JP2008213471A - 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

【課題】フルラインヘッド方式において効果的な予備吐出量を提供することができるインクジェット記録方法及びインクジェット記録装置を提供すること。
【解決手段】ウェブ状被記録媒体Sの搬送方向にほぼ垂直な幅方法に並ぶ吐出ノズルからなるフルライン型インクジェットヘッド54により液状機能性材料を該被記録媒体S上へ吐出して画像形成するインクジェット記録方法であって、被記録媒体S上に断続的に記録される画像間でヘッドの全長に渡って画像記録のない範囲を決定し、被記録媒体S上の画像記録のない範囲に液状機能性材料の吐出又は加圧パージを行う。
【選択図】図1

Description

本発明は、電子線・紫外線などの活性エネルギー線により硬化するインクを用いてインクジェットにより被記録媒体上へ画像形成を行うインクジェット記録方法及びインクジェット記録装置に関する。
インク等の機能性材料を、インクジェットヘッドを用いて被記録媒体上に吐出して画像形成を行うインクジェット装置は、環境に優しい、種々の被記録媒体に高速で記録できる、滲みにくく高精細画像が得られる、等の特徴を有している。さらに、ヘッドが記録幅全体に並んだフルラインヘッド方式を用いると、さらなる高速度化が可能であり、多くの場合、乾燥工程が不要な紫外線硬化型インクと組み合わせた開発が進んでいる。
一方、このようなインクジェット記録装置では、インクジェットヘッドは多数のノズルを有し、ノズルの吐出不良が発生すると画像欠陥として視認される。このため、一般的に、ある期間毎にヘッドがメンテナンスステーションの位置に移動するタイミングで、インクの加圧・吸引パージや予備吐出が行われる。しかし、ウェブ状被記録媒体を給紙する記録装置においては、ヘッドが装置に対して固定されているのが一般的で、描画中・非描画中を問わず、ヘッド下方に被記録媒体が常に存在するために、空打ちを行うことができない。実際にメンテナンスする場合には、ヘッドもしくは記録材料搬送装置のいずれかを移動し、ヘッドのメンテナンスを実施するが、この際に、基準位置を再設定しなければならず、位置ズレによる記録画像不良が発生する可能性が高かった。
このような背景に鑑みて、ノズルの吐出不良の発生を抑制するメンテナンス予備吐出を行うインクジェット記録方法が開示されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
特開昭55−139269号公報 特開2006−76247号公報
特許文献1及び特許文献2に開示されたインクジェット記録方法では、視認できない程度の予備吐出ドットを画像部分や非画像部分に形成する構成が示されている。この構成では、観賞に供される範囲に予備吐出ドットが存在するので、この吐出ドットの大きさは視認できない程度にしなければいけない。しかしながら、この程度の吐出量では吐出不良の回復や予防には充分ではなかった。また、加圧パージは、インクの量が多いために、浸透・乾燥が不十分となる虞がある。特に非浸透性被記録媒体上に予備吐出や加圧を行う際は、被記録媒体上に堆積した液状の機能性材料により、巻き取りや切断等の後行程を実施する場合に影響を及ぼすため、被記録媒体上で行うことは困難である。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その目的は、フルラインヘッド方式において基準位置ずれなどの発生無く効果的なメンテナンス吐出を行うことを提供できるインクジェット記録方法及びインクジェット記録装置を提供することにある。
本発明に係る上記課題は、下記構成により達成される。
(1)被記録媒体の搬送方向にほぼ垂直な幅方法に並ぶ吐出ノズルを有するフルライン型インクジェットヘッドにより液状機能性材料を該被記録媒体上へ吐出して画像形成するインクジェット記録方法であって、
前記被記録媒体上に断続的に記録される画像間で画像記録のない範囲を決定し、
前記被記録媒体上の前記画像記録のない範囲に前記液状機能性材料の吐出又は加圧パージを行い、その後排出された前記液状機能性材料の流動性を低下させるインクジェット記録方法。
(2)前記流動性を低下させる手段が加熱か、冷却か、活性エネルギー照射か、及び流動性低下用材料導入のいずれか一つである上記(1)に記載のインクジェット記録方法。
このように構成されたインクジェット記録方法によれば、被記録媒体上に断続的に記録される画像間でヘッドの全長に渡って画像記録のない範囲を決定し、その画像記録のない範囲に液状機能性材料の吐出又は加圧パージが行われ、画像記録のない範囲の液状機能性材料の流動性を低下させる。これにより、ヘッドの移動や、記録材料搬送経路の移動などの構造的な変更を実施する必要が無く、従って基準位置のずれが発生なしに、フルラインヘッド方式におけるメンテナンス吐出を提供することができる。
(3)前記画像記録のない範囲での吐出又は加圧パージが吐出不良発生確率の低い期間内で予め設定された一定期間吐出されていないノズルに対して実施される上記(1)又は(2)記載のインクジェット記録方法。
このように構成されたインクジェット記録方法によれば、吐出不良発生確率の低い期間内の予め設定された一定期間吐出されていないノズルによって画像記録のない範囲に吐出又は加圧パージが実施されることで、ノズルの吐出不良発生を未然に防ぐことができる。
(4)前記画像記録のない範囲での吐出又は加圧パージが吐出不良の発生したノズルに対して吐出不良発生後速やかに実施される上記(1)又は(2)記載のインクジェット記録方法。
このように構成されたインクジェット記録方法によれば、吐出不良の発生したノズルに対して吐出不良発生後速やかに吐出不良を解消し、液状機能性材料の不必要な消費を抑えつつ、メンテナンスを実行することができる。
(5)前記画像記録のない範囲での吐出又は加圧パージ実施時のみ、前記被記録媒体の搬送速度を低下又は搬送停止させる上記(1)〜(4)のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
このように構成されたインクジェット記録方法によれば、画像記録のない範囲での吐出又は加圧パージを確実にして、記録画像への影響をより確実に排除できる。
(6)前記画像記録のない範囲での吐出時、少なくとも画像記録時よりも1ドットあたりの液滴量増加か吐出周波数低減のいずれか一つが成されていることを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
(7)前記1ドットあたりの液滴量増加は、電圧増加か吐出ドロップ数増加であることを特徴とする上記(6)に記載のインクジェット記録方法。
このように構成されたインクジェット記録方法によれば、画像記録のない範囲での吐出によるヘッドメンテナンス効果を向上させることができる。
(8)前記画像記録のない範囲での吐出により検査パターンを記録する上記(1)〜(7)のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
このように構成されたインクジェット記録方法によれば、画像記録のない範囲でのメンテナンス吐出を積極的に検査パターンとして利用することで、メンテナンスと同時に画像検査パターンとしても液状機能性材料を使用することで、液状機能性材料の有効利用が可能となる。
(9)前記画像記録のない範囲での吐出が画像間の所定切断位置を示している上記(1)〜(8)のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
このように構成されたインクジェット記録方法によれば、画像記録のない範囲での吐出が画像間の所定切断位置であることで、切断位置をより正確に特定する目印としてメンテナンス用液状機能性材料が利用でき、液状機能性材料の有効利用が可能となる。
(10)入力された画像データを元に前記被記録媒体上に断続的に記録される画像間で、画像記録のない範囲を決定して、この決定した範囲に液状機能性材料の吐出又は加圧パージを行うヘッド制御手段と、排出された前記液状機能性材料の流動性低下手段と、を備えるインクジェット記録装置。
(11)前記流動性低下手段が、加熱部か、冷却部か、活性エネルギー照射か、流動性低下用材料の導入手段のいずれか一つである上記(10)に記載のインクジェット記録装置。
このように構成されたインクジェット記録装置によれば、ヘッド制御手段が、入力された画像データを元に被記録媒体上に断続的に記録される画像間でヘッドの全長に渡って画像記録のない範囲に液状機能性材料の吐出又は加圧パージを行い、このような画像記録のない範囲の液状機能性材料の流動性を低下させることで、ヘッドの移動や、記録材料搬送経路の移動などの構造的な変更を実施する必要が無く、従って基準位置のずれが発生なしに、フルラインヘッド方式におけるメンテナンス吐出を提供することができる。
(12)吐出不良の発生したノズルを検出可能な吐出不良ノズル検出手段を備える上記(10)又は(11)に記載のインクジェット記録装置。
このように構成されたインクジェット記録装置によれば、吐出不良ノズル検出手段が吐出不良発生ノズル検出することで、このノズルのみを積極的に吐出又は加圧パージを行うことで、液状機能性材料の不必要な消費を抑えつつ、メンテナンスを実行することができる。
本発明のインクジェット記録方法及びインクジェット記録装置によれば、フルラインヘッド方式において基準位置ずれなどの発生無く、効果的なメンテナンス吐出を行うことを提供できる。
以下、本発明に係るインクジェット記録方法及びインクジェット記録装置について、図面を参照して詳細に説明する。
(第1実施形態)
図1は本発明に係るインクジェット記録方法及びインクジェット記録装置の第1実施形態を示すもので、図1は第1実施形態のインクジェット記録装置の概略図である。なお、本実施形態では、インクジェット記録装置10は、液状機能性材料である活性エネルギー線硬化型インクとして、紫外線の照射によって硬化するUV硬化型インクを使用する。
図1において、インクジェット記録装置10の筐体12内には、送出側ロール32に巻回されたウェブ状の被記録媒体Sが搬送ローラ34により延出され、可撓性の遮光扉14を通過して筐体12内に搬送されている。この搬送された被記録媒体Sは筐体12の反対側に配置された可撓性の遮光扉16から送出されて、巻き取り側ロール36に巻き取られる。
筐体12内に搬入された被記録媒体Sは、搬送保持ローラ38により保持され、複数の支持搬送ローラ42上へ送出される。更に、支持搬送ローラ42を挟んだ下流側に配置された搬送保持ローラ44により被記録媒体Sが保持され、支持搬送ローラ42の走査搬送を行い、遮光扉16から送出される。支持搬送ローラ42上では被記録媒体Sを挟んだ対向位置に画像記録部50が配置されている。このように、送出側ロール32・巻き取り側ロール36・搬送ローラ34・搬送保持ローラ38,44・支持搬送ローラ42により走査搬送部30が形成される。複数の支持搬送ローラ42は押圧手段46で支持されており、この押圧手段46は、図示しない駆動機構により、画像記録部50のヘッドユニット52に近接または離間する方向に移動可能となっている。
画像記録部50は、支持搬送ローラ42上で走査搬送されている被記録媒体Sにインクジェット画像記録と活性エネルギー線(本実施形態では紫外光)照射定着とを行っている。画像記録部50へは図示しない供給経路によりインクを供給し貯留するインク貯留部が筐体12内に備えられている。
画像記録部50では、ヘッドユニット52のインクジェットヘッド54がそのインク吐出部先端を画像記録位置で支持搬送ローラ42の搬送面に向けて備えられており、ヘッドユニット52は被記録媒体Sの幅方向長さをアレーとするフルライン型のヘッドであり、ピエゾ型のヘッドを採用している。更に、ヘッドユニット52は、活性エネルギー線により硬化可能なインクを被記録媒体Sに向けて吐出する。このヘッドユニット52にはインクジェットヘッド駆動装置であるヘッドドライバ56が接続されてインク各色の吐出量を制御する。インクジェットヘッド54の下流には活性エネルギー線照射部58が配置されている。インクジェットヘッド54と活性エネルギー線照射部58とのセットがインクの数だけ(図1では6セット)下流方向に並んで図示しないヘッドホルダに保持・配置されてヘッドユニット52を形成する。また、画像記録部50には、不図示のインク供給部がインク供給のために接続されている。
