JP2019124789A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】定着後の画像表面に、短い押圧時間で分離不良や画像乱れを起こしたり、装置の消費エネルギーを増大させたりすることなく、画像部の表面に凹凸形状表面の部材の表面形状を転写することが可能な構成を備える画像形成装置を提供する。【解決手段】トナーを熱または熱および圧力によって記録媒体に定着された定着後画像に、表面に微細な凹凸形状がついた凹凸形状表面部材25を押し当てることによって定着後画像の表面に凹凸形状表面部材25の凹凸形状を転写することで定着後画像の光沢を制御する光沢制御装置20を備える画像形成装置であって、光沢制御装置20は、凹凸形状表面部材25の温度が、トナーの損失弾性率が1×107Paになる温度以上であり、トナーの損失弾性率が5×103Paになる温度以下であるように、凹凸形状表面部材25を加熱する加熱装置24と、定着後画像に前記凹凸形状表面部材25を押し当てる際に、振動を付与する振動付与装置と、有する。【選択図】図2
Description
この発明は、画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置は、所望のパターン状に形成したトナーの画像を熱と圧力によって記録媒体に定着させて画像を形成する。その際、トナーは樹脂を主成分とした現像剤料であるので定着後の画像の表面は平滑になりやすく、高光沢と視認されやすい。一般的に記録媒体として用いられる紙には、グロスコート紙、マットコート紙などのコート紙、上質紙などの非コート紙が挙げられる。
コート紙および非コート紙を記録媒体として用いた場合には記録媒体の表面は低光沢であるが、印刷後の画像表面が高光沢であると画像部と非画像部との間での光沢の差が大きくなり、印刷後の画像を見たユーザーに不自然な印象を与えてしまう。そこで、定着後の画像部の光沢を下げて記録媒体の表面の光沢との差を小さくし、自然な印象の画像を得る技術が必要となる。
定着後の画像部の光沢を下げる方法として、例えば、特開2007−4034号公報(特許文献1)に開示される技術が知られている。特許文献1に開示される技術では、定着後の画像部に凹凸形状表面のローラーを押圧させることによって、画像部の表面に凹凸形状を転写する。これにより、画像部の表面に凹凸形状を付けて光沢を下げる方法が提案されている。
このように、画像部の表面に凹凸形状表面のローラーを押圧する方法では押圧時間を長く取らなければ凹凸形状を十分に画像部の表面に転写することができない。近年、画像形成装置には画像形成の高速化が求められておりプロセス速度を上げる必要がある。
プロセス速度を上げたい場合には凹凸形状表面のローラーと画像表面の押圧時間を十分にとることが難しい。特許文献1では凹凸形状表面のローラーの温度を上げて画像表面に凹凸形状を付けやすくする方法も提案されている。
しかし、短い押圧時間で凹凸形状を十分に転写するためには凹凸形状表面のローラーをかなり高温にする必要がある。高温にした場合には凹凸形状表面のローラーとトナーとの付着力が大きくなるため、トナーが凹凸形状表面のローラーから剥がれにくくなり、分離不良や画像乱れといった不具合を起こしてしまう。高温に加熱した場合には消費エネルギーの増大という課題も発生する。
この発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、定着後の画像表面に、短い押圧時間で分離不良や画像乱れを起こしたり、装置の消費エネルギーを増大させたりすることなく、画像部の表面に凹凸形状表面の部材の表面形状を転写することが可能な構成を備える画像形成装置を提供することを目的とする。
この画像形成装置においては、トナーを熱または熱および圧力によって記録媒体に定着された定着後画像に、表面に微細な凹凸形状がついた凹凸形状表面部材を押し当てることによって上記定着後画像の表面に上記凹凸形状表面部材の上記凹凸形状を転写することで上記定着後画像の光沢を制御する光沢制御装置を備える画像形成装置であって、上記光沢制御装置は、上記凹凸形状表面部材の温度が、上記トナーの損失弾性率が1×107Paになる温度以上であり、上記トナーの損失弾性率が5×103Paになる温度以下であるように、上記凹凸形状表面部材を加熱する加熱装置と、上記定着後画像に上記凹凸形状表面部材を押し当てる際に、振動を付与する振動付与装置と、を有する。
他の形態においては、上記振動付与装置により付与される振動数が、上記定着後画像と上記凹凸形状表面部材とが押し付けられた状態となる定着ニップNの区間において20回振動する振動数以上であり、2000回振動する振動数以下である。
他の形態においては、上記振動付与装置の振幅が、上記凹凸形状表面部材の表面の最大高さ粗さ以上である。
この画像形成装置によれば、定着後の画像表面に、短い押圧時間で分離不良や画像乱れを起こしたり、装置の消費エネルギーを増大させたりすることなく、画像部の表面に凹凸形状表面の部材の表面形状を転写することが可能な構成を備える画像形成装置を提供することを可能とする。
以下、図を参照しながら、実施の形態における画像形成装置について説明する。以下に説明する各実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。図面においては、実際の寸法の比率に従って図示しておらず、構造の理解を容易にするために、構造が明確となるように比率を変更して図示している箇所がある。
以下に説明する画像形成装置100は、スキャナー機能、複写機能、プリンタとしての機能、ファクシミリ機能、データ通信機能、およびサーバ機能を備えたMFP(Multi Function Peripheral)を含む。
(画像形成装置100)
図1を参照して、実施の形態の画像形成装置100について説明する。図1は、画像形成装置100の内部構成を示す概略図であり、この画像形成装置100は、画像形成部1、定着部10および光沢制御装置20を含む。光沢制御装置20では上流の画像形成部1で形成した未定着トナーの画像を定着部10で定着することで得た画像に対して光沢制御動作を実行する。
