JP2021030558A - 画像形成方法および画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】間転写体の劣化を抑制するとともに、転写性および定着性に優れ、高精細な画像を得ることができる画像形成方法を提供する。
【解決手段】中間転写体110の表面に活性光線硬化型インクを付与する工程と、中間転写体110の表面に付与された活性光線硬化型インクに第1の活性光線を照射する第1の活性光線照射工程と、記録媒体140に活性光線硬化型インクを転写する工程と、を有する。第1の活性光線の波長は、中間転写体110の透過率が70%以上であり、かつ、活性光線硬化型インクの吸光度が0.01以上となる波長である。
【選択図】図1

Description

本発明は、画像形成方法および画像形成装置に関する。
インクジェット法は、簡便かつ安価に画像を作製できるため、各種印刷、マーキング、細線形成、カラーフィルター等の特殊印刷を含む様々な印刷分野に応用されている。特に、インクジェット法は、版を用いずデジタル印刷が可能であるため、多様な画像を少量ずつ形成するような用途に特に好適である。
インクジェット法によって、紙などのインクを吸収する記録媒体に画像を形成するとき、インクジェットヘッドから吐出されて記録媒体に着弾したインクの一部は、記録媒体の内部へ浸透する。そのため、インク使用量を低減して画像形成を低コスト化しようとすると、画像の隠蔽率が低下してしまい、形成した画像にムラが生じやすくなる。一方で、上記記録媒体への浸透を抑制して記録媒体の表面でインクを広がりやすくするため、インクを低粘度化すると、インクが滲みやすく、高精細な画像を形成しにくい。
これに対し、インクを浸透させにくい中間転写体の表面に中間画像を形成し、その後、上記中間画像を記録媒体に転写すれば、より少量のインクによっても隠蔽率の高い画像を形成することができ、かつ、インクのにじみも抑制できるため、より低コストで高精細な画像形成が可能になると期待される。
そのために、活性光線を照射して中間転写体の表面に形成された中間画像を構成するインクの液滴を増粘させる方法がある。また、活性光線による中間転写体の劣化を抑制しつつ、インクの液滴を増粘させる画像形成方法も検討されている。
たとえば、特許文献1には、中間転写体の表面に形成された被硬化層上に水性インクを付与する工程と、上記水性インクが付与された被硬化層を中間転写体から記録媒体へ転写する転写工程と、を有し、上記転写工程前に、被硬化層に付与された水性インクに対して紫外線を照射して、水性インクを硬化する第1紫外線照射工程と、第1紫外線照射工程後、被硬化層に対して紫外線を照射して被硬化層を硬化する第2紫外線照射工程と、を有することが記載されている。特許文献1によると、上記画像形成方法は、第1紫外線照射工程と第2紫外線照射工程とにおいて異なる波長の紫外線を用いて、水性インクおよび被硬化層を硬化させることにより、被硬化層と記録媒体との定着性の低下を抑制できるとされている。
また、特許文献2には、中間転写体上に、硬化性溶液層を形成する硬化性溶液層形成手段と、記録媒体に硬化性溶液層を転写する転写手段と、中間転写体の内側に配置され、硬化性溶液層に紫外線を含む光(波長領域250〜500nm)を照射するための第1の刺激供給手段と、中間転写体の外側に配置され、記録媒体に転写された硬化性溶液層に紫外線を含む光(波長領域250〜500nm)を照射するための第2の刺激供給手段と、を有する記録装置が記載されている。特許文献2によると、上記第1の刺激供給手段において、硬化性溶液層に照射する紫外線を含む光の積算照射強度に対する硬化波長領域(310〜370nm)における積算照射強度の割合を、上記第2の刺激供給手段が硬化性溶液層に照射する紫外線を含む光の積算照射強度に対する硬化波長領域(310〜370nm)における積算照射強度の割合よりも大きくすることにより、画像への所望する転写性および定着性を得ることができるとともに、中間転写体の劣化も抑制できるとされている。
特開2013−184453号公報 特開2009−226890号公報
特許文献1のように、転写工程前と転写工程後とで、異なる波長の活性光線をインクに対して照射することにより、インクの転写性、およびインクと記録媒体との定着性は改善されるが、所望する中間転写体の耐久性を得られないことがあった。一方、特許文献2のように、中間転写体に照射される活性光線の積算照射強度を小さくすることにより中間転写体の劣化は抑制し得るものの、所望するインクの転写性、およびインクと記録媒体との定着性を得られないことがあった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、中間転写体の劣化を抑制するとともに、転写性および定着性に優れ、高精細な画像を得ることができる画像形成方法を提供すること、および画像形成装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一実施の形態に係る画像形成方法は、中間転写体の表面に活性光線硬化型インクを付与する工程と、前記中間転写体の表面に付与された活性光線硬化型インクに第1の活性光線を照射する第1の活性光線照射工程と、記録媒体に前記活性光線硬化型インクを転写する工程と、を有し、前記第1の活性光線の波長は、前記中間転写体の透過率が70%以上であり、かつ、前記活性光線硬化型インクの吸光度が0.01以上となる波長である。
また、上記課題を解決するため、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置は、中間転写体と、前記中間転写体の表面に活性光線硬化型インクを付与するインク付与部と、前記中間転写体の表面に付与された活性光線硬化型インクに第1の活性光線を照射する第1の活性光線照射部と、記録媒体に前記活性光線硬化型インクを転写する転写部と、前記記録媒体に転写された前記活性光線硬化型インクに、第2の活性光線を照射する第2の活性光線照射部と、を有し、前記第1の活性光線照射部は、前記中間転写体の透過率が70%以上であり、かつ、前記活性光線硬化型インクの吸光度が0.01以上となる波長の活性光線を照射する。
本発明によれば、中間転写体の劣化を抑制するとともに、転写性および定着性に優れ、高精細な画像を得ることができる画像形成方法を提供すること、および画像形成装置を提供することができる。
図1は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の例示的な構成を示す模式図である。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
1.画像形成方法
本発明の実施の形態に係る画像形成方法は、中間転写体の表面に活性光線硬化型インクを付与する工程と、上記中間転写体の表面に付与された活性光線硬化型インクに第1の活性光線を照射する第1の活性光線照射工程と、記録媒体に上記活性光線硬化型インクを転写する工程と、を有する。また、上記画像形成方法は、記録媒体に転写された上記活性光線硬化型インクに、第2の活性光線を照射する第2の活性光線照射工程をさらに有することが好ましい。
また、本実施の形態において、上記第1の活性光線の波長に対する上記中間転写体の透過率は、70%以上であり、上記第1の活性光線の波長における上記活性光線硬化型インクの吸光度は、0.01以上であることが好ましい。以下、各工程について説明する。
1−1.活性光線硬化型インクを付与する工程
活性光線硬化型インクを付与する工程は、中間転写体の表面に活性光線硬化型インクを付与して、中間画像を形成する工程である。
[活性光線硬化型インク]
本実施の形態に係る活性光線硬化型インクは、活性光線重合性化合物、および第1の重合開始剤と第2の重合開始剤とを含む、少なくとも2種類以上の重合開始剤を含み、活性光線の照射により上記活性光線重合性化合物が重合および架橋して硬化するインクである。また、上記活性光線硬化型インクは、必要に応じて、ゲル化剤、重合禁止剤、染料および顔料などの色材、顔料を分散させるための分散剤、顔料を基材に定着させるための定着樹脂、界面活性剤、pH調整剤、保湿剤、紫外線吸収剤などを含有してもよい。上記その他の成分は、上記組成物中に、1種類のみが含まれていてもよく、2種類以上が含まれていてもよい。
(活性光線重合性化合物)
上記活性光線重合性化合物は、活性光線の照射により架橋または重合する化合物である。活性光線の例には、紫外線、エックス線およびγ線などが含まれる。上記活性光線の中では、紫外線が好ましい。上記活性光線重合性化合物の例には、ラジカル重合性化合物、カチオン重合性化合物、またはそれらの混合物が含まれる。上記活性光線重合性化合物の中では、ラジカル重合性化合物が好ましい。なお、上記活性光線重合性化合物は、モノマー、重合性オリゴマー、プレポリマーおよびこれらの混合物のいずれであってもよい。
ラジカル重合性化合物とは、分子中にエチレン性不飽和二重結合基を有する化合物である。ラジカル重合性化合物は、単官能または多官能の化合物でありうる。ラジカル重合性化合物の例には、不飽和カルボン酸エステル化合物である、(メタ)アクリレートが含まれる。なお、本発明において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレートまたはメタアクリレートを意味し、「(メタ)アクリロイル基」は、アクリロイル基またはメタアクリロイル基を意味し、「(メタ)アクリル」は、アクリルまたはメタクリルを意味する。
