JP4742637B2 - インクジェット記録方法、インクジェット記録装置及びプログラム - Google Patents
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Description
高解像度、高濃度で、滲みのない画像を得るためには、用紙内への浸透や用紙上での広がりを抑えたインクを用いる手法が有効である。しかし、一方で乾燥速度が遅ために高速印刷を行うインクジェットプリンターで使用した場合、印刷後、用紙がトレイ上で重なった際に、未乾燥のインクが重なった用紙にオフセットするトラブルが発生しやすい。また両面印刷を行う際に、未乾燥のインクが搬送ローラーなどのプリンター内部を汚染することがある。
この2液印字方式では、記録媒体表面のインクが付与される領域に処理液が付与される。このため、記録媒体の画像が形成される領域の単位面積当たりの液体成分の付与量は、インクのみを用いる場合と比べて必然的に多くなり、記録媒体表面の凹凸(いわゆるコックリング)が発生する。加えて、処理液の消費量も多くなる。このような問題を解決するために、インクが付与される領域に処理液が部分的に付与されるように、間引いて付与する方法が提案されている(特許文献7参照)
しかし、インクに対して相対的に処理液の量を減らした場合には、画像濃度のムラ(画像ムラ)や、紙面の裏側から画像が透けて見える現象(裏抜け)が発生する。これは、処理液使用量の低減やコックリングの抑制を目的として、単位面積当たりに使用される処理液の量を少なくする特許文献7に記載の方法でも同様である。
本発明は、上記問題点を解決することを課題とする。すなわち、本発明は、2液印字方式において、画像濃度の高い画像を形成する場合においても、カール・カックルが抑制できると共に、画像ムラや裏抜けの発生も抑制することができるインクジェット記録方法、インクジェット記録装置及びプログラムを提供することを課題とする。
まず、画像濃度を確保しつつ、カール・カックルを抑制するためには、記録媒体表面に付与する処理液量を抑えることは避けられないと考えられる。しかし処理液の使用量を抑制すると、インク中の色材の凝集を促進する処理液の量が不足することになる。このため、記録媒体表面で処理液と反応できなかったインクが記録媒体内部へと深く浸透し易くなり、これにより裏抜けが起こり易くなるものと考えられる。また、記録媒体表面において、インクに対する処理液の量が不足した領域では、結果的に、記録媒体表面に凝集・定着する色材の量が減少するため、画像ムラが発生し易くなるものと考えられる。
一方、インクジェット記録を利用した画像の形成においては、記録媒体表面全面を覆うようにインクおよび処理液を大量に使用してベタ画像を形成することは稀である。また、カール・カックルは、記録媒体全体に対する液体成分の付与量が大きい場合に顕著になる現象であるため、仮に記録媒体表面の一部の領域で液体成分の付与量が大きくても、記録媒体全体で液体成分の付与量が少なければさほど問題にはならないと考えられる。加えて、本発明者が検討したところ、同一の印字条件であれば、ムラや裏抜けは、ベタで印字される領域が大きい方が顕著になりやすいことを確認した。
<1>
液滴吐出手段から、少なくとも色材を含有するインクの液滴と、少なくとも前記インクを凝集及び/又は増粘させる成分を含有する液体組成物の液滴とを記録媒体表面の少なくとも同一領域に吐出することにより画像を記録するインクジェット記録方法において、
前記液体組成物の1液滴あたりの液体量(d liq )と、前記インクの1液滴あたりの液体量(d ink )との比率が、0.1≦d liq /d ink ≦0.7であり、
前記画像を形成する際の、単位面積当たりに付与される前記インクの付与量Iに対する前記液体組成物の付与量Sの付与比率Rが、少なくとも2水準以上であるインクジェット記録方法である。
前記画像が、面積が最大となるように前記画像の輪郭線と接し、面積が一定値以上で且つ特定の形状を有する図形からなる第1の連続画像部と、面積が最大となるように前記画像の輪郭線と接し、面積が前記一定値未満で且つ前記特定の形状を有する図形からなる第2の連続画像部とを含み、
前記第1の連続画像部を形成する際の第1の付与比率R1と、前記第2の連続画像部を形成する際の第2の付与比率R2とが、下式(1)を満たす請求項1に記載のインクジェット記録方法である。
・式(1) R1>R2
前記特定の形状を有する図形が、円である<2>に記載のインクジェット記録方法である。
前記画像を形成する際の前記インクの単位面積当たりの付与量が、0.65mg/cm2以上であり、
前記一定値が0.3cm2である<2>又は<3>に記載のインクジェット記録方法である。
前記第1の付与比率R1と、前記第2の付与比率R2とが、下式(2)および下式(3)を満たす<2>〜<4>のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法である。
・式(2) 0.1<R1<1.0
・式(3) 0.05<R2<0.5
前記第1の連続画像部領域内において、単位面積当たりに付与される前記インクの付与量Iと前記液体組成物の付与量Sが下式(4)を満たす<2>〜<5>のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法である。
・式(4) I+S≦2.7mg/cm2
前記液滴吐出手段から吐出される前記液体組成物の1液滴あたりの液体量が、2水準以上である<1>〜<6>のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法である。
前記液滴吐出手段が、一定の周期で変動する特定の波形を有する電圧を印加することにより変形する圧電素子を備え、前記圧電素子の変形を利用して、前記インクおよび前記液体組成物の液滴を吐出する<1>〜<7>のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法であって、
前記電圧の波形を変調することにより、前記インクおよび/または前記液体組成物の1液滴あたりの液滴量を、1の水準から他の水準に変化させるインクジェット記録方法である。
