JP2008105253A - インクジェット記録方法及びインクジェット記録装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも着色剤および重合性もしくは架橋性材料を含む記録液を少なくとも第1の液滴及び第2の液滴にて画像を記録するインクジェット記録方法において、第1の液滴と第2の液滴とを重なり部分をもって打滴すると共に、実質的に着色剤を含有しない処理液を記録液で形成される画像と同一又は広い範囲に予め付与しておき、処理液を付与してから記録液の打滴が終了するまでの間において、処理液の表面を液体状に維持し、記録液の打滴終了後の記録液と処理液とに貧酸素雰囲気下において活性エネルギーを付与して重合性材料を重合するインクジェット記録方法。
【選択図】図4
Description
また、水と共に反応性モノマーや着色剤等を含有するインク組成物と凝集物を生じさせる凝集剤を含有する凝集溶液とを用い、記録媒体上に前記凝集溶液を付着させた後に前記インク組成物を付着させることが記載されたものがある(例えば、特許文献5参照)。さらに、光重合開始剤を含有する反応液を全面付与した後にモノマー含有のインク組成物を付与し、紫外線照射を行なうことが記載されたものもある(例えば、特許文献6参照)。
(1) 少なくとも着色剤および重合性もしくは架橋性材料を含む記録液を少なくとも第1の液滴a1及び液滴a2にて被記録媒体に打滴することで所望の画像を記録するインクジェット記録方法において、
前記液滴a1と前記液滴a2とを重なり部分をもって打滴すると共に、実質的に着色剤を含有しない処理液を前記記録液で形成される前記画像と同一もしくは該画像よりも広い範囲に予め前記被記録媒体に付与しておき、処理液を付与してから記録液の打滴が終了するまでの間において、打滴された処理液の表面を液体状に維持し、前記記録液の打滴終了後の記録液と処理液とに貧酸素雰囲気下において活性エネルギーを付与して前記重合性もしくは架橋性材料を重合もしくは架橋することを特徴とするインクジェット記録方法である。
(条件)
(A)該処理液の表面張力は、前記記録液の表面張力よりも小さい。
(B)該処理液が界面活性剤を少なくとも1種類含有し、該処理液に含まれる界面活性剤のうち少なくとも1種類は、
γs(0)−γs(飽和)>1mN/m
の関係を満たす。
(C)該処理液の表面張力は、
γs<(γs(0)+γs(飽和)最大)/2
の関係を満たす。
(ここで、γsは、該処理液の表面張力の値である。γs(0)は、該処理液のうちすべての界面活性剤を除いた液体成分の表面張力の値である。γs(飽和)は、該処理液に含まれる界面活性剤のうち1種類の界面活性剤を該液体成分に添加し、該界面活性剤の濃度を増加させたときに飽和する該液体成分の表面張力の値である。γs(飽和)最大は、該処理液に含有する界面活性剤のうち、前記条件(B)を満たすすべての界面活性剤に対して求めたγs(飽和)のうちの最大値である。)
前記被記録媒体に液体を付与する液体付与部と、
前記液体付与部よりも、被記録媒体の搬送方向下流側に配置され、前記被記録媒体上に付与された液体に活性エネルギーを付与するエネルギー付与手段と、
前記エネルギー付与手段によるエネルギー付与時の雰囲気を貧酸素雰囲気とする手段と、
前記液体付与部から液体を吐出させつつ、前記搬送手段と前記エネルギー付与手段とを制御する制御手段と、を有し、
前記液体付与部には、搬送される被記録媒体の搬送方向と直交する方向に配置され、前記被記録媒体の記録可能領域の全幅に対応した長さのライン型の打滴ヘッドが複数配備されており、
前記複数の打滴ヘッドとして、画像を形成するための着色剤および重合性もしくは架橋性材料を含有する記録液の液滴を吐出する打滴ヘッドと、実質的に着色剤を含有しない処理液の液滴を吐出する打滴ヘッドと、を有し、
前記処理液を吐出する打滴ヘッドと、前記記録液を吐出する打滴ヘッドと、前記エネルギー付与手段とが、被記録媒体の搬送方向上流側から順に配置されていることを特徴とするインクジェット記録装置である。
以下に先ず、本発明のインクジェット記録方法について説明する。
本発明のインクジェット記録方法は、少なくとも着色剤および重合性もしくは架橋性材料を含む記録液を少なくとも第1の液滴a1及び液滴a2にて被記録媒体に打滴することで所望の画像を記録するインクジェット記録方法において、前記液滴a1と前記液滴a2とを重なり部分をもって打滴すると共に、実質的に着色剤を含有しない処理液を前記記録液で形成される前記画像と同一もしくは該画像よりも広い範囲に予め前記被記録媒体に付与しておき、処理液を付与してから記録液の打滴が終了するまでの間において、打滴された処理液の表面を液体状に維持し、前記記録液の打滴終了後の記録液と処理液とに貧酸素雰囲気下において活性エネルギーを付与して前記重合性もしくは架橋性材料を重合もしくは架橋することを特徴としている。
ここで、非浸透性の記録媒体とは、実質的に液滴が浸透しない媒体をいう。「実質的に浸透しない」とは、1分後の液滴の浸透率が5%以下であることをいう。また、緩浸透性記録媒体とは、10pl(ピコリットル)の液滴を被記録媒体上に滴下した場合に、全液量が浸透するまでの時間が100m秒以上である媒体をいい、具体的にはアート紙などが挙げられる。非浸透性ないし緩浸透性の記録媒体の詳細については後述する。
なお、浸透性の記録媒体は、10plの液滴を被記録媒体上に滴下した場合に全液量が浸透するまでの時間が100m秒以下である媒体であり、具体的には普通紙、多孔質紙などである。
sp値が35以下であると、処理液は、例えば後述するように着色剤および重合性もしくは架橋性材料を含む記録液(液滴a1、液滴a2・・・)との間の親和性が増大し、第1の液滴a1及び液滴a2を互いに重なり部分を有して付与したときの液滴同士の合一を抑止でき、画像の滲み及び画像中の細線などの線幅バラツキの発生を効果的に防止することができる。
塗布装置を用いて、処理液を被記録媒体上に塗布し、その後に液滴a1及び液滴a2(記録液)をインクジェットノズルにより打滴することによって、画像記録する態様は好適である。
また、インクジェットノズルは、特に制限はなく、公知のノズルから目的等に応じて適宜選択することができる。なお、インクジェット記録方式については後述する。
