JP2014195890A - 印刷装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】UVインクを用いて印刷を行うラインプリンターにおいて、インクの特性を考慮して高画質な画像を印刷可能にする印刷装置を提供する。
【解決手段】搬送方向上流側から下流側に向かって順番に配置され紫外線硬化型インクを吐出する第1〜第4ヘッド31〜34と、第1〜第4照射部41〜44を配置し、第1〜第3照射部41〜43は直前の各ヘッドが吐出した第1〜第3インクが完全に硬化しない程度の積算光量を照射し、第4照射部44は第4ヘッド34の前記搬送方向の下流側に配置され、第1〜第4ヘッドがそれぞれ吐出した第1〜第4インクが媒体上で濡れ広がるのを停止する程度の積算光量の放射線を照射し、第1〜第3照射部のそれぞれから照射される放射線は、350nm〜450nmの間にピーク波長を有し、第3及び第4インクに含まれる色材は、第1及び第2インクに含まれる色材よりも、ピーク波長における放射線の吸収特性が高い。
【選択図】図2

Description

本発明は、印刷装置に関する。
媒体の搬送方向に並んだ複数のヘッドから、紫外線(UV)の照射を受けることによって硬化するインク(UVインク)を吐出することにより、媒体上に画像を印刷するインクジェット方式の印刷装置(ラインプリンター)が知られている。このような印刷装置では、どの位置のヘッドからどの色のインクを吐出するかによって印刷される画像の画質に差が生じる場合がある。例えば、特許文献1では、搬送方向の上流側のヘッドほど硬化しにくいUVインクを吐出させ、搬送方向の下流側に行くほどUVの積算光量を大きくすることで、印刷画像の画質を向上させる発明が提案されている。また、特許文献2では、搬送方向の上流側のヘッドほど硬化しにくいUVインクを吐出させ、硬化しにくいUVインクほど搬送過程において照射されるUVの積算光量が大きくなるようにすることで印刷画像の画質を向上させる発明が提案されている。
特開2004-268549号公報 特開2007-276248号公報
しかし、特許文献1や特許文献2では、インクの硬化性について考慮しているものの、その他の特性については考慮されていない。例えば、UVインクでは凝固や凝集等の現象が生じる場合があるが、これらの現象も印刷画像の画質を悪化させる場合がある。つまり、インクの硬化性のみに着目してインクを吐出する順番やUVの積算光量を決定すると、十分に高画質な画像を印刷することが難しい。
本発明は、UVインクを用いて印刷を行うラインプリンターにおいて、インクの特性を考慮して高画質な画像を印刷可能にすることを目的としている。
上記目的を達成するための主たる発明は、媒体を支持する支持部材と、前記支持部材に支持された前記媒体を搬送方向へ搬送する搬送装置と、放射線硬化型の第1インクを吐出する第1ヘッドと、前記第1ヘッドよりも前記搬送方向の下流側に配置され、放射線硬化型の第2インクを吐出する第2ヘッドと、前記第2ヘッドよりも前記搬送方向の下流側に配置され、放射線硬化型の第3インクを吐出する第3ヘッドと、前記第3ヘッドよりも前記搬送方向の下流側に配置され、放射線硬化型の第4インクを吐出する第4ヘッドと、前記搬送方向において、前記第1ヘッドと前記第2ヘッドとの間に配置され、前記第1ヘッドが吐出した前記第1インクが完全に硬化しない程度の積算光量の放射線を照射する第1照射部と、前記搬送方向において、前記第2ヘッドと前記第3ヘッドとの間に配置され、前記第2ヘッドが吐出した前記第2インクが完全に硬化しない程度の積算光量の放射線を照射する第2照射部と、前記搬送方向において、前記第3ヘッドと前記第4ヘッドとの間に配置され、前記第3ヘッドが吐出した前記第3インクが完全に硬化しない程度の積算光量の放射線を照射する第3照射部と、前記第4ヘッドの前記搬送方向の下流側に配置され、前記第1ヘッド〜前記第4ヘッドがそれぞれ吐出した前記第1インク〜前記第4インクが前記媒体上で濡れ広がるのを停止する程度の積算光量の放射線を照射する第4照射部と、を備え、
前記第1照射部〜前記第3照射部のそれぞれから照射される放射線は、350nm〜450nmの間にピーク波長を有し、前記第3インク及び前記第4インクに含まれる色材は、前記第1インク及び前記第2インクに含まれる色材よりも、前記ピーク波長における前記放射線の吸収特性が高い、ことを特徴とする印刷装置である。
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
プリンター1の全体構成を示すブロック図である。 プリンター1の基本構成を表す概略側面図を示す。 図3Aは、ヘッドユニット30の第1ヘッド31及び第2ヘッド32における複数の短尺ヘッドの配置を説明する図である。図3Bは、各短尺ヘッドの下面に配置されるノズル列の様子を説明する図である。 短尺ヘッドの構造を示した断面図である。 第1実施形態で印刷を行う際に用いられるKCMYの各色UVインクの組成を表す図である。 KCMYの4色のインクについて、光の透過率を表す図である。 KCMYの4色のインクについて、UVの積算光量に対するブリードや凝固の発生状況について説明する図である。 、シアン(C)及びマゼンタ(M)のインク吐出順序を変更した場合のガマットを比較したデータを表す図である。 変形例におけるプリンター2の構成を表す概略側面図である。
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。
媒体を支持する支持部材と、前記支持部材に支持された前記媒体を搬送方向へ搬送する搬送装置と、放射線硬化型の第1インクを吐出する第1ヘッドと、前記第1ヘッドよりも前記搬送方向の下流側に配置され、放射線硬化型の第2インクを吐出する第2ヘッドと、前記第2ヘッドよりも前記搬送方向の下流側に配置され、放射線硬化型の第3インクを吐出する第3ヘッドと、前記第3ヘッドよりも前記搬送方向の下流側に配置され、放射線硬化型の第4インクを吐出する第4ヘッドと、前記搬送方向において、前記第1ヘッドと前記第2ヘッドとの間に配置され、前記第1ヘッドが吐出した前記第1インクが完全に硬化しない程度の積算光量の放射線を照射する第1照射部と、前記搬送方向において、前記第2ヘッドと前記第3ヘッドとの間に配置され、前記第2ヘッドが吐出した前記第2インクが完全に硬化しない程度の積算光量の放射線を照射する第2照射部と、前記搬送方向において、前記第3ヘッドと前記第4ヘッドとの間に配置され、前記第3ヘッドが吐出した前記第3インクが完全に硬化しない程度の積算光量の放射線を照射する第3照射部と、前記第4ヘッドの前記搬送方向の下流側に配置され、前記第1ヘッド〜前記第4ヘッドがそれぞれ吐出した前記第1インク〜前記第4インクが前記媒体上で濡れ広がるのを停止する程度の積算光量の放射線を照射する第4照射部と、を備え、
前記第1照射部〜前記第3照射部のそれぞれから照射される放射線は、350nm〜450nmの間にピーク波長を有し、前記第3インク及び前記第4インクに含まれる色材は、前記第1インク及び前記第2インクに含まれる色材よりも、前記ピーク波長における前記放射線の吸収特性が高い、ことを特徴とする印刷装置。
このような印刷装置によれば、印刷装置から吐出されるインクの特性を考慮することにより、高画質な画像を印刷することが可能になる。
かかる印刷装置であって、前記第4インクがイエローであり、前記第3インクがブラックである、ことが望ましい。
このような印刷装置によれば、インクに凝固等が発生することを抑制して高画質な画像を印刷することができる。
かかる印刷装置であって、前記第1インクがマゼンタの場合は、前記第2インクがシアンであり、前記第1インクがシアンの場合は、前記第2インクがマゼンタである、ことが望ましい。
このような印刷装置によれば、インクに凝固等が発生することを抑制して高画質な画像を印刷することができる。
かかる印刷装置であって、前記第1照射部及び前記第2照射部から照射される放射線の積算光量は、第3照射部から照射される放射線の積算光量よりも大きい、ことが望ましい。
このような印刷装置によれば、インクにブリード、凝固、凝集等が発生することを抑制して高画質な画像を印刷することができる。
かかる印刷装置であって、前記第1インクをマゼンタと設定し、前記第2インクをシアンと設定した場合に印刷される画像よりも、前記第1インクをシアンと設定し、前記第2インクをマゼンタと設定した場合に印刷される画像の方が、ガマットが広い、ことが望ましい。
このような印刷装置によれば、元のデータ(画像)の色を正確に再現しやすくなり、高画質な画像を印刷することができる。
かかる印刷装置であって、前記搬送方向における前記第1ヘッドと前記第1照射部との間の距離と、前記搬送方向における前記第1照射部と前記第2ヘッドとの間の距離とは等しく、前記搬送方向における前記第2ヘッドと前記第2照射部との間の距離と、前記搬送方向における前記第2照射部と前記第3ヘッドとの間の距離とは等しく、前記搬送方向における前記第3ヘッドと前記第3照射部との間の距離と、前記搬送方向における前記第3照射部と前記第4ヘッドとの間の距離とは等しい、ことが望ましい。
このような印刷装置によれば、各ヘッドと各照射部との位置関係が印刷画像の画質に影響しにくくなるため、印刷画像の画質が悪化しにくくなる。
かかる印刷装置であって、前記第1インクはシアンであり、前記第2インクはマゼンタであり、前記第3インクはブラックであり、前記第4インクはイエローである、ことが望ましい。
