JP3984764B2

JP3984764B2 - 画像形成方法

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Publication number: JP3984764B2
Application number: JP24584999A
Authority: JP
Inventors: 謙二鈴木; 徹永田; 博落合; 義成康井; 宏宮村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-08-31
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2019-08-31
Also published as: JP2000141886A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被記録材に形成した画像の上に、熱可塑性樹脂粒子を用いて保護層を設ける画像形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インクジェット記録技術の進歩は目覚しいものがあり、その画質は、銀塩プリントに匹敵、またはそれを凌ぐ程のレベルに達成しつつある。このインクジェット記録法に用いられる被記録材としては、紙等の基材上に、記録液の吸収性、定着性に優れた多孔質の粒子を含む記録液の受像層が設けられたものが知られている。
【０００３】
また、基材上に設けられた熱溶融性樹脂層からなる転写層を、加熱圧着により記録画像上に転写、積層して、耐水性、耐光性、光沢等を付与する記録画像のラミネート処理も知られている。この処理の際に、転写層中に紫外線吸収剤を含有させておくことにより、プリントに十分な耐光性を付与することも可能である。さらに、この転写層の材質、構成を工夫して、耐摩耗性、耐溶剤性等を簡易に付与する樹脂による画像のラミネート処理が従来多々工夫されている。
【０００４】
図６（ａ）〜（ｃ）は、従来のラミネート処理法を示す模式的断面図である。図６（ａ）に示す基材付きフィルムは、基本的に、記録画像面の上に転写、積層される転写層１と、転写層１を担持する基材フィルム２とから構成される。転写層１は記録後の被記録材の受像層に転写、積層されるように、基材２から剥離可能である。
【０００５】
図６（ｂ）に示すように、転写層１は、基材フィルム２に担持された状態で、記録後のインクジェット受像紙３の受像層３ａ上を直接覆うように積層され、圧着及び／又は融着等の処理により、受像層３ａ上に貼着される。
【０００６】
図６（ｃ）に示すように、基材フィルム２は、転写層が記録画像に貼着された後に、転写層から剥離され、受像層３ａ上に転写層１のみが保護層として残される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示したような、転写層１と基材フィルム２からなる構成の第１の問題は、高コスト性である。上述したようなラミネート処理では、記録面に加熱圧着され転写される樹脂層を塗工形成する基材フィルム２として、耐熱性の材料からなる基材フィルムが必要である。しかも耐熱性だけでなく、転写後の保護膜の光沢性を付与するだけの平面性を要するので高コストである。この基材フィルム２のコストは、最終生成物として残留する転写材料のコストや転写層の塗工コストよりもはるかにウエイトが大きい。想定される保護膜の熱転写条件で十分に安定かつ変形の無い素材としては、プリアニールで熱収縮性が制御されたＰＥＴフィルムや、ポリアミドフィルム、ポリイミドフィルムなどがあるが、何れも高コストな素材である。このような構成では、真に低コストな汎用性の高い応用の広がりを生み出すことは難しい。
【０００８】
この構成の第２の問題は、基材フィルム２が使用済み廃棄物となる点である。転写層１の塗工は、加工コストの点から、スリットされる前の幅広のロールでなされるのが通常である。したがって、使用済み基材フィルム２の再利用は直接的には出来ない。仮に、基材フィルム２の再利用を行なうとすると、原材料レベルでのものとなる。したがって、その回収や再加工の手間がかかる。また、転写後にラミネート装置の中でフィルムを巻き取る為の機構と、その機構を配置するためのスペース、移動させる為の動力源や制御系等が必要になる。ラミネート材がカットされたものである場合は巻き取りは要らないが、やはり使用済みの基材フィルム２を搬送し所定のスペースに集積する機構は必要である。
