JPWO2015152177A1 - 画像形成方法 - Google Patents

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Abstract

ラインヘッドを用いた活性光線硬化型インクジェットインクによるインクジェット画像形成方法であって、重なり領域における第一の該インクが吐出されて該記録媒体に着弾された時から、第一のインクまたは第一のインクと同一色系である第二のインクが吐出されて該記録媒体に着弾されるまでの時間が25ms以上であり、インクが、ゲル化剤を少なくとも含み、ゲル化剤の含有量が、インクの全質量に対して0.5〜3.0質量%であり、インクを該記録媒体に着弾させる時の温度における、インクの複素粘度が50〜300Pa・sであることを特徴とする、画像形成方法によれば、ゾルゲル相転移するインクを用いて、高速にインクジェット画像形成をしても、重なり領域の白ヌケおよび光沢違和感の無い画像を形成できる。

Description

本発明は、画像形成方法に関する。
インクジェット記録方式は、簡易かつ安価に画像を形成できることから、各種印刷分野で用いられている。インクジェット記録方式の一つとして、紫外線硬化型インクジェットインクの液滴を記録媒体に着弾させた後、紫外線を照射して硬化させて画像を形成する紫外線硬化型インクジェット方式がある。紫外線硬化型インクジェット方式は、インク吸収性のない記録媒体においても、高い耐擦過性と密着性を有する画像を形成できることから、近年注目されつつある。
例えば、特許文献1では、硬化性インキであって、前記硬化性インキを基材の上に印刷および硬化させたときに、前記基材の印刷領域の光沢が、前記基材の非印刷領域の光沢に密接にマッチする特性を有する、硬化性インキが開示されている。
また、例えば、特許文献2では、ライン状に複数のインク吐出ノズルを配列した複数のインクジェットヘッドを、前記インク吐出ノズルの配列方向に沿って千鳥状に配置した記録装置を用いて、前記インク吐出ノズルより吐出したインク組成物からなる液滴を、前記配列方向に直交する方向に沿って搬送される被記録媒体上に着弾させて印刷するインクジェット記録方法であって、前記直交する方向に隣接する複数の前記インクジェットヘッド間において、端部から少なくとも1つの前記インク吐出ノズルより吐出する前記液滴を、前記被記録媒体上で互いに重なり合うように着弾させる工程を有し、1つの前記インクジェットヘッドにおいて、前記端部から少なくとも1つの前記インク吐出ノズルより吐出する前記液滴の容量は、それ以外の前記インク吐出ノズルより吐出する前気液滴の容量よりも少ないものであり、前記インク組成物の降伏値が、0.50〜2.00mPaである、インクジェット記録方法が開示されている。
特開2009−132919号公報 特開2011−213060号公報
特許文献1に記載の発明の課題は印刷領域の光沢が基材の非印刷領域の光沢と密接にマッチすることであるが、光沢を密接にマッチさせて一致させる具体的な施策については記載がない。また、インク着弾時の記録材料の温度は50℃以下であって、50℃以下において、インクの粘度は、10-10cpの粘度を有しており、紙基材への浸透をも抑えるレベルの粘度を有しており高粘度である。相転移温度−20〜−10℃に記録材料の温度を設定したとしても、隣り合うドットどうしの適度な合一レベリングは起こらない。
また、特許文献2に記載の発明のように、複数のインクジェットヘッドを、ノズルの配列方向に沿って千鳥状に配置した記録装置を用いて、隣接する複数のヘッド間において、隣接するヘッド端部の重複した部分に被記録媒体上で互いに重なり合うように着弾させ、インク出射時の曲がりの影響などでヘッド間で画像中に印字されない領域(筋、白ヌケ)の発生を防ぐことは知られているが、可逆的にゾルゲル相転移する紫外線硬化型インクジェットインクにおいては、隣接するヘッド端部の重複した部分に単純に印字しただけでは、前記適度な合一レベリングが得られず画質劣化につながってしまうというという問題がある。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、色混じりを低減できる高画質形成可能なゾルゲル相転移する活性光線硬化型インクジェットインクを用いて、長尺なラインヘッド等にて高速に画像形成をしても、短尺記録素子列(モジュール)の重なり領域(繋ぎ部)の筋(白ヌケ)の故障がなく、かつ、重なり領域(繋ぎ部)の画像光沢違和感の無い画像を形成できる、画期的な画像形成方法を提供することにある。
上記目的を達成するための具体的な手段は、以下の第(1)項〜第(7)項である。
(1)ラインヘッドを用いて活性光線硬化型インクジェットインクを吐出して、記録媒体に着弾させる工程と、該記録媒体を搬送する工程とを含む画像形成方法であって、該ラインヘッドが長尺記録素子列を備え、該長尺記録素子列が複数のモジュールから構成されて、該複数のモジュールのそれぞれのモジュールが、該記録媒体の搬送方向と直行する方向に複数の記録素子が配列されている少なくとも1つの短尺記録素子列を備え、該複数のモジュールが、該短尺記録素子列方向に互いに隣接する該複数のモジュールのうちの少なくとも2つのモジュールの端部同士で、該記録媒体の搬送方向と直行する方向に重なり領域を有した状態で千鳥配置されて、該重なり領域における該少なくとも2つのモジュールの一方のモジュールに備えられている該短尺記録素子列から第一の該インクが吐出されて該記録媒体に着弾された時から、他方のモジュールに備えられている該短尺記録素子列から該第一のインクまたは第一のインクと同一色系である第二のインクが吐出されて該記録媒体に着弾されるまでの時間が25ms以上であり、該活性光線硬化型インクジェットインクが、ゲル化剤を少なくとも含んで、温度により可逆的にゾルゲル相転移をし、該ゲル化剤の含有量が、該インクの全質量に対して0.5〜3.0質量%であり、該活性光線硬化型インクジェットインクを該記録媒体に着弾させる時の温度における、該インクの複素粘度が50〜300Pa・sであることを特徴とする、画像形成方法。
(2)前記重なり領域において形成される画像のドット率が70%以上のときであることを特徴とする、第(1)項に記載の画像形成方法。
(3)前記重なり領域において、前記少なくとも1つの短尺記録素子列の端部から2〜15の前記記録素子分のみから、前記活性光線硬化型インクジェットインクを吐出することを特徴とする、第(1)項又は第(2)項に記載の画像形成方法。
(4)前記ゲル化剤が下記一般式(G1)及び(G2)で表される化合物うちの少なくとも一種の化合物であり、R1〜R4の炭素原子数が20を超えるゲル化剤の含有量が前記活性光線硬化型インクジェットインクの全質量に対して0〜0.9質量%であり、かつ、前記ゲル化剤の含有量が、前記活性光線硬化型インクジェットインクの全質量に対して1.0〜2.4質量%であることを特徴とする、第(1)項〜第(3)項のいずれか1項に記載の画像形成方法。
一般式(G1):R1−CO−R2
一般式(G2):R3−COO−R4
(式中、R1〜R4は、それぞれ独立に、炭素数12以上の直鎖部分を含む炭化水素基を表す。)
(5)前記活性光線硬化型インクジェットインクが前記記録媒体に着弾されて形成された最小ドット径が30〜50μmであることを特徴とする、第(1)項〜第(4)項のいずれか1項に記載の画像形成方法。
(6)前記活性光線硬化型インクジェットインクが光重合性化合物と光重合開始剤とを更に含み、前記記録媒体に着弾された前記活性光線硬化型インクジェットインクに活性光線を照射して前記インクを硬化させる工程を更に含むことを特徴とする、第(1)項〜第(5)項のいずれか1項に記載の画像形成方法。
(7)370〜410nmの波長域にピーク照度を有するLED光源を使用し、さらに前記記録媒体に着弾された前記活性光線硬化型インクジェットインクの表面での最高照度が0.5〜6.0W/cmであって、かつ、光量が400mJ/cm未満である条件下で、前記活性光線を照射して前記活性光線硬化型インクジェットインクを硬化させる、第(6)項に記載の画像形成方法。
本発明によれば、色混じりを低減できる高画質形成可能なゾルゲル相転移する活性光線硬化型インクジェットインクを用いて、長尺なラインヘッド等にて高速に画像形成をしても、短尺記録素子列(モジュール)重なり領域(繋ぎ部)の筋(白ヌケ)の故障がなく、かつ、重なり領域(繋ぎ部)の画像光沢違和感の無い画像を形成できる、画期的な画像形成方法が提供される。
図1Aは、本発明の画像形成方法が用いられるライン記録方式のインクジェット記録装置10の要部の構成の一例を示す側面図である。 図1Bは、本発明の画像形成方法が用いられるライン記録方式のインクジェット記録装置10の要部の構成の一例を示す上面図である。 図2は、本発明の画像形成方法が用いられるライン記録方式のインクジェット記録装置10のイエローインク用のラインヘッド110(長尺記録素子列170)の上面図である。 図3は、本発明の画像形成方法が用いられるライン記録方式のインクジェット記録装置10のイエローインク用のラインヘッド110(長尺記録素子列170)の一部(モジュール160)の上面図である。
