JP2009208350A

JP2009208350A - 画像形成装置及び画像形成方法

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Publication number: JP2009208350A
Application number: JP2008053535A
Authority: JP
Inventors: Naoki Kusuki; 直毅楠木
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2008-03-04
Filing date: 2008-03-04
Publication date: 2009-09-17
Also published as: US8235519B2; US20090225144A1

Abstract

【課題】インク及び処理液を用いた２液凝集方式において、記録媒体上でインクの凝集反応を効率的に実現でき、色材移動やブリードによる画像劣化を防止する。
【解決手段】色材を含有するインクと、前記色材を凝集させる成分を含有する凝集処理剤とを用いて、記録媒体上に画像を形成する画像形成装置であって、前記記録媒体上に前記凝集処理剤を液体状にした処理液を付与する処理液付与手段と、前記記録媒体上に付与された前記処理液を加熱して、前記記録媒体上に固体状又は半固溶状の凝集処理剤層を形成する処理液加熱手段と、少なくとも前記記録媒体上に前記処理液が付与されてから前記固体状又は半固溶状の凝集処理剤層が形成されるまでの間、前記記録媒体に対する前記処理液の浸透を抑制する処理液浸透抑制手段と、前記固体状又は半固溶状の凝集処理剤層が形成された前記記録媒体に対して前記インクを打滴するインク打滴手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置を提供することにより、前記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は画像形成装置及び画像形成方法に係り、特に、インク及び処理液を用いて記録媒体上に画像を形成する画像形成装置及び画像形成方法に関する。

インクジェット記録方式は、記録媒体に対してインク液滴を吐出することにより記録を行う方式であり、記録動作時の騒音が低く、ランニングコストが安く、高解像、高品質な画像記録が可能である。インクの吐出方式には、圧電素子の変位を利用した圧電方式や、発熱素子で生じる熱エネルギーを利用したサーマル方式などがある。

インクジェット記録方式において、記録媒体上で複数のインク液滴（ドット）が重なるように連続して打滴が行われると、これらインク液滴同士が表面張力の作用によって記録媒体上で合一してしまい、所望の形状及びサイズのドットが得られないといった着弾干渉の問題が発生する。このような着弾干渉が生じると、同一色のドット同士ではドットの形状が崩れてしまい、異なる色間のドット同士ではドットの形状が崩れるだけでなく、更に混色の問題が発生する。

記録媒体上のインク液滴間に生じる着弾干渉を防止する技術として、インクと反応してインクを凝集させる処理液を用いる２液凝集方式が提案されている。例えば、特許文献１には、２液凝集方式において液体組成物（処理液）とインクのうち、一方を酸性、他方をアルカリ性として、記録媒体上における顔料凝集性を制御して、光学濃度、滲み、色間滲み（ブリード）、乾燥時間を改善する技術が開示されている。
特開２００４−１０６３３号公報

しかしながら、記録媒体上に処理液の液体層（処理液層）が存在すると、打滴されたインク液滴が処理液層内で浮遊してインク色材が移動してしまい、結果として出力画像が所望の画像と比べて大きく乱れてしまうという問題が判明した。また、記録媒体上に処理液を付与してからインクを打滴するまでの間、記録媒体の受像層内部に処理液が浸透してしまうと、記録媒体表面で十分な凝集反応が起こらず、ブリード防止効果が得られないという問題もある。

特に処理液付与とインク打滴を独立したラインヘッドで行う系では、記録媒体上に処理液が付与されてからインクを打滴するまでの間に数秒のオーダーの時間を要し、処理液の一部が記録媒体内に浸透してしまい、記録媒体の表面上に十分な量の凝集処理剤層を形成することができない。更に、記録媒体上で複数のインク液滴が重なるように連続して高速打滴（例えば、打滴インターバル１０〜５０μｓｅｃ）が行われる場合、先に打滴されたインク液滴の凝集反応が追いつかなくなり、ブリードが発生してしまう。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、インク及び処理液を用いた２液凝集方式において、記録媒体上でインクの凝集反応を効率的に実現でき、色材移動やブリードによる画像劣化を防止することができる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。

前記目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、色材を含有するインクと、前記色材を凝集させる成分を含有する凝集処理剤とを用いて、記録媒体上に画像を形成する画像形成装置であって、前記記録媒体上に前記凝集処理剤を液体状にした処理液を付与する処理液付与手段と、前記記録媒体上に付与された前記処理液を加熱して、前記記録媒体上に固体状又は半固溶状の凝集処理剤層を形成する処理液加熱手段と、少なくとも前記記録媒体上に前記処理液が付与されてから前記固体状又は半固溶状の凝集処理剤層が形成されるまでの間、前記記録媒体に対する前記処理液の浸透を抑制する処理液浸透抑制手段と、前記固体状又は半固溶状の凝集処理剤層が形成された前記記録媒体に対して前記インクを打滴するインク打滴手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、記録媒体に付与された処理液の浸透を抑制しつつ、処理液を加熱して乾燥させることにより、記録媒体の表面上に固体状又は半固溶状の凝集処理剤層を確実に形成することができる。そして、固体状又は半固溶状の凝集処理剤層が形成された記録媒体に対してインク液滴を打滴することにより、打滴インターバル１０〜５０μｓｅｃのような高速打滴の場合であっても記録媒体の表面上でインクの凝集反応を効率的に実現することができ、色材移動やブリードによる画像劣化を防止することができ、高品質な画像形成が可能となる。

本明細書において、「固体状又は半固溶状の凝集処理剤（凝集処理層）」とは、凝集処理剤（凝集処理剤層）の含溶媒率が０〜７０％の範囲であるものを指す。なお、「含溶媒率」は、凝集処理剤の単位面積あたりの重量Ｘ_１［ｇ／ｍ^２］に対する凝集処理剤中に含まれる溶媒の単位面積あたりの重量Ｘ_２［ｇ／ｍ^２］の比（即ち、Ｘ_２／Ｘ_１）と定義する。

また、「凝集処理剤」は、固体状又は半固溶状のものだけでなく、それ以外の液体状のものも含む広い概念で用いるものとし、特に、含溶媒率を７０％以上として液体状にした凝集処理剤を「凝集処理液」と称する。

本発明において、前記処理液は、電気粘性流体であり、前記処理液浸透抑制手段は、前記処理液に電界を付与する電界付与手段である態様が好ましい。

また、本発明において、前記処理液は、磁性流体であり、前記処理液浸透抑制手段は、前記処理液に磁界を付与する磁界付与手段である態様が好ましい。

また、本発明において、前記処理液浸透抑制手段は、前記記録媒体上に前記処理液が付与される前に、前記記録媒体上に撥液性を有する浸透抑制剤を付与する浸透抑制剤付与手段である態様が好ましい。

また、前記目的を達成するために、方法発明を提供する。即ち、本発明に係る画像形成方法は、色材を含有するインクと、前記色材を凝集させる成分を含有する凝集処理剤とを用いて、記録媒体上に画像を形成する画像形成方法であって、前記記録媒体上に前記凝集処理剤を液体状にした処理液を付与する処理液付与工程と、前記記録媒体上に付与された前記処理液を加熱して、前記記録媒体上に固体状又は半固溶状の凝集処理剤層を形成する処理液加熱工程と、少なくとも前記記録媒体上に前記処理液が付与されてから前記固体状又は半固溶状の凝集処理剤層が形成されるまでの間、前記記録媒体に対する前記処理液の浸透を抑制する処理液浸透抑制工程と、前記固体状又は半固溶状の凝集処理剤層が形成された前記記録媒体に対して前記インクを打滴するインク打滴工程と、を含むことを特徴とする。

