JP2010208148A - 記録装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】中間転写ベルト10と、外部からの刺激により硬化する硬化性材料を含む硬化性溶液12Aを、中間転写ベルト10上に供給し、被硬化層12Bを形成する溶液供給装置12と、中間転写ベルト10上に形成された被硬化層12Bにインクを付与するインクジェット記録ヘッド14と、インクが付与された液状の被硬化層12Bを中間転写ベルト10から記録媒体Pに転写する転写装置16と、被硬化層12Bが記録媒体Pに接触する前に刺激を被硬化層12Bに供給する紫外線照射装置18と、被硬化層12Bが記録媒体Pに接触した後中間転写ベルト10から剥離される前に刺激を被硬化層12Bに供給する紫外線照射装置28と、を有する記録装置101である。
【選択図】図1
Description
請求項1に係る発明は、
中間転写体と、
外部からの刺激により硬化する硬化性材料を少なくとも含む硬化性溶液を、前記中間転写体上に供給し、硬化性溶液層を形成する硬化性溶液層形成手段と、
前記中間転写体上に形成された前記硬化性溶液層にインクを付与するインク付与手段と、
前記インクが付与された前記硬化性溶液層を記録媒体に接触させ、前記硬化性溶液層を前記中間転写体から剥離することにより、前記中間転写体から前記記録媒体に前記硬化性溶液層を転写する転写手段と、
前記記録媒体に接触する前の前記硬化性溶液層に前記刺激を供給し、前記硬化性溶液層の硬化反応を進行させ、前記硬化性溶液層の粘性を上昇させる第1の刺激供給手段と、
前記記録媒体に接触後前記中間転写体から剥離される前の前記硬化性溶液層に前記刺激を供給し、前記硬化性溶液層を硬化させる第2の刺激供給手段と、を有する、記録装置である。
前記硬化性溶液は、前記第1の刺激供給手段からの前記刺激の供給により硬化反応を開始する第1の硬化性材料と、前記第2の刺激供給手段からの前記刺激の供給により硬化反応を開始させる第2の硬化性材料と、を含む、請求項1に記載の記録装置である。
前記第1の刺激供給手段は、紫外線発光ダイオードであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の記録装置である。
図1は、第1実施形態に係る記録装置を示す構成図である。
このような中間転写ベルト10を形成する材料としては、具体的には、例えば、ETFE(エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体)、ポリイミドフイルム、ポリオレフィン系フィルム等が挙げられる。
式:γP−γT>10
なお、表面自由エネルギーの値は、表面自由エネルギーと各成分値が既知である3種類の液体を使用して、接触角の測定を行い、これらの値をYoung−Dupreの式及び、拡張Fowkesの式より求められる。装置としては、固体表面エナジー解析装置CA−XE(協和界面化学株式会社製)を用いて、測定及び表面自由エネルギーの算出を行う。
表面離型層に用いられる材料としては、例えば、フッ素系樹脂材料、シリコーン系樹脂材料等が挙げられ、具体的には、例えば、フッソ樹脂、フッソ変性ウレタン及びシリコーン樹脂、共重合フッソゴム、フッソ樹脂−共重合ビニルエーテル、PFA(4フッ化エチレンパーフルオロアルコキシ樹脂)、FEP(4フッ化エチレン・6フッ化プロピレン共重合塗料)などの粉体塗料または樹脂チューブ、PTFE(4フッ化エチレン)塗料、PTFE分散ウレタン塗料、さらにETFE(ポリテトラフルオロエチレン)チューブ、PVdF(ポリビニリデンフルオライド)、PHV(ポリテトラフルオロビニリデン)樹脂材料等が挙げられる。
この中でも、上記刺激に対する透過性の高い材料を用いることが望ましい。また、上記刺激に対する透過性の低い材料を用いる場合は、表面離型層の膜厚を薄くする方が望ましい。
