(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、吐出安定性に優れ、高品質の印字物を得るためのインクジェット記録用インク及びインクジェット記録方法を提供しようとするものである。  【解決手段】  非水系インクでが、紫外線や電子線等の光を照射することにより硬化する特性を有し、８０ミリ秒時の動的表面張力値が２８ｍＮ／ｍより大きく、８０ミリ秒時の動的表面張力値から１０００ミリ秒時の動的表面張力値を引いた値が８ｍＮ／ｍより小さくしたインクジェット用インク。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非水系インクからなり、当該インクは、紫外線や電子線等の光を照射することにより硬化する特性を有し、インクの８０ミリ秒の時の動的表面張力が２８ｍＮ／ｍより大きく、かつ最大泡圧法における動的表面張力測定において、８０ミリ秒の時の動的表面張力値から１０００ミリ秒の時の動的表面張力値を引いた値が８ｍＮ／ｍより小さいことを特徴とするインクジェット記録用インク。
【請求項２】
被記録体を所定の方向に送給する被記録体搬送ユニットと、プリントヘッドから電気信号に対応して吐出されるインク滴によって前記被記録体に所定の情報が印字されるインクジェットユニットと、前記被記録体上に付着されたインクに光を照射して硬化する光照射機とを備えたインクジェット記録装置において、前記インクが請求項１記載のインクであることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項３】
請求項２記載のインクジェット記録装置において、被記録体に対して非接触で且つ所定間隙を介して対向した複数のノズルよりインクを吐出して記録を行うプリントヘッドを備え、被記録体の送り速度が２０ｍ／分以上であることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項４】
請求項２または３記載のインクジェット記録装置において、前記紫外線や電子線等の光の照度が３０００ｍＷ／ｃｍ２〜５０００ｍＷ／ｃｍ２、積算光量が１００ｍＪ／ｃｍ２〜１５００ｍＪ／ｃｍ２であることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれか１項記載のインクジェット記録装置において、吐出温度でのインクの粘度が８〜１５ｍＰa・秒であることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項６】
請求項１記載のインクジェット記録用インクを使用して、被記録体に対して非接触で且つ，所定間隙を介して対向した複数のノズルよりインクを吐出して記録を行うプリントヘッドで、被記録体の送り速度が２０ｍ／分以上で記録することを特徴とするインクジェット記録方法。
【請求項７】
前記紫外線や電子線等の光の照度が３０００ｍＷ／ｃｍ２〜５０００ｍＷ／ｃｍ２、積算光量が１００ｍＪ／ｃｍ２〜１５００ｍＪ／ｃｍ２であることを特徴とする請求項６記載のインクジェット記録方法。
【請求項８】
吐出温度でのインクの粘度が８ｍＰａ・秒〜１５ｍＰａ・秒であることを特徴とする請求項６または７記載のインクジェット記録方法。
【請求項９】
請求項１記載のインクジェット記録用インクを使用して記録、硬化したインク膜の光学濃度が、インク膜厚１０μｍにおいて１．６以上であることを特徴とするインクジェット記録物。
【請求項１０】
前記硬化したインクの可とう性は、折り曲げ可能な直径が２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項９記載のインクジェット記録物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐出安定性に優れ、高品質の印字物を得るためのインクジェット記録用インク、インクジェット記録装置、インクジェット記録方法及びインクジェット記録物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エネルギー硬化性、低粘性インクは、一般に、アクリル化オリゴマー及びモノマーの混合物から構成されている。通常、アクリル化モノマーは、インク組成物の粘度を調整するために用いられている。
【０００３】
しかし、この希釈モノマーは、紫外線（ＵＶ）もしくは電子線（ＥＢ）を照射した際の重合の間に完全に反応しない。そのような未反応のモノマーや光重合開始剤は、記録物のインク又はコーティングフィルム中に残留成分として残り、記録物への吸収や接触によって移動する。この残留成分の移動は、食品、飲料等の容器のような臭気や安全性に敏感な包装に印字やコーティングする場合、硬化したインクやコーティングからの抽出物の量が無視できるほどであることが必要である。
【０００４】
これら従来の問題を解決する方法として、ときには安全性と低粘度化が容易なインクとして水が溶媒として用いられることがある（特許文献１）。  さらに、内容物への影響、衛生上の影響のない水性インクで印字可能な包装容器が下記の特許文献２に提示されている。
【０００５】
また、色剤、湿潤剤及び水を含有するインクジェット用インク組成物において［寿命が０ミリ秒時の動的表面張力（ｄｙｎｅ／ｃｍ）］＋［粘度（ｃｐ）］＝４２〜４９であると、乾燥性が高く、にじみ等のない鮮明な画像を形成することが提示されている（特許文献３）。
【０００６】
さらに、紫外線や電子線等でインクを硬化させるインクジェット記録用インクとして、各種被記録体に対応できる記録方式としては、下記の特許文献４に提示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１４７２３０公報
【特許文献２】特開２００３−２９１９７８公報
【特許文献３】特許第２５１６２１８号公報
【特許文献４】特開２００３−１３６６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
