具体实施方式
通过本说明书及附图的记载,至少可以明确以下的事项。
阐明如下的印刷系统,即,具备临时固化用光源和正式固化用光源,上述临时固化用光源对形成于介质上的墨点照射临时固化用光,上述正式固化用光源对受到上述临时固化用的光的照射的墨点照射正式硬化固化用光,上述正式固化用光源的波长频带与上述临时固化用光源不同,该印刷系统的特征在于,上述墨点的形成中所用的油墨至少包含2种因受到光的照射而使单体光聚合的光聚合引发剂,上述2种光聚合引发剂分别在不同的波长处具有吸收峰。
根据此种印刷系统,可以实现对画质劣化的防止。
作为该印刷系统,最好上述正式固化用光源和上述临时固化用光源的波长分布不同,上述2种光聚合引发剂由通过上述临时硬化固化用光源的光照射容易产生自由基的第一光聚合引发剂、和通过上述正式硬化固化用光源的光照射容易产生自由基的第二光聚合引发剂构成,利用上述正式固化用光源获得的上述单体的聚合转化率大于利用上述临时固化用光源获得的上述单体的聚合转化率。
根据此种印刷系统,可以在正式固化中可靠地进行完全固化。
作为该印刷系统,最好上述临时固化用光源具有约390nm的单一峰,上述正式固化用光源从200nm到600nm具有多个峰,在上述2种光聚合引发剂中,作为通过上述临时硬化固化用光源的光照射容易产生自由基的第一光聚合引发剂,包含Irgacure-784、Irgacure-819、CHEMCURE-TPO中的任一个,作为通过上述正式硬化固化用光源的光照射容易产生自由基的第二光聚合引发剂,包含Chemcure-709、Chemcure-73的任一个。
根据此种印刷系统,无论临时固化次数如何,都不会在临时固化中完全固化,而可以在正式固化中完全固化。
作为该印刷系统,最好相对于上述油墨,含有0.2~0.5质量%的上述第一光聚合引发剂,含有4~5质量%的上述第二光聚合引发剂。
根据此种印刷系统,即使临时固化次数多,也可以不使之完全固化。
以下的实施方式中,作为使用光固化型油墨的印刷系统举出使用行式打印机(打印机-1)的情况为例进行说明。
===打印机的概要===
<关于打印机的构成>
图1是打印机1的整体构成的框图。另外,图2是印刷区域周边的概略图。
打印机1是在纸、布、薄膜等介质上印刷图像的印刷装置,可以通信地与作为外部装置的计算机110连接。
在计算机110中安装有打印机驱动软件。打印机驱动软件是用于在显示装置(未图示)中显示用户界面,将从应用程序中输出的图像数据转换为印刷数据的程序。该打印机驱动软件被记录于软盘FD或CD-ROM等记录介质(计算机可以读取的记录介质)中。另外,打印机驱动软件也可以经由网络下载到计算机110中。而且,该程序是由用于实现各种功能的编码构成的。
此外,计算机110为了使打印机1印刷图像,向打印机1输出与所印刷的图像对应的印刷数据。
打印机1是通过喷出利用紫外线(以下称作UV)的照射而固化的紫外线固化型油墨(UV油墨,以下也简称为油墨)而在介质上印刷图像的装置。UV油墨是向具有光聚合固化性的低聚物或单体、光聚合引发剂以及颜料的混合物中添加阻聚剂、表面活性剂等辅助剂而配制的。而且,对于UV油墨的详细情况将在后面叙述。另外,作为油墨,包含水性油墨和油性油墨双方。UV油墨一旦受到UV的照射,即通过发生光聚合反应而固化。而且,本实施方式的打印机1使用蓝绿色、洋红色、黄色、黑色及白色5种颜色的UV油墨来印刷图像。
打印机1具有搬送单元20、喷头单元30、照射单元40、检测器组50以及控制器60。从作为外部装置的计算机110接收到印刷数据的计算机1利用控制器60控制各单元(搬送单元20、喷头单元30、照射单元40),依照印刷数据在介质上印刷图像。控制器60基于从计算机110接收到的印刷数据,控制各单元,在介质上印刷图像。打印机1内的状况由检测器组50监视,检测器组50将检测结果向控制器60输出。控制器60基于从检测器组50输出的检测结果,控制各单元。
