(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体に対して処理液を付与する手段と、
前記媒体に付与された前記処理液を乾燥させる乾燥手段と、
前記処理液が付与された前記媒体に対して色材を含む液体を付与する手段と、
前記処理液の付与量を、前記乾燥手段による乾燥後の前記媒体のナノインデンテーション法による表面硬さが０．０７ＧＰａ以上となる量に制御する手段と、を備えている
ことを特徴とする液体を吐出する装置。
【請求項２】
前記処理液が乾燥した後の前記媒体のナノインデンテーション法による弾性率が４ＧＰａ以上である
ことを特徴とする請求項１に記載の液体を吐出する装置。
【請求項３】
前記表面硬さ及び前記弾性率は、前記処理液が付与された状態での前記媒体の最表面から５００ｎｍの深さで測定した値である
ことを特徴とする請求項２に記載の液体を吐出する装置。
【請求項４】
前記媒体は、前記処理液が付与される面側に少なくとも水溶性樹脂を含む表面改質処理層を有している
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
【請求項５】
前記処理液は、少なくとも水及び水溶性溶剤のいずれか一方を含む
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
【請求項６】
前記媒体の前記処理液が塗布された面に接触する部材を有し、
前記接触する部材の表面粗さＲａが２μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
【請求項７】
前記媒体の表面硬さに応じて前記乾燥手段で前記処理液を乾燥するときの乾燥強度を調整する
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体を吐出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば連続媒体を使用する液体を吐出する装置においては、長時間にわたって安定した吐出を行うため、使用できる液体の物性に大きな制約があるものの、非浸透系の表面改質処理がなされた媒体だけでなく、浸透系の媒体も使用できることが求められる。なお、連続媒体は、ロール紙、連続紙、帳票、ウエブ媒体などと称されるものを含む。
【０００３】
そこで、従来、溶媒が高速に蒸発して乾燥する高速乾燥性のインクを使用するもの（特許文献１）がある。また、高速乾燥性のインクを使用した場合に生じる長時間稼動時の吐出信頼性低下を避けるため、媒体に前処理液（プライマー）を付与して表面改質した後印刷を行うもの（特許文献２）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０５‐０２５４１７号公報
【特許文献２】特開２０１０‐０５２２８４号公報
【特許文献３】特開２００９‐２５６８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、既にコーティングがなされた媒体に更に表面改質処理液である前処理液を付与した場合、元のコーティング材料と前処理液の不整合などによって、媒体に接触する搬送ローラなどの接触部材に、粘着性を有する異物が徐々に堆積するパイリング現象が発生することがある。
【０００６】
パイリング現象が発生して接触部材から異物が媒体上に転移した場合には印刷品質が低下することになる。
【０００７】
ところが、パイリング現象の発生要因や制御因子が良く分かっていないことに加え、装置の稼働開始からパイリングが顕在化するまでの時間も、媒体の種類や装置の稼働状況によって媒体の走行距離にして数十ｋｍから百数十ｋｍと大きく変化してしまうため、対応が非常に困難であるという課題がある。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、パイリングの発生を可及的に抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体を吐出する装置は、
媒体に対して処理液を付与する手段と、
前記媒体に付与された前記処理液を乾燥させる乾燥手段と、
前記処理液が付与された前記媒体に対して色材を含む液体を付与する手段と、
前記処理液の付与量を、前記乾燥手段による乾燥後の前記媒体のナノインデンテーション法による表面硬さが０．０７ＧＰａ以上となる量に制御する手段と、を備えている
構成とした。
【００１０】
本発明によれば、パイリングの発生を可及的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る液体を吐出する装置の一例の概略説明図である。
【図２】前処理手段の説明図である。
【図３】制御手段のブロック説明図である。
【図４】同制御手段を構成する上位装置のブロック説明図である。
【図５】同制御手段を構成する出力制御装置のブロック説明図である。
【図６】ナノインデンテーション法による硬さの測定の説明に供する説明図である。
【図７】同じく典型的な荷重−変位曲線の説明図である。
【図８】同じく媒体の表面プロファイルの一例の説明図である。
【図９】同じくナノインデンテーション法による計測結果の一例の説明図である。
【図１０】前処理液の付与量と乾燥強度に対する媒体の表面硬さの関係の説明に供する説明図である。
【図１１】制御手段による制御の一例の説明に供するフロー図である。
【図１２】硬度とパイリング重量の関係を示す図である。
【図１３】弾性率とパイリング重量の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図１を参照して説明する。図１は同装置の概略説明図である。
【００１３】
