(57)【要約】      （修正有）【課題】記録媒体の印刷面の耐擦過性が充分に得られ、残留モノマーが無く、記録媒体が紙である場合にも光沢のある平滑面が得られるようにし、しかもインクの着色性を充分に高め、少量のインク量で高濃度の印字面の得られる効率のよいインクジェット記録方法およびインクジェット記録装置、インクジェット用インクを提供する。【解決手段】放射線架橋性樹脂を含有しかつ熱溶融性のある展色剤と、色材を含有する熱溶融・放射線架橋性インクを設け、そのインクをインクジェットヘッド１からドラム３上の記録媒体２に噴射し、着弾後の液滴表面が扁平状のインクドットになるよう押さえローラ４で加圧し、次いで扁平状化したインクドットに対して放射線照射装置５で硬化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線架橋性樹脂を含有しかつ熱溶融性のある展色剤と、色材を含有する熱溶融・放射線架橋性インクを設け、その液滴をインクジェットヘッドから記録媒体上に噴射し、着弾後の前記液滴表面が扁平状のインクドットになるよう記録媒体の印刷面を加圧し、次いで扁平状化したインクドットに対して放射線を照射して硬化させることからなるインクジェット記録方法。
【請求項２】
扁平状のインクドットが、着弾直後の液滴の高さより３０％以上減少した扁平状のインクドットである請求項１に記載のインクジェット記録方法。
【請求項３】
扁平状のインクドット高さが１０μｍ以下である請求項１または２に記載のインクジェット記録方法。
【請求項４】
熱溶融・放射線架橋性インクが、常温で固体のインクである請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェット記録方法。
【請求項５】
放射線架橋性樹脂を含有する熱溶融性展色剤、および色材を含有する熱溶融・放射線架橋性インクの液滴を噴射するインクジェット記録装置において、
前記噴射されたインクの液滴を載せた記録媒体を加圧するローラ装置と、前記加圧されて扁平状化したインクドットに対して放射線を照射する放射線照射装置とを備えてなるインクジェット記録装置。
【請求項６】
放射線架橋性樹脂を含有しかつ熱溶融性のある展色剤と、色材を含有する熱溶融・放射線架橋性インクであって、インクジェットヘッドから前記インクが記録媒体上に噴射された後、記録媒体上で前記液滴が加圧手段からの加圧力に応じて扁平状のインクドットに塑性変形し、放射線を照射される事により前記偏平形状のまま硬化定着される事を特徴とするインクジェット用インク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、インクジェット記録方法、インクジェット記録装置およびインクジェット用インクに関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷記録方式のうちの１つであるインクジェット記録装置は、例えば静電吸引力、圧電素子を用いた振動または歪みによる加圧、インクの加熱発泡による加圧などを利用してインクの小滴をインクヘッドから発生させて飛翔させると共に、紙や合成樹脂フィルムなどの記録媒体に付着させて記録する記録方式である。
【０００３】
このようなインクジェット方式の記録に用いられるインク組成物としては、染料もしくは顔料またはそれらの混合物を色材とし、これを水性または油性の溶剤に分散または溶解した溶剤型インクが知られており、多くはインク組成に合わせた専用の記録媒体との組み合わせで使用され、インクが記録媒体に設けられたインク受容層に吸収される事で定着し非常に良好な印刷物を得る事ができる。
【０００４】
一方様々な種類の記録媒体に印刷する方法としてＵＶインクジェット方式が知られている。ＵＶインクジェット方式に使われるインクは光硬化性樹脂を基材として光硬化開始剤と顔料などが分散されて生成されている。印字後記録媒体上に半球形状に付着した液滴が紫外線照射により硬化する為記録媒体に受容層を必要としないのが特徴である。
【０００５】
同じく様々な種類の記録媒体に印刷できる方法として熱溶融性のある樹脂もしくはワックス類と色材を混合した常温で固体のインクを使用したソリッドインクジェット方式があるが、この場合のインクは、インクジェットヘッド内でインクの融点を超える温度で保持され、ヘッドから吐出され記録媒体に着弾すると同時に、液滴がそのまま周囲温度に冷却され固化するため、「滲み」が生じない。ただし半球状のインクドットが形成されるため、印字面は乱反射して光沢がなくなってしまう。
【０００６】
この問題に対しては、図３に示すように、ヒータプレート１２上を通過しながら加熱硬化されるインクジェット記録された紙などの記録媒体１３が、一対の圧接ローラ１４、１５間を通過するようにして、記録媒体１３上のインクドットを加熱平滑化することにより、インク面を平滑化すると共に、記録ドット径の拡大や用紙とインクの固着力の強化を図る装置が公知である（特許文献１）。
【０００７】
また、前記ＵＶインクとソリッドインクの両方の特徴を併せ持ち、インク定着用の熱ローラなどの機構が無くてもインクを定着する事が可能な方法が開示されている（特許文献２）。
【０００８】
同じくＵＶインクとソリッドインクの両方の特徴を併せ持った方式として、圧接ローラを使用せずに、定着性を向上させ、かつインクドット形状をコントロールして良質な画質を形成するために、インク粘度とインクヘッドの温度などを調整し、または放射線硬化型インクなどを使用し、インクの被記録材料に付着後１秒以下の時間に放射線を照射してそのまま硬化させることにより、インクドットの滲み、円形度、平均厚を適当な数値範囲に設定する画質コントロール方法が開示されている（特許文献３）。
【０００９】
また、従来の放射線硬化を併用するインクジェット方式では、インク中の硬化性塑性物を完全に硬化させるために、インク中の色材含有量を少なくし、透明性を上げて架橋性の放射線のエネルギーをインク中の隅々まで到達させる必要があった。
【００１０】
【特許文献１】特開平８−１１２９９号公報（段落［０００２］、［０００４］、図４参照。）
【特許文献２】特開２０００−４４８５７号公報（段落［００７０］参照。）
【特許文献３】特開２００３−１４５９１４号公報（段落［００１５］、［００３３］参照。）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上記した従来のインクジェット記録方法およびインクジェット記録装置では、水性インクを使用する方式においては高画質を得るために専用記録媒体を必要としている。ＵＶインクジェット方式においては記録媒体上に付着したインクの液滴は、同様に隣接して付着したインクの液滴と合体すると、２つの液滴が片方に引き寄せられ、異色の色材が混ざって「滲み」を生じる場合がある。ソリッドインクジェット方式においてはインク主成分であるワックス成分の融点が低い為印字画像強度が低い問題がある。
【００１２】
ＵＶインクとソリッドインクの両方の特徴を併せ持った方式においては、強固な印字画像強度が得られるものの、放射線硬化型インクなどを使用することにより、重合反応に未関与のモノマーが残存する場合があり、最終印刷物利用者が残留モノマーを摂取する可能性があり、最終印刷物利用者の健康問題にまで発展する場合がある。また残留モノマーが多い場合は充分なインク硬度が発揮できないため、印刷面の耐擦過性が弱いという問題点がある。
【００１３】
また、放射線硬化型インクを用いてインクドットの滲み、円形度、平均厚を適当な数値範囲に設定するには、インク量が比較的多く必要になり、印字の効率化の点で改良の余地があった。
【００１４】
また、所定粘度の放射線硬化型インクを使用して所定温度でインクドットの円形度、平均厚を整えても紙面に印字した場合には、充分に凹凸のない平滑面を形成できず、光沢度の点においてさらに改良が求められる。
【００１５】
また、インク中の色材含有量を少なくし、透明性を上げて架橋性の放射線のエネルギーをインク中の隅々まで到達させるようにすると、それではインクの着色性を充分に高めることが困難になる。
【００１６】
そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決して、放射線硬化型インクを使用したインクジェット記録方法およびインクジェット記録装置において、さまざまな記録媒体上でも光沢のある平滑印刷面が得られ、有害な残留モノマーがなく、記録媒体の印刷面の耐擦過性が充分に得られ、しかもインクの着色性を充分に高め、少量のインク量で高濃度の印字面の得られる効率のよいインクジェット記録方法およびインクジェット記録装置とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を解決するために、この発明においては、放射線架橋性樹脂を含有し熱溶融性のある展色剤と、色材とを含有する熱溶融・放射線架橋性インクを設け、その液滴をインクジェットヘッドから記録媒体上に噴射し着弾後、前記着弾後の液滴表面が扁平状のインクドットになるよう記録媒体の印刷面を加圧し、次いで扁平状化したインクドットに対して放射線を照射して硬化させることからなるインクジェット記録方法としたのである。
【００１８】
上記したように構成されるこの発明のインクジェット記録方法では、記録媒体の印刷面を加圧することにより、熱溶融・放射線架橋性インクの液滴を扁平状化させ、放射線の通過する厚みが薄くなったインクドットに対して架橋性の放射線を照射して硬化させるようにしたので、放射線は、インクドットの内部まで確実に到達し、重合反応が充分に起こるので、反応に寄与しない残留モノマーの発生は確実に少なくなる。
