JP2020062757A - インクジェット印刷装置、インクジェット印刷方法 - Google Patents

インクジェット印刷装置、インクジェット印刷方法 Download PDF

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Abstract

【課題】インク表面の平滑性を向上させ、画質も良いインクジェット印刷装置を提供する。【解決手段】印刷媒体に紫外線硬化型インクを用いて印刷するインクジェット印刷装置１であって、紫外線硬化型インクを吐出する吐出部１０と、印刷媒体上に着弾した紫外線硬化型インクに紫外光を照射する紫外線光源２０とを備え、印刷媒体は、塩化ビニルを用いて形成されたものであり、印刷媒体を加熱する加熱部３０を更に備え、加熱部により、印刷媒体上に着弾した紫外線硬化型インクが、紫外線硬化型インク中に含まれる溶媒が揮発しない温度で印刷媒体を加熱するか、又は、実質的に溶媒を含まない紫外線硬化型インクを印刷媒体上に着弾させた状態で加熱部により印刷媒体を加熱することを特徴とするインクジェット印刷装置。【選択図】図１

Description

本発明は、インクジェット印刷装置、インクジェット印刷方法に関する。
紫外線硬化型インクを印刷媒体（メディア）へ吐出して印刷し、紫外光を照射して硬化させるインクジェット印刷装置は、様々なメディアに印刷が可能であり、高画質で画像が安定しており、信頼性も高い。また印刷直後に光硬化させることが可能なので、インクを乾燥のための時間が必要ないため高速生産も可能で、しかも設置面積は小さいという利点もある。しかし紫外線硬化型インクジェット印刷では、吐出された紫外線硬化型インクで印刷面に生じる凸凹が比較的大きいため、平滑性が悪いという欠点があり、一般に印刷面はつや消し（無光沢、マット地）となる。
図７（Ａ）は、インクジェット印刷装置２０１の説明図である。インクジェット印刷装置２０１は、紫外線硬化型インクを印刷媒体２５０に向かって垂直に吐出する吐出部２１０と、紫外光を照射する紫外線光源を備える。印刷媒体２５０は吐出部２１０に対向する位置に配設される印刷台２４０上に載置され、紫外線硬化型インク液滴２６０が吐出部２１０から吐出、印刷される。印刷媒体２５０上に紫外線硬化型インク２６５が着弾した直後の状態で図７（Ｂ）のように紫外線光源から紫外光２７０が照射されると、紫外線硬化型インク２６５は凸凹の大きいインク層表面Ｓを維持したまま硬化することになる。具体的には、インク層表面Ｓはつや消しとなる。
これに対して、平滑性が良い、高光沢な印刷面を得るためには、インク着弾後のインクが流動性を保っている時間を長くする方法が考えられる。しかしインクの流動性がありすぎると、インクの着弾干渉、すなわちインクの混色が生じて画質が悪化する。すなわち平滑性を良くすることと、画質の向上は現在の技術ではトレードオフの関係にある。
またメディアとして塩化ビニルを用いる場合、耐候性や耐擦過性、密着性を向上させるために、紫外線硬化型インクではなく、顔料を有機溶剤に分散したソルベントインクを用いることがある。しかし有機溶剤が揮発する際に、強い刺激臭が発生し環境に悪影響を与え、また印刷後乾燥するまでに時間が必要であり耐溶剤性も低い
特許第５８３２９４６号公報 特許第５６１４５２９号公報 特許第６０３８８３１号公報
紫外線硬化型インクジェット印刷において平滑性の向上と、良好な画質を両立する手法として紫外線硬化型インクの内部硬化性を高め、着弾後の紫外線硬化型インク層表面近傍は酸素阻害を受けやすくするインク組成が提案されている（特許文献１参照）。しかしこのようなインク組成の場合には硬化性が低いために低印字濃度部での硬化不良が発生しやすく、被膜性能が悪くなる場合がある。
他の手法として、紫外光照射条件を変化させることで、平滑性の向上と、良好な画質を両立させようとする技術も開示されている（特許文献２参照）。しかし平滑性、画質とも不十分になる場合があり、低印字濃度部にて硬化不良を発生する場合も考えられる
またインクの組成としては、紫外線硬化型インクにゲル化剤を添加し、吐出時には紫外線硬化型インクを高温に保って粘度を低下させ、印刷媒体に着弾後、紫外線硬化型インクがゲル化温度以下に急冷されることを利用する技術が開示されている（特許文献３参照）。具体的には、紫外線硬化型インクはゲル化温度に下がる前に印刷媒体表面上で流動して平滑化し、且つ、インクが混色しない程度に増粘される。しかし紫外線硬化型インクの安定吐出のため、吐出部を備えたヘッド周辺やインク流路に大がかりな加熱機構が必要になり、装置コストが上昇し、消費電力も増大してしまうという欠点を持つ。