本発明について、以下に詳細に説明をする。
1.画像形成方法
本発明の画像形成方法は、ラインヘッドを用いて活性光線硬化型インクジェットインクを吐出して、記録媒体に着弾させる工程と、記録媒体を搬送する工程とを含む画像形成方法であって、ラインヘッドが長尺記録素子列を備え、長尺記録素子列が複数のモジュールから構成されて、複数のモジュールのそれぞれのモジュールが、記録媒体の搬送方向と直行する方向に複数の記録素子が配列されている少なくとも1つの短尺記録素子列を備え、複数のモジュールが、短尺記録素子列方向に互いに隣接する複数のモジュールのうちの少なくとも2つのモジュールの端部同士で、記録媒体の搬送方向と直行する方向に重なり領域を有した状態で千鳥配置されて、重なり領域における少なくとも2つのモジュールの一方のモジュールに備えられている短尺記録素子列から第一のインクが吐出されて記録媒体に着弾された時から、他方のモジュールに備えられている短尺記録素子列から第一のインクまたは第一のインクと同一色系である第二のインクが吐出されて記録媒体に着弾されるまでの時間が25ms以上であり、活性光線硬化型インクジェットインクが、ゲル化剤を少なくとも含んで、温度により可逆的にゾルゲル相転移をし、ゲル化剤の含有量が、インクの全質量に対して0.5〜3.0質量%であり、活性光線硬化型インクジェットインクを記録媒体に着弾させる時の温度における、インクの複素粘度が50〜300Pa・sであることを特徴とする、画像形成方法である。
本発明による画像形成方法は、色混じりを低減できる高画質形成可能なゾルゲル相転移する活性光線硬化型インクジェットインクを用いて、長尺なラインヘッド等にて高速に画像形成をしても、短尺記録素子列(モジュール)の重なり領域(繋ぎ部)の筋(白ヌケ)の故障がなく、かつ、重なり領域(繋ぎ部)の画像光沢違和感の無い画像を形成できるという効果を奏する。本発明の画像形成方法における第一のインクおよび第二のインクは、例えば、イエロー系インク、マゼンタ系インク、シアン系インク、ブラック系インク等が挙げられる。例えば、ある2つのインクが、色の3要素である、彩度、明度及び色相のうち、少なくとも1つの要素が互いに異なったとしても、互いに同一色系、例えばイエロー系、マゼンタ系、シアン系、ブラック系等であれば、その第一のインクおよび第二のインクは本発明の画像形成方法において、同一色系インクとみなす。
本発明における画像形成方法において、短尺記録素子列の重なり領域(繋ぎ部)は、インク出射時の曲がりの影響などで画像中に印字されない領域(筋、白ヌケ)が発生してしまうため、隣接する短尺記録素子列(ヘッド又はヘッドモジュール)の端部において、重なり領域を設けている。
本発明者らは、ゾルゲル相転移する活性光線硬化型インクジェットインクを用いたとき、千鳥配置した繋ぎ部である重なり領域において、ある一定時間以上インクが基材へ着弾する時間の差が生じると、繋ぎ部である重なり領域の画像光沢が、その周囲の同色部画像光沢と変化してしまい、差が視認できてしまう問題があることがわかった。ゾルゲル相転移する活性光線硬化型インク特有の現象であり、端部の重なり領域において、重なり領域を形成する両短尺記録素子列から吐出されたそれぞれのインクの着弾時間の差が25ms以上であると顕著となり問題となり、50ms以上であると更に顕著となり問題となる。また、あとから着弾するインクのレベリング度合いが不足し、そのわずかな差でその周囲の同色部分の画像との光沢差が生じて視認できてしまうという問題がある。
この問題を解決するには、ゲル化剤が、活性光線硬化型インクジェットインク全質量中に対して0.5〜3.0質量%の範囲内で含有されており、活性光線硬化型インクジェットインクを記録媒体に着弾させる時の温度におけるインク複素粘度が50〜300Pa・sに制御することで解消できることを見出した。
特に、重なり領域において形成される画像の印字ドット率が70%以上の領域で光沢差は目立ちやすく、重なり領域の印字ドット率が80%以上の領域で光沢差はより目立ちやすく、このような場合に、本発明の画像形成方法は効果をより奏する。
また、重なり領域において、隣接する短尺記録素子列(モジュール)の端部から2〜15の記録素子分のみ吐出することで画像光沢違和感がより解消され、より好適に短尺記録素子列の端から2から8の記録素子分とすることで画像光沢違和感がより解消される。本発明の画像形成方法において、線速50m/minを超える高速で高精細にライン印字する為には、370〜410nmにピーク照度0.5W〜6W/cm2を持つ(記録材料面上にて)LED光源を用いて、400mJ/cm未満の光量で硬化を行うことが好ましいが、このような好ましい条件化では、重なり領域における前記光沢違和感が特に問題となるが、本発明の構成にすることでこの問題は有意に解消される。
また、記録媒体に活性光線硬化型インクジェットインクが着弾した後に形成されるドット径が30−50μmの範囲であるとより重なり領域における光沢違和感が大きく、ドット径が30−45μmの範囲であるとより光沢違和感が大きく、このような場合に、本発明の画像形成方法は効果をより奏する。
[ラインヘッドを用いて活性光線硬化型インクジェットインクを吐出して、記録媒体に着弾させる工程]
本発明の画像形成方法は、ラインヘッドを用いて活性光線硬化型インクジェットインクを吐出して、記録媒体に着弾させる工程を含む。
ラインヘッドを用いて、活性光線硬化型インクジェットインクの液滴を吐出して、記録媒体に着弾させる。インク液滴の吐出性を高めるためには、ラインヘッド内のインクジェットインクの温度を、ゲル化温度よりも10〜30℃高い温度に設定することが好ましい。ラインヘッド内のインク温度が、(ゲル化温度+10)℃未満であると、ラインヘッド内又はノズル表面でインクがゲル化して、インク液滴の吐出性が低下しやすい。一方、ラインヘッド内のインクの温度が(ゲル化温度+30)℃を超えると、インクが高温になりすぎるため、インク成分が劣化することがある。そのため、ラインヘッド、ラインヘッドに接続したインク流路又はインク流路に接続したインクタンク中のインクジェットインクを加熱して、前記温度のインクジェットインク液滴を吐出すればよい。
ラインヘッドの各ノズルから吐出される1滴あたりの液滴量は、画像の解像度にもよるが、0.5〜10plであることが好ましく、高精細の画像を形成するためには、0.5〜4.0plであることがより好ましい。前記液滴量で高精細な画像を形成するには、活性光線硬化型インクジェットインク中のゲル化剤の溶解安定性が必要である。本発明の画像形成方法で用いられる活性光線硬化型インクジェットインクの構成はゲル化剤の溶解安定性を確保できているため、前記液滴量でも高精細な画像を安定して形成できる。
記録媒体に着弾したインク液滴は冷却されてゾルゲル相転移により速やかにゲル化する。これにより、インク液滴が拡散せずに、ピニングすることができる。また、インク液滴中に酸素が入り込みにくいため、光重合性化合物の硬化が酸素によって阻害されにくい。
記録媒体は、紙であってもよいし、樹脂フィルムであってもよい。紙の例には、印刷用コート紙、印刷用コート紙Bなどが含まれる。また、樹脂フィルムの例には、ポリエチレンテレフタレートフィルムや塩化ビニルフィルムなどが含まれる。
ラインヘッドからインク液滴を吐出することによって、記録媒体上にインク液滴が着弾して付着する。インク液滴が着弾する際の記録媒体の温度は、当該インクのゲル化温度よりも10〜20℃低い温度に設定されていることが好ましい。記録媒体の温度が低すぎると、インク液滴が過剰に迅速にゲル化してピニングしてしまうため、インク液滴のレベリングが十分に生じず、画像光沢が低下することがある。一方で、記録媒体の温度が高すぎると、インク液滴がゲル化しにくくなり、インク液滴の隣り合うドット同士が混じりあうことがある。記録媒体の温度を適切に調整することで、インク液滴の隣り合うドット同士が混じり合わない程度の適度なレベリングと、適切なピニングとが実現される。
本発明の画像形成方法において、上述したように、活性光線硬化型インクジェットインクを記録媒体に着弾させる時の温度におけるインク複素粘度は50〜300Pa・sであり、70〜280Pa・sであることがより好ましい。このより好ましい範囲により、色混じりを低減でき、かつ、重なり領域(繋ぎ部)の筋(白ヌケ)の故障がなく、かつ、重なり領域(繋ぎ部)の画像光沢違和感の無い画像を形成することができる。また、活性光線硬化型インクジェットインクを記録媒体に着弾させる時のインクの温度(着弾温度)は、ゾルゲル相転移する温度(Tjとする)に対して適宜設定できるが、Tjに対して-10℃〜-20℃であることが好ましく、-12〜-18℃であることがより好ましい。本発明の複素粘度は、粘弾性測定装置コーンプレートを使用したストレス制御型レオメータ(一例としては、PhysicaMCRシリーズ:Anton Paar社製)を用いて降温速度0.1℃/s、歪み5%、角周波数10radian/sで動的粘弾性の温度変化を測定した場合に得られる値である。また、ゾルゲル相転移する温度Tjは、降温速度0.1℃/s、歪み5%、角周波数10radian/sで動的粘弾性の温度変化を測定した際に、複素粘度が1.0Pa以上となる温度である。
