JP5685849B2 - 紫外線硬化型インクジェットインク組成物およびインクジェット記録方法 - Google Patents

紫外線硬化型インクジェットインク組成物およびインクジェット記録方法 Download PDF

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Description

本発明は、紫外線硬化型インクジェットインク組成物に関する。
記録方法、その中でもインクジェット記録方法はインク組成物の液滴をノズルから飛翔させ、紙等の記録媒体に付着させて印刷を行う記録方法である。このインクジェット記録方法は、高解像度且つ高品位な画像を高速で印刷できるという特徴を有しており、様々な技術分野で用いられるようになってきている。このインクジェット記録方法に使用される紫外線硬化型インク組成物に、光重合開始剤の開始反応を促進させる目的で増感剤が用いられる場合がある。
従来、増感剤として最も使用されているのはチオキサントン系増感剤である。しかし、チオキサントン系増感剤を用いた場合、硬化時において着色が発生したり、初期の色相が劣ったりする。
例えば、特許文献1には、少なくとも重合性化合物、光重合開始剤、重合促進剤、及び蛍光増白剤を含有し、光重合開始剤の吸収波長帯と蛍光増白剤の発光波長帯との間で重なり合う部分があることを特徴とするインク組成物が開示されている。このインク組成物は、良好な硬化性及び色相を両立できることを特徴としている。
また、特許文献1に記載のインク組成物は、蛍光増白剤の吸収と光重合開始剤の吸収の重なりによる感度低下を避けるために、長波長に光吸収を持つ開始剤を使用して、蛍光増白剤の発光波長と重なりを持つことを特徴としている。しかし、白色インクに高濃度の酸化チタンを使用した場合、感度の低下を十分抑制することができない。
そこで、活性放射線(光)の照射により高感度で硬化しうる、白色顔料を含有するインク組成物として、特許文献2には、白色顔料、重合性化合物、重合開始剤、及び蛍光増白剤を含有し、且つ重合開始剤の吸収スペクトルと蛍光増白剤の発光スペクトルとが重なる波長帯で吸収を有する、インク組成物が開示されている。
特開2006−274025号公報 特開2009−191118号公報
しかし、特許文献2に記載のインク組成物は、硬化性についての問題、即ち重合性化合物の重合速度が極めて小さいという問題と、色相についての問題、即ちCIE Lab色空間のうちb*値が極めて高いという問題と、において改善の余地がある。
そこで、良好な硬化性、即ち重合性化合物の重合速度が顕著に大きいことと、良好な色相、即ちb*値が顕著に低いことと、に優れた紫外線硬化型インクジェットインク組成物を提供することを目的の一つとする。
本発明者らは上記課題を解決するため鋭意検討した。その結果、光重合開始剤と蛍光増白剤との間において、所定範囲の吸収波長における最大吸光度が所定の関係を有することにより、硬化性の極めて優れたインク組成物が得られることを見出した。その上で、増感剤として蛍光増白剤を用いることにより、光重合開始剤及び既知の増感剤(チオキサントン類等)のインク組成中の添加量を低減できるか、又は、インク組成中に未添加とすることができる。そのため、光重合開始剤及び既知の増感剤自身の少なくともいずれかに由来する硬化膜の着色を低減でき、蛍光増白剤以外の増感剤を使用する場合に比して、当該インク組成物による硬化膜の色相(b*値の低減度)が一層良好になることも見出した。このようにして、本願発明者らは本発明を完成させた。
即ち、本発明は下記のとおりである。
[1]
重合性化合物と、光重合開始剤と、蛍光増白剤と、を含む紫外線硬化型インクジェットインク組成物であって、前記光重合開始剤が、分子内にフェニル基を有するアシルホスフィン系光重合開始剤を含有し、且つ波長帯360nm〜420nmにおける前記蛍光増白剤の所定濃度当たりの最大吸光度が、前記波長帯における前記光重合開始剤の前記所定濃度当たりの最大吸光度よりも大きい、紫外線硬化型インクジェットインク組成物。
[2]
前記光重合開始剤は、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイドを含有する、[1]に記載の紫外線硬化型インクジェットインク組成物。
[3]
前記光重合開始剤は、該紫外線硬化型インクジェットインク組成物の総量に対して、3.0質量%以上含まれる、[1]又は[2]に記載の紫外線硬化型インクジェットインク組成物。
[4]
前記蛍光増白剤がチオフェンベンゾキサゾイル誘導体である、[1]〜[3]のいずれかに記載の紫外線硬化型インクジェットインク組成物。
[5]
前記蛍光増白剤が、該紫外線硬化型インクジェットインク組成物の総量に対して、0.1質量%〜0.75質量%含まれる、[1]〜[4]のいずれかに記載の紫外線硬化型インクジェットインク組成物。
例I、例II、及び例IIIで用いた、蛍光増白剤を含む増感剤及び光重合開始剤の吸収スペクトルを示すグラフである。 図1の一部を拡大したグラフである。
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
なお、本明細書における「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びそれに対応するメタクリレートを意味し、「(メタ)アクリル」はアクリル及びそれに対応するメタクリルを意味する。
[紫外線硬化型インクジェットインク組成物]
本発明の一実施形態は、紫外線硬化型インクジェットインク組成物(以下、単に「インク組成物」ともいう。)に係る。具体的には、照射光源として350nm〜450nmの範囲にピーク波長を有する光を利用するインクジェットインク組成物に係る。
本実施形態のインク組成物は、重合性化合物と、光重合開始剤と、蛍光増白剤と、を含む。そして、前記光重合開始剤が、分子内にフェニル基を有するアシルホスフィン系光重合開始剤を含有し、且つ波長帯360nm〜420nmにおける蛍光増白剤の所定濃度当たりの最大吸光度が、前記波長帯における光重合開始剤の前記所定濃度と同じ濃度当たりの最大吸光度よりも大きいことを特徴とする。以下、インク組成物の各構成要素及び特徴を詳細に説明する。