本発明は、斯かる実情に鑑み、インク層表面の平滑性を向上させ、画質も良いインクジェット印刷装置を提供しようとするものである。
本発明では、印刷媒体として塩化ビニルを用いる場合に、印刷媒体の温度を上げるとともに、紫外線硬化型インクの光重合成分として分子量の小さな単官能モノマーを用いることで、インク媒体上へ紫外線硬化型インクが着弾した後、印刷媒体への浸透を促進させることで平滑化の向上と良好な画質を両立させることとする。
（１）本発明は、印刷媒体に紫外線硬化型インクを用いて印刷するインクジェット印刷装置であって、前記紫外線硬化型インクを吐出する吐出部と、前記印刷媒体上に着弾した前記紫外線硬化型インクに紫外光を照射する紫外線光源とを備え、前記印刷媒体は、塩化ビニルを用いて形成されたものであり、前記印刷媒体を加熱する加熱部を更に備え、前記加熱部により、前記印刷媒体上に着弾した前記紫外線硬化型インクが、前記紫外線硬化型インク中に含まれる溶媒が揮発しない温度で前記印刷媒体を加熱するか、又は、実質的に溶媒を含まない前記紫外線硬化型インクを前記印刷媒体上に着弾させた状態で前記加熱部により前記印刷媒体を加熱することを特徴とするインクジェット印刷装置を提供する。
上記（１）に記載の発明によれば、インクジェット印刷装置が印刷媒体を加熱する加熱部を備えるので、印刷媒体として塩化ビニルを用いる際に、紫外線硬化型インクの印刷媒体への浸透が促進され、インク層表面の平滑性が向上し、且つ、良好な画質が得られるという優れた効果を奏する。
（２）本発明は、前記紫外線硬化型インクは、実質的に溶媒を含まず、且つ、分子量３００以下のモノマーを３０ｗｔ％以上含有することを特徴とする上記（１）に記載のインクジェット印刷装置を提供する。
上記（２）に記載の発明によれば、光重合をおこなうモノマーとして分子量３００以下の低分子量モノマーを含む紫外線硬化型インクを用いるので、印刷媒体に対して浸透性が高まり、印刷媒体の加熱温度が低い温度、例えば４０℃であっても吐出部から吐出され印刷媒体に着弾した紫外線硬化型インクが印刷媒体へ浸透しやすくなり、インク層表面の平滑性が向上し、且つ、良好な画質が得られるという優れた効果を奏する。
（３）本発明は、前記モノマーは、単官能モノマーであることを特徴とする上記（２）に記載のインクジェット印刷装置を提供する。
上記（３）に記載の発明によれば、光重合反応をおこなうモノマーとして単官能モノマーを含む紫外線硬化型インクを用いるので、吐出部から吐出され印刷媒体に着弾した紫外線硬化型インクが印刷媒体へ浸透しやすくなり、インク層表面の平滑性が向上し、且つ、良好な画質が得られるという優れた効果を奏する。
（４）本発明は、前記モノマーは成分として、Ｎ−ビニル−εカプロラクタムを前記紫外線硬化型インクにおいて、１３ｗｔ％〜２２ｗｔ％含有することを特徴とする上記（２又は上記（３）に記載のインクジェット印刷装置を提供する。
上記（４）に記載の発明によれば、Ｎ−ビニル化合物であるＮ−ビニル−εカプロラクタムを紫外線硬化型インクが含むので、紫外線硬化型インクがアクリレート化合物を含む場合に、光重合しやすくなり、紫外光照射後に素早く光重合して、インクが混色しにくくなるという優れた効果を奏する。
（５）本発明は、前記紫外線硬化型インクが、前記印刷媒体に着弾してから１０秒以内は、前記紫外線硬化型インクの硬化率が１０％以下の状態を維持するよう、前記紫外線光源が紫外光を前記印刷媒体に着弾した前記紫外線硬化型インクに照射することを特徴とする上記（１）乃至上記（４）のうちのいずれかに記載のインクジェット印刷装置を提供する。
上記（５）に記載の発明によれば、印刷媒体の表面に着弾してから１０秒以内は、紫外線硬化型インクの硬化率が１０％以下の状態を維持するように紫外線光源が紫外光を印刷媒体に照射するので、紫外線硬化型インクの印刷媒体への浸透が促進されて平滑性が向上し、且つ、過度の流動性が抑えられるのでインクが混色しにくくなるという優れた効果を奏する。
（６）本発明は、前記紫外線硬化型インクが前記印刷媒体上に着弾して、前記紫外線光源から紫外光を照射して仮硬化させる仮硬化処理をおこなってから所定の時間経過後、再び紫外光を照射することで硬化を完成させる本硬化処理を行うことを特徴とする上記（５に記載のインクジェット印刷装置を提供する。
上記（６）に記載の発明によれば、紫外線硬化型インクが印刷媒体の表面に着弾して、紫外線光源から紫外光が照射されてから所定の時間経過後、再び紫外光を照射することで紫外線硬化を完成させる本硬化処理を行うので、紫外線硬化型インクが印刷媒体に浸透して平滑性が向上し、且つ、紫外線硬化型インクが過度に流動しないのでインクの混色が生じにくく画質も良好になるという優れた効果を奏する。
