CN101395232A - 光固化型墨汁组合物、喷墨记录方法和喷墨记录装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光固化型墨汁组合物,其中,含有具有烯丙基的化合物和N-乙烯基化合物中的至少一方作为聚合性化合物,并且含有噻吨酮和胺中的至少一方作为聚合促进剂。本发明的喷墨记录方法和喷墨记录装置使用所述光固化型墨汁组合物,从印刷头对记录介质喷出该墨汁组合物后,在0.1~20s开始光照射。从而提供一种一边保持低粘度和保存稳定性,一边固化性优异的光固化型墨汁组合物,并提供一种使用该墨汁组合物能取得高质量的图像的喷墨记录方法和喷墨记录装置。
Description
技术领域
本发明涉及光固化型墨汁组合物、喷墨记录方法和喷墨记录装置,具体而言,涉及一边保持低粘度和保存稳定性,一边固化性优异的光固化型墨汁组合物和形成使用该墨汁组合物的高清晰的图像的喷墨记录方法、形成同样使用所述光固化型墨汁组合物的高清晰的图像的喷墨记录装置。
背景技术
喷墨记录方法是使墨汁的小滴飞翔,附着到纸等记录介质上,进行打印的打印方法。该喷墨记录方法具有能以高速打印高析像度、高质量的图像的特征。喷墨记录方法中使用的墨汁一般以水性溶剂为主成分,其中为了防止着色剂和堵塞,一般含有丙三醇(グリセリン)等湿润剂。
另一方面,在水性墨汁难浸透的纸、布类、或者不浸透的金属、塑料等材料,例如酚醛、三聚氰胺(メラミン)、氯乙烯、丙烯酸、聚碳酸酯等树脂制造的板、薄膜等记录介质上印字时,要求墨汁中包含色材能稳定在记录介质上固定的成分。对于这样的要求,例如,在专利文献1中描述包含色材、光固化剂(自由基聚合性化合物)、(光自由基)聚合引发剂的光固化型喷墨墨汁。如果根据该墨汁,就能防止墨汁向记录介质的渗透,能提高图像质量。
此外,在专利文献2中开发为了调整墨点被膜,调整从墨汁向记录介质弹落到光照射的时间,取得高质量印字的方法。在专利文献3中记载为了对记录介质进行高质量的图像的形成,使用在构造上具有特征的喷墨打印机,进行打印,调整从墨汁弹落向记录介质到光照射的时间。此外,在专利文献4中记载,在喷墨记录方法中,为了防止由于为了提高墨汁的固化性而照射的高照度的紫外线的照射,记录介质收缩,或者变形,使用控制光的照度的喷墨打印机,并且调整墨汁弹落向记录介质上后到光照射的时间。
在喷墨记录方法中使用光固化型喷墨墨汁中,为了提高墨汁的固化性,理想的是聚合性高的墨汁。因此,开发作为聚合性化合物,使用多官能价的化合物,作为光聚合引发剂,使用噻吨酮类(チオキサントン)化合物,根据情形,作为光聚合开始助剂,使用胺或氨基苯甲酸酯的方法(专利文献5)。可是,在专利文献5中记载的墨汁变为高粘度,作为喷墨墨汁使用时,加热等处理成为必要。
专利文献1:美国专利第5623001号说明书
专利文献2:特表2003-145914号公报
专利文献3:特开2004-001437号公报
专利文献4:特开2004-106543号公报
专利文献5:特表2000-504778号公报
本发明的目的在于,解决所述专利文献5中记载的墨汁的所述问题,提供一边维持墨汁的低粘度,一边固化性优异,并且稳定性优异的光固化型墨汁组合物。
此外,在使用光固化型墨汁的喷墨记录方法中,如果墨汁的固化的定时过早,墨汁在记录介质上就难以扩展,形成具有线条的图像。相反,固化的定时过迟时,由于氧阻碍引起的墨汁组成的变化,墨汁变得难以固化,或者产生点形状的离散引起的图像质量的恶化。可是,在所述专利文献2~5中,未记载考虑所述的事项,通过调整从墨汁弹落向到光照射的定时,而取得高质量的图像的相关内容。
本发明的目的在于,在使用所述光固化型墨汁组合物的喷墨记录方法中,进行从墨汁弹落向记录介质后到光照射开始的时间的调整,取得高质量的图像。此外,本发明的目的在于,使用所述光固化型墨汁组合物的喷墨记录装置,同样取得高质量的图像。
发明内容
本发明者进行锐意研究的结果,通过采用以下的结构,实现所述的目的,形成本发明。
即本发明如下所述。
(1)一种光固化型墨汁组合物,一种光固化型墨汁组合物,其特征在于:含有具有烯丙基的化合物和N-乙烯基化合物中的至少一方作为聚合性化合物,并且含有噻吨酮和胺中的至少一方作为聚合促进剂。
(2)根据(1)所述的光固化型墨汁组合物,其特征在于:所述具有烯丙基的化合物是烯丙二醇。
(3)根据(1)所述的光固化型墨汁组合物,其特征在于:所述N-乙烯基化合物是N-乙烯基甲酰胺。
(4)根据(1)~(3)中的任意一项所述的光固化型墨汁组合物,其特征在于:所述胺是氨基苯甲酸酯。
(5)根据(1)~(4)中的任意一项所述的光固化型墨汁组合物,其特征在于:将所述具有烯丙基的化合物和N-乙烯基化合物中的至少一方在墨汁组合物中含有20~80重量%。
(6)根据(1)~(5)中的任意一项所述的光固化型墨汁组合物,其特征在于:含有聚合引发剂和色材。
(7)根据(1)~(6)中的任意一项所述的光固化型墨汁组合物,其特征在于:所述光固化型墨汁组合物是2液型墨汁组合物。
(8)根据(1)~(7)中的任意一项所述的光固化型墨汁组合物,其特征在于:所述光固化型墨汁组合物的光固化是紫外线固化。
(9)一种喷墨记录方法,使用(1)~(8)中的任意一项所述的光固化型墨汁组合物,其特征在于:从印刷头对记录介质上喷出所述光固化型墨汁组合物后,在0.1~20s开始光照射。