本実施形態では、ヘッドドライバ56の制御によりヘッドユニット52を駆動し、入力された画像データ(この場合、ラベル用データ)に基づいて被記録媒体S上に後述の図3に示す三角形(例)の画像Iを繰り返し断続的に印刷する。このとき、画像Iとしては、例えばビール瓶等に張られるラベルである。
次に、図2、図3を参照して、本実施形態のインクジェット記録装置10を用いたインクジェット記録方法について説明する。
図2は図1におけるインクジェット記録装置を制御する制御部のブロック図、図3は図1のインクジェット記録装置における印刷後の被記録媒体の平面図である。
図2に示すように、ヘッドドライバ56は、インクジェットヘッド54によるインク吐出のための記録用画像データを保存するメモリ56aと、画像Iの形状を解析し画像位置と画像のない位置を特定する画像データ解析手段56bと、メモリ56aからの記録用画像データと画像データ解析手段56bにより解析された記録用画像データとを受けてインクジェットヘッド54の吐出を制御するヘッド駆動制御部56cと、画像データ解析手段56bにより解析された形状に基づいて画像のない位置でのインク流動性低下手段(本実施形態では活性エネルギー線照射部58)を制御するインクの流動性低下制御部56dと、を備える。
なお、メモリ56aに保存される記録用画像データは、インクジェット記録装置10に接続されるコンピュータ等(図示せず)による入力部70から、入力可能になっている。
次に、画像記録部50での作用について説明する。前述のように、本実施形態では、画像記録部50位置に搬送された連続紙状の被記録媒体Sに対して、インクジェットヘッド54は、ヘッド駆動制御部56cに制御されて、連続紙状の被記録媒体S上にメモリ56aに保存される記録用画像データ(この場合、ラベル用データ)に基づいて被記録媒体S上に図3に示す三角形(例)の画像Iを繰り返し断続的に印刷する。このとき、画像Iとしては、例えばビール瓶等に張られるラベルである。被記録媒体Sに付着したインクには、直ちに活性エネルギー線照射部58から活性エネルギー線が照射されて硬化される。
一方で画像データ解析手段56bは、メモリ56aに保存される記録用画像データを基に、印刷される画像I間にインクジェットヘッド54の全長に渡って画像記録のない範囲Lを特定する。ヘッド駆動制御部56cでは、メンテナンス吐出Xとしてこの特定した範囲Lにインクの吐出を行うようインクジェットヘッド54を制御する。このような処理により、ヘッドの移動や、記録材料搬送経路の移動などの構造的な変更を実施する必要が無く、従って基準位置のずれが発生なしに、フルラインヘッド方式におけるメンテナンス吐出Xを提供することができる。更に、流動性低下制御部56dでは、このメンテナンス吐出Xでのインクの流動を止めるために、画像データ解析手段56bが特定した画像記録のない範囲Lを基に、活性エネルギー線照射部58からの活性エネルギー線照射を制御する。
ここで、画像Iの記録されない範囲Lとは、画像I間の所定切断位置を示し、この範囲Lは通常印刷後に除去される部分である。
なお、画像記録のない範囲Lへのインクの吐出Xは画像のない範囲L全てに行うことはなく、間欠、或いはランダムに行っても良い。このとき、画像データ解析手段56bは、吐出不良発生確率の低い期間内の予め設定された一定期間吐出されていないインクジェットヘッド54(吐出ノズルの特定も含む)を選別してヘッド駆動制御部56cへ送信する。ヘッド駆動制御部56cではそのインクジェットヘッド54のみを用いて画像記録のない範囲Lにインクを吐出させる制御を行う。
このような方法によりノズルの吐出不良発生を未然に防ぐことができる。
また、ヘッド駆動制御部56cは、図示しないインクジェット吐出不良検出手段によって検出された、吐出不良を生じているインクジェットヘッド54を画像データ解析手段56bにおいて選別し(吐出ノズルの特定も含む)、そのインクジェットヘッド54のみを用いて、吐出不良発生後速やかに画像記録のない範囲Lにインクを吐出させる制御を行うことができる。従って、インクの不必要な消費を抑えつつ、メンテナンスを実行することができる。
吐出不良検出手段には、スキャナーによる描画画像をオンラインもしくはオフラインでの読み取る方法、吐出液滴の有無を光もしくは音波によって検出する方法、ヘッド内部のピエゾ素子の電気特性を検出する方法がある。
そして、画像記録のない範囲Lにインクを吐出させる制御が行われている間は、走査搬送部30の、送出側ロール32・巻き取り側ロール36・搬送ローラ34・搬送保持ローラ38,44・支持搬送ローラ42による搬送速度が低下される。なお、搬送速度を低下させるのに代えて搬送を停止するようにしても良い。このような制御により、画像記録のない範囲での吐出又は加圧パージを確実にして、記録画像への影響をより確実に排除できる。
また、吐出周波数を低下させることも有効である。この場合、被記録媒体の単位面積辺りのインク量が低下するため、インクの流動性を確実に低下させることができる。
また、1ドットあたりの液滴量を増加させることは吐出不良発生防止に有効である。液滴量の増加法には、ヘッドの吐出力を電気的に増加させるか、ドロップ数を増加させる方法がある。
ここで、ドロップ数の増加とは、1滴の液滴を連続して吐出するバーストモードのことを指す。但し、液滴量の増加は、流動性の低下に支障をきたすため、吐出周波数の低下と液滴量の増加を組み合わせることが望ましい。例えば、10kHzから2kHzに吐出周波数を低下させ、液滴量を描画時の1ドット12plから24plに増加させることで、流動性の低下及び吐出不良の防止効果向上を両立させることができる。
なお、上述した画像記録のない範囲Lへの吐出制御に代えて、インクジェットヘッド54に圧力をかけて、ノズルからヘッド54内のインクを強制的に押し出す動作である加圧パージを行っても良い。この場合、通常の画像記録用吐出と比較すると大量のインクを吐出することとなるので、画像記録のない範囲Lには搬送方向へある程度の幅が必要となる。
このように、画像記録のない範囲Lにインクが吐出された被記録媒体Sは、これら範囲Lが切断されて除去され、画像Iの描画された部分のみが使用されることとなる。
(第2実施形態)
次に、図4を参照して本発明に係るインクジェット記録方法の第2実施形態について説明する。
図4はインクジェット記録装置における印刷後の被記録媒体の平面図である。なお、第2実施形態のインクジェット記録方法は、第1実施形態のインクジェット記録方法と同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を流用する。
図4に示すように、本発明に係る第2実施形態では、インクジェット記録装置10を用いたインクジェット記録方法において、ヘッドドライバ56では、入力された画像データに基づいて被記録媒体S上に図4中に示す三角形の画像Iを印刷した後に印刷を一旦休止し、インクジェットヘッド54の全長に渡って、画像記録のない範囲である画像記録のない範囲Lを決定し、この決定した範囲Lに、検査パターンPを印刷する制御を行うことができる。このような処理は、入力部70から画像データ解析手段56bへの指示入力又はメモリ56aでの予めの設定によって制御される。
検査パターンPは、K(ブラック)、C(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)の四色パターンからなるのが好ましい。ここで、画像Iの記録されない範囲Lとは、画像I間の所定切断位置を示し、この範囲Lは印刷後に除去される部分である。
このような処理により、メンテナンスと同時に画像検査パターンとしても吐出インクを使用することで、画像記録に関係の無かったメンテナンス用吐出インクの有効利用が可能となる。
このとき、ヘッドドライバ56は、吐出不良発生確率の低い期間内の予め設定された一定期間吐出されていないインクジェットヘッド54を選別し(吐出ノズルの特定も含む)、そのインクジェットヘッド54のみを用いて画像記録のない範囲Lに単色の検査パターンPを印刷させる制御を行うようにしても良い。
また、ヘッドドライバ56は、図示しないインクジェット吐出不良検出手段によって検出された、吐出不良を生じているインクジェットヘッド54を画像データ解析手段56bにおいて選別し(吐出ノズルの特定も含む)、そのインクジェットヘッド54のみを用いて、吐出不良発生後速やかに画像記録のない範囲Lに単色の検査パターンPを印刷させる制御を行うようにしても良い。
なお、インクジェット記録装置10が、紫外線硬化型インクジェット記録装置であれば、印刷した検査パターンPを即座に硬化できるので、使用するインク量を多くして、より効率的なメンテナンス吐出を行うことができる。
なお、上述した画像記録のない範囲Lへの検査パターンPの印刷に代えて、加圧パージを行っても良い。加圧パージを行った際には、しばらくの間の休止の後に、インクの吐出を行っても良い。
このように、画像記録のない範囲Lに検査パターンPが印刷された被記録媒体Sは、この範囲Lが切断されて除去され、画像Iの描画された部分のみが使用されることとなる。
従って、本実施形態のインクジェット記録方法によれば、画像記録のない範囲Lでの吐出により検査パターンPを記録することで、検査パターンPにより吐出不良を起こしているインクジェットヘッド54を確認することができ、また、この検査パターンPを画像品質の検査パターンとすることもでき、画像記録のない範囲でのメンテナンス吐出を積極的に検査パターンとして利用することで、メンテナンスと同時に画像検査パターンとしても使用することで、メンテナンス吐出のみに使用されていたインクの有効利用が可能となる。
(第3実施形態)
次に、本発明に係る第3の実施形態のインクジェット記録装置について、図5を参照して説明する。図5はインクジェット記録装置の概略構成図である。
図5において、インクジェット記録装置100の筐体112内には、送出側ロール132に巻回されたウェブ状の搬送媒体Bが搬送ローラ134により延出され、可撓性の遮光扉113を通過して筐体112内に搬送されている。この搬送された搬送媒体Bは筐体112の反対側に配置された可撓性の遮光扉116から送出されて、巻き取り側ロール136に巻き取られる。この形態は、ロール132とロール136との間に張架されるエンドレスベルトとしてもよい。
筐体112内の搬送媒体Bは、搬送保持ローラ138により支持され、複数の支持搬送ローラ142上へ送出される。更に、支持搬送ローラ142を挟んだ下流側に配置された搬送保持ローラ144により搬送媒体Bが保持され、支持搬送ローラ142で走査搬送を行い、遮光扉116から送出される。支持搬送ローラ142上では搬送媒体Bを挟んだ対向位置に画像記録部150が配置されている。このように、送出側ロール132・巻き取り側ロール136・搬送ローラ134・搬送保持ローラ138,144・支持搬送ローラ142により走査搬送部130が形成される。複数の支持搬送ローラ142は押圧手段146で支持されており、この押圧手段146は、図示しない駆動機構により、画像記録部150のヘッドユニット152に近接または離間する方向に移動可能となっている。
搬送ローラ134の上流には記録媒体供給手段120が配置されており、シート状の被記録媒体S1が送出され、搬送媒体B上に吸着手段(静電吸着又は粘着剤など)により保持されて、走査搬送部130内を移動し画像記録が成される。走査搬送部130の遮光扉116から送出される被記録媒体S1は記録媒体分離手段160により搬送媒体Bから剥離される。記録媒体分離手段160は静電吸着又は粘着性のローラ161と、案内板162を備えて被記録媒体S1を剥離貯留する。尚、記録媒体分離手段160は、遮光扉116下流側に配設された剥離爪を備えてもよく、剥離爪の先端がシート状の被記録媒体S1の剥離を促すようにすることもできる。また、被記録媒体がシールの場合は、シール部分のみ型抜きを行う構成とすることもできる。