（７）本発明は、上記印刷後の前記紫外線硬化型インクに、ラミネートフィルムを貼り合わせるラミネート手段を更に備えることを特徴とする上記（１から上記（６のうちのいずれかに記載のインクジェット印刷装置を提供する。
インク層表面の平滑性が悪い場合、印刷物の表面に透明ラミネートフィルムを貼り合わせて保護した際、インク表面層の凸凹に沿って細かい気泡を噛み込んでしまい、シルバリングと呼ばれる外観不良が生じてしまう。上記（７）に記載の発明によれば、インク層表面の平滑性が向上するので、シルバリングを抑制することができるという優れた効果を奏する。
（８）本発明は、印刷媒体に紫外線硬化型インクを用いて印刷するインクジェット印刷方法であって、紫外線硬化型インクを吐出する吐出ステップと、印刷媒体を加熱する加熱ステップとを備え、前記印刷媒体として塩化ビニルを用いて形成した前記印刷媒体を用い、前記印刷媒体を加熱することを特徴とするインクジェット印刷方法を提供する。
上記（８）に記載の発明によれば、紫外線硬化型インクジェット印刷方法が、印刷媒体を加熱する加熱ステップを設けているので、印刷媒体として塩化ビニルを用いる際に、紫外線硬化型インクの印刷媒体への浸透が促進され、インク層表面の平滑性が向上するという優れた効果を奏する。
なお上記（８）紫外線硬化型インクジェット印刷方法は、印刷物の製造方法と考えることもできる。
本発明の請求項１〜８記載のインクジェット印刷装置、紫外線硬化型インクジェット印刷方法によれば、印刷媒体として塩化ビニルを用いる際に、紫外線硬化型インクの印刷媒体への浸透が促進され、インク層表面の平滑性が向上し、且つ、良好な画質が得られるという優れた効果を奏する。
本発明の実施形態に係るインクジェット印刷装置の説明図である。 （Ａ）インクジェット印刷装置の吐出部から紫外線硬化型インクを吐出して印刷媒体に印刷する態様の説明図である。（Ｂ）紫外線硬化型インクが印刷媒体に着弾した後、印刷媒体である塩化ビニルへ浸透する様子を示す説明図である。（Ｃ）紫外線硬化型インクを本硬化させるための紫外光照射の説明図である。 （Ａ）印刷媒体を加熱せずに（２５℃）紫外線硬化型インクを印刷した際のインク層表面の表面粗さを示す実験結果である。（Ｂ）印刷媒体を６０℃に加熱して印刷した際のインク層表面の表面粗さを示す実験結果である。 （Ａ）印刷媒体を加熱せずに（２５℃）で印刷した後で、本硬化のために紫外光照射をする前のインク層表面の顕微鏡写真である。（Ｂ）印刷媒体を４０℃に加熱して印刷した後で、本硬化のために紫外光照射をする前のインク層表面の顕微鏡写真である。（Ｃ）印刷媒体を６０℃に加熱して印刷した後で、本硬化のために紫外光照射をする前のインク層表面の顕微鏡写真である。（Ｄ）印刷媒体を加熱せずに（２５℃）で印刷した場合の画質評価のためのサンプル印刷例である。（Ｅ）印刷媒体を４０℃に加熱して印刷した場合の画質評価のためのサンプル印刷例である。（Ｆ）印刷媒体を６０℃に加熱して印刷した場合の画質評価のためのサンプル印刷例である。 （Ａ）印刷面に透明なラミネートフィルムを貼り合わせた態様の説明図である。（Ｂ）印刷媒体を加熱せずに（２５℃）紫外線硬化型インクを印刷した後、ラミネートフィルムを貼り合わせた状態の顕微鏡写真である。（Ｃ）印刷媒体を６０℃に加熱して印刷した後、ラミネートフィルムを貼り合わせた状態の顕微鏡写真である。 平滑性（インク層表面の表面粗さ、すなわち算術平均高さＳａ）、画質、及び、硬化性における、印刷媒体の表面温度依存性、及び、紫外線硬化型インク着弾後１０秒以内の紫外線照射硬化率依存性の実験結果である。 （Ａ）インクジェット印刷装置の説明図である。（Ｂ）紫外線光源が、着弾後の紫外線硬化型インクへ紫外光を照射することで、紫外線硬化型インクが光重合して硬化する態様の説明図である。
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１〜図６は発明を実施する形態の一例であって、図中、同一の符号を付した部分は同一物を表わし、基本的な構成は図に示す従来のものと同様である。
図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット印刷装置１の説明図である。インクジェット印刷装置１は、紫外線硬化型インクを印刷媒体５０に対して垂直に吐出する吐出部１０と、紫外光を照射する紫外線光源２０と、印刷媒体５０を加熱する印刷媒体加熱部３０と、印刷媒体加熱部３０の温度制御も含めたインクジェット印刷装置１全体の制御を行う制御部１５と、印刷媒体加熱部３０を支持する印刷台４０を備える。
