導電性材料及び中間転写体及び画像形成装置
【課題】画素単位で通電可能な導電性材料及びこれを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】導電性インクＩを吐出するノズル２１ａを有する記録ヘッド２１と、ノズル２１ａとの間に導電性インクＩからなる液柱を一時的に形成することによりインク画像を形成することが可能な表面に弾性層１２を有する導電性材料１１を含む中間転写体１０と、弾性層１２と導電性インクＩとの間に対して液柱に含まれる水分を電気分解可能な電圧を印加する電圧印加手段３０と、転写手段４０とを有する画像形成装置１００に用いられる導電性材料１１であって、弾性層１２の表面に対して５０μｍ以上３００μｍ以下の電極を用い、１０Ｖ以下の電圧を印加して抵抗率を間隔２ｍｍ以下の複数点で計測する測定装置によって計測された抵抗率が５０Ωｃｍ以下である。
【解決手段】導電性インクＩを吐出するノズル２１ａを有する記録ヘッド２１と、ノズル２１ａとの間に導電性インクＩからなる液柱を一時的に形成することによりインク画像を形成することが可能な表面に弾性層１２を有する導電性材料１１を含む中間転写体１０と、弾性層１２と導電性インクＩとの間に対して液柱に含まれる水分を電気分解可能な電圧を印加する電圧印加手段３０と、転写手段４０とを有する画像形成装置１００に用いられる導電性材料１１であって、弾性層１２の表面に対して５０μｍ以上３００μｍ以下の電極を用い、１０Ｖ以下の電圧を印加して抵抗率を間隔２ｍｍ以下の複数点で計測する測定装置によって計測された抵抗率が５０Ωｃｍ以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置の中間転写体に用いられる導電性材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ピエゾ方式に代表される可動アクチュエータ方式、サーマル方式に代表される加熱膜沸騰方式等によりノズルからインクを吐出する記録ヘッドを備えたインクジェット記録方式の画像形成装置が知られている。このような画像形成装置は、記録ヘッドから記録紙にインクを直接吐出する構成において、記録ヘッドと記録紙が近接するため紙粉や塵埃等がノズルに付着し易い。その結果、ノズルから吐出される液滴の飛翔方向が乱れたりノズルが閉塞したりして、画像品質や信頼性が低下する。また、ノズルからの吐出性を優先して粘度が小さいインクを使用することが一般的であるが、記録紙に着弾する際にインクの滲みが発生し易い。
【０００３】
このため、画像形成装置において顔料が水を含む溶媒中に分散されている導電性インクを吐出するノズルを有する記録ヘッドと、ノズルとの間に導電性インクからなる液柱を一時的に形成することによりインク画像を形成することが可能なカーボンナノチューブを含む弾性層が表面に形成されている中間転写体と、弾性層と導電性インクとの間に液柱に含まれる水が電気分解することが可能な電圧を印加する電圧印加手段と、中間転写体に形成されたインク画像を記録媒体に転写する転写手段を有する装置において、用いられているカーボンナノチューブを含む弾性層の抵抗率が均一であることが必要不可欠となる。
【０００４】
そこで、電極が１３．２ｍｍと画素に対して大きな電極を用いてその抵抗率を計測し、ばらつきの範囲を規定することにより画像形成装置に用いられる材料における抵抗率のばらつきを制御する技術が、例えば「特許文献１」に開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述の画像形成システムではインク像を形成する液柱の領域が１００μｍ未満であるため、従来の測定方法において選択した材料では抵抗率が均一なものが選ばれておらず、機能が不十分であるという問題がある。また「特許文献１」では最大抵抗率と最小抵抗率との対数（Ｌｏｇ抵抗最大／抵抗最小）が０．４未満であることを規定しているが、導電性インクの抵抗よりも低い抵抗領域で変化がある場合には「特許文献１」に記載された方法では規定することができず、例えば弾性材料の抵抗率が最大３Ωｃｍ、最小０．３Ωｃｍであった場合、Ｌｏｇ（抵抗最大／抵抗最小）は１となるが、インクの抵抗が（１Ｓ／ｍ）１００Ωｃｍを使用した場合、インクへの通電は十分に行われることとなる。
本発明は上述の問題点を解決し、画素単位で通電可能な導電性材料及びこれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、導電性インクを吐出するノズルを有する記録ヘッドと、前記ノズルとの間に前記導電性インクからなる液柱を一時的に形成することによりインク画像を形成することが可能な表面に弾性層を有する導電性材料を含む中間転写体と、前記弾性層と前記導電性インクとの間に対して前記液柱に含まれる水分を電気分解可能な電圧を印加する電圧印加手段と、前記中間転写体に形成されたインク画像を記録媒体に転写する転写手段とを有する画像形成装置に用いられる導電性材料であって、前記弾性層の表面に対して５０μｍ以上３００μｍ以下の電極を用い、１０Ｖ以下の電圧を印加して抵抗率を間隔２ｍｍ以下の複数点で計測する測定装置によって計測された抵抗率が５０Ωｃｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、分散剤により分散されている顔料が凝集しているため、記録紙が普通紙の場合でもフェザリングやブリーディングを抑制しながら高画像濃度で高画質のインク画像を高速で形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態を採用した画像形成装置の概略正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に用いられる記録ヘッドと中間転写ドラムとの部分拡大図である。
【図３】本発明の一実施形態に用いられるアニオン性分散剤により分散された顔料がプロトンを介して凝集した状態を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施形態においてインク画像が形成されるメカニズムを説明する概略図である。
【図５】本発明の一実施形態においてカソード及びアノードの間に形成される液柱を説明する概略図である。
【図６】本発明の一実施形態の一実施例において中間転写ドラムに形成される網点画像を説明する概略図である。
【図７】本発明の一実施形態の一実施例における判定結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態に用いられる画像形成装置の一例を示している。同図において、画像形成装置１００はインクジェットプリンタであり、外部から受信した画像情報に対応する画像信号に基づいて記録紙Ｓの片面にフルカラー画像を形成する。なお、本形態では記録紙Ｓの片面に画像を形成するものを示したが、記録紙Ｓの両面に画像を形成するものを用いてもよい。記録紙Ｓとしてはシート状のものであれば何でもよく、一般にコピーに用いられる普通紙、カード、ハガキ等の厚紙、封筒等の他、ＯＨＰシート等の紙以外のものであってもよい。
【００１０】
画像形成装置１００は、中間転写体である中間転写ドラム１０の周囲に、導電性インクを吐出して中間転写ドラム１０にインク画像を形成する吐出装置２０、電圧印加手段である電源３０、中間転写ドラム１０に形成されたインク画像を記録紙Ｓに転写する転写手段としての転写ローラ４０、インク画像が転写された中間転写ドラム１０をクリーニングするクリーニングブレード５０、記録紙Ｓを搬送する搬送ユニット６０、及びＣＰＵ、メモリ等を有する図示しない制御部を有している。
【００１１】
中間転写ドラム１０は、図２に示すように導電性材料からなる導電性基体１１上に弾性層１２を有しており、モータ等の図示しない駆動手段によって図１に矢印Ａ１で示す時計回り方向に回転駆動される。導電性基体１１としては特に限定されず、アルミニウム、アルミ合金、銅、ステンレス等の金属が挙げられる。また、導電性基体１１に代えて絶縁性基体を用いてもよい。
【００１２】
弾性層１２は、弾性体中にカーボンナノチューブが分散されている。これにより弾性層１２は導電性に優れるため、弾性層１２の近傍で後述する液柱に含まれる水を電気分解することができる。また弾性層１２は、インク画像に対する離型性に優れるため転写性が優れている。弾性体としては特に限定されず、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ニトリルブタジエンゴム等が挙げられる。また弾性体の硬度は６０°以下が好ましく、６０°を超えると転写性が低下する場合がある。またカーボンナノチューブは単層であっても多層であってもよい。
【００１３】
弾性層１２の抵抗率は通常、ロレスタ、ＪＩＳ Ｃ２１２３、ＪＩＳ Ｋ６２４９等で測定される値では５０Ωｃｍ以下であることが望ましいとされていたが、通電と電気分解が画素単位で液柱を形成して行われるため、従来の方法で測定された抵抗率の材料では不十分であった。なぜなら、ロレスタやＪＩＳの測定端子が５０〜１００μｍの画素単位に対して大きく、平均化された値が測定されていたためである。
【００１４】