本発明の画像形成方法で用いられる活性光線硬化型インクジェットインクでは、インク溶媒(光重合性化合物等)中にゲル化剤が安定して溶解しているから、記録媒体を温度調整することにより、画像の光沢を調整することができる。インク溶媒中で安定に存在できないと、吐出中にゲル化剤の一部が析出してノズル詰まりを起こしてしまい画質が低下する。また、インクが記録媒体に着弾後にゲル化剤の結晶化が遅れると記録媒体の温度調節をしてもドット同士の混じり合いが起こることで、画像が低下する。
[記録媒体を搬送する工程]
本発明の画像形成方法は、記録媒体を搬送する工程をさらに含む。
記録媒体の搬送速度は、たとえば1〜120m/sの間で設定することができる。搬送速度が速いほど画像形成速度が速まる。特に本発明の画像形成方法によれば、ライン記録方式のインクジェット記録装置において、適用可能である線速50〜120m/minという非常に速い線速でも、本発明の効果である、短尺記録素子列(モジュール)の重なり領域(繋ぎ部)の筋(白ヌケ)の故障がなく、かつ、重なり領域(繋ぎ部)の画像光沢違和感の無い画像を形成することができる。
[記録媒体に着弾された活性光線硬化型インクジェットインクに活性光線を照射してインクを硬化させる工程]
本発明の画像形成方法は、記録媒体に着弾された活性光線硬化型インクジェットインクに活性光線を照射してインクを硬化させる工程を更に含むことが好ましい。
記録媒体に着弾した活性光線硬化型インクジェットインクの液滴に光を照射することで、インク液滴に含有される光重合性化合物が架橋又は重合してインク液滴が硬化して、画像となる。
記録媒体に着弾して付着したインク液滴に照射する光は、本発明の効果を奏すれば随意の光でよいが、LED光源からの紫外線であることが好ましい。具体的には、Phoseon Technology社製 395nm、水冷LEDを用いることができる。紫外線の光源としては、メタルハライドランプ等もありうるが、LEDを光源とすることで、光源の輻射熱によってインク液滴が溶けることによる、インク液滴の硬化膜表面の硬化不良を防ぐという効果が得られる。
活性光線の照射条件は、活性光線硬化型インクジェットインクの種類によって適宜設定することができるが、隣合うドットの合一が生じず、かつ、適度なドットレベリングが得られ高精細な画像を形成できる条件としては、370〜410nmの波長域に最高照度をもつLED光源を、記録媒体に着弾されて付着されたインクの表面での最高照度が0.5〜6.0W/cmであることが好ましく、1〜5W/cmであることがより好ましい。インクに照射される光量は、400mJ/cm未満であることが好ましい。なお、活性光線の照射に関して、インクの厚みは無視できる範囲であるので、着弾されて付着されたインク表面における最高照度の調整は、記録媒体表面での最高照度の調整によって行ってもよい。このような照射条件下では、前記ヘッドモジュールの重なり領域における前記光沢違和感が特に問題となるが、本発明の構成にすることで解消される。
本発明の画像形成方法で用いられる活性光線硬化型インクジェットインクの液滴への光照射は、隣り合うインク液滴同士が合一するのを抑制するために、インク液滴が記録媒体上に着弾して付着した後に10秒以内、好ましくは0.1秒〜5秒以内、より好ましくは0.1秒〜2秒以内に行う。光照射は、ヘッドキャリッジに収容された全てのラインヘッド(インクジェット記録ヘッド)からインク液滴を吐出した後に行われることが好ましい。
[活性光線硬化型インクジェットインク]
本発明の画像形成方法で用いられる活性光線硬化型インクジェットインクは、温度により可逆的にゾルゲル相転移をして、ゲル化剤を少なくとも含み、ゲル化剤の含有量が、インクの全質量に対して0.5〜3.0質量%である。さらに、本発明の画像形成方法で用いられる活性光線硬化型インクジェットインクは、光重合性化合物と光重合開始剤とを含むことが好ましい。第一のインクと第二のインクとは、同一色または同一系色となる限りにおいて、同一の組成を有していても異なる組成を有していてもよい。
活性光線硬化型インクジェットインクは、ゲル化剤を含むため、温度により可逆的にゾルゲル相転移する。ゾルゲル相転移する活性光線硬化型インクジェットインクは、高温では液体(ゾル)であるため、インクジェット記録ヘッドからゾル状態で吐出することができる。高温下で活性光線硬化型インクジェットインクを吐出すると、インク液滴(ドット)が記録媒体に着弾した後、自然冷却されてゲル化する。これにより、隣り合うドット同士の合一を抑制し、画質を高めることができる。
インクの吐出性を高めるためには、高温下で液体状態におけるインクの粘度が一定以下であることが好ましい。具体的には、活性光線硬化型インクジェットインクの、液体状態における粘度が3〜20mPa・sであることが好ましい。一方、隣り合うドットの合一を抑制するためには、着弾後の常温下におけるインクの粘度が一定以上であることが好ましい。本発明の画像形成方法において、記録媒体に着弾させる時の温度におけるインク複素粘度は50〜300Pa・sである。
[ゲル化剤]
本発明の画像形成方法で用いられる活性光線硬化型インクジェットインクに含まれるゲル化剤は、インクを温度により可逆的にゾルゲル相転移させる機能を有する。そのようなゲル化剤は、少なくとも、1)ゲル化温度よりも高い温度で、光重合性化合物に溶解できるとよく、2)ゲル化温度以下の温度で、インク中で結晶化できるとよい。
ゲル化剤がインク中で結晶化するときに、ゲル化剤の結晶化物である板状結晶が三次元的に囲む空間を形成し、前記空間に光重合性化合物を内包することが好ましい。このように、板状結晶が三次元的に囲む空間に光重合性化合物が内包された構造を「カードハウス構造」ということがある。カードハウス構造が形成されると、液体の光重合性化合物を保持することができ、インク液滴をピニングすることができる。それにより、液滴同士の合一を抑制することができる。カードハウス構造を形成するには、インク中で溶解している光重合性化合物とゲル化剤とが相溶していることが好ましい。これに対して、インク中で溶解している光重合性化合物とゲル化剤とが相分離していると、カードハウス構造を形成しにくい場合がある。
インクの液滴をインクジェット記録装置から安定に吐出するためには、ゾル状のインク(高温時)において、光重合性化合物とゲル化剤との相溶性が良好であることが必要である。さらに、高速印刷時においても安定に液滴同士の合一を抑制するには、インク液滴が記録媒体に着弾後、速やかにゲル化剤が結晶化し、強固なカードハウス構造を形成することが好ましい。
このようなゲル化剤の例には、
脂肪族ケトン化合物;
脂肪族エステル化合物;
パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラクタム等の石油系ワックス;
キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、木ロウ、ホホバ油、ホホバ固体ロウ、およびホホバエステル等の植物系ワックス;
ミツロウ、ラノリンおよび鯨ロウ等の動物系ワックス;
モンタンワックス、および水素化ワックス等の鉱物系ワックス;
硬化ヒマシ油または硬化ヒマシ油誘導体;
モンタンワックス誘導体、パラフィンワックス誘導体、マイクロクリスタリンワックス誘導体またはポリエチレンワックス誘導体等の変性ワックス;
ベヘン酸、アラキジン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ラウリン酸、オレイン酸、およびエルカ酸等の高級脂肪酸;
ステアリルアルコール、ベヘニルアルコール等の高級アルコール;
12-ヒドロキシステアリン酸等のヒドロキシステアリン酸;
12-ヒドロキシステアリン酸誘導体;ラウリン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、12-ヒドロキシステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド(例えば日本化成社製 ニッカアマイドシリーズ、伊藤製油社製 ITOWAXシリーズ、花王社製 FATTYAMIDシリーズ等);
N-ステアリルステアリン酸アミド、N-オレイルパルミチン酸アミド等のN-置換脂肪酸アミド;