前記液滴吐出手段が、一定の周期で変動する特定の波形を有する電圧を印加することにより変形する圧電素子を備え、前記圧電素子の変形を利用して、前記インクおよび前記液体組成物の液滴を吐出する機能を有し、
前記画像の形成に際し、前記特定の波形が、前記液滴吐出手段から前記インクの液滴を吐出する場合と、前記液滴吐出手段から前記液体組成物の液滴を吐出する場合とで同一である<1>〜<8>のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法である。
前記液滴吐出手段から吐出される前記液体組成物の液滴の吐出速度(Vliq)と、前記液滴吐出手段から吐出される前記インクの液滴の吐出速度(Vink)とが、下式(5)を満たす<1>〜<9>のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法である。
・式(5) 0.8≦Vliq/Vink≦1.2
前記液体組成物および前記インクから選択されるいずれか一方の液体を前記液滴吐出手段から吐出した後に、他方の液体を前記液滴吐出手段から吐出する<1>〜<10>のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法であって、
前記一方の液体を吐出してから前記他方の液体を吐出するまでの時間が、0.01msec〜1000msecの範囲内であるインクジェット記録方法である。
前記液体組成物が、少なくとも1種以上のカルボン酸塩を含む<1>〜<11>のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法である。
前記記録媒体に対する前記インクおよび前記液体組成物の浸透速度がともに5秒以下である<1>〜<12>のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法である。
前記記録媒体に対する前記液体組成物の浸透速度が、前記記録媒体に対する前記インクの浸透速度よりも大きい<1>〜<13>のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法である。
少なくとも色材を含有するインクと、少なくとも前記インクを凝集及び/又は増粘させる成分を含有する液体組成物とを用い、
前記インクの液滴を吐出する1以上の吐出口と、前記液体組成物を吐出する1以上の吐出口とを有する液滴吐出手段を少なくとも備え、
前記液滴吐出手段から、前記インクの液滴と、前記液体組成物の液滴とを記録媒体表面の少なくとも同一領域に吐出することにより画像を記録するインクジェット記録装置において、
前記液体組成物の1液滴あたりの液体量(d liq )と、前記インクの1液滴あたりの液体量(d ink )との比率が、0.1≦d liq /d ink ≦0.7であり、
前記画像を形成する際の、単位面積当たりに付与される前記インクの付与量Iに対する前記液体組成物の付与量Sの付与比率Rが、少なくとも2水準以上であるインクジェット記録装置である。
前記画像が、面積が最大となるように前記画像の輪郭線と接し、面積が一定値以上で且つ特定の形状を有する図形からなる第1の連続画像部と、面積が最大となるように前記画像の輪郭線と接し、面積が前記一定値未満で且つ前記特定の形状を有する図形からなる第2の連続画像部とを含み、
前記第1の連続画像部を形成する際の第1の付与比率R1と、前記第2の連続画像部を形成する際の第2の付与比率R2とが、下式(6)を満たす<15>に記載のインクジェット記録装置である。
・式(6) R1>R2
前記特定の形状を有する図形が、円である<16>に記載のインクジェット記録装置である。
前記画像の原稿画像データーから、前記第1の連続画像部と、前記第2の連続画像部とを判別する原稿画像データー解析手段と、
前記判別された結果に基づいて前記液滴吐出手段から吐出される前記インクの単位面積当たりの付与量Iおよび前記液体組成物の単位面積当たりの付与量Sを、
前記第1の連続画像部を形成する場合には前記第1の付与比率R1となるように制御し、前記第2の連続画像部を形成する場合には前記第2の付与比率R2となるように制御する印字制御手段とを備えた<16>又は<17>に記載のインクジェト記録装置である。
液滴吐出手段から、少なくとも色材を含有するインクの液滴と、少なくとも前記インクを凝集及び/又は増粘させる成分を含有する液体組成物の液滴とを記録媒体表面の少なくとも同一領域に、前記液体組成物の1液滴あたりの液体量(d liq )と前記インクの1液滴あたりの液体量(d ink )との比率が0.1≦d liq /d ink ≦0.7の条件にて、吐出することにより、原稿画像データーに対応する画像を記録する際の、単位面積当たりに付与される前記インクの付与量Iに対する前記液体組成物の付与量Sの付与比率Rを決定するプログラムであって、
前記原稿画像データを取得する原稿画像データ取得ステップと、
前記原稿画像データについて、面積が最大となるように前記画像の輪郭線と接し、面積が一定値以上で且つ特定の形状を有する図形からなる第1の連続画像部と、面積が最大となるように前記画像の輪郭線と接し、面積が前記一定値未満で且つ前記特定の形状を有する図形からなる第2の連続画像部とを含むか否かを判別する原稿画像判別ステップと、
前記原稿画像データが前記第1の連続画像部と前記第2の連続画像部とを含む場合に、前記2種類の連続画像部に対して各々異なる水準の付与比率を割り当て、
前記原稿画像データが前記第1の連続画像部または前記第2の連続画像部のいずれかのみを含む場合に、前記原稿画像データに含まれる前記いずれかの連続画像部に対して1水準の付与比率Rを割り当てる付与比率決定ステップと、
前記原稿画像データに含まれる各々の連続画像部に対して割り当てられた付与比率Rの情報を含む印字命令情報を、前記液滴吐出手段を含む画像記録手段に転送し、前記画像の記録を実施させる印字命令ステップとを含むプログラムである。
