JP7439408B2 - 画像形成方法 - Google Patents
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Description
第1の付与手段は、水又は有機溶剤を含む液体組成物を記録媒体上に付与する。第2の付与手段は、後述の照射手段が記録媒体に光を照射する前に、照射手段により照射される光により硬化する硬化型組成物を記録媒体に付与する。以下、第1の付与手段と第2の付与手段を区別せず説明する場合は、単に付与手段と表記して説明する。
照射手段は、記録媒体に、ピーク波長が300nm~450nmの光を照射する。本実施形態において、照射手段により照射される光のピーク波長は、波長カットフィルタ等を介して記録媒体に照射する場合はフィルタ透過後で判断する。
本実施形態に用いられる液体組成物は、水又は有機溶剤を含み、必要に応じて、色材、樹脂等のその他の成分を含む。また、本実施形態に用いられる液体組成物は、紫外線重合開始剤及び紫外線重合性化合物を含んでいてもよい。
なお、液体組成物に色材として顔料を用いる場合、染料を用いる場合に比べて、UV光等の光を照射しても退色しにくいため、鮮やかな印刷画像が得られる。
本実施形態に用いられる液体組成物は、紫外線重合開始剤及び紫外線重合性化合物を含んでいてもよいが、これらを含む場合は、紫外線重合開始剤や紫外線重合性化合物の含有量が所定量未満に抑えられている。これにより、照射手段により光が照射されても、重合反応による硬化は生じない又はほぼ生じない。
液体組成物における水の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、乾燥性及び吐出信頼性の点から、10質量%以上90質量%以下が好ましく、20質量%以上60質量%以下がより好ましい。
本発明に使用する有機溶剤としては特に制限されず、水溶性有機溶剤を用いることができる。例えば、多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類や多価アルコールアリールエーテル類などのエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類が挙げられる。
アミド類としては、ホルムアミド、N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド等が挙げられる。
液体組成物における水と有機溶剤を合計量としては、合計で80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい。この場合、吐出性を向上させることができる。
色材としては特に限定されず、顔料、染料を使用可能である。
顔料としては、無機顔料又は有機顔料を使用することができる。これらは、1種単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。また、顔料として、混晶を使用しても良い。
顔料に親水性官能基を導入して自己分散性顔料とする方法としては、例えば、顔料(例えばカーボン)にスルホン基やカルボキシル基等の官能基を付加することで、水中に分散可能とする方法が挙げられる。
分散剤としては、顔料に応じて例えば、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン界面活性剤等を使用することが可能である。
分散剤として、竹本油脂社製RT-100(ノニオン系界面活性剤)や、ナフタレンスルホン酸Naホルマリン縮合物も、分散剤として好適に使用できる。
分散剤は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
顔料分散体に対し、必要に応じて、フィルター、遠心分離装置などで粗大粒子をろ過し、脱気することが好ましい。
液体組成物中に含有する樹脂の種類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン-ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリルスチレン系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂などが挙げられる。
これらの樹脂からなる樹脂粒子を用いても良い。樹脂粒子を、水を分散媒として分散した樹脂エマルションの状態で、色材や有機溶剤などの材料と混合して液体組成物を得ることが可能である。樹脂粒子としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。また、これらは、1種を単独で用いても、2種類以上の樹脂粒子を組み合わせて用いてもよい。
体積平均粒径は、例えば、粒度分析装置(ナノトラック Wave-UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
液体組成物には、必要に応じて、界面活性剤、消泡剤、防腐防黴剤、防錆剤、pH調整剤等を加えても良い。
