JP5799017B2 - 高−密度印刷ヘッドのためのuv硬化性インキジェット組成物 - Google Patents

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Description

技術的分野
本発明は、小さいノズル外径を有する高−密度印刷ヘッドによる噴射に適したUV硬化性インキジェット組成物、さらに特定的にUV硬化性インキジェットインキに関する。
背景の技術
インキジェット印刷においては、印刷装置とインキ−受容体の間の物理的な接触なしで、流体の小滴がインキ−受容体表面上に直接射出される。印刷装置は印刷データを電子的に保存し、画像−通りに滴を噴出させるための機構を制御する。印刷は、インキ−受容体を横切って印刷ヘッドを動かすか、又はその逆か、又は両方により行なわれる。
インキ−受容体上にインキジェットインキを噴射する場合、インキは、典型的には液体ビヒクルならびに1種もしくはそれより多い固体、例えば染料又は顔料及びポリマーを含む。インキ組成物はおおまかに:
●乾燥機構が吸収、浸透及び蒸発を含む水に基づくもの;
●乾燥が主に蒸発を含む溶剤に基づくもの;
●乾燥が吸収及び浸透を含む油に基づくもの;
●噴出温度においてインキは液体であるが室温で固体であり、乾燥は固化により置き換えられるホットメルト又は相変化;ならびに
●乾燥が重合により置き換えられるUV−硬化性のもの
に分けられ得る。
最初の3つの型のインキ組成物は吸収性インキ−受容体のためにより適しているが、ホットメルトインキ及びUV−硬化性インキは非−吸収性インキ−受容体上にも印刷され得ることが明らかなはずである。ホットメルトインキが基質に課す熱的要求の故に、特に放射線硬化性インキがインキジェット印刷用途において産業の興味を得てきた。
産業用インキジェットは、UV硬化性インキに関し、より速い印刷速度及びより薄い画像層を要求し続ける。より薄い画像層は柔軟性の向上及びより低い製造コストに導き、それはインキ滴がより長い時間の間にインキ受容体上に広がることを可能にすることにより達成され得る。しかしながら、これは画質のために不利である。より早い印刷速度を達成するため且つ画質を保持するために、発射頻度及び/又はノズル密度を増加させなければならない。
ノズル密度の増加はより小さいノズル直径及びかくしてより小さいインキ滴の容積に導く。例えば360dpiにおいて、滴容積は約87pLであり、17.5ml/mのインキ層厚さを生ずる。900dpiにおいて、滴容積は7.7pLになり、得られるインキ層厚さはわずか9.7ml/mである。
問題は、より小さいインキ滴が、ノズルにおける比較的高い摩擦損失の故に、より小さい滴速度を示すことである。熟練者は、有機溶媒の添加又は一官能基性モノマーの使用により、滴速度を向上させ得ることを知っている。
しかしながら、有機溶媒は長時間の非−印刷時間の間に、インキジェット印刷ヘッドのノズルにおいて蒸発する傾向がある。プリンターを再始動させる時、いくつかのノズルが詰まっていることがわかる(=不良ノズル(failing nozzle))。この現
象はラテンシー(latency)と呼ばれる。高レベルの有機溶媒が用いられると、乾燥過程におけるそのような溶媒の蒸発はおそらく、環境的危険ならびに健康及び安全性への危険の両方を呈する。インキ中における多量の一官能基性モノマーの使用は一般に、インキのより遅い硬化速度を示す。
特許文献1(HEXION)は、エチレン性不飽和多官能基性成分及びエチレン性不飽和一官能基性モノマーを含んでなる放射線硬化性且つ噴射可能なインキ組成物を開示しており、ここで組成物は実質的に溶媒を含まない。
特許文献2(AGFA)は、ビニルエーテル及びアクリレート官能基を含有する放射線硬化性多官能基性モノマーを含有するための放射線硬化性インキジェット組成物を開示している。
従って、産業用インキジェット印刷において、UV硬化性インキを用い、優れた硬化速度、画質及びラテンシーを保持しながらより早い印刷速度及びより薄い画像層を求める必要性がある。
米国特許第2009099277号明細書 米国特許第6310115号明細書
発明の開示
発明の概略
驚くべきことに、重合可能基としてビニルエーテル及びアクリレートの両方を含んでなる二官能基性モノマーの使用は、インキ中にある量で存在すると、25μmより小さいノズル外径を有する高ノズル密度印刷ヘッドを用いて、速い印刷速度における信頼され得るインキジェット印刷を可能にし、それによりUV硬化性インキを用いて優れた硬化速度、画質及びラテンシーを保持しながらより薄い画像層を生ずることが見出された。
上記の問題を克服するために、本発明の好ましい態様は、速い印刷速度で高画質の薄層画像を生ずる、請求項1により定義されるインキジェット印刷ヘッド及びUV硬化性インキ組成物の組み合わせを提供する。
本発明のさらなる利点及び態様は、以下の記述から明らかになるであろう。
図面の簡単な記述
図1図5は、インキジェット印刷の信頼性を評価するために、種々の粘度及び/又はノズル外径で印刷ヘッドにより噴射されるインキ滴の一直線の列の写真である。
定義
本発明の開示において用いられる「染料」という用語は、それが適用される媒体中で、且つ関係する周囲条件下で10mg/Lかもしくはそれより高い溶解度を有する着色剤を意味する。
「顔料」という用語は、引用することによりその記載事項が本明細書の内容となるDIN 55943において、関係する周囲条件下で適用媒体中に実質的に不溶性である、従
ってその中で10mg/Lより低い溶解度を有する着色剤として定義されている。
「C.I.」という用語は、本出願の開示において、カラーインデックスに関する略語として用いられる。
「アルキル」という用語は、アルキル基中の炭素原子のそれぞれの数に関して可能なすべての変形、すなわち3個の炭素原子の場合:n−プロピル及びイソプロピル;4個の炭素原子の場合:n−ブチル、イソブチル及び第3級−ブチル;5個の炭素原子の場合:n−ペンチル、1,1−ジメチル−プロピル、2,2−ジメチルプロピル及び2−メチル−ブチルなどを意味する。
「一官能基性モノマー」という用語は、1個だけの重合可能な基を含有するモノマーを意味する。
「多官能基性モノマー」という用語は、2個もしくはそれより多い重合可能な基を含有するモノマーを意味する。
「VEEA」という用語は、2−(2−ビニルオキシエトキシ)エチルアクリレートに関する略語として用いられる。
インキジェット印刷ヘッド
本発明に従うインキジェット印刷ヘッドは、少なくとも600dpi、より好ましくは900〜1200dpiのノズル密度を有する。インキジェット印刷ヘッドのノズルは、25μmより小さい、より好ましくは14〜22μmのノズル外径Dを有する。ノズルは通常コーン形を有し、ここで印刷ヘッドの内側上のノズルプレート(nozzle plate)におけるノズル内径は、印刷ヘッドの外側上のノズルプレートにおけるノズル外径よりずっと大きい。ノズル外径は、ノズルの最小の直径である。
インキジェット印刷システムのための好ましい印刷ヘッドは、圧電ヘッドである。圧電インキジェット印刷は、圧電セラミック変換器に電圧が適用される時のその動きに基づく。電圧の適用は、印刷ヘッド中の圧電セラミック変換器の形を変化させて空隙を作り、次いでそれはインキで満たされる。再び電圧が取り除かれると、セラミックはその最初の形に膨張し、印刷ヘッドからインキの滴を噴出させる。しかしながら、本発明に従うインキジェット印刷法は圧電インキジェット印刷に制限されない。他のインキジェット印刷ヘッドを用いることができ、連続型ならびに熱的、静電的及び音響的ドロップオンデマンド(drop on demand)型のような種々の型が含まれる。
インキジェット印刷ヘッドの製造は熟練者に周知である。例えば印刷ヘッドのノズルプレート上のノズルを機械的に穴開けすることができるか、あるいはレーザーを用いて作ることができる。レーザーを用いて、5μmより大きいノズル外径を再現的に作ることができる。
