JP2004358781A - 画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インク液滴を吐出する複数個の吐出口を列状に配置して有する記録ヘッド及び該記録ヘッドから吐出され記録媒体に着弾したインクに活性光線を照射し該インクを硬化させるための照射手段を備えてなるインクジェットプリンタを用いて画像を形成する画像形成方法において、▲1▼インクがカチオン重合性モノマー及び光酸発生剤を含有する活性光線硬化型インク、▲2▼記録媒体の膜面pHが6以上、▲3▼記録ヘッドの各吐出口から吐出されるインク液滴の量が1回の吐出当たり2〜10pl、▲4▼照射手段による活性光線の照射を記録媒体にインクが着弾後0.01〜1.0秒の間に行うことを特徴とする画像形成方法。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェットプリンタを用いた画像形成方法に関し、さらに詳しくは、高精細な画像を形成することができる画像形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、インクジェット記録方式は簡便・安価に画像を作成できるため、写真、各種印刷、マーキング、カラーフィルター等の特殊印刷など、様々な印刷分野に応用されてきている。特に、微細なドットを出射、制御する記録装置や、色再現域、耐久性、出射適性等を改善したインクや、そのインクの吸収性、色材の発色性、表面光沢などを飛躍的に向上させた専用紙を組み合わせて、銀塩写真に匹敵する画質を得ることも可能となっている。今日のインクジェット記録方式の画質向上は、記録装置、インク、専用紙の全てが揃って初めて達成されている。
【0003】
しかしながら、専用紙を必要とするインクジェットシステムは、記録媒体が制限されること、記録媒体のコストアップが問題となる。そこで、専用紙と異なる被転写媒体へインクジェット方式により記録する試みが多数なされている。具体的には、室温で固形のワックスインクを用いる相変化インクジェット方式、速乾性の有機溶剤を主体としたインクを用いるソルベント系インクジェット方式や、画像記録した後、紫外線(UV)光等の活性光線により架橋させる紫外線硬化型インクジェット方式などである。
【0004】
中でも、紫外線硬化型インクジェット方式は速乾性、インク吸収性の無い記録媒体への記録ができる点で、近年注目されつつあり、例えば、特公平5−54667号公報、特開平6−200204号公報、特表2000−504778公報において、紫外線硬化型インクジェットインクが開示されている。重合性物質として、2個以上の重合性官能基と1または2個のアニオン性官能基とを有する化合物を用いた水性光硬化型樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献1、2参照。)。
【0005】
紫外線硬化型インクとしては、ラジカル重合性モノマーを含有するタイプのものとカチオン重合性モノマーを含有するタイプのものがある。ラジカル重合性モノマーを含有するタイプでは、使用されるモノマー及び光開始剤に臭気を持つものが多く、臭気の点で問題がある。また、重合により形成されるインク膜の収縮率が大きいといった問題がある。これに対して、カチオン重合モノマーを含有するタイプでは、臭気はわずかであり、インク膜の収縮率も大きくないといった利点がある。しかし、我々が、研究した結果、カチオン重合モノマー含有タイプのインクを使用した場合、記録媒体の膜面pHが高い場合に、インクの硬化性及びインクの密着性が劣化することが判った。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−186243号公報 (特許請求の範囲)
【0007】
【特許文献2】
特開2002−187918号公報 (特許請求の範囲)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題点に鑑み、種々検討した結果、本発明者はカチオン重合モノマー含有タイプのインクを使用して、膜面pHが高い記録媒体に印字してもインクの硬化性及びインクの密着性が劣化することなく、高精細な画像を形成できることを見出した。従って、本発明の目的は、汎用性のある記録媒体を用いて、低臭気、密着性、硬化性に優れた高精細な画像を形成する画像形成方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、以下の手段により達成することができる。
【0010】
(1) インク液滴を吐出する複数個の吐出口を列状に配置して有する記録ヘッド及び該記録ヘッドから吐出され記録媒体に着弾したインクに活性光線を照射し該インクを硬化させるための照射手段を備えてなるインクジェットプリンタを用いて画像を形成する画像形成方法において、
▲1▼ 前記インクがカチオン重合性モノマー及び光酸発生剤を含有する活性光線硬化型インクであること、
▲2▼ 前記記録媒体の膜面pHが6以上であること、
▲3▼ 前記記録ヘッドの各吐出口から吐出されるインク液滴の量が1回の吐出当たり2〜10pl(ピコリットル)であること、
▲4▼ 前記照射手段による活性光線の照射を記録媒体にインクが着弾後0.01〜1.0秒の間に行うこと、
を特徴とする画像形成方法。
【0011】
(2) 前記インクが色材を含有することを特徴とする(1)記載の画像形成方法。
【0012】
(3) 前記記録媒体の膜面pHが7.0以上であることを特徴とする(1)又は(2)記載の画像形成方法。
【0013】
(4) 前記カチオン重合性モノマーの少なくとも1種が、オキセタン化合物であることを特徴とする(1)、(2)又は(3)記載の画像形成方法。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明は、インクとして活性光線硬化型インクを用いたときのインクジェットプリンタで画像を形成する最適条件を見出したものであり、記録ヘッドから吐出するインク液滴の量、記録媒体にインクが着弾してからの活性光線照射の時間(照射タイミング)及び活性光線硬化型インクの組成を最適に組み合わせたものである。
【0015】
以下に、活性光線硬化型インクの組成等、インクジェットプリンタの画像形成条件、記録媒体について順次説明する。
【0016】
