CN116945765A - 喷墨记录装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及喷墨记录装置，提供一种能够实现小型化并抑制固化阻碍的记录装置。喷墨记录装置具备：喷墨头，喷出放射线固化型喷墨组合物并附着在记录介质上；惰性气体供给部，向附着有所述放射线固化型喷墨组合物的所述记录介质上供给惰性气体；以及照射部，在供给了所述惰性气体的状态下，对附着于所述记录介质的所述放射线固化型喷墨组合物照射放射线，所述惰性气体供给部将所述惰性气体向所述照射部正下方倾斜喷出。
Description
技术领域
本发明涉及一种喷墨记录装置。
背景技术
喷墨记录方法能够通过比较简单的装置进行高精细的图像记录，在各方面得到了快速的发展。其中，对放射线固化型油墨的固化方法等进行了各种研究。例如，在专利文献1中公开了如下种喷墨记录方法：包括通过在氧少的气氛下照射活性射线而有效地使喷墨油墨固化的工序。
专利文献1：日本特开2014-043010号公报
在专利文献1中，公开了LED光源单元被惰性气体盖层(blanket)包围，使盖层内的气氛成为缺氧气氛。但是，虽然由氧引起的固化阻碍为低水平，但是如果使用这样的盖层，则不得不使记录装置大型化。
发明内容
本发明的喷墨记录装置具备：喷墨头，喷出放射线固化型喷墨组合物并附着在记录介质上；惰性气体供给部，向附着有所述放射线固化型喷墨组合物的所述记录介质上供给惰性气体；以及照射部，在供给了所述惰性气体的状态下，对附着于所述记录介质的所述放射线固化型喷墨组合物照射放射线，所述惰性气体供给部将所述惰性气体向所述照射部正下方倾斜喷出。
附图说明
图1A是示出本实施方式的喷墨记录装置的一个方式的概略图。
图1B是示出本实施方式的喷墨记录装置的其他方式的概略图。
图1C是示出本实施方式的喷墨记录装置的其他方式的概略图。
图2A是示出惰性气体喷出部的一个方式的概略图。
图2B是示出惰性气体喷出部的其他方式的概略图。
附图标记说明
11：照射部；12：惰性气体供给部；13：喷嘴；14：引导件；20：喷墨头；30：输送部；100：喷墨记录装置；F：输送方向；M：记录介质。
具体实施方式
下面，根据需要，参照附图对本发明的实施方式(以下称为“本实施方式”)进行详细说明，但是本发明并不限定于此，能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变形。另外，附图中，对相同的要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。此外，上下左右等位置关系只要没有特别说明，则基于附图所示的位置关系。此外，附图的尺寸比率不限于图示的比率。
1.喷墨记录装置
本实施方式的喷墨记录装置具备：喷墨头，喷出放射线固化型喷墨组合物(以下也简称为“油墨组合物”)并附着在记录介质上；惰性气体供给部，向附着有所述放射线固化型喷墨组合物的所述记录介质上供给惰性气体；以及照射部，在供给了所述惰性气体的状态下，对附着于所述记录介质的所述放射线固化型喷墨组合物照射放射线，所述惰性气体供给部将所述惰性气体向所述照射部正下方倾斜喷出。
在现有的记录装置中，由于记录介质与UV照射部之间的空间比较宽，所以在喷出到记录介质上的油墨组合物的固化时，容易受到由氧引起的聚合阻碍。从抑制这样的聚合阻碍的观点出发，还研究了通过在由盖层等包围的部分填充有惰性气体的状态下进行UV照射，在氧浓度低的状况下实施固化。但是，在由盖层包围的情况下，装置有可能大型化。另一方面，在未由盖层包围的情况下，UV照射部的空间大，基于惰性气体的氧浓度降低效率差，难以达成聚合阻碍。特别是当提高了印刷速度时，除了不能得到充分的氧阻碍防止效果以外，惰性气体的使用量增大而需要大型的气体发生装置。
相对于此，在本实施方式中，通过惰性气体供给部，将惰性气体向照射部正下方倾斜喷出。由此，即使不由盖层等包围，也能够使油墨组合物固化的照射部正下方的记录介质附近成为氧浓度低的状态，因此能够提高基于惰性气体的氧浓度降低效率，还能够达成记录装置的小型化。