速い印刷速度において、インキは印刷ヘッドから容易に噴出しなければならず、それはインキの物理的性質に複数のこと、例えば噴射温度における低粘度、印刷ヘッドノズルが必要な小滴を形成できるような表面エネルギー、乾燥印刷領域への迅速な転換が可能な均一なインキを強制する。
インキジェット印刷ヘッドは通常、動いているインキ−受容体表面を横切って横方向で行ったり来たり走査される。インキジェット印刷ヘッドが帰り道に印刷しないことは許されるが、二−方向印刷は、高い面積処理量を得るために好ましい。
より好ましい印刷法は、「1回通過印刷法(single pass printing process)」による方法であり、それはインキ−受容体表面の幅全体に及ぶページ幅インキジェット印刷ヘッド又は多数の互い違いのインキジェット印刷ヘッドの使用により達成され得る。1回通過印刷法では、インキジェット印刷ヘッドは通常静止したままであり、インキ−受容体表面がインキジェット印刷ヘッドの下を輸送される。
UV硬化性組成物及びインキ
本発明に従うUV硬化性インキジェット組成物は、0〜10重量%の1種もしくはそれより多い一官能基性モノマー及び少なくともA重量%の2−(2−ビニルオキシエトキシ)エチルアクリレートを含有し、ここで両方の重量%はUV硬化性インキジェット組成物の合計重量に基づき;且つここでAは式(I):
100重量%−Dx3.0重量%/μm100重量%−Dx1.0重量%/μm
式(I)
により定義される。
より好ましい態様において、本発明に従うUV硬化性インキジェット組成物は、0〜10重量%の1種もしくはそれより多い一官能基性モノマー及び少なくともA重量%の2−(2−ビニルオキシエトキシ)エチルアクリレートを含有し、ここで両方の重量%はUV硬化性インキジェット組成物の合計重量に基づき;且つここでAは式(II):
100重量%−Dx2.5重量%/μm100重量%−Dx1.5重量%/μm
式(II)
により定義される。
本発明に従うUV硬化性インキジェット組成物は、10重量%より多い一官能基性モノマーを含有しない。それより多い量は、硬化速度及びラテンシーに負の効果を有する。より好ましい態様において、UV硬化性インキジェット組成物中に一官能基性モノマーは存在しない。
VEEA及び場合による一官能基性モノマーの他に、UV硬化性インキジェット組成物は多官能基性モノマー、着色剤、ポリマー、界面活性剤、光開始剤、共−開始剤、抑制剤及び他の添加剤を含有することができる。多官能基性モノマー又はオリゴマーは、好ましくは少なくとも2個のアクリレート基を含む。
UV硬化性組成物は着色剤を含有することができ、それは、最も好ましくは顔料である。UV硬化性インキジェット組成物が着色剤を含有する場合、それは通常UV硬化性インキジェットインキと称される。
好ましい態様において、本発明に従うインキジェット印刷は、複数のUV硬化性インキジェットインキを含むインキジェットインキセットを用いて行われる。UV硬化性組成物及びインキは、好ましくは少なくとも1種のイエロー硬化性インキ(Y)、少なくとも1種のシアン硬化性インキ(C)及び少なくとも1種のマゼンタ硬化性インキ(M)ならびに好ましくは少なくとも1種のブラック硬化性インキ(K)も含んでなるインキジェットインキセットの一部である。画像の色域をさらに拡大するために、硬化性CMYK−インキセットを、レッド、グリーン、ブルー、バイオレット及び/又はオレンジのような余分のインキで増量することもできる。カラーインキ及び/又はブラックインキの両方の全濃度(full density)及び軽濃度(light density)インキの組み合わせによってCMYK−インキセットを増量し、粒状性を低下させることにより画質を向上させることもできる。UV硬化性インキジェットインキセットは、好ましくは1種もしくはそれより多いホワイトインキジェットインキも含有する。
顔料添加UV硬化性インキは、好ましくは顔料を分散させるための分散剤、より好ましくは高分子分散剤を含有する。顔料添加硬化性インキは、インキの分散の質及び安定性を向上させるために、分散相乗剤を含有することができる。好ましくは、少なくともマゼンタインキは分散相乗剤を含有する。分散相乗剤の混合物を用い、分散安定性をさらに向上させることができる。
UV硬化性組成物及びインキの粘度は、好ましくは45℃において且つ1000s−1のせん断速度において約10mPa.sより低く、より好ましくは約8mPa.sより低く、そして最も好ましくは約6.5mPa.sより低い。
UV硬化性組成物及びインキの表面張力は、好ましくは25℃において約18mN/m〜約70mN/mの範囲内、より好ましくは25℃において約20mN/m〜約40mN/mの範囲内である。
UV硬化性組成物又はインキは、組成物又はインキの熱安定性を向上させるために、少なくとも1種の抑制剤をさらに含有することもできる。
UV硬化性組成物又はインキはさらに、少なくとも1種の界面活性剤を含有することもできる。
他のモノマー及びオリゴマー
特に食品包装用途のためのUV硬化性組成物及びインキ中で用いられる2−(2−ビニルオキシエトキシ)エチルアクリレート以外のモノマー及びオリゴマーは、好ましくは全く又はほとんど不純物を有していない、さらに特定的に毒性又は発がん性不純物を有していない精製された化合物である。不純物は通常、重合可能化合物の合成の間に得られる誘導化合物である。しかしながら、純粋な重合可能化合物にいくつかの化合物、例えば重合抑制剤又は安定剤を無害な量で故意に加えることができることもある。
フリーラジカル重合可能ないずれのモノマー又はオリゴマーも重合可能化合物として用いることができる。モノマー、オリゴマー及び/又はプレポリマーの組み合わせを用いることもできる。モノマー、オリゴマー及び/又はプレポリマーは、種々の官能価を有することができ、一−、二−、三−及びもっと高い官能価のモノマー、オリゴマー及び/又はプレポリマーの組み合わせを含む混合物を用いることができる。モノマーとオリゴマーの間の比率を変えることにより、UV硬化性組成物及びインキの粘度を調整することができる。
特に好ましいモノマー及びオリゴマーは、特定の参照文献としてその記載事項が本明細書の内容となる欧州特許第1911814A号明細書(AGFA GRAPHICS)中で[0106]から[0115]に挙げられているものである。
好ましい種類のモノマー及びオリゴマーは、引用することによりその記載事項が本明細書の内容となる米国特許第6310115号明細書(AGFA)中に記載されているもののようなビニルエーテルアクリレートである。
光開始剤
本発明に従うUV硬化性インキジェット組成物は、好ましくは光開始剤又は光開始剤系、例えば1種もしくはそれより多い光開始剤及び1種もしくはそれより多い共−開始剤を含む。光開始剤又は光開始剤系は光を吸収し、開始種、すなわちフリーラジカルの生産を担い、それはモノマー、オリゴマー及びポリマーの重合を誘導し、且つ多官能基性モノマ
ー及びオリゴマーとの重合を誘導し、それにより架橋も誘導する。
波長又は強度を変えることにより、化学線を用いる照射を2段階で実現することができる。そのような場合、2つの型の光開始剤を一緒に用いるのが好ましい。
フリーラジカル光開始剤は、ノリッシュI型又はノリッシュII型開始剤として働くことができる。今日では、2つの主な理由のために、第3級アミンがフリーラジカル重合可能な放射線硬化性調製物に混合される:
i)特定のアミンが引抜可能なα−水素を含有すれば、それらは、アクリル基のラジカル重合に関与し、且つそれを開始させることができるラジカルの生成により、空気妨害(air inhibition)に対抗する。従って第3級アミンをノリッシュI型光開始剤と一緒に用いて空気妨害を減少させ、それにより硬化速度を増すことができる;ならびに
ii)それらは、例えばベンゾフェノン型のケトンと一緒に共−開始剤として働くことができ、ここで励起されたケト基はアミンから水素を引抜き、それによりラジカルが生成してアクリル基などのラジカル重合を促進する。これは、いわゆるノリッシュII型の光重合である。
