(57)【要約】【課題】インクジェット印刷に好適な電子線硬化性インクを提供すること。【解決手段】インクジェット印刷に用いられる電子線硬化性インク２２であって、電子線照射によって硬化する電子線硬化性組成物を含み、前記電子線硬化性組成物は、酸素阻害を抑制する酸素濃度の雰囲気下での紫外線照射によって表層２２Ａが高分子化し、その後の電子線照射によって深部２２Ｂまで硬化する光重合性モノマーから成り、又は、当該光重合性モノマーを主成分として他の光重合性材料を混合して成る。【選択図】図４
2020033444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット印刷に用いられる電子線硬化性インクであって、
電子線照射によって硬化する電子線硬化性組成物を含み、
前記電子線硬化性組成物は、
酸素阻害を抑制する酸素濃度の雰囲気下での紫外線照射によって表層が高分子化し、その後の電子線照射によって深部まで硬化する光重合性モノマーから成り、又は、当該光重合性モノマーを主成分として他の光重合性材料を混合して成る
ことを特徴とする電子線硬化性インク。
【請求項２】
前記電子線硬化性組成物は、
官能基数が２以上の多官能の前記光重合性モノマーから成る
ことを特徴とする請求項１に記載の電子線硬化性インク。
【請求項３】
前記光重合性モノマーは、
前記官能基同士の間に炭化水素とは異なる結合を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の電子線硬化性インク。
【請求項４】
前記光重合性モノマーは、
前記官能基同士の間に炭化水素とは異なる結合として、エーテル結合を有する
ことを特徴とする請求項３に記載の電子線硬化性インク。
【請求項５】
前記光重合性モノマーは、アクリレートモノマーであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電子線硬化性インク。
【請求項６】
前記光重合性モノマーは、
３００ｐｐｍ以下の酸素濃度の雰囲気下で、３００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線照射によって前記表層が高分子化する多官能アクリレートモノマーである、ことを特徴とする請求項１に記載の電子線硬化性インク。
【請求項７】
前記多官能アクリレートモノマーは、
５００ｐｐｍ以下の前記酸素濃度の雰囲気下でも前記表層が高分子化する、ことを特徴とする請求項６に記載の電子線硬化性インク。
【請求項８】
前記光重合性モノマーは、
少なくとも１０００ｐｐｍの酸素濃度の雰囲気下で前記電子線照射によって深部まで硬化することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の電子線硬化性インク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線硬化性インクに関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線（Ultraviolet Ray:UV）や電子線（Electron Beam:EB）等の活性エネルギー線の照射によって組成物（以下、「硬化性組成物」と言う）を硬化する技術が広く知られている。また活性エネルギー線として電子線を用いた場合、紫外線を用いた場合に比べ、光重合開始剤や増感剤を添加する必要が無いというメリットがある（例えば、特許文献１参照）。
電子線照射の際に用いられる硬化性組成物（以下、「電子線硬化性組成物」）には、オリゴマー等の重合体が一般に用いられており、また、かかる電子線硬化性組成物は電子線硬化性インクとしてインクジェット印刷などにも用いられている（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−８４３７２号公報
【特許文献２】特開２００２−１２８０１号公報
