JP7388101B2 - 画像形成方法および画像形成装置 - Google Patents
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Description
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プレコート液を付与する工程と、上記中間転写体のプレコート液が付与された面に活性光線硬化型インクを付与する工程と、付与された活性光線硬化型インクを増粘させる工程と、記録媒体に活性光線硬化型インクを転写する工程と、転写された活性光線硬化型インクを硬化させる工程と、を有する。上記活性光線硬化型インクを増粘させる工程は、第1の増粘工程と第2の増粘工程とを含む、少なくとも2つの増粘工程を有することが好ましい。また、本発明の実施の形態に係る、プレコート液と活性光線硬化型インク(後述)とは非相溶である。以下、各工程について説明する。
プレコート液を付与する工程は、中間転写体の表面にプレコート液を付与して、液体状のプレコート層を形成する工程である。なお、上記プレコート層と活性光線硬化型インクとは非相溶である。
本実施の形態に係るプレコート液は、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。
SP値=(ΣΔel/ΣΔvl)1/2
ただし、ΣΔel=(ΔH-RT)、ΣΔvl=モル容量の和
上記プレコート液は、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ることができる。上記プレコート液は粘度が高いため、ロールコーター塗布方法を用いて中間転写体の表面全体に付与することが好ましい。
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形成された液体状のプレコート層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。
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、重合開始剤、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。
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。
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。
本実施の形態に係る活性光線硬化型インクは、ゲル化剤を含むことができる。ゲル化剤は、常温では固体であるが、加熱すると液体となることにより、上記活性光線硬化型インクを温度変化に応じてゾルゲル相変移させることができる有機物である。
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、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。
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。
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。
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。
上記活性光線硬化型インクの粘度は、40℃において、1×103mPa・s以上5×104mPa・s未満であることが好ましく、3×103mPa・s以上1×104mPa・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1×103mPa・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5×104mPa・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。
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、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。
上記活性光線硬化型インクを上記液体状のプレコート層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、上記液体状のプレコート層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、上記液体状のプレコート層の表面に付与する、インクジェット法を用いることが好ましい。
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。
活性光線硬化型インクを増粘させる工程は、中間転写体のプレコート液が付与された面に付与された活性光線硬化型インクに、温度または光の外部刺激を与えて増粘させる工程である。本実施の形態に係る活性光線硬化型インクを増粘させる工程は、第1の増粘工程と第2の増粘工程とを含む、少なくとも2つの増粘工程を有することが好ましい。
第1の増粘工程は、中間転写体のプレコート液が付与された面(プレコート層)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の前に行われる工程である。
第1の増粘工程Aは、表面温度を30~55℃に制御された中間転写体の表面に、より高温に加熱されてゾル化された状態であるゲル化剤を含む活性光線硬化型インクを着弾させて、上記活性光線硬化型インクを増粘させる工程である。
第1の増粘工程Bは、中間転写体の裏面側から活性光線を照射して、活性光線硬化型インクを増粘させる工程である。なお、上記活性光線は、紫外線であることが好ましい。
第2の増粘工程は、第1の増粘工程完了後に、中間転写体の裏面側から活性光線を照射して、活性光線硬化型インクを増粘させる工程である。第2の増粘工程で用いられる活性光線は、紫外線であることが好ましい。第2の増粘工程は、上記第1の増粘工程の完了後、記録媒体に上記活性光線硬化型インクを転写する工程の前に行ってもよく、上記第1の増粘工程の完了後、記録媒体に活性光線硬化型インクを転写している時に行ってもよい。第2の増粘工程が、上記活性光線硬化型インクを記録媒体に転写する工程の前に行われる場合には、活性光線硬化型インクの粘度は、1×105mPa・s以上であることが好ましく、1×105mPa・s以上1×108mPa・s以下であることがより好ましい。また、第2の増粘工程が、上記活性光線硬化型インクを転写している時に行われる場合には、1×105mPa・s以上であることが好ましい。第2の増粘工程において、活性光線硬化型インクの粘度が1×105mPa・s以上であるときは、活性光線硬化型インクが転写部(後述)で内部破断することなく、記録媒体に転写することができる。