本発明に係るカチオン重合性モノマーの例として、カチオン重合により高分子化の起こるタイプのエポキシタイプの紫外線硬化性プレポリマー、モノマーを挙げることができる。1分子内にエポキシ基を2個以上含有するプレポリマーとしては、例えば、脂環式ポリエポキシド類、多塩基酸のポリグリシジルエステル類、多価アルコールのポリグリシジルエーテル類、ポリオキシアルキレングリコールのポリグリシジルエーテル類、芳香族ポリオールのポリグリシジルエーテル類、芳香族ポリオールのポリグリシジルエーテル類の水素添加化合物類、ウレタンポリエポキシ化合物類およびエポキシ化ポリブタジエン類等を挙げることができる。これらのプレポリマーは、その一種を単独で使用することもできるし、また、その二種以上を混合して使用することもできる。
【0017】
カチオン重合性モノマーとしては、他に例えば下記の(1)スチレン誘導体、(2)ビニルナフタレン誘導体、(3)ビニルエーテル類及び(4)N−ビニル化合物類を挙げることができる。
【0018】
(1)スチレン誘導体
例えば、スチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、β−メチルスチレン、p−メチル−β−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−メトキシ−β−メチルスチレン等
(2)ビニルナフタレン誘導体
例えば、1−ビニルナフタレン、α−メチル−1−ビニルナフタレン、β−メチル−1−ビニルナフタレン、4−メチル−1−ビニルナフタレン、4−メトキシ−1−ビニルナフタレン等
(3)ビニルエーテル類
例えば、イソブチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、フェニルビニルエーテル、p−メチルフェニルビニルエーテル、p−メトキシフェニルビニルエーテル、α−メチルフェニルビニルエーテル、β−メチルイソブチルビニルエーテル、β−クロロイソブチルビニルエーテル等
(4)N−ビニル化合物類
例えばN−ビニルカルバゾール、N−ビニルピロリドン、N−ビニルインドール、N−ビニルピロール、N−ビニルフェノチアジン、N−ビニルアセトアニリド、N−ビニルエチルアセトアミド、N−ビニルスクシンイミド、N−ビニルフタルイミド、N−ビニルカプロラクタム、N−ビニルイミダゾール等。
【0019】
また、本発明においては、カチオン重合性モノマーの少なくとも1種が、オキセタン化合物であることが好ましく、更にオキセタン化合物が、2位が置換されているオキセタン環を有する化合物であることが好ましい。
【0020】
本発明で好ましく用いられるオキセタン化合物について、以下説明する。
《2位が置換されているオキセタン環を有するオキセタン化合物》
本発明のインクでは、下記一般式(1)で表される2位が置換されているオキセタン環を分子中に少なくとも1つ有するオキセタン化合物を用いることが好ましい。
【0021】
【化1】
【0022】
上記一般式(1)において、R1〜R6は、各々水素原子または置換基を表す。但し、R3〜R6で表される基の少なくとも一つは置換基である。
【0023】
一般式(1)において、R1〜R6で各々表される置換基としては、例えば、フッ素原子、炭素数1〜6個のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基またはブチル基等)、炭素数1〜6個のフルオロアルキル基、アリル基、アリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基等)、フリル基またはチエニル基を表す。また、これらの基は更に置換基を有していてもよい。
【0024】
《分子中に1個のオキセタン環を有するオキセタン化合物》
更に、上記一般式(1)の中でも、下記一般式(2)〜(5)で各々表されるオキセタン環を有する化合物が好ましく用いられる。
【0025】
【化2】
【0026】
式中、R1〜R6は、水素原子または置換基を表し、R7、R8は、各々置換基を表し、Zは、各々独立で、酸素または硫黄原子、あるいは主鎖に酸素または硫黄原子を含有してもよい2価の炭化水素基を表す。
【0027】
一般式(2)〜(5)において、R1〜R6で各々表される置換基は、前記一般式(1)のR1〜R6で各々表される置換基と同義である。
【0028】
一般式(2)〜(5)において、R7、R8で各々表される置換基としては、炭素数1〜6個のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基またはブチル基等)、炭素数1〜6個のアルケニル基(例えば、1−プロペニル基、2−プロペニル基、2−メチル−1−プロペニル基、2−メチル−2−プロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基または3−ブテニル基等)、アリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基等)、アラルキル基(例えば、ベンジル基、フルオロベンジル基、メトキシベンジル基等)、炭素数1〜6個のアシル基(例えば、プロピルカルボニル基、ブチルカルボニル基またはペンチルカルボニル基等)、炭素数1〜6個のアルコキシカルボニル基(例えば、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基等)、炭素数1〜6個のアルキルカルバモイル基(例えば、プロピルカルバモイル基、ブチルペンチルカルバモイル基等)、アルコキシカルバモイル基(例えば、エトキシカルバモイル基等)を表す。
【0029】
一般式(2)〜(5)において、Zで表される、酸素または硫黄原子、あるいは主鎖に酸素または硫黄原子を含有してもよい2価の炭化水素基としては、アルキレン基(例えば、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、プロピレン基、エチルエチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基等)、アルケニレン基(例えば、ビニレン基、プロペニレン基等)、アルキニレン基(例えば、エチニレン基、3−ペンチニレン基等)が挙げられ、また、前記のアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基の炭素原子は、酸素原子や硫黄原子に置き換わっていてもよい。
【0030】
上記の置換基の中でも、R1が低級アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等)が好ましく、特に好ましく用いられるのは、エチル基である。また、R7およびR8としては、プロピル基、ブチル基、フェニル基またはベンジル基が好ましく、Zは、酸素または硫黄原子を含まない炭化水素基(アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基等)が好ましい。
