(57)【要約】【課題】  水性媒体からなるＵＶ硬化インクと、水性媒体吸収性の基材を用いているにかかわらず、画像滲みや硬化不良、乾燥負荷が改善されたインクジェット記録方法を提供する。【解決手段】  水性媒体中に少なくとも色材、紫外線重合性物質、光重合開始剤を含有する紫外線硬化性インクを用いて、基材にインクジェットにて記録する記録方法において、該インクが該基材に着弾してから、該基材に対する該インクのブリストウ法による液体転移量が２０ｍｌ／ｍｍ２未満となる接触時間内に紫外線を照射することを特徴とするインクジェット記録方法。【選択図】        なし 【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性媒体中に少なくとも色材、紫外線重合性物質、光重合開始剤を含有する紫外線硬化性インクを用いて、基材にインクジェットにて記録する記録方法において、該インクが該基材に着弾してから、該基材に対する該インクのブリストウ法による液体転移量が２０ｍｌ／ｍｍ２未満となる接触時間内に紫外線を照射することを特徴とするインクジェット記録方法。
【請求項２】
ブリストウ法による基材とインクの接触時間が２秒のときの液体転移量が２０ｍｌ／ｍｍ２以上であることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録方法。
【請求項３】
紫外線硬化後に、水性媒体を除去する工程を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は紫外線を照射することによって、反応・硬化可能な紫外線硬化性インクを用いるインクジェット記録方式により画像を形成し、定着する画像形成方法に関するものである。特に、水性媒体からなる紫外線硬化性インクを使用し、高品位の画像を得ることが出来るインクジェット記録方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、特別なインク受像層を持たない基材に対しても記録出来るインクジェット記録方式として、ＵＶ硬化型インクを用いるＵＶＩＪ記録方式が開発され、現在、その改良が盛んに行われている。
【０００３】
ＵＶ硬化型インクは、非硬化性の溶剤を殆ど含まない無溶剤型のＵＶインクと、水性媒体などに光重合性の組成物を溶解あるいは分散した水性ＵＶインクとに大別される。
【０００４】
無溶剤型のＵＶインクは、紫外線照射のみでインクを硬化、乾燥できることから高速記録に適することや、ＶＯＣなど有害物質の発生がない等の利点があり、既に実用化されている。
【０００５】
しかしながら、無溶剤型のＵＶインクは硬化後の体積収縮がないため、記録基材上でインクが盛り上がったままの状態で固着され、凹凸感が生じてしまう。ＵＶ照射のタイミングやインク物性の改良でインクをレベリングさせることで、ある程度の凹凸感は解消されるが、その場合でもドット間の滲みや過度の光沢により一般の印刷と質感が異なってしまうという問題がある。
【０００６】
一方、水性媒体を用いた水性ＵＶインクは水性溶媒にて希釈されているため、無溶剤型のＵＶインクに比べ、高粘度の重合性化合物が使える、ＵＶ硬化後に水性媒体を揮発させることで、インク体積を減少させて基材上の質感を向上できる、サーマルタイプのインクジェット記録方式を利用できるといった特徴がある。
【０００７】
しかし、対象となる基材に水性媒体の吸収性が乏しいと、ドット間の滲みや、ＵＶ硬化時のインク膜物性が弱いものとなるとともに、後工程で行う水性媒体の乾燥に過大な負荷が生じる。逆に水性媒体の吸収性が大き過ぎると、インクおよびインクに含まれる重合性化合物が基材の深部まで浸透してしまい、十分な画像濃度が得られない、また、紫外線が基材の深部まで届かずに、硬化不良を起こしてしまう。さらに硬化不良は、刺激性のモノマーが残留することを意味し、安全上の問題となる。
【０００８】