適したノリッシュI型−光開始剤は、ベンゾインエーテル、ベンジルケタール、α,α−ジアルコキシアセトフェノン、α−ヒドロキシアルキルフェノン、α−アミノアルキルフェノン、アシルホスフィンオキシド、アシルホスフィンスルフィド、α−ハロケトン、α−ハロスルホン及びフェニルグリオキサレートより成る群から選ばれる。
適したノリッシュII型−開始剤は、ベンゾフェノン、チオキサントン、1,2−ジケトン及びアントラキノンより成る群から選ばれる。
拡散が妨げられた光開始剤の製造における光開始性官能基として適した他の光開始剤は、CRIVELLO,J.V.,et al.著;Chemistry & technology of UV & EB Formulation for Coatings,Inks & Paints.Volume III:Photoinitiators for Free Radical,Cationic & Anionic Photopolymerisation,第2版,John Wiley & Sons
Ltd in association with SITA Technology
Ltd.London,UK,1998,Dr.G.Bradley編集;ISBN 0471 978922,page 287−294により開示されている。
光−開始剤の特定の例には以下の化合物又はそれらの組み合わせが含まれ得るが、それらに限られない:ベンゾフェノン及び置換ベンゾフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、チオキサントン、例えばイソプロピルチオキサントン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−(4−モルホリノフェニル)ブタン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、ビス(2,6−ジメチルベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキシド、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シド、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、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、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン又は5,7−ジヨード−3−ブトキシ−6−フルオロン、ジフェニルヨードニウムフルオリド及びトリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート。
適した市販の光−開始剤には、CIBA SPECIALTY CHEMICALSから入手可能なIrgacureTM 184、IrgacureTM 500、Irga
cureTM 907、IrgacureTM 369、IrgacureTM 379、IrgacureTM 1700、IrgacureTM 651、IrgacureTM 819、IrgacureTM 907、IrgacureTM 1000、IrgacureTM 1300、IrgacureTM 1870、DarocurTM 1173、DarocurTM 2959、DarocurTM 4265及びDarocurTM ITX、BASF AGから入手可能なLucirinTM TPO、LucirinTM TPO−L、LAMBERTIから入手可能なEsacureTM KT046、EsacureTM KIP150、EsacureTM KT37及びEsacureTM EDB、SPECTRA GROUP Ltdから入手可能なH−NuTM 470及びH−NuTM 470Xが含まれる。
特に食品包装用途の場合、安全性の理由で、本発明に従うUV硬化性インキジェット組成物は、好ましくはいわゆる拡散が妨げられた光開始剤を含有する。拡散が妨げられた光開始剤は、硬化性液又はインキの硬化した層において、一官能基性光開始剤、例えばベンゾフェノンよりずっと遅い移動性を示す光開始剤である。光開始剤の移動性を低くするために、いくつかの方法を用いることができる。1つの方法は、光開始剤の分子量を増加させ、拡散速度を低下させることであり、例えば二官能基性光開始剤又は高分子光開始剤である。他の方法は、それが重合する網目の中に組み込まれるように、その反応性を増すことであり、例えば多官能基性光開始剤及び重合可能光開始剤である。拡散が妨げられた光開始剤は、好ましくは非−高分子二−もしくは多官能基性光開始剤、オリゴマーもしくは高分子光開始剤及び重合可能光開始剤より成る群から選ばれる。非−高分子二−もしくは多官能基性光開始剤は、300〜900ダルトンの分子量を有すると考えられる。その範囲内の分子量を有する一官能基性光開始剤は、拡散が妨げられた光開始剤ではない。本発明において、I型及びII型光開始剤の両方を、単独で、又は組み合わせて用いることができる。最も好ましくは、UV硬化性インキジェット組成物は、1種もしくはそれより多い重合可能な光開始剤を含有する。好ましくは、重合可能な光開始剤は重合可能な基としてアクリレート基を含有する。
光開始剤の好ましい量は、UV硬化性インキジェット組成物の合計重量の0.3〜50重量%、より好ましくはUV硬化性インキジェット組成物の合計重量の1〜15重量%である。
共−開始剤
共−開始剤の適した例は3つのグループに分類され得る:
(1)メチルジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリエチルアミン及びN−メチルモルホリンのような第3級脂肪族アミン;
(2)アミルパラジメチルアミノベンゾエート、2−n−ブトキシエチル−4−(ジメチルアミノ)ベンゾエート、2−(ジメチルアミノ)エチルベンゾエート、エチル−4−(ジメチルアミノ)ベンゾエート及び2−エチルヘキシル−4−(ジメチルアミノ)ベンゾエートのような芳香族アミン;ならびに
(3)ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート(例えばジエチルアミノエチルアクリレート)又はN−モルホリノアルキル−(メタ)アクリレート(例えばN−モルホリノエチル−アクリレート)のような(メタ)アクリレート化アミン。
好ましい共−開始剤はアミノベンゾエート、好ましくは重合可能なアミノベンゾエートである。
本発明に従うUV硬化性インキジェット組成物中に1種もしくはそれより多い共−開始剤が含まれる場合、好ましくは、これらの共−開始剤も拡散が妨げられている。
拡散が妨げられた共−開始剤は、好ましくは非−高分子二−もしくは多官能基性共−開
始剤、オリゴマー性もしくは高分子共−開始剤及び重合可能共−開始剤より成る群から選ばれる。より好ましくは、拡散が妨げられた共−開始剤は、高分子共−開始剤及び重合可能共−開始剤より成る群から選ばれる。最も好ましくは、拡散が妨げられた共−開始剤は、重合可能共−開始剤である。
好ましい拡散が妨げられた共−開始剤は、樹枝状高分子構造、より好ましくは超分枝高分子構造を有する高分子共−開始剤である。好ましい超分枝高分子共−開始剤は、特定の参照文献としてその記載事項が本明細書の内容となる米国特許第2006014848号明細書(AGFA)において開示されているものである。
より好ましい拡散が妨げられた共−開始剤は、1種もしくはそれより多い重合可能共−開始剤である。好ましい態様において、重合可能共−開始剤は、少なくとも1個の(メタ)アクリレート基、最も好ましくは少なくとも1個のアクリレート基を含む。
好ましい重合可能共−開始剤は、式(CO−I):
Figure 0005799017
に従う共−開始剤であり、
式中、
及びRは独立して、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、アルカリール基、アリール基及びヘテロアリール基より成る群から選ばれ;
