説明

1回通過インクジェット印刷法

a)50msの表面年齢および25℃において、最大泡圧表面張力測定法により測定された30mN/m以下の動的表面張力を有する、少なくとも第1および第2の放射線硬化性インクジェットのインクを含む放射線硬化性インクジェットのインクセットを提供し、b)少なくとも35m/分の印刷速度で移動しているインクジェットのインク−レシーバー上に第1の放射線硬化性インクジェットのインクを噴射し、c)第1のインクジェットのインクがインクレシーバー上に付着した(landed)後40〜500msの範囲内に、インクレシーバー上の第1のインクジェットのインクを少なくとも一部硬化させ、d)少なくとも一部硬化された第1のインクジェットのインク上に第2の放射線硬化性インクジェットのインクを噴射し、およびe)第2のインクジェットのインクが第1のインクジェットのインク上に付着した後40〜500msの範囲内に、第2のインクジェットのインクを少なくとも一部硬化させる工程:を含む、1回通過インクジェット印刷法。1回通過インクジェット印刷機も開示される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は高画質を示す高速の1回通過インクジェット印刷法に関する。
【背景技術】
【0002】
インクジェット印刷において、インク流体の小滴が、印刷装置とインクレシーバー間に物理的接触を伴わずにインクレシーバーの表面上に直接噴射される。印刷装置は印刷データを電気的に保存し、液滴を画像状に噴射するための機序を制御する。印刷はインクレシーバー上に印字ヘッドを移動させることにより、またはその反対またはその両方により実施される。
【0003】
1回通過印刷法においては、通常、インクジェットの印字ヘッドは、インクレシーバーの幅全体をカバーし、従って、インクレシーバーの表面がインクジェット印字ヘッドの下方を移動される間、固定されたままでいることができる。広範な種類のインクレシーバー上で良好な画質を得ることができる場合、これが高速の印刷を可能にする。
【0004】
インクジェットのインクの組成は、使用されるインクジェット印刷法と、印刷されるインクレシーバーの性状に左右される。UV−硬化性インクは、例えば水または、溶媒を基剤にしたインクジェットのインクよりも、非吸収性インクレシーバーに、より適している。しかし、実質的に非吸収性のインクレシーバーに対するUV−硬化性インクの動態および相互作用は、吸収性インクレシーバーに対する水または溶媒を基剤にしたインクに比較して、極めて複雑であることが見出された。とりわけ、インクレシーバーに対するインクの良好で制御された拡がり(spreading)は難問である。
【0005】
特許文献1(TOYO INK)は、
1. 65〜72mJ/mの比表面自由エネルギーをもつ表面を提供するように、表面に表面処理を実施し、
2. 25〜40mN/mの表面張力をもつ活性化エネルギービーム硬化性インクを提供し、
3. インクジェット印刷装置を使用して比表面自由エネルギーをもつ表面上にインクを排出し、それにより表面上に前記インクの印刷された部分を形成し、および
4. 印刷された部分上に活性化エネルギービームを投射する:
工程を含んでなる、合成樹脂の支持体の表面上へのインクジェット印刷法を開示している(特許文献1参照)。
【0006】
特許文献1(TOYO INK)の方法は、インクレシーバーの表面の表面エネルギーがインクの表面エネルギーより大きくなければならないことを教示しているように見える(特許文献1参照)。しかし、実施例において、4種の未処理の合成樹脂支持体(ABS、PBT、PEおよびPS)の表面エネルギーは4種の異なるインクの表面エネルギーより高かったが、インクの良好な「画質」、すなわち良好な拡がりは認められなかった。インクレシーバーの表面の自由エネルギーを増加するために実施例中で使用された表面処理は、コロナ処理およびプラズマ処理であった。このような表面処理の寿命はむしろ限定されるので、印刷機をより複雑にそして高価にさせる、インクジェット印刷機中に表面処理装置を取り込むことが最良である。
【0007】
特許文献2(AGFA GRAPHICS)は、下塗された重合体支持体が、非水性の放射線硬化性インクジェット液の表面張力SLIQより、少なくとも4mN/mだけ小さい表面エネルギーSSUBを有する、1回通過インクジェット印刷機を使用して印刷され
たプラスチックバッグを製造するための、放射線硬化性インクジェット印刷法を開示している(特許文献2参照)。
【0008】
一般に、インクジェットのインクの特徴を表すために使用される表面張力はその「静的」表面張力である。しかし、インクジェット印刷は、表面張力が数ミリ秒で測定される期間内に目覚ましく変化する動的な過程である。界面活性分子は異なる速度で拡散し、新規に形成された表面上に定着する。それらは、分子および周囲の媒質の種類に応じて異なる速度で表面張力を減少させる。このような新規に形成された表面は印字ヘッドのノズルを出るインクの液滴の表面のみならずまた、インクレシーバー上に付着するインクの液滴の表面をも含む。最大泡圧表面張力測定法は、ミリ秒までの短期間内の界面活性剤溶液の動的表面張力の測定を許す唯一の方法である。伝統的なリングまたはプレートの表面張力計はこれらの急速な変化を測定することができない。
【0009】
特許文献3(TETENAL)は、広範な支持体上への付着を改善するために、最初の瞬間以内の動的表面張力を少なくとも4mN/mだけ低下させなければならない放射線硬化性インクジェットのインクを開示している(特許文献3参照)。パラグラフ[0026]に従うと、最大泡圧表面張力測定法により測定されたインクの動的表面張力は、10msの表面年齢(surface age)で37mN/m、そして1000msの表面年齢で30mN/mであった。
【0010】
インクレシーバー上のUV硬化性インクジェットのインクの拡がりは更に、部分的硬化により、または、そこでインクの液滴が「ピン止めされる」、すなわち固定され、そして更なる拡がりが起らない「ピン止め硬化」処理により、制御されることができる。例えば、特許文献4(INCA)は、硬化性インクを使用する複数の通過において支持体の一部分を印刷するインクジェット印刷法を開示しており、その方法はその領域上にインクの第1の通過分を付着させ、第1の通過で付着されたインクを一部硬化し、その領域上にインクの第2の通過分を付着させ、そしてその領域上のインクを完全に硬化する工程を含んでなる(特許文献4参照)。
【0011】
特許文献5(DOTRIX/SERICOL)は、支持体に、第1のインク液滴を適用し、次に第1のインク液滴の中間の固化を伴わずに第1のインク液滴上に第2のインク液滴を適用する工程を含んでなり、そこで第1および第2のインク液滴が、異なる粘度、表面張力または硬化速度を有する、1回通過インクジェット印刷法を開示している(特許文献5参照)。実施例において、「ウェット−オン−ウェット印刷」法により、PVCの支持体上にUV−硬化性インクを印刷するための高速1回通過インクジェット印刷機の使用が開示され、そこで第1の/その後のインク液滴は硬化されない、すなわちそれらは次のインク液滴の適用前に照射されない。この方法で、支持体上の合わせたインク液滴の、インクの増加した容量のために、インクの拡がりの増加が実現され得る。しかし、インクの拡がりはこの方法で増加することができるが、特に、小さい表面エネルギーをもつ非吸収性のインクレシーバー上には、インクレシーバー上の近隣の液滴が凝集し、相互の中にブリードする傾向がある。
【0012】
例えば1回通過インクジェット印刷におけるように、印刷速度が増加すると、光沢の均一性を伴う問題が認められる。特許文献6(AGFA GRAPHICS)は、光沢の均一性の改善のために、部分的硬化が起る第1組の印刷通過、その後の、部分的硬化が起らない第2組の通過を使用する、UV−硬化性インクジェット印刷法を開示している(特許文献6参照)。
【0013】
従って、コロナのような表面処理を要せず、そして凝集、ブリードおよび光沢の均一性の問題を示さない間に、十分なインクの拡がりを示す、1回通過のインクジェット印刷に
より、特に、小さい表面エネルギーをもつ非吸収性インクレシーバー上に、インクジェット画像を印刷することができることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0014】
【特許文献1】欧州特許第1199181A号明細書
【特許文献2】欧州特許第2053104A号明細書
【特許文献3】欧州特許第1645605A号明細書
【特許文献4】国際公開第2004/002746号パンフレット
【特許文献5】国際公開第03/074619号パンフレット
【特許文献6】欧州特許第1930169A号明細書
【発明の概要】
【0015】
驚くべきことには、液滴がインクレシーバー上に付着した後に、非常に短時間の枠内での少なくとも部分的な硬化処理と組み合わせて、インクの動的表面張力を制御することにより、小さい表面エネルギーをもつ非吸収性インクレシーバー上ですら、コロナのような表面処理を要せずに、優れた画質を示す、1回通過インクジェットの印刷画像が得られることが見出された。
【0016】
前記の問題を克服するための本発明の好適な態様は、請求項1により規定される1回通過インクジェット印刷法を提供する。
【0017】
本発明の更なる利点および態様は以下の説明から明白になると考えられる。
【発明を実施するための形態】
【0018】
定義
用語「放射線硬化性インク」は、インクがUV放射線またはe−ビームにより硬化性であることを意味する。
【0019】
用語「実質的に非吸収性のインクジェットのインクレシーバー」は、以下の2項の基準の少なくとも1項を満たす、あらゆるインクジェットのインクレシーバーを意味する:
1)2μmより深いインクジェットのインクレシーバー中へのインクの浸透はない、
2)インクジェットのインクレシーバーの表面上に噴射される100pLの液滴の20%以下が、5秒でインクジェットのインクレシーバー中に消失する。1枚以上の被膜が存在する場合は、乾燥した厚さは5μm未満でなければならない。
【0020】
標準の分析法が当業者により使用されて、インクレシーバーが、実質的に非吸収性のインクレシーバーの前記の基準のいずれかまたは両方に入るか否かを決定することができる。例えば、インクレシーバーの表面上にインクを噴射後に、1片のインクレシーバーを採取して、透過型電子顕微鏡により検査して、インクの透過深度が2μmより深いかどうかを決定することができる。適切な分析法に関する更なる情報は文献:DESIE,G,et al.Influence of Substrate Properties in Drop on Demand Printing(要求印刷の低下における支持体の特性の影響).Proceedings of Imaging Science and Technology’s 18th International Conference on Non Impact Printing(非衝撃印刷に関する画像化学、技術の18回国際会議の議事録),2002,p.360−365に認めることができる。
【0021】
