本発明のインク組成物は顔料を必須成分として含む。粒径が小さい微細な顔料粒子が、前記重合体の機能によりインク組成物中に、均一、且つ、安定に分散されることにより、発色性に優れた鮮鋭な画像を形成することができる。
前記顔料としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の種々の顔料、染料を適宜選択して用いることができる。また、着色剤として顔料を含むことから、本発明のインク組成物により得られる画像は耐候性に優れる。
本発明のインク組成物に含まれる顔料としては、特に限定されるものではなく、一般に市販されているすべての有機顔料及び無機顔料、また、樹脂粒子を染料で染色したもの等も用いることができる。さらに、市販の顔料分散体や表面処理された顔料、例えば、顔料を分散媒としての不溶性の樹脂等に分散させたもの、あるいは顔料表面に樹脂をグラフト化したもの等も、本発明の効果を損なわない限りにおいて用いることができる。
これらの顔料としては、例えば、伊藤征司郎編「顔料の辞典」(2000年刊)、W.Herbst,K.Hunger「Industrial Organic Pigments」、特開2002−12607号公報、特開2002−188025号公報、特開2003−26978号公報、特開2003−342503号公報に記載の顔料が挙げられる。
本発明のインク組成物に含まれる有機顔料及び無機顔料としては、例えば、イエロー色を呈するものとして、C.I.ピグメントイエロー1(ファストイエローG等),C.I.ピグメントイエロー74の如きモノアゾ顔料、C.I.ピグメントイエロー12(ジスアジイエロー等)、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー97、C.I.ピグメントイエロー3、C.I.ピグメントイエロー16、C.I.ピグメントイエロー83、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー219の如きジスアゾ顔料、C.I.ピグメントイエロー100(タートラジンイエローレーキ等)の如きアゾレーキ顔料、C.I.ピグメントイエロー95(縮合アゾイエロー等)、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー94、C.I.ピグメントイエロー128、C.I.ピグメントイエロー166の如き縮合アゾ顔料、C.I.ピグメントイエロー115(キノリンイエローレーキ等)の如き酸性染料レーキ顔料、C.I.ピグメントイエロー18(チオフラビンレーキ等)の如き塩基性染料レーキ顔料、C.I.ピグメントイエロー24(フラバントロンイエロー等)等のアントラキノン顔料、C.I.ピグメントイエロー110(キノフタロンイエロー等)等のキノフタロン顔料、C.I.ピグメントイエロー139(イソインドリンイエロー等)等のイソインドリン顔料、C.I.ピグメントイエロー60(ピラゾロンイエロー等)等のピラゾロン顔料、C.I.ピグメントイエロー120、C.I.ピグメントイエロー154、C.I.ピグメントイエロー167、C.I.ピグメントイエロー151、C.I.ピグメントイエロー175、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー181、C.I.ピグメントイエロー194等のアセトロン顔料、C.I.ピグメントイエロー150等の金属錯塩顔料、C.I.ピグメントイエロー153(ニッケルニトロソイエロー等)の如きニトロソ顔料、C.I.ピグメントイエロー117(銅アゾメチンイエロー等)の如き金属錯塩アゾメチン顔料等が挙げられる。
赤あるいはマゼンタ色を呈するものとしては、例えば、C.I.ピグメントレッド3(トルイジンレッド等)の如きモノアゾ系顔料、C.I.ピグメントレッド1、C.I.ピグメントレッド4、C.I.ピグメントレッド6等のB-ナフトール顔料、C.I.ピグメントレッド38(ピラゾロンレッドB等)の如きジスアゾ顔料、C.I.ピグメントレッド53:1(レーキレッドC等)やC.I.ピグメントレッド57:1(ブリリアントカーミン6B等)、C.I.ピグメントレッド52:1、C.I.ピグメントレッド48(B−オキシナフト酸レーキ等)の如きアゾレーキ顔料、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド220、C.I.ピグメントレッド214、C.I.ピグメントレッド221、C.I.ピグメントレッド242(縮合アゾレッド等)の如き縮合アゾ顔料、C.I.ピグメントレッド174(フロキシンBレーキ等)、C.I.ピグメントレッド172(エリスロシンレーキ等)の如き酸性染料レーキ顔料、C.I.ピグメントレッド81(ローダミン6G’レーキ等)の如き塩基性染料レーキ顔料、C.I.ピグメントレッド177(ジアントラキノニルレッド等)の如きアントラキノン系顔料、C.I.ピグメントレッド88(チオインジゴボルドー等)の如きチオインジゴ顔料、C.I.ピグメントレッド194(ペリノンレッド等)の如きペリノン顔料、C.I.ピグメントレッド149、C.I.ピグメントレッド179、C.I.ピグメントレッド178、C.I.ピグメントレッド190、C.I.ピグメントレッド224、C.I.ピグメントレッド123の如きペリレン顔料、C.I.ピグメントバイオレット19(無置換キナクリドン)、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド262、C.I.ピグメントレッド207、C.I.ピグメントレッド209の如きキナクリドン顔料、C.I.ピグメントレッド180(イソインドリノンレッド2BLT等)の如きイソインドリノン顔料、C.I.ピグメントレッド83(マダーレーキ等)の如きアリザリンレーキ顔料、C.I.ピグメントレッド171、C.I.ピグメントレッド175、C.I.ピグメントレッド176、C.I.ピグメントレッド185、C.I.ピグメントレッド208等のナフトロン顔料、C.I.ピグメントレッド247等のナフトールAS系レーキ顔料、C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド21、C.I.ピグメントレッド170、C.I.ピグメントレッド187、C.I.ピグメントレッド256、C.I.ピグメントレッド268、C.I.ピグメントレッド269等のナフトールAS顔料、C.I.ピグメントレッド254、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272等のジケトピロロピロール顔料等が挙げられる。
青あるいはシアン色を呈する顔料としては、例えば、C.I.ピグメントブルー25(ジアニシジンブルー等)の如きジスアゾ系顔料、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:1、C.I.ピグメントブルー15:2、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15:4、C.I.ピグメントブルー15:6、C.I.ピグメントブルー16(フタロシアニンブルー等)の如きフタロシアニン顔料、C.I.ピグメントブルー24(ピーコックブルーレーキ等)の如き酸性染料レーキ顔料、C.I.ピグメントブルー1(ビクロチアピュアブルーBOレーキ等)の如き塩基性染料レーキ顔料、C.I.ピグメントブルー60(インダントロンブルー等)の如きアントラキノン系顔料、C.I.ピグメントブルー18(アルカリブルーV−5:1)の如きアルカリブルー顔料等が挙げられる。
