JP5453808B2 - 活性光線硬化型組成物、活性光線硬化型インクジェットインク、該活性光線硬化型インクジェットインクを用いた画像形成方法及びインクジェット記録装置 - Google Patents
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Description
2 ヘッドキャリッジ
3 インクジェット記録ヘッド
31 インク吐出口
4 照射手段
5 プラテン部
6 ガイド部材
7 蛇腹構造
P 記録材料
曇数Aは、シリコーン系界面活性剤0.5gをエタノール5mlで溶解し、25℃に保ちながら2%フェノール水溶液で滴定して求められる。液が混濁する時を終点とし、それまでに要した2%フェノール水溶液のml数を曇数Aとする。
(オキセタン環を有する化合物)
本発明では、従来公知のオキセタン化合物を用いることができるが、中でも3位のみに置換基を有するオキセタン化合物を好ましく用いることができる。ここで、3位のみに置換基を有するオキセタン化合物としては、例えば特開2001−220526号、同2001−310937号に記載されるような公知のものを使用できる。
更に上記一般式(10)の中でも、下記一般式(11)〜(14)で表されるオキセタン環を有する化合物が好ましく用いられる。
又、本発明では、下記一般式(15)、(16)で表されるような分子中に2個以上のオキセタン環を有する化合物を用いることができる。
例示化合物11:3,3,4,4−テトラメチル−2,2−ジフェニルオキセタン
例示化合物12:ジ[3−エチル(2−メトキシ−3−オキセタニル)]メチルエーテル
例示化合物13:1,4−ビス(2,3,4,4−テトラメチル−3−エチル−オキセタニル)ブタン
例示化合物14:1,4−ビス(3−メチル−3−エチルオキセタニル)ブタン
例示化合物15:ジ(3,4,4−トリメチル−3−エチルオキセタニル)メチルエーテル
例示化合物16:3−(2−エチル−ヘキシルオキシメチル)−2,2,3,4−テトラメチルオキセタン
例示化合物17:2−(2−エチル−ヘキシルオキシ)−2,3,3,4,4−ペンタメチル−オキセタン
例示化合物18:4,4′−ビス[(2,4−ジメチル−3−エチル−3−オキセタニル)メトキシ]ビフェニル
例示化合物19:1,7−ビス(2,3,3,4,4−ペンタメチル−オキセタニル)ヘプタン)
例示化合物20:オキセタニル・シルセスキオキサン
例示化合物21:2−メトキシ−3,3−ジメチルオキセタン
例示化合物22:2,2,3,3−テトラメチルオキセタン
例示化合物23:2−(4−メトキシフェニル)−3,3−ジメチルオキセタン
例示化合物24:ジ(2−(4−メトキシフェニル)−3−メチルオキセタン−3−イル)エーテル
本発明に係るオキセタン環を有する化合物の合成は、下記に記載の文献を参考に合成することができる。
2)A.O.Fitton,J.Hill,D.Ejane,R.Miller,Synth.,12,1140(1987)
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11)特開平6−16804号
12)ドイツ特許1,021,858号
本発明に係るオキセタン環を有する化合物の活性光線硬化型インクジェットインク中における含有量は、1〜97質量%が好ましく、より好ましくは30〜95質量%である。
本発明では、エポキシ化合物としてエポキシ基を有する化合物のモノマー及びそのオリゴマーの何れも使用できる。具体的には、従来公知の芳香族エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物及び脂肪族エポキシ化合物が挙げられる。尚、以下エポキシ化合物とは、モノマー又はそのオリゴマーを意味する。本発明におけるオリゴマーとしては、低分子量の化合物が好ましく、分子量が1,000未満のオリゴマーがより好ましい。
エチリデン基[>CHCH3]
i−プロピリデン[>C(CH3)2]
1,2−エチレン基[−CH2CH2−]
1,2−プロピレン基[−CH(CH3)CH2−]
1,3−プロパンジイル基[−CH2CH2CH2−]
2,2−ジメチル−1,3−プロパンジイル基[−CH2C(CH3)2CH2−]
2,2−ジメトキシ−1,3−プロパンジイル基[−CH2C(OCH3)2CH2−]
2,2−ジメトキシメチル−1,3−プロパンジイル基[−CH2C(CH2OCH3)2CH2−]
1−メチル−1,3−プロパンジイル基[−CH(CH3)CH2CH2−]
1,4−ブタンジイル基[−CH2CH2CH2CH2−]