图1A～图1C示出本实施方式的喷墨记录装置的概略图。如图1A～图1C所示，喷墨记录装置100具有照射部11、惰性气体供给部12、喷墨头20和输送部30。以下，对各构成进行详细说明。
1.1.喷墨头
喷墨头20是喷出油墨组合物并附着在记录介质M上的单元。喷墨头20在与记录介质M对置的喷嘴板表面具有喷嘴，从该喷嘴喷出油墨组合物。喷嘴也可以排列成列状。
本实施方式的记录装置100也可以按青色、品红色、黄色、黑色、白色等每种颜色具有一个一个独立的喷墨头20。此外，一个喷墨头20也可以构成为能够喷出两种颜色以上的油墨组合物。
作为使油墨组合物从喷嘴喷出的方式，可以列举驱动压力产生单元，使填充在喷墨头的压力产生室内的组合物从喷嘴喷出的方法。将这样的喷出方法也称为喷墨法。作为对喷嘴内的油墨组合物施加压力的方法，没有特别限定，例如，可以列举使用压电元件来喷出油墨组合物的液滴的压电方式、通过加热喷出液滴的热方式。
此外，在喷出工序中使用的喷墨头20可以列举通过行方式进行记录的行式打印头和通过串行方式进行记录的串行打印头。其中，优选行式打印头。由此，能够实现印刷速度的提高。
在使用行式打印头的行方式中，例如，将具有记录介质的宽度以上的宽度的喷墨头固定于记录装置。并且，使记录介质沿着副扫描方向(输送方向)移动，与该移动联动而使墨滴从喷墨头的喷嘴喷出，由此在记录介质上记录图像。
在使用串行打印头的串行方式中，例如，将喷墨头搭载于能够在记录介质的宽度方向上移动的滑架。并且，使滑架沿着主扫描方向(宽度方向)移动，与该移动联动而使墨滴从打印头的喷嘴开口喷出，由此能够在记录介质上记录图像。
其中，从能够高速地进行大量印刷的观点出发，优选使用行方式。在行方式的情况下，能够在副扫描方向上连续地输送记录介质的同时，通过行式打印头在一次通过中连续地进行记录和放射线照射。特别是在记录介质沿着输送方向呈长条状的情况下，容易采用在输送方向的下游侧卷绕附着有油墨的记录介质的构成。另外，图1所示的记录装置的形式表示了行方式的例子。
1.2.照射部
照射部11在供给了惰性气体的状态下，对附着于记录介质的油墨组合物照射放射线。如果被照射放射线，则油墨组合物中的单体的聚合反应开始，由此组合物固化，形成涂膜。此时，如果存在聚合引发剂，则产生自由基、酸及碱等活性种(引发种)，通过该引发种的功能，促进单体的聚合反应。
在此，作为放射线可以列举紫外线、红外线、可见光线、X射线等。照射部11也可以设置于喷墨头20的下游。由此，能够对附着于记录介质的油墨组合物照射放射线。作为照射部11没有特别限制，例如可以列举UV-LED。通过使用这样的放射线源，能够实现装置的小型化、成本的降低。
在使用行式打印头的行方式中，优选照射部11也具有记录介质的宽度以上的宽度。由此，能够在一次通过中连续地进行记录和放射线照射，并且在下游卷绕附着有油墨的记录介质。
1.3.惰性气体供给部
惰性气体供给部12是向附着有油墨组合物的记录介质上供给惰性气体的单元，将惰性气体向照射部11的正下方倾斜喷出。如上所述，如果通过照射部11被照射放射线，则油墨组合物中的单体的聚合反应开始，由此组合物固化，形成涂膜。此时，如果在空气中等存在氧的气氛下进行放射线的照射，则有可能产生由聚合引发剂的氧引起的去活化、由生长聚合物末端与氧的反应引起的聚合反应的停止等。
因此，在本实施方式中，通过惰性气体供给部12，将惰性气体向照射部11的正下方倾斜喷出，由此在照射部11的正下方、即附着有油墨组合物的面S1的附近形成氧浓度低的空间。并且，通过照射部11向该空间照射放射线，由此能够抑制聚合引发剂的失活或聚合反应的停止。
记录装置100可以按记录介质的输送方向的顺序具有照射部11和惰性气体供给部12，也可以按记录介质的输送方向的顺序具有惰性气体供给部12和照射部11。
如图1A所示，在按记录介质的输送方向的顺序具有照射部11和惰性气体供给部12的情况下，惰性气体供给部12成为将惰性气体向记录介质的输送方向的上游倾斜喷出的方式。这样，如果将惰性气体向记录介质的输送方向的上游倾斜喷出，则惰性气体的喷出方向与记录介质的输送方向成为相反的方向。由此，喷出的惰性气体与输送的记录介质碰撞，容易滞留在照射部正下方。由此，除了能够进一步抑制由氧引起的固化阻碍以外，还能够使喷出的惰性气体量比较少。
