JP2017114112A - Apparatus ejecting liquid, method for providing medium with processing solution and image creating method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は液体を吐出する装置、媒体に対して処理液を付与する方法、画像形成方法に関する。 The present invention relates to an apparatus for ejecting liquid, a method for applying a treatment liquid to a medium, and an image forming method.
例えば連続媒体を使用する液体を吐出する装置においては、長時間にわたって安定した吐出を行うため、使用できる液体の物性に大きな制約があるものの、非浸透系の表面改質処理がなされた媒体だけでなく、浸透系の媒体も使用できることが求められる。なお、連続媒体は、ロール紙、連続紙、帳票、ウエブ媒体などと称されるものを含む。 For example, in a device that discharges liquid using a continuous medium, stable discharge over a long period of time is possible, but there are significant restrictions on the physical properties of the liquid that can be used, but only with a medium that has undergone non-permeation surface modification treatment. In addition, it is required that an osmotic medium can be used. The continuous medium includes what are called roll paper, continuous paper, forms, web media, and the like.
そこで、従来、溶媒が高速に蒸発して乾燥する高速乾燥性のインクを使用するもの(特許文献1)がある。また、高速乾燥性のインクを使用した場合に生じる長時間稼動時の吐出信頼性低下を避けるため、媒体に前処理液(プライマー)を付与して表面改質した後印刷を行うもの(特許文献2)が知られている。 Therefore, there is a conventional technique that uses a fast drying ink (Patent Document 1) in which a solvent evaporates at a high speed and is dried. In addition, in order to avoid a drop in ejection reliability during long-time operation that occurs when high-speed drying ink is used, printing is performed after surface modification by applying a pretreatment liquid (primer) to the medium (Patent Document) 2) is known.
ところで、既にコーティングがなされた媒体に更に表面改質処理液である前処理液を付与した場合、元のコーティング材料と前処理液の不整合などによって、媒体に接触する搬送ローラなどの接触部材に、粘着性を有する異物が徐々に堆積するパイリング現象が発生することがある。 By the way, when a pretreatment liquid that is a surface modification treatment liquid is further applied to a medium that has already been coated, due to a mismatch between the original coating material and the pretreatment liquid, a contact member such as a conveyance roller that contacts the medium is used. In some cases, a piling phenomenon in which sticky foreign substances gradually accumulate may occur.
パイリング現象が発生して接触部材から異物が媒体上に転移した場合には印刷品質が低下することになる。 When a piling phenomenon occurs and foreign matter is transferred from the contact member onto the medium, the print quality is deteriorated.
ところが、パイリング現象の発生要因や制御因子が良く分かっていないことに加え、装置の稼働開始からパイリングが顕在化するまでの時間も、媒体の種類や装置の稼働状況によって媒体の走行距離にして数十kmから百数十kmと大きく変化してしまうため、対応が非常に困難であるという課題がある。 However, in addition to the fact that the cause and control factors of the piling phenomenon are not well understood, the time from the start of operation of the device until the manifestation of the pile becomes the number of mileage of the medium depending on the type of medium and the operation status of the device. Since it changes greatly from 10 km to hundreds of km, there is a problem that it is very difficult to deal with.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、パイリングの発生を可及的に抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to suppress the occurrence of piling as much as possible.
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体を吐出する装置は、
媒体に対して処理液を付与する手段と、
前記媒体に付与された前記処理液を乾燥させる乾燥手段と、
前記処理液が付与された前記媒体に対して色材を含む液体を付与する手段と、
前記処理液の付与量を、前記乾燥手段による乾燥後の前記媒体のナノインデンテーション法による表面硬さが0.07GPa以上となる量に制御する手段と、を備えている
構成とした。
In order to solve the above problems, an apparatus for ejecting a liquid according to the present invention includes:
Means for applying a treatment liquid to the medium;
Drying means for drying the treatment liquid applied to the medium;
Means for applying a liquid containing a coloring material to the medium to which the treatment liquid has been applied;
And a means for controlling the amount of the treatment liquid applied so that the surface hardness of the medium after drying by the drying means is 0.07 GPa or more by the nanoindentation method.
本発明によれば、パイリングの発生を可及的に抑制することができる。 According to the present invention, occurrence of piling can be suppressed as much as possible.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図1を参照して説明する。図1は同装置の概略説明図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, an example of an apparatus for discharging a liquid according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic explanatory view of the apparatus.
この装置は、連続媒体(以下、単に「媒体」という。)10を搬入する搬入手段1と、搬入手段1から搬入された媒体10に対して前処理液を付与する前処理手段2と、媒体10に付与された前処理液を乾燥させる前処理液付与後乾燥手段3とを備えている。
The apparatus includes a carry-in means 1 for carrying in a continuous medium (hereinafter simply referred to as “medium”) 10, a pre-treatment means 2 for applying a pre-treatment liquid to the
そして、前処理液付与後乾燥手段3を通過した媒体10を印刷手段5に案内搬送する案内搬送手段4と、媒体10に対して色材を含む液体を吐出して画像を形成する印刷を行う印刷手段5と、媒体10を乾燥する乾燥手段7と、媒体10を排出する排出手段9を備えている。
Then, after the pretreatment liquid is applied, the
媒体10としては、基体の表面に少なくとも水溶性樹脂を含む表面改質処理層を成膜したものを使用している。
As the
媒体10は搬入手段1の元巻きローラ11から送り出され、搬入手段1、前処理手段2、前処理液付与後乾燥手段3、案内搬送手段4、乾燥手段7、排出手段9の各ローラによって案内、搬送されて、排出手段9の巻取りローラ91にて巻き取られる。
The
この媒体10は、前処理手段2の前処理液付与部20によって前処理液が塗布によって付与された後、前処理液付与後乾燥手段3で前処理液が乾燥されて印刷手段5に至り、搬送ガイド部材59上を液体吐出ユニット50及び後処理液吐出ユニット55に対向して搬送される。
In this
そして、液体吐出ユニット50から吐出される液体によって媒体10上に所要の画像が形成される。また、必要に応じて、後処理液吐出ユニット55から吐出される後処理液で後処理が行われる。
Then, a required image is formed on the
ここで、液体吐出ユニット50には、例えば、媒体搬送方向上流側から、4色分のフルライン型ヘッドユニット51K、51C、51M、51Y(以下、色の区別しないときは「ヘッドユニット51」という。)が配置されている。 Here, the liquid ejection unit 50 includes, for example, full-line head units 51K, 51C, 51M, 51Y for four colors from the upstream side in the medium conveyance direction (hereinafter referred to as “head unit 51” when the colors are not distinguished). .) Is arranged.
各ヘッドユニット51は、色材を含む液体を吐出する手段であり、それぞれ、搬送される媒体10に対してブラックK,シアンC、マゼンタM、イエローYの液体を吐出する。なお、色の種類及び数はこれに限るものではない。
Each head unit 51 is a means for ejecting a liquid containing a color material, and ejects black K, cyan C, magenta M, and yellow Y liquids to the conveyed
次に、前処理手段について図2を参照して説明する。図2は同前処理手段の説明図である。 Next, the preprocessing means will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram of the preprocessing means.
この前処理手段2の前処理液付与部20は、搬入手段1によって前処理手段2内に搬入(搬送)された媒体10の表面に、貯留している前処理液27を塗布する。
The pretreatment
具体的には、前処理液付与部20は、先ず、攪拌(供給)ローラ21及び薄膜化(移送)ローラ22によって、前処理液27を塗布ローラ23の表面に薄膜状に転写(転移)する。
Specifically, the pretreatment
次に、前処理液付与部20は、塗布ローラ23を回転するプラテンローラ24に押し付け、塗布ローラ23を回転する。このとき、前処理液付与部20は、塗布ローラ23とプラテンローラ24との間隙に媒体10が搬送されることで、媒体10の表面に前処理液27を塗布する。
Next, the pretreatment
また、前処理液付与部20は、圧力調整装置25を用いて、前処理液27を塗布するときのニップ圧(塗布ローラ23とプラテンローラ24とが接触する位置に作用する圧力)を制御する。
The pretreatment
これにより、前処理液付与部20は、圧力調整装置25を用いてニップ圧を変えることで、前処理液27の付与量(塗布量、膜厚、液量、付着量、乾燥付着量など)を制御(変化)することができる。
Accordingly, the pretreatment
なお、塗布ローラ23及びプラテンローラ24の回転速度を変えることで、前処理液27の付与量を制御(変化)することもできる。
Note that the application amount of the
次に、前処理液の一例について説明する。 Next, an example of the pretreatment liquid will be described.
