画像形成装置及び画像形成方法
【課題】本発明は、処理液を付与せずに滲みの発生を抑制すること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を目的とする。
【解決手段】画像形成装置１００は、水を含む導電性インクＩを吐出するノズル２１ａを有する記録ヘッド２０と、ノズル２１ａとの間に導電性インクＩからなる液柱のブリッジを一時的に形成することによりインク画像Ｉ'を形成することが可能な導電層１２を有する中間転写ドラム１０と、導電性インクＩと導電層１２との間に、液柱のブリッジに含まれる水が電気分解することが可能な電位を印加する電源３０と、中間転写体１０に形成されたインク画像Ｉ'を記録紙に転写する転写ローラ４０とを有する。
【解決手段】画像形成装置１００は、水を含む導電性インクＩを吐出するノズル２１ａを有する記録ヘッド２０と、ノズル２１ａとの間に導電性インクＩからなる液柱のブリッジを一時的に形成することによりインク画像Ｉ'を形成することが可能な導電層１２を有する中間転写ドラム１０と、導電性インクＩと導電層１２との間に、液柱のブリッジに含まれる水が電気分解することが可能な電位を印加する電源３０と、中間転写体１０に形成されたインク画像Ｉ'を記録紙に転写する転写ローラ４０とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録方式としては、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が挙げられるが、いずれの方式も、画像情報に応じて、ノズルからインクを吐出することにより、記録媒体にインク画像を形成する。インクジェット記録方式は、電子写真記録方式と比較して構成が簡易であることから、プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像形成装置に適用されている。
【０００３】
このような画像形成装置は、作像エンジンの主要部分が記録ヘッド、インク及び記録紙から構成され、記録ヘッドに近接された領域で記録紙が搬送されるため、紙粉、埃等がノズルに付着しやすい。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のが一般的であるが、記録紙に着弾する際にインクの滲みが発生しやすい。
【０００４】
そこで、記録ヘッドからインクを吐出して中間転写体にインク画像を形成した後、記録媒体に転写する方法が知られている。
【０００５】
特許文献１には、インクをｐＨ変化させるための処理液を中間転写体に付与する処理液付与部と、処理液上にインクを付与するインク付与部と、中間転写体上に形成された画像を記録媒体に転写する転写部とを備える画像形成装置が開示されている。このとき、インクは、少なくとも顔料及びポリマー微粒子が水及び水溶性溶媒からなる媒体に分散されており、顔料及びポリマー微粒子は、ｐＨを変化させることにより凝集する。しかしながら、インクに含まれる顔料を凝集させるために処理液を付与しなければならないという問題がある。このため、処理液を付与する装置を設ける必要があり、印刷速度が低下する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術が有する問題に鑑み、処理液を付与せずに滲みの発生を抑制すること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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、画像形成装置において、水を含む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のブリッジ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導電性の表面を有する中間転写体と、前記導電性インクと前記導電性の表面との間に、前記液柱のブリッジに含まれる水が電気分解することが可能な電位を印加する電位印加手段と、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ことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記導電性の表面は、導電剤が分散されているゴム又は金属を含むことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、表面にゴム層が形成されている中間転写体をさらに有し、前記転写手段は、前記中間転写体に形成されたインク画像を前記表面にゴム層が形成されている中間転写体に一次転写した後、該中間転写体に一次転写されたインク画像を記録媒体に二次転写することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、画像形成方法において、水を含む導電性インクを記録ヘッドのノズルから吐出して、中間転写体にインク画像を形成する工程と、該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工程とを有し、前記中間転写体は、導電性の表面を有し、前記導電性インクと前記導電性の表面との間に電位が印加されている状態で、前記ノズルと前記中間転写体の間に前記導電性インクからなる液柱のブリッジを一時的に形成すると共に、前記液柱のブリッジに含まれる水を電気分解することにより、前記中間転写体にインク画像を形成することを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の画像形成方法において、前記導電性インクは、顔料がアニオン性分散剤により分散されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の画像形成方法において、前記導電性の表面の近傍で、前記液柱のブリッジに含まれる水を酸化してプロトンを生成させることにより、前記顔料を凝集させることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の画像形成方法において、前記導電性の表面は、金属であり、前記導電性の表面の近傍で、前記金属を酸化して金属イオンを生成させることにより、前記顔料を凝集させることを特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項４乃至７のいずれか一項に記載の画像形成方法において、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工程は、前記中間転写体に形成されたインク画像を、表面にゴム層が形成されている中間転写体に一次転写する工程と、該中間転写体に一次転写されたインク画像を記録媒体に二次転写する工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、処理液を付与せずに滲みの発生を抑制すること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。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の画像形成装置の一例を示す図である。
【図２】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図である。
【図３】正に帯電したインク画像が形成されるメカニズムを示す図である。
【図４】カソード及びアノードの間に形成される液柱のブリッジを示す模式図である。
【図５】アニオン性分散剤により分散された顔料がプロトン及び金属カチオンを介して凝集した状態を示す図である。
【図６】実施例１の画像形成装置を示す図である。
【図７】真円率を説明する図である。
【図８】実施例１の電源の電圧に対するｐＨの関係を示す図である。
【図９】実施例１の電源の電圧に対するブラックの顔料を含有する領域の真円率の関係を示す図である。
【図１０】実施例２の電源の電圧に対するｐＨの関係を示す図である。
【図１１】実施例２の電源の電圧に対するブラックの顔料を含有する領域の真円率の関係を示す図である。
【図１２】実施例３の画像形成装置を示す図である。
【図１３】実施例５の画像形成装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明を実施するための形態を図面と共に説明する。
【００１８】
図１に、本発明の画像形成装置の一例を示す。画像形成装置１００は、中間転写ドラム１０の周囲に、導電性インクＩを吐出して中間転写ドラム１０にインク画像Ｉ'を形成する記録ヘッド２０、電源３０、中間転写ドラム１０に形成されたインク画像Ｉ'を記録紙（不図示）に転写する転写ローラ４０及びインク画像Ｉ'を転写した中間転写ドラム１０をクリーニングするクリーニングブレード５０が設けられている。
【００１９】