からRは独立して、水素、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アシル基、チオアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン、アラルキル基、アルカリール基、アリール基及びヘテロアリール基より成る群から選ばれ;
は、水素、アルデヒド基、ケトン基、エステル基、アミド基、アシル基、チオアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン、ニトリル基、スルホネート基、スルホンアミド基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、アルカリール基、アリール基及びヘテロアリール基より成る群から選ばれ;
とR、RとR、RとR、RとR、RとR、RとR及びRとRは、5−〜8−員環の形成に必要な原子を示すことができ;且つ但し、芳香族アミンは少なくとも1個のアルファ水素を有し;そして
からRの少なくとも1個は、アクリレート、置換アクリレート、メタクリレート、スチレン、アクリルアミド、メタクリルアミド、アリルエステル、アリルエーテル、ビニルエステル、ビニルエーテル、フマレート、マレート、マレイミド及びビニルニトリルより成る群から選ばれる重合可能なエチレン性不飽和官能基を含んでなる。重合可能共−開始剤において、好ましくは、Rは、アルデヒド、ケトン、エステル及びアミドより成る群から選ばれる電子求引性基を示し、そしてより好ましくは、R、R、R及びRはすべて水素を示す。
からRに関して用いられるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、アルカリール基、アリール基及びヘテロアリール基は、置換されているか又は置換
されていない基であることができ、すなわち置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換アルケニル基、置換もしくは非置換アルキニル基、置換もしくは非置換アラルキル基、置換もしくは非置換アルカリール基及び置換もしくは非置換(ヘテロ)アリール基を用いることができる。
UV硬化性インキジェット組成物は、好ましくはUV硬化性インキジェット組成物の合計重量の0.1〜50重量%の量で、より好ましくは0.5〜25重量%の量で、最も好ましくは1〜10重量%の量で重合可能共−開始剤を含んでなる。
抑制剤
UV硬化性組成物及びインキは、重合抑制剤を含有することができる。適した重合抑制剤には、フェノール型酸化防止剤、ヒンダードアミン光安定剤、蛍りん光体型酸化防止剤、(メタ)アクリレートモノマーにおいて通常用いられるヒドロキノンモノメチルエーテルが含まれ、ヒドロキノン、t−ブチルカテコール、ピロガロール、2,6−ジ−tert.ブチル−4−メチルフェノールも使用することができる。
適した市販の抑制剤は、例えばSumitomo Chemical Co.Ltd.により製造されるSumilizerTM GA−80、SumilizerTM GM及びSumilizerTM GS;Rahn AGからのGenoradTM 16、GenoradTM 18及びGenoradTM 20;Ciba Specialty ChemicalsからのIrgastabTM UV10及びIrgastabTM UV22、TinuvinTM 460及びCGS20;Kromachem LtdからのFloorstabTM UV領域(UV−1、UV−2、UV−5及びUV−8)、Cytec Surface SpecialtiesからのAdditolTM
S領域(S100、S110、S120及びS130)である。
抑制剤は、好ましくは重合可能抑制剤である。
これらの重合抑制剤の過剰の添加は、硬化速度を遅くし得るので、重合を妨げることができる量を、配合前に決定するのが好ましい。重合抑制剤の量は、好ましくはインキ又は液全体の5重量%より少なく、より好ましくは3重量%より少ない。
界面活性剤
UV硬化性組成物及びインキは、界面活性剤を含有することができる。界面活性剤はアニオン性、カチオン性、非−イオン性又は両性イオン性であることができ、通常、UV硬化性組成物又はインキの合計重量に基づいて10重量%より少ない合計量で、そして特にUV硬化性組成物又はインキの合計重量に基づいて5重量%より少ない合計量で加えられる。
適した界面活性剤には、特定の参照文献としてその記載事項が本明細書の内容となる国際公開第2008/074548号パンフレット(AGFA GRAPHICS)の[0283]節から[0291]節中に開示されているものが含まれる。
着色剤
UV硬化性インキ中で用いられる着色剤は染料、顔料又はそれらの組み合わせであることができる。有機及び/又は無機顔料を用いることができる。着色剤は、好ましくは顔料又は高分子染料、最も好ましくは顔料である。
顔料は、ブラック、ホワイト、シアン、マゼンタ、イエロー、レッド、オレンジ、バイオレット、ブルー、グリーン、ブラウン、それらの混合物などであることができる。この
有色顔料は、HERBST,Willy,et al.著,Industrial Organic Pigments,Production,Properties,Applications.第3版,Wiley−VCH,2004年,ISBN 3527305769により開示されているものから選ばれることができる。
適した顔料は、国際公開第2008/074548号パンフレット(AGFA GRAPHCS)の[0128]節から[0138]節中に開示されている。
適した顔料は、上記の特定の好ましい顔料の混晶を含む。混晶は固溶体とも呼ばれる。例えばある条件下で、種々のキナクリドンは互いと混ざって固溶体を形成し、それは化合物の物理的混合物及び化合物自身の両方と全く異なる。固溶体において、成分の分子は、必ずではないが通常、成分の1つの結晶格子である同じ結晶格子中に入る。得られる結晶性固体のx−線回折パターンはその固体に特徴的であり、同じ割合における同じ成分の物理的混合物のパターンと明確に区別され得る。そのような物理的混合物では、成分のそれぞれのx−線パターンを区別することができ、これらの線の多くの消失は固溶体の形成の基準の1つである。商業的に入手可能な例は、Ciba Specialty ChemicalsからのCinquasia Magenta RT−355−Dである。
UV硬化性インキ中で、顔料の混合物を用いることもできる。いくつかのインキジェット用途のために、純黒インキジェットインキが好ましく、それは例えばインキ中にブラック顔料及びシアン顔料を混合することにより得られ得る。インキジェット用途には、例えば包装インキジェット印刷又は編織布インキジェット印刷のために、1個もしくはそれより多いスポットカラー(spot colours)も必要であり得る。インキジェットポスター印刷及び販売時点展示のために、シルバー及びゴールドは多くの場合に望ましい色である。
非−有機顔料をカラーインキジェットインキ中で用いることができる。特に好ましい顔料は、C.I.Pigment Metal 1,2及び3である。無機顔料の代表的な例には、赤色酸化鉄(III)、カドミウムレッド、ウルトラマリンブルー、プルシアンブルー、酸化クロムグリーン、コバルトグリーン、アンバー、チタンブラック及び合成アイアンブラックが含まれる。
インキジェットインキ中の顔料粒子は、インキジェット−印刷装置を介する、特に噴出ノズルにおけるインキの自由な流れを許すのに十分に小さくなければならない。最大の色濃度のため、及び沈降を遅くするためにも、小さい粒子を用いるのが望ましい。
数平均顔料粒度は、好ましくは0.050〜1μm、より好ましくは0.070〜0.300μmそして特に好ましくは0.080〜0.200μmである。最も好ましくは、数平均顔料粒度は、0.150μmより大きくない。0.050μmより小さい平均粒度は、耐光堅牢度の低下のために、しかし主に、非常に小さい顔料粒子又はその個々の顔料分子が食品包装用途においてやはり抽出され得るためにも、あまり望ましくない。顔料粒子の平均粒度は、動的光散乱法の原理に基づくNicomp 30 Submicron
