JP5718845B2 - インクジェット記録方法及び印刷物 - Google Patents
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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、種々の記録媒体に印字できる点で優れた方式である。
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> (工程a)インク組成物を支持体上に吐出する工程、及び、(工程b)該インク組成物に酸素分圧0.15atm以下にて活性線を照射して前記インク組成物を硬化する工程を含み、前記支持体は、膜厚が10μm以上90μm以下であり、かつ、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びナイロンよりなる群から選択される成分を少なくとも1つ含有する樹脂フィルムであり、前記インク組成物は、(成分A)重合性化合物、及び、(成分B)重合開始剤を含有し、前記成分Aとして、(成分A−1)多官能(メタ)アクリレート化合物、(成分A−2)単官能(メタ)アクリレート化合物、及び(成分A−3)N−ビニルラクタム類を合計してインク組成物全体の60質量%以上含有し、前記成分Bとして、(成分B−1)分子量が340以上のビスアシルホスフィン化合物、(成分B−2)分子量が340以上のα−アミノケトン化合物、(成分B−3)下記式(1)で表される化合物、及び、(成分B−4)下記式(2)で表される化合物よりなる群から選択される少なくとも1つを含有し、前記成分Bとして、分子量が340未満の重合開始剤を含有しないか、又は、分子量が340未満の重合開始剤の含有量がインク組成物全体の1質量%以下であることを特徴とするインクジェット記録方法、
<3> インク組成物が成分B−3及び/又は成分B−4を含有する、<1>又は<2>に記載のインクジェット記録方法、
<4> インク組成物が成分B−1及び/又は成分B−2、並びに、成分B−3及び/又は成分B−4を含有する、<1>〜<3>のいずれか1つに記載のインクジェット記録方法、
<5> インク組成物が成分A−1、成分A−2及び成分A−3を含有する、<1>〜<4>のいずれか1つに記載のインクジェット記録方法、
<6> 前記成分A−1として、(成分A−1−1)主鎖の原子数が8〜12のジ(メタ)アクリレート化合物を含有する、<1>〜<5>のいずれか1つに記載のインクジェット記録方法、
<7> 前記成分A−1−1がエチレンオキシド変性ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド変性ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド変性ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、デカンジオールジ(メタ)アクリレート、ドデカンジオールジ(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、及び、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレートよりなる群から選択される、<6>に記載のインクジェット記録方法、
<8> 前記成分A−2として、(成分A−2−1)炭素数9〜10の炭化水素基を分子内に有する単官能(メタ)アクリレート化合物、(成分A−2−2)芳香族基を有する単官能(メタ)アクリレート化合物、及び、(成分A−2−3)炭素数12〜18の長鎖アルキル基を分子内に有する単官能(メタ)アクリレート化合物よりなる群から選択される少なくとも1つを含有する、<1>〜<7>のいずれか1つに記載のインクジェット記録方法、
<9> 前記成分A−2−1がt−ブチルシクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、3,3,5−トリメチルシクロヘキシルアクリレート及びイソボルニルアクリレートよりなる群から選択される、<8>に記載のインクジェット記録方法、
<10> 前記成分A−2−2がフェノキシエチルアクリレートである<8>又は<9>に記載のインクジェット記録方法、
<11> 前記成分A−3として、N−ビニルカプロラクタムを含有する、<1>〜<10>のいずれか1つに記載のインクジェット記録方法、
<12> 前記式(1)で表される化合物が式(1’)で表される化合物であり、前記式(2)で表される化合物が式(2’)で表される化合物である、<1>〜<11>のいずれか1つに記載のインクジェット記録方法、
<14> 成分B−1として、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サイドを含有する、<1>〜<13>のいずれか1つに記載のインクジェット記録方法、
<15> 分子量が340以上のα−アミノケトン化合物として、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1及び/又は2−ジメチルアミノ−2−(4−メチルベンジル)−1−(4−モルフォリン−4−イル−フェニル)−ブタン−1−オンを含有する、<1>〜<14>のいずれか1つに記載のインクジェット記録方法、
<16> パッケージ印刷用である、<1>〜<15>のいずれか1つに記載のインクジェット記録方法、
<17> <1>〜<16>のいずれか1つに記載のインクジェット記録方法により得られた印刷物。
本発明のインクジェット記録方法は、(工程a)インク組成物(以下、本発明のインク組成物、又は、単にインクともいう。)を支持体上に吐出する工程、及び、(工程b)該インク組成物に酸素分圧0.15atm以下にて活性線を照射して前記インク組成物を硬化する工程を含み、前記支持体は、膜厚が10μm以上90μm以下であり、かつ、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びナイロンよりなる群から選択される成分を少なくとも1つ含有する樹脂フィルムであり、前記インク組成物は、(成分A)重合性化合物、及び、(成分B)重合開始剤を含有し、前記成分Aとして、(成分A−1)多官能(メタ)アクリレート化合物、(成分A−2)単官能(メタ)アクリレート化合物、及び(成分A−3)N−ビニルラクタム類を合計してインク組成物全体の60質量%以上含有し、前記成分Bとして、(成分B−1)分子量が340以上のビスアシルホスフィン化合物、(成分B−2)分子量が340以上のα−アミノケトン化合物、(成分B−3)下記式(1)で表される化合物、及び、(成分B−4)下記式(2)で表される化合物よりなる群から選択される少なくとも1つを含有し、前記成分Bとして、分子量が340未満の重合開始剤を含有しないか、又は、分子量が340未満の重合開始剤の含有量がインク組成物全体の1質量%以下であることを特徴とする。
更に、本発明においては、「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、「アクリル」、「メタクリル」の双方あるいはいずれかを指す場合「(メタ)アクリル」と、それぞれ記載することがある。
更に、活性線硬化型のインクジェット印刷では、硬化時に印刷物の一部が収縮(シュリンク)しやすいとの問題があり、特に、食品包装用の比較的薄い(例えば、10〜90μm)の記録媒体(支持体)に印刷した場合に、シュリンクの問題が顕著であった。
また、パッケージ印刷に求められる高生産性に適した高い硬化感度が求められている。
本発明は、上記の構成を採用することにより、膜中成分の外部への溶出量(マイグレーション)が少なく、支持体が収縮(シュリンク)し難く、印刷物の臭気が抑制され、硬化性に優れ、更に、耐ブロッキング性に優れる印刷物が得られるインクジェット記録方法を提供することができる。
また、本発明では、支持体上に吐出したインク組成物に対する活性線の照射を、低酸素分圧下で行う。これにより、酸素により重合阻害が抑制され、硬化性が高まると考えられる。更に、その機構は不明であるが、低酸素分圧下で活性線を照射することにより、膜厚が薄い支持体を使用した場合であっても、シュリンク(収縮)が抑制されることを見いだした。
以下、本発明のインク組成物について、詳細に説明する。
本発明のインク組成物は、(成分A)重合性化合物、及び、(成分B)重合開始剤を含有し、前記成分Aとして、(成分A−1)多官能(メタ)アクリレート化合物、(成分A−2)単官能アクリレート化合物、及び(成分A−3)N−ビニル化合物を合計してインク組成物全体の60質量%以上含有し、前記成分Bとして、(成分B−1)分子量が340以上のビスアシルホスフィン化合物、(成分B−2)分子量が340以上のα−アミノケトン化合物、(成分B−3)前記式(1)で表される化合物、及び、(成分B−4)前記式(2)で表される化合物よりなる群から選択される少なくとも1つを含有し、前記成分Bとして、分子量が340未満の重合開始剤を含有しないか、又は、分子量が340未満の重合開始剤の含有量がインク組成物全体の1質量%以下であることを特徴とする。
本発明のインク組成物は、(成分A)重合性化合物を含有し、成分Aとして(成分A−1)多官能(メタ)アクリレート化合物、(成分A−2)単官能(メタ)アクリレート化合物、及び(成分A−3)N−ビニル化合物を含有してインク組成物全体の60質量%以上含有する。なお、成分A−1〜成分A−3のうち、1種のみを含有していてもよく、複数種を含有していてもよいが、少なくとも、成分A−1、成分A−2及び成分A−3を含有することが好ましい。また、成分A−1〜成分A−3以外の重合性化合物を含有してもよい。
成分A−1〜成分A−3の合計は、インク組成物全体の60質量%以上であり、60〜97質量%であることが好ましく、70〜95質量%であることがより好ましく、80〜95質量%であることが更に好ましい。