この装置は、連続媒体（以下、単に「媒体」という。）１０を搬入する搬入手段１と、搬入手段１から搬入された媒体１０に対して前処理液を付与する前処理手段２と、媒体１０に付与された前処理液を乾燥させる前処理液付与後乾燥手段３とを備えている。
【００１４】
そして、前処理液付与後乾燥手段３を通過した媒体１０を印刷手段５に案内搬送する案内搬送手段４と、媒体１０に対して色材を含む液体を吐出して画像を形成する印刷を行う印刷手段５と、媒体１０を乾燥する乾燥手段７と、媒体１０を排出する排出手段９を備えている。
【００１５】
媒体１０としては、基体の表面に少なくとも水溶性樹脂を含む表面改質処理層を成膜したものを使用している。
【００１６】
媒体１０は搬入手段１の元巻きローラ１１から送り出され、搬入手段１、前処理手段２、前処理液付与後乾燥手段３、案内搬送手段４、乾燥手段７、排出手段９の各ローラによって案内、搬送されて、排出手段９の巻取りローラ９１にて巻き取られる。
【００１７】
この媒体１０は、前処理手段２の前処理液付与部２０によって前処理液が塗布によって付与された後、前処理液付与後乾燥手段３で前処理液が乾燥されて印刷手段５に至り、搬送ガイド部材５９上を液体吐出ユニット５０及び後処理液吐出ユニット５５に対向して搬送される。
【００１８】
そして、液体吐出ユニット５０から吐出される液体によって媒体１０上に所要の画像が形成される。また、必要に応じて、後処理液吐出ユニット５５から吐出される後処理液で後処理が行われる。
【００１９】
ここで、液体吐出ユニット５０には、例えば、媒体搬送方向上流側から、４色分のフルライン型ヘッドユニット５１Ｋ、５１Ｃ、５１Ｍ、５１Ｙ（以下、色の区別しないときは「ヘッドユニット５１」という。）が配置されている。
【００２０】
各ヘッドユニット５１は、色材を含む液体を吐出する手段であり、それぞれ、搬送される媒体１０に対してブラックＫ，シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの液体を吐出する。なお、色の種類及び数はこれに限るものではない。
【００２１】
次に、前処理手段について図２を参照して説明する。図２は同前処理手段の説明図である。
【００２２】
この前処理手段２の前処理液付与部２０は、搬入手段１によって前処理手段２内に搬入（搬送）された媒体１０の表面に、貯留している前処理液２７を塗布する。
【００２３】
具体的には、前処理液付与部２０は、先ず、攪拌（供給）ローラ２１及び薄膜化（移送）ローラ２２によって、前処理液２７を塗布ローラ２３の表面に薄膜状に転写（転移）する。
【００２４】
次に、前処理液付与部２０は、塗布ローラ２３を回転するプラテンローラ２４に押し付け、塗布ローラ２３を回転する。このとき、前処理液付与部２０は、塗布ローラ２３とプラテンローラ２４との間隙に媒体１０が搬送されることで、媒体１０の表面に前処理液２７を塗布する。
【００２５】
また、前処理液付与部２０は、圧力調整装置２５を用いて、前処理液２７を塗布するときのニップ圧（塗布ローラ２３とプラテンローラ２４とが接触する位置に作用する圧力）を制御する。
【００２６】
これにより、前処理液付与部２０は、圧力調整装置２５を用いてニップ圧を変えることで、前処理液２７の付与量（塗布量、膜厚、液量、付着量、乾燥付着量など）を制御（変化）することができる。
【００２７】
なお、塗布ローラ２３及びプラテンローラ２４の回転速度を変えることで、前処理液２７の付与量を制御（変化）することもできる。
【００２８】
次に、前処理液の一例について説明する。
【００２９】
前処理液は、水分散性着色剤粒子同士を凝集させる成分、水溶性有機溶剤、浸透剤、界面活性剤、及び水を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。 
【００３０】
−水分散性着色剤粒子同士を凝集させる成分−
水分散性着色剤粒子同士を凝集させる成分として水溶性脂肪族系有機酸を含有する。
ここで、凝集するとは水分散性着色剤粒子同士が吸着集合する意味であり、粒度分布測定装置により確認することができる。
【００３１】
この前処理液に、水溶性脂肪族系有機酸等のイオン性物質を加えると、水分散性着色剤の表面電荷にイオンが吸着することで表面電荷が中和されるので、分子間力による凝集作用が増強されて凝集させることができる。
【００３２】
前記凝集を確認する方法としては、水分散性着色剤の濃度が５質量％のインクジェット用インク５μＬを前処理液３０ｍＬ加えたときに、瞬時に着色剤が凝集するかを確認する方法が挙げられる。 
【００３３】
−水溶性有機溶剤−
水溶性有機溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，３−プロパンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−へキサンジオール、グリセリン、１，２，６−へキサントリオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，３−ブタントリオール、ペトリオール等の多価アルコール類；エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類；エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエ−テル類；Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−ヒドロキシエチル−２−ピロリドン、２−ピロリドン、１，３−ジメチルイミダゾリジノン、ε−カプロラクタム等の含窒素複素環化合物；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等のアミド類；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、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等のアミン類；ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物類；プロピレンカーボネート、炭酸エチレン、γ−ブチロラクトンなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３４】