【0031】
《分子中に2個以上のオキセタン環を有する化合物》
また、本発明では、下記一般式(6)、(7)で表されるような、分子中に2個以上のオキセタン環を有する化合物を用いることが出来る。
【0032】
【化3】
【0033】
式中、Zは、前記一般式(2)〜(5)において用いられる基と同義であり、mは、2、3または4を表す。R1〜R6は、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜6個のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等)、炭素数1〜6個のフルオロアルキル基、アリル基、アリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基等)またはフリル基を表す。但し、一般式(6)においては、R3〜R6の少なくとも一つは置換基である。
【0034】
式中、R9は、炭素数1〜12の線形または分岐アルキレン基、線形または分岐ポリ(アルキレンオキシ)基、または、下記一般式(9)、(10)及び(11)からなる群から選択される2価の基を表す。
【0035】
上記の炭素数1〜12の分岐アルキレン基の一例としては、下記一般式(8)で表されるアルキレン基が好ましく用いられる。
【0036】
【化4】
【0037】
式中、R10は、低級アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等)を表す。
【0038】
【化5】
【0039】
式中、nは0または1〜2000の整数を表し、R12は、炭素数1〜10個のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基等)を表し、R11は、炭素数1〜10個のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基等)または、下記一般式(12)で表される基を表す。
【0040】
【化6】
【0041】
式中、jは0または1〜100の整数を表し、R13は、炭素数1〜10個のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基等)を表す。
【0042】
【化7】
【0043】
式中、R14は、水素原子、炭素数1〜10個のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基等)、炭素数1〜10個のアルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子等)、ニトロ基、シアノ基、メルカプト基、アルコキシカルボニル基((例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基等)またはカルボキシル基を表す。
【0044】
【化8】
【0045】
式中、R15は、酸素原子、硫黄原子、−NH−、−SO−、−SO2−、−CH2−、−C(CH3)2−、または、−C(CF3)2−を表す。
【0046】
本発明で使用されるオキセタン環を有する化合物の好ましい部分構造の態様としては、例えば、上記一般式(6)、(7)において、R1が低級アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等)であることが好ましく、特に好ましくは、エチル基である。また、R9としては、ヘキサメチレン基または、上記一般式(10)において、R14が水素原子であるものが好ましく用いられる。
【0047】
上記一般式(8)において、R10がエチル基、R12及びR13が、各々メチル基、Zが、酸素または硫黄原子を含まない炭化水素基が好ましい。
【0048】
更に、本発明に係るオキセタン環を有する化合物の好ましい態様の一例としては、下記一般式(13)で表される化合物が挙げられる。
【0049】
【化9】
【0050】
式中、rは25〜200の整数であり、R16は炭素数1〜4のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等)またはトリアルキルシリル基を表す。R1、R3、R5、R6は、各々、上記一般式(1)において、R1〜R6で各々表される置換基と同義である。但し、R3〜R6の少なくとも一つは置換基である。
【0051】
以下、本発明に係る、2位が置換されているオキセタン環を有する化合物の具体例を例示化合物1〜15として示すが、本発明はこれらに限定されない。
【0052】
1:trans−3−tert−ブチル−2−フェニルオキセタン
2:3,3,4,4−テトラメチル−2,2−ジフェニルオキセタン
3:ジ[3−エチル(2−メトキシ−3−オキセタニル)]メチルエーテル
4:1,4−ビス(2,3,4,4−テトラメチル−3−エチル−オキセタニル)ブタン
5:1,4−ビス(3−メチル−3−エチルオキセタニル)ブタン
6:ジ(3,4,4−トリメチル−3−エチルオキセタニル)メチルエーテル
7:3−(2−エチル−ヘキシルオキシメチル)−2,2,3,4−テトラメチルオキセタン
8:2−(2−エチル−ヘキシルオキシ)−2,3,3,4,4−ペンタメチル−オキセタン
9:4,4’−ビス[(2,4−ジメチル−3−エチル−3−オキセタニル)メトキシ]ビフェニル
10:1,7−ビス(2,3,3,4,4−ペンタメチル−オキセタニル)ヘプタン)
11:オキセタニル シルセスキオキサン
12:2−メトキシ−3,3−ジメチルオキセタン
13:2,2,3,3−テトラメチルオキセタン
14:2−(4−メトキシフェニル)−3,3−ジメチルオキセタン
15:ジ(2−(4−メトキシフェニル)−3−メチルオキセタン−3−イル)エーテル
本発明に係る、少なくとも2位が置換されているオキセタン環を有する化合物の合成は、下記に記載の文献を参考に合成することができる。
【0053】
(1)Hu Xianming,Richard M. Kellogg,Synthesis,533〜538,May(1995)
(2)A. O. Fitton,J. Hill,D. Ejane,R.Miller,Synth.,12,1140(1987)
(3)Toshiro Imai and Shinya Nishida,Can. J. Chem.Vol.59,2503〜2509(1981)
(4)Nobujiro Shimizu,Shintaro Yamaoka, and Yuho Tsuno,Bull.Chem.Soc.Jpn.,56,3853〜3854(1983)
(5)Walter Fisher and Cyril A. Grob,Helv.Chim.Acta.,61,2336(1978)
