JP7443552B2 - インクジェットインク及び画像記録方法 - Google Patents
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Description
<1>ラジカル重合性モノマー及びシリカ粒子を含有し、シリカ粒子は、平均一次粒径が22nm以上100nm未満であり、かつ、疎水化度が50以上である、インクジェットインク。
<2>シリカ粒子は、平均二次粒径が200nm~800nmである、<1>に記載のインクジェットインク。
<3>シリカ粒子は、単位をnmとしたときの平均一次粒径と、単位をm2/gとしたときの比表面積との積が2400以下である、<1>又は<2>に記載のインクジェットインク。
<4>シリカ粒子は、疎水化度が70以上である、<1>~<3>のいずれか1つに記載のインクジェットインク。
<5>シリカ粒子の含有量は、インクジェットインクの全量に対して、1質量%~10質量%である、<1>~<4>のいずれか1つに記載のインクジェットインク。
<6>ラジカル重合性モノマーは、単官能ラジカル重合性モノマー及び2官能ラジカル重合性モノマーの少なくとも一方を含み、単官能ラジカル重合性モノマー及び2官能ラジカル重合性モノマーの総含有量が、インクジェットインクの全量に対して、50質量%以上である、<1>~<5>のいずれか1つに記載のインクジェットインク。
<7>ラジカル重合性モノマーは、ClogP値が2以上のラジカル重合性モノマーを含む、<1>~<6>のいずれか1つに記載のインクジェットインク。
<8>シリカ粒子の含有量に対するClogP値が2以上のラジカル重合性モノマーの含有量の質量比率は、6~50である、<7>に記載のインクジェットインク。
<9>ラジカル重合性モノマーは、N-ビニル化合物を含む、<1>~<8>のいずれか1つに記載のインクジェットインク。
<10>シリカ粒子の含有量に対するN-ビニル化合物の含有量の質量比率は、1~8である、<9>に記載のインクジェットインク。
<11>ラジカル重合性モノマーは、ビニルエーテル化合物を含む、<1>~<10>のいずれか1つに記載のインクジェットインク。
<12>被記録媒体上に、<1>~<11>のいずれか1つに記載のインクジェットインクをインクジェット記録方式で付与してインク膜を得る工程と、インク膜に活性エネルギー線を照射する工程と、
を含む画像記録方法。
<13>活性エネルギー線を照射する工程は、インク膜に、酸素濃度5体積%以下の雰囲気下で活性エネルギー線を照射する工程を含む、<12>に記載の画像記録方法。
本開示において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する上記複数の物質の合計量を意味する。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよく、また、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において、「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本開示において、好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本開示において、「光」は、γ線、β線、電子線、紫外線、可視光線等の活性エネルギー線を包含する概念である。
本開示においては、紫外線を、「UV(Ultra Violet)光」ということがある。
本開示において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートの両方を包含する概念であり、「(メタ)アクリロイル基」はアクリロイル基及びメタクリロイル基の両方を包含する概念であり、「(メタ)アクリル酸」はアクリル酸及びメタクリル酸の両方を包含する概念である。
また、本開示における「画像」の概念には、ベタ画像(solid image)も包含される。
本開示のインクジェットインク(以下、単に「インク」という)は、ラジカル重合性モノマー及びシリカ粒子を含有し、シリカ粒子は、平均一次粒径が22nm以上100nm未満であり、かつ、疎水化度が50以上である。
本開示のインクは、シリカ粒子を少なくとも1種含有する。
本開示のインクは、ラジカル重合性モノマーを少なくとも1種含有する。
単官能モノマーとしては、例えば、単官能(メタ)アクリレート、単官能(メタ)アクリルアミド、単官能芳香族ビニル化合物、単官能ビニルエーテル、及び単官能N-ビニル化合物が挙げられる。
2官能モノマーとしては、例えば、2官能(メタ)アクリレート、2官能ビニルエーテル、及び、ビニルエーテル基と(メタ)アクリロイル基とを含む2官能モノマーが挙げられる。
3官能以上のモノマーとしては、例えば、3官能以上の(メタ)アクリレート及び3官能以上のビニルエーテルが挙げられる。
