JP4857153B2 - 紫外線硬化型インクジェット記録装置 - Google Patents
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Description
このシングルパスインクジェット記録装置でカラー印刷を行なう際には色数分の固定式ヘッドが被記録媒体の搬送方向に配置されるが、この場合、異なる色のインク間の混ざりを防止するため、各色ヘッドの下流にそれぞれ光照射手段を配置した装置が開示されている(特許文献1参照)。
一方で、生産性の高い装置においては,光照射時間が短くなる分、照射強度を上げる必要があるため、紫外線照射手段は高価であり、インク間の混ざりを防止するには装置が非常にコスト高になってしまう。また、カチオン系の紫外線硬化型インクを用いて、安価な冷陰極蛍光管、熱陰極蛍光管を用いたインクジェットシステムが開示されている(特許文献2参照)が、特に高速条件化での硬化性は十分ではない。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の紫外線硬化型インクジェット記録装置において、前記アパーチャ型熱陰極管は、アパーチャ角度が45°以上180°以下のものであることを特徴としている。
請求項3記載の発明は、請求項1又は請求項2記載のインクジェット装置において、前記複数のアパーチャ型熱陰極管を、被記録媒体幅方向の位置を相対的にずらして配置したことを特徴としている。
請求項4記載の発明は、請求項1又は請求項2記載のインクジェット装置において、前記複数のアパーチャ型熱陰極管の中心発光波長が異なることを特徴としている。
請求項5記載の発明は、請求項1又は請求項2記載のインクジェット装置において、前記複数のアパーチャ型熱陰極管を互いに平行に配置し、かつ前記アパーチャ型熱陰極管の蛍光塗料膜厚の厚さ傾向が互いに逆方向になるように配置することを特徴としている。
図1は、本発明の先行発明に係るインクジェット記録装置で、(a)はその装置概念図、(b)は(a)で用いるアパーチャ型熱陰極管の断面図ある。
図1において、10は先行発明に係るシングルパスインクジェット記録装置、11は被記録媒体ロール、12は巻取りロール、13はフルラインインクジェットヘッド、14’は活性エネルギー線硬化用ランプで後述するアパーチャ型の熱陰極管、15はメタルハライドランプ、16は冷却ファンである。
シングルパスインクジェット記録装置10において、ロール状に巻回された被記録媒体ロール11から被記録媒体Sが引き出され、各色で記録・定着を繰り返したあと巻取りロール12に巻取られる。まず被記録媒体Sの幅方向に多数個のインクジェットノズルが並ぶY(イエロー)色のフルラインインクジェットヘッド13Yの下を搬送中にY色インクが被記録媒体Sの上に所望の画像様に記録され、被記録媒体Sに吐出された紫外線硬化型インクのY色インクは、その直後、アパーチャ型の熱陰極管14’の下を通過中に活性エネルギー線を受けてピニング(半硬化)される。
アパーチャ型の熱陰極管は、熱陰極管のガラス管内壁の一部に「直線状に蛍光体を塗布していない」アパーチャを設け、蛍光体膜とガラス管の間に反射膜を塗布し、光を集中的に放射させて高出力となる構造となっている。図1(b)はアパーチャ型の熱陰極管の断面図を示している。
図(b)において、アパーチャ型熱陰極管14のガラス管の内部に蛍光体14aおよび反射膜14bが塗布されているが、図で下方の角度θの範囲を管軸方向に未塗布としてある。
未塗布部分の範囲は管軸に直角方向断面で中心角(アパーチャ角度)θが45°〜180°の範囲が好ましく、これ以下であると光照射範囲が狭くなるのでピニングに必要な光エネルギーを受けずに熱陰極管の下を通過してしまうことになり、逆に、これより大きいと光照射範囲が広くなり、アパーチャー効果が弱まる。
図2は2本のアパーチャ型熱陰極管の配列方法を説明する図で、(a)は本発明、(b)は先行発明である。図2(b)において、アパーチャ型熱陰極管L1の被記録媒体方向の光強度曲線はC1のようにガウス分布曲線を示し、その最大値はD1である。被記録媒体の搬送方向のアパーチャ型熱陰極管L1の下流に位置するアパーチャ型熱陰極管L2の被記録媒体方向の光強度曲線はC1のように同じくガウス分布曲線を示し、その最大値はD1である。
このように図2(b)におけるアパーチャ型熱陰極管L1とL2の各光強度曲線C1、C2の合成した全体の光強度は図で点線のようになり、最高光強度はD2になるものの、全体に被記録媒体の進行方向に広く広がったものとなり、高活性エネルギー線出力を得るにはやや欠けていた。したがって、ピニング速度を速くできず、高生産性が得られにくかった。
本発明はこの欠点を解決するためになされたもので、図2(a)のように、アパーチャ型熱陰極管L1のアパーチャ開口を搬送方向下流側に傾け、かつ被記録媒体の搬送方向のアパーチャ型熱陰極管L1の下流に位置するアパーチャ型熱陰極管L2のアパーチャ開口を搬送方向上流側に傾け、その結果、互いの光強度曲線の最大値D1が重なり合うようにしている。
このようにすることで、全体の合成した光強度はD0のように図(b)の最大値D2と比べて大きく増加し、被記録媒体の上で高活性エネルギー線が得られることになり、したがって、ピニング速度を速くでき、生産性を高くすることが可能となった。