〔重合性化合物〕
本実施形態のインク組成物に用いられる重合性化合物は、後述する光重合開始剤の作用により紫外線などの光の照射時に重合し、固化する化合物であれば、特に制限はないが、単官能基、2官能基、及び3官能基以上の多官能基を有する種々のモノマー及びオリゴマーが使用可能である。
上記モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸及びマレイン酸等の不飽和カルボン酸やそれらの塩またはエステル、ウレタン、アミド及びその無水物、アクリロニトリル、スチレン、種々の不飽和ポリエステル、不飽和ポリエーテル、不飽和ポリアミド、並びに不飽和ウレタンが挙げられる。また、上記オリゴマーとしては、例えば、直鎖アクリルオリゴマー等の上記のモノマーから形成されるオリゴマー、エポキシ(メタ)アクリレート、脂肪族ウレタン(メタ)アクリレート、芳香族ウレタン(メタ)アクリレート及びポリエステル(メタ)アクリレートが挙げられる。
また、他の単官能モノマーや多官能モノマーとして、N−ビニル化合物を含んでいてもよい。N−ビニル化合物としては、N−ビニルフォルムアミド、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、アクリロイルモルホリン、及びそれらの誘導体が挙げられる。
上記で列挙したものの中でも(メタ)アクリル酸のエステル、即ち(メタ)アクリレートが好ましい。
上記(メタ)アクリレートのうち、単官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、イソアミル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソミリスチル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル−ジグリコール(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、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシプロピレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(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、2−ヒドロキシプロピル(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、ラクトン変性可とう性(メタ)アクリレート、t−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、及びイソボルニル(メタ)アクリレートが挙げられる。
上記(メタ)アクリレートのうち、2官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(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、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(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、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、ビスフェノールAのEO(エチレンオキサイド)付加物ジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのPO(プロピレンオキサイド)付加物ジ(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、及びポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレートが挙げられる。
上記(メタ)アクリレートのうち、3官能以上の多官能(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、EO変性トリメチロールプロパントリ(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、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(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、グリセリンプロポキシトリ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラ(メタ)アクリレート、及びカプロラクタム変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートが挙げられる。
これらの中でも、硬化時の塗膜の伸び性が高く、且つ低粘度であるため、インクジェット記録時の射出安定性が得られやすいという観点から、重合性化合物として、単官能(メタ)アクリレートを含むことが好ましい。さらに塗膜の硬さが増すという観点から、単官能(メタ)アクリレートと2官能(メタ)アクリレートとを併用することがより好ましい。
また、本実施形態のインク組成物に含まれる具体的な重合性化合物として、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、フェノキシエチルアクリレート(以下、「PEA」ともいう。)、4−ヒドロキシブチルアクリレート(以下、「4HBA」ともいう。)、2−(2−ビニロキシエトキシ)エチルアクリレート(以下、「VEEA」ともいう。)、及びテトラヒドロフルフリルアクリレート(以下、「THFA」ともいう。)からなる群より選択される1種以上が好ましく挙げられる。これらの中でも、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート及びフェノキシエチルアクリレートのうち少なくともいずれかがより好ましい。これらの具体的な重合性化合物を使用することにより、インク組成物の溶解性を一層良好なものとすることができる。