前処理液は、水分散性着色剤粒子同士を凝集させる成分、水溶性有機溶剤、浸透剤、界面活性剤、及び水を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。 The pretreatment liquid contains a component that aggregates water-dispersible colorant particles, a water-soluble organic solvent, a penetrating agent, a surfactant, and water, and further contains other components as necessary.
−水分散性着色剤粒子同士を凝集させる成分−
水分散性着色剤粒子同士を凝集させる成分として水溶性脂肪族系有機酸を含有する。
ここで、凝集するとは水分散性着色剤粒子同士が吸着集合する意味であり、粒度分布測定装置により確認することができる。
-Components that aggregate water-dispersible colorant particles-
A water-soluble aliphatic organic acid is contained as a component for aggregating the water-dispersible colorant particles.
Here, agglomeration means that water-dispersible colorant particles adsorb and gather together, and can be confirmed by a particle size distribution measuring device.
この前処理液に、水溶性脂肪族系有機酸等のイオン性物質を加えると、水分散性着色剤の表面電荷にイオンが吸着することで表面電荷が中和されるので、分子間力による凝集作用が増強されて凝集させることができる。 When an ionic substance such as a water-soluble aliphatic organic acid is added to the pretreatment liquid, the surface charge is neutralized by adsorption of ions to the surface charge of the water-dispersible colorant. Aggregation is enhanced and aggregation is possible.
前記凝集を確認する方法としては、水分散性着色剤の濃度が5質量%のインクジェット用インク5μLを前処理液30mL加えたときに、瞬時に着色剤が凝集するかを確認する方法が挙げられる。 Examples of the method for confirming the aggregation include a method for confirming whether the colorant is instantaneously aggregated when 30 μL of the pretreatment liquid is added with 5 μL of the inkjet ink having a water-dispersible colorant concentration of 5 mass%. .
−水溶性有機溶剤−
水溶性有機溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−へキサンジオール、グリセリン、1,2,6−へキサントリオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,3−ブタントリオール、ペトリオール等の多価アルコール類;エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類;エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエ−テル類;N−メチル−2−ピロリドン、N−ヒドロキシエチル−2−ピロリドン、2−ピロリドン、1,3−ジメチルイミダゾリジノン、ε−カプロラクタム等の含窒素複素環化合物;ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド類;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等のアミン類;ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物類;プロピレンカーボネート、炭酸エチレン、γ−ブチロラクトンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
-Water-soluble organic solvent-
There is no restriction | limiting in particular as a water-soluble organic solvent, According to the objective, it can select suitably. For example, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, 1,3-butanediol, 1,3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 1,4- Butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, glycerin, 1,2,6-hexanetriol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 1,2,4-butanetriol, Polyhydric alcohols such as 1,2,3-butanetriol and petriol; ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol mono Polyhydric alcohol alkyl ethers such as chill ether, triethylene glycol monobutyl ether, tetraethylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monoethyl ether; polyhydric alcohol aryl ethers such as ethylene glycol monophenyl ether and ethylene glycol monobenzyl ether; Nitrogen-containing heterocyclic compounds such as N-methyl-2-pyrrolidone, N-hydroxyethyl-2-pyrrolidone, 2-pyrrolidone, 1,3-dimethylimidazolidinone, and ε-caprolactam; formamide, N-methylformamide, N, Amides such as N-dimethylformamide; Amines such as monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, monoethylamine, diethylamine, triethylamine; dimethyl Sulfur-containing compounds such as sulfoxide, sulfolane, thiodiethanol; propylene carbonate, ethylene carbonate, γ-butyrolactone, and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
水溶性有機溶剤の含有量は、前処理液全量に対して、5質量%〜80質量%が好ましく、10質量%〜20質量%がより好ましい。 The content of the water-soluble organic solvent is preferably 5% by mass to 80% by mass and more preferably 10% by mass to 20% by mass with respect to the total amount of the pretreatment liquid.
−浸透剤−
浸透剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノアリルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールクロロフェニルエーテル等の多価アルコールのアルキル及びアリールエーテル類;エタノール、2−プロパノール等の低級アルコール類などが挙げられる。 これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
-Penetration agent-
There is no restriction | limiting in particular as a osmotic agent, According to the objective, it can select suitably. For example, alkyl and aryl ethers of polyhydric alcohols such as diethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol monoallyl ether, diethylene glycol monophenyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monobutyl ether, tetraethylene glycol chlorophenyl ether; Examples include lower alcohols such as ethanol and 2-propanol. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
浸透剤の含有量は、前処理液全量に対して、0.1質量%〜20質量%が好ましく、0.5質量%〜10質量%がより好ましい。 The content of the penetrant is preferably 0.1% by mass to 20% by mass, and more preferably 0.5% by mass to 10% by mass with respect to the total amount of the pretreatment liquid.
−界面活性剤−
界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などが挙げられる。
-Surfactant-
Examples of the surfactant include an anionic surfactant, a nonionic surfactant, a cationic surfactant, an amphoteric surfactant, a fluorine surfactant, and a silicone surfactant.
界面活性剤の含有量は、前処理液全量に対して、0.01質量%〜3.0質量%が好ましく、0.5質量%〜2質量%がより好ましい。含有量が、0.01質量%未満であると、界面活性剤を添加した効果が得られないことがあり、3.0質量%を超えると、媒体への浸透性が必要以上に高くなり、画像濃度の低下や裏抜けが発生することがある。 0.01 mass%-3.0 mass% are preferable with respect to pretreatment liquid whole quantity, and, as for content of surfactant, 0.5 mass%-2 mass% are more preferable. When the content is less than 0.01% by mass, the effect of adding the surfactant may not be obtained. When the content exceeds 3.0% by mass, the permeability to the medium becomes higher than necessary. There may be a decrease in the image density or a show-through.
−その他の成分−
その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、防腐防黴剤、防錆剤、pH調整剤などが挙げられる。
-Other ingredients-
There is no restriction | limiting in particular as another component, According to the objective, it can select suitably, For example, antiseptic / antifungal agent, a rust preventive agent, a pH adjuster etc. are mentioned.
防腐防黴剤としては、例えば、デヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、2−ピリジンチオール−1−オキサイドナトリウム、イソチアゾリン系化合物、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウムなどが挙げられる。 Examples of antiseptic / antifungal agents include sodium dehydroacetate, sodium sorbate, 2-pyridinethiol-1-oxide sodium, isothiazoline-based compounds, sodium benzoate, and sodium pentachlorophenol.
防腐防黴剤の含有量は、前記前処理液全量に対して、0.01質量%〜3.0質量%が好ましく、0.5質量%〜2質量%がより好ましい。 The content of the antiseptic / antifungal agent is preferably 0.01% by mass to 3.0% by mass and more preferably 0.5% by mass to 2% by mass with respect to the total amount of the pretreatment liquid.
防錆剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオジグリコール酸アンモン、ジイソプロピルアンモニウムニトライト、四硝酸ペンタエリスリトール、ジシクロヘキシルアンモニウムニトライトなどが挙げられる。 Examples of the rust preventive include benzotriazole, acidic sulfite, sodium thiosulfate, ammonium thiodiglycolate, diisopropylammonium nitrite, pentaerythritol tetranitrate, dicyclohexylammonium nitrite and the like.
