JP5896111B2 - 紫外線硬化型インクを用いた記録方法及び記録装置 - Google Patents
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Description
[1]
ヘッドから、少なくとも白色顔料を含む紫外線硬化型インクを被印刷媒体に向けて吐出する工程と、前記被印刷媒体に付着した紫外線硬化型インクに対して紫外線を照射することにより、前記紫外線硬化型インクを硬化させる工程と、を少なくとも含む単位記録動作を複数回行い、前記被印刷媒体における前記ヘッドと対向する領域に、表面粗さ(Rq)が1.5〜5.0μmであり、前記紫外線硬化型インクが硬化した硬化物を形成することを含む、紫外線硬化型インクを用いた記録方法。
[2]
1回の前記単位記録動作において、1つのラスタラインに対してドットを形成する画素及びドットを形成しない画素があり、複数回の単位記録動作を行うことで1つのラスタラインを形成するものであるか、あるいは1回の前記単位記録動作において、ドットの形成を行うラスタラインの副走査方向の間に他の単位記録動作でドットの形成を行うラスタラインが存在するものであるか、のうち少なくとも何れかである、[1]に記載の紫外線硬化型インクを用いた記録方法。
[3]
1回の前記単位記録動作において、1つのラスタラインに対してドットを形成する画素及びドットを形成しない画素があり、複数回の単位記録動作を行うことで1つのラスタラインを形成し、かつ、1回の前記単位記録動作において、ドットの形成を行うラスタラインの副走査方向の間に他の単位記録動作でドットの形成を行うラスタラインが存在する、[1]に記載の紫外線硬化型インクを用いた記録方法。
[4]
前記紫外線硬化型インクが白インクである、[1]〜[3]のいずれかに記載の紫外線硬化型インクを用いた記録方法。
[5]
ドット形成を行う画素に、1つの画素に対して単位記録動作を複数回行うことによりドットの形成を行う画素を有する、[2]又は[3]に記載の紫外線硬化型インクを用いた記録方法。
[6]
各々の前記単位記録動作において付着し硬化した紫外線硬化型インクの転化率が20〜90%の範囲である、[1]〜[5]のいずれかに記載の紫外線硬化型インクを用いた記録方法。
[7]
前記紫外線硬化型インクが前記白色顔料として酸化チタンを含む、[1]〜[6]のいずれかに記載の紫外線硬化型インクを用いた記録方法。
[8]
前記酸化チタンの平均粒子径D50が150〜500nmの範囲にある、[7]に記載の紫外線硬化型インクを用いた記録方法。
[9]
前記酸化チタンの含有量は、前記紫外線硬化型インクの総質量に対して10〜30質量%である、[7]又は[8]に記載の紫外線硬化型インクを用いた記録方法。
[10]
被印刷媒体への前記紫外線硬化型インクの付着量が5〜16mg/インチ2である、[1]〜[9]のいずれかに記載の紫外線硬化型インクを用いた記録方法。
[11]
ヘッドから、少なくとも白色顔料を含む紫外線硬化型インクを被印刷媒体に向けて吐出する手段と、前記被印刷媒体に付着した紫外線硬化型インクに対して紫外線を照射することにより、前記紫外線硬化型インクを硬化させる手段と、からなる単位記録動作が複数回行われ、前記被印刷媒体における前記ヘッドと対向する領域に、表面粗さ(Rq)が1.5〜5.0μmであり、前記紫外線硬化型インクが硬化した硬化物が形成されるものである、紫外線硬化型インクを用いた記録装置。
本明細書において、「単位記録動作」とは、被印刷媒体の全体に亘る1回の画像を形成する動作を意味し、以下ではパス又は主走査とも言う。なお、n回目のパスを「パスn」と称することとする。「画像の印刷」は、被印刷媒体の全体に亘る1回以上の単位記録動作を意味する。「ヘッドの走査」は、画像の形成において、ヘッドを被印刷媒体に対して相対的に所定方向に沿って移動させながらインクの吐出を行う1回の動作を意味する。
本発明の第1実施形態は、紫外線硬化型インク(以下、単に「インク」とも言う。)を用いた記録方法に係る。以下、当該記録方法を実施するための記録装置(プリンター)について詳細に説明する。
図1は、プリンター1の構成を示すブロック図である。図2は、プリンター1のヘッド周辺の概略図である。図3A及び図3Bは、プリンター1の横断面図である。図3Aは図2のA−A断面に相当し、図3Bは図2のB−B断面に相当する。
なお、ヘッド31の移動において、図2の一端側から他端側に向かって移動する間に紫外線硬化型インクの吐出が行われるが、他端側から一端側に移動する間には紫外線硬化型インクの吐出は行われない。
なお、上記好ましい範囲の表面粗さ(Rq)は、パス数(主走査回数)、打ち込み量、顔料(種類、含有量、平均粒子径)、記録解像度、及びヘッドのノズル密度などを後述する所定の範囲とすることにより実現されることが、本発明者らにより見出された。