この構成の第３の問題は、基材フィルム２の物性、表面性、厚み等により転写形成された保護層の機能が変化することである。特に、光沢性や膜の密着性、泡抜け性への影響が大きい。もともと、光沢性保護膜の転写プロセスは多くのパラメーターが関与する複雑なプロセスなので、現象の安定にとって、このような影響のある変動要因が加わることは好ましくない。
【０００９】
一方、特開平５−２３２８４１号公報には、透明トナーを用いて光沢シートを作製することが記載され、さらに、透明トナーを用いて光沢シートを作製した後に記録を行うことが記載されている。この場合、記録は透明トナー上に行うことになるので、透明トナーとインクとの相性を考慮する必要がある。
【００１０】
本発明の目的は、上述した各問題点を解決し、低コストで、使用済み廃棄物が無く、かつ良好な光沢度を有する画像を形成できる画像形成方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像形成方法は、受像層を有する被記録材にインクジェット記録を行った後、前記受像層上に熱可塑性樹脂粒子を付与することにより、前記受像層の表面の凹凸を埋める工程と、前記受像層上の前記熱可塑性樹脂粒子を加熱加圧する工程とを有する画像形成方法であって、前記熱可塑性樹脂粒子の平均粒子径が０.０５〜３μｍであり、前記受像層が多孔性無機粒子とバインダ樹脂を主体として構成され、かつ、前記加熱加圧する工程を表面粗さＲaが３μｍ以下の加熱加圧ローラにより行うことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１に示す本発明の画像形成装置の一例は、インクジェット記録部１０００と保護層形成部２０００とからなる。
【００１４】
まず、図１に示す装置のインクジェット記録部１０００において、インクジェットヘッド３１により、被記録材６０の受像層に対して記録を行なう。引き続き保護層形成部２０００において、電源部１１５から帯電ローラ１０２に所定の電圧を印加し、これによりＯＰＣ感光体から成る帯電ドラム１０１（中間転写体）を帯電する。さらに、熱可塑性樹脂粒子を貯蔵したタンク１０９から、非磁性のスリーブ１０４を通して、帯電ドラム１０１の表面に均一に熱可塑性樹脂粒子を供給し、担持させる。そして、この帯電ドラム１０１とローラ１０３との間に、記録後の被記録材６０を通過させることにより、被記録材６０の受像層上に熱可塑性樹脂粒子を転写し、均一に付着させる。この際、所望によりバイアス印加手段によりバイアスを印加する。
【００１５】
さらに、被記録材６０は定着手段としての加熱加圧ローラ１０７に搬送され、熱可塑性樹脂粒子を加熱加圧して皮膜状にすることにより、記録済み受像層上に保護層を形成する。また、この熱定着により水分を飛ばし、耐マイグレーション効果を奏することもできる。
【００１６】
ここで、加熱加圧手段である加熱加圧ローラ１０７は、保護層の表面を平滑にして画像の光沢性を良好にする為には、熱可塑性樹脂粒子に接する側の表面が平滑であることが必要である。具体的には、その表面粗さは、Ｒａで３μｍ以下程度であることが好ましく、１.５μｍ以下程度であることが更に好ましい。
【００１７】
本発明においては、ローラの表面の光沢度が直接的に転写保護層の（従って記録画像の）光沢性を規定するので、ローラの表面の光沢度は重要な要因である。この光沢度は、必要とされる画像の光沢性により異なるが、一般的には、入射角２０°での光沢度が１０％以上であることが好ましく、入射角７５°での光沢度が７０％以上であることが好ましい。その他、微マット性の面の画像が必要な場合は、ローラの表面をそのような微マット性にすることもできる。
【００１８】
また、ここでの加熱温度は、熱可塑性樹脂粒子の材料などに応じて適宜決定すれば良いが、通常は６０〜２２０℃程度が望ましい。
【００１９】
また、さらに転写工程後の帯電ドラム１０１上に熱可塑性樹脂粒子が残留している場合は、クリーニング器１０８で除去する。その後、帯電ドラム１０１は、除電機１０６により除電され、再度帯電器１０２による帯電工程が繰返される。本発明において、この残留粒子の除去と除電のプロセスは必ずしも必要なものではなく、粒子と静電荷が残留したまま次の動作に入ることもできる。しかし、残留粒子と残留電荷はしばしば保護層の厚みムラ等の原因となり、最終仕上りの劣化に結び付くことが多いので、これらのプロセスを行うことが好ましい。
【００２０】