本発明のインクジェット記録方法は、液滴吐出手段(以下、「記録ヘッド」と称す場合がある)から、少なくとも色材を含有するインクの液滴と、少なくとも前記インクを凝集及び/又は増粘させる成分を含有する液体組成物(以下、「処理液」と称す場合がある)の液滴とを記録媒体表面の少なくとも同一領域に吐出することにより画像を記録するインクジェット記録方法において、前記画像を形成する際の、単位面積当たりに付与される前記インクの付与量Iに対する前記液体組成物の付与量Sの付与比率R(=S/I)が、少なくとも2水準以上であることを特徴とする。
このため、付与比率Rは、本発明のインクジェット記録方法では、従来の1水準に対し、少なくとも2水準であることが必要であり、必要に応じて3水準以上としてもよい。
すなわち、第1の連続画像部を形成する際の第1の付与比率R1とし、第2の連続画像部を形成する際の第2の付与比率R2とした場合、下式(1)を満たすことが特に好ましい。
・式(1) R1>R2
なお、第2の付与比率R2に対する第1の付与比率R1の比(R1/R2)は、式(1)に示されるように1を超えていることが特に好ましいが、1.5以上であることが好ましく、2以上であることが更に好ましい。なお、R1/R2の値が大き過ぎる場合には、バランスが悪過ぎるため、画像濃度が不充分となったり、裏抜けや画像ムラが発生したり、あるいは、カール・カックルが発生してしまう場合があるため、実用上、10以下であることが好ましい。
この場合、第1の連続画像部と第2の連続画像部との違いは、面積の違いとして識別できるため、例えば、特定の形状を有する図形が円である場合には、面積(あるいは直径)が一定値以上の円内の領域が全て実質的にベタ画像からなる領域を第1の連続画像部とし、面積(あるいは直径)が一定値未満の円内の領域が全て実質的にベタ画像からなる領域を第2の連続画像部とすることができる。
このような画像処理の都合等の観点からは、連続画像部の区分する際の基準となる特定の形状を有する図形を円とすると、画像処理が複雑になったり処理速度が遅くなる場合等もあるため、必要に応じて、円以外の形状、例えば正方形等の他の特定の形状を有する図形を選択することもできる。
例えば、画像を形成する際のインクの単位面積当たりの付与量が、実用上、十分な画像濃度が得られる0.65mg/cm2以上である場合には、閾値を直径0.3cmとし、第1の連続画像部の直径を0.3cm以上、第2の連続画像部の直径を0.3cm未満に設定することが好ましい(なお、直径基準でなく、面積基準で閾値を考えるなら、0.3cm2でもよい)。
また、連続画像部を区分する際の基準形状が円ではなく、例えば、正方形や、六角形等のように、アスペクト比が円と同様に1:1程度の基準形状である場合には、直径0.3cmの円の面積(0.283cm2)にほぼ相当する面積(例えば、0.3cm2)を有する形状を、閾値とすることができる。
なお、インクの単位面積当たりの付与量が0.65mg/cm2というインクの単位面積当たりの付与量は、画像の解像度が1200×600dpiと仮定した場合に、記録ヘッドから吐出されるインク滴の体積が6ng程度となる水準である。
・式(2) 0.1<R1<1.0
・式(3) 0.05<R2<0.5
第1の付与比率R1が0.1以下の場合には、インクに対して処理液の量が少な過ぎるため、画像ムラや裏抜けが発生してしまう場合があり、1.0以上の場合には、カール・カックルが発生してしまう場合がある。なお、第1の付与比率R1の値は、より好ましくは、0.1〜0.5の範囲内であることが好ましい。
第2の付与比率R2が0.05以下の場合には、インクに対して処理液の量が少な過ぎるため、画像ムラや裏抜けが発生してしまう場合があり、0.5以上の場合には、カール・カックルが発生してしまう場合がある。なお、第2の付与比率R2の値は、より好ましくは、0.05〜0.3の範囲内であることが好ましい。
・式(4) I+S≦2.7mg/cm2
第1の連続画像領域内において、単位面積当たりに付与されるインクの付与量Iと処理液の付与量Sとの総和が、2.7mg/cm2を超える場合には、カール・カックルが発生し易くなる場合がある。それゆえ、単位面積当たりに付与されるインクの付与量Iと処理液の付与量Sとの総和は、2.2mg/cm2以下であることがより好ましい。
まず、記録ヘッドから吐出される処理液の1液滴あたりの液体量(dliq)の、記録ヘッドから吐出されるインクの1液滴あたりの液体量(dink)に対する比率(液滴体積比dliq/dink)は1よりも小さいことが好ましく、0.7以下であることがより好ましく、0.6以下であることが更に好ましい。
液滴体積比dliq/dinkが1を超える場合には、画像ムラが発生してしまう場合があるためである。かような観点からは液滴体積比dliq/dinkは小さい方が好ましいが、小さ過ぎる場合には、インクに対して処理液の量が不足してしまうため、画像ムラや裏抜けが発生してしまう場合がある。従って、液滴体積比dliq/dinkは、0.05以上であることが好ましく、0.1以上であることがより好ましい。
なお、ピエゾ方式の記録ヘッドは、一定の周期で変動する特定の波形を有する電圧を印加することにより変形する圧電素子を備え、圧電素子の変形を利用して、インクおよび処理液の液滴を吐出する構成・機能を有するものである。
すなわち、第1の方法としては、記録ヘッドから吐出される処理液の1液滴あたりの液体量を2水準以上とすることができる。
また、第2の方法としては、記録ヘッドがピエゾ方式の記録ヘッドである場合には、圧電素子に印加する電圧の波形を変調することにより、インクおよび/または処理液の1液滴あたりの液滴量を、1の水準から他の水準に変化させることができる。
・式(5) 0.8≦Vliq/Vink≦1.2
吐出速度比(Vliq/Vink)が、0.8未満である場合または1.2を超える場合には、印字時のインクおよび処理液のドットずれが大きく、例えば細いラインや文字等の画像を記録する場合には処理液の効果が発現しなくなる場合がある。
吐出時間差が、0.01msec未満であると、画像むらが発生しやすなる場合があり、1000msecを超えると濃度が低下する場合がある。
