JP7031692B2 - 非水系光硬化型インクジェット組成物収容体及び記録方法 - Google Patents
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Description
〔1〕
温度60℃、相対湿度90%における吸湿速度が1.5質量%/24時間 以上である重合性化合物を含む非水系光硬化型インクジェット組成物と、
該非水系光硬化型インクジェット組成物を収容し、金属酸化物層を有する部材からなる容器、又は、少なくとも前記非水系光硬化型インクジェット組成物を収容する容器を収容し、金属酸化物層を有する部材からなる包装体と、を備える、
非水系光硬化型インクジェット組成物収容体。
〔2〕
前記重合性化合物が、2つの非環式炭化水素基に結合した酸素原子、酸素原子を含む複素環基、及び水酸基からなる群より選ばれる1つ以上を有する、前項〔1〕に記載の非水系光硬化型インクジェット組成物収容体。
〔3〕
前記重合性化合物の含有量が、前記非水系光硬化型インクジェット組成物の総量に対し、20質量%以上である、前項〔1〕又は〔2〕に記載の非水系光硬化型インクジェット組成物収容体。
〔4〕
前記金属酸化物層が、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、及びセリアからなる群より選ばれる1つ以上の酸化物を含む、前項〔1〕~〔3〕のいずれか1項に記載の非水系光硬化型インクジェット組成物収容体。
〔5〕
前記非水系光硬化型インクジェット組成物が、アシルホスフィンオキシド系化合物をさらに含む、前項〔1〕~〔4〕のいずれか1項に記載の非水系光硬化型インクジェット組成物収容体。
〔6〕
前記重合性化合物が、ラジカル重合性化合物を含む、前項〔1〕~〔5〕のいずれか1項に記載の非水系光硬化型インクジェット組成物収容体。
〔7〕
前記非水系光硬化型インクジェット組成物が、顔料と顔料分散剤とをさらに含む、前項〔1〕~〔6〕のいずれか1項に記載の非水系光硬化型インクジェット組成物収容体。
〔8〕
前記容器又は前記包装体が、可視光透過性を有する、前項〔1〕~〔7〕のいずれか1項に記載の非水系光硬化型インクジェット組成物収容体。
〔9〕
前記容器又は前記包装体の水分透過率が、20g/m2・24時間 以下である、前項〔1〕~〔8〕のいずれか1項に記載の非水系光硬化型インクジェット組成物収容体。
〔10〕
前項〔1〕~〔9〕のいずれか1項に記載の非水系光硬化型インクジェット組成物収容体から、前記非水系光硬化型インクジェット組成物を、インク流路を介して、吐出ノズルに送液する送液工程と、
前記吐出ノズルから、被記録媒体に対して、前記非水系光硬化型インクジェット組成物を吐出する吐出工程と、を有する、記録方法。
〔11〕
前記被記録媒体に付着した前記非水系光硬化型インクジェット組成物に対して、発光ダイオードを用いて、発光ピーク波長が350~420nmである紫外光を照射して、前記非水系光硬化型インクジェット組成物を硬化させる硬化工程を有する、前項〔10〕に記載の記録方法。
本実施形態の非水系光硬化型インクジェット組成物収容体(以下、「収容体」ともいう。)は、温度60℃、相対湿度90%における吸湿速度が1.5質量%/24時間 以上である重合性化合物を含む非水系光硬化型インクジェット組成物(以下、「インク組成物」ともいう。)と、該非水系光硬化型インクジェット組成物を収容し、金属酸化物層を有する部材からなる容器、又は、少なくとも前記非水系光硬化型インクジェット組成物を収容する容器を収容し、金属酸化物層を有する部材からなる包装体と、を備える。
非水系光硬化型インクジェット組成物を収容する容器、又は、少なくとも非水系光硬化型インクジェット組成物を収容する容器を収容する包装体は、金属酸化物層を有する部材からなる。金属酸化物層は、容器又は包装体を構成する部材の外表面、内表面、内部の少なくともいずれかに備えられている。部材の組成物を包含する面の全体に備えていることが好ましい。金属酸化物層を有することにより、本実施形態の容器又は包装体は水分透過率がより低下し視認性にも優れるものとなる。さらに、水分透過率が低いため、インク組成物が吸湿することに由来する異物の発生を抑制することができる。また、視認性に優れることから、容器又は包装体内で発生した異物の発見も容易となる。
容器又は包装体は、金属酸化物層を有する部材からなる。部材の金属酸化物層以外の構成としては、樹脂材料からなる成形体(樹脂成形体)や、無機材料からなる成形体(無機成形体)を用いることができ、それらの表面や内部に金属酸化物層を有するものとすることができる。樹脂成形体又は無機成形体を構成する構成材料としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド系繊維、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンビニルアルコール共重合体(EVOH)、ポリスチレンのような樹脂;又はガラスのような無機物が挙げられる。なお、上記構成材料は、適当な比率で配合して用いても、複数種重ねて用いてもよい。