以上述べた例においては、帯電ドラム１０１として光導電性を有するものをそのまま用いたが、本発明においては、従来の電子写真装置とは異なり、帯電ドラム１０１に光導電性が必ずしも必要でない。したがって、帯電ドラム１０１の材料としては、従来より知られる様々な帯電性材料を幅広く使用可能である。
【００２１】
また、インクを打ち込んだ直後の受像紙の表面は吸水しているので、この表面に樹脂粒子を転写した帯電ドラム１０１の表面は、水分の移行を受け、帯電性が低下する場合がある。したがって、転写後にドラム表面をワイピング若しくは（熱）風により水分除去することが望ましい。また、中間転写体である帯電ドラム１０１は、樹脂粒子の収納部に水分の侵入を許さない為にも有効である。
【００２２】
さらに、以上述べた例においては、帯電ドラム１０１が予備加熱手段としての役割をも果たしている。ただし、本発明は、この例に限定されず、赤外線ヒータ、ハロゲンヒーターなどを予備加熱手段として別個に設けてもよい。例えば、予備加熱手段で８０℃以下、定着部において１２０℃前後の加熱を行なうことにより、良好な結果が得られる。すなわち、予備加熱手段を設ければ、受像層の水分を有効に除去でき、水分の潜熱による温度上昇の鈍化を防止し、加熱加圧部（定着部）における加熱を容易に行なうことができるのである。
【００２３】
また、本発明において加熱定着手段として図１に示した加熱加圧ローラ１０７は、少なくとも表面がシリコンゴム、フッ素樹脂等の離型性素材から成る加熱加圧ローラであることが好ましい。また、金属母体の表面を離型性を有する耐熱性樹脂で覆った加熱加圧ローラであってもよい。金属ローラの場合は、強い圧力をかけられることに起因して記録画像の光沢性がより向上するが傷がつき易い。
【００２４】
図２〜図４は、インクジェット記録部１０００に用いることの出来るインクジェヘッドを例示する模式図である。インクジェットヘッド３１は、インクを通す溝１４を有するガラス、セラミックスまたはプラスチック等を、感熱記録に用いられる発熱ヘッド１５と接着して得られる。発熱ヘッド１５は酸化シリコン等で形成される保護層１６、アルミニウム電極１７−１、１７−２、ニクロム等で形成される発熱抵抗体層１８、蓄熱層１９、アルミナ等の放熱性の良い基板２０よりなっている。
【００２５】
電極１７−１、１７−２に電気信号が加わると、発熱ヘッド１５のｎで示される領域が急激に発熱し、ここに接しているインク２１に気泡が発生し、その圧力でオリフィス２２より記録小滴２４が、被記録材６０に向かって飛翔する。図４には、図２に示すヘッドを多数並べたマルチヘッドの外観図を示す。このマルチヘッドは、マルチ溝２６を有するガラス板２７と、図２に説明したものと同様な発熱ヘッド２８を密着して製作されている。なお、図２はインク流路に沿ったヘッド３１の断面図であり、図３は図２の２−２'断面図である。
【００２６】
以上説明したインクジェット記録部１０００と、保護層形成部２０００とは、通常はメカニカルな動きが異なる。すなわち、インクジェット記録部１０００は通常は被記録材６０を間欠的に送り、保護層形成部２０００は被記録材６０を連続的に送る。したがって、両者間に搬送される被記録材６０は、例えば、カットする、あるいはループを形成するなどして、機械的にバッファすることが望ましい。
【００２７】
また、保護層形成部２０００の粒子転写部と加熱加圧部についても、速度を同調制御するか、または上記同様バッファすることが望ましい。バッファする例として、図５に、予備加熱部７０と加熱加圧部（定着部）８０との間に被記録材６０のループ６０ａを形成し、上記バッファを実施した状態を模式的に示す。
【００２８】
本発明に使用する熱可塑性樹脂粒子の平均粒子径は、被記録材の受像層の表面凹凸の最大値よりも小さいことが望ましい。このように平均粒子径が小さいと、受像層の表面の凹凸が熱可塑性樹脂で埋まり易く、より良好な保護層を形成できる。具体的には、熱可塑性樹脂粒子の平均粒子径は、０.０５〜３μｍ程度が好ましい。
【００２９】