各記録ヘッド14のインク付与方式は、圧電素子駆動型、発熱素子駆動型等、インクが付与される方式であれば制限はない。なお、インクの詳細については後述する。
すなわち、中間転写ベルト10及び記録媒体Pが加圧ロール16A及び16Bにより挟み込まれた位置(以下、「接触開始位置」と称する場合がある)から、支持ロール10C及び支持体22により挟み込まれた位置(以下、「剥離位置」と称する場合がある)までの転写領域においては、被硬化層12Bは中間転写ベルト10及び記録媒体Pの両方に接触した状態となっている。
また紫外線照射装置28は、中間転写ベルト10の内側に設けられ、転写領域の中間転写ベルト10を介して、中間転写ベルト10及び記録媒体Pの両方に接触した状態の被硬化層12Bに紫外線を照射する。
そして、再び中間転写ベルト10上に、溶液供給装置12により硬化性溶液12Aを供給して被硬化層12Bを形成し、画像記録プロセスが繰り返される。
そのため、被硬化層12Bが中間転写ベルト10から記録媒体Pへ転写する際の画像乱れが抑制され、かつ、被硬化層12Bが中間転写ベルト10から記録媒体Pへ転写する効率が向上する。
さらに、記録媒体Pに接触する際の被硬化層12Bは、記録媒体Pに接する面が液状であればよく、被硬化層12Bの内部や中間転写ベルト10に接触している面が、例えばゲルや固体の状態であってもよい。
本実施形態においては、中間転写ベルト10上の被硬化層12Bが記録媒体Pに接触する前に、被硬化層12Bに対して、紫外線照射装置18により紫外線が照射される。それにより、被硬化層12Bに含まれる硬化性材料が反応して粘性が上昇するため、被硬化層12B内に形成された画像T(画像Tを構成するインク滴14A)が移動しにくい状態となり、記録媒体Pに接触する際の画像乱れが抑制されると考えられる。
しかし本実施形態では上記の通り、接触開始位置において、画像Tが被硬化層12Bの内部において移動しにくい状態となっているため、上記のように被硬化層12Bへ圧力がかけられても画像乱れが抑制される。すなわち、本実施形態の記録装置101では、接触開始位置における前記圧力を高く(例えば1MPa以上)しても画像乱れが抑制されると考えられる。
しかし本実施形態では上記の通り、被硬化層12Bが記録媒体Pに接触する前に紫外線照射装置18による紫外線照射を行い、被硬化層12Bの粘性が上昇するため、上記のような低粘度の硬化性溶液12Aを用いても画像乱れが抑制されると考えられる。
さらに、記録媒体Pに接触した状態の被硬化層12Bは、中間転写ベルト10から剥離される前に、紫外線照射装置28により紫外線が照射される。それにより、中間転写ベルト10と記録媒体Pとの両方に接触した状態における被硬化層12Bの硬化反応が進行する。すなわち、被硬化層12Bが記録媒体Pと良好に密着した状態で被硬化層12Bの硬化反応が進行するため、被硬化層12Bと記録媒体Pとが強固に密着するとともに、被硬化層12Bの硬化により被硬化層12Bが中間転写ベルト10から剥離しやすくなる。そのため、被硬化層12Bが中間転写ベルト10から記録媒体Pへ転写する効率が向上すると考えられる。
また、紫外線照射装置28の紫外線照射による被硬化層12Bの硬化の度合いは、剥離位置において被硬化層12Bが中間転写ベルト10から剥離される程度であることが望ましい。上記硬化の度合いを紫外線照射装置18及び紫外線照射装置28によって紫外線が照射された被硬化層12B(剥離位置の被硬化層12B)の硬化率で示すと、好ましい硬化率の範囲としては、例えば60%以上100%未満が挙げられる。
ここで、被硬化層12Bの硬化率とは、被硬化層12Bにおける硬化反応の進行度であり、具体的には、フーリエ変換型赤外分光(FT−IR)装置を用い、IRスペクトルのピーク強度の変化率より計算される。
