JP2007185883A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像形成装置におけるせん断モード型液体吐出ヘッドにＵＶインクを使用した場合について、着弾位置の変化、経時変化を抑える。
【解決手段】 圧力室５９内部にインクを充填し吐出するせん断モード型液体吐出ヘッドを有し、前記圧力室５９内部にポリパラキシリレン、または、その誘導体を含む材料により液体親和膜５４が形成され、前記インクが輻射線重合性化合物を含み、かつ、油性であることを特徴とする画像形成装置を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液体吐出ヘッドを有する画像形成装置に関するものであり、特に、液体吐出ヘッドがせん断モード型ヘッドである画像形成装置に関する。

従来からある画像形成装置として、多数の液体吐出ノズルを配置させたインクジェットプリンタヘッド（液体吐出ヘッド）を有し、このインクジェットヘッドと記録媒体とを相対的に移動させながら、ノズルから記録媒体に向けてインク（液体）を吐出することにより記録媒体上に画像を記録するインクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）が知られている。

このようなインクジェットプリンタのインクジェットヘッドは、たとえばインクタンクからインク供給路を介してインクが供給される圧力室と、画像データに応じた電気信号によって駆動される圧電素子と、圧電素子の駆動によって変形する圧力室の一部を構成する振動板と、振動板の変形によって圧力室の容積が減少することにより圧力室内のインクが液滴として吐出される圧力室に連通するノズルを含む圧力発生ユニットを有している。そして、インクジェットプリンタにおいては、圧力発生ユニットのノズルから吐出されたインクによって形成されるドットを組み合わせることによって記録媒体上に１つの画像が形成される。

このようなインクジェットヘッドとして、せん断モード型ヘッドがある。せん断モード型ヘッドは、他の圧電素子を用いたヘッドと比べ、より高密度化が可能であり、寿命も長いといった特徴を有している。このせん断モード型ヘッドはインクチャンバー内部に電極が配置された構造になっており、インクとの関係から実用性を高めるための発明が幾つか開示されている。

特許文献１に記載された発明では、せん断モード型ヘッドを用いて水性インクを吐出する構成のものであり、ヘッドのインクチャンバー内部に設けられた電極の電気的絶縁をとるため、また、電極の腐食防止のため絶縁層で覆った発明が開示されている。

また、特許文献２に記載された発明では、せん断モード型ヘッドの電極保護のための電極を覆う保護膜の材料や形成方法が開示されている。
特開２００２−３５５９６６号公報 特開２００３−１９７９７号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明では、水性インクを用いた場合、インクが導電性を有することや、電極を構成する金属を腐食すること等、水性インクを用いた場合の弊害を回避する方法の発明であり、水性インクを用いなければ、このような弊害は発生しない。

また、特許文献２に記載された発明も同様に、電気的絶縁や防湿を目的とした保護膜を電極上に形成する方法や材料を開示しているが、そもそもこのような弊害が生じるようなインクを用いなければ、保護膜を形成する必要もない。

例えば、インクとして水分が含まれていない油性インクを用いた場合、電気的絶縁や電極の腐食防止をするために保護膜を形成する必要はないのである。

ところで、せん断モード型ヘッドに油性の輻射線重合性化合物を含むＵＶインクを用いた場合、インクの着弾位置が予定していた位置よりもずれること、特に長時間連続使用するとインクの着弾位置のずれは著しく、所望の着弾位置に着弾しなくなることが、後述するインクの着弾試験による評価結果により明らかとなった。このようにインクの着弾位置が所望の位置よりもずれて着弾すると、形成された画像は意図した画像と異なり、画質の悪い画像が形成される。従って、いくらせん断モード型ヘッドを高精細化しても、インクの着弾位置のズレを解消しない限り、良好な画質の画像を得ることはできない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、せん断モード型ヘッドに油性のＵＶインクを用いて、長時間使用した場合であっても、インクの着弾位置が殆ど変化することがない構造のせん断モード型の液体吐出ヘッドを有する画像形成装置を提供することを目的とするものである。

請求項１に記載の発明は、圧力室内部にインクを充填し吐出するせん断モード型液体吐出ヘッドを有し、前記圧力室内部にポリパラキシリレン、または、その誘導体を含む材料により液体親和膜が形成され、前記インクが輻射線重合性化合物を含み、かつ、油性であることを特徴とする画像形成装置である。

請求項２に記載の発明は、前記輻射線重合性化合物は、カチオン重合型であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。

