JP7257125B2 - インクジェット印刷装置、インクジェット印刷方法 - Google Patents

Description

本発明は、紫外光を照射することにより硬化する、紫外線硬化型インクを吐出して印刷する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、インクを乾燥させるための時間が必要なく高速生産も可能であり、しかも設置面積は小さいという利点もある。しかし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８（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ヘッド部（吐出部）２１０と、紫外光を照射する紫外光源２２０を備える。印刷媒体２５０はヘッド部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８（Ｂ）のように紫外光源から紫外光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。

表面の平滑性が良く、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

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、皮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。

具体的には例えばインクを吸収しにくい印刷媒体の曲面部分に、紫外線硬化型インクで光沢感のある画像を形成しようと考えた場合、従来の紫外線硬化型インクで平坦化をするために、紫外光照射のタイミングを遅らせると、垂れが生じてしまい、良好な画像が得られない。

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。

紫外線硬化型インクの粘度を増大させることも一つの考え方ではある。しかしインクジェット印刷方式を用いる場合には、小容量の液滴吐出のためには、例えば数十ｍＰａ・ｓ以下の低粘度であることが必須である。しかしこの程度の粘度では、印刷媒体上で硬化させるまでの時間を遅らせて平坦化をしようとすると、最初から粘度が低すぎるため混色による画質の低下が避けにくい。そこで本発明では、印刷媒体上にインクが着弾した後に粘度が増大するインクの組成を用いることにする。

（１）本発明は、紫外線硬化型インクを用いて印刷を行う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印刷媒体表面へ吐出する吐出部と、前記吐出部からの前記紫外線硬化型インクの吐出を制御する制御部と、を備え、前記紫外線硬化型インクはチキソトロピー付与剤を含有しており、前記制御部により、前記紫外線硬化型インクが吐出時には１～２０ｍＰａ・ｓの粘度とされ、前記印刷媒体に着弾後５秒以内に８０ｍＰａ・ｓ以上の粘度とされ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。

チキソトロピー（Ｔｈｉｘｏｔｒｏｐｙ）とは、高い剪断応力を受け続けると粘度が低下し、剪断応力を低下させると粘度が増大する性質のことである。例えば互いに水素結合をする物質の粒子を液体中に添加した場合に、液体をかき混ぜなければ互いの水素結合を保って粘度が増大した状態を保つが、液体をかき混ぜると水素結合が切断されて粘度が低下するといった原因で生じる。インクジェット印刷装置の吐出部においてはノズルからインクが押し出されるときには、インクに大きな剪断応力がかかる。

上記（１）に記載の発明によれば、紫外線硬化型インクにチキソトロピー付与剤を含有することで、吐出前には吐出が可能な程度に低粘度であり、吐出後、印刷媒体上に着弾した状態で高い剪断応力がかかっていないときには、粘度が増大していく性質をもたせることができる。このためこのようなインクは、印刷媒体着弾直後は平坦化する程度の流動性を持つものの、時間経過とともに粘度が増大するので、インク拡散を原因とする混色による画質の低下が生じ難いという優れた効果を奏する。

また上記（１）に記載の発明によれば、紫外線硬化型インクが、吐出時の粘度が１～２０ｍＰａ・ｓであるため、インク吐出部から吐出可能であり、低剪断時（０．１（１／ｓ））の粘度が印刷媒体に着弾後５秒以内に８０ｍＰａ・ｓ以上となるので、インクが印刷媒体上で平坦化した後に、増粘するので混色し難い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、前記吐出時に前記紫外線硬化型インクに対し高剪断応力をかけるものであ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、紫外線硬化型インクにチキソトロピー付与剤を含有することで、吐出時には吐出が可能な程度に低粘度に保てるという優れた効果を奏する。

（３）本発明は、前記紫外線硬化型インクは、色材を更に含むことを特徴とする上記（１）又は上記（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、混色し難い紫外線硬化型インクを用いることができるので、例えば曲面への印刷の場合にも垂れが生じにくく光沢感のあるフルカラー印刷が可能になるという優れた効果を奏する。