さらに、上記単官能(メタ)アクリレートは、芳香環骨格、飽和脂環骨格、及び不飽和脂環骨格からなる群より選択される1種以上の骨格を有することが好ましい。重合性化合物が上記骨格を有する単官能(メタ)アクリレートであることにより、インク組成物の粘度を低下させ、且つ上記のエポキシ基含有ポリマーをインク組成物中に効果的に溶解させることができる。
芳香環骨格を有する単官能(メタ)アクリレートとして、例えば、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、及び2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレートが挙げられる。また、飽和脂環骨格を有する単官能(メタ)アクリレートとして、例えば、イソボルニル(メタ)アクリレート、t−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート及びジシクロペンタニル(メタ)アクリレートが挙げられる。また、不飽和脂環骨格を有する単官能(メタ)アクリレートとして、例えば、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレートが挙げられる。
上記の重合性化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、硬化膜の耐擦性を確保する点から、重合性化合物の含有量は、インク組成物の総量に対して、20質量%以上が好ましく、60〜90質量%がより好ましい。
〔光重合開始剤〕
本実施形態のインク組成物に含まれる光重合開始剤は、紫外線などの光のエネルギーによって、ラジカルやカチオンなどの活性種を生成し、上記重合性化合物の重合を開始させるものであれば、制限はないが、光ラジカル重合開始剤や光カチオン重合開始剤を使用することができ、中でも光ラジカル重合開始剤を使用することが好ましい。
上記の光ラジカル重合開始剤としては、例えば、芳香族ケトン類、アシルホスフィン化合物、芳香族オニウム塩化合物、有機過酸化物、チオ化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、ケトオキシムエステル化合物、ボレート化合物、アジニウム化合物、メタロセン化合物、活性エステル化合物、炭素ハロゲン結合を有する化合物、及びアルキルアミン化合物が挙げられる。
光ラジカル重合開始剤の具体例としては、アセトフェノン、アセトフェノンベンジルケタール、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、キサントン、フルオレノン、べンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、3−メチルアセトフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−プロパン−1−オン、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキサイド、2,4−ジエチルチオキサントン及びビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキシドが挙げられる。
光ラジカル重合開始剤の市販品としては、例えば、IRGACURE 651(2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン)、IRGACURE 184(1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン)、DAROCUR 1173(2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン)、IRGACURE 2959(1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン)、IRGACURE 127(2−ヒドロキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−ベンジル]フェニル]−2−メチル−プロパン−1−オン}、IRGACURE 907(2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン)、IRGACURE 369(2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1)、IRGACURE 379(2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン)、DAROCUR TPO(2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキサイド)、IRGACURE 819(ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイド)、IRGACURE 784(ビス(η5−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)−フェニル)チタニウム)、IRGACURE OXE 01(1.2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾイルオキシム)])、IRGACURE OXE 02(エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシム))、IRGACURE 754(オキシフェニル酢酸、2−[2−オキソ−2−フェニルアセトキシエトキシ]エチルエステルとオキシフェニル酢酸、2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチルエステルの混合物)(以上、チバ・ジャパン社(Ciba Japan K.K.)製)、DETX−S(2,4−ジエチルチオキサントン)(日本化薬社(Nippon Kayaku Co., Ltd.)製)、Lucirin TPO、LR8893、LR8970(以上、BASF社製)、及びユベクリルP36(UCB社製)などが挙げられる。
