JP2021038062A - 印刷装置、接触部材、及び乾燥装置 - Google Patents
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Abstract
Description
接触部材は、被接触部材の液体組成物が付与された領域に対して接触する。また、接触部材は、被接触部材の液体組成物が付与された領域に対して接触する側から順に、液体組成物を保持可能な構造又は材質等を有する液体組成物保持層と、液体組成物保持層を基材に対して直接的又は間接的に固定する接着部材を含有する接着層と、基材と、を有する。ここで、「液体組成物を保持可能」であることとは、一時的又は継続的に液体組成物を液体組成物保持層中に含有可能であることを表す。また、液体組成物保持層中に保持される液体組成物は、液体組成物自体でもいいし、液体組成物が変化したもの、例えば、液体組成物の乾燥物等であってもよい。また、「液体組成物保持層を基材に対して直接的に固定する」とは、例えば、接着剤が硬化して形成される接着層により、液体組成物保持層、接着層、及び基材が、この順で積層して一体化していることを表す。また、「液体組成物保持層を基材に対して間接的に固定する」とは、例えば、接着剤が硬化して形成される接着層と基材の間に下地層が1層以上設けられ、液体組成物保持層、接着層、下地層、及び基材が、この順で積層して一体化していることを表す。
液体組成物保持層は、液体組成物を保持可能な構造又は材質等を有し、液体組成物を保持可能な構造を有することが好ましい。液体組成物を保持可能な構造は、特に制限されないが、例えば、接触部材表面に付着した液体組成物を接触部材内部に浸透させて保持する空孔等が挙げられる。空孔は、例えば、絡み合った繊維により形成される空間や多孔質体中の空間等が挙げられる。また、液体組成物保持層の厚さは、200μm以上1300μm以下であり、500μm以上1000μm以下であることが好ましい。液体組成物保持層の厚さが200μm以上であることで、液体組成物を付与された被接触部材が接触部材と接触し、接触部材に対し被接触部材上の液体組成物が転写された場合であっても、転写された液体組成物を液体組成物保持層が十分に吸収し、接触部材表面における液体組成物の残留を抑制することができる。これにより、順次搬送されてくる被接触部材に対し、接触部材表面の液体組成物が更に転写されることで生じる地汚れを抑制することができる。このような地汚れが生じやすい場合としては、例えば、接触部材を搭載する装置が緊急停止したことに伴い、液体組成物付与手段から多量の液体組成物が被接触部材上に垂れ落ちる場合等が挙げられる。垂れ落ちた液体組成物は未乾燥の状態で被接触部材上に残留するため、装置を再び動かした際に、接触部材と接触して転写され、結果として地汚れが生じる。なお、接触部材に転写された液体組成物は、地汚れを発生させるだけでなく、乾燥後に、順次搬送されてくる被接触部材上に形成された画像を剥がす画像剥離を発生させる場合もある。また、液体組成物保持層の厚さが1300μm以下であることで、被接触部材が接触部材と繰り返し接触する場合であっても、液体組成物保持層が基材から剥がれることを抑制することができる。
なお、液体組成物保持層における純水の接触角は、例えば、接触角計(DMo−501、共和界面化学株式会社製)を用いて測定することができる。具体的には、液適量10μLの純水を測定物表面に滴下し、5000m秒後の接触角を25℃で測定する。なお、液体組成物保持層がローラ形状の基材等に貼り付けられていて平面状ではない場合、液体組成物保持層を基材から剥がし、平滑なテープを用いて平板に貼り付けてから測定する。
フッ素樹脂繊維を構成するフッ素樹脂としては、例えば、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA、融点300〜310℃)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE、融点330℃)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP、融点250〜280℃)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE、融点260〜270℃)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF、融点160〜180℃)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE、融点210℃)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(EPE、融点290〜300℃)等、及び、これらのポリマーを含むコポリマー等を挙げることができ、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)が好ましい。
フッ素樹脂繊維は、これらフッ素樹脂を紡糸もしくは短繊維を固めることで形成され、単一のフッ素樹脂からなる樹脂繊維、複数種類のフッ素樹脂からなる樹脂繊維、及びフッ素樹脂にフッ素樹脂以外の材料が混合された樹脂繊維のいずれであってもよいが、単一のフッ素樹脂からなる樹脂繊維、複数のフッ素樹脂からなる樹脂繊維であることが好ましい。
また、市販されているフッ素樹脂繊維としては、例えば、トヨフロンBF800S、2402、1412(東レ社製)などが挙げられるが、これらはいずれもポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を含むフッ素樹脂繊維である。
