JP2010247428A - 画像形成装置、画像形成方法及び記録ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、処理液を付与せずにインクの滲みを抑制することが可能な画像形成装置、画像形成方法及び記録ヘッド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、導電性インクＩを吐出するノズル１１ａが形成されている導電性のノズル板１１を有する記録ヘッド１０と、ノズル１１ａ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した後、液柱のブリッジの少なくとも一部からなる液滴を落下させることが可能な貫通孔１３ａが形成されている導電板１３と、記録ヘッド１０のノズル板１１と導電板１３との間に電圧を印加する電源２０を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置、画像形成方法及び記録ヘッドに関する。

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、記録ヘッドのノズルからインクを吐出することにより、記録紙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。

このような画像形成装置は、ノズルからのインク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、記録紙にインクが着弾する際にインクが滲みやすい。

そこで、処理液を付与した記録紙に、記録ヘッドのノズルからインクを吐出してインク画像を形成する方法が知られている。

特許文献１には、インクのｐＨを変化させるための処理液を記録紙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、処理液付与部を設ける必要があり、印刷速度が低下する。

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インクの滲みを抑制することが可能な画像形成装置、画像形成方法及び記録ヘッドを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、画像形成装置において、インクを吐出するノズルを有する記録ヘッドと、該ノズルとの間に該インクからなる液柱のブリッジを一時的に形成した後、該液柱のブリッジの少なくとも一部からなる液滴を落下させることが可能な導電性部材と、前記液柱のブリッジに電圧を印加することが可能な電圧印加手段を有することを特徴とする。

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、前記記録ヘッドは、前記導電性部材を有することを特徴とする。

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、前記導電性部材は、貫通孔を有することを特徴とする。

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、前記貫通孔は、断面視すると、前記ノズルの出口側の径よりも幅が小さい領域を有すると共に、該ノズルの出口側の径よりも幅が小さい領域よりも前記ノズルに近い側に、前記ノズルの出口側の径よりも幅が大きい領域を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４に記載の画像形成装置において、前記貫通孔は、前記断面視すると、テーパ状の領域を有することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項３乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置において、複数の前記ノズルを有し、前記導電性部材は、複数の前記ノズルのそれぞれに対応する複数の前記貫通孔を有することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項３乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置において、複数の前記ノズルからなるノズル列を有し、前記導電性部材は、該ノズル列に対応する前記貫通孔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１乃至７のいずれか一項に記載の画像形成装置を用いて画像を形成する方法であって、水を含む導電性インクを前記記録ヘッドのノズルから吐出して、前記ノズルと前記導電性部材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し、該液柱のブリッジに電圧を印加して前記水を電気分解した後、該液柱のブリッジの少なくとも一部からなる液滴を落下させる工程を有することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項８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。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の画像形成方法において、前記導電性部材の近傍で、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１１に記載の発明は、請求項１０に記載の画像形成方法において、前記導電性部材は、金属を含み、前記導電性部材の近傍で、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１２に記載の発明は、記録ヘッドにおいて、インクを吐出するノズルと、該ノズルとの間に該インクからなる液柱のブリッジを一時的に形成した後、該液柱のブリッジの少なくとも一部からなる液滴を落下させることが可能な導電性部材を有することを特徴とする。

本発明によれば、処理液を付与せずにインクの滲みを抑制することが可能な画像形成装置、画像形成方法及び記録ヘッドを提供することができる。

本発明の画像形成装置の一例を示す図である。 図１の導電板を示す図である。 インク画像が形成されるメカニズムを示す図である。 アニオン性分散剤により分散された顔料がプロトンを介して凝集した状態を示す図である。 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。 本発明の画像形成装置の他の例を示す図である。 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２の導電板の変形例を示す図である。 図２の導電板の変形例を示す図である。 実施例１の画像形成装置を示す図である。 図１０の記録ヘッドを示す図である。 真円率を説明する図である。 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。 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。

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。

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、導電性インクＩを吐出して記録紙Ｐにインク画像Ｉ'を形成する記録ヘッド１０、電源２０、記録紙Ｐを搬送する搬送ベルト３０が設けられている。