次に、本発明に用いられるインクについて説明する。本発明に用いられるインクは、少なくとも色材を含有するものであり、その他、水、水溶性有機溶媒、及び界面活性剤などを含有し、必要に応じて他の成分を含有してもよい。
また各色色材として、色材が各種樹脂でカプセル化されたいわゆるカプセル染料・顔料を使用してもよい。
水溶性染料の具体例としては、C.I.Direct Black−2、−4、−9、−11、−17、−19、−22、−32、−80、−151、−154、−168、−171、−194、−195、C.I.Direct Blue−1、−2、−6、−8、−22、−34、−70、−71、−76、−78、−86、−112、−142、−165、−199、−200、−201、−202、−203、−207、−218、−236、−287、−307、C.I.Direct Red−1、−2、−4、−8、−9、−11、−13、−15、−20、−28、−31、−33、−37、−39、−51、−59、−62、−63、−73、−75、−80、−81、−83、−87、−90、−94、−95、−99、−101、−110、−189、−227、C.I.Direct Yellow−1、−2、−4、−8、−11、−12、−26、−27、−28、−33、−34、−41、−44、−48、−58、−86、−87、−88、−132、−135、−142、−144、−173、C.I.Food Black−1、−2、C.I.Acid Black−1、−2、−7、−16、−24、−26、−28、−31、−48、−52、−63、−107、−112、−118、−119、−121、−156、−172、−194、−208、C.I.Acid Blue−1、−7、−9、−15、−22、−23、−27、−29、−40、−43、−55、−59、−62、−78、−80、−81、−83、−90、−102、−104、−111、−185、−249、−254、C.I.Acid Red−1、−4、−8、−13、−14、−15、−18、−21、−26、−35、−37、−52、−110、−144、−180、−249、−257、−289、C.I.Acid Yellow−1、−3、−4、−7、−11、−12、−13、−14、−18、−19、−23、−25、−34、−38、−41、−42、−44、−53、−55、−61、−71、−76、−78、−79、−122などが挙げられる。
水溶性有機溶媒としては例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリ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、1,2,6−ヘキサントリオール、グリセリン等の多価アルコール類、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の含窒素溶媒、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、あるいは、チオジエタノール、チオジグリセロール、スルホラン、ジメチルスルオキシド等の含硫黄溶媒、炭酸プロピレン、炭酸エチレン等を用いることができるがこれらに限定されるものではない。
インクに含まれる水の含有量は、20〜80質量%の範囲、特に30〜60質量%の範囲とすることが好ましい。20質量%未満となると、吐出安定性が低下する場合があり、正常に吐出しない場合がある。また、80質量%を超えると、長期保存安定性で劣る場合がある。
好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、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。
これらの重合体と塩を形成する化合物としては、ナトリウム、カリウム、リチウム等のアルカリ金属類;モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリエチルアミン等の脂肪族アミン類;モノメタノールアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン等のアルコールアミン類;アンモニア;等が使用できる。
なお、これら水溶性樹脂は、単独で用いても2種類以上混合して用いてもよい。
上記界面活性剤としてはノニオン、アニオン、カチオン、両性いずれの界面活性剤でも使用できる。ノニオン界面活性剤としては、例えば、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、アセチレンアルコールエチレンオキシド付加物、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、グリセリンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビトールエステルのポリオキシエチレンエーテル等があげられる。
これらの界面活性剤は単独でも2種以上を混合して使用することもできる。インク中に含まれる界面活性剤量は、表面張力や濡れ性の兼ね合いから、インク全質量に対して合計で0.001〜10質量%の範囲であることが望ましい。
ここで、上記表面張力としては、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。
本発明に用いられる液体組成物は、インクを凝集及び/または増粘させる成分を含むものであり、前述の水、水溶性有機溶媒、界面活性剤、を基本成分として含有し、さらにインクを凝集及び/または増粘させる成分(インク凝集剤)としては、インク中に含まれる色材の種類に応じて選択することができる。
前記電解質化合物の電解質成分としては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン等のアルカリ金属イオン及び、アルミニウムイオン、バリウムイオン、カルシウムイオン、銅イオン、鉄イオン、マグネシウムイオン、マンガンイオン、ニッケルイオン、スズイオン、チタンイオン、亜鉛イオン等の多価金属イオンと、塩酸、臭酸、ヨウ化水素酸、硫酸、硝酸、リン酸、チオシアン酸、および、酢酸、蓚酸、乳酸、フマル酸、フマル酸、クエン酸、サリチル酸、安息香酸等の有機カルボン酸及び、有機スルホン酸の塩等が挙げられる。
