JP4670881B2 - 画像記録用組成物、画像記録用インクセット、及び記録装置 - Google Patents

画像記録用組成物、画像記録用インクセット、及び記録装置 Download PDF

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Description

本発明は、画像記録用組成物、画像記録用インクセット、及び記録装置に関する。
インクを利用した画像やデータ等を記録の一つとして、インクジェット記録方式がある。インクジェット記録方式の原理は、ノズル、スリット、或いは多孔質フィルム等から液体或いは溶融固体インクを吐出し、紙、布、フィルム等に記録を行うものである。インクを吐出する方法については、静電誘引力を利用してインクを吐出させる、いわゆる電荷制御方式、ピエゾ素子の振動圧力を利用してインクを吐出させる、いわゆるドロップオンデマンド方式(圧力パルス方式)、高熱により気泡を形成、成長させることにより生じる圧力を利用してインクを吐出させる、いわゆる熱インクジェット方式等、各種の方式が提案されており、これらの方式により、極めて高精細の画像やデータの記録物が得られる。
このインクジェット記録方式も含め、インクを利用した記録方式では、浸透媒体や非浸透媒体などの多様な記録媒体に対し高画質で記録を行うために、中間転写体に記録した後、記録媒体に転写する方式が提案されている。
例えば、特許文献1には、吸水性の異なるポリマー、サイズの異なる吸水ポリマー、架橋度の異なる吸水ポリマー等、複数種の粉末混合体を中間体上に供給しつつ記録を行う方式が提案されている。
また、特許文献2には、中間体上にインクとの接触でインクを増粘させる固体粒子(多糖高分子、アルギン酸、カラギーナン等の粒子)を供給しつつ記録を行う方式が提案されている。
また、特許文献3には、中間体上に疎水性樹脂粒子層を形成し、疎水性樹脂粒子層の空隙にインク(例はSD型染料インクスロードライ型(Slow Dry型))を保持させて記録媒体に転写する方式が提案されている。
また、特許文献4には、中間体(シート)に湿式で無機粒子、親水性ポリマー等を塗布した空隙型インク吸収層を設け、そこに染料インクを噴射し、記録媒体に転写する方式が提案されている。
また、特許文献5には、熱可塑性樹脂粒子と非熱可塑性粒子とを含有し、熱可塑性樹脂粒子の最低造膜温度(MFT)以下の温度で乾燥されて形成された多孔質インク吸収層を有するインクジェット中間転写媒体が提案されている。
特許文献6には、高電気的抵抗体で液体と接触して増粘する粉体を中間転写体上に供給した後、当該粉体に液体を接触させて画像を形成し、中間転写体上の増粘した画像を転写媒体に転写する記録装置が提案されている。
特許文献7には、中間転写体上に予め液滴に対して溶解性又は膨潤性を示しかつ液滴の粘度を上昇させることができる粉末を形成しておき、液体噴射装置より噴射された液滴を中間転写体に到達させて粉末を液滴により溶解又は膨潤させ、当該粉末により高粘度化した液滴を中間転写体によって転写部まで運んで記録紙に転写させる記録装置が提案されている。
特許文献8には、印刷版上のインク又は飛翔インク滴が中間転写体に転写されるのに先だって、中間転写体の表面に液体を付着させ、その液体上にインクを付着させてから、中間転写体上のインクを液体とともに被印刷体に転写することを特徴とする記録方法が提案されている。
特許文献9には、静電界を利用して油性インクをインクジェット方式により画像保持体表面に画像を形成し、該画像保持体に形成された画像を印刷媒体上に接触転写することにより印刷物を作成することを特徴とするインクジェット式印刷方法が提案されている。
特許文献10には、中間転写体に対して、着色インクの流動性を低下させる第1材料を付与する工程と、第1材料が付与された中間転写体に対して着色インクを記録ヘッドより付与し、インク像を形成する形成工程と、インク像を記録媒体へ転写する転写工程と、転写工程の前に、画像の耐擦過性を向上させる第2材料を中間転写体に付与するインクジェット記録方法が提案されている。
特開2000−343808 特開2000−94654 特開2003−57967 特開2002−370347 特開2002−321443 特開2001−321443 特開平11−188858 特開2001−212956 特開2001−315426 特開2005−170036
本発明の課題は、非浸透媒体及び浸透媒体を問わず多様な記録媒体に対して画像形成がなされ、かつ、インクの滲みが抑制され高精細な画像が形成される、画像記録用組成物、画像記録用インクセット、及び記録装置を提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項1に係る発明は、
紫外線の照射により硬化する硬化性材料と、カチオン性官能基を有するカチオン性樹脂と、を含有し、
前記カチオン性樹脂が、架橋樹脂及び吸水性樹脂であって、アクリル酸アミノアルキルエステルとアクリル酸との共重合体の部分中和塩であり、
前記カチオン性樹脂の含有量が、組成物全体に対し5重量%以上50重量%以下であることを特徴とする画像記録用組成物。
請求項に係る発明は、
請求項1に記載の画像記録用組成物と、インクと、を有する画像記録用インクセット。
請求項に係る発明は、
中間転写体と、
請求項に記載の画像記録用組成物を前記中間転写体上に供給する供給手段と、
前記中間転写体上に供給された前記画像記録用組成物により形成された被硬化層に、インクを吐出する吐出手段と、
前記インクが吐出された前記被硬化層を前記中間転写体から記録媒体に転写する転写手段と、
前記被硬化層を硬化させる刺激を供給する刺激供給手段と、
を有する記録装置。
請求項に係る発明は、
請求項に記載の画像記録用組成物を記録媒体上に供給する供給手段と、
前記記録媒体上に供給された前記画像記録用組成物により形成された被硬化層に、インクを吐出する吐出手段と、
前記被硬化層を硬化させる刺激を供給する刺激供給手段と、
を有する記録装置。
請求項1に係る発明によれば、非浸透媒体及び浸透媒体を問わず多様な記録媒体に対して画像形成がなされ、かつ、インクの滲みが抑制され高精細な画像が形成される、といった効果を奏する。
また、カチオン性樹脂の組成物中での安定性が向上され、よりインクの滲みが抑制され高精細な画像が形成される、といった効果を奏する。
また、インクの拡散が抑えられ、よりインクの滲みが抑制されインクの滲みが抑制され高精細な画像が形成される、といった効果を奏する。
また、画像記録用組成物の塗布性を損なうことなく、インクの滲みが抑制され高精細な画像が形成される、といった効果を奏する。
また、他の硬化性材料を用いた場合に比べ、高速記録がなされ、特に非浸透媒体への記録に適するといった効果を奏する。
請求項に係る発明によれば、非浸透媒体及び浸透媒体を問わず多様な記録媒体に対して画像形成がなされ、かつ、インクの滲みが抑制され高精細な画像が形成される、といった効果を奏する。
請求項に係る発明によれば、非浸透媒体及び浸透媒体を問わず多様な記録媒体に対して画像形成がなされ、かつ、インクの滲みが抑制され高精細な画像が形成される、といった効果を奏する。
請求項に係る発明によれば、非浸透媒体及び浸透媒体を問わず多様な記録媒体に対して画像形成がなされ、かつ、インクの滲みが抑制され高精細な画像が形成される、といった効果を奏する。またそれに加えて、直接記録方式であるため、簡易な構成であり、より高速かつ低コストで画像形成がなされるといった効果を奏する。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、実質的に同じ機能を有する部材には、全図面を通して同じ符合を付与し、重複する説明は省略する場合がある。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る記録装置を示す構成図である。
第1実施形態に係る記録装置101は、図1に示すように、例えば、中間転写ドラム10、中間転写ドラム10上に外部からの刺激(エネルギー)により硬化する硬化性材料を少なくとも含有する硬化性溶液12Aを供給して硬化性溶液12Aにより形成された被硬化層12Bを形成する溶液供給装置12と、被硬化層12B上にインク滴14Aを吐出し画像Tを形成するインクジェット記録ヘッド14と、記録媒体Pを中間転写ドラム10に重ね合わせ圧力を加えることにより画像Tが形成された被硬化層12Bを記録媒体P上に転写する転写装置16と、記録媒体P上に転写された被硬化層12Bを硬化する刺激を供給する刺激供給装置18と、を含んで構成されている。
また、中間転写ドラム10の回転方向における転写装置16の下流には、中間転写ドラム10表面に残留する被硬化層12Bの残留物の除去、当該残留物以外の異物(記録媒体Pの紙粉等)等の付着物の除去を行うためのクリーニング装置20が配置されている。
中間転写ドラム10は、例えば円筒状基体と、当該基体表面に被覆される表面層と、を有する構成が挙げられる。中間転写ドラム10は、記録媒体Pの幅と同等又はそれ以上の幅(軸方向長さ)を有している。
円筒状基体の材質としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼(SUS)、銅等が挙げられる。
