説明

画像形成装置及び記録液

【課題】吐出後の記録液のpH調整を、記録液とは別個の調整手段(調整液)を用いることなく且つ特殊用紙を用いることなく行うことができ、信頼性が高く且つ高画質化を実現でき、ユーザの紙種選択の自由度も確保できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】記録ヘッド61から吐出された直後の記録液が、記録ヘッド61と中間転写体37との間で一時的にブリッジを形成するように吐出され、ブリッジ形成中に記録液に含まれる水が電気分解されることで通電がなされる。記録液は、多価金属イオンを含有する水溶性金属錯体と、多価金属イオンを介して架橋することにより増粘を示すアニオン性高分子とを含み、多価金属イオンが実質的に不活性な状態になるようにpH調整されている。通電時に中間転写体37側で生じる水素イオンにより、録液のpHが変化して多価金属イオンが活性化し、アニオン性高分子を架橋して記録液が増粘する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、インクジェット方式で画像を形成する画像形成装置に関し、詳しくは、pH調整により増粘性を不活性化された記録液を記録ヘッドから吐出し、記録液が記録ヘッドから出た後に記録液のpHを変化させて増粘性を活性化させる方式の画像形成装置及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
インクジェット方式で記録紙にカラー画像を印字する際に、2色重ね部分等の色境界での滲み(以下、「ブリーディング」という)が生じやすい。
ブリーディングを抑えるために、インクに界面活性剤などを添加することによりインクの紙への浸透性を高めることが行われている(特許文献1参照)。
インクの紙への浸透性を高めることにより色境界での滲みは低減できるが、その反面、インクが記録紙を形成するセルロース繊維にそって浸透するので文字や細線の印字周辺部に滲み(以下「フェザリング」という)が発生しやすくなる。
ブリーディングとフェザリングの防止を両立させるため、黒文字の印字にのみ浸透性の低いインクを使用する等の工夫がなされているが、その場合には、黒色インクの乾燥性が悪く高速印字が困難であるという問題が残る。
【0003】
特許文献2には、多価金属イオンが含有されている錯体化合物を含むインクを、多価金属イオンが実質的に不活性になるようにpH調整し、該pH調整されたインクと、多価金属イオンを活性化させるpHを有する液体を、記録媒体上で混合させることでインク中の色材を凝集させ、画像滲みを抑える方法が提案されている。
特許文献3には、アニオン性樹脂を凝集させることが可能な多価金属イオンを不活性の金属錯体状態で含有するインクを、インク受容層を有するコート紙上に吐出し、吐出した後にインクのpHを変化させる手段により金属錯体から多価金属イオンをインク受容層に放出させ、放出された多価金属イオンの作用によりインク受容層に堆積した顔料を定着させるインクジェット記録方法が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献2、3に記載された方法によれば、吐出されたインクの増粘性をコントロールできるので、乾燥性に起因する高速印刷阻害等の問題を来たすことなくブリーディングやフェザリング等の画像滲みを良好に抑制することができる。
しかしながら、多価金属イオンを活性化させるpHを有する液体をインクとは別個に備える必要があり、装置構成要素の増加及びこれに伴う吐出制御の複雑化(ひいては信頼性の低下)を避けられない。
また、特許文献2では、多価金属イオンを低分子のアニオン性化合物で不活性化させているため、高画質のための凝集度が得られないという問題もある。
多価金属イオンを活性化させるpHを被記録材に持たせることも考えられるが、被記録材が特殊用紙として限定されることになり、ユーザにおける紙種選択の自由度が阻害される。
【0005】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、吐出後の記録液のpH調整を、記録液とは別個の調整手段(調整液)を用いることなく且つ特殊用紙を用いることなく行うことができ、信頼性が高く且つ高画質化を実現でき、ユーザの紙種選択の自由度も確保できる画像形成装置の提供を、その主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、水と着色剤と湿潤剤とを含みpH調整により増粘性を不活性化された記録液を記録ヘッドから吐出し、記録液が前記記録ヘッドから出た後に記録液のpHを変化させて増粘性を活性化させ、被記録材に画像を形成する画像形成装置において、前記記録ヘッドに対向する中間転写体と、前記記録ヘッドと前記中間転写体との間に電圧を印加する電圧印加手段とを有し、前記記録ヘッドから吐出された直後の記録液が、前記記録ヘッドと前記中間転写体との間で一時的にブリッジを形成するように吐出され、前記ブリッジ形成中に記録液に含まれる水が電気分解されることで通電がなされ、前記通電時に前記中間転写体側で生じる水素イオンにより、前記記録液のpHを変化させて増粘性を活性化させ、前記中間転写体上に形成された画像を転写手段により被記録材に転写することを特徴とする。
【0007】
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、前記中間転写体を陽極として前記電圧印加手段により電圧が印加され、前記記録液が、多価金属イオンを含有する水溶性金属錯体と、前記多価金属イオンを介して架橋することにより増粘を示すアニオン性高分子とを含み、前記多価金属イオンが実質的に不活性な状態になるようにpH調整されていることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の画像形成装置において、前記記録液が電解質成分を含むことを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の画像形成装置において、前記電解質に四級アンモニウム塩を含有することを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項2〜4のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記着色剤が、水素イオンや金属イオンと結合しないかあるいは結合しにくい成分からなることを特徴とする。
【0008】
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の画像形成装置において、前記着色剤が染料であることを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、請求項2〜6のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記アニオン性高分子がカルボキシル基又はその塩を有することを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、請求項2〜6のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記アニオン性高分子が多糖類又はその塩であることを特徴とする。
請求項9に記載の発明は、請求項2〜6のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記アニオン性高分子がアルギン酸又はその塩であることを特徴とする。