また、開口の傾け方は互い熱陰極間の光強度曲線の最大値が重なり合うようにすればよく、アパーチャ型熱陰極管L1のアパーチャ開口は傾けずに、かつ被記録媒体の搬送方向のアパーチャ型熱陰極管L1の下流に位置するアパーチャ型熱陰極管L2のアパーチャ開口を搬送方向上流側により大きく傾け、その結果、互いの光強度曲線の最大値D1が上流に位置するよりヘッド近傍で重なり合うようにしてもよい。この様にすることで、描画からピニングまでの時間をより短くする区とが出来、より高画質な画像形成がなされる。この様に熱陰極管の互いの光強度曲線の最大値が重なり合う位置は、インクの種類、被記録媒体の種類、温度・湿度などの環境、記録速度によって調整することができる。この場合、熱陰極管の傾きを調整する機構を設け、上記の条件を検知することによって、最適な傾きを算出して該機構を自動制御することも好適に行われる。
図1(a)との違いは、図1の活性エネルギー線硬化用ランプ14’の2本のアパーチャ型の熱陰極管L1,L2の配列が図2(b)であるのに対して、図3の活性エネルギー線硬化用ランプ14の2本のアパーチャ型の熱陰極管L1,L2の配列は図2(a)と成っている点である。
図3において、30は本願発明の実施例1に係るシングルパスインクジェット記録装置、11は被記録媒体ロール、12は巻取りロール、13はフルラインインクジェットヘッド、14は活性エネルギー線硬化用ランプ(アパーチャ型の熱陰極管L1,L2)、15はメタルハライドランプ、16は冷却ファンである。
シングルパスインクジェット記録装置30において、ロール状に巻回された被記録媒体ロール11から被記録媒体Sが引き出され、各色で記録・定着を繰り返したあと巻取りロール12に巻取られる。まず被記録媒体Sの幅方向に多数個のインクジェットノズルが並ぶY(イエロー)色のフルラインインクジェットヘッド13Yの下を搬送中にY色インクが被記録媒体Sの上に所望の画像様に記録され、被記録媒体Sに吐出された紫外線硬化型インクのY色インクは、その直後、本発明に係るアパーチャ型の熱陰極管14の高出力の活性エネルギー線の下を通過中に十分な活性エネルギー線を受けてピニング(半硬化)される。
実施例2は2本のアパーチャ型熱陰極管を同一平面上で配列する場合の発明である。図において、L1は第1のアパーチャ型熱陰極管、L2は第2のアパーチャ型熱陰極管、Leはそれぞれのアパーチャ型熱陰極管のソケット部(アパーチャ型熱陰極管L1のソケット部はL1e、L2のソケット部はL2e)である。
ソケットLeの直径はガラス部の直径と比べて大きいので、(c)のようにソケット部Le同士を接するように横に並べて配置するとガラス管L1とL2との間に大きな隙間t2が生じてしまい、搬送方向の光強度分布にムラができると共に、搬送方向の長さが長くなった。
これに対して、(a)および(b)のように、ソケット部L1eとL2e同士を互いに長さ方向にソケット部の長さだけずらして一方のソケットLeが他方のガラス管に接する(図では第2のアパーチャ型熱陰極管L2のソケットL2eが第1のアパーチャ型熱陰極管L1のガラス管に接している)ように配置するとガラス管L1とL2との間の隙間t1が小さくなり、搬送方向の光強度分布のムラが減少すると共に、搬送方向の長さも短くなる。
また、実施例1の場合と同様に、熱陰極管の互いの光強度曲線の最大値が重なり合う位置は、インクの種類、記録媒体被記録媒体の種類、温度・湿度などの環境、記録速度によって調整することができる。
実施例3では、2本のアパーチャ型熱陰極管の光線の波長λが異なるものを用いて、それぞれ実施例2による並置をさせた点が特徴である。波長λは例えば第1のアパーチャ型熱陰極管L1の波長λが365nmで、第2のアパーチャ型熱陰極管L2の波長λが320nmの光源としている。
このようにすることで、波長λの短い光(λ=320nm)はインクの内部に行きにくくなり、したがってインク表面の硬化に寄与するのに対して、波長λの長い光(λ=365nm)はインクの内部に行き易いので、主としてインクの内部硬化を受け持つことで、実施例5によればインクの内外に亘って均一に硬化させることが可能となる。
もちろんさらに図5のように、実施例2をも適用するとさらに良いことはいうまでもない。
図6(a)において、アパーチャ型熱陰極管のガラス管の内部には蛍光体14Fが塗布されているが、この蛍光体14Fの塗布層の厚さは製造上の手法に起因するため、図の矢印K1で示すように一方から他方に向けて厚くなる傾向があり(ガラス管を蛍光体液に垂直にどぶ漬けして垂直に引き上げるようにしているので、ガラス管に付着した蛍光体液が重力により降下するため、垂直方向で上部が層薄で下部が層厚となるものと考えられる。)、これは避けることができない。したがって、蛍光体14Fの塗布層の厚さが異なると、当然そこから放射される光強度も異なることとなる。
実施例4はこのアパーチャ型熱陰極管の製造上の欠陥を是正する発明で、図(b)に示すように、2本のアパーチャ型熱陰極管L1、L2を実施例1および実施例2に従って開口部を傾けかつ長さ方向に若干ずらして並置する際に、陰極管L1の塗布層の厚さ傾向K1と陰極管L2の塗布層の厚さ傾向K2を互いに逆向きにして並置するようにした点が特徴である。
このようにすることで、陰極管L1の光強度特性と陰極管L2の光強度特性とが補いあって、全体で均一な光強度特性となり、ピニング(半硬化)に良好な光源が得られる。
図7(b)において、LSは調光器、Invはインバータ電源、L1,L2は熱陰極管、Psは本発明によって熱陰極管L1,L2の間に設けられた光センサである。
光センサPsの検知した照度に応じて調光器LSにおいてインバータ電源Invへの出力電圧を制御し、それを受けてインバータ電源は熱陰極管に最適な電力を供給する。光強度が強すぎることを光センサPsが検知したら、調光器LSにおいてインバータ電源への出力電圧を絞る方向にスイッチング素子の制御をして、インバータ電源Invから熱陰極管に供給する電力を低く抑え、逆に、光強度が弱いことを光センサPsが検知したら、調光器LSにおいてインバータ電源への出力電圧を増やす方向に制御をして、インバータ電源Invから熱陰極管に供給する電力を増加させる。インバータ電源Invから熱陰極管に供給する電力を制御する際には電流制御が好ましい。電流制御を行う事によって、熱陰極管の出力を安定に保つことができる。また熱陰極管は管の温度によって発効高率が異なるため、温度センサと冷却ファン等を利用して管温度を一定温度範囲に保つことがより好ましい。このような構成とすることによって、さらに安定な熱陰極管の発光特性を得る事ができる。
