JP4281288B2 - インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可視光、紫外線、電子線、赤外線などの放射線を照射することによって、反応・硬化可能なインクジェット記録用インクを用いた記録方法及び記録装置に関し、特に、高解像度で滲みがなく、高濃度で高画質な画像を形成するインクジェット記録装置及びインクジェット記録方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インクジェット記録方式は簡便・安価に画像を形成出来るため、写真、各種印刷、マーキング、カラーフィルター等の特殊印刷など、様々な画像形成分野に応用されてきている。特に微細なドットを形成・制御する記録装置、色再現域・耐久性・吐出（射出）適性を改善したインク、及びインクの吸収性・色材の発色性・表面光沢などを飛躍的に向上させた専用紙を用い、銀塩写真に匹敵する画質を得ることも可能となっている。即ち、今日のインクジェット記録方式の画質向上は記録装置、インク、専用紙が全て揃って初めて達成されている。
【０００３】
一方、軟包装の印刷は、グラビア印刷方式やフレキソ印刷方式で行われている。グラビア印刷やフレキソ印刷は製造方式の工夫などで低コスト短納期化が進んでいるが刷版の作製に多くの時間とコストがかかることや、印刷開始後の濃度安定化に時間がかかる為少量サンプル（試作品や展示会、限定販売品等）の場合、大量のロスが出てしまい、単価が高いものになってしまう。又、最近、湿式電子写真方式で軟包装用フィルムにサンプル作製できるものもあるが、立ち上げ時のレベル調整に時間がかかったり、印刷画像の耐久性に問題があり、小ロットに効率よく対応できるものではない。
【０００４】
又、最近の包装では、商品のコンセプトや特徴を引き出す為に、マットの包装材料を用いたり、マットの基材の一部を光沢面にする、或いはその逆など様々な工夫がされている。更に、高画質である、触感に違和感がないなど年々要求品質が高まっている。しかしながら、インクジェットを用いた記録方法では、高光沢の印刷ができなかったり、光沢にムラがおきたりすることが多く、満足の行く印刷物が得られにくかった。
【０００５】
又、特開２００１−３１５３２６号や特開２００１−１８１５４０号には、被記録媒体上で反応性の記録液を混合するインクジェット記録方法について記載されているが、光沢について注目しているという記載はなく、本発明の目的とは、その目的を異にする発明である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は可視光、紫外線、電子線、赤外線などの放射線を照射することによって反応し、硬化或いは増粘可能なインクジェット記録用インクを用いた技術により、滲みがなく、高濃度、高画質なインクジェット記録装置とインクジェット記録方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の発明者等は、鋭意検討した結果、放射線硬化性インクを記録媒体上に画像形成し、吐出後のインクを放射線照射により硬化或は増粘させた後、表面形状を調整する手段を用いて、そのインク画像を処理することにより、滲みがなく、高濃度、高画質な画像が得られることを見出し、本発明に至った。ここにおいて、表面形状を調整する手段とは、インク画像に物理的な作用を及ぼし表面の状態を変えることが出来る手段、あるいは表面にコート剤を塗設して表面形状を変えることが出来る手段を指すが、具体的には後記する。
【０００８】
即ち、本発明の目的は、下記構成のいずれかを採ることにより達成される。
〔１〕 平均粒径０．０８〜０．５μｍの顔料及び放射線硬化性化合物を含む放射線硬化性インクをインクヘッドから吐出して、実質的にインク非吸収性の記録媒体上に画像形成し、吐出後のインクを放射線照射により硬化或は増粘させた後、表面形状を調整する手段を有するインクジェット記録装置であって、該インクの硬化或いは増粘を２回以上に分けられた放射線照射により行うことを特徴とするインクジェット記録装置。
【０００９】
〔２〕 平均粒径０．０８〜０．５μｍの顔料及び放射線硬化性化合物を含む放射線硬化性インクをインクヘッドから吐出して記録媒体上に画像を形成し、吐出後のインクを放射線照射により硬化或は増粘させた後、平滑でかつ、表面エネルギーが記録媒体よりも高い物質で圧着するインクジェット記録装置であって、該インクの硬化或いは増粘を２回以上に分けられた放射線照射により行うことを特徴とするインクジェット記録装置。
【００１０】
〔３〕 平滑で、記録媒体よりも表面エネルギーが高い物質が、ロールであることを特徴とする〔２〕記載のインクジェット記録装置。
【００１１】
〔４〕 平均粒径０．０８〜０．５μｍの顔料及び放射線硬化性化合物を含む放射線硬化性インクをインクヘッドから吐出して記録媒体上に画像形成し、インクを放射線照射により硬化或は増粘させた後、表面光沢２０以下の表面をもつ物質を圧着するインクジェット記録装置であって、該インクの硬化或いは増粘を２回以上に分けられた放射線照射により行うことを特徴とするインクジェット記録装置。
【００１２】
〔５〕 表面光沢２０以下の表面をもつ物質が圧着ロールであることを特徴とする〔４〕記載のインクジェット記録装置。
【００１３】
〔６〕 前記〔１〕、〔２〕または〔４〕に記載のインクジェット記録装置において、少なくともイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのインクを用い、該インクを吐出して記録媒体上に画像形成した後、色材を含まない放射線硬化性化合物含有液を塗布し、放射線照射により硬化或は増粘させ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。
【００１４】