請求項10に記載の発明は、請求項2〜9のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記水溶性金属錯体がニトリロ三酢酸、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、のうちの少なくとも一種又はその塩で形成されていることを特徴とする。
【0009】
請求項11に記載の発明は、請求項2〜10のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記多価金属イオンがCa2+、Ba2+、Al3+、Cu2+、Fe3+のうち少なくとも一種であることを特徴とする。
請求項12に記載の発明は、請求項1〜11のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記湿潤剤に尿素を含有することを特徴とする。
請求項13に記載の発明は、請求項1〜12のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記記録ヘッドが色別に複数設けられていることを特徴とする。
【0010】
請求項14に記載の発明は、水と着色剤と湿潤剤とを含みpH調整により増粘性を不活性化された記録液を記録ヘッドから吐出し、記録液が前記記録ヘッドから出た後に記録液のpHを変化させて増粘性を活性化させる画像形成方法において、前記記録ヘッドに対向して中間転写体を設け、前記記録ヘッドと前記中間転写体との間に電圧を印加し、記録液を、前記記録ヘッドから吐出された直後の記録液が、前記記録ヘッドと前記中間転写体との間で一時的にブリッジを形成するように吐出するとともに、前記ブリッジ形成中に記録液に含まれる水が電気分解されることで通電がなされるようにし、前記通電時に前記中間転写体側で生じる水素イオンにより、前記記録液のpHを変化させて記録液の増粘性を活性化させ、前記中間転写体上に形成された画像を転写手段により被記録材に転写することを特徴とする。
請求項15に記載の発明は、請求項14に記載の画像形成方法において、前記記録液として、多価金属イオンを含有する水溶性金属錯体と、前記多価金属イオンを介して架橋することにより増粘を示すアニオン性高分子とを含み、前記多価金属イオンが実質的に不活性な状態になるようにpH調整されているものを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、高速性を阻害することなく、画像濃度が高く、フェザリングやブリーディング、ビーディングの少ない高画質な画像を得ることができる吐出安定性に優れた画像形成装置を実現できる。
pHを変化させる手段を記録液自体に担わせることができるので、pH変化のための調整液を別途用いる構成に比べて、構成の簡易化、吐出制御の簡易化による信頼性の向上、並びに消耗品の低減によるランニングコストの低減に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。
【図2】中間転写体にインク画像が形成されるメカニズムを示す図で、(a)はインクがノズルにおいてメニスカスを形成している状態を示す図、(b)は吐出されたインクの液柱がノズルと中間転写体との間をブリッジしている状態を示す図、(c)はインク滴が分離して中間転写体上に画像として付着した状態を示す図である。
【図3】中間転写体上における増粘のメカニズムを示す図である。
【図4】実施例1で用いた構成を示す図である。
【図5】参考例1で用いた構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
まず、図1に基づいて、本実施形態に係る画像形成装置(インクジェットプリンタ)の構成の概要を説明する。画像形成装置100は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な記録ヘッド(以下、単に「ヘッド」という)61Y、61M、61C、61BKを有している。これらのヘッドは、上記各色の記録液としての導電性のインクを吐出する記録液吐出体、あるいはインクヘッドとしてなる。
ヘッド61Y、61M、61C、61BKは、画像形成装置100の本体99の略中央部に配設された中間転写体としての中間転写ドラム37の外周面に対向する位置に配設されている。ヘッド61Y、61M、61C、61BKは、中間転写ドラム37の移動方向であって図1において時計回り方向であるA1方向の上流側からこの順で並んでいる。同図において各符号の数字の後に付されたY、M、C、BKはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用の部材であることを示している。
【0014】
ヘッド61Y、61M、61C、61BKはそれぞれ、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(BK)の画像を形成するための記録液吐出装置であるインク吐出装置60Y、60M、60C、60BKに備えられている。なお、各ヘッド61Y、61M、61C、61BKは、その長手方向が図1の紙面に垂直な方向に延びるように複数が並設された態様で、インク吐出装置60Y、60M、60C、60BKに備えられている。
中間転写ドラム37は、A1方向に回転している状態で、各ヘッド61Y、61M、61C、61BKに対向する領域で、各ヘッド61Y、61M、61C、61BKからイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの記録液が順次重ね合わされる態様で吐出されて付与され、その表面上に画像が形成されるようになっている。このように、画像形成装置100は、ヘッド61Y、61M、61C、61BKを中間転写ドラム37に対向させA1方向に並設したタンデム構造となっている。
【0015】
ヘッド61Y、61M、61C、61BKによる中間転写ドラム37に対する記録液の吐出すなわち付与は、イエロー、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37上の同じ位置に重なるように、A1方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。
画像形成装置100は、ヘッド61Y、61M、61C、61BKをそれぞれ備えたインク吐出装置60Y、60M、60C、60BKと、中間転写ドラム37を備え中間転写ドラム37のA1方向への回転に伴って記録媒体(被記録材)としての転写紙Sを搬送する用紙搬送ユニットとしての搬送ユニット10と、転写紙Sを多数枚積載可能であり積載した転写紙Sのうち最上位の転写紙Sのみを搬送ユニット10に向けて給送する給紙ユニット20と、搬送ユニット10によって搬送されてきた画像形成済み、言い換えるとプリント済みの転写紙Sを多数積載可能な排紙台25とを有している。
【0016】
画像形成装置100はまた、図2(b)に示すようにヘッド61Y、61M、61C、61BKから吐出された直後の記録液による液柱がヘッド61Y、61M、61C、61BKと中間転写ドラム37との間を一時的にブリッジ(連結)した状態で、中間転写ドラム37とヘッド61Y、61M、61C、61BKとの間に電位差が形成されるように、かかる液柱の状態の記録液の内部に電極酸化反応もしくは電極還元反応に起因する電流成分を含んだ通電を行い、後述するようにかかる状態の記録液の凝集を促進する電圧印加手段33を有している。
画像形成装置100はまた、図1に示すように、記録液等が転写紙Sに転写された後の中間転写ドラム37から、中間転写ドラム37上に残留している記録液等を除去してクリーニングするためのクリーニング手段34と、ヘッド61Y、61M、61C、61BKを一体に支持したヘッド支持体としてのキャリッジ50と、画像形成装置100の動作全般を制御するCPU、メモリ等を含む図示しない制御手段とを有している。
