JP2021123011A - プレコート液、プレコート液を用いる画像形成方法および画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】インクのドット同士が合一するように、インクを濡れ広がらせることができるプレコート液と、当該プレコート液を用いることにより、転写性に優れ、鮮明な画像を得ることができる画像形成方法および画像形成装置を提供すること。【解決手段】本願発明のプレコート液は、活性線硬化型インクおよび中間転写体を用いる中間転写型の画像形成方法において、前記活性線硬化型インクが付与される前の前記中間転写体の表面に付与されるプレコート液であって、前記プレコート液は、水溶性ポリマー、親水性液体、および水を含む。前記水溶性ポリマーの含有量は、前記親水性液体100質量部に対して、0.1質量部以上100質量部以下である。【選択図】図1

Description

本発明は、プレコート液、プレコート液を用いる画像形成方法および画像形成装置に関する。
インクジェット法は、簡便かつ安価に画像を作製できるため、各種印刷、マーキング、細線形成、カラーフィルター等の特殊印刷を含む様々な印刷分野に応用されている。インクジェット法は、版を用いずデジタル印刷が可能であるため、多様な画像を少量ずつ形成するような用途に特に好適である。
インクジェット法によって、紙などのインクを吸収する記録媒体に画像を形成するとき、インクジェットヘッドから吐出されて記録媒体に着弾したインクの一部は、記録媒体の内部へ浸透する。そのため、インク使用量を低減して画像形成を低コスト化しようとすると、画像の隠蔽率が低下してしまい、形成した画像にムラが生じやすくなる。一方で、上記記録媒体への浸透を抑制して記録媒体の表面でインクを広がりやすくするため、インクを低粘度化すると、インクが滲みやすく、高精細な画像を形成しにくい。
これに対し、インクを浸透させにくい中間転写体の表面に中間画像を形成し、その後、上記中間画像を記録媒体に転写すれば、より少量のインクによっても隠蔽率の高い画像を形成することができ、かつ、インクの滲みも抑制できるため、より低コストで高精細な画像形成が可能になると期待される。
このとき、中間転写体の表面にプレコート層を形成し、上記プレコート層上に活性線硬化型インクを付与し、形成された中間画像に活性線を照射して、中間画像を形成する画像形成方法が検討されている。
たとえば、特許文献1には、ワックス状デンプンと、少なくとも1つのポリカルボン酸架橋剤と、少なくとも1つの吸湿性材料と、少なくとも1つの界面活性剤とを含むコーティング組成物が記載されている。特許文献1によると、当該コーティング組成物をブランケットの表面に付与してコーティング層を形成し、当該層の表面にインクを付与することにより、記録媒体への転写性を向上させることができるとされている。
特開2017−039316号公報
本願発明者らが検討したところ、特許文献1のように、コーティング層の表面にインクを付与することにより、記録媒体への転写性は向上するものの、コーティング層の表面に付与されたインクのドット同士が合一せずに所望する鮮明な画像を得られないことがあった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、インクのドット同士が合一するように、インクを濡れ広がらせることができるプレコート液と、当該プレコート液を用いることにより、転写性に優れ、鮮明な画像を得ることができる画像形成方法および画像形成装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一実施の形態に係るプレコート液は、活性線硬化型インクおよび中間転写体を用いる中間転写型の画像形成方法において、前記活性線硬化型インクが付与される前の前記中間転写体の表面に付与されるプレコート液であって、前記プレコート液は、水溶性ポリマー、親水性液体、および水を含み、前記水溶性ポリマーの含有量は、前記親水性液体100質量部に対して、0.1質量部以上100質量部以下である。
また、上記課題を解決するため、本発明の一実施の形態に係る画像形成方法は、中間転写体の表面に上記プレコート液を付与する工程と、前記中間転写体に付与されたプレコート液に含有される水および親水性液体のうち、前記水を除去して、前記親水性液体を残存させる乾燥工程と、前記中間転写体の前記プレコート液が付与された面に活性線硬化型インクを付与する工程と、前記付与された活性線硬化型インクを記録媒体に転写する工程と、前記転写された活性線硬化型インクを硬化させる工程と、を有する。
また、上記課題を解決するため、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置は、中間転写体と、前記中間転写体の表面に上記プレコート液を付与するプレコート液付与部と、前記中間転写体に付与されたプレコート液に含有される水および親水性液体のうち、前記水を除去して、前記親水性液体を残存させる乾燥部と、前記プレコート液が付与された面に活性線硬化型インクを付与するインク付与部と、前記付与された活性線硬化型インクを記録媒体に転写する転写部と、前記転写された活性線硬化型インクを硬化させる定着部と、を有する。
本発明によれば、インクのドット同士が合一するように、インクを濡れ広がらせることができるプレコート液と、当該プレコート液を用いることにより、転写性に優れ、鮮明な画像を得ることができる画像形成方法および画像形成装置を提供することができる。
図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成方法を実施するための画像形成装置の構成を示す模式図である。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
1.プレコート液
本発明の実施の形態に係るプレコート液は、活性線硬化型インクが付与される前の中間転写体の表面に付与されるものであり、中間画像(活性線硬化型インク)を記録媒体に転写する際に、中間転写体の表面から中間画像が剥離しやすくするためのものである。
上記プレコート液は、水溶性ポリマー、親水性液体、および水を含む。プレコート液は、水を含む状態では低粘度の液体なので中間転写体(後述)に塗布やすい。なお、上記プレコート液中には、表面張力および粘度を調整するための調整剤を含んでいてもよい。
1−1.水溶性ポリマー
本発明の実施の形態に係るプレコート液は、水溶性ポリマーを含む。
上記水溶性ポリマーの含有量は、上記親水性液体100質量部に対して、0.1質量部以上100質量部以下であり、1質量部以上65質量部未満であることが好ましく、1質量部以上40質量部未満であることがより好ましい。
水溶性ポリマーの含有量を0.1質量部以上とすると、中間転写体の表面に付与されたプレコート液を乾燥させて、その表面に水溶性ポリマーと親水性液体からなる膜(プレコート層)を形成することができる。これにより、プレコートが流動しなくなるためインクドットの位置乱れが発生しなくなり、再現性の高い鮮明な画像を形成することができる。また、水溶性ポリマーの含有量を100質量部以下とすると、プレコート液を乾燥させて、形成したプレコート層の内部に、親水性液体を十分に残存させることができる。これにより、記録媒体への転写時に、プレコート層が層内で剥離することにより、転写性を向上させることができる。
上記水溶性ポリマーの例には、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸およびその塩、ポリメタクリル酸およびその塩、ポリアクリルアミドおよびその塩、ポリメタクリルアミドおよびその塩、ポリ(N−イソプロピルアクリルアミド)およびその塩、ポリ(2−オキサゾリン)、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、多糖類が含まれる。
なお、上記水溶性ポリマー(ポリビニルアルコール)のけん化度は、JIS−K6726(1994)に記載されている測定方法により測定することができる。
上記水溶性ポリマーの中では、多糖類であることが好ましい。上記多糖類の例には、アルギン酸、アルギン酸プロピレングリコールエステル、アガロース、セルロース誘導体、グアーガム、カラギーナン、寒天、キトサン、ジェランガム、デキストリン、デキストラン、デンプン、ヒアルロン酸、プルラン、ヘパリンが含まれる。上記多糖類の中では、セルロース誘導体であることがより好ましい。
上記セルロース誘導体の例には、水溶性セルロース誘導体が含まれる。水溶性セルロース誘導体とは、水酸基またはカルボキシ基を有するセルロース誘導体である。水溶性セルロース誘導体の例には、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースが含まれる。上記水溶性セルロース誘導体の中では、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースが好ましく、ヒドロキシエチルセルロースがより好ましい。
上記水溶性ポリマーとして、上記水溶性セルロース誘導体を用いることにより、親水性液体と良好に相溶して、均質なプレコート層を形成できるので適切な転写性を発現することができる。