此外，如图1B所示，在按记录介质的输送方向的顺序具有惰性气体供给部12和照射部11的情况下，惰性气体供给部12成为将惰性气体向记录介质的输送方向的下游倾斜喷出的方式。这样，如果将惰性气体向记录介质的输送方向的下游倾斜喷出，则惰性气体的喷出方向与记录介质的输送方向成为相同的方向。由此，喷出的惰性气体容易沿着输送的记录介质的流动而被引导到照射部正下方。由此，具有进一步抑制由氧引起的固化阻碍的倾向。
如上所述，通过将惰性气体向所述照射部正下方倾斜喷出，能够在附着有油墨组合物的面S1的附近形成氧浓度低的空间，由此，即使不由盖层等包围，也能够提高基于惰性气体的氧浓度降低效率。
如图2A所示，惰性气体供给部12也可以具备具有规定的倾角θ的喷嘴13作为惰性气体的喷出口。此外，如图2B所示，惰性气体供给部12也可以具备具有规定的倾角θ的引导件14作为控制喷出的惰性气体的供给方向的引导件。引导件14也可以是板状的部件。
惰性气体供给部12将惰性气体向照射部11的正下方倾斜喷出。另外，本发明中的“倾斜喷出”表示以惰性气体的供给方向与记录介质的表面所成的角θ不成为90°的方式喷出。从惰性气体供给部12供给的惰性气体的供给方向与记录介质的表面所成的角θ优选为10～85°，更优选为20～75°，进一步优选为30～65°。通过角θ在上述范围内，容易向照射部11的正下方供给惰性气体，因此具有氧浓度降低效率进一步提高的倾向。
此外，如本实施方式那样，通过向照射部的正下方供给惰性气体，与现有方法相比，能够减小供给惰性气体的范围。此外，具体而言，惰性气体的供给量优选为0.8L/min/cm以上且4.0L/min/cm以下，更优选为1.0L/min/cm以上且3.5L/min/cm以下。通过惰性气体的供给量在上述范围内，即使是比较小的惰性气体的供给量，也具有氧浓度降低效率进一步提高的倾向。
在使用行式打印头的行方式中，优选惰性气体供给部12也具有记录介质的宽度以上的宽度。由此，能够在一次通过中连续地进行记录和放射线照射，并且在下游卷绕附着有油墨的记录介质。
图1C示出表示本实施方式的喷墨记录装置100的另一方式的概略图。如图1C所示，本实施方式的记录装置100具备多个喷墨头20，也可以与喷墨头20对应地各具备一个上述照射部11及惰性气体供给部12。
更具体而言，本实施方式的记录装置100也可以按青色、品红色、黄色、黑色、白色等每种颜色具有一个个独立的喷墨头20，并且与该喷墨头20对应地具有一组照射部11及惰性气体供给部12。由此，具有记录物的图像质量更进一步提高的倾向。
特别是本实施方式的照射部11及惰性气体供给部12如上所述即使不设置盖层等，也可以在由照射部11和记录介质M的表面夹持的空间中，提高基于惰性气体的氧浓度降低效率，能够提高基于放射线照射的固化效率。因此，由于能够使照射部11及惰性气体供给部12小型化，所以能够与一个喷墨头20对应地设置一组照射部11及惰性气体供给部12。
另一方面，在设置盖层等的现有的记录装置中，从装置的大小的现实的限制考虑，与多个喷墨头20对应地设置一组照射部11及惰性气体供给部12是妥当的，与一个喷墨头20对应地设置一组照射部11及惰性气体供给部12实质上是困难的。
1.4.输送部
本实施方式的记录装置100也可以具有输送记录介质M的输送部30。输送部30只要构成为在输送方向F上输送记录介质M，则没有特别限定，例如，在图1A～图1C中，表现了执行送出卷状的记录介质M和绕回卷状的记录介质M的输送部30。
1.5.记录介质
本实施方式的记录装置100所使用的记录介质没有特别限定，例如，优选非吸收性记录介质。特别是在本实施方式中使用的记录介质优选记录面及非记录面均为非吸收性。通过使用这样的记录介质，能够得到适合于标签用途等的记录物。
