JP5453735B2 - インクジェット記録方法 - Google Patents
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前記記録媒体の搬送方向の上流側にあるインクジェットヘッド(n)から吐出したカチオン重合性活性エネルギー線硬化型インク(n)を、該記録媒体上に独立したドットとして着弾させる工程と、
前記カチオン重合性活性エネルギー線硬化型インク(n)の前記ドット同士の間に、該インクジェットヘッド(n)の下流側にあるインクジェットヘッド(n+1)から吐出したカチオン重合性活性エネルギー線硬化型インク(n+1)を前記ドットに接するように着弾させる工程と、
前記カチオン重合性活性エネルギー線硬化型インク(n+1)が着弾する前に、該カチオン重合性活性エネルギー線硬化型インク(n)の前記ドットに、半硬化させるのに要する活性エネルギー線を、前記半硬化光源により照射する半硬化工程と、
前記記録媒体上に着弾した前記カチオン重合性活性エネルギー線硬化型インクに、前記インクを完全硬化させるのに要する活性エネルギー線を、前記完全硬化光源により照射する完全硬化工程と、を有し、
該半硬化工程が、該インクジェットヘッド(n)で吐出したカチオン重合性活性エネルギー線硬化型インク(n)に、フーリエ変換赤外分光光度計(FT−IR)で測定したカチオン重合性化合物の反応率が17%以上、35%以下となる条件で、該カチオン重合性活性エネルギー線硬化型インク(n)に活性エネルギー線を照射することを特徴とするインクジェット記録方法。
1)記録媒体を搬送方向に搬送する搬送部と、
2)それぞれ色材の異なる2種以上のカチオン重合性活性エネルギー線硬化型インクを該記録媒体に吐出する複数のフルライン型のインクジェットヘッドを、該記録媒体の搬送方向に直交して配列したインクジェットヘッド部と、
3)該記録媒体の搬送方向の上流側にあるインクジェットヘッド(n)から吐出し、該記録媒体上に着弾したカチオン重合性活性エネルギー線硬化型インク(n)の上に、該インクジェットヘッド(n)の下流側にあるインクジェットヘッド(n+1)から吐出したカチオン重合性活性エネルギー線硬化型インク(n+1)が着弾する前に、該カチオン重合性活性エネルギー線硬化型インク(n)に、半硬化させるのに要する活性エネルギー線を照射する半硬化光源を、該複数のインクジェットヘッドの下流側にそれぞれ配置した半硬化工程と、
4)該記録媒体の搬送方向の最下流部に配置されているインクジェットヘッドの更に下流側に、記録媒体上に着弾した該カチオン重合性活性エネルギー線硬化型インクを完全硬化する活性エネルギー線を照射する完全硬化光源を備えた完全硬化工程を有し、
5)該半硬化工程が、該インクジェットヘッド(n)で吐出したカチオン重合性活性エネルギー線硬化型インク(n)に、フーリエ変換赤外分光光度計(FT−IR)で測定したカチオン重合性化合物の反応率が17%以上、35%以下となる条件で、該カチオン重合性活性エネルギー線硬化型インク(n)に活性エネルギー線を照射する、
ことを特徴とするインクジェット記録装置により、様々な基材上に印字可能で、基材への定着性、ドット形状、色混じり耐性、滲み耐性及び画像均一性に優れた画像が得られるインクジェット記録装置を実現することができることを見出し、本発明に至った次第である。
はじめに、図面を参照して、本発明のインクジェット記録装置について、その詳細に説明する。なお、本発明は、以下に例示する図に示す構成にのみ限定されるものではない。
本発明のインクジェット記録装置においては、画像形成を行うインクとしてカチオン重合性活性エネルギー線硬化型インクを用いることを特徴とし、2種以上の色相の異なるカチオン重合性活性エネルギー線硬化型インクにより、インクセットを構成し、カラー画像を形成することが好ましい。
本発明に適用可能なカチオン重合性化合物としては、例えば、カチオン重合により高分子化することができる化合物を挙げることができるが、その中でも、オキシラン基を有する化合物、例えば、特開平6−9714号、特開2001−31892号、特開2001−40068号、特開2001−55507号、特開2001−310938号、特開2001−310937号、特開2001−220526号に例示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が、特に、エポキシ化合物、オキセタン化合物及びビニルエーテル化合物から選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましい。
