JP2008012919A - 画像定着方法、該方法を用いる記録物の製造方法および画像記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像記録直後から高い堅牢性が得られ、かつ従来の定着手段の持つ欠点である熱の影響や硬化不良などの不都合がなく、さらには安全性においても問題のない画像定着方法を提供する。
【解決手段】常圧プラズマ処理により硬化する成分を含む記録剤を用いて記録媒体に記録された画像に対して施すことで、画像を記録媒体に定着させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像定着方法、該方法を用いる記録物の製造方法および画像記録装置に関し、特に記録画像の高い堅牢性をもつ記録物を得るための技術に関する。

記録媒体に記録された画像の定着方法としては大きく、浸透、乾燥および硬化に分けられる。

浸透とは、着色剤（インクや絵の具等）の溶剤分を記録媒体に吸収させることである。この場合、変化するのは着色剤の流動性のみであるため、画像の堅牢性は基本的に向上しない。もちろん、バインダー成分や架橋剤が着色剤に含まれている場合、時間経過とともに画像堅牢性は向上するが、画像形成直後においては、浸透のみでは高い堅牢性は得られにくい。

乾燥とは、着色剤の溶剤分を記録媒体上から除去することである。この場合も基本的には着色剤中の溶剤分を除去するだけであるので、浸透と同様に画像形成直後から高い堅牢性を得ることはできにくい。ただし、乾燥に用いられる手段として最も一般的な加熱を選択した場合、次に挙げる硬化が併用されることで、高い堅牢性が得られる場合がある。

硬化とは、着色材料中のバインダー成分を変化させて定着させる方法である。通常、変化はバインダー樹脂にエネルギーを与えることによる高分子化であり、画像形成直後でも高い堅牢性を得ることができる。与えるエネルギーとしては、熱、紫外線（ＵＶ）、電子線（ＥＢ）が一般的であり、それぞれ長所短所を持っている。

特開２００３−１４５７１４号公報 特開平１０−１００３７９号公報

加熱は硬化に用いられる最も代表的な手段であり、溶剤を含んだ材料であっても、溶剤除去と同時もしくは連続的に硬化反応を起こせることや、広範囲な材料を選択できることなどの利点を有している。その反面、熱によるダメージを受けるために使用可能な記録媒体が制限されたり、熱膨張により記録媒体の寸法安定性が劣るなどの不利な点もある。

特許文献１などで開示されている手法である紫外線照射による硬化処理は、熱を伴わないので、その点では加熱による硬化より有利である。しかし紫外線硬化型のインクを用いるなど、着色剤が限定される。また、記録媒体上のインクの層が厚い場合や、光の吸収効率が高い濃色の部分では、紫外線が深部まで達しにくいため、画像表面は硬化しているものの内部は未硬化の状態となってしまう。

一方、特許文献２などで開示されている手法である電子線照射処理は透過性が良好であるので、記録媒体上のインク層が厚い場合や濃色の場合であっても好ましい硬化を行わせることが可能である。しかし２次Ｘ線が放射されるため、作業安全上、厳重な遮蔽構造を設ける必要がある。

本発明の目的は、画像記録直後から高い堅牢性が得られ、かつ従来の定着手段の持つ欠点である熱の影響や硬化不良等の不都合がなく、更には安全性においても問題のない画像定着方法、該方法を用いる記録物の製造方法および画像記録装置を提供することにある。

本発明の第１の形態では、プラズマ処理により硬化する成分を含む記録剤を用いて記録媒体に記録された画像に対して前記プラズマ処理を施すことで、前記画像を前記記録媒体に定着させる工程を具えた画像定着方法が提供される。

本発明の第２の形態では、
プラズマ処理により硬化する成分を含む記録剤を用いて記録媒体に画像を記録する記録工程と、
前記記録された画像に対して前記プラズマ処理を行う工程と、
を具えたに記録物の製造方法が提供される。

本発明の第３の形態はでは、
プラズマ処理により硬化する成分を含む記録剤を付与して記録媒体に画像を記録するための記録部と、
前記記録媒体に記録された画像に対して前記プラスマ処理を行うためのプラズマ処理部と、
を具えた画像記録装置が提供される。

本発明の第４の形態では、
プラズマ処理により硬化する成分を含む記録剤を付与して中間転写体に画像を形成するための画像形成部と、
前記中間転写体上に形成された画像を前記記録媒体に転写するための転写部と、
前記記録媒体に転写された画像に対して前記プラズマ処理を行うためのプラズマ処理部と、
を具えた画像記録装置が提供される。

本発明によれば、様々な記録工程または手段により記録された画像を即座に定着させることができる。特に本発明に適用される定着手段は、従来のものに比べ、構成簡単にして画像記録直後から高い堅牢性が得られ、かつ従来の定着手段の持つ欠点である熱の影響や硬化不良などの不都合がなく、さらには安全性においても問題のないものである。このため記録媒体へのダメージが少なく、従って記録媒体の制限が少なく、効率的にも優れる。

また、常圧でプラズマを発生する工程または手段とすれば、立ち上がりが瞬間的でウオームアップ時間を必要としない上、省エネルギー的にも優れ、また記録装置全体の小型化を実現できる。

１．本発明の基本的な構成要件
本発明画像定着方法の基本的な構成要件は、プラズマ処理によって硬化する成分を含む記録剤を用いて記録媒体に記録された画像を、プラズマ処理により定着させる工程である。また、本発明記録物製造方法または画像記録装置を実施する上の基本的な構成要件は、プラズマ処理によって硬化する成分を含む記録剤を用いて画像を記録する工程または手段と、当該記録画像をプラズマ処理により定着させる工程または手段とである。

ここで、記録剤は、用いられる画像記録手段との関連で選択されるものであり、プラズマ処理で硬化する成分を含むものであればよい。記録剤としてインクが使用されるのであれば、その条件は、硬化可能な樹脂成分をバインダーとして有することである。この条件を満たしていれば、インクは水系であっても非水系であっても使用可能である。また、色や粘度などについての制約はなく、様々なインクを使用可能である。

