JP2021187570A - 搬送部材、乾燥装置、印刷装置、及び印刷方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態の搬送部材は、被接触部材に対して接触することで被接触部材を搬送する部材である。また、搬送部材は、被接触部材と接触する表面層を有する部材であり、基材上に設けられ被接触部材と接触する表面層を有する部材であることが好ましい。
なお、搬送部材は、表面層を介して被接触部材に熱を付与する加熱手段を有していてもよいが、有していなくてもよい。搬送部材が加熱手段を有する場合、搬送部材は、被接触部材を搬送しつつ、被接触部材に対して接触することで被接触部材に付与された液体組成物を加熱して乾燥させる部材であることが好ましい。
表面層は、被接触部材に対して接触する層であり、複数の凹部および凹部以外の領域である非凹部を表面に有する支持層と、少なくとも凹部に付着しているフッ素樹脂と、少なくとも非凹部に付着しているシリコーン樹脂と、を有し、必要に応じてその他構成を有していてもよい。
支持層は、構成材料として硫酸アルマイトを含有する層(言い換えると、硫酸アルマイト皮膜)であり、必要に応じてその他の構成材料を含有してもよい。ここで、硫酸アルマイトを含有するとは、硫酸アルマイト処理に由来する材料を含有することを表し、硫酸アルマイト処理とは、硫酸水溶液中でアルミニウムを陽極酸化する処理である。すなわち、硫酸アルマイト処理に由来する材料を含有する層は、酸化アルミニウムを含有し、且つ硫黄成分が検出される層である。ここで、硫黄成分が検出されるとは、例えば、支持層の断面に対して硫黄成分のマッピングを実施したときに、硫黄成分が存在することを示すデータが得られることを表す。硫黄成分をマッピングする方法としては、具体的には、支持層の断面に対してEDS元素分析(Phenom ProX、PhenomWorld社製)を実行する方法が挙げられる。
なお、硫酸アルマイトを含有する層(言い換えると、酸化アルミニウムを含有し、且つ硫黄成分が検出される層)であることを確かめる方法としては、例えば、支持層の断面に対して硫黄成分、アルミニウム成分、及び酸素成分のマッピングをそれぞれ実施したときに、同一の領域において、硫黄成分、アルミニウム成分、及び酸素成分が存在することを示すデータを得る方法が挙げられる。具体的には、支持層の断面に対してEDS元素分析(Phenom ProX、PhenomWorld社製)を実行することで硫黄成分、アルミニウム成分、及び酸素成分をそれぞれマッピングする方法が挙げられる。
本実施形態のように、被接触部材に対して接触することで当該被接触部材を搬送する搬送部材では、搬送中の被接触部材の搬送部材表面に対する接触位置が経時的に変化する搬送不良の課題がある。この搬送不良について図2を用いて説明する。図2は、ローラ形状の搬送部材を用いて被接触部材を搬送する場合の一例を示す模式図である。図2は、被接触部材11に対し、接触することで被接触部材11を搬送する搬送部材10を表している。また、被接触部材11の搬送を開始した直後の状態である図2(A)と、搬送を開始してから一定時間経過後の状態である図2(B)と、では、搬送中の被接触部材11の搬送部材10表面に対する接触位置が異なる(言い換えると、加熱部材10の回転軸方向に接触位置が変化する)ことが表されている。本願では、この経時的に生じる接触位置の変化を搬送不良と称し、搬送中の被接触部材の搬送部材表面に対する接触位置を経時的に変化させる力をスキュー力と称している。このような搬送不良は、搬送部材の表面が凹凸形状を有する場合に生じやすい。これは、被接触部材の搬送時における搬送部材の振れ公差が大きくなることで、スキュー力が増大するためである。そして、スキュー力が増大する搬送部材を用い、接合部などの強度の劣る構造を部分的に有する被接触部材を搬送するとき、被接触部材において破断が生じる課題がある。なお、接合部などの強度の劣る構造を部分的に有する被接触部材とは、例えば、テープなどの接合手段で接合された構造を有する被接触部材、切れ込みや折り目等の強度の劣る構造を有する被接触部材などが挙げられる。また、被接触部材における破断とは、例えば、接合部近傍で被接触部材が部分的又は全体的に断裂すること、接合手段が延伸して接合部における被接触部材間の距離(接合部間距離)が拡大することなどが挙げられる。
被接触部材に破断が生じる課題に対しては、搬送部材の表面をフッ素樹脂で構成し、スキュー力を低減させる方法が効果的である。しかし、単に搬送部材の表面にフッ素樹脂を設けただけでは、被接触部材の長期間の使用に伴い、経時的に搬送部材の表面に筋状の傷が発生し、上記被接触部材に破断が生じる課題が顕在化していた。
一方で、本願のように凹部にフッ素樹脂を付着させた搬送部材を用いた場合、被接触部材の長期間の使用に伴い、経時的に搬送部材の表面に筋状の傷が発生することが抑制され、搬送部材の表面の機能として高い剛性と滑り性とを両立させることができ、長期間スキュー力を低減させることができ、結果として、被接触部材に生じる破断を抑制することができる。