非水系光硬化型インクジェット組成物は、温度60℃、相対湿度90%における吸湿速度が1.5質量%/24時間 以上である重合性化合物を含む。本実施形態においてこのような重合性化合物を親水性重合性化合物ともいう。
重合性化合物の中でも、温度60℃、相対湿度90%における吸湿速度が、1.5質量%/24時間以上であるものを含む。好ましくは1.75~11質量%/24時間であり、より好ましくは1.90~10質量%/24時間である。上記化合物の吸湿速度が1.5質量%/24時間 以上であると、硬化性に優れ有利である。また、上記化合物の吸湿速度が11質量%/24時間 以下であることにより、吸湿に由来する異物などの発生をより抑制できる傾向にある。なお、吸湿速度は、実施例に記載の方法により測定することができる。
インク組成物は、光重合開始剤をさらに含んでもよい。光重合開始剤としては、特に限定されないが、例えば、アシルホスフィンオキシド系化合物、チオキサントン系化合物が挙げられる。このなかでも、アシルホスフィンオキシド系化合物が好ましい。アシルホスフィンオキシド系化合物を含むことにより、硬化性がより向上する傾向にある。
アシルホスフィンオキサイド系化合物は酸素阻害を受けやすいが、一方で、アシルホスフィンオキサイド系化合物を用いることによりLEDを用いた場合の硬化性がより向上する傾向にある。なお、アシルホスフィンオキサイド系化合物及びチオキサントン系化合物の組み合わせにより、UV-LEDによる硬化プロセスにより優れ、インク組成物の硬化性、密着性が一層優れる傾向にある。
チオキサントン系化合物を含むことにより、表面タック性を低減でき、特に、酸素阻害を受けやすい薄膜時においてインク表面を硬化させドット間の混色、滲みを防止することができる傾向にある。
インク組成物は、顔料を含んでもよく、その顔料と共にと顔料分散剤をさらに含んでもよい。顔料と顔料分散剤は吸湿による異物発生の原因となりやすいため、インク組成物がそれらを含むことにより、本発明が特に有利となる。
ブラックインクに使用される顔料としては、特に限定されないが、例えば、No.2300、No.900、MCF88、No.33、No.40、No.45、No.52、MA7、MA8、MA100、No.2200B等(以上、三菱化学社(Mitsubishi Chemical Corporation)製)、Raven 5750、Raven 5250、Raven 5000、Raven 3500、Raven 1255、Raven 700等(以上、コロンビアカーボン(Carbon Columbia)社製)、Rega1 400R、Rega1 330R、Rega1 660R、Mogul L、Monarch 700、Monarch 800、Monarch 880、Monarch 900、Monarch 1000、Monarch 1100、Monarch 1300、Monarch 1400等(キャボット社(CABOT JAPAN K.K.)製)、Color Black FW1、Color Black FW2、Color Black FW2V、Color Black FW18、Color Black FW200、Color B1ack S150、Color Black S160、Color Black S170、Printex 35、Printex U、Printex V、Printex 140U、Special Black 6、Special Black 5、Special Black 4A、Special Black 4(以上、デグッサ(Degussa)社製)が挙げられる。
上記の顔料は、分散性顔料であってもよい。顔料の分散方法としては、たとえば、顔料分散剤を用いて分散させる方法が挙げられる。
本実施形態のインク組成物は、重合禁止剤を含んでもよい。重合禁止剤としては、特に限定されないが、例えば、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル(MEHQ)、1-o-2,3,5-トリメチルヒドロキノン、2-tert-ブチルヒドロキノンに代表されるヒドロキノン類;カテコール、4-メチルカテコール、4-tert-ブチルカテコールに代表されるカテコール類;フェノール、ブチルヒドロキシトルエン、ブチルヒドロキシアニソール、p-メトキシフェノール、クレゾール、ピロガロール、3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシトルエン、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)、2,2’-メチレンビス(4-エチル-6-ブチルフェノール)、及び4,4’-チオビス(3-メチル-6-t-ブチルフェノール)に代表されるフェノール類;4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジニル-1-オキシルに代表される2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-オキシル骨格を有する化合物、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン骨格を有する化合物、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-アルキル骨格を有する化合物、及び2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-アシル骨格を有する化合物に代表されるヒンダードアミン類が挙げられる。なお、重合禁止剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本実施形態のインク組成物は、非水系である。具体的には、水の含有量は、好ましくは0~1.0質量%であり、より好ましくは0~0.50質量%であり、さらに好ましくは0~0.30質量%である。あるいは、実質上水を含まないインク組成物である。
本実施形態の記録方法は、温度60℃、相対湿度90%における吸湿速度が1.5質量%/24時間以上である重合性化合物を含む非水系光硬化型インクジェット組成物を、上記非水系光硬化型インクジェット組成物収容体から、インク流路を介して、吐出ノズルに送液する送液工程と、前記吐出ノズルから、被記録媒体に対して、前記非水系光硬化型インクジェット組成物を吐出する吐出工程と、を有する。
送液工程は、上記非水系光硬化型インクジェット組成物を、非水系光硬化型インクジェット組成物収容体から、インク流路を介して、吐出ノズルに送液する工程である。ここで「インク流路」とは、インクジェット記録装置において、インクを流通させるための流路をいう。インク流路としては、例えば、インクを貯留するインク収容容器からインクジェット式記録ヘッドにインクを供給するためのインク供給路や、インクジェット式記録ヘッド内においてインクをノズル開口部まで流通させるための流路が挙げられる。また、送液方法としては、従来公知の方法を用いることができる。
吐出工程は、吐出ノズルから、被記録媒体に対して、非水系光硬化型インクジェット組成物を吐出する工程である。
本実施形態の記録方法は、硬化工程を更に有していてもよい。硬化工程は、被記録媒体に付着した前記非水系光硬化型インクジェット組成物に対して、発光ダイオード(LED)を用いて、発光ピーク波長が350~420nmである紫外光を照射して、前記非水系光硬化型インクジェット組成物を硬化させる工程である。LEDを用いることにより、メタルハライド光源や水銀灯を用いる場合と比較して、インクジェット記録装置の小型化及び高寿命化、並びにインクジェット記録方法の高効率化及び低コスト化が可能となる。
下記の実施例及び比較例において使用したインク組成物用の主な材料は、以下の通りである。
〔重合性化合物〕
(三官能モノマー)
SR444(ペンタエリスリトールトリアクリレート、Sartomer社製)
(二官能モノマー)
VEEA(アクリル酸2-(2-ビニロキシエトキシ)エチル、日本触媒社製)
SR508(ジプロピレングリコールジアクリレート、Sartomer社製)
V#230(1,6‐ヘキサンジオールジアクリレート、大阪有機化学工業社製)
KAYARAD R-684(ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート、日本化薬社製)
(単官能モノマー)
ACMO(アクリロイルモルフォリン、興人フィルム&ケミカルズ社製)
4HBA(4-ヒドロキシブチルアクリレート、大阪有機化学工業社製)
V#150(テトラヒドロフルフリルアクリレート、大阪有機化学工業社製)
DA141(2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピルアクリレート、ナガセケムテックス社製)
V#192(フェノキシエチルアクリレート、大阪有機化学工業社製)
IBXA(イソボルニルアクリレート、大阪有機化学工業社製)
〔界面活性剤〕
BYK3500(シリコーン系界面活性剤、BASF社製)
〔重合禁止剤〕
MEHQ(p-メトキシフェノール、関東化学社製)
LA7RD(4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジニル-1-オキシル、ADEKA社製)
〔重合開始剤〕
