JP6904816B2 - 印刷装置および印刷方法 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態の転写型インクジェット記録装置100の概略構成の一例を示す模式図である。この記録装置は、転写体101を介して記録媒体108にインク像を転写することで記録物を製造する、枚葉式のインクジェット記録装置である。本実施形態では、X方向、Y方向、Z方向が、それぞれ、インクジェット記録装置100の幅方向(全長方向)、奥行き方向、高さ方向を示している。記録媒体PはX方向に搬送されるが、搬送途中では、図中の矢印Cのように、X方向から傾きを持って搬送されることもある。
転写体101は、画像形成面を含む表面層を有する。表面層の部材としては、樹脂、セラミック等各種材料を適宜用いることができるが、耐久性等の点で圧縮弾性率の高い材料が好ましい。具体的には、アクリル樹脂、アクリルシリコーン樹脂、フッ素含有樹脂、加水分解性有機ケイ素化合物を縮合して得られる縮合物等が挙げられる。反応液の濡れ性、転写性等を向上させるために、表面処理を施して用いてもよい。表面処理としては、フレーム処理、コロナ処理、プラズマ処理、研磨処理、粗化処理、活性エネルギー線照射処理、オゾン処理、界面活性剤処理、シランカップリング処理などが挙げられる。これらを複数組み合わせてもよい。また、表面層に任意の表面形状を設けることもできる。
転写体101は、支持部材102上に支持されている。転写体の支持方法として、各種接着剤や両面テープを用いてもよい。または、転写体に金属、セラミック、樹脂等を材質とした設置用部材を取り付けることで、設置用部材を用いて転写体を支持部材102上に支持してもよい。
本実施形態のインクジェット記録装置は、転写体101に反応液を付与する反応液付与装置103を有する。図1の反応液付与装置103は、反応液を収容する反応液収容部103aと、反応液収容部103aにある反応液を転写体101上に付与する反応液付与部材103b、103cを有するグラビアオフセットローラーの場合を示している。
反応液は、インクを高粘度化する成分(インク高粘度化成分)を含有する。インクの高粘度化とは、インクを構成している組成物の一部である色材や樹脂等がインク高粘度化成分と接触することによって化学的に反応し、あるいは物理的に吸着し、これによってインク全体の粘度の上昇が認められる場合や、色材などインクを構成する成分の一部が凝集することにより局所的に粘度の上昇が生じる場合をも含む。このインク高粘度化成分は被吐出媒体上でのインク及び/又はインク組成物の一部の流動性を低下せしめて、インクによる画像形成時のブリーディングや、ビーディングを抑制する効果がある。このようなインク高粘度化成分として、多価の金属イオン、有機酸、カチオンポリマー、多孔質性微粒子などの公知のものを用いることができる。中でも、特に多価の金属イオン及び有機酸が好適である。また、複数の種類のインク高粘度化成分を含有させることも好適である。尚、反応液中のインク高粘度化成分の含有量は、反応液全質量に対して5質量%以上であることが好ましい。
本実施形態のインクジェット記録装置は、転写体101にインクを付与するインク付与装置104を有する。図1では、転写体上では反応液とインクとが混合され、反応液とインクとによってインク像が形成され、さらに、液吸収装置105にてインク像から液体成分が除去される。ここでは、
<インク付与装置>
本実施形態ではインクを付与するインク付与装置104として、インクジェットヘッドを用いる。図1では第1の色のためのインクジェット104aと第1の色と別の第2の色のためのインクジェットヘッド104bとを示しているが、さらに別の色のインクジェットヘッドをX方向に並べて配置し、利用することができる。インクジェットヘッドとしては、例えば電気−熱変換体によりインクに膜沸騰を生じさせ気泡を形成することでインクを吐出する形態、電気−機械変換体によってインクを吐出する形態、静電気を利用してインクを吐出する形態等が挙げられる。本実施形態では、公知のインクジェットヘッドを用いることができる。中でも特に高速で高密度の印刷の観点からは電気−熱変換体を利用したものが好適に用いられる。描画は画像信号を受け、各位置に必要なインク量を付与する。
本実施形態に適用されるインクの各成分について説明する。
本実施形態に適用されるインクに含有される色材として、顔料又は染料と顔料との混合物を用いることができる。色材として用いることができる顔料の種類は特に限定されない。顔料の具体例としては、カーボンブラックなどの無機顔料;アゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、イソインドリノン系、イミダゾロン系、ジケトピロロピロール系、ジオキサジン系などの有機顔料を挙げることができる。これらの顔料は、必要に応じて1種又は2種以上を用いることができる。