光重合開始剤は、フォトブリーチングという硬化膜の色相に有利な効果が得られるため、分子内にフェニル基を有するアシルホスフィン系光重合開始剤を含有する。
分子内にフェニル基を有するアシルホスフィン系光重合開始剤として、特に限定されないが、例えば、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイド(IRGACURE 819)、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキサイド(DAROCUR TPO)、及びIRGACURE 1870が挙げられる。これらの中でも、照射光源の波長に対する光応答性という観点で、IRGACURE 819及びDAROCUR TPOのうち少なくとも一方が好ましく、IRGACURE 819がより好ましい。
アシルホスフィン系光重合開始剤以外の光重合開始剤として、α−ヒドロキシアルキルフェノン系光重合開始剤が含有されていてもよい。
また、光重合開始剤は、インク組成物の総量に対し、3.0質量%以上含有することが好ましく、7〜12質量%含有することがより好ましい。含有量が上記範囲内であると、硬化性とインクの貯蔵安定性とを両立させることができる。
一方、光重合開始剤としてDAROCUR TPOを用いる場合、DAROCUR TPOの含有量は、インク組成物の総量に対し、3.0質量%以上5.0質量%未満とすることが好ましい。含有量が上記範囲内の場合、感度低下の抑制と環境安全性の向上とを両立することができる。
上記光重合開始剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
〔蛍光増白剤〕
本実施形態のインク組成物に含まれる蛍光増白剤は、増感剤に分類される。蛍光増白剤は、紫外〜短波可視である300〜450nm付近の波長を有する光を吸収可能であり、且つ400〜500nm付近の波長を有する蛍光を発光可能な無色ないし弱く着色した化合物である。蛍光増白剤は、蛍光性白化剤(Fluorescent Whitening Agent)としても知られている。蛍光増白剤の物理的原理及び化学性の記述は、Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry,Sixth Edition,Electronic Release,Wiley-VCH 1998に示されている。
蛍光増白剤は、活性エネルギー線により励起状態となり、他の物質、例えばラジカル発生剤や酸発生剤などと、例えばエネルギー移動や電子移動といった相互作用をすることにより、ラジカルや酸等の有用基の発生を促すことができる。このような相互作用が生じ得る場合として、例えば、蛍光増白剤分子の三重項励起状態のエネルギー準位とラジカル発生剤や酸発生剤の三重項励起状態のエネルギー準位とが非常に近接しており、かつ、ラジカル発生剤や酸発生剤の三重項励起状態のエネルギー準位の方が僅かに低い場合が挙げられる。実際には、蛍光増白剤が350nm〜450nmの波長帯の照射光を捕集でき、かつ、蛍光増白剤分子の三重項励起状態のエネルギー準位がラジカル発生剤や酸発生剤の三重項状態のエネルギー準位と上記所定の関係を持つ必要がある。そのため、一重項励起状態及び三重項励起状態のエネルギー準位が互いに近接している必要がある。したがって、ラジカル発生剤や酸発生剤との相互作用の観点から蛍光増白剤を用いるとともに、照射波長に対するインク液としてのラジカルや酸の発生効率という観点から蛍光増白剤の吸収波長帯に対して光重合開始剤の吸収波長帯が重なることが挙げられる。この場合、本実施形態における蛍光増白剤は光重合開始剤の開裂可能な吸収波長帯と少なくとも一部重複する波長帯に吸収領域を有する。
本実施形態において、増感剤として蛍光増白剤を用いることにより、蛍光増白剤以外の増感剤を使用する場合に比して、インク組成物の色相、即ちb*値の低減が一層顕著になる。
蛍光増白剤として、特に限定されないが、ナフタレンベンゾキサゾイル誘導体、チオフェンベンゾキサゾイル誘導体、スチルベンベンゾキサゾイル誘導体、クマリン誘導体、スチレンビフェニル誘導体、ピラゾロン誘導体、スチルベン誘導体、ベンゼン及びビフェニルのスチリル誘導体、ビス(ベンザゾールー2−イル)誘導体、カルボスチリル、ナフタルイミド、ジベンゾチオフェン−5,5’−ジオキシドの誘導体、ピレン誘導体、及びピリドトリアゾールが挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
インク組成物の色相(b*値の低減)をさらに一層優れたものとするために、蛍光増白剤はチオフェンベンゾキサゾイル誘導体であることが好ましい。チオフェンベンゾキサゾイル誘導体の市販品として、チバ・ジャパン社製のTINOPAL OB等が挙げられる。
本実施形態における蛍光増白剤は、波長帯360nm〜420nmにおける蛍光増白剤の所定濃度当たりの最大吸光度が前記波長帯における光重合開始剤の前記所定濃度と同じ濃度当たりの最大吸光度よりも大きいことを特徴とする。この特徴を満たすことにより、硬化性の極めて優れたインク組成物が得られることを本願発明者らは見出した。
光重合開始剤及び蛍光増白剤が上記の特徴を満たすための設計方法としては、用いようとする光重合開始剤及び蛍光増白剤それぞれの吸収スペクトル、及びその最大吸光度、即ちピーク波長を解析する。その後、光重合開始剤及び蛍光増白剤それぞれの最大吸光度の関係が上記の特徴を満たすかどうかを確認すればよい。確認の結果、上記の特徴が満たされているような光重合開始剤及び蛍光増白剤の組み合わせを、本実施形態のインク組成物に使用すればよい。後述する例I、例II、及び例IIIにおいて、そのような光重合開始剤及び蛍光増白剤の組み合わせの好適な具体例を挙げている。