また、本願のように非凹部にシリコーン樹脂を付着させた搬送部材を用いた場合、シリコーン樹脂により非凹部に非粘着性が付与され、非凹部と被接触部材との間の密着性が低減し、スキュー力を低減することができ、結果として、被接触部材に生じる破断を抑制することができる。なお、シリコーン樹脂は、少なくとも非凹部に付着していることで上記性質を有するため、被接触部材と長期的に接触したとしても凹部に移動しないことが好ましい。この点、凹部に上記フッ素樹脂が付着していた場合、フッ素樹脂がシリコーン樹脂を弾く性質を有するため、シリコーン樹脂の非凹部から凹部への移動が抑制され、結果として、被接触部材において生じる破断を長期的に抑制することができる。
このように、搬送部材の表面温度が高温となる環境下で搬送部材が使用される場合において、単に搬送部材の表面にフッ素樹脂を設けただけでは、表面を構成しているフッ素樹脂が軟化し、被接触部材の搬送に伴い、経時的に搬送部材の表面に筋状の傷が発生し、被接触部材において生じる破断が顕在化しやすかった。
一方で、上記のように凹部にフッ素樹脂を付着させた搬送部材を用いた場合、使用時において搬送部材の表面の温度が高温になったとしても、被接触部材の搬送に伴い、経時的に搬送部材の表面に筋状の傷が発生することが抑制され、搬送部材の表面の機能として高い剛性と滑り性とを両立させることができ、長期間スキュー力を低減させることができ、結果として、被接触部材において生じる破断を抑制することができる。
また、搬送部材の表面温度が高温となる環境下で搬送部材が使用される場合であっても、一般に、シリコーン樹脂により非凹部に付与される非粘着性は失活しにくく、非凹部と被接触部材との間の密着性が低減し、長期間スキュー力を低減させることができ、結果として、被接触部材において生じる破断を抑制することができる。
フッ素樹脂は、搬送部材と被接触部材との間の潤滑性を向上させることができる。また、フッ素樹脂は、上記の通り、支持層の凹部に付着しているため、長期間スキュー力を低減させることができ、結果として、被接触部材に生じる破断をより長期間抑制することができる。
シリコーン樹脂は、搬送部材と被接触部材との間の潤滑性を向上させることができる。また、シリコーン樹脂は、上記の通り、支持層の非凹部に付着し、主に凹部に付着しているフッ素樹脂に弾かれる性質を有するため、シリコーン樹脂の非凹部から凹部への移動が抑制され、長期間スキュー力を低減させることができ、結果として、被接触部材に生じる破断をより長期間抑制することができる。
基材は、表面層の被接触部材と接触しない側に位置する。また、搬送部材の製造時において、基材が硫酸アルマイト処理されることにより、上記支持層が形成されることが好ましい。そのため、基材を構成する材料は、アルミニウムを含有することが好ましい。また、基材を構成する材料は、アルミニウムに加え、マグネシウムを含有することがより好ましい。アルミニウムを硫酸アルマイト処理すると酸化アルミニウムが柱状に成長するが、マグネシウムを含有させておくことで酸化アルミニウムの成長方向を乱すことができ、酸化アルミニウム内に応力が生じ、形成される支持層の表面をより凹凸に富んだ形状とすることができるためである。更に、基材を構成する材料は、アルミニウムに加え、シリコンを含有することがより好ましい。シリコンを含有させておくことで、マグネシウム同様に、酸化アルミニウムの成長方向を乱すことができ、酸化アルミニウム内に応力が生じ、形成される支持層の表面をより凹凸に富んだ形状とすることができるためである。上記の通り、形成される支持層の表面をより凹凸に富んだ形状とすることで、当該凹凸形状により、搬送部材と被接触部材とが接触したときに凹部に付着しているフッ素樹脂が脱離することが抑制されるスペーサー効果が得られ、より長期間スキュー力を低減させることができ、結果として、被接触部材に生じる破断をより長期間抑制することができる。
上記の通り、搬送部材は、加熱手段を有していてもよいが、有していなくてもよい。ここで、加熱手段とは、表面層を介して被接触部材に熱を付与する手段であり、例えば、加熱手段の所定の位置から表面層までの間の最短長さと、当該加熱手段の所定の位置から被接触部材までの間の最短長さと、を比較した場合に、加熱手段の所定の位置から表面層までの間の最短長さの方が短いものが挙げられる。従って、例えば、搬送部材がローラ形状である場合、加熱手段は、ローラ形状の基材の内部に設けられ、基材及び表面層を介して被接触部材に熱を付与する。このように、加熱手段が表面層を介して被接触部材に熱を付与する構成であることで、表面層は高温な状態になる。しかし、本願のように凹部にフッ素樹脂を付着させた搬送部材を用いた場合、使用時において搬送部材の表面の温度が高温になったとしても、被接触部材の搬送に伴い、経時的に搬送部材の表面に筋状の傷が発生することが抑制され、搬送部材の表面の機能として高い剛性と滑り性とを両立させることができ、結果として、長期間スキュー力を低減させることができる。なお、搬送部材において加熱手段が設けられる形態は、特に限定されないが、表面層及び基材等の搬送部材を構成する他の部材と一体として設けられていることが好ましい。