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

まず、本発明で用いられるインク及び凝集処理液（以下、単に「処理液」と称することもある。）について説明し、次いで、本発明に係る画像形成装置について説明する。

〔インク〕
本発明で用いられるインクは、溶媒不溶性材料として、色材（着色剤）である顔料やポリマー微粒子などを含有する水性顔料インクが用いられる。

溶媒不溶性材料の濃度は、吐出に適切な粘度２０ｍＰａ・ｓ以下を考慮して１ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下であることが好ましい。より好ましくは画像の光学濃度を得るために４ｗｔ％以上の顔料濃度である。
インクの表面張力は、吐出安定性を考慮して２０ｍＮ／ｍ以上４０ｍＮ／ｍであることが好ましい。

インクに使用される色材は、顔料あるいは染料と顔料とを混合して用いることができる。処理液との接触時における凝集性の観点から、インク中で分散状態にある顔料の方がより効果的に凝集するため好ましい。顔料の中でも、分散剤により分散されている顔料、自己分散顔料、樹脂により顔料表面を被覆された顔料（マイクロカプセル顔料）、及び高分子グラフト顔料が特に好ましい。また、顔料凝集性の観点から、解離度の小さいカルボキシル基によって修飾されている形態がより好ましい。

マイクロカプセル顔料の樹脂は、限定されるものではないが、水に対して自己分散能又は溶解能を有し、かつアニオン性基（酸性）を有する高分子の化合物であるのが好ましい。この樹脂は、通常、数平均分子量が１，０００〜１００，０００範囲程度のものが好ましく、３、０００〜５０、０００範囲程度のものが特に好ましい。また、この樹脂は有機溶剤に溶解して溶液となるものが好ましい。樹脂の数平均分子量がこの範囲であることにより、顔料における被覆膜として、又はインク組成物における塗膜としての機能を十分に発揮することができる。

前記樹脂は、自己分散能あるいは溶解するものであっても、又はその機能が何らかの手段によって付加されたものであってもよい。例えば、有機アミンやアルカリ金属を用いて中和することにより、カルボキシル基、スルホン酸基、またはホスホン酸基等のアニオン性基を導入されてなる樹脂であってもよい。また、同種または異種の一又は二以上のアニオン性基が導入された樹脂であってもよい。本発明にあっては、塩基をもって中和されて、カルボキシル基が導入された樹脂が好ましくは用いられる。

本発明に用いる顔料としては、特に限定はされないが、具体例としては、オレンジまたはイエロー用の顔料としては、例えば、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等が挙げられる。レッドまたはマゼンタ用の顔料としては、例えば、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等が挙げられる。

グリーンまたはシアン用の顔料としては、例えば、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等が挙げられる。

また、ブラック用の顔料としては、例えば、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等が挙げられる。

本発明に係る着色インク液には、処理液と反応する成分として、着色剤を含まないポリマー微粒子を添加することが好ましい。ポリマー微粒子は、処理液との反応によりインクの増粘作用、凝集作用を強め、画像品位の向上させることができる。特に、アニオン性のポリマー微粒子をインクに含有せしめることにより、安全性の高いインクが得られる。

処理液と反応して、増粘・凝集作用を起こすポリマー微粒子をインクに用いることにより、画像の品位を高めることができると同時に、ポリマー微粒子の種類によっては、ポリマー微粒子が記録媒体で皮膜を形成し、画像の耐擦性、耐水性をも向上させる効果を有する。

ポリマーインクでの分散方法はエマルジョンに限定するものではなく、溶解していても、コロイダルディスパージョン状態で存在していてもよい。

ポリマー微粒子は、乳化剤を用いてポリマー微粒子を分散させたものであっても、また、乳化剤を用いないで分散させたものであってもよい。乳化剤としては、通常、低分子量の界面活性剤が用いられているが、高分子量の界面活性剤を乳化剤として用いることもできる。外殻がアクリル酸、メタクリル酸などにより構成されたカプセル型のポリマー微粒子（粒子の中心部と外縁部で組成を異にしたコア・シェルタイプのポリマー微粒子）を用いることも好ましい。

分散手法として、低分子量の界面活性剤を用いていないポリマー微粒子は、高分子量の界面活性剤を用いたポリマー微粒子、乳化剤を使用しないポリマー微粒子を含めてソープフリーラテックスと呼ばれている。例えば上記に記述した、スルホン酸基、カルボン酸基等の水に可溶な基を有するポリマー（可溶化基がグラフト結合しているポリマー、可溶化基を持つ単量体と不溶性の部分を持つ単量体とから得られるブロックポリマー）を乳化剤として用いたポリマー微粒子もこれに含まれる。

本発明では、特にこのソープフリーラテックスを用いることが好ましく、ソープフリーラテックスは従来の乳化剤を用いて重合したポリマー微粒子にくらべ、乳化剤がポリマー微粒子の反応凝集や造膜を阻害したり、遊離した乳化剤がポリマー微粒子の造膜後に表面に移動し、顔料とポリマー微粒子の混合した凝集体と記録媒体との接着性を低下させる懸念がない。

インクにポリマー微粒子として添加する樹脂成分としては、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリル−スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン系樹脂などが挙げられる。

ポリマー微粒子への高速凝集性付与の観点から、解離度の小さいカルボン酸基を有するものがより好ましい。カルボン酸基はｐＨ変化によって影響を受けやすいので、分散状態が変化しやすく、凝集性が高い。

ポリマー微粒子のｐＨ変化に対する分散状態の変化は、アクリル酸エステルなどのカルボン酸基を有する、ポリマー微粒子中の構成成分の含有割合によって調整することができ、分散剤として用いるアニオン性の界面活性剤によっても調整可能である。

ポリマー微粒子の樹脂成分は、親水性部分と疎水性部分とを併せ持つ重合体であるのが好ましい。疎水性部分を有することで、ポリマー微粒子の内側に疎水部分が配向し、外側に親水部分が効率よく外側に配向され、液体のｐＨ変化に対する分散状態の変化がより大きくなる効果があり、凝集がより効率よく行われる。

市販のポリマー微粒子の例としては、ジョンクリル５３７、７６４０（スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、ジョンソンポリマー株式会社製）、マイクロジェルＥ−１００２、Ｅ−５００２（スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、日本ペイント株式会社製）、ボンコート４００１（アクリル系樹脂エマルジョン、大日本インキ化学工業株式会社製）、ボンコート５４５４（スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、大日本インキ化学工業株式会社製）、ＳＡＥ−１０１４（スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、日本ゼオン株式会社製）、ジュリマーＥＴ−４１０、ＦＣ−３０（アクリル系樹脂エマルジョン、日本純薬株式会社製）、アロンＨＤ−５、Ａ−１０４（アクリル系樹脂エマルジョン、東亞合成株式会社製）、サイビノールＳＫ−２００（アクリル系樹脂エマルジョン、サイデン化学株式会社製）、ザイクセンＬ（アクリル系樹脂エマルジョン、住友精化株式会社製）などが挙げられるが、これに限定するものではない。

顔料に対するポリマー微粒子添加量の重量比率は２：１から１：１０が好ましい、より好ましくは１：１から１：３である。顔料に対するポリマー微粒子添加量の重量比率は２：１より少ないと、樹脂の融着による凝集体の凝集力が効果的に向上しない。また、添加量が１：１０より多くてもインクの粘度が高くなりすぎ、吐出性などが悪化する。

インクに添加するポリマー微粒子の分子量は融着したときの付着力を鑑みて、５，０００以上が好ましい。５，０００未満だと、凝集したときのインク凝集体の内部凝集力向上や記録媒体に画像の定着性に効果が不足し、また画質改善効果が不足する。