本発明にかかる光重合開始剤群を構成する添加剤としては、カチオン重合開始剤、開始助剤、増感剤等が包含される。これらの光重合開始剤群のインク中への添加量はインク全体の1〜10質量部が必要となる。
本発明に係る活性エネルギー線硬化性インクにおいては、カチオン重合性化合物と共に、光重合開始剤としてカチオン重合開始剤を含有することが好ましい。
本発明に係るインクにおいては、300nmよりも長波長に紫外線スペクトル吸収を有する増感剤を用いることが好ましく、例えば、置換基として水酸基、置換されていてもよいアラルキルオキシ基またはアルコキシ基を少なくとも1つ有する多環芳香族化合物、カルバゾール誘導体、チオキサントン誘導体等を挙げることができる。
開始助剤とは、光照射により、電子供与、電子吸引、熱の発生等により開始剤にエネルギーを供与して、開始剤のラジカルまたは酸の発生効率を向上させる増感色素として作用する物質であり、開始剤と組み合わせて適用される。
本発明に係るカチオン重合性活性エネルギー線硬化型インクにおいては、含水率が5質量%以下の非水系インクであることが好ましく、更に好ましくは含水率が0.1質量%以上、5質量%以下である。本発明に係るカチオン重合性活性エネルギー線硬化型インクにおいては、水は、インク保存時の重合禁止剤として作用するため、上記の記載の様な微量の水分を含有していることが好ましい。
本発明に係るカチオン重合性活性エネルギー線硬化型インクに用いる色材は、顔料あるいは染料を用いることができるが、画像の耐候性の観点から顔料を用いることが好ましい。
本発明に係るインクには、保存性を高める観点から、重合禁止剤を200〜20000ppm添加することができる。本発明に係るインクは40〜80℃の範囲で加熱、低粘度化して射出することが好ましいので、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入れることが好ましい。
本発明で用いることのできる記録媒体としては、通常の非コート紙、コート紙などの他、いわゆる軟包装に用いられる各種非吸収性のプラスチックおよびその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、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、延伸ポリスチレン(OPS)フィルム、延伸ポリプロピレン(OPP)フィルム、延伸ナイロン(ONy)フィルム、ポリ塩化ビニル(PVC)フィルム、ポリエチレン(PE)フィルム、トリアセチルセルロース(TAC)フィルム等を挙げることができる。その他の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、ポリビニルアルコール(PVA)、ゴム類などが使用できる。また、金属類や、ガラス類にも適用可能である。これらの記録媒体の中でも、特に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フィルムへ画像を形成する場合に、本発明の構成は有効となる。これらの基材は、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、変形が生じやすいばかりでなく、インク膜が基材の収縮に追従し難い。
《インクの調製》
〔分散液の調製〕
(分散液Aの調製)
下記の各化合物をステンレスビーカーに入れ、65℃のホットプレート上で加熱しながら1時間加熱撹拌溶解した。
テトラエチレングリコールジアクリレート(TEGDA、二官能) 72部
室温まで冷却した後、これにPigment Black 7(三菱化学社製#52)を20部加えて、直径0.3mmのジルコニアビーズ200gと共にガラス瓶に入れ密栓し、ペイントシェーカーにて4時間分散処理した後、ジルコニアビーズを除去し、分散液Aを調製した。
上記分散液Aの調製において、顔料をPigment Black 7に代えて、それぞれPigment Blue 15:4(山陽色素社製Cyanine Blue 4044)、Pigment Red 122(大日精化社製CFR321)、Pigment Yellow 180(大日精化社製CFY313−2)を用いた以外は同様にして、分散液B、分散液C、分散液Dを調製した。
