JP7172506B2 - 放射線硬化型インクジェットインクセット及びインクジェット記録方法 - Google Patents

放射線硬化型インクジェットインクセット及びインクジェット記録方法 Download PDF

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Description

本発明は、放射線硬化型インクジェットインクセット及びインクジェット記録方法に関する。
インクジェット記録方法は、微細なノズルからインクの小滴を吐出して、記録媒体に付着させて記録を行う方法である。この方法は、比較的安価な装置で高解像度かつ高品位な画像を、高速で記録できるという特徴を有する。
インクジェット記録方法で用いる記録装置は、高品質な記録を行うために幅広く検討が為されている。また、装置だけでなく、インクジェット記録の品質を向上するために、用いるインクに対する検討も多く為されている。例えば、特許文献1には、記録媒体上に動的表面張力値がγ1である第1の液体を付与した後に、動的表面張力値がγ1よりも大きいγ2である第2の液体を打滴する画像形成方法が開示されており、色再現性を損なうことなく、着弾干渉という現象を回避することができる旨の記載がある。
特開2007-260203号公報
インクジェット記録は、装置構成を小規模にできることや版を作成する必要がないこと等の特徴により、ラベル印刷、サイン印刷等の少量、多ロットの記録物の製造に適している。このような記録物は、例えば、プラスチックフィルムやボードに対して、紫外線や可視光線によって硬化する放射線硬化型インクを付着させ、これを硬化させて製造されることがある。
しかし、放射線硬化型インクの場合には、特許文献1に記載されたような、表面張力値の小さいインクを付着させた後に表面張力値の大きいインクを付着させることだけでは、色再現範囲と埋まり性を両立する良好な画質の画像を得ることは困難であった。
本発明に係る放射線硬化型インクジェットインクセットの一態様は、
放射線硬化型の濃インク及び放射線硬化型の淡インクを備え、
前記濃インクの表面張力をγ1(mN/m)、前記淡インクの表面張力をγ2(mN/m)としたときに、下記式(1)の関係を満たす。
γ1>γ2 ・・・(1)
上記放射線硬化型インクジェットインクセットの態様において、
下記式(2)を満たしてもよい。
γ1-γ2≧5.0(mN/m) ・・・(2)
上記放射線硬化型インクジェットインクセットの態様において、
前記濃インク及び前記淡インクの一方又は両方は、
下記一般式(I)で表される化合物と、
Figure 0007172506000001
(式(I)中、Rは水素原子又はメチル基であり、Rは炭素数2以上20以下の2価の有機残基であり、Rは水素原子又は炭素数1以上11以下の1価の有機残基である。)
アシルフォスフィンオキサイド系化合物と、
を含んでもよい。
本発明に係るインクジェット記録方法の一態様は、
上述の放射線硬化型インクジェットインクセットを用い、シリアル型の記録装置により行うインクジェット記録方法であって、
記録媒体に前記濃インクを付着させる第1のインク付着工程と、
前記記録媒体に付着した前記濃インクに紫外線を照射する第1の紫外線照射工程と、
前記記録媒体に前記淡インクを付着させる第2のインク付着工程と、
前記記録媒体に付着した前記淡インクに紫外線を照射する第2の紫外線照射工程と、
前記紫外線を照射した前記濃インク又は前記淡インクに、前記濃インク又は前記淡インクを付着させる第3のインク付着工程と、
前記記録媒体に付着した前記濃インク及び前記淡インクの一方又は両方に紫外線を照射する第3の紫外線照射工程と、
を含み、
前記紫外線は、紫外線発光ダイオードにより発生され、
前記紫外線照射工程では、前記記録装置の1回の主走査あたり、50.0mJ/cm以上で前記紫外線が照射される。
実施形態に係る記録方法に使用可能なインクジェット記録装置の斜視図。 図1に示した紫外線照射装置の正面図。 図2のA-A矢視図。
以下に本発明の実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の例を説明するものである。本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。なお以下で説明される構成の全てが本発明の必須の構成であるとは限らない。
1.放射線硬化型インクジェットインクセット
本実施形態に係る放射線硬化型インクジェットインクセットは、濃インク及び淡インクを備える。
1.1.濃インク
本実施形態のインクセットに含まれる濃インクは、放射線硬化型のインクである。濃インクは、少なくとも、重合性化合物と、重合開始剤と、色材と、を含み、さらにその他の添加剤を含んでもよい。
1.1.(1)重合性化合物
重合性化合物としては、重合開始剤により重合する性質を有する化合物であれば、特に
限定されない。重合性化合物としては、単官能、2官能以上の種々のモノマー及びオリゴマーが使用可能である。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等が挙げられる。
また、オリゴマーとしては、例えば、直鎖(メタ)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)アクリレート等が挙げられる。
また、他の単官能モノマーや多官能モノマーとして、N-ビニル化合物を用いてもよい。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等が挙げられる。
なお、本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートのいずれか又は両方を意味し、「(メタ)アクリル」はアクリル及びメタクリルのいずれか又は両方を意味する。また、「オリゴマー」とは、モノマーの重合により得られる2量体以上であって重量平均分子量1万以下の低重合体をいう。なお、本明細書における重量平均分子量は、質量分析法により測定して得られる値を採用する。
単官能の(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、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、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。
2官能の(メタ)アクリレートとしては、例えば、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10-デカンジオールジ(メタ)アクリレート、2,4-ジメチル-1,5-ペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化シクロヘキサンメタノールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングルコールジ(メタ)アクリレート、オリゴエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、2-エチル-2-ブチル-ブタンジオールジ(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、EO(エチレンオキサイド)変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFポリエトキシジ(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、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、オリゴプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、2-エチル-2-ブチルプロパンジオールジ(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、プロポキシ化エトキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジ(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、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、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、トリシクロデカンジメチロールジ(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等が挙げられる。
