JP2010184376A - インクジェット記録装置およびインクジェット記録方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インク中の成分を凝集または増粘させる機能を有する処理液を記録媒体上に付与する処理液付与手段と、処理液が付与された記録媒体上にインクを打滴し、画像を形成するインク吐出手段と、記録媒体上に付与されたインクを乾燥する乾燥手段と、を備え、インク吐出手段から記録媒体上に打滴されたインク液滴の、乾燥後のドットのドット高さ(H)/ドット径(D)が0.016以上0.033以下となるように画像を形成することを特徴とするインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法である。
【選択図】図1
Description
まず、本発明が適用されるインクジェット記録装置の全体構成を説明する。
給紙部10は、記録媒体22を描画部14に供給する機構である。給紙部10には、給紙トレイ50が設けられ、この給紙トレイ50から記録媒体22が一枚ずつ処理液付与部12に給紙される。
処理液付与部12は、記録媒体22の記録面に処理液を付与する機構であり、処理液は、後述のインク中の色材を凝集または増粘させる成分を含有している。色材を凝集若しくは増粘させる方法としては具体的に、インクと反応してインク中の色材を析出あるいは不溶化させる処理液、インク中の色材を含む半固体状の物質(ゲル)を生成する処理液等が挙げられる。そして、インクと処理液との反応を引き起こす手段は、インク中のアニオン性の色材と処理液中のカチオン性の化合物を反応させる方法、互いにpHの異なるインクと処理液を混合させることでインクのpHを変化させてインク中の顔料の分散破壊を起こし顔料を凝集させる方法、処理液中の多価金属塩との反応によりインク中の顔料の分散破壊を起こし顔料を凝集させる方法、などがある。なお、処理液のより詳細な説明については後述する。
描画部14は、インクジェット方式でインクを打滴することによって入力画像に対応した画像を描画する機構であり、描画ドラム70と、この描画ドラム70の外周面に対向する位置に近接配置されたインクジェットヘッド72M,72C,72Y,72Kで構成される。インクジェットヘッド72M,72C,72Y,72Kはそれぞれ、マゼンダ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)、黒(K)の4色のインクに対応しており、描画ドラム70の回転方向に上流側から順に配置される。
乾燥部16は、色材凝集作用により分離された溶媒を乾燥させる工程であり、乾燥ドラム76と、この乾燥ドラム76の外周面に対向する位置に配置された第1のIRヒータ78、温風噴出しノズル80、第2のIRヒータ82で構成される。第1のIRヒータ78は、温風噴出しノズル80に対して、乾燥ドラム76の回転方向(図1において反時計回り方向)の上流側に設けられ、第2のIRヒータ82は温風噴出しノズル80の下流側に設けられる。
必要に応じて、乾燥部により乾燥した後、定着部で定着ローラを用いて熱圧接触させることにより、インクに含まれる樹脂を溶融させ、画像の定着性を得るとともに、ドットを扁平化させることができる。
図1に示すように、定着部18に続いて排出部20が設けられている。排出部20は、排出トレイ92を備えており、この排出トレイ92と定着部18の定着ドラム84との間に、これらに対接するように渡し胴94、搬送ベルト96、張架ローラ98が設けられている。記録媒体22は、渡し胴94により搬送ベルト96に送られ、排出トレイ92に排出される。
次に、第1の中間搬送部24の構造について説明する。なお、第2の中間搬送部26、第3の中間搬送部28は、第1の中間搬送部24と同様の構成であり、その説明を省略する。
次に、各インクジェットヘッドの構造について説明する。色別のインクジェットヘッド72M,72C,72Y,72Kの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号100によってインクジェットヘッドを示すものとする。
図6は、インクジェット記録装置1のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置1は、通信インターフェース120、システムコントローラ122、プリント制御部124、処理液付与制御部126、第1中間搬送制御部128、ヘッドドライバ130、第2中間搬送制御部132、乾燥制御部134、第3中間搬送制御部136、定着制御部138、インラインセンサ90、エンコーダ91、モータドライバ142、メモリ144、ヒータドライバ146、画像バッファメモリ148、吸引制御部149等を備えている。