緑色を呈する顔料としては、例えば、C.I.ピグメントグリーン7(フタロシアニングリーン)、C.I.ピグメントグリーン36(フタロシアニングリーン)の如きフタロシアニン顔料、C.I.ピグメントグリーン8、C.I.ピグメントグリーン10等の如きアゾ金属錯体顔料等が挙げられる。
オレンジ色を呈する顔料としては、例えば、C.I.ピグメントオレンジ66(イソインドリンオレンジ)の如きイソインドリン系顔料、C.I.ピグメントオレンジ51(ジクロロピラントロンオレンジ)の如きアントラキノン系顔料、C.I.ピグメントオレンジ2、C.I.ピグメントオレンジ3、C.I.ピグメントオレンジ5等のΒ-ナフトール顔料、C.I.ピグメントオレンジ4、C.I.ピグメントオレンジ22、C.I.ピグメントオレンジ24、C.I.ピグメントオレンジ38、C.I.ピグメントオレンジ74等のナフトールAS顔料、C.I.ピグメントオレンジ61等のイソインドリノン顔料、C.I.ピグメントオレンジ43等のペリノン顔料、C.I.ピグメントオレンジ15、C.I.ピグメントオレンジ16等のジスアゾ顔料、C.I.ピグメントオレンジ48、C.I.ピグメントオレンジ49等のキナクリドン顔料、C.I.ピグメントオレンジ36、C.I.ピグメントオレンジ62、C.I.ピグメントオレンジ60、C.I.ピグメントオレンジ64、C.I.ピグメントオレンジ72等のアセトロン顔料、C.I.ピグメントオレンジ13、C.I.ピグメントオレンジ34等のピラゾロン顔料、が挙げられる。
茶色を呈する顔料としては例えば、例えば、C.I.ピグメントブラウン25、C.I.ピグメントブラウン32等のナフトロン顔料などが挙げられる。
紫色を呈する顔料としては、例えば、C.I.ピグメントバイオレット32等のナフトロン顔料、C.I.ピグメントバイオレット29等のペリレン顔料、C.I.ピグメントバイオレット13、C.I.ピグメントバイオレット17、C.I.ピグメントバイオレット50等のナフトールAS顔料、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37等のジオキサジン顔料などが挙げられる。
黒色を呈する顔料としては、例えば、カーボンブラック、チタンブラック、C.I.ピグメントブラック1(アニリンブラック)等のインダジン顔料、C.I.ピグメントブラック31、C.I.ピグメントブラック32などのペリレン顔料が挙げられる。
白色顔料としては、例えば、塩基性炭酸鉛(2PbCOPb(OH)、いわゆる、シルバーホワイト)、酸化亜鉛(ZnO、いわゆる、ジンクホワイト)、酸化チタン(TiO、いわゆる、チタンホワイト)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO、いわゆる、チタンストロンチウムホワイト)などが利用可能である。白色顔料に使用される無機粒子は単体でも良いし、例えば、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、チタン等の酸化物や有機金属化合物、有機化合物との複合粒子であっても良い。
ここで、酸化チタンは他の白色顔料と比べて比重が小さく、屈折率が大きく化学的、物理的にも安定であるため、顔料としての隠蔽力や着色力が大きく、さらに、酸やアルカリ、その他の環境に対する耐久性にも優れている。したがって、白色顔料としては酸化チタンを利用することが好ましい。もちろん、必要に応じて他の白色顔料(列挙した白色顔料以外であってもよい。)を使用してもよい。
顔料の分散には、例えば、ボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミル、ジェットミル、ホモジナイザー、ペイントシェーカー、ニーダー、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、湿式ジェットミル等の分散装置を用いることができる。
顔料の分散を行う際には、本発明における重合体を添加することが好ましい。
また、顔料を添加するにあたっては、必要に応じて、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。分散助剤は、顔料100質量部に対し、1〜50質量部添加することが好ましい。
インク組成物において顔料などの諸成分の分散媒としては、溶剤を添加してもよく、また、無溶媒で、低分子量成分である前記(a)他の重合性化合物を分散媒として用いてもよいが、本発明のインク組成物は、放射線硬化型のインクであり、インクを被記録媒体上に適用後、硬化させるため、無溶剤であることが好ましい。これは、硬化されたインク画像中に、溶剤が残留すると、耐溶剤性が劣化したり、残留する溶剤のVOC(Volatile Organic Compound)の問題が生じるためである。このような観点から、分散媒としては、(a)他の重合性化合物を用い、なかでも、最も粘度が低い重合性化合物を選択することが分散適性やインク組成物のハンドリング性向上の観点から好ましい。
ここで用いる顔料の平均粒径は小さいほど発色性に優れるため、0.01〜0.4μm程度であることが好ましく、さらに好ましくは0.02〜0.2μmの範囲である。最大粒径は3μm、好ましくは1μmとなるよう、(b)顔料、分散剤、分散媒体の選定、分散条件、ろ過条件を設定する。この粒径管理によって、ヘッドノズルの詰まりを抑制し、インクの保存安定性、インク透明性および硬化感度を維持することができる。本発明においては分散性、安定性に優れた重合体を用いるため、微粒子顔料を用いた場合でも、均一で安定な分散物が得られる。
インク組成物中における顔料の粒径は、公知の測定方法で測定することができる。具体的には遠心沈降光透過法、X線透過法、レーザー回折・散乱法、動的光散乱法により測定することができる。
顔料はインク組成物中、前記顔料が有機顔料の場合、固形分換算で1〜20質量%添加されることが好ましく、2〜10質量%がより好ましい。また、前記顔料が無機顔料の場合、固形分換算で、1〜30質量%が好ましく、2〜25質量%がより好ましい。
本発明のインク組成物には、前記の必須成分に加え、目的に応じて種々の添加剤を併用することができる。これらの任意成分について説明する。
<(c)重合開始剤>
本発明のインク組成物は、ラジカル重合、若しくは、カチオン重合の重合開始剤を含有することが好ましく、光重合開始剤を含有することがより好ましい。
本発明における光重合開始剤は、光の作用、または、増感色素の電子励起状態との相互作用を経て、化学変化を生じ、ラジカル、酸および塩基のうちの少なくともいずれか1種を生成する化合物である。
光重合開始剤は、照射される活性光線、例えば、波長が400〜200nmの紫外線、遠紫外線、g線、h線、i線、KrFエキシマレーザー光、ArFエキシマレーザー光、電子線、X線、分子線又はイオンビームなどに感度を有するものを適宜選択して使用することができる。