本実施形態の記録方法は、ヘッドから、少なくとも顔料を含む紫外線硬化型インクを被印刷媒体に向けて吐出する工程(以下、単に「吐出工程」とも言う。)と、当該被印刷媒体に付着した紫外線硬化型インクに対して紫外線を照射することにより、上記紫外線硬化型インクを硬化させる工程(以下、単に「硬化工程」とも言う。)と、を少なくとも含む単位記録動作(工程)を複数回行うことを特徴とする。より具体的に言えば、上記記録方法は、当該単位記録動作(工程)と、被印刷媒体を搬送する搬送動作(搬送工程)と、を交互に行うことにより印刷を行うものである。そのため、印刷時に、被印刷媒体は搬送されず、印刷領域に位置するプラテン14に保持された状態となっている。このようにして、被印刷媒体におけるヘッドと対向する領域に上述の所望の表面粗さを有する硬化物を形成することができる。以下では、まず、本実施形態の記録方法における単位記録動作について詳細に説明する。
吐出工程において、ヘッドから被印刷媒体に向けてインクが吐出され、このインクが被印刷媒体上に付着(着弾)する。被印刷媒体への、吐出時における単位面積当たりのインクの付着量(打ち込み量)は、埋まり性及び隠蔽性を優れたものとし、かつ、インクの無駄な使用を防止するため、5〜16mg/インチ2が好ましく、7〜14mg/インチ2がより好ましい。
なお、画素当たりのインクの打ち込み量は、2〜200ng/画素が好ましく、3〜160ng/画素がより好ましい。また、ノズル密度(ノズル列におけるノズル間距離)は、180〜720dpiが好ましく、300〜720dpiがより好ましい。
なお、本実施形態で用いられる紫外線硬化型インクは、通常の水性インクより粘度が高いため、吐出時の温度変動による粘度変動が大きい。このようなインクの粘度変動は、ドットサイズの変化及びドット吐出速度の変化に対して大きな影響を与え、ひいては画質劣化を引き起こし得る。したがって、吐出時のインクの温度はできるだけ一定に保つことが好ましい。
硬化工程においては、被印刷媒体上に吐出され付着した紫外線硬化型インクが、紫外線(光)の照射によって硬化する。これは、インクに含まれ得る光重合開始剤が紫外線の照射により分解して、ラジカル、酸、及び塩基などの開始種を発生し、重合性化合物の重合反応が、その開始種の機能によって促進されるためである。あるいは、紫外線の照射によって、(光)重合性化合物の重合反応が開始するためである。このとき、インクにおいて光重合開始剤と共に増感色素が存在すると、系中の増感色素が紫外線を吸収して励起状態となり、光重合開始剤と接触することによって光重合開始剤の分解を促進させ、より高感度の硬化反応を達成させることができる。
このようなインクは、上記波長範囲の紫外線照射により分解する光重合開始剤、及び上記波長範囲の紫外線照射により重合を開始する重合性化合物のうち少なくともいずれかを含むことにより得られる。
次に、本実施形態の記録方法は、いわゆるオーバーラップ印刷により実施される。ここで、本実施形態におけるオーバーラップ印刷について説明する。オーバーラップ印刷とは、一のドット列、即ちラスタラインを2つ以上のノズルにより形成する印刷方式をいう。具体的に説明すると、第一の例として、一のノズルによる1回の単位記録動作において、1つのラスタラインに対してドットを形成する画素及びドットを形成しない画素が存在する(主走査方向において、数ドットおきに間欠的にドット列を形成する。)。そして、他のノズルによる1回の単位記録動作において、上記のドットを形成しない画素(既に形成している間欠的なドット列)を補完するように1つのラスタライン(のドット)を形成する。また、第二の例として、1回の単位記録動作において、ドットの形成を行うラスタラインの副走査方向の間に他の単位記録動作でドットの形成を行うラスタラインが存在するようにする。
このように、複数回(上記の場合は2回)の単位記録動作を行うことにより、1つのラスタラインがほぼ間欠なく形成される。つまり、複数回の単位記録動作を要求するオーバーラップ印刷によれば、パス数(主走査回数)が2回以上となり、埋まり性及び隠蔽性が優れたものとなる。
上記「主走査方向の記録解像度に対応する主走査方向の各画素にドットを形成するために要する主走査回数」が2以上であることは、1回の単位記録動作(主走査方向)において、1つのラスタラインに対してドットを形成する画素及びドットを形成しない画素があり、複数回の単位記録動作を行うことで1つのラスタラインを形成することと換言できる。一方で、上記「副走査方向の記録解像度に対応する副走査方向の各画素にドットを形成するために要する主走査回数」が2以上であることは、1回の単位記録動作において、ドットの形成を行うラスタラインの副走査方向の間に他の単位記録動作でドットの形成を行うラスタラインが存在することと換言できる。