(10)根据(9)中所述的喷墨记录方法,其特征在于:所述光固化型墨汁组合物是2液型墨汁组合物,是从印刷头喷出前混合该2液型墨汁组合物。
(11)根据(9)中所述的喷墨记录方法,其特征在于:所述光固化型墨汁组合物是2液型墨汁组合物,是在记录介质上混合该2液型墨汁组合物。
(12)根据(9)~(11)中的任意一项所述的喷墨记录方法,其特征在于:所述光固化型墨汁组合物的光固化为紫外线固化,并且作为该光照射的光源使用发光二极管或激光二极管。
(13)一种喷墨记录装置,使用(1)~(8)中的任意一项所述的光固化型墨汁组合物,其特征在于:具有:从印刷头对记录介质上喷出所述光固化型墨汁组合物后,在0.1~20s开始光照射的机构。
本发明的光固化型墨汁组合物,含有具有烯丙基的化合物和N-乙烯基化合物中的至少一方作为聚合性化合物,从而能一边保持低粘度和保存稳定性,一边提高固化性。
此外,本发明的喷墨记录方法和喷墨记录装置从印刷头对记录介质上喷出所述光固化型墨汁组合物后,在0.1~20s开始光照射,从而能取得高图像质量,此外,进行对从墨汁弹落向记录介质后到光照射时间开始的时间进行调整,并且通过对墨汁的组合和光照射的光源进行研究,能形成优异的图像。
附图说明
图1是表示搭载本发明的喷墨记录装置的光照射装置的喷墨打印机的一个实施方式的主要结构的概略立体图。
图2是图1所示的光照射装置的放大立体图。
图3是表示图1所示的喷墨打印机的电结构的框图。
图4是把形成椭圆形光像的多个发光元件相互配置为各元件的椭圆形光像沿着短轴方向连续的情形的照射区域的说明图。
图5是表示椭圆形光像c的连续状态的另外一例的图。
另外,图中的符号分别表示以下的部分。
20—喷墨打印机;30—送纸电机;32—旋转编码器;34—送纸辊;40—压板(プラテン);50—滑架;52—印刷头(记录头);54—黑墨盒;56—彩色墨盒;60—滑架电机;62—牵引带;64—导轨;70—线性编码器;72—符号板;74—光传感器;80—封盖装置;90—光照射装置;91—元件支撑机构;91a—安装面;92—支架;93—支架;95—发光元件;102—主控制电路;104—CPU;110—ROM;112—RAM;114—EEPROM;120—接口电路;130—送纸电机驱动电路;140—头驱动电路;150—CR电机驱动电路;160—光照射装置驱动电路;P—印刷用纸(记录介质)。
具体实施方式
以下,详细说明本发明。
本发明的光固化型墨汁组合物的特征在于,作为聚合性化合物,含有具有烯丙基(アリル)的化合物和N—乙烯基化合物中的至少一方。
作为聚合性化合物,含有具有烯丙基的化合物和N-乙烯基化合物中的至少一方,从而产生低粘度化成为可能的作用效果。
在本发明中,作为聚合性化合物使用的具有烯丙基的化合物是具有2-丙烯基构造(—CH2CH=CH2)的化合物的总称。2-丙烯基也称作烯丙基,在IUPAC命名法中是惯用名。
作为具有烯丙基的化合物,例如列举烯丙二醇(日本乳化剂制)、三羟甲基丙烷二烯丙基醚、季戊四醇三烯丙基醚、丙三醇单烯丙醚(以上,DAISO株式会社制)或UNIOX、UNILOOB、聚丝氨酸、UNISAFE的商品名的具有烯丙基的聚亚氧烷基化合物(日本油脂制)等。其中,作为具有烯丙基的化合物,特别理想的是烯丙基二醇。
作为所述N-乙烯基化合物,列举N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己内酰胺和它们的衍生物,特别理想的是N-乙烯基甲酰胺。
在本发明的光固化型墨汁组合物中,所述具有烯丙基的化合物和N-乙烯基化合物中的至少一方在墨汁组合物中含有20~80重量%。通过变为该范围内的含有量,与范围外相比,能适合产生“低粘度化成为可能的作用效果”。
此外,本发明的光固化型墨汁组合物的特征在于,作为聚合促进剂,含有噻吨酮和胺中的至少一方。
通过作为聚合促进剂,含有噻吨酮和胺中的至少一方,产生一边维持保存稳定性,一边提高固化性的作用效果。
作为本发明中使用的噻吨酮的具体的商品名,列举DarcurITX、QuantacureCTX、KayacureDETX-S等。
此外,作为胺,列举四甲基亚乙基二酰胺(TEMD)等,理想的是氨基苯甲酸酯。
作为胺或氨基苯甲酸酯的具体的商品名,列举DarcurEHA、DarcurEDB(千叶专业化学化学品公司制)等。
在本发明的光固化型墨汁组合物中,理想的是所述噻吨酮和胺中的至少一方在墨汁组合物中含有0.1~10重量%。通过变为该范围内的含有量,与范围外相比,能适合产生“一边维持保存稳定性,一边提高固化性”的作用效果。
本发明的光固化型墨汁组合物有时含有光自由基聚合引发剂。
作为光自由基聚合引发剂,例如列举苄基丙酮、α-羟烷基苯酚、α-氨烷基苯酚、酰基氧膦、肟酯、α-二羰基、蒽醌等。此外,也能使用以Vicure 10、30(Stauffer Chemical公司制)、Irgacure 127、184、500、651、2959、907、369、379、754、1700、1800、1850、819、OXE01、Darocur1173、TPO、ITX(千叶专业化学化学品公司制)、Quantacure CTX(AcetoChemical公司制)、Kayacure DETX-S(日本化药公司制)、ESACURE KIP150(Lamberti公司制)的商品名能取得的光聚合引发剂。