(6)Chem.Ber.101,1850(1968)
(7)“Heterocyclic Compounds with Three− and Four−membered Rings”,Part Two,Chapter IX,Interscience Publishers,John Wiley & Sons,New York(1964)
(8)Bull.Chem.Soc.Jpn.,61,1653(1988)
(9)Pure Appl.Chem.,A29(10),915(1992)
(10)Pure Appl.Chem.,A30(2&3),189(1993)
(11)特開平6−16804号公報
(12)ドイツ特許第1,021,858号明細書
(活性光線硬化型インク中の含有量)
本発明に係るオキセタン化合物の活性光線硬化型インク中の含有量は、1質量%〜97質量%が好ましくは、より好ましくは30質量%〜95質量%である。
【0054】
(オキセタン化合物とその他のモノマーとの併用)
また、本発明に係るオキセタン化合物は、単独で用いても良いが、構造の異なる2種を併用してもよく、また、後述する、光重合性モノマーや重合性モノマー等の光重合性化合物等を併用して使用することができる。併用する場合、混合比は、オキセタン化合物が混合物中、10質量%〜98質量%になるように調整することが好ましく、また、その他の光重合性モノマーや重合性モノマー等の光重合性化合物が2質量%〜90質量%になるように調整することが好ましい。
【0055】
《3位のみに置換基を有するオキセタン化合物》
本発明では、上記の2位に置換基を有するオキセタン化合物と、従来公知のオキセタン化合物とを併用することが出来るが、中でも、3位のみに置換基を有するオキセタン化合物が好ましく併用できる。
【0056】
ここで、3位のみに置換基を有するオキセタン化合物としては、例えば、特開2001−220526公報、同2001−310937公報に紹介されているような公知のものを使用することが出来る。
【0057】
3位のみに置換基を有する化合物としては、下記一般式(14)で示される化合物が挙げられる。
【0058】
【化10】
【0059】
一般式(14)において、R1は水素原子やメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のフルオロアルキル基、アリル基、アリール基、フリル基またはチエニル基である。R2は、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の炭素数1〜6個のアルキル基、1−プロペニル基、2−プロペニル基、2−メチル−1−プロペニル基、2−メチル−2−プロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基等の炭素数2〜6個のアルケニル基、フェニル基、ベンジル基、フルオロベンジル基、メトキシベンジル基、フェノキシエチル基等の芳香環を有する基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ブチルカルボニル基等の炭素数2〜6個のアルキルカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基等の炭素数2〜6個のアルコキシカルボニル基、またはエチルカルバモイル基、プロピルカルバモイル基、ブチルカルバモイル基、ペンチルカルバモイル基等の炭素数2〜6個のN−アルキルカルバモイル基等である。本発明で使用するオキセタン化合物としては、1個のオキセタン環を有する化合物を使用することが、得られるが粘着性に優れ、低粘度で作業性に優れるため、特に好ましい。
【0060】
2個のオキセタン環を有する化合物の一例としては、下記一般式(15)で示される化合物等が挙げられる。
【0061】
【化11】
【0062】
一般式(15)において、R1は、上記一般式(14)におけるそれと同様の基である。R3は、例えば、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基等の線状または分枝状アルキレン基、ポリ(エチレンオキシ)基、ポリ(プロピレンオキシ)基等の線状または分枝状ポリ(アルキレンオキシ)基、プロペニレン基、メチルプロペニレン基、ブテニレン基等の線状または分枝状不飽和炭化水素基、またはカルボニル基またはカルボニル基を含むアルキレン基、カルボキシル基を含むアルキレン基、カルバモイル基を含むアルキレン基等である。
【0063】
又、R3としては、下記一般式(16)、(17)及び(18)で示される基から選択される多価基も挙げることが出来る。
【0064】
【化12】
【0065】
一般式(16)において、R4は、水素原子やメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の炭素数1〜4個のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数1〜4個のアルコキシ基、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、メルカプト基、低級アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、またはカルバモイル基である。
【0066】
【化13】
【0067】
一般式(17)において、R5は、酸素原子、硫黄原子、メチレン基、NH、SO、SO2、C(CF3)2、またはC(CH3)2を表す。
【0068】
【化14】
【0069】
一般式(18)において、R6は、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の炭素数1〜4個のアルキル基、またはアリール基である。nは0〜2000の整数である。R7はメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基の炭素数1〜4個のアルキル基、またはアリール基である。R7としては、更に、下記一般式(19)で示される基から選択される基も挙げることが出来る。
【0070】
【化15】
【0071】
一般式(19)において、R8は、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の炭素数1〜4個のアルキル基、またはアリール基である。mは0〜100の整数である。
【0072】
2個のオキセタン環を有する化合物の具体例としては、下記化合物が挙げられる。
【0073】
【化16】
【0074】