このように、前者の主走査回数と後者の主走査回数とが共に2以上、即ち2以上同士の積によって、4パス以上であることが好ましい。この場合、埋まり性及び隠蔽性を一層優れたものとすることができる。
本実施形態の記録方法では、1回又は複数回の単位記録動作で1つの画素にドット形成を行うことができる。中でも、複数回の単位記録動作で1つの画素にドット形成を行うことが好ましい。例えば、上述の記録方法において、一のノズル列のノズル数を2倍にして、ノズル密度は変えず、ノズル列の副走査方向の距離を2倍にしたヘッドを用いて、1回の副走査における副走査の距離は変えずに同様の記録方法を行うことで、各画素に2回の単位記録動作にてドット形成を行うことができる。あるいは、ノズル列のノズル数は変えずに、1回の副走査における副走査の距離を約半分にすることで、1つのラスタラインにノズルが対向する単位記録動作の回数が2倍になるようにしても、各画素に2回の単位記録動作にてドット形成を行うことができる。ノズル数を更に増やしたり副走査の距離を更に短くしたりすることで、1つの画素に3回以上の単位記録動作でドット形成を行ってもよい。また、1つの画素に1回の単位記録動作でドット形成が行われる画素と、1つの画素に2回以上の単位記録動作でドット形成が行われる画素と、が混在していてもよい。つまり、ドット形成を行う画素に、1つの画素に対して単位記録動作を複数回行うことによりドットの形成を行う画素を有すればよい。その際、ドット形成を行う画素のうち、1つの画素に対して単位記録動作を複数回行うことによりドットの形成を行う画素は、10%以上であることが好ましく、50%以上であることがより好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。また、上述の第1の例及び第2の例のうち少なくとも一方の単位記録動作パターンを採り、かつ、1つの画素に複数回の単位記録動作でドット形成を行うことが好ましい。これにより、埋まり性及び隠蔽性を一層優れたものにすることができる。
[紫外線硬化型インク]
また、本発明の一実施形態は、上述の記録方法及び記録装置に用いることのできる紫外線硬化型インクに係る。以下、本実施形態のインクに含まれるか、又は所望により含まれ得る添加剤(成分)を説明する。
本実施形態のインクに含まれる重合性化合物は、後述する光重合開始剤の作用により紫外線照射時に重合し、印刷されたインクを硬化させることができる。
当該単官能(メタ)アクリレートとしては、以下に限定されないが、例えば、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、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、4−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、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(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、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、エトキシ化ノニルフェニル(メタ)アクリレート、アルコキシ化ノニルフェニル(メタ)アクリレート、p−クミルフェノールEO変性(メタ)アクリレート、及び下記一般式(I)で示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が挙げられる。
(式中、R1は水素原子又はメチル基であり、R2は炭素数2〜20の2価の有機残基であり、R3は水素原子又は炭素数1〜11の1価の有機残基である。)
フェノキシエチル(メタ)アクリレートの含有量は、インクの総質量(100質量%)に対し、10〜40質量%であることが好ましく、10〜30質量%であることがより好ましく、15〜30質量%であることがさらに好ましい。含有量が10質量%以上であると、硬化性に加えて光重合開始剤の溶解性も一層優れたものとなる。一方、含有量が40質量%以下であると、硬化性に加えて密着性も一層優れたものとなる。
さらに言えば、ビニルエーテル基を有する化合物及び(メタ)アクリル酸エステル基(ラジカル重合性基の一種)を有する化合物を別々に使用するよりも、ビニルエーテル基及び(メタ)アクリル酸エステル基を一分子中に共に有する化合物を使用する方が、インクの硬化性を一層良好にする上で好ましい。
上記の一般式(I)において、R3で表される炭素数1〜11の1価の有機残基としては、炭素数1〜10の直鎖状、分枝状又は環状の置換されていてもよいアルキル基、炭素数6〜11の置換されていてもよい芳香族基が好適である。これらの中でも、メチル基又はエチル基である炭素数1〜2のアルキル基、フェニル基及びベンジル基などの炭素数6〜8の芳香族基が好適に用いられる。
