JP2004511360A - 高濃度の湿潤剤を有するインクを用いたインクジェット印刷の方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】
【解決手段】印刷方法は、中間転写面に画像を形成するために、約0.01〜約15重量%の湿潤剤を含有するインクを中間転写面に印刷すべくインクジェット・プリントヘッドを用いる。この方法は、インクが部分的に湿潤である間に、中間転写面から最終媒体に画像を転写する。湿潤剤は、4〜10個の炭素原子を有する1,2アルキルジオール、又は、6〜14個の炭素原子を有するジエーテルアルコールである。1,2ヘキサンジオール及びヘキシルカルビトールの各々が、特に好適な湿潤剤である。湿潤剤として1,2ヘキサンジオールが用いられる場合、インクは約1.0〜約5.0重量%のヘキサンジオールを含有する。湿潤剤としてヘキシルカルビトールが用いられる場合、インクは約0.1〜約2.5重量%のヘキシルカルビトールを含有する。中間転写面は、コーティング溶液でコーティングされてもよい。この場合、インクは、コーティング溶液の表面エネルギーより約10ダイン/cm以下だけ異なる表面エネルギーを有する。コーティング溶液は、ポリビニルピロリドンを含有していてもよく、この場合、約0.01〜約20重量%のPVPが好適である。PVPは約400,000より大きな分子量を有する必要がある。
【解決手段】印刷方法は、中間転写面に画像を形成するために、約0.01〜約15重量%の湿潤剤を含有するインクを中間転写面に印刷すべくインクジェット・プリントヘッドを用いる。この方法は、インクが部分的に湿潤である間に、中間転写面から最終媒体に画像を転写する。湿潤剤は、4〜10個の炭素原子を有する1,2アルキルジオール、又は、6〜14個の炭素原子を有するジエーテルアルコールである。1,2ヘキサンジオール及びヘキシルカルビトールの各々が、特に好適な湿潤剤である。湿潤剤として1,2ヘキサンジオールが用いられる場合、インクは約1.0〜約5.0重量%のヘキサンジオールを含有する。湿潤剤としてヘキシルカルビトールが用いられる場合、インクは約0.1〜約2.5重量%のヘキシルカルビトールを含有する。中間転写面は、コーティング溶液でコーティングされてもよい。この場合、インクは、コーティング溶液の表面エネルギーより約10ダイン/cm以下だけ異なる表面エネルギーを有する。コーティング溶液は、ポリビニルピロリドンを含有していてもよく、この場合、約0.01〜約20重量%のPVPが好適である。PVPは約400,000より大きな分子量を有する必要がある。
Description
【0001】
発明の背景
1.発明の分野
本発明は、インクジェット印刷に概ね関する。更に詳細には、本発明は、中間転写面と湿潤剤を含有するインクとを用いるインクジェット印刷に関する。
【0002】
2.関連技術の説明
初期のインクジェット・プリンタは、レーザプリンタに対して幾つかの明瞭な利点を有していた。これらの利点は、カラーで印刷できること、ならびに、大きさとコストの利点を有していることであった。しかしながら、次世代のインクジェット・プリンタとしてオフィス環境においてレーザプリンタと競争するためには、印刷速度と印刷品質を高めることが必要である。目標として、毎分20頁の印刷速度が望まれている。印刷品質に対しては、光学濃度計での測定で1.4の印刷密度と、インチ当り少なくとも600ドットの解像度が求められている。
【0003】
これらの目的を達成し、かつ、プリンタのビジネス市場においてレーザプリンタと成功裏に競争するために、インクジェット・ヘッドから中間転写面(例えばドラム)に印刷し、次いで画像を最終媒体(例えば紙)に転写することが提案されてきた。この中間転写タイプの印刷における従来の試みでは、転写効率が劣った結果が得られ、これは、中間転写面に印刷された画像が最終媒体に完全に転写されないということであった。中間転写面に付着した物質の幾らかは、転写後にも残存していた。インクジェット印刷での中間転写媒体の使用における従来の試みでは、光学密度も劣った結果であった。
【0004】
発明の概要
本発明は、中間転写面に画像を形成するために、インクジェット・プリントヘッドを用いて約0.01〜約15重量%の湿潤剤を含有するインクを中間転写面に印刷する印刷方法を教示するものである。インクが部分的に湿潤である間に、中間転写面から最終媒体に画像が転写される。湿潤剤は、4〜10個の炭素原子を有する1,2アルキルジオール又は6〜14個の炭素原子を有するジエーテルアルコールである。1,2ヘキサンジオールとヘキシルカルビトールの各々が、特に好適な湿潤剤である。湿潤剤として1,2ヘキサンジオールが用いられる場合、インクは約1.0〜約5.0重量%のヘキサンジオールを含有する。湿潤剤としてヘキシルカルビトールが用いられる場合、インクは約1.0〜約2.5重量%のヘキシルカルビトールを含有する。
【0005】
中間転写面は、コーティング溶液でコーティングされてもよい。この場合、インクは、コーティング溶液の表面エネルギーと約10ダイン/cmだけ異なる表面エネルギーを有する必要がある。好ましくは、インクの表面エネルギーは、ドラムのコーティング溶液の表面エネルギーより2〜9ダイン/cm小さい必要がある。コーティング溶液は、ポリビニルピロリドンを含有していてもよく、その場合には、約0.01〜約20重量%のPVPが好ましく、約0.01〜約15重量%のPVPが更に好ましく、約2〜約8重量%のPVPが最も好ましい。PVPは、約400,000より大きな分子量、更に好ましくは約750,000より大きく、最も好ましくは約850,000〜約1,150,000の範囲内である。
【0006】
添付の図面を参照しつつ、実施例のみによって説明される好適な実施態様の下記説明を参照することによって、本発明が容易に理解されるであろう。
【0007】
好適な実施態様の詳細な説明