【0017】
搬送ユニット10は、中間転写ドラム37の他に、中間転写ドラム37に対向して配置され中間転写ドラム37との間の領域である転写部31を転写紙Sが通過するときに中間転写ドラム37上に担持された記録液による画像をその転写紙Sに転写する転写手段64と、給紙ユニット20から給送されてきた転写紙Sを転写部31に案内するとともに、転写部31を通過した転写紙Sを排紙台25に案内するガイド板39と、中間転写ドラム37をA1方向に回転駆動する図示しない駆動手段としてのモータ等とを有している。
このように、画像形成装置100は、転写紙Sへの画像形成を中間転写ドラム37を用いて間接的に行う間接方式の画像形成装置となっている。
転写手段64は、中間転写ドラム37に従動回転する転写ローラ38を備えている。なお、転写ローラ38は転写紙Sに転写される画像を転写紙Sに定着させるためのヒータを内蔵していても良い。また、搬送ユニット10は、転写ローラ38によって中間転写ドラム37から転写紙Sに転写された画像を転写紙Sに定着させるための定着手段としての定着ローラを備えていてもよい。
【0018】
図2に示すように、中間転写ドラム37は、導電性基体であるアルミニウム製の支持体37aと、支持体37a上に形成されたシリコーンゴム製の表面層37bとを有している。支持体37aの材質はアルミニウムに限られるものではなく、機械的強度があれば、たとえばアルミ合金、銅、ステンレス等の金属によって形成しても良い。表面層37bの材質はシリコーンゴムに限られるものではなく、記録液の剥離性が高いという利点のためには表面エネルギーが低く転写紙Sへの追随性が高い弾性材料であればよく、たとえばウレタンゴム、フッ素ゴム、ニトリルブタジエンゴムなどによって形成しても良い。
表面層37bは、中間転写ドラム37に導電性を付与するために、かかるゴム材料に導電剤としてのカーボン、白金、金などの金属微粒子を分散して混入させた導電性ゴムとされ、導電層となっている。ただし、導電性微粒子を増やすと導電性は向上するが、離型性が低下するトレードオフの関係であるので、適宜、調整が必要である。後述するように、ヘッド61Y、61M、61C、61BKと中間転写ドラム37とが一時的にブリッジした記録液による液柱に所望の電位差を形成するには、導電性ゴムの体積抵抗率は1×10Ω・cm未満であることが好ましく、また、記録液の体積抵抗率よりも小さいことが望ましい。
【0019】
表面層37bの厚みは0.1〜1mm程度がよく、0.2〜0.6mmが好適である。ただし、表面層37bは必須の構成でなく、支持体37aのみを中間転写ドラム37としても良い。また、中間転写ドラム37は、ドラム状でなく、無端ベルト状、その他可能であればシート状であっても良い。
図1に示すように、給紙ユニット20は、転写紙Sを多数枚積載可能な給紙トレイ21と、給紙トレイ21に積載された転写紙Sのうち最上位の転写紙Sのみを搬送ユニット10に向けて給送する給紙ローラ22と、給紙トレイ21及び給紙ローラ22を支持した筐体23と、給紙ローラ22を、ヘッド61Y、61M、61C、61BKにおける記録液の吐出タイミングに合わせるように回転駆動し転写紙Sを給送させる図示しない駆動手段としてのモータ等とを有している。
【0020】
キャリッジ50は、ヘッド61Y、61M、61C、61BKに劣化等が生じたときにこれらが新規のものに交換可能であるように、またメンテナンスを容易にするために、ヘッド61Y、61M、61C、61BKと一体で、本体99に対して着脱可能となっている。ヘッド61Y、61M、61C、61BKもそれぞれ、劣化等が生じたときに新規のものに交換可能であるように、またメンテナンスを容易にするために、独立して本体99に対して(厳密にはキャリッジ50に対して)着脱可能となっている。これによって、交換作業、メンテナンス作業が容易化されている。
インク吐出装置60Y、60M、60C、60BKは、用いる記録液の色が異なるものの、その余の点では互いに略同様の構成となっている。インク吐出装置60Y、60M、60C、60BKはそれぞれ、ヘッド61Y、61M、61C、61BKをそれぞれ複数、主走査方向に並設され、ヘッド固定式のフルライン型となっている。
【0021】
インク吐出装置60Y、60M、60C、60BKは、複数のヘッド61Y、61M、61C、61BKに供給される当該色の記録液を収容したメインタンクとしての記録液カートリッジであるインクカートリッジ81Y、81M、81C、81BKと、インクカートリッジ81Y、81M、81C、81BK内に収容された記録液を各ヘッド61Y、61M、61C、61BKに向けて圧送し給送するための供給ポンプとしての図示しないポンプと、該ポンプによってインクカートリッジ81Y、81M、81C、81BK側から供給されてきた記録液を各ヘッド61Y、61M、61C、61BKに分配して供給する記録液供給部であるインク供給部としてのディストリビュータである図示しないディストリビュータタンクとを有している。
【0022】
インク吐出装置60Y、60M、60C、60BKはまた、ディストリビュータタンク内の記録液量の不足を検出するために同記録液量を検知する記録液量検知手段であるインク量検知手段としての図示しないインク量検知センサと、インクカートリッジ81Y、81M、81C、81BKとディストリビュータタンクとの間の記録液の給送路をポンプとともに形成している図示しないパイプと、ディストリビュータタンクと各ヘッド61Y、61M、61C、61BKとの間の記録液の給送路を形成している図示しないパイプとを有している。
インクカートリッジ81Y、81M、81C、81BKは、内部の記録液が消費されて残り少なくなったときあるいはなくなったとき等に新規のものに交換可能であるように、またメンテナンスを容易にするために、本体99に対して着脱可能となっている。
ポンプは、図示しない制御手段によって作動を制御される。具体的には、インク量検知センサによってディストリビュータタンク内の記録液量の不足が検出されたことを条件として、この不足が検出されなくなるまで駆動され、インクカートリッジ81Y、81M、81C、81BK内の記録液をディストリビュータタンクに供給する。この点、制御手段は記録液供給制御手段であるインク供給制御手段として機能する。制御手段は、画像形成装置100において駆動される構成については、特に説明しない場合であっても、その駆動を制御するようになっている。
【0023】
図2に示すように、各ヘッド61Y、61M、61C、61BKは、同図において下方を向く記録液吐出側に配設された導電性のノズル板61aと、ノズル板61aに形成されたノズル61bと、ディストリビュータタンクから記録液を供給され記録液を充填されたインク室61cと、インク室61c内の記録液をノズル61bから吐出させる図示しないインク吐出手段とを有している。
ノズル61b、インク室61c、インク吐出手段はこれらが1組となって、それぞれ各ヘッド61Y、61M、61C、61BKに多数備えられているが、同図においてはそのうちの1組のみを図示している。
ノズル板61aは、全体が導電性である。ノズル板61aは、インク室61c側の面をインク室61c内の記録液との界面を形成する界面形成部として備えており、カソードとして機能する。また、ノズル板61aの表面には撥水膜を有しても良い。撥水膜としては、フッ素系撥水剤やシリコン系撥水剤などを塗布するものや、フッ素系高分子やフッ素―金属化合物共析などをメッキしたものでも良く、撥水性がある膜なら特に限定されない。
【0024】
ノズル板61aは、全体が導電性であるものに限らず、インク室61c側の面のみを導電処理された部材であっても良いし、インク室61c側に配設された導電性部材と中間転写ドラム37側に配設された絶縁性部材とによって構成しても良い。
