JPH0596720A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 インクジェット記録ヘッドを用いた画像形
成、特に普通紙に対するカラー記録に有用な装置の提
供。 【構成】 吸水性樹脂粒子に帯電性と熱融解性を持たせ
ることによって帯電粒子を電子写真方式の電界転写によ
って塗布し、インクジェット記録ヘッドで記録し、かつ
熱圧定着させる画像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録方
法を用いた画像形成装置および画像形成方法に関し、特
に普通紙に対するカラー記録装置および方法に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、インクジェット記録方式を用いた画
像形成装置は、普通紙（Plain Paper ）に記録をする際
に、インクの乾燥を早めるためあるいは高い画像濃度を
保つために様々な手段を採用してきた。

【０００３】インクの乾燥を早める方法として：第１
は、インク自身の乾燥を早めるためにインクの成分を乾
燥し易いものに変更して対応してきたが、インク自身が
乾燥し易いためにヘッドの内部でも乾燥が発生し、増粘
・固着によるヨレや不吐出が発生して著しい画像の低下
を招き信頼性を低下させたり、また、特にカラー画像を
普通紙に記録する場合などは、単位面積当たりのインク
打ち込み量がモノクロ（単色カラーも含む）の２倍以上
になるために、画像にじみ、定着不良、紙のコックリン
グによるヘッドのこすれなどの弊害が発生し問題があっ
た。

【０００４】第２は、インクの乾燥を早めるために、画
像形成装置自身にヒーターなどのインク乾燥手段を設け
て対応してきたが、インクの乾燥を早めるために記録材
を暖める際、インクからの蒸発物質が記録ヘッドの吐出
面を濡らして濡れによるヨレや不吐出が発生し、著しい
画像の低下を招いて信頼性を低下させる問題があった。
また、特にカラー画像の場合には、単位時間・単位面積
当たりのインク打ち込み量が２倍以上となり、にじみや
定着不良を発生する問題があった。さらに、この傾向
は、記録速度の高速化にともなってますます顕著になっ
てきた。

【０００５】第３は、インクの乾燥を助けるために印字
方法を工夫し、複数回の繰り返し印字、例えば多パスや
千鳥印字などの組み合わせによって、一度に打ち込まれ
るインクの量を制限したり定着時間を稼いだりしていた
が、記録速度の低下を招くために、カラー画像によるイ
ンク打ち込み量の増加には対応しきれなかった。

【０００６】高い画像濃度を保つための手段として：第
１は、インク成分や染料濃度を変更することにより、紙
面上になるべく多くの染料を残すように工夫したが、イ
ンク自身が乾燥し易いために、ヘッドの内部でも乾燥が
発生し、増粘・固着によるヨレや不吐出が発生して著し
い画像の低下を招き信頼性を低下させた。

【０００７】第２は、複数回の繰り返し印字（多パスや
千鳥印字などの組み合わせ）によって、単位面積当たり
の染料濃度を高くして高い画像濃度を発生させていた
が、逆に定着性を悪くしたり記録速度の低下をもたらし
ていた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、インク
ジェット記録ヘッドを用いて画像を形成する装置であっ
て、インクを吸収するための吸水性樹脂粒子を被記録材
に塗布しこの吸水性樹脂粒子にインクで画像を形成する
記録方法を実施するための前記吸水性樹脂粒子を被記録
材に塗布する手段と、インクを被記録材に塗布された吸
水性樹脂粒子上に吐出させる手段と、前記吸水性樹脂粒
子を被記録材に定着させる手段とを有することを特徴と
した画像形成装置が提供される。

【０００９】また、本発明によれば、前記吸水性樹脂粒
子が帯電性と熱溶解性を有すること、前記吸水性樹脂粒
子を被記録材に塗布する手段において、該吸水性樹脂粒
子に帯電させる手段と、帯電粒子を転写させる手段とを
有し、該吸水性樹脂粒子を帯電させて、電子写真方式の
電界転写による塗布手段を有すること、および前記吸水
性樹脂粒子を被記録材に定着させる手段において、該吸
水性樹脂粒子を熱溶解させるための熱定着手段を有し、
該吸水性樹脂粒子を熱溶解させて被記録材に定着させる
ことを特徴とした画像形成装置が提供される。