図1は、本発明の好適な実施態様によるインクジェット・プリンタの側面図である。1つ以上のインクジェット・プリントヘッド1が、ドラムから1mm以下の距離で、中間移動媒体2(ドラムとして図1に示される)上に取付けられている。図1には4つのプリントヘッドが示されるが、本発明はこれに限定されるものではない。従来のインクジェット・プリントヘッドは、プリンタに使用される。プリントヘッド1に供給されるインクは、比較的多量の湿潤剤を有する。特に、インクは約0.1〜約15重量%の湿潤剤を含有する必要がある。より好ましくは、インクは約1〜約5重量%の湿潤剤を含有する必要がある。最も好ましくは、インクは約2.5〜約3.5重量%の湿潤剤を含有する必要がある。湿潤剤の目的は、良好な画像を確実に形成することである。
【0008】
湿潤剤としてジオールとジエーテルを用いてもよい。ジオールとしては、4〜10個の炭素原子を有する1,2アルキルジオールが適当である。1,2ヘキサンジオールが特に良好に作用することが見出された。ジエーテルとしては、6〜14個の炭素原子を有するジエーテルアルコールが適当である。ヘキシルカルビトールが特に良好に作用することが見出された。ジオールとジエーテルとを比べると、ジエーテルを用いれば湿潤剤が少なくて済む。例えば、約0.01〜約2.5重量%のジエーテルによって、約1.0〜約5.0重量%のジオールによるのと同じ良好な結果が得られる。
【0009】
本発明で用いられるインクは、着色剤として有機又は無機の顔料を有する。ここで用いられる用語“着色剤”は、小さな顔料粒子から形成される不溶性の着色剤を意味する。本発明は、顔料のタイプにおいて限定されるものではない。アゾ顔料、多環式顔料、ペリレン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック及び昼光蛍光顔料のような顔料が、本発明において用いられる。酸化チタン、酸化鉄及びカーボンブラックが、この分野でよく知られた特定の顔料である。
【0010】
顔料は不溶性なので、通常、ディスパージョン中で安定化される。インクの形成において、顔料/ディスパージョンの混合物が、顔料コンセントレート(“顔料プレミックス”とも言われる)として用いられる。米国特許第5,714,538号及び5,719,204号には、本発明で用いるのに適したターポリマーの顔料分散剤が記載される。これら両文献が参考としてここに挙げられる。顔料/ディスパージョンのコンセントレート(顔料プレミックス)は、水溶性キャリア中に約5〜約20重量%の顔料と、約0.25〜約10重量%のターポリマー分散剤とを含有していてもよい。
【0011】
顔料プレミックスと湿潤剤に加えて、インクは保湿剤、殺生剤及び水の1つ以上を含有していてもよい。インクは、キレート剤、緩衝剤、界面活性剤、バインダ、表面張力緩和剤等のような他の成分を含有していても又は含有していなくてもよい。
【0012】
保湿剤は、水分を吸収又は保持する。グリセロール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール及びチオジエタノールが、保湿剤として使用可能である。殺生剤としては、アベニア(Avenia),インク(Inc.)(以前はゼネカ(Zeneca),インク(Inc.))から商業的に入手可能なProxel(登録商標)GXLを用いてもよい。Proxel(登録商標)GXLは、活性成分として1,2ベンズイソチアゾリン−3−オンを含有し、ジプロピレングリコールと水も含有する。
【0013】
各成分の相対的な量に関し、インクは、約1〜約7重量%の顔料(顔料プレミックスからの)と、上述の量の湿潤剤と、約1〜約50重量%の保湿剤と、残りの脱イオン化水を含有する。
【0014】
下記のインク組成物が、本発明の印刷方法で良好に作用することが見出された。
ブラック
プレミックスからの4重量%のカーボンブラック 着色剤
10重量%のポリエチレングリコール400 保湿剤
10重量%の2,2’−チオジエタノール 保湿剤
3重量%の1,2−ヘキサンジオール 湿潤剤
残量の脱イオン化水
シアン
プレミックスからの2.25重量%のシアン顔料であって、トーヨー(Toyo)イ ンク(Ink)マニュファクチャリング(Mfg).,カンパニー(Co.),リミテッド(Ltd.) によって商業的に販売されているLiojet(登録商標)シアンベースK7088−A2
マゼンタ
プレミックスからの4重量%のマゼンタ顔料であって、トーヨー(Toyo)インク (Ink)マニュファクチャリング(Mfg).,カンパニー(Co.),リミテッド(Ltd.)によ って商業的に販売されているLiojet(登録商標)マゼンタベースL4092−A1
イエロー
プレミックスからの4重量%のイエロー顔料であって、トーヨー(Toyo)インク (Ink)マニュファクチャリング(Mfg).,カンパニー(Co.),リミテッド(Ltd.)によ って商業的に販売されているLiojet(登録商標)イエローベースL2116−A1
【0015】
上記インクは、ポリエチレングリコール、チオジエタノール、ヘキサンジオール及び脱イオン化水を10分間混合することによって調製される。次いで、この混合物は、攪拌しながら顔料プレミックスに加えられる。更に10分間攪拌した後に、20%のKOHを用いてpHが約8.2〜約8.5の間に調整される。得られる生成物は、1.2□mフィルタで濾過される。
【0016】
再び図1を参照すると、インクジェット・プリントヘッド1がドラム2の軸に沿って移動する際に、これらは印刷される。これと同時に、ドラム2が回転する。ドラム2を加熱するために、ドラム2のコア内にヒータを設けてもよい。ドラム2は、ステンレス鋼又はアルミニウムのような金属で作られてもよい。これに代わって、ドラムは、ステンレス鋼、アルミニウム又は他の材料で形成され、ゴムで覆われた硬質コアを有していてもよい。
【0017】
最終媒体(例えば、紙)が、キャビティ3内に保持される。紙は、給紙機構4によりキャビティ3からドラム2に供給される。給紙機構4から、紙はニップを通ってドラム2と接するように運ばれる。特に、ドラム2と接するように紙を運ぶために搬送ローラー5が用いられる。ローラー5は、固体状、或いは、フォーム状のウレタン、シリコーン又は他のタイプのゴムから形成される。ローラー5とドラム2の間には、大きな圧力は必要ではない。25psi未満の圧力で十分である。