（４）本発明は、前記紫外線硬化型インクは無機粒子を含むことを特徴とする上記（１乃至上記（３）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（４）に記載の発明によれば、安価で分散性のよいチキソトロピー付与剤を実現できるという優れた効果を奏する。

（５）本発明は、前記無機粒子は、シリカを含むことを特徴とする上記（４に記載のインクジェット印刷装置を提供する。

シリカ、特に乾式法と呼ばれる四塩化ケイ素の火炎加水分解法で製造されるフュームドシリカは、粒子表面のシラノール基が、互いに水素結合をすることにより液体中で三次元の網目構造を形成してチキソトロピー性を付与する。上記（５）に記載の発明によれば、紫外線硬化型インクがシリカを含むことでチキソトロピー性を獲得し、平坦化するが混色し難いという通常両立しにくい二つの課題の解決が可能に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は、表面をジメチルシリル又はジメチルポリシロキサンにより表面修飾された平均一次粒径７～１６ｎｍのシリカ粒子を１～１０ｗｔ％含有する上記（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、シリカ粒子がジメチルシリル又はジメチルポリシロキサンにより表面修飾されることで疎水化されることで、例えば極性のあるアクリルモノマーを希釈剤としてインクに用いる場合にも、増粘性が確保され、印刷媒体着弾後に平坦化するが混色し難いという通常両立しにくい二つの課題の解決が可能になるという優れた効果を奏する。

（７）本発明は、上記（１）乃至上記（６）のうちのいずれかに記載のインクジェット印刷装置により作成される印刷物は、印刷後にラミネートフィルムと貼りあわせ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。

インク層表面の平滑性が悪い場合、印刷物の表面に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、上記（１）乃至上記（７）のうちのいずれかに記載のインクジェット印刷装置により作成される印刷物は、前記印刷媒体が曲率を持った表面である曲面部を有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（８）に記載の発明によれば、印刷媒体に着弾後５秒以内に８０ｍＰａ・ｓ以上となるので、印刷媒体が曲率を持った表面であっても垂れを生じることなく印刷が定着するという優れた効果を奏する。

（９）本発明は、紫外線硬化型インクを吐出する吐出ステップを備え、前記紫外線硬化型インクはチキソトロピー付与剤を含有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（９）に記載の発明によれば、紫外線硬化型インクにチキソトロピー付与剤を含有することで、吐出前には吐出が可能な程度に低粘度であり、吐出後、印刷媒体上に着弾した状態で剪断応力がかかっていないときには、粘度が増大していく性質をもたせることができる。このためこのようなインクは、印刷媒体着弾後平坦化する程度の流動性をもたせることが可能なものの、時間経過とともに粘度が増大するので、インク拡散を原因とする混色による画質低下が生じ難いという優れた効果を奏する。

なお上記（９）に記載の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１～９記載のインクジェット印刷装置、及び、インクジェット印刷方法によれば、インク層表面の平坦化と、高画質を両立しうるという優れた効果を奏し得る。

（Ａ）本発明の実施形態に係るインクジェット印刷装置によるインク吐出の説明図である。（Ｂ）紫外線硬化型インクが、印刷媒体上に着弾した後に平坦化する態様の説明図である。（Ｃ）平坦化された紫外線硬化型インクに紫外光を照射して硬化させる動作の説明図である。 実施例で用いた３種の紫外線硬化型インク（サンプルＡ、サンプルＢ、及び、サンプルＣ）の組成を示す図表である。 レオメーター（動的粘弾性測定器）により測定されたサンプルＡ、サンプルＢ、及び、サンプルＣにおける粘度の剪断速度依存性を示す実験結果である。 レオメーター（動的粘弾性測定器）により測定されたサンプルＡ、サンプルＢ、及び、サンプルＣの、吐出前状態と、印刷媒体上に着弾後状態における粘度の時間依存性を近似的に示す実験結果である。 （Ａ）シリカ含有インクによる印刷結果（Ｂ）シリカ非含有インクによる印刷結果。 （Ａ）チキソトロピー付与剤を含まない紫外線硬化型インクで印刷して硬化させた後、印刷面に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）チキソトロピー付与剤を含んだ紫外線硬化型インクで印刷し平坦化を待って硬化させた後、印刷面に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。 印刷媒体が曲率を持っている場合の印刷態様を説明する説明図である。 （Ａ）インクジェット印刷装置によるインク吐出の説明図である。（Ｂ）紫外線硬化型インクが、インク表面の凸凹を維持したまま硬化する態様を示す説明図である。