本発明で望ましい抵抗率が均質な弾性体は、５０〜３００μｍの電極であって２ｍｍ間隔で測定された値が５０Ωｃｍ以下であることが望ましい。電極が３００μｍよりも大きいと画素に対して大きくなりすぎるために通電しない欠損箇所を平均化してしまうことがあり、また電極が５０μｍよりも小さいと弾性体に刺さり損傷してしまう場合がある。さらに測定間隔が１ｍｍ以下において抵抗率が５０Ωｃｍ以下であることが好ましいが、これはより精密に測定を行うことで均一な抵抗率であることが認識でき、カーボンナノチューブによる抵抗率の分布状態がより明確となるためである。また２ｍｍよりも広い間隔で測定を行った場合は、カーボンナノチューブの分散ばらつきによる抵抗変化と材料の厚み精度ばらつきによる抵抗変化との区別が付き難くなる。
【００１５】
さらに電極が液柱であって測定間隔が０．１ｍｍ以下の場合には、カーボンナノチューブの分散ばらつきによる通電変化と弾性体の厚み精度ばらつきによる通電変化とを管理することができ、抵抗の均一な弾性材料を選択できると共に、０．１ｍｍ間隔の測定点を互いに比較することで大きく通電量が変化する箇所のない材料を選択することができる。また電極が液体であるため、転写体に対して一定の距離に置かれた場合に弾性体の厚みによって液体電極の距離が変わり液体電極の抵抗も変化することから、厚みのばらつきが少ない材料を選定することができる。これは、インクの抵抗率が１００Ωｃｍ以下であれば通電量が２５％以上変動してもシステム上成立するためである。インクの抵抗率は５０Ωｃｍ以下が安定的であるが、通電量の変動としては５０％変動したときに１００Ωｃｍとなりシステムが不安定となるため、通電量の変動は５０％まで可能であるが安全を見ると２５％までが可能である。なお、中間転写ドラム１０に代えて、弾性層１２を有する無端ベルトまたはシート等を用いてもよい。
【００１６】
吐出装置２０は、イエロ、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の導電性インクを吐出する記録ヘッド２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋが、図１において紙面垂直方向に複数個並設されている固定式のフルライン型である。各記録ヘッド２１は、中間転写ドラム１０の外周面と対向する位置に矢印Ａ１方向の上流側から順次設けられている。このとき、制御部はイエロ、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像領域が中間転写ドラム１０上で重なるように、矢印Ａ１方向の上流側から下流側に向けて、タイミングをすらして各色の導電性インクを吐出するように、各記録ヘッド２１を制御する。
【００１７】
吐出装置２０は、各記録ヘッド２１に供給される各色の導電性インクを収容するインクカートリッジ２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋと、各インクカートリッジ２２に収容された各色の導電性インクを移送する図示しないポンプと、図示しないポンプにより移送された各色の導電性インクを各記録ヘッド２１に分配して供給する図示しない供給タンクとを有している。なお各インクカートリッジ２２と図示しない供給タンクとの間は図示しないポンプを介して図示しないパイプで接続されており、図示しない供給タンクと各記録ヘッド２１との間は他の図示しないパイプで接続されている。また各インクカートリッジ２２は、導電性インクが少なくなったときまたはなくなったときに交換できるよう、またメンテナンスを容易化するために着脱可能に構成されている。
【００１８】
さらに吐出装置２０は、図示しない供給タンク内の導電性インク量を検知する図示しないセンサを有しており、このセンサが供給タンク内の導電性インク量が所定量未満であることを検出すると、制御部は供給タンク内の導電性インク量が所定量以上となるまでポンプを駆動し、各インクカートリッジ２２に収容されている導電性インクを供給タンクに移送する。また吐出装置２０は、各記録ヘッド２１を一体的に支持すると共に個々に独立して着脱可能なキャリッジ２３を有している。これにより各記録ヘッド２１は交換可能に構成されている。
【００１９】
記録ヘッド２１は、図２に示すように、ノズル２１ａが形成されている導電性のノズル板２１ｂ、各ノズル２１ａに対応したインク室２１ｃ及び図示しないインク吐出手段を有している。ノズル板２１ｂには複数のノズル２１ａが形成されており、各記録ヘッド２１は単数のノズル２１ａを有している。すなわち複数の記録ヘッド２１がノズル板２１ｂを共有している。インク室２１ｃには図示しない供給タンクを用いて供給された導電性インクＩが充填されている。インク吐出手段は圧電素子を有しており、圧電素子に印加される電圧パルスに応じてノズル２１ａから導電性インクＩが吐出される。ノズル板２１ｂはカソードとして機能し、ノズル板２１ｂを構成する材料は特に限定されず、金属やカーボン等が挙げられる。
【００２０】
図２に示す構成において、中間転写ドラム１０とノズル板２１ｂとのギャップは５０〜２００μｍであることが好ましい。ギャップが５０μｍ未満であると回転する中間転写ドラム１０とノズル板２１ｂとのギャップを維持することが困難となることがあり、ギャップが２００μｍを超えるとノズル２１ａと中間転写ドラム１０との間に液柱を形成し難くなる場合がある。なお、導電性のノズル板２１ｂに代えて導電性インクＩと接触する内面のみが導電処理されている絶縁性のノズル板を用いてもよく、また導電性インクＩと接触する内面のみが絶縁処理されている導電性のノズル板や、絶縁層及び導電層が積層されているノズル板を用いてもよい。このとき導電性インクＩと接触する面を絶縁性とすることにより、電気分解による気泡の発生を抑制することができる。
【００２１】
上述の構成において、各記録ヘッド２１はピエゾ方式等の形状変形素子方式であってもよく、サーマル方式等の加熱ヒータ方式等の他の方式であってもよい。また吐出装置２０は、中間転写ドラム１０の表面が移動する方向に対して垂直な方向（主走査方向）に記録ヘッドが移動するシャトル型であってもよく、このときの記録ヘッドの数は複数であってもよい。さらに、各記録ヘッド２１に対応する中間転写ドラム１０及び転写ローラ４０をそれぞれ４個ずつ設ける構成としてもよい。
【００２２】
導電性インクＩは、アニオン性分散剤により顔料が水を含む溶媒中に分散されている。ここで顔料としては特に限定されず、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３１、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ４３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ１２、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ１３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ１４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ１５、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ１７、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ７４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ９３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ９４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ１２８、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ１３８、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ１５１、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ１５５、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ１８０、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ１８５等のオレンジまたはイエロ用の顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド３、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド６、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド７、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１５、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１６、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド４８：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５３：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５７：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２３、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