前記カチオン性化合物からなるインク凝集剤の具体例としては、テトラアルキルアンモニウム塩、アルキルアミン塩、ベンザルコニウム塩、アルキルピリジウム塩、イミダゾリウム塩、ポリアミン等が挙げられ、例えば、イソプロピルアミン、イソブチルアミン、t−ブチルアミン、2−エチルヘキシルアミン、ノニルアミン、ジプロピルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルプロピルアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミン、ジエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムブロマイド、ジヒドロキシエチルステアリルアミン、2−ヘプタデセニル−ヒドロキシエチルイミダゾリン、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、セチルピリジニウムクロライド、ステアラミドメチルピリジウムクロライド、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合体、ジアリルアミン重合体、モノアリルアミン重合体等が挙げられる。
前記アニオン化合物としては、有機カルボン酸または有機スルホン酸、およびそれらの塩等が挙げられる。具体的には、有機カルボン酸としては、酢酸、蓚酸、乳酸、フマル酸、クエン酸、サリチル酸、安息香酸等が挙げられ、これらの基本構造を複数個有するオリゴマー、ポリマーであってもよい。また、有機スルホン酸としては、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸等の化合物が挙げられ、これら基本構造を複数個有するオリゴマー、ポリマーでも構わない。
上記樹脂エマルションとしては、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、アクリル−スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、メラミン系樹脂、尿素樹脂系、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリブテン系樹脂、各種ワックス類等が挙げられる。また、市販のエマルションとしては、例えばボンコート4001(アクリル系樹脂エマルション、大日本インキ化学工業株式会社製)、ボンコート5454(スチレン−アクリル系樹脂エマルション、大日本インキ化学工業株式会社製)、J−74J、J−734(ジョンクリル社製) 等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
なお、上記表面張力は、前記同様ウイルヘルミー型表面張力計を用いて、23℃、55%RHの環境下で測定した。
また、浸透速度は、使用する記録媒体との関係で異なってくるが、例えば、一般的な用紙である普通紙に対して、浸透速度を5秒以下とするには、インクおよび処理液に用いる界面活性剤や浸透性溶媒の種類・量を制御することで容易に実現できる。
次に、本発明のインクジェット記録装置について説明する。本発明のインクジェット記録装置は、上述した本発明のインクジェット記録方法が利用できる構成を有するものであれば特に限定されないが、具体的には、少なくとも色材を含有するインクと、少なくともインクを凝集及び/又は増粘させる成分を含有する液体組成物とを用い、インクの液滴を吐出する1以上の吐出口と、液体組成物を吐出する1以上の吐出口とを有する記録ヘッドを少なくとも備え、記録ヘッドから、インクの液滴と、液体組成物の液滴とを記録媒体表面の少なくとも同一領域に吐出することにより画像を記録するインクジェット記録装置を用いることができる。
但し、従来のインクジェット記録装置では、画像を形成する際の付与比率Rは1水準のみである。このため、付与比率Rが2水準以上で、インクおよび処理液を記録媒体表面に付与できるような機能および/または構成を新たに付加することが必要である。
このような機能や構成を付加するためには、付与比率Rが1の水準に設定された記録ヘッドの他に、新たに、付与比率Rが他の水準に設定された記録ヘッドを搭載することも可能ではあるが、実用上は、記録ヘッドから吐出されるインクおよび処理液の付与量を制御することが好ましい。
すなわち、このような制御手段としては、(1)最終的に記録媒体上に再現される画像の原稿画像データーから、第1の連続画像部と、第2の連続画像部とを判別する原稿画像データー解析手段と、(2)判別された結果に基づいて記録ヘッドから吐出されるインクの単位面積当たりの付与量Iおよび液体組成物の単位面積当たりの付与量Sを、第1の連続画像部を形成する場合には第1の付与比率R1となるように制御し、第2の連続画像部を形成する場合には第2の付与比率R2となるように制御する印字制御手段とを含むものであることが好ましい。
すなわち、図1及び図2に示すように、画像形成装置100は、主として、外部カバー6と、普通紙などの記録媒体1を所定量載置可能なトレイ7と、記録媒体1を画像形成装置100内部に1枚毎に搬送するための搬送ローラ(搬送手段)2と、記録媒体1の面にインク及び処理液を吐出して画像を形成する画像形成部8(画像形成手段)と、画像形成部8のそれぞれのサブインクタンク5へインク及び処理液を補給するメインインクタンク4と、から構成されている。
次に、本発明を利用したインクジェット記録において好適に用いることができるプログラムについて説明する。