下記の各化合物をステンレスビーカーに入れ、65℃のホットプレート上で加熱しながら1時間加熱撹拌溶解した。
OXT221(東亜合成社製オキセタン化合物) 71部
室温まで冷却した後、これにPigment Black 7(三菱化学社製#52)を20部加えて、直径0.3mmのジルコニアビーズ200gと共にガラス瓶に入れ密栓し、ペイントシェーカーにて4時間分散処理した後、ジルコニアビーズを除去し、分散液Eを調製した。
上記分散液Eの調製において、顔料をPigment Black 7に代えて、それぞれPigment Blue 15:4(山陽色素社製Cyanine Blue 4044)、Pigment Red 122(大日精化社製CFR321)、Pigment Yellow 180(大日精化社製CFY313−2)を用いた以外は同様にして、分散液F、分散液G、分散液Hを調製した。
〔インクセット1の調製〕
上記調製した分散液A〜D(ラジカル重合性化合物)を用いて、表1に記載の構成からなるインク1K、1C、1M及び1Yを調製し、これをインクセット1とした。
上記調製した分散液E〜H(カチオン重合性化合物)を用いて、表2に記載の構成からなるインク2K、2C、2M及び2Yを調製し、これをインクセット2とした。
上記調製した分散液E〜H(カチオン重合性化合物)を用いて、表3に記載の構成からなるインク3K、3C、3M及び3Yを調製し、これをインクセット3とした。
RA:ラウリルアクリレート
TEGDA:テトラエチレングリコールジアクリレート
A−400:NKエステル 新中村化学工業製
(カチオン重合性化合物)
〈エポキシ化合物〉
S3000:セロキサイド3000、脂環式二官能エポシキ化合物、ダイセル化学工業社製
AOEX68:単官能エポキシ化合物、ダイセル化学工業社製
〈オキセタン化合物〉
OXT−221:二官能オキセタン化合物、東亞合成社製
OXT−211:単官能オキセタン化合物、東亞合成社製
〈ビニルエーテル化合物〉
CHVE:ビニルエーテル化合物、アイエスピー・ジャパン社製
DVE−3:ビニルエーテル化合物、アイエスピー・ジャパン社製
(変性シリコーンオイル)
SDX−1843:変性シリコーンオイルSDX−1843、旭電化工業社製
(光重合開始剤)
I−907:イルガキュア907、チバ・ジャパン(株)社製
UVI6992:トリアリールスルホニウム塩、UVI6992、ダウケミカル社製
E1187:ESACURE1187、日本シーベルヘグナー社製
I−907:イルガキュア907 チバ・ジャパン(株)社製
(増感剤)
IPTX:イソプロピルチオキサントン
(塩基性化合物)
EDEA:N−エチルジエタノールアミン
IPA:トリイソプロピルアルコール
《画像形成》
〔画像1の形成〕
ピエゾ型のインクジェットヘッド12を備えた図1に記載の構成からなるライン方式のインクジェット記録装置に、上記調製した表1に記載のインクセット2(インク2K、2C、2M、2Y)を装填し、記録媒体として、巾600mm、長さ20m、厚さ40μmの長尺の白色ポリエチレンテレフタレートフィルムを用い、搬送速度200mm/秒で、下記の条件で吐出した。インク供給系は、インクタンク14、供給パイプ、ヘッド直前の前室インクタンク、フィルター付き配管、ピエゾ型のヘッドからなり、前室タンクからヘッド部分まで断熱して50℃の加温を行った。なお、各インクの粘度にあわせてヘッド部を加温し、360dpi×360dpi(dpiとは、2.54当たりのドットの数を表す。)の解像度で吐出できるよう駆動して、上記各インクを連続吐出して、各2次色のベタ画像と文字画像を印字した。全色のインクを吐出した後、完全硬化光源として、高圧水銀灯VZero085(INTEGRATION TECHNOLOGY社製)のみを用い、150mJ/cm2の条件で記録媒体上に着弾したインクを、一度に硬化して、画像1を形成した。
上記画像1の形成において、図1に記載の構成からなるライン方式のインクジェット記録装置を用い、1色目のインク(2Y)が着弾した後、下記半硬化光源16A(低圧水銀灯)より活性エネルギー線を照射し、瞬時(着弾後0.5秒未満)に半硬化させた。次いで、半硬化した1色目のインクの上に2色目のインク(2M)が着弾した後、下記の半硬化光源(低圧水銀灯)より活性エネルギー線を照射し、瞬時(着弾後0.5秒未満)に半硬化させた。次いで、半硬化した2色目のインクの上に3色目のインク(2C)が着弾した後、下記の半硬化光源(低圧水銀灯)より活性エネルギー線を照射し、瞬時(着弾後0.5秒未満)に半硬化させ、最後に、半硬化した3色目のインクの上に4色目のインク(2K)が着弾した後、下記の半硬化光源(低圧水銀灯)より活性エネルギー線を照射し、瞬時(着弾後0.5秒未満)に半硬化させ、次いで、完全硬化光源(前記高圧水銀灯VZero085)より活性エネルギー線を照射し、完全硬化させた以外は、画像1の形成と同様にして、画像2を形成した。
