JP2017165064A - 画像形成方法、噴霧装置、画像形成装置 - Google Patents

画像形成方法、噴霧装置、画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】定着性及び耐ブロッキング性に優れた画像形成方法を提供すること。【解決手段】本画像形成方法は、画像形成に使用される第1の液体を、液体吐出ヘッドにより吐出対象物に塗布する工程と、前記吐出対象物の前記第1の液体が塗布された側の面に、不揮発性成分を含む第2の液体を50℃以上350℃以下の気体と共に噴霧装置により噴霧する工程と、を有する。【選択図】図1

Description

本発明は、画像形成方法、噴霧装置、画像形成装置に関する。
インクジェット記録方式は、他の記録方式に比べて、プロセスが簡単で、フルカラー化が容易であり、簡略な構成の装置であっても、解像度が高い画像が得られるという利点がある。そのことから普及し、パーソナルから、オフィス用途、商用印刷や工業印刷の分野へと広がりつつある。
商用印刷や工業印刷の分野では、記録媒体として、普通紙の他に、コート紙、アート紙等の塗工紙が使用されており、コート紙においては、高い画像濃度に加えて、高い画像光沢度や高い定着性が要求されている。
インクジェット記録方式の商用印刷や工業印刷の分野への展開に伴い、生産性が求められ、印字速度は年々高速化している。又、安全性や取り扱いの容易さ、環境面への配慮から、水系インクが多く用いられている。
一般に、水系インクを用いて、インクジェット方式により高速で印字する場合、インク中の水を含む有機溶剤が、紙に浸透する速度が遅いため、水を含む有機溶剤が記録媒体の表面に残存し、転写や擦過により画像が欠損し、定着性に課題があった。又、坪量の小さい紙においては、印字部と非印字部の紙伸縮率差に起因する用紙変形の課題も存在する。
このような課題を解決する方法の一例として、顔料粒子の少なくとも一部が水不溶性樹脂で被覆された樹脂被覆顔料と樹脂粒子とワックス粒子と1,2−アルキレンジオールと多価アルコールとピロリドン誘導体とアセチレングリコール系界面活性剤とを含むインク組成物を吐出ヘッドから記録媒体に、吐出ヘッドと記録媒体との間の副走査方向の移動速度を200mm/sec以上としてインクを付与するインク付与工程と、インクが付与された記録媒体を乾燥させる乾燥工程と、乾燥後の記録媒体を、記録媒体に平均粒子径1〜100μmの粉状物を1〜1000mg/m付着させる工程を設けて、集積する集積工程と、を有する画像形成方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、開示の画像形成方法では、耐擦過性(定着性)のみに着目しており、耐ブロッキング性の向上については改善の余地があった。
本発明は、定着性及び耐ブロッキング性に優れた画像形成方法を提供することを目的とする。
本画像形成方法は、画像形成に使用される第1の液体を、液体吐出ヘッドにより吐出対象物に塗布する工程と、前記吐出対象物の前記第1の液体が塗布された側の面に、不揮発性成分を含む第2の液体を50℃以上350℃以下の気体と共に噴霧装置により噴霧する工程と、を有することを要件とする。
開示の技術によれば、定着性及び耐ブロッキング性に優れた画像形成方法を提供できる。
本実施の形態に係る画像形成装置及び画像形成方法について説明する模式図である。 本実施の形態に係る噴霧装置について説明する模式図である。
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
本実施の形態に係る画像形成方法は、画像形成に使用される第1の液体を、液体吐出ヘッドにより吐出対象物に塗布する工程と、吐出対象物の第1の液体が塗布された側の面に、不揮発性成分を含む第2の液体を50℃以上350℃以下の気体と共に噴霧装置により噴霧する工程と、を有する。
ここで、画像形成に使用される第1の液体は、例えば、色材と水を含むインクである。又、第2の液体は、噴霧装置により噴霧する塗布液である。又、吐出対象物は、例えば、塗工紙等の記録媒体である。
以降、第1の液体を色材と水を含むインク、第2の液体を塗布液、吐出対象物を塗工紙等の記録媒体として説明するが、第1の液体は画像形成に使用される液体であればよく、色材と水を含むインクには限定されない。又、吐出対象物は、画像が形成される対象となる物であれば塗工紙等の記録媒体には限定されない。
不揮発性成分を含む塗布液を50℃以上350℃以下の気体と共に、噴霧装置により、記録媒体のインクが塗布された側の面に塗布することにより、記録媒体に付着する前に、不揮発性成分を含む塗布液の噴霧液滴の乾燥が進行し、記録媒体のインクが塗布された側の面の表層に不揮発性成分が均一に配置される。
又、噴霧装置から噴出する50℃以上350℃以下の気体(温風)によって、記録媒体のインクが塗布された側の面の表層付近のインクの乾燥を促進し、不揮発性成分がインク層内部に入り込むことを防ぐ。
インク層内部に入り込むことなく表層に均一に配置された不揮発性成分により、インクにより形成された画像を保護することができる。
更に、不揮発性成分を含む塗布液が、非印字部も薄く均一に濡らすことで印字部と非印字の伸縮差が低減する。その結果、塗工紙に画像濃度、画像光沢度、定着性及び耐ブロッキング性に優れ、用紙変形の小さな画像を形成することができる。
このように、本実施の形態に係る画像形成方法では、記録媒体に塗布されたインクに対する保護性能(例えば、定着性や耐ブロッキング性等)を向上することが可能な画像形成方法を実現できる。
以下、本実施の形態に係る画像形成方法について詳説する。
<不揮発性成分>
不揮発性成分は、粉状物、ワックスを含むものである。
<粉状物>
本実施の形態において、粉状物とは、粉末状の固体、又は顆粒状の固体であって、平均粒子径が0.01μm〜1000μm程度のものを指す。