接着層は、接着剤が硬化することで形成される接着部材を含む層であり、接着部材により、液体組成物保持層を基材に対して直接的又は間接的に固定することができる。接着層を構成する接着部材としては、例えば、シリコーン系接着剤、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤などの有機系接着剤やケイ素系など無機系接着剤等に由来する接着部材が挙げられるが、シリコーン系接着剤に由来する接着部材であることが好ましい。シリコーン系接着剤は、硬化後の弾性力により破断しにくい性質を獲得するため好ましい。また、接着剤としては、熱硬化型であっても常温硬化型であってもよいが、熱硬化型であることが好ましい。熱硬化型である場合、接着剤を塗布し、液体組成物保持層を配置した後で硬化を開始させることができるため、接着層の厚さを均一にすることができ、液体組成物保持層が基材から剥離することを抑制することができる。
より具体的には、所定の観察範囲において、液体組成物を保持可能な構造又は材質等と接着部材とが混在する領域のうち最も基材から遠い位置を通りかつ基材の面と平行な線を設定する。そして、この線より上層(表面側)を液体組成物保持層とし、この線より下層(基材側)の基材までの領域を接着層とし、各層の厚さを測定する。
なお、観察する場所は、1点であってもよいが、複数点であることが好ましい。複数点のそれぞれにおいて、接着層の厚さが、液体組成物保持層の厚さに対して3%以上50%以下であることが好ましく、10%以上40%以下であることがより好ましい。複数点のそれぞれにおいて、当該関係を満たすことで、液体組成物保持層が基材から剥離することをより抑制することができる。接触部材がローラ形状である場合、観察のために選択される複数点としては、例えば、接触部材の一方の端から1cm内側の位置、接触部材の中央部の位置、及び接触部材の他方の端から1cm内側の位置であることが好ましい。また、上記各位置において、接触部材の外周上の120°間隔で存在する3点(合計9点)が選択されることがより好ましい。なお、液体組成物受容層がシート状である場合、シートの端部から1cm未満の部分は観察する場所として選択しないことが好ましい。
基材は、長尺な金属製の棒状体であることが好ましく、その断面が円形又は略円形である円柱体、円筒体、及びこれらに類する立体形状などのローラ形状であることがより好ましい。基材がこれら形状であることにより、接触部材を、被接触部材を搬送するローラとして用いることができる。接触部材をローラとして用いる場合、基材の断面の円の直径は、50mm以上100mm以下であることが好ましい。直径がこの範囲であることにより、接触部材が被接触部材の液体組成物が付与された領域に対して接触する場合であっても、接触部材に対して被接触部材上の液体組成物が転写されることを抑制することができる。直径が50mm以上であることにより接触部材と被接触部材との間に生じる単位面積あたりの圧力が低下し、液体組成物の転写が抑制される。一方で、直径が100mm以下であることにより接触部材と被接触部材との間で生じる滑りが抑制され、それにより液体組成物の転写が抑制される。なお、上記の「これらに類する立体形状」としては、例えば、両端部から中央部に向かって断面の直径が小さくなっていく形状が好ましい。本形状であることにより、接触部材と被接触部材との間の密着性を緩和することができ、画像の剥離を抑制することができる。
本実施形態の乾燥装置は、液体組成物が付与された被接触部材を乾燥させる装置であって、接触部材を有し、必要に応じて、被接触部材に付与された液体組成物を加熱する液体組成物加熱手段、及び接触部材を加熱する接触部材加熱手段などを有する。
また、本実施形態の印刷装置は、液体組成物、被接触部材に液体組成物を付与する液体組成物付与手段、及び接触部材を有し、必要に応じて、被接触部材を供給する被接触部材供給手段、被接触部材を搬送する搬送経路、被接触部材に付与された液体組成物を加熱する液体組成物加熱手段、及び接触部材を加熱する接触部材加熱手段、及び被接触部材を回収する被接触部材回収手段などを有する。
乾燥装置、及び印刷装置について図2を用いて説明する。図2は、連続紙を用いる印刷装置の一例を示す模式図である。図2に示す印刷装置100は、被接触部材供給手段1、液体組成物付与手段2、液体組成物加熱手段3、接触部材4、接触部材加熱手段5、及び被接触部材回収手段6を有する。また、印刷装置100は、乾燥装置50を有するが、乾燥装置50は印刷装置と一体の装置でも、別の独立した装置でもよい。
被接触部材供給手段1は、回転駆動することにより、ロール状に巻かれて収納された被接触部材7を印刷装置100内の搬送経路8に供給する。搬送経路8における被接触部材7の搬送方向を矢印Dで示す。
被接触部材供給手段1は回転駆動を調整することによって、被接触部材7を、50m/分以上の高速で搬送する。このように、被接触部材が、高速搬送されることにより、低速搬送される場合に比べて、被接触部材上の未乾燥の液体組成物が接触部材と接触する機会が増加する。従って、接触部材に液体組成物が転写された場合、地汚れの影響がより大きくなるため、本実施形態の印刷装置を用いて地汚れを抑制することが好ましい。
液体組成物付与手段2は、複数のノズルが配列された複数のノズル列を有するインクジェット吐出ヘッドであり、ノズルからのインクの吐出方向が、被接触部材7の搬送経路8を向くように設けられている。これにより、液体組成物付与手段2は、被接触部材7に対し、マゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)、及びブラック(K)の各色のインクと、付与されたインクの表面を保護するために付与される後処理液と、を液体組成物として順次吐出する。なお、吐出されるインクの色はこれらに限らず、ホワイト、グレー、シルバー、ゴールド、グリーン、ブルー、オレンジ、バイオレットなどの色であってもよい。
なお、本実施形態では、一例として、液体組成物がインク、及び後処理液である場合を説明したが、これら以外の液体組成物であってもよい。例えば、インク、インクに含まれる色材を凝集させるために付与される前処理液、付与されたインクの表面を保護するために付与される後処理液、及び金属などの無機粒子を分散させた電気回路などを形成するための液体などが挙げられ、これらを適宜混合または重ねた液体などであってもよい。