此外,本发明的光固化型墨汁组合物有时含有界面活性剂。作为具体的商品名,列举BYK-UV3570、BYK-UV3500等。
本发明的光固化型墨汁组合物能含有色材。作为这时使用的色材,可以是染料、颜料,但是从印刷物的耐久性方面出发,颜料有利。
作为本发明中能使用的染料,能使用直接染料、酸性染料、食用染料、碱性染料、反应性染料、分散染料、建染染料、可溶性建染染料、反应分散染料等通常喷墨记录中使用的各种染料。
作为本发明中能使用的颜料,没有特别的限制,能使用无机颜料、有机颜料。
作为无机颜料,加上氧化钛和氧化铁,能使用由接触法、炉法、热法等众所周知的方法制造的炭黑。此外,作为有机颜料,能使用偶氮颜料(偶氮色淀、不溶性偶氮颜料、缩合偶氮颜料、螯合偶氮颜料等)、多环式颜料(例如酞菁颜料、苝系颜料、紫环酮(perinone)颜料、蒽醌颜料、喹吖啶酮颜料、二噁嗪颜料、硫靛颜料、异吲哚满酮颜料、キノフラロン颜料等)、染料螯合物(例如碱性染料型螯合物、酸性染料型螯合物等)、硝基颜料、亚硝基颜料、苯胺黑等。
作为颜料的具体例,作为炭黑,列举三菱化学公司制造的No.2300、No.900、MCF88、No.33、No.40、No.45、No.52、MA7、MA8、MA100、No.2200B等、哥伦比亚公司制造的Raven5750、Raven5250、Raven5000、Raven3500、Raven1255、Raven700等、cabot公司制造的Regal400R、Regal330R、Regal660R、Mogul L、Mogul700、Monarch800、Monarch880、Monarch900、Monarch1000、Monarch1300、Monarch1400等、Degussa公司制造的Color Black FW1、Color Black FW2、Color Black FW2V、ColorBlack FW18、Color Black FW200、Color Black S150、Color Black S160、Color Black S170、Printex 35、PrintexU、PrintexV、Printex 140U、SpecialBlack 6、Special Black 5、Special Black 4A、Special Black 4等。
作为黄墨汁中使用的颜料,列举颜料黄1、2、3、12、13、14、16、17、73、74、75、83、93、95、97、98、109、110、114、120、128、129、138、150、151、154、155、180、185、213等。
此外,作为品红墨汁中使用的颜料,列举C.I.颜料红5、7、12、48(Ca)、48(Mn)、57(Ca)、57:1、112、122、123、168、184、202、209、C.I.颜料紫19等。
此外,作为青色墨汁中使用的颜料,列举C.I.颜料蓝1、2、3、15:3、15:4、60、16、22。
在本发明的光固化型墨汁组合物中,根据含有颜料时的理想的形态,颜料理想的是其平均粒径在10~200nm的范围中,更理想的是50~150nm左右。此外,光固化型墨汁组合物的色材的添加量理想的是0.1~25重量%左右的范围,更理想的是0.5~15重量%左右的范围。
这些颜料作为用分散剂或界面活性剂分散在水性溶剂中取得的颜料分散液,能作为光固化型墨汁组合物。作为理想的分散剂,能使用调制颜料分散液时惯用的分散剂,例如高分子分散剂。
此外,光固化型墨汁组合物含有色材时,含有色材的光固化型墨汁组合物也可以各色具有多个。例如,列举加上黄、品红、青(シアン)、黑的基本4色,按各色添加同系列的浓色或淡色时,在品红中加入淡色的淡品红、浓色的红,在青中加入淡色的淡青、浓色的蓝,在黑中加入淡色的灰色、淡黑、浓色的无光黑。
在本发明的光固化型墨汁组合物中,作为紫外线固化型墨汁组合物中能使用的众所周知的其他成分,也可以添加湿润剂、浸透溶剂、pH调整剂、防腐剂、防霉剂。
此外,按照必要,能添加均化添加剂、无光剂、用于调整膜物理特性的聚酯类树脂、聚亚安酯类树脂、乙烯类树脂、丙烯酸类树脂、橡胶类树脂、蜡类。
此外,本发明的光固化型墨汁组合物可以是1液型,也可以2液型。
墨汁组合物是2液型时,从印刷头喷出前能混合,也能喷出后,在记录介质上混合。
喷出后,混合时,对记录介质上的相同位置喷出2种墨汁,能混合。
本发明的光固化型墨汁组合物通过进行光照射,进行固化反应。
照射光源未特别限制,但是照射光源放射包含350nm以上、450nm以下的波长的光。
使用紫外线时,紫外线的照射量是10mJ/cm2以上,10,000mJ/cm2以下,此外,理想的是在50mJ/cm2以上,6000mJ/cm2以下的范围中进行。如果是有关的程度的范围内的紫外线照射量,能进行充分固化反应。
此外,照射的紫外线从安全性、对环境的方面出发,理想的是使用不产生臭氧的350nm以上的长波长区域的紫外线。此外,照射的紫外线不具有连续的频谱,理想的是发光峰值宽度窄的。作为该发光峰值宽度,理想的是350~420nm的范围。