1,5−ペンタンジイル基[−CH2CH2CH2CH2CH2−]
オキシジエチレン基[−CH2CH2OCH2CH2−]
チオジエチレン基[−CH2CH2SCH2CH2−]
3−オキソチオジエチレン基[−CH2CH2SOCH2CH2−]
3,3−ジオキソチオジエチレン基[−CH2CH2SO2CH2CH2−]
1,4−ジメチル−3−オキサ−1,5−ペンタンジイル基[−CH(CH3)CH2OCH(CH3)CH2−]
3−オキソペンタンジイル基[−CH2CH2COCH2CH2−]
1,5−ジオキソ−3−オキサペンタンジイル基[−COCH2OCH2CO−]
4−オキサ−1,7−ヘプタンジイル基[−CH2CH2CH2OCH2CH2CH2−]
3,6−ジオキサ−1,8−オクタンジイル基[−CH2CH2OCH2CH2OCH2CH2−]
1,4,7−トリメチル−3,6−ジオキサ−1,8−オクタンジイル基[−CH(CH3)CH2O−CH(CH3)CH2OCH(CH3)CH2−]
5,5−ジメチル−3,7−ジオキサ−1,9−ノナンジイル基[−CH2CH2OCH2C(CH3)2CH2OCH2CH2−]
5,5−ジメトキシ−3,7−ジオキサ−1,9−ノナンジイル基[−CH2CH2OCH2C(OCH3)2CH2OCH2CH2−]
5,5−ジメトキシメチル−3,7−ジオキサ−1,9−ノナンジイル基[−CH2CH2OCH2C(CH2OCH3)2CH2OCH2CH2−]
4,7−ジオキソ−3,8−ジオキサ−1,10−デカンジイル基[−CH2CH2O−COCH2CH2COOCH2CH2−]
3,8−ジオキソ−4,7−ジオキサ−1,10−デカンジイル基[−CH2CH2COOCH2CH2OCOCH2CH2−]
1,3−シクロペンタンジイル基[−1,3−C5H8−]
1,2−シクロヘキサンジイル基[−1,2−C6H10−]
1,3−シクロヘキサンジイル基[−1,3−C6H10−]
1,4−シクロヘキサンジイル基[−1,4−C6H10−]
2,5−テトラヒドロフランジイル基[2,5−C4H6O−]
p−フェニレン基[−p−C6H4−]
m−フェニレン基[−m−C6H4−]
α,α′−o−キシリレン基[−o−CH2−C6H4−CH2−]
α,α′−m−キシリレン基[−m−CH2−C6H4−CH2−]
α,α′−p−キシリレン基[−p−CH2−C6H4−CH2−]
フラン−2,5−ジイル−ビスメチレン基[2,5−CH2−C4H2O−CH2−]
チオフェン−2,5−ジイル−ビスメチレン基[2,5−CH2−C4H2S−CH2−]
i−プロピリデンビス−p−フェニレン基[−p−C6H4−C(CH3)2−p−C6H4−]。
i−プロピリデン[>C(CH3)2]
2,2−ジメチル−1,3−プロパンジイル基[−CH2C(CH3)2CH2−]
2,2−ジメトキシ−1,3−プロパンジイル基[−CH2C(OCH3)2CH2−]
2,2−ジメトキシメチル−1,3−プロパンジイル基[−CH2C(CH2OCH3)2CH2−]
1−メチル−1,3−プロパンジイル基[−CH(CH3)CH2CH2−]
1,4−ジメチル−3−オキサ−1,5−ペンタンジイル基[−CH(CH3)CH2OCH(CH3)CH2−]
1,4,7−トリメチル−3,6−ジオキサ−1,8−オクタンジイル基[−CH(CH3)CH2OCH(CH3)CH2OCH(CH3)CH2−]
5,5−ジメチル−3,7−ジオキサ−1,9−ノナンジイル基[−CH2CH2OCH2C(CH3)2CH2OCH2CH2−]
5,5−ジメトキシ−3,7−ジオキサ−1,9−ノナンジイル基[−CH2CH2OCH2C(OCH3)2CH2OCH2CH2−]
5,5−ジメトキシメチル−3,7−ジオキサ−1,9−ノナンジイル基[−CH2CH2OCH2C(CH2OCH3)2CH2OCH2CH2−]
i−プロピリデンビス−p−フェニレン基[−p−C6H4−C(CH3)2−p−C6H4−]。
本発明においては、光重合開始剤が活性光線照射によりベンゼンを発生しないオニウム塩型の光酸発生剤であることが好ましい。具体的には、下記一般式(31)〜(34)で表されるスルホニウム塩を挙げることができる。
本発明の活性光線硬化型インクジェットインクは、色材として顔料を含有する。好ましく用いることのできる顔料を、以下に列挙する。
C.I Pigment Orange−16、36、38、
C.I Pigment Red−5、22、38、48:1、48:2、48:4、49:1、53:1、57:1、63:1、101、122、144、146、177、185、
