JP2017062314A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】画像構造物の品質を向上させることが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、画像形成用顔料および画像形成用高分子化合物を含む画像形成用現像剤を備えた第1現像部と、接着用高分子化合物を含む接着用現像剤を備えた第2現像部と、媒体の表面に画像形成用現像剤および接着用現像剤を転写する転写部と、画像形成用現像剤および接着用現像剤を加熱することにより、その画像形成用現像剤および接着用現像剤を媒体に定着させる定着部とを備える。画像形成用現像剤の加熱温度T1(℃)および接着用現像剤の加熱温度T2(℃)は、10℃≦T1−T2≦30℃を満たし、画像形成用高分子化合物の溶解度パラメータδ1および接着用高分子化合物の溶解度パラメータδ2は、5.9≦|δ1−δ2|≦7.4を満たす。【選択図】図1

Description

本発明は、現像剤を用いて媒体の表面に画像を形成すると共に画像が形成された媒体を用いて画像構造物を形成する画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置が広く普及している。インクジェット方式などの他の方式の画像形成装置と比較して、高画質な画像が短時間で得られるからである。
電子写真方式の画像形成装置では、画像形成用現像剤を用いて、紙などの媒体に画像が形成される。この画像の形成過程では、感光体ドラムの表面に形成された静電潜像に画像形成用現像剤が付着したのち、その画像形成用現像剤が媒体の表面に転写される。
この電子写真方式の画像形成装置に関しては、さまざまな検討がなされている。具体的には、内部情報を隠蔽可能な画像構造物を形成するために、画像形成用現像剤と共に接着用現像剤を用いている(例えば、特許文献1参照。)。
この画像構造物を形成する場合には、画像形成用現像剤を用いて、媒体の表面に画像が形成されたのち、接着用現像剤を用いて、2つ折りにされた画像形成済みの媒体が内部情報(画像)を隠蔽するように接着される。この画像構造物では、接着された媒体を剥離可能であるため、隠蔽された内部情報を必要に応じて読むことができる。
特開2006−078545号公報
上記したように、電子写真方式の画像形成装置を用いて画像構造物を形成することが検討されているが、その画像構造物の品質は未だ十分であるとは言えないため、改善の余地がある。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、画像構造物の品質を向上させることが可能な画像形成装置を提供することにある。
本発明の一実施形態の画像形成装置は、画像形成用顔料および画像形成用高分子化合物を含む画像形成用現像剤を備えた1または2以上の第1現像部と、接着用高分子化合物を含む接着用現像剤を備えた1または2以上の第2現像部と、媒体の表面に、1または2以上の第1現像部から供給される画像形成用現像剤を転写すると共に、画像形成用現像剤が転写された媒体の表面に、1または2以上の第2現像部から供給される接着用現像剤を転写する転写部と、媒体の表面に転写部により転写された画像形成用現像剤を加熱することにより、その画像形成用現像剤を媒体に定着させると共に、画像形成用現像剤が定着された媒体の表面に転写部により転写された接着用現像剤を加熱することにより、その接着用現像剤を媒体に定着させる定着部とを備えたものである。定着部による画像形成用現像剤の加熱温度T1(℃)および定着部による接着用現像剤の加熱温度T2(℃)は、下記の式(1)で表される条件を満たす。画像形成用高分子化合物の溶解度パラメータδ1および接着用高分子化合物の溶解度パラメータδ2は、下記の式(2)で表される条件を満たす。
10℃≦T1−T2≦30℃ ・・・(1)
5.9≦|δ1−δ2|≦7.4 ・・・(2)
また、本発明の一実施形態の画像形成装置は、画像形成用顔料および画像形成用高分子化合物を含む画像形成用現像剤を備えた1または2以上の第1現像部と、接着用高分子化合物を含む接着用現像剤を備えた1または2以上の第2現像部と、媒体の表面に、1または2以上の第1現像部から供給される画像形成用現像剤を転写すると共に、画像形成用現像剤が転写された媒体の表面に、1または2以上の第2現像部から供給される接着用現像剤を転写する転写部と、媒体の表面に転写部により転写された画像形成用現像剤を加圧することにより、その画像形成用現像剤を媒体に定着させると共に、画像形成用現像剤が定着された媒体の表面に転写部により転写された接着用現像剤を加圧することにより、その接着用現像剤を媒体に定着させる定着部とを備えたものである。定着部による接着用現像剤の加圧力P(kg/cm2 )は、下記の式(3)で表される条件を満たす。画像形成用高分子化合物の溶解度パラメータδ1および接着用高分子化合物の溶解度パラメータδ2は、下記の式(4)で表される条件を満たす
1.5kg/cm2 ≦P≦3.5kg/cm2 ・・・(3)
5.8≦|δ1−δ2|≦7.5 ・・・(4)
本発明の一実施形態の画像形成装置によれば、加熱温度T1,T2が式(1)に示した条件を満たすと共に溶解度パラメータδ1,δ2が式(2)に示した条件を満たし、または、加圧力Pが式(3)に示した条件を満たすと共に溶解度パラメータδ1,δ2が式(4)に示した条件を満たす。よって、画像構造物の品質を向上させることができる。
本発明の一実施形態の画像形成装置の構成を表す図である。 図1に示した画像形成用現像部の構成を拡大して表す図である。 図1に示した接着用現像部の構成を拡大して表す図である。 画像形成装置の回路構成を表す図である。 画像構造物の構成をするための斜視図である。 画像構造物を形成するために用いられる媒体の表側の構成を表す平面図である。 画像構造物を形成するために用いられる媒体の裏側の構成を表す平面図である。 画像形成装置の構成に関する変形例を表す図である。
以下、本発明の一実施形態に関して、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。

1.画像形成装置の構成
1−1.全体構成
1−2.回路構成
1−3.現像剤の構成および物性
1−4.画像構造物の構成
2.画像形成装置の動作
2−1.画像の形成工程
2−2.接着層の形成工程
2−3.媒体の接着工程
3.画像形成装置の作用および効果
4.変形例
<1.画像形成装置の構成>
まず、本発明の一実施形態の画像形成装置の構成に関して説明する。
<1−1.全体構成>
図1は、画像形成装置の構成を表している。図2は、図1に示した画像形成用現像部40の構成を拡大していると共に、図3は、図1に示した接着用現像部50の構成を拡大している。
ここで説明する画像形成装置は、電子写真方式のフルカラープリンタである。この画像形成装置は、媒体Mの表面に画像を形成したのち、その画像が形成された媒体Mを用いて画像構造物S(後述する図5〜図7参照)を形成するために用いられる。なお、媒体Mの材質は、特に限定されないが、例えば、紙およびフィルムなどのうちのいずれか1種類または2種類以上である。
この画像形成装置は、例えば、図1〜図3に示したように、筐体1の内部に、1または2以上のトレイ10と、1または2以上の送り出しローラ20と、転写部30と、1または2以上の画像形成用現像部40と、1または2以上の接着用現像部50と、定着部60と、搬送ローラ71〜77と、搬送路切り替えガイド81,82とを備えている。この筐体1には、画像が形成された媒体Mを排出するためのスタッカ部2が設けられている。なお、破線R1〜R5は、媒体Mの搬送路を示している。
[トレイおよび送り出しローラ]
トレイ10は、媒体Mを収納しており、例えば、筐体1に対して着脱可能に装着されている。このトレイ10の内部には、例えば、複数の媒体Mが積層された状態で収納されており、その複数の媒体Mは、送り出しローラ20によりトレイ10から1つずつ取り出される。
ここでは、画像形成装置は、例えば、2つのトレイ10(11,12)と、2つの送り出しローラ20(21,22)とを備えている。なお、トレイ11は、例えば、トレイ12の上に重なるように配置されている。
[転写部]
転写部30は、中間転写ベルト31と、駆動ローラ32と、従動ローラ(アイドルローラ)33と、バックアップローラ34と、1または2以上の1次転写ローラ35と、1または2以上の1次転写ローラ36と、2次転写ローラ37と、クリーニングブレード38とを含んでいる。
中間転写ベルト31は、媒体Mの表面に現像剤(または現像剤像)が転写される前に、その現像剤が一時的に転写される中間転写媒体である。この中間転写ベルト31は、例えば、ポリイミドなどの高分子化合物を含む無端の弾性ベルトである。なお、中間転写ベルト31は、駆動ローラ32、従動ローラ33およびバックアップローラ34により支持および張架された状態において、その駆動ローラ32の回転力に応じて時計回りに移動可能である。