搬送单元20是用于将介质(例如纸等)沿规定的方向(以下称作搬送方向)搬送的单元。该搬送单元20具有上游侧搬送辊23A及下游侧搬送辊23B、皮带24。当未图示的搬送电机旋转时,上游侧搬送辊23A及下游侧搬送辊23B即旋转,从而旋转皮带24。由进纸辊(未图示)进给的介质被皮带24搬送到可以印刷的区域(与喷头对置的区域)。通过由皮带24搬送介质,介质就相对于喷头单元30沿搬送方向移动。穿过了可以印刷的区域的介质被皮带24向外部排出。而且,搬送中的介质被静电吸附或真空吸附在皮带24上。
喷头单元30是用于向介质喷出UV油墨的单元。而且,本实施方式中,作为UV油墨,为了形成图像而使用蓝绿色、洋红色、黄色、黑色及白色这5种颜色的UV油墨。喷头单元30通过向搬送中的介质喷出各油墨,而在介质上形成墨点,将图像印刷在介质上。本实施方式中,如图2所示,从搬送方向的上游侧起,依次设有喷出白色的UV油墨(白油墨)的白油墨喷头W、喷出黑色的UV油墨的黑油墨喷头K、喷出蓝绿色的UV油墨的蓝绿色油墨喷头C、喷出洋红色的UV油墨的洋红色油墨喷头M、喷出黄色的UV油墨的黄色油墨喷头Y各喷头。本实施方式的打印机1是行式打印机,喷头单元30的各喷头可以一次性地形成介质宽度的墨点。
照射单元40是向命中介质的UV油墨照射UV的单元。形成于介质上的墨点通过接受来自照射单元40的UV的照射而固化。本实施方式的照射单元40具备临时固化用照射部42及正式固化用照射部44,对形成于介质上的墨点进行临时固化和正式固化这2个阶段的固化(UV照射)。
临时固化用照射部42照射用于使形成于介质上的墨点临时固化的UV。而且,本实施方式中,所谓临时固化是指为了抑制油墨间的渗润或墨点的展开而进行的固化。但是,即使在临时固化之后,油墨也不会完全固化。本实施方式的打印机1作为临时固化用照射部42,具有第一照射部42a、第二照射部42b、第三照射部42c、第四照射部42d、第五照射部42e。
第一照射部42a设于白色油墨喷头W的搬送方向下游侧,第二照射部42b设于黑色油墨喷头K的搬送方向下游侧。另外,第三照射部42c设于蓝绿色油墨喷头C的搬送方向下游侧,第四照射部42d设于洋红色油墨喷头M的搬送方向下游侧。此外,第五照射部42e设于黄色油墨喷头Y的搬送方向下游侧。
这些照射部的介质宽度方向的长度为介质宽度以上。这样,各照射部就向由喷头单元30的各喷头形成的墨点照射UV。
而且,对于临时固化用照射部42的详细情况将在后面叙述。
正式固化用照射部44照射用于使形成于介质上的墨点正式固化的UV。而且,本实施方式中,所谓正式固化是指为了使墨点完全固化而进行的固化。
正式固化用照射部44设于临时固化用照射部42的第五照射部42e的搬送方向下游侧。另外,正式固化用照射部44的介质宽度方向的长度为介质宽度以上。这样,正式固化用照射部44就向由喷头单元30的各喷头形成的墨点照射UV。
而且,对于正式固化用照射部44的详细情况将在后面叙述。
在检测器组50中,包括旋转式编码器(未图示)、纸检测传感器(未图示)等。旋转式编码器检测上游侧搬送辊23A或下游侧搬送辊23B的旋转量。基于旋转式编码器的检测结果,可以检测出介质的搬送量。纸检测传感器会检测进纸中的介质的头端的位置。
控制器60是用于进行打印机控制的控制单元(控制部)。控制器60具有接口部61、CPU62、存储器63、单元控制电路64。接口部61在作为外部装置的计算机110与打印机1之间进行数据的收发。CPU62是用于进行打印机整体控制的运算处理装置。存储器63是用于确保存放CPU62的程序的区域或作业区域等的装置,具有RAM、EEPROM等存储元件。CPU62依照存放于存储器63中的程序,借助单元控制电路64控制各单元。