本発明のプログラムは、液滴吐出手段から、少なくとも色材を含有するインクの液滴と、少なくとも前記インクを凝集及び/又は増粘させる成分を含有する液体組成物の液滴とを記録媒体表面の少なくとも同一領域に吐出することにより、原稿画像データーに対応する画像を記録する際の、単位面積当たりに付与される前記インクの付与量Iに対する前記液体組成物の付与量Sの付与比率Rを決定するプログラムであって、(1)前記原稿画像データを取得する原稿画像データ取得ステップと、(2)前記原稿画像データについて、面積が最大となるように前記画像の輪郭線と接し、面積が一定値以上で且つ特定の形状を有する図形からなる第1の連続画像部と、面積が最大となるように前記画像の輪郭線と接し、面積が前記一定値未満で且つ前記特定の形状を有する図形からなる第2の連続画像部とを含むか否かを判別する原稿画像判別ステップと、(3)前記原稿画像データが前記第1の連続画像部と前記第2の連続画像部とを含む場合に、前記2種類の連続画像部に対して各々異なる水準の付与比率を割り当て、前記原稿画像データが前記第1の連続画像部または前記第2の連続画像部のいずれかのみを含む場合に、前記原稿画像データに含まれる前記いずれかの連続画像部に対して1水準の付与比率Rを割り当てる付与比率決定ステップと、(4)前記原稿画像データに含まれる各々の連続画像部に対して割り当てられた付与比率Rの情報を含む印字命令情報を、前記液滴吐出手段を含む画像記録手段に転送し、前記画像の記録を実施させる印字命令ステップとを含むことが好ましい。
原稿画像判別ステップは、印字しようとする特定の領域について、第1の連続画像部と第2の連続画像部とが含まれているか否かを判別するものであり、必要に応じて公知の画像処理技法を利用することができる。判別を実施する単位は特に限定されないが、例えば1ページ単位でも実施でき、1ページをいつくかのエリアに分割して、分割された領域毎に実施することもできる。
付与比率決定ステップは、第1の連続画像部と第2の連続画像部とが含まれる場合に付与比率を2水準とし、いずれか一方しか含まれない場合は付与比率を1水準とする。なお、通常は、第1の連続画像部に対して割り当てられる第1の付与比率R1と、第2の連続画像部に対して割り当てられる第2の付与比率R2とは、R1>R2なる関係を満たすことが好ましい。
印字命令ステップでは、上記2つのステップにおいて、処理の対象となった原稿画像データに含まれる各々の連続画像部に対して割り当てられた付与比率Rの情報を含む印字命令情報を、液滴吐出手段を含む画像記録手段に転送して、画像の記録を実施させるものである。なお、印字命令情報は、少なくとも液滴吐出手段に対して転送されるが、その他の画像記録手段(例えば、記録媒体の搬送を制御する搬送手段等)に転送し、印字に際して複数の画像記録手段を連動させるようにしてもよい。
次に、1ページの画像内で、面積が最大となるように前記画像の輪郭線と接し、面積が一定値以上で且つ特定の形状を有する図形からなる第1の連続画像部(A1)と、面積が最大となるように前記画像の輪郭線と接し、面積が前記一定値未満で且つ前記特定の形状を有する図形からなる第2の連続画像部(A2)を含むかどうかを判別する(原稿画像判別ステップ31)。
一方、原稿画像判別ステップで処理の対象となった画像内で、A1またはA2に該当する連続画像部のいずれか一方しか含まない場合(図中、「N」の場合)は、付与比率が一定(R1またはR2のいずれか)となるように印字命令情報を作成する(付与比率決定ステップ33)。
続いて、付与比率決定ステップで作成された印字命令情報を、液滴吐出手段等を含む画像形成手段に転送して、印字を実施する(印字命令ステップ34)。
下記に示すインクA及び処理液Aの組成に従って、適量の顔料分散液に、水溶性有機溶媒、界面活性剤、イオン交換水等を適量加え、各材料が所定量含まれるように調製し、これを、混合、攪拌し、目開き1μmフィルターで濾過して、所望のインク及び液体組成物を得た。
・Cabojet−300(キャボット社製、自己分散顔料/カルボン酸基):4質量%
・スチレン−アクリル酸−アクリル酸ナトリウム共重合体:0.5質量%
・ジエチレングリコール:15質量%
・グリセリン:5質量%
・尿素:5質量%
・アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物:1.0質量%
・イオン交換水:残部
・ジエチレングリコール:20質量%
・2−ピロリドン−5−カルボン酸(複素環式化合物):1質量%
・水酸化ナトリウム:0.25質量%
・アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物:1質量%
・イオン交換水:残部
印字テストに利用した記録媒体としては、A4用紙(210×297mm、P紙、富士ゼロックスオフィスサプライ社製)を用いた。
なお、この用紙に対するインクAの浸透速度は1秒であり、処理液Aの浸透速度は0.5秒である。
印字テストには、上記のインクAおよび処理液Aを用い、1200dpi、360ノズルの記録ヘッドを備えたピエゾインクジェット方式の試作記録装置(富士ゼロックス社製)を使用した。
なお、この記録装置は、印字しようとする原稿画像情報を構成する文字、ベタ画像、ラインなどの各画像パターンの最大円の直径のサイズと、各画像パターンが文字、ベタ画像、ラインのいずれの画像パターンに分類されるのかとを判別し、この判別結果を元に記録ヘッドを制御することによって、印字時に付与比率Rを変更できるように改造したものである。
また、記録ヘッドから吐出されるインクや処理液のドロップ量(1液滴当たりの液体量)や、インクや処理液を吐出する際のカバレッジは、後述するように適宜調整した。
・記録ヘッドのスキャンスピード:57.15cm/秒
・処理液を吐出してからインクを吐出するまでの時間:18msec
・印字環境:温度:23±0.5℃、湿度:55±5%RH
表1に示す印字テストにおいて、単位面積当たりのインク量Iは、インクのカバレッジを100%(画像部分100%印字パターン)、80%(画像部分80%印字パターン)、50%(画像部分50%印字パターン)に変えることにより調整し、付与比率Rは、処理液のカバレッジを変えることにより調整した。
ここで、付与比率Rを固定した条件で各画像パターンを印字した結果を比較例とした。例えば、表1中、他に面積当たりのインク量を1.12mg/cm2、付与比率Rを0.1として、図6に示す各画像パターンを印字した場合を比較例A1とした。
