JP2009109634A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】フルカラー画像とモノクロ画像の切り替えを臨機応変に行い、実用上十分な画像形成効率も維持しながら、装置全体の小型化、構成の簡易化を実現する。
【解決手段】静電潜像担持体と、帯電手段と、書き込み手段3と、静電潜像を複数種類のトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、可視像を記録媒体に転写する転写手段9と、記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段10とを具備している画像形成装置であって、現像手段は、三色相当分のみ具備しており、定着手段は、一箇所のみに設けられており、複数種類のトナーの少なくともいずれか一種には、所定の温度以上で、不可逆的に、透明から黒、あるいは黒から透明に色変化する熱変性材料が含有されており、フルカラー画像形成時とモノクロ画像形成時とにおいて、前記所定の温度よりも高温側と低温側の、異なる温度条件を選定して画像定着を行うようになされている画像形成装置を提供する。
【選択図】図1

Description

本発明は、フルカラー、モノクロのいずれの方式にも対応可能な、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を採用した画像形成装置に関するものである。
従来から、トナーの色を変化させて画像形成を行う技術についての提案がなされている。
例えば、下記特許文献1においては、2種のトナーを用い、定着温度を制御することにより、シアン/イエロー、マゼンタ/ブラックのように、色変化を起こさせ、2種のトナーのみでフルカラー画像形成を可能としている。
この技術は、画像形成装置の小型化を張っているが、定着温度の異なる複数種の定着装置を備えており、2色相当の画像を形成し一方の定着装置で定着を行った後、この媒体上に再度残りの2色相当の画像を形成し、他方の定着装置で定着を行う構成となっているため、印刷媒体をその都度逆行させる機構が必須となり、装置全体としては、大型化や複雑化を招来していた。更には、二色ずつの作像と定着を行う構成となっているため、印字速度は、従来機に比して1/2となり、画像形成装置の能力の低下を招来していた。
また、下記特許文献2においては、シアン、マゼンタ、黄色の着色剤の各々と、熱変色性の着色剤単独、または組合せからなる前記シアン、マゼンタ、黄色の各々の補色である橙、緑、紫色から無色に可逆的に変化する3種の熱変色性着色剤の各々とを含有している3種の熱変色性黒インキを用いて画像を形成する技術が開示されております。
これは、形成画像の保持温度を制御することにより、モノクロ画像からフルカラー画像へと変化させるものであり、画像形成後に別途温度制御を行う機構が必要となり、やはり装置全体としては大型化や複雑化を招来していた。
また、下記特許文献3においては、外部刺激によって、任意の色に呈色する高分子コレステリツク液晶を主成分とする乾式電子写真用トナーを適用した技術についての開示がなされているが、定着温度により用いるトナーの色調を調整することを目的としたものであって、全く異なる色に変化させる技術ではない。
ところで、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を採用した画像形成装置においては、静電潜像担持体である感光体上の静電潜像をトナーによって現像して可視像を形成し、さらに記録媒体上に転写した後、熱と圧力によって定着し定着画像として出力する構成となっている。
特に、フルカラー画像形成装置においては、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック各色に対応する静電潜像担持体である感光体上の静電潜像を、これらのカラートナーによって現像して可視像を形成し、さらに記録媒体上に転写した後、加熱、加圧により定着し、定着画像として出力する。
特開2001−305817号公報 特公平07−020733号公報 特開平02−137854号公報
しかしながら、従来の画像形成装置においては、フルカラー画像を形成するためには、上述のように色毎に対応する現像装置、潜像担持体、トナーの格納装置、定着装置を設けた構成としていたため、装置全体として大型化、複雑化していた。
そこで本発明においては、フルカラーとモノクロ画像の適宜切り替えを臨機応変に行いつつ、トナーの種類を低減して実用上十分な画像形成効率も維持しながら、装置全体の小型化、構成の簡易化を実現した画像形成装置を提供することとした。