<关于印刷动作>
当打印机1从计算机110接收到印刷数据时,控制器60首先利用搬送单元20使进纸辊(未图示)旋转,将应当印刷的介质送到皮带24上。介质在皮带24上被以恒定速度不停止地搬送,穿过喷头单元30及照射单元40的下方。在这期间,控制器60通过从喷头单元30的各喷头的喷嘴中断续地喷出油墨,而在介质上形成墨点,并且从照射单元40的各照射部照射UV。像这样就在介质上印刷出图像。此后,控制器60将结束了图像印刷的介质排出。
<关于各喷头的喷嘴配置>
图3是各喷头的喷嘴配置的说明图。这些喷头如图所示具备“A列”、“B列”这2个喷嘴列。
各列的喷嘴沿着与搬送方向交叉的方向(喷嘴列方向),以1/180英寸的间隔(喷嘴间距)排列。另外,A列喷嘴的喷嘴列方向的位置与B列喷嘴的喷嘴列方向的位置仅错开半个喷嘴间距(1/360英寸)。这样,就能够以1/360英寸的析像度形成各色的墨点。
<关于临时固化及正式固化>
本实施方式的打印机1中,作为照射单元40,具备临时固化用照射部42和正式固化用照射部44,在墨点形成后进行临时固化和正式固化这2个阶段的固化。下面,对各固化的功能进行说明。
临时固化是用于抑制油墨间的渗润或墨点的展开的固化。在该临时固化时向墨点照射的UV的照射量少,即使在临时固化后,UV油墨(墨点)也没有完全固化。而且所谓照射量(mJ/cm2)是照射强度(mW/cm2)与照射时间(sec)的乘积。本实施方式中由于介质的搬送速度是恒定的(各照射部的照射时间恒定),因此照射量依赖于照射强度。通过调整该照射量,就可以调整墨点的形状。
在UV的照射量大(照射强度强)的情况下,可以抑制油墨间的渗润或墨点的展开,然而由于由墨点构成的介质表面的凹凸变大,因此光泽发生恶化。
另一方面,在UV的照射量小(照射强度弱)的情况下,光泽变得良好。但是,容易在其与其他的油墨之间产生渗润。
正式固化是用于使油墨完全固化的固化。该正式固化的UV照射量大于临时固化的UV照射量。
===关于临时固化的次数与墨点形状的关系===
图4是说明UV油墨的性质的图。图中显示出如下的样子,即,在介质S(例如薄膜等)上利用白色油墨(white ink)形成背景图像(基底图像),在其上喷出其他颜色的油墨(例如YMCK)。图4的上图中是基底图像的油墨没有完全固化的状态(以下也称作“半固化状态”)。而图4的下图中是基底图像的油墨完全固化的状态(以下也称作“完全固化状态”)。
对于UV油墨,具有如下的性质,即,如果UV的照射使固化度越高,则越容易排斥形成于其上的墨滴。由此,如图所示,向半固化状态的油墨上喷出的墨滴在背景图像的表面上流动展开(浸润展开)。与此不同,向完全固化状态的背景图像上喷出的墨滴不会在背景图像的表面上流动展开,而变为圆的粒状。当在该状态下照射UV时,则与向半固化状态的背景图像上喷出的墨滴的墨点直径“d1”相比,向完全固化状态的背景图像上喷出的墨滴的墨点直径“d2”更小。另外,与向完全固化状态的背景图像上喷出的墨滴相比,向半固化状态的基底图像上喷出的墨滴与基底图像的连结更强,上层的油墨难以剥离。
但是,本实施方式中,在各喷头的搬送方向下游侧分别设有临时固化用照射部的各照射部(42a~42e)。该情况下,与印刷模式对应地,由各喷墨形成的墨点所接受的临时固化的UV照射的次数不同。
例如在“单色印刷模式”中,在白色(white ink)的背景图像上,仅用黑色油墨印刷图像(文本等)。该情况下,黑色油墨是最后喷出的油墨,在黑色油墨被喷出前,背景图像(利用白色油墨喷头W形成的墨点)从第一照射部42a接受UV的照射。
