JP2013129184A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】記録液以外の、処理液や粉末等を付与せずとも、記録液中の水の電気分解を利用しながらヘッド内の記録液のpHの変化を抑制して滲みを抑制し、またかかる電気分解によるヘッド内での気泡の発生を防止してヘッドからの記録液の吐出性能を維持することを可能とした、記録液を中間転写体に付与して画像形成を行う画像形成装置の提供。
【解決手段】ヘッド61Y、M、C、BK(以下、ヘッド61)により吐出された、水を含む導電性の記録液を付与される中間転写体37と、ヘッド61から吐出されヘッド61と中間転写体37との間をブリッジした記録液中の水を電気分解する電位の印加を行う電位印加手段33とを用い、電位印加手段33は、ヘッド61に記録液を供給する供給手段62Y、M、C、BKにおいて記録液に接触する電極65Y、M、C、BKと中間転写体37との間にかかる電位の印加を行う。
【選択図】図2
【解決手段】ヘッド61Y、M、C、BK(以下、ヘッド61)により吐出された、水を含む導電性の記録液を付与される中間転写体37と、ヘッド61から吐出されヘッド61と中間転写体37との間をブリッジした記録液中の水を電気分解する電位の印加を行う電位印加手段33とを用い、電位印加手段33は、ヘッド61に記録液を供給する供給手段62Y、M、C、BKにおいて記録液に接触する電極65Y、M、C、BKと中間転写体37との間にかかる電位の印加を行う。
【選択図】図2
Description
本発明は、ヘッドによりインク等の記録液を中間転写体に付与して画像形成を行うインクジェット方式の画像形成装置に関する。
従来より、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により、複数の微小ノズルからインク等の記録液を液滴化して吐出するヘッドを備え、インクジェット記録を行うインクジェットプリンタ等のインクジェット方式の画像形成装置が知られている(たとえば、〔特許文献1〕〜〔特許文献3〕参照)。
インクジェット方式において、ヘッドから記録紙等の被記録材に記録液を直接吐出する構成では、ヘッドと被記録材とが近接するため、被記録材に付着している紙粉、埃等がノズルに付着しやすい。紙粉等がノズルに付着すると、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。このような問題を回避するための方策としては、ノズルからの吐出安定性を優先し、粘度が小さい記録液を使用するのが一般的であるが、粘度が小さい記録液は、被記録材に着弾する際に滲みが発生しやすい。
そこで、ヘッドから吐出された記録液を担持する中間転写体を備え、中間転写体に画像を形成した後、被記録材に転写する画像形成装置が提案されている(たとえば、〔特許文献1〕〜〔特許文献3〕参照)。
具体的には、水を含む導電性のインクを吐出するヘッドと、このヘッドにより吐出されたインクを付与される、表面が導電性の中間転写体と、ヘッドと中間転写体との間を一時的にブリッジした液柱状態のインク中の水を電気分解可能な電位の印加を行う電位印加手段と、中間転写体上に担持されたインク画像を被転写材に転写する転写手段とを用い、電位印加手段によってヘッド内の電極と中間転写体の表面との間に電位を印加し、液柱状態のインク中の水の電気分解に起因するpH変化を利用してインクを増粘させることで、インクの滲み防止性、ノズルからのインクの吐出安定性を向上しようとする技術が提案されている(たとえば、〔特許文献1〕〜〔特許文献3〕参照)。
しかし、かかる技術を用いると、インク中の水の電気分解を行うための電極がヘッド内に設けられていることにより、ヘッド内においてインクのpHが増粘を妨げる方向に変化してしまい、このようにpHが変化したインクが吐出されることで中間転写体上におけるインクの増粘が阻害されるという問題が生じ得ることが、発明者の検証によってわかってきた。
この問題については、電極が、ヘッドに備えられインクが接触したノズル板であれば、ノズル板のインクへの接触面積と、中間転写体表面に接触した液柱の面積とを比べた場合に、前者の面積が後者の面積よりも十分に大きければ、ノズル板とインクとの界面での電気分解が起こらないため、インクの増粘が阻害されないことが示唆されている(たとえば、〔特許文献1〕参照)。また、かかる示唆が正しければ、かかる接触面積を増加させる技術(たとえば、〔特許文献2〕、〔特許文献3〕参照)によれば、かかる問題がより生じ難いこととなる。
ところが、発明者のより詳細な検証によると、前者の面積が後者の面積よりも大きい場合には、後者の電気二重層が十分に形成されていても前者の電気二重層が十分に形成されていない場合には両極において電気分解反応が起こらなくなってしまうということが分かった。
これでは、液柱状態のインク中の水の電気分解に起因するpH変化を利用してインクを増粘させるという本来的な機能が失われ、インクの滲み防止性、ノズルからのインクの吐出安定性を向上しようとすることさえ困難となり得る。すなわち、上述した接触面積を増加させる技術は、ノズル板側のインクが増粘を妨げる方向にpH変化する反応の抑制にはある程度有効であるものの、同時に中間転写体側においてインクを増粘させる方向にpHが変化する反応を失わせてしまうと考えられる。
よって、上述した接触面積を増加させる技術は、中間転写体上におけるインクの増粘の阻害という問題の根本的な解決にはならない。
このことを考慮すれば、両極における電気分解反応を確保しつつ、ノズル板とインクとの界面での電気分解を回避し、ヘッド内におけるインクの、増粘を妨げる方向へのpH変化を抑制する必要がある。
このことを考慮すれば、両極における電気分解反応を確保しつつ、ノズル板とインクとの界面での電気分解を回避し、ヘッド内におけるインクの、増粘を妨げる方向へのpH変化を抑制する必要がある。
また、ノズル板とインクとの界面での電気分解が起こると、中間転写体上におけるインクの増粘が阻害されるという問題の他に、ヘッド内において気泡が発生してしまい、インクの吐出性能が低下するという問題も発生し得る。
本発明は、ヘッドによりインク等の記録液を中間転写体に付与して画像形成を行う画像形成装置であって、記録液以外の、処理液や粉末等を付与せずとも、記録液中の水の電気分解を利用しながらヘッド内の記録液のpHの変化を抑制して滲みを抑制し、またかかる電気分解によるヘッド内での気泡の発生を防止してヘッドからの記録液の吐出性能を維持することを可能とした画像形成装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、水を含む導電性記録液を吐出するノズルを備えたヘッドと、このヘッドにより吐出された導電性記録液を付与される、少なくとも表面が導電性の中間転写体と、前記ヘッドから吐出され同ヘッドと前記中間転写体との間を一時的にブリッジした状態の導電性記録液中の水を電気分解可能な電位の印加を行うための電位印加手段と、導電性記録液によって前記中間転写体上に担持された画像を被記録材に転写する転写手段と、前記ヘッドに導電性記録液を供給する記録液供給手段とを有し、前記電位印加手段は、前記記録液供給手段において記録液に接触する部分に設けられた電極を有し、この電極と前記中間転写体の表面との間に前記電位の印加を行う画像形成装置にある。
本発明は、水を含む導電性記録液を吐出するノズルを備えたヘッドと、このヘッドにより吐出された導電性記録液を付与される、少なくとも表面が導電性の中間転写体と、前記ヘッドから吐出され同ヘッドと前記中間転写体との間を一時的にブリッジした状態の導電性記録液中の水を電気分解可能な電位の印加を行うための電位印加手段と、導電性記録液によって前記中間転写体上に担持された画像を被記録材に転写する転写手段と、前記ヘッドに導電性記録液を供給する記録液供給手段とを有し、前記電位印加手段は、前記記録液供給手段において記録液に接触する部分に設けられた電極を有し、この電極と前記中間転写体の表面との間に前記電位の印加を行う画像形成装置にあるので、記録液以外の、処理液や粉末等を付与せずとも、記録液中の水の電気分解を利用しながらヘッド内の記録液のpHの変化を抑制して滲みを抑制し、またかかる電気分解によるヘッド内での気泡の発生を防止してヘッドからの記録液の吐出性能を維持することを可能とした画像形成装置を提供することができる。
図1に本発明を適用した画像形成装置の一例の概略を示す。画像形成装置100は、インクジェットプリンタとしてのプリンタであってフルカラーの画像形成を行うことが可能になっている。画像形成装置100は、外部から受信した画像情報に対応する画像信号に基づき画像形成処理を行なう。
画像形成装置100は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、OHPシートや、カード、ハガキ等の厚紙や、封筒等の何れをもシート状の記録媒体としてこれに画像形成を行なうことが可能である。画像形成装置100は、記録媒体である被記録材たる用紙としての記録体である転写紙Sの片面に画像形成可能な片面画像形成装置であるが、転写紙Sの両面に画像形成可能な両面画像形成装置であってもよい。
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、当該色のインクとしての導電性記録液である記録液を吐出する記録液吐出体としてのインクヘッドである記録ヘッドとしてのヘッド61Y、61M、61C、61BKを有している。
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ドラムである中間転写体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、中間転写体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、イエロー、マゼンタ、シアン、黒用の部材であることを示している。