本発明において使用する熱可塑性樹脂粒子は、記録済みの被記録材の受像層に保護層を形成可能なものであれば特に限定されない。それに好適な透明性、密着性、融点、耐ブロッキング性等の諸物性を有する熱可塑性樹脂粒子を、適宜選定して使用すればよい。具体的には、スチレン、メチルスチレン、エチルスチレン、ブチルスチレン、メトキシスチレン、フェニルスチレン、クロルスチレン等のスチレン系モノマー、エチレン、プロピレン、ブチレン等のエチレン不飽和モノオレフィン、塩化ビニル、臭化ビニル等のハロゲン化ビニル、プロピオン酸ビニルなどのビニルエステル類、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル等の（メタ）アタクリル酸エステル類、ビニルメチルエーテル等のビニルメチルエーテル類、ビニルメチルケトン等のビニルケトン類、Ｎ−ビニルインドール等のＮ−ビニル化合物、（メタ）アクリロニトリル類、（メタ）アクリル酸等のカルボキシル基含有モノマーなど、各種のモノマーを重合または共重合させて得られる熱可塑性樹脂粒子を使用できる。また、所望により、荷電制御剤を添加してもよい。
【００３０】
また、熱可塑性樹脂粒子のガラス転移点及び造膜温度のいずれもが、被記録材の受像層中のバインダ樹脂のガラス転移点及び造膜温度のいずれよりも低いことが望ましい。
【００３１】
また、従来より２成分系等の多成分系トナーに用いられる樹脂材料を使用することも好ましい。通常は、保護層の硬度を向上させることと、保護層の造膜容易性はを向上させることは、相反する要求である。そこで、複数の樹脂材料からなる多成分系の粒子を使用し、これを異なる物性により機能分離させれば、相反する要求を満たすことが可能となる。具体的には、上記列挙した熱可塑性樹脂粒子のうち、そのＴｇや造膜温度等の物性が異なるものを選択し使用すればよい。
【００３２】
例えば、２種類の樹脂粒子を使用する場合、低いガラス転移点の粒子の粒子径を相対的に小さくすれば、高いガラス転移点の粒子の隙間に入り込んで粒子同士を結着させ易い。具体的には、低いガラス転移点の粒子の粒子径を受像層の表面凹凸の最大値よりも小さくし、高いガラス転移点の粒子の粒子径を受像層の表面凹凸の最大値よりも大きくすることが有効である。また、同様の理由で、異なる樹脂同士を混練して得た粒子を使用することも有効である。
【００３３】
いずれにしても樹脂粒子の熱的物性とそれらの粒子径、受像層側の凹凸形状、さらには予備加熱の方法などの組み合わせを最適化することで、密着性が良く、かつ、表面硬度の高い、高機能な光沢性保護層を、低温定着プロセスで実現できる。
【００３４】
本発明において使用する被記録材の受像層は、多孔性無機粒子とバインダ樹脂を主成分とすることが好ましく、バインダ樹脂１００重量部に対して多孔性無機粒子の量は３０〜１０００重量部が好ましく、５０〜５００重量部がより好ましい。
【００３５】
多孔性無機粒子としては、細孔径３０〜３００オングストロームの細孔を、その構造に多量に含むものが望ましく、とりわけ、粒子表面付近に大なる細孔密度を持つことが望ましい。多孔性無機粒子の比表面積は５０ｍ²／ｇ以上であることが、十分なインク吸収速度を得る点等から望ましい。さらに、高速印字のインクジェットプリンタに使用する場合、被記録材の受像層は、比表面積１００ｍ²／ｇ以上の多孔性無機粒子を５０重量％以上含むことが、インクのあふれを防止する点等から望ましい。
【００３６】
このようなインク溶媒吸収性、染料分子吸着性を備えた多孔性無機粒子は、さらに白色性を有することが望ましく、これらの特性を持つ多孔性無機粒子を構成する材料として、アルミニウム、マグネシウム、シリコン等の金属若しくは半金属の酸化物、水和物、炭酸塩などが挙げられる。中でも、合成シリカは、上記諸特性に優れ、かつ工業的製法が確立され、安価である上に安定なものなので、特に好ましい。
【００３７】
このような無機粒子と有機バインダ樹脂を混合した受像層では、無機粒子の粒子径をあまり小さくしないことが、インク吸収性等の点から望ましい。多くの場合、０.１〜１０μｍ程度の粒子径の無機粒子が用いられ、これらは光の波長に対し十分小さくはないので、表面の光散乱を生じ、マット性の外観を呈する。このうち、０.１〜１μｍ程度の粒子径の超微粒子では、かなりマット性を減じた光沢面が得られることもあるが、通常、粒子の２次凝集を発生しており、それほど平滑にはできない。また、この凝集を防止するために、塗工液に分散剤等を添加すると、インクの吸収性や染料分子の安定性を害することが多い。
【００３８】
以上のような理由から、インクの高速吸収性、染料の発色安定性を追求した多孔質無機粒子含有の被記録材は、結果として表面がマット性を帯びるのが通例であり、本発明はこのようなインク受像層を持つ被記録材に用いる場合に、最も高い有効性を発揮するものである。
【００３９】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００４０】