画像記録部150は、支持搬送ローラ142で搬送媒体B上に保持搬送されている被記録媒体S1に、インクジェット画像記録走査と活性エネルギー線(本実施形態では紫外光)照射定着とを行っている。画像記録部150へは図示しない供給経路によりインクを供給し貯留するインク貯留部が接続され、筐体112内に備えられている。構成としては図1に示したものとほぼ同様に、ヘッドユニット152にインクジェットヘッド154、活性エネルギー線照射部158が配置され、ヘッドドライバ156が接続されている。
図6は図5におけるインクジェット記録装置を制御する制御部のブロック図、図7は図5のインクジェット記録装置における印刷後の被記録媒体の平面図である。
図6に示すように、ヘッドドライバ156は、インクジェットヘッド154によるインク吐出のための記録用画像データを保存するメモリ156aと、メモリ156aからの画像Iの形状を解析してシート状被記録媒体S1上での画像位置と画像のない位置を特定する画像データ解析手段156bと、シート状被記録媒体S1の装置内位置情報とメモリ156aからの記録用画像データと画像データ解析手段156bにより解析されたデータとを受けてインクジェットヘッド154の吐出を制御するヘッド駆動制御部156cと、画像データ解析手段156bにより解析された形状に基づいて画像のない位置でのインク流動性低下手段(本実施形態では活性エネルギー線照射手段)を制御するインクの流動性低下制御部156dと、を備える。
なお、シート状被記録媒体S1の位置検出は被記録媒体位置検出部135により行われ、例えば、送出側ロール132の送出タイミングや搬送保持ローラ138の挟持タイミングなどにより検出を実施する。あるいは、搬送ローラ134の近傍に光学センサを設け、この光学センサからの出力からシート状被記録媒体S1を検出する構成としてもよい。
また、メモリ156aに保存される記録用画像データは、インクジェット記録装置100に接続されるコンピュータ等(図示せず)による入力部70から、入力可能になっている。
次に、図7を基に、画像記録部150での作用について説明する。画像記録部150では、前述のように、本実施形態では、画像記録部150位置に搬送されたシート状の被記録媒体S1に対して、インクジェットヘッド154は、ヘッド駆動制御部156cに制御されて、シート状の被記録媒体S1上にメモリ156aに保存される記録用画像データ(この場合、ラベル用データ)に基づいて画像記録を行う。被記録媒体S1に付着したインクには、直ちに活性エネルギー線照射部158から活性エネルギー線が照射されて硬化される。本実施形態では被記録媒体S1の1シートに対して画像I一つとしているが、複数の画像を記録する構成とすることもできる。
一方で画像データ解析手段156bは、メモリ156aに保存される記録用画像データを基に、シート状の被記録媒体S1上の画像I間でインクジェットヘッド154のヘッド全長に渡って画像記録のない範囲Lを特定している。ヘッド駆動制御部156cでは、被記録媒体S1の搬送位置を確認しつつ、メンテナンス吐出Xとしてこの特定した範囲Lにインクの吐出を行うようインクジェットヘッド154を制御する。この場合、被記録媒体S1上の画像がない位置に吐出が好ましいが、搬送媒体B上に吐出することも可能である。
このような処理により、ヘッドの移動や、記録材料搬送経路の移動などの構造的な変更を実施する必要が無く、従って装置の各構成部材の基準位置ずれを発生させることなしに、フルラインヘッド方式におけるメンテナンス吐出Xを提供することができる。更に、流動性低下制御部156dでは、このメンテナンス吐出でのインクの流動を止めるために、画像データ解析手段156bが特定した画像記録のない範囲Lを基に、活性エネルギー線照射部158からの活性エネルギー線照射を制御する。
画像記録のない範囲Lへのインクの吐出は画像のない範囲L全てに行うことはなく、間欠、或いはランダムに行っても良い。このとき、画像データ解析手段156bは、吐出不良発生確率の低い期間内の予め設定された一定期間吐出されていないインクジェットヘッド154(吐出ノズルの特定も含む)を選別してヘッド駆動制御部156cへ送信する。ヘッド駆動制御部156cではそのインクジェットヘッド154のみを用いて画像記録のない範囲Lにインクを吐出させる制御を行う。
このような方法によりノズルの吐出不良発生を未然に防ぐことができる。
また、ヘッド駆動制御部156cは、第1実施形態でも示した図示しないインクジェット吐出不良検出手段によって検出された、吐出不良を生じているインクジェットヘッド154を画像データ解析手段156bにおいて選別し(吐出ノズルの特定も含む)、そのインクジェットヘッド154のみを用いて、吐出不良発生後速やかに画像記録のない範囲Lにインクを吐出させる制御を行うことができる。従って、インクの不必要な消費を抑えつつ、メンテナンスを実行することができる。
更に、画像記録を行う被記録媒体S1搬送の間に、メンテナンス用の被記録媒体S1シートを流すこともできる。この場合、入力部70から画像データ解析手段156bへの設定が必要である。
また、このようなメンテナンス用の被記録媒体S1シートへの吐出を検査パターンPを記録する構成とすることができる。これは、上記第2実施形態に示すとおりである。
なお、本発明に係るインクジェット記録方法及びインクジェット記録装置は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形や改良等が可能である。
ここで、本発明で言う「活性エネルギー線」とは、その照射によりインク組成物中において開始種を発生させうるエネルギーを付与することができるものであれば、特に制限はなく、広く、α線、γ線、X線、紫外線、可視光線、電子線などを包含するものである。中でも、硬化感度及び装置の入手容易性の観点からは、紫外線及び電子線が好ましく、特に紫外線が好ましい。従って、本発明のインク組成物としては、紫外線を照射することにより硬化可能なインク組成物であることが好ましい。
本発明のインクジェット記録装置において、活性エネルギー線のピーク波長は、インク組成物中の増感色素の吸収特性にもよるが、例えば、200〜600nm、好ましくは、300〜450nm、より好ましくは、350〜450nmであることが適当である。また、本発明のインク組成物の(a)電子移動型開始系は、低出力の活性エネルギー線であっても十分な感度を有するものである。従って、活性エネルギー線の出力は、例えば、2,000mJ/cm2以下、好ましくは、10〜2,000mJ/cm2、より好ましくは、20〜1,000mJ/cm2、更に好ましくは、50〜800mJ/cm2の照射エネルギー線であることが適当である。また、活性エネルギー線は、露光面照度(被記録媒体表面の最高照度)が、例えば、10〜2,000mW/cm2、好ましくは、20〜1,000mW/cm2で照射されることが適当である。
特に、本発明のインクジェット記録装置では、活性エネルギー線照射が、発光波長ピークが390〜420nmであり、かつ、前記被記録媒体表面での最高照度が10〜1,000mW/cm2となる紫外線を発生する発光ダイオードから照射されることが好ましい。
また、本発明のインクジェット記録装置では、活性エネルギーは被記録媒体上に吐出されたインク組成物に対して、例えば、0.01〜120秒、好ましくは0.1〜90秒照射することが適当である。
更に、本発明のインクジェット記録装置では、インク組成物を一定温度に加温するとともに、インク組成物の被記録媒体への着弾から活性エネルギーの照射までの時間を、0.01〜0.5秒とすることが望ましく、好ましくは0.02〜0.3秒、更に好ましくは0.03〜0.15秒である。このようにインク組成物の被記録媒体への着弾から活性エネルギーの照射までの時間を極短時間に制御することにより、着弾したインク組成物が硬化前に滲むことを防止することが可能となる。
なお、本発明のインクジェット記録装置を用いてカラー画像を得るためには、明度の低い色から順に重ねていくことが好ましい。このように重ねることにより、下部のインクまで活性エネルギーが到達しやすくなり、良好な硬化感度、残留モノマーの低減、臭気の低減、密着性の向上が期待できる。また、活性エネルギーの照射は、全色を射出してまとめて露光することが可能だが、1色毎に露光するほうが、硬化促進の観点で好ましい。
また、上述したように、本発明のインク組成物のような活性エネルギー硬化型インクは、吐出されるインク組成物を一定温度にすることが望ましいことから、インク供給タンクからインクジェットヘッド部分までは、断熱及び加温による温度制御を行うことが好ましい。また、加熱するヘッドユニットは、装置本体を外気からの温度の影響を受けないよう、熱的に遮断若しくは断熱されていることが好ましい。加熱に要するプリンター立上げ時間を短縮するため、或いは熱エネルギーのロスを低減するために、他部位との断熱を行うとともに、加熱ユニット全体の熱容量を小さくすることが好ましい。
また、活性エネルギー源としては、水銀ランプやガス・固体レーザー等が主に利用されており、紫外線光硬化型インクジェットには、水銀ランプ、メタルハライドランプが広く知られている。更には、GaN系半導体紫外発光デバイスへの置き換えは産業的、環境的にも非常に有用である。更にLED(UV−LED),LD(UV−LD)は小型、高寿命、高効率、低コストであり、活性エネルギー硬化型インクジェット用放射源として期待されている。
また、上記のように、活性エネルギー源として、発光ダイオード(LED)及びレーザーダイオード(LD)を用いることが可能である。特に、紫外線源を要する場合、紫外LED及び紫外LDを使用することができる。例えば、日亜化学(株)は、主放出スペクトルが365nmと420nmとの間の波長を有する紫色LEDを上市している。更に、一層短い波長が必要とされる場合、米国特許番号第6,084,250号明細書は、300nmと370nmとの間に中心付けされた活性エネルギーを放出し得るLEDを開示している。また、他の紫外LEDも、入手可能であり、異なる紫外線帯域の放射を照射することができる。本発明で特に好ましい活性エネルギー源は、UV−LEDであり、特に好ましくは、350〜420nmにピーク波長を有するUV−LEDである。
上記各実施形態では活性エネルギー照射手段による流動性低下を行っているが、活性エネルギーの代わりもしくは追加で加熱・冷却・流動性低下用材料導入を使用することも可能である。加熱は温水や温風、ヒーター・光によって被記録媒体表面か被記録媒体裏面を昇温させる方法がある。また、冷却には冷水や空冷・ペルチェ素子等を利用可能である。
また、流動性低下用材・BR>ソ導入としては、混合によって反応して凝集物を生成するか、増粘する1組の化合物をそれぞれ、機能性材料と流動性低下用材料とに分けて含有することができる。前記1組の化合物は、凝集体を急速に形成させるか、あるいは液を急速に増粘させる特徴を有するものであり、これにより互いに隣接する液滴間の合一をより効果的に抑制することができる。
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。
また、界面活性剤含有材料乃至高粘度材料導入による流動しえ低下も有効である。
上記の流動性低下用材料は、吐出・加圧パージの前後のいずれかに、インクジェット吐出や塗布・スプレーによって導入される。
〔被記録媒体〕
本発明のインク組成物を適用しうる被記録媒体としては、特に制限はなく、通常の非コート紙、コート紙などの紙類、いわゆる軟包装に用いられる各種非吸収性樹脂材料或いは、それをフィルム状に成形した樹脂フィルムを用いることができ、各種プラスチックフィルムとしては、例えば、PETフィルム、OPSフィルム、OPPフィルム、ONyフィルム、PVCフィルム、PEフィルム、TACフィルム等を挙げることができる。その他、被記録媒体材料として使用しうるプラスチックとしては、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ABS、ポリアセタール、PVA、ゴム類などが挙げられる。また、金属類や、ガラス類も被記録媒体として使用可能である。
本発明のインク組成物において、硬化時の熱収縮が少ない材料を選択した場合、硬化したインク組成物と被記録媒体との密着性に優れるため、インクの硬化収縮、硬化反応時の発熱などにより、フィルムのカール、変形が生じやすいフィルム、例えば、熱でシュリンク可能な、PETフィルム、OPSフィルム、OPPフィルム、ONyフィルム、PVCフィルムなどにおいても、高精細な画像を形成しうるという利点を有する。
