JPWO2015156326A1 - インクジェット記録方法およびインクジェット記録装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)活性光線硬化型インクジェットインクを記録媒体に着弾させる工程と、該記録媒体に着弾したインクに活性光線を照射して硬化させる工程と、を含む、インクジェット記録方法であって、該活性光線硬化型インクジェットインクが、少なくとも、ゲル化剤と、光重合性化合物と、光重合開始剤とを含み、該活性光線硬化型インクジェットインクのゲル化温度T1(℃)と、該活性光線硬化型インクジェットインクが該記録媒体に着弾した時の該インクの温度T2(℃)と、該活性光線硬化型インクジェットインクが、該活性光線によって照射される時の該インクの温度T3(℃)とが、T1(℃)>T2(℃)>T3(℃)である関係を満たし、さらに、該T3(℃)における、該光重合性化合物に対する該ゲル化剤の溶解度が0.1質量%未満であることを特徴とする、インクジェット記録方法。
(2)前記T2(℃)における前記活性光線硬化型インクジェットインクの粘度が10Pa・s以上、1000Pa・s未満であって、かつ、前記T3(℃)における前記活性光線硬化型インクジェットインクの粘度が10Pa・s以上、10000Pa・s未満であることを特徴とする、第(1)項に記載のインクジェット記録方法。
(3)前記ゲル化剤の分子量が800未満であって、かつ、前記ゲル化剤のClogPが6.0以上であり、前記ゲル化剤の含有量が、前記活性光線硬化型インクジェットインクの全質量に対して1.0〜7.0質量%であり、前記光重合性化合物が、分子量が280〜1500であって、かつ、ClogP値が4.0〜7.0の範囲内である(メタ)アクリレート化合物を含むことを特徴とする、第(1)項又は第(2)項に記載のインクジェット記録方法。
(4)前記ゲル化剤が、下記の一般式(G1)で表される化合物、及び一般式(G2)で表される化合物のうちの少なくとも1つの化合物を含むことを特徴とする、第(1)項〜第(3)項のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
一般式(G1):R1−CO−R2
一般式(G2):R3−COO−R4
(該一般式(G1)及び一般式(G2)中、R1〜R4は、それぞれ独立に、炭素数12以上の直鎖部分を含み、さらに分岐部分を含んでもよい炭化水素基を表す。)
(5)第(1)項〜第(4)項のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法を用いたことを特徴とする、インクジェット記録装置。
(6)前記活性光線硬化型インクジェットインクが該記録媒体に着弾する着弾部と、該記録媒体に着弾されたインクが活性光線によって照射される照射部と、温度調整機構Aと、温度調整機構Bとを備え、該温度調整機構Aは、前記着弾部におけるインクの温度が前記T2(℃)となるように、前記活性光線硬化型インクジェットインクの温度を調整するよう構成され、かつ、該温度調整機構Bは、前記照射部におけるインクの温度が前記T3(℃)となるように、前記活性光線硬化型インクジェットインクの温度を調整するよう構成されることを特徴とする、第(5)項に記載のインクジェット記録装置。
(7)前記温度調整機構Aと前記温度調整機構Bとが非連続的に配置されている、第(6)項に記載のインクジェット記録装置。
本発明によるインクジェット記録方法は、活性光線硬化型インクジェットインクを記録媒体に着弾させる工程と、該記録媒体に着弾したインクに活性光線を照射して硬化させる工程とを含むインクジェット記録方法であって、活性光線硬化型インクジェットインクが、少なくとも、ゲル化剤と、光重合性化合物と、光重合開始剤とを含み、活性光線硬化型インクジェットインクのゲル化温度T1(℃)と、活性光線硬化型インクジェットインクが記録媒体に着弾した時のインクの温度T2(℃)と、活性光線硬化型インクジェットインクが活性光線によって照射される時のインクの温度T3(℃)とが、T1(℃)>T2(℃)>T3(℃)である関係を満たし、さらに、T3(℃)における、光重合性化合物に対するゲル化剤の溶解度が0.1質量%未満であることを特徴とする、インクジェット記録方法である。
