<本発明の一態様にかかる画像形成装置100の概要>
まず、図1を参照しながら、本発明の一態様にかかる画像形成装置100について説明する。図1は、本発明の一態様にかかる画像形成装置100の構成例を示す。
本発明の一態様にかかる画像形成装置100は、記録ヘッド61と、付与手段73と、を有して構成する。記録ヘッド61は、水性記録液を中間転写体37に吐出する。付与手段73は、親水性高分子を含有する水性溶媒と、水性溶媒と非相溶の低極性溶媒と、を、第1の界面活性剤により、水性溶媒が分散相となるとともに低極性溶媒が連続層となったW/Oエマルションとして乳化させた処理液を中間転写体37に付与する。また、中間転写体37の表面層37bは、処理液の低極性溶媒を吸収する材料で構成する。
本発明の一態様にかかる中間転写体37の表面層37bは、処理液の低極性溶媒を吸収する材料で構成する。このため、中間転写体37上で処理液中のエマルション濃度を高め、ブリーディングやフェザリングを抑制し、高い転写率でありながら、画像流れを防止することができる。以下、添付図面を参照しながら、本発明の一態様にかかる画像形成装置100について説明する。
<画像形成装置100の構成例>
まず、図1を参照しながら、本実施形態の画像形成装置100の構成例について説明する。図1は、本実施形態の画像形成装置100の概略を示す図である。
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となっている。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うことが可能である。画像形成装置100は、記録媒体である記録用紙としての転写紙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水性記録液を吐出する記録ヘッド61Y、61M、61C、61BKを有している。また、画像形成装置100は、無色透明のインクとしての水性記録液を吐出する記録ヘッド61Tを有している。
記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61T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ローラとしての中間転写体37の外周面に対向する位置に配設されている。記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61T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。図1において各符号の数字の後に付されたY、M、C、BK、Tは、イエロー、マゼンタ、シアン、黒、無色透明用の部材であることを示している。
記録ヘッド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インク吐出装置60Y、60M、60C、60BKに備えられている。記録ヘッド61Tは、無色透明(T)の画像を形成するためのインク吐出装置60Tに備えられている。なお、各記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61T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、60Tに備えられたラインヘッドである。
中間転写体37は、A1方向に回転している状態で、各記録ヘッド61Y、61M、61C、61BKに対向する領域で、各記録ヘッド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る。中間転写体37は、A1方向に回転している状態で、記録ヘッド61Tに対向する領域で、記録ヘッド61Tから無色透明の記録液が、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の記録液が付与された領域である第1の領域と異なる第2の領域に吐出されて付与される。これにより、中間転写体37は、その表面である一次画像形成面上に一次画像である画像が形成される被記録体として機能するようになっている。画像形成装置100は、記録ヘッド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。
記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61T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、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。これにより、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って第1の領域に画像が形成されるとともに、無色透明の画像領域が第2の領域に形成される。
第1の領域は、記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61Tによって記録液を付与され得る画像形成可能領域のうち、ユーザーが形成を所望する画像を構成する画像部である。第2の領域は、かかる画像形成領域のうち、ユーザーが形成を所望する画像の反転画像を構成する非画像部である。
記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61Tによって吐出される各記録液の組成については後述する。なお、記録ヘッド61Tによって吐出される記録液は、記録ヘッド61Y、61M、61C、61BKによって吐出される記録液によって形成される画像の妨げとならなければ良いため、無色透明でなく、たとえば白色等の色がついていても良い。
画像形成装置100は、記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61Tをそれぞれ備えたインク吐出装置60Y、60M、60C、60BK、60Tを有している。また、画像形成装置100は、中間転写体37を備え、その中間転写体37のA1方向への回転に伴って転写紙Sを搬送する搬送ユニット10を有している。
また、画像形成装置100は、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を有している。
また、画像形成装置100は、搬送ユニット10によって搬送されてきた画像形成済みの転写紙Sを多数積載可能な排紙台25を有している。
また、画像形成装置100は、中間転写体37をクリーニングするためのクリーニング手段としてのクリーニング装置40を有している。
また、画像形成装置100は、後述する所定の組成、所定の状態の処理液を中間転写体37に付与する付与手段としての付与装置73を有している。
また、画像形成装置100は、記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61Tを一体に支持したヘッド支持体としてのキャリッジ62を有している。
また、画像形成装置100は、画像形成装置100の動作全般を制御する制御手段としての制御部98を有している。
また、画像形成装置100は、画像形成装置100において画像形成が行われる環境温度及び環境湿度を検知し、その検知した環境温度及び環境湿度を制御部98に入力する環境検知センサ35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一次画像をその転写紙Sに転写する転写装置36を有している。
また、搬送ユニット10は、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に向けて搬送する搬送ローラ32を有している。
また、搬送ユニット10は、搬送ローラ32によって搬送されてきた転写紙Sを一旦停止させるとともに、後述する所定のタイミングに応じて一旦停止させた転写紙Sを転写部31に給送するレジストローラ34を有している。
また、搬送ユニット10は、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を有している。
また、搬送ユニット10は、中間転写体37をA1方向に回転駆動する駆動手段としてのモータ等を有している。
レジストローラ34は、中間転写体37上に形成された画像が中間転写体37のA1方向への回転に伴って転写部31に至るタイミングで、転写紙Sを転写部31に給送する。
転写装置36は、中間転写体37との間で転写紙Sを挟み、この転写紙Sを挟んだ状態で中間転写体37に従動回転しながら中間転写体37上の画像を転写紙Sに転写する転写部材としての転写ローラ38を有している。