3官能の(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、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンのアルキレンオキサイド変性トリ(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、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ((メタ)アクリロイルオキシプロピル)エーテル、イソシアヌル酸アルキレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、プロピオン酸ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリ((メタ)アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、ヒドロキシピバルアルデヒド変性ジメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ソルビトールトリ(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、プロポキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エトキシ化グリセリントリアクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートが挙げられる。
4官能の(メタ)アクリレートとしては、例えば、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ソルビトールテトラ(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、プロピオン酸ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートが挙げられる。
5官能の(メタ)アクリレート化合物としては、ソルビトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンペンタ(メタ)アクリレート、プロピオン酸変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、プロピオン酸変性トリペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、プロピオン酸変性テトラペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、並びにこれらのエチレンオキサイド(EO)付加物及びプロピレンオキサイド(PO)付加物等が挙げられる。
6官能の(メタ)アクリレート化合物としては、ソルビトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、フォスファゼンのアルキレンオキサイド変性ヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、プロピオン酸変性トリペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、プロピオン酸変性テトラペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、並びにこれらのEO付加物及びPO付加物等が挙げられる。
7官能以上の(メタ)アクリレート化合物としては、トリペンタエリスリトールヘプタ(メタ)アクリレート、プロピオン酸変性トリペンタエリスリトールヘプタ(メタ)アクリレート、プロピオン酸変性テトラペンタエリスリトールヘプタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート、プロピオン酸変性テトラペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート、テトラペンタエリスリトールノナ(メタ)アクリレート、プロピオン酸変性テトラペンタエリスリトールノナ(メタ)アクリレート、テトラペンタエリスリトールデカ(メタ)アクリレート、ペンタペンタエリスリトール
ウンデカ(メタ)アクリレート、ペンタペンタエリスリトールドデカ(メタ)アクリレート、並びにこれらのEO付加物及びPO付加物等が挙げられる。
また、本実施形態の濃インクは、重合性化合物として、下記一般式(I)で表されるビニルエーテル基含有(メタ)アクリル酸エステル類を含んでもよい。
Figure 0007172506000002
(式(I)中、Rは水素原子又はメチル基であり、Rは炭素数2~20の2価の有機残基であり、Rは水素原子又は炭素数1~11の1価の有機残基である。)
このような化合物の具体例としては、(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-(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-(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
ルエーテル等が挙げられる。
濃インクが、上記の一般式(I)で表されるビニルエーテル基含有(メタ)アクリル酸エステル類を重合性化合物として含むことにより、濃インクの粘度をあまり高くすることなく、硬化性を飛躍的に高めることができる。このような効果は、重合性の互いに異なる(メタ)アクリロイル基とビニルエーテル基とを1分子内に併せ持つ2官能モノマーであることが一因として生じる。
さらに、本実施形態の濃インクは、グリコール系ジ(メタ)アクリレートに属する化合物を含有してもよい。そのような化合物の例としては、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(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、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,3-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ジブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,5-ペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4-ペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,3-ペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、ジペンチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリペンチレングリコールジ(メタ)アクリレート、シクロペンタンジオールジ(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、等が挙げられる。
