JP2007269017A

JP2007269017A - インクジェット記録方法

Info

Publication number: JP2007269017A
Application number: JP2007055524A
Authority: JP
Inventors: Keitaro Nakano; 景多▲郎▼ 中野; Takashi Koyanagi; 崇小柳; Kiyohiko Takemoto; 清彦竹本; Chiyoshige Nakazawa; 千代茂中澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-03-08
Filing date: 2007-03-06
Publication date: 2007-10-18

Abstract

【課題】本発明では、記録媒体へのインク着弾後から光照射時間の調整を行い、高画質を得ることができるインクジェット記録方法を提供することを目的とする。
【解決手段】光硬化型インクを用いるインクジェット記録方法であって、前記光硬化型インクをヘッドから記録媒体上に吐出後、０．１〜２０ｓで光照射を開始することを特徴とし、特に、前記光硬化型インクにアリル基を有する化合物及び／又はＮ−ビニル化合物を含有することが好ましく、さらに前記Ｎ−ビニル化合物はＮ−ビニルフォルムアミド、アリル基を有する化合物はアリルグリコールであることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、インクジェット記録方法に関し、詳細には、高精細な画像を形成する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、インクの小滴を飛翔させ、紙等の記録媒体に付着させて印刷を行う印刷方法である。このインクジェット記録方法は、高解像度、高品位な画像を、高速で印刷することができるという特徴を有するものである。インクジェット記録方法に使用されるインクは、水性溶媒を主成分とし、これに着色成分及び目詰まりを防止する目的でグリセリン等の湿潤剤を含有するものが一般的である。

一方、水性インクが浸透し難い紙、布類、または浸透しない金属、プラスチック等の素材、例えばフェノール、メラミン、塩化ビニル、アクリル、ポリカーボネートなどの樹脂から製造される板、フィルムなどの記録媒体に印字する場合、インクには、色剤が安定して記録媒体に固着できる成分を含有することが要求される。

この様な要求に対しては、色材、光硬化剤（ラジカル重合性化合物）、（光ラジカル）重合開始剤等を含んでなる光硬化型インクジェットインクが開示されている（例えば、特許文献１参照）。このインクによれば、記録媒体へのインクの滲みを防止し、画質を向上させることができるとされている。

一方、インクドット皮膜の平均厚を調整すべく、記録媒体へのインク着弾後から光照射までの時間を調整することにより、高品質な印字を得る方法が開発されてきた（特許文献２参照）。また、記録媒体に対して高品質の画像形成を行うため、構造に特徴を有するインクジェットプリンタを用いて印刷を行い、記録媒体へのインク着弾後から光照射までの時間を調整している（特許文献３）。さらに、特許文献４には、インクジェット記録方法において、インクの硬化性を高めるために照射する高照度の紫外線の照射によって、記録媒体が収縮したり、歪んだりすることを防ぐため、光の照度を制御するインクジェットプリンタを用いると共に、記録媒体上へインク着弾後、光照射までの時間を調整することが記載されている。

米国特許第５６２３００１号特表２００３−１４５９１４号特開２００４−１４３７号特開２００４−１０６５４３号

光硬化型インクを用いたインクジェット記録方法において、インクの硬化のタイミングが早過ぎると、インクが記録媒体上で広がりにくく、すじの入った画像が形成される。

逆に、硬化のタイミングが遅い場合は酸素阻害によるインク組成の変化により、インクが硬化しにくくなったり、ドット形状のバラつきによる画質の劣化が生じる。

しかしながら、上記の特許文献２〜４には、上記の事項を考慮して、インク着弾から光照射開始までのタイミングを調整することにより、高画質な画像を得ることについては、何ら記載されていない。