インク組成物中の成分A−1〜A−3の合計量が前記範囲内であると、硬化性に優れ、マイグレーションが抑制されると共に、基材密着性に優れ、また、基材のシュリンクが抑制される。
本発明のインク組成物は、(成分A−1)多官能(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Aを含有することにより、硬化膜に架橋構造が形成され、マイグレーションが抑制される。
成分A−1としては、多官能(メタ)アクリレートモノマー、及び多官能(メタ)アクリレートオリゴマーが例示される。すなわち、(成分A−1)多官能(メタ)アクリレート化合物は、多官能(メタ)アクリレートモノマー及び/又は多官能(メタ)アクリレートオリゴマーであることが好ましく、少なくとも2官能(メタ)アクリレート化合物を含有することがより好ましい。
また、2官能(メタ)アクリレート化合物は、2官能アクリレート化合物であることが好ましく、少なくともジアクリレートモノマーを含有することが特に好ましい。
なお、本発明において、モノマーとは分子量が1,000未満の化合物であり、オリゴマーとは、一般に有限個(一般的には5〜100個)のモノマーが結合した重合体であり、重量平均分子量が1,000以上である。
また、本発明において、(メタ)アクリレートモノマーとは、分子内に(メタ)アクリロイルオキシ基を1つ以上含有し、かつ、分子量が1,000未満の化合物を意味する。
本発明において、(メタ)アクリレートモノマーの分子量は700以下であることが好ましく、500以下であることがより好ましく、226〜358であることが更に好ましく、242〜300であることが特に好ましい。分子量が上記範囲内であると、印刷物のマイグレーション及び臭気の抑制と、反応性とを両立できる。
本発明において、成分Aとして、(成分A−1−1)主鎖の原子数が8〜12のジ(メタ)アクリレート化合物(モノマー)を含有することが好ましい。成分A−1−1を含有することにより、架橋性に優れ、膜成分の外部へのマイグレーションが抑制され、基材との密着性に優れる印刷物を得ることができる。また、前記成分A−1−1は、硬化膜に適度な柔軟性を与えると共に、モノマーとしての粘度が低く、吐出性に優れたインク組成物を与える。
より具体的には、式(a−1−1)で表される化合物が、ジエチレングリコールジアクリレートである場合には、主鎖の原子数は5であり、エチレンオキシド変性ネオペンチルグリコールジアクリレート(両末端エチレンオキシド1モル変性ネオペンチルグリコールジアクリレート)の場合には、主鎖の原子数は9である。
成分A−1−1の含有量は、インク組成物全体の10〜80質量%であることが好ましく、15〜75質量%であることがより好ましく、20〜45質量%であることが特に好ましい。
(成分A−1−2)その他の多官能(メタ)アクリレートモノマー
その他の2官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、具体的には、ジプロピレングリコールジ(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、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、3−メチルペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ヘプタンジオールジ(メタ)アクリレート、が好ましく挙げられる。
2官能アクリレートモノマーの含有量は、インク組成物の全質量に対し、10質量%以上80質量%以下であることが好ましく、15質量%以上75質量%以下であることがより好ましく、20質量%以上45質量%以下であることが更に好ましい。
3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーを含有する場合、印刷物のシュリンクを抑制し、インク粘度を低粘度に保持する観点から、3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーの含有量は、インク組成物全体の30質量%以下が好ましく、20質量%以下がより好ましく、15質量%以下が更に好ましい。
また、後述する単官能(メタ)アクリレートモノマーを含有する場合、マイグレーション、臭気及びブロッキングを抑制する観点から、インク組成物全体の60質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましい。
本発明のインク組成物は、成分A−1として、(成分A−1−3)多官能(メタ)アクリレートオリゴマーを含有してもよい。
オリゴマーは、一般に有限個(一般的には5〜100個)のモノマーが結合した重合体であり、(メタ)アクリロイルオキシ基を2つ以上有する公知のオリゴマーを任意に選択可能であるが、本発明においては、多官能(メタ)アクリレートオリゴマーの重量平均分子量は1,000以上であり、1,000〜5,000であることが好ましく、1,500〜4,500であることがより好ましく、2,000〜4,000であることが特に好ましい。重量平均分子量が上記範囲内であると、硬化膜のマイグレーション、臭気及びブロッキングを抑制しつつ、インクの粘度をインクジェットに適した粘度範囲にすることができる。
また、重量平均分子量は1,000以上であるが、オリゴマーが分子量分布を有する場合、分子量が1,000以下の成分が多官能(メタ)アクリレートオリゴマー全体に対して5質量%以下であることが、マイグレーション抑制の観点から好ましい。
前記ジ(メタ)アクリレートオリゴマーは、(メタ)アクリロイルオキシ基を2つ有し、2〜6官能であることが好ましく、2〜4官能であることがより好ましく、2又は3官能であることが更に好ましく、2官能であることが特に好ましい。また、多官能(メタ)アクリレートオリゴマーは、多官能アクリレートオリゴマーであることが好ましい。
ウレタン(メタ)アクリレートとしては、脂肪族ウレタン(メタ)アクリレート、芳香族ウレタン(メタ)アクリレートが好ましく挙げられるが、脂肪族ウレタン(メタ)アクリレートがより好ましく挙げられる。
また、ウレタン(メタ)アクリレートは、4官能以下のウレタン(メタ)アクリレートであることが好ましく、2官能のウレタン(メタ)アクリレートであることがより好ましい。
ウレタン(メタ)アクリレートを含有することにより、基材の密着性に優れ、硬化性に優れるインク組成物が得られる。
成分A−2について、オリゴマーハンドブック(古川淳二監修、(株)化学工業日報社)も参照することができる。
ウレタン(メタ)アクリレートとしては、例えば、第一工業製薬(株)製のR1204、R1211、R1213、R1217、R1218、R1301、R1302、R1303、R1304、R1306、R1308、R1901、R1150等や、ダイセル・サイテック(株)製のEBECRYLシリーズ(例えば、EBECRYL230、270、4858、8402、8804、8807、8803、9260、1290、1290K、5129、4842、8210、210、4827、6700、4450、220)、新中村化学工業(株)製のNKオリゴU−4HA、U−6HA、U−15HA、U−108A、U200AX等、東亞合成(株)製のアロニックスM−1100、M−1200、M−1210、M−1310、M−1600、M−1960等が挙げられる。
ポリエステル(メタ)アクリレートとしては、例えば、ダイセル・サイテック(株)製のEBECRYLシリーズ(例えば、EBECRYL770、IRR467、81、84、83、80、675、800、810、812、1657、1810、IRR302、450、670、830、870、1830、1870、2870、IRR267、813、IRR483、811等)、東亞合成(株)製のアロニックスM−6100、M−6200、M−6250、M−6500、M−7100、M−8030、M−8060、M−8100、M−8530、M−8560、M−9050等が挙げられる。
また、エポキシ(メタ)アクリレートとしては、例えば、ダイセル・サイテック(株)製のEBECRYLシリーズ(例えば、EBECRYL600、860、2958、3411、3600、3605、3700、3701、3703、3702、3708、RDX63182、6040等)等が挙げられる。
本発明のインク組成物における成分A−2の含有量としては、インク組成物の全質量に対し、15質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましい。
本発明のインク組成物は、(成分A)重合性化合物として、(成分A−2)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く、成分A−2は、単官能(メタ)アクリレートモノマーであることが好ましい。
成分A−2としては、(成分A−2−1)炭素数9〜10の炭化水素基を分子内に有する単官能(メタ)アクリレート化合物、及び、(成分A−2−2)芳香族基を有する単官能(メタ)アクリレート化合物よりなる群から選択される少なくとも1つを含有することが好ましい。
本発明において、(成分A−2)単官能(メタ)アクリレート化合物として、(成分A−2−1)炭素数9〜10の炭化水素基を分子内に有する単官能(メタ)アクリレート化合物を含有することが好ましく、成分A−2−1は、炭素数9〜10の炭化水素基を分子内に有する単官能アクリレート化合物であることがより好ましい。
成分A−2−1は、膜の硬度を向上させ、硬化膜中の低分子成分の移動を抑制することから、マイグレーション及び臭気の抑制に優れる印刷物が得られるものと推定される。
