JP2013068811A - 画像形成装置、画像形成ユニット、現像剤収容体及び現像剤 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像形成装置11は、媒体21上に白色現像剤による白色現像剤像を形成する画像形成ユニット13と、媒体21上に白色以外の色の単色現像剤による少なくとも1つの単色現像剤像を形成する画像形成ユニット14〜17と、白色現像剤像及び単色現像剤像を媒体21上に定着させることによって、互いに重なり合った白色画像及び単色画像を形成する定着器20とを有し、白色画像の濁度を、単色画像の各々の濁度よりも高くする。
【選択図】図1
Description
《1−1》第1の実施形態の構成
〈プリンタ11〉
図1は、本発明に係る第1の実施形態の画像形成装置としてのプリンタ11の構成例を概略的に示す構成図である。プリンタ11は、例えば、電子写真方式を用いるカラープリンタである。プリンタ11は、主要な構成として、媒体カセット12と、画像形成ユニット13,14,15,16,17を含む画像形成部22と、転写部19と、定着器20とを有している。
次に、白色(W)のトナーを備える画像形成ユニット13の構成について説明する。なお、ブラック(K)のトナーを備える画像形成ユニット14、イエロー(Y)のトナーを備える画像形成ユニット15、マゼンタ(M)のトナーを備える画像形成ユニット16、及びシアン(C)のトナーを備える画像形成ユニット17は、トナーの種類(色)が異なる点を除いて、画像形成ユニット13と同一の構成を有する。画像形成ユニット13は、現像剤担持体としての現像ローラ40と、現像剤供給回収体としての供給ローラ41と、現像剤層規制部材としての現像ブレード42と、トナー43を収容する現像剤収容体としてのトナーカートリッジ44と、潜像担持体としての感光ドラム53と、帯電部材としての帯電ローラ45と、現像剤除去部材としてのクリーニングブレード46とを有している。
次に、現像剤としてのトナー43について説明する。トナー43は、少なくとも結着樹脂を含有する母粒子に、無機微粉体又は有機微粉体などが適宜表面処理されたものである。この結着樹脂は、例えば、ポリエステル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、又は、スチレン−ブタジエン系樹脂などである。
第1の実施形態で用いた白色トナーについて説明する。白色トナーとしては、結着樹脂としてポリエステル樹脂を100〔重量部〕と、トナーの帯電制御剤として、ボントロンE−84(BONTRON E−84)(商品名)(オリエント化学工業株式会社製)を1.0〔重量部〕と、着色剤として酸化チタンを95〔重量部〕と、離型剤として、「カルナウバワックス(CARNAUBA WAX)(商品名)」(カルナウバワックス1号粉末、株式会社加藤洋行製)を4.0〔重量部〕と、をヘンシェルミキサーにて混合した後、二軸押出機により溶融混練し、冷却後、直径2〔mm〕のスクリーンを有するカッターミルで粗砕化した後、衝突版式粉砕機を用いて粉砕し、更に風力分級機を用いて分級を行い、トナー母粒子を得た。
次に、得られたトナー母粒子を100〔重量部〕として、外添工程として疎水性シリカR972(商品名)(日本アエロジル株式会社製、平均粒径16〔nm〕)を3.0〔重量部〕加え、ヘンシェルミキサーで3分間攪拌を行うことで、平均粒径7.0〔μm〕の白色のトナーを得た。
この白色トナーでは、トナーの平均粒径は、粒度分布測定装置(コールターマルチサイザ一3、ベックマン・コールター株式会社製、アパチャ一径100〔μm〕)にて測定することができる。
L*=94.64、 a*=−1.25、 b*=2.94
であった。粉体色相は、分光色差計(日本電色工業株式会社製、SE−2000、光源(2度視野))によって測定することができる。粉体色相の測定に際しては、分光色差計に付属する粉体測定用セルにトナーを5g入れて測定を行った。