また、紫外線照射装置28によって被硬化層12Bに照射された紫外線等の量(以下、「第2紫外線照射量」と称する場合がある)及び第1紫外線照射量の合計についても、望ましい数値は紫外線硬化性材料種や被硬化層12Bの厚みなどに依存するが、例えば、40mJ/cm2以上1000mJ/cm2未満が望ましい。
なお、上記粘度は、粘度測定器としてHAAKE社製MARSを用い、せん断速度500[1/s]にて測定した値である。
また上記構成であるため、被硬化層12Bを用いずに紫外線硬化性インクを用いる場合に比べて、画像部に転写時の圧力が集中しにくいため、画像のムラが抑制される。また、特にインク滴14Aが中間転写ベルト10まで到達していない場合は、被硬化層12Bを用いずに紫外線硬化性インクを用いる場合等に比べて、色材による硬化阻害が少なく、被硬化層12Bの硬化率が画像の色に左右されないため、画像のムラが抑制される。さらに、被硬化層12Bにインク滴14Aを付与する構成では、インク滴14Aの吐出性を向上させるため硬化性材料を含まないインクを用いても、被硬化層12Bが硬化することにより画像が固定される。
第1の刺激供給手段及び第2の刺激供給手段の種類は、適用する硬化性溶液12Aに含まれる硬化性材料の種類に応じて選択される。具体的には、例えば本実施形態のように、第1の硬化性材料及び第2の硬化性材料として紫外線の照射により硬化する紫外線硬化性材料を適用する場合、第1の刺激供給手段及び第2の刺激供給手段としては、硬化性溶液12A(これにより形成された被硬化層12B)に紫外線を照射する紫外線照射装置18及び紫外線照射装置28を適用する。
また、硬化性材料として電子線の照射により硬化する電子線硬化性材料を適用する場合、刺激供給手段として電子線照射装置を適用し、硬化性材料として熱の付与により硬化する熱硬化性材料を適用する場合、刺激供給手段として熱付与装置を適用する。
同種の硬化性材料を用いる形態としては、例えば、第1の硬化性材料及び第2の硬化性材料として熱硬化性材料を用いる形態等が挙げられ、その場合は、第1の刺激供給手段及び第2の刺激供給手段として熱付与装置を適用する。また、異種の硬化性材料を用いる形態としては、例えば、第1の硬化性材料として電子線硬化性材料を用い、第2の硬化性材料として熱硬化性材料を用いる形態等が挙げられ、その場合は、第1の刺激供給手段として電子線照射装置を適用し、第2の刺激供給手段として熱付与装置を適用する。
離型剤塗布装置をさらに備えることにより、被硬化層12Bが接する表面における中間転写ベルト10の表面自由エネルギー(γT)の値を低く設定することが容易となり、より中間転写ベルト10から記録媒体Pへの被硬化層12Bの転写効率が向上する。
また、上記構成であることにより、中間転写ベルト10の表面状態の経時的な変化による影響を受けにくく経時安定性が向上すると共に、中間転写ベルト10表面のクリーニング性も向上する。
ここで、上記構成のように離型剤塗布装置を備えた形態において「表面自由エネルギー(γT)」とは、離型剤層が形成された中間転写ベルト10における、被硬化層12Bが接する表面の表面自由エネルギーを意味する。
図2は、第2実施形態に係る記録装置を示す構成図である。
円筒状基体の材質としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼(SUS)、銅、ガラス等が挙げられる。
表面層の材質としては、例えば、各種の樹脂[例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、フッ素系樹脂等]、各種のゴム(例えば、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、イソプレンゴム、スチレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、ウレタンゴム、エピクロロヒドリンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等)等が挙げられる。表面層は、単層構成でもよいし、積層構成でもよい。