Hostalux KCB(Clariant社製)
Irgacure 819(BASF社製)
Speedcure TPO(LAMBSON社製)
Speedcure DETX(LAMBSON社製)
〔顔料〕
PR122(C.I.ピグメントレッド122)
酸化チタン
〔顔料分散剤〕
BYK180(BYK社製)ホワイト顔料用
Solsperse 36000(ルーブリゾール社製)マゼンタ顔料用
各材料を下記の表1に示す組成で混合し、十分に撹拌し、各インク組成物1~9を得た。なお、下記の表1中、数値の単位は質量%であり、合計は100.0質量%である。
7mLの重合性化合物を入れたサンプル瓶(13.5mL)を蓋をしない状態で、水50ccの入ったディスポカップ(200mL)の中に静置し、ディスポカップの上部をサランラップ(登録商標)で密閉した。このディスポカップを60℃の恒温槽に24時間静置し、吸湿サンプルを作製した。吸湿後、サンプル瓶を密閉し、カールフィッシャー水分計(平沼産業社製、微量水分測定装置、AQ-2200)を用いて、重合性化合物中に含まれる水分量を測定した。吸湿試験前後の水分量の増加分を下記式にて計算し、吸湿速度を求めた。
吸湿速度=(吸湿後の水分量-吸湿前の水分量)/吸湿前の重合性化合物の質量×100
基材として、厚さ80μmの低密度ポリエチレンフィルムを用いた。このPETフィルムの片面に、プラズマ処理器を用いて反応性イオンエッチングによる前処理を施した。この時、電極には高周波電源を用い、アルゴン/酸素混合ガス雰囲気下とした。続いて、インラインで、反応性イオンエッチングによる前処理表面の上に、電子線加熱方式による真空蒸着装置によって、厚み50nmのシリカを蒸着したフィルムを得た。その後、得られたフィルムを用いて、インク組成物を収容するための容器1を作製した。
容器1~4の水分透過率は、JIS K 7129 プラスチック-フィルム及びシート 水蒸気透過度の求め方(ガスクロマトグラフ法)により測定した。まず、低湿度チャンバと高湿度チャンバとを試験片によって隔離した。ガスクロマトグラフ法は,真空ポンプで低湿度チャンバを排気し,高湿度チャンバに一定の相対湿度に制御したガスを流し,試験片を透過した水蒸気を一定時間計量管に集め,集めた水蒸気量をガスクロマトグラフで測定し,水蒸気透過度を算出した。
容器1~4の酸素透過率は、JIS K 7126 プラスチック-フィルム及びシート ガス透過度試験方法(ガスクロマトグラフ法)により測定した。試験片によって隔てられた一方(低圧側)を真空に保ち,他方(高圧側)に試験ガスを導入し,試験片を通過して低圧側に透過したガス量をガスクロマトグラフ法によって測定しガス透過度を算出した。
インク組成物を上記のように作製した容器にそれぞれ封入し、その容器を温度60℃、相対湿度90%で、7日間に保管した。保管後の容器を包装体であるインクカートリッジ内に収容し、そのカートリッジをプリンター(PX-G5000、セイコーエプソン社製)に装着した。その後、収容体内のインク組成物を360個のノズルを有するヘッドから10分間連続吐出した。この際、インク組成物の粘度が10mPa・sとなるよう、ヘッドにおいてインク温度を調整した。吐出後、ノズルを検査し、不吐出ノズルの個数を数えた。不吐出ノズルの個数に基づいて、下記評価基準により、保管による異物の発生を評価した。なお、評価Bのものは、収容体内のインク組成物を濾紙で濾過したところ、異物と見られる残留物がみられた。
A:不吐出ノズルが1個以下であった。
B:不吐出ノズルが2個以上であった。
インク組成物を上記のように作製した容器にそれぞれ封入し、その容器を温度60℃、相対湿度90%で、7日間に保管した。保管後の容器を包装体であるインクカートリッジ内に収容し、そのカートリッジをプリンター(PX-G5000、セイコーエプソン社製)に装着した。その後、収容体内のインク組成物を360個のノズルを有するヘッドから吐出し、被記録媒体に付着させた。その後、被記録媒体上のインク組成物に対し積算エネルギー200mJ/cm2で紫外光を照射して、膜厚10μmの塗膜を得た。
AA:積算エネルギー150mJ/cm2では傷の有無又は綿棒の汚れが認められなかった。
A:積算エネルギー200mJ/cm2照射では傷の有無又は綿棒の汚れが認められなかったが、積算エネルギー150mJ/cm2では傷の有無又は綿棒の汚れが認められた。
B:積算エネルギー200mJ/cm2照射でも傷の有無又は綿棒の汚れが認められた。
インク組成物を上記のように作製した容器にそれぞれ封入し、その容器を温度60℃、相対湿度90%で、7日間に保管した。保管後の容器を包装体であるインクカートリッジ内に収容し、そのカートリッジをプリンター(PX-G5000、セイコーエプソン社製)に装着した。その後、収容体内のインク組成物を360個のノズルを有するヘッドから吐出し、被記録媒体に付着させた。その後、被記録媒体上のインク組成物に対し積算エネルギー200mJ/cm2で紫外光を照射して、膜厚10μmの塗膜を得た。