ポリマー微粒子の体積平均粒子径は、１０ｎｍ〜１μｍの範囲が好ましく、１０〜５００ｎｍの範囲がより好ましく、２０〜２００ｎｍの範囲が更に好ましく、５０〜２００ｎｍの範囲が特に好ましい。１０ｎｍ以下では、凝集しても画質の改善効果、転写性の向上に効果があまり期待できない。１μｍ以上では、インクのヘッドからの吐出性や保存安定性が悪化するおそれがある。また、ポリマー粒子の体積平均粒子径分布に関しては、特に制限は無く、広い体積平均粒子径分布を持つもの、又は単分散の体積平均粒子径分布を持つもの、いずれでもよい。

また、ポリマー微粒子を、インク内に２種以上混合して含有させて使用してもよい。

本発明のインクに添加するｐＨ調整剤としては中和剤として、有機塩基、無機アルカリ塩基を用いることができる。ｐＨ調整剤はインクジェット用インクの保存安定性を向上させる目的で、該インクジェット用インクがｐＨ６〜１０となるように添加するのが好ましい。

本発明のインクは、乾燥によってインクジェットヘッドのノズルが詰まるのを防止する目的から、水溶性有機溶媒を含有することが好ましい。このような水溶性有機溶媒には、湿潤剤及び浸透剤が含まれる。

水溶性有機溶媒としては、処理液の場合と同様に、例えば、多価アルコール類、多価アルコール類誘導体、含窒素溶媒、アルコール類、含硫黄溶媒等が挙げられる。具体例としては、多価アルコール類では、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、グリセリン等が挙げられる。多価アルコール誘導体としては、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が挙げられる。含窒素溶媒としては、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が、アルコール類としてはエタノール、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が、含硫黄溶媒としては、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が挙げられる。その他、炭酸プロピレン、炭酸エチレン等を用いることもできる。

本発明のインクには、界面活性剤を含有することができる。

界面活性剤の例としては、炭化水素系では脂肪酸塩、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のアニオン系界面活性剤や、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステル、オキシエチレンオキシプロピレンブロックコポリマー等のノニオン系界面活性剤が好ましい。また、アセチレン系ポリオキシエチレンオキシド界面活性剤であるＳＵＲＦＹＮＯＬＳ（ＡｉｒＰｒｏｄｕｃｔｓ＆Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社）も好ましく用いられる。また、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−アルキルアミンオキシドのようなアミンオキシド型の両性界面活性剤等も好ましい。

更に、特開昭５９−１５７６３６号の第(37)〜(38)頁、リサーチ・ディスクロージャーＮｏ．３０８１１９(１９８９年)記載の界面活性剤として挙げたものも使うことができる。また、特開２００３−３２２９２６号、特開２００４−３２５７０７号、特開２００４−３０９８０６号の各公報に記載されているようなフッ素（フッ化アルキル系）系、シリコーン系の界面活性剤も用いることができる。これら表面張力調整剤は消泡剤としても使用することができ、フッ素系、シリコーン系化合物やＥＤＴＡに代表されるキレート剤等も使用することができる。

表面張力を下げて固体状又は半固溶状の凝集処理剤層上でのぬれ性を高め、拡がり率を増加させることができる。

本発明のインクの表面張力は、１０〜５０ｍＮ／ｍであることが好ましく、浸透性記録媒体への浸透性、液滴の微液滴化、及び吐出性の両立の観点からは、１５〜４５ｍＮ／ｍであることが更に好ましい。

本発明のインクの粘度は、１．０〜２０．０ｃＰであることが好ましい。

その他必要に応じ、ｐＨ緩衝剤、酸化防止剤、防カビ剤、粘度調整剤、導電剤、紫外線吸収剤、等も添加することができる。

〔凝集処理液〕
本発明に係る凝集処理液（処理液）として、インクのｐＨを変化させることにより、インクに含有される顔料およびポリマー微粒子を凝集させ、凝集物を生じさせるような処理液が好ましい。

処理液の成分として、ポリアクリル酸、酢酸、グリコール酸、マロン酸、リンゴ酸、マレイン酸、アスコルビン酸、コハク酸、グルタル酸、フマル酸、クエン酸、酒石酸、乳酸、スルホン酸、オルトリン酸、ピロリドンカルボン酸、ピロンカルボン酸、ピロールカルボン酸、フランカルボン酸、ビリジンカルボン酸、クマリン酸、チオフェンカルボン酸、ニコチン酸、若しくはこれらの化合物の誘導体、又はこれらの塩等の中から選ばれることが好ましい。

本発明に係る処理液はインクとのｐＨ凝集性能の観点からｐＨは１〜６であることが好ましく、ｐＨは２〜５であることがより好ましく、ｐＨは３〜５であることが特に好ましい。

本発明に係る処理液の中における、インクの顔料およびポリマー微粒子を凝集させる成分の添加量としては、液体の全重量に対し、０．０１重量％以上２０重量％以下であることが好ましい。０.０１重量％以下の場合は処理液とインクが接触時に、濃度拡散が十分に進まずｐＨ変化による凝集作用が十分に発生しないことがある。また２０重量％以上であると、インクジェットヘッドからの吐出性が悪化することがある。

処理液には、定着性および耐擦性を向上させるため、樹脂成分をさらに含有してもよい。樹脂成分は、処理液をインクジェット方式によって打滴する場合ヘッドからの吐出性を損なわないもの、保存安定性があるものであればよく、水溶性樹脂や樹脂エマルジョンなどを自由に用いることができる。

樹脂成分としては、アクリル系、ウレタン系、ポリエステル系、ビニル系、スチレン系等が考えられる。定着性向上といった機能を充分に発現させるには、比較的高分子のポリマーを高濃度１重量％〜２０重量％に添加することが必要である。しかし、上記材料を液体に溶解させて添加しようとすると高粘度化し、吐出性が低下する。適切な材料を高濃度に添加し、かつ粘度上昇を抑えるには、ラテックスとして添加する手段が有効である。ラテックス材料としては、アクリル酸アルキル共重合体、カルボキシ変性ＳＢＲ（スチレン−ブタジエンラテックス）、ＳＩＲ（スチレン−イソプレン）ラテックス、ＭＢＲ（メタクリル酸メチル−ブタジエンラテックス）、ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンラテックス）、等が考えられる。ラテックスのガラス転移点Ｔｇはプロセス上、定着時に影響の強い値で、常温保存時の安定性と加熱後の転写性を両立するために、５０℃以上１２０℃以下であることが好ましい。さらに最低造膜温度ＭＦＴはプロセス上、定着時に影響の強い値で、低温で充分な定着を得る為に１００℃以下、さらに好ましくは５０℃以下である。

インクと逆極性のポリマー微粒子を処理液に含ませ、インク中の顔料及びポリマー微粒子と凝集させることによってさらに凝集性を高めてもよい。

また、インクに含まれるポリマー微粒子成分に対応した硬化剤を処理液に含有し、二液が接触後、インク成分中の樹脂エマルジョンが凝集するとともに架橋又は重合するようにして、凝集性を高めてもよい。

本発明に係る処理液は、界面活性剤を含有することができる。

表面張力を下げて記録媒体上でのぬれ性を高めるのに効果がある。また、インクを先立って打滴する場合においてもインク上でのぬれ性を高め、二液の接触面積の増加により効果的に凝集作用がすすむ。

本発明に係る処理液の粘度は、１．０〜５０．０ｃＰであることが好ましい。

その他必要に応じ、ｐＨ緩衝剤、酸化防止剤、防カビ剤、粘度調整剤、導電剤、紫外線、吸収剤、等も添加することができる。

〔画像形成装置〕
図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の概略を示した全体構成図である。図１に示すインクジェット記録装置１００は、インク及び処理液（凝集処理液）を用いて、記録媒体１１４上に画像形成を行う２液凝集方式が適用された記録装置である。