上記の如く構成されたインクジェット記録装置1を用いたインクジェット記録方法を図7を用いて説明する。図7(a)に示すように、記録媒体22上に処理液302を付与する。次に処理液302が付与された記録媒体22上に顔料306、樹脂粒子308などを含むインク304を付与する(図7(b))。インク304が記録媒体22上に付与された直後は、顔料306、樹脂粒子308はインク中に分散しているが(図7(c))、処理液302がインク中の成分である顔料306と樹脂粒子308と反応し、凝集させて凝集物310として記録媒体22上に固定化する(図7(d))。その後、乾燥工程を経て、インク中の溶媒を除去することにより、ドット312を形成することができる(図7(e))。
上記の方法で形成された画像において、乾燥後のインクのドット312の形状が、H/Dが0.016以上0.033以下の範囲を満たしている。H/Dを0.033以下とすることにより、ドット側壁での光の乱反射を防止することができ、中間調部での光沢劣化を抑制することができる。したがって、画像全体として、光沢の劣化がなく、滲みを抑制した、光沢性の良好な画像を形成することができる。逆にドット高さを低くしすぎる、すなわち、凝集性能が不足した状態になると、画像に滲みが生じるため、H/Dを0.016以上とする。好ましくは0.016以上0.030以下であり、より好ましくは0.016以上0.024以下である。なお、本発明において、H/Dの形状を規定するドットは、一つの液滴から形成されたドットの形状のことをいい、複数のドットが合一して形成されたドットについても、各液滴から形成されたドットについて判断を行う。
上述したインクジェット記録装置1は、記録媒体22をドラムによって搬送する例であるが、ベルトによって搬送するようにしてもよい。図8は、ベルト搬送式のインクジェット記録装置2の構成を模式的に示している。なお、図1に示したインクジェット記録装置1と略同じ構成・作用の部材については同じ符号を付してその説明を省略する。
記録媒体は特に限定されるものではないが、インク溶媒の浸透が遅い印刷用コート紙に対して特に、効果的に用いることができる。印刷用コート紙においては、インクが打滴されない白地部とインクが打滴されるベタ部において、光沢に差が出るため、本発明においては、特に印刷用コート紙を用いて画像を形成することにより、本発明の効果を得ることができる。なお、記録媒体の適用範囲は、非浸透性を有する媒体に限定されず、普通紙を用いることも可能であるし、普通紙よりも浸透速度が遅い低浸透性を有する媒体を適用することもできる。以下に、本発明で用いることができる記録媒体を例示するが、なかでも、コート層を有し、60°光沢値が30以上である記録媒体が好ましい。
以下、本発明で使用することができるインクとして、水性インクについて詳細に説明するが本発明は水性インクに限定されず他のインクを用いることができる。水性インクは、樹脂分散剤(A)と、前記樹脂分散剤(A)によって分散された顔料(B)と、自己分散性ポリマー微粒子(C)と、水性液媒体(D)とを少なくとも含んでいる。
前記樹脂分散剤(A)は、水性液媒体(D)中での顔料(B)の分散剤として用いるものであり、顔料Bを分散しうる樹脂であれば如何なる樹脂でもかまわないが、樹脂分散剤(A)の構造は、疎水性構造単位(a)と、親水性構造単位(b)とを有することが好ましい。必要に応じて、樹脂分散剤(A)は、前記疎水性構造単位(a)及び前記親水性構造単位(b)とは異なる構造単位(c)を含むことができる。
顔料(B)と樹脂分散剤(A)の比率は、重量比で100:25〜100:140が好ましく、さらに好ましくは100:25〜100:50である。樹脂分散剤が100:25以上の場合は分散安定性と耐擦性が良化する傾向となる。樹脂分散剤が100:140以下の場合も、分散安定性が良化する傾向となる。
顔料(B)とは化学大辞典第3版1994年4月1日発行(編集 大木道則他)の518頁に記載のように、水、有機溶剤にほとんど不溶の有色物質(無機顔料では白色も含む)の総称であり、有機顔料と無機顔料とを用いることができる。