上記画像2の形成において、インクセット2(カチオン重合性活性エネルギー線硬化型インク)に代えて、インクセット1(ラジカル重合性活性エネルギー線硬化型インク)を用いた以外は同様にして、画像3を形成した。
上記画像2の形成において、インクセット2(エポキシ化合物及びオキセタン化合物含有のカチオン重合性活性エネルギー線硬化型インク)に代えて、インクセット3(エポキシ化合物及びビニルエーテル化合物含有のカチオン重合性活性エネルギー線硬化型インク)を用いた以外は同様にして、画像4を形成した。
上記画像2の形成において、半硬化工程におけるインク中のカチオン重合性化合物の反応率をそれぞれ6%、14%、18%、24%、28%、32%、40%となるように、半硬化用低圧水銀灯光源(インク2Y、2M、2C、2K用の低圧水銀灯)のエネルギー照射量を、それそれ1mJ/cm2、3mJ/cm2、6mJ/cm2、15mJ/cm2、20mJ/cm2、25mJ/cm2、35mJ/cm2に変更した以外は同様にして、画像5〜11を形成した。
上記画像2の形成において、完全硬化光源を高圧水銀灯を、LED光源(ピーク波長:365nm、照度:1〜2.5W/cm2)に変更した以外は同様にして、画像12を形成した。
上記画像2の形成において、完全硬化光源を高圧水銀灯を、冷陰極管(マルカ電機工業 DC12V 170mA)に変更した以外は同様にして、画像13を形成した。
上記画像2の形成において、半硬化用低圧水銀灯に代えて、下記の冷陰極管を用い、同じ照射エネルギー量とした以外は同様にして、画像14を形成した。
〔画像15の形成〕
上記画像2の形成において、半硬化用低圧水銀灯光源に代えて、下記のLED光源(ピーク波長:365nm、照度:1〜2.5W/cm2)を用い、同じ照射エネルギー量とした以外は同様にして、画像15を形成した。
上記画像2の形成において、半硬化工程におけるインクの反応率をそれぞれ15%、20%、25%、32%、55%、半硬化用低圧水銀灯(ピーク波長:254nm、照度:45mW/cm2、インク2Y、2M、2C、2K用の低圧水銀灯)のエネルギー照射量を、それぞれ4mJ/cm2、8mJ/cm2、16mJ/cm2、24mJ/cm2、48mJ/cm2となるように搬送速度を変化させた以外は同様にして、画像16〜20を形成した。
以上により形成した形成した各画像について、下記に示す各評価を行った。
(ドット拡大率の測定)
各画像の形成において、記録媒体上に、ドット径が160μmとなる条件で各インク液滴を独立した状態で吐出し、記録媒体に着弾し、半硬化光源を照射し、照射時間毎のインク液滴のドット径(μm)を撮影し、着弾直後(半硬化光源直後)のドット径φ1と、半硬化光源を照射した5秒後のドット径φ2を測定し、φ2/φ1を求めた。
上記形成した各画像の2次色のベタ画像及び文字画像での色間の滲み(色混じり)の状態を目視観察し、下記の基準に従って画像滲み耐性の評価を行った。
△:シアン、ブラックを中心に混色部で色間の滲みが僅かに認められるが、文字画像はほぼ鮮明である
×:色間での滲みの発生が顕著であり、その結果、中間色にノイズが入り、文字画像も不鮮明である
〔画像均一性の評価〕
上記各2次色画像における「インクはじきの発生」等を目視観察し、下記の基準に従って画像均一性の評価を行った。
△:一部で弱いインクはじきは認められるが、実用上は許容される品質である
×:2色目に印字したインクの強いはじきが認められ、均一性に乏しい画像である
以上により得られた結果を、表5に示す。
実施例1に記載の画像1〜20の形成において、記録媒体として、厚さ40μmの長尺の白色ポリエチレンテレフタレートフィルムに代えて、PVC(polyvinyl chioride)、PETシュリンクフィルム(熱シュリンクポリエチレンテレフタレート、相模ゴム工業株式会社製)、PVCシュリンクフィルム(熱シュリンク塩化ビニル、相模ゴム工業株式会社製)を用い以外は同様にして画像形成を行い、各画像の評価を行った結果、表5と同様の結果を得ることができた。
12Y、12C、12M、12K ヘッド