上記の如きＵＶインクジェット記録方式の特徴、課題などは、例えば、色材、７５、（８）、３９４〜４００（２００２）「ＵＶインクジェット技術の展望」に概説されている。
【０００９】
いずれにしろ水性ＵＶインクは、インク体積を減少できることから、無溶剤ＵＶインクより凹凸感の少ない画像が得られる利点があるものの、その利点を生かして性能を発揮するためには、基材との相性を鑑みて、何らかの工夫が必要であり、それなくして実用化は困難である。
【００１０】
特開２０００−１１７９６０号公報には、水性ＵＶインクを用い、高濃度で、光沢、彩度の良好な画像を得る為に、インク吸収性の無い基材もしくはインク吸収性の乏しい基材に対して、基材に対するインク液の接触角を≦６０度とする印刷方法が提案されている。
【００１１】
しかしながら、上記文献では、インク着弾後数秒以上経過しての紫外線照射例が示されており、インク液滴の混合による滲みが問題となる。又、基材にインク吸収性が乏しいもののみを使用しなければならないため、溶媒成分除去の乾燥負荷が非常に大きいという課題を有している。
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−１１７９６０号公報
【非特許文献１】色材、７５、（８）、３９４〜４００（２００２）          「ＵＶインクジェット技術の展望」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、水性媒体からなるＵＶ硬化インクと、水性媒体吸収性の基材を用いているにかかわらず、画像滲みや硬化不良、乾燥負荷が改善されたインクジェット記録方法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】
【００１４】
本発明者等は、鋭意検討した結果、本発明の目的は下記構成を採ることにより達成出来ることを見出した。
【００１５】
〔１〕  水性媒体中に少なくとも色材、紫外線重合性物質、光重合開始剤を含有する紫外線硬化性インクを用いて、基材にインクジェットにて記録する記録方法において、該インクが該基材に着弾してから、該基材に対する該インクのブリストウ法による液体転移量が２０ｍｌ／ｍｍ２未満となる接触時間内に紫外線を照射することを特徴とするインクジェット記録方法。
【００１６】
〔２〕  ブリストウ法による基材とインクの接触時間が２秒のときの液体転移量が２０ｍｌ／ｍｍ２以上であることを特徴とする〔１〕記載のインクジェット記録方法。
【００１７】
〔３〕  紫外線硬化後に、水性媒体を除去する工程を備えたことを特徴とする〔１〕又は〔２〕記載のインクジェット記録方法。
【００１８】
即ち、〔１〕に規定する構成のごとくすることにより、インク吸収が起こりきらない接触時間内に、紫外線を照射することで、インクの色材を基材表面に留め、高濃度を得ることが出来、また、十分な硬化性を得ることが出来る。
【００１９】
このためには、基材のインク吸収速度が速ければ、インク着弾後早いタイミングで紫外線を照射する。タイミングは液体転移量が２０ｍｌ／ｍｍ２未満となる接触時間内とする。より好ましくは、１０ｍｌ／ｍｍ２未満となる接触時間内である。
【００２０】
又、液体転移量が５ｍｌ／ｍｍ２以上となるタイミングで紫外線を照射することが好ましい。液体転移量が５ｍｌ／ｍｍ２未満となるタイミングで紫外線を照射すると、十分なドット径が得られなかったり、乾燥性が劣るなどの問題が生じることがある。ブリストウ法による測定で、粗さ指数Ｋｒ（ｍｌ／ｍｍ２）が５ｍｌ／ｍｍ２以上の基材であれば、着弾直後に紫外線を照射してもよい。
【００２１】
さらに〔２〕に規定する如く、ブリストウ法による基材とインクの接触時間が２秒のときの液体転移量が２０ｍｌ／ｍｍ２以上であれば、紫外線照射、インク硬化後も残留する水性媒体を基材が吸収できるため、乾燥負荷が大幅に軽減され好ましい。より好ましくは２５ｍｌ／ｍｍ２以上がよい。
【００２２】
