JP4006416B2 - インクジェット記録方法およびインクジェット記録装置 - Google Patents
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Description
インクジェット記録方式で用いられるインクは成分のほとんどが液体成分であるために記録媒体のインクに対する吸収浸透性の違いが画像再現性に影響を与える。特に、液体を吸収しない(非インク吸収性)記録媒体を用いると、隣接して印字されたインク滴が混ざりあってしまう(ブリーディング)現象、先に着弾したインク滴が後に着弾したインク滴に引き寄せられてしまう(ビーディング)現象が起こりやすい為、画像形成は非常に困難である。また、インク浸透性を有する記録媒体であっても、液体の吸収性が低い(インク吸収性が低い)記録媒体の場合、ビーディング、ブリーディングが発生するばかりか、記録媒体内部の繊維に沿ってインクが浸透していくことでその繊維に沿って滲むフェザーリングという現象が生じ良好な画像を得ることができない。記録媒体のインク吸収性を高めると上記問題は軽減されるが、インクの裏抜け(インクが記録媒体の裏面にまで浸透する状態)が生じてしまうことがあった。
本実施形態は、記録媒体の色や柄の影響を軽減させるため、あるいは記録媒体上での形成画像を際立たせるために用いる白色インクを、中間転写体としての転写ドラム上への反応液付与工程と転写工程との間で転写ドラムに付与するものである。
図1において、転写ドラム1は、離型性の表面層を有する中間転写体である。この転写ドラム1は、不図示の軸に支持されており、不図示のドラム駆動装置によって矢印A方向に回転駆動することができる。転写ドラム1の円周方向には上流側から下流側に向かって順に、インクの色材を凝集させるための反応液を付与する反応液付与手段としての反応液塗布部2、インクを付与する画像形成手段としての画像形成部3、白色インクを付与する手段としての白色インク描画部4、インク像の乾燥を促進させる等の処理を行うインク像処理部5、転写ドラム1に形成されたインク像を記録媒体9へ転写するための転写部6、記録媒体分離部7、転写ドラム1の表面を清掃するためのクリーニング部8が配置されている。さらに、記録媒体9を不図示の記録媒体格納部(給紙カセット)から後述するニップ部へ搬送するための給紙搬送部10、およびインク像が、中間転写体である転写ドラム1から記録媒体9に転写された後に、記録媒体9上のインク像を定着させるための定着機構を有すると同時に、排紙トレイに記録媒体9を排紙する排紙搬送定着部11が配置されている。また、インクジェット記録装置は、不図示の制御部を有している。
図2は、本実施形態に係る制御部の構成を示す概略ブロック図である。図2において、全体を符号100で示すインクジェット記録装置において、CPU101は、本インクジェット記録装置の動作の制御処理やデータ処理等を実行する。メモリ103は、それらの処理手順等のプログラムを格納したROM(不図示)と、それらの処理を実行するためのワークエリア等として用いられるRAM(不図示)とを有する。I/F105は、インクジェット記録装置と、ホストコンピュータ等の画像データの供給源である画像供給装置110との間でデータやコマンド等の情報を授受するためのインターフェイスである。
なお、画像供給装置110から送られてくる画像データが、ミラー反転したデータでなければ、上述した制御部で反転処理を行い、ミラー画像データを作成する。
白色インクは、凝集インク像20の下地の色あるいは柄を隠蔽するとともに着色剤の鮮明度を向上せしめるものである。本実施形態において、白色インクは、通常のインクに対して、使用される着色剤である顔料や染料を除いた成分に白色インク成分を添加したものを主としている。
なお、本実施形態では、凝集インク像20の乾燥手段として、エアーナイフ22を用いているが、赤外線ヒータ等、温度がコントロール可能で、インク像の特性をコントロール可能であるものならば従来既知の技術を使用することができる。