【特許文献３】特開２０１７−１３２８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、オリゴマー等の重合体は粘度が高く、そのままインクジェット印刷のインクとして用いると、インクヘッドからのインクの吐出が困難になるケースが多々生じる。加えて、かかるインクは、硬化収縮も大きいため、硬化後に印刷物がカールする（反る）こともある。
【０００５】
本発明は、インクジェット印刷に好適な電子線硬化性インクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、インクジェット印刷に用いられる電子線硬化性インクであって、電子線照射によって硬化する電子線硬化性組成物を含み、前記電子線硬化性組成物は、酸素阻害を抑制する酸素濃度の雰囲気下での紫外線照射によって表層が高分子化し、その後の電子線照射によって深部まで硬化する光重合性モノマーから成り、又は、当該光重合性モノマーを主成分として他の光重合性材料を混合して成ることを特徴とする。
【０００７】
本発明は、上記電子線硬化性インクにおいて、前記電子線硬化性組成物は、官能基数が２以上の多官能の前記光重合性モノマーから成ることを特徴とする。
【０００８】
本発明は、上記電子線硬化性インクにおいて、前記光重合性モノマーは、前記官能基同士の間に炭化水素とは異なる結合を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明は、上記電子線硬化性インクにおいて、前記光重合性モノマーは、前記官能基同士の間に炭化水素とは異なる結合として、エーテル結合を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明は、上記電子線硬化性インクにおいて、前記光重合性モノマーは、アクリレートモノマーであることを特徴とする。
【００１１】
本発明は、上記電子線硬化性インクにおいて、前記光重合性モノマーは、３００ｐｐｍ以下の酸素濃度の雰囲気下で、３００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線照射によって前記表層が高分子化する多官能アクリレートモノマーである、ことを特徴とする請求項１に記載の電子線硬化性インク。
【００１２】
本発明は、上記電子線硬化性インクにおいて、前記多官能アクリレートモノマーは、５００ｐｐｍ以下の前記酸素濃度の雰囲気下でも前記表層が高分子化する、ことを特徴とする。
【００１３】
本発明は、上記電子線硬化性インクにおいて、前記光重合性モノマーは、少なくとも１０００ｐｐｍの酸素濃度の雰囲気下で前記電子線照射によって深部まで硬化することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、インクジェット印刷に好適な電子線硬化性インクが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る印刷システムの構成を模式的に示す図である。
【図２】２段階照射によるインク硬化の説明図である。
【図３】硬化実験に用いた試料の名称、及び構造式を示す図である。
【図４】硬化実験に用いた試料の名称、及び構造式を示す図である。
【図５】紫外線硬化実験の結果を示す図である。
【図６】紫外線硬化における酸素濃度依存性の実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る印刷システム１の構成を模式的に示す図である。
印刷システム１は、電子線硬化性組成物を含む電子線硬化性インク２２を印刷対象物であるワークＷにインクジェット印刷により塗布し、酸素濃度を制御した雰囲気下で電子線硬化性インク２２に紫外線（ＵＶ）、及び電子線（ＥＢ）を順に照射することにより電子線硬化性インク２２を硬化させて画像形成するシステムである。かかる印刷システム１は、搬送装置４と、インクジェットＵＶ印刷装置６と、電子線照射装置８と、を備えている。
【００１７】