また、転写装置36は、転写ローラ38を中間転写体37に近接させあるいは中間転写体37から離間させる接離手段としての接離装置77を有している。
また、転写装置36は、転写ローラ38をクリーニングするためのクリーニング手段としてのクリーニング装置78を有している。
転写ローラ38は、記録液、処理液による汚れ防止の観点から、表面エネルギーの低い撥水性部材を表面に配設されていることが好ましい。よって、転写ローラ38は、表面に、四フッ化エチレン樹脂、四フッ化エチレン/パーフルオロアルコキシエチレン共重合体などのフッ素系樹脂、フルオロシリコーンゴム、フェニルシリコーンゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ニトリルブタジエンゴム、イソプレンゴムなどのゴム材料、樹脂や金属、ゴムの表面にフッ素処理をした表面層を有している。
転写ローラ38は、中間転写体37の表面層37bに熱により低極性溶媒の吸収と放出とを切り替えることが可能な材料を用いた場合、表面層37bを加熱する加熱部を転写ローラ38の内部に設けても良い。加熱部は、表面層37bに熱を加えるものであり、ヒータ、冷却機等があげられる。加熱部は、表面層37bに熱を加えることが可能であれば、その加熱部を設ける位置はとくに限定せず、任意の位置に任意の方法で設けることが可能である。
転写ローラ38の表面部材としての物性は、撥水性については水の後退接触角が60°以上、好ましくは80°以上であり、硬度についてはJIS−Aで60以上、好ましくは80以上である。また、表面層の厚みは0.1〜1mm程度がよく、0.2〜0.6mmが好適である。
接離装置77は、レジストローラ34によって転写部31に向けて給送された転写紙Sの先端が転写部31に進入するタイミングで転写ローラ38を中間転写体37に向けて近接するように変位させ、中間転写体37と転写ローラ38との間に転写紙Sを挟持させる。中間転写体37との間に転写紙Sを挟持した挟持状態で、転写ローラ38は、中間転写体37に向けて押圧され、転写紙Sを中間転写体37に加圧した状態となり、加圧部材としての加圧ローラとして機能するようになっている。
また、接離装置77は、中間転写体37と転写ローラ38との間に挟持され中間転写体37の回転によって転写部31を搬送されている転写紙Sの後端が転写部31を抜けるタイミングで転写ローラ38を中間転写体37から離間するように変位させる。
接離装置77による転写ローラ38のこのようなタイミングでの駆動は、制御部98によって制御される。この点、制御部98は、転写制御手段として機能する。転写制御手段として機能する制御部98による制御により、転写ローラ38は、中間転写体37に直接当接することが防止され、中間転写体37表面上の処理液や記録液が付着することが防止されている。
クリーニング装置78は、転写紙Sに当接することによって付着した紙粉、何らかの原因で中間転写体37から転移した処理液や記録液を転写ローラ38から除去することで転写ローラ38をクリーニングする。クリーニング装置78は定位置に固定されているが、接離装置77によって転写ローラ38とともに変位するようになっていてもよい。
クリーニング装置78は、紙粉、中間転写体37上の処理液、記録液の転写ローラ38への付着が画像形成や転写紙Sの汚れ、カールなどに影響を与えない場合、あるいはかかる影響が無視できる程度である場合などには省略可能である。接離装置77は、処理液、記録液の転写ローラ38への付着が画像形成や転写紙Sの汚れ、カールなどに影響を与えない場合、あるいはかかる影響が無視できる程度である場合などには省略可能である。ただし、接離装置77を省略した場合、中間転写体37上の処理液、記録液の転写ローラ38への付着量が多量になる可能性があるため、この場合はクリーニング装置78を有することが望ましい。
このように、転写装置36は、中間転写体37上の画像を転写紙Sに転写して転写記録する転写手段として搬送ユニット10に備えられている。転写装置36は、転写ローラ38が中間転写体37に対向する位置でA1方向と同じ方向に回転するように駆動するモータ等の駆動源を備えていても良い。転写制御手段として機能する制御部98は、接離装置77の他、かかる駆動源等、転写装置36において駆動を制御される構成を制御する。
以上の説明から明らかなように、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。
中間転写体37は、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からなっている。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よく、金属、合金等によって形成される。具体的には、支持体37aは、アルミニウムに限らず、ニッケル、ニッケル合金、熱硬化性樹脂、セラミック等によって形成してもよい。
表面層37bの材質は、シリコーンゴムに限らず、処理液の低極性溶媒を吸収する材料であれば良い。表面層37bを処理液の低極性溶媒を吸収する材料で構成することで、後述する処理液中のエマルション濃度を中間転写体37上で高めることができ、ブリーディング、フェザリングを抑制することが可能となる。
また、転写性の観点から、表面エネルギーが低く転写紙Sへの追従性が高い弾性材料であれば記録液の剥離性が高い材料である点で好ましい。表面層37bの弾性は、転写の際に必要な機能で、表面層37bが転写紙Sの繊維に沿って変形することで接触面積が向上し高い転写率が達成される。低い圧力で転写するには表面層37bの材料としてある程度柔らかい材料を選択しなければならない。具体的には、表面層37bは、シリコーンゴム製に限らず、フルオロシリコーンゴム、フェニルシリコーンゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ニトリルブタジエンゴム、イソプレンゴム等によって形成してもよい。
また、表面層37bは、刺激により低極性溶媒の吸収と放出とを切り替えることが可能な材料を用いても良い。低極性溶媒の吸収と放出とを切り替える刺激としては、熱、pH、圧力、光、電場、磁場等があげられる。本実施形態の表面層37bは、熱、pH、圧力、光、電場、磁場等の各種刺激が与えられない場合は、低極性溶媒を吸収し、各種刺激が与えられた場合は、表面層37bに吸収された低極性溶媒を放出することになる。
なお、熱により低極性溶媒の吸収と放出とを切り替えることが可能な材料としては、ポリイソプロピルアクリルアミド、ポリジエチルアクリルアミド等があげられる。
圧力により低極性溶媒の吸収と放出とを切り替えることが可能な材料としては、スポンジ等の多孔質材料があげられる。
pHにより定極性溶媒の吸収と放出とを切り替えることが可能な材料としては、ポリアクリルアミドアルキル酸等があげられる。
また、表面層37bは、高吸油性樹脂を用いることができる。高吸油性樹脂としては、(アクリル酸エステル/アクリロイルオキシトリアルキルアンモニウム塩)共重合体、(アクリル酸エステル/アクリロイルオキシアルキルトリアルキルアンモニウム塩)共重合体等がある。アクリル酸エステルのエステル基、アクリロイルオキシトリアルキルアンモニウム塩及びアクリロイルオキシアルキルトリアルキルアンモニウム塩のアンモニウムのアルキル基は親油性の観点から長鎖状のものが好ましい。アクリル酸エステルのエステル基の炭素数は3以上、好ましくは5以上であり、アクリロイルオキシトリアルキルアンモニウム塩及びアクリロイルオキシアルキルトリアルキルアンモニウム塩のアンモニウムのアルキル基の炭素数は5以上、好ましくは7以上である。
なお、表面層37bに、刺激により低極性溶媒の吸収と放出とを切り替えることが可能な材料や高吸油性樹脂を用いた場合は、転写性の観点から、図1に示すように、支持体37aと表面層37bとの間に中間層37cを設けても良い。この場合、中間層37cは、低極性溶媒が浸透しない材料が好ましい。本実施形態の中間転写体37は、表面層37bと、表面層37bの内側の内部層となる中間層37cと、の少なくとも2層構造で構成し、中間層37cは、低極性溶媒を吸収しない材料で構成することも可能である。
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に向けて給送する送り出しローラとしての給紙ローラ22と、を有している。また、給紙ユニット20は、給紙トレイ21及び給紙ローラ22を支持した筐体23を有している。