なお、蛍光増白剤及び光重合開始剤の吸収スペクトルを測定する際に用いられる光源として、紫外発光ダイオード(LED)を使用する場合、360nm〜420nmの波長帯に発光ピークを有するLEDが使用可能である。LEDの波長は1個のものを使用する場合に限らず、複数の発光ピークを有するように複数のLEDを組み合わせて使用してもよい。例えば、365nm、385nm、395nm、及び405nmのピーク波長を有するLEDのうちの複数を組み合わせても使用してもよい。
上記蛍光増白剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、蛍光増白剤は、インク組成物の総量に対し、0.10質量%〜0.75質量%含まれることが好ましく、0.25〜0.50質量%含まれることがより好ましい。含有量が上記範囲内であると、蛍光増白剤自身が及ぼし得る、硬化膜の色相への影響を軽減できる。
また、本実施形態のインク組成物は、蛍光増白剤と併用して、蛍光増白剤以外の増感剤を含んでもよい。そのような蛍光増白剤以外の増感剤として、特に限定されないが、例えばチオキサントン系増感剤が挙げられる。チオキサントン系増感剤の市販品としては、例えば、Speed cure DETX、Speed cure ITX(以上、LAMBSON社製)等が挙げられる。
〔色材〕
本実施形態のインク組成物は、クリアインク組成物の場合を除き、色材をさらに含んでもよい。上記色材は、顔料及び染料から選択される。
(顔料)
本実施形態において、色材として顔料を用いることにより、インク組成物の耐光性を向上させることができる。顔料は、無機顔料及び有機顔料のいずれも使用することができる。
無機顔料としては、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャネルブラック、及びチタンブラック等のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7、Degussa社製のSPECIAL BLACK 250等)類、酸化鉄、酸化チタンを使用することができる。
有機顔料としては、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、アゾレーキ、キレートアゾ顔料等のアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン及びペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料等の多環式顔料、染料キレート(例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレート等)、染色レーキ(塩基性染料型レーキ、酸性染料型レーキ)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、昼光蛍光顔料が挙げられる。
上記顔料は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、顔料の含有量は、インク組成物の総量に対して、2〜25質量%の範囲が好ましい。
(染料)
本実施形態において、色材として染料を用いることができる。染料としては、特に限定されることなく、酸性染料、直接染料、反応性染料、及び塩基性染料が使用可能である。染料として、例えば、C.I.アシッドイエロー17,23,42,44,79,142、C.I.アシッドレッド52,80,82,249,254,289、C.I.アシッドブルー9,45,249、C.I.アシッドブラック1,2,24,94、C.I.フードブラック1,2、C.I.ダイレクトイエロー1,12,24,33,50,55,58,86,132,142,144,173、C.I.ダイレクトレッド1,4,9,80,81,225,227、C.I.ダイレクトブルー1,2,15,71,86,87,98,165,199,202、C.I.ダイレクドブラック19,38,51,71,154,168,171,195、C.I.リアクティブレッド14,32,55,79,249、C.I.リアクティブブラック3,4,35が挙げられる。
〔分散剤〕
本実施形態のインク組成物には、顔料分散性を高める観点から、分散剤を含有させてもよい。分散剤として、特に限定されないが、例えば、高分子分散剤などの顔料分散液を調製するのに慣用されている分散剤が挙げられる。その具体例として、ポリオキシアルキレンポリアルキレンポリアミン、ビニル系ポリマー及びコポリマー、アクリル系ポリマー及びコポリマー、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、アミノ系ポリマー、含珪素ポリマー、含硫黄ポリマー、含フッ素ポリマー、及びエポキシ樹脂等の一種以上を主成分とするものが挙げられる。高分子分散剤の市販品として、ビッグケミー(BYK Chemie)社製のBYKシリーズ、味の素ファインテクノ社(Ajinomoto Fine-Techno Co.,Inc.)製のアジスパーシリーズ、ノベオン社(Noveon Inc.)製のソルスパーズシリーズ、及び楠本化成社(Kusumoto Chemicals Co. Ltd.)製のディスパロンシリーズ等が挙げられる。
〔界面活性剤〕
界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、シリコーン系界面活性剤として、ポリエステル変性シリコーンやポリエーテル変性シリコーンを用いることができ、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン又はポリエステル変性ポリジメチルシロキサンを用いることが特に好ましい。具体例としては、BYK−347、BYK−348、BYK−377、BYK−378、BYK−UV3500、3510、3530、3570(ビックケミー社(BYK Japan KK)製)を挙げることができる。
〔その他添加剤〕
その他添加剤として、重合禁止剤を用いてもよい。重合禁止剤としては、特に限定されないが、例えば、IRGASTAB UV10及びUV22(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社(Ciba Specialty Chemicals Inc.)製)、ハイドロキノンモノメチルエーテル(関東化学社(KANTO CHEMICAL CO., INC)製)等を用いることができる。重合禁止剤を添加することにより、インク組成物の保存安定性が向上する。