在光照射的光源能使用发光二极管或激光二极管。紫外线照射时,从耗能、小型化、灯寿命的方面出发,理想的是紫外线LED或紫外线发光半导体激光器等紫外线发光半导体元件。使用紫外线LED时,例如理想的是组合发光峰值波长365nm的LED和发光峰值波长380nm的LED和395nm的LED。
此外,紫外线时,紫外线的照射量是10mJ/cm2以上,10000mJ/cm2以下,此外,理想的是50mJ/cm2以上,6000mJ/cm2以下的范围中进行。如果是有关程度的范围内的紫外线照射量,就能进行充分固化反应。
作为其他紫外线照射装置,列举金属卤化物灯、氙气灯、炭棒弧光灯、化学灯、高压水银灯等灯。例如,能使用Fusion System公司制造的H灯、D灯、V灯等市场销售的灯。
本发明的喷墨记录方法使用以上说明的光固化型墨汁组合物,而且,使用该光固化型墨汁组合物,对记录介质进行记录时,从喷墨打印机的印刷头对记录介质上喷出光固化型墨汁组合物后,在0.1~20s开始光照射。
在滑架搭载光源时,通过调整喷出墨汁的喷嘴和光源的间隔,调整从喷出到光照射的定时,或者能通过改变滑架的扫描速度而进行调整。而在打印机主体设置光源时,通过改变记录介质的输送速度能进行调整,此外,通过改变点亮光源的定时,能进行调整。固化的定时迟缓时,由于氧阻碍,墨汁难以固化,产生由记录介质的变化引起的点形状离散。此外,固化的定时迅速时,墨汁在记录介质上难以扩展,形成具有线条的图像。通过将光照射开始之前的时间调整为0.1~20s,能消除这些问题,形成高图像质量的图像。
所述光固化型墨汁组合物是2液型墨汁组合物时,从印刷头喷出该2液型墨汁组合物之前混合,或者在记录介质上混合该2液型墨汁组合物。此外,所述光固化型墨汁组合物的光固化是紫外线固化时,对该光照射的光源使用发光二极管或激光二极管。
本发明的喷墨记录装置与所述本发明所涉及的喷墨记录方法同样,使用所述光固化型墨汁组合物,而且,具有从印刷头对记录介质上喷出该光固化型墨汁组合物后,在0.1~20s开始光照射的机构。
使用所述光固化型墨汁组合物的喷墨打印机(喷墨记录装置)只要不妨碍光照射,就未特别限定。以下,参照附图,说明这样的喷墨记录装置的一个例子。
图1是表示本发明的喷墨打印机20的一个实施例的主要结构的概略立体图。
该喷墨打印机20具有:输送作为记录介质的印刷用纸P的送纸电机30;压板40;把光固化型墨汁变为微小粒径,而对印刷用纸P喷射并附着的作为记录头的印刷头52;搭载该印刷头的滑架50;使滑架50在主扫描方向移动的滑架电机60;对通过印刷头52附着光固化型墨汁的印刷用纸P上的墨汁附着面照射特定波长区域的光的光照射装置90。
滑架50由滑架电机60驱动的牵引带62牵引,沿着导轨64移动。在滑架50,除了印刷头52,搭载:黑墨盒54,其作为用于容纳向印刷头52供给的黑色墨汁的黑墨汁容器;以及彩色墨盒56,其作为用于容纳对印刷头52供给的彩色墨汁的彩色墨汁容器。
各墨盒54、56中容纳的墨汁,是通过紫外线或其附近的可见光的照射而固化的光固化型墨汁。
在滑架50的原位置(图1的右侧的位置),设置在停止时用于密封印刷头52的喷嘴面的封盖装置80。打印作业结束,滑架50如果到达该封盖装置80之上,就通过未图示的机构,封盖装置80自动上升,密封印刷头52的喷嘴面。通过该封盖,能够防止喷嘴内的墨汁的干燥。例如为了把滑架50正确地定位在该封盖装置80的位置,而进行滑架50的定位控制。
光照射装置90,如图1和图2所示,具有:出射特定波长区域的光的多个发光元件95;沿着印刷用纸P的宽度方向把这些发光元件95支撑为一列的元件支撑机构91;把元件支撑机构91固定在打印机20的壳体(壳体)中的支架92、93;以及控制各发光元件95的发光和熄灭的光照射装置驱动电路160(参照图3)。
元件支撑机构91是沿着打印机20的印刷用纸P的输送方向,具有给定的宽度尺寸W(参照图2),并且沿着印刷用纸P的宽度方向,具有给定长度尺寸A(参照图1)的平板状构件。长度尺寸A设定为比在打印机20中处理的最大用纸的宽度尺寸更大。
元件支撑机构91与成为光的被照射面的印刷用纸P的表面平行配置,通过支架92、93固定在打印机20的壳体上。
而且,在元件支撑机构91的与印刷用纸P的表面相对的面成为安装发光元件95的安装面91a。
此外,元件支撑机构91的装备位置成为从印刷头52向印刷用纸P的输送方向的下游一侧离开一定距离的位置。
支架92、93用螺栓固定在打印机20的壳体上,或者通过凹凸配合,固定。
本实施方式时,发光元件95都发出对由印刷头52对印刷用纸P所喷射涂敷的光固化型墨汁的固化有效的特定波长区域的光b,并且在被照射面的印刷用纸P的表面形成椭圆形的光像c。
椭圆形的光像c表示从各发光元件95出射的光的印刷用纸P上的照射区域。各光像c都是长轴尺寸为x,短轴尺寸为y的同一尺寸的椭圆形。
此外,在本说明书中,与长方形的纵横比同样,把椭圆形的长轴尺寸x和短轴尺寸y的比x/y定义为纵横比。而且,作为各发光元件95,使用椭圆形的光像c的纵横比为2.0以上的发光元件95。
此外,在元件支撑机构91的安装面91a,如图2所示,发光元件95沿着印刷用纸P的宽度方向,排列为一列。
在安装面91a配置为一列的发光元件95的数量的合计是n个。这n个发光元件95相互把光像c重叠长轴方向的端部,沿着长轴方向连续地以给定的排列间隔p安装在安装面91a上。
结果,形成把光像c沿着印刷用纸P的宽度方向交替排列的带状的照射区域98。
