JP2012140491A - インク組成物、インクジェット記録方法、及び、印刷物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(成分A)白色顔料、(成分B)重合性化合物、(成分C)チオキサントン化合物、及び、(成分D)アシルフォスフィン化合物を含み、成分Cの含有量が、インク組成物の全重量に対し、0.03〜0.8重量%であり、成分Dの含有量が、インク組成物の全重量に対し、1〜15重量%であることを特徴とするインク組成物、並びに、前記インク組成物を使用したインクジェット記録方法及び印刷物。
【選択図】なし
Description
インクジェット方式は、印刷装置が安価であり、かつ、印刷時に版を必要とせず、必要とされる画像部のみにインク組成物を吐出し被記録媒体上に直接画像形成を行うため、インク組成物を効率良く使用でき、特に小ロット生産の場合にランニングコストが安い。更に、騒音が少なく、画像記録方式として優れており、近年注目を浴びている。
中でも、紫外線などの放射線の照射により硬化可能なインクジェット記録用インク組成物(放射線硬化型インクジェット記録用インク組成物)は、紫外線などの放射線の照射によりインク組成物の成分の大部分が硬化するため、溶剤系インク組成物と比べて乾燥性に優れ、また、画像がにじみにくいことから、種々の被記録媒体に印字できる点で優れている。
従来のインクジェット記録用インク組成物として、特許文献1〜3が挙げられる。
<1>(成分A)白色顔料、(成分B)重合性化合物、(成分C)チオキサントン化合物、及び、(成分D)アシルフォスフィン化合物を含み、成分Cの含有量が、インク組成物の全重量に対し、0.03〜0.8重量%であり、成分Dの含有量が、インク組成物の全重量に対し、1〜15重量%であることを特徴とするインク組成物、
<2>成分Dが、モノアシルフォスフィン化合物である、上記<1>に記載のインク組成物、
<3>(成分E)α−アミノアルキルフェノン化合物を更に含む、上記<1>又は<2>に記載のインク組成物、
<4>成分Bとして、N−ビニルカプロラクタム類を、インク組成物の全重量に対し、10重量%以上含む、上記<1>〜<3>のいずれか1つに記載のインク組成物、
<5>成分Aが、酸化チタン又は中空粒子である、上記<1>〜<4>のいずれか1つに記載のインク組成物、
<6>成分Cの含有量(c)、成分Dの含有量(d)、及び、成分Eの含有量(e)、が(d)≧(e)>(c)を満たす、上記<3>に記載のインク組成物、
<7>成分Cの含有量(c)、成分Dの含有量(d)、及び、成分Eの含有量(e)、が(d)>(e)>((c)×2)を満たす、上記<3>に記載のインク組成物、
<8>成分Eが、2−[4−(メチルチオ)ベンゾイル]−2−(4−モルホリニル)プロパンである、上記<3>、<6>又は<7>に記載のインク組成物、
<9>成分Cの含有量が、インク組成物の全重量に対し、0.05〜0.6重量%である、上記<1>〜<8>のいずれか1つに記載のインク組成物、
<10>(成分F)アミン化合物を更に含有する、上記<1>〜<9>のいずれか1つに記載のインク組成物、
<11>成分Fが、分子量300〜1,500のアミンオリゴマーを含む、上記<10>に記載のインク組成物、
<12>成分Fが、式(f−1)で表される化合物を含む、上記<10>又は<11>に記載のインク組成物、
<14>被記録媒体上に、上記<1>〜<13>のいずれか1つに記載のインク組成物を吐出する工程、及び、吐出されたインク組成物に紫外線発光ダイオードを用い活性放射線を照射して、前記インク組成物を硬化する工程、を含むインクジェット記録方法、
<15>前記紫外線発光ダイオードが、380〜420nmの範囲に発光ピーク波長を有し、かつ、被記録媒体表面での最高照度が10〜2,000mW/cm2である、上記<14>に記載のインクジェット記録方法、
<16>上記<14>又は<15>に記載のインクジェット記録方法によって記録された印刷物。
本発明のインク組成物は、(成分A)白色顔料、(成分B)重合性化合物、(成分C)チオキサントン化合物、及び、(成分D)アシルフォスフィン化合物を含み、成分Cの含有量が、インク組成物の全重量に対し、0.03〜0.8重量%であり、成分Dの含有量が、インク組成物の全重量に対し、1〜15重量%であることを特徴とする。
なお、本明細書中、数値範囲を表す「A〜B」の記載は「A以上B以下」と同義である。前記「(成分A)白色顔料」等を単に「成分A」等ともいう。また、「アクリレート」、「メタクリレート」の双方あるいはいずれかを指す場合「(メタ)アクリレート」とも記載する。
しかしながら、白色インク組成物の隠蔽率を向上させると紫外線が反射、遮蔽されインク膜の硬化が不十分になることがある。
特に紫外線発光ダイオードを光源に用いた場合、メタルハライドや水銀灯に比べ、光強度が弱く硬化不良になり、硬化性や基材密着性が悪化する。
また、紫外線発光ダイオードは長波長であるため、重合開始剤は長波に吸収しなければならない。しかしながら、長波重合開始剤を用いると白色インク組成物には致命的な黄色味が生じる問題があった。また、白色インク組成物は安定性確保が難しく、高感度化により安定性が悪化することがあった。
本発明者は、詳細に検討を行った結果、本発明のインク組成物によれば、メタルハライドや水銀灯等の一般的な光源だけでなく、紫外線発光ダイオードを光源に用いた場合であっても、硬化感度及び保存安定性に優れ、得られる硬化膜の色相変化が小さく、基材への密着性に優れることを見いだした。
また、本発明のインク組成物は、インクジェットインク組成物として好適に用いることができる。更に、本発明のインク組成物は、ホワイトインク組成物として好適に用いることができる。また、本発明のインク組成物は、ラジカル重合性インク組成物であることが好ましい。
特に、本発明のインク組成物は、380〜420nmの範囲に発光ピーク波長を有し、かつ、被記録媒体表面での最高照度が10〜2,000mW/cm2である紫外線発光ダイオードを用いてインク組成物が吐出された被記録媒体表面における最高照度が600〜1,800mW/cm2となる紫外線に対して高感度に硬化することができる。
また、本発明のインク組成物は、放射線硬化型のインク組成物であり、インク組成物を被記録媒体上に適用後硬化させるため、高揮発性溶剤を含まず、無溶剤であることが好ましい。これは、硬化されたインク画像中に高揮発性溶剤が残留することにより、耐溶剤性が劣化したり、残留する溶剤のVOC(Volatile Organic Compound)の問題が生じることを抑制するためである。