インクジェットノズルによって処理液を液滴b1、液滴b2、液滴b3、・・・液滴bxにて噴射し、その後に第1の液滴a1、液滴a2、液滴a3、・・・液滴ax(記録液)をインクジェットノズルにより打滴することによって、画像記録する態様は好適である。インクジェットノズルについては、前記同様である。
本発明においては、例えば、静電誘引力を利用してインクを吐出させる電荷制御方式、ピエゾ素子の振動圧力を利用するドロップオンデマンド方式(圧力パルス方式)、電気信号を音響ビームに変えインクに照射して放射圧を利用してインクを吐出させる音響インクジェット方式、インクを加熱して気泡を形成し、生じた圧力を利用するサーマルインクジェット(バブルジェット(登録商標))方式、等の公知の方式が好適である。
なお、インクジェット記録方式には、フォトインクと称する濃度の低いインクを小さい体積で多数射出する方式、実質的に同じ色相で濃度の異なる複数のインクを用いて画質を改良する方式や無色透明のインクを用いる方式が含まれる。
液体状とは固化してない状態であり、処理液が重合性化合物もしくは架橋性化合物を含有する場合には、まったく重合または架橋が起こっていなくとも良いし、また、重合または架橋が進行していても、固化していなければ良い。液状である場合と、液状でない場合の判定方法としては、普通紙を処理液が付与された部分に密着させ、処理液が普通紙に移らない場合は、固化している、移る場合は液状であると判定する。ここで、光照射等の固化過程が入る場合には、上記判定は固化過程終了後1秒以内に判定を行う。処理液表面にベトツキ間があっても、普通紙に移らなければ固化したと判断する。液体状である場合の粘度はいかなる粘度であってもかまわないが、好ましくは1mPa・s〜100Pa・sの範囲である。
中でも、重なり率は、20%以上80%以下であるのが好ましく、30%以上70%以下であるのが好ましい。
また、処理液についても液滴サイズは記録液と同様の範囲が好ましい。
エネルギーの付与は、活性光の照射、又は加熱によって好適に行なうことができる。
硬化反応に必要なエネルギー量は、重合開始剤の種類や含有量などによって異なるが、一般には1〜500mJ/cm2程度である。
加熱は、非接触型の加熱手段を使用して行なうことができ、オーブン等の加熱炉内を通過させる加熱手段や、紫外光〜可視光〜赤外光等の全面露光による加熱手段等が好適である。加熱手段としての露光に好適な光源としては、メタルハライドランプ、キセノンランプ、タングステンランプ、カーボンアーク灯、水銀灯等が挙げられる。
ここで、貧酸素雰囲気下とは、酸素の分圧が0.15気圧以下の雰囲気下を意味し、これらは詳しくは以下の通りである。
通常、大気(1気圧)下では酸素の分圧は0.21気圧であるので、酸素の分圧を0.15気圧以下に下げるためには、(a)露光時の大気を減圧して0.71気圧以下にするか、(b)空気と酸素以外の気体(例えば、窒素やアルゴン等の不活性ガス)を空気に対して40vol%以上混合することにより達成できる。
本発明における貧酸素雰囲気については、特に限定されず前記いずれの方法も用いることができる。
酸素分圧の下限には特に制限はない。真空又は雰囲気を空気以外の気体(例えば窒素)で置換することにより酸素分圧を事実上0にすることができるが、これも好ましい方法である。不活性ガス置換による酸素濃度は、0.1%〜20%に制御することが好ましく、0.1%〜10%に制御することがより好ましい。
被記録媒体としては、非浸透性ないし緩浸透性の記録媒体を用いる。
非浸透性の記録媒体としては、例えば、合成樹脂、ゴム、樹脂コート紙、ガラス、金属、陶器、木材等が挙げられる。また、機能付加の目的で、これら材質を複数組み合わせて複合化した基材も使用できる。
本発明に係る記録液(第1の液滴a1、液滴a2・・・)は、被記録媒体上に予め付与された後述の処理液の上に打滴して記録画像を構成するものであり、少なくとも着色剤および重合性もしくは架橋性材料を含んでなり、好ましくは親油性溶剤を含んでなる。更に必要に応じて、重合開始剤やその他成分を用いて構成することができる。
記録液(第1の液滴a1、液滴a2・・・)は、重合性もしくは架橋性材料の少なくとも一種を含有する。重合性もしくは架橋性材料は、後述する重合開始剤などから発生するラジカルなどの開始種により重合もしくは架橋反応を生起し、硬化する機能を有するものである。
なお、本明細書中において、(メタ)アクリル酸は、アクリル酸及びメタアクリル酸の双方を取り得ることを示す。
重合性化合物は、無置換でも置換基を有していてもよく、導入可能な置換基としては、ハロゲン原子、水酸基、アミド基、カルボン酸基などが挙げられる。
重合性材料の、記録液又は必要に応じて処理液中における含有量としては、各液滴の全固形分(質量)に対して、50〜99.6質量%の範囲が好ましく、70〜99.0質量%の範囲がより好ましく、80〜99.0質量%の範囲がさらに好ましい。
また、液滴中における含有量としては、各液滴の全質量に対して、20〜98質量%の範囲が好ましく、40〜95質量%の範囲がより好ましく、50〜90質量%の範囲が特に好ましい。
sp値の調整は、後述の親油性溶剤、重合性材料などを用いて好適に調整が可能であり、例えば液滴中の親油性溶剤の割合を高めることでよりsp値を下げることができる。
本発明においては、既述の第1の液滴a1を打滴する前に予め、被記録媒体上に、該被記録媒体上における少なくとも第1の液滴a1、液滴a2で打滴形成される画像と同一領域もしくは該画像より広い領域に、実質的に着色剤を含有しない処理液を付与しておく。
尚、前記「着色剤を実質的に含有しない」とは、これは無色透明の染料・顔料の含有や、視認できない程度のごく微量の含有をも除外するものではない。その許容量としては、処理液全質量に対して1質量%以下であることが好ましく、含有しないことが特に好ましい。
親油性溶剤は、画像の滲み及び画像中の細線などの線幅バラツキの発生防止に効果的であると共に、処理液のsp値を既述の範囲に調整することができる。
「親油性」とは、水100mLに対して1g以下の溶解性を有する化合物をいう。
以下、本発明において好適な高沸点有機溶媒について説明する。