顔料を分散させる分散剤としては、インクジェット用インクに用いられる公知の分散剤を使用することができる。中でも本実施形態の態様においては構造中に親水性部と疎水性部とを併せ持つ水溶性の分散剤を用いることが好ましい。特に、少なくとも親水性のモノマーと疎水性のモノマーとを含んで共重合させた樹脂からなる顔料分散剤が好ましく用いられる。ここで用いられる各モノマーについては特に制限はなく、公知のものが好適に用いられる。具体的には、疎水性モノマーとしては、スチレン及びその他のスチレン誘導体、アルキル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等が挙げられる。また親水性モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸等が挙げられる。
本実施形態に適用されるインクは、色材を有しない各種微粒子を含有させて用いることができる。中でも樹脂微粒子は画像品位や定着性の向上に効果がある場合があり好適である。
本実施形態に用いることのできるインクは界面活性剤を含んでもよい。界面活性剤としては、具体的には、アセチレングリコールエチレンオキシド付加物(アセチレノ−ルE100、川研ファインケミカル株式会社製)等が挙げられる。インク中の界面活性剤の量は、インク全質量に対して0.01質量%以上5.0質量%以下であることが好ましい。
本実施形態に用いるインクは溶剤として水及び/または水溶性有機溶剤を含むことができる。水は、イオン交換等により脱イオンした水であることが好ましい。また、インク中の水の含有量は、インク全質量に対して30質量%以上97質量%以下であることが好ましい。
本実施形態に用いることのできるインクは上記成分以外にも必要に応じて、pH調整剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止剤、水溶性樹脂及びその中和剤、粘度調整剤など種々の添加剤を含有してもよい。
本実施形態において、液吸収装置105は、液吸収部材105a、および液吸収部材105aを転写体101上のインク像に押し当てる液吸収用の押圧部材105bを有する。なお、液吸収部材105aおよび押圧部材105bの形状については特に制限がない。例えば、図1に示すように、押圧部材105bが円柱形状であり、液吸収部材105aがベルト形状であって、円柱形状の押圧部材105bでベルト形状の液吸収部材105aを転写体101に押し当てる構成であってもよい。また、押圧部材105bが円柱形状であり、液吸収部材105aが円柱形状の押圧部材105bの周面上に形成された円筒形状であって、円柱形状の押圧部材105bで円筒形状の液吸収部材105aを転写体に押し当てる構成であってもよい。
本実施形態では、液吸収前のインク像から液体成分の少なくとも一部を、多孔質体を有する液吸収部材と接触させて吸収することで除去し、インク像中の液体成分の含有量を減少させる。液吸収部材のインク像との接触面を第一の面とし、第一の面に多孔質体が配置される。このような多孔質体を有する液吸収部材は、被吐出媒体の移動に連動して移動し、インク像と接触した後、所定の周期で別の液吸収前のインク像に再接触する循環して液吸収が可能な形状を有するものが好ましい。例えば、無端ベルト状やドラム状などの形状が挙げられる。
本実施形態に係る液吸収部材の多孔質体は、第一の面側の平均孔径が、第一の面と対向する第ニの面側の平均孔径よりも小さい物を使用することが好ましい。インク中の色材が多孔質体へ付着することを抑制するため、孔径は小さいことが好ましく、少なくとも画像と接触する第一の面側の多孔質体の平均孔径は、10μm以下であることが好ましい。なお、本実施形態において平均孔径とは第一の面または第二の面の表面での平均直径のことを示し、公知の手段、例えば水銀圧入法や、窒素吸着法、SEM画像観察等で測定可能である。
本実施形態では、記録媒体搬送手段107によって搬送される記録媒体108上に転写体101上の液吸収後のインク像を、転写用の押圧部材106により記録媒体108に接触させることで転写する。転写体101上のインク像に含まれる液体成分を除去した後に、記録媒体108へ転写することにより、カールや、コックリング等を抑制した記録画像を得ることが可能となる。
本実施形態において、記録媒体108は特に限定されず、公知の記録媒体をいずれも用いることができる。記録媒体としては、ロール状に巻回された長尺物、あるいは所定の寸法に裁断された枚葉のものが挙げられる。材質としては、紙、プラスチックフィルム、木板、段ボール、金属フィルムなどが挙げられる。
本実施形態では、インクaを付与した後にインクaの上にインクaと異なるインクbを付与することで作成されるテストパターンを作成し、反応液による凝集反応が十分であるかどうかの検知、判定を行う。判定はインクジェット記録装置に搭載した読み取り装置、あるいは外部の読み取り装置を使って自動的に実施してもよいし、ユーザーがテストパターンを目視し、判定した結果に関する情報をインクジェット記録装置に入力するようにして実施してもよい。下記例では転写体101上にパターンを作成する例を説明する。