防錆剤の含有量は、前記前処理液全量に対して、0.01質量%〜3.0質量%が好ましく、0.5質量%〜2質量%がより好ましい。 0.01 mass%-3.0 mass% are preferable with respect to the said pretreatment liquid whole quantity, and, as for content of a rust preventive agent, 0.5 mass%-2 mass% are more preferable.
pH調整剤としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属元素の水酸化物、水酸化アンモニウム、第4級アンモニウム水酸化物、第4級ホスホニウム水酸化物、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩、ジエタノールアミン、トリエタノ−ルアミン等のアミン類、硼酸、塩酸、硝酸、硫酸、酢酸などが挙げられる。 Examples of pH adjusters include hydroxides of alkali metal elements such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, and potassium hydroxide, ammonium hydroxide, quaternary ammonium hydroxide, quaternary phosphonium hydroxide, and carbonate. Examples thereof include alkali metal carbonates such as lithium, sodium carbonate and potassium carbonate, amines such as diethanolamine and triethanolamine, boric acid, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid and acetic acid.
pH調整剤の含有量は、前記前処理液全量に対して、0.01質量%〜3.0質量%が好ましく、0.5質量%〜2質量%がより好ましい。 0.01 mass%-3.0 mass% are preferable with respect to the said pretreatment liquid whole quantity, and, as for content of a pH adjuster, 0.5 mass%-2 mass% are more preferable.
次に、前処理液付与後乾燥手段3について前述した図1を参照して説明する。 Next, the post-application liquid drying means 3 will be described with reference to FIG.
前処理液付与後乾燥手段3は、ヒートローラ31、32を有している。 The drying means 3 after applying the pretreatment liquid has heat rollers 31 and 32.
これにより、前処理液27を塗布(付与)された媒体10は搬送ローラによってヒートローラ31、32に搬送される。ヒートローラ31、32は50℃〜100℃の高温に熱せられており、前処理液27を付与された媒体10は、ヒートローラ31、32からの接触伝熱によって水分が蒸発して乾燥される。
Thereby, the medium 10 coated (applied) with the
次に、この装置の制御手段の概要について図3ないし図5を参照して説明する。図3は同制御手段のブロック説明図、図4は同制御手段を構成する上位装置のブロック説明図、図5は同制御手段を構成する出力制御装置のブロック説明図である。 Next, an outline of the control means of this apparatus will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a block explanatory diagram of the control means, FIG. 4 is a block explanatory diagram of a host device constituting the control means, and FIG. 5 is a block explanatory diagram of an output control apparatus constituting the control means.
制御部700は、ホスト側から印刷ジョブデータを受信して処理し、出力制御装置500に転送する上位装置600と、上位装置600から印刷画像データを受領して印刷に係わる制御を行う出力制御装置500とで構成される。
The
上位装置600は、処理時間を要するRIP(Raster Image Processor)処理を行う。出力制御装置500は印刷処理を行う。
The
上位装置600は、ホスト装置から出力される印刷ジョブデータ(ジョブデータ、印刷データ)に基づいて、RIP(Raster Image Processor)処理を行う装置である。すなわち、上位装置600は、印刷ジョブデータに基づいて、各色に対応するビットマップデータである印刷画像データを作成する。
The
また、上位装置600は、印刷ジョブデータ及びホスト装置の情報などに基づいて、印刷動作を制御するためのデータである制御情報データを作成する。ここで、制御情報データとは、印刷条件(印刷形態、印刷種別、給排紙情報、印刷面順、印刷用紙サイズ、印刷画像データのデータサイズ、解像度、紙種情報、階調、色情報及び印刷を行うページ数の情報など)に関するデータを含む。
The
ここで、上位装置600は、図4に示すように、CPU601、ROM602、RAM603、HDD604、外部I/F605、画像データ用I/F606、制御情報用I/F607などを有する。
Here, as shown in FIG. 4, the
そして、外部I/F605を介してホスト装置から印刷ジョブデータを受領して、YMCKのビットマップデータを生成し、生成した各色のビットマップデータをRAM603に書き出し、各色のビットマップデータを圧縮して符号化し、HDD604に一旦格納する。
Then, print job data is received from the host device via the external I /
その後、印刷動作が開始されるときに、各色のビットマップデータを復号化して一時的にRAM603に書き込み、各色のビットマップデータを読み出し、各色の印刷画像データとして、画像データ用I/F606を介して、出力制御装置500側に転送する。
Thereafter, when the printing operation is started, the bitmap data of each color is decoded and temporarily written in the
また、印刷動作の進行などに応じて、出力制御装置500との間で、制御情報用I/F607を介して、制御情報データの送受信を行う。
Also, control information data is transmitted / received to / from the
出力制御装置500は、図5に示すように、装置全体の制御を司るCPU511、ROM512、RAM513、I/Oななどを含むマイクロコンピュータ501Aと、画像メモリと、通信インタフェースなどで構成した主制御部(システムコントローラ)501を備えている。
As shown in FIG. 5, the
主制御部501は、上位装置600から転送される印刷画像データ及び印刷情報データに基づいて媒体10に画像を形成するために、印刷制御部502に印刷画像データを送出する。
The
印刷制御部502は、主制御部501から受領したが印刷画像データをシリアルデータで転送するとともに、この印刷用データの転送及び転送の確定などに必要な転送クロックやラッチ信号、制御信号などをヘッドドライバ503に出力する。
The
また、印刷制御部502は、内部ROMに格納されている共通駆動波形のパターンデータをD/A変換するD/A変換器及び電圧増幅器、電流増幅器等で構成される駆動波形生成部を含み、1の駆動パルス或いは複数の駆動パルスで構成される駆動波形をヘッドドライバ503に対して出力する。
Further, the
ヘッドドライバ503は、シリアルに入力される1つのヘッドユニット51に相当する印刷画像データに基づいて印刷制御部502から与えられる駆動波形を構成する駆動パルスを選択して圧力発生手段に対して与えて液体を吐出させる。このとき、駆動波形を構成するパルスの一部又は全部或いはパルスを形成する波形要素の全部又は一部を選択することによって、例えば、大滴、中滴、小滴など、大きさの異なるドットを打ち分けることができる。
The
主制御部501は、モータドライバ504を介して、搬入手段1の元巻きローラ11、搬入手段1、前処理手段2、前処理液付与後乾燥手段3、案内搬送手段4、乾燥手段7及び排出手段9の各ローラ、排出手段9の巻取りローラ91などの各ローラ類510を駆動するモータ群505を駆動制御する。なお、駆動力はすべてのローラに与える必要はない。
The
主制御部501は、前処理液付与制御部521に対して前処理液27の付与量(塗布量)の情報を与える。前処理液付与制御部521は、受領した付与量で前処理液27が付与されるように前処理液付与部20の圧力調整装置25による加圧力を変化させる。
The
主制御部501は、前処理液付与後乾燥制御部531に対して前処理液27が付与された媒体10の乾燥温度の情報を与える。前処理液付与後乾燥制御部531は、受領した乾燥温度になるように前処理液付与後乾燥手段3のヒートローラ31,32の温度制御を行う。
The
主制御部501は、環境湿度を検出する湿度センサ508、その他各種センサからなるセンサ群506からの検出信号を入力し、また、操作部507との間で各種情報の入出力及び表示情報のやり取りを行う。
The
次に、パイリング現象の発生要因について説明する。 Next, the cause of the pyring phenomenon will be described.
装置内でパイリングした異物を赤外分光法などで分析したところ、使用したコート紙のコート層成分であることが判明した。また、コート紙のコート層でバインダーとして用いられる澱粉成分が前処理液の溶剤によって可塑化され、粘着性を持った状態で搬送部材に付着していることも判明した。 Analysis of the foreign material that had been piled in the apparatus by infrared spectroscopy revealed that it was a coating layer component of the coated paper used. It was also found that the starch component used as a binder in the coat layer of the coated paper was plasticized by the solvent of the pretreatment liquid and adhered to the conveying member in a sticky state.
このことより、コーティングが施された媒体に対して前処理液を付与して更に表面改質を行った場合に発生するパイリング現象は、前処理液中の水分や水溶性溶剤により既存のコート層(表面改質処理層)中のバインダー樹脂、特に澱粉やポリビニルアルコールなどの水溶性樹脂が軟化し、印刷が進むことで、媒体表面の顔料とともに磨耗(脱落)し、接触部材上に堆積するものであることが分かる。 As a result, the piling phenomenon that occurs when the surface treatment is further performed by applying the pretreatment liquid to the coated medium is caused by the existing coating layer due to the moisture in the pretreatment liquid and the water-soluble solvent. The binder resin in the (surface modification treatment layer), especially water-soluble resins such as starch and polyvinyl alcohol, soften and progress with printing so that it is worn (dropped) together with the pigment on the surface of the medium and deposited on the contact member It turns out that it is.
