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JP2013193349A - インクジェット記録装置およびインクジェット記録方法 - Google Patents

インクジェット記録装置およびインクジェット記録方法 Download PDF

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JP2013193349A JP2012063576A JP2012063576A JP2013193349A JP 2013193349 A JP2013193349 A JP 2013193349A JP 2012063576 A JP2012063576 A JP 2012063576A JP 2012063576 A JP2012063576 A JP 2012063576A JP 2013193349 A JP2013193349 A JP 2013193349A
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Abstract

【課題】画像の光沢性を向上させることができるインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】活性光線を照射する照射部32、34と、活性光線により硬化するインクをインクジェットにより吐出し画像を形成する画像形成部24と、を内包するキャリッジ30を備え、キャリッジ30は、記録媒体12の搬送方向と直交する方向に沿って双方向に走査する走査手段と、を有し、照射部は、キャリッジ30の走査方向における画像形成部の両側に設けられた仮硬化照射手段32と、記録媒体12の搬送方向の下流側に設けられた本硬化照射手段34と、を有し、キャリッジ30の走査方向の進行方向に対して、前側の仮硬化照射手段32を点灯し、後側の仮硬化照射手段32を消灯し、打滴を行う制御部を有するインクジェット記録装置、およびインクジェット記録方法である。
【選択図】図8

Description

本発明はインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法に係り、紫外線などの活性光線の照射により硬化するインクを用いたインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法に関する。
従来より、記録媒体の記録面に対し、インクジェットヘッドからインクを吐出し、記録媒体への画像形成が行われている。このようなインクジェット記録装置による画像形成の分野では、紫外線に対して所定の感度を有する光開始剤が含有された紫外線硬化型インクを用い、記録媒体に着弾した紫外線硬化型インクに紫外線を照射することで硬化させ、記録媒体に定着させる方式の記録装置の開発が行われている。
紫外線硬化型インクが適用されるインクジェット記録装置では、インクジェットヘッドが搭載されるキャリッジに紫外線照射用の光源を搭載し、紫外線光源をインクジェットヘッドに追従して走査させ、媒体に着弾した直後のインク液滴に紫外線を照射して、インク液滴の位置ずれを回避している。
紫外線硬化型インクを紫外線照射により硬化させるために、高感度なインクとする必要があるが、感度が高いために着弾したインク液滴の凹凸形状が顕著となり、打滴されたインクの凹凸形状が生じた状態でインクが硬化していた。そのため、画像の光沢感が低下するという問題があった。
このような問題を解決するため、例えば、下記の特許文献1には、仮硬化(ピニング)用照射部と本硬化用照射部とを備えたインクジェットプリンタの構成が開示されており、高光沢印刷モード時に低照射量で仮硬化を行なうことによりインクの平滑化を促進し、グロス調の画像を得ることが記載されている。特許文献2には、クリアインクの吐出後、ある程度の時間が経過し表面が滑らかになった後に、紫外線を照射することにより光沢感を高めることが記載されている。
特開2011−73330号公報 国際公開第09/148074号パンフレット
しかしながら、高感度なインクを使用することで、より凹凸形状が顕著となっていた。そのため、特許文献1、2に記載されている装置、方法では光沢感が十分ではなかった。また、特許文献1には、UV照射光量とキャリッジ走査の速度を制御することで、クリアインクのレベリングの程度により光沢度の変化が記載されており、カラーインクをレベリングさせることについては、記載されていなかった。また、特許文献2についても、インクの吐出後、紫外線照射までのクリアインクがレベリングする時間を十分に確保することが記載されているのみであり、カラーインクをレベリングさせることについては、記載されていなかった。したがって、カラーインクについては、インクのレベリングを行うことができず、皺が発生し、光沢感が無くなっていた。また、特許文献1に記載されている装置では、仮硬化(ピニング)の照度を低くすることで、光沢アップを行うことが記載されているが、インクの着弾からUV照射まで所定時間保つことは記載されていなかった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、カラーインクにおいて、UV照射までの時間と照度の関係により、打滴されたインク表面に発生する皺の生成を抑制することにより、光沢感を向上させることを目的とする。
本発明は前記目的を達成するために、活性光線を照射する照射部と、活性光線により硬化するインクをインクジェットにより吐出し画像を形成する画像形成部と、を内包するキャリッジを備え、キャリッジは、記録媒体の搬送方向と直交する方向に沿って双方向に走査する走査手段と、を有し、照射部は、キャリッジの走査方向における画像形成部の両側に設けられた仮硬化照射手段と、記録媒体の搬送方向の下流側に設けられた本硬化照射手段と、を有し、キャリッジの走査方向の進行方向に対して、前側の仮硬化照射手段を点灯し、後側の仮硬化照射手段を消灯し、打滴を行う制御部を有するインクジェット記録装置を提供する。
本発明によれば、キャリッジの走査方向の進行方向に対して、後側の仮硬化照射手段を消灯することにより、打滴直後のインクの仮硬化を行わず、打滴を行う。インクの仮硬化は、打滴時と反対方向のキャリッジの走査時に、キャリッジの走査方向の進行方向に対して前側の仮硬化照射手段により行なう。したがって、打滴から仮硬化までの時間を長くすることができるので、打滴から仮硬化までの間に、打滴したインクをレベリング化させることができる。よって、画像表面の凹凸皺の形成を減らすことができるので、反射し易い滑らかな表面を形成することができ、光沢性を向上させることができる。
なお、「キャリッジの走査方向の進行方向に対して、前側の仮硬化手段」とは、画像形成部に先行する仮硬化手段のことであり、「キャリッジの走査方向の進行方向に対して、後側の仮硬化手段」とは、画像形成部に後続する仮硬化手段のことである。キャリッジは双方向に走査可能であるため、進行方向により前側、後側の仮硬化手段が異なる。
本発明の他の態様に係るインクジェット記録装置は、インクの打滴後から仮硬化照射手段による照射を0.1秒以上3秒以下の範囲で行なうことが好ましい。
本発明の他の態様に係るインクジェット記録装置によれば、打滴後から仮硬化までの時間を上記範囲とすることにより、光沢性の向上させた画像を形成することができる。仮硬化までの時間が上記範囲より長いとバンディングムラ(スワス幅に対応する周期で発生する濃度ムラ、または、光沢ムラ)が発生し易くなる。
本発明の他の態様に係るインクジェット記録装置は、インクはカラーインクであることが好ましい。
本発明の他の態様に係るインクジェット記録装置によれば、カラーインクを使用した場合においても形成された画像の皺の発生を抑制することができるので、カラーインクに対して好適に用いることができる。なお、「カラーインク」とは、ホワイトインク、クリアインク以外のインクのことをいう。
本発明の他の態様に係るインクジェット記録装置は、インクは、成分Aとしてラジカル重合性化合物、成分Bとしてラジカル重合開始剤、及び成分Cとして着色剤を含有し、成分Aは、成分A‐1として単官能ラジカル重合性化合物、及び成分A‐2として多官能ラジカル重合性化合物を含有し、成分A‐1は、成分A‐1‐1としてN‐ビニル化合物、及び成分A‐1‐2として次式(I)で表される化合物を含有し、成分A‐1の含有量は、成分Aの総重量に対し50重量パーセント以上90重量パーセント以下であり、成分A‐1‐1の含有量は、成分A‐1の総重量に対し10重量パーセント以上40重量パーセント以下であり、成分A‐1‐2の含有量は、成分A‐1の総重量に対し5重量パーセント以上90重量パーセント以下であり、成分A‐2は、次式(II)で表される化合物を少なくとも2種含有するとともに、成分A‐2の含有量は、成分Aの総重量に対して0.1重量パーセント以上25重量パーセント以下であることが好ましい。
(式(I)中、R、R及びRはそれぞれ独立に、水素原子、メチル基、又は、エチル基を表し、Xは単結合、又は、二価の連結基を表す。)
(式(II)中、R11はそれぞれ独立に水素原子、又は置換されていてもよい炭素数1〜6のアルキル基を表し、R12は水素原子、又は置換されていてもよい炭素数1から6のアルキル基を表し、R13はそれぞれ独立に水素原子、又はメチル基を表し、Xは単結合、又は二価の連結基を表し、p、q及びrはそれぞれ独立に0から5の整数を表す。)
本発明の他の態様に係るインクジェット記録装置によれば、上記記載のインク組成物を用いて画像を形成することで、より光沢性を向上させることができる。
本発明の他の態様に係るインクジェット記録装置は、キャリッジの走査方向の移動距離が、記録媒体の幅と等しいことが好ましい。
本発明の他の態様に係るインクジェット記録装置によれば、キャリッジの移動距離を記録媒体の幅と等しい距離とすることで、打滴から仮硬化までの所定の時間を確保することができる。
本発明の他の態様に係るインクジェット記録装置は、キャリッジの走査方向の移動距離が、走査手段により移動可能な距離の端から端までであることが好ましい。
本発明の他の態様に係るインクジェット記録装置によれば、キャリッジの移動距離を走査手段により移動可能な距離の最大とすることで、打滴から仮硬化までの時間を、さらに長くすることができるので、より打滴後のインクのレベリングが進んだ状態で仮硬化を行なうことができるので、光沢性をより向上させることができる。
本発明の他の態様に係るインクジェット記録装置は、インクの打滴が、キャリッジの移動の双方向において行われることが好ましい。
本発明の他の態様に係るインクジェット記録装置によれば、キャリッジの移動の双方向において、インクの打滴を行うことができるので、双方向によるインクの打滴に対して、インクのレベリング化を行うことができる。
本発明の他の態様に係るインクジェット記録装置は、インクの打滴が、キャリッジの移動の一方の移動の場合のみ行われることが好ましい。
本発明の他の態様に係るインクジェット記録装置によれば、インクの打滴を、キャリッジを一方向に移動させる場合のみにおいても、インクのレベリング化を行うことができる。
本発明は前記目的を達成するために、記録媒体を搬送する記録媒体搬送工程と、活性光線を照射する照射部と、活性光線により硬化するインクをインクジェットにより吐出し画像を形成する画像形成部と、を内包するキャリッジを、記録媒体の搬送方向と直交する方向に沿って走査するキャリッジ走査工程と、を有し、キャリッジ走査工程は、双方向に走査可能であり、キャリッジ走査工程中に、インクジェットによりインクを吐出させるインク吐出工程と、キャリッジの走査方向における画像形成部の両側に設けられた仮硬化手段を、走査方向の進行方向に対して、前側の仮硬化手段の点灯、および、後側の仮硬化手段の消灯の制御を行なう仮硬化手段変更工程と、インク吐出工程のキャリッジの走査方向と反対方向への走査時に、記録媒体上に付着したインク滴を不完全に硬化させる程度の活性光線を照射する仮硬化工程と、仮硬化工程によって露光されたインク滴に対して追加露光を行い、インク滴を本硬化させる活性光線を照射する本硬化工程と、を有するインクジェット記録方法を提供する。
本発明によれば、上記記載のインクジェット記録装置と同様の効果を得ることができる。
本発明のインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法によれば、紫外線などの活性光線の照射までの時間と照度を制御することにより、打滴されたインク表面に発生する皺の生成を抑制することができるので、形成された画像の光沢感を向上させることができる。
本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の外観斜視図である。 図1に示すインクジェット記録装置の用紙搬送路を模式的に示す説明図である。 図1に示すインクジェットヘッドの構成例を示す平面透視図である。 インクジェットのノズル配置を示すインク吐出面の平面図である。 インクジェットヘッドの立体構造を示す断面図である。 図1に示すインクジェット記録装置のインク供給系の構成を示すブロック図である。 図1に示すインクジェット記録装置の制御系の要部構成を示すブロック図である。 キャリッジを記録媒体の幅で移動させた際のインク打滴から仮硬化までの時間を説明する図である。 キャリッジを記録媒体の幅で移動させた際のインク打滴から仮硬化までの時間を説明する図である。 キャリッジを移動可能な幅で移動させた際のインク打滴から仮硬化までの時間を説明する図である。 片方向印字の場合の網点(%)と光沢度(%)の関係を示すグラフ図である。 双方向印字において、進行方向の後側の照度を前側の照度の42%に低下させた場合の網点(%)と光沢度(%)の関係を示すグラフ図である。 両方向印字において、キャリッジを記録媒体の幅で移動させた場合の網点(%)と光沢度(%)の関係を示すグラフ図である。 両方向印字において、キャリッジを移動可能な範囲の幅で移動させた場合の網点(%)と光沢度(%)の関係を示すグラフ図である。 画像形成後のレーザー顕微画像である。 図15に示すレーザー顕微画像のフーリエ変換画像である。
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
[インクジェット記録装置の全体構成]
図1は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の外観斜視図である。このインクジェット記録装置10は、放射線(活性光線)硬化型インク(UV硬化インク)を用いて記録媒体12上にカラー画像を形成するワイドフォーマットプリンタである。ワイドフォーマットプリンタは、大型ポスターや商業用壁面広告など、広い描画範囲を記録するのに好適な装置である。ここでは、A3ノビ以上に対応するものを「ワイドフォーマット」と呼ぶ。