なお、上記水溶性ポリマーは、1種類のみを単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
1−2.親水性液体
本発明の実施の形態に係るプレコート液は、親水性液体を含む。
本実施の形態に係るプレコート液に含有される親水性液体は、1分子中に2つ以上の水酸基を含有する化合物であるか、または1分子中に3つ以上の水酸基を含有する化合物であることが好ましく、下記一般式(1)で表される構造を有する親水性液体であるか、または下記一般式(2)で表される構造を有する親水性液体であることがより好ましい。
Figure 2021123011
(式(1)中、nは重合度を示す1〜10の整数である。)
Figure 2021123011
(式(2)中、Rは炭素数2〜6の直鎖および分岐構造のアルキル基であり、前記アルキル基は、炭素が連続している炭化水素基、またはエチレンオキサイド基である。)
上記一般式(1)に示される構造を有する親水性液体(1分子中に3つ以上の水酸基を含有する化合物)の例には、グリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリンが含まれる。この中では、グリセリンであることが好ましい。
また、一般式(2)に示される構造を有する親水性液体(1分子中に2つ以上の水酸基を含有する化合物)の例には、1,3−プロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、エチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,3−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−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオールが含まれる。この中では、ポリエチレングリコールであることが好ましい。
一般式(1)または一般式(2)で表される親水性液体を用いることにより、プレコート液を乾燥させて、形成した水溶性ポリマーの膜を有するプレコート層の内部に液体を残存させることができるので、記録媒体への転写時に、プレコート液が中間転写体から剥離しやすくなり、転写性を向上させることができる。
1−3.調整剤
本発明の実施の形態に係るプレコート液は、表面張力および粘度を調整するための調整剤を含んでもよい。上記調整剤の例には界面活性剤や親水性高分子などが含まれる。
(界面活性剤)
上記界面活性剤の例には、上記界面活性剤の例には、ジアルキルスルホコハク酸塩類、アルキルナフタレンスルホン酸塩類および脂肪酸塩類を含むアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、アセチレングリコール類およびポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類を含むノニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩類および第四級アンモニウム塩類を含むカチオン性界面活性剤、シリコーン系の界面活性剤、ならびにフッ素系の界面活性剤が含まれる。上記界面活性剤の中では、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類が好ましい。
上記調整剤の含有量は、プレコート液の全質量に対して0.005質量%以上1質量%未満であることが好ましく、プレコート液の全質量に対して0.01質量%以上0.2質量%以下であることがより好ましい。
1−4.プレコート液の物性
本実施の形態に係るプレコート液の粘度は、20℃において、1000cPs以上10000cPs以下であることが好ましい。上記プレコート液の粘度が、1000cPs以上であると、上記活性線硬化型インクがプレコート液の表面に付与された際に、プレコート液が活性線硬化型インクの濡れ広がりに追随することを抑制できる。これにより、インク液滴を適正な大きさにできることから、隠蔽率が向上し、画像ムラの発生を抑制できるので、高精細な画像を得ることができる。なお、20℃における、上記プレコート液の粘度は、ストレス制御型レオメータ(Anton Paar社製、Physica MCR301(コーンプレートの直径:75mm、コーン角:1.0°))で測定することができる。
活性線硬化型インクを中間転写体の表面に付与する前に、プレコート液を中間転写体の表面全体に付与することにより、記録媒体への転写時に中間転写体の表面から中間画像が剥離しやすくなる。
上記プレコート液の付与量は、1g/m以上50g/m以下であることが好ましく、2g/m以上30g/m以下であることがより好ましい。上記プレコート液の付与量を1g/m以上とすることにより、活性線硬化型インクをより十分に濡れ広がらせることができ、かつ、活性線硬化型インクの転写性をより高めることができる。上記プレコート液の付与量を50g/m以下とすることにより、活性線硬化型インクの液滴がプレコート液に沈み込むことによる転写性の低下などを抑制することができる。
2.活性線硬化型インク
本実施の形態に係る活性線硬化型インクは、活性線重合性化合物を含み、活性線の照射により上記活性線重合性化合物が重合および架橋して硬化するインクである。また、上記活性線硬化型インクは、必要に応じて、重合開始剤、ゲル化剤、重合禁止剤、染料および顔料などの色材、顔料を分散させるための分散剤、顔料を基材に定着させるための定着樹脂、界面活性剤、pH調整剤、保湿剤、紫外線吸収剤などを含有してもよい。上記その他の成分は、上記組成物中に、1種類のみが含まれていてもよく、2種類以上が含まれていてもよい。
2−1.活性線重合性化合物
上記活性線重合性化合物は、活性線の照射により架橋または重合する化合物である。活性線の例には、電子線、紫外線、α線、γ線およびエックス線などが含まれる。上記活性線の中では、紫外線または電子線が好ましく、紫外線がより好ましい。上記活性線重合性化合物の例には、ラジカル重合性化合物、カチオン重合性化合物、またはそれらの混合物が含まれる。上記活性線重合性化合物の中では、ラジカル重合性化合物が好ましい。なお、上記活性線重合性化合物は、モノマー、重合性オリゴマー、プレポリマーおよびこれらの混合物のいずれであってもよい。
ラジカル重合性化合物とは、分子中にエチレン性不飽和二重結合基を有する化合物である。ラジカル重合性化合物は、単官能または多官能の化合物でありうる。ラジカル重合性化合物の例には、不飽和カルボン酸エステル化合物である、(メタ)アクリレートが含まれる。なお、本発明において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレートまたはメタアクリレートを意味し、「(メタ)アクリロイル基」は、アクリロイル基またはメタアクリロイル基を意味し、「(メタ)アクリル」は、アクリルまたはメタクリルを意味する。
単官能の(メタ)アクリレートの例には、イソアミル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソミルスチル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル−ジグリコール(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシプロピレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイロキシエチルコハク酸、2−(メタ)アクリロイロキシエチルフタル酸、2−(メタ)アクリロイロキシエチル−2−ヒドロキシエチル−フタル酸およびt−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレートが含まれる。
多官能の(メタ)アクリレートの例には、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのPO付加物ジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレートおよびトリプロピレングリコールジアクリレートなどの2官能の(メタ)アクリレート;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートなどの3官能の(メタ)アクリレート;ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、グリセリンプロポキシトリ(メタ)アクリレートおよびペンタエリスリトールエトキシテトラ(メタ)アクリレートなどの3官能以上の(メタ)アクリレート;ポリエステルアクリレートオリゴマーを含む(メタ)アクリロイル基を有するオリゴマー、ならびにこれらの変性物などが含まれる。上記変性物の例には、エチレンオキサイド基を挿入したエチレンオキサイド変性(EO変性)アクリレート、およびプロピレンオキサイドを挿入したプロピレンオキサイド変性(PO変性)アクリレートが含まれる。
また、カチオン重合性化合物とは、分子中にカチオン重合性基を有する化合物である。カチオン重合性化合物の例には、エポキシ化合物、ビニルエーテル化合物およびオキセタン化合物などが含まれる。