図1を参照して、実施の形態の画像形成装置100について説明する。図1は、画像形成装置100の内部構成を示す概略図であり、この画像形成装置100は、画像形成部1、定着部10および光沢制御装置20を含む。光沢制御装置20では上流の画像形成部1で形成した未定着トナーの画像を定着部10で定着することで得た画像に対して光沢制御動作を実行する。
(画像形成部1)
画像形成部1は、トナー補給部2、現像部3、潜像形成部4、感光体5、中間転写体6、2次転写部7、記録媒体Pの搬送経路TP、および、画像形成制御部8を含む。トナー補給部2、現像部3、潜像形成部4、および、感光体5は、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の各色トナーによる画像を形成する画像形成ユニットを構成し、画像形成ユニットは、いずれも同じ構成を有する。
画像形成部1は、トナー補給部2、現像部3、潜像形成部4、感光体5、中間転写体6、2次転写部7、記録媒体Pの搬送経路TP、および、画像形成制御部8を含む。トナー補給部2、現像部3、潜像形成部4、および、感光体5は、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の各色トナーによる画像を形成する画像形成ユニットを構成し、画像形成ユニットは、いずれも同じ構成を有する。
トナー補給部2から補給されたトナーを現像部3によって、潜像形成部4で感光体5の上に形成した潜像を顕像化してトナーの画像を作り、トナーの画像を感光体5から中間転写体6に転写し、搬送経路TPにより搬送された記録媒体Pに2次転写部7にてトナーの画像を転写して未定着トナーの画像を得る。これらの動作は画像形成制御部8によって制御される。
(定着部10)
定着部10は、加熱部材としては、無端状の定着ベルト12を加熱ローラー13と上加圧ローラー14の2本のローラーで張架した、いわゆる上ベルト構成を採用した。加圧部材としては、下加圧ローラー15を採用した。ここでは、下加圧ローラー15を用いた定着部10を説明するが、本実施の形態を実施する上ではこの構成の定着部10には限定されない。
定着部10は、加熱部材としては、無端状の定着ベルト12を加熱ローラー13と上加圧ローラー14の2本のローラーで張架した、いわゆる上ベルト構成を採用した。加圧部材としては、下加圧ローラー15を採用した。ここでは、下加圧ローラー15を用いた定着部10を説明するが、本実施の形態を実施する上ではこの構成の定着部10には限定されない。
加熱ローラー13と上加圧ローラー14とに架け渡された定着ベルト12を備え、上加圧ローラー14の対向位置には下加圧ローラー15が位置し、定着ベルト12を挟み込んで定着ニップNを形成している。加熱ローラー13は定着部10の筐体(図示省略)に回転自在に支持されている。加熱ローラー13には、図示省略した、上方向の力を付与する付勢部材が設けられており、定着ベルト12に適度な張力を与える。
上加圧ローラー14も同じく定着部10の筐体(図示省略)に固定されている。下加圧ローラー15は上加圧ローラー14に適度な圧力を付与するために、圧接離間機構(図示省略)を備えている。圧接離間機構は定着部10の筐体に回転可能な軸にて固定され、使用しない場合は、上加圧ローラー14と対向する位置から離間することが可能である。圧接離間機構は、付勢部材を有し、上加圧ローラー14に圧力を付与する。定着部10は定着動作制御部16によって制御される。
加熱ローラー13は、例えば円筒状の芯金の外周面(表面)にPTFEコートが積層されており、外径は60mmである。芯金は、厚さが1mmのアルミニウム板によって構成されている。このような構成の加熱ローラー13は、比較的小さな熱容量になっている。
加熱ローラー13の内部に、電気−熱変換方式で加熱ローラー13を加熱する複数のヒーターランプが設けられている。ヒーターランプのいずれか1つまたは複数によって加熱ローラー13が加熱されると、加熱ローラー13に巻き掛けられて走行する定着ベルト12が加熱され、加熱された定着ベルト12によって、定着ニップNを通過する記録媒体Pが加熱される。
ヒーターランプは、例えばハロゲンヒーターランプによって構成されており、加熱ローラー13の軸心を中心とした一定半径の円周上に、それぞれが周方向に等しい間隔をあけた状態で、加熱ローラー13の軸心に沿って配置されている。ヒーターランプの定格電力は計1500Wである。ヒーターランプは、電力が供給されることによって発熱(点灯)状態になり、供給される電力にほぼ比例した発熱量で加熱ローラー13を加熱する。
ヒーターランプは、軸方向長さが290mmであり、加熱ローラー13と同じ長さである。定着ベルト12における幅方向(走行方向とは直交する方向)の両側の各端部での定着性を確保するために、それぞれ、長手方向の両側の各端部における配光(光の強度、加熱強度に相当)が、長手方向の中央部における配光よりも大きい。
本実施の形態では、ヒーターランプのそれぞれの両側の各端部における20mmの長さの部分の配光は、両側の端部以外の長さ250mmの中央部の配光を100%とすると、それぞれ115%である。
加熱ローラー13の近傍には、加熱ローラー13に巻き掛けられた定着ベルト12の表面温度を検出する温度センサー(図示省略)が設けられている。温度センサーは、加熱ローラー13に巻き掛けられた定着ベルト12の走行方向の上流側部分に対向して配置されている。温度センサーとしては、本実施の形態では非接触サーミスターが使用されている。
(上加圧ローラー14)
上加圧ローラー14は、アルミニウム製(直径30mm)の芯金と、芯金の外周面(表面)上に15mmの厚さで積層された弾性層とを有する。弾性層は、JIS A硬度10度のシリコーンゴムによって構成されている。上加圧ローラー14に軟らかい弾性層を有することによって、下加圧ローラー15と圧接した時に定着ニップNで大きく変形して定着ニップNが十分な面積を持つようにしている。
上加圧ローラー14は、アルミニウム製(直径30mm)の芯金と、芯金の外周面(表面)上に15mmの厚さで積層された弾性層とを有する。弾性層は、JIS A硬度10度のシリコーンゴムによって構成されている。上加圧ローラー14に軟らかい弾性層を有することによって、下加圧ローラー15と圧接した時に定着ニップNで大きく変形して定着ニップNが十分な面積を持つようにしている。