１３９、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１４４、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１４９、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１６６、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７７、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７８、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２２２等のレッドまたはマゼンタ用の顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：２、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１６、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー６０、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７等のグリーンまたはシアン用の顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック６、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック７等のブラック用の顔料が挙げられる。
【００２３】
導電性インクＩ中の顔料の含有量は、通常０．１〜４０質量％であり、１〜３０質量％が好ましく、２〜２０質量％がさらに好ましい。アニオン性分散剤としては特に限定されないが、脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン（商標名）縮合物、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エスエル塩等が挙げられ、これ等を２種以上併用してもよい。
【００２４】
導電性インクＩは、転写性の点からカルボキシル基、スルホン酸基、ホスホン酸基等の酸性基を有する樹脂を、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の塩基を用いて中和することにより得られるアニオン性基を有する樹脂をさらに含むことが好ましい。酸性基を有する樹脂としては特に限定されず、ポリアクリル酸、ポリアミド、ポリビニルアルコール等が挙げられ、これ等を２種以上併用してもよい。導電性インクＩ中のアニオン性基を有する樹脂の含有量は、通常０．５〜１０質量％であり、０．５〜５質量％が好ましい。
【００２５】
導電性インクＩは水に可溶な溶媒をさらに含んでいてもよい。水に可溶な溶媒としては特に限定されず、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリエチレングリコール、１，５−ペンタンジオール、１，２，６−ヘキサントリオール、グリセリン等の多価アルコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル、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、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジグリセリンのエチレンオキサイド付加物等の多価アルコール誘導体、ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、シクロヘキシルピロリドン、トリエタノールアミン等の含窒素溶媒、エタノール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、ベンジルアルコール等のアルコール類、チオジエタノール、チオジグリセロール、スルフォラン、ジメチルスルホキシド等の含硫黄溶媒、炭酸プロピレン、炭酸エチレン等の炭酸アルキレンが挙げられ、これ等を２種以上併用してもよい。導電性インクＩは、保存安定性の面からアルカリ性であることが好ましい。
【００２６】
図２に示すように、電源３０はノズル板２１ｂと導電性基体１１との間に接続されており、制御部は導電性インクＩと弾性層１２との間に所定のタイミングで所定の電圧が印加されるように電源３０の作動を制御する。このため、ノズル２１ａと弾性層１２との間に導電性インクＩからなる液柱を一時的に形成することにより液柱に含まれる水を電気分解することができ、この結果、中間転写ドラム１０にインク画像を形成することができる。このときアノードとして機能する弾性層１２の表面で、液柱に含まれる水が酸化してプロトン（Ｈ＋）が生成されるため、図３に示すようにアニオン性分散剤Ｄにより分散されている顔料Ｐを、プロトンを介して凝集させることができる。これにより、隣接するドット間における滲みの発生を抑制することができ、高精細な画像を形成することができる。また、ノズル２１ａの目詰まりを抑制することができる。なお制御部は、圧電素子に印加する電圧パルスのピーク電圧とパルス幅とを変化させることにより、液柱の形成時間を制御する。
【００２７】
図４は、インク画像が形成されるメカニズムを説明する図である。同図において、ノズル２１ａにはインク室２１ｃに充填された導電性インクＩのメニスカスが形成されており、電源３０には所定の電圧が印加されている（図４（ａ）参照）。次に、圧電素子に電圧パルスが印加されることにより導電性インクＩがノズル２１ａから吐出され、ノズル２１ａと弾性層１２との間に導電性インクＩからなる液柱が一時的に形成される（図４（ｂ）参照）。このとき、ノズル板２１ｂ及び弾性層１２はそれぞれカソード及びアノードとして機能し、ノズル板２１ｂ及び弾性層１２の表面でそれぞれ反応式４Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→２Ｈ２＋４ＯＨ−で示される電極反応及び反応式２Ｈ２Ｏ→４Ｈ＋＋Ｏ２＋４ｅ−で示される電極反応が起こり、液柱に含まれる水が電気分解される。さらに液柱が分断されて中間転写ドラム１０にインク画像Ｉ’が形成される（図４（ｃ）参照）。
【００２８】
ここで、図５を用いカソード及びアノードの間に形成される液柱について説明する。液柱Ｂの内部では、カチオン及びアニオンはそれぞれカソードＣ及びアノードＡの近傍に移動する。その結果、カソードＣ及びアノードＡの表面にそれぞれ電気二重層ＥＣ及びＥＡが形成されるが、電気二重層ＥＣ及びＥＡの充電速度は液柱Ｂの抵抗ＲＢ、導電性インクＩに含まれるイオンの濃度でほぼ決定される。このとき電気二重層ＥＡの電圧が数Ｖに達すると、水が電気分解してファラデー電流が流れる。その結果、アノードＡの表面では水が酸化してプロトンが生成し、アニオン性分散剤により分散されている顔料及びアニオン性基を有する樹脂が凝集する。一方、電気二重層ＥＣの容量ＣＥＣは、電気二重層ＥＡの容量ＣＥＡよりも十分に大きいため、カソードＣの表面では水が還元し難い。これは、カソードＣとしての導電性インクＩが接触するノズル板２１ｂの面積は、アノードＡとしての液柱が接触する弾性層１２の面積よりも十分に大きいためである。
【００２９】
なお制御部は、プロトンの生成量すなわち液柱を形成する時間、電源３０に印加する電圧を変化させることにより顔料の凝集の度合いを制御することができる。また、水が酸化してプロトンが生成される際に酸素も発生するが、微量であることに加えて水に溶解すると考えられるため、インク画像Ｉ’の形成を阻害しない。
【００３０】
液柱が形成されてから分断されるまでの時間は、通常数マイクロ秒〜数十マイクロ秒であり、導電性インクＩの導電率は通常数十ｍＳ／ｍ〜３Ｓ／ｍである。このため中間転写ドラム１０にインク画像Ｉ’を形成するためには、電源３０の電圧は水の理論分解電圧である１．２３Ｖや一般的な水の電気分解の条件である数Ｖ〜十数Ｖでは不十分であり、数十Ｖ〜数百Ｖであることが好ましい。
【００３１】
インクの粘度や添加される電解質の量から、多くとも３Ｓ／ｍまでが実使用可能な導電率であるがそのときの抵抗率は３３Ωｃｍとなるため、最も抵抗率の低いインクのときであって３３Ωｃｍ以下の弾性層を用いればよく、通常１Ｓ／ｍのインクを用いた場合は１００Ωｃｍとなるため、１００Ωｃｍ以下の弾性層であれば本システムの画像形成が成立する。カーボンナノチューブを均一に分散できる最低量を添加したときの弾性層の抵抗率は５０Ωｃｍと考えられるため、本発明で均一な抵抗率が規定できる弾性層は５０Ωｃｍ以下であることが望ましい。なお、アニオン性分散剤により分散されている顔料をアノードとして機能する弾性層１２の表面で生成したプロトンを介して凝集させる代わりに、カチオン性分散剤により分散されている顔料をカソードとして機能する弾性層の表面で生成した水酸化物イオンを介して凝集させてもよい。
【００３２】
転写ローラ４０は、図１において矢印Ａ２の向きに従動回転し、中間転写ドラム１０との間に搬送された記録紙Ｓにインク画像を転写する。なお、転写ローラ４０はヒータを内蔵してもよい。また、記録紙Ｓに転写されたインク画像を定着させるために定着ローラをさらに設けてもよい。
【００３３】