インク画像記録手段または工程に制約はない。現在の印刷の主流であるオフセット印刷をはじめとして、グラビア印刷やフレキソ印刷、スクリーン印刷、フォトリソグラフィーや、インクジェット方式、電子写真に至るまで、様々な記録剤を用いる様々な形態のものを適宜使用することができる。

プラズマ処理を施す手段または工程に関しても技術上の制約はなく、要求する生産性に応じて選択することができる。なお、ここで言うプラズマとは、電離によって生じた荷電粒子を含む気体を指し、定義的には「イオンと電子の数が同数であり、空間が電気的に中性である状態」を言う。本明細書においてプラズマ照射とは、プラズマ処理に伴って生じるエネルギーを記録媒体に記録された画像に付与することを言い、プラズマ照射装置とは、このようなプラズマを発生させることのできる装置を示すものとする。

また、記録物に直接プラズマを照射する場合に限らず、プラズマ装置で作り出されたプラズマ・ガスを記録物に間接的に作用させる場合も含められる。

２．画像記録装置の第１実施形態
図１〜図３を参照して本発明の一実施形態に係る画像記録装置を説明する。しかしこの実施形態はあくまでも例示であって、本発明規定の要件を充足する種々のインク、インク画像記録手段または工程、およびプラズマ照射手段または工程を使用できることは言うまでもない。

図１は本発明定着方法を適用した画像記録装置の一実施形態の概略を示す模式図である。この実施形態の画像記録装置は、転写体（中間転写体ともいう）上にインク画像を形成するプロセスと、その転写体上に形成されたインク画像を所望の記録媒体に転写するプロセスとを、基本的に含む記録工程を実施する。

図１において、符号１は、軸１Ａのまわりに矢印Ｆ方向に回転駆動される円筒状の中間転写体を示し、表面層２を有している。中間転写体１の外周すなわち表面層２に対向する部位には、濡れ性向上成分を付与する塗布装置４、画像固定成分を付与する塗布装置５、およびインクを吐出してドット７でなるインク画像を形成するインクジェットヘッド６などが設けられている。すなわち、中間転写体１は図中の矢印の方向に回転し、その表面にまず塗布装置４によって濡れ性向上成分が付与され、その後、塗布装置５により画像固定成分が付与される。さらにこれらの成分が付与された後に、画像形成部としてのインクジェットヘッド６からインクが例えば滴として吐出されて、中間転写体１の表面層２上にインク画像（ミラー反転した画像）が形成される。そして、中間転写体１上に形成された画像に記録媒体１０の被記録面を接触させ、転写部である加圧ローラー１１により裏面側から加圧することで、記録媒体１０上に画像が転写される。

画像転写後の記録媒体が中間転写体表面層２から離脱する画像記録装置の部位には、プラズマ処理部として、常圧下でプラズマ照射を行う装置３が設けられている。本実施形態において、プラズマ照射装置３は、画像転写後の記録媒体１０の被記録面および中間転写体表面層２に対し、プラズマ処理に伴って発生するエネルギーを付与可能な位置に配置されている。

図１に例示した装置では、記録剤の液体成分、ずなわち中間転写体１上の画像を構成するインク中の水分ないし溶剤成分を蒸発させて除去する目的で、送風機形態の水分除去促進装置８が配置されている。また図示の装置では、これとともに、中空状とした中間転写体１の裏面側に接触して加熱を行う加熱ローラー９を用いている。しかしこれらはいずれかが用いられるものでもよい。

そして図１に例示した装置ではさらに、インク画像を記録媒体１０に転写した後の中間転写体を複数回にわたって繰り返し使用するために次の画像を受け取るのに備え、次段のクリーニングユニット１３で洗浄される。

図２は、本発明を適用可能な画像記録装置の制御系の概略を示すブロック図である。
全体を符号１００で示す画像記録装置において、１０１は系全体の主制御部をなすＣＰＵであり、各部を制御する。１０３はメモリであり、ＣＰＵ１０１の基本プログラムを格納したＲＯＭのほか、各種データの一時保存や画像データの処理その他ワーク用に使用されるＲＡＭ等により構成される。１０５はホストコンピュータその他の形態を可とする画像データの供給源である画像データ供給装置１１０との間でデータやコマンドなどの情報を授受するためのインターフェースである。

１０７は後述する工程（ａ）〜（ｃ）に際して中間転写体１を回転駆動するための駆動部である。１０９は記録媒体１０の搬送系であり、加圧ローラー１１および搬送ローラー１２の駆動部等を含む。１２０はバスラインであり、以上の各部のほか、塗布装置４、塗布装置５、インクジェットヘッド６、水分除去促進装置８、加熱ローラー９、常圧プラズマ照射装置３およびクリーニングユニット１３を接続し、ＣＰＵ１０１の制御信号を伝達する。また、制御対象である各部には、状態検出用センサが配設され、その検出信号をバスライン１２０を介してＣＰＵ１０１に伝達することができる。なお、画像供給装置１１０から送られてくる画像データが、予めミラー反転させたデータでなければ、上述した制御系で当該反転処理を行い、ミラー画像データを作成する。

例示した画像記録装置が、本発明の定着方法を有効に活用できる理由を以下に述べる。

まず、画像記録手段として、インクジェット記録方式によるものを用いた理由は、同方式では水系インクが好適に用いられる点が挙げられる。勿論、非水系インクを用いたインクジェット記録装置もあり、本発明は非水系インクにも対応可能である。しかし、インクの取り扱いの安全性や作業環境の観点からは水系インクが好適であり、今後さらに市場における主流となってゆくと思われる。