搬送装置４は、印刷対象物の一例であるシート状のワークＷを搬送する装置である。本実施形態の搬送装置４は、一対のローラー４Ａ、４Ｂを備え、これらローラー４Ａ、４ＢにワークＷがロール状に巻き回されており、ローラー４Ａ、４Ｂの回転によってワークＷが搬送方向Ｐに搬送される。なお、ワークＷには、印刷物に応じて適宜の材質や形状のものが用いられる。
【００１８】
インクジェットＵＶ印刷装置６は、搬送中のワークＷに電子線硬化性インク２２の液滴を吹き付けて塗布し、酸素濃度を抑制した雰囲気下で電子線硬化性インク２２に紫外線２４を照射する装置である。
電子線照射装置８は、インクジェットＵＶ印刷装置６の搬送方向Ｐにおける下流側に配置され、酸素濃度を抑制した雰囲気下で電子線硬化性インク２２に電子線２６を照射する装置である。
これら紫外線２４、及び電子線２６の２段階の照射（以下、２段階照射と言う）によって電子線硬化性インク２２が硬化し、電子線硬化性インク２２によって描かれた画像がワークＷに定着する。
【００１９】
図２は、２段階照射によるインク硬化の説明図である。
印刷システム１は、上述の通り、インクジェットＵＶ印刷装置６から紫外線２４を電子線硬化性インク２２に照射する。紫外線２４は波長が比較的短く、また電子線硬化性インク２２の電子線硬化性組成物に強く吸収されるため、紫外線２４の大部分は、電子線硬化性インク２２の深部２２Ｂに到達することなく表層２２Ａで吸収される。この結果、紫外線２４によるラジカル重合反応が表層２２Ａで局所的に生じる。これにより、図２（Ａ）に示すように、電子線硬化性インク２２には、電子線硬化性組成物の含有量などに応じて表層２２Ａが高分子化される。この状態においては、電子線硬化性インク２２の深部２２Ｂは概ね未硬化状態のままとなる。
【００２０】
次いで、印刷システム１は、電子線照射装置８により電子線２６を電子線硬化性インク２２に照射する。この結果、電子線硬化性インク２２の深部２２Ｂにおける未硬化状態の電子線硬化性組成物が硬化され、図２（Ｂ）に示すように、電子線硬化性インク２２の表層２２Ａから深部２２Ｂにわたる全体が硬化する。
【００２１】
ところで、活性エネルギー線照射による光硬化性組成物の光硬化において、酸素は、光硬化性組成物のラジカル重合反応において生じるラジカルと反応することで光硬化性組成物の光重合反応を阻害（いわゆる、「酸素阻害」）する物質である。
一方、本実施形態の２段階照射では、電子線照射の前段階において、電子線硬化性インク２２の表層２２Ａが高分子化し、雰囲気から電子線硬化性インク２２の深部２２Ｂへの酸素の浸入を阻止する。これにより、電子線２６の照射時の酸素阻害が抑制され、電子線照射によって効率良く電子線硬化性組成物を硬化でき、さらに、電子線照射時には、酸素阻害抑制のために雰囲気中の酸素濃度を過度に低めておく必要もない。
【００２２】
次いで、インクジェットＵＶ印刷装置６、および電子線照射装置８について、より具体的に説明する。
【００２３】
インクジェットＵＶ印刷装置６は、前掲図１に示すように、パージボックス９と、３つのインクヘッド１０と、３つのＵＶ光源装置１２と、印刷制御部１４と、光源制御部１６と、雰囲気制御部１８と、を備えている。
【００２４】
パージボックス９は、ワークＷが内部を通って搬送される箱体であり、当該パージボックス９には、インクヘッド１０、及びＵＶ光源装置１２が収められている。パージボックス９の内部には不活性ガスの一例である窒素ガスがガス供給装置から送り込まれ、内部の雰囲気中の酸素濃度が大気中よりも低められている。
【００２５】
インクヘッド１０は、電子線硬化性インク２２の液滴をワークＷに向けて吐出して塗布するものである。
本実施形態では、赤（Ｒ）の電子線硬化性インク２２、緑（Ｇ）の電子線硬化性インク２２、及び青（Ｂ）の電子線硬化性インク２２ごとにインクヘッド１０が設けられている。これら３つのインクヘッド１０は、搬送方向Ｐに沿って所定の間隔で配置されており、ワークＷの搬送に伴って、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の電子線硬化性インク２２が順にワークＷに塗布される。