請求項３に記載の発明は、前記液体親和膜は、前記圧力室内部の全面に形成されていることを特徴とする画像形成装置である。

以上説明したように、本発明によれば、輻射線重合性化合物を含む油性のＵＶインクをせん断モード型の液体吐出ヘッドで長時間吐出した場合であっても、インクの着弾位置が殆ど変わらないという効果がある。このため画像形成装置を長時間使用した場合であっても、画質は劣化することはなく、長時間高精細な画像を安定的に得ることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る画像形成装置に搭載されている液体吐出ヘッドの構造を示す。 図１（ａ）は、本実施の形態における液体吐出ヘッドの一つのノズルに対応する部分について、ノズル方向から見た断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の１Ａ−１Ｂ線で切断した断面図である。本実施の形態における液体吐出ヘッドは、通常せん断モード型ヘッドと呼ばれるものである。

本実施の形態に係る液体吐出ヘッドは、圧電性基板５２と、ガラス、セラミックス、金属或いはプラスチック等の平板からなる上部板５１、ノズルプレート５５、背面板５７により囲まれて圧力室（インクチャネル）５９が形成される。

圧電性基板５２は、ＰＺＴ、即ちチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）からなる材料により基板が作製されている。ＰＺＴは、圧電定数や高周波応答性などの圧電特性に優れているので好ましい。この他の材料としては、ＢａＴｉＯ_３、ＰｂＴｉＯ_３等を基板として使用することも可能である。圧電性基板５２は、凸形状を有したものの上に、さらに圧電性材料を接着剤で接着することにより構成されている。

図に示すように圧電性基板５２の凸部には、電極５３、６３が形成されている。電極５３、６３を構成する材料としては、金、銀、アルミニウム、パラジウム、ニッケル、チタン等からなる金属膜をメッキ、真空蒸着、スパッタリングにより、約１μｍ形成されている。

上部板５１は、機械的強度が高く、耐インク性を備えたものであればよいが、特にセラミックス基板を用いるのが好ましく、変形されるＰＺＴ基板との接合した状態での使用を考慮すると、圧電性セラミックスの側壁の変位を頑強に支えることができ、かつ基板自体の変形の少ない、非圧電性セラミックス基板を用いることが好ましい。具体的には、酸化アルミニウム、酸化ジルコン、窒化シリコン、窒化アルミ二ウム、石英等を主成分とする基板が挙げられるが、この中でも酸化アルミニウムを主成分とする基板は、絶縁特性に優れ、基板が薄くても熱膨張やストレスによる破壊を防ぐことができるので特に好ましい。

ノズルプレート５５は、具体的には、ポリイミド、ポリカーボネイト等のプラスチック材料からなるものであり、インク吐出するためのノズル５６が圧力室５９ごとに設けられている。

背面板５７は、圧力室５９ごとに液体供給穴５８が設けられた基板である。インクがノズル５６から吐出する度に、インクが液体供給穴５８より供給される。

これらの部材により構成される圧力室５９を形成する面、即ち、圧力室５９の内部壁面６面全面について、液体親和膜５４としてパリレン膜が形成されている。パリレン膜は、ポリパラキシリレン樹脂及び／又はその誘導体樹脂からなる被膜であり、固体のジパラキシリレンダイマー又はその誘導体を原料として、ＣＶＤ法により形成する。具体的には、ジパラキシリレンダイマーが気化、熱分解して発生したジラジカルパラキシリレンモノマーが基板上に吸着して重合反応し液体親和膜５４を形成するものである。

このように作製された液体吐出ヘッドは、電極５３、６３間に電界を印加することにより、圧電性基板５２が変形し、圧力室５９の体積が変動し、ノズル５６よりインクが吐出するものである。

後述するが、用いるＵＶインクは水分を殆ど含まない油性のものが用いられており、前記液体親和膜５４との親和性は高い。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態について図２に基づき説明する。

図２は、本発明に係るインクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）を備えた画像形成装置としてのインクジェット記録装置の概略を示す全体構成図である。

図２に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数の印字ヘッド（液体吐出ヘッド）１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送するベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排出する排紙部２６、紫外線照射部４２とを備えている。

図２では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図２のように、裁断用のカッター２８が設けられており、前記カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、前記固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。

複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ等の情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。

給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。

デカール処理後、カットされた記録紙１６は、ベルト搬送部２２へと送られる。ベルト搬送部２２は、ローラー３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面（フラット面）をなすように構成されている。