上記ビニルエーテル基含有(メタ)アクリル酸エステル類の含有量は、インクの総質量(100質量%)に対し、硬化性を一層優れたものとするため10〜70質量%であることが好ましい。
これらの中でも、本実施形態に所望の効果を一層発揮することができるため、製法Eが好ましい。
単官能(メタ)アクリレートは、本実施形態に所望の効果を損なわない範囲でインクに含まれるとよい。単官能(メタ)アクリレートの含有量(合計)は、インクの総質量(100質量%)に対し、70質量%以下が好ましい。
2官能(メタ)アクリレートとしては、以下に限定されないが、例えば、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(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、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、ポ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、1,6−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、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジ(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、及びポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレートが挙げられる。
2官能(メタ)アクリレートは、本実施形態に所望の効果を損なわない範囲でインクに含まれるとよい。2官能(メタ)アクリレートの含有量は、インクの総質量(100質量%)に対し、40質量%以下が好ましい。
なお、2官能(メタ)アクリレートの含有量が上記範囲内であると、インクの高粘度化を防止し、かつ、記録物の良好な柔軟性を確保することもできる。
3官能以上の(メタ)アクリレートとしては、以下に限定されないが、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、EO変性トリメチロールプロパントリ(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、エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)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、ジトリメチロールプロパンテトラ(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、カウ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、ペンタエリスリトールエトキシテトラ(メタ)アクリレート、及びカプロラクタム変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートが挙げられる。
3官能以上の(メタ)アクリレートは、本実施形態に所望の効果を損なわない範囲でインクに含まれるとよい。3官能以上の(メタ)アクリレートの含有量は、インクの総質量(100質量%)に対し、40質量%以下が好ましい。
なお、3官能以上の(メタ)アクリレートの含有量が上記範囲内であると、インクの高粘度化を防止し、かつ、記録物の良好な柔軟性を確保することもできる。
また、上記のビニルエーテル基含有(メタ)アクリル酸エステル類、単官能(メタ)アクリレート、及び多官能(メタ)アクリレート以外に、従来公知の、単官能及び多官能の種々のモノマー及びオリゴマーもさらに使用可能である(以下、「その他の重合性化合物」という。)。上記モノマーとしては、例えば、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が挙げられる。また、上記オリゴマーとしては、例えば、上記のモノマーから形成されるオリゴマーが挙げられる。
その他の重合性化合物は、本実施形態に所望の効果を損なわない範囲でインクに含まれるとよい。
本実施形態のインクは、光重合開始剤を含んでもよい。当該光重合開始剤は、紫外線の照射による光重合によって、被印刷媒体の表面に存在するインクを硬化させて印字を形成するために用いられる。光の中でも紫外線(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、光ラジカル重合開始剤や光カチオン重合開始剤を使用することができ、中でも光ラジカル重合開始剤を使用することが好ましい。
