JP2013086310A - 画像記録用組成物、画像記録装置、および画像記録方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】吸液粒子と、刺激に反応して硬化する硬化性材料と、温度上昇に伴い粘度が増加する感熱性増粘材料と、を含有する画像記録用組成物。
【選択図】なし
Description
請求項1に係る発明は、
吸液粒子と、
刺激に反応して硬化する硬化性材料と、
温度上昇に伴い粘度が増加する感熱性増粘材料と、
を含有する画像記録用組成物である。
前記感熱性増粘材料が分子内に反応性の基を有する請求項1に記載の画像記録用組成物である。
前記硬化性材料として硬化性プレポリマーを含有する請求項1または請求項2に記載の画像記録用組成物である。
中間転写体と、
請求項1に記載の画像記録用組成物を前記中間転写体上へ供給し被硬化層を形成する供給装置と、
前記中間転写体上に供給された前記被硬化層に、水性溶媒を含む液滴を吐出する吐出装置と、
前記液滴の吐出された前記被硬化層を前記中間転写体から記録媒体へ転写する転写装置と、
前記吐出装置により前記被硬化層に前記液滴が吐出された後、前記転写装置により前記被硬化層が前記記録媒体に転写される以前において、前記被硬化層の温度を上昇させる温度上昇装置と、
前記被硬化層へ刺激を付与する刺激付与装置と、
を備えた画像記録装置である。
前記温度上昇装置が、前記中間転写体の少なくとも一部を30℃以上100℃以下の温度に加熱することで、該中間転写体上の前記被硬化層の温度を上昇させる請求項4に記載の画像記録装置である。
前記温度上昇装置が、前記中間転写体の前記被硬化層が形成される側の表面とは反対の表面側から該中間転写体を加熱する請求項4または請求項5に記載の画像記録装置である。
前記画像記録用組成物の温度上昇前の粘度が3000mPa・s以下であり、温度上昇に伴って粘度が増加した後の粘度が1500mPa・s以上50000mPa・s以下であって且つ前記温度上昇前の粘度よりも高い粘度である請求項4〜請求項6の何れか1項に記載の画像記録装置である。
請求項1に記載の画像記録用組成物を中間転写体上へ供給し被硬化層を形成する供給工程と、
前記中間転写体上に供給された前記被硬化層に、水性溶媒を含む液滴を吐出する吐出工程と、
前記液滴の吐出された前記被硬化層を前記中間転写体から記録媒体へ転写する転写工程と、
前記吐出工程で前記被硬化層に前記液滴が吐出された後、前記転写工程で前記被硬化層が前記記録媒体に転写される以前において、前記被硬化層の温度を上昇させる温度上昇工程と、
前記被硬化層へ刺激を付与する刺激付与工程と、
を備えた画像記録方法である。
前記温度上昇工程は、前記中間転写体の少なくとも一部を30℃以上100℃以下の温度に加熱することで、該中間転写体上の前記被硬化層の温度を上昇させる請求項8に記載の画像記録方法である。
前記温度上昇工程は、前記中間転写体の前記被硬化層が形成される側の表面とは反対の表面側から該中間転写体を加熱する請求項8または請求項9に記載の画像記録方法である。
前記画像記録用組成物の温度上昇前の粘度が3000mPa・s以下であり、温度上昇に伴って粘度が増加した後の粘度が1500mPa・s以上50000mPa・s以下であって且つ前記温度上昇前の粘度よりも高い粘度である請求項8〜請求項10の何れか1項に記載の画像記録方法である。
本実施の形態に係る画像記録用組成物は、吸液粒子と、刺激に反応して硬化する硬化性材料と、温度上昇に伴い粘度が増加する感熱性増粘材料と、を含有する。
但し、被硬化層に液滴が吐出されると、被硬化層中の吸液粒子が該液滴を吸液することによる膨潤や、吸液粒子での吸液によって粘度変化が生じ、これに起因して画像に変形が生じることがあった。
また、被硬化層に液滴が付与された箇所(画像部)と液滴が付与されていない箇所(非画像部)との粘度差によって、画像部で隆起が生じ、その結果記録媒体に転写された後の画像においても表面に凹凸、画像劣化、印字部と非印字部との膜厚変化が発生することがあった。
また、画像部と非画像部との粘度差も抑制され、画像部での隆起が抑えられ、その結果記録媒体に転写された後の画像における滲み、吸液粒子凝集による表面の凹凸も抑制されるものと考えられる。
尚、本実施形態に係る画像記録用組成物によって中間転写体上に形成される被硬化層の塗布膜厚は1μm以上100μm以下が好ましく、更には5μm以上50μm以下がより好ましい。また、本実施形態に係る画像記録用組成物を用いることで前述の通り画像部での隆起が抑制され、硬化後の膜厚は5μm以上50μm以下が好ましく、且つ硬化後の被硬化膜の面内変動は10%以内であることが好ましい。