表面層の材質としては、例えば、各種の樹脂[例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、フッ素系樹脂等]、各種のゴム(例えば、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、イソプレンゴム、スチレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、ウレタンゴム、エピクロロヒドリンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等)等が挙げられる。表面層は、単層構成でもよいし、積層構成でもよい。
溶液供給装置12は、例えば、硬化性溶液12Aを収納する筐体12C内に、当該硬化性溶液12Aを中間転写ドラム10へ供給する供給ローラ12Dと、供給された硬化性溶液12Aにより形成された被硬化層12Bの層厚を規定するブレード12Eと、を含んで構成されている。
溶液供給装置12は、その供給ローラ12Dが中間転写ドラム10に連続的に接触するようにしてもよいし、中間転写ドラム10から離間する構成としてもよい。また、溶液供給装置12は、独立した溶液供給システム(図示せず)より硬化性溶液12Aを筐体12Cへ供給させ、硬化性溶液12Aの供給がとぎれないようにしてもよい。
ここで、硬化性溶液12Aに含有される「外部からの刺激(エネルギー)により硬化する硬化性材料」とは、外部からの刺激によって硬化し、「硬化性樹脂」となる材料を意味する。具体的には、例えば、硬化性のモノマー、硬化性のマクロマー、硬化性のオリゴマー、硬化性のプレポリマー等が挙げられる。その詳細については後述する。
溶液供給装置12は、上記構成に限られず、公知の供給法(塗布法:例えば、バーコーター塗布、スプレー方式の塗布、インクジェット方式の塗布、エアーナイフ方式の塗布、ブレード方式の塗布、ロール方式の塗布等)などを利用した装置が適用される。
インクジェット記録ヘッド14は、例えば、中間転写ドラム10の回転方向上流側から、ブラックインクを吐出するための記録ヘッド14Kと、シアンインクを吐出するための記録ヘッド14Cと、マゼンタインクを吐出するための記録ヘッド14Mと、イエローインクを吐出するための記録ヘッド14Yと、の各色の記録ヘッドを含んで構成されている。無論、記録ヘッド14の構成は上記構成に限られず、例えば、記録ヘッド14Kのみで構成してもよいし、記録ヘッド14C、記録ヘッド14M、及び記録ヘッド14Yのみで構成してもよい。
各記録ヘッド14は、例えば、記録媒体Pの幅と同等又はそれ以上の幅を持つライン型インクジェット記録ヘッドが望ましいが、従来のスキャン型のインクジェット記録ヘッドを用いてもよい。各記録ヘッド14のインク吐出方式は、圧電素子駆動型、発熱素子駆動型等、インク吐出可能な方式であれば制限はない。
各記録ヘッド14は、例えば、中間転写ドラム10の回転方向上流側から記録ヘッド14K、記録ヘッド14C、記録ヘッド14M、及び記録ヘッド14Yの順で直列に配置されている。
各記録ヘッド14は、中間転写ドラム10表面とヘッドのノズル面との距離が例えば0.3乃至0.7mm程度にして配置されている。また、各記録ヘッド14は、例えば、その長手方向が中間転写ドラムの回転方向と交差(望ましくは直交)して配設されている。
転写装置16は、中間転写ドラム10に対し押し当てて配置される加圧ロール16Aを含んで構成されている。加圧ロール16Aは、例えば、上記中間転写ドラム10の材料構成と同様に構成される。
刺激供給装置18は、適用する硬化性溶液12Aに含まれる硬化性材料の種類に応じて選択される。具体的には、例えば、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化性材料を適用する場合、刺激供給装置18としては硬化性溶液12A(これにより形成された被硬化層12B)に紫外線を照射する紫外線照射装置を適用する。また、電子線の照射により硬化する電子線硬化性材料を適用する場合、刺激供給装置18として硬化性溶液12A(これにより形成された被硬化層12B)に電子線を照射する電子線照射装置を適用する。また、熱の付与により硬化する熱硬化性材料を適用する場合、刺激供給装置18として硬化性溶液12A(これにより形成された被硬化層12B)に熱を付与する熱付与装置を適用する。
ここで、紫外線照射装置としては、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、デイープ紫外線ランプ、マイクロ波を用い外部から無電極で水銀灯を励起するランプ、紫外線レーザー、キセノンランプ、UV−LEDなどが適用される。
ここで、紫外線の照射条件としては、紫外線硬化性材料を含む硬化性溶液12A(これにより形成された被硬化層12B)が十分に硬化される条件であれば、特に制限はなく、紫外線硬化性材料種、被硬化層12Bの厚みなどに応じて選択し得るが、例えば、高圧水銀灯120W/cm出力密度で2s照射等である。
また、電子線照射装置としては、例えば、走査型/カーテン型等があり、カーテン型はフィラメントで生じた熱電子を、真空チャンバー内のグリッドによって引き出し、さらに高電圧(例えば70乃至300kV)によって、一気に加速させ、電子流となり、窓箔を通過して、大気側に放出する装置である。電子線の波長は一般的に1nmより小さく、またエネルギーは大きいもので数MeVに及ぶが、電子線の波長数がpmのオーダーでエネルギーが数十乃至数百keVが適用される。
ここで、電子線の照射条件としては、電子線硬化性材料を含む硬化性溶液12A(これにより形成された被硬化層12B)が十分に硬化される条件であれば、特に制限はなく、電子線硬化性材料種、被硬化層12Bの厚みなどに応じて選択し得るが、例えば、電子線量は5乃至100kGyレベル等である。
また、熱付与装置としては、例えば、ハロゲンランプ、セラミックヒータ、ニクロム線ヒータ、マイクロ波加熱、赤外線ランプなどが適用される。また、熱付与装置としては、電磁誘導方式の加熱装置も適用できる。
ここで、熱の付与条件としては、熱硬化性材料を含む硬化性溶液12A(これにより形成された被硬化層12B)を十分に硬化することが可能な条件であれば、特に制限はなく、熱硬化性材料種、被硬化層12Bの厚みなどに応じて選択し得るが、例えば、空気中において、200℃環境で5min等である。
なお、それぞれ十分に硬化された状態とは、被硬化層12Bが刺激供給装置18により硬化された硬化層に浸透性の用紙(普通紙)を重ね、200g荷重をかけても転写がおこらない状態をいう。
記録媒体Pとしては、浸透媒体(例えば、普通紙や、コート紙等)、非浸透媒体(例えば、アート紙、樹脂フィルムなど)、いずれも適用される。記録媒体は、これらに限られず、その他、半導体基板など工業製品も含まれる。
以下、本実施形態に係る記録装置101の画像記録プロセスにつき、説明する。
本実施形態に係る記録装置101では、中間転写ドラム10が回転駆動され、まず、溶液供給装置12により、中間転写ドラム10表面に硬化性溶液12Aを供給して、被硬化層12Bを形成する。
ここで、被硬化層12Bの厚みは、特に制限はないが、例えば、1μm以上50μm以下、望ましくは2μm以上20μm以下、より望ましくは3μm以上10μm以下の範囲が挙げられる。また、被硬化層12Bの厚みは、画像濃度が低い(インク打ち込み量が少ない(例えば0.1乃至1.5g/m))場合には、層厚を必要最小限の厚さ(例えば、1乃至5μm)とし、また、画像濃度が高い(インク打ち込み量が多い(例えば4乃至15g/m))場合には、層厚を例えば4乃至10μmとなるように制御することが望ましい。
また、例えば、被硬化層12Bの厚みをインク滴14Aが被硬化層12Bの最下層まで到達しない程度とすれば、記録媒体Pへの転写後では被硬化層12Bのうちインク滴14Aが存在する領域が露出せず、インク滴14Aが存在しない領域が硬化後には保護層として機能する。
次に、インクジェット記録ヘッド14によりインク滴14Aを吐出し、中間転写ドラム10上に供給された被硬化層12Bに当該インク滴14Aを付与する。インクジェット記録ヘッド14は所定の画像情報に基づき、被硬化層12Bの所定の位置にインク滴14Aを付与する。
この際、インクジェット記録ヘッド14によるインク滴14Aの吐出は、剛体である中間転写ドラム10上で行われる。つまり、ドラム表面がたわみのない状態で被硬化層12Bにインク滴14Aの吐出がなされる。
次に、転写装置16により記録媒体Pを中間転写ドラム10と挟み込んで、被硬化層12Bに圧力を加えることで、記録媒体P上に、インク滴14Aにより画像が形成された被硬化層12Bが転写される。
次に、刺激供給装置18により、被硬化層12Bを硬化させることで、インク滴14Aによる画像Tが硬化性樹脂により記録媒体P上で定着される。これにより、インク滴14Aによる画像Tが含まれる硬化性樹脂層(画像層)が記録媒体Pに形成される。
そして、被硬化層12Bが記録媒体Pへ転写された後の中間転写ドラム10表面に残った被硬化層12Bの残留物や異物をクリーニング装置20により除去し、再び、中間転写ドラム10上に、溶液供給装置12により硬化性溶液12Aを供給して被硬化層12Bを形成し、画像記録プロセスが繰り返される。
以上のようにして、本実施形態に係る記録装置101では、画像記録が行われる。
(第2実施形態)
図2は、第2実施形態に係る記録装置を示す構成図である。
第2実施形態に係る記録装置102は、図2に示すように、第1実施形態における中間転写ドラム10の代わりに中間転写ベルト22を配置した形態である。