クリーニングブレード５０は、インク画像を記録紙Ｓに転写した後の中間転写ドラム１０をクリーニングし、カウンタ方式で中間転写ドラム１０に当接する。これにより、インク画像を繰り返し形成してもオフセットによる地肌汚れを抑制することができ、インク画像を良好に形成することができる。クリーニングブレード５０を形成する材料は特に限定されず、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ニトリルブタジエンゴム等の弾性体が挙げられる。なお、クリーニングブレード５０に代えて、またはクリーニングブレード５０と共に、クリーニングローラを設けてもよい。
【００３４】
搬送ユニット６０は、記録紙Ｓを多数枚積載することが可能な給紙トレイ６１と、多数枚積載された記録紙Ｓのうち最上位の記録紙Ｓのみを中間転写ドラム１０と転写ローラ４０との間に給紙する給紙ローラ６２と、給紙トレイ６１及び給紙ローラ６２を支持した筐体６３と、給紙ローラ６２により給紙された記録紙Ｓを案内する案内板６４と、案内板６４により案内された記録紙Ｓが排紙される排紙トレイ６５とを有している。給紙ローラ６２はモータ等の図示しない駆動手段により図１に示す矢印Ａ３の向きに回転駆動され、制御部は記録紙Ｓにインク画像が転写されるように駆動手段の回転駆動を制御する。
【００３５】
画像形成装置１００を用いて記録紙Ｓに形成されたインク画像は、アニオン性分散剤により分散されている顔料が凝集しているため、記録紙Ｓが普通紙の場合でもフェザリングやブリーディングを抑制しながら高画像濃度で高画質のインク画像を高速で形成することができる。本発明が適用可能な画像形成装置は、複写機、ファクシミリの単体、これ等の複合機、これ等に関するモノクロ機等の複合機、電気回路の形成に用いられる画像形成装置、バイオテクノロジ分野において用いられる画像形成装置であってもよい。
【００３６】
「実施例」
（導電性インクの調製）
ケッチェンブラックＥＣ−６００ＪＤ（ケッチェン・ブラック・インターナショナル社製）４質量％、ポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホン酸ナトリウム２質量％、尿素１５質量％、グリセリン５質量％、２−ピロリドン０．５質量％、１，２−オクタンジオール０．５質量％、硝酸テトラメチルアンモニウム１５質量％、２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオール０．１質量％及び蒸留水（残余）からなる混合液を調製した後、平均孔径が０．８μｍのメンブレンフィルタを用いて加圧濾過し、ブラックの導電性インクを得た。
ケッチェンブラックＥＣ−６００ＪＤに代えてピグメントイエロ１５２を用いてイエロの導電性インクを得た。
ケッチェンブラックＥＣ−６００ＪＤに代えてピグメントブルー１５を用いてシアンの導電性インクを得た。
ケッチェンブラックＥＣ−６００ＪＤに代えてピグメントレッド８３を用いてマゼンタの導電性インクを得た。
【００３７】
（実施例１）
カーボンナノチューブが１．５％添加されているサンプルＧに対してロレスタで測定した抵抗率の値が５Ωｃｍであった。この弾性体に対して３００μｍ電極にて５Ｖの電圧をかけ２ｍｍ間隔で１００点測定を行ったところ、抵抗率の最大値は２０Ωｃｍであった。さらに０．５ｍｍ間隔で測定を行ったところ、最大値３０Ωｃｍの箇所があった。さらに液柱で０．１ｍｍ間隔で測定したときの通電量変化は１０％未満であった。
【００３８】
吐出装置２０として、インクジェットプリンタＩＰＳｉＯ ＣＸ５０００（株式会社リコー製）の吐出装置を有する画像形成装置１００を用いてインク画像を形成した。中間転写ドラム１０は、図示しないモータにより外周の線速が１００ｍｍ／秒で図１において矢印Ａ１の向きに回転駆動される。各記録ヘッド２１は金属製のノズル板２１ｂを有し、インク室２１ｃにはそれぞれイエロ、シアン、マゼンタ、ブラックの導電性インクが充填されている。このとき、ノズル板２１ｂと導電性基体１１との間に１２０Ｖの電源３０が接続されている。中間転写ドラム１０の弾性層１２と各記録ヘッド２１のノズル板２１ｂとのギャップは１００μｍである。転写ローラ４０は金属製の芯金に厚さが１ｍｍのゴム層を有している。クリーニングブレード５０はフッ素ゴムにより形成されている。また記録紙Ｓとして、上質紙ＴＹＰＥ６２００（株式会社リコー製）を用いた。
【００３９】
以上のような画像形成装置１００を用い、弾性材料を転写体材料として画像形成を行ったときの画像の滲みを目視したところ、顔料の凝集により滲みが抑えられていた。作成した画像は、中間転写ドラム１０にドット径が５０μｍの孤立ドットからなる１００ｍｍ角のイエロの網点画像ＰＡ及びマゼンタの網点画像ＰＢを３５ｍｍ間隔で形成した（図６参照）。さらにドット径が５０μｍの孤立ドットからなる１００ｍｍ角のブラックのベタ画像を形成した。
【００４０】
（比較例１）
カーボンナノチューブが２．２％添加されているサンプルＢの弾性体に対してロレスタで測定した抵抗率の値が１１Ωｃｍであった。この弾性体に対して３００μｍの電極にて５Ｖの電圧をかけて２ｍｍ間隔で１００点測定を行ったところ、抵抗率の最大値は３０００Ωｃｍであった。さらに液柱で０．１ｍｍ間隔で測定したときの通電量の変化は１００％の箇所があり、全く通電しない箇所が確認された。実施例１と同様に本材料を転写体材料として用い、網点画像及びベタ画像を形成したときの画像の滲みを目視したところ、顔料の凝集が起こらない箇所が確認され滲みを生じていた。
【００４１】
（比較例２）
カーボンナノチューブが２．５％添加されているサンプルＣの弾性体に対して、ロレスタで測定した抵抗率の値は２０Ωｃｍであった。この弾性体に対して３００μｍの電極にて５Ｖの電圧をかけて２ｍｍ間隔で１００点以上測定を行ったところ、抵抗率の最大値は１４０Ωｃｍであった。実施例１と同様に本材料を転写体材料として用い、網点画像及びベタ画像を形成したときの画像の滲みを目視したところ、顔料の凝集が起こらない箇所が確認され滲みを生じていた。
【００４２】
（実施例２）
カーボンナノチューブが３％添加されているサンプルＦの弾性体に対して、ロレスタで測定した抵抗率の値は０．２Ωｃｍであった。この弾性体に対して３００μｍの電極にて５Ｖの電圧をかけて２ｍｍ間隔で１００点以上測定を行ったところ、抵抗率の最大値は２Ωｃｍであった。さらに０．５ｍｍ間隔で測定を行ったところ、最大値は２Ωｃｍであった。実施例１と同様に本材料を転写体材料として用い、網点画像及びベタ画像を形成したときの画像の滲みを目視したところ、顔料の凝集により滲みが抑えられていた。
【００４３】
（滲み）
マイクロスコープを用いて、記録紙Ｓに転写された網点画像のドット形状を観察して滲みの状態を評価した。このとき、ドットが独立している場合を○、やや滲んでいる場合を△、滲んでいる場合を×として判定した。判定の結果を図７に示す。
実施例１は抵抗率も３０Ωｃｍと低く通電量の変動も小さいので十分にシステムが成立しており滲み等がない例を、実施例２は材料の抵抗が２Ωｃｍと十分に低いため通電量の変動率に拘わらずシステムが成立している例をそれぞれ示している。これに対して、比較例１は市販の従来方法で測定した値が１１Ωｃｍであったが本発明で規定する方法で測定したところ抵抗率３０００Ωｃｍの箇所が存在しさらに通電量の変動率も大きいためにインクジェットシステムが成立しない例を、比較例２は市販の従来の測定方法では２０Ωｃｍと低く計測される材料を本発明で規定する方法で測定したところ抵抗率が１４０Ωｃｍと液柱よりも高くシステムが成立しない例をそれぞれ示している。
【００４４】
実施例１では網点画像のドットが独立していることが確認された。このことから、インク画像の滲みの発生が抑制されることが判明した。これに対し、比較例１では網点画像のドットに滲みのあることが確認された。このことから実施例１と比較して、通電しない箇所があることから凝集が十分に行われないため、抵抗率が均一な画像形成材料ではないことが判明した。また、比較例２では網点画像のドットがやや滲んでいることが確認された。このことから実施例１と比較して、通電しない箇所があることから凝集が十分に行われないため、抵抗率が均一な画像形成材料ではないことが判明した。実施例２では、網点画像のドットが独立していることが確認された。このことから、インク画像の滲みの発生が抑制されることが判明した。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 中間転写体（中間転写ドラム）
１１ 導電性材料（導電性基体）
１２ 弾性層
２１ 記録ヘッド
２１ａ ノズル
３０ 電圧印加手段（電源）
４０ 転写手段（転写ローラ）
１００ 画像形成装置
Ｉ 導電性インク
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４６】
【特許文献１】特開２００１−２８９２４０号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置の中間転写体に用いられる導電性材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ピエゾ方式に代表される可動アクチュエータ方式、サーマル方式に代表される加熱膜沸騰方式等によりノズルからインクを吐出する記録ヘッドを備えたインクジェット記録方式の画像形成装置が知られている。このような画像形成装置は、記録ヘッドから記録紙にインクを直接吐出する構成において、記録ヘッドと記録紙が近接するため紙粉や塵埃等がノズルに付着し易い。その結果、ノズルから吐出される液滴の飛翔方向が乱れたりノズルが閉塞したりして、画像品質や信頼性が低下する。また、ノズルからの吐出性を優先して粘度が小さいインクを使用することが一般的であるが、記録紙に着弾する際にインクの滲みが発生し易い。