また、給紙ユニット20は、給紙ローラ22を、記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61T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を給送させる駆動手段としてのモータ等を有している。
クリーニング装置40は、記録液が転写紙Sに転写された後の中間転写体37から、中間転写体37上すなわち一次画像形成面上に残留している記録液を除去してクリーニングするために備えられている。そのため、クリーニング装置40は、A1方向において転写部31の下流側で、かつ付与装置73が中間転写体37に対向し中間転写体37に処理液を塗布する位置の上流側において、中間転写体37に対向し、中間転写体37をクリーニングするようになっている。
クリーニング装置40は、中間転写体37に当接し中間転写体37上の記録液をクリーニングするための絶縁性のクリーニング部材としてのクリーニングブレードを有している。クリーニングブレードは、中間転写体37にその一部すなわち先端を当接することで、中間転写体37表面の記録液、具体的には転写後に残留している記録液を掻き取るような機能があればよく、耐磨耗性を有する。
また、クリーニング装置40は、中間転写体37の表面層37bに吸収された低極性溶媒を除去する溶媒除去機構としての溶媒除去ローラ41を備えている。溶媒除去ローラ41は、中間転写体37に吸収した低極性溶媒を除去し、中間転写体37がいつまでも低極性溶媒を吸収できるようにさせるためのものである。溶媒除去ローラ41の部材は、中間転写体37の表面層37bよりも低極性溶媒への親和性が高いものが良い。
また、中間転写体37の表面層37bに熱によって低極性溶媒の吸収と放出とを切り替えることが可能な材料を用いた場合は、表面層37bを加熱する加熱部を溶媒除去ローラ41の内部に設けても良い。加熱部は、表面層37bに熱を加えるものであり、ヒータ、冷却機等があげられる。加熱部は、表面層37bに熱を加えることが可能であれば、その加熱部を設ける位置はとくに限定せず、任意の位置に任意の方法で設けることが可能である。ただし、熱により低極性溶媒の吸収と放出とを切り替えることが可能な材料は、加熱部がヒータの場合と、冷却機と、の場合とで材料が異なることになる。
本実施形態では、クリーニング装置40が溶媒除去機構としての溶媒除去ローラ41を備え、クリーニング装置40が溶媒除去機構を兼ねる構成にしている。しかし、クリーニング装置40に溶媒除去機構を含まない構成にすることも可能である。
付与装置73は、中間転写体37に当接し中間転写体37に処理液を塗布の態様で付与する付与手段として機能する。付与装置73は、A1方向においてクリーニング装置40が中間転写体37をクリーニングする位置の下流側で、かつ記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61Tが中間転写体37に記録液を吐出する位置の上流側において、中間転写体37に対向している。付与装置73は、この位置において、処理液を中間転写体37に塗布するようになっている。
付与装置73は、かかる位置において中間転写体37に当接して処理液を塗布する塗布ローラ74を有している。
また、付与装置73は、処理液を収容しているとともに収容している処理液を塗布ローラ74に供給する処理液タンク75を有している。
また、付与装置73は、塗布ローラ74による中間転写体37に対する処理液の塗布量を変化させるために中間転写体37に対する塗布ローラ74の位置を変化させる処理液塗布量調整手段としての塗布量調整装置76を有している。
塗布ローラ74は、少なくとも周面が弾性部材によって形成されており、処理液タンク75に収容されている処理液に一部が浸漬された状態で備えられている。塗布ローラ74は、主走査方向すなわち図1における紙面に垂直な方向において、すでに述べた画像形成可能領域に対応する幅で中間転写体37に当接している。
塗布量調整装置76は、塗布ローラ74を中間転写体37に当接させた状態を保ったまま中間転写体37に対する塗布ローラ74の位置を変化させ、これによって中間転写体37に対する塗布ローラ74の当接力を変化させる。これにより、塗布ローラ74の表面に付着している処理液のうち中間転写体37に転移する量すなわち塗布量が変化する。具体的には、中間転写体37に対する塗布ローラ74の位置が近く、中間転写体37に対する塗布ローラ74の当接力が強いほど、処理液の塗布量が多くなる。
中間転写体37に対する塗布ローラ74の位置、すなわち中間転写体37と塗布ローラ74との間のギャップ、言い換えると中間転写体37への処理液の塗布量の調整のための塗布量調整装置76の駆動は、制御部98によって制御される。この点、制御部98は、付与装置73を制御する処理液塗布制御手段、とくにギャップ制御手段である処理液量制御手段として機能する。処理液量制御手段として機能する制御部98は、環境検知センサ35によって検知された環境温度及び環境湿度に基づき、塗布量調整装置76を駆動し、中間転写体37に付与される処理液の量を制御する。
そのため、処理液量制御手段として機能する制御部98は、予め環境検知センサ35によって検知される環境温度及び環境湿度に対応したテーブルが記憶されており、このテーブルにしたがって塗布量調整装置76を駆動するようになっている。たとえば、かかるテーブルには、環境温度が高いほど、また環境湿度が高いほど、中間転写体37と塗布ローラ74とのギャップを小さくして、処理液の塗布量を少なくするべき旨が記憶されている。このようにして処理液の塗布量を制御することで、外部環境によって後述するW/OエマルションからO/Wエマルションへの転相条件が変わることに対応して転相反応を確実に生じさせ、後述の各利点を得る。
塗布量調整装置76は、環境温度及び環境湿度が後述する転相反応に影響を与えない場合、あるいはかかる影響が無視できる程度である場合などには省略可能である。塗布量調整装置76を省略する場合、環境検知センサ35、処理液量制御手段として機能する制御部98も省略可能である。
ただし、環境温度及び環境湿度の何れか一方が転相反応に影響を与えない場合、あるいはかかる影響が無視できる程度である場合などには、当該環境温度又は当該環境湿度を検知するセンサを省略し、他方を検知する環境検知センサを有することが好ましい。この場合、環境検知センサは、環境温度を検知する場合には温度検知センサとして備えられ、環境湿度を検知する場合には湿度検知センサとして備えられる。また、処理液量制御手段として機能する制御部98には、環境温度と環境湿度とのうち、検知される方についてのテーブルが記憶される。環境温度と環境湿度とでは、環境温度の方が転相反応に影響を与えやすいため、環境検知センサは少なくとも環境温度センサとしての機能を有することが好ましい。
処理液タンク75は定位置に固定されているが、塗布量調整装置76によって塗布ローラ74とともに変位するようになっていてもよい。付与装置73は、塗布ローラ74が中間転写体37に対向する位置でA1方向と同じ方向に回転するように駆動するモータ等の駆動源を備えていても良い。処理液塗布制御手段として機能する制御部98は、塗布量調整装置76の他、かかる駆動源等、付与装置73において駆動を制御される構成を制御する。処理液塗布部材は、中間転写体37に当接して処理液を付与するものであれば、塗布ローラ74のようなローラ状をなしローラ塗布を行う部材に限らず、ワイヤーバー、フレードコータ、処理液を含浸した発泡体等であっても良い。
付与装置73によって中間転写体37に付与される処理液及びこの処理液に分散した状態で含まれる水溶性高分子等について説明する。かかる処理液のベースは、水と相溶しない、すなわち、室温で相分離する低極性溶媒である。処理液は、水溶性高分子を含む水と、この水と非相溶の、かかる非極性溶媒とを、界面活性剤を用いて乳化させたものである。すなわち、処理液は、かかる非極性溶媒に界面活性剤を用いて水溶性高分子が溶解した状態でこの水溶性高分子を含む水相をW/Oエマルションになるように分散させた形態となっている。なお、かかる界面活性剤を第1の界面活性剤とする。
図2(a)に示すように、この形態において、水溶性高分子91を含む水92は水滴となって分散相となるとともに、かかる低極性溶媒93が連続相となっている。このように、水溶性高分子91を水92に溶解させた水溶液を界面活性剤94を用いて低極性溶媒93に分散させる。
図2(a)に示されているように低極性溶媒93による油相中に水滴が分散している状態をW/Oエマルションという。これに対し、図2(b)に示すように水92による水相中に低極性溶媒93による油滴が乳化している状態をO/Wエマルションという。