具体的には、本発明の実施形態に係るインクジェット印刷装置１は、印刷媒体５０として塩化ビニルを使用し、印刷媒体５０の表面を加熱することで、印刷媒体５０への紫外線硬化型インクの浸透を促進することを特徴とする。
紫外線光源２０は、例えば中心波長３６５ｎｍ〜４１０ｎｍの紫外光（紫外光）を照射可能なＬＥＤである。
印刷媒体加熱部３０は、加熱のためのヒーターや、印刷媒体５０の温度を測定するための温度センサ等を備えるが、その詳細については公知技術なので詳しい記載は省略する。もちろん温度測定は非接触におこなっても良く、印刷媒体５０の加熱はヒーターによる加熱だけでなく、赤外光照射加熱等でおこなってもよい。
なお制御部１５はＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどから構成され、各種制御を実行する。ＣＰＵはいわゆる中央演算処理装置であり、各種プログラムが実行されて様々な機能を実現する。ＲＡＭはＣＰＵの作業領域、記憶領域として使用され、ＲＯＭはＣＰＵで実行されるオペレーティングシステムやプログラムを記憶する。
図２（Ａ）は、インクジェット印刷装置１の吐出部１０から紫外線硬化型インク液滴６０を吐出して印刷媒体５０に印刷する態様の説明図である。印刷媒体５０は、印刷媒体加熱部３０によって加熱されていて、制御部１５によって表面温度は例えば４０℃に維持されている。着弾後の紫外線硬化型インク液滴６０は、最も高い場所で高さＨ１をもつ凸凹なインク層表面Ｓ１を形成する。
図２（Ｂ）紫外線硬化型インク液滴６０が印刷媒体５０に着弾した後、印刷媒体５０である塩化ビニルへ浸透する様子を示す説明図である。本硬化（図２（Ｃ）参照）をさせる前に、紫外線硬化型インク６５の流動性を調整するため予備的に紫外光７０の照射（予備照射）をおこなう。具体的には、紫外線硬化型インク６５が印刷媒体５０の表面に着弾してから１０秒以内は、紫外線硬化型インク６５の硬化率が１０％以下の状態を維持するように紫外線光源２０が紫外光７０を印刷媒体５０に照射する。
紫外線硬化型インク６５が、印刷媒体５０に浸透するため、インク層表面Ｓ２の最も高い場所の高さＨ２はＨ１より小さくなり、インク層表面Ｓ２も平滑化される。また紫外線硬化型インク６５の流動性が調整されるので、紫外線硬化型インク６５が過度の流動性を有する場合に生じるインクの混色を防止することが可能であり、画質の向上に資する。
図２（Ｃ）は、紫外線硬化型インク６５を本硬化させるための紫外光照射の説明図である。インクジェット印刷装置１の紫外線光源２０から紫外光７０が紫外線硬化型インク６５に対して照射され、紫外線硬化型インク６５は硬化する。具体的には、紫外線硬化型インク６５が印刷媒体５０の表面に着弾して、紫外線光源２０から紫外光が予備照射されてから（図２（Ｂ）参照）、所定の時間経過後、再び紫外光を照射することで紫外線硬化を完成させる本硬化処理を行う。
ここでインクジェット印刷装置１に用いられる紫外線硬化型インク６５について詳細を説明する。
一般に紫外線硬化型インク６５は、重合性化合物と、希釈モノマーと、光重合開始剤と、添加剤と、色素を含む。インクジェット印刷をするためには、吐出部１０から適正に吐出が可能なように低粘度であることが必要である。
具体的には、紫外線硬化型インク６５は、重合性化合物として分子量３００以下のモノマー、望ましくは分子量２５０以下のモノマーを３０ｗｔ％以上含有することを特徴とする。具体的には、モノマーは単官能モノマーであり、モノマーは成分としてＮ−ビニル化合物、具体的にはＮ−ビニル−εカプロラクタムを１３ｗｔ％〜２２ｗｔ％含有する。
本発明で好ましく用いられる単官能モノマーとしては、各種公知のアクリレートモノマーを用いることができる。例えば、ヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、ｔｅｒｔ−オクチルアクリレート、イソアミルアクリレート、デシルアクリレート、イソデシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、４−ｎーブチルシクロヘキシルアクリレート、ボルニルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ベンジルアクリレート、ラウリルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−アクリロイルオキシエチルコハク酸、テトラヒドロフルフリルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート等の単官能モノマーが挙げられる。