ただし、実際の装置内で発生したパイリング物質の総重量から既存の表面改質処理層がどの程度磨耗したのか推算すると、表層の数十〜数百オングストロームが磨耗し堆積していると予測される結果であった。これは、磨耗量としては極めて微量であり、既存の表面改質処理層自体を分析して磨耗状態を定量化・予測するのは非常に困難である。 However, if it is estimated how much the existing surface modification layer is worn from the total weight of the pyring substances generated in the actual device, it is predicted that tens to hundreds of angstroms of the surface layer are worn and deposited. It was a result. This is an extremely small amount of wear, and it is very difficult to quantify and predict the wear state by analyzing the existing surface modification layer itself.
次に、本実施形態における前処理液の付与量の制御について説明する。 Next, control of the application amount of the pretreatment liquid in the present embodiment will be described.
本実施形態においては、媒体10に付与する処理液27の付与量を、処理液27が乾燥した後の媒体10のナノインデンテーション法による表面硬さが0.07GPa以上となる量としている。
In this embodiment, the application amount of the
この場合、処理液27が乾燥した後の媒体10のナノインデンテーション法による弾性率が4GPa以上となることが好ましい。
In this case, it is preferable that the elastic modulus of the medium 10 after the
さらに、表面硬さ及び弾性率は、媒体10の最表層から500nmの深さで測定した値であることが好ましい。 Furthermore, the surface hardness and the elastic modulus are preferably values measured at a depth of 500 nm from the outermost layer of the medium 10.
媒体10の表面硬さはナノインデンテーション法により測定して求めている。この測定は、例えば、ナノインデンター(Hysitron社製TI 950 TriboIndenter)などを用いて行うことができる。 The surface hardness of the medium 10 is determined by measurement by a nanoindentation method. This measurement can be performed using, for example, a nanoindenter (TI 950 TriboIndenter manufactured by Hystron).
ここで、ナノインデンテーション法による硬さ及び弾性率の測定について図6を参照して説明する。図6はナノインデンテーション法により硬さ及び弾性率を測定する測定方法の一例の説明に供する模式的説明図である。 Here, the measurement of hardness and elastic modulus by the nanoindentation method will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic explanatory diagram for explaining an example of a measurement method for measuring hardness and elastic modulus by the nanoindentation method.
ナノインデンテーション法による硬さの測定は、微小なダイヤモンド圧子を薄層に押し込みながら荷重と押し込み深さ(変位量)の関係を測定し、測定値から塑性変形硬さを算出する方法である。 The hardness measurement by the nanoindentation method is a method of calculating the plastic deformation hardness from the measured value by measuring the relationship between the load and the indentation depth (displacement amount) while pushing a minute diamond indenter into the thin layer.
具体的には、図6に示すように、媒体10は、基体10Aの表面に少なくとも水溶性樹脂を含む表面改質処理層としてのコート層10Bを成膜したものであり、この媒体10に対して前処理液27を付与して乾燥することで、コート層20B上に前処理液の層(前処理層という。)27Aが成膜されている。
Specifically, as shown in FIG. 6, the medium 10 is obtained by forming a
そこで、トランスデューサー131と先端形状が正三角形のダイヤモンドBerkovich圧子132を用いて、μNオーダーの荷重を加えながら、ナノメートルの精度で媒体10の最表面の変位量を測定する。
Accordingly, the displacement amount of the outermost surface of the medium 10 is measured with nanometer accuracy while applying a load of μN order using the
このナノインデンテーション法により硬さ及び弾性率を測定したときに得られる典型的な荷重−変位曲線を図7に示している。 FIG. 7 shows a typical load-displacement curve obtained when the hardness and elastic modulus are measured by the nanoindentation method.
次に、図8を参照して硬さ(硬さ)の算出について説明する。図8は試料である媒体に圧子を接触させた負荷をかけたとき及び圧子を離間させて除荷したときの媒体の表面プロファイルを説明する説明図である。 Next, calculation of hardness (hardness) will be described with reference to FIG. FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the surface profile of the medium when a load in which the indenter is brought into contact with the medium as the sample is applied and when the load is removed by separating the indenter.
ここで、媒体10のナノインデンテーション法による表面硬さHは、次の(1)式から求めることができる。 Here, the surface hardness H of the medium 10 by the nanoindentation method can be obtained from the following equation (1).
なお、(1)式において、Pmaxは、圧子に加えられた最大荷重であり、Aはそのときの圧子と試料(媒体)間の接触射影面積である。 In equation (1), Pmax is the maximum load applied to the indenter, and A is the contact projection area between the indenter and the sample (medium) at that time.
接触射影面積Aは、図8におけるhcを用いて、次の(2)式で表すことができる。 The contact projection area A can be expressed by the following equation (2) using hc in FIG.
ここで、hcは、図8に示すように、接触点の周辺表面の弾性へこみにより、全体の押し込み深さhより浅くなり、次の(3)式で表される。 Here, as shown in FIG. 8, hc becomes shallower than the entire indentation depth h due to the elastic dent on the peripheral surface of the contact point, and is expressed by the following equation (3).
ここで、hsは、弾性によるへこみの量であり、圧子132の押し込み後の荷重曲線の勾配(図7の勾配S)と圧子の形状から、次の(4)式で表される。
Here, hs is the amount of indentation due to elasticity, and is expressed by the following equation (4) from the gradient of the load curve after the
ここで、εは圧子132の形状に関する定数で、Berkovich圧子では0.75である。
Here, ε is a constant related to the shape of the
また、複合弾性率Erは、次の(5)から求められる。 The composite elastic modulus Er is obtained from the following (5).
このような測定装置を用いて硬さと弾性率を測定することができる。 Hardness and elastic modulus can be measured using such a measuring device.
測定条件は、次のとおりである。
測定機:(Hysitron社製TI 950 TriboIndenter)
測定圧子:先端形状が正三角形のダイヤモンドBerkovich圧子
測定環境:23℃、60%RH
測定試料:1cm×1cmの大きさに媒体を切断し、厚み2mmのSUS板上に固定
押し込み速度:20nm/s
The measurement conditions are as follows.
Measuring instrument: (TI 950 TriboIndenter manufactured by Hysitron)
Measuring indenter: Diamond Berkovich indenter with an equilateral triangular tip Measurement environment: 23 ° C., 60% RH
Measurement sample: The medium is cut into a size of 1 cm × 1 cm and fixed on a SUS plate having a thickness of 2 mm. Indentation speed: 20 nm / s
なお、測定は、各試料ともランダムに4点測定し、その平均値をナノインデンテーション法により測定した硬さ(硬度)、弾性率とした。 In addition, measurement measured 4 points | pieces at random for each sample, and made the average value the hardness (hardness) measured by the nanoindentation method, and the elasticity modulus.
従前から物質の表面硬さを測定する方法としては、ピッカース硬さ試験法をはじめとしてさまざまな方法があるが、いずれも加重が大きすぎたり、押し込み深さが深すぎるなどの問題がある。 Conventionally, there are various methods for measuring the surface hardness of a substance, such as the Pickers hardness test method, but there are problems such as excessive load and excessive indentation depth.
特に、コート紙のように全体が柔らかい物質の表面硬さを正確に測るのはナノインデンテーション以外の方法では非常に困難である。また、パイリングはコート層の表面の数十から数百オングストロームの磨耗が長時間蓄積して発生すると考えられるため、メカニズムを理解するためにはごく最表面の物性のみを正確に測定する必要がある。 In particular, it is very difficult to accurately measure the surface hardness of a substance that is soft as a whole, such as coated paper, by a method other than nanoindentation. In addition, since it is thought that wear of tens to hundreds of angstroms of the surface of the coating layer accumulates for a long time, it is necessary to accurately measure only the physical properties of the very top surface in order to understand the mechanism. .
本発明が抑制しようとするパイリングの発生メカニズムは凝着摩耗現象であると捉えることができ、次のように考えることができる。 The generation mechanism of the pile to be suppressed by the present invention can be regarded as an adhesive wear phenomenon, and can be considered as follows.
つまり、一般に硬いものと柔らかいものが接触して生じる凝着磨耗現象は、柔らかい物質の表面が固い物質の表面に融着したり、柔らかい物質がスカッフィング(引っかき)されたりして生じるとされる。 That is, generally, the adhesive wear phenomenon that occurs when a hard object and a soft object come into contact with each other is caused by fusing the surface of a soft substance to the surface of a hard substance, or by scuffing a soft substance.
