WO2017163776A1 - インクジェットインクおよび画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]ゲル化剤、紫外線吸収剤および光重合性化合物を含有する活性光線硬化型のインクジェットインクであって、前記紫外線吸収剤の分子量は300以上1000以下であり、前記紫外線吸収剤の含有量は前記ゲル化剤の全質量に対して5質量%以上60質量%以下である、インクジェットインク。
[2]前記紫外線吸収剤の含有量は、前記ゲル化剤の全質量に対して20質量%以上40質量%以下である、[1]に記載のインクジェットインク。
[3]前記紫外線吸収剤の分子量は、500以上800以下である、[1]または[2]に記載のインクジェットインク。
[4]前記紫外線吸収剤は、ヒドロキシフェニルトリアジン系の化合物である、[1]~[3]のいずれかに記載のインクジェットインク。
[5]光安定化剤をさらに含有する、[1]~[4]のいずれかに記載のインクジェットインク。
[6][1]~[5]のいずれかに記載のインクジェットインクの液滴をインクジェットヘッドのノズルから吐出して記録媒体に着弾させる工程と、前記記録媒体に着弾した前記液滴に活性光線を照射する工程と、を含む、画像形成方法。
本発明のインクジェットインク(以下、単に「インクジェットインク」ともいう。)は、ゲル化剤、紫外線吸収剤および光重合性化合物を含有し、活性光線の照射により硬化する、活性光線硬化型インクである。上記紫外線吸収剤の分子量は300以上1000以下であり、上記インクジェットインクにおける上記紫外線吸収剤の含有量は、上記ゲル化剤の全質量に対して5質量%以上60質量%以下である。上記インクジェットインクは、光安定化剤をさらに含有してもよい。
ゲル化剤は、記録媒体に着弾したインクの液滴をゲル化して仮固定(ピニング)することができる化合物であればよい。記録媒体に着弾したインクがゲル化してピニングされると、インクの濡れ広がりが抑えられて隣り合うドットが同一しにくくなるため、より高精細な画像を形成することができる。また、インクがゲル状態になると、インク液滴中への環境中の酸素の入り込みが抑えられて酸素による硬化阻害が生じにくくなるため、高精細な画像をより高速で形成することができる。ゲル化剤は、インクジェットインク中に、1種のみが含まれていてもよく、2種類以上が含まれていてもよい。
一般式(G1)において、R1およびR2は、いずれも炭素数が9以上25以下である直鎖状または分岐鎖状の炭化水素基である。
一般式(G2)において、R3およびR4は、いずれも炭素数が9以上25以下である直鎖状または分岐鎖状の炭化水素基である。
紫外線吸収剤は、紫外線領域、特には波長が280nm以上400nm以下の領域、に極大吸収波長を有する有機化合物とすることができる。紫外線吸収剤は、インクジェットインク中に1種のみが含まれていてもよく、2種類以上が含まれていてもよい。なお、酸化チタンなどの無機系の紫外線吸収剤は、硬化したインクの透明性を低下させるため、画像の発色性を十分に高めることができないと考えられる。
光重合性化合物は、活性光線の照射によって重合または架橋反応を生じて重合または架橋し、インクを硬化させる作用を有する化合物であればよい。光重合性化合物の例には、ラジカル重合性化合物およびカチオン重合性化合物が含まれる。光重合性化合物は、モノマー、重合性オリゴマー、プレポリマーあるいはこれらの混合物のいずれであってもよい。光重合性化合物は、インクジェットインク中に1種のみが含まれていてもよく、2種類以上が含まれていてもよい。
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、ジメチロール-トリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのPO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、ポリテトラメ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アクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、およびトリシクロデカンジメタノールジアクリレートなどを含む2官能のアクリレート、ならびに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、およびペンタエリスリトールエトキシテトラ(メタ)アクリレートなどの3官能以上のアクリレートを含む多官能のアクリレートなどが含まれる。
光安定化剤は、ラジカルを捕捉する作用を有する有機化合物とすることができる。光安定化剤は、インクジェットインク中に1種のみが含まれていてもよく、2種類以上が含まれていてもよい。
インクジェットインクは、上述した成分以外にも、所望の耐候性、ピニング性およびゲル化温度の保存安定性を得ることができる範囲において、分子量が300未満の紫外線吸収剤、光重合開始剤、色材、分散剤、光増感剤、重合禁止剤および界面活性剤などを含むその他の成分をさらに含んでいてもよい。これらの成分は、それぞれ、特定ゲルインク中に1種のみが含まれていてもよく、2種類以上が含まれていてもよい。
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、インクジェットインクの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、インクジェットインクの25℃における粘度は1000mPa・s以上であることが好ましい。