C.I Pigment Violet−19、23、
C.I Pigment Blue−15:1、15:3、15:4、18、60、27、29、
C.I Pigment Green−7、36、
C.I Pigment White−6、18、21、
C.I Pigment Black−7、
上記顔料の分散には、例えば、ボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミル、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、ペイントシェーカー等を用いることができる。分散媒体として、光重合性化合物、その中でも最も粘度の低いモノマーを選択することが分散適性上好ましい。
本発明で用いることのできる記録材料としては、通常の非コート紙、コート紙などの他、いわゆる軟包装に用いられる各種非吸収性のプラスチック及びその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(ポリエチレンテレフタレート)フィルム、OPS(延伸ポリスチレン)フィルム、OPP(延伸ポリプロピレン)フィルム、ONy(延伸ナイロン)フィルム、PVC(ポリ塩化ビニリデン)フィルム、PE(ポリエチレン)フィルム、TAC(トリアセチルセルロース)フィルムを挙げることができる。その他の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(アクリル・ブテン・スチレン)樹脂、ポリアセタール、PVA(ポリビニルアルコール)、ゴム類などが使用できる。又、金属類やガラス類も適用可能である。包装の費用や生産コスト等の記録材料のコスト、プリントの作製効率、各種のサイズのプリントに対応できる等の点で、長尺(ウェブ)の記録材料を使用する方が有利である。
次に、本発明の画像形成方法について説明する。
本発明では、記録材料上にインクが着弾し、活性光線を照射して硬化した後の総インク膜厚が2〜25μmであることが好ましい。スクリーン印刷分野の活性光線硬化型インクジェット記録では、総インク膜厚が25μmを超えているのが現状であるが、記録材料が薄いプラスチック材料であることが多い軟包装印刷分野では、前述した記録材料のカール・皺の問題でだけでなく、印刷物全体の腰・質感が変わってしまうという問題が有るため、過剰な膜厚のインク吐出は好ましくない。尚、ここで「総インク膜厚」とは、記録材料に描画されたインクの膜厚の最大値を意味し、単色でも、それ以外の2色重ね(2次色)、3色重ね、4色重ね(白インクベース)のインクジェット記録方式で記録を行った場合でも総インク膜厚の意味するところは同様である。
インクの吐出条件としては、記録ヘッド及びインクを35〜100℃に加熱し、吐出することが吐出安定性の点で好ましい。活性光線硬化型インクジェットインクは温度変動による粘度変動幅が大きく、粘度変動は、そのまま液滴サイズ、液滴射出速度に大きく影響を与え、画質劣化を起こすため、インク温度を上げながら、その温度を一定に保つことが必要である。インク温度の制御幅としては、設定温度±5℃、好ましくは設定温度±2℃、更に好ましくは設定温度±1℃である。又、本発明では、各ノズルより吐出する液滴量が2〜15plであることが好ましい。
本発明の画像形成方法においては、活性光線の照射条件として、インク着弾後0.001〜1秒の間に活性光線が照射されることが好ましく、より好ましくは0.001〜0.5秒である。高精細な画像を形成するためには、照射タイミングが出来るだけ早いことが特に重要となる。
次いで、本発明のインクジェット記録装置(以下、単に記録装置と言う)について、図面を適宜参照しながら説明する。尚、図面の記録装置は、あくまでも本発明の記録装置の一態様であり、本発明の記録装置はこの図面に限定されない。
《硬化型組成物の調製》
光重合性化合物、光重合開始剤、シリコーン系界面活性剤、塩基性化合物及び下記顔料を、表1に示すように添加、溶解させて硬化型組成物1〜20を調製した。
粗製銅フタロシアニン(東洋インク製造社製:銅フタロシアニン)250部、塩化ナトリウム2,500部及びポリエチレングリコール(東京化成社製:ポリエチレングリコール300)160部をスチレン製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、3時間混練した。次に、混合物を2.5リットルの温水に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間撹拌してスリラー状とした後、濾過、水洗を5回繰り返して塩化ナトリウム及び溶剤を除いた。次いで、スプレードライにより乾燥して処理済み顔料を得た。