但し、画像部分100%印字パターンや、画像部分80%印字パターンに比べて、単位面積当たりのインク量Iが0.65mg/cm2以下となると、実用上、十分な画像濃度が得られないため、画像部分50%印字パターンについては、参考例として示した。
なお、付与比率Rは、表3および表5に示す印字テストでは、処理液のカバレッジを変えることにより調整し、表7に示す印字テストでは、処理液のカバレッジを固定して、ドロップ量を1、2乃至3plと変えることにより調整した。表1に加え、表3,5,7に示す印字テストのインクおよび処理液のドロップ量の組合わせについては表9に示した。
例えば、実施例A1は、表2中の「実施例A1」と記入された画像パターンおよび付与比率Rの組合わせで図6に示す画像を印字したことを示しており、実施例B1は、表2中の「実施例B1」と記入された画像パターンおよび付与比率Rの組合わせで図6に示す画像を印字したことを示している。
また、付与比率Rが3水準である場合において、最大円の直径が0.3cm以上の場合における付与比率Rの選択基準(第2の選択基準)は、表1に示される画像ムラ・裏抜けの評価結果を参考に評価結果が「○(あるいは○−)」以上が得られるように選択した。
表9からわかるように、いずれの実施例においても、カールカックルを抑制できると共に、画像ムラ・裏抜けも良好であることが判った。一方、比較例では、カールカックルが良好である場合には、いずれかの画像パターンで画像ムラ・裏抜けが悪化しており、全ての画像パターンで画像ムラ・裏抜け抑制できた場合には、カールカックルが悪化し、実施例と比べると、カールカックルの抑制と、画像ムラ・裏抜けの抑制とを、高いレベルで両立させることができないことがわかった。
一方、表1〜9に示されるいずれの参考例においてもカールカックルの抑制と、画像ムラ・裏抜けの抑制とを、高いレベルで両立させることができたものの、単位面積当たりのインク量が少な過ぎるために画像濃度が薄く、実施例や比較例では、十分な画像濃度が得られたのに対して、実用に耐え得るものではなかった。
画像ムラ・裏抜けは、印字サンプルに対し目視にて官能評価を行った。評価基準は以下のとうりである。
◎:ムラの発生が見られない
○:わずかにムラがあるがあまり目立たない
△:ややムラが目立つ
×:激しいムラが発生
なお、表1〜9中、各記号に”+”または”−”を付した評価は、2つの評価基準の中間的な評価結果を意味する。
カールカックルは、印字サンプルを放置し、印字直後および24時間の用紙変形を目視にて観察した。評価基準は以下の通りである。
◎:用紙変形がほとんど見られない
○:わずかに用紙変形が見られる
△:用紙変形が目立つ
×:大きく変形した
なお、表1〜9中、各記号に”+”または”−”を付した評価は、2つの評価基準の中間的な評価結果を意味する。
2 搬送ローラ
3 記録ヘッド
4 メインインクタンク
5 サブインクタンク
6 外部カバー
7 トレイ
8 画像形成部
9 給電信号ケーブル
10 キャリッジ
11 ガイドロッド
12 タイミングベルト
13 駆動プーリ
14 メンテナンスユニット
15 補給装置
16 補給管
30 原稿画像データ取得ステップ
31 原稿画像判別ステップ
32,33 付与比率決定ステップ
34 印字命令ステップ
41〜45 メインインクタンク
51〜55 サブインクタンク
56 排気孔
57 補給孔
100、101 画像形成装置
151 排気用ピン
152 補給用ピン
Claims (19)
- 液滴吐出手段から、少なくとも色材を含有するインクの液滴と、少なくとも前記インクを凝集及び/又は増粘させる成分を含有する液体組成物の液滴とを記録媒体表面の少なくとも同一領域に吐出することにより画像を記録するインクジェット記録方法において、
前記液体組成物の1液滴あたりの液体量(d liq )と、前記インクの1液滴あたりの液体量(d ink )との比率が、0.1≦d liq /d ink ≦0.7であり、
前記画像を形成する際の、単位面積当たりに付与される前記インクの付与量Iに対する前記液体組成物の付与量Sの付与比率Rが、少なくとも2水準以上であるインクジェット記録方法。 - 前記画像が、面積が最大となるように前記画像の輪郭線と接し、面積が一定値以上で且つ特定の形状を有する図形からなる第1の連続画像部と、面積が最大となるように前記画像の輪郭線と接し、面積が前記一定値未満で且つ前記特定の形状を有する図形からなる第2の連続画像部とを含み、
前記第1の連続画像部を形成する際の第1の付与比率R1と、前記第2の連続画像部を形成する際の第2の付与比率R2とが、下式(1)を満たす請求項1に記載のインクジェット記録方法。
・式(1) R1>R2 - 前記特定の形状を有する図形が、円である請求項2に記載のインクジェット記録方法。
- 前記画像を形成する際の前記インクの単位面積当たりの付与量が、0.65mg/cm2以上であり、
前記一定値が0.3cm2である請求項2又は請求項3に記載のインクジェット記録方法。 - 前記第1の付与比率R1と、前記第2の付与比率R2とが、下式(2)および下式(3)を満たす請求項2〜請求項4のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
・式(2) 0.1<R1<1.0
・式(3) 0.05<R2<0.5 - 前記第1の連続画像部領域内において、単位面積当たりに付与される前記インクの付与量Iと前記液体組成物の付与量Sが下式(4)を満たす請求項2〜請求項5のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
・式(4) I+S≦2.7mg/cm2 - 前記液滴吐出手段から吐出される前記液体組成物の1液滴あたりの液体量が、2水準以上である請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記液滴吐出手段が、一定の周期で変動する特定の波形を有する電圧を印加することにより変形する圧電素子を備え、前記圧電素子の変形を利用して、前記インクおよび前記液体組成物の液滴を吐出する請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法であって、