請求項1の発明においては、静電潜像担持体と、当該静電潜像担持体を帯電する帯電手段と、光照射により静電潜像を形成する書き込み手段と、前記静電潜像を、複数種類のトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを具備している画像形成装置であって、前記現像手段は、三色相当分のみ設けられており、前記定着手段は、一箇所のみ設けられており、前記複数種類のトナーの少なくともいずれか一種には、所定の温度以上で、不可逆的に、透明から黒、あるいは黒から透明に色変化する熱変性材料が含有されており、フルカラー画像形成時とモノクロ画像形成時とにおいて、前記所定の温度よりも高温側と低温側の、異なる温度条件を選定して画像定着を行うようになされていることを特徴とする画像形成装置を提供する。
請求項2の発明においては、前記複数種類のトナーは、イエロー、シアン、マゼンタのトナーにより構成されており、これらのうち少なくともいずれか一種に、前記熱変性材料が含有されており、所定の温度以上で、前記熱変性材料が透明から黒に変化することにより、不可逆的にブラックトナーに変化することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置を提供する。
請求項3の発明においては、前記複数種類のトナーのうち、少なくとも一種が、前記熱変性材料が含有されたブラックトナーであり、所定の温度以上で、前記熱変性材料が黒から透明に変化することにより、イエロー、シアン、マゼンタのトナーのいずれか一種に変化することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置を提供する。
請求項4の発明においては、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の画像形成装置を用いた画像形成方法であって、フルカラー画像形成時とモノクロ画像形成時とにおいて、前記所定の温度よりも高温側と低温側の、異なる温度条件を選定して画像定着を行うことを特徴とする画像形成方法を提供する。
本発明によれば、使用するトナーの種類の低減化を図りつつ、フルカラー画像とモノクロ画像の切り替えを臨機応変に行い、実用上十分な画像形成効率も維持しながら、装置全体の小型化、構成の簡易化を実現することができた。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体と、これを帯電する帯電手段と、光照射により静電潜像を形成する光書き込み手段と、静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、可視像を記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを具備している。
画像形成装置の概略構成図を図1に示す。
この画像形成装置は、光書込み手段である露光ユニット3により、3つの画像形成ユニット4,5,6へ光書き込みが行われる。各画像形成ユニット4〜6は、静電潜像担持体と、帯電手段と、現像手段を具備している。
各画像形成ユニット4〜6は、無端ベルトとしての中間転写ベルト7上に、トナー像を形成する。
給紙カセット1から転写紙が給紙ローラ2により供給され、レジストローラ8を経て、2次転写ローラ9によりニップに送り込まれ、転写紙に画像転写がなされる。
その後、定着ユニット10により、転写紙上に定着処理され、排紙ローラ11によって排出され、出力画像となる。
次に、本発明の画像形成装置において適用するトナーについて説明する。
〔第1の実施形態〕
この例においては、イエロー、シアン、マゼンタのトナーのうちの、少なくとも一種が、一定温度以下では透明で、一定温度以上では黒色に変化する熱変性材料を含有しているものとする。所定の温度以上の条件下では、ブラックトナーとなる。
具体的に、シアントナーに、上記のような熱変性材料が含有されているものとする。
モノクロ画像を形成する際には、現像工程、転写工程を経た後に、上記熱変性材料が黒色に変化する温度以上、望ましくは熱変性材料の変色温度より20℃以上高い温度として定着工程を行い、シアントナーをブラックに変化させて目的とする画像を得る。
また、変色は不可逆変化であるものとし、これにより優れた保存安定性が実現できる。
一方、フルカラー画像を形成する際には、ブラックの画像は、イエロー、シアン、マゼンタの各トナーを重ね合わせるプロセスブラックにより形成する。現像工程、転写工程を経た後、熱変性材料が黒色変化する温度未満の条件下、望ましくは熱変性材料の変色温度より20度より低い温度として定着工程を行う。この温度条件下では、熱変性材料が透明状態なので、フルカラー画像が得られる。
