(57)【要約】      （修正有）【課題】放射線硬化型流体を硬化する。【解決手段】発光ダイオード（１０２）のアレイから、硬化されるべきインクに向かって放射線を放射する。ＬＥＤは安価で、軽量で、電力の変換において高効率であり、フルパワーへ効果的に短時間でスイッチする。ＬＥＤの放射線スペクトルが名目上の周波数の付近に鋭いピークを有する。低酸素環境は、好ましくは、放射線供給源で提供され、硬化反応を加速する。硬化されるべきインクは、ＬＥＤの放射線放射スペクトルに反応するように特別に処方される。【選択図】図６ａ
2010188729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線硬化型流体を硬化させる方法であって、
硬化されるべき前記流体に向かって放射線供給源から放射線を放射する工程であって、
当該放射線の少なくとも９０％が、５０ｎｍ未満の幅を有するバンドに波長を有する、工
程、および
前記放射線供給源の領域に不活化環境を提供する工程、
を包含する、方法。
【請求項２】
前記流体を基材に塗布する工程をさらに包含し、
前記放射線が、前記基材上の流体に向かって放射され、前記流体が前記基材に塗布され
る領域には不活化環境が提供されない、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記放射線供給源の前記領域にシュラウドを提供する工程をさらに包含する、請求項１
または２に記載の方法。
【請求項４】
窒素不活化環境を提供する工程をさらに包含する、請求項１〜３のいずれかに記載の方
法。
【請求項５】
前記供給源の近傍領域に対して低酸素ガスを供給する工程を包含する、請求項１〜４の
いずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記供給源の前面に気体カーテンを提供する工程をさらに包含する、請求項１〜５のい
ずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記低酸素ガスの方向付けが可能な出口を提供する工程を包含する、請求項５または６
に記載の方法。
【請求項８】
前記供給源の領域に正圧で気体を供給する工程を包含する、請求項１〜７のいずれかに
記載の方法。
【請求項９】
前記供給源がキャビティ内に取り付けられており、前記方法が当該キャビティに正圧を
かける工程を包含する、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記放射線の供給源を冷却する工程を包含する、請求項１〜９のいずれかに記載の方法
。
【請求項１１】
前記放射線供給源がＬＥＤを備える、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記ＬＥＤが、ＵＶ放射線を放射する、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
ＬＥＤのアレイからインクに向かって放射線を放射する工程を包含する、請求項１２に
記載の方法。
【請求項１４】
前記放射線が、細長い供給源から放射される、請求項１〜１３のいずれかに記載の方法
。
【請求項１５】
前記供給源が、ＬＥＤのアレイを備え、硬化されるべき前記インクに対して硬化の方向
に移動し、前記ＬＥＤが前記硬化される方向に実質的に配列されたカラムを形成しない、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記供給源がＬＥＤの複数の列を備え、あるＬＥＤの列は隣接するＬＥＤの列からオフ
セットされている、請求項１１〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記供給源がＬＥＤのＮ個の列を備え、当該ＬＥＤの各列が列の方向に沿ってｗのピッ
チを有し、ＬＥＤの各列は、隣接する列からＹｗ／Ｎだけオフセットされており、Ｙ、ｗ
、およびＮは、整数である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記流体がインクを含む、請求項１〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記流体が、所定の波長の放射線に曝露された場合に反応するように適合されている、
請求項１〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記流体が、前記放射線供給源からの放射線に曝露された場合にのみ実質的に反応する
ように適合されている、請求項１〜１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記流体が、前記放射線供給源によって放射される放射線に反応するように適合されて
いる成分を含有する、請求項１〜２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記流体が、前記供給源によって放射される放射線に反応するように適合されている光
重合開始剤を含有する、請求項１９〜２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
前記流体が、前記供給源によって放射される放射線に対して反応するように適合されて
いる光増感剤を含有する、請求項１９〜２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
前記流体が、前記放射線硬化型流体のスペクトル応答を延長するように適合された光増
感剤を含有する、請求項１９〜２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
前記流体がインクジェットインクを含有する、請求項１〜２４のいずれかに記載の方法
。
【請求項２６】
インクジェット印刷技術を用いて前記インクを基材に塗布する工程をさらに包含する、
請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記放射線供給源の強度を変化させる工程をさらに包含する、請求項１〜２６のいずれ
かに記載の方法。
【請求項２８】
放射線硬化型流体を硬化させる方法であって、放射線供給源から硬化されるべき流体に
向かって放射線を放射する工程を包含し、前記放射線の少なくとも９０％が、５０ｎｍ未
満の幅を有するバンドに波長を有する、方法。
【請求項２９】
少なくとも１つの放射線重合型モノマー、オリゴマー、またはプレポリマー、および光
重合開始剤を含有する光重合開始剤系を含有するインクであって、前記インクを硬化させ
るように、前記光重合開始剤系が、２８０〜４５０ｎｍの間の波長を有する放射線を吸収
し、５０ｎｍ以内のバンド幅の十分な放射線を吸収するように適合されている、インク。
【請求項３０】
前記インクが水および揮発性の有機溶媒を実質的に含まない、請求項２９に記載のイン
ク。
【請求項３１】
少なくとも１つの着色剤をさらに含有する、請求項２９または３０に記載のインク。
【請求項３２】
前記光重合開始剤系が、光増感剤をさらに含有する、請求項２９〜３１のいずれかに記
載のインク。
【請求項３３】
前記インクがインクジェットインクである、請求項２９〜３２のいずれかに記載のイン
ク。
【請求項３４】
前記光重合開始剤系が、前記インクを硬化するために、バンド幅が３０ｎｍ以内、好ま
しくは、２０ｎｍ以内の十分な放射線を吸収するように適合されている、請求項２９また
は３０のいずれかに記載のインク。
【請求項３５】
前記光重合開始剤系が、
１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−
（４−モルフォリノフェニル）ブタン−１−オン、ベンジルジメチルケタール、ビス（２
，６−ジメチルベンゾイル−２，４，４−トリメチルフェニルホスフィンオキシド、およ
びこれらの混合物から選択されるラジカル光重合開始剤；または
ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルフォニウム塩、およびこれらの混合物か
ら選択されるカチオン性光重合開始剤；または
１つ以上の光重合開始剤ならびにケトクマリン、チオキサントン、およびこれらの混合
物から選択される光増感剤、
を含む、請求項２９〜３４のいずれかに記載のインク。
【請求項３６】
放射線硬化型流体を硬化するための装置であって、
硬化されるべき前記流体に向かって放射線を放射するための放射線供給源であって、前
記放射線の少なくとも９０％が５０ｎｍ未満の幅を有するバンドに波長を有する、放射線
供給源と、
前記放射線供給源の領域に不活化環境を提供する手段と、
を備える、装置。
【請求項３７】
前記放射線供給源が、ＬＥＤを備える、請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記供給源が、ＵＶ放射線を放射するように適合されている、請求項３６または３７に
記載の装置。
【請求項３９】
前記装置が、供給源のアレイを備える、請求項３６〜３８のいずれかに記載の装置。
【請求項４０】
細長い放射線供給源を備える、請求項３６〜３９のいずれかに記載の装置。
【請求項４１】
前記供給源が、ＬＥＤのアレイを備え、硬化されるべきインクに対して硬化の方向に移
動するように配置されており、前記ＬＥＤが前記硬化の方向に実質的に沿って配列された
カラムを形成しない、請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
ＬＥＤの複数の列を備え、あるＬＥＤの列は隣接するＬＥＤの列からオフセットされて
いる、請求項３６〜４１のいずれかに記載の装置。
【請求項４３】
前記供給源が、ＬＥＤのＮ個の列を備え、各列のＬＥＤは、列の方向に沿ってｗのピッ
チを有し、ＬＥＤの各列は、隣接する列からＹｗ／Ｎだけオフセットされており、Ｙ、ｗ
、およびＮは整数である、請求項４２に記載の装置。
【請求項４４】
酸素が低減されたガスの供給源を備える、請求項３６〜４３のいずれかに記載の装置。
【請求項４５】
窒素供給源を備える、請求項３６〜４４のいずれかに記載の装置。
【請求項４６】
前記不活化環境が前記プリントヘッドの領域に提供されないように配置された、プリン
トヘッドをさらに備える、請求項３６〜４５のいずれかに記載の装置。
【請求項４７】
前記放射線供給源の領域にシュラウドをさらに備える、請求項３６〜４６のいずれかに
記載の装置。
【請求項４８】
前記供給源の前面に気体カーテンを提供する手段をさらに備える、請求項３６〜４７の
いずれかに記載の装置。
【請求項４９】
前記気体の出口を備えており、該出口が方向付け可能である、請求項３６〜４８のいず
れかに記載の装置。
【請求項５０】
前記供給源の領域に正圧で気体を供給するための供給源の近傍に気体の出口を備える、
請求項３６〜４９のいずれかに記載の装置。
【請求項５１】
キャビティを備え、前記供給源が前記キャビティ内に取り付けられており、前記装置が
前記キャビティに正圧をかけるための手段を備える、請求項３６〜５０のいずれかに記載
の装置。
【請求項５２】
前記放射線の供給源を冷却する手段を備える、請求項３６〜５１のいずれかに記載の装
置。
【請求項５３】
ａ）ファン；
ｂ）ヒートシンク；および
ｃ）冷却用フィン
のうちの１つ以上を備える、請求項４６に記載の装置。
【請求項５４】
前記流体がインクである、請求項３６〜４６のいずれかに記載の装置。
【請求項５５】
放射線硬化型流体を硬化するための装置であって、
硬化されるべき流体に向かって放射線を放射する放射線供給源を備え、
前記供給源から放射される前記放射線の少なくとも９５％が、５０ｎｍ未満の幅を有す
るバンドに波長を有する、装置。
【請求項５６】
前記流体が、所定の波長の放射線に曝露された場合に反応するように適合されている、
請求項３６〜５５のいずれかに記載の装置。
【請求項５７】
基材上にインクを放射するためのインクジェットプリントヘッドをさらに備える、請求
項３６〜５６のいずれかに記載の装置。
【請求項５８】
請求項３６〜５７のいずれかに記載の装置を備えるプリンタ。
【請求項５９】
前記放射線供給源が可動的に取り付けられている、請求項５８に記載のプリンタ。
【請求項６０】
インクジェットプリンタを含む、請求項５８または５９に記載のプリンタ。
【請求項６１】
インクジェットプリンタにおいてインクを硬化することに使用されるように適合されて
いる発光ダイオードのアレイ。
【請求項６２】
添付の図１〜９の１つ以上を参照して本明細書中に実質的に記載されている方法。
【請求項６３】