ベルト搬送部２２は、特に限定されるものではなく、ベルト面に設けられた吸引孔より空気を吸引して負圧により記録紙１６をベルト３３に吸着させて搬送する真空吸着搬送でもよいし、静電吸着による方法でもよい。

ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、上に述べた真空吸着搬送の場合には、ベルト面には図示を省略した多数の吸引孔が形成されている。図２に示したとおり、ローラー３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。

ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（図示省略）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図２において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図２の左から右へと搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラー線速度を変えると清掃効果が大きい。

なお、ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。

ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。

図３は、インクジェット記録装置１０の印字部１２周辺を示す要部平面図である。

図３に示すように、印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている。

各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。

記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図２の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応した印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。

このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙搬送方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、印字ヘッドが紙搬送方向と直交する方向（主走査方向）に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。

なお、ここで主走査方向及び副走査方向とは、次に言うような意味で用いている。すなわち、記録紙の全幅に対応したノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時、（１）全ノズルを同時に駆動するか、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動するか、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動するか、等のいずれかのノズルの駆動が行われ、用紙の幅方向（記録紙の搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字をするようなノズルの駆動を主走査と定義する。そして、この主走査によって記録される１ライン（帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向という。

一方、上述したフルラインヘッドと記録紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。そして、副走査を行う方向を副走査方向という。結局、記録紙の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。

また本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出する印字ヘッドを追加する構成も可能である。

図２に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段等）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。

印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、前記イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。

本例の印字検出部２４は、少なくとも各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルターが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルターが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルターが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が２次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。

印字検出部２４は、各色の印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。

印字検出部２４の後段には、紫外線照射部４２が設けられている。紫外線照射部４２は記録媒体１６に吐出されたインクに紫外線を照射してインクを定着させるための紫外線光源を有している。

なお、紫外線照射部４２の紫外線光源から照射される紫外線がインク液滴（紫外線硬化型重合性化合物を含有する液体）を打滴するヘッド１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ，１２Ｋのノズルに照射されると、ノズル内のインクを硬化させてしまうので、紫外線照射部４２からの紫外線が、ヘッド１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ，１２Ｋのノズルに照射されないように配置する必要がある。

ヘッド１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ，１２Ｋが紫外線照射部４２と近接配置される場合は、紫外線照射部４２の紫外線光源から照射される紫外線を遮断する遮光部材をヘッド１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ，１２Ｋに備えることが好ましい。

紫外線照射部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（図示省略）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。

また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。

[インクの説明]
次に、本発明に係るインクジェット記録装置に用いられるインクについて詳述する。
本実施の形態に示すインクジェット記録装置に用いられるインクは、ラジカル重合型インクとカチオン重合型インクとがある。各々のインクには、重合開始剤、重合性化合物、色材、その他化合物を含有する各色インクが用いられる。以下、インクを構成する各々の材料について説明をする。

＜重合性化合物＞ （同義語⇒「輻射線硬化型モノマー及びオリゴマー」）
ラジカル重合型インクに用いられる重合性化合物は、分子内に、アクリロイル基、メタクリロイル基、アリル基、ビニル基、内部二重結合性基（マレイン酸など）などの重合性基を有することが好ましく、なかでも、アクリロイル基、メタクリロイル基を有する化合物が、低エネルギーで硬化反応を生起させることができるので好ましい。

カチオン重合型インクに用いられる重合性化合物としては、脂環式エポキシ化合物、脂肪族系エポキシ化合物、オキセタン誘導体、ビニルエーテル類等の化合物が挙げられる。

重合性化合物は１つの液体中において、１種のみを用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

着色剤を含む液体に含有させる重合性化合物の含有率としては、液体中に５０〜９９質量％の範囲が好ましく、７０〜９９質量％の範囲がより好ましく、８０〜９９質量％の範囲がさらに好ましい。

＜重合開始剤＞ （同義語⇒「硬化開始剤、反応開始剤」）
ラジカル重合型インクに用いられる重合開始剤としては、アセトフェノン誘導体、ベンゾインエーテル誘導体、ベンジルジアルキルケタール誘導体、アシルフォスフィンオキサイド誘導体等の化合物が挙げられる。

カチオン重合型インクに用いられる重合開始剤としては、アリールジアゾニウム塩、ジアリールヨウドニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、フェナシルスルホニウム塩等のオニウム塩系の重合開始剤、または鉄アレーン錯体、スルホン酸エステル、シラノール/アルミニウム錯体等の非イオン系の重合開始剤が挙げられる。

インク内の重合開始剤の含有率は、経時安定性と硬化性、硬化速度との観点から、０．５〜２０質量％が好ましく、１〜１５質量％がより好ましく、３〜１０質量％が更に好ましい。