ここで、現像剤とは、いわゆるトナーであり、画像形成用現像部40から供給される画像形成用現像剤と、接着用現像部50から供給される接着用現像剤とを含んでいる。以下では、必要に応じて、画像形成用現像剤および接着用現像剤を区別しながら呼称すると共に、画像形成用現像剤および接着用現像剤をまとめて現像剤像と呼称する。なお、画像形成用現像剤および接着用現像剤の詳細に関しては、後述する。
また、現像剤像とは、いわゆるトナー像であり、画像形成用現像剤を用いて形成される画像形成用現像剤像と、接着用現像剤を用いて形成される接着用現像剤とを含んでいる。以下では、必要に応じて、画像形成用現像剤像および接着用現像剤を区別しながら呼称すると共に、画像形成用現像剤像および接着用現像剤像をまとめて現像剤像と呼称する。なお、画像形成用現像剤像および接着用現像剤像の詳細に関しては、後述する。
駆動ローラ32は、モータなどの駆動源を介して時計回りに回転可能である。従動ローラ33およびバックアップローラ34のそれぞれは、駆動ローラ32の回転力に応じて、その駆動ローラ32と同様に時計回りに回転可能である。
1次転写ローラ35は、画像形成用現像部40から供給される画像形成用現像剤を中間転写ベルト31に転写(1次転写)させる。この1次転写ローラ35は、中間転写ベルト31を介して画像形成用現像部40(後述する感光体ドラム41)に圧接されている。なお、1次転写ローラ35は、中間転写ベルト31の移動に応じて時計回りに回転可能である。
1次転写ローラ36は、接着用現像部50から供給される接着用現像剤を中間転写ベルト31に転写(1次転写)させる。この1次転写ローラ36は、中間転写ベルト31を介して接着用現像部50(後述する感光体ドラム51)に圧接されている。なお、1次転写ローラ36は、中間転写ベルト31の移動に応じて時計回りに回転可能である。
ここでは、転写部30は、例えば、4つの画像形成用現像部40(40Y,40M,40C,40K)に対応して、4つの1次転写ローラ35(35Y,35M,35C,35K)を含んでいる。また、転写部30は、1つの現像部50に対応して、1つの1次転写ローラ36を含んでいる。
2次転写ローラ37は、中間転写ベルト31に転写された現像剤を媒体Mの表面に転写(2次転写)させる。この2次転写ローラ36は、バックアップローラ34に圧接されており、例えば、金属製の芯材と、その芯材の外周面を被覆する発泡ゴム層などの弾性層とを含んでいる。なお、2次転写ローラ37は、中間転写ベルト31の移動に応じて反時計回りに回転可能である。
クリーニングブレード38は、中間転写ベルト31の表面に残留した不要なトナーを掻き取る。
[画像形成用現像部]
画像形成用現像部40は、静電潜像を形成すると共に、クーロン力を利用して静電潜像に画像形成用現像剤を付着させることにより、画像用現像剤像を形成する第1現像部である。この画像形成用現像剤は、媒体Mの表面に画像(後述する画像情報F)を形成するために用いられる現像剤である。
ここでは、画像形成装置は、例えば、上記したように、4つの画像形成用現像部40(40Y,40M,40C,40K)を備えている。
画像形成用現像部40Y,40M,40C,40Kのそれぞれは、筐体1に対して着脱可能に装着されていると共に、中間転写ベルト31の移動経路に沿って配列されている。ここでは、画像形成用現像部40Y,40M,40C,40Kは、例えば、中間転写ベルト31の移動方向において、上流側(駆動ローラ32に近い側)から下流側(従動ローラ33に近い側)に向かって、この順に配置されている。
画像形成用現像部40Y,40M,40C,40Kのそれぞれは、例えば、後述するカートリッジ48に収納されている画像形成用現像剤の種類が異なることを除いて、互いに同様の構成を有している。具体的には、画像形成用現像部40Y,40M,40C,40Kのそれぞれは、例えば、図2に示したように、感光体ドラム41と、帯電ローラ42と、現像ローラ43と、供給ローラ44と、現像ブレード45と、クリーニングブレード46と、発光ダイオード(LED)ヘッド47と、カートリッジ48とを含んでいる。
感光体ドラム41は、例えば、円筒状の導電性支持体と、その導電性支持体の外周面を被覆する光導電層とを含む有機系感光体であり、モータなどの駆動源を介して反時計回りに回転可能である。導電性支持体は、例えば、アルミニウムなどの金属材料を含む金属パイプである。光導電層は、例えば、電荷発生層および電荷輸送層などを含む積層体である。
帯電ローラ42は、例えば、金属シャフトと、その金属シャフトの外周面を被覆する半導電性エピクロロヒドリンゴム層とを含んでおり、時計回りに回転可能である。この帯電ローラ42は、感光体ドラム41を帯電させるために、その感光体ドラム41に圧接されている。
現像ローラ43は、例えば、金属シャフトと、その金属シャフトの外周面を被覆する半導電性ウレタンゴム層とを含んでおり、時計回りに回転可能である。この現像ローラ43は、供給ローラ44から供給される画像形成用現像剤を担持すると共に、感光体ドラム41の表面に形成された静電潜像に画像形成用現像剤を付着させる。
供給ローラ44は、例えば、金属シャフトと、その金属シャフトの外周面を被覆する半導電性発泡シリコンスポンジ層とを含んでおり、反時計回りに回転可能である。この供給ローラ44は、現像ローラ43に摺接しながら、感光体ドラム41の表面に画像形成用現像剤を供給する。
現像ブレード45は、供給ローラ44の表面に供給された画像形成用現像剤の厚さを規制する。この現像ブレード45は、現像ローラ43から所定の間隔を隔てた位置に配置されており、その現像ローラ43と現像ブレード45との間隔に基づいて、画像形成用現像剤の厚さが制御される。また、現像ブレード45は、例えば、ステンレスなどの金属材料を含んでいる。
クリーニングブレード46は、感光体ドラム41の表面に残留した不要な画像形成用現像剤を掻き取る。このクリーニングブレード46は、例えば、感光体ドラム41の延在方向と略並行な方向に延在しており、その感光体ドラム41に圧接されている。また、クリーニングブレード46は、例えば、ウレタンゴムなどの高分子材料を含んでいる。
LEDヘッド47は、感光体ドラム41の表面を露光することにより、その感光体ドラム41の表面に静電潜像を形成する露光装置であり、例えば、LED素子およびレンズアレイなどを含んでいる。LED素子およびレンズアレイは、そのLED素子から出力された光(照射光)が感光体ドラム41の表面において結像するように配置されている。
カートリッジ48は、例えば、画像形成用現像部40に対して着脱可能に装着されており、画像形成用現像剤を収納している。画像形成用現像部40Yのカートリッジ48には、例えば、黄色(イエロー)の画像形成用現像剤が収納されている。画像形成用現像部40Mのカートリッジ48には、例えば、赤色(マゼンタ)の画像形成用現像剤が収納されている。画像形成用現像部40Cのカートリッジ48には、例えば、青色(シアン)の画像形成用現像剤が収納されている。画像形成用現像部40Kのカートリッジ48には、例えば、黒色(ブラック)の画像形成用現像剤が収納されている。
[接着用現像部]
接着用現像部50は、静電潜像を形成すると共に、クーロン力を利用して静電潜像に接着用現像剤を付着させることにより、接着用現像剤像を形成する第2現像部である。この接着用現像剤は、媒体Mの表面に画像以外の像(後述する接着層H)を形成するために用いられる現像剤である。
ここでは、画像形成装置は、例えば、上記したように、1つの接着用現像部50を備えている。この接着用現像部50は、筐体1に対して着脱可能に装着されていると共に、中間転写ベルト31の移動経路に沿って配列されている。ここでは、接着用現像部50は、例えば、中間転写ベルト31の移動方向において、画像形成用現像部40よりも下流側に配置されている。
接着用現像部50は、例えば、画像形成用現像剤に代えて接着用現像剤がカートリッジ58に収納されていることを除いて、画像形成用現像部40と同様の構成を有している。具体的には、接着用現像部50は、例えば、感光体ドラム51と、帯電ローラ52と、現像ローラ53と、供給ローラ54と、現像ブレード55と、クリーニングブレード56と、LEDヘッド57と、カートリッジ58とを含んでいる。
なお、感光体ドラム51、帯電ローラ52、現像ローラ53、供給ローラ54、現像ブレード55、クリーニングブレード56、LEDヘッド57およびカートリッジ58の構成は、例えば、感光体ドラム41、帯電ローラ42、現像ローラ43、供給ローラ44、現像ブレード45、クリーニングブレード46、LEDヘッド47およびカートリッジ48の構成と同様である。
[定着部]
定着部60は、例えば、いわゆる定着部兼接着部であり、2つの機能を兼ねている。
具体的には、定着部60は、媒体Mの表面に転写部30により転写された画像形成用現像剤を加熱することにより、その画像形成用現像剤を媒体Mに定着させると共に、画像形成用現像剤が定着された媒体Mの表面に転写部30により転写された接着用現像剤を加熱することにより、その接着用現像剤を媒体Mに定着させる。
また、定着部60は、画像構造物Sを形成するために、画像形成用現像剤および接着用現像剤が定着された媒体Mを加熱することにより、その画像形成用現像剤が定着された媒体Mを接着用現像剤を介して接着させる。
この定着部60は、例えば、加熱ローラ61と、加圧ローラ62とを含んでいる。