前記電圧の波形を変調することにより、前記インクおよび/または前記液体組成物の1液滴あたりの液滴量を、1の水準から他の水準に変化させるインクジェット記録方法。 - 前記液滴吐出手段が、一定の周期で変動する特定の波形を有する電圧を印加することにより変形する圧電素子を備え、前記圧電素子の変形を利用して、前記インクおよび前記液体組成物の液滴を吐出する機能を有し、
前記画像の形成に際し、前記特定の波形が、前記液滴吐出手段から前記インクの液滴を吐出する場合と、前記液滴吐出手段から前記液体組成物の液滴を吐出する場合とで同一である請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。 - 前記液滴吐出手段から吐出される前記液体組成物の液滴の吐出速度(Vliq)と、前記液滴吐出手段から吐出される前記インクの液滴の吐出速度(Vink)とが、下式(5)を満たす請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
・式(5) 0.8≦Vliq/Vink≦1.2 - 前記液体組成物および前記インクから選択されるいずれか一方の液体を前記液滴吐出手段から吐出した後に、他方の液体を前記液滴吐出手段から吐出する請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法であって、
前記一方の液体を吐出してから前記他方の液体を吐出するまでの時間が、0.01msec〜1000msecの範囲内であるインクジェット記録方法。 - 前記液体組成物が、少なくとも1種以上のカルボン酸塩を含む請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記記録媒体に対する前記インクおよび前記液体組成物の浸透速度がともに5秒以下である請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記記録媒体に対する前記液体組成物の浸透速度が、前記記録媒体に対する前記インクの浸透速度よりも大きい請求項1〜請求項13のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 少なくとも色材を含有するインクと、少なくとも前記インクを凝集及び/又は増粘させる成分を含有する液体組成物とを用い、
前記インクの液滴を吐出する1以上の吐出口と、前記液体組成物を吐出する1以上の吐出口とを有する液滴吐出手段を少なくとも備え、
前記液滴吐出手段から、前記インクの液滴と、前記液体組成物の液滴とを記録媒体表面の少なくとも同一領域に吐出することにより画像を記録するインクジェット記録装置において、
前記液体組成物の1液滴あたりの液体量(d liq )と、前記インクの1液滴あたりの液体量(d ink )との比率が、0.1≦d liq /d ink ≦0.7であり、
前記画像を形成する際の、単位面積当たりに付与される前記インクの付与量Iに対する前記液体組成物の付与量Sの付与比率Rが、少なくとも2水準以上であるインクジェット記録装置。 - 前記画像が、面積が最大となるように前記画像の輪郭線と接し、面積が一定値以上で且つ特定の形状を有する図形からなる第1の連続画像部と、面積が最大となるように前記画像の輪郭線と接し、面積が前記一定値未満で且つ前記特定の形状を有する図形からなる第2の連続画像部とを含み、
前記第1の連続画像部を形成する際の第1の付与比率R1と、前記第2の連続画像部を形成する際の第2の付与比率R2とが、下式(6)を満たす請求項15に記載のインクジェット記録装置。
・式(6) R1>R2 - 前記特定の形状を有する図形が、円である請求項16に記載のインクジェット記録装置。
- 前記画像の原稿画像データーから、前記第1の連続画像部と、前記第2の連続画像部とを判別する原稿画像データー解析手段と、
前記判別された結果に基づいて前記液滴吐出手段から吐出される前記インクの単位面積当たりの付与量Iおよび前記液体組成物の単位面積当たりの付与量Sを、
前記第1の連続画像部を形成する場合には前記第1の付与比率R1となるように制御し、前記第2の連続画像部を形成する場合には前記第2の付与比率R2となるように制御する印字制御手段とを備えた請求項16又は請求項17に記載のインクジェト記録装置。 - 液滴吐出手段から、少なくとも色材を含有するインクの液滴と、少なくとも前記インクを凝集及び/又は増粘させる成分を含有する液体組成物の液滴とを記録媒体表面の少なくとも同一領域に、前記液体組成物の1液滴あたりの液体量(d liq )と前記インクの1液滴あたりの液体量(d ink )との比率が0.1≦d liq /d ink ≦0.7の条件にて、吐出することにより、原稿画像データーに対応する画像を記録する際の、単位面積当たりに付与される前記インクの付与量Iに対する前記液体組成物の付与量Sの付与比率Rを決定するプログラムであって、
前記原稿画像データを取得する原稿画像データ取得ステップと、
前記原稿画像データについて、面積が最大となるように前記画像の輪郭線と接し、面積が一定値以上で且つ特定の形状を有する図形からなる第1の連続画像部と、面積が最大となるように前記画像の輪郭線と接し、面積が前記一定値未満で且つ前記特定の形状を有する図形からなる第2の連続画像部とを含むか否かを判別する原稿画像判別ステップと、
前記原稿画像データが前記第1の連続画像部と前記第2の連続画像部とを含む場合に、前記2種類の連続画像部に対して各々異なる水準の付与比率を割り当て、
前記原稿画像データが前記第1の連続画像部または前記第2の連続画像部のいずれかのみを含む場合に、前記原稿画像データに含まれる前記いずれかの連続画像部に対して1水準の付与比率Rを割り当てる付与比率決定ステップと、
前記原稿画像データに含まれる各々の連続画像部に対して割り当てられた付与比率Rの情報を含む印字命令情報を、前記液滴吐出手段を含む画像記録手段に転送し、前記画像の記録を実施させる印字命令ステップとを含むプログラム。
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