なお、黒の電子線硬化性インク２２の液滴を吐出するインクヘッド１０を更に設けてもよい。また、各色の電子線硬化性インク２２を塗布する順番は適宜に変更可能である。
【００２６】
ＵＶ光源装置１２は、インクヘッド１０ごとに、搬送方向Ｐの下流側に隣接して配置され、ワークＷに所定波長の紫外線２４を照射する紫外線光源を有した装置である。かかる紫外線光源には、その発光スペクトルが、少なくとも電子線硬化性組成物が吸収する波長域と重複するものが用いられる。
【００２７】
印刷制御部１４は、ワークＷの表面に電子線硬化性インク２２により形成する画像に基づいて、各インクヘッド１０の電子線硬化性インク２２の吐出を制御し、光源制御部１６は、ＵＶ光源装置１２のそれぞれの点滅、及び紫外線照射量を制御する。
また雰囲気制御部１８は、ガス供給装置からパージボックス９への窒素ガスの導入量をフィードバック制御し、パージボックス９の内部の雰囲気の酸素濃度を所定濃度以下に維持する。この雰囲気制御部１８とパージボックス９とによって、紫外線照射時の雰囲気の酸素濃度を所定濃度以下に維持する酸素濃度抑制手段が構成されている。
この所定濃度は、紫外線照射時に、パージボックス９の雰囲気中の酸素が上記の酸素阻害を生じさせる濃度よりも小さな値に設定される。これにより、２段階照射における最初の紫外線照射において、酸素阻害を生じさせることなく、電子線硬化性組成物の表層２２Ａを効率良く高分子化できる。
【００２８】
電子線照射装置８は、インクジェットＵＶ印刷装置６に対して搬送方向Ｐの下流側に配置され、酸素濃度が抑制された雰囲気下でワークＷに塗布された電子線硬化性インク２２に電子線２６を照射するものであり、パージボックス２０と、雰囲気制御部２１と、電子線照射部２３と、を備える。
パージボックス２０および雰囲気制御部２１は、電子線照射時の雰囲気の酸素濃度を所定濃度以下に維持する酸素濃度抑制手段を構成する。パージボックス２０および雰囲気制御部２１の構成は、それぞれ上述のパージボックス９および雰囲気制御部１８と同様である。
電子線照射部２３は、パージボックス２０に収められ、ワークＷに塗布された電子線硬化性インク２２に電子線を照射する。この電子線照射装置８の電子線２６によって、電子線硬化性インク２２が深部２２Ｂまで硬化し、ワークＷに画像が定着することになる。
【００２９】
印刷システム１は、ＣＰＵやＭＰＵなどのプロセッサと、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリデバイスと、ＨＤＤやＳＳＤなどのストレージ装置と、センサ類や周辺機器などを接続するためのインターフェース回路と、を備えたコンピュータを備え、当該コンピュータによって、上記印刷制御部１４、光源制御部１６、雰囲気制御部１８、２１が構成されている。
【００３０】
この印刷システム１によれば、ＵＶ光源装置１２の各々の紫外線２４の照射によって、各々の上流側のインクヘッド１０で塗布された電子線硬化性インク２２の表層２２Ａが速やかに高分子化する。このため、それぞれのインクヘッド１０で塗布された電子線硬化性インク２２が混ざり合うことがなく、高品質な画像をワークＷの表面上に形成できる。
【００３１】
なお、印刷システム１において、パージボックス９の内部に複数のインクヘッド１０を配設し、またインクヘッド１０ごとに、その下流側に隣接してＵＶ光源装置１２を配置した。しかしながら、これに限らず、例えば、各インクヘッド１０とＵＶ光源装置１２との１又は複数の対ごとにパージボックス９を備えてもよい。
また、パージボックス９、２０のいずれかに一方に、インクジェットＵＶ印刷装置６のインクヘッド１０およびＵＶ光源装置１２と、電子線照射装置８の電子線照射部２３と、を収めてもよい。
【００３２】