尚、ブリストウ法による液体転移量の測定は、ＪＡＰＡＮ  ＴＡＰＰＩ  ＵＭ４０５に従ってブリストウ試験機（Ｂｒｉｓｔｏｗ  Ｔｅｓｔｅｒ）により測定することができる。測定は２３℃±１℃、５０％±２％ＲＨの条件下で行う。また測定する試料は、前記測定条件に２時間以上なじませたものを用いる。
【００２３】
即ち、〔１〕、〔２〕より、基材としてはインク吸収性は大きいが、インク吸
収速度の小さい基材が適していることになる。
【００２４】
更に又、〔３〕に規定する如く、基材が吸収した水性媒体を、乾燥により除去
することで、形成画像の強度向上を行うことができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明により、水性媒体からなるＵＶ硬化インクと、水性媒体吸収性の基材を用いているにかかわらず、画像滲みや硬化不良、乾燥負荷が改善されたインクジェット記録方法を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
〔紫外線硬化性インク〕
本発明に用いる水性媒体中に少なくとも色材、紫外線重合性物質、光重合開始剤を含有する紫外線硬化性インクは、特開２０００−１１７９６０号公報に記載されているインク材料の構成をそのまま採用することができる。
【００２７】
代表的なインクの構成は、色材としてピグメントイエロー７４、ピグメントレッド１２２、ピグメントブルー１５：３、ピグメントブラック７などの顔料を水中に分散し、これに水溶性の紫外線重合性物質として、下記「化１」に示す低粘度、高反応性で水溶性の化合物、
【００２８】
【化１】
2004209976.tif 000002
【００２９】
また、水溶性光重合開始剤として、下記「化２」に示す化合物を組み合わせた構成である。
【００３０】
【化２】
2004209976.tif 000003
【００３１】
また、本発明においては、基材に対するブリストウ吸収速度が、紫外線照射の適正なタイミングへ大きく影響を与える。インクに各種の界面活性剤、水溶性溶媒を適宜添加すれば、基材へのインクの吸収性を制御することが可能である。
【００３２】
〔基材〕
本発明はインク着弾から、２０ｍｌ／ｍｍ２未満のインクを吸収する接触時間
内に、紫外線を照射するが、最終的にはブリストウ法による基材とインクの接触時間が２秒のときの液体転移量が２０ｍｌ／ｍｍ２以上であるのが好ましい。液体転移量が２０ｍｌ／ｍｍ2より小さいと、乾燥負荷が大きくなり、半硬化インクが搬送部材を汚染するなどの問題が生じる可能性がある。
【００３３】
着弾から紫外線照射までの時間は、液体転移量が５〜２０ｍｌ／ｍｍ２未満となる接触時間内であるが、更にインク同士の滲みを考慮すると、通常、０．０１〜５秒、更に好ましくは０．０１〜２秒である。即ち、インク吸収の絶対量は大きいがインク吸収速度は遅いものが好ましい。
【００３４】
具体的には、水性媒体の吸収性が高いセルロースを主体とした紙類を用い、これをサイズ化するなどして、水浸透性を低下させたものが好ましい。印刷用のアート紙、コート紙、マット紙、上質紙、微塗工紙、コピー用紙、水性樹脂や微粒子にて表面処理された基材を適宜使用することができる。
【００３５】
インクと基材の吸収速度および吸収量は、インクの表面張力および基材の表面濡れ性、耐水性、多孔性を制御することで調整する。
【００３６】
〔紫外線照射〕
本発明に係わるプリントシステムにおいては、インクジェット機構に紫外線照射装置が必要である。
【００３７】
紫外線照射装置の、代表的なものとしては、紫外線照射はプリントステーションを出た記録紙に上部あるいは下部、あるいは、上下両方から照射される。透明な基材の場合には、このようなことは比較的容易に行うことが出来る。
【００３８】
照射のタイミングは、液体転移量２０ｍｌ／ｍｍ２未満となる接触時間内に行う。これより長い時間経過した後に照射すると、インクが基材に浸透してしまい、濃度低下、硬化不良が生じる。
【００３９】