一般に、炭素数9〜10の炭化水素基を有する単官能(メタ)アクリレート化合物は、酸素重合阻害を受けやすく、大気中では硬化性の点で問題を生じる場合がある。本発明では、低酸素分圧の雰囲気にて活性線を照射するため、酸素重合阻害の程度が低く、良好な硬化特性を得ることができる。また、成分A−2−1は、モノマーの粘度が低く、成分A−2−1を含有することでインクジェットに適した粘度が得られるので好ましい。
ここで、成分A−2は、(メタ)アクリロイルオキシ基を分子内に1つのみ有し、他に重合性基を有していない化合物を意味する。なお、例えば、後述するジシクロペンテニル基は、脂肪族環に不飽和結合を有しているが、このような不飽和結合は重合性が極めて低く、本発明において重合性基には該当しない。
式(a−2−1)中、RA11は、単結合又は(ポリ)アルキレンオキシ基を表し、「(ポリ)アルキレンオキシ基」とは、アルキレンオキシ基又は2以上のアルキレンオキシ基が結合したポリアルキレンオキシ基を表す。該アルキレンオキシ基としては、エチレンオキシ基又はプロピレンオキシ基が好ましく、エチレンオキシ基がより好ましい。RA11は、単結合又はエチレンオキシ基であることが特に好ましい。
式(a−2−1)中、RA12は、炭素数9〜10の炭化水素基を表し、該炭化水素基は、環状炭化水素基であることが好ましい。環状炭化水素基は、単環でも多環でもよいが、多環構造を有していることが好ましい。また、飽和炭化水素環でもよく、不飽和結合を有する不飽和炭化水素環でもよく、特に限定されない。なお、炭素数9〜10の炭化水素基は、環を形成する炭素のみではなく、RA12の全体の炭素数を意味する。
本発明において、(成分A−2)単官能(メタ)アクリレート化合物として、(成分A−2−2)芳香族基を有する単官能(メタ)アクリレート化合物を好ましく使用できる。芳香族基を有する単官能(メタ)アクリレート化合物の芳香族基の環状構造には、O、N、S等のヘテロ原子を含んでいてもよい。
成分A−2−2は、下記式(a−2−2)で表される化合物であることが好ましい。
RA21は、単結合、エーテル結合(−O−)、エステル結合(−C(O)O−又は−OC(O)−)、アミド結合(−C(O)NH−、又は、−NHC(O)−)、カルボニル結合(−C(O)−)、分岐を有していてもよい炭素数20以下のアルキレン基、又はこれらを組み合わせた連結基であり、単結合、又は、エーテル結合、エステル結合及び炭素数20以下のアルキレン基よりなる群から選択された基又は結合を有するものが好ましい。
RA22は単環芳香族基及び多環芳香族基を含む芳香族基を表し、前記芳香族基の環状構造には、O、N、S等のヘテロ原子を含んでいてもよい。
前記多環芳香族基として具体的には、ナフチル基、アントリル基、1H−インデニル基、9H−フルオレニル基、1H−フェナレニル基、フェナントレニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、ナフタセニル基、テトラフェンイル基、ビフェニレニル基、as−インダセニル基、s−インダセニル基、アセナフチレニル基、フルオランテニル基、アセフェナントリレニル基、アセアントリレニル基、クリセニル基、プレイアデニル基等が好ましく挙げられる。
また、チアントレニル基、ベンゾフラニル基、イソベンゾフラニル基、クロメニル基、イソクロメニル基、キサンテニル基、フェノキサチイニル基、インドリジニル基、イソインドリル基、インドリル基、インダゾリル基、プリニル基、キノリジニル基、イソキノリル基、キノリル基、フタラジニル基、ナフチリジニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、シンノリニル基、プテリジニル基、カルバゾリル基、β−カルボリイル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基、ペリミジニル基、フェナントロリニル基、フェナジニル基、フェノチアジニル基、フェノキサジニル基、ピロリジニル(pyrrolizinyl)基等の多環芳香族複素環基が挙げられる。
本発明において、前記成分A−2−1及び成分A−2−2に加え、(成分A−2−3)炭素数12〜18の長鎖アルキル基を分子内に有する単官能(メタ)アクリレート化合物を含有していてもよい。炭素数12以上の長鎖アルキル基を分子内に有することにより、マイグレーション及び臭気が抑制され、炭素数が18以下であることにより、インクを低粘度に保持することができる。
成分A−2−3は、下記式(a−2−3)で表される化合物であることが好ましい。
式(a−2−3)中、RA31は、炭素数12〜18のアルキル基を表し、該アルキル基は、直鎖状、分岐状のいずれでもよいが、直鎖状であることが好ましい。
成分A−2−3のインク組成物全体に対する含有量は、2〜20質量%であることが好ましく、3〜15質量%であることがより好ましい。
本発明のインク組成物は、成分Aとして、(成分A−3)N−ビニルラクタム類を含有することが好ましい。
成分A−3としては、式(A)で表される化合物が好ましい。
また、上記N−ビニルラクタム類は、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ていてもよく、飽和又は不飽和環構造を連結していてもよい。
成分A−3は、1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
また、ジ(メタ)アクリレート化合物、単官能(メタ)アクリレート化合物、及び、N−ビニルラクタム類を合計してインク組成物全体の60質量%以上含有することが好ましく、60〜97質量%であることがより好ましく、70〜95質量%であることが更に好ましく、80〜95質量%であることが特に好ましい。
更に、ジアクリレートモノマー、単官能アクリレートモノマー、及び、N−ビニルラクタム類を合計して、インク組成物全体の60質量%以上含有することが好ましく、60〜97質量%であることがより好ましく、70〜95質量%であることが更に好ましく、80〜95質量%であることが更に好ましい。
また、少なくとも成分A−1−1及び成分A−2−1を含有することが好ましく、少なくとも成分A−1−1、成分A−2−1及び成分A−3を含有することがより好ましく、成分A−1−1、成分A−2−1、成分A−2−3及び成分A−3を含有することが更に好ましい。
本発明のインク組成物は、前記成分A−1〜成分A−3に加え、(成分A−4)その他の重合性化合物を含有してもよい。
その他の重合性化合物としては、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸等の不飽和カルボン酸及びそれらの塩、エチレン性不飽和基を有する無水物、アクリロニトリル、スチレン、更に種々の不飽和ポリエステル、不飽和ポリエーテル、不飽和ポリアミド、不飽和ウレタン、(メタ)アクリルアミド化合物、ビニルエーテル化合物等のラジカル重合性化合物が挙げられる。
他の重合性化合物の分子量は、80〜2,000であることが好ましく、80〜1,000であることがより好ましく、80〜800であることが更に好ましい。
本発明のインク組成物は、(成分B)重合開始剤として、(成分B−1)分子量が340以上のビスアシルホスフィン化合物、(成分B−2)分子量が340以上のα−アミノケトン化合物、(成分B−3)下記式(1)で表される化合物、及び、(成分B−4)下記式(2)で表される化合物よりなる群から選択される少なくとも1つを含有する。また、分子量340未満の重合開始剤を含有しないか、分子量が340未満の重合開始剤の含有量が、インク組成物全体の1質量%以下である。
成分B−1としては、分子量340以上のビスアシルホスフィンオキサイド化合物であることが好ましく、分子量340以上のビスアシルホスフィンオキサイド化合物としては、特に制限はなく、公知のものを用いることができるが、下記式(b−1)で表される化合物のうち、分子量が340以上の化合物であることが好ましい。
成分B−1は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
具体例としては、ビス(2,6−ジクロロベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジクロロベンゾイル)−2,5−ジメチルフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジクロロベンゾイル)−4−エトキシフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジクロロベンゾイル)−4−プロピルフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジクロロベンゾイル)−2−ナフチルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジクロロベンゾイル)−1−ナフチルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジクロロベンゾイル)−4−クロロフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジクロロベンゾイル)−2,4−ジメトキシフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジクロロベンゾイル)デシルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジクロロベンゾイル)−4−オクチルフェニルホスフィンオキサイド、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サイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−2,5−ジメチルフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジクロロ3,4,5−トリメトキシベンゾイル)−2,5−ジメチルフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジクロロ−3,4,5−トリメトキシベンゾイル)−4−エトキシフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2−メチル−1−ナフトイル)−2,5−ジメチルフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2−メチル−1−ナフトイル)−4−エトキシフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2−メチル−1−ナフトイル)−2−ナフチルホスフィンオキサイド、ビス(2−メチル−1−ナフトイル)−4−プロピルフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2−メチル−1−ナフトイル)−2,5−ジメチルフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2−メトキシ−1−ナフトイル)−4−エトキシフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2−クロロ−1−ナフトイル)−2,5−ジメチルフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキサイド等が挙げられる。
成分B−2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、以下の式(b−2)で表される化合物のうち、分子量が340以上の化合物であることが好ましい。なお、成分B−2は、1種単独で使用してもよく、複数種を併用してもよい。
また、成分B−1−2として、高分子のα−アミノケトン化合物も好ましく、具体的には、ポリエチレングリコールジ{β−4−[4−(2−ジメチルアミノ−2−ベンジル)ブタノイルフェニル]ピペラジン}(Omnipol910、平均分子量1,032、Insight High Tecnology製)が挙げられる。
本発明のインク組成物は、成分Bとして(成分B−3)式(1)で表される化合物を含有することが好ましい。
式(1)中、jは0〜4の整数を表し、0〜2であることが好ましく、0又は1であることがより好ましい。jが2以上の整数の場合、複数存在するR1は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
式(1)中、kは0〜3の整数を表し、0〜2であることが好ましく、0又は1であることがより好ましく、0であることが更に好ましい。kが2以上の整数の場合、複数存在するR2は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
式(1)中、xは2〜4の整数を表し、3又は4であることがより好ましく、4であることが更に好ましい。
なお、式(1)において、連結基であるX1を除いたチオキサントン構造(式(1)中、[ ]にて表された構造)を複数(x個)有するが、それらは互いに同一でも異なっていてもよく特に限定されない。合成上の観点からは、同一であることが好ましい。
R1の置換位置は、5〜8位であり、6位、7位であることが好ましく、6位であることがより好ましい。
また、R2の置換位置は、1〜4位であり、1位、2位又は3位であることが好ましく、1位であることがより好ましい。
式(1’)中、R11はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表し、水素原子、メチル基又はエチル基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
式(1’)中、rはそれぞれ独立に1〜6の整数を表し、1〜3の整数であることが好ましく、1又は2であることがより好ましく、1であることが更に好ましい。また、rが2以上のとき、複数存在するR11はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
x’は2〜4の整数を表し、2又は3であることが好ましく、2であることが更に好ましい。
Y1は少なくともx’個のヒドロキシ基を有するポリヒドロキシ化合物からx’個のヒドロキシ基の水素原子を除いた残基を表し、x’個のヒドロキシル基を有するポリヒドロキシ化合物から全て(x’個)のヒドロキシ基の水素原子を除いた残基であることが好ましい。具体的には、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン及びペンタエリスリトールよりなる群から選択されたポリヒドロキシ化合物からx’個のヒドロキシ基の水素原子を除いた残基であることが好ましく、また、全てのヒドロキシ基の水素原子を除いた残基であることが好ましい。
式(1’)中、A1は下記(i)〜(iii)よりなる群から選択される基を表す。
分子量が500以上であると、硬化膜からの化合物の溶出が抑制され、マイグレーション、臭気及びブロッキングが抑制されたインク組成物が得られる。一方、3,000以下であると、分子の立体障害が少なく、また、分子の液/膜中での自由度が維持され、高い感度が得られる。
なお、成分B−3が、炭素数等が異なる複数の化合物の混合物である場合、重量平均分子量が上記の範囲であることが好ましい。
また、触媒下で行うことが好ましく、触媒としては、スルホン酸(例えば、p−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸)、無機酸(例えば、硫酸、塩酸、リン酸)、ルイス酸(塩化アルミニウム、三フッ化ホウ素、オルガノチタネート)等が例示できる。
反応温度及び反応時間は特に限定されない。
本発明のインク組成物は、成分B−4として(成分B−4)式(2)で表される化合物を含有することが好ましい。
式(2)中、mは0〜4の整数を表し、0〜2であることが好ましく、0又は1であることがより好ましい。mが2以上の整数の場合、複数存在するR3は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
式(2)中、nは0〜3の整数を表し、0〜2であることが好ましく、0又は1であることがより好ましく、0であることが更に好ましい。nが2以上の整数の場合、複数存在するR4は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
式(2)中、yは2〜4の整数を表し、2又は3であることがより好ましく、2であることが更に好ましい。
なお、式(2)において、連結基であるX2を除いたベンゾフェノン構造(式(2)中、[ ]にて表された構造)を複数(y個)有するが、それらは互いに同一でも異なっていてもよく特に限定されない。合成上の観点からは、同一であることが好ましい。
R1の置換位置は、5〜8位であり、6位、7位であることが好ましく、6位であることがより好ましい。
また、R2の置換位置は、1〜4位であり、1位、2位又は3位であることが好ましく、1位であることがより好ましい。
式(2’)中、R21はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表し、水素原子、メチル基又はエチル基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
式(2’)中、tはそれぞれ独立に1〜6の整数を表し、1〜3の整数であることが好ましく、1又は2であることがより好ましく、1であることが更に好ましい。また、tが2以上のとき、複数存在するR21はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
y’は2〜4の整数を表し、2又は3であることが好ましく、2であることが更に好ましい。
Y2は少なくともy’個のヒドロキシ基を有するポリヒドロキシ化合物からy’個のヒドロキシ基の水素原子を除いた残基を表し、y’個のヒドロキシ基を有するポリヒドロキシ化合物から全て(y’個)のヒドロキシ基の水素原子を除いた残基であることが好ましい。具体的には、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン及びペンタエリスリトールよりなる群から選択されたポリヒドロキシ化合物からx’個のヒドロキシ基の水素原子を除いた残基であることが好ましく、また、全てのヒドロキシ基の水素原子を除いた残基であることが好ましい。
式(2’)中、A2は下記(i)〜(iii)よりなる群から選択される基を表す。
分子量が500以上であると、硬化膜からの化合物の溶出が抑制され、マイグレーション、臭気及びブロッキングが抑制されたインク組成物が得られる。一方、3,000以下であると、分子の立体障害が少なく、また、分子の液/膜中での自由度が維持され、高い感度が得られる。
なお、成分B−4が、炭素数等が異なる複数の化合物の混合物である場合、重量平均分子量が上記の範囲であることが好ましい。
また、触媒下で行うことが好ましく、触媒としては、スルホン酸(例えば、p−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸)、無機酸(例えば、硫酸、塩酸、リン酸)、ルイス酸(塩化アルミニウム、三フッ化ホウ素、オルガノチタネート)等が例示できる。
反応温度及び反応時間は特に限定されない。
これらの中でも、成分B−3を含有することが好ましく、成分B−3及び成分B−1を含有することが特に好ましい。
成分B−1及び成分B−2の総含有量は、インク組成物全体の1〜5質量%であることが好ましく、2〜4質量%であることがより好ましい。