このような印刷装置によれば、高画質な画像を印刷することができる。
===印刷装置の基本的な構成===
本実施形態において用いられる印刷装置の形態として、ラインプリンター(プリンター1)を例に挙げて説明する。
プリンター1は、紙、布、フィルムシート等の被記録媒体(以下、単に媒体とも呼ぶ)に向けて、インク等の液体を吐出することで画像を記録する印刷装置である。プリンター1は、インクジェット方式のプリンターであるが、かかるインクジェット方式プリンターは、インクを吐出して印刷可能な印刷装置であれば、いかなる吐出方法を採用した装置でも良い。
図1は、プリンター1の全体構造を示すブロック図である。プリンター1は、搬送ユニット20、ヘッドユニット30、照射ユニット40、検出器群50、及びコントローラー60を有する。コントローラー60は、外部装置であるコンピューター110から受信した印刷データに基づいてヘッドユニット30や照射ユニット40等の各ユニットを制御する制御部である。プリンター1内の状況は検出器群50によって監視されており、検出器群50は検出結果をコントローラー60に出力する。コントローラー60は検出器群50から出力された検出結果に基づいて各ユニットを制御する。
<コンピューター110>
プリンター1は、外部装置であるコンピューター110と通信可能に接続されている。コンピューター110にはプリンタードライバーがインストールされている。プリンタードライバーは、表示装置にユーザーインターフェースを表示させ、アプリケーションプログラムから出力された画像データを印刷データに変換させるためのプログラムである。このプリンタードライバーは、フレキシブルディスクFDやCD−ROMなどの記録媒体(コンピューターが読み取り可能な記録媒体)に記録されている。また、プリンタードライバーはインターネットを介してコンピューター110にダウンロードすることも可能である。なお、このプログラムは、各種の機能を実現するためのコードから構成されている。
コンピューター110はプリンター1に画像を印刷させるため、印刷させる画像に応じた印刷データをプリンター1に出力する。印刷データは、プリンター1が解釈できる形式のデータであって、各種のコマンドデータと、画素データとを有する。コマンドデータとは、プリンター1に特定の動作の実行を指示するためのデータである。このコマンドデータには、例えば、媒体供給を指示するコマンドデータ、媒体の搬送量を示すコマンドデータ、媒体排出を指示するコマンドデータがある。また、画素データは、印刷される画像の画素に関するデータである。
ここで、画素とは画像を構成する単位要素であり、この画素が2次元的に並ぶことにより画像が構成される。印刷データにおける画素データは、媒体(例えば紙Sなど)上に形成されるドットに関するデータ(例えば、階調値)である。画素データは画素毎に、例えば2ビットのデータによって構成される。この2ビットの画素データは1つの画素を4階調で表現できるデータである。
<搬送ユニット20>
図2に、プリンター1の基本構成を表す概略側面図を示す。
搬送ユニット20は、媒体を支持しつつ所定の方向(以下、搬送方向という)に搬送させるためのものである。すなわち、搬送ユニット20は、上方に固定されているヘッドユニット30(後述)に対して、媒体を支持しながら相対的に移動させる。この搬送ユニット20は、搬送方向上流側の上流側搬送ローラー23A及び搬送方向下流側の下流側搬送ローラー23Bと、ベルト24とを有する(図2)。不図示の搬送モーターが回転すると、上流側搬送ローラー23A及び下流側搬送ローラー23Bが回転し、ベルト24が回転する。媒体供給ローラー(不図示)によって供給された媒体は、ベルト24によって印刷可能な領域(後述するヘッドユニット30等と対向する領域)まで搬送される。印刷可能な領域を通過した媒体はベルト24によって外部へ排出される。なお、搬送中の媒体はベルト24に静電吸着又はバキューム吸着されている。つまり、ベルト24は媒体を支持する支持部材でもある。
<ヘッドユニット30>
ヘッドユニット30は、媒体にインクを吐出するためのものである。ヘッドユニット30はインクの色毎に設けられ、搬送中の媒体に対して各色インクを吐出することによって多数のインクドット(インク液滴)を形成し、媒体上に画像を印刷する。図2で説明されるプリンター1はラインプリンターであり、ヘッドユニット30は搬送される媒体の上方に固定されている。そして、ヘッドユニット30の各ヘッドは媒体幅分のドットを一度に形成することができる。本実施形態のヘッドユニット30は、第1ヘッド31と、第2ヘッド32と、第3ヘッド33と、第4ヘッド34と、の4つのヘッドを備えている。
図2に示されるように、プリンター1では搬送方向の最も上流側に第1のインクを吐出する第1ヘッド31が配置されている。そして、第1ヘッド31の搬送方向下流側に第2のインクを吐出する第2ヘッド32が配置されている。同様に、第2ヘッド32の搬送方向下流側に第3のインクを吐出する第3ヘッド33が配置され、第3ヘッド33の搬送方向下流側に第4のインクを吐出する第4ヘッド34が配置されている。すなわち、搬送方向に沿って第1ヘッド31〜第4ヘッド34の4つのヘッドが順番に並び、搬送ユニット20によって媒体が搬送される間に、第1〜第4のインクが順番に吐出される。
本実施形態において、ヘッドユニット30から吐出されるインクは、放射線の照射を受けることによって硬化する放射線硬化型インクである。本明細書中では、紫外線(UV)の照射によって硬化する紫外線硬化性インク(以下、UVインクとも呼ぶ)を用いて印刷を行う例について説明する。紫外線硬化性インク(UVインク)の詳細については後で説明する。
各ヘッドは各々、複数の短尺ヘッドから構成され、各短尺ヘッドはUVインクを吐出するための吐出口であるノズルを複数備えている。
図3Aは、ヘッドユニット30の第1ヘッド31及び第2ヘッド32における複数の短尺ヘッドの配置を説明する図である。図3Bは、各短尺ヘッドの下面に配置されるノズル列の様子を説明する図である。なお、図3A及び図3Bはノズルを上面から仮想的に見た図である。図4は、短尺ヘッドの構造を示した断面図である。
第1ヘッド31では、媒体の搬送方向と交差する方向である媒体の幅方向に沿って、8個の短尺ヘッドが千鳥列状に並んでいる。同様に、第2ヘッド32も8個の短尺ヘッドが千鳥列状に並んでいる。ただし、各ヘッドを構成する短尺ヘッドの数は8個より多くてもよいし、少なくてもよい。
各短尺ヘッドには複数のノズル列が形成されている(図3B)。ノズル列は、インクを吐出するノズルをそれぞれ180個ずつ備えており、該ノズルは媒体の幅方向に沿って#1〜#180まで一定のノズルピッチ(例えば360dpi)で並んでいる。図3Bの場合は2列のノズル列が平行に並んでおり、各ノズル列のノズル同士は媒体の幅方向に720dpiずつずれた位置に設けられている。なお、1列のノズル数は180個には限られない。例えば、1列に360個のノズルを備えていても良いし、90個のノズルを備えていてもよい。また、各短尺ヘッドに設けられるノズル列の数も2列には限られない。
各短尺ヘッドは、ケース311と、流路ユニット312と、ピエゾ素子群PZTとを有する(図4)。ケース311はピエゾ素子群PZTを収納し、ケース311の下面に流路ユニット312が接合されている。流路ユニット312は、流路形成板312aと、弾性板312bと、ノズルプレート312cとを有する。流路形成板312aには、圧力室312dとなる溝部、ノズル連通口312eとなる貫通口、共通インク室312fとなる貫通口、インク供給路312gとなる溝部が形成されている。弾性板312bはピエゾ素子PZTの先端が接合されるアイランド部312hを有する。そして、アイランド部312hの周囲には弾性膜312iによる弾性領域が形成されている。インクカートリッジに貯留されたインクが、共通インク室312fを介して、各ノズルNzに対応した圧力室312dに供給される。ノズルプレート312cはノズルNzが形成されたプレートである。
ピエゾ素子群は、櫛歯状の複数のピエゾ素子PZT(駆動素子)を有し、ノズルNzに対応する数分だけ設けられている。ピエゾ素子群はユニット制御回路64により生成される駆動信号により駆動される。具体的には、配線基板であるフレキシブルケーブル(不図示)によってピエゾ素子PZTに駆動信号が印加され、駆動信号の電位に応じてピエゾ素子は上下方向に伸縮する。ピエゾ素子PZTが伸縮すると、図4に示されるアイランド部312hは圧力室312d側に押されたり、反対方向に引かれたりする。このとき、アイランド部312h周辺の弾性膜312iが変形し、圧力室312d内の圧力が上昇・下降することにより、ノズルからインク滴が噴出される。
<照射ユニット40>
照射ユニット40は、ヘッドユニット30から吐出されて媒体に着弾したUVインクドットに対してUVを照射するものである。媒体上に形成されたドットは、照射ユニット40からのUVの照射を受けることにより、硬化する。本実施形態で、照射ユニット40は、第1照射部41と、第2照射部42と、第3照射部43と、第4照射部44と、を備えている。