中間転写ドラム１０は、導電性基体１１上に導電層１２が形成されており、駆動手段（不図示）により、回転駆動される。導電性基体１１としては、特に限定されないが、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、導電層１２は、ゴム中に導電剤が分散されている。導電層１２の体積抵抗率は、導電性インクＩの体積抵抗率よりも小さく、１×１０３Ω・ｃｍ未満であることが好ましい。導電剤としては、特に限定されないが、腐食しにくいことから、カーボン、白金、金等が好ましい。また、ゴムとしては、特に限定されないが、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。なお、中間転写ドラム１０の代わりに、導電層１２が形成されていない導電性基体１１を中間転写ドラムとして用いてもよい。また、中間転写ドラム１０の代わりに、無端ベルトを用いてもよい。
【００２０】
記録ヘッド２０は、固定式のフルライン型であり、複数のノズル２１ａが形成されているノズル板２１、各ノズル２１ａに対応したインク室２２及びインク吐出手段（不図示）等を有する。このとき、ノズル板２１は、導電性を有し、インク室２２には、インク供給手段（不図示）を用いて導電性インクＩが充填されている。インク吐出手段としては、圧電素子が用いられており、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。なお、導電性のノズル板２１を用いる代わりに、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ノズル板を用いてもよいし、絶縁性のノズル板を用いると共に、導電性インクＩと電気的に接続されている導電性部材を設けてもよい。また、インク吐出手段としては、特に限定されず、圧電素子以外の形状変形素子方式を用いてもよいし、加熱ヒータ方式等の他の方式を用いてもよい。さらに、記録ヘッド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）を移動するシャトル型であってもよい。
【００２１】
導電性インクＩは、アニオン性分散剤により顔料が水中に分散されている。
【００２２】
顔料としては、特に限定されないが、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．ピグメントイエロー１２、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１５、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１７、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー７４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー９３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー９４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２８、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３８、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１５１、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１５５、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１８０、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１８５等のオレンジ又はイエロー用の顔料；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等のレッド又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等のグリーン又はシアン用の顔料；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。
【００２４】
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縮合物、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００２５】
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、ホスホン酸基等が塩基を用いて中和された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。
【００２６】
導電性インクＩは、水に可溶な溶媒をさらに含んでもよい。水に可溶な溶媒としては、特に限定されないが、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、二種以上併用してもよい。
【００２７】
導電性インクＩは、保存安定性の点から、アルカリ性であることが好ましい。
【００２８】
電源３０は、ノズル板２１及び導電性基体１１の間に接続されており、導電性インクＩと導電層１２の間に所定の電位を印加する。なお、電源３０の電圧は、電圧変更手段（不図示）を用いて変更することができる。このため、ノズル２１ａと導電層１２の間に、導電性インクＩからなる液柱のブリッジを一時的に形成することにより、液柱のブリッジに含まれる水を電気分解することができる。その結果、中間転写ドラム１０にインク画像Ｉ'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導電層１２の表面で、液柱のブリッジに含まれる水が酸化してプロトン（Ｈ＋）が生成するため、図２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、隣接するドット間の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。
【００２９】
中間転写ドラム１０の導電層１２と、記録ヘッド２０のノズル板２１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の導電層１２と、ノズル板２１のギャップを維持することが困難になることがあり、２００μｍを超えると、液柱のブリッジを形成しにくくなることがある。なお、液柱のブリッジを形成する時間は、圧電素子に印加される電圧パルスのピーク電圧とパルス幅等により制御することができる。
【００３０】
転写ローラ４０は、回転することができ、中間転写ドラム１０との間に搬送された記録紙（不図示）に、インク画像Ｉ'を転写する。なお、転写ローラ４０は、ヒータを内蔵していてもよい。
【００３１】
クリーニングブレード５０は、インク画像Ｉ'を記録紙に転写した後の中間転写ドラム１０をクリーニングする。このとき、クリーニングブレード５０の代わりに、又は、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。
【００３２】
なお、記録紙に転写されたインク画像Ｉ'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】
図３に、インク画像Ｉ'が形成されるメカニズムを示す。まず、ノズル２１ａには、インク室２２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３（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と導電層１２の間に、導電性インクＩからなる液柱のブリッジが一時的に形成される（図３（ｂ）参照）。このとき、ノズル板２１及び導電層１２は、それぞれカソード及びアノードとして機能する。さらに、液柱のブリッジが分断されて、中間転写ドラム１０にインク画像Ｉ'が形成される（図３（ｃ）参照）。
【００３４】
ここで、図４を用いて、カソード及びアノードの間に形成される液柱のブリッジについて説明する。液柱のブリッジ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、液柱のブリッジＢの導電率、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、水が還元しにくい。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２１の面積は、アノードＡとしての液柱が接触する導電層１２の面積よりも十分に大きいためである。なお、顔料の凝集の度合いは、プロトンの生成量、即ち、液柱のブリッジを形成する時間、電源３０に印加する電圧等により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する際に、酸素も発生するが、微量であることに加え、水に溶解すると考えられるため、画像形成を阻害しない。
【００３５】
液柱のブリッジＢ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〜数百ｍＳ／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に印加する電圧は、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。
【００３６】
なお、中間転写ドラム１０の代わりに、導電層１２が形成されていない導電性基体１１を中間転写ドラムとして用いる場合は、アノードとして機能する導電性基体１１の表面で、水と共に、金属を酸化させることができる。その結果、プロトンと共に、顔料を凝集させる効果に優れる金属カチオンが生成するため、図５に示すように、プロトン及び金属カチオン（Ｍｎ＋）を介して、アニオン性分散剤Ｄにより分散されている顔料Ｐを凝集させることができる。
【００３７】
この場合、導電性基体１１と転写ローラ４０の間に、基体上にゴム層が形成されている中間転写ドラムがさらに設けられていることが好ましい。これにより、導電性基体１１に形成されたインク画像Ｉ'を中間転写ドラムに転写した後、中間転写ドラムに転写されたインク画像Ｉ'を記録紙に転写することができるため、転写性を向上させることができる。基体を構成する材料としては、特に限定されないが、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。ゴム層を構成する材料としては、特に限定されないが、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。
【００３８】
また、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導電層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導電層１２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。
【実施例】
【００３９】
［ブラックの導電性インクの調製］
固形分が２０質量％のスルホン酸基結合型カーボンブラック顔料分散液ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ−２００（キャボット・スペシャルティ・ケミカルズ・インク社製）３５．０質量％、２−ピロリドン１０．０質量％、グリセリン１４．０質量％、プロピレングリコールモノブチルエーテル０．９質量％、デヒドロ酢酸ソーダ０．１質量％及び蒸留水（残余）からなる混合液を得た。次に、水酸化リチウムの５質量％水溶液を用いて、混合液のｐＨを９．１に調整した後、平均孔径が０．８μｍのメンブレンフィルターを用いて加圧濾過し、ブラックの導電性インクを得た。
【００４０】
［イエローの導電性インクの調製］
固形分が１０質量％のスルホン酸基結合型イエロー顔料分散液ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ−２７０Ｙ（キャボット・スペシャルティ・ケミカルズ・インク社製）４０．０質量％、トリエチレングリコール１５．０質量％、グリセリン２５．０質量％、プロピレングリコールモノブチルエーテル６．０質量％、デヒドロ酢酸ソーダ０．１質量％及び蒸留水（残余）からなる混合液を得た。次に、水酸化リチウムの５質量％水溶液を用いて、混合液のｐＨを９．１に調整した後、平均孔径が０．８μｍのメンブレンフィルターを用いて加圧濾過し、イエローの導電性インクを得た。
【００４１】
［マゼンタの導電性インク］
固形分が１０質量％のスルホン酸基結合型マゼンタ顔料分散液ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ−２６０Ｍ（キャボット・スペシャルティ・ケミカルズ・インク社製）４０．０質量％、ジエチレングリコール２０．０質量％、プロピレングリコールモノブチルエーテル３．０質量％、デヒドロ酢酸ソーダ０．１質量％及び蒸留水（残余）からなる混合液を得た。次に、水酸化リチウムの５質量％水溶液を用いて、混合液のｐＨを９．１に調整した後、平均孔径が０．８μｍのメンブレンフィルターを用いて加圧濾過し、マゼンタの導電性インクを得た。
【００４２】
［シアンの導電性インク］
固形分が１０質量％のスルホン酸基結合型シアン顔料分散液ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ−２５０Ｃ（キャボット・スペシャルティ・ケミカルズ・インク社製）４０．０質量％、エチレングリコール４．０質量％、トリエチレングリコール１４．０質量％、プロピレングリコールモノブチルエーテル６．０質量％、デヒドロ酢酸ソーダ０．１質量％及び蒸留水（残余）からなる混合液を得た。次に、水酸化リチウムの５質量％水溶液を用いて、混合液のｐＨを９．１に調整した後、平均孔径が０．８μｍのメンブレンフィルターを用いて加圧濾過し、シアンの導電性インクを得た。
【００４３】
［実施例１］
イエローの記録ヘッド２０Ｙ及びブラックの記録ヘッド２０Ｋが順次設けられている以外は、画像形成装置１００と同様の画像形成装置（図６参照）を用意した。なお、図６において、図１と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。中間転写ドラム１０は、アルミニウム素管（導電性基体１１）の外周に、体積抵抗率が５Ω・ｃｍ、厚さが０．２ｍｍの、カーボンが分散されているシリコーンゴム層（導電層１２）が形成されており、駆動手段（不図示）により、外周の線速が５０ｍｍ／秒で、図中、反時計周りに回転駆動される。記録ヘッド２０Ｙ及び２０Ｋは、それぞれ金属製のノズル板２１Ｙ及び２１Ｋを有するインクジェットプリンタＧＸ５０００（リコー社製）であり、インク室２２Ｙ及び２２Ｋには、イエロー及び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２１Ｙ及び２１Ｋと、導電性基体１１との間に、電源（不図示）が接続されている。また、中間転写ドラム１０の導電層１２と、記録ヘッド２０のノズル板２１のギャップを１００μｍとした。さらに、転写ローラ４０は、金属製の芯金に厚さが５ｍｍのゴム層が形成されている。クリーニングブレード５０は、フッ素ゴムからなるブレードである。
【００４４】
以上のような画像形成装置を用いて、以下に示す手順で評価した。このとき、クリーニングブレード５０により導電性インクを回収するために、転写ローラ４０は、中間転写ドラム１０に対して、離間させた状態で評価した。
（１）電源の電圧を０Ｖにする。
（２）記録ヘッド２０Ｙにより、中間転写ドラム１０の表面が移動する方向と垂直な方向（主走査方向）の１インチ幅の連続した帯状領域に、ドット径が５０μｍの孤立ドットからなるイエローの網点パターンを形成する。
（３）記録ヘッド２０Ｋにより、中間転写ドラム１０に形成されたイエローの網点パターンから３５μｍシフトさせて、ドット径が５０μｍの孤立ドットからなるブラックの網点パターンを形成する。
（４）中間転写ドラム１０を撮影して、ブラックの顔料を含有する領域の真円率を算出することにより、ブラックのドットの滲み度合いを評価する。
（５）クリーニングブレード５０により回収された導電性インクのｐＨを測定する。
（６）電源の電圧を１０Ｖ増加する。
（７）（１）〜（６）の操作を繰り返す。
【００４５】
なお、ブラックの顔料を含有する領域の真円率とは、図７に示すように、ブラックの顔料を含有する領域を二つの同心円で挟んだ場合の、二つの同心円の半径の比の最大値（≦１）を意味する。図７（ａ）は、ブラックのドットが全く滲まず、ブラックの顔料を含有する領域Ｋが真円形状である場合であり、真円率は１となる。図７（ｂ）は、ブラックのドットが滲んでいる状態であり、真円率はｒ１／ｒ２となる。図７（ｃ）は、ブラックのドットが完全にイエローのドットと混合している状態であり、真円率はｒ１／ｒ２となる。
【００４６】
図８及び図９に、それぞれ電源の電圧に対するｐＨの関係及び電源の電圧に対するブラックの顔料を含有する領域の真円率の関係を示す。図８より、電源の電圧が６０Ｖを超えると、ｐＨが低下することがわかる。即ち、電源の電圧が６０Ｖを超えると、回収された導電性インク中のプロトンの含有量が増加しており、導電層１２の表面で、水が酸化しているものと考えられる。さらに、図９より、ｐＨが６．０未満になると、ブラックのドットの滲みを抑制する効果が見られることから、十分に水が酸化した段階で導電性インクを凝集させる効果が発現しているものと考えられる。
【００４７】