活性光線硬化型インクを転写する工程は、第1および第2の増粘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、上述したように第2の増粘工程では、活性光線の照射を転写する工程と同時に行ってもよい。
活性光線硬化型インクを本硬化する工程では、記録媒体に転写された活性光線硬化型インク(中間画像)に活性光線(紫外線)を照射して、上記活性光線硬化型インク(中間画像)を完全に硬化させる工程である。これにより、記録媒体の表面に、目的とする高精細な画像が形成される。なお、当該工程で照射される活性光線の波長は360nm~440nmであることがより好ましい。これにより、活性光線硬化型インクを本硬化させることにより、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。
2-1.画像形成装置100
図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成方法を実施するための画像形成装置100の構成を示す模式図である。
図2は、本発明の一実施形態に係る画像形成方法を実施するための別の画像形成装置200の構成を示す模式図である。画像形成装置200は、第1の増粘部210の構成のみが画像形成装置100と異なる。そこで、画像形成装置100と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
図3は、本発明の一実施形態に係る画像形成方法を実施するための別の画像形成装置300の構成を示す模式図である。画像形成装置300は、加熱部132を有する点、および第2の増粘部310の構成のみが画像形成装置100と異なる。そこで、画像形成装置100と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
図4は、従来の画像形成装置400の構成を示す模式図である。画像形成装置400は、表面温度が30~55℃に制御された中間転写体の表面に、活性光線硬化型インクを着弾させて、上記活性光線硬化型インクを増粘させる工程(第1の増粘工程)を有し、第2の増粘工程を有さない点のみが画像形成装置100と異なる。
中間転写体は、ポリイミド(PI)から形成された厚さ80μmの基材層の上に、シリコーンゴムから形成された厚さ300μmの弾性層、アルミニウムを蒸着して形成した厚さ100nmの反射層、およびポリポリピレン(PP)から形成した厚さ300μmの透明層がこの順に積層された、軸方向長さが800mmの無端状ベルトを用い、3つの支持ローラ(うち1つは加圧ローラー)に逆三角形状に張架した。加圧ローラは、φ100、ゴム圧10mmのローラを用いた。加圧ローラによる転写部の荷重は、80Nとした。
1-1.プレコート液1
純水99質量部と、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(界面活性剤)1質量部と、を混合した希釈液を作製し、グリセリン(水溶性有機溶剤)100質量部に対して上記希釈液1質量部を混合することにより、プレコート液1を得た。
純水99質量部と、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(界面活性剤)1質量部と、を混合した希釈液を作製し、ジグリセリングリセリン(水溶性有機溶剤)100質量部に対して上記希釈液1質量部を混合することにより、プレコート液2を得た。
純水99質量部と、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(界面活性剤)1質量部と、を混合した希釈液を作製し、ポリジグリセリン(水溶性有機溶剤)100質量部に対して上記希釈液1質量部を混合することにより、プレコート液3を得た。
エタノール(水溶性有機溶剤)をプレコート液4とした。
活性光線硬化型インクを以下の手順で調製した。
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。
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)29.8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、重合開始剤「DAROCUR TPO」(BASF社製、「DAROCUR」は同社の登録商標)6.0質量%と、重合開始剤「ITX」(DKSHジャパン社製)1.0質量%と、重合開始剤「DAROCUR EDB」(BASF社製)1.0質量%と、重合禁止剤「Irgastab UV-10」(BASF社製)0.1質量%、および界面活性剤「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%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。
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)34.8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、重合開始剤「DAROCUR TPO」(BASF社製、「DAROCUR」は同社の登録商標)6.0質量%と、重合開始剤「ITX」(DKSHジャパン社製)1.0質量%と、重合開始剤「DAROCUR EDB」(BASF社製)1.0質量%と、重合禁止剤「Irgastab UV-10」(BASF社製)0.1質量%、および界面活性剤「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%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。
3-1.画像形成方法1
図1に示す構成を有する画像形成装置を用いて、以下の条件で画像を形成した。
図2に示す構成を有する画像形成装置を用いて、以下の条件で画像を形成した。
図3に示す構成を有する画像形成装置を用いて、以下の条件で画像を形成した。