単官能の(メタ)アクリレートの例には、イソアミル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソミルスチル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル−ジグリコール(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシプロピレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイロキシエチルコハク酸、2−(メタ)アクリロイロキシエチルフタル酸、2−(メタ)アクリロイロキシエチル−2−ヒドロキシエチル−フタル酸およびt−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレートが含まれる。
多官能の(メタ)アクリレートの例には、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラ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、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(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)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、ジメチロール−トリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのPO付加物ジ(メタ)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(メタ)アクリレート、ポリテトラメ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アクリレートおよびトリプロピレングリコールジアクリレートなどの2官能の(メタ)アクリレート;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートなどの3官能の(メタ)アクリレート;ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、グリセリンプロポキシトリ(メタ)アクリレートおよびペンタエリスリトールエトキシテトラ(メタ)アクリレートなどの3官能以上の(メタ)アクリレート;ポリエステルアクリレートオリゴマーを含む(メタ)アクリロイル基を有するオリゴマー、ならびにこれらの変性物などが含まれる。上記変性物の例には、エチレンオキサイド基を挿入したエチレンオキサイド変性(EO変性)アクリレート、およびプロピレンオキサイドを挿入したプロピレンオキサイド変性(PO変性)アクリレートが含まれる。
また、カチオン重合性化合物とは、分子中にカチオン重合性基を有する化合物である。カチオン重合性化合物の例には、エポキシ化合物、ビニルエーテル化合物およびオキセタン化合物などが含まれる。
上記エポキシ化合物の例には、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3′,4′−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、ビニルシクロヘキセンモノエポキサイド、ε−カプロラクトン変性3,4−エポキシシクロヘキシルメチル3′,4′−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、1−メチル−4−(2−メチルオキシラニル)−7−オキサビシクロ[4,1,0]ヘプタン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル−5,5−スピロ−3,4−エポキシ)シクロヘキサノン−メタ−ジオキサンおよびビス(2,3−エポキシシクロペンチル)エーテルなどの脂環式エポキシ樹脂、1,4−ブタンジオールのジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールのジグリシジルエーテル、グリセリンのトリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンのトリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールのジグリシジルエーテル、プロピレングリコールのジグリシジルエーテル、エチレングリコール、プロピレングリコール、およびグリセリンなどの脂肪族多価アルコールに1種類または2種類以上のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドなど)を付加することにより得られるポリエーテルポリオールのポリグリシジルエーテルなどを含む脂肪族エポキシ化合物、ならびに、ビスフェノールAまたはそのアルキレンオキサイド付加体のジまたはポリグリシジルエーテル、水素添加ビスフェノールAまたはそのアルキレンオキサイド付加体のジまたはポリグリシジルエーテル、およびノボラック型エポキシ樹脂などを含む芳香族エポキシ化合物などが含まれる。
上記ビニルエーテル化合物の例には、エチルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、オクタデシルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、イソプロペニルエーテル−o−プロピレンカーボネート、ドデシルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、およびオクタデシルビニルエーテルなどを含むモノビニルエーテル化合物、ならびにエチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、プロピレングリコールジビニルエーテル、ジプロピレングリコールジビニルエーテル、ブタンジオールジビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、およびトリメチロールプロパントリビニルエーテルなどを含むジまたはトリビニルエーテル化合物などが含まれる。
上記オキセタン化合物の例には、3−ヒドロキシメチル−3−メチルオキセタン、3−ヒドロキシメチル−3−エチルオキセタン、3−ヒドロキシメチル−3−プロピルオキセタン、3−ヒドロキシメチル−3−ノルマルブチルオキセタン、3−ヒドロキシメチル−3−フェニルオキセタン、3−ヒドロキシメチル−3−ベンジルオキセタン、3−ヒドロキシエチル−3−メチルオキセタン、3−ヒドロキシエチル−3−エチルオキセタン、3−ヒドロキシエチル−3−プロピルオキセタン、3−ヒドロキシエチル−3−フェニルオキセタン、3−ヒドロキシプロピル−3−メチルオキセタン、3−ヒドロキシプロピル−3−エチルオキセタン、3−ヒドロキシプロピル−3−プロピルオキセタン、3−ヒドロキシプロピル−3−フェニルオキセタン、3−ヒドロキシブチル−3−メチルオキセタン、1,4ビス{[(3−エチル−3−オキセタニル)メトキシ]メチル}ベンゼン、3−エチル−3−(2−エチルヘキシロキシメチル)オキセタンおよびジ[1−エチル(3−オキセタニル)]メチルエーテルなどが含まれる。
上記活性光線重合性化合物の含有量は、例えば、活性光線硬化型インクの全質量に対して1.0質量%以上97質量%以下であることが好ましく、30質量%以上90質量%以下とすることがより好ましい。
(重合開始剤)
本実施の形態に係る活性光線硬化型インクは、重合開始剤を含むことができる。上記重合開始剤は、活性光線の照射により、上記活性光線重合性化合物の重合を開始できるものであればよい。たとえば、上記活性光線硬化型インクがラジカル重合性化合物を有するときは、重合開始剤は光ラジカル開始剤とすることができ、上記活性光線硬化型インクがカチオン重合性化合物を有するときは、重合開始剤は光カチオン開始剤(光酸発生剤)とすることができる。
ラジカル重合開始剤には、分子内結合開裂型のラジカル重合開始剤と分子内水素引き抜き型のラジカル重合開始剤とが含まれる。
分子内結合開裂型のラジカル重合開始剤の例には、ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン、2−メチル−2−モルホリノ(4−メチルチオフェニル)プロパン−1−オン、および2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノンなどを含むアセトフェノン系の開始剤、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、およびベンゾインイソプロピルエーテルなどを含むベンゾイン類、2,4,6−トリメチルベンゾインジフェニルホスフィンオキシドなどを含むアシルホスフィンオキシド系の開始剤、ならびに、ベンジルおよびメチルフェニルグリオキシエステルなどが含まれる。