また、前記硬化後の被硬化層の面内変動は、上記表面粗さ計を用いて画像部と非画像部を計測し、その表面粗さ(10点平均粗さRz(μm))を求めることで面内変動(%)が算出される。
感熱性増粘材料は温度上昇に伴い粘度が増加する材料であれば、特に限定されることなく用いられる。
感熱性増粘材料の例としては、アルキルオキシド付加物の界面活性剤(ポリエチレングリコールジアクリレート架橋重合体等)、ポリアクリル酸塩架橋体(ポリアクリルニトリルケン化物等)、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド変性ビニルポリマー、ポリビニルアルコール(架橋重合体、アクリル−酢酸ビニルケン化物等)、セルロース誘導体(カルボキシメチルセルロース架橋重合体、アクリロニトリル、スチレンスルホン酸グラフト重合体等)、多糖類(多糖高分子化合物等)、デンプン−アクリル酸、アクリロニトリル、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸グラフト重合体等が挙げられる。
高分子ゲル形成においてはデンプンやアガロースなどの多糖類からなるゲル、ゼラチンなどのタンパク質やポリヘプタイドからなるゲルに化学修飾を施すことによる複合ゲルがある。また、高分子重合反応からなるゲルにおいては、架橋重合体としてポリアニオンやポリカチオンに架橋剤を反応させて作る場合、電解質モノマー(アミド基、カルボキシル基、水酸基、スルホン酸基、リン酸基、3級アミン、4級アミンなどの親水性、その他解離性官能基を含むモノマー)と架橋モノマーとの共重合によってつくる場合がある。更に、ポリアクリルアミドゲルの加水分解によってアニオンゲルや高分子電解質ゲルは後からアルカリ処理により加水分解し高分子鎖内に解離基を導入する方法で酢酸ビニル、アクリル酸メチル−酢酸ビニル共重合体、ポリアクリルニトリル共重合体ケン化物を作る場合などがある。
画像記録用組成物は、インク中の着色剤を固定化する材料として、インクを吸液する吸液粒子を含む。この吸液粒子は、吸液性材料を主成分として含む。なお「主成分」とは、全体に対し50質量%以上含む成分をいう。また吸液性材料とは、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。
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樹脂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。
硬化性材料としては、例えば、紫外線硬化性材料、電子線硬化性材料、熱硬化性材料等が挙げられる。なお、硬化性材料は、これらに限られず、例えば湿気、酸素等により硬化する硬化性材料を適用してもよい。なお、ここで言う硬化性材料は、硬化後は不可逆である。中でも、紫外線硬化性材料であってLED等の特定波長で反応するものが好ましく、画像部の形態保持、硬化速度の高速化に優れ、中間転写体状に形成された被硬化層が記録媒体に転写される際に中間転写体と記録媒体との接触でラミネートした状態で酸素阻害の影響が低減され、且つ反応速度の向上により高速転写記録を成し得る。
次に、本実施の形態の画像記録用組成物には、界面活性剤を含有してもよい。
・HLB=20×(親水部の式量の総和/分子量)
本実施の形態の画像記録用組成物には、更に下記の材料を加えた構成であってもよい。
sp値が9.6以下のモノマー類としてはネオペンチルグリコールジアクリレートおよびその誘導体、ヘキサンジオールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ジペンタエリスリトールの多官能体、各種エチレンオキサイド変性フェノキシアクリレート類、アルコキシアルキルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、じシクロペンタジエンアクリレートなどが挙げられる。
メトキシポリエチレングリコール(n=8):(9.3)、ペンタメチルピペリジルメタクリレート(8.7)、テトラヒドロフルアクリレート(9.2)、ジシクロペンタニルアクリレート(9.3)、ジまたはトリプロピレンクリコールアクリレート(9以上9.5以下)、アクリル酸ビニロキシエトキシ)エチル(8.7)、およびそのメタクリル酸誘導体(8.7)、エチレンオキサンド変性ポリプロピレングリコールジメタクリレート(8.2)、ネオペンチルグリコールジアクリレート(9.4)、ポリプピレングリコール(8.2)、グリセンプロポキシトトリアクリレート(9.2)、トリメチロールエトキシトリアクリレート(9.1)など、各種ポリエーテル変性、脂環式アクリレート類からなるものが挙げられる。