作为非吸收性记录介质，没有特别限定，例如可以列举：聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚氨酯等塑料类的膜或板；铁、银、铜、铝等金属类的板；或者通过蒸镀这些各种金属而制造的金属板或塑料制的膜、不锈钢或黄铜等合金的板；在纸制的基材上粘接(涂布)有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚氨酯等塑料类的膜的记录介质等。
另外，在本实施方式中，非吸收性是指在布里斯托(Bristow)法中从接触开始到30msec的水吸收量为10mL/m2以下。此外，非吸收性记录介质是指具有这样的非吸收性的记录介质。该布里斯托法是作为短时间内的液体吸收量的测定方法最普及的方法，在日本纸浆技术协会(JAPAN TAPPI)中也被采用。试验方法的详细内容在“JAPAN TAPPI纸浆试验方法2000年版”的标准No.51“纸及板纸-液体吸收性试验方法-布里斯托法”中进行了说明。
2.记录方法
本实施方式的记录方法是使用上述喷墨记录装置的记录方法，具有：喷出工序，喷出油墨组合物并附着于记录介质；以及照射工序，对附着于记录介质的油墨组合物照射放射线，得到油墨组合物的固化涂膜，在照射工序中，在附着有油墨组合物的记录介质上，在将惰性气体向照射部正下方供给的状态下照射放射线。
2.1.喷出工序
喷出工序是从喷墨头20喷出油墨组合物并使其附着于记录介质M的工序。更具体而言，驱动压力产生单元，使填充于喷墨头的压力产生室内的组合物从喷嘴喷出。
从卷绕附着有油墨的记录介质的观点出发，优选在喷出工序中使用行方式。在行方式的情况下，在副扫描方向上连续地输送记录介质的同时，通过行式打印头连续地进行记录和放射线照射，并且在下游卷绕附着有油墨的记录介质。另外，图1A～图1C所示的记录装置的形式是行方式。
喷出工序中的油墨的占空比(Duty)等附着方式没有特别限制，能够根据作为目标的图像适当调整。
2.2.照射工序
照射工序是如下工序：对于附着于记录介质M的油墨，在使惰性气体从惰性气体供给部12向照射部11的正下方流动的同时，从照射部11照射放射线，由此抑制由氧引起的聚合阻碍，并且得到油墨的固化涂膜。
在该照射工序中，对附着于记录介质的油墨组合物照射放射线。如果被照射放射线，则单体的聚合反应开始，由此组合物固化，形成涂膜。此时，如果存在聚合引发剂，则产生自由基、酸及碱等活性种(引发种)，通过该引发种的功能，促进单体的聚合反应。
照射工序是对附着于记录介质的放射线固化型喷墨组合物照射放射线而得到放射线固化型喷墨组合物的固化涂膜的工序。特别是在本实施方式中，在照射工序中，在向附着有放射线固化型喷墨组合物的记录介质上供给惰性气体态下照射放射线。
在此，作为放射线可以列举紫外线、红外线、可见光线、X射线等。放射线源通过设置于喷墨头的下游的放射线源对组合物进行照射。
2.3.层叠工序
本实施方式的记录方法也可以具有层叠工序，该层叠工序以附着有油墨组合物的记录面与未附着有油墨组合物的非记录面对置的方式层叠记录物。
层叠工序中的层叠方法没有特别限制，例如，除了将单张状的记录物一张张地以记录面与非记录面对置的方式层叠以外，还可以列举通过将对长条的记录介质连续记录的记录物在记录装置的下游卷绕成卷状，以记录面与非记录面对置的方式层叠。更具体而言，通过利用卷绕辊卷绕，能够使记录物成为卷绕体。在该卷绕体中，以记录面与非记录面相对的方式层叠而卷绕记录物。
3.油墨组合物
在本实施方式中，放射线固化型喷墨油墨组合物是指通过照射放射线而固化的油墨组合物。作为放射线可以列举紫外线、电子束、红外线、可见光线、X射线等。其中，作为放射线，从放射线源容易获得且被广泛使用的方面、以及容易获得适合于由紫外线的放射产生的固化的材料且被广泛使用的方面出发，优选紫外线。
本实施方式的放射线固化型喷墨油墨组合物没有特别限制，例如可以含有聚合性化合物、光聚合引发剂、阻聚剂、增滑剂、色料、分散剂等。另外，油墨组合物可以是用于基底等的底涂用的油墨组合物，也可以是彩色油墨等图像形成用的油墨组合物，还可以是外涂用的油墨组合物。
3.1.聚合性化合物