また、上記の重合性化合物のうち(メタ)アクリレート類は、飽和脂環骨格及び不飽和脂環骨格から選択される1種以上の骨格を有してもよい。そのような骨格を有することにより、硬化物のガラス転移温度を調節することができる。飽和脂環骨格を有する(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(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。
さらに、上記の重合性化合物のうち(メタ)アクリレート類は、芳香環骨格を有してもよい。芳香環骨格を有する(メタ)アクリレート化合物として、例えば、フェノキシエチル(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、ベンジル(メタ)アクリレート、及び、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、アルコキシ化フェノキシエチル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
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。重合性化合物の合計の含有量の下限は、濃インクの総質量(100質量%)に対し、限られるものではないが、30.0質量%以上、好ましくは50.0質量%以上、より好ましくは60.0質量%以上、更に好ましくは70.0質量%以上である。また、重合性化合物の合計の含有量の上限は、濃インクの総質量(100質量%)に対し、限られるものではないが、95.0質量%以下、好ましくは90.0質量%以下、より好ましくは85.0質量%以下、さらに好ましくは80.0質量%以下である。
1.1.(2)重合開始剤
本実施形態の濃インクに含まれる重合開始剤は、紫外線、可視光線等の放射線の照射による重合によって、インクを硬化させて印字を形成するために用いられる。放射線として紫外線(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。紫外線等の放射線のエネルギーによって、ラジカルやカチオンなどの活性種
を生成し、上記重合性化合物の重合を開始させるものであれば、制限はないが、ラジカル重合開始剤やカチオン重合開始剤を使用することができ、中でもラジカル重合開始剤を使用することが好ましい。
上記のラジカル重合開始剤としては、例えば、芳香族ケトン類、アシルフォスフィンオキサイド系化合物、芳香族オニウム塩化合物、有機過酸化物、チオ化合物(チオキサントン化合物、チオフェニル基含有化合物など)、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、ケトオキシムエステル化合物、ボレート化合物、アジニウム化合物、メタロセン化合物、活性エステル化合物、炭素ハロゲン結合を有する化合物、及びアルキルアミン化合物が挙げられる。
これらの中でも、特に濃インクの硬化性を良好にすることができるため、アシルフォスフィンオキサイド系化合物及びチオキサントン化合物のうち少なくともいずれかが好ましく、アシルフォスフィンオキサイド系化合物及びチオキサントン化合物がより好ましい。
ラジカル重合開始剤の具体例としては、アセトフェノン、アセトフェノンベンジルケタール、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、キサントン、フルオレノン、ベンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、3-メチルアセトフェノン、4-クロロベンゾフェノン、4,4’-ジメトキシベンゾフェノン、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、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、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、2-クロロチオキサントン、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノ-プロパン-1-オン、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、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-ジエチルチオキサントン、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シドが挙げられる。
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、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2,4-ジエチルチオキサントンが好適に用いられる。
ラジカル重合開始剤の市販品としては、例えば、IRGACURE 651(2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン)、IRGACURE 184(1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン)、DAROCUR 1173(2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン)、IRGACURE 2959(1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン)、IRGACURE 127(2-ヒドロキシ-1-{4-[4-(2-ヒドロキシ-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}、IRGACURE 907(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)、IRGACURE 369(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)、IRGACURE 379(2-(ジメチルアミノ)-2-[(4-メチルフェニル)メチル]-1-[4-(4-モルホリニル)フェニル]-1-ブタノン)、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)、IRGACURE 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 784(ビス(η
5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)-ビス(2,6-ジフルオロ-3-(1H-ピロール-1-イル)-フェニル)チタニウム)、IRGACURE OXE 01(1,2-オクタンジオン,1-[4-(フェニルチオ)-,2-(O-ベンゾイルオキシム)])、IRGACURE OXE 02(エタノン,1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-,1-(O-アセチルオキシム))、IRGACURE 754(オキシフェニル酢酸、2-[2-オキソ-2-フェニルアセトキシエトキシ]エチルエステルとオキシフェニル酢酸、2-(2-ヒドロキシエトキシ)エチルエステルの混合物)(以上、BASF社製商品名)、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)、Lucirin TPO、LR8893、LR8970(以上、BASF社製商品名)、及びユベクリルP36(UCB社製商品名)などが挙げられる。
上記重合開始剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