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加熱することで乾燥させる装置であって、上記搬送部材などを有する。
また、本実施形態の印刷装置は、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上記搬送部材などを有する。
乾燥装置、及び印刷装置について図3を用いて説明する。図3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3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、加熱部材3、搬送部材4、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100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。
ここで、被接触部材7として、テープなどの接合手段で接合された構造を有する被接触部材を用いる場合について説明する。図3に示すようなロール状に巻かれて収納された被接触部材7が搬送されて巻き解かれ、新たな被接触部材7を被接触部材供給手段1にセットする場合、もともと被接触部材供給手段1にセットされていた被接触部材7の端部と、新たにセットされる被接触部材7の端部と、を接合部材で接合することで、新たな被接触部材7を搬送経路8に導入させる。
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。
加熱部材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。
搬送部材4は、円柱状又は円筒状のローラであって、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。
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、搬送部材が被接触部材に対して接触することで被接触部材を搬送する搬送工程と、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。
乾燥工程は、液体組成物付与工程の後、加熱部材3を用い、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、被接触部材7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、搬送部材中に加熱手段が組み込まれている場合は、搬送部材により実行されてもよい。
搬送工程は、乾燥工程の後、搬送部材4を用い、被接触部材7に対して接触することで被接触部材7を搬送する工程である。なお、搬送工程は、液体組成物付与工程の前及び後のいずれのタイミングで行われてもよい。また、搬送工程は、乾燥工程の前及び後のいずれのタイミングで行われてもよい。
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。以降、一例として、液体組成物としてインクを用いた場合について説明する。
以下、インクに用いる有機溶剤、水、色材、樹脂、ワックス、添加剤等について説明する。
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。
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。
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。
低浸透性記録媒体は、普通紙などの記録媒体と比較してグリップ力が強く、スキュー力が増大するため、上記の被接触部材に生じる破断の課題が生じやすい。そのため、本願の搬送部材を用い、スキュー力を低減させることが好ましい。
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。
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(インク)を得た。
(実施例1)