重合開始剤は、１種あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。また、本発明の効果を損なわない限りにおいて、感度向上の目的で公知の増感剤と併用することもできる。

＜着色剤＞ （同義語⇒「色材（顔料、染料）」）
本発明に用いられる着色剤には特に制限はなく、インクの使用目的に適合する色相、色濃度を達成できるものであれば、公知の水溶性染料、油溶性染料及び顔料から適宜選択して用いることができる。なかでも、本発明のインクジェット記録用インクを構成する液体は、非水溶性の液体であって水性溶媒を含有しないことがインク打滴安定性及び速乾性の観点から好ましく、そのような観点からは、非水溶性の液体に均一に分散、溶解しやすい油溶性染料や顔料を用いることが好ましい。

本発明に使用可能な油溶性染料には特に制限はなく、任意のものを使用することができる。着色剤として油溶性染料を用いる場合の染料の含有量は、固形分換算で０．０５〜２０質量％の範囲であることが好ましく、０．１〜１５質量％が更に好ましく、０．２〜６質量％が特に好ましい。着色剤として顔料を用いる態様もまた、複数種の液体の混合時に凝集が生じやすいという観点から好ましい。

本発明において使用される顔料としては、有機顔料、無機顔料のいずれも使用できるが、黒色顔料としては、カーボンブラック顔料等が好ましく挙げられる。また、一般には黒色、及び、シアン、マゼンタ、イエローの３原色の顔料が用いられるが、その他の色相、例えば、赤、緑、青、茶、白等の色相を有する顔料や、金、銀色等の金属光沢顔料、無色又は淡色の体質顔料なども目的に応じて用いることができる。

また、シリカ、アルミナ、樹脂などの粒子を芯材とし、表面に染料又は顔料を固着させた粒子、染料の不溶レーキ化物、着色エマルション、着色ラテックス等も顔料として使用することができる。

さらに、樹脂被覆された顔料を使用することもできる。これは、マイクロカプセル顔料と呼ばれ、大日本インキ化学工業社製、東洋インキ社製などから市販品としても入手可能である。

本発明における液体中に含まれる顔料粒子の体積平均粒子径は、光学濃度と保存安定性とのバランスといった観点からは、３０〜２５０ｎｍの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは５０〜２００ｎｍである。ここで、顔料粒子の体積平均粒子径は、例えば、ＬＢ−５００（ＨＯＲＩＢＡ（株）製）などの測定装置により測定することができる。

着色剤として顔料を用いる場合の含有量は、光学濃度と噴射安定性の観点から、インク中において、固形分換算で０．１質量％〜２０質量％の範囲であることが好ましく、１質量％〜１０質量％の範囲であることがより好ましい。

着色剤は１種のみならず、２種以上を混合して使用してもよい。また、液体毎に異なった着色剤を用いても、同じであってもよい。

ラジカル重合型インク、カチオン重合型インクともに、着色剤に用いられる材料には特に制限はなく、インクの使用目的に適合する色相、色濃度を達成できるものであれば、上記記載の油溶性染料及び顔料から適宜選択して用いることができる。

＜その他の添加剤＞
ラジカル重合型インク、カチオン重合型インクともに、その他の添加剤としては、分散剤、溶剤やポリマー、表面張力調整剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、退色防止剤、ｐＨ調整剤等の公知の添加剤を併用することができる。

＜エネルギー付与工程＞
本発明において重合性化合物の重合を進行させるための露光光源としては、紫外線、可視光線などを使用することができる。また、光以外の放射線、例えば、α線、γ線、Ｘ線、電子線などでエネルギー付与を行うこともできるが、これらのうち、紫外線、可視光線を用いることがコスト及び安全性の点から好ましく、紫外線を用いることが更に好ましい。硬化反応に必要なエネルギー量は、重合開始剤の種類や含有量などによって異なるが、一般的には、１〜５００ｍＪ／ｃｍ^２程度である。

ラジカル重合型インクは、光（ＵＶ）照射により重合開始剤がラジカルを発生することで重合を開始するものであり、安価であり、現在インクジェットのインクとして一般に用いられている。

カチオン重合型インクは、光（ＵＶ）照射により重合開始剤が酸を発生することで重合を開始するものであり、硬化時の体積収縮が少なく、臭気や皮膚刺激性が少ないが、高価であるといった特徴を有している。
次に、本実施の形態における液体吐出ヘッドを有する画像形成装置の着弾試験の評価結果について表１に基づき説明する。