なお、実施例１においては、電源の電圧が６０Ｖを超えると、水が酸化しているものと考えられるが、導電性インクの物性、液柱のブリッジを形成するダイナミクス等により、水を酸化させるのに必要な電源の電圧は異なる。
【００４８】
［実施例２］
中間転写ドラム１０の代わりに、ステンレス素管（導電性基体１１）を中間転写ドラムとして用いた以外は、実施例１と同様にして、評価した。
【００４９】
図１０及び図１１に、それぞれ電源の電圧に対するｐＨの関係及び電源の電圧に対するブラックの顔料を含有する領域の真円率の関係を示す。なお、図１０及び図１１には、実施例１で得られた結果を比較のために破線で示す。図１０より、ｐＨが低下する電源の電圧が、実施例１よりも若干高い電圧にシフトしていることがわかる。一方、図１１より、ブラックのドットの滲みを抑制する効果は、電源の電圧が実施例１よりも低い電圧で得られていることがわかる。このことから、水が酸化していると共に、導電性基体１１の金属が酸化して金属カチオンが溶出しているものと考えられる。
【００５０】
なお、クリーニングブレード５０により回収された導電性インクを、エネルギー分散型Ｘ線分光法を用いて分析したところ、調製直後の導電性インクからは観測されないＦｅのピークが観測された。
【００５１】
［実施例３］
イエローの記録ヘッド２０Ｙ、マゼンタの記録ヘッド２０Ｍ、シアンの記録ヘッド２０Ｃ及びブラックの記録ヘッド２０Ｋが順次設けられている以外は、画像形成装置１００と同様の画像形成装置（図１２参照）を用意した。なお、図１２において、図１と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。中間転写ドラム１０は、アルミニウム素管（導電性基体１１）の外周に、体積抵抗率が５Ω・ｃｍ、厚さが０．２ｍｍの、カーボンが分散されているシリコーンゴム層（導電層１２）が形成されており、駆動手段（不図示）により、外周の線速が５０ｍｍ／秒で、図中、反時計周りに回転駆動される。記録ヘッド２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ及び２０Ｋは、それぞれ金属製のノズル板２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ及び２１Ｋを有するインクジェットプリンタＧＸ５０００（リコー社製）であり、インク室２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ及び２２Ｋには、イエロー、マゼンタ、イエロー及び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２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ及び２１Ｋと、導電性基体１１との間に、電源（不図示）が接続されている。また、中間転写ドラム１０の導電層１２と、記録ヘッド２０のノズル板２１のギャップを１００μｍとした。さらに、転写ローラ４０は、金属製の芯金に厚さが５ｍｍのゴム層が形成されている。クリーニングブレード５０は、フッ素ゴムからなるブレードである。
【００５２】
以上のような画像形成装置を用い、電源の電圧を１２０Ｖとし、記録ヘッド２０の圧電素子に液柱のブリッジを形成する時間が数十マイクロ秒となるような電圧パルスを印加することにより、中間転写ドラム１０にインク画像を形成した。次に、転写ローラ４０を用いて、中間転写ドラム１０に形成されたインク画像を普通紙に転写した。その結果、画像のドット再現性が良好であった。
【００５３】
［比較例１］
電源の電圧を０Ｖとした以外は、実施例３と同様にして、画像を形成した。その結果、ドットの滲みが多いことに加え、普通紙の裏面に導電性インクが染み出していた。
【００５４】
［実施例４］
中間転写ドラム１０の代わりに、ステンレス素管（導電性基体１１）を中間転写ドラムとして用いた以外は、実施例３の画像形成装置と同様の画像形成装置を用意した。
【００５５】
以上のような画像形成装置を用い、電源の電圧を１００Ｖとし、記録ヘッド２０の圧電素子に液柱のブリッジを形成する時間が数十マイクロ秒となるような電圧パルスを印加することにより、導電性基体１１にインク画像を形成した。次に、転写ローラ４０を用いて、導電性基体１１に形成されたインク画像を普通紙に転写した。このとき、導電層１２が形成されていない中間転写ドラムを用いたため、導電性基体１１に対する転写ローラ４０による押圧力を実施例３よりも大きくした。その結果、画像のドット再現性が良好であった。
【００５６】
［実施例５］
ステンレス素管（導電性基体１１）と転写ローラ４０の間に、中間転写ドラム１０'及びクリーニングブレード５０'をさらに設けた以外は、実施例４の画像形成装置と同様の画像形成装置を用意した。中間転写ドラム１０'は、アルミニウム素管（基体１１'）の外周に、厚さが０．２ｍｍのシリコーンゴム層（ゴム層１２'）が形成されており、クリーニングブレード５０'は、フッ素ゴムからなるブレードである。
【００５７】
以上のような画像形成装置を用い、電源の電圧を１００Ｖとし、記録ヘッド２０の圧電素子に液柱のブリッジを形成する時間が数十マイクロ秒となるような電圧パルスを印加することにより、導電性基体１１にインク画像を形成した。次に、導電性基体１１に形成されたインク画像を中間転写ドラム１０'に転写した。さらに、転写ローラ４０を用いて、中間転写ドラム１０'に転写されたインク画像を普通紙に転写した。このとき、駆動手段（不図示）により、導電性基体１１の外周の線速を中間転写ドラム１０'の外周の線速よりも数％大きくした。また、絶縁層１２'が形成されている中間転写ドラム１０'を設けたため、中間転写ドラム１０'に対する転写ローラ４０による押圧力を実施例４よりも小さくした。その結果、画像のドット再現性が良好であった。
【符号の説明】
【００５８】
１０、１０' 中間転写ドラム
１１ 導電性基体
１１' 基体
１２ 導電層
１２' ゴム層
２０ 記録ヘッド
２１ ノズル板
２１ａ ノズル
２２ インク室
３０ 電源
４０ 転写ローラ
５０、５０' クリーニングブレード
１００ 画像形成装置
Ｉ 導電性インク
Ｉ' インク画像
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５９】
【特許文献１】特開２００８−６２３９７号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録方式としては、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が挙げられるが、いずれの方式も、画像情報に応じて、ノズルからインクを吐出することにより、記録媒体にインク画像を形成する。インクジェット記録方式は、電子写真記録方式と比較して構成が簡易であることから、プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像形成装置に適用されている。
【０００３】
このような画像形成装置は、作像エンジンの主要部分が記録ヘッド、インク及び記録紙から構成され、記録ヘッドに近接された領域で記録紙が搬送されるため、紙粉、埃等がノズルに付着しやすい。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のが一般的であるが、記録紙に着弾する際にインクの滲みが発生しやすい。
【０００４】
そこで、記録ヘッドからインクを吐出して中間転写体にインク画像を形成した後、記録媒体に転写する方法が知られている。
【０００５】
特許文献１には、インクをｐＨ変化させるための処理液を中間転写体に付与する処理液付与部と、処理液上にインクを付与するインク付与部と、中間転写体上に形成された画像を記録媒体に転写する転写部とを備える画像形成装置が開示されている。このとき、インクは、少なくとも顔料及びポリマー微粒子が水及び水溶性溶媒からなる媒体に分散されており、顔料及びポリマー微粒子は、ｐＨを変化させることにより凝集する。しかしながら、インクに含まれる顔料を凝集させるために処理液を付与しなければならないという問題がある。