水系インクを印刷に用いた場合、インク吸収性のない被記録体に対しては印刷が困難で、インク受容層を設けた専用紙を使用する場合にも大型のインク乾燥装置が必要であり、高速印刷には適さない。
【０００９】
また、にじみの問題から高精細印刷は困難で解像度に限界があるため用途が限られる。さらに、速乾性の利点から溶剤インクが使用される場合があるが、可燃性および環境安全性の点から望ましいとは言えない。
【００１０】
ホットメルトタイプの油性インクは、高速印刷が可能であるが、耐擦性が低く印刷後の信頼性を得るのが難しかった。
【００１１】
また、紫外線や電子線等で記録液を硬化させる方式では、被記録体を選ばず記録が可能であるため、特に可変情報の印刷に適する。最近、固定情報となる共通の文字絵柄部分を予めオフセット印刷、凸版印刷等で被記録体に印刷しておき、更に顧客等のニーズに応じて必要な情報のみを可変情報として被記録体に加えて印刷する、いわゆるハイブリッド印刷が行われるようになっている。
【００１２】
可変情報は、電子写真プリンタやインクジェットプリンタ等、一部毎に異なった内容（可変情報）を印刷することが可能なプリンタにて記録されるが、版が不要であること、非接触であること、低コストであること、コンパクトであることなどから特にインクジェット記録が注目されている。
【００１３】
このような被記録体上の予め記録された固定情報に可変情報を付加する印刷方法および印刷装置において、用紙に限らず非吸収性のプラスチックフィルムや塗工したボール紙（コートボール紙）と様々の被記録体に対応できるインクジェット用インクとして紫外線や電子線等で記録液を硬化させる方式のインクが適する。
【００１４】
しかし、従来のオフセット印刷などの印刷方式とは異なり、インクジェット記録方式では、微細なノズルから高速でインク滴を吐出し、目標位置に確実に飛翔して高精度の画像を安定して再現しなければならない。
【００１５】
このため、インクの開発に対しては種々の要求が課せられるのはもちろん、高品質のインクジェット記録物を得るには多くの重要な因子のバランスを必要とする。常に正確な位置にインクを噴射できるように、ノズル表面を均一な状態に保ち、記録物は十分な濃度を有し、かつ自重により均一な膜を形成して良好な画質とすることが要求される。
【００１６】
記録を継続して高速印刷を行うラインタイプのプリンタにおいては、プリントヘッドを操作するタイプのインクジェットプリンタと異なり、現実的なワイプ（拭き取り）などのメンテナンスで回復するレベル以上にする必要がある。プリントヘッドのメンテナンスの機会が少ないため、経時的にノズル周辺がインク滴で不均一に濡れ、連続吐出性が不安定で、吐出の曲がりや不吐出という不具合を回避しなければならない。
【００１７】
従来は、ノズル周辺に何らかの処理をすることで、インク滴による濡れを防止していたが、処理効果の寿命が不均一であり、それに伴い印刷品質が低下した。そのため印刷の初期からノズル周辺をインク滴で均一に濡らし、吐出の曲がりや不吐出という不具合を防止するという発想から動的表面張力に着目して本発明に至った。
【００１８】
さらに、高周波で高速記録を行う場合は、特にインク液に溶存している空気が気泡となり吐出の妨げにならないように、予めインクを脱泡、脱気する必要がある。水性や油性のインクとは異なり、紫外線や電子線等で記録液を硬化させる方式のインクは、酸素濃度が低いと重合反応を起こしやすいため、インクの保存安定性と安定吐出の両立は一層難しい。
【００１９】
また、インクは、噴射温度を高めることによって噴射適性範囲に溶融粘度を調整できる。しかし噴射温度を高めると，インクリザーバ（インク室）やプリントヘッドの中でインクの成分が重合したり，インクと接する金属材料を腐食する等，熱安定性の問題を生じかねない。
【００２０】
このような記録装置の特性からインクジェット用のインクは、記録装置の特性から低粘度であることが望ましい。そこで低粘度のモノマーが主成分となり、顔料添加量も粘度の制約を受け従来のインクより少なくなる。画像濃度を満足するためには吐出するインク量を増やして厚膜にする必要がある。これによりインク内部の硬化不良を生じやすい。
【００２１】
インクジェット用インクにおいてもプリントヘッドを走査して比較的低速で幅広の被記録体に印刷するワイドフォーマットプリンタ等の記録方法と異なり、高速印刷に対応したプリントヘッドを固定してライン記録を行う場合は、未反応成分の低下はさらに困難になる。つまりモノマーは、紫外線（ＵＶ）もしくは電子線（ＥＢ）を照射した際の重合の間に完全に反応しない。そのような未反応のモノマーは、記録物のインク又はコーティングフィルム中に残留成分として残りやすいため、食品、飲料等の容器のような臭気や安全性に敏感な包装にプリントやコーティングする場合には不適となる。
【００２２】
従って、本発明の目的は、上記のような欠点を改善し、吐出安定性に優れ、高品質の記録物を得るためのインクジェット記録用インク、インクジェット記録装置、インクジェット記録方法及びインクジェット記録物を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
紫外線や電子線等の光を照射することにより硬化する特性を有したインクを用いて、高画質の印刷を行うことは本分野では周知の事柄である。しかし、通常の印刷方式に比べインク粘度が数１０分の１〜数１００分の１程度低く、インク膜厚は数１０倍厚いインクジェット記録において、特に紙送り速度が２０ｍ／分以上と高速記録のラインタイプのインクジェットプリンタにおいては十分に検討することは行われていなかった。
【００２４】
前記目的を達成するために、本発明の第１の手段は、インクジェット記録用インクにおいて、非水系インクからなり、当該インクは、紫外線や電子線等の光を照射することにより硬化する特性を有し、インクの８０ミリ秒の時の動的表面張力が２８ｍＮ(ミリニュウトン)／ｍより大きく、かつ最大泡圧法における動的表面張力測定において、８０ミリ秒の時の動的表面張力値から１０００ミリ秒の時の動的表面張力値を引いた値が８ｍＮ／ｍより小さいことを特徴とするものである。