中間転写ベルト22は、例えば、2つの支持ロール22A、及び加圧ロール16B(転写装置16)により内周面側から張力を掛けつつ回転可能に支持されて配設されている。
中間転写ベルト22は、記録媒体Pの幅と同等又はそれ以上の幅(軸方向長さ)を有している。
中間転写ベルト22は、例えば、各種の樹脂[例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、フッ素系樹脂等]、各種のゴム(例えば、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、イソプレンゴム、スチレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、ウレタンゴム、エピクロロヒドリンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等)により構成される。中間転写ベルト22は、ステンレス等の金属材料により構成してもよい。中間転写ベルト22は、単層構成でもよいし、積層構成でもよい。また、中間転写ベルト22は、フッ素樹脂・シリコーンゴム等の離型性の材料により表面層を有していてもよい。
各記録ヘッド14は、張力が掛けられて回転支持された中間転写ベルトにおける非屈曲領域上で、且つ中間転写ベルト22表面とヘッドのノズル面との距離が例えば0.7乃至1.5mm程度にして配置されている。
転写装置16は、中間転写ベルト22を挟んで対向配置された一対の加圧ロール16A,16Bを含んで構成されている。
本実施形態に係る記録装置102では、インクジェット記録ヘッド14によりインク滴14Aを吐出し、中間転写ベルト22上に形成された被硬化層12Bに当該インク滴14Aを付与する。
この際、インクジェット記録ヘッド14によるインク滴14Aの吐出は、張力が掛けられて回転支持された中間転写ベルト22における非屈曲領域上で行われる。つまり、ベルト表面がたわみのない状態で被硬化層12Bにインク滴14Aの吐出がなされる。
これら以外は、第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。
(第3実施形態)
図3は、第3実施形態に係る記録装置を示す構成図である。
第3実施形態に係る記録装置103は、図3に示すように、第1実施形態において、インク滴14Aによる画像が形成された被硬化層12Bを記録媒体Pへ転写する前に、当該被硬化層12Bを半硬化させる刺激を供給する第2の刺激供給装置24をさらに配置した形態である。
第2の刺激供給装置24は、例えば、中間転写ベルト22の回転方向におけるインクジェット記録ヘッド14よりも下流側であって、転写装置16よりも上流側に配置されている。
第2の刺激供給装置24は、刺激供給装置18と同様に、適用する硬化性溶液12Aに含まれる硬化性材料の種類に応じて選択される。具体的には、例えば、紫外線硬化性材料を適用する場合、第2の刺激供給装置24としては硬化性溶液12A(これにより形成された被硬化層12B)に紫外線を照射する紫外線照射装置を適用する。また、電子線硬化性材料を適用する場合、第2の刺激供給装置24として硬化性溶液12A(これにより形成された被硬化層12B)に電子線を照射する電子線照射装置を適用する。また、熱硬化性材料を適用する場合、第2の刺激供給装置24として硬化性溶液12A(これにより形成された被硬化層12B)に熱を付与する熱付与装置を適用する。
第2の刺激供給装置24における紫外線照射条件、電子線照射条件、熱付与条件は、インクジェット記録ヘッド14によりインク滴14Aを付与された中間転写ドラム10上の被硬化層12Bが、半硬化した状態で転写装置16により記録媒体Pに転写される条件であれば、特に制限はなく、硬化性材料種、被硬化層の厚みなどに応じて選択し得る。
本実施形態においては、第2の刺激供給装置24をインクジェット記録ヘッド14よりも下流側であって転写装置16よりも上流側に配置しているが、第2の刺激供給装置24をインクジェット記録ヘッド14よりも上流側に配置してもよい。第2の刺激供給装置24をインクジェット記録ヘッド14よりも上流側に配置すると、被硬化層12Bが半硬化され粘度が上昇した後に、インクジェット記録ヘッド14によりインク滴14Aが被硬化層12Bに吐出される。よって、被硬化層12B内におけるインク滴14Aの拡散がより抑制されるため、さらに高精細な画像が形成される。
ここで、「半硬化した状態」とは、硬化性材料が、前記「十分に硬化された状態」には達していないが、中間転写体に供給した時よりも硬化され完全な液体状態ではない状態をいう。「半硬化した状態」の確認方法の1つとしては、以下の方法が挙げられる。具体的には、被硬化層12Bに浸透性の用紙(例えば普通紙)を重ねた場合、荷重をかけない時は被硬化層12Bが用紙側に全く転写されず、200g荷重をかけたときに一部転写された場合を、「半硬化した状態」と判断する。
以上説明した本実施形態に係る記録装置103では、インクジェット記録ヘッド14によりインク滴14Aを吐出し、中間転写ドラム10上に供給された被硬化層12Bに当該インク滴14Aを付与した後、第2の刺激供給装置24により、当該被硬化層12Bを半硬化させる。そして、転写装置16により当該被硬化層12Bを記録媒体Pに転写する。この転写の際、被硬化層12Bは、半硬化の状態、つまりある程度剛性を持った状態で記録媒体Pに転写される。
これら以外は、第1実施形態と同様なため、説明を省略する。
(第4実施形態)
図4は、第4実施形態にかかる記録装置を示す構成図である。
第4実施形態に係る記録装置104は、図4に示すように、記録媒体Pに画像を直接形成する形態(直接記録方式)である。
記録装置104は、例えば、記録媒体P上に外部からの刺激(エネルギー)により硬化する硬化性材料及び吸油材料を含有する硬化性溶液12Aを供給して硬化性溶液12Aにより形成された被硬化層12Bを形成する溶液供給装置12と、被硬化層12B上にインク滴14Aを吐出し画像Tを形成するインクジェット記録ヘッド14と、被硬化層12Bを硬化する刺激を供給する刺激供給装置18と、を含んで構成されている。
また記録装置104は、上記記録媒体Pを搬送する搬送ベルト13を備えている。搬送ベルト13としては、例えば、第2実施形態における中間転写ベルト22と同様の無端ベルトが用いられる。搬送ベルト13は、例えば、3つの支持ロール13Aにより内周面側から張力を掛けつつ回転可能に支持されて配設されている。搬送ベルト13は、回転移動することにより、収容容器(図示略)などから送られてきた記録媒体Pを矢印の方向に搬送する。
記録装置104では、まず溶液供給装置12により、搬送ベルト13によって搬送されている記録媒体Pの表面上に、硬化性溶液12Aを供給して被硬化層12Bを形成する。次に、所定の画像情報に基づき、インクジェット記録ヘッド14によりインク滴14Aを吐出し、記録媒体P上に形成された被硬化層12Bにインク滴14Aを付与することにより画像Tを形成する。最後に刺激供給装置18によって被硬化層12Bを硬化させることにより、インク滴14Aによる画像Tが含まれる硬化性樹脂層(画像層)が記録媒体Pに形成される。
これら以外は、第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。
以上説明した上記いずれの実施形態に係る記録装置では、硬化性溶液12Aを中間転写ドラム10、中間転写ベルト22、又は記録媒体Pに塗布して被硬化層12Bを形成する。そして、この被硬化層12Bにインク滴14Aを付与して画像Tを形成した後(第1実施形態乃至第3実施形態においては、さらに記録媒体Pへ転写した後)、画像Tが形成された被硬化層12Bを完全に硬化させる。この際、被硬化層12Bに含有される硬化性材料が硬化することにより「硬化性樹脂」となる。このため、記録媒体Pが非浸透媒体であるか浸透媒体であるかを問わず、多様な記録媒体Pに対して、画像形成がなされる。
特に第1実施形態乃至第3実施形態に係る記録装置では、中間転写方式を採用しているため、画像Tが形成された中間転写体(中間転写ドラム10、中間転写ベルト22)上の被硬化層12Bが、記録媒体Pに転写される工程を経る。そのため、例えば被硬化層12Bの厚みをインク滴14Aが被硬化層12Bの最下層まで到達しない程度とした場合、記録媒体Pに転写された被硬化層12Bは、インク滴14Aが存在する領域(画像Tの領域)が露出せず、インク滴14Aが存在しない領域が硬化後に保護層として機能することにより、画像保存性が向上する。これに対し、第4実施形態に係る記録装置では、硬化性溶液12Aを直接記録媒体Pに供給する方式(直接記録方式)を採用しているため、簡易な構成であり、より高速かつ低コストで画像形成がなされる。
そして、上記いずれの実施形態に係る記録装置では、外部からの刺激により硬化する硬化性材料と、カチオン性官能基を有するカチオン性樹脂と、を含有する硬化性溶液12A(画像記録用組成物)を適用している。この硬化性溶液12Aからなる被硬化層12Bに、インク滴14Aが付与されると、インク滴14Aに含まれる記録材(詳細は後述するが、好適には例えばアニオン性分散剤を用いた顔料、アニオン性官能基を有する自己分散型顔料、アニオン性染料)が、硬化性溶液12Aに含まれるカチオン性樹脂が有するカチオン性官能基との相互作用(例えば、記録剤とカチオン性樹脂による塩形成、記録剤の対イオンがカチオン性樹脂にイオン交換等)が生じ、これにより硬化性溶液12Aからなる被硬化層12B内においてインク滴14Bの記録材の溶解性、分散性、流動性が低減され、当該記録材の拡散が抑制される。つまり、硬化前の硬化性溶液12Aからなる被硬化層12Bにおいて、インク滴14Bからなる画像が固定化される。この結果、インクの滲みが抑制され高精細な画像が形成される。