以下に、本発明で使用できるインク組成物に用いられる各構成成分について順次説明する。
〔インク組成物〕
本発明に用いられるインク組成物は、活性エネルギーの照射により硬化可能なインク組成物であり、例えば、カチオン重合系インク組成物、ラジカル重合系インク組成物、水性インク組成物等が挙げられる。これら組成物について以下詳細に説明する。
(カチオン重合系インク組成物)
カチオン重合系インク組成物は、(a)カチオン重合性化合物と、(b)活性エネルギーの照射により酸を発生する化合物を含有する。所望により、更に着色剤、紫外線吸収剤、増感剤、酸化防止剤、褪色防止剤、導電性塩類、溶剤、高分子化合物、界面活性剤等を含有してもよい。
以下、カチオン重合系インク組成物に用いられる各構成成分について順次説明する。
〔(a)カチオン重合性化合物〕
本発明に用いられる(a)カチオン重合性化合物は、後述する(b)活性エネルギーの照射により酸を発生する化合物から発生する酸により重合反応を生起し、硬化する化合物であれば特に制限はなく、光カチオン重合性モノマーとして知られる各種公知のカチオン重合性のモノマーを使用することができる。カチオン重合性モノマーとしては、例えば、特開平6−9714号、特開2001−31892、同2001−40068、同2001−55507、同2001−310938、同2001−310937、同2001−220526などの各公報に記載されている、エポキシ化合物、ビニルエーテル化合物、オキセタン化合物などが挙げられる。
エポキシ化合物としては、芳香族エポキシド、脂環式エポキシド、脂肪族エポキシドなどが挙げられる。
芳香族エポキシドとしては、少なくとも1個の芳香族核を有する多価フェノール或いはそのアルキレンオキサイド付加体とエピクロルヒドリンとの反応によって製造されるジ又はポリグリシジルエーテルが挙げられ、例えば、ビスフェノールA或いはそのアルキレンオキサイド付加体のジ又はポリグリシジルエーテル、水素添加ビスフェノールA或いはそのアルキレンオキサイド付加体のジ又はポリグリシジルエーテル、並びにノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。ここで、アルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイド等が挙げられる。
脂環式エポキシドとしては、少なくとも1個のシクロへキセン又はシクロペンテン環等のシクロアルカン環を有する化合物を、過酸化水素、過酸等の適当な酸化剤でエポキシ化することによって得られる、シクロヘキセンオキサイド又はシクロペンテンオキサイド含有化合物が好ましく挙げられる。
脂肪族エポキシドとしては、脂肪族多価アルコール或いはそのアルキレンオキサイド付加体のジ又はポリグリシジルエーテル等が挙げられる。その代表例としては、エチレングリコールのジグリシジルエーテル、プロピレングリコールのジグリシジルエーテル又は1,6−ヘキサンジオールのジグリシジルエーテル等のアルキレングリコールのジグリシジルエーテル、グリセリン或いはそのアルキレンオキサイド付加体のジ又はトリグリシジルエーテル等の多価アルコールのポリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコール或いはそのアルキレンオキサイド付加体のジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコール或いはそのアルキレンオキサイド付加体のジグリシジルエーテルに代表されるポリアルキレングリコールのジグリシジルエーテル等が挙げられる。ここで、アルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイド等が挙げられる。
エポキシ化合物は、単官能であっても多官能であってもよい。
本発明に用いうる単官能エポキシ化合物の例としては、例えば、フェニルグリシジルエーテル、p−tert−ブチルフェニルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、1,2−ブチレンオキサイド、1,3−ブタジエンモノオキサイド、1,2−エポキシドデカン、エピクロロヒドリン、1,2−エポキシデカン、スチレンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、3−メタクリロイルオキシメチルシクロヘキセンオキサイド、3−アクリロイルオキシメチルシクロヘキセンオキサイド、3−ビニルシクロヘキセンオキサイド等が挙げられる。
また、多官能エポキシ化合物の例としては、例えば、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、ビスフェノールSジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールFジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールSジグリシジルエーテル、エポキシノボラック樹脂、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールFジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールSジグリシジルエーテル、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル−5,5−スピロ−3,4−エポキシ)シクロヘキサン−メタ−ジオキサン、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、ビニルシクロヘキセンオキサイド、4−ビニルエポキシシクロヘキサン、ビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)アジペート、3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシル−3’,4’−エポキシ−6’−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、メチレンビス(3,4−エポキシシクロヘキサン)、ジシクロペンタジエンジエポキサイド、エチレングリコールのジ(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)エーテル、エチレンビス(3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート)、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジオクチル、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジ−2−エチルヘキシル、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル類、1,1,3−テトラデカジエンジオキサイド、リモネンジオキサイド、1,2,7,8−ジエポキシオクタン、1,2,5,6−ジエポキシシクロオクタン等が挙げられる。
これらのエポキシ化合物の中でも、芳香族エポキシド及び脂環式エポキシドが、硬化速度に優れるという観点から好ましく、特に脂環式エポキシドが好ましい。
ビニルエーテル化合物としては、例えば、エチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、プロピレングリコールジビニルエーテル、ジプロピレングリコールジビニルエーテル、ブタンジオールジビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル等のジ又はトリビニルエーテル化合物、エチルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、オクタデシルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、イソプロペニルエーテル−O−プロピレンカーボネート、ドデシルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、オクタデシルビニルエーテル等のモノビニルエーテル化合物等が挙げられる。
ビニルエーテル化合物は、単官能であっても多官能であってもよい。
具体的には、単官能ビニルエーテルの例としては、例えば、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、t−ブチルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、n−ノニルビニルエーテル、ラウリルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、シクロヘキシルメチルビニルエーテル、4−メチルシクロヘキシルメチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、ジシクロペンテニルビニルエーテル、2−ジシクロペンテノキシエチルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、エトキシエチルビニルエーテル、ブトキシエチルビニルエーテル、メトキシエトキシエチルビニルエーテル、エトキシエトキシエチルビニルエーテル、メトキシポリエチレングリコールビニルエーテル、テトラヒドロフリフリルビニルエーテル、2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、2−ヒドロキシプロピルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、4−ヒドロキシメチルシクロヘキシルメチルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、ポリエチレングリコールビニルエーテル、クロルエチルビニルエーテル、クロルブチルビニルエーテル、クロルエトキシ
エチルビニルエーテル、フェニルエチルビニルエーテル、フェノキシポリエチレングリコールビニルエーテル等が挙げられる。
また、多官能ビニルエーテルの例としては、例えば、エチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、ポリエチレングリコールジビニルエーテル、プロピレングリコールジビニルエーテル、ブチレングリコールジビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、ビスフェノールAアルキレンオキサイドジビニルエーテル、ビスフェノールFアルキレンオキサイドジビニルエーテルなどのジビニルエーテル類;トリメチロールエタントリビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、ジトリメチロールプロパンテトラビニルエーテル、グリセリントリビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、ジペンタエリスリトールペンタビニルエーテル、ジペンタエリスリトールヘキサビニルエーテル、エチレンオキサイド付加トリメチロールプロパントリビニルエーテル、プロピレンオキサイド付加トリメチロールプロパントリビニルエーテル、エチレンオキサイド付加ジトリメチロールプロパンテトラビニルエーテル、プロピレンオキサイド付加ジトリメチロールプロパンテトラビニルエーテル、エチレンオキサイド付加ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、プロピレンオキサ
イド付加ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、エチレンオキサイド付加ジペンタエリスリトールヘキサビニルエーテル、プロピレンオキサイド付加ジペンタエリスリトールヘキサビニルエーテルなどの多官能ビニルエーテル類等が挙げられる。