A:剥離は認められなかった。
B:剥離が認められた。
上記のようにして作製した容器の400~800nmの可視光領域における平均の透過率を、分光光度計(日立製作所社製、製品名U-3300分光光度計)で測定した。得られた透過率に基づいて視認性を評価した。
A:透過率が40%以上であった。
B:透過率が40%未満であった。
調製後の各インク組成物の20℃の粘度を、粘度計(Physica社製 製品名MCR-300)で測定し、下記基準により粘度を評価した。なお、コーン(径75mm、角度1°)を用い、せん断速度を200s-1とした。
AA:粘度が15mPa・s以下であった。
A:粘度が15mPa・sより高く、20mPa・sより低かった。
B:粘度が20mPa・s以上であった。
上記インク組成物1~9のいずれかを、容器(パック)1~4のいずれかに収容し密封することで、容器内にインク組成物を封入した収容体を得た。インク組成物と容器の組み合わせは表2に示すとおりである。
Claims (13)
- 温度60℃、相対湿度90%における吸湿速度が10.71質量%/24時間 以上である重合性化合物を含む非水系光硬化型インクジェット組成物と、
該非水系光硬化型インクジェット組成物を収容し、金属酸化物層を有する部材からなり、可視光透光性を有する容器、又は、少なくとも前記非水系光硬化型インクジェット組成物を収容し可視光透光性を有する容器を収容し、金属酸化物層を有する部材からなり、可視光透光性を有する包装体と、を備え、
前記重合性化合物が、アクリロイルモルフォリン、4-ヒドロキシブチルアクリレートの1種以上を含み、
前記重合性化合物の含有量が、前記非水系光硬化型インクジェット組成物の総量に対し、2~30質量%である、
非水系光硬化型インクジェット組成物収容体。 - 前記重合性化合物が、温度60℃、相対湿度90%における吸湿速度が10.71~11質量%/24時間である、請求項1に記載の非水系光硬化型インクジェット組成物収容体。
- 前記重合性化合物の含有量が、前記非水系光硬化型インクジェット組成物の総量に対し、20~30質量%である、請求項1又は2に記載の非水系光硬化型インクジェット組成物収容体。
- 前記金属酸化物層が、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、及びセリアからなる群より選ばれる1つ以上の酸化物を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の非水系光硬化型インクジェット組成物収容体。
- 前記非水系光硬化型インクジェット組成物が、アシルホスフィンオキシド系化合物をさらに含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の非水系光硬化型インクジェット組成物収容体。
- 前記重合性化合物が、ラジカル重合性化合物を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の非水系光硬化型インクジェット組成物収容体。
- 前記非水系光硬化型インクジェット組成物が、顔料と顔料分散剤とをさらに含む、請求項1~6のいずれか1項に記載の非水系光硬化型インクジェット組成物収容体。
- 前記金属酸化物層の厚さが、10~500nmである、請求項1~7のいずれか1項に記載の非水系光硬化型インクジェット組成物収容体。
- 前記容器又は前記包装体の水分透過率が、20g/m2・24時間 以下である、請求項1~8のいずれか1項に記載の非水系光硬化型インクジェット組成物収容体。
- 前記重合性化合物が、アクリロイルモルフォリンを含む、請求項1~9のいずれか1項に記載の非水系光硬化型インクジェット組成物収容体。
- 前記重合性化合物が、4-ヒドロキシブチルアクリレートを含む、請求項1~10のいずれか1項に記載の非水系光硬化型インクジェット組成物収容体。
- 請求項1~11のいずれか1項に記載の非水系光硬化型インクジェット組成物収容体から、前記非水系光硬化型インクジェット組成物を、インク流路を介して、吐出ノズルに送液する送液工程と、
前記吐出ノズルから、被記録媒体に対して、前記非水系光硬化型インクジェット組成物を吐出する吐出工程と、を有する、記録方法。 - 前記被記録媒体に付着した前記非水系光硬化型インクジェット組成物に対して、発光ダイオードを用いて、発光ピーク波長が350~420nmである紫外光を照射して、前記非水系光硬化型インクジェット組成物を硬化させる硬化工程を有する、請求項12に記載の記録方法。
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