また、本実施形態では、一例として、液体組成物がインクジェット吐出ヘッドで被接触部材7に付与される場合について説明したが、他の手段で付与されてもよい。例えば、スピンコート、スプレーコート、グラビアロールコート、リバースロールコート、バーコート等の各種公知の手段を用いることができる。
液体組成物加熱手段3は、被接触部材7の液体組成物が付与された領域を有する面の背面側から被接触部材7に付与された液体組成物を加熱して乾燥させる。なお、液体組成物を加熱する手段は、特に限定されないが、例えば、温風を吹き付ける手段、被接触部材7の背面を加熱ローラ、フラットヒータ等に接触させて乾燥させる手段等の各種公知の手段を用いることができる。
接触部材4は、被接触部材7を搬送しつつ、被接触部材7の搬送方向Dを変える。また、接触部材4は、円柱状又は円筒状のローラである。
また、液体組成物が被接触部材7上に付与された後において、被接触部材7の液体組成物が付与された領域に対し最初に接触する部材は、接触部材4であることが好ましい。被接触部材7の液体組成物が付与された領域に対して最初に接触する部材は、液体組成物の転写が起きやすいので、本実施形態の接触部材を用いることが好ましい。
なお、本実施形態における「巻率」について図3を用いて説明する。図3は、被接触部材が接触部材に接していることを示す模式図である。図3に示すように、ローラ形状の接触部材4に対し、被接触部材7が巻き付くことで接している場合において、「巻率」は、被接触部材が接触部材から分離する一方の端部を9a、他方の端部を9bとしたとき、被接触部材7及び接触部材4が接している側における9aと9bの間の接触部材4の周長Xが、接触部材4の全周長に対して占める割合を示す。
接触部材加熱手段5は、接触部材4を加熱する。これにより、加熱された接触部材4が被接触部材7の液体組成物が付与された領域に対して接触することで、被接触部材7上の液体組成物が付与された領域を乾燥させる。このとき、液体組成物の乾燥が不十分な場合だけでなく、液体組成物に含まれる樹脂が熱により軟化する場合などに起因して、接触部材4に対する液体組成物の転写が不具合として発生しやすくなる。そのため、本実施形態の接触部材を用いることが好ましい。
また、接触部材加熱手段5は、例えば、ヒータ、温風を吹き付ける手段等の各種公知の手段を用いることができる。
接触部材加熱手段5は、図2に示すように、接触部材4の内部に配置されるが、外部に配置されていてもよい。また、接触部材4と別体として配置されても、一体として組み込まれてもよい。なお、接触部材4の基材が多孔質体であって、接触部材加熱手段5を接触部材4の内部に配置した場合、接触部材加熱手段5から生じる熱や温風を効率よく被接触部材7に伝達することができる。
被接触部材回収手段6は、回転駆動することにより、液体組成物を付与することで画像が形成された被接触部材7を巻き取ってロール状に収納する。
本実施形態の印刷方法は、被接触部材に対して液体組成物を付与する液体組成物付与工程と、被接触部材の液体組成物が付与された領域に対して接触部材が接触する接触工程と、を有する。また、必要に応じて、液体組成物加熱工程を有する。
液体組成物付与工程は、被接触部材供給手段1から供給された被接触部材7に、インクなどの液体組成物を付与する工程である。これにより、被接触部材7上に液体組成物が付与された領域が形成される。
液体組成物加熱工程は、液体組成物付与工程の後に、付与された液体組成物を加熱することで乾燥させる工程である。乾燥は、記録媒体にベタつきが感じられない程度に行うことが好ましい。なお、図2に示す乾燥工程では、付与された液体組成物を液体組成物加熱手段3により乾燥させるが、特別な乾燥手段を用いず、自然乾燥させてもよい。
接触工程は、被接触部材7の液体組成物が付与された領域に対して接触部材4が接触する工程である。なお、液体組成物が付与された領域とは、被接触部材7上の液体組成物が付与された面における領域を示し、液体組成物が付与されていない反対側の面における領域は含まれない。また、液体組成物が付与された領域とは、液体組成物が付与されたことで特定される場所を表し、液体組成物の状態は問わない。言い換えると、接触部材が、液体組成物が付与された領域と接触するときに、この領域に付与された液体組成物が付与されたときの状態を維持している液体状態である必要はなく、液体組成物の一部液体成分が気化した液体状態や、液体組成物の全液体成分が気化した固体状態等であってもよい。
図2に示すように、被接触部材7は、接触部材4と接触しつつ搬送される。また、接触部材4は、被接触部材7を巻き付かせるように搬送することで、被接触部材7の搬送方向Dを変える。更に、被接触部材7の内部又は近傍に接触部材加熱手段5が設けられている場合、接触部材4は、被接触部材7を搬送しつつ被接触部材7上の液体組成物が付与された領域を乾燥させる。
本実施形態における液体組成物は、特に限定されないが、インク、インクに含まれる色材を凝集させるために付与される前処理液、付与されたインクの表面を保護するために付与される後処理液、及び金属などの無機粒子を分散させた電気回路などを形成するための液体などが挙げられる。これらは、適宜公知の組成で用いることができる。
液体組成物の粘度は、2mPa・s以上15mPa・s以下であり、2mPa・s以上10mPa・s以下であることが好ましい。粘度が2mPa・s以上であることで、液体組成物保持層が液体組成物を安定して保持することができる。また、粘度が15mPa・s以下であることで、接触部材表面の液体組成物が液体組成物保持層中に浸透されやすくなる。
液体組成物の静的表面張力は、20mN/m以上50mN/m以下であり、20mN/m以上35mN/m以下であることが好ましい。静的表面張力が20mN/m以上であることで、液体組成物保持層が液体組成物を安定して保持することができる。また、静的表面張力が50mN/m以下であることで、接触部材表面の液体組成物が液体組成物保持層中に浸透されやすくなる。
上記のように、粘度が2mPa・s以上15mPa・s以下であり、且つ静的表面張力が20mN/m以上50mN/m以下である液体組成物を用いることで、地汚れの発生を抑制することができる。