加熱ローラ61は、例えば、中空円筒状の芯金と、その芯金の外周面を被覆する耐熱弾性層と、その耐熱弾性層の外周面を被覆する樹脂チューブとを含んでいる。芯金は、例えば、アルミニウムなどの金属材料を含んでいる。耐熱弾性層は、例えば、シリコーンゴムなどの高分子材料を含んでいる。樹脂チューブは、例えば、例えば、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体(PFA)などを含んでいる。
この加熱ローラ61は、モータなどの駆動源を介して時計回りに回転可能であり、その加熱ローラ61の表面温度は、例えば、その加熱ローラ61から離れた位置に配置されたサーミスタにより検出される。なお、加熱ローラ61(芯金)の内部には、例えば、ハロゲンランプなどのヒータが設置されている。
加圧ローラ62は、例えば、加熱ローラ61と同様の構成を有している。この加圧ローラ62は、加熱ローラ61に圧接されており、その加熱ローラ61の回転に応じて反時計回りに回転可能である。
[搬送ローラ]
搬送ローラ71〜77は、筐体1の内部において、送り出しローラ20により取り出された媒体Mを搬送させる。媒体Mの片面だけに画像が形成される場合には、例えば、搬送経路R1,R2に沿って、搬送ローラ71〜73により媒体Mが搬送される。媒体Mの両面に画像が形成される場合には、例えば、搬送経路R1〜R5に沿って、搬送ローラ71〜77により媒体Mが搬送される。なお、媒体Mの搬送経路の詳細に関しては、後述する。
[搬送路切り替えガイド]
搬送路切り替えガイド81,82は、媒体Mの片面だけに画像が形成されるか、媒体Mの両面に画像が形成されるかなどの条件に応じて、その媒体Mの搬送方向を切り替える。
<1−2.回路構成>
図4は、画像形成装置の回路構成を表している。
この画像形成装置は、上記した一連の構成要素と共に、制御部83と、画像形成用現像電圧制御部84と、接着用現像電圧制御部85と、画像形成用供給電圧制御部86と、接着用供給電圧制御部87と、画像形成用帯電電圧制御部88と、接着用帯電電圧制御部89と、画像形成用露光制御部90と、接着用露光制御部91と、1次転写制御部92と、2次転写制御部93と、定着制御部94と、モータ制御部95と、インタフェイス部96と、メモリ97と、中央処理装置(CPU)100と、センサ101と、操作入力部102とを備えている。
制御部83は、画像形成装置の全体を制御し、その制御部83の動作は、CPU100により管理される。この制御部83は、例えば、画像形成装置の外部に存在する上位装置103からインタフェイス部96を介して画像形成用のデータを取得する。なお、画像形成装置は、操作入力部102を介して操作される。
画像形成用現像電圧制御部84は、現像ローラ43の動作および電圧などを制御すると共に、接着用現像電圧制御部85は、現像ローラ53の動作および電圧などを制御する。
画像形成用供給電圧制御部86は、供給ローラ44および現像ブレード45の動作および電圧などを制御すると共に、接着用供給電圧制御部87は、供給ローラ54および現像ブレード55の動作および電圧などを制御する。
画像形成用帯電電圧制御部88は、帯電ローラ42の動作および電圧などを制御すると共に、接着用帯電電圧制御部89は、帯電ローラ52の動作および電圧などを制御する。
画像形成用露光制御部90は、LEDヘッド47の動作および露光条件などを制御すると共に、接着用露光制御部91は、LEDヘッド57の動作および露光条件などを制御する。
1次転写制御部92は、1次転写ローラ35,36の動作および電圧などを制御すると共に、2次転写制御部93は、2次転写ローラ37の動作および電圧などを制御する。
定着制御部94は、加熱ローラ61の動作および加熱条件などを制御すると共に、加圧ローラ62の動作および加圧条件などを制御する。
モータ制御部95は、主に、送り出しローラ20、駆動ローラ32,感光体ドラム41,51および搬送ローラ71〜77などを駆動させるために用いられるモータの動作などを制御する。
メモリ97は、例えば、リードオンリーメモリ(ROM)98およびランダムアクセスメモリ(RAM)99などを含んでいる。メモリ97には、例えば、画像形成動作のフローおよび各種補正用の計算式などの情報が格納されている。
センサ101は、例えば、媒体Mの先端位置を検出するセンサ、温度を検出するセンサおよび湿度を検出するセンサなどを含んでいる。
<1−3.現像剤の構成および物性>
ここで、画像形成装置に用いられる現像剤の物性に関して説明する。
[現像剤の構成]
画像形成用現像剤は、上記したように、画像(画像情報F)を形成するために用いられる現像剤であり、画像形成用顔料と、画像形成用高分子化合物とを含んでいる。この画像形成用現像剤の形成方法は、特に限定されないが、例えば、乳化重合法などのうちのいずれか1種類または2種類以上である。この画像形成用現像剤では、例えば、画像形成用高分子化合物を含む粒子の表面に、画像形成用顔料が定着されている。
画像形成用顔料は、いわゆる着色剤のうちのいずれか1種類または2種類以上である。この画像形成用顔料の種類は、例えば、画像を形成するために必要な色の種類に応じて決定される。具体的には、黄色(イエロー)の画像形成用現像剤に含まれる画像形成用顔料は、例えば、PY(ピグミンイエロー)−74などのうちのいずれか1種類または2種類以上である。赤色(マゼンタ)の画像形成用現像剤に含まれる画像形成用顔料は、例えば、PR(ピグミンレッド)−122などのうちのいずれか1種類または2種類以上である。青色(シアン)の画像形成用現像剤に含まれる画像形成用顔料は、例えば、PB(ピグミンブルー)−15:3などのうちのいずれか1種類または2種類以上である。黒色(ブラック)の画像形成用現像剤に含まれる画像形成用顔料は、例えば、カーボンブラックなどのうちのいずれか1種類または2種類以上である。
画像形成用高分子化合物の種類は、画像形成用顔料を保持することができる高分子化合物のうちのいずれか1種類または2種類以上であれば、特に限定されない。この画像形成用高分子化合物は、単独重合体でもよいし、共重合体でもよいし、それらのうちの2種類以上の混合物でもよい。具体的には、画像形成用高分子化合物は、例えば、スチレンアクリル共重合体などである。
なお、画像形成用現像剤は、上記した画像形成用顔料および画像形成用高分子化合物と共に、他の材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。
他の材料は、例えば、ワックス、外添剤および導電剤などである。ワックスは、例えば、ステアリン酸ステアリルなどである。外添剤は、例えば、疎水性ケイ素などである。導電剤は、例えば、酸化チタンなどである。
接着用現像剤は、上記したように、画像以外の像(接着層H)を形成するために用いられる現像剤であり、接着用高分子化合物を含んでいる。この接着用現像剤の形成方法は、特に限定されないが、例えば、粉砕法および乳化重合法などのうちのいずれか1種類または2種類以上である。この接着用現像剤は、上記したように、画像を形成するために用いられる現像剤ではないため、画像形成用顔料を含んでいる必要はない。ただし、接着用現像剤は、必要に応じて、画像形成用顔料を含んでいてもよい。
接着用高分子化合物の種類は、加熱に応じて接着性を発揮できる高分子化合物のうちのいずれか1種類または2種類以上であれば、特に限定されない。この画像形成用高分子化合物は、単独重合体でもよいし、共重合体でもよいし、それらのうちの2種類以上の混合物でもよい。具体的には、接着用高分子化合物は、例えば、ポリエステルなどである。
なお、画像形成用高分子化合物の種類と接着用高分子化合物の種類とは、同じでもよいし、異なってもよい。中でも、画像形成用高分子化合物の種類と接着用高分子化合物の種類とは、異なっていることが好ましい、後述するように、画像形成用高分子化合物の溶解度パラメータδ1と接着用高分子化合物の溶解度パラメータδ2とを十分に異ならせることができるため、その溶解パラメータδ1,δ2の差異を適正化しやすくなるからである。
[現像剤の物性1]
画像形成装置を用いて形成される画像構造物Sの品質を向上させるために、現像剤の物性は適正化されている。
具体的には、上記したように、転写部30により、媒体Mの表面に画像形成用現像剤が転写されると、定着部60では、加熱ローラ61が媒体Mを加熱することにより、その画像形成用現像剤が媒体Mの表面に定着する。また、転写部30により、画像形成用現像剤が転写された媒体Mの表面に接着用現像剤が転写されると、定着部60では、加熱ローラ61が媒体Mを加熱することにより、接着用現像剤が媒体Mの表面に定着する。
この定着部60(加熱ローラ61)による定着温度(媒体Mの加熱温度)に着目すると、画像形成用現像剤の加熱温度T1(℃)および接着用現像剤の加熱温度T2(℃)は、下記の式(1)で表される条件を満たしている。すなわち、加熱温度T1は、加熱温度T2より高くなるように設定されていると共に、その加熱温度T1,T2の差異は、所定の範囲内となるように調整されている。
10℃≦T1−T2≦30℃ ・・・(1)