【００２５】
本発明の第２の手段は、被記録体を所定の方向に送給する被記録体搬送ユニットと、プリントヘッドから電気信号に対応して吐出されるインク滴によって前記被記録体に所定の情報が印字されるインクジェットユニットと、前記被記録体上に付着されたインクに光を照射して硬化する光照射機とを備えたインクジェット記録装置において、前記インクが前記第１の手段記載のインクであることを特徴とするインクジェット記録装置とするものである。
【００２６】
本発明の第３の手段は、前記第２の手段記載のインクジェット記録装置において、被記録体に対して非接触で且つ所定間隙を介して対向した複数のノズルよりインクを吐出して記録を行うプリントヘッドを備え、被記録体の送り速度が２０ｍ／分以上であることを特徴とするインクジェット記録装置とするものである。
【００２７】
本発明の第４の手段は、前記第２の手段または第３の手段記載のインクジェット記録装置において、前記紫外線や電子線等の光の照度が３０００ｍＷ／ｃｍ２〜５０００ｍＷ／ｃｍ２、積算光量が１００ｍＪ／ｃｍ２〜１５００ｍＪ／ｃｍ２であることを特徴とするインクジェット記録装置とするものである。
【００２８】
本発明の第５の手段は、前記第２の手段ないし第４の手段のいずれか１の手段記載のインクジェット記録装置において、吐出温度でのインクの粘度が８〜１５ｍＰa・秒であることを特徴とするインクジェット記録装置とするものである。
【００２９】
本発明の第６の手段は、前記第１の手段記載のインクジェット記録用インクを使用して、被記録体に対して非接触で且つ，所定間隙を介して対向した複数のノズルよりインクを吐出して記録を行うプリントヘッドで、被記録体の送り速度が２０ｍ／分以上で記録することを特徴とするインクジェット記録方法とするものである。
【００３０】
本発明の第７の手段は、前記紫外線や電子線等の光の照度が３０００ｍＷ／ｃｍ２〜５０００ｍＷ／ｃｍ２、積算光量が１００ｍＪ／ｃｍ２〜１５００ｍＪ／ｃｍ２であることを特徴とする前記第６の手段記載のインクジェット記録方法としたものである。
【００３１】
本発明の第８の手段は、吐出温度でのインクの粘度が８Ｐａ・秒〜１５ｍＰａ・秒であることを特徴とする前記第６の手段または第７の手段記載のインクジェット記録方法とするものである。
【００３２】
本発明の第９の手段は、前記第１の手段記載のインクジェット記録用インクを使用して記録、硬化したインク膜の光学濃度がインク膜厚１０μｍにおいて１．６以上であることを特徴とするインクジェット記録物としたものである。
【００３３】
本発明の第１０の手段は、前記硬化したインクの可とう性は、折り曲げ可能な直径が２ｍｍ以下であることを特徴とする前記第９の手段記載のインクジェット記録物とするものである。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は、吐出安定性に優れ、高品質の記録物を得るためのインクジェット記録用インク、インクジェット記録装置、インクジェット記録方法及びインクジェット記録物を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明におけるインクの室温における動的表面張力を測定する方法としては、振動ジェット法、メニスカス落下法等があるが、これらはいずれも表面状態を維持している寿命、すなわちサーフェスエージ（Ｓｕｒｆａｃｅ  ａｇｅ）が比較的短い場合の表面張力を測定するのに適した方法である。 
一方、最大泡圧法では、インク液表面のサーフェスエージが約５０ミリ秒からの動的表面張力を少量のインクで測定できる。従って本発明における動的表面張力値（γ）はすべてこの測定法により行い、数値が安定する８０ミリ秒及び１０００ミリ秒時の動的表面張力値を採用して規定、表記したものである。
【００３６】
なお、本発明の実施例における動的表面張力値は、最大泡圧法の原理を使用する自動動的表面張力計ＢＰ−Ｄ４（協和界面科学社製）を使用して測定されたが、この自動動的表面張力計ＢＰ−Ｄ４の測定原理を、図５を基に説明する。
【００３７】
この自動動的表面張力計ＢＰ−Ｄ４による動的表面張力は、水６中に浸した細管５から、測定されるインク８によって形成される気泡７を放出させるのに必要な最大圧力を測定して表面張力を求める方法である。
【００３８】
具体的には、細管５の先端部分９から押し出された気泡７の最下端が水面よりｈの深さにあるときに、気泡の曲率半径をＲ、液体の表面張力γとすると、気泡内の圧力は外部の圧力よりも２γ／Ｒ だけ大きくなる。
【００３９】
気泡内の圧力は表面張力による圧力と水圧の和と等しくなるので、重力加速度をｇ、インクの密度をρとすると、気泡内の圧力ｐはｐ＝２γ／Ｒ+ρｇｈで表される。細管内の圧力を徐々に増加させていくと、次第に気泡も成長する。気泡の曲率半径Ｒと細管先端部分の半径ｒが等しくなったときに圧力が最大となり、この圧力を検出して表面張力を求める方法である。最大泡圧時の直後に気泡は急激に膨張し、細管から離れる。気泡が離れて新しい表面が形成されてから、次の最大泡圧時までの時間をライフタイム(life  time)という。図１ではこの時間をサーフェスエージとした。
【００４０】
本実施例においては、インクの密度ρは１．０４ｋｇ／ｍ３とした。また水深ｈは１３ｍｍ、細管先端部分の半径ｒは０．５ｍｍ±０．０５ｍｍ、重力加速度ｇは９．８ｍ／Ｓ２である。しかし、本実施例で使用した自動動的表面張力計ＢＰ−Ｄ４は、圧力およびその他既知のパラメータから，表面張力を計算するのではなく，「水深を差し引いた圧力と表面張力が比例関係であること」を利用しているため、まず純水により本機の「校正」を実施して、ライフタイムに応じた比例係数を求め、続いて実際の動的表面張力の測定を行った。
【００４１】
なお、本発明における実施例では、前記ＢＰ−Ｄ４を使用して動的表面張力を測定したが、本発明においては、この測定装置に限らず、同様な原理による測定装置を使用することができる。
【００４２】