N,N'-エチレンビスステアリルアミド、N,N'-エチレンビス-12-ヒドロキシステアリルアミド、およびN,N'-キシリレンビスステアリルアミド等の特殊脂肪酸アミド;
ドデシルアミン、テトラデシルアミンまたはオクタデシルアミンなどの高級アミン;
ステアリルステアリン酸、オレイルパルミチン酸、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、エチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル等の脂肪酸エステル化合物(例えば日本エマルジョン社製 EMALLEXシリーズ、理研ビタミン社製 リケマールシリーズ、理研ビタミン社製 ポエムシリーズ等);
ショ糖ステアリン酸、ショ糖パルミチン酸等のショ糖脂肪酸のエステル(例えばリョートーシュガーエステルシリーズ 三菱化学フーズ社製);
ポリエチレンワックス、α−オレフィン無水マレイン酸共重合体ワックス等の合成ワックス(Baker−Petrolite社製 UNILINシリーズ等);
ダイマー酸;
ダイマージオール(CRODA社製 PRIPORシリーズ等);
ステアリン酸イヌリン等の脂肪酸イヌリン;
パルミチン酸デキストリン、ミリスチン酸デキストリン等の脂肪酸デキストリン(千葉製粉社製 レオパールシリーズ等);
ベヘン酸エイコサン二酸グリセリル;
ベヘン酸エイコサンポリグリセリル(日清オイリオ社製 ノムコートシリーズ等);
N-ラウロイル-L-グルタミン酸ジブチルアミド、N-(2-エチルヘキサノイル)-L-グルタミン酸ジブチルアミド等のアミド化合物(味の素ファインテクノより入手可能);
1,3:2,4-ビス-O-ベンジリデン-D-グルシトール(ゲルオールD 新日本理化より入手可能)等のジベンジリデンソルビトール類;
特開2005−126507号公報、特開2005−255821号公報および特開2010−111790号公報に記載の低分子オイルゲル化剤;
等が含まれる。
インクには、ゲル化剤として、炭素数が12以上の直鎖アルキル基を含む化合物が含まれることが好ましい。ゲル化剤が、炭素数が12以上の直鎖アルキル基を含むことで、前述の「カードハウス構造」が形成されやすい。ゲル化剤の構造中には、分岐鎖を有していてもよい。
炭素数が12以上の直鎖アルキル基を含むゲル化剤の具体例には、炭素数が12以上の直鎖アルキル基を有する、脂肪族ケトン化合物、脂肪族エステル化合物、高級脂肪酸、高級アルコール、脂肪酸アミド等が含まれる。ただし、アルキル鎖の末端に−OH、−COOH等の極性基を有するゲル化剤は、ゾル状のインク中での安定性が悪く、析出したり、相分離したりすることがある。また、インクの硬化膜から、ゲル化剤が時間の経過とともに徐々にブリードアウトすることがある。そこで、ゲル化剤は、脂肪族ケトン化合物もしくは脂肪族エステル化合物であることが好ましい。つまり、下記一般式(G1)及び(G2)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(G1):R1−CO−R2
一般式(G2):R3−COO−R4
一般式(G1)及び(G2)中、R1〜R4は、それぞれ独立に、炭素数12以上の直鎖部分を含む炭化水素基を表す。R1〜R4は、分岐部分を含んでもよい。
本発明の画像形成方法において、R1〜R4の炭素原子数が20を超えるゲル化剤の含有量が活性光線硬化型インクジェットインクの全質量に対して0〜0.9質量%であることが好ましく、0質量%から〜0.7質量%であることがより好ましい。
一般式(G1)において、R1及びR2で表される炭化水素基は、それぞれ独立に、炭素原子数が12以上25以下の直鎖部分を含む脂肪族炭化水素基であることが好ましい。R1及びR2で表される脂肪族炭化水素基に含まれる直鎖部分の炭素原子数が12未満であると、十分な結晶性を有しないためゲル化剤として機能しないだけでなく、前述のカードハウス構造において、光重合性化合物を内包するための十分な空間を形成できないおそれがある。一方、脂肪族炭化水素基に含まれる直鎖部分の炭素原子数が25を超えると、融点が高くなりすぎるため、インクの吐出温度を高くしなければ、インク中に溶解しなくなるおそれがある。
上記一般式(G1)で表される脂肪族ケトン化合物の例には、ジリグノセリルケトン(C24−C24)、ジベヘニルケトン(C22−C22、融点88℃)、ジステアリルケトン(C18−C18、融点84℃)、ジエイコシルケトン(C20−C20)、ジパルミチルケトン(C16−C16、融点80℃)、ジミリスチルケトン(C14−C14)、ジラウリルケトン(C12−C12、融点68℃)、ラウリルミリスチルケトン(C12−C14)、ラウリルパルミチルケトン(C12−C16)、ミリスチルパルミチルケトン(C14−C16)、ミリスチルステアリルケトン(C14−C18)、ミリスチルベヘニルケトン(C14−C22)、パルミチルステアリルケトン(C16−C18)、バルミチルベヘニルケトン(C16−C22)、ステアリルベヘニルケトン(C18−C22)等が含まれる。
一般式(G1)で表される化合物の市販品の例には、18−Pentatriacontanon(AlfaAeser社製)、Hentriacontan−16−on(Alfa Aeser社製)、カオーワックスT1(花王株式会社製)等が含まれる。インクに含まれる脂肪族ケトン化合物は、一種類のみであってもよく、二種類以上の混合物であってもよい。
一般式(G2)において、R3及びR4で表される炭化水素基は、特に制限されないが、炭素原子数12以上26以下の直鎖部分を含む脂肪族炭化水素基であることが好ましい。R3及びR4で表される脂肪族炭化水素基に含まれる直鎖部分の炭素原子数が12以上26以下であると、一般式(G1)で表される化合物と同様に、ゲル化剤に必要な結晶性を有しつつ、前述のカードハウス構造を形成でき、融点も高くなりすぎない。式(G2)で表される脂肪族エステル化合物の例には、ベヘニン酸ベヘニル(C21−C22、融点70℃)、イコサン酸イコシル(C19−C20)、ステアリン酸ステアリル(C17−C18、融点60℃)、ステアリン酸パルミチル(C17−C16)、ステアリン酸ラウリル(C17−C12)、パルミチン酸セチル(C15−C16、融点54℃)、パルミチン酸ステアリル(C15−C18)、ミリスチン酸ミリスチル(C13−C14、融点43℃)、ミリスチン酸セチル(C13−C16、融点50℃)、ミリスチン酸オクチルドデシル(C13−C20)、オレイン酸ステアリル(C17−C18)、エルカ酸ステアリル(C21−C18)、リノール酸ステアリル(C17−C18)、オレイン酸ベヘニル(C18−C22)、セロチン酸ミリシル(C25−C16)、モンタン酸ステアリル(C27−C18)、モンタン酸ベヘニル(C27−C22)、リノール酸アラキジル(C17−C20)、トリアコンタン酸パルミチル(C29−C16)等が含まれる。
式(G2)で表される脂肪族エステル化合物の市販品の例には、ユニスターM−2222SL(日油株式会社製)、エキセパールSS(花王株式会社製、融点60℃)、EMALEXCC−18(日本エマルジョン株式会社製)、アムレプスPC(高級アルコール工業株式会社製)、エキセパールMY−M(花王株式会社製)、スパームアセチ(日油株式会社製)、EMALEX CC−10(日本エマルジョン株式会社製)等が含まれる。これらの市販品は、二種類以上の混合物であることが多いため、必要に応じて分離・精製してもよい。
インクに含まれる脂肪族エステル化合物は、一種類のみであってもよく、二種類以上の混合物であってもよい。
インクに含まれるゲル化剤の含有量は、インク全質量に対して0.5〜3.0質量%である。より好ましくは1.0〜2.4質量%であり、更に好ましくは0.7〜2.4質量%である。0.5質量%未満であると、インク液滴をゲル化(温度によるゾルゲル相転移)が不十分で隣り合うドットの合一を防げず、一方、ゲル化剤の量が3.0質量%を超えると、ゲル化剤がインクに十分に溶解せずに、適度なドットレベリングが得られず光沢違和感を生じる。
[色材]
本発明による画像形成方法で用いられる、活性光線硬化型インクジェットインクは、各種公知の染料と顔料から選ばれる少なくとも1つを含有することが好ましく、顔料を含有することが更に好ましい。第一のインクと第二のインクとは、同一の色材、または同一系食のインクとなるように選択された色材、を含有することが好ましい。
活性光線硬化型インクジェットインクに含まれうる顔料を、以下に列挙するがこれらの顔料に限定されることはない。
C.I.Pigment Yellow 1,2,3,12,13,14,16,17,73,74,75,81,83,87,93,95,97,98,109,114,120,128,129,138,150,151,154,155,180,185,213
C.I.Pigment Red 5,7,12,22,38,48:1,48:2,48:4,49:1,53:1,57:1,63:1,101,112,122,123,144,146,168,184,185,202