〈オキセタン化合物〉
*1:2−メトキシ−3,3−ジメチルオキセタン
OXT221:ジ〔1−エチル(3−オキセタニル)〕メチルエーテル(東亞合成社製)
OXT101:3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン(東亞合成社製)
〈エポキシ化合物〉
2021P:セロキサイド2021P(ダイセル化学工業社製)
Vf:Vikoflex7010(ATOFINA社製)
〈光重合開始剤〉
UVI:UVI6992、プロピオンカーボネート50%液(ダウ・ケミカル社製)
*2:一般式(40)のPF6 −塩
*3:一般式(43)のPF6 −塩
〈塩基性化合物〉
TIPA:トリ−i−プルパノールアミン
TBA:トリブチルアミン
尚、シリコーン系界面活性剤については下記表2に示す通りである。
得られた硬化型組成物について、以下の各性能を評価した。
各硬化型組成物を、合成紙(ユポ・コーポレーション社製:合成紙ユポFGS)に膜厚が3μmになるように塗布した後、紫外線光量を変化させて紫外線を照射し、照射後、塗布硬化膜を爪で擦り、膜が剥がれる時の照射エネルギー(mJ/cm2)をもって、硬化感度とし、得られた結果を表3に示す。
各硬化型組成物を、合成紙(合成紙ユポFGS:前出)に膜厚が80μmになるように塗布した後、熱陰極管(ニッポ社製、特注品)200W電源を用い、180mW/cm2の光量を照射し、硬化物を得た。この硬化物について、下記の基準に従って擦傷耐性を評価し、得られた結果を表3に示す。
4:強く擦ると傷が付くが、使用上許容される上限レベル
3:強く擦ると傷が付くが、使用上許容される下限レベル
2:強く擦ると傷が付き、使用上許されないレベル
1:弱く擦っても傷が付く
《活性光線硬化型インクジェットインクの調製》
表1に記載の組み合わせで各光重合性化合物をステンレスビーカーに入れ、65℃のホットプレート上で加熱しながら1時間かけて撹拌、混合して溶解させた。次いで、この溶液に、表1に記載の顔料(粗製銅フタロシアニン)を直径1mmのジルコニアビーズ200gと共にポリ瓶に入れ密栓し、ペイントシェーカーにて2時間分散処理を行った。次いで、ジルコニアビーズを取り除き、各光重合開始剤、塩基性化合物、シリコーン系界面活性剤等を表1に記載の組み合わせで添加し、これをプリンター目詰まり防止のため0.8μmメンブランフィルターで濾過して、活性光線硬化型インクジェットインク(以下、単にインクジェットインクあるいはインクともいう)1〜20を調製した。
ピエゾ型インクジェットノズル(金属製)を備えた図1に記載の構成からなるインクジェット記録装置に、上記調製した各インクジェットインクをそれぞれ装填し、巾600mm、長さ20mの長尺の記録材料(ユポFGS:ユポ・コーポレーション社製合成紙)へ、下記の画像記録を連続して行った。
連続吐出を10分間行った後の印字画像について、その非画像部をルーペで拡大し、インクの汚れがないか目視観察し、下記の基準に従って汚れ耐性を評価した。
○:僅かに汚れが認められるが、実用的には問題ないレベル
△:一部に実用的には問題なレベルの汚れが認められる
×:ほぼ全面に汚れが認められ、実用的には問題のレベル
以上により得られた各評価結果を、表3に示す。
《活性光線硬化型インクジェットインクセットの調製》
分散剤(PB822:味の素ファインテクノ社製)と、表4に記載の各光重合性化合物をステンレスビーカーに入れ、65℃のホットプレート上で加熱しながら1時間かけて撹拌、混合して溶解させた。次いで、この溶液に下記各種顔料をそれぞれ添加した後、直径1mmのジルコニアビーズ200gと共にポリ瓶に入れ密栓し、ペイントシェーカーにて2時間分散処理を行った。次いで、ジルコニアビーズを取り除き、各光重合開始剤、塩基性化合物、シリコーン系界面活性剤等を表4に記載の組合せで添加し、これをプリンター目詰まり防止のため0.8μmメンブランフィルターで濾過して、活性光線硬化型インクセット(以下、単にインクセットともいう)21〜36を調製した。
C:C.I.pigment Blue 15:3
M:C.I.pigment Red 57:1
Y:C.I.pigment Yellow 13
また、表4に記載の化合物のうち、*1、*2、OXT221、OXT101、2021P、Vf、UVI、TIPA、TBA及び各シリコーン系界面活性剤(SA−1〜SA−6)については、表1に関係した事項で説明した通りである。