【００１９】
そのため、扁平状となり径を増したインクドットが記録媒体上に確実に定着して硬化し、耐擦過性が充分に得られ、記録媒体が紙である場合にも光沢のある平滑面が得られる。
【００２０】
また、扁平状のインクドットになるよう記録媒体の印刷面を加圧するため、従来のインク粘度とインクヘッドの温度などを調整することのみでインクドットを扁平状化する方式に比べて、インクの使用量が少なくて高濃度の印字面が得られて効率がよくなる。
【００２１】
また、この発明では記録媒体上に熱溶融・放射線架橋性インクを付着した後、加圧によって扁平化するため、色材の含有量を例えば１〜３０重量％として、従来の放射線硬化型インク中の色材の含有量（１〜１０重量％）より多くしても、硬化性塑性物を完全に硬化させることができる。
【００２２】
このような作用を確実にするためには、前記のインクジェット記録方法において、扁平状のインクドットが、着弾直後の液滴の高さより３０％以上減少した扁平状のインクドットにすることが好ましく、加圧後の扁平状のインクドットの高さが最大１０μｍ、できれば５μｍ以下であることが好ましく、その場合に用いる熱溶融・放射線架橋性インクは、常温で固体のインクが好ましいものである。
【００２３】
上記同様の作用を奏するインクジェット記録装置とするために、放射線架橋性樹脂含有の熱溶融性展色剤および色材を含有する熱溶融・放射線架橋性インクの液滴を噴射するインクジェット記録装置において、前記噴射されたインクの液滴を載せた記録媒体を加圧するローラと、前記加圧されて扁平状化したインクドットに対して放射線を照射する放射線照射装置とを備えてなるインクジェット記録装置を採用することができる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明のインクジェット記録方法およびインクジェット記録装置並びにインクジェット用インクは、熱溶融・放射線架橋性インクの液滴をインクジェットヘッドから記録媒体上に噴射し着弾後、前記着弾後の液滴表面が扁平状のインクドットになるよう記録媒体の印刷面を加圧し、次いで扁平状化したインクドットに対して架橋性の放射線を照射して硬化させるので、さまざまな記録媒体上でも光沢のある平滑印刷面が得られ、有害な残留モノマーがなく、記録媒体の印刷面の耐擦過性が充分に得られ、しかもインクの着色性を充分に高め、少量のインク量で高濃度の印字面の得られる効率のよいインクジェット記録方法およびインクジェット記録装置並びにインクジェット用インクとなる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
この発明に用いる熱溶融・放射線架橋性インクは、放射線架橋性樹脂を含有しかつ熱溶融性のある展色剤と、色材とを含有するものであり、さらに必要に応じて重合開始剤や各種の周知な添加剤を含有するものである。熱溶融・放射線架橋性インクの熱溶融性は、常温では固体であると共に、融点は３５〜２００℃の範囲であるものが好ましく、さらに好ましくは５０〜９０℃の範囲であり、この範囲であれば水系の溶媒を混合することが可能、インク溶融に必要なエネルギーが低減できる、あるいはインクジェットヘッド構成部材の使用可能範囲が広がるなどの利点がある。
【００２６】
展色剤の熱溶融性は、熱溶融性のある樹脂もしくはワックス類と放射線架橋性樹脂とからなるものである。または放射線架橋性樹脂のみで熱溶融性のある展色剤を構成しても良い。
【００２７】
熱溶融性のある樹脂またはワックス類としては、熱可塑性の性質をもつ公知の物質を選定する事ができる。例えばワックス類、熱可塑性樹脂、共重合体などを挙げる事ができる。また、これらは、従来公知のものを特に限定することなく、単独で、あるいは任意の組み合わせにより２種以上を混合して使用することができる。
【００２８】
ワックス類としては、天然ワックス、合成ワックスを問わず選択的に採用する事ができる。具体的には、天然ワックスであるキャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス（米糠ろう）、木ろう、ホホバ固体ろう、パーム硬化油、菜種硬化油、大豆硬化油、ヤシ油、オウリキュリーワックス、サトウキビワックス、エスパルトワックス、バークワックスなどの植物系ワックス、蜜ろう、ラノリンワックスおよびその誘導体、鯨ろう、セラックワックス、水鳥ワックスなどの動物系ワックス、モンタンワックス、オゾケライト、セレシンワックスなどの鉱物系ワックス、およびパラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタムなどの石油系ワックスを選択する事ができる。
【００２９】
