JP2013212617A - 画像形成方法、インクジェット画像形成装置及びインクジェット画像形成装置用インク - Google Patents

Abstract

【課題】インクの滲みやビーディングが防止でき、インク画像の優れた転写効率が得られる画像形成方法およびインクジェット画像形成装置を提供する。
【解決手段】回転自在の画像担持体１と、加熱によって液体状からゲル状に転移するインクを画像担持体１に吐出して画像を形成するインク吐出ヘッド２と、画像担持体１に接触し、画像担持体１に形成されたインク画像７１を記録媒体６に転写させる転写ローラ３と、画像担持体１上のインク画像７１を加熱するハロゲンヒーター８ａとを備える。そして、ハロゲンヒーター８ａによってインク画像７１を加熱して、インク画像７１を記録媒体６に転写する際にインクがゲル化するようにして、インク画像７１と記録媒体６との付着力を高める。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成方法、インクジェット画像形成装置及びインクジェット画像形成装置用インクに関するものである。

インク吐出ヘッドからインク液滴を記録媒体に吐出して画像を形成するインクジェット方式の画像形成装置（インクジェット画像形成装置）は、電子写真方式に比べて構造が簡単で小型・軽量化しやすく、また電子写真方式のような加熱定着部が不要で消費電力も少ないことから近年広く使用されている。

一方、インクジェット画像形成装置は、水などの分散媒に着色剤としての顔料や染料を分散させたインクを用いるので、インク吸収層のない普通紙に画像を形成した場合にはインクの滲みが生じ解像度が悪くなる。

そこで、インクの滲みを抑えるためこれまでから種々の方法が提案されている。例えば、中間転写体上に顔料分散インクで画像を形成し、形成したインク画像から溶媒を吸収除去した後、中間転写体から記録媒体に画像を転写する画像形成装置が提案されているが（例えば特許文献１を参照）、この提案技術では、中間転写体と顔料との付着力が大きくなりすぎ、記録媒体へのインク画像の転写効率が低くなるおそれがある。

記録媒体へのインク画像の転写効率を向上させるためには、中間転写体表面の離型性を高めて、中間転写体と顔料との付着力を小さくすることが考えられるが、中間転写体表面の離型性を高めると、中間転写体にインクが着弾した時にビーディング（液寄り）が生じ画像不良となることがある。

このため、例えば特許文献２では、中間転写体の全面に、インクの粘度を上昇させる粉末層を予め形成し、中間転写体に着弾したインクの粘度を上げる技術が提案されている。

特開平5-200999号公報 特開2000-190625号公報 特開2002-292989号公報

しかしながら、特許文献２に提案の方法では、中間転写体の全面に、インクの粘度を上昇させる粉末の層を形成するため前記粉末が多量に必要となる。

本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、インクの滲みやビーディングを防止しながらインク画像の転写効率を向上できる画像形成方法およびインクジェット画像形成装置を提供することにある。

また本発明の目的は、滲みやビーディングが生じることがなく、高い転写効率が得られるインクジェット画像形成装置用のインクを提供することにある。

前記目的を達成する本発明に係る画像形成方法は、外部刺激によって液体状からゲル状に転移するインクを用いて画像担持体の表面に画像を形成した後、前記画像担持体に記録媒体を接触させて、前記画像担持体の表面に形成されたインク画像を記録媒体に転写する画像形成方法であって、インク画像を記録媒体に転写する際にインクがゲル化するようにインク画像に外部刺激を与えて、インク画像と記録媒体との付着力を高めることを特徴とする。

なお、本明細書においてゲル化とは、ラメラ構造、共有結合や水素結合した高分子網目、物理的な凝集状態によって形成される高分子網目、微粒子の凝集構造などの相互作用により、物質が独立した運動を失って集合した状態を持ち、急激な粘度上昇や弾性増加を伴って固化又は半固化した状態をいうものとする。

ここで前記インクは、温度変化又は超音波によってゲル化するものが好ましい。

また前記インクは、液体状とゲル状とに可逆変化するものが好ましい。そして、インク画像を記録媒体に転写した後、インク画像への外部刺激を止めてインクをゲル状から液体状に転移させ、インクを記録媒体に含浸させるようにしてもよい。

そしてまた本発明に係るインクジェット画像形成装置は、回転自在の画像担持体と、外部刺激によって液体状からゲル状に転移するインクを前記画像担持体に吐出して画像を形成するインク吐出手段と、前記画像担持体に接触し、前記画像担持体に形成されたインク画像を記録媒体に転写させる転写手段と、インク画像に外部刺激を与える外部刺激手段とを備え、インク画像を記録媒体に転写する際にインクがゲル化するようにインク画像に前記外部刺激手段から外部刺激を与えることを特徴とする。