〔７〕 前記〔１〕、〔２〕または〔４〕に記載のインクジェット記録装置において、放射線硬化性化合物を含む放射線硬化性インクを吐出して、記録媒体上に画像形成した後、放射線照射により硬化或は増粘し、更に実質的に透明な活性エネルギー線硬化性液体を塗布することを特徴とするインクジェット記録装置。
【００１５】
〔８〕 活性エネルギー線硬化性液体の塗布を、インクジェット方式で行うことを特徴とする〔７〕記載のインクジェット記録装置。
【００１６】
〔９〕 活性エネルギー線硬化性液体の塗布を、オフセット方式で行うことを特徴とする〔７〕記載のインクジェット記録装置。
【００１７】
〔１０〕 活性エネルギー線硬化性液体の塗布を、ワイヤーバー方式で行うことを特徴とする〔７〕記載のインクジェット記録装置。
【００１８】
〔１１〕 活性エネルギー線硬化性液体が、熱硬化性であることを特徴とする〔７〕〜〔１０〕のいずれか１項記載のインクジェット記録装置。
【００１９】
〔１２〕 活性エネルギー線硬化性液体が、紫外線硬化性であることを特徴とする〔７〕〜〔１０〕のいずれか１項記載のインクジェット記録装置。
【００２０】
〔１３〕 活性エネルギー線硬化性液体が、電子線硬化性であることを特徴とする〔７〕〜〔１０〕のいずれか１項記載のインクジェット記録装置。
【００２１】
〔１４〕 放射線硬化性化合物の揮発成分が１％以下であることを特徴とする〔１〕〜〔１３〕のいずれか１項記載のインクジェット記録方法。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に詳しく説明する。
【００２３】
〔記録媒体〕
本発明において、記録媒体とは最終的に画像を担持するものである。実質的にインク非吸収性の記録媒体とは、紙等の繊維状のものでインクを吸収させたり、フィルム上にインク吸収層として、インクを吸収して膨潤する樹脂を用いたり、フィラーや、樹脂粒子を用いて層内に空隙を設けたりしたインク吸収層を持たないものをいう。
【００２４】
具体的には、表面に樹脂をコートした紙や、一般的に軟包装材料等に用いられるプラスチックフィルムが代表例である。軟包装材料の材質としては、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステルアミド、ポリエーテル、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ−ｐ−フェニレンスルフィド、ポリエーテルエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロンが好ましい。又、これらの共重合体やブレンド物、更には架橋したものを用いることもできる。中でも延伸したポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリプロピレン、ナイロンが透明性、寸法安定性、剛性、環境負荷、コストの面で好ましい。フィルムの厚みは２〜１００μｍ、更に好ましくは６〜８０μｍ、更に好ましくは１０〜７０μｍである。
【００２５】
〔放射線硬化型インク〕
放射線硬化型インクは、例えば、特開平８−２１８０１７号、特開２０００−１１７９６０等に記載された従来公知の水系放射線硬化型インクジェット用インクが使用できる。
【００２６】
第１のインク材料構成は色材としての顔料や染料、水、液状の水溶性重合性化合物及び水溶性光重合開始剤から構成される組成物である。
【００２７】
第２のインク材料構成は色材としての顔料や染料、水、水溶性有機溶媒、液状の水溶性重合性化合物及び水溶性光重合開始剤から構成される組成物である。
【００２８】
第３のインク材料構成は色材としての顔料や染料、水、非水溶性重合性化合物及び光重合開始剤、該非水溶性重合性化合物及び開始剤を溶解する有機溶媒から構成される組成物である。
【００２９】
本発明では、前記インク構成材料から水や有機溶媒を除いた、所謂ＶＯＣ（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）フリーの放射線硬化型インクとか、油性放射線硬化型インクといわれるインクが好ましい。水や揮発性の有機溶媒の量は１％以下が好ましく、更に好ましくは０．１％以下である。
【００３０】
更に別の構成のインク材料としては、特開平６−２００２０４号、特開平１１−２５６０８５号等に記載の熱溶融性放射線硬化型インクも好適に用いることができる。又、上記のラジカル重合型インク以外にも、例えば特開平１０−３２４８３６号に記載のカチオン重合型インクも好適に使用できる。
【００３１】
本発明に使用される放射線硬化型インクは少なくとも重合性モノマー、開始剤から構成される。
【００３２】
重合性モノマー
重合性モノマーとしては、各種（メタ）アクリレートモノマーが使用出来る。例えば、イソアミルアクリレート、ステアリルアクリレート、ラウリルアクリレート、オクチルアクリレート、デシルアクリレート、イソミルスチルアクリレート、イソステアリルアクリレート、２−エチルヘキシル−ジグリコールアクリレート、２−ヒドロキシブチルアクリレート、２−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、ブトキシエチルアクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、メトキシプロピレングリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソボルニルアクリレート、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−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、２−アクリロイキシエチルコハク酸、２−アクリロイキシエチルフタル酸、２−