例示化合物1は、前記一般式(15)において、R1がエチル基、R3がカルボキシル基である化合物である。又、例示化合物2は、前記一般式(15)において、R1がエチル基、R3が前記一般式(18)でR6及びR7がメチル基、nが1である化合物である。
【0075】
2個のオキセタン環を有する化合物において、上記の化合物以外の好ましい例としては、下記一般式(20)で示される化合物がある。一般式(20)において、R1は、前記一般式(14)のR1と同義である。
【0076】
【化17】
【0077】
又、3〜4個のオキセタン環を有する化合物の一例としては、下記一般式(21)で示される化合物が挙げられる。
【0078】
【化18】
【0079】
一般式(21)において、R1は、前記一般式(14)におけるR1と同義である。R9としては、例えば、下記A〜Cで示される基等の炭素数1〜12の分枝状アルキレン基、下記Dで示される基等の分枝状ポリ(アルキレンオキシ)基または下記Eで示される基等の分枝状ポリシロキシ基等が挙げられる。jは、3または4である。
【0080】
【化19】
【0081】
上記Aにおいて、R10はメチル基、エチル基またはプロピル基等の低級アルキル基である。又、上記Dにおいて、pは1〜10の整数である。
【0082】
3〜4個のオキセタン環を有する化合物の一例としては、例示化合物3が挙げられる。
【0083】
【化20】
【0084】
更に、上記説明した以外の1〜4個のオキセタン環を有する化合物の例としては、下記一般式(22)で示される化合物が挙げられる。
【0085】
【化21】
【0086】
一般式(22)において、R8は前記一般式(19)のR8と同義である。R11はメチル基、エチル基、プロピル基またはブチル基等の炭素数1〜4のアルキル基またはトリアルキルシリル基であり、rは1〜4である。
【0087】
本発明に係るオキセタン化合物の好ましい具体例としては、以下に示す例示化合物4、5、6がある。
【0088】
【化22】
【0089】
上述したオキセタン環を有する各化合物の製造方法は、特に限定されず、従来知られた方法に従えばよく、例えば、パティソン(D.B.Pattison,J.Am.Chem.Soc.,3455,79(1957))が開示している、ジオールからのオキセタン環合成法等がある。又、これら以外にも、分子量1000〜5000程度の高分子量を有する1〜4個のオキセタン環を有する化合物も挙げられる。これらの具体的化合物例としては、以下の例示化合物7、8、9が挙げられる。
【0090】
【化23】
【0091】
次いで、本発明に用いられる光酸発生剤について説明する。
光酸発生剤としては、例えば、化学増幅型フォトレジストや光カチオン重合に利用される化合物が用いられる(例えば、有機エレクトロニクス材料研究会編・「イメージング用有機材料」・ぶんしん出版(1993年)・187〜192ページ参照、技術情報協会・「光硬化技術」・2001年、に紹介されている光酸発生剤参照)。
【0092】
本発明に好適な化合物の例を以下に挙げる。
第1に、ジアゾニウム、アンモニウム、ヨードニウム、スルホニウム、ホスホニウムなどの芳香族オニウム化合物のB(C6F5)4 −、PF6 −、AsF6 −、SbF6 −、CF3SO3 −塩を挙げることができる。対アニオンとしてボレート化合物をもつものが酸発生能力が高く好ましい。オニウム化合物の具体的な例を以下に示す。
【0093】
【化24】
【0094】
第2に、スルホン酸を発生するスルホン化物を挙げることができる。具体的な化合物を以下に例示する。
【0095】
【化25】
【0096】
第3に、ハロゲン化水素を光発生するハロゲン化物も用いることができる。
【0097】
【化26】
【0098】
第4に、鉄アレン錯体を挙げることができる。
【0099】
【化27】
【0100】
本発明に係るインクを着色する場合には、色材を添加する。
本発明に用いられる色材としては、従来から知られている顔料及び染料が使用できる。顔料としては、例えば、フタロシアニン系、アゾ系、キナクリドン系、ジオキサンジン系、ジケトピロロピロール系等の各種の有彩色有機顔料、カーボンブラック、チタンホワイト、シリカ、マイカ、酸化亜鉛等の無機顔料等が挙げられる。
【0101】
有機顔料としては、下記に挙げるものを適宜に使用することができる。イエロー顔料としては、例えば、ピグメントイエロー1、ピグメントイエロー2、ピグメントイエロー3、ピグメントイエロー12、ピグメントイエロー13、ピグメントイエロー14、ピグメントイエロー16、ピグメントイエロー17、ピグメントイエロー55、ピグメントイエロー73、ピグメントイエロー74、ピグメントイエロー75、ピグメントイエロー83、ピグメントイエロー93、ピグメントイエロー95、ピグメントイエロー97、ピグメントイエロー98、ピグメントイエロー109、ピグメントイエロー110、ピグメントイエロー114、ピグメントイエロー128、ピグメントイエロー138、ピグメントイエロー139、ピグメントイエロー150、ピグメントイエロー151、ピグメントイエロー154、ピグメントイエロー155及びピグメントイエロー180等が挙げられる。
【0102】
マゼンタ顔料としては、例えば、ピグメントレッド5、ピグメントレッド7、ピグメントレッド12、ピグメントレッド48(Ca)、ピグメントレッド48(Mn)、ピグメントレッド57:1、ピグメントレッド57(Sr)、ピグメントレッド57:2、ピグメントレッド122、ピグメントレッド123、ピグメントレッド146、ピグメントレッド168、ピグメントレッド184、ピグメントレッド202、ピグメントレッド221、ピグメントレッド238、ピグメントバイオレット19等が挙げられる。
【0103】
シアン顔料としては、例えば、ピグメントブルー1、ピグメントブルー2、ピグメントブルー3、ピグメントブルー16、ピグメントブルー22、ピグメントブルー60、ピグメントブルー15:2、ピグメントブルー15:3、ピグメントブルー15:4、バットブルー4及びバットブルー60等が挙げられる。
【0104】
色材として顔料を用いる場合には、その顔料を水性媒体中に均一に分散させた水性顔料分散体を使用し、本発明に係る水性光硬化型樹脂組成物と混合させることが好ましい。水性顔料分散体としては、特に、アニオン性官能基によって水中に顔料が安定に分散されている水性顔料分散体を使用することが好ましい。例えば、ノニオン系或いはアニオン系において安定な、水性グラビアインキ、水性の筆記具用の顔料分散液や、従来公知のインクジェットインク用の顔料分散体等を、そのまま応用することが可能である。
【0105】