用語「アルキル」はアルキル基中の炭素原子の各数に対して可能なすべての変形体、す
なわち3個の炭素原子に対してはn−プロピルおよびイソプロピル、4個の炭素原子に対しては、n−ブチル、イソブチルおよび第三級ブチル、5個の炭素原子に対しては、n−ペンチル、1,1−ジメチル−プロピル、2,2−ジメチルプロピルおよび2−メチル−ブチル、等を意味する。
【0022】
1回通過インクジェット印刷法
本発明に従う1回通過インクジェット印刷法は、
a)50msの表面年齢および25℃において、最大泡圧表面張力測定法により測定された30mN/m以下の動的表面張力を有する、少なくとも第1および第2の放射線硬化性インクジェットのインクを含む放射線硬化性インクジェットのインクセットを提供し、
b)少なくとも35m/分の印刷速度で移動しているインクジェットのインク−レシーバー上に第1の放射線硬化性インクジェットのインクを噴射し、
c)第1のインクジェットのインクがインクレシーバー上に付着した後40〜500msの範囲内に、インクレシーバー上の第1のインクジェットのインクを少なくとも一部硬化させ、
d)少なくとも一部硬化された第1のインクジェットのインク上に、第2の放射線硬化性インクジェットのインクを噴射し、および
e)第2のインクジェットのインクが第1のインクジェットのインク上に付着した後40〜500msの範囲内に、第2のインクジェットのインクを少なくとも一部硬化させる:
工程を含む。
【0023】
1回通過インクジェット印刷法の好適な態様において、インクジェットのインクレシーバーは実質的に非吸収性のインクジェットのインクレシーバーである。
【0024】
1回通過インクジェット印刷法の好適な態様において、インクレシーバーは少なくとも50m/分の印刷速度で移動している。
【0025】
1回通過インクジェット印刷法の好適な態様において、第1および/または第2のインクジェットのインクは40〜420msの範囲内、より好適には50〜200msの範囲内に、少なくとも一部硬化される。
【0026】
1回通過インクジェット印刷法の好適な態様において、第1および/または第2のインクジェットのインクの少なくとも一部分の硬化処理が少なくとも100ms後に開始する。
【0027】
1回通過インクジェット印刷法の好適な態様において、部分的に硬化された第1および第2のインクジェットのインクは2.5s以内、より好適には、2.0s以内に最終的硬化処理を受ける。
【0028】
1回通過インクジェット印刷法の好適な態様において、インクレシーバーの表面は30mJ/m以下の比表面自由エネルギーを有する。
【0029】
インクジェット印刷機
本発明に従う適切な1回通過インクジェット印刷機は、前記の1回通過インクジェット印刷法を実施するようになっている装置である。
【0030】
1回通過インクジェット印刷機の考え方と構造は当業者に周知である。このような1回通過インクジェット印刷機の1例は:Agfa GraphicsからのDotrix Modularである。インクレシーバー上にUV硬化性インクを印刷するための1回通
過インクジェット印刷機は典型的には、1個以上のインクジェットの印字ヘッド、1個以上の印字ヘッドの下方でインクレシーバーを運搬する手段、幾つかの硬化手段(UVまたはe−ビーム)および印刷手順を制御するための電子機器を含む。
【0031】
1回通過インクジェット印刷機は好適には、少なくとも、シアン(C)、マゼンタ(M)、黄色(Y)および黒(K)のインクジェットのインクを印刷することができる。好適な態様において、1回通過インクジェット印刷機に使用されるCMYKインクジェットのインクセットは更に、画像の色彩範囲を更に拡大するために、赤、緑、青、橙および/または紫のようなその他のインクを使用して拡張することができる。CMYKインクセットはまた、色彩インクおよび/または黒インクの双方の全密度および軽密度のインクの組み合わせにより拡張して、低い粒状性により画質を改善することができる。
【0032】
インクジェットの印字ヘッド
放射線硬化性インクは1個以上の印字ヘッドに対して移動しているインク受け入れ表面上に、ノズルを通して、制御された方法でインクの小滴を噴射する1個以上の印字ヘッドにより噴射されることができる。
【0033】
インクジェット印刷システムに好適な印字ヘッドは圧電性ヘッドである。圧電インクジェット印刷は、それに電圧がかかる時の圧電セラミック変換器の移動に基づく。電圧の適用が印字ヘッドにおける圧電セラミック変換器の形状を変えて空隙を形成し、それが次にインクで充填される。電圧を再度外すと、セラミックはその最初の形状に拡大し、印字ヘッドからインクの液滴を噴射する。しかし、本発明に従うインクジェット印刷法は圧電インクジェット印刷に限定はされない。その他のインクジェット印字ヘッドを使用することができ、様々なタイプ、例えば連続タイプ並びにオン−デマンドの熱、静電気、および音響の低下タイプ、を含む。
【0034】
高い印刷速度において、インクは、インクの物理的特性、例えば25℃から110℃まで変わる可能性がある噴射温度における低粘度、印字ヘッドのノズルが、必要な小滴を形成することができるような表面エネルギー、乾燥した印刷部分へ急速に転化する(conversion)ことができる均一なインク等、に多数の制約を課す印字ヘッドから、容易に噴射されなければならない。
【0035】
いわゆる複数通過インクジェット印刷機において、インクジェット印字ヘッドは、移動しているインクレシーバー表面上を横方向に往復してスキャンするが、「1回通過印刷法」においては、印刷は、ページ幅のインクジェットの印字ヘッド、またはインクレシーバーの表面の幅全体をカバーする多数の千鳥断続状の(staggered)インクジェット印字ヘッド、を使用することにより実施される。1回通過印刷法においては、インクジェットの印字ヘッドは好適には、インクレシーバーの表面が1個以上のインクジェット印字ヘッドの下方を運搬される間、固定されたままである。次に、放射線硬化手段により、すべての硬化性インクが印刷部分の下流で硬化されなければならない。
【0036】
印字ヘッドの横方向のスキャンを回避することにより、高い印刷速度を得ることができる。本発明に従う1回通過インクジェット印刷法において、印刷速度は少なくとも35m/分、より好適には少なくとも50m/分である。本発明に従う1回通過インクジェット印刷法の解像度は好適には、少なくとも180dpi、より好適には少なくとも300dpiでなければならない。本発明に従う1回通過インクジェット印刷法に使用されるインクレシーバーは好適には、少なくとも240mmの幅をもち、より好適にはインクレシーバーの幅は少なくとも300mm、そして特に好適には少なくとも500mmの幅である。
【0037】
硬化手段
本発明に従う適切な1回通過インクジェット印刷機は部分的および最終的硬化処理を提供するために必要な硬化手段を含む。放射線硬化性インクは、それらを化学線に曝露することにより硬化されることができる。好ましくは、これらの硬化性インクは、好適には紫外線による放射線硬化を許す光開始剤を含んでなる。
【0038】
好適な態様において、静的な、固定された放射線源が使用される。配列される放射線源は好適には、硬化されるインクレシーバーの表面上に横に延伸し、インクジェット印字ヘッドから下流に配置される細長い放射線源である。
【0039】
UV光線には、高圧もしくは低圧水銀灯、冷陰極線管、暗光、紫外線LED、紫外線レーザーおよび閃光を含む多数の光源が存在する。これらのうちで、好適な光源は300〜400nmの主要波長をもつ比較的長い波長のUV−光線を示すものである。特に、UV−A光源は、より効率的な内部硬化をもたらす、それによる低い光の散乱のために好適である。
【0040】
UV光線は一般に、以下の通りにUV−A、UV−BおよびUV−Cと分類される:
・UV−A:400nm〜320nm、
・UV−B:320nm〜290nm、
・UV−C:290nm〜100nm。
【0041】
更に、波長または照度の異なる2種の異なる光源を使用して画像を硬化することができる。例えば、部分的硬化のための第1のUV−源はUV−Aの豊富な、例えば鉛ドープ灯を選択し、次に最終的硬化のためのUV−源はUV−Cの豊富な、例えば非ドープ灯であるように選択することができる。
【0042】
本発明に従う1回通過インクジェット印刷法を実施するようになっている装置の好適な態様において、放射線硬化性インクジェットのインクはe−ビームまたは水銀灯による最終的硬化処理を受ける。
【0043】
本発明に従う1回通過インクジェット印刷法を実施するようになっている装置の好適な態様において、部分的硬化はUV LEDにより実施される。
【0044】
本発明において、部分的硬化は、50msの表面年齢および25℃において、最大泡圧表面張力測定法により測定された30mN/m以下の動的表面張力をもつインクジェットのインクを使用して1回通過インクジェット印刷機により印刷されるインクジェット画像の画質を高めるために使用される。
【0045】
用語「部分的硬化」および「完全硬化」は、硬化の度合い、すなわち転化された官能基の百分率を表し、例えばRT−FTIR(即時処理フーリエ変換赤外線分光分析)−硬化性配合物の専門家には周知の方法、により決定することができる。部分的硬化は被覆配合物中の官能基の少なくとも5%、好適には10%が転化される硬化の度合いと規定される。完全硬化は、そこで放射線に対する増加した曝露(時間および/または用量)による転化官能基の百分率の増加がごく僅かである硬化の度合いと規定される。完全硬化は、RT−FTIRグラフ中の水平漸近線により規定される最大転化率(硬化エネルギーまたは硬化時間に対する転化率)から10%以内、好適には5%以内の転化率に相当する。
【0046】
硬化を容易にするために、インクジェット印刷機は好適には、1個以上の酸素消費単位装置を含む。好適な酸素消費単位装置は、硬化環境内の酸素濃度を減少するために、調整可能な位置および調整可能な不活性ガス濃度を使用して、窒素または他の比較的不活性な
ガス(例えば、CO)のブランケットを配置する。残留酸素レベルは通常200ppmのように低く維持されるが、一般に、200ppm〜1200ppmの範囲内にある。
【0047】
インクジェットのインク
本発明に従う1回通過インクジェット印刷法に使用される放射線硬化性インクは好適にはUV光線硬化性インクジェットのインクである。硬化性インクは好適には少なくとも1種の光開始剤を含む。
【0048】
1回通過インクジェット印刷法のための放射線硬化性インクジェットのインクセットにおいては好適には、すべてのインクは50msの表面年齢および25℃において、最大泡圧表面張力測定法により測定された30mN/m以下の動的表面張力をもつ。
【0049】
放射線硬化性インクジェットのインクは好適には1種以上の着色剤、より好適には1種以上の有色顔料を含む。硬化性インクジェットのインクセットは好適には少なくとも1種の黄色の硬化性インクジェットのインク(Y)、少なくとも1種のシアンブルーの硬化性インクジェットのインク(C)および少なくとも1種のマゼンタの硬化性インクジェットのインク(M)、そして好適には更に少なくとも1種のブラックの硬化性インクジェットのインク(K)を含んでなる。硬化性CMYKインクジェットのインクセットはまた、赤、緑、青、橙および/または紫のようなその他のインクで拡張(extend)して、画像の色彩範囲を更に拡大することができる。CMYKインクセットはまた、色彩インクおよび/または黒インク両方の濃い濃度および薄い濃度のインクの組み合わせにより拡張して、低い粒状性により画質を改善することができる。