この場合において、画像形成用現像剤に含まれる画像形成用高分子化合物の物性および接着用現像剤に含まれる接着用高分子化合物の物性に着目すると、画像形成用高分子化合物の溶解度パラメータδ1((cal/cm)1/2 )および接着用高分子化合物の溶解度パラメータδ2((cal/cm)1/2 )は、下記の式(2)で表される条件を満たしている。すなわち、溶解パラメータδ1,δ2の大小関係は、特に限定されないが、その溶解度パラメータδ1,δ2の差異の絶対値は、所定の範囲内となるように調整されている。
5.9≦|δ1−δ2|≦7.4 ・・・(2)
加熱温度T1,T2が式(1)に示した条件を満たしている場合において、溶解度パラメータδ1,δ2が式(2)に示した条件を満たしているのは、加熱温度T1,T2の差異との関係において、溶解度パラメータδ1,δ2の差異(絶対値)が適正化されるからである。これにより、画像形成装置を用いて形成される画像構造物Sでは、画像形成用現像剤と接着用現像剤との混合(相溶)に起因する画像移りが抑制されると共に、その接着用現像剤を用いた接着性が確保される。よって、画像移りの抑制と接着性の確保とを両立させることができる。
[現像剤の物性2]
または、上記したように、転写部30により、媒体Mの表面に画像形成用現像剤が転写されると、定着部60では、加圧ローラ62が媒体Mを加圧することにより、その画像形成用現像剤が媒体Mの表面に定着する。また、転写部30により、画像形成用現像剤が転写された媒体Mの表面に接着用現像剤が転写されると、定着部60では、加圧ローラ62が媒体Mを加熱することにより、接着用現像剤が媒体Mの表面に定着する。
この定着部60(加圧ローラ62)による圧接力(媒体Mの加圧力)に着目すると、接着用現像剤の加圧力P(kg/cm2 )は、下記の式(3)で表される条件を満たしている。すなわち、加圧ローラ62が媒体Mを介して加熱ローラ61に圧接する際に、その加圧ローラ62から媒体Mに供給される加圧力Pは、所定の範囲内となるように調整されている。ここで説明する加圧力Pは、いわゆるニップ圧である。
1.5kg/cm2 ≦P≦3.5kg/cm2 ・・・(3)
この場合において、画像形成用高分子化合物の物性および接着用高分子化合物の物性に着目すると、画像形成用高分子化合物の溶解度パラメータδ1((cal/cm)1/2 )および接着用高分子化合物の溶解度パラメータδ2((cal/cm)1/2 )は、下記の式(4)で表される条件を満たしている。すなわち、溶解パラメータδ1,δ2の大小関係は、特に限定されないが、その溶解度パラメータδ1,δ2の差異の絶対値は、所定の範囲内となるように調整されている。
5.8≦|δ1−δ2|≦7.5 ・・・(4)
加圧力Pが式(3)に示した条件を満たしている場合において、溶解度パラメータδ1,δ2が式(4)に示した条件を満たしているのは、加圧力Pとの関係において、溶解度パラメータδ1,δ2の差異(絶対値)が適正化されるからである。これにより、加熱温度T1,T2の差異との関係において溶解度パラメータδ1,δ2の差異(絶対値)が適正化される場合と同様に、画像移りの抑制と接着性の確保とを両立させることができる。
[現像剤の物性に影響を及ぼすパラメータ]
上記した現像剤の物性に影響を及ぼすパラメータ(加熱温度T1,T2,加圧力P,溶解度パラメータδ1,δ2)に関する詳細は、以下の通りである。
加熱温度T1は、上記したように、画像形成用現像剤が媒体Mの表面に転写されたのち、定着部60において画像形成用現像剤を媒体Mの表面に定着させるために、加熱ローラ61が媒体Mを加熱する温度である。よって、加熱温度T1を特定するためには、例えば、画像形成用現像剤が転写された媒体Mを加熱ローラ61が加熱する際の温度、すなわち加熱ローラ61の表面温度を測定すればよい。
加熱温度T2は、上記したように、接着用現像剤が媒体Mの表面に転写されたのち、定着部60において接着用現像剤を媒体Mの表面に定着させるために、加熱ローラ61が媒体Mを加熱する温度である。よって、加熱温度T1を特定するためには、例えば、接着用現像剤が転写された媒体Mを加熱ローラ61が加熱する際の温度、すなわち加熱ローラ61の表面温度を測定すればよい。
加圧力Pは、上記したように、接着用現像剤が媒体Mの表面に転写されたのち、定着部60において接着用現像剤を媒体Mの表面に定着させるために、加圧ローラ62から媒体Mに供給される圧力である。よって、加圧力Pを特定するためには、例えば、接着用現像剤が転写された媒体Mを介して加圧ローラ62が加熱ローラ61に圧接する際の圧力を測定すればよい。
溶解度パラメータδ1,δ2は、以下の手順により特定される。
ここでは、説明を簡略化するために、一般的な溶解度パラメータδに関して説明する。この場合には、以下で説明する高分子化合物として画像形成用高分子化合物を用いて溶解度パラメータδを算出することにより、その画像形成用高分子化合物の溶解度パラメータδ1を求めることができる。また、高分子化合物として接着用高分子化合物を用いて溶解度パラメータδを算出することにより、その接着用高分子化合物の溶解度パラメータδ2を求めることができる。
溶解度パラメータδは、物質の分子間力を表す尺度である。2つの物質の溶解度パラメータδを比較すると、その2つの溶解度パラメータδの差異が小さいほど溶解度が大きくなるため、2つの物質は混合(相溶)しやすくなる。一方、2つの溶解度パラメータδの差異が大きいほど溶解度が小さくなるため、2つの物質は混合(相溶)しにくくなる。
この溶解度パラメータδは、濁点滴定法を用いた測定結果に基づいて、下記の式(5)〜式(7)により表される。
δ=X/Y ・・・(5)
X=Vml 1/2 ・δml+Vmh 1/2 ・δmh ・・・(6)
(Vmlは、溶解度パラメータが相対的に小さい貧溶媒1の体積である。Vmhは、溶解度パラメータが相対的に大きい貧溶媒2の体積である。δmlは、溶解度パラメータが相対的に小さい貧溶媒1の溶解度パラメータである。δmhは、溶解度パラメータが相対的に大きい貧溶媒2の溶解度パラメータである。)
Y=Vml 1/2 +Vmh 1/2 ・・・(7)
(Vmlは、溶解度パラメータが相対的に小さい貧溶媒1の体積である。Vmhは、溶解度パラメータが相対的に大きい貧溶媒2の体積である。)
濁点滴定法とは、良溶媒中に高分子化合物を溶解させたのち、その良溶媒に貧溶媒を滴下することにより、白濁が生じるまでに要した貧溶媒の量を測定する方法である。この濁点滴定法では、溶解度パラメータが相対的に小さい貧溶媒1を用いて上記した測定を行うことにより、白濁が生じるまでに要した貧溶媒1の量を測定すると共に、溶解度パラメータが相対的に大きい貧溶媒2を用いて上記した測定を行うことにより、白濁が生じるまでに要した貧溶媒2の量を測定する。
具体的な手順は、例えば、以下の通りである。最初に、高分子化合物0.5gが収容された100mlビーカー中にアセトン10mlを投入する。これにより、アセトンにより高分子化合物が溶解されるため、その高分子化合物を含むアセトン溶液を得る。この場合には、2つのアセトン溶液を準備する。続いて、一方のアセトン溶液を撹拌しながら、ビュレットを用いてアセトン溶液に貧溶媒1(例えば、n−ヘキサン)を滴下することにより、白濁が生じるまでに要した貧溶媒1の量(Vml:ml)を調べる。続いて、他方のアセトン溶液を撹拌しながら、ビュレットを用いてアセトン溶液に貧溶媒2(例えば、脱イオン水)を滴下することにより、白濁が生じるまでに要した貧溶媒2の量(Vmh:ml)を調べる。これらの場合には、貧溶媒1,2の温度を20℃とする。
[現像剤の物性に関するまとめ]
なお、現像剤の物性に関しては、上記した[現像剤の物性1]に関する条件だけが満たされていてもよいし、上記した[現像剤の物性2]に関する条件だけが満たされていてもよいし、双方の条件が満たされていてもよい。中でも、双方の条件が満たされていれば、より高い効果を得ることができる。
<1−4.画像構造物の構成>
図5は、画像形成装置を用いて形成される画像構造物Sの構成を説明するために、その画像構造物Sの斜視構成を表している。図6は、画像構造物Sを形成するために用いられる媒体Mの表側の平面構成を表していると共に、図7は、画像構造物Sを形成するために用いられる媒体Mの裏側の平面構成を表している。なお、図5では、媒体Mが接着(熱圧着)される前の状態を示している。
画像構造物Sは、画像(画像情報F)および接着層Hが形成された媒体Mを用いて形成されている。この画像構造物Sの構成は、媒体Mの片面または両面に画像が形成されると共に、その媒体Mが1回または2回以上折り畳まれたのち、その折り畳まれた状態を維持しながら媒体Mが接着層Hを介して接着されていれば、特に限定されない。
ここで説明する画像構造物Sは、例えば、以下の構成を有する圧着はがきである。画像情報Fは、媒体Mの両面に形成されている。この画像情報Fは、例えば、文字、記号および図形などのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。画像情報Fが両面に形成された媒体Mは、Z字を描くように折り畳まれている。この媒体Mは、Z字を描くように折り畳まれた状態において、1枚のシート(はがき)状となるように接着層Hを介して接着されている。なお、図5〜図7では、接着層Hに網掛けを施している。