ノズル板61aの導電性の部分は、後述するようにカソードとして備えられるため、金属溶出に対して耐性を有する材質によって構成する必要はなく、金属、カーボンなど導電性の高い材料によって構成されればよい。
【0025】
インク吐出手段は、ノズル61bから記録液を液滴化して吐出させ転写紙Sに着弾させるためのアクチュエータとして圧電素子を有し、圧電素子に印加される電圧パルスに応じてノズル61bから記録液を吐出するようになっている。
インク吐出手段のアクチュエータはピエゾ方式等の、形状変形素子方式である他の方式の可動アクチュエータであってもよいし、サーマル方式等の加熱ヒータ方式によってノズル61bから記録液を吐出させるものであっても良い。
【0026】
電圧印加手段33は、電源33aと、電源33aを支持体37aとノズル板61aとに接続した特に図示しない電気回路と、電源33aによる電圧の印加タイミング、印加時間を制御する電圧印加制御手段とを有している。電圧印加制御手段は上記制御手段が兼ねている。電圧印加制御手段としての制御手段は、電源33aの電圧を変更する電圧変更手段としても機能する。
電源33aは、電気回路により、陽極を支持体37aに接続され、陰極をノズル板61aに接続されている。よって、電圧印加手段33は、中間転写ドラム37をアノードとして備え、ノズル板61aをカソードとして備えている。
【0027】
このような構成の画像形成装置100においては、画像形成開始の旨の所定の信号の入力により、中間転写ドラム37が各ヘッド61Y、61M、61C、61BKに対向しながらA1方向に回転し、この過程で、イエロー、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37の同じ位置に重なるよう、各ヘッド61Y、61M、61C、61BKから、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの記録液が、A1方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして順次重ね合わされる態様で吐出され、中間転写ドラム37上に一時的に画像が担持される。
【0028】
このとき、電圧印加制御手段としての制御手段により、電圧印加手段33が駆動され、電源33aから支持体37aとノズル板61aとの間に電圧が印加されている。
この状態で、記録液が、各ヘッド61Y、61M、61C、61BKから中間転写ドラム37上に付与されるが、そのときには、まず、ヘッド61Y、61M、61C、61BKから、図2(a)に示すように、ノズル61bにおいてメニスカスを形成している記録液が、図2(b)に示すように、中間転写ドラム37に向けて移動し、ノズル61cと中間転写ドラム37との間に、記録液からなる液柱のブリッジが一時的に形成される。
次いで、図2(c)に示すように、記録液からなる液柱のブリッジが分断されることによって中間転写ドラム37に担持され、中間転写ドラム37上に記録液による画像が形成される。
【0029】
図3(図2の一部分の拡大模式図)に示すように、電圧印加状態で、画像形成時の記録液の液柱による記録ヘッド−中間転写体間のブリッジがなされていると、その間、水溶性記録液中の水の電気分解が起き、通電電流が発生する。
中間転写体側が陽極、記録ヘッド側が陰極となるように電圧を印加すると、中間転写体と記録液との界面で(1)式のような反応により水素イオンが発生し局所的にpHが低下する。
中間転写体側:2HO→4H+O+4e (1)
記録ヘッド側:4HO+4e→2H+4OH (2)
【0030】
本実施形態において用いる記録液は、水と、着色剤と、湿潤剤と、多価金属イオンを含有する水溶性金属錯体と、多価金属イオンを介して架橋することにより増粘を示すアニオン性高分子とを含み、多価金属イオンが実質的に不活性な状態になるように予めpH調整されている。
中間転写体37側で水素イオンが発生すると、多価金属イオンと水溶性金属錯体との結び付きが弱くなって多価金属イオンが活性状態となり、水溶性金属錯体から遊離した多価金属イオンを介してアニオン性高分子が架橋し、中間転写体37上に付着した記録液が全体として増粘する。
この時、多価金属イオンによる着色剤の凝集は起こらず、色材は記録液に分散した状態になっている。
すなわち、着色剤の凝集による画像濃度の低下を防ぎつつ増粘させることができるので、フェザリングやブリーディング、ビーディング(隣接液滴の集合)のない高画質な画像を得ることができる。
特許文献2の方式では、色材が凝集することで滲みを抑えることができるが、色材同士が固まってしまうことで画像濃度が下がるという問題がある。本発明では上記理由により、この問題を解消できる。
【0031】
多価金属イオンを不活性化するキレート剤(例えばニトリロ三酢酸)の構造は、例えば非特許文献1に記載されている通りである。この不活性な状態(多価金属イオンが他の成分と反応を起こさない状態)に水素イオンが与えられてpHが低下すると、多価金属イオンとキレート剤との結合が弱くなって多価金属イオンは錯体状態から遊離し、記録液中に存在するアニオン性高分子を架橋する。
アニオン性高分子が多価金属イオンを介して架橋しやすいことは、例えば非特許文献2に記載されているアルギン酸ナトリウム(アニオン性高分子の塩)についてのCaイオンを加えた場合の瞬時の架橋(ゲル化)からも明らかである。
これにより、ブリーディングやフェザリング、ビーディングが抑制され、中間転写体上での画像品質が保たれる。
紙に転写される記録液は中間転写体上で増粘した後のものであるので、紙面上においてもブリーディングやフェザリング、ビーディングは低減されることになる。
水素イオンの発生量は、記録液の導電率や印加電圧等のファクタにより変化させることができるので、中間転写体37上での増粘度をコントロールすることが可能となる。
【0032】
このように、本発明では、記録液自体を多価金属イオンを活性化させるpHの発生源として利用している。これにより、記録液の他に別途pHを変化させるための処理液(消耗品)を設ける必要がなく、吐出制御が構成上及び制御上の両面から簡易化され、信頼性向上、ランニングコストの低減に寄与する。
また、pH調整した特殊紙等を用いる必要がなく、普通紙にブリーディング等の少ない高画質な画像を形成することが可能となる。
また、中間転写方式なため、紙粉による記録ヘッドのノズル目詰まりを低減することが可能で、この観点からも信頼性の高い画像を得ることが可能となる。
【0033】
図3に基づいて記録ヘッドと中間転写体間の構成をさらに具体的に説明する。
記録ヘッド61のノズル板61aと中間転写ドラム37の表面層37bまでの距離は100μmで、ノズル径は25μm、記録液ドット24bは50μm程度、液柱24aは10μm程度である。ノズルから記録液を吐出後、液柱が中間転写ドラム37の表面層に着弾してブリッジすると電極界面での電気二重層形成に相当する非ファラデー電流と水の電気分解に起因したファラデー電流が発生する。
数十〜数百Vでは水の電気分解の反応抵抗はほぼ無視できるほど小さく記録液の溶液抵抗が支配的となる。ノズル近傍で液柱が分断してブリッジ状態が終わるのは数μs〜数十μsで、この時間とファラデー電流の積が通電電荷量であり、この値が大きいほど水素イオン発生量が増える。水素イオンは中間転写ドラム37の電極界面から発生するので、アニオン性高分子が増粘した記録液凝集部24cは中間転写ドラム37の表面に多く存在することになる。記録液凝集部24cの存在により、表面張力でドットが大きくなったり位置がずれたりといったビーディングの問題は抑制される。
【0034】