また画像記録用組成物における紫外線硬化反応がカチオン反応により進行する場合には、紫外線重合開始剤としては、例えば、アリールスルホニウム塩、アリールジアゾニウム塩、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、アレン−イオン錯体誘導体、トリアジン系開始剤等が挙げられる。
次いで、本実施形態において用いられるインクについて詳細に説明する。なお、このインクは、本実施形態に係る記録装置において被硬化層に吐出される液滴に相当する。
インクは水性インク、油性インク共に使用し得るが、環境性の点で水性インクが使用される。水性インク(以下、単にインクと称する)は、記録材に加え、インク溶媒(例えば、水、水溶性有機溶媒)を含んでいる。また、必要に応じて、その他、保湿材、顔料、回目活性剤、防腐剤、増粘剤等などの添加剤を含んでいてもよい。
記録材の体積平均粒径とは、記録材そのものの粒径、または記録材に分散剤等の添加物が付着している場合には、添加物が付着した粒径をいう。体積平均粒径の測定装置には、マイクロトラックUPA粒度分析計9340(Leeds&Northrup社製)を用いた。その測定は、インク4mlを測定セルに入れ、定められた測定法に従って行った。なお、測定時の入力値として、粘度にはインクの粘度を、分散粒子の密度は記録材の密度とした。
本実施形態に係る記録装置は、中間転写体と、前述の画像記録用組成物を前記中間転写体上へ供給し被硬化層を形成する供給装置と、前記中間転写体上に供給された前記被硬化層に、水性溶媒を含む液滴を吐出する吐出装置と、前記液滴の吐出された前記被硬化層を前記中間転写体から記録媒体へ転写する転写装置と、前記吐出装置により前記被硬化層に前記液滴が吐出された後、前記転写装置により前記被硬化層が前記記録媒体に転写される以前において、前記被硬化層の温度を上昇させる温度上昇装置と、前記被硬化層へ刺激を付与する刺激付与装置と、を備える。
更に、前記温度上昇装置が、前記中間転写体の前記被硬化層が形成される側の表面とは反対の表面側から該中間転写体を加熱することが好ましい。
また、画像記録用組成物の粘度は、インクの粘度よりも高いことがよい。
上記粘度は、以下の方法により測定される値であり、本明細書に記載の粘度は下記方法により測定された値である。粘度計としてはTV−22(東機産業製)を用いて、ずり速度=2.25から750(1/s)で、15℃での粘度(mPa・s)を計測したものである。尚、本明細書における表記はずり速度10s−1のものである。
式:γP−γT>10
具体的には、接触角計CAM−200(KSV社製)を用い、水、ジヨードメタン接触角よりZisman法を用いた装置内臓のプログラム計算にて算出した。
また、加熱装置30は、インクジェット記録ヘッド14により被硬化層12Bにインクが吐出された後、転写装置により被硬化層12Bが記録媒体Pに転写される以前の領域において、被硬化層12Bの温度を上昇させ得る位置に配置され、特に中間転写ベルト10の内周面側に配置されることが好ましい。
−画像記録用組成物−
・硬化性材料(ウレタンプレポリマー、M1600、
東亜合成製、分子量10000) 10質量%
・硬化性材料(シリコーン変性ウレタン、CN990、
大阪有機化学製、分子量25000) 5質量%
・感熱性増粘材料(N−イソプロピルアクリルアミド、反応性基あり、
NIPAM、興人製) 10質量%
・TMP−EOTAc(新中村化学製) 40質量%
上記組成物を混合し、これに吸液粒子(スルホン酸変性架橋ポリアクリル酸Na、アクアリックCS7s、粒経2.8μm)30質量%を配合した後、ボールミル攪拌により48時間混合させて、開始剤(IC184、チバスペシャリティーケミカルズ製)5質量%を加え、画像記録用組成物を作製した。
粘度を、前述の方法により測定したところ700mPa・sであった。
図1に示すインクジェット画像記録装置において、ETFE/PET接着積層ベルト(膜厚110μm)を中間転写ベルト(幅365mm×366mmφ)として装着した。