【００１０】また、本発明により、インクを吸収するた
めの吸水性樹脂を被記録材に塗布し、この吸水性樹脂粒
子上にインクジェット記録ヘッドを用いてインクを吐出
し、次いで該吸水性樹脂粒子を被記録材に定着させて画
像を形成させることを特徴とする画像形成方法が提供さ
れ、さらに吸水性樹脂粒子を帯電させて、電界転写によ
って塗布し、更に熱定着させる画像形成方法が提供され
る。

【００１１】上記した本発明により、どのような記録材
にもインクジェット記録が行え、しかも、カラー画像を
印字してもにじみや汚れなどの弊害のない画像を提供で
きる。さらに、樹脂粒子により染料を保護できるため
に、耐水性、耐オゾン性・耐光性などの耐候性の向上も
可能となった。

【００１２】以下、本発明について説明するが、本発明
の画像形成方法および画像形成装置の詳細については後
述する実施例において詳述することとし、最初に本発明
に使用可能な吸水性樹脂粒子の具体的な材料に関して説
明する。

【００１３】本発明において吸水性樹脂粒子に求められ
る条件は、インクを吸収することはもちろんであるが、
帯電性を必要とするので絶縁物質であることが望まし
く、後述する第１実施例の中で導電性の粒子についても
塗布可能であることを述べる。さらに、被記録剤に定着
させるために熱溶解性を有していること、また、インク
を吸収した後や定着後の混色状態を良好なものとし、色
再現性に優れるためには透明物質であることが望まし
い。

【００１４】従って、本発明において上記要件を満足す
るものとして、吸水性樹脂粒子は吸水性を有する熱可塑
性樹脂、荷電制御剤、添加剤（クリーニング剤、流動化
剤、充填剤）から形成されることが望ましい。

【００１５】吸水性を有する熱可塑性樹脂としては、ア
クリル酸、メタアクリル酸、ビニルピロリドン、アクリ
ルアミド、メタアクリルアミドなどの親水性モノマーの
単独重合体、共重合体、またスチレン、アクリル酸エス
テル、メタクリル酸エステルなどのモノマーとの共重合
体、水溶性ポリエステル、ポリビニルアルコール、ヒド
ロキシエチルセルロースなどがあげられ、これらを単独
で用いても、また従来のトナーに用いられているバイン
ダーと混合して用いても良い。

【００１６】荷電制御剤としては、ニグロシン染料、脂
肪酸金属塩、アゾ系染料などがあり、添加剤としてはコ
ロイダルシリカ、アルミナ、金属石鹸、ポリ弗化ビニリ
デンなどがあげられる。これらの構成要素を、適宜溶融
混合し、粉砕して作成すれば良い。また、粒径に関して
は、塗布工程を効率よく行う必要から、現像用トナーと
ほぼ同等の粒子径であることが望ましく、５μｍ以上２
０μｍ以下が望ましい。

【００１７】

【実施例】 実施例１ 図１は本発明の特徴を最もよく表す図面である。被記録
材として普通紙（ＰＰＣ）を用いたものである。

【００１８】図１を用いて本発明の記録装置および記録
方法を説明する。まず、図に示されていない紙搬送手段
によって被記録材１が搬送され、帯電部２で被記録材の
表面に正（負）の電荷３を全面に帯電させる。次に、吸
水性樹脂粒子７を塗布部４で十分に攪搬して塗布ローラ
６とゴムブレード５との間で摩擦帯電させ負（正）の電
荷を発生させる。塗布ローラは図に示されていない駆動
方法によって矢印ａの方向に回転しながら負に帯電した
吸水性樹脂粒子７を搬送する。Ｉの領域で吸水性樹脂粒
子７を被記録材１に接触させることで塗布が行われる。
次に、除電部８で、被記録材１と吸水性樹脂粒子７の電
荷を取り除く。そして記録部９でインクジェット記録ヘ
ッド１０によりインク滴１１を図に示していない電気的
駆動手段を用いて吐出させ、IIの領域で吸水性樹脂粒子
７にインク（インク滴１１）を吸わせる。ここではじめ
て被記録材上に所望の画像が形成される。最後に定着部
１２でインクを吸った状態で吸水性樹脂粒子７はヒート
ローラ１３−ａとローラ１３−ｂとの間で熱と圧力をか
けられて被記録材１に定着される。以上の工程を経て本
発明による画像形成が終了する。