ここで、硬い部材は装置内部の媒体の印字面(画像形成面)に接触してパイリングが発生する部材、すなわち、搬送ローラなどに代表される接触部材であり、柔らかい側は前処理液27が付与され乾燥された後の媒体10の表面となる。 Here, the hard member is a member that generates a pile due to contact with the printing surface (image forming surface) of the medium inside the apparatus, that is, a contact member typified by a conveyance roller. It becomes the surface of the medium 10 after being applied and dried.
媒体10の搬送経路に利用されるローラは研磨加工などが施されているものの、数μmレベルの凹凸を有しており、媒体10はミクロ的には凸部によって支持され、接触したときの摩耗の接触点として働く。 Although the roller used for the conveyance path of the medium 10 has been subjected to polishing processing or the like, it has unevenness of several μm level, and the medium 10 is supported by a convex portion on a micro level, and wear when contacted. Work as a contact point.
摩耗理論に基づけば、このとき媒体10の表面硬さが低いほど接触部材との接着結合性が増し、凸部の掘り起こしによるせん断応力が働いたときに摩耗粒子が発生しやすくなる。また、媒体10の表面の粘性が高いほど、接触部材の凸部接触点による掘り起こしのときに発生するエネルギーが表面の塑性変形に費やされやすく、表面から摩耗粉が引きちぎられやすい。 Based on the wear theory, at this time, the lower the surface hardness of the medium 10, the higher the adhesive bondability with the contact member, and the more easily the wear particles are generated when the shear stress due to the digging of the convex portion is applied. In addition, as the viscosity of the surface of the medium 10 is higher, the energy generated when digging up by the convex contact point of the contact member is more easily spent on plastic deformation of the surface, and wear powder is more easily torn off from the surface.
また、媒体10の表面硬さや粘性だけでなく、接触する硬い側の部材の表面粗さも重要な因子となる。 Further, not only the surface hardness and viscosity of the medium 10 but also the surface roughness of the member on the hard side that comes into contact is an important factor.
接触部材であるローラの凸部は、媒体10と接触したときの摩耗の接触点として働くが、この凹凸が大きいほど、凸部が表面改質処理層表面に刺さるような働きをしやすく、摩耗現象が生じるときの表面の掘り起こし作用、すなわち、スカッフイングを助長することになる。 The convex part of the roller, which is a contact member, acts as a contact point for wear when contacting the medium 10, but the larger this irregularity, the easier it is for the convex part to pierce the surface of the surface modification treatment layer. The surface digging action when the phenomenon occurs, that is, scuffing is promoted.
媒体10は弾性体であり、ミクロ的に見ると、搬送時には一定のテンション下で常にミクロな振動をしながら搬送されており、接触点は常に摩擦されるような動きをしているため、接触点周辺では常に凝着摩耗現象が発生し、媒体10の表面改質処理層の最表面物性が摩耗現象、すなわち、パイリング現象の大きな要因となるのである。 The medium 10 is an elastic body, and when viewed microscopically, the medium 10 is always conveyed with a microscopic vibration under a constant tension at the time of conveyance, and the contact point always moves so as to be rubbed. Adhesive wear phenomenon always occurs in the vicinity of the point, and the outermost surface physical property of the surface modification layer of the medium 10 becomes a major factor of wear phenomenon, that is, the pyring phenomenon.
そこで、媒体10の表面物性を本発明の範囲に制御することで、パイリングの発生を防ぐことができる。 Therefore, by controlling the surface properties of the medium 10 within the range of the present invention, it is possible to prevent the occurrence of pyring.
また、装置運転時のコート層表面物性が本発明の範囲に入らないものについては、数十キロや数百キロの実運転をしないでも、パイリングが発生する媒体や運転条件であると判断できる。また、この結果に基づいて、後述するような方法を用いて、パイリングが発生しない条件を設定して運用することも可能となるのである。 In addition, when the physical properties of the coat layer surface during the operation of the apparatus do not fall within the scope of the present invention, it can be determined that the medium and the operating conditions cause the pile without performing the actual operation of several tens or hundreds of kilometers. Further, based on this result, it is possible to set and operate conditions under which no piling occurs using a method as described later.
一般にオフセット用紙のコート層(表面改質処理層)は、コート紙の種類によってさまざまであるが、A2コートと呼ばれるグレードのものは、概ね10μmの厚みを持っている。パイリングが発生するコート紙も、パイリングが発生しないコート紙も、その厚みはほぼ同じである。 In general, the coating layer (surface modification layer) of offset paper varies depending on the type of coated paper, but the grade called A2 coat has a thickness of about 10 μm. The thickness of the coated paper in which piling occurs is the same as that of the coated paper in which piling does not occur.
一方、100km通紙したときに発生するパイリング量は、接触部材の面積25cm2あたりで0.1g近辺であった。装置内の接触部材(ローラ)の本数と通紙の幅から換算すると、表層の0.001μm(=1nm)が削れている計算になる。 On the other hand, the amount of pile generated when 100 km of paper was passed was around 0.1 g per 25 cm 2 area of the contact member. When converted from the number of contact members (rollers) in the apparatus and the width of the sheet passing, the calculation is such that 0.001 μm (= 1 nm) of the surface layer is scraped.
そこで、パイリングの発生有無を判断するために必要なコート層物性の測定深さについて検討を行った。 Therefore, the measurement depth of the physical properties of the coating layer necessary for determining the occurrence of piling was examined.
図9はパイリングが発生しないコート紙と、100km走行を行うとパイリングが発生する用紙について、深さ500nmの部分でナノインデンテーション法により硬さを計測した結果である。 FIG. 9 shows the results of measuring the hardness of a coated paper that does not generate a pile and a paper that generates a pile when traveling 100 km by a nanoindentation method at a depth of 500 nm.
この結果、パイリングが発生しないコート紙とパイリングが発生するコート紙とで、負荷曲線、除荷曲線に明瞭な違いがあることが判明した。 As a result, it was found that there is a clear difference in the load curve and the unload curve between the coated paper where no piling occurs and the coated paper where the piling occurs.
コート紙のコート層に、過剰の前処理液を塗布して乾燥すると、通常塗布量の場合に比べてコート層の強度が低下してゆくこと、さらに、長時間乾燥を続けると、強度が通常の塗布量のものまで回復することも確認された。 When an excess pretreatment liquid is applied to the coated layer of the coated paper and dried, the strength of the coated layer will decrease compared to the case of normal coating amount. It was also confirmed that the amount recovered was as much as possible.
媒体のコート層の強度低下は前処理液の塗布と乾燥に伴って発生し、その塗布量(付与量)と乾燥強度に依存することが図10に示すように判明している。 As shown in FIG. 10, it is found that the strength reduction of the coating layer of the medium occurs with the application and drying of the pretreatment liquid and depends on the coating amount (application amount) and the drying strength.
したがって、前処理液の付与量を調整する(制御する)ことによって、パイリングの発生を抑制することができる。 Therefore, the occurrence of piling can be suppressed by adjusting (controlling) the application amount of the pretreatment liquid.
すなわち、媒体の表面硬さが低下した場合は、前処理液の付与量を少なくすることで、パイリングの発生を防ぐことが可能となる。 That is, when the surface hardness of the medium is reduced, it is possible to prevent the occurrence of piling by reducing the amount of pretreatment liquid applied.
また、乾燥強度を強くすることで、表面硬さを上げ、パイリングの発生を防ぐことも可能である。なお、乾燥強度とは、乾燥温度と乾燥時間で規定され値である。 Further, by increasing the dry strength, it is possible to increase the surface hardness and prevent the occurrence of piling. The drying strength is a value defined by the drying temperature and the drying time.
このとき、乾燥の強度の調節は、乾燥の温度を上げることや、通紙の線速を下げて、乾燥手段3の通過時間(乾燥時間)を長く取ることなどでも良い。 At this time, the drying strength may be adjusted by increasing the drying temperature or decreasing the linear speed of paper passing to increase the passage time (drying time) of the drying means 3.
次に、制御手段による制御の一例について図11のフロー図を参照して説明する。 Next, an example of control by the control means will be described with reference to the flowchart of FIG.