【０００３】
このため、画像形成装置において顔料が水を含む溶媒中に分散されている導電性インクを吐出するノズルを有する記録ヘッドと、ノズルとの間に導電性インクからなる液柱を一時的に形成することによりインク画像を形成することが可能なカーボンナノチューブを含む弾性層が表面に形成されている中間転写体と、弾性層と導電性インクとの間に液柱に含まれる水が電気分解することが可能な電圧を印加する電圧印加手段と、中間転写体に形成されたインク画像を記録媒体に転写する転写手段を有する装置において、用いられているカーボンナノチューブを含む弾性層の抵抗率が均一であることが必要不可欠となる。
【０００４】
そこで、電極が１３．２ｍｍと画素に対して大きな電極を用いてその抵抗率を計測し、ばらつきの範囲を規定することにより画像形成装置に用いられる材料における抵抗率のばらつきを制御する技術が、例えば「特許文献１」に開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述の画像形成システムではインク像を形成する液柱の領域が１００μｍ未満であるため、従来の測定方法において選択した材料では抵抗率が均一なものが選ばれておらず、機能が不十分であるという問題がある。また「特許文献１」では最大抵抗率と最小抵抗率との対数（Ｌｏｇ抵抗最大／抵抗最小）が０．４未満であることを規定しているが、導電性インクの抵抗よりも低い抵抗領域で変化がある場合には「特許文献１」に記載された方法では規定することができず、例えば弾性材料の抵抗率が最大３Ωｃｍ、最小０．３Ωｃｍであった場合、Ｌｏｇ（抵抗最大／抵抗最小）は１となるが、インクの抵抗が（１Ｓ／ｍ）１００Ωｃｍを使用した場合、インクへの通電は十分に行われることとなる。
本発明は上述の問題点を解決し、画素単位で通電可能な導電性材料及びこれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、導電性インクを吐出するノズルを有する記録ヘッドと、前記ノズルとの間に前記導電性インクからなる液柱を一時的に形成することによりインク画像を形成することが可能な表面に弾性層を有する導電性材料を含む中間転写体と、前記弾性層と前記導電性インクとの間に対して前記液柱に含まれる水分を電気分解可能な電圧を印加する電圧印加手段と、前記中間転写体に形成されたインク画像を記録媒体に転写する転写手段とを有する画像形成装置に用いられる導電性材料であって、前記弾性層の表面に対して５０μｍ以上３００μｍ以下の電極を用い、１０Ｖ以下の電圧を印加して抵抗率を間隔２ｍｍ以下の複数点で計測する測定装置によって計測された抵抗率が５０Ωｃｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、分散剤により分散されている顔料が凝集しているため、記録紙が普通紙の場合でもフェザリングやブリーディングを抑制しながら高画像濃度で高画質のインク画像を高速で形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態を採用した画像形成装置の概略正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に用いられる記録ヘッドと中間転写ドラムとの部分拡大図である。
【図３】本発明の一実施形態に用いられるアニオン性分散剤により分散された顔料がプロトンを介して凝集した状態を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施形態においてインク画像が形成されるメカニズムを説明する概略図である。
【図５】本発明の一実施形態においてカソード及びアノードの間に形成される液柱を説明する概略図である。
【図６】本発明の一実施形態の一実施例において中間転写ドラムに形成される網点画像を説明する概略図である。
【図７】本発明の一実施形態の一実施例における判定結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態に用いられる画像形成装置の一例を示している。同図において、画像形成装置１００はインクジェットプリンタであり、外部から受信した画像情報に対応する画像信号に基づいて記録紙Ｓの片面にフルカラー画像を形成する。なお、本形態では記録紙Ｓの片面に画像を形成するものを示したが、記録紙Ｓの両面に画像を形成するものを用いてもよい。記録紙Ｓとしてはシート状のものであれば何でもよく、一般にコピーに用いられる普通紙、カード、ハガキ等の厚紙、封筒等の他、ＯＨＰシート等の紙以外のものであってもよい。
【００１０】
画像形成装置１００は、中間転写体である中間転写ドラム１０の周囲に、導電性インクを吐出して中間転写ドラム１０にインク画像を形成する吐出装置２０、電圧印加手段である電源３０、中間転写ドラム１０に形成されたインク画像を記録紙Ｓに転写する転写手段としての転写ローラ４０、インク画像が転写された中間転写ドラム１０をクリーニングするクリーニングブレード５０、記録紙Ｓを搬送する搬送ユニット６０、及びＣＰＵ、メモリ等を有する図示しない制御部を有している。
【００１１】
中間転写ドラム１０は、図２に示すように導電性材料からなる導電性基体１１上に弾性層１２を有しており、モータ等の図示しない駆動手段によって図１に矢印Ａ１で示す時計回り方向に回転駆動される。導電性基体１１としては特に限定されず、アルミニウム、アルミ合金、銅、ステンレス等の金属が挙げられる。また、導電性基体１１に代えて絶縁性基体を用いてもよい。
【００１２】
弾性層１２は、弾性体中にカーボンナノチューブが分散されている。これにより弾性層１２は導電性に優れるため、弾性層１２の近傍で後述する液柱に含まれる水を電気分解することができる。また弾性層１２は、インク画像に対する離型性に優れるため転写性が優れている。弾性体としては特に限定されず、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ニトリルブタジエンゴム等が挙げられる。また弾性体の硬度は６０°以下が好ましく、６０°を超えると転写性が低下する場合がある。またカーボンナノチューブは単層であっても多層であってもよい。
【００１３】
弾性層１２の抵抗率は通常、ロレスタ、ＪＩＳ Ｃ２１２３、ＪＩＳ Ｋ６２４９等で測定される値では５０Ωｃｍ以下であることが望ましいとされていたが、通電と電気分解が画素単位で液柱を形成して行われるため、従来の方法で測定された抵抗率の材料では不十分であった。なぜなら、ロレスタやＪＩＳの測定端子が５０〜１００μｍの画素単位に対して大きく、平均化された値が測定されていたためである。
【００１４】
本発明で望ましい抵抗率が均質な弾性体は、５０〜３００μｍの電極であって２ｍｍ間隔で測定された値が５０Ωｃｍ以下であることが望ましい。電極が３００μｍよりも大きいと画素に対して大きくなりすぎるために通電しない欠損箇所を平均化してしまうことがあり、また電極が５０μｍよりも小さいと弾性体に刺さり損傷してしまう場合がある。さらに測定間隔が１ｍｍ以下において抵抗率が５０Ωｃｍ以下であることが好ましいが、これはより精密に測定を行うことで均一な抵抗率であることが認識でき、カーボンナノチューブによる抵抗率の分布状態がより明確となるためである。また２ｍｍよりも広い間隔で測定を行った場合は、カーボンナノチューブの分散ばらつきによる抵抗変化と材料の厚み精度ばらつきによる抵抗変化との区別が付き難くなる。
【００１５】
さらに電極が液柱であって測定間隔が０．１ｍｍ以下の場合には、カーボンナノチューブの分散ばらつきによる通電変化と弾性体の厚み精度ばらつきによる通電変化とを管理することができ、抵抗の均一な弾性材料を選択できると共に、０．１ｍｍ間隔の測定点を互いに比較することで大きく通電量が変化する箇所のない材料を選択することができる。また電極が液体であるため、転写体に対して一定の距離に置かれた場合に弾性体の厚みによって液体電極の距離が変わり液体電極の抵抗も変化することから、厚みのばらつきが少ない材料を選定することができる。これは、インクの抵抗率が１００Ωｃｍ以下であれば通電量が２５％以上変動してもシステム上成立するためである。インクの抵抗率は５０Ωｃｍ以下が安定的であるが、通電量の変動としては５０％変動したときに１００Ωｃｍとなりシステムが不安定となるため、通電量の変動は５０％まで可能であるが安全を見ると２５％までが可能である。なお、中間転写ドラム１０に代えて、弾性層１２を有する無端ベルトまたはシート等を用いてもよい。
【００１６】
吐出装置２０は、イエロ、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の導電性インクを吐出する記録ヘッド２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋが、図１において紙面垂直方向に複数個並設されている固定式のフルライン型である。各記録ヘッド２１は、中間転写ドラム１０の外周面と対向する位置に矢印Ａ１方向の上流側から順次設けられている。このとき、制御部はイエロ、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像領域が中間転写ドラム１０上で重なるように、矢印Ａ１方向の上流側から下流側に向けて、タイミングをすらして各色の導電性インクを吐出するように、各記録ヘッド２１を制御する。