その他、特に限定されないが、例えば、従来公知の湿潤剤(保湿剤)、浸透(促進)剤、有機溶剤、防黴剤・防腐剤・防錆剤、酸化防止剤、増粘剤、糖類、pH調整剤、(定着)樹脂、ポリアルキレングリコール、及び表面張力調整剤を適宜用いてもよい。
このように、本実施形態によれば、硬化性に優れるだけでなく、蛍光増白剤の効果により硬化反応初期の着色がほぼ発生せず、且つ耐光性にも優れた紫外線硬化型インクジェットインク組成物を提供することができる。
[被記録媒体]
上記実施形態に係るインク組成物は、後述のインクジェット記録方法を実施することにより、被記録媒体上に画像を形成するために用いられ得る。
被記録媒体として、例えば、吸収性又は非吸収性の被記録媒体が挙げられる。なお、非吸収性の被記録媒体を使用した場合は、紫外線を照射してインクを硬化させた後に乾燥工程を設けること等が必要となる場合がある。
吸収性被記録媒体としては、特に限定されないが、例えば、電子写真用紙などの普通紙、及びインクジェット用紙、並びに一般のオフセット印刷に用いられるアート紙、コート紙、及びキャスト紙が挙げられる。ここで、上記のインクジェット用紙は、詳細には、シリカ粒子やアルミナ粒子から構成されたインク吸収層、あるいは、ポリビニルアルコール(PVA)やポリビニルピロリドン(PVP)等の親水性ポリマーから構成されたインク吸収層を備えたインクジェット専用紙ということもできる。
非吸収性被記録媒体としては、特に限定されないが、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のプラスチック類のフィルムやプレート、鉄、銀、銅、アルミニウム等の金属類のプレート、又はそれら各種金属を蒸着により製造した金属プレートやプラスチック製のフィルム、ステンレスや真鋳等の合金のプレートが挙げられる。
[インクジェット記録方法]
上記実施形態に係るインク組成物は、インクジェット記録用として使用されることが好ましい。即ち、本発明の一実施形態は、インクジェット記録方法に係る。当該インクジェット記録方法は、被記録媒体上に、上記インク組成物を吐出する吐出工程と、上記吐出工程により吐出されたインク組成物に光を照射して、上記インク組成物を硬化する硬化工程と、を含む。このようにして、被記録媒体上で硬化したインク組成物により、塗膜が形成される。
〔吐出工程〕
上記吐出工程においては、従来公知のインクジェット記録装置を用いることができる。インク組成物の吐出は、インク組成物の粘度を所定値まで下げた後にインク組成物を所定温度に加熱することによって行うのが好ましい。上記所定値は、好ましくは30mPa・s以下、より好ましくは20mPa・s以下である。このようにして、良好な吐出安定性が実現される。
上記実施形態に係る紫外線硬化型インク組成物は、通常のインクジェット記録用インクで使用される水性インク組成物より粘度が高いため、吐出時の温度変動による粘度変動が大きい。かかるインクの粘度変動は、液滴サイズの変化及び液滴吐出速度の変化に対して大きな影響を与え、ひいては画質劣化を引き起こし得る。従って、吐出時のインクの温度はできるだけ一定に保つことが好ましい。
〔硬化工程〕
次に、上記硬化工程においては、被記録媒体上に吐出されたインク組成物が、光を照射することによって硬化する。これは、インク組成物に含まれる光重合開始剤が光の照射により分解して、ラジカル、酸、及び塩基などの開始種を発生し、重合性化合物の重合反応が、その開始種の機能によって促進されるためである。
上記の光としては、紫外線(UV)が挙げられる。光源としては、水銀ランプやガス・固体レーザー等が主に利用されており、紫外線硬化型インクジェット記録用インクの硬化に使用される光源としては、水銀ランプ、メタルハライドランプが広く知られている。その一方で、現在環境保護の観点から水銀フリー化が強く望まれており、GaN系半導体紫外発光デバイスへの置き換えは産業的、環境的にも非常に有用である。さらに、LED(UV−LED)及びLD(UV−LD)は小型、高寿命、高効率、低コストであり、光硬化型インクジェット用光源として期待されている。これらの中でも、UV−LEDが好ましい。
また、発光ダイオード(LED)及びレーザーダイオード(LD)を光源として用いることが可能である。特に、紫外線源を要する場合、紫外LED及び紫外LDを使用することができる。波長については、単波長でも複数の波長でもよく、特に限定されない。
以下、本発明の実施形態を例によってさらに具体的に説明するが、本実施形態はこれらの例のみに限定されるものではない。
インク組成物として、ブラックインク(以下、「Bk」ともいう。)、ホワイトインク(以下、「W」ともいう。)、及びクリアインク(以下、「CL」ともいう。)を作製し、さらにこれらのインク組成物を組み合わせてインクセットを作製した。以下、インク組成物及びインクセットの作製について詳細に説明する。
[例I]
〔顔料分散物の作製〕
インク組成物の作製に先立ち、顔料分散物を作製した。表1に示す成分を混合し、1時間スターラーで撹拌した。撹拌後の混合物をビーズミルにて分散し、顔料分散物を得た。分散条件は直径0.65mmのジルコニアビーズを70%の充填率で充填し、周速を9m/sとし、分散時間は、2〜4時間で行った。
ここで、表1にて使用した顔料、分散剤、及び重合性化合物は、以下の通りである。
・カーボンブラック:SPECIAL BLACK 250(デグサ社(Degussa Japan Co., Ltd.)製)
・酸化チタン:CR60−2(石原産業社(Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd.)製)
・分散剤A:BYK−168(ビックケミー社製)
・分散剤B:ソルスパーズ36000(ノベオン社製)
・重合性化合物A:PEA(フェノキシエチルアクリレート;大阪有機化学工業社(OSAKA ORGANIC CHEMICAL INDUSTRY LTD.)製ビスコートD192)