添付の図１〜９の１つ以上を参照され、かつそこに例示されて本明細書中に実質的に記
載されている装置。
【請求項６４】
本明細書中に実質的に記載されているインク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬化に関する。本発明は、インクの硬化、特に放射線硬化型のインクの硬化
における特定の適用を見出す。本発明の好ましい例は、ＵＶ硬化に関する。本発明の特に
好ましい例は、インクジェットインクの硬化、特にＵＶ硬化型インクジェットインクに関
する。本発明の他の面は、インク組成物に関する。
【０００２】
本明細書中に記載される本発明の実施形態は、グラフィックイメージを印刷するために
使用されるインクに関するが、本発明は、他の硬化型流体への一般的な適用を有し、印刷
されたグラフィックイメージ、あるいは印字図形に必ずしも関する必要はない。例えば、
流体は、ｐｃｂエッチレジスト、プラスチック電子材料、または他の材料を含み得る。本
明細書中、「インク」に言及する場合、好ましくは、この用語は、必要に応じて他の流体
への言及も含むものと理解されるべきである。
【０００３】
さらに、本明細書中に記載される実施例において、印刷によって流体が基材に塗布され
るが、他の方法も使用され得る。
【背景技術】
【０００４】
硬化型のインクの印刷における使用は周知である。硬化型インクは、好ましくは、反応
（特に、例えば、重合および／または架橋）によって凝固するインクを含むものと理解さ
れるべきである。多くの硬化型インク用に、インク（例えば、液体インク）が放射線にイ
ンクを曝露することによって凝固される。特に興味深いのはＵＶ硬化型インクである。
【０００５】
ＵＶ硬化型インクの使用において、インクは、適切な方法を用いて基材に沈着される。
ＵＶ光に基材上のインクを曝露することにより、インクの硬化がもたらされる。いくつか
の例において、インクをＵＶ光へ曝露することにより、液体インクを固体へと変化させる
化学反応を開始する。他の例では、硬化は、他の硬化放射線（例えば、γ線）を用いても
たらされ得る。放射線硬化型インクは、例えば電子銃からの、電子ビームを用いて硬化さ
れ得る。インクの中には、例えばＩＲ源を用いて、単に熱を加えるだけで硬化され得るも
のもある。しかしながら、迅速な硬化のための温度を実現するために必要とされる加熱は
、しばしばこれには高すぎるため魅力的な方法ではない。インクは、水性ＵＶインクを含
み得る。
【０００６】
硬化型インクを用いて印刷するためのプリンタを設計する上での主要な問題のひとつは
、硬化をもたらすための適切な放射線供給源を提供することである。ＵＶ硬化のために、
最も広範に使用される技術は、水銀放電ランプである；このようなランプの例は、Ｐｒｉ
ｍａｒｃ  ＵＶ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮＪ，ＵＳＡ）により製造される水銀ランプで
る。しかしながら、このようなランプは、多くの不利点を有する。
【０００７】
第一に、ランプによって消費される電気エネルギーのわずかしか、ＵＶエネルギーへ変
換されない。典型的には、入力のわずか１０〜１５％が、２５０〜３９０ｎｍの所望の波
長の放出をもたらすにすぎない。残りは、他の波長（主に、より長い波長）で放射される
か、または熱として放射される。この熱は、伝導または対流によってランプから除去され
なければならない。この浪費熱は問題を引き起こす。なぜなら、この熱はインクが塗布さ
れる基材を加熱し得、そしてランプを積極的に冷却する必要があるため（これは費用がか
かる）である。ＵＶランプが印刷装置上の移動するキャリッジの上に取り付けられている
場合は特にそうである。
【０００８】
第二に、ランプから得られるＵＶ出力は、ランプの作動温度に高度に敏感である。作動
温度を正確に制御することは困難であり、したがって、放射されるＵＶを一定にすること
が困難である。より重要な問題は、ランプの反応速度である。冷たいところから開始する
と、完全な作動温度にランプを暖めるのに３０秒以上かかり得、その間にＵＶ出力がその
規定値にまで上昇する。これは、ＵＶが基材の上をプリントヘッドアセンブリが走査して
いる間にＵＶが断続的に必要とされるプリンタにとっては特に問題である。ＵＶランプを
常にフル出力に保つことは無駄であり、また安全性に対する影響を有し得る、ランプから
の迷ＵＶ放射線（ｓｔｒａｙ  ＵＶ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ）に関連するさらなる問題を引
き起こし、プリントヘッド自体におけるインクの望ましくない硬化を導き得る。
【０００９】
典型的には、ＵＶランプのバルブ（ｂｕｌｂ）は、使用されていない場合は「待機モー
ド」で、規定の入力のおそらく２０％の減じたパワーレベルで保持される。これは、バル
ブを暖かい状態に維持するが、なお、除去されなければならない実質的な量の浪費熱が生
成される。実際には、ランプは冷たい状態から迅速にオンおよびオフを切り替えられない
ので、ランプが待機モードにある場合は、しばしば機械的なシャッターが、放射された迷
ＵＶの量を減少させるために使用される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
水銀アーク灯からのＵＶ放射のスペクトルは、多数の非常に鋭いピーク（輝線）の中に
あり、これは、ある波長範囲にわたって広がっている。標的材料（例えば、ＵＶ硬化型イ
ンク）を考慮した場合、インクの感度を、ある周波数の範囲にわたって広がっている非常
に狭い輝線の組に整合させることが非常に困難であることが理解され得る。実際には、い
くつかの開始剤の組み合わせが、インクの中で使用されており、これは広範な周波数範囲
にわたって吸収するように設計されており、そのため、ランプのＵＶ出力のほとんどを利
用し得る。このことが、インクを、しばしば幅の広いバンドである迷光（例えば、日光）
に対してより敏感にし易い。これは、インクが基材に沈着する前に、迷光によって硬化さ
れる傾向を増大し得る。
【００１１】
また、多くの場合、水銀放電ランプの長さに沿ったＵＶ出力の強度は不均一である。こ
れは、実際ランプの不可避的な特性であるようであり、最終的なインクフィルムの外観に
変化を生じ得る。
【００１２】
さらに、ランプ（それらの反射板、冷却部、および堰板とともに）は、大きくて重い。
これは、ランプが可動キャリッジに取り付けられている場合に特に不利である。
【００１３】
１つ以上のこれらの問題を解決または軽減することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の１つの面において、放射線硬化型流体を硬化する方法が提供され、この方法は
、放射線供給源から硬化されるべき流体に向かって放射線を放射する工程であって、少な
くとも９０％の放射線が５０ｎｍ未満の幅を有するバンドに波長を有する工程と、放射線
供給源の領域に不活化環境を提供する工程とを包含する。
【００１５】
不活化環境（例えば、低酸素の環境）を提供することによって、環境中の酸素による流
体の硬化の阻害を低減し得、こうして、流体の酸素への曝露を減少させることによって、
硬化反応は加速され得る。
【００１６】
好ましくは、用語「不活化」は、不活化ガスまたは環境がインクの硬化の阻害を低減す
る効果を有する配置（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）のことをいうと理解される。不活化ガス
または環境は、それ自体が不活性であり得るが、多くの場合、それ自体が完全に不活性で
なくても十分に不活性である。したがって、低酸素ガスは、不活化環境を提供し得る。
【００１７】
他の環境は、「不活性」または低酸素環境を作り出すために使用され得ると理解される
。例えば、アルゴン環境が使用され得る。不活化環境の組成は、特定のインクおよびＬＥ
Ｄの配置に対する必要性に対して、システムを設置する費用、安全性、および複雑性に考
慮して選択されると理解される。例えば、窒素環境のために、窒素供給における酸素の量
は、いくつかの状況において許容され得る。
【００１８】
二酸化炭素ガスが使用され得、これはアルゴンよりも安価であり、状況によっては、他
のガスは人に「窒息」（ｃｈｏｋｉｎｇ）反応を引き起こすので、このようなガスよりも
安全である。
【００１９】
提供された環境は、所望の硬化が配置のＬＥＤを用いて得られ得るように、好ましくは
、十分に「不活性」であることが理解される。いくつかの場合に、これは、インクの完全
な硬化である；他の場合には、例えば、それが塗布される基材の表面上に「固定する（ｆ
ｉｘ）」ために、インクの部分的な硬化を含み得る。
【００２０】
「不活化」環境を用いたこのような方法は、フリーラジカル機構を使用して硬化するイ
ンクが使用される配置のための特別な適用である。
【００２１】
本発明の広範な面において、放射線硬化型流体を硬化する方法が提供され、この方法は
、放射線を流体に向かって放射する工程と、流体の硬化を促進する手段を提供する工程と
を包含する。
【００２２】
好ましくは、本方法は、放射線供給源の領域において低酸素環境を提供することを包含
する。この特徴は、流体が硬化するメカニズムがフリーラジカル形成を含む場合に特に好
ましい。
【００２３】
実際には、いくつかの供給源および流体にとっては、例えば、水銀アーク灯供給源の代
わりにＬＥＤを使用する場合など、大気条件に供給源を単に備えただけでは、流体の完全
な硬化を達成することは不可能かもしれない。
【００２４】
特に、フリーラジカルによってＵＶ硬化が開始される場合、硬化は酸素阻害に対して敏
感である。酸素の存在は、光重合開始剤の活性な励起状態の沈静およびイニシエーターに
よって生成されるフリーラジカルの捕捉を導き得る。酸素阻害の割合の増大は、硬化の割
合を減少させるのみならず、「硬化された」流体（例えば、インク）のコーティング特性
にも影響を及ぼし得る。したがって、フリーラジカル硬化技術を含むメカニズムによって
硬化する流体を使用する場合、流体コーティングおよびに流体コーティングの外部表面の
近傍に存在する酸素の量を低減する（かまたは排除する）ことが好ましい。
【００２５】
フリーラジカル硬化技術を用いて硬化する流体（例えば、フリーラジカル硬化型ＵＶイ
ンク）の硬化は、硬化される流体の近傍の領域における酸素の存在によって妨害され得る
。従来の放射線供給源が使用される場合、供給源によって生成されるエネルギーの量は、
しばしば酸素の妨害効果を克服し得る。しかしながら、供給源によって放射される放射線
は、いくつかの場合には、大気条件で完全な硬化をもたらすための十分なフリーラジカル
を生成するために流体中の反応基（例えば、光重合開始剤分子）と反応するのに十分なエ
ネルギーを有していない場合も有り得る。
【００２６】
低酸素環境を提供することにより、所望の硬化が、特にフリーラジカル硬化流体につい
て、もたらされ得る。好ましくは、酸素が低減されたガスのブランケット（ｂｌａｎｋｅ
ｔ）が硬化されるべき流体の領域の上に提供される。
【００２７】
好ましくは、供給源近傍のインクの領域における酸素の容量パーセントは、５％未満で
あり、好ましくは、２％未満であり、より好ましくは、１％未満である。流体表面での気
体中の酸素の許容可能なレベルは、放射線の強度、使用される流体の化学的性質（例えば
、インクに含まれる光重合開始剤の量および種類）、硬化されるフィルムの厚み、必要な
硬化の量、硬化されるべき流体近傍領域への大気の混入（ｅｎｔｒａｉｎｍｅｎｔ）の程
度、およびその他の要因に依存する。
【００２８】
好ましくは、この方法はさらに流体を基材に塗布する工程を包含し、放射線が基材上の
流体に向かって放射され、流体が基材に塗布される領域には低酸素環境は提供されない。
【００２９】
多くの配置において、流体が基材上に沈着する前にその流体の硬化が加速されないこと
が重要である。例えば、流体が基材上に印刷される場合、好ましくは、低酸素環境は、プ
リントヘッドノズル、または流体の液滴がノズルから基材へ向かう際に通過する領域と関
連していない。
【００３０】
好ましくは、低酸素／不活化環境は放射線供給源に対して局所的である。このようにし
て、好ましくは、大気が供給源下で制御され得る一方、プリントは正常な大気条件に留ま
る。
【００３１】
好ましくは、本方法は、シュラウド（ｓｈｒｏｕｄ）を放射線供給源の領域に備える工
程をさらに含む。
【００３２】
シュラウドは、好ましくは、放射線供給源の近傍に不活化環境を含み得る。