(定着ベルト12)
定着ベルト12は、厚さが50μmのPI(ポリイミド)によって外径110mmの円筒状に構成された基材と、基材の表面(外周面)上に積層された弾性層と、弾性層の表面(外周面)上に積層された離型層とを有している。定着ベルト12は、加熱ローラー13および上加圧ローラー14に所定のテンションで巻き掛けられることにより、水平方向に沿った長円形状になっている。
定着ベルト12は、厚さが50μmのPI(ポリイミド)によって外径110mmの円筒状に構成された基材と、基材の表面(外周面)上に積層された弾性層と、弾性層の表面(外周面)上に積層された離型層とを有している。定着ベルト12は、加熱ローラー13および上加圧ローラー14に所定のテンションで巻き掛けられることにより、水平方向に沿った長円形状になっている。
定着ベルト12の弾性層は、厚さ200μmのシリコーンゴムによって構成されており、離型層は、厚さが30μmのPFAチューブ(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体のチューブ)によって構成されている。このような構成の定着ベルト12は、比較的小さな熱容量になっている。
(下加圧ローラー15)
下加圧ローラー15は、アルミニウム製(厚さ5mm)の芯金と、芯金の外周面(表面)上に積層された弾性層と、弾性層の外周面(表面)上に積層された離型層(図示省略)とを有している。弾性層はシリコーンゴムによって構成されている。離型層は、例えば厚さが30μmのPFAチューブによって構成されている。
下加圧ローラー15は、アルミニウム製(厚さ5mm)の芯金と、芯金の外周面(表面)上に積層された弾性層と、弾性層の外周面(表面)上に積層された離型層(図示省略)とを有している。弾性層はシリコーンゴムによって構成されている。離型層は、例えば厚さが30μmのPFAチューブによって構成されている。
下加圧ローラー15は、厚さ5mmのアルミニウム製の芯金を有することによって高剛性に構成されいる。さらに、定着ベルト12よりも大きな熱容量になっている。下加圧ローラー15の外径は長手方向中央部になるほど径が小さい逆クラウン形状となっている。端部の外形をD1、中央部の外形をD2としたときに両者の差分を逆クラウン量とする。逆クラウン量は0.1〜0.8mm程度に設定される。下加圧ローラー15は、駆動部によって、所定の表面速度で回転される。
(定着部10の駆動源)
本実施の形態の定着部10は、上加圧ローラー14を回転させる駆動源(図示省略)と下加圧ローラー15を回転させる駆動源(図示省略)を有している。これら駆動源としては、一般的な交流モーター、DCブラシレスモーターを使用することができる。DCブラシレスモーターは構造的には交流モーターの永久磁石式同期モーターと類似の構成である。永久磁石式同期モーターは、回転子に永久磁石を使用し、回転子の回転位置をホール素子などでセンシングし参照して回転磁界を発生しこれをコントロールすることでトルクや速度を制御する。これらの駆動源は定着動作制御部16によって制御される。
本実施の形態の定着部10は、上加圧ローラー14を回転させる駆動源(図示省略)と下加圧ローラー15を回転させる駆動源(図示省略)を有している。これら駆動源としては、一般的な交流モーター、DCブラシレスモーターを使用することができる。DCブラシレスモーターは構造的には交流モーターの永久磁石式同期モーターと類似の構成である。永久磁石式同期モーターは、回転子に永久磁石を使用し、回転子の回転位置をホール素子などでセンシングし参照して回転磁界を発生しこれをコントロールすることでトルクや速度を制御する。これらの駆動源は定着動作制御部16によって制御される。
(光沢制御装置20)
図2〜図4を参照して、光沢制御装置20の各種の構成について説明する。図2は、光沢制御装置20の概略構成を示す第1図、図3は、光沢制御装置20の概略構成を示す第2図、図4は、光沢制御装置20の概略構成を示す第3図である。
図2〜図4を参照して、光沢制御装置20の各種の構成について説明する。図2は、光沢制御装置20の概略構成を示す第1図、図3は、光沢制御装置20の概略構成を示す第2図、図4は、光沢制御装置20の概略構成を示す第3図である。
光沢制御装置20は、定着後の画像の光沢を下げる機能を有する。光沢制御装置20では、凹凸形状表面部材25を定着後の画像に押圧することによって凹凸形状を画像表面に転写することによって光沢を制御する。
光沢制御装置20は、大きく分けて2種類の構成に分けることができる。第1は、図2および図3に示す、振動付与装置26を凹凸形状表面部材25の記録媒体Pを挟んだ対向部に設けた構成である。第2は、図4に示すように、振動付与装置26を凹凸形状表面部材25の内部に設けた構成である。
図2および図3に示すように、第1の構成においては、凹凸形状表面部材25は無端ベルト形状(図2)またはローラー形状(図3)とすることができ、無端ベルト形状とする場合には、記録媒体Pおよび凹凸形状表面部材25を挟んだ振動付与装置26の対向部に押圧部材21を設ける。いずれも、振動付与装置26は、凹凸形状表面部材25の外側に位置している。
図2に示す光沢制御装置20は、張架ローラー22、および、加熱部材24aを含む張架ローラー23に凹凸形状表面部材25が巻き掛けられている。凹凸形状表面部材25の外側に振動付与装置26が配置され、凹凸形状表面部材25の記録媒体Pを挟んだ対向部に押圧部材21が設けられている。張架ローラー23の近傍には、温度測定部24bが設けられている。
図3に示す光沢制御装置は、ローラー形状の凹凸形状表面部材25の内部に加熱部材24aが設けられ、凹凸形状表面部材25の記録媒体Pを挟んだ対向部に振動付与装置26が設けられている。張架ローラー23の近傍には、温度測定部24bが設けられている。
図4に示すように、第2の構成においては、張架ローラー22、および、加熱部材24aを含む張架ローラー23に凹凸形状表面部材25が巻き掛けられている。凹凸形状表面部材25の内側に振動付与装置26が配置され、凹凸形状表面部材25の記録媒体Pを挟んだ対向部に押圧部材21が設けられている。張架ローラー23の近傍には、温度測定部24bが設けられている。