【００１７】
吐出装置２０は、各記録ヘッド２１に供給される各色の導電性インクを収容するインクカートリッジ２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋと、各インクカートリッジ２２に収容された各色の導電性インクを移送する図示しないポンプと、図示しないポンプにより移送された各色の導電性インクを各記録ヘッド２１に分配して供給する図示しない供給タンクとを有している。なお各インクカートリッジ２２と図示しない供給タンクとの間は図示しないポンプを介して図示しないパイプで接続されており、図示しない供給タンクと各記録ヘッド２１との間は他の図示しないパイプで接続されている。また各インクカートリッジ２２は、導電性インクが少なくなったときまたはなくなったときに交換できるよう、またメンテナンスを容易化するために着脱可能に構成されている。
【００１８】
さらに吐出装置２０は、図示しない供給タンク内の導電性インク量を検知する図示しないセンサを有しており、このセンサが供給タンク内の導電性インク量が所定量未満であることを検出すると、制御部は供給タンク内の導電性インク量が所定量以上となるまでポンプを駆動し、各インクカートリッジ２２に収容されている導電性インクを供給タンクに移送する。また吐出装置２０は、各記録ヘッド２１を一体的に支持すると共に個々に独立して着脱可能なキャリッジ２３を有している。これにより各記録ヘッド２１は交換可能に構成されている。
【００１９】
記録ヘッド２１は、図２に示すように、ノズル２１ａが形成されている導電性のノズル板２１ｂ、各ノズル２１ａに対応したインク室２１ｃ及び図示しないインク吐出手段を有している。ノズル板２１ｂには複数のノズル２１ａが形成されており、各記録ヘッド２１は単数のノズル２１ａを有している。すなわち複数の記録ヘッド２１がノズル板２１ｂを共有している。インク室２１ｃには図示しない供給タンクを用いて供給された導電性インクＩが充填されている。インク吐出手段は圧電素子を有しており、圧電素子に印加される電圧パルスに応じてノズル２１ａから導電性インクＩが吐出される。ノズル板２１ｂはカソードとして機能し、ノズル板２１ｂを構成する材料は特に限定されず、金属やカーボン等が挙げられる。
【００２０】
図２に示す構成において、中間転写ドラム１０とノズル板２１ｂとのギャップは５０〜２００μｍであることが好ましい。ギャップが５０μｍ未満であると回転する中間転写ドラム１０とノズル板２１ｂとのギャップを維持することが困難となることがあり、ギャップが２００μｍを超えるとノズル２１ａと中間転写ドラム１０との間に液柱を形成し難くなる場合がある。なお、導電性のノズル板２１ｂに代えて導電性インクＩと接触する内面のみが導電処理されている絶縁性のノズル板を用いてもよく、また導電性インクＩと接触する内面のみが絶縁処理されている導電性のノズル板や、絶縁層及び導電層が積層されているノズル板を用いてもよい。このとき導電性インクＩと接触する面を絶縁性とすることにより、電気分解による気泡の発生を抑制することができる。
【００２１】
上述の構成において、各記録ヘッド２１はピエゾ方式等の形状変形素子方式であってもよく、サーマル方式等の加熱ヒータ方式等の他の方式であってもよい。また吐出装置２０は、中間転写ドラム１０の表面が移動する方向に対して垂直な方向（主走査方向）に記録ヘッドが移動するシャトル型であってもよく、このときの記録ヘッドの数は複数であってもよい。さらに、各記録ヘッド２１に対応する中間転写ドラム１０及び転写ローラ４０をそれぞれ４個ずつ設ける構成としてもよい。
【００２２】
導電性インクＩは、アニオン性分散剤により顔料が水を含む溶媒中に分散されている。ここで顔料としては特に限定されず、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３１、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ４３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ１２、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ１３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ１４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ１５、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ１７、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ７４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ９３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ９４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ１２８、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ１３８、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ１５１、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ１５５、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ１８０、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ１８５等のオレンジまたはイエロ用の顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド３、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド６、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド７、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１５、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１６、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド４８：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５３：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５７：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２３、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１３９、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１４４、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１４９、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１６６、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７７、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７８、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２２２等のレッドまたはマゼンタ用の顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：２、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１６、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー６０、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７等のグリーンまたはシアン用の顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック６、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック７等のブラック用の顔料が挙げられる。
【００２３】
導電性インクＩ中の顔料の含有量は、通常０．１〜４０質量％であり、１〜３０質量％が好ましく、２〜２０質量％がさらに好ましい。アニオン性分散剤としては特に限定されないが、脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン（商標名）縮合物、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エスエル塩等が挙げられ、これ等を２種以上併用してもよい。
【００２４】
