JP7263868B2 - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents
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Description
この発明は、画像形成装置及び画像形成方法に関する。
従来、インクジェットプリンティング技術が知られている。例えば、特開２０１６－６５１３７号公報（以下、「特許文献１」という。）には、樹脂フィルム等の記録媒体上にインクジェット法により処理液を吐出する処理液吐出手段と、インクジェット記録用インクを記録媒体上に吐出するインク吐出手段と、記録媒体上に付着した処理液に対して赤外線を照射する照射手段と、を含む画像記録装置（画像形成装置）が開示されている。処理液吐出手段が吐出する処理液は、赤外線吸収剤を含む。インク吐出手段は、処理液が吐出された記録媒体上にインクの液滴をインクジェットヘッドにより吐出する。照射手段は、記録媒体上に付着した処理液に対して赤外線を照射する。照射手段は、インクが乾燥するまで赤外線を照射する。この画像記録装置では、処理液が赤外線吸収剤を含んでいるため、インクの乾燥速度が向上する。
特許文献１に記載される画像形成装置では、処理液に赤外線吸収剤が含まれているため、赤外線の照射時に記録媒体が高温となり、記録媒体が変形する恐れがある。このことは、記録媒体として樹脂フィルムが用いられる場合に特に顕著となる。
さらに、記録媒体の厚みや素材によってインクの乾燥時間が異なるため、記録媒体に変形を生じさせない範囲内で記録媒体ごとの好ましい乾燥条件を見出す作業、及び、記録媒体の厚みや種類に応じて乾燥条件の設定を変更する作業が繁雑になる。
本発明の目的は、記録媒体の変形の抑制と、インクの乾燥条件の設定を変更する頻度を低減することと、の両立が可能な画像形成装置及び画像形成方法を提供することである。
この発明の一局面に従った画像形成装置は、記録媒体の表面にプレコート層を形成するプレコート層形成部と、前記プレコート層上にインクにより画像を形成する画像形成部と、前記インクを乾燥させる光エネルギーを前記記録媒体に照射する光エネルギー照射部と、を備える。前記プレコート層は、前記光エネルギーを反射する反射剤を含む。
本画像形性装置では、プレコート層が光エネルギーを反射する反射剤を含んでいるため、プレコート層における光エネルギーの吸収が抑制される。よって、光エネルギーの照射中ないし照射後における記録媒体の著しい昇温が抑制されるため、記録媒体の変形が抑制される。これにより、記録媒体に変形を生じさせない乾燥条件が緩和されるため、インクの乾燥条件の設定を変更する頻度を低減することが可能となる。
例えば、前記光エネルギー照射部は、前記光エネルギーとして、赤外線を照射し、前記プレコート層形成部は、前記反射剤として、赤外線反射剤を含む前記プレコート層を形成してもよい。
あるいは、前記光エネルギー照射部は、前記光エネルギーとして、紫外線を照射し、前記プレコート層形成部は、前記反射剤として、紫外線反射剤を含む前記プレコート層を形成してもよい。
また、前記プレコート層は、ウレタン樹脂またはアクリル樹脂を含むことが好ましい。
この発明の一局面に従った画像形成方法は、記録媒体の表面に、プレコート層を形成する水溶液を塗布する工程と、前記水溶液を乾燥させることによって前記プレコート層を形成する工程と、前記プレコート層上にインクを供給することによって画像を形成する工程と、前記インクを乾燥させる光エネルギーを前記記録媒体に照射する工程と、を備える。前記水溶液を塗布する工程で塗布される前記水溶液は、前記光エネルギーを反射する反射剤を含む。
この画像形成方法では、記録媒体の変形が抑制され、また、インクの乾燥条件の設定を変更する頻度を低減することが可能となる。
以上に説明したように、この発明によれば、記録媒体の変形の抑制と、インクの乾燥条件の設定を変更する頻度を低減することと、の両立が可能な画像形成装置及び画像形成方法を提供することができる。
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