アクリロイキシエチル−２−ヒドロキシエチル−フタル酸、ラクトン変性可とう性アクリレート、ｔ−ブチルシクロヘキシルアクリレート等の単官能モノマー、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，９−ノナンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジアクリレート、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アクリレート、ポリテトラメチレングリコールジアクリレート等の２官能モノマー、トリメチロールプロパントリアクリレート、ＥＯ変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、グリセリンプロポキシトリアクリレート、カウプロラクトン変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート、カプロラクタム変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等の３官能以上の多官能モノマーが挙げられる。
【００３３】
この他、重合性のオリゴマー類も、モノマー同様に配合可能である。重合性オリゴマーとしては、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挙げられる。
【００３４】
本発明においては、重合性のモノマーとして、単官能、二官能、三官能以上の多官能モノマーを併用することが特に好ましい。単官能モノマーは硬化時の収縮率を下げる効果が大きく、また低粘度でインクジェット記録時の射出安定性が得られやすい。二官能モノマーは適度な感度と様々な記録材料への接着性に優れるため添加することが好ましい。三官能以上の多官能モノマーは感度および硬化後の膜強度を得られる。これら三者を併用することで、硬化収縮によるカールや波打ちの防止、基材への接着性・追従性、高感度化・高画質化、が達成される。特に印刷後基材自体を収縮させるシュリンクフィルムの場合には非常に有効である。
【００３５】
単官能モノマーはインク組成物全体の５〜４０質量％、二官能モノマーは５〜４０質量％、三官能以上の多官能モノマーは５〜３０質量％含有させることが好ましい。併用するモノマーは、その溶解性パラメーター（ＳＰ値）の最大値と最小値の差が、１以上である組合せが、様々な記録媒体への接着性、硬化収縮起因のカールを防止する点で好ましい。更に好ましくは１．５以上である。
【００３６】
なお、感作性、皮膚刺激性、眼刺激性、変異原性、毒性など安全性の観点から、上記モノマーの中でも特に、イソアミルアクリレート、ステアリルアクリレート、ラウリルアクリレート、オクチルアクリレート、デシルアクリレート、イソミルスチルアクリレート、イソステアリルアクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、メトキシプロピレングリコールアクリレート、イソボルニルアクリレート、ラクトン変性可とう性アクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ＥＯ変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、グリセリンプロポキシトリアクリレート、カウプロラクトン変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート、カプロラクタム変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートが好ましい。
【００３７】
更にこの中でも、ステアリルアクリレート、ラウリルアクリレート、イソステアリルアクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、イソボルニルアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ＥＯ変性トリメチロールプロパントリアクリレート、グリセリンプロポキシトリアクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリアクリレート、カプロラクタム変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートが特に好ましい。
【００３８】
また、本発明においては、インクの硬化収縮を抑える目的で、３級アミノ基を含有するモノマーを添加したり、あるいは、３級アミン化合物をインクに含有させることが好ましい。
【００３９】
開始剤
開始剤としては、アリールアルキルケトン、オキシムケトン、アシルホスフィンオキシド、アシルホスホナート、チオ安息香酸Ｓ−フェニル、チタノセン、芳香族ケトン、チオキサントン、ベンジルとキノン誘導体又はケトクマリン類などの従来公知の開始剤が使用出来る。中でもアシルホスフィンオキシド、アシルホスホナートは、感度が高く、開始剤の光開裂により吸収が減少するため、インクジェット方式のように１色当たり５〜１５μｍの厚みを持つインク画像での内部硬化に特に有効である。
【００４０】
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などが好ましい。
【００４１】
また、高感度、安全性、臭気を考慮した選択では、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モリホリノプロパン−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、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−１が好適に用いられる。