上記エポキシ化合物の例には、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、ビニルシクロヘキセンモノエポキサイド、ε−カプロラクトン変性3,4−エポキシシクロヘキシルメチル3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、1−メチル−4−(2−メチルオキシラニル)−7−オキサビシクロ[4,1,0]ヘプタン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル−5,5−スピロ−3,4−エポキシ)シクロヘキサノン−メタ−ジオキサンおよびビス(2,3−エポキシシクロペンチル)エーテルなどの脂環式エポキシ樹脂、1,4−ブタンジオールのジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールのジグリシジルエーテル、グリセリンのトリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンのトリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールのジグリシジルエーテル、プロピレングリコールのジグリシジルエーテル、エチレングリコール、プロピレングリコール、およびグリセリンなどの脂肪族多価アルコールに1種類または2種類以上のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドなど)を付加することにより得られるポリエーテルポリオールのポリグリシジルエーテルなどを含む脂肪族エポキシ化合物、ならびに、ビスフェノールAまたはそのアルキレンオキサイド付加体のジまたはポリグリシジルエーテル、水素添加ビスフェノールAまたはそのアルキレンオキサイド付加体のジまたはポリグリシジルエーテル、およびノボラック型エポキシ樹脂などを含む芳香族エポキシ化合物などが含まれる。
上記ビニルエーテル化合物の例には、エチルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、オクタデシルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、イソプロペニルエーテル−o−プロピレンカーボネート、ドデシルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、およびオクタデシルビニルエーテルなどを含むモノビニルエーテル化合物、ならびにエチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、プロピレングリコールジビニルエーテル、ジプロピレングリコールジビニルエーテル、ブタンジオールジビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、およびトリメチロールプロパントリビニルエーテルなどを含むジまたはトリビニルエーテル化合物などが含まれる。
上記オキセタン化合物の例には、3−ヒドロキシメチル−3−メチルオキセタン、3−ヒドロキシメチル−3−エチルオキセタン、3−ヒドロキシメチル−3−プロピルオキセタン、3−ヒドロキシメチル−3−ノルマルブチルオキセタン、3−ヒドロキシメチル−3−フェニルオキセタン、3−ヒドロキシメチル−3−ベンジルオキセタン、3−ヒドロキシエチル−3−メチルオキセタン、3−ヒドロキシエチル−3−エチルオキセタン、3−ヒドロキシエチル−3−プロピルオキセタン、3−ヒドロキシエチル−3−フェニルオキセタン、3−ヒドロキシプロピル−3−メチルオキセタン、3−ヒドロキシプロピル−3−エチルオキセタン、3−ヒドロキシプロピル−3−プロピルオキセタン、3−ヒドロキシプロピル−3−フェニルオキセタン、3−ヒドロキシブチル−3−メチルオキセタン、1,4ビス{[(3−エチル−3−オキセタニル)メトキシ]メチル}ベンゼン、3−エチル−3−(2−エチルヘキシロキシメチル)オキセタンおよびジ[1−エチル(3−オキセタニル)]メチルエーテルなどが含まれる。
上記ラジカル重合性化合物およびカチオン重合性化合物の中では、アクリルモノマーを含むことが好ましい。
また、上記活性線重合性化合物の含有量は、例えば、活性線硬化型インクの全質量に対して1.0質量%以上97質量%以下であることが好ましく、30質量%以上90質量%以下とすることがより好ましい。
2−2.重合開始剤
本実施の形態に係る活性線硬化型インクは、重合開始剤を含むことができる。上記重合開始剤は、活性線の照射により、上記活性線重合性化合物の重合を開始できるものであればよい。たとえば、上記活性線硬化型インクがラジカル重合性化合物を有するときは、重合開始剤は光ラジカル開始剤とすることができ、上記活性線硬化型インクがカチオン重合性化合物を有するときは、重合開始剤は光カチオン開始剤(光酸発生剤)とすることができる。
ラジカル重合開始剤には、分子内結合開裂型のラジカル重合開始剤と分子内水素引き抜き型のラジカル重合開始剤とが含まれる。
分子内結合開裂型のラジカル重合開始剤の例には、ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン、2−メチル−2−モルホリノ(4−メチルチオフェニル)プロパン−1−オン、および2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノンなどを含むアセトフェノン系の開始剤、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、およびベンゾインイソプロピルエーテルなどを含むベンゾイン類、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシドなどを含むアシルホスフィンオキシド系の開始剤、ならびに、ベンジルおよびメチルフェニルグリオキシエステルなどが含まれる。
分子内水素引き抜き型のラジカル重合開始剤の例には、ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチル−ジフェニルサルファイド、アクリル化ベンゾフェノン、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、および3,3’−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノンなどを含むベンゾフェノン系の開始剤、2−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントンなどを含むチオキサントン系の開始剤、ミヒラーケトン、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノンなどを含むアミノベンゾフェノン系の開始剤、10−ブチル−2−クロロアクリドン、2−エチルアンスラキノン、9,10−フェナンスレンキノン、ならびにカンファーキノンなどが含まれる。
カチオン系の重合開始剤の例には、光酸発生剤が含まれる。光酸発生剤の例には、ジアゾニウム、アンモニウム、ヨードニウム、スルホニウム、およびホスホニウムなどを含む芳香族オニウム化合物のB(C 、PF 、AsF 、SbF 、CFSO 塩など、スルホン酸を発生するスルホン化物、ハロゲン化水素を光発生するハロゲン化物、ならびに鉄アレン錯体などが含まれる。
2−3.ゲル化剤
本実施の形態に係る活性線硬化型インクは、ゲル化剤を含むことができる。ゲル化剤は、常温では固体であるが、加熱すると液体となることにより、上記活性線硬化型インクを温度変化に応じてゾルゲル相転移させることができる有機物である。
また、上記ゲル化剤は、インクのゲル化温度以下の温度で、インク中で結晶化することが好ましい。ここで、ゲル化温度とは、加熱によりゾル化または液体化したインクを冷却していったときに、インクがゾルからゲルに相転移し、インクの粘度が急変する温度をいう。具体的には、ゾル化または液体化したインクを、例えば、レオメータ MCR300(Anton Paar社製)で粘度を測定しながら冷却していき、粘度が急激に上昇した温度を、そのインクのゲル化温度とすることができる。
上記ゲル化剤がインク中で結晶化すると、板状に結晶化した上記ゲル化剤およびワックスによって形成された三次元空間に活性線重合性化合物が内包される構造が形成されることがある(このような構造を、以下「カードハウス構造」という)。カードハウス構造が形成されると、液体の活性線重合性化合物が上記空間内に保持されるため、インクが付着して形成されたドットがより濡れ広がりにくくなり、インクのピニング性がより高まる。インクのピニング性が高まると、インクが記録媒体に付着して形成されたドットが過度に濡れ広がることを抑制することができる。