粉状物を構成する材料としては、特に限定されないが、金属・金属酸化物・セラミック・シリカ等の無機材料及び樹脂・セルロース・ゴム等の有機材料の何れも用いることができる。
粉状物は、特に限定されないが、水中で沈殿することなく分散するものが好ましい。粉状物を水中で分散させる方法としては、粉状物の表面に少なくとも1種のアニオン性親水基・ノニオン性親水基・カチオン性親水基を含む原子団又は樹脂を結合させる方法、少なくとも1種のアニオン性親水基・ノニオン性親水基・カチオン性親水基を含む樹脂で被覆する方法、少なくとも1種のアニオン性親水基・ノニオン性親水基・カチオン性親水基を含む分散剤で分散させる方法が挙げられる。
粉状物としては、樹脂を用いることが好ましく、粉状物として樹脂を用いることにより、塗工紙に形成される画像の画像濃度、画像光沢度、定着性及び耐ブロッキング性を更に向上させることができる。
なお、後述の水分散性を示すワックスは、粉状物に含まれると捉えることもできるが、本実施の形態では、便宜上、水分散性を示すワックスは粉状物ではなく、ワックスに含まれるものとして扱う。
<ワックス>
ワックスとしては、特に限定されないが、水溶性を示すワックス(以降、水溶性ワックスとする)、又は水分散性を示すワックス(以降、水分散性ワックスとする)を使用することができる。
水溶性ワックスとしては、水酸基、カルボキシル基、エチレンオキサイド基、アミノ基等の親水基を有するワックスを使用することができる。水分散性ワックスとしては、主として、ワックスエマルジョンとして使用することができる。
水溶性ワックス又は水分散性ワックスの具体例としては、カルナバワックス、キャンデリラワックス、みつろう、ライスワックス、ラノリン等の植物、動物系ワックス、パラフィン系ワックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、酸化ポリエチレンワックス、ペトロラタム等の石油系ワックス、モンタンワックス、オゾケライト等の鉱物系ワックス、カーボンワックス、へキストワックス、ポリエチレンワックス、ステアリン酸アミド等の合成ワックス類、αオレフイン・無水マレイン酸共重合体等の天然・合成ワックスエマルジョンや配合ワックス等を単独又は複数種を混合して使用することができる。又、水溶性ワックス又は水分散性ワックスとして、ラテックス、コロイド溶液、懸濁液等も使用することができる。
ワックスは市販されているものを利用することも可能であり、その具体例としては、セロゾール524(融点が83℃、粒径が200nmのカルナバワックス)(中京油脂社製)、HYTEC E−6500(融点が140℃、粒径が60nmのポリエチレンワックス)(東邦化学社製)、HYTEC E−8237(融点が106℃、粒径が80nmのポリエチレンワックス)(東邦化学社製)、HYTEC P−9018(融点が156℃、粒径が60nmのポリプロピレンワックス)(東邦化学社製)、ノプコートPEM−177(融点が105℃、粒径が10nmのポリオレフィンワックス)(サンノプコ社製)、AQUACER(登録商標)498(融点が58℃のパラフィン系ワックス)(ビックケミージャパン社製)、AQUACER(登録商標)535(融点が95℃の混合系ワックス)(ビックケミージャパン社製)、AQUACER(登録商標)531(融点が130℃、粒径が123nmのポリエチレンワックス)(ビックケミージャパン社製)、AQUACER(登録商標)515(融点が135℃、粒径が33nmのポリエチレンワックス)(ビックケミージャパン社製)等が挙げられる。
<色材>
色材としては、特に限定されないが、顔料及び染料を用いることができる。これらの中でも、塗工紙に形成される画像の画像濃度、光沢度の点から、顔料が好ましい。
顔料としては、特に限定されないが、表面に少なくとも1種のアニオン性親水基を有し、水分散性又は水溶性を示す顔料が好ましい。水分散性又は水溶性を示す顔料としては、少なくとも1種のアニオン性親水基を有する分散剤により分散された顔料(1)、少なくとも1種のアニオン性親水基を有する樹脂で被覆された顔料(2)、少なくとも1種のアニオン性親水基、少なくとも1種のアニオン性親水基を含む原子団又は、少なくとも1種のアニオン性親水基を有する樹脂が結合した顔料(3)等が挙げられる。
顔料(1)は、一般的に、界面活性剤分散顔料、樹脂分散顔料と呼ばれ、分散剤が顔料と水との界面を取り持つことで、顔料が水に分散するようにしたものである。
顔料(2)は、一般的に、カプセル顔料と言われ、アニオン性親水基を有し、水不溶性の樹脂で顔料を被覆し、親水化することで、顔料が水に分散するようにしたものである。
顔料(3)は、一般的に、自己分散顔料と呼ばれ、主にカーボンブラック等を表面酸化処理して親水化し、顔料が水に分散するようにしたものである。
顔料としては、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、無機顔料及び有機顔料の何れであってもよい。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。
無機顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化鉄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、紺青、カドミウムレッド、クロムイエロー、金属粉、カーボンブラック等が挙げられる。これらの中でも、カーボンブラックが好ましい。なお、カーボンブラックとしては、例えば、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法等の公知の方法によって製造されたものが挙げられる。
有機顔料としては、例えば、アゾ顔料、アゾメチン顔料、多環式顔料、染料キレート、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック等が挙げられる。これらの中でも、アゾ顔料、多環式顔料が好ましい。