【００４２】
酸素重合阻害や感度を考慮した組み合わせでは、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−１と１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンとの組み合わせ、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンとベンゾフェノンとの組み合わせ、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モリホリノプロパン−１−オンまたは２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モリホリノプロパン−１−オンとジエチルチオキサントンもしくはイソプロピルチオキサントンとの組み合わせ、ベンゾフェノンと三級アミノ基を持つアクリル酸誘導体との組み合わせ、三級アミンの添加などが効果的である。
【００４３】
開始剤の好ましい添加量は、インク全体の１〜１０質量％、好ましくは１〜６質量％である。本発明では、波長または強度を変えて２段階に照射を分けることが好ましく、開始剤についても２種以上を併用することが特に好ましい。
【００４４】
また、開始剤については「ＵＶ・ＥＢ硬化技術の応用と市場」（シーエムシー出版、田畑米穂監修／ラドテック研究会編集）に詳細に記載されている。
【００４５】
光増感剤
また、本発明の放射線硬化性組成物は、紫外線の照射により硬化するが、硬化反応をより効率的に行なうために、光増感剤を併用することもできる。そのような光増感剤としては、例えば、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、４−ジメチルアミノ安息香酸メチル、４−ジメチルアミノ安息香酸エチル、４−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸（２−ジメチルアミノ）エチル、４−ジメチルアミノ安息香酸（ｎ−ブトキシ）エチル、４−ジメチルアミノ安息香酸２−エチルヘキシルの如きアミン類が挙げられる。光増感剤を使用する場合の配合量は、活性エネルギー線硬化性組成物中０．０１〜１０．００質量％の範囲が好ましい。
【００４６】
色材
この他、インクを着色する場合は、色材を添加する。色材としては、重合性化合物の主成分に溶解または分散できる色材が使用出来るが、耐光性の点で顔料が好ましい。
【００４７】
顔料としては、
Ｃ．Ｉ Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ−１，３，１２，１３，１４，１７，８１，８３，８７，９５，１０９，４２，７４，１２８，１８５、
Ｃ．Ｉ Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｏｒａｎｇｅ−１６，３６，３８、
Ｃ．Ｉ Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ−５，２２，３８，４８：１，４８：２，４８：４，４９：１，５３：１，５７：１，６３：１，１４４，１４６，１８５，１０１，２，１２，９，１２２，１８４，１８８、
Ｃ．Ｉ Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ−１９，２３、
Ｃ．Ｉ Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ−１５：１，１５：３，１５：４，１８，６０，２７，２９、
Ｃ．Ｉ Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ−７，３６、
Ｃ．Ｉ Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｗｈｉｔｅ−６，１８，２１、その他有機白色顔料
Ｃ．Ｉ Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌａｃｋ−７、
が使用出来るが、本発明はこれらに限定されるものではない。添加量は、要望する濃度、分散後の発色性によって決定されるが、インク全体の０．１〜１５質量％が好ましい。
【００４８】
顔料（色材）の分散には、ボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミル、アジテーター、ヘンシェルミキサー、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ることができる。
【００４９】
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。分散剤は高分子分散剤を用いることが好ましい。高分子分散剤としては、例えば、Ａｖｅｃｉａ社製のＳｏｌｓｐｅｒｓｅシリーズが挙げられる。
【００５０】
また、分散助剤として、各種顔料に応じたシナージストを用いることも可能である。
【００５１】
これらの分散剤および分散助剤は、顔料１００質量部に対し、１〜５０質量部添加することが好ましい。分散媒体は溶剤または重合性化合物であるが、本発明に用いる放射線硬化型インクは、インク着弾直後に反応、硬化させるため、無溶剤であることが好ましい。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。よって、分散媒体は溶剤では無く重合性化合物、その中でも最も粘度の低い重合性モノマーを選択することが分散適性上好ましい。
【００５２】
分散は、顔料の平均粒径を０．０８〜０．５μｍとすることが好ましく、最大粒径は０．３〜１０μｍとすることが好ましく、より好ましくは０．３〜３μｍとなるよう、顔料、分散剤、分散媒体の選定、分散条件、ろ過条件を設定する。