インクジェット記録装置１００は、主として、記録媒体１１４を供給する給紙部１０２と、記録媒体１１４に処理液を付与する処理液付与部１０６と、記録媒体１１４に色インクを打滴して画像形成を行う印字部（画像形成部）１０８と、記録媒体１１４上に形成された画像を定着させる定着部１１０と、画像が形成された記録媒体１１４を搬送して排出する排紙部１１２とを備えて構成される。

給紙部１０２には、記録媒体１１４を積載する給紙台１２０が設けられている。給紙台１２０の前方（図１において左側）にはフィーダボード１２２が接続されており、給紙台１２０に積載された記録媒体１１４は１番上から順に１枚ずつフィーダボード１２２に送り出される。フィーダボード１２２に送り出された記録媒体１１４は、渡し胴１２４ａを介して処理液付与部１０６の圧胴（処理液ドラム）１２６ａに受け渡される。

図示は省略するが、圧胴１２６ａの表面（周面）には、記録媒体１１４の先端を保持する保持爪（グリッパ）と吸引口が形成されており、渡し胴１２４ａから圧胴１２６ａに受け渡された記録媒体１１４は、保持爪によって先端を保持されながら圧胴１２６ａの表面に密着した状態（即ち、圧胴１２６ａ上に巻きつけられた状態）で圧胴１２６ａの回転方向（図１において反時計回り方向）に搬送される。後述する他の圧胴１２６ｂ、１２６ｃについても同様な構成が適用される。

処理液付与部１０６には、圧胴１２６ａの回転方向の上流側から順に、圧胴１２６ａの表面に対向する位置に、処理液塗布ユニット１３６、処理液乾燥ユニット１３８がそれぞれ設けられている。

図２は、処理液付与部１０６の拡大図である。図２に示すように、処理液塗布ユニット１３６は、グラビアローラー１２８の回転により処理液容器１３０から汲み上げた処理液をブレード（不図示）で所定塗布量に計量して、２段のゴムローラ１３２ａ、１３２ｂを介して圧胴（処理液ドラム）１２６ａ上に巻きつけられた記録媒体１１４に処理液を塗布するように構成される。本例では、圧胴１２６ａの直径は５４０ｍｍであり、記録媒体１１４の全面に対して処理液が厚み５μｍで付与される。

本実施形態では、上述した処理液（インクの色材を凝集させる作用を有する酸性液）に対して、更に電気粘性効果をもたせた電気粘性流体を用いる。電気粘性流体とは、電界を付与することにより瞬間的に見かけ上の粘度が上昇する液体であり、電界のオン／オフにより粘度が可逆的に変化するものである。

一般的に電気粘性流体は、主として分散媒、分散相、界面活性剤で構成される。分散媒としては、電気的に安定な誘電体の溶媒が好適であり、固有電気抵抗が１０ｋΩｃｍ以上の溶媒が好ましい。具体例としては、ケロシン、アイソパー等の石油系脂肪族炭化水素、ｎーヘキサン、ｎーペンタン等の脂肪族炭化水素、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、シリコン油、オリーブ油、流動パラフィン、セバシン酸ブチル等を挙げることができる。また、分散相としては、直径０．０１〜１０μｍの固体微粒子が用いられる。具体例としては、シリカゲル、澱粉、デキストリン、カーボンブラック、石膏、ゼラチン、アルミナのほかイオン交換樹脂等の高分子重合体が挙げられる。また、界面活性剤は、分散相の分散安定性を高めるためのもので、アニオン系、ノニオン系、陰イオン系、陽イオン系、フッソ系等の界面活性剤が用いられる。以上の主要構成成分からなる処理液は、２５℃、無電界下において粘度が１〜５０ｃＰ、望ましくは１〜３０ｃＰになるように成分比率を調整する。

また、本実施形態における圧胴（処理液ドラム）１２６ａには櫛歯状電極が内蔵されており、記録媒体１１４上の処理液に電界が付与されるように構成されている。

図３は、処理液ドラム１２６ａの表面側内部構造を示す断面図（実際は円周形状であるが直線構造で擬似的表示）であり、図４は、処理液ドラム１２６ａの電極層を２次元的に展開した平面図である。

図３に示すように、処理液ドラム１２６ａの表面側内部構造は、記録媒体１１４の支持面を構成する表面層２００と支持層２０４との間に電極層２０２を備えた３層構造となっている。電極層２０２には、第１の櫛歯状電極２１０と第２の櫛歯状電極２１２が設けられており、各櫛歯状電極２１０、２１２の隙間を埋めるように絶縁層２１４が形成されている。

図４に示すように、第１の櫛歯状電極２１０は、複数の櫛歯部（第１の櫛歯部）２１０ａを有し、各櫛歯部２１０ａは基端部２１０ｂを介して接続されている。同様に、第２の櫛歯状電極２１２は、複数の櫛歯部（第２の櫛歯部）２１２ａを有し、各櫛歯部２１２ａは基端部２１２ｂを介して接続されている。第１の櫛歯部２１０ａと第２の櫛歯部２１２ａは、処理液ドラム１２６ａの回転方向（記録媒体１１４の搬送方向）に対して垂直な方向（記録媒体１１４の幅方向）に延在するように形成されており、これらは処理液ドラム１２６ａの回転方向に沿って交互に配置される。なお、記録媒体１１４（図４中、破線で図示）は、第１及び第２の櫛歯部２１０ａ、２１２ｂが交互に配置される領域に保持される。

このような櫛歯状電極２１０、２１２を備えた電極構造によれば、電源装置（不図示）によって第１の櫛歯状電極２１０と第２の櫛歯状電極２１２との間に所定の電圧が印加されると、処理液ドラム１２６ａの回転方向に隣接する各櫛歯部２１０ａ、２１２ａ間に電界が形成される。このとき形成される電界の電気力線の一例を図３に２点鎖線で示す。これにより、記録媒体１１４上の処理液２１６には電界が付与されるので、処理液２１６は電気粘性効果によって高粘度化し、記録媒体１１４への処理液の浸透が抑制される。

本実施形態では、少なくとも処理液塗布ユニット１３６により記録媒体１１４上に処理液が塗布される位置（処理液塗布位置）から処理液乾燥ユニット１３８に対向する位置（処理液乾燥位置）を記録媒体１１４が通過するまでの間（図２中、矢印Ａで示す範囲）、記録媒体１１４上の処理液に電界が付与されるように構成される。例えば、記録媒体１１４の有無や処理液ドラム１２６ａの回転位置に応じて、電界を選択的に付与するようにしてもよい。もちろん、処理液ドラム１２６ａの全領域（全周面）にわたって電界を付与するようにしてもよい。

記録媒体１１４上の処理液に付与される電界の強度（電界強度）は、処理液（電気粘性流体）の種類、圧胴１２６ａの内部構造（特に電極構造）などに応じて適宜設定すればよい。本例では、電界強度は１０ｋＶ／ｃｍに設定される。

本実施形態において、表面層２００は、微小な導電性を有する薄膜層（微導電性薄膜層）であることが好ましい。例えば、ゴムに炭素や金属の粉末を練り込んだ導電性ゴムを適用することができる。表面層２００は、電気抵抗率１０^８〜１０^１２Ωｃｍ、厚さ０．０１〜１ｍｍ程度であることが好ましい。第１の櫛歯状電極２１０と第２の櫛歯状電極２１２との間に電圧を印加したとき、表面層２００を介して記録媒体１１４上の処理液に微小電流が流れるようになり、処理液の粘度上昇を促進させることができる。

記録媒体１１４に処理液を付与する手段として、インクジェット方式の記録ヘッド（インクジェットヘッド）を適用してもよい。画像信号に応じてインクジェットヘッドから処理液を選択的に打滴することにより、処理液の乾燥時間の短縮や加熱エネルギーの削減が可能となる。