第1の実施形態で用いたシアントナーについて説明する。シアントナーとしては、結着樹脂として、白色トナーとは熱特性の異なるポリエステル樹脂を用い、その結着樹脂を100〔重量部〕と、帯電制御剤としてボントロンE−84(オリエント化学工業株式会社製)を0.5〔重量部〕と、着色剤としてピグメントブルー15:3(商品名)を4.0〔重量部〕と、離型剤として、カルナウバワックス(商品名)(株式会社加藤洋行製、カルナウバワックス1号粉末)4.0〔重量部〕と、をヘンシェルミキサーにて混合した後、二軸押出機により溶融混練し、冷却後、直径2〔mm〕のスクリーンを有するカッターミルで粗砕化し、その後、衝突版式粉砕機を用いて粉砕し、更に風力分級機を用いて分級を行い、トナー母粒子を得た。
ブラックトナーには、着色剤としてカーボンブラックを用いている。得られたブラックトナーの平均粒径は7.0〔μm〕であり、緩み見掛け密度は0.35〔g/cm3〕であった。このブラックトナーを、ブラックトナー1と呼ぶ。ブラックトナー1の熱物性については、軟化温度Tskが80〔℃〕であり、トナーの流出開始温度Tfkが94〔℃〕であり、トナーの溶融温度Tmkが114〔℃〕であった。
マゼンタトナーには、着色剤にナフトールを用いた。得られたマゼンタトナーの平均粒径は7.0〔μm〕であり、緩み見掛け密度は0.35〔g/cm3〕であった。これをマゼンタトナー1と呼ぶ。マゼンタトナー1の熱物性については、軟化温度Tsmが81〔℃〕であり、トナーの流出開始温度Tfmが95〔℃〕であり、トナーの溶融温度Tmmは115〔℃〕であった。
イエロートナーには、着色剤にイソインドリンを用いた。得られたイエロートナーの平均粒径は、7.0〔μm〕であり、緩み見掛け密度は、0.35〔g/cm3〕であった。これを、イエロートナー1と呼ぶ。イエロートナー1の熱物性については、軟化温度Tsyが80〔℃〕であり、トナーの流出開始温度Tfyが94〔℃〕であり、トナーの溶融温度Tmyが114〔℃〕であった。
第1の実施形態では、白色トナーの流出開始温度Tfが、定着時における媒体表面温度Mtよりも高くなるような、白色トナーを使用している。また、第1の実施形態では、白色トナー及びカラートナー(各単色現像剤)の付着量の良好である範囲は、カラートナーでは、0.4〜0.6〔mg/cm2〕であり、より好ましくは、0.4〜0.5〔mg/cm2〕である。また、白色トナーの好適な付着量は、0.8〜1.1〔mg/cm2〕であり、より好ましくは、0.9〜1.1〔mg/cm2〕である。
次に、上述した構成を有するプリンタ11の動作について説明する。感光ドラム53は、モータなどの駆動手段により矢印D5方向に一定周速度で回転する。感光ドラム53の表面に接触して設けられた帯電ローラ45は、矢印D9方向に回転しながら、帯電ローラ用高圧電源によって供給される直流電圧を感光ドラム53の表面に印加し、この表面を一様に帯電させる。次に、感光ドラム53に対向して設けられたLEDヘッド47によって、画像信号に対応した光を感光ドラム53の一様均一に帯電された表面に照射し、光照射部分の電位を光減衰して静電潜像を形成する。トナー43は、図示しない供給ローラ用高圧電源によって電圧が印加され、図1中の矢印D3方向に回転する供給口一ラ41より、現像ローラ40に供給される。
上記に示すトナーを用いた画像形成装置において、通紙速度を200〔mm/sec〕に設定し、印刷媒体に透明フィルム(住友スリーエム株式会社製、OHP用紙、CG3720、A4サイズ、177〔g/m2〕)を用いて、現像ローラ40及び供給口一ラ41に印加する電源電圧を調節することで、画像形成ユニット13〜17におけるトナー現像量を制御し、印刷媒体上トナー付着量を調整する試験を行った。
画像形ユニット14〜17の各色トナーにおいて、印刷媒体上のトナー付着量がそれぞれ、0.50〔mg/cm2〕(=100〔%〕duty、duty=印刷密度、露光装置全照射時)になるよう設定した。また、画像形成ユニット13における印刷媒体上の白色トナー付着量は、カラートナーとの緩み見掛け密度の違いを考慮し、
0.86〔mg/cm2〕
(=0.50〔mg/cm2〕×(0.60〔g/cm3〕/0.35〔g/cm3〕))
になるよう設定した。
Haze値は、全光線透過率Ttに対する拡散光透過率Tdの比であり、次式
Haze値〔%〕=(Td/Tt)×100
によって算出できる。
結果は、図3に表1として示す。テストパターン1〜テストパターン4の測定結果から白色トナーの濁度は、いずれのカラートナーの濁度より大きく、白色トナー単色での画像濁度は、88〔%〕であり、カラートナーYMCKの濁度は、最大でも70〔%〕であった。また、白色トナーと重ねて印刷した場合、いずれも濁度は、白色トナー単色での濁度以上であった。