在“3色印刷模式”中,在白色的背景图像上,利用3色的油墨(黄色油墨·洋红色油墨·蓝绿色油墨)印刷彩色图像。如图2所示,在喷出3色的油墨YMC的喷头当中,喷出黄色油墨的黄色油墨喷头Y位于搬送方向的最下游侧。由此,在3色印刷模式中,黄色油墨是最后喷出的油墨。从图中可以看到,在黄色油墨被喷出前,背景图像(利用白色油墨喷头W形成的墨点)从第一照射部42a、第三照射部42c和第四照射部42d接受UV的照射。该情况下,有可能在黄色油墨被喷出前背景图像(白色油墨)就完全固化。
像这样,当下层的UV油墨完全固化时,则形成于其上的UV油墨的墨点尺寸就会小于既定尺寸。这时,在宏观地看时,之后形成的UV油墨的浓度就会变淡,格线的宽度变窄。
另外,虽然在本实施方式中喷头数(临时固化用照射部)为5个,然而在印刷中所用的喷头数(临时固化用照射部)的数目越多,则向由各喷头形成的墨点的临时固化的UV照射的次数的差就越大。即,由搬送方向上游侧的喷头形成的墨点接受临时固化的UV照射的次数多,由搬送方向下游侧的喷头形成的墨点接受临时固化的UV照射的次数少。像这样,因各色的每个墨点接受UV照射的次数不同,而在墨点的形状中产生差别,有可能对画质造成影响。
所以,本实施方式中,目的在于,无论受到几次临时固化的UV照射也不使油墨完全固化,由此来抑制印刷图像的画质劣化。
而且,在对本实施方式的油墨进行说明之前,对临时固化用照射部42和正式固化用照射部44的光源的特性进行说明。
===关于临时固化用照射部===
本实施方式的临时固化用照射部42的各照射部(42a~42e)作为UV照射的光源具备发光二极管(LED:Light Emitting Diode)。LED通过控制输入电流的大小,可以很容易地变更照射能量。
图6是表示本实施方式的临时固化用照射部42的光源的发光分布的图。
图的纵轴表示光量值,图的横轴表示光的波长。如图所示,在波长为约370nm到约430nm的范围中光量变大(在波长为约390nm处光量达到最大)。另外,在其他的波长处光量小。
像这样,临时固化用照射部42的光源具有规定波长(约390nm)的单一峰。
===关于正式固化用照射部===
本实施方式的正式固化用照射部44作为UV照射的光源,具备金属卤化物灯。而且,也可以使用其他的光源(例如水银灯、氙灯、碳弧灯、化学灯等)。
图5是表示本实施方式的正式固化用照射部44的光源的发光分布的图。
图的纵轴表示光量值,图的横轴表示光的波长。如图所示,正式固化用照射部44的光源中,在波长约360nm处光量达到最大,而从短波长侧(200nm)到长波长侧(600nm)有多个峰。
如此所述,正式固化用照射部44的光源与临时固化用照射部42的光源(图6)相比,波长的频带更宽。
===关于UV油墨===
图7是表示本实施方式的UV油墨的组成的图。
本实施方式的油墨组成1~3含有2种光聚合引发剂、单体、低聚物、颜料等。而且,作为UV油墨的反应类型,有自由基聚合方式和阳离子聚合方式。本实施方式中采用自由基聚合方式,然而也可以采用阳离子聚合方式。
自由基聚合方式中,将各种丙烯酸单体或低聚物作为固化成分。所谓单体是指能够成为高分子基本结构的构成单位的分子,有单官能单体、多官能单体(也包括二官能单体)等。作为单官能单体,可以使用丙烯酸异冰片酯、丙烯酸苯氧基乙酯等,作为多官能单体,可以使用三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯等。作为低聚物,可以使用聚氨酯丙烯酸酯等。
另外,本实施方式中作为油墨的色材,使用颜料。而且,作为颜料,可以没有特别限制地使用无机颜料或有机颜料。作为无机颜料,有氧化钛及氧化铁等。作为有机颜料,可以使用偶氮颜料(偶氮色淀、不溶性偶氮颜料等)、稠环式颜料、染料螯合物、硝基颜料等。