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、図1の紙面に垂直な方向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。
中間転写体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、黒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を中間転写体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。
ヘッド61Y、61M、61C、61BKによる中間転写体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、黒の各色の画像領域が中間転写体37上の同じ位置に重なるよう、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、中間転写体37を備え中間転写体37のA1方向への回転に伴って転写紙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。
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と中間転写体37との間を一時的にブリッジした状態で、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、かかる状態の記録液の増粘を促進する電圧印加手段である電位印加手段としての通電手段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体37から、中間転写体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としての清掃手段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、メモリ等を含む制御手段としての制御部40とを有している。
搬送ユニット10は、中間転写体37の他に、中間転写体37に対向して配置され中間転写体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体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、中間転写体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体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、中間転写体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によって中間転写体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。
図2に示すように、中間転写体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、中間転写体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にあるので、適宜、調整が必要である。後述するように、ヘッド61Y、61M、61C、61BKと中間転写体37とが一時的にブリッジした状態で記録液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103Ω・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。
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のみを中間転写体37としても良い。また、中間転写体37は、少なくとも表面が導電性であれば、ドラム状でなく、無端ベルト状であっても良いし、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。
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、インク吐出装置60Y、60M、60C、60BK、画像形成装置100はヘッド固定式のフルライン型となっている。
インク吐出装置60Y、60M、60C、60BKは、複数のヘッド61Y、61M、61C、61BKと、ヘッド61Y、61M、61C、61BKのそれぞれに当該色の記録液を供給する記録液供給手段62Y、62M、62C、62BKとを有している。
記録液供給手段62Y、62M、62C、62BKはそれぞれ、ヘッド61Y、61M、61C、61BKのそれぞれに供給するための当該色の記録液を収容したメインタンクとしてのインクタンクであるタンク81Y、81M、81C、81BKと、タンク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ポンプ82Y、82M、82C、82BKとを有している。
また、図2に示すように、記録液供給手段62Y、62M、62C、62BKはそれぞれ、タンク81Y、81M、81C、81BK内の記録液のpHを測定するとともに測定したpHを制御部40に入力するpH測定手段66Y、66M、66C、66BKと、ポンプ82Y、82M、82C、82BKによってタンク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。
また、記録液供給手段62Y、62M、62C、62BKはそれぞれ、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、タンク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82Y、82M、82C、82BKとともに形成しており、また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パイプ83Y、83M、83C、83BKとを有している。ただし、記録液供給手段62Y、62M、62C、62BKはそれぞれ、タンク81Y、81M、81C、81BKをそれぞれヘッド61Y、61M、61C、61BKと一体型のものとして備えていても良い。
タンク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。この点、タンク81Y、81M、81C、81BKは、記録液カートリッジであるインクカートリッジによって構成されているが、これに限るものではなく固定式であっても良い。タンク81Y、81M、81C、81BK内の、記録液に接触する部分、具体的に内壁には、通電手段33の一部をなす電極65Y、65M、65C、65BKが設けられている。
ポンプ82Y、82M、82C、82BKは、制御部40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、タンク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、制御部40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。制御部40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。
記録液は、イエロー、マゼンタ、シアン、黒に対応した色剤と、この色剤の分散剤であるアニオン性分散剤と、溶媒とを少なくとも含んでいる。かかる色剤とかかる分散剤とにより、記録液のインク成分はアニオン性基を有している。溶媒は安全性の観点及び後述する電気分解を生じせしめるための導電性の観点から水を含んでおり、記録液は導電性インクであり水溶性インクである水溶性記録液となっている。なお、記録液は、保存安定性の観点から、アルカリ性であることが望ましい。
記録液に用いられる色剤である顔料としては、特に限定されないが、オレンジ又はイエロー用の顔料として、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。
また、レッド又はマゼンタ用の顔料として、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。
また、グリーン又はシアン用の顔料として、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、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。
記録液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。
また、レッド又はマゼンタ用の顔料として、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。
また、グリーン又はシアン用の顔料として、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、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。
記録液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、高分子分散剤のような高分子タイプあるいは界面活性剤のような低分子タイプの分散剤を含むことが好ましい。