ビニルエーテル化合物としては、ジ又はトリビニルエーテル化合物が、硬化性、被記録媒体との密着性、形成された画像の表面硬度などの観点から好ましく、特にジビニルエーテル化合物が好ましい。
本発明におけるオキセタン化合物は、オキセタン環を有する化合物を指し、特開2001−220526、同2001−310937、同2003−341217の各公報に記載される如き、公知オキセタン化合物を任意に選択して使用できる。
本発明のインク組成物に使用しうるオキセタン環を有する化合物としては、その構造内にオキセタン環を1〜4個有する化合物が好ましい。このような化合物を使用することで、インク組成物の粘度をハンドリング性の良好な範囲に維持することが容易となり、また、硬化後のインク組成物と被記録媒体との高い密着性を得ることができる。
このようなオキセタン環を有する化合物については、前記特開2003−341217公報、段落番号〔0021〕乃至〔0084〕に詳細に記載され、ここに記載の化合物は本発明にも好適に使用しうる。
本発明で使用するオキセタン化合物の中でも、インク組成物の粘度と粘着性の観点から、オキセタン環を1個有する化合物を使用することが好ましい。
本発明のインク組成物には、これらのカチオン重合性化合物を、1種のみを用いても、2種以上を併用してもよいが、インク硬化時の収縮を効果的に抑制するといった観点からは、オキセタン化合物とエポキシ化合物とから選ばれる少なくとも1種の化合物と、ビニルエーテル化合物とを併用することが好ましい。
インク組成物中の(a)カチオン重合性化合物の含有量は、組成物の全固形分に対し、10〜95質量%が適当であり、好ましくは30〜90質量%、更に好ましくは50〜85質量%の範囲である。
[(b)活性エネルギーの照射により酸を発生する化合物]
本発明のインク組成物は、活性エネルギーの照射により酸を発生する化合物(以下、適宜、「光酸発生剤」と称する。)を含有する。
本発明に用いうる光酸発生剤としては、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、或いはマイクロレジスト等に使用されている光(400〜200nmの紫外線、遠紫外線、特に好ましくは、g線、h線、i線、KrFエキシマレーザー光)、ArFエキシマレーザー光、電子線、X線、分子線又はイオンビームなどの照射により酸を発生する化合物を適宜選択して使用することができる。
このような光酸発生剤としては、例えば、活性エネルギーの照射により分解して酸を発生する、ジアゾニウム塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、セレノニウム塩、アルソニウム塩等のオニウム塩、有機ハロゲン化合物、有機金属/有機ハロゲン化物、o−ニトロベンジル型保護基を有する光酸発生剤、イミノスルフォネート等に代表される光分解してスルホン酸を発生する化合物、ジスルホン化合物、ジアゾケトスルホン、ジアゾジスルホン化合物を挙げることができる。
光酸発生剤としては、また、特開2002−122994公報、段落番号〔0029〕乃至〔0030〕に記載のオキサゾール誘導体、s−トリアジン誘導体なども好適に用いられる。更に、特開2002−122994公報、段落番号〔0037〕乃至〔0063〕に例示されるオニウム塩化合物、スルホネート系化合物も、本発明における光酸発生剤として、好適に使用しうる。
(b)光酸発生剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
インク組成物中の(b)光酸発生剤の含有量は、インク組成物の全固形分換算で、0.1〜20質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜10質量%、更に好ましくは1〜7質量%である。
[着色剤]
本発明のインク組成物は、着色剤を添加することで、可視画像を形成することができる。例えば、平版印刷版の画像部領域を形成する場合などには、必ずしも添加する必要はないが、得られた平版印刷版の検版性の観点からは着色剤を用いることも好ましい。
ここで用いることのできる着色剤には、特に制限はなく、用途に応じて公知の種々の色材、(顔料、染料)を適宜選択して用いることができる。例えば、耐候性に優れた画像を形成する場合には、顔料が好ましい。染料としては、水溶性染料及び油溶性染料のいずれも使用できるが、油溶性染料が好ましい。
〔顔料〕
本発明に好ましく使用される顔料について述べる。
顔料としては、特に限定されるものではなく、一般に市販されているすべての有機顔料及び無機顔料、又は顔料を、分散媒として不溶性の樹脂等に分散させたもの、或いは顔料表面に樹脂をグラフト化したもの等を用いることができる。また、樹脂粒子を染料で染色したもの等も用いることができる。
これらの顔料としては、例えば、伊藤征司郎編「顔料の辞典」(2000年刊)、W.Herbst,K.Hunger「Industrial Organic Pigments」、特開2002−12607号公報、特開2002−188025号公報、特開2003−26978号公報、特開2003−342503号公報に記載の顔料が挙げられる。
本発明において使用できる有機顔料及び無機顔料の具体例としては、例えば、イエロー色を呈するものとして、C.I.ピグメントイエロー1(ファストイエローG等),C.I.ピグメントイエロー74の如きモノアゾ顔料、C.I.ピグメントイエロー12(ジスアジイエローAAA等)、C.I.ピグメントイエロー17の如きジスアゾ顔料、C.I.ピグメントイエロー180の如き非ベンジジン系のアゾ顔料、C.I.ピグメントイエロー100(タートラジンイエローレーキ等)の如きアゾレーキ顔料、C.I.ピグメントイエロー95(縮合アゾイエローGR等)の如き縮合アゾ顔料、C.I.ピグメントイエロー115(キノリンイエローレーキ等)の如き酸性染料レーキ顔料、C.I.ピグメントイエロー18(チオフラビンレーキ等)の如き塩基性染料レーキ顔料、フラバントロンイエロー(Y−24)の如きアントラキノン系顔料、イソインドリノンイエロー3RLT(Y−110)の如きイソインドリノン顔料、キノフタロンイエロー(Y−138)の如きキノフタロン顔料、イソインドリンイエロー(Y−139)の如きイソインドリン顔料、C.I.ピグメントイエロー153(ニッケルニトロソイエロー等)の如きニトロソ顔料、C.I.ピグメントイエロー117(銅アゾメチンイエロー等)の如き金属錯塩アゾメチン顔料等が挙げられる。
赤或いはマゼンタ色を呈するものとして、C.I.ピグメントレッド3(トルイジンレッド等)の如きモノアゾ系顔料、C.I.ピグメントレッド38(ピラゾロンレッドB等)の如きジスアゾ顔料、C.I.ピグメントレッド53:1(レーキレッドC等)やC.I.ピグメントレッド57:1(ブリリアントカーミン6B)の如きアゾレーキ顔料、C.I.ピグメントレッド144(縮合アゾレッドBR等)の如き縮合アゾ顔料、C.I.ピグメントレッド174(フロキシンBレーキ等)の如き酸性染料レーキ顔料、C.I.ピグメントレッド81(ローダミン6G’レーキ等)の如き塩基性染料レーキ顔料、C.I.ピグメントレッド177(ジアントラキノニルレッド等)の如きアントラキノン系顔料、C.I.ピグメントレッド88(チオインジゴボルドー等)の如きチオインジゴ顔料、C.I.ピグメントレッド194(ペリノンレッド等)の如きペリノン顔料、C.I.ピグメントレッド149(ペリレンスカーレット等)の如きペリレン顔料、C.I.ピグメントバイオレット19(無置換キナクリドン)、C.I.ピグメントレッド122(キナクリドンマゼンタ等)の如きキナクリドン顔料、C.I.ピグメントレッド180(イ
ソインドリノンレッド2BLT等)の如きイソインドリノン顔料、C.I.ピグメントレッド83(マダーレーキ等)の如きアリザリンレーキ顔料等が挙げられる。
青或いはシアン色を呈する顔料として、C.I.ピグメントブルー25(ジアニシジンブルー等)の如きジスアゾ系顔料、C.I.ピグメントブルー15(フタロシアニンブルー等)の如きフタロシアニン顔料、C.I.ピグメントブルー24(ピーコックブルーレーキ等)の如き酸性染料レーキ顔料、C.I.ピグメントブルー1(ビクロチアピュアブルーBOレーキ等)の如き塩基性染料レーキ顔料、C.I.ピグメントブルー60(インダントロンブルー等)の如きアントラキノン系顔料、C.I.ピグメントブルー18(アルカリブルーV−5:1)の如きアルカリブルー顔料等が挙げられる。
緑色を呈する顔料として、C.I.ピグメントグリーン7(フタロシアニングリーン)、C.I.ピグメントグリーン36(フタロシアニングリーン)の如きフタロシアニン顔料、C.I.ピグメントグリーン8(ニトロソグリーン)等の如きアゾ金属錯体顔料等が挙げられる。
オレンジ色を呈する顔料として、C.I.ピグメントオレンジ66(イソインドリンオレンジ)の如きイソインドリン系顔料、C.I.ピグメントオレンジ51(ジクロロピラントロンオレンジ)の如きアントラキノン系顔料が挙げられる。
黒色を呈する顔料として、カーボンブラック、チタンブラック、アニリンブラック等が挙げられる。
白色顔料の具体例としては、塩基性炭酸鉛(2PbCO3Pb(OH)2、いわゆる、シルバーホワイト)、酸化亜鉛(ZnO、いわゆる、ジンクホワイト)、酸化チタン(TiO2、いわゆる、チタンホワイト)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3、いわゆる、チタンストロンチウムホワイト)などが利用可能である。
ここで、酸化チタンは他の白色顔料と比べて比重が小さく、屈折率が大きく化学的、物理的にも安定であるため、顔料としての隠蔽力や着色力が大きく、更に、酸やアルカリ、その他の環境に対する耐久性にも優れている。したがって、白色顔料としては酸化チタンを利用することが好ましい。もちろん、必要に応じて他の白色顔料(列挙した白色顔料以外であってもよい。)を使用してもよい。
顔料の分散には、例えば、ボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミル、ジェットミル、ホモジナイザー、ペイントシェーカー、ニーダー、アジテータ、ヘンシェルミキサ、コロイドミル、超音波ホモジナイザー、パールミル、湿式ジェットミル等の分散装置を用いることができる。
顔料の分散を行う際に分散剤を添加することも可能である。分散剤としては、水酸基含有カルボン酸エステル、長鎖ポリアミノアマイドと高分子量酸エステルの塩、高分子量ポリカルボン酸の塩、高分子量不飽和酸エステル、高分子共重合物、変性ポリアクリレート、脂肪族多価カルボン酸、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキル燐酸エステル、顔料誘導体等を挙げることができる。また、Zeneca社のSolsperseシリーズなどの市販の高分子分散剤を用いることも好ましい。
また、分散助剤として、各種顔料に応じたシナージストを用いることも可能である。これらの分散剤及び分散助剤は、顔料100質量部に対し、1〜50質量部添加することが好ましい。
インク組成物において、顔料などの諸成分の分散媒としては、溶剤を添加してもよく、また、無溶媒で、低分子量成分である前記(a)カチオン重合性化合物を分散媒として用いてもよいが、本発明のインク組成物は、活性エネルギー硬化型のインクであり、インクを被記録媒体上に適用後、硬化させるため、無溶剤であることが好ましい。これは、硬化されたインク画像中に、溶剤が残留すると、耐溶剤性が劣化したり、残留する溶剤のVOC(Volatile Organic Compound)の問題が生じるためである。このような観点から、分散媒としては、(a)カチオン重合性化合物を用い、中でも、最も粘度が低いカチオン重合性モノマーを選択することが分散適性やインク組成物のハンドリング性向上の観点から好ましい。
顔料の平均粒径は、0.02〜4μmにするのが好ましく、0.02〜2μmとするのが更に好ましく、より好ましくは、0.02〜1.0μmの範囲である。
顔料粒子の平均粒径を上記好ましい範囲となるよう、顔料、分散剤、分散媒体の選定、分散条件、ろ過条件を設定する。この粒径管理によって、ヘッドノズルの詰まりを抑制し、インクの保存安定性、インク透明性及び硬化感度を維持することができる。