図2に示されるように、第1照射部41は、第1ヘッド31の搬送方向下流側で第2ヘッド32よりも搬送方向上流側に配置される。そして、第1ヘッド31から媒体上に吐出された第1のインク(インクドット)に対して、当該第1のインクが完全に硬化しない程度(例えば、インクドットの表面が硬化する程度)の積算光量のUVを照射する。以下、このような硬化を「仮硬化」とも呼ぶ。本実施形態では、仮硬化用の紫外線(UV)として、350nm〜450nmの間にピーク波長を有するUVが照射される。
同様に、第2照射部42は、第2ヘッド32の搬送方向下流側で第3ヘッド33よりも搬送方向上流側に配置され、第2ヘッド32から媒体上に吐出された第2のインク(インクドット)に対して、仮硬化用の積算光量のUVを照射する。第3照射部43は、第3ヘッド33の搬送方向下流側で第4ヘッド34よりも搬送方向上流側に配置され、第3ヘッド33から媒体上に吐出された第3のインク(インクドット)に対して、仮硬化用の積算光量のUVを照射する。つまり、第1照射部41〜第3照射部43は、それぞれ第1ヘッド31〜第3ヘッド33に対応する仮硬化用照射部である。なお、本発明の積算光量とは、媒体上の単位面積あたりに照射される光の積算光量を指す。
第4照射部44は、第4ヘッド34の搬送方向下流側に設けられ、第1ヘッド31〜第4ヘッド34によって吐出された第1〜第4のインクが媒体上で濡れ広がるのを停止する程度の積算光量のUVを照射する。以下、このような硬化を「本硬化」とも呼ぶ。本硬化用のUVは仮硬化用のUVよりも強い照射エネルギーで照射されることが多い。これにより、仮硬化されていたインクが完全に硬化して、媒体上に画像が固定される。本実施形態において、第4照射部44は、第1ヘッド31〜第4ヘッド34によって吐出されたインクを本硬化させるための本硬化用照射部である。
なお、プリンター1では、第4ヘッド34に対応する仮硬化用照射部は設けられていない。この理由については、後で説明する。
照射ユニット40は、UV照射の光源として発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)を備える。LEDは入力電流の大きさを制御することによって、照射エネルギーを容易に変更することが可能である。UV照射強度を制御することでUVインクドットを最適な硬さに硬化させることができる。また、本硬化用照射部である第4照射部44のUV照射の光源としては、ランプ(メタルハライドランプ、水銀ランプなど)を用いてもよい。
本実施形態のプリンター1では、各ヘッドと各照射部との搬送方向における距離は等しい。図2に示されるように、搬送方向における第1ヘッド31と第1照射部41との間の距離はaであり、第1照射部41と第2ヘッド32との間の距離もaである。同様に、第2ヘッド32と第2照射部42との間の距離、第2照射部42と第3ヘッド33との間の距離、第3ヘッド33と第3照射部43との間の距離、第3照射部43と第4ヘッド34との間の距離はいずれもaである。ただし、第4ヘッド34と第4照射部44との間の距離はb(a<b)である。これは、第4照射部44が、他の照射部と異なり、本硬化用のUVを照射するためである。
プリンター1では、ヘッドと照射部(仮硬化用照射部)との搬送方向における距離が等しいため、各ヘッドと各照射部との位置関係は、印刷画像の画質に影響しにくい。
<検出器群50>
検出器群50には、ロータリー式エンコーダー(不図示)や、媒体検出センサー(不図示)などが含まれる。ロータリー式エンコーダーは上流側搬送ローラー23Aや下流側搬送ローラー23Bの回転量を検出する。ロータリー式エンコーダーの検出結果に基づいて媒体の搬送量を検出することができる。媒体検出センサーは媒体供給中媒体の先端位置を検出する。
<コントローラー60>
コントローラー60は、プリンターの制御を行うための制御ユニット(制御部)である。コントローラー60は、インターフェース部61と、CPU62と、メモリー63と、ユニット制御回路64とを有する。
インターフェース部61は、外部装置であるコンピューター110とプリンター1との間でデータの送受信を行う。CPU62は、プリンター1の全体の制御を行うための演算処理装置である。メモリー63は、CPU62のプログラムを格納する領域や作業領域等を確保するためのものであり、RAM、EEPROM等の記憶素子によって構成される。そして、CPU62は、メモリー63に格納されているプログラムに従って、ユニット制御回路64を介して搬送ユニット20等の各ユニットを制御する。
===UVインクについて===
本実施形態で印刷を行うのに使用される紫外線硬化性インク(UVインク)としては次のような組成物を用いるのが一般的である。なお、以下の説明において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びそれに対応するメタクリレートのうち少なくともいずれかを意味し、「(メタ)アクリル」はアクリル及びそれに対応するメタクリルのうち少なくともいずれかを意味する。
以下の説明において、「硬化性」とは、光の照射により、光重合開始剤の存在下又は不存在下で重合硬化する性質をいう。「吐出安定性」とは、ノズルの目詰まりがなく常に安定したインク滴をノズルから吐出させる性質をいう。
〔重合性化合物〕 本実施形態のインク組成物に含まれる重合性化合物は、後述する光重合開始剤の作用により紫外光照射時に重合し、媒体上に形成されたインクドットを硬化させることができる。
(モノマーA) 本実施形態において必須の重合性化合物であるモノマーAは、ビニルエーテル基含有(メタ)アクリル酸エステル類であり、下記一般式(I)で示される。
CH2=CR1−COOR2−O−CH=CH−R3 ・・・(I)
(式中、R1は水素原子又はメチル基であり、R2は炭素数2〜20の2価の有機残基であり、R3は水素原子又は炭素数1〜11の1価の有機残基である。)
インク組成物がモノマーAを含有することにより、インクの硬化性を良好なものとすることができる。
上記の一般式(I)において、R2で表される炭素数2〜20の2価の有機残基としては、炭素数2〜20の直鎖状、分枝状又は環状のアルキレン基、構造中にエーテル結合及び/又はエステル結合による酸素原子を有する炭素数2〜20のアルキレン基、炭素数6〜11の置換されていてもよい2価の芳香族基が好適である。これらの中でも、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基、及びブチレン基などの炭素数2〜6のアルキレン基、オキシエチレン基、オキシn−プロピレン基、オキシイソプロピレン基、及びオキシブチレン基などの構造中にエーテル結合による酸素原子を有する炭素数2〜9のアルキレン基が好適に用いられる。
上記の一般式(I)において、R3で表される炭素数1〜11の1価の有機残基としては、炭素数1〜10の直鎖状、分枝状又は環状のアルキル基、炭素数6〜11の置換されていてもよい芳香族基が好適である。これらの中でも、メチル基又はエチル基である炭素数1〜2のアルキル基、フェニル基及びベンジル基などの炭素数6〜8の芳香族基が好適に用いられる。
上記の有機残基が置換されていてもよい基である場合、その置換基は、炭素原子を含む基及び炭素原子を含まない基に分けられる。まず、上記置換基が炭素原子を含む基である場合、当該炭素原子は有機残基の炭素数にカウントされる。炭素原子を含む基として、以下に限定されないが、例えばカルボキシル基、アルコキシ基等が挙げられる。次に、炭素原子を含まない基として、以下に限定されないが、例えば水酸基、ハロ基が挙げられる。
上記のモノマーAとしては、以下に限定されないが、例えば、(メタ)アクリル酸2−ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸3−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸1−メチル−2−ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−ビニロキシブチル、(メタ)アクリル酸1−メチル−3−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸1−ビニロキシメチルプロピル、(メタ)アクリル酸2−メチル−3−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸1,1−ジメチル−2−ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸3−ビニロキシブチル、(メタ)アクリル酸1−メチル−2−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ビニロキシブチル、(メタ)アクリル酸4−ビニロキシシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸6−ビニロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸4−ビニロキシメチルシクロヘキシルメチル、(メタ)アクリル酸3−ビニロキシメチルシクロヘキシルメチル、(メタ)アクリル酸2−ビニロキシメチルシクロヘキシルメチル、(メタ)アクリル酸p−ビニロキシメチルフェニルメチル、(メタ)アクリル酸m−ビニロキシメチルフェニルメチル、(メタ)アクリル酸o−ビニロキシメチルフェニルメチル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシイソプロポキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)イソプロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシイソプロポキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシイソプロポキシ)イソプロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシイソプロポキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシイソプロポキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシイソプロポキシイソプロポキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシエトキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシイソプロポキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシイソプロポキシエトキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシイソプロポキシイソプロポキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシエトキシ)イソプロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシイソプロポキシ)イソプロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシイソプロポキシエトキシ)イソプロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシイソプロポキシイソプロポキシ)イソプロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシエトキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシエトキシエトキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(イソプロペノキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(イソプロペノキシエトキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(イソプロペノキシエトキシエトキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(イソプロペノキシエトキシエトキシエトキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコールモノビニルエーテル、及び(メタ)アクリル酸ポリプロピレングリコールモノビニルエーテルが挙げられる。
これらの中でも、低粘度で、引火点が高く、かつ、硬化性に優れるため、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)エチル、すなわち、アクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)エチル及びメタクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)エチルのうち少なくともいずれかが好ましく、アクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)エチルがより好ましい。(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)エチルとしては、(メタ)アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル及び(メタ)アクリル酸2−(1−ビニロキシエトキシ)エチルが挙げられ、アクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)エチルとしては、アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル(以下「VEEA」ともいう。)及びアクリル酸2−(1−ビニロキシエトキシ)エチルが挙げられる。
モノマーAの製造方法としては、以下に限定されないが、(メタ)アクリル酸と水酸基含有ビニルエーテルとをエステル化する方法(製法B)、(メタ)アクリル酸ハロゲン化物と水酸基含有ビニルエーテルとをエステル化する方法(製法C)、(メタ)アクリル酸無水物と水酸基含有ビニルエーテルとをエステル化する方法(製法D)、(メタ)アクリル酸エステルと水酸基含有ビニルエーテルとをエステル交換する方法(製法E)、(メタ)アクリル酸とハロゲン含有ビニルエーテルとをエステル化する方法(製法F)、(メタ)アクリル酸アルカリ(土類)金属塩とハロゲン含有ビニルエーテルとをエステル化する方法(製法G)、水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルとカルボン酸ビニルとをビニル交換する方法(製法H)、水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルとアルキルビニルエーテルとをエーテル交換する方法(製法I)が挙げられる。
(モノマーA以外の重合性化合物) また、上記のビニルエーテル基含有(メタ)アクリル酸エステル(モノマーA)以外に、従来公知の、単官能、2官能、及び3官能以上の多官能といった種々のモノマー及びオリゴマーも使用可能である(以下、「その他の重合性化合物」という。)。上記モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸及びマレイン酸等の不飽和カルボン酸やそれらの塩又はエステル、ウレタン、アミド及びその無水物、アクリロニトリル、スチレン、種々の不飽和ポリエステル、不飽和ポリエーテル、不飽和ポリアミド、並びに不飽和ウレタンが挙げられる。また、上記オリゴマーとしては、例えば、直鎖アクリルオリゴマー等の上記のモノマーから形成されるオリゴマー、エポキシ(メタ)アクリレート、オキセタン(メタ)アクリレート、脂肪族ウレタン(メタ)アクリレート、芳香族ウレタン(メタ)アクリレート及びポリエステル(メタ)アクリレートが挙げられる。
また、他の単官能モノマーや多官能モノマーとして、N−ビニル化合物を含んでいてもよい。N−ビニル化合物としては、N−ビニルフォルムアミド、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、及びアクリロイルモルホリン、並びにそれらの誘導体などが挙げられる。
その他の重合性化合物のうち、(メタ)アクリル酸のエステル、即ち(メタ)アクリレートが好ましい。
上記(メタ)アクリレートのうち、単官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、イソアミル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソミリスチル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル−ジグリコール(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシプロピレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、ラクトン変性可とう性(メタ)アクリレート、t−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、及びジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレートが挙げられる。
上記(メタ)アクリレートのうち、2官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのEO(エチレンオキサイド)付加物ジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのPO(プロピレンオキサイド)付加物ジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、及び1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレートとアミン化合物とを反応させて得られるアクリル化アミン化合物が挙げられる。なお、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレートとアミン化合物とを反応させて得られるアクリル化アミン化合物の市販品としては、EBECRYL 7100(アミノ基2個及びアクリロイル基2個の含有化合物、サイテック社(Cytech, Inc.)製商品名)等が挙げられる。