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７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す。なお、各図において一部の構成を適宜省略して、図面を簡略化する。そして、部材の大きさ、形状、厚みなどを適宜誇張して表現する。

図１（Ａ）は、本発明の実施形態に係るインクジェット印刷装置によるインク吐出の説明図である。インクジェット印刷装置１は、紫外線硬化型インク液滴６０を印刷媒体５０に対して垂直に吐出するヘッド部（吐出部）１０と、紫外光を照射する紫外光源２０と、インクジェット印刷装置１全体の制御を行う制御部１３０と、ヘッド部（吐出部）１０と対向した位置に配設され、印刷媒体５０を支持する印刷台４０を備える。

紫外光照射部２０が照射する光の中心波長は３６５ｎｍ～４１０ｎｍであり、光源としては、例えば光の中心波長が３６５ｎｍのＬＥＤが望ましい。

ヘッド部１０は、図中ＸＹ平面内において二次元的に走査される。具体的には、ヘッド部１０は、予め決められた主走査方向である図中Ｙ方向に、主走査駆動部（図示省略）によって駆動され、主走査動作がおこなわれる。主走査動作とは、例えば、印刷中の印刷物に対して相対的に主走査方向へ移動しつつ、紫外線硬化型インクの液滴６０を吐出する動作のことである。また副走査方向である図中Ｘ方向に、ヘッド部１０は副走査駆動部（図示省略）によって駆動され、走査される。ヘッド部１０を移動させる駆動部、具体的には、主走査駆動部と、副走査駆動部は、それぞれ制御装置１３０によって制御される。インクジェット印刷装置１の構造の詳細については、公知技術であるため詳細説明は省略する。

なおインクジェット印刷装置１は、印刷媒体５０を加熱する加熱部を備えていてもよい。印刷媒体５０を加熱するとインクを構成するモノマーと印刷媒体５０の組み合わせの種類よっては、印刷媒体５０へのインク浸透効果による平滑性促進効果が得られる。

さて本実施形態において、紫外線硬化型インク液滴６０は、吐出部１０に備えられたノズルから図中Ｚ方向下向きに吐出され、印刷媒体５０の表面上に着弾して紫外線硬化型インク６５のようにインク層を形成する。吐出部１０において紫外線硬化型インクには、吐出のために備えられたピエゾ素子等により高い剪断応力がかかっている。具体的には、吐出部１０内のインクには、例えば１００００（１／ｓ）といった高い剪断応力がかかっている。このとき紫外線硬化型インクの粘度は、例えば１～２０ｍＰａ・ｓである。

吐出部１０から吐出されて、印刷媒体５０に着弾した紫外線硬化型インク液滴６０は、低い剪断応力、例えば０．１（１／ｓ）がかかる状態になる。このとき、紫外線硬化型インクの粘度は、印刷媒体５０に着弾後５秒以内に８０ｍＰａ・ｓとなる。そして着弾後、紫外線硬化型インクが平坦化した後（図１（Ｂ）参照）、紫外光照射部２０から紫外光７０が照射されて、紫外線硬化型インク６５を硬化させる（図１（Ｃ）参照）。このとき、平坦化により平坦化前のインク層表面Ｓ１より平坦化後のインク層表面Ｓ２は、凸凹が少なくなり、平坦化前のインクの高さＨ１より平坦化後のインクの高さＨ２は小さくなる。しかし紫外線硬化型インク液滴６０が印刷媒体５０に着弾した後には、チキソトロピー性により粘度が増大するため、ある程度平坦化はしても混色はし難い。