【0018】
上述のように、ドラム2はゴム材料で覆われていてもよい。ポリウレタンが、好適なゴム材料である。液体をキャストしたポリウレタンを用いてもよい。ポリウレタンポリマーのプレポリマーを、ポリエーテル、ポリエステルタイプのポリオール又はアミンベースの硬化剤で硬化してもよい。ゴムの表面エネルギーが液状のコーティング溶液とインクの表面エネルギーに類似し、液状のコーティング溶液によってゴムの良好な湿潤性が与えられる限り、あらゆるタイプのゴムがドラムを覆うのに用いられる。
【0019】
インクと液状コーティング溶液の両方によって、ドラムが十分に湿潤化されなけれなならない。液状のコーティング溶液は、ロール・コーティング又は他のタイプの機構6によって、印刷プロセスの間にドラムに塗布される。ドラム2は、時計周り方向に回転する。したがって、ドラム2がプリントヘッド1に届く前に、ロール・コーティング機構6からのコーティング溶液がドラム2に塗布される。液状のコーティング溶液はドラム上に防食層を形成し、この防食層は画像と共に紙に転写される。ドラム上にフィルムを形成することによって、液状のコーティング溶液は紙への転写効率を増加させ、その結果、好ましくは全てのインクがドラムから紙に転写される。コーティング溶液は更に、色インクが互いににじみ出るのを防止する。これらの特性により、コーティング溶液は光学密度を増加させ、画像解像度を向上させる。コーティング溶液は、ドラムを完全に覆い又は湿潤化しなければならない。この目的のために、コーティング溶液とドラムは、同様の表面エネルギーを有する必要がある。通常、ドラムの表面エネルギーは、コーティング溶液の表面エネルギーよりも幾分高い。固体状ドラムの表面エネルギーは、カエルブル(Kaelble)の状態式を用いてヤング(Young)ドプレの関係に基づいて決定される(J.Adhesion, Vol.2,頁66(1970))。液状のコーティング溶液の表面エネルギーは、ドゥノイ(DuNuoy)リング(Ring)法を用いて決定される。
【0020】
ポリビニルピロリドン(PVP)は、液状のコーティング溶液として非常に良好に作用する。コーティング溶液おいて、PVPは約0.01〜約20重量%の量で含有されていてもよい。より好ましくは、PVPは約0.01〜約15重量%の量で含有されており、最も好ましくは、PVPは約2〜約8重量%の量で含有されている。分子量は変化することができるが、より高い分子量がより良好な転写効率となる。しかしながら、分子量が非常に高いと、コーティング溶液は粘稠となり、ドラムに塗布するのが困難となる。分子量は約400,000を超える必要がある。より好ましくは、分子量は約750,000を超える必要がある。最も好ましくは、分子量は約850,000〜約1,500,000の範囲内とする必要がある。
【0021】
PVPホモポリマーの代わりに、PVPコポリマーを用いることができる。好適なPVPのリストは、ビニルアセテート、ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、ジメチルアミノエチルメタクリレート、クウォーターナイズドジメチルアミノエチルメタクリレート及びメタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライドを備えたコポリマーを含む。
【0022】
PVPの他に、液状のコーティング溶液は、有機溶媒(好ましくは、ジオール又はグリコール)と水も含有していてもよい。液状のコーティング溶液は、約5〜約95重量%の有機溶媒、好ましくは約50〜約95重量%の有機溶媒を含有する。好適な溶媒は、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,2ブタンジオール、グリセロール、トリメチレングリコール、ジエチレングリコール、ガンマ−ブチロラクトン及び2ピロリドンを含む。
【0023】
液状のコーティング溶液に用いられる水は、好ましくは脱イオン化水である。コーティング溶液は、約5〜約90重量%の水、好ましくは約5〜約50重量%の水を含有していてもよい。
【0024】
ドラムコーティング溶液は、約0.01〜約10mg/cm2の量で、好ましくは約0.1〜約3mg/cm2の量でドラムに塗布される。ドラムコーティング溶液は、吸上フェルトパッド、3つのロールコーティングシステム、フォームローラー又は他の方法で塗布することができる。ドラムコーティング溶液は、ドラムの印刷面全体をコーティングし、又は湿潤化しなければならない。
【0025】
液状のコーティング溶液は、“フロッグ”を形成するための微粒子を結合するために、液体中の固体のディスパージョンに加えられる凝集剤、試薬も含有していてもよい。これらのフロッグは、懸濁微粒子の凝集又は集塊によって液体中に形成される小さな塊りである。インクは、固体状顔料粒子のディスパージョンとして供給される。凝集剤“フロクタント”は、インク分散剤の影響を妨げる。したがって、フロクタントによって顔料が溶液から析出して凝集する。ドラム又は紙にインクが載ると、フロクタントによって顔料は移動しないように安定化される。フロクタントは、良好な印刷品質を保証すべく粒子を定着させる。
【0026】
前述のように、ドラム2を加熱するためにドラム2のコア内にヒータが設けられる。ドラム2が加熱されるとインク内の液体は蒸発し、これによってドラム上に顔料が定着する。顔料粒子を溶液から析出させることによって、フロクタントはヒータと同じ目的を達成する。このように、液状のコーティング溶液が凝集剤を含有していれば、ドラム2のコア内にヒータを設ける必要がない。
【0027】