画像情報Fは、媒体Mの表面に転写および定着された画像形成用現像剤(画像形成用現像剤像)である。一方、接着層Hは、媒体Mの表面に画像形成用現像剤(画像形成用現像剤像)が転写および定着されたのち、その媒体Mの表面に転写および定着された接着用現像剤(接着用現像剤像)である。
具体的には、画像構造物Sを形成するために用いられる媒体Mは、表側に、長尺方向に順に配列された3つの面A1,A2,A3を有している。画像情報Fは、例えば、面A1,A2,A3のそれぞれに形成されている。接着層Hは、例えば、面A1に形成されておらず、面A2,A3に形成されている。面A1は、画像構造物Sの最表面になる面であるため、その面A1に形成された画像情報Fは、隠蔽される必要がないからである。
また、画像構造物Sを形成するために用いられる媒体Mは、裏側に、長尺方向に順に配列された3つの面B1,面B2,面B3を有している。面A1および面B1は表裏の関係にあり、面A2および面B2は表裏の関係にあり、面A3および面B3は表裏の関係にある。画像情報Fは、例えば、面B1,B2,B3のそれぞれに形成されている。接着層Hは、例えば、面B3に形成されておらず、面B1,B2に形成されている。面B3は、画像構造物Sの最裏面になる面であるため、その面B3に形成された画像情報Fは、隠蔽される必要がないからである。
画像構造物Sが形成される際には、上記したように画像情報Fおよび接着層Hが形成された媒体MがZ字を描くように折り畳まれたのち、面B1に形成された接着層Hと面B2に形成された接着層Hとが接着されると共に、面A2に形成された接着層Hと面A3に形成された接着層Hとが接着される。これにより、接着後の媒体Mでは、面A1が画像構造部Sの最表面になると共に、面B3が画像構造物Sの最裏面になる。
この画像構造物Sでは、表面の一部(面A1)および裏面の一部(面B3)が露出しているため、その面A1,B3に形成されている画像情報Fを読むことができる。これに対して、表面の一部(面A2,A3)および裏面の一部(面B1,B2)に形成された画像情報Fは隠蔽されているため、その面A2,A3,B1,B2に形成されている画像情報Fを読むことができない。
しかしながら、接着層Hを用いて接着されている面A2,A3は、容易に剥離可能であると共に、同様に接着層Hを用いて貼り合わされている面B1,B2も、容易に剥離可能である。よって、面A2,A3を剥離させることにより、その面A2,A3に形成されている画像情報Fを読むことができると共に、面B1,B2を剥離させることにより、その面B1,B2に形成されている画像情報Fを読むことができる。
<2.画像形成装置の動作>
次に、画像形成装置の動作に関して説明する。
ここでは、主に、図1〜図3および図5〜図7を参照しながら、画像形成装置の機械的な動作に関して説明する。なお、トレイ11に収納された媒体Mが用いられると共に、その媒体Mの両面に画像(画像情報F)が形成される場合を例に挙げる。
この画像形成装置では、例えば、以下で説明するように、画像の形成工程、接着層Hの形成工程および媒体Mの接着工程をこの順に行うことにより、画像構造物Sが形成される。
<2−1.画像の形成工程>
媒体Mの両面に画像を形成する場合には、例えば、現像処理(表面)、1次転写処理(表面)、2次転写処理(表面)、定着処理(表面)、現像処理(裏面)、1次転写処理(裏面)、2次転写処理(裏面)および定着処理(裏面)をこの順に行う。なお、括弧書きの「表面」が付された処理は、媒体Mの表面に施される処理であることを表していると共に、括弧書きの「裏面」が付された処理は、媒体Mの裏面に施される処理であることを表している。
[現像処理(表面)]
トレイ11に収納された媒体Mは、搬送ローラ71,72により、搬送経路R1に沿って矢印F1の方向に搬送される。このトレイ11に収納された媒体Mは、送り出しローラ21により取り出される。
現像処理では、画像形成用現像部40Yにおいて、感光体ドラム41が回転すると、帯電ローラ42が回転しながら感光体ドラム41の表面に直流電圧を印加する。これにより、感光体ドラム41の表面が均一に帯電する。
続いて、画像信号に応じて、LEDヘッド47が感光体ドラム41の表面に光を照射する。これにより、感光体ドラム41の表面では、光の照射部分において表面電位が減衰(光減衰)するため、その感光体ドラム41の表面に静電潜像が形成される。
一方、画像形成用現像部40Yでは、カートリッジ48に収納されていた黄色の画像形成用現像剤が供給ローラ44に放出される。
供給ローラ44に電圧が印加されると、その供給ローラ44が回転する。これにより、カートリッジ48から黄色の画像形成用現像剤が供給ローラ44の表面に供給される。
現像ローラ43に電圧が印加されると、その現像ローラ43が供給ローラ44に圧接されながら回転する。これにより、供給ローラ44の表面に供給された黄色の画像形成用現像剤が現像ローラ43の表面に吸着するため、その画像形成用現像剤が現像ローラ43の回転を利用して搬送される。この場合には、現像ローラ43の表面に吸着した黄色の画像形成用現像剤の一部が現像ブレード45により除去されるため、その現像ローラ43の表面に吸着した黄色の画像形成用現像剤の厚さが均一化される。
現像ローラ43に圧接されながら感光体ドラム41が回転すると、その現像ローラ43の表面に吸着されていた黄色の画像形成用現像剤が感光体ドラム41の表面に移行するため、その感光体ドラム41の表面に黄色の画像形成用現像剤像が形成される。
[1次転写処理(表面)]
転写部30において、駆動ローラ32が回転すると、その駆動ローラ32の回転に応じて従動ローラ33およびバックアップローラ34が回転する。これにより、中間転写ベルト31が矢印F5の方向に移動する。
1次転写処理では、1次転写ローラ35Yに電圧が印加されている。この1次転写ローラ35Yは、中間転写ベルト31を介して感光体ドラム41に圧接されているため、上記した現像処理において感光体ドラム41の表面に形成された黄色の画像形成用現像剤像は、中間転写ベルト31の表面に転写される。
こののち、黄色の画像形成用現像剤像が転写された中間転写ベルト31は、引き続き矢印F5の方向に移動する。これにより、画像形成用現像部40M,40C,40Kおよび1次転写ローラ35M,35C,35Kにおいて、上記した画像形成用現像部40Yおよび1次転写ローラ35Yと同様の手順により現像処理および1次転写処理が順に行われる。よって、中間転写ベルト31の表面に各色(赤色、青色および黒色)の画像形成用現像剤像が順次転写される。
すなわち、画像形成用現像部40Mおよび1次転写ローラ35Mにより、中間転写ベルト31の表面に赤色の画像形成用現像剤像が転写される。続いて、画像形成用現像部40Cおよび1次転写ローラ35Cにより、中間転写ベルト31の表面に青色の画像形成用現像剤像が転写される。続いて、画像形成用現像部40Kおよび1次転写ローラ35Kにより、中間転写ベルト31の表面に黒色の画像形成用現像剤像が転写される。
もちろん、実際に画像形成用現像部40Y,40M,40C,40Kおよび1次転写ローラ35Y,35M,35C,35Kのそれぞれにおいて現像処理および転写処理が行われるかどうかは、画像情報Fを形成するために必要な色(画像形成用現像剤の種類)に応じて決定される。
[2次転写処理(表面)]
搬送経路R1に沿って搬送される媒体Mは、バックアップローラ34と2次転写ローラ37との間を通過する。
2次転写処理では、2次転写ローラ37に電圧が印加されている。この2次転写ローラ37は、媒体Mを介してバックアップローラ34に圧接されるため、上記した1次転写処理において中間転写ベルト31の表面に転写された画像形成用現像剤像は、媒体Mの表面に転写される。
[定着処理(表面)]
2次転写処理において画像形成用現像剤像が転写された媒体Mは、引き続き搬送経路R1に沿って矢印F1の方向に搬送されるため、定着部60に投入される。
定着処理では、加熱ローラ61の表面温度が所定の温度となるように制御されている。加熱ローラ61に圧接されている状態において加圧ローラ62が回転すると、その加熱ローラ61と加圧ローラ62との間を通過するように媒体Mが搬送される。
これにより、媒体Mの表面に転写された画像形成用現像剤像が加熱ローラ61により加熱されるため、その画像形成用現像剤像が溶融する。また、溶融状態の画像形成用現像剤像が加圧ローラ62により媒体Mに圧接されるため、その画像形成用現像剤像が媒体Mの表面に強固に付着する。よって、媒体Mの表面(面A1,A2,A3)に画像形成用現像剤が定着するため、画像情報Fが形成される。
[現像処理(裏面),1次転写処理(裏面),2次転写処理(裏面),定着処理(裏面)]
面A1,A2,A3に画像情報Fが形成された媒体Mは、定着部60を通過すると、搬送経路R3〜R5に沿って、搬送ローラ74〜77により矢印F3,F4の方向に搬送されたのち、搬送経路R1に沿って、搬送ローラ71,72により再び矢印F1の方向に搬送される。この場合において、媒体Mが搬送される方向は、搬送路切り替えガイド81,82により制御される。
これにより、媒体Mの裏面において、上記した現像処理、1次転写処理、2次転写処理および定着処理が再びこの順に行われる。よって、媒体Mの裏面(面B1,B2,B3)に画像情報Fが形成される。