上記インクジェットインクは、たとえば、前述のゲル化剤、紫外線吸収剤および光重合性化合物と、任意の各成分とを、加熱下において混合することにより得ることができる。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。顔料および分散剤を含有するインクジェットインクを調製するときは、顔料および分散剤が溶媒中に分散された顔料分散体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、前述したインクジェットインクを用いる以外は、インクジェットインクをインクジェットヘッドから吐出して記録媒体に着弾させ、その後硬化させる、公知の画像形成方法と同様に行い得る。
第1の工程では、インクジェットインクの液滴をインクジェットヘッドから吐出して、記録媒体の、形成すべき画像に応じた位置に着弾させる。
第2の工程では、第2の工程で着弾させたインクジェットインクに活性エネルギー線を照射して、これらのインクが硬化してなる画像を形成する。活性エネルギー線は、インク着弾後0.001秒以上1.0秒以下の間に照射されることが好ましく、高精細な画像を形成するためには、0.001秒以上0.5秒以下の間に照射されることがより好ましい。
本発明の画像形成方法に用いる記録媒体は、前記インクセットで画像が形成されればよく、たとえば、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリプロピレン、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、ポリエチレンテレフタレートおよびポリブタジエンテレフタレートなどのプラスチックで構成される非吸収性の記録媒体(プラスチック基材)、金属類およびガラスなどの非吸収性の無機記録媒体、ならびに吸収性の紙類(たとえば、印刷用コート紙および印刷用コート紙B)とすることができる。
以下の成分を用いて、インクを調製した。
NPGDA: プロピレンオキサイド変性ネオペンチルグリコールジアクリレート(SR9003:サートマー社製)
HDDA: 1,6-ヘキサンジオールジアクリレート(A-HD-N:新中村化学工業株式会社製)
TPGTA: エチレンオキサイド変性トリプロピレングリコールジアクリレート(SR306H:サートマー社製)
TMPTA: エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(SR499:サートマー社製)
PEGDA: ポリエチレングリコールジアクリレート(SR210A:サートマー社製)
UA oligomer: ウレタンアクリレートオリゴマー(ETERCURE6147:ETERNAL CHEMICAL社製)
PEA oligomer: ポリエステルアクリレートオリゴマー(CN2273:サートマー社製)
T1:ジステアリルケトン(花王株式会社製、カオーワックスT1)
WEP-3: ベヘニン酸ベヘニル(日油株式会社製、ニッサンエレクトールWEP-3)
表1に記載の化合物
819: BASF社製、IRGACURE 819(「IRGACURE」は同社の登録商標)
369: BASF社製、IRGACURE 369
7010: LAMBSON社製、Speedcure 7010(「Speedcure」は同社の登録商標)
UV10: BASF社製、IRGASTAB UV10(「IRGASTAB」は同社の登録商標)
TSF4452: シリコーン系の界面活性剤(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、TSF4452)
Tinuvin 123: ヒンダードアミン系の光安定化剤(BASF社製、Tinuvin 123)
FA4431:BASF社製、Dispex Ultra FA4431(「Dispex」は同社の登録商標)
PY185: イエロー顔料(BASF社製、パリオトールイエローD1155)
EFKA7701: BASF社製、EFKA7701
Solsperse22000: BASF社製、Solsperse22000
以下に示す3種の化合物を、ステンレスビーカーに入れた。これを65℃のホットプレート上で加熱しながら1時間加熱攪拌して、分散剤を溶解させた。なお、顔料分散液の調製に用いたNPGDAは、0.2質量%のUV-10を含有していた。
分散剤: EFKA7701 5.6質量部
分散剤: Solsperse22000 0.4質量部
光重合性化合物: NPGDA 80.6質量部
顔料: PY185 20.0質量部
上記顔料分散液に、以下の成分を以下の割合となるように添加して80℃で攪拌して、インク溶解液を得た。インク溶解液をADVATEC社製テフロン(登録商標)3μmメンブランフィルターで濾過して、インク1~インク18を得た。このとき、紫外線吸収剤としては、それぞれのインクに対して表2および表3に記載の化合物を、ゲル化剤の全質量に対する紫外線吸収剤の量が表2および表3に記載された割合になるように調整して、インクに含有させた。また、TMPTAの量を調整して、全体の合計が100質量部とした。
顔料分散液: 15.0質量部
光重合性化合物: NPGDA 10.0質量部
光重合性化合物: HDDA 20.0質量部
光重合性化合物: TMPTA 残部
光重合性化合物: UA Oligomer 10.0質量部
ゲル化剤: T1 1.5質量部
ゲル化剤: WEP-3 0.8質量部