記録ヘッド１０は、固定式のフルライン型であり、複数のノズル１１ａからなるノズル列が形成されている導電性のノズル板１１、各ノズル１１ａに対応したインク室１２及びインク吐出手段（不図示）、インク室１２に導電性インクＩを供給するインク供給手段（不図示）、各ノズル１１ａに対応した貫通孔１３ａが形成されている導電板１３（図２参照）、ノズル板１１に導電板１３を接着させる絶縁性樹脂１４を有する。

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１１ａから導電性インクＩが吐出される。

導電板１３は、カーボンが分散されているフッ素樹脂からなり、貫通孔１３ａは、ノズル１１ａの出口側の直径よりも幅が小さい領域及びノズル１１ａの出口側の直径よりも幅が大きい領域を有する回転台形状である。このため、ノズル１１ａと貫通孔１３ａの間に、導電性インクＩからなる液柱のブリッジを形成した後、液柱のブリッジの少なくとも一部からなる液滴を貫通孔１３ａから落下させることができる。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、パルス幅等により制御することができる。

ノズル１１ａと貫通孔１３ａのギャップは５０〜２００μｍであることが好ましい。このギャップが５０μｍ未満であると、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。

絶縁性樹脂１４としては、特に限定されないが、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。

なお、導電性のノズル板１１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１０は、記録紙Ｐが搬送される方向に対して垂直な方向（主走査方向）に移動するシャトル型であってもよい。

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。

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。

導電性インクＩ中の顔料の含有量は、通常、０．１〜４０質量％であり、１〜３０質量％が好ましく、２〜２０質量％がさらに好ましい。

アニオン性分散剤としては、特に限定されないが、脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、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。

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。

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。

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。

電源２０は、ノズル板１１及び導電板１３の間に接続されており、記録ヘッド１０内の導電性インクＩと導電板１３の間に所定の電圧を印加する。なお、電源２０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。

搬送ベルト３０は、支持ローラ３１及び３２に張架されて駆動される。

なお、記録紙Ｐ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。

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１１ａには、インク室１２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２０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１１ａから吐出され、ノズル１１ａと貫通孔１３ａ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１１及び導電板１３は、それぞれカソード及びアノードとして機能し、液柱のブリッジに含まれる水が電気分解されるため、導電板１３の表面で、プロトン（Ｈ^＋）が生成する。このため、図４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。さらに、圧電素子に電圧パルスが印加されることにより、液柱のブリッジが分断されて（図３（ｃ）参照）、貫通孔１３ａから液滴が落下し（図３（ｄ）参照）、記録紙Ｐにインク画像Ｉ'が形成される（図３（ｅ）参照）。このため、隣接するドット間の滲み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。

ここで、図５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Ｅ_Ｃ及びＥ_Ａが形成されるが、電気二重層Ｅ_Ｃ及びＥ_Ａ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Ｅ_Ａ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Ｅ_Ｃの容量Ｃ_ＥＣは、電気二重層Ｅ_Ａの容量Ｃ_ＥＡ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１１の面積が、アノードＡとしての液柱が接触する導電板１３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２０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。

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、顔料が凝集したインク画像Ｉ'を記録紙Ｐに形成するためには、電源２０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。

図６に、本発明の画像形成装置の他の例を示す。画像形成装置２００は、搬送ベルト３０、支持ローラ３１及び３２の代わりに、中間転写ドラム４０、転写ローラ５０及びクリーニングブレード６０を設けた以外は、画像形成装置１００と同様である。

中間転写ドラム４０は、ドラム状の基体４１上に弾性層４２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。基体としては、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、弾性層４２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の弾性体が挙げられる。なお、中間転写ドラム１０の代わりに、無端ベルト、シートを用いてもよい。

転写ローラ５０は、回転することができ、中間転写ドラム４０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５０は、ヒータを内蔵していてもよい。

クリーニングブレード６０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４０をクリーニングする。このとき、クリーニングブレード６０の代わりに、又は、クリーニングブレード６０と共に、クリーニングローラを設けてもよい。

以上、カーボンが分散されているフッ素樹脂からなる導電板１３を用いる場合について説明したが、金属製の導電板を用いてもよい。この場合は、アノードとして機能する金属製の導電板の表面で、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７に示すように、プロトン及び金属カチオン（Ｍ^ｎ＋）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。