【００３３】
好ましくは、本方法は、窒素不活化環境を提供する工程をさらに含む。これを達成する
にはいくつかの選択肢がある。局所的な窒素雰囲気を使用することによって、流体表面へ
拡散する酸素の存在によるフリーラジカル反応の阻害を低減することができる。水銀アー
クランプは、酸素の拡散によりフリーラジカルの生成反応が阻害され得る速度をフリーラ
ジカルの生成速度が上回るような十分なパワーを放射することによって、酸素阻害の効果
を克服する。窒素雰囲気を使用する必要性から、このシステムは複雑なものとなるが、こ
れは低出力供給源（例えば、ＬＥＤ）を使用する他の利益によって十分以上に補償され得
る。
【００３４】
好ましくは、本方法は、低酸素ガスを供給源の近傍領域に供給する工程を包含する。好
ましくは、窒素は、供給源に対して局部的に供給される。
【００３５】
好ましくは、本方法はさらに、供給源の前面に気体カーテンを提供する工程を包含する
。気体カーテンを提供することは、境界層を破壊し得、したがって、供給源下に混入され
る酸素の量を低減し得る。基材は、「不活性な」雰囲気を提供する気体のブランケットの
下を通る際に新鮮な空気を伴う傾向がある。この伴われた空気は、高割合の酸素を有して
おり、それゆえ酸素阻害を低減するための気体のブランケットの効率を低減する。
【００３６】
気体カーテン、例えば、供給源の上流の基材の表面に向けられた気体の噴流（ｊｅｔ）
を提供することにより、基材の移動によって伴われる空気の量が低減され得る。いくつか
の場合、「不活性な」気体（例えば、窒素ガス（酸素をほとんどか全く含まない））の噴
流が、基材の表面に向かって噴射され得る。
【００３７】
好ましくは、窒素の供給源は、膜窒素供給源（ａ  ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｎｉｔｒｏｇｅ
ｎ  ｓｏｕｒｃｅ）、例えば、Ｈａｎｋｉｎｓｏｎ  ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌのＨＮ
Ｇシリーズ  メンブレン窒素ジェネレーターを含む。このような供給源は、約９５％と９
９．５％との間の純度を有する窒素ガスを提供し得る。
【００３８】
好ましくは、本方法は、低酸素ガスの方向付けが可能な出口を提供する工程を包含する
。出口を方向付けることによって、供給源の近傍の気体の流れは、変更され得る。
【００３９】
好ましくは、この方法は、放射線供給源（例えば、ＬＥＤ）の領域において正圧で気体
を供給する工程を包含する。正圧を供給することにより、例えば、供給源の近傍領域への
空気の進入が低減され得る。これは、不活化環境が、供給源の近傍に提供される場合に、
特に有益である。好ましくは、不活化気体は、供給源の近傍に供給され、そして正圧をも
たらす。気体の供給はまた、供給源の冷却において有益である。
【００４０】
供給源が、キャビティに取り付けられた場合、好ましくは、この方法は、キャビティに
正圧をかける工程を包含する。１つの例において、不活化気体は、ＬＥＤアレイのＬＥＤ
の間に配列された孔を通して供給され得る。
【００４１】
正圧をかけることのもう一つの利点は、アレイの一部のみが、例えば、プリントスキャ
ンの開始時または終了時に厚い基材の上にある場合に、これがその領域を不活化気体でブ
ランケットされた状態に保つ役割をすることである。
【００４２】
好ましくは、本方法は、放射線の供給源を冷却する工程を含む。
【００４３】
好ましくは、放射線の供給源は、ＬＥＤを含む。
【００４４】
本発明の広範な面は、放射線硬化型インクを硬化する方法を提供し、この方法は、発光
ダイオードからの放射線を、硬化されるべきインクに向かって放射する工程を包含する。
【００４５】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は周知である。このような放射線の供給源は、安価であり、
軽量であり、電力を変換するのに高度に効率的であり、そして効率的にフルパワーへの即
座な変換を行い得る。別の利点は、ＬＥＤの放射スペクトルが、通常鋭いピークであるこ
とである。代表的には、９０％を超える放射が、ピークの約±１５ｎｍ以内である。
【００４６】
したがって、ＬＥＤ装置は、上記の現存する硬化装置の多くの不利点を克服する。
【００４７】
ＬＥＤは、流体を完全に硬化するために使用され得る。または、流体を硬化する別の方
法、例えば、別の放射線供給源と共に使用して流体を硬化するために使用され得る。そし
て／または、流体を部分的に硬化し得る。
【００４８】
供給源は、流体の硬化をもたらすために望ましい任意の波長の放射線を放射するように
選択され得る。放射される放射線は、必ずしも可視スペクトル内にある必要はないことが
理解される。
【００４９】
好ましくは、供給源はＵＶ放射線を放射する。このように、供給源は、ＵＶ硬化型イン
クを硬化するために使用され得る。好ましくは、供給源、例えば、ＬＥＤは、２００と４
００ｎｍとの間、好ましくは、４００ｎｍ未満の波長を有する放射線を放射する。
【００５０】
以下の記載は、ＬＥＤ供給源およびインクに関するが、好ましくは、これは他の供給源
、例えば、レーザー供給源、および他の流体にもまた適用されることが理解される。
【００５１】
ＬＥＤ供給源は、通常、波長の広がりを有する放射線を放射する。この波長バンドの幅
は、ＬＥＤ供給源の場合、例えば、水銀供給源よりも有意により小さく、そして好ましい
ＬＥＤ供給源は、放射される放射線の少なくとも９０％、好ましくは、少なくとも９５％
が、約５０ｎｍ以下のバンド内の波長を有する。
【００５２】
特定の波長を有する放射線が本明細書中で参照される場合、好ましくは、供給源によっ
て放射される放射線のスペクトルのピークが、その特定の波長である。
【００５３】
好ましくは、ＬＥＤの波長は、実質的に、インクの吸収プロファイル、例えば、インク
の光重合開始剤に整合するように（またはその逆）選択される。好ましくは、放射される
放射線の波長は、２８０〜４５０ｎｍの範囲にあり、これは、通常周辺光では低強度での
み存在する。このようにして、迷放射線は、所望の硬化時間の前にインクを硬化すること
はほとんどないようである。例えば、プリントヘッド自体の中のインクは、周辺光に曝露
された場合にほとんど硬化しないようである。使用されるべきＬＥＤは、使用されるイン
クの特定に基づいて選択されるか、またはインクがＬＥＤの放射線に反応するように処方
され得るか、またはこれらの２つの場合の組み合わせである。
【００５４】
可視スペクトルの青端（４０５ｎｍ付近）および近ＵＶ（３７０ｎｍおよび３８５ｎｍ
）において放射するＬＥＤ供給源が入手可能である。より短い波長で放射するＬＥＤが入
手可能になっているというのが傾向である。したがって、ＵＶ−ＬＥＤは、以前に上記不
利点を有する水銀蒸気ランプが使用されていたかもしれない配置において使用され得る。
【００５５】
ＬＥＤを使用して硬化することによって、光は、従来の放射線供給源と比較して、かな
りより狭い波長にわたって、そして典型的には３３０ｎｍよりも上で、放射され得る。こ
れは、光重合開始剤と他のインク成分との間での利用可能な光についての競合に関連する
問題のほとんどを排除し得る。実際には、これは、いくつかの場合において、ＬＥＤ供給
源を使用して硬化されるように設計されたインクに、わずか１つの光重合開始剤のみが要
求されることを意味する。光重合開始剤の至適な効率、したがってインクの至適な効率は
、いくつかの場合には、ＬＥＤが３００ｎｍより上で放射される場合に得ることができる
。
【００５６】
好ましくは、インクはＵＶ硬化型インクである。
【００５７】
好ましくは、本方法は、ＬＥＤのアレイからインクに向かって放射線を放射する工程を
包含する。ＬＥＤのアレイがインクの硬化に使用される場合、好ましくは、ＬＥＤは全て
実質的に同じ波長の放射線を放射するが、波長の選択は硬化をもたらすために使用され得
ることが予想される。
【００５８】
現在利用可能なＬＥＤを使用して、硬化に必要とされる放射線強度を与えるためには、
一つ以上のＬＥＤを必要とすることが分かる。現在利用可能なＬＥＤは、インクを硬化す
るために従来使用されていた放射線供給源と比較して比較的低出力を有し、いくつかの配
置においては、多くのＬＥＤが、例えば、典型的な水銀供給源の総ＵＶ強度を達成するた
めに必要とされる。
【００５９】
放射線供給源、例えば、ＬＥＤのアレイを使用することによって、インクの領域に向か
って放射される放射線の強度が、２，３個または１個のＬＥＤが使用される場合と比較し
て、より均一になされ得る。１個のＬＥＤは、領域において放射線の強力なスポットを与
える；ＬＥＤのアレイを使用することによって、インクの領域によって受けられる放射線
の強度が、より均一になされ得、したがって、硬化からのより良い結果を得る。
【００６０】
好ましくは、放射線は、細長い供給源から放射される。供給源は、好ましくは、ＬＥＤ
のアレイを含む。好ましくは、供給源の幅は、ノズルの列（ｒｏｗ）の適切な寸法に基づ
いて選択される。好ましくは、アレイの幅は、インクの「縞（しま）」（ｓｔｒｉｐｅ）
が、プリントヘッドの通路において放射されるにつれて、供給源が前記縞の実質的に全幅
に向かって放射線を放射するような幅である。好ましい例では、供給源の幅は、使用され
るプリントヘッドのノズルアレイの幅に少なくともほぼ対応する。
【００６１】
硬化の方向に平行な方向におけるアレイの長さは、例えば、基材および供給源の相対的
な移動の速度および硬化をもたらすために必要とされる放射線の強度に関して選択される
。
【００６２】
好ましくは、供給源は、ＬＥＤのアレイを備え、硬化されるべきインクに対して硬化の
方向に向かって移動する。ここで、ＬＥＤは、硬化の方向に実質的に配列したカラム（ｃ
ｏｌｕｍｎ）を形成しない。ＬＥＤがそのように配列されると、硬化の方向に垂直なイン
クの領域の幅にわたって形成される放射線の強度の規則的なパターンが存在し得る。これ
は、次いで、その領域にわたって硬化されたインクに視認可能な変化を導く。アレイのＬ
ＥＤをよろめかせることによってこのような状況は回避し得るか、または視認可能な変化
が形成される危険性が低減され得る。硬化の方向（好ましくは、放射線供給源と硬化中の
印刷されたインクとの間の相対的な移動の方向）および印刷の方向（好ましくは、基材と
印刷中の印刷ノズルとの間の相対的な移動の方向）は、例えば、放射線供給源がプリント
キャリッジの上に取り付けられている場合、同じ方向で有り得るが、他の配置ではその方
向は異なり得る。
【００６３】
ＬＥＤの好ましいアレイは、硬化の方向に実質的に垂直な方向に実質的に配列された複
数の列を含み、この列は、ＬＥＤが硬化の方向に平行に配列しないようにオフセットされ
ている。
【００６４】
好ましくは、人工物（ａｒｔｅｆａｃｔｓ）を、例えば、ＬＥＤのピッチに生じるＬＥ
Ｄのカラムは存在しないように、アレイのＬＥＤは、硬化の方向に実質的に垂直な方向に
オフセットされている。
【００６５】
これを行うための１つの方法は、ＬＥＤの各隣接する列をｗ／Ｎの距離分だけオフセッ
トすることである。ここで、ｗは、硬化の方向に平行なＬＥＤのピッチであり、Ｎは、硬
化の方向における列の数である。
【００６６】
あるいは、列は、２ｗ／Ｎ、４ｗ／Ｎ、または６ｗ／Ｎ、などだけオフセットされ得る
が、このような配置は、一般にあまり好ましくない。なぜなら、より多くのＬＥＤがアレ
イの側端で使用され得るからである。好ましい配置において、アレイは、平行四辺形の一
般的な形状であるが、連続性のない（ｏｕｔ  ｏｆ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ）互い違いの列を
含み得る。
【００６７】
したがって、好ましくは、供給源は、ＬＥＤのＮ列を含み、各列のＬＥＤは、列の方向
にｗのピッチを有し、ここでＬＥＤの各列は、Ｙｗ／Ｎだけ隣接する列からオフセットさ
れ、ここで、Ｙ、ｗおよびＮは、整数である（ＹはＮに等しくないことが好ましい）。
【００６８】
好ましくは、アレイの端は、プリント包帯（ｐｒｉｎｔ  ｓｗａｔｈｅ）を横切る放射
線の強度が実質的に一定であるようになっている。好ましくは、アレイの端は、硬化の方
向に対して角度をなしている。好ましいアレイは、一般的に平行四辺形または不等辺四辺
形の形状であるが、他の形状も使用し得る。
【００６９】
インクの硬化において流体を使用する重要な利益の１つは、ＬＥＤによって放射される
放射線が、他の供給源に比べて狭い波長帯内にあるということである。ＬＥＤ供給源の中