式:γP−γT>10
その後、被硬化層12Bは中間転写ドラム26から剥離され、さらにその後に被硬化層12Bへの紫外線照射が終了する。
図3は、第3実施形態に係る記録装置を示す構成図である。
また本実施形態では、紫外線照射装置38を備えた形態であるが、これに限られず、紫外線照射装置38を備えない形態でも良い。
硬化性溶液12Aは、外部からの刺激(エネルギー)により硬化する硬化性材料を少なくとも含んでいる。ここで、硬化性溶液12Aに含有される「外部からの刺激(エネルギー)により硬化する硬化性材料」とは、外部からの刺激によって硬化し、「硬化性樹脂」となる材料を意味する。具体的には、例えば、硬化性のモノマー、硬化性のマクロマー、硬化性のオリゴマー、硬化性のプレポリマー等が挙げられる。
上記硬化性材料の中でも、画像記録の高速化という観点を考慮すると、硬化速度の速い材料(例えば、重合の反応速度が速い材料)が望ましい。このような硬化性材料としては、例えば、放射線硬化型の硬化性材料(上記紫外線硬化性材料、電子線硬化性材料等)が挙げられる。
また、これらの材料としては、インクに対して吸液性を有する材料(吸液性材料)が好ましい。吸液性材料とは、吸液性材料とインクを重量比30:100で24時間混合した後、混合液中からフィルターにより吸液性材料を取り出した時、吸液性材料の重量がインク混合前に対して5%以上増加するものである。
このように、硬化性溶液12Aがインク吸液性材料を含有することによって、速やかにインク液体成分(例えば、水、水性溶媒)が、樹脂層に取り込まれ画像が固定化するため、インク間の境界部での混色が抑制され、画像ムラが抑制され、さらには転写時の圧力によるインクの転写ムラが軽減される。
具体的には、インクとして水性インクを用いる場合は、吸液性材料として吸水材料を用いることが望ましい。また、インクとして油性インクを用いる場合は、吸液性材料として吸油材料を用いることが望ましい。
硬化性溶液12Aは、インクの成分を凝集又は増粘させる成分を含んでもよい。
また、外部からのエネルギーにより硬化する硬化性材料を含有しても良い。この場合、水性インク中においては水溶性の硬化性材料が好ましい。
以下、本発明を、試験例を挙げてさらに具体的に説明する。ただし、これら各試験例は、本発明を制限するものではない。
上記第1実施形態と同様な構成の記録装置(図1参照)を用いて、溶液供給装置により硬化性溶液を中間転写ベルトに供給して被硬化層を形成し、その被硬化層に記録ヘッドにより各色インクを付与して画像を形成した。そして、第1の紫外線照射装置により紫外線を照射し被硬化層を硬化させた後に、転写装置により記録媒体へ被硬化層を接触させながら第2の紫外線照射装置により紫外線を照射し被硬化層を硬化させて中間転写ベルトから剥離し、評価を行った。条件は以下の通りである。
・溶液供給装置:グラビアロールコーター(被硬化層の層厚15μm)
・各記録ヘッド:ピエゾ方式の記録ヘッド(解像度解像度1200×1200dpi(dpi:1インチ当たりのドット数)、ドロップサイズ2pL)
・転写装置(加圧ロール):径30mmの鋼製パイプにフッ素系樹脂を被覆したもの(中間転写ベルトに対する押し当て力:線圧2kgf/cm)
・第1の紫外線照射装置:UV−LED紫外発光ダイオードNCSU034A(日亜化学工業(株)製)をレンズで集光し、アレイ状に複数個配列して使用した、ピーク波長:385nm)
・第2の紫外線照射装置:UV−LED紫外発光ダイオードNCCU033A(日亜化学工業(株)製)をレンズで集光し、アレイ状に複数個配列して使用した、ピーク波長:365nm)
・記録媒体:アート紙(OK金藤)
・シリコン変性ポリウレタンアクリレート:20重量部