本発明におけるインクの室温における８０ミリ秒時の動的表面張力は２８ｍＮ／ｍ以上が必要であり、好ましくは２８〜４５ｍＮ／ｍ、より好ましくは２９〜３８ｍＮ／ｍである。２８ｍＮ／ｍより小さい値のインクでは圧力変動に伴うメニスカスの保持が困難で、特に駆動周波数を高めると吐出の曲がりや不吐出が発生する確率が高まり、初期電圧の立ち上がりを緩やかに立ち上げるなどの対策が必要となる。
【００４３】
また、連続吐出性が不安定となり、プリントヘッドのメンテナンスが少なく、記録を継続して高速印刷を行うラインタイプのプリンタには適さない。
【００４４】
４５ｍＮ／ｍより大きい場合は、インク滴の吐出に必要なエネルギーが大きくなる。さらに本発明においてはインクの室温における８０ミリ秒時の動的表面張力値から１０００ミリ秒時の動的表面張力値を引いた値が８ｍＮ／ｍより小さいとよい。好ましいのは４〜８ｍＮ／ｍであり、より好ましいのは５ｍＮ／ｍ〜８ｍＮ／ｍである。
【００４５】
ここで、１０００ミリ秒時の動的表面張力値を規定したのは、通常、静的表面張力は、１０００ミリ秒時のサーフェスエージの場合とされているためである。つまり、８ｍＮ／ｍより大きくなると経時的にノズル周辺がインク滴で不均一に濡れやすくなり、吐出の曲がりや不吐出という不具合が発生しやすい。４ｍＮ／ｍより小さくなると印刷の初期からノズル周辺が濡れやすくなり、放置しておくとインクが溜まって被記録体を汚染しかねない。
【００４６】
ワイプなどのメンテナンスで回復するが、印刷が中断されるため高速印刷においては好ましくない。これを回避するために、ノズル周辺に撥インク処理を施すこともあるが、処理効果は有限でありかつ、すべてを均一に維持することは不可能である。
【００４７】
なお、この現象は一般にデュ・ヌイ法（リング法）、吊板法で測定されている静的表面張力の値からは予想できなかった。静的表面張力の値の指標はインクの初期充填の目安でしかなく、吐出特性は動的表面張力で決定され、本発明者らはラインタイプのプリンタに適するインクの動的表面張力は上記範囲であることを見出した。  
複数のノズルを構成するプレートに対するインクの接触角が２５°より小さいとさらによい。好ましいのは９°〜２５°で、より好ましいのは１２°〜２３°である。２５°より大きいと経時的にノズル周辺がインク滴で不均一に濡れやすくなり、９°より小さいと印刷の初期からノズル周辺が濡れやすくなり、放置しておくとインクが溜まって被記録体を汚染しかねない。
【００４８】
インクジェット記録装置としては，圧電素子を用いたオンデマンド型インクジェット記録用の記録ヘッドを使用する場合あるいは記録方法として、ライン型記録、シリアル型記録、転写型（シャトル型）記録等、様々な様式がある。本発明の目的とする分野のプリンタの印刷速度は，従来のインクジェット記録より高速である場合に特に有効であるため、複数のノズルよりインクを吐出して記録を行うラインタイプのプリンタが最適である。
【００４９】
速度に関して、例えば、ライン型記録の紙送り速度Ｖは、インク滴の吐出周波数ｆ、記録解像度Ｍにより、 Ｖ ＝ ｆ×Ｍ で示される。紙送り速度は印刷の効率から速いことが要求されるが、２０ｍ／分以上のスピードであることが望ましい。３５ｍ／分以上であるとさらによい。１００ｍ／分以上であると従来のオフセット印刷などと同等のスピードになるが、未硬化残量物の濃度が高くなる可能性が高くなるため、２０ｍ／分〜５０ｍ／分が好ましい。２０ｍ／分より遅いと印刷効率が低下する。
【００５０】
照射速度は適切な積算光量および温度となる範囲であれば特に限定は無く、作業効率やプリントヘッドの性能または価格から自由に設定できる。２灯使用する場合は１灯使用時よりも高速で照射が可能であるが、高額となる。ランプ出力が高い物を使用した場合も同様である。
【００５１】
高画質を得るためにはノズル先端からインク滴の着弾位置までは１〜３ｍｍ程度が望ましい。照射機と印字面との距離は最適化する必要がある。効率よく最大照度で硬化を行う場合は焦点を印字面に合わせなければならない。インク回収，リサイクル機構等を付加することも可能である。ノズルの乾燥を防止するキャッピングや、ノズル面に付着したインクを除去するブレードが具備されてもよい。さらに，記録ミスを検出するイジェクト部を具備しても良い。
【００５２】
インク滴を硬化する光照射装置としては、紫外線（ＵＶ）照射ランプ，電子線等が挙げられる。ランプ出力としては８０、１２０、１６０、２００、２４０、３２０Ｗ／ｃｍ等がある。必要な積算光量、ＵＶ照度が得られるランプ、バルブであれば、特に制限無く使用できるが、１２０Ｗ／ｃｍ〜２００ Ｗ／ｃｍのものが好ましい。積算光量は光源下を通過する照射速度に反比例する。積算光量としてはUVA波長域（３２０ｎｍ〜３９０ｎｍ）で１００ｍＪ／ｃｍ２〜１５００ｍＪ／ｃｍ２に調節することが望ましい。より好ましくは１００ｍＪ／ｃｍ２〜１０００ｍＪ／ｃｍ２、より好ましくは２００ｍＪ／ｃｍ２〜８００ｍＪ／ｃｍ２である。
【００５３】
１００ｍＪ／ｃｍ２以下では硬化不良になりやすく、記録物の耐擦性が劣るなどの品質の低下を生じる。１５００ｍＪ／ｃｍ２以上では印刷速度や照射効率の点で問題がある。また熱が発生し，被記録体の変形等があるため好ましくない。照度および積算光量の測定には一般的に照度計が使用される。
【００５４】
機差低減および測定環境を一定にするためにはＵＶＣ、ＵＶＢ、ＵＶＡ及びＵＶＶの広域波長を一度に測定できるＥＩＴ社のＵＶパワーパックがより簡便に使用できる。
【００５５】
なお、前記ＵＶＣ、ＵＶＢ、ＵＶＡ及びＵＶＶは、「編集：ラドテック研究会、監修：市村国宏、「ＵＶ・ＥＢ硬化技術の現状と展望」２００２年．ｐ．７９によれば、紫外線はＸ線と可視光線に挟まれた１００〜３８０ｎｍ波長域の電磁波のことをいい、波長範囲によりＵＶＡ（３１５〜３８０ｎｍ）、ＵＶＢ（２８０〜３１５ｎｍ）、ＵＶＣ（１００〜２８０ｎｍ）の３つに分けられ、また、化粧品の分野ではＵＶＡ（３２０〜４００ｎｍ）、ＵＶＢ（２９０〜３２０ｎｍ）、ＵＶＣ（２００〜２９０ｎｍ）、４００〜８００ｎｍ（可視光線）のように分類される場合があるが、本発明においては、ＵＶＶ（３９５〜４４５ｎｍ）、ＵＶＡ（３２０〜３９０ｎｍ）、ＵＶＢ（２８０〜３２０ｎｍ）、ＵＶＣ（２５０〜２６０ｎｍ）とする。これは、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｇｙ，  Ｉｎｃ．（ＥＩＴ）の照度計ＵＶ  パワーパックに準じている。また、ＵＶＶの“Ｖ”は、Ｖｉｓｉｂｌｅ（可視）を意味しており、１００〜２００ｎｍのＶＵＶ（ＶはＶａｃｕｕｍ）とは異なる。