C.I.Pigment Violet 19,23
C.I.Pigment Blue 1,2,3,15:1,15:2,15:3,15:4,18,22,27,29,60
C.I.Pigment Green 7,36
C.I.Pigment White 6,18,21
C.I.Pigment Black 7
また、本発明で用いられるマゼンタインクのマゼンタ顔料としては、C.I.ピグメントバイオレット19を含む混晶顔料を用いることが好ましく、特にC.I.ピグメントバイオレット19とC.I.ピグメントレッド122若しくは202からなる混晶顔料であることが好ましく、さらにはC.I.ピグメントバイオレット19/C.I.ピグメントレッド202混晶顔料であることがより好ましい。
C.I.ピグメントバイオレット19を含む混晶顔料を用いるので、C.I.ピグメントバイオレット19単独に比べ、色再現域が広く、画像濃度の高い2次色においても、高濃度、高色彩を得ることができる。
顔料の体積平均粒子径は0.08〜0.5μmであることが好ましく、顔料の粒径は0.3〜10μmであり、好ましくは0.3〜3μmである。顔料の粒径を調整することによって、インクジェット記録ヘッドの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。
一方、活性光線硬化型インクジェットインクに含まれうる染料は、油溶性染料等でありうる。油溶性染料は、以下の各種染料が挙げられる。マゼンタ染料の例には、MS Magenta VP、MS Magenta HM−1450、MS Magenta HSo−147(以上、三井東圧社製)、AIZENSOT Red−1、AIZEN SOT Red−2、AIZEN SOTRed−3、AIZEN SOT Pink−1、SPIRON Red GEH SPECIAL(以上、保土谷化学社製)、RESOLIN Red FB 200%、MACROLEX Red Violet R、MACROLEX ROT5B(以上、バイエルジャパン社製)、KAYASET Red B、KAYASET Red 130、KAYASET Red 802(以上、日本化薬社製)、PHLOXIN、ROSE BENGAL、ACID Red(以上、ダイワ化成社製)、HSR−31、DIARESIN Red K(以上、三菱化成社製)、Oil Red(BASFジャパン社製)が含まれる。
シアン染料の例には、MS Cyan HM−1238、MS Cyan HSo−16、Cyan HSo−144、MS Cyan VPG(以上、三井東圧社製)、AIZEN SOT Blue−4(保土谷化学社製)、RESOLIN BR.Blue BGLN 200%、MACROLEX Blue RR、CERES Blue GN、SIRIUS SUPRATURQ.Blue Z−BGL、SIRIUS SUPRA TURQ.Blue FB−LL 330%(以上、バイエルジャパン社製)、KAYASET Blue FR、KAYASET Blue N、KAYASET Blue 814、Turq.Blue GL−5 200、Light Blue BGL−5 200(以上、日本化薬社製)、DAIWA Blue 7000、Oleosol Fast Blue GL(以上、ダイワ化成社製)、DIARESIN Blue P(三菱化成社製)、SUDAN Blue 670、NEOPEN Blue 808、ZAPON Blue 806(以上、BASFジャパン社製)等が含まれる。イエロー染料の例には、MS Yellow HSm−41、Yellow KX−7、Yellow EX−27(三井東圧社製)、AIZEN SOT Yellow−1、AIZEN SOT YelloW−3、AIZEN SOT Yellow−6(以上、保土谷化学社製)、MACROLEX Yellow 6G、MACROLEX FLUOR.Yellow 10GN(以上、バイエルジャパン社製)、KAYASET Yellow SF−G、KAYASET Yellow2G、KAYASET Yellow A−G、KAYASET Yellow E−G(以上、日本化薬社製)、DAIWA Yellow 330HB(ダイワ化成社製)、HSY−68(三菱化成社製)、SUDAN Yellow 146、NEOPEN Yellow 075(以上、BASFジャパン社製)等が含まれる。
ブラック染料の例には、MS Black VPC(三井東圧社製)、AIZEN SOT Black−1、AIZEN SOT Black−5(以上、保土谷化学社製)、RESORIN Black GSN 200%、RESOLIN BlackBS(以上、バイエルジャパン社製)、KAYASET Black A−N(日本化薬社製)、DAIWA Black MSC(ダイワ化成社製)、HSB−202(三菱化成社製)、NEPTUNE Black X60、NEOPEN Black X58(以上、BASFジャパン社製)等が含まれる。
顔料又は染料の含有量は、光硬化型インクジェットインクに対して0.1〜20質量%であることが好ましく、0.4〜10質量%であることがより好ましい。顔料又は染料の含有量が少なすぎると、得られる画像の発色が十分ではなく、多すぎるとインクの粘度が高くなり、射出性が低下するからである。また、インクジェットインクは、分散助剤として、各種顔料に応じたシナージストを含有していてもよい。分散剤及び分散助剤の合計量は、顔料に対して1〜50質量%であることが好ましい。
顔料は、インクジェットインク中に分散していなければならない。そのため、インクジェットインクは、顔料分散液を調製し、更に顔料分散液と他のインク成分とを混合することで得ることが好ましい。
顔料分散液の調製は、分散媒体に顔料を分散して得る。顔料の分散は、例えば、ボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミル、アジテータ、ヘンシェルミキサ、コロイドミル、超音波ホモジナイザー、パールミル、湿式ジェットミル、ペイントシェーカー等を用いて行えばよい。また、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、高分子分散剤を用いることが好ましく、高分子分散剤としてはAvecia社のSolsperseシリーズや、味の素ファインテクノ社のPBシリーズが挙げられる。
顔料分散液の分散媒体は、溶剤又は重合性化合物でありうるが;本発明におけるインクジェットインクは、記録媒体に着弾した直後にゲル化することが好ましいので、無溶剤であることが好ましい。また、溶剤が硬化画像に残ってしまうと、耐溶剤性の劣化、残留する溶剤のVOCの問題が生じるので、無溶剤インクであることが好ましい。よって、顔料分散液の分散媒体は、溶剤ではなく重合性化合物、なかでも最も粘度の低いモノマーを選択することが分散適性上好ましい。
[光重合性化合物]
本発明による画像形成方法で用いられる、活性光線硬化型インクジェットインクには、光重合性化合物及び光重合開始剤が好適に含まれて、形成される画像の耐久性、耐擦性および記録媒体との密着性を向上させることができる。
活性光線硬化型インクジェットインクには、光重合性化合物が含まれる。光重合性化合物は、活性光線の照射により架橋又は重合する化合物である。活性光線は、例えば電子線、紫外線、α線、γ線、およびエックス線等であり、好ましくは紫外線である。光重合性化合物は、ラジカル重合性化合物又はカチオン重合性化合物であり、好ましくはラジカル重合性化合物である。
ラジカル重合性化合物は、ラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を有する化合物(モノマー、オリゴマー、ポリマーあるいはこれらの混合物)である。ラジカル重合性化合物は、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
ラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を有する化合物の例には、不飽和カルボン酸とその塩、不飽和カルボン酸エステル化合物、不飽和カルボン酸ウレタン化合物、不飽和カルボン酸アミド化合物及びその無水物、アクリロニトリル、スチレン、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、不飽和ウレタン等が挙げられる。不飽和カルボン酸の例には、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸等が含まれる。