2官能モノマー及び3官能以上のモノマーとしては、ウレタン(メタ)アクリレートも挙げられる。
m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、ジメチルベンゼンジイソシアネート、エチルベンゼンジイソシアネート、イソプロピルベンゼンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、1,4-ナフタレンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、2,6-ナフタレンジイソシアネート、2,7-ナフタレンジイソシアネート、メタキシリレンジイソシアネート、パラキシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート;
水添キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン4,4'-ジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネート;
等が挙げられる。
水酸基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、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、3-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、フェニルグリシジルエーテル(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトール(メタ)トリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、等が挙げられる。
2官能モノマー及び3官能以上のモノマーとしては、エポキシ(メタ)アクリレートも挙げられる。
本開示のインクは、分散剤を少なくとも1種含有することが好ましい。インクに分散剤が含まれていると、インク中でのシリカ粒子の分散性が向上する。その結果、インクの吐出性がより向上する。
DISPERBYK-108、109、161、162、163、164、167、168、180、182、184、185、2000、2001、2008、2009、2012、2013、2022、2025、2026、2050、2055、2150、2155、2163、2164、9076、9077、DISPERBYK-9076等のDISPERBYKシリーズ(BYKケミー社製);
BYKJET-9150、9151、9152等のBYKJETシリーズ(BYK社製);
Efka PX4701、Efka PX4703、Efka PX4733、Efka PU4063等のEfkaシリーズ(BASF社製);
Dispex Ultra PX 4575(BASF社製)が挙げられる。
本開示のインクは、ラジカル重合開始剤を少なくとも1種含有することが好ましい。
本開示のインクがラジカル重合開始剤を含む場合、本開示のインクは、ラジカル重合開始剤と共に増感剤を含有してもよい。インクに増感剤が含まれていると、硬化性が向上し、特にLED光源を用いた場合の硬化性が向上する。
本開示に係るインクは、重合禁止剤を少なくとも1種含有することが好ましい。
本開示のインクは、色材を少なくとも1種含有していてもよい。
本開示のインクは、必要に応じて、上記成分以外のその他の成分を含有していてもよい。その他の成分としては、例えば、界面活性剤、共増感剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、褪色防止剤、導電性塩、水、溶剤、及び塩基性化合物が挙げられる。
インクのpHは、インクジェット記録方式を用いて付与する場合に吐出性を向上させる観点から、7~10であることが好ましく、7.5~9.5であることがより好ましい。pHは、pH計を用いて25℃で測定され、例えば、東亜DKK社製のpHメーター(型番「HM-31」)を用いて測定される。
本開示の画像記録方法は、被記録媒体上に、上記インクをインクジェット記録方式で付与してインク膜を得る工程(以下、「第1付与工程」ともいう)と、インク膜に活性エネルギー線を照射する工程(以下、「第1照射工程」ともいう)と、を含む。
第1付与工程は、被記録媒体上に、上記インクをインクジェット記録方式で付与してインク膜を得る工程である。
第1照射工程では、第1付与工程で得られたインク膜に、活性エネルギー線を照射する。
本開示では、インク膜中のラジカル重合性モノマーの実質的に全部を重合させることを「本硬化」ともいい、本硬化のための活性エネルギー線の照射を「本露光」ともいう。
ンク膜に対してピニング露光及び本露光をこの順に施す工程であってもよい。