フロクタントが用いられる場合、液状のコーティング溶液は0.1重量%〜10重量%のフロクタントを含有していてもよい。より好ましくは、液状のコーティング溶液は0.5重量%〜5重量%のフロクタントを含有していてもよい。好適な凝集剤は、多価の酸と塩を含む。好適な酸は、クエン酸、グリコール酸、酒石酸、1,2,3,4,ブタンテトラカルボン酸、グルタル酸、琥珀酸、乳酸及びアジピン酸のようなカルボン酸を含む。好適な塩は、CaCl2、AlCl3及びサリチル酸マグネシウムテトラハイドレートを含む。
【0028】
理想的には、インクの表面エネルギーは、コーティング溶液の表面エネルギーと約10ダイン/cm以下だけ異なるべきである。インクの湿潤剤とドラムのコーティング溶液は、同じ目的を達成するために選ばれる。インクの表面エネルギーは、ドラムのコーティング溶液の表面エネルギーより、好ましくは約2〜約9ダイン/cm小さくすべきである。
【0029】
実施例
1.実施例1
4重量%のヘキサンジオールを含有する顔料化されたブラックインクが、インクジェット・プリントヘッドを用いて回転ドラムに塗布された。ドラムの表面は、ポリエーテルポリオールSimusol TOIETM(Seppic)で硬化されたAdiprene L42TM(ユニロイアル(Uniroyal)ケミカル(Chemical))で形成された。ドラムは50℃の温度に加熱され、15.1インチ/秒の速度で回転した。回転の間、5重量%のPVP K120TM(ISP)、75重量%の1,2プロパンジオール及び20重量%の脱イオン化水を含むドラムコーティング溶液が、ドラムに塗布された。ドラムから紙に画像が転写された。45アスカー(Asker)C硬度を有するシリコーンフォームのローラーが、転写ローラーとして用いられた。上述のシステムによって、1.4の光学密度を有する画像が形成された。画像の解像度は、インチ当り600ドットであった。毎分20頁以上が、このシステムによって描かれた。
【0030】
2.実施例2
実施例1に関する上述の条件を用いて、第2の試験実施例が行なわれた。しかしながら、実施例2では、実施例1のドラムを、Urethane V021TM(ロード(Lord)コーポレーション(Corporation))でスプレー・コーティングした。これによって、非常に光沢のある仕上がりとなった。第2の実施例では、第1の実施例と同様に優れた結果が得られた。
【0031】
3.実施例3
3重量%のヘキサンジオールを含有するブラック、シアン、イエロー又はマゼンタの顔料化された黒インクが、インクジェット・プリントヘッドを用いて回転ドラムに塗布された。ドラムの表面は、ポリエーテルポリオールSimusol TOIETM(Seppic)で硬化されたAdiprene L42TM(ユニロイアル(Uniroyal)ケミカル(Chemical))で形成された。ドラムは加熱された。しかしながら、ドラムは15.1インチ/秒の速度で回転させられた。回転の間、5重量%のPVP K90TM(ISP)、5重量%のクエン酸凝集剤、60重量%のプロピレングリコール及び30重量%の脱イオン化水を含むドラムコーティング溶液が、ドラムに塗布された。ドラムから紙に画像が転写された。PFA袖付きシリコーンフォームが、転写ローラーとして用いられた。上述のシステムは加熱されたドラムを必要とせず、良好な光学密度と解像度を有する画像を形成する。
【0032】
好適な実施態様に関して本発明を説明したが、上記において概述した原理内での修正は当業者に明白であることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明の好適な実施態様によるインクジェット・プリンタの側面図である。
発明の背景
1.発明の分野
本発明は、インクジェット印刷に概ね関する。更に詳細には、本発明は、中間転写面と湿潤剤を含有するインクとを用いるインクジェット印刷に関する。
【0002】
2.関連技術の説明
初期のインクジェット・プリンタは、レーザプリンタに対して幾つかの明瞭な利点を有していた。これらの利点は、カラーで印刷できること、ならびに、大きさとコストの利点を有していることであった。しかしながら、次世代のインクジェット・プリンタとしてオフィス環境においてレーザプリンタと競争するためには、印刷速度と印刷品質を高めることが必要である。目標として、毎分20頁の印刷速度が望まれている。印刷品質に対しては、光学濃度計での測定で1.4の印刷密度と、インチ当り少なくとも600ドットの解像度が求められている。
【0003】
これらの目的を達成し、かつ、プリンタのビジネス市場においてレーザプリンタと成功裏に競争するために、インクジェット・ヘッドから中間転写面(例えばドラム)に印刷し、次いで画像を最終媒体(例えば紙)に転写することが提案されてきた。この中間転写タイプの印刷における従来の試みでは、転写効率が劣った結果が得られ、これは、中間転写面に印刷された画像が最終媒体に完全に転写されないということであった。中間転写面に付着した物質の幾らかは、転写後にも残存していた。インクジェット印刷での中間転写媒体の使用における従来の試みでは、光学密度も劣った結果であった。
【0004】
発明の概要
本発明は、中間転写面に画像を形成するために、インクジェット・プリントヘッドを用いて約0.01〜約15重量%の湿潤剤を含有するインクを中間転写面に印刷する印刷方法を教示するものである。インクが部分的に湿潤である間に、中間転写面から最終媒体に画像が転写される。湿潤剤は、4〜10個の炭素原子を有する1,2アルキルジオール又は6〜14個の炭素原子を有するジエーテルアルコールである。1,2ヘキサンジオールとヘキシルカルビトールの各々が、特に好適な湿潤剤である。湿潤剤として1,2ヘキサンジオールが用いられる場合、インクは約1.0〜約5.0重量%のヘキサンジオールを含有する。湿潤剤としてヘキシルカルビトールが用いられる場合、インクは約1.0〜約2.5重量%のヘキシルカルビトールを含有する。
【0005】