しかし水系インクは特に、プラスチックフイルムその他のインク吸収性に劣る記録媒体に対しては浸透しにくく、このため耐擦過性を実現しにくい。また、インクジェット記録方式は、異なる画像を一枚ずつでも出力できるため、オンデマンド印刷に用いられることが多いが、この場合特に、印刷直後の耐擦過性が重視される。近年、紫外線（ＵＶ）硬化性の記録液を用いた方式も試みられてはいるが、ＵＶ硬化特性を有する材料は一般的に水に対する溶解性が低く水性化は困難である。さらに、ＵＶ硬化材料は、硬化処理後に未反応成分が残りやすく、安全性の面でも使用制限が大きい。

このため、本発明は、特に水系インクを用いたインクジェット記録を実施する場合において非常に有効な定着処理を実現できる。

また、オンデマンド印刷では、一枚目の記録媒体の印刷が完了するまでの時間の短縮化を要求されることが多い。しかし、一般的な加熱による定着を行うためのヒータや、紫外線照射ランプは、電源オン後に安定するまで比較的長いスタンバイ時間を必要とする。これに対し、本発明の定着方法は立ち上がり時間をほとんど要さないため、この点でも好適である。

さらに、本発明の定着方法は、インクジェット記録方式を適用した転写式の画像記録装置に対して特に有効である。中間転写体上にインク画像を形成し、そのインク画像中の溶剤分を軽減させた後に記録媒体に転写することで最終的な画像を得る図１のような装置は、特にインク吸収性に劣る記録媒体に対しても、画像を良好かつ高速に記録できるものである。しかし、中間転写体上で溶剤分を軽減させている分、記録媒体への浸透性が減少するため、高い堅牢性、特に耐擦過性が得られにくい。そこで本発明の定着方法を適用すれば、却って中間転写体上で溶剤分を軽減させている分、より硬化が生じやすいので有効である。

また、図１に示した画像記録装置には、画像固定成分（インクを凝集させる反応液）を付与する塗布装置５が搭載されている。これにより、インク吸収性を持たない中間転写体上に、高速でかつインク流れのない画像形成が可能となっている。しかし、凝集反応を用いたインクシステムの場合、インク中の硬化成分の重合もしくは架橋が阻害されることで、所望する耐擦過性が得られない場合がある。本発明の画像定着方法は、そのような凝集した状態でも架橋もしくは重合を促進させることができる。

加えて、図１の実施形態では、定着手段であるプラズマ照射装置３が中間転写体１にも面して配置されている。これにより、プラズマ照射装置３を、中間転写体１の表面親水化装置として機能させることが可能である。

インク画像の転写率向上のためには、中間転写体として表面エネルギーの低い（一般的に水をはじきやすい特性を持つ）材料を用いて形成することが有効とされている。しかしこのような表面は、転写に先立つ画像形成工程でインクをはじいてしまい、良好なインク画像を形成し、これを転写工程まで保持しておくことが困難となる。しかしプラズマ照射により表面に親水基が導入されることで、転写率の高い材料の表面を親水化することができるようになる。すなわち、本来の高いインク転写効率を保ったまま、中間転写体の表面をインク画像の形成・保持に適したものとすることで、インクはじきのない、高品質な画像形成が可能となる。

この目的のために別途プラズマ照射装置を配設することも可能であるが、図１の構成では、プラズマ照射装置を記録媒体上の画像の定着手段としてだけでなく、中間転写体の表面改質手段としても機能させている。このため、コスト的にも、装置サイズ的にも、非常に効率的となる。

本実施形態において基本的に採用した弗素化合物やシリコーン化合物を含む表面は一般的には撥水性の表面であり、何の処理も施さなければインク等の液体をはじいてしまうため、画像の保持・形成は困難である。本発明ないし実施形態において、プラズマ照射および濡れ性向上成分付与処理（界面活性剤付与処理）による表面改質を行う理由はまさにこの不具合を解消させるためであり、すなわちインク転写効率の高い表面にインク画像を保持・形成可能とするためである。このように本実施形態では、インク転写効率の高い弗素化合物やシリコーン化合物を含む表面を有する中間転写体に対し、プラズマ照射および界面活性剤付与処理による表面改質処理を施している。これにより、元来の高いインク転写効率を保ったまま、中間転写体の表面をインク保持に適したものとすることができるのである。

以上のように、本発明の定着方法を用いた上記構成を有する画像記録装置によれば、記録媒体の制限が少なく、かつ１枚毎に異なる画像を高品位に出力することが可能となる。すなわち、インクジェット記録方式における利点であるオンデマンド印刷特性を犠牲にすることなく、また転写による高速性や記録媒体自在性を犠牲にすることなく、安全な水性インクを用いつつ、良好な画像堅牢性（耐擦過性）を有する印刷物を得ることができる。

なお、プラズマ照射による画像定着のメカニズムは、完全には解明されていないが、およそ次のようであると考えられる。すなわち、インク中の硬化成分は、エネルギーを受け取ることにより硬化する。その硬化反応は材料により様々であるが、主に、グロー放電により励起された高エネルギーのプラズマ状態にさらされたガスが高活性ラジカルの状態となって、これが作用するラジカル重合反応であると推察される。

なお、図１の装置では、インク画像を受け渡した後の中間転写体はさらに、次の画像を受け取るのに備えて次段に配置されているクリーニングユニット１３で洗浄される。当該洗浄を行う手段としては、シャワー状に水を当てながらの水洗もしくは水拭き、水面に接触させる等の直接洗浄、あるいは濡らしたモルトンローラーを表面に当接させる等の払拭を行う手段を用いることが望ましい。勿論、これらを併用することも有効である。

さらに、必要であれば、洗浄後に乾いたモルトンローラーを当接させたり、送風を行う等により、中間転写体表面を乾燥させることも有効である。使用するインクによっては、濡れ性を向上する目的で配合されている成分を用いてクリーニングを行うことも有効である。その場合には、先述した濡れ性向上成分を付与するための塗布装置４がクリーニング手段に兼用されることとなる。