〔染料〕
本発明に用いる染料は、油溶性のものが好ましい。具体的には、25℃での水への溶解度(水100gに溶解する色素の質量)が1g以下であるものを意味し、好ましくは0.5g以下、より好ましくは0.1g以下である。従って、所謂、水に不溶性の油溶性染料が好ましく用いられる。
本発明に用いる染料は、インク組成物に必要量溶解させるために上記記載の染料母核に対して油溶化基を導入することも好ましい。
油溶化基としては、長鎖、分岐アルキル基、長鎖、分岐アルコキシ基、長鎖、分岐アルキルチオ基、長鎖、分岐アルキルスルホニル基、長鎖、分岐アシルオキシ基、長鎖、分岐アルコキシカルボニル基、長鎖、分岐アシル基、長鎖、分岐アシルアミノ基長鎖、分岐アルキルスルホニルアミノ基、長鎖、分岐アルキルアミノスルホニル基及びこれら長鎖、分岐置換基を含むアリール基、アリールオキシ基、アリールオキシカルボニル基、アリールカルボニルオキシ基、アリールアミノカルボニル基、アリールアミノスルホニル基、アリールスルホニルアミノ基等が挙げられる。
また、カルボン酸、スルホン酸を有する水溶性染料に対して、長鎖、分岐アルコール、アミン、フェノール、アニリン誘導体を用いて油溶化基であるアルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルアミノスルホニル基、アリールアミノスルホニル基に変換することにより染料を得てもよい。
前記油溶性染料としては、融点が200℃以下のものが好ましく、融点が150℃以下であるものがより好ましく、融点が100℃以下であるものが更に好ましい。融点が低い油溶性染料を用いることにより、インク組成物中での色素の結晶析出が抑制され、インク組成物の保存安定性が良くなる。
また、退色、特にオゾンなどの酸化性物質に対する耐性や硬化特性を向上させるために、酸化電位が貴である(高い)ことが望ましい。このため、本発明で用いる油溶性染料として、酸化電位が1.0V(vsSCE)以上であるものが好ましく用いられる。酸化電位は高いほうが好ましく、酸化電位が1.1V(vsSCE)以上のものがより好ましく、1.15V(vsSCE)以上のものが特に好ましい。
イエロー色の染料としては、特開2004−250483号公報の記載の一般式(Y−I)で表される構造の化合物が好ましい。
特に好ましい染料は、特開2004−250483号公報の段落番号[0034]に記載されている一般式(Y−II)〜(Y−IV)で表される染料であり、具体例として特開2004−250483号公報の段落番号[0060]から[0071]に記載の化合物が挙げられる。尚、該公報記載の一般式(Y−I)の油溶性染料はイエローのみでなく、ブラックインク、レッドインクなどのいかなる色のインクに用いてもよい。
マゼンタ色の染料としては、特開2002−114930号公報に記載の一般式(3)、(4)で表される構造の化合物が好ましく、具体例としては、特開2002−114930号公報の段落[0054]〜[0073]に記載の化合物が挙げられる。
特に好ましい染料は、特開2002−121414号公報の段落番号[0084]から[0122]に記載されている一般式(M−1)〜(M−2)で表されるアゾ染料であり、具体例として特開2002−121414号公報の段落番号[0123]から[0132]に記載の化合物が挙げられる。尚、該公報記載の一般式(3)、(4)、(M−1)〜(M−2)の油溶性染料はマゼンタのみでなく、ブラックインク、レッドインクなどのいかなる色のインクに用いてもよい。
シアン色の染料としては、特開2001−181547号公報に記載の式(I)〜(IV)で表される染料、特開2002−121414号公報の段落番号[0063]から[0078]に記載されている一般式(IV−1)〜(IV−4)で表される染料が好ましいものとして挙げられ、具体例として特開2001−181547号公報の段落番号[0052]から[0066]、特開2002−121414号公報の段落番号[0079]から[0081]に記載の化合物が挙げられる。
特に好ましい染料は、特開2002−121414号公報の段落番号[0133]から[0196]に記載されている一般式(C−I)、(C−II)で表されるフタロシアニン染料であり、更に一般式(C−II)で表されるフタロシアニン染料が好ましい。この具体例としては、特開2002−121414号公報の段落番号[0198]から[0201]に記載の化合物が挙げられる。尚、前記式(I)〜(IV)、(IV−1)〜(IV−4)、(C−I)、(C−II)の油溶性染料はシアンのみでなく、ブラックインクやグリーンインクなどのいかなる色のインクに用いてもよい。
これらの着色剤はインク組成物中、固形分換算で1〜20質量%添加されることが好ましく、2〜10質量%がより好ましい。
本発明のインク組成物には、前記の必須成分に加え、目的に応じて種々の添加剤を併用することができる。これらの任意成分について説明する。
〔紫外線吸収剤〕
本発明においては、得られる画像の耐候性向上、退色防止の観点から、紫外線吸収剤を用いることができる。
紫外線吸収剤としては、例えば、特開昭58−185677号公報、同61−190537号公報、特開平2−782号公報、同5−197075号公報、同9−34057号公報等に記載されたベンゾトリアゾール系化合物、特開昭46−2784号公報、特開平5−194483号公報、米国特許第3214463号等に記載されたベンゾフェノン系化合物、特公昭48−30492号公報、同56−21141号公報、特開平10−88106号公報等に記載された桂皮酸系化合物、特開平4−298503号公報、同8−53427号公報、同8−239368号公報、同10−182621号公報、特表平8−501291号公報等に記載されたトリアジン系化合物、リサーチディスクロージャーNo.24239号に記載された化合物やスチルベン系、ベンズオキサゾール系化合物に代表される紫外線を吸収して蛍光を発する化合物、いわゆる蛍光増白剤、などが挙げられる。
添加量は目的に応じて適宜選択されるが、一般的には、固形分換算で0.5〜15質量%程度である。
〔増感剤〕
本発明のインク組成物には、光酸発生剤の酸発生効率の向上、感光波長の長波長化の目的で、必要に応じ、増感剤を添加してもよい。増感剤としては、光酸発生剤に対し、電子移動機構又はエネルギー移動機構で増感させるものであれば、何れでもよい。好ましくは、アントラセン、9,10−ジアルコキシアントラセン、ピレン、ペリレンなどの芳香族多縮環化合物、アセトフェノン、ベンゾフェノン、チオキサントン、ミヒラーケトンなどの芳香族ケトン化合物、フェノチアジン、N−アリールオキサゾリジノンなどのヘテロ環化合物が挙げられる。添加量は目的に応じて適宜選択されるが、一般的には、光酸発生剤に対し0.01〜1モル%、好ましくは0.1〜0.5モル%で使用される。
〔酸化防止剤〕
インク組成物の安定性向上のため、酸化防止剤を添加することができる。酸化防止剤としては、ヨーロッパ公開特許、同第223739号公報、同309401号公報、同第309402号公報、同第310551号公報、同第310552号公報、同第459416号公報、ドイツ公開特許第3435443号公報、特開昭54−48535号公報、同62−262047号公報、同63−113536号公報、同63−163351号公報、特開平2−262654号公報、特開平2−71262号公報、特開平3−121449号公報、特開平5−61166号公報、特開平5−119449号公報、米国特許第4814262号明細書、米国特許第4980275号明細書等に記載のものを挙げることができる。
添加量は目的に応じて適宜選択されるが、一般的には、固形分換算で0.1〜8質量%程度である。
〔褪色防止剤〕
本発明のインク組成物には、各種の有機系及び金属錯体系の褪色防止剤を使用することができる。前記有機系の褪色防止剤としては、ハイドロキノン類、アルコキシフェノール類、ジアルコキシフェノール類、フェノール類、アニリン類、アミン類、インダン類、クロマン類、アルコキシアニリン類、ヘテロ環類、などが挙げられる。前記金属錯体系の褪色防止剤としては、ニッケル錯体、亜鉛錯体、などが挙げられ、具体的には、リサーチディスクロージャーNo.17643の第VIIのI〜J項、同No.15162、同No.18716の650頁左欄、同No.36544の527頁、同No.307105の872頁、同No.15162に引用された特許に記載された化合物や、特開昭62−215272号公報の127頁〜137頁に記載された代表的化合物の一般式及び化合物例に含まれる化合物を使用することができる。
添加量は目的に応じて適宜選択されるが、一般的には、固形分換算で0.1〜8質量%程度である。
〔導電性塩類〕
本発明のインク組成物には、射出物性の制御を目的として、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の導電性塩類を添加することができる。
〔溶剤〕
本発明のインク組成物には、被記録媒体との密着性を改良するため、極微量の有機溶剤を添加することも有効である。
溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン等のケトン系溶剤、メタノール、エタノール、2−プロパノール、1−プロパノール、1−ブタノール、tert−ブタノール等のアルコール系溶剤、クロロホルム、塩化メチレン等の塩素系溶剤、ベンゼン、トルエン等の芳香族系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソプロピルなどのエステル系溶剤、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶剤、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル系溶剤、などが挙げられる。
この場合、耐溶剤性やVOCの問題が起こらない範囲での添加が有効であり、その量はインク組成物全体に対し0.1〜5質量%が好ましく、より好ましくは0.1〜3質量%の範囲である。
〔高分子化合物〕
本発明のインク組成物には、膜物性を調整するため、各種高分子化合物を添加することができる。高分子化合物としては、アクリル系重合体、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、シェラック、ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ゴム系樹脂、ワックス類、その他の天然樹脂等が使用できる。また、これらは2種以上併用してもかまわない。これらのうち、アクリル系のモノマーの共重合によって得られるビニル系共重合が好ましい。更に、高分子結合材の共重合組成として、「カルボキシル基含有モノマー」、「メタクリル酸アルキルエステル」、又は「アクリル酸アルキルエステル」を構造単位として含む共重合体も好ましく用いられる。
〔界面活性剤〕
本発明のインク組成物には、界面活性剤を添加してもよい。
界面活性剤としては、特開昭62−173463号、同62−183457号の各公報に記載されたものが挙げられる。例えば、ジアルキルスルホコハク酸塩類、アルキルナフタレンスル・BR>Zン酸塩類、脂肪酸塩類等のアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、アセチレングリコール類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類等のノニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩類、第4級アンモニウム塩類等のカチオン性界面活性剤が挙げられる。なお、前記界面活性剤の代わりに有機フルオロ化合物を用いてもよい。前記有機フルオロ化合物は、疎水性であることが好ましい。前記有機フルオロ化合物としては、例えば、フッ素系界面活性剤、オイル状フッ素系化合物(例、フッ素油)及び固体状フッ素化合物樹脂(例、四フッ化エチレン樹脂)が含まれ、特公昭57−9053号(第8〜17欄)、特開昭62−135826号の各公報に記載されたものが挙げられる。