水溶性有機溶剤の含有量は、前処理液全量に対して、５質量％〜８０質量％が好ましく、１０質量％〜２０質量％がより好ましい。
【００３５】
−浸透剤−
浸透剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノアリルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールクロロフェニルエーテル等の多価アルコールのアルキル及びアリールエーテル類；エタノール、２−プロパノール等の低級アルコール類などが挙げられる。 これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３６】
浸透剤の含有量は、前処理液全量に対して、０．１質量％〜２０質量％が好ましく、０．５質量％〜１０質量％がより好ましい。
【００３７】
−界面活性剤−
界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などが挙げられる。
【００３８】
界面活性剤の含有量は、前処理液全量に対して、０．０１質量％〜３．０質量％が好ましく、０．５質量％〜２質量％がより好ましい。含有量が、０．０１質量％未満であると、界面活性剤を添加した効果が得られないことがあり、３．０質量％を超えると、媒体への浸透性が必要以上に高くなり、画像濃度の低下や裏抜けが発生することがある。 
【００３９】
−その他の成分−
その他の成分としては、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、防腐防黴剤、防錆剤、ｐＨ調整剤などが挙げられる。
【００４０】
防腐防黴剤としては、例えば、デヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、２−ピリジンチオール−１−オキサイドナトリウム、イソチアゾリン系化合物、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウムなどが挙げられる。
【００４１】
防腐防黴剤の含有量は、前記前処理液全量に対して、０．０１質量％〜３．０質量％が好ましく、０．５質量％〜２質量％がより好ましい。
【００４２】
防錆剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオジグリコール酸アンモン、ジイソプロピルアンモニウムニトライト、四硝酸ペンタエリスリトール、ジシクロヘキシルアンモニウムニトライトなどが挙げられる。
【００４３】
防錆剤の含有量は、前記前処理液全量に対して、０．０１質量％〜３．０質量％が好ましく、０．５質量％〜２質量％がより好ましい。
【００４４】
ｐＨ調整剤としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属元素の水酸化物、水酸化アンモニウム、第４級アンモニウム水酸化物、第４級ホスホニウム水酸化物、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩、ジエタノールアミン、トリエタノ−ルアミン等のアミン類、硼酸、塩酸、硝酸、硫酸、酢酸などが挙げられる。
【００４５】
ｐＨ調整剤の含有量は、前記前処理液全量に対して、０．０１質量％〜３．０質量％が好ましく、０．５質量％〜２質量％がより好ましい。
【００４６】
次に、前処理液付与後乾燥手段３について前述した図１を参照して説明する。
【００４７】
前処理液付与後乾燥手段３は、ヒートローラ３１、３２を有している。
【００４８】
これにより、前処理液２７を塗布（付与）された媒体１０は搬送ローラによってヒートローラ３１、３２に搬送される。ヒートローラ３１、３２は５０℃〜１００℃の高温に熱せられており、前処理液２７を付与された媒体１０は、ヒートローラ３１、３２からの接触伝熱によって水分が蒸発して乾燥される。
【００４９】
次に、この装置の制御手段の概要について図３ないし図５を参照して説明する。図３は同制御手段のブロック説明図、図４は同制御手段を構成する上位装置のブロック説明図、図５は同制御手段を構成する出力制御装置のブロック説明図である。
【００５０】
制御部７００は、ホスト側から印刷ジョブデータを受信して処理し、出力制御装置５００に転送する上位装置６００と、上位装置６００から印刷画像データを受領して印刷に係わる制御を行う出力制御装置５００とで構成される。
【００５１】
上位装置６００は、処理時間を要するＲＩＰ（Ｒａｓｔｅｒ  Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）処理を行う。出力制御装置５００は印刷処理を行う。
【００５２】
上位装置６００は、ホスト装置から出力される印刷ジョブデータ（ジョブデータ、印刷データ）に基づいて、ＲＩＰ（Ｒａｓｔｅｒ  Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）処理を行う装置である。すなわち、上位装置６００は、印刷ジョブデータに基づいて、各色に対応するビットマップデータである印刷画像データを作成する。
