JP2016013688A - 画像記録方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 転写効率が高く、高画質の画像が得られる画像記録方法を提供すること。
【解決手段】 中間転写体に液体組成物を付与する液体組成物付与工程と、前記液体組成物が付与された中間転写体にインクを付与して中間画像を形成する中間画像形成工程と、前記中間画像を記録媒体に転写する転写工程と、を有する画像記録方法において、前記インクが、色材と、第1の樹脂粒子と、を含有し、前記液体組成物が、反応剤と、式(1)で表わされる貯蔵弾性率の関係を満足する第2の樹脂粒子と、を含有し、前記中間画像形成工程における、前記中間転写体への前記第2の樹脂粒子の付与量が、0.5g/m以上5.0g/m以下であることを特徴とする画像記録方法。
【選択図】 図1

Description

本発明は画像記録方法に関する。
中間転写体にインクを付与することで中間画像を記録し、この中間画像を記録媒体に転写して画像を記録する方法(以下、「中間転写型画像記録方法」ともいう)が知られている。近年では、高速記録への需要の高まりに伴い、速い転写速度においても高いレベルの画質の画像が得られるような中間転写型画像記録方法が検討されている。中間転写型画像記録方法において、得られる画像の画質に大きく影響するのが、中間転写体に形成された中間画像を記録媒体に転写する際の転写効率である。従来、この転写効率を改善するために、樹脂粒子を含有する液体組成物を用いる方法が検討されている(特許文献1)。特許文献1には、中間転写体の表面温度を液体組成物に含まれる樹脂粒子の融点未満にすることで、樹脂粒子の溶融による中間転写体に対する粘着性を抑制し、転写効率を改善することが開示されている。
特開2009−83317号公報
しかしながら、本発明者らの検討によると、特許文献1に記載の方法では中間画像を介して中間転写体と記録媒体が接触し剥離するまでの時間(以下、「接触−剥離時間」ともいう)が短い場合や、記録媒体の表面粗さが大きい場合において、転写効率が低く、得られる画像の画質も低かった。
したがって、本発明の目的は、短い接触−剥離時間や表面粗さが大きい記録媒体であっても転写効率が高く、高画質の画像が得られる画像記録方法を提供することにある。
上記の目的は以下の本発明によって達成される。即ち、本発明の画像記録方法は、中間転写体に液体組成物を付与する液体組成物付与工程と、前記液体組成物が付与された中間転写体にインクを付与して中間画像を形成する中間画像形成工程と、前記中間画像を記録媒体に転写する転写工程と、を有し、前記インクが、色材と、第1の樹脂粒子と、を含有し、前記液体組成物が、反応剤と、下記式(1)で表わされる貯蔵弾性率の関係を満足する第2の樹脂粒子と、を含有し、前記中間画像形成工程における、前記中間転写体への前記第2の樹脂粒子の付与量が、0.5g/m以上5.0g/m以下であることを特徴とする。
式(1):E1’≦0.1MPa、E2’≧1.0MPa
(転写工程における転写前の中間画像の温度をTa、転写工程における転写前の記録媒体の温度をTbとしたとき、E1’は、Taにおける貯蔵弾性率を表わし、E2’は{(Ta+Tb)×0.5}における貯蔵弾性率を表す。)
本発明によれば、転写効率が高く、高画質の画像が得られる画像記録方法を提供することができる。
本発明に用いられる記録装置の構成の一例を示す模式図である。
以下、好適な実施の形態を挙げて、本発明を詳細に説明する。本発明者らは先ず、中間転写型画像記録方法において、高い転写効率を得るために必要な特性を検討した。その結果、(i)中間画像の記録媒体に対する密着力が高いこと、及び、(ii)中間画像の強度が高いことを併せ持つことが重要であることが分かった。上記(i)の性質を満足することにより、記録媒体への中間画像の転写が容易になる。また、上記(ii)の性質を満足することにより、中間転写体から記録媒体に転写される際に、中間画像の一部が中間転写体上に残される現象(以下、「転写残り」ともいう)が起きにくくなる。
本発明者らが、これらの(i)及び(ii)の性質を満足するために必要な条件を種々検討したところ、本願発明の構成に至ったものである。具体的には、中間転写体に液体組成物を付与する液体組成物付与工程と、液体組成物が付与された中間転写体にインクを付与して中間画像を形成する中間画像形成工程と、中間画像を記録媒体に転写する転写工程と、を有する画像記録方法において、インクが、色材と、第1の樹脂粒子と、を含有し、液体組成物が、反応剤と、下記式(1)で表わされる貯蔵弾性率の関係を満足する第2の樹脂粒子と、を含有し、中間画像形成工程における、前記中間転写体への前記第2の樹脂粒子の付与量が、0.5g/m以上5.0g/m以下である。式(1):E1’≦0.1MPa、E2’≧1.0MPa
(転写工程における転写前の中間画像の温度をTa、転写工程における転写前の記録媒体の温度をTbとしたとき、E1’は、Taにおける貯蔵弾性率を表わし、E2’は{(Ta+Tb)×0.5}における貯蔵弾性率を表す。)
この構成によって、本発明の効果が得られるメカニズムを以下に示す。本発明の液体組成物が含有する第2の樹脂粒子の貯蔵弾性率は、転写工程における転写前の中間画像の温度(Ta)において、0.1MPa以下である。この範囲の貯蔵弾性率をもつ第2の樹脂粒子が中間転写体上に0.5g/m以上5.0g/m以下の付与量で存在すると、第2の樹脂粒子を含有する中間画像は記録媒体と接触する際に記録媒体の表面形状に沿った変形を起こしやすくなる。この中間画像の変形によって記録媒体と中間画像の接触面積が増大することで、中間画像と記録媒体の密着力が高くなる効果が発現する(上記(i)の性質)。この効果は、表面形状の凹凸が大きい記録媒体において、特に大きく発現する。
また、本発明の液体組成物が含有する第2の樹脂粒子の貯蔵弾性率は、転写工程における転写前の中間画像の温度(Ta)と記録媒体の温度(Tb)から算出される温度((Ta+Tb)×0.5)において、1.0MPa以上である。温度((Ta+Tb)×0.5)は、中間転写体と記録媒体を、中間画像を介して剥離する際の中間画像の温度に相当する。この範囲の貯蔵弾性率をもつ第2の樹脂粒子が中間転写体上に0.5g/m以上5.0g/m以下の付与量で存在すると、第2の樹脂粒子を含有する中間画像の強度が高まり、剥離時の転写残りが起こりにくくなる(上記(ii)の性質)。