インクの反応率(%) = ((未照射時モノマー量X1-照射後モノマー量X1)/未照射時モノマー量X1)×100
UV光源として、好ましくはLED(Light Emitting Diode)光源である。
本開示の画像記録方法は、第1照射工程における活性エネルギー線が照射されたインク膜(以下、「第1インク膜」ともいう)上に、第2インクを付与し、上記第1インク膜に接する第2インク膜を得る第2付与工程を含んでいてもよい。
第2付与工程を含む態様の本開示の画像記録方法は、さらに、第1インク膜及び第2インク膜の全体に対し、第2活性エネルギー線を照射する第2照射工程を含んでいてもよい。
例えば、第2照射工程におけるピニング露光及び本露光の好ましい照射条件は、第1照射工程におけるピニング露光及び本露光の好ましい照射条件と同様である。
本開示の画像記録方法は、第2照射工程の後に、本開示のインクを付与する工程と、活性エネルギー線を照射する工程を繰り返し行ってもよい。
まず、マゼンタ顔料分散液を調製した。
マゼンタ顔料30質量部と、「SR341」50質量部と、「SOLSPERSE 32000」20質量部とを分散機モーターミルM50(アイガー社製)に投入し、直径0.65mmのジルコニアビーズを用い、周速9m/sで8時間分散処理を行い、マゼンタ顔料分散液を得た。
・4-HBA:4-ヒドロキシブチルアクリレート(製品名「4-HBA」、大阪有機化学工業社製)
・VMOX:5-メチル-3-ビニルオキサゾリジン-2-オン(製品名「VMOX」、BASF社製)
・TEGDA:トリエチレングリコールジアクリレート(製品名「SR268」、Sartomer社製)
・NVC:N-ビニルカプロラクタム(製品名「NVC」、BASF社製)
・OXEA:(3-エチルオキセタン-3-イル)メチルアクリレート(製品名「Oxe-10」、大阪有機化学社製)
・GTA:グリセリントリアクリレート(製品名「アロニックスM930」、Sartomer社製)
・DPGDA:ジプロピレングリコールジアクリレート(製品名「SR508」、Sartomer社製)
・PEA:フェノキシエチルアクリレート(製品名「FLORSTAB UV12」、Kromachem社製、のうち90質量%分)
・3MPDDA:3-メチル-1,5-ペンタンジオールジアクリレート(製品名「SR341」、Sartomer社製)
・IBOA:イソボルニルアクリレート(製品名「SR506」、Sartomer社製)
・NDDA:ノナンジオールジアクリレート(製品名「SR578」、Sartomer社製)
・LA:ラウリルアクリレート(製品名「SR335」、Sartomer社製)
・DVE-3:トリエチレングリコールジビニルエーテル(製品名「Rapi-Curetm DVE-3」、Ashland社製)
・Ominirad 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シド(IGM Resins B.V.社製)
・TPO-L:(2,4,6-トリメチルベンゾイル)エトキシフェニルホスフィンオキシド(製品名「Omnirad TPO-L」、IGM Resins B.V.社製)
・ITX:2-イソプロピルチオキサントン(製品名「SPEEDCURE ITX」、Lambson社製)
・ニトロソアミン化合物:トリス(N-ニトロソ-N-フェニルヒドロキシルアミン)アルミニウム塩(製品名「FLORSTAB UV12」、Kromachem社製、のうち10質量%分)
<分散剤>
・BYKJET9151:スチレン系ポリマー(BYK社製)
・DISPERBYK-2013:スチレン系ポリマー(BYK社製)
・SOLSPERSE32000:ポリエチレンイミン系ポリマー(Lubrizol社製)
・マゼンタ顔料:製品名「Cinquasia(登録商標)Magenta L 4540」(BASF社製)
被記録媒体を搬送するための搬送系と、被記録媒体の搬送方向上流側から順次配列された、ブラックインク用ヘッド、UV(Ultraviolet)光源、シアンインク用ヘッド、UV光源、マゼンタインク用ヘッド、UV光源、イエローインク用ヘッド、UV光源、ホワイトインク用ヘッド、及び窒素パージUV露光機と、を備える画像記録装置(詳細には、インクジェット記録装置)を準備した。搬送系は、シングルパス方式の枚葉印刷機の搬送系とした。
上記した画像記録装置を用い、被記録媒体上に、インクを、網点面積率100%になるようにベタ状に付与し、付与されたインクに対し、0.40W/cm2の照度にてUV光を0.024秒照射し(ピニング露光)、次いで5.0W/cm2の照度にてUV光を0.024秒照射(本露光)することにより、画像(詳細には、ベタ画像)が記録された画像記録物を得た。
上記画像が記録される前の被記録媒体の光沢度、及び、得られた画像記録物に記録されている画像の光沢度を、それぞれ、光沢計(製品名「高光沢グロスチェッカ IG-410」、堀場製作所製)により、60°光沢条件で測定した。