上記中間転写ベルト表面に、前記より得た画像記録用組成物をダイコート法により連続塗布して膜厚33μmの被硬化層を形成した。さらにインク(セイコーエプソン社製、商品名:IC6−CL32)を吐出装置から被硬化層に吐出させて印字した後、温度上昇装置としてのハロゲンヒーターによって中間転写ベルト内周面側から中間転写ベルトを60℃に加熱した。次いで、刺激付与装置としての紫外線照射装置(160Wハロゲンランプ)から紫外線を5秒間照射して被硬化層をUV硬化すると共に、記録媒体(PETタック紙、王子タック社製、商品名:PET−C50)上に加重1kGでロール加圧転写して、画像を固定した。
以下に示す各物性の測定と、評価試験の結果を表1に示す。
ハロゲンヒーターによって上記の通り加熱した後の被硬化層(画像記録用組成物)を採取し、前述の方法により粘度を測定した。加熱後の粘度、および粘度変化比率(加熱後の粘度/加熱前の粘度)を下記表1に示す。
また併せて、増粘が発現する温度(増粘性転移温度)を下記方法により測定した。
(増粘性転移温度)
インクが吐出された被硬化層(画像記録用組成物)を、25℃と、定められた温度(せん断速度100−1/s)と、各実施例・比較例での中間転写ベルトの加熱温度と、において粘度を測定して算出する。
前記の通り紫外線照射によってUV硬化した後の被硬化層の膜厚および面内変動を、前述の方法により測定した。
前記の通り紫外線照射によってUV硬化した後の被硬化層のD硬度を、下記方法により測定した。
(D硬度測定方法)
アスカーD硬度計によりD硬度針を中間転写ベルト上にあるUV硬化した後の被硬化層に直接当てて表面硬度を計測した。
前記の通り紫外線照射によってUV硬化した後の被硬化層に対し、水滴をシリンジより1滴滴下し60秒後ウエスでふき取った後の残渣状態(耐水性)を観察し、以下の評価基準に沿って評価した。
○:60秒放置後目視上、ふき取り痕跡が見えず
△:60秒放置後表面に水痕跡が拭きとり後わずかに見える
×:60秒放置後水痕跡が残り、表面が侵食された
前記の通り紫外線照射によってUV硬化した後の被硬化層に対し、碁盤目試験(JIS−K5400(1994年)に従いセロハンテープで剥離性(接着強度)を測定した。
前記の通り紫外線照射によってUV硬化し固定された被硬化層を有する記録媒体に対し、記録媒体(PETタック紙)を固定された被硬化層と共に180°折り曲げ、解放後のUV十紙面を観察するテスト(180°クラックテスト)を行い、以下の評価基準に沿って評価した。
○:折り目は残るが、クラック・剥離は発生せず密着した状態
△:折り目と傾斜した状態で剥離までは至らない状態
×:折り目で割れ、回復せず剥離を伴う状態
被硬化層が転写される前の記録媒体の質量と、被硬化層が転写された後の記録媒体の質量との差をもとに、中間転写ベルトから記録媒体へ転写された被硬化層の質量を測定し、転写効率を算出した。
前述の通り記録した画像において、細線のようなライン画像を形成し、得られた該ライン画像を観察して、以下の評価基準に沿ってライン画質を評価した。
○:細線の再現性よく、一定したライン幅に形成され濃度低下がない状態
△:細線の幅にやや細いところが部分的にあり、やや濃度低下がある状態
×:細線の再現性なく、部分的に切れた所があり、濃度低下が大きい状態
前述の通り記録した画像において、16諧調パラーンでパッチ濃度変化させた画像を形成し、得られた該画像を観察して、以下の評価基準に沿って濃度ムラを評価した。
○:パッチ濃度とインク吐出量との相関係数が0.90以上で安定した濃度を保持
△:パッチ濃度とインク吐出量との相関係数が0.7以上0.90未満でや不安定な濃度状態
×:パッチ濃度とインク吐出量との相関係数が0.7未満で不安定な濃度ムラを保持
実施例1において、硬化性材料(CN990)を、硬化性材料(ポリオール側鎖ジメチルシリコーン変性プレポリマー、UV3500、信越化学製、分子量2200)5質量%に、感熱性増粘材料(NIPAM)を、感熱性増粘材料(ポリオキシエチレン−ポリプロピレン−ポリオキシエチレントリブロックポリマー、反応性基トリアクリル、BASF製、PluronicF127)10質量%に、吸液粒子(アクアリックCS7s)を、吸液粒子(ポリスチレン−ブチルメタクリレート:和光純薬製とフタル酸エトキシメタクリレート3元乳化共重合体粒子、三菱化学社製、SBP136、粒径3.8μm)30質量%に、変更した以外は実施例1に記載の方法により、画像記録用組成物を作製した。
粘度を、前述の方法により測定したところ1200mPa・sであった。