光重合開始剤の含有量は、紫外線硬化速度を向上させて硬化性を優れたものとすることができ、かつ、光重合開始剤の溶け残りや光重合開始剤に由来する着色を避けるため、インクの総質量(100質量%)に対して、20質量%以下であることが好ましい。
ここで、フェノキシエチル(メタ)アクリレートの含有量が上述の好ましい範囲内であり、かつ、アシルフォスフィンオキサイド化合物の含有量が上記の好ましい範囲である場合、アシルフォスフィンオキサイド化合物の溶解性が一層良好となるとともに、インクの硬化性に一層優れ、かつ、インクを一層低粘度化させることができるため、非常に好ましい。このように、フェノキシエチル(メタ)アクリレートの含有量とアシルフォスフィンオキサイド化合物の含有量との間には、相関関係がある。
本実施形態のインクは、色材として顔料を含む。
白インクとして使用される白色顔料としては、例えば白色無機顔料や白色有機顔料、白色の中空樹脂粒子を用いることができる。白色無機顔料としては、硫酸バリウム等のアルカリ土類金属の硫酸塩、炭酸カルシウム等のアルカリ土類金属の炭酸塩、微粉ケイ酸や合成ケイ酸塩等のシリカ類、ケイ酸カルシウム、アルミナ、アルミナ水和物、酸化チタン、及び酸化亜鉛等の金属化合物、並びにタルク及びクレイ等が挙げられる。
分散媒中の粒子に光を照射し、この分散媒の前方・側方・後方に配置された検出器によって、発生する回折散乱光を測定する。得られた測定値を利用して、本来は不定形である粒子を、球形であると仮定し、当該粒子の体積と等しい球に換算された粒子集団の全体積を100%として累積カーブを求め、その際の累積値が50%となる点を、「動的光散乱法による球換算50%平均粒子径(D50)」とする。
本実施形態の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、味の素ファインテクノ社製のアジスパーシリーズ(商品名)、アビシア社(Avecia Co.)から入手可能なソルスパーズシリーズ(Solsperse 32000,36000等〔以上、商品名〕)、BYKChemie社製のディスパービックシリーズ(商品名)、楠本化成社製のディスパロンシリーズ(商品名)が挙げられる。
本実施形態のインクは、重合禁止剤をさらに含んでもよい。インクが重合禁止剤を含有することにより、硬化前における上記重合性化合物の重合反応を防止できる。
本実施形態のインクは、界面活性剤をさらに含んでもよい。界面活性剤としては、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。スリップ剤の市販品としては、BYK−347、BYK−348、BYK−UV3500、3510、3530、3570(以上、BYK社製)を挙げることができる。
本実施形態のインクは、上記に挙げた添加剤以外の添加剤(成分)を含んでもよい。このような成分としては、特に制限されないが、例えば従来公知の、重合促進剤、浸透促進剤、及び湿潤剤(保湿剤)、並びにその他の添加剤があり得る。上記のその他の添加剤として、例えば従来公知の、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。
上記実施形態の記録方法で用いられる被印刷媒体は、インク非吸収性又は低吸収性の被印刷媒体である。
実施例及び比較例において使用した材料は、下記に示すとおりである。
〔顔料〕
・酸化チタン:
PT501R(石原産業社製商品名、D50=150nm用)、CR60(石原産業社製商品名、D50=200nm用)、CR93(石原産業社製商品名、D50=300nm用)、KR380(チタン工業社製商品名、D50=400nm用)
なお、酸化チタンは、D50が150nm用,200nm用,300nm用,400nm用のものをそれぞれ用意した。D50が500nm用の酸化チタン、及び顔料分散液の調製については後述する。
・VEEA(アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル、日本触媒社(Nippon Shokubai Co., Ltd.)製商品名、以下ではVEEAと略記した。)
・ビスコート#192(フェノキシエチルアクリレート、大阪有機化学社(OSAKA ORGANIC CHEMICAL INDUSTRY LTD.)製商品名、以下ではPEAと略記した。)
・A−9300(エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート、新中村化学工業社製、以下ではA−9300と略記した。)
〔重合禁止剤〕
・p−メトキシフェノール(東京化成社製商品名、p−メトキシフェノール、以下では「MEHQ」と略記した。)
〔界面活性剤〕