には、例えば、少なくとも９０％が約３０ｎｍのバンド内にあるような波長を有する放射
線を生成するものもある。
【００７０】
好ましくは、インク（または他の流体）は、供給源によって放射される放射線に反応す
るように適合された光重合開始剤、供給源によって放射される放射線に応答するように適
合された光増感剤（ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｓｅｒ）、および／または放射線硬化型流
体のスペクトル応答を変化させる（好ましくは、範囲を広げる）ように適合された光増感
剤を含む。
【００７１】
好ましくは、流体はインクを含み、好ましくは、インクジェットインクを含む。好まし
くは、インクは、ＵＶ硬化型インクジェットインクを含む。インクジェットインクは、好
ましくは、インクジェットプリントヘッドを使用する基材に塗布され得る任意のインクを
含む。
【００７２】
好ましくは、本方法は、インクジェット印刷技術を使用してインクを基材に塗布するこ
とをさらに包含する。
【００７３】
本発明の広範な面は、放射線硬化型流体を硬化する方法を提供し、この方法は、供給源
からの放射線を硬化されるべき流体に放射する工程を包含し、ここで、供給源から放射さ
れた放射線の少なくとも９０％、好ましくは、少なくとも９５％が、５０ｎｍ未満の幅を
有するバンドにおける波長を有する供給源から放射される。好ましくは、バンドは、４０
ｎｍ未満の幅を有し、好ましくは、３０ｎｍ未満の幅を有する。放射線の供給源は、例え
ば、発光ダイオードまたはレーザーダイオードを含み得る。
【００７４】
好ましくは、流体は、所定の波長（好ましくは、放射された放射線の波長）の放射線に
曝露された場合に、実質的に反応性であるように（および／または硬化がもたらされるよ
うに）適合される。好ましくは、流体は、所定の波長の放射線に曝露された場合に硬化さ
れるのに十分な反応性を有する。好ましくは、流体は、所定の波長の放射線に曝露された
場合に、強い反応性を有する。系の性能における大きな改善の可能性は、選択された供給
源の出力に整合するか、または密接に整合する吸収を有する流体を選択することによって
得られ得る。好ましくは、流体は、ＬＥＤの出力の狭い波長スペクトルに曝露された場合
、高い反応性を有するように適合される。
【００７５】
好ましくは、硬化（または部分的硬化）をもたらし得る波長バンドは、必要とされる前
に硬化または部分的硬化をもたらす、例えば、日光からの迷放射線の危険性を低減するた
めに、狭い。好ましくは、少なくともバンドは、５０ｎｍ未満であり、好ましくは、３０
ｎｍ未満であり、好ましくは、２０ｎｍ未満であり、好ましくは、１０ｎｍよりも大きい
。
【００７６】
好ましくは、本方法はさらに、放射線供給源の出力を変化させる工程を包含する。
【００７７】
好ましくは、入力パワーは、流体に適用される放射線の強度を変化させるために変化す
る。
【００７８】
例えば、プリントされた基材上のインクの表面仕上げにおける変化は、インクが受ける
硬化放射線の量が変化する場合に起こりうることが見出されている。
【００７９】
いくつかの場合において、所望の表面仕上げ（例えば、光沢またはつや消し）は、所望
の硬化放射線を選択することによって達成し得る。
【００８０】
さらに、放射線供給源によって放射される硬化放射線は、表面仕上げにおける望ましく
ない変化が回避され得るように制御され得る。
【００８１】
例えば、放射線供給源が、可動性プリントヘッドに取り付けられている場合、プリント
ヘッドの移動の速度の変化が、インクの表面仕上げにおける望ましくない変化を導き得る
。供給源の入力（したがって、放射線の強度）を変化させることによって、同様の（所望
の）レベルの光沢が維持され得る。プリントヘッドがより早く動く場合、放射線の強度は
増大する。
【００８２】
さらに、例えば、いくつかの場合、放射線供給源は、画像に沿ったプリントヘッドイン
デックス（ｐｒｉｎｔｈｅａｄ  ｉｎｄｅｘ）にインデックス（ｉｎｄｅｘ）するように
配置される。小さい画像がプリントされる場合、供給源は、より大きな画像が印刷される
場合と比較して、より短い時間でインデックスする。そのような配置において、硬化供給
源の強度は、完全な硬化を維持するために増大されることが必要であり得る。あるいは、
供給源のインデックスは、遅延され得、したがって、全体の印刷時間を遅らせる。
【００８３】
好ましくは、本方法は、印刷の速度に依存して硬化のレベルを変更することを包含する
。好ましくは、流体の領域に適用される硬化放射線の線量は、硬化された流体の光沢のレ
ベルを変更するように変化される。
【００８４】
いくつかの配置において、流体の第一の「部分的硬化」を行って、引き続く完全な硬化
を行う前に、基材上の流体を「固定する」ことが有利である。部分的硬化は、放射線の同
じかまたは異なる供給源によって実行され得る。好ましくは、部分的硬化の工程において
、硬化が加速されないように、不活化環境が供給されない。不活化環境は、好ましくは、
完全硬化工程において適用される。
【００８５】
本発明のさらなる面は、少なくとも１つの放射線重合性モノマー、オリゴマー、または
プレポリマーを含むインク、および光重合開始剤を含む光重合開始剤系を提供し、ここで
、光重合開始剤系は、２８０〜４５０ｎｍの間の波長を有する放射線を吸収し、そして５
０ｎｍバンド幅以内の放射線を十分に吸収してインクを硬化させるように適合される。
【００８６】
３００ｎｍより大きい波長を有する放射線は、一般に、インクコーティングを透過する
一方、３００ｎｍ未満の波長を有する放射線は一般に透過しない点において非常に効率的
である。なぜなら、インク媒体を透過することは、しばしばこの領域においてアクリレー
トモノマーによる吸収があるために困難であるからである。
【００８７】
実際に、インクの成分、特にＵＶモノマーは、３００ｎｍより小さい波長を有する放射
線を吸収する傾向があり、それゆえ、利用可能なＵＶ光を求めて光重合開始剤と強く競合
し、しばしば厚い色素性のコーティングによる硬化を非常に困難なものにする。これは、
光重合開始剤の組み合わせが、ＵＶ硬化型インクにおいて典型的に使用される理由を説明
する。３００ｎｍ未満を吸収するインクは、効果的な表面硬化に使用される一方、３００
ｎｍより上を吸収するものは、他のインク成分からの光との競合が低いために、インクコ
ーティングを透過するのが効率的である。
【００８８】
もたらされた硬化は、インクの完全な硬化を含むか、またはいくつかの例では、部分的
な硬化を含み得る。
【００８９】
好ましくは、インクは、水および／または揮発性有機溶媒を実質的に含まない。
【００９０】
好ましくは、インクは更に、少なくとも１つの着色剤を含む。
【００９１】
好ましくは、インクは、光重合開始剤系の存在下で放射線によって重合する不飽和有機
化合物である１つ以上の放射線重合性モノマー、オリゴマー、またはプレポリマーを含有
する。このような放射線重合性モノマー、オリゴマー、またはプレポリマーは、当該分野
で周知である。好ましくは、これらは、（メト）アクリレートを含み、ここで、用語（メ
ト）アクリレートは、好ましくは、アクリレートおよび／またはメタクリレートを意味す
る。適切なモノマーの例には、ヘキサンジオールジアクリレート、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、ポリエチレングリコール
ジアクリレート（例えば、テトラエチレングリコールジアクリレート）、ジプロピレング
リコールジアクリレート、トリ（プロピレングリコール）トリアクリレート、ネオペンチ
ルグリコールジアクリレート、ビス（ペンタエリスリトール）ヘキサアクリレート、およ
びエトキシル化またはプロポキシル化グリコールおよびポリオールのアクリレートエステ
ル、例えば、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート、エトキシル化トリ
メチロールプロパントリアクリレート、およびこれらの混合物が含まれる。特に好ましい
のは、分子量が２００よりも大きい二官能性アクリレートである。メタクリル酸のエステ
ル（すなわち、メタクリレート）が含まれ、例えば、ヘキサンジオールジメタクリレート
、トリメチロールプロパントリマクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート
、ジエチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、１，
４−ブタンジオールジメタクリレートである。（メト）アクリレートの混合物が使用され
得る。
【００９２】
オリゴマーの例は、アクリル酸およびポリウレタンのエステル、エポキシ、ポリエステ
ル、ポリエーテル、およびメラミンである。
【００９３】
好ましくは、放射線重合性のモノマー、オリゴマー、またはプレポリマーが、インク組
成物の重量に基づいて、５０〜９５重量％、好ましくは、６０〜８０重量％の量で存在す
る。
【００９４】
光重合開始剤の役割は、放射線への曝露に関して反応性の種を生成することである。反
応性の種は、硬化をもたらす重合反応を開始する。これらの反応性の種は、インクに使用
されるモノマーに依存して、フリーラジカル（フリーラジカル硬化型インクについて）ま
たは酸（カチオン硬化型インクについて）であり得、ラジカル性またはカチオン性の重合
をもたらす。
【００９５】
市販の光重合開始剤が、広範な波長スペクトルにわたって放射線を吸収するために組み
合わせて用いられ得、したがって、従来の媒体圧力水銀ランプ（上記の波長の比較的広範
なスペクトルにおいて放射線を放射する）とともに用いるのに適している。いくつかの放
射線供給源、例えば、ＬＥＤは、従来の供給源、例えば、水銀ランプよりずっと狭い放射
バンドを生成するため、硬化されるべきインクに含めるために選択された光重合開始剤ま
たは光重合開始剤の混合物が、供給源の特定の狭い波長バンドにおいて十分に強力に吸収
することは有利である。
【００９６】
ＬＥＤを使用して硬化するために、光重合開始剤（単数または複数）が、ＬＥＤ放射ス
ペクトルにおける放射線を特異的に吸収するために好ましく選択される。
【００９７】
現在市販されているＬＥＤは、一般的に、従来のＵＶランプよりも高い波長で放射線を
生成し、一般的に、光重合開始剤は、このスペクトルバンドにおいて放射線を強く特異的
に吸収しない。
【００９８】
ＬＥＤのような放射線供給源を用いた放射線硬化型インクの反応性を至適化するために
、インクにおける光重合開始剤のスペクトル感度を拡大させる増感剤を、インクに取り込
むことが可能である。これは、供給源のための放射放射線の波長が、従来の供給源（例え
ば、ＵＶランプ）に比較して、相対的に高い場合（例えば、４００ｎｍ）、特に好ましい
。
【００９９】
光増感剤は、所望のスペクトルバンドにおいて強力に吸収するように選択された分子で
あり、吸収したエネルギーをインクの光重合開始剤に移動させることができる。したがっ
て、増感剤は、開始種（ｉｎｉｔｉａｔｉｎｇ  ｓｐｅｃｉｅｓ）をそれ自体直接生成し
ないかもしれないが、エネルギーを光重合開始剤に移動することによって、系の反応性を
増強し、次いでこれはより多くの開始種を生成し得る。
【０１００】
本明細書中で使用される用語「光重合開始剤系」とは、１つ以上の光重合開始剤、また
は１つ以上の光重合開始剤と１つ以上の光増感剤との混合物のいずれかを意味する。好ま
しくは、光重合開始剤系は、インクの１〜１０重量％、好ましくは、２〜８重量％存在す
る。実際、本発明の利点の一つは、例えば、低減した量の光重合開始剤および光増感剤（
これらは高価な構成要素である）がインクを硬化するのに十分であることである。なぜな
ら、使用されるＬＥＤ供給源によって放射される特定の波長に応答する構成要素が選択さ
れ得るからである。
【０１０１】
光重合開始剤系は、少なくとも１つの光重合開始剤、および必要に応じて少なくとも１
つの光増感剤を含む。光重合開始剤系は、好ましくは、２８０〜４５０ｎｍの領域におい
て放射線を吸収し、そして５０ｎｍ以下の範囲内、好ましくは、３０ｎｍ未満、特に好ま
しくは、２０ｎｍ未満のバンド幅のインクを硬化するのに十分な放射線を吸収する。
【０１０２】
好ましくは、光重合開始剤系は、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−
ベンジル−２−ジメチルアミノ−（４−モルフォリノフェニル）ブタン−１−オン、ベン