液体組成物を前処理液として用いる場合、前処理液は、有機溶剤、水を含有し、必要に応じて凝集剤、界面活性剤、消泡剤、pH調整剤、防腐防黴剤、防錆剤等を含有しても良い。有機溶剤、界面活性剤、消泡剤、pH調整剤、防腐防黴剤、防錆剤は、液体組成物に用いる材料と同様の材料を使用でき、その他、公知の処理液に用いられる材料を使用できる。凝集剤の種類は特に限定されず、水溶性カチオンポリマー、酸、多価金属塩等が挙げられる。
液体組成物を後処理液として用いる場合、後処理液は、透明な層を形成することが可能であれば、特に限定されない。後処理液は、有機溶剤、水の他、樹脂、界面活性剤、消泡剤、pH調整剤、防腐防黴剤、防錆剤等、必要に応じて選択し、混合して得られる。また、後処理液は、記録媒体に形成された記録領域の全域に塗布しても良いし、選択された領域のみに塗布しても良い。
記録媒体としては、特に限定されないが、普通紙、光沢紙、特殊紙、布、フィルム、OHPシート、汎用印刷紙等が挙げられる。
本実施形態では、液体組成物のほか、照射手段により照射される光により硬化する硬化型組成物を記録媒体に付与するようにしてもよい。このような硬化型組成物を用いる場合、上述の照射手段により、液体組成物の乾燥と同時に硬化型組成物を硬化させることができるため、別途硬化手段を設ける必要がないという利点が得られる。
重合開始剤や重合性化合物としては、液体組成物で述べた紫外線重合開始剤や紫外線重合性化合物等を用いることができる。
重合開始剤としては、照射手段により照射される光により、ラジカルやカチオンなどの活性種を生成し、重合性化合物(モノマーやオリゴマー)の重合を開始させることが可能なものであればよい。このような重合開始剤としては、公知のラジカル重合開始剤やカチオン重合開始剤、塩基発生剤等を、1種単独もしくは2種以上を組み合わせて用いることができ、中でもラジカル重合開始剤を使用することが好ましい。また、重合開始剤は、十分な硬化速度を得るために、硬化型組成物の総質量(100質量%)に対し、5~20質量%含まれることが好ましい。
色材としては、ブラック、ホワイト、マゼンタ、シアン、イエロー、グリーン、オレンジ、金や銀等の光沢色、などを付与する種々の顔料や染料を用いることができ、液体組成物で述べた色材等を用いることができる。
有機溶媒としては、液体組成物で述べた有機溶剤等を用いることができる。
硬化型組成物は、有機溶媒を含んでもよいが、可能であれば含まない方が好ましい。有機溶媒、特に揮発性の有機溶媒を含まない(VOC(Volatile Organic Compounds)フリー)組成物であれば、当該組成物を扱う場所の安全性がより高まり、環境汚染防止を図ることも可能となる。なお、「有機溶媒」とは、例えば、エーテル、ケトン、キシレン、酢酸エチル、シクロヘキサノン、トルエンなどの一般的な非反応性の有機溶媒を意味するものであり、反応性モノマーとは区別すべきものである。また、有機溶媒を「含まない」とは、実質的に含まないことを意味し、0.1質量%未満であることが好ましい。
硬化型組成物は、上述した各種成分を用いて作製することができ、その調製手段や条件は特に限定されないが、例えば、重合性モノマー、顔料、分散剤等をボールミル、キティーミル、ディスクミル、ピンミル、ダイノーミルなどの分散機に投入し、分散させて顔料分散液を調製し、当該顔料分散液にさらに重合性モノマー、開始剤、重合禁止剤、界面活性剤などを混合させることにより調製することができる。
硬化型組成物の粘度は、用途や適用手段に応じて適宜調整すればよく、特に限定されないが、例えば、当該組成物をノズルから吐出させるような吐出手段を適用する場合には、20℃から65℃の範囲における粘度、望ましくは25℃における粘度が3~40mPa・sが好ましく、5~15mPa・sがより好ましく、6~12mPa・sが特に好ましい。また当該粘度範囲を、上記有機溶媒を含まずに満たしていることが特に好ましい。なお、上記粘度は、東機産業株式会社製コーンプレート型回転粘度計VISCOMETER TVE-22Lにより、コーンロータ(1°34'×R24)を使用し、回転数50rpm、恒温循環水の温度を20℃~65℃の範囲で適宜設定して測定することができる。循環水の温度調整にはVISCOMATE VM-150IIIを用いることができる。
本実施形態の画像形成装置は、複数の印刷モード(動作モードなどとも称する)を備えていてもよく、1以上の印刷モードを選択可能である。印刷モードは、オペレーターが選択してもよいし、その他の手段により選択されるようにしてもよい。
本実施形態の画像形成装置は、記録媒体の片面に画像を形成してもよいし、両面に画像を形成してもよい。両面に画像を形成する場合、適宜変更することが可能であるが、本実施形態の画像形成装置は、2つの円柱状の部材により記録媒体を挟み込んで搬送させるコロ搬送手段を備えることが好ましい。
次に、本実施形態の画像形成装置について一例を挙げて説明する。以下、液体組成物として主にインクである場合の例について説明する。
図1に、本例の画像形成装置を示す。本例では、付与手段としてインクジェット方式を用いているため、本例の画像形成装置はインクジェット印刷装置などとも称することができる。
給紙部100の給紙トレイ110から給送装置120により1枚ずつ用紙Pが搬送され、レジストローラ対130で一時停止した後、所定のタイミングで画像形成部200に給紙される。