なかでも、ラジカル重合性化合物は、不飽和カルボン酸エステル化合物であることが好ましく、(メタ)アクリレート化合物であることがより好ましい。(メタ)アクリレート化合物は、モノマーだけでなく、オリゴマー、モノマーとオリゴマーの混合物、変性物、重合性官能基を有するオリゴマー等であってよい。ここで、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート」、「メタクリレート」の双方又はいずれかをいい、「(メタ)アクリル」は「アクリル」、「メタクリル」の双方又はいずれかをいう。
その他の重合性オリゴマーの例には、エポキシアクリレート、脂肪族ウレタンアクリレート、芳香族ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、直鎖アクリルオリゴマー等が含まれる。
[光重合開始剤]
光重合開始剤は、光重合性化合物がラジカル重合性化合物を含むときはラジカル重合開始剤であり、光重合性化合物がカチオン重合性化合物を含むときはカチオン重合開始剤でありうる。ラジカル重合開始剤には、分子内結合開裂型と分子内水素引き抜き型とがある。分子内結合開裂型の光重合開始剤の例には、ジエトキシアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、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、4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル-(2-ヒドロキシ-2-プロピル)ケトン、1-ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン、2-メチル-2-モルホリノ(4-チオメチルフェニル)プロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)−ブタノン等のアセトフェノン系;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等のベンゾイン類;2,4,6-トリメチルベンゾインジフェニルホスフィンオキシド等のアシルホスフィンオキシド系;ベンジルおよびメチルフェニルグリオキシエステル等が含まれる。分子内水素引き抜き型の光重合開始剤の例には、ベンゾフェノン、o-ベンゾイル安息香酸メチル-4-フェニルベンゾフェノン、4,4'-ジクロロベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、4-ベンゾイル-4'-メチル-ジフェニルサルファイド、アクリル化ベンゾフェノン、3,3',4,4'-テトラ(t-ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3'-ジメチル-4-メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系;2-イソプロピルチオキサントン、2,4-ジメチルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2,4-ジクロロチオキサントン等のチオキサントン系;ミヒラーケトン、4,4'-ジエチルアミノベンゾフェノン等のアミノベンゾフェノン系;10-ブチル-2-クロロアクリドン、2-エチルアンスラキノン、9,10-フェナンスレンキノン、カンファーキノン、トリアリルホスホニウム塩等が含まれる。
光重合開始剤が、アシルホスフィンオキシドやアシルホスフォナートであると、感度が良好となる。具体的には、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホ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-ペンチルホスフィンオキサイド等が好ましい。
活性光線硬化型インクジェットインクに含まれる光重合開始剤の含有量は、インク硬化時に照射する光や光重合性化合物の種類などにもよるが、インクの全質量に対して0.1質量%〜10質量%であることが好ましく、2〜8質量%であることがより好ましい。
活性光線硬化型インクジェットインクには、必要に応じて光重合開始剤助剤や重合禁止剤などがさらに含まれていてもよい。光重合開始剤助剤は、第3級アミン化合物であってよく、芳香族第3級アミン化合物が好ましい。芳香族第3級アミン化合物の例には、N,N-ジメチルアニリン、N,N-ジエチルアニリン、N,N-ジメチル-p-トルイジン、N,N-ジメチルアミノ-p-安息香酸エチルエステル、N,N-ジメチルアミノ-p-安息香酸イソアミルエチルエステル、N,N-ジヒドロキシエチルアニリン、トリエチルアミンおよびN,N-ジメチルヘキシルアミン等が含まれる。なかでも、N,N-ジメチルアミノ-p-安息香酸エチルエステル、N,N-ジメチルアミノ-p-安息香酸イソアミルエチルエステルが好ましい。インクに、これらの化合物が、一種のみ含まれていてもよく、二種類以上が含まれていてもよい。
重合禁止剤の例には、(アルキル)フェノール、ハイドロキノン、カテコール、レゾルシン、p-メトキシフェノール、t-ブチルカテコール、t-ブチルハイドロキノン、ピロガロール、1,1-ピクリルヒドラジル、フェノチアジン、p-ベンゾキノン、ニトロソベンゼン、2,5-ジ-t-ブチル-p-ベンゾキノン、ジチオベンゾイルジスルフィド、ピクリン酸、クペロン、アルミニウムN-ニトロソフェニルヒドロキシルアミン、トリ-p-ニトロフェニルメチル、N-(3-オキシアニリノ-1,3-ジメチルブチリデン)アニリンオキシド、ジブチルクレゾール、シクロヘキサノンオキシムクレゾール、グアヤコール、o-イソプロピルフェノール、ブチラルドキシム、メチルエチルケトキシム、シクロヘキサノンオキシム等が含まれる。
[その他の成分]
活性光線硬化型インクジェットインクは、必要に応じて他の成分を更に含んでもよい。他の成分は、各種添加剤や他の樹脂等であってよい。添加剤の例には、界面活性剤、レベリング添加剤、マット剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、抗菌剤、インクの保存安定性を高めるための塩基性化合物等も含まれる。塩基性化合物の例には、塩基性アルカリ金属化合物、塩基性アルカリ土類金属化合物、アミン等の塩基性有機化合物等が含まれる。他の樹脂の例には、硬化膜の物性を調整するための樹脂等が含まれ、例えば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、及びワックス類等が含まれる。
[活性光線硬化型インクジェットインクの調製方法]
本発明の画像形成方法において、活性光線硬化型インクジェットインクに含まれるゲル化剤、及び好適に含まれる光重合性化合物、光重合開始剤、色材等を、加熱下、混合して得られる。例えば、一部の光重合性化合物に色材(特に顔料)を分散させた顔料分散液を用意し、顔料分散液と、他のインク成分と混合する。得られたインクは、所定のフィルターで濾過することが好ましい。活性光線硬化型インクジェットインクの吐出性を高めるためには、高温下におけるインクの粘度が一定以下であることが好ましい。具体的には、活性光線硬化型インクジェットインクの、出射温度(溶解温度)における粘度が3〜20mPa・sであることが好ましい。
2.インクジェット記録装置
本発明の画像形成方法は、ライン記録方式(シングルパス記録方式)のインクジェット記録装置を用いて実施することができる。以下、図1A〜図3を参照しながら、ライン記録方式(シングルパス記録方式)のインクジェット記録装置について詳細に説明をする。なお、本発明の目的及び主旨を逸脱しない範囲で、本発明の画像形成方法が用いられるライン記録方式(シングルパス記録方式)のインクジェット記録装置は、図1A〜図3に示されるライン記録方式(シングルパス記録方式)のインクジェット記録装置に限定されるものではない。
図1Aは、本発明の画像形成方法の1つの態様が用いられるライン記録方式のインクジェット記録装置の要部の構成の一例を示す側面図であり、図1Bはその上面図である。
図1Aに示すライン記録方式のインクジェット記録装置10では、インクジェット記録装置10は、イエローインク、マゼンタインク、シアンインク及びブラックインク用の複数のインクジェット記録用ラインヘッド110〜113を収容するヘッドキャリッジ(図示せず、以下同じ。)と、ヘッドキャリッジに接続したインク流路(図示せず、以下同じ)と、インク流路を通じて供給するインクを貯留するインクタンク(図示せず、以下同じ。)と、記録媒体130の全幅を覆い、かつ、ヘッドキャリッジの(記録媒体の搬送方向)下流側に配置されたLED光源120と、記録媒体の、インクジェット記録用ラインヘッド110〜113とは反対側に設けられた温度制御部140とを有する。図1Bに示されるように、複数のラインヘッド110〜113のそれぞれは、長尺記録素子列170〜173を備え、長尺記録素子列170〜173のそれぞれが、千鳥配置されたモジュール160〜163から構成されている。図1Bにおいては、長尺記録素子列170〜173のそれぞれは、4つのモジュールから構成されている。モジュール160〜163のそれぞれは、該記録媒体の搬送方向と直行する方向に複数の記録素子が配列されている短尺記録素子列150〜153を備えている。図1Bにおいては、1つのモジュールは2つの短尺記録素子列を備えている。