以下、硬化性溶液12Aについて詳細に説明する。なお、符号は省略して説明する。
硬化性溶液(画像記録用組成物)は、外部からの刺激により硬化する硬化性材料と、カチオン性官能基を有するカチオン性樹脂と、を含有する。
但し、本実施形態では、硬化性溶液(画像記録用組成物)として、紫外線の照射により硬化する硬化性材料と、カチオン性官能基を有するカチオン性樹脂と、を含有し、カチオン性樹脂が、架橋樹脂及び吸水性樹脂であって、アクリル酸アミノアルキルエステルとアクリル酸との共重合体の部分中和塩であり、カチオン性樹脂の含有量が、組成物全体に対し5重量%以上50重量%以下である画像記録用組成物が適用される。
まず、硬化性材料について説明する。硬化性材料としては、例えば、紫外線硬化性材料、電子線硬化性材料、熱硬化性材料等が挙げられる。紫外線硬化性材料は、硬化がし易く、他のものに比べ硬化速度も速く、取り扱いやすい。電子線硬化性材料は、重合開始剤が不要であり、硬化後の層の着色制御が実施しやすい。熱硬化性材料は、大掛りな装置を必要とすることなく硬化される。なお、硬化性材料は、これらに限られず、例えば湿気、酸素等により硬化する硬化性材料も適用されうる。
紫外線硬化性材料を硬化することにより得られる「紫外線硬化性樹脂」としては、例えば、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、マレイミド樹脂、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリビニルエーテル樹脂などが挙げられる。そして、その硬化性溶液12Aは、紫外線硬化性のモノマー、紫外線硬化性のマクロマー、紫外線硬化性のオリゴマー、及び紫外線硬化性のプレポリマーの少なくとも1種を含んでいる。また、硬化性溶液12Aは、紫外線硬化反応を進行させるための紫外線重合開始剤を含んでいることが望ましい。さらに硬化性溶液12Aは、必要に応じて、重合反応をより進行させるための、反応助剤、重合促進剤等を含んでいてもよい。
ここで、紫外線硬化性のモノマーとしては、例えば、アルコール/多価アルコール/アミノアルコール類のアクリル酸エステル、アルコール/多価アルコール類のメタクリル酸エステル、アクリル脂肪族アミド、アクリル脂環アミド、アクリル芳香族アミド類等のラジカル硬化性材料;エポキシモノマー、オキセタンモノマー、ビニルエーテルモノマー等のカチオン硬化性材料;などが挙げられる。上記紫外線硬化性のマクロマー、紫外線硬化性のオリゴマー、紫外線硬化性のプレポリマーとしては、これらモノマーを所定の重合度で重合させたものの他、エポキシ、ウレタン、ポリエステル、ポリエーテル骨格に、アクリロイル基やメタクリロイル基の付加した、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ウレタンメタクリレート、ポリエステルメタクリレート等のラジカル硬化性材料が挙げられる。
硬化反応がラジカル反応により進行するタイプである場合、紫外線重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、チオキサントン系、ベンジルジメチルケタール、α-ヒドロキシケトン、α-ヒドロキシアルキルフェノン、 α-アミノケトン、α-アミノアルキルフェノン、モノアシルフォスフィンオキサイド、ビスアシルフォスフィンオキサイド、ヒドロキシベンゾフェノン、アミノベンゾフェノン、チタノセン型、オキシムエステル型、オキシフェニル酢酸エステル型などが挙げられる。
また硬化反応がカチオン反応により進行するタイプである場合、紫外線重合開始剤としては、例えば、アリールスルホニウム塩、アリールジアゾニウム塩、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、アレン-イオン錯体誘導体、トリアジン系開始剤等が挙げられる。
電子線硬化性材料を硬化することにより得られる「電子線硬化性樹脂」としては、例えば、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。そして、その硬化性溶液12Aは、電子線硬化性のモノマー、電子線硬化性のマクロマー、電子線硬化性のオリゴマー、及び電子線硬化性のプレポリマーの少なくとも1種を含んでいる。
ここで、電子線硬化性のモノマー、電子線硬化性のマクロマー、電子線硬化性のオリゴマー、電子線硬化性のプレポリマーとしては、紫外線硬化性の材料と同様のものが挙げられる。
熱硬化性材料を硬化することにより得られる「熱硬化性樹脂」としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂などが挙げられる。そして、その硬化性溶液12Aは、熱硬化性のモノマー、熱硬化性のマクロマー、熱硬化性のオリゴマー、及び熱硬化性のプレポリマーの少なくとも1種を含んでいる。また重合の際に硬化剤を添加してもよい。また、硬化性溶液12Aは、熱硬化反応を進行させるための熱重合開始剤を含んでもよい。
ここで、熱硬化性のモノマーとしては、例えば、フェノール、ホルムアルデヒド、ビスフェノールA、エピクロルヒドリン、シアヌリル酸アミド、尿素、グリセリン等のポリアルコール、無水フタル酸、無水マレイン酸、アジピン酸等の酸などが挙げられる。熱硬化性のマクロマー、熱硬化性のオリゴマー、熱硬化性のプレポリマーとしては、これらのモノマーを所定の重合度で重合させたものや、エポキシプレポリマー、ポリエステルプレポリマーなどが挙げられる。
熱重合開始剤としては、例えば、プロトン酸/ルイス酸等の酸、アルカリ触媒、金属触媒などが挙げられる。
硬化性材料は、紫外線、電子線、熱等の外部エネルギーにより硬化(例えば、重合反応が進行することによる硬化)するものであれば何でもよい。硬化性材料の中でも、画像記録の高速化という観点を考慮すると、硬化速度の速い材料(例えば、重合の反応速度が速い材料)が望ましい。このような硬化性材料としては、例えば、放射線硬化型の硬化性材料(上記紫外線硬化性材料、電子線硬化性材料等)が挙げられる。
硬化性材料は、中間転写体等との濡れ性を考慮して、Siやフッ素等による変性がされていてもよい。また硬化性材料は、硬化速度と硬化度を考慮すると、多官能のプレポリマーを含有するのが望ましい。
硬化性材料は、高精細な画像を形成するという観点から、硬化反応による収縮が小さいことが望ましい。さらに硬化反応による収縮を抑制するという観点から、硬化性材料は、柔軟性が高すぎない方が望ましい。硬化性材料の粘度としては、5mPa・s以上であることが望ましい。
次に、カチオン性官能基を有するカチオン性樹脂について説明する。
カチオン性樹脂は、カチオン性官能基を有する樹脂であり、当該カチオン性官能基としては、アミン(1級、2級、3級)、オニウム塩(4級アンモニウム塩、ホスホニウム塩)、グアニド、ビグアニド、窒素原子を有する複素芳香環等に由来する基が好適に挙げられる。
カチオン性樹脂としては、例えば、ポリアミン系化合物(例えば、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミン、ポリエーテルアミン、ポリビニルアミン、ポリジアリルアミン、ポリジメチルアリルアミンなど)、ポリ(メタ)アクリル酸ジメチルアミノメチルエステル化合物、カチオン変性されたポリアクリルアミド系化合物(例えば、ポリアクリルジアルキルアミノアルキルアミド、ポリアリルアミンが一部共重合したポリアクリルアミドなど)ポリビニルピリジン、ポリビニルアミジン、4級アンモニウム塩化されたポリマー(例えば、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド、ポリジアリルメチルエチルアンモニウムサルフェート、ポリアクリルアルキルアンモニウムアルキルエステル、ポリメタクリルアルキルアンモニウムアルキルエステルなど)、グアニジンポリマー(例えば、グアニジン-ホルムアルデヒド縮合物などなどが好適に挙げられる。
これらは、酸処理することにより得られた(部分)中和塩化合物であってもよい。
また、カチオン性樹脂は、カチオン性官能基を有するモノマーの単独重合体であってもよいし、カチオン性官能基を有するモノマーとその他のモノマー(アニオン性官能基を有するモノマー、ノニオン性モノマー)との共重合体であってもよい。
カチオン性官能基を有するモノマーとしては、アリルアミン、エチレンイミン、ビニルアミン、ジアリルアミン、ジメチルアリルアミン、アクリル酸アミノアルキルエステル、メタクリル酸アミノアルキルエステル、アクリルアミノアルキルアミド、メタクリルアミノアルキルアミド、ビニルピリジン、ビニルアミジン、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド、ジアリルメチルエチルアンモニウムサルフェート、(メタ)アクリルアルキルアンモニウムエステル、グアニジン、ヘキサメチレンビグアニドなどが好適に挙げられる。
その他のモノマーとしてのアニオン性官能基を有するモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、(メタ)アクリル酸カルボキシアルキルエステル、(メタ)アクリル酸スルホキシアルキルエステル、スチレンスルホン酸、4−ビニル安息香酸、ナフタレンスルホン酸、フタル酸モノ−2−メタクリロイルオキシエチルなどが好適に挙げられる。