図３は、図１および図２に示した構成により実施される画像記録動作を説明するためのフローチャートであり、以上説明した動作をまとめたものである。

本動作ではまず必要に応じたミラー画像データの作成等を含む画像処理を行い（ステップＳ１）、中間転写体１の回転駆動を開始する（ステップＳ３）。次に中間転写体１の表面親水化処理の要否を判定し（ステップＳ５）、必要であればこの時点でプラズマ照射装置３を作動させて中間転写体１へのプラズマ処理を行う（ステップＳ６）。

中間転写体１の回転の過程で、その表面に塗布装置４および５によってそれぞれ濡れ性向上成分および画像固定成分が付与され（ステップＳ７）、その後にインクジェットヘッド６からインクが付与されて、インク画像が形成される（ステップＳ９）。そして、中間転写体１のさらなる回転に伴い、水分除去促進装置８や加熱ローラー９により、中間転写体１上の画像を構成するインク中の水分ないし溶剤成分が除去される（ステップＳ１１）。

その後、インク画像に記録媒体１０の被記録面が接触し、加圧ローラー１１により裏面側から加圧が行われることで、記録媒体１０上に画像が転写される（ステップＳ１３）。そして、記録媒体１０上に転写された画像に対してプラズマ処理が施されることで、記録媒体への画像の定着処理が行われる（ステップＳ１５）。インク画像を受け渡した後の中間転写体１はさらに、次の画像を受け取るのに備えて次段に配置されているクリーニングユニット１３で洗浄される。

３．本発明方法および実施形態に係る工程および適用可能な要素
次に、本発明の画像定着方法および記録物製造方法に係る工程と、これに適用可能な要素とを詳述する。またこの説明は、図１の装置の構成と適宜関連させつつ行うものとする。

３−１．記録手段および工程
本発明において、記録手段の制約はない。平版オフセット印刷や凸版印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷、パッド印刷などのアナログ印刷手段を用いてもよいし、電子写真方式や、上述したインクジェット記録方式のようなデジタル印刷方式を採用してもよい。また、一般的な凸版印刷やスクリーン印刷、あるいはインクジェット記録方式のように、記録媒体に直接画像を記録してもよいし、平版オフセット印刷やパッド印刷のように、版で作成した画像をブランケットやパッドを介して間接的に記録媒体に転写してもよい。

これらの中で、図１の装置では、インクジェット記録を適用した中間転写方式を採用している。すなわち、記録手段または工程は、図１の構成では、中間転写体上にインク画像を形成するプロセスと、当該画像を記録媒体に転写するプロセスとを含んでいる。

かかる方式で使用する中間転写体の形状としては、上述のようにローラー状でもよいし、あるいはベルト状のものを用いてもよい。またシート状中間転写体を用いて連続処理を行うものでも、もしくはパッド状中間転写体を用いてバッチ処理を行うものなども使用可能である。なお、図１に示した例では、転写時の加圧に耐え得る剛性や寸法精度、回転のイナーシャ軽減等の要求特性から、アルミニウム合金等の軽量金属製のドラム形状の中間転写体を選択している。

表面層２は、中間転写体を繰り返し使用することを前提としない場合はインク浸透性を有したものでも構わないが、繰り返し使用する場合は非浸透性材料でなるものが用いられる。浸透性であってもクリーニングにより清浄化できる材料であれば繰り返し使用することができる。しかし、浸透性材料はインク転写率が悪く、より多くのインクを中間転写体上に付与させなければならなくなる。このため、材料の使用効率、ドットゲイン（転写時の圧力でドットが大きくつぶれ、その径が広がって解像度を低下させる現象）による画像品質、および中間転写体のクリーニング性の観点からは、好ましいとは言えない。

従って、これらの観点から、中間転写体の表面層としてはインク非浸透性材料で形成されていることが好ましく、さらに好ましくは離型性材料である。離型性とは、表面にインク、画像固定成分および濡れ性向上成分等の構成材料が接着しにくい特性を示し、好適な材料としての目安は、材料固有の状態で、臨界表面張力が３０ｍＮ／ｍ以下、もしくは水に対する接触角が７５°以上の表面を指す。

具体的には、表面層２は、中間転写体１表面に例えば弗素加工を施したり、シリコーンオイルを塗布する等の表面処理を行うことによっても形成できる。しかし離型性を有する弾性体の素材で形成した表面層２を用いる方が、より高い転写効率を達成できるので好ましい。当該弾性体からなる表面層素材のゴム硬度は、これと接触させる記録媒体１０の厚みや堅さ等に影響を受けるので、それぞれに最適化することが望ましい。しかしタイプＡのデュロメータ（ＪＩＳ Ｋ ６２５３準拠）で測定したときに硬度１０〜１００°の範囲のものを用いれば効果が得られ、さらには４０〜８０°の範囲のものであれば、殆どの記録用紙に対応できる。具体的には、ＮＢＲ，ウレタンゴム，クロロプレンゴムやその表面処理を施したものや、素材自体が撥インク特性を持つ弗素ゴムやシリコーンゴム、フロロシリコーンゴムを好適に用いることができる。

また、表面層２の表面形状には特に制限はなく、記録媒体表面形状と印刷効果とを勘案して選択することができる。例えば、一般的なオフセット印刷物のような画像を望むのであれば、平滑な印刷用紙に対応して平滑な表面形状を選択するとよい。逆に、平滑な記録媒体に対し粗度の高い形状やグラビアセルのような表面を用いると、用途に応じた印刷効果を得ることもできる。なお、以下の文中における表現として、特に記載無い場合は「中間転写体表面」とは「中間転写体上の表面層の表面」としての意とする。

また、インクジェット方式を採用する場合にも吐出方式についての制限はない。インクを吐出するために利用されるエネルギーとして熱エネルギーを用いるもの（サーマルジェット方式）や、機械的エネルギーを用いるもの（ピエゾ方式）などを利用可能である。また、オンデマンドタイプだけでなく、コンティニュアスタイプのインクジェット記録方式などを、適宜に選択して使用することができる。さらに、インクジェットヘッドの形態としては、例えば図１の構成に関して言えば、中間転写体１の軸方向（図面に直交する方向）にインク吐出口を配列してなるラインヘッド形態のインクジェットヘッドを用いるものとすることができる。また、中間転写体１の接線または周方向の所定範囲に吐出口が配列されたヘッドを用い、これを軸方向に走査しながら記録を行うものでもよい。加えて、画像形成に使用するインクの色に応じた数のヘッドを用いることができる。