聚合性化合物含有单官能单体，根据需要也可以含有多官能单体。
作为单官能单体没有特别限制，例如，可以列举具有脂环族基的官能单体、具有芳香族基的单官能单体、具有含氮杂环的单官能单体。此外，作为单官能单体也可以使用这些以外的单体。
作为多官能单体，没有特别限制，例如，可以列举含乙烯基的(甲基)丙烯酸酯、多官能(甲基)丙烯酸酯
3.2.光聚合引发剂
作为光聚合引发剂，只要是通过照射放射线而产生活性种的光聚合引发剂，则没有特别限定，例如可以列举酰基氧化膦系光聚合引发剂、烷基苯酮系聚合引发剂、茂钛系聚合引发剂、噻吨酮系光聚合引发剂等公知的光聚合引发剂。其中，优选酰基氧化膦系光聚合引发剂。通过使用这样的光聚合引发剂，具有油墨的固化性进一步提高、特别是基于UV-LED的光的固化工艺产生的固化性进一步提高的倾向。光聚合引发剂可以单独使用一种，也可以组合使用两种以上。
3.3.阻聚剂
作为阻聚剂，不受以下限定，例如可以列举：对甲氧基苯酚、氢醌单甲基醚(MEHQ)、4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶-N-氧基、氢醌、甲酚、叔丁基邻苯二酚、3,5-二叔丁基-4-羟基甲苯、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-乙基-6-丁基苯酚)及4,4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、受阻胺化合物等。阻聚剂可以单独使用一种，也可以组合使用两种以上。
3.4.增滑剂
作为增滑剂，优选硅酮系表面活性剂，更优选聚酯改性硅酮或聚醚改性硅酮。作为聚酯改性硅酮可以列举BYK-347、348、BYK-UV3500、3510、3530(以上为BYK Additives&Instruments公司制)等，作为聚醚改性硅酮可以列举BYK-3570(BYK Additives&Instruments公司制)等。增滑剂可以单独使用一种，也可以组合使用两种以上。
3.5.色料
色料能够使用颜料及染料中的至少一种。此外，根据色料的种类，也可以使用分散剂。作为分散剂，没有特别限定，例如可以列举在制备高分子分散剂等颜料分散液时惯用的分散剂。作为其具体例，可以列举以聚氧亚烷基聚亚烷基多胺、乙烯基系聚合物及共聚物、丙烯酸系聚合物及共聚物、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚氨酯、氨基系聚合物、含硅聚合物、含硫聚合物、含氟聚合物及环氧树脂中的一种以上为主成分的物质。分散剂可以单独使用一种，也可以组合使用两种以上。
Claims (7)
1.一种喷墨记录装置，其特征在于，
所述喷墨记录装置具备：
喷墨头，喷出放射线固化型喷墨组合物并附着在记录介质上；
惰性气体供给部，向附着有所述放射线固化型喷墨组合物的所述记录介质上供给惰性气体；以及
照射部，在供给了所述惰性气体的状态下，对附着于所述记录介质的所述放射线固化型喷墨组合物照射放射线，
所述惰性气体供给部将所述惰性气体向所述照射部正下方倾斜喷出。
2.根据权利要求1所述的喷墨记录装置，其中，
所述惰性气体供给部将所述惰性气体向所述记录介质的输送方向的上游倾斜喷出。
3.根据权利要求1所述的喷墨记录装置，其中，
所述喷墨头具有所述记录介质的宽度以上的宽度。
4.根据权利要求1所述的喷墨记录装置，其中，
所述惰性气体供给部和所述照射部分别具有所述记录介质的宽度以上的宽度。
5.根据权利要求1所述的喷墨记录装置，其中，
所述惰性气体的供给量为0.8L/min/cm以上且4.0L/min/cm以下。
6.根据权利要求1所述的喷墨记录装置，其中，
从所述惰性气体供给部供给的所述惰性气体的供给方向与所述记录介质的表面所成的角为10～85°。
7.根据权利要求1所述的喷墨记录装置，其中，
所述惰性气体供给部具备控制所述惰性气体的供给方向的引导部件。
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