インクジェット記録装置10は、装置本体20と、この装置本体20を支持する支持脚22と、を備えている。装置本体20には、記録媒体(メディア)12に向けてインクを吐出するドロップオンデマンド型のインクジェットヘッド24と、記録媒体12を支持するプラテン26と、ヘッド移動手段(走査手段)としてのガイド機構28及びキャリッジ30が設けられている。
ガイド機構28は、プラテン26の上方において、記録媒体12の搬送方向(X方向)に直交し且つプラテン26の媒体支持面と平行な走査方向(Y方向)に沿って延在するように配置されている。キャリッジ30は、ガイド機構28に沿ってY方向に往復移動可能に支持されている。キャリッジ30には、インクジェットヘッド24が搭載されるとともに、記録媒体12上のインクに紫外線などの活性光線を照射する仮硬化光源(ピニング光源)32A、32Bと、本硬化光源(キュアリング光源)34A、34Bとが搭載されている。
仮硬化光源32A、32Bは、インクジェットヘッド24から吐出されたインク滴が記録媒体12に着弾した後に、隣接液滴同士が合一化しない程度にインクを仮硬化させるための紫外線などの活性光線を照射する光源である。仮硬化光源32A、32Bから紫外線などの活性光線が照射されたインクは、着弾干渉を回避するものの、ドット展開がされる(十分に広がることができる)程度に仮硬化する。
本硬化光源34A、34Bは、仮硬化後に追加露光を行い、最終的にインクを完全に硬化(本硬化)させるための紫外線などの活性光線を照射する光源である。本硬化光源34A、34Bは、記録媒体12上のインクに仮硬化光源32A、32Bから紫外線などの活性光線を照射した後の追加露光を行い、最終的にインクを完全に硬化(本硬化)させるための紫外線などの活性光線を照射する光源である。
キャリッジ30上に配置されたインクジェットヘッド24、仮硬化光源32A、32B及び本硬化光源34A、34Bは、ガイド機構28に沿ってキャリッジ30とともに一体的に(一緒に)移動する。キャリッジ30の往復移動方向(Y方向)が「主走査方向」、記録媒体12の搬送方向(X方向)が「副走査方向」に相当する。
記録媒体12には、紙、不織布、塩化ビニル、合成化学繊維、ポリエチレン、ポリエステル、ターポリンなど、材質を問わず、また、浸透性媒体、非浸透性媒体を問わず、様々な媒体を用いることができる。記録媒体12は、装置の背面側からロール紙状態(図2参照)で給紙され、印字後は装置正面側の巻き取りローラ(図1中不図示、図2の符号44)で巻き取られる。プラテン26上に搬送された記録媒体12に対して、インクジェットヘッド24からインク滴が吐出され、記録媒体12上に付着したインク滴に対して仮硬化光源32A、32B、本硬化光源34A、34Bから紫外線などの活性光線が照射される。
図1において、装置本体20の正面に向かって左側の前面に、インクカートリッジ36の取り付け部38が設けられている。インクカートリッジ36は、放射線(活性光線)硬化型インクを貯留する交換自在なインク供給源(インクタンク)である。インクカートリッジ36は、本例のインクジェット記録装置10で使用される各色インクに対応して設けられている。色別の各インクカートリッジ36は、それぞれ独立に形成された不図示のインク供給経路によってインクジェットヘッド24に接続される。各色のインク残量が少なくなった場合にインクカートリッジ36の交換が行われる。
また、図示を省略するが、装置本体20の正面に向かって右側には、インクジェットヘッド24のメンテナンス部が設けられている。該メンテナンス部は、非印字時におけるインクジェットヘッド24を保湿するためのキャップと、インクジェットヘッド24のノズル面(インク吐出面)を清掃するための払拭部材(ブレード、ウエブ等)が設けられている。インクジェットヘッド24のノズル面をキャッピングするキャップは、メンテナンスのためにノズルから吐出されたインク滴を受けるためのインク受けが設けられている。
〔記録媒体搬送路の説明〕
図2は、インクジェット記録装置10における記録媒体搬送路を模式的に示す説明図である。図2に示すように、プラテン26は逆樋状に形成され、その上面が記録媒体12の支持面(媒体支持面)となる。プラテン26の近傍における記録媒体搬送方向(X方向)の上流側には、記録媒体12を間欠搬送するための記録媒体搬送手段である一対のニップローラ40が配設される。このニップローラ40は記録媒体12をプラテン26上で記録媒体搬送方向へ移動させる。
ロール・ツー・ロール方式の媒体搬送手段を構成する供給側のロール(送り出し供給ロール)42から送り出された記録媒体12は、印字部の入り口(プラテン26の記録媒体搬送方向の上流側)に設けられた一対のニップローラ40によって、記録媒体搬送方向に間欠搬送される。インクジェットヘッド24の直下の印字部に到達した記録媒体12は、インクジェットヘッド24により印字が実行され、印字後に巻き取りロール44に巻き取られる。印字部の記録媒体搬送方向の下流側には、記録媒体12のガイド46が設けられている。
印字部においてインクジェットヘッド24と対向する位置にあるプラテン26の裏面(記録媒体12を支持する面と反対側の面)には、印字中の記録媒体12の温度を調整するための温調部50が設けられている。印字時の記録媒体12が所定の温度となるように調整されると、記録媒体12に着弾したインク液滴の粘度や、表面張力等の物性値が所望の値になり、所望のドット径を得ることが可能となる。なお、必要に応じて、温調部50の上流側にプレ温調部52を設けてもよいし、温調部50の下流側にアフター温調部54を設けてもよい。
〔画像形成部の構成〕
図3は、キャリッジ30上に配置されるインクジェットヘッド24と仮硬化光源32A、32B及び本硬化光源34A、34Bの配置形態の例を示す平面透視図である。
インクジェットヘッド24には、ホワイト(白)インク(W)(CL)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)、ライトシアン(Lc)、ライトマゼンタ(Lm)、クリア(透明)インクの各色のインクごとに、それぞれ色のインクを吐出するためのノズル列61W、61M、61Lm、61C、61Lc、61Y、61K、61CLが設けられている。図3ではノズル列を点線により図示し、ノズルの個別の図示は省略されている。また、以下の説明では、ノズル列61W、61M、61Lm、61C、61Lc、61Y、61K、61CLを総称して符号61を付してノズル列を表すことがある。
インク色の種類(色数)や色の組合せについては本実施形態に限定されない。例えば、Lc、Lmのノズル列を省略する形態、CLやWのノズル列のいずれか一方を省略する形態、メタルインクのノズル列を追加する形態、Wのノズル列に代わりメタルインクのノズル列を具備する形態、特別色のインクを吐出するノズル列を追加する形態などが可能である。また、色別のノズル列の配置順序も特に限定はない。ただし、複数のインク種のうち活性光線に対する硬化感度の低いインクを仮硬化光源32A又は仮硬化光源32Bに近い側に配置する構成が好ましい。
色別のノズル列61ごとにヘッドモジュールを構成し、これらを並べることによって、カラー描画が可能なインクジェットヘッド24を構成することができる。例えば、イエローインクを吐出するノズル列61Yを有するヘッドモジュール24Yと、マゼンタインクを吐出するノズル列61Mを有するヘッドモジュール24Mと、シアンインクを吐出するノズル列61Cを有するヘッドモジュール24Cと、黒インクを吐出するノズル列61Kを有するヘッドモジュール24Kと、Lc、Lm、CL、Wの各色のインクを吐出するノズル列61Lc、61Lm、61CL、61Wをそれぞれ有する各ヘッドモジュール24Lc、24Lm、24CL、24Wと、をキャリッジ30の往復移動方向(主走査方向、Y方向)に沿って並ぶように等間隔に配置する態様も可能である。色別のヘッドモジュール24M、24Lm、24C、24Lc、24Y、24Kのモジュール群(ヘッド群)を「インクジェットヘッド」と解釈してもよいし、各モジュールをそれぞれ「インクジェットヘッド」と解釈することも可能である。或いはまた、1つのインクジェットヘッド24の内部で色別にインク流路を分けて形成し、1ヘッドで複数色のインクを吐出するノズル列を備える構成も可能である。
各ノズル列61は、複数個のノズルが一定の間隔で記録媒体搬送方向(副走査方向、X方向)に沿って1列に(直線的に)並んだものとなっている。本例のインクジェットヘッド24は、各ノズル列61を構成するノズルの配置ピッチ(ノズルピッチ)が254マイクロメートル(100dpi)、1列のノズル列61を構成するノズルの数は256ノズル、ノズル列61の全長Lw(ノズル列の全長)は約65ミリメートル(254マイクロメートル×255=64.8ミリメートル)である。また、吐出周波数は15kHzであり、駆動波形の変更によって10ピコリットル、20ピコリットル、30ピコリットルの3種類の吐出液滴量を打ち分けることができる。
詳細は後述するが、本例に示すインクジェット記録装置10の画像記録には、マルチパス方式が適用される。また、マルチパス方式の画像記録に対応して、仮硬化光源32A、32B及び本仮硬化光源32A、32Bの露光制御が行われる。
〔インクジェットヘッドの構造〕
図4(a)は、インクジェットヘッド24のノズル配置を示す平面透視図であり、一色分のノズル列61が一つのヘッドモジュール24を構成する形態として図示されている。同図に示すように、一色分のノズル列61は、副走査方向に沿って一列にノズル70が配置されている。各ノズル70は吐出させるインクが収容される圧力室72(破線により図示)と連通している。なお、図4(b)に示すように、ノズル70を二列の千鳥配置させる態様も可能である。
図5は、インクジェットヘッド24の立体構造を示す断面図であり、1ノズル分(1吐出素子分)の構造が図示されている。本例に適用されるインクジェットヘッド24のインク吐出方式としては、圧電素子(ピエゾアクチュエータ)の変形によってインク滴を飛ばす方式(ピエゾジェット方式)が採用されている。放射線(活性光線)硬化型インクは、一般に溶剤インクと比べて高粘度であるため、吐出力が比較的大きなピエゾジェット方式が有利である。
なお、圧力室72内のインクを加熱するためのヒータを備え、インクの膜沸騰現象を利用してノズル70からインクを吐出させるサーマル方式を適用することも可能である。
圧力室72は、ノズル流路71を介してノズル70と連通するととともに、供給口(供給絞り)74を介して共通流路76と連通される。共通流路76は、一色分のノズル列61(図3参照)を構成するノズル70のそれぞれに対応する圧力室72と連通して、各圧力室72に対してインクを供給している。
圧力室72の天井面を構成する振動板78は、圧力室72の外側面の圧力室72に対応する位置に圧電素子80が設けられている。圧電素子80は、上部電極82と下部電極84との間に圧電体がはさまれた構造を有しており、上部電極82と下部電極84との間に駆動電圧が供給されるとひずみ変形が生じ、振動板78を変形させる。
すなわち、画像データに応じて圧電素子80へ駆動電圧を供給すると、振動板78が変形して圧力室72の体積を収縮させ、圧力室72の体積減少に対応する量のインクがノズル70から吐出される。圧電素子80への駆動電圧の供給を停止させると、圧電素子80のひずみ変形が復元されるとともに圧力室72が元の形状に復元され、供給口74を介して共通流路76から圧力室72へインクが充填される。
インクジェットヘッド24はノズルプレート70Aのインク吐出面70Bが親液性を有している。親液処理の方法として、ノズルプレート70Aのインク吐出面70Bの少なくとも一部に非撥インク性の層を1層以上形成する方法が挙げられる。
具体的には、インク吐出面70Bの少なくとも一部に、金、ステンレス、鉄、チタン、タンタル、プラチナ、ロジウム、ニッケル、クロム、酸化ケイ素、窒化ケイ素及び窒化アルミニウムよりなる群から選ばれた少なくとも1種により形成された層を備えることが好ましく、金、ステンレス、鉄、チタン、酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウムよりなる群から選ばれた少なくとも1種により形成された層を備えることがより好ましく、金、ステンレス及び酸化ケイ素よりなる群から選ばれた少なくとも1種により形成された層を備えることが更に好ましく、酸化ケイ素により形成された層を備えることも好ましい。
親液処理方法としては、公知の方法を用いることができ、限定されないが、例えば(1)シリコン製のノズルプレートの表面を熱酸化して酸化ケイ素膜を形成する方法、(2)シリコンやシリコン以外の酸化膜を酸化的に形成する方法、若しくは、スパッタリングにより形成する方法、(3)金属膜を形成する方法、が挙げられる。これらの方法の詳細については、米国特許出願公開第2010/0141709号明細書を参照することができる。
〔インク供給系の説明〕
図6は、インクジェット記録装置10のインク供給系の構成を示すブロック図である。同図に示すように、インクカートリッジ36に収容されているインクは、供給ポンプ90によって吸引され、サブタンク92を介してインクジェットヘッド24に送られる。サブタンク92には、内部のインクの圧力を調整するための圧力調整部94が設けられている。
圧力調整部94は、バルブ96を介してサブタンク92と連通される加減圧用ポンプ97と、バルブ96と加減圧用ポンプ97との間に設けられる圧力計98と、を具備している。
通常の印字時は、加減圧用ポンプ97がサブタンク92内のインクを吸引する方向に動作し、サブタンク92の内部圧力及びインクジェットヘッド24の内部圧力が負圧に維持される。一方、インクジェットヘッド24のメンテナンス時は、加減圧用ポンプ77がサブタンク92内のインクを加圧する方向に動作し、サブタンク92の内部及びインクジェットヘッド24の内部が強制的に加圧され、インクジェットヘッド24内のインクがノズルを介して排出される。インクジェットヘッド24から強制的に排出されたインクは、上述したキャップ(図示せず)のインク受けに収容される。
本例に示すインクジェット記録装置10は、図6に図示したインク供給系において、インクの温度が一定範囲内に保たれるように調整される。インクの温度を一定に保つための構成例として、サブタンク92内のインクの温度や、サブタンク92からインクジェットヘッド24へインクを供給するインク流路に温度センサ及びヒータを備え、温度センサの検出結果に基づきヒータを動作させる態様が挙げられる。
また、インクカートリッジ36からインクジェットヘッド24の間のインクが通過する部分を断熱材で覆い、外部の温度変化の影響を受けないように構成する態様も好ましい。さらに、インクジェットヘッド24の内部にヒータを備え、インクジェットヘッド24の内部で温度管理をする態様も好ましい。
本例に示すインクジェット記録装置では、25℃におけるインク粘度が50ミリパスカル・秒以下となるように調整され、吐出の安定性が確保さている。例えば、インク粘度が3ミリパスカル・秒から15ミリパスカル・秒となるように、インクが25℃から80℃に加熱される。より好ましくは、インク粘度が3ミリパスカル・秒から13ミリパスカル・秒になるように25〜50℃に加熱される。