また、記録する画像についても制約はなく、文字やイラスト、自然画のほか、単純なパターンや電子回路等の工業パターン等、あらゆるものに対応できる。画像を形成する際は、転写により像が反転することを考慮して、ミラー画像を形成すべくインク吐出を行うようにすればよい。

上記実施形態において使用するインクは硬化成分を含むインクである。硬化成分としては、プラズマ処理により付与されるエネルギーを受容して架橋反応や重合反応により高分子化する成分を指す。プラズマ照射装置により付与されるエネルギーは、先に述べたように物質を励起状態にし、それにより生じる高活性ラジカルが硬化に作用すると推定されるため、好ましい材料としては、ラジカル重合の不飽和基を有するプレポリマーやモノマーを有する材料である。具体的には、不飽和ポリエステル、不飽和アクリル、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリエン／ポリチオール等である。ただし、実験において、これに該当しない材料でも硬化もしくは硬化促進作用が見られることが確認されており、これらに限定されるものではない。従って、水系および非水系、油系、溶剤系などを含めて広範囲なインクを用いることができる。総じて本発明で用いられるインクは、硬化成分を含んでいれば、その他の成分は使用する画像形成手段に応じて調整することができる。図１に例示した画像記録装置では、水溶性のアクリル樹脂により顔料を分散した有色の顔料インクを用いている。水系のインクは作業環境的に有害性が低く、好適である。

実施形態で用いることのできるインクの例として、色材には一般的な染料や顔料、およびこれを溶解および／または分散するための水系の液媒体を有する水系インクが好適である。特に、顔料インクは、堅牢性のよい記録画像が得られる上、後述する画像固定成分を用いた場合、特に良好な画像を得ることができる。また、印刷効果だけを得たい場合はもちろん無色のインクであっても構わない。

染料としては、例えば、Ｃ．Ｉダイレクトブルー６、８、２２、３４、７０、７１、７６、７８、８６、１４２、１９９、Ｃ．Ｉアシッドブルー９、２２、４０、５９、９３、１０２、１０４、１１７、１２０、１６７、２２９、Ｃ．Ｉダイレクトレッド１、４、１７、２８、８３、２２７、Ｃ．Ｉアシッドレッド１、４、８、１３、１４、１５、１８、２１、２６、３５、３７、２４９、２５７、２８９、Ｃ．Ｉダイレクトイエロー１２、２４、２６、８６、９８、１３２、１４２、Ｃ．Ｉアシッドイエロー１、３、４、７、１１、１２、１３、１４、１９、２３、２５、３４、４４、７１、Ｃ．Ｉフードブラック１、２、Ｃ．Ｉアシッドブラック２、７、２４、２６、３１、５２、１１２、１１８等が挙げられる。

顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉピグメントブルー１、２、３、１５：３、１６、２２、Ｃ．Ｉピグメントレッド５、７、１２、４８（Ｃａ）、４８（Ｍｎ）、５７（Ｃａ）、１１２、１２２、Ｃ．Ｉピグメントイエロー１、２、３、１３、１６、８３、カーボンブラックＮｏ２３００、９００、３３、４０、５２、ＭＡ７、８、ＭＣＦ８８（三菱化成製）、ＲＡＶＥＮ１２５５（コロンビア製）、ＲＥＧＡＬ３３０Ｒ、６６０Ｒ、ＭＯＧＵＬ（キャボット製）、Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ ＦＷ１、ＦＷ１８、Ｓ１７０、Ｓ１５０、Ｐｒｉｎｔｅｘ３５（デグッサ製）等が挙げられる。

これらの顔料は、形態としての限定を受けず、例えば、自己分散タイプ（分散剤なしタイプ）、樹脂分散タイプ、マイクロカプセルタイプ等のものをいずれも使用することが可能である。その際に使用する顔料の分散剤としては、水溶性で、重量平均分子量が１，０００〜１５，０００程度の分散樹脂が好適に使用できる。具体的には、例えば、ビニル系水溶性樹脂、スチレンおよびその誘導体、ビニルナフタレンおよびその誘導体、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸の脂肪族アルコールエステル、アクリル酸およびその誘導体、マレイン酸およびその誘導体、イタコン酸およびその誘導体、フマール酸およびその誘導体からなるブロック共重合体或いはランダム共重合体、また、これらの塩等が挙げられる。

また、最終的に記録された画像の堅牢性を向上させるために、水溶性樹脂や水溶性架橋剤を添加することもできる。用いられる材料としてはインク成分と共存できるものであれば制限は無い。水溶性樹脂としては上記した分散樹脂等をさらに添加することが好適に用いられる。水溶性架橋剤としては、反応性の遅いオキサゾリンやカルボジイミドがインク安定性の面で好適に用いられる。

上記した色材と共にインクを構成する水系液媒体中には、有機溶剤を含有させることができる。使用する有機溶剤としては、下記に挙げるような水溶性の溶剤が好適に用いられる。

例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリエチレングリコール、チオジグリコール、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、グリセリン等が挙げられ、また、これらの中から選択した２種類以上のものを混合して用いることもできる。また、粘度、表面張力等を調整する成分として、インク中に、エチルアルコールやイソプロピルアルコール等のアルコール類や、界面活性剤を添加することもできる。使用できる界面活性剤としては、陽イオン系界面活性剤、陰イオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素系界面活性剤、およびシリコーン系界面活性剤等があげられる。