本発明において、インク組成物は、上記成分B−1〜成分B−4に加え、(成分B−5)その他の重合開始剤を含有してもよい。
なお、その他の重合開始剤のうち、特に分子量が340未満の重合開始剤に関しては、マイグレーション、臭気及びブロッキングを抑制する観点から、インク組成物が含有しないか、又は、含有量がインク組成物全体の1質量%以下であり、含有しないか、又は、0.5質量%以下であることが好ましく、含有しないか、又は、0.3質量%以下であることがより好ましく、含有しないことが最も好ましい。
本発明のインク組成物は、他の重合開始剤として、式(3)で表される化合物を含有することが好ましい。式(3)で表される化合物を添加することにより、式(3)で表される化合物が水素原子を供与して、共開始剤として機能し、感度が向上すると推定される。特に、励起状態の式(1)又は式(2)で表される化合物に水素原子を供与して、高感度化すると推定されると推定される。また、低分子のアミン化合物を使用する場合に比して、式(3)で表される化合物を使用することにより、マイグレーション及び臭気が抑制される。
式(3)中、R7は、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基を表し、前記炭素数1〜5のアルキル基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよいが、直鎖状又は分岐状であることが好ましく、炭素数1〜4のアルキル基であることが好ましく、炭素数1〜2のアルキル基であることがより好ましく、メチル基であることが最も好ましい。これらの中でも、R7のうち、2つ以上が水素原子であることが好ましく、3つが水素原子であることがより好ましく、4つが水素原子であることが更に好ましい。
式(3)中、はuは4を表す。
式(3)中、zは2〜4の整数を表し、2又は3であることがより好ましく、2であることが更に好ましい。
なお、式(3)において、連結基であるX3を除いた構造(式(3)中、[ ]にて表された構造)を複数(z個)有するが、それらは互いに同一でも異なっていてもよく特に限定されない。合成上の観点からは、同一であることが好ましい。
式(3)で表される化合物は、下記式(3’)で表される化合物であることが好ましい。
z’は2〜4の整数を表し、2又は3であることが好ましく、2であることが更に好ましい。
Y3は単結合、エーテル結合、又は、少なくともz’個のヒドロキシ基を有するポリヒドロキシ化合物からz’個のヒドロキシ基の水素原子を除いた残基を表し、z’個のヒドロキシ基を有するポリヒドロキシ化合物から全て(z’個)のヒドロキシ基の水素原子を除いた残基であることが好ましい。具体的には、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン及びペンタエリスリトールよりなる群から選択されたポリヒドロキシ化合物からz’個のヒドロキシ基の水素原子を除いた残基であることが好ましく、また、全てのヒドロキシ基の水素原子を除いた残基であることがより好ましい。
式(3’)中、A3はそれぞれ独立に下記(i)〜(iii)よりなる群から選択される基を表す。
分子量が500以上であると、硬化膜からの化合物の溶出が抑制され、マイグレーション、臭気及びブロッキングが抑制されたインク組成物が得られる。一方、3,000以下であると、分子の立体障害が少なく、また、分子の液/膜中での自由度が維持され、高い感度が得られる。
なお、式(3)で表される化合物が、炭素数等が異なる複数の化合物の混合物である場合、重量平均分子量が上記の範囲であることが好ましい。
また、式(3)で表される化合物の含有量は、インク組成物全体の1.0〜15.0質量%であることが好ましく、2.0〜10.0質量%であることがより好ましく、2.0〜6.0質量%であることが更に好ましい。上記範囲内であると、硬化性に優れる。
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。
本発明のインク組成物には、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。
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。なお、前記界面活性剤の代わりに有機フルオロ化合物を用いてもよい。前記有機フルオロ化合物は、疎水性であることが好ましい。前記有機フルオロ化合物としては、例えば、フッ素系界面活性剤、オイル状フッ素系化合物(例えば、フッ素油)及び固体状フッ素化合物樹脂(例えば、四フッ化エチレン樹脂)が含まれ、特公昭57−9053号(第8〜17欄)、特開昭62−135826号の各公報に記載されたものが挙げられる。
本発明のインク組成物中における界面活性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質量に対し、0.0001〜1質量%であることが好ましい。
本発明のインク組成物は、形成された画像部の視認性を向上させるため、好ましくは着色剤を含有する。着色剤としては、特に制限はないが、耐候性に優れ、色再現性に富んだ顔料及び油溶性染料が好ましく、溶解性染料等の公知の着色剤から任意に選択して使用できる。着色剤は、活性線による硬化反応の感度を低下させないという観点から、重合禁止剤として機能しない化合物を選択することが好ましい。
赤又はマゼンタ顔料としては、Pigment Red 3,5,19,22,31,38,42,43,48:1,48:2,48:3,48:4,48:5,49:1,53:1,57:1,57:2,58:4,63:1,81,81:1,81:2,81:3,81:4,88,104,108,112,122,123,144,146,149,166,168,169,170,177,178,179,184,185,208,216,226,257、Pigment Violet 3,19,23,29,30,37,50,88、Pigment Orange 13,16,20,36、青又はシアン顔料としては、Pigment Blue 1,15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,16,17−1,22,27,28,29,36,60、緑顔料としては、Pigment Green 7,26,36,50、黄顔料としては、Pigment Yellow 1,3,12,13,14,17,34,35,37,55,74,81,83,93,94,95,97,108,109,110,120,137,138,139,153,154,155,157,166,167,168,180,185,193、黒顔料としては、Pigment Black 7,28,26、白色顔料としては、Pigment White 6,18,21などが目的に応じて使用できる。
本発明においては、水非混和性有機溶媒に溶解する範囲で分散染料を用いることもできる。分散染料は一般に水溶性の染料も包含するが、本発明においては水非混和性有機溶媒に溶解する範囲で用いることが好ましい。
分散染料の好ましい具体例としては、C.I.ディスパースイエロー 5,42,54,64,79,82,83,93,99,100,119,122,124,126,160,184:1,186,198,199,201,204,224及び237;C.I.ディスパーズオレンジ 13,29,31:1,33,49,54,55,66,73,118,119及び163;C.I.ディスパーズレッド 54,60,72,73,86,88,91,92,93,111,126,127,134,135,143,145,152,153,154,159,164,167:1,177,181,204,206,207,221,239,240,258,277,278,283,311,323,343,348,356及び362;C.I.ディスパーズバイオレット 33;C.I.ディスパーズブルー 56,60,73,87,113,128,143,148,154,158,165,165:1,165:2,176,183,185,197,198,201,214,224,225,257,266,267,287,354,358,365及び368;並びにC.I.ディスパーズグリーン 6:1及び9;等が挙げられる。
本発明において、溶剤が硬化画像に残留する場合の耐溶剤性の劣化、及び、残留する溶剤のVOC(Volatile Organic Compound:揮発性有機化合物)の問題を避けるためにも、着色剤は、重合性化合物のような分散媒体に予め添加して、配合することが好ましい。なお、分散適性の観点のみを考慮した場合、着色剤の添加に使用する重合性化合物は、粘度の低いモノマーを選択することが好ましい。着色剤はインク組成物の使用目的に応じて、1種又は2種以上を適宜選択して用いればよい。
インク組成物中における着色剤の含有量は、色、及び使用目的により適宜選択されるが、インク組成物全体の質量に対し、0.01〜30質量%であることが好ましい。
本発明のインク組成物は、分散剤を含有することが好ましい。特に顔料を使用する場合において、顔料をインク組成物中に安定に分散させるため、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質量に対し、0.05〜15質量%であることが好ましい。
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、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、塩基性化合物等を含む。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。
重合禁止剤の含有量は、本発明のインク組成物の全質量に対し、200〜20,000ppmであることが好ましい。