分子内水素引き抜き型のラジカル重合開始剤の例には、ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチル−ジフェニルサルファイド、アクリル化ベンゾフェノン、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、および3,3’−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノンなどを含むベンゾフェノン系の開始剤、2−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントンなどを含むチオキサントン系の開始剤、ミヒラーケトン、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノンなどを含むアミノベンゾフェノン系の開始剤、10−ブチル−2−クロロアクリドン、2−エチルアンスラキノン、9,10−フェナンスレンキノン、ならびにカンファーキノンなどが含まれる。
カチオン系の重合開始剤の例には、光酸発生剤が含まれる。光酸発生剤の例には、ジアゾニウム、アンモニウム、ヨードニウム、スルホニウム、およびホスホニウムなどを含む芳香族オニウム化合物のB(C 、PF 、AsF 、SbF 、CFSO 塩など、スルホン酸を発生するスルホン化物、ハロゲン化水素を光発生するハロゲン化物、ならびに鉄アレン錯体などが含まれる。
本実施の形態に係る活性光線硬化型インクは、第1の重合開始剤と第2の重合開始剤とを含む、少なくとも2種類以上のラジカル重合開始剤を含有することが好ましい。重合開始剤は、通常、長波長側の電磁波に対する吸光度が低く、低波長になるほど吸光度が高くなる。長波長側から短波長側へと吸光度を測定していったときに、上記第1の重合開始剤の吸光度が0.01以上となる活性光線の波長は、400nm〜500nmであることが好ましく、400nm〜450nmであることがより好ましく、400nm以上440nm未満であることがさらに好ましい。また、第2の重合開始剤の吸光度が0.01以上となる活性光線の波長は、330nm〜460nmであることが好ましく、370nm以上410nm未満であることがより好ましい。第1の重合開始剤としては「IRGACURE 819」(BASF社製、「IRGACURE」は同社の登録商標)、「IRGACURE 369」(BASF社製)が好ましく、第2の重合開始剤としては「IRGACURE 379」(BASF社製)、「Darocur TPO」(BASF社製、「Darocur」は同社社の登録商標)が好ましい。なお、上記第1の重合開始剤と第2の重合開始剤の反応が開始する波長は、分光光度計「UV−2550」(株式会社島津製作所製)を用いて測定することができる。
活性光線硬化型インクが、反応を開始する活性光線の波長が異なる、上記第1の重合開始剤と第2の重合開始剤とを含むことにより、第1の活性光線照射工程および第2の活性光線照射工程において、必要な活性光線硬化型インクの状態にすることができる。第1の活性光線照射工程で必要な活性光線硬化型インクの状態とは、活性光線硬化型インクの濡れ性が確保できる程度に増粘している状態のことであり、第2の活性光線照射工程において、必要な活性光線硬化型インクの状態とは、活性光線硬化型インクが完全に硬化して、記録媒体に定着している状態である。
また、第1の重合開始剤の吸光度は、第1の活性光線の波長(たとえば400nm〜500nm)において、0.01以上であることが好ましく、0.01以上0.2未満であることがより好ましく、0.1以上0.2未満であることがより好ましい。また、第2の活性光線の波長(たとえば330nm〜460nm)において、0.2以上であることが好ましい。
第2の重合開始剤の吸光度は、第1の活性光線の波長(たとえば400nm〜500nm)において、0.01以下であることが好ましい。また、第2の活性光線の波長(たとえば330nm〜460nm)において、0.01以上であることが好ましく、0.2以上であることがより好ましい。ここで、「吸光度」とは、活性光線硬化型インクを活性光線が通った際に強度がどの程度弱まるかを示す無次元量のことである。
第1の重合開始剤および第2の重合開始剤の吸光度は、これらの重合開始剤を0.01質量%含有するアセトニトリル中の透過率を分光光度計(たとえば、「UV−2550」(株式会社島津製作所製))を用いて測定し、次いで、測定された透過率の値(式(1))を下記式(2)に代入して求めることができる。
透過率(%T)=(I/I0)×100% (1)
吸光度(A) =−log(%T/100)
=−log(I/I0)
=log(I0/I) (2)
(I0:入力光の放射発散度、I:透過後の放射発散度)
また、上記第1の重合開始剤および第2の重合開始剤の含有量は、活性光線の照射によって活性光線硬化型インクが十分に硬化し、かつ活性光線硬化型インクの吐出性を低下させない範囲において、任意に設定することができる。たとえば、上記第1の重合開始剤の含有量は、活性光線硬化型インクの全質量に対して、0.1質量%以上20.0質量%以下であることが好ましく、1.0質量%以上12.0質量%以下であることがより好ましい。上記範囲にすることにより、第1の活性光線照射工程における第1の活性光線の照射(後述)により活性光線硬化型インクが硬化し過ぎず、適度な粘度を有することができる。
また、上記第2の重合開始剤の含有量は、活性光線硬化型インクの全質量に対して、0.1質量%以上20.0質量%以下であることが好ましく、1.0質量%以上12.0質量%以下であることがより好ましい。本実施の形態において、上記活性光線硬化型インクの全質量に対する、上記第2の活性光線照射工程で反応を開始する第2の重合開始剤の含有量は、上記第1の活性光線照射工程で反応を開始する第1の重合開始剤の含有量よりも多いことが好ましい。第1の重合開始剤の含有量と第2の重合開始剤の含有量との比率は、1:1.5〜1:5であることが好ましく、1:3であることがより好ましい。上記範囲とすることにより、第2の活性光線照射工程における第2の活性光線の照射により、活性光線硬化型インクを完全に硬化させることができる。
(重合禁止剤)
上記活性光線硬化型インクは、重合禁止剤を含むことができる。
上記重合禁止剤の例には、(アルキル)フェノール、ハイドロキノン、カテコール、レゾルシン、p−メトキシフェノール、t−ブチルカテコール、t−ブチルハイドロキノン、ピロガロール、1,1−ピクリルヒドラジル、フェノチアジン、p−ベンゾキノン、ニトロソベンゼン、2,5−ジ−t−ブチル−p−ベンゾキノン、ジチオベンゾイルジスルフィド、ピクリン酸、クペロン、アルミニウムN−ニトロソフェニルヒドロキシルアミン、トリ−p−ニトロフェニルメチル、N-(3−オキシアニリノ−1,3−ジメチルブチリデン)アニリンオキシド、ジブチルクレゾール、シクロヘキサノンオキシムクレゾール、グアヤコール、o−イソプロピルフェノール、ブチラルドキシム、メチルエチルケトキシム、シクロヘキサノンオキシムが含まれる。
上記重合禁止剤の含有量は、インクの全質量に対して0.05質量%以下以上0.2質量%以下とすることができる。
(ゲル化剤)
上記活性光線硬化型インクは、ゲル化剤を含むことができる。
ゲル化剤の例には、ジペンタデシルケトン、ジヘプタデシルケトン、ジリグノセリルケトン、ジベヘニルケトン、ジステアリルケトン、ジエイコシルケトン、ジパルミチルケトン、ジミリスチルケトン、ラウリルミリスチルケトン、ラウリルパルミチルケトン、ミリスチルパルミチルケトン、ミリスチルステアリルケトン、ミリスチルベヘニルケトン、パルミチルステアリルケトン、バルミチルベヘニルケトンおよびステアリルベヘニルケトン等の脂肪族ケトン化合物;パルミチン酸セチル、ステアリン酸ステアリル、ベヘニン酸ベヘニル、イコサン酸イコシル、ステアリン酸ベヘニル、ステアリン酸パルミチル、ステアリン酸ラウリル、パルミチン酸ステアリル、ミリスチン酸ミリスチル、ミリスチン酸セチル、ミリスチン酸オクチルドデシル、オレイン酸ステアリル、エルカ酸ステアリル、リノール酸ステアリル、オレイン酸ベヘニルおよびリノール酸アラキジル等の脂肪族エステル化合物;N−ラウロイル−L−グルタミン酸ジブチルアミド、N−(2−エチルヘキサノイル)−L−グルタミン酸ジブチルアミド等のアミド化合物;1,3:2,4−ビス−O−ベンジリデン−D−グルシトール等のジベンジリデンソルビトール類;パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラクタム等の石油系ワックス;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、木ロウ、ホホバ油、ホホバ固体ロウ、およびホホバエステル等の植物系ワックス;ミツロウ、ラノリンおよび鯨ロウ等の動物系ワックス;モンタンワックス、および水素化ワックス等の鉱物系ワックス;硬化ヒマシ油または硬化ヒマシ油誘導体;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またはポリエチレンワックス誘導体等の変性ワックス;ベヘン酸、アラキジン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ラウリン酸、オレイン酸、およびエルカ酸等の高級脂肪酸;ステアリルアルコール、ベヘニルアルコール等の高級アルコール;12−ヒドロキシステアリン酸等の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;ラウリン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、12−ヒドロキシステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド;N−ステアリルステアリン酸アミド、N−オレイルパルミチン酸アミド等のN−置換脂肪酸アミド;N,N’−エチレンビスステアリルアミド、N,N’−エチレンビス−12−ヒドロキシステアリルアミド、およびN,N’−キシリレンビスステアリルアミド等の特殊脂肪酸アミド;ドデシルアミン、テトラデシルアミンまたはオクタデシルアミンなどの高級アミン;ステアリルステアリン酸、オレイルパルミチン酸、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等の脂肪酸エステル化合物;ショ糖ステアリン酸、ショ糖パルミチン酸等のショ糖脂肪酸エステル;ポリエチレンワックス、α−オレフィン無水マレイン酸共重合体ワックス等の合成ワックス;重合性ワックス;ダイマー酸;ダイマージオール等が含まれる。これらのワックスは、1種類のみを単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