作为光聚合引发剂,多使用各种二苯酮、苯基氧化膦等芳香族酮类。自由基聚合方式中,如果向含有这些光聚合引发剂的油墨照射光,则油墨中所含的光聚合引发剂就会吸收特定波长的光而产生自由基。此后,通过该自由基进攻单体而推进聚合反应(推进固化)。
对于光聚合引发剂的添加量,在油墨组成中,优选为0.1~15质量%,更优选为0.5~10质量%。在添加量过少的情况下,由于聚合速度慢,因此氧阻碍的影响变大,导致固化不良。相反在添加量过多的情况下,固化物的分子量低,只能得到耐久性低的氧化膜。
而且,本实施方式的UV油墨含有2种光聚合引发剂。一种光聚合引发剂(以下也称作光聚合引发剂A)在临时固化用照射部42的波长的峰(390nm)处具有灵敏度,另一种光聚合引发剂(以下也称作光聚合引发剂B)在比临时固化用照射部42的波长更短的波长侧具有灵敏度(在临时固化用照射部42的波长的峰处的灵敏度小)。
本实施方式中,作为光聚合引发剂A,使用了Irgacure-784、Irgacure-819、CHEMCURE-TPO。另外,作为光聚合引发剂B,使用Chemcure-09、Chemcure-73。
图8是表示各光聚合引发剂的吸光特性的图。而且,图8的横轴表示波长(吸光波长),图8的纵轴表示吸光度(灵敏度)。
如图所示,作为光聚合引发剂A的Irgacure-784、Irgacure-819、CHEMCURE-TPO在临时固化用照射部42的波长的峰(390nm)处具有灵敏度。
Irgacure-784在比临时固化用照射部的光源的波长的峰略长的波长侧(约400nm)灵敏度达到峰值。而且,Irgacure-784在各光聚合引发剂当中,长波长侧(500nm)的灵敏度最大。
Irgacure-819直到约450nm的波长都具有灵敏度,在比临时固化用照射部的光源的波长的峰略短的波长侧(约370nm)灵敏度达到峰值。
CHEMCURE-TPO直到约460nm的波长都具有灵敏度,在比临时固化用照射部的光源的波长的峰(约390nm)附近灵敏度达到峰值。
另一方面,作为光聚合引发剂B的Chemcure-709、Chemcure-73在临时固化用照射部42的光源的波长的峰(约390nm)处灵敏度极小。
Chemcure-709在比临时固化用照射部的光源的波长的峰更短的波长侧(波长300nm)灵敏度达到峰值。
Chemcure-73在比Chemcure-709更短的波长侧(波长240nm和波长约210nm)灵敏度达到峰值。
也就是说,Irgacure-784、Irgacure-819、CHEMCURE-TPO的各光聚合引发剂(光聚合引发剂A)容易因临时固化用照射部42的UV照射而产生自由基,Chemcure-709、Chemcure-73的各光聚合引发剂(光聚合引发剂B)难以因临时固化用照射部42的UV照射而产生自由基。而且,如前所述,由于在正式固化用照射部44的光的发光分布中波长的频带宽,因此Chemcure-709、Chemcure-73因正式固化用照射部44的UV照射而产生自由基,促进光聚合反应。
另外,根据油墨组成(图7),光聚合引发剂A为0.2~0.5质量%,而光聚合引发剂B为4~5质量%。像这样,使对临时固化用照射部42的波长的灵敏度小的光聚合引发剂B的量增多。这样,即使临时固化的UV照射的次数变多,油墨也不会完全地固化。
图9是表示本实施方式的UV油墨的临时固化中的光量(UV照射量)与聚合转化率的关系的一例的图。图的横轴表示利用临时固化用照射部向墨点照射的光量(UV照射量),纵轴表示聚合转化率。而且,聚合转化率越大,则说明光聚合反应越是推进。本实施方式中,聚合转化率是利用FT-IR光谱的双键的吸光度测定求出的。