【００５３】
また、上位装置６００は、印刷ジョブデータ及びホスト装置の情報などに基づいて、印刷動作を制御するためのデータである制御情報データを作成する。ここで、制御情報データとは、印刷条件（印刷形態、印刷種別、給排紙情報、印刷面順、印刷用紙サイズ、印刷画像データのデータサイズ、解像度、紙種情報、階調、色情報及び印刷を行うページ数の情報など）に関するデータを含む。
【００５４】
ここで、上位装置６００は、図４に示すように、ＣＰＵ６０１、ＲＯＭ６０２、ＲＡＭ６０３、ＨＤＤ６０４、外部Ｉ／Ｆ６０５、画像データ用Ｉ／Ｆ６０６、制御情報用Ｉ／Ｆ６０７などを有する。
【００５５】
そして、外部Ｉ／Ｆ６０５を介してホスト装置から印刷ジョブデータを受領して、ＹＭＣＫのビットマップデータを生成し、生成した各色のビットマップデータをＲＡＭ６０３に書き出し、各色のビットマップデータを圧縮して符号化し、ＨＤＤ６０４に一旦格納する。
【００５６】
その後、印刷動作が開始されるときに、各色のビットマップデータを復号化して一時的にＲＡＭ６０３に書き込み、各色のビットマップデータを読み出し、各色の印刷画像データとして、画像データ用Ｉ／Ｆ６０６を介して、出力制御装置５００側に転送する。
【００５７】
また、印刷動作の進行などに応じて、出力制御装置５００との間で、制御情報用Ｉ／Ｆ６０７を介して、制御情報データの送受信を行う。
【００５８】
出力制御装置５００は、図５に示すように、装置全体の制御を司るＣＰＵ５１１、ＲＯＭ５１２、ＲＡＭ５１３、Ｉ／Ｏななどを含むマイクロコンピュータ５０１Ａと、画像メモリと、通信インタフェースなどで構成した主制御部（システムコントローラ）５０１を備えている。
【００５９】
主制御部５０１は、上位装置６００から転送される印刷画像データ及び印刷情報データに基づいて媒体１０に画像を形成するために、印刷制御部５０２に印刷画像データを送出する。
【００６０】
印刷制御部５０２は、主制御部５０１から受領したが印刷画像データをシリアルデータで転送するとともに、この印刷用データの転送及び転送の確定などに必要な転送クロックやラッチ信号、制御信号などをヘッドドライバ５０３に出力する。
【００６１】
また、印刷制御部５０２は、内部ＲＯＭに格納されている共通駆動波形のパターンデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器及び電圧増幅器、電流増幅器等で構成される駆動波形生成部を含み、１の駆動パルス或いは複数の駆動パルスで構成される駆動波形をヘッドドライバ５０３に対して出力する。
【００６２】
ヘッドドライバ５０３は、シリアルに入力される１つのヘッドユニット５１に相当する印刷画像データに基づいて印刷制御部５０２から与えられる駆動波形を構成する駆動パルスを選択して圧力発生手段に対して与えて液体を吐出させる。このとき、駆動波形を構成するパルスの一部又は全部或いはパルスを形成する波形要素の全部又は一部を選択することによって、例えば、大滴、中滴、小滴など、大きさの異なるドットを打ち分けることができる。
【００６３】
主制御部５０１は、モータドライバ５０４を介して、搬入手段１の元巻きローラ１１、搬入手段１、前処理手段２、前処理液付与後乾燥手段３、案内搬送手段４、乾燥手段７及び排出手段９の各ローラ、排出手段９の巻取りローラ９１などの各ローラ類５１０を駆動するモータ群５０５を駆動制御する。なお、駆動力はすべてのローラに与える必要はない。
【００６４】
主制御部５０１は、前処理液付与制御部５２１に対して前処理液２７の付与量（塗布量）の情報を与える。前処理液付与制御部５２１は、受領した付与量で前処理液２７が付与されるように前処理液付与部２０の圧力調整装置２５による加圧力を変化させる。
【００６５】
主制御部５０１は、前処理液付与後乾燥制御部５３１に対して前処理液２７が付与された媒体１０の乾燥温度の情報を与える。前処理液付与後乾燥制御部５３１は、受領した乾燥温度になるように前処理液付与後乾燥手段３のヒートローラ３１，３２の温度制御を行う。
【００６６】
主制御部５０１は、環境湿度を検出する湿度センサ５０８、その他各種センサからなるセンサ群５０６からの検出信号を入力し、また、操作部５０７との間で各種情報の入出力及び表示情報のやり取りを行う。
【００６７】
次に、パイリング現象の発生要因について説明する。
【００６８】
装置内でパイリングした異物を赤外分光法などで分析したところ、使用したコート紙のコート層成分であることが判明した。また、コート紙のコート層でバインダーとして用いられる澱粉成分が前処理液の溶剤によって可塑化され、粘着性を持った状態で搬送部材に付着していることも判明した。
【００６９】
このことより、コーティングが施された媒体に対して前処理液を付与して更に表面改質を行った場合に発生するパイリング現象は、前処理液中の水分や水溶性溶剤により既存のコート層（表面改質処理層）中のバインダー樹脂、特に澱粉やポリビニルアルコールなどの水溶性樹脂が軟化し、印刷が進むことで、媒体表面の顔料とともに磨耗（脱落）し、接触部材上に堆積するものであることが分かる。
【００７０】
ただし、実際の装置内で発生したパイリング物質の総重量から既存の表面改質処理層がどの程度磨耗したのか推算すると、表層の数十〜数百オングストロームが磨耗し堆積していると予測される結果であった。これは、磨耗量としては極めて微量であり、既存の表面改質処理層自体を分析して磨耗状態を定量化・予測するのは非常に困難である。
【００７１】
次に、本実施形態における前処理液の付与量の制御について説明する。
【００７２】
本実施形態においては、媒体１０に付与する処理液２７の付与量を、処理液２７が乾燥した後の媒体１０のナノインデンテーション法による表面硬さが０．０７ＧＰａ以上となる量としている。