この他にも、必要に応じて、例えば、レベリング添加剤、マット剤、膜物性を調整するためのワックス類、ポリオレフィンやPET等の被記録媒体への密着性を改善するために、重合を阻害しないタッキファイヤーなどを含有させることができる。
タッキファイヤーとしては、具体的には、特開2001−49200号公報の5〜6pに記載されている高分子量の粘着性ポリマー(例えば、(メタ)アクリル酸と炭素数1〜20のアルキル基を有するアルコールとのエステル、(メタ)アクリル酸と炭素数3〜14の脂環属アルコールとのエステル、(メタ)アクリル酸と炭素数6〜14の芳香属アルコールとのエステルからなる共重合物)や、重合性不飽和結合を有する低分子量粘着付与性樹脂などである。
[ラジカル重合系インク組成物]
ラジカル重合系インク組成物は、(d)ラジカル重合性化合物と(e)重合開始剤を含有する。所望により、更に、着色剤、増感色素、共増感剤等を含有してもよい。
以下、ラジカル重合系インク組成物に用いられる各構成成分について順次説明する。
(d)[ラジカル重合性化合物]
ラジカル重合性化合物としては、例えば、以下に挙げるような付加重合化能なエチレン性不飽和結合を有する化合物が含まれる。
[付加重合可能なエチレン性不飽和結合を有する化合物]
本発明のインク組成物に用い得る付加重合可能なエチレン性不飽和結合を有する化合物としては、例えば、不飽和カルボン酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸など)と脂肪族多価アルコール化合物とのエステル、上記不飽和カルボン酸と脂肪族多価アミン化合物とのアミド等があげられる。
脂肪族多価アルコール化合物と不飽和カルボン酸とのエステルのモノマーの具体例としては、アクリル酸エステルとして、エチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、1,3−ブタンジオールジアクリレート、テトラメチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリ(アクリロイルオキシプロピル)エーテル、トリメチロールエタントリアクリレート、へキサンジオールジアクリレート、1,4−シクロヘキサンジオールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールジアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ソルビトールトリアクリレート、ソルビトールテトラアクリレート、ソルビトールペンタアクリレート、ソルビトールヘキサアクリレート、トリ(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、ポリエステルアクリレートオリゴマー等がある。
メタクリル酸エステルとしては、テトラメチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレート、へキサンジオールジメタクリレート、ペンタエリスリトールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールジメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、ソルビトールトリメタクリレート、ソルビトールテトラメタクリレート、ビス〔p−(3−メタクリルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル〕ジメチルメタン、ビス−〔p−(アクリルオキシエトキシ)フェニル〕ジメチルメタン等がある。イタコン酸エステルとしては、エチレングリコールジイタコネート、プロピレングリコールジイタコネート、1,3−ブタンジオールジイタコネート、1,4−ブタンジオールジイタコネート、テトラメチレングリコールジイタコネート、ペンタエリスリトールジイタコネート、ソルビトールテト
ライタコネート等がある。
クロトン酸エステルとしては、エチレングリコールジクロトネート、テトラメチレングリコールジクロトネート、ペンタエリスリトールジクロトネート、ソルビトールテトラジクロトネート等がある。イソクロトン酸エステルとしては、エチレングリコールジイソクロトネート、ペンタエリスリトールジイソクロトネート、ソルビトールテトライソクロトネー卜等がある。マレイン酸エステルとしては、エチレングリコールジマレート、トリエチレングリコールジマレート、ペンタエリスリトールジマレート、ソルビトールテトラマレート等がある。さらに、前述のエステルモノマーの混合物もあげることができる。また、脂肪族多価アミン化合物と不飽和カルボン酸とのアミドのモノマーの具体例としては、メチレンビス−アクリルアミド、メチレンビス−メタクリルアミド、1,6−へキサメチレンビス−アクリルアミド、1,6−へキサメチレンビス−メタクリルアミド、ジエチレントリアミントリスアクリルアミド、キシリレンビスアクリルアミド、キシリレンビスメタクリルアミド等がある。
その他の例としては、特公昭48−41708号公報中に記載されている1分子に2個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物に、下記の一般式(A)で示される水酸基を含有するビニルモノマーを付加した1分子中に2個以上の重合性ビニル基を含有するビニルウレタン化合物等があげられる。CH2=C(R)COOCH2CH(R')OH (A)(ただし、RおよびR'はHあるいはCH3を示す。)
また、特開昭51−37193号に記載されているようなウレタンアクリレー卜類、特開昭48−64183号、特公昭49−43191号、特公昭52−30490号公報に記載されているようなポリエステルアクリレート類、エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸を反応させたエポキシアクリレート類等の多官能のアクリレートやメタクリレートをあげることができる。さらに日本接着協会誌vol.20、No.7、300〜308ぺージ(1984年)に光硬化性モノマー及びオリゴマーとして紹介されているものも使用することができる。本発明において、これらのモノマーはプレポリマー、すなわち2量体、3量体およびオリゴマー、またはそれらの混合物ならびにそれらの共重合体などの化学的形態で使用しうる。
ラジカル重合性化合物の使用量はインク組成物の全成分に対して、通常1〜99.99%、好ましくは5〜90.0%、更に好ましくは10〜70%である(ここで言う%は質量%である)。
(e)〔光重合開始剤〕
次に本発明のラジカル重合系インク組成物に使用される光重合開始剤について説明する。
本発明における光重合開始剤は光の作用、または、増感色素の電子励起状態との相互作用を経て、化学変化を生じ、ラジカル、酸および塩基のうちの少なくともいずれか1種を生成する化合物である。
好ましい光重合開始剤としては(イ)芳香族ケトン類、(ロ)芳香族オニウム塩化合物、(ハ)有機過酸化物、(ニ)ヘキサアリールビイミダゾール化合物、(ホ)ケトオキシムエステル化合物、(ヘ)ボレート化合物、(ト)アジニウム化合物、(チ)メタロセン化合物、(リ)活性エステル化合物、(ヌ)炭素ハロゲン結合を有する化合物等が挙げられる。
[着色剤] カチオン重合系インク組成物に記載した着色剤と同じものを利用することができる。
本発明のインク組成物には、前記の必須成分に加え、目的に応じて種々の添加剤を併用することができる。これらの任意成分について説明する。
〔増感色素〕
本発明においては、光重合開始剤の感度を向上させる目的で、増感色素を添加しても良い。好ましい増感色素の例としては、以下の化合物類に属しており、かつ350nmから450nm域に吸収波長を有するものを挙げることができる。
多核芳香族類(例えば、ピレン、ペリレン、トリフェニレン)、キサンテン類(例えば、フルオレッセイン、エオシン、エリスロシン、ローダミンB、ローズベンガル)、シアニン類(例えばチアカルボシアニン、オキサカルボシアニン)、メロシアニン類(例えば、メロシアニン、カルボメロシアニン)、チアジン類(例えば、チオニン、メチレンブルー、トルイジンブルー)、アクリジン類(例えば、アクリジンオレンジ、クロロフラビン、アクリフラビン)、アントラキノン類(例えば、アントラキノン)、スクアリウム類(例えば、スクアリウム)、クマリン類(例えば、7−ジエチルアミノ−4−メチルクマリン)。
〔共増感剤〕
さらに本発明のインクには、感度を一層向上させる、あるいは酸素による重合阻害を抑制する等の作用を有する公知の化合物を共増感剤として加えても良い。
この様な共増感剤の例としては、アミン類、例えばM. R. Sanderら著「Journal of Polymer Society」第10巻3173頁(1972)、特公昭44−20189号公報、特開昭51−82102号公報、特開昭52−134692号公報、特開昭59−138205号公報、特開昭60−84305号公報、特開昭62−18537号公報、特開昭64−33104号公報、Research Disclosure 33825号記載の化合物等が挙げられ、具体的には、トリエタノールアミン、p−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、p−ホルミルジメチルアニリン、p−メチルチオジメチルアニリン等が挙げられる。
別の例としてはチオールおよびスルフィド類、例えば、特開昭53−702号公報、特公昭55−500806号公報、特開平5−142772号公報記載のチオール化合物、特開昭56−75643号公報のジスルフィド化合物等が挙げられ、具体的には、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプト−4(3H)−キナゾリン、β−メルカプトナフタレン等が挙げられる。
また別の例としては、アミノ酸化合物(例、N−フェニルグリシン等)、特公昭48−42965号公報記載の有機金属化合物(例、トリブチル錫アセテート等)、特公昭55−34414号公報記載の水素供与体、特開平6−308727号公報記載のイオウ化合物(例、トリチアン等)、特開平6−250387号公報記載のリン化合物(ジエチルホスファイト等)、特願平6−191605号記載のSi−H、Ge−H化合物等が挙げられる。
また、保存性を高める観点から、重合禁止剤を200〜20000ppm添加することが好ましい。本発明のインクジェト記録用インクは、40〜80℃の範囲で加熱、低粘度化して射出することが好ましく、熱重合によるヘッド詰まりを防ぐためにも、重合禁止剤を添加することが好ましい。重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノン、ベンゾキノン、p−メトキシフェノール、TEMPO、TEMPOL、クペロンAl等が挙げられる。
〔その他〕
この他に、必要に応じて公知の化合物を用いることができ、例えば、界面活性剤、レベリング添加剤、マット剤、膜物性を調整するためのポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ゴム系樹脂、ワックス類等を適宜選択して用いることができる。また、ポリオレフィンやPET等の被記録媒体への密着性を改善するために、重合を阻害しないタッキファイヤーを含有させることも好ましい。具体的には、特開2001−49200号公報の5〜6pに記載されている高分子量の粘着性ポリマー(例えば、(メタ)アクリル酸と炭素数1〜20のアルキル基を有するアルコールとのエステル、(メタ)アクリル酸と炭素数3〜14の脂環属アルコールとのエステル、(メタ)アクリル酸と炭素数6〜14の芳香属アルコールとのエステルからなる共重合物)や、重合性不飽和結合を有する低分子量粘着付与性樹脂などである。
また、被記録媒体との密着性を改良するため、極微量の有機溶剤を添加することも有効である。この場合、耐溶剤性やVOCの問題が起こらない範囲での添加が有効であり、その量はインク組成物全体に対し0.1〜5質量%が好ましく、より好ましくは0.1〜3質量%の範囲である。
また、インク色材の遮光効果による感度低下を防ぐ手段として、重合開始剤寿命の長いカチオン重合性モノマーと重合開始剤とを組み合わせ、ラジカル・カチオンのハイブリッド型硬化インクとすることも好ましい態様の一つである。