c*=(a*2+b*2)1/2
より白色トナーとの重ね有無を比べるといずれも、c*=1.3で同じである。しかし、
台紙が青色紙のときは、白色トナー重ね無しで、c*=3.8、白色トナー重ね有りで、c*=2.9と、白色トナーと重ねた場合の方が彩度c*が小さく、ブラック(K)トナーは、より黒い色を再現できた。
試験1において、白色トナーの製造で、白色トナー以外の色トナー(ブラックトナー1、シアントナー1、マゼンタトナー1、イエロートナー1)と同じポリエステル樹脂を用い、他は、同様にして白色トナーを製造した。得られた白色トナーの平均粒径は、7.0〔μm〕であり、緩み見掛け密度は、0.60〔g/cm3]であった。これを、白色トナー2と呼ぶ。白色トナー2の熱物性については、軟化温度Tsw=82〔℃〕であり、トナーの流出開始温度Tfw=97〔℃〕であり、トナーの溶融温度Tmw=116〔℃〕であった。このとき白色トナーの粉体色相を測定したところ、(L*,a*,b*)色空間座標軸上の値は、
L*=94.51、 a*=−1.17、 b*=2.78であった。
試験1において、白色トナー1の代わりに白色トナー2を用いる以外は、同様にして、定着直後の媒体表面温度Mtを85〔℃〕に設定して印刷試験を行った。白色トナーの濁度は、70〔%〕であり、カラートナー並みであった。結果は、図7及び図8に表4及び表5として示し、図9に(L*,a*,b*)色空間座標軸上のグラフで示すとおりである。図6における黒丸「●」で示す点〈1〉は、台紙に黒色紙で白色トナーとの重ねが無いYMCRGBの各色の点、黒三角「▲」で示す点〈2〉は、台紙に黒色紙で白色トナーとの重ねが有るYMCRGBの各色の点、試験2の場合には、試験1の場合に比べ、色再現範囲が大きく狭まることが確認された。試験1と試験2から、白色トナーの濁度を大きくすることで、拡散光の割合が増え、下地の色の影響を受けにくくなる。上記結果からカラートナーの下に濁度が88〔%〕以上の白色トナーを下地として形成すれば、記録媒体の色味の影響を受けにくくすることができ、したがって上層のカラートナーの色再現性が良好になると考えられる。
試験1において、ブラック(K)トナー、シアン(C)トナー、マゼンタ(M)トナー、イエロー(Y)トナーの製造で、白色(W)トナー1と同じポリエステル樹脂を用い、他は、同様にして白色以外のトナーを製造した。得られたトナーの平均粒径は、それぞれ7.0〔μm〕であり、緩み見掛け密度は、それぞれ0.35〔g/cm3〕であった。このときのトナーをそれぞれ、ブラックトナー2、シアントナー2、マゼンタトナー2、イエロートナー2と呼ぶ。
試験1において、印刷媒体に青色紙(紀州製紙株式会社製、色上質紙、厚口、ブルー紙、90〔g/m2〕)を用い、他は、試験1同様にして試験を行った。定着ローラ表面温度が165〔℃〕のとき、媒体表面定着温度は、85〔℃〕となった。このとき、色再現範囲は、図10に示す表6、図11に示すような結果となり、良好な色再現性が得られた。図11における黒丸「●」で示す点〈1〉は、台紙に青色紙で白色トナーとの重ねが無いYMCRGBの各色の点、黒三角「▲」で示す点〈2〉は、台紙に青色紙で白色トナーとの重ねが有るYMCRGBの各色の点を示す。
また、下記のトナーを用いたときの効果を確認した。
・白色(W)トナー: ヘイズ値=91.1〔%〕、 フローデータTsw=82〔℃〕、 Tfw=99〔℃〕、 Tmw=155〔℃〕、 グロス値=10.0、 粉体色相L*=80,1、 a*=−2.5、 b*=−3.1
・ブラック(K)トナー: ヘイズ値=59〔%〕、 フローデータTsk=70〔℃〕、 Tfk=84〔℃〕、 Tmk=101〔℃〕、 グロス値=39.9、 粉体色相K L*=14.0、 a*=−0.1、 b*=−1.3
・イエロー(Y)トナー: ヘイズ値=59〔%〕、 フローデータTsy=70〔℃〕、 Tfy=83〔℃〕、 Tmy=101〔℃〕、 グロス値=41.0、 粉体色相Y L*=89.3、 a*=−9.9、 b*=−108.2
・マゼンタ(M)トナー: ヘイズ値=60〔%〕、 フローデータTsm=71〔℃〕、 Tfm=84〔℃〕、 Tmm=102〔℃〕、 グロス値=40.1、 粉体色相M L*=38.0、 a*=63,2、 b*=7.9