【００７３】
この場合、処理液２７が乾燥した後の媒体１０のナノインデンテーション法による弾性率が４ＧＰａ以上となることが好ましい。
【００７４】
さらに、表面硬さ及び弾性率は、媒体１０の最表層から５００ｎｍの深さで測定した値であることが好ましい。
【００７５】
媒体１０の表面硬さはナノインデンテーション法により測定して求めている。この測定は、例えば、ナノインデンター（Ｈｙｓｉｔｒｏｎ社製ＴＩ  ９５０  ＴｒｉｂｏＩｎｄｅｎｔｅｒ）などを用いて行うことができる。
【００７６】
ここで、ナノインデンテーション法による硬さ及び弾性率の測定について図６を参照して説明する。図６はナノインデンテーション法により硬さ及び弾性率を測定する測定方法の一例の説明に供する模式的説明図である。
【００７７】
ナノインデンテーション法による硬さの測定は、微小なダイヤモンド圧子を薄層に押し込みながら荷重と押し込み深さ（変位量）の関係を測定し、測定値から塑性変形硬さを算出する方法である。
【００７８】
具体的には、図６に示すように、媒体１０は、基体１０Ａの表面に少なくとも水溶性樹脂を含む表面改質処理層としてのコート層１０Ｂを成膜したものであり、この媒体１０に対して前処理液２７を付与して乾燥することで、コート層２０Ｂ上に前処理液の層（前処理層という。）２７Ａが成膜されている。
【００７９】
そこで、トランスデューサー１３１と先端形状が正三角形のダイヤモンドＢｅｒｋｏｖｉｃｈ圧子１３２を用いて、μＮオーダーの荷重を加えながら、ナノメートルの精度で媒体１０の最表面の変位量を測定する。
【００８０】
このナノインデンテーション法により硬さ及び弾性率を測定したときに得られる典型的な荷重−変位曲線を図７に示している。
【００８１】
次に、図８を参照して硬さ（硬さ）の算出について説明する。図８は試料である媒体に圧子を接触させた負荷をかけたとき及び圧子を離間させて除荷したときの媒体の表面プロファイルを説明する説明図である。
【００８２】
ここで、媒体１０のナノインデンテーション法による表面硬さＨは、次の（１）式から求めることができる。
【００８３】
【数１】
0006763276.tif 000002
【００８４】
なお、（１）式において、Ｐｍａｘは、圧子に加えられた最大荷重であり、Ａはそのときの圧子と試料（媒体）間の接触射影面積である。
【００８５】
接触射影面積Ａは、図８におけるｈｃを用いて、次の（２）式で表すことができる。
【００８６】
【数２】
0006763276.tif 000003
【００８７】
ここで、ｈｃは、図８に示すように、接触点の周辺表面の弾性へこみにより、全体の押し込み深さｈより浅くなり、次の（３）式で表される。
【００８８】
【数３】
0006763276.tif 000004
【００８９】
ここで、ｈｓは、弾性によるへこみの量であり、圧子１３２の押し込み後の荷重曲線の勾配（図７の勾配Ｓ）と圧子の形状から、次の（４）式で表される。
【００９０】
【数４】
0006763276.tif 000005
【００９１】
ここで、εは圧子１３２の形状に関する定数で、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ圧子では０．７５である。
【００９２】
また、複合弾性率Ｅｒは、次の（５）から求められる。
【００９３】
【数５】
0006763276.tif 000006
【００９４】
このような測定装置を用いて硬さと弾性率を測定することができる。
【００９５】
測定条件は、次のとおりである。
測定機：（Ｈｙｓｉｔｒｏｎ社製ＴＩ ９５０ ＴｒｉｂｏＩｎｄｅｎｔｅｒ）
測定圧子：先端形状が正三角形のダイヤモンドＢｅｒｋｏｖｉｃｈ圧子
測定環境：２３℃、６０％ＲＨ
測定試料：1ｃｍ×1ｃｍの大きさに媒体を切断し、厚み２ｍｍのＳＵＳ板上に固定
押し込み速度：２０ｎｍ／ｓ
【００９６】
なお、測定は、各試料ともランダムに４点測定し、その平均値をナノインデンテーション法により測定した硬さ（硬度）、弾性率とした。 
【００９７】
従前から物質の表面硬さを測定する方法としては、ピッカース硬さ試験法をはじめとしてさまざまな方法があるが、いずれも加重が大きすぎたり、押し込み深さが深すぎるなどの問題がある。
【００９８】
特に、コート紙のように全体が柔らかい物質の表面硬さを正確に測るのはナノインデンテーション以外の方法では非常に困難である。また、パイリングはコート層の表面の数十から数百オングストロームの磨耗が長時間蓄積して発生すると考えられるため、メカニズムを理解するためにはごく最表面の物性のみを正確に測定する必要がある。
【００９９】
本発明が抑制しようとするパイリングの発生メカニズムは凝着摩耗現象であると捉えることができ、次のように考えることができる。
【０１００】
つまり、一般に硬いものと柔らかいものが接触して生じる凝着磨耗現象は、柔らかい物質の表面が固い物質の表面に融着したり、柔らかい物質がスカッフィング（引っかき）されたりして生じるとされる。
【０１０１】
ここで、硬い部材は装置内部の媒体の印字面（画像形成面）に接触してパイリングが発生する部材、すなわち、搬送ローラなどに代表される接触部材であり、柔らかい側は前処理液２７が付与され乾燥された後の媒体１０の表面となる。
【０１０２】
媒体１０の搬送経路に利用されるローラは研磨加工などが施されているものの、数μｍレベルの凹凸を有しており、媒体１０はミクロ的には凸部によって支持され、接触したときの摩耗の接触点として働く。
【０１０３】
摩耗理論に基づけば、このとき媒体１０の表面硬さが低いほど接触部材との接着結合性が増し、凸部の掘り起こしによるせん断応力が働いたときに摩耗粒子が発生しやすくなる。また、媒体１０の表面の粘性が高いほど、接触部材の凸部接触点による掘り起こしのときに発生するエネルギーが表面の塑性変形に費やされやすく、表面から摩耗粉が引きちぎられやすい。