アゾ顔料としては、例えば、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料等が挙げられる。多環式顔料としては、例えば、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料、ローダミンBレーキ顔料等が挙げられる。染料キレートとしては、例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレート等が挙げられる。
黒色用の顔料としては、例えば、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7)類、銅、鉄(C.I.ピグメントブラック11)、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック(C.I.ピグメントブラック1)等の有機顔料等が挙げられる。
カーボンブラックとしては、ファーネス法、チャネル法で製造されたカーボンブラックで、一次粒径が15nm〜40nm、BET法による比表面積が50m/g〜300m/g、DBP吸油量が40ml/100g〜150ml/100g、揮発分が0.5%〜10%、pH値が2〜9を有するものが好ましい。
カーボンブラックとして市販品を用いることができる。市販品としては、例えば、No.2300、No.900、MCF−88、No.33、No.40、No.45、No.52、MA7、MA8、MA100、No.2200B(何れも、三菱化学社製);Raven700、同5750、同5250、同5000、同3500、同1255(何れも、コロンビア社製);Regal400R、同330R、同660R、Mogul L、Monarch(登録商標)700、同800、同880、同900、同1000、同1100、同1300、Monarch(登録商標)1400(何れも、キャボット社製);カラーブラックFW1、同FW2、同FW2V、同FW18、同FW200、同S150、同S160、同S170、プリンテックス35、同U、同V、同140U、同140V、スペシャルブラック6、同5、同4A、同4(いずれも、デグッサ社製)等が挙げられる。
カラー用の顔料でイエローインクに使用できる顔料としては、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、C.I.ピグメントイエロー1、C.I.ピグメントイエロー2、C.I.ピグメントイエロー3、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー16、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー73、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー75、C.I.ピグメントイエロー83、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー95、C.I.ピグメントイエロー97、C.I.ピグメントイエロー98、C.I.ピグメントイエロー114、C.I.ピグメントイエロー120、C.I.ピグメントイエロー128、C.I.ピグメントイエロー129、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー150、C.I.ピグメントイエロー151、C.I.ピグメントイエロー154、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー174、C.I.ピグメントイエロー180等が挙げられる。
カラー用の顔料でマゼンタインクに使用できる顔料としては、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、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド7、C.I.ピグメントレッド12、C.I.ピグメントレッド48(Ca)、C.I.ピグメントレッド48(Mn)、C.I.ピグメントレッド57(Ca)、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド112、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド123、C.I.ピグメントレッド146、C.I.ピグメントレッド168、C.I.ピグメントレッド176、C.I.ピグメントレッド184、C.I.ピグメントレッド185、C.I.ピグメントレッド202、ピグメントバイオレット19等が挙げられる。
カラー用のものでシアンインクに使用できる顔料としては、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、C.I.ピグメントブルー1、C.I.ピグメントブルー2、C.I.ピグメントブルー3、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15:4、C.I.ピグメントブルー15:34、C.I.ピグメントブルー16、C.I.ピグメントブルー22、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントブルー63、C.I.ピグメントブルー66;C.I.バットブルー4、C.I.バットブルー60等が挙げられる。
なお、イエロー顔料として、ピグメントイエロー74、マゼンタ顔料として、ピグメントレッド122、ピグメントバイオレット19、シアン顔料として、ピグメントブルー15:3を用いることにより、色調、耐光性が優れ、バランスの取れたインクを得ることができる。
<水>
水としては、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、高純水、超純水等が挙げられる。インク中の水の含有量は、20〜60質量%であることが好ましい。