中間転写面は、コーティング溶液でコーティングされてもよい。この場合、インクは、コーティング溶液の表面エネルギーと約10ダイン/cmだけ異なる表面エネルギーを有する必要がある。好ましくは、インクの表面エネルギーは、ドラムのコーティング溶液の表面エネルギーより2〜9ダイン/cm小さい必要がある。コーティング溶液は、ポリビニルピロリドンを含有していてもよく、その場合には、約0.01〜約20重量%のPVPが好ましく、約0.01〜約15重量%のPVPが更に好ましく、約2〜約8重量%のPVPが最も好ましい。PVPは、約400,000より大きな分子量、更に好ましくは約750,000より大きく、最も好ましくは約850,000〜約1,150,000の範囲内である。
【0006】
添付の図面を参照しつつ、実施例のみによって説明される好適な実施態様の下記説明を参照することによって、本発明が容易に理解されるであろう。
【0007】
好適な実施態様の詳細な説明
図1は、本発明の好適な実施態様によるインクジェット・プリンタの側面図である。1つ以上のインクジェット・プリントヘッド1が、ドラムから1mm以下の距離で、中間移動媒体2(ドラムとして図1に示される)上に取付けられている。図1には4つのプリントヘッドが示されるが、本発明はこれに限定されるものではない。従来のインクジェット・プリントヘッドは、プリンタに使用される。プリントヘッド1に供給されるインクは、比較的多量の湿潤剤を有する。特に、インクは約0.1〜約15重量%の湿潤剤を含有する必要がある。より好ましくは、インクは約1〜約5重量%の湿潤剤を含有する必要がある。最も好ましくは、インクは約2.5〜約3.5重量%の湿潤剤を含有する必要がある。湿潤剤の目的は、良好な画像を確実に形成することである。
【0008】
湿潤剤としてジオールとジエーテルを用いてもよい。ジオールとしては、4〜10個の炭素原子を有する1,2アルキルジオールが適当である。1,2ヘキサンジオールが特に良好に作用することが見出された。ジエーテルとしては、6〜14個の炭素原子を有するジエーテルアルコールが適当である。ヘキシルカルビトールが特に良好に作用することが見出された。ジオールとジエーテルとを比べると、ジエーテルを用いれば湿潤剤が少なくて済む。例えば、約0.01〜約2.5重量%のジエーテルによって、約1.0〜約5.0重量%のジオールによるのと同じ良好な結果が得られる。
【0009】
本発明で用いられるインクは、着色剤として有機又は無機の顔料を有する。ここで用いられる用語“着色剤”は、小さな顔料粒子から形成される不溶性の着色剤を意味する。本発明は、顔料のタイプにおいて限定されるものではない。アゾ顔料、多環式顔料、ペリレン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック及び昼光蛍光顔料のような顔料が、本発明において用いられる。酸化チタン、酸化鉄及びカーボンブラックが、この分野でよく知られた特定の顔料である。
【0010】
顔料は不溶性なので、通常、ディスパージョン中で安定化される。インクの形成において、顔料/ディスパージョンの混合物が、顔料コンセントレート(“顔料プレミックス”とも言われる)として用いられる。米国特許第5,714,538号及び5,719,204号には、本発明で用いるのに適したターポリマーの顔料分散剤が記載される。これら両文献が参考としてここに挙げられる。顔料/ディスパージョンのコンセントレート(顔料プレミックス)は、水溶性キャリア中に約5〜約20重量%の顔料と、約0.25〜約10重量%のターポリマー分散剤とを含有していてもよい。
【0011】
顔料プレミックスと湿潤剤に加えて、インクは保湿剤、殺生剤及び水の1つ以上を含有していてもよい。インクは、キレート剤、緩衝剤、界面活性剤、バインダ、表面張力緩和剤等のような他の成分を含有していても又は含有していなくてもよい。
【0012】
保湿剤は、水分を吸収又は保持する。グリセロール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール及びチオジエタノールが、保湿剤として使用可能である。殺生剤としては、アベニア(Avenia),インク(Inc.)(以前はゼネカ(Zeneca),インク(Inc.))から商業的に入手可能なProxel(登録商標)GXLを用いてもよい。Proxel(登録商標)GXLは、活性成分として1,2ベンズイソチアゾリン−3−オンを含有し、ジプロピレングリコールと水も含有する。
【0013】
各成分の相対的な量に関し、インクは、約1〜約7重量%の顔料(顔料プレミックスからの)と、上述の量の湿潤剤と、約1〜約50重量%の保湿剤と、残りの脱イオン化水を含有する。
【0014】
下記のインク組成物が、本発明の印刷方法で良好に作用することが見出された。
ブラック
プレミックスからの4重量%のカーボンブラック 着色剤
10重量%のポリエチレングリコール400 保湿剤
10重量%の2,2’−チオジエタノール 保湿剤
3重量%の1,2−ヘキサンジオール 湿潤剤
残量の脱イオン化水
シアン
プレミックスからの2.25重量%のシアン顔料であって、トーヨー(Toyo)イ ンク(Ink)マニュファクチャリング(Mfg).,カンパニー(Co.),リミテッド(Ltd.) によって商業的に販売されているLiojet(登録商標)シアンベースK7088−A2
マゼンタ
プレミックスからの4重量%のマゼンタ顔料であって、トーヨー(Toyo)インク (Ink)マニュファクチャリング(Mfg).,カンパニー(Co.),リミテッド(Ltd.)によ って商業的に販売されているLiojet(登録商標)マゼンタベースL4092−A1
イエロー
プレミックスからの4重量%のイエロー顔料であって、トーヨー(Toyo)インク (Ink)マニュファクチャリング(Mfg).,カンパニー(Co.),リミテッド(Ltd.)によ って商業的に販売されているLiojet(登録商標)イエローベースL2116−A1
【0015】
上記インクは、ポリエチレングリコール、チオジエタノール、ヘキサンジオール及び脱イオン化水を10分間混合することによって調製される。次いで、この混合物は、攪拌しながら顔料プレミックスに加えられる。更に10分間攪拌した後に、20%のKOHを用いてpHが約8.2〜約8.5の間に調整される。得られる生成物は、1.2□mフィルタで濾過される。