本発明のインク組成物は、(成分A)白色顔料を含有する。
白色顔料としては、特に限定されず、公知のものを用いることができ、例えば、塩基性炭酸鉛(2PbCO3Pb(OH)2、いわゆる、シルバーホワイト)、酸化亜鉛(ZnO、いわゆる、ジンクホワイト)、酸化チタン(TiO2、いわゆる、チタンホワイト)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3、いわゆる、チタンストロンチウムホワイト)、中空粒子などが挙げられる。
なお、これらの白色顔料は、必要に応じて表面処理を行ってもよい。
酸化チタンは上市されており、例えば、Tipaque CR60−2、Tipaque A−220(いずれも、石原産業(株)製)や、KRONOS1001、1014、1071、1074、1075、1077、1078、1080、1171、2044、2047、2056、2063、2080、2081、2084、2087、2160、2190、2211、2220、2222、2225、2230、2233、2257、2300、2310、2450、2500、3000、3025(いずれも、KRONOS社製)等が例示できる。
また、白色顔料は、必要に応じて表面処理を行ってもよい。具体的には、例えば、シリカ、アルミナ、亜鉛、ジルコニア、又は、有機物処理が行われ、処理方法によって耐候性や親油水性が異なる。本発明においてはアルミナ、亜鉛、ジルコニア、又は、塩基性有機物処理されたものが好ましい。
中空粒子としては、中空ポリマー粒子が例示できる。また、中空ポリマー粒子としては、粒子内部が空洞となっている樹脂粒子が挙げられ、特開2009−35672号公報に記載されているものが例示できる。
また、中空粒子は、上市されており、例えば、SX866(A)(JSR(株)製)等が例示できる。
また、インク組成物に白色顔料を添加するにあたっては、必要に応じて、分散助剤として、各種顔料に応じたシナージストを用いることも可能である。分散助剤は、白色顔料100重量部に対し、1〜50重量部添加することが好ましい。
インク組成物中における白色顔料の粒径は、公知の測定方法で測定することができる。具体的には遠心沈降光透過法、X線透過法、レーザー回折・散乱法、動的光散乱法により測定することができる。
成分Aの含有量は、インク組成物の全重量に対し、10〜50重量%が好ましく、10〜40重量%がより好ましく、12〜30重量%が更に好ましい。上記範囲であると、隠蔽率、及び、硬化性、特に硬化膜内部での硬化性に優れる。
本発明のインク組成物は、(成分B)重合性化合物を含有する。
重合性化合物としては、エチレン性不飽和化合物であることが好ましい。
エチレン性不飽和化合物は、分子中にエチレン性不飽和結合を少なくとも1つ有する化合物であればどのようなものでもよく、モノマー、オリゴマー、ポリマー等の化学形態を持つものが含まれる。
重合性化合物は、1種のみ用いてもよく、また、目的とする特性を向上するために任意の比率で2種以上を併用してもよい。
また、密着性の観点から、本発明のインク組成物における(成分B−1)N−ビニルラクタム類の含有量は、インク組成物の全重量に対し、10重量%以上であることが好ましい。
また、成分Bとしては、硬化性の観点から、(成分B−2)芳香族炭化水素基を有する単官能(メタ)アクリレート化合物を少なくとも含むことが好ましい。
また、成分Bとしては、硬化性及び密着性の観点から、後述する(成分B−3)式(b−3)で表される化合物を少なくとも含むことが好ましい。
本発明のインク組成物は、成分Bとして、硬化性の観点から、(成分B−1)N−ビニルラクタム類を少なくとも含むことが好ましい。
(成分B−1)N−ビニルラクタム類としては、式(b−1)で表される化合物を含有することが好ましい。
また、式(b−1)で表される化合物以外にN−ビニルラクタム類として、ラクタム環上にアルキル基、アリール基等の置換基を有した化合物を使用してもよく、飽和又は不飽和環構造を連結した化合物を使用してもよい。
式(b−1)で表される化合物は、1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
本発明のインク組成物は、(成分B−2)芳香族炭化水素基を有する単官能(メタ)アクリレート化合物を含有することが好ましい。
成分B−2としては、分子量が500以下のものが好ましく、分子量が300以下のものがより好ましい。
成分B−2として、特開2009−96985号公報の段落0048〜0063に記載された、芳香族単官能ラジカル重合性モノマーが挙げられる。本発明においては、芳香族炭化水素基を有する単官能(メタ)アクリレート化合物としては、式(b−2)で表される化合物が好ましい。
X1は二価の連結基を表し、エーテル結合(−O−)、エステル結合(−C(O)O−若しくは−OC(O)−)、アミド結合(−C(O)NR’−若しくは−NR’C(O)−)、カルボニル基(−C(O)−)、イミノ基(−NR’−)、置換基を有していてもよい炭素数1〜15のアルキレン基、又は、これらを2以上組み合わせた二価の基であることが好ましい。なお、R’は水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状若しくは環状アルキル基、又は、炭素数6〜20のアリール基を表す。置換基としては、ヒドロキシ基、ハロゲン原子が挙げられる。
R1及びX1を含む部分(H2C=C(R1)−C(O)O−X1−)は、芳香族炭化水素構造上の任意の位置で結合することができる。また、着色剤との親和性を向上させるという観点から、X1の芳香族炭化水素基と結合する端部は、酸素原子であることが好ましく、エーテル性酸素原子であることがより好ましい。式(b−2)におけるX1は、*−(LO)q−であることが好ましい。ここで、*は、式(b−2)のカルボン酸エステル結合との結合位置を示し、qは0〜10の整数であり、Lは炭素数2〜4のアルキレン基を表す。qは0〜4の整数であることが好ましく、0〜2の整数であることがより好ましく、1又は2であることが更に好ましい。(LO)qは、エチレンオキシド鎖又はプロピレンオキシド鎖であることが好ましい。