(凹凸形状表面部材25)
凹凸形状表面部材25は以下の表面形状(表面粗さ)を持つ。表面粗さRz=1〜5μmの表面であることが好ましく、表面粗さRz=1.5〜2.5μmであることがより好ましい。さらに、表面粗さRSm=2〜40μmであることが好ましく、RSm=5〜20μmであることがより好ましい。
凹凸形状表面部材25は以下の表面形状(表面粗さ)を持つ。表面粗さRz=1〜5μmの表面であることが好ましく、表面粗さRz=1.5〜2.5μmであることがより好ましい。さらに、表面粗さRSm=2〜40μmであることが好ましく、RSm=5〜20μmであることがより好ましい。
凹凸形状表面部材25を、ローラー形状とする場合には、上記の表面形状の厚さ3mm、直径40mmのアルミニウム製のローラーを用いる。あるいは、厚さ3mm、直径40mmのアルミニウム製のローラーの表面に、上記の表面形状の厚さ30μmのPFAチューブによって表層を設けてもよいし、上記の表面形状のJIS A硬度60度のシリコーンゴムによる厚さ2mmの凹凸形状表面層を設けてもよい。
凹凸形状表面部材25を、ベルト形状とする場合には、外径75mmで厚さ70μmのニッケル製ベルトを用いる。ニッケル製ベルトの表面を上記の表面形状としてもよいし、上記の表面形状の厚さ30μmのPFAチューブによって表層を設けてもよいし、上記の表面形状のJIS A硬度60度のシリコーンゴムによる厚さ100mmの表層を設けてもよい。
(張架ローラー22,23)
張架ローラー22,23はベルト形状の凹凸形状表面部材25を用いた際に、凹凸形状表面部材25を適切な張力で張架するために設ける。本実施の形態では、2本の張架ローラー22,23を設けた場合について図示しているが、3本以上設けて張架してもよい。例えば厚さ1mmで直径30mmのアルミニウム製のローラーを用いる。さらにPTFEコート、PFAチューブ、シリコーンゴムなどによって表層を設けてもよい。
張架ローラー22,23はベルト形状の凹凸形状表面部材25を用いた際に、凹凸形状表面部材25を適切な張力で張架するために設ける。本実施の形態では、2本の張架ローラー22,23を設けた場合について図示しているが、3本以上設けて張架してもよい。例えば厚さ1mmで直径30mmのアルミニウム製のローラーを用いる。さらにPTFEコート、PFAチューブ、シリコーンゴムなどによって表層を設けてもよい。
(加熱装置24)
凹凸形状表面部材25を加熱するために加熱装置24を設ける。加熱装置24は、加熱部材24a、温度測定部24b、および、加熱制御部24cを有する。加熱部材24aは例えばハロゲンランプを用いる。ベルト形状の凹凸形状表面部材25を用いる場合にはハロゲンランプは複数の張架ローラー22,23のうち、いずれか1本に設ける(図2、図4参照)。ローラー形状の凹凸形状表面部材25を用いる場合には、ハロゲンランプは凹凸形状表面部材25の中に設ける(図3参照)。
凹凸形状表面部材25を加熱するために加熱装置24を設ける。加熱装置24は、加熱部材24a、温度測定部24b、および、加熱制御部24cを有する。加熱部材24aは例えばハロゲンランプを用いる。ベルト形状の凹凸形状表面部材25を用いる場合にはハロゲンランプは複数の張架ローラー22,23のうち、いずれか1本に設ける(図2、図4参照)。ローラー形状の凹凸形状表面部材25を用いる場合には、ハロゲンランプは凹凸形状表面部材25の中に設ける(図3参照)。
温度測定部24bは、放射温度計などの非接触で温度を測定できるもの、あるいは熱電対など接触して温度を測定するもののいずれも用いることができる。温度測定部24bによって凹凸形状表面部材25の表面温度を測定する。温度測定部は凹凸形状表面部材25が記録媒体Pを押圧する部分よりも記録媒体P搬送方向上流側の温度を測定するのが好ましい。
加熱制御部24cは凹凸形状表面部材25の表面が予め設定された適正温度になるように、温度測定部24bによって測定した温度をもとに加熱部材24aの出力を制御する。
(押圧部材21)
押圧部材21は、例えば厚さ3mmで直径25mmのアルミニウム製のローラーに、JIS A硬度30度のシリコーンゴムによる厚さ5mmの表層を設けたものを用いる。適切な圧力で凹凸形状表面部材25を記録媒体Pに押圧するため、図示しないばねによって振動付与装置26に向けて押圧され。圧力は50〜300kPaであることが好ましく、50〜100kPaであることがより好ましい。
押圧部材21は、例えば厚さ3mmで直径25mmのアルミニウム製のローラーに、JIS A硬度30度のシリコーンゴムによる厚さ5mmの表層を設けたものを用いる。適切な圧力で凹凸形状表面部材25を記録媒体Pに押圧するため、図示しないばねによって振動付与装置26に向けて押圧され。圧力は50〜300kPaであることが好ましく、50〜100kPaであることがより好ましい。
光沢制御が必要ない場合には記録媒体Pに凹凸形状表面部材25が押圧されないよう、圧接と離間を切り替える図示しない制御部も設けられている。さらに記録媒体Pへの押圧の圧力を調整できるよう、圧力制御部を設けてもよい。
(振動付与装置26)
振動付与装置26は、振動発生部と共振部とを有する。振動発生部は偏心モーター、リニアバイブレーター、圧電素子などを用いることができ、所望の振動数で振動するように適切な周波数の電気信号を与えることで振動を発生させる。共振部は、振動発生部で発生させた振動数の振動が適切な振幅で振動するように適切な形状となっているステンレス製の部材を用いる。振動付与装置26については所望の振動数、振幅が得られれば良く、振動発生部と共振部から成る構成に限定しなくてもよい。
振動付与装置26は、振動発生部と共振部とを有する。振動発生部は偏心モーター、リニアバイブレーター、圧電素子などを用いることができ、所望の振動数で振動するように適切な周波数の電気信号を与えることで振動を発生させる。共振部は、振動発生部で発生させた振動数の振動が適切な振幅で振動するように適切な形状となっているステンレス製の部材を用いる。振動付与装置26については所望の振動数、振幅が得られれば良く、振動発生部と共振部から成る構成に限定しなくてもよい。