〔第2の実施形態〕
この例においては、イエロー、シアン、マゼンタの各トナーのうち、少なくとも一種が、一定温度以下では黒色であり、一定温度以上とすると透明となる熱変性材料を含有しているものとする。すなわち、所定の温度以上になると、イエロー、シアン、マゼンタのうちいずれか一種に変色してカラートナーとなる。
具体的に、シアントナーに、上記のような熱変性材料が含有されているものとする。
モノクロ画像を形成する際には、ブラックに相当する印字を、熱変性材料を含有したシアントナーで行い、現像工程、転写工程を経た後、熱変性材料が透明に変化する温度以下、望ましくは熱変性材料の変色温度より20度以上低い温度で定着工程を行うことにより、通常のブラックトナーの印字時と何ら変わりの無い画像が得られる。
フルカラー画像を形成する際には、現像工程、転写工程を経た後、熱変性材料が透明に変化する温度以上、望ましくは熱変性材料の変色温度より20℃以上高い温度条件下で定着工程を行う。この温度においては、熱変性材料が無色になるのでフルカラー画像が得られる。なお、フルカラー画像形成時におけるブラック印字は、イエロー、シアン、マゼンタのトナーを重ね合わせるプロセスブラックにより行うことができる。
上述した熱変性材料は、二種以上のトナーに含有させてもよいが、色再現性やコストの観点から、一種のみに添加させることが望ましい。特に、シアントナーに含有させることが好適である。
また更に、一種のトナー中に含有させることにより、他の二種のトナーをモノクロ時に現像すれば、2色あるいは3色の画像も得られる。
上記第1、第2の実施形態に示したトナーを適用することにより、ある色のトナーが異なる色のトナーも兼ねることができるので、3色分のみに対応した機構を設けるだけで、モノクロ、フルカラーを臨機応変に切り替えて画像形成を行うことができ、装置全体の小型化と構成の簡易化を図ることができる。
また、上記プロセスブラックによりモノクロ画像を形成しようとすると、トナーの付着量が多くなり、定着性や転写性の劣化を招来していたが、上記のように温度制御によりトナーの色を変化させてモノクロ画像を形成する方式においては、かかる欠点が効果的に軽減できる。
次に、熱変性材料について説明する。
トナー中に含有させる熱変性材料としては、下記の材料を適用できる。
例えば、サーモクロミック有機色素、液晶、電子供与性呈色性有機化合物および電子受容性化合物を含む組成物、電子供与性呈色性有機化合物、電子受容性化合物および温度制御剤を含む組成物、無機化合物等が挙げられる(特開平2004−061818号公報)。
熱変性材料は、そのままトナーに含有させてもよく、所定のカプセル中に封入した状態でトナー中に含有させてもよい。
熱変性材料の添加量は、黒色形成時に十分に鮮やかなモノクロ画像が得られる程度とすることが必要である。具体的には、トナー中の着色剤含有量の1/2〜同量程度添加することが望ましい。
本発明の画像形成装置に適用するトナーは、上述した熱変性材料の他、少なくとも、結着樹脂、着色剤、離型剤を含有しているものとする。
トナーは、体積平均粒径で5〜12μm(コールター製マルチサイザーIII測定値)であるものとし、6〜10μmが好適である。トナーは、湿式法、粉砕法のいずれの方法により作製してもよい。
結着樹脂としては、フルカラートナーの分野で公知の樹脂、例えば、ポリエステル系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、スチレン−(メタ)アクリル系共重合体樹脂、エポキシ系樹脂、COC(環状オレフィン樹脂(例えば、TOPAS−COC(Ticona社製)))等を適用できる。
着色剤としては、従来公知の材料を適用することができる。
具体的には、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン、及びこれらの混合物が適用できる。
着色剤の含有量は、トナーに対して通常1〜15質量%とし、3〜10質量%が好ましい。
また、着色剤としては、樹脂と複合化されたマスターバッチ形式のものを用いてもよい。
マスターバッチを製造する際に用いる結着樹脂、あるいはマスターバッチとともに混練する際に用いる結着樹脂としては、上記ポリエステル、ビニル系の樹脂が挙げられ、その他、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィン離型剤等が適用できる。これらは単独あるいは混合して用いることができる。
離型剤としては、従来公知の材料を適用できる。