ゲル化剤の例には、ジペンタデシルケトン、ジヘプタデシルケトン、ジリグノセリルケトン、ジベヘニルケトン、ジステアリルケトン、ジエイコシルケトン、ジパルミチルケトン、ジミリスチルケトン、ラウリルミリスチルケトン、ラウリルパルミチルケトン、ミリスチルパルミチルケトン、ミリスチルステアリルケトン、ミリスチルベヘニルケトン、パルミチルステアリルケトン、パルミチルベヘニルケトンおよびステアリルベヘニルケトン等の脂肪族ケトンワックス;パルミチン酸セチル、ステアリン酸ステアリル、ベヘニン酸ベヘニル、イコサン酸イコシル、ステアリン酸ベヘニル、ステアリン酸パルミチル、ステアリン酸ラウリル、パルミチン酸ステアリル、ミリスチン酸ミリスチル、ミリスチン酸セチル、ミリスチン酸オクチルドデシル、オレイン酸ステアリル、エルカ酸ステアリル、リノール酸ステアリル、オレイン酸ベヘニルおよびリノール酸アラキジル等の脂肪族エステルワックス;N−ラウロイル−L−グルタミン酸ジブチルアミド、N−(2−エチルヘキサノイル)−L−グルタミン酸ジブチルアミド等のアミド化合物;1,3:2,4−ビス−O−ベンジリデン−D−グルシトール等のジベンジリデンソルビトール類;パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム等の石油系ワックス;キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、木ロウ、ホホバ油、ホホバ固体ロウ、およびホホバエステル等の植物系ワックス;ミツロウ、ラノリンおよび鯨ロウ等の動物系ワックス;モンタンワックス、および水素化ワックス等の鉱物系ワックス;硬化ヒマシ油または硬化ヒマシ油誘導体;モンタンワックス誘導体、パラフィンワックス誘導体、マイクロクリスタリンワックス誘導体またはポリエチレンワックス誘導体等の変性ワックス;ベヘン酸、アラキジン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸,ラウリン酸、オレイン酸、およびエルカ酸等の高級脂肪酸;ステアリルアルコール、ベヘニルアルコール等の高級アルコール;12−ヒドロキシステアリン酸等のヒドロキシステアリン酸;12−ヒドロキシステアリン酸誘導体;ラウリン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、12−ヒドロキシステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド;N−ステアリルステアリン酸アミド、N−オレイルパルミチン酸アミド等のN−置換脂肪酸アミド;N,N’−エチレンビスステアリルアミド、N,N’−エチレンビス−12−ヒドロキシステアリルアミド、およびN,N’−キシリレンビスステアリルアミド等の特殊脂肪酸アミド;ドデシルアミン、テトラデシルアミンまたはオクタデシルアミンなどの高級アミン;ステアリルステアリン酸、オレイルパルミチン酸、グリセリン脂肪酸エステル,ソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、エチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル等の脂肪酸エステル化合物;ショ糖ステアリン酸、ショ糖パルミチン酸等のショ糖脂肪酸エステル;ポリエチレンワックス、α−オレフィン無水マレイン酸共重合体ワックス等の合成ワックス;重合性ワックス;ダイマー酸;ダイマージオール等が含まれる。これらのワックスは、1種類のみを単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
これらのうち、インクのピニング性をより高める観点からは、脂肪族ケトンワックス、脂肪族エステルワックス、高級脂肪酸、高級アルコールおよび脂肪酸アミドが好ましく、ケト基またはエステル基を挟んで両側に配置された炭素鎖の炭素数がいずれも9以上25以下である脂肪族ケトンワックスまたは脂肪族エステルワックスがより好ましい。
上記ゲル化剤の含有量は、活性線硬化型インクの全質量に対して0.5質量%以上10質量%未満であることが好ましく、活性線硬化型インクの全質量に対して1質量%以上10質量%未満であることがより好ましく、活性線硬化型インクの全質量に対して2質量%以上7質量%以下であることがさらに好ましい。
2−4.重合禁止剤
上記活性線硬化型インクは、重合禁止剤を含むことができる。
上記重合禁止剤の例には、(アルキル)フェノール、ハイドロキノン、カテコール、レゾルシン、p−メトキシフェノール、t−ブチルカテコール、t−ブチルハイドロキノン、ピロガロール、1,1−ピクリルヒドラジル、フェノチアジン、p−ベンゾキノン、ニトロソベンゼン、2,5−ジ−t−ブチル−p−ベンゾキノン、ジチオベンゾイルジスルフィド、ピクリン酸、クペロン、アルミニウムN−ニトロソフェニルヒドロキシルアミン、トリ−p−ニトロフェニルメチル、N-(3−オキシアニリノ−1,3−ジメチルブチリデン)アニリンオキシド、ジブチルクレゾール、シクロヘキサノンオキシムクレゾール、グアヤコール、o−イソプロピルフェノール、ブチルアルドキシム、メチルエチルケトキシム、シクロヘキサノンオキシムが含まれる。
上記重合禁止剤の含有量は、インクの全質量に対して0.05質量%以上0.2質量%以下とすることができる。
2−5.色材
上記活性線硬化型インクは、色材を含むことができる。色材には、顔料および染料が含まれる。活性線硬化型インクの分散安定性をより高め、かつ耐候性が高い画像を形成する観点からは、色材は顔料であることが好ましい。顔料の例には、有機顔料および無機顔料が含まれる。染料の例には、各種の油溶性染料が含まれる。
上記顔料は、形成すべき画像の色などに応じて、例えば、カラーインデックスに記載される赤またはマゼンタ顔料、黄顔料、緑顔料、青またはシアン顔料および黒顔料から選択することができる。
顔料または染料の含有量は、インクの全質量に対して0.1質量%以上20質量%以下であることが好ましく、0.4質量%以上10質量%以下であることがより好ましい。顔料または染料の含有量が、インクの全質量に対して0.1質量%以上であると、得られる画像の発色が十分となる。顔料または染料の含有量がインクの全質量に対して20質量%以下であると、インクの粘度が高まりすぎない。
2−6.分散剤
上記顔料は、分散剤で分散されていてもよい。上記分散剤は、上記顔料を十分に分散させることができればよい。分散剤の例には、水酸基含有カルボン酸エステル、長鎖ポリアミノアマイドと高分子量酸エステルの塩、高分子量ポリカルボン酸の塩、長鎖ポリアミノアマイドと極性酸エステルの塩、高分子量不飽和酸エステル、高分子共重合物、変性ポリウレタン、変性ポリアクリレート、ポリエーテルエステル型アニオン系活性剤、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩、芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物塩、ポリオキシエチレンアルキル燐酸エステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、およびステアリルアミンアセテートが含まれる。
2−7.定着樹脂
上記活性線硬化型インクは、塗膜の耐擦性およびブロッキング耐性をより高めるため、定着樹脂を含有してもよい。
定着樹脂の例には、(メタ)アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリシロキサン樹脂、マレイン酸樹脂、ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ニトロセルロース、酢酸セルロース、エチルセルロース、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、およびアルキド樹脂が含まれる。
上記定着樹脂の含有量は、たとえば、活性線重合性化合物の全質量に対して1質量%以上10質量%以下とすることができる。
2−8.界面活性剤
上記活性線硬化型インクは、界面活性剤を含有してもよい。
界面活性剤は、インクの表面張力を調整して、付与後のインクの基材に対する濡れ性を調整することができる。
界面活性剤の例には、シリコーン系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤、およびパーフルオロアルケニル基を有するフッ素系界面活性剤などが含まれる。
界面活性剤の含有量は、活性線硬化型インクの全質量に対して0.001質量%以上10質量%以下であることが好ましく、0.001質量%以上1質量%以下であることがより好ましい。
2−9.その他の成分
上記活性線硬化型インクは、上記成分以外に、必要に応じて、多糖類、粘度調整剤、比抵抗調整剤、皮膜形成剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、退色防止剤、防黴剤、防錆剤などを含んでもよい。
2−10.活性線硬化型インクの物性
上記活性線硬化型インクの粘度は、40℃において、1×10mPa・s以上5×10mPa・s未満であることが好ましく、3×10mPa・s以上1×10mPa・s未満であることがより好ましい。インク付与時の中間転写体の温度における粘度が1×10mPa・s以上であると、中間転写体に付与された活性線硬化型インクの液滴は適度に濡れ広がることができる。一方で、インク付与時の中間転写体の温度における粘度が5×10mPa・s未満であると、インクジェットヘッドからの吐出性が良好となる。