光重合開始剤としては、当業者間で公知のものを制限なく使用でき、例えば、Bruce M. Monroeら著、Chemical Revue,93,435(1993).や、R.S.Davidson著、Journal of Photochemistry and biology A :Chemistry,73.81(1993).や、J.P.Faussier「Photoinitiated Polymerization−Theory and Applications」:Rapra Review vol.9,Report,Rapra Technology(1998).や、M.Tsunooka et al.,Prog.Polym.Sci.,21,1(1996).に多く記載されているものを使用することができる。また、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ページ参照に記載されている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を使用することができる。さらには、F.D.Saeva,Topics in Current Chemistry,156,59(1990).、G.G.Maslak,Topics in Current Chemistry,168,1(1993).、H.B.Shuster et al,JACS,112,6329(1990).、I.D.F.Eaton et al,JACS,102,3298(1980).等に記載されているような、増感色素の電子励起状態との相互作用を経て、酸化的もしくは還元的に結合解裂を生じる化合物群も知られる。また、光重合開始剤としてはアシルフォスフィンオキサイドを用いることもできる。
光重合開始剤としては、(i)芳香族ケトン類、(ii)芳香族オニウム塩化合物、(iii)有機過酸化物、(iv)ヘキサアリールビイミダゾール化合物、(v)ケトオキシムエステル化合物、(vi)ボレート化合物、(vii)アジニウム化合物、(viii)メタロセン化合物、(ix)活性エステル化合物、(x)炭素ハロゲン結合を有する化合物等が好ましい。
(i)芳香族ケトン類としては、「RADIATION CURING IN POLYMER SCIENCE AND TECHNOLOGY」J.P.FOUASSIER J.F.RABEK (1993)、p77〜117記載のベンゾフェノン骨格或いはチオキサントン骨格を有する化合物等が好ましく、特公昭47−6416記載のα−チオベンゾフェノン化合物、特公昭47−3981記載のベンゾインエーテル化合物、特公昭47−22326記載のα−置換ベンゾイン化合物、特公昭47−23664記載のベンゾイン誘導体、特開昭57−30704号公報記載のアロイルホスホン酸エステル、特公昭60−26483号公報記載のジアルコキシベンゾフェノン、特公昭60−26403号公報、特開昭62−81345号公報記載のベンゾインエーテル類、特公平1−34242号公報、米国特許第4,318,791号、ヨーロッパ特許0284561A1号記載のα−アミノベンゾフェノン類、特開平2−211452号公報記載のp−ジ(ジメチルアミノベンゾイル)ベンゼン、特開昭61−194062号公報記載のチオ置換芳香族ケトン、特公平2−9597号公報記載のアシルホスフィンスルフィド、特公平2−9596号公報記載のアシルホスフィン、特公昭63−61950号公報記載のチオキサントン類、特公昭59−42864号公報記載のクマリン類等がより好ましい。
(ii)芳香族オニウム塩としては、周期律表の第V、VIおよびVII族の元素、具体的にはN、P、As、Sb、Bi、O、S、Se、Te、またはIの芳香族オニウム塩が含まれる。例えば、欧州特許104143号明細書、米国特許4837124号明細書、特開平2−150848号公報、特開平2−96514号公報に記載されるヨードニウム塩類、欧州特許370693号、同233567号、同297443号、同297442号、同279210号、および同422570号各明細書、米国特許3902144号、同4933377号、同4760013号、同4734444号、および同2833827号各明細書に記載されるスルホニウム塩類、ジアゾニウム塩類(置換基を有してもよいベンゼンジアゾニウム等)、ジアゾニウム塩樹脂類(ジアゾジフェニルアミンのホルムアルデヒド樹脂等)、N−アルコキシピリジニウム塩類等(例えば、米国特許4,743,528号明細書、特開昭63−138345号、特開昭63−142345号、特開昭63−142346号、および特公昭46−42363号各公報等に記載されるもので、具体的には1−メトキシ−4−フェニルピリジニウム テトラフルオロボレート等)、さらには特公昭52−147277号、同52−14278号、および同52−14279号各公報記載の化合物が好適に使用される。活性種としてラジカルや酸を生成する。
(iii)有機過酸化物としては、分子中に酸素−酸素結合を1個以上有する有機化合物のほとんど全てが含まれるが、例えば、3,3′4,4′−テトラ−(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′4,4′−テトラ−(t−アミルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′4,4′−テトラ−(t−ヘキシルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′4,4′−テトラ−(t−オクチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′4,4′−テトラ−(クミルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′4,4′−テトラ−(p−イソプロピルクミルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、ジ−t−ブチルジパーオキシイソフタレートなどの過酸化エステル系が好ましい。
(iv)ヘキサアリールビイミダゾールとしては、例えば、特公昭45−37377号公報、特公昭44−86516号公報記載のロフィンダイマー類、例えば2,2′−ビス(o−クロロフェニル)−4,4′,5,5′−テトラフェニルビイミダゾール、2,2′−ビス(o−ブロモフェニル)−4,4′,5,5′−テトラフェニルビイミダゾール、2,2′−ビス(o,p−ジクロロフェニル)−4,4′,5,5′−テトラフェニルビイミダゾール、2,2′−ビス(o−クロロフェニル)−4,4′,5,5′−テトラ(m−メトキシフェニル)ビイミダゾール、2,2′−ビス(o,o′−ジクロロフェニル)−4,4′,5,5′−テトラフェニルビイミダゾール、2,2′−ビス(o−ニトロフェニル)−4,4′,5,5′−テトラフェニルビイミダゾール、2,2′−ビス(o−メチルフェニル)−4,4′,5,5′−テトラフェニルビイミダゾール、2,2′−ビス(o−トリフルオロフェニル)−4,4′,5,5′−テトラフェニルビイミダゾール等が挙げられる。
(v)ケトオキシムエステルとしては、例えば、3−ベンゾイロキシイミノブタン−2−オン、3−アセトキシイミノブタン−2−オン、3−プロピオニルオキシイミノブタン−2−オン、2−アセトキシイミノペンタン−3−オン、2−アセトキシイミノ−1−フェニルプロパン−1−オン、2−ベンゾイロキシイミノ−1−フェニルプロパン−1−オン、3−p−トルエンスルホニルオキシイミノブタン−2−オン、2−エトキシカルボニルオキシイミノ−1−フェニルプロパン−1−オン等が挙げられる。
(vi)ボレート塩としては、例えば、米国特許3,567,453号、同4,343,891号、ヨーロッパ特許109,772号、同109,773号に記載されている化合物が挙げられる。