このようにしてピーク強度D2を検出して、その値を調光器LSにフィードバック制御して、インクにとって最適な光強度を与えることにより、良好な画像が得られる。
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、前記被被記録媒体表面での最高照度が10〜1,000mW/cm2となる活性エネルギー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。
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、インク組成物の被被記録媒体への着弾から活性エネルギー線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被記録媒体への着弾から活性エネルギー線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。
本発明が用いるラベル用被記録媒体としては、特に制限はなく、表紙として通常の非コート紙、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。
〔インク組成物〕
本発明に用いられるインク組成物は、活性エネルギー線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は、(a)カチオン重合性化合物、(b)活性エネルギー線の照射により酸を発生する化合物、及び、(c)着色剤を含有する。所望により、更に、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。
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)活性エネルギー線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。
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。
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。
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。
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被記録媒体との高い密着性を得ることができる。
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。
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。
本発明のインク組成物は、放射線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の活性エネルギー線、活性エネルギー線、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。
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。
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着色剤、(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
以下に、必要に応じて用いられる種々の添加剤について述べる。
〔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。
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、電子移動機構又は活性エネルギー線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。
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。
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。
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。
本発明のインク組成物には、被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。
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。
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ホン酸塩類、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。
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。
このインクにより得られた印刷物は、画像部が活性エネルギー線などの放射線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。