本発明に適用される放射線(活性光線)硬化型インク組成物は、概して通常インクジェット記録用インク組成物で使用される水性インク組成物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。インク組成物の粘度変動は、液滴サイズの変化及び液滴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す。したがって、吐出時のインク組成物の温度はできるだけ一定に保つことが必要である。
よって、インクの温度の制御幅は、好ましくは設定温度の±5℃、より好ましくは設定温度の±2℃、更に好ましくは設定温度±1℃とすることが適当である。なお、インクの温度は、次に説明する制御系によって管理される。
〔制御系の構成〕
図7は、インクジェット記録装置10の制御系の要部構成を示すブロック図である。同図に示すように、インクジェット記録装置10は、制御手段としての制御装置102が設けられている。
制御装置102としては、例えば、中央演算処理装置(CPU)を備えたコンピュータ等を用いることができる。制御装置102は、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置10の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。制御装置102には、記録媒体搬送制御部104、キャリッジ駆動制御部106、光源制御部108、画像処理部110、吐出制御部112が含まれる。これらの各部は、ハードウエア回路又はソフトウエア、若しくはこれらの組合せによって実現される。
記録媒体搬送制御部104は、記録媒体12(図1参照)の搬送を行うための搬送駆動部114を制御する。搬送駆動部114は、図2に示すニップローラ40を駆動する駆動用モータ、及びその駆動回路が含まれる。プラテン26(図1参照)上に搬送された記録媒体12は、インクジェットヘッド24による主走査方向の往復走査(印刷パスの動き)に合わせて、副走査方向へ間欠送りされる。
図7に示すキャリッジ駆動制御部106は、キャリッジ30(図1参照)を主走査方向に移動させるための主走査駆動部116を制御する。主走査駆動部116は、キャリッジ30の移動機構に連結される駆動用モータ、及びその制御回路が含まれる。光源制御部108は、LED駆動回路118を介して仮硬化光源32A、32BのUV‐LED素子(図7中不図示)の発光を制御するとともに、LED駆動回路119を介して本硬化光源34A、34BのUV‐LED素子の発光を制御する制御手段である。また、仮硬化光源32A、32Bの消灯、点灯の制御を行う。仮硬化光源32A、32Bの消灯、点灯は、キャリッジ30の走査方向の進行方向に対して後側の仮硬化光源を消灯し、前側を点灯するように制御を行う。したがって、キャリッジ30の往復走査において、往路と復路で仮硬化光源の消灯、点灯が逆になるように制御される。
制御装置102は、操作パネル等の入力装置120、表示装置122が接続されている。入力装置120は、手動による外部操作信号を制御装置102へ入力する手段であり、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、操作ボタンなど各種形態を採用しうる。表示装置122には、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、CRTなど、各種形態を採用し得る。オペレータは、入力装置120を操作することにより、作画モードの選択、印刷条件の入力や付属情報の入力・編集などを行うことができ、入力内容や検索結果等の各種情報は、表示装置122の表示を通じて確認することができる。
また、インクジェット記録装置10には、各種情報を格納しておく情報記憶部124と、印刷用の画像データを取り込むための画像入力インターフェース126が設けられている。画像入力インターフェースには、シリアルインターフェースを適用してもよいし、パラレルインターフェースを適用してもよい。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ(不図示)を搭載してもよい。
画像入力インターフェース126を介して入力された画像データは、画像処理部110にて印刷用のデータ(ドットデータ)に変換される。ドットデータは、一般に、多階調の画像データに対して色変換処理、ハーフトーン処理を行って生成される。色変換処理は、sRGBなどで表現された画像データ(例えば、RGB各色について8ビットの画像データ)をインクジェット記録装置10で使用するインク各色の色データに変換する処理である。
ハーフトーン処理は、色変換処理により生成された各色の色データに対して、誤差拡散法や閾値マトリクス等の処理で各色のドットデータに変換する処理である。ハーフトーン処理の手段としては、誤差拡散法、ディザ法、閾値マトリクス法、濃度パターン法など、各種公知の手段を適用できる。ハーフトーン処理は、一般にM値(M≧3)の階調画像データをN値(N<M)の階調画像データに変換する。最も簡単な例では、二値(ドットのオンオフ)のドット画像データに変換するが、ハーフトーン処理において、ドットサイズの種類(例えば、大ドット、中ドット、小ドットなどの3種類)に対応した多値の量子化を行うことも可能である。
こうして得られた二値又は多値の画像データ(ドットデータ)は、各ノズルの駆動(オン)/非駆動(オフ)、さらに、多値の場合には液滴量(ドットサイズ)を制御するインク吐出データ(打滴制御データ)として利用される。
吐出制御部112は、画像処理部110において生成されたドットデータに基づいて、ヘッド駆動回路128に対する吐出制御信号を生成する。また、吐出制御部112は、駆動波形生成部(不図示)を備えている。駆動波形生成部は、インクジェットヘッド24の各ノズルに対応した吐出エネルギー発生素子(本例では、ピエゾ素子)を駆動するための駆動電圧の電圧波形を生成する手段である。
駆動波形データは、予め情報記憶部124に格納されており、必要に応じて使用される駆動波形データが出力される。駆動波形生成部から出力された駆動波形は、ヘッド駆動回路128に供給される。なお、駆動波形生成部から出力される信号はデジタル波形データであってもよいし、アナログ電圧信号であってもよい。
ヘッド駆動回路128を介してインクジェットヘッド24の各吐出エネルギー発生素子に対して、共通の駆動電圧が印加され、各ノズルの吐出タイミングに応じて各エネルギー発生素子の個別電極に接続されたスイッチ素子(不図示)のオンオフを切り換えることで、対応するノズルからインクが吐出される。
情報記憶部124は、制御装置102のCPUが実行するプログラム、及び制御に必要な各種データなどが格納されている。情報記憶部124は、作画モードに応じた解像度の設定情報、パス数(スキャンの繰り返し数)、副走査送り量の制御に必要な送り量情報、仮硬化光源32A、32B及び本硬化光源34A、34Bの制御情報などが格納されている。
エンコーダ130は、主走査駆動部116の駆動用モータ、及び搬送駆動部114の駆動用モータに取り付けられており、該駆動モータの回転量及び回転速度に応じたパルス信号を出力し、該パルス信号は制御装置102に送られる。エンコーダ130から出力されたパルス信号に基づいて、キャリッジ30の位置、及び記録媒体12(図1参照)の位置が把握される。
センサ132は、装置各部に具備されるセンサ類が含まれる。例えば、キャリッジ30に取り付けられる記録媒体12の幅を検出するセンサにより、センサ132から得られたセンサ信号に基づいて記録媒体12の幅が把握される。
センサ132の他の例として、インクの温度を検出する温度センサ、記録媒体の位置を検出する位置検出センサ、圧力センサなどが挙げられる。例えば、インクの温度を検出する温度センサから得られたインクの温度情報に基づいて、制御装置102は不図示のヒータ制御部に対して指令信号を送出し、該ヒータ制御部は制御装置102からの指令信号に基づいてヒータの動作を制御する。なお、図7に図示した構成は、適宜変更、追加、削除が可能である。
〔マルチパス印字方式の作画方法の説明〕
次にマルチパス印字方式の作画方法について説明する。インクジェットヘッド24が主走査方向(図1におけるY方向)に移動している時にノズルから打滴が行われる。主走査方向に沿ったヘッド24の往復移動と、副走査方向(図2におけるX方向)への記録媒体の間欠送りの組合せによって記録媒体上に2次元の描画が行われる。
N回のスキャン(走査)で所望の記録解像度の画像を完成させる場合、1回目、2回目、3回目…、と間欠送りを行い、N+1回目に丁度、ヘッド(ノズル列)の長さ分に対応した位置につながるようにする。N回書きの動作がシームレスにつながるためには、1走査目の副走査位置から「ノズル列長+1ノズルピッチ」分だけ副走査方向に移動してN+1走査目が行われる。
[仮硬化光源について]
本実施形態においては、記録媒体搬送方向に直交する方向に移動するキャリッジ30の左右両側に配置された仮硬化光源32A、32B、本硬化光源34A、34Bのうち、キャリッジ30の進行方向の後側を消灯させる。すなわち、キャリッジ30が、図1において、右から左に画像形成のために移動する場合(往路)、右側の仮硬化光源32Bが消灯した状態で主走査を行なう。キャリッジ30が、左から右へ移動する場合(復路)、左側の仮硬化光源32Aが消灯した状態で主走査を行なう。
また、打滴がキャリッジ30の右から左への移動(往路)の間にのみ行われる片方向印字においては、右から左に移動する場合、右側の仮硬化光源32Bを消灯させる。左から右への移動(復路)においては、両側の仮硬化光源32A、32Bを同じ照度で点灯させておくこともできるし、往路と対称に左側の仮硬化光源32Aが消灯されていてもよく、右側の仮硬化光源32Bが消灯されていてもよい。
このように、打滴された直後の仮硬化光源32A,32Bを消灯させることで、打滴されたインクに対して仮硬化光源32A、32BによるUV露光するまでの時間を長くすることができる。これにより、打滴されたインクのレベリングが進行した状態でUV照射し、インクを硬化させることができるので、皺の発生を抑制することができるので、画像全体として光沢感を向上させることができる。
インク打滴後から仮硬化光源32A、32Bによる仮硬化までの時間は、約0.1秒〜3秒後に行うことが好ましい。打滴後から仮硬化までの時間は、使用する装置の規格により決定することができる。例えば、図8に示すような規格の場合は、次のように求めることができる。
インクジェットヘッドのノズル列は、正面左からW、Lm、K、C、M、Y、Lc、CLの順に並んでおり、その間隔は27mmである。仮硬化光源32A、32Bと仮硬化光源32A、32Bに最も近いカラーインクのノズル列61までの距離は100+27=127mmであり、最も遠いカラーインクのノズル列61までの距離は100+27×6=262mmである。左右に仮硬化光源32A、32Bを有し、両方とも点灯させている場合、主走査速度は1270mm/sまたは1355mm/sであるので、打滴直後の仮硬化までの時間は、最短の場合で、127/1355≒0.1sec後であり、最長の場合は、262/1270≒0.21sec後である。
これに対し、本実施形態においては、図8(a)に示すように、キャリッジ30が図8(a)の(インクジェット記録装置10を上から見て)右から左に移動する場合、キャリッジ30の左側の仮硬化光源32Aのみ点灯させて打滴を行う。打滴を記録媒体12の幅を走査する場合(幅600、A2サイズ用紙長辺幅)、右から左への移動は、記録媒体の幅(600mm)+[ノズル並び幅ピッチ(27mm)×ノズル列数(7個)−1]+ノズルと仮硬化光源との距離(127mm)=889mmとなる。次に、キャリッジ30が左から右に移動を開始する。その時、右から左に移動した場合と反対に、キャリッジ30の走査方向の進行方向に対して前側である仮硬化光源32Bを点灯させ、後側である仮硬化光源32Aを消灯させる。図8(b)は図8(a)で打滴したインクを仮硬化するために、キャリッジを移動させた図である。図8(b)に示すように、打滴されたインクを仮硬化光源32Bで仮硬化させるためには、記録媒体の幅の長さ(600mm)を、キャリッジ30を移動させることで仮硬化させることができる。したがって、図8に示す、キャッリジの走査距離を記録媒体の幅とする場合には、走査距離は、889(mm)+600(mm)=1489(mm)となり、打滴後から仮硬化までの時間は、キャリッジの走査速度を速くした場合(1355(mm/s))、1489(mm)/1355(mm/s)≒1.10sとなり、約1.1秒後の照射となる。
図9は、キャリッジ30を右から左へ移動する際に、記録媒体12の最も左側で打滴を行い、仮硬化を行なう場合、すなわち、打滴から仮硬化までの時間が最も短い場合を説明する図である。図9(a)は、キャリッジ30を右から左に移動させる際に打滴する位置を示している。キャリッジ30を右から左に移動させる際は、図8と同様に、進行方向前側の仮硬化光源32Aのみ点灯している。図9(b)は、キャリッジ30を右から左への移動後の位置を示す図である。図9(b)の位置に達した後、キャリッジ30は左から右方向に移動するため、仮硬化光源32Aが消灯し、仮硬化光源32Bが点灯する。したがって、図9(a)に示す位置で打滴されたインクは、仮硬化光源32Bが点灯した時点で仮硬化が行なわれるため、ノズルと仮硬化光源との距離(127mm)移動した後、仮硬化される。したがって、仮硬化までの時間は、127(mm)/1355(mm/s)=≒0.09sとなり、約0.1秒後の照射となる。
このように、図9においては、打滴から仮硬化までの時間は従来とあまり変わらないが、キャリッジ30が左から右に移動する際に打滴されたインクは、キャリッジ30が右から左に移動する際に仮硬化されるため、図8で説明した時間が経過した後、仮硬化されることになる。したがって、全体として皺の形成が抑制された表面の滑らかな画像を形成することができるので、光沢性を向上させることができる。
以上のように記録媒体12をプラテン26の右端、又は左端に設置して作画した場合は、形成された画像の右と左でのピニングまでの時間差の影響により画像の光沢性の差が視認できる場合がある。そのような場合にはプラテン26の中央に記録媒体12を配置することによって影響を軽減することができる。