重合開始剤は、濃インクの硬化性を良好にし、かつ、重合開始剤の溶け残りや重合開始剤に由来する着色を避けるため、その含有量は、濃インクの総質量(100質量%)に対し、1.0質量%以上20.0質量%以下であることが好ましい。
また、重合開始剤が、アシルフォスフィンオキサイド系化合物を含む場合、その含有量は、濃インクの総質量(100質量%)に対し、7.0質量%以上15.0質量%以下が好ましく、8.0質量%以上15.0質量%以下がより好ましく、10.0質量%以上14.0質量%以下が特に好ましい。含有量が上記範囲内であると、濃インクの硬化性を一層優れたものとでき、濃インクへの溶解性を良くすることができる。さらに、濃インクが重合性化合物として上述の式(I)で表される化合物を含む場合、アシルフォスフィンオキサイド系化合物との相性がよく、非常に良好な硬化性を得ることができる。
また、重合開始剤が、チオキサントン化合物を含む場合、その含有量は、濃インクの総質量(100質量%)に対し、0.5質量%以上4.0質量%以下が好ましく、1.0質量%以上3.0質量%以下がより好ましい。含有量が上記範囲内であると、濃インクの硬化性をより一層優れたものとできる。
1.1.(3)色材
本実施形態の濃インクは、色材を含む。色材は、顔料及び染料のうち少なくとも一方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、濃インクの耐候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、カーボンブラック、アニリンブラック、昼光蛍光顔料が挙げられる。
ブラック顔料としては、No.2300、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)、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(以上、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 B1ackS150、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。
ホワイト顔料としては、C.I.ピグメントホワイト 6、18、21、金属酸化物、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等の金属化合物が挙げられる。金属酸化物としては、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、167、172、180が挙げられる。
マゼンタ顔料としては、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、144、146、149、150、166、168、170、171、175、176、177、178、179、184、185、187、202、209、219、224、245、及び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、及び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カラー顔料としては、例えば、C.I.ピグメントグリーン 7、10、及びC.I.ピグメントブラウン 3、5、25、26、及び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300.0nm以下が好ましく、50.0nm以上200.0nmがより好ましい。平均粒子径が上記の範囲内にあると、濃インク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、本明細書における顔料の平均粒子径は、動的光散乱法により測定される。
染料
本実施形態において、色材として染料を用いることができる。染料としては、特に限定されることなく、酸性染料、直接染料、反応性染料、及び塩基性染料が使用可能である。染料としては、例えば、C.I.アシッドイエロー 17,23,42,44,79,142、C.I.アシッドレッド 52,80,82,249,254,289、C.I.アシッドブルー9,45,249、C.I.アシッドブラック 1,2,24,94、C.I.フードブラック1,2、C.I.ダイレクトイエロー 1,12,24,33,50,55,58,86,132,142,144,173、C.I.ダイレクトレッド 1,4,9,80,81,225,227、C.I.ダイレクトブルー 1,2,15,71,86,87,98,165,199,202、C.I.ダイレクドブラック 19,38,51,71,154,168,171,195、C.I.リアクティブレッド 14,32,55,79,249、C.I.リアクティブブラック 3,4,35が挙げられる。
上記色材は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また顔料及び染料を併用してもよい。色材の含有量は、優れた色再現性が得られるため、濃インクの総質量(100質量%)に対して、0.5質量%以上10質量%以下が好ましい。
1.1.(4)その他の添加剤
本実施形態の濃インクは、さらに分散剤を含んでもよい。本実施形態の濃インクが顔料を含む場合、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、アミノ系ポリマー、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、第一工業製薬社(Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.)製のディスコールシリーズ、ルーブリゾール社(Lubrizol Corporation)製のソルスパーズシリーズ(Solsperse 36000等)、BYKChemie社製のディスパービックシリーズが挙げられる。
本実施形態の濃インクは、耐擦性をより優れたものとするため、スリップ剤(界面活性剤)をさらに含んでもよい。スリップ剤としては、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)を挙げることができる。また、ポリアクリレート系界面活性剤としては、BYK350、BYK352、BYK354、BYK355、等が挙げられる。
本実施形態の濃インクは、重合禁止剤をさらに含んでもよい。濃インクが重合禁止剤を添加することにより、濃インクの保存安定性が向上する。重合禁止剤としては、特に限定
されないが、例えば、フェノール化合物、ハイドロキノン化合物、及びキノン化合物からなる群より選択される一種以上が挙げられる。重合禁止剤の具体例としては、ハイドロキノン、p-メトキシフェノール、クレゾール、t-ブチルカテコール、3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシトルエン、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)、2,2’-メチレンビス(4-エチル-6-ブチルフェノール)、4,4’-チオビス(3-メチル-6-t-ブチルフェノール)が挙げられる。重合禁止剤の市販品としては、IRGASTAB UV10及びUV22(以上、BASF社製商品名)などを用いることができる。
本実施形態の濃インクは、さらに他の添加剤(成分)を含んでもよい。このような成分としては、例えば従来公知の、重合促進剤(増感色素等)、浸透促進剤、並びに、その他の添加剤があり得る。その他の添加剤として、例えば、定着剤、防黴剤、防腐剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、キレート剤、pH調整剤、及び増粘剤が挙げられる。
1.2.淡インク
本実施形態のインクセットに含まれる淡インクは、上記濃インクと同様に、放射線硬化型のインクである。淡インクは、少なくとも、重合性化合物と、重合開始剤と、色材と、を含み、さらにその他の添加剤を含んでもよい。