【０１０４】
また、媒体１０の表面硬さや粘性だけでなく、接触する硬い側の部材の表面粗さも重要な因子となる。
【０１０５】
接触部材であるローラの凸部は、媒体１０と接触したときの摩耗の接触点として働くが、この凹凸が大きいほど、凸部が表面改質処理層表面に刺さるような働きをしやすく、摩耗現象が生じるときの表面の掘り起こし作用、すなわち、スカッフイングを助長することになる。
【０１０６】
媒体１０は弾性体であり、ミクロ的に見ると、搬送時には一定のテンション下で常にミクロな振動をしながら搬送されており、接触点は常に摩擦されるような動きをしているため、接触点周辺では常に凝着摩耗現象が発生し、媒体１０の表面改質処理層の最表面物性が摩耗現象、すなわち、パイリング現象の大きな要因となるのである。
【０１０７】
そこで、媒体１０の表面物性を本発明の範囲に制御することで、パイリングの発生を防ぐことができる。
【０１０８】
また、装置運転時のコート層表面物性が本発明の範囲に入らないものについては、数十キロや数百キロの実運転をしないでも、パイリングが発生する媒体や運転条件であると判断できる。また、この結果に基づいて、後述するような方法を用いて、パイリングが発生しない条件を設定して運用することも可能となるのである。
【０１０９】
一般にオフセット用紙のコート層（表面改質処理層）は、コート紙の種類によってさまざまであるが、Ａ２コートと呼ばれるグレードのものは、概ね１０μｍの厚みを持っている。パイリングが発生するコート紙も、パイリングが発生しないコート紙も、その厚みはほぼ同じである。
【０１１０】
一方、１００ｋｍ通紙したときに発生するパイリング量は、接触部材の面積２５ｃｍ２あたりで０．１ｇ近辺であった。装置内の接触部材（ローラ）の本数と通紙の幅から換算すると、表層の０．００１μｍ（＝１ｎｍ）が削れている計算になる。
【０１１１】
そこで、パイリングの発生有無を判断するために必要なコート層物性の測定深さについて検討を行った。
【０１１２】
図９はパイリングが発生しないコート紙と、１００ｋｍ走行を行うとパイリングが発生する用紙について、深さ５００ｎｍの部分でナノインデンテーション法により硬さを計測した結果である。
【０１１３】
この結果、パイリングが発生しないコート紙とパイリングが発生するコート紙とで、負荷曲線、除荷曲線に明瞭な違いがあることが判明した。
【０１１４】
コート紙のコート層に、過剰の前処理液を塗布して乾燥すると、通常塗布量の場合に比べてコート層の強度が低下してゆくこと、さらに、長時間乾燥を続けると、強度が通常の塗布量のものまで回復することも確認された。
【０１１５】
媒体のコート層の強度低下は前処理液の塗布と乾燥に伴って発生し、その塗布量（付与量）と乾燥強度に依存することが図１０に示すように判明している。
【０１１６】
したがって、前処理液の付与量を調整する（制御する）ことによって、パイリングの発生を抑制することができる。
【０１１７】
すなわち、媒体の表面硬さが低下した場合は、前処理液の付与量を少なくすることで、パイリングの発生を防ぐことが可能となる。
【０１１８】
また、乾燥強度を強くすることで、表面硬さを上げ、パイリングの発生を防ぐことも可能である。なお、乾燥強度とは、乾燥温度と乾燥時間で規定され値である。
【０１１９】
このとき、乾燥の強度の調節は、乾燥の温度を上げることや、通紙の線速を下げて、乾燥手段３の通過時間（乾燥時間）を長く取ることなどでも良い。
【０１２０】
次に、制御手段による制御の一例について図１１のフロー図を参照して説明する。
【０１２１】
ここでは、搬入手段１によって媒体１０を搬入し、前処理手段２によって媒体１０に対して前処理液２７を付与させ、前処理液付与後乾燥手段３によって前処理液２７を乾燥させる。
【０１２２】
その後、一旦装置を停止し、目的とする印刷（画像形成）を開始する前に、媒体１０の表面物性を測定して、物性値が所要の値である（判定ＯＫ）か否かを判別する。
【０１２３】
ここで、判定ＯＫであるときには、そのまま印刷手段５によって画像を形成し、画像が形成された媒体１０である被処理物を排出手段９に排出させる。
【０１２４】
一方、判定ＯＫでないときには、調整可能であるか否かを判別する。
【０１２５】
そして、調整可能であれば、前処理液付与後乾燥手段３のヒートローラ３１、３２の出力を調整し、あるいは、媒体１０の線速を変更して、前処理液２７を付与する処理に戻る。
【０１２６】
これに対し、調整可能でなければ、装置を停止し、警報を報知する。
【０１２７】
具体的には、目的とする印刷を開始する前に、テストチャートを印刷して、スキャナなどで読み取り、ヘッドシェーディング補正をかけて再度テストチャートを印刷、確認してから目的とする印刷を開始する。このとき、媒体１０（例えばコート紙）の硬さもチェックし、乾燥手段の温度を最適化してから目的とする印刷をスタートする。ここで、乾燥温度などのパラメーターを限界値まで設定してもコート層の固さ（硬度）が規定値以上にならない場合、警報を出してリスクを告知し、オペレーターに判断を委ねるようにしている。
【０１２８】
本実施形態では、使用する媒体１０の物性（例えば、紙材料物性、紙厚、坪量）を上位装置６００に入力することで、印刷を行ったときの浸透性などが算出され、最適な前処理液の付与量が算出される。そして、この算出された前処理液付与量の情報は、上位装置６００から制御情報（印刷情報データ）として出力制御装置５００の主制御部５０１に与えられる。
【０１２９】
主制御部５０１は、前処理液付与量の情報を前処理液付与制御部５２１に与えることで、前処理液付与制御部５２１は前処理液付与量を前処理液付与部２０のニップ圧に変換して圧力調整装置２５を当該ニップ圧が得られるように調整制御する。