本発明では、インクジェット記録方法において、記録媒体へのインク着弾後から光照射開始までの時間の調整を行い、高画質な画像を得ることを目的とする。

本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、以下の構成を採用することによって、上記目的が達成され、本発明を成すに至った。
即ち、本発明は以下の通りである。
（１）光硬化型インクを用いるインクジェット記録方法であって、前記光硬化型インクをヘッドから記録媒体上に吐出後、０．１〜２０ｓで光照射を開始することを特徴とするインクジェット記録方法。
（２）前記光硬化型インクがアリル基を有する化合物及び／又はＮ−ビニル化合物を含有することを特徴とする（１）に記載のインクジェット記録方法。
（３）前記アリル基を有する化合物がアリルグリコールであることを特徴とする（２）に記載のインクジェット記録方法。
（４）前記Ｎ−ビニル化合物がＮ−ビニルフォルムアミドであることを特徴とする（２）に記載のインクジェット記録方法。
（５）重合性化合物、重合開始剤及び色材を含有する光硬化型インクを用いることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載のインクジェット記録方法。
（６）インクが２液型であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載のインクジェット記録方法。
（７）２液型インクをヘッドから吐出前に混合することを特徴とする（６）に記載のインクジェット記録方法。
（８）２液型インクを記録媒体上で混合することを特徴とする（６）に記載のインクジェット記録方法。
（９）光硬化が紫外線硬化であることを特徴とする（１）〜（８）のいずれか１項に記載のインクジェット記録方法。
（１０）光照射の光源に発光ダイオード又はレーザーダイオードを用いることを特徴とする（９）に記載のインクジェット記録方法。
（１１）光硬化型インクを用いるインクジェット記録装置であって、前記光硬化型インクをヘッドから記録媒体上に吐出後、０．１〜２０ｓで光照射を開始する機構を有することを特徴とするインクジェット記録装置。

本発明のインクジェット記録方法は、ヘッドから記録媒体へ光硬化型インク吐出後、０．１〜２０ｓで光照射を開始することにより、高画質を得ることを特徴とする。
また、記録媒体へのインク着弾後から光照射時間開始までの時間の調整を行うと共に、インクの組成や、光照射の光源を工夫することによって、優れた画像を形成することを特徴とする。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明のインクジェット記録方法においては、光硬化型インクをインクジェットプリンタのヘッドから記録媒体上に吐出後、０．１〜２０ｓで光照射を開始する。吐出から光照射までのタイミングは、キャリッジに光源を搭載する場合にあっては、インクを吐出するノズルと光源との間隔を変える事により調整し、あるいはキャリッジの走査スピードを変えることにより調整することができる。一方、光源をプリンタ本体に設ける場合は、記録媒体の送りスピードを変えることにより調整することができ、また光源を点灯するタイミングを変えることにより調整することが可能である。硬化のタイミングが遅い場合、酸素阻害によってインクが硬化しがたくなったり、記録媒体の変化によるドット形状のバラつ
きが生じる。また、硬化のタイミングが早い場合、インクが記録媒体上で広がりにくく、すじの入った画像が形成される。光照射開始までの時間を０．１〜２０ｓに調整することで、これらの不具合を解消し、高画質な画像を形成することができる。
本発明のインクジェット記録方法に用いられるインクジェットプリンタは、光照射を妨げない限り特に限定されない。

本発明で用いる光硬化型インクに含有される重合性化合物は、特に限定されないが、例えば、高分子の基本構造の構成単位となりうる分子であるモノマーが挙げられる。本発明において用いられるモノマーとしては、単官能モノマー、二官能モノマー、多官能モノマーがあり、光照射によって、硬化する範囲でいずれのモノマーも用いることができ、特にアリル基を有する化合物及び／又はＮ−ビニル化合物が好ましい。
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、及びそれらの誘導体が挙げられ、特にＮ−ビニルフォルムアミドが好ましい。

