JP7076982B2 - 印刷装置および印刷方法 - Google Patents
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Description
れた反応液上に前記反応液と反応することにより凝集する固形分を含有するインクを付与
するインク付与手段と、前記反応液付与手段によって前記被吐出媒体に付与する反応液の量を調整する調整手段と、を有する印刷装置において、前記調整手段を用いて前記被吐出媒体に付与する反応液の量を調整するために、前記被吐出媒体上への反応液の付与量を判定するための判定モードを実行し、前記判定モードにおいて、前記反応液付与手段が前記被吐出媒体上に前記反応液の層を形成し、前記インク付与手段が前記層の上の一部に前記インクを付与して前記判定に利用されるテストパターンを形成し、前記テストパターンの形成において、反応液の層の上で、付与されたインク中の固形分の凝集によって前記インクによって形成される像の一部が移動して収縮することで、前記反応液の層における反応液の量に応じた程度の変形をすることを特徴とする印刷装置である。
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を介して印刷媒体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、転写型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。印刷媒体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。反応液はインクと接触することによって、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ことができる。具体的には、反応液に含まれる反応剤(インク高粘度化成分とも称する)が、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する。これによって、インク全体の粘度の上昇や、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る局所的な粘度の上昇を生じさせ、インク及び/又はインク組成物の一部の流動性を低下させることができる。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の場合を示している。
以下、本実施形態に適用される反応液を構成する各成分について詳細に説明する。
反応液は、インクと接触することによりインク中のアニオン性基を有する成分(樹脂、自己分散顔料など)を凝集させるものであり、反応剤を含有する。反応剤としては、例えば、多価金属イオン、カチオン性樹脂などのカチオン性成分や、有機酸など挙げることができる。
反応剤以外の成分としては、インクに用いることができるものとして先に挙げた、水性媒体、その他の添加剤などと同様のものを用いることができる。
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、液除去装置105にてインク像から液体成分が除去される。
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ヘッド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。
以下、本実施形態に適用されるインクを構成する各成分について詳細に説明する。
色材としては、顔料や染料を用いることができる。インク中の色材の含有量は、インク全質量を基準として、0.5質量%以上15.0質量%以下であることが好ましく、1.0質量%以上10.0質量%以下であることがより好ましい。
インクには、樹脂を含有させることができる。インク中の樹脂の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、0.1質量%以上20.0質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上15.0質量%以下であることがさらに好ましい。
インクには、水、又は水及び水溶性有機溶剤の混合溶媒である水性媒体を含有させることができる。水としては、脱イオン水やイオン交換水を用いることが好ましい。水性インク中の水の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、50.0質量%以上95.0質量%以下であることが好ましい。また、水性インク中の水溶性有機溶剤の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、3.0質量%以上50.0質量%以下であることが好ましい。水溶性有機溶剤としては、アルコール類、(ポリ)アルキレングリコール類、グリコールエーテル類、含窒素化合物類、含硫黄化合物類などのインクジェット用のインクに使用可能なものをいずれも用いることができる。
インクには、上記成分以外にも必要に応じて、消泡剤、界面活性剤、pH調整剤、粘度調整剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止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、液除去装置105は、転写体上のインク像から液体を吸収する液吸収装置である。本実施形態では、液除去装置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、印刷媒体搬送装置107によって搬送される印刷媒体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により印刷媒体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、印刷媒体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、印刷媒体108は特に限定されず、公知の印刷媒体をいずれも用いることができる。印刷媒体としては、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、反応液の付与量が多い場合には、反応液の付与量が少なくなるように付与量を調節するために、各種装置のメンテナンスを実施する。次に、本実施形態で実施するメンテナンス装置について詳細に説明する。
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付与量が多くなってしまう場合がある。あるいは、反応液付与部材103cと転写体101の間の圧力過多で反応液の付与量が多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の間の圧力を下げるための調整を実施する。
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、反応液上の画像の移動のしやすさ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。また、転写体101の表面状態がインク像が流れやすい方向に変化したらば、転写体101を交換してもよい。
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印刷媒体である。
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、印刷媒体搬送装置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、印刷媒体繰り出しローラ207a、印刷媒体巻き取りローラ207b、印刷媒体搬送ローラ207c、207d、207e、207fを有する印刷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 (10)
- 被吐出媒体上に反応液を付与する反応液付与手段と、被吐出媒体上に付与された反応液上に前記反応液と反応することにより凝集する固形分を含有するインクを付与するインク付与手段と、前記反応液付与手段によって前記被吐出媒体に付与する反応液の量を調整する調整手段と、を有する印刷装置において、
前記調整手段を用いた前記被吐出媒体に付与する反応液の量の調整のために、前記被吐出媒体上への反応液の付与量を判定するための判定モードを実行し、前記判定モードにおいて、前記反応液付与手段が前記被吐出媒体上に前記反応液の層を形成し、前記インク付与手段が前記層の上の一部に前記インクを付与して前記判定に利用されるテストパターンを形成し、前記テストパターンの形成において、反応液の層の上で、付与されたインク中の固形分の凝集によって前記インクによって形成される像の一部が移動して収縮することで、前記像が前記反応液の層における反応液の量に応じた程度の変形をすることを特徴とする印刷装置。 - 前記インク付与手段により矩形の前記テストパターンを形成することを特徴とする請求項1に記載の印刷装置。
- 前記インク付与手段により円形の前記テストパターンを形成することを特徴とする請求項1または2に記載の印刷装置。
- 前記テストパターンは複数のパッチを含む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。
- 形成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少なくするための動作を行うことを特徴とする請求項1乃至4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、前記読み取り手段による読み取り結果に応じて前記反応液に係る処理を実行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5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6のいずれか1項に記載の印刷装置。
- 前記被吐出媒体は転写体であり、前記転写体上にインクを吐出することで形成したインク像を印刷媒体に転写することにより印刷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。
- 前記転写体の前記反応液が付与される表面は樹脂で形成されていることを特徴とする請求項8に記載の印刷装置。
- 被吐出媒体上に反応液を付与する反応液付与工程と、被吐出媒体上に付与された反応液上に前記反応液と反応することにより凝集する固形分を含有するインクを付与するインク付与工程と、前記被吐出媒体に付与する反応液の量を調整する調整工程と、を有する印刷方法において、
前記調整工程のために前記被吐出媒体上への反応液の付与量を判定するために、前記被吐出媒体上に前記反応液の層を形成し、前記層の上の一部に前記インクを付与して前記判定に利用されるためのテストパターンを形成し、前記テストパターンの形成において、反応液の層の上で、付与されたインク中の固形分の凝集によって前記インクによって形成される像の一部が移動して収縮することで、前記像が前記反応液の層における反応液の量に応じた程度の変形をすることを特徴とする印刷方法。
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