JP7147539B2 - 活性線硬化型インクおよび画像形成方法 - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態は、活性線重合性化合物と、結晶性ポリエステル樹脂と、脂肪族エステル系ワックス、脂肪族ケトン系ワックス、パラフィンワックス、およびマイクロクリスタリンワックスからなる群から選択されるワックスと、を含む、インクジェット用の活性線硬化型インクに関する。上記結晶性ポリエステル樹脂は、スチレンアクリル変性ポリエステル樹脂であることが好ましい。
活性線重合性化合物は、活性線の照射により架橋または重合する化合物である。活性線の例には、電子線、紫外線、α線、γ線およびエックス線などが含まれる。上記活性線の中では、紫外線または電子線が好ましい。また、上記活性線重合性化合物の例には、カチオン重合性化合物、ラジカル重合性化合物またはそれらの混合物が含まれる。上記活性線重合性化合物の中では、ラジカル重合性化合物が好ましい。なお、上記活性線重合性化合物は、モノマー、重合性オリゴマー、プレポリマーおよびこれらの混合物のいずれであってもよい。
ワックスは、常温では固体であるが、加熱すると液体となることにより、活性線硬化型インクを温度変化に応じてゾルゲル相変移させることができる有機物である。
式(1)R1-(C=O)-O-R2
(式(1)中、R1及びR2は、それぞれ独立に、炭素数が17~25である飽和または不飽和の炭化水素基を示す。)
式(2)R3-(C=O)-R4
(式(2)のR3およびR4は、それぞれ独立に、炭素数が17~25である飽和または不飽和の炭化水素基を示す。)
dD:分散項
dP:極性項
dH:水素結合項
HSP距離=(4×(dD-dD’)2+(dP-dP’)2+(dH-dH’)2)1/2
結晶性ポリエステル樹脂は、2価以上のカルボン酸(多価カルボン酸化合物)と、2価以上のアルコール(多価アルコール化合物)との重縮合反応によって得られる結晶性樹脂である。
上記結晶性ポリエステル樹脂は、スチレンアクリル変性ポリエステル樹脂であることが好ましい。スチレンアクリル変性ポリエステル樹脂とは、ポリエステル樹脂から構成される結晶性ポリエステルセグメントとスチレンアクリル系共重合体から構成されるスチレンアクリルセグメントとが、両反応性化合物を介して結合した樹脂をいう。結晶性ポリエステルセグメントとは、スチレンアクリル変性ポリエステル樹脂のうち、結晶性ポリステル樹脂に由来する構造単位の集合をいう。スチレンアクリルセグメントとは、スチレンアクリル変性ポリエステル樹脂のうち、スチレンアクリルに由来する構造単位の集合をいう。
活性線硬化型インクは、必要に応じて重合開始剤をさらに含んでもよい。上記重合性開始剤は、上記活性線重合性化合物の重合を開始できるものであればよい。たとえば、上記活性線硬化型インクがラジカル重合性化合物を有するときは、重合開始剤は光ラジカル開始剤とすることができ、上記活性線硬化型インクがカチオン重合性化合物を有するときは、重合開始剤は光カチオン開始剤(光酸発生剤)とすることができる。なお、電子線の照射により活性線硬化型インクを硬化させるときなど、重合開始剤がなくても活性線硬化型インクが十分に硬化できるときは、重合開始剤は不要である。
色材には、顔料および染料が含まれる。インクの分散安定性をより高め、かつ耐候性が高い画像を形成する観点からは、色材は顔料であることが好ましい。
青またはシアン顔料の例には、pigment Blue 1、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17-1、22、27、28、29、36、および60が含まれる。
緑顔料の例には、Pigment Green 7、26、36、および50が含まれる。
黄顔料の例には、Pigment Yellow 1、3、12、13、14、17、34、35、37、55、74、81、83、93、94、95、97、108、109、110、137、138、139、153、154、155、157、166、167、168、180、185、および193が含まれる。
黒顔料の例には、Pigment Black 7、26、および28が含まれる。
上記顔料は、分散剤で分散されていてもよい。
上記活性線硬化型インクは、塗膜の耐擦性およびブロッキング耐性をより高めるため、定着樹脂を含有してもよい。
上記活性線硬化型インクは、界面活性剤を含有してもよい。