ジルジメチルケタール、ビス（２，６−ジメチルベンゾイル−２，４，４−トリメチルフ
ェニルホスフィンオキシド、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン
、２−メチル−１（４−（メチルチオ）フェニル）−２−モルフォリノプロパン−１−オ
ン、ビス（エタ５−２，４−シクロペンタジエン−１−イル）−ビス（２，６−ジフルオ
ロ−３−（１Ｈ−ピロール−１−イル）−フェニル）チタニウム、またはこれらの混合物
から選択されるラジカル光重合開始剤；またはジアリールヨードニウム塩、トリアリール
スルホニウム塩、もしくはこれらの混合物から選択されるカチオン性光重合開始剤；ある
いはケトクマリン、チオキサントン、もしくはこれらの混合物から選択される光増感剤と
ともに１つ以上の光重合開始剤を含む。
【０１０３】
いくつかの場合において、放射線供給源での硬化のためのインクの適切さは、放射線供
給源の適切な放射波長でのインクの光学密度（または吸光度）を測定することによって評
価し得る。好ましくは、吸光度は、供給源のピーク放射波長で測定され、好ましくは、供
給源の最大放射波長で測定される。
【０１０４】
吸光度は、サンプルを通過する透過放射線の強度と比較した、サンプルに向かって放射
される入射放射線の強度の尺度である。特定の波長でのインクの吸光度は、例えば、有機
溶媒（例えば、アセトニトリル）中に１対５０００の比で希釈したＵＶ吸収スペクトルを
得ることによって測定され得る。ＵＶ吸収スペクトルは、選択された波長領域にわたって
ＵＶ分光計で測定し得る。本実施例では、パーキンエルマー（Ｐｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ
）製のＬａｍｂｄａ４０装置が使用された。
【０１０５】
好ましくは、放射線供給源のピーク放射波長（好ましくは、最大放射波長）で記載され
たような１〜５０００希釈でのインクの吸光度は、少なくとも０．０５、より好ましくは
、少なくとも０．１、より好ましくは、少なくとも０．２である。本発明の広範な面は、
このような吸光度を有するインクを提供し、好ましくは、ＬＥＤを使用して硬化されるよ
うに適合されたインクを提供する。吸光度が大きいほど、放射線供給源を使用してより良
く硬化し得る。
【０１０６】
好ましくは、このようなインクは、１０重量％以下の、好ましくは、８重量％以下の光
重合開始剤系を含む。
【０１０７】
好ましい例のインクジェットインクはまた、着色剤を含み、これは、インクの液体媒体
中に溶解または分散され得る。好ましくは、着色剤は、当該分野で公知のタイプの分散性
の顔料であり、例えば、パリオトール（Ｐａｌｉｏｔｏｌ）（ＢＡＳＦ  ｐｌｃから入手
可能）、シンクアジア（Ｃｉｎｑｕａｓｉａ）、イルガライト（Ｉｒｇａｌｉｔｅ）（い
ずれもＣｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能）、およびホ
スタパーム（Ｈｏｓｔａｐｅｒｍ）（Ｃｌａｒｉａｎｔ  ＵＫから入手可能）の商品名で
市販されている。顔料は、任意の所望の色、例えば、Ｐｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １３
、Ｐｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ８３、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ９、Ｐｉｍｅｎｔ  Ｒ
ｅｄ  １８４、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５：３、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ７
、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  １９、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌａｃｋ  ７であり得る。
特に有用なものは、黒であり、三色工程印刷に必要な色である。顔料の混合物が使用され
得る。存在する顔料の総比率は、好ましくは、０．５〜１５重量％であり、より好ましく
は、１〜５重量％である。
【０１０８】
インクジェットへの適用のために、インクは、プリントヘッドから迅速に流れることが
できるべきであり、これが起こることを確実にするために、それらは使用時に低粘度（典
型的には、２５℃で１００ｍＰａｓ未満）であることを必要とするが、ほとんどの適用に
おいて、粘度は、５０ｍＰａｓ未満、好ましくは、２５ｍＰａｓ未満であるべきである。
【０１０９】
当該分野で公知のタイプの他の構成成分が、特性または性能を改善するために、インク
中に存在し得る。これらの構成成分は、例えば、界面活性剤、消泡剤、分散剤、熱または
光による劣化に対する安定剤、脱臭剤、流れまたはすべり助剤（ｆｌｏｗ  ｏｒ  ｓｌｉ
ｐ  ａｉｄｓ）、殺生剤、および同定用トレーサーであり得る。
【０１１０】
好ましくは、インクは、実質的に、水または揮発性有機溶媒を含まず、そして好ましく
は、少なくとも１つの放射線重合性のモノマー、オリゴマー、またはプレポリマー、少な
くとも１つの着色剤、および少なくとも１つの光重合開始剤を含む光重合開始剤系を含む
。必要に応じて、少なくとも１つの光増感剤が使用され得、ここで、光重合開始剤／光増
感剤系は、２８０〜４５０ｎｍの領域において放射線を吸収し、そして５０ｎｍバンド幅
の範囲内の十分な放射線を吸収してインクを硬化する。
【０１１１】
本発明のさらなる面は、放射線硬化型インクの硬化において狭いスペクトル出力を有す
る放射線供給源の使用を提供する。好ましくは、その供給源は、ＬＥＤを備える。
【０１１２】
本発明のさらなる面は、放射線硬化型インクを提供し、ここで、そのインクは、インク
が所定の波長の放射線に曝露されたときに硬化するように適合されている。好ましくは、
そのインクは、上記の１つ以上の特徴を有する。
【０１１３】
本発明のさらなる面は、放射線硬化型インクを硬化するための装置を提供する。この装
置は、硬化されるべきインクに向かって放射線を放射するように配置されている発光ダイ
オードを備える。
【０１１４】
本発明のさらなる面は、放射線硬化型の流体を硬化するための装置を提供する。この装
置は、硬化されるべき流体に向かって放射線を放射するための放射線供給源と、放射線供
給源の領域に不活化環境を提供するための手段を備える。ここで、少なくとも９０％の放
射線は、５０ｎｍ未満の幅を有するバンドに波長を有する。
【０１１５】
好ましくは、放射線供給源は、ＬＥＤを備える。
【０１１６】
好ましくは、その供給源は、ＵＶ放射線を放射するように適合されている。好ましくは
、その装置は、供給源のアレイを備える。
【０１１７】
好ましくは、その装置は、放射線の細長い供給源を備える。好ましくは、その供給源は
、ＬＥＤのアレイを備え、そして硬化されるべきインクに対して硬化の方向に移動するよ
うに配置される。ここで、ＬＥＤは硬化の方向に実質的に配列されたカラムを形成しない
。
【０１１８】
好ましくは、装置は、酸素が低減されたガスの供給源、好ましくは、窒素供給源を備え
る。
【０１１９】
好ましくは、装置はさらに、プリントヘッドを備え、ここで、その配置は、不活化環境
がプリントヘッドの領域に提供されないような配置である。
【０１２０】
好ましくは、装置はさらに、放射線供給源の領域にシュラウドを備える。
【０１２１】
好ましくは、装置は、供給源の前面に気体カーテンを提供するための手段を備える。こ
れは、好ましくは、気体（例えば、空気または低酸素ガス（例えば、窒素））を、硬化配
置の上流にある基材に方向付けるためのノズルを備える。
【０１２２】
好ましくは、装置は、気体の出口を備え、その出口は方向付けることが可能である。
【０１２３】
好ましくは、装置は、供給源の領域に正圧で気体を供給するために、供給源の近傍に気
体の出口を備える。放射線供給源がＬＥＤのアレイを備える場合、装置は、ＬＥＤの間に
複数の出口（例えば、穴）を含んでもよい。
【０１２４】
装置は、キャビティを備えていてもよく、そのキャビティに供給源が取り付けられ、そ
の装置は、キャビティに正圧を加える手段を備えている。
【０１２５】
好ましくは、その装置は、放射線供給源を冷却するための手段（例えば、ファン、ヒー
トシンク、および／または冷却用フィン）を備える。
【０１２６】
好ましくは、流体はインクである。
【０１２７】
本発明はさらに、放射線硬化型流体を硬化するための装置を提供する。この装置は、硬
化されるべき流体に向かって放射線を放射するための放射線供給源を備え、その供給源か
ら放射された放射線の少なくとも９５％が、５０ｎｍ未満の幅を有するバンドに波長を有
する。
【０１２８】
好ましくは、流体は、所定の波長の放射線に曝露されたときに反応するように適合され
る。
【０１２９】
本発明は、任意のＵＶ硬化型流体を硬化するために適用可能であるが、ＵＶ硬化型イン
クジェット用に特に有利である。なぜなら、ＬＥＤ硬化装置は、通常使用される水銀ハロ
ゲンランプと比較して軽量であり得るからである。これは、硬化装置がインクジェットプ
リントヘッドの移動可能なキャリッジに取り付けられている場合、特に有利である。イン
クジェットインクは、好ましくは、インクジェットプリントヘッドを使用して基材に塗布
可能な任意のインクを含む。
【０１３０】
好ましくは、装置はさらに、基材にインクを放射するためのインクジェットプリントヘ
ッドを備える。
【０１３１】
本明細書中に記載したような装置を備えるプリンタもまた、本発明により提供される。
放射線供給源は、プリンタに移動可能に、例えば、インクがいくつかの経路に沈着するよ
うな配置で、取り付けられ得る。他の配置において、放射線供給源は、固定されていても
よい。そのような配置は、単一経路印刷を含む適用のために使用され得る。
【０１３２】
好ましくは、プリンタは、インクジェットプリンタを含む。
【０１３３】
本発明のさらなる面は、インクジェットプリンタにおいてインクの硬化用に適合された
発光ダイオードのアレイを提供する。
【０１３４】
本発明はまた、１つ以上の添付の図面を参照して本明細書中に実質的に記載した方法お
よび／または装置および／またはインクを提供する。
【０１３５】
本発明の１つの面における任意の特徴は、任意の適切な組み合わせで、本発明の他の面
に適用され得る。特に、方法の面は、装置の面に適用され得、その逆も可能である。
【０１３６】
好ましい装置は、発光ダイオード、ＬＥＤにエネルギーを供給するための適切な電力供
給源、酸素を低割合で含むかまたは実質的に全く含まない気体（例えば、窒素またはアル
ゴン）の供給源、硬化されるべきインクが、ＬＥＤによって放射される放射線に曝露され
たときに大気中の酸素を排除するように覆われるように、気体を放出するための手段、な
らびにその気体のブランケットの下にインクで印刷されるべき基材を運ぶための手段を備
える硬化用放射線の供給源を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１３７】
以下、本発明の好ましい特徴が、添付の図面を参照して実施例によって記載される。
【０１３８】
硬化型インクが基材に印刷される実施例が以下に記載される。記載されるように硬化を
もたらす放射線供給源の使用はまた、他の流体の硬化に対しても適用されることが理解さ
れる。
【０１３９】
以下に記載する放射線供給源は、ＬＥＤを備える。しかしながら、他の供給源が使用さ
れ得る。特に、比較的狭いスペクトル出力分布を有するＵＶ光の供給源（例えば、レーザ
ー源）が使用され得る。例えば、ＯＳＲＡＭ  ＸＥＲＡＤＥＸ（ＲＴＭ）エキシマー放出
ランプが使用され得る。
【０１４０】
図１は、インクジェットプリンタの一部を模式的に示す。この図は、プリントヘッド１
４のアレイおよび硬化アセンブリ１６を備えるプリントキャリッジ１２の一部を示す。プ
リントヘッド１４および硬化アセンブリ１６は、相互に移動（２０）するように配置され
た共通の支持体１８上に取り付けられている。
【０１４１】
使用時、プリントキャリッジ１２は、プリントヘッドの相互の移動２０の方向と実質的
に垂直な方向に、相互に移動（２４）するように配置された基材２２の上に配置される。
【０１４２】
印刷中、インクは、アレイ１４のプリントヘッドから基材２２に向かって公知の様式で
放出される。基材２２は、印刷中は２４の方向に（図に示されるように左から右へ）移動