【0016】
再び図1を参照すると、インクジェット・プリントヘッド1がドラム2の軸に沿って移動する際に、これらは印刷される。これと同時に、ドラム2が回転する。ドラム2を加熱するために、ドラム2のコア内にヒータを設けてもよい。ドラム2は、ステンレス鋼又はアルミニウムのような金属で作られてもよい。これに代わって、ドラムは、ステンレス鋼、アルミニウム又は他の材料で形成され、ゴムで覆われた硬質コアを有していてもよい。
【0017】
最終媒体(例えば、紙)が、キャビティ3内に保持される。紙は、給紙機構4によりキャビティ3からドラム2に供給される。給紙機構4から、紙はニップを通ってドラム2と接するように運ばれる。特に、ドラム2と接するように紙を運ぶために搬送ローラー5が用いられる。ローラー5は、固体状、或いは、フォーム状のウレタン、シリコーン又は他のタイプのゴムから形成される。ローラー5とドラム2の間には、大きな圧力は必要ではない。25psi未満の圧力で十分である。
【0018】
上述のように、ドラム2はゴム材料で覆われていてもよい。ポリウレタンが、好適なゴム材料である。液体をキャストしたポリウレタンを用いてもよい。ポリウレタンポリマーのプレポリマーを、ポリエーテル、ポリエステルタイプのポリオール又はアミンベースの硬化剤で硬化してもよい。ゴムの表面エネルギーが液状のコーティング溶液とインクの表面エネルギーに類似し、液状のコーティング溶液によってゴムの良好な湿潤性が与えられる限り、あらゆるタイプのゴムがドラムを覆うのに用いられる。
【0019】
インクと液状コーティング溶液の両方によって、ドラムが十分に湿潤化されなけれなならない。液状のコーティング溶液は、ロール・コーティング又は他のタイプの機構6によって、印刷プロセスの間にドラムに塗布される。ドラム2は、時計周り方向に回転する。したがって、ドラム2がプリントヘッド1に届く前に、ロール・コーティング機構6からのコーティング溶液がドラム2に塗布される。液状のコーティング溶液はドラム上に防食層を形成し、この防食層は画像と共に紙に転写される。ドラム上にフィルムを形成することによって、液状のコーティング溶液は紙への転写効率を増加させ、その結果、好ましくは全てのインクがドラムから紙に転写される。コーティング溶液は更に、色インクが互いににじみ出るのを防止する。これらの特性により、コーティング溶液は光学密度を増加させ、画像解像度を向上させる。コーティング溶液は、ドラムを完全に覆い又は湿潤化しなければならない。この目的のために、コーティング溶液とドラムは、同様の表面エネルギーを有する必要がある。通常、ドラムの表面エネルギーは、コーティング溶液の表面エネルギーよりも幾分高い。固体状ドラムの表面エネルギーは、カエルブル(Kaelble)の状態式を用いてヤング(Young)ドプレの関係に基づいて決定される(J.Adhesion, Vol.2,頁66(1970))。液状のコーティング溶液の表面エネルギーは、ドゥノイ(DuNuoy)リング(Ring)法を用いて決定される。
【0020】
ポリビニルピロリドン(PVP)は、液状のコーティング溶液として非常に良好に作用する。コーティング溶液おいて、PVPは約0.01〜約20重量%の量で含有されていてもよい。より好ましくは、PVPは約0.01〜約15重量%の量で含有されており、最も好ましくは、PVPは約2〜約8重量%の量で含有されている。分子量は変化することができるが、より高い分子量がより良好な転写効率となる。しかしながら、分子量が非常に高いと、コーティング溶液は粘稠となり、ドラムに塗布するのが困難となる。分子量は約400,000を超える必要がある。より好ましくは、分子量は約750,000を超える必要がある。最も好ましくは、分子量は約850,000〜約1,500,000の範囲内とする必要がある。
【0021】
PVPホモポリマーの代わりに、PVPコポリマーを用いることができる。好適なPVPのリストは、ビニルアセテート、ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、ジメチルアミノエチルメタクリレート、クウォーターナイズドジメチルアミノエチルメタクリレート及びメタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライドを備えたコポリマーを含む。
【0022】
PVPの他に、液状のコーティング溶液は、有機溶媒(好ましくは、ジオール又はグリコール)と水も含有していてもよい。液状のコーティング溶液は、約5〜約95重量%の有機溶媒、好ましくは約50〜約95重量%の有機溶媒を含有する。好適な溶媒は、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,2ブタンジオール、グリセロール、トリメチレングリコール、ジエチレングリコール、ガンマ−ブチロラクトン及び2ピロリドンを含む。
【0023】
液状のコーティング溶液に用いられる水は、好ましくは脱イオン化水である。コーティング溶液は、約5〜約90重量%の水、好ましくは約5〜約50重量%の水を含有していてもよい。
【0024】
ドラムコーティング溶液は、約0.01〜約10mg/cm2の量で、好ましくは約0.1〜約3mg/cm2の量でドラムに塗布される。ドラムコーティング溶液は、吸上フェルトパッド、3つのロールコーティングシステム、フォームローラー又は他の方法で塗布することができる。ドラムコーティング溶液は、ドラムの印刷面全体をコーティングし、又は湿潤化しなければならない。
【0025】
液状のコーティング溶液は、“フロッグ”を形成するための微粒子を結合するために、液体中の固体のディスパージョンに加えられる凝集剤、試薬も含有していてもよい。これらのフロッグは、懸濁微粒子の凝集又は集塊によって液体中に形成される小さな塊りである。インクは、固体状顔料粒子のディスパージョンとして供給される。凝集剤“フロクタント”は、インク分散剤の影響を妨げる。したがって、フロクタントによって顔料が溶液から析出して凝集する。ドラム又は紙にインクが載ると、フロクタントによって顔料は移動しないように安定化される。フロクタントは、良好な印刷品質を保証すべく粒子を定着させる。