さらに本発明に係るインクジェット画像形成装置用インクは、外部刺激によりゲル化するゲル化剤と、着色剤と、溶媒とを少なくとも含むことを特徴とする。

本発明に係る画像形成方法およびインクジェット画像形成装置によれば、インクの滲みやビーディングを防止できると共に、高い転写効率が得られる。

また本発明に係るインクジェット画像形成装置用インクによれば、滲みやビーディングが防止され、また高い転写効率が得られる。

本発明に係る画像形成方法及びインクジェット画像形成装置の一例を示す概説図である。 可逆変化するインクを用いた場合の、転写後のインク画像の挙動を説明する図である。 本発明に係る画像形成方法及びインクジェット画像形成装置の他の例を示す概説図である。 本発明に係る画像形成方法及びインクジェット画像形成装置のさらに他の例を示す概説図である。

以下、本発明に係る画像形成方法及びインクジェット画像形成装置について図に基づいて以下説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

図１は、本発明に係る画像形成方法及びインクジェット画像形成装置の一例を示す概説図である。この図のインクジェット画像形成装置は、回転自在で円筒状の画像担持体１と、画像信号に基づいて画像担持体１の表面にインク画像７１を形成するインク吐出ヘッド（インク吐出手段）２と、画像担持体１に接触する転写ローラ（転写手段）３と、転写ローラ３よりも画像担持体１の回転方向上流側に、画像担持体１表面と離隔対向するように設けられたハロゲンヒータ（外部刺激手段）８ａと、転写ローラ３よりも画像担持体１の回転方向下流側に設けられた、記録媒体６に転写しなかった未転写インクを画像担持体１から除去するクリーニングローラ５とを備える。

なお、この図で示したインクジェット画像形成装置は単色の画像を形成するものであるが、複数のインク吐出ヘッド２を設けて複数色のインクを吐出可能としカラーインク画像が形成可能な装置にも本発明はもちろん適用できる。

本発明で使用するインク７は、水などの溶媒に、外部刺激によってゲル化するゲル化剤と着色剤とを少なくとも分散したものであり、必要によりラテックスやポリマーを混合しもよい。また、着色剤としては顔料および染料のいずれであってもよい。

前記ゲル化剤としては、温度変化や超音波照射などの外部刺激によってゲル化するものであれば従来公知のものが使用できる。温度変化によってゲル化するゲル化剤としては、例えば、温度感応性高分子化合物と水溶性高分子化合物とが結合した高分子化合物が挙げられる。この高分子化合物は、熱可逆性を示し、低温域では水に溶解し、高温域では多量の水をハイドロゲルとなる。

温度感応性高分子化合物としては、ポリＮ置換アクリルアミド誘導体、ポリＮ置換メタアクリルアミド誘導体およびこれらの共重合体、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルアルコール部分酢化物などが挙げられる。

一方、水溶性高分子化合物としては、水に可溶な高分子化合物であれば特に制限はなく、例えば、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリ−Ｎ−ビニルピロリドン、ポリビニルピリジン、ポリアクリルアミド、ポリメタアクリルアミド、ポリ−Ｎ−メチルアクリルアミド、ポリヒドロキシエチルメタアクリレート、ポリヒドロキシエチルアクリレート、ポリヒドロキシメチルメタアクリレート、ポリヒドロキシメチルアクリレート、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリビニルスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸およびそれらの塩、ポリ−Ｎ,Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート、ポリ−Ｎ,Ｎ−ジエチルアミノエチルメタクリレート、ポリ−Ｎ,Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドおよびそれらの塩などが挙げられる。

前記高分子化合物のゲル転移温度は任意に設定することができ、温度感応性高分子化合物に対して共重合させる他の単量体によって調整できる。一般に、親水性の単量体と共重合させるとゲル転移温度は上がり、疎水性の単量体と共重合させるとゲル転移温度は下がる。本発明で使用する高分子化合物のゲル転移温度としては、０℃〜９０℃の範囲が好ましく、１０℃〜５０℃の範囲がより好ましい。さらに好ましくは、２０℃〜４０℃の範囲である。

温度変化によってゲル化するゲル化剤としては、その他、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシブトキジル変性メチルセルロース／ヒドロキシプロピルメチルセルロース等のセルロースエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール等も挙げられる。これらのゲル化剤は、水酸基の水素原子の一部を、メチル基、ヒドロキシプロピル基、あるいはヒドロキシエチル基で置換することで、水素結合を消失させ水溶性としたものであり、低温域では水溶性を示す一方、高温域では高置換度部分が分子間で疎水和して架橋点を形成しゲル化する。