インクを構成する成分の配合比についても限定を受けることがなく、選択したインクジェット記録方式やヘッドの吐出力、ノズル径等から吐出可能な範囲で、適宜に調製することが可能である。一般的には、質量基準で、色材０．１〜１０％、樹脂成分０．１〜２０％、溶剤５〜４０％、界面活性剤０．０１〜５％以下とし、残りを純水で調整したインクを用いることができる。

また、図１の画像記録装置では、インク画像形成に先立って中間転写体１上に、塗布装置５を用いて、記録剤中の成分を凝集させるための画像固定成分を付与可能としている。その理由はインクの流動性を制御するためである。中間転写体表面がインク吸収性をもたない場合、インクが流動しやすい状態となっているためインク流れが生じ、ブリーディングやビーディングといった不良を引き起こしてしまう恐れがある。画像固定成分とは、インクと接触することによって、インクを構成している組成物の一部である色材や樹脂等が化学的に反応あるいは物理的に吸着し、インク全体の流動特性を減少させる効果のある成分である。またそのような流動特性減少が認められる場合だけでなく、インクの組成物の固形分の凝集により局所的に流動特性を抑制させることができる成分である。

画像固定成分は、画像形成に使用するインクの種類によって適宜に選択する必要がある。例えば、染料インクに対しては高分子凝集剤を用いることが有効であり、微粒子が分散されてなる顔料インクに対しては金属イオンを使用することが有効である。さらに、染料インクに対して、画像固定成分として金属イオンを高分子凝集剤と組み合わせて用いる場合には、インク中に、染料と同等色の顔料を混合させるか、色目に影響の少ない、白色もしくは透明色の微粒子を混合させるとよい。

画像固定成分として使用する高分子凝集剤としては、例えば、陽イオン性高分子凝集剤、陰イオン性高分子凝集剤、非イオン性高分子凝集剤、両性高分子凝集剤等が挙げられる。また、金属イオンとしては、例えば、Ｃａ²⁺、Ｃｕ²⁺、Ｎｉ²⁺、Ｍｇ²⁺およびＺｎ²⁺等の二価の金属イオンや、Ｆｅ³⁺およびＡｌ³⁺等の三価の金属イオンが挙げられる。そして、これらの金属イオンを含有する液体を塗布する場合には、金属塩水溶液として塗布することが望ましい。金属塩の陰イオンとしては、Ｃｌ^-、ＮＯ^3-、ＳＯ₄ ^2-、Ｉ^-、Ｂｒ^-、ＣｌＯ₃ ^-、ＲＣＯＯ^-（Ｒはアルキル基）等が挙げられる。また、使用するインクと逆性を持つ材料は画像固定成分として用いることができる。例えばインクがアニオン性もしくはアルカリ性であれば、その逆性であるカチオン性もしくは酸性材料が画像固定成分になりうる。

塗布装置５としては、図１ではロールコーター形態の塗布装置を例示しているが、これに限定されるものではなく、公知の技術が使用できる。具体例としてはスプレーコーター、スリットコーター等がある。また、インクジェット方式により高粘度化成分の液体を吐出する記録ヘッド等を用いることもでき、これは付与エリアを出力画像に応じて変化させる場合に好適である。

画像固定成分を付与する場合、インクと同様に、界面活性剤や溶剤、樹脂成分、架橋剤等を混合して付与することも可能である。

さらに、画像固定成分の付与に先立って中間転写体の表面の濡れ性を高めておくことができる。図１の画像記録装置では、塗布装置４を用いることで濡れ性向上成分を付与することが可能となっている。濡れ性向上成分を付与することで中間転写体上に画像固定成分を均一に付与することができる。濡れ性向上成分としては、界面活性剤を好適に用いることができる。使用できる界面活性剤としては限定を受けない。例えば、一般的な、陽イオン系界面活性剤、陰イオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素系界面活性剤、およびシリコーン系界面活性剤等の中から用いる表面層に応じて選択することができる。中でも、弗素系もしくはシリコーン系の界面活性剤は効果が高く、好適な材料である。塗布装置５と同様、付与手段についての制限はなく、公知の技術が使用できる。すなわち、ロールコーター，スプレーコーター，スリットコーター等を使用可能である。また、インクジェット方式のヘッド等を用いて付与エリアを出力画像に応じて変化させることもできる。

さらに、付与する界面活性剤は液体でないものでも使用することができる。例えば、固形もしくはワックス状の界面活性剤を中間転写体表面に当接もしくは摺接させることで濡れ性向上成分を付与することができる。

なお、インク画像形成に先立って付与される以上の成分の中には、これを乾燥させた後にインク吐出が行われるようにした方がよいものもあり、このためには当該成分の付与からインク吐出までの間に適宜の遅延時間を設定すればよい。図１の装置の場合には、中間転写体１の回転の適切な速度低減または停止を行うことができる。

図１の記録装置では、中間転写体１上に形成されたインク画像を記録媒体に転写するプロセスを含んでいる。すなわち、中間転写体１上に形成されたインク画像は、加圧ローラー１０によって記録媒体９の被記録面と接触し、転写される。そして図１の装置構成によれば、この段階までには、中間転写体１上でインクは十分に高粘度化されているので、インク吸収量の少ない記録媒体紙や、インク吸収量の無いプラスチックフィルム等の記録媒体上にも良好な画像記録を行うことができる。

しかし、それでも高粘度化が不十分であれば、インク画像形成から転写までの間に配置された送風機形態の水分除去促進装置８および／または加熱ローラー９によってこれを促進することが有効である。一方、高粘度化が過度に進む場合に備えて、インク中の溶剤の揮発を押さえる手段を付加したり、用いるインク溶剤の揮発性を調整したりすることも可能である。

３−２．画像の定着
記録媒体上に転写されたインク画像に、本発明の主たる特徴をなすプラズマ処理により上記エネルギーを付与することで、インク内の硬化成分を高分子化させ、十分な画像堅牢性をもった印刷物を完成させることができる。図１の装置では、画像転写後の記録媒体が中間転写体表面層２から離脱する画像記録装置の部位に配置された、常圧でプラズマ照射を行う装置３がその機能を果たす。また、そのプラズマ照射装置３の配設位置は、画像転写後の記録媒体１０の被記録面および中間転写体表面層２に対してもエネルギーを付与可能な位置であり、上述のように中間転写体表面の表面エネルギーを高めることが可能である。