式〔S−1〕においてR1、R2及びR3は、各々独立して、炭素原子数1〜24(好ましくは4〜18)の脂肪族基(例えばn−ブチル、n−ヘキシル、n−オクチル、EH−オクチル、2−エチルヘキシル、3,3,5−トリメチルヘキシル、3,5,5−トリメチルヘキシル、n−ドデシル、n−オクタデシル、ベンジル、オレイル、2−クロロエチル、2,3−ジクロロプロピル、2−ブトキシエチル、2−フェノキシエチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、4−t−ブチルシクロヘキシル、4−メチルシクロヘキシル)、又は炭素原子数6〜24(好ましくは6〜18)のアリール基(例えばフェニル、クレジル、p−ノニルフェニル、キシリル、クメニル、p−メトキシフェニル、p−メトキシカルボニルフェニル)が好ましい。これらの中でも、R1、R2及びR3は特に、n−ヘキシル、n−オクチル、EH−オクチル、2−エチルヘキシル、3,5,5−トリメチルヘキシル、n−ドデシル、2−クロロエチル、2−ブトキシエチル、シクロヘキシル、フェニル、クレジル、p−ノニルフェニル、クメニルが好ましい。
a、b、cは各々独立に0又は1であり、より好ましくはa、b、cすべて1である。
R6はハロゲン原子(好ましくは塩素原子)、炭素原子数1〜18のアルキル基(例えばメチル、イソプロピル、t−ブチル、n−ドデシル)、炭素原子数1〜18のアルコキシ基(例えばメトキシ、n−ブトキシ、n−オクチルオキシ、メトキシエトキシ、ベンジルオキシ)、炭素原子数6〜18のアリールオキシ基(例えばフェノキシ、p−トリルオキシ、4−メトキシフェノキシ、4−t−ブチルフェノキシ)又は炭素原子数2〜19のアルコキシカルボニル基(例えばメトキシカルボニル、n−ブトキシカルボニル、2−エチルヘキシルオキシカルボニル)又は炭素原子数6〜25のアリールオキシカルボニル基が好ましい。これらの中でも、R6は更に、アルコキシカルボニル基が好ましく、特に、n−ブトキシカルボニルが好ましい。
dは0又は1である。
eは1〜4(好ましくは1〜3)の整数である。
R7はe価の炭素原子数2〜24(好ましくは2〜18)の炭化水素基〔例えば前記R4について挙げた脂肪族基、n−オクチル、前記R4について挙げたアリール基、−(CH2)2−、
fは1〜4(好ましくは1〜3)の整数である。
R9はf価の炭素原子数2〜24(好ましくは2〜18)の炭化水素基又はf価の炭素原子数4〜24(好ましくは4〜18)のエーテル結合で互いに連結した炭化水素基(例えば前記R7について挙げた基、1―メチル−2−メトキシエチル、2−ヘキシルデシル)が好ましく、これらの中でも、R9は特に、2−エチルヘキシル、2−ヘキシルデシル、1―メチル−2−メトキシエチル、
R10はg価の炭化水素基〔例えば、−CH2−、−(CH2)2−、−(CH2)4−、−(CH2)7−、
R11は炭素原子数1〜24(好ましくは4〜18)の脂肪族基、又は炭素原子数6〜24(好ましくは6〜18)のアリール基(例えば前記R4について挙げた脂肪族基、アリール基)が好ましく、これらの中でも、R11は、更にアルキル基が好ましく、特に、n−ブチル、n−オクチル、2−エチルヘキシルが好ましい。
R13及びR14は、水素原子、炭素原子数1〜24(好ましくは1〜18)の脂肪族基(例えばメチル、エチル、イソプロピル、n−ブチル、n−ヘキシル、n−オクチル、2−エチルヘキシル、n−ドデシル、n−テトラデシル、シクロペンチル、シクロプロピル)又は炭素原子数6〜18(好ましくは6〜15)のアリール基(例えばフェニル、1−ナフチル、p−トリル)が好ましく、これらの中でも、R13及びR14は特に、メチル、エチル、n−ブチル、n−オクチル、n−テトラデシル、フェニルが好ましい。
R13とR14とが互いに結合し、Nとともにピロリジン環、ピペリジン環、モルホリン環を形成してもよく、R12とR13とが互いに結合し、Nとともにピロリドン環、ピペリジン環を形成してもよい。
Xは−CO−又は−SO2−であり、好ましくはXは−CO−である。
R16はハロゲン原子(好ましくはCl)、炭素原子数1〜24(好ましくは1〜18)の脂肪族基{より好ましくは、アルキル基(例えば前記R15について挙げたアルキル基)、炭素原子数3〜18(更に好ましくは5〜17)のシクロアルキル基(例えばシクロペンチル、シクロヘキシル)}、炭素原子数6〜32(好ましくは6〜24)のアリール基(例えばフェニル、p−トリル)、炭素原子数1〜24(好ましくは1〜18)のアルコキシ基(例えばメトキシ、n−ブトキシ、2−エチルヘキシルオキシ、ベンジルオキシ、n−ドデシルオキシ、n−ヘキサデシルオキシ)又は炭素原子数6〜32(好ましくは6〜24)のアリールオキシ基(例えばフェノキシ、p−t−ブチルフェノキシ、p−t−オクチルフェノキシ、m−ペンタデシルフェノキシ、p−ドデシルオキシフェノキシ)であり、これらの中でも、R16は、更に炭素原子数1〜24の脂肪族基がより好ましく、特に炭素原子数1〜12の脂肪族基が好ましい。
hは1〜2の整数である。
R19の好ましい例は、前記R16と同じであり、これらの中でもR19は、更にアルキル基及びアルコキシ基がより好ましく、特に、n−オクチル、メトキシ、n−ブトキシ、n−オクチルオキシが好ましい。
iは1〜5の整数である。
R20とR21とが互いに結合し環を形成してもよく、形成される環としては、3〜10員環が好ましく、5〜7員環が特に好ましい。
jは1又は2を表し、好ましくは、jは1である。
ここで、高沸点有機溶媒の沸点は、減圧蒸留時の沸点から常圧に換算した値である。なお、下記具体例において、沸点の記載のないものは170℃で沸騰しないことが確認されたものであり、25℃における粘度の記載のないものは25℃で固体であることを表す。
処理液には、重合開始剤の少なくとも一種を好適に含有することができる。この重合開始剤は、活性光、熱、あるいはその両方のエネルギーの付与によりラジカルなどの開始種を発生し、重合性もしくは架橋性材料の重合もしくは架橋反応を開始、促進させ、硬化する化合物である。
例えば、アセトフェノン誘導体、ベンゾフェノン誘導体、ベンジル誘導体、ベンゾイン誘導体、ベンゾインエーテル誘導体、ベンジルジアルキルケタール誘導体、チオキサントン誘導体、アシルフォスフィンオキサイド誘導体、金属錯体、p−ジアルキルアミノ安息香酸、アゾ化合物、パーオキシド化合物等の光重合開始剤が挙げられ、アセトフェノン誘導体、ベンジル誘導体、ベンゾインエーテル誘導体、ベンジルジアルキルケタール誘導体、チオキサントン誘導体、アシルフォスフィンオキサイド誘導体が好適に挙げられ、中でも、アセトフェノン誘導体、ベンゾインエーテル誘導体、ベンジルジアルキルケタール誘導体、アシルフォスフィンオキサイド誘導体が特に好ましい。