分離爪27は、上述の転写が終了すると、不図示の駆動装置によって駆動し、記録媒体9を転写ドラム1から分離させ、搬送ガイド28aおよび28bで、記録媒体9を排紙搬送定着部11へと導く。
インクジェット記録装置の電源を投入すると、転写ドラム1が駆動回転をはじめ、転写ドラム1の内部、エアーナイフ22、搬送定着ローラ29aおよび29bに対する、それぞれのヒータがONになり、各部における設定温度にそれぞれ昇温する。コンピュータ等の画像供給装置110から画像データを受け取ると、反応液塗布部2を構成する、塗布ローラ17bが転写ドラム1に当接し、次いで、塗布ローラ17aが回転することにより反応液16が塗布ローラ17aを介して塗布ローラ17bへ塗布され、転写ドラム1上に反応液16を均一に塗布する。転写ドラム1が1回転し、転写ドラム1上に反応液16が塗布された後、塗布ローラ17bは、転写ドラム1から離接する。勿論、反応液16を転写ドラム1に塗布しながら、転写ドラム1上の反応液16が塗布された領域に、画像形成部3にてインク像を形成することができる。
以下、実施例及び比較例を用いて本実施形態を更に具体的に説明する。尚、以下の記載において、部、%とあるものは特に断わらない限り質量基準である。又、使用したインク及び反応液は、いずれも、水で調整して総量を100部とした。
先ず、下記に述べるようにして、それぞれ、顔料とアニオン性化合物とを含む、ブラック、シアン、マゼンタ、及びイエローの各色の顔料インクを調製した。
(顔料インクK1の作製)
<顔料分散液の作製>
・スチレン−アクリル酸−アクリル酸エチル共重合体
(酸価240、重量平均分子量=5,000)
1.5部
・モノエタノールアミン 1.0部
・ジエチレングリコール 5.0部
・イオン交換水 残部
上記成分を混合し、ウォーターバスで70℃に加温し、樹脂分を完全に溶解させる。この溶液に、新たに試作したカーボンブラック(MCF88、三菱化成製)を10部、イソプロピルアルコール1部を加え、30分間プレミキシングを行った後、下記の条件で分散処理した。
・分散機:サンドグラインダー(五十嵐機械製)
・粉砕メディア:ジルコニウムビーズ、1mm径
・粉砕メディアの充填率:50%(体積比)
・粉砕時間:3時間
更に、遠心分離処理(12,000rpm.、20分間)を行って粗大粒子を除去して、黒色の顔料分散液とした。
上記の分散液を使用し、下記の組成比を有する成分を混合し、顔料を含有するインクを作製し、ブラックの顔料インクK1とした。このインクの表面張力は、34mN/mであった。
・上記顔料分散液 30.0部
・グリセリン 10.0部
・エチレングリコール 5.0部
・N−メチルピロリドン 5.0部
・アセチレノールEH(川研ファインケミカル製)
1.0部
・イオン交換水 残部
顔料インクK1の調製の際に使用したカーボンブラック(MCF88、三菱化成製)10部を、ピグメントブルー15に代えたこと以外は、顔料インクK1の調製の場合と同様の方法で、シアン色の顔料インクC1を調製した。
顔料インクK1の調製の際に使用したカーボンブラック(MCF88、三菱化成製)10部を、ピグメントレッド7に代えたこと以外は顔料インクK1の調製の場合と同様の方法で、マゼンタ色の顔料インクM1を調製した。
顔料インクK1の調製の際に使用したカーボンブラック(MCF88、三菱化成製)10部を、ピグメントイエロー74に代えたこと以外は、顔料インクK1の調製の場合と同様の方法で、イエロー色の顔料インクY1を調製した。
次に、下記に述べるようにして、それぞれ、多価金属塩と界面活性剤とを含む、反応液を調製した。
(反応液R1の作製)
下記の組成の成分を混合溶解した後、更に、ポアサイズが0.22μmのメンブレンフィルター(商品名:フロロポアフィルター、住友電工製)にて加圧濾過し、反応液R1を得た。
・ジエチレングリコール 10.0部
・メチルアルコール 5.0部
・塩化カルシウム・2水和物 5.0部
・サーフロンS−141(セイミケミカル株式会社製)
1.0部
・イオン交換水 残部
次に、下記に述べるようにして、それぞれ、樹脂と界面活性剤とを含む、各白色インクを調製した。