このようなチキソトロピー性を紫外線硬化型インクに付与するためには、紫外線硬化型インクがチキソトロピー付与剤を含有するようにする。

具体的には紫外線硬化型インクは、チキソトロピー付与剤として無機粒子を含み、無機粒子はシリカを含む。ここでシリカは、乾式法と呼ばれる四塩化ケイ素の火炎加水分解法で製造されるフュームドシリカが好ましい。

また、シリカは、表面を、例えばジメチルシリル又はジメチルポリシロキサンにより表面修飾された、例えば平均一次粒径が７～１６ｎｍの疎水性シリカ粒子であることが望ましい。紫外線硬化型インクは該シリカ粒子を１～１０ｗｔ％含有する。

なお紫外線硬化型インクは、色材（色素）を更に含んでよい。なお紫外線硬化型インクの主な組成は次に説明するとおりである。

一般に紫外線硬化型インクは、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、重合性化合物や希釈モノマーとして各種モノマーやオリゴマーを含む。具体的には、モノマーは単官能モノマーや多官能モノマーである。

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。

紫外線硬化型インクは以下を含む。

チキソトロピー付与剤：フュームドシリカ（日本アエロジル株式会社製 ＡＥＲＯＳＩＲ（登録商標）Ｒ９７６（ジメチルジクロロシランで表面処理したもの）

重合性化合物：ＩＢＸＡ（イソボルニルアクリレート）

光重合開始剤：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）

増感剤：ＤＥＴＸ（２，４－ジエチルチオキサン－９－オン）

色素（Ｐｉｇｍｅｎｔ）

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。

図２に、実験で用いた紫外線硬化型インクであるサンプルＡ、サンプルＢ、サンプルＣの配合表を示す。具体的にはサンプルＡ及びサンプルＢには、チキソトロピー付与剤としてシリカ粒子Ｒ９７６が含有され、サンプルＣにはチキソトロピー付与剤は含有されない。

図３には、レオメーター（動的粘弾性測定器）により測定されたサンプルＡ、サンプルＢ、及び、サンプルＣにおける粘度の剪断速度依存性を示す実験結果を示す。縦軸は粘度（単位はｍＰａ・ｓ）、横軸は剪断速度（単位は１／ｓ）である。シリカ粒子が含まれるサンプルＡとサンプルＢにおいては、チキソトロピー性が現れている。具体的には、剪断速度が低い状態、すなわちサンプルである紫外線硬化型インクにかかる剪断応力が小さい状態では、粘度が１００ｍＰａ・ｓ以上であり、剪断速度が高い状態、すなわちサンプルである紫外線硬化型インクにかかる剪断応力が大きい状態では、粘度が２０ｍＰａ・ｓ以下となる。これに対して、シリカ粒子が含まれていないサンプルＣでは、粘度の剪断速度依存性は小さく、粘度は１０ｍＰａ・ｓ程度である。

図４には、レオメーター（動的粘弾性測定器）により測定されたサンプルＡ、サンプルＢ、及び、サンプルＣの、吐出前状態と、印刷媒体上に着弾後状態における粘度の時間依存性を示す実験結果を示す。縦軸は粘度（単位はｍＰａ・ｓ）、横軸は時間経過を示すが、吐出前（吐出時）１００においては、紫外線硬化型インクには高剪断応力がかかり、印刷媒体上に着弾後１２０においては、紫外線硬化型インクにかかる剪断応力は低い。吐出前状態１００においては、サンプルＡ、サンプルＢ、及び、サンプルＣのいずれについても粘度は１０ｍＰａ・ｓ程度と小さい。インク吐出後、印刷媒体５０上に着弾後状態１２０においては、チキソトロピー付与剤としてシリカ粒子を含むサンプルＡ及びサンプルＢにおいては、時間経過とともに粘度が増大する。具体的には着弾後、約５秒後以降には粘度が８０ｍＰａ・ｓ以上となっており時間経過に従って粘度が増大する。これに対して、チキソトロピー付与剤を含まないサンプルＣにおいては、吐出前１００と印刷媒体上に着弾後１２０でほとんど粘度の変化は無く、約１０ｍＰａ・ｓという低粘度のままである。