〔インク組成物の作製〕
表2及び表3に示す成分(単位は質量%)を撹拌混合溶解し、インク組成物を得た。ここで、表2及び表3の見方を説明する。表2に記載の各インク組成物(Bk、W、及びCL)を組み合わせて、インクセットA〜Hとした。上記の各インク組成物において、増感剤以外の成分の総量を99質量%とし、残りの1質量%は、表3に記載の添加量で増感剤を配合し、さらに残余をフェノキシエチルアクリレートの追加分とした。
上記の表2で使用した各成分は、以下の通りである。
・フェノキシエチルアクリレート:ビスコートD192(大阪有機化学工業社製)
・ジプロピレングリコールジアクリレート:APG−100(新中村化学社製)
・4−ヒドロキシブチルアクリレート:4−HBA(大阪有機化学工業社製)
・アシルホスフィン系光重合開始剤:IRGACURE 819(チバ・ジャパン社製)
・アシルホスフィン系光重合開始剤:DAROCUR TPO(チバ・ジャパン社製)
・チオキサントン系増感剤:Speed cure DETX(LAMBSON社製)
・チオキサントン系増感剤:Speed cure ITX(LAMBSON社製)
・蛍光増白剤:TINOPAL−OB(チバ・ジャパン社製)
・界面活性剤:BYK−3500(ビックケミー・ジャパン社(BYK Japan KK)製)
・重合禁止剤:ハイドロキノンモノメチルエーテル(関東化学社(KANTO CHEMICAL CO., INC)製)
ここで、図1は、例I、例II、及び例IIIで用いた蛍光増白剤を含む増感剤及び光重合開始剤の吸収スペクトルを示すグラフを示し、図2は図1の一部を拡大したグラフである。図1及び図2に示される、最大吸光度が見られる吸収スペクトルのグラフを描くために、各サンプルの濃度(溶質(g)/(溶媒(g)+溶質(g)))を、1.0×10-5質量%に希釈して測定した。ここで、上記溶質は蛍光増白剤等であり、上記溶媒はアセトニトリルである。
図1及び図2より、例I、例II、及び例IIIで用いた蛍光増白剤であるTINOPAL−OBは、波長帯360nm〜420nmにおける蛍光増白剤の所定濃度当たりの最大吸光度が、前記波長帯における光重合開始剤であるIRGACURE 819及びDAROCUR TPOの前記所定濃度と同じ濃度当たりの最大吸光度よりも大きいことが分かる。
なお、図1及び図2に記載されている5種類の成分それぞれの最大吸光度(abs、360〜420nmの波長帯)における具体的な数値は、次のとおりである。IRGACURE 819は0.02であり、DAROCUR TPOは0.013であり、蛍光増白剤は1.06であり、ITXは0.24であり、DETXは0.23である。
〔インクセットの作製〕
上記のブラック(Bk)インク組成物、ホワイト(W)インク組成物、及びクリア(CL)インク組成物を組み合わせて、インクセットを作製した。
インクセットA〜Hを構成するBk、W、及びCLの各インク組成物における増感剤の有無及び種類、並びに、上記の各インク組成物の総量に対する増感剤の添加量を以下に示す。
〔記録物の作製〕
インクジェットプリンタ PX−5000(セイコーエプソン社(SEIKO EPSON CORPORATION)製)を用いて、解像度720×720dpi及び液滴重量10ngの条件で、上記「インク組成物の調製」によって得られた紫外線硬化型インク組成物を、PETフィルム上にベタパターン画像として印刷した。併せて、キャリッジの横に搭載した紫外線照射装置(UV−LED、発光ピーク波長395nm、照度60mW/cm2)を用いて紫外線を照射し、硬化させて記録物を得た。紫外線の照射は、ベタパターン画像を指触してべたつきが感じられなくなるまで行った。
〔評価の項目及び基準〕
(硬化性評価)
硬化に必要な紫外線の照射量は、ベタパターン画像を指触してべたつきが感じられなくなるまで行い、そのときの積算光量を積算光量計UM−40(コニカミノルタ社(Konica Minolta Holdings, Inc.)製)によって測定した。評価結果を下記表4に示す。ここで、表4中、「インク種」の欄に示されているA、B、C、D、E、F、G、及びHは、それぞれ上記インクセットA、B、C、D、E、F、G、及びHに対応する。
なお、評価基準は、以下のとおりである(「○」評価のみが実用上使用可能なレベルである。)。
○:積算光量が400mJ/cm2未満
△:積算光量が400mJ/cm2以上800mJ/cm2未満
×:積算光量が800mJ/cm2以上
(硬化時の着色評価)
硬化時の着色、即ち色相を測定するため、透明であるCLのみについて測定した。測色器(商品名:Spectrolino,GretagMacbeth社製)を用いて硬化直後の記録物を測色して、b*値を測定した。評価結果を下記表4に示す。
なお、評価基準は以下のとおりである(「○」評価のみが実用上使用可能なレベルである。)。
○:b*値が5.0未満
×:b*値が5.0以上
(溶解性評価)
溶解残存を評価するため、透明であるCLのみについて実施した。インク作製後、室温にて3日間放置し、溶解残存物を目視にて評価した。評価結果を下記表4に示す。
なお、評価基準は以下のとおりである(「○」評価のみが実用上使用可能なレベルである。)。
○:残存無し
×:残存有り
(耐光性評価)
上記「記録物の作製」により得られた記録物を、温度63℃及び照度70,000ルクスに設定したキセノンウェザーメーター XL75(スガ試験機社(Suga Test Instruments Co.,Ltd.)製)内に300時間放置して、耐光性を評価した。その後、耐光性評価の実施前後のベタパターン画像を、測色器(商品名:Spectrolino、GretagMacbeth社製)を用いて測色し、a*値及びb*値を測定した。そして、得られたa*値及びb*値を基に、下記式によりΔE値(色差)を算出して、耐光性評価の実施前後における変退色の評価を行った。
ΔE=[(L1−L22+(a1−a22+(b1−b221/2
(式中L1、a1、及びb1はそれぞれ、耐光性評価の実施前のL*値、a*値、及びb*値を表す。また、式中L2、a2、及びb2はそれぞれ、耐光性評価の実施後のL*値,a*値、及びb*値を表す。)