しかしながら、記録ヘッド−中間転写体のブリッジ形成時間は非常に短く(数〜数十μ秒)、導電率が10〜200mS/m程度の一般的な記録液では、上記増粘作用を及ぼすのに十分な水素イオン量は得られない。導電率が低いと、電極界面での電気二重層を形成する非ファラデー電流が発生するのみで終わってしまう場合もある。そこで、記録液の導電率を上げるために電解質成分を添加することで、水素イオン発生量を増やして、前述のような効果によりビーディング等を抑制することが可能となる。
電解質を添加することで、記録液の導電率を上げてアニオン性高分子の増粘化に十分量の水素イオンを発生させることができる。よって、記録液の増粘作用、凝集作用を強め、画像品位を向上させることができる。
【0035】
導電率(イオン伝導率)を上げる電解質として、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、塩化ルビジウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硝酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、リン酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、などの無機アルカリ金属塩、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、シュウ酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、クエン酸水素ナトリウム、クエン酸カリウム、クエン酸水素カリウムなどの有機アルカリ金属塩、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、塩化テトラメチルアンモニウム、硝酸テトラメチルアンモニウム、塩化コリンなどの有機アンモニウム塩などが挙げられる。
【0036】
電解質として四級アンモニウム塩を添加するの好ましい。四級アンモニウムイオンは中心元素に結合したアルキル基によって電荷分散しており、アニオン性着色剤やアニオン性樹脂のカルボキシルイオンとの相互作用が小さく安定に存在する。また、水とのクラスターを形成しにくく、アニオン性着色剤やアニオン性樹脂の分散・溶解に必要な水和水を奪うことも少ない。これらの効果により、四級アンモニウム塩はアニオン性着色剤やアニオン性樹脂の分散・溶解安定性を損ねることなく導電率を上げることが可能となる。単位分子量あたりの導電率(モルイオン伝導率)は分子量の小さい化合物が高く、四級アンモニウム塩のなかで特にテトラメチルアンモニウム塩が好ましい。また、カウンターイオンとして塩化物イオン、硝酸イオン、硫酸イオン等があるが、塩化物イオンはアノードで電極反応を起こして塩素を発生する恐れがある。そのため、不活性な硝酸イオンや硫酸イオンが好ましい。
【0037】
前記着色剤としては、特に制限されるものではなく、従来公知の顔料や染料を用いることができるが、多価金属イオンによる着色剤の凝集が起こりにくいといった点で、特に染料が望ましい。
本発明に利用される記録液用の染料としては、一般的に多く知られるところの直接染料、酸性染料、食用染料、塩基性染料、反応性染料、分散染料、建染染料、可溶性建染染料、反応分散染料、油性染料などが挙げられ、いずれも使用できるが、中でも水溶性染料は記録液の性能上好ましく使用される。
【0038】
好ましいものとしては、C.I.ダイレクトレッド2,4,9,23,26,31,39,62,63,72,75,76,79,80,81,83,84,89,92,95,111,173,184,207,211,212,214,218,221,223,224,225,226,227,232,233,240,241,243,247,C.I.ダイレクトバイオレット7,9,47,48,51,66,90,93,94,95,98,100,101,C.I.ダイレクトイエロー8,9,11,12,27,28,29,33,35,39,41,44,50,53,58,59,68,86,87,93,95,96,98,100,106,108,109,110,130,132,142,144,161,163,C.I.ダイレクトブルー1,10,15,22,25,55,67,68,71,76,77,78,80,84,86,87,90,98,16,108,109,151,156,158,159,160,168,189,192,193,194,199,200,201,202,203,207,211,213,214,218,225,229,236,237,244,248,249,251,252,264,270,280,288,291,C.I.ダイレクトブラック9,17,19,22,32,51,56,62,69,77,80,91,94,97,108,112,113,114,117,118,121,122,125,132,146,154,166,168,173,199,C.I.アシッドレッド35,42,52,57,62,80,82,111,114,118,119,127,128,131,143,151,154,158,249,254,257,261,263,266,289,299,301,305,336,337,361,396,397,C.I.アシッドバイオレット5,34,43,47,48,90,103,126,C.I.アシッドイエロー17,19,23,25,39,40,42,44,49,50,61,64,76,110,127,135,143,151,159,169,174,190,195,196,197,199,218、219,222,227,C.I.アシッドブルー9,25,40,41,62,72,76,78,80,82,92,106,112,113,120,127:1,129,138,143,175,181,205,207,220,221,230,232,247,258,260,264,271,278,279,280,288,290,326,C.I.アシッドブラック7,24,29,48,52:1,172,C.I.リアクティブレッド3,13,17,19,21,22,23,24,29,35,37,40,41,43,45,49,55,C.I.リアクティブバイオレット1,3,4,5,6,7,8,9,16,17,22,23,24,26,27,33,34,C.I.リアクティブイエロー2,13,14,15,17,18,23,24,25,26,27,29,35,37,41,42,C.I.リアクティブブルー2,3,5,8,10,13,14,15,17,18,19,21,25,26,27,28,29,38,C.I.リアクティブブラック4,5,8,14,21,23,26,31,32,34,C.I.ベーシックレッド12,13,14,15,18,22,23,24,25,27,29,35,36,38,39,45,46,C.I.ベーシックバイオレット1,2,3,7,10,15,16,20,21,25,27,28,35,37,39,40,48,C.I.ベーシックイエロー1,2,4,11,13,14,15,19,21,23,24,25,29,32,36,39,40,C.I.ベーシックブルー1,3,5,7,9,22,26,41,45,46,47,54,57,60,62,65,66,69,71,C.I.ベーシックブラックB、等が挙げられる。
【0039】
これら染料の添加量は、染料の種類、溶媒成分の種類、インクジェット記録液に対し要求されている特性等に依存して決定されるが、一般にはインク全重量に対し0.2から15重量%、特に0.5〜10重量%の範囲が好適である。
【0040】
本発明の記録液には、上記のようにアニオン性高分子化合物を含む。