(実施例1〜16、比較例1〜4)
上記構成を備える画像形成装置100を用いた各実施例および各比較例について説明する。実施例1〜16、および、比較例1〜4では、bizhub PRESS C1070(コニカミノルタ製)の定着部の記録媒体Pの搬送方向下流側に、本実施の形態の光沢制御装置20を設けた。bizhub PRESS C1070の標準条件でブルーベタ画像を出力し、光沢制御装置20による光沢低減効果を確認した。記録媒体はmondi社製のカラーコピー紙(300g/m2)を用いた。
上記構成を備える画像形成装置100を用いた各実施例および各比較例について説明する。実施例1〜16、および、比較例1〜4では、bizhub PRESS C1070(コニカミノルタ製)の定着部の記録媒体Pの搬送方向下流側に、本実施の形態の光沢制御装置20を設けた。bizhub PRESS C1070の標準条件でブルーベタ画像を出力し、光沢制御装置20による光沢低減効果を確認した。記録媒体はmondi社製のカラーコピー紙(300g/m2)を用いた。
各実施例、および、各比較例では、凹凸形状表面部材25は共通で、表面粗さRz=1.5μmでRSm=10μmの表面でJIS A硬度60度のシリコーンゴムによる厚さ2mmの凹凸形状表面層を設けた厚さ3mm、直径40mmのアルミニウム製のローラーを用いた。
記録媒体Pと凹凸形状表面部材25とが押圧される定着ニップNを、記録媒体Pが通過する時間は10msであった。凹凸形状表面部材25と押圧部材21の定着ニップNの圧力は、定着ニップN内平均で80kPaとした。
(実施例1)
実施例1では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に5回振動する振動数(500Hz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、90度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×105Paである。
実施例1では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に5回振動する振動数(500Hz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、90度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×105Paである。
ここで、トナーの損失弾性率(Pa)について、図5を参照して説明する。トナーの損失弾性率(Pa)とは、動的粘弾性の粘性成分をいう。具体的には、トナーに外力が加わった時に生ずるひずみと異なる位相の比率のことで、トナーが受けた外力の内で熱として散逸するエネルギーに相当するものをいう。図5に示すように、横軸に温度、縦軸に損失弾性率を現した場合に、本実施の形態で用いられるトナーの場合には、70度の場合には、1×107Paであり、120度の場合には、1×103Paとなる関係を有している。
(実施例2)
実施例2では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に15回振動する振動数(1.5kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、90度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×105Paである。
実施例2では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に15回振動する振動数(1.5kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、90度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×105Paである。
(実施例3)
実施例3では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に20回振動する振動数(2.0kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、90度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×105Paである。
実施例3では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に20回振動する振動数(2.0kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、90度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×105Paである。
(実施例4)
実施例4では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に25回振動する振動数(2.5kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、90度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×105Paである。
実施例4では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に25回振動する振動数(2.5kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、90度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×105Paである。
(実施例5)
実施例5では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に50回振動する振動数(5kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、90度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×105Paである。