アニオン性基を有する高分子タイプの分散剤の例として、ポリアクリル酸およびその塩、ポリメタクリル酸およびその塩、アクリル酸−アクリロニトリル共重合体およびその塩、アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体およびその塩、スチレン−アクリル酸共重合体およびその塩、スチレン−メタクリル酸共重合体およびその塩、スチレン−アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体およびその塩、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体およびその塩、スチレン−αメチルスチレン−アクリル酸共重合体およびその塩、スチレン−αメチルスチレン−アクリル酸共重合体−アクリル酸アルキルエステル共重合体およびその塩、スチレン−マレイン酸共重合体およびその塩、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体およびその塩、酢酸ビニル−エチレン共重合体およびその塩、酢酸ビニル−クロトン酸共重合およびその塩、酢酸ビニル−アクリル酸共重合体およびその塩、βナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、等が挙げられる。
アニオン性基を有する高分子タイプの分散剤の例として、ポリアクリル酸およびその塩、ポリメタクリル酸およびその塩、アクリル酸−アクリロニトリル共重合体およびその塩、アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体およびその塩、スチレン−アクリル酸共重合体およびその塩、スチレン−メタクリル酸共重合体およびその塩、スチレン−アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体およびその塩、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体およびその塩、スチレン−αメチルスチレン−アクリル酸共重合体およびその塩、スチレン−αメチルスチレン−アクリル酸共重合体−アクリル酸アルキルエステル共重合体およびその塩、スチレン−マレイン酸共重合体およびその塩、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体およびその塩、酢酸ビニル−エチレン共重合体およびその塩、酢酸ビニル−クロトン酸共重合およびその塩、酢酸ビニル−アクリル酸共重合体およびその塩、βナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、等が挙げられる。
これらのアニオン性高分子は、水の電気分解で発生する水素イオンと反応して凝集するため自己分散顔料単体よりも凝集性において好ましい。また、これらのアニオン性高分子は着色剤の接着機能を有するため、転写工程における中間転写体37から転写紙Sへの転写率を向上させる利点がある。
アニオン性基を有する低分子タイプの分散剤としては、具体的には、オレイン酸およびその塩、ラウリン酸およびその塩、ベヘン酸およびその塩、ステアリン酸およびその塩、またそのような脂肪酸およびその塩、ドデシルスルホン酸およびその塩、デシルスルホン酸およびその塩、またそのようなアルキルスルホン酸およびその塩、ラウリル硫酸塩、オレイル硫酸塩などのアルキル硫酸エルテル類、ドデシルベンゼンスルホン酸およびその塩、ラウリルベンゼンスルホン酸およびその塩、またそのようなアルキルベンゼンスルホン酸とその塩、ジオクチルスルホ琥珀酸およびその塩、ジヘキシルスルホ琥珀酸およびその塩、またそのようなジアルキルスルホ琥珀酸およびその塩、ナフチルスルホン酸およびその塩、ナフチルカルボン酸およびその塩、またそのような芳香族アニオン系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホン酸塩、フッ素化アルキルカルボン酸およびその塩、フッ素化アルキルスルホン酸およびその塩等のフッ素系アニオン性界面活性剤などを用いた分散剤が挙げられる。
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ノズル61cの詰まりを防止するため、次に述べる水溶性有機溶媒を保湿剤成分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−ブチロラクトン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
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可能である。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、好ましくはインク全体の1〜60重量%、更に好ましくは10〜40重量%の範囲で用いる。
記録液は、疎水性Aセグメントと親水性BセグメントとからなるABA型両親媒性高分子と、このABA型両親媒性高分子を前記水性溶媒に溶解または分散せしめるカルボン酸系界面活性剤とを含んでいることが望ましい。
ABA型両親媒性高分子の疎水性Aセグメントすなわち疎水性Aブロックは、以下のいずれのものでも適用可能である。たとえば炭素数12以上の直鎖アルキル基であるドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、エイコシルなどである。また、分岐アルキル基として、2−デシルドデシル、2−ドデシルドデシル、2−デシルヘキサデシルなどの組み合わせが上げられる。また、芳香族含有アルキル基として、フェニルアルキル、ジフェニルアルキル、トリフェニルアルキル、ナフチルアルキル、ジナフチルアルキル、トリナフチルアルキル、アントラセニルアルキル、ベンゼン環が分岐点の分岐アルキル基であるフェニル基を含んだジアルキルフェニルアルキル、トリアルキルフェニルアルキル、また、環状アルキル基含有として、シクロヘキシルアルキル、ジアルキルシクロヘキシルアルキル、トリアルキルシクロヘキシルアルキル、シクロペンチルアルキル、ジアルキルシクロペンチルアルキル、トリアルキルシクロペンチルアルキルなどがある。このように、疎水性Aブロックは、直鎖アルキル基、分岐アルキル基、環状アルキル基、フェニル基の何れかを少なくとも含むことが望ましい。
また、疎水性モノマーによるブロック重合体であっても構わない。たとえば、スチレン重合体、アクリル酸アルキル重合体、メタクリル酸アルキル重合体、アクリルアミドアルキル重合体、メタクリルアミドアルキル重合体などが挙げられる。
ABA型両親媒性高分子の親水性Bセグメントすなわち親水性Bブロックは水性溶媒に対して親和性があるものであればいずれのものでも適用可能である。水性溶媒中で疎水会合による物理架橋でインク組成物の粘度を増加させるためには、親水性Bブロックは疎水性Aブロックに対して十分鎖長が長い(大きい)必要があり、そのようなものとして直鎖ポリエチレンオキサイドを含むエチレンオキサイド重合体やプロピレンオキサイド重合体などの100量体以上のものが挙げられる。親水性Bブロックは、親水部分が分岐した多分岐ポリエチレンオキサイドを含む4−Arms構造や6−Arms構造であっても構わない。Armsは、疎水性Aブロックを意味している。このように、親水性Bブロックは、直鎖ポリエチレンオキサイド、多分岐ポリエチレンオキサイドの何れかを少なくとも含むことが望ましい。
またこのように、ABA型両親媒性高分子は、疎水性Aブロックを3つ以上備えたAnB型両親媒性高分子であることが望ましい。これは、疎水性Aセグメント同士の疎水会合が起こりやすくなり、pH変化に対する粘度応答性が向上するためである。なお、ABA型両親媒性高分子における「ABA型」とは、親水性Bブロックを中心として親水性Bブロックと複数の疎水性Aブロックとが結合した構造であることを意味している。
親水性Bブロックとしては、そのほかにはビニルアルコール重合体、ビニルエーテル重合体、ビニルピロリドン重合体、アクリルアミド重合体、メタクリルアミド重合体、及びそれらの誘導体など挙げられる。また、イオン性の場合でもよく、アクリル酸塩重合体、メタクリル酸塩重合体、アクリル酸アルキル四級アンモニウム塩重合体、メタクリル酸アルキル四級アンモニウム塩重合体、アクリルアミドアルキル四級アンモニウム塩重合体、スチレンスルホン酸塩重合体などが挙げられる。また、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、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体、メチルデンプン、エチルデンプン、ヒドロキシエチルデンプン、カルボキシメチルデンプンなどのデンプン誘導体、アルギン酸プロピレングリコールなどのアルギン酸誘導体、ゼラチン、カゼイン、アルブミン、コラーゲンなどの動物系ポリマーの誘導体、グアーガム、ローカストビーンガム、クインスシードガム、カラギーナンなどの植物系ポリマーの誘導体、キサンタンガム、デキストラン、ヒアルロン酸、プルラン、カードランなどの微生物系ポリマーの誘導体等も挙げられる。
疎水性Aブロックと親水性Bブロックの化学結合は安定であればいずれでもよく、たとえばエーテル結合、ウレタン結合、アミド結合、エステル結合などが挙げられる。
疎水性Aブロックと親水性Bブロックの化学結合は安定であればいずれでもよく、たとえばエーテル結合、ウレタン結合、アミド結合、エステル結合などが挙げられる。
ABA型両親媒性高分子を水性溶媒に溶解または分散せしめるカルボン酸系界面活性剤は、疎水性アルキル部分とカルボン酸塩で構成されるものであれば何れでもよい。そのようなものとして、カプロン酸ナトリウム、カプロン酸カリウム、カプリル酸ナトリウム、カプリル酸カリウム、カプリン酸ナトリウム、カプリン酸カリウム、ラウリン酸ナトリウム、ラウリン酸カリウム、ミリスチン酸ナトリウム、ミリスチン酸カリウム、パルミチン酸ナトリウム、パルミチン酸カリウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウムなどの脂肪酸塩が挙げられる。また、上述のようなモノカルボン酸以外に、ジカルボン酸塩、トリカルボン酸塩であっても構わない。