・BYK−UV3500(ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、BYK社製)(表中「BYK3500」と省略)
〔光重合開始剤〕
・IRGACURE 819(BASF社製商品名、固形分量100%、以下では「819」と略記した。)
・Speedcure TPO(Lambson社製商品名、以下では「TPO」と略記した。)
・Speedcure DETX(Lambson社製商品名、以下では「DETX」と略記した。)
〔分散剤〕
Solsperse 32000(アビシア社製商品名)
〔顔料分散液の調製〕
上記の酸化チタンの各々 40質量%と、PEA 44質量%と、分散剤 16質量%と、を混合して撹拌し混合物とした。サンドミル(安川製作所社製)を用いて、ジルコニアビーズ(直径1.5mm)と共に、当該混合物の分散処理を行った。その後、ジルコニアビーズをセパレータで分離することにより、インク組成物に用いる顔料分散液を得た。ここで、D50が400nm用及び500nm用の酸化チタンは、共に上記KR380の分散処理を制御して得た。つまり、KR380を使用した混合物の分散処理の際に、ジルコニアビーズ(直径5.0mm)と共に分散処理を行うことで、D50が500nmの顔料分散液を得た。
このようにして、それぞれ顔料分散液(以下、「分散液」とも言う。)1,2,3,4、及び5を調製した。その際、いずれの顔料分散液においても、酸化チタンの濃度が40質量%となるようにした。
下記表1に示す組成で材料を混合して、インク1〜インク7を調製した。なお、表1中、数値の単位は質量%である。
スクリュー管に各インクを高さ10cmとなるように添加し、1ヶ月間放置した。放置後、スクリュー管を逆さにし、沈殿物の状態を観察した。評価基準は以下のとおりである。結果を下記表1に示す。
A:スクリュー管の底面に沈殿物は付着していなかった。
B:スクリュー管の底面積のうち1/4未満に沈殿物が付着していた。
C:スクリュー管の底面積のうち1/4以上に沈殿物が付着していた。
〔例1−1〜1−5、例2−1〜2−5、例3−1〜3−5、例4−1〜4−5、例5−1〜5−5〕
透明フィルム(東レ〔TORAY〕社製ルミラーS10〔商品名〕)に、インクジェットプリンターのキャリッジに搭載したヘッドからインクを吐出しつつ主走査を行い、印刷した。ノズル列が1列のヘッドを使用した。
上記主走査の際、キャリッジに搭載した波長395nmにトップピークを有するLEDで、1パス(主走査)ごとに、当該主走査によりフィルムに着弾し付着した紫外線硬化型インクを仮硬化させた。このとき、キャリッジに搭載したLEDとして、Firefly(照度1,000mW/cm2)を用いた。また、1主走査の照射における照射エネルギーは、各例の枝番ごとにLEDの主走査方向の発光幅を変えることで照射時間を調整し、5〜200mJ/cm2の範囲で変化させた。例を挙げると、主走査方向におけるLEDの発光幅(点灯列)を2倍に増やすことで、照射エネルギー量を2倍に増大させることができる。
次に、フィルムを主走査方向に交差する副走査方向に搬送する副走査を行った後、次の主走査を行い、主走査と副走査を交互に繰り返した。
印刷終了後、キャリッジとは別に設けた光源(キャリッジに搭載したものと同じタイプ)で紫外線硬化型インクを照射し、未硬化インクを完全に硬化させた。このときの照射エネルギーは200mJ/cm2であった。
まず、主走査回数は4×2=8パスとした。詳細に言えば、副走査方向の記録解像度に対応する副走査方向の各画素にドットを形成するために要する主走査回数を4とした。一方で、主走査方向の記録解像度に対応する主走査方向の各画素にドットを形成するために要する主走査回数を2とした。
また、打ち込み量は、7.26mg/インチ2とした。その際、画素当たりの打ち込み量は14ng/画素であった。記録解像度(副走査方向×主走査方向)は720dpi×720dpiとした。さらに、用いたヘッドのノズル密度は180dpiとした。
主走査回数を4×3=12パスに変更した点以外は、上記例1−1〜例5−5と同様にして記録を行った。つまり、上記例1−1〜例5−5の記録方法に比べて副走査の距離を短くすることにより、同じラスタラインにノズルが対向する回数が多くなるよう記録を行った。なお、各例において用いたインクは下記表4に示した。
主走査回数を4×4=16パスに変更した点以外は、上記例1−1〜例5−5と同様にして記録を行った。つまり、上記例1−1〜例5−5の記録方法に比べて、(例6−1〜6−5の場合よりも更に)副走査の距離を短くすることにより、同じラスタラインにノズルが対向する回数が多くなるよう記録を行った。なお、各例において用いたインクは下記表5に示した。
主走査回数を4×1=4パスに変更した点以外は、上記例1−1〜例5−5と同様にして記録を行った。つまり、特開2010−167677号の図10に示されたように、1つのラスタラインに1回の主走査でドットを形成し、記録を行った。なお、各例において用いたインクは下記表5に示した。