【００５６】
冷却機構，例えば，コールドミラー、コールドフィルター、ワーク冷却等が具備されていると劣化は抑制できることもある。
【００５７】
ＵＶＡ波長域のＵＶ照度としては３０００ｍＷ〜５０００ｍＷ（ミリワット）／ｃｍ２以上がより有効である。好ましくは３０００ｍＷ／ｃｍ２〜４８００ｍＷ／ｃｍ２、より好ましくは３２００ｍＷ／ｃｍ２〜４７００ｍＷ／ｃｍ２である。３０００ｍＷ／ｃｍ２より小さい場合は硬化が十分ではなく、例えば５０００ｍＷ／ｃｍ２以上の場合は装置が高額になったり、インクに多量の光重合開始剤や補助剤を添加しなければならずインクが高額になったりする。
【００５８】
波長の異なるランプを組み合わせて使用したり、同一のランプを二灯以上使用しても良い。記録面全体に照射光が当たるように配列する。
【００５９】
ランプの種類としては，高圧水銀灯，超高圧水銀灯，メタルハライド等の有電極ランプとフュージョンＵＶシステムズ・ジャパン(株)社のＨバルブ、Ｈプラスバルブ、Ｄバルブ、Ｖバルブ、Ｑバルブ、Ｍバルブ等の無電極ランプがある。メタルハライド及びＤバルブ、Ｖバルブは，波長領域が広いため着色物に有効的である。Ｐｂ、Ｓｎ、Ｆｅなどの金属のハロゲン化物が用いられ，光開始剤の吸収スペクトルに合わせて選択することが重要である。
【００６０】
一般的に照射機は、同一のメーカ、同一のランプまたはバルブであってもユニット間の機差が２０％程度ある。特に有電極のランプでは寿命までに発光が徐々に減衰する傾向がある。このため、ランプやバルブおよび照射速度を指定するだけでは本発明は達成できない。
【００６１】
本発明におけるインクは、吐出温度で粘度が８ｍＰa・秒〜１５ｍＰａ・秒であることが好ましく、特に８ｍＰa・秒〜１２ｍＰa・秒が望ましい。吐出温度が２５℃〜６０℃であるとさらに良い。それより低温では環境に対して調整が困難であり、高温ではエネルギーの浪費およびインクや装置部材の不安定化を招く。ここで吐出温度とはインク滴を吐出するノズル付近の温度を指す。
【００６２】
８ｍＰa・秒より粘度が低いインクは，一般的にインク滴の形状，周波数特性が不良となりやすく、高粘度のインクは高周波数特性が優れており、高速印字に適している。使用インクに柔軟性や密着性、高剥離荷重、高安全性等の機能を持たせるために高粘度のモノマーやオリゴマーを添加する場合はインク組成物の粘度が上がるので、ヘッドやインク供給系を４０℃〜８０℃程度に加温して低粘度にしたインクを噴射してもよい。
【００６３】
１５ｍＰa・秒よりインクの粘度が高い場合は吐出温度をより高温にする必要があるためインクの保存性や装置の構成材料を耐熱性があるものにしなければならない。吐出温度４０℃〜４５℃でインク粘度８ｍＰa・秒〜１２ｍＰa・秒に調整するのが望ましい。最も望ましいのは８ｍＰa・秒〜１０ｍＰa・秒である。例えばこのインクの２５℃での粘度は１５ｍＰa・秒〜３０ｍＰa・秒であることが望ましい。さらには１５ｍＰa・秒〜２５ｍＰa・秒であると最も望ましい。
【００６４】
インクの組成物は、使用する温度条件でニュートン流体挙動を示すことが好ましいが，通常の測定に使用されるシェア速度（約２０ｒｐｍ〜１００ｒｐｍ）で上記条件に合致すれば、見かけの粘度に多少のシェア速度依存性が存在しても問題とはならない。
【００６５】
光学濃度（ＯＤ）はマクベス濃度計等により簡単に測定できる。また、濃度測定用のサンプルは、インクジェットプリンタで印字する以外に、バーコーター等により任意により簡便に作成することができる。
【００６６】
例えば、１０μｍの膜厚を得るには線幅＃６〜＃１０のバーコーター、１５μｍの膜厚を得るには線幅＃１０〜＃１４のバーコーターが適する。本発明においてはインク膜厚１０μｍにおいてＯＤが１．６以上が望ましい。１．６以上あると、高精細化に対応した例えば解像度６００ｄｐｉで印刷した場合でも高品質な記録物を得られる。すなわち、インク量が少なく印字膜厚が５μｍ〜１０μｍ程度と薄い場合でも十分な濃度である。
【００６７】
この条件を満たすインクのインク膜厚１５μｍにおける光学濃度は１．９以上である(図２参照)が、光学濃度２．４のように高くすると硬化反応が遅くなるため不適である。メディアの種類や解像度が３００ｄｐｉ以下またはインク量が多く膜厚が高くなる場合は濃度を下げた方が硬化には有利であるため、この場合はインク膜厚１０μｍにおけるＯＤは、１．４でもよく、目的に応じて最適化する必要がある。ただし、ＯＤが１．２より小さくなると品質が低下するため好ましくない。
【００６８】
硬化したインクの可とう性は、折り曲げ可能な直径が２ｍｍ以下であるとよい。被記録体がボール紙のように厚く、折り曲げない記録物であるときは６ｍｍでもよいが、カレンダなどの印刷物の場合は３ｍｍ以下が好ましく、より好ましいのは被記録体を密着させて１８０°折り曲げたときにインクの割れや剥がれがないことである。
【００６９】
評価はＪＩＳ−Ｋ−５４００に準拠したミツトヨ社製屈曲試験器を使用して行った。被記録体は用途に応じて様々であり特に限定はないが、食品包装容器や包装材料に対して特に広範に使用可能である。例えばフィルム厚６０μｍのポリプロピレンや各種カレンダ紙などのコート紙が使用できる。記録またはバーコーター塗工により任意のインク膜厚１０μｍ〜２５μmになるようサンプルを作成して評価を行うことができる。
【００７０】
インクの組成物としては、分子構造中にラジカル重合可能な不飽和二重結合を有する比較的低粘度のモノマー等が使用できる。  