・ポリアクリル酸ナトリウム(吸液樹脂、ボールミル粉砕により数平均粒子径3.5μmとしたもの):30.0重量部
・1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(第1のUV硬化モノマー):10重量部
・イルガキュア369(第1のUV開始剤):1重量部
・トリメチロールプロパンエトキシトリアクリレート(第2のUV硬化モノマー):37重量部
・イルガキュア651(チバ・ジャパン株式会社製、第2のUV開始剤):2重量部
Cab−o−jet−300(キャボット社製)を超音波ホモジナイザーで30分間処理した後、遠心分離処理(7000r.p.m.,20分間)して顔料分散液(カーボン濃度12.8%)を得た。
・上記顔料分散液:40重量部
・グリセリン:20重量部
・サーフィノール465:1.5重量部
・純水:35重量部
顔料30重量部に、スチレン−マレイン酸共重合体のナトリウム中和塩を3重量部加え、さらにイオン交換水を加えて、総量を300重量部とした。この液を超音波ホモジナイ
ザーを用いて分散した。この液を遠心分離装置で、遠心分離をし、残部分100重量部を除去した。この上澄み液を1μmのフィルターに通過させて、分散液を得た。適量の前記分散液に、グリセリン10重量部、ジエチレングリコールモノブチルエーテル5重量部、界面活性剤0.03重量部、イソプロピルアルコール3重量部、イオン交換水及び水酸化ナトリウムを適量加え、総量が100重量部、顔料濃度が5重量%となるように調整した。これを、混合し、1μmのフィルターを通過させることにより、目的とするインクを得た。
上記インク作成方法1に従い以下に示す組成のインクを得た
・C.I.アシッドブルー199:5重量部
・スチレン−マレイン酸−マレイン酸ナトリウム共重合体:0.3重量部
・グリセリン:15重量部
・ジエチレングリコールモノブチルエーテル:5重量部
・界面活性剤(サーフィノール465:日信化学社製):1.0重量部
・イソプロピルアルコール:3重量部
・イオン交換水:残部
計100重量部
上記インク作成方法1に従い以下に示す組成のインクを得た
・C.I.アシッドレッド52:3.5重量部
・スチレン−マレイン酸−マレイン酸ナトリウム共重合体:0.3重量部
・グリセリン:20重量部
・ジエチレングリコールモノブチルエーテル:5重量部
・界面活性剤(サーフィノール465:日信化学社製):1.0重量部
・イオン交換水:残部
計100重量部
上記インク作成方法1に従い以下に示す組成のインクを得た
・C.I.ダイレクトイエロ86:4.0重量部
・スチレン−マレイン酸−マレイン酸ナトリウム共重合体:0.4重量部
・グリセリン:15重量部
・ジエチレングリコールモノブチルエーテル:10重量部
・界面活性剤(サーフィノール465:日信化学社製):1.0重量部
・イオン交換水:残部
計100重量部
アート紙(OK金藤 王子製紙社製)を記録媒体として印字テストを実施し、形成された画像を目視観察することによって、画質の評価を行った。評価基準は以下の通りであり、評価結果を表1に示す。
○:画像乱れは発生していない。
△:画像乱れがわずかに発生しているが、許容範囲である。
×:画像乱れが発生し、許容範囲を超えている。
アート紙(OK金藤 王子製紙社製)を記録媒体として、5枚連続で印字テストを実施し、テスト後の中間転写ベルト上の残留物を目視観察することによって被硬化層の剥離性を評価した。評価基準は以下の通りであり、評価結果を表1に示す。
○:残留物が単位面積あたり面積で1%未満である。
△:残留物が単位面積あたり面積で1%以上20未満である。
×:残留物が単位面積あたり面積で20%以上である。