该照射区域98成为相邻的光像c的端部重叠形成的强的照射强度的照射区域98a和光像c的基本强度的照射区域98b交替排列的结构。
该照射区域98在使用的发光元件95的总数是n时,成为在印刷用纸P的宽度方向尺寸为L(L≒np),而在印刷用纸P的输送方向尺寸为y的大致带状。
此外,本实施方式时,对发光元件95采用半导体激光元件。另外,在发光元件的选择时,可用选择半导体激光元件输出的特定波长区域的光的峰值波长与光固化型墨汁中的光吸收物质的吸收波长不一致的半导体激光元件。
例如,作为出射低于波长400nm的紫外线的发光元件,作为一个例子,能采用日亚化学工业株式会社制造的半导体激光二极管系列的型号NDU110APAE2(发光波长370~380nm)等。
与此相对,作为出射波长400~450nm的可见光的发光元件,作为一个例子,能采用日亚化学工业株式会社制造的半导体激光二极管系列的型号NDHV310APC、NDHV220APAE1(振荡波长400~415nm)等或者型号NDHB20APAE1(振荡波长435~445nm)等。
下面,参照图3,说明打印机20的电结构。图3是表示打印机20的电结构的框图。
打印机20具有主控制电路102、CPU104、与主控制电路102以及CPU104通过总线连接的各种存储器(ROM110、RAM112、EEPROM114)。
在主控制电路102连接与个人电脑等外部装置之间进行信号的收发的接口电路120、送纸电机驱动电路130、头驱动电路140、CR电机驱动电路150、以及控制光照射装置90的动作的光照射装置驱动电路160。
送纸电机30由送纸电机驱动电路130驱动,使送纸辊34旋转,据此,使印刷用纸P在输送方向移动。在送纸电机30设置旋转编码器32,旋转编码器32的输出信号对主控制电路102输入。
在滑架50的底面设置具有多个喷嘴(未图示)的印刷头52。各喷嘴由头驱动电路140驱动,向纸、布、薄膜等记录介质喷出从各墨盒54、56供给的光固化型墨汁的墨滴。
滑架电机60由CR电机驱动电路150驱动。打印机20具有用于检测滑架50的沿着主扫描方向的位置和速度的线性编码器70。该线性编码器70,由与主扫描方向平行设置的直线状的符号板72和设置在滑架50的光传感器74构成。线性编码器70的输出信号对主控制电路102输入。
光照射装置驱动电路160,根据从主控制电路102送出的控制信号,控制所装备的各发光元件95的发光和熄灭。
具体而言,在驱动印刷头52而开始打印时,或者开始打印动作而使得印刷用纸P上的光固化型墨汁的附着面到达基于光照射装置90的特定波长区域的光的照射区域98时,使元件支撑机构91上设置的全部发光元件95变为发光状态,并维持发光元件95的发光状态,直至到印刷用纸P上的光固化型墨汁的附着面已经通过了基于光照射装置90的特定波长区域的光的照射区域98。即各发光元件95在印刷用纸P上的光固化型墨汁的附着面通过基于光照射装置90的特定波长区域的光的照射区域98,而连续发光。
另外,主控制电路102具有对4个驱动电路130、140、150、160分别供给控制信号的功能,此外,也具有如下功能:即执行由接口电路120接收的各种打印命令的解读、与打印数据的调整相关的控制、各种传感器的监视等。而CPU104具有用于辅助主控制电路102的各种功能,例如执行各种存储器的控制等。
在以上说明的光照射装置90中,以各发光元件95形成的椭圆形的光像c沿着椭圆的长轴方向连续的方式,发光元件彼此在光像c的长轴方向离开而排列,所以能实施在印刷用纸P的墨汁涂敷区域,形成椭圆的光像c在长轴方向连续的大致带状的照射区域98的光照射方法。
而且,如图4所示,与椭圆的光像c在短轴方向连续地排列发光元件的光照射装置的情形相比,能更大地设定相邻的发光元件相互之间的间隔p。此外,如图2中作为大致带状的照射区域98所示,能用少的发光元件的使用数量对大的宽度L照射特定波长区域的光。
因此,跨度被照射面的给定长度的宽度照射特定波长区域的光时,能削减光源的发光元件的使用数量,能谋求成本的降低。
另外,来自各发光元件95的出射光成为扩散光,所以,如果调整元件支撑机构91的安装位置,改变发光元件95和印刷用纸P上的被照射面的距离,则与伴相伴,光像c的长轴尺寸x和短轴尺寸y变化。
在本实施方式中,作为发光元件,使用日亚化学工业株式会社制造的半导体激光二极管型号NDHV310APC(FWHM的光发散在光像的短轴方向(θ‖)8°,光像的长轴方向(θ⊥)22°)时,发光元件95和印刷用纸P上的被照射面的距离(照射距离)为30mm时,光像c在长轴尺寸x为24.1mm,短轴尺寸y为9.95mm,纵横比成为2.20。
另一方面,相同的发光元件和印刷用纸P上的被照射面的距离(照射距离)为50mm时,光像c在长轴尺寸x为39.1mm,短轴尺寸y为15.5mm,纵横比成为2.36。
而且,关于各照射距离的情形,印刷用纸P的宽度为A4尺寸宽度(210mm)时,以对该全部用纸宽度全部形成照射区域98为前提,在图2的实施例所示的发光元件排列的情形和图4所示的比较用的元件排列的情形,进行成为必要的发光元件数的比较。
照射距离为30mm时,在图2所示的实施方式的元件排列中,必要的发光元件数是9个,而在图4所示的比较例的元件排列中,需要22个发光元件,在所述实施方式中,能确认能大幅度削减元件数。