(白色インクW1の作成)
顔料インクK1の調製の際に使用したカーボンブラック(MCF88、三菱化成製)10部を、アナターゼ二酸化チタンに代えたこと以外は、顔料インクK1の調製の場合と同様の方法で、白色インクW1を調製した。
・上記顔料分散液 30.0部
・グリセリン 10.0部
・エチレングリコール 5.0部
・N−メチルピロリドン 5.0部
・アセチレノールEH(川研ファインケミカル製)
1.0部
・イオン交換水 残部
下記の組成比を有する成分を混合し、白色インクW2を作製した。
・エチレンービスーメラミン(商品名シゲノックスOWP、ハッコーケミカル株式会社製) 20.0部
・へキシレングリコール 10.0部
・エチレングリコール 5.0部
・N−メチルピロリドン 5.0部
・アセチレノールEH(川研ファインケミカル製)
0.5部
・イオン交換水 残部
下記の組成比を有する成分を混合し、白色インクW3を作製した。
・酸化チタン 15.0部
・ロジン変性キシレン樹脂 30.0部
・シクロヘキサノン 40.0部
・エタノール 15.0部
上記のものをサンドミルで処理し分散させ、エタノール50部、チオシアン酸ソーダ2.0部を加えボールミルで30分攪拌する。3μmフィルターで吸引ろ過紙粗粒子を除去する。更にオクテンサン亜鉛0.5重量部を含むメチルエチルケトン40重量部を加え攪拌した。
本実施例では、図1に示した本実施形態にかかるインクジェット記録装置を用いて画像形成を行なった。その際、先に調製した反応液R1と、顔料インクK1、C1、M1、及びY1を用いた。先ず、転写ドラム1に、反応液R1を厚さ約2μm塗布した後、記録ヘッド18にて、顔料インクY1、M1、C1、及びK1を順に付与して、転写ドラム1上に凝集インク像20を得た。
本実施例では、図3に示した本実施形態に係るインクジェット記録装置で、透明基材に画像形成を試みた。先に調製した反応液R1を反応液塗布部2にて転写ドラム1上に塗布した直後に白色インク付与用記録ヘッド19によって白色インクW2を転写体上に吐出したのち、記録ヘッド18にて転写ドラム1に顔料インクK1、C1、M1及びY1を付与して、転写ドラム1上に画像を形成した。その結果、実施例1と同様に転写ドラム1上に高画質な凝集インク像が形成された。その凝集インク像を記録媒体である透明基材に転写した。この転写後の最終的な印刷物の画質も良好であり、良好な結果が得られた。
本実施例では、図4に示した本実施形態に係るインクジェット記録装置で、透明基材に画像形成を試みた。先に調製した反応液R1を反応液塗布部2にて転写ドラム1上に塗布した直後に記録ヘッド18にて顔料インクK1、C1、M1及びY1を付与して、転写ドラム1上に画像形成を行った。その結果、実施例1と同様に転写ドラム1上に高画質な凝集インク像が形成された後に、インク像処理部5にて凝集インク像から液体成分を除去した直後に、白色インク付与用記録ヘッド19にて白色インクW3を転写ドラム1上の凝集インク像20に付与した。その後、白色インクが付与された凝集インク像20を記録媒体である透明基材に転写した。これらの工程では、転写ドラム1と転写ローラ26とを加熱すると更に転写率が向上する。このときの温度は50℃から60℃に調整した。上記のような油性、あるいは溶剤系の白色インクを用いることにより更に強硬な隠蔽率をもち高画質な画像を形成することができる。
本実施形態は、記録媒体の色や柄の影響を軽減させるため、あるいは記録媒体上での形成画像を際立たせるための白色下地を、中間転写体としての転写ドラム上に形成されたインク像の転写工程に先立って、記録媒体に形成するものである。
なお、画像供給装置110から送られてくる画像データが、ミラー反転したデータでなければ、上述した制御部で反転処理を行い、ミラー画像データを作成する。
工程(a)は、転写ドラム1上に画像を形成する工程である。本実施形態において、第1の実施形態で説明した反応液およびインクを用いることができる。
工程(b)は、記録媒体の所定の領域に白色の下地処理を施す工程である。
このように、転写率を向上するために様々な方法が提案されているが、まだ課題は残されている。