導電性インクＩは、転写性の点からカルボキシル基、スルホン酸基、ホスホン酸基等の酸性基を有する樹脂を、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の塩基を用いて中和することにより得られるアニオン性基を有する樹脂をさらに含むことが好ましい。酸性基を有する樹脂としては特に限定されず、ポリアクリル酸、ポリアミド、ポリビニルアルコール等が挙げられ、これ等を２種以上併用してもよい。導電性インクＩ中のアニオン性基を有する樹脂の含有量は、通常０．５〜１０質量％であり、０．５〜５質量％が好ましい。
【００２５】
導電性インクＩは水に可溶な溶媒をさらに含んでいてもよい。水に可溶な溶媒としては特に限定されず、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリエチレングリコール、１，５−ペンタンジオール、１，２，６−ヘキサントリオール、グリセリン等の多価アルコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル、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、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジグリセリンのエチレンオキサイド付加物等の多価アルコール誘導体、ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、シクロヘキシルピロリドン、トリエタノールアミン等の含窒素溶媒、エタノール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、ベンジルアルコール等のアルコール類、チオジエタノール、チオジグリセロール、スルフォラン、ジメチルスルホキシド等の含硫黄溶媒、炭酸プロピレン、炭酸エチレン等の炭酸アルキレンが挙げられ、これ等を２種以上併用してもよい。導電性インクＩは、保存安定性の面からアルカリ性であることが好ましい。
【００２６】
図２に示すように、電源３０はノズル板２１ｂと導電性基体１１との間に接続されており、制御部は導電性インクＩと弾性層１２との間に所定のタイミングで所定の電圧が印加されるように電源３０の作動を制御する。このため、ノズル２１ａと弾性層１２との間に導電性インクＩからなる液柱を一時的に形成することにより液柱に含まれる水を電気分解することができ、この結果、中間転写ドラム１０にインク画像を形成することができる。このときアノードとして機能する弾性層１２の表面で、液柱に含まれる水が酸化してプロトン（Ｈ＋）が生成されるため、図３に示すようにアニオン性分散剤Ｄにより分散されている顔料Ｐを、プロトンを介して凝集させることができる。これにより、隣接するドット間における滲みの発生を抑制することができ、高精細な画像を形成することができる。また、ノズル２１ａの目詰まりを抑制することができる。なお制御部は、圧電素子に印加する電圧パルスのピーク電圧とパルス幅とを変化させることにより、液柱の形成時間を制御する。
【００２７】
図４は、インク画像が形成されるメカニズムを説明する図である。同図において、ノズル２１ａにはインク室２１ｃに充填された導電性インクＩのメニスカスが形成されており、電源３０には所定の電圧が印加されている（図４（ａ）参照）。次に、圧電素子に電圧パルスが印加されることにより導電性インクＩがノズル２１ａから吐出され、ノズル２１ａと弾性層１２との間に導電性インクＩからなる液柱が一時的に形成される（図４（ｂ）参照）。このとき、ノズル板２１ｂ及び弾性層１２はそれぞれカソード及びアノードとして機能し、ノズル板２１ｂ及び弾性層１２の表面でそれぞれ反応式４Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→２Ｈ２＋４ＯＨ−で示される電極反応及び反応式２Ｈ２Ｏ→４Ｈ＋＋Ｏ２＋４ｅ−で示される電極反応が起こり、液柱に含まれる水が電気分解される。さらに液柱が分断されて中間転写ドラム１０にインク画像Ｉ’が形成される（図４（ｃ）参照）。
【００２８】
ここで、図５を用いカソード及びアノードの間に形成される液柱について説明する。液柱Ｂの内部では、カチオン及びアニオンはそれぞれカソードＣ及びアノードＡの近傍に移動する。その結果、カソードＣ及びアノードＡの表面にそれぞれ電気二重層ＥＣ及びＥＡが形成されるが、電気二重層ＥＣ及びＥＡの充電速度は液柱Ｂの抵抗ＲＢ、導電性インクＩに含まれるイオンの濃度でほぼ決定される。このとき電気二重層ＥＡの電圧が数Ｖに達すると、水が電気分解してファラデー電流が流れる。その結果、アノードＡの表面では水が酸化してプロトンが生成し、アニオン性分散剤により分散されている顔料及びアニオン性基を有する樹脂が凝集する。一方、電気二重層ＥＣの容量ＣＥＣは、電気二重層ＥＡの容量ＣＥＡよりも十分に大きいため、カソードＣの表面では水が還元し難い。これは、カソードＣとしての導電性インクＩが接触するノズル板２１ｂの面積は、アノードＡとしての液柱が接触する弾性層１２の面積よりも十分に大きいためである。
【００２９】
なお制御部は、プロトンの生成量すなわち液柱を形成する時間、電源３０に印加する電圧を変化させることにより顔料の凝集の度合いを制御することができる。また、水が酸化してプロトンが生成される際に酸素も発生するが、微量であることに加えて水に溶解すると考えられるため、インク画像Ｉ’の形成を阻害しない。
【００３０】
液柱が形成されてから分断されるまでの時間は、通常数マイクロ秒〜数十マイクロ秒であり、導電性インクＩの導電率は通常数十ｍＳ／ｍ〜３Ｓ／ｍである。このため中間転写ドラム１０にインク画像Ｉ’を形成するためには、電源３０の電圧は水の理論分解電圧である１．２３Ｖや一般的な水の電気分解の条件である数Ｖ〜十数Ｖでは不十分であり、数十Ｖ〜数百Ｖであることが好ましい。
【００３１】
インクの粘度や添加される電解質の量から、多くとも３Ｓ／ｍまでが実使用可能な導電率であるがそのときの抵抗率は３３Ωｃｍとなるため、最も抵抗率の低いインクのときであって３３Ωｃｍ以下の弾性層を用いればよく、通常１Ｓ／ｍのインクを用いた場合は１００Ωｃｍとなるため、１００Ωｃｍ以下の弾性層であれば本システムの画像形成が成立する。カーボンナノチューブを均一に分散できる最低量を添加したときの弾性層の抵抗率は５０Ωｃｍと考えられるため、本発明で均一な抵抗率が規定できる弾性層は５０Ωｃｍ以下であることが望ましい。なお、アニオン性分散剤により分散されている顔料をアノードとして機能する弾性層１２の表面で生成したプロトンを介して凝集させる代わりに、カチオン性分散剤により分散されている顔料をカソードとして機能する弾性層の表面で生成した水酸化物イオンを介して凝集させてもよい。
【００３２】
転写ローラ４０は、図１において矢印Ａ２の向きに従動回転し、中間転写ドラム１０との間に搬送された記録紙Ｓにインク画像を転写する。なお、転写ローラ４０はヒータを内蔵してもよい。また、記録紙Ｓに転写されたインク画像を定着させるために定着ローラをさらに設けてもよい。
【００３３】
クリーニングブレード５０は、インク画像を記録紙Ｓに転写した後の中間転写ドラム１０をクリーニングし、カウンタ方式で中間転写ドラム１０に当接する。これにより、インク画像を繰り返し形成してもオフセットによる地肌汚れを抑制することができ、インク画像を良好に形成することができる。クリーニングブレード５０を形成する材料は特に限定されず、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ニトリルブタジエンゴム等の弾性体が挙げられる。なお、クリーニングブレード５０に代えて、またはクリーニングブレード５０と共に、クリーニングローラを設けてもよい。
【００３４】
搬送ユニット６０は、記録紙Ｓを多数枚積載することが可能な給紙トレイ６１と、多数枚積載された記録紙Ｓのうち最上位の記録紙Ｓのみを中間転写ドラム１０と転写ローラ４０との間に給紙する給紙ローラ６２と、給紙トレイ６１及び給紙ローラ６２を支持した筐体６３と、給紙ローラ６２により給紙された記録紙Ｓを案内する案内板６４と、案内板６４により案内された記録紙Ｓが排紙される排紙トレイ６５とを有している。給紙ローラ６２はモータ等の図示しない駆動手段により図１に示す矢印Ａ３の向きに回転駆動され、制御部は記録紙Ｓにインク画像が転写されるように駆動手段の回転駆動を制御する。
【００３５】
画像形成装置１００を用いて記録紙Ｓに形成されたインク画像は、アニオン性分散剤により分散されている顔料が凝集しているため、記録紙Ｓが普通紙の場合でもフェザリングやブリーディングを抑制しながら高画像濃度で高画質のインク画像を高速で形成することができる。本発明が適用可能な画像形成装置は、複写機、ファクシミリの単体、これ等の複合機、これ等に関するモノクロ機等の複合機、電気回路の形成に用いられる画像形成装置、バイオテクノロジ分野において用いられる画像形成装置であってもよい。
【００３６】
「実施例」
（導電性インクの調製）
ケッチェンブラックＥＣ−６００ＪＤ（ケッチェン・ブラック・インターナショナル社製）４質量％、ポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホン酸ナトリウム２質量％、尿素１５質量％、グリセリン５質量％、２−ピロリドン０．５質量％、１，２−オクタンジオール０．５質量％、硝酸テトラメチルアンモニウム１５質量％、２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオール０．１質量％及び蒸留水（残余）からなる混合液を調製した後、平均孔径が０．８μｍのメンブレンフィルタを用いて加圧濾過し、ブラックの導電性インクを得た。