画像形成装置100では、記録液として水性記録液を用い、この記録液を記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61Tから吐出し、この吐出された記録液と処理液とを接触させ、混合させる。そして、この接触等により、図2(a)に示したW/Oエマルションが図2(b)に示したO/Wエマルションに転相する。W/Oエマルションの状態では水溶性高分子は水滴中に内包されているが、O/Wエマルションに転相すると水溶性高分子は水相中に分散して増粘作用を発揮する。この転相前の状態においては、水溶性高分子がW/Oエマルションの状態で水滴中に内包されているため、W/Oエマルションの状態では処理液の粘度が抑制されている。
水相中に分散した水溶性高分子は、水92言い換えると水相及び記録液中の着色成分を増粘、凝集させ、記録液が転写紙Sに転写されたときに記録液中の着色成分等が転写紙Sに滲むことを防止ないし抑制する機能を有する。よって、ブリーディング、フェザリングが防止ないし抑制された高精細で高画質の画像形成が行われとともに、転写紙Sのカールやコックリングが防止ないし抑制される。
低極性溶媒の具体例としては、パラフィン系炭化水素、ナフテン系炭化水素、オレフィン系炭化水素、アセチレン系炭化水素、又、オリーブオイル、パームオイル、菜種油、胡麻油、等の植物油、牛脂等の動物油、等があげられる。
処理液に用いる水溶性高分子は、とくに限定されるものではないが、記録液中の後述するイオン性着色剤及び/又はイオン性樹脂がアニオン性の場合は、処理液に用いる水溶性高分子はカチオン性又は塩基性が好ましい。また、記録液中の後述するイオン性着色剤及び/又はイオン性樹脂がイオン性着色剤及び/又はイオン性樹脂がカチオン性の場合は、処理液に用いる水溶性高分子はアニオン性又は酸性が好ましい。処理液に用いる水溶性高分子はノニオン性であっても良い。
カチオン性の水溶性高分子は、分子中にカチオン性基を有するのであればとくに限定されるものではない。カチオン性の水溶性高分子の具体例としては、ポリアリルアミン及びその塩、ポリビニルアミン及びその塩、ポリエチレンイミン及びその塩、ポリアクリルアミド及びその塩、カチオンエポキシ、カチオンエマルジョン、アリルアミン‐マレイン酸共重合体、ポリ塩化ジメチルメチレンピペリジニウム及びその塩、塩化ジメチルジアリルアンモニウム−アクリルアミド共重合体及びその塩、ビニルピロリドンN,N−ジメチルアミノエチルメタクリル酸共重合体及びその塩、N‐ビニルピロリドンN,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート共重合体及びその塩、特殊変性ポリアクリル酸エステル及びその塩、ポリアクリル酸エステル及びその塩、ポリメタクリル酸エステル及びその塩、ポリジシアンジアミド及びその塩、ポリアミン縮合物及びその塩、等があげられる。
アニオン性の水溶性高分子は、分子中にアニオン性基を有するのであればとくに限定されるものではない。アニオン性の水溶性高分子の具体例としては、ポリオキシアルキレンエーテル硫酸エステル塩、等があげられる。
ノニオン性の水溶性高分子は、とくに限定されるものではない。ノニオン性の水溶性高分子の具体例としては、ポリアクリルアミド等があげられる。
低極性溶媒に水溶性高分子が溶解した水を乳化させるためには、親油性の高い界面活性剤が好適に用いられる。たとえば、かかる界面活性剤として、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリエチレングリコールの脂肪酸エステル、等があげられる。
また、記録液と処理液とが接触し混合した際に、処理液と記録液との混合液中の水溶性高分子の分散状態を変化せしめるために、親水性の高い界面活性剤を添加することが好ましい。かかる分散状態の変化は、具体的には混合液の分散状態言い換えると乳化状態をW/OエマルションからO/Wエマルションに転相させる態様での変化である。
この親水性の高い界面活性剤の添加は、記録液と処理液との少なく一方に対して行えばよく、このような添加を行えば、記録液と処理液とが混合する際に効率よく分散状態が変化するため好適である。この目的の界面活性剤として、Hydrophile−Lipophile BalanceすなわちHLB値が8以上である界面活性剤を用いることが望ましい。ただし、HLB値が高すぎる際には、記録ヘッド内で記録液に気泡が生じやすくなる傾向がある、HLB値は8〜15であることが最も望ましい。
なお、この界面活性剤を第2の界面活性剤とする。また、この界面活性剤は、上述した、水性記録液と処理液との接触による、W/OエマルションからO/Wエマルションへの転相に必須のものではないことがわかっている。すなわち、第2の界面活性剤の添加はW/OエマルションからO/Wエマルションへの転相のため必要とされない場合があることがわかっている。
キャリッジ62は、記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61Tと一体で、本体99に対して着脱可能となっている。記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61T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するため、またメンテナンスを容易にするためである。記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61T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、60Tは、用いる記録液の色、組成が異なるものの、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、60Tはそれぞれ、記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61Tをそれぞれ複数、主走査方向に並設されている。よって、インク吐出装置60Y、60M、60C、60BK、60T、画像形成装置100はフルライン型となっている。
インク吐出装置60Y、60M、60C、60BK、60Tは、複数の記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61Tに供給される当該色の記録液を収容したインクカートリッジ81Y、81M、81C、81BK、81Tを有している。
また、インク吐出装置60Y、60M、60C、60BK、60Tは、記録液を各記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61T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を有している。
また、インク吐出装置60Y、60M、60C、60BK、60Tは、かかるポンプによって供給されてきた記録液を各記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61Tに分配して供給するディストリビュータタンクを有している。
また、インク吐出装置60Y、60M、60C、60BK、60Tは、かかる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インク量検知センサを有している。
また、インク吐出装置60Y、60M、60C、60BK、60Tは、インクカートリッジ81Y、81M、81C、81BK、81T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とともに形成しているパイプを有している。
また、インク吐出装置60Y、60M、60C、60BK、60Tは、ディストリビュータタンクと各記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61Tとの間の記録液の給送路を形成しているパイプを有している。
インクカートリッジ81Y、81M、81C、81BK、81T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。インクカートリッジ81Y、81M、81C、81BK、81Tは、メインタンクとしての記録液カートリッジとして機能する。