【０１３０】
これにより、指定された付与量で前処理液付与部２０によって前処理液２７が媒体１０に付与される。このときの付与量は、前述したように、当該媒体１０を付与した前処理液２７が乾燥した後の媒体１０のナノインデンテーション法による表面硬さが０．０７ＧＰａ以上となる量である。
【０１３１】
これにより、パイリングの発生を可及的に抑制することができる。
【０１３２】
なお、前処理液の付与量は、予め媒体の種類ごとに主制御部５０１内あるいは出力制御装置５００内に含まれる記憶手段に格納保持しておき、媒体１０の種類が指定されることで、格納保持されている前処理液の付与量を読みだして、当該付与量になるように前処理液付与部２０を制御することもできる。
【０１３３】
また、予め媒体の種類ごとに浸透性に関する情報を主制御部５０１内あるいは出力制御装置５００内に含まれる記憶手段に格納保持しておき、媒体１０に種類が指定されることで、当該媒体の浸透性に関する情報を読み出し、その浸透性の数値から前処理液の付与量を算出するようにすることもできる。
【０１３４】
また、付与量は塗布ローラ２３の回転速度によって調整してもよい。この場合、前処理液付与制御部５２１は、前処理液付与部２０のプラテンローラ２４の回転速度を制御できる構成とし、前処理液付与制御部５２１は与えられた前処理液の付与量に関する情報に従ってプラテンローラ２４の回転速度を制御する。
【０１３５】
また、前処理液の付与量は浸透性に関する情報以外に、媒体上での液体の凝集性に関係する物性値であれば、他の物性に従って定めることもできる。
【０１３６】
このようにして、処理液の付与量を、処理液が乾燥した後の媒体のナノインデンテーション法による表面硬さが０．０７ＧＰａ以上となる量に制御している。
【０１３７】
したがって、本発明に係る媒体に処理液を付与する方法では、処理液が乾燥した後の媒体のナノインデンテーション法による表面硬さが０．０７ＧＰａ以上になる量の処理液を付与する。また、本発明に係る画像形成方法では、処理液が乾燥した後のナノインデンテーション法による表面硬さが０．０７ＧＰａ以上である媒体に対して液体を付与して画像を形成する。
【０１３８】
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。
【０１３９】
（調製例１）
＜前処理液の調製＞
下記の組成を一時間攪拌して均一に混合した。得られた混合液に対して合計１００質量％となるように残量の水を添加し、一時間撹拌した。次いで、平均孔径０．８μｍのセルロースアセテートメンブランフィルターにて加圧濾過し、粗大粒子を除去して、前処理液Ａ１を調製した。
【０１４０】
〔前処理液の組成〕
・１，３−ブタンジオール・・・１０質量％
・Ｌ−乳酸・・・１５質量％
・フッ素系界面活性剤（ポリフォックスＰＦ−１５１Ｎ、ダイキン工業社製）・・・０．０５質量％
・消泡剤（シリコーンＫＭ−７２Ｆ、信越シリコーン社製）・・・０．０５質量％
・２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオール・・・０．１質量％
・Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン・・・２３．４２質量％
・乳酸カルシウム・・・５質量％
・界面活性剤（ＲＦ−Ｏ−ポリオキシエチレンエーテル、ネオス社製、フタージェント２５１）・・・０．１質量％
・ポリエーテル変性シリコーン化合物（ＫＦ−６４３、信越化学工業社製）・・・１質量％
・防黴剤（１，２−ベンズイソチアゾリン−３−オン・ジプロピレングリコール２０％水溶液、アーチ・ケミカルズ・ジャパン社製、Ｐｒｏｘｅｌ ＧＸＬ）・・・０．０５質量％
・１，２，３−ベンゾトリアゾール・・・０．１質量％
・イオン交換水・・・残量
【０１４１】
（調製例２）
＜シアン顔料分散体の調製＞
機械式攪拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管、及び滴下ロートを備えた１Ｌフラスコ内を十分に窒素ガスで置換した後、スチレン１１．２ｇ、アクリル酸２．８ｇ、ラウリルメタクリレート１２．０ｇ、ポリエチレングリコールメタクリレート４．０ｇ、スチレンマクロマー（東亜合成株式会社製、商品名：ＡＳ−６）４．０ｇ、及びメルカプトエタノール０．４ｇを仕込み、６５℃に昇温した。
【０１４２】
次に、スチレン１００．８ｇ、アクリル酸２５．２ｇ、ラウリルメタクリレート１０８．０ｇ、ポリエチレングリコールメタクリレート３６．０ｇ、ヒドロキシエチルメタクリレート６０．０ｇ、スチレンマクロマー（東亜合成株式会社製、商品名：ＡＳ−６）３６．０ｇ、メルカプトエタノール３．６ｇ、アゾビスジメチルバレロニトリル２．４ｇ、及びメチルエチルケトン１８ｇの混合溶液を２．５時間かけてフラスコ内に滴下した。
【０１４３】
滴下終了後、アゾビスジメチルバレロニトリル０．８ｇ、及びメチルエチルケトン１８ｇの混合溶液を０．５時間かけてフラスコ内に滴下した。
【０１４４】
６５℃で１時間熟成した後、アゾビスジメチルバレロニトリル０．８ｇを添加し、更に１時間熟成した。 反応終了後、フラスコ内に、メチルエチルケトン３６４ｇを添加し、濃度が５０質量％のポリマー溶液８００ｇを得た。
【０１４５】
得られたポリマー溶液の一部を乾燥し、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー（標準：ポリスチレン、溶媒：テトラヒドロフラン）で測定したところ、重量平均分子量は１５，０００であった。
【０１４６】
次に、得られたポリマー溶液２８ｇ、銅フタロシアニン顔料２６ｇ、１ｍｏｌ／Ｌ水酸化カリウム水溶液１３．６ｇ、メチルエチルケトン２０ｇ、及びイオン交換水３０ｇを十分に攪拌した。