インクの転写率は、転写ドラム上のインクと記録媒体表面との接触面積に影響を受ける。普通紙や和紙、ざら紙やエンボス加工紙などの表面が粗い記録媒体は、転写時に記録媒体の凸部は、効率良く転写ドラム上のインクに接触するが、凹部は、転写ドラム上のインクとの接触面積が減少し、転写率は減少する。つまり、表面が粗い程、転写率も低下してしまう。よって、転写率を高めるためには、その接触面積を大きくする、すなわち記録媒体の表面を平滑にすることが必要である。
インクの転写率は、転写ドラムの表面と記録媒体の表面との表面エネルギーの差に影響を受ける。転写ドラム上に形成された凝集インク像(膜)の内部凝集力が十分であれば、転写時にインク像を介して接触する転写ドラムと記録媒体とのうち表面エネルギーが高い方にインク像は移動する。すなわち記録媒体の表面は、表面エネルギーの高い程、凝集インク像に対する粘着性を高めることができ、転写率は良好となる。
図7は、本実施形態に係るインクジェット記録装置の画像形成部の構成を示す図である。図7において、下地処理部53は、ライン型サーマルヘッド71、白色インクドナーフィルム72、白色インクドナーフィルムの供給ローラ73、白色インクドナーフィルムの巻取りローラ74およびプラテンローラ75を含んで構成されている。
工程(c)は、転写ドラム1上に形成されたインク画像20を、記録媒体9に転写する工程である。
以下、実施例及び比較例を用いて本実施形態を更に具体的に説明する。尚、以下の記載において、部、%とあるものは特に断わらない限り質量基準である。又、使用したインク及び反応液は、いずれも、水で調整して総量を100部とした。
(a)転写ドラム上へのインク画像形成
本実施例では、転写ドラムとして、ゴム硬度40°のシリコーンゴム(信越化学製 KE12)を0.3mmの厚さでコーティングした、アルミニウム製のドラムを用いた。先ず、この転写ドラム表面に、大気圧プラズマ照射装置(キーエンス社製 ST-7000)を用いて下記条件にて転写ドラムの表面改質を行った。
・照射距離 :5mm
・プラズマモード:High
・処理速度 :20mm/sec
・下記の顔料 :3部
イエロー:ピグメントイエロー74
・水溶性樹脂 :1部
スチレン−アクリル酸−アクリル酸エチル共重合体
(酸価240、重量平均分子量5000)
・グリセリン :10部
・エチレングリコール :5部
・界面活性剤 :1部
(川研ファインケミカル製アセチレノールEH)
・イオン交換水 :80部
次いで、転写ドラム上の凝集インク像に50℃の温風を2秒間当ててインク中の水分を減少させた。
一方、記録媒体(トーヨーコットン・こいあお 104.7g・m2)にインクジェット用記録ヘッド(ノズル密度600dpi、吐出量10pl、駆動周波数6kHz)にて、文字画像受領部のみ(画像データに対応する領域)に下記下地処理剤(白色インク)を付与した。
・下記の顔料 :10部
アナターゼ二酸化チタン
・水溶性樹脂 :1部
スチレン−アクリル酸−アクリル酸エチル共重合体
(酸価180、重量平均分子量4500)
・グリセリン :3部
・エチレングリコール :3部
・界面活性剤 :1部
(川研ファインケミカル製アセチレノールEH)
・イオン交換水 :82部
転写ドラムと記録媒体の表面を接触加圧して、転写ドラム上の文字画像を記録媒体へと転写させた。この場合、インクの転写率はほぼ100%を示し、記録媒体上にははっきりとした黄色の文字画像が形成された。
(a)転写ドラム上へのインク画像形成
本実施例では、実施例4と同様に、転写ドラムとして、ゴム硬度40°のシリコーンゴム(信越化学製 KE12)を0.3mmの厚さでコーティングした、アルミニウム製のドラムを用いた。先ず、この転写ドラムの表面に、大気圧プラズマ照射装置(キーエンス社製 ST-7000)を用いて下記条件にて転写ドラムの表面改質を行った。
・照射距離 :5mm
・プラズマモード:High
・処理速度 :20mm/sec
・下記の各顔料 :3部
ブラック:カーボンブラック(三菱化学製 MCF88)
シアン:ビグメントブルー15