即ち、本発明は、転写工程における中間画像と記録媒体の接触にともなう中間画像の温度変化によって前記第2の樹脂粒子の貯蔵弾性率を前記式(1)の範囲で変化させることで中間画像の変形しやすさと強度を制御し、上記(i)の性質と上記(ii)の性質を共に満足する構成に至った。
以上のメカニズムのように、各構成が相乗的に効果を及ぼし合うことによって、本発明の効果を達成することが可能となる。以下に、実施形態の各工程について詳細に示す。
[液体組成物付与工程]
中間画像形成工程に先立って、中間転写体に液体組成物を付与する液体組成物付与工程を有する。液体組成物の中間転写体への付与手段としては、ローラーコーティング法、バーコーティング法、スプレーコーティング法などの塗布方式や、インクジェット方式などが挙げられる。特に、塗布方式を用いることが好ましい。
<中間転写体>
本発明において、中間転写体は、液体組成物やインクを保持し、中間画像が記録される基材となる。中間転写体は、例えば、それ自体をハンドリングして必要な力を伝達するための支持部材と、中間画像が記録される表層部材とを備えるものが挙げられる。尚、支持部材と表層部材は一体となっていてもよい。
中間転写体の形状としては、シート形状、ローラー形状、ドラム形状、ベルト形状、無端ウエブ形状などを挙げることができる。また、中間転写体のサイズは、記録可能な記録媒体のサイズに合わせて適宜設定することができる。
中間転写体の支持部材は、その搬送精度や耐久性の観点から、ある程度の強度を有することが要求される。支持部材の材質としては、金属、セラミックス、樹脂などが好ましい。中でも、アルミニウム、鉄、ステンレス、アセタール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリウレタン、シリカセラミクス、アルミナセラミクスが好ましい。これらの材質で支持部材を構成すると、転写時の加圧に耐えうる剛性や寸法精度を確保できるとともに、動作時のイナーシャを軽減して制御の応答性を向上させることができる。尚、これらの材質は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。中間転写体を構成する表層部材は、紙などの記録媒体に中間画像を圧着させて転写させるため、ある程度の弾性を有することが要求される。例えば、記録媒体として紙を用いる場合を想定すると、JIS K6253に準拠した表層部材のデュロA硬度(デュロメータ タイプA硬度)は、10度以上100度以下であることが好ましく、20度以上60度以下であることが更に好ましい。
中間転写体の表層部材の材質としては、金属、セラミックス、樹脂などが好ましい。中でも、ポリブタジエン系ゴム、ニトリル系ゴム、クロロプレン系ゴム、シリコーン系ゴム、フッ素系ゴム、フルオロシリコーン系ゴム、ウレタン系ゴム、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、塩ビ系エラストマー、エステル系エラストマー、アミド系エラストマーや、ポリエーテル、ポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、シロキサン化合物、パーフルオロカーボン化合物が好ましい。また表層部材は、複数の材料を積層して形成されていてもよい。例えば、無端ベルト状ウレタンゴムシートにシリコーンゴムを積層した材料や、ポリエチレンテレフタラートフィルムにシリコーンゴムを積層した材料、ウレタンゴムシートにシロキサン化合物を成膜させた材料などが挙げられる。
また中間転写体の表面は表面処理を施して用いてもよい。表面処理としては、フレーム処理、コロナ処理、プラズマ処理、研磨処理、粗化処理、活性エネルギー線照射処理、オゾン処理、界面活性剤処理、シランカップリング処理などが挙げられる。これらを複数組み合わせて施して用いてもよい。
また、中間転写体上での中間画像の流動を抑制する観点から、中間転写体の表面のJIS B 0601:2001で規定される算術平均粗さは0.01μm以上3μm以下であることが好ましい。更に、中間転写体の表面の、水に対する接触角は、50度以上110度以下が好ましく、60度以上100度以下がより好ましい。
<液体組成物>
本発明において、液体組成物は、インクで記録した画像に影響を及ぼさないために、無色、乳白色、又は白色であることが好ましい。そのため、可視光の波長域である400nm乃至800nmの波長域における最大吸光度と最小吸光度の比(最大吸光度/最小吸光度)が1.0以上2.0以下であることが好ましい。これは、可視光の波長域において、吸光度のピークを実質的に有さないか、有していてもピークの強度が極めて小さいことを意味する。更に、本発明において、液体組成物は色材を含有しないことが好ましい。吸光度は、非希釈の液体組成物を用いて、日立ダブルビーム分光光度計U−2900(日立ハイテクノロジーズ製)によって測定すればよい。尚、このとき、液体組成物を希釈して吸光度を測定してもよい。これは、液体組成物の最大吸光度と最小吸光度の値は共に希釈倍率に比例するため、最大吸光度と最小吸光度の比(最大吸光度/最小吸光度)の値は希釈倍率に依存しないからである。
(反応剤)
本発明において、液体組成物は、インクの成分(色材や樹脂など)を析出・凝集させるような反応剤を含有する。反応剤としては、従来公知の化合物を用いることができるが、中でも、多価金属イオン、有機酸及びカチオンポリマーから選択される少なくとも1種を用いることが好ましく、多価金属イオン及び有機酸から選択される少なくとも1種を用いると、インクの成分を析出・凝集させる速度が速く、より好ましい。また、複数の種類の反応剤を液体組成物に含有させることも好ましい。