Particle Analyzerを用いて決定される。酢酸エチルを用いて0.002重量%の顔料濃度にインキを希釈する。
しかしながら、ホワイトUV硬化性インキの場合、ホワイト顔料の数平均粒径は、好ましくは50〜500nm、より好ましくは150〜400nm、そして最も好ましくは200〜350nmである。平均直径が50nmより小さい場合、十分な隠蔽力を得ることができず、平均直径が500nmを超えると、インキの保存可能性及び噴出適切性が下がる傾向がある。数平均粒径の決定は、顔料添加インキジェットインキの希釈された試料に
ついての、4mW HeNeレーザーを用いる633nmの波長における光子相関分光法により、最も良く行なわれる。用いられた適した粒度分析計は、Goffin−Meyvisから入手可能なMalvernTM nano−Sであった。例えば1.5mLの酢酸エチルを含有するキュベットに1滴のインキを加え、均一な試料が得られるまで混合することにより、試料を調製することができる。測定される粒度は、20秒の6回の実験から成る3回の連続的測定の平均値である。
適したホワイト顔料は、国際公開第2008/074548号パンフレット(AGFA
GRAPHICS)の[0116]中の表2により示されている。ホワイト顔料は、好ましくは1.60より大きい屈折率を有する顔料である。ホワイト顔料を単独で、又は組み合わせて用いることができる。好ましくは、1.60より大きい屈折率を有する顔料として二酸化チタンを用いる。適した二酸化チタン顔料は、、国際公開第2008/074548号パンフレット(AGFA GRAPHICS)の[0117]及び[0118]中に開示されているものである。
顔料は、それぞれUV硬化性インキの合計重量に基づいて0.01〜10重量%の範囲内、好ましくは0.1〜5重量%の範囲内で存在する。ホワイトUV硬化性インキの場合、ホワイト顔料は、好ましくはインキ組成物の3重量%〜30重量%、そしてより好ましくは5重量%〜25重量%の量で存在する。3重量%より少ない量は、十分な被覆力を達成することができず、通常非常に劣った保存安定性及び噴出性を示す。
一般に顔料は、分散剤、例えば高分子分散剤により、分散媒中で安定化される。しかしながら、顔料の表面を改質し、いわゆる「自己−分散可能」又は「自己−分散性」顔料、すなわち分散剤なしで分散媒中で分散可能である顔料を得ることができる。
分散剤
分散剤は、好ましくは高分子分散剤である。典型的な高分子分散剤は、2種のモノマーのコポリマーであるが、3、4、5種又はそれより多種のモノマーさえ含有することができる。高分子分散剤の性質は、モノマーの性質及びポリマー中におけるそれらの分布の両方に依存する。適したコポリマー分散剤は、以下のポリマー組成を有する:
●ランダム重合したモノマー(例えばモノマーA及びBがABBAABABに重合した);
●交互重合したモノマー(例えばモノマーA及びBがABABABABに重合した);
●勾配(gradient)(テーパード(tapered))重合したモノマー(例えばモノマーA及びBがAAABAABBABBBに重合した);
●それぞれのブロックのブロック長(2、3、4、5又はそれより多くさえ)が高分子分散剤の分散能力に重要であるブロックコポリマー(例えばモノマーA及びBがAAAAABBBBBBに重合した);
●グラフトコポリマー(グラフトコポリマーは、主鎖に結合した高分子側鎖を有する高分子主鎖から成る);ならびに
●これらのポリマーの混合形態、例えばブロック様勾配コポリマー。
適した高分子分散剤は、特定の参照文献としてその記載事項が本明細書の内容となる欧州特許第1911814A号明細書(AGFA GRAPHICS)中の「分散剤」についての節、さらに特定的に[0064]から[0070]及び[0074]から[0077]中に挙げられている。
高分子分散剤は、好ましくは500〜30000、より好ましくは1500〜10000の数平均分子量Mnを有する。
高分子分散剤は、好ましくは100000より小さい、より好ましくは50000より小さい、そして最も好ましくは30000より小さい重量平均分子量Mwを有する。
高分子分散剤は、好ましくは2より小さい、より好ましくは1.75より小さい、そして最も好ましくは1.5より小さい多分散性(polydispersity)PDを有する。
高分子分散剤の市販の例は以下である:
●BYK CHEMIE GMBHから入手可能なDISPERBYKTM分散剤;
●NOVEONから入手可能なSOLSPERSETM分散剤;
●DEGUSSAからのTEGOTMDISPERSTM分散剤;
●MUENZING CHEMIEからのEDAPLANTM分散剤;
●LYONDELLからのETHACRYLTM分散剤;
●ISPからのGANEXTM分散剤;
●CIBA SPECIALTY CHEMICALS INCからのDISPEXTM及びEFKATM分散剤;
●DEUCHEMからのDISPONERTM分散剤;及び
●JOHNSON POLYMERからのJONCRYLTM分散剤。
特に好ましい高分子分散剤には、NOVEONからのSolsperseTM分散剤、CIBA SPECIALTY CHEMICALS INCからのEfkaTM分散剤及びBYK CHEMIE GMBHからのDisperbykTM分散剤が含まれる。特に好ましい分散剤は、NOVEONからのSolsperseTM 32000、35000及び39000分散剤である。
高分子分散剤は、好ましくは顔料の重量に基づいて2〜600重量%、より好ましくは5〜200重量%の量で用いられる。
分散相乗剤
分散相乗剤は通常アニオン性部分及びカチオン性部分から成る。分散相乗剤のアニオン性部分は有色顔料とのある種の分子類似性を示し、分散相乗剤のカチオン性部分は、分散相乗剤のアニオン性部分の電荷を補償するために、1個もしくはそれより多いプロトン及び/又はカチオンから成る。
相乗剤は、好ましくは高分子分散剤より少量で加えられる。高分子分散剤/分散相乗剤の比は顔料に依存し、実験的に決められるべきである。典型的には、高分子分散剤の重量%/分散相乗剤の重量%の比は、2:1〜100:1、好ましくは2:1〜20:1の間で選ばれる。
商業的に入手可能な適した分散相乗剤には、NOVEONからのSolsperseTM 5000及びSolsperseTM 22000が含まれる。
用いられるマゼンタインキのために特に好ましい顔料は、ジケトピロロ−ピロール顔料又はキナクリドン顔料である。適した分散相乗剤には、欧州特許第1790698A号明細書(AGFA GRAPHICS)、欧州特許第1790696A号明細書(AGFA
GRAPHICS)、国際公開第2007/060255号パンフレット(AGFA GRAPHICS)及び欧州特許第1790695A号明細書(AGFA GRAPHICS)に開示されているものが含まれる。
C.I.Pigment Blue 15:3の分散において、スルホン化Cu−フタ
ロシアニン分散相乗剤、例えばNOVEONからのSolsperseTM 5000の使用が好ましい。イエローインキジェットインキのための適した分散相乗剤には、欧州特許第1790697A号明細書(AGFA GRAPHICS)に開示されているものが含まれる。
インキジェット印刷システム及び方法
本発明に従うインキジェット印刷システムは、印刷ヘッド及びUV硬化性インキジェット組成物の組み合わせを含む。
本発明に従うインキジェット印刷方法は:
a)少なくとも600dpiのノズル密度及び25μmより小さい直径Dを有するノズルを持つ少なくとも1つのインキジェット印刷ヘッドを含有するインキジェットプリンターを準備し;
b)0〜10重量%の1種もしくはそれより多い一官能基性モノマー及び少なくともA重量%の2−(2−ビニルオキシエトキシ)エチルアクリレートを含有し、ここで両方の重量%はUV硬化性インキジェット組成物の合計重量に基づき;且つここでAは式(I):
100重量%−D.3重量%/μm100重量%−D.1重量%/μm