アニオン性解離基を持ち、アルカリ可溶性の水溶性高分子を用いて分散された顔料分散体としては、例えば、特開平5−247392号公報、特開平8−143802号公報に開示されている。また、アニオン性解離基を持つ界面活性剤によって分散された顔料分散体としては、特開平8−209048号公報に開示されている。また、高分子によってカプセル化されその表面にアニオン性解離基を付与することによって分散された顔料分散体としては、特開平10−140065号公報、特開平9−316353号公報、特開平9−151342号公報、特開平9−104834号公報、特開平9−31360号公報に開示されている。更に、顔料表面に化学反応によってアニオン性解離基を結合することで顔料を分散させた顔料分散体としては、米国特許第5,837,045号及び同第5,851,280明細書に開示されるような分散体がある。
【0106】
特に、インクジェット記録用インクに好適に使用することのできる顔料分散体の基本的な要素としては、顔料が水性媒体に分散され、分散体としての粒度分布が平均粒子径で25nm〜350nmの範囲にあり、最終インクの粘度が吐出に影響を与えない範囲に調節可能であること、更には、インクを紫外線硬化性とするために必須な、化合物との相溶性が満足されることが必要となる。
【0107】
また、顔料粒子の平均粒子径を25nm〜350nm程度の範囲にすることで、印刷物の用途にも依存するが、可視光線の波長よりも十分に小さいので、散乱が少なければ十分に透明といえる印刷物が与えられる。
【0108】
インクの色材として顔料が使用される場合には、インク中における純顔料分の濃度は、概ね、インク全量に対して0.3〜15質量%の範囲である。顔料の着色力は顔料粒子の分散状態に依存するが、約0.3〜1質量%の範囲であると、淡色のインクとして利用される範囲となる。また、それ以上であると、一般のカラー着色用に用いられる濃度を与える。
【0109】
また、本発明に用いられるインクジェット用インクは、顔料分散体を用いてインク組成物の粘度が25℃で10〜500mPa・sで、35℃以上に、加熱することにより1〜30mPa・sになるよう組成比を決める。
【0110】
室温での粘度を上げることにより、吸収性のある記録媒体にもインクの浸透を防ぎ、未硬化モノマーの低減、臭気低減が可能となり、着弾時のドット滲みを抑えることができ、画質が改善される。また、表面張力の違う記録媒体間でも同じようなドットが形成されるため、同じような画質が得られる。10mPa・s未満では、滲み防止効果が小さく、500mPa・sより大きいと、インク液の供給に問題が生じる。
【0111】
また、安定な出射性を得るためにはインク組成物が1〜30mPa・sとなることが好ましい。
【0112】
本発明のインクを調製する際、使用する原材料をいかなる順序で混合してもよいが、混合時の安定性を確保するために、全ての材料が中性から塩基性であるように、予め調節しておくことが好ましい。混合時には、不均一な状態を長く保持することないように、速やかに撹拌を行うことが好ましい。色材として、顔料分散体を使用する場合には、均一性を損なわないように、混合した後、更によく撹拌を行うことが好ましい。
【0113】
次いで、本発明の画像形成方法について説明する。
本発明のインクを用いた画像形成方法においては、インク組成物を記録媒体に付着させた後に、活性光線の照射を行う。発生光線の照射は、可視光照射、紫外線照射であってもよく、特に、紫外線照射が好ましい。紫外線照射を行う場合、紫外線照射量は、100mJ/cm2以上、好ましくは500mJ/cm2以上であり、また、10,000mJ/cm2以下、好ましくは5,000mJ/cm2以下の範囲で行う。上記で規定する範囲内における紫外線照射量であれば、十分硬化反応を行うことができ、また紫外線照射によって色材が退色してしまうことも防止できるので有利である。紫外線照射は、メタルハライドランプ、キセノンランプ、カーボンアーク灯、ケミカルランプ、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ等のランプが挙げられる。例えば、Fusion System社製のHランプ、Dランプ、Vランプ等の市販されているものを用いて行うことができる。
【0114】
メタルハライドランプは高圧水銀ランプ(主波長は365nm)に比べてスペクトルが連続しており、200〜450nmの範囲で発光効率が高く、かつ長波長域が豊富である。従って、本発明のインク組成物の様に顔料を使用している場合はメタルハライドランプが適している。
【0115】
本発明では、記録材料上にインクが着弾し、活性光線を照射して硬化した後の総インク膜厚が2〜20μmであることが好ましい。スクリーン印刷分野の活性光線硬化型インクジェット記録では、総インク膜厚が20μmを越えているのが現状であるが、記録材料が薄いプラスチック材料であることが多い軟包装印刷分野では、前述した記録材料のカール・皺の問題でだけでなく、印刷物全体のこし・質感が変わってしまうという問題が有るため、過剰な膜厚のインク吐出は好ましくない。
【0116】
尚、ここで「総インク膜厚」とは記録材料に描画されたインクの膜厚の最大値を意味し、単色でも、それ以外の2色重ね(2次色)、3色重ね、4色重ね(白インクベース)のインクジェット記録方式で記録を行った場合でも総インク膜厚の意味するところは同様である。
【0117】
インクの吐出条件としては、記録ヘッド及びインクを35℃〜100℃に加熱し、吐出することが吐出安定性の点で好ましい。活性光線硬化型インクは、温度変動による粘度変動幅が大きく、粘度変動はそのまま液滴サイズ、液滴射出速度に大きく影響を与え、画質劣化を起こすため、インク温度を上げながらその温度を一定に保つことが必要である。インク温度の制御幅としては、設定温度±5℃、好ましくは設定温度±2℃、更に好ましくは設定温度±1℃である。
【0118】
また、本発明では、記録ヘッドの各吐出口より吐出する液滴量が2〜15plであることが好ましい。本来、高精細画像を形成するためには、液滴量がこの範囲であることが必要であるが、この液滴量で吐出する場合、前述した吐出安定性が特に厳しくなる。本発明によれば、インクの液滴量が2〜15plのような小液滴量で吐出を行っても吐出安定性は向上し、高精細画像が安定して形成出来る。
【0119】
本発明の画像形成方法においては、活性光線の照射条件として、インク着弾後0.01秒〜1.0秒の間に活性光線が照射される。より好ましくは0.01秒〜0.5秒である。
【0120】