インクジェット記録ヘッドを用いて、活性光線硬化型インクジェットインクの液滴を射出して、記録媒体に着弾させる。インク液滴の射出性を高めるためには、インクジェット記録ヘッド内のインクジェットインクの温度を、ゲル化温度よりも10〜30℃高い温度に設定することが好ましい。インクジェット記録ヘッド内のインク温度が、(ゲル化温度+10)℃未満であると、インクジェット記録ヘッド内又はノズル表面でインクがゲル化して、インク液滴の射出性が低下しやすい。一方、インクジェット記録ヘッド内のインクの温度が(ゲル化温度+30)℃を超えると、インクが高温になりすぎるため、インク成分が劣化することがある。そのため、インクジェット記録ヘッド、インクジェット記録ヘッドに接続したインク流路又はインク流路に接続したインクタンク中のインクジェットインクを加熱して、前記温度のインクジェットインク液滴を吐出すればよい。
記録媒体に着弾した活性光線硬化型インクジェットインクの液滴に光を照射することで、インク液滴に含有される光重合性化合物が架橋又は重合してインク液滴が硬化して、画像となる。
本発明のインクジェット記録方法で用いられる活性光線硬化型インクジェットインクは、少なくとも、ゲル化剤と、光重合性化合物と、光重合開始剤とを含む。
本発明のインクジェット記録方法で用いられる活性光線硬化型インクジェットインクに含まれるゲル化剤は、インクを温度により可逆的にゾルゲル相転移させる機能を有する。そのようなゲル化剤は、少なくとも、1)ゲル化温度よりも高い温度で、光重合性化合物に溶解できるとよく、2)ゲル化温度以下の温度で、インク中で結晶化できるとよい。
ソフトウェアパッケージ2:Chem Draw Ultra ver.8.0.(2003年4月、CambridgeSoft Corporation,USA)
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一般式(G1):R1−CO−R2
一般式(G2):R3−COO−R4
式中、R1〜R4は、それぞれ独立に、炭素数12以上の直鎖部分を含み、さらに分岐部分を含んでもよい炭化水素基を表す。
ゲル化剤の溶解度は、活性光線硬化型インクジェットインクのうち、後述の顔料等の成分及びゲル化剤を除いた液体組成物に対するゲル化剤の飽和溶解度である。ゲル化剤の溶解度の測定方法は、液体組成物100gを所定の温度まで加熱した後、所望のゲル化剤を少量ずつ添加しながら撹拌混合し、その温度下で溶解可能なゲル化剤の最大添加量を測定する。そして、その溶解可能なゲル化剤の最大添加量をその温度における飽和溶解度とする。
本発明のインクジェット記録方法で用いられる活性光線硬化型インクジェットインクには、光重合性化合物が含まれる。光重合性化合物は、活性光線の照射により架橋又は重合する化合物である。活性光線は、例えば電子線、紫外線、α線、γ線、およびエックス線等であり、好ましくは紫外線である。光重合性化合物は、ラジカル重合性化合物又はカチオン重合性化合物であり、好ましくはラジカル重合性化合物である。
ラジカル重合性化合物は、ラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を有する化合物(モノマー、オリゴマー、ポリマーあるいはこれらの混合物)である。ラジカル重合性化合物は、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
ソフトウェアパッケージ2:Chem Draw Ultra ver.8.0.(2003年4月、CambridgeSoft Corporation,USA)
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3PO変性トリメチロールプロパントリアクリレート Photomer 4072(分子量471、ClogP4.90、Cognis社製)、
3PO変性トリメチロールプロパントリアクリレート Miramer M360(分子量471、ClogP4.90、Miwon社製)がある。
トリシクロデカンジメタノールジアクリレート NKエステルA−DCP(分子量304、ClogP4.69)、
トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート NKエステルDCP(分子量332、ClogP5.12)、
等が含まれる。
カチオン重合性化合物は、エポキシ化合物、ビニルエーテル化合物、およびオキセタン化合物等でありうる。カチオン重合性化合物は、活性光線硬化型インクジェットインク中に、一種のみが含まれていてもよく、二種類以上が含まれていてもよい。
エチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、プロピレングリコールジビニルエーテル、ジプロピレングリコールジビニルエーテル、ブタンジオールジビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル等のジまたはトリビニルエーテル化合物等が含まれる。これらのビニルエーテル化合物のうち、硬化性や密着性などを考慮すると、ジまたはトリビニルエーテル化合物が好ましい。
本発明のインクジェット記録方法で用いられる活性光線硬化型インクジェットインクには、光重合開始剤が含まれる。
本発明のインクジェット記録方法で用いられる活性光線硬化型インクジェットインクには、色材が更に含まれてよい。色材は、染料または顔料でありうる。インクの構成成分に対して良好な分散性を有し、かつ耐候性に優れることから、顔料がより好ましい。
KET Yellow 401、402、403、404、405、406、416、424、KET Orange 501、KET Red 301、302、303、304、305、306、307、308、309、310、336、337、338、346、KET Blue 101、102、103、104、105、106、111、118、124、KET Green 201(大日本インキ化学製);
Colortex Yellow 301、314、315、316、P−624、314、U10GN、U3GN、UNN、UA−414、U263、Finecol Yellow T−13、T−05、Pigment Yellow1705、Colortex Orange 202、Colortex Red101、103、115、116、D3B、P−625、102、H−1024、105C、UFN、UCN、UBN、U3BN、URN、UGN、UG276、U456、U457、105C、USN、Colortex Maroon601、Colortex BrownB610N、Colortex Violet600、Pigment Red 122、Colortex Blue516、517、518、519、A818、P−908、510、Colortex Green402、403、Colortex Black 702、U905(山陽色素製);
Lionol Yellow1405G、Lionol Blue FG7330、FG7350、FG7400G、FG7405G、ES、ESP−S(東洋インキ製)、
Toner Magenta E02、Permanent RubinF6B、Toner Yellow HG、Permanent Yellow GG−02、Hostapeam BlueB2G(ヘキストインダストリ製);
Novoperm P−HG、Hostaperm Pink E、Hostaperm Blue B2G(クラリアント製);
カーボンブラック#2600、#2400、#2350、#2200、#1000、#990、#980、#970、#960、#950、#850、MCF88、#750、#650、MA600、MA7、MA8、MA11、MA100、MA100R、MA77、#52、#50、#47、#45、#45L、#40、#33、#32、#30、#25、#20、#10、#5、#44、CF9(三菱化学製)などが挙げられる。
活性光線硬化型インクジェットインクには、必要に応じて他の成分がさらに含まれていてもよい。他の成分は、上記のカーボンブラック以外の顔料等の他の色材、各種添加剤や他の樹脂等であってよい。添加剤の例には、界面活性剤、レベリング添加剤、マット剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、抗菌剤、インクの保存安定性を高めるための塩基性化合物等も含まれる。塩基性化合物の例には、塩基性アルカリ金属化合物、塩基性アルカリ土類金属化合物、アミンなどの塩基性有機化合物などが含まれる。他の樹脂の例には、硬化膜の物性を調整するための樹脂などが含まれ、例えばポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ゴム系樹脂、およびワックス類等が含まれる。
本発明のインクジェット記録方法で用いられる活性光線硬化型インクジェットインクは、少なくとも、ゲル化剤と、光重合性化合物と、光重合開始剤と、必要に応じて色材とを、加熱下、混合して得られる。好ましくは、一部の光重合性化合物に色材(特に顔料)を分散させた顔料分散剤を用意し、顔料分散剤と、他のインク成分と混合する。得られた活性光線硬化型インクジェットインクは、所定のフィルターで濾過することが好ましい。