一価の芳香族炭化水素基としては、1〜4つの環を有する一価の単環又は多環芳香族炭化水素基が挙げられ、具体的には、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、1H−インデン、9H−フルオレン、1H−フェナレン、フェナントレン、トリフェニレン、ピレン、ナフタセン、テトラフェニレン、ビフェニレン、as−インダセン、s−インダセン、アセナフチレン、フルオランテン、アセフェナントリレン、アセアントリレン、クリセン、プレイアンデン等から1つの水素原子を除いた基が挙げられる。
中でも、本発明においては、フェニル基、ナフチル基であることが好ましく、単環芳香族炭化水素基、すなわちフェニル基であることがより好ましい。
上記置換基としては、ハロゲン原子、カルボキシ基、炭素数1〜10のアシル基、ヒドロキシ基、置換若しくは無置換のアミノ基、チオール基、シロキサン基、又は、更に置換基を有していてもよい総炭素数30以下の炭化水素基若しくは複素環基であることが好ましい。
前記置換基は、更に置換基を有していてもよく、例えば、ヒドロキシ基、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基が挙げられる。
一価の芳香族炭化水素基が複数の置換基を有する場合、前記置換基は同一でも異なっていてもよい。
また、一価の芳香族炭化水素基は、芳香環上に置換基を有していないことが好ましい。
本発明のインク組成物は、(成分B−3)式(b−3)で表される化合物を含有することが好ましい。
(成分B−3)式(b−3)で表される化合物を含有することにより、被記録媒体(特にポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、アクリル樹脂)と画像との密着性に優れる。
R2及びR3としてはそれぞれ独立に、水素原子、メチル基、又は、エチル基が好ましく、R2及びR3が共に水素原子であることがより好ましい。
X2における二価の連結基としては、本発明の効果を大きく損なうものでない限り特に制限はないが、二価の炭化水素基、又は、炭化水素基及びエーテル結合を組み合わせた二価の基であることが好ましく、二価の炭化水素基、ポリ(アルキレンオキシ)基、又は、ポリ(アルキレンオキシ)アルキル基であることがより好ましい。また、前記二価の連結基の炭素数は、1〜60であることが好ましく、1〜20であることがより好ましい。
X2としては、単結合、二価の炭化水素基、又は、炭化水素基及びエーテル結合を組み合わせた二価の基であることが好ましく、炭素数1〜20の二価の炭化水素基であることがより好ましく、炭素数1〜8の二価の炭化水素基であることが更に好ましく、メチレン基であることが特に好ましい。
成分B−3は、市販品であってもよく、市販品の具体例としては、SR531(SARTOMER社製)が挙げられる。
本発明のインク組成物は、成分B−1〜成分B−3以外のその他の単官能(メタ)アクリレート化合物や多官能(メタ)アクリレート化合物を含有してもよい。
成分B−1〜成分B−3以外の単官能(メタ)アクリレートとしては、イソアミル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソアミルスチル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシルジグリコール(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、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシプロピレングリコール(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、イソボロニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(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−(メタ)アクリロイキシエチルコハク酸、2−(メタ)アクリロイキシエチル−2−ヒドロキシエチルフタル酸、ラクトン変性可とう性(メタ)アクリレート、t−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−(2−エトキシエトキシ)エチルアクリレート、シクロペンテニルアクリレート、シクロペンテニルオキシエチルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート等が挙げられる。
本発明のインク組成物は、硬化性の観点から、重合性化合物として、多官能(メタ)アクリレート化合物を更に含むことが好ましい。
多官能(メタ)アクリレート化合物の具体例としては、ビス(4−アクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化(2)ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート(ネオペンチルグリコールエチレンオキサイド2モル付加物をジアクリレート化した化合物)、プロポキシ化(2)ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート(ネオペンチルグリコールプロピレンオキサイド2モル付加物をジアクリレート化した化合物)、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、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、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、ジプロピレングリコールジ(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、テトラ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、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テトラ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタントリ(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、変性グリセリントリ(メタ)アクリレート、変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのプロピレンオキシド(PO)付加物ジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのエチレンオキシド(EO)付加物ジ(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、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