式(I)
により定義されるUV硬化性インキジェット組成物を、30℃〜50℃の温度で噴射し;そして
c)UV硬化性インキジェット組成物を硬化させる
段階を含む。
好ましくは、インキジェット印刷システム及びインキジェット印刷方法のインキジェットプリンターは、少なくとも600dpiのノズル密度及び25μmより小さい直径Dを有するノズルを持つ複数のインキジェット印刷ヘッドを含有する。印刷は、好ましくは1回通過において行われる。
少なくとも1種のシアン、少なくとも1種のマゼンタ、少なくとも1種のイエロー及び少なくとも1種のブラックUV硬化性インキジェットインキを含んでなるUV硬化性インキジェットインキセットを用いて印刷を行う、請求項11〜13のいずれか1種に従うインキジェット印刷方法。
滴容積が20pLより小さい、より好ましくは15pLより小さい請求項11〜14のいずれか1種に従うインキジェット印刷方法。
硬化手段
本発明に従うUV硬化性組成物及びインキは、それらをUV線に暴露する硬化手段により硬化する。硬化手段をインキジェットプリンターの印刷ヘッドと組み合わせて配置し、それと一緒に移動させ、硬化性液が噴射された直後に硬化放射線に暴露されるようにすることができる。
そのような配置において、印刷ヘッドに連結され、且つそれと一緒に移動するのに十分に小さい放射線源を備えるのは困難であり得る。従って、光ファイバー束又は内反射性フレキシブルチューブ(internally reflective flexible
tube)のような柔軟性放射線伝導手段により放射線源に連結された静止固定放射線源、例えば硬化UV−光源を用いることができる。
あるいはまた、印刷ヘッドの上の鏡を含む鏡の配置により、固定源から印刷ヘッドに化学線を供給することができる。
印刷ヘッドと一緒に動かないように配置される硬化手段の源は、硬化するべきインキ−受容体表面を横切って横に、且つ印刷ヘッドの横通過路に隣接して延びる長い放射線源であることもでき、印刷ヘッドにより形成される画像の連続する列が段階的又は連続的にその放射線源の下を通過するようにすることもできる。
発光される光の一部が光−開始剤又は光−開始剤系により吸収され得る限り、高圧もしくは低圧水銀ランプ、冷陰極管、ブラックライト、紫外LED、紫外レーザー及び閃光灯(flash light)のようないずれの紫外光源も放射線源として用いることができる。これらの中で好ましい源は、300〜400nmの主波長を有する比較的長波長のUV−寄与(long wavelength UV−contribution)を示すものである。特にUV−A光源は、それを用いて光散乱が減少し、より有効な内部硬化を生ずる故に、好ましい。
UV線は一般に、UV−A、UV−B及びUV−Cとして以下の通りに分類される:
・UV−A:400nm〜320nm
・UV−B:320nm〜290nm
・UV−C:290nm〜100nm。
さらに、異なる波長又は照度の2種の光源を連続的又は同時に用いて、画像を硬化させることができる。例えば第1のUV−源を、特に260nm〜200nmの領域内のUV−Cが豊富なように選択することができる。その場合、第2のUV−源はUV−Aが豊富であり、例えばガリウムがドーピングされたランプであるか、あるいはUV−A及びUV−Bの両方が高い異なるランプであることができる。2種のUV−源の使用は利点、例えば速い硬化速度を有することが見出された。
硬化を助長するために、インキジェットプリンターは多くの場合に1個もしくはそれより多い酸素枯渇装置(oxygen depletion units)を含む。酸素枯渇装置は、硬化環境中の酸素濃度を低下させるために、調整可能な位置及び調整可能な不活性ガス濃度で、窒素又は他の比較的不活性なガス(例えばCO)のブランケット(blanket)を置く。残留酸素レベルは通常、200ppmのように低く保たれるが、一般に200ppm〜1200ppmの範囲内である。
硬化性インキの調製
有色顔料の平均粒度及び分布は、インキジェットインキに関する重要な特徴である。分散媒中で分散剤の存在下に、顔料を沈降させるか又は磨砕することにより、インキジェットインキを調製することができる。
混合装置には圧力混練機、開放混練機、遊星型ミキサー、溶解機及びDalton Universal Mixerが含まれ得る。適した磨砕及び分散装置は、ボールミル、パールミル、コロイドミル、高速分散機、ダブルローラー、ビーズミル、ペイントコンディショナー及びトリプルローラーである。超音波エネルギーを用いて分散系を調製することもできる。
粉砕媒体(milling media)として、ガラス、セラミックス、金属及びプラスチックのような多種の型の材料を用いることができる。好ましい態様において、磨砕媒体(grinding media)は粒子、好ましくは実質的に球形の粒子、例えば本質的に高分子樹脂から成るビーズ又はイットリウム安定化酸化ジルコニウムビーズを含んでなることができる。
混合、磨砕及び分散のプロセスにおいて、それぞれのプロセスは、熱の蓄積を防ぐために冷却しながら且つ可能な限り化学線が実質的に排除された光の条件下で行なわれる。
インキジェットインキは1種より多い顔料を含有することができ、各顔料に関して別の分散系を用いてインキを調製することができるか、あるいはまた、いくつかの顔料を混合し、分散系の調製において共−磨砕することができる。
分散プロセスを連続、バッチ又は半−バッチ様式で行なうことができる。
ミルグラインド(mill grind)の成分の好ましい量及び比は、特定の材料及び意図される用途に依存して広く変わるであろう。磨砕混合物の内容物は、ミルグラインド及び磨砕媒体を含んでなる。ミルグラインドは、顔料、高分子分散剤及び液体担体を含んでなる。インキジェットインキの場合、顔料は通常、磨砕媒体を除いて1〜50重量%でミルグラインド中に存在する。顔料対高分子分散剤の重量比は20:1〜1:2である。
磨砕時間は広く変り得、顔料、選ばれる機械的手段及び滞留条件、初期の及び所望の最終的な粒度などに依存する。本発明において、100nmより小さい平均粒度を有する顔料分散系を調製することができる。
磨砕が完了した後、通常の分離法を用いて、例えば濾過、メッシュスクリーンを介する篩別などにより、磨砕された粒子状生成物(乾燥もしくは液体分散系形態における)から磨砕媒体を分離する。多くの場合、例えばビーズミル用のミル中に篩が組み込まれる。磨砕された顔料濃厚液を、好ましくは濾過により磨砕媒体から分離する。
一般に、インキジェットインキを濃厚ミルグリンドの形態で調製するのが望ましく、それを続いてインキジェット印刷系における使用のために適した濃度に希釈する。この方法は、装置からの比較的多量の顔料添加インキの調製を可能にする。希釈により、インキジェットインキを特定の用途のための所望の粘度、表面張力、色、色相、飽和濃度(saturation density)及び印刷領域被覆力に調整する。
インキジェット印刷の信頼性を評価するための、29μmのノズル外径を有するノズルを持つ印刷ヘッドにより噴射される0重量%のVEEAを含有するInk−1に関するインキ滴の一直線の列の写真。 インキジェット印刷の信頼性を評価するための、29μmのノズル外径を有するノズルを持つ印刷ヘッドにより噴射される13重量%のVEEAを含有するInk−6に関するインキ滴の一直線の列の写真。 インキジェット印刷の信頼性を評価するための、29μmのノズル外径を有するノズルを持つ印刷ヘッドにより噴射される40重量%のVEEAを含有するInk−7に関するインキ滴の一直線の列の写真。 インキジェット印刷の信頼性を評価するための、印刷ヘッドにより噴射されるインキ滴の一直線の列の写真であって、Ink−8を用いる劣った印刷結果を示す写真。 インキジェット印刷の信頼性を評価するための、印刷ヘッドにより噴射されるインキ滴の一直線の列の写真であって、Ink−11を用いる優秀な印刷結果を示す写真。
実施例
材料
以下の実施例において用いられるすべての材料は、他に特定しなければ、ALDRICH Chemical Co.(Belgium)及びACROS(Belgium)のような標準的な供給源から容易に入手可能であった。用いられた水は、脱イオン水であった。