(vii)アジニウム塩化合物としては、例えば、特開昭63−138345号、特開昭63−142345号、特開昭63−142346号、特開昭63−143537号ならびに特公昭46−42363号記載のN−O結合を有する化合物群が挙げられる。
(viii)メタロセン化合物としては、例えば、特開昭59−152396号、特開昭61−151197号、特開昭63−41484号、特開平2−249号、特開平2−4705号記載のチタノセン化合物ならびに、特開平1−304453号、特開平1−152109号記載の鉄−アレーン錯体が挙げられる。
前記チタノセン化合物としては、例えば、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ジ−クロライド、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−フェニル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,5,6−テトラフルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,4,6−トリフルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−2,6−ジフルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,4−ジフルオロフェニ−1−イル、ジ−メチルシクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニ−1−イル、ジ−メチルシクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,5,6−テトラフルオロフェニ−1−イル、ジ−メチルシクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,4−ジフルオロフェニ−1−イル、ビス(シクロペンタジエニル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(ピリ−1−イル)フェニル)チタニウム、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(メチルスルホンアミド)フェニル〕チタン、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(N−ブチルビアロイル−アミノ)フェニル〕チタン等が挙げられる。
(ix)活性エステル化合物としては、例えば、欧州特許0290750号、同046083号、同156153号、同271851号、および同0388343号各明細書、米国特許3901710号、および同4181531号各明細書、特開昭60−198538号、および特開昭53−133022号各公報に記載されるニトロベンズルエステル化合物、欧州特許0199672号、同84515号、同199672号、同044115号、および同0101122号各明細書、米国特許4618564号、同4371605号、および同4431774号各明細書、特開昭64−18143号、特開平2−245756号、および特開平4−365048号各公報記載のイミノスルホネート化合物、特公昭62−6223号、特公昭63−14340号、および特開昭59−174831号各公報に記載される化合物等が挙げられる。
(x)炭素ハロゲン結合を有する化合物としては、例えば、若林ら著、Bull.Chem.Soc.Japan,42、2924(1969)記載の化合物、英国特許1388492号明細書記載の化合物、特開昭53−133428号公報記載の化合物、独国特許3337024号明細書記載の化合物等が挙げられる。
また、炭素ハロゲン結合を有する化合物としては、例えば、F.C.Schaefer等によるJ.Org.Chem.29、1527(1964)記載の化合物、特開昭62−58241号公報記載の化合物、特開平5−281728号公報記載の化合物等が挙げられる。ドイツ特許第2641100号に記載されているような化合物、ドイツ特許第3333450号に記載されている化合物、ドイツ特許第3021590号に記載の化合物群、あるいはドイツ特許第3021599号に記載の化合物群、等が挙げられる。
前記(i)〜(x)で表される化合物の好ましい具体例としては、以下に示すものが挙げられる。
光重合開始剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
インク組成物中の光重合開始剤の含有量は、インク組成物の全固形分換算で、0.1〜20質量%が好ましく、0.5〜10質量%がより好ましく、1〜7質量%が特に好ましい。
<その他の成分>
−増感色素−
本発明おいては、光重合開始剤の感度を向上させる目的で、増感色素を添加しても良い。増感色素としては、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が好ましい。
増感色素としては、例えば、多核芳香族類(例えば、ピレン、ペリレン、トリフェニレン)、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)、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)、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)、クマリン類(例えば、7−ジエチルアミノ−4−メチルクマリン)が挙げられる。
また、増感色素としては、下記一般式(IX)〜(XIII)で表される化合物がより好ましい。
式(IX)中、Aは硫黄原子または−NR50−を表し、R50はアルキル基またはアリール基を表し、Lは隣接するA及び隣接炭素原子と共同して色素の塩基性核を形成する非金属原子団を表し、R51、R52はそれぞれ独立に水素原子または一価の非金属原子団を表し、R51、R52は互いに結合して、色素の酸性核を形成してもよい。Wは酸素原子または硫黄原子を表す。
式(X)中、Ar及びArはそれぞれ独立にアリール基を表し、−L−による結合を介して連結している。ここでLは−O−または−S−を表す。また、Wは一般式(IX)に示したものと同義である。
式(XI)中、Aは硫黄原子またはNR59を表し、Lは隣接するA及び炭素原子と共同して色素の塩基性核を形成する非金属原子団を表し、R53、R54、R55、R56、R57及びR58はそれぞれ独立に一価の非金属原子団の基を表し、R59はアルキル基またはアリール基を表す。
式(XII)中、A、Aはそれぞれ独立に−S−または−NR62−または−NR63−を表し、R62、R63はそれぞれ独立に置換若しくは非置換のアルキル基、置換若しくは非置換のアリール基を表し、L、Lはそれぞれ独立に、隣接するA、A及び隣接炭素原子と協働して色素の塩基性核を形成する非金属原子団を表し、R60、R61はそれぞれ独立に水素原子または一価の非金属原子団であるか又は互いに結合して脂肪族性または芳香族性の環を形成することができる。
式(XIII)中、R66は置換基を有してもよい芳香族環またはヘテロ環を表し、Aは酸素原子、硫黄原子または−NR67−を表す。R64、R65及びR67はそれぞれ独立に水素原子または一価の非金属原子団を表し、R67及びR64と、R65及びR67とは、それぞれ互いに脂肪族性または芳香族性の環を形成するため結合することができる。