この「オリゴマー」とは、一般に有限個(一般的には5〜100個)のモノマーに基づく構成単位を有する重合体である。オリゴマーの重量平均分子量は400〜10,000が好ましく、500〜5,000がより好ましい。
オリゴマーとしては、官能基として(メタ)アクリロイル基を有するものが好ましい。
オリゴマーに含まれる官能基数は、柔軟性と硬化性のバランスの観点から、1分子あたり1〜15が好ましく、2〜6がより好ましく、2〜4が更に好ましく、2が特に好ましい。
また、本発明のインク組成物は、オリゴマーとして、アミン変性オリゴマーやアミン変性ポリエステルオリゴマー、アミン変性アクリレートオリゴマー等のアミンオリゴマーを含有することが好ましい。アミンオリゴマーとしては、分子量300〜1,500であることが好ましい。
オリゴマーは、1種単独で用いる以外に、2種以上を併用してもよい。
アミン変性ポリエステルオリゴマーとして、ダイセル・サイテック社製のEB524、EB80、EB81、サートマー社製のCN550、CN501、CN551、Rahn A.G.社製のGENOMER5275が挙げられる。
本発明のインク組成物は、(成分C)チオキサントン化合物を、インク組成物の全重量に対し、0.03〜0.8重量%含有する。
チオキサントン化合物は、式(c−1)で表される化合物であることが好ましい。
R1〜R8は、それぞれ隣接する2つが互いに連結して環を形成していてもよい。これらが環を形成する場合の環構造としては、5又は6員環の脂肪族環、芳香族環などが挙げられ、炭素原子以外の元素を含む複素環であってもよく、また、形成された環同士が更に組み合わさって2核環、例えば、縮合環を形成していてもよい。これらの環構造は置換基を更に有していてもよい。置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、アルキルチオ基、アルキルアミノ基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシル基、カルボキシ基及びスルホ基が挙げられる。形成された環構造が複素環である場合のヘテロ原子の例としては、N、O、及びSを挙げることができる。
これらの中でも、入手容易性や硬化性の観点から、2,4−ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、及び、4−イソプロピルチオキサントンがより好ましく、2,4−ジエチルチオキサントンが特に好ましい。
本発明のインク組成物は、(成分D)アシルフォスフィン化合物を含有し、前記アシルフォスフィン化合物の含有量が、インク組成物の全重量に対し、1〜15重量%である。
また、本発明のインク組成物における(成分D)アシルフォスフィン化合物は、硬化膜の色相の観点から、モノアシルホスフィン化合物を含むことが好ましく、モノアシルホスフィン化合物のみであることがより好ましい。
(成分D)アシルフォスフィン化合物としては、特に制限はなく、公知のものを用いることができるが、特開2009−96985号公報の段落0080〜0098に記載のアシルフォスフィンオキサイド化合物が好ましく挙げられ、中でも、化合物の構造中に式(d−1)又は式(d−2)で表される構造を有するものが好ましい。
中でも、式(d−3)で表されるモノアシルフォスフィンオキサイド化合物としては、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド(DAROCUR TPO:チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、LUCIRIN TPO:BASF社製)が好ましい。
中でも、式(d−4)で表されるビスアシルフォスフィンオキサイド化合物としては、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド(IRGACURE 819、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)が好ましい。
本発明のインク組成物は、硬化性の観点から、(成分E)α−アミノアルキルフェノン化合物を更に含有することが好ましい。
成分Eとしては、式(e−1)で表される化合物であることが好ましい。
式(e−3)におけるR1、R2、及び、置換基は、式(e−1)におけるR1、R2、及び、置換基と同義であり、式(e−3)におけるR4及びR5は、式(e−2)におけるR4及びR5と同義である。
前記複素環基としては、特に制限はなく、適宜選択することができるが、例えば、モルホリノ基が好ましい。
これらの中でも、α−アミノアルキルフェノン化合物は、2−[4−(メチルチオ)ベンゾイル]−2−(4−モルホリニル)プロパン(IRGACURE 907)であることが特に好ましい。
本発明のインク組成物は、成分C〜成分E以外の他の重合開始剤を含有していてもよい。
その他の重合開始剤としては、例えば、芳香族ケトン類、芳香族オニウム塩化合物、有機過酸化物、チオ化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、ケトオキシムエステル化合物、ボレート化合物、アジニウム化合物、メタロセン化合物、活性エステル化合物、及び、炭素ハロゲン結合を有する化合物等が挙げられる。
前記他の重合開始剤としては、成分C〜成分E以外の公知の重合開始剤、好ましくはラジカル重合開始剤を用いることができ、例えば、特開2009−185186号公報の段落0090〜0116に記載されているものが挙げられる。
また、その他の重合開始剤として、チオクロマノン化合物を使用してもよく、特開2010−126644号公報の段落0064〜0068に記載されている化合物が例示できる。
本発明のインク組成物は、成分A〜成分C以外の他の重合開始剤として、公知の増感剤を用いることもできる。