後述するように、記録液を構成している水性インク組成物は、pHによって粘度変化するものとなっているが、本形態における記録液のpH変化は、プロトンをインク組成物に供給することを意味する。弱酸塩であるカルボキシルイオンのプロトン化するpHの目安としてpKaがある。脂肪酸塩のpKaは概ねpKa:7〜9くらいでより高いもののほうが好ましい。
ABA型両親媒性高分子の平均重量分子量としては特に制限がないが、カルボン酸系界面活性剤等で完全に溶解または分散した状態でのインクジェット吐出性を考慮すると分子量は小さいほうが好ましく、着弾後の増粘状態の強度を考慮するとポリマーの分子量は大きいほうが好ましい。そのため、1万以上10万以下の範囲のものが好ましい。また、2万以上5万以下のものがより好ましい。重合体部分の繰り返し数としては、100量体以上1000量体以下が好ましい。インク組成物中のポリマーの濃度としては、0.1重量%以上10重量%以下の範囲が好ましく、0.5重量%以上5重量%以下がより好ましい。
記録液中の水を後述のように電気分解させるには、記録液のイオン伝導性を上げるための電解質成分を添加する必要がある。記録液に添加する電解質成分として、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。
2価以上の多価金属塩は着色剤やABA型両親媒性高分子等の溶解または分散性を損ねるので、1価の金属塩であることが好ましい。特に電解質成分として第四級アンモニウム塩を添加するのが好ましい。第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、着色剤やABA型両親媒性高分子等との相互作用が小さく安定に存在するためである。また、第四級アンモニウムイオンは水とのクラスターを形成しにくく、着色剤やABA型両親媒性高分子等の溶解または分散に必要な水和水を奪うことも少ない。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おそれがある。そのため、不活性な硝酸イオンや硫酸イオンが好ましい。
吐出時の記録液の粘度は、1〜20mPa・s、好ましく2〜8mPa・sである。記録液は、後述する着弾後のpH変化による増粘により、吐出時の少なくとも10倍、好ましくは100倍、より好ましくは1000倍以上の粘度増加を生じ、ゲル状態になる。その他、記録液の物性の好適な範囲は、表面張力が10〜60mN/m、好ましくは20〜50mN/m、導電率が0.01〜3S/m、好ましくは0.02〜1S/mである。
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。ノズル板61a、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、詳細な図示を省略するが、基板と、この基板の、中間転写体37に対向する側の面に形成された撥水膜とを有している。撥水膜は、フッ素系撥水剤やシリコン系撥水剤などを塗布して形成しても良いし、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て形成しても良く、撥水性がある膜なら特に限定されない。
ノズル板61aは、中間転写体37とのギャップが50〜200μmの間で設定される。かかるギャップが50μm未満であると、回転体である中間転写体37とノズル板61aとのギャップを維持することが困難になることがあり、またかかるギャップが200μmを超えると、後述する液注のブリッジが形成されにくくなることがあるためである。ただし、ギャップの維持さえ可能なら50μm未満でも特に問題はなく、200μm以上であっても、安定した液柱のブリッジが形成されれば問題ない。
インク吐出手段は、各ノズル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、制御部40による制御によって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。この点、制御部40は、インク吐出制御手段として機能する。インク吐出制御手段として機能する制御部40は、かかる圧電素子を駆動するための電圧パルスを所定の信号波形でかかる圧電素子のそれぞれに入力する。
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。
通電手段33は、電極65Y、65M、65C、65BKと、正負の極性を切り換え可能な電源33aと、電源33aを支持体37aと電極65Y、65M、65C、65BKとに接続した特に図示しない電気回路と、制御部40の機能の一部として実現され電源33aによる電圧、電位の印加タイミング、印加時間、極性の切り替えを制御する電圧印加制御手段、電位印加制御手段とを有している。電圧印加制御手段、電位印加制御手段としての制御部40は、電源33aの電圧、電位を変更する電圧変更手段、電位変更手段としても機能する。
電源33aは、通常は、陽極を支持体37aに接続され、陰極を電極65Y、65M、65C、65BKに接続されている。よって、通電手段33は通常、中間転写体37をアノードとして備え、電極65Y、65M、65C、65BKをカソードとして備えている。
図1に示すように、清掃手段34は、中間転写体37に対していわゆるカウンター当接の態様で当接した、弾性体としてのゴムによって形成された清掃部材としてのクリーニングブレードによって構成されている。クリーニングブレードはカウンター当接でなくトレーリング当接の態様で中間転写体37に当接していてもよい。清掃手段34はクリーニングブレードとともに、清掃部材としてのクリーニングローラを備えていてもよい。
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、中間転写体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、黒の各色の画像領域が中間転写体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、黒の記録液が、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、中間転写体37上に一時的に画像が担持される。
このとき、電圧印加制御手段、電位印加制御手段としての制御部40により、通電手段33が駆動され、電源33aから支持体37aと電極65Y、65M、65C、65BKとの間に電圧、電位が印加されている。
この状態で、記録液が、各ヘッド61Y、61M、61C、61BKから中間転写体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、中間転写体37に向けて移動し、ノズル61bと中間転写体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、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体37に担持され、中間転写体37上に記録液による画像が形成される。
そして、図2(b)に示した、記録液からなる液注のブリッジが形成された状態では、通電手段33により、記録液の増粘が起こる。具体的には、通電手段33の電圧印加、電位印加により、カソードである電極65Y、65M、65C、65BKとアノードである中間転写体37とにはそれぞれ次の電極反応が生じ、記録液の液柱のブリッジに含まれる水が電気分解される。
カソード:4H2O+4e−→2H2+4OH−・・・反応式(1)
アノード:2H2O→4H++O2+4e−・・・反応式(2)
カソード:4H2O+4e−→2H2+4OH−・・・反応式(1)
アノード:2H2O→4H++O2+4e−・・・反応式(2)
これにより、アノードとして機能する中間転写体37の表面で、記録液の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3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が、プロトンを介して凝集する。あるいは記録液がABA型両親媒性高分子とカルボン酸系界面活性剤とを含んでいる場合、カルボン酸系界面活性剤がプロトン化することによってABA型両親媒性高分子の疎水基同士が結合し、記録液の増粘が起こる。
このような作用により、隣接するドット間の滲みの発生が抑制され、高精細な画像が形成される。なお、かかるブリッジを形成する時間は、圧電素子に印加される電磁パルスのピーク電圧とパルス幅等により制御可能である。
ここで、図4を用いて、カソード及びアノードの間で起こる現象について説明する。液柱のブリッジが形成されている間、カソードとアノードとの間は記録液を通してつながり、その間にある記録液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、カソードCとアノードAと間にある記録液Bの導電率、記録液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EC及び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する。すなわち、かかるブリッジが形成された瞬間に、ブリッジに、プロトンが効率よく生成する。よって、記録液の中間転写体37への着液と同時に記録液の増粘が起こる。その結果、隣接する記録液ドット間における顔料の滲みが発生せず、非常に高精細な溶質画像が形成される。
ここで、カソードCの電極面積がアノードAの電極面積よりも大きい場合、電気二重層ECよりも先に電気二重層EAの電位差が高くなるが、電気二重層ECの電位差が電気分解が起こるのに十分でない場合、電気二重層EAの電位差が十分高くともEAにおいて電気分解反応はほとんど起こらないと考えられる。