【００５３】
顔料の粒径は光散乱法により測定することができる。ここで平均粒径とは、ヒストグラム平均（Ｄ５０）で定義する。
【００５４】
この顔料の粒径管理によって、ヘッドノズルの詰まりを抑制し、インクの保存安定性、インク透明性および硬化感度を維持することが出来る。色材はインク全体の１〜１０質量％の添加量が好ましい。
【００５５】
重合禁止剤
インク組成物の保存性を高めるために、重合禁止剤を２００〜２００００ｐｐｍ添加することが出来る。紫外線硬化型のインクは加熱、低粘度化して射出させ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。
【００５６】
ポリマー微粒子
本発明におけるインクには、ポリマー微粒子を含むことも好ましい形態の１つである。ポリマーの種類としては、例えば、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリル酸エステル共重合体、ポリウレタン、シリコーン−アクリル共重合体およびアクリル変性フッ素樹脂等があるが、なかでもアクリル酸エステル、ポリウレタンおよびシリコーン−アクリル共重合体が好ましい。
【００５７】
また、均一であるポリマー粒子以外にポリマー粒子の中心部と外縁部で組成を異にしたコア・シェルタイプのポリマーも好ましく用いることができる。
【００５８】
本発明におけるポリマー粒子の平均粒径は１５０ｎｍ以下が好ましく、５０ｎｍ以下がより好ましい。
【００５９】
ポリマー粒子の平均粒子径は光散乱方式やレーザードップラー方式を用いた市販の測定装置を使用して簡便に計測することが可能である。
【００６０】
本発明におけるポリマー粒子の固形分添加量は、インクの全質量に対して０．１質量％以上１０質量％以下が好ましく、０．３質量％以上５質量％以下であることが特に好ましい。添加量０．１質量％未満では密着性に関して十分な効果を発揮することが難しく、また１０質量％を越えると経時でインク粘度の上昇や顔料分散粒径の増大が起こりやすいなどインク保存性の点で問題が生じることが多い。
【００６１】
その他の成分
この他に、必要に応じて界面活性剤、レベリング添加剤、マット剤を添加することが出来る。記録媒体との密着性を改善するため、極微量の有機溶剤を添加することも有効である。この場合、耐溶剤性やＶＯＣの問題が起こらない範囲での添加が有効であり、その量は０．１〜５質量％好ましくは０．１〜３質量％である。
【００６２】
また、インク色材の遮蔽効果による、感度低下を防ぐ手段として、開始剤寿命の長いカチオン重合性モノマーと開始剤を組み合わせ、ラジカル・カチオンのハイブリッド型硬化インクとすることも可能である。
【００６３】
インクは、射出性を考慮し吐出（射出）時の温度で、好ましくは粘度が７〜３０ｍＰａ・ｓ、更に好ましくは７〜２０ｍＰａ・ｓとなるよう、組成比を決める。尚、２５℃でのインク粘度は３５〜５００ｍＰａ・ｓ、更に３５〜２００ｍＰａ・ｓとすることが好ましい。室温での粘度を上げることにより多孔質な記録媒体にもインクの浸透を防ぎ、未硬化モノマーの低減、臭気低減が可能となるし、着弾時のドット滲みを抑えることが出来、画質が改善される。３５ｍＰａ・ｓ未満では、滲み防止効果が小さい。５００ｍＰａ・ｓより大きいと、インク液のデリバリーに問題が生じる。
【００６４】
表面張力は好ましくは２０〜３５ｍＮ／ｍ、更に好ましくは２３〜３２ｍＮ／ｍである。
【００６５】
〔色材を含まない放射線硬化性化合物〕
本発明において、色材を含まない活性エネルギー線硬化性液体とは、活性エネルギー線照射により重合可能な化合物を含む液体を言う。活性エネルギー線とは、電子線、紫外線、可視光線、赤外線、熱線等を言う。特にシステムの簡易化を考慮すれば、インクと同じ放射線で硬化するものが好ましい。
【００６６】
活性エネルギー線硬化性化合物としては、インクと同様の重合性モノマー及びオリゴマーが挙げられる。
【００６７】
インクジェット方式で射出する場合、インクと同様の物性値に調整することが好ましい。また、インクジェット方式以外で塗布する場合、表面張力は、２０ｍＮ／ｍ以上が好ましい。２０ｍＮ／ｍ未満では安定した塗布ができない。また、特に制限はないが、２５℃における粘度は３５〜１０００ｍＰａ・ｓが好ましい。３５ｍＰａ・ｓ未満では画像のにじみを生じたりして画質の劣化をもたらすことがある。１０００ｍＰａ・ｓを超ると塗布等がやりにくい。
【００６８】
また、活性エネルギー線硬化性液体には、インクと同様の開始剤や、特開２００１−１６３９６９号記載のカチオン性重合開始剤や特開２００１−３５４７１２号記載のラジカル重合開始剤を用いることができる。放射線硬化性にするにはインクと同様の開始剤にすることが装置の構成を簡便にするという点で好ましい。
【００６９】
〔光照射〕
放射線照射としては紫外線、電子線、Ｘ線、可視光、赤外光など、様々な線源を用いることが可能であるが、硬化性、線源のコスト等を考慮すると、紫外線が好ましい。紫外線線源としては、水銀ランプ、メタルハライドランプ、エキシマーランプ、紫外線レーザー・ＬＥＤなどを用いることが出来る。
【００７０】
基本的な照射方法は、特開昭６０−１３２７６７号に開示されている。これによると、ヘッドユニットの両側に光源を設け、シャトル方式でヘッドと光源を走査する。照射は、インク着弾後、一定時間を置いて行われることになる。更に、駆動を伴わない別光源によって硬化を完了させる。ＷＯ９，９５４，４１５号では、照射方法として、光ファイバーを用いた方法や、コリメートされた光源をヘッドユニット側面に設けた鏡面に当て、記録部へＵＶ光を照射する方法が開示されている。
【００７１】
このとき、放射線照射は２回以上に分けて行うことが光沢度の調整上好ましい。特に、ヘッド上に搭載したＬＥＤ或いはＬＤで１回目の露光を行い、２回目以降を水銀灯、メタルハライドランプ、フラッシュ光源、蛍光灯等を用いることが好ましい。