上記活性線硬化型インクは、上記成分以外に、必要に応じて、多糖類、粘度調整剤、比抵抗調整剤、皮膜形成剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、退色防止剤、防黴剤、防錆剤などを含んでもよい。
インクジェットヘッドからの射出性をより高める観点からは、上記活性線硬化型インクの80℃における粘度は3mPa・s以上20mPa・s以下であることが好ましい。また、着弾して常温に降温した際にインクを十分にゲル化させる観点からは、上記活性線硬化型インクの25℃における粘度は1000mPa・s以上であることが好ましい。
上記活性線硬化型インクは、前述の活性線重合性化合物、結晶性ポリエステル樹脂、ワックスと、任意のその他の成分とを、加熱下において混合することにより調製することができる。この際、得られた混合液を所定のフィルターで濾過することが好ましい。また、顔料および分散剤を含有する活性線硬化型インクを調製するときは、顔料および分散剤が活性線重合性化合物等に分散された顔料分散液をあらかじめ調製しておき、これに残りの成分を添加して加熱しながら混合してもよい。
本発明の画像形成方法は、上述したインクジェット用の活性線硬化型インクを用いた、画像形成方法である。具体的には、本発明の画像形成方法は、インクジェットヘッドから、40~120℃に加熱されたインクジェット用の活性線硬化型インクを吐出して、吐出されたインクジェット用の活性線硬化型インクを、その表面温度が60℃以下である記録媒体または中間転写体の表面に着弾させる工程と、前記着弾したインクジェット用の活性線硬化型インクに活性線を照射する工程と、を含む、画像形成方法である。
本発明の画像形成装置は、上述したインクジェット用の活性線硬化型インクを用いて画像を形成する、画像形成装置である。具体的には、本発明の画像形成装置は、インクジェットヘッドから、40~120℃に加熱されたインクジェット用の活性線硬化型インクを吐出する、インク吐出部と、吐出されたインクジェット用の活性線硬化型インクを着弾させる記録媒体を搬送して、その表面温度が60℃以下である記録媒体または中間転写体の表面に上記インクを着弾させる、搬送路と、前記着弾したインクジェット用の活性線硬化型インクに活性線を照射する照射部と、を含む、画像形成装置である。
(結晶性ポリエステル樹脂(C1)の合成)
下記結晶性ポリエステルセグメントの原料化合物を、窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した四つ口フラスコに入れ、170℃に加熱し溶解させることにより結晶性ポリエステル樹脂(C1)を得た。
ドデカンジカルボン酸 103.0質量部
エチレングリコール 24.7質量部
両反応性化合物を含む、下記スチレンアクリルセグメントの原料化合物及びラジカル重合開始剤を滴下ロートに入れた。
スチレン(St) 1.7質量部
2-エチルヘキシルアクリレート(2-EHA) 0.5質量部
アクリル酸(AA) 6.3質量部
重合開始剤(ジ-t-ブチルパーオキサイド) 7.0質量部
コハク酸 50.0質量部
1,12-ドデカンジオール 112.0質量部
表1に示す配合量で、結晶性ポリエステル樹脂(C2)と同様にして、結晶性ポリエステル樹脂(C3)の合成を行った。このとき得られた結晶性ポリエステル樹脂(C3)は、重量平均分子量(Mw)が15000、融点(mp)が71.0℃、再結晶化温度(Rc)が65.8℃、スチレンアクリル変性率が38.0%であった。
表1に示す配合量で、結晶性ポリエステル樹脂(C2)と同様にして、結晶性ポリエステル樹脂(C4)の合成を行った。結晶性ポリエステル樹脂(C4)は、重量平均分子量(Mw)が13000、融点(mp)が68.5℃、再結晶化温度(Rc)が63.3℃、スチレンアクリル変性率が42.0%であった。
GPC装置HLC-8120GPC(東ソー株式会社製)およびカラムTSKguardcolumn+TSKgelSuperHZ-m3連(東ソー株式会社製)を用い、カラム温度を40℃に保持しながら、キャリア溶媒としてテトラヒドロフランを流速0.2mL/分で流した。キャリア溶媒とともに、調製した試料液10μLをGPC装置内に注入し、屈折率検出器(RI検出器)を用いて試料を検出し、単分散のポリスチレン標準粒子を用いて測定した検量線を用いて、試料の分子量分布を算出した。