【００１９】ここで、本発明の各工程を各部を拡大して
図面を用いて更に詳しく説明する。本発明は大きく分け
て３つの工程、すなわち、塗布・記録・定着の工程から
構成されている。

【００２０】塗布工程では図２に示すように帯電・塗布
・除電が行われる。帯電部２によって空気をイオン化さ
せて正（負）の電荷を被記録材上に付着させて反対の電
荷を持った荷電粒子を電気的に容易に吸着させるように
する下準備を行っている。帯電器の方式は本発明の方式
に限らず公知の方法でよく被記録材１上に帯電させられ
ればどのような方法でも良い。本実施例では、帯電部２
にかける電圧は直流で約６（ＫＶ）であった。

【００２１】つぎに、吸水性樹脂粒子７の帯電方法であ
るが、一般的には絶縁性粒子の帯電方法として広く知ら
れている電子写真方式の現像方法を応用すればよい。従
って、吸水性樹脂粒子７は絶縁性の粒子であることが望
ましく、ペレット状の測定において体積抵抗で１０¹²Ω
・ｃｍ以上であることが望ましい。

【００２２】絶縁性粒子の帯電は、金属ローラとゴムブ
レードとの周擦によって帯電するものであって、粒子を
構成する材料によって正または負の電荷が発生し、帯電
することになる。また、粒子の帯電性をコントロールす
るためには、材料の選別と２次的な介在粒子を混在させ
る方法を採用すれば良い。詳細には本発明の主旨をはず
れるのでここでは説明しないが、公知の方法を利用すれ
ば帯電性は容易にコントロールできる。

【００２３】従って、負（正）に帯電した荷粒子は、ロ
ーラの回転と共に被記録材面に近づいて正電荷と負電荷
のお互いの電荷同士が電気的引力によって引き合うため
に、吸水性樹脂粒子７が被記録材１上に塗布されるので
ある。この時、更に塗布効率をあげるために、バイアス
電源等を加えることにより塗布をより簡単に行うなどの
方法を採用しても良い。また、インクジェットのインク
打ち込み量に応じて、塗布量をコントロールすればよ
く、打ち込み量が多い場合は塗布量を多く、すなわち多
層コートとし、逆にインク打ち込み量が少ない場合には
塗布量を少なく、すなわち１層コートに近くすれば良
い。ちなみに、荷電した吸水性樹脂粒子７の帯電量は５
μｃ／ｇ以上が望ましい。つぎに、被記録材上に付着し
た粒子は、電荷を持ったまま次の記録工程で記録される
場合は、電界による偏向が発生して好ましくないので、
除電することが望ましい。除電方法としては公知の方法
を容易に利用できる。

【００２４】本実施例では、絶縁性粒子を用いて塗布す
る方式について説明したが、導電性を有する粒子に対し
ても導電性トナーの現像方式と同様にして塗布すること
が可能である。

【００２５】記録工程は、図３に示すようにインクジェ
ット記録ヘッドによって実際にカラー画像記録を行う工
程である。

【００２６】図面には被記録材１上に１層コートされ付
着し搬送されてきた吸水性樹脂粒子７にそれぞれの記録
ヘッド（ブラック用 １０−ａ・シアン用 １０−ｂ・
マゼンタ用 １０−ｃ・イエロー用 １０−ｄ）から画
像に応じた印字信号をもらって順次インク滴（ブラック
１１−ａ・シアン １１−ｂ・マゼンタ１１−ｃ・イ
エロー １１−ｄ）が吐出され記録されていく様子を示
した。この場合には、印字信号が同一画素上には重なら
ないように印字信号を制御してあり、並置混色によって
カラー画像を形成してある。従って１つの画素には１色
以上のインクが打ち込まれないようにしてある。