一般式(IX)〜(XIII)で表される化合物の好ましい具体例としては、以下に示す例示化合物(A−1)〜(A−20)などが挙げられる。
−共増感剤−
さらに、本発明のインク組成物には、感度を一層向上させる、あるいは酸素による重合阻害を抑制する等の作用を有する公知の化合物を共増感剤として加えても良い。
このような共増感剤としては、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号公報に記載の化合物等が挙げられ、より具体的には、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。
他の共増感剤としては、チオールおよびスルフィド類、例えば、特開昭53−702号公報、特公昭55−500806号公報、特開平5−142772号公報記載のチオール化合物、特開昭56−75643号公報のジスルフィド化合物等が挙げられ、より具体的には、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプト−4(3H)−キナゾリン、β−メルカプトナフタレン等が挙げられる。
また、他の共増感剤としては、例えば、アミノ酸化合物(例、N−フェニルグリシン等)、特公昭48−42965号公報記載の有機金属化合物(例、トリブチル錫アセテート等)、特公昭55−34414号公報記載の水素供与体、特開平6−308727号公報記載のイオウ化合物(例、トリチアン等)、特開平6−250387号公報記載のリン化合物(ジエチルホスファイト等)、特願平6−191605号記載のSi−H、Ge−H化合物等が挙げられる。
本発明のインク組成物には、前記(a)他の重合性化合物及び(b)顔料の必須成分、好ましい任意成分である前記(c)重合開始剤や(c)重合開始剤とともに用いられる増感色素、共増感剤に加え、目的に応じて種々の添加剤を併用することができる。例えば、得られる画像の耐候性向上、退色防止の観点から、紫外線吸収剤を用いることができる。また、インク組成物の安定性向上のため、酸化防止剤を添加することができる。
また、本発明のインク組成物には、さらに、各種の有機系及び金属錯体系の褪色防止剤、射出物性の制御を目的としたチオシアン酸カリウム、硝酸リチウム、チオシアン酸アンモニウム、ジメチルアミン塩酸塩などの導電性塩類、被記録媒体との密着性を改良するため、極微量の有機溶剤を添加することができる。
また、本発明のインク組成物には、膜物性を調整するため、各種高分子化合物を添加することができる。高分子化合物としては、アクリル系重合体、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、シェラック、ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ゴム系樹脂、ワックス類、その他の天然樹脂等が使用できる。また、これらは2種以上併用してもかまわない。
また、本発明のインク組成物には、液物性調整のためにノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤や、有機フルオロ化合物などを添加することもできる。
また、本発明のインク組成物には、この他にも、必要に応じて、例えば、レベリング添加剤、マット剤、膜物性を調整するためのワックス類、ポリオレフィンやPET等の被記録媒体への密着性を改善するために、重合を阻害しないタッキファイヤーなどを含有させることができる。
本発明のインク組成物は、射出性を考慮し、射出時の温度でのインク粘度が30mPa・s以下であることが好ましく、20mPa・s以下であることがより好ましく、前記範囲になるように適宜組成比を調整し決定することが好ましい。なお、25℃(室温)でのインク粘度は、200mPa・s以下、好ましくは100mPa・s以下である。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防ぎ、未硬化モノマーの低減、臭気低減が可能となり、更にインク液滴着弾時のドット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。25℃でのインク粘度が200mPa・sより大きいと、インク液のデリバリーに問題が生じる。
本発明のインク組成物の表面張力は、好ましくは20〜30mN/m、より好ましくは23〜28mN/mである。ポリオレフィン、PET、コート紙、非コート紙など様々な被記録媒体へ記録する場合、滲み及び浸透の観点から20mN/m以上が好ましく、濡れ性の観点から30mN/m以下が好ましい。
このようにして調整された本発明のインク組成物は、インクジェット記録用インクとして好適に用いられる。インク組成物をインクジェットプリンターにより被記録媒体に印字し、その後、印字されたインク組成物に放射線を照射して硬化して記録を行う。
このインクにより得られた印刷物は、画像部が紫外線などの放射線照射により硬化しており、画像部の強度に優れるため、インクによる画像形成以外にも、例えば、平版印刷版のインク受容層(画像部)の形成など、種々の用途に使用しうる。
(インクジェット記録方法およびインクジェット記録装置)
次に、本発明に好適に採用され得るインクジェット記録方法およびインクジェット記録装置について、以下説明する。
インクジェット記録方法においては、前記インク組成物を40〜80℃に加熱して、インク組成物の粘度を30mPa・s以下に下げた後、射出することが好ましく、この方法を用いることにより高い射出安定性を実現することができる。一般に、放射線硬化型インク組成物では、概して水性インクより粘度が高いため、印字時の温度変動による粘度変動幅が大きい。このインク組成物の粘度変動は、そのまま液滴サイズ、液滴射出速度に対して大きな影響を与え、これにより画質劣化を引き起こすため、印字時のインク組成物温度はできるだけ一定に保つことが必要である。インク組成物温度の制御幅は設定温度±5℃とすることが好ましく、設定温度±2℃とすることがより好ましく、設定温度±1℃とすることが特に好ましい。
インクジェット記録装置には、インク組成物温度の安定化手段を備えることが一つの特徴であり、一定温度にする部位はインクタンク(中間タンクがある場合は中間タンク)からノズル射出面までの配管系、部材の全てが対象となる。
温度コントロールの方法としては、特に制約はないが、例えば、温度センサーを各配管部位に複数設け、インク組成物流量、環境温度に応じた加熱制御をすることが好ましい。また、加熱するヘッドユニットは、装置本体を外気からの温度の影響を受けないよう、熱的に遮断もしくは断熱されていることが好ましい。加熱に要するプリンター立上げ時間を短縮するため、あるいは熱エネルギーのロスを低減するために、他部位との断熱を行うとともに、加熱ユニット全体の熱容量を小さくすることが好ましい。
本発明のインク組成物に前記(c)重合開始剤としての光重合開始剤を添加することで、活性放射線硬化型のインク組成物となる。
このようなインク組成物における活性放射線の照射条件について述べる。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、ヘッドユニットの両側に光源を設け、シャトル方式でヘッドと光源を走査する。照射は、インク着弾後、一定時間をおいて行われることになる。更に、駆動を伴わない別光源によって硬化を完了させる。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。本発明においては、これらの照射方法を用いることが可能である。