<インク>
インクには、色材と水以外に、必要に応じて、有機溶剤、界面活性剤、樹脂、pH調整剤、防腐防黴剤、防錆剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、酸素吸収剤、光安定化剤等を更に含んでいてもよい。
インクを製造する際には、構成成分を混合した後、フィルター、遠心分離装置等を用いて、粗大粒子をろ過し、脱気することが好ましい。インクを記録媒体に液体吐出ヘッドにより塗布(インクジェット法により塗布)する際には、後述の画像形成装置を用いることができる。
<塗布液>
塗布液は、不揮発性成分を含んでいる。塗布液としては、粉状物の水分散液又はワックスのエマルジョンを用いることができる。塗布液としては、ワックスを含んでいることが好ましい。塗布液がワックスを含んでいることにより、塗工紙に形成される画像の画像濃度、画像光沢度、定着性及び耐ブロッキング性を更に向上させることができる。
樹脂エマルジョンとしては、特に限定されないが、アクリル樹脂エマルジョン、ポリウレタンエマルジョンスチレン−アクリル樹脂エマルジョン、アクリル−シリコーン系樹脂エマルジョン、フッ素樹脂エマルジョンを使用することができる。
ポリウレタンエマルジョンの市販品としては、SF460、SF460S、SF420、SF110、SF300、SF361(日本ユニカー社製)、ボンディックシリーズ(DIC社製)、タケラックW、WSシリーズ、W5025、W5661(三井化学社製)等が挙げられる。
スチレン−アクリル系樹脂エマルジョンの市販品としては、J−450、J−734、J−7600、J−352、J−390、J−7100、J−741、J74J、J−511、J−840、J−775、HRC−1645、HPD−71(以上、ジョンソンポリマー社製)等が挙げられる。
アクリル−シリコーン系樹脂エマルジョンの市販品としては、UVA383MA(BASF社製)、AP4710(昭和高分子社製)等が挙げられる。
フッ素樹脂エマルジョンの市販品としては、FE4300、FE4500、FE4400(以上、旭硝子社製)等が挙げられる。
塗布液として、ワックスエマルジョンと樹脂エマルジョンを混合して使用することもできる。
塗布液には、必要に応じて、有機溶剤、界面活性剤、pH調整剤、防腐防黴剤、防錆剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、酸素吸収剤、光安定化剤等を更に含んでもよい。
塗布液を記録媒体に塗布する際には、後述の噴霧装置を用いることができる。
<画像形成装置、画像形成方法>
本実施の形態に係る画像形成装置は、色材と水を含むインクを記録媒体に塗布する液体吐出ヘッドと、不揮発性成分を含む塗布液を50℃以上350℃以下の気体と共に噴霧し、記録媒体のインクが塗布された側の面に塗布する噴霧装置とを有する。本実施の形態に係る画像形成装置は、必要に応じて、適宜選択したその他の手段、例えば、搬送手段、乾燥手段、制御手段等を更に有してもよい。
図1は、本実施の形態に係る画像形成装置及び画像形成方法について説明する模式図である。図1に例示する画像記録装置1は、インクジェット記録装置であって、主要な構成要素として、液体吐出ヘッド10と、噴霧装置20とを有している。
画像形成装置1において、記録媒体300が搬送される方向(矢印方向)の上流側から、液体吐出ヘッド10、温風装置120及び加熱ローラ130、噴霧装置20及び液供給器30、温風装置140及び加熱ローラ150が配置されている。
画像形成装置1を用いて画像形成するには、まず、巻き出し用のローラ110から巻き出され、矢印方向に搬送されている塗工紙等の記録媒体300に、色材と水を含むインクを液体吐出ヘッド10により塗布(吐出)して画像を形成する。液体吐出ヘッド10の詳細については、後述する。
次に、温風装置120から送られる温風と、加熱ローラ130との接触により、形成した画像を乾燥させる。その後、不揮発性成分を含む塗布液を所定温度以上の気体(温風)と共に噴霧装置20により噴霧し、記録媒体300のインクが塗布された側の面に塗布する。なお、塗布液は、液供給器30から噴霧装置20に供給される。噴霧装置20及び液供給器30の詳細については、後述する。
その後、再度、温風装置140から送られる温風と、加熱ローラ150により画像が乾燥され(定着工程)、巻き取り用のローラ160で記録媒体300が巻き取られ、画像の形成は終了する。なお、温風装置120及び140と、加熱ローラ130及び150は必須の構成ではない。
なお、図1の例では、不揮発性成分を含む塗布液を所定温度以上の気体(温風)と共に噴霧装置20により噴霧し、記録媒体300のインクが塗布された側の面に塗布する工程の前及び後の両方に記録媒体300を加熱する加熱工程を設けている。しかし、加熱工程は、噴霧装置20により塗布する工程の前後の何れか一方のみに設けてもよい。
噴霧装置20により塗布する工程の前後の何れか一方又は双方に加熱工程を設けることにより、塗工紙等の記録媒体300に形成される画像の定着性及び耐ブロッキング性を更に向上させることができる。特に、噴霧装置20により塗布する工程の後に加熱工程を設けると、画像の定着性及び耐ブロッキング性をいっそう向上できる点で好適である。
[液体吐出ヘッド]
液体吐出ヘッド10は、インクに刺激を印加し、吐出させる手段である。刺激としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、熱(温度)、圧力、振動、光等が挙げられる。これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、熱、圧力が好適である。
具体例としては、圧電素子等の圧電アクチュエータ、発熱抵抗体等の電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータ等が挙げられる。