淡インクは、色材の含有量が上述の濃インクよりも小さいインクである。淡インクのその他の成分やその配合量は上述の濃インクとほとんど同様であるので、上記「1.1.濃インク」の説明中の「濃インク」を「淡インク」と読み替えることにより詳細な説明は省略する。以下では淡インクが濃インクと異なる点等を中心に説明する。なお、色材以外の成分や配合量について、淡インク及び濃インクは、互いに同じでも異なってもよい。すなわち、淡インク及び濃インクは、色材の含有量のみが互いに異なってもよいし、色材の種類を含め各成分の種類や配合量が異なってもよい。
淡インクに含有される重合性化合物の種類及び配合量は上述の濃インクと同様である。淡インクは、濃インクと同様に、重合性化合物として、上記一般式(I)で表されるビニルエーテル基含有(メタ)アクリル酸エステル類を含んでもよい。また、上記一般式(I)で表されるビニルエーテル基含有(メタ)アクリル酸エステル類は、濃インク及び淡インクの一方又は両方に含まれることにより、濃インク及び淡インクの一方又は両方の硬化性を飛躍的に高めることができる。
淡インクに含有される重合開始剤の種類及び配合量は上述の濃インクと同様である。淡インクは、濃インクと同様に、淡インクが重合性化合物として上述の式(I)で表される化合物を含む場合、アシルフォスフィンオキサイド系重合開始剤との相性がよく、非常に良好な硬化性を得ることができる。
なお、上述の式(I)で表される化合物及びアシルフォスフィンオキサイド系重合開始剤を濃インク及び淡インクの一方のみに用いる場合には、濃インクの硬化性のほうが淡インクよりも劣る傾向があるため、濃インクに用いることがより好ましい。
淡インクに含有される色材の種類は、上述の濃インクと同様である。
淡インクに含有される色材の含有量は、濃インクに含有される色材の質量を1(基準)とした場合に0.01以上0.80以下、好ましくは0.10以上0.70以下、より好ましくは0.20以上0.50以下である。特に濃インクに用いる色材と淡インクに用いる色材が同じ場合には、淡インクに含有される色材の含有量は、濃インクに含有される色材の質量を1(基準)とした場合に0.10以上0.70以下、好ましくは0.15以上
0.50以下、より好ましくは0.20以上0.30以下である。
淡インクに含有されるその他の添加剤の種類及び配合量は上述の濃インクと同様である。ただし、分散剤の配合量については、淡インクに含まれる色材の量により適宜に調節される。
1.3.濃インク及び淡インクの表面張力
本実施形態の放射線硬化型インクジェットインクセットでは、濃インクの表面張力をγ1(mN/m)、淡インクの表面張力をγ2(mN/m)としたときに、下記式(1)の関係を満たす。
γ1>γ2 ・・・(1)
すなわち、本実施形態の放射線硬化型インクジェットインクセットでは、濃インクの方が淡インクよりも表面張力が大きい。
本実施形態の放射線硬化型インクジェットインクセットは、より好ましくは、下記式(2)の関係を満たす。
γ1-γ2≧5.0(mN/m) ・・・(2)
すなわち、本実施形態の放射線硬化型インクジェットインクセットでは、濃インクの方が淡インクよりも、表面張力が5.0(mN/m)以上大きい。さらに、濃インクの方が淡インクよりも、表面張力が6.0(mN/m)以上大きいことがより好ましく、表面張力が7.0(mN/m)以上大きいことがさらに好ましい。
本実施形態の濃インクの表面張力は、例えば、35.0mN/m以下、好ましくは32.0mN/m以下である。また、本実施形態の淡インクの表面張力は、例えば、30.0mN/m以下、好ましくは25.0mN/m以下、より好ましくは22.0mN/m以下である。
各インクの表面張力の調節は、例えば、重合性化合物及びその他の添加剤の種類や配合量を変化させることにより行うことができる。
インクの表面張力は、記録媒体上での濡れ拡がりを高める観点からは、小さいことが好ましく、記録媒体に付着した場合の接触角を大きくする観点からは、大きいことが好ましい。
表面張力の測定は、自動表面張力計CBVP-Z(協和界面科学社製)を用いて、25.0℃の環境下で白金プレートを濡らしたときの表面張力を確認することにより測定することができる。
1.4.その他のインク
本実施形態の放射線硬化型インクジェットインクセットは、上述の濃インク及び淡インクを含む限り、その他の放射線硬化型インクを含んでもよい。また、本実施形態の放射線硬化型インクジェットインクセットは、上述の濃インク及び淡インクの組を複数含んでもよい。さらに、本実施形態の放射線硬化型インクジェットインクセットが複数のインクを含む場合に、いずれかのインクの組が上述した式(1)の関係を満たせばよい。
本実施形態の放射線硬化型インクジェットインクセットが備えるインクの数は、特に限定されず、例えば、6色以上、好ましくは7色以上である。放射線硬化型インクジェットインクセットが備えるインクの色についても限定されず、例えば、濃ブラック(CK)、
淡ブラック(DK)、濃シアン(CC)、淡シアン(DC)、濃マゼンタ(CM)、淡マゼンタ(DM)、濃イエロー(CY)、淡イエロー(DY)の8色とすることができる。また、イエローインクについては、それ自体の光学濃度が小さいので、淡イエロー(DY)を除く7色としてもよい。
1.5.作用効果等
本実施形態の放射線硬化型インクジェットインクセットは、放射線硬化型の濃インク及び放射線硬化型の淡インクを備え、濃インクの表面張力をγ1(mN/m)、淡インクの表面張力をγ2(mN/m)としたときに、「γ1>γ2」の関係を満たすので、形成される画像の高Duty領域での発色を良好として色再現範囲が良好となり、かつ、形成される画像の低Duty領域における埋まり性が良好となる。Duty、色再現範囲、埋まり性、メカニズム等の詳細は以下に述べる。
2.インクジェット記録方法
本実施形態のインクジェット記録方法は、上述の放射線硬化型インクジェットインクセットを用い、シリアル型の記録装置により行うインクジェット記録方法である。そして、記録媒体に濃インクを付着させる第1のインク付着工程と、記録媒体に淡インクを付着させる第2のインク付着工程と、記録媒体に付着した濃インク及び淡インクの一方又は両方に紫外線を照射する紫外線照射工程と、を含む。
また、本実施形態のインクジェット記録方法は、記録媒体に濃インクを付着させる第1のインク付着工程と、記録媒体に付着した濃インクに紫外線を照射する第1の紫外線照射工程と、記録媒体に淡インクを付着させる第2のインク付着工程と、記録媒体に付着した淡インクに紫外線を照射する第2の紫外線照射工程と、紫外線を照射した濃インク又は淡インクに、濃インク又は淡インクを付着させる第3のインク付着工程と、記録媒体に付着した濃インク及び淡インクの一方又は両方に紫外線を照射する第3の紫外線照射工程と、を含んでもよい。
以下、まずシリアル型のインクジェット記録装置、記録媒体について説明し、その後各工程の内容について説明する。
2.1.インクジェット記録装置
本実施形態のインクジェット記録方法に用いるインクジェット記録装置としては、図1に示すものを挙げることができる。図1は、インクジェット記録装置の斜視図である。図2は、図1に示した紫外線照射装置90A(図2の190Aに相当)、90B(図2の190Bに相当)の正面図である。図3は、図2のA-A矢視図である。
図1に示したインクジェット記録装置20は、記録媒体Pを副走査方向SSに送るモーター30と、プラテン40と、放射線硬化型インクジェットインクセットの各インクを微少粒径の液滴にしてヘッドノズルから噴射して記録媒体P上に吐出する記録ヘッド52と、該記録ヘッド52を搭載したキャリッジ50と、キャリッジ50を主走査方向MSに移動させるキャリッジモーター60と、記録ヘッド52から各インクの液滴を吐出して記録媒体P上に付着させた液滴に放射線を照射する一対の紫外線照射装置90A、90Bと、を備えている。
キャリッジ50は、キャリッジモーター60に駆動される牽引ベルト62によって牽引され、ガイドレール64に沿って移動する。