図１は、本発明の一実施形態の画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。この画像形成装置１は、例えば、インクジェット式プリンタである。
図１に示されるように、画像形成装置１は、プレコート層形成部１０と、画像形成部２０と、インク乾燥部３０と、を備えている。
プレコート層形成部１０は、記録媒体Ｍの表面にプレコート層１００（図２を参照）を形成する。プレコート層１００は、記録媒体Ｍ上において水性インクがはじいたり滲んだりするのを抑制するために設けられる。プレコート層形成部１０は、一対の搬送ローラ１１と、水溶液供給部１２と、ヒータ１３と、温風機１４と、を有している。
一対の搬送ローラ１１は、記録媒体Ｍを搬送する。記録媒体Ｍとして、樹脂フィルム（例えば、ＰＥＴフィルム、ＰＰフィルム、ＰＥフィルム）や、普通紙などが挙げられる。
水溶液供給部１２は、一対の搬送ローラ１１のうち記録媒体Ｍの印刷面に接する搬送ローラ１１に水溶液を供給する。このため、記録媒体Ｍの印刷面に、水溶液が供給される。すなわち、搬送ローラ１１及び水溶液供給部１２は、記録媒体Ｍの表面に、プレコート層１００を形成する水溶液を塗布する工程を実施する。
水溶液は、樹脂材と、界面活性剤と、反射剤と、を含んでいる。樹脂材として、ウレタン樹脂や、アクリル樹脂や、両者の混合体や、ウレタンオレフィン等が挙げられる。
反射剤は、赤外線あるいは紫外線を反射する。赤外線を反射する赤外線反射剤、及び、紫外線を反射する紫外線反射剤として、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛、鉛白、硫化亜鉛などが挙げられる。反射剤は、透明であることが好ましい。反射剤の透明性を確保するために、反射剤の粒径は、１００ｎｍ以下であることが好ましい。例えば、透明性を有する赤外線反射剤として、５０ｎｍ～１００ｎｍの粒径を有する酸化チタンや、約１００ｎｍの粒径を有する平板状の銀ナノ粒子が挙げられる。
また、水溶液は、中空粒子を含んでいてもよい。この場合、低屈折が期待される。
ヒータ１３は、記録媒体Ｍの下方に配置されている。ヒータ１３は、記録媒体Ｍの裏面（印刷面と反対側の面）側から記録媒体Ｍを加熱する。
温風機１４は、記録媒体Ｍの上方に配置されている。温風機１４は、記録媒体Ｍの印刷面に温風を吹き付ける。
記録媒体Ｍの印刷面に供給された水溶液は、ヒータ１３及び温風機１４で加熱されることにより、プレコート層１００になる。換言すれば、ヒータ１３及び温風機１４は、水溶液を乾燥させることによってプレコート層１００を形成する工程を実施する。図２は、プレコート層の構成を概略的に示す図である。プレコート層１００の厚さは、反射剤１０２の粒径よりも大きいことが好ましい。例えば、プレコート層１００の厚さは、０．１μｍ以上であることが好ましく、０．２μｍ以上であることがさらに好ましい。ただし、水溶液の乾燥に用いられるエネルギー消費を抑える観点から、プレコート層１００の厚さは、０．５μｍ以下であることが好ましい。
画像形成部２０は、記録媒体Ｍの搬送方向におけるプレコート層形成部１０の下流側に設けられている。画像形成部２０は、プレコート層１００上にインクにより画像を形成する。換言すれば、画像形成部２０は、プレコート層１００上にインクを供給することによって画像を形成する工程を実施する。本実施形態の画像形成部２０は、水性インクジェット形式である。画像形成部２０は、第１吐出ヘッド２１Ｃと、第２吐出ヘッド２１Ｍ、第３吐出ヘッド２１Ｙ、第４吐出ヘッド２１Ｋと、を有している。各吐出ヘッド２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙ，２１Ｋは、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）およびＫ（ブラック）の各色のインクをプレコート層１００上に供給する。