また、インクジェットヘッドからの射出性をより高める観点からは、上記活性線硬化型インクがゲル化剤を含まないインクであるとき、上記活性線硬化型インクの40℃における粘度は3mPa・s以上20mPa・s以下であることが好ましい。また、上記活性線硬化型インクがゲル化剤を含むインクであるとき、上記活性線硬化型インクの80℃における粘度は3mPa・s以上20mPa・s以下であることが好ましい。80℃における粘度が3mPa・s以上20mPa・s以下であると、インクジェットヘッドからの上記活性線硬化型インクの射出時に活性線硬化型インクがゲル化しにくいため、より安定して上記活性線硬化型インクを射出することができる。また、活性線硬化型インクがゲル化剤を含有している場合には、着弾して常温に降温した際にインクを十分にゲル化させる観点から、上記活性線硬化型インクの25℃における粘度は1000mPa・s以上であることが好ましい。25℃における粘度は1000mPa・s以上であると、中間転写体に付与されたインク液滴を適度に濡れ広がらせることができる。
上記活性線硬化型インクの40℃における粘度、80℃における粘度は、レオメータにより、活性線硬化型インクを100℃に加熱し、ストレス制御型レオメータ(Anton Paar社製、Physica MCR301(コーンプレートの直径:75mm、コーン角:1.0°))によって粘度を測定しながら、剪断速度11.7(1/s)、降温速度0.1℃/sの条件で40℃までインクを冷却して得られた粘度の温度変化曲線において40℃および80℃における粘度をそれぞれ読み取ることにより求める。
また、上記活性線硬化型インクの表面張力は、20mN/m以上40mN/m以下であることが好ましく、25mN/m以上38mN/m以下であることがより好ましい。上記活性線硬化型インクの表面張力は、活性線硬化型インクの表面張力よりも小さいことが好ましい。上記活性線硬化型インクの表面張力を上記プレコート液の表面張力よりも小さくすることにより、活性線硬化型インクをプレコート液の表面で適度に濡れ広がらせることができる。なお、活性線硬化型インクの表面張力は、23℃で、鉛直方向に保持した白金プレートの下端をプレコート液に接触させ、そのままの位置で白金プレートを保持するために必要な力をF(単位:mN)、白金プレートのプレコート液と接触している周囲長さをL(単位:m)、白金プレートとプレコート液との接触角をθとしたときに、r=F/(Lcosθ)で求められるrの値とすることができる。
2−11.活性線硬化型インクの調製方法
上記活性線硬化型インクは、前述の活性線重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤、色材と、任意のその他の成分とを、加熱下において混合することにより調製することができる。この際、得られた混合液を所定のフィルターで濾過することが好ましい。なお、顔料を含有するインクを調製する際は、顔料、活性線重合性化合物を含む顔料分散液を調製し、その後、顔料分散液と他の成分とを混合することが好ましい。顔料分散液は、分散剤をさらに含んでもよい。
上記顔料分散液は、活性線重合性化合物に顔料を分散して調製することができる。顔料の分散は、例えば、ボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミル、アジテータ、ヘンシェルミキサ、コロイドミル、超音波ホモジナイザー、パールミル、湿式ジェットミル、ペイントシェーカーなどを用いて行えばよい。このとき、分散剤を添加してもよい。
3.画像形成方法
本発明の実施の形態に係る画像形成方法は、中間転写体の表面にプレコート液を付与する工程と、前記中間転写体に付与されたプレコート液を乾燥させる工程と、前記中間転写体の前記プレコート液が付与された面に活性線硬化型インクを付与する工程と、前記付与された活性線硬化型インクを記録媒体に転写する工程と、前記転写された活性線硬化型インクを硬化させる工程と、を有する。以下、各工程について説明する。
3−1.プレコート液を付与する工程
プレコート液を付与する工程は、中間転写体の表面にプレコート液を付与して、液体状のプレコート層を形成する工程である。
上記プレコート液は、スプレー塗布、ノズルやスリットを用いたスパイラル塗布、ディッピング塗布、ロールコーター塗布、グラビア塗布、フレキソ塗布など公知の液体塗布方法を用いることができる。上記プレコート液は粘度が高いため、ロールコーター塗布方法を用いて中間転写体の表面全体に付与することが好ましい。
活性線硬化型インクを中間転写体の表面に付与する前に、プレコート液を中間転写体の表面全体に付与することにより、記録媒体への転写時に中間転写体の表面から中間画像が剥離しやすくなる。
3−2.プレコート液を乾燥させる工程
プレコート液を乾燥させる工程では、中間転写体の表面に付与されたプレコート液を乾燥させて、水溶性ポリマーの膜を有するプレコート層を形成する工程である。より詳細には、上記工程は、プレコート液に含有される水および親水性液体のうち、水を除去して、上記プレコート層(水溶性ポリマーの膜)の内部に親水性液体を残存させる工程である。
上記プレコート液を乾燥させる方法の例には、乾燥炉や熱風送風機などの非接触加熱型の乾燥装置を用いる方法、および、赤外線ヒータ、ホットプレート、熱ローラーなどの接触加熱型の乾燥装置を用いる方法などが含まれる。また、プレコート液の乾燥温度は、プレコート液に含まれる親水性液体の種類などに応じて適宜変更してもよい。
本実施の形態では、プレコート液の乾燥させる方法は、特に限定されないが、50〜120℃の熱風で、1〜30秒加熱することが好ましく、60〜80℃の熱風で、5〜30秒加熱することがより好ましい。上記温度の熱風をプレコート液の表面に吹き付けることにより、プレコート液の表面から内部に近づくにつれて、親水性液体の比率が増加するように乾燥させることができる。プレコート液の表面から内部に近づくにつれて親水性液体の比率が増加することにより、記録媒体への転写時に、形成されたプレコート層が層内剥離しやすくなるので、転写性を向上させることができる。
3−3.活性線硬化型インクを付与する工程
活性線硬化型インクを付与する工程は、中間転写体の表面に形成されたプレコート層の表面に活性線硬化型インクを付与して、中間画像を形成する工程である。
上記活性線硬化型インクを上記液体状のプレコート層の表面に付与する方法は、特に限定されず、スプレー塗布、浸漬法、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、インクジェット法などの公知の方法を使用することができる。本実施の形態では、上記液体状のプレコート層の表面に活性線硬化型インクを付与して、中間画像を形成する工程では、活性線硬化型インクを、インクジェットヘッドから吐出して、上記液体状のプレコート層の表面に付与する、インクジェット法を用いることが好ましい。
インクジェット法で使用するインクジェットヘッドは、オンデマンド方式およびコンティニュアス方式のいずれのインクジェットヘッドでもよい。オンデマンド方式のインクジェットヘッドの例には、シングルキャビティー型、ダブルキャビティー型、ベンダー型、ピストン型、シェアーモード型およびシェアードウォール型を含む電気−機械変換方式、ならびにサーマルインクジェット型およびバブルジェット(「バブルジェット」はキヤノン株式会社の登録商標)型を含む電気−熱変換方式等が含まれる。
また、インクジェットヘッドは、スキャン式およびライン式のいずれのインクジェットヘッドでもよい。
このとき、活性線硬化型インクの液滴の吐出性を高めるために、インクジェットヘッド内の活性線硬化型インクを40〜120℃に加熱して、上記加熱された活性線硬化型インクを吐出することが好ましい。
また、上記活性線硬化型インクがゲル化剤を含むときは、インクジェットヘッド内の活性線硬化型インクの温度を、活性線硬化型のゲル化温度より10℃以上40℃未満高い温度に設定することが好ましい。インクジェットヘッド内の活性線硬化型インクの温度をゲル化温度+10℃以上にすることで、インクジェットヘッド内もしくはノズル表面で活性線硬化型インクがゲル化することがなく、活性線硬化型インクを良好に射出することができる。また、インクジェットヘッド内の活性線硬化型インクの温度を活性線硬化型インクのゲル化温度+40℃未満とすることで、インクジェットヘッドの熱的負荷を小さくすることができる。特に、ピエゾ素子を用いたインクジェットヘッドでは、熱的負荷による性能低下が生じやすいため、活性線硬化型インクの温度を上記範囲内とすることが特に好ましい。
上記活性線硬化型インクがゲル化剤を含むときは、中間転写体の表面に付与された活性線硬化型インクは、ゲル化剤が結晶化してピニングされる。これにより、活性線硬化型インクが付与されて形成されたドットが過度に濡れ広がることを抑制することができる。
このとき、活性線硬化型インクのピニング性を高めるために、中間転写体の表面温度をゲル化剤のゲル化温度の付近またはそれ以下としてもよい。
3−4.記録媒体に転写する工程