４．実施例
次に、本発明のより具体的な実施例および比較例を説明する。なお、以下の説明において「部」および「％」とあるのは、特に断りのない限り質量基準である。

（４．１）実施例１
記録工程
本実施例では、下記処方のオフセットインキをローラに供給し、そのローラ上のインキをブランケットを介して印刷用紙に転写することで、印刷物を作成した。
（オフセットインキ）
カーボンブラック：２０部
アルカリブルートーナー： ４部
フタロシアニンブルー： ２部
ロジン変成フェノール樹脂： ３０部
亜麻仁油： １０部
高沸点石油溶剤（沸点：約２６０℃）：３０部
ドライヤー（コバルト、マンガン系）： ２部
コンパウンド： ２部
（印刷用紙）
アート紙（連量（ＪＩＳ Ｐ ０００１）６２．５ｇ）

定着工程
次にその印刷物を半分に断裁し、その１枚を下記条件でプラズマ照射を施し、画像を定着させて試料１Ａとした。
（プラズマ照射条件）
処理圧力：常圧
導入ガス：窒素ガス０．５リットル／分
処理電圧：２３０Ｖ
処理電流：１．８５Ａ
処理周波数：３０ｋＨｚ
処理速度：７０ｍｍ／ｓｅｃ

比較例
一方、上記印刷物の残り半分に対してはプラズマ照射を施さず、これを試料１Ｂとした。

定着性評価試験
こうして得られた試料１Ａおよび１Ｂを直ちに、耐摩耗試験器により試験し（加重２００ｇ・５０回）、定着性を評価した。この結果、試料１Ａでは文字画像がほとんど劣化せず、良好な可読性を持続したが、試料１Ｂでは画像が乱れ、可読性が著しく悪化した。

（４．２）実施例２
記録工程
市販のインクジェットプリンタを用い、専用ＯＨＰ用フィルム（キヤノン社製：ＣＦ−１０２）上に、下記処方のインク（色材として各色染料をそれぞれ含む４色のインク）を用いて写真画像を形成した。なお、本実施例では転写プロセスはない。
（インク処方）
下記の各染料： ４部
ブラック：Ｃ．Ｉフードブラック２
シアン： Ｃ．Ｉダイレクトブルー１９９
マゼンタ：Ｃ．Ｉアシッドレッド２８９
イエロー：Ｃ．Ｉアシッドイエロー２３
スチレンーアクリル酸―アクリル酸エチル共重合体： ２部
（酸価２４０・重量平均分子量５０００）
グリセリン： １０部
エチレングリコール： ５部
界面活性剤： １部
（川研ファインケミカル製：アセチレノールＥＨ）
イオン交換水： ７８部

定着工程
次に、印刷されたＯＨＰフィルムを３等分に断裁し、その１枚を下記条件でプラズマを照射し、インク画像を定着させて試験試料２Ａとした。
その１枚を下記条件でプラズマ照射を施し、画像を定着させて試料２Ａとした。
（プラズマ照射条件）
処理圧力：常圧
導入ガス：窒素ガス０．５リットル／分
処理電圧：２３０Ｖ
処理電流：１．８５Ａ
処理周波数：３０ｋＨｚ
処理速度：１００ｍｍ／ｓｅｃ

比較例
上記印刷物の３等分にしたうちの１枚にはプラズマ照射を施さず、これを試料２Ｂとした。また、残りの１枚には下記条件でＩＲヒーターにより赤外線を照射し、試料２Ｃとした。
（赤外線照射条件）
印加電圧：９０Ｖ
印加電流：５Ａ
処理速度：１００ｍ／ｓｅｃ

定着性評価試験
こうして得られた試料２Ａ、２Ｂおよび２Ｃを直ちに、耐摩耗試験器により試験し（加重２００ｇ・５０回）、定着性を評価した。この結果、試料２Ａの画像に乱れはなく、ＯＨＰフイルムにもダメージはなかった。試料２Ｂでは画像が乱れ、画像品位が著しく悪化した。試料２Ｃでは、画像に乱れはなかったが、ＯＨＰフイルムが熱により波打ってしまった。

（４．３）実施例３
記録工程
本実施例では、図１の装置構成において、ゴム硬度６０°のシリコーンゴム（信越化学製：ＫＥ３０）を０．５ｍｍの厚さでコーティングした、アルミニウム製のドラムを中間転写体として用いた。まず、この中間転写体表面に、定着装置として配置されたプラズマ照射装置により下記条件でプラズマ照射を施した。
（プラズマ照射条件）
処理圧力：常圧
導入ガス：窒素ガス０．５リットル／分
処理電圧：２３０Ｖ
処理電流：１．７０Ａ
処理周波数：３０ｋＨｚ
処理速度：１２０ｍｍ／ｓｅｃ

次に、下記水溶液を中間転写体上にロールコーターにて塗布した。
（水溶液）
塩化カルシウム・２水和物： １０部
フッ素系界面活性剤： １部
（セイミケミカル社製 サーフロンＳ−１４１）
架橋剤： １部
（日清紡社製 カルボジライトＶ−０２）
イオン交換水： ８８部

次にインクジェット記録装置（ノズル配列密度１２００ｄｐｉ、吐出量４ｐｌ、駆動周波数８ｋＨｚ）にて、中間転写体上に、下記処方のインク（色材として各色顔料をそれぞれ含む４色のインク）を用いてミラー反転させた写真画像を形成した。
（インク処方）
下記の各顔料： ５部
ブラック：カーボンブラック(三菱化学製：ＭＣＦ８８)
シアン： ビグメントブルー１５
マゼンタ：ピグメントレッド７
イエロー：ピグメントイエロー７４
スチレン−アクリル酸−アクリル酸エチル共重合体： １部
（酸価２４０、重量平均分子量５０００）
グリセリン： １０部
エチレングリコール： ５部
界面活性剤： １部
（川研ファインケミカル製：アセチレノールＥＨ）
イオン交換水： ７８部