このため、処理液を付与する装置を設ける必要があり、印刷速度が低下する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術が有する問題に鑑み、処理液を付与せずに滲みの発生を抑制すること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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、画像形成装置において、水を含む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のブリッジ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導電性の表面を有する中間転写体と、前記導電性インクと前記導電性の表面との間に、前記液柱のブリッジに含まれる水が電気分解することが可能な電位を印加する電位印加手段と、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ことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記導電性の表面は、導電剤が分散されているゴム又は金属を含むことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、表面にゴム層が形成されている中間転写体をさらに有し、前記転写手段は、前記中間転写体に形成されたインク画像を前記表面にゴム層が形成されている中間転写体に一次転写した後、該中間転写体に一次転写されたインク画像を記録媒体に二次転写することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、画像形成方法において、水を含む導電性インクを記録ヘッドのノズルから吐出して、中間転写体にインク画像を形成する工程と、該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工程とを有し、前記中間転写体は、導電性の表面を有し、前記導電性インクと前記導電性の表面との間に電位が印加されている状態で、前記ノズルと前記中間転写体の間に前記導電性インクからなる液柱のブリッジを一時的に形成すると共に、前記液柱のブリッジに含まれる水を電気分解することにより、前記中間転写体にインク画像を形成することを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の画像形成方法において、前記導電性インクは、顔料がアニオン性分散剤により分散されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の画像形成方法において、前記導電性の表面の近傍で、前記液柱のブリッジに含まれる水を酸化してプロトンを生成させることにより、前記顔料を凝集させることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の画像形成方法において、前記導電性の表面は、金属であり、前記導電性の表面の近傍で、前記金属を酸化して金属イオンを生成させることにより、前記顔料を凝集させることを特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項４乃至７のいずれか一項に記載の画像形成方法において、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工程は、前記中間転写体に形成されたインク画像を、表面にゴム層が形成されている中間転写体に一次転写する工程と、該中間転写体に一次転写されたインク画像を記録媒体に二次転写する工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、処理液を付与せずに滲みの発生を抑制すること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。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の画像形成装置の一例を示す図である。
【図２】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図である。
【図３】正に帯電したインク画像が形成されるメカニズムを示す図である。
【図４】カソード及びアノードの間に形成される液柱のブリッジを示す模式図である。
【図５】アニオン性分散剤により分散された顔料がプロトン及び金属カチオンを介して凝集した状態を示す図である。
【図６】実施例１の画像形成装置を示す図である。
【図７】真円率を説明する図である。
【図８】実施例１の電源の電圧に対するｐＨの関係を示す図である。
【図９】実施例１の電源の電圧に対するブラックの顔料を含有する領域の真円率の関係を示す図である。
【図１０】実施例２の電源の電圧に対するｐＨの関係を示す図である。
【図１１】実施例２の電源の電圧に対するブラックの顔料を含有する領域の真円率の関係を示す図である。
【図１２】実施例３の画像形成装置を示す図である。
【図１３】実施例５の画像形成装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明を実施するための形態を図面と共に説明する。
【００１８】
図１に、本発明の画像形成装置の一例を示す。画像形成装置１００は、中間転写ドラム１０の周囲に、導電性インクＩを吐出して中間転写ドラム１０にインク画像Ｉ'を形成する記録ヘッド２０、電源３０、中間転写ドラム１０に形成されたインク画像Ｉ'を記録紙（不図示）に転写する転写ローラ４０及びインク画像Ｉ'を転写した中間転写ドラム１０をクリーニングするクリーニングブレード５０が設けられている。
【００１９】
中間転写ドラム１０は、導電性基体１１上に導電層１２が形成されており、駆動手段（不図示）により、回転駆動される。導電性基体１１としては、特に限定されないが、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、導電層１２は、ゴム中に導電剤が分散されている。導電層１２の体積抵抗率は、導電性インクＩの体積抵抗率よりも小さく、１×１０３Ω・ｃｍ未満であることが好ましい。導電剤としては、特に限定されないが、腐食しにくいことから、カーボン、白金、金等が好ましい。また、ゴムとしては、特に限定されないが、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。なお、中間転写ドラム１０の代わりに、導電層１２が形成されていない導電性基体１１を中間転写ドラムとして用いてもよい。また、中間転写ドラム１０の代わりに、無端ベルトを用いてもよい。
【００２０】
記録ヘッド２０は、固定式のフルライン型であり、複数のノズル２１ａが形成されているノズル板２１、各ノズル２１ａに対応したインク室２２及びインク吐出手段（不図示）等を有する。このとき、ノズル板２１は、導電性を有し、インク室２２には、インク供給手段（不図示）を用いて導電性インクＩが充填されている。インク吐出手段としては、圧電素子が用いられており、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。なお、導電性のノズル板２１を用いる代わりに、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ノズル板を用いてもよいし、絶縁性のノズル板を用いると共に、導電性インクＩと電気的に接続されている導電性部材を設けてもよい。また、インク吐出手段としては、特に限定されず、圧電素子以外の形状変形素子方式を用いてもよいし、加熱ヒータ方式等の他の方式を用いてもよい。さらに、記録ヘッド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）を移動するシャトル型であってもよい。
【００２１】
導電性インクＩは、アニオン性分散剤により顔料が水中に分散されている。
【００２２】
顔料としては、特に限定されないが、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．ピグメントイエロー１２、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１５、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１７、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー７４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー９３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー９４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２８、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３８、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１５１、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１５５、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１８０、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１８５等のオレンジ又はイエロー用の顔料；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等のレッド又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等のグリーン又はシアン用の顔料；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。