また、インクの場合、照射までの時間間隔が、ロジカルシークをON(キャリッジ30が記録媒体12の幅を全域走査して照射する)として、インクジェット記録装置10の記録可能な全幅(1610mm)を主走査して作画する場合を選択することができる。このとき、仮硬化光源までの時間は、右から左への移動距離は、図10(a)に示すように、打滴してから、最大幅(1610mm)+ノズルと仮硬化光源との距離(127mm)=1737mmとなる。次に、キャリッジ30の右側の仮硬化光源32Bを点灯、左側の仮硬化光源32Aを消灯し、左から右へキャリッジ30を移動させる。仮硬化光源32Bで仮硬化させるためには、キャリッジ30を最大幅(1610mm)移動させることで、行うことができる(図10(b))。したがって、図10に示すキャリッジ30を移動可能な最大幅を走査させ、キャリッジの走査速度を遅くして画像形成を行った場合、3347/1270mm/s≒2.64sとなり、約2.6秒後の照射となる。このようにして形成された画像は、打滴後からUV照射までに所定の時間が経過しているため、インクのレベリングが進行し、インクの表面に皺が形成されていないため、画像全体として光沢感が向上した画像を形成することができる。
なお、図8〜10においては、双方向印字の場合で説明したが、キャリッジを右から左に移動させる片方向印字の場合においても、実施することができる。その場合、双方向印字の場合と同様に、キャリッジ30の走査方向の進行方向に対して後側の仮硬化光源を消灯し、前側の仮硬化光源のみを点灯することで、仮硬化を行なうことができる。また、片方向印字の場合は、左から右へキャリッジが移動する(復路)際、打滴を行わないので、キャリッジ30の走査方向の進行方向に対して後側の仮硬化光源を点灯し、前側の仮硬化光源を消灯してもよいし、前側、後側の仮硬化光源の両方を点灯してもよい。
本実施形態においては、カラーインクを打滴後、所定時間経過した後、仮硬化を行なうことで、カラーインク表面のレベリング化を行い、表面の皺の形成を抑制し、光沢性を向上させている。したがって、ホワイトインク、クリアインクを使用する場合は、記録媒体の搬送方向に対して、ノズル列61を2分割し、カラーインク(M、Lm、C、Lc、Y、K)のノズル列61は記録媒体の搬送方向の上流側を、ホワイトインク、クリアインクのノズル列61W、61CLは記録媒体の搬送方向の下流側を使用することで、カラーインクを打滴した後、別のキャリッジの走査時にホワイトインク、または、クリアインクの打滴を行うことができ、カラーインク表面の皺の形成を抑制することができる。また、ホワイトインク、クリアインクを使用しない場合は、カラーインクのノズル列61の全領域を用いて画像形成を行うことができる。
[従来の装置との比較]
(1)片方向印字の場合
従来のキャリッジ30の左右両側に配置された仮硬化光源32A、32Bの両方を点灯した場合と、本実施形態のようにキャリッジ30の走査方向の進行方向に対して後側の仮硬化光源を消灯した場合と、で画像を形成して光沢度の比較を行った。画像の形成には、富士フイルム株式会社ワイドフォーマットプリンタ Acuity LED 1600量産型試作機を用いた。また、光沢度は、BYK Gardner社製、光沢度計 マイクロ−トリ−グロスμを用いて60°入射角の光沢度で比較した。結果を図11に示す。図11に示すグラフは、入力画像の網点%(横軸)に対する60°光沢値%(縦軸)の値である。また、画像解像度600×500片方向印字の場合で行った。画像の大きさは主走査(Y)方向540mm×副走査(X)方向375mmであり、これを最大1610mm幅を印字できるプラテンの中央に配置して実験を行った。主走査方向にY、M、C、R、G、B、3C、4Cのベタパッチを並べ、副走査方向に網20%、40%、60%、80%、100%の画像とした。
従来の画像形成方法(通常)については、キャリッジ30の左右の仮硬化光源32A、32Bの夫々が4mJ/cmの光量としたのに対して、本実施形態においては、往路において主走査方向の進行方向に対して前側(左側)のみ6mJ/cmで点灯し、露光した。また、キャリッジ30を左から右に復路走査する際は、打滴を行わず、左側の仮硬化光源32Aのみを点灯させてキャリッジ30を移動させた。なお、光沢度は画像に対して、水平方向と垂直方向の光沢度を測定した。CMYK単色、3C(CMY)、4C(CMYK)のそれぞれについて測定を行ったが、いずれにおいても光沢度が増すことが確認された。図中で、光沢度が10%異なれば、一般的な目視により明瞭に区分されることができ、従来の打滴後すぐ仮硬化を行なう場合と比較し、光沢度を向上させることができることが確認できる。
(2)双方向印字の場合
次に、双方向印字の場合の結果を図12〜14に示す。片方向印字の場合と同様の画像をプラテンの中央に作成して評価を行った。図12〜14においても、図11と同様に、入力画像の網点%(横軸)に対する60度光沢値%(縦軸)の値である。画像解像度600×500で行った。図12は、主走査方向の進行方向前側のピニング光源に対して、後側のピニング光源の照度を42%に低下させて画像形成を行った場合の結果を示す。図12に示すように、照度を低下させたのみでは、照度をキャリッジ30の両側の仮硬化光源32A、32Bで変化させなかった従来の装置と光沢度において変化はみられなかった。
図13、図14は、キャリッジ30の走査方向の進行方向に対して後側の仮硬化光源を消灯し、図13はキャリッジ30を記録媒体12の幅の範囲で往復させて画像形成を行った場合の結果であり、図14はキャリッジ30をガイド機構28で移動可能な範囲で往復させて画像形成を行った場合の結果である。
図13に示すように、双方向印字においても、キャリッジ30の走査方向の進行方向に対して後側の仮硬化光源を消灯することで、光沢度が向上していることが確認できる。
また、図14は、打滴後から1回目の仮硬化までの時間を長くするために、ロジカルシーク(画像の端まで主走査すると復路に入る捜査方法)をOFFとして、ガイド機構28で移動可能な範囲(約1600mm)で端から端まで走査して露光した結果である。図14に示すように、図13と比較し、光沢性が向上していることが確認でき、インクの打滴から仮硬化までの時間を長くすることで、光沢性をより向上させることができる。
図15に、画像形成後のレーザー顕微鏡の表面写真を示す。図15(a)は、両側の仮硬化光源を点灯した従来の方法により形成した画像の表面写真であり、図15(b)は、走査方向の進行方向に対して後側の仮硬化光源を消灯して形成した画像の表面写真である。画像は、レーザー顕微鏡(キーエンス製形状レーザマイクロスコープVK−9700)を用いて表面観察を行った。
本実施形態の装置で形成された画像である図15(b)は、図15(a)と比較し、幅5〜15μm程度の凹凸皺が減少しており、反射し易い滑らかな表面が生成されていることが確認できる。このことからピニングまでの時間間隔を置くことにより、打滴されたインク中の重合開始剤、重合性モノマー、顔料、重合禁止剤の滴の中での存在の仕方、偏在の状況が凹凸皺の形成を減らすことに繋がっていると推測される。
図16は、図15のレーザー顕微画像をフーリエ変換した画像である。両側の仮硬化光源を点灯して形成した図15(a)に対応する画像である図16(a)は、高周波の領域まで応答が存在するが、本実施形態の装置で形成した図15(b)に対応する画像である図16(b)では、高周波成分が抑制されていることが確認できた。図16はフーリエ変換した画像であるので、画像の中心を通る横軸、縦軸は共に周波数を意味し、中心から遠いほど周波数が高いことを意味する。
[記録媒体]
本発明に係るインクジェット記録装置に適用される記録媒体としては、上述したように、紙、不織布、塩化ビニル、合成化学繊維、ポリエチレン、ポリエステル、ターポリンなど、材質を問わず、また、浸透性媒体、非浸透性媒体を問わず、様々な媒体を用いることができる。
すなわち、本発明に係るインクジェット記録装置(画像形成方法)に適用可能な記録媒体として、支持体や記録材料として公知の記録媒体を使用することができる。例えば、紙、プラスチック(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、等)がラミネートされた紙、金属板(例えば、アルミニウム、亜鉛、銅等)、プラスチックフィルム(例えば、二酢酸セルロース、三酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酪酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、硝酸セルロース、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、ポリ塩化ビニル(PVC)、アクリル樹脂等)、上述した金属がラミネートされ又は蒸着された紙又はプラスチックフィルム(複合アルミ板等)等が挙げられる。また、本発明に係るインクジェット記録装置に適用される記録媒体として、非吸収性記録媒体を好適に使用することができる。
〔インク(インク組成物)〕
次に、本発明に係るインクジェット記録装置に適用されるインク(以下、「インク組成物」ともいう。)について詳細に説明する。
インク組成物は、(成分A)ラジカル重合性化合物、(成分B)ラジカル重合開始剤、及び、(成分C)着色剤を含有し、成分Aとして、(成分A−1)単官能ラジカル重合性化合物と(成分A−2)多官能ラジカル重合性化合物とを含有し、成分A−1として、(成分A−1−1)N−ビニル化合物と(成分A−1−2)式(I)で表される化合物とを含有し、成分A−1の含有量が成分Aの総重量に対し50〜90重量%であり、成分A−1−1の含有量が成分A−1の総重量に対し10〜40重量%であり、成分A−1−2の含有量が成分A−1の総重量に対し5〜90重量%であり、成分A−2は、式(II)で表される化合物を少なくとも2種含有し、成分A−2の含有量が成分Aの総重量に対し0.1〜25重量%であるインク組成物を挙げることができる。
(式(I)中、R、R及びRはそれぞれ独立に、水素原子、メチル基、又は、エチル基を表し、Xは単結合、又は、二価の連結基を表す。)
(式(II)中、R11はそれぞれ独立に水素原子、又は置換されていてもよい炭素数1〜6のアルキル基を表し、R12は水素原子、又は置換されていてもよい炭素数1〜6のアルキル基を表し、R13はそれぞれ独立に水素原子、又はメチル基を表し、Xは単結合、又は二価の連結基を表し、p、q及びrはそれぞれ独立に0〜5の整数を表す。)
また、(成分A)ラジカル重合性化合物、(成分B)ラジカル重合開始剤、及び、(成分C)着色剤を含有し、成分Aとして、(成分A−1)単官能ラジカル重合性化合物と(成分A−2)多官能ラジカル重合性化合物とを含有し、成分A−1として、(成分A−1−1)N−ビニル化合物と(成分A−1−2)式(I)で表される化合物とを含有し、成分A−1の含有量が成分Aの総重量に対し50〜90重量%であり、成分A−1−1の含有量が成分A−1の総重量に対し10〜40重量%であり、成分A−1−2の含有量が成分A−1の総重量に対し5〜90重量%であり、成分A−2は、式(II’)で表される化合物を少なくとも1種含有し、成分A−2の含有量が成分Aの総重量に対し0.1〜25重量%であるインク組成物を上げることができる。
(式(I)中、R、R及びRはそれぞれ独立に、水素原子、メチル基、又は、エチル基を表し、Xは単結合、又は、二価の連結基を表す。)
(式(II’)中、R11は水素原子、又は置換されていてもよい炭素数1〜6のアルキル基を表し、R12は水素原子、又は置換されていてもよい炭素数1〜6のアルキル基を表し、R13はそれぞれ独立に水素原子、又はメチル基を表し、Xは単結合、又は二価の連結基を表し、p、q及びrはそれぞれ独立に0〜5の整数を表し、p+q+r≧1の関係を満たす。)
なお、本発明において、「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」及び「メタアクリル」のいずれか一方、又は、その両方を含む語であり、「(メタ)アクリレート」とは、「アクリレート」及び「メタアクリレート」のいずれか一方、又は、その両方を含む語である。
本発明に適用されるインク組成物は、活性放射線(活性エネルギー線ともいう。)により硬化可能な油性のインク組成物である。「活性放射線」とは、その照射によりインク組成物中に開始種を発生させるエネルギーを付与できる放射線であり、α線、γ線、X線、紫外線、可視光線、電子線などを包含する。中でも、硬化感度及び装置の入手容易性の観点から紫外線及び電子線が好ましく、紫外線がより好ましい。
本発明に適用されるインク組成物は、成分A−1−1としてN−ビニルカプロラクタム、成分A−1−2としてサイクリックトリメチロールプロパンフォーマルアクリレート、成分A−2として式(II)で表される3官能エチレン性不飽和化合物を少なくとも2種含有し、成分Bとして、モノアシルホスフィンオキサイド化合物及び/又はビスアシルホスフィンオキサイド化合物、並びに、チオキサントン化合物を含有することが好ましい。
また、成分A−1−1としてN−ビニルカプロラクタム、成分A−1−2としてサイクリックトリメチロールプロパンフォーマルアクリレート、成分A−2として式(II’)で表される3官能エチレン性不飽和化合物を少なくとも1種含有し、成分Bとして、モノアシルホスフィンオキサイド化合物及び/又はビスアシルホスフィンオキサイド化合物、並びに、チオキサントン化合物を含有することが好ましい。
本発明に適用されるインク組成物は、成分Aとして、以下に説明する成分A−1及び成分A−2の化合物を含み、成分A−1の含有量が成分Aの総重量に対し50〜90重量%であり、成分A−1−1の含有量が成分A−1の総重量に対し10〜40重量%であり、成分A−1−2の含有量が成分A−1の総重量に対し5〜90重量%であり、成分A−2の含有量が成分Aの総重量に対し0.1〜25重量%である。
以下に、成分A−1及びA−2について説明する。
(成分A−1)単官能ラジカル重合性化合物
本発明に適用されるインク組成物は、(成分A−1)単官能ラジカル重合性化合物を含有する。
成分A−1としては、エチレン性不飽和基を1つ有するラジカル重合性化合物が好ましい。中でも、(成分A−1−1)N−ビニル化合物、及び(成分A−1−2)式(I)で表される化合物がより好ましい。
本発明に適用されるインク組成物は、成分A−1として、(成分A−1−1)N−ビニル化合物と(成分A−1−2)式(I)で表される化合物とを含有することが更に好ましい。
以下に、成分A−1−1及び成分A−1−2について説明する。
本発明に適用されるインク組成物は、(成分A−1−1)N−ビニル化合物を含有する。
成分A−1−1について、以下に説明する。
成分A−1−1としては、N−ビニルラクタム類又はN−ビニルホルムアミドを好ましく含有することができる。また、N−ビニルラクタム類としては、式(a)で表される化合物が好ましい。
<N−ビニルラクタム類>
本発明に適用されるインク組成物は、成分A−1−1として、式(a)で表される化合物を含有するのが好ましい。
式(a)中、nは2〜6の整数を表し、インク組成物が硬化した後の柔軟性、被記録媒体との密着性、及び、原材料の入手性の観点から、nは3〜5の整数であることが好ましく、nが3又は5であることがより好ましく、nが5である、すなわちN−ビニルカプロラクタムであることが特に好ましい。N−ビニルカプロラクタムは安全性に優れ、汎用的で比較的安価に入手でき、特に良好なインク硬化性、及び硬化膜の被記録媒体への良好な
密着性が得られるので好ましい。