インク乾燥部３０は、記録媒体Ｍの搬送方向における画像形成部２０の下流側に設けられている。インク乾燥部３０は、プレコート層１００上に供給されたインク（水性インク）を乾燥させる。インク乾燥部３０は、光エネルギー照射部３１と、ヒートドラム３２と、温風機３３と、を有している。
光エネルギー照射部３１は、プレコート層１００上に供給されたインクを乾燥させる光エネルギーを記録媒体Ｍに照射する。換言すれば、光エネルギー照射部３１は、インクを乾燥させる光エネルギーを記録媒体Ｍに照射する工程を実施する。光エネルギー照射部３１は、記録媒体Ｍの上方に配置されている。光エネルギー照射部３１は、反射剤１０２として赤外線反射剤が用いられる場合、光エネルギーとして、赤外線を照射する。光エネルギー照射部３１は、反射剤１０２として紫外線反射剤が用いられる場合、光エネルギーとして、紫外線を照射する。光エネルギー照射部３１として、赤外線ヒータや紫外線ヒータが好ましく用いられる。
ヒートドラム３２は、記録媒体Ｍの裏面側から記録媒体Ｍを加熱するとともに、記録媒体Ｍを搬送する。
温風機３３は、記録媒体Ｍの上方に配置されている。温風機３３は、記録媒体Ｍの印刷面に温風を吹き付ける。
以上に説明したように、本実施形態の画像形成装置１では、プレコート層１００が光エネルギーを反射する反射剤１０２を含んでいるため、プレコート層１００における光エネルギーの吸収が抑制される。よって、光エネルギーの照射中ないし照射後における記録媒体Ｍの著しい昇温が抑制されるため、記録媒体Ｍの変形が抑制される。これにより、記録媒体Ｍに変形を生じさせない乾燥条件が緩和されるため、インクの乾燥条件の設定を変更する頻度を低減することが可能となる。
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
例えば、プレコート層１００は、複数の保護層で構成されてもよい。この場合、各保護層の屈折率を異ならせることにより、光エネルギーを反射させてもよい。また、プレコート層１００が２層からなる場合、プレコート層形成部１０の前に１層目の保護層を形成し、プレコート層形成部１０で２層目の保護層を形成してもよい。
次に、上記実施形態の実施例について、比較例とともに説明する。
＜実施例１＞
実施例１では、記録媒体Ｍとして、厚さが５０μｍのＰＥＴフィルムを用いた。なお、ＰＥＴフィルム、ＰＰフィルム、ＰＥフィルムは、水溶性の液をはじくため、プレコート層１００の形成が必要である。
実施例１では、記録媒体Ｍとして、厚さが５０μｍのＰＥＴフィルムを用いた。なお、ＰＥＴフィルム、ＰＰフィルム、ＰＥフィルムは、水溶性の液をはじくため、プレコート層１００の形成が必要である。
水溶液供給部１２から供給する水溶液は、ウレタン樹脂を２５重量％と、界面活性剤を１重量％と、反射剤１０２として、粒径が１００ｎｍ以下の酸化チタンを１０重量％と、を含む水溶液とした。ヒータ１３の温度は、７０℃とし、温風機１４は、乾燥工程内の雰囲気温度が７０℃になるように、３０ｍ／ｍｉｎの速度で乾燥時間を１０秒とした。この結果、プレコート層１００の厚さは、０．６μｍとなった。
次に、画像形成部２０により、エチレングリコール保湿剤を２０重量％と、ノニオン系界面活性剤を１重量％と、顔料（銅フタロシアニン）を５重量％と、を含む水性インクでプレコート層１００上に画像を印字した。水性インクは、プレコート層１００に到達するや否やプレコート層１００の表層に仮定着する。このため、水性インクに温風を吹き付けることが可能となる。
そして、光エネルギー照射部３１からピーク波長１２５０ｎｍの赤外線を記録媒体Ｍに照射するとともに、ヒートドラム３２の温度を７０℃に維持し、ヒートドラム３２の回転速度は３０ｍ／ｍｉｎとし、温風機３３から７ｍ／ｓの温風を送り、乾燥時間を１０秒とした。
インク乾燥部３０の通過後、記録媒体Ｍの裏面（画像が形成されていない面）の温度を温度センサで測定すると、８５℃であった。また、画像は乾燥しており、記録媒体Ｍに変形は生じていなかった。
＜実施例２＞
実施例２では、記録媒体Ｍとして、厚さが１０μｍのＰＥＴフィルムを用いた。その他の条件は、上記実施例１と同じに設定したところ、インク乾燥部３０の通過後の記録媒体Ｍの裏面の温度は、８８℃であった。この実施例２においても、画像は乾燥しており、記録媒体Ｍに変形は生じていなかった。