・シアン(C)トナー: ヘイズ値=59〔%〕、 フローデータTsc=70〔℃〕、 Tfc=83〔℃〕、 Tmc=101〔℃〕、 グロス値=41.0、 粉体色相C L*=36.0、 a*=2.2、 b*=−50.3
白色トナーの濁度が88〔%〕以上、カラートナーの濁度が約70〔%〕以下であれば下地の色の影響を受けにくく、高い光沢画像を得ることができる。
以上に説明したように、白色画像の濁度を、カラートナーによる画像の濁度よりも高くすることにより、下地の色の影響を受けにくく、高い光沢画像を得ることができる。言い換えれば、白色画像の濁度を相対的に高くすることにより、下地の色の影響を受けにくくすることができ、カラートナーによる画像の濁度を相対的に低くすれば、より高い光沢画像を得ることができる。より望ましくは、白色トナーの濁度を88〔%〕以上で、カラートナーの単色での濁度を70〔%〕以下にすれば、下地の色の影響を受けにくく、高い光沢画像を得ることができる。さらに望ましくは、カラートナーの軟化温度Ts〔℃〕以上、流出開始温度Tf〔℃〕以下の媒体定着表面温度を採用すれば、下地の色の影響を受けにくく、媒体の色などに制限が無く、且つ、高い光沢を持つ画像を得ることができる。
《2−1》第2の実施形態の構成
図12は、本発明に係る第2の実施形態の画像形成装置211を概略的に示す構成図である。図12において、図1(第1の実施形態)における構成要素と同一又は対応する構成要素には、同じ符合を付す。第2の実施形態の画像形成装置211は、シアントナー用画像形成ユニット17を記録媒体搬送方向の最上流側に配置し、白色トナー用画像形成ユニット13を記録媒体搬送方向の最下流側に配置した点が、第1の実施形態の画像形成装置と相違する。言い換えれば、第2の実施形態の画像形成装置211は、第1の実施形態の画像形成装置11におけるシアントナー用画像形成ユニットと白色トナー用画像形成ユニットとを入れ替えた構成を有する。この相違点を除き、第2の実施形態の画像形成装置211は、第1の実施形態の画像形成装置11と同じである。
第1の実施形態の試験1において、印刷媒体にアイロンプリント用紙(例えば、株式会社クイックアート製、淡色地用転写紙CR)を用いて、印刷速度を50〔mm/sec〕、媒体定着温度90〔℃〕に設定し、アイロンプリント用紙にカラートナーを転写させた後、白色トナーが最上層になるよう転写・印刷させた。印刷させた印刷紙を黒色のポリエステル製布地の上に重ね、プレス機にて170〔℃〕、20〔sec〕、500〔kg/cm2〕にて、トナーをアイロンプリント用紙から布地へ転写させた。その結果、布地上にトナーが定着され、色再現性が良好な画像が得られた。
以上に説明したように、第1の実施形態の画像形成装置において、トナーカートリッジを入れ替えるだけで、アイロンプリント用紙への良好な印刷を実現することができる。
第1及び第2の実施形態では、本発明をプリンタに適用した場合を説明したが、本発明は、ファクシミリ、複写装置、複合機(MFP、Multi Function Peripherals)などのような電子写真方式を用いる他の装置にも適用可能である。
Claims (10)
- 記録媒体上に白色現像剤による白色現像剤像を形成する第1の画像形成ユニットと、
前記記録媒体上に白色以外の色の単色現像剤による少なくとも1つの単色現像剤像を形成する少なくとも1つの第2の画像形成ユニットと、
前記白色現像剤像及び前記少なくとも1つの単色現像剤像を前記記録媒体上に定着させることによって、互いに重なり合った白色画像及び少なくとも1つの単色画像を形成する定着器と
を有し、
前記白色画像の濁度が、前記少なくとも1つの単色画像の各々の濁度よりも高い
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記白色画像の濁度は、ヘイズ値で88〔%〕以上であり、
前記少なくとも1つの単色画像の各々の濁度は、ヘイズ値で70〔%〕以下である
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成裝置。 - 前記記録媒体上に前記白色現像剤像を形成した後に、前記白色現像剤像に重ねて前記少なくとも1つの単色現像剤像が形成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