通電手段33は、液柱がブリッジを形成している間、電極界面において記録液を電気分解するための、中間転写体37と電極65Y、65M、65C、65BKとの間の電圧印加、電位印加を行ない、中間転写体37と電極65Y、65M、65C、65BKとの間に電位差を形成するための構成となっている。ここで、カソードCの電極面積とは、電極65Y、65M、65C、65BKの表面と記録液とが接触する面積をいい、電極界面とは、電極65Y、65M、65C、65BKの表面と記録液との界面をいう。
この電圧印加は、この電圧印加によって記録液に印加される電圧、電位に起因する放電を制御するために、電圧印加制御手段、電位印加制御手段、電圧変更手段として機能する制御部40により制御される。
液柱のブリッジ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、記録液の導電率は、通常、数十mS/m〜数S/mである。このため、中間転写体37に記録液による画像を形成するためには、通電手段33による印加電圧は、水の理論分解電圧である1.23Vや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。
中間転写体37上に担持された画像の先端が転写部31に到達するタイミングに合わせて、給紙ユニット20から給送された一枚の転写紙Sが転写部31に供給され、転写ローラ38が連れ回りしながら、転写部31を通過する転写紙Sに、中間転写体37上に担持されている画像が転写され、転写紙Sの表面に画像が形成される。画像が形成された転写紙Sは、排紙台25に案内され排紙台25上に積載される。
このようにして画像が転写紙Sに転写されるときには、増粘した記録液が転写紙Sに転写される。したがって、上述の増粘した記録液よって画像が形成されることにより、転写紙Sが普通紙である場合であっても、フェザリングやブリーディングを防止ないし抑制しつつ、高速で高画像濃度、高画質の画像形成が可能である。
また、高速の画像形成を行うには、記録液を速乾性とすることを要するため、記録液は転写紙Sへの吸収性が一般に高いが、この場合には記録液が転写紙Sの奥深くまで浸透し、いわゆる裏移りを生じ、両面画像形成に不向きとなる。しかし、かかる増粘作用により記録液の転写紙Sへの吸収性が低減されるためかかる裏移りが防止ないし抑制され、両面画像形成にも適している。さらにまた、記録液の転写紙Sへの吸収性が低減されることにより、転写紙Sのコックリングやカールなどの変形も抑制ないし防止されるとともに、これによって画像を担持した転写紙Sの搬送性が向上し、ジャムが防止ないし抑制されるなど、転写紙Sの取り扱いが容易化する。
転写部31における転写により、転写部31を通過した中間転写体37上には、記録液に起因する成分はほとんど残っていないが、中間転写体37は清掃手段34によるクリーニングを受けることで、記録液のオフセットが高度に防止ないし抑制され、繰り返し画像形成を行っても、オフセットによる地肌汚れが防止ないし抑制され、画像劣化、中間転写体37の劣化が抑制ないし防止されて、経時的に良好な画像形成を行うことが可能である。
以上のような画像形成装置100において、上述した増粘作用によって滲みを抑制ないし防止した良好な画像形成を行うには、反応式(1)によってOH−が生ずることでpHが変化した記録液がヘッド61Y、61M、61C、61BKから吐出されるのを抑制ないし防止するのが好ましい。これは、pHの変化は、酸性度が低下し、pHの値が大きくなる側の変化、言い換えるとアルカリ側への変化として生じるため、このようにpHが変化した記録液がヘッド61Y、61M、61C、61BKから吐出され中間転写体37に担持されると、反応式(2)で表される電気分解によってプロトンが生成されても、このプロトンの量が、滲みを抑制ないし防止するのに十分な増粘作用を起こすのに不足する場合があるためである。
この点、画像形成装置100においては、電極65Y、65M、65C、65BKがタンク81Y、81M、81C、81BK内に設けられているため、反応式(1)によって発生したOH−によってpHが変化した記録液がヘッド61Y、61M、61C、61BKから吐出され中間転写体37に担持される可能性が低くなっている。
たとえば、ヘッド61Y、61M、61C、61BK内、具体的にはインク室61c内に電極65Y、65M、65C、65BKを設け、あるいは電極65Y、65M、65C、65BKの代わりにノズル板61aを電極としたとすれば、一般に、ヘッド内における記録液の容量は小さいため、この記録液に上述したpHの変化が生ずると、このpHの変化した記録液が吐出され易いため、中間転写体37に担持されやすく、上述のように十分な増粘作用が得られなくなりやすい。
しかし、画像形成装置100においては、電極65Y、65M、65C、65BKがタンク81Y、81M、81C、81BK内に設けられているため、OH−の発生位置がノズル61bから遠く、pHが変化した記録液は、タンク81Y、81M、81C、81BK内で、あるいはヘッド61Y、61M、61C、61BKに至るまでの過程で、あるいはヘッド61Y、61M、61C、61BK内において、pHの変化していない記録液と混ざり、拡散することとなる。よって、ヘッド61Y、61M、61C、61BKから吐出され中間転写体37に担持された記録液は、十分な増粘作用を得ることとなり、滲みが抑制ないし防止された良好な画像形成が行われるようになっている。
同様の理由により、反応式(1)による電気分解によって電極界面で気泡が発生したとしても、これがノズル61bに至る可能性は低くなっており、記録液の吐出性能が低下することが防止ないし抑制されている。
電圧印加制御手段、電位印加制御手段として機能する制御部40は、pH測定手段66Y、66M、66C、66BKによって測定された記録液のpHに応じて、通電手段33により、記録液の液柱がブリッジを形成しているときに電位の印加を行うタイミングと異なるタイミングで、かかる電位と逆極性の電位を中間転写体37と電極65Y、65M、65C、65BKとの間に印加する制御である逆バイアス制御を行う。
具体的には、電圧印加制御手段、電位印加制御手段として機能する制御部40は、pH測定手段66Y、66M、66C、66BKによって測定された記録液のpHが、所定の閾値よりもアルカリ側の値であるときに、逆バイアス制御を行う。
これにより、中間転写体37がカソードとして機能して反応式(1)に示した反応を生じさせ、電極65Y、65M、65C、65BKがアノードとして機能して反応式(2)に示した反応を生じさせてH+を生成し、タンク81Y、81M、81C、81BK内の記録液のpHを低下させ、酸性側に戻す。よって、ヘッド61Y、61M、61C、61BKから吐出され中間転写体37に担持された記録液が、確実に増粘作用を得ることとなっている。
この点、電圧印加制御手段、電位印加制御手段として機能する制御部40は、タンク81Y、81M、81C、81BK内の記録液のpHを低下させる逆バイアス制御を行うpH制御手段として機能する。また、通電手段33は、タンク81Y、81M、81C、81BK内の記録液のpHを低下させるpH低下手段として機能する。
pH低下手段として機能する通電手段33がこの逆バイアスを印加するタイミングは、画像形成時以外のタイミングが望ましい。このタイミングは、特に画像印字前などに行ういわゆる空吐出動作時にすることが、記録液の有効活用の観点から望ましい。そのため、かかるタイミングは、少なくとも空吐出を行うタイミングとする。空吐出は、一般に、ノズル61bの詰まりの解消等を目的としたメンテナンスのために行われる記録液の吐出である。
電極65Y、65M、65C、65BKは、カソード、アノードの何れとしても機能するため、記録液に溶出すると記録液の性能に影響を与え得ることを考慮して、その少なくとも表面は、水素よりもイオン化傾向の高い材料、たとえば白金、金等の金属、あるいは、カーボンによって形成することが望ましい。ただし、電極65Y、65M、65C、65BKは、カソードのみとして機能する構成においては、金属で形成する場合であっても、その溶出を考慮する必要はないため、金属の種類は限定されない。
本形態では、通電手段33をpH低下手段として機能させているが、これとともに、あるいはこれに代えて、pH低下手段は、タンク81Y、81M、81C、81BK内の記録液に酸性の物質を加える酸注入機構としての添加手段を有していても良い。何れのpH低下手段であっても、記録液のpHが保たれ、長期的に安定した画像品質が保たれる。酸性の物質は、固体でも液体でも良いが、pH制御の容易性、迅速性等を考慮すると、液体であることが望ましく、具体的には、塩酸、硫酸、硝酸、燐酸の水溶液が望ましい。
図5に示す添加手段67Y、67M、67C、67BKは、タンク81Y、81M、81C、81BKのそれぞれに一体に設けられている。添加手段67Y、67M、67C、67BKは、硫酸を収容した収容室67aと、収容室67a内の硫酸をタンク81Y、81M、81C、81BK内に供給するためのポンプ67bとを有している。
ポンプ67bは制御部40によって駆動を制御され、任意の量の硫酸が収容室67aに加えられるようになっている。ポンプ67bの駆動タイミングは、画像形成中若しくは画像形成後、すなわちヘッド61Y、61M、61C、61BKから記録液を吐出しているとき、あるいはヘッド61Y、61M、61C、61BKから記録液を吐出し終えたときとされる。
同図において、符号68Y、68M、68C、68BKは、タンク81Y、81M、81C、81BKのそれぞれに一体に設けられ、タンク81Y、81M、81C、81BK内の記録液を撹拌する撹拌手段を示している。撹拌手段68Y、68M、68C、68BKは、タンク81Y、81M、81C、81BK内に位置するプロペラ状の撹拌子68aと、撹拌子68aの周辺に磁場を与え撹拌子68aを磁気的に回転駆動させる駆動部68bとを有するマグネチックスターラーの方式を採用している。