上記(メタ)アクリレートのうち、3官能以上の多官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、EO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸EO変性トリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、グリセリンプロポキシトリ(メタ)アクリレート、カウプロラクトン変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラ(メタ)アクリレート、及びカプロラクタム変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートが挙げられる。
また、これらの中でも、その他の重合性化合物は単官能(メタ)アクリレートを含むことが好ましい。この場合、インク組成物が低粘度となり、光重合開始剤その他の添加剤の溶解性に優れ、かつ、吐出安定性が得られやすい。さらにインク塗膜の強靭性、耐熱性、及び耐薬品性が増すため、単官能(メタ)アクリレートと2官能(メタ)アクリレートとを併用することがより好ましい。
さらに、上記単官能(メタ)アクリレートは、芳香環骨格、飽和脂環骨格、及び不飽和脂環骨格からなる群より選択される1種以上の骨格を有することが好ましい。上記その他の重合性化合物が上記骨格を有する単官能(メタ)アクリレートであることにより、インク組成物の粘度を低下させることができる。
芳香環骨格を有する単官能(メタ)アクリレートとして、例えば、フェノキシエチル(メタ)アクリレート及び2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレートが挙げられる。また、飽和脂環骨格を有する単官能(メタ)アクリレートとして、例えば、イソボルニル(メタ)アクリレート、t−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート及びジシクロペンタニル(メタ)アクリレートが挙げられる。また、不飽和脂環骨格を有する単官能(メタ)アクリレートとして、例えば、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレートが挙げられる。
これらの中でも、粘度及び臭気を低下させることができるため、フェノキシエチル(メタ)アクリレートが好ましい。
モノマーA以外の重合性化合物の含有量は、インク組成物の総質量(100質量%)に対し、好ましくは10〜35質量%である。含有量が上記範囲内であると、添加剤の溶解性に優れ、かつ、インク塗膜の強靭性、耐熱性、及び耐薬品性に優れる。
上記の重合性化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
〔光重合開始剤〕 本実施形態のインク組成物に含まれる光重合開始剤は、紫外光の照射による光重合によって、被記録媒体の表面に存在するインクを硬化させて印字を形成するために用いられる。放射線の中でも紫外光(UV)を用いることにより、安全性に優れ、且つ光源ランプのコストを抑えることができる。
上記の光重合開始剤は、上記のとおり、アシルフォスフィン系光重合開始剤及びチオキサントン系光重合開始剤を含有する。これにより、インクの硬化性を優れたものとできることに加え、印刷後初期の硬化膜の着色を防止することもできる。
これに加えて、アシルフォスフィン系光重合開始剤及びチオキサントン系光重合開始剤の合計の含有量は、上記のとおり、インク組成物の総質量(100質量%)に対し、9〜14質量%であり、好ましくは10〜13質量%であり、より好ましくは11〜13質量%である。これらのインク中における総含有量が上記範囲内である場合、インクの硬化性及び吐出安定性に極めて優れる。特に、含有量が9質量%以上であると、粘度が比較的高くなり、画像の汚れの原因であるミストの増加を防止できるため、インクの吐出安定性に優れる。
(アシルフォスフィン系光重合開始剤) 本実施形態における光重合開始剤は、アシルフォスフィン系光重合開始剤、すなわちアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤(以下、単に「アシルフォスフィンオキサイド」ともいう。)を含む。これにより、特にインクの硬化性に優れ、かつ、印刷後初期の硬化膜の着色、及び硬化膜の計時後の着色を防止できる(硬化膜の初期着色度が小さくなる。)。
このアシルフォスフィンオキサイドとして、特に限定されないが、例えば、2、4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニルフォスフィンオキサイド、2,4,6−トリエチルベンゾイル−ジフェニルフォスフィンオキサイド、2,4,6−トリフェニルベンゾイル−ジフェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、及びビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイドが挙げられる。
アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤の市販品としては、例えば、DAROCUR TPO(2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニルフォスフィンオキサイド)、IRGACURE 819(ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド)、及びCGI 403(ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド)が挙げられる。
また、上記のアシルフォスフィンオキサイドは、モノアシルフォスフィンオキサイドを含むことが好ましい。これにより、光重合開始剤が十分に溶解して硬化が十分に進行するとともに、インクの硬化性に優れる。
このモノアシルフォスフィンオキサイドとして、特に限定されないが、例えば、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニルフォスフィンオキサイド、2,4,6−トリエチルベンゾイル−ジフェニルフォスフィンオキサイド、2,4,6−トリフェニルベンゾイル−ジフェニルフォスフィンオキサイドが挙げられる。これらの中でも、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニルフォスフィンオキサイドであることが好ましい。
モノアシルフォスフィンオキサイドの市販品としては、例えば、DAROCUR TPO(2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニルフォスフィンオキサイド)が挙げられる。
本実施形態における光重合開始剤は、重合性化合物への溶解性及びインク塗膜の内部硬化性に優れ、且つ初期着色度が小さくなるため、モノアシルフォスフィンオキサイドであるか、又は、モノアシルフォスフィンオキサイドとビスアシルフォスフィンオキサイドとの混合物であることが好ましい。
なお、上記のビスアシルフォスフィンオキサイドとして、特に限定されないが、例えば、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイドが挙げられる。これらの中でも、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイドであることが好ましい。
アシルフォスフィンオキサイドの含有量は、インク組成物の総質量(100質量%)に対し、8〜11質量%の範囲が好ましく、10〜11質量%の範囲がより好ましい。含有量が上記範囲内であると、インクの硬化性に優れ、かつ、硬化膜の初期着色度が小さい。
(チオキサントン系光重合開始剤) 本実施形態における光重合開始剤は、チオキサントン系光重合開始剤(以下、単に「チオキサントン」ともいう。)を含む。これにより、インクの硬化性に優れ、かつ、特に硬化膜の初期着色度が小さくなる。
チオキサントンの中でも、アシルフォスフィンオキサイドへの増感効果、重合性化合物に対する溶解性、及び安全性に優れるため、2,4−ジエチルチオキサントンが好ましい。
チオキサントンの市販品としては、例えば、KAYACURE DETX−S(2,4−ジエチルチオキサントン)(日本化薬社(Nippon Kayaku Co., Ltd.)製商品名)ITX(BASF社製)、Quantacure CTX(Aceto Chemical社製)が挙げられる。
チオキサントンの含有量は、インク組成物の総質量(100質量%)に対し、1〜3質量%の範囲が好ましく、2〜3質量%の範囲がより好ましい。含有量が上記範囲内であると、インクの硬化性に優れ、かつ、硬化膜の初期着色度が小さくなる。
また、その他の光重合開始剤としては、Speedcure TPO(2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド)、Speedcure DETX(2,4−ジエチルチオキサンテン−9−オン)(以上、Lambson社製商品名)などが挙げられる。
〔色材〕 本実施形態のインク組成物は、色材をさらに含んでもよい。色材は、顔料を用いることができる。
(顔料) 本実施形態において、色材として顔料を用いることにより、インク組成物の耐光性を向上させることができる。顔料は、無機顔料及び有機顔料のいずれも使用することができる。