表面(面A1,A2,A3)および裏面(面B1,B2,B3)に画像情報Fが形成された媒体Mは、搬送経路R2に沿って搬送ローラ73により矢印F2の方向に搬送されるため、スタッカ部2に送出される。
<2−2.接着層の形成工程>
媒体Mの両面に接着層Hを形成する場合には、例えば、現像処理(表面)、1次転写処理(表面)、2次転写処理(表面)、定着処理(表面)、現像処理(裏面)、1次転写処理(裏面)、2次転写処理(裏面)および定着処理(裏面)をこの順に行う。この場合には、画像情報Fが両面に形成された媒体Mをトレイ11にセットする。
なお、接着層Hの形成工程における現像処理、1次転写処理、2次転写処理および定着処理のそれぞれの処理内容は、例えば、画像形成用現像部40(画像形成用現像剤)に代えて接着層現像部50(接着用現像剤)を用いることを除いて、画像の形成工程における現像処理、1次転写処理、2次転写処理および定着処理のそれぞれの処理内容と同様である。よって、以下では、画像の形成工程に関する説明と重複する説明に関しては随時省略する。
[現像処理(表面)]
トレイ11に収納された画像形成済みの媒体Mは、搬送ローラ71,72により、搬送経路R1に沿って矢印F1の方向に搬送される。
現像処理では、接着用現像部50において、感光体ドラム51が回転すると、帯電ローラ52を介して感光体ドラム51の表面が均一に帯電する。続いて、画像信号に応じて、LEDヘッド57が感光体ドラム51の表面に光を照射するため、その感光体ドラム51の表面に静電潜像が形成される。一方、接着用現像部50では、カートリッジ58に収納されていた接着用現像剤が供給ローラ54の表面に供給される。現像ローラ53が供給ローラ54に圧接されながら回転すると、その供給ローラ54の表面に供給された接着用現像剤が現像ローラ53の表面に吸着するため、その接着用現像剤が現像ローラ53の回転を利用して搬送される。この場合には、現像ブレード55により接着用現像剤の厚さが均一化される。現像ローラ53に圧接されながら感光体ドラム51が回転すると、その現像ローラ53の表面に吸着されていた接着用現像剤が感光体ドラム51の表面に移行するため、その感光体ドラム51の表面に接着用現像剤像が形成される。
[1次転写処理(表面)]
転写部30において、駆動ローラ32の回転に応じて従動ローラ33およびバックアップローラ34が回転するため、中間転写ベルト31が矢印F5の方向に移動する。1次転写処理では、1次転写ローラ36は、中間転写ベルト31を介して感光体ドラム51に圧接されているため、その感光体ドラム51の表面に形成された接着用現像剤像は、中間転写ベルト31の表面に転写される。
[2次転写処理(表面)]
搬送経路R1に沿って搬送される媒体Mは、バックアップローラ34と2次転写ローラ37との間を通過する。2次転写処理では、2次転写ローラ37は、媒体Mを介してバックアップローラ34に圧接されるため、上記した1次転写処理において中間転写ベルト31の表面に転写された接着用現像剤像は、媒体Mの表面に転写される。
[定着処理(表面)]
2次転写処理において接着用現像剤像が転写された媒体Mは、引き続き搬送経路R1に沿って矢印F1の方向に搬送されるため、定着部60に投入される。定着処理では、加熱ローラ61に圧接されている状態において加圧ローラ62が回転するため、その加熱ローラ61と加圧ローラ62との間を通過するように媒体Mが搬送される。これにより、媒体Mの表面に転写された接着用現像剤像が加熱ローラ61により加熱されるため、その接着用現像剤像が溶融する。また、溶融状態の接着用現像剤像が加圧ローラ62により媒体Mに圧接されるため、その接着用現像剤像が媒体Mの表面に強固に付着する。よって、媒体Mの表面の一部(面A2,A3)に接着用現像剤が定着するため、接着層Hが形成される。
[現像処理(裏面),1次転写処理(裏面),2次転写処理(裏面),定着処理(裏面)]
面A2,A3に接着層Hが形成された媒体Mは、定着部60を通過すると、搬送経路R3〜R5に沿って、搬送ローラ74〜77により矢印F3,F4の方向に搬送されたのち、搬送経路R1に沿って、搬送ローラ71,72により再び矢印F1の方向に搬送される。この場合において、媒体Mが搬送される方向は、搬送路切り替えガイド81,82により制御される。これにより、媒体Mの裏面において、上記した現像処理、1次転写処理、2次転写処理および定着処理が再びこの順に行われる。よって、媒体Mの裏面の一部(面B1,B2)に接着層Hが形成される。
表面の一部(面A2,A3)および裏面の一部(面B1,B2)に接着層Hが形成された媒体Mは、搬送経路R2に沿って搬送ローラ73により矢印F2の方向に搬送されるため、スタッカ部2に送出される。
<2−3.媒体の接着工程>
画像構造物Sを形成するために、接着層Hを用いて媒体Mを接着させる場合には、例えば、定着部60において接着処理を行う。この場合には、画像情報Fおよび接着層Hが形成された媒体MをZ字を描くように折り畳んだのち、その媒体Mを折り畳まれた状態でトレイ11にセットする。
トレイ11に収納された折り畳み済みの媒体Mは、搬送ローラ71,72により、搬送経路R1に沿って矢印F1の方向に搬送されるため、現像処理、1次転写処理、2次転写処理および定着処理を行わずに、定着部60に投入される。
接着処理では、加熱ローラ61の表面温度が接着層Hの溶融温度以上となるように制御されている。加熱ローラ61に圧接されている状態において加圧ローラ62が回転すると、その加熱ローラ61と加圧ローラ62との間を通過するように媒体Mが搬送される。
これにより、折り畳み済みの媒体Mが加熱ローラ61により加熱されるため、接着層Hが溶融する。また、折り畳み済みの媒体Mが加圧ローラ62により加圧されるため、面A2,A3が接着層Hを用いて貼り合わされると共に、面B1,B2が接着層Hを用いて貼り合わされる。よって、1枚のシート状の画像構造物Sが形成される。
画像構造物Sは、搬送経路R2に沿って搬送ローラ73により矢印F2の方向に搬送されるため、スタッカ部2に送出される。
<3.画像形成装置の作用および効果>
この画像形成装置によれば、画像形成用高分子化合物の物性および接着用高分子化合物の物性(溶解度パラメータδ1,δ2)に関して、以下の条件を満たしている。
定着部60(加熱ローラ61)による定着温度(媒体Mの加熱温度)に着目すると、画像形成用現像剤の加熱温度T1(℃)および接着用現像剤の加熱温度T2(℃)が10℃≦T1−T2≦30℃を満たしている場合において、溶解度パラメータδ1,δ2が5.9≦|δ1−δ2|≦7.4を満たしている。
または、定着部60(加圧ローラ62)による圧接力(媒体Mの加圧力)に着目すると、接着用現像剤の加圧力P(kg/cm2 )が1.5kg/cm2 ≦P≦3.5kg/cm2 を満たしている場合において、溶解度パラメータδ1,δ2が5.8≦|δ1−δ2|≦7.5を満たしている。
この場合には、上記したように、加熱温度T1,T2の差異との関係において溶解度パラメータδ1,δ2の差異(絶対値)が適正化されると共に、加圧力Pとの関係において溶解度パラメータδ1,δ2の差異(絶対値)が適正化される。これにより、媒体Mの接着工程において、画像情報Fを形成している画像形成用現像剤と接着層Hを形成している接着用現像剤とが溶融状態で混合(相溶)しにくくなるため、画像情報Fが意図せずに媒体Mから接着層Hに移る現象(画像移り)が抑制される。しかも、画像形成用現像剤と接着用現像剤とが相溶することを抑制していながら、接着層Hを用いて面A2,A3が十分に貼り合わされると共に、同様に接着層Hを用いて面B1,B2も十分に貼り合わされるため、画像構造物Sの接着性も確保される。よって、画像構造物Sに関して画像移りの抑制と接着性の確保とを両立させることができるため、その画像構造物Sの品質を向上させることができる。
特に、画像形成用高分子化合物の種類と接着用高分子化合物の種類とが異なっていれば、溶解度パラメータδ1,δ2の差異が大きくなりやすいため、上記した溶解度パラメータδ1,δ2の差異に関する条件を満たしやすくなる。よって、より高い効果を得ることができる。
<4.変形例>
上記した画像形成装置の構成は、適宜変更可能である。
図1では、定着部60は、いわゆる定着部兼接着部であるため、定着処理および接着処理の双方を行っている。しかしながら、例えば、図1に対応する図8に示したように、媒体Mの搬送経路R1における定着部60の下流側に、定着処理を行う定着部60とは別個に、接着処理を行う接着部200を設けてもよい。この場合には、定着部60が定着処理を行うと共に、接着部200が接着処理を行う。
接着部200は、定着部60により画像形成用現像剤および接着用現像剤が定着された媒体Mを加熱することにより、その画像形成用現像剤が定着された媒体Mを接着用現像剤を介して接着させる。この接着部200は、例えば、定着部60と同様の構成を有しており、具体的には、加熱ローラ201および加圧ローラ202を含んでいる。加熱ローラ201の構成および機能は、例えば、加熱ローラ61の構成および機能と同様である。加圧ローラ202の構成および機能は、例えば、加圧ローラ62の構成および機能と同様である。この場合においても、定着部60により定着処理が行われると共に、接着部200により接着処理が行われるため、同様の効果を得ることができる。