活性線硬化型インクを転写する工程は、活性線硬化型インクを、中間転写体から記録媒体の表面に転写する工程である。記録媒体に転写する際に、上記中間転写体の表面に形成された活性線硬化型インクを加圧部材で加圧する工程を、さらに含んでもよい。上記画像を加圧する際の、上記加圧部材の温度は、20℃以上90℃以下であることが好ましく、20℃以上80℃以下であることがより好ましい。上記加圧部材の温度を上記範囲にすることにより、上記活性線硬化型インクのガラス転移点(Tg)が室温よりも高い場合であっても、転写性を低下させることなく、上記活性線硬化型インクを中間転写体から上記記録媒体に転写することができる。
3−5.活性線硬化型インクを硬化させる工程
活性線硬化型インクを本硬化する工程では、記録媒体に転写された活性線硬化型インク(中間画像)に活性線(たとえば紫外線)を照射して、上記活性線硬化型インク(中間画像)を完全に硬化させる工程である。これにより、記録媒体の表面に、目的とする高精細な画像が形成される。なお、当該工程で照射される活性線の波長は350nm以上450nm以下であること好ましく、380nm以上430nm未満であることがより好ましい。これにより、活性線硬化型インクを本硬化させることにより、記録媒体と活性線硬化型インクの定着性を高めることができる。
本発明の実施の形態に係る画像形成方法は、上述の画像形成方法に限定されない。たとえば、活性線硬化型インクを記録媒体に転写する前に、または転写時に、活性線硬化型インクに活性線を照射して活性線硬化型インクを増粘させる増粘工程を有していてもよい。
4.画像形成装置
図1は、本発明の実施の形態に係るインクジェット用の画像形成装置100の例示的な構成を示す模式図である。
本実施の形態に係る画像形成装置100は、中間転写体110と、中間転写体110の表面にプレコート液を付与するプレコート液付与部120と、中間転写体110の表面に付与されたプレコート液を乾燥させる乾燥部130と、プレコート液が付与された面に活性線硬化型インクを付与するインク付与部140と、付与された活性線硬化型インクを記録媒体Pに転写する転写部150と、を有する。画像形成装置100は、さらに、無端状のベルトの形状を有する中間転写体110を張架する支持ローラー160、161および162と、中間画像を構成する活性線硬化型インクを硬化(本硬化)させるための活性線を搬送路170の表面に向けて照射する硬化部180と、記録媒体Pに転写されずに中間転写体110の表面に残存した活性線硬化型インクを中間転写体110の表面から除去するクリーニング部190と、を有する。
中間転写体110は、支持ローラー160、161および162によって張架され、かつ回転移動し、中間画像形成部141によって中間転写体110の表面に形成された中間画像を転写部150に搬送する。
3つの支持ローラー160、161および162のうち、少なくとも1つのローラーは、駆動ローラーであり、中間転写体110をA方向に回転させる。
中間転写体110は、芳香族ポリイミド(PI)、芳香族ポリアミドイミド(PAI)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、芳香族ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、芳香族ポリカーボネート、および芳香族ポリエーテルケトンなどのベンゼン環を含む構造単位を有する樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ならびにこれらの混合物または共重合物などを含む基材層を有する。
あるいは、中間転写体110は、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、1,4−ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム、ポリフェニレンサルフィドフィルム、ポリスチレン(PS)フィルム、ポリプロピレン(PP)フィルム、ポリサルホンフィルム、アラミドフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、ポリエチレン(PE)フィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ナイロンフィルム、ポリイミドフィルム、およびアイオノマーフィルムなどの樹脂フィルム、セロハン、酢酸セルロースなどのセルロース誘導体から形成されていてもよい。
また、中間転写体110は、活性線(たとえば紫外線)を透過させる材料から形成されていてもよい。
また、中間転写体110は、インクの付与面側に、シリコーンゴム(SR)、クロロプンゴム(CR)、ニトリルゴム(NBR)およびエピクロルヒドリンゴム(ECO)などのゴム、エラストマーおよび弾性樹脂など含む弾性層(不図示)を有することが好ましい。
また、中間転写体110は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)、およびポリフッ化ビニリデン(PVDF)などのフッ素樹脂ならびにアクリル樹脂などを含む表面層(不図示)を有してもよい。
中間転写体110は、その表面の純水接触角が50°以下であることが好ましく、純水接触角が40°以下であることがより好ましく、純水接触角が20°以下であることがさらに好ましい。中間転写体110の表面の純水接触角を50°以下とすることにより、中間転写体110の表面にプレコート液を十分に濡れ広がらせることができる。なお、上記純水接触角は、JIS R 3257(1999年)に準じて20℃で測定された値とすることができる。
中間転写体110における、逆三角形状の左右の頂点部分に位置する支持ローラー160、161および162に張架された部分は、インク付与部140から付与された活性線硬化型インクの着弾面となっている。中間転写体110における、逆三角形状の下側の頂点部分に位置する支持ローラー160は、中間転写体110を搬送路170に向けて所定のニップ圧により加圧する加圧ローラーであり、インク付与部140から吐出された活性線硬化型インクが付与して形成された中間画像を記録媒体Pに転写する加圧部151として機能する。
プレコート液付与部120は、表面をスポンジで被覆されたロールコーター121、およびスクレーパー122を有する。ロールコーター121は、中間転写体110の表面にプレコート液を付与する。スクレーパー122は、過剰量のプレコート液を除去して付与されたプレコート液の表面を平滑化し、中間転写体110の表面にプレコート液が所定の厚みで広がってなるプレコート層を形成する。なお、プレコート液付与部120では、バーコーターを用いる方法やインクジェット法などを用いてもよい。
乾燥部130は、乾燥炉や熱風送風機などの非接触加熱型の乾燥装置、および、赤外線ヒータ、ホットプレート、熱ローラーなどの接触加熱型の乾燥装置を用いることができる。本実施形態に係る乾燥部130は、上記プレコート液を乾燥することができれば、装置は特に限定されない。なお、乾燥部130における、プレコート液の乾燥は、50〜120℃の熱風で、1〜30秒加熱することが好ましく、60〜80℃の熱風で、5〜30秒加熱することがより好ましい。上記温度の熱風をプレコート液の表面に吹き付けることにより、プレコート液の表面から内部に近づくにつれて、親水性液体の比率が増加するように乾燥させることができる。
インク付与部140でもある中間画像形成部141は、本実施の形態ではインクジェット法により中間画像を形成するインク付与部であり、それぞれY(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の各色の活性線硬化型組成物(インクジェットインク)をノズルから吐出して中間転写体110の表面に付与させる、インクジェットヘッド140Y、140M、140Cおよび140Kを有する。インクジェットヘッド140Y、140M、140Cおよび140Kは、上記各色の活性線硬化型インクを、中間転写体110の表面のうち形成されるべき画像に応じた位置に付与して、中間画像を形成する。
転写部150は、中間転写体110と搬送路170とが最接近した部分であって、支持ローラー160、161および162によって中間転写体110が搬送路170の方向に付勢されることにより、中間転写体110が接する搬送路170の表面を加圧する。中間転写体110の表面に形成されて搬送されてきた活性線硬化型インクを含む中間画像と、搬送路170の表面に配置されて搬送されてきた記録媒体Pとは、転写部150において接触され、支持ローラー160を介して中間転写体110から搬送路170側に加圧されることで、記録媒体Pに転写される。
搬送路170は、例えば、金属ドラムで構成され、中間画像を転写される記録媒体Pを搬送する。搬送路170は、中間転写体110の一部の表面に接して配置され、支持ローラー160よって中間転写体110の上記接する表面が加圧されることで、転写部150が形成される。搬送路170は、記録媒体Pの先端を固定する爪(不図示)を有してもよい。搬送路170は、当該爪に記録媒体Pの先端を固定し、図1における反時計回り方向に回転することで、記録媒体Pを転写部に搬送する。