ここでは、搬入手段1によって媒体10を搬入し、前処理手段2によって媒体10に対して前処理液27を付与させ、前処理液付与後乾燥手段3によって前処理液27を乾燥させる。
Here, the medium 10 is carried in by the carrying-in means 1, the
その後、一旦装置を停止し、目的とする印刷(画像形成)を開始する前に、媒体10の表面物性を測定して、物性値が所要の値である(判定OK)か否かを判別する。 Thereafter, before the apparatus is temporarily stopped and the intended printing (image formation) is started, the surface physical properties of the medium 10 are measured to determine whether or not the physical property values are the required values (determination OK). .
ここで、判定OKであるときには、そのまま印刷手段5によって画像を形成し、画像が形成された媒体10である被処理物を排出手段9に排出させる。 Here, when the determination is OK, the printing unit 5 forms an image as it is, and the object to be processed which is the medium 10 on which the image is formed is discharged to the discharge unit 9.
一方、判定OKでないときには、調整可能であるか否かを判別する。 On the other hand, when the determination is not OK, it is determined whether or not adjustment is possible.
そして、調整可能であれば、前処理液付与後乾燥手段3のヒートローラ31、32の出力を調整し、あるいは、媒体10の線速を変更して、前処理液27を付与する処理に戻る。
If adjustment is possible, the output of the heat rollers 31 and 32 of the drying means 3 after applying the pretreatment liquid is adjusted, or the linear velocity of the medium 10 is changed to return to the process of applying the
これに対し、調整可能でなければ、装置を停止し、警報を報知する。 On the other hand, if it is not adjustable, the apparatus is stopped and an alarm is notified.
具体的には、目的とする印刷を開始する前に、テストチャートを印刷して、スキャナなどで読み取り、ヘッドシェーディング補正をかけて再度テストチャートを印刷、確認してから目的とする印刷を開始する。このとき、媒体10(例えばコート紙)の硬さもチェックし、乾燥手段の温度を最適化してから目的とする印刷をスタートする。ここで、乾燥温度などのパラメーターを限界値まで設定してもコート層の固さ(硬度)が規定値以上にならない場合、警報を出してリスクを告知し、オペレーターに判断を委ねるようにしている。 Specifically, before starting target printing, print a test chart, read it with a scanner, etc., print head heads with shading correction, print and check the test chart again, and then start target printing . At this time, the hardness of the medium 10 (for example, coated paper) is also checked, and the target printing is started after the temperature of the drying means is optimized. Here, if the hardness (hardness) of the coating layer does not exceed the specified value even if parameters such as the drying temperature are set to the limit values, an alarm is issued to notify the risk, and the operator is left to judge. .
本実施形態では、使用する媒体10の物性(例えば、紙材料物性、紙厚、坪量)を上位装置600に入力することで、印刷を行ったときの浸透性などが算出され、最適な前処理液の付与量が算出される。そして、この算出された前処理液付与量の情報は、上位装置600から制御情報(印刷情報データ)として出力制御装置500の主制御部501に与えられる。
In this embodiment, by inputting the physical properties of the medium 10 to be used (for example, physical properties of paper material, paper thickness, basis weight) to the
主制御部501は、前処理液付与量の情報を前処理液付与制御部521に与えることで、前処理液付与制御部521は前処理液付与量を前処理液付与部20のニップ圧に変換して圧力調整装置25を当該ニップ圧が得られるように調整制御する。
The
これにより、指定された付与量で前処理液付与部20によって前処理液27が媒体10に付与される。このときの付与量は、前述したように、当該媒体10を付与した前処理液27が乾燥した後の媒体10のナノインデンテーション法による表面硬さが0.07GPa以上となる量である。
As a result, the
これにより、パイリングの発生を可及的に抑制することができる。 Thereby, generation | occurrence | production of piling can be suppressed as much as possible.
なお、前処理液の付与量は、予め媒体の種類ごとに主制御部501内あるいは出力制御装置500内に含まれる記憶手段に格納保持しておき、媒体10の種類が指定されることで、格納保持されている前処理液の付与量を読みだして、当該付与量になるように前処理液付与部20を制御することもできる。
Note that the amount of pretreatment liquid applied is stored and held in advance in the storage unit included in the
また、予め媒体の種類ごとに浸透性に関する情報を主制御部501内あるいは出力制御装置500内に含まれる記憶手段に格納保持しておき、媒体10に種類が指定されることで、当該媒体の浸透性に関する情報を読み出し、その浸透性の数値から前処理液の付与量を算出するようにすることもできる。
In addition, information on permeability for each type of medium is stored and held in advance in a storage unit included in the
また、付与量は塗布ローラ23の回転速度によって調整してもよい。この場合、前処理液付与制御部521は、前処理液付与部20のプラテンローラ24の回転速度を制御できる構成とし、前処理液付与制御部521は与えられた前処理液の付与量に関する情報に従ってプラテンローラ24の回転速度を制御する。
Further, the application amount may be adjusted by the rotation speed of the
また、前処理液の付与量は浸透性に関する情報以外に、媒体上での液体の凝集性に関係する物性値であれば、他の物性に従って定めることもできる。 In addition to the information on permeability, the amount of pretreatment liquid applied can be determined according to other physical properties as long as the physical properties are related to the cohesiveness of the liquid on the medium.
このようにして、処理液の付与量を、処理液が乾燥した後の媒体のナノインデンテーション法による表面硬さが0.07GPa以上となる量に制御している。 In this way, the amount of the treatment liquid applied is controlled to an amount such that the surface hardness of the medium after the treatment liquid is dried by the nanoindentation method is 0.07 GPa or more.
したがって、本発明に係る媒体に処理液を付与する方法では、処理液が乾燥した後の媒体のナノインデンテーション法による表面硬さが0.07GPa以上になる量の処理液を付与する。また、本発明に係る画像形成方法では、処理液が乾燥した後のナノインデンテーション法による表面硬さが0.07GPa以上である媒体に対して液体を付与して画像を形成する。 Therefore, in the method of applying the treatment liquid to the medium according to the present invention, the treatment liquid is applied in such an amount that the surface hardness of the medium after the treatment liquid is dried by the nanoindentation method is 0.07 GPa or more. In the image forming method according to the present invention, an image is formed by applying a liquid to a medium having a surface hardness of 0.07 GPa or more by a nanoindentation method after the treatment liquid is dried.
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。 Next, specific examples of the present invention will be described.
(調製例1)
<前処理液の調製>
下記の組成を一時間攪拌して均一に混合した。得られた混合液に対して合計100質量%となるように残量の水を添加し、一時間撹拌した。次いで、平均孔径0.8μmのセルロースアセテートメンブランフィルターにて加圧濾過し、粗大粒子を除去して、前処理液A1を調製した。
(Preparation Example 1)
<Preparation of pretreatment liquid>
The following composition was stirred for 1 hour and mixed uniformly. The remaining amount of water was added to the obtained mixed solution so as to be 100% by mass in total and stirred for 1 hour. Subsequently, pressure filtration was performed with a cellulose acetate membrane filter having an average pore diameter of 0.8 μm to remove coarse particles, thereby preparing a pretreatment liquid A1.