多価金属イオンの具体例としては、Ca2+、Cu2+、Ni2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+、及びZn2+などの二価の金属イオン;Fe3+、Cr3+、Y3+、及びAl3+などの三価の金属イオンなどを挙げることができる。本発明において、前記多価金属イオンは水酸化物、塩化物などの塩の形態で液体組成物に添加することができ、解離して生じるイオンとして用いられてもよい。本発明において、多価金属イオンの含有量(質量%)は、液体組成物全質量を基準として、3質量%以上90質量%以下であることが好ましい。
また、有機酸の具体例としては、シュウ酸、ポリアクリル酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、グリコール酸、マロン酸、リンゴ酸、マレイン酸、アスコルビン酸、レブリン酸、コハク酸、グルタル酸、グルタミン酸、フマル酸、クエン酸、酒石酸、乳酸、ピロリドンカルボン酸、ピロンカルボン酸、ピロールカルボン酸、フランカルボン酸、ピリジンカルボン酸、クマリン酸、チオフェンカルボン酸、ニコチン酸、オキシコハク酸、ジオキシコハク酸などを挙げることができる。
また、カチオンポリマーの具体例としては、ポリアリルアミン、ジシアンジアミド樹脂、ポリエチレンイミン、ポリアクリルアミドなどを挙げることができる。
本発明において、有機酸の含有量(質量%)は、液体組成物全質量を基準として、3質量%以上99質量%以下であることが好ましい。
また、中間転写体上に付与される反応剤の量としては、0.1g/m以上10.0g/m以下であることが好ましく、0.2g/m以上2.0g/m以下がより好ましい。0.1g/mより少ない場合、インクの成分の析出・凝集が不十分となり、隣接インクドットの合一が生じる場合がある。10.0g/mより多い場合、中間転写体上の液体組成物の膜厚が厚くなり、インク滴と中間転写体が接触しにくく液体組成物上に浮いた状態になりやすくなることで、中間画像の変形が生じる場合がある。
(第2の樹脂粒子)
本発明において、液体組成物は、下記式(1)で表わされる貯蔵弾性率の関係を満足する第2の樹脂粒子を含有する。
式(1):E1’≦0.1MPa、E2’≧1.0MPa
(転写工程における転写前の中間画像の温度をTa、転写工程における転写前の記録媒体の温度をTbとしたとき、E1’は、Taにおける貯蔵弾性率を表わし、E2’は{(Ta+Tb)×0.5}における貯蔵弾性率を表す。)
E1’が0.1MPaより大きい場合、中間画像と記録媒体の密着力が不十分となって転写効率が低下する場合がある。E2’が1.0MPaより小さい場合、中間画像の強度が不十分となって転写効率が低下する場合がある。
後述する本発明の実施例において、貯蔵弾性率は、第2の樹脂粒子を融点もしくはガラス転移点以上に加熱して成型した試験片を用いて、動的粘弾性測定装置DVA−200(アイティー計測制御製)によって、せん断変形モードで測定した。
第2の樹脂粒子としては、従来公知の化合物を用いることができるが、中でも、融点を有する樹脂から選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。また、複数の種類の第2の樹脂粒子を液体組成物に含有させることも好ましい。具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンワックス、パラフィンワックス、カルナバワックスなどを挙げることができる。第2の樹脂粒子は、ポリオレフィンワックス又はカルナバワックスであることが好ましい。
本発明において、第2の樹脂粒子の含有量(質量%)は、液体組成物全質量を基準として、1質量%以上90質量%以下であることが好ましい。1質量%より低濃度の場合、0.5g/m以上5.0g/m以下の量を中間転写体上に付与するために必要な液体組成物の付与量が多くなり、液体組成物の膜厚が厚くなることによる中間画像の変形や液体組成物の乾燥に必要なエネルギー負荷が大きくなる場合がある。また、90質量%より高濃度の場合、液体組成物中における第2の樹脂粒子の分散状態が不安定化することで、液体組成物の塗布均一性が低下し、中間画像の画質が低下したり、転写性が低下したりする場合がある。
第2の樹脂粒子は、液体組成物中に分散した状態で存在することが好ましい。分散方法としては、乳化剤を用いて分散する方法や酸化処理によって分散する方法などが挙げられる。
第2の樹脂粒子は、ノニオン性樹脂粒子であることが好ましい。イオン性の樹脂粒子を用いる場合、反応剤との反応により第2の樹脂粒子の少なくとも一部が凝集することで、中間転写体上に付与される液体組成物の均一性が低下し、中間画像の画質が低下したり、転写性が低下したりする場合がある。
また、第2の樹脂粒子の平均粒径は0.01μm以上10μm以下が好ましく、0.03μm以上1μm以下が更に好ましい。0.01μmより小さい場合、液体組成物中における第2の樹脂粒子の分散状態が不安定になり、塗布均一性が低下する場合がある。1μmより大きい場合、中間転写体上に塗布した際の第2の樹脂粒子同士の間隔が広がるため、転写性に面内ムラが生じる場合がある。尚、本発明において、第2の樹脂粒子の平均粒径は、動的光散乱法により測定した平均粒径である。
更に、第2の樹脂粒子の融点は、転写工程における転写前の中間画像の温度Ta以下とすることが好ましい。また、得られる画像の耐熱性やプロセス負荷の観点から、50℃以上160℃以下が好ましく、80℃以上120℃以下がより好ましい。
(界面活性剤)
本発明において、液体組成物は、界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤としては、従来公知の化合物を用いることができるが、中でも、フッ素系界面活性剤及びシリコーン系界面活性剤から選択される少なくとも1種を含有することが好ましい。本発明において、フッ素系界面活性剤はフルオロアルキル基を有する界面活性剤を意味し、シリコーン系界面活性剤はジメチルシロキサン基を有する界面活性剤を意味する。また、複数の界面活性剤を併用してもよい。