また印刷システム１において、酸素濃度抑制手段としては、雰囲気中の酸素濃度を所定濃度まで低めることができれば、任意の手段を用いることができる。またパージボックス９、２０には窒素ガスに代えて他の不活性ガスを送り込んでもよく、真空チャンバーをパージボックス９、２０の代わりに用いてもよい。
【００３３】
ここで、印刷システム１では、２段階照射のいずれの段階においても酸素阻害が抑制されている。特に、最初の段である紫外線照射時においても雰囲気中の酸素濃度の抑制により酸素阻害が十分に抑えられている。
このため、電子線硬化性組成物が光重合性オリゴマーではなく光重合性モノマーであり、なおかつ光重合開始剤が添加されていない電子線硬化性インク２２であっても、紫外線照射によって表層２２Ａを高分子化する。光重合性モノマーは、光重合性オリゴマーよりも低分子であり粘度が低いので、電子線硬化性組成物に光重合性モノマーを用いた電子線硬化性インク２２にあっては、インクヘッド１０におけるインク詰まり等を防止でき、インクジェット印刷に好適な電子線硬化性インク２２となる。さらに、低粘度の電子線硬化性インク２２であっても、２段階照射における最初の紫外線照射によって、電子線硬化性インク２２の表層２２Ａを着弾後に速やかに高分子化し当該電子線硬化性インク２２をワークＷに固定できる。これにより、低粘度の電子線硬化性インク２２であってもにじみを抑えたインクジェット印刷が可能になる。
また電子線硬化性インク２２に光重合開始剤を添加する必要が無いため、食品等の包装に用いられる軟包装材への画像形成に当該電子線硬化性インク２２を用いることで、安全面等において高品質な軟包装材を得ることができる。
【００３４】
また電子線硬化性インク２２が光重合性モノマーを多分に含む場合、電子線照射時に、光重合性モノマーが揮発して煙が発生し易くなるものの、本実施形態の印刷システム１では、上述のように、電子線照射の前段階において電子線硬化性インク２２の表層２２Ａが高分子化しているので、煙の発生が抑えられる。
さらに、電子線照射により電子線硬化性インク２２の深部２２Ｂまで確実に硬化させているので、光重合性モノマーの残留も抑えられる。
【００３５】
次いで、本実施形態のインクジェット印刷用の電子線硬化性インク２２について更に詳述する。
【００３６】
本実施形態の電子線硬化性インク２２は、電子線硬化性組成物に、安定剤やフィラー、着色剤（顔料）等の各種の添加剤を用途に応じて添加したものであり、上述の通り、電子線硬化性組成物が光重合性モノマーから成るものである。
発明者は、２段階照射により効率良く硬化できる光重合性モノマーについて知見を得るために、多種の光重合性モノマーを対象に紫外線照射による硬化実験を行った。
【００３７】
図３及び図４は硬化実験に用いた試料の名称、及び構造式を示す図であり、図５は紫外線硬化実験の結果を示す図である。
図３及び図４に示すように、発明者は、光重合性モノマーに１７種類のアクリレートモノマーを用いて紫外線硬化実験を行っている。試料Ａ１〜Ａ６は、単官能アクリレートモノマーであり、試料Ｃ１〜Ｃ１１は官能基数が２以上の多官能アクリレートモノマーである。
【００３８】
（紫外線硬化実験概略）
アクリレートモノマーの液滴を基材に滴下塗布して試料を作成し、酸素濃度を１００ｐｐｍに維持した雰囲気下で試料に、低圧水銀ランプを紫外線光源に用いて波長２５４ｎｍの紫外線を照射した。そして、表層２２Ａが高分子化される最小紫外線照射量を、紫外線照射量を可変して調べた。この紫外線照射量の可変範囲は、インクジェット印刷において工業的に使用され得る範囲である５〜８００ｍＪ／ｃｍ２（照度計実測値）の範囲とした。
また発明者は、低圧水銀ランプよりも多くのスペクトルを含む高圧水銀ランプを紫外線光源に用い、１００ｐｐｍの酸素濃度雰囲気下で１００ｍＪ／ｃｍ２（照度計実装値）の照射量で紫外線を試料に照射した実験も行った。
【００３９】
（試料作成）