以下、液体組成物の一例としてインクを用いた場合について説明する。インクは、有機溶剤、水、色材、樹脂、ワックス、添加剤等を含有することが好ましい。
有機溶剤としては特に制限されず、水溶性有機溶剤を用いることができる。例えば、多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類や多価アルコールアリールエーテル類などのエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類が挙げられる。
多価アルコール類の具体例としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,2−ペンタンジオール、1,3−ペンタンジオール、1,4−ペンタンジオール、2,4−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,3−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、1,5−ヘキサンジオール、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、エチル−1,2,4−ブタントリオール、1,2,3−ブタントリオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、ペトリオール等が挙げられる。
多価アルコールアルキルエーテル類としては、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、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が挙げられる。
多価アルコールアリールエーテル類としては、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が挙げられる。
含窒素複素環化合物としては、2−ピロリドン、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、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。
アミド類としては、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、3−メトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド、3−ブトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド等が挙げられる。
アミン類としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエチルアミン等が挙げられる。
含硫黄化合物類としては、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等が挙げられる。
その他の有機溶剤としては、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等が挙げられる。
湿潤剤として機能するだけでなく、良好な乾燥性を得られることから、沸点が250℃以下の有機溶剤を用いることが好ましい。
グリコールエーテル化合物の具体例としては、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、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ーテル類などが挙げられる。
インクにおける水の含有量は、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が、インクの乾燥性及び吐出信頼性の点から、10質量%以上90質量%以下が好ましく、20質量%以上60質量%以下がより好ましい。
色材としては特に限定されず、顔料、染料を使用可能である。
顔料としては、無機顔料又は有機顔料を使用することができる。これらは、1種単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。また、顔料として、混晶を使用しても良い。
顔料としては、例えば、ブラック顔料、イエロー顔料、マゼンダ顔料、シアン顔料、白色顔料、緑色顔料、橙色顔料、金色や銀色などの光沢色顔料やメタリック顔料などを用いることができる。
無機顔料として、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、カドミウムレッド、クロムイエローに加え、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法などの公知の方法によって製造されたカーボンブラックを使用することができる。
また、有機顔料としては、アゾ顔料、多環式顔料(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、キノフタロン顔料など)、染料キレート(例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレートなど)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラックなどを使用できる。これらの顔料のうち、溶媒と親和性の良いものが好ましく用いられる。その他、樹脂中空粒子、無機中空粒子の使用も可能である。
顔料の具体例として、黒色用としては、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、または銅、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)等の有機顔料があげられる。