また、本発明では、インク組成物を一定温度に加温するとともに、着弾から照射までの時間を0.01〜0.5秒とすることが望ましく、好ましくは0.01〜0.3秒、より好ましくは0.01〜0.15秒後に放射線を照射することにある。このように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、着弾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組成物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。前記インクジェット記録方法と本発明のインク組成物とを併せて用いることにより、大きな相乗効果をもたらすことになる。特に、25℃におけるインク粘度が200mPa・s以下のインク組成物を用いると大きな効果を得ることができる。このようなインクジェット記録方法を取ることで、表面の濡れ性が異なる様々な被記録媒体に対しても、着弾したインクのドット径を一定に保つことができ、画質が向上する。なお、カラー画像を得るためには、明度の低い色から順に重ねていくことが好ましい。明度の低いインクを重ねると、下部のインクまで照射線が到達しにくく、硬化感度の阻害、残留モノマーの増加および臭気の発生、密着性の劣化が生じやすい。また、照射は、全色を射出してまとめて露光することが可能だが、1色毎に露光するほうが、硬化促進の観点から好ましい。
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(印刷物)へ記録することができる。
前記好ましい射出条件によれば、本発明のインク組成物は加温、降温を繰り返すことになるが、前記一般式(1)〜(3)で表される単量体に由来する共重合単位を含む特定重合体の機能により、このような温度条件下で保存された場合でも、顔料分散性の低下が抑制され、長期間にわたり優れた発色性が得られ、且つ、顔料の凝集に起因する吐出性の低下も抑制されるという利点をも有する。
(被記録媒体(印刷物))
本発明のインク組成物を適用しうる被記録媒体としては、特に制限はなく、通常の非コート紙、コート紙、ダンボール紙などの紙類、いわゆる軟包装に用いられる各種非吸収性樹脂材料あるいは、それをフィルム状に成形した樹脂フィルムを用いることができ、各種プラスチックフィルムとしては、例えば、PETフィルム、OPSフィルム、OPPフィルム、ONyフィルム、PVCフィルム、PEフィルム、TACフィルム等が挙げられる。その他、被記録媒体材料として使用しうるプラスチックとしては、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ABS、ポリアセタール、PVA、ゴム類などが挙げられる。また、金属類や、ガラス類も被記録媒体として使用可能である。また、被記録媒体は大面積のものであってもよい。
本発明のインク組成物をインクジェットプリンターにより被記録媒体に印字し、その後、好ましくは、印字されたインク組成物に活性放射線を照射して硬化することで、本発明の印刷物を得ることができる。本発明の印刷物は、画像形成に用いられるインクが微細な顔料粒子を均一、且つ、安定に分散して含むため、発色性と鮮鋭度に優れた高品質な画像を有し、画像の耐候性にも優れることから、広汎な分野に適用しうる。
以下実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例における形態に限定されるものではない。
(実施例1)
<重合性化合物及びその重合体の合成>
−M−1の合成−
2−アミノベンズイミダゾール133.2gをN−メチルピロリドン1,000mLに溶解させ、25℃にてニトロベンゼン0.29gを添加した。ここへ2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート155.2gを滴下し、30分撹拌した後、80℃で1時間撹拌した。この反応液へメタノール4,000mLを加えて攪拌した。得られた析出物を濾別し、メタノール1,200mLで洗浄することで、重合性化合物M−1を262.4g得た。
以下に示すNMRデータから重合性化合物M−1が得られたことを確認した。
1H−NMR(300MHz,DMSO−d6,δ):11.44(br,1H),9.96(br,1H),7.70(br,1H),7.36(m,2H),7.02(m,2H),6.10(s,1H),5.73(s,1H),4.20(t,2H),3.51(t,2H),1.96(s,3H).
−M−2の合成−
2−アミノベンゾチアゾール15.2gをN−メチルピロリドン100mLに溶解させ、25℃にてニトロベンゼン29mgを添加した。ここへ2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート15.5gを滴下し、30分撹拌した後、80℃で1時間撹拌した。この反応液へメタノール400mLを加えて攪拌した。得られた析出物を濾別し、メタノール100mLで洗浄することで、重合性化合物M−2を27.6g得た。
以下に示すNMRデータから重合性化合物M−2が得られたことを確認した。
1H−NMR(300MHz,DMSO−d6,δ):11.43(br,1H),7.72(br,1H),7.34(m,2H),7.01(m,2H),6.10(s,1H),5.73(s,1H),4.20(t,2H),3.51(t,2H),1.96(s,3H).
−グラフト共重合体1の合成−
前記M−1を2.0g、末端にメタクリロイル基を有するポリメチルメタクリレート(AA−6:東亜合成社製)18.0g、およびメチルエチルケトン20gを、窒素置換した三口フラスコに導入し、攪拌機(新東科学(株):スリーワンモータ)にて攪拌し、窒素をフラスコ内に流しながら加熱して78℃まで昇温した。これに2,2−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(和光純薬(株)製V−65)を27mg加え、78℃にて2時間加熱攪拌を行った。2時間後、さらにV−65を27mg加え、3時加熱攪拌した。得られた反応液をヘキサン1,000mLに攪拌しながら注ぎ、生じた沈殿を加熱乾燥させることでグラフト共重合体1(前記例示グラフト共重合体1:M−1で表されるモノマー/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体)を得た。
該グラフト共重合体1の重量平均分子量(ポリスチレン換算)をGPCにより測定した結果、19,900であったことより、重合体(ポリマー)が得られたことを確認した。
なお、GPCは、カラムとしてShodex GPC KF−804(昭和電工)を使用し、溶離液としてTHFを使用して、流速0.8mL/min、カラム温度40℃で測定し、RIで検出した。
−グラフト共重合体2の合成−