如图所示,光量为60(mJ/cm2)以下时,光量越大,则聚合转化率也越大,而光量大于60(mJ/cm2)时,则即使光量增加,聚合转化率也基本上恒定(约55%)。也就是说,当光量大于60mJ/cm2时,即使进一步照射临时固化的UV,固化也不会推进。这是因为,由于光聚合引发剂A的量少,因此当临时固化的UV照射量增加时,在某个时候光聚合引发剂A不再产生自由基,光聚合反应不再推进。
而且,本实施方式的UV油墨中,由于含有在临时固化的波长处不具有灵敏度而在比临时固化的波长更短的波长侧具有灵敏度的光聚合引发剂B(Chemcure-709或Chemcure-73),因此利用频带宽的正式固化用照射部44的UV照射引起光聚合反应(聚合转化率变大),达到完全固化状态。
像这样,本实施方式中,使用含有在不同的波长处具有灵敏度(吸收峰)的2种光聚合引发剂的UV油墨,减少对临时固化用照射部42的波长的灵敏度大的光聚合引发剂A的量,增多对临时固化用照射部42的波长灵敏度小的光聚合引发剂B的量。这样,无论利用临时固化用照射部42的临时固化的次数(UV照射量)是多少,都可以在临时固化中不使之完全固化(仍然保持半固化状态),而利用正式固化使之完全固化。
而且,在从搬送方向上游侧的喷头中喷出的油墨和从下游侧的喷头中喷出的油墨中,也可以改变光聚合引发剂A与光聚合引发剂B的比例(配比)。通过如此设置,就可以使由各喷头形成的墨点在临时固化中不会完全固化。
例如,如前所述,从搬送方向上游侧的喷头中喷出的UV油墨的临时固化的UV的照射次数多。这样,在该情况下,只要减少光聚合引发剂A的比例,增多光聚合引发剂B的比例即可。通过如此设置,即使临时固化的UV照射多,也可以不使之完全固化。
另外,相反地,从搬送方向下游侧的喷头中喷出的UV油墨的临时固化的UV照射次数少。这样,在该情况下,只要增多光聚合引发剂A的比例,减少光聚合引发剂B的比例即可。像这样,由于临时固化的UV照射的次数少,因此也不会有在正式固化前完全固化的情况。
===其他的实施方式===
上述的实施方式是为了使本发明的理解更为容易的方式,而并非限定性地解释本发明的方式。本发明可以不脱离其主旨地加以变更、改良,并且在本发明中当然还包括其等价物。特别是,即使是以下所述的实施方式,也包含于本发明中。
<关于打印机>
上述的实施方式中,作为印刷系统的一例说明了打印机,然而并不限定于此。另外,油墨从喷嘴中的喷出方式并不限于通过对驱动元件(压电元件)施加电压而使油墨室膨胀·收缩来喷射流体的压电方式,也可以是使用发热元件在喷嘴内产生气泡而利用该气泡来喷射液体的热方式。
另外,虽然在本实施方式中是行式打印机,然而也可以将本实施方式的UV油墨用于除此以外的打印机中。例如,也可以是与圆筒形的搬送鼓的圆周面对置地交替设置多个喷头和多个UV的照射部(临时固化用照射部)的打印机。另外,还可以是如下的打印机,即,通过交替地反复进行搬送动作和墨点形成动作(走过(pass))来印刷图像,上述搬送动作是将介质沿搬送方向搬送的动作,上述墨点形成动作是通过一边将喷头沿与搬送方向交叉的移动方向移动一边断续地喷出油墨而在介质上形成墨点的动作。
<关于油墨>
上述的实施方式的UV油墨含有2种光聚合引发剂,然而也可以含有2种以上。在该情况下,只要至少一种对于临时固化用照射部42的波长灵敏度小即可。另外,本实施方式中作为光聚合引发剂使用了Irgacure-784、Irgacure-819、CHEMCURE-TPO、Chemcure-09、Chemcure-73,然而也可以使用除此以外的光聚合引发剂。
另外,虽然在上述的实施方式中,作为光固化型油墨以“紫外线(UV)固化型油墨”为例举出,然而并不限定于此。例如,也可以是利用电子束、X射线、可见光线、红外线等光进行固化的油墨。