本発明において重合性化合物としてアリル基を有する化合物とは、２−プロペニル構造（−ＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨ_２）を持つ化合物の総称である。２−プロペニル基はアリル基とも呼ばれ、IUPAC命名法では慣用名とされる。
アリル基を有する化合物として、例えば、アリルグリコール（日本乳化剤製）、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、グリセリンモノアリルエーテル（以上、ダイソー株式会社）やユニオックス、ユニルーブ、ポリセリン、ユニセーフの商品名であるアリル基を持つポリオキシアルキレン化合物（日本油脂製）等が挙げられる。これらのうち、アリル基を有する化合物としては、特にアリルグリコールが好ましい。

重合性化合物として、アリル基を有する化合物及び／又はＮ−ビニル化合物を含有することにより、低粘度化が可能になる。

また、本発明で用いる光硬化型インクは光ラジカル重合開始剤を含有する。
光ラジカル重合開始剤としては、特に限定されないが、例えば、ベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシアルキルフェノン、α−アミノアルキルフェノン、アシルフォスフィンオキサイド、オキシムエステル、チオキサントン、α−ジカルボニル、アントラキノン等が挙げられる。

また、Ｖｉｃｕｒｅ１０、３０（ＳｔａｕｆｆｅｒＣｈｅｍｉｃａｌ社製）、Ｉｒｇａｃｕｒｅ１２７、１８４、５００、６５１、２９５９、９０７、３６９、３７９、７５４、１７００、１８００、１８５０、８１９、ＯＸＥ０１、Ｄａｒｏｃｕｒ１１７３、ＴＰＯ、ＩＴＸ（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製）、ＱｕａｎｔａｃｕｒｅＣＴＸ（ＡｃｅｔｏＣｈｅｍｉｃａｌ社製）、ＫａｙａｃｕｒｅＤＥＴＸ−Ｓ（日本化薬社製）、ＥＳＡＣＵＲＥＫＩＰ１５０（Ｌａｍｂｅｒｔｉ社製）の商品名で入手可能な光重合開始剤も使用することができる。

本発明で用いる光硬化型インクは重合促進剤が含まれていても良い。
重合促進剤としては、特に限定されないが、ＤａｒｏｃｕｒＥＨＡ、ＥＤＢ（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）等が挙げられる。

また、本発明で用いる光硬化型インクは色材を含有することができる。
この場合に用いられる色材は、染料、顔料のいずれであってもよいが、印刷物の耐久性の点から顔料の方が有利である。
本発明で使用される染料としては、直接染料、酸性染料、食用染料、塩基性染料、反応性染料、分散染料、建染染料、可溶性建染染料、反応分散染料、など通常インクジェット記録に使用される各種染料を使用することができる。

本発明で使用される顔料としては、特別な制限なしに無機顔料、有機顔料を使用することができる。
無機顔料としては、酸化チタンおよび酸化鉄に加え、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法などの公知の方法によって製造されたカーボンブラックを使用することができる。また、有機顔料としては、アゾ顔料（アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料などを含む）、多環式顔料（例えば、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料など）、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など）、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラックなどを使用することができる。

顔料の具体例としては、カーボンブラックとして、三菱化学社製のＮｏ．２３００、Ｎｏ．９００、ＭＣＦ８８、Ｎｏ．３３、Ｎｏ．４０、Ｎｏ．４５、Ｎｏ．５２、ＭＡ７、ＭＡ８、ＭＡ１００、Ｎｏ．２２００Ｂ等が、コロンビア社製のＲａｖｅｎ５７５０、同５２５０、同５０００、同３５００、同１２５５、同７００等が、キャボット社製のＲｅｇａｌ４００Ｒ、同３３０Ｒ、同６６０Ｒ、ＭｏｇｕｌＬ、同７００、Ｍｏｎａｒｃｈ８００、同８８０、同９００、同１０００、同１１００、同１３００、同１４００等が、デグッサ社製のＣｏｌｏｒＢｌａｃｋＦＷ１、同ＦＷ２、同ＦＷ２Ｖ、同ＦＷ１８、同ＦＷ２００、ＣｏｌｏｒＢｌａｃｋＳ１５０、同Ｓ１６０、同Ｓ１７０、Ｐｒｉｎｔｅｘ３５、同Ｕ、同Ｖ、同１４０Ｕ、ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋ６、同５、同４Ａ、同４等が挙げられる。