硬化部180は、搬送路170による記録媒体Pの搬送方向における、転写部150より下流側に配置され、搬送路170の表面に向けて活性線(紫外線)を照射する。これにより、硬化部180は、記録媒体Pに転写された中間画像に活性線を照射して、中間画像を構成する活性線硬化型インクを硬化(本硬化)させる。これにより、記録媒体Pの表面に、目的とする高精細な画像が形成される。
クリーニング部190は、ウェブローラーやスポンジローラー等のクリーニングローラーであり、転写部150の下流側で、中間転写体110の表面に接触する。クリーニング部190は、上記クリーニングローラーが駆動回転することで、転写部150において記録媒体Pに転写されずに中間転写体110の表面に残存した残組成物(残塗布物)を除去する。
なお、本実施の形態に係る画像形成装置100は、活性線硬化型インクを記録媒体に転写する前に、または転写時に、活性線硬化型インクに活性線を照射して活性線硬化型インクを増粘させるための増粘部を有していてもよい。
また、以上の説明では、インクジェット法により中間転写体の移動する表面に中間画像を形成しているが、中間画像の形成方法は特に限定されず、スプレー塗布、浸漬法、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷などの公知の方法を使用することができる。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
1.中間転写体の作製
1−1.基材層の作製
3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)とp−フェニレンジアミン(PDA)とを反応させて得られるポリアミド酸のN−メチル−2−ピロリドン(NMP)溶液(宇部興産株式会社製、U−ワニスS(固形分18質量%))に、乾燥した酸化処理カーボンブラック(SPECIAL BLACK4(Degussa社製、pH3.0、揮発分:14.0%))を添加して、混合物を得た。上記酸化処理カーボンブラックは、上記ポリアミド酸から得られるポリイミド系樹脂の固形分100質量部に対して、23質量部になる量を添加した。得られた混合物を、衝突型分散機(ジーナス社製、GeanusPY)を用い、圧力200MPaで、最小面積が1.4mmで2分割後衝突させ、再度2分割する経路を5回通過させて、混合して、カーボンブラック入りポリアミド酸溶液を得た。
上記カーボンブラック入りポリアミド酸溶液を、円筒状金型内面に、ディスペンサーを介して回転させながら、30rpmで15分間回転させて0.5mmの均一な厚みを有する円筒状層に塗布した。その後、上記カーボンブラック入りポリアミド酸溶液が塗布された金型を、15rpmで回転させながら、金型の外側より60℃の熱風を30分間あて、その後、150℃で60分加熱した。さらに、360℃まで2℃/分の昇温速度で上記金型を昇温し、さらに360℃で30分加熱して溶媒の除去および脱水閉環水の除去を行い、イミド転化反応を完結させた。その後、上記金型を室温に戻し、円筒状層を金型から剥離して、総厚0.1mmの無端ベルト状の基材層を作製した。
1−2.弾性層の作製
液状シリコーンゴム(信越化学工業株式会社製、KE−2060−30)のA液とB液とを等量撹拌混合し、液状シリコーンゴム溶液を得た。上記作製した無端ベルト状の基材を1rpmで回転させながら、ディスペンサーを介して上記液状シリコーンゴム溶液を上記基材の外面に螺旋状に供給し、0.5mmの厚みに塗布した。上記基材をそのまま回転させながら120℃の熱風を5分間あてて、一次硬化を行った。次いで、200℃に昇温したのちに60分加熱し、弾性層付き無端状のベルトを作製した。
1−3.表面処理剤溶液の調製
イオン交換水に酢酸を加えてpH4に調整した溶液を用意した。100質量部の上記溶液に、親水性官能基を有する表面処理剤としての2質量部のメトキシポリエチレノキシ(6〜9)プロピルトリメトキシシラン(Gelest社製、SIM6492.7)をゆっくりと滴下し、1時間撹拌し表面処理剤が完全に溶解したことを確認して、表面処理剤溶液を得た。
1−4.中間転写体の作製
上記弾性層付き無端状のベルトを100mm/sで回転させながら、コロナ放電装置(春日電機株式会社製)を用い、350mWの条件でコロナ放電処理を行った。
上記コロナ放電の直後に、スプレーノズルを用いて、ベルト表面の全体が濡れるように表面処理剤溶液Aを塗布して、120℃で60分加熱乾燥した。その後、イオン交換水でベルトの表面を洗浄した後、乾燥し、12時間エージングして、中間転写体を作製した。得られた中間転写体の表面の純水に対する接触角をJIS R 3257(1999年)に準じて20℃で測定したところ、純水接触角は16°であった。
1−5.プレコート液の調製
1−5−1.プレコート液1
440質量部の純水と、10質量部のヒドロキシエチルセルロースと、100質量部のグリセリンとを90℃にて加熱混合することにより、プレコート液1を得た。
1−5−2.プレコート液2
660質量部の純水と、65質量部のヒドロキシエチルセルロースと、100質量部のグリセリンとを90℃にて加熱混合することにより、プレコート液2を得た。
1−5−3.プレコート液3
800質量部の純水と、100質量部のヒドロキシエチルセルロースと、100質量部のグリセリンとを90℃にて加熱混合することにより、プレコート液3を得た。
1−5−4.プレコート液4
420質量部の純水と、5質量部のヒドロキシエチルセルロースと、100質量部のグリセリンとを90℃にて加熱混合することにより、プレコート液4を得た。
1−5−5.プレコート液5
404質量部の純水と、1質量部のヒドロキシエチルセルロースと、100質量部のグリセリンとを90℃にて加熱混合することにより、プレコート液5を得た。
1−5−6.プレコート液6
親水性液体をグリセリンからポリエチレングリコールに変更した以外は、プレコート液1と同様にして、プレコート液6を得た。
1−5−7.プレコート液7
水溶性ポリマーをヒドロキシエチルセルロースからカルボキシメチルセルロースに変更した以外は、プレコート液1と同様にして、プレコート液7を得た。
1−5−8.プレコート液8
水溶性ポリマーをヒドロキシエチルセルロースからヒドロキシプロピルセルロースに変更した以外は、プレコート液1と同様にして、プレコート液8を得た。
1−5−9.プレコート液9
水溶性ポリマーをヒドロキシエチルセルロースからデキストリンに変更した以外は、プレコート液1と同様にして、プレコート液9を得た。
1−5−10.プレコート液10
水溶性ポリマーをヒドロキシエチルセルロースからポリビニルアルコールに変更した以外は、プレコート液1と同様にして、プレコート液10を得た。
1−5−11.プレコート液11
水溶性ポリマーをヒドロキシエチルセルロースからポリビニルピロリドンに変更した以外は、プレコート液1と同様にして、プレコート液11を得た。
1−5−12.プレコート液12
水溶性ポリマーをヒドロキシエチルセルロースからポリアクリル酸ナトリウムに変更した以外は、プレコート液1と同様にして、プレコート液12を得た。
1−5−13.プレコート液13
水溶性ポリマーをヒドロキシエチルセルロースからポリアクリルアミドに変更した以外は、プレコート液1と同様にして、プレコート液13を得た。
1−5−14.プレコート液14
560質量部の純水と、40質量部のヒドロキシエチルセルロースと、100質量部のグリセリンとを90℃にて加熱混合することにより、プレコート液14を得た。
1−5−15.プレコート液15
1200質量部の純水と、200質量部のヒドロキシエチルセルロースと、100質量部のグリセリンとを90℃にて加熱混合することにより、プレコート液15を得た。
1−5−16.プレコート液16
400質量部の純水と、0.05質量部のヒドロキシエチルセルロースと、100質量部のグリセリンとを90℃にて加熱混合することにより、プレコート液16を得た。
1−5−17.プレコート液17
400質量部の純水と、100質量部のグリセリンとを混合することにより、プレコート液17を得た。
1−5−18.プレコート液18
親水性液体をグリセリンからシリコーンオイル(KF−96−100cs:信越化学工業株式会社製)に変更した以外は、プレコート液1と同様にして、プレコート液18を得た。
1−5−19.プレコート液19
シリコーンオイル(KF−96−100cs)をプレコート液19とした。
1−5−20.プレコート液20
流動パラフィン(K−350:カネダ株式会社製)をプレコート液20とした。
プレコート液1〜プレコート液20に用いた水溶性ポリマー、親水性液体を表1に示す。
Figure 2021123011
2.活性線硬化型インクの調製
活性線硬化型インクを以下の手順で調製した。
2−1.顔料分散液の調製
9.0質量部の顔料分散剤(アジスパーPB824、味の素ファインテクノ株式会社製、「アジスパー」は味の素株式会社の登録商標)と、70.0質量部の活性線重合性化合物(トリプロピレングリコールジアクリレート)と、0.02質量部の重合禁止剤(Irgastab UV10、BASF社製、「Irgastab」は同社の登録商標)と、をステンレスビーカーに入れ、65℃のホットプレートで加熱しながら、1時間加熱撹拌した。