ただし、上記したように、接着部200は実質的に定着部60と同様の構成を有することになる。よって、画像形成装置の小型化および簡素化などを図るためには、図1に示したように、定着部60はその本来の機能と接着部200の機能とを兼ねることにより、定着処理および接着処理の双方を行うことが好ましい。
また、例えば、画像構造物Sを形成するために、画像形成装置を用いて媒体Mの両面に画像を形成したが、媒体Mの片面だけに画像を形成してもよい。
この他、画像形成装置は、例えば、画像構造物Sを形成せずに、単に媒体Mの片面または両面に画像を形成するためだけに用いられてもよい。
画像形成装置を用いて媒体Mの片面だけに画像を形成する場合には、例えば、定着部60を通過した媒体Mは、搬送経路R2に沿って搬送ローラ73により矢印F2の方向に搬送される。
また、画像形成装置を用いて媒体Mの片面だけに複数回に渡って画像を形成する場合には、例えば、定着部60を通過した媒体Mは、搬送経路R3,R5に沿って搬送ローラ74〜76により矢印F3,F4の方向に搬送されたのち、搬送経路R1に沿って搬送ローラ71,72により再び矢印F1の方向に搬送される。この場合において、媒体Mが搬送される方向は、搬送路切り替えガイド81,82により制御される。これにより、媒体Mの一面(既に画像が形成されている面)において、現像処理、1次転写処理、2次転写処理および定着処理が再び行われる。
本発明の実施例に関して、詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。

1.加熱温度T1,T2と溶解度パラメータδ1,δ2との関係
2.加圧力Pと溶解度パラメータδ1,δ2との関係
<1.加熱温度T1,T2と溶解度パラメータδ1,δ2との関係>
(実験例1−1〜1−48)
以下の手順により、画像形成用現像剤および接着用現像剤を製造した。
[画像形成用現像剤の製造]
最初に、原材料として、スチレンと、アクリル酸と、メチルメタクリル酸とを準備した。続いて、乳化重合法を用いて原材料を共重合させることにより、画像形成用高分子化合物であるスチレンアクリル共重合体(一次粒子)を得た。続いて、着色剤である画像形成用顔料と、画像形成用高分子化合物(スチレンアクリル共重合体)と、ワックス(ステアリン酸ステアリル)とを混合すると共に凝集させることにより、ベース現像剤を得た。
画像形成用顔料の種類は、以下の通りである。黄色の画像形成用現像剤を製造するためには、PY(ピグミンイエロー)−74を用いた。赤色の画像形成用現像剤を製造するためには、PR(ピグミンレッド)−122を用いた。青色の画像形成用現像剤を製造するためには、例えば、PB(ピグミンブルー)−15:3を用いた。黒色の画像形成用現像剤を製造するためには、カーボンブラックを用いた。
最後に、ヘンシェルミキサ(三井鉱山株式会社製)を用いて、ベース現像剤100重量部と、外添剤1.5重量部と、導電剤(酸化チタン)0.3重量部とを混合したのち、篩を用いて混合物を選別することにより、黄色の画像形成用現像剤、赤色の画像形成用現像剤、青色の画像形成用現像剤および黒色の画像形成用現像剤を得た。外添剤としては、疎水性ケイ素微粉末(日本アエロジル株式会社製のR−972)1重量部と、疎水性ケイ素微粉末(日本アエロジル株式会社製のRY−50)1.5重量部との混合物を用いた。
常温環境中(温度=23℃,湿度=55%)において、黄色の画像形成用現像剤の溶解度パラメータδ1は16.4、赤色の画像形成用現像剤の溶解度パラメータδ1は16.5、青色の画像形成用現像剤の溶解度パラメータδ1は16.8、黒色の画像形成用現像剤の溶解度パラメータδ1は16.2であった。
[接着用現像剤の製造]
粉砕法を用いて、接着用現像剤を製造した。この場合には、最初に、ヘンシェルミキサ(三井三池化工業株式会社製)を用いて、接着用高分子化合物(ポリエステル,数平均分子量=3700,ガラス転移温度=62℃)100重量部と、帯電制御剤(サリチル酸錯体)1重量部と、離型剤(ガラス転移温度=100℃)10重量部とを混合および撹拌した。続いて、オープンロール型連続混練機(三井鉱山株式会社製のニーデックス)を用いて混合物を加熱しながら溶融混練(加熱温度=100℃,混練時間=3時間)したのち、その混合物を室温まで冷却した。続いて、ジェット気流を利用した衝突版粉砕機(日本ニューマチック工業株式会社製のディスパージョンセパレータ)を用いて、混合物を粉砕した。続いて、遠心力を利用した風力ロータ回転型乾式気流分級機(ホソカワミクロン株式会社製のミクロンセパレータ)を用いて粉砕物を分級することにより、ベース現像剤を得た。最後に、ベース現像剤を用いて、画像形成用現像剤を製造した場合と同様に混合および選別することにより、接着用現像剤を得た。常温環境中(温度=23℃,湿度=55%)において、接着用現像剤の溶解度パラメータδ2は10.1であった。
なお、比較のために、画像形成用顔料を用いないことを除いて、画像形成用現像剤を製造した場合と同様の手順により、接着用現像剤を得た。常温環境中(温度=23℃,湿度=55%)において、接着用現像剤の溶解度パラメータδ2は16.1であった。
[画像構造物の製造]
最初に、上記した画像形成用現像剤400g(各色100g)および接着用現像剤100gを画像形成装置(画像形成用現像部40および接着用現像部50)にセットしたのち、常温環境中(温度=23℃,湿度=55%)において画像形成装置を一晩(12時間以上)放置した。
続いて、画像形成装置を用いて、媒体Mの両面に画像情報Fおよび接着層Hを形成した。媒体Mとしては、白色の普通紙(沖データ株式会社製のエクセレントホワイト PPR−CA4NA,サイズ=A4,坪量=80g/m2 )を用いた。
この場合には、画像形成用現像剤を用いて、媒体Mの表面(面A1,A2,A3)および裏面(面B1,B2,B3)に画像形成用現像剤像(画像情報F)を形成した。こののち、接着用現像剤を用いて、画像情報Fが形成された媒体Mの表面の一部(面A2,A3)および裏面の一部(面B1,B2)に接着用現像剤像(接着層H)を形成した。
なお、後述する画像移りを評価(判定)しやすくするために、画像情報Fとして、複数の文字(文章)を含む画像(黄色の文字画像、赤色の文字画像、青色の文字画像および黒色の文字画像)を形成すると共に、その画像情報F(複数の文字)の全体を被覆するように接着層Hを形成した。
最後に、画像情報Fおよび接着層Hが形成された媒体MをZ字を描くように折り畳んだのち、画像形成装置(定着部60)を用いて媒体Mを熱圧着した。これにより、接着層Hを用いて画像情報Fが隠蔽されるように媒体Mが接着されたため、画像構造物Sが完成した。
この場合には、表1〜表4に示したように、定着処理を行う際の条件(定着条件)を設定した。具体的には、画像形成用現像剤を用いて定着処理を行う際の加圧力R(kg/cm)および加熱温度T1(℃)を設定すると共に、接着用現像剤を用いて定着処理を行う際の加圧力P(kg/cm)および加熱温度T2(℃)を設定した。各定着条件における画像形成用現像剤の溶解度パラメータδ1((cal/cm)1/2 )、接着用現像剤の溶解度パラメータδ2((cal/cm)1/2 )、加熱温度T1,T2の差異(T1−T2)および溶解度パラメータδ1,δ2の差異の絶対値(|δ1−δ2|)は、表1〜表4に示した通りである。なお、画像形成用現像剤の色に関して、「Y」は黄色、「M」は赤色、「C」は青色、「K」は黒色を表している。
[画像構造物の品質評価]
加熱温度T1,T2および溶解度パラメータδ1,δ2との関係において画像構造物Sの品質を調べたところ、表1〜表4に示した結果が得られた。この画像構造物Sの品質を調べる場合には、画像移りおよび接着性を調べたのち、画像構造物Sの品質を総合評価した。
画像移りを調べる場合には、画像構造物Sを人力で開封(剥離)することにより、画像移りが生じているかどうかを目視で確認した。この場合には、長辺端縁部から面B1,B2を剥離させることにより、面B1(または面B2)に形成されていた画像情報Fが面B2(面B1)に移行していないかを確認した。また、長辺端縁部から面A2,A3を剥離させることにより、面A2(または面A3)に形成されていた画像情報Fが面A3(面A2)に移行していないかを確認した。この結果、画像移りが生じていなかった場合を「良」、画像移りが生じていた場合を「不良」と判定した。
接着性を調べる場合には、長辺端縁部から画像構造物Sを5mm開封(剥離)させたのち、接着強度試験機(株式会社イマダ製のデジタルフォースゲージZP−100N)を用いて媒体Mの接着強度を測定した。この場合には、支持台の上に画像構造物Sを固定すると共に、上記した画像構造物Sの剥離部分にクリップを取り付けたのち、そのクリップを垂直上向きに持ち上げながら面A2,A3および面B1,B2を剥離させることにより、その剥離に要する強度(接着強度)を測定した。この結果、接着力が1.8kgf/m以上1.9kgf/m以下であるため、媒体Mを破損(例えば、破れなど)させずに画像構造物Sを開封することができた場合を「良」と判定した。一方、接着力が1.8kgf/mよりも小さいか、または接着力が1.9kgf/mよりも大きいため、画像構造物Sを根本的に開封することができないか、または画像構造物Sを開封することはできたが媒体Mが破損した場合を「不良」と判定した。