本発明で好ましく用いられるＮ−ビニル化合物の具体例としては、先に挙げたＮ−ビニル−εカプロラクタムの他、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルカルバゾール、Ｎ−ビニルインドール、Ｎ−ビニルピロール、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、およびそれらの誘導体が挙げられる。
本発明で好ましく用いられる光重合開始剤の具体例としては、例えばアセトフェノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、ｐ−ジメチルアミノアセトフェノン、ベンゾフェノン、２−クロロベンゾフェノン、ｐ，ｐ'−ジクロロベンゾフェノン、ｐ，ｐ'−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−ｎ−プロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン−ｎ−ブチルエーテル、ベンジルメチルケタール、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−１−｛４−［４−（２−ヒドキシ−２−メチルプロピオニル）ベンジル］フェニル｝２−メチルプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）ブタノン−１、２−ジメチルアミノ−２−（４−メチルベンジル）−１−（４−モルフォリン−４−イル−フェニル）ブタン−１−オン、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、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、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］２−モルフォリノプロパン−１−オン、チオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−１−オン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、メチルベンゾフィルフォーメート、アゾビスイソブチリロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド等が挙げられる。
本発明で好ましく用いられる色素としては、各種染料又は各種顔料が挙げられるが、顔料としては、下記の有機又は無機顔料が使用できる。
赤或いはマゼンタ顔料としては、例えばＰｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ３、５、１９、２２、３１、３８、４３、４８：１、４８：２、４８：３、４８：４、４８：５、４９：１、５３：１、５７：１、５７：２、５８：４、６３：１、８１、８１：１、８１：２、８１：３、８１：４、８８、１０４、１０８、１１２、１２２、１２３、１４４、１４６、１４９、１６６、１６８、１６９、１７０、１７７、１７８、１７９、１８４、１８５、２０８、２１６、２２６、２５７、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ３、１９、２３、２９、３０、３７、５０、８８、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｏｒａｎｇｅ １３、１６、２０、３６が使用できる。
青又はシアン顔料としては、例えばＰｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １、１５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、１７−１、２２、２７、２８、２９、３６、６０が使用できる。
緑顔料としては、例えばＰｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ７、２６、３６、５０が使用できる。
黄顔料としては、例えばＰｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １、３、１２、１３、１４、１７、３４、３５、３７、５５、７４、８１、８３、９３、９４，９５、９７、１０８、１０９、１１０、１３７、１３８、１３９、１５３、１５４、１５５、１５７、１６６、１６７、１６８、１８０、１８５、１９３が使用できる。