ヘッドのノズル密度を720dpiに変更し、かつ、主走査回数を1×2=2パスに変更した点以外は、上記例1−1〜例5−5と同様にして記録を行った。つまり、上記例1−1〜例5−5の記録方法で用いたヘッドを4個用意し、ノズルピッチの距離のうち1/4の距離ずつ副走査方向の各ヘッドの位置をずらすことでノズル密度を720dpiとしたヘッドを用いた。そして、副走査方向の記録解像度720dpiの下で、1回の副走査の距離はヘッドのノズル列の高さの半分の距離とすることで、1つのラスタラインに対してノズルが2回対向するようにして(主走査回数が1×2=2パスとなる。)、記録を行った(特開2010−162766号の図6Bに示されたPOL領域と似た方法で記録領域に亘り記録を行った。)。なお、各例において用いたインクは下記表6に示した。
打ち込み量を10ng/画素(5.18mg/インチ2)に変更した点以外は、上記例1−1〜例5−5と同様にして記録を行った。なお、各例において用いたインクは下記表6に示した。
打ち込み量を20ng/画素(10.37mg/インチ2)に変更した点以外は、上記例1−1〜例5−5と同様にして記録を行った。なお、各例において用いたインクは下記表7に示した。
表7に示すとおりインク6を用い、上記例1−1〜例5−5と同様にして記録を行った。
表8に示すとおりインク7を用い、上記例1−1〜例5−5と同様にして記録を行った。
ヘッドのノズル密度を360dpiに変更し、かつ、主走査回数を2×2=4パスに変更した点以外は、上記例1−1〜例5−5と同様にして記録を行った。つまり、上記例1−1〜例5−5の記録方法で用いたヘッドを2個用意し、ノズルピッチの距離のうち1/2の距離ずつ副走査方向の各ヘッドの位置をずらすことでノズル密度360dpiとしたヘッドを用いた。そして、上記例1−1〜例5−5の場合よりも1回の副走査の距離を一層長くして、1回の主走査でドットを形成するラスタラインの副走査方向の中間の位置に次の主走査でノズルが対向するようにし、さらに副走査方向の記録解像度720dpiの下で、1つのラスタラインに対してノズルが2回対向するようにして(主走査回数が2×2=4パスとなる。)、記録を行った。なお、各例において用いたインクは下記表8に示した。
ヘッドのノズル密度を720dpiに変更し、かつ、主走査回数を1×1=1パスに変更した以外は、上記例1−1〜例5−5と同様にして記録を行った。つまり、上記の例9−1〜9−5におけるヘッドを使用し、1回の副走査の距離をヘッドのノズル列の高さの距離とした。そして、1回の主走査でノズル列の高さ分の領域に、副走査方向及び主走査方向共に720dpiでドットを形成して、記録を行った(特開2010−162766号に示された図6の通常領域のドット形成方法と似た方法で記録領域に亘り記録を行った。)。
なお、この例15は、ノズル列と対向する記録領域に1回の主走査で記録を完了するものであり、ヘッドのノズル列と対向する記録領域に複数回の主走査で記録を行うものではない。そのため、この例15は本発明に対して比較例に相当するものである。また、各例において用いたインクは下記表9に示した。
ヘッドとして、例1−1〜1−5で用いたヘッドよりも1ノズル列のノズル数を2倍にしたヘッド(ノズル密度は180dpi、ノズル列の副走査方向の距離は2倍)を用い、このノズル列に例1−1〜1−5と同様にインク1を充填した。キャリッジに搭載した2つの照射ユニットの長さも、例1−1〜1−5で用いたものよりも副走査方向の距離が2倍のものを用い、ノズル列の主走査方向の横に配置させた。また、1回の単位記録動作で1つの画素に吐出される打ち込み量を例1−1〜1−5の半分(7ng/画素)とした。上記の点以外は例1−1〜1−5と同様にして印刷した。例16−1〜16−5は、ノズル列のうちの副走査方向上流側の半分のノズル列により例1−1〜1−5と同様の記録方法でフィルムに形成したドットの上に、引き続き、ノズル列のうちの副走査方向下流側の半分のノズル列により、例1−1〜1−5と同様の記録方法で重ねてドットを形成する。1つの画素に対して2回の単位記録動作でドット形成が行われるが、最終的な記録媒体の単位面積当たりの打ち込み量、最終的な画素当たりの打ち込み量は例1−1〜1−5と同じである。
〔転化率〕
仮硬化した時点の転化率は、主走査を1回行った時点で印刷中断したサンプルを別途用意した。硬化率は、測定装置としてリアルタイム測定可能な赤外分光光度計(NEXUS470〔商品名〕、サーモ・ニコレー社(Thermo Nicolet Corp.)製)を用いて測定した。測定結果を下記表2〜表9に示す。