撹拌子68aはプロペラ状でなく棒状、板状等の他の形状であっても良い。駆動部68bは、撹拌子68aを磁気的に駆動するものでなく、モータ等により機械的に駆動するものであっても良い。その他、撹拌手段68Y、68M、68C、68BKは、タンク81Y、81M、81C、81BK自体を動かし、又は振動させることで、タンク81Y、81M、81C、81BK内の記録液を撹拌するものであっても良い。撹拌手段68Y、68M、68C、68BKは、図2に示した構成に設けても良い。ただし、撹拌手段68Y、68M、68C、68BKは必須の構成ではない。
pH制御手段として機能する制御部40は、pH測定手段66Y、66M、66C、66BKによって測定された記録液のpHが所定の閾値よりもアルカリ側の値であるときに、添加手段67Y、67M、67C、67BK、具体的にはポンプ67bを駆動して、タンク81Y、81M、81C、81BK内に硫酸を供給し、タンク81Y、81M、81C、81BK内の記録液のpHを低下させ、酸性側に戻す。
このとき、タンク81Y、81M、81C、81BK内の記録液が滞留し、流動していないと、記録液のpHは、タンク81Y、81M、81C、81BK内で局所的に低下し、顔料の安定性が著しく低下して、顔料の分散性の低下や部分的なゲル化・増粘などを生ずることがある。
そのため、pH制御手段として機能する制御部40は、少なくとも、ポンプ67bを駆動してタンク81Y、81M、81C、81BK内の記録液のpHを低下させるときに、撹拌手段68Y、68M、68C、68BK、具体的には駆動部68bを駆動して、添加手段67Y、67M、67C、67BKによってタンク81Y、81M、81C、81BK内に供給された硫酸を記録液と混合し、タンク81Y、81M、81C、81BK内の記録液のpHを速やかに均一に低下させ、酸性側に戻す。これにより、顔料の安定性が著しく低下し顔料の分散性の低下や部分的なゲル化・増粘などを生ずることが防止ないし抑制される。
以上の構成例では、電極65Y、65M、65C、65BKをタンク81Y、81M、81C、81BK内に設けており、これによって、pH測定手段66Y、66M、66C、66BK、添加手段67Y、67M、67C、67BK、撹拌手段68Y、68M、68C、68BKを設けることが容易となるという利点を得ているが、電極65Y、65M、65C、65BKは記録液供給手段62Y、62M、62C、62BKにおいて記録液に接触するどの部位に設けても良い。
たとえば、電極65Y、65M、65C、65BKを記録液の固定式のタンクとして機能するディストリビュータタンクに設ければ、かかる利点と同様の利点が得られるが、電極65Y、65M、65C、65BKは他にパイプ83Y、83M、83C、83BK内に設けることも可能である。このように、電極65Y、65M、65C、65BKは、記録液の流れる方向においてヘッド61Y、61M、61C、61BKよりも上流側に設けられれば良い。
ただし、記録液の流路において、タンク81Y、81M、81C、81BKが最もヘッド61Y、61M、61C、61BKから遠い位置にあるため、滲みや記録液の吐出性能の観点からすれば、電極65Y、65M、65C、65BKをタンク81Y、81M、81C、81BKに設けることが最も好ましい。一方、タンク81Y、81M、81C、81BKが記録液の消費などによって交換される場合には、かかる利点を安価に得るには、電極65Y、65M、65C、65BKをディストリビュータタンクに設けることが好ましい。
なお、通電手段33の通電量によってタンク81Y、81M、81C、81BK内の記録液のpHの変化が分かる場合には、pH測定手段66Y、66M、66C、66BKを省略しても良く、この場合には、電圧印加制御手段、電位印加制御手段として機能する制御部40が実質的にpH測定手段として機能する。
また、図1に示されているように、電極65Y、65M、65C、65BKは電気的に導通しており等電位となるように構成されているが、電極65Y、65M、65C、65BKを互いに独立させ、中間転写体37に対する電位を制御部40によってそれぞれ独立に制御するようにしても良い。
以上の条件を考慮した次の実験1〜3により、それぞれ次のことを確認した。
<実験1>電極65Y、65M、65C、65BKを記録液供給手段62Y、62M、62C、62BKに設けることが、画像の滲み対策として有効であること
<実験2>pH測定手段66Y、66M、66C、66BK、添加手段67Y、67M、67C、67BK、撹拌手段68Y、68M、68C、68BKが、記録液供給手段62Y、62M、62C、62BKにおける記録液のpHを維持するのに有効であること
<実験3>pH測定手段66Y、66M、66C、66BK、pH低下手段として機能する通電手段33、撹拌手段68Y、68M、68C、68BKが、記録液供給手段62Y、62M、62C、62BKにおける記録液のpHを維持するのに有効であること
<実験1>電極65Y、65M、65C、65BKを記録液供給手段62Y、62M、62C、62BKに設けることが、画像の滲み対策として有効であること
<実験2>pH測定手段66Y、66M、66C、66BK、添加手段67Y、67M、67C、67BK、撹拌手段68Y、68M、68C、68BKが、記録液供給手段62Y、62M、62C、62BKにおける記録液のpHを維持するのに有効であること
<実験3>pH測定手段66Y、66M、66C、66BK、pH低下手段として機能する通電手段33、撹拌手段68Y、68M、68C、68BKが、記録液供給手段62Y、62M、62C、62BKにおける記録液のpHを維持するのに有効であること
以下、各実験について具体的に説明する。
各実験に共通する条件は次のとおりである。
実験に用いた画像形成装置は、次の条件を満たす、画像形成装置100と同様の構成の、インクジェットプリンタGX5000(リコー社製)を改造した画像形成装置である。
中間転写体37は、支持体37aとしてのアルミニウム素管の外周に、表面層37bとして、体積抵抗率が1.6Ω・cm、厚さが0.5mmの、カーボンが分散されているシリコーンゴム層を有しており、外周の線速が100mm/秒でA1方向に回転駆動される。
各実験に共通する条件は次のとおりである。
実験に用いた画像形成装置は、次の条件を満たす、画像形成装置100と同様の構成の、インクジェットプリンタGX5000(リコー社製)を改造した画像形成装置である。
中間転写体37は、支持体37aとしてのアルミニウム素管の外周に、表面層37bとして、体積抵抗率が1.6Ω・cm、厚さが0.5mmの、カーボンが分散されているシリコーンゴム層を有しており、外周の線速が100mm/秒でA1方向に回転駆動される。
各ヘッド61Y、61M、61C、61BKと中間転写体37とのギャップは80μmとした。
電源33aにより中間転写体37と電極65Y、65M、65C、65BKとの間に200Vの電圧を印加した。
転写ローラ38は、金属製の芯金に厚さが5mmのゴム層を形成したものである。
清掃手段34としては、フッ素ゴムからなるブレードを用いた。
電極65Y、65M、65C、65BKとして白金を用いた。
電源33aにより中間転写体37と電極65Y、65M、65C、65BKとの間に200Vの電圧を印加した。
転写ローラ38は、金属製の芯金に厚さが5mmのゴム層を形成したものである。
清掃手段34としては、フッ素ゴムからなるブレードを用いた。
電極65Y、65M、65C、65BKとして白金を用いた。
なお、本実験においては、中間転写体37の長手方向すなわちA1方向に垂直な方向すなわち、図1の紙面に垂直な方向には、ヘッド61Y、61M、61C、61BKを移動させず、ヘッド61Y、61M、61C、61BKを固定して用いた。各ヘッド61Y、61M、61C、61BKは、図1に示したようにA1方向にずれた位置に設置した。
ただし、簡単のため、実際に記録液を吐出させたのはヘッド61BKのみであり、ヘッド61BKの全ノズルから一定の周期、具体的には1kHzで記録液の吐出を行った。
ただし、簡単のため、実際に記録液を吐出させたのはヘッド61BKのみであり、ヘッド61BKの全ノズルから一定の周期、具体的には1kHzで記録液の吐出を行った。
記録液の処方は次のとおりである。この処方においては、顔料成分を含んでいないが、これは、中間転写体37に付与された記録液の顔料成分が、反応式(2)に基づいて凝集することによって、この記録液のpHに与える影響を排除するためであり、当然ながら、実際の画像形成で用いる記録液には、顔料成分が含まれる。
・2−ピロリドン:9.0質量%
・グリセリン:16.0質量%
・硝酸テトラメチルアンモニウム:5重量%
・プロピレングリコールモノブチルエーテル:1.0質量%
・蒸留水:残量
・グリセリン:16.0質量%
・硝酸テトラメチルアンモニウム:5重量%
・プロピレングリコールモノブチルエーテル:1.0質量%
・蒸留水:残量
転写ローラ38を中間転写体37から離間させた状態を維持し、中間転写体37に付与された記録液を転写することなく、かかる記録液が全て清掃手段34に向かうようにした。
<実験1>
ヘッド61BKから記録液を吐出させている状態で通電手段33による電圧印加を開始し、一定時間ごとに清掃手段34で中間転写体37上の記録液を掻き取り、そのpHを測定し、値を記録した。通電手段33による電圧印加は、その開始から20分の時点で終了した。
比較例として、ヘッド61Y、61M、61C、61BKのノズル板61aを導電性とし、電極65Y、65M、65C、65BKの代わりに用い、同様に清掃手段34で掻き取った記録液のpHを測定して値を記録した。
ヘッド61BKから記録液を吐出させている状態で通電手段33による電圧印加を開始し、一定時間ごとに清掃手段34で中間転写体37上の記録液を掻き取り、そのpHを測定し、値を記録した。通電手段33による電圧印加は、その開始から20分の時点で終了した。
比較例として、ヘッド61Y、61M、61C、61BKのノズル板61aを導電性とし、電極65Y、65M、65C、65BKの代わりに用い、同様に清掃手段34で掻き取った記録液のpHを測定して値を記録した。