得られた結果に基づき、画像の光沢度から被記録媒体の光沢度(即ち、画像が記録される前の被記録媒体の光沢度)を差し引いた値(以下、「光沢差〔画像-被記録媒体〕」とする)を算出した。光沢差に基づき、画像の光沢抑制を評価した。評価基準は以下のとおりである。画像の光沢が最も抑制されているランクは、「5」である。
4:光沢差〔画像-被記録媒体〕が20以上25未満であった。
3:光沢差〔画像-被記録媒体〕が25以上30未満であった。
2:光沢差〔画像-被記録媒体〕が30以上40未満であった。
1:光沢差〔画像-被記録媒体〕が40以上であった。
上記した画像記録装置のマゼンタインク用ヘッドから上記インクを、1,200dpiのモードで5分間連続的に吐出する吐出試験を行った。吐出終了後に、ノズル抜けの本数を数えた。この吐出試験を6回行い、ノズル抜けの本数に基づいて、インクの吐出性を評価した。なお、ノズル抜けとは、「吐出できずスジになる」ことをいう。評価基準は以下のとおりである。インクの吐出性に最も優れるランクは「5」である。
5:6回の吐出試験において全て、ノズル抜けが発生しなかった。
4:6回の吐出試験のうち1回の吐出試験においてノズル抜けが1本のみ発生し、5回の吐出試験ではノズル抜けが発生しなかった。
3:6回の吐出試験のうち2回の吐出試験においてノズル抜けが1本のみ発生し、4回の吐出試験ではノズル抜けが発生しなかった。
2:6回の吐出試験のうち3回の吐出試験においてノズル抜けが1本のみ発生し、3回の吐出試験ではノズル抜けが発生しなかった。
1:6回の吐出試験のうち4回以上の吐出試験においてノズル抜けが1本のみ発生したこと、及び、6回の吐出試験のうち少なくとも1回の吐出試験においてノズル抜けが2本以上発生したことの少なくとも一方に該当した。
得られた画像記録物を目視で観察し、画像の画質(具体的には、粒状性)を評価した。評価基準は以下のとおりである。粒状性に最も優れるランクは「5」である。
5:画像全体にざらつきが見られず均一であった。
4:画像にわずかに微小なざらつきが見られるが、全体としてはほぼ均一であった。
3:画像に微小なざらつきが見られるが、実用上は問題ないレベルであった。
2:画像にざらつきが多く目視でも目立ち、実用上問題になるレベルであった。
1:画像に強い濃淡をもったざらつきが多く発生し、均一とは言えないレベルであった。
多次色画像を記録するために、上記マゼンタ顔料分散液のほかに、シアン顔料分散液、イエロー顔料分散液、及びブラック顔料分散液を調製した。シアン顔料分散液、イエロー顔料分散液、及びブラック顔料分散液は、上記マゼンタ顔料をシアン顔料、イエロー顔料、及びブラック顔料にそれぞれ変更することにより、マゼンタ顔料分散液と同様の方法で調製した。
・マゼンタ顔料:製品名「Cinquasia(登録商標)Magenta L 4540」(BASF社製)
・シアン顔料:PB15:4、製品名「Heliogen(登録商標)Blue D 7110 F」(BASF社製)
・イエロー顔料:P.Y.120、製品名「Novoperm Yellow H2G」(クラリアント社製)
・ブラック顔料:カーボンブラック、製品名「Special Black 250」(Orion Engineered Carbons)
実施例1と同様に、画像記録装置を準備した。ブラックインク用ヘッドに繋がる元タンクに、実施例46のインクを収容し、シアンインク用ヘッドに繋がる元タンクに、実施例47のインクを収容し、マゼンタインク用ヘッドに繋がる元タンクに、実施例48のインクを収容し、イエローインク用ヘッドに繋がる元タンクに、実施例49のインクを収容した。画像記録終了後に、それぞれの元タンクを洗浄し、ブラックインク用ヘッドに繋がる元タンクに、実施例50のインクを収容し、シアンインク用ヘッドに繋がる元タンクに、実施例51のインクを収容し、マゼンタインク用ヘッドに繋がる元タンクに、実施例52のインクを収容し、イエローインク用ヘッドに繋がる元タンクに、実施例53のインクを収容した。
実施例46では、上記した画像記録装置を用い、被記録媒体上に、実施例46のインク(ブラックインク)を、網点面積率100%になるようにベタ状に付与し、付与されたブラックインクに対し、0.40W/cm2の照度にてUV光を0.024秒照射し(ピニング露光)、次いで5.0W/cm2の照度にてUV光を0.024秒照射(本露光)することにより、画像(詳細には、ベタ画像)が記録された画像記録物を得た。