合成ワックスでは、ポリエチレンワックス、フィッシャートロプシュワックスなどの合成炭化水素、ヘキストワックス等のモンタンワックス誘導体、パラフィンワックス誘導体、マイクロクリスタリンワックス誘導体、ポリエチレンワックス誘導体などの変性ワックス、硬化ひまし油、硬化ひまし油誘導体などの水素化ワックス、12-ヒドロキシステアリン酸、12-ヒドロキシステアリン酸誘導体などのヒドロキシステアリン酸、ラウリン酸アミド、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、N-置換脂肪酸アミドなどの脂肪酸アミド、ジヘプタデシルケトン、ジウンデシルケトン、ジステアリルケトンなどのケトン類、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、オクタデシルアミン、オレイルアミン、ジオクタデシルアミンなどのアミン類、ステアリン酸メチル、ステアリン酸ステアリル、ステアリン酸オクタデシル、ミリスチン酸ミリスチル、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、エチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステルなどのエステル類、ベヘン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ラウリン酸、12-ヒドロ酸等の高級脂肪酸などの油脂系ワックス、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコール、ミリスチルアルコール、パルミチルアルコール、セチルアルコールなどの高級アルコールを選択する事ができる。
【００３０】
一方、熱可塑性樹脂では、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、フッ素樹脂、ポリメタクリル酸メチルなどの付加重合系、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシドなどの重縮合系、熱可塑性ウレタンなどの重付加系、ポリアセタールなどの熱可塑性樹脂を選択的に採用することができる。
【００３１】
共重合体としては、塩化ビニル−ポリ酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、エチレン−α−オレフィン共重合体エラストマー、エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物などを採用できる。
【００３２】
この発明に用いる放射線架橋性樹脂は、放射線（電子線を含み、輻射線とも別称される。）の化学作用によって、モノマーが重合し、かつ架橋反応も伴って硬化する高分子重合体であり、必要に応じて後述する重合開始剤や架橋促進剤などの添加剤も併用される。
【００３３】
因みに、放射線は、物体から放出される電磁波であり、γ線、Ｘ線、紫外線、可視光線、赤外線などがあり、上記放射線架橋性樹脂を重合・架橋させ得る活性エネルギーを有する放射線であればよく、特に限定して採用する必要はない。
【００３４】
この発明に用いる放射線架橋性樹脂は、硬化性モノマーまたはオリゴマーもしくはプレポリマーなどを原料として選定する事ができる。例えばラジカル重合性化合物、カチオン重合性化合物、アニオン重合性化合物などが挙げられる。
【００３５】
ラジカル重合性化合物は、分子中にラジカル重合可能なエチレン性不飽和二重結合を少なくとも1つ有する化合物である。具体的には、例えばアクリル酸、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、エステル、ウレタン、アミドや無水物、アクリロニトリル、スチレン、さら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。
【００３６】
カチオン重合性化合物は、例えば、脂環式ポリエポキシド類、多塩基酸のポリグリシジルエステル類、多価アルコールのポリグリシジルエーテル類、ポリオキシアルキレングリコールのポリグリシジルエーテル類、芳香族ポリオールのポリグリシジルエーテル類、芳香族ポリオールのポリグリシジルエーテル類の水素添加化合物類、ウレタンポリエポキシ化合物類およびエポキシ化ポリブタジエン類、スチレン誘導体、ビニルナフタレン誘導体、ビニルエーテル類、N-ビニル化合物類などを挙げることができる。
【００３７】
これらの放射線架橋性樹脂は、従来公知のもの１種以上を特に限定することなく使用できる。また、放射線架橋性樹脂の中には、常温固体の熱溶融性を持つものもあり、本インクに用いられる展色剤を、熱溶融性のある樹脂もしくはワックス類を使用することなく、放射線架橋性樹脂だけで構成することも可能である。