実施例5では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に50回振動する振動数(5kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、90度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×105Paである。
(実施例6)
実施例6では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に1800回振動する振動数(200kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、90度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×105Paである。
実施例6では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に1800回振動する振動数(200kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、90度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×105Paである。
(実施例7)
実施例7では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に2000回振動する振動数(180kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、90度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×105Paである。
実施例7では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に2000回振動する振動数(180kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、90度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×105Paである。
(実施例8)
実施例8では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に2500回振動する振動数(250kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、90度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×105Paである。
実施例8では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に2500回振動する振動数(250kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、90度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×105Paである。
(実施例9)
実施例9では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に5000回振動する振動数(500kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、90度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×105Paである。
実施例9では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に5000回振動する振動数(500kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、90度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×105Paである。
(実施例10)
実施例10では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に50回振動する振動数(5kHz)で振幅が1μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、90度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×105Paである。
実施例10では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に50回振動する振動数(5kHz)で振幅が1μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、90度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×105Paである。
(実施例11)
実施例11では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に50回振動する振動数(5kHz)で振幅が1.5μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、90度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×105Paである。
実施例11では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に50回振動する振動数(5kHz)で振幅が1.5μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、90度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×105Paである。
(実施例12)
実施例12では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に50回振動する振動数(5kHz)で振幅が3μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、90度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×105Paである。
実施例12では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に50回振動する振動数(5kHz)で振幅が3μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、90度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×105Paである。
(実施例13)
実施例13では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に50回振動する振動数(5kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、70度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×107Paである。
実施例13では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に50回振動する振動数(5kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、70度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×107Paである。
(実施例14)
実施例14では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に50回振動する振動数(5kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、72度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、4.5×106Paである。
実施例14では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に50回振動する振動数(5kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、72度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、4.5×106Paである。
(実施例15)
実施例15では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に50回振動する振動数(5kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、115度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×104Paである。
実施例15では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に50回振動する振動数(5kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、115度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×104Paである。
(実施例16)
実施例16では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に50回振動する振動数(5kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、122度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、5.0×103Paである。
実施例16では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に50回振動する振動数(5kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、122度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、5.0×103Paである。
(比較例1)
比較例1では振動付与装置26を採用していない。凹凸形状表面部材25の表面温度は、90度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×105Paである。
比較例1では振動付与装置26を採用していない。凹凸形状表面部材25の表面温度は、90度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×105Paである。
(比較例2)
比較例2では振動付与装置26を採用していない。凹凸形状表面部材25の表面温度は、115度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×104Paである。
比較例2では振動付与装置26を採用していない。凹凸形状表面部材25の表面温度は、115度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、1.0×104Paである。
(比較例3)
比較例3では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に50回振動する振動数(5kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、60度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、5.4×107Paである。