記録液に添加できるアニオン性高分子化合物としては、天然系ではアラビアガム、トラガンガム、グーアガム、カラヤガム、ローカストビーンガム、アラビノガラクトン、ペクチン、クインスシードデンプン等の植物性高分子、アルギン酸塩、カラギーナン、寒天等の海藻系高分子、ゼラチン、カゼイン、アルブミン、コラーゲン等の動物系高分子、キサンテンガム、デキストラン等の微生物系高分子またはセラック等、半合成系ではメチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、力ルボキシメチルセルロース等の繊維素系高分子、デンプングリコール酸ナトリウム、デンプンリン酸エステルナトリウム等のデンプン系高分子、アルギン酸及びその塩、アルギン酸プロピレングリコールエステル等の海藻系高分子、純合成系ではポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル等のビニル系高分子、非架橋ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸及びそのアルカリ金属塩、水溶性スチレン−アクリル樹脂等のアクリル系樹脂、水溶性スチレン−マレイン酸樹脂、水溶性ビニルナフタレン−アクリル樹脂、水溶性ビニルナフタレン−マレイン酸樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、βナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のアルカリ金属塩、等が挙げられる。
【0041】
アニオン性高分子化合物としてはカルボン酸をアニオン基として含むものを使用することが、後述する多価金属イオンによる架橋がしやすく、増粘効果が大きい点で特に好ましい。
同様の理由でアニオン性高分子が多糖類であることがさらに好ましい。同様の理由で多糖類またはその塩であることがさらに好ましい。同様の理由で多糖類またはその塩がアルギン酸及びその塩であることがさらに好ましい。
また中間転写体を用いたインクジェットプリンタにおいては、アニオン性高分子は転写工程における中間転写体から紙への転写率を向上させるのに効果的である。
【0042】
本発明に利用される多価金属イオンの金属としては、例えば、Mg2+,Ca2+,Ba2+,Cu2+,Co2+,Co3+,Mn2+,Ce3+,Ce4+,Zn2+,Ni2+,Cr3+,Eu3+,Fe2+,Fe3+,Ga3+,Ge4+,In3+,Pt2+,Pt4+,Au3+,Pd2+,La2+,Nd3+,Y3+,Al3+,Rh2+,Rh3+,Ru2+,Ru3+,Ru4+,Sc3+,Si4+,Sm3+,Ti4+,U4+,Zr4+などが挙げられるが、これらに限られるものではない。なお、本明細書では、「Mg2+」等の表記を適宜「Mg2+」と略している(他の成分表記において同じ)。
また、用いるアニオン性高分子の種類によって好ましい金属塩の種類がある。
例えばアルギン酸ナトリウムの場合はCa2+,Ba2+,Al3+、Cu2+、Fe3+などの多価金属イオンが好ましい。
【0043】
多価金属イオンが不活性な状態となる金属錯体を形成するのに必要な化合物としては、ニトリロ三酢酸、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、ウラシル二酢酸、1,10−フェナントロリン、グリコール酸、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸 、乳酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、マンデル酸、サリチル酸、ポリリン酸など、またはそれらの塩が挙げられる。
前記多価金属イオンとの錯体形勢に有利であるという点で特に本発明に適しているのは、ニトリロ三酢酸、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸などである。
【0044】
記録液は水を主な液媒体として使用するが、記録液を所望の物性にするため、あるいは記録液の乾燥による記録ヘッドのノズルの詰まりを防止するため、後述の水溶性有機溶媒を湿潤剤として使用することが好ましい。
水溶性有機溶媒の具体例としては、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、プロピレングリコール、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ーテル類、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−ブチロラクトン等である。
また、その他の保湿成分として、ソルビトール等の糖アルコール、ヒアルロン酸等の多糖類、ポリエチレングリコール等の高分子、また、尿素、乳酸、クエン酸塩、アミノ酸系といった天然保湿成分も用いることができる。
これらの溶媒は、水とともに単独もしくは複数混合して用いられる。これらの水溶性有機溶媒の含有量は特に制限はないが、好ましくは記録液全体の1〜60重量%、更に好ましくは5〜30重量%の範囲で用いる。
【0045】
本発明による記録液において、多価金属イオンを含む錯体が安定に形成するpHは、使用する錯体によって異なるが、例えばニトリロ三酢酸とCa2+との錯体である場合pHが7〜10の範囲であることが望ましい。pHが7.5〜9.5であることがさらに望ましい。
酸性pH調整剤としては、ホウ酸、炭酸、塩酸、硝酸、硫酸、酢酸、塩化アンモニウム等を用いることができる。アルカリ性pH調整剤としては、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、四級アンモニウム水酸化物、四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、トリエタノールアミン等のアミン類を用いることができる。
その他、必要に応じてpH緩衝剤、界面活性剤、粘度調整剤、防腐剤、酸化防止剤、防錆剤等の添加剤を用いても構わない。
【0046】
また、記録液中の湿潤剤成分に尿素を含有することで、エチレングリコールやグリセリンといった多価アルコールを使用した場合に見られる記録液の粘度上昇を抑えることができる。
粘度が上昇すると同じ電解質重量を含有していても導電率は低下してしまうが、尿素添加によりほとんど粘度上昇しないので導電率低下を抑えることができる。
【0047】
中間転写体は、アルミニウム製の支持体と表面層として導電性シリコーンゴムからなるものが用いられるが、支持体であるアルミニウム、表面層である導電性シリコーンゴムはこれに限ったものではない。
支持体は良導電性で機械的強度がある必要があり好適には金属やその合金が用いられる。また、表面層は、導電性・撥水性が高く平滑な弾性材料であればよい。導電性は、中間転写体と記録ヘッドに電圧を印加して通電させるのに必要な機能である。
撥水性は、水溶性記録液が中間転写体の表面層から紙へ転写する時の転写しやすさの指標となり、撥水性が高いほど転写率が良い。しかしその反面、記録液の保持が困難でビーディングの原因となる。
弾性は、転写の際に必要な機能で、中間転写体の表面層が紙の繊維に沿って変形することで接触面積が向上し高い転写率が達成できる。低い圧力で転写するにはある程度柔らかい表面層材料を選択しなければならない。
【0048】
これらの機能を満たす材料として、例えば、フルオロシリコーンゴム、フェニルシリコーンゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ニトリルブタジエンゴム、イソプレンゴムなどのゴム材料にカーボンブラックやカーボンナノチューブ、金や銀などの金属微粒子を混入させた導電性ゴムを用いればよい。導電性を上げるためには導電性微粒子を増やすことが考えられるが、表面の導電性微粒子の密度が高いと撥水性低下の要因となる。