し、その結果、所望の画像が放出されたインクによって基材２２上に形成される。印刷が
進行するにつれ、インクが基材上に印刷され、次いで、印刷されたインクが、硬化アセン
ブリ１６の下を通過する。プリント包帯（ｐｒｉｎｔ  ｓｗａｔｈｅ）の終わりに、基材
はその開始位置に待避する；この待避動作の間、プリントヘッドは不活性であり、そして
プリントキャリッジは、次の包帯を印刷するための位置までインデックスする。
【０１４３】
フルカラー印刷のために、プリントヘッド１４のアレイは、シアン、マゼンタ、イエロ
ー、およびブラックのインクそれぞれのプリントヘッドの４つのセットを備える。インク
が基材２２に放出された後、それは硬化アセンブリ１６を使用して硬化され、インクをそ
の位置に固定する。
【０１４４】
図２ａおよび図２ｂは、硬化配置１６を更に詳細に示す。その配置は、ルーフ３４およ
び２つの下向きに垂れ下がる（ｄｗｏｎｗａｒｄｌｙ  ｄｅｐｅｎｄｉｎｇ）側壁３６を
有するハウジング３２を備える。ルーフ３４および壁３６は、側壁３６によって２つの側
が閉じられ、他の２つの側が解放された、囲まれた領域３８を形成する。硬化用の配置は
、ハウジング３２の解放された側の１つがプリントヘッド配置１４のすぐ下流にあるよう
にプリンタに取り付けられる。この配置は、実験に使用された設定を示す。囲まれた部分
の屋根および壁は、その配置がＬＥＤと基材との間の固定された距離を保ちながら手動で
動かされることが可能なように配置される。印刷のために実際に使用される配置について
は、好ましくは、壁３６は、酸素の進入を最小にするようにハウジングの４つ全ての側の
まわりに延びる。
【０１４５】
硬化領域３９は、ＬＥＤ供給源４０の下の囲まれた領域内で規定される。
【０１４６】
ベンチテストの目的で、基材２２が硬化用配置１６によって横切られ、ハウジング３２
の解放側は、基材が硬化されていないインクを汚すことがないように横切られることを可
能にする。側壁３６のベースおよび基材２２の下側は、ベンチトップ上（同じ平面上の）
に乗っており、ＬＥＤ供給源４０の下面が、インクのサンプルがその上に置かれる基材２
２の上面に近くなるようになっている。動的な試験のために、ハウジング３２は、側壁３
６を排除し、そしてユニットは、プリントキャリッジ１２上に取り付けられる。ＬＥＤ供
給源４０の下面およびプリントヘッド１４のノズルプレートは、印刷される基材２２より
上の同じ高さにある。印刷される基材２２の上面は、ＬＥＤ供給源４０の面の約１．５ｍ
ｍ下にある。
【０１４７】
印刷が進行するにつれ、硬化用配置１６は、プリントヘッド１４によって排出されたイ
ンクの上を通過する。硬化用配置１６が基材２２に対して移動するにつれ、ハウジング３
２は、インクが塗布された基材の領域の直接上に位置するようになる。
【０１４８】
硬化用配置１６はさらに、ＬＥＤ供給源４０を備える。新たに排出されたインクがハウ
ジング３２の下を通過するにつれ、ＬＥＤ供給源から放射される放射線によって硬化され
る。ＬＥＤに出力を加えるための電気は、２つのワイヤ４２を介して供給される（図２ｂ
においてより明確に観察される）。
【０１４９】
硬化用配置１６は、窒素供給源に連結され、窒素をハウジング３２内の硬化領域３８に
導入するた２つの窒素フィード４４をさらに備える。これは、窒素ブランケットを硬化さ
れるべきインクの上に提供する。このようにして、硬化されるべきインクの近傍の酸素の
量は、周囲の条件と比較して低減され、そしてこのようにしてインクのＵＶ硬化の酸素阻
害の割合が低減される。
【０１５０】
図１はさらに、硬化用配置１６の上流に配置され得る清浄用配置２６を模式的に示す。
清浄用配置２６は、ＬＥＤ配置１６の上流の基材２２に向かって窒素の噴流を方向付けす
る。窒素の噴流は、硬化用配置の下に取り込まれた空気の量を低減し、したがって、硬化
されるべきインクの領域において酸素の豊富な気体の量を低減し得る。
【０１５１】
図３は、インクジェットプリントヘッドによって据え付けられるインクを硬化するため
に使用するＬＥＤのアレイの形状を模式的に示す。アレイ６０は、おおむね平行四辺形の
形状である。基材２２および硬化用配置１６の相対的な移動の方向が示されている（硬化
方向６２）。アレイのＬＥＤは、硬化方向６２に対してほぼ垂直な列に配置される。列は
、幅６４を有し、そして図４により詳細に示されるように均等に間隔を置いた５０個のＬ
ＥＤを備える。異なる配置が可能であり、例えば、図６ａおよび６ｂに示されるアレイは
、２０個のＬＥＤを平行に５列、備える。各列は、隣接する列とはわずかにオフセットに
なっており、平行四辺形の形状を形成する。
【０１５２】
したがって、アレイ中のＬＥＤの配置は、ＬＥＤのカラムがないようになっており、こ
れらは硬化方向６２に対して実質的に平行であることが理解される。このようにして、ア
レイの幅６４を横切る基材によって受けられる放射線の強度における変化が、例えば、Ｌ
ＥＤの通常の四角形のアレイと比較して、低減され得る。これにより、より良い硬化の性
能が得られる。
【０１５３】
図４は、ＬＥＤ７１のアレイの例をより詳細に示す。ＬＥＤ７１は、１０個のＬＥＤが
５列、配置され、本実施例では５０個のＬＥＤを有する。
【０１５４】
列のＬＥＤは、５個のユニットのピッチ７３（１つのＬＥＤの端から、その列の隣接す
るＬＥＤの対応する端へ列に沿って測定される）を有して間隔を置かれており、その列は
各々、１ユニットに等しいオフセット距離７５の差でオフセットされている。これは、４
ユニットにおける第一列のＬＥＤから最後列のＬＥＤまでの総オフセットを１つのＬＥＤ
の幅にする。
【０１５５】
したがって、各列の間のオフセットは、ｗ／Ｎであり、ここで、ｗは、硬化方向に平行
なＬＥＤのピッチであり、そしてＮは、硬化方向の列の数である。
【０１５６】
図３を参照して、硬化の方向にＬＥＤの全高さを有するアレイの中央領域６６は、プリ
ントヘッドのノズルアレイの幅と等しいか、またはわずかに大きいように選択されること
が好ましい。
【０１５７】
好ましくは、ＬＥＤアレイの幅は、ノズルアレイによって据え付けられるプリントの「
包帯」の幅と実質的に同じである。アレイが四角形でない場合、好ましくは、プリントの
包帯の幅は、ＬＥＤの列の「全」数を有するアレイの部分の幅と実質的に等しい（例えば
、図５に示されるように）。異なる配置が使用され得る。１つ以上の包帯が同時に据え付
けられる場合、１つ以上のＬＥＤアレイが使用され得る。図５は、プリントキャリッジの
レイアウトの例を模式的に示す。そのプリントキャリッジによって、２つの包帯が同時に
ノズルアレイ７７、７９の２つのセットによって据え付けられる。ノズルアレイの各セッ
トは、シアン、マゼンタ、イエロー、およびブラックのインクを使用するカラー印刷のた
めのノズルの４つのアレイを含む。
【０１５８】
ノズルアレイ７７、７９の各セットの下流に取り付けられているのは、ＬＥＤアレイ８
０、８１である。
【０１５９】
図６ａは、インクジェットプリンタに使用されるＬＥＤアレイの配置の下側からの外観
を示す。
【０１６０】
配置１００は、ＬＥＤアレイ１０２のセットを、周囲１０６内のキャビティ１０４内に
備える。配置１００は、さらに、ＬＥＤアレイ１０２に隣接して配置され、アレイの全幅
にわたって延びている気体清浄キャビティ１０８を備え、その気体清浄キャビティ１０８
およびＬＥＤ周囲１０６は、使用されている基材の上のほぼ同じ高さにある。使用時、窒
素ガスは、窒素出口１１０を通して、気体清浄キャビティに窒素チューブ１１２および供
給ポート１１４から供給される（図６ｂを参照）。
【０１６１】
使用時、ＬＥＤ配置１００は、基材に対して移動し、気体清浄キャビティ１０８が基材
の印刷される領域の上を通過し、その後にＬＥＤアレイ１０２がその領域を通過し、イン
クの硬化をもたらす。
【０１６２】
図６ｂは、その配置の側面図を示す。図６ｂにおいて、気体清浄キャビティ１０８が示
され、ＬＥＤアレイがＬＥＤ周囲１０６の後ろのキャビティ１０４内にセットされている
。図６ｂは、その配置が支持体１２０を備えることを示し、支持体１２０はプリンタにそ
の配置を取り付けるための取り付けブラケット１２２を各末端に備えることを示す。支持
体１２０の上面に、冷却フィン１２４があり、これは熱伝導性材料を含み、ＬＥＤアレイ
１０２からの熱を伝えるように作用する。ファン１２６は、冷却フィン１２４上に取り付
けられ、フィンを冷却する。
【０１６３】
図６ｂはまた、電気ワイヤ１２８、１２９を示し、これらはそれぞれファンおよびＬＥ
Ｄアレイにつながっている。
【０１６４】
窒素ガスは、半透膜を使用して公知の方法で空気から窒素と酸素とを分離するデバイス
（不図示）から得られる。このような装置を使用して、瓶詰めの気体の必要性は避けられ
、部屋の中への窒素ガスの正味の放出はない。代替的な配置において、二酸化炭素の供給
源が使用され得、これは窒素よりも安全であり得る。なぜなら、窒素とは異なり、高濃度
において人に窒息反応を引き起こすからである。アルゴンは代替物として使用され得るが
、これは比較的高価である。
【０１６５】
図７ａおよび図７ｂは、ＬＥＤ配置２００の代替的な例を示す。その配置は、図６ａお
よび図６ｂに示されたものと、ＬＥＤ２０２がキャビティ２０４中に設置されている点で
類似している。しかしながら、この配置では、窒素はＬＥＤキャビティ２０４中へ直接供
給されている。金属パイプ２１０の対が、アレイのいずれかの側に（１つは上流に、そし
て１つは下流に）配置されている。窒素投入部２１４は、各パイプ２１０の各末端に提供
される。各パイプ２１０は、キャビティ２０４内のその長さに沿ってスロット２１１を備
え、パイプ２１０からの窒素がスロット２１１からキャビティ２０４へ放出される。パイ
プ２１０は、キャビティ内に回転可能に取り付けられ、その結果、パイプからの窒素の流
れが、硬化されるべきインクに向かって所望のように方向付けられ得る。
【０１６６】
図７ｂから明らかなように、配置は、取り付けブラケット２２２を各末端に、そして冷
却フィンをその上面に有する支持体２２０を備える。ファン２２６は、支持体を冷却する
ために冷却フィン上に取り付けられる。ワイヤ２２８および２２９は、それぞれファン２
２６およびＬＥＤ２０２と連結される。
【０１６７】
さらなる例において、多数の穴がＬＥＤどうしの間のキャビティ内に導入される。酸素
が低減されたガスが、そのキャビティ内にその穴を介して導入され、斯くして、圧力が増
大され、そして放射線がインクに放射される領域においてガスの正圧を提供し、斯くして
硬化を改善する。
【０１６８】
システムの性能における大きな改善の可能性が、選択された放射線供給源（例えば、Ｌ
ＥＤ供給源）の出力に対するインクの特性を「チューニング」することによって得られう
る。硬化反応は、インクが放射線に曝露されたときに起こり、そしてそれゆえインクの吸
収特性が放射線供給源の放射出力に整合していることが非常に好ましい。
【０１６９】
上記の方法において使用されるのに適したＬＥＤ硬化装置およびインクの例を以下に記
載する。
【実施例】
【０１７０】
実施例１−３８２ｎｍＬＥＤと共に使用するためのＵＶ硬化型インク
インク処方Ａ：
プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート              ７４．９１部
Solsperse32000（Ａｖｅｃｉａ製の分散剤）                          ０．４８部
Irgalite Blue GLVO（Ｃｉｂａ製の青顔料）                          １．４４部
Genorad 16（Ｒａｈｎ  ＡＧ製の安定剤）                            ０．１２部
Rapi-cureDVE-3（ＩＳＰ  Ｅｕｒｏｐｅ製の２官能性ビニルエーテル）  １５．０部
Lucerin TPO（ＢＡＳＦ製の光重合開始剤）                            ８．０部
Byk 30７（ＢＹＫ  Ｃｈｅｍｉｅ製の消泡剤）                        ０．０５部
【０１７１】
この組成物は、２５℃で１６ｍＰａｓの粘度を有するインクであった。このインクは、
自己接着性ビニル上に被覆され、３８２ｎｍのピーク波長を有する放射線を放射するＬＥ
Ｄ供給源に曝露された場合、低減酸素環境下で首尾よく硬化された。使用したＬＥＤは、
Ｒｏｉｔｈｎｅｒ  Ｌａｓｅｒｔｅｃｈｎｉｋ製のＥＩＳ０９−０Ｐ０Ａ９−０２であっ
た。
実施例２−４０５ｎｍＬＥＤと共に使用するためのＵＶ硬化型インク