さらに、カラー用としては、C.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、17、24、34、35、37、42(黄色酸化鉄)、53、55、74、81、83、95、97、98、100、101、104、108、109、110、117、120、138、150、153、155、180、185、213、C.I.ピグメントオレンジ5、13、16、17、36、43、51、C.I.ピグメントレッド1、2、3、5、17、22、23、31、38、48:2、48:2(パーマネントレッド2B(Ca))、48:3、48:4、49:1、52:2、53:1、57:1(ブリリアントカーミン6B)、60:1、63:1、63:2、64:1、81、83、88、101(べんがら)、104、105、106、108(カドミウムレッド)、112、114、122(キナクリドンマゼンタ)、123、146、149、166、168、170、172、177、178、179、184、185、190、193、202、207、208、209、213、219、224、254、264、C.I.ピグメントバイオレット1(ローダミンレーキ)、3、5:1、16、19、23、38、C.I.ピグメントブルー1、2、15(フタロシアニンブルー)、15:1、15:2、15:3、15:4(フタロシアニンブルー)、16、17:1、56、60、63、C.I.ピグメントグリーン1、4、7、8、10、17、18、36、等がある。
染料としては、特に限定されることなく、酸性染料、直接染料、反応性染料、及び塩基性染料が使用可能であり、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
染料として、例えば、C.I.アシッドイエロー17,23,42,44,79,142、C.I.アシッドレッド52,80,82,249,254,289、C.I.アシッドブルー9,45,249、C.I.アシッドブラック1,2,24,94、C.I.フードブラック1,2、C.I.ダイレクトイエロー1,12,24,33,50,55,58,86,132,142,144,173、C.I.ダイレクトレッド1,4,9,80,81,225,227、C.I.ダイレクトブルー1,2,15,71,86,87,98,165,199,202、C.I.ダイレクドブラック19,38,51,71,154,168,171,195、C.I.リアクティブレッド14,32,55,79,249、C.I.リアクティブブラック3,4,35が挙げられる。
顔料に親水性官能基を導入して自己分散性顔料とする方法としては、例えば、顔料(例えばカーボン)にスルホン基やカルボキシル基等の官能基を付加することで、水中に分散可能とする方法が挙げられる。
顔料の表面を樹脂で被覆して分散させる方法としては、顔料をマイクロカプセルに包含させ、水中に分散可能とする方法が挙げられる。これは、樹脂被覆顔料と言い換えることができる。この場合、インクに配合される顔料はすべて樹脂に被覆されている必要はなく、被覆されない顔料や、部分的に被覆された顔料がインク中に分散していてもよい。
分散剤を用いて分散させる方法としては、界面活性剤に代表される、公知の低分子型の分散剤、高分子型の分散剤を用いて分散する方法が挙げられる。
分散剤としては、顔料に応じて例えば、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン界面活性剤等を使用することが可能である。
分散剤として、竹本油脂社製RT−100(ノニオン系界面活性剤)や、ナフタレンスルホン酸Naホルマリン縮合物も、分散剤として好適に使用できる。
分散剤は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
顔料に、水や有機溶剤などの材料を混合してインクを得ることが可能である。また、顔料と、その他水や分散剤などを混合して顔料分散体としたものに、水や有機溶剤などの材料を混合してインクを製造することも可能である。
顔料分散体は、水、顔料、顔料分散剤、必要に応じてその他の成分を混合、分散し、粒径を調整して得られる。分散は分散機を用いると良い。
顔料分散体における顔料の粒径については特に制限はないが、顔料の分散安定性が良好となり、吐出安定性、画像濃度などの画像品質も高くなる点から、最大個数換算で最大頻度が20nm以上500nm以下が好ましく、20nm以上150nm以下がより好ましい。顔料の粒径は、粒度分析装置(ナノトラック Wave−UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
顔料分散体における顔料の含有量は、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が、良好な吐出安定性が得られ、また、画像濃度を高める点から、0.1質量%以上50質量%以下が好ましく、0.1質量%以上30質量%以下がより好ましい。
顔料分散体に対し、必要に応じて、フィルター、遠心分離装置などで粗大粒子をろ過し、脱気することが好ましい。
インク中に含有する樹脂の種類としては、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、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリルスチレン系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂などが挙げられる。
これらの樹脂からなる樹脂粒子を用いても良い。樹脂粒子を、水を分散媒として分散した樹脂エマルションの状態で、色材や有機溶剤などの材料と混合してインクを得ることが可能である。樹脂粒子としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。また、これらは、1種を単独で用いても、2種類以上の樹脂粒子を組み合わせて用いてもよい。
また、上記の樹脂の中でも、アクリル樹脂を用いたアクリル樹脂粒子は吐出安定性に優れ、またコスト面でも低価格であるため、広く使用されている。しかし、耐摺擦性が劣ることから、弾性を持つウレタン樹脂粒子と混合して使用することが好ましい。