なお本実施例において粘弾性を測定するレオメータとしては、Ａｎｔｏｎ Ｐａａｒ社製ＭＣＲ３０２を用いた。

図５（Ａ）は、シリカ含有インクによる印刷結果である。着弾後のインクについて着弾干渉が無く、インクの混色が少ないため印刷結果は、印字濃度によらずはっきりしている。これに対して図５（Ｂ）は、シリカ無しインクによる印刷結果である。着弾後のインクについて着弾干渉が生じていまい、特に低い印字濃度の場合には印刷のボケが生じ、全体として印刷むらの大きな印刷結果となっている。

図６（Ａ）は、チキソトロピー付与剤を含まない紫外線硬化型インクで印刷して硬化させた後、印刷面に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。具体的には、インクジェット印刷装置１により作成される印刷物は、印刷後にラミネートフィルム１４０と貼りあわされる。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１４０の間に気泡１５０が生じてしまう。このような気泡１５０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。

これに対して図６（Ｂ）は、チキソトロピー付与剤を含んだ紫外線硬化型インクで印刷し平坦化を待って硬化させた後、印刷面に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。着弾後硬化する前に、紫外線硬化型インク６５は低い粘度を保つので、ある程度平坦化して表面の凸凹も小さくなる。このためラミネートフィルム１４０と硬化した紫外線硬化型インク６５の間の気泡は少なくなり、シルバリングと呼ばれる外観不良を生じ難くなる。

図７は、印刷媒体５０が曲率を持っている場合のインクジェット印刷装置１による印刷態様を説明する説明図である。吐出部１０からＺ方向下向きに吐出される紫外線硬化型インク液滴６０は、曲率を持つ印刷媒体５０の表面に着弾し定着する。本実施形態に係るインクジェット印刷装置１の紫外線硬化型インクは、着弾後５秒以内に８０ｍＰａ・ｓ以上の粘度に達するので、重力による垂れが生じ難く、混色も起こりにくい。

本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にチキソトロピー付与剤を含有することで、吐出前には吐出が可能な程度に低粘度であり、吐出後、印刷媒体５０上に着弾した状態で高い剪断応力がかかっていないときには、粘度が増大していく性質をもたせることができる。このためこのようなインクは、印刷媒体５０に着弾後平坦化する程度の流動性を持つものの、時間経過とともに粘度が増大するので、インク拡散を原因とする混色による画質低下が生じ難いという優れた効果を奏する。

本実施形態に係るインクジェット印刷装置１によれば、混色し難い紫外線硬化型インク６５を用いることができるので、例えば曲面への印刷の場合にも垂れが生じにくく光沢感のあるフルカラー印刷が可能になるという優れた効果を奏する。

本実施形態に係るインクジェット印刷装置１によれば、安価で分散性のよいチキソトロピー付与剤を実現できるという優れた効果を奏する。

シリカ、特に乾式法と呼ばれる四塩化ケイ素の火炎加水分解法で製造されるフュームドシリカは、粒子表面のシラノール基が、互いに水素結合をすることにより液体中で三次元の網目構造を形成してチキソトロピー性を付与する。本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がシリカを含むことでチキソトロピー性を獲得し、平坦化するが混色し難いという通常両立しにくい二つの課題の解決が可能になるという優れた効果を奏する。

本実施形態に係るインクジェット印刷装置１によれば、シリカ粒子がジメチルシリル又はジメチルポリシロキサンにより表面修飾されていることで疎水化され、例えば極性のあるアクリルモノマーを希釈剤としてインクに用いる場合にも、増粘性が確保され、印刷媒体着弾後に平坦化するが混色し難いという通常両立しにくい二つの課題の解決が可能になるという優れた効果を奏する。