その他のモノマーとしてのノニオン性モノマーとしては、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリル酸オキシアルキレンエステル、スチレン、アクリロニトリルなどが好適に挙げられる。
ここで、カチオン性官能基を有するモノマーとその他のモノマーとの比率(モル比:カチオン性官能基を有するモノマー/その他のモノマー)としては、例えば、20/80以上100/0以下(望ましくは40/60以上100/0以下)である。
カチオン性樹脂は、非架橋樹脂、架橋樹脂のいずれの構成でもよいが、硬化性溶液(画像記録用組成物)中の保存安定性や高精細な画像が形成される点から架橋樹脂であることがよい。樹脂合成の際に多官能モノマーを0.1〜5wt.%加えておく方法や、触媒でポリマー間を反応させる方法や、金属等でポリマー間をイオン結合させる方法などにより、ポリマー架橋させてやればよい。
カチオン性樹脂は、吸液性樹脂であってもよい。カチオン性樹脂が吸液性樹脂であることで、付与されるインクの液体成分(主にインク溶媒や分散媒(ビヒクル液体))が吸液され、よりインクの拡散が抑えられインク滲みが抑制される。また、画像の記録速度の向上も図れる。対象の液が水の場合、(メタ)アクリル酸のような親水性官能基を有するモノマーを共重合させたり、カチオン性樹脂の一部をより高親水性の官能基で変性することで、吸液性も有する樹脂を得ることができる。
ここで、吸液性樹脂とは、例えば液体として水を吸収する場合、樹脂質量に対して80重量%以上吸水する樹脂であることを意味する。この吸水性の測定は、吸水させる前後の樹脂の重量差分により求められる。
カチオン性樹脂は、硬化性溶液において、溶解している形態であってもよいが、例えば上記架橋樹脂である形態の如く非溶解で粒子状に分散されている形態が硬化性溶液(画像記録用組成物)中の保存安定性や高精細な画像が形成される点から好適である。カチオン性樹脂が粒子状の場合、その体積平均粒径は、高精細な画像が形成されるという観点から、0.05μm以上20μm以下の範囲であることが望ましく、0.1μm以上15μmであることがより望ましく、0.2μm以上10μm以下であることがさらに望ましい。
また、カチオン性樹脂の重量平均分子量は、例えば5000以上(望ましくは20000以上)であることがよい。
また、カチオン性樹脂の含有量(溶液中の固形分濃度)は、硬化性溶液(画像記録用組成物)全体に対し5重量%以上50重量%以下であることが望ましく、より望ましくは10重量%以上45重量%以下である。カチオン性樹脂の含有量が上記範囲未満であると、インクの記録材(色材)の固定化が低すぎる場合があり、上記範囲を超えると「硬化性溶液(画像記録用組成物)」の保存安定性及び塗布性が低減することがある。
次に、硬化性溶液(画像記録用組成物)のその他の成分について説明する。その他の成分としては、例えば、インクの成分(例えば色材)を吸着する成分が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
インクの成分(例えば色材)を吸着する成分としては、シリカ、アルミナ、ゼオライトなどが挙げられる。当該成分の比率としては0乃至30質量%程度の範囲が挙げられる。
また、硬化性溶液には、上記硬化反応に寄与する主成分(モノマー、マクロマー、オリゴマー、及びプレポリマー、重合開始剤等)を溶解又は分散するための水や有機溶媒を含んでいてもよい。但し、当該主成分の比率が例えば30質量%以上、望ましくは60質量%以上、より望ましくは90質量%以上の範囲が挙げられる。
また、硬化性溶液は、硬化後の層を着色制御する目的で、各種色材を含んでいてもよい。
次に、硬化性溶液(画像記録用組成物)の特性について説明する。
硬化性溶液の粘度は、塗布のしやすさ及びインク滴14Aの固定のしやすさを考慮すると、30mPa・s以上100000mPa・s以下が望ましく、50mPa・s以上50000mPa・s以下がより望ましく、100mPa・s以上10000mPa・s以下がさらに望ましい。また、硬化性溶液の粘度は、インクの粘度よりも高いことがよい。
また、硬化性溶液は、常温(例えば25℃)において低揮発性又は不揮発性であることがよい。ここで、低揮発性とは大気圧下において沸点が200℃以上であることを意味する。また、不揮発性とは大気圧下において沸点が300℃以上であることを意味する。以下、同様である。
以下、インクについて詳細に説明する。
インクは水性インク、油性インク共に使用することができるが、環境性の点で水性インクが使用される。水性インク(以下、単にインクと称する)は、記録材に加え、インク溶媒(例えば、水、水溶性有機溶媒)を含んでいる。また、必要に応じて、その他、添加剤を含んでいてもよい。
まず、記録材について説明する。記録材としては、主に色材が挙げられる。色材としては、染料、顔料のいずれも用いることができるが、顔料であることがよい。顔料としては有機顔料、無機顔料のいずれも使用でき、黒色顔料で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顔料等が挙げられる。黒色とシアン、マゼンタ、イエローの3原色顔料のほか、赤、緑、青、茶、白等の特定色顔料や、金、銀色等の金属光沢顔料、無色又は淡色の体質顔料、プラスチックピグメント等を使用してもよい。また、本実施形態のために、新規に合成した顔料でも構わない。
また、シリカ、アルミナ、又は、ポリマービード等をコアとして、その表面に染料又は顔料を固着させた粒子、染料の不溶レーキ化物、着色エマルション、着色ラテックス等を顔料として使用することも可能である。
黒色顔料の具体例としては、Raven7000,Raven5750,Raven5250,Raven5000 ULTRAII,Raven 3500,Raven2000,Raven1500,Raven1250,Raven1200,Raven1190 ULTRAII,Raven1170,Raven1255,Raven1080,Raven1060(以上コロンビアン・カーボン社製)、Regal400R,Regal330R,Regal660R,Mogul L,Black Pearls L,Monarch 700,Monarch 800,Monarch 880,Monarch 900,Monarch 1000,Monarch 1100,Monarch 1300,Monarch 1400(以上キャボット社製)、Color Black FW1,Color Black FW2,Color Black FW2V,Color Black 18,Color Black FW200,Color Black S150,Color Black S160,Color Black S170,Printex35,Printex U,Printex V,Printex140U,Printex140V,Special Black 6,Special Black 5,Special Black 4A,Special Black4(以上デグッサ社製)、No.25,No.33,No.40,No.47,No.52,No.900,No.2300,MCF−88,MA600,MA7,MA8,MA100(以上三菱化学社製)等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
シアン色顔料の具体例としては、C.I.Pigment Blue−1,−2,−3,−15,−15:1,−15:2,−15:3,−15:4,−16,−22,−60等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
マゼンタ色顔料の具体例としては、C.I.Pigment Red−5,−7,−12,−48,−48:1,−57,−112,−122,−123,−146,−168,−177,−184,−202, C.I.Pigment Violet −19等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
黄色顔料の具体例としては、C.I.Pigment Yellow−1,−2,−3,−12,−13,−14,−16,−17,−73,−74,−75,−83,−93,−95,−97,−98,−114,−128,−129,−138,−151,−154,−180等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
ここで、色材として顔料を使用した場合には、併せて顔料分散剤を用いることが望ましい。使用可能な顔料分散剤としては、高分子分散剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤等が挙げられる。
高分子分散剤としては、親水性構造部と疎水性構造部とを有する重合体が好適に用いられる。親水性構造部と疎水性構造部とを有する重合体としては、縮合系重合体と付加重合体とが使用できる。縮合系重合体としては、公知のポリエステル系分散剤が挙げられる。付加重合体としては、α,β−エチレン性不飽和基を有する単量体の付加重合体が挙げられる。親水基を有するα,β−エチレン性不飽和基を有する単量体と疎水基を有するα,β−エチレン性不飽和基を有する単量体を組み合わせて共重合することにより目的の高分子分散剤が得られる。また、親水基を有するα,β−エチレン性不飽和基を有する単量体の単独重合体も用いることができる。