MDP:スミライザーMDP−S〔住友化学社製2,2′−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)〕
LI:リナロール(香料)
PB822:分散剤、味の素ファインテクノ社製
《インクジェット記録装置による画像形成》
ピエゾ型インクジェットノズル(金属製)を備えた図1に記載の構成からなるインクジェット記録装置に、上記調製した各インクセットをそれぞれ装填し、巾600mm、長さ20mの長尺の下記記録材料へ、下記の画像記録を連続して行った。
PVC:ポリビニルクロリド
《記録画像の評価》
上記画像形成方法で記録した各画像について、下記の各評価を行った。
連続吐出を10分間行った後の印字画像について、その非画像部をルーペで拡大し、インクの汚れがないか目視観察し、実施例1における評価基準と同じ基準で汚れ耐性を評価した。
各インクセットを、合成紙(合成紙ユポFGS:前出)に吐出し、硬化させた画像について、実施例1における評価基準と同じ基準で擦傷耐性を評価した。
連続吐出を10分間行った後の記録ヘッドの各ノズルに吐出欠がないか目視観察し、下記の基準に従って、吐出安定性の評価を行った。
△:吐出欠が1〜2個認められた
×:吐出欠がノズル数の約半分認められた
以上により得られた各結果を、表5に示す。
Claims (10)
- 光重合性化合物と、光重合開始剤とを含有する活性光線硬化型組成物であって、
前記光重合性化合物がカチオン重合性化合物であり、且つ末端ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤を含有し、
前記末端ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤のHLB値が、9以上30以下であり、
前記光重合開始剤が、光酸発生剤であることを特徴とする活性光線硬化型組成物。 - 前記光酸発生剤が、一般式(35)〜(43)、(S−1)〜(S―10)、(I−1)〜(I―5)のいずれかで表されるスルホニウム塩またはヨードニウム塩
- 前記末端ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤のHLB値が、12以上、25以下であることを特徴とする請求項2に記載の活性光線硬化型組成物。
- 前記カチオン重合性化合物がオキセタン環を有する化合物及びエポキシ化合物であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1に記載の活性光線硬化型組成物。
- 前記末端ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤の添加量が、0.001質量%以上、10質量%以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の活性光線硬化型組成物。
- 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の活性光線硬化型組成物と少なくとも1種の顔料を含有することを特徴とする活性光線硬化型インクジェットインク。
- インクジェット記録ヘッドより、請求項6に記載の活性光線硬化型インクジェットインクを記録材料上に噴射して、該記録材料上に印刷を行う画像形成方法であって、該活性光線硬化型インクジェットインクが該記録材料上に着弾した後、0.001秒以上、1.0秒以下の間に活性光線を照射することを特徴とする画像形成方法。
- インクジェット記録ヘッドより、請求項6に記載の活性光線硬化型インクジェットインクを記録材料上に噴射して、該記録材料上に印刷を行う画像形成方法であって、該インクジェット記録ヘッドの各ノズルより吐出する該活性光線硬化型インクジェットインクの最小インク液滴量が、2pl以上、15pl以下であることを特徴とする画像形成方法。
- 請求項7又は8に記載の画像形成方法に用いられるインクジェット記録装置であって、活性光線硬化型インクジェットインク及び記録ヘッドを35℃以上、100℃以下に加熱した後、該記録ヘッドより該活性光線硬化型インクジェットインクを吐出することを特徴とするインクジェット記録装置。
- 請求項7又は8に記載の画像形成方法に用いられるインクジェット記録装置であって、35℃以上、60℃以下に加温した記録材料に活性光線硬化型インクジェットインクを吐出することを特徴とするインクジェット記録装置。
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