インクジェット記録装置(製品名「Jet Press 540WV」、富士フイルム社製)に設けられている各インクタンクに、各色インクを個別に充填した。下塗り組成物として、UV硬化型インク(製品名「Uvijet MK702」、富士フイルム社製)とUV硬化型インク(製品名「Uvijet MK703」、富士フイルム社製)とを質量比率85:15で混合した混合液を用いた。また、ホワイトインクとして、UV硬化型インク(製品名「Uvijet MK021」、富士フイルム社製)を用いた。ブラックインクとして、UV硬化型インク(製品名「Uvijet MKA04」、富士フイルム社製)を用いた。シアンインクとして、UV硬化型インク(製品名「Uvijet MK215」、富士フイルム社製)を用いた。マゼンタインクとして、UV硬化型インク(製品名「Uvijet MK867」、富士フイルム社製)を用いた。イエローインクとして、UV硬化型インク(製品名「Uvijet MKA52」、富士フイルム社製)を用いた。
被記録媒体として、二軸延伸ポリエステルフィルム(製品名「エンブレット PTM-12」、ユニチカ社製、膜厚12μm)を用いた。
まず、被記録媒体上に、下塗り組成物を塗布した。下塗り組成物を塗布した後に、照度750mW/cm2でピニング露光を行い、下塗り層を形成した。次に、得られた下塗り層上に、ホワイトインクでベタ画像を記録し、得られたベタ画像上にブラックインク、シアンインク、マゼンタインク、及びイエローインクを、この順に吐出した。各インクを吐出した後においても、下塗り組成物を塗布した後と同様に、照度750mW/cm2でピニング露光を行った。最後のピニング露光の後に、酸素濃度0.1体積%未満の窒素雰囲気下で、被記録媒体の上部(すなわち、画像が記録されている側)から、照度3000mW/cm2で本露光を行った。窒素パージは、インクジェット記録装置に附属している窒素発生器を用いて行った。次に、大気雰囲気下で、被記録媒体の下部(すなわち、画像が記録されていない側)から、照度3000mW/cm2で本露光を行い、画像記録物を得た。
なお、被記録媒体の搬送速度は50m/分とした。
下塗り組成物を塗布しなかったこと以外は、参考例1と同様の方法で画像記録物を得た。
UV硬化型インク(製品名「Uvijet MK021」、富士フイルム社製)1リットルに、シリコン系界面活性剤(製品名「BYK-307」、BYK社製)0.8gを添加し、十分に撹拌することにより、ホワイトインクを調製した。UV硬化型インク(製品名「Uvijet MK021」、富士フイルム社製)の代わりに、調製したホワイトインクを用いたこと以外は、参考例2と同様の方法で画像記録物を得た。
Claims (11)
- ラジカル重合性モノマー及びシリカ粒子を含有し、
前記シリカ粒子は、平均一次粒径が22nm以上100nm未満であり、かつ、疎水化度が50以上であり、
前記シリカ粒子の含有量は、インクジェットインクの全量に対して、2.5質量%~8質量%であり、
前記シリカ粒子は、平均二次粒径が400nm~800nmである、インクジェットインク。 - 前記シリカ粒子は、単位をnmとしたときの平均一次粒径と、単位をm2/gとしたときの比表面積との積が2400以下である、請求項1に記載のインクジェットインク。
- 前記シリカ粒子は、疎水化度が70以上である、請求項1又は請求項2に記載のインクジェットインク。
- 前記ラジカル重合性モノマーは、単官能ラジカル重合性モノマー及び2官能ラジカル重合性モノマーの少なくとも一方を含み、
前記単官能ラジカル重合性モノマー及び前記2官能ラジカル重合性モノマーの総含有量が、インクジェットインクの全量に対して、50質量%以上である、請求項1~請求項3のいずれか1項に記載のインクジェットインク。 - 前記ラジカル重合性モノマーは、ClogP値が2以上のラジカル重合性モノマーを含む、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載のインクジェットインク。
- 前記シリカ粒子の含有量に対する前記ClogP値が2以上のラジカル重合性モノマーの含有量の質量比率は、6~50である、請求項5に記載のインクジェットインク。
- 前記ラジカル重合性モノマーは、N-ビニル化合物を含む、請求項1~請求項6のいずれか1項に記載のインクジェットインク。
- 前記シリカ粒子の含有量に対する前記N-ビニル化合物の含有量の質量比率は、1~8である、請求項7に記載のインクジェットインク。
- 前記ラジカル重合性モノマーは、ビニルエーテル化合物を含む、請求項1~請求項8のいずれか1項に記載のインクジェットインク。
- 被記録媒体上に、請求項1~請求項9のいずれか1項に記載のインクジェットインクをインクジェット記録方式で付与してインク膜を得る工程と、
前記インク膜に活性エネルギー線を照射する工程と、
を含む画像記録方法。 - 前記活性エネルギー線を照射する工程は、前記インク膜に、酸素濃度5体積%以下の雰囲気下で前記活性エネルギー線を照射する工程を含む、請求項10に記載の画像記録方法。
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