水性インクは、自己分散性ポリマー微粒子の少なくとも1種を含有する。自己分散性ポリマー微粒子とは、他の界面活性剤の不存在下に、pr樹脂自身が有する官能基(特に、酸性基またはその塩)によって、水性媒体中で分散状態となりうる水不溶性ポリマーであって、遊離の乳化剤を含有しない水不溶性ポリマーの微粒子を意味する。
インクジェット記録方式の水性インクにおいて、水性液媒体(D)とは、水及び水溶性有機溶媒の混合物を表す。水溶性有機溶媒(以下、「水溶性有機溶剤」ともいう。)は乾燥防止剤、湿潤剤あるいは浸透促進剤の目的で使用される。
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(21.5)
トリエチレングリコールモノブチルエーテル(21.1)
ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(21.3)
ジプロピレングリコール(27.2)
・nC4H9O(AO)10−H (AO=EO又はPOで、比率はEO:PO=1:1) (18.8)
・HO(A’O)40−H (A’O=EO又はPOで、比率はEO:PO=1:3) (18.7)
・HO(A’’O)55−H (A’’O=EO又はPOで、比率はEO:PO=5:6) (18.8)
・HO(PO)3−H (24.7)
・HO(PO)7−H (21.2)
・1,2−ヘキサンジオール (27.4)
EO、POはエチレンオキシ基、プロピレンオキシ基を表す。
水性インクには、界面活性剤(以下、表面張力調整剤ともいう。)を添加することが好ましい。界面活性剤としてはノニオン、カチオン、アニオン、ベタイン界面活性剤が挙げられる。表面張力の調整剤の添加量は、インクジェットで良好に打滴するために、水性インクの表面張力を20〜60mN/mに調整する量が好ましく、より好ましくは20〜45mN/m、更に好ましくは25〜40mN/mに調整できる量である。
水性インクはその他の添加剤を含有してもよい。その他の添加剤としては、例えば、紫外線吸収剤、褪色防止剤、防黴剤、pH調整剤、防錆剤、酸化防止剤、乳化安定剤、防腐剤、消泡剤、粘度調整剤、分散安定剤、キレート剤等の公知の添加剤が挙げられる。
処理液は、水性インク中の成分を固定化させる凝集剤の少なくとも1種を含有する。凝集剤は、紙上において水性インクと接触することにより、水性インクを固定化(凝集)可能なものである。例えば、処理液を付与することにより紙上に凝集剤が存在している状態で水性インクが着滴して接触することにより、水性インク中の成分を凝集させて紙上に固定化することができる。
記録媒体として、三菱製紙製の特菱アート紙(坪量104g/m2)、60°光沢値:45)を用いた。
下記スキームにしたがって、樹脂分散剤(A)の1態様である樹脂分散剤P−1(化8)を合成した。
下記スキームにしたがって、自己分散性ポリマー微粒子(C)の1態様である自己分散性ポリマー微粒子B−01を合成した。
ピグメントブルー15:3(大日精化株式会社製 フタロシアニンブル−A220)10質量部と、樹脂分散剤(P−1)5質量部と、メチルエチルケトン42質量部と、1規定NaOH水溶液5.8質量部と、イオン交換水86.9質量部を混合し、ビーズミルで0.1mmΦジルコニアビーズを使い、2〜6時間分散した。
上記の樹脂分散剤P−1、自己分散性ポリマー微粒子B−01、シアン顔料含有樹脂粒子の分散物を用い、以下の組成で作成した。なお、試験例において、凝集剤濃度、インクの総固形分量を調整する際は、顔料粒子、マロン酸、イオン交換水の濃度を変更することにより、調整を行った。
・熱可塑性樹脂(自己分散性ポリマー微粒子B−01) 8.5質量%
・トリオキシプロピレングリセリルエーテル
(サンニックスGP250(三洋化成工業(株)製)) 8.0質量%
・トリプロピレンモノメチルエーテル(日信化学工業(株)製) 8.0質量%
・オルフィンE1010(日信化学工業(株)製) 1.0質量%
・イオン交換水 残部
<処理液の組成>
・マロン酸(和光純薬製) 25.0質量%
・トリオキシプロピレングリセリルエーテル
(サンニックスGP250(三洋化成工業(株)製)) 10.0質量%
・Zonyl FSN−100(デュポン社製) 0.002質量%
・イオン交換水 残部
<評価方法>
印刷物の光沢感・滲みを下記の基準で官能評価を行った。
◎:全く違和感なし
○:ほとんど違和感なし
△:違和感を感じる部分がある
×:違和感がひどく、問題外
(滲み)
◎:全く滲みなし
○:ほとんど滲みなし