【００３８】
そして、放射線架橋性樹脂と、前記の熱溶融性のある樹脂もしくはワックス類との本発明インク組成物中の比率は、重量比でそれぞれ１０：１〜１：１０の範囲で含まれる事が望ましい。重量比が上記範囲外となると、様々な問題が発生しやすくなる。
【００３９】
たとえば、インク中の放射線架橋性樹脂の比率が小さくなり過ぎる場合、インクが記録媒体に放射線照射により定着した後の耐性が、著しく低下してしまう。一方、インク中の放射線架橋性樹脂の比率が大きくなり過ぎると、インクが常温で固体となり難く、またインクが記録媒体上に着弾し放射線照射による硬化までの間に、隣り合うインク滴との滲みの問題が発生しやすくなる。ただし、本インクに用いられる展色剤が、上記の様に放射線架橋性樹脂のみで構成される場合は、上記重量比に関する記述は当てはまらない。
【００４０】
この発明に用いられるインクは、放射線照射による重合反応によって架橋硬化する、放射線架橋性樹脂を含有しているが、放射線架橋性樹脂の中には、重合反応を開始するために、放射線の照射だけでなく、重合開始剤を必要とするものも多い。
【００４１】
そのため、この発明に用いられるインクには、必要に応じて、従来公知の重合開始剤を特に限定することなく、単独でまたは任意の組み合わせで２種以上を混合して含有させることができる。
【００４２】
この発明のインクに使用される色材としては、塗料や印刷インク等に用いられている周知の顔料または染料を選択的に採用することができる。
【００４３】
顔料としては、無機顔料、有機顔料を問わず一般的に用いられているものを採用できる。具体例としては、カーボンブラック、黒色酸化鉄、べんがら、バーミリオン、モリブデンレッド、カドミウムレッド、酸化鉄赤、リサージ、黄色酸化鉄、チタンイエロー、カドミウムイエロー、クロムイエロー、群青、ウルトラマリンブルー、プルシアンブルー、コバルトブルー、酸化チタン、亜鉛華、鉛白、酸化クロム、クロムグリーン、ビリジアン、チタンコバルトグリーン、モリブデンオレンジ、マンガンバイオレットなどの無機顔料が使用できる。
【００４４】
また、有機顔料としては、溶性または不溶性のアゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、およびアントラキノン系、キナクリドン系、ペリレン系、ジケトピロロピロール系、ペリノン系、イソインドリノン系、キノフタロン系、スレン系、ジオキサジン系、インジゴ系等の縮合多環系顔料などが挙げられる。
【００４５】
染料としては、アゾ染料、ジスアゾ染料、金属錯塩染料、ナフトール染料、アントラキノン染料、インジゴ染料、カーボニウム染料、キノンイミン染料、シアニン染料、キノリン染料、ニトロ染料、ニトロソ染料、ベンゾキノン染料、ナフトキノン染料、キサンテン染料、フタロシアニン染料、金属フタロシアニン染料などを使用することができる。これらの顔料や染料は、特に限定せずに一種または複数のものを混合して用いることができる。
【００４６】
このような色材の配合量は、熱溶融・放射線架橋性インク組成物中に、１〜３０重量％の範囲で含まれることが好ましい。１重量％未満の少量では、色材としての本来の発色が充分でなくなる。また、この発明では記録媒体上に熱溶融・放射線架橋性インクを付着した後、加圧によって扁平化することにより放射線の透過性が向上するため、従来の放射線硬化型インク中の色材の含有量（１〜１０重量％）より多くすること（すなわち、１１〜３０重量％とすること）が可能となるが、３０重量％を超えて色材を配合すると、扁平化しても放射線の透過性が低下してしまい、放射線硬化後インク中の残留モノマー量が増えてしまう可能性が高くなる。また、インク中の色材濃度が３０重量％を超えて高くなりすぎると、溶融時のインク粘度が過剰に高くなりインクジェットヘッドから安定に吐出されなかったり、色材がインク中で沈降したりする問題が発生しやすくなる。
【００４７】
このような熱溶融・放射線架橋性インクは、インクジェットヘッドで５０〜２００℃に加熱されている条件で、粘度が０．００２〜０．０５Ｐａ・ｓであるように調整されていることが好ましい。なぜなら、上記所定範囲外では、インクジェットヘッドからのインク吐出が確実に行なえなくなるからである。
【００４８】
この発明のインクには、更に必要に応じて、分散剤、酸化防止剤、ゲル化防止剤、重合禁止剤、増感剤、架橋促進剤、安定化剤、表面処理剤、界面活性剤、レベリング剤、粘度低下剤、可塑剤、防腐剤、pH調整剤、消泡剤、保湿剤、難燃化剤など、各種添加剤を適宜混合することができる。
【００４９】
この発明において、熱溶融・放射線架橋性インクの液滴表面が扁平状のインクドットになるよう記録媒体の印刷面を加圧するには、ドラム上のローラまたは一対の圧接するローラ装置などで加圧するなど、周知の加圧手段を採用することができる。