図6にこれらの測定結果を示す。同図(a)は、電極65Y、65M、65C、65BKを用いた場合を示しており、同図(b)は、電極65Y、65M、65C、65BKの代わりにノズル板61aを用いた場合を示している。なお横軸上の0は通電手段33による電圧印加開始タイミングを意味している。同図(a)と同図(b)とで縦軸及び横軸のスケールが異なっている。
同図(a)に示した場合について次のことが分かった。
電圧印加開始と共に回収した記録液のpHは下がり、電圧印加終了と共に記録液のpHは電圧印加前の値に戻った。
また、電圧印加終了後、タンク81BK中の記録液のpHを測定したところ元のpHである4.9よりも大きい5.1となっていた。これはタンク81BK中における電極65BKにて電気分解反応が起こっているためであると解釈される。ただし、タンク81BKの容量が大きいため、pHの変化は中間転写体37上に付与された記録液に比べて少ない。
電圧印加開始と共に回収した記録液のpHは下がり、電圧印加終了と共に記録液のpHは電圧印加前の値に戻った。
また、電圧印加終了後、タンク81BK中の記録液のpHを測定したところ元のpHである4.9よりも大きい5.1となっていた。これはタンク81BK中における電極65BKにて電気分解反応が起こっているためであると解釈される。ただし、タンク81BKの容量が大きいため、pHの変化は中間転写体37上に付与された記録液に比べて少ない。
同図(b)に示した場合について次のことが分かった。
同図(a)に示した場合と同様に電圧印加開始と共に回収した記録液のpHは下がるが、同図(a)に示した場合と比べて下がり幅が小さく、またすぐに元のpHに戻った。これはカソードであるノズル板61aにおいて発生したOH−が一部はヘッド61Y、61M、61C、61BK内に拡散し、残りが吐出される記録液に含まれた結果によるものと考えられる。
同図(a)に示した場合と同様に電圧印加開始と共に回収した記録液のpHは下がるが、同図(a)に示した場合と比べて下がり幅が小さく、またすぐに元のpHに戻った。これはカソードであるノズル板61aにおいて発生したOH−が一部はヘッド61Y、61M、61C、61BK内に拡散し、残りが吐出される記録液に含まれた結果によるものと考えられる。
すなわち、吐出された記録液に含まれるOH−の量>中間転写体37で発生するH+の量となることによって初期的に若干のpHの低下が見られ、その後定常状態に近づくにつれ、両者の量が同程度に近づくことによって元の記録液のpHに近づいたと考えられる。
以上述べたことは電圧印加終了時に記録液のpHが上昇していることからも裏付けられる。
以上述べたことは電圧印加終了時に記録液のpHが上昇していることからも裏付けられる。
同図(a)と同図(b)との比較から、通電手段33による電圧印加により、同図(a)に示した場合の方が、中間転写体37上に付与された記録液の酸性度が上昇することが分かる。これは、記録液に顔料、または、ABA型両親媒性高分子およびカルボン酸系界面活性剤が含まれている場合には、中間転写体37上において、記録液の増粘作用が、同図(a)に示した場合の方が良好に生じ、滲み対策として有効であることを意味している。
<実験2>
実験1の条件に加えて、pH測定手段66Y、66M、66C、66BKをタンク81Y、81M、81C、81BK内に設けるとともに、添加手段67Y、67M、67C、67BK、撹拌手段68Y、68M、68C、68BKをタンク81Y、81M、81C、81BKに設けた。酸性の物質としては0.1規定の硫酸を用いた。
実験1の条件に加えて、pH測定手段66Y、66M、66C、66BKをタンク81Y、81M、81C、81BK内に設けるとともに、添加手段67Y、67M、67C、67BK、撹拌手段68Y、68M、68C、68BKをタンク81Y、81M、81C、81BKに設けた。酸性の物質としては0.1規定の硫酸を用いた。
実験1と同様の評価を行った後、pH測定手段66BKで、タンク81BK中の記録液のpHが上昇していることを確認したうえで、さらにpHを計測しながら、添加手段67BKを駆動して少しずつ硫酸を加えた。このようにpHを計測しながら少しずつ硫酸を加えているとき、撹拌手段68BKでタンク81Y、81M、81C、81BK内の記録液を撹拌している状態とした。その後、タンク81BK中の記録液のpHが元のpHに戻った時点で硫酸の注入を終了した。
これによりタンク81BK中のpHが、酸性の物質の投入によって一定に保たれることが確認された。
これによりタンク81BK中のpHが、酸性の物質の投入によって一定に保たれることが確認された。
<実験3>
実験1の条件に加えて、pH測定手段66Y、66M、66C、66BKをタンク81Y、81M、81C、81BK内に設けるとともに、撹拌手段68Y、68M、68C、68BKをタンク81Y、81M、81C、81BKに設け、また、通電手段33をpH低下手段として機能させ、逆バイアス制御を行った。
実験1の条件に加えて、pH測定手段66Y、66M、66C、66BKをタンク81Y、81M、81C、81BK内に設けるとともに、撹拌手段68Y、68M、68C、68BKをタンク81Y、81M、81C、81BKに設け、また、通電手段33をpH低下手段として機能させ、逆バイアス制御を行った。
通電手段33は、画像形成時は実験1と同様に200Vの電圧を印加するが、非画像形成時は画像形成時とは逆の方向に200Vを印加する逆バイアス制御を行う。ヘッド61Y、61M、61C、61BKは、通電手段33により実験1と同様に200Vの電圧が印加されているときだけでなく、逆バイアス制御が行われているときにも記録液を吐出する。逆バイアス制御中に中間転写体37上に付与された記録液は清掃手段34にて回収し、廃棄した。
実験1と同様の評価を行った後に、撹拌手段68BKでタンク81Y、81M、81C、81BK内の記録液を撹拌している状態で逆バイアス制御を行い、この制御中に、pH測定手段66BKによってタンク81BK中の記録液のpHを測定した。このとき、制御部40により、逆バイアス制御によってタンク81BK中の記録液のpHが下がりタンク81BK中の記録液のpHが初期値に戻るまで、ヘッド61BKを駆動して記録液の吐出を継続する制御を行った。
そうすると、pH測定手段66BKにより、実験1と同様の評価を行った後の状態では、タンク81BK中の記録液のpHが上昇していることが確認され、さらにpHを計測しながら逆バイアス制御を行い記録液の吐出を行うと、タンク81BK中の記録液のpHが元のpHに戻り、この時点でヘッド61BKからの記録液の吐出が終了されたことが確認された。
これによりタンク81BK中のpHが、逆バイアス制御によって一定に保たれることが確認された。
これによりタンク81BK中のpHが、逆バイアス制御によって一定に保たれることが確認された。
<実施例>
以上の実験結果を踏まえた画像形成装置による画像評価を行った。
電極65Y、65M、65C、65BKを用いて電位を印加するなど、実験2と同様の装置を用いた実施例と、実施例に対して電位の印加条件が後述するように異なる比較例とで、画像評価を行った。
以上の実験結果を踏まえた画像形成装置による画像評価を行った。
電極65Y、65M、65C、65BKを用いて電位を印加するなど、実験2と同様の装置を用いた実施例と、実施例に対して電位の印加条件が後述するように異なる比較例とで、画像評価を行った。
実施例及び比較例が共通して実験2と異なる点は、記録液として色剤が含まれた4色の記録液を用いている点と、中間転写体37に形成した画像を転写紙Sである普通紙に転写する点である。
各色の記録液として以下の処方のものを使用した。
各色の記録液として以下の処方のものを使用した。
<ブラック記録液>
・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、固形分20質量%、キャボット製):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%
・疎水変性ポリエーテルウレタン(ABA型両親媒性高分子に相当:アデカ製):0.75質量%
・ラウリン酸カリウム(カルボン酸系界面活性剤に相当):0.5質量%
・デヒドロ酢酸ソーダ:0.1質量%
・蒸留水:残量
その後、水酸化リチウムの5質量%水溶液によりpH9.1に調整し、平均孔径0.8μmのメンブレンフィルターにて加圧濾過。
・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、固形分20質量%、キャボット製):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%
・疎水変性ポリエーテルウレタン(ABA型両親媒性高分子に相当:アデカ製):0.75質量%
・ラウリン酸カリウム(カルボン酸系界面活性剤に相当):0.5質量%
・デヒドロ酢酸ソーダ:0.1質量%
・蒸留水:残量
その後、水酸化リチウムの5質量%水溶液によりpH9.1に調整し、平均孔径0.8μmのメンブレンフィルターにて加圧濾過。
<イエロー記録液>
・スルホン酸基結合型イエロー顔料分散液(CAB−O−JET−270Y、固形分10質量%、キャボット製):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:0.9質量%
・疎水変性ポリエーテルウレタン(ABA型両親媒性高分子に相当:アデカ製):0.75質量%
・ラウリン酸カリウム(カルボン酸系界面活性剤に相当):0.5質量%
・デヒドロ酢酸ソーダ:0.1質量%
・蒸留水:残量
その後、水酸化リチウムの5質量%水溶液によりpH9.1に調整し、平均孔径0.8μmのメンブレンフィルターにて加圧濾過。
・スルホン酸基結合型イエロー顔料分散液(CAB−O−JET−270Y、固形分10質量%、キャボット製):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:0.9質量%
・疎水変性ポリエーテルウレタン(ABA型両親媒性高分子に相当:アデカ製):0.75質量%