フッ素系界面活性剤の具体例としては、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物のF444(DIC製)やZonyl FSO−100(シグマ・アルドリッチ製)などが挙げられる。また、シリコーン系界面活性剤の具体例としては、ポリエーテル変性シロキサン化合物であるBYK348やBYK349(いずれもビックケミー製)などが挙げられる。
本発明において、フッ素系界面活性剤及びシリコーン系界面活性剤の合計の付与量が、0.1g/m以上1.0g/m以下であることが好ましい。0.1g/mより少ない場合、中間転写体に対する中間画像のぬれ性が低下するため、中間転写体の加熱などにより液体組成物の流動性が高くなった際に中間画像に画像変形が生じる場合がある。1.0g/mより多い場合、中間転写体上の液体組成物の膜厚が厚くなり、インク滴と中間転写体が接触しにくく液体組成物上に浮いた状態になりやすくなることで、中間画像の変形が生じる場合がある。
また、界面活性剤の含有量(質量%)は、液体組成物全質量を基準として、0.1質量%以上50質量%以下であることが好ましい。
(水性媒体)
本発明において、液体組成物は、水、又は、水及び水溶性有機溶剤の混合溶媒である水性媒体を用いることができる。水溶性有機溶剤の含有量(質量%)は、インク又は液体組成物の全質量を基準として、3.0質量%以上50.0質量%以下であることが好ましい。水溶性有機溶剤としては、従来、一般的に用いられているものを何れも用いることができる。例えば、アルコール類、グリコール類、アルキレン基の炭素原子数が2乃至6のアルキレングリコール類、ポリエチレングリコール類、含窒素化合物類、含硫黄化合物類などが挙げられる。これらの水溶性有機溶剤は、必要に応じて1種又は2種以上を用いることができる。水は脱イオン水(イオン交換水)を用いることが好ましい。水の含有量(質量%)は、インク又は液体組成物の全質量を基準として、50.0質量%以上95.0質量%以下であることが好ましい。
(その他の成分)
本発明の液体組成物は、上記の成分以外にも必要に応じて、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタンなどの多価アルコール類や、尿素、エチレン尿素などの尿素誘導体など、常温で固体の水溶性有機化合物を含有してもよい。更に、本発明の液体組成物は、必要に応じて、pH調整剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止剤、蒸発促進剤、キレート化剤、滑り剤、無機粒子、及び樹脂などの種々の添加剤を含有してもよい。これらの材料の含有量(質量%)は、液体組成物全質量を基準として、1質量%以上30質量%以下であることが好ましい。
[液体組成物乾燥工程]
本発明において、液体組成物付与工程後、かつ、中間画像形成工程に先立って、中間転写体に付与した液体組成物を乾燥する液体組成物乾燥工程を有してもよい。液体組成物乾燥工程で液体組成物の膜厚を薄くすることにより、中間画像形成工程において付与されるインク滴が液体組成物上で移動する中間画像の画質低下を引き起こしにくくなる。したがって、液体組成物乾燥工程において、中間転写体上の液体組成物を乾燥し、過剰な液体を除去することが好ましい。液体を除去する方法としては、加熱する方法や、低湿空気を送風する方法や、減圧する方法や、自然乾燥法や、またこれらを組み合わせた方法などが挙げられる。また、はじめから過剰な液体成分を含まない液体組成物を中間転写体上に付与することも同様に好ましい。
[中間画像形成工程]
本発明において、中間画像形成工程では、インクを中間転写体に付与する。インクの中間転写体への付与手段としては、インクジェット方式を用いることが好ましい。特に、インクに熱エネルギーを作用させて記録ヘッドの吐出口からインクを吐出させる方式がより好ましい。
インクジェット方式の記録ヘッドとしては、ラインヘッドやシリアルヘッドなどを用いることができる。尚、ラインヘッド形態のインクジェットヘッドは、中間転写体の回転方向と直交する方向(ドラム形状の場合は軸方向)にインク吐出口が配列されている。また、シリアルヘッドは、中間転写体の回転方向と直交する方向にヘッドを走査して記録するヘッドである。
本発明において、中間画像形成工程で形成される中間画像が下記式(2)で表わされる貯蔵弾性率の関係を満足することが好ましい。
式(2):E3’≦0.1MPa、E4’≧1.0MPa
(転写工程における転写前の中間画像の温度をTa、転写工程における転写前の記録媒体の温度をTbとしたとき、E3’は、Taにおける貯蔵弾性率を表わし、E4’は{(Ta+Tb)×0.5}における貯蔵弾性率を表す。)
<インク>
(色材)
本発明において、インクは色材を含有する。色材としては顔料及び染料が挙げられる。顔料及び染料は従来公知のものを何れも使用することができる。本発明においては、画像の耐水性の観点から、顔料を用いることが好ましい。色材の含有量(質量%)としては、インク全質量を基準として、0.5質量%以上15.0質量%以下が好ましく、更には1.0質量%以上10.0質量%以下とするのがより好ましい。
本発明において、色材として顔料を用いる場合、顔料の分散方法としては、分散剤として樹脂を用いる樹脂分散タイプの顔料(樹脂分散剤を使用した樹脂分散顔料、顔料粒子の表面を樹脂で被覆したマイクロカプセル顔料、顔料粒子の表面に樹脂を含む有機基が化学的に結合した樹脂結合顔料)や顔料粒子の表面に親水性基を導入した自己分散タイプの顔料(自己分散顔料)が挙げられる。無論、分散方法の異なる顔料を併用することも可能である。具体的な顔料としては、カーボンブラックや有機顔料を用いることが好ましい。また、顔料は1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。また、インクに使用する顔料が前記樹脂分散タイプの顔料であるときは、樹脂を分散剤として用いる。分散剤として用いる樹脂は親水性部位と疎水性部位を共に有することが好ましい。具体的には、アクリル酸やメタクリル酸などカルボキシル基を有するモノマーを用いて重合したアクリル樹脂;ジメチロールプロピオン酸などアニオン性基を有するジオールを用いて重合したウレタン樹脂などが挙げられる。また、分散剤として用いる樹脂の酸価は50mgKOH/g以上550mgKOH/g以下であることが好ましい。また、分散剤として用いる樹脂のGPCにより得られるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、1,000以上50,000以下であることが好ましい。また、インク中の樹脂分散剤の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、0.1質量%以上10.0質量%以下、更には、0.2質量%以上4.0質量%以下であることが好ましい。また、樹脂分散剤の含有量(質量%)が、顔料の含有量(質量%)に対して、質量比率で0.1倍以上3.0倍以下であることが好ましい。