【0050】
放射線硬化性インクジェットのインクは好適にはまた、インクジェットのインクが50msの表面年齢および25℃において、最大泡圧表面張力測定法により測定されタ30mN/m以下の動的表面張力を有するように、少なくとも1種の界面活性剤を含む。
【0051】
放射線硬化性インクジェットのインクは非水性インクジェットインクである。用語「非水性」は、水を含むべきでない液体担体を意味する。しかし、時々は、一般にインクの総重量の5重量%未満の少量の水が存在することができる。この水は意図的に添加されたわけではなく、例えば極性の有機溶媒のような汚染物として他の成分を介して配合物中に入った。5重量%を超える、より高い水分量は、非水性インクジェットのインクを不安定にする傾向があるので、水の含量は好適には、分散媒質の総重量の1重量%未満であり、もっとも好適には、水が全く存在しない。放射線硬化性インクジェットのインクは好適には有機溶媒のような蒸発性成分を含まない。しかし、時々は、UV−硬化後に、支持体の表面に対する付着性を改善するために、少量の有機溶媒を取り入れることは有益であることができる。この場合、添加される溶媒は、溶媒の抵抗およびVOCの問題を誘発しない範囲内のあらゆる量、好適にはそれぞれ硬化性インクの総重量の0.1〜10.0重量%、そして特に好適には0.1〜5.0重量%であることができる。
【0052】
着色された放射線硬化性インクジェットのインクは好適には、顔料を分散させるための分散剤、より好適には重合体分散剤を含む。着色された硬化性インクは、インクの分散性を改善するための分散相乗剤を含むことができる。好適には、少なくともマゼンタインクは分散相乗剤を含む。分散安定性を更に改善するために、分散相乗剤の混合物を使用することができる。
【0053】
放射線硬化性インクジェットのインクの粘度は好適には30℃、100s−1のずり速度で100mPa.sより小さい。噴射温度におけるインクジェットのインクの粘度は好適には、100s−1のずり速度、10〜70℃の間の噴射温度において、30mPa.sより小さく、より好適には15mPa.sより低く、そしてもっとも好適には2〜10
mPa.sの間である。
【0054】
放射線硬化性インクジェットのインクは更にまた、少なくとも1種の抑制剤(inhibitor)を含むことができる。
【0055】
界面活性剤
界面活性剤はインクの表面張力を低下させ、そして支持体に対する接触角を低下させ、すなわちインクによる支持体の湿潤化を改善するためにインクジェットのインク中に使用するために知られている。他方では、インクジェットのインクは高い精度、信頼度を伴い、そして長期間にわたり適切に噴射可能であるために、厳格な性能基準を満たさなければならない。インクによる支持体の湿潤化および高い噴射能の両方を達成するために、典型的にはインクの表面張力を1種以上の界面活性剤の添加により低下させる。しかし、硬化性インクジェットのインクの場合には、インクジェットのインクの表面張力は界面活性剤の量と種類によるのみならずまた、インク組成物中の重合可能な化合物、重合体分散剤およびその他の添加剤によっても決定される。
【0056】
本発明に従う1回通過インクジェット印刷法に使用される放射線硬化性インクは好適には30mN/m以下の動的表面張力、および好適には更に24mN/m以下の静的表面張力、より好適には22mN/m以下の静的表面張力をもつ。
【0057】
低い動的表面張力は、フッ素化界面活性剤よりシリコーン界面活性剤を使用して、より容易に、より良く制御されるために、本発明に従う1回通過インクジェット印刷法に使用される放射線硬化性インクは好適には、シリコーン界面活性剤を含む。
【0058】
1種または複数の界面活性剤はアニオン性、カチオン性、非イオン性または双イオン性であることができ、通常、放射線硬化性インクの総重量の10重量%未満の総量で、そして特に放射線硬化性インクの総重量の5重量%未満の総量で添加される。
【0059】
好適な態様において、本発明に従う1回通過インクジェット印刷法に使用される放射線硬化性インクは、インクの総重量の少なくとも0.6重量%のシリコーン界面活性剤、より好適にはインクの総重量の少なくとも1.0重量%のシリコーン界面活性剤を含む。
【0060】
シリコーン界面活性剤は典型的にはシロキサンであり、アルコキシル化、ポリエーテル修飾、ポリエーテル修飾ヒドロキシ官能基、アミン修飾、エポキシ修飾およびその他の修飾物またはそれらの組み合わせ物であることができる。好適なシロキサンは、重合体、例えばポリジメチルシロキサンである。
【0061】
本発明に従う1回通過インクジェット印刷法に使用される放射線硬化性インクは好適には、ポリエーテル修飾ポリジメチルシロキサン界面活性剤を含む。
【0062】
本発明に従う1回通過インクジェット印刷法に使用される放射線硬化性インク中には、フッ素化化合物またはシリコーン化合物を界面活性剤として使用することができるが、特に食品包装の適用には架橋可能な界面活性剤が好適である。従って、重合可能な界面活性剤、すなわち、界面活性効果をもつ共重合可能な単量体、例えば、シリコーン修飾アクリレート、シリコーン修飾メタクリレート、アクリル化シロキサン、ポリエーテル修飾アクリル酸修飾シロキサン、フッ素化アクリレートおよびフッ素化メタクリレート、を使用することが好適であり、ここでこれらのアクリレートはモノ−、ジ−、トリ−またはそれ以上の官能性(メタ)アクリレートであることができる。
【0063】
本発明に従う1回通過インクジェット印刷法に使用される放射線硬化性インクは好適に
は、重合可能なシリコーン界面活性剤を含む。
【0064】
本発明に従う1回通過インクジェット印刷法の好適な態様において、重合可能なシリコーン界面活性剤はシリコーン修飾(メタ)アクリレートまたは(メタ)アクリル化シロキサンである。
【0065】
適した市販のシリコーン界面活性剤の例は、BYK CHEMIE GMBHにより供給されるもの(Byk(TM)−302、307、310、331、333、341、345、346、347、348、UV3500、UV3510およびUV3530を含む)、TEGO CHEMIE SERVICEにより供給されるもの(Tego Rad(TM) 2100、2200N、2250、2300、2500、2600および2700を含む)、CYTEC INDUSTRIES BVからのEbecryl(TM)1360ポリシリクソン・ヘキサアクリレート並びにEFKA CHEMICALS B.V.からのEfka(TM)−3000シリーズ(Efka(TM)−3232およびEfka(TM)−3883を含む)である。
【0066】
単量体およびオリゴマー
特に食品包装適用のための、放射線硬化性の顔料分散物およびインク中に使用される単量体およびオリゴマーは好適には,全くまたはほとんど不純物を含まない、より具体的には毒性または発癌性不純物を含まない精製化合物である。不純物は通常、重合可能化合物の合成中に得られる誘導体化合物である。しかし、時々は、幾つかの化合物、例えば重合防止剤または安定剤は無害な量の純粋な重合可能な化合物、に意図的に添加されることができる。
【0067】
フリーラジカル重合可能なあらゆる単量体またはオリゴマーを重合可能な化合物として使用することができる。単量体、オリゴマーおよび/またはプレポリマーの組み合わせ物もまた使用することができる。単量体、オリゴマーおよび/またはプレポリマーは異なる度合いの官能価をもつことができ、そしてモノ−、ジ−、トリ−およびより高次の官能価の単量体、オリゴマーおよび/またはプレポリマーの組み合わせ物を含む混合物を使用することができる。放射線硬化性組成物およびインクの粘度は単量体とオリゴマー間の比率を変えることにより調整することができる。
【0068】
特に好適な単量体とオリゴマーは、特別の参照物として本明細書に引用されたこととされる、欧州特許第1911814A号明細書(AGFA GRAPHICS)中の[0106]〜[0115]に挙げられたものである。
【0069】
単量体とオリゴマーの好適な群は、参照することにより本明細書に引用されたこととされる、米国特許第6310115号明細書(AGFA)に記載されたようなビニルエーテルアクリレートである。特に好適な化合物は2−(2−ビニルオキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレートであり、もっとも好適にはその化合物は2−(2−ビニルオキシエトキシ)エチルアクリレートである。
【0070】
着色剤
放射線硬化性インク中に使用される着色剤は染料、顔料またはそれらの組み合わせ物であることができる。有機および/または無機顔料を使用することができる。着色剤は好適には顔料または重合体の染料、もっとも好適には顔料である。
【0071】
顔料は黒、白、シアン、マゼンタ、黄色、赤、橙、紫、青、緑、茶色、それらの混合物、等であることができる。有色顔料はHERBST,Willy,et al.Industrial Organic Pigments,Production,Prope
rties,Applications.3rd edition.Wiley−VCH,2004.ISBN 3527305769により開示されたものから選択することができる。
【0072】
適した顔料は国際公開出願第2008/074548号パンフレット(AGFA GRAPHICS)のパラグラフ[0128]〜[0138]に開示されている。
【0073】
更に、混晶も使用することができる。混晶はまた、固溶体とも呼ばれる。例えば、特定の条件下で、異なるキナクリドンは相互に混合されて、化合物の双方の物理的混合物と、そして化合物自体と、極めて異なる固溶体を形成する。固溶体においては、成分の分子は、必ずしも常にとは言えないが、通常は、1つの成分の分子と同様な結晶の格子中に侵入する。形成される結晶性固体のx線回折図はその固体に特徴的であり、同一割合の同一成分の物理的混合物の回折図と明白に区別することができる。このような物理的混合物において、各成分のx線図を区別することができ、多数のこれらの線の消失が固溶体の形成の基準の1つである。市販の例は、Ciba Specialty ChemicalsからのCinquasiaTM Magenta RT−355−Dである。
【0074】
顔料の混合物もまた、顔料分散物中に使用することができる。幾つかのインクジェットの適用のためには、中性の黒のインクジェットのインクが好適であり、例えば、黒の顔料とシアン顔料をインク中に混合することにより得ることができる。インクジェットの適用はまた、例えば包装用インクジェット印刷または織物用インクジェット印刷のための1種または複数のスポットカラーを必要とする可能性がある。銀色および金色はしばしば、インクジェットのポスター印刷および店頭ディスプレーに所望される色彩である。