増感剤としては、例えば、多核芳香族類(例えば、ピレン、ペリレン、トリフェニレン、2−エチル−9,10−ジメトキシアントラセン等)、キサンテン類(例えば、フルオレッセイン、エオシン、エリスロシン、ローダミンB、ローズベンガル等)、シアニン類(例えば、チアカルボシアニン、オキサカルボシアニン等)、メロシアニン類(例えば、メロシアニン、カルボメロシアニン等)、チアジン類(例えば、チオニン、メチレンブルー、トルイジンブルー等)、アクリジン類(例えば、アクリジンオレンジ、クロロフラビン、アクリフラビン等)、アントラキノン類(例えば、アントラキノン等)、スクアリウム類(例えば、スクアリウム等)、クマリン類(例えば、7−ジエチルアミノ−4−メチルクマリン等)等が挙げられる。
また、増感剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、本発明のインク組成物が、(成分C)チオキサントン化合物、(成分D)アシルフォスフィン化合物、及び、(成分E)α−アミノアルキルフェノン化合物を含有する場合、硬化性及び硬化膜の色相の観点から、成分Cの含有量(c)、成分Dの含有量(d)及び成分Eの含有量(e)が(d)≧(e)>(c)の関係を満たすことが好ましい。
また、本発明のインク組成物が、(成分C)チオキサントン化合物、(成分D)アシルフォスフィン化合物、及び、(成分E)α−アミノアルキルフェノン化合物を含有する場合、硬化性及び硬化膜の色相の観点から、成分Cの含有量(c)、成分Dの含有量(d)及び成分Eの含有量(e)が(d)>(e)>((c)×2)の関係を満たすことが好ましい。
本発明のインク組成物は、安定性、硬化膜の色相の観点から、アミン化合物を含有することが好ましい。
本発明に用いることのできるアミン化合物としては、従来公知のアミン化合物であれば特に制限なく使用することができる。
また、アミン化合物は、分子内に1個のアミン部位を有する化合物であっても、分子内に2個以上のアミン部位を有する化合物であってもよく、また、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロゲン原子(−F、−Br、−Cl、−I)、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリーロキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アシル基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基等の置換基を有していてもよい。
また、アミン化合物は、脂肪族アミン化合物であっても、芳香族アミン化合物であってもよいが、酸の捕捉能の観点から、脂肪族アミン化合物であることが好ましい。
更に、アミン化合物としては、前述したアミンオリゴマーも含まれる。ただし、本発明のインク組成物中の含有量においては、アミンオリゴマーが重合性基を有している場合は、アミン化合物としては扱わず、重合性化合物として扱うものとする。
また、式(f−1)におけるRのうち、窒素原子に直接結合していない4つのRはそれぞれ独立に、炭素数1〜6のアルキル基であることが好ましい。
また、前記Rにおけるアルキル基は、直鎖アルキル基であっても、分岐アルキル基であってもよい。
式(f−1)におけるnは、4〜10の整数であることが好ましく、7〜9の整数であることがより好ましく、8であることが特に好ましい。
成分Fは、保存安定性及び硬化膜の色相の観点から、前述した分子量300〜1,500のアミンオリゴマー、及び/又は、式(f−1)で表される化合物を含むことが好ましく、分子量300〜1,500のアミンオリゴマー、及び、式(f−1)で表される化合物を含むことがより好ましい。
本発明のインク組成物は、保存安定性を高める観点から、重合禁止剤を含有することが好ましい。
インク組成物をインクジェット記録用インク組成物として使用する場合には、25〜80℃の範囲で加熱、低粘度化して吐出することが好ましく、熱重合によるヘッド詰まりを防ぐためにも、重合禁止剤を添加する。
重合禁止剤としては、ニトロソ系重合禁止剤、ハイドロキノン、ベンゾキノン、p−メトキシフェノール、TEMPO、TEMPOL、クペロンAl等が挙げられる。
本発明に好ましく使用されるニトロソ系重合禁止剤の具体例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。なお、下記の左端の化合物は、クペロンAlである。
また、前述したヒンダートアミン化合物も、重合禁止剤としても作用する。ただし、ヒンダートアミン化合物の含有量は、重合禁止剤ではなく、アミン化合物の含有量として扱う。
本発明のインク組成物中における重合禁止剤の含有量は、インク組成物の全重量に対し、0.01〜1.5重量%が好ましく、0.1〜1.0重量%がより好ましく、0.2〜0.8重量%が更に好ましい。上記範囲であると、インク組成物の調製時、保管時の重合を抑制でき、インクジェットノズルの詰まりを防止できる。
本発明に用いることができるインク組成物は、(成分H)分散剤を含有することが好ましい。
分散剤としては、高分子分散剤が好ましい。なお、本発明における「高分子分散剤」とは、重量平均分子量が1,000以上の分散剤を意味する。
インク組成物中における分散剤の含有量は、使用目的により適宜選択されるが、インク組成物全体の重量に対し、0.05〜15重量%であることが好ましい。
本発明に用いることができるインク組成物には、長時間安定した吐出性を付与するため、界面活性剤を添加してもよい。
ただし、光沢性、筋ムラを抑制する観点から、各インク組成物は、シリコーン系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤を含有しないか、又は、シリコーン系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤の総含有量が、インク組成物の全重量に対し、0重量%を超え0.03重量%以下であることが好ましく、含有しないか、又は、0重量%を超え0.005重量%以下がより好ましく、含有しないことが更に好ましい。
なお、シリコーン系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤以外の界面活性剤としては、特開昭62−173463号、同62−183457号の各公報に記載されたものが挙げられる。例えば、ジアルキルスルホコハク酸塩類、アルキルナフタレンスルホン酸塩類、脂肪酸塩類等のアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、アセチレングリコール類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類等のノニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩類、第四級アンモニウム塩類等のカチオン性界面活性剤が挙げられる。