表面粗さについては、上述のとおりJIS B0601の規定に従い、レーザー顕微鏡 VK−9710(KEYENCE社製)を用いて、上記の透明フィルムに対して各例で示した記録条件に従い記録を行って得られた記録物の表面粗さRq(二乗平方根高さ)を測定した。測定の際の倍率は100倍とした。測定結果を下記表2〜表9に示す。
上記例1−1〜例15−5の記録により得られたインク塗膜について、波長400〜800nmの範囲における透過率の平均値を算出した。評価基準は以下のとおりである。結果を下記表2〜表9に示す。
AA:1%未満
A: 1%以上2%未満
B: 2%以上3%未満
C: 3%以上
なお、評価結果がAA〜Bである場合、190〜400nmの波長範囲における平均透過率が、400〜800nmの波長範囲(白インク硬化膜の可視光領域波長)の平均透過率よりも低いこととなるため、隠蔽性に優れていると評価できる。
上記隠蔽性評価におけるインク硬化膜を、拡大鏡(10倍)で観察した。評価基準は以下のとおりである。結果を下記表2〜表9に示す。
A:目視、ルーペで観察しても、下地が見えなかった。
B:目視で埋まりが確認されるが、ルーペでは埋まっていない斑点が観察された。
C:目視で、下地の斑点又は筋が観察された(埋まっていなかった)。
Claims (11)
- ヘッドから、少なくとも白色顔料を含む紫外線硬化型インクを被印刷媒体に向けて吐出する工程と、前記被印刷媒体に付着した紫外線硬化型インクに対して紫外線を照射することにより、前記紫外線硬化型インクを硬化させる工程と、を少なくとも含む単位記録動作を複数回行い、
前記被印刷媒体における前記ヘッドと対向する領域に、表面粗さ(Rq)が1.5〜5.0μmであり、前記紫外線硬化型インクが硬化した硬化物を形成することを含む、紫外線硬化型インクを用いた記録方法。 - 1回の前記単位記録動作において、1つのラスタラインに対してドットを形成する画素及びドットを形成しない画素があり、複数回の単位記録動作を行うことで1つのラスタラインを形成するものであるか、あるいは
1回の前記単位記録動作において、ドットの形成を行うラスタラインの副走査方向の間に他の単位記録動作でドットの形成を行うラスタラインが存在するものであるか、
のうち少なくとも何れかである、請求項1に記載の紫外線硬化型インクを用いた記録方法。 - 1回の前記単位記録動作において、1つのラスタラインに対してドットを形成する画素及びドットを形成しない画素があり、複数回の単位記録動作を行うことで1つのラスタラインを形成し、かつ、
1回の前記単位記録動作において、ドットの形成を行うラスタラインの副走査方向の間に他の単位記録動作でドットの形成を行うラスタラインが存在する、請求項1に記載の紫外線硬化型インクを用いた記録方法。 - 前記紫外線硬化型インクが白インクである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の紫外線硬化型インクを用いた記録方法。
- ドット形成を行う画素に、1つの画素に対して単位記録動作を複数回行うことによりドットの形成を行う画素を有する、請求項2又は3に記載の紫外線硬化型インクを用いた記録方法。
- 各々の前記単位記録動作において付着し硬化した紫外線硬化型インクの転化率が20〜90%の範囲である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の紫外線硬化型インクを用いた記録方法。
- 前記紫外線硬化型インクが前記白色顔料として酸化チタンを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の紫外線硬化型インクを用いた記録方法。
- 前記酸化チタンの平均粒子径D50が150〜500nmの範囲にある、請求項7に記載の紫外線硬化型インクを用いた記録方法。
- 前記酸化チタンの含有量は、前記紫外線硬化型インクの総質量に対して10〜30質量%である、請求項7又は8に記載の紫外線硬化型インクを用いた記録方法。
- 被印刷媒体への前記紫外線硬化型インクの付着量が5〜16mg/インチ2である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の紫外線硬化型インクを用いた記録方法。
- ヘッドから、少なくとも白色顔料を含む紫外線硬化型インクを被印刷媒体に向けて吐出する手段と、前記被印刷媒体に付着した紫外線硬化型インクに対して紫外線を照射することにより、前記紫外線硬化型インクを硬化させる手段と、からなる単位記録動作が複数回行われ、
前記被印刷媒体における前記ヘッドと対向する領域に、表面粗さ(Rq)が1.5〜5.0μmであり、前記紫外線硬化型インクが硬化した硬化物が形成されるものである、紫外線硬化型インクを用いた記録装置。
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