ポンプは、制御部98によって作動を制御され、インクカートリッジ81Y、81M、81C、81BK、81T内に収容された記録液を各記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61Tに供給する。具体的には、ポンプは、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、記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61Tによる記録液の吐出が停止されているときに駆動される。この駆動により、インクカートリッジ81Y、81M、81C、81BK、81T内の記録液が、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タンクに供給される。この駆動はかかる不足が検出されなくなるまで継続される。この点、制御部98は、記録液供給制御手段として機能する。その他、制御部98は、画像形成装置100において駆動される構成については、とく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。
各記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61Tは、図示を省略するが、中間転写体37を向く記録液吐出側において、ノズル板と、ノズル板に形成された微小なノズルとを有している。
また、各記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61Tは、図示を省略するが、ノズルから記録液を液滴化して吐出させ中間転写体37に着弾させるための、画像信号に基づいて駆動されるアクチュエータとして、ピエゾ方式の可動アクチュエータを有している。
この可動アクチュエータは、ピエゾ素子の変位で液室内の記録液に圧力を加えてノズルから記録液を吐出させる。ただし、可動アクチュエータは他の方式の可動アクチュエータであってもよい。その他、各記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61Tは、ヒータ加熱で発生するバブルで液室内の記録液に圧力を加えてノズルから記録液を吐出させるサーマル方式等の加熱膜沸騰方式を用いても良い。
何れにしても、各記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61Tは、画像信号に応じて駆動され、中間転写体37を介して転写紙Sに記録液を付与して画像を形成する。ノズルは各記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61Tに多数備えられている。
記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61Tから吐出する記録液について説明する。記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61Tから吐出する記録液は、その何れも、溶媒が水である水性記録液である。ただし、記録ヘッド61Y、61M、61C、61BKから吐出する記録液は着色剤を含有しており、記録ヘッド61Tから吐出する記録液は着色剤を非含有である。この点、記録ヘッド61Y、61M、61C、61BKは、着色剤を含有した水性記録液を吐出する第1の記録ヘッドとして機能し、記録ヘッド61Tは、着色剤を非含有の水性記録液を吐出する第2の記録ヘッドとして機能する。
イエロー、マゼンタ、シアン、黒に対応した記録液の着色剤すなわち色剤としては、アニオン性染料、カチオン性染料、又、アニオン性分散剤、又はカチオン性分散剤で分散された顔料、その他、着色エマルションがあげられる。
アニオン性染料の具体例としては、たとえば、カラーインデックスにおいて酸性染料、食用染料、直接性染料、反応性染料に分類される染料があげられる。より具体的には、酸性染料及び食用染料として、C.I.アシッドイエロー 17、23、42、44、79、142 C.I.アシッドレッド 1、8、13、14、18、26、27、35、37、42、52、82、87、89、92、97、106、111、114、115、134、186、249、254、289 C.I.アシッドブルー 9、29、45、92、249 C.I.アシッドブラック 1、2、7、24、26、94 C.I.フードイエロー 3、4 C.I.フードレッド 7、9、14 C.I.フードブラック 1、2等があげられる。
また、直接性染料として、C.I.ダイレクトイエロー 1、12、24、26、33、44、50、86、120、132、142、144 C.I.ダイレクトレッド 1、4、9、13、17、20、28、31、39、80、81、83、89、225、227 C.I.ダイレクトオレンジ 26、29、62、102 C.I.ダイレクトブルー 1、2、6、15、22、25、71、76、79、86、87、90、98、163、165、199、202 C.I.ダイレクトブラック 19、22、32、38、51、56、71、74、75、77、154、168、171等があげられ。
反応性染料として、C.I.リアクティブ.ブラック3、4、7、11、12、17、C.I.リアクティブ.イエロー1、5、11、13、14、20、21、22、25、40、47、51、55、65、67、C.I.リアクティブ.レッド1、14、17、25、26、32、37、44、46、55、60、66、74、79、96、97、C.I.リアクティブ.ブルー1、2、7、14、15、23、32、35、38、41、63、80、95等があげられる。この反応性染料は、溶解性の高さ、色調の良好さ、及び画像形成装置100における方法すなわち上述した転相を用いて記録した場合の耐水性の良さから、用いることが好ましい。
アニオン性染料としては、とくに分子中に3個以上のカルボキシル基、スルホン酸基を含むものが、処理液中の水溶性高分子との反応性が高く、水溶性高分子との反応による増粘、凝集によって転写紙Sに転写されたときの滲みが防止ないし抑制されるため好ましい。また、分子中に3個以上のカルボキシル基、スルホン酸基を含むと、記録液の保存安定性、耐目詰まり特性が確保される点でも好ましい。
カチオン性染料としては塩基性染料、カチオン染料があげられる。より具体的には、塩基性染料として、C.I.ベーシックブルー9、12、26、C.I.ベーシックレッド2、5、9、C.I.ベーシックブラック2等があげられる。また、カチオン染料として、G.Yellow GL 200、Red BL 200 R−46、Blue GRL−NB41等があげられる。
記録液の着色剤として用いられる顔料としては、無機顔料、有機顔料があげられる。無機顔料としては、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム等の白色顔料や酸化鉄等の黒色顔料等があげられる。有機顔料としては、アゾ顔料(アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料等を含む)、多環式顔料(たとえば、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料等)、染料キレート(たとえば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレート等)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック等があげられる。
また、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法等の公知の方法によって製造されたカーボンブラック等の着色剤を顔料として用いても良い。より具体的には、カラー用としては、C.I.ピグメントイエロー1(ファストイエローG)、3、12(ジスアゾイエローAAA)、13、14、17、24、34、35、37、42(黄色酸化鉄)、53、55、81、83(ジスアゾイエローHR)、95、97、98、100、101、104、408、109、110、117、120、138、153、C.I.ピグメントオレンジ5、13、16、17、36、43、51、C.I.ピグメントレッド1、2、3、5、17、22(ブリリアントファーストスカレット)、23、31、38、48:2(パーマネントレッド2B(Ba))、48:2(パーマネントレッド2B(Ca))、48:3(パーマネントレッド2B(Sr))、48:4(パーマネントレッド2B(Mn))、49:1、52:2、53:1、57:1(ブリリアントカーミン6B)、60:1、63:1、63:2、64:1、81(ローダミン6Gレーキ)、83、88、101(ベンガラ)、104、105、106、108(カドミウムレッド)、112、114、122(キナクリドンマゼンタ)、123、146、149、166、168、170、172、177、178、179、185、190、193、209、219、C.I.ピグメントバイオレット1(ローダミンレーキ)、3、5:1、16、19、23、38、C.I.ピグメントブルー1、2、15(フタロシアニンブルーR)、15:1、15:2、15:3(フタロシアニンブルーE)、16、17:1、56、60、63、C.I.ピグメントグリーン1、4、7、8、10、17、18、36等があげられる。