本発明のインク組成物には、必要に応じて、前記各成分以外に、共増感剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、褪色防止剤、導電性塩類、溶剤、高分子化合物、塩基性化合物、レベリング添加剤、マット剤、膜物性を調整するための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、ワックス類等を含んでいてもよい。これらその他の成分としては、公知のものを用いることができ、例えば、特開2009−221416号公報に記載されているものが挙げられる。
本発明のインク組成物は、吐出性を考慮し、25℃における粘度が40mPa・s以下であることが好ましく、5〜40mPa・sであることがより好ましく、7〜30mPa・sであることが更に好ましい。また、吐出温度(好ましくは25〜80℃、より好ましくは25〜50℃)における粘度が、3〜15mPa・sであることが好ましく、3〜13mPa・sであることがより好ましい。本発明のインク組成物は、粘度が上記範囲になるように適宜組成比を調整することが好ましい。室温(25℃)での粘度を高く設定することにより、多孔質な被記録媒体を用いた場合でも、被記録媒体中へのインク浸透を回避し、未硬化モノマーの低減が可能となるので好ましい。更に、インク液滴着弾時のインクの滲みを抑えることができ、その結果として画質が改善されるので好ましい。
本発明のインクジェット記録方法は、(a)被記録媒体上に、本発明のインク組成物を吐出する工程、及び、(b)吐出されたインク組成物に紫外線発光ダイオードを用い活性放射線を照射して、前記インク組成物を硬化する工程、を含むことを特徴とする。本発明のインクジェット記録方法は、(a)工程及び(b)工程を含むことにより、被記録媒体上において硬化したインク組成物によって画像を形成する方法である。
まず、(a)被記録媒体上に、本発明のインク組成物を吐出する工程について説明する。
本発明に使用される被記録媒体としては、特に限定されず、公知の被記録媒体を使用することができる。例えば、紙、プラスチック(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等)がラミネートされた紙、金属板(例えば、アルミニウム、亜鉛、銅等)、プラスチックフィルム(例えば、ポリ塩化ビニル、二酢酸セルロース、三酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酪酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、硝酸セルロース、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール等)、上述した金属がラミネートされ又は蒸着された紙又はプラスチックフィルム等が挙げられる。本発明における被記録媒体としては、非吸収性被記録媒体が好ましく、中でも、プラスチックフィルム又は紙がより好ましい。
本発明で用いることのできるインクジェット記録装置としては、例えば、インク供給系、温度センサー、活性放射線源を含む装置が挙げられる。
インク供給系は、例えば、本発明のインク組成物を含む元タンク、供給配管、インクジェットヘッド直前のインク組成物供給タンク、フィルター、ピエゾ型のインクジェットヘッドからなる。ピエゾ型のインクジェットヘッドは、好ましくは1〜100pL、より好ましくは3〜42pL、更に好ましくは8〜30pLのマルチサイズドットを、好ましくは300×300〜4,000×4,000dpi、より好ましくは400×400〜1,600×1,600dpiの解像度で吐出できるよう駆動することができる。なお、本発明でいうdpiとは、2.54cm当たりのドット数を表す。
生産性は、インク組成物1ドットあたりの重量×ノズル数×周波数により算出され、1秒あたりに吐出されるインク組成物の重量を意味する。
本発明のインク組成物は、硬化感度が高く、短時間で硬化させることができるため、200ng・kHz以上の生産性を有する画像形成装置を用いたとしても、画質を低下させることなく画像を形成することが可能である。生産性は、200〜800ng・kHzがより好ましく、300〜600ng・kHzが更に好ましく、400〜600ng・kHzが特に好ましい。
次に、(b)吐出されたインク組成物に紫外線発光ダイオードを用い活性放射線を照射して、前記インク組成物を硬化する工程について説明する。
被記録媒体上に吐出された本発明のインク組成物は、紫外線の照射により硬化することが好ましい。これは、本発明のインク組成物に含まれる重合開始剤が紫外線の照射により分解して、ラジカルなどの重合開始種を発生し、その開始種の機能により重合性化合物の重合反応が、生起、促進されるためである。このとき、インク組成物中に重合開始剤と共に増感剤が存在すると、系中の増感剤が紫外線を吸収して励起状態となり、重合開始剤と接触することによって重合開始剤の分解を促進させ、より高感度の硬化反応を達成させることができる。
UV−LEDとして、例えば、日亜化学工業(株)が、主放出スペクトルが365nmと420nmとの間の波長を有する紫色LEDを上市している。また、他の紫外LEDも、入手可能であり、異なる紫外線帯域の放射を照射することができる。
本発明のインク組成物の硬化に使用される紫外線の発光ピーク波長は、硬化性の観点から、増感剤の吸収特性にもよるが、300〜420nmであることが好ましく、350〜420nmがより好ましく、380〜420nmが更に好ましい。
活性放射線の照射条件及び基本的な照射方法は、特開昭60−132767号公報に開示されているものが例示できる。具体的には、インク組成物の吐出装置を含むヘッドユニットの両側に光源を設け、いわゆるシャトル方式でヘッドユニットと光源を走査することによって行われることが好ましい。
このように、稼働部に設けられる活性放射線源として小型かつ軽量のUV−LEDを用いることにより、インクジェット記録装置の小型化及び省エネルギー化を図ることができ、高い生産性で画像を形成することができる。また、UV−LEDは、露光条件の可変性に優れているため、インク組成物に応じて好適な露光条件を設定することができ、高い生産性で画像を形成することができる。