上記ゲル化剤の含有量は、活性光線硬化型インクの全質量に対して0.5質量%以上10.0質量%未満であることが好ましく、活性光線硬化型インクの全質量に対して1.0質量%以上10.0質量%以下であることがより好ましく、活性光線硬化型インクの全質量に対して2.0質量%以上7.0質量%以下であることがさらに好ましい。
(色材)
上記活性光線硬化型インクは、色材を含むことができる。色材には、顔料および染料が含まれる。活性光線硬化型インクの分散安定性をより高め、かつ耐候性が高い画像を形成する観点からは、色材は顔料であることが好ましい。顔料の例には、有機顔料および無機顔料が含まれる。染料の例には、各種の油溶性染料が含まれる。
上記顔料は、形成すべき画像の色などに応じて、例えば、カラーインデックスに記載される赤またはマゼンタ顔料、黄顔料、緑顔料、青またはシアン顔料および黒顔料から選択することができる。
顔料または染料の含有量は、インクの全質量に対して0.1質量%以上20.0質量%以下であることが好ましく、0.4質量%以上10.0質量%以下であることがより好ましい。顔料または染料の含有量が、インクの全質量に対して0.1質量%以上であると、得られる画像の発色が十分となる。顔料または染料の含有量がインクの全質量に対して20.0質量%以下であると、インクの粘度が高まりすぎない。
(分散剤)
上記顔料は、分散剤で分散されていてもよい。上記分散剤は、上記顔料を十分に分散させることができればよい。分散剤の例には、水酸基含有カルボン酸エステル、長鎖ポリアミノアマイドと高分子量酸エステルの塩、高分子量ポリカルボン酸の塩、長鎖ポリアミノアマイドと極性酸エステルの塩、高分子量不飽和酸エステル、高分子共重合物、変性ポリウレタン、変性ポリアクリレート、ポリエーテルエステル型アニオン系活性剤、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩、芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物塩、ポリオキシエチレンアルキル燐酸エステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、およびステアリルアミンアセテートが含まれる。
(定着樹脂)
上記活性光線硬化型インクは、塗膜の耐擦性およびブロッキング耐性をより高めるため、定着樹脂を含有してもよい。
定着樹脂の例には、(メタ)アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリシロキサン樹脂、マレイン酸樹脂、ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ニトロセルロース、酢酸セルロース、エチルセルロース、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、およびアルキド樹脂が含まれる。
上記定着樹脂の含有量は、たとえば、活性光線重合性化合物の全質量に対して1.0質量%以上10.0質量%以下とすることができる。
(界面活性剤)
上記活性光線硬化型インクは、界面活性剤を含有してもよい。
界面活性剤は、インクの表面張力を調整して、付与後のインクの基材に対する濡れ性を調整したり、隣接する液滴間の合一を抑制したりすることができる。
界面活性剤の例には、シリコン系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤、およびパーフルオロアルケニル基を有するフッ素系界面活性剤などが含まれる。
界面活性剤の含有量は、活性光線硬化型インクの全質量に対して0.001質量%以上10質量%以下であることが好ましく、0.001質量%以上1.0質量%以下であることがより好ましい。
(その他の成分)
上記活性光線硬化型インクは、上記成分以外に、必要に応じて、多糖類、粘度調整剤、比抵抗調整剤、皮膜形成剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、退色防止剤、防黴剤、防錆剤などを含んでもよい。
(活性光線硬化型インクの物性)
上記活性光線硬化型インクの粘度は、40℃において、1×10mPa・s以上5×10mPa・s未満であることが好ましく、3×10mPa・s以上1×10mPa・s未満であることがより好ましい。インク付与時の中間転写体の温度における粘度が1×10mPa・s以上であると、中間転写体に付与された活性光線硬化型インクの液滴が広がり難く、液滴同士が合一し難い。一方で、インク付与時の中間転写体の温度における粘度が5×10mPa・s未満であると、インクジェットヘッドからの吐出性が良好となる。
また、インクジェットヘッドからの射出性をより高める観点からは、上記活性光線硬化型インクの80℃における粘度は3mPa・s以上20mPa・s以下であることが好ましい。80℃における粘度が3mPa・s以上20mPa・s以下であると、インクジェットヘッドからの上記活性光線硬化型組成物の射出時に組成物がゲル化しにくいため、より安定して上記活性光線重合性化合物を射出することができる。また、活性光線硬化型インクがゲル化剤を含有している場合には、着弾して常温に降温した際にインクを十分にゲル化させる観点から、上記活性光線硬化型インクの25℃における粘度は1000mPa・s以上であることが好ましい。25℃における粘度が1000mPa・s以上であると、中間転写体に付与されたインク液滴が過剰に広がり難く、液滴同士が合一し難い。
上記活性光線硬化型インクの40℃における粘度、80℃における粘度は、レオメータにより、活性光線硬化型インクの動的粘弾性の温度変化を測定することにより求めることができる。たとえば、上記活性光線硬化型インクの40℃における粘度および80℃における粘度は、レオメータにより、活性光線硬化型インクを100℃に加熱し、ストレス制御型レオメータ(AntonPaar社製、Physica MCR301(コーンプレートの直径:75mm、コーン角:1.0°))によって粘度を測定しながら、剪断速度11.7(1/s)、降温速度0.1℃/sの条件で20℃までインクを冷却して得られた粘度の温度変化曲線において40℃および80℃における粘度をそれぞれ読み取ることにより求める。
上記活性光線硬化型インクの吸光度は、第1の活性光線の波長(400nm〜500nm)において、0.01以上0.2未満であることが好ましく、第2の活性光線の波長(330nm〜460nm)において、0.2以上であることが好ましい。なお、上記活性光線硬化型インクの吸光度は、上述した式(1)および式(2)を用いて測定した上記活性光線硬化型インクの吸光度であってもよいし、上述した方法で測定した活性光線硬化型インクに含まれる重合開始剤の吸光度であってもよい。
[活性光線硬化型インクの調製方法]
上記活性光線硬化型インクは、前述の活性光線重合性化合物、第1の重合開始剤と第2の重合開始剤とを含む、少なくとも2種類以上の重合開始剤、重合禁止剤、色材と、任意のその他の成分とを、加熱下において混合することにより調製することができる。この際、得られた混合液を所定のフィルターで濾過することが好ましい。なお、顔料を含有するインクを調製する際は、顔料、活性光線重合性化合物を含む顔料分散液を調製し、その後、顔料分散液と他の成分とを混合することが好ましい。顔料分散液は、分散剤をさらに含んでもよい。
上記顔料分散液は、活性光線重合性化合物に顔料を分散して調製することができる。顔料の分散は、例えば、ボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミル、アジテータ、ヘンシェルミキサ、コロイドミル、超音波ホモジナイザー、パールミル、湿式ジェットミル、ペイントシェーカーなどを用いて行えばよい。このとき、分散剤を添加してもよい。
[活性光線硬化型インクの付与方法]
上記活性光線硬化型インクを中間転写体の表面に付与する方法は、特に限定されず、スプレー塗布、浸漬法、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、インクジェット法などの公知の方法を使用することができる。本実施の形態では、中間転写体の表面に活性光線硬化型インクを付与して、中間画像を形成する工程では、活性光線硬化型インクを、インクジェットヘッドから吐出して、中間転写体の表面に付与する、インクジェット法を用いることが好ましい。