具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンとプロピレンの共重合体等のポリオレフィンワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油ワックス、フィッシャートロプシュワックス等の合成ワックス等の、炭化水素系ワックス、エステル系ワックス、カルナウバ、ライス等の植物系ワックス等が適用できる。
これらのうち低温定着にも対応できるように、比較的低温で融解、染み出しが発生する材料が好適である。
なお、本発明の画像形成装置においては、熱変性材料によるトナー色の変色を定着工程で行うため、適宜、複数種類の離型剤を使用するようにしてもよい。
上記離型剤には、分散性を高める離型剤分散剤を含有させても良い。
離型剤分散剤としては、公知の材料を適用できる。
例えば、離型剤との相溶性の高いユニットと樹脂との相溶性の高いユニットがブロック体として存在するポリマーやオリゴマー、離型剤との相溶性の高いユニットと樹脂との相溶性の高いユニットのうち一方に他方がグラフトしているポリマーもしくはオリゴマー、エチレン・プロピレン・ブテン・スチレン・α−スチレン等の不飽和炭化水素と、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸などのα,β−不飽和カルボン酸やそのエステルもしくはその無水物との共重合体、ビニル系樹脂とポリエステルとのブロック、もしくはグラフト体等が挙げられる。
また、本発明のトナーには、トナー粒子の帯電量を制御する荷電制御剤を含有させることが望ましい。
荷電制御剤としては、従来公知の材料を適用でき、例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩、及びサリチル酸誘導体の金属塩等が適用できる。
具体的には、ニグロシン系染料のボントロン03、4級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、4級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、4級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、4級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、4級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。
また、トナー粒子の流動性、帯電性、現像性、転写性を好適に制御するための外添剤として、少なくとも一種以上の無機微粒子を添加することが好ましい。
無機微粒子は、BET法による比表面積が、30m2/g〜300m2/gであることが好ましく、1次粒子径として10nm〜50nmが好ましい。
無機微粒子の材料としては、例えば、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、酸化チタン、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等が適用できる。
この無機微粒子による外添剤の一次粒子径が10nm未満の場合は、トナーへの外添剤埋まり込み状態が悪化し、画質劣化変動が大きくなるという不都合が生じる。一方、外添剤の一次粒子径が50nmを超えると、トナーから外添剤の離脱が多くなり、感光体にフィルミングが発生するという不都合が生じる。
本発明の画像形成装置の現像方式は、一成分法、二成分法のいずれであってもよいが、装置の小型化の観点からは、一成分法がより望ましい。
次に、下記に示す具体的なサンプルトナーを作製して画像を形成し、評価を行った。
〔実施例1〕
(第1結着樹脂の作製)
ポリオールとして、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン1230g、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン290g、イソドデセニル無水コハク酸250g、テレフタル酸310g、無水1,2,4−ベンゼントリカルボン酸180g、及びエステル化触媒としてジブチル錫オキシド7gを、温度計、ステンレス製攪拌機、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した5リットル四つ口フラスコに入れ、マントルヒーター中で窒素雰囲気下で160℃の温度で撹拌しつつ、滴下ロートよりビニル系モノマー樹脂と重合開始剤の混合液を一時間かけて滴下した。