更に、駆動を伴わない別光源によって硬化を完了させてもよい。国際公開第99/54415号パンフレットでは、照射方法として、光ファイバーを用いた方法やコリメートされた光源をヘッドユニット側面に設けた鏡面に当て、記録部へUV光を照射する方法が開示されており、このような硬化方法もまた、本発明のインクジェット記録方法に適用することができる。
前記印刷物における画像の少なくとも一部を、前記(a)画像形成工程及び前記(b)硬化工程を2回以上繰り返して形成する態様の例としては、1色につき前記(a)及び(b)工程を1回ずつ行ってカラー画像を形成する態様や、単色の画像について前記(a)及び(b)工程を2回以上繰り返して単色の画像を形成する態様、カラー画像における1色について前記(a)及び(b)工程を2回以上繰り返して単色の画像を形成し、更にカラー画像の他の色についても同様に前記(a)及び(b)工程を2回以上繰り返すことにより、カラー画像を形成する態様が挙げられる。
また、本発明のインクセットは、本発明のインクジェット記録方法に好適に用いることができる。本発明のインク組成物を使用してフルカラー画像を得るためには、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック、及び、ホワイトよりなる5色の濃色インク組成物を組み合わせたインクセットであることが好ましく、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック、及び、ホワイトよりなる5色の濃色インク組成物と、ライトシアン、及び、ライトマゼンタよりなる2色のインク組成物とを組み合わせたインクセットであることがより好ましい。
なお、本発明における「濃色インク組成物」とは、着色剤の含有量がインク組成物全体の1重量%を超えているインク組成物を意味する。前記着色剤としては、特に制限はなく公知の着色剤を用いることができ、顔料や分散染料が例示できる。
本発明のインクセットが、少なくとも1つの濃色インク組成物、及び、少なくとも1つの淡色インク組成物を含んでおり、濃色インク組成物と淡色インク組成物とが同系色の着色剤を用いている場合、濃色インク組成物と淡色インク組成物との着色剤濃度の比が、濃色インク組成物:淡色インク組成物=15:1〜4:1であることが好ましく、12:1〜4:1であることがより好ましく、10:1〜4.5:1であることが更に好ましい。上記範囲であると、粒状感の少ない、鮮やかなフルカラー画像が得られる。
なお、以下の記載における「部」とは、特に断りのない限り「重量部」を示すものとする。
・TIPAQUE CR60−2(ルチル型酸化チタン、石原産業(株)製)
・SX866(中空ポリマー粒子、SX866(A)、JSR(株)製)
・ACTILANE 421:プロポキシ化ネオペンチルグリコールジアクリレート(Akcros社製)
・NVC:N−ビニルカプロラクタム(V−CAP、ISP社製)
・PEA:フェノキシエチルアクリレート(SR339、Sartomer社製)
・CTFA:サイクリックトリメチロールプロパンフォーマルアクリレート(SR531、Sartomer社製)
・IBOA:イソボロニルアクリレート(SR506、Sartomer社製)
・DPGDA:ジプロピレングリコールジアクリレート(SR508、Sartomer社製)
・TMPTA:トリメチロールプロパントリアクリレート(SR351、Sartomer社製)
・CN371:アミン変性アクリレートオリゴマー(Sartomer社製)
・CN550:アミン変性ポリエーテルアクリレートオリゴマー(Sartomer社製)
・CN965:脂肪族ポリエステル系ウレタンジアクリレートオリゴマー(Sartomer社製)
・Irg907:2−[4−(メチルチオ)ベンゾイル]−2−(4−モルホリニル)プロパン(IRGACURE 907、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)
・Irg379:2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン(IRGACURE 369、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)
・Irg819:ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド(IRGACURE 819、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)
・TPO:2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド(Darocur TPO、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)
・DETX:2,4−ジエチルチオキサントン(KAYACURE DETX、日本化薬(株)製)
・ITX:イソプロピルチオキサントン(SPEEDCURE ITX、LAMBSON社製)
・ST−1:FIRSTCURE ST−1(重合禁止剤、トリス(N−ニトロソ−N−フェニルヒドロキシアミン)アルミニウム塩(10重量%)とフェノキシエチルアクリレート(90重量%)との混合物、Chem First社製)
・TINUVIN 770DF:セバシン酸ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)(ヒンダードアミン化合物、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)
・TIPAQUE CR60−2(ルチル型酸化チタン) 50重量部
・ACTILANE 421 46.5重量部
・SOLSPERSE 41000 3.5重量部
上記の成分を撹拌混合し、ホワイトミルベースAを得た。なお、ホワイトミルベースAの調製は分散機モーターミルM50(アイガー社製)に入れて、直径0.65mmのジルコニアビーズを用い、周速9m/sで4時間分散を行った。
・SX866(A) 50重量部
・ACTILANE 421 46.5重量部
・DISPERBYK−111 6.0重量部
<インク組成物の作製方法>
表1又は表2に記載の各素材を表1又は表2に記載の量で混合、撹拌することで、各インク組成物1〜17及びC1〜C7をそれぞれ得た。