実施例２では、記録媒体Ｍとして、厚さが１０μｍのＰＥＴフィルムを用いた。その他の条件は、上記実施例１と同じに設定したところ、インク乾燥部３０の通過後の記録媒体Ｍの裏面の温度は、８８℃であった。この実施例２においても、画像は乾燥しており、記録媒体Ｍに変形は生じていなかった。
＜比較例１＞
水溶液に反射剤（酸化チタン）１０２が含まれないこと、及び、記録媒体Ｍの厚さが１０μｍであること以外は、実施例１と同じ条件とした。比較例１では、インク乾燥部３０の通過後、画像は乾燥していたものの、記録媒体Ｍの温度は１３０℃であり、記録媒体Ｍに変形が生じていた。
水溶液に反射剤（酸化チタン）１０２が含まれないこと、及び、記録媒体Ｍの厚さが１０μｍであること以外は、実施例１と同じ条件とした。比較例１では、インク乾燥部３０の通過後、画像は乾燥していたものの、記録媒体Ｍの温度は１３０℃であり、記録媒体Ｍに変形が生じていた。
＜比較例２＞
記録媒体Ｍの厚さが５０μｍであること以外は、比較例１と同じ条件とした。比較例２では、インク乾燥部３０の通過後、画像は乾燥していたものの、記録媒体Ｍの温度は１１０℃であり、記録媒体Ｍに変形が生じていた。
記録媒体Ｍの厚さが５０μｍであること以外は、比較例１と同じ条件とした。比較例２では、インク乾燥部３０の通過後、画像は乾燥していたものの、記録媒体Ｍの温度は１１０℃であり、記録媒体Ｍに変形が生じていた。
以上より、比較例では、インク乾燥部３０の通過後における記録媒体Ｍの変形を回避するために、記録媒体Ｍの厚みや種類に応じて乾燥条件の設定を変更することが必要となるのに対し、実施例のように、反射剤１０２を含むプレコート層１００を形成することにより、記録媒体Ｍの厚みによらず、インクの乾燥条件の設定を変更しなくても、インクの乾燥と記録媒体Ｍの変形の抑制とが両立されていることが確認された。
１ 画像形成装置、１０ プレコート層形成部、１１ 搬送ローラ、１２ 水溶液供給部、１３ ヒータ、１４ 温風機、２０ 画像形成部、２１Ｃ 第１吐出ヘッド、２１Ｍ 第２吐出ヘッド、２１Ｙ 第３吐出ヘッド、２１Ｋ 第４吐出ヘッド、３０ インク乾燥部、３１ 光エネルギー照射部、３２ ヒートドラム、３３ 温風機、１００ プレコート層、１０２ 反射剤、Ｍ 記録媒体。
Claims (5)
- 記録媒体の表面にプレコート層を形成するプレコート層形成部と、
前記プレコート層上にインクにより画像を形成する画像形成部と、
前記インクを乾燥させる光エネルギーを前記記録媒体に照射する光エネルギー照射部と、を備え、
前記プレコート層は、前記光エネルギーを反射する反射剤を含み、透明であり、
前記プレコート層の厚さは、０．１μｍ以上０．５μｍ以下である、画像形成装置。 - 前記光エネルギー照射部は、前記光エネルギーとして、赤外線を照射し、
前記プレコート層形成部は、前記反射剤として、赤外線反射剤を含む前記プレコート層を形成する、請求項１に記載の画像形成装置。 - 前記光エネルギー照射部は、前記光エネルギーとして、紫外線を照射し、
前記プレコート層形成部は、前記反射剤として、紫外線反射剤を含む前記プレコート層を形成する、請求項１に記載の画像形成装置。 - 前記プレコート層は、ウレタン樹脂またはアクリル樹脂を含む、請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
- 記録媒体の表面に、プレコート層を形成する水溶液を塗布する工程と、
前記水溶液を乾燥させることによって前記プレコート層を形成する工程と、
前記プレコート層上にインクを供給することによって画像を形成する工程と、
前記インクを乾燥させる光エネルギーを前記記録媒体に照射する工程と、を備え、
前記水溶液を塗布する工程で塗布される前記水溶液は、前記光エネルギーを反射する反射剤を含み、
前記プレコート層は、透明であり、その厚さが０．１μｍ以上０．５μｍ以下である、画像形成方法。
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