本試験の評価に使用したインクは、以下の成分組成を有するものである。
［ラジカル重合型インク］
（１）顔料分散物： HDDA(1,6-ヘキサンジオールジアクリレート)（ダイセル・サイテック社製）に高分子分散剤を用いて顔料（PB15:3(IRGALITE BULE GLO)（ チバスペシャリティーケミカルズ社製））を分散させたもの。顔料濃度：１５wt%
（２）重合性化合物：HDDA(1,6-ヘキサンジオールジアクリレート)（ダイセル・サイテック社製）
（３）重合性化合物：DPCA60（日本化薬社製）
（４）重合開始剤：Irg907（チバスペシャリティーケミカルズ社製）
上記材料の組成が（１）１０wt% （２）８２wt% （３）３wt% （４）５wt% である。

[カチオン重合型インク]
（１）顔料分散物：アロンオキセタンOXT-221（東亜合成化学社製）に高分子分散剤を用いて顔料（PB15:3(IRGALITE BULE GLO) （チバスペシャリティーケミカルズ社製））を分散させたもの。顔料濃度：１５wt%
（２）重合性化合物：アロンオキセタンOXT-221（東亜合成化学社製）
（３）重合性化合物：セロキサイド2021P(ダイセル・サイテック社製)
（４）重合開始剤：SP-152(旭電化社製)
上記材料の組成が（１）１０wt% （２）６０wt% （３）２５wt% （４）５wt%である。

比較例１は図１に示す液体吐出ヘッドと類似の構造のもので、液体親和膜１３を全く形成していない液体吐出ヘッドに、インクを充填した直後にインクを吐出したものである。比較例２は、図１に示す液体吐出ヘッドにおいて、液体親和膜１３にポリイミド膜を用い圧力室の電極部分のみ被覆（全体の７０％）したものであって、インクを充填直後にインクを吐出したもの、比較例３は、これを１００時間連続使用した後にインクを吐出したものである。

また、実施例１は、図１に示す液体吐出ヘッドにおいて、液体親和膜１３にパリレン膜を用い、圧力室の電極部分のみ被覆（全体の７０％）したものであってインクを充填直後にインクを吐出したもの、実施例２は、これを１００時間連続使用した後にインクを吐出したものである。実施例３は、液体親和膜１３にパリレン膜を用い、圧力室全体を被覆したものであってインクを充填直後にインクを吐出したもの、実施例４は、これを１００時間連続使用した後にインクを吐出したものである。

評価は、これらの液体吐出ヘッドを用いて、予定される着弾位置から実際のインクの着弾位置のズレ量σに基づき評価を行った。
◎：σ＜３．０μｍ
○：３．０μｍ≦σ＜５．０μｍ
△：５．０μｍ≦σ＜１０．０μｍ
×：１０．０μｍ≦σ
ズレ量σが、３．０μｍ以下では、画質上全く問題はないが、１０．０μｍ以上では、著しく画質が劣化しており、画質不良の印象を与える。

この結果、比較例１の液体親和膜が全く形成されていない場合は、ラジカル重合型インク、カチオン重合型インクともに、最初から画質が著しく劣化していることがわかる。また、比較例２，３において、液体親和膜５４としてポリイミド膜を形成したものについては、インク充填直後は、ズレ量はそれ程大きくはないが、１００時間連続使用後は、ズレ量が大きくなり、ラジカル重合型インクの場合は、実際の画像は画質が著しく劣化している。

これに対し、液体親和膜５４としてパリレン膜を用いたものは、ラジカル重合型インク、カチオン重合型インクともにインク充填直後と１００時間使用後の着弾位置のズレ量σの変化量は少ないことがわかる。特に、液体親和膜５４としてパリレン膜を用い、カチオン重合型インクの場合が最もズレ量σが小さく、１００時間使用後であっても画質に殆ど変化のない最も良好な画像が得られる。

これより、液体親和膜５４がパリレン膜を圧力室内部の全面に形成した場合は、ラジカル重合型インク、カチオン重合型インクともに、１００時間使用後であっても画質上全く問題はない。また、カチオン重合型インクの場合は、パリレン膜の被覆率が７０％であっても、１００時間使用後でのズレの変化は少なく、画質上全く問題のないことが解る。

以上、本発明は、このインク着弾試験の評価結果に基づくものである。

図４はインクジェット記録装置１０のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置１０は、通信インターフェース７０、システムコントローラ７２、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、プリント制御部８０、画像バッファメモリ８２、ヘッドドライバ８４、光源ドライバ８５等を備えている。