紫外線照射ランプは、水銀の蒸気圧が、点灯中で１〜１０Ｐａであるような、いわゆる低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、蛍光体が塗布された水銀灯などが好ましい。これらの水銀ランプの紫外線領域の発光スペクトルは、１８４〜４５０ｎｍの範囲であり、黒色あるいは、着色されたインク中の重合性の物質を効率的に反応させるに適している。また、電源をプリンタに搭載する上でも小型の電源を使用できるので、その意味でも適している。水銀ランプには、メタルハイドランプ、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、クセノンフラッシュランプ、ディープＵＶランプなどがある。この他、ＵＶレーザー、ＵＶ発光タイプのＬＥＤなどが実用化されており、発光波長領域としては上記範囲を含むので、電源サイズ、入力強度、ランプ形状などが許されれば基本的には適用可能である。光源は用いる触媒の感度にも合わせて選択する。
【００４０】
インクを紫外線で固着させることによって、良好な定着、擦過性、耐水性などが得られる。それとともに用紙自体のカールなどの変形が抑制され、取り扱い、保存にとっても好ましい。
【００４１】
必要な紫外線強度は、２〜１０００ｍＷ／ｃｍ２程度が重合速度のてんから望ましい。積算照射量が不足していると固着したインクの記録紙への付着力が十分に出ない。また、カラー記録では、耐水性が十分に出ない等、印刷インク画像の堅牢性において不足が生じることとなる。
【００４２】
〔乾燥機構〕
本発明の印刷法は基本的に以下の工程を有することが好ましい。
（１）基材にインクジェットプリンタで印刷する工程（２）基材に紫外線を照射しインク中の重合性物質を重合する工程（３）基材中の溶媒成分を除去する工程ここで工程（３）は、（２）の前であっても後であってもよい。
【００４３】
ただし、先に述べたように、水溶性で比較的揮発性の高い有機溶媒を用いる場合、あるいは水溶性有機溶媒を用いない場合には（３）の工程がなくてもよい。溶媒成分の除去には、マイクロ波発振装置、遠赤外線ランプ、などの加熱方法を採用することができる。
【実施例】
【００４４】
次に本発明の実施態様を実施例という形で示し、本発明の代表的構成と効果の説明を行う。しかし、無論、本発明の実施態様はこれらに限定されるわけではない。
【００４５】
（１）インクの作製
・イエローインク処方
【００４６】
【表１】
2004209976.tif 000004
【００４７】
＊）ピグメントイエロー７４分散体；分散剤：水溶性のポリウレタン樹脂
・マゼンタインク処方
【００４８】
【表２】
2004209976.tif 000005
【００４９】
＊）ピグメントレッド１２２分散体；分散剤：水溶性のポリウレタン樹脂
・シアンインク処方
【００５０】
【表３】
2004209976.tif 000006
【００５１】
＊）ピグメントブルー１５：３分散体；分散剤：水溶解性のポリウレタン樹脂
・ブラックインク処方
【００５２】
【表４】
2004209976.tif 000007
【００５３】
＊）ピグメントブラック７分散体；分散剤：水溶解性のポリウレタン樹脂
（２）基材
以下の基材を用いた。
【００５４】
・基材１：コート紙
上記インクによるブリストウ法で測定した２０ｍｌ／ｍｍ２となる時間は１．２５秒、接触時間２秒における液体転移量は２４ｍｌ／ｍｍ２であった。尚、ブリストウ法による液体転移量の測定は、２３℃±１℃、５０％±２％ＲＨの条件に２時間なじませたものを用い、同条件下で、ＪＡＰＡＮ  ＴＡＰＰＩ  ＵＭ４０５に従ってブリストウ試験機（Ｂｒｉｓｔｏｗ  Ｔｅｓｔｅｒ）により測定した。
【００５５】
・基材２：上質紙
ブリストウ法で測定した２０ｍｌ／ｍｍ２となる時間は０．８秒、接触時間２秒における液体転移量は２８ｍｌ／ｍｍ２であった。（測定条件は基材１での条件と同様）
【００５６】
・基材３：親水性処理ＰＥＴフィルム