【００７２】
また、２回目の光照射は、圧着処理後行うことが好ましい。
ヘッド背面から露光する方式は、光ファイバーや、高価な光学系を用いることなく、着弾直後のインクに速やかに照射することが出来る。又、ヘッド背面からの照射である為、記録媒体からの反射線による、ノズル界面のインク硬化を防ぐ効果もある。線源の記録媒体へ投影する形状を、走査一回分の記録幅を持つ帯状とさせることが好ましい。
【００７３】
具体的には、帯状のメタルハライドランプ管、紫外線ランプ管が好ましい。線源は、実質的に記録装置に固定化し、可動部を無くすことで、安価な構成とすることが可能である。
【００７４】
また、何れの露光方式でも線源は２種用意し、第２の線源によって、硬化を完了させることが好ましい形態の一つである。これは、２色目の着弾インクの濡れ性、インク間の接着性を得ることと、線源を安価に組むことに寄与する。
【００７５】
また、本発明において電子線照射装置としては、「ＵＶ・ＥＢ硬化技術の展開」（ラドテック研究会編 シーエムシー社刊 １９９９年版頁９５）等に詳細がある。又最近では塗装技術 ２００１年１０月号９０頁等に小型電子線照射装置が紹介されている。上記の文献中には、電子照射用インクには重合開始剤が不要であること、及び照射時の熱の発生が少ない等の利点が紹介されている。
【００７６】
本発明に用いられる電子線照射装置としては格別の制限はなく、一般にはこのような電子線照射用の電子線加速機として、比較的安価で大出力が得られるカーテンビーム方式のものが有効に用いられる。電子線照射の際の加速電圧は１００〜３００ｋＶであることが好ましく、吸収線量としては、０．５〜１０Ｍｒａｄであることが好ましい。
【００７７】
〔圧着〕
本発明において、画像部を圧着するものは、代表的には金属ロール又はシリコンゴムロールのようなロール状の物や複数のロール間をベルトで結んだベルトタイプのもの及びロールとベルトを組み合わせたものにより構成される。そのうち、金属ロールは、鉄やアルミニウムのような一般的な素材を用いればよく、熱耐久性を高める目的でテトラフルオロエチレンやポリテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体等により被覆されていてもよいし、定着後の平滑感を高めるために、鏡面仕上げされていてもよい。また、逆に、印刷物の風合いを出したり、記録媒体との違和感を少なくする目的で、あまり大きくない方が好まれることもある。従って、表面光沢が２０以下３以上の表面を有する物質、例えばロールを用いることが好ましい態様の一つである。なお、表面光沢とは、例えばＪＩＳ−Ｋ７１０５に規定されている如き６０−６０度の測定方法で求められる値である。
【００７８】
ロールタイプの場合、その内部に熱源を内蔵しており、この熱源は線状のヒータを有し、ロールの表面温度を５０〜１５０℃に加熱させるものであることが好ましい。熱ロールにおいて、上下ロール間に圧力を加え、ロールを変形させ、いわゆるニップを形成する。本発明では、ニップ幅としては１〜２０ｍｍとすることが特徴であり、好ましくは１．５〜７ｍｍである。なお、一対のロールを用いる場合、少なくとも一方のロールに熱源を有していればよい。
【００７９】
本発明に係る圧力は、１平方センチメートル当たり２０〜５００Ｎ必要だが、これより圧力が低いと加熱加圧により、圧力の効果が十分得られず、また圧力が高すぎると、平滑性、光沢性が高すぎ、ぎらついた画像となる。
【００８０】
圧着時の画像の乱れやロールの汚れを防ぐために、被記録材料（記録媒体）の表面エネルギーを下げることが好ましい。特にフィルム記録媒体を用いる場合、コロナ処理や、プラズマ処理をすることが好ましい。反対に圧着に用いる物質（ロール、ベルト等）は、表面エネルギーが高い方が、圧着した際にインクが付着せず好ましい。少なくとも記録媒体より圧着物質の方が表面エネルギーが高いことが、画像の乱れや、圧着物質へのインク付着を防止できて好ましい。
【００８１】
〔記録装置〕
本発明に用いられるインクジェット方式の記録装置について説明する。
【００８２】
図１は、本発明に用いられるインクジェット記録装置の一例の構成図である。図中の記録媒体の繰り出しユニット２から繰り出された記録媒体１は、インクヘッドユニット３により画像形成された後、インクヘッドユニットに取り付けられた第１光源ユニット４から放射線照射がなされ、画像を形成しているインクがかなり硬化した状態になされる。
【００８３】
続いて圧着ロール５とこれに対する対向ロール６により圧接狭持されて圧着が行われた後、第２光源ユニット７から放射線照射がなされ、画像形成の完了した記録材料は巻き取りユニット８により巻き取られる。
【００８４】
図２は、同じく本発明に用いられるインクジェット記録装置の一例の構成図であるが、圧着ロールの代わりに圧着ベルト１０、対向ロールの代わりに対向ベルト１１を用いている。
【００８５】
上記何れのものにおいても、必要なら圧着ロール或いは圧着ベルト内にヒーターを組み込んで圧着時に加熱してもよい。また、第２光源ユニット７は特に設けなくともよい。
【００８６】
又、色材を含まない放射線硬化性化合物含有液を記録媒体上のインク画像に塗布する場合には、そのための機構が必要となるが、インクヘッドユニットに組み込んでもよく、或いは、色材を含まない放射線硬化性化合物含有液をインクヘッドの一部を利用してインクジェット方式で塗布してもよい。
【００８７】
次に図３（ａ）〜（ｄ）は、インクヘッドと光源の配置を示した構成図である。これらの図では印字面を上にした構成図として示している。
【００８８】
図３（ａ）は、インクヘッド１３の両側に光源１４を設けている。
図３（ｂ）ではインクヘッド１３と光源１４を交互に並べて一体となった構成となっている。
【００８９】