【0075】
非有機顔料を顔料分散物中に使用することができる。特に好適な顔料はC.I.Pigment Metal1、2および3である。無機顔料の具体的な例は、レッド酸化鉄(III)、カドミウムレッド、ウルトラマリンブルー、プロシャンブルー、酸化クロムグリーン、コバルトグリーン、アンバー、チタンブラックおよび合成アイアンブラックを含む。
【0076】
インクジェットのインク中の顔料粒子は、特に噴射ノズルにおいて、インクジェット印刷装置を通るインクの自由な流れを許すのに十分に小型でなければならない。更に、最大の色の濃さのためには、小型粒子を使用し、そして沈降(sedimentation)を遅らせることも望ましい。
【0077】
数値的平均(numeric average)顔料粒度は好適には0.050〜1μmの間、より好適には0.070〜0.300μmの間、そして特に好適には0.080〜0.200μmの間である。もっとも好適には、数値平均顔料粒度は0.150μm以下である。0.050μm未満の平均粒度は光線堅牢性減少のために、しかし主としてまた、非常に小さい顔料粒子またはそれらの個々の顔料分子が食品包装適用物中にまだ抽出されることができるために、望ましくない。顔料粒子の平均粒度は、動的光散乱の原理に基づいたBrookhaven Instruments Particle Sizer BI90plusを使用して決定される。インクは0.002重量%の顔料濃度まで酢酸エチルで希釈される。BI90plusの測定設定値は23℃、90°の角度、635nmの波長およびグラフィックス=補整関数における5回実行:である。
【0078】
しかし、白色顔料分散物に対しては、白色顔料の数値平均粒径は好適には50〜500nm、より好適には150〜400nm、そして最も好適には200〜350nmである。平均粒径が50nm未満であると十分な隠蔽力を得ることができず、平均粒径が500nmを超えると、インクの保存能と噴射適性が劣化する傾向がある。数値的平均粒径の決
定は、着色インクジェットのインクの希釈サンプル上で4mWのHeNeレーザーを使用して、633nmの波長における光子相関分光法により、最も有効に実施される。使用された適切な粒度分析装置はGoffin−Meyvisから市販のMalvernTM nano−Sであった。サンプルは例えば、1.5mLの酢酸エチルを含むキュベットへの1滴のインクの添加により調製され、均質なサンプルを得るまで混合されることができる。測定される粒度は20秒の6回の実行よりなる、3回連続した測定の平均値である。
【0079】
適切な白色顔料は国際公開出願第2008/074548号パンフレット(AGFA GRAPHICS)の[0116]中の表2に与えられる。白色顔料は好適には1.60を超える屈折率をもつ顔料である。白色顔料は単独でまたは組み合わせて使用することができる。1.60を超える屈折率をもつ顔料として、好適には二酸化チタンが使用される。適切な二酸化チタン顔料は国際公開出願第2008/074548号パンフレット(AGFA GRAPHICS)の[0117]と[0118]中に開示されるものである。
【0080】
顔料は、それぞれ顔料分散物の総重量の0.01〜15%の範囲、より好適には0.05〜10重量%の範囲、そして最も好適には0.1〜5重量%の範囲内で存在する。白色顔料分散物に対しては、白色顔料は好適には、顔料分散物の3%〜30重量%、そしてより好適には、5%〜25%の量で存在する。3重量%未満の量は十分な被覆力を達成することができず、通常非常に低い保存安定性および噴射性を示す。
【0081】
重合体分散剤
典型的な重合体分散剤は2種の単量体の共重合体であるが、3種、4種、5種またはそれを超える単量体を含むことができる。重合体分散剤の特性は単量体の性状と重合体内のそれらの分布の双方に左右される。共単量体分散剤は、好適には、以下の重合体組成物を含む:
・ 統計学的に重合された単量体(例えば、ABBAABABに重合された単量体AおよびB)
・ 交互に重合された単量体(例えば、ABABABABに重合された単量体AおよびB)
・ 勾配をもって(テーパーして)重合した単量体(例えば、AAABAABBABBBに重合された単量体AおよびB)
・ ブロック共単量体(例えば、AAAAABBBBBBに重合された単量体AおよびB)、ここで各ブロックのブロック長さ(2、3、4、5またはそれを超える)は重合体分散剤の分散能に重要である。
・ グラフト共重合体(グラフト共重合体は主鎖に結合された重合体側鎖をもつ重合体主鎖よりなる)、および
・ これらの重合体の混合形態、例えばブロック状の、勾配をもった共重合体。
【0082】
適切な重合体分散剤は特別の参照物として本明細書に引用されたこととされる、欧州特許1911814A号明細書(AGFA GRAPHICS)中の「分散剤」に関する項、より具体的には[0064]〜[0070]および[0074]〜[0077]に挙げられている。
【0083】
重合体分散剤は好適には500〜30000の間、より好適には1500〜10000間の数平均分子量Mnを有する。
【0084】
重合体分散剤は好適には100,000未満の、より好適には50,000未満の、そして最も好適には30,000未満の重量平均分子量Mwを有する。
【0085】
重合体分散剤は好適には2未満の、より好適には1.75未満のそして最も好適には1
.5未満の多分散性PDを有する。
【0086】
重合体分散剤の市販の例は、以下:
・ BYK CHEMIE GMBHから市販のDISPERBYKTM分散剤、
・ NOVEONから市販のSOLSPERSETM分散剤、
・ EVONIKからのTEGOTMDISPERSTM分散剤、
・ MUENZING CHEMIEからのEDAPLANTM分散剤、
・ LYONDELLからのETHACRYLTM分散剤、
・ ISPからのGANEXTM分散剤、
・ CIBA SPECIALTY CHEMICALS INCからのDISPEXTMおよびEFKATM分散剤、
・ DEUCHEMからのDISPONERTM分散剤、並びに
・ JOHNSON POLYMERからのJONCRYLTM分散剤、
である。
【0087】
特に好適な重合体分散剤はNOVEONから市販のSolsperseTM分散剤、CIBA SPECIALTY CHEMICALS INCからのEfkaTM分散剤およびBYK CHEMIE GMBHから市販のDisperbykTM分散剤を含む。特に好適な分散剤はNOVEONからのSolsperseTM 32000、35000および39000分散剤を含む。
【0088】
重合体分散剤は好適には顔料の重量の2〜600重量%、より好適には5〜200重量%、最も好適には50〜90重量%の量で使用される。
【0089】
分散相乗剤
分散相乗剤は通常アニオン部分とカチオン部分よりなる。分散相乗剤のアニオン部分は有色顔料との特定の分子類似性を示し、そして分散相乗剤のカチオン部分は、分散相乗剤のアニオン部分の電荷を補うための1個以上の陽子および/またはカチオンよりなる。
【0090】
相乗剤は好適には1種または複数の重合体分散剤より少量を添加される。重合体分散剤/分散相乗剤の比率は顔料により左右され、実験的に決定しなければならない。重合体分散剤の重量%/分散相乗剤の重量%の比率は、典型的には、2:1〜100:1間、好適には2:1〜20:1間に選択される。
【0091】
市販されている適切な分散相乗剤はNOVEONからのSolsperseTM5000およびSolsperseTM22000を含む。
【0092】
使用されるマゼンタインクに対する特に好適な顔料は、ジケトピロロピロール顔料またはキナクリドン顔料である。適切な分散相乗剤は欧州特許第1790698A明細書(AGFA GRAPHICS)、欧州特許第1790696A明細書(AGFA GRAPHICS)、国際公開出願第2007/060255号パンフレット(AGFA GRAPHICS)および欧州特許第1790695A明細書(AGFA GRAPHICS)に開示されたものを含む。
【0093】
C.I.Pigment Blue 15:3を分散させる際に、スルホン化Cu−フタロシアニン分散相乗剤、(例えばNOVEONからのSolsperseTM5000)の使用が好適である。黄色のインクジェットのインクに適切な分散相乗剤は欧州特許第1790697A明細書(AGFA GRAPHICS)に開示されたものを含む。
【0094】
光開始剤
光開始剤は好適にはフリーラジカル開始剤である。フリーラジカル光開始剤は、化学線に曝露された時にフリーラジカルの形成により単量体とオリゴマーの重合を開始する化合物である。
【0095】
本発明の顔料分散物またはインク中には、2種のフリーラジカル光開始剤が区別されて、使用されることができる。Norrish Type Iの開始剤は励起後に開裂して即座に開始ラジカルを生成する開始剤である。Norrish Type IIの開始剤は化学線により活性化されて、実際の開始フリーラジカルになる第2の化合物からの水素引き抜き(abstraction)によりフリーラジカルを形成する光開始剤である。この第2の化合物は重合相乗剤または共開始剤と呼ばれる。タイプIとタイプIIの両方の光開始剤は本発明に単独でまたは組み合わせて使用することができる。
【0096】
適切な光開始剤は、CRIVELLO,J.V.,et al.VOLUME III:Photoinitiators for Free Radical Cationic(フリーラジカルカチオンの光開始剤),第2版,BRADLEY,G,.London,UK:John Wiley and Sons Ltd,1998.p.287−294発行、に開示されている。
【0097】
光開始剤の具体的な例は、それらに限定はされないが、以下の化合物またはそれらの組み合わせ物:ベンゾフェノンおよび置換ベンゾフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、チオキサントン(例えばイソプロピルチオキサントン)、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−(4−モルホリノフェニル)ブタン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、ビス(2,6−ジメチルベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィン・オキシド、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィン・オキシド、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オンまたは5,7−ジヨード−3−ブトキシ−6−フルオロン、ジフェニルヨードニウム・フルオリドおよびトリフェニルスルホニウム・ヘキサフルオロホスフェートを含むことができる。
【0098】