導電性は、支持体と表面層の膜厚方向に対して有していれば良く、面方向には絶縁の異方導電性であっても良い。
導電性微粒子の大きさは、画像を構成する20〜50μm程度のドットより十分小さい必要があり、0.1μm以下であれば問題ない。
また、撥水性を上げるためシリコンオイルを含浸させたものでも構わないし、表面層は単層構造、多層構造のどちらでも構わない。バルク物性と表面物性は以下のものが好ましい。
導電性ゴムの体積抵抗率は10Ω・cm以下、好ましくは10Ω・cm以下である。
撥水性は水の後退接触角が60°以上、好ましくは80°以上であり、硬度はJIS−Aで60以下、好ましくは40以下である。
また、表面層の厚みは0.1〜1mm程度がよく、0.2〜0.6mmが好適である。
【0049】
記録ヘッドは接液している部分の少なくとも一部が導電性の必要がある。記録ヘッドと中間転写体とのギャップ距離は、50〜300μm、好ましくは100〜200μmである。200μm以上だと、記録液の種類や吐出方法によっては、ブリッジする前に記録液の表面張力により液柱がノズル近傍で分断して通常の液滴化が起きてしまう。
従って、記録ヘッドと中間転写体とのブリッジが不可能となる。一方、50μm以下だとそのギャップを保つことが困難となる。
【0050】
以下に、中間転写体を用いずに直接被記録材(記録媒体)に記録する方式の例を参考として説明する。
本方式では、記録紙のpHを記録液のpHよりも低くすることで高画質な画像を得ることができる。記録媒体としては、普通紙やインク受理層を有する記録媒体が好ましく、インク受理層を有する記録媒体が特に好ましい。
記録ヘッドから吐出された記録液が記録媒体面のpHが7.0未満である酸性の記録媒体に付着すると、記録液中に安定に存在する錯体が不安定になり、多価金属イオンの水溶性錯体から多価金属イオンが放出される。
この放出された金属イオンが、記録液中に存在するアニオン性高分子を架橋することによって記録液が増粘し、高画質な画像を得ることができる。
【0051】
記録媒体に記録液のpHを変化せしめる反応液を付与する付与手段を持つことで高画質な画像を得ることもできる。
本方式の場合、反応液はpHが7未満の酸性である液体であり、記録液と接触することによって記録液のpHが下がり、前述のとおり記録液の増粘が起こる。
記録液と反応液が記録媒体上に付与される場合、まず記録媒体表面に反応液が付与され、その後記録液が付与されることが好ましい。
また、反応液の付与の仕方は記録ヘッドから吐出させる、あるいはローラ状のものを用いて記録媒体前面に塗布することが好ましいが、これらの方法に限らない。
また、反応液は水性であることが好ましく、pH調整剤は記録液と同様のものを用いることができ、その他、必要に応じてpH緩衝剤、界面活性剤、粘度調整剤、防腐剤、酸化防止剤、防錆剤等の添加剤を用いても構わない。
【実施例】
【0052】
以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。
[実施例1]
記録液は以下のようなものを用意した。
<ブラック記録液>
・リアクティブブラック5:4.0重量%
・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:2.0質量%
・尿素:15.0質量%
・グリセリン:5.0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:3重量%
・ニトリロ三酢酸:0.2重量%
・水酸化カルシウム:0.06重量%
・水酸化ナトリウム:0.04重量%
・アルギン酸ナトリウム(ULV−L3G、キミカ製):3.0重量%
・蒸留水:残量
イエロー記録液、シアン記録液、マゼンタ記録液は、それぞれ、リアクティブイエロー18、リアクティブブルー21、リアクティブレッド6を着色剤としてブラック記録液のリアクティブブラック5の替わりに用いた。
以上を調整後、平均孔径0.8μmのメンブレンフィルターにて加圧濾過を行った。
【0053】
次に、図4に示すようなライン型記録ヘッド13Y、13C、13M、13BK、中間転写ローラ11、加圧ローラ15、クリーニングユニット12を1式とした評価装置を用意した。
中間転写ローラの支持体は直径20mm、長さ250mmのアルミ素管で、外周に体積抵抗率が5Ω・cmの導電性シリコーンゴム層を0.2mmの厚みで形成したものであり、時計回りに200mm/sで回転駆動させている。
加圧ローラは、荷重20kgf/cm2で中間転写ローラに押し当てられており、中間転写ローラの駆動の連れまわりで反時計回りに回転している。中間転写ローラの表面からギャップ距離を約100μm離間させて、ノズル板が金属で構成されるライン型記録ヘッド(市販インクジェットプリンタGX5000、リコー製)を配置した。
また、ライン型記録ヘッドのノズル板と中間転写ローラのドラム素管との間に十分な電流を供給可能な電源を接続し(図示せず)印加電圧を200Vとした。また、圧電素子駆動手段(図示せず)により中間転写ローラ表面には任意のパターンの記録液ドットを形成することができる。
記録液ドットは、中間転写ローラと加圧ローラとの間に記録用紙(type6200;pH6.3)を通紙することで普通紙表面に転写させる。
ライン型記録ヘッドにより、中間転写ローラ表面の移動方向と直交方向(副走査方向)に約1インチ幅の連続した帯状領域に、主走査方向300dpi、副走査方向300dpiのブラック記録液網点を形成した。一点あたり10pLとなるように圧電素子駆動手段を調整した。
ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ各色の組み合わせを替えて、約1インチ幅の連続した帯状領域に、主走査方向300dpi、副走査方向300dpiの2色記録液網点を形成した。
記録用紙に転写して紙面上の画像濃度および滲みを評価した。
【0054】
[参考例1]
記録液は実施例1と同じものを使用した。
次に図5に示すようなライン型記録ヘッド13Y、13C、13M、13K、塗布ローラ32を一式とした評価装置を用意した。
塗布ローラによって記録用紙14に処理液35を一定の量付与できるような仕組みになっている。
処理液として以下のようなものを用意した。
<処理液>
・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:2.0質量%
・1N塩酸水溶液:5質量%
・蒸留水:残量
その他画像パターン、記録用紙、評価方法などは実施例1と同様である。
【0055】
[参考例2]
記録液は実施例1と同じものを使用した。
本参考例は参考例1において処理液を塗布しないものである。
その他画像パターン、記録用紙、評価方法などは実施例1と同様である。
【0056】
[比較例1]
記録液は実施例1と同じものを使用した。
本比較例は実施例1においてライン型記録ヘッドのノズル板と中間転写ローラのドラム素管との間の印加電圧を0Vとしたものである。
[比較例2]
記録液は以下のようなものを用意した。
<ブラック記録液>
・リアクティブブラック5:4.0重量%
・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:2.0質量%
・尿素:15.0質量%
・グリセリン:5.0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:3重量%
・水酸化ナトリウム:0.02重量%
・アルギン酸ナトリウム(ULV−L3G、キミカ製):3.0重量%
・蒸留水:残量
イエロー記録液、シアン記録液、マゼンタ記録液は、それぞれ、リアクティブイエロー18、リアクティブブルー21、リアクティブレッド6を着色剤としてブラック記録液のリアクティブブラック5の替わりに用いた。