イエローインクに使用される顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１、２、３、１２、１３、１４、１６、１７、７３、７４、７５、８３、９３、９５、９７、９８、１０９、１１０、１１４、１２０、１２８、１２９、１３８、１５０、１５１、１５４、１５５、１８０、１８５、２１３等が挙げられる。

また、マゼンタインクに使用される顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５、７、１２、４８（Ｃａ）、４８（Ｍｎ）、５７（Ｃａ）、５７：１、１１２、１２２、１２３、１６８、１８４、２０２、２０９、Ｃ．Ｉ．ピグメントヴァイオレット１９等が挙げられる。

さらに、シアンインクに使用される顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、２、３、１５：３、１５：４、６０、１６、２２が挙げられる。

本発明の好ましい態様によれば、顔料はその平均粒径が１０〜２００ｎｍの範囲にあるものが好ましく、より好ましくは５０〜１５０ｎｍ程度のものである。
光硬化型インクにおける色材の添加量は、０．１〜２５重量％程度の範囲が好ましく、より好ましくは０．５〜１５重量％程度の範囲である。

本発明の好ましい態様によれば、これらの顔料は、分散剤または界面活性剤で水性媒体中に分散させて得られた顔料分散液として光硬化型インクとすることができる。好ましい分散剤としては、顔料分散液を調製するのに慣用されている分散剤、例えば高分子分散剤を使用することができる。

また、光硬化型インクが色材を含有する場合、その色材を含有する光硬化型インクは、各色毎の複数有するものであっても良い。例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの基本４色に加えて、それぞれの色毎に同系列の濃色や淡色を加える場合、マゼンタに加えて淡色のライトマゼンタ、濃色のレッド、シアンに加えて淡色のライトシアン、濃色のブルー、ブラックに加えて淡色であるグレイ、ライトブラック、濃色であるマットブラックが挙げられる。

また、本発明で用いる光硬化型インクには、紫外線硬化型インクに使用し得る、公知公用のその他の成分として、湿潤剤、浸透溶剤、ｐＨ調整剤、防腐剤、防かび剤等を添加しても良い。
この他に、必要に応じてレベリング添加剤、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、ワックス類を添加することが出来る。

また、本発明で用いる光硬化型インクは１液型であっても２液型であってもよい。

インクが２液型である場合、プリンタヘッドから吐出前に混合することも可能であるし、吐出後、記録媒体上で混合することも可能である。吐出後、混合する場合は、記録媒体上の同じ位置に２種類のインクを吐出することにより、混合可能である。

本発明で用いる光硬化型インクは光照射をすることにより硬化反応を行う。
照射光源は特に制限されないが、照射光源は３５０ｎｍ以上、４５０ｎｍ以下の波長を含む光を放射することが好ましい。

紫外線を用いた場合、紫外線の照射量は、１０ｍＪ／ｃｍ２以上、１０，０００ｍＪ／ｃｍ２以下であり、また好ましくは５０ｍＪ／ｃｍ２以上、６，０００ｍＪ／ｃｍ２以下の範囲で行う。かかる程度の範囲内における紫外線照射量であれば、十分硬化反応を行うことができる。
また、照射する紫外線は、安全性、環境に対する面から、オゾンの発生しない３５０ｎｍ以上の長波長領域の紫外線を使用することが好ましい。また、照射する紫外線光は、連続したスペクトルを有するものではなく、発光ピーク幅の狭いものが好ましい。この発光ピーク波長としては、３５０〜４２０ｎｍの範囲が好ましい。