画像構造物Sの品質を総合評価する場合には、画像移りの評価結果および接着性の評価結果の双方が良であった場合を「良」、画像移りの評価結果および接着性の評価結果のうちの一方または双方が不良であった場合を「不良」と判定した。
Figure 2017062314
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画像構造物Sの品質は、加熱温度T1,T2の差異(T1−T2)および溶解度パラメータδ1,δ2の差異の絶対値(|δ1−δ2|)に応じて、大きく変動した。
ここでは、加熱温度T1,T2の差異(T1−T2)が10℃〜30℃である場合において、溶解度パラメータδ1,δ2の差異の絶対値(|δ1−δ2|)が5.9〜7.4であると、それらの条件を満たしていない場合とは異なり、画像移りが生じなかったと共に、優れた接着性が得られた。
この結果は、以下のことを表している。
加熱温度T1,T2の差異(T1−T2)が適正な条件(=10℃〜30℃)を満たしていると、画像構造物Sの製造工程(媒体Mの接着工程)において、画像情報F(画像形成用現像剤)を過度に再溶融させることなく、接着層H(接着用現像剤)が十分に溶融するように、媒体Mに供給される熱量が適正化される。
しかも、上記した加熱温度T1,T2の差異(T1−T2)の適正な条件との関係において、溶解度パラメータδ1,δ2の差異の絶対値(|δ1−δ2|)も適正な条件(=5.9〜7.4)を満たしていると、上記した画像構造物Sの製造工程において、再溶融時において画像形成用現像剤と接着用現像剤とが混合(相溶)しないように、画像形成用現像剤の熱的物性と接着用現像剤の熱的物性との関係が適正化される。
よって、加熱温度T1,T2の差異(T1−T2)および溶解度パラメータδ1,δ2の差異の絶対値(|δ1−δ2|)がいずれも適正な条件を満たしていると、画像移りの抑制と接着性の確保とが両立される。
<2.加圧力Pと溶解度パラメータδ1,δ2との関係>
(実験例2−1〜2−168)
表5〜表16に示したように、加圧力R,Pおよび加熱温度T1,T2を変更することにより、溶解度パラメータδ1,δ2およびそれらの差異の絶対値(|δ1−δ2|を変更したことを除いて、実験例1−1〜1−48と同様の手順により、画像形成用現像剤、接着用現像剤および画像構造物Sを製造すると共に、加圧力Pおよび溶解度パラメータδ1,δ2との関係において画像構造物Sの品質を調べた。
Figure 2017062314
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画像構造物Sの品質は、加圧力Pおよび溶解度パラメータδ1,δ2の差異の絶対値(|δ1−δ2|)に応じて、大きく変動した。
ここでは、加圧力Pが1.5kg/cm2 以上3.5kg/cm2 以下である場合において、溶解度パラメータδ1,δ2の差異の絶対値(|δ1−δ2|)が5.8以上7.5以下であると、それらの条件を満たしていない場合とは異なり、画像移りが生じなかったと共に、優れた接着性が得られた。
この結果は、以下のことを表している。
加圧力Pが適正な条件(=1.5kg/cm2 〜3.5kg/cm2 )を満たしていると、画像構造物Sの製造工程(媒体Mの接着工程)において、接着層H(接着用現像剤)同士を過度に押しつけ合うことなく、その接着層H同士が十分に密着するように、媒体Mに供給される圧力が適正化される。
しかも、上記した加圧力Pの適正な条件との関係において、溶解度パラメータδ1,δ2の差異の絶対値(|δ1−δ2|)も適正な条件(=5.8〜7.5)を満たしていると、上記した画像構造物Sの製造工程において、再溶融時において画像形成用現像剤と接着用現像剤とが混合(相溶)しないように、画像形成用現像剤の熱的物性と接着用現像剤の熱的物性との関係が適正化される。
よって、加圧力Pおよび溶解度パラメータδ1,δ2の差異の絶対値(|δ1−δ2|)がいずれも適正な条件を満たしていると、画像移りの抑制と接着性の確保とが両立される。
表1〜表16に示した結果から、加熱温度T1,T2の差異(T1−T2)および溶解度パラメータδ1,δ2の差異の絶対値(|δ1−δ2|)のそれぞれが適正な条件を満たしており、または加圧力Pおよび溶解度パラメータδ1,δ2の差異の絶対値(|δ1−δ2|)のそれぞれが適正な条件を満たしていると、画像移りの抑制と接着性の確保とが両立された。よって、画像構造物Sの品質を向上させることができた。
以上、一実施形態を挙げながら本発明を説明したが、本発明は上記した一実施形態において説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。
例えば、本発明の画像形成装置の画像形成方式は、中間転写ベルトを用いた中間転写方式に限られず、他の画像形成方式でもよい。
10…トレイ、20…送り出しローラ、30…転写部、40…画像形成用現像部、50…接着用現像部、60…転写部、M…媒体。

Claims (6)

  1. 画像形成用顔料および画像形成用高分子化合物を含む画像形成用現像剤を備えた1または2以上の第1現像部と、
    接着用高分子化合物を含む接着用現像剤を備えた1または2以上の第2現像部と、
    媒体の表面に、前記1または2以上の第1現像部から供給される前記画像形成用現像剤を転写すると共に、前記画像形成用現像剤が転写された前記媒体の表面に、前記1または2以上の第2現像部から供給される前記接着用現像剤を転写する転写部と、
    前記媒体の表面に前記転写部により転写された前記画像形成用現像剤を加熱することにより、前記画像形成用現像剤を前記媒体に定着させると共に、前記画像形成用現像剤が定着された前記媒体の表面に前記転写部により転写された前記接着用現像剤を加熱することにより、前記接着用現像剤を前記媒体に定着させる定着部と
    を備え、
    前記定着部による前記画像形成用現像剤の加熱温度T1(℃)および前記定着部による前記接着用現像剤の加熱温度T2(℃)は、下記の式(1)で表される条件を満たし、
    前記画像形成用高分子化合物の溶解度パラメータδ1および前記接着用高分子化合物の溶解度パラメータδ2は、下記の式(2)で表される条件を満たす、
    画像形成装置。
    10℃≦T1−T2≦30℃ ・・・(1)
    5.9≦|δ1−δ2|≦7.4 ・・・(2)
  2. 画像形成用顔料および画像形成用高分子化合物を含む画像形成用現像剤を備えた1または2以上の第1現像部と、
    接着用高分子化合物を含む接着用現像剤を備えた1または2以上の第2現像部と、
    媒体の表面に、前記1または2以上の第1現像部から供給される前記画像形成用現像剤を転写すると共に、前記画像形成用現像剤が転写された前記媒体の表面に、前記1または2以上の第2現像部から供給される前記接着用現像剤を転写する転写部と、
    前記媒体の表面に前記転写部により転写された前記画像形成用現像剤を加圧することにより、前記画像形成用現像剤を前記媒体に定着させると共に、前記画像形成用現像剤が定着された前記媒体の表面に前記転写部により転写された前記接着用現像剤を加圧することにより、前記接着用現像剤を前記媒体に定着させる定着部と
    を備え、
    前記定着部による前記接着用現像剤の加圧力P(kg/cm2 )は、下記の式(3)で表される条件を満たし、
    前記画像形成用高分子化合物の溶解度パラメータδ1および前記接着用高分子化合物の溶解度パラメータδ2は、下記の式(4)で表される条件を満たす、
    画像形成装置。
    1.5kg/cm2 ≦P≦3.5kg/cm2 ・・・(3)
    5.8≦|δ1−δ2|≦7.5 ・・・(4)
  3. 前記定着部は、さらに、前記画像形成用現像剤および前記接着用現像剤が定着された前記媒体を加熱することにより、前記画像形成用現像剤が定着された前記媒体を前記接着用現像剤を介して接着させる、
    請求項1または請求項2に記載の画像形成装置。
  4. さらに、前記定着部により前記画像形成用現像剤および前記接着用現像剤が定着された前記媒体を加熱することにより、前記画像形成用現像剤が定着された前記媒体を前記接着用現像剤を介して接着させる接着部を備えた、
    請求項1または請求項2に記載の画像形成装置。
  5. 前記画像形成用顔料は、黄色(イエロー)の顔料、赤色(マゼンタ)の顔料、青色(シアン)および黒色(ブラック)の顔料のうちの少なくとも1種を含み、
    前記接着用現像剤は、前記画像形成用顔料を含まない、
    請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  6. 前記画像形成用高分子化合物の種類と前記接着用高分子化合物の種類とは、異なる、
    請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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