マゼンタ:ピグメントレッド7
イエロー:ピグメントイエロー74
・水溶性樹脂 :1部
スチレン−アクリル酸−アクリル酸エチル共重合体
(酸価240、重量平均分子量5000)
・グリセリン :10部
・エチレングリコール :5部
・界面活性剤 :1部
(川研ファインケミカル製アセチレノールEH)
・イオン交換水 :80部
次いで、中間転写体上のインク像に50℃の温風を2秒間当ててインク中の水分を減少させた。
一方、記録媒体(テンカラー・黒(***D色)152.0g・m2)に熱溶融性の白色インクドナーフィルムをライン型サーマルヘッド(解像度400dpi)にて、インク画像受領部より一回り大きいエリア(少なくとも画像データに対応する領域)に下地処理を施した。
転写ドラムと記録媒体の表面とを接触加圧して、転写ドラム上の写真画像を記録媒体へと転写させた。この場合、インクの転写率はほぼ100%を示し、記録媒体上には良好な写真画像が形成された。
(a)転写ドラム上へのインク画像形成
実施例4と同様に、転写ドラムとして、ゴム硬度40°のシリコーンゴム(信越化学製 KE12)を0.3mmの厚さでコーティングした、アルミニウム製のドラムを用いた。先ず、この転写ドラム表面に、大気圧プラズマ照射装置(キーエンス社製 ST-7000)を用いて下記条件にて転写ドラムの表面改質を行った。
照射距離 :5mm
プラズマモード:High
処理速度 :20mm/sec
・下記の顔料 :3部
イエロー:ピグメントイエロー74
・水溶性樹脂 :1部
スチレン−アクリル酸−アクリル酸エチル共重合体
(酸価240、重量平均分子量5000)
・グリセリン :10部
・エチレングリコール :5部
・界面活性剤 :1部
(川研ファインケミカル製アセチレノールEH)
・イオン交換水 :80部
一方、記録媒体(トーヨーコットン・こいあお 104.7g・m2)を下地処理せずに用いた。
転写ドラムと記録媒体の表面とを接触加圧して、転写ドラム上の文字画像を記録媒体へと転写させた。この場合、インクの転写率は約90%程度に低下した。また、記録媒体上に形成された文字画像は緑色になってしまった。
(b)記録媒体の下地処理
一方、記録媒体(テンカラー・黒(***D色)152.0g・m2)に熱溶融性の白色インクドナーフィルムをライン型サーマルヘッド(解像度400dpi)にて、インク画像受領部より一回り大きいエリア(少なくとも画像データに対応する領域)に下地処理を施した。
インクジェット用記録ヘッド(ノズル密度1200dpi、吐出量4pl、駆動周波数12kHz)を用いて直接、記録媒体上の下地処理された領域に写真画像を形成した。ここでは、インクとして、下記の組成のものをそれぞれ用いた。
・下記の各顔料 :3部
ブラック:カーボンブラック(三菱化学製 MCF88)
シアン:ビグメントブルー15
マゼンタ:ピグメントレッド7
イエロー:ピグメントイエロー74
・水溶性樹脂 :1部
スチレン−アクリル酸−アクリル酸エチル共重合体
(酸価240、重量平均分子量5000)
・グリセリン :10部
・エチレングリコール :5部
・界面活性剤 :1部
(川研ファインケミカル製アセチレノールEH)
・イオン交換水 :80部
2 反応液塗布部
3 画像形成部
4 白色インク描画部
5 インク像処理部
6 転写部
7 記録媒体分離部
8 クリーニング部
9 記録媒体
10 給紙搬送部
11 排紙搬送定着部
12 支持体
13a、13b 表面層
14 加熱ヒータ
15 塗布液容器
16 反応液
17a、17b 塗布ローラ
18a、18b、18c、18d 記録ヘッド
19 白色インク付与用記録ヘッド
20 インク像
22 エアーナイフ
23 溶剤受け皿
24a、24b 搬送ローラ
25a、25b、28a、28b 搬送ガイド
26 転写ローラ
27 分離爪
29a、29b 搬送定着ローラ
30 クリーニング液
31 クリーニング液保持部材
32a クリーニング液供給ローラ
32b クリーニングローラ
51 親水化処理装置
52 加熱ローラ
53 下地処理部
71 ライン型サーマルヘッド