〔前処理液の組成〕
・1,3−ブタンジオール・・・10質量%
・L−乳酸・・・15質量%
・フッ素系界面活性剤(ポリフォックスPF−151N、ダイキン工業社製)・・・0.05質量%
・消泡剤(シリコーンKM−72F、信越シリコーン社製)・・・0.05質量%
・2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール・・・0.1質量%
・N,N−ジエチルエタノールアミン・・・23.42質量%
・乳酸カルシウム・・・5質量%
・界面活性剤(RF−O−ポリオキシエチレンエーテル、ネオス社製、フタージェント251)・・・0.1質量%
・ポリエーテル変性シリコーン化合物(KF−643、信越化学工業社製)・・・1質量%
・防黴剤(1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オン・ジプロピレングリコール20%水溶液、アーチ・ケミカルズ・ジャパン社製、Proxel GXL)・・・0.05質量%
・1,2,3−ベンゾトリアゾール・・・0.1質量%
・イオン交換水・・・残量
[Composition of pretreatment liquid]
・ 1,3-butanediol: 10% by mass
・ L-lactic acid: 15% by mass
-Fluorosurfactant (Polyfox PF-151N, manufactured by Daikin Industries) ... 0.05% by mass
-Antifoaming agent (silicone KM-72F, manufactured by Shin-Etsu Silicone) 0.05% by mass
・ 2-Amino-2-ethyl-1,3-propanediol ... 0.1% by mass
・ N, N-diethylethanolamine: 23.42% by mass
・ Calcium lactate: 5% by mass
Surfactant (RF-O-polyoxyethylene ether, manufactured by Neos, Footage 251) ... 0.1% by mass
-Polyether-modified silicone compound (KF-643, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) ... 1% by mass
Antifungal agent (1,2-benzisothiazolin-3-
・ 1,2,3-benzotriazole ... 0.1% by mass
・ Ion exchange water
(調製例2)
<シアン顔料分散体の調製>
機械式攪拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管、及び滴下ロートを備えた1Lフラスコ内を十分に窒素ガスで置換した後、スチレン11.2g、アクリル酸2.8g、ラウリルメタクリレート12.0g、ポリエチレングリコールメタクリレート4.0g、スチレンマクロマー(東亜合成株式会社製、商品名:AS−6)4.0g、及びメルカプトエタノール0.4gを仕込み、65℃に昇温した。
(Preparation Example 2)
<Preparation of cyan pigment dispersion>
After sufficiently replacing the inside of the 1 L flask equipped with a mechanical stirrer, thermometer, nitrogen gas introduction tube, reflux tube, and dropping funnel with nitrogen gas, 11.2 g of styrene, 2.8 g of acrylic acid, 12.0 g of lauryl methacrylate Then, 4.0 g of polyethylene glycol methacrylate, 4.0 g of styrene macromer (manufactured by Toa Gosei Co., Ltd., trade name: AS-6) and 0.4 g of mercaptoethanol were charged and heated to 65 ° C.
次に、スチレン100.8g、アクリル酸25.2g、ラウリルメタクリレート108.0g、ポリエチレングリコールメタクリレート36.0g、ヒドロキシエチルメタクリレート60.0g、スチレンマクロマー(東亜合成株式会社製、商品名:AS−6)36.0g、メルカプトエタノール3.6g、アゾビスジメチルバレロニトリル2.4g、及びメチルエチルケトン18gの混合溶液を2.5時間かけてフラスコ内に滴下した。 Next, 100.8 g of styrene, 25.2 g of acrylic acid, 108.0 g of lauryl methacrylate, 36.0 g of polyethylene glycol methacrylate, 60.0 g of hydroxyethyl methacrylate, styrene macromer (trade name: AS-6, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) A mixed solution of 36.0 g, mercaptoethanol 3.6 g, azobisdimethylvaleronitrile 2.4 g, and methyl ethyl ketone 18 g was dropped into the flask over 2.5 hours.
滴下終了後、アゾビスジメチルバレロニトリル0.8g、及びメチルエチルケトン18gの混合溶液を0.5時間かけてフラスコ内に滴下した。 After completion of dropping, a mixed solution of 0.8 g of azobisdimethylvaleronitrile and 18 g of methyl ethyl ketone was dropped into the flask over 0.5 hours.
65℃で1時間熟成した後、アゾビスジメチルバレロニトリル0.8gを添加し、更に1時間熟成した。 反応終了後、フラスコ内に、メチルエチルケトン364gを添加し、濃度が50質量%のポリマー溶液800gを得た。 After aging at 65 ° C. for 1 hour, 0.8 g of azobisdimethylvaleronitrile was added, and further aging was performed for 1 hour. After completion of the reaction, 364 g of methyl ethyl ketone was added to the flask to obtain 800 g of a polymer solution having a concentration of 50% by mass.
得られたポリマー溶液の一部を乾燥し、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(標準:ポリスチレン、溶媒:テトラヒドロフラン)で測定したところ、重量平均分子量は15,000であった。 A part of the obtained polymer solution was dried and measured by gel permeation chromatography (standard: polystyrene, solvent: tetrahydrofuran). The weight average molecular weight was 15,000.
次に、得られたポリマー溶液28g、銅フタロシアニン顔料26g、1mol/L水酸化カリウム水溶液13.6g、メチルエチルケトン20g、及びイオン交換水30gを十分に攪拌した。 Next, 28 g of the obtained polymer solution, 26 g of copper phthalocyanine pigment, 13.6 g of 1 mol / L potassium hydroxide aqueous solution, 20 g of methyl ethyl ketone, and 30 g of ion-exchanged water were sufficiently stirred.
その後、3本ロールミル(株式会社ノリタケカンパニー製、商品名:NR−84A)を用いて20回混練した。得られたペーストをイオン交換水200gに投入し、十分に攪拌した後、エバポレーターを用いてメチルエチルケトン及び水を留去し、固形分量が20.0質量%のシアン顔料含有ポリマー微粒子分散体160gを得た。 Thereafter, the mixture was kneaded 20 times using a three-roll mill (manufactured by Noritake Company, trade name: NR-84A). The obtained paste was put into 200 g of ion-exchanged water and stirred sufficiently, and then methyl ethyl ketone and water were distilled off using an evaporator to obtain 160 g of a cyan pigment-containing polymer fine particle dispersion having a solid content of 20.0% by mass. It was.
得られたシアン顔料含有ポリマー微粒子の体積平均粒子径をマイクロトラックUPA(マイクロトラッド社製)で測定したところ、体積平均平均粒子径は98nmであった。 When the volume average particle diameter of the obtained cyan pigment-containing polymer fine particles was measured with Microtrac UPA (manufactured by Microtrad), the volume average average particle diameter was 98 nm.
(調製例3)
<マゼンタ顔料分散体の調製>
前記シアン分散体の銅フタロシアニン顔料を、顔料ピグメントレッド122に変更した以外は、前記シアン分散体の作製と同様にして、マゼンタ顔料含有ポリマー微粒子分散体を得た。
(Preparation Example 3)
<Preparation of magenta pigment dispersion>
A magenta pigment-containing polymer fine particle dispersion was obtained in the same manner as in the preparation of the cyan dispersion except that the copper phthalocyanine pigment of the cyan dispersion was changed to Pigment Pigment Red 122.
得られたマゼンタ顔料含有ポリマー微粒子の体積平均粒子径をマイクロトラックUPA(マイクロトラッド社製)で測定したところ、体積平均粒子径は124nmであった。 When the volume average particle size of the obtained magenta pigment-containing polymer fine particles was measured with Microtrac UPA (manufactured by Microtrad), the volume average particle size was 124 nm.
(調製例4)
<イエロー顔料分散体の調製>
前記シアン分散体の銅フタロシアニン顔料を、顔料ピグメントイエロー74に変更した以外は、前記シアン分散体の作製と同様にして、イエロー顔料含有ポリマー微粒子分散体を得た。
(Preparation Example 4)
<Preparation of yellow pigment dispersion>
A yellow pigment-containing polymer fine particle dispersion was obtained in the same manner as in the preparation of the cyan dispersion except that the copper phthalocyanine pigment of the cyan dispersion was changed to Pigment Pigment Yellow 74.
得られたイエロー顔料含有ポリマー微粒子の体積平均粒子径をマイクロトラックUPA(マイクロトラッド社製)で測定したところ、78nmであった。 The volume average particle diameter of the obtained yellow pigment-containing polymer fine particles was measured by Microtrac UPA (manufactured by Microtrad) and found to be 78 nm.
(調製例4)
<ブラック顔料分散体の調製>
前記シアン分散体の銅フタロシアニン顔料を、カーボンブラック(デグサ社製、FW100)に変更した以外は、前記シアン分散体の作製と同様にして、ブラック顔料含有ポリマー微粒子分散体を得た。
(Preparation Example 4)
<Preparation of black pigment dispersion>
A black pigment-containing polymer fine particle dispersion was obtained in the same manner as in the preparation of the cyan dispersion except that the copper phthalocyanine pigment of the cyan dispersion was changed to carbon black (manufactured by Degussa, FW100).
得られたブラック顔料含有ポリマー微粒子の体積平均粒子径をマイクロトラックUPA(マイクロトラッド社製)で測定したところ、110nmであった。 The volume average particle diameter of the obtained black pigment-containing polymer fine particles was measured by Microtrac UPA (manufactured by Microtrad) and found to be 110 nm.