黒顔料としては、例えばＰｉｇｍｅｎｔ Ｂｌａｃｋ ７、２８、２６などが目的に応じて使用できる。
以下、実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明の実施態様はこの例に限定されるものではない。
重合性化合物：テトラヒドロフルフリルアクリレート３０ｗｔ％、フェノキシエチルアクリレート３０ｗｔ％、イソボルニルアクリレート１５ｗｔ％
ビニル化合物：Ｎ−ビニル−εカプロラクタム１８ｗｔ％
光重合開始剤：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
印刷媒体としては塩化ビニル（株式会社ミマキエンジニアリング社製溶剤白塩メディアＧ−１３７−５０ ＳＰＣ０７０６）を用いた。
シアン１００％、マゼンタ１００％、イエロー１００％の印字濃度部をレーザー顕微鏡にて測定した。
本硬化のための紫外光照射は、１６００ｍＷ／ｃｍ２で積算光量が１０００ｍＪ／ｃｍ２となるようにおこなった。なお照射した紫外光の中心波長は３６５ｎｍである。紫外光照射硬化率は、ＦＴＩＲでアクリロイル基由来のピークが完全に消失した際の積算光量時を１００％硬化として算出した。
まず印刷媒体を加熱する効果を確認するための実験をおこなった。
図３（Ａ）は、印刷媒体を加熱せずに（２５℃）紫外線硬化型インクを印刷した際のインク層表面の表面粗さを示す実験結果である。着弾後１０秒後の紫外光照射硬化率は５０％である。紫外線硬化型インクが印刷媒体に着弾後に硬化して、インク層表面が凸凹になっている。具体的には表面粗さ、すなわち算術平均高さＳａ＝１０．３μｍという結果が得られた。
これに対して図３（Ｂ）は、印刷媒体を６０℃に加熱して印刷した際のインク層表面の表面粗さを示す実験結果である。着弾後１０秒後の紫外光照射硬化率は０％である。インク層表面の凸凹は少なく、具体的には表面粗さ、すなわち算術平均高さＳａ＝１．７μｍという結果が得られた。印刷媒体を加熱することで、紫外線硬化型インクの印刷媒体への浸透が促進されて平滑性が向上した。
図４（Ａ）は、印刷媒体を加熱せずに（２５℃）で印刷した後で、本硬化のために紫外光照射をする前のインク層表面の顕微鏡写真である。紫外線硬化型インクは一点鎖線で囲まれた滲んだインク８０で示すように、幅１００μｍ近くのインク溜まりを形成する程度に滲む。
これに対して図４（Ｂ）は、印刷媒体を４０℃に加熱して印刷した後で、本硬化のために紫外光照射をする前のインク層表面の顕微鏡写真である。紫外線硬化型インクが存在する場所と、そうでない場所の境界がはっきりしており、インクの滲みが抑制されていることがわかる。
図４（Ｃ）は、印刷媒体を６０℃に加熱して印刷した後で、本硬化のために紫外光照射をする前のインク層表面の顕微鏡写真である。紫外線硬化型インクが存在する場所と、そうでない場所の境界が図４（Ｂ）の時よりも薄くなっており、紫外線硬化型インクの印刷媒体への浸透が促進されてインク層表面の凸凹が小さくなっていることがわかる。
図４（Ｄ）は、印刷媒体を加熱せずに（２５℃）で印刷した場合の画質評価のためのサンプル印刷例である。全体に白っぽい点状の部分が目立ち、画像の境界があいまいであり画質は低い。
図４（Ｅ）は、印刷媒体を４０℃に加熱して印刷した場合の画質評価のためのサンプル印刷例である。図４（Ｄ）で見られた白い点状部分が減少し、画像の境界がはっきりして画質が図４（Ｄ）の結果より向上している。
図４（Ｆ）は、印刷媒体を６０℃に加熱して印刷した場合の画質評価のためのサンプル印刷例である。図４（Ｅ）よりもさらに白い点状部分が減少し、画像の境界がくっきりして図４（Ｅ）の結果よりも画質がさらに向上している。
図５（Ａ）は、印刷面に透明なラミネートフィルムを貼り合わせた態様の説明図である。この図５（Ａ）では、印刷媒体加熱部３０で印刷媒体５０を加熱せずに、印刷した結果を模式的に描いた。印刷媒体５０に印刷された紫外線硬化型インク６５は、インク層表面の凸凹が大きく、印刷面とラミネートフィルムの間に気泡１１０が生じてしまう。このような気泡１１０は、いわゆるシルバリングと呼ばれる外観不良を生じる。具体的には印刷が白っぽく見えるようになってしまう。
図５（Ｂ）は、印刷媒体を加熱せずに（２５℃）紫外線硬化型インクを印刷した後、ラミネートフィルムを貼り合わせた状態の顕微鏡写真である。着弾後１０秒後の紫外光照射硬化率は５０％である。細かい気泡が多数生じていることがわかる。