処理液乾燥ユニット１３８には、所定の範囲で温度や風量を制御可能な熱風乾燥機が設けられており、圧胴１２６ａに保持された記録媒体１１４が処理液乾燥ユニット１３８のヒータに対向する位置を通過する際、熱風乾燥機によって加熱された空気（熱風）が記録媒体１１４上の処理液に吹き付けられる構成となっている。本例では、８０℃の熱風によって処理液の乾燥が行われる。

熱風乾燥機の温度や風量は、圧胴１２６ａの回転方向上流側に配置される処理液塗布ユニット１３６により記録媒体１１４上に付与された処理液を乾燥させて、記録媒体１１４の表面上に固体状又は半固溶状の凝集処理剤層（処理液が乾燥した薄膜層）が形成されるような値に設定される。

ここでいう「固体状または半固溶状の凝集処理剤層」とは、以下に定義する含溶媒率が０〜７０％の範囲のものを言うものとする。

記録媒体１１４上に処理液が付与される前に、記録媒体１１４を予備加熱する態様が好ましい。具体的には、圧胴１２６ａの回転方向に関して、処理液塗布ユニット１３６より上流側であり、且つ渡し胴１２４ａより下流側に、ヒータを備えた用紙予熱ユニットを配置して、処理液塗布ユニット１３６による処理液の塗布が行われる前に、記録媒体１１４の予備加熱を行う。これにより、処理液の乾燥に要する加熱エネルギーを低く抑えることが可能となり、省エネルギー化を図ることができる。

処理液付与部１０６に続いて印字部１０８が設けられている。処理液付与部１０６の圧胴（処理液ドラム）１２６ａと印字部１０８の圧胴（印字ドラム）１２６ｂとの間には、これらに対接するようにして渡し胴１２４ｂが設けられている。これにより、処理液付与部１０６の圧胴１２６ａに保持された記録媒体１１４は、処理液が付与されて固体状又は半固溶状の凝集処理剤層が形成された後に、渡し胴１２４ｂを介して印字部１０８の圧胴１２６ｂに受け渡される。

印字部１０８には、圧胴１２６ｂの回転方向（図１において反時計回り方向）に沿って上流側から順に、圧胴１２６ｂの表面に対向する位置に、ＣＭＹＫＲＧＢの７色のインクにそれぞれ対応したインクジェットヘッド（以下、単に「ヘッド」ともいう。）１４０Ｃ、１４０Ｍ、１４０Ｙ、１４０Ｋ、１４０Ｒ、１４０Ｇ、１４０Ｂが並んで設けられており、更に、その下流側に溶媒乾燥ユニット１４２ａ、１４２ｂが設けられている。

インク貯蔵／装填部（不図示）は、各ヘッド１４０Ｃ、１４０Ｍ、１４０Ｙ、１４０Ｋ、１４０Ｒ、１４０Ｇ、１４０Ｂにそれぞれ供給するインク液を各々貯蔵するインクタンクを含んで構成される。各インクタンクは所要の流路を介してそれぞれ対応するヘッドと連通されており、各ヘッドに対してそれぞれ対応するインクを供給する。インク貯蔵／装填部は、タンク内の液体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）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。

インク貯蔵／装填部の各インクタンクから各ヘッド１４０Ｃ、１４０Ｍ、１４０Ｙ、１４０Ｋ、１４０Ｒ、１４０Ｇ、１４０Ｂにインクが供給され、画像信号に応じて各１４０Ｃ、１４０Ｍ、１４０Ｙ、１４０Ｋ、１４０Ｒ、１４０Ｇ、１４０Ｂから記録媒体１１４に対してそれぞれ対応する色インクが打滴される。

各ヘッド１４０Ｃ、１４０Ｍ、１４０Ｙ、１４０Ｋ、１４０Ｒ、１４０Ｇ、１４０Ｂは、それぞれ圧胴１２６ｂに保持される記録媒体１１４における画像形成領域の最大幅に対応する長さを有し、そのインク吐出面には画像形成領域の全幅にわたってインク吐出用のノズル（図１中不図示、図５に符号１６１で図示）が複数配列されたフルライン型のヘッドとなっている。各ヘッド１４０Ｃ、１４０Ｍ、１４０Ｙ、１４０Ｋ、１４０Ｒ、１４０Ｇ、１４０Ｂが圧胴１２６ｂの回転方向（記録媒体１１４の搬送方向）と直交する方向に延在するように固定設置される。

記録媒体１１４の画像形成領域の全幅をカバーするノズル列を有するフルラインヘッドがインク色毎に設けられる構成によれば、記録媒体１１４の搬送方向（副走査方向）について、記録媒体１１４と各ヘッド１４０Ｃ、１４０Ｍ、１４０Ｙ、１４０Ｋ、１４０Ｒ、１４０Ｇ、１４０Ｂを相対的に移動させる動作を１回行うだけで（即ち１回の副走査で）、記録媒体１１４の画像形成領域に１次画像を記録することができる。これにより、記録媒体１１４の搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に往復動作するシリアル（シャトル）型ヘッドが適用される場合に比べて高速印字が可能であり、プリント生産性を向上させることができる。

本例のインクジェット記録装置１００は、最大菊半サイズの記録媒体（記録用紙）までの記録が可能であり、圧胴（印字ドラム）１２６ｂとして、記録媒体幅７２０ｍｍに対応した直径８１０ｍｍのドラムが用いられる。インク打滴時のドラム回転周速度は、５３０ｍｍ／ｓｅｃである。また、各ヘッド１４０Ｃ、１４０Ｍ、１４０Ｙ、１４０Ｋ、１４０Ｒ、１４０Ｇ、１４０Ｂのインク吐出体積は２ｐｌであり、記録密度は主走査方向（記録媒体１１４の幅方向）及び副走査方向（記録媒体１１４の搬送方向）ともに１２００ｄｐｉである。また、吐出周波数は２５ｋＨｚである。

また、本例では、ＣＭＹＫＲＧＢの７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限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するヘッドを追加する構成も可能であり、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。

溶媒乾燥ユニット１４２ａ、１４２ｂは、上述した処理液乾燥ユニット１３８と同様に、所定の範囲で温度や風量を制御可能な熱風乾燥機を含んで構成される。後述するように、記録媒体１１４の表面上に形成された固体状又は半固溶状の凝集処理剤層上にインク液滴が打滴されると、記録媒体１１４上にはインク凝集体（色材凝集体）が形成されるとともに、色材と分離されたインク溶媒が広がり、凝集処理剤が溶解した液体層が形成される。このようにして記録媒体１１４上に残った溶媒成分（液体成分）は、記録媒体１１４のカールだけでなく、画像劣化を招く要因となる。そこで、本例では、各ヘッド１４０Ｃ、１４０Ｍ、１４０Ｙ、１４０Ｋ、１４０Ｒ、１４０Ｇ、１４０Ｂからそれぞれ対応する色インクが記録媒体１１４上に打滴された後、溶媒乾燥ユニット１４２ａ、１４２ｂの熱風乾燥機によって７０℃に加熱された熱風を吹き付けることにより、溶媒成分を蒸発させ、乾燥を行っている。

印字部１０８に続いて定着部１１０が設けられている。印字部１０８の圧胴（印字ドラム）１２６ｂと定着部１１０の圧胴（定着ドラム）１２６ｃとの間には、これらに対接するように渡し胴１２４ｃが設けられている。これにより、印字部１０８の圧胴１２６ｂに保持された記録媒体１１４は、各色インクが付与された後に、渡し胴１２４ｃを介して定着部１１０の圧胴１２６ｃに受け渡される。

定着部１１０には、圧胴１２６ｃの回転方向（図１において反時計回り方向）の上流側から順に、圧胴１２６ｃの表面に対向する位置に、印字部１０８による印字結果を読み取る印字検出部１４４、加熱ローラ１４８がそれぞれ設けられている。