適切な市販の光開始剤は、CIBA SPECIALTY CHEMICALS INCから市販のIrgacureTM184、IrgacureTM500、IrgacureTM907、IrgacureTM369、IrgacureTM1700、IrgacureTM651、IrgacureTM819、IrgacureTM1000、IrgacureTM1300、IrgacureTM1870、DarocurTM1173、DarocurTM2959、DarocurTM4265およびDarocurTMITX、BASF AGから市販のLucerinTMTPO、LAMBERTIから市販のEsacureTMKT046、EsacureTMKIP150、EsacureTMKT37およびEsacureTMEDB、SPCTRA GROUP Ltd.,から市販のH−NuTM470およびH−NuTM470Xを含む。
【0099】
適切なカチオン性の光開始剤は、重合を開始するのに十分な紫外線および/または可視光線に曝露されると非プロトン酸またはブロンステッド酸を形成する化合物を含む。使用される光開始剤は単一化合物、2種以上の有効化合物の混合物、または2種以上の異なる化合物の組み合わせ物、すなわち共開始剤であることができる。適切なカチオン性の光開始剤の限定されない例は、アリールジアゾニウム塩、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、トリアリールセレノニウム塩、等である。
【0100】
しかし、とりわけ食品包装適用に対する安全性の理由で、光開始剤は好適には、いわゆる拡散抑制(hindered)光開始剤である。拡散抑制光開始剤は、単官能性光開始
剤、例えばベンゾフェノンより、硬化性液体またはインクの硬化層中でずっと低い移動性を示す光開始剤である。光開始剤の移動性を低くするために幾つかの方法を使用することができる。1つの方法は、拡散速度を低下するように光開始剤の分子量を増加することである(例えば二官能性光開始剤または重合体光開始剤)。もう1つの方法は、それが重合網目中に構築されるように、その反応性を増加することである(例えば多官能性光開始剤、および重合可能な光開始剤)。拡散抑制光開始剤は好適には、非重合体のジ−または多官能性光開始剤、オリゴマーまたは重合体光開始剤、および重合可能な光開始剤よりなる群から選択される。非重合体のジ−または多官能性光開始剤は300〜900ドルトン間の分子量をもつと考えられる。その範囲内の分子量をもつ非重合可能な単官能性光開始剤は拡散抑制光開始剤ではない。最も好適には、拡散抑制光開始剤は重合可能な開始剤である。
【0101】
適切な拡散抑制光開始剤はベンゾインエーテル、ベンジルケタール、α,α−ジアルコキシアセトフェノン、α−ヒドロキシアルキルフェノン、α−アミノアルキルフェノン、アシルホスフィン・オキシド、アシルホスフィン・スルフィド、α−ハロケトン、α−ハロスルホンおよびフェニルグリオキサレートよりなる群から選択されるNorrish typel−光開始剤から誘導される1種または複数の光開始官能基を含むことができる。
【0102】
適切な拡散抑制光開始剤はベンゾフェノン、チオキサントン、1,2−ジケトンおよびアントラキノンよりなる群から選択されるNorrish type II−開始剤から誘導される1種または複数の光開始官能基を含むことができる。
【0103】
適切な拡散抑制光開始剤はまた、二官能性および多官能性光開始剤に対するパラグラフ[0074]〜[0075]中の欧州特許第2053101A号明細書(AGFA GRAPHICS)に開示されたもの、重合体の光開始剤に対してパラグラフ[0077]〜[0080]中に、そして重合可能な光開始剤に対してはパラグラフ[0081]〜[0083]中に開示されたものである。
【0104】
光開始剤の好適な量は、硬化性顔料分散物またはインクの総重量の0〜50重量%、より好適には0.1〜20重量%、そして最も好適には0.3〜15重量%である。
【0105】
光感受性を更に増加するためには、放射線硬化性インクは更に共開始剤を含むことができる。共開始剤の適切な例は、4群:
(1)第三級脂肪族アミン、例えばメチルジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリエチルアミンおよびN−メチルモルホリン、
(2)芳香族アミン、例えばアミルパラジメチルアミノベンゾエート、2−n−ブトキシエチル−4−(ジメチルアミノ)ベンゾエート、2−(ジメチルアミノ)エチルベンゾエート、エチル−4−(ジメチルアミノ)ベンゾエートおよび2−エチルヘキシル−4−(ジメチルアミノ)ベンゾエート、並びに
(3)(メタ)アクリル化アミン、例えばジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート(例えば、ジエチルアミノエチルアクリレート)またはN−モルホリノアルキル−(メタ)アクリレート(例えば、N−モルホリノエチル−アクリレート):
に分類することができる。
【0106】
好適な共開始剤はアミノベンゾエートである。
【0107】
1種または複数の共開始剤が放射線硬化性インク中に含まれる場合は、これらの共開始剤は好適には、とりわけ食品包装適用のための安全の理由のために拡散抑制される。
【0108】
拡散抑制された共開始剤は好適には、非重合体のジ−または多官能性共開始剤、オリゴマーまたは重合体の共開始剤、および重合可能な共開始剤、よりなる群から選択される。より好適には、拡散抑制共開始剤は、重合体の共開始剤および重合可能な共開始剤よりなる群から選択される。最も好適には、拡散抑制共開始剤は少なくとも1個の(メタ)アクリレート基をもつ、より好適には少なくとも1個のアクリレート基をもつ、重合可能な共開始剤である。
【0109】
好適な拡散抑制共開始剤は欧州特許第2053101A号明細書(AGFA GRAPHICS)のパラグラフ[0088]〜[0097]中に開示された重合可能な共開始剤である。
【0110】
好適な拡散抑制共開始剤は樹木状の(dendritic)重合体構造をもつ、より好適には、高度に分枝した重合体構造をもつ重合体共開始剤を含む。好適な高度分枝重合体の共開始剤は、具体的な参照物として本明細書に引用されたこととされる米国特許第2006014848号明細書(AGFA GRAPHICS)に開示されたものである。
【0111】
放射線硬化性インクは好適にはインクの総重量の0.1〜50重量%の量、より好適には0.5〜25重量%の量、最も好適には1〜10重量%の量の拡散抑制共開始剤を含んでなる。
【0112】
重合防止剤
放射線硬化性インクジェットのインクは重合防止剤を含むことができる。適切な重合防止剤はフェノールタイプの抗酸化剤、ヒンダード・アミンの光安定剤、フォスファータイプの抗酸化剤、一般に(メタ)アクリレート単量体中に使用されるヒドロキノンモノメチルエーテルを含み、そしてヒドロキノン、t−ブチルカテコール、ピロガロールもまた使用することができる。
【0113】
適切な市販の防止剤は例えば、Sumitomo Chemical Co.Ltd.により製造されるSumilizerTMGA−80、SumilizerTMGMおよびSumilizerTMGS、Rahn AGからのGenoradTM16、GenoradTM18およびGenoradTM20、Ciba Specialty ChemicalsからのIrgastabTMUV10およびIrgastabTMUV22、TinuvinTM460およびCGS20、Kromachem LtdからのFloorstabTMUVレンジ(UV−1、UV−2、UV−5およびUV−8)、Cytec Surface SpecialtiesからのAdditolTMSレンジ(S100、S110、S120およびS130)である。
【0114】
これらの重合防止剤の過剰な添加は硬化に対するインクの感度を低下させると考えられるので、重合を防止することができる量は混合の前に決定されることが好適である。重合防止剤の量は好適には総インクジェットのインクの2重量%より低い。
【0115】
顔料分散物とインクの調製
顔料分散物は、分散剤の存在下で、分散媒中で、顔料を沈殿させるまたは粉砕(milling)することにより調製することができる。混合装置は圧力混練機、開放混練機、遊星型ミキサー、溶解装置およびDalton Universal Mixerを含むことができる。適切な粉砕および分散装置は、ボールミル、パールミル、コロイドミル、高速分散装置、二重ロール、ビードミル、塗料調整装置および三重ロールである。分散物はまた、超音波エネルギーを使用して調製することができる。
【0116】
粉砕媒体として、多数の異なるタイプの材料、例えばガラス、セラミックス、金属およ
びプラスチックを使用することができる。好適な態様において、粉砕(grinding)媒体は、好適には形状が実質的に球形の粒子、例えば本質的に重合体樹脂またはイットリウム安定化ジルコニウムビードよりなるビード、を含んでなることができる。
【0117】
混合、粉砕および分散の工程において、それぞれの工程は、熱の形成を防止するための冷却を伴って、そして化学線が実質的に排除された光の条件下でのできるだけ多くの放射線硬化性顔料分散物のために実施される。
【0118】
顔料分散物は2種以上の顔料を含むことができ、その顔料分散物またはインクは各顔料に対して別々の分散物を使用して調製されるか、あるいはまた、分散物を調製する際に幾つかの顔料を混合して、共粉砕することができる。
【0119】
分散法は、連続的、バッチ式、または半バッチ式に実施することができる。
【0120】
ミル粉砕物の成分の好適な量および比率は、具体的な材料および意図される適用に応じて広く変わると考えられる。粉砕混合物の内容物はミル粉砕物と粉砕媒体を含んでなる。ミル粉砕物は顔料、重合体分散剤および液体の担体を含んでなる。インクジェットのインクに対して、顔料は通常、粉砕媒体を除き1〜50重量%でミル粉砕物中に存在する。重合体分散剤に対する顔料の重量比は20:1〜1:2である。粉砕時間は広範にばらつき、顔料、選択された機械的手段および滞留条件、最初の粒度および所望される最後の粒度、等により左右される。本発明において、100nm未満の平均粒度をもつ顔料分散物を調製することができる。
【0121】
粉砕完了後に、粉砕媒体は従来の分離法を使用して、例えば濾過、網のスクリーンをとおす篩、等により、粉砕された粒状物生成物(乾燥または液体分散物の形態)から分離される。篩はしばしば、ミル中に、例えばビードミルに対して組み込まれる。粉砕顔料濃厚物は好適には濾過により粉砕媒体から分離される。
【0122】
概して、インクジェットのインクを濃厚化ミル粉砕物の形態で製造し、その後にインクジェット印刷システムにおける使用のために適当な濃度に希釈されることが望ましい。この方法は、装置から、より大量の着色インクの調製を許す。希釈によりインクジェットのインクは所望の粘度、表面張力、色彩、色相、飽和密度および特定の適用に対する印刷面積のカバーに対して調整される。
【実施例】
【0123】
測定法
1.ブリード
インクの色彩相互のブリードは、2種の色彩が重なり、望ましくない色彩の混合体を形成する時に起る。ブリードは、他の色彩の大きな印刷領域中に1色の100μmの線、例えば大きな黄色の領域に黒い線を印刷することにより評価された。評価は表1に記載された基準に従って実施した。
【0124】
【表1】