直径が80mmであるアルミニウムの中空ローラ基材(ミスミ社製のA5052)の表面に、硫酸水溶液中でアルミニウムを陽極酸化する処理(硫酸アルマイト処理)を実施した。より具体的には中空ローラ基材端部に電極を取り付け、0℃に調整した15wt%の硫酸水溶液に沈め、金属棒を陽極にして1.0A/dm2の電流密度で0.5時間電解処理を実施し、硫酸アルマイト被膜(酸化アルミニウムを含有し且つ硫黄成分が検出される層)を析出させ、厚み14μmの支持層を形成した。純水で表面をよく洗浄し、PTFEディスパージョン(AGC社製Fluon)を固形分濃度10%以下まで希釈した分散液に浸漬させた後、風乾させる工程を1回実施した。風乾後の中空ローラを10rpmの速度で回転させながら、フッ素樹脂繊維(トミーファイレック 巴川製紙社)を押し当てて拭き取ることによって研磨する工程を1回実施した。研磨後の中空ローラに対し、固形分濃度が1.0質量%となるように希釈したフッ素シリコーンコーティング剤(信越シリコーン社製のKP−911)をスプレーノズルから噴霧して均一に付着させる工程を1回実施した。このようにして得られた中空ローラを実施例1の搬送部材とした。なお、実施例1の搬送部材はハロゲンランプ等の加熱手段を有していない。
実施例1において、基材の種類、電解処理の時間、フッ素樹脂の付着方法、フッ素樹脂の付着回数、中空ローラの研磨回数、シリコーン樹脂分散液の固形分濃度、シリコーン樹脂分散液の噴霧回数、及び加熱手段(ハロゲンランプ)の有無を下記表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2〜9における操作を実施して搬送部材を得た。なお、表1において電解処理に用いた電解液の種類を示す「硫酸」とは、硫酸水溶液のことを表す。また、表1において実施例5〜8のフッ素樹脂の付着方法として記載されている「吹付け」とは、10rpmの速度で回転させている中空ローラに対し、PTFEディスパージョン(AGC社製Fluon)を固形分濃度10%以下まで希釈した分散液を、2流体ノズルによって吹き付けて塗膜を形成する方法を表す。また、表1において加熱手段(ハロゲンランプ)の有無における「有」とは、搬送部材が、表面層を介して被接触部材に熱を付与する加熱手段であるハロゲンヒータを有していることを表す。
実施例1において、基材の種類、電解処理の時間、フッ素樹脂の付着方法、フッ素樹脂の付着回数、中空ローラの研磨回数、シリコーン樹脂分散液の固形分濃度、シリコーン樹脂分散液の噴霧回数、及び加熱手段(ハロゲンランプ)の有無を下記表2に示す内容に変更し、更に、電解処理に用いた電解液の種類を硫酸水溶液からシュウ酸水溶液に変更した以外は、実施例1と同様にして比較例1における操作を実施して搬送部材を得た。なお、表2において電解処理に用いた電解液の種類を示す「シュウ酸」とは、シュウ酸水溶液のことを表す。
比較例2は、直径が80mmであるアルミニウムの中空ローラ基材(ミスミ社製のA5052)に対して処理を行わずに搬送部材を得た。
比較例3は、直径が80mmであるアルミニウムの中空ローラ基材(ミスミ社製のA5052)に対し、30μm厚のPFAチューブ(グンゼ社製)を被せ、200℃の加熱処理によってPFAチューブ(グンゼ社製)を収縮させて搬送部材を得た。
実施例4において、フッ素樹脂を付着させる工程を行わなかった以外は実施例4と同様にして搬送部材を得た。
実施例4において、シリコーン樹脂を付着させる工程を行わなかった以外は実施例4と同様にして搬送部材を得た。
また、作製した実施例1〜9の搬送部材の表面層において、非凹部の単位面積におけるシリコーン樹脂が存在する面積と凹部の単位面積におけるシリコーン樹脂が存在する面積とを比較した結果、非凹部の単位面積におけるシリコーン樹脂が存在する面積の方が大きかった。
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)に作製した搬送部材を組み込んだ印刷装置を作製し、被接触部材である記録媒体に対し、調整した液体組成物(インク)を用いて画像を印刷した。このとき、被接触部材の搬送部材に対する巻率は、20%以上50%以下であった。また、記録媒体としては、Lumi Art Gloss 130gsm(Stora Enso社製、紙幅520.7mm、低浸透性記録媒体)のロール紙を使用した。このロール紙の搬送方向における長さは、印刷装置の搬送経路の長さより長かった。なお、作製した搬送部材は、印刷装置が有する加熱部材の近傍に組み込まれていた。
まず、ロール紙を印刷装置にセットし、50m/分の速度でロール紙長さ12km分搬送した。次に、印刷装置の搬送経路のインクジェット吐出ヘッドが位置する場所より上流側において、搬送方向と直行する方向にロール紙を裁断し、当該裁断部及び新しいロール紙の紙端の表裏両面を50mm幅の半透明のポリイミドテープ(中興化成社製)で接合した。次に、10m/分の速度でロール紙を搬送し、印刷装置から接合部が排出されたのを確認した。その後、排出された接合部を観察し、裁断部と紙端の隙間のうち最も開きが大きい位置の長さ(接合部間距離)を測定し、下記評価基準により評価した。
なお、上記操作中、加熱部材の表面温度は100℃に設定されていた。また、加熱部材の加熱に伴い、加熱部材の近傍に位置する搬送部材も加熱されるが、印刷装置内の吸排気量が調整されることにより、実施例1〜8、比較例1〜5の搬送部材の表面層の温度は70℃であった。一方で、搬送部材自体が加熱手段(ハロゲンランプ)を有する実施例9の搬送部材は、当該加熱手段による加熱により、搬送部材の表面層の温度は100℃であった。ここで、表面層の温度は、搬送部材の端部に耐熱性の黒色テープを貼り付け、本テープの温度を放射温度計によって測定することにより求めた。