図4に示す構成を有する画像形成装置を用いて、以下の条件で画像を形成した。
活性光線硬化型インク1、2およびプレコート液1~4を用いて、画像形成方法1~4を行い、プレコート液と活性光線硬化型インクとの相溶性の評価、ドット径の制御評価、転写性の評価を下記条件で行った。
(評価方法)
画像形成装置に、各記録媒体を600mm/sで搬送し、10枚の30cm×30cmのベタ画像および10%濃度のハーフトーン像を形成し、ハーフトーン部のドットの形状を観察した。
○:相溶していない
△:ドットの境界が相溶しているが実用上問題なし
×:相溶しており、実用不可
(評価方法)
画像形成装置に、各記録媒体を600mm/sで搬送し、10枚の30cm×30cmのベタ画像および10%濃度のハーフトーン像を形成し、ハーフトーン部のドットの形状をマイクロスコープを用いて拡大し、測定した。
○:ドット径のばらつきが10%未満
△:ドット径のばらつきが10%以上20%未満
×:ドット径のばらつきが20%以上
(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トップコート紙128g/m2、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。
○: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
110 中間転写体
111、112、113 支持ローラ
120 プレコート液付与部
121 ロールコーター
122 スクレーパー
130 温度制御部
131 温度測定部
132 加熱部
140 インク付与部
141 中間画像形成部
150、210 第1の増粘部
151、310 第2の増粘部
160 転写部
161 加圧部
170 定着部
180 クリーニング部
190 搬送路
211、212、213、214 活性光線照射装置
S 記録媒体
Claims (16)
- 中間転写体の表面にプレコート液を付与する工程と、
前記付与された前記プレコート液の表面に活性光線硬化型インクを付与し、前記プレコート液の内部に前記活性光線硬化型インクを沈み込ませずに中間画像を形成する工程と、
前記付与された活性光線硬化型インクを増粘させる工程と、
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、
前記転写されたインクを硬化させる工程と、
を有し、
前記増粘させる工程は、第1の増粘工程と第2の増粘工程とを含み、
前記プレコート液と前記活性光線硬化型インクとは非相溶である、
画像形成方法。 - 前記第1の増粘工程は、前記中間転写体の前記プレコート液が付与された面に前記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の前に行われる、請求項1に記載の画像形成方法。
- 前記第1の増粘工程は、前記中間転写体の表面の温度変化により前記活性光線硬化型インクを増粘させる、請求項1または請求項2に記載の画像形成方法。
- 前記第1の増粘工程は、活性光線の照射により前記活性光線硬化型インクを増粘させる、請求項1または請求項2に記載の画像形成方法。
- 前記第2の増粘工程は、前記第1の増粘工程の完了後、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の前に行われる、請求項1~4のいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記第2の増粘工程は、前記第1の増粘工程の完了後、前記記録媒体に前記活性光線硬化型インクを転写している時に行われる、請求項1~4のいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記第2の増粘工程は、前記中間転写体の裏側から活性光線を照射して前記活性光線硬化型インクを増粘させる、請求項5または請求項6に記載の画像形成方法。
- 前記活性光線硬化型インクは、ゲル化剤を含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記活性光線硬化型インクを増粘させる工程における、前記中間転写体の表面の温度は30~55℃である、請求項1~8のいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記中間転写体は、活性光線を透過させる材料からなる、請求項1~9のいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記プレコート液の表面張力は、前記活性光線硬化型インクの表面張力よりも大きい、請求項1~10のいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記プレコート液の溶解度パラメータが23以上である、請求項1~11のいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記活性光線硬化型インクの溶解度パラメータが15以上20以下である、請求項1~12のいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記プレコート液の粘度は、20℃において、10000cPs以上である、請求項1~13のいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 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1~14のいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 中間転写体と、
前記中間転写体の表面にプレコート液を付与するプレコート液付与部と、
前記付与されたプレコート液の表面に活性光線硬化型インクを付与し、前記プレコート液の内部に前記活性光線硬化型インクを沈み込ませずに中間画像を形成するインク付与部と、
前記活性光線硬化型インクを増粘させる増粘部と、
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、
転写された前記活性光線硬化型インクを硬化させる定着部と、
を有し、
前記増粘部は、第1の増粘部と第2の増粘部とを有し、
前記プレコート液と前記活性光線硬化型インクとは非相溶である、
画像形成装置。
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