【0125】
2.凝集
インクジェットのインクレシーバーは、インクジェットのインクレシーバーの表面上に「水たまり」、すなわち大きな液滴を形成するような、隣接するインクの液滴の凝集、が存在しないように、インクジェットのインクにより容易に湿潤化されなければならない。表2に記載の基準に従って視覚評価を実施した。
【0126】
【表2】

【0127】
3.光沢
赤、緑および青の10×10cmの正方形のパッチを印刷した。インクジェットのインクの拡がりと硬化の相異が裸眼により見える光沢の不均一性をもたらす。表3に記載の基準に従い視覚評価を実施した。
【0128】
【表3】

【0129】
4.動的表面張力
動的表面張力(DST)をKRUESSから入手できる泡圧表面張力計BP2を使用して測定した。インクジェットのインクを25℃の温度の表面張力計の温度自動調節容器中に入れた。毛細管の管径0.221mmをもつシラン化ガラス毛細管をインク中10mmの深度に浸漬した。表面張力をLabdeskソフトウェアを使用し、そして気泡を形成するためのガスとして空気を使用して、表面年齢の関数として測定した。
【0130】
5.静的表面張力
硬化性液体およびインクの静的表面張力を、60秒後に25℃でKRUESS GmbH,GermanyからのKRUESS表面張力計K9を使用して測定した。
【0131】
6.表面エネルギー
支持体の表面エネルギーを、ARCOTEST,Germanyから市販の、30〜44mN/mの一定の表面張力の流体を含む、1組の試験ペンを使用して測定した。
【0132】
36〜38mJ/m(=mN/m)の表面エネルギーの測定結果は、36mN/mの表面張力をもつ試験ペンの赤インクは、赤インクの拡がりをもたらし、他方、38mN/mの表面張力をもつ試験ペンの赤インクは、赤インクの拡がりをももたらさなかったことを意味する。
【0133】
材料
以下の実施例に使用されたすべての材料は、別記されない限り、Aldrich Chemical Co.(Belgium)またはAcros Organics(Belgium)から容易に入手できた。実施例に使用された「水」は脱塩水であった。
【0134】
VEEAはNIPPON SHOKUBAI,Japanから入手できる二官能性単量体の2−(ビニルエトキシ)エチルアクリレートである:
【0135】
【化1】