無機顔料としては、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャネルブラック等のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック 7)類、酸化鉄、酸化チタンを使用することができる。
有機顔料としては、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、アゾレーキ、キレートアゾ顔料等のアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン及びペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料等の多環式顔料、染料キレート(例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレート等)、染色レーキ(塩基性染料型レーキ、酸性染料型レーキ)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、昼光蛍光顔料が挙げられる。
更に詳しくは、ブラックインクとして使用されるカーボンブラックとしては、No.2
300、No.900、MCF88、No.33、No.40、No.45、No.52、MA7、MA8、MA100、No.2200B等(以上、三菱化学社(Mitsubishi Chemical Corporation)製商品名)、Raven 5750、Raven 5250、Raven 5000、Raven 3500、Raven 1255、Raven 700等(以上、コロンビアカーボン(Carbon Columbia)社製商品名)、Rega1 400R、Rega1 330R、Rega1 660R、Mogul L、Monarch 700、Monarch 800、Monarch 880、Monarch 900、Monarch 1000、Monarch 1100、Monarch 1300、Monarch 1400等(キャボット社(CABOT JAPAN K.K.)製商品名)、Color Black FW1、Color Black FW2、Color Black FW2V、Color Black FW18、Color Black FW200、Color B1ack S150、Color Black S160、Color Black S170、Printex 35、Printex U、Printex V、Printex 140U、Special Black 6、Special Black 5、Special Black 4A、Special Black 4等(以上、デグッサ(Degussa)社製商品名)が挙げられる。
ホワイトインクに使用される顔料としては、C.I.ピグメント ホワイト 6、18、21が挙げられる。また、ホワイト顔料として使用可能な金属原子含有化合物も用いることができ、例えば、従来から白色顔料として用いられている金属酸化物、硫酸バリウムや炭酸カルシウムが挙げられる。上記の金属酸化物としては、特に制限されないが、例えば、二酸化チタン、酸化亜鉛、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム等が挙げられる。
イエローインクに使用される顔料としては、C.I.ピグメント イエロー 1,2,3,4,5,6,7,10,11,12,13,14,16,17,24,34,35,37,53,55,65,73,74,75,81,83,93,94,95,97,98,99,108,109,110,113,114,117,120,124,128,129,133,138,139,147,151,153,154,155,167,172,180が挙げられる。
マゼンタインクに使用される顔料としては、C.I.ピグメント レッド 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,14,15,16,17,18,19,21,22,23,30,31,32,37,38,40,41,42,48(Ca),48(Mn),57(Ca),57:1,88,112,114,122,123,14
4,146,149,150,166,168,170,171,175,176,177,178,179,184,185,187,202,209,219,224,245,又はC.I.ピグメント ヴァイオレット 19,23,32,33,36,38,43,50が挙げられる。
シアンインクに使用される顔料としては、C.I.ピグメント ブルー 1,2,3,15,15:1,15:2,15:3,15:34,15:4,16,18,22,25,60,65,66,又はC.I.バット ブルー 4,60が挙げられる。
また、マゼンタ、シアン及びイエロー以外の顔料としては、例えば、C.I.ピグメント グリーン 7,10,又はC.I.ピグメント ブラウン 3,5,25,26,又はC.I.ピグメント オレンジ 1,2,5,7,13,14,15,16,24,34,36,38,40,43,63が挙げられる。
上記顔料は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記の顔料を使用する場合、その平均粒子径は2μm以下が好ましく、30〜300nmがより好ましい。平均粒子径が上記の範囲内にあると、インク組成物における吐出安定性や分散安定性などの信頼性に一層優れるとともに、優れた画質の画像を形成することができる。ここで、本明細書における平均粒子径は、動的光散乱法により測定される。
色材の含有量は、良好な発色性を有し、色材自身の光吸収によるインク塗膜の硬化阻害を低減できるため、インク組成物の総質量(100質量%)に対して、CMYKの場合1.5〜6質量%の範囲が好ましく、Wの場合15〜30質量%の範囲が好ましい。
〔分散剤〕 本実施形態のインク組成物が顔料を含む場合、顔料分散性をより良好なものとするため、分散剤をさらに含んでもよい。分散剤として、特に限定されないが、例えば、高分子分散剤などの顔料分散液を調製するのに慣用されている分散剤が挙げられる。その具体例として、ポリオキシアルキレンポリアルキレンポリアミン、ビニル系ポリマー及びコポリマー、アクリル系ポリマー及びコポリマー、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、アミン系ポリマー、含珪素ポリマー、含硫黄ポリマー、含フッ素ポリマー、及びエポキシ樹脂のうち一種以上を主成分とするものが挙げられる。
高分子分散剤の市販品として、味の素ファインテクノ社製のアジスパーシリーズ(商品名)、ルーブリゾール社(Lubrizol Corporation)から入手可能なソルスパーズシリーズ(Solsperse 36000、Solsperse 32000等、商品名)、BYKChemie社製のディスパービックシリーズ(商品名)、楠本化成社製のディスパロンシリーズ(商品名)が挙げられる。
〔レベリング剤〕 本実施形態のインク組成物は、印刷基材への濡れ性が良好となるため、レベリング剤(界面活性剤)をさらに含んでもよい。レベリング剤としては、特に限定されないが、例えば、シリコーン系界面活性剤として、ポリエステル変性シリコーンやポリエーテル変性シリコーンを用いることができ、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン又はポリエステル変性ポリジメチルシロキサンを用いることが特に好ましい。具体例としては、BYK−347、BYK−348、BYK−UV3500、3510、3530、3570(ビックケミー・ジャパン社(BYK Japan KK)製商品名)を挙げることができる。
〔重合禁止剤〕 本実施形態のインク組成物は、インク組成物の保存安定性を良好なものとするため、重合禁止剤をさらに含んでもよい。重合禁止剤としては、特に限定されないが、例えば、IRGASTAB UV10及びUV22(BASF社製商品名)、ハイドロキノンモノメチルエーテル(MEHQ、関東化学社(KANTO CHEMICAL CO., INC)製商品名)を用いることができる。
〔その他の添加剤〕 本実施形態のインク組成物は、上記に挙げた添加剤以外の添加剤(成分)を含んでもよい。このような成分としては、特に制限されないが、例えば従来公知の、重合促進剤、浸透促進剤、及び湿潤剤(保湿剤)、並びにその他の添加剤があり得る。上記のその他の添加剤として、例えば従来公知の、定着剤、防黴剤、防腐剤、酸化防止剤、紫外光吸収剤、キレート剤、pH調整剤、及び増粘剤が挙げられる。
〔インク組成物の物性〕 本実施形態のインク組成物は、20℃での粘度が15mPa・s以下であることが好ましく、9〜14mPa・sであることがより好ましい。粘度が上記範囲内であると、光重合開始剤その他の添加剤の溶解性に優れ、かつ、吐出安定性が得られやすい。なお、本明細書における粘度は、DKSHジャパン社(DKSH Japan K.K.)製のレオメーターMCR300を用いて測定した値である。また、本実施形態のインク組成物は、発光ピーク波長が350〜450nmの範囲にある紫外光を照射することにより硬化可能である。
===印刷画像の画質とインクの特性との関係===