得られた各インク組成物を用い、下記に記載の各種評価を行った。評価結果を後述の表1及び表2に示す。
得られたインク組成物をポリエチレンテレフタラート製のシート上に打滴し、紫外発光ダイオード(UV−LED)の光線下を通過させることにより照射を行って、インクを硬化させ、印刷物を得た。本実施例では、インクの吐出は、ピエゾ型インクジェットヘッドQ−class Sapphire QS−256/10(FUJIFILM DIMATIX社製、ノズル数256個、液滴量10pL、50kHz、親インク処理:酸化ケイ素)を有するインクジェット記録装置を用い、硬化のための発光ダイオード(UV−LED)は、日亜化学工業(株)製NC4U134を用いた。前記LEDは1チップから波長385nmの紫外光を出力するものであって、表面での照度を0.8W/cm2に固定し、搬送速度を変化させる露光量1.0J/cm2を露光した。本実施例では着弾後、約0.5秒後に露光される。
<硬化感度評価>
印刷後の表面の色移りとべとつきが無くなる露光エネルギーによって硬化感度を定義した。印刷後の表面のべとつきの有無は触診で、色移りは印刷直後に普通紙(富士ゼロックス(株)製コピー用紙C2)を押し付け判断した。色移り、べとつきがないほど感度が高いと評価し、以下の基準で評価した。
◎:色移りなし、べとつきなし。
○:色移りなし、べとつきもほとんどなし。
△:若干色移りあり、ややべとつきあり。
×:色移りあり、べとつきあり。
ポリエチレンテレフタラート基材との密着性評価方法としてクロスハッチテスト(JIS K5600−5−6)を行った。上記インクジェットインクジェット画像記録方法に従い、画像部の平均膜厚が12μmのベタ画像を描画した。その後、各々の印刷物に対して、クロスハッチテストを実施した。なお、評価は、JIS K5600−5−6に従い、0〜5の6段階評価とした。ここで、評価0がカットの縁が完全に滑らかで、どの格子の目にも剥がれがないことを意味し以下の分類で評価した。
○:JIS K5600−5−6に従う評価が0〜2であった。
×:JIS K5600−5−6に従う評価が3〜5であった。
上記インクジェットインクジェット画像記録方法に従い、画像部の平均膜厚が12μmのベタ画像を描画した。その後各々の印刷物に対して、色相測定を行った。ここで、色相の測定は、分光光度計(スペクトラアイ、グレタグマクベス社製)を用い、光源F8、視野角2度の条件でL*a*b*を測定することにより行った。
現在市場されているワイドフォーマット用プリンタLuxelJet(富士フイルム(株)製)を使用し、純正インクUvijet KOインクホワイト(富士フイルム(株)製)を用い作製した12μmのベタ画像を基準として、得られた色差(ΔE)から、以下の評価基準に従って色変わりを評価した。得られた結果を表1及び表2に示す。
A:ΔE<2(色変わりがほとんど認識できない。)
B:2≦ΔE<5(色変わりがわかるが、あまり目立たない。)
C:5≦ΔE(色変わりが大きく、実用上問題となるレベルである。)
恒温槽(60℃)条件下で28日間放置後の粒子径変動、インク組成物の粘度変動を評価した。
−粘度測定方法−
本実施例におけるインク組成物の粘度測定は、B型粘度計:Brookfield LVDV-I(Brookfield社製)を用い、25℃条件下、ローターの回転数20rpmで粘度測定を行った。
−粒子径測定方法−
本実施例におけるインク組成物中の粒子径測定は、FPAR-1000(大塚電子(株)製)を用いた。測定の際、濃度調整のための希釈溶剤として、2−ブタノンを用いた。
一ヵ月後の粘度・粒径上昇率が、120%未満のものを「○」、120%以上140%未満のものを「△」、140%以上のものを「×」と評価した。
Claims (16)
- (成分A)白色顔料、
(成分B)重合性化合物、
(成分C)チオキサントン化合物、及び、
(成分D)アシルフォスフィン化合物を含み、
成分Cの含有量が、インク組成物の全重量に対し、0.03〜0.8重量%であり、
成分Dの含有量が、インク組成物の全重量に対し、1〜15重量%であることを特徴とする
インク組成物。 - 成分Dが、モノアシルフォスフィン化合物である、請求項1に記載のインク組成物。
- (成分E)α−アミノアルキルフェノン化合物を更に含む、請求項1又は2に記載のインク組成物。
- 成分Bとして、N−ビニルカプロラクタム類を、インク組成物の全重量に対し、10重量%以上含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載のインク組成物。
- 成分Aが、酸化チタン又は中空粒子である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のインク組成物。
- 成分Cの含有量(c)、
成分Dの含有量(d)、及び、
成分Eの含有量(e)、
が(d)≧(e)>(c)を満たす、請求項3に記載のインク組成物。 - 成分Cの含有量(c)、
成分Dの含有量(d)、及び、
成分Eの含有量(e)、
が(d)>(e)>((c)×2)を満たす、請求項3に記載のインク組成物。 - 成分Eが、2−[4−(メチルチオ)ベンゾイル]−2−(4−モルホリニル)プロパンである、請求項3、6又は7に記載のインク組成物。
- 成分Cの含有量が、インク組成物の全重量に対し、0.05〜0.6重量%である、請求項1〜8のいずれか1項に記載のインク組成物。
- (成分F)アミン化合物を更に含有する、請求項1〜9のいずれか1項に記載のインク組成物。
- 成分Fが、分子量300〜1,500のアミンオリゴマーを含む、請求項10に記載のインク組成物。
- 紫外線発光ダイオード硬化用インクジェットインク組成物である、請求項1〜12のいずれか1項に記載のインク組成物。
- 被記録媒体上に、請求項1〜13のいずれか1項に記載のインク組成物を吐出する工程、及び、吐出されたインク組成物に紫外線発光ダイオードを用い活性放射線を照射して、前記インク組成物を硬化する工程、を含むインクジェット記録方法。
- 前記紫外線発光ダイオードが、380〜420nmの範囲に発光ピーク波長を有し、かつ、被記録媒体表面での最高照度が10〜2,000mW/cm2である、請求項14に記載のインクジェット記録方法。
- 請求項14又は15に記載のインクジェット記録方法によって記録された印刷物。
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