インクの飛翔の態様には、特に制限はなく、刺激の種類等に応じて異なる。例えば、刺激が熱である場合のインクの飛翔の態様としては、液体吐出ヘッド10内のインクに対し、記録信号に対応した熱エネルギーを、例えば、サーマルヘッド等を用いて付与し、熱エネルギーによりインクに気泡を発生させ、気泡の圧力により、液体吐出ヘッド10のノズル孔からインクを液滴として吐出噴射させる方法等が挙げられる。
又、刺激が圧力である場合のインクの飛翔の態様としては、例えば、液体吐出ヘッド10内のインク流路内にある圧力室と呼ばれる位置に接着された圧電素子に電圧を印加することにより、圧電素子を撓ませ、圧力室の容積を縮小させて、液体吐出ヘッド10のノズル孔からインクを液滴として吐出噴射させる方法等が挙げられる。
なお、図1の例では、液体吐出ヘッド10は、フルライン型のヘッドであり、記録媒体300の搬送方向上流側よりブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)に対応可能な4つのヘッドK、C、M、Yを配設して構成されている。
[噴霧装置]
図2は、本実施の形態に係る噴霧装置について説明する模式図である。図2に示すように、噴霧装置20は、噴霧器21と、温風発生器22とを有している。
噴霧器21は、噴霧装置20の外部に設けられた液供給器30から塗布液が導入される液体導入路211と、温風発生器22から所定温度の気体(温風)が導入される気体導入路212と、液体導入路211に導入された塗布液と気体導入路212に導入された気体とを混合して噴霧するノズル213とを備えている。
温風発生器22は、所定温度の気体(温風)を生成し、生成した気体を気体導入路212に導入する装置である。気体導入路212に導入する気体は、例えば、空気や窒素等とすることができる。気体導入路212に導入する気体の温度は、50℃以上350℃以下であることが好ましい。
気体導入路212のノズル213側の端部近傍の外側に、温度検知手段23を設けてもよい。この場合、温度検知手段23は、気体導入路212に導入された気体のノズル213に導入される直前の温度を検知し、検知結果を温風発生器22に出力する。温度検知手段23としては、例えば、熱電対を用いることができる。
温風発生器22は、温度検知手段23の検知結果に基づいて、気体導入路212に導入する気体の温度を制御する。例えば、温度検知手段23の検知した気体の温度が50℃以上350℃以下となるように気体導入路212に導入する気体の温度を制御する。
なお、温度検知手段23によって検知される温度と実際の気体の(雰囲気)温度とは、システム構成によっては異なる場合がある。気体導入路212に接続された温度検知手段23の付近で平衡状態にあれば、温度検知手段23によって検知される温度は気体の雰囲気温度となる。しかし、温度検知手段23の設置場所等によっては、温度検知手段23によって検知される温度と実際の気体の雰囲気温度とに温度差が生じている場合が想定される。この場合、その温度差を考慮して温風発生器22による温度制御が行われることはいうまでもない。
温度検知手段23を設けない場合には、温風発生器22が生成する気体の温度と気体導入路212のノズル213側の端部近傍の気体の温度との温度差を予め求めておき、温風発生器22は温度差を考慮した温度の気体を生成すればよい。例えば、予め求めた温度差が5℃で、気体導入路212のノズル213側の端部近傍の気体の温度を50℃にしたい場合には、温風発生器22は55℃の気体を生成し、気体導入路212に導入すればよい。
液供給器30は、揮発成分を含む塗布液を所定の送液量で液体導入路211に導入する。液供給器30が塗布液を液体導入路211に導入(送液)する方法としては、例えば、ポンプ又は圧力タンクにより送液する圧力方式や、気体の吸引効果を利用して送液するサイフォン方式等が挙げられる。
なお、図2の例では、液供給器30を噴霧装置20とは別体として設けているが、液供給器30を噴霧装置20内に取り込んでもよい。この場合、噴霧装置20は、噴霧器21と、温風発生器22と、液供給器30とを有する構成となる。
液体導入路211、気体導入路212、及びノズル213の材質としては、特に限定はされないが、SUS304、SUS316、黄銅、鉄、アルミニウム、ポリプロピレン、ABS樹脂、フッ素樹脂、硬質ポリ塩化ビニル等を用いることができる。
図2において、300は記録媒体、310は液体吐出ヘッドにより記録媒体300に塗布されたインクを示している。記録媒体300は、例えば、ロール紙であり、矢印方向に搬送することができる。
噴霧装置20は、液体導入路211に導入された不揮発性成分を含む塗布液と気体導入路212に導入された所定温度の気体とをノズル213内で混合してノズル213からインク310に向けて噴霧する。ノズル213の先端と記録媒体300との距離は、特に限定はされないが、例えば、数10cm程度とすることができる。
例えば、温風発生器22から気体導入路212に常に所定温度の気体を導入しておき、液供給器30から所定のタイミングで塗布液を導入することで、任意のタイミングでノズル213から噴霧することができる。ノズル213の噴霧パターンとしては、特に限定はされないが、フラットパターン、フルコーンパターン、ホロコーンパターン、ストレートパターン等が挙げられる。
(実施例)
本実施例において、部は、質量部を意味する。
[顔料分散体PD−1(ブラック)]
BET比表面積が150m/g、平均一次粒径が20nm、pHが4.0、DBP吸油量が620g/100gのカーボンブラックNIPEX160(degussa社製)160部、ポリオキシエチレン(POE)(m=40)−β−ナフチルエーテル(竹本油脂社製)400部及びイオン交換水440部をプレミックスし、混合スラリーを作製した。ディスクタイプのメディアミルDMR型(アシザワ・ファインテック社製)により、直径が0.05mmのジルコニアビーズ(充填率55%)を用いて、周速10m/s、液温10℃で3分間混合スラリーを循環分散させた。次に、遠心分離機Model−7700(久保田商事社製)で粗大粒子を遠心分離し、顔料濃度が16質量%の顔料分散体PD−1を得た。