重合禁止剤としては、ニトロソ系重合禁止剤や、ヒンダードアミン系重合禁止剤、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。
本発明においては、吐出性を考慮し、25℃における粘度が40mPa・s以下であるインク組成物を使用することが好ましい。より好ましくは5〜40mPa・s、更に好ましくは7〜30mPa・sである。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、多孔質な記録媒体(支持体)を用いた場合でも、記録媒体中へのインク組成物の浸透を回避し、未硬化モノマーの低減が可能となる。更にインク組成物の液滴着弾時のインク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。
なお、インク組成物の25℃における表面張力の測定方法としては、公知の方法を用いることができるが、吊輪法、又は、ウィルヘルミー法で測定することが好ましい。例えば、協和界面科学(株)製自動表面張力計CBVP−Zを用いて測定する方法、又は、KSV INSTRUMENTS LTD社製 SIGMA702を用いて測定する方法が好ましく挙げられる。
本発明のインクジェット記録方法は、本発明のインクジェットインク組成物をインクジェット記録用として記録媒体(支持体、記録材料等)上に吐出し、記録媒体上に吐出されたインクジェットインク組成物に低酸素分圧下で活性エネルギー線を照射し、インクジェットインク組成物を硬化して画像を形成する方法である。
本発明のインクジェット記録方法は、上記(工程a)及び(工程b)工程を含むことにより、記録媒体上において硬化したインク組成物により画像が形成される。
また、本発明のインクジェット記録方法は、記録媒体上の同一部分において、上記(工程a)及び(工程b)を2回以上行うこと、すなわち、同一部分を重ね打ちにより印刷するマルチパスモードで行ってもよい。本発明のインク組成物を用いることにより、マルチパスモードで印刷を行った場合、光沢性により優れた画像が得られる。
また、本発明の印刷物は、本発明のインクジェット記録方法によって記録された印刷物である。
なお、前記支持体として、膜厚が10μm以上90μm以下であり、かつ、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びナイロンよりなる群から選択される成分を少なくとも1つ含有する樹脂フィルムを使用する。
また、本発明のインク組成物は、パッケージ印刷用に好適であり、特に、食品包装用のパッケージ印刷に好適である。
本発明のインクジェット記録方法に用いることができるインクジェット記録装置としては、特に制限はなく、目的とする解像度を達成し得る公知のインクジェット記録装置を任意に選択して使用することができる。すなわち、市販品を含む公知のインクジェット記録装置であれば、いずれも、本発明のインクジェット記録方法の(工程a)における支持体へのインク組成物の吐出を実施することができる。
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8〜30plのマルチサイズドットを、好ましくは320×320〜4,000×4,000dpi、より好ましくは400×400〜1,600×1,600dpi、更に好ましくは720×720dpi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。
温度コントロールの方法としては、特に制約はないが、例えば、温度センサーを各配管部位に複数設け、インク組成物の流量、環境温度に応じた加熱制御をすることが好ましい。温度センサーは、インク供給タンク及びインクジェットヘッドのノズル付近に設けることができる。また、加熱するヘッドユニットは、装置本体を外気からの温度の影響を受けないよう、熱的に遮断若しくは断熱されていることが好ましい。加熱に要するプリンター立上げ時間を短縮するため、あるいは、熱エネルギーのロスを低減するために、他部位との断熱を行うと共に、加熱ユニット全体の熱容量を小さくすることが好ましい。
記録媒体上に吐出されたインク組成物は、活性線を照射することによって硬化する。これは、本発明のインク組成物に含まれる重合開始剤が活性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、インク組成物において重合開始剤と共に増感剤が存在すると、系中の増感剤が活性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。
また、発光ダイオード(LED)及びレーザーダイオード(LD)を活性線源として用いることが可能である。特に、紫外線源を要する場合、紫外LED及び紫外LDを使用することができる。例えば、日亜化学(株)は、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。更に一層短い波長が必要とされる場合、米国特許第6,084,250号明細書は、300nmと370nmとの間に中心付けされた活性線を放出し得るLEDを開示している。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。本発明で特に好ましい活性線源はUV−LEDであり、特に好ましくは340〜400nmにピーク波長を有するUV−LEDである。
なお、LEDの記録媒体上での最高照度は、10〜2,000mW/cm2であることが好ましく、20〜1,000mW/cm2であることがより好ましく、50〜800mW/cm2であることが特に好ましい。
活性エネルギー線の照射条件並びに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。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。活性エネルギー線の照射は、インク組成物の着弾後、一定時間(好ましくは0.01〜0.5秒、より好ましくは0.01〜0.3秒、更に好ましくは0.01〜0.15秒)をおいて行われることになる。このようにインク組成物の着弾から照射までの時間を極短時間に制御することにより、記録媒体に着弾したインク組成物が硬化前に滲むことを防止することが可能となる。また、多孔質な記録媒体に対しても光源の届かない深部までインク組成物が浸透する前に露光することができるため、未反応モノマーの残留を抑えることができるので好ましい。
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。
一般的にラジカル重合系のインク組成物は特に空気と接する表面が酸素重合阻害を受けやすく、特に表面の硬化不良が起きやすい。この表面の硬化性劣化により、モノマーが膜中に残留したり、多官能モノマーによる膜の架橋構造形成により、低分子成分を膜中にとどめる性能が不十分となり、マイグレーション、臭気を著しく劣化させる。しかし、酸素濃度の低い環境下で露光することで、前記の酸素重合阻害の程度を低減させ、マイグレーション、臭気が改良されると推定される。
また、選択的に硬化膜表面のみが、酸素重合阻害をうけることで、良好な硬化性が得られる膜内部との硬化性の差が生じ、体積収縮率に分布ができてしまう結果、パッケージ用の薄い支持体がシュリンクを起しやすくなってしまう。これに関しても、酸素濃度の低い環境下で露光することで、膜表面と内部の体積収縮率を均一化させ、シュリンクを改良することができると推定される。
通常、大気(1気圧)下では酸素の分圧は0.21atm(気圧)であるので、酸素の分圧を0.15atm以下に下げるためには、(a)露光時の大気を減圧して0.71気圧以下にするか、(b)空気と酸素以外の気体(例えば、窒素やアルゴン等の不活性ガス)を空気に対して40vol%以上混合することにより達成できる。
本発明における貧酸素雰囲気については、特に限定されず前記いずれの方法も用いることができる。
酸素分圧の下限には特に制限はない。真空又は雰囲気を空気以外の気体(例えば窒素)で置換することにより酸素分圧を事実上0にすることができるが、これも好ましい方法である。
不活性ガス置換による酸素濃度は、0.1%〜15%に制御することが好ましく(なお、このとき、酸素分圧は0.001〜0.15atmに制御される。)、0.1%〜10%に制御することがより好ましい。
本発明のインクジェット記録装置は、被記録媒体を搬送する搬送手段と、前記被記録媒体上に付与された液体に活性エネルギーを付与するエネルギー付与手段と、前記エネルギー付与手段によるエネルギー付与時の雰囲気を貧酸素雰囲気とする手段と、前記液体付与部から液体を吐出させつつ、前記搬送手段と前記エネルギー付与手段とを制御する制御手段と、を有し、前記被記録媒体の記録可能領域の全幅に対応した長さのライン型の打滴ヘッドが複数配備されており、前記記録液を吐出する打滴ヘッドと、前記エネルギー付与手段とが、被記録媒体の搬送方向上流側から順に配置されていることが好ましい。
本発明のインクジェット記録装置は、所謂シングルパス方式のインクジェット記録装置であって、被記録媒体の搬送方向上流側から順に、処理液を吐出する打滴ヘッドと、記録液を吐出する打滴ヘッドと、エネルギー付与手段とが、配置されていることが好ましく、このような配置とすることで、処理液を付与してから記録液を打滴するまでの間において、打滴された処理液の表面を液体状に維持することができる。また、露光硬化の際に、貧酸素雰囲気とすることで、重合性化合物などの重合阻害を抑えて硬化反応を促進することができ、ひいては、細線など微細部の描画性を向上させることができる。