インクジェット法で使用するインクジェットヘッドは、オンデマンド方式およびコンティニュアス方式のいずれのインクジェットヘッドでもよい。オンデマンド方式のインクジェットヘッドの例には、シングルキャビティー型、ダブルキャビティー型、ベンダー型、ピストン型、シェアーモード型およびシェアードウォール型を含む電気−機械変換方式、ならびにサーマルインクジェット型およびバブルジェット(バブルジェットはキヤノン株式会社の登録商標)型を含む電気−熱変換方式等が含まれる。
また、インクジェットヘッドは、スキャン式およびライン式のいずれのインクジェットヘッドでもよい。
このとき、活性光線硬化型インクの液滴の吐出性を高めるために、インクジェットヘッド内の活性光線硬化型インクを40〜120℃に加熱して、上記加熱された活性光線硬化型インクを吐出することが好ましい。
また、上記活性光線硬化型インクがゲル化剤を含むときは、インクジェットヘッド内の活性光線硬化型インクの温度を、活性光線硬化型のゲル化温度より10℃以上40℃未満高い温度に設定することが好ましい。インクジェットヘッド内の活性光線硬化型インクの温度をゲル化温度+10℃以上にすることで、インクジェットヘッド内もしくはノズル表面で活性光線硬化型インクがゲル化することがなく、活性光線硬化型インクを良好に射出することができる。また、インクジェットヘッド内の活性光線硬化型インクの温度を活性光線硬化型インクのゲル化温度+40℃未満とすることで、インクジェットヘッドの熱的負荷を小さくすることができる。特に、ピエゾ素子を用いたインクジェットヘッドでは、熱的負荷による性能低下が生じやすいため、活性光線硬化型インクの温度を上記範囲内とすることが特に好ましい。
上記活性光線硬化型インクがゲル化剤を含むときは、中間転写体の表面に付与された活性光線硬化型インクは、ゲル化剤が結晶化してピニングされる。これにより、活性光線硬化型インクが付与されて形成されたドットがより濡れ広がりにくくなり、活性光線硬化型インクが上記中間転写体の表面に着弾して形成されたドット同士が合一するのを抑制することができる。
このとき、活性光線硬化型インクのピニング性を高めるために、中間転写体の表面温度をゲル化剤のゲル化温度の付近またはそれ以下としてもよい。
(中間転写体)
中間転写体は、芳香族ポリイミド(PI)、芳香族ポリアミドイミド(PAI)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、芳香族ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、芳香族ポリカーボネート、および芳香族ポリエーテルケトンなどのベンゼン環を含む構造単位を有する樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ならびにこれらの混合物または共重合物などを含む基材層を有する。また、中間転写体は、基材層に加えて、インクの付与面側に、シリコーンゴム(SR)、クロロプンゴム(CR)、ニトリルゴム(NBR)およびエピクロルヒドリンゴム(ECO)などのゴム、エラストマーおよび弾性樹脂など含む弾性層、ならびに、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)、およびポリフッ化ビニリデン(PVDF)などのフッ素樹脂ならびにアクリル樹脂などを含む表面層、の双方またはいずれかを有してもよい。
あるいは、中間転写体は、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリイミドフィルム、1,4−ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム、ポリフェニレンサルフィドフィルム、ポリスチレン(PS)フィルム、ポリプロピレン(PP)フィルム、ポリサルホンフィルム、アラミドフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、ポリエチレン(PE)フィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ナイロンフィルム、ポリイミドフィルム、およびアイオノマーフィルムなどの樹脂フィルム、セロハン、酢酸セルロースなどのセルロース誘導体から形成されていてもよい。
これまで、活性光線硬化型インクを中間転写体の表面に直接付与する工程について説明してきたが、これに限定されない。活性光線硬化型インクを中間転写体の表面に付与する工程の前に、中間転写体の表面にプレコート液を付与する工程を有していてもよい。
(プレコート液)
プレコート液は、水および水溶性有機溶剤などの液体成分を用いることができる。プレコート液中には、表面張力および粘度を調整するための調整剤を含んでも良い。
上記水溶性有機溶剤の例には、グリコール、ポリアルキレングリコール、グリセリン、または、それらの重合体、共重合体などが含まれる。また、上記調整剤の例には界面活性剤や親水性高分子などが含まれる。
プレコート液は、スプレー塗布、ノズルやスリットを用いたスパイラル塗布、ディッピング塗布、ロールコーター塗布など公知の液体塗布方法を用いて、中間転写体の表面全体に付与されることが好ましい。
活性光線硬化型インクを中間転写体の表面に付与する前に、プレコート液を中間転写体の表面全体に付与することにより、記録媒体への転写時に中間転写体の表面から中間画像が剥離しやすくなる。
1−2.第1の活性光線照射工程
第1の活性光線照射工程は、中間転写体の表面に付与された活性光線硬化型インクに第1の活性光線を照射する工程である。第1の活性光線照射工程では、第1の活性光線を中間転写体の裏面側から照射することにより、中間転写体の表面に付与された活性光線硬化型インクを、裏面側の硬度が高くなり、表面側の硬度が低くなるように増粘させることができる。そのため、活性光線硬化型インクは、転写時の押圧による組成物のつぶれが生じにくく、かつ、転写時に記録媒体への十分な濡れ性を有するため記録媒体への定着性が高まりやすい。
第1の活性光線の波長は、上記中間転写体の透過率が70%以上であり、活性光線硬化型インクの吸光度が0.01以上となる波長であればよいが、400nm〜500nmであることが好ましく、400nm〜450nmであることがより好ましく、400nm以上440nm未満であることがさらに好ましい。
中間転写体の透過率が70%以上である活性光線を本工程で照射すると、中間転写体の裏面側から活性光線を照射しても、十分な量の活性光線が中間画像の裏面側に到達することができるので、活性光線硬化型インクを十分に増粘させることができる。また、中間転写体の透過率が70%以上とすることにより、中間転写体が活性光線を過剰に吸収することによる、中間転写体の劣化を抑制することができる。これにより、中間転写体を長期間使用することができるようになる。上記観点から、本工程では、中間転写体の透過率が85%以上である活性光線を照射することが好ましい。第1の活性光線に対する中間転写体の透過率は、分光光度計「UV−2550」(株式会社島津製作所製)などを用いて測定することができる。
第1の活性光線照射工程は、中間転写体の表面に活性光線硬化型インクを付与する工程が開始されてから記録媒体に活性光線硬化型インクを転写する工程(後述)が完了するまでの間に行われればよい。上記期間内に行われる限りにおいて、活性光線硬化型インクの付与をしている間に第1の活性光線照射工程を行ってもよいし、活性光線硬化型インクを転写している間に第1の活性光線照射工程を行ってもよい。
なお、中間転写体の表面とは、活性光線硬化型インクが付与されている面(転写工程においては、記録媒体と接触する面)のことであり、中間転写体の裏面とは、活性光線硬化型インクが付与されていない面(転写工程においては、記録媒体と接触しない面)のことである。
本実施の形態において、第1の活性光線の波長に対する上記中間転写体の透過率は70%以上であるので、中間転写体の裏面側から第1の活性光線を照射した場合であっても、十分な量の活性光線が上記中間転写体を透過して活性光線硬化型インクに到達する。これにより、中間転写体の表面に付与された活性光線硬化型インクは、中間転写体に接触して押圧される裏面側の硬度がより高くなり、かつ、記録媒体に接触する表面側の硬度がより低くなるように増粘される。また、本実施形態では、活性光線硬化型インクを、第1の活性光線の波長における吸光度が0.01以上のものとしている。これにより、第2の重合開始剤を、第1の活性光線照射工程では反応させずに、第2の活性光線照射工程において反応させるようにすることができ、第2の活性光線照射工程において活性光線硬化型インクを十分に硬化させることができる。
1−3.活性光線硬化型インクを転写する工程
活性光線硬化型インクを転写する工程は、第1の活性光線照射工程において増粘された活性光線硬化型インクを、中間転写体から記録媒体の表面に転写する工程である。記録媒体に転写する際に、上記中間転写体の表面に形成された活性光線硬化型インクを加圧部材で加圧する工程を、さらに含んでもよい。上記画像を加圧する際の、上記加圧部材の温度は、20℃以上90℃以下であることが好ましく、20℃以上80℃以下であることがより好ましい。上記加圧部材の温度を上記範囲にすることにより、上記活性光線硬化型インクのガラス転移点(Tg)が室温よりも高い場合であっても、転写性を低下させることなく、上記活性光線硬化型インクを中間転写体から上記記録媒体に転写することができる。なお、第1の活性光線の照射は、転写する工程と同時に行ってもよい。