【００２７】図４は、被記録材１上に４層コートされ付
着し搬送されてきた吸水性樹脂粒子７にそれぞれの記録
ヘッド（ブラック用 １０−ａ・シアン用 １０−ｂ・
マゼンタ用 １０−ｃ・イエロー用 １０−ｄ）から画
像に応じた印字信号をもらって順次インク滴（ブラック
１１−ａ・シアン １１−ｂ・マゼンタ１１−ｃ・イ
エロー １１−ｄ）が吐出され記録されていく様子を示
した。この場合には、印字信号が同一画素上でも重なっ
てよいように印字信号を制御してあり、完全混色によっ
てカラー画素を形成してある。従って１つの画素には最
大４色のインクが打ち込まれる場合もある。この時の特
徴としては、４層コートの粒子層において最初に打ち込
まれたインクが一番上層の粒子に吸収され、２番目に打
ち込まれたインクが一番上層から２番目の層、３番目に
打ち込まれたインクが一番上層から３番目の層、４番目
に打ち込まれたインクが一番上層から４番目の層と打ち
込み順序に応じて吸収される層が定まっていることであ
る。従って、４色同時に同一画素に打ち込まれた場合の
み４層を全て使用して吸収することになるわけである。
他の場合は同様にして吸収される層が打ち込みインクの
順序と前の履歴によって決定されるのである。さらに、
インク滴１滴を受けとめるために１粒の粒子のみで吸収
する必要はないのでインクの量に応じて複数の粒子でイ
ンクを吸収しても良い。

【００２８】次に、吸水性樹脂粒子の大きさに関して
は、粒子直径：Ｄ（μｍ）はインクの単位面積当たりの
打ち込み量：Ｖ（μｇ／ｍｍ² ）・インク滴の大きさＶ
ｄ（ｎｇ／ｄｏｔ）・記録速度：ｆ（ｋＨｚ）と深く関
係し、ｆ・Ｖ・Ｖｄが大きいほどＤは小さいことが望ま
しく、その理由は粒子径による比表面積割合（表面積／
体積）と関係し、比表面積が大きなものほど吸収速度が
早く単位体積当たりの吸収量も多くなるからである。本
実施例では、記録ヘッドのノズル数は３２００のフルマ
ルチタイプで記録速度が４ｋＨｚ、記録ヘッドの解像度
は４００ＤＰＩ（Ｖｄ＝３０（ｎｇ／ｄｏｔ））で最大
インク打ち込み量はＶ：（Ｖ＝２２（μｇ／ｍｍ² ））
であり、この時に使用した吸水性樹脂粒子径：ＤはＤ＝
２０（μｍ）であった。

【００２９】この様に多量のインクを使用しても吸水性
樹脂粒子７がしっかりとインクを吸収してくれるので被
記録材１の材質に関係なくインクあふれによるにじみの
発生がないので、切れの良いカラー画像が得られる。

【００３０】定着工程は、図５に示すように帯電の形成
が終わり、インクを含んだ吸水性樹脂粒子７を被記録材
１にしっかりと付着させると共にカラー画像の命でもあ
る色再現性を出す工程である。

【００３１】被記録材上に付着して搬送されてきた吸水
性樹脂粒子７’は、定着部１２においてヒートローラ１
３−ａとローラ１３−ｂとの間にはさまれ、瞬時に熱と
圧力が加えられることによって熱溶解され変形されて被
記録材に接着すると同時に、更にローラ面による圧力変
形で平面性が保たれて光沢のある透き通ったカラー画像
にしあげられる。ちなみに、本実施例ではローラ部での
ニップ幅は約５ｍｍであり、ヒートローラの温度を約１
２０℃に制御して定着させている。定着温度などの条件
は材料やインクの吸収量によって決定されるのでそれぞ
れ最適化すれば良い。

【００３２】従って、吸水性樹脂粒子７には帯電性のほ
かに熱溶解性が必要となり、前記のような材料が選択さ
れることが望ましい。

【００３３】上述の構成は、画像形成装置としてカラー
複写機にも良好に適用することができる。

【００３４】また、本発明では、インクでの印字に関係
しない部分にまで塗布を行っているが、インクの印字に
必要な部分のみに塗布を行うように工夫しても良い。 実施例２ シリアル印字方式（カラー画像記録）：本発明の第２の
実施例について述べる。図６にこの実施例に用いたシリ
アル印字方式のカラー複写機の装置図を示した。図７は
この実施例の特徴を最もよく表す図面である。