活性光線の照射方法として、その基本的な方法が、例えば、特開昭60−132767号公報に開示されている。これによると、ヘッドユニットの両側に光源を設け、シャトル方式でヘッドと光源を走査する。活性光線の照射は、インク着弾後、一定時間を置いて行われることになる。更に、駆動を伴わない別光源によって硬化を完了させる。米国特許第6,145,979号明細書では、活性光線の照射方法として、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いる。本発明の画像形成方法においては、これらの何れの照射方法も用いることが出来る。
【0121】
また、活性光線を照射を2段階に分け、まずインク着弾後0.01〜1.0秒の間に前述の方法で活性光線を照射し、かつ、全印字終了後、更に活性光線を照射する方法も好ましい態様の1つである。活性光線の照射を2段階に分けることで、よりインク硬化の際に起こる記録材料の収縮を抑えることが可能となる。
【0122】
次いで、記録媒体について説明する。本発明においては、通常の非コート紙、コート紙、合成紙などの他、いわゆる軟包装に用いられる各種非吸収性のプラスチックおよびそのフィルムを用いることができる。各種プラスチックフィルムとしては、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム、OPS(延伸ポリスチレン)フィルム、OPP(延伸ポリプロピレン)フィルム、ONy(延伸ナイロン)フィルム、PVC(ポリビニルクロライド)フィルム、PEフィルム、TACフィルムがある。その他のプラスチックとしては、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ABS、ポリアセタール、PVA、ゴム類、更に、金属類やガラス類がある。これら記録媒体の内で、膜面pHが6.0以上の記録媒体上にカチオン硬化インクで印字する場合、硬化性が劣化する場合があり、密着性や色のにじみといった問題が起こる。本発明では、pHが6.0以上の膜面pHにおいても、硬化性が劣化することがない印刷方法を提供する。更に、本発明では、pHが7.0以上の記録媒体に印字するする場合に更に有効である。本発明における膜面pHとは、23℃、相対湿度48%に調湿された記録媒体上に、純水0.1mlを滴下した後、5分後の膜面pHとする。
【0123】
本発明においては、包装の費用や生産コスト等の記録材料のコスト、プリントの作製効率、各種のサイズのプリントに対応できる等の点で、長尺(ウェブ)な記録媒体を使用する方が有利である。
【0124】
次いで、本発明に係るインクジェットプリンタについて説明する。
以下、本発明に係るインクジェットプリンタについて、図面を適宜参照しながら説明する。尚、図面のインクジェットプリンタはあくまでも本発明に係るインクジェットプリンタの一態様であり、本発明に係るインクジェットプリンタはこの図面に限定されない。
【0125】
図1は、本発明に係るインクジェットプリンタの要部の構成を示す正面図である。インクジェットプリンタ1は、ヘッドキャリッジ2、記録ヘッド3、照射手段4、プラテン5等を備えて構成される。このインクジェットプリンタ1は、記録媒体Pの下にプラテン5が設置されている。プラテン5は、紫外線を吸収する機能を有しており、記録媒体Pを通過してきた余分な紫外線を吸収する。その結果、高精細な画像を非常に安定に再現できる。
【0126】
記録媒体Pは、ガイド部材6に案内され、搬送手段(図示せず)の作動により、図1における手前から奥の方向に移動する。ヘッド走査手段(図示せず)は、ヘッドキャリッジ2を図1におけるY方向に往復移動させることにより、ヘッドキャリッジ2に保持された記録ヘッド3の走査を行なう。
【0127】
ヘッドキャリッジ2は記録媒体Pの上側に設置され、記録媒体P上の画像印刷に用いる色の数に応じて後述する記録ヘッド3を複数個、吐出口を下側に配置して収納する。ヘッドキャリッジ2は、図1におけるY方向に往復自在な形態で記録装置1本体に対して設置されており、ヘッド走査手段の駆動により、図1におけるY方向に往復移動する。
【0128】
なお、図1ではヘッドキャリッジ2がホワイト(W)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各記録ヘッド3を収納するものとして描図を行なっているが、実施の際にはヘッドキャリッジ2に収納される記録ヘッド3の色数は適宜決められるものである。
【0129】
以下、記録ヘッド3としては、任意の一つ(例えば、Yの記録ヘッド)を代表として説明する。
【0130】
記録ヘッド3は、インク供給手段(図示せず)により供給された活性光線硬化型インク(代表的には紫外線硬化型インクであり、以下紫外線硬化型インクとして説明する。)を、内部に複数個備えられた吐出手段(図示せず)の作動により、吐出口から記録媒体Pに向けて吐出する。記録ヘッド3により吐出される紫外線硬化型インクは色材、カチオン重合性モノマー、光酸発生剤等を含んで組成されており、紫外線の照射を受けることで光酸発生剤が触媒として作用することに伴なうカチオン重合性モノマーの架橋、重合反応によって硬化する性質を有する。
【0131】
記録ヘッド3は記録媒体Pの一端からヘッド走査手段の駆動により、図1におけるY方向に記録媒体Pの他端まで移動するという走査の間に、記録媒体Pにおける一定の領域(着弾可能領域)に対して紫外線硬化型インクをインク滴として吐出し、該着弾可能領域にインク滴を着弾させる。
【0132】
上記走査を適宜回数行ない、1領域の着弾可能領域に向けて紫外線硬化型インクの吐出を行なった後、搬送手段で記録媒体Pを図1における手前から奥方向に適宜移動させ、再びヘッド走査手段による走査を行ないながら、記録ヘッド3により上記着弾可能領域に対し、図1における奥方向に隣接した次の着弾可能領域に対して紫外線硬化型インクの吐出を行なう。
【0133】
上述の操作を繰り返し、ヘッド走査手段及び搬送手段と連動して記録ヘッド3から紫外線硬化型インクを吐出することにより、記録媒体P上に紫外線硬化型インク滴の集合体からなる画像が形成される。
【0134】
照射手段4は特定の波長領域の活性光線、例えば紫外線を安定した露光エネルギーで発光する紫外線ランプ及び特定の波長の紫外線を透過するフィルターを備えて構成される。ここで、紫外線ランプとしては、水銀ランプ、メタルハライドランプ、エキシマーレーザー、紫外線レーザー、冷陰極管、ブラックライト、LED(light emitting diode)等が適用可能であり、帯状のメタルハライドランプ管、冷陰極管、水銀ランプ管もしくはブラックライトが好ましい。特に波長365nmの紫外線を発光する冷陰極管及びブラックライトが滲み防止、ドット径制御を効率よく行なえ、かつ、硬化の際の皺も低減でき好ましい。ブラックライトを照射手段4の放射線源に用いることで、紫外線硬化インクを硬化するための照射手段4を安価に作製することができる。