記録ヘッド52は、キャリッジ50に搭載されており、キャリッジ50の移動方向(以下、「主走査方向」ともいう。)MSへの動作に伴って、主走査方向MSに移動する。
また、記録ヘッド52は、放射線硬化型インクジェットインクセットの各インクを吐出可能である。図1の例では、記録ヘッド52は、シリアル型ヘッドであり、各色に対応した多数のヘッドノズルが備えられている。かかる記録ヘッド52が搭載されるキャリッジ50には、記録ヘッド52の他に、記録ヘッド52に供給されるブラックインクを収容したブラックインク容器としてのブラックカートリッジ54と、記録ヘッド52に供給されるカラーインクを収容したカラーインクとしてのカラーインクカートリッジ56とが搭載されている。各カートリッジ54、56に収容されているインクの組が、放射線硬化型インクジェットインクセットである。
本実施形態のインク付着工程において、記録ヘッド52から吐出される液滴量は、1pl以上20pl以下であることが好ましい。液滴量が上記範囲内であることによって、吐出安定性が良好であり、高画質の画像を得ることができる。
キャリッジ50のホームポジション(図1の右側の位置)には、停止時に記録ヘッド52のノズル面52aを密閉するためのキャッピング装置80が設けられている。印刷ジョブが終了してキャリッジ50がこのキャッピング装置80の上まで到達すると、図示しない機構によってキャッピング装置80が自動的に上昇して、記録ヘッド52のノズル面52aを密閉する。このキャッピングにより、ノズル内のインクの乾燥や変質が防止される。キャリッジ50の位置決め制御は、例えば、このキャッピング装置80の位置にキャリッジ50を正確に位置決めするために行われる。
また、図示はしないが、キャリッジ50のホームポジション(図1の右側の位置)には、停止時に記録ヘッド52のノズル面52aを払拭するためのワイプユニットが設けられてもよい。ワイプユニットは、キャッピング装置80とは干渉しない位置に設けられ、記録ヘッド52のノズルが形成されたノズル面52aを、スキージ状のワイパーブレードにより擦ることにより、ノズル面52aに付着した液滴、ミスト、及び/又は、それらの硬化物を除去することができる。
このようなインクジェット記録装置20を使用することにより、記録媒体上に放射線硬化型インクの液滴を吐出して記録媒体に付着させ塗膜を形成することができる。また、インクジェット記録装置20によれば、インク付着工程と紫外線照射工程とを別個の装置で行うことなく、インク付着工程と紫外線照射工程とを一の装置で連続的に行うことが可能となる。
放射線としては、紫外線、可視光線等を用いることができるが、放射線硬化型インクを紫外線により硬化する放射線硬化型インクとし、紫外線を用いて硬化させるようにすると、環境光等によるインクの硬化を抑制でき、取り扱いが容易となるためより好ましい。放射線を照射可能な照射手段としては、例えば図1及び図2に示す紫外線照射装置が挙げられる。
図1ないし図3に示すように、紫外線照射装置190A、190Bは、キャリッジ50の移動方向に沿った両側端にそれぞれ取り付けられている。
図2に示すように、記録ヘッド52に向かって左側に取り付けられた紫外線照射装置190Aは、キャリッジ50が右方向(図2の矢印B方向)に移動する右走査時に、記録媒体P上に吐出された液滴に対して紫外線照射を行う。一方、記録ヘッド52に向かって右側に取り付けられた紫外線照射装置190Bは、キャリッジ50が左方向(図2の矢印C方向)に移動する左走査時に、記録媒体P上に吐出された液滴に対して紫外線照射を行う。
各紫外線照射装置190A、190Bは、キャリッジ50に取り付けられて、紫外線光源192をそれぞれ1個ずつ整列支持した筐体194と、紫外線光源192の発光及び消灯を制御する(図示しない)光源制御回路とを備えている。図2及び図3に示すように、紫外線照射装置190A、190Bには、紫外線光源192がそれぞれ1個ずつ設けられているが2個以上設けてもよい。紫外線光源192としては、LED(Light Emitting Diode)又はLD(Laser Diode)のいずれかを使用することが好ましい。これにより、放射線光源として水銀灯ランプ、メタルハライドランプ、その他のランプ類を使用した場合と比較して、フィルター等の装備のために紫外線光源が大型化することを回避することができる。また、フィルターによる吸収で出射された放射線強度が低下することがなく、放射線硬化型インクを効率良く硬化させることができる。
また、各紫外線光源192は、出射される波長が同じものでもよいし、異なっていてもよい。紫外線光源192としてLED又はLDを使用する場合、出射される放射線の波長は350.0nm以上430.0nm以下程度の範囲とすればよい。
紫外線照射装置190A、190Bによれば、図2に示すように、記録ヘッド52からの吐出により記録媒体P上に付着させた液滴に対して、記録ヘッド52近傍の記録媒体P上を照射する紫外線光源192により放射線192aが照射され、少なくとも液滴の表面を硬化させて、記録媒体上に画像を形成することができる。
以下、本実施形態におけるインク付着工程及び紫外線照射工程を複数回繰り返すことによって、所望の領域に画像を形成する方法について、詳細に説明する。
まず、キャリッジ50を右方向(図2の矢印B方向)に移動させながら、記録媒体P上に1色又は複数色の放射線硬化型インク液滴を吐出して、紫外線照射装置190Aによって放射線を塗膜に照射する。次いで、記録媒体Pを副走査方向SSに移動させる副走査を行う。なお、本明細書中において、キャリッジ50を主走査方向MSの一方向に移動させながら液滴を吐出し、液滴に放射線を照射する1回の主走査のことを1パスという。
その後、キャリッジ50を左方向(図2の矢印C方向)に移動させながら上記インク付着工程に示す方法によって記録媒体P上に1色又は複数色の液滴を吐出して、紫外線照射装置190Bによって放射線を塗膜に照射する1回の主走査(1パス)をさらに行う。このとき、記録媒体上の塗膜は、紫外線照射装置190A及び紫外線照射装置190Bによって放射線が照射される。次に、記録媒体Pを副走査方向SSに移動させる副走査をさらに行う。
以上までの動作で、1回目のパスで形成された塗膜には、2回のパスによって放射線が照射され、1パス目に1回、2パス目に2回の合計3回の放射線の照射が行なわれる。また、2回目のパスで形成された塗膜には、1回のパスによって放射線が照射され、1回の放射線の照射が行なわれる。
このような動作をさらに繰り返し行うことによって、所定領域に塗膜の集合からなる画像を形成することができる。
また、本実施形態のインクジェット記録装置20は、さらに、記録媒体Pの移動方向である副走査方向SSの下流側に、別途、放射線照射手段(図示せず)を備えていてもよい。これにより、全てのパスを終え、記録媒体への画像の形成が完了した後に、記録媒体P上の塗膜を内部まで十分に硬化させることができる。
例えば、紫外線照射装置190A又は190Bによって照射される積算照射エネルギーが不十分であって、記録媒体P上の液滴の内部まで硬化されていない場合には、副走査方向SSの放射線照射手段により、液滴の内部まで確実に硬化させることができる。
副走査方向SSの放射線照射手段は、副走査方向SSに送られた記録媒体P上の液滴に放射線を照射できる位置に設けられていればよく、例えば、キャリッジ50上であって、かつ、記録ヘッド52の下流側(記録媒体Pの移動方向である副走査方向SS)に設置することができる。また、副走査方向SSの放射線照射手段としては、紫外線照射装置190A(190B)と同様の装置を用いることができる。
2.2.記録媒体
本実施形態のインクジェット記録方法で用いる記録媒体は、フィルム状、ボード状の形状を有する。