[顔料分散体PD−2(シアン)]
カーボンブラックをピグメントブルー15:3のクロモファインブルー(大日精化社製)に変更した点以外は、顔料分散体PD−1と同様にして、顔料濃度が16質量%の顔料分散体PD−2を得た。
[顔料分散体PD−3(マゼンタ)]
カーボンブラックをピグメントレッド122のトナーマゼンタEO02(クラリアント社製)に変更した点以外は、顔料分散体PD−1と同様にして、顔料濃度が16質量%の顔料分散体PD−3を得た。
[顔料分散体PD−4(イエロー)]
カーボンブラックをピグメントイエロー74のファーストイエロー531(大日精化社製)に変更した点以外は、顔料分散体PD−1と同様にして、顔料濃度が16質量%の顔料分散体PD−4を得た。
[インクI−1]
25.00部の顔料分散体PD−2、40.00部の3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、2.00部のシリコーン系界面活性剤TEGO Wet 270(巴工業社製)及び33.00部のイオン交換水を混合し、1時間攪拌した後、孔径が1.2μmのメンブレンフィルターでろ過して、インクI−1を得た。
[インクI−2]
4.00部の染料(シアン)Project Fast Cyan 2(ゼネカ社製)、40.00部の3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン及び56.00部のイオン交換水を混合し、1時間攪拌した後、孔径が1.2μmのメンブレンフィルターでろ過して、インクI−2を得た。
[インクI−3]
50.00部の顔料分散体PD−1、30.00部の3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、2.00部のシリコーン系界面活性剤TEGO Wet 270(巴工業社製)及び18.00部のイオン交換水を混合し、1時間攪拌した後、孔径が1.2μmのメンブレンフィルターでろ過して、インクI−3を得た。
[インクI−4]
顔料分散体PD−1を顔料分散体PD−3に変更した点以外は、インクI−3と同様にして、インクI−4を得た。
[インクI−5]
25.00部の顔料分散体PD−4、25.00部の3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、20.00部の1,3−ブタンジオール、2.00部のシリコーン系界面活性剤TEGO Wet 270(巴工業社製)及び28.00部のイオン交換水を混合し、1時間攪拌した後、孔径が1.2μmのメンブレンフィルターでろ過して、インクI−5を得た。
表1に、インクに使用した色材の種類と色を示す。
[樹脂エマルジョンP−1(シリコン変性アクリル樹脂)]
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フラスコ内を十分に窒素ガスで置換した後、純水100g、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム3gとポリエチレングリコールノニルフェニルエーテル1gを仕込み、過硫酸アンモニウム1g、亜硫酸水素ナトリウム0.2gを添加し、60℃に昇温した。次に、アクリル酸ブチル30g、メタクリル酸メチル40g、メタクリル酸ブチル19g、ビニルシラントリオールカリウム塩10gと3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン1gの混合物を3時間かけてフラスコ内に滴下して重合し、樹脂エマルジョンP−1を得た。このとき、重合反応液のpHが7となるようアンモニア水溶液で調整して重合した。マイクロトラックUPAを用いて測定した樹脂エマルジョンP−1の平均粒子径は160nmであった。又、樹脂エマルジョンP−1の固形分濃度は30質量%であった。
[塗布液A−1]
不揮発分が45質量%のポリエチレン(PE)ワックスエマルジョンAQUACER(登録商標)531(ビックケミージャパン社製)を、塗布液A−1とした。ここで、PEワックスは、融点が130℃である。
[塗布液A−2]
50.0部の不揮発分が30質量%の変性ポリプロピレン(PP)ワックスエマルジョンAQUACER(登録商標)593(ビックケミージャパン社製)及び50.0部の樹脂エマルジョンP−1を混合し、1時間攪拌して、塗布液A−2を得た。ここで、変性PPワックスは、融点が110℃である。
[塗布液A−3]
樹脂エマルジョンP−1を、塗布液A−3とした。
[塗布液A−4]
固形分が20質量%のシリカ球状微粒子水分散液シーホスター(登録商標)KE-W30(日本触媒社製)を、塗布液A−4とした。
[塗布液A−5]
粉状物を含まない高純水、塗布液A−5とした。
表2に、塗布液の処方を示す。
(実施例1)
23℃、50%RHの環境下で、画像形成装置としてのインクジェットプリンターIPSiO GX5000(リコー社製)にインクI−1を充填した。次に、Microsoft Word2000(Microsoft社製)で作成した64point及び128pointのJIS X 0208(1997),2223の一般記号が記載されているチャートを印字することで、液体吐出ヘッドにより記録媒体にインクI−1を塗布した。
このとき、印字モードを、プリンタに添付されているドライバにおける、光沢紙のユーザー設定より「光沢紙−標準きれい」モードを「色補正なし」に改変したモード又は「光沢紙−標準はやい」モードを「色補正なし」に改変したモードとした。
又、記録媒体として、ルミアートグロス90gsm(MONDIカラー・コピー社製)(以下、コート紙1という)又は坪量が73.3g/cmのOKトップコート+(王子製紙社製)(以下、コート紙2という)を用いた。更に、JIS X 0208(1997),2223の一般記号は、外形が正方形であり、全面が塗りつぶされている記号である。