また、上記N−ビニルラクタム類は、ラクタム環上の水素原子がアルキル基、アリール基等の置換基により置換されていてもよく、ラクタム環と飽和又は不飽和環構造とが連結していてもよい。
式(a)で表される化合物は、1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
<N−ビニルホルムアミド>
N−ビニルホルムアミドとしては、下記構造の化合物が好ましく挙げられる。下記構造の化合物は、市販品として荒川化学工業(株)のビームセット770を入手することができる。
<式(I)で表される化合物>
本発明に適用されるインク組成物は、成分A−1−2として、式(I)で表される化合物を含有する。
以下に、本発明に適用されるインク組成物の成分A−1−2として用いられる、式(I)で表される化合物について説明する。
(式(I)中、R、R及びRはそれぞれ独立に、水素原子、メチル基、又は、エチル基を表し、Xは単結合、又は、二価の連結基を表す。)
としては、水素原子又はメチル基が好ましく、水素原子がより好ましい。
及びRとしてはそれぞれ独立に、水素原子又はメチル基が好ましく、R及びRが共に水素原子であることがより好ましい。
における二価の連結基としては、本発明の効果を大きく損なうものでない限り特に制限はないが、二価の炭化水素基、又は、炭化水素基及びエーテル結合を組み合わせた二価の基であることが好ましく、二価の炭化水素基、ポリ(アルキレンオキシ)基、又は、ポリ(アルキレンオキシ)アルキレン基であることがより好ましい。また、前記二価の連結基の炭素数は、1〜60であることが好ましく、1〜20であることがより好ましい。
としては、単結合、二価の炭化水素基、又は、炭化水素基及びエーテル結合を組み合わせた二価の基であることが好ましく、炭素数1〜20の二価の炭化水素基であることがより好ましく、炭素数1〜8の二価の炭化水素基であることが更に好ましく、メチレン基であることが特に好ましい。
以下に成分A−1−2の具体例を挙げるが、これらの化合物に限定されるものではない。なお、下記の具体例中、Rは水素原子、又は、メチル基を表す。
これらの中でも、サイクリックトリメチロールプロパンフォーマル(メタ)アクリレートが好ましく、サイクリックトリメチロールプロパンフォーマルアクリレート(CTFA)が特に好ましい。
成分A−1−2は、市販品であってもよく、市販品の具体例としては、SR531(Sartomer社製)が好ましく挙げられる。
本発明に適用されるインク組成物における成分A−1の含有量は、成分Aの総重量に対して、50〜90重量%であり、好ましくは50〜80重量%、更に好ましくは60〜80重量%である。
成分A−1の含有量が、50重量%未満又は90重量%を超えると、所望の吐出安定性及び得られる硬化膜の基材密着性が得られなくなる。
成分A−1を上記範囲で含有することにより、吐出安定性に優れ、得られる硬化膜の基材密着性に優れたインク組成物が得られる。
また、本発明に適用されるインク組成物における成分A−1−1の含有量は、成分A−1の総重量に対し10〜40重量%であり、好ましくは15〜30重量%である。
また、本発明に適用されるインク組成物における成分A−1−2の含有量は、成分A−1の総重量に対し5〜90重量%であり、好ましくは30〜90重量%である。
(成分A−2)多官能ラジカル重合性化合物
本発明に適用されるインク組成物は、(成分A−2)多官能ラジカル重合性化合物を含有する。
成分A−2としては、エチレン性不飽和基を2つ以上有するラジカル重合性化合物が好ましい。また、成分A−2としては、式(II)で表される化合物を含有する。
<式(II)で表される化合物>
本発明の第1の実施態様のインク組成物は、成分A−2として、式(II)で表される化合物を少なくとも2種含有する。
以下に、本発明に適用されるインク組成物の成分A−2として用いられる、式(II)で表される化合物について説明する。
(式(II)中、R11はそれぞれ独立に水素原子、又は置換されていてもよい炭素数1〜6のアルキル基を表し、R12は水素原子、又は置換されていてもよい炭素数1〜6のアルキル基を表し、R13はそれぞれ独立に水素原子、又はメチル基を表し、Xは単結合、又は二価の連結基を表し、p、q及びrはそれぞれ独立に0〜5の整数を表す。)
式(II)中、R11は水素原子、又は置換されていてもよい炭素数1〜6のアルキル基を表し、アルキル基は直鎖でも分岐でもよい。置換基としては、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基が挙げられる。R11は、好ましくは、水素原子、メチル基、エチル基、又はプロピル基であり、特に好ましくは水素原子又はメチル基である。
式(II)中、R12は水素原子、又は置換されていてもよい炭素数1〜6のアルキル基を表し、アルキル基は直鎖でも分岐でもよい。置換基としては、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基が挙げられる。R12は、好ましくは、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、メチロール基、エチロール基が挙げられ、特に好ましくは水素原子、メチル基、エチル基、又はメチロール基である。
13はそれぞれ独立に水素原子、又はメチル基を表し、好ましくは水素原子である。
式(II)中、Xは単結合、又は二価の連結基を表し、二価の連結基としては、本発明の効果を大きく損なうものでない限り特に制限はないが、二価の炭化水素基、又は、炭化水素基及びエーテル結合を組み合わせた二価の連結基であることが好ましい。
としては、単結合、炭素数1〜6の二価の炭化水素基、又は炭素数1〜6のオキシアルキレン基であることが好ましく、単結合又はメチレン基であることが特に好ましい。
式(II)中、p、q及びrはそれぞれ独立に、0〜5の整数を表す。p、q及びrはそれぞれ独立に、0〜3が好ましく、0〜2が特に好ましい。また、p、q及びrの値の好ましい組み合わせとしては、例えばp=q=r=0、p=q=r=1、又はp=q=r=2等が挙げられる。
以下に、p、q及びrが好ましい値をとる場合の化合物の具体例について説明するが、これらに制限されるものではない。
p=q=r=0を満たす場合の式(II)の化合物の好ましい態様としては、トリメチロールプロパントリアクリレート(R12はエチル基、R13は水素原子、Xはメチレン基の場合)、トリメチロールプロパントリメタアクリレート(R12はエチル基、R13はメチル基、Xはメチレン基の場合)、トリメチロールエタントリアクリレート(R12はメチル基、R13は水素原子、Xはメチレンの場合)、トリメチロールエタントリメタアクリレート(R12はメチル基、R13はメチル基、Xはメチレンの場合)、テトラメチロールメタントリアクリレート(R12はメチロール基、R13は水素原子、Xはメチレン基の場合)、テトラメチロールメタントリメタアクリレート(R12はメチロール基、R13はメチル基、Xはメチレン基の場合)、グリセリントリアクリレート(R12は水素原子、R13は水素原子、Xはメチレン基の場合)、グリセリントリメタアクリレート(R12は水素原子、R13はメチル基、Xはメチレン基の場合)が挙げられる。
これらは、市販品として、Sartomer社からSR351S、SR444、SR350等として入手できる。
p=q=r=1の場合の式(II)の化合物の好ましい態様としては、下記構造式の化合物が挙げられる。これらは、市販品として、Sartomer社からSR454、SR9020、SR492、デナコールアクリレートDA−314(ナガセケムテックス(株))等が入手できる。
p、q及びrが、他の値をとる場合の式(II)の化合物の好ましい態様としては、下記構造式の化合物が挙げられる。これらは、市販品として、Sartomer社からSR9021、SR9035、SR415、東亞合成(株)からアロニックスM−320、新中村化学工業(株)からNKエステルA−GLy−9E等が入手できる。
式(II)で表される化合物は、2種類以上を複数組み合わせて使用することが好ましい。その場合の好ましい態様は、(II−a)と(II−d)との混合使用、又は、トリメチロールプロパントリアクリレートと(II−d)との混合使用が挙げられ、トリメチロールプロパントリアクリレートと(II−d)との混合使用が特に好ましい。少なくとも1つがトリメチロールプロパントリアクリレートであることが好ましく、その含有量が成分Aの総重量に対し0.5〜8重量%であることが好ましい。
本発明に適用されるインク組成物における、成分A−2の含有量は成分Aの総重量に対し0.1〜25重量%であり、より好ましくは、0.5〜10重量%、更に好ましくは、2〜9重量%である。
上記範囲であると、硬化性、吐出安定性に優れ、得られる硬化膜の基材密着性及び光沢性に優れたインク組成物が得られる。
<式(II’)で表される化合物>
本発明の第2の実施態様のインク組成物は、成分A−2として、式(II’)で表される化合物を少なくとも1種含有する。
以下に、本発明に適用されるインク組成物の成分A−2として用いられる、式(II’)で表される化合物について説明する。
(式(II’)中、R11は水素原子、又は置換されていてもよい炭素数1〜6のアルキル基を表し、R12は水素原子、又は置換されていてもよい炭素数1〜6のアルキル基を表し、R13はそれぞれ独立に水素原子、又はメチル基を表し、Xは単結合、又は二価の連結基を表し、p、q及びrはそれぞれ独立に0〜5の整数を表し、p+q+r≧1の関係を満たす。)
式(II’)中、R11、R12、R13、及びXは、式(II)中のR11、R12、R13、及びXと同義であり、好ましい態様も同様である。p、q及びrはそれぞれ独立に0〜5の整数を表し、p+q+r≧1の関係を満たす。p、q及びrはそれぞれ独立に、1〜3が好ましく、1又は2が特に好ましい。
p、q及びrが好ましい値をとる場合の化合物の具体例は、式(II)で表される化合物の好ましい態様で挙げた化合物中の、(II−a)、(II−b)、(II−c)等が挙げられるが、これらに制限されるものではない。
(成分A−1−3)芳香族炭化水素環を有する(メタ)アクリレート化合物
本発明に適用されるインク組成物は、A−1として更に(成分A−1−3)芳香族炭化水素環を有する(メタ)アクリレート化合物を好ましく含有することができる。
成分A−1−3について、以下に説明する。
成分A−1−3として、特開2009−96985号公報の段落0048〜0063に記載された、芳香族単官能ラジカル重合性モノマーが好ましく挙げられる。本発明においては、芳香族炭化水素環を有する単官能(メタ)アクリレート化合物としては、式(a−2)で表される化合物が好ましい。
(式(a−2)中、Rは水素原子、又は、メチル基を表し、Xは二価の連結基を表し、Arは一価の芳香族炭化水素基を表す。)
式(a−2)中、Rとして好ましくは、水素原子である。
は二価の連結基を表し、エーテル結合(−O−)、エステル結合(−C(O)O−若しくは−OC(O)−)、アミド結合(−C(O)NR’−若しくは−NR’C(O)−)、カルボニル基(−C(O)−)、イミノ基(−NR’−)、置換基を有していてもよい炭素数1〜15のアルキレン基、又は、これらを2以上組み合わせた二価の基であることが好ましい。なお、R’は水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状若しくは環状アルキル基、又は、炭素数6〜20のアリール基を表す。置換基としては、ヒドロキシ基、ハロゲン原子が挙げられる。
及びXを含む部分(HC=C(R)−C(O)O−X−)は、芳香族炭化水素環上の任意の位置で結合することができる。また、着色剤との親和性を向上させるという観点から、X1の芳香族炭化水素環と結合する端部は、酸素原子であることが好ましく、エーテル性酸素原子であることがより好ましい。式(a−2)におけるXは、*−(LO)q−であることが好ましい。ここで、*は、式(a−2)のカルボン酸エステル結合との結合位置を示し、qは0〜10の整数であり、Lは炭素数2〜4のアルキレン基を表す。qは0〜4の整数であることが好ましく、0〜2の整数であることがより好ましく、1又は2であることが更に好ましい。(LO)qは、エチレンオキシド鎖又はプロピレンオキシド鎖であることが好ましい。
Arは、一価の芳香族炭化水素基を表す。
一価の芳香族炭化水素基としては、1〜4つの環を有する一価の単環又は多環芳香族炭化水素基が挙げられ、具体的には、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、1H−インデン、9H−フルオレン、1H−フェナレン、フェナントレン、トリフェニレン、ピレン、ナフタセン、テトラフェニレン、ビフェニレン、as−インダセン、s−インダセン、アセナフチレン、フルオランテン、アセフェナントリレン、アセアントリレン、クリセン、プレイアンデン等から1つの水素原子を除いた基が挙げられる。
中でも、本発明においては、フェニル基、ナフチル基であることが好ましく、単環芳香族炭化水素基、すなわちフェニル基であることがより好ましい。
一価の芳香族炭化水素基は、芳香環上に置換基を有していてもよい。
上記置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、カルボキシ基、炭素数1〜10のアシル基、ヒドロキシ基、置換若しくは無置換のアミノ基、チオール基、シロキサン基、又は、更に置換基を有していてもよい総炭素数30以下の炭化水素基若しくは複素環基であることが好ましい。
前記置換基は、更に置換基を有していてもよく、例えば、ヒドロキシ基、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基が挙げられる。
一価の芳香族炭化水素基が複数の置換基を有する場合、前記置換基は同一でも異なっていてもよい。また置換基同士が結合して5員又は6員の環を形成してもよい。
また、一価の芳香族炭化水素基は、芳香環上に置換基を有していないことが好ましい。
本発明においては、式(a−2)で表される化合物としては、フェニル基を有する化合物が好ましく、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートがより好ましく、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレートが更に好ましく、2−フェノキシエチルアクリレート(PEA)が特に好ましい。
本発明に適用されるインク組成物における、成分A−1−3の含有量は、成分A−1の総重量に対し5〜40重量%であり、より好ましくは8〜30重量%である。
上記範囲であると、硬化性、吐出安定性に優れ、得られる硬化膜の基材密着性及び光沢性に優れたインク組成物が得られる。
<他の重合性化合物>
本発明に適用されるインク組成物は、成分A−1及びA−2の内の、成分A−1−1、成分A−1−2、成分A−1−3及び式(II)で表される化合物以外の他の重合性化合物を含有していてもよい。