なお、評価基準は、以下のとおりである(「○」評価が実用上使用可能なレベルである。)。
○:ΔE値が3.0未満
×:ΔE値が3.0以上
評価結果を下記表4に示す。
表4の結果(硬化性評価、溶解性評価、及び硬化時の着色評価)より、上記インクセットのうち、Eセット、Fセット、及びGセットが、硬化性、表面析出、及び色相(b*値低減)のいずれの点でも顕著に優れることが明らかとなった。
[例II]
〔インク組成物の作製〕
以下に示す成分(単位は質量%)を撹拌混合溶解し、クリアインク組成物(例1〜15)を得た。ここで、記録物の作製、並びに評価の項目及び基準は、例Iと同様にして行った。
(組成X)
・フェノキシエチルアクリレート 30質量%
・4−ヒドロキシブチルアクリレート 残部(約50質量%)
・トリシクロデカンジメタノールジアクリレート 20質量%(KAYARAD R−684、日本化薬社製)
なお、フェノキシエチルアクリレート及び4−ヒドロキシブチルアクリレートは、例Iと同じものを用いた。また、組成Xにおけるフェノキシエチルアクリレートが「残部」となっているのは、各インク組成物間で光重合開始剤の総量が異なるためであり、4−ヒドロキシブチルアクリレートの含有量を調整することにより表5中のインク組成物の総量が100質量%となるようにした。
なお、本例IIはクリアインクでの評価になるが、カラーインクを用いて本例IIと同様の評価を行った場合、下記結果と同程度に、カラー色に黄味が上乗せされることを本願発明者らは確認した。
〔記録物の作製〕
上記例Iの記録物の作製の紫外線の照射量を400mJ/cm2とした以外は、例Iと同様にして実施し、評価した。
下記表5に示す成分(単位は質量%)を撹拌混合溶解し、クリアインク組成物(例9〜23)を得た。なお、本例IIはクリアインクでの評価になるが、カラーインクを用いて本例IIと同様の評価を行った場合、下記結果と同程度に、カラー色に黄味が上乗せされることを本願発明者らは確認した。
また、上記表5中、「819」はIRGACURE 819(チバ・ジャパン社製)、「TPO」はDAROCUR TPO(チバ・ジャパン社製)、369はIRGACURE 369(チバ・ジャパン社製)、DETXはSpeed cure DETX(LAMBSON社製)、ITXはSpeed cure ITX(LAMBSON社製)、蛍光増白剤はTINOPAL−OB(チバ・ジャパン社製)を、それぞれ表す。
〔評価の項目及び基準〕
硬化性、硬化時着色、及び耐光性のいずれも、上記例Iの場合と同様のため、ここでの説明を省略する。なお、塗膜が完全硬化していない水準、即ち硬化性評価「×」や「△」の場合でも、ある程度は硬化しているため、本例IIでは硬化時着色及び耐光性の評価を行った。
上記表5より、光重合開始剤として分子内にフェニル基を有するアシルホスフィン系光重合開始剤(819)を一定量以上使用し、且つ増感剤として蛍光増白剤を使用した、例9、10、11、12、17、19、及び20のインク組成物が、硬化性、表面析出、及び色相(b*値低減)の点で優れることが明らかとなった。
[例III]
〔インク組成物の作製〕
例IIの組成Xに倣い、下記表6に示す成分(単位は質量%)を撹拌混合溶解し、クリアインク組成物(例24、例25)を得た。なお、本例IIIはクリアインクでの評価になるが、カラーインクを用いて本例IIIと同様の評価を行った場合、下記結果と同程度に、カラー色に黄味が上乗せされることを本願発明者らは確認している。
記録物の作製は上記例IIと同様に実施した。また、各評価は上記例Iと同様にして行った。
ここで、上記表6について補足説明する。表6中のWhite flour Bは蛍光増白剤のうちクマリン誘導体(住化カラー社(SUMIKA COLOR CO., LTD.)製)、HOSTALUX KSは蛍光増白剤のうちスチルベンベンゾキサゾイル誘導体(クラリアント社(Clariant International Ltd.)製)を、それぞれ表す。

Claims (5)

  1. 重合性化合物と、光重合開始剤と、蛍光増白剤と、を含む紫外線硬化型インクジェットインク組成物であって、
    前記光重合開始剤が、分子内にフェニル基を有するアシルホスフィン系光重合開始剤を含有し、
    前記蛍光増白剤が、前記ナフタレンベンゾキサゾイル誘導体、チオフェンベンゾキサゾイル誘導体、クマリン誘導体の1種以上を含み、
    波長帯360nm〜420nmにおける前記蛍光増白剤の所定濃度当たりの最大吸光度が、前記波長帯における前記光重合開始剤の前記所定濃度当たりの最大吸光度よりも大きく、
    前記インク組成物が、色材を含まないクリアインクであるか、色材としてカーボンブラックを含むブラックインクであるか、色材として有機顔料を含むカラーインクである、
    紫外線硬化型インクジェットインク組成物。
  2. 前記光重合開始剤は、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイドを含有する、請求項1に記載の紫外線硬化型インクジェットインク組成物。
  3. 前記光重合開始剤は、該紫外線硬化型インクジェットインク組成物の総量に対して、3.0質量%以上含まれる、請求項1又は2に記載の紫外線硬化型インクジェットインク組成物。
  4. 前記蛍光増白剤が、該紫外線硬化型インクジェットインク組成物の総量に対して、0.1質量%〜0.75質量%含まれる、請求項1〜のいずれか1項に記載の紫外線硬化型インクジェットインク組成物。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のインクジェットインク組成物を吐出する吐出工程と、
    吐出されたインク組成物に光を照射してインク組成物を硬化する硬化工程とを備え、
    硬化工程が、照射光源として紫外線発光ダイオードを用いて、350〜450nmの範囲にピーク波長を有する光により、積算光量が800mJ/cm 2 未満の照射量で行われる、インクジェット記録方法。
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