VEEAは、NIPPON SHOKUBAI,Japanから入手可能な二官能基性モノマーである2−(2−ビニルオキシエトキシ)エチルアクリレートである:
Figure 0005799017
PB15:4はHostapermTM Blue P−BFS、CLARIANTからのC.I.Pigment Blue 15:4顔料に関して用いられる略語である。
PB7はSpecial BlackTM 550、EVONIK DEGUSSAから入手可能なカーボンブラックに関して用いられる略語である。
S35000はSOLSPERSETM 35000、NOVEONからのポリエチレンイミン−ポリエステル超分散剤(hyperdispersant)に関して用いられる略語である。
S35000−solは、DPGDA中のSOLSPERSETM 35000の40重量%溶液に関して用いられる略語である。
DPGDAは、SARTOMERからのジプロピレングリコールジアクリレートである。
M600はジペンタエリトリトールヘキサアクリレートであり、RAHN AGから入手可能なMiramerTM M600に関する略語である。
SR256は2−(2−エトキシエトキシ)エチルアクリレートであり、SARTOMERから入手可能なSARTOMERTM SR256に関する略語である。
SR285はSartomerTM 285、SARTOMERから入手可能なテトラヒドロフルフリルアクリレートモノマーである。
SR395はSartomerTM 395、SARTOMERから入手可能なイソデシルアクリレートモノマーである。
CD420はSartomerTM CD420、SARTOMERから入手可能なイソホリルアクリレートモノマーである。
SR9003はSartomerTM SR9003、SARTOMERから入手可能なプロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレートモノマーに関する略語である。
ITXはDarocurTM ITXであり、CIBA SPECIALTY CHEMICALSからの2−及び4−イソプロピルチオキサントンの異性体混合物である。
IrgacureTM 819は、化学構造として
Figure 0005799017
を有するCIBA SPECIALTYから入手可能な光開始剤である。
IrgacureTM 379は、化学構造として
Figure 0005799017
を有するCIBA SPECIALTYから入手可能な光開始剤である。
IrgacureTM 907は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、CIBA SPECIALTY CHEMICALSから入手可能な光開始剤である。
EPDは、RAHN AGからGenocureTM EPDの商品名の下に入手可能な4−ジメチルアミノ安息香酸エチルである。
TPOはGenocureTM TPOに関して用いられる略語であり、RAHN AGからの2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキシドである。
BYKTM UV3510は、BYK CHEMIE GMBHから入手可能なポリエーテル修飾ポリジメチルシロキサン湿潤剤である。
GenoradTM 16は、RAHN AGからの重合抑制剤である。
測定法
1.硬化速度
試料を20m/分の速度におけるコンベアベルト上でUV−ランプ下に輸送するFusion VPS/1600ランプ(D−バルブ)が備えられたFusion DRSE−120コンベアを用い、放射線硬化性組成物の硬化速度を評価した。試料を完全に硬化させるのに必要なランプの最大出力のパーセンテージとして硬化速度を定義した。数が低いほど、硬化速度が高い。試料は、Q−チップを用いる引っ掻きが視覚的損傷を引き起こさない時点に完全に硬化したと考えられた。
ランプの最大出力の100%より高いパーセンテージは、ランプの最大出力において試料を完全に硬化するために、コンベアベルトの速度を下げなければならないことを意味する。パーセンテージが高いほど、ベルトを遅くしなければならない。80%より低いパーセンテージは実質的に有用であると考えられる。
2.粘度
Brookfield DV−II+粘度計を用い、25℃において、CPE 40スピンドルを用いて分当たり3回転(RPM)において、調製物の粘度を測定した。
3.重量損失%及びラテンシー
UV硬化性インキを開放容器中に40℃で200時間保った後に、重量損失を測定した。重量損失は、UV硬化性インキの最初の重量に基づく重量%として表わされる。
重量損失は、下記の表1に従うラテンシーに関する指標である。
Figure 0005799017
4.平均粒度
平均粒度直径(average particle size diameter)は、Particle Sizing Systemsから入手可能なNicomp 30
Submicron Particle Analyzerを用いて決定され、それは動的光散乱の原理に基づく。インキ又は分散系を、酢酸エチルで0.002重量%の顔料濃度に希釈した。
この実施例は、高ノズル密度印刷ヘッド中のノズル外径と放射線硬化性インキジェットインキ中の2−(2−ビニルオキシエトキシ)エチルアクリレートの量の間の関連を示す。
顔料分散系D−1の調製
DISPERLUXTM Dissolver(DISPERLUX S.A.R.L.,Luxembourgから)を用いて表2に従う成分を30分間混合し、続いて0.4mmイットリウム安定化酸化ジルコニウムビーズ(TOSOH Co.からの「高耐摩耗性ジルコニア磨砕媒体」)を用いる42%のビーズ充填を有するEiger Lab
Beadミル(EIGER TORRANCE Ltd.から)中でこの混合物を磨砕し、100分間磨砕することにより、濃厚顔料分散系D−1を調製した。磨砕後、濾布を用いて分散系をビーズから分離した。
Figure 0005799017
濃厚分散系D−1の平均粒度は、Nicomp 30 Submicron Particle Analyzerを用いて測定される109nmであった。
UV硬化性インキジェットインキの調製
表3に従う成分をシアン顔料分散系D−1に加えることにより、UV硬化性インキジェットインキInk−1〜Ink−7を調製した。成分の重量%(wt%)は、UV硬化性インキジェットインキの合計重量に基づく。Ink−6及びInk−7のみが2−(2−ビニルオキシエトキシ)エチルアクリレートを含有する。
Figure 0005799017
それぞれのUV硬化性インキジェットインキに関して粘度、硬化速度及び重量損失を決定した。結果を表4に示す。
Figure 0005799017
UV硬化性インキジェットインキInk−1、Ink−6及びInk−7のみが優れた硬化速度及びラテンシーを有する。
あるノズル直径を用いる信頼され得るインキジェット印刷は実験的に決定される。インキ滴の一直線の列を噴射する1つの実験を、29μmのノズル外径(滴容積=18pL、発射頻度=14.2kHz)の場合に、それぞれ0重量%、13重量%及び40重量%のVEEAを含有するインキInk−1、Ink−6及びInk−7に関して図1〜図3に示す。図3から、異常な線が明白に見える(例えば左側から数えて水直線11及び25を参照されたい)ことがわかるが、図1はインキドットの異常な線を示さず、図2は1本の異常な線を示す。しかしながら、18μmのノズル外径を有する印刷ヘッドを用いる以外は類似の実験において、Ink−1又はInk−6を用いて信頼され得るインキジェット印刷は得られなかった。Ink−7を用いて作成されるプリントのみが異常な線を示さなかった。
この実施例は、インキジェットインキ中のVEEAの濃度の、信頼され得るインキジェット印刷への効果を示す。
顔料分散系D−2の調製