ウレタン樹脂粒子の含有量(質量%)と、アクリル樹脂粒子の含有量(質量%)との質量比(ウレタン樹脂粒子/アクリル樹脂粒子)としては、0.03以上0.7以下が好ましく、0.1以上0.7以下がより好ましく、0.23以上0.46以下が更に好ましい。
体積平均粒径は、例えば、粒度分析装置(ナノトラック Wave−UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
インク中にワックスを含有することで、耐摺擦性を向上させることができ、樹脂と併用することにより光沢度の向上させることができる。ワックスとしては、ポリエチレンワックスが好ましい。ポリエチレンワックスとしては、市販品を用いることができ、市販品としては、例えば、AQUACER531(ビックケミージャパン社製)、ポリロンP502(中京油脂社製)、アクアペトロDP2502C(東洋アドレ株式会社製)、アクアペトロDP2401(東洋アドレ株式会社製)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。
ポリエチレンワックスの含有量としては、インク全量に対して、0.05質量%以上2質量%以下が好ましく、0.05質量%以上0.5質量%以下がより好ましく、0.05質量%以上0.45質量%以下がさらに好ましく、0.15質量%以上0.45質量%以下が特に好ましい。含有量が、0.05質量%以上2質量%以下であると、耐摺擦性と光沢性の向上に十分な効果がある。また、含有量が、0.45質量%以下であると、インクの保存安定性、及び吐出安定性が特に良好になり、インクジェット方式での使用により適する。
インクには、必要に応じて、界面活性剤、消泡剤、防腐防黴剤、防錆剤、pH調整剤等を加えても良い。
以下、液体組成物の別の一例として後処理液を用いた場合について説明する。
後処理液は、透明な層を形成することが可能であれば、特に限定されない。後処理液は、インクと同様の有機溶剤、水、ワックス、樹脂、界面活性剤、消泡剤、pH調整剤、防腐防黴剤、及び防錆剤等を必要に応じて選択し、混合して得られる。また、後処理液は、被接触部材全域に塗布しても良いし、インクが付与された領域にのみに塗布しても良い。
被接触部材としては、特に制限なく用いることができ、普通紙、光沢紙、特殊紙、布などの記録媒体を用いることができるが、低浸透性記録媒体(低吸収性記録媒体とも称する)に対して特に好適に用いることができる。
低浸透性記録媒体とは、水透過性、吸収性、又は吸着性が低い表面を有する記録媒体を意味し、内部に多数の空洞があっても外部に開口していない材質も含まれる。低浸透性記録媒体としては、商業印刷に用いられるコート紙や、古紙パルプを中層、裏層に配合して表面にコーティングを施した板紙のような記録媒体等が挙げられる。このような低浸透性の記録媒体を用いたときに、被接触部材上の液体組成物が付与された領域と接触部材が接触する場合、液体組成物が接触部材に転写されやすくなるので、本実施形態の接触部材を用いることが好ましい。
低浸透性記録媒体としては、例えば、支持体と、支持体の少なくとも一方の面側に設けられた表面層と、を有し、更に必要に応じてその他の層を有するコート紙などの記録媒体が挙げられる。
低浸透性記録媒体は、付与された液体組成物の吸収性が低く、表面に未乾燥の液体組成物が残留しやすく、接触部材に液体組成物を転写させやすいため、結果として地汚れを発生させやすい。そのため、被接触部材として低浸透性記録媒体を用いる場合は、本実施形態の印刷装置を用いることが好ましい。
支持体としては、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、木材繊維主体の紙、木材繊維及び合成繊維を主体とした不織布のようなシート状物質などが挙げられる。
支持体の厚みは、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が、50μm〜300μmが好ましい。 また、支持体の坪量は、45g/m2〜290g/m2が好ましい。
表面層は、顔料、バインダー(結着剤)を含有し、更に必要に応じて、界面活性剤、その他の成分を含有する。
顔料としては、無機顔料、もしくは無機顔料と有機顔料を併用したものを用いることができる。無機顔料としては、例えば、カオリン、タルク、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、非晶質シリカ、チタンホワイト、炭酸マグネシウム、二酸化チタン、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛、クロライトなどが挙げられる。無機顔料の添加量は、バインダー100質量部に対し50質量部以上が好ましい。
有機顔料としては、例えば、スチレン−アクリル共重合体粒子、スチレン−ブタジエン共重合体粒子、ポリスチレン粒子、ポリエチレン粒子等の水溶性ディスパージョンがある。有機顔料の添加量は、表面層の全顔料100質量部に対し2質量部〜20質量部が好ましい。
バインダーとしては、水性樹脂を使用することが好ましい。水性樹脂としては、水溶性樹脂及び水分散性樹脂の少なくともいずれかを好適に用いることができる。水溶性樹脂としては、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、ポリビニルアルコール、カチオン変性ポリビニルアルコール、アセタール変性ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエステルとポリウレタンなどが挙げられる。
表面層に必要に応じて含有される界面活性剤としては、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が、アニオン活性剤、カチオン活性剤、両性活性剤、非イオン活性剤のいずれも使用することができる。
表面層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、支持体上に表面層を構成する液を含浸又は塗布する方法により行うことができる。表面層を構成する液の付着量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、固形分で、0.5g/m2〜20g/m2が好ましく、1g/m2〜15g/m2がより好ましい。