図1に示すように、LED光源ユニット1は、不活性ガスブランケット2に囲まれており、不活性ガス配管3を介して不活性ガス発生装置4に接続している。ブランケット2内の雰囲気を貧酸素雰囲気とする手段である不活性ガス発生装置4は、配管3を介してブランケット2の内部に不活性ガスを供給するもので、初期状態では、ブランケット2内雰囲気は空気であるが不活性ガス発生装置4を稼働させると、ブランケット2内の空気は不活性ガスに置換される。不活性ガスは、既述の通り、N2などを利用することができる。
なお、上記の「成分を少なくとも1つ含有する樹脂フィルム」とは、樹脂フィルムが多層構造を有する積層フィルムである場合に、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びナイロンよりなる群から選択される成分からなる層を少なくとも1つ有することを意味する。なお、ポリプロピレンとポリエチレンとの積層フィルムのように、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びナイロンよりなる群から選択される成分からなる層を2つ以上有していてもよい。
ポリエチレンとしては、LDPE(低密度ポリエチレン)、MDPE(中密度ポリエチレン)、HDPE(高密度ポリエチレン)、ポリプロピレンとしては、CPP(無延伸ポリプロピレン)、OPP(二軸延伸ポリプロピレン)、KOP(ポリ塩化ビニリデンコートOPP)、AOP(PVAコートOPP)、PETとしては、2軸延伸ポリエステル、ナイロンとしては、ON(延伸ナイロン)、KON(延伸ナイロン)、CN(無延伸ナイロン)が好ましく用いられる。
その他、EVA(エチレン・酢酸ビニル共重合フィルム)、PVA(ビニロン),EVOH(ポリビニルアルコール)、PVC(ポリ塩化ビニル)、PVDC(ポリ塩化ビニリデン、サラン)、セロハン(PT、MST、Kセロ)、ZX(ゼクロン(ポリアクリロニトリル、PAN))、PS(ポリスチレン、スチロール)との組み合わせを用いることも好ましい。
パッケージの用途により、最適な素材が選択され、また、多層構造のフィルムとすることで、各素材の特徴が組み合わされたフィルムを作製することができる。
また、パッケージの強度向上、酸素遮断等の目的で、AL(アルミニウム箔)、VMフィルム(アルミ蒸着フィルム、透明蒸着フィルム)等を多層構造に組み込むことも可能である。
ラミネート加工により、印刷物からのインク成分の溶出、ブロッキング、臭気を抑制でき、特に食品パッケージ用として、好ましく使用できる。
また、近年、樹脂を、平行した2つ以上のスリットから共に押出し、成膜すると同時にラミネートまで行う、共押出しフィルムも好ましく使用される。フィルム状にできないような数μmという薄いものでも最大5〜7層まで積層可能なので、いろいろな性能・用途のフィルムがつくられている。
本発明の印刷方法は、膜厚10〜90μmの支持体が用いられる。好ましくは、20〜80μmである。
このようにして、本発明のインク組成物は、活性エネルギー線の照射により高感度で硬化することで、記録媒体表面に画像を形成することができる。
本発明のインクジェット記録方法において、吐出する各着色インク組成物の順番は、特に限定されるわけではないが、明度の高い着色インク組成物から記録媒体に付与することが好ましく、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックを使用する場合には、イエロー→シアン→マゼンタ→ブラックの順で記録媒体上に付与することが好ましい。また、これにホワイトを加えて使用する場合にはホワイト→イエロー→シアン→マゼンタ→ブラックの順で記録媒体上に付与することが好ましい。更に、本発明はこれに限定されず、イエロー、ライトシアン、ライトマゼンタ、シアン、マゼンタ、ブラック、ホワイトのインク組成物との計7色が少なくとも含まれる本発明のインクセットを好ましく使用することもでき、その場合には、ホワイト→ライトシアン→ライトマゼンタ→イエロー→シアン→マゼンタ→ブラックの順で記録媒体上に付与することが好ましい。
なお、以下の記載における「部」とは、特に断りのない限り「質量部」を示すものとする。
(着色剤)
・IRGALITE BLUE GLVO(シアン顔料、BASFジャパン社製)
・CINQUASIA MAGENTA RT−355−D(マゼンタ顔料、BASFジャパン社製)
・NOVOPERM YELLOW H2G(イエロー顔料、クラリアント社製)
・SPECIAL BLACK 250(ブラック顔料、BASFジャパン社製)
・タイペークCR60−2(ホワイト顔料、石原産業(株)製)
・SOLSPERSE32000(Noveon社製分散剤)
・SOLSPERSE36000(Noveon社製分散剤)
(成分A−1−1)主鎖の原子数が8〜12のジ(メタ)アクリレート化合物
・SR306H(トリプロピレングリコールジアクリレート、Sartomer社製)
・SR9003(PO変性ネオペンチルグリコールジアクリレート、Sartomer社製)
・SR341(3−メチル−1,5−ペンタンジオールジアクリレート、Sartomer社製)
・CD595(1,10−デカンジオールジアクリレート、Sartomer社製)
・CD262(1,12−ドデカンジオールジアクリレート、Sartomer社製)
・NKエステルA−DOD−N(1,9−ノナンジオールジアクリレート、新中村化学工業(株)製)
・SR350(トリメチロールプロパントリアクリレート、Sartomer社製)
・CN964 A85(2官能脂肪族ウレタンアクリレート・15質量%トリプロピレングリコールジアクリレート含有、Sartomer社製)
・CD217(4−t−ブチルシクロヘキシルアクリレート、Sartomer社製)
・SR506(イソボロニルアクリレート、Sartomer社製)
・FA512A(ジシクロペンタジエニルオキシエチルアクリレート(ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート)、日立化成工業(株)製)
・SR339(フェノキシエチルアクリレート、Sartomer社製)
・V−CAP(N−ビニルカプロラクタム、ISP社製)
(成分B−1)分子量が340以上のビスアシルホスフィン化合物
・IRGACURE 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、BASF社製、分子量418)
・IRGACURE 369(2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)ブタン−1−オン、BASF社製、分子量366)
・IRGACURE 379(2−ジメチルアミノ−2−(4−メチルベンジル)−1−(4−モルフォリンー4−イルーフェニル)ブタン−1−オン、BASF社製、分子量380)
・Omnipol 910(ポリエチレングリコール200 ジβ−4[4(2−ジメチルアミノー2−ベンジル)ブタノニルフェニル]ピペラジン)プロピオネート、Rahn AG社製、分子量901)
・Speedcure7010 (化合物I−B、Lambson社製)
・Omnipol TX(化合物I−A、Rahn AG社製、分子量820)
・化合物I−D
・Omnipol BP(化合物I−F、Rahn AG社製、分子量960)
・化合物I−J(k、l、m、n=2)
2−メルカプト安息香酸と、4−クロロフェノキシ酢酸とを硫酸中で脱水縮合反応させることで、1−クロロ−4−フェノキシアセチルチオキサントンが得られる。更に、塩化チオニルと反応させ、酸クロリドを合成した後、PO変性トリメチロールプロパン(l、m、n=3)と反応させることで、化合物I−Dを得た。
3−フェノキシアセチルクロリドベンゾフェノンと、PO変性ペタエリスリトールとの反応により、化合物I−Jを得た。
・Speedcure 7040(高分子アミン化合物、Lambson社製、分子量1066)
・Speedcure ITX(イソプロピルチオキサントン、LAMBSON社製、分子量254)
・LUCIRIN TPO(2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、BASF社製、分子量348)
・IRGACURE 184(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、BASF社製、分子量204)
・IRGACURE 907(2−メチル−1−〔4−(メチルチオフェニル)〕−2−モルフォリノプロパン−1−オン、BASF社製、分子量279)
・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質量%)とフェノキシエチルアクリレート(90質量%)との混合物、Chem First社製)
(界面活性剤)
・BYK307(シリコーン系界面活性剤、BYK Chemie社製)
<シアンミルベースAの調製>
IRGALITE BLUE GLVOを300質量部と、SR9003を620質量部と、SOLSPERSE32000を80質量部とを撹拌混合し、シアンミルベースAを得た。なお、シアンミルベース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。
シアンミルベースAと同様にして、表1に示す組成、分散条件でマゼンタミルベースB、イエローミルベースC、ブラックミルベースD及びホワイトミルベースEを調製した。
<インク組成物の作製方法>
表2〜表4に記載の素材を記載した量(質量部)で混合、撹拌することで、各インク組成物を得た。なお、表中「−」は、該当する成分を添加していないことを意味する。