(第1の樹脂粒子)
本発明において、インクは第1の樹脂粒子を含有する。第1の樹脂粒子は、中間画像の強度を向上させ転写効率を高める効果の他に、最終画像の耐擦過性や耐水性を高める効果がある。また、中間画像形成工程において、インク滴が所定の位置から移動する画像変形を抑制する効果もある。
第1の樹脂粒子とは、粒径を有する状態で溶媒中に分散して存在する樹脂を意味する。本発明において、樹脂粒子の50%累積体積平均粒径(D50)は、10nm以上1,000nm以下であることが好ましい。また、50nm以上500nm以下であることがより好ましい。尚、本発明において樹脂粒子のD50は、以下の方法で測定する。樹脂粒子分散体を純水で50倍(体積基準)に希釈し、UPA−EX150(日機装製)を使用して、SetZero:30s、測定回数:3回、測定時間:180秒、屈折率:1.5の測定条件で測定する。
また、樹脂粒子のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により得られるポリスチレン換算の重量平均分子量は、1,000以上2,000,000以下であることが好ましい。
更には、樹脂粒子の最低造膜温度は、20度以上100度以下であることが好ましい。尚、本発明における樹脂粒子の最低造膜温度の測定方法は、JIS K 6828−2の「最低造膜温度の求め方」に準じる。
本発明において、樹脂粒子としては、上述の樹脂粒子の定義を満たすものであれば、何れのものもインクに使用することができる。樹脂粒子に用いられるモノマーとしては、乳化重合法、懸濁重合法、分散重合法などで重合可能なモノマーであれば何れのものも用いることが可能である。モノマーの違いによって、例えば、アクリル系、酢酸ビニル系、エステル系、エチレン系、ウレタン系、合成ゴム系、塩化ビニル系、塩化ビニリデン系、オレフィン系などの樹脂粒子が挙げられるが、中でも、アクリル樹脂粒子、ウレタン樹脂粒子を用いることが好ましい。
アクリル樹脂粒子に具体的に使用可能なモノマーとしては、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、クロトン酸、アンゲリカ酸、イタコン酸、フマル酸などのα,β−不飽和カルボン酸及びその塩;エチル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコール(メタ)アクリレート、トリエチレングリコール(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシテトラエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、マレイン酸モノブチル、イタコン酸ジメチルなどのα,β−不飽和カルボン酸のエステル化合物;(メタ)アクリルアミド、ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルプロピル(メタ)アクリルアミド、イソプロピル(メタ)アクリルアミド、ジエチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロイルモルホリン、マレイン酸モノアミド、クロトン酸メチルアミドなどのα,β−不飽和カルボン酸のアルキルアミド化合物;スチレン、α−メチルスチレン、フェニル酢酸ビニル、ベンジル(メタ)アクリレート、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレートなどのアリール基を有するα,β−エチレン性不飽和化合物;エチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレートなどの多官能アルコールのエステル化合物などが挙げられる。これらは、単一のモノマーが重合した単重合体でもよく、2種以上のモノマーが重合した共重合体でもよい。第1の樹脂粒子が共重合体の場合は、ランダム共重合体でもブロック共重合体でもよい。中でも、親水性のモノマーと疎水性のモノマーを用いた第1の樹脂粒子が好ましい。親水性モノマーとしては、α,β−不飽和カルボン酸及びその塩が挙げられ、疎水性モノマーとしてはα,β−不飽和カルボン酸のエステル化合物やアリール基を有するα,β−エチレン性不飽和化合物が挙げられる。
ウレタン樹脂粒子は、2つ以上のイソシアネート基を有する化合物であるポリイソシアネートと、2つ以上のヒドロキシル基を有する化合物であるポリオール化合物を反応させて合成する樹脂粒子である。本発明においては、上記樹脂粒子の条件を満たすものであれば、公知のポリイソシアネート化合物と公知のポリオール化合物を反応させて得られるウレタン樹脂粒子を何れも用いることができる。
一方、第1の樹脂粒子の構造としては、単層構造の樹脂粒子と、コアシェル構造などの複層構造の樹脂粒子が挙げられる。本発明においては、複層構造の樹脂粒子を用いることが好ましい。特に、コアシェル構造を有する樹脂粒子を用いることがより好ましい。第1の樹脂粒子がコアシェル構造を有することで、コア部分とシェル部分とで明確に機能分離される。このようなコアシェル構造を有する樹脂粒子は、単層構造の樹脂粒子と比較して、より多くの機能をインクに付与することができるという利点がある。
本発明において、インク中の第1の樹脂粒子の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として0.5質量%以上40.0質量%以下であることが好ましく、1.0質量%以上30.0質量%以下であることがより好ましい。