上記混合液を室温まで冷却した後、これに21.0質量部のPigment Red 122(大日精化工業株式会社製、クロモファインレッド6112JC)を加えた。混合液を、直径0.5mmのジルコニアビーズ200gと共にガラス瓶に入れ密栓し、ペイントシェーカーにて8時間分散処理した。その後、ジルコニアビーズを除去して顔料分散液を得た。
2−2.活性線硬化型インクの調製
5.0質量%のゲル化剤「ルナックBA」(ベヘニン酸、花王株式会社製、「ルナック」は同社の登録商標)と、29.9質量%の活性線重合性化合物(ポリエチレングリコール#400ジアクリレート)と、23.0質量%の6EO変性トリメチロールプロパントリアクリレートと、15.0質量%の4EO変性ペンタエリスリトールテトラアクリレートと、6.0質量%の重合開始剤「DAROCUR TPO」(BASF社製、「DAROCUR」は同社の登録商標)と、1.0質量%の重合開始剤「ITX」(DKSHジャパン社製)と、1.0質量%の重合開始剤「DAROCUR EDB」(BASF社製)と、0.1質量%の界面活性剤「KF−352」(信越化学工業株式会社製)と、19.0質量%顔料分散液をステンレスビーカーに入れ、これを80℃のホットプレートで加熱しながら1時間撹拌した。得られた溶液を加熱しながら、ADVATEC社製テフロン(登録商標)3μmメンブランフィルターで濾過することにより活性線硬化型インクを得た。
3.評価
プレコート液1〜プレコート液20を用い、乾燥後の膜厚が1μmとなるようにプレコート層を形成した中間転写体を用いて画像形成を行い、ドットの先鋭性評価、転写性評価、ドット合一性評価、およびドット位置乱れ評価を下記条件で行った。
3−1.ドットの先鋭性評価
(評価方法)
画像形成装置に、各記録媒体を600mm/sで搬送し、10枚の30cm×30cmのベタ画像および10%濃度のハーフトーン像を形成し、ハーフトーン部のドットの形状を観察した。
(評価基準)
○:ドットの輪郭が鮮明である
△:ドットの輪郭がぼやけているが実用上問題なし
×:ドットの輪郭が不鮮明であり実用不可
3−2.転写性評価
(評価方法)
画像形成装置に、各記録媒体を600mm/sで搬送し、10枚の30cm×30cmのベタ画像および10%濃度のシアンのハーフトーン像を形成し、ハーフトーン像が記録媒体(OKトップコート128g/m、王子製紙株式会社製)に転写しているか目視にて判定した。
(評価基準)
○:90%以上のドットが転写している
△:70%以上〜90%未満のドットが転写している
×:インクが破断して転写しない
3−3.ドット合一性評価
(評価方法)
画像形成装置に、各記録媒体を600mm/sで搬送し、60μm間隔で、1ドットが5pLのインク量で1ドットラインを形成し、合一性を観察した。
(評価基準)
○:ドットが合一し、均一なライン画像が形成できている
△:ドットが合一しているが、ライン画像の縁に曲線が確認できる
×:ドットが合一していない
3−4.ドット位置の乱れ評価
(評価方法)
画像形成装置に、各記録媒体を600mm/sで搬送し、10枚の30cm×30cmの1オン4オフのシアンのハーフトーン像を形成し、目的の位置にドットが形成されているかを確認した。
(評価基準)
◎:ドットが目的の位置から5μm以内の範囲に形成されている
○:ドットが目的の位置から20μm以内の範囲に形成されている
△:ドットが目的の位置から40μm以内の範囲に形成されている
×:ドットが目的の位置から50μm以内の範囲に形成されている
上記評価結果を表2に示す。
Figure 2021123011
水溶性ポリマーと1分子内に2つ以上の水酸基を有する親水性液体を用いることにより、インクのドットの先鋭性が良好であることがわかった。また、目的の位置にインクのドットが形成することができることがわかった。これは、プレコート液と活性線硬化型インクとが相溶することを抑制した結果、活性線硬化型インクが過剰に濡れ広がることを抑制できたためであると考えられる。
また、水溶性ポリマーの含有量を、親水性液体の全質量に対して、10質量%以上40質量%以下とすることにより、記録媒体への転写性が向上することがわかった。これは、プレコート液の内部に十分な量の親水性液体が含むことができるので、記録媒体への転写時に、プレコート液が中間転写体から剥離しやすくなるからであると考えられる。
また、プレコート液に、水溶性ポリマーと親水性液体を含むことにより、乾燥させる前のプレコート液の表面の表面張力よりも表面張力を小さくできるので、インクが適度に濡れ広がるので、インクのドット合一性が良好であると考えられる。
本発明のプレコート液を用いることにより、転写性に優れ、高精細な画像を得ることができる。そのため、本発明は、活性線硬化型インクを用いた中間転写方式の画像形成方法の適用の幅を広げ、同分野の技術の進展および普及に貢献することが期待される。
100 画像形成装置
110 中間転写体
120 プレコート液付与部
121 ロールコーター
122 スクレーパー
130 乾燥部
140 インク付与部
141 中間画像形成部
150 転写部
151 加圧部
160、161、162 支持ローラー
170 搬送路
180 硬化部
190 クリーニング部
P 記録媒体

Claims (14)

  1. 活性線硬化型インクおよび中間転写体を用いる中間転写型の画像形成方法において、前記活性線硬化型インクが付与される前の前記中間転写体の表面に付与されるプレコート液であって、
    前記プレコート液は、水溶性ポリマー、親水性液体、および水を含み、
    前記水溶性ポリマーの含有量は、前記親水性液体100質量部に対して、0.1質量部以上100質量部以下である、プレコート液。
  2. 前記水溶性ポリマーは、多糖類である、請求項1に記載のプレコート液。
  3. 前記多糖類は、セルロース誘導体である、請求項2に記載のプレコート液。
  4. 前記親水性液体は、1分子中に2つ以上の水酸基を含有する化合物である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のプレコート液。
  5. 前記親水性液体は、1分子中に3つ以上の水酸基を含有する化合物である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のプレコート液。
  6. 前記親水性液体は、一般式(1)で表される構造を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載のプレコート液。
    Figure 2021123011
    (式(1)中、nは重合度を示す1〜10の整数である。)
  7. 前記親水性液体は、一般式(2)で表される構造を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載のプレコート液。
    Figure 2021123011
    (式(2)中、Rは炭素数2〜6の直鎖および分岐構造のアルキル基であり、前記アルキル基は、炭素が連続している炭化水素基、またはエチレンオキサイド基である。)
  8. 前記水溶性ポリマーの含有量は、前記親水性液体100質量部に対して、1質量部以上65質量部未満である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のプレコート液。
  9. 前記水溶性ポリマーの含有量は、前記親水性液体100質量部に対して、1質量部以上40質量部未満である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のプレコート液。
  10. 中間転写体の表面に請求項1〜9のいずれか一項に記載のプレコート液を付与する工程と、
    前記中間転写体に付与されたプレコート液に含有される水および親水性液体のうち、前記水を除去して、前記親水性液体を残存させる乾燥工程と、
    前記中間転写体の前記プレコート液が付与された面に活性線硬化型インクを付与する工程と、
    前記付与された活性線硬化型インクを記録媒体に転写する工程と、
    前記転写された活性線硬化型インクを硬化させる工程と、
    を有する、
    画像形成方法。
  11. 前記プレコート液は、表面から内部に近づくにつれて、親水性液体の比率が増加するように乾燥する、請求項10に記載の画像形成方法。
  12. 前記中間転写体の表面の純水接触角は、50°以下である、請求項10に記載の画像形成方法。
  13. 前記中間転写体は、基材層および弾性層を有する、請求項10〜12のいずれか一項に記載の画像形成方法。
  14. 中間転写体と、
    前記中間転写体の表面に請求項1〜9のいずれか一項に記載のプレコート液を付与するプレコート液付与部と、
    前記中間転写体に付与されたプレコート液に含有される水および親水性液体のうち、前記水を除去して、前記親水性液体を残存させる乾燥部と、
    前記プレコート液が付与された面に、活性線硬化型インクを付与するインク付与部と、
    前記付与された活性線硬化型インクを記録媒体に転写する転写部と、
    前記転写された活性線硬化型インクを硬化させる定着部と、
    を有する、
    画像形成装置。
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