基材には１０ｃｍ×１０ｃｍのＰＥＴフィルムを用いている。そして、水平面に載置した試料に対し、正面から見て中央からやや上側に偏移した地点で、スポイトを左右方向に移動させながら光重合性モノマーの試薬を滴下した。その後、基板上で正面から視て上側から下側に向けてバーコーターを用いて試薬を約６ｃｍ×６ｃｍの範囲に膜厚１０μｍで塗布して試料を作成した。
【００４０】
（高分子化評価）
発明者は、高分子化の評価は次のようにして行った。
すなわち、紫外線を試料に照射後、基板の１辺の縁部を指で摘まみ上げ、水平面に対し大凡９０度になるまで基板を傾け、その状態を、１０秒間保持した後、基板を水平に戻し、試薬の状態を目視観察した。
そして、基板上の試薬が、少しでも元の場所より垂れていたら液だれしていると評価し、試薬が全く元の位置から動かずに垂れていなかった場合に液だれしていないと評価した。そして液だれしていない場合に、当該液だれを抑制する程度に表層２２Ａが高分子化しているものと評価した。
【００４１】
以上の紫外線硬化実験により、図５に示すように、官能基数が２以上である多官能アクリレートモノマーは全て上記紫外線照射量の範囲で、液だれしない程度に高分子化するのに対し、単官能アクリレートモノマーのグループの中には、高分子化しないものがあることが分かった。
【００４２】
一方、単官能アクリレートモノマーの幾つかは、低圧水銀ランプの紫外線では、高分子化しなくても、紫外線光源に高圧水銀ランプを用いることで、高分子化できることが分かった。このことから、単官能アクリレートモノマーについては、紫外線の波長を変えたり、紫外線照射量を更に高めたり、或いは、酸素濃度を更に低めて酸素阻害を抑えたりすれば、高分子化するものと推察される。
換言すれば、官能基数が２以上である多官能アクリレートモノマーを電子線硬化性インク２２の電子線硬化性組成物に用いることで、単官能アクリレートモノマーを電子線硬化性組成物に用いる場合よりも容易に、液だれしない程度に高分子化できる電子線硬化性インク２２が得られることが分かる。
【００４３】
また、図５の紫外線硬化実験結果において、多官能アクリレートモノマーの試料の中でも、官能基同士の間に炭化水素とは異なる結合としてエーテル結合を有している試料（Ｃ４、Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１１）では、比較的小さな紫外線照射量で高分子化することが分かる。したがって、かかる試料（Ｃ４、Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１１）の多官能アクリレートモノマーを電子線硬化性インク２２の電子線硬化性組成物に用いることで、より少ない紫外線照射量で効率良く定着できる電子線硬化性インク２２が得られることが分かる。
【００４４】
次いで、発明者は、官能基同士の間に炭化水素とは異なる結合としてエーテル結合を有した多官能アクリレートモノマーである試料Ｃ４、Ｃ９、Ｃ１０を対象として、高分子化する雰囲気中酸素濃度依存性を実験により調べた。
この実験では、紫外線光源に低圧水銀ランプを用い、３００ｍＪ／ｃｍ２を紫外線照射量の上限として紫外線を照射した。また５００ｐｐｍを上限として雰囲気中酸素濃度を可変して実験を行った。
【００４５】
図６は、紫外線硬化における酸素濃度依存性の実験結果を示す図である。
同図に示すように、試料Ｃ４、Ｃ９、Ｃ１０はいずれも、上記紫外線硬化実験よりも高い３００ｐｐｍの雰囲気中酸素濃度下でも、紫外線照射量を高めれば高分子化することが分かった。
すなわち、かかる試料Ｃ４、Ｃ９、Ｃ１０を電子線硬化性インク２２の電子線硬化性組成物に用いることで、紫外線照射時の雰囲気中酸素濃度の条件を緩くでき、取扱性のよい電子線硬化性インク２２となる。
【００４６】
次いで発明者は、試料Ｃ４を対象として、２段階照射と電子線単独照射との硬化性の違いを実験により調べた。
なお、２段階照射の最初の紫外線照射では、紫外線光源に低圧水銀ランプを用い、１００ｐｐｍの雰囲気中酸素濃度下で２０ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を試料Ｃ４に照射した。電子線単独照射では紫外線未照射状態の試料Ｃ４に電子線を照射した。