着色剤として顔料を含む記録液を用いる場合には、たとえば、酸化反応によりカルボキシル基が導入されたカーボンブラック、カルボキシル基やスルホン酸基を含むジアゾニウム塩から生成されるラジカルとカーボンブラック、フタロシアニン、キナクリドン等の顔料を反応させてなる自己分散性の顔料、カルボキシル基やスルホン酸基を含むラジカル開始剤とカーボンブラック、フタロシアニン、キナクリドン等の顔料を反応させてなる自己分散性の顔料、顔料の官能基とカルボン酸の無水物を反応させてなる自己分散性顔料等、イオン性の基、とくにカルボキシル基が共有結合で結合している顔料が好ましく用いられる。
これらの顔料は水を主体とする液媒体中で、極めて安定な分散状態が保たれ、記録液の保存性、耐目詰まり性に優れる。また、これらの顔料は、処理液中の水溶性高分子との反応性が高く、水溶性高分子との反応による増粘、凝集によって混色の発生防止効果が大きい。
着色剤として顔料を用いる場合、顔料は、アニオン性の高分子分散剤、又はカチオン性の高分子分散剤で分散される。アニオン性基を有する高分子分散剤の例として、ポリアクリル酸及びその塩、ポリメタクリル酸及びその塩、アクリル酸−アクリロニトリル共重合体及びその塩、アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体及びその塩、スチレン−アクリル酸共重合体及びその塩、スチレン−メタクリル酸共重合体及びその塩、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及びその塩、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及びその塩、スチレン−αメチルスチレン−アクリル酸共重合体及びその塩、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及びその塩、スチレン−マレイン酸共重合体及びその塩、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体及びその塩、酢酸ビニル−エチレン共重合体及びその塩、酢酸ビニル−クロトン酸共重合体及びその塩、酢酸ビニル−アクリル酸共重合体及びその塩、βナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物等があげられる。
これらのアニオン性基を有する高分子化合物は、酸の形で用いても良いが、ナトリウム、カリウム、リチウム等のアルカリ金属塩を用いてもよい。これらのアニオン性高分子は処理液中の水溶性高分子と反応して、混色の発生防止効果が大きい点で、とくに好ましい。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という利点が得られる。カチオン性基を有する高分子分散剤の例としては、脂肪族アミン塩、等があげられる。
アニオン性の界面活性剤も顔料分散剤として好ましく用いられる。具体的には、オレイン酸及びその塩、ラウリン酸及びその塩、ベヘン酸及びその塩、ステアリン酸及びその塩、又そのような脂肪酸及びその塩、ドデシルスルホン酸及びその塩、デシルスルホン酸及びその塩、又そのようなアルキルスルホン酸及びその塩、ラウリル硫酸塩、オレイル硫酸塩等のアルキル硫酸エステル類、ドデシルベンゼンスルホン酸及びその塩、ラウリルベンゼンスルホン酸及びその塩、又そのようなアルキルベンゼンスルホン酸及びその塩、ジオクチルスルホ琥珀酸及びその塩、ジヘキシルスルホ琥珀酸及びその塩、又そのようなジアルキルスルホ琥珀酸及びその塩、ナフチルスルホン酸及びその塩、ナフチルカルボン酸及びその塩、又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及びその塩、フッ素化アルキルスルホン酸及びその塩等のフッ素系アニオン性界面活性剤等が顔料を分散する分散剤としてあげられる。
これらの界面活性剤を顔料の分散剤として用いる場合、アルキルカルボン酸塩、アルキルベンゼンカルボン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩等のカルボキシル基を含む界面活性剤を用いることが、処理液中の水溶性高分子との反応性が高く、混色の発生防止効果が大きい点で、とくに好ましい。
顔料を分散させた記録液を用いる場合に、顔料の粒径にとくに制限はないが、最大個数換算で最大頻度が20〜150nmの粒径の顔料インクを用いることが好ましい。粒径が150nmを超えると、記録液としての顔料分散安定性が低下するばかりでなく、記録液の吐出安定性も低下し、画像濃度等の画像品質も低くなり好ましくない。一方、粒径が20nm未満では、記録液の保存安定性、記録ヘッドからの噴射特性は安定し、処理液を用いる場合には、高い画像品質も得られる。しかし、そのように細かな粒径にまで分散せしめるのは、分散操作や、分級操作が複雑となり、記録液を低廉化することが困難となるため好ましくない。
記録液に用いる着色剤として好ましいものの他の例は、着色樹脂微粒子が懸濁された、所謂、着色エマルジョンを用いた記録液である。着色樹脂微粒子は、スチレン−アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等を油性染料、分散染料又は顔料等により着色したものである。微粒子の殻に当たる部分をポリアクリル酸、ポリメタクリル酸等の親水性を有する樹脂で形成ことにより、たとえばアニオン性の着色微粒子が水を主体とする液媒体に懸濁された記録液が得られる。微粒子の殻に当たる部分を、反応性の界面活性剤等イオン性を有する界面活性剤で懸濁しても同様の記録液が得られる。
着色エマルジョンを用いた記録液を用いる場合にも、前述のアニオン性界面活性剤で乳化し重合したもの、外殻がポリアクリル酸、ポリメタクリル酸等の親水性を有する樹脂で形成したエマルジョンを用いることが、処理液中の水溶性高分子との反応性が高く、混色の発生防止効果が大きい点で、とくに好ましい。また、これらの着色樹脂微粒子は最低造膜温度にもよるが、転写工程における中間転写体37から転写紙Sへの転写効率が向上する利点がある。転写工程で最低造膜温度以上に加熱すれば、高い転写率と良好な光沢性、耐光性、耐水性、耐擦過性を持つ印刷物が得られる。
以上、着色剤として、染料、顔料、着色エマルションを用いた記録液について説明した。これらの着色剤はイオン性着色剤であるが、たとえば着色エマルションはノニオン性であっても良い。
記録液には、親水性高分子化合物を添加することで、処理液中の水溶性高分子との反応により記録液の増粘作用、凝集作用を強め、画像品位が向上するという利点が得られる。なお、以下において親水性高分子化合物として説明するイオン性樹脂は、かかる作用を発揮するため、画質の向上及び転写紙Sのカールを防止ないし抑制する利点を得る上で好ましい。しかしこのイオン性樹脂は必須ではなく、また、イオン性樹脂でなくノニオン性樹脂を用いても同様の利点が得られる場合がある。
かかる親水性高分子化合物としては、天然系では、アラビアガム、トラガンガム、グーアガム、カラヤガム、ローカストビーンガム、アラビノガラクトン、ペクチン、クインスシードデンプン等の植物性高分子、アルギン酸、カラギーナン、寒天等の海藻系高分子、ゼラチン、カゼイン、アルブミン、コラーゲン等の動物系高分子、キサンテンガム、デキストラン等の微生物系高分子又はセラック等、半合成系では、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、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の繊維素系高分子、デンプングリコール酸ナトリウム、デンプンリン酸エステルナトリウム等のデンプン系高分子、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸プロピレングリコールエステル等の海藻系高分子、純合成系では、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル等のビニル系高分子、非架橋ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸及びそのアルカリ金属塩、水溶性スチレン−アクリル樹脂等のアクリル系樹脂、水溶性スチレン−マレイン酸樹脂、水溶性ビニルナフタレン−アクリル樹脂、水溶性ビニルナフタレン−マレイン酸樹脂、βナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のアルカリ金属塩等があげられる。