本実施形態における転写型インクジェット記録装置は、各装置を制御する制御システムを有する。図3は図1に示す転写型インクジェット記録装置における、装置全体の制御システムを示すブロック図である。
続いて、インクジェット記録装置における反応液に関するメンテナンスを説明する。図8に示すように、反応液の付与量が少ない場合では、反応液の付与量を増やすために、各種装置のメンテナンスを実施する。また、反応液が少ない場合のみならず、反応液の付与量が足りているとしてもその他の要因で反応性が低い場合にもメンテナンスで対応できる場合があり、これらについてはあ後述する。
反応液付与装置103において、反応液付与部材103bの不調により反応液の塗布量が少なくなる場合がある。あるいは、反応液付与部材103cと転写体101の間の圧力不足が要因で反応液の付与量が少なくなってしまう場合がある。このような場合は、反応液付与装置103bのクリーニング等のメンテナンス、または反応液付与部材103cと転写体101の間の圧力を高めるための調整を実施する。
転写体101の温度が原因で反応時の活性が足りず、反応が十分に進行しない場合がある。
連続使用による転写体101の表面状態の変化を要因として、反応液の付着量が変化することもあり得る。このような場合には、転写体101の表面状態を確認し、必要に応じて転写体101の交換を実施する。一方、転写体101に汚れが付着している場合には、転写体クリーニング装置の状態の動作の確認を行い、必要に応じて転写体クリーニング部材109のメンテナンスを実施する。
本実施形態における別の実施形態として、直接描画型インクジェット記録装置が挙げられる。直接描画型インクジェット記録装置において、被吐出媒体は画像を形成すべき記録媒体である。
本実施形態の直接描画型インクジェット記録装置において、記録媒体搬送装置207は特に限定されず、公知の直接描画型インクジェット記録装置における搬送手段を用いることができる。例として、図2に示すように、記録媒体繰り出しローラ207a、記録媒体巻き取りローラ207b、記録媒体搬送ローラ207c、207d、207e、207fを有する記録媒体搬送装置が挙げられる。
本実施形態における直接描画型インクジェット記録装置は、各装置を制御する制御システムを有する。図2に示す直接描画型インクジェット記録装置における、装置全体の制御システムを示すブロック図は、図1に示す転写型インクジェット記録装置と同様に、図3に示す通りである。
図1を用いて以下のようにして反応液の付与量のテストパターンを印刷した。
・グルタル酸 21.0部
・グリセリン 5.0部
・界面活性剤(製品名:メガファックF444、DIC株式会社製) 5.0部
・イオン交換水 残部
インクは以下のように調製した。
(ブラック顔料分散液の調製)
カーボンブラック(製品名:モナク1100、キャボット製)10部、樹脂水溶液(スチレン−アクリル酸エチル−アクリル酸共重合体、酸価150、重量平均分子量(Mw)8,000、樹脂の含有量が20.0質量%の水溶液を水酸化カリウム水溶液で中和したもの)15部、純水75部を混合し、バッチ式縦型サンドミル(アイメックス製)に仕込み、0.3mm径のジルコニアビーズを200部充填し、水冷しつつ、5時間分散処理を行った。この分散液を遠心分離して、粗大粒子を除去した後、顔料の含有量が10.0質量%のブラック顔料分散体を得た。
ブラック顔料分散液の調製の際に使用したカーボンブラック10%を、C.I.ピグメントブルー15:3、10%に代えたこと以外は、ブラック顔料分散液の調製の場合と同様の方法で、シアン顔料分散液を調製した。
(樹脂粒子分散体の調製)
エチルメタクリレート20部、2,2’−アゾビス−(2−メチルブチロニトリル)3部、n−ヘキサデカン2部を混合し、0.5時間攪拌した。この混合物を、スチレン−アクリル酸ブチル−アクリル酸共重合体(酸価:130mgKOH/g、重量平均分子量(Mw):7,000)の8%水溶液75部に滴下して、0.5時間攪拌した。次に超音波照射機で超音波を3時間照射した。続いて、窒素雰囲気下で80℃、4時間重合反応を行い、室温冷却後にろ過して、樹脂の含有量が25.0質量%である樹脂粒子分散体を調製した。
上記で得られた樹脂粒子分散体、及び、顔料分散体を下記各成分と混合した。尚、イオン交換水の残部は、インクを構成する全成分の合計が100.0質量%となる量のことである。
・顔料分散体(色材の含有量は10.0質量%) 40.0質量%
・樹脂粒子分散体 20.0質量%
・グリセリン 7.0質量%
・ポリエチレングリコール(数平均分子量(Mn):1,000) 3.0質量%
・界面活性剤:アセチレノールE100(川研ファインケミカル株式会社製) 0.5質量%
・イオン交換水 残部
これを十分撹拌して分散した後、ポアサイズ3.0μmのミクロフィルター(富士フイルム株式会社製)にて加圧ろ過を行い、ブラックインクおよびシアンインクを調製した。
Claims (14)