此外,照射距离为50mm时,在图2所示的实施方式的元件排列中,必要的发光元件数是6个,而在图4所示的比较例的元件排列中,需要14个发光元件,这时,在所述实施方式中,也能确认能大幅度削减元件数。
此外,能把光源的发光元件95相互间的离开间隔p设定得大,所以各发光元件95产生的热也难以集中在发光元件95之间,能防止由于集中的热,发光元件95自身受到热损害,能防止热损害引起的光源的寿命下降。
因此,如所述实施方式那样,在喷墨打印机20的印刷头52周边搭载,打印机20的印刷头52通过光照射使记录介质的印刷用纸P上附着的光固化型墨汁固化时,能抑制光照射装置90自身的发热,所以不需要在打印机20配置冷却扇等的冷却操作装置,对喷墨打印机20的小型化、成本降低也有较大的贡献。
此外,光固化型墨汁能通过特定波长的紫外线的照射,高效进行固化作用,但是代替紫外线而照射接近紫外线的可见光时,与照射紫外线时比较,处理效率下降,但是固化处理是可能的。一般发出紫外线的发光元件比发出可见光线的发光元件更高价。
因此,考虑紫外线用的发光元件和可见光线用的发光元件的价格差、要求的处理速度等,也采用价格低的可见光线用的发光元件,能提供在成本和性能平衡良好的光照射装置90。
此外,光固化型墨汁根据色材成分(颜料或染料等)或其他成分组成的不同,在照射时所吸收的光的波长区域中产生差异,它成为原因,有时在墨汁的固化时间上产生差异。
因此,如上述实施方式那样,通过使用发光波长峰值不同的发光元件,能够进行多个发光元件的排列,而能够成为具有多个发光峰值的宽波长区域的光照射,即使一部分的发光波长峰值的光被吸收,其他发光波长峰值的光有效地有助于墨汁的固化,能稳定维持墨汁的固化效率,此外,能够与吸收的照射光的、发光波长峰值不同的多种光固化型墨汁相对应。结果,通过增大对应墨汁种类,能提高作为光照射装置90的通用性。
另外,如本实施方式那样,如果椭圆形的光像c的纵横比设定为2.0以上,与对形成了纵横比低于2.0的椭圆形的光像的发光元件彼此进行排列的情形相比,椭圆形的光像c沿着长轴方向排列的情形和沿着短轴方向排列的情形的发光元件相互间的排列间隔的差异变得极显著,光源的发光元件95的使用数量的减少、发光元件95相互间的间隔的扩大帮助发光元件95发生的热的扩散,防止由于集中的热引起的热损害,发光元件95恶化的效力变得明确。
另外,如本实施方式那样,作为发光元件95,采用半导体激光元件时,由于作为半导体激光元件的半导体激光二极管等元件自身的构造上的原因,出射光形成椭圆形的光像c,即使不使用特别的光学部件,也能取得对发光元件95之间的间隔的扩张有效的椭圆形的光像c。
此外,基于半导体激光元件的发光,与固体激光器的发光相比,出射光扩散,所以用一个发光元件95能对更宽的面积照射光线,在适合于使用的发光元件数的削减的同时,与用于扩大光线的照射面积的扫描机构的组合变为不必要,能以廉价确保宽的光线的照射面积。
此外,扫描机构的配备变为不需要,所以在扫描用的可动部组装发光元件95的结构变为不需要,通过做成排除了成为故障的原因的可动部的设计,能提高作为光照射装置90的动作可靠性或耐久性。
另外,在所述实施方式中,发光元件95的排列为一列,但是也可以排列为彼此平行的多列。通过把发光元件的排列变为彼此平行的多列,不受单体的发光元件产生的椭圆形的光像的长轴尺寸x和短轴尺寸y的大小限制,能把全体的照射区域设定为沿着印刷用纸P的输送方向的任意的尺寸,增加发光元件列的数量,在记录介质的输送方向扩大光的照射区域,从而能谋求处理的高速化。
此外,沿着印刷用纸P的宽度方向的椭圆形的光像c的连续状态也可以如图5所示。
此外,希望按照处理的光固化型墨汁的特性,选择本发明中作为发光元件使用的半导体激光元件的发光波长,根据光固化型墨汁的特性,在所述实施方式的发光波长以外,还能选择适合使用的发光波长。
此外,本发明中能使用的发光元件并不局限于半导体激光元件。如果从元件出射的光束成为扩散光而成为能够形成椭圆形的光像的元件,则在半导体激光元件以外,也能使用。
另外,通过在大致同一的波长区域发光的发光元件,形成发光元件列时,只用发光波长峰值相同的发光元件形成发光元件列,或者混合发光波长峰值不同的发光元件,能形成发光元件列。
另外,在所述实施方式中,光照射装置90的发光元件95在打印处理中连续发光,但是为了把向墨汁的照射光量抑制在必要的最小限度,也可以根据使用的光固化型墨汁的特性、打印区域的信息(光固化型墨汁的喷射涂敷量等),以一定时间单位使发光元件95进行脉冲发光。
据此,能把对光固化型墨汁照射的光量抑制在必要的最小限度,能谋求光照射装置90的耗电的降低、发光元件95的发热的降低、发光元件95的实际工作时间的缩短导致的长寿命化。
此外,在所述实施方式中,使用一边使印刷头52移动,一边喷射墨汁的串行印刷头,但是,也可以使用在印刷用纸的宽度方向,以线状喷射墨汁,不使头移动而向记录介质附着墨汁的线型印刷头。
实施例
以下,列举实施例和比较例,更具体地说明本发明,但是本发明并不由它们限定。
[实施例1~8,比较例1~8]
调制表1~4所示的墨汁组合物。墨汁组合物的各比例是重量部。另外,在表1~4所示的墨汁组合物中,作为具有烯丙基的化合物(聚合性化合物),使用“烯丙基二醇”,作为N-乙烯基化合物(聚合性化合物),使用“N-乙烯基甲酰胺”,此外,作为噻吨酮(聚合促进剂),使用“DarocurITX”,作为胺(聚合促进剂),使用“Darcur EHA”。此外,比较例1、3、5、7是不包含胺的墨汁组合物,比较例2、4、6、8是不包含具有烯丙基的化合物或N-乙烯基化合物的墨汁组合物。