水溶性高分子化合物を記録液に用いる場合にも、カルボン酸をアニオン基として含むものを使用することが、処理液中の水溶性高分子との反応性が高く、混色発生防止効果が大きい点で、とくに好ましい。また、前述のアニオン性高分子や樹脂エマルジョンと同様に、転写工程における中間転写体37から転写紙Sへの転写率が向上する利点が得られる。
記録液は、処理液中の水溶性高分子と反応する親水性高分子化合物として、糖類、とくに多糖類を含むことも好ましい。糖類化合物の例としては、アルギン酸及びその塩、ウロン酸及びその塩、アルドン酸及びその塩等があげられる。
記録液には、処理液中の水溶性高分子と反応する成分として、着色剤を含まない樹脂エマルジョン、ラテックスを添加することも好ましい。とくに、樹脂エマルジョンは、処理液中の水溶性高分子との反応により記録液の増粘作用、凝集作用を強め、画像品質を向上させるため好ましい。また、樹脂エマルジョンの種類によっては、樹脂エマルジョンが被記録媒体である中間転写体37上で皮膜を形成し、印刷物の耐光性、耐水性、耐擦過性をも向上させる利点を有する。
またとくに、着色エマルジョンと同様に、アニオン系界面活性剤で乳化、分散された樹脂を用いることが好ましい。また、外殻がアクリル酸、メタクリル酸等により構成されたカプセル型の樹脂エマルジョンを用いることも好ましい。
懸濁相の樹脂成分としては、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、スチレン系樹脂等があげられる。これらの樹脂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。また、これらの樹脂成分の粒子径はエマルジョンを形成する限りとくに限定されないが、150nm程度以下が好ましく、より好ましくは5〜100nm程度である。
市販の樹脂エマルジョンの例としては、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)、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)等があげられる。
記録液中の樹脂エマルジョンは、その樹脂成分が記録液の0.1〜40重量%となるよう添加するのが好ましく、より好ましくは1〜25重量%の範囲である。
記録液は水を主な液溶媒として使用するが、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記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61Tのノズルの詰まりを防止するため、湿潤剤として水溶性有機溶媒を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、ポリ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あげられる。
これらの溶媒は、水とともに単独若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についてとくに制限はないが、好ましくは記録液全体の1〜60重量%、さらに好ましくは5〜30重量%の範囲で用いる。
記録液は、その他、pH調整剤、粘度調整剤、防腐剤、酸化防止剤等の添加剤を含んでいても良い。pH調整剤としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属元素の水酸化物、水酸化アンモニウム、第4級アンモニウム水酸化物、第4級ホスホニウム水酸化物、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミン類、硼酸、硝酸、硫酸、酢酸等があげられる。
記録液の物性の好適な範囲は、25度付近でpHが6〜12、表面張力が10〜60mN/m、粘度が1〜20mPa・sである。なお、記録ヘッド61Tにおいて用いる記録液は、以上説明した組成の記録液において着色剤を非含有とした記録液である。
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が各記録ヘッド61Y、61M、61C、61BKに対向しながらA1方向に回転を開始する。この回転に塗布ローラ74が従動回転し、この従動回転している塗布ローラ74によって、中間転写体37の表面の画像形成可能領域に対応する領域に、処理液が塗布される。処理液が中間転写体37に塗布されると、中間転写体37の表面層37bは処理液の低極性溶媒を吸収する。これにより、処理液中のエマルション濃度を中間転写体37上で高めることができ、ブリーディング、フェザリングを抑制することが可能となる。
処理液が塗布された中間転写体37の表面は、A1方向に移動して、記録ヘッド61Y、61M、61C、61BKに対向した領域に至る。そうすると、中間転写体37がA1方向に回転している状態で、第1の記録ヘッドとして機能する記録ヘッド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、記録液の吐出は、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順次重ね合わされる態様で行われる。この各色の記録液の重ね併せによって形成された画像領域が第1の領域である画像部となる。さらに、この画像部の反転領域である非画像部である第2の領域に、第2の記録ヘッドとして機能する記録ヘッド61Tから、無色透明の記録液が吐出される。
このようにして、画像形成可能領域の全体に記録液が付着した状態となる。したがって、画像形成可能領域の全体において、記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61Tから吐出された記録液が、処理液に着弾し、処理液と接触、混合され、これにより処理液の状態がW/OエマルションからO/Wエマルションに変化する。
この変化に伴って、記録液、より具体的には記録液と処理液との混合液が増粘するとともに、かかる変化によって水相に解放された水溶性高分子と着色剤成分等との反応による増粘及び/又は凝集が生ずる。
処理液は、このような増粘等が生じる前の、粘度が比較的低いW/Oエマルションの状態で中間転写体37に塗布されるため、塗布量調整装置76による塗布量の調整が良好に行われ、中間転写体37表面上における塗布状態も均一である。また、W/Oエマルションの状態は比較的安定であるため、中間転写体37に塗布され増粘等が生じるまでにおける変質が少なく、処理液タンク75内あるいは塗布ローラ74上における保管状態は良好であり、記録液の着弾によってかかる増粘等の反応が得られる。したがって、かかる反応が均一に生じ、ムラが少なく、画像乱れが防止ないし抑制され、また画像濃度及び色再現性が確保され、高精細で高画質の画像形成が行われる。
画像形成可能領域の全体にわたって記録液が処理液に着弾するため、中間転写体37表面上に生じたO/Wエマルションの部分は、画像形成可能領域の全体にわたって層状に形成された状態となっている。この層状の部分すなわち反応層は、記録液が処理液の表面部分に着弾することによって生じるため、中間転写体37表面上の処理液による層すなわち処理液層を覆うように、処理液層の表面上に位置する。ここで、記録液の着弾による反応後に処理液層が残るか否かは、記録液の着弾前に中間転写体37に塗布された処理液の層厚言い換えると処理液の塗布量にもよる。この点、本形態では、かかる反応後にも処理液層が残る程度に、塗布量調整装置76によって中間転写体37表面に形成する処理液の層厚すなわち処理液層の厚みを制御している。
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がレジストローラ34によって転写部31に供給される。この転写紙Sの先端が転写部31に進入するタイミングで、中間転写体37から離間していた転写ローラ38が中間転写体37に向けて移動し、中間転写体37との間にかかる転写紙Sを挟んだ状態とする。この状態で、転写ローラ38は、中間転写体37に連れ回りしながら、転写部31を通過する転写紙Sに圧力をかけて中間転写体37に密着させ、中間転写体37上に担持されている画像を転写紙Sの表面に転写させる。