DISPERLUXTM Dissolver(DISPERLUX S.A.R.L.,Luxembourgから)を用いて表5に従う成分を30分間混合し、続いて0.4mmイットリウム安定化酸化ジルコニウムビーズ(TOSOH Co.からの「高耐摩耗性ジルコニア磨砕媒体」)を用いる42%のビーズ充填を有するDYNOMILL ECM POLYミル(BACHOFEN GmbHから)中でこの混合物を磨砕し、14.7m/秒の回転速度で140分間磨砕することにより、濃厚顔料分散系D−2を調製した。磨砕後、濾布を用いて分散系をビーズから分離した。
Figure 0005799017
濃厚分散系D−2の平均粒度は、Nicomp 30 Submicron Particle Analyzerを用いて測定される106nmであった。
UV硬化性インキジェットインキの調製
表6に従う成分をブラック顔料分散系D−2に加えることにより、UV硬化性インキジェットインキInk−8〜Ink−11を調製した。成分の重量%(wt%)は、UV硬化性インキジェットインキの合計重量に基づく。
Figure 0005799017
それぞれのUV硬化性インキジェットインキに関して、粘度及び硬化速度を決定した。結果を表7に示す。
Figure 0005799017
24Vの駆動電圧(driving voltage)を有するKyocera KJ
4B印刷ヘッドを用い、インキInk−8〜Ink−11をインキ−受容体上に噴射し、1dpd滴を有する(with 1 dpd drops)600x300dpi分解能で画像を形成した。ノズル直径は20μmであった。
インキジェットインキ−8は8.7%の重量損失%を有し(優秀なラテンシー)、インキジェットインキ−11は11.2%の重量損失%を有した(良好なラテンシー)が、信頼され得るインキジェット印刷はインキジェットインキInk−9〜Ink−11を用いてのみ可能であった。これは、Ink−8を用いた劣った印刷結果を示す図4及びInk−11を用いた優秀な印刷結果を示す図5により示される。
本発明に従う式(I)を適用すると、VEEAの重量%Aは、インキの合計重量に基づいて40重量%〜80重量%であるべきである。インキジェットインキInk−8は35重量%の二官能基性モノマーVEEAしか含有していないので、それはこの基準に従っていない。インキジェットインキInk−9〜Ink−11は、一官能基性モノマーを含有していない。
この実施例は、UV硬化性インキジェット組成物中の一官能基性モノマーの効果を示す。
顔料分散系D−3及びD−4の調製
DISPERLUXTM Dissolver(DISPERLUX S.A.R.L.,Luxembourgから)を用いて表8に従う成分を30分間混合し、続いて0.4mmイットリウム安定化酸化ジルコニウムビーズ(TOSOH Co.からの「高耐摩耗性ジルコニア磨砕媒体」)を用いる42%のビーズ充填を有するDYNOMILL ECM PROミル(BACHOFEN GmbHから)中でこの混合物を磨砕し、130時間磨砕することにより、濃厚顔料分散系D−3及びD−4を調製した。磨砕後、濾布を用いて分散系をビーズから分離した。
Figure 0005799017
UV硬化性インキジェットインキの調製
表10に従う成分を混合することにより、UV硬化性インキジェットインキInk−12〜Ink−14を調製した。
Figure 0005799017
それぞれのUV硬化性インキジェットインキに関して粘度、硬化速度及び重量損失を決定した。結果を表11に示す。
Figure 0005799017
10重量%より少量の一官能基性モノマーSR395を含有するUV硬化性インキジェットインキInk−13及びInk−14のみが優れた硬化速度、重量損失及びラテンシーを示した。

Claims (15)

  1. a)少なくとも600dpiのノズル密度及び25μmより小さいノズル外径Dを有するノズルを持つインキジェット印刷ヘッド;及び
    b)UV硬化性インキジェット組成物であって、1種もしくはそれより多い一官能基性モノマー及び少なくともA重量%の2−(2−ビニルオキシエトキシ)エチルアクリレートを含有し、ここで重量%はUV硬化性インキジェット組成物の合計重量に基づき;且つここでAは式(I):
    100重量% − D × 3.0重量%/μm < A ≦ 100重量% − D × 1.0重量%/μm
    式(I)
    により定義されるUV硬化性インキジェット組成物
    組み合わせにおいて、
    UV硬化性インキジェット組成物中に10重量%未満(0重量%を除く)の1種もしくはそれより多い一官能基性モノマーが存在することを特徴とする
    組み合わせ。
  2. Aが式(II):
    100重量% − D × 2.5重量%/μm ≦ A ≦ 100重量% − D × 1.5重量%/μm
    式(II)
    により定義される請求項1に従う組み合わせ。
  3. ノズル外径Dが14〜22μmである請求項1又は2に従う組み合わせ。
  4. UV硬化性インキジェット組成物が、UV硬化性インキジェット組成物の合計重量に基づいて少なくとも10重量%の多官能基性モノマーを含有する請求項1〜3のいずれか1項に従う組み合わせ。
  5. 多官能基性モノマーが2個もしくはそれより多いアクリレート基を有する多官能基性アクリレートである請求項4に従う組み合わせ。
  6. UV硬化性インキジェット組成物が有色顔料を含有する請求項1〜5のいずれか1項に従う組み合わせ。
  7. UV硬化性インキジェット組成物が45℃において且つ1000s-1のせん断速度において ≦ 8mPa.sの粘度を有する請求項1〜6のいずれか1項に従う組み合わせ。
  8. UV硬化性インキジェット組成物中のすべての重合可能化合物がアクリレートである請求項1〜7のいずれか1項に従う組み合わせ。
  9. UV硬化性インキジェット組成物が0〜3重量%の有機溶媒を含有する請求項1〜8のいずれか1項に従う組み合わせ。
  10. 請求項1〜9のいずれか1項により定義される組み合わせ及びUV硬化手段又はe−ビーム硬化手段を含んでなるインキジェット印刷システム。
  11. a)少なくとも600dpiのノズル密度及び25μmより小さい外径Dを有するノズルを持つ少なくとも1つのインキジェット印刷ヘッドを含有するインキジェットプリンターを準備し;
    b)UV硬化性インキジェット組成物であって、1種もしくはそれより多い一官能基性モノマー及び少なくともA重量%の2−(2−ビニルオキシエトキシ)エチルアクリレートを含有し、ここで重量%はUV硬化性インキジェット組成物の合計重量に基づき;且つここでAは式(I):
    100重量% − D × 3.0重量%/μm < A ≦ 100重量% − D × 1.0重量%/μm
    式(I)
    により定義されるUV硬化性インキジェット組成物を、30℃〜50℃の温度で噴射し;
    c)UV硬化性インキジェット組成物を硬化させる
    段階を含み、
    UV硬化性インキジェット組成物中に10重量%未満(0重量%を除く)の1種もしくはそれより多い一官能基性モノマーが存在することを特徴とする
    インキジェット印刷方法。
  12. インキジェットプリンターが少なくとも600dpiのノズル密度及び25μmより小さい外径Dを有するノズルを持つ複数のインキジェット印刷ヘッドを含有する請求項11に従うインキジェット印刷方法。
  13. 1回通過において印刷を行う請求項11〜12のいずれか1項に従うインキジェット印刷方法。
  14. 少なくとも1種のシアン、少なくとも1種のマゼンタ、少なくとも1種のイエロー及び少なくとも1種のブラックUV硬化性インキジェットインキを含んでなるUV硬化性インキジェットインキセットを用いて印刷を行う、請求項11〜13のいずれか1項に従うインキジェット印刷方法。
  15. 滴容積が20pLより小さい請求項11〜14のいずれか1項に従うインキジェット印刷方法。
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