具体的には、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、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、エトキシ化１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、エトキシ化ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、プロポキシ化ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，９−ノナンジオールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、２−ｎ−ブチル−２−エチルー１，３−プロパンジオールジアクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート、１，３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、プロポキシ化ビスフェノールＡ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、ジメチロールジシクロペンタンジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化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、テトラメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化イソシアヌール酸トリアクリレート、トリ（２−ヒドロキシエチルイソシアヌレート）トリアクリレート、プロポキシレートグリセリルトリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ネオペンチルグリコールオリゴアクリレート、１，４−ブタンジオールオリゴアクリレート、１，６−ヘキサンジオールオリゴアクリレート、トリメチロールプロパンオリゴアクリレート、ペンタエリスリトールオリゴアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート等が挙げられる。
【００７１】
さらに２−フェノキシエチルアクリレート、アクリロイルモルフォリン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、４−ヒドロキシブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ｔ−ブチルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、２−メトキシエチルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、２−エトキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、３−メトキシブチルアクリレート、ベンジルアクリレート、エトキシエトキシエチルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシ
ジプロピレングリコールアクリレート、メチルフェノキシエチルアクリレート、ジプロピレングリコールアクリレート等が挙げられる。
【００７２】
本発明に使用可能な光重合開始剤としては、主に紫外線ランプもしくは紫外線レーザから発光される３００ｎｍ〜４５０ｎｍ間のピーク波長光を吸収しやすいもの、光重合性化合物との相溶性が良いものが好ましい。更に、光重合開始効率を高めるために、光重合促進剤を組み合わせて使用してもよい。
【００７３】
光重合開始剤は、分子内結合開裂型と分子間水素引き抜き型の２種類あるが制限なく使用できる。主な材料としては、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、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド、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フォスフィンオキサイド、１−〔４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル〕−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン、２，２−ジメチル−２−ヒドロキシアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２，４，６−トリメチルベンジル−ジフェニルフォスフィンオキサイド、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（モルフォリノフェニル）−ブタン−１−オン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン、ベンゾフェノン、４，４−ジエチルアミノベンゾフェノン、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、イソプロピルチオキサントン等が挙げられる。
【００７４】
１種または複数を組み合わせて使用することができる。添加量は３〜２０重量パーセントが望ましい。
【００７５】
光重合促進剤としては、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、４，４’−ジメチルアミノベンゾフェノン、４，４’−ジエチルアミノベンゾフェノン等が挙げられる。これらの光重合促進剤は１種または複数を組み合わせて使用することができる。添加量は０．１〜１０重量パーセントが好ましい。
【００７６】
本発明のインクに含まれる顔料は、カーボンブラック、酸化チタン、炭酸カルシウム等の無彩色の顔料または有彩色の有機顔料が使用できる。黒顔料を５〜２０重量％含むことが望ましい。
【００７７】