(評価基準)
A:接合部間距離が5mm以下
B:接合部間距離が5mm超10mm以下
C:接合部間距離が10mm超30mm以下
D:接合部間距離が30mm超
2 液体組成物付与手段
3 加熱部材
4 搬送部材
6 被接触部材回収手段
7 被接触部材
8 搬送経路
9a、9b 被接触部材が搬送部材から分離する端部
10 搬送部材
11 被接触部材
50 乾燥装置
100 印刷装置
Claims (20)
- 被接触部材に対して接触することで前記被接触部材を搬送する搬送部材であって、
前記搬送部材は、前記被接触部材と接触する表面層を有し、
前記表面層は、複数の凹部および前記凹部以外の領域である非凹部を表面に有する支持層と、少なくとも前記凹部に付着しているフッ素樹脂と、少なくとも前記非凹部に付着しているシリコーン樹脂と、を有し、
前記支持層は、硫酸アルマイトを含有することを特徴とする搬送部材。 - 前記凹部の深さは、0.2μm以上2.0μm以下である請求項1に記載の搬送部材。
- 前記フッ素樹脂が存在する面積の割合は、前記表面層の面積に対して15.0%以上30.0%以下である請求項1又は2に記載の搬送部材。
- 前記シリコーン樹脂が存在する面積の割合は、前記表面層の面積に対して5.0%以上15.0%以下である請求項1から3のいずれか一項に記載の搬送部材。
- 前記凹部は、前記フッ素樹脂及び前記シリコーン樹脂から選ばれる少なくとも1つが付着している領域である付着領域と、前記付着領域以外の領域であるである非付着領域と、をそれぞれ複数有し、
前記非付着領域の少なくとも1つにおける面積は、0.01μm2以上0.03μm2以下である請求項1から4のいずれか一項に記載の搬送部材。 - 前記支持層の厚さは、25.0μm以上35.0μm以下である請求項1から5のいずれか一項に記載の搬送部材。
- 前記搬送部材のビッカース硬さは、400Hv以上500Hv以下である請求項1から6のいずれか一項に記載の搬送部材。
- 直径が50mm以上600mm以下のローラ形状である請求項1から7のいずれか一項に記載の搬送部材。
- 前記凹部の単位面積における前記フッ素樹脂が存在する面積は、前記非凹部の単位面積における前記フッ素樹脂が存在する面積より大きい請求項1から8のいずれか一項に記載の搬送部材。
- 前記非凹部の単位面積における前記シリコーン樹脂が存在する面積は、前記凹部の単位面積における前記シリコーン樹脂が存在する面積より大きい請求項1から9のいずれか一項に記載の搬送部材。
- 前記表面層の温度は、50℃以上である請求項1から10のいずれか一項に記載の搬送部材。
- 前記被接触部材は、記録媒体である請求項1から11のいずれか一項に記載の搬送部材。
- 被接触部材に対して接触することで前記被接触部材を搬送する搬送部材であって、
前記搬送部材は、前記被接触部材と接触する表面層を有し、
前記表面層は、複数の凹部および前記凹部以外の領域である非凹部を表面に有する支持層と、少なくとも前記凹部に付着しているフッ素樹脂と、少なくとも前記非凹部に付着しているシリコーン樹脂と、を有し、
前記支持層は、酸化アルミニウムを含有し、且つ硫黄成分が検出される層であることを特徴とする搬送部材。 - 更に、前記表面層を介して前記被接触部材に熱を付与する加熱手段を有する請求項1から13のいずれか一項に記載の搬送部材。
- 請求項14に記載の搬送部材を有し、
液体組成物が付与された前記被接触部材を前記搬送部材が加熱することで乾燥させる乾燥装置。 - 請求項1から13のいずれか一項に記載の搬送部材と、前記被接触部材を加熱する加熱部材と、を有し、
前記搬送部材は、前記表面層を介して前記被接触部材に熱を付与する加熱手段を有さず、
液体組成物が付与された前記被接触部材を前記加熱部材が加熱することで乾燥させる乾燥装置。 - 前記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と、請求項1から14のいずれか一項に記載の搬送部材と、を有する印刷装置。
- 前記被接触部材を供給する被接触部材供給手段と、
前記被接触部材を回収する被接触部材回収手段と、
前記被接触部材供給手段から供給された前記被接触部材が前記被接触部材回収手段に回収されるまでの間に搬送される経路である搬送経路と、を有し、
前記被接触部材の搬送方向における長さは、前記搬送経路の長さより長い請求項17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17又は18に記載の印刷装置。
- 前記被接触部材に液体組成物を付与する液体組成物付与工程と、請求項1から14のいずれか一項に記載の搬送部材により前記被接触部材を搬送する搬送工程と、を有する印刷方法。
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