また、重合開始剤は、処理液に含有せず既述の記録液に含有させるようにしてもよい。この場合は、第1の液滴中の含有量は、記録液中の重合性もしくは架橋性化合物に対して、0.5〜20質量%が好ましく、1〜15質量%がより好ましい。
既述の記録液には、着色剤の少なくとも一種を含有し、単色の若しくは多色の可視画像の記録が可能な構成である。
なお、着色剤は、記録液以外のその他の液体に含有してもよい。
以下、本発明に好適な油溶性染料、顔料を中心に説明する。
油溶性染料としては、特に制限はなく、任意のものを選択して使用することができる。以下、油溶性染料を色相別に例示する。
イエロー染料としては、例えば、カップリング成分としてフェノール類、ナフトール類、アニリン類、ピラゾロン類、ピリドン類、開鎖型活性メチレン化合物類を有するアリールもしくはヘテリルアゾ染料;カップリング成分として開鎖型活性メチレン化合物類を有するアゾメチン染料;ベンジリデン染料やモノメチンオキソノール染料等のようなメチン染料;ナフトキノン染料、アントラキノン染料等のようなキノン系染料などが挙げられ、その他の染料種として、キノフタロン染料、ニトロ・ニトロソ染料、アクリジン染料、アクリジノン染料等を挙げることができる。
着色剤として、複数の液の混合時に凝集が生じやすい点で、顔料を用いる態様も好ましい。顔料としては、有機顔料、無機顔料のいずれも使用できるが、黒色顔料としては、カーボンブラック顔料等が好ましく挙げられる。また、一般には黒色、並びにシアン、マゼンタ、及びイエローの3原色の顔料が用いられるが、その他の色相、例えば、赤、緑、青、茶、白等の色相を有する顔料や金、銀色等の金属光沢顔料、無色又は淡色の体質顔料なども目的に応じて用いることができる。
(1)記録液が重合性材料及び着色剤を含み、処理液が重合開始剤を含む形態
(2)記録液が重合性材料及び着色剤を含み、処理液が重合開始剤及び親油性溶剤を含む形態
などが挙げられる。
上記において、重合性材料は、記録液に含有すると共に、本発明の効果を阻害しない範囲において処理液に含有されていてもよく、重合開始剤は、本発明に係る処理液に含有すると共に、本発明の効果を阻害しない範囲において記録液に含有されていてもよい。
上記した成分以外に、公知の添加剤などを目的に応じて併用することができる。
〜貯蔵安定剤〜
本発明に係る記録液及び処理液(好ましくは記録液に)には、保存中における好ましくない重合を抑制する目的で、貯蔵安定剤を添加することができる。貯蔵安定剤は、重合性もしくは架橋性材料と共存させて用いることが好ましく、また、含有する液滴又は液体あるいは共存の他成分に可溶性のものを用いることが好ましい。
導電性塩類は、導電性を向上させる固体の化合物である。本発明においては、保存時に析出する懸念が大きいために実質的に使用しないことが好ましいが、導電性塩類の溶解性を上げたり、液体成分に溶解性の高いものを用いたりすることで溶解性が良い場合には、適当量添加してもよい。
前記導電性塩類の例としては、チオシアン酸カリウム、硝酸リチウム、チオシアン酸アンモニウム、ジメチルアミン塩酸塩などが挙げられる。
本発明においては、既述の高沸点溶剤以外の溶剤を用いることができる。溶剤としては、液(インク)の極性や粘度、表面張力、着色材料の溶解性・分散性の向上、導電性の調整、及び印字性能の調整などの目的で使用できる。
なお、溶剤は、非水溶性の液体であって水性溶媒を含有しないことが、速乾性及び線幅の均一な高画質画像を記録する点で好ましいことから、中でも既述した高沸点有機溶媒を用いた構成とするのが望ましい。
さらに、ポリマー、表面張力調整剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、退色防止剤、pH調整剤等の公知の添加剤を併用することができる。
表面張力調整剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、退色防止剤、pH調整剤に関しては、公知の化合物を適宜選択して用いればよいが、具体的には例えば、特開2001−181549号公報に記載されている添加剤などを用いることができる。
前記1組の化合物の反応例としては、酸/塩基反応、カルボン酸/アミド基含有化合物による水素結合反応、ボロン酸/ジオールに代表される架橋反応、カチオン/アニオンによる静電的相互作用による反応等が挙げられる。
本発明において、前述の通り、被記録媒体上に目的の大きさのインクドットを形成するためには、処理液は少なくとも1種類の界面活性剤を含有することが好ましい。
本発明でいう界面活性剤は、ヘキサン、シクロヘキサン、p−キシレン、トルエン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、ブチルカルビトール、シクロヘキサノン、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、1,2−ヘキサンジオール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、イソプロパノール、メタノール、水、イソボニルアクリレート、1,6−ヘキサンジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレートのうち少なくとも1種類の溶媒に対して強い表面活性を有する物質であり、好ましくは、ヘキサン、トルエン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、イソボニルアクリレート、1,6−ヘキサンジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレートのうち少なくとも1種類の溶媒に対して強い表面活性を有する物質であり、さらに好ましくは、プロピレングリコールモノメチルエーテル、イソボニルアクリレート、1,6−ヘキサンジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレートのうち少なくとも1種類の溶媒に対して強い表面活性を有する物質であり、特に好ましくは、イソボニルアクリレート、1,6−ヘキサンジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレートのうち少なくとも1種類の溶媒に対して強い表面活性を有する物質である。