【0026】
前述のように、ドラム2を加熱するためにドラム2のコア内にヒータが設けられる。ドラム2が加熱されるとインク内の液体は蒸発し、これによってドラム上に顔料が定着する。顔料粒子を溶液から析出させることによって、フロクタントはヒータと同じ目的を達成する。このように、液状のコーティング溶液が凝集剤を含有していれば、ドラム2のコア内にヒータを設ける必要がない。
【0027】
フロクタントが用いられる場合、液状のコーティング溶液は0.1重量%〜10重量%のフロクタントを含有していてもよい。より好ましくは、液状のコーティング溶液は0.5重量%〜5重量%のフロクタントを含有していてもよい。好適な凝集剤は、多価の酸と塩を含む。好適な酸は、クエン酸、グリコール酸、酒石酸、1,2,3,4,ブタンテトラカルボン酸、グルタル酸、琥珀酸、乳酸及びアジピン酸のようなカルボン酸を含む。好適な塩は、CaCl2、AlCl3及びサリチル酸マグネシウムテトラハイドレートを含む。
【0028】
理想的には、インクの表面エネルギーは、コーティング溶液の表面エネルギーと約10ダイン/cm以下だけ異なるべきである。インクの湿潤剤とドラムのコーティング溶液は、同じ目的を達成するために選ばれる。インクの表面エネルギーは、ドラムのコーティング溶液の表面エネルギーより、好ましくは約2〜約9ダイン/cm小さくすべきである。
【0029】
実施例
1.実施例1
4重量%のヘキサンジオールを含有する顔料化されたブラックインクが、インクジェット・プリントヘッドを用いて回転ドラムに塗布された。ドラムの表面は、ポリエーテルポリオールSimusol TOIETM(Seppic)で硬化されたAdiprene L42TM(ユニロイアル(Uniroyal)ケミカル(Chemical))で形成された。ドラムは50℃の温度に加熱され、15.1インチ/秒の速度で回転した。回転の間、5重量%のPVP K120TM(ISP)、75重量%の1,2プロパンジオール及び20重量%の脱イオン化水を含むドラムコーティング溶液が、ドラムに塗布された。ドラムから紙に画像が転写された。45アスカー(Asker)C硬度を有するシリコーンフォームのローラーが、転写ローラーとして用いられた。上述のシステムによって、1.4の光学密度を有する画像が形成された。画像の解像度は、インチ当り600ドットであった。毎分20頁以上が、このシステムによって描かれた。
【0030】
2.実施例2
実施例1に関する上述の条件を用いて、第2の試験実施例が行なわれた。しかしながら、実施例2では、実施例1のドラムを、Urethane V021TM(ロード(Lord)コーポレーション(Corporation))でスプレー・コーティングした。これによって、非常に光沢のある仕上がりとなった。第2の実施例では、第1の実施例と同様に優れた結果が得られた。
【0031】
3.実施例3
3重量%のヘキサンジオールを含有するブラック、シアン、イエロー又はマゼンタの顔料化された黒インクが、インクジェット・プリントヘッドを用いて回転ドラムに塗布された。ドラムの表面は、ポリエーテルポリオールSimusol TOIETM(Seppic)で硬化されたAdiprene L42TM(ユニロイアル(Uniroyal)ケミカル(Chemical))で形成された。ドラムは加熱された。しかしながら、ドラムは15.1インチ/秒の速度で回転させられた。回転の間、5重量%のPVP K90TM(ISP)、5重量%のクエン酸凝集剤、60重量%のプロピレングリコール及び30重量%の脱イオン化水を含むドラムコーティング溶液が、ドラムに塗布された。ドラムから紙に画像が転写された。PFA袖付きシリコーンフォームが、転写ローラーとして用いられた。上述のシステムは加熱されたドラムを必要とせず、良好な光学密度と解像度を有する画像を形成する。
【0032】
好適な実施態様に関して本発明を説明したが、上記において概述した原理内での修正は当業者に明白であることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明の好適な実施態様によるインクジェット・プリンタの側面図である。
Claims (33)
- 中間転写面に画像を形成するために、インクジェット・プリントヘッドを用いて、約0.01〜約15重量%の湿潤剤を含有するインクを前記中間転写面に印刷する段階と、
前記インクが部分的に湿潤である間に、前記画像を前記中間転写面から最終媒体に転写する段階と、を含む印刷方法。 - 前記湿潤剤が、4〜10個の炭素原子を有する1,2アルキルジオール及び6〜14個の炭素原子を有するジエーテルアルコールから成る群から選択される、請求項1に記載の印刷方法。
- 前記湿潤剤が、1,2ヘキサンジオール及びヘキシルカルビトールから成る群から選択される、請求項1に記載の印刷方法。
- 前記湿潤剤が1,2ヘキサンジオールであり、かつ、前記インクが約1.0〜約5.0重量%のヘキサンジオールを含有する、請求項1に記載の印刷方法。
- 中間転写面に画像を形成するために、インクジェット・プリントヘッドを用いて、約0.01〜約15重量%の湿潤剤を含有するインクを前記中間転写面に印刷する段階と、
前記インクが部分的に湿潤である間に、前記画像を前記中間転写面から最終媒体に転写する段階とを含み、
前記湿潤剤がヘキシルカルビトールであり、かつ、前記インクが約0.1〜約2.5重量%のヘキシルカルビトールを含む印刷方法。 - コーティング溶液で中間転写面をコーティングする段階と、
前記中間転写面に画像を形成するために、インクジェット・プリントヘッドを用いて、約0.01〜約15重量%の湿潤剤を含有するインクを前記中間転写面に印刷する段階であって、前記インクが、前記コーティング溶液の表面エネルギーよりも約2〜約9ダイン/cm小さい表面エネルギーを有する段階と、