液体非吸収性の記録媒体としては、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアセタール、及びそれらの2種以上のブレンド組成物等の高分子のフィルムやプレート、二酢酸セルロース、三酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酪酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、硝酸セルロース等のフィルムやプレート、鉄、銀、銅、アルミニウム等の金属の箔やプレート、又はそれら金属を蒸着したプレートやフィルム、ステンレスや真鋳等の合金の箔やプレート、ガラス板等が挙げられる。
液体低吸収性の記録媒体としては、表面に液体を受容するための塗工層(受容層)が設けられた記録媒体が挙げられ、例えば、上記のフィルムやプレートの表面に、親水性ポリマー等が塗工されたもの、シリカ、チタン等の粒子がバインダー(例えばポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等の親水性高分子)とともに塗工されたものが挙げられる。また、液体低吸収性の記録媒体としては、基材が紙であるものとして、アート紙、コート紙、マット紙等の印刷本紙が挙げられる。
液体非吸収性又は液体低吸収性の記録媒体とは、液体を全く吸収しない又はほとんど吸収しない性質を有する記録媒体を指す。定量的には、液体非吸収性又は液体低吸収性の記録媒体とは、「ブリストー(Bristow)法において接触開始から30msec1/2までの水吸収量が10mL/m以下である記録媒体」を指す。このブリストー法は、短時間での液体吸収量の測定方法として最も普及している方法であり、日本紙パルプ技術協会(JAPAN TAPPI)でも採用されている。試験方法の詳細は「JAPAN TAPPI紙パルプ試験方法2000年版」の規格No.51「紙及び板紙-液体吸収性試験方法-ブリストー法」に述べられている。これに対して、液体吸収性の記録媒体とは、液体非吸収性及び液体低吸収性に該当しない記録媒体のことを示す。なお、本明細書では、液体非吸収性、液体低吸収性及び液体吸収性を、単に非吸収性、低吸収性及び吸収性と称することがある。
記録媒体は、無色透明、半透明、着色透明、有彩色不透明、無彩色不透明等であってもよい。また記録媒体は、それ自体が着色されていたり、半透明や透明であってもよい。
本実施形態の記録媒体は、液体非吸収性又は液体低吸収性であることが好ましい。また、記録媒体は、可塑剤を含むことがより好ましい。そのような記録媒体としては、ポリ塩化ビニルのシート及びフィルムが挙げられる。可塑剤の種類や配合量は、シート又はフィルムがインクジェット法により画像を形成できる程度の硬度やコシを有する限り特に制限はなく、各種の公知の種類の可塑剤を適宜の量で配合することができる。
上記の記録媒体は、表面エネルギーが、20.0mN/m以上50.0mN/m以下程度であり、好ましくは25.0mN/m以上45.0mN/m以下、より好ましくは30.0mN/m以上40.0mN/m以下程度のものを選択することが好ましい。また、濃インクの濡れ性を良好にする観点では、好ましくは30.0mN/m以上45.0mN/m以下、より好ましくは30.0mN/m以上40.0mN/m以下程度である。
なお、記録媒体の表面エネルギー(表面自由エネルギー)は、例えば、JIS K6768:1999に準拠して測定することができる。また、濡れ性チェックペン、ダインペン等として、例えば、株式会社マシンテックス等から市販されているテストペンを用いて測定することができる。得られる表面エネルギーの単位は、dyne/cmとなるが、mN/mに換算しても値は同じである。また、固体の表面自由エネルギーの単位は、mJ/mと表されるが、表面張力の単位(mN/m)に換算しても値は同じである。
2.3.インク付着工程
また、本実施形態のインクジェット記録方法は、記録媒体に濃インクを付着させる第1のインク付着工程と、記録媒体に淡インクを付着させる第2のインク付着工程と、紫外線を照射した濃インク又は淡インクに、濃インク又は淡インクを付着させる第3のインク付着工程と、を含む。
これらの第1のインク付着工程、第2のインク付着工程、第3のインク付着工程は、上述のインクジェット記録装置により行うことができる。また、第3のインク付着工程は、紫外線を照射した濃インク又は淡インクに、濃インク又は淡インクを付着させる工程であるが、上述のインクジェット記録装置を用い、副走査の送り量を小さくすれば、1回のパスで付着、硬化した塗膜に対して濃インク又は淡インクを付着させることができる。この場合の副走査の送り量は、例えば、副走査方向に並ぶノズルの列の長さよりも短い長さである。これにより記録媒体の同一の領域に対して2回以上のパスでインクを付着させることができ、紫外線を照射した濃インク又は淡インクに、濃インク又は淡インクを付着させることができる。
2.4.紫外線照射工程
本実施形態のインクジェット記録方法は、記録媒体に付着した濃インク及び淡インクの一方又は両方に紫外線を照射する紫外線照射工程を有する。また、本実施形態のインクジェット記録方法は、記録媒体に付着した濃インクに紫外線を照射する第1の紫外線照射工程と、記録媒体に付着した淡インクに紫外線を照射する第2の紫外線照射工程と、記録媒体に付着した濃インク及び淡インクの一方又は両方に紫外線を照射する第3の紫外線照射工程と、を有してもよい。これらの紫外線照射工程は、いずれも上述のインクジェット記録装置により行うことができる。
本実施形態のインクジェット記録方法の紫外線照射工程では、上述の濃インク及び/又は淡インクに対して紫外線を照射する。かかる紫外線は、紫外線発光ダイオード(UV-LED)により発生される。
紫外線照射工程では、記録装置の1回の主走査あたり、50.0mJ/cm以上で紫外線が照射される。また、1回の主走査あたりの紫外線の照射量は、55.0mJ/cm以上であることがより好ましく、60.0mJ/cm以上であることがさらに好ましく、65.0mJ/cm以上であることがさらに好ましい。
2.5.記録領域の光学濃度
本実施形態のインクジェット記録方法によれば、記録条件に基づいて記録媒体に所定の画像を形成することができる。形成される画像には特に制限はなく、光学濃度の高い領域
、光学濃度の低い領域、及び、これらの混在する画像を形成することもできる。換言すると、記録媒体に、発色濃度の高い画像、発色濃度の低い画像を形成することができる。
ここで、「記録条件」とは、インクジェット記録装置を用いて画像を記録する際に設定する条件のこといい、具体的には、各インクの液滴一滴あたりの吐出量、Duty値、記録解像度、記録媒体への付着量、ドットの重なりの程度、記録媒体の種類などを指す。
なお、「Duty値」とは、下式で算出される値である。
Duty(%)=実吐出ドット数/(縦解像度×横解像度)×100
(式中、「実吐出ドット数」は単位面積当たりの実吐出ドット数であり、「縦解像度」および「横解像度」はそれぞれ単位長さ当たりの解像度である。)
光学濃度の高い領域は、比較的高いDutyで、濃インクのドットが淡インクのドットよりも相対的に多く打滴される。光学濃度の低い領域では、比較的低いDutyで、淡インクのドットが濃インクのドットよりも相対的に多く打滴される。
また、高いDutyで形成される画像の領域では、先に付着したインク滴の上にさらにインク滴が付着する頻度が高くなる。このことを本明細書では「インク-オン-インク」ということがある。また低いDutyで形成される画像の領域では、インク-オン-インクの頻度は小さく、付着するインク滴の間隔が大きくなる。
インク-オン-インクの場合、先に付着したインク滴が硬化した後、この硬化物が下地となりさらにインクが付着する。この場合の下地の表面エネルギーは、下地となったインクの表面張力に等しい。
ここで、下地に対するインク滴の濡れ性は、インクの表面張力及び下地の表面エネルギーに依存して変化する。すなわち、インクの表面張力が、下地の表面エネルギーよりも低い場合には濡れ性が高くなり、インクの表面張力が、下地の表面エネルギーよりも高い場合には濡れ性が低くなる。なお濡れ性は、接触角として表現することができ、一般にはYoungの式:γ=γcosθγLS (式中、γは下地の表面張力(表面エネルギーに等しい)、γはインクの表面張力、θは接触角、γLSは下地とインクとの間の界面張力を表す。)により理解される。