160℃の温度に保持し、2時間付加重合反応を熟成させ、その後、230℃に昇温して縮重合反応を行わせた。重合度については、定荷重押出し形細管式レオメータを用いて測定した軟化点により追跡することができ、所望の軟化点に達したときに反応を終了させることにより、第1結着樹脂が得られた。なお、樹脂軟化点は130℃であった。
(第2結着樹脂の作製)
ポリオールとして、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン2210g、テレフタル酸850g、無水1,2,4−ベンゼントリカルボン酸120g、及びエステル化触媒としてジブチル錫オキシド0.5gを、温度計、ステンレス製攪拌機、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した5リットル四つ口フラスコに入れ、マントルヒーター中で窒素雰囲気下230℃に昇温して、縮重合反応を行った。
重合度は、定荷重押出し形細管式レオメータを用いて測定した軟化点により追跡することができ、所望の軟化点に達したときに反応を終了させることにより、第2結着樹脂が得られた。なお、樹脂軟化点は115℃であった。
(マイクロカプセル化した熱変性材料の作製)
40℃に保温した3.0%ゼラチン水溶液40部に、40℃に保温した3.0%アラビアゴム水溶液40部を添加し、更に、10%酢酸水溶液を加えてpHを4.5に調整してコンプレックスコアセルベートを形成した後、黒色ロイコ染料水分散液ハイミクロンH‐272(黒色ロイコ染料含有率30%、中京油脂株式会社製)40重量部、フェノール化合物水分散液ハイドリンF‐568(ビスフエノールA:含有率50%、中京油脂株式会社製)60重量部を添加して、ホモミキサーにて4500rpmの条件で撹拌した。
続いて、上記攪拌を行いながら容器を外部から所定の冷却装置により冷却し、液温を8℃の状態として約1時間撹拌し、コンプレックスコアセルベート滴のゲル化を完了した。
その後、コンプレックスコアセルベートの沈着、脱水のために等量の冷プロピルアルコールを加えた。
溶液をしばらく放置後、デカンテーションにより生成物を単離し、室温で乾燥し、黒色ロイコ染料含有率27%の、マイクロカプセル化熱変性材料Aを得た。
このマイクロカプセル化熱変性材料Aは、155℃で不可逆的に透明から黒色に変色した。
次に、上記のようにして作製した結着樹脂と、その他の材料を用いてトナー粒子を作製した。
(トナー粒子)
第1結着樹脂 60質量部
第2結着樹脂 40質量部
着色剤(銅フタロシアニンブルー顔料)4.0質量部
帯電制御剤(ボントロンE−84:オリエント社製) 1.0質量部
離型剤(WEP−5:日本油脂社製) 3.5質量部
マイクロカプセル化熱変性材料A 15質量部
ヘンシェルミキサーにより、上記材料を十分混合し、その後、2軸押し出し混練機(PCM−30:池貝鉄工社製)を使用して、バレル温度を120℃に設定して、溶融混練を行った。混練物の温度は130℃であった。
上記混練物を、冷却プレスローラーで2mm厚に圧延し、冷却ベルトで冷却した後、フェザーミルで粗粉砕した。
その後、機械式粉砕機(KTM:川崎重工業社製)で平均粒径10〜12μmまで粉砕し、さらに、ジェット粉砕機(IDS:日本ニューマチック工業社製)で粗粉分級しながら粉砕した後、微粉分級をロータ型分級機(ティープレックス型分級機タイプ:100ATP:ホソカワミクロン社製)を使用して分級を行い、体積平均粒径8.5μmの着色樹脂粒子1を得た。
この着色樹脂粒子1(100質量部)に対して、無機微粒子であるキャボジル社製TS530を所望の量(質量部)添加し、ヘンシェルミキサーで混合処理しトナー粒子1を得た。
(定着画像の評価)
非磁性一成分現像方式のフルカラープリンタIpsio CX3000(リコー製商品名)を用いて、付着量1.0±0.1 mg/cm2となるように未定着画像を作成した。続いて、リコー製Ipsio CX2500の定着装置部分のみを取り出し、定着ベルトの温度およびベルト線速度を所望の値になるように改造した定着試験装置とし、これを用いて定着温度を135℃と175℃として、それぞれ定着を行った。
画像濃度は、X−Rite938(X−Rite社製商品名)により、5点測定し各色ごとに平均を求めた。
ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の全ての画像濃度が、1.35以上であれば、良好なブラック画像と評価した。
また、Cが1.35以上かつKが0.95以下かつMが以下かつYが以下の場合、良好なシアン画像と評価した。
135℃における画像濃度は、K0.78、C1.49、M0.53、Y0.15であり、定着後のベタ画像は目視ではシアン色を呈した。