本発明において、中間転写体上に付与される、第2の樹脂粒子の付与量(g/m)が、第1の樹脂粒子の付与量(g/m)に対して、0.15倍以上2.80倍以下であることが好ましい。0.15倍より小さい場合、第2の樹脂粒子の貯蔵弾性率による転写効率向上効果が十分に得られない場合がある。2.80倍より大きい場合、中間画像形成工程において画像変形が生じ、画質が低下する場合がある。
(水性媒体)
本発明のインクは、水、又は、水及び水溶性有機溶剤の混合溶媒である水性媒体を用いることができる。水溶性有機溶剤の含有量(質量%)は、インクの全質量を基準として、3.0質量%以上50.0質量%以下であることが好ましい。水溶性有機溶剤としては、従来、一般的に用いられているものを何れも用いることができる。例えば、アルコール類、グリコール類、アルキレン基の炭素原子数が2乃至6のアルキレングリコール類、ポリエチレングリコール類、含窒素化合物類、含硫黄化合物類などが挙げられる。これらの水溶性有機溶剤は、必要に応じて1種又は2種以上を用いることができる。水は脱イオン水(イオン交換水)を用いることが好ましい。水の含有量(質量%)は、インクの全質量を基準として、50.0質量%以上95.0質量%以下であることが好ましい。
(その他の成分)
本発明のインクは、上記の成分以外にも必要に応じて、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタンなどの多価アルコール類や、尿素、エチレン尿素などの尿素誘導体など、常温で固体の水溶性有機化合物を含有してもよい。更に、本発明のインクは、必要に応じて、界面活性剤、pH調整剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止剤、蒸発促進剤、キレート化剤、及び樹脂などの種々の添加剤を含有してもよい。
[液体除去工程]
本発明において、中間画像形成工程後、かつ、転写工程に先立って、中間転写体に形成された中間画像から液体を除去する液体除去工程を有してもよい。中間画像に過剰な液体が含有されていると、転写工程において、過剰な液体が溢れ出るなどして、得られる画像の画質低下を引き起こす。したがって、液体除去工程によって、中間画像から過剰な液体を除去することが好ましい。液体を除去する方法としては、加熱する方法や、低湿空気を送風する方法や、減圧する方法や、自然乾燥法や、またこれらを組み合わせた方法などが挙げられる。
[転写工程]
本発明において、転写工程では、中間転写体に記録された中間画像に記録媒体を接触させることで中間画像と記録媒体を密着させ、次いで中間転写体から中間画像を剥離して、記録媒体に画像を記録する。
中間画像を記録媒体に転写する際には、例えば加圧ローラーなどを使用し、中間転写体と記録媒体の両側から加圧することが好ましい。加圧することで、転写効率を向上することができる。このとき、多段階に加圧してもよい。
また、上述の通り、近年では、高速記録への需要の高まりに伴い、短い接触−剥離時間においても高い転写効率を達成することが求められる。したがって、本発明において、1ミリ秒以上100ミリ秒以下であることが好ましい。例えば、接触−剥離時間が10ミリ秒であり、接触する間の移動距離が10mmの場合、転写工程における中間転写体の搬送速度は1.0m/秒の高速記録となる。
1ミリ秒よりも短い場合、中間画像と記録媒体の密着が不十分となることで転写効率が低下する場合がある。100ミリ秒よりも長い場合、搬送速度が遅くなることで生産効率が低下する場合や、搬送距離が長くなることで装置サイズが大きくなる場合がある。
また、中間画像を介して中間転写体と記録媒体を加圧ローラーに通過させた後、冷却しながら搬送した後に剥離する機構を設けてもよいが、接触−剥離時間が長くなる。
転写工程において、記録媒体に接触する前の中間画像を加熱することが好ましい。中間画像を加熱する方法としては、中間転写体を所定の温度に加熱する方法や、別途ヒーターを設ける方法が挙げられる。記録媒体に接触する前の中間転写体の温度は、液体組成物に含有する第2の樹脂粒子の種類に応じて設定することが好ましく、中間画像の温度が、液体組成物中の第2の樹脂粒子の貯蔵弾性率が0.1MPa以下となる温度に設定することが好ましい。
また、転写工程において、中間画像に接触する前の記録媒体を所定の温度に加熱、または、冷却することが好ましい。記録媒体を加熱、または、冷却する方法としては、記録媒体をストックする容器や記録媒体を搬送する部材を所定の温度に加熱、または、冷却する方法や、別途ヒーター、または、チラーを設ける方法が挙げられる。中間画像を介して中間転写体と接触する前の記録媒体の温度は、液体組成物に含有する第2の樹脂粒子の種類に応じて設定することが好ましく、中間画像を介して中間転写体と接触する前の中間画像の温度(Ta)と記録媒体の温度(Tb)から算出される温度{(Ta+Tb)×0.5}における第2の樹脂粒子の貯蔵弾性率が1.0MPa以上となる温度に設定することが好ましい。
温度Taは、第2の樹脂粒子の融点より10℃以上高いことが好ましい。また、温度Tbは、第2の樹脂粒子の融点より50℃以上低いことが好ましい。
また、転写工程における転写ローラーの温度は、記録媒体の温度との差が10℃以内であることが好ましく、5℃以内であることが更に好ましい。
第2の樹脂粒子の貯蔵弾性率が式(1)の範囲にある場合、短い接触−剥離時間や表面粗さが粗い記録媒体においても、中間転写体の中間画像が記録媒体に転写する転写効率が高くなる。
更に、第2の樹脂粒子の貯蔵弾性率が式(1)の範囲にある場合、中間画像がない非画像部に存在する液体組成物が記録媒体に転写する転写効率も高くなる。これにより、記録媒体に転写せず中間転写体上に残存する中間画像と液体組成物の量が少なくなり、中間転写体を繰り返し用いて記録する場合のクリーニング負荷を低減できる効果もある。
<記録媒体>