14 インク貯蔵/装填部
16、16A、16B、16C,16D 半硬化光源
18 完全硬化光源
20 記録媒体
22 給紙部
26 吸着ベルト搬送部
32 給紙部
45 搬送ローラ
Claims (9)
- 記録媒体を搬送方向に搬送する搬送部と、それぞれ色材の異なる2種以上のカチオン重合性活性エネルギー線硬化型インクを該記録媒体に吐出する複数のフルライン型のインクジェットヘッドを、該記録媒体の搬送方向に直交して配列したインクジェットヘッド部と、前記複数のインクジェットヘッド同士の間に配置された一以上の半硬化光源と、前記記録媒体の搬送方向の最下流側のインクジェットヘッドの更に下流側に配置された完全硬化光源と、を有するインクジェット記録装置を用いたインクジェット記録方法であって、
前記記録媒体の搬送方向の上流側にあるインクジェットヘッド(n)から吐出したカチオン重合性活性エネルギー線硬化型インク(n)を、該記録媒体上に独立したドットとして着弾させる工程と、
前記カチオン重合性活性エネルギー線硬化型インク(n)の前記ドット同士の間に、該インクジェットヘッド(n)の下流側にあるインクジェットヘッド(n+1)から吐出したカチオン重合性活性エネルギー線硬化型インク(n+1)を前記ドットに接するように着弾させる工程と、
前記カチオン重合性活性エネルギー線硬化型インク(n+1)が着弾する前に、該カチオン重合性活性エネルギー線硬化型インク(n)の前記ドットに、半硬化させるのに要する活性エネルギー線を、前記半硬化光源により照射する半硬化工程と、
前記記録媒体上に着弾した前記カチオン重合性活性エネルギー線硬化型インクに、前記インクを完全硬化させるのに要する活性エネルギー線を、前記完全硬化光源により照射する完全硬化工程と、を有し、
該半硬化工程が、該インクジェットヘッド(n)で吐出したカチオン重合性活性エネルギー線硬化型インク(n)に、フーリエ変換赤外分光光度計(FT−IR)で測定したカチオン重合性化合物の反応率が17%以上、35%以下となる条件で、該カチオン重合性活性エネルギー線硬化型インク(n)に活性エネルギー線を照射することを特徴とするインクジェット記録方法。 - 前記半硬化工程で用いる半硬化光源の照射エネルギー量が、5mJ/cm2以上、32mJ/cm2以下であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録方法。
- 記録媒体上に着弾した前記カチオン重合性活性エネルギー線硬化型インクは、着弾直後のドット径をφ1、半硬化光源を照射した5秒後のドット径をφ2としたとき、φ2/φ1が1.05以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のインクジェット記録方法。
- 前記半硬化工程で用いる半硬化光源は、LED素子、冷陰極管、低圧水銀灯及び高圧水銀灯から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記記録媒体の搬送速度が、200mm/sec以上、1500mm/sec以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記カチオン重合性活性エネルギー線硬化型インクが、カチオン重合性化合物としてエポキシ化合物、オキセタン化合物及びビニルエーテル化合物から選ばれる少なくとも1種を含有する非水系インクであ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。
- 前記カチオン重合性活性エネルギー線硬化型インクが、水含有量が5質量%以下の非水系インクであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記インクジェットヘッド及び前記カチオン重合性活性エネルギー線硬化型インクを30〜100℃の範囲に加熱して多色印刷することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記カチオン重合性活性エネルギー線硬化型インクは、25℃における粘度が25mPa・s以上、500mPa・s以下であり、かつ50℃における粘度が8mPa・s以上、20mPa・s以下であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
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