ヘッドキャリッジは、記録媒体130の全幅を覆うように固定配置されており、塗布する色毎に設けられた複数のインクジェット記録用ラインヘッド110〜113を収容する。複数のラインヘッド110〜113のそれぞれにはイエローインク、マゼンタインク、シアンインク及びブラックインクが供給されるようになっている。たとえば、インクジェット記録装置10に着脱自在に装着された不図示のインクカートリッジ等から、直接または不図示のインク供給手段によりインクが供給されるようになっていてもよい。
インクジェット記録用ラインヘッド110〜113は、色ごとに、記録媒体130の搬送方向に複数配置されてもよい。記録媒体130の搬送方向に配置されるインクジェット記録用ラインヘッド110〜113の数は、インクジェット記録用ラインヘッド110〜113のノズル密度と、印刷画像の解像度によって設定される。例えば、液滴量3.5pl、ノズル密度600dpiの、イエローインク用、マゼンタインク用、シアンインク用及びブラックインク用のそれぞれのインクジェット記録用ヘッド(短尺記録素子列150〜153)の2つを用いて1モジュール160〜163とし、1200dpiの解像度の画像を形成する場合には、記録媒体130の搬送方向に対して、イエローインク用、マゼンタインク用、シアンインク用及びブラックインク用のそれぞれの4つのインクジェット記録用モジュール160〜163をずらして配置すればよい。また、図示はされていないが、液滴量7.0pl、ノズル密度600dpiの、イエローインク用、マゼンタインク用、シアンインク用及びブラックインク用のそれぞれのインクジェット記録用ヘッド(短尺記録素子列)を用いて600×600dpiの解像度の画像を形成する場合には、短尺記録素子列1つを用いて千鳥配置する。dpiとは、2.54cm当たりのインク液滴(ドット)の数を表す。本発明の画像形成方法においては、ヘッドモジュール(短尺記録素子列)の千鳥配置による重なり領域に着弾する同一色系インクの時間差は25ms以上である。
インクタンクは、ヘッドキャリッジに、インク流路を介して接続されている。インク流路は、インクタンク中のインクをヘッドキャリッジに供給する経路である。インク液滴を安定して吐出するため、インクタンク、インク流路、ヘッドキャリッジおよびインクジェット記録用ラインヘッド110〜113のインクを所定の温度に加熱して、ゲル状態を維持する。
LED光源120は、記録媒体130の全幅を覆い、かつ、記録媒体の搬送方向についてヘッドキャリッジの下流側に配置されている。LED光源120は、インクジェット記録用ラインヘッド110〜113により吐出されて、記録媒体に着弾した液滴に光を照射し、液滴を硬化させる。
図2は、本発明の画像形成方法が用いられるライン記録方式のインクジェット記録装置10のイエローインク用のラインヘッド110(長尺記録素子列170)の上面図(拡大図)である。図2において、記録媒体の搬送方向から順に、A群の2つのモジュールとB群の2つのモジュールとに分けられて、A群の2つのモジュール160とB群の2つのモジュール160とが全体で千鳥配置されて、A群の2つのモジュールとB群の2つのモジュールとによって、3つの重なり領域(繋ぎ)が記録媒体の搬送方向と直行する方向に形成される。
図3は、本発明の画像形成方法が用いられるライン記録方式のインクジェット記録装置10のイエローインク用のラインヘッド110(長尺記録素子列170)の一部(モジュール160)の上面図(図2に対して更なる拡大の図)である。図3において、A群の1つのモジュール160とB群の1つのモジュール160とが短尺記録素子列方向で重なり領域(繋ぎ)を記録媒体の搬送方向と直行する方向に構成して、重なり領域は2〜15の記録素子分である。
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
以下の成分により、各実施例および比較例の活性光線硬化型インクジェットインクを調製した。
(光重合性化合物)
・Miramer M166(Miwon社製):ノニルフェノール8EO変性アクリレート(分子量626、ClogP値6.42)
・Miramer M360(Miwon社製):トリメチロールプロパン3PO変性トリアクリレート(分子量471、ClogP値4.90)
・NKエステルDOD−N(新中村化学社製):1,10−デカンジオールジメタクリレート(分子量310、ClogP値5.75)
・NKエステルA−DCP(新中村化学社製):トリシクロデカンジメタノールジアクリレート(分子量304、ClogP値4.69)
・NKエステルAPG−100(新中村化学社製):ジプロピレングリコールジアクリレート
・SR230(Sartomer社製):ジエチレングリコールジアクリレート
・NKエステルA−9300(新中村化学社製):イソシアヌレートトリアクリレート(分子量423、融点53℃)
・NKエステルA−TMM−3L(新中村化学社製):テトラメチロールメタントリアクリレート
・NKエステルA−9550(新中村化学社製):ジペンタエリスリトールポリアクリレート
・SR355(Sartomer社製):ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート
・GENOMER3414(RAHN社製):ポリエステルアクリレート
・ETERCURE6234(長興化学):エポキシアクリレートオリゴマー
(ゲル化剤)
・ユニスター M−9676(日油社製):ステアリン酸ステアリル
・ニッサンエレクトール(R)WEP−2(日油社製):エステルワックス融点60℃(直鎖炭素数20未満)
・ニッサンエレクトール(R)WEP−3(日油社製):エステルワックス融点70℃(直鎖炭素数20以上)
・カオーワックスT1(花王社製):ジステアリルケトン
・22−トリテトラコンタノン(試薬)
(界面活性剤)
・BYK−307(BYK社製)
(光重合開始剤)
・IRGACURE 819(BASF社製)
・DETX(Lambson社製)
・IRGACURE 369(BASF社製)
・IRGACURE 907(BASF社製)
(増感助剤)
・Speedcure EHA(Lambson社製) 3級アミン化合物
(重合禁止剤)
・Irgastab UV−10(チバ社製)
(顔料分散液の調製)
以下の手順で顔料分散液1〜4を調製した。
以下に示す2種の化合物を、ステンレスビーカーに入れた。これを65℃のホットプレート上で加熱しながら1時間加熱攪拌した。
・BYK-9151(BASF社製) 9質量部
・ジプロピレングリコールジアクリレート (APG−100、新中村化学社製 分子量242) 71質量部
室温まで冷却した後、これに下記のいずれかの顔料20質量部を加えて、直径0.5mmのジルコニアビーズ200gと共にガラス瓶に入れ密栓した。これをペイントシェーカーにて下記時間分散処理した後、ジルコニアビーズを除去した。
顔料1:Pigment Black 7(三菱化学社製、#52) 5時間
顔料2:Pigment Blue 15:4(大日精化製、クロモファインブルー6332JC) 5時間
顔料3:Pigment Red 122(大日精化製、クロモファインレッド6112JC) 8時間
顔料4:Pigment Yellow 150(LANXESS社製、E4GN−GT CH20015) 8時間
(インクの調製)
下記の表1〜表7に示す組成比で各化合物を混合し、混合液を80−100℃で加熱攪拌しゾルゲル相転移する活性光線硬化型インクを作成した(インク比較1〜3、インク組成1〜4)。得られたインクを加熱下、ADVATEC社製テフロン(登録商標)3μmメンブランフィルターで濾過した。その後同様に、ADVATEC社製テフロン(登録商標)3μmメンブランフィルターで濾過した。表1〜表7における成分の単位は質量部である。
なお、インク比較4〜6のそれぞれのインクは、特開2012−41441の実施例インク番号27〜30のインク、並びに顔料分散液を本発明の分散液1〜4を用いたWO2012/132406の実施例1及び7のインクの組成、インク比較7は特開2009−132929の実施例インキNo.5〜8に記載のインクである。
Figure 2015152177
Figure 2015152177
Figure 2015152177
Figure 2015152177
Figure 2015152177
Figure 2015152177
Figure 2015152177
(複素粘度の測定)