また本実験において、電子線照射後の試料Ｃ４に粘り（いわゆるタック）が無く、なおかつ表面を指で触れて滑らせたときに引っ掛かりが無ければ、試料Ｃ４が硬化したと評価した。
【００４７】
そして発明者は、３００ｐｐｍの雰囲気中酸素濃度下で電子線を試料Ｃ４に照射し、試料Ｃ４が硬化する電子線量を調べた。この結果、電子線単独照射では２０ｋＧｙの電子線量で試料Ｃ４が硬化するのに対し、２段階照射では、それよりも低い１０ｋＧｙの電子線量で試料Ｃ４が硬化することが分かった。
つまり、２段階照射を用いて試料Ｃ４を液だれしない程度に高分子化しておくことで、電子線照射時の電子線量を減らすことが分かる。
【００４８】
また発明者は、１０００ｐｐｍを上限に雰囲気中酸素濃度を可変し、２０ｋＧｙの電子線量の電子線を試料Ｃ４に照射し、試料Ｃ４が硬化する雰囲気中酸素濃度を調べた。この結果、電子線単独照射では、試料Ｃ４の硬化のために雰囲気中酸素濃度を３００ｐｐｍまで下げる必要があるのに対して、２段階照射では、それよりも高い１０００ｐｐｍでも試料Ｃ４が硬化することが分かった。
つまり、２段階照射を用いて試料Ｃ４を液だれしない程度に高分子化しておくことで、電子線照射時の雰囲気中酸素濃度を高くできることが分かる。
【００４９】
上述した実施形態によれば次の効果を奏する。
【００５０】
本実施形態の電子線硬化性インク２２は、電子線照射によって硬化する電子線硬化性組成物を含み、この電子線硬化性組成物は、酸素阻害を抑制する酸素濃度の雰囲気下での紫外線照射によって表層２２Ａが高分子化し、その後の電子線照射によって深部２２Ｂまで硬化する光重合性モノマーから成る。
これにより、従前のインクに比べて粘度が低く、インクヘッド１０におけるインク詰まり等を防止でき、インクジェット印刷に好適な電子線硬化性インク２２となる。さらに、電子線硬化性インク２２は、２段階照射における最初の紫外線照射によって高分子化するので、ワークＷへの着弾後に速やかに紫外線照射することで、にじみの発生を抑え、高品質なインクジェット印刷を実現できる。
【００５１】
本実施形態の電子線硬化性インク２２では、電子線硬化性組成物は、官能基数が２以上の多官能の前記光重合性モノマーから成る。
これにより、単官能アクリレートモノマーを電子線硬化性組成物に用いる場合よりも容易に、液だれしない程度に表層２２Ａが高分子化する電子線硬化性インク２２が得られる。
【００５２】
本実施形態の電子線硬化性インク２２では、電子線硬化性組成物である光重合性モノマーは、官能基同士の間に炭素水素とは異なる結合を有するので、表層２２Ａの高分子化に要する紫外線照射量を抑えることができる。
【００５３】
本実施形態の電子線硬化性インク２２では、電子線硬化性組成物である光重合性モノマーを、３００ｐｐｍ以下の酸素濃度の雰囲気下で、低圧水銀ランプを用いた３００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線照射によって表層２２Ａを高分子化する多官能アクリレートモノマーとすることで、比較的高い酸素濃度雰囲気下でインクジェット印刷を行うことができる。
この場合において、多官能アクリレートモノマーとして、５００ｐｐｍ以下の前記酸素濃度の雰囲気下でも高分子化するものを電子線硬化性インク２２に用いることで、より緩い酸素濃度条件下でインクジェット印刷を行うことができ、使い勝手のよい電子線硬化性インク２２となる。
【００５４】
本実施形態の電子線硬化性インク２２では、電子線硬化性組成物である光重合性モノマーは、少なくとも１０００ｐｐｍの酸素濃度の雰囲気下で電子線照射によって深部２２Ｂまで硬化する。
これにより、電子線硬化としては比較的高い酸素濃度である１０００ｐｐｍの雰囲気下でも電子線硬化性インク２２を硬化できるので、印刷システム１における電子線照射装置８に求められる酸素濃度抑制の性能が緩和され、装置コストを抑えることができる。