【００２４】
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縮合物、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００２５】
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、ホスホン酸基等が塩基を用いて中和された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。
【００２６】
導電性インクＩは、水に可溶な溶媒をさらに含んでもよい。水に可溶な溶媒としては、特に限定されないが、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、二種以上併用してもよい。
【００２７】
導電性インクＩは、保存安定性の点から、アルカリ性であることが好ましい。
【００２８】
電源３０は、ノズル板２１及び導電性基体１１の間に接続されており、導電性インクＩと導電層１２の間に所定の電位を印加する。なお、電源３０の電圧は、電圧変更手段（不図示）を用いて変更することができる。このため、ノズル２１ａと導電層１２の間に、導電性インクＩからなる液柱のブリッジを一時的に形成することにより、液柱のブリッジに含まれる水を電気分解することができる。その結果、中間転写ドラム１０にインク画像Ｉ'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導電層１２の表面で、液柱のブリッジに含まれる水が酸化してプロトン（Ｈ＋）が生成するため、図２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、隣接するドット間の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。
【００２９】
中間転写ドラム１０の導電層１２と、記録ヘッド２０のノズル板２１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の導電層１２と、ノズル板２１のギャップを維持することが困難になることがあり、２００μｍを超えると、液柱のブリッジを形成しにくくなることがある。なお、液柱のブリッジを形成する時間は、圧電素子に印加される電圧パルスのピーク電圧とパルス幅等により制御することができる。
【００３０】
転写ローラ４０は、回転することができ、中間転写ドラム１０との間に搬送された記録紙（不図示）に、インク画像Ｉ'を転写する。なお、転写ローラ４０は、ヒータを内蔵していてもよい。
【００３１】
クリーニングブレード５０は、インク画像Ｉ'を記録紙に転写した後の中間転写ドラム１０をクリーニングする。このとき、クリーニングブレード５０の代わりに、又は、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。
【００３２】
なお、記録紙に転写されたインク画像Ｉ'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】
図３に、インク画像Ｉ'が形成されるメカニズムを示す。まず、ノズル２１ａには、インク室２２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３（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と導電層１２の間に、導電性インクＩからなる液柱のブリッジが一時的に形成される（図３（ｂ）参照）。このとき、ノズル板２１及び導電層１２は、それぞれカソード及びアノードとして機能する。さらに、液柱のブリッジが分断されて、中間転写ドラム１０にインク画像Ｉ'が形成される（図３（ｃ）参照）。
【００３４】
ここで、図４を用いて、カソード及びアノードの間に形成される液柱のブリッジについて説明する。液柱のブリッジ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、液柱のブリッジＢの導電率、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、水が還元しにくい。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２１の面積は、アノードＡとしての液柱が接触する導電層１２の面積よりも十分に大きいためである。なお、顔料の凝集の度合いは、プロトンの生成量、即ち、液柱のブリッジを形成する時間、電源３０に印加する電圧等により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する際に、酸素も発生するが、微量であることに加え、水に溶解すると考えられるため、画像形成を阻害しない。
【００３５】
液柱のブリッジＢ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〜数百ｍＳ／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に印加する電圧は、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。
【００３６】
なお、中間転写ドラム１０の代わりに、導電層１２が形成されていない導電性基体１１を中間転写ドラムとして用いる場合は、アノードとして機能する導電性基体１１の表面で、水と共に、金属を酸化させることができる。その結果、プロトンと共に、顔料を凝集させる効果に優れる金属カチオンが生成するため、図５に示すように、プロトン及び金属カチオン（Ｍｎ＋）を介して、アニオン性分散剤Ｄにより分散されている顔料Ｐを凝集させることができる。
【００３７】
この場合、導電性基体１１と転写ローラ４０の間に、基体上にゴム層が形成されている中間転写ドラムがさらに設けられていることが好ましい。これにより、導電性基体１１に形成されたインク画像Ｉ'を中間転写ドラムに転写した後、中間転写ドラムに転写されたインク画像Ｉ'を記録紙に転写することができるため、転写性を向上させることができる。基体を構成する材料としては、特に限定されないが、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。ゴム層を構成する材料としては、特に限定されないが、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。
【００３８】
また、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導電層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導電層１２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。
【実施例】
【００３９】
［ブラックの導電性インクの調製］
固形分が２０質量％のスルホン酸基結合型カーボンブラック顔料分散液ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ−２００（キャボット・スペシャルティ・ケミカルズ・インク社製）３５．０質量％、２−ピロリドン１０．０質量％、グリセリン１４．０質量％、プロピレングリコールモノブチルエーテル０．９質量％、デヒドロ酢酸ソーダ０．１質量％及び蒸留水（残余）からなる混合液を得た。次に、水酸化リチウムの５質量％水溶液を用いて、混合液のｐＨを９．１に調整した後、平均孔径が０．８μｍのメンブレンフィルターを用いて加圧濾過し、ブラックの導電性インクを得た。
【００４０】
［イエローの導電性インクの調製］
固形分が１０質量％のスルホン酸基結合型イエロー顔料分散液ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ−２７０Ｙ（キャボット・スペシャルティ・ケミカルズ・インク社製）４０．０質量％、トリエチレングリコール１５．０質量％、グリセリン２５．０質量％、プロピレングリコールモノブチルエーテル６．０質量％、デヒドロ酢酸ソーダ０．１質量％及び蒸留水（残余）からなる混合液を得た。次に、水酸化リチウムの５質量％水溶液を用いて、混合液のｐＨを９．１に調整した後、平均孔径が０．８μｍのメンブレンフィルターを用いて加圧濾過し、イエローの導電性インクを得た。
【００４１】
［マゼンタの導電性インク］