超音波照射によってゲル化するゲル化剤としては、例えば、ペンタメチレン鎖を有するアンチ型２核パラジウム錯体の有機溶媒が挙げられる。溶媒には、トルエン、ブタノール、アセトン、酢酸エチルなどが使用できる。この金属錯体は、溶液中で本来有するｄ−π共役による金属表面の安定化を犠牲にして、金属上で折れ曲がりを形成し、分子内π−スタッキングで特異的に安定化する。この安定溶液に超音波を照射すると、金属の本体有するｄ−π安定化を回復して分子間π−スタッキングによる内部貫通し、連結型の分子集合を起こしてゲル化する。また、このゲル化剤は可逆性を示し、加熱によりゲル状から液体状変化する。

図１に示すインクジェット画像形成装置において画像形成は次のようにして行われる。まず、画像信号に基づいてインク吐出ヘッド２からインク７が吐出し、画像担持体１にインク画像７１が形成される。本発明で使用するインク吐出ヘッド２は、オンデマンド方式やコンティニュアス方式など従来公知の方式を用いることができる。また吐出方式としては、例えば、シングルキャビティー型、ダブルキャビティー型、ベンダー型、ピストン型、シェアーモード型、シェアードウォール型等の電気−機械変換方式；サーマルインクジェット型、バブルジェット（登録商標）型の等の電気−熱変換方式；スパークジェット型等の静電吸引方式などが挙げられる。さらに、印字方式としては、シリアルヘッド方式、ラインヘッド方式等のいずれの方式も用いることができる。

そして、不図示の駆動源によって画像担持体１は図の右回りにさらに回転し、インク画像７１は画像担持体１と転写ローラ３とのニップ部に搬送される。インク画像７１がニップ部に回転搬送されるまでの間に、ハロゲンヒーター８ａによってインク画像７１は加熱される。ここで重要なことは、少なくともインク画像７１が記録媒体６と接触しているときにインクがゲル化するようにすることである。インク画像７１が記録媒体６と接触する前にインクのゲル化が終了していると、インク画像７１と記録媒体６との付着力を高めることができないからである。したがって、加熱からゲル化までに時間がかかる場合には、本実施形態のように、画像担持体１と転写ローラ３とのニップ部よりも画像担持体１の回転方向上流側から加熱を行う必要がある。逆に、加熱からゲル化まで短時間で進む場合には、図３に示す後述の装置のように、画像担持体１と転写ローラ３とのニップ部において加熱を行えばよい。外部刺激手段としてのハロゲンヒーター８ａの取付位置は、転写時間（搬送速度）やゲル化に要する時間などを考慮して適宜決定すればよい。

このように、インク画像７１を記録媒体６に転写する際にインクをゲル化させると、記録媒体６の繊維間にインクが浸透した状態でインクがゲル化するので、インク画像７１と記録媒体６との付着力が高くなり転写効率が格段に向上する。

インク７の相転移が不可逆である場合には、記録媒体６に転写されたインク画像７１はゲル状体が維持される。この場合、記録媒体６表面には微小な凹凸が形成されることになるので、記録媒体６の表面平滑性は低くなる。一方、インク７の相転移が可逆性である場合には、記録媒体６にインク画像７１が転写された後、インク７の温度がゲル化温度以下まで冷えると、インク７がゲル状から液体状に相転移する。すると、図２に示すように、インク画像７１は記録媒体６に浸透し、記録媒体６の表面平滑性が高まって光沢性が向上する。

一方、記録媒体６に転写せずに画像担持体１に残った未転写インクは、画像担持体１と転写ローラ３とのニップ部よりも画像担持体１の回転方向下流側に設けられたクリーニングローラ５によって吸収除去される。なお、画像担持体１表面の未転写インクを取り除く手段としては、クリーニングローラ５の他、ブレード接触やエアナイフ等の従来公知の除去手段を用いることができる。

図３に、本発明に係るインクジェット画像形成装置の他の実施形態を示す概説図を示す。この図に示すインクジェット画像形成装置が、図１のインクジェット画像形成装置と異なる点は、外部刺激手段としての棒状のハロゲンヒーター８ｂが、円筒状の転写ローラ３の軸中心に設けられている点にある。この実施形態で使用されるインクは、短時間の加熱でゲル化するものであある。画像担持体１と転写ローラ３とのニップ部にインク画像が搬送されると、加熱によってすぐにインク７のゲル化が始まりインク画像７１は記録媒体６に転写される。このような構成とすることにより装置構成の単純化が図れる。また、転写ローラ３の外側の近接位置にハロゲンヒータ８ｂを設けて、転写ローラ３を介してインク画像７１を加熱するようにしてもよい。