【0136】
DPGDAはSARTOMERからのジプロピレングリコールジアクリレートである。
【0137】
M600はジペンタエリスリトール・ヘキサアクリレートで、RAHN AGから入手できるMiramerTM M600の略語である。
【0138】
ITXはCIBA SPECIALTY CHEMICALSからの、2−および4−イソプロピルチオキサントンの異性体混合物のDarocurTM ITXである。
【0139】
IrgacureTM 819は化学構造として:
【0140】
【化2】

【0141】
を有する、CIBA SPECIALTYから市販の光開始剤である。
【0142】
IrgacureTM 379は化学構造として:
【0143】
【化3】

【0144】
を有する、CIBA SPECIALTYから市販の光開始剤である。
【0145】
IrgacureTM 907は、CIBA SPECIALTY CHEMICALSから市販の光開始剤の2−メチル−1−[(4−メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−プロパン−1−オンである。
【0146】
PB15:4はCLARIANTからのC.I.Pigment Blue 15:4顔料のHostapermTM Blue P−BFSに使用される略語である。
【0147】
PY150はCIBA SPECIALTY CHEMICALSからのC.I.Pigment Yellow 150のChromophtalTM Yellow LA2に使用される略語である。
【0148】
PV19/PR202はCIBA−GEIGYから入手できるC.I.Pigment
Violet 19とC.I.Pigment Red 122の混晶であるCromophtalTM Jet Magenta 2BCである。
【0149】
PB7はEVONIK DEGUSSAから市販の炭素黒である、Special BlackTM 550に使用される略語である。
【0150】
SOLSPERSETM 35000はNOVEONからのポリエチレンイミン−ポリエステル高分散剤である。
【0151】
S35000はDPGDA中のSOLSPERSETM 35000の35%溶液である。
【0152】
SYNは式(A):
【0153】
【化4】

【0154】
に従う分散相乗剤であり、相乗剤QAD−3に対して国際公開出願第2007/060254号パンフレット(AGFA GRAPHICS)の実施例1に記載のものと同様な方法で合成された。
【0155】
BYKTM UV3510はBYK CHEMIE GMBHから市販のポリエーテル修飾ポリジメチルシロキサン湿潤化剤である。
【0156】
INHIBは表4に従う組成をもつ重合防止剤を形成する混合物である。
【0157】
【表4】

【0158】
CupferronTM ALはWAKO CHEMICALS LTDからのアルミニウム・N−ニトロソフェニルヒドロキシルアミンである。
【0159】
HIFIは37mJ/mの表面エネルギーをもつ、HIFI Industrial
Film(UK)からのHifiTM PMX749として市販の実質的に非吸収性ポリエステルフィルムである。
【0160】
IGは45mJ/mの表面エネルギーをもつ、Iggesund Paperboard AB(Sweden)からInvercoteTM G(180g/m)として市販の脱色厚紙である。
【0161】
インクジェット印刷機
その上にリニアモーターが取り付けられた下部走行体をもつ、注文製造の1回通過インクジェット印刷機を使用した。リニアモーターのスレッドは支持体の台に固定された。インクレシーバーは真空吸引システムにより支持体の台上に固定されている。リニアモーターの方向に垂直に下部走行体上にブリッジを構築した。ブリッジに連結されて、4個のインクジェット印字ヘッド(KyoceraからのKJ4Aタイプ)のケージを取り付けた
。このケージには1回の通過で、それらの下部を移動する支持体の台上で同一表面を1枚ずつ印刷することができるように印字ヘッドを整列するために必要な機械的調整手段が提供された。
【0162】
リニアモーターとインクジェットの印字ヘッドは特別なプログラムおよび別の電子回路により制御された。リニアモーターのエンコーダ・パルスが、インクジェットの印字ヘッドを制御する電子回路にも供給されたために、リニアモーターとインクジェットの印字ヘッド間の同調性が可能であった。インクジェットの印字ヘッドの発射パルスはリニアモーターのエンコーダ・パルスと同調して供給され、従って、この方法で、支持体の台の移動がインクジェットの印字ヘッドと同調された。印字ヘッドを駆動するソフトウェアはあらゆるCMYKエンコード画像を印字ヘッドに対する制御信号にトランスレートすることができると考えられる。
【0163】
UV硬化手段は5個の水銀蒸気ランプを包含した。これらのランプは2本の固定レールに移動可能に接続された。4個の鉛ドープ水銀蒸気ランプはそれぞれ、ピン硬化のために4個のインクジェットの印字ヘッドの1個の直後に配置された。5番目の未ドープ水銀蒸気ランプは、最終的硬化を与えるために、支持体の台が4個のインクジェットの印字ヘッドとそれらの鉛ドープ水銀蒸気ランプを通過した後に、2本の固定レールの端に配置された。すべてのこれらのランプは誘導と出力電力のUV光線に対して個別に調整可能であった。鉛ドープ水銀蒸気ランプを印字ヘッドからより近くまたはより遠くに配置することにより、噴射後の硬化時間は減少または増加することができる。
【0164】
各印字ヘッドはそれ自体のインク供給体をもつ。主要回路は閉鎖ループであり、そこで循環はポンプにより提供される。この回路はインクジェットの印字ヘッドの直近に固定されたヘッダータンクから出発して、脱気膜に、そしてフィルターとポンプを通って、ヘッダータンクに戻る。膜はインクに非浸透性であるが、空気には透過性である。膜の片側に強圧を適用することにより、膜の反対側に配置されたインクから空気が吸引された。
【0165】
ヘッダータンクの機能は3つある。ヘッダータンクはインクジェットの印字ヘッドに送達されることができる一定量の恒久的に脱気されたインクを含む。第2に、印字ヘッドからのインクの漏洩を防止し、インクジェットのノズル中にメニスカスを形成するために、ヘッダータンクに僅かな陰圧がかけられた。第3の機能はヘッダータンク中のフロートにより回路中のインクレベルをモニターすることができることであった。
【0166】
更に閉鎖ループに2本の短いチャンネル:1本はインプットチャンネルおよび1本はアウトプットチャンネル、が連結された。ヘッダータンク中のフロートからの信号に対し、インク保存容器から、一定量のインクがインプットチャンネルを介して、脱気膜の直前で閉鎖回路中にもたらされた。短いアウトプットチャンネルがヘッダータンクからインクジェット印字ヘッドに走行し、そこでインクが消費され、すなわちインクレシーバー上に噴射された。
【0167】
インクジェットのインク
CMYKインクジェットのインクセットに対する濃厚化顔料分散物の調製はすべて同様な方法で調製された。
【0168】
濃厚化シアン顔料分散物DIS−Cの調製
濃厚化シアン顔料分散物DIS−Cを20Lの容器内に表5に従う成分を30分間混合することにより調製した。次に容器を、0.4mmのイットリウム安定化ジルコニアビードで63%充填された1.5Lの内部容量をもつBachofen DYNOMILL ECM Pilot millに接続した。混合物を毎分約2Lの流速および約13m/
sのミル内回転速度で、2時間、ミル上を循環させた。練磨後、フィルター布を使用して、分散物をビードから分離した。次に分散物を10Lの容器中に排出した。
【0169】
【表5】