前記M−1を2.0g、3−(N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド)2.0g、末端にメタクリロイル基を有するポリメチルメタクリレート(AA−6:東亜合成社製)16.0g、およびメチルエチルケトン20gを、窒素置換した三口フラスコに導入し、攪拌機(新東科学(株):スリーワンモータ)にて攪拌し、窒素をフラスコ内に流しながら加熱して78℃まで昇温した。これに2,2−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(和光純薬(株)製V−65)を27mg加え、78℃にて2時間加熱攪拌を行った。2時間後、さらにV−65を27mg加え、3時加熱攪拌した。得られた反応液をヘキサン1,000mLに攪拌しながら注ぎ、生じた沈殿を加熱乾燥させることでグラフト共重合体2(前記例示グラフト共重合体8:M−1で表されるモノマー/3−(N,N−ジメチルアミノ)プロピルアクリルアミド/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体)を得た。該グラフト共重合体2が得られたことを表すGPCデータを以下に示す。
該グラフト共重合体2の重量平均分子量(ポリスチレン換算)をGPCにより測定した結果、54,000であったことより、重合体(ポリマー)が得られたことを確認した。
−グラフト共重合体3の合成−
グラフト共重合体1の合成例の「末端にメタクリロイル基を有するポリメチルメタクリレート」を「メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(新中村化学(株)製NKエステルM−230G)」に変更した以外は、グラフト共重合体1の合成例と同様にしてグラフト共重合体3(前記例示グラフト共重合体2:M−1で表されるモノマー/ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート共重合体)を得た。該グラフト共重合体3が得られたことを表すGPCデータを以下に示す。
該グラフト共重合体3の重量平均分子量(ポリスチレン換算)をGPCにより測定した結果、26,700であったことより、重合体(ポリマー)が得られたことを確認した。
−グラフト共重合体4の合成−
グラフト共重合体1の合成例のM−1をM−2に変更した以外は、グラフト共重合体1の合成例と同様にしてグラフト共重合体4(前記例示グラフト共重合体5:M−2で表されるモノマー/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体)を得た。該グラフト共重合体4が得られたことを表すGPCデータを以下に示す。
該グラフト共重合体4の重量平均分子量(ポリスチレン換算)をGPCにより測定した結果、24,300であったことより、重合体(ポリマー)が得られたことを確認した。
−グラフト共重合体5の合成−
グラフト共重合体2の合成例の「3−(N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド)」を「メタクリル酸」に変更した以外は、グラフト共重合体2の合成例と同様にしてグラフト共重合体5(前記グラフト共重合体16:M−1で表されるモノマー/メタクリル酸/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体)を得た。該グラフト共重合体5の重量平均分子量(ポリスチレン換算)をGPCにより測定した結果、19,400であったことより、重合体(ポリマー)が得られたことを確認した。
グラフト共重合体1(前記例示グラフト共重合体1:M−1で表されるモノマー/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体)を(a)他の重合性化合物(i)(ii)に溶解させ、(b)顔料と共にモーターミル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時間分散を行い、活性エネルギー線硬化型インク原液を得た。ついで(c)重合開始剤をインク原液に加え、穏やかに混合させた後、これをメンブランフイルターで加圧濾過し、実施例1の活性エネルギー線硬化型インクジェットインクを得た。グラフト共重合体1、(a)他の重合性化合物(i)(ii)、(b)顔料、(c)重合開始剤の添加量等を以下に示す。
・グラフト共重合体1 1.5g
・(a)他の重合性化合物:
(i)ネオペンチルグリコールプロピレンオキシジアクリレート(NPGPOD
A:サートマー(株)製) 60.0g
(ii)カプトラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DP
CA−60:日本化薬(株)製) 27.5g
・(b)顔料:キナクリドン系顔料PV−19 5g
・(c)重合開始剤:アシルフォスフィンオキサイド化合物(LucirinTPO−L:BASFジャパン(株)製) 5.0g
(実施例2〜4)
実施例1において用いたグラフト共重合体1を、それぞれ前記合成例で得たグラフト共重合体2〜4に変更した以外はすべて実施例1と同様にして実施例2〜4の活性エネルギー線硬化型インクジェットインクを得た。
(比較例1)
実施例1において用いたグラフト共重合体1に代えて、市販の顔料分散剤である「SOLPERSE 24000GR」(日本リーブリゾール社製)を用いた以外はすべて実施例1と同様にして比較例1の活性エネルギー線硬化型インクジェットインクを得た。
(比較例2)
実施例1において用いたグラフト共重合体1に代えて、市販の顔料分散剤である「SOLSPERSE 32000」(日本リーブリゾール社製)を用いた以外はすべて実施例1と同様にして比較例2の活性エネルギー線硬化型インクジェットインクを得た。
(実施例5、比較例3〜4)
実施例2及び比較例1〜2において用いた(b)キナクリドン系顔料PV−19を、PY−128に変更した以外はすべて同様にして実施例5及び比較例3〜4のインクジェットインク組成物を得た。
(実施例6、比較例5〜6)
実施例2及び比較例1〜2において用いた(a)他の重合性化合物及び(c)重合開始剤を下記に変更した以外はすべて同様にして実施例6及び比較例5〜6のインクジェットインクを得た。
(a)他の重合性化合物:
(i)オキセタン化合物(OXT−221:東亜合成(株)製) 70.0g
(ii)エポキシ化合物(セロキサイド3000:ダイセル化学(株)製) 17.5g
(c)重合開始剤: トリフェニルスルホニウム塩(UVI−6992、ダウケミカル社製) 5.0g
(実施例7、比較例7〜8)
実施例6及び比較例5〜6において、キナクリドン系顔料PV−19をフタロシアニン系顔料PB15:3に変更した以外はすべて同様にして実施例7及び比較例7〜8のインクジェットインクを得た。
(実施例8)
実施例1において用いたグラフト共重合体1を、前記合成例で得たグラフト共重合体5に変更した以外はすべて実施例1と同様にして実施例8の活性エネルギー線硬化型インクジェットインクを得た。
(実施例9)
前記合成例で得たグラフト共重合体2を、下記(a)他の重合性化合物に溶解させ、下記(b)顔料と共に、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5m/sで3時間分散を行い、活性エネルギー線硬化型インク組成物の原液を得た。次いで、下記(c)重合開始剤を、該インク組成物の原液に添加し、穏やかに混合させた後、これをメンブランフイルターで加圧濾過し、実施例9の活性エネルギー線硬化型インクジェットインク(本発明のインク組成物)を製造した。なお、実施例9のインク組成物における各成分の含有量は以下の通りである。
・グラフト共重合体2・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1.0g
・(a)他の重合性化合物:
(i)プロポキシ化ネオペンチルグリコールジアクリレート
(NPGPODA:サートマー(株)製)・・・・・・30.0g