印字検出部１４４は、印字部１０８の印字結果（各ヘッド１４０Ｃ、１４０Ｍ、１４０Ｙ、１４０Ｋ、１４０Ｒ、１４０Ｇ、１４０Ｂ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、該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。

加熱ローラ１４８は、所定の範囲（例えば１００℃〜１８０℃）で温度制御可能なローラであり、加熱ローラ１４８と圧胴１２６ｃとの間に挟みこまれた記録媒体１１４を加熱加圧しながら、記録媒体１１４上に形成された画像を定着させる。本例では、加熱ローラ１４８の加熱温度は１１０℃、圧胴１２６ａの表面温度は６０℃に設定される。また、加熱ローラ１４８のニップ圧力は１ＭＰａである。加熱ローラ１４８の加熱温度は、処理液又はインクに含有されるポリマー微粒子のガラス転移点温度などに応じて設定することが好ましい。また、複数の加熱ローラを設けて、記録媒体１１４上に形成された画像を段階的に定着させるようにしてもよい。

定着部１１０に続いて排紙部１１２が設けられている。排紙部１１２には、画像が定着された記録媒体１１４を受ける排紙胴１５０と、該記録媒体１１４を積載する排紙台１５２と、排紙胴１５０に設けられたスプロケットと排紙台１５２の上方に設けられたスプロケットとの間に掛け渡され、複数の排紙用グリッパを備えた排紙用チェーン１５４とが設けられている。

次に、各ヘッドの構造について詳説する。なお、各色に対応するヘッド１４０Ｃ、１４０Ｍ、１４０Ｙ、１４０Ｋ、１４０Ｒ、１４０Ｇ、１４０Ｂの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号１６０によってヘッドを示すものとする。

図５（ａ）はヘッド１６０の構造例を示す平面透視図であり、図５（ｂ）はその一部の拡大図であり、図５（ｃ）はヘッド１６０の他の構造例を示す平面透視図である。また、図６はインク室ユニットの立体的構成を示す断面図（図５（ａ）、（ｂ）中の６−６線に沿う断面図）である。

記録媒体１１４上に形成されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド１６０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド１６０は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、インク滴の吐出孔であるノズル１６１と、各ノズル１６１に対応する圧力室１６２等からなる複数のインク室ユニット１６３を千鳥でマトリクス状に（２次元的に）配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向（記録媒体搬送方向と直交する主走査方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。

記録媒体１１４の搬送方向と略直交する方向に記録媒体１１４の全幅に対応する長さにわたり１列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図５（ａ）の構成に代えて、図５（ｃ）に示すように、複数のノズル１６１が２次元に配列された短尺のヘッドブロック１６０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録媒体１１４の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。また、図示は省略するが、短尺のヘッドを一列に並べてラインヘッドを構成してもよい。

各ノズル１６１に対応して設けられている圧力室１６２は、その平面形状が概略正方形となっており、対角線上の両隅部にノズル１６１と供給口１６４が設けられている。各圧力室１６２は供給口１６４を介して共通流路１６５と連通されている。共通流路１６５はインク供給源たるインク供給タンク（不図示）と連通しており、該インク供給タンクから供給されるインクは共通流路１６５を介して各圧力室１６２に分配供給される。

圧力室１６２の天面を構成し共通電極と兼用される振動板１６６には個別電極１６７を備えた圧電素子１６８が接合されており、個別電極１６７に駆動電圧を印加することによって圧電素子１６８が変形してノズル１６１からインクが吐出される。インクが吐出されると、共通流路１６５から供給口１６４を通って新しいインクが圧力室１６２に供給される。

本例では、ヘッド１６０に設けられたノズル１６１から吐出させるインクの吐出力発生手段として圧電素子１６８を適用したが、圧力室１６２内にヒータを備え、ヒータの加熱による膜沸騰の圧力を利用してインクを吐出させるサーマル方式を適用することも可能である。

かかる構造を有するインク室ユニット１６３を図５（ｂ）に示す如く、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向に沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。

即ち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット１６３を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ× cosθとなり、主走査方向については、各ノズル１６１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり2400個（2400ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。

なお、本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されず、副走査方向に１列のノズル列を有する配置構造など、様々なノズル配置構造を適用できる。

また、本発明の適用範囲はライン型ヘッドによる印字方式に限定されず、記録媒体１１４の幅方向（主走査方向）の長さに満たない短尺のヘッドを記録媒体１１４の幅方向に走査させて当該幅方向の印字を行い、１回の幅方向の印字が終わると記録媒体１１４の幅方向と直交する方向（副走査方向）に所定量だけ移動させて、次の印字領域の記録媒体１１４の幅方向の印字を行い、この動作を繰り返して記録媒体１１４の印字領域の全面にわたって印字を行うシリアル方式を適用してもよい。

図７は、インクジェット記録装置１００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１００は、通信インターフェース１７０、システムコントローラ１７２、メモリ１７４、モータドライバ１７６、ヒータドライバ１７８、プリント制御部１８０、画像バッファメモリ１８２、ヘッドドライバ１８４等を備えている。

通信インターフェース１７０は、ホストコンピュータ１８６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１７０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１８６から送出された画像データは通信インターフェース１７０を介してインクジェット記録装置１００に取り込まれ、一旦メモリ１７４に記憶される。

メモリ１７４は、通信インターフェース１７０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１７２を通じてデータの読み書きが行われる。メモリ１７４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１７２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１００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１７２は、通信インターフェース１７０、メモリ１７４、モータドライバ１７６、ヒータドライバ１７８等の各部を制御し、ホストコンピュータ１８６との間の通信制御、メモリ１７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ１８８やヒータ１８９を制御する制御信号を生成する。

メモリ１７４には、システムコントローラ１７２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、メモリ１７４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。メモリ１７４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。

プログラム格納部１９０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１７２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１９０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い。もちろん、これらの記録媒体のうち、複数の記録媒体を備えてもよい。なお、プログラム格納部１９０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。

モータドライバ１７６は、システムコントローラ１７２からの指示にしたがってモータ１８８を駆動するドライバである。図７には、装置内の各部に配置されるモータ（アクチュエータ）を代表して符号１８８で図示されている。例えば、図７に示すモータ１８８には、図１の圧胴１２６ａ〜１２６ｃや渡し胴１２４ａ〜１２４ｃ、排紙胴１５０を駆動するモータなどが含まれている。

ヒータドライバ１７８は、システムコントローラ１７２からの指示にしたがって、ヒータ１８９を駆動するドライバである。図７には、インクジェット記録装置１００に備えられる複数のヒータを代表して符号１８９で図示されている。例えば、図７に示すヒータ１８９には、図１に示す処理液乾燥ユニット１３８や溶媒乾燥ユニット１４２ａ、１４２ｂの熱風乾燥機に内蔵されるヒータなどが含まれている。

電界制御部１７９は、記録媒体１１４上の処理液に電界を付与する電界付与手段１９１を制御する制御部である。具体的には、図２に示すように、処理液塗布ユニット１３６により記録媒体１１４上に処理液が塗布される位置（処理液塗布位置）から処理液乾燥ユニット１３８に対向する位置（処理液乾燥位置）を記録媒体１１４が通過するまでの間（図２中、矢印Ａで示す範囲）、即ち、記録媒体１１４上に処理液が付与されてから固体状又は半固溶状の凝集処理剤層が形成されるまでの間、記録媒体１１４上の処理液に電界が付与されるように、電界付与手段１９１による電界付与タイミング、電界付与時間、電界強度などを制御する。処理液の種類ごとに電界付与条件（電界付与タイミング、電界強度、電界付与時間など）を予め求めておき、これらをデータテーブル化して所定のメモリ（例えば、メモリ１７４）に記憶しておき、処理液の情報を取得すると、当該メモリを参照して電界付与手段１９１を制御するようにしてもよい。