【００５５】
上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示したものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、及び応用が可能である。
【００５６】
例えば、上述した実施形態では、電子線硬化性インク２２が含有する電子線硬化性組成物の光重合性モノマーとしてアクリレートモノマーを示したが、紫外線照射によって表層２２Ａが高分子化するものであれば、メタクリレートモノマーでもよい。
また、紫外線照射によって表層２２Ａが高分子化する上記試料Ｃ１〜Ｃ１１の各々を適宜に混合した電子線硬化性組成物を電子線硬化性インク２２に用いてもよい。
【００５７】
また例えば、電子線硬化性インク２２は、光重合性モノマーだけから成る構成に限らず、当該光重合性モノマーを主成分として他の光重合性材料を混合して製造されてもよい。
この場合、上記光重合性モノマーと他の光重合性材料との混合により、その粘度を１０〜２０（ｍＰａ・ｓ）に調整することで、インクジェット印刷で扱い易い粘度の電子線硬化性インク２２を得ることができる。
また、電子線硬化性インク２２には、光重合開始剤などの任意の物質を添加してもよい。
なお、本実施形態において、主成分とは、少なくとも７０％以上の割合で混合されている場合を言う。
【００５８】
また例えば、官能基同士の間に炭化水素とは異なる結合を有する多官能アクリレートモノマーとして、当該官能基同士の間にエーテル結合を有した試料（Ｃ４、Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１１）を例示したが、より少ない紫外線照射量で効率良く定着できる（液だれしない程度に表層２２Ａを高分子化できる）という効果が得られる限りにおいて、エーテル結合以外の結合でもよい。
【００５９】
また例えば、上述した実施形態において、紫外線光源として低圧水銀ランプ、及び高圧水銀ランプを例示した。しかしながら、酸素阻害を抑制する酸素濃度の雰囲気下で、電子線硬化性インク２２の表層２２Ａを高分子化できる紫外線光源であれば、例えば、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、エキシマランプ、キセノンランプ等の放電ランプ、ＬＥＤ光源、レーザー光などの任意の光源を用いることができる。
【００６０】
ここで、電子線硬化ではなく紫外線硬化を応用したインクジェット印刷では、紫外線光源としてメタルハライドランプが比較的一般に用いられるものの、インクには必ず光重合開始剤が添加されている。
上述した実施形態では、光重合開始剤を含まない状態の電子線硬化性インク２２の表層２２Ａを高分子化するために、紫外線光源にはメタルハライドランプに代えて低圧水銀ランプを用い波長３００ｎｍ以下の紫外線を照射した。
しかしながら、酸素阻害を抑制する酸素濃度の雰囲気下での紫外線照射によって光重合開始剤を含まない電子線硬化性インク２２の表層２２Ａを高分子化できる場合にはメタルハライドを紫外線光源に用いることもできる。
【符号の説明】
【００６１】
１  印刷システム
４  搬送装置
８  電子線照射装置
９、２０  パージボックス
１０  インクヘッド
１２  ＵＶ光源装置
１４  印刷制御部
１６  光源制御部
１８、２１  雰囲気制御部
２２  電子線硬化性インク
２２Ａ  表層
２２Ｂ  深部
２３  電子線照射部
２４  紫外線
２６  電子線
Ａ１〜Ａ６、Ｃ１〜Ｃ１１  試料
Ｗ  ワーク
【図１】
2020033444.tif 000003
【図２】
2020033444.tif 000004
【図３】
2020033444.tif 000005
【図４】
2020033444.tif 000006
【図５】
2020033444.tif 000007
【図６】
2020033444.tif 000008