カーボンブラック(NIPEX160、degussa社製、BET比表面積150m2/g、平均一次粒径20nm、pH4.0、DBP吸油量620g/100g)20g、下記構造式(1)で表される化合物20ミリモル、及びイオン交換高純水200mLを、室温環境下、Silversonミキサー(6,000rpm)で混合した。
得られたスラリーのpHが4より高い場合は、硝酸20ミリモルを添加した。30分後に、少量のイオン交換高純水に溶解された亜硝酸ナトリウム(20ミリモル)を上記混合物にゆっくりと添加した。更に、撹拌しながら60℃に加温し、1時間反応した。カーボンブラックに下記構造式(1)で表される化合物を付加した改質顔料が生成できた。
次に、pHをNaOH水溶液により10に調整することにより、30分後に改質顔料分散体が得られた。少なくとも1つのジェミナルビスホスホン酸基又はジェミナルビスホスホン酸ナトリウム塩と結合した顔料を含んだ分散体とイオン交換高純水を用いて透析膜を用いた限外濾過を行い、更に超音波分散を行って顔料固形分濃度16質量%となる親水性官能基としてビスホスホン酸基を有する自己分散型ブラック顔料分散体を得た。
50.00質量%のブラック顔料分散体(顔料固形分濃度16%)、2.22質量%のポリエチレンワックスAQUACER531(不揮発分45質量%、ビックケミージャパン社製)、30.00質量%の3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、10.0質量%のプロピレングリコールモノプロピルエーテル、2.00質量%のシリコーン系界面活性剤(TEGO Wet 270、巴工業株式会社製)、及びイオン交換水を残量となるように混合し、1時間攪拌した後、平均孔径が1.2μmのメンブレンフィルターでろ過して、液体組成物1(インク)を得た。また、液体組成物1の粘度は8mPa・sであり、静的表面張力は30mN/mであった。なお、粘度及び静的表面張力の測定方法は以下の通りであった。
粘度計(RE−550L、東機産業株式会社製)を使用して、25℃で測定した。
自動表面張力計(DY−300、協和界面化学株式会社製)を用いて、25℃で測定した。
−接触部材の製造−
直径が75mmである直管状のアルミの中空ローラ(ミスミ社製)の基材の表面に、アプリケーターによってシリコーン系接着剤(KE−45T、信越シリコーン社)を200μmの厚さになるように塗布した。その上から液体組成物保持層であるトヨフロンBF−800S−1000(不織布、東レ社製)を、巻き付けて貼付け、弾性ローラを用いて表面側から30N/cmの線圧を付加した後、24時間静置し接触部材1を作製した。また、接触部材1の液体組成物保持層における純水の接触角は、125°であった。なお、液体組成物保持層における純水の接触角の測定方法は以下の通りであった。
接触角は、接触角計(DMo−501、共和界面化学株式会社製)を用いて測定した。具体的には、液適量10μLの純水を測定物表面に滴下し、5000m秒後の接触角を25℃で測定した。
インクジェットプリンティングシステム(RICOH Pro VC60000、株式会社リコー製)に接触部材1を組み込んだ改造機を作製し、液体組成物1(インク)を充填した。なお、接触部材は、印刷装置の搬送経路において、付与された液体組成物1(インク)を乾燥させる乾燥手段の下流側であって、且つ液体組成物1(インク)を付与した領域に最初に直接接触する位置に組み込んだ。
まず、基材と接着層の界面に対して垂直方向に接触部材を切断し、接触部材の断面を形成した。次に、上記断面において、接着部材と液体組成物保持層を構成する樹脂繊維とが混在する領域のうち最も基材から遠い位置を通りかつ基材の面と平行な線を設定し、この線より上層を液体組成物保持層とし、この線より下層の基材までの領域を接着層とした。
次に、液体組成物保持層において、基材と接着層の界面に対して垂直方向となる長さを液体組成物保持層の厚さとし、これを測定した。また、接着層において、基材と接着層の界面に対して垂直方向となる長さを接着層の厚さとし、これを測定した。更に、液体組成物保持層の厚さに対する接着層の厚さの比率(%)を算出した。液体組成物保持層の厚さ及び接着層の厚さの比率を表1に示す。
なお、上記測定は9点にて行った。具体的には、接触部材の一方の端から1cm内側の位置、接触部材の中央部の位置、及び接触部材の他方の端から1cm内側の位置であり、かつ各位置において、接触部材の外周上の120°間隔で存在する3点(合計9点)を選択した。このとき、液体組成物受容層の端部から1cm未満の部分は測定場所として選択しなかった。結果を表1に示すが、いずれの測定箇所でも各数値は同一であった。
実施例1において、液体組成物保持層の種類、液体組成物保持層の厚さ、接着層の厚さの割合、及び基材として用いられる中空ローラの形状を表1に示す内容に変更した以外は、実施例1と同様にして実施例2〜7、比較例1〜3の接触部材及び印刷装置を作製した。液体組成物保持層の厚さ、及び接着層の厚さの割合については、シリコーン系接着剤の塗布量、付加した線厚を変更することにより調整した。
なお、比較例2では、液体組成物1の代わりに、95.00質量%の純水に5.00質量%のブラック顔料分散体(顔料固形分濃度16%)を加えたモデルインク1を使用した。
また、比較例3では、液体組成物1の代わりに、液体組成物1を50℃で24時間加熱撹拌して加熱撹拌後の質量を加熱撹拌前の質量に対して80%まで減量させたモデルインク2を使用した。
・トヨフロンBF−800S−500(フッ素樹脂繊維、東レ社製)
・トヨフロンBF−800S−1000(フッ素樹脂繊維、東レ社製)
・トヨフロンBF−800S−1500(フッ素樹脂繊維、東レ社製)
・トヨフロンBF−800S−2000(フッ素樹脂繊維、東レ社製)
・トミーファイレック PA10LH(フッ素樹脂繊維、巴川製紙製)