175℃における画像濃度は、K1.55、C1.48、M1.45、Y1.47であり、定着後のベタ画像は目視ではブラック色を呈した。
(実機画像の評価)
定着温度を可変に変更したリコー製Ipsio CX3000を用いて、印字率6%の所定のプリントパターンを、N/N環境下(23℃、45%)で、フルカラーモードは定着温度135℃、モノクロモードは定着温度175℃で行い、複写画像の評価を行った。
なお、イエロー、マゼンタトナーは、上記において使用したトナーをそのまま使用した。
判定基準は、両モードともハーフ、ベタともに狙い通りの濃度、画像が得られているものを○、得られていないものを×として判定した。
評価結果は、実用上十分に良好であった。
〔実施例2〕
この例においては、マイクロカプセル化した熱変性材料Aの添加部数を7.5質量とした。その他の条件は、上記実施例1と同様にして着色樹脂粒子2、トナー粒子2を得た。
このトナーを用いて上記実施例1と同様に画像形成を行ったところ、135℃での画像濃度は、ブラック(K)0.80、シアン(C)1.45、マゼンタ(M)0.52、イエロー(Y)0.22であり、定着後のベタ画像は目視ではシアン色を呈した。
175℃での画像濃度は、ブラック(K)1.51、シアン(C)1.46、マゼンタ(M)1.45、イエロー(Y)1.46であり、定着後のベタ画像は目視ではブラック色を呈した。
また、実機画像はフルカラーモード(定着温度135℃)、モノクロモード(定着温度175℃)ともに、実用上十分に良好な評価が得られた。
〔実施例3〕
この例においては、熱変性材料として、ロイコ染料(3‐N‐シクロへキシル‐N‐メチル‐6‐メチル‐7‐アニリツフルオラン)4質量部、及びN、N’‐ジ(3‐クロロフェニル)チオ尿素1質量部を用いた。その他の条件は、実施例1と同様として、着色樹脂粒子3、トナー粒子3を得た。なお、この熱変性材料は、180℃で不可逆的に黒色から透明に変色したことを確認した。
定着画像を形成し、評価を160℃と200℃で行った。
160℃における画像濃度は、ブラック(K)1.48、シアン(C)1.44、マゼンタ(M)1.49、イエロー(Y)1.43であり、定着後のベタ画像は目視ではブラック色を呈した。
200℃における画像濃度は、ブラック(K)0.91、シアン(C)1.53、マゼンタ(M)0.62、イエロー(Y)0.24であり、定着後のベタ画像は目視ではシアン色を呈した。
また、実機画像はフルカラーモード(定着温度200℃)、モノクロモード(定着温度160℃)で定着させたところ、いずれも実用上十分に良好な評価が得られた。
〔実施例4〕
この例においては、熱変性材料の添加量を、ロイコ染料(3‐N‐シクロへキシル‐N‐メチル‐6‐メチル‐7‐アニリツフルオラン)2質量部、及びN、N’‐ジ(3‐クロロフェニル)チオ尿素0.5質量部とした。
その他の条件は、実施例3と同様として着色樹脂粒子4、トナー粒子4を得た。
定着画像を作成したところ、160℃での画像濃度は、ブラック(K)1.52、シアン(C)1.48、マゼンタ(M)1.47、イエロー(Y)1.44であり、定着後のベタ画像は目視ではブラック色を呈した。
200℃での画像濃度は、ブラック(K)0.90、シアン(C)1.56、マゼンタ(M)0.60、イエロー(Y)0.27であり、定着後のベタ画像は目視ではシアン色を呈した。
また、実機画像はフルカラーモード(定着温度200℃)、モノクロモード(定着温度160℃)ともに、実用上良好な評価が得られた。
〔比較例1〕
この例においては、熱変性材料を添加しなかった。
その他の条件は、実施例1と同様として、着色樹脂粒子5、トナー粒子5を得た。
定着画像を形成したところ、135℃での画像濃度は、ブラック(K)K0.79、シアン(C)1.47、マゼンタ(M)0.55、イエロー(Y)0.20であった。175℃での画像濃度は、ブラック(K)0.88、シアン(C)1.52、マゼンタ(M)0.59、イエロー(Y)0.25であった。定着後のベタ画像は目視ではともにシアン色を呈した。
また、実機画像はフルカラーモード(定着温度135℃)は、実用上良好な評価が得られたが、モノクロモード(定着温度175℃)においては、熱変性材料を含有させなかったため、全てシアン色の画像となった。
〔比較例2〕
この例においては、マイクロカプセル化した熱変性材料Aの添加量を、4.0質量部にした。
その他の条件は、実施例1と同様として着色樹脂粒子6、トナー粒子6を得た。
定着画像を形成したところ、135℃での画像濃度は、ブラック(K)0.80、シアン(C)1.45、マゼンタ(M)0.52、イエロー(Y)0.22であり、定着後のベタ画像は目視ではシアン色を呈した。