融点(Tm)は、結晶性樹脂の試料3.0mgをアルミニウム製パンKITNO.B0143013に封入し、DiamondDSCのサンプルホルダーにセットして、加熱、冷却、加熱の順に温度を変動させた。1回目と2回目の加熱時には、10℃/分の昇温速度で室温(25℃)から150℃まで昇温して150℃を5分間保持し、冷却時には、10℃/分の降温速度で150℃から0℃まで降温して0℃の温度を5分間保持した。2回目の加熱時に得られる吸熱曲線における吸熱ピークのピークトップの温度を融点(Tm)として求めた。
再結晶化温度(Rc)は、示差走査熱量測定(DSC)により、上記の結晶性樹脂の融点の測定と同装置、同サンプル封入方法にてサンプルセットを行った後に、結晶性樹脂を10℃/分の昇温速度で室温から100℃まで昇温し、1分間保持し、0.1℃/分の降温速度で0℃まで降温し、降温時に得られた測定曲線における発熱ピークのピークトップの温度として求めた。
以下の手順で顔料分散液を調製した。
以下の手順で、結晶性ポリエステル樹脂(C1)を含むインクを調製した。
ールプロパントリアクリレートと、4EO変性ペンタエリスリトールテトラ
アクリレートと、をインクの全質量に対して、50:30:20の質量比で
配合した活性線重合性化合物
M2:ポリエチレングリコール#400ジアクリレートと、6EO変性トリメチロ
ールプロパントリアクリレートと、4EO変性ペンタエリスリトールテトラ
アクリレートと、をインクの全質量に対して、70:20:10の質量比で
配合した活性線重合性化合物
C1~C4:上記表1に示される結晶性ポリエステル樹脂
W1:ジステアリルケトン(カオーワックスT1、花王株式会社製)
W2:ステアリン酸ステアリル(エキセパールSS、花王株式会社製、「エキセパー
ル」は同社の登録商標)
W3:ミリスチン酸セチル
W4:ジベヘニルケトン
W5:ジステアリルケトン
W6:ジラウリルケトン
W7:パラフィン(Paraffin-wax-155、日本精蝋株式会社製)
W8:パラフィン(Paraffin-wax-135、日本精蝋株式会社製)
W9:マイクロクリスタリンワックス(Hi-MIC-1045、山桂産業株式会
社製)
W10:マイクロクリスタリンワックス(Hi-MIC-2045、山桂産業株式
会社製)
W11:脂肪族アミド(ステアリン酸アミド)
(評価方法)
30℃の樹脂フィルムにインクを射出(吐出時の温度:80℃)し、光学顕微鏡にて上記形成されたドットを400個観察した。ドットから活性線重合性化合物が染み出す場合、顔料を含むドットの外側に活性線重合性化合物が広がっている状態が観察された。ピニング性の評価はドットの外径と内径の差が内径に対して10%以上の大きさとなるドットの個数%を求めた。なお、本評価では、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン(PP)、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)である樹脂フィルムを使用した。
染み出しの評価基準は以下のとおりである。
◎:0~10個数%
○:11~20個数%
△:21~30個数%
×:31個数%
サテライトやミストが発生しないほど画像ムラが抑制されるため、サテライト性は画像ムラにより評価を行った。サテライトの評価は、形成した各画像について、画像ムラの有無を目視で確認し、以下の基準に従って評価した。なお、評価基準が△以上が合格範囲である。
各インク組成物をインクジェットヘッド(HA1024型、コニカミノルタ株式会社製)に導入した。ドット面積率が10~100%までの10段階の階調パターンのパッチをデータとして入力して、解像度720×720dpi、電圧16Vの条件で、周囲温度25℃、周囲湿度55%の条件でインク組成物を吐出して記録媒体に着弾させた後、着弾したインク組成物の液滴にLEDランプにて250mJ/cm2のエネルギーの紫外線を照射してインク組成物の液滴を硬化させてドット面積率が10~100%までの10段階の階調パターンを形成した。記録媒体としては、印刷用紙(OKトップコート、王子製紙株式会社製、「トップコート」は同社の登録商標)を使用した。
◎:10段階すべての階調パッチにおいて画像ムラが発生していない
○:10段階すべての階調パッチのうち、1つのパッチに画像ムラが観察された
△:10段階すべての階調パッチのうち、2つまたは3つのパッチに画像ムラが観
察された
×:10段階すべての階調パッチのうち、4つ以上のパッチに画像ムラが観察され