【００５０】
このとき加圧後のインクドットの高さが１０μｍ以下であることが好ましい。
また、記録媒体上でインクドットの面圧縮力により扁平状に塑性変形させる際、より好ましい条件は、室温にて、記録媒体上で膜厚（扁平状となったドットの高さをいう。以下、同じ。）１０〜５０μのドットが外部から０．０１〜０．５ｋｇ/ｍｍ2の面圧縮力を付与することにより膜厚が０．１〜１０μの範囲、より好ましくは０．１〜５μの範囲、さらに好ましくは０．１〜３μの範囲とすることであり、このような薄い膜厚でインクドットを構成する事により放射線がインクドット内部まで浸透し、放射線架橋反応が促進され残留モノマーを少なくする事ができる。
【００５１】
また、記録媒体上で膜厚１０〜３０μのドットが外部から０．０１〜０．５ｋｇ/ｍｍ2の面圧縮力を付与することにより膜厚が７０％以下に縮小、より好ましくは５０％以下に縮小、さらに好ましくは３０％以下に縮小、さらに好ましくは１０％以下に縮小することにより平滑な印字画像表面を得る事ができ光沢に優れた印刷物を得る事ができる。
【００５２】
すなわち、本願の各請求項に係る発明では、着弾ドットを所定以下の絶対膜厚に扁平状化することで残留モノマーを少なくし、かつ所定以下の高さ割合に塑性変形し扁平状化することで印刷面の光沢性を確保する効果が得られる。
【００５３】
また、印刷装置の印字解像度と面圧縮力によるドット拡大率の関係について述べる。ｄ：記録媒体上に着弾した状態のインクドット直径（ｍｍ）、Ａ：記録媒体上に着弾したインクドットを面圧縮力の付与により拡大させた場合のインクドット直径の拡大率（％）、ｘ：インクジェットヘッドの解像度（ｄｐｉ）、とした時、ｄ≧２５．４×√２／（ｘ×Ａ／１００）とすれば記録媒体上で印字隙間の無い均一なべた画像を得る事ができる。
したがって隙間の無いドットを形成しながら、膜厚が薄くなる分必要インク量は少なくなり、消耗品コストを抑えられるだけでなく、副次的に吐出応答性をあげられるなどの効果がある。
【００５４】
扁平状化したインクドットに対して放射線を照射して硬化させる工程では、例えば水銀灯や紫外線電球などを用いて紫外線などの架橋性のある放射線を照射すればよい。
【００５５】
この発明の実施形態のインクジェット記録装置を以下に添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように、実施形態は、熱溶融・放射線架橋性インクの液滴を噴射するヘッド１を備えたインクジェット記録装置であって、噴射されたインクの液滴を載せた紙などの記録媒体２をドラム３に載せ、その上から記録媒体２を加圧しながら回転する押えローラ４を設け、加圧されて扁平状化したインクドットに対して放射線を照射する放射線照射装置５を設けている。
【００５６】
詳細に説明すると、熱溶融・放射線架橋性インク（以下、単にインクと略称する。）は、固体状態でタンク６に供給され、融点以上に加熱された状態でポンプ７によりバルブ８を通って負圧発生装置９およびフィルタ１０を通ってヘッド１に充填される。なお、インク供給系は、タンク６およびインクジェットノズル部を除いて大気に対して密閉状態とされている。
【００５７】
印刷待機時にインクは、ヘッド１の内部で吐出温度で安定的に保持されるが、ヘッド１以外のインク供給系では融点以上吐出温度以下の充分な流動性のある範囲で保温されている。印字する場合にはバルブ８を閉じ、インクジェットノズル内のインクが吐出に適したメニスカスを形成できるように、負圧発生装置９により負圧を発生させる。
【００５８】
なお、通常のワックスを使ったインクジェットインクでは、運転休止後ヘッド内でインクが固化するにあたって、大きな体積収縮がおこる。その結果、生成したボイドに外部から空気が浸入し、再溶解の際気泡が発生しインクジェット吐出を不能とする問題があるが、それを避けるために、装置休止時も融点付近よりわずか高い温度にヘッドおよび流路を保持してインクの固化、収縮をさけ、気泡の発生を避けても良い。また複数種類の融点の異なるワックスを混合することで、融点以下付近の体積変化をブロードにし、ヘッドの温度を(融点以下の)ブロードな体積変化の範囲に保持することで、収縮の影響を抑えることができる。この場合は前記休止時に液体のままインクを保持するのに比べ、インクの蒸発、劣化が起こりにくいと言う利点がある。
【００５９】
ヘッドノズル面に対向して配置されたドラム３には、紙などの記録媒体２が装着されており、印字される位置からさらに印刷プロセスの下流側にはドラム３の外周囲に、そのドラム３の周面に対して接離自在で記録媒体に対して圧縮力を付与する回転可能でフッ素コーティングされた押えローラ４が設けられている。
【００６０】