175℃での画像濃度は、ブラック(K)1.10、シアン(C)1.46、マゼンタ(M)1.05、イエロー(Y)0.83であり、定着後のベタ画像は目視では青みの強いグレー色を呈した。
また、実機画像は、フルカラーモード(定着温度135℃)は良好であったが、モノクロモード(定着温度175℃)は印字が全て青みの強いグレー色で得られた。
この例においては、熱変性材料の含有量が少量であったため、十分な黒色変化効果が得られなかった。
〔比較例3〕
この例においては、上記実施例1で用いたトナー粒子と同じトナー粒子1を用いて、定着画像を作成し、その評価を135℃と150℃で行った。
135℃での画像濃度は、ブラック(K)0.78、シアン(C)1.49、マゼンタ(M)0.53、イエロー(Y)0.15であった。
150℃での画像濃度は、ブラック(K)1.07、シアン(C)1.48、マゼンタ(M)0.66、イエロー(Y)0.31であり、定着後のベタ画像は目視ではともにシアン色を呈した。
また、実機画像は、フルカラーモード(定着温度135℃)、モノクロモード(定着温度150℃)において、フルカラーモードは実用上良好な評価が得られたが、モノクロモードは印字が全てシアン色となって得られた。この例においては、モノクロモードにおける温度が低く、熱変性材料が十分に黒色に変化せず、モノクロモードにおいて画質が低くなった。
〔比較例4〕
この例においては、上記実施例1で用いたトナー粒子と同じトナー粒子1を用いて、定着画像を作成し、その評価を160℃と175℃で行った。
160℃での画像濃度は、ブラック(K)1.45、シアン(C)1.48、マゼンタ(M)1.43、イエロー(Y)1.46であった。
175℃での画像濃度は、ブラック(K)1.55、シアン(C)1.48、マゼンタ(M)1.45、イエロー(Y)1.47であり、定着後のベタ画像は目視ではともにブラック色を呈した。
また、実機画像は、フルカラーモード(定着温度160℃)、モノクロモード(定着温度175℃)において、モノクロモードは実用上良好な評価が得られたが、フルカラーモードではシアン相当部分が全てブラック色で印字された画像が得られた。
この例においては、フルカラーモードにおける温度が高すぎ、熱変性材料が黒色変化してしまい、画質が低下した。
〔比較例5〕
この例においては、熱変性材料を加えない以外の条件は、実施例1と同様にして着色樹脂粒子5、トナー粒子5を得た(比較例1と同様)。これらを用いて、上記実施例3において示した評価と同様の手法による評価を行った。
160℃での画像濃度は、ブラック(K)0.87、シアン(C)1.50、マゼンタ(M)0.58、イエロー(Y)0.23であった。
200℃での画像濃度は、ブラック(K)0.90、シアン(C)1.55、マゼンタ(M)0.61、イエロー(Y)0.26であり、定着後のベタ画像は目視ではともにシアン色を呈した。
また、実機画像は、フルカラーモード(定着温度160℃)は実用上良好な評価が得られたが、モノクロモード(定着温度200℃)は熱変性材料を含有させなかったため、印字が全てシアン色で得られた。
〔比較例6〕
この例においては、熱変性材料の添加量を、ロイコ染料(3‐N‐シクロへキシル‐N‐メチル‐6‐メチル‐7‐アニリツフルオラン)1質量部、及びN、N’‐ジ(3‐クロロフェニル)チオ尿素0.25質量部とした。その他の条件は、実施例3と同様にして着色樹脂粒子7、トナー粒子7を得た。
これらを用いて、上記実施例3で示した評価と同様の評価を行った。
160℃での画像濃度は、ブラック(K)1.08、シアン(C)1.48、マゼンタ(M)0.96、イエロー(Y)0.77であり、定着後のベタ画像は目視では青みの強いグレー色を呈した。
200℃での画像濃度は、ブラック(K)0.92、シアン(C)1.58、マゼンタ(M)0.59、イエロー(Y)0.25であり、定着後のベタ画像は目視ではシアン色を呈した。
また、実機画像は、フルカラーモード(定着温度200℃)は実用上良好な評価が得られたが、モノクロモード(定着温度160℃)は印字が全て青みの強いグレー色で得られた。この例においては、熱変性材料の含有量が少量であったため、黒色としての発色が十分に得られなかった。
〔比較例7〕
この例においては、上記実施例3で作製されるトナー粒子と同じトナー粒子3を用いて、定着画像を作成し、この評価を190℃と210℃で行った。
190℃での画像濃度は、ブラック(K)0.90、シアン(C)1.56、マゼンタ(M)0.60、イエロー(Y)0.27であった。
210℃での画像濃度は、ブラック(K)0.95、シアン(C)1.60、マゼンタ(M)0.61、イエロー(Y)0.27であった。
定着後のベタ画像は目視ではともにシアン色を呈した。