印字が完了して10秒後に、スプレーノズル(噴霧器)としての、二流体ノズルのミニアトマイズノズルMMA−10(エバーロイ商事社製)に加熱した空気と塗布液A−1を送り、記録媒体から垂直方向に30cm離れた位置から記録媒体の印字面に対して噴霧し、塗布液A−1を塗布した。このとき、塗布液A−1の塗布量がA4サイズ当たり100mgとなるようにスプレーノズルの走査速度(記録媒体とスプレーノズルとの相対速度)を調整した。
加熱した空気は、温風発生器HAP4020(八光電機社製)で生成し、スプレーノズルで塗布液と混合される直前の温度を、先端溶接タイプで、線径が0.2mmのK型熱電対(スリーハイ社製)で測定した。この時、空気の温度が140℃となるように温風発生器の設定温度を調整した。又、スプレーノズルへの塗布液の送液量は10mL/minに調整した。
更に、塗布液の塗布が終了して30秒後に、ドライヤーを用いて、記録媒体に温風を1分間当てて加熱した。このとき、ドライヤーの風速を20m/sとした。その結果、加熱中の記録媒体の温度は、100℃であった。加熱中の記録媒体の温度は、先端溶接タイプで、線径が0.2mmのK型熱電対(スリーハイ社製)を記録媒体に接触させることで測定した。
(実施例2)
インクI−1の代わりに、インクI−3を用い、塗布液A−1の代わりに、塗布液A−2を用いた以外は、実施例1と同様にして、画像を形成した。
(実施例3、4)
インクI−1の代わりに、実施例3ではインクI−4、実施例4ではインクI−5を用いた以外は、実施例1と同様にして、画像を形成した。
(実施例5)
インクI−1の代わりに、インクI−2を用いた以外は、実施例1と同様にして、画像を形成した。
(実施例6)
塗布液A−1を塗布した後の記録媒体の加熱を行わないこと以外は、実施例1と同様にして、画像を形成した。
(実施例7)
塗布液A−1を塗布する際のスプレーノズルに送る気体を空気から窒素に変えた以外は、実施例1と同様にして、画像を形成した。
(実施例8)
温風発生器の加熱設定温度を下げ、スプレーノズルに導入される空気の温度が50℃となるように調整した以外は、実施例1と同様にして、画像を形成した。
(実施例9)
温風発生器の加熱設定温度を下げ、スプレーノズルに導入される空気の温度が60℃となるように調整した以外は、実施例1と同様にして、画像を形成した。
(実施例10)
温風発生器の加熱設定温度を上げ、スプレーノズルに導入される空気の温度が200℃となるように調整した以外は、実施例1と同様にして、画像を形成した。
(実施例11)
温風発生器の加熱設定温度を上げ、スプレーノズルに導入される空気の温度が220℃となるように調整した以外は、実施例1と同様にして、画像を形成した。
(実施例12、13)
塗布液A−1の代わりに、実施例12では塗布液A−3、実施例13ではA−4を用いた以外は、実施例1と同様にして、画像を形成した。
(実施例14)
温風発生器の加熱設定温度を上げ、スプレーノズルに導入される空気の温度が350℃となるように調整した以外は、実施例1と同様にして、画像を形成した。
(比較例1)
温風発生器の加熱設定温度を下げ、スプレーノズルに導入される空気の温度が40℃となるように調整した以外は、実施例1と同様にして、画像を形成した。
(比較例2)
塗布液A−1の代わりに、塗布液A−5を用いた以外は、実施例1と同様にして、画像を形成した。
(比較例3)
塗布液A−1の代わりに、塗布液A−5を用いた以外は、実施例1と同様にして、画像を形成した。
(比較例4)
温風発生器の加熱設定温度を上げ、スプレーノズルに導入される空気の温度が400℃となるように調整した以外は、実施例1と同様にして、画像を形成した。
表3に、実施例及び比較例の画像形成条件を示す。
(評価)
次に、画像濃度、画像光沢度、定着性、耐ブロッキング性及び用紙伸縮を評価した。何れの評価においても、AA、A、及びBは合格、Cは不合格とした。
<画像濃度>
X−Rite938(エックスライト社製)を用いて、記録媒体の64pointの一般記号が印字されている領域の画像濃度を測定した。このとき、印字モードを、プリンタに添付されているドライバにおける、光沢紙のユーザー設定より「光沢紙−標準きれい」モードを「色補正なし」に改変したモードとし、記録媒体として、コート紙1を用いた。
画像濃度を以下の評価基準により判定した。
[評価基準]
ブラックインク
AA:2.00以上
A:1.90以上2.00未満
B:1.80以上1.90未満
C:1.80未満
シアンインク
AA:2.00以上
A:1.90以上2.00未満
B:1.80以上1.90未満
C:1.80未満
マゼンタインク
AA:1.90以上
A:1.80以上1.90未満
B:1.70以上1.80未満
C:1.70未満
イエローインク
AA:1.00以上
A:0.90以上1.00未満
B:0.80以上0.90未満
C:0.80未満
<画像光沢度>
ハンディ光沢計PC−IIM型(日本電色工業社製)を用いて、記録媒体の128pointの一般記号が印字されている領域の60°光沢度を測定した。このとき、印字モードを、プリンタに添付されているドライバにおける、光沢紙のユーザー設定より「光沢紙−標準きれい」モードを「色補正なし」に改変したモードとし、記録媒体として、コート紙1を用いた。
画像光沢度について以下の評価基準により判定した。
〔評価基準〕
AA:30以上
A:25以上30未満
B:20以上25未満
C:20未満
<定着性1>
記録媒体の128pointのJIS X 0208(1997),2223の一般記号が印字されている領域を、印字に使用した記録媒体と同一であり、印字されていない記録媒体で10回擦り、印字されていない記録媒体への顔料の転写具合を目視で観察し、定着性を評価した。このとき、印字モードを、プリンタに添付されているドライバにおける、光沢紙のユーザー設定より「光沢紙−標準きれい」モードを「色補正なし」に改変したモードとし、記録媒体として、コート紙1を用いた。
定着性を以下の評価基準により判定した。