(手順)
上記に列挙した溶媒から1種類の溶媒を選択し、該溶媒の表面張力γ(0)溶媒を測定する。前記γ(0)溶媒を求めた溶媒と同じ液に該化合物を添加し、該化合物の濃度を0.01質量%ずつ増加させ、表面張力の変化が0.01mN/m以下になったときの溶液の表面張力γ(飽和)溶媒を測定する。前記γ(0)溶媒と前記γ(飽和)溶媒の関係が、
γ(0)溶媒 − γ(飽和)溶媒 > 1 mN/m
であれば、該化合物は該溶媒に対して強い表面活性を有する物質であると判断する。
被記録媒体上に、少なくとも着色剤および重合性化合物を含む記録液からなる液滴(I)を打滴する前に、実質的に着色剤を含有しない処理液からなる液滴(II)を液滴(I)の液滴で形成される画像より広い領域に付与することによって画像を形成した場合、記録滴が滲んだり、また、液滴サイズが拡大したりして乱れた画像が得られることがある。このように記録液の滲みや拡大による画像の乱れがない優れた画像を形成するために、本発明に係る記録液と処理液は、下記の条件(A)、(B)、および、(C)のすべてを満たすことが好ましい。
なお、以下において、少なくとも1種類の記録液と少なくとも1種類の処理液との組み合わせであって、本発明のインクジェット記録方法に用いられる組み合わせを「インクジェット記録用インクセット」ということがある。
(B)該処理液に含まれる界面活性剤のうち少なくとも1種類は、
γs(0)−γs(飽和)>1mN/m
の関係を満たす。
(C)該処理液の表面張力は、
γs<(γs(0)+γs(飽和)最大)/2
の関係を満たす。
本発明において、前述の通り、被記録媒体上に目的の大きさの記録液ドットを形成するためには、処理液の表面張力γsは、インクジェット記録用インクセットに含まれるいずれかの記録液の表面張力γkよりも小さくすることが好ましい。
さらに、着滴から露光までの間の記録液ドットの拡大をより効果的に防ぐ観点から、γs<γk−3(mN/m)がより好ましく、γs<γk−5(mN/m)が特に好ましい。
また、記録液の表面張力γkと処理液の表面張力γsの値が上記の関係を満たしていても、両者の値が15mN/m未満であるとインクジェット打滴時に液滴の形成が困難になり不吐出が生じる場合がある。一方、50mN/mを超えると、インクジェットヘッドとの濡れ性が悪くなり不吐出の問題が生じる場合がある。従って、吐出適正の観点から、記録液の表面張力γkと処理液の表面張力γsは、15mN/m以上50mN/m以下が好ましく、18mN/m以上40mN/m以下がより好ましく、20mN/m以上38mN/m以下が特に好ましい。
ここで、前記表面張力は、一般的に用いられる表面張力計(例えば、協和界面科学(株)製、表面張力計CBVP−Z等)を用いて、ウィルヘルミー法で液温20℃にて測定した値である。
本発明において、被記録媒体上に目的の大きさのインクドットを形成するためには、処理液は少なくとも1種類以上の界面活性剤を含有することが好ましい。尚、この場合は、該処理液に含まれる界面活性剤のうち少なくとも1種類は、下記の条件(B)を満たすことが好ましい。
γs(0)−γs(飽和)>1mN/m 条件(B)
さらに、該処理液の表面張力は、下記の条件(C)の関係を満たすことが好ましい。
γs<(γs(0)+γs(飽和)最大)/2 条件(C)
ここで、γsは、該処理液の表面張力の値である。γs(0)は、該処理液のうちすべての界面活性剤を除いた液体成分の表面張力の値である。γs(飽和)は、該処理液に含まれる界面活性剤のうち1種類の界面活性剤を該液体成分に添加し、該界面活性剤の濃度を増加させたときに飽和する該液体成分の表面張力の値である。γs(飽和)最大は、該処理液に含有する界面活性剤のうち、前記条件(B)を満たすすべての界面活性剤に対して求めたγs(飽和)のうちの最大値である。
例えば、処理液(例1)を構成する成分が、高沸点溶媒(フタル酸ジエチル、和光純薬製)、重合開始剤(Irg907、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)、フッ素系界面活性剤(メガファックF475、大日本インキ化学工業(株)製)、炭化水素系界面活性剤(スルホコハク酸ジ−2−エチルヘキシルナトリウム)とした場合、γs(0)、γs(飽和)1(フッ素系界面活性剤を添加した時)、γs(飽和)2(炭化水素系界面活性剤を添加した時)、γs(飽和)、および、γs(飽和)最大は、下記の通りとなる。
γs(0)=36.7mN/m
γs(飽和)1=20.2mN/m(フッ素系界面活性剤を添加した時)
γs(飽和)2=30.5mN/m(炭化水素系界面活性剤を添加した時)
γs(飽和)最大=30.5mN/m
γs<(γs(0)+γs(飽和)最大)/2=33.6mN/m
の関係を満たすことが好ましい。
尚、条件(C)については、着滴から露光までの間のインク滴の拡大をより効果的に防ぐ観点から、処理液の表面張力としては、
γs<γs(0)−3×{γs(0)− γs(飽和)}/4
の関係を満たすことがより好ましく、
γs≦γs(飽和)
の関係を満たすことが特に好ましい。
ここで、前記表面張力は、一般的に用いられる表面張力計(例えば、協和界面科学(株)製、表面張力計CBVP−Z等)を用いて、ウィルヘルミー法で液温20℃にて測定した値である。
なお、キャリッジにUV光源が搭載され、キャリッジの走査時において、液滴の打滴後すぐに露光を行うものも知られているが、本発明のインクジェット記録方法においては、処理液を付与してから記録液を打滴するまでの間において、打滴された処理液の表面を液体状に維持する必要があるため、そのような構成は適さない。
以上の本発明のインクジェット記録方法は、以下に説明する本発明のインクジェット記録装置により好適に実施される。