【００３５】帯電部２の帯電方式には小型化した低圧の
帯電方式である接触帯電方式を用いており、塗布部４で
は、これも小型化するために塗布をシリアル方式で行っ
ており、さらに記録材全面に均一塗布を行えるように現
像バイアス方式、すなわち電界を加えながら塗布を行う
方式を用いた。従って、塗布量の制御もバイアス電圧を
変えることで容易となりインク打ち込み量に応じて変え
ることも可能となっている。記録部９のインクジェット
記録ヘッド１０は吐出ノズル数が１２８と少ないために
シリアル印字によって記録・画像形成を行うものであ
る。定着部１２は圧力定着方式を採用した。吸水性樹脂
粒子としては、透明なカプセルトナーをバインダーとし
て混合したものを用い、圧力定着を容易にできるように
工夫してある。

【００３６】本方式においても同様に画像形成が可能で
あり被記録材によらず安定してインクジェット記録が行
えた。 実施例３ 本発明の第３の実施例について述べる。この場合は、被
記録材として透明なＰＥＴフィルムを用いたＴＰ（ＯＨ
Ｐ専用シート）に応用した。

【００３７】本方式においても同様に画像形成が可能で
あり被記録材によらず安定してインクジェット記録が行
えた。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、インクジェット記録ヘ
ッドを用いて画像を形成する装置であって、吸水性樹脂
粒子を被記録材に塗布する手段、インクを吸水性樹脂粒
子上に吐出させる手段、吸水性樹脂粒子を被記録材に定
着させる手段を有し、吸水性樹脂粒子が帯電性と熱溶解
性を有することによって帯電粒子を電子写真方式の電界
転写によって塗布し、かつ熱定着させることを特徴とし
た画像形成装置および方法が提供できるので、どのよう
な記録材にカラー画像を印字してもにじみや汚れなどの
弊害のない画像を提供できる。従って、現在問題となっ
ている普通紙に対するインクジェット記録方式によるカ
ラー画像の形成を容易に行なうことができる。さらに、
樹脂粒子により染料を保護できるために耐候性（耐水
性、耐オゾン性・耐光性）の向上も可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の１例を示した図であ
る。

【図２】図１の塗布部の拡大図の１例である。

【図３】図１の記録部の拡大図の１例である。

【図４】別な記録部の拡大図の１例である。

【図５】図１の定着部の拡大図の１例である。

【図６】本発明の第２の実施例に用いた装置の１例であ
る。

【図７】本発明の第２の実施例に用いた装置の全体図の
１例である。

【符号の説明】

１ 被記録材 ２ 帯電部 ３ 電荷 ４ 塗布部 ５ ゴムブレード ６ 塗布ローラ ７ 吸水性樹脂粒子 ８ 除電部 ９ 記録部 １０ インクジェット記録ヘッド １１ インク滴 １２ 定着部 １３−ａ ヒートローラ １３−ｂ ローラ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクジェット記録ヘッドを用いて画像
   を形成する装置であって、インクを吸収するための吸水
   性樹脂粒子を被記録材に塗布しこの吸水性樹脂粒子にイ
   ンクで画像を形成する記録方法を実施するための前記吸
   水性樹脂粒子を被記録材に塗布する手段と、インクを被
   記録材に塗布された吸水性樹脂粒子上に吐出させる手段
   と、前記吸水性樹脂粒子を被記録材に定着させる手段と
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記吸水性樹脂粒子が帯電性と熱溶解性
   を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装
   置。
3. 【請求項３】 前記吸水性樹脂粒子を被記録材に塗布す
   る手段において、該吸水性樹脂粒子に帯電させる手段
   と、帯電粒子を転写させる手段とを有し、電子写真方式
   の電界転写を可能にしたことを特徴とする請求項１また
   は２の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記吸水性樹脂粒子を被記録材に定着さ
   せる手段において、該吸水性樹脂粒子を熱溶解させるた
   めの手段と被記録材に圧定着させる手段とを有すること
   を特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載さ
   れた画像形成装置。
5. 【請求項５】 インクを吸収するための吸水性樹脂を被
   記録材に塗布し、この吸水性樹脂粒子上にインクジェッ
   ト記録ヘッドを用いてインクを吐出し、次いで該吸水性
   樹脂粒子を被記録材に定着させて画像を形成させること
   を特徴とする画像形成方法。
6. 【請求項６】 吸水性樹脂粒子を帯電させて、電界転写
   によって塗布し、更に熱定着させる請求項５の画像形成
   方法。