有機顔料をカラーインデックス(C.I.)ナンバーで例示すると、C.I.ピグメントイエロー１２、１３、１４、１７、２０、２４、７４、８３、８６  ９３、１０９、１１０、１１７、１２５、１２８、１２９、１３７、１３８、１３９、１４７、１４８、１５０、１５１、１５３、１５４、１５５、１６６、１６８、１８０、１８５、C.I.ピグメントオレンジ１６、３６、４３、５１、５５、５９、６１、C.I.ピグメントレッド９、４８、４９、５２、５３、５７、９７、１２２、１２３、１４９、１６８、１７７、１８０、１９２、２０２、２０６、２１５、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２３８、２４０、C.I.ピグメントバイオレット１９、２３、２９、３０、３７、４０、５０、C.I.ピグメントブルー１５、１５：１、１５：３、１５：４、１５：６、２２、６０、６４、C.I.ピグメントグリーン７、３６、C.I.ピグメントブラウン２３、２５、２６等が挙げられる。
【００７８】
添加量は５重量部未満では被記録体の表面状態などに依存して濃度が低下してしまい、画像品質が低下する場合があり、２０重量部より多いとインク粘度特性や分散安定性および硬化特性に悪影響を与え、さらにはプリントヘッドのノズルよりインクが吐出不能になる。このため５〜２０重量部がより好ましい。
【００７９】
また色の調整等で２種類以上の着色剤を適時混合して使用できる。
【００８０】
インクの硬化性に関しては、同一化合物であっても開始剤の種類、照射光源、強度、時間や温度、酸素の有無によって大きく変化することが知られている。目的とする硬化物を得るためにはインク組成だけでなく硬化条件を含めたインクジェット記録システムとして考える必要がある。
【００８１】
以下、本発明を実現するためのインクジェット記録装置の一例について図３及び図４を参照して説明する。
【００８２】
図３は、本発明において使用される一例のインクジェット記録装置の概略図で、図３において、１は被記録体を示す。例えば、用紙等の被記録体１はＹ方向に移動可能である。インクジェットヘッド２により記録を行い、照射機３で硬化・定着を行う。インクジェットヘッド２は記録時には固定されており、被記録体１上のインクは下流の照射機３において硬化定着される。記録後１秒以内に照射されるよう照射機３を配列すると良い。
【００８３】
なお、照射機３は紫外線、電子線、その他の放射線等の光が使用される。照射機３の数や配置に限定はないが、記録したインクの全面を照射するようにランプを配列し、照射光がもれない様にシールドする。
【００８４】
使用するランプに制限はないが、高ピーク照度で赤外光の発生が少ないためランプ径が小さいランプがより好ましい。長寿命である無電極ランプがより好ましい。例えば、ＵＶＡおよびＵＶＶの波長域に発光があるフュージョンＵＶシステムズ・ジャパン(株)社製のＤバルブで必要な条件が得られるものが好ましい。
【００８５】
反射板は、照射光の有効量を低下させないものであれば制限はないが、フュージョンＵＶシステムズ・ジャパン (株)社製のＲ５００などがある。
【００８６】
被記録体が高温になる場合にはコールドタイプを使用するとよい。図に記載はないが、プリントヘッド上流にインクを脱気および脱泡する機構を具備しても良い。
【００８７】
図４は、本発明の実施例で使用されるインクジェット記録装置の上面図で、図中１０は被記録体搬送ユニット、１１はインクジェットユニット、１２はプリントヘッドユニット、１３はX軸搬送機、１４は連結部、１５はZ軸搬送機、１６はメンテナンス部、１７は紫外線照射機である。
【００８８】
本発明の実施例で使用されるインクジェット記録装置は、図４に示すように、基本的には、被記録体搬送ユニット１０とインクジェットユニット１１および紫外線照射機１７から構成される。インクジェットユニット１１はインク滴を吐出する複数列のプリントヘッドユニット１２とプリントヘッドのワイプなどを行うメンテナンス部１６からなる。
【００８９】
さらにプリントヘッド１２は、被記録体搬送方向Ｙに対して鉛直方向に移動するためのZ軸搬送機１５を介して連結部１４と連結し、さらに連結部１４を介して被記録体搬送方向Ｙに対して直交方向に移動するためのＸ軸搬送機１３と連結されている。
【００９０】
被記録体への印刷は、被記録体搬送ユニット１０からＹ方向に所定速度で送給される被記録体上に、インクジェットユニット１１のプリントヘッドユニット１２から所定の電気信号に対応して吐出されるインク滴によって所定情報が記録、印字され、その後インクジェットユニット１１の下流にある紫外線照射機１７により硬化を行い、記録物を得る。
【００９１】
次に本発明によるインクの組成物及び記録方法について、実施例により具体的に説明するが、記載例に限定されるものではない。
【００９２】
（実施例１）
ビヒクルとしてトリメチロールプロパントリアクリレート（日本化薬社製，商品名：「ＫＳ−ＴＭＰＴＡ」）を３０重量部，アクリロイルモルフォリン (興人社製、商品名：「ＡＣＭＯ」)を７０重量部、光重合開始剤（チバスペシャリティケミカルズ社製，商品名イルガキュア１８４）を５重量部，および（チバスペシャリティケミカルズ社製，商品名イルガキュア８１９）を５重量部、シリコーン（ダウコーニング社製、商品名ＤＣ５７)を０．５重量部、着色剤として黒顔料（三菱化学社製，商品名： ＭＡ７７）１５重量部の全３００gをホモジナイザ（日立工機社製ＨＧ３０）を用いて，回転数２，０００ｒｐｍで均質な混合物が得られるまで分散し，続いてろ過を行い不純物等を除去し，均質なインクの組成物を得た。
【００９３】
用紙（コート紙）を一定の速さ２０ｍ／分で移動させながら、このインク組成物をダイレクト刷版作成機（日立プリンティングソリューションズ社製ＳＪ０２Ａ）を使用して印刷した。駆動周波数１０ｋＨｚで３０分連続吐出を行い、インク着地位置精度(ビーム曲がり)および不吐出の有無を確認した。
【００９４】
実施例１で使用したインクは印字品質がよく、実用レベルであったので、記録後直ちに紫外線照射を行った。照射機は フュージョンＵＶ システムズ・ジャパン社製Ｆ４５０、ランプはＤバルブ、反射板はＲ５００、２灯で硬化定着を行った。