本発明のインクジェット記録装置は、被記録媒体を搬送する搬送手段と、前記被記録媒体に液体を付与する液体付与部と、前記液体付与部よりも、被記録媒体の搬送方向下流側に配置され、前記被記録媒体上に付与された液体に活性エネルギーを付与するエネルギー付与手段と、前記エネルギー付与手段によるエネルギー付与時の雰囲気を貧酸素雰囲気とする手段と、前記液体付与部から液体を吐出させつつ、前記搬送手段と前記エネルギー付与手段とを制御する制御手段と、を有し、前記液体付与部には、搬送される被記録媒体の搬送方向と直交する方向に配置され、前記被記録媒体の記録可能領域の全幅に対応した長さのライン型の打滴ヘッドが複数配備されており、前記複数の打滴ヘッドとして、画像を形成するための着色剤および重合性もしくは架橋性材料を含有する記録液の液滴を吐出する打滴ヘッドと、実質的に着色剤を含有しない処理液の液滴を吐出する打滴ヘッドと、を有し、前記処理液を吐出する打滴ヘッドと、前記記録液を吐出する打滴ヘッドと、前記エネルギー付与手段とが、被記録媒体の搬送方向上流側から順に配置されていることを特徴としている。
本発明のインクジェット記録装置は、所謂シングルパス方式のインクジェット記録装置であって、被記録媒体の搬送方向上流側から順に、処理液を吐出する打滴ヘッドと、記録液を吐出する打滴ヘッドと、エネルギー付与手段とが、配置されていることで、処理液を付与してから記録液を打滴するまでの間において、打滴された処理液の表面を液体状に維持することができる。また、露光硬化の際に、貧酸素雰囲気とすることで、重合性化合物などの重合阻害を抑えて硬化反応を促進することができ、ひいては、細線など微細部の描画性を向上させることができる。
また、インクジェット記録装置10は、液体付与部12に供給する記録液および処理液を貯蔵しておく液体貯蔵/装填部14と、被記録媒体16を供給する給紙部18と、被記録媒体16のカールを除去するデカール処理部20と、液体付与部12の吐出面に対向して配置され、被記録媒体16の平面性を保持しながら被記録媒体16を搬送するベルト搬送部22と、液体付与部12によるインクの打滴結果(インク滴の着弾状態である)としての画像を読み取る画像検出部24と、記録済みの被記録媒体を外部に排出する排紙部26を備えている。
図2において、液体付与部12は、シングルパスで被記録媒体16に処理液を打滴する処理液用の打滴ヘッド12S、および、シングルパスで被記録媒体16に記録液を打滴する記録液用の打滴ヘッド12C、12M、12Y、12Kによって構成されている。詳細には、被記録媒体16の記録可能幅の全幅に対応した長さのライン型ヘッドを媒体搬送方向(図2中に矢印Sで示す副走査方向である)と直交する方向(主走査方向)に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている。
また、媒体搬送方向Sに沿って、上流側(図2の右側)から、処理液(S)、シアン色の記録液(C)、マゼンタ色の記録液(M)、イエロー色の記録液(Y)、黒色の記録液(K)の順に、各液体に対応した打滴ヘッド12S、12C、12M、12Y、12Kが配置されており、被記録媒体16上にカラーの画像を形成し得る。
一方、上述したフルラインヘッドと被記録媒体とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された1ライン(1列のドットによるライン又は複数列のドットからなるライン)のプリントを繰り返し行うことを副走査と定義する。そして、副走査を行う方向を副走査方向という。結局、被記録媒体の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。
図3(a)は、図2に示した打滴ヘッド12S、12C、12M、12Y、12Kを代表する打滴ヘッドに符号50を付して、その打滴ヘッド50の基本的な全体構造の一例を示す平面透視図である。
圧力室52の天面を構成する振動板56の上には圧電体58aが配置され、この圧電体58aの上には個別電極57が配置されている。振動板56は、接地されており、共通電極として機能する。これらの振動板56、個別電極57および圧電体58aによって、液体吐出力を発生する手段としての圧電アクチュエータ58が構成されている。
図7は、インクジェット記録装置10における液体供給系統の構成を示した概要図である。
液体タンク60は、打滴ヘッド50に液体を供給するための基タンクである。液体タンク60と打滴ヘッド50を繋ぐ管路の途中には、液体タンク60から打滴ヘッド50へ液体を送液する液体供給ポンプ62が設けられている。液体タンク60および打滴ヘッド50および両者を繋ぐ管路は温度検出手段とヒーターにより内部のインクとともに温度調節されることが好ましい。このときのインク温度は40℃〜80℃に調節されることが好ましい。
また、好ましくは、キャップ64の内側が仕切壁によってノズル列に対応した複数のエリアに分割されており、これら仕切られた各エリアをセレクタ等によって選択的に吸引できる構成とする。
図8は、インクジェット記録装置10のシステム構成を示す要部ブロック図である。
図8において、インクジェット記録装置10は、主として、液体付与部12、画像検出部24、UV光源27、通信インターフェース110、システムコントローラ112、メモリ114、152、搬送用のモータ116、モータドライバ118、ヒータ122、ヒータドライバ124、媒体種別検出部132、インク種別検出部134、照度検出部135、環境温度検出部136、環境湿度検出部137、媒体温度検出部138、給液部142、給液ドライバ144、プリント制御部150、ヘッドドライバ154、および、光源ドライバ156を含んで構成されている。
通信インターフェース110は、ホストコンピュータ300から送信される画像データを受信する画像データ入力手段である。通信インターフェース110には、USB(Universal Serial Bus)、IEEE1394などの有線、又は、無線のインターフェースを適用することができる。この通信インターフェース110を介してインクジェット記録装置10に入力された画像データは、画像データ記憶用の第1のメモリ114に一旦記憶される。
給液ドライバ144は、液体付与部12に液体が供給されるように、給液部142を構成する給液ポンプ62などを駆動する回路である。
なお、図8において第2のメモリ152はプリント制御部150に付随する態様で示されているが、第1のメモリ114と兼用することも可能である。また、プリント制御部150とシステムコントローラ112とを統合して1つのプロセッサで構成する態様も可能である。
<顔料分散物の調製>