1−4.第2の活性光線照射工程
第2の活性光線照射工程は、記録媒体に転写された活性光線硬化型インクに、第2の活性光線を照射する工程である。上記第2の活性光線の波長は、上記第1の活性光線の波長よりも短波長であることが好ましい。第2の活性光線の波長は330nm〜460nmであること好ましく、370nm以上410nm未満であることがより好ましい。
第2の活性光線照射工程では、本実施の形態にかかる活性光線硬化型インクに含まれる、第2の重合開始剤の反応が開始する。第2の重合開始剤の反応が開始することにより、記録媒体に転写された活性光線硬化型インクを完全に硬化(本硬化)させることができる。これにより、記録媒体と活性光線硬化型インクの定着性を高めることができる。
本実施の形態では、第1の活性光線の波長と第2の活性光線の波長を異なる波長とし、かつ、第2の重合開始剤を、第1の活性光線の波長における吸光度がより低く、第1の活性光線の波長における吸光度がより高いものとしている。これにより、第2の重合開始剤を、第1の活性光線照射工程では反応させずに、第2の活性光線照射工程において反応させるようにすることができ、第2の活性光線照射工程において活性光線硬化型インクを十分に硬化させることができる。
2.画像形成装置
図1は、本発明の実施の形態に係るインクジェット用の画像形成装置100の例示的な構成を示す模式図である。
本実施の形態に係る画像形成装置100は、中間転写体110の表面に活性光線硬化型インクを付与するインク付与部120と、中間転写体110の表面に付与された活性光線硬化型インクに第1の活性光線を照射する第1の活性光線照射部130と、記録媒体140に活性光線硬化型インクを転写する転写部150と、記録媒体140に転写された活性光線硬化型インクに第2の活性光線を照射する第2の活性光線照射部160と、を有する。画像形成装置100は、さらに、無端状ベルトの形状を有する中間転写体110を張架する支持ローラ170、171および172と、記録媒体140に転写されずに中間転写体110の表面に残存した活性光線硬化型インクを中間転写体110の表面から除去するクリーニング部180と、を有する。
中間転写体110は、支持ローラ170、171および172によって張架され、かつ回転移動し、中間画像形成部121によって中間転写体110の表面に形成された中間画像を転写部150に搬送する。
3つの支持ローラ170、171および172のうち、少なくとも1つのローラは、駆動ローラであり、中間転写体110をA方向に回転させる。
中間転写体110は、芳香族ポリイミド(PI)、芳香族ポリアミドイミド(PAI)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、芳香族ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、芳香族ポリカーボネート、および芳香族ポリエーテルケトンなどのベンゼン環を含む構造単位を有する樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ならびにこれらの混合物または共重合物などを含む基材層を有する。中間転写体110は、基材層に加えて、インクの着弾面側に、シリコーンゴム(SR)、クロロプンゴム(CR)、ニトリルゴム(NBR)およびエピクロルヒドリンゴム(ECO)などのゴム、エラストマーおよび弾性樹脂など含む弾性層、ならびに、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)、およびポリフッ化ビニリデン(PVDF)などのフッ素樹脂ならびにアクリル樹脂などを含む表面層、の双方またはいずれかを有してもよい。
あるいは、中間転写体110は、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、1,4−ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム、ポリフェニレンサルフィドフィルム、ポリスチレン(PS)フィルム、ポリプロピレン(PP)フィルム、ポリサルホンフィルム、アラミドフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、ポリエチレン(PE)フィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ナイロンフィルム、ポリイミドフィルム、およびアイオノマーフィルムなどの樹脂フィルム、セロハン、酢酸セルロースなどのセルロース誘導体から形成されていてもよい。
第1の活性光線の波長に対する中間転写体110の透過率は、70%以上であることが好ましい。中間転写体110は、第1の活性光線の波長に対する透過率を70%以上にすることができる材料であれば、特に限定されない。
中間転写体110における、逆三角形状の左右の頂点部分に位置する支持ローラ170、171および172に張架された部分は、インク付与部120から付与された活性光線硬化型インクの着弾面となっている。中間転写体110における、逆三角形状の下側の頂点部分に位置する支持ローラ170は、中間転写体110を搬送路190に向けて所定のニップ圧により加圧する加圧ローラであり、インク付与部120から吐出された活性光線硬化型インクが付与して形成された中間画像を記録媒体140に転写する加圧部151として機能する。
インク付与部120でもある中間画像形成部121は、本実施の形態ではインクジェット法により中間画像を形成するインク付与部であり、それぞれY(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の各色の活性光線硬化型組成物(インクジェットインク)をノズルから吐出して中間転写体110の表面に付与させる、インクジェットヘッド120Y、120M、120Cおよび120Kを有する。インクジェットヘッド120Y、120M、120Cおよび120Kは、上記各色の活性光線硬化型インクを、中間転写体110の表面のうち形成されるべき画像に応じた位置に付与して、中間画像を形成する。
第1の活性光線照射部130は、中間転写体110の表面に付与された活性光線硬化型インクに第1の活性光線を照射する。第1の活性光線照射部130では、第1の活性光線を中間転写体110の裏面側から照射することにより、中間転写体110の表面に付与された活性光線硬化型インクを増粘させることができる。なお、本実施の形態では、第1の活性光線として紫外線を使用することが好ましい。第1の活性光線の波長は、中間転写体110の透過率が70%以上であり、活性光線硬化型インクの吸光度が0.01以上となる波長であればよいが、400nm〜500nmであることが好ましく、400nm〜450nmであることがより好ましく、400nm以上440nm未満であることがさらに好ましい。
第1の活性光線照射部130は、中間転写体110の表面に活性光線硬化型インクを付与する工程が開始されてから記録媒体140に活性光線硬化型インクを転写する工程が完了するまでの間に第1の活性光線を照射する位置に配置されていればよい。上記期間内に配置されている限りにおいて、活性光線硬化型インクの付与をしている間に第1の活性光線を照射する位置に第1の活性光線照射部130を配置してもよいし、活性光線硬化型インクを転写している間第1の活性光線を照射する位置に第1の活性光線照射部130を配置してもよい。
中間転写体110の透過率が70%以上である活性光線を第1の活性光線照射部130で照射すると、中間転写体110の裏面側から活性光線を照射しても、十分な量の活性光線が中間画像の裏面側に到達することができるので、活性光線硬化型インクを十分に増粘させることができる。また、中間転写体110の透過率が70%以上とすることにより、中間転写体110が活性光線を過剰に吸収することによる、中間転写体110の劣化を抑制することができる。これにより、中間転写体110を長期間使用することができるようになる。上記観点から、中間転写体110の透過率が85%以上である活性光線を第1の活性光線照射部130で照射することが好ましい。第1の活性光線に対する中間転写体110の透過率は、分光光度計「UV−2550」(株式会社島津製作所製)などを用いて測定することができる。
本実施の形態において、第1の活性光線の波長に対する中間転写体110の透過率は70%以上であるので、中間転写体110の裏面側から第1の活性光線を照射した場合であっても、十分な量の活性光線が中間転写体110を透過して活性光線硬化型インクに到達する。これにより、中間転写体110の表面に付与された活性光線硬化型インクは、中間転写体110に接触して押圧される裏面側の硬度がより高くなり、かつ、記録媒体に接触する表面側の硬度がより低くなるように増粘される。また、本実施の形態では、活性光線硬化型インクを、第1の活性光線の波長における吸光度が0.01以上のものとしている。これにより、第2の重合開始剤を、第1の活性光線照射部130では反応させずに、第2の活性光線照射部160において反応させるようにすることができ、第2の活性光線照射部160において活性光線硬化型インクを十分に硬化させることができる。