これに対して図５（Ｃ）は、印刷媒体を６０℃に加熱して印刷した後、ラミネートフィルムを貼り合わせた状態の顕微鏡写真である。着弾後１０秒後の紫外光照射硬化率は０％である。気泡の発生がほとんどなく、印刷面とフィルム面が密着している。
図６は、平滑性（インク層表面の表面粗さ、すなわち算術平均高さＳａ）、画質、及び、硬化性における、印刷媒体の表面温度依存性、及び、紫外線硬化型インク着弾後１０秒以内の紫外線照射硬化率依存性の実験結果である。表面粗さはレーザー顕微鏡により測定した。滲み評価は、ＣＭＹＫ０〜１００％階調印字濃度部全域を目視して外観評価した結果である。画質として良好なものを〇、悪いものを×で表示した。硬化性評価は、シアン１０％印字濃度部をウェスで一往復拭き取った場合に、印刷面に拭き跡が生じない場合を〇、拭き跡が生じる場合を×で表示した。いずれの場合も印刷媒体の温度が高いほど、平滑性が向上し、画質、及び、硬化性も良くなることがわかる。また紫外線硬化型インク着弾後１０秒以内の紫外線照射硬化率が０％と１０％の場合と、５０％の場合を比較すると、着弾後１０秒以内の紫外線照射硬化率が０％と１０％の場合の方が良好な平滑性を示すことがわかる。
本発明の実施形態に係るインクジェット印刷装置１によれば、インクジェット印刷装置１が印刷媒体５０を加熱する加熱部３０を備えるので、印刷媒体５０として塩化ビニルを用いる際に、紫外線硬化型インク６５の印刷媒体５０への浸透が促進され、インク層表面の平滑性が向上し、且つ、良好な画質が得られるという優れた効果を奏する。
本発明の実施形態に係るインクジェット印刷装置１によれば、光重合をおこなうモノマーとして分子量２５０以下の低分子量モノマーを含む紫外線硬化型インク６５を用いるので、印刷媒体に対して浸透性が高まり、印刷媒体の加熱温度が低い温度、例えば４０℃であっても吐出部１０から吐出され印刷媒体５０に着弾した紫外線インク６５が印刷媒体５０へ浸透しやすくなり、インク層表面の平滑性が向上し、且つ、良好な画質が得られるという優れた効果を奏する。
本発明の実施形態に係るインクジェット印刷装置１によれば、光重合反応をおこなうモノマーとして単官能モノマーを含む紫外線硬化型インク６５を用いるので、吐出部１０から吐出され印刷媒体５０に着弾した紫外線硬化型インク６５が印刷媒体５０へ浸透しやすくなり、インク層表面の平滑性が向上し、且つ、良好な画質が得られるという優れた効果を奏する。
本発明の実施形態に係るインクジェット印刷装置１によれば、Ｎ−ビニル化合物であるＮ−ビニル−εカプロラクタムを紫外線硬化型インクが含むので、紫外線硬化型インク６５がアクリレート化合物を含む場合に、光重合しやすくなるので、紫外光照射後に素早く光重合して、インクが混色しにくくなるという優れた効果を奏する。
本発明の実施形態に係るインクジェット印刷装置１によれば、印刷媒体５０の表面に着弾してから１０秒以内は、紫外線硬化型インク６５の硬化率が１０％以下の状態を維持するように紫外線光源２０が紫外光７０を印刷媒体５０に照射するので、紫外線硬化型インク６５の印刷媒体５０への浸透が促進されて平滑性が向上し、且つ、過度の流動性が抑えられるのでインクが混色しにくくなるという優れた効果を奏する。
本発明の実施形態に係るインクジェット印刷装置１によれば、紫外線硬化型インク６５が印刷媒体５０の表面に着弾して、紫外線光源２０から紫外光７０が照射されてから所定の時間経過後、再び紫外光７０を照射することで紫外線硬化を完成させる本硬化処理を行うので、紫外線硬化型インク６５が印刷媒体５０に浸透して平滑性が向上し、且つ、紫外線硬化型インク６５が過度に流動しないのでインクの混色が生じにくく画質も良好になるという優れた効果を奏する。
インク層表面の平滑性が悪い場合、印刷物の表面に透明ラミネートフィルムを貼り合わせて保護した際、インク表面層の凸凹に沿って細かい気泡を噛み込んでしまい、シルバリングと呼ばれる外観不良が生じてしまう。本発明の実施形態に係るインクジェット印刷装置１によれば、インク層表面の平滑性が向上するので、シルバリングを抑制することができるという優れた効果を奏する。
本発明の実施形態に係るインクジェット印刷装置１によれば、印刷媒体５０である塩化ビニルの加熱と、紫外光７０による紫外線硬化タイミングの制御、すなわち印刷媒体の表面に紫外線硬化型インク液滴６０が着弾してから１０秒以内は、紫外線硬化型インク６５の硬化率が１０％以下の状態を維持するように紫外光７０の照射時間や光量を調節することで、紫外線硬化型インク６５の印刷媒体５０への浸透を促進させ、平滑性の向上と高画質を両立させるという効果を奏する。また低印字濃度部での硬化不良によるべたつきや皮膜性能低下を防止する効果を奏する。また印刷面に保護のためのラミネートフィルム１００を貼り合わせた場合の外観不良（シルバリング）を軽減する効果を奏する。