また、実機画像は、フルカラーモード(定着温度210℃)、モノクロモード(定着温度190℃)でそれぞれ形成したところ、フルカラーモードは実用上良好な評価が得られたが、モノクロモードは印字が全てシアン色で得られた。
この例においては、モノクロモードでの温度が高すぎ、熱変性材料が透明に変化してしまい画質が低下した。
〔比較例8〕
この例においては、上記実施例1で作製されるトナー粒子と同じトナー粒子1を用いて定着画像を作成し、この評価を150℃と170℃で行った。
150℃での画像濃度は、ブラック(K)1.46、シアン(C)1.45、マゼンタ(M)1.46、イエロー(Y)1.44であった。
170℃での画像濃度は、ブラック(K)1.50、シアン(C)1.45、マゼンタ(M)1.48、イエロー(Y)1.45であった。
定着後のベタ画像は目視ではともにブラック色を呈した。
また、実機画像は、フルカラーモード(定着温度170℃)、モノクロモード(定着温度150℃)でそれぞれ形成したところ、モノクロモードは実用上良好な評価が得られたが、フルカラーモードではシアン相当部分が全てブラック色で印字された画像が得られた。
この例においては、フルカラーモードにおける温度が低く、熱変性材料が十分に透明に変化しなかったため、画質が低下した。
下記表1、表2に、上記実施例1〜4、及び比較例1〜8の構成を示し、下記表3に評価結果を示す。
Figure 2009109634
Figure 2009109634
Figure 2009109634
上記実施例1〜4に示すように、トナーの少なくともいずれか一種に、所定の温度以上で、不可逆的に、透明から黒、あるいは黒から透明に色変化する熱変性材料を含有し、フルカラー画像形成時とモノクロ画像形成時とにおいて、この温度よりも高温側と低温側の、異なる温度条件を選定して画像定着を行うようにしたことにより、フルカラーモード、モノクロモードのいずれにおいても、実用上十分に良好な画像が得られた。
本発明の画像形成装置の概略構成図を示す。
符号の説明
1 給紙カセット
2 給紙ローラ
3 露光ユニット
4〜6 画像形成ユニット
7 中間転写ベルト
8 レジストローラ
9 2次転写ローラ
10 定着ユニット
11 排紙ローラ

Claims (4)

  1. 静電潜像担持体と、
    当該静電潜像担持体を帯電する帯電手段と、
    光照射により静電潜像を形成する書き込み手段と、
    前記静電潜像を、複数種類のトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、
    前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、
    前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを具備している画像形成装置であって、
    前記現像手段は、三色相当分のみ設けられており、
    前記定着手段は、一箇所のみ設けられており、
    前記複数種類のトナーの少なくともいずれか一種には、所定の温度以上で、不可逆的に、透明から黒、あるいは黒から透明に色変化する熱変性材料が含有されており、
    フルカラー画像形成時とモノクロ画像形成時とにおいて、前記所定の温度よりも高温側と低温側の、異なる温度条件を選定して画像定着を行うようになされていることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記複数種類のトナーは、イエロー、シアン、マゼンタのトナーにより構成されており、これらのうち少なくともいずれか一種に、前記熱変性材料が含有されており、
    所定の温度以上で、前記熱変性材料が、透明から黒に変化することにより、不可逆的にブラックトナーに変化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. 前記複数種類のトナーのうち、少なくとも一種が、前記熱変性材料が含有されたブラックトナーであり、所定の温度以上で、前記熱変性材料が黒から透明に変化することにより、イエロー、シアン、マゼンタのトナーのいずれか一種に変化することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の画像形成装置を用いた画像形成方法であって、
    フルカラー画像形成時とモノクロ画像形成時とにおいて、前記所定の温度よりも高温側と低温側の、異なる温度条件を選定して画像定着を行うことを特徴とする画像形成方法。
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