光照射の光源には、発光ダイオードやレーザーダイオードを用いることができる。

紫外線照射の場合、エネルギー消費、小型化、ランプ寿命の点から紫外線ＬＥＤや、紫外線発光半導体レーザ等の紫外線発光半導体素子が好ましい。紫外線ＬＥＤを用いる場合は、例えば、発光ピーク波長が３６５ｎｍのＬＥＤと発光ピーク波長が３８０ｎｍのＬＥＤと３９５ｎｍのＬＥＤを組み合わせることが好ましい。

その他の紫外線照射手段としては、メタルハライドランプ、キセノンランプ、カーボンアーク灯、ケミカルランプ、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ等のランプが挙げられる。例えばＦｕｓｉｏｎＳｙｓｔｅｍ社製のＨランプ、Ｄランプ、Ｖランプ等の市販されているものを用いて行うことができる。

以下、実施例及び比較例を挙げ、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

表１に示す光硬化型インクを調製した。

[照射までの時間の上限評価]
上記の紫外線硬化型インクをガラス基板上に滴下し、照射までの時間を３秒、５秒、１０秒、２０秒、３０秒とそれぞれ間隔を置いてから３６５ｎｍ波長の紫外線、照射強度１７ｍＷ／ｃｍ２、照射時間１０秒、積算光量１７０ｍＪ／ｃｍ２の硬化条件で処理を行った後、表面状態の目視確認評価を行った。

A1 ・・・完全硬化
B1 ・・・表面の一部が未硬化（実用レベル）
C1 ・・・表面と内部の一部が未硬化

[照射までの時間の下限評価]

セイコーエプソン製インクジェットプリンタＰＸ-Ｇ９００を利用し、上記の紫外線硬化型インクを用いて、常温・常圧下にて、ＰＣシート（帝人化成（株）製パンライトシート）を用いてベタパターン印刷を実施した。また、記録ヘッドの左右に３６５ｎｍ波長の紫外線、照射強度１７ｍＷ／ｃｍ２で記録ヘッドからの距離によって、インクが吐出されてから、照射されるまでの時間を可変できる装置を設置した。紫外線照射装置の記録ヘッドからの距離を可変させて、照射までの時間を０．０５秒、０．１秒、０．５秒とそれぞれ間隔を置いてから照射時間１０秒、積算光量１７０ｍＪ／ｃｍ２の硬化条件で処理を行った後、表面状態の目視確認評価を行った。

A2 ・・・ベタが均一に形成されて硬化
B2 ・・・ベタに若干すじが発生して硬化（実用レベル）
C2 ・・・ベタにすじが発生して硬化

以上の結果より、光硬化型インクをヘッドから記録媒体に吐出後、０．１〜２０ｓで光照射を開始すれば、インクを硬化させることができると共に、ベタにすじが発生しない高画質な画像を得られた。

Claims

光硬化型インクを用いるインクジェット記録方法であって、前記光硬化型インクをヘッドから記録媒体上に吐出後、０．１〜２０ｓで光照射を開始することを特徴とするインクジェット記録方法。
前記光硬化型インクがアリル基を有する化合物及び／又はＮ−ビニル化合物を含有す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。
前記アリル基を有する化合物がアリルグリコールであることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録方法。
前記Ｎ−ビニル化合物がＮ−ビニルフォルムアミドであることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録方法。
重合性化合物、重合開始剤及び色材を含有する光硬化型インクを用い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。
インクが２液型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。
２液型インクをヘッドから吐出前に混合することを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録方法。
２液型インクを記録媒体上で混合することを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録方法。
光硬化が紫外線硬化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。
光照射の光源に発光ダイオード又はレーザーダイオードを用いることを特徴とする請求項９に記載のインクジェット記録方法。
光硬化型インクを用いるインクジェット記録装置であって、前記光硬化型インクをヘッドから記録媒体上に吐出後、０．１〜２０ｓで光照射を開始する機構を有することを特徴とするインクジェット記録装置。