図３（ｃ）は、インクヘッド１３が走査する背面に光源１４を配したものであり、図３（ｄ）は、ライン状のインクヘッド１３とライン状の光源１４を並列配置したもので、高速印刷には適したものである。
【００９０】
【実施例】
以下、実施例にて本発明を更に詳細に説明するが、無論、本発明の態様はこれに限定されるものでもない。以下の「部」は「質量部」を表す。
【００９１】
実施例１
（顔料分散物の作製）
以下の組成にて顔料分散物を作製した。平均粒径は０．２〜０．３μｍとなるよう分散した。
ブラック顔料分散物１
Ｃ．Ｉ Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌａｃｋ−７ ２０部
高分子分散剤 ５部
ステアリルアクリレート ７５部
ブラックインク１
ブラック顔料分散物１ １５部
ステアリルアクリレート ６５部
２官能芳香族ウレタンアクリレート（分子量１５００） １０部
６官能脂肪族ウレタンアクリレート（分子量１０００） ５部
開始剤（Ｃｉｂａ社製、イルガキュアー１８４） ５部
インクを絶対ろ過精度２μｍのフィルターにてろ過し、インクとした。インクの２５℃における粘度は８０ｍＰａ・ｓ、７０℃における粘度は１２ｍＰａ・ｓ、２５℃における表面張力は２８ｍＮ／ｍであった。
（記録媒体）
基材はＯＰＰフィルム（東洋紡績社製「パイレン」フイルム−ＯＴ：４０μｍ）を用いた。
（インクジェット記録）
次にピエゾ型インクジェットノズルを用いたインクジェット記録装置によって、記録媒体への記録を行った。インク供給系は、インクタンク、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、ピエゾヘッドから成り、前室インクタンクからヘッド部分まで断熱及び加温を行った。温度センサーは前室インクタンク及びピエゾヘッドのノズル付近にそれぞれ設け、ノズル部分が常に６０±２℃となるよう、温度制御を行った。ピエゾヘッドは、ノズル径２４μｍで、８〜３０ｐｌのマルチサイズドットを７２０×７２０ｄｐｉ（ｄｐｉとは１インチ、即ち２．５４ｃｍ当たりのドット数を表す）の解像度で射出できるよう駆動した。上記インクを用い、環境温度２５℃にて、射出後０．１秒でＵＶ光を照射した。露光面照度は３０ｍＷ／ｃｍ²とした。
【００９２】
続いて、鏡面仕上げした直径３０ｍｍの円柱状の鉄シリンダ（圧着ロール）と、シリコンゴムロール（直径３０ｍｍの対向ロール）が共に、テトラフロオロエチレン−パーフルオロアルキルエーテル共重合体により被覆され、鉄シリンダ内にヒータを内蔵されている定着装置を用いて、線圧１００Ｎ／ｃｍ²、ニップ幅４．３ｍｍ、線速１０ｍｍ／ｓ、加熱温度６０℃の条件で加熱及び加圧処理（圧着処理）を行った。
【００９３】
その後、１０秒後に露光面照度３００ｍＷ／ｃｍ²でＵＶ光を照射した。
得られたサンプルについて濃度ムラ及び光沢を評価した。
【００９４】
実施例２
実施例１において加熱加圧定着処理の代わりに、ブラックインク１のブラック顔料１を抜いた硬化性液体をインクジェット方式で１２μｍの厚みになるように吐出し、その後、露光面照度３００ｍＷ／ｃｍ²でＵＶ光を照射した。得られたサンプルについて濃度ムラ及び光沢を評価した。
【００９５】
実施例３
実施例２の硬化性液体をワイヤーバーを用いた塗布で塗設した。得られたサンプルを実施例１と同様に評価した。
【００９６】
比較例１
実施例１のうち加熱加圧定着を行わずに比較例１を作製した。
【００９７】
得られたサンプルを実施例１と同様に評価した。
（評価）
１）濃度ムラ：
べた濃度（均一最高濃度部の濃度）を濃度計（Ｇｒｅｔａｇ社製Ｓｐｅｃｔｒｏｌｉｎｏ）で１０点測定し、濃度ばらつきを評価した。
【００９８】
○：±０．１０以内で良好
△：±０．１０を超えるが±０．１５以内、実用上やや問題有り
×：±０．１５を超え、実用上問題
２）光沢：
光沢は、目視で評価した。
【００９９】
○：高濃度から低濃度まで均一の光沢にみえる
△：高濃度でわずかに光沢ムラがある
×：高濃度の光沢にムラがあり、実用に問題がある。
【０１００】
結果は、下記の表１に示した。
【０１０１】
【表１】

【０１０２】
本発明内の実施例１〜３は何れも良い特性を示すことがわかる。
実施例４
また、ロールに表面光沢２０以下の物を用いた以外は、実施例１同様にして実施した。全体に光沢が抑えられ落ち着いた風合いのものが得られ、濃度ムラ、光沢ムラはみられなかった。
【０１０３】
実施例５
下記の如くしてカラーインクを作製した。
【０１０４】
イエロー顔料分散物１
Ｃ．Ｉ Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ−１２ １０部
高分子分散剤 ５部
ステアリルアクリレート ８５部
マゼンタ顔料分散物１
Ｃ．Ｉ Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ−５７：１ １５部
高分子分散剤 ５部
ステアリルアクリレート ８０部
シアン顔料分散物１
Ｃ．Ｉ Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ−１５：３ ２０部
高分子分散剤 ５部
ステアリルアクリレート ７５部
ホワイト顔料分散物１
酸化チタン（アナターゼ型：粒径０．２μｍ） ２０部
高分子分散剤 ５部
ステアリルアクリレート ８５部
（インクの作製）
上記分散物を用い、下記処方のインクを作製した。
イエローインク
イエロー顔料分散物１ ２０部
ステアリルアクリレート ６０部
２官能芳香族ウレタンアクリレート（分子量１５００） １０部
６官能脂肪族ウレタンアクリレート（分子量１０００） ５部
開始剤（Ｃｉｂａ製、イルガキュアー１８４） ５部
マゼンタインク
マゼンタ顔料分散物１ ２０部
ステアリルアクリレート ６０部
２官能芳香族ウレタンアクリレート（分子量１５００） １０部