本発明において、記録媒体としては、一般的な印刷に用いられる紙(キャストコート紙、アートコート紙、マットコート紙、エンボス紙、非塗工紙、上質紙、普通紙、再生紙など)だけでなく、布、プラスチック、フィルムなども広く包含される。本発明の画像記録方法に用いる記録媒体は、所望のサイズに予めカットされたものであってもよい。また、ロール状に巻かれたシートを用い、画像記録後に所望のサイズにカットされるものであってもよい。
[定着工程]
本発明において、転写工程の後に、中間画像が転写された記録媒体を定着ローラーで加圧する定着工程を有してもよい。また、定着ローラーは加熱しておくことが好ましい。加熱した定着ローラーで加圧することで、画像の堅牢性を高めることができる。また、定着ローラーの圧力、温度、表面形状を調整することで、画像部だけでなく中間転写体から記録媒体上に転写した液体組成物が存在する非画像部の平滑性を制御し、光沢性を制御することができる。
具体的には、記録媒体における画像部、非画像部に存在する第2の樹脂粒子の融点以上に加熱し、平滑性の高めることで、高光沢の画像を得られる場合がある。また、更に高温で加熱し、第2の樹脂粒子の流動性を高めて記録媒体内部に浸透させることで、転写前の記録媒体に近い光沢の画像を得られる場合がある。
[クリーニング工程]
本発明において、転写工程の後に、中間転写体の表面をクリーニングするクリーニング工程を有してもよい。中間転写体をクリーニングする方法としては、従来用いられている方法を何れも使用することができる。具体的には、洗浄液をシャワー状にして中間転写体に付与する方法、濡らしたモルトンローラを中間転写体に当接させて払拭する方法、洗浄液面に中間転写体を接触させる方法、ワイパーブレードで中間転写体の残留物を払拭する方法、各種エネルギーを中間転写体に付与する方法、及び、これらの方法を複数組み合わせた方法などが挙げられる。
以下、実施例及び比較例を用いて本発明を更に詳細に説明する。本発明は、その要旨を超えない限り、下記の実施例によって何ら限定されるものではない。尚、以下の実施例の記載において、「部」とあるのは特に断りのない限り質量基準である。
[樹脂粒子分散体の用意]
<樹脂粒子分散体P1の調製>
エチルメタクリレート18部、2,2’−アゾビス−(2−メチルブチロニトリル)2部、n−ヘキサデカン2部を混合し、0.5時間攪拌した。この混合物を、乳化剤であるNIKKOL BC20(日光ケミカルズ製)の6%水溶液78部に滴下して、1.0時間攪拌した。次に超音波照射機で超音波を5.0時間照射した。続いて、窒素雰囲気下で85℃、3時間重合反応を行い、室温冷却後にろ過して、樹脂の含有量が20.0質量%である樹脂粒子分散体P1を調製した。P1に含まれる樹脂粒子の最低造膜温度は110℃であり、平均粒径は0.2μmであった。
<樹脂粒子分散体P2〜P7の用意>
以下の表1に記載の樹脂粒子分散体を用意し、それぞれ樹脂粒子分散体P2〜P7とした。P4は表に記載の平均粒径、融点となるようにポリエチレンを合成したものである。それぞれの分散体に含まれる樹脂の含有量、樹脂粒子の平均粒径、融点及びイオン性を表1に記載した。
[インクの調製]
<顔料分散体の調製>
カーボンブラック(製品名:モナク1100、キャボット製)10部、樹脂水溶液(スチレン−アクリル酸エチル−アクリル酸共重合体、酸価150、重量平均分子量8,000、樹脂の含有量が20.0質量%の水溶液を水酸化カリウム水溶液で中和したもの)15部、純水75部を混合し、バッチ式縦型サンドミル(アイメックス製)に仕込み、0.3mm径のジルコニアビーズを200部充填し、水冷しつつ、5時間分散処理を行った。この分散液を遠心分離して、粗大粒子を除去した後、顔料の含有量が10.0質量%の顔料分散体を得た。
<インクの調製>
上記で得られた樹脂粒子分散体P1、顔料分散体及び表2に記載の各成分を混合した。これを十分撹拌して分散した後、ポアサイズ3.0μmのミクロフィルターにて加圧ろ過を行い、各インクを調製した。尚、表中の「AE100」は川研ファインケミカル製の界面活性剤アセチレノールE100である。
[液体組成物の調製]
表3に記載の各成分を混合し、これを十分撹拌して分散し、各液体組成物を調製した。尚、表中の「PAA」は、日東紡製のポリアリルアミン(PAA−01、固形分含有量15質量%)であり、「NMO」はN−メチルモルホリンN−オキシドであり、「F444」はDIC製のフッ素系界面活性剤であり、「BYK349」はビックケミー製のシリコーン系界面活性剤である。
[中間転写体の作製]
中間転写体の支持部材としてアルミニウム合金上にシリコーン系ゴムを設置した円筒形のドラムを用いた。更に、以下の方法で加水分解性有機ケイ素化合物を原料とするシロキサン化合物表面層を支持部材の表面に設けた。先ず、グリシドキシプロピルトリエトキシシランとメチルトリエトキシシランとをモル比1:1で混合し、塩酸を触媒として水溶媒中で24時間以上加熱還流を行い、加水分解性縮合物溶液を得た。次いで、加水分解性縮合物溶液をメチルイソブチルケトンにより10〜20質量%に希釈、光カチオン重合開始剤SP150(アデカ製)を固形分に対して5質量%添加してコーティング溶液を得た。プラズマ処理を行った支持部材の表面に、このコーティング溶液を塗布した。更に、UVランプによる表面露光をし、150℃にて2時間の加熱を行い、中間転写体を得た。得られた中間転写体の表面層の膜厚は約0.5μmであった。
[画像記録及び評価結果]
<中間画像の画質の評価>
上記で得られたインク及び液体組成物をインクカートリッジに充填し、表4及び5の組合せで図1の画像記録装置に装着した。先ず、上記で得られた液体組成物を、塗布ローラーを用いて、中間転写体に、樹脂粒子の付与量が表4及び5の値となるように塗布した(例えば、実施例1の場合、液体組成物1が樹脂粒子分散体(樹脂粒子の含有量が40質量%)を47.0質量%含むため、液体組成物の付与量は2.7g/mとなる。)。
次いで、中間転写体上に25℃の風を60秒あて、液体組成物に含まれる水分の少なくとも一部を蒸発させた。その中間転写体上に、インクジェット方式の記録ヘッドから、樹脂粒子の付与量が表4及び5の値となるようにインクを吐出し、中間画像を記録した。中間画像の吐出パターンは、他のインクドットと接触しない単ドット50個を1cm×1cmの範囲に形成した単ドットパターン、記録デューティが100%、300%のベタ画像を1cm×1cmの範囲に形成した100%ベタパターン、300%ベタパターンを用いた。尚、上記画像記録装置では、解像度1,200dpi×1,200dpiで1/1,200インチ×1/1,200インチの単位領域に4ngのインク滴を1滴付与する条件を、記録デューティが100%であると定義される。