〔評価基準〕
A:記録媒体への顔料の転写がほとんどみられない
B:記録媒体への顔料の転写がわずかにみられる(全体の10%未満の面積)
C:記録媒体への顔料の転写が明確にみられる(全体の10%以上の面積)
<定着性2>
記録媒体として、コート紙2を用いた以外は、定着性1と同様にして、定着性2を評価した。
<定着性3>
印字モードを、プリンタに添付されているドライバにおける、光沢紙のユーザー設定より「光沢紙−標準はやい」モードを「色補正なし」に改変したモードとした以外は、定着性1と同様にして、定着性3を評価した。
<耐ブロッキング性1>
記録媒体の128pointのJIS X 0208(1997),2223の一般記号が印字されている領域を、画像を形成して3分後に、印字に使用した記録媒体と同一であり、印字されていない記録媒体(4cm×4cm)を重ね、その上に縦2cm×横2cm×厚み0.2cmのゴムシートを記録媒体の中央に配置した。次に、ゴムシートから記録媒体に掛かる圧力が0.5kgf/cmとなるようにゴムシートの上に重りを載せ、23℃、50%RHの環境下で12時間放置した。更に、重ねた記録媒体を剥がし、印字されていない記録媒体への顔料の転写具合を目視で観察し、耐ブロッキング性を評価した。このとき、印字モードを、プリンタに添付されているドライバにおける、光沢紙のユーザー設定より「光沢紙−標準きれい」モードを「色補正なし」に改変したモードとし、記録媒体として、コート紙1を用いた。
耐ブロッキング性を以下の評価基準により判定した。
〔評価基準〕
A:記録媒体への顔料の転写がほとんどみられない。
B:記録媒体への顔料の転写がわずかにみられる(全体の10%未満の面積)
C:記録媒体への顔料の転写が明確にみられる(全体の10%以上の面積)
<耐ブロッキング性2>
記録媒体として、コート紙2を用いた以外は、耐ブロッキング性1と同様にして、耐ブロッキング性2を評価した。
<用紙伸縮>
A4サイズの記録媒体の短辺の長さを測った後、512pointのJIS X 0208(1997),2223の一般記号を記録媒体の中央に印字し、画像を形成した。印字後に再度記録媒体の短辺の長さを計測し、用紙伸縮を評価した。このとき、印字モードを、プリンタに添付されているドライバにおける、光沢紙のユーザー設定より「光沢紙−標準きれい」モードを「色補正なし」に改変したモードとし、記録媒体として、コート紙1を用いた。
用紙伸縮を以下の評価基準により判定した。
〔評価基準〕
A:記録媒体の短辺の長さの変化量が−0.10mm以上0.10mm以下。
B:記録媒体の短辺の長さの変化量が−0.10mm未満−0.50mm以上、又は0.10mmを超え0.50mm以下。
C:記録媒体の短辺の長さの変化量が−0.50mm未満又は0.50mmを超える。
表4に、画像濃度、画像光沢度、定着性、耐ブロッキング性及び用紙伸縮の評価結果を示す。
表4から、実施例1〜14は何れの評価においても、AA、A、又はBであり、コート紙に画像濃度、画像光沢度、定着性及び耐ブロッキング性に優れる画像を形成し、用紙伸縮を抑制できることがわかる。
これに対して、比較例1は、スプレーノズルへ供給する空気の温度が低いため、コート紙に形成される画像の定着性及び耐ブロッキング性が劣る。又、比較例2は塗布液に粉状物又はワックスを含まないため、コート紙に形成される画像の定着性及び耐ブロッキング性が劣る。そして、比較例3は、塗布液A−1を塗布しないため、コート紙に形成される画像の画像濃度、画像光沢度、定着性及び耐ブロッキング性が劣り、用紙伸縮が大きい。又、比較例4では、スプレーノズルに導入される空気の温度が高すぎてコート紙にダメージを与えたため、各評価を行うことができなかった(表4では『−』と表示)。
以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
1 画像形成装置
10 液体吐出ヘッド
20 噴霧装置
21 噴霧器
22 温風発生器
23 温度検知手段
211 液体導入路
212 気体導入路
213 ノズル
特開2012−213906号公報

Claims (10)

  1. 画像形成に使用される第1の液体を、液体吐出ヘッドにより吐出対象物に塗布する工程と、
    前記吐出対象物の前記第1の液体が塗布された側の面に、不揮発性成分を含む第2の液体を50℃以上350℃以下の気体と共に噴霧装置により噴霧する工程と、を有する画像形成方法。
  2. 前記不揮発性成分が粉状物又はワックスである請求項1に記載の画像形成方法。
  3. 前記粉状物が樹脂である請求項2に記載の画像形成方法。
  4. 前記ワックスが水分散性ワックスである請求項2に記載の画像形成方法。
  5. 前記気体の温度が60℃以上200℃以下である請求項1乃至4の何れか一項に記載の画像形成方法。
  6. 前記気体が空気である請求項1乃至5の何れか一項に記載の画像形成方法。
  7. 前記噴霧装置により噴霧する工程の後に、前記吐出対象物を加熱する工程を有する請求項1乃至6の何れか一項に記載の画像形成方法。
  8. 液体導入路、気体導入路、及び前記液体導入路に導入された不揮発性成分を含む第2の液体を前記気体導入路に導入された気体と共に噴霧するノズル、を備えた噴霧器と、
    前記気体導入路に50℃以上350℃以下の気体を導入する温風発生器と、を有する噴霧装置。
  9. 前記気体導入路に導入された気体の温度を検知し、検知結果を前記温風発生器に出力する温度検知手段を有する請求項8に記載の噴霧装置。
  10. 画像形成に使用される第1の液体を吐出対象物に塗布する液体吐出ヘッドと、
    前記吐出対象物の前記第1の液体が塗布された側の面に、不揮発性成分を含む第2の液体を50℃以上350℃以下の気体と共に噴霧装置により噴霧する請求項8又は9に記載の噴霧装置と、を有する画像形成装置。
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