- 被吐出媒体上に少なくとも固形分として樹脂を含む第1のインクを付与するインク付与手段と、前記インク中の成分と反応し、前記第1のインク中の固形分を凝集させる反応液を前記被吐出媒体上に付与する反応液付与手段と、前記インクと反応液によって被吐出媒体上に形成されたインク像に多孔質体の液吸収部材を接触させて液体を吸収することにより前記インク像中の液体の量を減らすための液吸収手段と、を有する印刷装置において、
前記被吐出媒体上でのインクと前記反応液との反応の程度を検知するための指示を受け付ける受付手段と、前記受付手段が前記指示を受け付けたことに応じて、前記インク付与手段および前記反応液付与手段を用いて、前記被吐出媒体上に前記第1のインクおよび前記反応液とで層を形成し、前記層の上の一部に前記第1のインクと別の第2のインクを前記インク付与手段によって付与して前記検知に利用されるためのテストパターンを印刷することを特徴とする印刷装置。 - 前記第1のインクと前記第2のインクとは色が異なることを特徴とする請求項1に記載の印刷装置。
- 前記第1のインクは色材を含まず前記第2のインクは色材を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の印刷装置。
- 前記第1のインクの明度は前記第2のインクの明度より高いことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の印刷装置。
- 前記テストパターンにおいて、前記層の上で前記第2のインクが複数個所に点在することを特徴とする請求項1乃4のいずれか1項に記載の印刷装置。
- 前記被吐出媒体と前記液吸収部材との相対的な移動を行う移動手段をさらに有し、前記テストパターンを印刷する場合には、前記移動手段は前記被吐出媒体と前記液吸収部材とを離間させることを特徴とする請求項1乃5のいずれか1項に記載の印刷装置。
- 印刷された前記テストパターンを加熱して乾燥させる手段をさらに有することを特徴とする請求項6に記載の印刷装置。
- 印刷された前記テストパターンに係る入力に応じて前記被吐出媒体への前記反応液の付与量を変更するための動作を行うことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の印刷装置。
- 印刷された前記テストパターンを読み取る読み取り手段をさらに有し、前記印刷された前記テストパターンに係る情報をユーザーに報知する手段をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の印刷装置。
- 前記反応液付与手段はローラーにより前記反応液を前記被吐出媒体に塗布することで前記反応液を前記被吐出媒体に付与することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の印刷装置。
- 前記被吐出媒体は画像を記録するための記録媒体へ転写されるインク像を保持するための転写体であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の印刷装置。
- 転写体上に少なくとも固形分として樹脂を含む第1のインクを付与するインク付与手段と、前記インク中の成分と反応し、前記第1のインク中の固形分を凝集させる反応液を被吐出媒体上に付与する反応液付与手段と、前記インクと反応液によって前記被吐出媒体上に形成されたインク像に多孔質体の液吸収部材を接触させて液体を吸収することにより前記インク像中のインクを濃縮するための液吸収手段と、前記液吸収手段による液体の吸収が行われた後のインク像を記録媒体に転写する転写手段と、を有する印刷装置において、
前記被吐出媒体上でのインクと前記反応液との反応の程度を検知するための指示を受け付ける受付手段と、前記受付手段が前記指示を受け付けたことに応じて、前記インク付与手段および前記反応液付与手段を用いて、前記被吐出媒体上に前記第1のインクおよび前記反応液とで層を形成し、前記層の上の一部に前記第1のインクと別の第2のインクを前記インク付与手段によって付与して前記検知に利用されるためのテストパターンを印刷することを特徴とする印刷装置。 - 被吐出媒体上に少なくとも固形分として樹脂を含む第1のインクを付与するインク付与工程と、前記インク中の成分と反応し、前記第1のインク中の固形分を凝集させる反応液を前記被吐出媒体上に付与する反応液付与工程と、前記インクと反応液によって非吐出媒体上に形成されたインク像に多孔質体の液吸収部材を接触させて液体を吸収することにより前記インク像中の液体の量を減らすための液吸収工程と、を有する印刷方法において、
前記被吐出媒体上でのインクと反応液との反応の程度を検知するための指示に応じて、前記被吐出媒体上に前記第1のインクおよび前記反応液とで層を形成し、前記層の上の一部に前記第1のインクと別の第2のインクを前記インク付与手段によって付与して前記検知に利用されるためのテストパターンを印刷することを特徴とする印刷方法。 - 印刷された前記パターンに応じて、前記被吐出媒体への前記反応液の付与量を変更する変更工程と、をさらに有することを特徴とする請求項13に記載の印刷方法。
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