実施例１
シリカ（水澤化学工業；ミズカシルＰ−５０）１重量部に対してバインダ樹脂エマルジョン（高松油脂；ＮＳ１２０−ＸＫ）２重量部を合わせて固形分含量２０重量％となるように添加、分散させて塗工液を調製した。この塗工液を、基材としての１８６ｇ／ｍ²の上質紙上に、乾燥後の膜厚が３０μｍとなるようにスロットダイコーターで塗工し、乾燥させて受像層を形成した。
【００４１】
塩化ビニル−酢酸ビニル系コポリマーからなる平均粒子径０.５μｍの熱可塑性樹脂粒子を使用し、図１に示した装置によりインクジェット記録及び保護層の形成を実施した。定着時の加熱加圧ローラ１０７の温度は１４０℃とし、保護層側の加熱加圧ローラ１０７の表面粗さＲａは０.７μｍとし、その表面の離型性素材としてシリコンゴムを用いた。この結果、優れた光沢を有する記録画像が得られた。
【００４２】
実施例２
アクリルポリマーからなる平均粒子径１.５μｍの熱可塑性樹脂粒子と、塩化ビニル−酢酸ビニル系コポリマーからなる平均粒子径０.３μｍの熱可塑性樹脂粒子との２成分系の粒子を使用し、加熱加圧ローラ１０７の温度は１２０℃としたこと以外は、実施例１と同様にしてインクジェット記録及び保護層の形成を実施したところ、同様の良好な結果が得られた。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、基材を使用せずに、熱可塑性樹脂粒子を記録済み受像層上に付着させ、これを加熱加圧することにより保護層を形成し、かつ保護層の表面を平滑にするので、低コストで、使用済み廃棄物が無く、光沢のある良好な記録画像が得られる。しかも、基材を用いないので加熱手段からの熱が熱可塑性樹脂粒子自体に直接伝達され、装置等の熱的負荷が少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一例を示す側面図である。
【図２】本発明で使用するインクジェットヘッドのノズルの一例を示す断面図である。
【図３】図２に示すノズルの２−２'断面を示す図である。
【図４】本発明で使用するインクジェットヘッドの一例を示す斜視図である。
【図５】予備加熱部と加熱加圧部との間の被記録媒体のループの一例を示す図である。
【図６】基材を有するラミネートフィルムを積層する方法の例を示す図である。
【符号の説明】
３１インクジェットヘッド
６０被記録材（インクジェット受像紙）
１０１帯電ドラム
１０２帯電ローラ
１０６除電機
１０７加熱加圧ローラ
１０８クリーニング器
１０９タンク
１１５電源部
１０００インクジェット記録部
２０００保護層形成部

Claims

受像層を有する被記録材にインクジェット記録を行った後、前記受像層上に熱可塑性樹脂粒子を付与することにより、前記受像層の表面の凹凸を埋める工程と、前記受像層上の前記熱可塑性樹脂粒子を加熱加圧する工程とを有する画像形成方法であって、前記熱可塑性樹脂粒子の平均粒子径が０.０５〜３μｍであり、前記受像層が多孔性無機粒子とバインダ樹脂を主体として構成され、かつ、前記加熱加圧する工程を表面粗さＲaが３μｍ以下の加熱加圧ローラにより行うことを特徴とする画像形成方法。
前記熱可塑性樹脂粒子のガラス転移点及び造膜温度のいずれもが、前記受像層中のバインダ樹脂のガラス転移点及び造膜温度のいずれよりも低いことを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。
前記熱可塑性樹脂粒子の平均粒子径が、前記受像層の表面凹凸の最大値よりも小さいことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成方法。
前記熱可塑性樹脂粒子が、複数種の樹脂粒子からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成方法。
前記熱可塑性樹脂粒子を付与する工程が、帯電ドラムに担時させた前記熱可塑性樹脂粒子を前記受像層上に転写することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成方法。
転写後に前記帯電ドラム表面の水分除去することを特徴とする請求項５記載の画像形成方法。
熱可塑性樹脂粒子が、アクリルポリマー、塩化ビニル−酢酸ビニル系コポリマーのいずれかから選ばれることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成方法。