ケッチェンブラックＥＣ−６００ＪＤに代えてピグメントイエロ１５２を用いてイエロの導電性インクを得た。
ケッチェンブラックＥＣ−６００ＪＤに代えてピグメントブルー１５を用いてシアンの導電性インクを得た。
ケッチェンブラックＥＣ−６００ＪＤに代えてピグメントレッド８３を用いてマゼンタの導電性インクを得た。
【００３７】
（実施例１）
カーボンナノチューブが１．５％添加されているサンプルＧに対してロレスタで測定した抵抗率の値が５Ωｃｍであった。この弾性体に対して３００μｍ電極にて５Ｖの電圧をかけ２ｍｍ間隔で１００点測定を行ったところ、抵抗率の最大値は２０Ωｃｍであった。さらに０．５ｍｍ間隔で測定を行ったところ、最大値３０Ωｃｍの箇所があった。さらに液柱で０．１ｍｍ間隔で測定したときの通電量変化は１０％未満であった。
【００３８】
吐出装置２０として、インクジェットプリンタＩＰＳｉＯ ＣＸ５０００（株式会社リコー製）の吐出装置を有する画像形成装置１００を用いてインク画像を形成した。中間転写ドラム１０は、図示しないモータにより外周の線速が１００ｍｍ／秒で図１において矢印Ａ１の向きに回転駆動される。各記録ヘッド２１は金属製のノズル板２１ｂを有し、インク室２１ｃにはそれぞれイエロ、シアン、マゼンタ、ブラックの導電性インクが充填されている。このとき、ノズル板２１ｂと導電性基体１１との間に１２０Ｖの電源３０が接続されている。中間転写ドラム１０の弾性層１２と各記録ヘッド２１のノズル板２１ｂとのギャップは１００μｍである。転写ローラ４０は金属製の芯金に厚さが１ｍｍのゴム層を有している。クリーニングブレード５０はフッ素ゴムにより形成されている。また記録紙Ｓとして、上質紙ＴＹＰＥ６２００（株式会社リコー製）を用いた。
【００３９】
以上のような画像形成装置１００を用い、弾性材料を転写体材料として画像形成を行ったときの画像の滲みを目視したところ、顔料の凝集により滲みが抑えられていた。作成した画像は、中間転写ドラム１０にドット径が５０μｍの孤立ドットからなる１００ｍｍ角のイエロの網点画像ＰＡ及びマゼンタの網点画像ＰＢを３５ｍｍ間隔で形成した（図６参照）。さらにドット径が５０μｍの孤立ドットからなる１００ｍｍ角のブラックのベタ画像を形成した。
【００４０】
（比較例１）
カーボンナノチューブが２．２％添加されているサンプルＢの弾性体に対してロレスタで測定した抵抗率の値が１１Ωｃｍであった。この弾性体に対して３００μｍの電極にて５Ｖの電圧をかけて２ｍｍ間隔で１００点測定を行ったところ、抵抗率の最大値は３０００Ωｃｍであった。さらに液柱で０．１ｍｍ間隔で測定したときの通電量の変化は１００％の箇所があり、全く通電しない箇所が確認された。実施例１と同様に本材料を転写体材料として用い、網点画像及びベタ画像を形成したときの画像の滲みを目視したところ、顔料の凝集が起こらない箇所が確認され滲みを生じていた。
【００４１】
（比較例２）
カーボンナノチューブが２．５％添加されているサンプルＣの弾性体に対して、ロレスタで測定した抵抗率の値は２０Ωｃｍであった。この弾性体に対して３００μｍの電極にて５Ｖの電圧をかけて２ｍｍ間隔で１００点以上測定を行ったところ、抵抗率の最大値は１４０Ωｃｍであった。実施例１と同様に本材料を転写体材料として用い、網点画像及びベタ画像を形成したときの画像の滲みを目視したところ、顔料の凝集が起こらない箇所が確認され滲みを生じていた。
【００４２】
（実施例２）
カーボンナノチューブが３％添加されているサンプルＦの弾性体に対して、ロレスタで測定した抵抗率の値は０．２Ωｃｍであった。この弾性体に対して３００μｍの電極にて５Ｖの電圧をかけて２ｍｍ間隔で１００点以上測定を行ったところ、抵抗率の最大値は２Ωｃｍであった。さらに０．５ｍｍ間隔で測定を行ったところ、最大値は２Ωｃｍであった。実施例１と同様に本材料を転写体材料として用い、網点画像及びベタ画像を形成したときの画像の滲みを目視したところ、顔料の凝集により滲みが抑えられていた。
【００４３】
（滲み）
マイクロスコープを用いて、記録紙Ｓに転写された網点画像のドット形状を観察して滲みの状態を評価した。このとき、ドットが独立している場合を○、やや滲んでいる場合を△、滲んでいる場合を×として判定した。判定の結果を図７に示す。
実施例１は抵抗率も３０Ωｃｍと低く通電量の変動も小さいので十分にシステムが成立しており滲み等がない例を、実施例２は材料の抵抗が２Ωｃｍと十分に低いため通電量の変動率に拘わらずシステムが成立している例をそれぞれ示している。これに対して、比較例１は市販の従来方法で測定した値が１１Ωｃｍであったが本発明で規定する方法で測定したところ抵抗率３０００Ωｃｍの箇所が存在しさらに通電量の変動率も大きいためにインクジェットシステムが成立しない例を、比較例２は市販の従来の測定方法では２０Ωｃｍと低く計測される材料を本発明で規定する方法で測定したところ抵抗率が１４０Ωｃｍと液柱よりも高くシステムが成立しない例をそれぞれ示している。
【００４４】
実施例１では網点画像のドットが独立していることが確認された。このことから、インク画像の滲みの発生が抑制されることが判明した。これに対し、比較例１では網点画像のドットに滲みのあることが確認された。このことから実施例１と比較して、通電しない箇所があることから凝集が十分に行われないため、抵抗率が均一な画像形成材料ではないことが判明した。また、比較例２では網点画像のドットがやや滲んでいることが確認された。このことから実施例１と比較して、通電しない箇所があることから凝集が十分に行われないため、抵抗率が均一な画像形成材料ではないことが判明した。実施例２では、網点画像のドットが独立していることが確認された。このことから、インク画像の滲みの発生が抑制されることが判明した。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 中間転写体（中間転写ドラム）
１１ 導電性材料（導電性基体）
１２ 弾性層
２１ 記録ヘッド
２１ａ ノズル
３０ 電圧印加手段（電源）
４０ 転写手段（転写ローラ）
１００ 画像形成装置
Ｉ 導電性インク
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４６】
【特許文献１】特開２００１−２８９２４０号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性インクを吐出するノズルを有する記録ヘッドと、前記ノズルとの間に前記導電性インクからなる液柱を一時的に形成することによりインク画像を形成することが可能な表面に弾性層を有する導電性材料を含む中間転写体と、前記弾性層と前記導電性インクとの間に対して前記液柱に含まれる水分を電気分解可能な電圧を印加する電圧印加手段と、前記中間転写体に形成されたインク画像を記録媒体に転写する転写手段とを有する画像形成装置に用いられる導電性材料であって、
前記弾性層の表面に対して５０μｍ以上３００μｍ以下の電極を用い、１０Ｖ以下の電圧を印加して抵抗率を間隔２ｍｍ以下の複数点で計測する測定装置によって計測された抵抗率が５０Ωｃｍ以下であることを特徴とする導電性材料。
【請求項２】
請求項１記載の導電性材料において、
前記間隔が１ｍｍ以下のときの前記抵抗率が５０Ωｃｍ以下であることを特徴とする導電性材料。
【請求項３】
請求項１または２記載の導電性材料を有することを特徴とする中間転写体。
【請求項４】
請求項３記載の中間転写体を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
導電性インクを吐出するノズルを有する記録ヘッドと、前記ノズルとの間に前記導電性インクからなる液柱を一時的に形成することによりインク画像を形成することが可能な表面に弾性層を有する導電性材料を含む中間転写体と、前記弾性層と前記導電性インクとの間に対して前記液柱に含まれる水分を電気分解可能な電圧を印加する電圧印加手段と、前記中間転写体に形成されたインク画像を記録媒体に転写する転写手段とを有する画像形成装置に用いられる導電性材料であって、
前記弾性層の表面に対して５０μｍ以上３００μｍ以下の電極を用い、１０Ｖ以下の電圧を印加して抵抗率を間隔２ｍｍ以下の複数点で計測する測定装置によって計測された抵抗率が５０Ωｃｍ以下であることを特徴とする導電性材料。
【請求項２】
請求項１記載の導電性材料において、
前記間隔が１ｍｍ以下のときの前記抵抗率が５０Ωｃｍ以下であることを特徴とする導電性材料。
【請求項３】
請求項１または２記載の導電性材料を有することを特徴とする中間転写体。
【請求項４】
請求項３記載の中間転写体を有することを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１０７３６８（Ｐ２０１３−１０７３６８Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５６３４６（Ｐ２０１１−２５６３４６）
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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