以上を調整後、平均孔径0.8μmのメンブレンフィルターにて加圧濾過を行った。
評価装置、評価方法は参考例2と同様である。
【0057】
紙面上での画質の評価項目として、フェザリング、ブリーディング、ビーディングの3項目を用い、それぞれ○、△、×の3段階で評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0058】
【表1】

【0059】
実施例1及び参考例1は紙に付与されたインクが十分に増粘しており、比較例1や2と比較してフェザリング、ブリーディング、ビーディングのない画像を形成することができた。
参考例2については、紙にインクが付着することによって、インクのpHが下がり、フェザリング、ブリーディング、ビーディングを抑制できたものの、実施例1や参考例1と比べると効果が小さいという結果になった。
【符号の説明】
【0060】
61Y、61M、61C、61BK 記録ヘッド
24a ブリッジを形成する液柱
37 中間転写体
33 電圧印加手段
64 転写手段
S 被記録材としての転写紙
【先行技術文献】
【特許文献】
【0061】
【特許文献1】特開昭55−65269号公報
【特許文献2】特開2005−1259号公報
【特許文献3】特開2009−248472号公報
【非特許文献】
【0062】
【非特許文献1】http://www.chelest.co.jp/products/chelete-products/-nta-2.php
【非特許文献2】http://www.kimica.jp/products/NaAlgin/

【特許請求の範囲】
【請求項1】
水と着色剤と湿潤剤とを含みpH調整により増粘性を不活性化された記録液を記録ヘッドから吐出し、記録液が前記記録ヘッドから出た後に記録液のpHを変化させて増粘性を活性化させ、被記録材に画像を形成する画像形成装置において、
前記記録ヘッドに対向する中間転写体と、前記記録ヘッドと前記中間転写体との間に電圧を印加する電圧印加手段とを有し、
前記記録ヘッドから吐出された直後の記録液が、前記記録ヘッドと前記中間転写体との間で一時的にブリッジを形成するように吐出され、
前記ブリッジ形成中に記録液に含まれる水が電気分解されることで通電がなされ、
前記通電時に前記中間転写体側で生じる水素イオンにより、前記記録液のpHを変化させて増粘性を活性化させ、
前記中間転写体上に形成された画像を転写手段により被記録材に転写することを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
請求項1に記載の画像形成装置において、
前記中間転写体を陽極として前記電圧印加手段により電圧が印加され、
前記記録液が、多価金属イオンを含有する水溶性金属錯体と、前記多価金属イオンを介して架橋することにより増粘を示すアニオン性高分子とを含み、前記多価金属イオンが実質的に不活性な状態になるようにpH調整されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項3】
請求項2に記載の画像形成装置において、
前記記録液が電解質成分を含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項4】
請求項3に記載の画像形成装置において、
前記電解質に四級アンモニウム塩を含有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項5】
請求項2〜4のいずれか1つに記載の画像形成装置において、
前記着色剤が、水素イオンや金属イオンと結合しないかあるいは結合しにくい成分からなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項6】
請求項5に記載の画像形成装置において、
前記着色剤が染料であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項7】
請求項2〜6のいずれか1つに記載の画像形成装置において、
前記アニオン性高分子がカルボキシル基又はその塩を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項8】
請求項2〜6のいずれか1つに記載の画像形成装置において、
前記アニオン性高分子が多糖類又はその塩であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項9】
請求項2〜6のいずれか1つに記載の画像形成装置において、
前記アニオン性高分子がアルギン酸又はその塩であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項10】
請求項2〜9のいずれか1つに記載の画像形成装置において、
前記水溶性金属錯体がニトリロ三酢酸、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、のうちの少なくとも一種又はその塩で形成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項11】
請求項2〜10のいずれか1つに記載の画像形成装置において、
前記多価金属イオンがCa2+、Ba2+、Al3+、Cu2+、Fe3+のうち少なくとも一種であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項12】
請求項1〜11のいずれか1つに記載の画像形成装置において、
前記湿潤剤に尿素を含有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項13】
請求項1〜12のいずれか1つに記載の画像形成装置において、
前記記録ヘッドが色別に複数設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項14】
水と着色剤と湿潤剤とを含みpH調整により増粘性を不活性化された記録液を記録ヘッドから吐出し、記録液が前記記録ヘッドから出た後に記録液のpHを変化させて増粘性を活性化させる画像形成方法において、
前記記録ヘッドに対向して中間転写体を設け、前記記録ヘッドと前記中間転写体との間に電圧を印加し、
記録液を、前記記録ヘッドから吐出された直後の記録液が、前記記録ヘッドと前記中間転写体との間で一時的にブリッジを形成するように吐出するとともに、前記ブリッジ形成中に記録液に含まれる水が電気分解されることで通電がなされるようにし、
前記通電時に前記中間転写体側で生じる水素イオンにより、前記記録液のpHを変化させて記録液の増粘性を活性化させ、
前記中間転写体上に形成された画像を転写手段により被記録材に転写することを特徴とする画像形成方法。
【請求項15】
請求項14に記載の画像形成方法において、
前記記録液として、多価金属イオンを含有する水溶性金属錯体と、前記多価金属イオンを介して架橋することにより増粘を示すアニオン性高分子とを含み、前記多価金属イオンが実質的に不活性な状態になるようにpH調整されているものを用いることを特徴とする画像形成方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2011−235589(P2011−235589A)
【公開日】平成23年11月24日(2011.11.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−110483(P2010−110483)
【出願日】平成22年5月12日(2010.5.12)
【出願人】(000006747)株式会社リコー (37,907)
【Fターム(参考)】