実施例1において、硬化性材料(CN990)を、硬化性材料(シリコーン変性プレポリマー、UV3570、信越化学製、分子量3000)5質量%に、感熱性増粘材料(NIPAM)を、感熱性増粘材料(増粘性多糖高分子化合物:ケルザン、CP KELCO社、反応性基アクリル基)5質量%に、変更し、更に希釈剤としてフェノキシアクリレートPOA(東亞合成社製、sp値=9.7)5質量%%を混合した以外は実施例1に記載の方法により、画像記録用組成物を作製した。
粘度を、前述の方法により測定したところ650mPa・sであった。
実施例2において、感熱性増粘材料(PluronicF127)を、感熱性増粘材料(水性ポリウレタン樹脂、APC−55、日華化学製、反応性基ジアクリレート)10質量%に、変更した以外は実施例2に記載の方法により、画像記録用組成物を作製した。
粘度を、前述の方法により測定したところ1400mPa・sであった。
実施例1において、感熱性増粘材料(NIPAM)を含有させず、TMP−EOTAcの量を40質量%から50質量%に変更した以外は実施例1に記載の方法により、画像記録用組成物を作製した。
粘度を、前述の方法により測定したところ1200mPa・sであった。
また実施例1の画像記録評価試験において、画像記録用組成物の中間転写ベルト上への塗布膜厚を20μmに変更し、ハロゲンヒーターによる中間転写ベルトの加熱を行わなかった以外、実施例1に記載の方法により各物性の測定と評価試験とを行った。結果を表1に示す。
12 被硬化層形成装置
12A 画像記録用組成物
12B 被硬化層
14 インクジェット記録ヘッド
18 硬化装置(転写部の一例)
30 加熱装置(温度上昇手段)
101 画像形成装置
Claims (11)
- 吸液粒子と、
刺激に反応して硬化する硬化性材料と、
温度上昇に伴い粘度が増加する感熱性増粘材料と、
を含有する画像記録用組成物。 - 前記感熱性増粘材料が分子内に反応性の基を有する請求項1に記載の画像記録用組成物。
- 前記硬化性材料として硬化性プレポリマーを含有する請求項1または請求項2に記載の画像記録用組成物。
- 中間転写体と、
請求項1に記載の画像記録用組成物を前記中間転写体上へ供給し被硬化層を形成する供給装置と、
前記中間転写体上に供給された前記被硬化層に、水性溶媒を含む液滴を吐出する吐出装置と、
前記液滴の吐出された前記被硬化層を前記中間転写体から記録媒体へ転写する転写装置と、
前記吐出装置により前記被硬化層に前記液滴が吐出された後、前記転写装置により前記被硬化層が前記記録媒体に転写される以前において、前記被硬化層の温度を上昇させる温度上昇装置と、
前記被硬化層へ刺激を付与する刺激付与装置と、
を備えた画像記録装置。 - 前記温度上昇装置が、前記中間転写体の少なくとも一部を30℃以上100℃以下の温度に加熱することで、該中間転写体上の前記被硬化層の温度を上昇させる請求項4に記載の画像記録装置。
- 前記温度上昇装置が、前記中間転写体の前記被硬化層が形成される側の表面とは反対の表面側から該中間転写体を加熱する請求項4または請求項5に記載の画像記録装置。
- 前記画像記録用組成物の温度上昇前の粘度が3000mPa・s以下であり、温度上昇に伴って粘度が増加した後の粘度が1500mPa・s以上50000mPa・s以下であって且つ前記温度上昇前の粘度よりも高い粘度である請求項4〜請求項6の何れか1項に記載の画像記録装置。
- 請求項1に記載の画像記録用組成物を中間転写体上へ供給し被硬化層を形成する供給工程と、
前記中間転写体上に供給された前記被硬化層に、水性溶媒を含む液滴を吐出する吐出工程と、
前記液滴の吐出された前記被硬化層を前記中間転写体から記録媒体へ転写する転写工程と、
前記吐出工程で前記被硬化層に前記液滴が吐出された後、前記転写工程で前記被硬化層が前記記録媒体に転写される以前において、前記被硬化層の温度を上昇させる温度上昇工程と、
前記被硬化層へ刺激を付与する刺激付与工程と、
を備えた画像記録方法。 - 前記温度上昇工程は、前記中間転写体の少なくとも一部を30℃以上100℃以下の温度に加熱することで、該中間転写体上の前記被硬化層の温度を上昇させる請求項8に記載の画像記録方法。
- 前記温度上昇工程は、前記中間転写体の前記被硬化層が形成される側の表面とは反対の表面側から該中間転写体を加熱する請求項8または請求項9に記載の画像記録方法。
- 前記画像記録用組成物の温度上昇前の粘度が3000mPa・s以下であり、温度上昇に伴って粘度が増加した後の粘度が1500mPa・s以上50000mPa・s以下であって且つ前記温度上昇前の粘度よりも高い粘度である請求項8〜請求項10の何れか1項に記載の画像記録方法。
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