親水基を有するα,β−エチレン性不飽和基を有する単量体としては、カルボキシル基、スルホン酸基、水酸基、りん酸基等を有する単量体、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、イタコン酸モノエステル、マレイン酸、マレイン酸モノエステル、フマル酸、フマル酸モノエステル、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、スルホン化ビニルナフタレン、ビニルアルコール、アクリルアミド、メタクリロキシエチルホスフェート、ビスメタクリロキシエチルホスフェート、メタクリロオキシエチルフェニルアシドホスフェート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート等が挙げられる。
疎水基を有するα,β−エチレン性不飽和基を有する単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等のスチレン誘導体、ビニルシクロヘキサン、ビニルナフタレン、ビニルナフタレン誘導体、アクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸フェニルエステル、メタクリル酸シクロアルキルエステル、クロトン酸アルキルエステル、イタコン酸ジアルキルエステル、マレイン酸ジアルキルエステル等が挙げられる。
高分子分散剤として用いられる、望ましい共重合体の例としては、スチレン−スチレンスルホン酸共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体、ビニルナフタレン−メタクリル酸共重合体、ビニルナフタレン−アクリル酸共重合体、アクリル酸アルキルエステル−アクリル酸共重合体、メタクリル酸アルキルエステル−メタクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキルエステル−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸アルキルエステル−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニルエステル−メタクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸シクロヘキシルエステル−メタクリル酸共重合体等が挙げられる。また、これらの重合体に、ポリオキシエチレン基、水酸基を有する単量体を共重合させてもよい。
上記高分子分散剤としては、例えば重量平均分子量で2000以上50000以下のものが挙げられる。
これら顔料分散剤は、単独で用いても、二種類以上を併用しても構わない。顔料分散剤の添加量は、顔料により大きく異なるため一概には言えないが、一般に顔料に対し、合計で0.1質量%以上100質量%以下が挙げられる。
色材として水に自己分散可能な顔料を用いることもできる。水に自己分散可能な顔料とは、顔料表面に水に対する可溶化基を数多く有し、高分子分散剤が存在しなくとも水中で分散する顔料のことを指す。具体的には、通常のいわゆる顔料に対して酸・塩基処理、カップリング剤処理、ポリマーグラフト処理、プラズマ処理、酸化/還元処理等の表面改質処理等を施すことにより、水に自己分散可能な顔料が得られる。
また、水に自己分散可能な顔料としては、上記顔料に対して表面改質処理を施した顔料の他、キャボット社製のCab−o−jet−200、Cab−o−jet−300、IJX−157、IJX−253、IJX−266、IJX−273、IJX−444、IJX−55、Cabot260、オリエント化学社製のMicrojet Black CW−1、CW−2等の市販の自己分散顔料等も使用できる。
自己分散顔料としては、その表面に官能基として少なくともスルホン酸、スルホン酸塩、カルボン酸、又はカルボン酸塩を有する顔料であることが望ましい。より望ましくは、表面に官能基として少なくともカルボン酸、又はカルボン酸塩を有する顔料である。
更に、樹脂により被覆された顔料等を使用することもできる。これは、マイクロカプセル顔料と呼ばれ、大日本インキ化学工業社製、東洋インキ社製などの市販のマイクロカプセル顔料だけでなく、本実施形態に試作されたマイクロカプセル顔料等を使用することもできる。
また、高分子物質を上記顔料に物理的に吸着又は化学的に結合させた樹脂分散型顔料を用いることもできる。
記録材としては、その他、親水性のアニオン染料、直接染料、カチオン染料、反応性染料、高分子染料等や油溶性染料等の染料類、染料で着色したワックス粉・樹脂粉類やエマルション類、蛍光染料や蛍光顔料、赤外線吸収剤、紫外線吸収剤、フェライトやマグネタイトに代表される強磁性体等の磁性体類、酸化チタン、酸化亜鉛に代表される半導体や光触媒類、その他有機、無機の電子材料粒子類などが挙げられる。
これらの記録材の中でも、上記硬化性溶液(画像記録用組成物)に含まれるカチオン性樹脂によるインクの拡散を抑えインク滲みを有効に抑制する点から、記録材としては、アニオン性分散剤(例えば、上記アニオン性界面活性剤)を用いた顔料、アニオン性官能基(例えば上記スルホン酸、スルホン酸塩、カルボン酸、又はカルボン酸塩)を有する自己分散型顔料、及びアニオン性染料であることが最も望ましい。
記録材の含有量(濃度)は、例えばインクに対して5質量%以上30質量%以下の範囲が挙げられる。
記録材の体積平均粒径は、例えば10nm以上1000nm以下の範囲が挙げられる。
記録材の体積平均粒径とは、記録材そのものの粒径、又は記録材に分散剤等の添加物が付着している場合には、添加物が付着した粒径をいう。体積平均粒径の測定装置には、マイクロトラックUPA粒度分析計 9340 ( Leeds&Northrup社製 )を用いた。その測定は、インク4mlを測定セルに入れ、所定の測定法に従って行った。なお、測定時の入力値として、粘度にはインクの粘度を、分散粒子の密度は記録材の密度とした。
次に、水溶性有機溶媒について説明する。水溶性有機溶媒としては、多価アルコール類、多価アルコール類誘導体、含窒素溶媒、アルコール類、含硫黄溶媒等が使用される。
水溶性有機溶媒の具体例としては、多価アルコール類では、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリエチレングリコール、1、5−ペンタンジオール、1,2−へキサンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、キシリトールなどの糖アルコール類、キシロース、グルコース、ガラクトースなどの糖類等が挙げられる。
多価アルコール類誘導体としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、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、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジグリセリンのエチレンオキサイド付加物等が挙げられる。
含窒素溶媒としては、ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、シクロヘキシルピロリドン、トリエタノールアミン等が、アルコール類としてはエタノール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、ベンジルアルコール等のアルコール類が挙げられる。
含硫黄溶媒としては、チオジエタノール、チオジグリセロール、スルフォラン、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
水溶性有機溶媒としては、その他、炭酸プロピレン、炭酸エチレン等を用いることもできる。
水溶性有機溶媒は、少なくとも1種類以上使用してもよい。水溶性有機溶媒の含有量としては、例えば1質量%以上70質量%以下の範囲が挙げられる。
次に、水について説明する。水としては、特に不純物が混入することを防止するため、イオン交換水、超純水、蒸留水、限外濾過水を使用することが望ましい。
次に、その他の添加剤について説明する。インクには、界面活性剤を添加することができる。
これら界面活性剤の種類としては、各種のアニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤等が挙げられ、望ましくは、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤が用いられる。
以下、界面活性剤の具体例を列挙する。
アニオン性界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルフェニルスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、高級脂肪酸塩、高級脂肪酸エステルの硫酸エステル塩、高級脂肪酸エステルのスルホン酸塩、高級アルコールエーテルの硫酸エステル塩及びスルホン酸塩、高級アルキルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩等が使用でき、望ましくは、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、イソプロピルナフタレンスルホン酸塩、モノブチルフェニルフェノールモノスルホン酸塩、モノブチルビフェニルスルホン酸塩、モノブチルビフェニルスルホン酸塩、ジブチルフェニルフェノールジスルホン酸塩等が用いられる。
ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、アルキルアルカノールアミド、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールブロックコポリマー、アセチレングリコール、アセチレングリコールのポリオキシエチレン付加物等が挙げられ、望ましくは、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸アルキロールアミド、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールブロックコポリマー、アセチレングリコール、アセチレングリコールのポリオキシエチレン付加物が用いられる。
その他、ポリシロキサンオキシエチレン付加物等のシリコーン系界面活性剤や、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、オキシエチレンパーフルオロアルキルエーテル等のフッ素系界面活性剤、スピクリスポール酸やラムノリピド、リゾレシチン等のバイオサーファクタント等も使用できる。
これらの界面活性剤は単独で使用しても混合して使用してもよい。また界面活性剤の親水性/疎水性バランス(HLB)は、溶解性等を考慮すると、例えば3以上20以下の範囲が挙げられる。
これらの界面活性剤の添加量は、例えば0.001質量%以上5質量%以下、望ましくは0.01質量%以上3質量%以下の範囲が挙げられる。
また、インクには、その他、浸透性を調整する目的で浸透剤、インク吐出性改善等の特性制御を目的でポリエチレンイミン、ポリアミン類、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等や、導電率、pHを調整するために水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウムなどのアルカリ金属類の化合物等、その他必要に応じ、pH緩衝剤、酸化防止剤、防カビ剤、粘度調整剤、導電剤、紫外線吸収剤、及びキレート化剤等も添加することができる。
次に、インクの好適な特性について説明する。まず、インクの表面張力は、例えば20mN/m以上45mN/m以下の範囲が挙げられる。
ここで、表面張力としては、ウイルヘルミー型表面張力計(協和界面科学株式会社製)を用い、23℃、55%RHの環境において測定した値を採用した。
インクの粘度は、例えば1.5mPa・s以上30mPa・s以下の範囲が挙げられる。
ここで、粘度としては、レオマット115(Contraves製)を測定装置として用いて、測定温度は23℃、せん断速度は1400s-1の条件で測定した値を採用した。
なお、インクは、上記構成に限定されるものではない。記録材以外に、例えば、液晶材料、電子材料など機能性材料を含むものであってもよい。
また、上記いずれの実施形態でも、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のインクジェット記録ヘッドから画像データに基づいて選択的にインク滴が吐出されてフルカラーの画像が記録媒体に記録される形態を説明したが、記録媒体上への文字や画像の記録に限定されるものではない。すなわち、本実施形態は、工業的に用いられる液滴吐出(噴射)装置全般に対して適用される。
以下、本発明を、実施例を挙げてさらに具体的に説明する。ただし、これら各実施例は、本発明を制限するものではない。
参考例1)
上記第2実施形態と同様な構成の記録装置(図2参照)を用いて、溶液供給装置により硬化性溶液を中間転写ベルトに供給して被硬化層を形成し、その被硬化層上に記録ヘッドにより各インクを吐出して画像を形成した。そして、転写装置により記録媒体へ被硬化層を転写した後、刺激供給装置により刺激を供給し被硬化層を硬化させて、プリントした。条件は以下の通りである。
なお、プリントは、「硬化性溶液」をロールコーターにより、フッ素コートされた樹脂ベルト上に膜厚10μmの「被硬化層」を形成した後、上記4種のインクをそれぞれピエゾヘッド(解像度600dpi)にて「被硬化層」上に印字した。その後、樹脂ベルトとアート紙(OK金藤)及び普通紙(FX−P紙富士ゼロックス社製)を密着させ「被硬化層」をアート紙上へ転写するのと同時に、出力1.5kWのメタルハライドランプでUV照射することにより硬化を行った。
・中間転写ベルト:厚さ0.1mm、ベルト幅350mm、外径Φ168mmのポリイミド製無端ベルトにフッ素系樹脂を被覆したもの(プロセス速度:400mm/s)
・溶液供給装置:グラビアロールコーター(被硬化層の層厚10μm)
・各記録ヘッド:ピエゾ方式の記録ヘッド(解像度解像度600dpi(dpi:1インチ当たりのドット数、以下同様である))
・転写装置(加圧ロール):径30mmの鋼製パイプにフッ素系樹脂を被覆したもの(中間転写ベルトに対する押し当て力:線圧3kgf/cm)
・刺激供給装置:メタルハライドランプ(ランプ最大出力1.5kW)
・記録媒体:アート紙(OK金藤)、普通紙(FX−P紙(富士ゼロックス社製)の2種
また、硬化性溶液、各色のインクは、以下のように作製したものを用いた。
−硬化性溶液−
・ポリウレタンアクリレート(硬化性材料) 45質量部
・アクリロイルモルホリン(硬化性材料) 35質量部
・2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオフェノン(光重合開始剤) 1質量部
・スチレン−メタクリル酸ジメチルアミノメチルエステル部分中和塩共重合体(共重合比率1:1、架橋、非吸水性) 20質量部
上記組成をボールミルにて混合・分散を行い、粘度が1200mPa・sの「硬化性溶液」を得た。
−ブラックインク−
・カーボンブラック 5重量部
・アニオン性顔料分散剤(ジョンクリル 680、BASF製) 1重量部
・ジエチレングリコール 20重量部
・1,2−ブタンジオール 3.5重量部
・サーフィノール465(日信化学社製) 1.5重量部
・純水 60重量部
上記組成を混合し、さらにNaOHを加えてpH調整したのち、2μmフィルターでろ過し、ブラックインクを得た。
−シアンインク−
・銅フタロシアニン顔料 4重量部
・アニオン性顔料分散剤(ジョンクリル 67、BASF製) 0.5重量部
・トリエチレングリコール 14重量部
・グリセリン 15重量部
・テトラメチルデシンジオールオキシエチレン付加物 2.0重量部
・1,3−ブタンジオール 3重量部
・純水 60重量部
上記組成を混合し、さらにNaOHを加えてpH調整したのち、2μmフィルターでろ過し、シアンインクを得た。
−マゼンタインク−
・キナクリドン系マゼンタ顔料 5重量部
・アニオン性顔料分散剤(Disperbyk−190、ビックケミー製) 0.5重量部
・プロピレングリコール 10重量部
・ジエチレングリコール 15重量部
・2−2−ブトキシエトキシエタノール 4.5重量部
・純水 65重量部
上記組成を混合し、さらにNaOHを加えて調整したのち、2μmフィルターでろ過し、マゼンタインクを得た。
−イエローインク−
・アゾ系イエロー顔料 5重量部
・アニオン性顔料分散剤(Solsperse 20000、Lubrizol製) 0.5重量部
・テトラエチレングリコール 12重量部
・トリエチレングリコールモノブチルエーテル 8.5重量部
・1,2−ヘキサンジオール 4重量部
・オキシエチレンラウリルエーテル 0.5重量部
・純水 70重量部
上記組成を混合し、さらにNaOHを加えてpH調整したのち、2μmフィルターでろ過し、イエローインクを得た。
(比較例1)
スチレン−メタクリル酸ジメチルアミノメチルエステル部分中和塩共重合体を用いなかった以外は、参考例1と同様の硬化性溶液を準備した。この硬化性溶液を用いた以外は、参考例1と同様にして、プリントを行った。
参考例2)
スチレン−メタクリル酸ジメチルアミノメチルエステル部分中和塩共重合体の代わりに、カチオン変性されたポリアクリルアミド(ジメチルアミノエチル基置換、架橋、非吸水性)を用いた以外は、参考例1と同様の硬化性溶液を準備した。この硬化性溶液を用いた以外は、参考例1と同様にして、プリントを行った。
参考例3)
以下に示す硬化性溶液、各色インクを準備した。この硬化性溶液、各色インクを用いた以外は、参考例1と同様にして、プリントを行った。但し、樹脂ベルト上に形成する「硬化性溶液の被硬化層」の膜厚は12μmとした。
−硬化性溶液−
・ポリオキシエチレンジアクリレート 40重量部
・ポリウレタンアクリレート 40重量部
・イルガキュア184(チバスペシャルティケミカルス製) 2.0重量部
・ポリアクリル酸ジメチルアミノメチルエステル部分中和塩−ポリアクリルアミド共重合体(共重合比率3:1、架橋、非吸水性) 20重量部(固形分濃度 重量%)
上記組成を、ボールミルにて混合・分散を行い、粘度が3500mPa・sの「硬化性溶液」を得た。
−ブラックインク−
・カルボン酸基を有する自己分散可能なカーボンブラック(Cabojet 300、CABOT製) 5重量部
・グリセリン 15重量部
・ポリエチレングリコール400: 20重量部
・2−2−ブトキシエトキシエタノール 3.5重量部