この転写工程により、転写紙Sに画像が形成される。この転写工程は、画像を有する上述の反応層が、低極性溶媒がベースの処理液層から剥離し処理液層から分離して転写紙Sに付着することによって行われる。よって、転写ローラ38は、転相反応によって粘度が高く変化した記録液を中間転写体37から転写紙Sに転写するようになっている。
したがって、転写工程で像流れが生じることはなく、転写紙Sとして普通紙等を用いる場合であっても、フェザリングやブリーディング、カール、コックリングが防止ないし抑制される。また、転写工程が行われる状態で、処理液層は反応層によってマスクされた状態であり、転写紙Sに向けて処理液層が露出していないため、転写工程において処理液が転写紙Sに付着することがない。よって、処理液が転写紙Sに付着することによるべたつきが防止される。なお処理液が転写紙Sに付着したとしても、処理液は低極性溶媒がベースとなっているため、カール、コックリングは防止ないし抑制される。
さらに、転相反応によって粘度が高くなった反応層が、低極性溶媒がベースの処理液層から剥離するため、中間転写体37から転写紙Sへの記録液の転写率が高い。また、中間転写体37の表面層37bに、刺激により低極性溶媒の吸収と放出とを切り替えることが可能な材料を用いた場合は、転写時に刺激を与えることで低極性溶媒を放出し、さらに転写率を高めることができる。よって、クリーニング装置40による中間転写体37のクリーニングは、常時行うことが必須でない場合がある。この場合にはクリーニング部材を、適時、中間転写体37に接離させるように構成すれば、クリーニング部材、中間転写体37の耐久性が向上する。また、この構成によれば、クリーニングによる処理液の除去量が減じられ、これに伴って付与装置73による中間転写体37への処理液の供給量が少なくてよくなるため、処理液の消費量が節減される。
また、中間転写体37の表面層37bに吸収された低極性溶媒の溶媒除去機構も常時ではなく、表面層37bに一定量の低極性溶媒が吸収されてから除去する構成でも良い。
なお、中間転写体37から転写紙Sへの記録液の転写率が、クリーニング装置40による中間転写体37のクリーニングを要しないほど高い場合には、クリーニング装置40を省略してもよい。
これらの利点は、上述のように、転相反応後にも処理液層が残る程度に、塗布量調整装置76によって中間転写体37表面に形成する処理液の層厚すなわち処理液層の厚みを制御していることによって得られるが、かかる厚みは、これに限られるものではない。
転写によって画像が形成された転写紙Sは、中間転写体37及び転写ローラ38の回転によって送られて排紙台25に案内され排紙台25上に積載される。このとき、カールやコックリングが防止ないし抑制されているため、排紙台25上における転写紙Sの積載状態は良好であり、またその後の取り扱いも容易化している。また、転写ローラ38によって転写紙Sへの記録液の浸透性が向上しているため、排紙台25へのスタックの際の、他の転写紙Sの裏面への記録液の転写が防止ないし抑制される。
一方、中間転写体37には、A1方向への回転に伴って、反応層の転写紙Sへの転写による処理液の消費量、クリーニング装置40によってクリーニングが行われる場合における処理液の除去量に応じて、塗布ローラ74によって、処理液が塗布され、供給される。
その他、画像形成装置100によれば、次のような利点も得られる。すなわち、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の奥深くまで浸透する。よって、記録液を速乾性とすると、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、かかる転相反応による増粘等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ることから、本発明にかかる画像形成方法は、両面画像形成にも適している。
また、上述した、転写紙Sのコックリングやカールなどの変形の防止ないし抑制は、記録液の転写紙Sへの吸収性が低減されることとともに、転写ローラ38の圧力によって増粘した記録液を紙繊維孔中に押し込めることによっても得られている。画像形成装置100では記録液が増粘するため、粘度変化がない場合と比べて、記録液は転写紙S内部に浸透しにくくなり、速乾性が低下するとも考えられる。しかし、転写ローラ38は、中間転写体37から記録液を転写紙Sに転写すると同時に、記録液と転写紙Sとに中間転写体37との間で圧力を印加することで、転写紙S内部への記録液の浸透性を向上している。この点、転写ローラ38と中間転写体37とは記録液と転写紙Sとに圧力を印加する圧力印加手段として機能するようになっている。
このように、定着工程における圧力の印加は、速乾性の担保とともに、中間転写体37と転写紙Sとの押圧・シアリングにより転写紙Sに対する増粘した記録液とくに記録液中の着色剤の定着性を向上するために行われるものである。転写ローラ38と中間転写体37とが圧力印加手段を兼ねていることにより、画像形成装置100の構造が簡易となり、小型化、低廉化に寄与している。
以上述べた各画像形成装置100においては、中間転写体37に、付与装置73によって処理液を付与してから記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61Tにより記録液を吐出させ、着弾させる、先塗りの構成を採用している。この先塗りの構成は、記録ヘッド61Y、61M、61C、61BK、61Tにより中間転写体37に記録液を吐出させ、着弾させてから、付与装置73によって処理液を付与する後塗りの構成と比べて、画像の乱れが生じにくく、高画質となる利点がある。
すなわち、間接方式において後塗りとすると、中間転写体37に記録液を着弾させた後に処理液を付与することとなり、処理液の付与の際に中間転写体37上で画像の乱れが生じ得る。
ただし、たとえば、付与装置73において、処理液を記録ヘッドで吐出する構成を採用すれば、処理液の付与の際の画像の乱れが抑制され得る。
処理液を記録ヘッドで吐出する構成を採用すると、次の利点も得られる。すなわち、第1の領域にのみ処理液を付与すること、処理液の塗布量を厳密に制御することが可能となり、処理液の消費量が低減されるという利点が得られる。
また、第1の領域にのみ処理液を付与することにより、第2の領域の処理液に記録液を着弾させるための第2の記録ヘッドが不要となり、第2の記録ヘッドの省略による装置の小型化、制御の容易化、低廉化という利点が得られる。また、第2の記録ヘッド用の記録液が不要となることにより、ランニングコストも低減されるという利点が得られる。その他、第1の領域にのみ処理液を付与することにより、非画像部における処理液によるべたつきが防止ないし抑制されるという利点が得られる。
他にも、転相反応後に残るW/Oエマルションの量、面積を抑制することが可能となり、かりにW/Oエマルションが転写紙S、用紙Sに付着するとカールやコックリングが生じるとしても、これらカールやコックリングが抑制される。なお、処理液を記録ヘッドで吐出するためには、吐出される液滴の大きさにおいてW/Oエマルションの状態が保たれるようにするなどの適宜の配慮が必要である。
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、上述の説明でとく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、本実施形態の画像形成装置は、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であってもよい。すなわち、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であってもよい。また、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。
中間転写体はローラ状でなく、無端ベルト状であっても良い。
記録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、複数であっても、1つであってもよい。記録ヘッドの数が複数である場合、上述の構成例のように4つに限らず、さらに多種類の記録液、たとえばライトシアン、ライトマゼンタといった淡い色の記録液を吐出する記録ヘッドを備えていて良い。画像形成装置の機能に応じて、第1の記録ヘッドと第2の記録ヘッドとのうちの少なくとも一方が備えられていればよい。
本実施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。