各インク(試料番号1〜22)の複素粘度は、粘弾性測定装置コーンプレートを使用したストレス制御型レオメータ(PhysicaMCRシリーズ:Anton Paar社製)を用いて、降温速度0.1℃/s、歪み5%、角周波数10radian/sで動的粘弾性の温度変化を測定して得られた。各インク(試料番号1〜22)の印字基材温度(インク着弾温度)での複素粘度の値を、下記の表8に示す。
(画像形成)
各インク(試料番号1〜22)を、ピエゾ型インクジェットノズルを備えたインクジェット記録ヘッドを有するインクジェット記録装置に装填した。この装置から、A3サイズのコート紙(OKトップコートプラス;王子製紙社製)にインクを吐出し、ブラックインク階調画像(ドット率10%毎、100%ベタ画像まで)、及び、イエロー、マゼンタ、シアン、それぞれのドット率100%ベタ部の上にブラックインクで3ptと5ptとのMS明朝体文字「希」を印字した。各インク(試料番号1〜22)のブラックインクの最小ドット径は、光学顕微鏡(キーエンス社製VHX−500)を用いて測定をした。
インク供給系は、インクタンク、インク流路、インクジェット記録ヘッド直前のサブインクタンク、フィルター付き配管、ピエゾヘッドからなるものとした。インクジェット記録装置には、解像度が600dpiのピエゾヘッド(短尺記録素子列)2つ/色を搬送方向に配置、巾手方向には、ピエゾヘッド(短尺記録素子列)を2個ずつのモジュールを4ヶ所で千鳥配置し、1200X1200dpiの記録解像度とした。千鳥配置で重なる部分の巾は、表8に示すとおりとした。各インク(試料番号1〜22)のブラック重なり領域の着弾時間差は、重なり領域におけるノズル間長さを印字線速で除して求めた。
インクタンクからヘッド部分までインクを90℃に加温した。さらに各液滴量が1dpdで3.5pl、2dpdで7.0plとなるように、ピエゾヘッドに電圧を印加し、各色印字した。ドット率50%までの領域では1dpdのみで印字、ドット率50%以上の領域では半分のドットを2dpdで7.0pl印字とした。ヘッド千鳥配置重なり部に着弾する同色インクの時間差は70msであった。なお、dpdとは、1dotあたりのdrop数の意味である。2dpdは、2滴(drop)で1dotの印字をするという意味である。
比較として、600dpiのピエゾヘッド(短尺記録素子列)1つ/色を搬送方向に配置、巾手方向に千鳥配置して4カ所で4個配置し、600X600dpiの記録解像度とした。7.0plとなるように、ピエゾヘッド(短尺記録素子列)に電圧を印加し、各色印字した(全領域を7.0plで印字)。1つのピエゾヘッド(短尺記録素子列)を千鳥配置した場合の重なり領域に着弾する同色インクの時間差は20msであった。
画像形成後、ヘレウス社製の水冷式LEDランプから、波長395nmの光を照射し、インクを硬化させた。LEDランプ表面から記録媒体面までの距離は50mmとした。このとき、記録媒体表面での最高照度は3.5W/cmとし、記録媒体の搬送速度は60m/minとした。照射した光量は、400mJ/cmであった。比較として、LEDランプ表面から記録媒体面までの距離を10mmにした場合(このとき、記録媒体表面での最高照度は8.0W/cmとした場合)も行った。光量の計測は、浜松ホトニクス社製 紫外線積算光量計 C9536、H9958で行った。
(画像評価)
上記で作成した各インク(試料番号1〜22)を、下記のように評価した。
・白ヌケ
ブラックベタ画像部に白ヌケ(弾き、ドットどうしの合一・液寄り、による未印字部分)があるかを目視で確認した。評価は下記の基準で行った。
○:白ヌケ無し
△:1、2箇所白ヌケがあるが、実用上問題ないレベル
×:白ヌケ多数発生
・重なり領域(繋ぎ部)の光沢違和感
ブラックベタ画像の短尺記録素子列(モジュール)重なり領域(繋ぎ部)分と、それ以外の部分を目視で比較した。
○:光沢差なし
△:多少光沢差有るが、実用状問題ないレベル(60度光沢で8未満の差)
×:はっきりと光沢差が有り使えないレベル
・文字品質(色混じり)
印字した文字画像を目視観察した。文字品質は、以下の基準に基づいて評価した。
○:3ポイント文字が細部まだ明瞭に記録されている
△:3ポイント文字は判読が難しいが、5ポイント文字は判読可能である
×:5ポイント文字の中にも判読できないものがある
(画像評価結果及び考察)
画像評価結果を、下記の表8及び表9に示す。表8及び表9から明白であるように本願構成の画像形成方法では、ヘッドを千鳥配置した高速ライン印字の系において、ヘッド繋ぎ部の光沢違和感なく、かつ、高精細な画像を形成できる。
Figure 2015152177
Figure 2015152177
本発明の画像形成方法は、活性光線硬化型インクジェットインクによる、記録媒体への画像形成に好適である。
本出願は、2014年4月3日出願の特願2014−077228号に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。
10 インクジェット記録装置
110〜113 ラインヘッド
120 LED光源
130 記録媒体
140 温度制御部
150〜153 短尺記録素子列
160〜163 モジュール
170〜173 長尺記録素子列

Claims (7)

  1. ラインヘッドを用いて活性光線硬化型インクジェットインクを吐出して、記録媒体に着弾させる工程と、該記録媒体を搬送する工程とを含む画像形成方法であって、
    該ラインヘッドが長尺記録素子列を備え、
    該長尺記録素子列が複数のモジュールから構成されて、
    該複数のモジュールのそれぞれのモジュールが、該記録媒体の搬送方向と直行する方向に複数の記録素子が配列されている少なくとも1つの短尺記録素子列を備え、
    該複数のモジュールが、該短尺記録素子列方向に互いに隣接する該複数のモジュールのうちの少なくとも2つのモジュールの端部同士で、該記録媒体の搬送方向と直行する方向に重なり領域を有した状態で千鳥配置されて、
    該重なり領域における該少なくとも2つのモジュールの一方のモジュールに備えられている該短尺記録素子列から第一の該インクが吐出されて該記録媒体に着弾された時から、他方のモジュールに備えられている該短尺記録素子列から該第一のインクまたは第一のインクと同一色系である第二のインクが吐出されて該記録媒体に着弾されるまでの時間が25ms以上であり、
    該活性光線硬化型インクジェットインクが、ゲル化剤を少なくとも含んで、温度により可逆的にゾルゲル相転移をし、
    該ゲル化剤の含有量が、該インクの全質量に対して0.5〜3.0質量%であり、該活性光線硬化型インクジェットインクを該記録媒体に着弾させる時の温度における、該インクの複素粘度が50〜300Pa・sであることを特徴とする、画像形成方法。
  2. 前記重なり領域において形成される画像のドット率が70%以上であることを特徴とする、請求項1に記載の画像形成方法。
  3. 前記重なり領域において、前記少なくとも1つの短尺記録素子列の端部から2〜15個の前記記録素子のみから、前記活性光線硬化型インクジェットインクを吐出することを特徴とする、請求項1又は2に記載の画像形成方法。
  4. 前記ゲル化剤が下記一般式(G1)及び(G2)で表される化合物うちの少なくとも一種の化合物であり、R1〜R4の炭素原子数が20を超えるゲル化剤の含有量が前記活性光線硬化型インクジェットインクの全質量に対して0〜0.9質量%であり、かつ、前記ゲル化剤の含有量が、前記活性光線硬化型インクジェットインクの全質量に対して1.0〜2.4質量%であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成方法。
    一般式(G1):R1−CO−R2
    一般式(G2):R3−COO−R4
    (式中、R1〜R4は、それぞれ独立に、炭素数12以上の直鎖部分を含む炭化水素基を表す。)
  5. 前記活性光線硬化型インクジェットインクが前記記録媒体に着弾されて形成される最小ドット径が30〜50μmであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成方法。
  6. 前記活性光線硬化型インクジェットインクが光重合性化合物と光重合開始剤とを更に含み、前記記録媒体に着弾された前記活性光線硬化型インクジェットインクに活性光線を照射して前記インクを硬化させる工程を更に含むことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の画像形成方法。
  7. 370〜410nmの波長域にピーク照度を有するLED光源を使用し、さらに前記記録媒体に着弾された前記活性光線硬化型インクジェットインクの表面での最高照度が0.5〜6.0W/cmであって、かつ、光量が400mJ/cm未満である条件下で、前記活性光線を照射して前記活性光線硬化型インクジェットインクを硬化させる、請求項6に記載の画像形成方法。
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