PB15:3(IRGALITE BLUE GLO;チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)16g、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(HDODA;ダイセル・サイテック(株)製)48g、及びBYK−168(ビックケミー社製)16g混合し、スターラーで1時間攪拌した。攪拌後の混合物をアイガーミルにて分散し、顔料分散物P−1を得た。
ここで、分散条件は、直径0.65mmのジルコニアビーズを70%の充填率で充填し、周速を9m/sとし、分散時間1時間とした。
下記組成の成分を攪拌混合し溶解して、インクジェット記録用液体I−1を調製した。インクジェット記録用液体I−1のsp値は20、表面張力は32mN/mであった。
・上記の顔料分散物P−1 …3.75g
・1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(重合性化合物) …11.25g
(HDODA、ダイセル・サイテック(株)製)
下記組成の成分を攪拌混合し溶解して、インクジェット記録用インクの液体II−1を調製した。液体II−1のsp値20、表面張力は23mN/mであった。
・1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(重合性化合物) …11.7g
(HDODA、ダイセル・サイテック(株)製)
・下記重合開始剤−1 …1.5g
(Irg907、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)
・下記増感剤−1 …0.75g
(ダロキュアITX、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)
・下記増感剤−2 …0.75g
(ダロキュアEDB、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)
・メガファックF475 …0.3g
(大日本インキ化学工業株式会社製)
下記組成の成分を攪拌混合し溶解して、インクジェット記録用液体I−0を調製した。インクジェット記録用液体I−0のsp値は20、表面張力は32mN/mであった。
・上記の顔料分散物P−1 …3.75g
・1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(重合性化合物) …8.25g
(HDODA、ダイセル・サイテック(株)製)
・上記重合開始剤−1 …1.5g
(Irg907、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)
・上記増感剤−1 …0.75g
(ダロキュアITX、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)
・上記増感剤−2 …0.75g
(ダロキュアEDB、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)
調製したインクジェット記録用液体I−1、液体II−1をインクジェットプリンタ(東芝テックヘッド(CA3)搭載冶具:打滴周波数:4.8KHz、ノズル数:318、ノズル密度150npi(ノズル パー インチ)ドロップサイズ6pl〜42plまで7段階に可変、のヘッドを2つ配列し、300npiにしたヘッドセットを4組搭載)に装填した。液体II−1を装填したヘッドによって被記録媒体上全面に均一に描画した(42pl)。描画後、液体I−1を装填したヘッドによってその上にライン状に描画した(42pl)。また、ラインを描画する代わりに100μm間隔の格子、5ptの「あいうえお」を描画した。被記録媒体として、厚さ60μmのポリエチレンテレフタレート(PET)シート(商品名:PPL/レーザープリンタ用ゼロックスフィルム OHP FILM、富士ゼロックス(株)製;以下、PETシートという。)を用いた。
−1.ライン品質の評価−
I液、II液をライン状に重ね打ち、ラインの品質を下記評価基準にしたがって評価した。但し、比較インク液I−0は1液のみをライン状に打滴した。
〈評価基準〉
A:ドット形状が保持され、均質なライン形状が得られた。
A’:ドット形状は保持されていないが、均質なライン形状が得られた。
B:各ドットの独立性がなく、ところどころ隣接する液滴間の合一による線幅の乱れが認められた。
C:各ドットの独立性がなく、全体的に隣接する液滴間の合一による線幅の乱れが認められた。
描画されたライン画像の幅をドットアナライザーDA6000(王子計測機器(株)製)により測定した。
格子のゆがみを評価した。
〈評価基準〉
A:ゆがみの無い良好な画質である。
A’:ゆがみは無いが若干ラインの端部が膨れている。
B:ラインの乱れ由来のゆがみが生じている。
C:格子の未打滴部分が設定値よりも10%以上30%以下狭まっている。
D:格子の未打滴部分が設定値よりも30%以上狭まっている。
文字のゆがみを評価した。
〈評価基準〉
A:ゆがみの無い良好な文字品質である。
A’:ゆがみは無いが若干文字の端部が膨れている。
B:ラインの乱れ由来のゆがみが生じている。
C:文字が設定値よりも10%以上30%以下膨れている。
D:文字が設定値よりも30%以上膨れている。
紫外線の照射直後、画像面(記録面)を指で触り、下記評価基準にしたがって評価した。
〈評価基準〉
A:ベタツキはなかった。
B:若干ベタツキが認められた。
C:著しくベタツキが認められた。
ライン状の画像が記録されたPETシートについて、紫外線照射後30分経過した後の画像を消しゴム(MONO、トンボ鉛筆社製)で10往復擦ったときの変化を観察し、下記評価基準にしたがって評価した。
〈評価基準〉
A:擦過による濃度低下は全くなかった。
B:擦過による濃度低下が僅かに認められた。
C:擦過により著しく濃度が低下した。
ライン状の画像が記録されたPETシートに対して、ウェザーメーター(アトラスC.I65)を用いてキセノン光(85,000Lux)を1週間照射し、照射前後の濃度をマイクロデンシトメーター(機種名:MICRO−PHOTOMETER MPM−No.172、メーカー名:ユニオン オプティカル(株)製)にて測定して色素残存率〔%〕を求め、下記評価基準にしたがって5段階評価した。
〈評価基準〉
A:色素残存率が90%以上であった。
B:色素残存率が89〜80%であった。