他の重合性化合物としては、特に制限はないがエチレン性不飽和化合物が好ましい。
他の重合性化合物としては、公知の重合性化合物を用いることができ、成分A−1−1、成分A−1−2、成分A−1−3及び式(II)で表される化合物以外の(メタ)アクリレート化合物、ビニルエーテル化合物、アリル化合物、不飽和カルボン酸類等が例示できる。例えば、特開2009−221414号公報に記載のラジカル重合性モノマー、特開2009−209289号公報に記載の重合性化合物、特開2009−191183号公報に記載のエチレン性不飽和化合物が挙げられる。
本発明に適用されるインク組成物は、成分A−1−1、成分A−1−2、成分A−1−3及び式(II)で表される化合物以外の2官能(メタ)アクリレート化合物を、好ましく使用できる。2官能(メタ)アクリレート化合物としては、炭素数5以上の分岐を有していてもよい炭化水素鎖を有する2官能(メタ)アクリレート化合物が好ましい。
2官能(メタ)アクリレート化合物の好ましい例としては、炭素数5以上の炭化水素鎖を分子内に有する2官能(メタ)アクリレート化合物であり、具体的には、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド(PO)変性ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、PO変性ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、デカンジオールジ(メタ)アクリレート、ドデカンジオールジ(メタ)アクリレート、トリデカンジオールジ(メタ)アクリレート、オクタデカンジオールジ(メタ)アクリレート、3−メチル−1,5−ペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、2−n−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、及び、シクロヘキサンジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの中でも、PO変性ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレートが特に好ましく挙げられる。
本発明に適用されるインク組成物は、成分A−1−1、成分A−1−2、成分A−1−3及び式(II)で表される化合物以外の重合性化合物として、更に3官能以上の(メタ)アクリレート化合物を用いることもできる。4官能(メタ)アクリレート化合物の好ましい例としては、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)アクリレート等が挙げられる。
その他の多官能(メタ)アクリレートとしては、ビス(4−(メタ)アクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、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、ポリプロピレングリコールジアクリレート、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン等が挙げられる。
また、他の重合性化合物の例としては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸等の不飽和カルボン酸及びそれらの塩、エチレン性不飽和基を有する無水物、アクリロニトリル、スチレン、更に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、不飽和ウレタン等のラジカル重合性化合物が挙げられる。
他の重合性化合物として具体的には、2−エチルヘキシル(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、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、カルビトール(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノメチル(メタ)アクリレート、オリゴエステル(メタ)アクリレート、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、エポキシ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸誘導体、その他、アリルグリシジルエーテル、ジアリルフタレート、トリアリルトリメリテート等のアリル化合物の誘導体が挙げられる。
更に具体的には、山下晋三編「架橋剤ハンドブック」(1981年、大成社);加藤清視編「UV・EB硬化ハンドブック(原料編)」(1985年、高分子刊行会);ラドテック研究会編「UV・EB硬化技術の応用と市場」79頁(1989年、(株)シーエムシー出版);滝山栄一郎著「ポリエステル樹脂ハンドブック」(1988年、日刊工業新聞社)等に記載の市販品又は業界で公知のラジカル重合性又は架橋性のモノマー、オリゴマー及びポリマーを用いることができる。
他の重合性化合物の分子量は、80〜2,000であることが好ましく、80〜1,000であることがより好ましく、80〜800であることが更に好ましい。
本発明に適用されるインク組成物は、成分A−1−1、成分A−1−2、成分A−1−3及び式(II)で表される化合物以外の他の重合性化合物として、単官能ビニルエーテル化合物を用いることも好ましい。
好適に用いられる単官能ビニルエーテル化合物としては、例えば、エチレングリコールモノビニルエーテル、トリエチレングリコールモノビニルエーテル、ヒドロキシエチルモノビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、オクタデシルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、ヒドロキシノニルモノビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル等が挙げられる。
また、多官能ビニルエーテル化合物を用いることもできる。好適に用いられる多官能ビニルエーテル化合物としては、例えば、エチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、プロピレングリコールジビニルエーテル、ジプロピレングリコールジビニルエーテル、ブタンジオールジビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル等のジ又はトリビニルエーテル化合物が挙げられる。
本発明に適用されるインク組成物が、成分A−1及びA−2の内の成分A−1−1、成分A−1−2、成分A−1−3及び式(II)で表される化合物以外の他の重合性化合物を含有する場合、他の重合性化合物の含有量は、重合性化合物の全重量に対し、1〜50重量%が好ましく、2〜40重量%がより好ましく、2〜30重量%が特に好ましい。
(成分B)ラジカル重合開始剤
本発明に適用されるインク組成物は、(成分B)ラジカル重合開始剤を含む。支持体上に吐出されたインク組成物は、活性放射線を照射することによって硬化する。これは、本発明に適用されるインク組成物に含まれるラジカル重合開始剤が活性放射線の照射により分解して、ラジカルなどの重合開始種を発生し、その開始種の機能に重合性化合物の重合反応が、生起、促進されるためである。
なお、本発明におけるラジカル重合開始剤は、活性放射線等の外部エネルギーを吸収して重合開始種を生成する化合物だけでなく、特定の活性エネルギー線を吸収して重合開始剤の分解を促進させる化合物(いわゆる、増感剤)も含まれる。本発明に適用されるインク組成物において、ラジカル重合開始剤と共に増感剤が存在すると、系中の増感剤が活性放射線を吸収して励起状態となり、ラジカル重合開始剤と接触することによってラジカル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。増感剤としては例えば、特開2008−208190号公報に記載のものが挙げられる。
本発明に適用されるインク組成物は、成分Bとして、(成分B−1)モノアシルホスフィンオキサイド化合物及び/又は(成分B−2)ビスアシルホスフィンオキサイド化合物、並びに、(成分B−3)チオキサントン化合物を含有することが好ましい。
成分Bと、前記成分A−1、A−2、及び成分Cとの組み合わせにより、硬化性、吐出安定性に優れ、得られる硬化膜の基材密着性及び光沢性に優れたインク組成物が得られる。
以下に、成分B−1〜成分B−3について説明する。
(成分B−1)モノアシルホスフィンオキサイド化合物
(成分B−1)モノアシルホスフィン化合物としては、特に制限はなく、公知のものを用いることができるが、下記式(b−1)で表される化合物であることが好ましい。
(式(b−1)中、R1D、R2D、R3Dは、それぞれ独立に、メチル基又はエチル基を置換基として有していてもよい芳香族炭化水素基を表す。)
式(b−1)で表されるモノアシルフォスフィンオキサイド化合物としては、R1D〜R3Dが、それぞれ独立に、置換基としてメチル基を有していてもよいフェニル基であることが好ましく、R2D及びR3Dがフェニル基であり、R1Dが1〜3個のメチル基を有するフェニル基であることがより好ましい。
中でも、式(b−1)で表されるモノアシルフォスフィンオキサイド化合物としては、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(Darocur TPO:チバ・ジャパン社製、Lucirin TPO:BASF社製)が好ましい。
成分B−1の含有量は、インク組成物全体の0.1〜3重量%が好ましく、0.5〜3重量%であることがより好ましい。
(成分B−2)ビスアシルホスフィンオキサイド化合物
(成分B−2)ビスアシルホスフィンオキサイド化合物としては、特に制限はなく、公知のものを用いることができるが、下記式(b−2)で表される化合物であることが好ましい。
(式(b−2)中、R1E、R2E及びR3Eはそれぞれ独立に、メチル基又はエチル基を置換基として有していてもよい芳香族炭化水素基を表す。)
ビスアシルホスフィンオキサイド化合物としては、公知の化合物が使用できる。例えば、特開平3−101686号公報、特開平5−345790号公報、特開平6−298818号公報に記載のビスアシルホスフィンオキサイド化合物が挙げられる。
具体例としては、ビス(2,6−ジクロロベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジクロロベンゾイル)−2,5−ジメチルフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジクロロベンゾイル)−4−エトキシフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジクロロベンゾイル)−4−プロピルフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジクロロベンゾイル)−2−ナフチルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジクロロベンゾイル)−1−ナフチルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジクロロベンゾイル)−4−クロロフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジクロロベンゾイル)−2,4−ジメトキシフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジクロロベンゾイル)デシルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジクロロベンゾイル)−4−オクチルフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−2,5−ジメチルフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジクロロ3,4,5−トリメトキシベンゾイル)−2,5−ジメチルフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジクロロ−3,4,5−トリメトキシベンゾイル)−4−エトキシフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2−メチル−1−ナフトイル)−2,5−ジメチルフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2−メチル−1−ナフトイル)−4−エトキシフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2−メチル−1−ナフトイル)−2−ナフチルホスフィンオキサイド、ビス(2−メチル−1−ナフトイル)−4−プロピルフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2−メチル−1−ナフトイル)−2,5−ジメチルフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2−メトキシ−1−ナフトイル)−4−エトキシフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2−クロロ−1−ナフトイル)−2,5−ジメチ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挙げられる。
これらの中でも、ビスアシルホスフィンオキサイド化合物としては、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(IRGACURE 819:BASFジャパン(株)製)、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。
成分B−2の含有量は、インク組成物全体の0.5〜10重量%が好ましく、1〜5重量%であることがより好ましい。
(成分B−3)チオキサントン化合物
本発明に適用されるインク組成物は、重合開始剤として(成分B−3)チオキサントン化合物を好ましく含有することができる。
チオキサントン化合物としては、特に制限はなく、公知のものを用いることができるが、下記式(b−3)で表される化合物であることが好ましい。