- 前記記録媒体上に前記少なくとも1つの単色現像剤像を形成した後に、前記少なくとも1つの単色現像剤像に重ねて前記白色現像剤像が形成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
- 前記定着器による前記記録媒体の定着時表面温度をMt〔℃〕と表記し、
前記少なくとも1つの単色現像剤の各々の軟化温度のうちの最大値をTsmax〔℃〕と表記し、
前記少なくとも1つの単色現像剤の各々の流出開始温度のうちの最小値をTfmin〔℃〕と表記するとき、
Tsmax〔℃〕≦Mt〔℃〕≦Tfmin〔℃〕
を満たすことを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記第1の画像形成ユニットは、単位面積当たりの前記白色現像剤の密度が0.8〜1.1〔mg/cm2〕の範囲内となるように、前記白色現像剤像を形成し、
前記第2の画像形成ユニットは、単位面積当たりの単色現像剤の密度が0.4〜0.6〔mg/cm2〕の範囲内となるように、前記単色現像剤像を形成する
ことを特徴とする請求項1から5までのいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記第1の画像形成ユニットは、単位面積当たりの前記白色現像剤の密度が0.9〜1.1〔mg/cm2〕の範囲内となるように、前記白色現像剤像を形成し、
前記第2の画像形成ユニットは、単位面積当たりの単色現像剤の密度が0.4〜0.5〔mg/cm2〕の範囲内となるように、前記単色現像剤像を形成する
ことを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。 - 記録媒体上に白色現像剤による白色現像剤像を形成する第1の画像形成ユニットと、前記記録媒体上に白色以外の色の単色現像剤による少なくとも1つの単色現像剤像を形成する少なくとも1つの第2の画像形成ユニットと、前記白色現像剤像及び前記少なくとも1つの単色現像剤像を前記記録媒体上に定着させることによって、互いに重なり合った白色画像及び少なくとも1つの単色画像を形成する定着器とを有し、前記白色画像の濁度が、前記少なくとも1つの単色画像の各々の濁度よりも高い画像形成装置に備えられた、前記第1の画像形成ユニット及び前記第2の画像形成ユニットのいずれか1つの画像形成ユニットであって、
前記画像形成装置に着脱可能に形成された画像形成ユニット。 - 記録媒体上に白色現像剤による白色現像剤像を形成する第1の画像形成ユニットと、前記記録媒体上に白色以外の色の単色現像剤による少なくとも1つの単色現像剤像を形成する少なくとも1つの第2の画像形成ユニットと、前記白色現像剤像及び前記少なくとも1つの単色現像剤像を前記記録媒体上に定着させることによって、互いに重なり合った白色画像及び少なくとも1つの単色画像を形成する定着器とを有し、前記白色画像の濁度が、前記少なくとも1つの単色画像の各々の濁度よりも高い画像形成装置に備えられた、前記第1の画像形成ユニット及び前記第2の画像形成ユニットのいずれか1つの画像形成ユニットであって、
前記画像形成装置に着脱可能に形成された画像形成ユニットに現像剤を供給する現像剤収容体。 - 記録媒体上に白色現像剤による白色現像剤像を形成する第1の画像形成ユニットと、前記記録媒体上に白色以外の色の単色現像剤による少なくとも1つの単色現像剤像を形成する少なくとも1つの第2の画像形成ユニットと、前記白色現像剤像及び前記少なくとも1つの単色現像剤像を前記記録媒体上に定着させることによって、互いに重なり合った白色画像及び少なくとも1つの単色画像を形成する定着器とを有し、前記白色画像の濁度が、前記少なくとも1つの単色画像の各々の濁度よりも高い画像形成装置に備えられた、前記第1の画像形成ユニット及び前記第2の画像形成ユニットのいずれか1つの画像形成ユニットであって、
前記画像形成装置に着脱可能に形成された画像形成ユニットに現像剤を供給する現像剤収容体に収容された現像剤。
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