このようなことから、本実施形態のインクジェット記録方法では、光学濃度が高くDutyの高い領域では、濃インクの打滴が相対的に多くかつインク-オン-インクとなるので、濃インクの表面張力を高くすることで下地の表面エネルギーを高くする。これにより後から付着する濃インクの濡れ性を高めて、高Duty領域の画像の表面をレベリングしてグロス調の画像とすることができる。これにより色再現範囲を向上することができる。
また、上記のことから、本実施形態のインクジェット記録方法では、光学濃度が低くDutyの低い領域では、淡インクの打滴が相対的に多くなるので、淡インクの表面張力を低くすることで記録媒体に対する濡れ性をよくする。これにより低Duty領域の画像の粒状性を抑制することができる。
3.実験例
以下、本発明を実験例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。以下「%」は、特に記載のない限り、質量基準である。
3.1.インクの調製
各例のインクは、表1に示す組成(単位:質量%)となるように混合し、これを高速水
冷式撹拌機により撹拌することにより調製した。なお、顔料(PR122:C.I.ピグメントレッド122)はあらかじめ分散剤としてSolsperse 36000(LUBRIZOL社製商品名)を顔料に対して50質量%添加した分散液を用いて配合した。
Figure 0007172506000003
表1中、各成分は以下の通りである。
PEA:フェノキシエチルアクリレート
VEEA:アクリル酸2-(2-ビニロキシエトキシ)エチル
DPGDA:ジプロピレングリコールジアクリレート
IBXA:イソボニルアクリレート
n-VC:n-ビニルカプロラクタム
819:商品名「IRGACURE 819」BASF社製、重合開始剤
TPO:商品名「IRGACURE TPO」BASF社製、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
MEHQ:ヒドロキノンモノメチルエーテル、重合禁止剤
BYKUV3500:商品名、BYK Additives&Instruments社製、アクリル基を有するポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン:スリップ剤
BYK350:商品名、BYK Additives&Instruments社製、ポリアクリレート系界面活性剤:スリップ剤
カーボンブラック:C.I.ピグメントブラック7
PB15:3:C.I.ピグメントブルー15:3
PR122:C.I.ピグメントレッド122
PY155:C.I.ピグメントイエロー155
表1に示した各インクの表面張力は、自動表面張力計CBVP-Z(協和界面科学社製)により測定し、結果を表1に記載した。
3.2.インクセット
表1に示す組合せで、濃インク1セット、濃インク2セット、淡インク1セット、淡インク2セットとした。さらに、表2の例1~例4に示す組合せで、7色からなるインクセットとした。
Figure 0007172506000004
3.3.インクセットの評価
表2に示す各例のインクセットについて、キャリッジに照射強度50.0mJ/cmの紫外線照射装置を設けたインクジェットプリンタPX-G920(セイコーエプソン株式会社製)の改造機を用い、1パスごとに365nmの波長の紫外線を照射しながら、常温・常圧下で液滴を着弾させてPETフィルム上にテストパターンを記録した。
得られた各例のテストパターンを以下の項目及び基準で評価し、評価結果を表2に記載した。
色再現範囲
印刷を行った硬化膜を、分光光度計(X-rite社製)を用いて測色し、L色空間における色再現領域をプロットすることで濃度の評価を行った。得られた色再現領域とパントーンの色再現領域とを比較した。
A:パントーンカバー率50%以上
B:パントーンカバー率50%未満
埋まり性(目視確認)
Duty 0%から100%まで、10%刻みでDutyを変えた硬化膜の階調パターンを作成し、目視にて以下の観点で確認した。
A:ベタ印刷パターンが均一に埋まっている。
B:ベタ印刷パターンにスジムラがある。
粒状性(目視確認)
埋まり性評価と同じサンプルを作成し、目視にて以下の観点で確認した。
A:低Duty部(10~20%)のドット感が確認できない。
B:低Duty部(10~20%)のドット感が確認できる。
表2をみると、濃インクの表面張力が淡インクの表面張力よりも大きい例1において、色再現範囲、埋まり性、粒状性のすべてが良好であった。これに対して濃インクの表面張力が淡インクの表面張力以下である例2~例4では、色再現範囲及び埋まり性の両立ができなかった。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成、例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成、を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
20…インクジェット記録装置、30…モーター、40…プラテン、50…キャリッジ、52…記録ヘッド、54…ブラックインクカートリッジ、56…カラーインクカートリッジ、60…キャリッジモーター、62…牽引ベルト、64…ガイドレール、80…キャッピング装置、90A(190A)、90B(190B)…活性紫外線照射装置、192、193…活性紫外線光源、194…筐体、P…記録媒体

Claims (3)

  1. 濃ブラック、濃シアン、濃マゼンタ及び濃イエローの4種の放射線硬化型の濃インク及び淡ブラック、淡シアン及び淡マゼンタの3種の放射線硬化型の淡インクを備え、
    各前記濃インクの色材含有量は、0.5質量%以上10質量%以下であり、
    各前記淡インクの色材含有量は、前記濃インクに含有される色材の質量を1(基準)とした場合に0.20以上0.50以下であり、
    前記濃インクの表面張力をγ1(mN/m)、前記淡インクの表面張力をγ2(mN/m)としたときに、下記式(2)の関係を満たす、放射線硬化型インクジェットインクセット。
    γ1-γ2≧10.0(mN/m) ・・・(2)
  2. 請求項1において、
    前記濃インク及び前記淡インクの少なくとも1つは、
    下記一般式(I)で表される化合物と、
    Figure 0007172506000005
    (式(I)中、Rは水素原子又はメチル基であり、Rは炭素数2以上20以下の2価の有機残基であり、Rは水素原子又は炭素数1以上11以下の1価の有機残基である。)
    アシルフォスフィンオキサイド系化合物と、
    を含む、放射線硬化型インクジェットインクセット。
  3. 請求項1又は請求項に記載の放射線硬化型インクジェットインクセットを用い、シリアル型の記録装置により行うインクジェット記録方法であって、
    記録媒体に前記濃インクを付着させる第1のインク付着工程と、
    前記記録媒体に付着した前記濃インクに紫外線を照射する第1の紫外線照射工程と、
    前記記録媒体に前記淡インクを付着させる第2のインク付着工程と、
    前記記録媒体に付着した前記淡インクに紫外線を照射する第2の紫外線照射工程と、
    前記紫外線を照射した前記濃インク又は前記淡インクに、前記濃インク又は前記淡インクを付着させる第3のインク付着工程と、
    前記記録媒体に付着した前記濃インク及び前記淡インクの一方又は両方に紫外線を照射する第3の紫外線照射工程と、
    を含み、
    前記紫外線は、紫外線発光ダイオードにより発生され、
    前記紫外線照射工程では、前記記録装置の1回の主走査あたり、50.0mJ/cm以上で前記紫外線が照射される、インクジェット記録方法。
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