【０１７２】
実験を、Ｒｏｉｔｈｎｅｒ  Ｌａｓｅｒｔｅｃｈｎｉｋから入手可能なＬＥＤ  Ｂ９５
−６６−６０供給源を使用して研究室で行った。供給源は、図２ａおよび図２ｂに示され
るように窒素の送り込みを可能にするハウジング内に取り付けられた。使用した窒素供給
源は、Ｈａｎｋｉｓｏｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから入手可能なＨＮＧ３−４Ｂで
あった。このような供給源の使用は、プリンタの領域において放出される正味の窒素がな
いという利点、および瓶詰めの気体を供給する必要がないという利点を有する。
【０１７３】
このような配置は、窒素出力中に、いくらかの残渣の酸素を残していたが、残渣の酸素
のレベルは、下記の条件を使用してインクを完全に硬化するのには十分に低かった（＜１
％）ことがわかった：
インク                          Ｓｅｒｉｃｏｌ  ＵｖｉＪｅｔインク（シアン、マゼ
ンタ、イエロー、およびブラック）−フリーラジカル硬化インク
ＬＥＤ入力パワー                １８Ｖ  ３００ｍＡ
ピーク放射                      ４０５ｎｍ
窒素流速                        ０．１８ｍ３／ｈｒ
硬化アセンブリの速度            基材に対して１．０ｍ／ｓ
基材に据え付けられるインク      １８ｇ／ｍ２
【０１７４】
この配置は、プリントヘッド１４により据え付けられたインクを完全に硬化することが
見出された。
【０１７５】
インク：Ｓｅｒｉｃｏｌ  ＵｖｉＪｅｔインク（シアン、マゼンタ、イエロー、および
ブラック）。インクの処方は、下記の処方Ｂに示される：
インク処方Ｂ：
プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート              ７４．９１部
Solsperse32000（Ａｖｅｃｉａ製の分散剤）                          ０．４８部
Irgalite Blue GLVO（Ｃｉｂａ製の青顔料）                          １．４４部
Genorad 16（Ｒａｈｎ  ＡＧ製の安定剤）                            ０．１２部
Rapi-cureDVE-3（ＩＳＰ  Ｅｕｒｏｐｅ製の２官能性ビニルエーテル）  １５．０部
Trgacure 369（ＢＡＳＦ製の光重合開始剤）                            ８．０部
イソプロピルチオキサントン（Ｌａｍｂｓｏｎ製の増感剤）                  ２部
Byk307（ＢＹＫ  Ｃｈｅｍｉｅ製の消泡剤）                          ０．０５部
【０１７６】
光重合開始剤の吸光度は、４０５ｎｍで概して低く、増感剤として使用することが好ま
しい。
【０１７７】
この組成物は、２５℃で１６．８ｍＰａｓの粘度を有するインクであった。インクは、
自己粘着性のビニル上に被覆され、そして４０５ｎｍのピーク波長を有する放射線を放射
するＬＥＤ供給源に曝露された場合に、低酸素環境下で首尾よく硬化された。
【０１７８】
図８は、プリントヘッド上に取り付けられた放射線供給源によって「部分的硬化」が最
初に行われて、基材上にプリントされたインクを固定する、プリンタ配置を示す。次いで
、完全な硬化は、別の放射線供給源によって完了される。この配置において、部分的硬化
供給源および完全硬化供給源の両方がＬＥＤを備えるが、他の供給源がこれらのいずれか
または両方に使用され得る。
【０１７９】
図８は、インクジェットプリンタ３００の上面図を示す。示されるプリンタ３００の構
成要素は、プリント基材３０４を支持する実質的に平坦な基材テーブル３０２を備え、プ
リント基材３０４の上に、Ｘ軸ビーム３０６が、Ｙ軸方向３０８に基材を横切って移動す
るために取り付けられている。多数のプリントヘッド３１２および部分的硬化ＬＥＤアレ
イ３１４を備えるインクジェットプリンタキャリッジ３１０は、ビーム３０６に取り付け
られる。キャリッジ３１０は、ビーム３０６に沿ってＸ軸方向３１６に上下に動くように
配置される。別の例において、部分硬化放射線供給源は、ＵＶランプを備えていてもよい
。
【０１８０】
図８に示されるように、基材３０４は動かず、ビーム３０６のＹ軸方向３０８の右から
左への動作は、ビームに沿ったキャリッジ３１０の動きに対して実質的に垂直である。
【０１８１】
完全硬化ＬＥＤアレイ３１８は、ビーム３０６に取り付けられて提供される。ＬＥＤア
レイ３１８は、３９０〜４００ｎｍの領域における波長を有する硬化用放射線を放射する
。別の例において、完全硬化放射線供給源は、ＵＶランプを備えていてもよい。完全硬化
ＬＥＤアレイ３１８は、Ｘ方向３１６において基材テーブル３０２の全幅に実質的に等し
い長さを有し、そしてビーム３０６上に取り付けられ、その結果、基材テーブル３０２の
上にあり、そのためその長さがＸ軸ビーム３０６に対して平行に、かつＸ方向３６６から
所定の横方向の距離を置いて、配置される。
【０１８２】
完全硬化ＬＥＤアレイ３１８には、不活化システム３２４が提供され、このシステムは
基材１０４において完全に硬化されるべきインクの表面で窒素不活化気体を提供する。例
えば、図６ａおよび図６ｂに示される配置が使用され得る。この例において、インクの硬
化を阻害する酸素阻害効果がもはや必要とされない場合、またはインクの表面において望
まれる場合、窒素ガスは完全硬化の工程の間においてのみ基材において提供される。部分
硬化供給源に関しては、不活化は提供されない。
【０１８３】
完全硬化ＬＥＤアレイ３１８は、Ｙ軸方向３０８に基材を横切って右から左に、Ｘ軸ビ
ーム３０６の移動とともに、移動する。あるいは、完全硬化ＬＥＤアレイ３１８は、ビー
ム３０６が完全硬化ＬＥＤアレイ３１８に対して移動し得るように取り付けられる。例え
ば、アレイは別の移送機構上で基材の上を通過してもよい。
【０１８４】
キャリッジ３１０は、インクジェットプリントヘッド３１２を含む。部分硬化ＬＥＤア
レイ３１４は、プリントヘッド３１２の後ろに取り付けられ、そのため印刷中に、キャリ
ッジ３１０が移動するにつれ、部分硬化ＬＥＤアレイ３１４は、キャリッジ３１０および
ＬＥＤアレイ３１４が基材３０４の上を移動するにつれ、プリントヘッド３１２の後を追
う。
【０１８５】
印刷は、基材テーブル３０２の右下隅にある開始位置３２０にあるキャリッジ３１０に
より開始する。キャリッジ３１０は、Ｘ軸方向３１６に、静止したＸ軸ビーム３０６に沿
って移動し、それによりプリントヘッド３１２および部分硬化ＬＥＤアレイ３１４が、機
材３０４を横切って移動し、その間、インクがインクジェットプリントヘッド３１２から
基材上へ噴出し、それにより、基材の特定の領域を横切る印刷ストロークをもたらし、各
プリントヘッドは、Ｘ軸ビーム３０６に対して平行な印刷された領域の四角形の「ストラ
イプ」を形成する。印刷された領域の四角形のストライプの幅は、大体プリントヘッドの
幅である。
【０１８６】
特定の印刷ストロークの間に基材上に沈着されるべき全てのインクが、インクジェット
プリントヘッド３１２から噴流されたとき、Ｘ軸ビーム３０６は、選択された印刷モード
」に依存して、Ｙ軸方向３０８に所定の量（通常、プリントヘッド３１２の幅よりも小さ
い）インデックスする。次いで、キャリッジ３１０は、上記のように第二の印刷ストロー
クを行い、それにより、基材の領域を、各々がＸ軸ビーム３０６の左へインデックスした
後にさらなる印刷ストロークによって被う。印刷は、Ｘ軸ビーム３０６、キャリッジ３１
０、部分硬化ＬＥＤアレイ３１４、および全長ＬＥＤアレイ３１８が基材テーブル３０２
の底の右隅の末端位置３２２にくるまで、続く。
【０１８７】
上記のように、いくつかの場合、例えば、放射線供給源がプリントヘッドに取り付けら
れ、プリントヘッドの移動速度が変化する場合、供給源からの放射線強度を変化させ、そ
うして所望のレベルの光沢が維持されることが望ましい。
【０１８８】
インクによって受けられる硬化用放射線の強度を変化させる１つの方法は、１つ以上の
放射線供給源の組み合わせを使用すること、および所望の数の供給源のスイッチをオンに
して所望の表面仕上げを達成するように配置された簡単なスイッチング回路を使用するこ
とによる。
【０１８９】
インクによって受けられる硬化放射線の強度を変化させる代替的な方法は、供給源によ
って放射される放射線のレベルを変化させることであり、これは、図９に関連して以下に
記載するように、供給源への出力を変化させることによって達成され得る。
【０１９０】
図９は、その入力を変化させるように配置された放射線供給源の例を模式的に示す。放
射線供給源４６０は、プリントヘッド４７８に固定される。供給源４６０は、硬化用放射
線４７６を基材４７４上に放射し、そして、電源レギュレータ４６４を介して電源４６２
により電力を供給される。電源レギュレータ４６４は、シグナルインタフェース４６８を
介してコントローラ４６６によって、および／または手動制御４７０によって、制御され
る。コントローラ４６６には、インタフェース４７２が提供され、これは、外部装置（例
えば、プリンタ制御回路（不図示））からのシグナルが、コントローラ４６６がレギュレ
ータ４６４を介して、供給源４６０への入力を調節するようにすることを可能にする。
【０１９１】
従来のインクジェットプリントヘッドは、印刷しながら、変化する速度で移動し得、こ
れは、異なる曝露時間および硬化放射線のレベルを受けるインクの異なる領域を生じるこ
とができる。プリントヘッドおよび供給源の基材に対する動作の相対的な速度は、供給源
の出力が与えられれば、基材上のインクが受ける放射線のレベルを決定することができる
。基材の異なる領域でのこの曝露の変動は、基材にわたる表面仕上げの不均一性を導き得
る。
【０１９２】
種々の速度で印刷している間の基材のある領域での固定されたレベルのインクの光沢は
、図９を参照して記載されるような設定を使用して、硬化のレベルを変化させることによ
って達成され得ることが理解される。
【０１９３】
硬化のレベルは、コントローラ４６６によって調節され得、これは、電源レギュレータ
４６２から部分的供給源４６０へ供給される出力を調節するために使用され得る。あるい
は、印刷システム（不図示）における印刷サーキットがインタフェース４７２またはイン
タフェース４６８によってインタフェースして、供給源への入力を、例えば、印刷する間
のプリントヘッドの速度または印刷されるべきイメージに基づいて制御するために使用さ
れ得る。
【０１９４】
それよりむしろ、いくつかの状況において、印刷されたインクの光沢のレベルを変化さ
せることが望まれ得る。これは、印刷速度とは独立に、例えば、手動制御４７０を調整す
ることによって、電源レギュレータを調節することによって、またはシグナルインタフェ
ース４６８によって受ける電気シグナルによって、印刷された基材上の硬化のレベルを変
化させて達成され得る。
【０１９５】
本発明は、純粋に例示によってのみ記載され、そして細部の改変が本発明の範囲内で行
われ得ることが理解される。
【０１９６】
明細書、特許請求の範囲、および図面に開示された各特徴は、独立して、または任意の
適切な組み合わせにおいて提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１９７】
【図１】図１は、インクジェットプリンタの印刷および硬化装置を模式的に示す。
【図２ａ】図２ａは、図１の硬化装置の配置をより詳細に示す。
【図２ｂ】図２ｂは、図１の硬化装置の配置をより詳細に示す。
【図３】図３は、硬化装置において使用するための発光ダイオードのアレイの形状を模式的に示す。
【図４】図４は、発光ダイオードのアレイを模式的に示す。
【図５】図５は、プリントカートリッジのための例示的なレイアウトを模式的に示す。
【図６ａ】図６ａは、ＬＥＤアレイの配置の底面図を示す。
【図６ｂ】図６ｂは、ＬＥＤアレイの配置の側面図を示す。
【図７ａ】図７ａは、ＬＥＤアレイの配置のさらなる例の底面図を示す。
【図７ｂ】図７ｂは、ＬＥＤアレイの配置のさらなる例の側面図を示す。
【図８】図８は、硬化用放射線を供給するためのＬＥＤを使用するプリンタの配置を示す。
【図９】図９は、出力可変放射線供給源を示す。
【図１】
2010188729.tif 000003
【図２ａ】
2010188729.tif 000004
【図２ｂ】