表面に、親水性樹脂を塗布したＰＥＴフィルムを作製した。ブリストウ法で測定した２０ｍｌ／ｍｍ２となる時間は２秒以上、接触時間２秒における液体転移量は１５ｍｌ／ｍｍ２であった。（測定条件は基材１での条件と同様）
【００５７】
（３）インクジェット記録
実施例１
ピエゾタイプのインクジェット記録装置にて、基材にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の一次色、二次色を配した画像パターンを記録し、紫外線照射を行った。
【００５８】
記録密度は７２０ｄｐｉ（ｄｐｉとは、２．５４ｃｍ当たりのドット数）、１色当たりのベタ付着最大量は２０ｍｌ／ｃｍ２、各色のインク着弾から紫外線照射までは、最大１秒以内とし、紫外線照射はウシオ製ＳＰ５光源（３６５ｎｍ）、記録面照度１０００ｍＷ／ｃｍ２にて行った。
【００５９】
・評価基準
インク濃度
○：ベタ部の濃度が高い
×：基材にインクが浸透し、不鮮明、かつ濃度が低い
滲み
○：色間の滲みがなく、グラデーションも滑らか。
【００６０】
△：若干にじみ、グラデーションの一部がざらつく
×：色間の滲みがあり、グラデーションにざらつきが目立つ
臭気
○：モノマー臭が僅かに感じられる程度
×：未反応モノマーが多くモノマー臭が強い
乾燥性
○：紫外線照射後、速やかにインクが固化し、表面タックが減少する
×：紫外線照射後もインク面には表面タックが残る
結果を下記に示す。
【００６１】
インク濃度      滲み      臭気      乾燥性
基材１    ○            ○        ○        ○
基材２    ×            △        ×        ○
基材３    ○            △        ○        ×
実施例２
実施例１と同様に画像パターン記録を行ったが、紫外線照射までの時間を最大０．５秒と短縮するよう紫外線照射装置を配置し評価した。
【００６２】
結果を下記に示す。
インク濃度      滲み      臭気      乾燥性
基材１    ○            ○        ○        ○
基材２    ○            ○        ○        ○
基材３    ○            △        ○        ×
実施例３
実施例１と同様に画像パターン記録を行ったが、紫外線照射までの時間を最大１．５秒とし紫外線照射装置を配置、評価した。
【００６３】
結果を下記に示す。
インク濃度      滲み      臭気      乾燥性
基材１      ×          △        ×        ○
基材２      ×          △        ×        ○
基材３      ○          ×        ○        ×
実施例４
実施例１と同様に画像パターン記録を行ったが、紫外線照射までの時間を最大１．６秒となるよう紫外線照射装置を配置し評価を行った。
【００６４】
結果を下記に示す。
インク濃度      滲み      臭気      乾燥性
基材１      ×          △        ×        ○
基材２      ×          △        ×        ○
基材３      ○          ×        ○        ×
上記評価結果から明らかな如く、実施例１における基材１、実施例２における基材１及び２の様に、基材の液体転移量が２０ｍｌ／ｍ2未満の接触時間内に紫外線を照射したものは、いずれの特性も良好であることがわかる。
【００６５】
実施例５
実施例２で作製した記録物を遠赤外線ヒーターにて乾燥を行った。その結果、
基材１、２および基材３のサンプルは、画像の強度が向上し、指で擦っても傷が付かなかった。しかし、基材３は、接触時間２秒における液体転移量が１５ｍｌ／ｍｍ２とやや少ないため、より長時間乾燥させないと、画像の強度は向上しなかった。