尚、本発明のインクジェット印刷装置、インクジェット印刷方法は上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば、変形実施例として、紫外線硬化型インクが、印刷媒体の表面に着弾してから１０秒以内は、紫外線硬化型インクの硬化率が１０％以下の状態を維持するために、光重合開始剤の量を少なくすることも考えられる。
また他の変形実施例としては、印刷媒体を加熱するための方法として、インクジェット印刷装置に加熱部を設けるのではなく、印刷媒体に赤外線等を照射する方法も考えられる。
１ インクジェット印刷装置
１０ 吐出部
１５ 制御部
２０ 紫外線光源
３０ 印刷媒体加熱部
４０ 印刷台
５０ 印刷媒体
６０ 紫外線硬化型インク液滴
６５ 紫外線硬化型インク
７０ 紫外光
８０ 滲んだインク
８５ 滲みが抑制されたインク
９０ 印刷媒体に浸透したインク
１００ ラミネートフィルム
１１０ 気泡
２０１ 紫外線硬化型インクジェット印刷装置
２１０ 吐出部
２２０ 紫外線光源
２４０ 印刷台
２５０ 印刷媒体
２６０ 紫外線硬化型インク液滴
２６５ 紫外線硬化型インク
２７０ 紫外光
Ｓ インク層表面Ｓ
Ｓ１ 着弾直後のインク層表面Ｓ
Ｓ２ 平滑後のインク層表面Ｓ２１

Claims (8)

  1. 印刷媒体に紫外線硬化型インクを用いて印刷するインクジェット印刷装置であって、
    前記紫外線硬化型インクを吐出する吐出部と、
    前記印刷媒体上に着弾した前記紫外線硬化型インクに紫外光を照射する紫外線光源と
    を備え、
    前記印刷媒体は、塩化ビニルを用いて形成されたものであり、
    前記印刷媒体を加熱する加熱部を更に備え、
    前記加熱部により、前記印刷媒体上に着弾した前記紫外線硬化型インクが、前記紫外線硬化型インク中に含まれる溶媒が揮発しない温度で前記印刷媒体を加熱するか、又は、実質的に溶媒を含まない前記紫外線硬化型インクを前記印刷媒体上に着弾させた状態で前記加熱部により前記印刷媒体を加熱することを特徴とするインクジェット印刷装置。
  2. 前記紫外線硬化型インクは、実質的に溶媒を含まず、且つ、分子量３００以下のモノマーを３０ｗｔ％以上含有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印刷装置。
  3. 前記モノマーは、単官能モノマーであることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット印刷装置。
  4. 前記モノマーは成分として、Ｎ−ビニル−εカプロラクタムを前記紫外線硬化型インク
    において、１３ｗｔ％〜２２ｗｔ％含有することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のインクジェット印刷装置。
  5. 前記紫外線硬化型インクが、前記印刷媒体に着弾してから１０秒以内は、前記紫外線硬化型インクの硬化率が１０％以下の状態を維持するよう、前記紫外線光源が紫外光を前記印刷媒体に着弾した前記紫外線硬化型インクに照射することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか一項に記載のインクジェット印刷装置。
  6. 前記紫外線硬化型インクが前記印刷媒体上に着弾して、前記紫外線光源から紫外光を照射して仮硬化させる仮硬化処理をおこなってから所定の時間経過後、再び紫外光を照射することで硬化を完成させる本硬化処理を行うことを特徴とする請求項５に記載のインクジェット印刷装置。
  7. 上記印刷後の前記紫外線硬化型インクに、ラミネートフィルムを貼り合わせるラミネート手段を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか一項に記載のインクジェット印刷装置。
  8. 印刷媒体に紫外線硬化型インクを用いて印刷するインクジェット印刷方法であって、
    紫外線硬化型インクを吐出する吐出ステップと、
    印刷媒体を加熱する加熱ステップと
    を備え、
    前記印刷媒体として塩化ビニルを用いて形成した前記印刷媒体を用い、
    前記印刷媒体を加熱することを特徴とするインクジェット印刷方法。
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