通信インターフェース７０は、ホストコンピュータ８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース７０にはＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（登録商標）、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。ホストコンピュータ８６から送り出された画像データは通信インターフェース７０を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦画像メモリ７４に記憶される。

画像メモリ７４は、通信インターフェース７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。

システムコントローラ７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置１０の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。即ち、システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８等の各部を制御し、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、画像メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ８８やヒータ８９を制御する制御信号を生成する。

画像メモリ７４には、システムコントローラ７２のＣＰＵが実行するプログラム及び制御に必要な各種データなどが格納されている。なお、画像メモリ７４は、書換不能な記憶手段であってもよいし、ＥＥＰＲＯＭのような書換可能な記憶手段であってもよい。画像メモリ７４は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びＣＰＵの演算作業領域としても利用される。

モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示にしたがってモータ８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ７８は、システムコントローラ７２からの指示にしたがってヒータ８９を駆動するドライバである。このヒータ８９には、図２に示す加熱ドラム３０や加熱ファン４０のヒータがある。

プリント制御部８０は、システムコントローラ７２の制御に従い、画像メモリ７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字データ（ドットデータ）をヘッドドライバ８４に供給する制御部である。プリント制御部８０において所要の信号処理が施され、画像データに基づいてヘッドドライバ８４を介してヘッド５０のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。

プリント制御部８０には画像バッファメモリ８２が備えられており、プリント制御部８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ８２に一時的に格納される。また、プリント制御部８０とシステムコントローラ７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。

ヘッドドライバ８４はプリント制御部８０から与えられる印字データに基づいて各色のヘッド１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ，１２Ｋのアクチュエータ５８を駆動する。ヘッドドライバ８４にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。

即ち、印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース７０を介して外部から入力され、画像メモリ７４に蓄えられる。この段階では、ＲＧＢの画像データが画像メモリ７４に記憶される。

画像メモリ７４に蓄えられた画像データは、システムコントローラ７２を介してプリント制御部８０に送られ、プリント制御部８０においてインク色ごとのドットデータに変換される。即ち、プリント制御部８０は、入力されたＲＧＢ画像データをＫＣＭＹの４色のドットデータに変換する処理を行う。プリント制御部８０で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ８２に蓄えられる。

ヘッドドライバ８４は、画像バッファメモリ８２に記憶されたドットデータに基づき、ヘッド５０の駆動制御信号を生成する。ヘッドドライバ８４で生成された駆動制御信号がヘッド５０に加えられることによって、ヘッド５０からインクが吐出される。記録媒体１６の搬送速度に同期してヘッド５０からのインク吐出を制御することにより、記録媒体１６上に画像が形成される。

プログラム格納部９０には各種制御プログラムが格納されており、システムコントローラ７２の指令に応じて、制御プログラムが読み出され、実行される。プログラム格納部９０はＲＯＭやＥＥＰＲＯＭなどの半導体メモリを用いてもよいし、磁気ディスクなどを用いてもよい。外部インターフェースを備え、メモリカードやＰＣカードを用いてもよく、これらのものを複数備えてもよい。なお、プログラム格納部９０は動作パラメータ等の記録手段（不図示）と兼用してもよい。

プリント制御部８０は、光源ドライバ８５を介して紫外線光源（ＵＶ光源）１８を制御する。即ち、プリント制御部８０から光源ドライバ８５へ送り出される制御信号に基づいて、光源ドライバ８５は記録媒体１６の搬送制御と連動して紫外線光源１８のオンオフや照射量、照射時間等の制御を実行する。

以上、本発明の画像形成装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行うことが可能である。

本発明に係る画像形成装置を構成する液体吐出ヘッドの断面図 本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の全体構成図 図１に示すインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図 本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置のシステム構成を示すブロック図

符号の説明

５１…上部板、５２…圧電性基板、５３…電極、５４…液体親和膜、５５…ノズルプレート、５６…ノズル、５７…背面板、５８…液体供給穴、５９…圧力室、６３…電極

Claims (3)

1. 圧力室内部にインクを充填し吐出するせん断モード型液体吐出ヘッドを有し、
   前記圧力室内部にポリパラキシリレン、または、その誘導体を含む材料により液体親和膜が形成され、
   前記インクが輻射線重合性化合物を含み、かつ、油性であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記輻射線重合性化合物は、カチオン重合型であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記液体親和膜は、前記圧力室内部の全面に形成されていることを特徴とする画像形成装置。

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