【0135】
照射手段4は、記録ヘッド3がヘッド走査手段の駆動による1回の走査によって紫外線硬化型インクを吐出する着弾可能領域のうち、記録装置(紫外線硬化型インクジェットプリンタ)1で設定できる最大のものとほぼ同じ形状か、着弾可能領域よりも大きな形状を有する。
【0136】
照射手段4はヘッドキャリッジ2の両脇に、記録媒体Pに対してほぼ平行に固定して設置される。
【0137】
インク液滴を吐出する列状に配置された複数個の吐出口があるインク吐出部31の照度を調整する手段としては、記録ヘッド3全体を遮光することはもちろんであるが、加えて照射手段4と記録媒体Pの距離h1より、記録ヘッド3のインク吐出部31と記録媒体Pとの距離h2を大きくしたり(h1<h2)、記録ヘッド3と照射手段4との距離dを離したり(dを大きく)することが有効である。又、記録ヘッド3と照射手段4の間を蛇腹構造7にすると更に好ましい。
【0138】
ここで、照射手段4で照射される紫外線の波長は、照射手段4に備えられた紫外線ランプ又はフィルターを交換することで適宜変更することができる。
【0139】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【0140】
《インク組成物の調製》
表1記載の構成を有するインク組成物を調製した。
【0141】
【表1】
【0142】
なお、表1に記載の各略称の詳細は、以下の通りである。
K:ブラックインク
C:シアンインク
M:マゼンタインク
Y:イエローインク
W:ホワイトインク
色材1:C.I.pigment Black 7
色材2:C.I.pigment Blue 15:3
色材3:C.I.pigment Red 57:1
色材4:C.I.pigment Yellow 13
色材5:酸化チタン(アナターゼ型 平均粒径0.20μm)
【0143】
【化27】
【0144】
《インクジェット画像形成方法》
ピエゾ型インクジェットヘッドを備えた、図1に記載のインクジェットプリンタに、上記調製した各インク組成物セットを装填し、表2に示す幅600mm、長さ1000mの長尺の各記録媒体へ画像記録を連続して行った。インク供給系は、インクタンク、供給パイプ、ヘッド直前の前室インクタンク、フィルター付き配管、ピエゾヘッドからなり、前室インクタンクからヘッド部分まで断熱して50℃の加温を行った。ピエゾヘッドは、2〜14plのマルチサイズドットを720dpi×720dpi(dpiとは、2.54cm当たりのドット数を表す。)の解像度で吐出できるよう駆動して、各インクを連続吐出した。インクが記録媒体に着弾した後、紫外線を照射し硬化処理を行った。尚、評価は温度23℃、40%RHに調整された場所で行った。
【0145】
各画像形成方法における1回の吐出当たりのインク液滴量、インク着弾後から紫外線照射までの時間(照射タイミング)については表2に示した通りである。
【0146】
【表2】
【0147】
照射光源、照射方法の詳細は、以下の通りである。
照射光源:蛍光灯(ニッポ電機社製特注品、電源消費電力1kw未満/時)
照射方法:記録ヘッドの両端部より線光源で照射
《インクジェット記録画像の評価》
上記画像形成方法で記録した各画像について、下記の各評価を行った。
【0148】
(色滲みの評価=高精細の評価)
隣り合う各色ドットをルーペで拡大し、滲み具合を目視観察し、下記の基準に則り色混じり耐性の評価を行い、各色の平均ランクを求めた。
【0149】
◎:隣り合うドット形状が真円を保ち、滲みがない
○:隣り合うドット形状はほぼ真円を保ち、ほとんど滲みがない
△:隣り合うドットが少し滲んでいてドット形状が少しくずれているが、ギリギリ使えるレベル
×:隣り合うドットが滲んで混じりあっており、使えないレベル
(密着性の評価)
4Cのベタを印字し硬化させた後、貼り付けたセロテープ(R)をはがすことにて密着性を評価。
【0150】
◎:剥がれない
○:僅かに剥がれるが、問題なし
△:剥がれるが、実用上許容される下限のレベルである
×:剥がれてしまい、実用上許容される限度外
(硬化性の評価)
◎:完全に硬化しており、指で触ってもとれない
○:指で強く擦ると印字したインクが取れるが、問題の無いレベル
△:指で擦るととれるが、実用上許容される下限のレベルである
×:擦ると取れてしまい、実用上許容される限度外
以上により得られた各評価結果を表3に示す。なお、画像形成中にインクによる臭気はほとんど感じられなかった。
【0151】
【表3】
【0152】
表3の結果より、膜面pHの高い記録媒体においても、本発明の画像形成方法によれば、密着性、硬化性に優れた高精細な画像が得られていることがわかる。
【0153】
【発明の効果】
本発明により、汎用性のある記録媒体を用いて、低臭気、密着性、硬化性に優れた高精細な画像を作成する画像形成方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像形成方法に用いられるインクジェットプリンタの要部の構成を示す正面図である。
【符号の説明】
1 インクジェットプリンタ
2 ヘッドキャリッジ
3 記録ヘッド
31 インク吐出部
4 照射手段
5 プラテン
6 ガイド部材
7 蛇腹構造
P 記録媒体
Claims (4)
- インク液滴を吐出する複数個の吐出口を列状に配置して有する記録ヘッド及び該記録ヘッドから吐出され記録媒体に着弾したインクに活性光線を照射し該インクを硬化させるための照射手段を備えてなるインクジェットプリンタを用いて画像を形成する画像形成方法において、
▲1▼ 前記インクがカチオン重合性モノマー及び光酸発生剤を含有する活性光線硬化型インクであること、
▲2▼ 前記記録媒体の膜面pHが6以上であること、
▲3▼ 前記記録ヘッドの各吐出口から吐出されるインク液滴の量が1回の吐出当たり2〜10pl(ピコリットル)であること、
▲4▼ 前記照射手段による活性光線の照射を記録媒体にインクが着弾後0.01〜1.0秒の間に行うこと、
を特徴とする画像形成方法。 - 前記インクが色材を含有することを特徴とする請求項1記載の画像形成方法。
- 前記記録媒体の膜面pHが7.0以上であることを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成方法。
- 前記カチオン重合性モノマーの少なくとも1種が、オキセタン化合物であることを特徴とする請求項1、2又は3記載の画像形成方法。
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