・オキシエチレン−オキシプロピレンブロックポリマー 1.5重量部
・純水 55重量部
上記組成を混合し、さらにNaOHを加えてpH調整したのち、2μmフィルターでろ過し、ブラックインクを得た。
−シアンインク−
・スルホン酸基を有する自己分散可能な銅フタロシアニン顔料(Cabojet 250C、CABOT製) 4重量部
・ジエチレングリコール 15重量部
・N‐メチル−2−ピロリドン 5重量部
・トリエチレングリコールモノブチルエーテル 7重量部
・サーフィノール465(日信化学社製) 2.0重量部
・純水 60重量部
上記組成を混合し、さらにNaOHを加えてpH調整したのち、2μmフィルターでろ過し、シアンインクを得た。
−マゼンタインク−
・スルホン酸基を有する自己分散可能なキナクリドン系マゼンタ顔料(Cabojet 260M、CABOT製) 5重量部
・エチレングリコール 5重量部
・グリセリン 5重量部
・テトラエチレングリコール 10重量部
・サーフィノール440(日信化学社製) 0.7重量部
・サーフィノール485(日信化学社製) 0.8重量部
・純水 74重量部
上記組成を混合し、さらにNaOHを加えてpH調整したのち、2μmフィルターでろ過し、マゼンタインクを得た。
−イエローインク−
・スルホン酸基を有する自己分散可能なアゾ系イエロー顔料(Cabojet 270Y、CABOT製) 5重量部
・ジエチレングリコール 15重量部
・プロピレングリコール 6.5重量部
・1,2−ヘキサンジオール 4重量部
・オキシエチレンステアリルエーテル 1.5重量部
・純水 68重量部
上記組成を混合し、さらにNaOHを加えてpH調整したのち、2μmフィルターでろ過し、イエローインクを得た。
参考例4)
以下に示す硬化性溶液を準備した。この硬化性溶液を用いた以外は、参考例3と同様にして、プリントを行った。
−硬化性溶液−
・ヒドロキシエチルアクリルアミド 30重量部
・ポリウレタンアクリレート 40重量部
・イルガキュア754(チバスペシャルティケミカルス製) 2.0重量部
・ポリアリルアミン部分中和塩(平均分子量50000、CHCOOH中和、非架橋、非吸水性) 25重量部
上記組成を、ボールミルにて混合・分散を行い、粘度が2500mPa・sの「硬化性溶液」を得た。
参考例5)
以下に示す硬化性溶液を準備した。この硬化性溶液を用いた以外は、参考例1と同様にして、プリントを行った。
−硬化性溶液−
・ポリウレタンアクリレート 50重量部
・アクリロイルモルホリン 44重量部
・2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオフェノン 2重量部
・ポリメタクリル酸ジメチルアミノメチルエステル部分中和塩(HCl中和、架橋、非吸水性) 4重量部
上記組成を、ボールミルにて混合・分散を行い、粘度が850mPa・sの「硬化性溶液」を得た。
参考例6)
以下に示す硬化性溶液を準備した。この硬化性溶液を用いた以外は、参考例1と同様にして、プリントを行った。
−硬化性溶液−
・ポリウレタンアクリレート 25重量部
・アクリロイルモルホリン 15重量部
・2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオフェノン 0.2重量部
・ポリメタクリル酸ジメチルアミノメチルエステル部分中和塩(平均分子量500000、CHCOOH中和、非架橋、非吸水性) 60重量部()
上記組成を、ボールミルにて混合・分散を行い、粘度が15000mPa・sの「硬化性溶液」を得た。
参考例7)
以下に示す硬化性溶液を準備した。この硬化性溶液を用いた以外は、参考例1と同様にして、プリントを行った。
−硬化性溶液−
・ポリウレタンアクリレート 30重量部
・2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオフェノン 0.1重量部
・ポリメタクリル酸ジメチルアミノメチルエステル部分中和塩(CHCOOH中和、架橋、非吸水性) 35重量部()
・シリコーンオイル 35重量部
上記組成を、ボールミルにて混合・分散を行い、粘度が300mPa・sの「硬化性溶液」を得た。
(実施例8)
以下に示す硬化性溶液を準備した。この硬化性溶液を用いた以外は、参考例1と同様にして、プリントを行った。
−硬化性溶液−
・ポリウレタンアクリレート 20重量部
・ポリエチレングリコール300ジアクリレート 60重量部
・IRGACURE 754 (チバスペシャルティケミカルス製) 0.7重量部
・ポリアクリル酸−ポリアクリル酸ジメチルアミノエチルエステル部分中和塩(NaOH及びCHCOOH中和、架橋、吸水性) 20重量部
上記組成を、ボールミルにて混合・分散を行い、粘度が400mPa・sの「硬化性溶液」を得た。
(実施例9)
以下に示す硬化性溶液を準備した。この硬化性溶液を用いた以外は、参考例1と同様にして、プリントを行った。
−硬化性溶液−
・ポリウレタンアクリレート 35重量部
・n−ヒドロキシエチルアクリルアミド 50重量部
・IRGACURE 127 (チバスペシャルティケミカルス製) 1.5重量部
・ポリアクリル酸−ポリアクリル酸ジメチルアミノメチルエステル部分中和塩(NaOH及びHCl中和、架橋、吸水性) 10重量部
上記組成を、ボールミルにて混合・分散を行い、粘度が4500mPa・sの「硬化性溶液」を得た。
参考例10)
以下に示す硬化性溶液を準備した。この硬化性溶液を用いた以外は、参考例1と同様にして、プリントを行った。
−硬化性溶液−
・ポリウレタンアクリレート 40重量部
・1.6−ヘキサンジオールジアクリレート 30重量部
・DAROCURE 1173 (チバスペシャルティケミカルス製) 1.0重量部
・ポリアクリル酸部分中和塩(NaOH中和、架橋、吸水性) 30重量部
上記組成を、ボールミルにて混合・分散を行い、粘度が4500mPa・sの「硬化性溶液」を得た。
(評価)
各実施例、各参考例、各比較例につき、以下の評価を行った。結果を表1に示す。
−滲みの評価−
印字を行い、得られた印字物の文字部について、目視により評価を行った。評価基準は以下の通りであり、G1又はG2であれば実用上問題ない。
G1:文字の滲みは認められなかった。
G2:文字の滲みが若干認められたが実用上問題ない。
G3:文字の滲みが著しかった。
−定着性の評価−
印字1分後に画像部を指で擦り、指の汚れを判断し、定着性を判別した。評価基準は以下の通りであり、G1又はG2であれば実用上問題ない。
G1:汚れがない
G2:わずかに汚れがある
G3:汚れがある。
−塗布性の評価−
硬化性溶液の塗布性の評価を次のようにして評価した。ロールコーターにより、フッ素コートされた樹脂ベルト上に、膜厚10μmの層を形成し、層の状態を目視観察した。評価基準は以下の通りである。
G1:特に目だった凹凸もなく、均一な塗布層が得られた。
G2: ごく一部の部分で、層に凹凸が生じ、ややバラツキのある塗布層となった。
G3: 層の多くの部分に凹凸が生じ、画像の乱れが大きく出るレベルに、不均一な塗布層となった。
−保管安定性の評価−
硬化性溶液を6か月保管したのち、前記滲みの評価及び塗布性評価を同様に評価した。
上記結果から、実施例は比較例に比べ、滲み、定着性、塗布性、保管安定性に優れることがわかる。
第1実施形態に係る記録装置を示す構成図である。 第2実施形態に係る記録装置を示す構成図である。 第3実施形態に係る記録装置を示す構成図である。 第4実施形態に係る記録装置を示す構成図である。
符号の説明
10 中間転写ドラム
12 溶液供給装置
12A 硬化性溶液
12B 被硬化層
12C 筐体
12D 供給ローラ
12E ブレード
13 搬送ベルト
13A 支持ロール
14 インクジェット記録ヘッド
16 転写装置
16A 加圧ロール
16B 加圧ロール
18 刺激供給装置
20 クリーニング装置
22 中間転写ベルト
22A 支持ロール
24 第2の刺激供給装置
101 記録装置
102 記録装置
103 記録装置
104 記録装置

Claims (4)

  1. 紫外線の照射により硬化する硬化性材料と、カチオン性官能基を有するカチオン性樹脂と、を含有し、
    前記カチオン性樹脂が、架橋樹脂及び吸水性樹脂であって、アクリル酸アミノアルキルエステルとアクリル酸との共重合体の部分中和塩であり、
    前記カチオン性樹脂の含有量が、組成物全体に対し5重量%以上50重量%以下であることを特徴とする画像記録用組成物。
  2. 請求項に記載の画像記録用組成物と、インクと、を有する画像記録用インクセット。
  3. 中間転写体と、
    請求項に記載の画像記録用組成物を前記中間転写体上に供給する供給手段と、
    前記中間転写体上に供給された前記画像記録用組成物により形成された被硬化層に、インクを吐出する吐出手段と、
    前記インクが吐出された前記被硬化層を前記中間転写体から記録媒体に転写する転写手段と、
    前記被硬化層を硬化させる刺激を供給する刺激供給手段と、
    を有する記録装置。
  4. 請求項に記載の画像記録用組成物を記録媒体上に供給する供給手段と、
    前記記録媒体上に供給された前記画像記録用組成物により形成された被硬化層に、インクを吐出する吐出手段と、
    前記被硬化層を硬化させる刺激を供給する刺激供給手段と、
    を有する記録装置。
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