前記インクが部分的に湿潤である間に、前記画像を前記中間転写面から最終媒体に転写する段階と、を含む印刷方法。 - ポリビニルピロリドン又はポリビニルピロリドンのコポリマーを含有するコーティング溶液で中間転写面をコーティングする段階と、
前記中間転写面に画像を形成するために、インクジェット・プリントヘッドを用いて、約0.01〜約15重量%の湿潤剤を含有するインクを前記中間転写面に印刷する段階と、
前記インクが部分的に湿潤である間に、前記画像を前記中間転写面から最終媒体に転写する段階と、を含む印刷方法。 - 前記コーティング溶液が、約0.01〜約20重量%のポリビニルピロリドン又はポリビニルピロリドンのコポリマーを含有する、請求項7に記載の印刷方法。
- 前記コーティング溶液が、約0.01〜約15重量%のポリビニルピロリドン又はポリビニルピロリドンのコポリマーを含有する、請求項7に記載の印刷方法。
- 前記コーティング溶液が、約2〜約8重量%のポリビニルピロリドン又はポリビニルピロリドンのコポリマーを含有する、請求項7に記載の印刷方法。
- 前記ポリビニルピロリドン又はポリビニルピロリドンのコポリマーが、約400,000よりも大きな分子量を有する、請求項7に記載の印刷方法。
- 前記ポリビニルピロリドン又はポリビニルピロリドンのコポリマーが、約750,000よりも大きな分子量を有する、請求項7に記載の印刷方法。
- 前記ポリビニルピロリドン又はポリビニルピロリドンのコポリマーが、約850,000〜約1,500,000の範囲の分子量を有する、請求項7に記載の印刷方法。
- 液状のコーティング溶液で中間転写面をコーティングする段階と、
前記中間転写面に画像を形成するために、インクジェット・プリントヘッドを用いて、約0.01〜約15重量%の湿潤剤を含有するインクを前記中間転写面に印刷する段階であって、前記インクが、前記コーティング溶液の表面エネルギーと約10ダイン/cm以下だけ異なる表面エネルギーを有する段階と、を含む印刷方法。 - 前記インクの表面エネルギーが、前記コーティング溶液の表面エネルギーよりも約2〜約9ダイン/cm小さい、請求項14に記載の印刷方法。
- 前記湿潤剤が、4〜10個の炭素原子を有する1,2アルキルジオール及び6〜14個の炭素原子を有するジエーテルアルコールから成る群から選択される、請求項14に記載の印刷方法。
- 前記湿潤剤が、1,2ヘキサンジオール及びヘキシルカルビトールから成る群から選択される、請求項14に記載の印刷方法。
- 前記湿潤剤が1,2ヘキサンジオールであり、かつ、前記インクが約1.0〜約5.0重量%のヘキサンジオールを含有する、請求項14に記載の印刷方法。
- 前記湿潤剤がヘキシルカルビトールであり、前記インクが約0.1〜約2.5重量%のヘキシルカルビトールを含有する、請求項14に記載の印刷方法。
- ポリビニルピロリドンを含有するコーティング溶液で中間転写面をコーティングする段階と、
前記中間転写面に画像を形成するために、インクジェット・プリントヘッドを用いて、約0.01〜約15重量%の湿潤剤を含有するインクを前記中間転写面に印刷する段階であって、前記湿潤剤がヘキサンジオール及びヘキシルカルビトールから成る群から選択される段階と、を含む印刷方法。 - 前記コーティング溶液が、約0.01〜約20重量%のポリビニルピロリドン又はポリビニルピロリドンのコポリマーを含有する、請求項20に記載の印刷方法。
- 前記コーティング溶液が、約0.01〜約15重量%のポリビニルピロリドン又はポリビニルピロリドンのコポリマーを含有する、請求項20に記載の印刷方法。
- 前記コーティング溶液が、約2〜約8重量%のポリビニルピロリドン又はポリビニルピロリドンのコポリマーを含有する、請求項20に記載の印刷方法。
- 前記ポリビニルピロリドン又はポリビニルピロリドンのコポリマーが、約400,000よりも大きな分子量を有する、請求項20に記載の印刷方法。
- 前記ポリビニルピロリドン又はポリビニルピロリドンのコポリマーが、約750,000よりも大きな分子量を有する、請求項20に記載の印刷方法。
- 前記ポリビニルピロリドン又はポリビニルピロリドンのコポリマーが、約850,000〜約1,500,000の範囲の分子量を有する、請求項20に記載の印刷方法。
- 前記湿潤剤が1,2ヘキサンジオールであり、かつ、前記インクが約1.0〜約5.0重量%のヘキサンジオールを含有する、請求項20に記載の印刷方法。
- 前記湿潤剤がヘキシルカルビトールであり、前記インクが約0.1〜約2.5重量%のヘキシルカルビトールを含有する、請求項20に記載の印刷方法。
- ポリビニルピロリドン又はポリビニルピロリドンのコポリマーと、グリコール溶媒及びジオール溶媒から成る群から選択される溶媒と、水と、凝集剤とを含むコーティング溶液で中間転写面をコーティングする段階と、
前記中間転写面に画像を形成するために、インクジェット・プリントヘッドを用いて、約0.01〜約15重量%の湿潤剤を含有するインクを前記中間転写面に印刷する段階であって、前記湿潤剤がヘキサンジオール及びヘキシルカルビトールから成る群から選択される段階と、を含む印刷方法。 - 前記コーティング溶液が、約0.01〜約20重量%のポリビニルピロリドン又はポリビニルピロリドンのコポリマーと、グリコール溶媒及びジオール溶媒から成る群から選択される約5〜約95重量%の溶媒と、約5〜約95重量%の水と、約0.1〜約10重量%の凝集剤とを含む、請求項29に記載の印刷方法。
- 前記コーティング溶液が、約0.5〜約5.0重量%の凝集剤を含む、請求項30に記載の印刷方法。
- 前記凝集剤が酸及び塩から成る群から選択される、請求項30に記載の印刷方法。
- 前記凝集剤が、クエン酸、グリコール酸、酒石酸、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸、グルタル酸、琥珀酸、乳酸、アジピン酸、CaCl2、AlCl3及びサリチル酸マグネシウムテトラハイドレートから成る群から選択される、請求項30に記載の印刷方法。
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