本実施例では、インクジェットヘッド220K、220C、220M、220Y(第1の付与手段)によって吐出されるインクを紫外線重合開始剤及び紫外線重合性化合物の含有量が抑えられた水性インクとしている。ここで用いられる水性インクとしては、水及び他の高沸点有機溶剤が約90質量%であり、樹脂が約5質量%、顔料が約5質量%である。
顔料としては、インクジェットヘッド220Kはカーボンブラック、インクジェットヘッド220Cは銅フタロシアニン、インクジェットヘッド220Mはキナクリドン、インクジェットヘッド220Yはモノアゾイエローを用いた。
本実施例で用いたUV光照射装置301の模式図を図2に示す。図2は、UV光照射装置301を用紙Pや乾燥搬送ベルト302側から見た場合の模式図である。
照射される光の波長としては、ピーク波長が395nmで、波長分布は半値全幅が約15nmのものを用いた。
これに対して白紙の水分を保持できていたUV-LED乾燥(本実施例)では、出力後に白紙部がほとんど再吸湿しないため、波打ちもほぼ発生しなかった。凹凸の高さはPeak-to-Peakで0.2mm程度に収まっており、波打ちが抑制された良好な画像が得られていた。
図1における両面印刷時の反転部500における用紙Pの挙動については、上述した通り、コロ搬送手段により、乾燥済みの印字画像が形成された用紙Pを挟んで搬送する際に画像面をコロ部材(円柱状の部材)で擦る力が働く。図1の反転コロ520において、コロ部材の回転速度は、順回転で駆動する際、一時停止する際、逆回転で再駆動する際に変化する。このように、コロ部材の回転速度が変化する場合、画像面をコロで擦る力は特に大きくなる。
次に、本実施形態の画像形成装置について他の例を挙げて説明する。
本実施例を説明するための図を図5に示す。図5(A)~(C)は、照射手段のカバーの構造を説明するための模式図である。本実施例は、上記実施例1において、UV光照射装置301が外側カバー310(第2のカバー部材)と内側カバー320(第1のカバー部材)の二重のカバー部材で囲われている。
図5(B)は、オペレーターが外側カバー310のみを開けた状態である。外側カバー310にはUV光照射装置301のインターロック装置(突起331、スイッチ332)が設けられており、インターロックの突起331がスイッチ332に刺さった状態でのみUV光照射装置301に給電されるようになっている。これにより、外側カバー310を開けて突起331がスイッチ332から抜けた結果、UV光照射装置301への給電が途切れ、UV光が照射できなくなっている。
100 給紙部
110 給紙トレイ
120 給送装置
130 レジストローラ対
200 画像形成部
201 受け取り胴
202 受け渡し胴
210 用紙担持ドラム
220 インクジェットヘッド
300 乾燥部
301 UV光照射装置
302 乾燥搬送ベルト
310 外側カバー
311 UV光照射面
312 UV-LED発光素子
320 内側カバー
331 突起
332 スイッチ
400 排紙部
410 排紙トレイ
500 反転部
510、530、540、550 搬送コロ
520 反転コロ
Claims (5)
- 色材と水又は有機溶剤とを含む液体組成物を記録媒体上に付与する第1の付与工程と、
前記記録媒体に、ピーク波長が300nm~450nmの光を照射する照射工程と、を行う画像形成方法であって、
前記液体組成物は、紫外線重合開始剤及び紫外線重合性化合物を含んでいても含んでいなくてもよく、前記紫外線重合開始剤が当該液体組成物中に0.1質量%未満、又は、前記紫外線重合性化合物が当該液体組成物中に5質量%未満含まれ、
前記記録媒体に前記液体組成物のみを付与し、
前記照射工程は、前記照射を行うことで、重合反応による硬化を生じさせず又はほぼ生じさせずに乾燥を行うことを特徴とする画像形成方法。 - 前記液体組成物は、水及び/又は有機溶剤を含み、当該液体組成物中に水と有機溶剤を合計で80質量%以上含むことを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
- 前記照射工程は、光源としてLEDを用いることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成方法。
- 前記照射工程を行った後、2つの円柱状の部材により前記記録媒体を挟み込んで搬送させるコロ搬送手段を用いて前記記録媒体を搬送することを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の画像形成方法。
- 前記照射工程は、照射手段により照射を行い、
前記照射手段は、該照射手段を覆う開閉可能な第1のカバー部材と、該第1のカバー部材を覆う開閉可能な第2のカバー部材とに覆われており、前記第2のカバー部材が閉じられている場合に光照射を行うことを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の画像形成方法。
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