図1に示すインクジェット装置において、インクジェットヘッドとして、東芝テック(株)製CA3ヘッドを各色4つずつ並列に配置し、ヘッドを45℃に加温して、42pLの打滴サイズで、描画できるよう、周波数をコントロールした。光源として、ピーク波長385nmのLED光源ユニット(LEDZero Solidcure、Integration Technology社製)を不活性ガスブランケット内に配置し、不活性ガス源として、コンプレッサー付きN2ガス発生装置Maxi−Flow30(Inhouse Gas社製)を0.2MPa・sの圧力で接続し、ブランケット内のN2濃度を90〜99%の範囲になるよう、2〜10L/分の流量でN2をフローさせ、N2濃度を設定した。支持体として、パイレンフィルム−OTP3162(A4サイズ、ポリプロピレンシート、膜厚40μm)を30m/minの速度で操作させ、100%ベタ画像の描画を行い、以下に示す諸性能のテストを行った。
印刷物表面に水:エタノール=70:30混合液10mLを滴下し、混合溶媒が揮発しないように、印刷物全体をガラス密閉容器に入れて、40℃で10日間放置した。その後、水、エタノール混合溶液中に含有する、フィルムからの全溶出量(オーバーオールマイグレーション量:OML)を算出し、1〜5段階で評価を行った。なお、全容出量の測定は、10日間放置後に、水エタノール混合液を揮発させ、残存成分の質量を測定することにより行った。
5:溶出量が50ppb以下
4:溶出量が50ppbを超え、200ppb以下
3:溶出量が200ppbを超え、1,000ppb以下
2:溶出量が1,000ppbを超え、2,000ppb以下
1:溶出量が2,000ppbを超える
上記インクジェット画像記録方法によって得られた画像を、30cm×30cmのジップ付きビニール袋に内包し、24時間放置した。
その後、ジップを解放し、臭気の評価を行った。評価は10人の平均を採用した。
5:ほぼ無臭である
4:わずかな臭気があるがほとんど気にならない
3:ある程度の臭気があるが、 不快なレベルでない
2:強い臭気がある
1:非常に強い臭気がある
上記インクジェット記録方法にて、計5枚の印刷物を作成し、得られた画像を重ね合わせ、上部に5kgの重りを載せて、30℃のオーブンで24時間放置したのち、画像同士の張り付き具合を評価した。
5:印刷物同士の張り付き全くなし
4:印刷物同士に張り付きがあるが、手で簡単に引きはがれ、上部支持体背面への画像の転写はなし
3:印刷物同士に張り付きがあり、手で簡単に引きはがすと、上部支持体背面への僅かな画像の転写がある
2:印刷物同士に張り付きがあり、手で簡単に引きはがすと、上部支持体背面へのかなりの画像の転写がある
1:印刷物同士に張り付きがあり、手で引きはがすのが困難である
綿棒にIPA(イソプロピルアルコール)を浸し、印刷物表面を前記の綿棒で擦り、支持体が露出するまでの回数を求めた。
5:50回を超える
4:30回を超え50回以下
3:10回を超え30回以下
2:5回を超え10回以下
1:5回以下
印刷後、印刷物を室温下で30分放置し、カールの度合いを評価した。
5:全くカールなく平坦である
4:わずかにカールが見られる
3:カールが見られるが、手で引っ張ると平坦な印刷物になる
2:カールが見られ、手で引っ張っても、印刷物が凹凸である
1:激しく印刷物がカールし、手で引っ張っても、印刷物が凹凸である
印刷後、10cm×10cmの大きさに印刷物をカットし、手で小玉状に丸めてから元に戻し、印刷物の割れのレベルを評価した。
5:10倍のルーペで観察しても全く割れがない
4:10倍のルーペで観察すると僅かに割れがあるが、ルーペなしで、印刷物から10cm以内に近づいても目視ではわからない
3:印刷物から10cm以内に近づいても目視すると僅かに割れがあるが、40cm離れると目視ではわからない
2:40cm離れても、目視で割れが確認できる
1:激しく割れがみられ、印刷物の一部が支持体から剥がれ落ちている
実施例1の基材(支持体)を、表5に記載の以下の基材(支持体)に変更した以外は同様にして、実施例36〜39、及び、比較例8を実施した。結果を表5に示す。
ポリプロピレン(東洋紡績(株)製、商品名パイレンフィルム1146、膜厚80μm)、ポリエチレン(東洋紡績(株)製、商品名リックスフィルムL6100、膜厚60μm)、ポリエチレンテレフタレート(東洋紡績(株)製、商品名エステルフィルムE5100、膜厚12μm)、ナイロン(東洋紡績(株)製、商品名バーデンフィルムN1100、膜厚25μm)、ポリプロピレン(東洋紡績(株)製、商品名エステルフィルムE5101、膜厚250μm)
Claims (15)
- (工程a)インク組成物を支持体上に吐出する工程、及び、
(工程b)該インク組成物に酸素分圧0.15atm以下にて活性線を照射して前記インク組成物を硬化する工程を含み、
前記支持体は、膜厚が10μm以上90μm以下であり、かつ、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びナイロンよりなる群から選択される成分を少なくとも1つ含有する樹脂フィルムであり、
前記インク組成物は、(成分A)重合性化合物、及び、(成分B)重合開始剤を含有し、
前記成分Aとして、(成分A−1)多官能(メタ)アクリレート化合物、(成分A−2)単官能(メタ)アクリレート化合物、及び(成分A−3)N−ビニルラクタム類を合計してインク組成物全体の60質量%以上含有し、
前記成分Bとして、(成分B−1)分子量が340以上のビスアシルホスフィン化合物、(成分B−2)分子量が340以上のα−アミノケトン化合物、(成分B−3)下記式(1’)で表される化合物、及び、(成分B−4)下記式(2’)で表される化合物よりなる群から選択される少なくとも1つを含有し、かつ、
前記成分Bとして、成分B−3及び/又は成分B−4を含有し、
前記成分Bとして、分子量が340未満の重合開始剤を含有しないか、又は、分子量が340未満の重合開始剤の含有量がインク組成物全体の1質量%以下であることを特徴とする
インクジェット記録方法。
- 前記活性線がLEDである、請求項1に記載のインクジェット記録方法。
- インク組成物が成分B−1及び/又は成分B−2、並びに、成分B−3及び/又は成分B−4を含有する、請求項1又は2に記載のインクジェット記録方法。
- インク組成物が成分A−1、成分A−2及び成分A−3を含有する、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。
- 前記成分A−1として、(成分A−1−1)主鎖の原子数が8〜12のジ(メタ)アクリレート化合物を含有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記成分A−1−1がエチレンオキシド変性ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド変性ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド変性ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、デカンジオールジ(メタ)アクリレート、ドデカンジオールジ(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、及び、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレートよりなる群から選択される、請求項5に記載のインクジェット記録方法。
- 前記成分A−2として、(成分A−2−1)炭素数9〜10の炭化水素基を分子内に有する単官能(メタ)アクリレート化合物、(成分A−2−2)芳香族基を有する単官能(メタ)アクリレート化合物、及び、(成分A−2−3)炭素数12〜18の長鎖アルキル基を分子内に有する単官能(メタ)アクリレート化合物よりなる群から選択される少なくとも1つを含有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記成分A−2−1がt−ブチルシクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、3,3,5−トリメチルシクロヘキシルアクリレート及びイソボルニルアクリレートよりなる群から選択される、請求項7に記載のインクジェット記録方法。
- 前記成分A−2−2がフェノキシエチルアクリレートである請求項7又は8に記載のインクジェット記録方法。
- 前記成分A−3として、N−ビニルカプロラクタムを含有する、請求項1〜9のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- インク組成物が成分B−3を含有する、請求項1〜10のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 成分B−1として、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サイドを含有する、請求項1〜11のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 分子量が340以上のα−アミノケトン化合物として、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1及び/又は2−ジメチルアミノ−2−(4−メチルベンジル)−1−(4−モルフォリン−4−イル−フェニル)−ブタン−1−オンを含有する、請求項1〜12のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- パッケージ印刷用である、請求項1〜13のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 請求項1〜14のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法により得られた印刷物。
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