【0170】
濃厚化マゼンタ顔料分散物DIS−Mの調製
濃厚化マゼンタ顔料分散物DIS−Mを、20L容器中に表6に従う成分を30分間混合することにより調製した。次に容器を0.4mmのイットリウム安定化ジルコニアビードで63%充填された1.5Lの内部容量をもつBachofen DYNOMILL ECM Pilot millに接続した。混合物を毎分約2Lの流速および約13m/sのミル内回転速度で2時間、ミル上を循環させた。練磨後、フィルター布を使用して、分散物をビードから分離した。次に分散物を10Lの容器中に排出した。
【0171】
【表6】

【0172】
濃厚化黄色顔料分散物DIS−Yの調製
濃厚化黄色顔料分散物DIS−Yを、20L容器中に表7に従う成分を30分間混合することにより調製した。次に容器を、0.4mmのイットリウム安定化ジルコニアビードで63%充填された1.5Lの内部容量をもつBachofen DYNOMILL ECM Pilot millに接続した。混合物を毎分約2Lの流速および約13m/sのミル内回転速度で2時間、ミル上を循環させた。練磨後、フィルター布を、分散物を使用してビードから分離した。次に分散物を10Lの容器中に排出した。
【0173】
【表7】

【0174】
濃厚化黒顔料分散物DIS−Kの調製
濃厚化黒顔料分散物DIS−Kを、20L容器中に表8に従う成分を30分間混合することにより調製した。次に容器を0.4mmのイットリウム安定化ジルコニアビードで63%充填された1.5Lの内部容量をもつBachofen DYNOMILL ECM
Pilot millに接続した。混合物を毎分約2Lの流速および約13m/sのミル内回転速度で2時間、ミル上を循環させた。練磨後、フィルター布を使用して分散物をビードから分離した。次に分散物を10Lの容器中に排出した。
【0175】
【表8】

【0176】
インクジェットのインクセット、Set−1〜Set−4の調製
すべてのインクジェットのインクを同様に調製した。例えば、シアンインクジェットのインクC−1は、濃厚化シアン顔料分散物DIS−Cを単量体、光開始剤、界面活性剤、…と組み合わせることにより調製して、表9のインクジェットのインクC−1に与えられる組成を得た。
【0177】
表9のインクジェットのインクセットSet−1において、すべてのインクジェットのインクは22mN/mの静的表面張力および40mN/mの動的表面張力を有する。
【0178】
【表9】

【0179】
表10のインクジェットのインクセットSet−2において、すべてのインクジェット
のインクは22mN/mの静的表面張力と31mN/mの動的表面張力を有する。
【0180】
【表10】

【0181】
表11のインクジェットのインクセット、Set−3において、すべてのインクジェットのインクは22mN/mの静的表面張力と30mN/mの動的表面張力を有する。
【0182】
【表11】

【0183】
表12のインクジェットのインクセット、Set−4において、すべてのインクジェットのインクは22mN/mの静的表面張力と28mN/mの動的表面張力を有する。
【0184】
【表12】

【0185】
結果および評価
インクジェットのインクセット、Set−1〜Set−4を、実質的に非吸収性のインクジェットのインクレシーバー、HIFI上で35m/分と50m/分の印刷速度で、注文製造された1回通過インクジェット印刷機を使用して、「黒−シアン−マゼンタ黄色」の印刷順序で、印刷した。インクがインクレシーバー上に付着後、インクジェットのインクが部分的にUV硬化された場合の、部分的硬化が与えられる前の時間の遅れが表13に示される。すべてのインクジェットのインクは、それぞれ50m/分と35m/分の印刷速度に対して第1のインクジェットのインクの噴射後に、それぞれ1728msと2469msであった最終的硬化を受けた。ブリード、凝集および光沢をすべての印刷サンプルにつき評価し、結果を表13に示す。
【0186】
【表13】

【0187】
表13から、すべての放射線硬化性インクジェットのインクが30mN/m以下の動的
表面張力を有したインクセット、Set−3およびSet−4のみが50〜500msの部分的UV硬化の特定の時間枠内で優れた画質を示す印刷サンプルを形成することができたことが明白でなければならない。
【0188】
実質的に非吸収性のインクジェットのインクレシーバー、HIFIが吸収性インクジェットのインクレシーバー、IGにより置き換えられたことを除いて、同様な印刷実験を繰り返した。ブリード、凝集および光沢を再度、すべての印刷サンプル上で評価し、結果は表14に示す。
【0189】
【表14】

【0190】
表14から、再度、インクセット、Set−3とSet−4のみが優れた画質を示す印刷サンプルを製造することができたことが明白でなければならない。吸収性インクジェッ
トのインクレシーバー、IGの使用はより寛大ではあるが、50〜500msの部分的UV硬化の特定の時間枠の外側で、または30mN/mより高い動的表面張力をもつインクを使用しても、幾らかの良好な結果を得た。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
a)50msの表面年齢および25℃において、最大泡圧表面張力測定法により測定された30mN/m以下の動的表面張力を有する、少なくとも第1および第2の放射線硬化性インクジェットのインクを含む、放射線硬化性インクジェットのインクセットを提供し、
b)少なくとも35m/分の印刷速度で移動しているインクジェットのインク−レシーバー上に第1の放射線硬化性インクジェットのインクを噴射し、
c)第1のインクジェットのインクがインクレシーバー上に付着した後40〜500msの範囲内に、インクレシーバー上の第1のインクジェットのインクを少なくとも一部硬化させ、
d)少なくとも一部硬化された第1のインクジェットのインク上に第2の放射線硬化性インクジェットのインクを噴射し、および
e)第2のインクジェットのインクが第1のインクジェットのインク上に付着した後40〜500msの範囲内に、第2のインクジェットのインクを少なくとも一部硬化させる工程:
を含む1回通過インクジェット印刷法。
【請求項2】
インクジェットのインクレシーバーが実質的に非吸収性インクジェットのインクレシーバーである、請求項1記載の1回通過インクジェット印刷法。
【請求項3】
インクレシーバーが少なくとも50m/分の印刷速度で移動している、請求項1または2に記載の1回通過インクジェット印刷法。
【請求項4】
第1および/または第2のインクジェットのインクが200ms以内に少なくとも一部硬化される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の1回通過インクジェット印刷法。
【請求項5】
第1および/または第2のインクジェットのインクの、少なくとも一部分の硬化処理が少なくとも100ms後に開始する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の1回通過インクジェット印刷法。
【請求項6】
第1および/または第2のインクジェットのインクがインクの総重量に基づき少なくとも0.6重量%のシリコーン界面活性剤を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の1回通過インクジェット印刷法。
【請求項7】
シリコーン界面活性剤がポリエーテル修飾ポリジメチルシロキサン界面活性剤である、請求項6記載の1回通過インクジェット印刷法。
【請求項8】
シリコーン界面活性剤が重合可能なシリコーン界面活性剤である、請求項6または7記載の1回通過インクジェット印刷法。
【請求項9】
重合可能なシリコーン界面活性剤がシリコーン修飾(メタ)アクリレートまたは(メタ)アクリル化シロキサンである、請求項8記載の1回通過インクジェット印刷法。
【請求項10】
第1および第2のインクジェットのインクが24mN/m以下の静的表面張力をもつ、請求項1〜9のいずれか1項に記載の1回通過インクジェット印刷法。
【請求項11】
部分的に硬化された第1および第2のインクジェットのインクが2.5s以内に最終的硬化処理を受ける、請求項1〜10のいずれか1項に記載の1回通過インクジェット印刷法。
【請求項12】
請求項1〜11のいずれか1項に記載の1回通過インクジェット印刷法を実施するように形成されている装置。
【請求項13】
部分的硬化がUV LEDにより実施される、請求項12記載の装置。
【請求項14】
最終的硬化処理がe−ビームまたは水銀蒸気ランプにより実施される、請求項12または13に記載の装置。
【請求項15】
50msの表面年齢および25℃において、最大泡圧表面張力測定法により測定された30mN/m以下の動的表面張力をもつインクジェットのインクを使用して、1回通過インクジェット印刷機により印刷されるインクジェット画像の画質を高めるための部分的硬化の使用。

【公表番号】特表2013−514904(P2013−514904A)
【公表日】平成25年5月2日(2013.5.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−543840(P2012−543840)
【出願日】平成22年12月20日(2010.12.20)
【国際出願番号】PCT/EP2010/070180
【国際公開番号】WO2011/076703
【国際公開日】平成23年6月30日(2011.6.30)
【出願人】(507253473)アグフア・グラフイクス・ナームローゼ・フエンノートシヤツプ (21)
【Fターム(参考)】