ヘッドに画像データに応じた駆動司令が送られるとヘッド１からドラム３上にインクが吐出される。液体の状態で吐出されたインクドットは、紙などの記録媒体２に着弾すると周囲温度に冷却され、略半球形状に固化する。この時隣接する場所に別のインクドットが着弾しても着弾後のインクドットはすぐに固化するため、通常インクジェット方式の障害としてあげられる隣接ドット同士が合体して片方に引っ張られたり色が混じり合ったりするブリード現象は発生しない。
【００６１】
記録媒体２上で略半球形状に固化したインクドット１１は（図２参照。）、押えローラ４によって圧縮され塑性変形して膜状に引き伸ばされ（図２の鎖線形状）、粒状感や凹凸の無い薄い膜厚の光沢に優れた印字品質を得ることができる。またこの時、インクドットの塑性変形性を高めるために着弾後の印字面を加熱手段で加温しても良い。
【００６２】
実施形態に用いた熱溶融・放射線架橋性インクについて、その組成とそれらの製造方法および硬さとレべリング性試験で評価した結果を以下に説明する。
【実施例１】
【００６３】
(1)  熱溶融性のある樹脂もしくはワックス類として、パーム硬化油（融点５７℃）を５５重量％、
(2)  放射線架橋性樹脂等として、トリプロピレングリコールジアクリレート・・１０重量％、ネオペンチルグリコールジアクリレート・・８重量％、イソボニルアクリレート・・１０重量％、ポリエステルアクリレート・・５重量％、
(3)  重合開始剤類として、２-ベンジル-２-ジメチルアミノ-１-(４-モルフォリノフェニル)-ブタノン-１・・３重量％、１-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン・・１重量％
(4)  添加剤類として、顔料分散剤、酸化防止剤、ゲル化防止剤・・計１重量％
(5)  色材として、キナクリドン顔料（マゼンタ）・・７重量％
【実施例２】
【００６４】
(1)  放射線架橋性樹脂を含有しかつ熱溶融性のある展色剤として、ポリエチレングリコール１０００ジアクリレート（常温固体で融点４０℃）・・６０重量％、イソボニルアクリレート・・１５重量％、ポリエステルアクリレート・・１０重量％
(2)  重合開始剤類として、２-ベンジル-２-ジメチルアミノ-１-(４-モルフォリノフェニル)-ブタノン-１・・３重量％、１-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン・・１重量％
(3)  添加剤類として、顔料分散剤、酸化防止剤、ゲル化防止剤・・計１重量％
(4)  色材として、キナクリドン顔料（マゼンタ）・・７重量％
【００６５】
［製造方法］
実施例1のインクでは、上記放射線架橋性樹脂、重合開始剤類、添加剤類および色材を、また実施例２のインクでは、常温固体のポリエチレングリコール１０００ジアクリレートを除く上記放射線架橋性樹脂、重合開始剤類、添加剤類および色材を、それぞれホモジナイザーを用いて均質な混合物が得られるまで分散した。次に、この均質な混合物を、実施例１のインクでは、８０℃にて溶融した上記パーム硬化油と、また実施例２のインクでは、６０℃にて溶融した上記ポリエチレングリコール１０００ジアクリレートと、混合攪拌しそれぞれ同温度にてフィルタ濾過を行い、不純物等を除去し、放射線硬化型の実施例１のインクおよび実施例２のインクを得た。
実施例１のインクは、常温で固体であり、融点が約５５℃、７５℃での粘度が０．０１５Ｐａ・sであった。また、実施例２のインクは、常温で固体であり、融点が約３８℃、７５℃での粘度が０．０１８Ｐａ・sであった。
【００６６】
［実験１（インク・紙硬さ比較試験）］
実施例１のインクと比較例１（市販品  富士ゼロックス社製：Phaser850ColorPrinter用インクColorStixInk,Magentaのマゼンタインク）について、比較例１のインクを１８０℃に加熱してガラスプレパラートの上に０．５mmの厚さで広げ、室温まで冷却した。同じく実施例１のインクを８０℃に加熱してガラスプレパラートの上に０．５mmの厚さで広げ、室温まで冷却した。３種類の用紙（用紙１：一般的な印刷用紙としてA2コート127.9g/m2、用紙２：一般的な厚紙印刷用紙としてミラーコート255.9g/m2、用紙３：用紙１、２の比較用としてミラーコート127.9g/m2）の計５種類の試験サンプルを水平で平滑な鉄板上に置き、室温に保たれた環境で直径３．１７ｍｍの鋼球をそれぞれの材料の上にのせ70ｇ〜550ｇの荷重で押した。押された後の圧痕の状態をレーザー顕微鏡で観察し、凹みの深さから塑性変形量を調べ、その結果を表１に示した。なお単位はμmで、表中の−は未測定であり、×印は測定限界以下であったことを示している。
【００６７】
【表１】
2006056199.tif 000003
【００６８】