前記式(b−3)において、R1F、R2F、R3F、R4F、R5F、R6F、R7F及びR8Fはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、アルキルチオ基、アルキルアミノ基(一置換及び二置換の場合を含む。なお、以下においても同様である。)、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシル基、カルボキシ基又はスルホ基を表す。上記アルキル基、アルキルチオ基、アルキルアミノ基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、及び、アシル基におけるアルキル部分の炭素数は、1〜20であることが好ましく、1〜8であることがより好ましく、1〜4であることが更に好ましい。
1F、R2F、R3F、R4F、R5F、R6F、R7F及びR8Fは、それぞれ隣接する2つが互いに連結して環を形成していてもよい。これらが環を形成する場合の環構造としては、5又は6員環の脂肪族環、芳香族環などが挙げられ、炭素原子以外の元素を含む複素環であってもよく、また、形成された環同士が更に組み合わさって2核環、例えば、縮合環を形成していてもよい。これらの環構造は置換基を更に有していてもよい。置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、アルキルチオ基、アルキルアミノ基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシル基、カルボキシ基及びスルホ基が挙げられる。形成された環構造が複素環である場合のヘテロ原子の例としては、N、O、及びSを挙げることができる。
チオキサントン化合物としては、チオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、4−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−ドデシルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン、2,3−ジエチルチオキサントン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン、2−シクロヘキシルチオキサントン、4−シクロヘキシルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、1−メトキシカルボニルチオキサントン、2−エトキシカルボニルチオキサントン、3−(2−メトキシエトキシカルボニル)チオキサントン、4−ブトキシカルボニルチオキサントン、3−ブトキシカルボニル−7−メチルチオキサントン、1−シアノ−3−クロロチオキサントン、1−エトキシカルボニル−3−クロロチオキサントン、1−エトキシカルボニル−3−エトキシチオキサントン、1−エトキシカルボニル−3−アミノチオキサントン、1−エトキシカルボニル−3−フェニルスルフリルチオキサントン、3,4−ジ[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシカルボニル]チオキサントン、1−エトキシカルボニル−3−(1−メチル−1−モルホリノエチル)チオキサントン、2−メチル−6−ジメトキシメチルチオキサントン、2−メチル−6−(1,1−ジメトキシベンジル)チオキサントン、2−モルホリノメチルチオキサントン、2−メチル−6−モルホリ
ノメチルチオキサントン、n−アリルチオキサントン−3,4−ジカルボキシミド、n−オクチルチオキサントン−3,4−ジカルボキシイミド、N−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)チオキサントン−3,4−ジカルボキシイミド、1−フェノキシチオキサントン、6−エトキシカルボニル−2−メトキシチオキサントン、6−エトキシカルボニ
ル−2−メチルチオキサントン、チオキサントン−2−ポリエチレングリコールエステル、2−ヒドロキシ−3−(3,4−ジメチル−9−オキソ−9H−チオキサントン−2−イルオキシ)−N,N,N−トリメチル−1−プロパンアミニウムクロリドが例示できる。これらの中でも、入手容易性や硬化性の観点から、チオキサントン、2,3−ジエ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、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン、2−シクロヘキシルチオキサントン、4−シクロヘキシルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、及び、4−イソプロピルチオキサントンが好ましく、2−イソプロピルチオキサントン、及び、4−イソプロピルチオキサントンがより好ましい。
成分B−3の含有量は、インク組成物全体の0.5〜10重量%が好ましく、1〜5重量%がより好ましい。
(成分B−4)α−アミノアルキルケトン化合物
本発明に適用されるインク組成物は、成分Bとして更に(成分B−4)α−アミノアルキルフェノン化合物を含有することが好ましい。成分B−4を含有することにより更に硬化性に優れたインク組成物が得られる。成分B−4は、式(b−4)で表される化合物であることが好ましい。
式(b−4)中、R、R、及びRは、それぞれ独立にヒドロキシ基、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、又は、置換基を有していてもよいアミノ基を表し、Xは、水素原子、置換基を有していてもよいアミノ基、置換基を有していてもよいアルキルチオ基、又は置換基を有していてもよいアルキル基を表す。R、R、又はRの少なくとも1つは置換していてもよいアミノ基を表す。なお、R、R、R、及びXがアミノ基である場合の置換基は、互いに結合して複素環基を形成してもよい。置換基としては、炭素数1〜10のアルキル基が挙げられる。
成分B−4としては、式(b−4−1)及び式(b−4−2)のいずれかで表される化合物が好ましい。
式(b−4−1)中、R、R、R、及びRは、それぞれ置換基を有していてもよいアルキル基を表し、RとR、及びRとRの少なくともいずれかが互いに結合して複素環基を形成してもよい。R、R、及び、置換基は、式(b−4)におけるとR、R、及び、置換基とそれぞれ同義である。
式(b−4−2)中、Rは、置換基を有していてもよいアルキル基を表す。
、R、及び、置換基は、式(b−4)におけるR、R、及び、置換基と同義であり、R及びRは、式(b−4−1)におけるR及びRと同義である。
前記複素環基としては、特に制限はなく、適宜選択することができるが、例えば、モルホリノ基が好ましい。
α−アミノアルキルフェノン化合物としては、例えば、市販品として、IRGACURE369(BASFジャパン(株)製)、IRGACURE907(BASFジャパン(株)製)などが好適に挙げられる。
成分B−4の含有量は、インク組成物全体の0.5〜10重量%が好ましく、1〜5重量%がより好ましい。
本発明における成分Bの好ましい実施態様は、成分B−1及び/又はB−2、並びにB−3とを含有することであり、より好ましくは、少なくとも成分B−1を含有しその含有量がインク組成物全重量の3重量%以下であることである。更に好ましいのは、成分B−1、B−3及びB−4とを組み合わせて含有することであり、特に好ましいのは、成分B−1〜B−3を組み合わせて含有することである。
本発明における成分Bの総含有量は、インク組成物全体の1〜20重量%であることが好ましく、5〜15重量%であることがより好ましく、8〜10重量%であることが更に好ましい。
本発明に適用されるインク組成物は、成分B−1〜B−4の重合開始剤以外のその他の重合開始剤を含んでもよい。その他の重合開始剤としては、モノアシルホスフィン化合物、α−ヒドロキシケトン化合物、芳香族ケトン類、芳香族オニウム塩化合物、有機過酸化物、チオ化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、ケトオキシムエステル化合物、ボレート化合物、アジニウム化合物、メタロセン化合物、活性エステル化合物、及び、炭素ハロゲン結合を有する化合物等が挙げられる。
上記重合開始剤の詳細については、当業者に公知であり、例えば、特開2009−185186号公報の段落0090〜0116に記載されている。
(成分C)着色剤
本発明に適用されるインク組成物は、(成分C)着色剤を含有する。
成分Cは、形成された画像部の視認性を向上させることに寄与している。成分Cとしては、特に制限はないが、耐候性に優れ、色再現性に富んだ顔料及び油溶性染料が好ましく、溶解性染料等の公知の着色剤から任意に選択して使用できる。成分Cは、活性放射線による硬化反応の感度を低下させないという観点から、重合禁止剤として機能しない化合物を選択することが好ましい。
以下に、成分Cとして使用される顔料及び染料について説明する。
本発明に使用できる顔料としては、特に限定されるわけではないが、例えばカラーインデックスに記載される下記の番号の有機又は無機顔料が使用できる。
赤又はマゼンタ顔料としては、C.I.ピグメントレッド3(「Pigment Red 3」ともいう。)、5、19、22、31、38、42、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、202、208、216、226、257、C.I.ピグメントバイオレット3(「Pigment Violet 3」ともいう。)、19、23、29、30、37、50、88、C.I.ピグメントオレンジ13(「Pigment Orange 13」ともいう。)、16、20、36、青又はシアン顔料としては、C.I.ピグメントブルー1(「Pigment Blue 1」ともいう。)、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17−1、22、27、28、29、36、60、緑顔料としては、C.I.ピグメントグリーン7(「Pigment Green 7」ともいう。)、26、36、50、黄顔料としては、C.I.ピグメントイエロー1(「Pigment Yellow 1」ともいう。)、3、12、13、14、17、34、35、37、55、74、81、83、93、94、95、97、108、109、110、120、137、138、139、150、153、154、155、157、166、167、168、180、185、193、黒顔料としては、C.I.ピグメントブラック7(「Pigment Black 7」ともいう。)、28、26、白色顔料としては、C.I.ピグメントホワイト6(「Pigment White 6」ともいう。)、18、21などが目的に応じて使用できる。
本発明においては、水非混和性有機溶媒に溶解する範囲で分散染料を用いることもできる。分散染料は一般に水溶性の染料も包含するが、本発明においては水非混和性有機溶媒に溶解する範囲で用いることが好ましい。
分散染料の好ましい具体例としては、C.I.ディスパースイエロー 5、42、54、64、79、82、83、93、99、100、119、122、124、126、160、184:1、186、198、199、201、204、224及び237;C.I.ディスパーズオレンジ 13、29、31:1、33、49、54、55、66、73、118、119及び163;C.I.ディスパーズレッド 54、60、72、73、86、88、91、92、93、111、126、127、134、135、143、145、152、153、154、159、164、167:1、177、181、204、206、207、221、239、240、258、277、278、283、311、323、343、348、356及び362;C.I.ディスパーズバイオレット 33;C.I.ディスパーズブルー 56、60、73、87、113、128、143、148、154、158、165、165:1、165:2、176、183、185、197、198、201、214、224、225、257、266、267、287、354、358、365及び368;並びにC.I.ディスパーズグリーン 6:1及び9等が挙げられる。
着色剤は、インク組成物に添加された後、適度に当該インク組成物内で分散することが好ましい。着色剤の分散には、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の各分散装置を用いることができる。
着色剤は、インク組成物の調製に際して、各成分と共に直接添加してもよい。また、分散性向上のため、あらかじめ溶剤又は本発明に使用する重合性化合物のような分散媒体に添加し、均一分散あるいは溶解させた後、配合することもできる。
本発明において、溶剤が硬化画像に残留する場合の耐溶剤性の劣化、及び、残留する溶剤のVOC(Volatile Organic Compound:揮発性有機化合物)の問題を避けるためにも、着色剤は、重合性化合物のような分散媒体に予め添加して、配合することが好ましい。すなわち、溶剤を含まないことが好ましい。なお、分散適性の観点のみを考慮した場合、着色剤の添加に使用する重合性化合物は、最も粘度の低いモノマーを選択することが好ましい。着色剤はインク組成物の使用目的に応じて、1種又は2種以上を適宜選択して用いればよい。
なお、インク組成物中において固体のまま存在する顔料などの着色剤を使用する際には、着色剤粒子の平均粒径は、好ましくは0.005〜0.5マイクロメートル、より好ましくは0.01〜0.45マイクロメートル、更に好ましくは0.015〜0.4マイクロメートルとなるよう、着色剤、分散剤、分散媒体の選定、分散条件、ろ過条件を設定することが好ましい。この粒径管理によって、ヘッドノズルの詰まりを抑制し、インク組成物の保存安定性、透明性及び硬化感度を維持することができるので好ましい。
インク組成物中における成分Cの含有量は、色、及び使用目的により適宜選択されるが、インク組成物全体の重量に対し、0.1〜20重量%であることが好ましく、0.5〜10重量%であることがより好ましく、1〜5重量%であることが更に好ましい。
<分散剤>
本発明に適用されるインク組成物は、分散剤を含有することが好ましい。特に顔料を使用する場合において、顔料をインク組成物中に安定に分散させるため、分散剤を含有することが好ましい。分散剤としては、高分子分散剤が好ましい。なお、本発明における「高分子分散剤」とは、重量平均分子量が1,000以上の分散剤を意味する。