(製造例1〜4)
−インクの製造−
表1に示す1,3−ブタンジオール、グリセリン、アニオン系フッ素系界面活性剤(OMNOVA社製、ポリフォックスPF−151N)、オクタンジオール及びその他の成分を混合し、一時間攪拌を行い均一に混合する。
(Production Examples 1-4)
-Manufacture of ink-
1,3-butanediol, glycerin, anionic fluorine-based surfactant (manufactured by OMNOVA, Polyfox PF-151N), octanediol and other components shown in Table 1 are mixed and stirred for 1 hour to mix uniformly. To do.
この混合液に対して、前記シアン、マゼンタ、イエロー、及びブラック顔料分散体をそれぞれ添加し、合計100質量%となるように残量の水を添加し、一時間撹拌した。 The cyan, magenta, yellow, and black pigment dispersions were added to the mixed solution, and the remaining amount of water was added so that the total amount was 100% by mass, followed by stirring for 1 hour.
その後、平均孔径0.8μmのセルロースアセテートメンブランフィルターにて加圧濾過し、粗大粒子を除去し、インク1〜4を作製した。 Thereafter, pressure filtration was performed with a cellulose acetate membrane filter having an average pore diameter of 0.8 μm to remove coarse particles, and inks 1 to 4 were produced.
(実施例1〜5)
<画像形成>
表2に示すように、ロール状の紙に、前記前処理液A1をローラ塗布方式により、前処理液の付与量を変えて前処理を行い、100kmの通紙試験を実施した。このときの乾燥条件は表2に示したとおりである。
(Examples 1-5)
<Image formation>
As shown in Table 2, the pretreatment liquid A1 was pretreated on a roll-like paper by a roller coating method while changing the application amount of the pretreatment liquid, and a paper passing test of 100 km was performed. The drying conditions at this time are as shown in Table 2.
また、通紙を行うときのインクは表1のものを利用した。 Also, the inks used in Table 1 were used for paper passing.
100km通紙後のローラ堆積物を計量した。その結果を表2に示している。 The roller deposit after passing 100 km was weighed. The results are shown in Table 2.
表2において、前処理は、前処理液を塗布したこと、及び、付着量は、前処理液の付着量を表す。
乾燥は、前処理液の乾燥度合いを示す。標準は80℃3秒、強は100℃5秒である。
テスト走行は、パイリング発生確認のためのメディア走行距離数を示す。
パイリング重量は、25cm2あたりの接触部材上に堆積した異物の重量を計量したものである。
ローラRaは、前処理液乾燥後に前処理液付与側の媒体面が接触するローラ表面のRaを示す。
装置内パイリング重量は、すべての接触部材上に堆積した異物の重量をパイリング重量から計算したものである。
In Table 2, the pretreatment applied the pretreatment liquid, and the adhesion amount represents the adhesion amount of the pretreatment liquid.
Drying indicates the degree of drying of the pretreatment liquid. The standard is 80 ° C. for 3 seconds, and the strength is 100 ° C. for 5 seconds.
The test run indicates the number of media travel distances for checking the occurrence of the pile.
The pile weight is obtained by weighing the foreign matter accumulated on the contact member per 25 cm 2 .
The roller Ra indicates the Ra on the roller surface with which the medium surface on the pretreatment liquid application side contacts after drying the pretreatment liquid.
The in-device pile weight is calculated from the weight of the foreign matter deposited on all contact members.
パイリング量と硬度の関係を示した図12から、処理液の付与量を、処理液が乾燥した後の媒体のナノインデンテーション法による表面硬さが0.07GPa以上となる量に制御することで、パイリングを抑制することができることがわかる。 From FIG. 12 showing the relationship between the amount of pile and the hardness, the amount of treatment liquid applied is controlled to an amount such that the surface hardness of the medium after the treatment liquid is dried by the nanoindentation method is 0.07 GPa or more. It can be seen that piling can be suppressed.
パイリング量と弾性率の関係を示した図13から、処理液が乾燥した後の媒体のナノインデンテーション法による弾性率が4GPa以上であることで、パイリングの発生を抑えることができる。また、表面硬さ及び弾性率は、処理液が付与された状態での媒体の最表面から500nmの深さで測定した値とすることが好ましい。 From FIG. 13 showing the relationship between the amount of the pile and the elastic modulus, it is possible to suppress the occurrence of the pile because the elastic modulus of the medium after the treatment liquid is dried is 4 GPa or more by the nanoindentation method. Further, the surface hardness and the elastic modulus are preferably values measured at a depth of 500 nm from the outermost surface of the medium in a state where the treatment liquid is applied.
また、実施例3などの結果から媒体10の前処理液27が塗布された面に接触する部材(ここではローラ)の表面粗さRaが2μm以下であることが、パイリングの発生を抑える上で好ましい。
Further, from the results of Example 3 and the like, the surface roughness Ra of the member (here, the roller) that contacts the surface of the medium 10 on which the
2 前処理手段
3 前処理液付与後乾燥手段
5 印刷手段
10 連続媒体
20 前処理液付与部
27 前処理液
50 液体吐出ユニット
500 出力制御装置
600 上位装置
2 Pretreatment means 3 Drying means after application of pretreatment liquid 5 Printing means 10
Claims (9)
前記媒体に付与された前記処理液を乾燥させる乾燥手段と、
前記処理液が付与された前記媒体に対して色材を含む液体を付与する手段と、
前記処理液の付与量を、前記乾燥手段による乾燥後の前記媒体のナノインデンテーション法による表面硬さが0.07GPa以上となる量に制御する手段と、を備えている
ことを特徴とする液体を吐出する装置。 Means for applying a treatment liquid to the medium;
Drying means for drying the treatment liquid applied to the medium;
Means for applying a liquid containing a coloring material to the medium to which the treatment liquid has been applied;
And a means for controlling the amount of the treatment liquid applied to an amount such that the surface hardness of the medium after drying by the drying means is 0.07 GPa or more by the nanoindentation method. A device that discharges.
ことを特徴とする請求項1に記載の液体を吐出する装置。 The apparatus for discharging a liquid according to claim 1, wherein the elasticity of the medium after the treatment liquid is dried is 4 GPa or more by a nanoindentation method.
ことを特徴とする請求項2に記載の液体を吐出する装置。 The liquid according to claim 2, wherein the surface hardness and the elastic modulus are values measured at a depth of 500 nm from the outermost surface of the medium in a state where the treatment liquid is applied. Device to do.
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の液体を吐出する装置。 4. The liquid according to claim 1, wherein the medium has a surface modification treatment layer containing at least a water-soluble resin on a surface side to which the treatment liquid is applied. apparatus.
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の液体を吐出する装置。 The apparatus for discharging a liquid according to claim 1, wherein the treatment liquid contains at least one of water and a water-soluble solvent.
前記接触する部材の表面粗さRaが2μm以下である
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の液体を吐出する装置。 A member in contact with the surface of the medium on which the treatment liquid is applied;
6. The apparatus for discharging a liquid according to claim 1, wherein a surface roughness Ra of the contacting member is 2 [mu] m or less.
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の液体を吐出する装置。 6. The apparatus for discharging a liquid according to claim 1, wherein a drying strength when the processing liquid is dried by the drying unit is adjusted according to a surface hardness of the medium.
前記処理液が乾燥した後の前記媒体のナノインデンテーション法による表面硬さが0.07GPa以上になる量の前記処理液を付与する
ことを特徴とする媒体に処理液を付与する方法。 A method of applying a treatment liquid to a medium to which a liquid containing a coloring material is applied before applying the liquid,
A method for applying a treatment liquid to a medium, comprising applying the treatment liquid in an amount such that the surface hardness of the medium after the treatment liquid is dried by nanoindentation is 0.07 GPa or more.
前記処理液が乾燥した後のナノインデンテーション法による表面硬さが0.07GPa以上である前記媒体に対して前記液体を付与する
ことを特徴とする画像形成方法。 An image forming method of applying a treatment liquid to a medium, drying the treatment liquid, and then applying a liquid containing a coloring material to the medium,
An image forming method, wherein the liquid is applied to the medium having a surface hardness of 0.07 GPa or more by a nanoindentation method after the treatment liquid is dried.
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