なお、画像形成装置１００及び２００において、各ノズル１１ａに対応する回転台形状の貫通孔１３ａが形成されている導電板１３の代わりに、複数のノズル１１ａからなるノズル列に対応する台形柱状の貫通孔が形成されている導電板（図８参照）を用いてもよい。また、複数のノズル１１ａからなるノズル列に対応した端部が形成されている導電板（図９参照）を用いてもよいし、台形柱状の空隙を形成するように、図９の導電板を２枚組み合わせて用いてもよい。

さらに、導電板１３が接着されている記録ヘッド１０の代わりに、導電板１３が接着されていない記録ヘッド及び導電板を別に設けてもよい。

また、記録紙Ｐの代わりに、布、樹脂シート、金属板、セラミックス板等の記録媒体を用いてもよい。このとき、記録媒体は、導電性インクＩに対して浸透性を有することが好ましい。このような記録媒体としては、導電性インクＩに対して浸透性を有するもの、導電性インクＩに対して浸透性を有する層が形成されているものが挙げられる。また、記録媒体として、平面及び曲面を有する立体物等を用いてもよい。

さらに、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板１３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板１３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。

［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％、デヒドロ酢酸ナトリウム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。

［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％、デヒドロ酢酸ナトリウム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。

［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％、デヒドロ酢酸ナトリウム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。

［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％、デヒドロ酢酸ナトリウム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。

［実施例１］
記録ヘッド１０の代わりに、イエローの記録ヘッド１０Ｙ及びブラックの記録ヘッド１０Ｋが設けられている以外は、画像形成装置２００と同様の画像形成装置（図１０参照）を用意した。なお、図１０において、図６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。記録ヘッド１０Ｙ（Ｋ）は、ノズル１３ａの出口側の直径が１８μｍである金属製のノズル板１１Ｙ（Ｋ）を有するインクジェットプリンタＧＸ５０００（リコー社製）の記録ヘッドに、各ノズルに対応する貫通孔が形成されている体積抵抗率が１Ω・ｃｍの導電板１３Ｙ（Ｋ）が設けられている（図１１参照）。導電板１３Ｙ（Ｋ）は、貫通孔の近傍の厚さが３０μｍ、それ以外の厚さが６０μｍであり、貫通孔は、上面及び下面の直径がそれぞれ６０μｍ及び８μｍの回転台形状である。また、ノズルと貫通孔のギャップは６０μｍである。さらに、ノズル板１１Ｙ（Ｋ）と導電板１３Ｙ（Ｋ）を接着する絶縁性樹脂１４Ｙ（Ｋ）の厚さは３０μｍである。このとき、インク室１２Ｙ（Ｋ）には、イエロー（ブラック）の導電性インクが充填されており、ノズル板１１Ｙ（Ｋ）と導電板１３Ｙ（Ｋ）の間に、電源２０が接続されている。

中間転写ドラム４０は、アルミニウム素管（基体４１）の外周に、厚さが０．２ｍｍのシリコーンゴム層（弾性層４２）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。このとき、記録ヘッド１０の導電板１３と、中間転写ドラム４０の弾性層４２のギャップは３００μｍである。さらに、転写ローラ５０は、鋼鉄製の芯金に厚さが５ｍｍのシリコーンゴム層が形成されている。クリーニングブレード６０は、フッ素ゴムからなる。

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６０により導電性インクを回収するために、転写ローラ５０は、中間転写ドラム４０に対して、離間させた状態で評価した。
（１）電源２０の電圧を０Ｖにする。
（２）記録ヘッド１０Ｙにより、中間転写ドラム４０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１０Ｋにより、中間転写ドラム４０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４０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６０により回収された導電性インクのｐＨを測定する。
（６）電源２０の電圧を１０Ｖ増加する。
（７）（１）〜（６）の操作を繰り返す。

なお、ブラックの顔料を含有する領域の真円率とは、図１２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１２（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１２（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１２（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。

図１３及び図１４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１３より、電源の電圧が５０Ｖ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５０Ｖ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、導電板１３の表面で、水が酸化しているものと考えられる。さらに、図１４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。