本発明のインクジェット記録装置は、本発明のインクジェット記録方法を用いたことを特徴とする装置である。
以下の手順で顔料分散液を調整した。以下2種の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時間攪拌溶解した。
トリプロピレングリコールジアクリレート (APG−200、新中村化学社製) 71質量部
下記の表2に記載されたインクの組成にしたがって、以下に示す各成分と前記顔料分散液とを混合して、80℃に加熱して攪拌した。加熱下において、ADVANTEC社製テフロン(登録商標)3μmメンブランフィルターで得られた溶液の濾過を行い、インク1〜5を得た。なお、各表の成分の単位は質量%である。
ジステアリルケトン(カオーワックスT1:花王社製、分子量 520、ClogP 15以上)
ベヘニン酸ベヘニル(ユニスターM−2222SL:日油社製、分子量648、ClogP 15以上)
パルミチン酸アミド(ダイヤミッドKP:日本化成社製、分子量 255、ClogP 6.3)
・その他のゲル化剤
N−ラウロイル−L−グルタミン酸ジブチルアミド(LGBA:和光純薬社製、分子量 439、ClogP 5.4)
3PO変性トリメチロールプロパントリアクリレート(Miramer M360:Miwon社製、分子量 471、ClogP 4.9)
ポリエチレングリコール#400ジアクリレート(NKエステルA−400:新中村化学社製、分子量 508、ClogP 0.5)
6EO変性トリメチロールプロパントリアクリレート(SR499:SARTOMER社製、分子量 560、ClogP 3.6)
Irgastab UV10:BASF社製
・光重合開始剤
TPO:BASF社製
Irg819:BASF社製
・界面活性剤
KF−352:信越化学社製
(ゲル化剤溶解安定性)
100℃で4時間静置後の溶解状態を目視で観察した。
○:分離、析出なし
×:油玉が表面に集まっている(層分離している)
実施例および比較例で調製した各インク組成物を、ピエゾ型インクジェットノズルを備えたインクジェット記録ヘッドを有するインクジェット記録装置に装填した。インクジェット記録装置は、図1に示すような温度調整機構を備えており、インク着弾領域と紫外線照射領域におけるインク温度を制御することができるような記録装置を用いた。
(白スジ、白抜け)
各インクの画像出力物について、ベタ画像部の白スジ(ピニング不足による液よりでドットが合一)や白ヌケ(ピニングが強すぎてレベリング不足)がないかを目視確認した。
○:白スジや白抜けなし
△:1、2箇所白スジ、白ヌケがあるが、実用上問題ないレベル
×:白スジや白抜けが多数発生
各インクの画像出力物(単色ベタ画像)について、コート紙で500gの加重をかけて30回擦った後の画像表面を目視評価した。
○:画像の変化はない
×:著しく画像濃度が低下している。
出力直後の画像を光沢度計で測定した後、40℃1カ月サーモで保存し、再度光沢度計で同じ個所の光沢を測定し、保存前後での光沢値変動を評価した。
○:保存前後で光沢値の変動が±5%未満
△:保存前後で光沢値の変動が±5%以上10%未満で、実用上問題ない
×:保存前後で光沢値の変動が±10%以上で、実用に耐えない品質
上記の表2におけるインク1〜5について、インク1〜5のそれぞれの願料分散液を除いた成分を表2の水準に従って、それぞれ100g調液し、これを80℃にて撹拌混合して完全溶解させた後、表3に示す所定の温度(T2(℃)またはT3(℃))にした。ここに、インク1〜5の各々のインクで添加するゲル化剤をまず0.1g(0.1%)添加し、その温度下で撹拌混合。目視で完全溶解の有無を確認し、溶解した場合には、さらにゲル化剤を0.1g添加(計0.2%)した。この操作を繰り返すことで溶解可能なゲル化剤の最大添加量を、T2(℃)またはT3(℃)における溶解度とした。なお、インク1は2種類のゲル化剤を含むので、都度添加するゲル化剤は、水準表の比率に従うこととし、添加するゲル化剤の総量としては0.1gとなるようにした。
上記の表2におけるインク1〜5のゲル化温度T1(℃)は、レオメータにより、インクの動的粘弾性の温度変化を測定することにより求めた。具体的には、インクを100℃に加熱し、剪断速度11.7(/s)、降温速度0.1℃/sの条件で20℃まで冷却したときの、粘度の温度変化曲線を得る。ゲル化温度は、粘度の温度変化曲線において、粘度が200mPa・sとなる温度として求めた。インク1〜5のゲル化温度T1(℃)の測定結果を下記の表3に示す。