[水性インク組成物]
水性インク組成物は、重合性化合物と活性エネルギーの作用によってラジカルを生成する水溶性光重合開始剤を含有する。所望により、更に、色材、等を含有してもよい。
[重合性化合物]
本発明の水性インク組成物に含まれる重合性化合物としては、公知の水性インク組成物に含まれる重合性化合物を用いることができる。
水性インク組成物は、硬化速度、密着性、柔軟性などのエンドユーザー特性を考慮した処方を最適化するために、反応性材料を加えることができる。このような反応性材料としては、(メタ)クリレート(即ち、アクリレート及び/又はメタクリレート)モノマー及びオリゴマー、エポキサイド並びにオキセタンなどが用いられる。
アクリレートモノマーの例としては、フェノキシエチルアクリレート、オクチルデシルアクリレート、テトラヒドロフリルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート(例えば、テトラエチレングリコールジアクリレート)、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリ(プロピレングリコール)トリアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ビス(ペンタエリスリトール)ヘキサアクリレート、エトキシ化又はプロポキシ化グリコール及びポリオールのアクリレート(例えば、プロポキシ化ネオペンチルグリコールジアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート)、及びこれらの混合物が挙げられる。
アクリレートオリゴマーの例としては、エトキシ化ポリエチレングリコール、エトキシ化トリメチロールプロパンアクリレート及びポリエーテルアクリレート及びそのエトキシ化物、及びウレタンアクリレートオリゴマーが挙げられる。
メタクリレートの例としては、ヘキサンジオールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、及びこれらの混合物が挙げられる。
オリゴマーの添加量は、インク組成物全重量に対して1〜80重量%が好ましく、1〜10重量%がより好ましい。
〔活性エネルギーの作用によってラジカルを生成する水溶性光重合開始剤〕
本発明のインク組成物に用いることができる重合開始剤について説明する。一例としては、例えば、波長400nm前後までの光重合開始剤が挙げられる。このような光重合開始剤としては、例えば、長波長領域に官能性、即ち、紫外線を受けてラジカルを生成する感受性を持つ物質である下記一般式で表される光重合開始剤(以下、TX系と略称する)が挙げられ、本発明においては、これらの中から適宜に選択して使用することが特に好ましい。
Figure 2008213471
上記一般式TX−1〜TX−3中、R2は−(CH2)x−(x=0または1)、−O−(CH2)y−(y=1または2)、置換若しくは未置換のフェニレン基を表わす。またR2がフェニレン基の場合には、ベンゼン環中の水素原子の少なくとも1つが、例えば、カルボキシル基若しくはその塩、スルホン酸若しくはその塩、炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、ハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素等)、炭素数1〜4のアルコキシル基、フェノキシ基等のアリールオキシ基等から選ばれる1つまたは2つ以上の基や原子で置換されていてもよい。Mは、水素原子若しくはアルカリ金属(例えば、Li、Na、K等)を表わす。更に、R3及びR4は各々独立に、水素原子、または置換若しくは未置換のアルキル基を表わす。ここでアルキル基の例としては、例えば、炭素数1〜10程度、特には、炭素数1〜3程度の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基が挙げられる。また、これらのアルキル基の置換基の例としては、例えば、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、シュウ素原子等)、水酸基、アルコキシル基(炭素数1〜3程度)等が挙げられる。また、mは1〜10の整数を表わす。
更に本発明において、下記一般式からなる光重合開始剤 Irgacure2959(商品名:Ciba Specialty Chemicals製)の水溶性の誘導体(以下、IC系と略称する)を使用することもできる。具体的には、下記式からなるIC−1〜IC−3を使用することができる。
Figure 2008213471
〔クリアインクとする場合の処方〕
上述した水溶性重合性化合物は、上記したような色材を含有させることなく、透明な水性インクの形態とすることで、クリアインクとすることができる。特に、インクジェット記録特性を有するように調製すれば、水性光硬化型のインクジェット記録用のクリアインクが得られる。かかるインクを用いれば、色材を含有していないので、クリアな皮膜を得ることができる。色材を含有しないクリアインクの用途としては、画像印刷への適性を被記録材に付与するためのアンダーコート用としたり、或いは、通常のインクで形成した画像の表面保護、更なる装飾や光沢付与等を目的としたオーバーコート用としての用途等が挙げられる。クリアインクには、これらの用途に応じて、着色を目的としない無色の顔料や微粒子等を分散して含有させることもできる。これらを添加することによって、アンダーコート、オーバーコートいずれにおいても、印刷物の画質、堅牢性、施工性(ハンドリング性)等の諸特性を向上させることができる。
そのようなクリアなインクに適用する場合の処方条件としては、インクの主成分とする水溶性重合性化合物が10〜85%、光重合開始剤(例えば、紫外線重合触媒)を、上記水溶性重合性化合物100質量部に対して1〜10質量部含有され、同時に、インク100部に対して光重合開始剤が最低0.5部が含有されているように調製することが好ましい。
〔色材含有インクにおける材料構成〕
上述した水溶性重合性化合物を色材を含有するインクに利用する場合には、含有させた色材の吸収特性に合わせて、インク中における重合開始剤と重合性物質の濃度を調節することが好ましい。前記したように、配合量としては、水或いは溶剤の量を、質量基準で、40%〜90%の範囲、好ましくは60%〜75%の範囲とする。更に、インク中における重合性化合物の含有量は、インク全量に対して、質量基準で1%〜30%の範囲、好ましくは、5%〜20%の範囲とする。重合開始剤は、重合性化合物の含有量に依存するが、概ね、インク全量に対して、質量基準で0.1〜7%、好ましくは、0.3〜5%の範囲である。
インクの色材として顔料が使用される場合には、インク中における純顔料分の濃度は、概ね、インク全量に対して0.3質量%〜10質量%の範囲である。顔料の着色力は顔料粒子の分散状態に依存するが、約0.3〜1%の範囲であると、淡色のインクとして利用される範囲となる。また、それ以上であると、一般のカラー着色用に用いられる濃度を与える。
[インク組成物の好ましい物性]
本発明のインク組成物は、射出性を考慮し、射出時の温度において、インク粘度が20mPa・s以下であることが好ましく、更に好ましくは10mPa・s以下であり、上記範囲になるように適宜組成比を調整し決定することが好ましい。
本発明のインク組成物の共通の表面張力としては、好ましくは20〜40mN/m、更に好ましくは25〜35mN/mである。ポリオレフィン、PET、コート紙、非コート紙など様々な被記録媒体へ記録する場合、滲み及び浸透の観点から、20mN/m以上が好ましく、濡れ性の点はで40mN/m以下が好ましい。
このようにして調整された本発明のインク組成物は、インクジェット記録用インクとして好適に用いられる。インクジェット記録用インクとして用いる場合には、インク組成物をインクジェットプリンターにより被記録媒体に射出し、その後、射出されたインク組成物に活性エネルギーを照射して硬化して記録を行う。
このインクにより得られた印刷物は、画像部が紫外線などの活性エネルギー照射により硬化しており、画像部の強度に優れるため、インクによる画像形成以外にも、例えば、平版印刷版のインク受容層(画像部)の形成など、種々の用途に使用しうる。
本発明に係るインクジェット記録方法及びインクジェット記録装置における第1実施形態のインクジェット記録装置の概略図である。 図1におけるインクジェット記録装置を制御する制御部のブロック図である。 図1のインクジェット記録装置における印刷後の被記録媒体の平面図である。 本発明に係るインクジェット記録方法及びインクジェット記録装置における第2実施形態の印刷後の被記録媒体の平面図である。 第3の実施形態のインクジェット記録装置の概略構成図である。 図5におけるインクジェット記録装置を制御する制御部のブロック図である。 図5のインクジェット記録装置における印刷後の被記録媒体の平面図である。
符号の説明
10 インクジェット記録装置
54 フルライン型インクジェットヘッド(吐出ノズル)
56 ヘッドドライバ(ヘッド制御手段)
I 画像
L 画像記録のない範囲
P 検査パターン
S 被記録媒体

Claims (12)

  1. 被記録媒体の搬送方向にほぼ垂直な幅方法に並ぶ吐出ノズルを有するフルライン型インクジェットヘッドにより液状機能性材料を該被記録媒体上へ吐出して画像形成するインクジェット記録方法であって、
    前記被記録媒体上に断続的に記録される画像間で画像記録のない範囲を決定し、
    前記被記録媒体上の前記画像記録のない範囲に前記液状機能性材料の吐出又は加圧パージを行い、その後排出された前記液状機能性材料の流動性を低下させるインクジェット記録方法。
  2. 前記流動性を低下させる手段が加熱か、冷却か、活性エネルギー照射か、及び流動性低下用材料導入のいずれか一つである請求項1に記載のインクジェット記録方法。
  3. 前記画像記録のない範囲での吐出又は加圧パージが吐出不良発生確率の低い期間内で予め設定された一定期間吐出されていないノズルに対して実施される請求項1又は2記載のインクジェット記録方法。
  4. 前記画像記録のない範囲での吐出又は加圧パージが吐出不良の発生したノズルに対して吐出不良発生後速やかに実施される請求項1又は2記載のインクジェット記録方法。
  5. 前記画像記録のない範囲での吐出又は加圧パージ実施時のみ、前記被記録媒体の搬送速度を低下又は搬送停止させる請求項1〜4のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
  6. 前記画像記録のない範囲での吐出時、少なくとも画像記録時よりも1ドットあたりの液滴量増加か吐出周波数低減のいずれか一つが成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
  7. 前記1ドットあたりの液滴量増加は、電圧増加か吐出ドロップ数増加であることを特徴とする請求項6に記載のインクジェット記録方法。
  8. 前記画像記録のない範囲での吐出により検査パターンを記録する請求項1〜7のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
  9. 前記画像記録のない範囲での吐出が画像間の所定切断位置を示している請求項1〜8のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
  10. 入力された画像データを元に被記録媒体上に断続的に記録される画像間で、画像記録のない範囲を決定して、この決定した範囲に液状機能性材料の吐出又は加圧パージを行うヘッド制御手段と排出された前記液状機能性材料の流動性低下手段を備えるインクジェット記録装置。
  11. 前記流動性低下手段が加熱部か、冷却部か、活性エネルギー照射か、流動性低下用材料の導入手段のいずれか一つである請求項10に記載のインクジェット記録装置。
  12. 吐出不良の発生したノズルを検出可能な吐出不良ノズル検出手段を備える請求項10又は11に記載のインクジェット記録装置。
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