インク付与部120から転写部150に到達するまでの間に、第1の活性光線照射部130から第1の活性光線照射することにより、中間転写体10の表面に形成された中間画像は、中間転写体110に接触して押圧される裏面側の活性光線硬化型インクの硬度がより高くなり、かつ、記録媒体140に接触する表面側の活性光線硬化型インクの硬度がより低くなるように増粘される。そのため、中間画像は、転写時の押圧による組成物のつぶれが生じにくく、かつ、転写時に記録媒体140への十分な濡れ性を有するため記録媒体140への定着性が高まりやすい。
転写部150は、中間転写体110と搬送路190とが最接近した部分であって、支持ローラ170、171および172によって中間転写体110が搬送路190の方向に付勢されることにより、中間転写体110が接する搬送路190の表面を加圧する。中間転写体110の表面に形成されて搬送されてきた、第1の活性光線照射部130における第1の活性光線照射により増粘された活性光線硬化型インクと、搬送路190の表面に配置されて搬送されてきた記録媒体140とが転写部150において接触され、支持ローラ170を介して中間転写体110から搬送路190側に加圧されることで、記録媒体140に転写される。
第2の活性光線照射部160は、記録媒体140に転写された活性光線硬化型インクに第2の活性光線を照射する。上記第2の活性光線の波長は、上記第1の活性光線の波長よりも短波長であることが好ましく、第1の活性光線の波長よりも短波長であれば特に限定されない。第2の活性光線の波長は330nm〜460nmであること好ましく、370nm以上410nm未満であることがより好ましい。
第2の活性光線照射部160では、本実施の形態にかかる活性光線硬化型インクに含まれる、重合開始剤のうち、第2の重合開始剤の反応が開始する。第2の重合開始剤の反応が開始することにより、記録媒体140に転写された活性光線硬化型インクを完全に硬化(本硬化)させることができる。これにより、目的とする高精細な画像が形成される。
搬送路190は、例えば、金属ドラムで構成され、中間画像を転写される記録媒体140を搬送する。搬送路190は、中間転写体110の一部の表面に接して配置され、支持ローラ170よって中間転写体110の上記接する表面が加圧されることで、転写部150が形成される。搬送路190は、記録媒体140の先端を固定する爪(不図示)を有してもよい。搬送路190は、当該爪に記録媒体140の先端を固定し、図1における反時計回り方向に回転することで、記録媒体140を転写ニップに搬送する。
クリーニング部180は、ウェブローラーやスポンジローラー等のクリーニングローラーであり、転写部150の下流側で、中間転写体110の表面に接触する。クリーニング部180は、上記クリーニングローラーが駆動回転することで、転写部150において記録媒体140に転写されずに中間転写体110の表面に残存した残組成物(残塗布物)を除去する。
なお、以上の説明では、インクジェット法により中間転写体の表面に中間画像を形成しているが、中間画像の形成方法は特に限定されず、スプレー塗布、浸漬法、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷などの公知の方法を使用することができる。これらの方法のうち、活性光線硬化型インクの液滴によるドットが集合してなる画像を形成するため、活性光線硬化型インクの液滴のつぶれがより発生しやすい、インクジェット法による画像形成時に、上記画像形成装置によって活性光線硬化型インクのつぶれを抑制できる硬化は顕著に奏される。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[実施例1]
以下の手順で第1の活性光線照射工程および第2の活性光線照射工程における活性光線の照射波長を検討した。
第1の活性光線照射工程における照射波長を、下記中間転写体の透過率および活性光線硬化型インクの転写性の観点から検討した。
1−1.中間転写体の透過率
中間転写体として、透明ポリイミドフィルム「TORMED TypeX」(株式会社I.S.T社製、「TORMED」は同社の登録商標)を用いて、透明ポリイミドフィルムの透過率が70%以上となる活性光線の照射波長を求めた。上記透過率は、分光光度計「UV−2550」(株式会社島津製作所製)を用いて測定した。上記透明ポリイミドフィルムの透過率が70%となる活性光線の波長は、400nm以上であり、透過率が85%以上となる活性光線の波長は420nm以上であった。
1−2.活性光線硬化型インクの転写性
以下の手順で転写性を確認するための活性光線硬化型インク1を調製した。
(顔料分散液の調製)
顔料分散剤(アジスパーPB824、味の素ファインテクノ株式会社製、「アジスパー」は味の素株式会社の登録商標)9.0質量部と、活性光線重合性化合物(トリプロピレングリコールジアクリレート)70.0質量部と、重合禁止剤(Irgastab UV10、BASF社製、「Irgastab」は同社の登録商標)0.02質量部と、をステンレスビーカーに入れ、65℃のホットプレートで加熱しながら、1時間加熱撹拌した。
上記混合液を室温まで冷却した後、これにPigment Red 122(大日精化工業株式会社製、クロモファインレッド6112JC)21.0質量部を加えた。混合液を、直径0.5mmのジルコニアビーズ200gと共にガラス瓶に入れ密栓し、ペイントシェーカーにて8時間分散処理した。その後、ジルコニアビーズを除去して顔料分散液を得た。
(活性光線硬化型インク1の調製)
ゲル化剤「ルナックBA」(ベヘニン酸、花王株式会社製、「ルナック」は同社の登録商標)5.0質量%と、活性光線重合性化合物(ポリエチレングリコール#400ジアクリレート)29.9質量%と、6EO変性トリメチロールプロパントリアクリレート23.0質量%と、4EO変性ペンタエリスリトールテトラアクリレート15.0質量%と、第1の重合開始剤「IRGACURE 819」(BASF社製、「IRGACURE」はBASF社の登録商標)8.0質量%と、界面活性剤「KF−352」(信越化学工業株式会社製)0.1質量%と、顔料分散液19.0質量%と、をステンレスビーカーに入れ、これを80℃のホットプレートで加熱しながら1時間撹拌した。得られた溶液を加熱しながら、ADVATEC社製テフロン(登録商標)3μmメンブランフィルターで濾過することによりインク1を得た。
上記活性光線硬化型インク1の調製に用いた第1の重合開始剤(IRGACURE 819)の吸光度を求めた。吸光度は、はじめに、第1の重合開始剤(IRGACURE 819)の分光光度計「UV−2550」(島津製作所製)を用いて透過率を測定し、次いで、透過率の値(式(1))を下記式(2)に代入して求めた。このとき、測定に用いた第1の重合開始剤(IRGACURE 819)は、その濃度が0.01質量%となるようにアセトニトリルで調製した。各第1の活性光線の照射波長における吸光度を表1に示す。
透過率(%T)=(I/I0)×100% (1)
吸光度(A) =−log(%T/100)
=−log(I/I0)
=log(I0/I) (2)
上記活性光線硬化型インク1をインクジェット法により上記中間転写体(透明ポリイミドフィルム)の表面に付与した後、第1の活性光線を中間転写体の裏側から付与された活性光線硬化型インク1に照射し、活性光線硬化型インク1の転写性を確認した。その結果を表1に示す。
Figure 2021030558
上記転写性の評価は以下のようにして行った。
(評価方法)
第1の活性光線を照射して、活性光線硬化型インクが中間転写体から記録媒体(OKトップコート128g/m、王子製紙株式会社製)に転写しているかを目視にて判定した。
(評価基準)
○:90%以上のドットが転写している
△:70%以上90%未満のドットが転写している
×:インクが破断して転写しない、もしくはインクが硬化して転写しない
以上より、中間転写体の劣化抑制および転写性の観点から、第1の活性光線の照射波長は、400nm以上440nm未満の範囲とした。
1−3.第2の活性光線照射工程における照射波長の決定
第1の活性光線を照射された活性光線硬化型インクを用いて、第2の活性光線を照射後の活性光線硬化型インク1と記録媒体との定着性を確認した。その結果を表2に示す。
Figure 2021030558
上記定着性の評価は以下のようにして行った。
(評価方法)
第1の活性光線の照射後、第2の活性光線を照射して、記録媒体に定着させた活性光線硬化型インクの表面を、指にベンコット(旭化成株式会社製、「ベンコット」は同社の登録商標)を巻き付けて擦り表面のベタつきを評価した。
(評価基準)
○:90%以上のドットが、剥離およびドットの崩れはなく記録媒体上に定着している
△:70%以上90%未満のドットが、剥離およびドットの崩れなく記録媒体上に定着している
×:記録媒体上のドットが剥離する、もしくはドットが崩れて記録媒体上に定着していない
1−4.評価
上記第1の活性光線の照射波長と第2の活性光線の照射波長との組み合わせを決定するために、さらに画像乱れ、中間転写体の耐久性の評価を下記条件で行った。各評価結果を表3に示す。
[画像乱れの評価]
(評価方法)
活性光線硬化型インク1を、ピエゾ型インクジェットノズルを備えたインクジェットヘッドを有するインクジェット記録装置に導入し、ペルチェ冷却ユニットを用いて25℃とした中間転写体に対し、解像度720×720dpiの条件でそれぞれ2cm×2cmの正方形状のベタ画像(100%印字)を印字した。得られた画像のドット円形度を目視にて判定した。なお、下記評価においては、△以上が実用上好ましいと判断した。
(評価基準)