高分子分散剤としては、DISPERBYK−101、DISPERBYK−102、DISPERBYK−103、DISPERBYK−106、DISPERBYK−111、DISPERBYK−161、DISPERBYK−162、DISPERBYK−163、DISPERBYK−164、DISPERBYK−166、DISPERBYK−167、DISPERBYK−168、DISPERBYK−170、DISPERBYK−171、DISPERBYK−174、DISPERBYK−182(BYKケミー社製);EFKA4010、EFKA4046、EFKA4080、EFKA5010、EFKA5207、EFKA5244、EFKA6745、EFKA6750、EFKA7414、EFKA745、EFKA7462、EFKA7500、EFKA7570、EFKA7575、EFKA7580(エフカアディティブ社製);ディスパースエイド6、ディスパースエイド8、ディスパースエイド15、ディスパースエイド9100(サンノプコ(株)製);ソルスパース(SOLSPERSE)3000、5000、9000、12000、13240、13940、17000、22000、24000、26000、28000、32000、36000、39000、41000、71000などの各種ソルスパース分散剤(Noveon社製);アデカプルロニックL31、F38、L42、L44、L61、L64、F68、L72、P95、F77、P84、F87、P94、L101、P103、F108、L121、P−123((株)ADEKA製);イオネットS−20(三洋化成工業(株)製);ディスパロン KS−860、873SN、874(高分子分散剤)、#2150(脂肪族多価カルボン酸)、#7004(ポリエーテルエステル型)(楠本化成(株)製)が挙げられる。
インク組成物中における分散剤の含有量は、使用目的により適宜選択されるが、インク組成物全体の重量に対し、0.05〜15重量%であることが好ましい。
<界面活性剤>
本発明に適用されるインク組成物は、シリコーン系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤を含有しないか、又は、シリコーン系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤の総含有量が、インク組成物の全重量に対し、0.01重量%未満であることが好ましく、シリコーン系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤を含有しないか、又は、0.005重量%以下であることがより好ましく、シリコーン系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤を含有しないことが特に好ましい。
なお、シリコーン系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤以外の界面活性剤としては、特開昭62−173463号、同62−183457号の各公報に記載されたものが挙げられる。例えば、ジアルキルスルホコハク酸塩類、アルキルナフタレンスルホン酸塩類、脂肪酸塩類等のアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、アセチレングリコール類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類等のノニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩類、第四級アンモニウム塩類等のカチオン性界面活性剤が挙げられる。
また、本発明に適用されるインク組成物は、シリコーン系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤以外の界面活性剤も、含有しないか、又は、その含有量が、インク組成物の全重量に対し、0.01重量%未満であることが好ましく、含有しないか、又は、その含有量が、0.005重量%以下であることがより好ましく、含有しないことが特に好ましい。
市販品で入手できるシリコ−ン系界面活性剤としては、例えば、BYK−307(BYK Chemie社製)が挙げられる。
<オリゴマー>
本発明に適用されるインク組成物は、オリゴマーを含有することが好ましい。
オリゴマーは、一般に有限個(一般的には5〜100個)のモノマーが結合した重合体であり、オリゴマーと称される公知の化合物を任意に選択可能であるが、本発明においては、重量平均分子量が400〜10,000(より好ましくは500〜5,000)の重合体を選択することが好ましい。
前記オリゴマーは、ラジカル重合性基を有していてもよい。前記ラジカル重合性基としては、エチレン性不飽和基が好ましく、(メタ)アクリロキシ基がより好ましい。
本発明におけるオリゴマーとしては、いかなるオリゴマーでもよいが、例えば、オレフィン系(エチレンオリゴマー、プロピレンオリゴマー、ブテンオリゴマー等)、ビニル系(スチレンオリゴマー、ビニルアルコールオリゴマー、ビニルピロリドンオリゴマー、アクリレートオリゴマー、メタクリレートオリゴマー等)、ジエン系(ブタジエンオリゴマー、クロロプレンゴム、ペンタジエンオリゴマー等)、開環重合系(ジ−,トリ−,テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリエチルイミン等)、重付加系(オリゴエステルアクリレート、ポリアミドオリゴマー、ポリイソシアネートオリゴマー)、付加縮合オリゴマー(フェノール樹脂、アミノ樹脂、キシレン樹脂、ケトン樹脂等)等を挙げることができる。この中で、オリゴエステル(メタ)アクリレートが好ましく、その中では、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレートがより好ましく、ウレタン(メタ)アクリレートが更に好ましい。
ウレタン(メタ)アクリレートとしては、脂肪族ウレタン(メタ)アクリレート、芳香族ウレタン(メタ)アクリレートが好ましく挙げられるが、脂肪族ウレタン(メタ)アクリレートがより好ましく挙げられる。
また、ウレタン(メタ)アクリレートは、4官能以下のウレタン(メタ)アクリレートであることが好ましく、2官能以下のウレタン(メタ)アクリレートであることがより好ましい。
ウレタン(メタ)アクリレートを含有することにより、基材の密着性に優れ、硬化性に優れるインク組成物が得られる。
オリゴマーについて、オリゴマーハンドブック(古川淳二監修、(株)化学工業日報社)も参照することができる。
また、オリゴマーの市販品としては、以下に示すものが例示できる。
ウレタン(メタ)アクリレートとしては、例えば、第一工業製薬(株)製のR1204、R1211、R1213、R1217、R1218、R1301、R1302、R1303、R1304、R1306、R1308、R1901、R1150等や、ダイセル・サイテック(株)製のEBECRYLシリーズ(例えば、EBECRYL230、270、4858、8402、8804、8807、8803、9260、1290、1290K、5129、4842、8210、210、4827、6700、4450、220)、新中村化学工業(株)製のNKオリゴU−4HA、U−6HA、U−15HA、U−108A、U200AX等、東亞合成(株)製のアロニックスM−1100、M−1200、M−1210、M−1310、M−1600、M−1960、Sartomer社製のCN964A85、CN962、CN983等が挙げられる。
ポリエステル(メタ)アクリレートとしては、例えば、ダイセル・サイテック(株)製のEBECRYLシリーズ(例えば、EBECRYL770、IRR467、81、84、83、80、675、800、810、812、1657、1810、IRR302、450、670、830、870、1830、1870、2870、IRR267、813、IRR483、811等)、東亞合成(株)製のアロニックスM−6100、M−6200、M−6250、M−6500、M−7100、M−8030、M−8060、M−8100、M−8530、M−8560、M−9050等が挙げられる。
また、エポキシ(メタ)アクリレートとしては、例えば、ダイセル・サイテック(株)製のEBECRYLシリーズ(例えば、EBECRYL600、860、2958、3411、3600、3605、3700、3701、3703、3702、3708、RDX63182、6040等)等が挙げられる。
オリゴマーは、1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
本発明に適用されるインク組成物におけるオリゴマーの含有量としては、インク組成物の全重量に対して、0.1〜50重量%であることが好ましく、0.5〜20重量%であることがより好ましく、1〜10重量%であることが更に好ましい。
<その他の成分>
本発明に適用されるインク組成物は、必要に応じて、前記各成分以外に、共増感剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、褪色防止剤、導電性塩類、溶剤、塩基性化合物等を含んでいてもよい。これらその他の成分としては、公知のものを用いることができ、例えば、特開2009−221416号公報に記載されているものが挙げられる。
本発明に適用されるインク組成物は、保存性を高める観点から、重合禁止剤を含有することが好ましい。
インク組成物をインクジェット記録用インク組成物として使用する場合には、25〜80℃の範囲で加熱、低粘度化して吐出することが好ましく、熱重合によるヘッド詰まりを防ぐために、重合禁止剤を添加することが好ましい。
重合禁止剤としては、ニトロソ系重合禁止剤、ハイドロキノン、ベンゾキノン、p−メトキシフェノール、TEMPO、TEMPOL、クペロンAl、ヒンダードアミン等が挙げられ、中でもニトロソ系重合禁止剤、ヒンダードアミン系重合禁止剤が好ましい。
本発明に好ましく使用されるニトロソ系重合禁止剤の具体例を以下に示すがこれらに限定されるものではない。
ニトロソ系重合禁止剤の市販品として、FIRSTCURE ST−1(Chem First社製)等が挙げられる。ヒンダードアミン系重合禁止剤の市販品としてTINUVIN292、TINUVIN770DF、TINUVIN765、TINUVIN123が挙げられる。
本発明に適用されるインク組成物中における重合禁止剤の含有量は0.01〜2重量%が好ましく、0.1〜1.5重量%がより好ましく、0.2〜1.2重量%が更に好ましい。上記の数値の範囲内であると、インク組成物の調製時、保管時の重合を抑制でき、インクジェットノズルの詰まりを防止できる。
10…インクジェット記録装置、12…記録媒体、24、24W、24M、24Lm、24C、24Lc、24Y、24K…インクジェットヘッド、30…キャリッジ、32A、32B…仮硬化光源、34A、34B…本硬化光源

Claims (9)

  1. 活性光線を照射する照射部と、前記活性光線により硬化するインクをインクジェットにより吐出し画像を形成する画像形成部と、を内包するキャリッジを備え、
    前記キャリッジは、記録媒体の搬送方向と直交する方向に沿って双方向に走査する走査手段と、を有し、
    前記照射部は、前記キャリッジの走査方向における前記画像形成部の両側に設けられた仮硬化照射手段と、前記記録媒体の搬送方向の下流側に設けられた本硬化照射手段と、を有し、
    前記キャリッジの走査方向の進行方向に対して、前側の前記仮硬化照射手段を点灯し、後側の前記仮硬化照射手段を消灯し、打滴を行う制御部を有するインクジェット記録装置。
  2. 前記インクの打滴後から前記仮硬化照射手段による照射を0.1秒以上3秒以下の範囲で行なう請求項1に記載のインクジェット記録装置。
  3. 前記インクはカラーインクである請求項1または2に記載のインクジェット記録装置。
  4. 前記インクは、成分Aとしてラジカル重合性化合物、成分Bとしてラジカル重合開始剤、及び成分Cとして着色剤を含有し、
    前記成分Aは、成分A‐1として単官能ラジカル重合性化合物、及び成分A‐2として多官能ラジカル重合性化合物を含有し、
    前記成分A‐1は、成分A‐1‐1としてN‐ビニル化合物、及び成分A‐1‐2として次式(I)で表される化合物を含有し、
    前記成分A‐1の含有量は、前記成分Aの総重量に対し50重量パーセント以上90重量パーセント以下であり、
    前記成分A‐1‐1の含有量は、前記成分A‐1の総重量に対し10重量パーセント以上40重量パーセント以下であり、
    前記成分A‐1‐2の含有量は、前記成分A‐1の総重量に対し5重量パーセント以上90重量パーセント以下であり、
    前記成分A‐2は、次式(II)で表される化合物を少なくとも2種含有するとともに、前記成分A‐2の含有量は、前記成分Aの総重量に対して0.1重量パーセント以上25重量パーセント以下である請求項1から3のいずれか1項に記載のインクジェット記録
    装置。
    (式(I)中、R、R及びRはそれぞれ独立に、水素原子、メチル基、又は、エチル基を表し、Xは単結合、又は、二価の連結基を表す。)
    (式(II)中、R11はそれぞれ独立に水素原子、又は置換されていてもよい炭素数1〜6のアルキル基を表し、R12は水素原子、又は置換されていてもよい炭素数1から6のアルキル基を表し、R13はそれぞれ独立に水素原子、又はメチル基を表し、Xは単結合、又は二価の連結基を表し、p、q及びrはそれぞれ独立に0から5の整数を表す。)
  5. 前記キャリッジの走査方向の移動距離が、前記記録媒体の幅と等しい請求項1から4のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
  6. 前記キャリッジの走査方向の移動距離が、前記走査手段により移動可能な距離の端から端までである請求項1から4のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
  7. 前記インクの打滴が、前記キャリッジの移動の双方向において行われる請求項1から6のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
  8. 前記インクの打滴が、前記キャリッジの移動の一方の移動の場合のみ行われる請求項1から6のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
  9. 記録媒体を搬送する記録媒体搬送工程と、
    活性光線を照射する照射部と、前記活性光線により硬化するインクをインクジェットにより吐出し画像を形成する画像形成部と、を内包するキャリッジを、前記記録媒体の搬送方向と直交する方向に沿って走査するキャリッジ走査工程と、を有し、
    前記キャリッジ走査工程は、双方向に走査可能であり、
    前記キャリッジ走査工程中に、前記インクジェットにより前記インクを吐出させるインク吐出工程と、
    前記キャリッジの走査方向における前記画像形成部の両側に設けられた仮硬化手段を、走査方向の進行方向に対して、前側の前記仮硬化手段の点灯、および、後側の前記仮硬化手段の消灯の制御を行なう仮硬化手段変更工程と、
    前記インク吐出工程の前記キャリッジの走査方向と反対方向への走査時に、前記記録媒体上に付着したインク滴を不完全に硬化させる程度の前記活性光線を照射する仮硬化工程と、
    前記仮硬化工程によって露光されたインク滴に対して追加露光を行い、前記インク滴を本硬化させる活性光線を照射する本硬化工程と、を有するインクジェット記録方法。
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