固形分が１０質量％のスルホン酸基結合型マゼンタ顔料分散液ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ−２６０Ｍ（キャボット・スペシャルティ・ケミカルズ・インク社製）４０．０質量％、ジエチレングリコール２０．０質量％、プロピレングリコールモノブチルエーテル３．０質量％、デヒドロ酢酸ソーダ０．１質量％及び蒸留水（残余）からなる混合液を得た。次に、水酸化リチウムの５質量％水溶液を用いて、混合液のｐＨを９．１に調整した後、平均孔径が０．８μｍのメンブレンフィルターを用いて加圧濾過し、マゼンタの導電性インクを得た。
【００４２】
［シアンの導電性インク］
固形分が１０質量％のスルホン酸基結合型シアン顔料分散液ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ−２５０Ｃ（キャボット・スペシャルティ・ケミカルズ・インク社製）４０．０質量％、エチレングリコール４．０質量％、トリエチレングリコール１４．０質量％、プロピレングリコールモノブチルエーテル６．０質量％、デヒドロ酢酸ソーダ０．１質量％及び蒸留水（残余）からなる混合液を得た。次に、水酸化リチウムの５質量％水溶液を用いて、混合液のｐＨを９．１に調整した後、平均孔径が０．８μｍのメンブレンフィルターを用いて加圧濾過し、シアンの導電性インクを得た。
【００４３】
［実施例１］
イエローの記録ヘッド２０Ｙ及びブラックの記録ヘッド２０Ｋが順次設けられている以外は、画像形成装置１００と同様の画像形成装置（図６参照）を用意した。なお、図６において、図１と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。中間転写ドラム１０は、アルミニウム素管（導電性基体１１）の外周に、体積抵抗率が５Ω・ｃｍ、厚さが０．２ｍｍの、カーボンが分散されているシリコーンゴム層（導電層１２）が形成されており、駆動手段（不図示）により、外周の線速が５０ｍｍ／秒で、図中、反時計周りに回転駆動される。記録ヘッド２０Ｙ及び２０Ｋは、それぞれ金属製のノズル板２１Ｙ及び２１Ｋを有するインクジェットプリンタＧＸ５０００（リコー社製）であり、インク室２２Ｙ及び２２Ｋには、イエロー及び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２１Ｙ及び２１Ｋと、導電性基体１１との間に、電源（不図示）が接続されている。また、中間転写ドラム１０の導電層１２と、記録ヘッド２０のノズル板２１のギャップを１００μｍとした。さらに、転写ローラ４０は、金属製の芯金に厚さが５ｍｍのゴム層が形成されている。クリーニングブレード５０は、フッ素ゴムからなるブレードである。
【００４４】
以上のような画像形成装置を用いて、以下に示す手順で評価した。このとき、クリーニングブレード５０により導電性インクを回収するために、転写ローラ４０は、中間転写ドラム１０に対して、離間させた状態で評価した。
（１）電源の電圧を０Ｖにする。
（２）記録ヘッド２０Ｙにより、中間転写ドラム１０の表面が移動する方向と垂直な方向（主走査方向）の１インチ幅の連続した帯状領域に、ドット径が５０μｍの孤立ドットからなるイエローの網点パターンを形成する。
（３）記録ヘッド２０Ｋにより、中間転写ドラム１０に形成されたイエローの網点パターンから３５μｍシフトさせて、ドット径が５０μｍの孤立ドットからなるブラックの網点パターンを形成する。
（４）中間転写ドラム１０を撮影して、ブラックの顔料を含有する領域の真円率を算出することにより、ブラックのドットの滲み度合いを評価する。
（５）クリーニングブレード５０により回収された導電性インクのｐＨを測定する。
（６）電源の電圧を１０Ｖ増加する。
（７）（１）〜（６）の操作を繰り返す。
【００４５】
なお、ブラックの顔料を含有する領域の真円率とは、図７に示すように、ブラックの顔料を含有する領域を二つの同心円で挟んだ場合の、二つの同心円の半径の比の最大値（≦１）を意味する。図７（ａ）は、ブラックのドットが全く滲まず、ブラックの顔料を含有する領域Ｋが真円形状である場合であり、真円率は１となる。図７（ｂ）は、ブラックのドットが滲んでいる状態であり、真円率はｒ１／ｒ２となる。図７（ｃ）は、ブラックのドットが完全にイエローのドットと混合している状態であり、真円率はｒ１／ｒ２となる。
【００４６】
図８及び図９に、それぞれ電源の電圧に対するｐＨの関係及び電源の電圧に対するブラックの顔料を含有する領域の真円率の関係を示す。図８より、電源の電圧が６０Ｖを超えると、ｐＨが低下することがわかる。即ち、電源の電圧が６０Ｖを超えると、回収された導電性インク中のプロトンの含有量が増加しており、導電層１２の表面で、水が酸化しているものと考えられる。さらに、図９より、ｐＨが６．０未満になると、ブラックのドットの滲みを抑制する効果が見られることから、十分に水が酸化した段階で導電性インクを凝集させる効果が発現しているものと考えられる。
【００４７】
なお、実施例１においては、電源の電圧が６０Ｖを超えると、水が酸化しているものと考えられるが、導電性インクの物性、液柱のブリッジを形成するダイナミクス等により、水を酸化させるのに必要な電源の電圧は異なる。
【００４８】
［実施例２］
中間転写ドラム１０の代わりに、ステンレス素管（導電性基体１１）を中間転写ドラムとして用いた以外は、実施例１と同様にして、評価した。
【００４９】
図１０及び図１１に、それぞれ電源の電圧に対するｐＨの関係及び電源の電圧に対するブラックの顔料を含有する領域の真円率の関係を示す。なお、図１０及び図１１には、実施例１で得られた結果を比較のために破線で示す。図１０より、ｐＨが低下する電源の電圧が、実施例１よりも若干高い電圧にシフトしていることがわかる。一方、図１１より、ブラックのドットの滲みを抑制する効果は、電源の電圧が実施例１よりも低い電圧で得られていることがわかる。このことから、水が酸化していると共に、導電性基体１１の金属が酸化して金属カチオンが溶出しているものと考えられる。
【００５０】
なお、クリーニングブレード５０により回収された導電性インクを、エネルギー分散型Ｘ線分光法を用いて分析したところ、調製直後の導電性インクからは観測されないＦｅのピークが観測された。
【００５１】
［実施例３］
イエローの記録ヘッド２０Ｙ、マゼンタの記録ヘッド２０Ｍ、シアンの記録ヘッド２０Ｃ及びブラックの記録ヘッド２０Ｋが順次設けられている以外は、画像形成装置１００と同様の画像形成装置（図１２参照）を用意した。なお、図１２において、図１と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。中間転写ドラム１０は、アルミニウム素管（導電性基体１１）の外周に、体積抵抗率が５Ω・ｃｍ、厚さが０．２ｍｍの、カーボンが分散されているシリコーンゴム層（導電層１２）が形成されており、駆動手段（不図示）により、外周の線速が５０ｍｍ／秒で、図中、反時計周りに回転駆動される。記録ヘッド２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ及び２０Ｋは、それぞれ金属製のノズル板２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ及び２１Ｋを有するインクジェットプリンタＧＸ５０００（リコー社製）であり、インク室２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ及び２２Ｋには、イエロー、マゼンタ、イエロー及び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２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ及び２１Ｋと、導電性基体１１との間に、電源（不図示）が接続されている。また、中間転写ドラム１０の導電層１２と、記録ヘッド２０のノズル板２１のギャップを１００μｍとした。さらに、転写ローラ４０は、金属製の芯金に厚さが５ｍｍのゴム層が形成されている。クリーニングブレード５０は、フッ素ゴムからなるブレードである。
【００５２】
以上のような画像形成装置を用い、電源の電圧を１２０Ｖとし、記録ヘッド２０の圧電素子に液柱のブリッジを形成する時間が数十マイクロ秒となるような電圧パルスを印加することにより、中間転写ドラム１０にインク画像を形成した。次に、転写ローラ４０を用いて、中間転写ドラム１０に形成されたインク画像を普通紙に転写した。その結果、画像のドット再現性が良好であった。
【００５３】
［比較例１］
電源の電圧を０Ｖとした以外は、実施例３と同様にして、画像を形成した。その結果、ドットの滲みが多いことに加え、普通紙の裏面に導電性インクが染み出していた。
【００５４】
［実施例４］
中間転写ドラム１０の代わりに、ステンレス素管（導電性基体１１）を中間転写ドラムとして用いた以外は、実施例３の画像形成装置と同様の画像形成装置を用意した。