△:一部分滲んでおり、許容範囲外
×:全体的に滲んでおり、問題外
なお、ドット径D、ドット高さH、ドットエッジ部の角度θは、カラーチャート画像の濃度パッチの中間調部(網点40%部)のドットを、レーザ顕微鏡観察やSEMで断面プロファイルを取得することで測定を行った。
上記インク処理液、図1に示すインクジェット記録装置を用いて、解像度1200×1200dpi、滴量2.4plで打滴し、評価画像を描画した。ドット形状は処理液中の濃度を図9に示す濃度に変更することで調整を行った。図9中の凝集剤の濃度は、[×1]が処理液中の凝集剤濃度が25質量%添加した量を基準として、試験を行った。結果を図9に示す。
試験例1の滴量を2.4plから滴量6plに変更して試験を行った。結果を図10に示す。
試験例1の実験No.4からインク固形分量を変更した処方のインクを用いて打滴を行った。結果を図11に示す。
試験例3の実験No.15a、16aに対して、インク乾燥後に加熱・加圧定着を行った。結果を図12に示す。図12に示すように、乾燥後に加熱・加圧定着を行うことにより、ドット高さを低くすることができるので、H/Dの値を下げることができ、印刷物の光沢感が良好な画像を形成することができる。
試験例1の実験No.4からインクの表面張力および凝集剤濃度を調整し、H/Dが同じになるように、調整しドットエッジ部の角度を変更させた。結果を図13に示す。
Claims (11)
- インク中の成分を凝集または増粘させる機能を有する処理液を記録媒体上に付与する処理液付与手段と、
前記処理液が付与された記録媒体上に前記インクを打滴し、画像を形成するインク吐出手段と、
前記記録媒体上に付与された前記インクを乾燥する乾燥手段と、を備え、
前記インク吐出手段から前記記録媒体上に打滴されたインク液滴の、乾燥後のドットのドット高さ(H)/ドット径(D)が0.016以上0.033以下となるように画像を形成することを特徴とするインクジェット記録装置。 - 少なくとも形成された画像の内、前記乾燥後のドットが孤立している中間調部において前記ドットのドット高さ(H)/ドット径(D)が0.016以上0.033以下を満たすことを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録装置。
- 前記インクは、顔料、樹脂粒子および溶剤を含み、
前記ドットは、前記顔料および前記樹脂粒子が凝集した凝集物であることを特徴とする請求項1または2に記載のインクジェット記録装置。 - 前記ドットは、前記処理液と前記インクが接触することにより凝集した凝集物から分離された溶媒を乾燥したあとの凝集物であることを特徴とする請求項3に記載のインクジェット記録装置。
- 前記乾燥後のドットの端部が前記記録媒体と接する点における接線と前記記録媒体との角度θが30°以下であることを特徴とする請求項1から4いずれかに記載のインクジェット記録装置。
- 前記インク中の固形分量が6質量%以上12質量%以下であることを特徴とする請求項1から5いずれかに記載のインクジェット記録装置。
- 乾燥後に前記画像を加熱・加圧する定着手段を備え、定着後の前記ドットのドット高さ(H)/ドット径(D)が0.016以上0.033以下であることを特徴とする請求項1から6いずれかに記載のインクジェット記録装置。
- 前記記録媒体は、60°光沢値が30以上であることを特徴とする請求項1から7いずれかに記載のインクジェット記録装置。
- 前記記録媒体への前記処理液中の凝集剤の付与量が、0.25g/m2以上1.0g/m2以下であることを特徴とする請求項1から8いずれかに記載のインクジェット記録装置。
- 前記凝集剤がマロン酸、シュウ酸、リン酸、コハク酸、クエン酸、フタル酸、リンゴ酸から選ばれる少なくとも1種以上であることを特徴とする請求項1から9いずれかに記載のインクジェット記録装置。
- インク中の成分を凝集または増粘させる機能を有する処理液を記録媒体上に付与する処理液付与工程と、
前記処理液が付与された記録媒体上に前記インクを打滴し、画像を形成するインク吐出工程と、
前記記録媒体上に付与された前記インクを乾燥する乾燥工程と、を有し、
前記打滴されたインク液滴の、乾燥後のドットのドット高さ(H)/ドット径(D)が0.016以上0.033以下となるように画像を形成することを特徴とするインクジェット記録方法。
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