C:色素残存率が79〜70%であった。
D:色素残存率が69〜50%であった。
E:色素残存率が49%未満であった。
ライン状の画像が記録されたPETシートをオゾン濃度5.0ppm条件下に1週間保存し、保存前後での画像の濃度をマイクロデンシトメーター(機種名:MICRO−PHOTOMETER MPM−No.172、メーカー名:ユニオン オプティカル(株)製)にて測定して色素残存率(%)を求め、下記評価基準にしたがって5段階評価した。なお、オゾン耐性の評価はPETシート上の画像のみについて行なった。
〈評価基準〉
A:色素残存率が90%以上であった。
B:色素残存率が89〜80%であった。
C:色素残存率が79〜70%であった。
D:色素残存率が69〜50%であった。
E:色素残存率が49%未満であった。
実施例1の液体II−1の調製に用いたHDODA(ダイセル・サイテック(株)製)をこれと等質量の前記高沸点有機溶媒S−30に代えたこと以外、実施例1と同様にして、液体III−1を調製し、画像記録を行なうと共に、ライン品質、格子のゆがみ、文字のゆがみを評価したところ、本実施例でも、実施例1と同様の結果が得られた。
12 液体付与部
14 液体貯蔵/装填部
16 被記録媒体
18 給紙部
22 ベルト搬送部
27 UV光源
39 不活性ガス供給装置
Claims (12)
- 少なくとも着色剤および重合性もしくは架橋性材料を含む記録液を少なくとも第1の液滴a1及び液滴a2にて被記録媒体に打滴することで所望の画像を記録するインクジェット記録方法において、
前記液滴a1と前記液滴a2とを重なり部分をもって打滴すると共に、実質的に着色剤を含有しない処理液を前記記録液で形成される前記画像と同一もしくは該画像よりも広い範囲に予め前記被記録媒体に付与しておき、処理液を付与してから記録液の打滴が終了するまでの間において、打滴された処理液の表面を液体状に維持し、前記記録液の打滴終了後の記録液と処理液とに貧酸素雰囲気下において活性エネルギーを付与して前記重合性もしくは架橋性材料を重合もしくは架橋することを特徴とするインクジェット記録方法。 - 前記貧酸素雰囲気下における酸素濃度を不活性ガス置換により0.1%〜20%に制御することを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録方法。
- 前記貧酸素雰囲気下における酸素濃度を不活性ガス置換により0.1%〜10%に制御することを特徴とする請求項2に記載のインクジェット記録方法。
- 前記処理液が下記条件(A)、(B)および(C)のすべてを満たすことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
(条件)
(A)該処理液の表面張力は、前記記録液の表面張力よりも小さい。
(B)該処理液が界面活性剤を少なくとも1種類含有し、該処理液に含まれる界面活性剤のうち少なくとも1種類は、
γs(0)−γs(飽和)>1mN/m
の関係を満たす。
(C)該処理液の表面張力は、
γs<(γs(0)+γs(飽和)最大)/2
の関係を満たす。
(ここで、γsは、該処理液の表面張力の値である。γs(0)は、該処理液のうちすべての界面活性剤を除いた液体成分の表面張力の値である。γs(飽和)は、該処理液に含まれる界面活性剤のうち1種類の界面活性剤を該液体成分に添加し、該界面活性剤の濃度を増加させたときに飽和する該液体成分の表面張力の値である。γs(飽和)最大は、該処理液に含有する界面活性剤のうち、前記条件(B)を満たすすべての界面活性剤に対して求めたγs(飽和)のうちの最大値である。) - 前記液滴a1と液滴a2との重なり部分における重なり率が10%以上90%以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記処理液が、少なくとも、前記記録液中の重合性もしくは架橋性材料を架橋反応させる重合開始剤を含むことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記処理液が、親油性溶剤を含み、該親油性溶剤の含有量が前記処理液の全質量の50質量%以上であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記親油性溶剤が、沸点が100℃よりも高い高沸点有機溶媒であることを特徴とする請求項7に記載のインクジェット記録方法。
- 前記処理液の付与後、前記第1の液滴a1が打滴されるまでの打滴間隔を5μ秒以上400m秒以下とすることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記第1の液滴a1及び液滴a2の液滴サイズを、0.1ピコリットル以上100ピコリットル以下とすることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 被記録媒体を搬送する搬送手段と、
前記被記録媒体に液体を付与する液体付与部と、
前記液体付与部よりも、被記録媒体の搬送方向下流側に配置され、前記被記録媒体上に付与された液体に活性エネルギーを付与するエネルギー付与手段と、
前記エネルギー付与手段によるエネルギー付与時の雰囲気を貧酸素雰囲気とする手段と、
前記液体付与部から液体を吐出させつつ、前記搬送手段と前記エネルギー付与手段とを制御する制御手段と、を有し、
前記液体付与部には、搬送される被記録媒体の搬送方向と直交する方向に配置され、前記被記録媒体の記録可能領域の全幅に対応した長さのライン型の打滴ヘッドが複数配備されており、
前記複数の打滴ヘッドとして、画像を形成するための着色剤および重合性もしくは架橋性材料を含有する記録液の液滴を吐出する打滴ヘッドと、実質的に着色剤を含有しない処理液の液滴を吐出する打滴ヘッドと、を有し、
前記処理液を吐出する打滴ヘッドと、前記記録液を吐出する打滴ヘッドと、前記エネルギー付与手段とが、被記録媒体の搬送方向上流側から順に配置されていることを特徴とするインクジェット記録装置。 - 前記処理液の液滴を吐出する打滴ヘッドに代え、前記液体付与部よりも、被記録媒体の搬送方向上流側に、前記処理液を付与する液体付与手段を設けたことを特徴とする請求項11に記載のインクジェット記録装置。
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