72 白書インクドナーフィルム
73 白色インクドナーフィルムの供給ローラ
74 白色インクドナーフィルムの巻取りローラ
75 プラテンローラ
Claims (9)
- プラズマ処理により親水化された表面を有する中間転写体に対して、当該中間転写体上でのインクの流動性を低下させるための液体を付与する工程と、
前記液体が付与された中間転写体上に対して、画像データに応じて記録ヘッドにより前記インクを付与する第1付与工程と、
前記中間転写体上に付与されたインクを記録媒体に転写する転写工程と、
前記転写工程に先立って、白色の材料を、前記中間転写体上の前記インクが付与された第1の領域の少なくとも一部または前記記録媒体上の前記インクが転写される第2の領域の少なくとも一部に付与する第2付与工程と
を有することを特徴とするインクジェット記録方法。 - 前記中間転写体上に付与されたインクの乾燥を促進させる工程を更に備えることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録方法。
- 前記液体は、前記インク中の色材を凝集させる反応液であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録方法。
- 前記第2付与工程では、前記画像データに基づいて作成された白色材料付与用データに応じて、記録ヘッドにより前記白色の材料を前記第1の領域または前記第2の領域に付与す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インクジェット記録方法。
- 前記白色材料付与用データは、複数色のインク夫々に対応する複数色の画像データの論理和により得られるデータであることを特徴とする請求項4記載のインクジェット記録方法。
- プラズマ処理により親水化された表面を有する中間転写体に対して、インク中の色材を凝集させる成分を含有する液体を付与する工程と、
前記液体が付与された中間転写体に対して、画像データに応じて記録ヘッドによりインクを付与する工程と、
前記中間転写体上の前記インクが付与された領域の少なくとも一部に白色の材料を付与する工程と、
前記中間転写体上に付与されたインクと白色の材料を記録媒体に転写する工程と
を有することを特徴とするインクジェット記録方法。 - プラズマ処理により親水化された表面を有する中間転写体に対して、インク中の色材を凝集させる成分を含有する液体を付与する工程と、
前記液体が付与された中間転写体に対して、画像データに応じて記録ヘッドによりインクを付与する第1付与工程と、
前記中間転写体上に付与されたインクを記録媒体に転写する転写工程と、
前記転写工程に先立って、白色の材料を、前記記録媒体上の前記インクが転写される領域の少なくとも一部に付与する第2付与工程と
を有することを特徴とするインクジェット記録方法。 - プラズマ処理により親水化された表面を有する中間転写体に対して、インクと反応する反応液を付与するための手段と、
前記反応液が付与された中間転写体に対して、画像データに応じてインクを付与するための手段と、
前記中間転写体上に付与されたインクを記録媒体に転写するための転写部と、
前記中間転写体上の前記インクが付与された領域の少なくとも一部に白色の材料を付与するための手段と
を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。 - プラズマ処理により親水化された表面を有する中間転写体に対して、インクと反応する反応液を付与するための手段と、
前記反応液が付与された中間転写体に対して、画像データに応じてインクを付与するための手段と、
前記中間転写体上に付与されたインクを記録媒体に転写するための転写部と、
前記記録媒体上の前記インクが転写される領域の少なくとも一部に白色の材料を付与するための手段と
を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
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