プリント制御部１８０は、システムコントローラ１７２の制御に従い、メモリ１７４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１８４に供給する制御部である。プリント制御部１８０において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいて、ヘッドドライバ１８４を介してヘッド１６０の吐出液滴量（打滴量）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。なお、図７には、インクジェット記録装置１００に備えられる複数のヘッド（インクジェットヘッド）を代表して符号１６０で図示されている。例えば、図７に示すヘッド１６０には、図１に示すヘッド１４０Ｃ、１４０Ｍ、１４０Ｙ、１４０Ｋ、１４０Ｒ、１４０Ｇ、１４０Ｂが含まれている。

処理液付与制御部１８１は、処理液塗布ユニット１３６による処理液の塗布量を制御する制御部である。本例では、圧胴１２６ａに保持された記録媒体１１４から処理液塗布ユニット１３６を接触、離間可能に構成し、処理液塗布ユニット１３６を記録媒体１１４に接触させる時間を可変することで、処理液の塗布量を制御する。

また、処理液容器１３０内の処理液の残量を検出するセンサを備え、処理液付与制御部１８１は該センサから得られる情報に基づいて処理液容器１３０内の処理液の残量を判断し、残量が所定量以下になると、その旨を報知する。

また、プリント制御部１８０には画像バッファメモリ１８２が備えられており、プリント制御部１８０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１８２に一時的に格納される。また、プリント制御部１８０とシステムコントローラ１７２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１８４は、プリント制御部１８０から与えられる画像データに基づいてヘッド１６０の圧電素子１６８に印加される駆動信号を生成するとともに、該駆動信号を圧電素子１６８に印加して圧電素子１６８を駆動する駆動回路を含んで構成される。なお、図７に示すヘッドドライバ１８４には、ヘッド１６０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。

印字検出部１４４は、図１で説明したように、ラインセンサを含むブロックであり、記録媒体１１４に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつきなど）を検出し、その検出結果をプリント制御部１８０に提供する。プリント制御部１８０は、必要に応じて印字検出部１４４から得られる情報に基づいてヘッド１６０に対する各種補正を行う。

次に、本実施形態のインクジェット記録装置１００の作用について説明する。

まず、給紙部１０２の給紙台１２０からフィーダボード１２２に記録媒体１１４が送りだされると、その記録媒体１１４は、渡し胴１２４ａを介して、処理液付与部１０６の圧胴１２６ａに受け渡される。続いて、圧胴１２６ａに保持された記録媒体１１４の表面には、処理液塗布ユニット１３６によって処理液が塗布される。その後、圧胴１２６ａに保持された記録媒体１１４は、処理液乾燥ユニット１３８によって加熱され、処理液の溶媒成分（液体成分）が蒸発し、乾燥する。これにより、記録媒体１１４の表面上には固体状又は半固溶状の凝集処理剤層が形成される。

本実施形態では、上述したように電気粘性効果を有する処理液が用いられ、少なくとも処理液塗布ユニット１３６により記録媒体１１４上に処理液が塗布される位置（処理液塗布位置）から処理液乾燥ユニット１３８に対向する位置（処理液乾燥位置）を記録媒体１１４が通過するまでの間（図２中、矢印Ａで示す範囲）、即ち、記録媒体１１４上に処理液が塗布されてから固体状又は半固溶状の凝集処理剤層が形成されるまでの間、記録媒体１１４上の処理液に電界が付与される。このため、記録媒体１１４上に塗布された処理液は瞬時に高粘度化して、記録媒体１１４への浸透が抑制された状態で乾燥する。従って、記録媒体１１４の表面上に十分な量の固体状又は半固溶状の凝集処理剤層を確実に形成することができる。

このようにして記録媒体１１４の表面上に固体状又は半固溶状の凝集処理剤層が形成された後、処理液付与部１０６の圧胴１２６ａに保持された記録媒体１１４は、渡し胴１２４ｂを介して、印字部１０８の圧胴１２６ｂに受け渡される。圧胴１２６ｂに保持された記録媒体１１４には、入力画像データに応じて、各ヘッド１４０Ｃ、１４０Ｍ、１４０Ｙ、１４０Ｋ、１４０Ｒ、１４０Ｇ、１４０Ｂからそれぞれ対応する色インクが打滴される。

各ヘッド１４０Ｃ、１４０Ｍ、１４０Ｙ、１４０Ｋ、１４０Ｒ、１４０Ｇ、１４０Ｂから打滴されたインク液滴は、記録媒体１１４上に形成された固体又は半固溶状の凝集処理剤層の表面に着弾する。このとき、飛翔エネルギーと表面エネルギーとのバランスにより、インク液滴と凝集処理剤層との接触面が所定の面積にて着弾する。インク液滴が凝集処理剤層上に着弾した直後に凝集反応が始まるが、凝集反応はインク液滴と凝集処理剤層との接触面から始まる。凝集反応は接触面近傍のみで起こり、インク着弾時における所定の接触面積で付着力を得た状態でインク内の色材が凝集されるため、色材移動が抑止される。

このインク液滴に隣接して他のインク液滴が着弾しても先に着弾したインクの色材は既に凝集化しているので後から着弾するインクとの間で色材同士が混合せず、ブリードが抑止される。なお、色材の凝集後には、分離されたインク溶媒が広がり、凝集処理剤が溶解した液体層が記録媒体１１４上に形成される。

続いて、圧胴１２６ｂに保持された記録媒体１１４は溶媒乾燥ユニット１４２ａ、１４２ｂによって加熱され、記録媒体１１４上でインク凝集体と分離した溶媒成分（液体成分）は蒸発し、乾燥する。この結果、記録媒体１１４のカールが防止されるとともに、溶媒成分に起因する画像品質の劣化を抑えることができる。

印字部１０８によって色インクが付与された記録媒体１１４は、印字部１０８の圧胴１２６ｂから渡し胴１２４ｃを介して、定着部１１０の圧胴１２６ｃに受け渡される。圧胴１２６ｃに保持された記録媒体１１４は、印字検出部１４４によって印字部１０８の印字結果が読み取られた後、加熱ローラ１４８による加熱加圧によって記録媒体１１４上に形成された画像の定着が行われる。

このようにして画像が定着された記録媒体１１４は、圧胴１２６ｄから排紙胴１５０に受け渡され、排紙用チェーン１５４によって排紙台１５２の上方に搬送され、排紙台１５２上に積載される。

〔評価実験〕
次に、本発明の効果を確認するために、本発明者が行った評価実験について説明する。

まず、本評価実験で用いた処理液及びインクを以下に示す。

＜処理液の作製＞
処理液は、以下の材料を混合して作製した。
・グリセリン１５ｇ
・マロン酸１０ｇ
・界面活性剤１１ｇ
・シリカゲル（粒径０．２μｍ）５ｇ
・アイソパーＥ（エクソン社製）６９ｇ
なお、上記の界面活性剤１は次の化学式で表される。

東亜ＤＫＫ（株）製ｐＨメーターＷＭ−５０ＥＧにて、このように調製された処理液のｐＨを測定したところ、ｐＨは３．５であった。

＜インクの作製＞
チバ・スペシャリティーケミカルズ社のCromophtal Jet Magenta DMQ(PR-122)１０ｇ、分散用ポリマー１０．０ｇ、グリセリン４．０ｇ、及びイオン交換水２６ｇを攪拌混合させて分散液を調製した。次いで、超音波照射装置（SONICS社製 Vibra-cell VC-750、テーパーマイクロチップ：φ５ｍｍ、Ampitude：３０％）を用いて、前述の分散液に、超音波を間欠照射（照射０．５ｓ/休止１．０ｓ）で２時間照射して顔料を更に分散させ、２０質量％顔料分散液とした。