110〜113 イエローインク、マゼンタインク、シアンインク及びブラックインク用のインクタンク
120〜123 イエローインク、マゼンタインク、シアンインク及びブラックインク用のヘッドキャリッジ用のインク流路
130〜133 イエローインク、マゼンタインク、シアンインク及びブラックインク用のヘッドキャリッジ
140〜143 イエローインク、マゼンタインク、シアンインク及びブラックインク用のインクジェット記録ヘッド
150 UV光源
160 記録媒体
210、310、410 給紙部
220、320、420 インクジェット記録部
230、340、430 UV光源
240 加熱用ヒーター
250 冷却部
260、380、480 巻き取り部
330 空冷用ファン
350、440 加熱ドラム
360、460 温度調整用ヒーター
370、371、470、471 搬送ローラー
Claims (7)
- 活性光線硬化型インクジェットインクを記録媒体に着弾させる工程と、
該記録媒体に着弾したインクに活性光線を照射して硬化させる工程と、
を含む、インクジェット記録方法であって、
該活性光線硬化型インクジェットインクが、少なくとも、ゲル化剤と、光重合性化合物と、光重合開始剤とを含み、
該活性光線硬化型インクジェットインクのゲル化温度T1(℃)と、該活性光線硬化型インクジェットインクが該記録媒体に着弾した時の該インクの温度T2(℃)と、該活性光線硬化型インクジェットインクが、該活性光線によって照射される時の該インクの温度T3(℃)とが、T1(℃)>T2(℃)>T3(℃)である関係を満たし、
さらに、該T3(℃)における、該光重合性化合物に対する該ゲル化剤の溶解度が0.1質量%未満であることを特徴とする、インクジェット記録方法。 - 前記T2(℃)における前記活性光線硬化型インクジェットインクの粘度が10Pa・s以上、1000Pa・s未満であって、かつ、前記T3(℃)における前記活性光線硬化型インクジェットインクの粘度が10Pa・s以上、10000Pa・s未満であることを特徴とする、請求項1に記載のインクジェット記録方法。
- 前記ゲル化剤の分子量が800未満であって、かつ、前記ゲル化剤のClogPが6.0以上であり、
前記ゲル化剤の含有量が、前記活性光線硬化型インクジェットインクの全質量に対して1.0〜7.0質量%であり、
前記光重合性化合物が、分子量が280〜1500であって、かつ、ClogP値が4.0〜7.0の範囲内である(メタ)アクリレート化合物を含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載のインクジェット記録方法。 - 前記ゲル化剤が、下記の一般式(G1)で表される化合物、及び一般式(G2)で表される化合物のうちの少なくとも1つの化合物を含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
一般式(G1):R1−CO−R2
一般式(G2):R3−COO−R4
(該一般式(G1)及び一般式(G2)中、R1〜R4は、それぞれ独立に、炭素数12以上の直鎖部分を含み、さらに分岐部分を含んでもよい炭化水素基を表す。) - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法を用いたことを特徴とする、インクジェット記録装置。
- 前記活性光線硬化型インクジェットインクが該記録媒体に着弾する着弾部と、
該記録媒体に着弾されたインクが活性光線によって照射される照射部と、
温度調整機構Aと、
温度調整機構Bと、
を備え、
該温度調整機構Aは、前記着弾部におけるインクの温度が前記T2(℃)となるように、前記活性光線硬化型インクジェットインクの温度を調整するよう構成され、かつ、
該温度調整機構Bは、前記照射部におけるインクの温度が前記T3(℃)となるように、前記活性光線硬化型インクジェットインクの温度を調整するよう構成されることを特徴とする、請求項5に記載のインクジェット記録装置。 - 前記温度調整機構Aと前記温度調整機構Bとが非連続的に配置されている、請求項6に記載のインクジェット記録装置。
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