UVインクが有する種々の特性と、当該UVインクによって印刷される画像の画質との関係について説明する。UVインクの特性を考慮することで、印刷画像の画質を向上させるための最適なインク吐出順序やUVの積算光量を決定する。
<インクの吐出順序について>
インクの吐出順序を決定するためには、インクの「凝固」について検討する必要がある。凝固とは、UVインクドットの表面に“しわ”が発生することであり、インクドットの表面にしわが発生すると、印刷画像の画質が悪化する。凝固が発生する原因は、UVインク中に含まれる顔料が紫外線(UV)を吸収することによる。媒体上に着弾したUVインクドットにUVが照射されると、まずインクドットの表面が硬化される。その際、インクドット表面部分の顔料成分によってUVが吸収されるため、インクドットの内部までUVが届きにくくなくなる。そのため、インクドットは、表面だけが硬化して内部は流動性を有する状態となる。この状態のインクドットにさらにUVが照射され続けると、内部のインクが硬化収縮し、既に硬化しているインクドット表面にしわが発生する。
特に、プリンター1のように、搬送方向に沿って複数のUV照射部が備えられている場合には凝固が生じやすくなる。例えば、プリンター1の第1ヘッド31から吐出された第1のインクは、上流側から下流側に搬送される間に、第1照射部41〜第4照射部44によって複数回(プリンター1では少なくとも4回)のUV照射を受ける。これにより、第1のインクに照射される積算のUV照射量(積算光量)が増加して、凝固が生じやすくなる。
上記の点について、UVを吸収しやすい顔料を含むインクほど凝固を生じやすくなるため、プリンター1でインクの吐出順序を決める際には、各色インク(KCMY)に含まれる顔料の違いを考慮する必要がある。すなわち、凝固を生じやすい色のインクは、なるべく搬送方向の下流側に配置されたヘッドから吐出されるようにする。これにより、搬送中に当該インクに照射されるUVの照射回数を少なくする。逆に、凝固を生じにくい色のインクは搬送方向の上流側に配置されたヘッドから吐出するようにすればよい。
図5に、本実施形態で印刷を行う際に用いられるKCMYの各色UVインクの組成を表す。このうち、ブラック(K)に含まれるブラック顔料であるピグメントブラック7、及び、イエロー(Y)に含まれるイエロー顔料であるピグメントイエロー155は、照射ユニット40から仮硬化の際に照射されるUVのピーク波長(約395nm程度)領域において、UVを吸収しやすい。そのため、ブラック(K)及びイエロー(Y)では凝固か発生しやすい。したがって、ブラック(K)及びイエロー(Y)は、搬送方向の下流側に配置されるヘッドから吐出されることが望ましい。
一方、シアン(C)に含まれるシアン顔料であるピグメントブルー15:3、及び、マゼンタ(M)に含まれるマゼンタ顔料であるピグメントレッド122は、仮硬化の際に照射されるUVのピーク波長(約395nm程度)領域において、ブラック(K)及びイエロー(Y)よりもUVの吸収性が低いため、凝固が生じにくい。したがって、シアン(C)及びマゼンタ(M)は、搬送方向の上流側に配置されるヘッドから吐出されることが望ましい。
<UVの積算光量について>
UVインクを仮硬化させるためのUVの積算光量を決定するためには、インクの「ブリード」について検討する必要がある。ブリードとは、媒体上に着弾したインクドットが濡れ広がることにより、媒体上で異なる色同士のインクが混ざり合って、滲みが生じることを言う。UVインクを用いた印刷では、媒体に着弾したUVインクドットに対して仮硬化用のUVを照射し、インクドットが完全に硬化しない程度(すなわち、他のUVインクと混ざり合わない程度)に硬化させることで、ブリードの発生を抑制している。したがって、照射するUVの積算光量をインクの色毎に調節することにより、ブリードの発生を効率的に抑制することができる。つまり、硬化しやすいインクほどUVの積算光量を弱くし、硬化しにくいインクほどUVの積算光量を強くするとよい。
ここで、インクの硬化性は、各色インクについて光の透過しやすさ(透過しにくさ)をあらわす透過率によって影響される。図6は、KCMYの4色のインクについて、光の透過率を表す図である。図6Aの表は、印刷に用いられるKCMYの4色のUVインクについて透過率を計測した実験データである。まず、KCMYそれぞれのインクについて、0%〜100%までの間で10%ずつDuty(単位面積当たりのインク吐出量)を変更しながら試験用のパッチ(不図示)を印刷する。そして、所定の強さ(例えば、照射エネルギー:160mJ/cm、波長:395nm)の紫外線を照射した場合に、パッチによって吸収された分の照射エネルギーに基づいてDuty毎の紫外線透過率を算出している。図6Bは図6Aのデータをプロットしたものである。図6Bから分かるように、Dutyの大きさに関わらず、イエロー(Y)が最も透過率が悪いことが分かる。同様に、ブラック(B)も透過率が悪いことが分かる。一方、マゼンタ(M)及びシアン(C)はブラック(B)やイエロー(Y)と比較して透過率が良い。すなわち、KCMYの4色のインクでは、Y<K<<M<Cの順に透過率が良くなることが分かる。
図6の結果から、透過率が良いシアン(C)及びマゼンタ(M)は硬化しやすいインクであることがわかるので、UVの積算光量を弱くすることができる。逆に、透過率が悪いイエロー(Y)及びブラック(K)は硬化しにくいインクであることがわかるので、UVの積算光量を強くする必要がある。したがって、仮硬化用のUVの積算光量は、透過率が良い順にC<M<K<Yとなるようにするとよい。なお、実際には、上述した凝固対策のため、イエローインク(Y)には仮硬化用のUVを照射しない。
ただし、硬化性のみを考慮して仮硬化用のUVの積算光量を決定すると、逆に印刷画像が悪化してしまう場合がある。例えば、シアンインク(C)では、UVの積算光量が小さいと、インクの凝集が発生し、印刷画像が悪化することが分かっている。また、マゼンタインク(M)では、UVの積算光量が小さいと、凝固が発生しやすくなることが分かっている(後述する図7参照)。そのため、後述するように、シアン(C)及びマゼンタ(M)に照射される仮硬化用UVの積算光量が、ブラック(K)に照射される仮硬化用UVの積算光量よりも大きくなるようにする。また、これらの凝固や凝集といった現象は、何回かに分けてUVを照射することで積算光量を大きくしても凝固や凝集の程度を改善することはできず(悪化することはある)、UVインクに最初に照射するUVの積算光量の大きさで、状態の良否が決まってしまう。
<インク吐出順序とUVの積算光量の決定>
図7に、KCMYの4色のインクについて、UVの積算光量に対するブリードや凝固の発生状況について説明する図を示す。図7では、所定の積算光量(照射エネルギー)でUV照射を行なった場合に、各色インク(KCMY)について凝固等の発生頻度が高いときは×、発生頻度が低いときは○、どちらでもないときは△で表している。
まず、イエロー(Y)について見ると、仮硬化用のUVの積算光量(照射エネルギー)のほとんどの領域で凝固が発生することが分かる。上述したように、イエローインクに含まれる顔料が、UVを吸収しやすいためである。そこで、イエロー(Y)には仮硬化用のUVを照射させず、いきなり本硬化用のUVを照射してインクを硬化させる。これにより、凝固が発生することを抑制することができる。そのため、イエロー(Y)を第4のインクとして設定し、プリンター1の搬送方向最下流側のヘッドである第4ヘッド34から吐出させるようにする。なお、本実施形態では、イエロー(Y)を仮硬化させないため、第4ヘッド34の搬送方向下流側には仮硬化用の照射部が設けられていない(図2参照)。
次に、ブラック(K)については、上述したように凝固対策のため、なるべく搬送方向の下流側に配置されたヘッドから吐出されることが望ましい。本実施形態では、イエローを優先的に第4のインクとして設定するため、ブラック(K)は第3のインクとして設定し、プリンター1の搬送方向下流側から2番目に設けられる第3ヘッド33から吐出させるようにする。
また、図7のデータから、第3照射部43から照射される仮硬化用のUVは、照射エネルギーが5〜10mJ/cmの範囲となるようにするとよい。UVの積算光量がこの範囲であれば、ブリード、凝固、凝集とも発生しにくいため、良好な画像を印刷することができる。
続いて、シアン(C)及びマゼンタ(M)については、第1のインクまたは、第2のインクとして設定する。上述したように、シアン(C)、マゼンタ(M)ともに搬送方向の上流側のヘッド(第1ヘッド31及び第2ヘッド32)から吐出させた場合でも凝固は発生しにくく、印刷される画像は悪化しにくい。
また、図7のデータから、第1照射部41及び第2照射部42から照射される仮硬化用のUVは、照射エネルギーが12〜30mJ/cmの範囲にするとよい。これよりもUVの積算光量が低いと、凝集や凝固が発生しやすくなるからである。つまり、第1照射部41及び第2照射部42から照射されるUVの積算光量は、第3照射部43から照射されるUVの積算光量よりも大きくなるようにする。UVの積算光量がこの範囲であれば、ブリード、凝固、凝集とも発生しにくいため、良好な画像を印刷することができる。