６官能脂肪族ウレタンアクリレート（分子量１０００） ５部
開始剤（Ｃｉｂａ社製、イルガキュアー１８４） ５部
シアンインク
シアン顔料分散物１ １５部
ステアリルアクリレート ６５部
２官能芳香族ウレタンアクリレート（分子量１５００） １０部
６官能脂肪族ウレタンアクリレート（分子量１０００） ５部
開始剤（Ｃｉｂａ社製、イルガキュアー１８４） ５部
ホワイトインク
ホワイト顔料分散物１ １５部
ステアリルアクリレート ６５部
２官能芳香族ウレタンアクリレート（分子量１５００） １０部
６官能脂肪族ウレタンアクリレート（分子量１０００） ５部
開始剤（Ｃｉｂａ社製、イルガキュアー１８４） ５部
上記、インクを用いて、ホワイトインク吐出後、３００ｍＷ／ｃｍ²のＵＶ光で硬化させた後、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのインクを吐出し、実施例１と同様に露光及び圧着した。その結果、実施例１同様に、濃度ムラ、光沢ムラのない画像が得られた。
【０１０５】
【発明の効果】
本発明により、可視光、紫外線、電子線、赤外線などの放射線を照射することによって反応し、硬化或いは増粘可能なインクジェット記録用インクを用いた画像形成技術により、滲みがなく、高濃度、高画質なインクジェット記録装置とインクジェット記録方法を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェット記録装置の一例の構成図。
【図２】インクジェット記録装置の別の一例の構成図。
【図３】インクヘッドと光源の配置を示した構成図。
【符号の説明】
１ 記録媒体
２ 繰り出しユニット
３ インクヘッドユニット
４ 第１光源ユニット
５ 圧着ロール
６ 対向ロール
１０ 圧着ベルト
１１ 対向ベルト
１３ インクヘッド
１４ 光源

Claims (14)

1. 平均粒径０．０８〜０．５μｍの顔料及び放射線硬化性化合物を含む放射線硬化性インクをインクヘッドから吐出して、実質的にインク非吸収性の記録媒体上に画像形成し、吐出後のインクを放射線照射により硬化或は増粘させた後、表面形状を調整する手段を有するインクジェット記録装置であって、該インクの硬化或いは増粘を２回以上に分けられた放射線照射により行うことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 平均粒径０．０８〜０．５μｍの顔料及び放射線硬化性化合物を含む放射線硬化性インクをインクヘッドから吐出して記録媒体上に画像を形成し、吐出後のインクを放射線照射により硬化或は増粘させた後、平滑でかつ、表面エネルギーが記録媒体よりも高い物質で圧着するインクジェット記録装置であって、該インクの硬化或いは増粘を２回以上に分けられた放射線照射により行うことを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 平滑で、記録媒体よりも表面エネルギーが高い物質が、ロールであることを特徴とする請求項２記載のインクジェット記録装置。
4. 平均粒径０．０８〜０．５μｍの顔料及び放射線硬化性化合物を含む放射線硬化性インクをインクヘッドから吐出して記録媒体上に画像形成し、インクを放射線照射により硬化或は増粘させた後、表面光沢２０以下の表面をもつ物質を圧着するインクジェット記録装置であって、該インクの硬化或いは増粘を２回以上に分けられた放射線照射により行うことを特徴とするインクジェット記録装置。
5. 表面光沢２０以下の表面をもつ物質が圧着ロールであることを特徴とする請求項４記載のインクジェット記録装置。
6. 請求項１、２または４に記載のインクジェット記録装置において、少なくともイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのインクを用い、該インクを吐出して記録媒体上に画像形成した後、色材を含まない放射線硬化性化合物含有液を塗布し、放射線照射により硬化或は増粘させ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。
7. 請求項１、２または４に記載のインクジェット記録装置において、放射線硬化性化合物を含む放射線硬化性インクを吐出して、記録媒体上に画像形成した後、放射線照射により硬化或は増粘し、更に実質的に透明な活性エネルギー線硬化性液体を塗布することを特徴とするインクジェット記録装置。
8. 活性エネルギー線硬化性液体の塗布を、インクジェット方式で行うことを特徴とする請求項７記載のインクジェット記録装置。
9. 活性エネルギー線硬化性液体の塗布を、オフセット方式で行うことを特徴とする請求項７記載のインクジェット記録装置。
10. 活性エネルギー線硬化性液体の塗布を、ワイヤーバー方式で行うことを特徴とする請求項７記載のインクジェット記録装置。
11. 活性エネルギー線硬化性液体が、熱硬化性であることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項記載のインクジェット記録装置。
12. 活性エネルギー線硬化性液体が、紫外線硬化性であることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項記載のインクジェット記録装置。
13. 活性エネルギー線硬化性液体が、電子線硬化性であることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項記載のインクジェット記録装置。
14. 放射線硬化性化合物の揮発成分が１％以下であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項記載のインクジェット記録方法。

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