○:ドットは円形である
△:ドットは円形ではないがドット形状は維持している
×:隣り合うドットがくっつきドット形状が維持されていない
[中間転写体の耐久性の評価]
(評価方法)
紫外線照射装置を用いて380nm、16W・hr/cmの紫外線中に暴露し、暴露後の中間転写体と暴露していない転写体とを目視にて比較した。
(評価基準)
○:変色がない
△:若干変色している
×:変色している
Figure 2021030558
第1の活性光線の波長を、400nm〜500nmの範囲にし、第2の活性光線の波長を、第1の活性光線の波長よりも短波長とすることにより、画像乱れ、転写性、定着性において良好な結果を得ることができた。また、第1の活性光線の照射時に中間転写体を透過しやすい活性光線の波長を選択することにより、中間転写体の耐久性を向上させることができることがわかった。
[実施例2]
以下の手順で第1の活性光線照射工程および第2の活性光線照射工程における活性光線の照射波長を検討した。
第1の活性光線照射工程における照射波長を、下記中間転写体の透過率および活性光線硬化型インクの転写性の観点から検討した。
2−1.中間転写体の透過率
中間転写体は、実施例1と同様の透明ポリイミドフィルム「TORMED TypeX」を用いた。
2−2.活性光線硬化型インクの転写性
以下の手順で転写性を確認するための活性光線硬化型インク2を調製した。
(顔料分散液の調製)
顔料分散液は、活性光線硬化型インク1と同様にして、調製した。
2−3.活性光線硬化型インク2の調製
ゲル化剤「ルナックBA」(ベヘニン酸、花王株式会社製、「ルナック」は同社の登録商標)5.0質量%と、活性光線重合性化合物(ポリエチレングリコール#400ジアクリレート)29.9質量%と、6EO変性トリメチロールプロパントリアクリレート23.0質量%と、4EO変性ペンタエリスリトールテトラアクリレート15.0質量%と、第1の重合開始剤「IRGACURE 819」(BASF社製)2.0質量%と、第2の重合開始剤「IRGACURE 369」6.0質量%と、界面活性剤「KF−352」(信越化学工業株式会社製)0.1質量%と、顔料分散液19.0質量%と、をステンレスビーカーに入れ、これを80℃のホットプレートで加熱しながら1時間撹拌した。得られた溶液を加熱しながら、ADVATEC社製テフロン(登録商標)3μmメンブランフィルターで濾過することによりインク2を得た。
2−4.第1の活性光線照射工程における照射波長の決定
上記活性光線硬化型インク2に含有される第1の重合開始剤「IRGACURE 819」と第2の重合開始剤「IRGACURE 369」の第1の活性光線の照射波長に対する吸光度を実施例1と同様の方法で求めた。また、活性光線硬化型インク2の転写性は、実施例1と同様の方法で評価した。その結果を表4に示す。
Figure 2021030558
転写性は、照射波長410nm以下で確保できる。しかし、第2の重合開始剤は、定着性に寄与する第2の活性光線で反応を開始させたいため、第2の重合開始剤がほとんど反応しない波長(吸光度は0.01以下)とすることが望ましい。以上より、第1の活性光線照射工程における照射波長は390〜410nmの範囲に設定できるため、410nmに設定した。
2−5.第2の活性光線照射工程における照射波長の決定
第2の活性光線照射工程おける照射波長の決定は、第1の活性光線を照射された活性光線硬化型インクに対して、第2の活性光線を照射することにより決定した。第2の活性光線を照射後の活性光線硬化型インク2の定着性を実施例1と同様の方法で確認した。その結果を表5に示す。
Figure 2021030558
定着性は、照射波長370nm以下(第2の重合開始剤の吸光度0.2以上)で確保できるため、370nmに設定した。
2−6.評価
設定した第1の活性光線の照射波長と、第2の活性光線の照射波長での画像乱れの評価、転写性、定着性、および中間転写体の耐久性評価を行った。各評価は、実施例1と同様の方法で行った。また、比較としてその前後の波長についても評価を行った。その結果を表6に示す。
Figure 2021030558
活性光線硬化型インクに、第1の活性光線照射工程で反応を開始する重合開始剤と、第2の活性光線照射工程で反応を開始する重合開始剤とを含有することにより、画像乱れ、転写性、定着性の評価において良好な結果を得ることができた。また、第1の活性光線の照射時に中間転写体を透過しやすい活性光線の波長を選択することにより、中間転写体の耐久性を向上させることができることがわかった。転写性の評価結果から、第1の活性光線照射工程では、活性光線硬化型インクが、転写時の押圧による組成物のつぶれが生じにくい粘度を有し、かつ、転写時に記録媒体への十分な濡れ性を有する状態にすることができるため、転写性が良好であると考えられる。また、第2の活性光線照射工程で第2の重合開始剤の反応が開始して、記録媒体に転写された活性光線硬化型インクを完全に硬化するので、記録媒体と活性光線硬化型インクの定着性が良好であると考えられる。
本発明の画像形成方法を用いることにより、中間転写体の劣化を抑制するとともに、定着性および転写性に優れ、高精細な画像を得ることができる。そのため、本発明は、活性光線硬化型インクを用いた中間転写方式の画像形成方法の適用の幅を広げ、同分野の技術の進展および普及に貢献することが期待される。
100 画像形成装置
110 中間転写体
120 インク付与部
121 中間画像形成部
130 第1の活性光線照射部
140 記録媒体
150 転写部
151 加圧部
160 第2の活性光線照射部
170、171、172 支持ローラ
180 クリーニング部
190 搬送路

Claims (13)

  1. 中間転写体の表面に活性光線硬化型インクを付与する工程と、
    前記中間転写体の表面に付与された活性光線硬化型インクに第1の活性光線を照射する第1の活性光線照射工程と、
    記録媒体に前記活性光線硬化型インクを転写する工程と、
    を有し、
    前記第1の活性光線の波長は、前記中間転写体の透過率が70%以上であり、かつ、前記活性光線硬化型インクの吸光度が0.01以上となる波長である、画像形成方法。
  2. 前記活性光線硬化型インクの吸光度は、前記活性光線硬化型インクに含まれる重合開始剤の吸光度である、請求項1に記載の画像形成方法。
  3. 前記第1の活性光線の波長は、前記活性光線硬化型インクの吸光度が0.01以上0.2未満となる波長である、請求項1または請求項2に記載の画像形成方法。
  4. 前記第1の活性光線照射工程は、前記中間転写体の表面に活性光線硬化型インクを付与する工程が開始されてから前記記録媒体に前記活性光線硬化型インクを転写する工程が完了するまでの間に行われる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の画像形成方法。
  5. 前記第1の活性光線の波長は、400nm〜500nmである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の画像形成方法。
  6. 前記記録媒体に転写された前記活性光線硬化型インクに、第2の活性光線を照射する第2の活性光線照射工程をさらに有し、
    前記第2の活性光線の波長は、前記第1の活性光線の波長よりも短波長である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の画像形成方法。
  7. 前記第2の活性光線の波長は、前記活性光線硬化型インクの吸光度が0.2以上となる波長である、請求項6に記載の画像形成方法。
  8. 前記活性光線硬化型インクは、第1の重合開始剤と第2の重合開始剤とを含む、少なくとも2種類以上の重合開始剤を含有する、請求項6または請求項7に記載の画像形成方法。
  9. 前記第2の重合開始剤は、前記第1の活性光線の波長に対する吸光度が0.01以下であり、かつ、前記第2の活性光線の波長に対する吸光度が0.01以上である、請求項8に記載の画像形成方法。
  10. 前記活性光線硬化型インクの全質量に対する、前記第2の重合開始剤の含有量は、前記活性光線硬化型インクの全質量に対する、前記第1の重合開始剤の含有量よりも多い、請求項8または請求項9に記載の画像形成方法。
  11. 前記第1の活性光線における第1の重合開始剤の吸光度は0.1以上であり、かつ、第2の活性光線における第2の重合開始剤の吸光度は0.2以上である、請求項8〜10のいずれか一項に記載の画像形成方法。
  12. 前記活性光線硬化型インクは、インクジェット法により付与される、請求項1〜11のいずれか一項に記載の画像形成方法。
  13. 中間転写体と、
    前記中間転写体の表面に活性光線硬化型インクを付与するインク付与部と、
    前記中間転写体の表面に付与された活性光線硬化型インクに第1の活性光線を照射する第1の活性光線照射部と、
    記録媒体に前記活性光線硬化型インクを転写する転写部と、
    前記記録媒体に転写された前記活性光線硬化型インクに、第2の活性光線を照射する第2の活性光線照射部と、
    を有し、
    前記第1の活性光線照射部は、前記中間転写体の透過率が70%以上であり、かつ、前記活性光線硬化型インクの吸光度が0.01以上となる波長の活性光線を照射する、
    画像形成装置。
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