(iii)ジプロピレングリコールジアクリレート
(DPGDA:ダイセルサイテック(株)製)・・・・・・30.0g
(iv)フェノキシエチルアクリレート
(AMP−10G:新中村化学(株)製)・・・・・・・・29.0g
・(b)顔料:アセトロン顔料(PY−120)・・・・・・・・・・・5.0g
・(c)重合開始剤(アシルフォスフィンオキサイド化合物
(LucirinTPO−L:BASFジャパン(株)製))・・・・5.0g
(比較例9、10)
実施例9において、前記グラフト共重合体2を、市販の顔料分散剤(SOLSPERSE 24000GR、日本リーブリゾール社製)、市販の顔料分散剤(SOLSPERSE 28000、日本ルーブリゾール社製)にそれぞれ変更した以外は、実施例9と同様にして、比較例9、10の活性エネルギー線硬化型インクジェットインクを得た。
<インク組成物の評価>
得られたインクジェットインクを下記の方法に従って評価した。その結果を表1に記す。
−粘度−
各インクジェットインクの40℃における粘度をE型粘度計を用いて測定した。
A:30mPas未満
B:30mPas以上、100mPas未満
C:100mPas以上(吐出上問題のあるレベル)
−安定性−
各インクジェットインクを25℃で1ヶ月保存後、および70℃で24時間保存後の分散状態を目視および粘度変化により評価した。
◎:沈殿物の発生、粘度の増加がない
○:沈殿物の発生なし、粘度が若干増加するが吐出性に問題ないレベル
△:沈殿物の発生なはいが、粘度の増加により吐出性が低下し、実用上問題になるレベル
×:沈殿物の発生が認められる
−平均粒径−
各インクジェットインクについて、光散乱回折式の粒度分布測定装置(LA910、(株)堀場製作所製)を用いて体積基準平均粒径D50を測定し、評価した。
A:D50が100nm未満
B:D50が100nm以上、200nm未満
C:D50が200nm以上
−硬化性−
得られたインク組成物をインクジェットプリンター(印字密度300dpi、打滴周波数4kHz、ノズル数64)でアート紙上に印字してから、Deep UVランプ(ウシオ製、SP−7)で100mJ/cmのエネルギーとなる条件で露光し、印字サンプルを得た。
硬化皮膜を指で触れて、べたつきの有無を以下の基準で評価した。
A:べたつきがない
B:僅かにべたつきがある
C:著しくべたつく
表1より、本発明のインク組成物は、放射線の照射に対して高感度で硬化し、べたつきのない高画質の画像を形成することができ、長期間の保存条件下でも、顔料の分散性低下に伴う増粘が生じることなく、顔料の分散性、分散安定性のいずれも良好であった。
一方、市販の高分子分散剤を用いた比較例は、当初の顔料分散性は良好であるが、特に高温条件下での保存性(安定性(60℃))が劣り、実用上問題となるレベルであった。
なお、上記実施例では、重合体1〜5を顔料分散剤として用いた場合の実施例データのみが示されているが、重合体1〜5以外の本発明の重合体を顔料分散剤として用いた場合も同様の分散性能を有するものと推認できる。なぜなら、本発明の重合体は、基本構成が顔料との相互作用部位とグラフト鎖(マクロモノマー)となっているからである。ここで、顔料との相互作用部位とは、本発明の重合性化合物を示し、さらに必要に応じて塩基性モノマー又は酸性モノマー(顔料表面の酸・塩基性部位と相互作用するもの)も含まれる。また、グラフト鎖(マクロモノマー)は顔料よりも分散媒に親和性を示し、分散液中で粒子同士が凝集するのを立体的に防ぐ立体反発性基として機能する。そのため、グラフト鎖は分散媒に応じて選択することが必要である。
本発明のインク組成物は、通常の印刷に使用して、発色性に優れた鮮鋭な画像を形成し、高品位な印刷物が得られるのみならず、レジスト、カラーフィルター、光ディスクの製造にも好適に使用することができ、光造形材料としても有用である。
また、インクジェット記録方法を適用することで、非吸収性の被記録媒体上にも、高品質の画像をデジタルデータに基づき直接形成しうることから、本発明のインク組成物は大面積の印刷物の作製にも好適に使用される。

Claims (10)

  1. 下記一般式(1)で表される重合性化合物に由来する共重合単位を含む重合体と、
    (a)他の重合性化合物と、
    (b)顔料と
    を含むことを特徴とするインク組成物。
    〔前記一般式(1)において、R1は、水素原子、置換のアルキル基、及び無置換のアルキル基のいずれかを表す。R2は、アルキレン基を表す。Wは、−CO−、−C(=O)O−、−CONH−、−OC(=O)−、及びフェニレン基のいずれかを表す。Xは、−O−、−S−、−C(=O)O−、−CONH−、−C(=O)S−、−NHCONH−、−NHC(=O)O−、−NHC(=O)S−、−OC(=O)−、−OC(=O)NH−、−CO−、−SO−、−CH(OH)CHNH−、−CH(OH)CHS−、−SONH−、及び−NHCO−のいずれかを表す。Yは、−NR−、−O−、及び−S−のいずれかを表し、Rは、水素原子、アルキル基、及びアリール基のいずれかを表す。R、R4は一価の置換基を表す。RとR4は互いに連結して環状構造を形成してもい。m、nはそれぞれ独立に0または1である。〕
  2. 一般式(1)で表される重合性化合物が、下記一般式(2)で表される請求項1に記載のインク組成物
    〔前記一般式(2)においてR1は、水素原子、置換のアルキル基、及び無置換のアルキル基のいずれかを表す。Y、Zはそれぞれ独立に−NR−、−O−、及び−S−のいずれかを表し、Rは、水素原子、アルキル基、及びアリール基のいずれかを表す。R、R4は一価の置換基を表す。RとR4は互いに連結して環状構造を形成してもい。〕
  3. 一般式(1)で表される重合性化合物が、下記一般式(3)で表される請求項1から2のいずれかに記載のインク組成物
    〔前記一般式(3)においてR1は、水素原子、置換のアルキル基、及び無置換のアルキル基のいずれかを表す。Yは−NR−、−O−、及び−S−のいずれかを表し、Rは、水素原子、アルキル基、及びアリール基のいずれかを表す。R、R4は一価の置換基を表す。RとR4は互いに連結して環状構造を形成してもい。〕
  4. 一般式(1)で表される重合性化合物に由来する共重合単位を含む重合体が、さらに末端にエチレン性不飽和2重結合を有する重合性オリゴマー(マクロモノマー)を共重合単位として含むグラフト共重合体である請求項1から3のいずれかに記載のインク組成物。
  5. さらに(c)重合開始剤を含む請求項1から4のいずれかに記載のインク組成物。
  6. (a)他の重合性化合物がラジカル重合性化合物であり、(c)重合開始剤が光ラジカル発生剤である請求項5に記載のインク組成物。
  7. (a)他の重合性化合物がカチオン重合性化合物であり、(c)重合開始剤が光酸発生剤である請求項5に記載のインク組成物。
  8. インクジェット用である請求項1から7のいずれかに記載のインク組成物。
  9. 請求項1から8のいずれかに記載のインク組成物を硬化させてなることを特徴とする印刷物。
  10. 請求項1から8のいずれかに記載のインク組成物を、被記録媒体上にインクジェットプリンターにより吐出する吐出工程と、前記吐出されたインク組成物を活性放射線の照射により硬化する硬化工程とを含むことを特徴とするインクジェット記録方法。
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