これとは別に、下記の化合物を秤量攪拌混合して、混合液Ｉを調製した。
・グリセリン５．０ｇ
・オルフィンＥ１０１０（日信化学工業製）１．０ｇ
・イオン交換水１１．０ｇ
この混合液Iを、攪拌した４４％ＳＢＲ分散液（ポリマー微粒子：アクリル酸３質量％、Ｔｇ３０℃）２３．０ｇにゆっくりと滴下して、攪拌混合し、混合液IIを調製した。また、この混合液IIを、上述の２０％顔料分散液に、ゆっくりと滴下しながら攪拌混合して、マゼンタインクを１００ｇ調製した。

＜実験方法＞
本評価実験では、図１に示したインクジェット記録装置１００と同等のシステムを用いて記録媒体上に画像形成を行う際、インク液滴が着弾する凝集処理剤層の含溶媒率を３０〜１００％の範囲で変化させた。具体的には、記録媒体上の塗布された処理液を乾燥させる際、処理液乾燥ユニット（図１中、符号１３８で図示）の熱風乾燥機の加熱温度や風量を適宜変化させて、記録媒体上に所望の含溶媒率の凝集処理剤層を形成した。

また、処理液塗布位置から処理液乾燥位置までの間に記録媒体上の処理液に付与される電界の強度を０〜１０ｋＶ／ｃｍの範囲で変化させた。

なお、本評価実験では、記録媒体として、ユーライト（マットコート紙）を用いた。

このように凝集処理剤層の含溶媒率や記録媒体上の処理液に付与される電界の強度を変化させて、記録媒体上に複数のラインからなる画像を形成し、その画像について「ブリード」及び「色材移動」の観点から目視評価を行った。各評価項目の評価基準を以下に示す。

ブリード
◎：ラインを描いた場合ラインの太さばらつき５μｍ未満
○：ラインを描いた場合ラインの太さばらつき５μｍ以上７μｍ以下
△：ラインを描いた場合ラインの太さばらつき７μｍ以上１０μｍ以下
×：ラインを描いた場合ラインの太さばらつき１０μｍ以上
色材移動
◎：色材の移動なし
○：色材が１ドットピッチ間以内で移動する
×：色材が１ドットピッチ間以上移動する
＜実験結果＞
本評価実験の結果を表１に示す。

表１から分かるように、記録媒体の表面上に固体状又は半固溶状の凝集処理剤層（含溶媒率０〜７０％）を形成してからインク液滴を打滴する場合には、色材移動による画像劣化を防止ることができる。しかしながら、記録媒体上に処理液が塗布されてから乾燥が行われるまでの間、記録媒体上の処理液に電界が付与されない場合（比較例１〜３）、また、記録媒体上の処理液に付与される電界の強度が６ｋＶ／ｃｍの場合（比較例４）、記録媒体に処理液が浸透してしまい、ブリードを防止することはできない。

一方、記録媒体の表面上に固体状又は半固溶状の凝集処理剤層（含溶媒率０〜７０％）を形成してからインク液滴を打滴する場合において、記録媒体上に処理液が塗布されてから乾燥が行われるまでの間、記録媒体上の処理液に付与される電界の強度が８ｋＶ／ｃｍの場合（実施例１）や１０ｋＶ／ｃｍの場合（実施例２、３）、記録媒体への処理液の浸透を抑制することができ、記録媒体の表面上に固体状又は半固溶状の凝集処理剤層を確実に形成することができる。これにより、インクの凝集反応を効率的に実現することができ、色材移動やブリードによる画像劣化を防止することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、記録媒体上の処理液（電気粘性流体）に電界を付与することにより、記録媒体に付与された処理液の浸透を抑制しつつ、固体状又は半固溶状の凝集処理剤層を確実に形成することができる。そして、固体状又は半固溶状の凝集処理剤層が形成された記録媒体に対してインク液滴を打滴することにより、打滴インターバル１０〜５０μｓｅｃのような高速打滴の場合であっても記録媒体の表面上でインクの凝集反応を効率的に実現することができ、色材移動やブリードによる画像劣化を防止することができ、高品質な画像形成が可能となる。

本実施形態では、記録媒体への処理液の浸透を抑制するために、処理液として電気粘性流体を用いたが、これに限らず、例えば磁性流体を用いる態様もある。磁性流体は、５〜５０ｎｍ程度の粒径の強磁性粉末を水又は有機溶媒に所定の割合で懸濁させたものを用いることができる。強磁性粉末としては、マグネタイト、コバルト−フェライト、ニッケル−フェライト、マンガン−フェライトなどを用いることができる。処理液として磁性流体を用いる場合、磁界発生手段により処理液の記録媒体への浸透を妨げる方向に磁力が掛かるように磁界を付与すればよい。

また、記録媒体に対する処理液の浸透を抑制する他の方法として、記録媒体に処理液が付与される前に、処理液に対して撥液性を有する下塗り剤を予め付与するようにしてもよい。

以上、本発明の画像形成装置及び画像形成方法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ってもよいのはもちろんである。

本発明に係る画像形成装置の一実施形態に係るインクジェット記録装置の概略構成図処理液付与部の拡大図。処理液ドラムの表面側内部構造を示す断面図処理液ドラムの電極層を２次元的に展開した平面図ヘッドの構成例を示す平面透視図図５中６−６線に沿う断面図図１に示すインクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図

符号の説明

１００…インクジェット記録装置、１０２…給紙部、１０６…処理液付与部、１０８…印字部、１１０…定着部、１１２…排紙部、１１４…記録媒体、１３６…処理液塗布ユニット、１３８…処理液乾燥ユニット、１４０…ヘッド、１４８…加熱ローラ、１６０…ヘッド、１６１…ノズル、１６２…圧力室、１６８…圧電素子、２１０、２１２…櫛歯状電極

Claims

色材を含有するインクと、前記色材を凝集させる成分を含有する凝集処理剤とを用いて、記録媒体上に画像を形成する画像形成装置であって、
前記記録媒体上に前記凝集処理剤を液体状にした処理液を付与する処理液付与手段と、
前記記録媒体上に付与された前記処理液を加熱して、前記記録媒体上に固体状又は半固溶状の凝集処理剤層を形成する処理液加熱手段と、
少なくとも前記記録媒体上に前記処理液が付与されてから前記固体状又は半固溶状の凝集処理剤層が形成されるまでの間、前記記録媒体に対する前記処理液の浸透を抑制する処理液浸透抑制手段と、
前記固体状又は半固溶状の凝集処理剤層が形成された前記記録媒体に対して前記インクを打滴するインク打滴手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
前記処理液は、電気粘性流体であり、
前記処理液浸透抑制手段は、前記処理液に電界を付与する電界付与手段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。
前記処理液は、磁性流体であり、
前記処理液浸透抑制手段は、前記処理液に磁界を付与する磁界付与手段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。
前記処理液浸透抑制手段は、前記記録媒体上に前記処理液が付与される前に、前記記録媒体上に撥液性を有する浸透抑制剤を付与する浸透抑制剤付与手段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。
色材を含有するインクと、前記色材を凝集させる成分を含有する凝集処理剤とを用いて、記録媒体上に画像を形成する画像形成方法であって、
前記記録媒体上に前記凝集処理剤を液体状にした処理液を付与する処理液付与工程と、
前記記録媒体上に付与された前記処理液を加熱して、前記記録媒体上に固体状又は半固溶状の凝集処理剤層を形成する処理液加熱工程と、
少なくとも前記記録媒体上に前記処理液が付与されてから前記固体状又は半固溶状の凝集処理剤層が形成されるまでの間、前記記録媒体に対する前記処理液の浸透を抑制する処理液浸透抑制工程と、
前記固体状又は半固溶状の凝集処理剤層が形成された前記記録媒体に対して前記インクを打滴するインク打滴工程と、
を含むことを特徴とする画像形成方法。