【０１４７】
その後、３本ロールミル（株式会社ノリタケカンパニー製、商品名：ＮＲ−８４Ａ）を用いて２０回混練した。得られたペーストをイオン交換水２００ｇに投入し、十分に攪拌した後、エバポレーターを用いてメチルエチルケトン及び水を留去し、固形分量が２０．０質量％のシアン顔料含有ポリマー微粒子分散体１６０ｇを得た。
【０１４８】
得られたシアン顔料含有ポリマー微粒子の体積平均粒子径をマイクロトラックＵＰＡ（マイクロトラッド社製）で測定したところ、体積平均平均粒子径は９８ｎｍであった。
【０１４９】
（調製例３）
＜マゼンタ顔料分散体の調製＞
前記シアン分散体の銅フタロシアニン顔料を、顔料ピグメントレッド１２２に変更した以外は、前記シアン分散体の作製と同様にして、マゼンタ顔料含有ポリマー微粒子分散体を得た。
【０１５０】
得られたマゼンタ顔料含有ポリマー微粒子の体積平均粒子径をマイクロトラックＵＰＡ（マイクロトラッド社製）で測定したところ、体積平均粒子径は１２４ｎｍであった。
【０１５１】
（調製例４）
＜イエロー顔料分散体の調製＞
前記シアン分散体の銅フタロシアニン顔料を、顔料ピグメントイエロー７４に変更した以外は、前記シアン分散体の作製と同様にして、イエロー顔料含有ポリマー微粒子分散体を得た。
【０１５２】
得られたイエロー顔料含有ポリマー微粒子の体積平均粒子径をマイクロトラックＵＰＡ（マイクロトラッド社製）で測定したところ、７８ｎｍであった。
【０１５３】
（調製例４）
＜ブラック顔料分散体の調製＞
前記シアン分散体の銅フタロシアニン顔料を、カーボンブラック（デグサ社製、ＦＷ１００）に変更した以外は、前記シアン分散体の作製と同様にして、ブラック顔料含有ポリマー微粒子分散体を得た。
【０１５４】
得られたブラック顔料含有ポリマー微粒子の体積平均粒子径をマイクロトラックＵＰＡ（マイクロトラッド社製）で測定したところ、１１０ｎｍであった。
【０１５５】
（製造例１〜４）
−インクの製造−
表１に示す１，３−ブタンジオール、グリセリン、アニオン系フッ素系界面活性剤（ＯＭＮＯＶＡ社製、ポリフォックスＰＦ−１５１Ｎ）、オクタンジオール及びその他の成分を混合し、一時間攪拌を行い均一に混合する。
【０１５６】
この混合液に対して、前記シアン、マゼンタ、イエロー、及びブラック顔料分散体をそれぞれ添加し、合計１００質量％となるように残量の水を添加し、一時間撹拌した。
【０１５７】
その後、平均孔径０．８μｍのセルロースアセテートメンブランフィルターにて加圧濾過し、粗大粒子を除去し、インク１〜４を作製した。
【０１５８】
【表１】
0006763276.tif 000007
【０１５９】
（実施例１〜５）
＜画像形成＞
表２に示すように、ロール状の紙に、前記前処理液Ａ１をローラ塗布方式により、前処理液の付与量を変えて前処理を行い、１００ｋｍの通紙試験を実施した。このときの乾燥条件は表２に示したとおりである。
【０１６０】
また、通紙を行うときのインクは表１のものを利用した。
【０１６１】
１００ｋｍ通紙後のローラ堆積物を計量した。その結果を表２に示している。
【０１６２】
【表２】
0006763276.tif 000008
【０１６３】
表２において、前処理は、前処理液を塗布したこと、及び、付着量は、前処理液の付着量を表す。
乾燥は、前処理液の乾燥度合いを示す。標準は８０℃３秒、強は１００℃５秒である。
テスト走行は、パイリング発生確認のためのメディア走行距離数を示す。
パイリング重量は、２５ｃｍ２あたりの接触部材上に堆積した異物の重量を計量したものである。
ローラＲａは、前処理液乾燥後に前処理液付与側の媒体面が接触するローラ表面のＲａを示す。
装置内パイリング重量は、すべての接触部材上に堆積した異物の重量をパイリング重量から計算したものである。
【０１６４】
パイリング量と硬度の関係を示した図１２から、処理液の付与量を、処理液が乾燥した後の媒体のナノインデンテーション法による表面硬さが０．０７ＧＰａ以上となる量に制御することで、パイリングを抑制することができることがわかる。
【０１６５】
パイリング量と弾性率の関係を示した図１３から、処理液が乾燥した後の媒体のナノインデンテーション法による弾性率が４ＧＰａ以上であることで、パイリングの発生を抑えることができる。また、表面硬さ及び弾性率は、処理液が付与された状態での媒体の最表面から５００ｎｍの深さで測定した値とすることが好ましい。
【０１６６】
また、実施例３などの結果から媒体１０の前処理液２７が塗布された面に接触する部材（ここではローラ）の表面粗さＲａが２μｍ以下であることが、パイリングの発生を抑える上で好ましい。
【符号の説明】
【０１６７】
２  前処理手段
３  前処理液付与後乾燥手段
５  印刷手段
１０  連続媒体
２０  前処理液付与部
２７  前処理液
５０  液体吐出ユニット
５００  出力制御装置
６００  上位装置
【図１】
0006763276.tif 000009
【図２】
0006763276.tif 000010
【図３】
0006763276.tif 000011
【図４】
0006763276.tif 000012
【図５】
0006763276.tif 000013
【図６】
0006763276.tif 000014
【図７】
0006763276.tif 000015
【図８】
0006763276.tif 000016
【図９】
0006763276.tif 000017
【図１０】
0006763276.tif 000018
【図１１】
0006763276.tif 000019
【図１２】
0006763276.tif 000020
【図１３】
0006763276.tif 000021