本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、高剪断時（１００００（１／ｓ））の粘度が１～２０ｍＰａ・ｓであるため、インク吐出部１０から吐出可能であり、低剪断時（０．１（１／ｓ））の粘度が印刷媒体５０に着弾後５秒以内に８０ｍＰａ・ｓ以上となるので、紫外線硬化型インク６５が印刷媒体５０上で平坦化した後に、増粘するので混色し難い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、印刷物の表面にラミネートフィルム１４０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に着弾後５秒以内に８０ｍＰａ・ｓ以上となるので、印刷媒体５０が曲率を持った表面であっても垂れを生じることなく印刷が定着するという優れた効果を奏する。

尚、本発明のインクジェット印刷装置、及び、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。

１ インクジェット印刷装置
１０ ヘッド部（吐出部）
２０ 紫外光照射部
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
１００ 吐出前状態（吐出時）
１２０ 着弾後状態
１３０ 制御部
１４０ ラミネートフィルム
１５０ 気泡
２０１ インクジェット印刷装置
２１０ ヘッド部（吐出部）
２２０ 紫外光照射部
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
Ｓ１ 平坦化前のインク層面
Ｓ２ 平坦化後のインク層面
Ｈ１ 平坦化前のインクの高さ
Ｈ２ 平坦化後のインクの高さ
Ａ シアンＰｉｇｍｅｎｔとシリカを含む紫外線硬化型インク
Ｂ マゼンタＰｉｇｍｅｎｔとシリカを含むＵＶインクインク
Ｃ マゼンタＰｉｇｍｅｎｔを含みシリカを含まない紫外線硬化型インク

Claims (8)

1. 紫外線硬化型インクを用いて印刷を行う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印刷媒体表面へ吐出する吐出部と、
   前記吐出部からの前記紫外線硬化型インクの吐出を制御する制御部と、
   を備え、
   前記紫外線硬化型インクはチキソトロピー付与剤として無機粒子を含有しており、前記吐出部による吐出前であって且つ剪断応力が掛けられていない状態の粘度が１００ｍＰａ・ｓ以上であり、
   前記吐出部は、前記紫外線硬化型インクを吐出する際に前記紫外線硬化型インクに剪断応力を与える吐出用素子を有し、
   前記吐出用素子によって前記紫外線硬化型インクが吐出される時に生じる剪断応力により、前記紫外線硬化型インクは１～２０ｍＰａ・ｓの粘度とされ、前記印刷媒体に着弾後５秒以内に前記紫外線硬化型インクは８０ｍＰａ・ｓ以上の粘度とされ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、前記吐出される時に前記紫外線硬化型インクに対し高剪断応力をかけるもの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印刷装置。
3. 前記紫外線硬化型インクは、色材を更に含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインクジェット印刷装置。
4. 前記無機粒子は、シリカを含むことを特徴とする請求項１から請求項３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。
5. 前記紫外線硬化型インクは、表面をジメチルシリル又はジメチルポリシロキサンにより表面修飾された平均一次粒径７～１６ｎｍのシリカ粒子を１～１０ｗｔ％含有する請求項４に記載のインクジェット印刷装置。
6. 請求項１から請求項５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により作成される印刷物は、印刷後にラミネートフィルムと貼りあわせることを特徴とするインクジェット印刷装置。
7. 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により作成される印刷物は、前記印刷媒体が曲率を持った表面である曲面部を有することを特徴とするインクジェット印刷装置。
8. 紫外線硬化型インクに剪断応力を与える吐出用素子によって該紫外線硬化型インクを印刷媒体に向かって吐出する吐出ステップを備え、
   前記紫外線硬化型インクはチキソトロピー付与剤としての無機粒子を含有し、前記吐出ステップによる吐出前であって且つ剪断応力が掛けられていない状態の粘度が１００ｍＰａ・ｓ以上であり、
   前記吐出ステップにおいて、前記吐出用素子によって前記紫外線硬化型インクが吐出される時に生じる剪断応力により、前記紫外線硬化型インクを１～２０ｍＰａ・ｓの粘度とし、かつ、前記印刷媒体に着弾後５秒以内に前記紫外線硬化型インクを８０ｍＰａ・ｓ以上の粘度と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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