【００５５】
以上のような画像形成装置を用い、電源の電圧を１００Ｖとし、記録ヘッド２０の圧電素子に液柱のブリッジを形成する時間が数十マイクロ秒となるような電圧パルスを印加することにより、導電性基体１１にインク画像を形成した。次に、転写ローラ４０を用いて、導電性基体１１に形成されたインク画像を普通紙に転写した。このとき、導電層１２が形成されていない中間転写ドラムを用いたため、導電性基体１１に対する転写ローラ４０による押圧力を実施例３よりも大きくした。その結果、画像のドット再現性が良好であった。
【００５６】
［実施例５］
ステンレス素管（導電性基体１１）と転写ローラ４０の間に、中間転写ドラム１０'及びクリーニングブレード５０'をさらに設けた以外は、実施例４の画像形成装置と同様の画像形成装置を用意した。中間転写ドラム１０'は、アルミニウム素管（基体１１'）の外周に、厚さが０．２ｍｍのシリコーンゴム層（ゴム層１２'）が形成されており、クリーニングブレード５０'は、フッ素ゴムからなるブレードである。
【００５７】
以上のような画像形成装置を用い、電源の電圧を１００Ｖとし、記録ヘッド２０の圧電素子に液柱のブリッジを形成する時間が数十マイクロ秒となるような電圧パルスを印加することにより、導電性基体１１にインク画像を形成した。次に、導電性基体１１に形成されたインク画像を中間転写ドラム１０'に転写した。さらに、転写ローラ４０を用いて、中間転写ドラム１０'に転写されたインク画像を普通紙に転写した。このとき、駆動手段（不図示）により、導電性基体１１の外周の線速を中間転写ドラム１０'の外周の線速よりも数％大きくした。また、絶縁層１２'が形成されている中間転写ドラム１０'を設けたため、中間転写ドラム１０'に対する転写ローラ４０による押圧力を実施例４よりも小さくした。その結果、画像のドット再現性が良好であった。
【符号の説明】
【００５８】
１０、１０' 中間転写ドラム
１１ 導電性基体
１１' 基体
１２ 導電層
１２' ゴム層
２０ 記録ヘッド
２１ ノズル板
２１ａ ノズル
２２ インク室
３０ 電源
４０ 転写ローラ
５０、５０' クリーニングブレード
１００ 画像形成装置
Ｉ 導電性インク
Ｉ' インク画像
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５９】
【特許文献１】特開２００８−６２３９７号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を含む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のブリッジ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導電性の表面を有する中間転写体と、
前記導電性インクと前記導電性の表面との間に、前記液柱のブリッジに含まれる水が電気分解することが可能な電位を印加する電位印加手段と、
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ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記導電性の表面は、導電剤が分散されているゴム又は金属を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
表面にゴム層が形成されている中間転写体をさらに有し、
前記転写手段は、前記中間転写体に形成されたインク画像を前記表面にゴム層が形成されている中間転写体に一次転写した後、該中間転写体に一次転写されたインク画像を記録媒体に二次転写することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
水を含む導電性インクを記録ヘッドのノズルから吐出して、中間転写体にインク画像を形成する工程と、
該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工程とを有し、
前記中間転写体は、導電性の表面を有し、
前記導電性インクと前記導電性の表面との間に電位が印加されている状態で、前記ノズルと前記中間転写体の間に前記導電性インクからなる液柱のブリッジを一時的に形成すると共に、前記液柱のブリッジに含まれる水を電気分解することにより、前記中間転写体にインク画像を形成することを特徴とする画像形成方法。
【請求項５】
前記導電性インクは、顔料がアニオン性分散剤により分散されていることを特徴とする請求項４に記載の画像形成方法。
【請求項６】
前記導電性の表面の近傍で、前記液柱のブリッジに含まれる水を酸化してプロトンを生成させることにより、前記顔料を凝集させることを特徴とする請求項５に記載の画像形成方法。
【請求項７】
前記導電性の表面は、金属であり、
前記導電性の表面の近傍で、前記金属を酸化して金属イオンを生成させることにより、前記顔料を凝集させることを特徴とする請求項６に記載の画像形成方法。
【請求項８】
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工程は、前記中間転写体に形成されたインク画像を、表面にゴム層が形成されている中間転写体に一次転写する工程と、該中間転写体に一次転写されたインク画像を記録媒体に二次転写する工程を有することを特徴とする請求項４乃至７のいずれか一項に記載の画像形成方法。
【請求項１】
水を含む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のブリッジ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導電性の表面を有する中間転写体と、
前記導電性インクと前記導電性の表面との間に、前記液柱のブリッジに含まれる水が電気分解することが可能な電位を印加する電位印加手段と、
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ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記導電性の表面は、導電剤が分散されているゴム又は金属を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
表面にゴム層が形成されている中間転写体をさらに有し、
前記転写手段は、前記中間転写体に形成されたインク画像を前記表面にゴム層が形成されている中間転写体に一次転写した後、該中間転写体に一次転写されたインク画像を記録媒体に二次転写することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
水を含む導電性インクを記録ヘッドのノズルから吐出して、中間転写体にインク画像を形成する工程と、
該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工程とを有し、
前記中間転写体は、導電性の表面を有し、
前記導電性インクと前記導電性の表面との間に電位が印加されている状態で、前記ノズルと前記中間転写体の間に前記導電性インクからなる液柱のブリッジを一時的に形成すると共に、前記液柱のブリッジに含まれる水を電気分解することにより、前記中間転写体にインク画像を形成することを特徴とする画像形成方法。
【請求項５】
前記導電性インクは、顔料がアニオン性分散剤により分散されていることを特徴とする請求項４に記載の画像形成方法。
【請求項６】
前記導電性の表面の近傍で、前記液柱のブリッジに含まれる水を酸化してプロトンを生成させることにより、前記顔料を凝集させることを特徴とする請求項５に記載の画像形成方法。
【請求項７】
前記導電性の表面は、金属であり、
前記導電性の表面の近傍で、前記金属を酸化して金属イオンを生成させることにより、前記顔料を凝集させることを特徴とする請求項６に記載の画像形成方法。
【請求項８】
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工程は、前記中間転写体に形成されたインク画像を、表面にゴム層が形成されている中間転写体に一次転写する工程と、該中間転写体に一次転写されたインク画像を記録媒体に二次転写する工程を有することを特徴とする請求項４乃至７のいずれか一項に記載の画像形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１８８６６５（Ｐ２０１０−１８８６６５Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３７０３３（Ｐ２００９−３７０３３）
【出願日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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