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
[粘度评价]
在表5表示测定所述实施例1~8和比较例1~8的各墨汁组合物的25℃的初始粘度的结果。
[表5]
[表5]
粘度(mPa·s/25℃)
[保存稳定性评价]
测定所述实施例1、2和比较例1、2的各墨汁组合物的初始粘度(25℃)、在60℃的环境下放置7天后的粘度,实施保存稳定性的评价。在表6表示结果。
保存稳定性评价指标
A:初始粘度和放置后的粘度的变化率低于±50%。
B:初始粘度和放置后的粘度的变化率为±50%以上,低于±100%
C:初始粘度和放置后的粘度的变化率为100%以上。
[表6]
[表6]
保存稳定性评价
〔固化性实验(玻璃衬底上)〕
在玻璃衬底上滴下所述实施例1~8和比较例1~8的各墨汁组合物,在365nm波长的紫外线、照射强度17mW/cm2、照射时间6秒、累计光量102mJ/cm2的固化条件下进行处理后,实施以下的固化性的目视处理。在表7表示结果。
固化性评价指标
A:完全固化
B:表面的一部分未固化
[表7]
固化性评价(玻璃衬底上)
〔固化性试验(使用喷墨打印机)〕
利用SEIKO EPSON公司制造的喷墨打印机PX-G900,在对应彩色列分别填充所述实施例1~8和比较例1~8的各墨汁组合物,在常温、常压下实施β图案打印。对记录介质使用A4尺寸的OHP薄膜(富士施乐公司制造、XEROX FILM<无框>)。然后,通过设置在排纸口的紫外线照射光源,在累计光量变为200mJ/cm2的固化条件下进行印字和固化处理后,用以下的指标评价其固化性。在表8表示结果。
固化性评价指标
A:完全固化
B:表面的一部分未固化
C:不能印字
〔表8〕
从表5可知,实施例1~8的墨汁组合物对于不包含具有烯丙基的化合物或N-乙烯基化合物的比较例2、4、6、8的墨汁组合物,是低粘度,并且综合观察表6~8,实施例的墨汁组合物相对于比较例的墨汁组合物,在保存稳定性和固化性上都优异。
〔实施例9-1~9-4〕调制表9~12所示的墨汁组合物。墨汁组合物的各比例是重量部。表9是黑色(实施例9-1),表中的Bk-1~Bk-7是试验试料,表10是青色(实施例9-2),试料是C-1~C-7,表11是品红色(实施例9-3),试料是M-1~M-7,表12是黄色(实施例9-4),试料是Y-1~Y-7。
另外,在表9~12所示的实施例9-1~9-4中,作为具有烯丙基的化合物(聚合性化合物),使用“烯丙基二醇”,作为N-乙烯基化合物(聚合性化合物),使用“N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基己内酰胺”,此外,作为噻吨酮(聚合促进剂),使用“Darocur ITX、Kayacure DETX-s”,作为胺(聚合促进剂),使用“Darcur EHA”。
[表9]
[表10]
[表11]
[粘度评价]
与所述实施例1同样,在表13表示测定所述表9~12所示的实施例9-1~9-4的各墨汁组合物的25℃的初始粘度的结果。
[表13]
[保存稳定性评价]
测定所述表9(实施例9-1:Bk-1~Bk~7)的各墨汁组合物的初始粘度(25℃)、在60℃的环境下放置7天后的粘度,实施保存稳定性的评价。在表14表示结果。
保存稳定性评价指标
A:初始粘度和放置后的粘度的变化率低于±50%。
B:初始粘度和放置后的粘度的变化率为±50%以上,低于±100%
C:初始粘度和放置后的粘度的变化率为100%以上。
[表14]
[固化性实验(玻璃衬底上)]
在玻璃衬底上滴下所述表9~12所示的实施例9-1~9-4的各墨汁组合物,在365nm波长的紫外线、照射强度17mW/cm2、照射时间6秒、累计光量102mJ/cm2的固化条件下进行处理后,实施以下的固化性的目视处理。在表15表示结果。
固化性评价指标
A:完全固化
B:表面的一部分未固化
[表15]
[固化性试验(使用喷墨打印机)]
利用SEIKO EPSON公司制造的喷墨打印机PX-G900,在对应彩色列分别填充所述表9~12所示的所述实施例9-1~9-4的各墨汁组合物,在常温、常压下实施β图案打印。对记录介质使用A4尺寸的OHP薄膜(富士施乐公司制造、XEROX FILM<无框>)。然后,通过设置在排纸口的紫外线照射光源,在365nm的累计光量变为200mJ/cm2的固化条件下进行印字和固化处理后,用以下的指标评价其固化性。在表16表示结果。
固化性评价指标
A:完全固化
B:表面的一部分未固化
C:不能印字
[表16]
如上所述,实施例9-1~9-4的各墨汁组合物从表13观察,是“低粘度”,并且从表14~16观察,在保存稳定性和固化性上都优异。
[实施例10-1~10-6、比较例9-1、9-2]
调制表17所示的墨汁组合物。墨汁组合物的各比例是重量部。另外,在表17所示的墨汁组合物中,作为具有烯丙基的化合物(聚合性化合物),使用“烯丙基二醇”,作为N-乙烯基化合物(聚合性化合物),使用“N-乙烯基甲酰胺”,作为胺(聚合促进剂),使用“Darocur EHA”。