・トヨフロン406D(フッ素樹脂繊維、東レ社製)
上記実施例、比較例において作製した接触部材を使用した場合の地汚れについて評価した。
まず、0.1mgの液体組成物(インク)を接触部材に滴下した。次に、インクジェットプリンティングシステム(RICOH Pro VC60000、株式会社リコー製)に液体組成物(インク)を滴下した接触部材を組み込んだ改造機を作製し、被接触部材である記録媒体を搬送させた。接触部材は、印刷装置の搬送経路において、付与された液体組成物(インク)を乾燥させる乾燥手段の下流側であって、且つ液体組成物(インク)を付与した領域に最初に直接接触する位置に組み込んだ。記録媒体としては、Lumi Art Gloss 130gsm(Stora Enso社製、紙幅520.7mm)のロール紙を使用した。また、ロール紙は、50m/分の速度で搬送されるように設定した。搬送後の記録媒体において、接触部材から転写された液体組成物(インク)が消失するまでの搬送長さを測定し、下記の評価基準に基づいて地汚れを評価した。結果を表1に示す。評価がC以上である場合を実用可能と評価した。
(評価基準)
A:100m以下
B:100mを超えて1000m以下
C:1000mを超えて5000m以下
D:5000mを超えてもインク汚れ消失せず
上記実施例、比較例においてにおいて作製した接触部材の剥離性について評価した。
具体的には、接触部材表層に対して、剃刀を垂直に当て、幅30mm、長さ100mmの評価面を作成し、デジタルフォースゲージ(A&D社製)によって幅の短い側の端部をつかみ、5秒/100mmの速度で90°剥離応力を計測した。計測値は測定距離100mm内での最大値とし、接触部材中の位置を変えて3回測定した際の平均値を採用した。結果を表1に示す。評価がB以上である場合を実用可能であると評価した。
(評価基準)
A:9N/cm以上
B:9N/cm未満6N/cm以上
C:6N/cm未満3N/cm以上
D:3N/cm未満
2 液体組成物付与手段
3 液体組成物加熱手段
4 接触部材
5 接触部材加熱手段
6 被接触部材回収手段
7 被接触部材
8 搬送経路
9a、9b 被接触部材が接触部材から分離する端部
10 基材
11 接着層
12 液体組成物保持層
Claims (18)
- 液体組成物と、前記液体組成物を被接触部材に付与する液体組成物付与手段と、前記被接触部材の前記液体組成物が付与された領域に対して接触する接触部材と、を有する印刷装置であって、
前記液体組成物の粘度は、2mPa・s以上15mPa・s以下であり、
前記液体組成物の静的表面張力は、20mN/m以上50mN/m以下であり、
前記接触部材は、前記領域に対して接触する側から順に、前記液体組成物を保持可能な液体組成物保持層と、前記液体組成物保持層を固定する接着層と、基材と、を有し、
前記液体組成物保持層の厚さは、200μm以上1300μm以下であることを特徴とする印刷装置。 - 前記液体組成物保持層における純水の接触角は、120°以上である請求項1に記載の印刷装置。
- 前記液体組成物の粘度は、2mPa・s以上10mPa・s以下であり、
前記液体組成物の静的表面張力は、20mN/m以上35mN/m以下である請求項1又は2に記載の印刷装置。 - 前記液体組成物保持層は、フッ素樹脂繊維層である請求項1から3のいずれか一項に記載の印刷装置。
- 前記フッ素樹脂繊維層は、不織布である請求項4に記載の印刷装置。
- 前記液体組成物保持層の厚さは、500μm以上1000μm以下である請求項1から5のいずれか一項に記載の印刷装置。
- 前記接着層の厚さは、前記液体組成物保持層の厚さに対して3%以上50%以下である請求項1から6のいずれか一項に記載の印刷装置。
- 前記接着層の厚さは、前記液体組成物保持層の厚さに対して10%以上40%以下である請求項1から7のいずれか一項に記載の印刷装置。
- 前記基材は、ローラ形状である請求項1から8のいずれか一項に記載の印刷装置。
- 前記基材は、両端部から中央部に向かって断面の直径が小さくなっていくローラ形状である請求項9に記載の印刷装置。
- 前記被接触部材は、記録媒体である請求項1から10のいずれか一項に記載の印刷装置。
- 前記被接触部材の搬送速度は、50m/分以上である請求項1から11のいずれか一項に記載の印刷装置。
- 前記被接触部材における搬送方向の長さは、前記印刷装置における前記被接触部材の搬送経路の長さより長い請求項1から12のいずれか一項に記載の印刷装置。
- 前記接触部材は、前記領域に対して最初に接触する部材である請求項1から13のいずれか一項に記載の印刷装置。
- 前記被接触部材は、支持体と、前記支持体の少なくとも一方の面側に設けられた塗工層と、を有し、動的走査吸液計で測定した接触時間100msにおける純水の前記被接触部材への転移量が2ml/m2以上35ml/m2以下であり、かつ接触時間400msにおける純水の前記被接触部材への転移量が3ml/m2以上40ml/m2以下である請求項1から14のいずれか一項に記載の印刷装置。
- 更に、前記被接触部材の前記領域を有する面の背面側から前記被接触部材に付与された前記液体組成物を加熱する液体組成物加熱手段を有し、
前記接触部材は、前記液体組成物加熱手段で加熱された前記被接触部材の前記領域と接触する請求項1から15のいずれか一項に記載の印刷装置。 - 粘度が2mPa・s以上15mPa・s以下であり且つ静的表面張力が20mN/m以上50mN/m以下である液体組成物が付与された領域を有する被接触部材の前記領域に対して接触する接触部材であって、
前記接触部材は、前記領域に対して接触する側から順に、前記液体組成物を保持可能な液体組成物保持層と、前記液体組成物保持層を固定する接着層と、基材と、を有し、
前記液体組成物保持層の厚さは、200μm以上1300μm以下であることを特徴とする接触部材。 - 請求項17に記載の接触部材を有し、
前記液体組成物が付与された前記被接触部材を乾燥させる乾燥装置。
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