なお、シアン(C)及びマゼンタ(M)についてどちらを第1のインクとして、どちらを第2のインクとするかについてガマットを比較して決定してもよい。ガマットとは色域のことを意味し、その印刷装置で表現できる色の領域を表す。ガマットが広いほど、元のデータ(画像)の色を正確に再現しやすくなる。印刷装置1のようなラインプリンターでKCMYの4色のインクを用いて印刷を行う場合、どの色のインクをどの順番で吐出するかによって元のデータの色の再現度が変化する。そこで、ガマット値がなるべく大きくなるようにインクを吐出する順番を決定する。
図8は、シアン(C)及びマゼンタ(M)のインク吐出順序を変更した場合のガマットを比較したデータである。図では、ガマットの広さを「パントーン(登録商標)」カラーチャートにおけるカバー率で表している。
インク吐出順序を搬送方向の上流側から順にMCKYとした場合と比較して、搬送方向の上流側から順にCMKYとした場合の方が、カバー率が高くなることが分かる。すなわち、第1インクをマゼンタ(M)と設定し、第2インクをシアン(C)と設定した場合よりも、第1インクをシアン(C)と設定し、第2インクをマゼンタ(M)と設定した場合の方が、ガマットが広くなり、高画質な画像を印刷することができる。
<印刷装置の変形例>
上述の実施形態では、媒体が直線上に搬送される印刷装置(図2)について説明されていたが、印刷装置の構成はこれに限られるものではない。例えば、搬送ドラムを回転させることによって媒体を該搬送ドラムの周面上で搬送しながらインクを吐出する印刷装置であってもよい。
図9は、変形例におけるプリンター2の構成を表す概略側面図である。全体的な構成や各部の機能は第1実施形態とほぼ同様であるが(図1参照)、搬送ユニット20、ヘッドユニット30、及び照射ユニット40の構成が異なる。
変形例の搬送ユニット20は、上流側搬送ローラー26A及び下流側搬送ローラー26Bと、ロール状に巻かれた長尺の記録媒体を周面にて搬送する搬送ドラム27とを有する。不図示の搬送モーターが回転すると、上流側搬送ローラー26A及び下流側搬送ローラー26Bが回転し、搬送ドラム27が回転する。搬送ドラム27の周面に沿わされて上流側搬送ローラー26A及び下流側搬送ローラー26Bにて押圧支持された媒体は、搬送ドラム27の回転に伴って図9の時計回り方向(正方向)に搬送される。すなわち、本変形例において、媒体の搬送方向は搬送ドラム27の回転方向(ドラムの周面の方向)である。なお、搬送ユニット20による媒体搬送速度(搬送ドラム27の回転速度)は、コントローラー60によって所定の速度(ほぼ一定の速度)になるように制御される。また、搬送ドラム27を反時計回り方向に回転させることで逆方向に媒体を搬送させることも可能である。
搬送ドラム27の外側には、上流側搬送ローラー26A及び下流側搬送ローラー26Bの間に、搬送ドラムの周面と対向してヘッドユニット30、及び、照射ユニット40が設けられる。搬送ドラム27の回転により搬送された媒体は、印刷可能な領域(ヘッドユニット30と対向する領域)にて印刷されながら搬送方向の下流側へと搬送される。すなわち、搬送ドラム27が媒体を搬送することによって、媒体がヘッドユニット30に対して搬送方向に移動する。なお、搬送中の媒体は、搬送ドラム27の表面の摩擦力によって搬送ドラム27支持されている。つまり、搬送ドラム27は媒体を曲面状に支持する支持部材でもある。
プリンター2では、搬送ドラム27の曲面(周面)に沿って、搬送方向の上流側から順に、第1ヘッド31、第1照射部41、第2ヘッド32、第2照射部42、第3ヘッド33、第3照射部43、第4ヘッド34、第4照射部44が配置されている(図9)。
各ヘッド及び各照射部の距離関係は図2の場合と同様である。なお、各ヘッドと各照射部との間の距離は、ヘッドから吐出されたインクドットが媒体支持部材である搬送ドラム27(搬送ドラム27に支持された媒体)に着弾する位置と、照射部から照射された紫外線の光束中心と支持部材との交点位置との間のドラムの曲面(周面)に沿った距離のことである(図9参照)。
===その他の実施形態===
一実施形態としてのプリンター等を説明したが、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
<ピエゾ素子について>
前述の各実施形態では、液体を吐出させるための動作を行う素子としてピエゾ素子PZTを例示したが、他の素子であってもよい。例えば、発熱素子や静電アクチュエーターを用いてもよい。
<プリンタードライバーについて>
前述の各実施形態では、プリンタードライバーの処理はコンピューター110(PC)によって行われていたが、プリンタードライバーをコントローラー60にインストールして、プリンター自体でプリンタードライバーの処理を行ってもよい。
1 プリンター、2 プリンター、
20 搬送ユニット、
23A 上流側搬送ローラー、23B 下流側搬送ローラー、24 ベルト、
26A 上流側搬送ローラー、26B 下流側搬送ローラー、27 搬送ドラム、
30 ヘッドユニット、
31 第1ヘッド、
311 ケース、312 流路ユニット、312a 流路形成板、312b 弾性板、
312c ノズルプレート、312d 圧力室、312e ノズル連通口、
312f 共通インク室、312g インク供給路、312h アイランド部、
312i 弾性膜、
32 第2ヘッド、33 第3ヘッド、34 第4ヘッド、
40 照射ユニット、
41 第1照射部、42 第2照射部、43 第3照射部、44 第4照射部、
50 検出器群、
60 コントローラー、61 インターフェース部、62 CPU、63 メモリー、
64 ユニット制御回路、
110 コンピューター

Claims (7)

  1. 媒体を支持する支持部材と、
    前記支持部材に支持された前記媒体を搬送方向へ搬送する搬送装置と、
    放射線硬化型の第1インクを吐出する第1ヘッドと、
    前記第1ヘッドよりも前記搬送方向の下流側に配置され、放射線硬化型の第2インクを吐出する第2ヘッドと、
    前記第2ヘッドよりも前記搬送方向の下流側に配置され、放射線硬化型の第3インクを吐出する第3ヘッドと、
    前記第3ヘッドよりも前記搬送方向の下流側に配置され、放射線硬化型の第4インクを吐出する第4ヘッドと、
    前記搬送方向において、前記第1ヘッドと前記第2ヘッドとの間に配置され、前記第1ヘッドが吐出した前記第1インクが完全に硬化しない程度の積算光量の放射線を照射する第1照射部と、
    前記搬送方向において、前記第2ヘッドと前記第3ヘッドとの間に配置され、前記第2ヘッドが吐出した前記第2インクが完全に硬化しない程度の積算光量の放射線を照射する第2照射部と、
    前記搬送方向において、前記第3ヘッドと前記第4ヘッドとの間に配置され、前記第3ヘッドが吐出した前記第3インクが完全に硬化しない程度の積算光量の放射線を照射する第3照射部と、
    前記第4ヘッドの前記搬送方向の下流側に配置され、前記第1ヘッド〜前記第4ヘッドがそれぞれ吐出した前記第1インク〜前記第4インクが前記媒体上で濡れ広がるのを停止する程度の積算光量の放射線を照射する第4照射部と、
    を備え、
    前記第1照射部〜前記第3照射部のそれぞれから照射される放射線は、350nm〜450nmの間にピーク波長を有し、
    前記第3インク及び前記第4インクに含まれる色材は、前記第1インク及び前記第2インクに含まれる色材よりも、前記ピーク波長における前記放射線の吸収特性が高い、ことを特徴とする印刷装置。
  2. 請求項1に記載の印刷装置であって、
    前記第4インクがイエローであり、前記第3インクがブラックである、ことを特徴とする印刷装置。
  3. 請求項1または2に記載の印刷装置であって、
    前記第1インクがマゼンタの場合は、前記第2インクがシアンであり、
    前記第1インクがシアンの場合は、前記第2インクがマゼンタである、ことを特徴とする印刷装置。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載の印刷装置であって、
    前記第1照射部及び前記第2照射部から照射される放射線の積算光量は、第3照射部から照射される放射線の積算光量よりも大きい、ことを特徴とする印刷装置。
  5. 請求項3または4に記載の印刷装置であって、
    前記第1インクをマゼンタと設定し、前記第2インクをシアンと設定した場合に印刷される画像よりも、
    前記第1インクをシアンと設定し、前記第2インクをマゼンタと設定した場合に印刷される画像の方が、ガマットが広い、ことを特徴とする印刷装置。
  6. 請求項1〜5のいずれかに記載の印刷装置であって、
    前記搬送方向における前記第1ヘッドと前記第1照射部との間の距離と、前記搬送方向における前記第1照射部と前記第2ヘッドとの間の距離とは等しく、
    前記搬送方向における前記第2ヘッドと前記第2照射部との間の距離と、前記搬送方向における前記第2照射部と前記第3ヘッドとの間の距離とは等しく、
    前記搬送方向における前記第3ヘッドと前記第3照射部との間の距離と、前記搬送方向における前記第3照射部と前記第4ヘッドとの間の距離とは等しい、ことを特徴とする印刷装置。
  7. 請求項1〜6のいずれかに記載の印刷装置であって、
    前記第1インクはシアンであり、
    前記第2インクはマゼンタであり、
    前記第3インクはブラックであり、
    前記第4インクはイエローである、ことを特徴とする印刷装置。
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