転写工程
インクジェットヘッド６と加圧ローラー１１との間に設置した送風機タイプの水分除去装置８によって、中間転写体上の形成画像表面に温風を送り、インク画像中の水分を減少させた。その後に、この中間転写体と、印刷用紙（日本製紙製 Ｎｐｉコート 連量４０．５）とを加圧ローラーにて接触させ、インク画像を転写した。

定着工程
画像が転写された印刷物は、プラズマ照射装置３により下記条件でプラズマ照射を受けた。これを試験試料３Ａとした。
（プラズマ照射条件）
処理圧力：常圧
導入ガス：窒素ガス０．５リットル／分
処理電圧：２３０Ｖ
処理電流：１．７Ａ
処理周波数：３０ｋＨｚ
処理速度：１００ｍｍ／ｓｅｃ

比較例
実施例３と同様の転写工程までで得られた印刷物を、定着工程（プラズマ処理）を経ることなく取り出し、これを試料３Ｂとした。

定着性評価試験
こうして得られた試験試料３Ａおよび３Ｂを、インク像の転写から摩耗試験開始までの時間を１０分として、耐摩耗試験器により試験し（加重２００ｇ・５０回）、定着性を評価した。この結果、試料３Ａの方が試料３Ｂに比べて定着性が良かった。

５．第２の実施形態
第１の実施形態では、インクジェット記録を適用した中間転写方式を採用し、画像記録には、中間転写体上にインク画像を形成するプロセスと、当該画像を記録媒体に転写するプロセスとを含むものとした。しかし上述のように、本発明において記録手段の制約はなく、また画像記録についても中間転写に限られるものではない。すなわち、記録媒体１０の被記録面に対して直接記録を行う方式のものでもよい。

図４はその実施形態に係る画像記録装置の一例であり、第１実施形態に係る各部と同様の機能を有する各部については対応箇所に同一符号を付してある。また、各部に対し上述と同様の適宜の変形や付加を加え得ることは勿論である。

本例の場合記録媒体１０は、その被記録面を上に向けた状態で、一対の搬送ローラー１１２Ａ間に張架されている搬送ベルト１１２に支持される。そして、画像固定成分の塗布装置５、インクジェットヘッド６、水分除去促進装置８およびプラズマ照射装置３の下を搬送される。

図５は本実施形態の画像記録動作を説明するためのフローチャートである。
本動作ではまず必要に応じた画像データの作成等を含む画像処理を行い（ステップＳ２１）、搬送ローラー１１２Ａないし搬送ベルト１１２の駆動を開始する（ステップＳ２３）。これに伴う記録媒体１０の搬送の過程で、その表面には装置５によって反応液が付与され（ステップＳ２７）、その後に記録部であるインクジェットヘッド６からインクが付与されて、画像記録が行われる（ステップＳ２９）。そして、記録媒体１０のさらなる搬送に伴い、水分除去促進装置８により、画像を構成するインク中の水分ないし溶剤成分が除去される（ステップＳ３１）。そして、当該記録画像に対してプラズマ処理が施されることで、定着処理が行われる（ステップＳ３５）。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す模式図である。 図１の画像形成装置に対応して構成することのできる制御系の一例を示すブロック図である。 図１および図２に示した構成により実施される画像記録動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す模式図である。 図４に示した構成により実施される画像記録動作を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 中間転写体
２ 表面層
３ 常圧プラズマ照射装置
４、５ 塗布装置
６ インクジェット記録装置
８ 水分除去促進装置
９ 加熱ローラー
１０ 記録媒体
１１ 加圧ローラー

Claims (9)

1. プラズマ処理により硬化する成分を含む記録剤を用いて記録媒体に記録された画像に対して前記プラズマ処理を施すことで、前記画像を前記記録媒体に定着させる工程を具えたことを特徴とする画像定着方法。
2. プラズマ処理により硬化する成分を含む記録剤を用いて記録媒体に画像を記録する記録工程と、
   前記記録された画像に対して前記プラズマ処理を行う工程と、
   を具えたことを特徴とする記録物の製造方法。
3. 前記記録工程は、
   中間転写体に、前記記録剤を付与して画像を形成する工程と、
   当該中間転写体上に形成された画像を前記記録媒体に転写する工程と、
   を有することを特徴とする請求項２に記載の記録物の製造方法。
4. 前記画像形成工程と前記転写工程との間に、前記中間転写体上に付与された記録剤の液体成分を低減させる工程を具えたことを特徴とする請求項３に記載の記録物の製造方法。
5. 前記中間転写体上に付与された記録剤中の成分を凝集させる処理を行う工程をさらに具えたことを特徴とする請求項３に記載の記録物の製造方法。
6. 前記中間転写体に画像を形成する前に、前記中間転写体にプラズマ処理を行う工程を更に具えたことを特徴とすることを特徴とする請求項３に記載の記録物の製造方法。
7. プラズマ処理により硬化する成分を含む記録剤を付与して記録媒体に画像を記録するための記録部と、
   前記記録媒体に記録された画像に対して前記プラズマ処理を行うためのプラズマ処理部と、
   を具えたことを特徴とする画像記録装置。
8. プラズマ処理により硬化する成分を含む記録剤を付与して中間転写体に画像を形成するための画像形成部と、
   前記中間転写体上に形成された画像を前記記録媒体に転写するための転写部と、
   前記記録媒体に転写された画像に対して前記プラズマ処理を行うためのプラズマ処理部と、
   を具えたことを特徴とする画像記録装置。
9. 前記プラズマ処理部は、前記中間転写体の表面改質を行うために、前記中間転写体にも前記プラズマ処理を施すことが可能であることを特徴とする請求項８に記載の画像記録装置。

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