[表17]
N-乙烯基甲酰胺 | 25 |
烯丙芳基乙二醇 | 32.2 |
三丙二醇二丙烯酸酯 | 25 |
三羟甲基丙烷E0附加物三丙烯酸酯 | 8 |
Irgacure819 | 4 |
Irgacure369 | 1 |
DarocurEHA | 1 |
BYK-UV3570 | 0.1 |
颜料黑-7 | 3 |
分散剂(聚乙二醇聚亚烃聚胺) | 0.7 |
[照射之前的时间的上限评价]
在玻璃衬底上滴下所述表17所示的紫外线固化型墨汁组合物,照射之前的时间分别按3秒(实施例10-1)、5秒(实施例10-2)、10秒(实施例10-3)、20秒(实施例10-4)、30秒(比较例9-1)隔开间隔,以在365nm波长的紫外线、照射强度17mW/cm2、照射时间10秒、累计光量170mJ/cm2的固化条件下进行处理后,用以下的指标评价表面状态的目视确认评价。在表18表示结果。
表面状态的目视确认指标
A1:完全固化
B1:表面的一部分未固化(实用水平)
表面和内部的一部分未固化
[表18]
[表18]
照射之前的时间(s) | ||
3 | A1 | 实施例10-1 |
5 | A1 | 实施例10-2 |
10 | B1 | 实施例10-3 |
20 | B1 | 实施例10-4 |
30 | C1 | 比较例9-1 |
[照射之前的时间的下限评价]
利用SEIKO EPSON公司制造的喷墨打印机PX-G900,使用所述表17所示的紫外线固化型墨汁组合物,在常温、常压下,使用PC薄板(帝人化成公司制造,聚碳酸酯树脂板),实施β图案打印。此外,在记录头的左右,设置用365nm波长的紫外线、照射强度17mW/cm2,根据离记录头的距离,使从喷出墨汁到照射的时间可变的装置。使离紫外线照射装置的离记录头的距离可变,把照射之前的时间分别按0.1秒(实施例10-5)、0.5秒(实施例10-6)隔开间隔,累计光量170mJ/cm2的固化条件下进行处理后,用以下的指标评价表面状态的目视确认评价。在表19表示结果。
A2:β均一地形成,固化
B2:β中产生若干线条,固化(实用水平)
C2:β中产生线条,固化
[表19]
[表19]
照射之前的时间(s) | ||
0.05 | C2 | 比较例9-2 |
0.1 | B2 | 实施例10-5 |
0.5 | A2 | 实施例10-6 |
[照射之前的时间的下限评价]
从表18、19可知,从记录头对记录介质喷出表17所示的墨汁组合物后,如果在0.1~20s开始光照射(参照实施例10-1~10-6),相对于该范围外的情形(参照比较例9-1、比较例9-2),能使墨汁固化,并且能取得在β中不产生线条的高图像质量的图像。
Claims (13)
1.一种光固化型墨汁组合物,其特征在于:
含有具有烯丙基的化合物和N-乙烯基化合物中的至少一方作为聚合性化合物,并且含有噻吨酮和胺中的至少一方作为聚合促进剂。
2.根据权利要求1所述的光固化型墨汁组合物,其特征在于:
所述具有烯丙基的化合物是烯丙二醇。
3.根据权利要求1所述的光固化型墨汁组合物,其特征在于:
所述N-乙烯基化合物是N-乙烯基甲酰胺。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的光固化型墨汁组合物,其特征在于:
所述胺是氨基苯甲酸酯。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的光固化型墨汁组合物,其特征在于:
将所述具有烯丙基的化合物和N-乙烯基化合物中的至少一方在墨汁组合物中含有20~80重量%。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的光固化型墨汁组合物,其特征在于:
含有聚合引发剂和色材。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的光固化型墨汁组合物,其特征在于:
所述光固化型墨汁组合物是2液型墨汁组合物。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的光固化型墨汁组合物,其特征在于:
所述光固化型墨汁组合物的光固化是紫外线固化。
9.一种喷墨记录方法,使用权利要求1~8中任一项所述的光固化型墨汁组合物,其特征在于:
从印刷头对记录介质上喷出所述光固化型墨汁组合物后,在0.1~20s开始光照射。
10.根据权利要求9所述的喷墨记录方法,其特征在于:
所述光固化型墨汁组合物是2液型墨汁组合物,是从印刷头喷出前混合该2液型墨汁组合物。
11.根据权利要求9所述的喷墨记录方法,其特征在于:
所述光固化型墨汁组合物是2液型墨汁组合物,是在记录介质上混合该2液型墨汁组合物。
12.根据权利要求9~11中的任一项所述的喷墨记录方法,其特征在于:
所述光固化型墨汁组合物的光固化为紫外线固化,并且作为该光照射的光源使用发光二极管或激光二极管。
13.一种喷墨记录装置,使用1~8中任一项所述的光固化型墨汁组合物,其特征在于:
具有:从印刷头对记录介质上喷出所述光固化型墨汁组合物后,在0.1~20s开始光照射的机构。
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