図４に、本発明に係るインクジェット画像形成装置のさらに他の実施形態を示す概説図を示す。この図に示すインクジェット画像形成装置では、外部刺激手段としての加熱ローラ８ｃが、転写ローラ３と画像担持体１を挟んで対向する位置に、画像担持体１の内周面と接触するように設けられている。加熱ローラ８ｃは、回転自在の筒状体８１と、筒状体８１の軸中心に取り付けられた棒状のハロゲンヒータ８２とを備える。ここで使用されるインク７も、図３に示した実施形態で使用されるインク７と同様に、短時間の加熱でゲル化するものである。このような構成によっても装置構成の単純化が図れる。

インク７が超音波照射によってゲル化するものである場合には、外部刺激手段として超音波照射手段を用いる必要がある。この場合、超音波照射手段の設置位置は、インク７のゲル化速度等を考慮して決定すればよく、ゲル化速度が遅いインクのときは、転写ローラ３よりも画像担持体１の回転方向上流側に設け、ゲル化速度が速いインクのときは、転写ローラ３と画像担持体１とのニップ部に設ければよい。なお、超音波照射手段の設置位置はインク画像７１とは非接触位置とするのが望ましい。

超音波照射手段の出力は、使用するインクに含有されるゲル化剤の特性等を考慮し適宜決定すればよいが、通常、出力は０．１Ｗ／ｃｍ^２〜０．５Ｗ／ｃｍ^２の範囲、周波数は１０Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲が好ましい。

超音波照射によってゲル化するインクについても、液体状とゲル状とに可逆変化するものが好ましい。加熱によってゲル状から液体状に相転移する前述のゲル化剤を用いる場合には、記録用紙６に転写した後のインク画像を加熱する加熱手段を設けて、転写されたインク画像を記録媒体６に浸透させて、記録媒体６表面の光沢性を向上させるようにしてもよい。

なお、本発明で使用する画像担持体１は、表面の離型性が高いとビーディングが発生することがあるので、シリコーン樹脂やフッ素樹脂などの離型性の高い材料で少なくとも表面は形成しないのが望ましい。また画像担持体１は、円筒状に限定されるものではなく、例えば無端状ベルトであっても構わない。

本発明に係る画像形成方法およびインクジェット画像形成装置によれば、インクの滲みやビーディングを防止できると共に、高い転写効率が得られ有用である。

１ 画像担持体
２ インク吐出ヘッド（インク吐出手段）
３ 転写ローラ（転写手段）
６ 記録媒体
７ インク
８ａ ハロゲンヒーター（外部刺激手段）
８ｂ ハロゲンヒーター（外部刺激手段）
８ｃ 加熱ローラ（外部刺激手段）
７１ インク画像

Claims (6)

1. 外部刺激によって液体状からゲル状に転移するインクを用いて画像担持体の表面に画像を形成した後、前記画像担持体に記録媒体を接触させて、前記画像担持体の表面に形成されたインク画像を記録媒体に転写する画像形成方法であって、
   インク画像を記録媒体に転写する際にインクがゲル化するようにインク画像に外部刺激を与えて、インク画像と記録媒体との付着力を高めることを特徴とする画像形成方法。
2. 前記インクが、温度変化又は超音波によってゲル化するものである請求項１記載の画像形成方法。
3. 前記インクが、液体状とゲル状とに可逆変化するものである請求項１又は２記載の画像形成方法。
4. インク画像を記録媒体に転写した後、インク画像への外部刺激を止めてインクをゲル状から液体状に転移させ、インクを記録媒体に含浸させる請求項３記載の画像形成方法。
5. 回転自在の画像担持体と、外部刺激によって液体状からゲル状に転移するインクを前記画像担持体に吐出して画像を形成するインク吐出手段と、前記画像担持体に接触し、前記画像担持体に形成されたインク画像を記録媒体に転写させる転写手段と、インク画像に外部刺激を与える外部刺激手段とを備え、
   インク画像を記録媒体に転写する際にインクがゲル化するようにインク画像に前記外部刺激手段から外部刺激を与えることを特徴とするインクジェット画像形成装置。
6. 外部刺激によりゲル化するゲル化剤と、着色剤と、溶媒とを少なくとも含むことを特徴とするインクジェット画像形成装置用インク。