中間画像の画質は、吐出パターンと中間画像の形状の差を評価した。評価基準は以下の通りである。本発明においては下記の評価基準において、AとBを好ましいレベルとし、Cを許容できないレベルとした。評価結果を表6に示す。
A:視認上問題なく、光学顕微鏡で観察しても問題ない
B:視認上問題ないが光学顕微鏡で観察すると多少の形状差が確認される
C:視認上で形状差が確認できる
<転写効率の評価>
次いで、液体除去手段により中間画像に対して25℃の風を60秒間あてた。更に、加熱機構によって中間転写体を加熱して中間画像の温度を表4及び5に示すTaとなるように調整し、少なくとも1秒間維持した。次いで、中間画像を形成した中間転写体と表4及び5に示すTbに調整した記録媒体を速度2.0m/秒で搬送しながら、25℃の加圧ローラーを用いて圧力1.5MPaで転写し、加圧ローラー通過直後に剥離した。加圧ローラーによって圧力を付与した時間が接触−剥離時間に相当し、加圧ローラーによって圧力が付与される距離が20mmであるため、接触−剥離時間は10ミリ秒である。この一連の工程を25回繰り返した後、中間転写体の表面に残存している中間画像の割合、即ち、転写残存率(%)を算出した。具体的に、転写残存率は、中間転写体を支持部材から外し、表面を画像で取り込み、中間画像が記録された面積に占める、転写されずに中間転写体に残存した中間画像の面積の割合を算出することで得た。そして、この転写残存率から、転写効率を評価した。評価基準は以下の通りである。本発明においては下記の評価基準において、AとBを好ましいレベルとし、CとDを許容できないレベルとした。評価結果を表6に示す。
A:転写残存率が3%未満であった
B:転写残存率が3%以上5%未満であった
C:転写残存率が5%以上10%未満であった
D:転写残存率が10%以上であった。
<最終画像の画質の評価>
最終画像の画質は、吐出パターンを反転した鏡像と最終画像の形状の差を評価した。評価基準は以下の通りである。本発明においては下記の評価基準において、AとBが許容できるレベルとし、Cは許容できないレベルとした。評価結果を表6に示す。
A:目視及び光学顕微鏡で観察しても目立った形状差は確認されなかった
B:目視で観察しても目立った形状差は確認されなかったが、光学顕微鏡で観察すると多少の形状差が確認された
C:目視でも目立った形状差が確認された。
尚、表中の「記録媒体1」は「OKプリンス上質(非塗工紙、坪量127.9g/m、王子製紙製)」(算術表面粗さRa:3.2μm)であり、「記録媒体2」は「特菱アート両面N(コート紙、坪量127.9g/m、三菱製紙製)」(算術表面粗さRa:0.6μm)である。また、表中の「樹脂粒子の付与量比率」は、「液体組成物中の樹脂粒子の付与量/インク中の樹脂粒子の付与量」即ち「第2の樹脂粒子の付与量/第1の樹脂粒子の付与量」を意味する。また、それぞれの実施例における、Ta、Tbに対応した液体組成物中の樹脂粒子の貯蔵弾性率E1’及びE2’を表中に記載した。E1’の値が「<5.0×10−2」になっているのは、「E1’<5.0×10−2MPa」であることを意味する。これは、本発明の実施例においては、貯蔵弾性率を動的粘弾性測定装置DVA−200(アイティー計測制御製)によって測定しているが、係る測定装置の検出限界を下回り、具体的な値が測定できなかったためである。

Claims (9)

  1. 中間転写体に液体組成物を付与する液体組成物付与工程と、前記液体組成物が付与された中間転写体にインクを付与して中間画像を形成する中間画像形成工程と、前記中間画像を記録媒体に転写する転写工程と、を有する画像記録方法において、
    前記インクが、色材と、第1の樹脂粒子と、を含有し、
    前記液体組成物が、反応剤と、下記式(1)で表わされる貯蔵弾性率の関係を満足する第2の樹脂粒子と、を含有し、
    前記中間画像形成工程における、前記中間転写体への前記第2の樹脂粒子の付与量が、0.5g/m以上5.0g/m以下であることを特徴とする画像記録方法。
    式(1):E1’≦0.1MPa、E2’≧1.0MPa
    (転写工程における転写前の中間画像の温度をTa、転写工程における転写前の記録媒体の温度をTbとしたとき、E1’は、Taにおける貯蔵弾性率を表わし、E2’は{(Ta+Tb)×0.5}における貯蔵弾性率を表す。)
  2. 前記第2の樹脂粒子の平均粒径が、0.03μm以上1.0μm以下である請求項1に記載の画像記録方法。
  3. 前記反応剤が、多価金属イオン及び有機酸から選択される少なくとも1種である請求項1又は2に記載の画像記録方法。
  4. 前記液体組成物が、フッ素系界面活性剤及びシリコーン系界面活性剤から選択される少なくとも1種を含有する請求項1乃至3の何れか1項に記載の画像記録方法。
  5. 前記中間転写体上に付与される、フッ素系界面活性剤及びシリコーン系界面活性剤の合計の付与量が、0.1g/m以上1.0g/m以下である請求項4に記載の画像記録方法。
  6. 前記中間転写体上に付与される、前記第2の樹脂粒子の付与量(g/m)が、前記第1の樹脂粒子の付与量(g/m)に対して、0.15倍以上2.80倍以下である請求項1乃至5の何れか1項に記載の画像記録方法。
  7. 前記第2の樹脂粒子が、ノニオン性樹脂粒子である請求項1乃至6の何れか1項に記載の画像記録方法。
  8. 前記転写工程において、中間画像を介して中間転写体と記録媒体が接触し、剥離するまでの時間が、1ミリ秒以上100ミリ秒以下である請求項1乃至7の何れか1項に記載の画像記録方法。
  9. 前記記録媒体の算術表面粗さRaが、1μm以上5μm以下である請求項1乃至8の何れか1項に記載の画像記録方法。
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