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、(e)重合開始剤、及び、(f)着色剤を含有する。所望により、更に、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。
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。
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。
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。
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重合開始剤について説明する。
本発明における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。
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)。
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。
水性インク組成物は、重合性化合物と放射線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、着色剤、等を含有してもよい。
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操作者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。
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、活性エネルギー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。
上述した水溶性重合性化合物は、上記したような着色剤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、着色剤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。着色剤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。
上述した水溶性重合性化合物を着色剤を含有するインクに利用する場合には、含有させた着色剤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。
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7〜30mPa・sであることが好ましく、更に好ましくは7〜20mPa・s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。なお、25〜30℃でのインク粘度は、35〜500mPa・s、好ましくは35〜200mPa・sである。室温での粘度を高く設定することにより、多孔質な被被記録媒体を用いた場合でも、被被記録媒体中へのインク浸透を防ぎ、未硬化モノマーの低減、臭気低減が可能となり、更にインク液滴着弾時のドット滲みを抑えることができ、その結果として画質が改善される。25〜30℃におけるインク粘度が35mPa・s未満では、滲み防止効果が小さく、逆に500mPa・sより大きいと、インク液のデリバリーに問題が生じる。
11 被記録媒体ロール
12 巻取りロール
13 フルラインインクジェットヘッド
14 アパーチャ型の熱陰極管
L1 第1のアパーチャ型の熱陰極管
L2 第2のアパーチャ型の熱陰極管
15 メタルハライドランプ
16 冷却ファン
S 被記録媒体
Claims (5)
- 被記録媒体を搬送する被記録媒体搬送手段と、該被記録媒体搬送手段により搬送された該被記録媒体に向けて紫外線照射を行うことにより硬化可能なインクを画像信号に基づいて吐出するインクジェットヘッドと、該ヘッドにより被記録媒体上に吐出されたインクを硬化させる紫外線照射手段と、を有する紫外線硬化型インクジェット記録装置において、
前記紫外線照射手段が複数のアパーチャ型熱陰極管を含み、かつ該複数のアパーチャ型熱陰極管の少なくとも1組において光照射領域の重なりを増加させるようにアパーチャ開口を傾けており、
少なくとも1組の前記アパーチャ型熱陰極管においてそれぞれの光強度のピークが重なるように、前記アパーチャ開口を少なくとも一つの前記アパーチャ型熱陰極管に対して、該アパーチャ型熱陰極管の円筒中心軸と前記アパーチャ開口の中心とを結ぶ軸が前記被記録媒体に対し非垂直となるように傾けたことを特徴とする紫外線硬化型インクジェット記録装置。 - 前記アパーチャ型熱陰極管は、アパーチャ角度が45°以上180°以下のものであることを特徴とする請求項1記載の紫外線硬化型インクジェット記録装置。
- 前記複数のアパーチャ型熱陰極管を、被記録媒体幅方向の位置を相対的にずらして配置したことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の紫外線硬化型インクジェット装置。
- 前記複数のアパーチャ型熱陰極管の中心発光波長が異なることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の紫外線硬化型インクジェット装置。
- 前記複数のアパーチャ型熱陰極管を互いに平行に配置し、かつ前記アパーチャ型熱陰極管の蛍光塗料膜厚の厚さ傾向が互いに逆方向になるように配置することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の紫外線硬化型インクジェット装置。
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