【００９５】
硬化の判定は、サムツイスト法で行い、硬化していることを確認した。照度計はＥＩＴ社製ＵＶパワーパックを使用した。インクの厚みはミツトヨ社製デジマティックマイクロメータで測定したところ１０μｍであった。光学濃度はマクベス濃度計で測定したところ１．８９であった。
【００９６】
このインク組成物を用いインク膜厚が２０μｍになるようにバーコーター（＃１４）でコート紙にインクを塗工し、硬化したサンプルの光学濃度は２．２であった。折り曲げ性はミツトヨ社製屈曲試験器を使用して行った。
【００９７】
（実施例２）
ＤＣ５７の代わりにフルオロカーボン界面活性剤（３Ｍ社製、商品名：ＦＣ−４３０）を添加した以外は実施例１と同様の方法でインク組成物を得て記録を行った。
【００９８】
（実施例３）
顔料添加量５重量部に変えた以外は実施例２と同様の方法でインク組成物を得た。次いで直ちに紫外線照射装置はフュージョンＵＶ システムズ・ジャパン社製ＬＩＧＨＴ ＨＡＭＭＥＲ６（ＬＨ６）、ランプはＤバルブ、反射板はコールドタイプ（ダイクロイック）１灯で照射して硬化定着を行った。
【００９９】
実施例１と同様にしてバーコーターでコート紙にインクを塗工し、記録を行った。
【０１００】
（比較例１）
ＤＣ５７の添加割合を１．０重量部に変えた以外は実施例１と同様の方法でインク組成物を得、コート紙に記録を行った。
【０１０１】
（比較例２）
ＦＣ−４３０の添加割合を１．４重量部に変えた以外は実施例２と同様の方法でインク組成物を得、コート紙に記録を行った。
【０１０２】
上記実施例１、２、３及び比較例１、２について、サーフェスエージと動的表面張力との関係を図１に示す。図中、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、それぞれ実施例１、２、３及び比較例１、２の場合を示す。
【０１０３】
図２には、実施例１、２、３についての光学濃度とインク膜厚との関係を示し、図中Ａ、Ｂ、Ｃは、実施例１、２、３について示す。
【０１０４】
表１には、実施例１、２、３及び比較例１、２についての８０ミリ秒時の動的表面張力、１０００ミリ秒時の動的表面張力、前者から後者を引いた差、粘度、連続吐出性、硬化速度、照度、積算光量、膜厚１０μｍにおける光学濃度、塗布厚２０μｍにおける光学濃度、折り曲げ性についての測定結果を示す。
【０１０５】
なお、インクの動的表面張力は自動動的表面張力計ＢＰ−Ｄ４（協和界面科学社製モデル）、粘度は回転粘度計（トキメック社製ＥＤＬモデル）で測定した。いずれも測定温度は２５℃である。
【０１０６】
表中、項番号、Ｎｏ．１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１は、それぞれ、８０ミリ秒時の動的表面張力値、１０００ミリ秒時の動的表面張力値、前者から後者を引いた値（Ｎｏ．１−Ｎｏ．２）、４５℃における粘度、連続吐出性、硬化速度、照度、積算光量、膜厚１０μｍにおける光学濃度、塗布厚み２０μｍにおける光学濃度及び折り曲げ性を示す。
【表１】
2006219625.tif 000003
【０１０７】
これらの結果から、上記本発明の実施例１、２及び３のものは、比較例１及び２に比べ、８０ミリ秒時の動的表面張力値が２８ｍＮ／ｍより大きく、８０ミリ秒時の動的表面張力値から１０００ミリ秒時の動的表面張力値を引いた値が８ｍＮ／ｍより小さくて、駆動周波数１０ｋＨｚで３０分連続吐出を行っても、ビーム曲がり等が生じないのに対し、比較例１のものは、駆動周波数１０ｋＨｚで３０分連続吐出を行った際にビーム曲がりが発生し、印字品質が低下し実用不可であった。
【０１０８】
また、比較例２のものは、駆動周波数１０ｋHzで連続吐出を行った初期よりビーム曲がりが発生し、印字品質が低下し実用不可であった。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明のインクジェット記録用インク、インクジェット記録装置及び記録方法は、一部毎に異なった内容（可変情報）を印刷するのに好適である。
【０１１０】
更に、本発明のインクジェット記録用インク、インクジェット記録装置及び記録方法は、印刷を必要とするときのみインク小滴を噴射させる従来公知のインクジェットプリンタ例えば、オフィス用プリンタ、工業用マーキングに使用されているプリンタ、ワイドフォーマット型プリンタ、刷版及び製版用プリンタ、ラベルプリンタおよびこの典型的操作を持つすべてのタイプのプリンタにも使用可能である。
【０１１１】
被記録体としては、紙、プラスチックフィルム、カプセル、ジェル、金属箔、ガラス，配線基板、木材，布等が挙げられるが、非接触印刷が可能なだけに媒体の形状は広範なものが使用でき、これに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の実施例１、２、３及び比較例１、２におけるインクの動的表面張力値とサーフェスエージとの関係を示すグラフである。
【図２】本発明の実施例１、２、３におけるインクの膜厚と光学濃度の関係を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例で使用されるインクジェット記録装置の概略を示す図である。
【図４】本発明の実施例で使用されるインクジェット記録装置の上面図である。
【図５】本発明の実施例で使用される最大泡圧法による動的表面張力の測定原理を説明するための概略断面図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１  被記録体、２  インクジェットヘッド、３  照射機、５  細管、６  水、７  気泡、８  インク、９  細管の先端部分
【図１】
2006219625.tif 000004
【図２】
2006219625.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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