表１の結果からも明らかなように、比較例１のインクの塑性変形量は荷重350ｇで５．０５μｍであり、一般的なA２コート紙である用紙１は荷重350ｇで５．８６μｍの塑性変形量であり、荷重に対して変形量の多い厚紙である用紙２でも荷重250ｇに対して９．３５μｍの塑性変形量であった。
【００６９】
それに対して実施例１のインクは荷重150ｇで３１．６４μｍ、70ｇでも１４．７５μｍの塑性変形量であり、比較例１のインクや印刷用紙に比較して非常に柔らかく塑性変形しやすい性質を持っている事がわかる。
よって実施例１のインクはやわらかく一般的な用紙上で良好な塑性変形性を有し、延性があるためレベリングして薄い皮膜を形成する事が可能であった。
【００７０】
［実験２（レベリング試験）］
実験１の結果を踏まえ、実際に記録媒体上でインクをレベリングした場合にどのような結果が得られるか実験を行った       。すなわち、比較例１のインクを１８０℃に加熱して、用紙１と厚み０．３ｍｍの表面平滑な圧延ステンレス鋼板ＳＵＳ３０４−ＣＰ上に直径０．４ｍｍ程度のインク滴を滴下した。同じく実施例１のインクを８０℃に加熱して、用紙１と前記ステンレス鋼板上に直径０．４ｍｍ程度のインク滴を滴下した。それぞれ２５ｇ〜１００ｇの面荷重をかけ押しつぶし、押しつぶす前後のドットの状態をレーザー顕微鏡で観察し、ドット直径と高さの変化の割合を調べ、その結果を表２および図４、図５に示した。
【００７１】
【表２】
2006056199.tif 000004
【００７２】
表２および図４、図５の結果からも明らかなように、２５ｇ荷重では、実施例１のインクは約１３０〜１５０％にドット直径が拡大したが比較例１のインクに変化は見られなかった。また、５０ｇ荷重では、実施例１のインクは約１４０〜１７０％にドット直径が拡大したが比較例１のインクに変化は見られなかった。さらに、１００ｇ荷重では、実施例１のインクは約１６０〜１９０％にドット直径が拡大したのに対し比較例１のインクは前記ステンレス鋼板に滴下した物のみ約１３２％にドット直径が拡大したが、紙に滴下した物はほとんど変化が無かった。また、ドットの高さについては、２５ｇ荷重では、実施例１のインクは約５０％にドット高さが縮小したが比較例１のインクは９４％程度の縮小率であった。また、５０ｇ荷重では、実施例１のインクは３６〜４２％のドット縮小率であったのに対し比較例１のインクは８６％以上の縮小率であった。さらに、１００ｇ荷重では、実施例１のインクは２９〜３１％のドット縮小率であったのに対し比較例１のインクは約５７〜９０％の縮小率であった。
【００７３】
これらの結果からみると、レベリングによりドット高さが印字直後の状態から３０％程度に抑えられ、膜厚を非常に薄い状態にできる事がわかった。実施例１のインクは、比較例１のインクに比べて同一の圧縮荷重に対して倍程度の縮小率を持ち、柔らかく塑性変形しやすいといえる。これらの結果から、この発明に用いるインクは、室温にても非常に柔軟性に富みレベリング適性に優れていることがわかる。
【００７４】
［実験３（インク適性試験）］
実施例１のインクと、既に公知のインクについてオフセット用コート紙を対象に印字比較テストを行った。その結果を表３に示す。比較に使用したインクは、比較例２：特開２０００−０４４８５７の実施例実験番号３〜６に記載の、融点１１０℃の熱溶融性光硬化インク、比較例３：特開２００３−１４５９１４の実施例６に記載の、熱溶融性紫外線硬化インクであり、インク吐出および定着方法はそれぞれのインクで提案されている方法に準じて行った。
【００７５】
【表３】
2006056199.tif 000005
【００７６】
表３の結果から明らかなように、臭気などの環境適合性、ブリードや裏抜けなどの画像品質、吐出温度や室温でのレベリング特性などの使い勝手において本件は弱点のないバランスのとれた適性を示している事がわかる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】実施形態の装置と工程を模式的に示す説明図
【図２】インクドットを拡大して示す側面図
【図３】従来例の装置の説明図
【図４】インクのレベリング試験の結果を示し、各例のドット高さを示す図表
【図５】インクのレベリング試験の結果を示し、各例のドット直径を示す図表
【符号の説明】
【００７８】
１  ヘッド
２、１３  記録媒体
３  ドラム
４  押えローラ
５  放射線照射装置
６  タンク
７  ポンプ
８  バルブ
９  負圧発生装置
１０  フィルタ
１１  インクドット
１２  ヒータプレート
１４、１５  ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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