第1の紫外線照射装置により紫外線を照射した後、かつ、転写装置に到達する前の被硬化層の状態を以下の方法により評価した。具体的には、第1の紫外線照射装置により紫外線を照射した後、第2の紫外線照射装置を照射せずにOHP基材(富士ゼロックス社製 PPC/レーザー用OHPフィルムA4クリア GAAA5224)へ転写を実施した。転写画像が、泣き別れ状態(すなわち、画像が分離し、中間転写ベルト及びOHP基材の両方に画像の一部が密着したまま剥離された状態)になる場合は液状、泣き別れ状態にならない場合は固体状と判定することにより、転写前における被硬化層の表面(記録媒体に接触する面)が液状であるかどうかを調べた。
その結果、試験例1から試験例4では、転写前における被硬化層の表面が液状であったのに対し、試験例5では、転写前における被硬化層の表面が固体状であった。
硬化性溶液として、下記に示す硬化性溶液を用い、第1の紫外線照射装置としてUV−LED紫外発光ダイオードNCCU033(日亜化学工業(株)製)を用い、第2の紫外線照射装置としてメタルハライドランプ(IntegrationTechnology社製、型番:Vzero140にDバルブランプを装着して使用)を用いた以外は、試験例3と同様にして、試験例6を行った。紫外線照射量、並びに画質及び転写性の評価結果を表1に示す。また、転写前における被硬化層の評価の結果、転写前における被硬化層の表面は液状であった。
・シリコン変性ポリウレタンアクリレート:20重量部
・PEG600ジアクリレート(UV硬化モノマー):52.0重量部
・ポリアクリル酸ナトリウム(吸液樹脂、ボールミル粉砕により数平均粒子径3.5μmとしたもの):25重量部
・イルガキュア754(チバ・ジャパン株式会社製) 3重量部
上記成分を混合し、硬化性溶液とした。得られた硬化性溶液の粘度は530Pa・sであった。
インク滴付与前における被硬化層に、第1の紫外線照射装置による紫外線照射を行った以外は、試験例3と同様にして試験例7を行った。紫外線照射量、並びに画質及び転写性の評価結果を表1に示す。また、転写前における被硬化層の評価の結果、転写前における被硬化層の表面は液状であった。
12 溶液供給装置(硬化性溶液層形成手段)
12A 硬化性溶液
12B 被硬化層(硬化性溶液層)
14 インクジェット記録ヘッド(付与手段)
14A インク滴
16 転写装置(転写手段)
18 紫外線照射装置(第1の刺激供給手段)
26 中間転写ドラム(中間転写体)
28 紫外線照射装置(第2の刺激供給手段)
101、102、103 記録装置
Claims (3)
- 中間転写体と、
外部からの刺激により硬化する硬化性材料を少なくとも含む硬化性溶液を、前記中間転写体上に供給し、硬化性溶液層を形成する硬化性溶液層形成手段と、
前記中間転写体上に形成された前記硬化性溶液層にインクを付与するインク付与手段と、
前記インクが付与された前記硬化性溶液層を記録媒体に接触させ、前記硬化性溶液層を前記中間転写体から剥離することにより、前記中間転写体から前記記録媒体に前記硬化性溶液層を転写する転写手段と、
前記記録媒体に接触する前の前記硬化性溶液層に前記刺激を供給し、前記硬化性溶液層の硬化反応を進行させ、前記硬化性溶液層の粘性を上昇させる第1の刺激供給手段と、
前記記録媒体に接触後前記中間転写体から剥離される前の前記硬化性溶液層に前記刺激を供給し、前記硬化性溶液層を硬化させる第2の刺激供給手段と、を有する、記録装置。 - 前記硬化性溶液は、前記第1の刺激供給手段からの前記刺激の供給により硬化反応を開始する第1の硬化性材料と、前記第2の刺激供給手段からの前記刺激の供給により硬化反応を開始させる第2の硬化性材料と、を含む、請求項1に記載の記録装置。
- 前記第1の刺激供給手段は、紫外線発光ダイオードであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の記録装置。
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