なお、実施例１においては、電源の電圧が５０Ｖ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。

［実施例２］
各ノズル１１ａに対応した、上面及び下面の直径がそれぞれ６０μｍ及び８μｍの回転台形状の貫通孔１３ａの代わりに、複数のノズル１１ａからなるノズル列に対応した上面及び下面の幅がそれぞれ６０μｍ及び８μｍの台形柱状の貫通孔（図８参照）が形成されている導電板を用いた以外は、実施例１と同様にして、評価した。その結果、実施例１と比較すると、効果が若干低下するものの、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た。

［実施例３］
実施例２の導電板の一方の部材を省略して、複数のノズル１１ａからなるノズル列に対応した端部（図９参照）が形成されている導電板を用いた以外は、実施例１と同様にして、評価した。その結果、実施例１と比較すると、効果が若干低下するものの、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た。

［実施例４］
イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの記録ヘッドが順次設けられている以外は、実施例１の画像形成装置（図１０参照）と同様の画像形成装置を用意した。なお、各色の記録ヘッドは、実施例１と同様であり、インク室には、各色の導電性インクが充填されており、ノズル板と導電板の間に、電源が接続されている。

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、中間転写ドラムにインク画像を形成した。次に、転写ローラを用いて、中間転写ドラム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。

［比較例１］
電源の電圧を０Ｖとした以外は、実施例４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。

［実施例５］
中間転写ドラム、転写ローラ及びクリーニングブレードを設けずに、搬送ベルト及び支持ローラ（図１参照）を設けた以外は、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。このとき、記録ヘッドの導電板と、搬送ベルトのギャップは１ｍｍである。

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、普通紙にインク画像を形成した。その結果、画像のドット再現性が良好であった。

［比較例２］
電源の電圧を０Ｖとした以外は、実施例５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。

１０ 記録ヘッド
１１ ノズル板
１１ａ ノズル
１２ インク室
１３ 導電板
１３ａ 貫通孔
１４ 絶縁性樹脂
２０ 電源
３０ 搬送ベルト
３１、３２ 支持ローラ
４０ 中間転写ドラム
４１ 基体
４２ 弾性層
５０ 転写ローラ
６０ クリーニングブレード
１００、２００ 画像形成装置
Ｉ 導電性インク
Ｉ' インク画像

特開２００８−６２３９７号公報

Claims (12)

1. インクを吐出するノズルを有する記録ヘッドと、
   該ノズルとの間に該インクからなる液柱のブリッジを一時的に形成した後、該液柱のブリッジの少なくとも一部からなる液滴を落下させることが可能な導電性部材と、
   前記液柱のブリッジに電圧を印加することが可能な電圧印加手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記記録ヘッドは、前記導電性部材を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記導電性部材は、貫通孔を有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。
4. 前記貫通孔は、断面視すると、前記ノズルの出口側の径よりも幅が小さい領域を有すると共に、該ノズルの出口側の径よりも幅が小さい領域よりも前記ノズルに近い側に、前記ノズルの出口側の径よりも幅が大きい領域を有することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記貫通孔は、前記断面視すると、テーパ状の領域を有することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 複数の前記ノズルを有し、
   前記導電性部材は、複数の前記ノズルのそれぞれに対応する複数の前記貫通孔を有することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 複数の前記ノズルからなるノズル列を有し、
   前記導電性部材は、該ノズル列に対応する前記貫通孔を有することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像形成装置を用いて画像を形成する方法であって、
   水を含む導電性インクを前記記録ヘッドのノズルから吐出して、前記ノズルと前記導電性部材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し、該液柱のブリッジに電圧を印加して前記水を電気分解した後、該液柱のブリッジの少なくとも一部からなる液滴を落下させる工程を有することを特徴とする画像形成方法。
9. 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８に記載の画像形成方法。
10. 前記導電性部材の表面で、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９に記載の画像形成方法。
11. 前記導電性部材は、金属を含み、
    前記導電性部材の表面で、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１０に記載の画像形成方法。
12. インクを吐出するノズルと、
    該ノズルとの間に該インクからなる液柱のブリッジを一時的に形成した後、該液柱のブリッジの少なくとも一部からなる液滴を落下させることが可能な導電性部材を有することを特徴とする記録ヘッド。

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