2010188729.tif 000005
【図３】
2010188729.tif 000006
【図４】
2010188729.tif 000007
【図５】
2010188729.tif 000008
【図６ａ】
2010188729.tif 000009
【図６ｂ】
2010188729.tif 000010
【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年2月18日(2010.2.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線硬化型流体を硬化させる方法であって、
前記流体を基材に塗布する工程、
前記基材上で硬化されるべき前記流体に向かって放射線供給源から放射線を放射する工程であって、当該放射線の少なくとも９０％が５０ｎｍ未満の幅を有するバンドに波長を有する工程、および、
前記放射線供給源の領域に不活化環境を提供する工程を包含し、
前記流体が前記基材に塗布される領域には不活化環境が提供されない、方法。
【請求項２】
前記放射線供給源の前記領域にシュラウドを提供する工程をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
窒素不活化環境を提供する工程をさらに包含する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記供給源の近傍領域に対して低酸素ガスを供給する工程を包含する、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記供給源の前面に気体カーテンを提供する工程をさらに包含する、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記低酸素ガスの方向付けが可能な出口を提供する工程を包含する、請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
前記供給源の領域に正圧で気体を供給する工程を包含する、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記供給源がキャビティ内に取り付けられており、前記方法が当該キャビティに正圧をかける工程を包含する、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記放射線の供給源を冷却する工程を包含する、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記放射線供給源がＬＥＤを備える、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記ＬＥＤがＵＶ放射線を放射する、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
ＬＥＤのアレイからインクに向かって放射線を放射する工程を包含する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記放射線が細長い供給源から放射される、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記供給源が、ＬＥＤのアレイを備え、硬化されるべき前記インクに対して硬化の方向に移動し、前記ＬＥＤが前記硬化される方向に実質的に配列されたカラムを形成しない、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記供給源がＬＥＤの複数の列を備え、あるＬＥＤの列は隣接するＬＥＤの列からオフセットされている、請求項１０〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記供給源がＬＥＤのＮ個の列を備え、当該ＬＥＤの各列が列の方向に沿ってｗのピッチを有し、ＬＥＤの各列は隣接する列からＹｗ／Ｎだけオフセットされており、Ｙ、ｗ、およびＮは整数である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記流体がインクを含む、請求項１〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記流体が所定の波長の放射線に曝露された場合に反応するように適合されている、請求項１〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記流体が前記放射線供給源からの放射線に曝露された場合にのみ実質的に反応するように適合されている、請求項１〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記流体が前記放射線供給源によって放射される放射線に反応するように適合されている成分を含有する、請求項１〜１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記流体が前記供給源によって放射される放射線に反応するように適合されている光重合開始剤を含有する、請求項１８〜２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記流体が前記供給源によって放射される放射線に対して反応するように適合されている光増感剤を含有する、請求項１８〜２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
前記流体が前記放射線硬化型流体のスペクトル応答を延長するように適合された光増感剤を含有する、請求項１８〜２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
前記流体がインクジェットインクを含有する、請求項１〜２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
インクジェット印刷技術を用いて前記インクを基材に塗布する工程をさらに包含する、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記放射線供給源の強度を変化させる工程をさらに包含する、請求項１〜２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
前記流体が、少なくとも１つの放射線重合型モノマー、オリゴマーまたはプレポリマー、および光重合開始剤を含有する光重合開始剤系を含有するインクであって、該インクを硬化させるように前記光重合開始剤系が２８０〜４５０ｎｍの間の波長を有する放射線を吸収し５０ｎｍ以内のバンド幅の十分な放射線を吸収するように適合されているインクである、請求項１に記載の方法。
【請求項２８】
前記インクが水および揮発性の有機溶媒を実質的に含まない、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記インクが少なくとも１つの着色剤をさらに含有する、請求項２７または２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記光重合開始剤系が光増感剤をさらに含有する、請求項２７〜２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】
前記インクがインクジェットインクである、請求項２７〜３０のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
前記光重合開始剤系が前記インクを硬化するためにバンド幅が３０ｎｍ以内、好ましくは２０ｎｍ以内の十分な放射線を吸収するように適合されている、請求項２７〜３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
前記光重合開始剤系が、
１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−（４−モルフォリノフェニル）ブタン−１−オン、ベンジルジメチルケタール、ビス（２，６−ジメチルベンゾイル−２，４，４−トリメチルフェニルホスフィンオキシド、およびこれらの混合物から選択されるラジカル光重合開始剤；または
ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルフォニウム塩、およびこれらの混合物から選択されるカチオン性光重合開始剤；または
１つ以上の光重合開始剤ならびにケトクマリン、チオキサントン、およびこれらの混合物から選択される光増感剤、
を含む、請求項２７〜３２のいずれかに記載の方法。
【請求項３４】
放射線硬化型流体を硬化するための装置であって、
硬化されるべき前記流体に向かって放射線を放射するための放射線供給源であって、前記放射線の少なくとも９０％が５０ｎｍ未満の幅を有するバンドに波長を有する、放射線供給源と、
前記放射線供給源の領域に不活化環境を提供する手段と、そして、
プリントヘッドであって、前記不活化環境が該プリントヘッドの領域に提供されないように配置されたプリントヘッドと、
を備える、装置。
【請求項３５】
前記放射線供給源がＬＥＤを備える、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記供給源がＵＶ放射線を放射するように適合されている、請求項３４または３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記装置が供給源のアレイを備える、請求項３４〜３６のいずれかに記載の装置。
【請求項３８】
細長い放射線供給源を備える、請求項３４〜３７のいずれかに記載の装置。
【請求項３９】
前記供給源が、ＬＥＤのアレイを備え、硬化されるべきインクに対して硬化の方向に移動するように配置されており、前記ＬＥＤが前記硬化の方向に実質的に沿って配列されたカラムを形成しない、請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
ＬＥＤの複数の列を備え、あるＬＥＤの列は隣接するＬＥＤの列からオフセットされている、請求項３４〜３９のいずれかに記載の装置。
【請求項４１】
前記供給源が、ＬＥＤのＮ個の列を備え、各列のＬＥＤは、列の方向に沿ってｗのピッチを有し、ＬＥＤの各列は、隣接する列からＹｗ／Ｎだけオフセットされており、Ｙ、ｗ、およびＮは整数である、請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
酸素が低減されたガスの供給源を備える、請求項３４〜４１のいずれかに記載の装置。
【請求項４３】
窒素供給源を備える、請求項３４〜４２のいずれかに記載の装置。
【請求項４４】
前記放射線供給源の領域にシュラウドをさらに備える、請求項３４〜４３のいずれかに記載の装置。
【請求項４５】
前記供給源の前面に気体カーテンを提供する手段をさらに備える、請求項３４〜４４のいずれかに記載の装置。
【請求項４６】
前記気体の出口を備えており、該出口が方向付け可能である、請求項３４〜４５のいずれかに記載の装置。
【請求項４７】
前記供給源の領域に正圧で気体を供給するための供給源の近傍に気体の出口を備える、請求項３４〜４６のいずれかに記載の装置。
【請求項４８】
キャビティを備え、前記供給源が前記キャビティ内に取り付けられており、前記装置が前記キャビティに正圧をかけるための手段を備える、請求項３４〜４７のいずれかに記載の装置。
【請求項４９】
前記放射線の供給源を冷却する手段を備える、請求項３４〜４８のいずれかに記載の装置。
【請求項５０】
ａ）ファン；ｂ）ヒートシンク；およびｃ）冷却用フィンのうちの１つ以上を備える、請求項３４に記載の装置。
【請求項５１】
前記流体がインクである、請求項３４〜４３のいずれかに記載の装置。
【請求項５２】
前記流体が所定の波長の放射線に曝露された場合に反応するように適合されている、請求項３４〜５１のいずれかに記載の装置。
【請求項５３】
基材上にインクを放射するためのインクジェットプリントヘッドをさらに備える、請求項３４〜５２のいずれかに記載の装置。
【請求項５４】
請求項３４〜５３のいずれかに記載の装置を備えるプリンタ。
【請求項５５】
前記放射線供給源が可動的に取り付けられている、請求項５４に記載のプリンタ。
【請求項５６】
インクジェットプリンタを含む、請求項５４または５５に記載のプリンタ。
【請求項５７】
添付の図１〜９の１つ以上を参照して本明細書中に実質的に記載されている方法。
【請求項５８】
添付の図１〜９の１つ以上を参照され、かつそこに例示されて本明細書中に実質的に記載されている装置。