た
(評価方法)
それぞれのインクをインクジェットヘッドHA512型、コニカミノルタ社製に導入し、印字幅100mm×100mm、解像度720×720dpiの条件で、形成される色がpantoneRed 032に近くなるように各色の液滴量を調整して各色のインクを印字基材に50℃で着弾させ、印字率100%のベタ画像を印字した。印字基材はOKトップコート(印刷用紙)を使用した。紫外線照射光源としてLEDランプを使用し、250mJのエネルギーで紫外線を印字したインクに照射してインクを硬化させた。
◎:好適な液滴径との差の絶対値が3μm未満である
○:好適な液滴径との差の絶対値が3μm以上5μm以下である
△:好適な液滴径との差の絶対値が5μmより大きい
HSP距離=(4×(dD-dD’)2+(dP-dP’)2+(dH-dH’)2)1/2
110 記録媒体
120 搬送路
130 中間転写体
140 中間画像形成部
150 転写部
160、161、162 支持ローラ
170 照射部
180 クリーニング部
Claims (12)
- 活性線重合性化合物と、
結晶性ポリエステル樹脂と、
脂肪族エステル系ワックス、脂肪族ケトン系ワックス、パラフィンワックス、およびマイクロクリスタリンワックスからなる群から選択されるゲル化剤と、
を含む、インクジェット用の活性線硬化型インク。 - 前記ゲル化剤は、脂肪族エステル系ワックスおよび脂肪族ケトン系ワックスからなる群から選択されるゲル化剤である、請求項1に記載のインクジェット用の活性線硬化型インク。
- 前記脂肪族エステルワックスは、以下の式(1)で表されるエステル基を有するワックスであり、R1、R2は、それぞれ独立に、炭素数が17~25である飽和または不飽和の炭化水素基である、請求項1または請求項2に記載のインクジェット用の活性線硬化型インク。
式(1)R1-(C=O)-O-R2 - 前記脂肪族ケトンワックスは、以下の式(2)で表されるケトン基を有するワックスであり、R3、R4は、それぞれ独立に、炭素数が17~25である飽和または不飽和の炭化水素基である、請求項1~3のいずれか一項に記載のインクジェット用の活性線硬化型インク。
式(2)R3-(C=O)-R4 - 前記活性線硬化型インクの全質量に対する前記結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、前記活性線硬化型インクの全質量に対する前記ワックスの含有量よりも多い、請求項1~4のいずれか一項に記載のインクジェット用の活性線硬化型インク。
- 前記活性線硬化型インクの全質量に対する前記ワックスの含有量は、0.01~7.0wt%である、請求項1~5のいずれか一項に記載のインクジェット用の活性線硬化型インク。
- 前記活性線硬化型インクの全質量に対する前記結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、0.1~10.0wt%である、請求項1~6のいずれか一項に記載のインクジェット用の活性線硬化型インク。
- 前記結晶性ポリエステル樹脂は、スチレンアクリル変性ポリエステル樹脂である、請求項1~7のいずれか一項に記載のインクジェット用の活性線硬化型インク。
- 前記スチレンアクリル変性ポリエステル樹脂の変性率は、40wt%以下である、請求項8に記載のインクジェット用の活性線硬化型インク。
- 前記結晶性ポリエステル樹脂と前記活性線重合性化合物との間のHSP距離は、50以下である、請求項1~9のいずれか一項に記載のインクジェット用の活性線硬化型インク。
- インクジェットヘッドから、40~120℃に加熱された請求項1~10のいずれか一項に記載のインクジェット用の活性線硬化型インクを吐出して、前記吐出されたインクジェット用の活性線硬化型インクを、その表面温度が60℃以下である記録媒体または中間転写体の表面に着弾させる工程と、
前記着弾したインクジェット用の活性線硬化型インクに活性線を照射する工程と、
を含む、画像形成方法。 - 前記着弾させる工程は、前記吐出されたインクジェット用の活性線硬化型インクを前記中間転写体の表面に着弾させる工程であり、
前記着弾させる工程と、前記照射する工程と、の間に、前記着弾したインクジェット用の活性線硬化型インクを記録媒体に転写する工程を含む、
請求項11に記載の画像形成方法。
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