光重合開始剤: 819 3.0質量部
光重合開始剤: 369 3.0質量部
光重合開始剤: 7010 1.0質量部
重合禁止剤: UV-10 0.15質量部
界面活性剤: TSF-4452 0.02質量部
光安定化剤: Tinuvin 123 0.1質量部
安定化剤: FA4431 1.0質量部
紫外線吸収剤: 表2を参照
(インク19~インク23の処方)
顔料分散液: 15.0質量部
光重合性化合物: TPGTA 10.0質量部
光重合性化合物: PEGDA 20.0質量部
光重合性化合物: TMPTA 残部
光重合性化合物: PEA Oligomer 20.0質量部
ゲル化剤: T1 1.0質量部
ゲル化剤: WEP-3 0.8質量部
光重合開始剤: 819 3.0質量部
重合禁止剤: UV-10 0.15質量部
界面活性剤: TSF-4452 0.02質量部
光安定化剤: Tinuvin 123 0.1質量部
紫外線吸収剤: 表3を参照
2-1.揮発性
直径48mmのステンレス容器にそれぞれのインクを10g入れ、100℃で4時間加温した。加温前後の質量変化量を測定して、単位表面積・単位時間あたりの揮発量に換算し、以下の基準で揮発性を評価した。
○:揮発量は0.8mg/cm2・h以下だった
△:揮発量は0.8mg/cm2・h~1.2mg/cm2・hだった
×:揮発量は1.6mg/cm2・h以上だった
それぞれのインクを、未露光状態で暗室に100℃で2週間保存し、保存前のゲル化温度(Tgelrt)と保存後のゲル化温度(Tgel100℃2W)を、それぞれのインクのゲル化温度(Tgel)(℃)をストレス制御型レオメータ(Anton Paar社製、PhysicaMCRシリーズ、コーンプレート75mm径、コーン角1.0°)で測定した。(Tgelrt)から(Tgel100℃2W)を減算して得られた値の絶対値に基づいて、以下の基準で、紫外線吸収剤がゲル化温度の保存安定性に与える影響を評価した。
ここで、ゲル化温度は、加熱してゾル化したインクを降温速度0.1℃/sで温度変化させたときの、歪み5%、角周波数10radian/sで得られる粘弾性曲線において、複素粘性率が1Pa以上となる温度を表す。
◎:(Tgelrt)-(Tgel100℃2W)の絶対値は0.3℃以下だった
◎○:(Tgelrt)-(Tgel100℃2W)の絶対値は0.3℃より大きく0.6℃以下だった
○:(Tgelrt)-(Tgel100℃2W)の絶対値は0.6℃より大きく1.0℃以下だった
△:(Tgelrt)-(Tgel100℃2W)の絶対値は1.0℃より大きく2.0℃以下だった
×:(Tgelrt)-(Tgel100℃2W)の絶対値は2.0℃より大きかった
それぞれのインクを、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ドラム式のインクジェット記録装置に装填した。この装置を用いて、記録媒体(北越紀州製紙株式会社製、マリコート(坪量350g/m2))をドラム上に吸着させて搬送させながら、連続で画像記録を行った。なお、記録媒体の搬送速度は、800mm/secとした。
濃度残存率(%)=D/D0×100
◎:濃度残存率は90%より大きかった
◎○:濃度残存率は85%より大きく90%以下だった
○:濃度残存率は80%より大きく85%以下だった
○△:濃度残存率は75%より大きく80%以下だった
△:濃度残存率は70%より大きく75%以下だった
×:濃度残存率は70%以下だった
上記2-3で形成したキセノン光を照射する前の画像について、各試料のベタ画像部に白抜け(ドット合一による未印字部分)があるかを目視で確認した。評価は下記の基準で行った。
◎:白抜けは無かった。
◎○:1箇所の白抜けがあるが、美感上の問題は感じられなかった
○:2箇所の白抜けがあるが、美感上の問題は感じられなかった
△:3~8箇所の白抜けがあるが、画像を認識上での問題は感じられなかった
×:白抜けが多数発生して、画像を認識することが困難だった
インク1~インク23に含有させた紫外線吸収剤の名称、インクの全質量に対する紫外線吸収剤の含有量、およびゲル化剤の全質量に対する割合、ならびにインク1~インク23の上記評価結果を、表2および表3に示す。
Claims (6)
- ゲル化剤、紫外線吸収剤および光重合性化合物を含有する活性光線硬化型のインクジェットインクであって、
前記紫外線吸収剤の分子量は300以上1000以下であり、
前記紫外線吸収剤の含有量は前記ゲル化剤の全質量に対して5質量%以上60質量%以下である、インクジェットインク。 - 前記紫外線吸収剤の含有量は、前記ゲル化剤の全質量に対して20質量%以上40質量%以下である、請求項1に記載のインクジェットインク。
- 前記紫外線吸収剤の分子量は、500以上800以下である、請求項1または2に記載のインクジェットインク。
- 前記紫外線吸収剤は、ヒドロキシフェニルトリアジン系の化合物である、請求項1~3のいずれか1項に記載のインクジェットインク。
- 光安定化剤をさらに含有する、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。
- 請求項1~5のいずれか1項に記載のインクジェットインクの液滴をインクジェットヘッドのノズルから吐出して記録媒体に着弾させる工程と、
前記記録媒体に着弾した前記液滴に活性光線を照射する工程と、
を含む、画像形成方法。
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