・ラウリン酸カリウム(カルボン酸系界面活性剤に相当):0.5質量%
・デヒドロ酢酸ソーダ:0.1質量%
・蒸留水:残量
その後、水酸化リチウムの5質量%水溶液によりpH9.1に調整し、平均孔径0.8μmのメンブレンフィルターにて加圧濾過。
<マゼンタ記録液>
・スルホン酸基結合型マゼンタ顔料分散液(CAB−O−JET−260M、固形分10質量%、キャボット製):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:0.9質量%
・疎水変性ポリエーテルウレタン(ABA型両親媒性高分子に相当:アデカ製):0.75質量%
・ラウリン酸カリウム(カルボン酸系界面活性剤に相当):0.5質量%
・デヒドロ酢酸ソーダ:0.1質量%
・蒸留水:残量
その後、水酸化リチウムの5質量%水溶液によりpH9.1に調整し、平均孔径0.8μmのメンブレンフィルターにて加圧濾過。
・スルホン酸基結合型マゼンタ顔料分散液(CAB−O−JET−260M、固形分10質量%、キャボット製):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:0.9質量%
・疎水変性ポリエーテルウレタン(ABA型両親媒性高分子に相当:アデカ製):0.75質量%
・ラウリン酸カリウム(カルボン酸系界面活性剤に相当):0.5質量%
・デヒドロ酢酸ソーダ:0.1質量%
・蒸留水:残量
その後、水酸化リチウムの5質量%水溶液によりpH9.1に調整し、平均孔径0.8μmのメンブレンフィルターにて加圧濾過。
<シアン記録液>
・スルホン酸基結合型シアン顔料分散液(CAB−O−JET−250C、固形分10質量%、キャボット製):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:0.9質量%
・疎水変性ポリエーテルウレタン(ABA型両親媒性高分子に相当:アデカ製):0.75質量%
・ラウリン酸カリウム(カルボン酸系界面活性剤に相当):0.5質量%
・デヒドロ酢酸ソーダ:0.1質量%
・蒸留水:残量
その後、水酸化リチウムの5質量%水溶液によりpH9.1に調整し、平均孔径0.8μmのメンブレンフィルターにて加圧濾過。
・スルホン酸基結合型シアン顔料分散液(CAB−O−JET−250C、固形分10質量%、キャボット製):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:0.9質量%
・疎水変性ポリエーテルウレタン(ABA型両親媒性高分子に相当:アデカ製):0.75質量%
・ラウリン酸カリウム(カルボン酸系界面活性剤に相当):0.5質量%
・デヒドロ酢酸ソーダ:0.1質量%
・蒸留水:残量
その後、水酸化リチウムの5質量%水溶液によりpH9.1に調整し、平均孔径0.8μmのメンブレンフィルターにて加圧濾過。
中間転写体37と転写ローラ38との間に搬送する転写紙Sである転写用記録媒体として、リコービジネスコートグロスを用い、中間転写体37上で作像した導電性記録液像を転写し、画像を評価した。
比較例1として、ヘッド61Y、61M、61C、61BKのノズル板61aを導電性とし、電極65Y、65M、65C、65BKの代わりに用いた場合(実験1の比較例と同様)の画像を評価した。
また、比較例2として、実施例において通電手段33による印加電圧を0Vとして画像を形成し、評価した。
また、比較例2として、実施例において通電手段33による印加電圧を0Vとして画像を形成し、評価した。
画像評価の項目として、ブリーディング、フェザリング、濃度ムラの3点を評価し、評価結果を○、△、×の3段階にランクづけした。
評価結果を以下の表に示す。
評価結果を以下の表に示す。
同表から実施例では比較例2と比べてリーディングやフェザリングを抑制する効果が顕著に確認される。比較例1においてはヘッド61Y、61M、61C、61BK内に発生したOH−によってブリーディングやフェザリングの抑制効果が薄れていると考えられる。また、比較例1では、ヘッド61Y、61M、61C、61BK内に発生した水素ガスによってノズル61bの不吐出化あるいは吐出状態の変化が起こり、濃度ムラの発生につながったと考えられる。
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
たとえば、導電性記録液中の顔料は、カチオン性分散剤により分散し、カソードとして機能する中間転写体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。
中間転写体は、全体が導電性である必要はなく、少なくとも表面が導電性であればよい。
中間転写体は、全体が導電性である必要はなく、少なくとも表面が導電性であればよい。
本発明を適用する画像形成装置は、上述のタイプの画像形成装置に限らず、他のタイプの画像形成装置、すなわち、ヘッドに関してシャトル型であってもよいし、また、複写機、ファクシミリの単体、あるいはこれらの複合機、これらに関するモノクロ機等の複合機、その他、電気回路形成に用いられる画像形成装置、バイオテクノロジー分野において所定の画像を形成するのに用いられる画像形成装置であっても良い。ヘッドの数は画像形成装置の用途に応じて増減されるものであり、1つであっても、複数であってもよい。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
33 電位印加手段、pH低下手段
37 中間転写体
40 pH制御手段
61b ノズル
61Y、61M、61C、61BK ヘッド
62Y、62M、62C、62BK 記録液供給手段
64 転写手段
65Y、65M、65C、65BK 電極
66Y、66M、66C、66BK pH測定手段
67Y、67M、67C、67BK pH低下手段、添加手段
68Y、68M、68C、68BK 撹拌手段
81Y、81M、81C、81BK タンク
100 画像形成装置
S 被記録材
37 中間転写体
40 pH制御手段
61b ノズル
61Y、61M、61C、61BK ヘッド
62Y、62M、62C、62BK 記録液供給手段
64 転写手段
65Y、65M、65C、65BK 電極
66Y、66M、66C、66BK pH測定手段
67Y、67M、67C、67BK pH低下手段、添加手段
68Y、68M、68C、68BK 撹拌手段
81Y、81M、81C、81BK タンク
100 画像形成装置
S 被記録材
Claims (10)
- 水を含む導電性記録液を吐出するノズルを備えたヘッドと、
このヘッドにより吐出された導電性記録液を付与される、少なくとも表面が導電性の中間転写体と、
前記ヘッドから吐出され同ヘッドと前記中間転写体との間を一時的にブリッジした状態の導電性記録液中の水を電気分解可能な電位の印加を行うための電位印加手段と、
導電性記録液によって前記中間転写体上に担持された画像を被記録材に転写する転写手段と、
前記ヘッドに導電性記録液を供給する記録液供給手段とを有し、
前記電位印加手段は、前記記録液供給手段において記録液に接触する部分に設けられた電極を有し、この電極と前記中間転写体の表面との間に前記電位の印加を行う画像形成装置。 - 請求項1記載の画像形成装置において、
前記記録液供給手段は、前記ヘッドに供給するための導電性記録液を収納したタンクを有し、
前記電極は、前記タンク内の記録液に接触する部分に設けられていることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2記載の画像形成装置において、
前記タンク内の導電性記録液のpHを低下させるpH低下手段を有することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項3記載の画像形成装置において、
前記pH低下手段は、前記タンク内の導電性記録液に酸性の物質を加える添加手段であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項3または4記載の画像形成装置において、
前記pH低下手段は、前記電位の印加を行うタイミングと異なるタイミングで前記電位と逆極性の電位を印加する前記電位印加手段であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項5に記載の画像形成装置において、前記pH低下手段である前記電位印加手段は、少なくとも空吐出を行うタイミングにおいて前記電位と逆極性の電位を印加することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項3ないし6の何れか1つに記載の画像形成装置において、
前記タンク内の導電性記録液のpHを測定するpH測定手段と、
前記pH測定手段によって測定された前記pHに応じて前記pH低下手段を駆動して前記タンク内の導電性記録液のpHを低下させるpH制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項3ないし7の何れか1つに記載の画像形成装置において、
前記タンク内の導電性記録液を撹拌する撹拌手段を有することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1ないし8の何れか1つに記載の画像形成装置において、
前記電極の少なくとも表面は、水素よりもイオン化傾向の高い材料またはカーボンによって形成されていることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1ないし9の何れか1つに記載の画像形成装置において、
導電性記録液は、顔料がアニオン性分散剤により分散されており、
前記中間転写体は、前記電位印加手段によって電位を印加されたときにアノードとして機能することを特徴とする画像形成装置。
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