比較例3では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に50回振動する振動数(5kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、60度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、5.4×107Paである。
(比較例4)
比較例4では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に50回振動する振動数(5kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、130度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、2.5×103Paである。
比較例4では振動付与装置26として記録媒体Pが定着ニップNを通過する間に50回振動する振動数(5kHz)で振幅が2μmであるものを用いた。凹凸形状表面部材25の表面温度は、130度に設定した。この温度でのトナーの損失弾性率は、2.5×103Paである。
(評価結果)
図6に、上記したように、光沢制御装置20で温度条件などを変えた、各条件での実施例1〜実施例16、および、比較例1〜比較例4の評価結果を示す。評価結果は「光沢低減効果」、および、「凹凸形状表面部材25からの分離」で判断することとした。「光沢低減効果」は、60度光沢度の値の下がり方で評価することとした。光沢制御装置20がない状態での60度光沢度は42であったので、その値との差で判断した。60度光沢度が、24以下を「優良(○)」と評価し、25以上31以下を「良(△)」と評価し、32以上を「不合格(×)」と評価した。
図6に、上記したように、光沢制御装置20で温度条件などを変えた、各条件での実施例1〜実施例16、および、比較例1〜比較例4の評価結果を示す。評価結果は「光沢低減効果」、および、「凹凸形状表面部材25からの分離」で判断することとした。「光沢低減効果」は、60度光沢度の値の下がり方で評価することとした。光沢制御装置20がない状態での60度光沢度は42であったので、その値との差で判断した。60度光沢度が、24以下を「優良(○)」と評価し、25以上31以下を「良(△)」と評価し、32以上を「不合格(×)」と評価した。
分離については凹凸形状表面部材25から剥がれるかどうかで判断し、凹凸形状表面部材25から剥がれた場合は、「優良(○)」と評価し、最終的には、凹凸形状表面部材25から剥がれるもの一部分において一次的に凹凸形状表面部材25から剥がれなかった場合は、「良(△)」と評価し、剥がれずに凹凸形状表面部材25と共に回転してしまう場合は、「不良(×)」と評価した。
実施例1では、分離効果は「○」の評価が得られたものの、光沢低減の効果の点で、60度光沢度が「31」であった。振動回数が少ないために大きな効果が得られたとは言えず、光沢低減効果は「△」であった。
実施例2では、分離効果は「○」の評価が得られたものの、光沢低減の効果の点で、60度光沢度が「28」であった。振動回数が少ないために大きな効果が得られたとは言えず、光沢低減効果は「△」であった。
実施例3では、光沢低減の効果の点で、60度光沢度が「24」であり、分離効果および光沢低減の効果の両方で「○」の評価が得られた。定着ニップNでの振動回数、振幅、および、凹凸形状表面部材25の表面温度が適正範囲であったと言える。
実施例4では、光沢低減の効果の点で、60度光沢度が「22」であり、分離効果および光沢低減の効果の両方で「○」の評価が得られた。定着ニップNでの振動回数、振幅、および、凹凸形状表面部材25の表面温度が適正範囲であったと言える。
実施例5では、光沢低減の効果の点で、60度光沢度が「20」であり、分離効果および光沢低減の効果の両方で「○」の評価が得られた。定着ニップNでの振動回数、振幅、および、凹凸形状表面部材25の表面温度が適正範囲であったと言える。
実施例6では、光沢低減の効果の点で、60度光沢度が「22」であり、分離効果および光沢低減の効果の両方で「○」の評価が得られた。定着ニップNでの振動回数、振幅、および、凹凸形状表面部材25の表面温度が適正範囲であったと言える。
実施例7では、光沢低減の効果の点で、60度光沢度が「24」であり、分離効果および光沢低減の効果の両方で「○」の評価が得られた。定着ニップNでの振動回数、振幅、および、凹凸形状表面部材25の表面温度が適正範囲であったと言える。
実施例8では、分離効果は「○」の評価が得られたものの、光沢低減の効果の点で、60度光沢度が「27」であった。振動回数が多すぎたために大きな効果が得られたとは言えず、光沢低減効果は「△」であった。
実施例9では、分離効果は「○」の評価が得られたものの、光沢低減の効果の点で、60度光沢度が「28」であった。振動回数が多すぎたために大きな効果が得られたとは言えず、光沢低減効果は「△」であった。
実施例10では、分離効果は「○」の評価が得られたものの、光沢低減の効果の点で、60度光沢度が「29」であった。振幅が小さいために大きな効果が得られたとは言えず、光沢低減効果は「△」であった。
実施例11では、光沢低減の効果の点で、60度光沢度が「23」であり、分離効果および光沢低減の効果の両方で「○」の評価が得られた。定着ニップNでの振動回数、振幅、および、凹凸形状表面部材25の表面温度が適正範囲であったと言える。
実施例12では、光沢低減の効果の点で、60度光沢度が「20」であり、分離効果および光沢低減の効果の両方で「○」の評価が得られた。定着ニップNでの振動回数、振幅、および、凹凸形状表面部材25の表面温度が適正範囲であったと言える。
実施例13では、分離効果は「○」の評価が得られたものの、光沢低減の効果の点で、60度光沢度が「26」であった。凹凸形状表面部材25の表面温度を下げたことから、大きな効果が得られたとは言えず、光沢低減効果は「△」であった。
実施例14では実施例5よりも凹凸形状表面部材25の温度を下げているが、光沢低減の効果の点で、60度光沢度が「24」であった。光沢低減の効果が大きく得られており、凹凸形状表面部材25の温度が適正範囲内であると考えられる。
実施例15では実施例5よりも凹凸形状表面部材25の温度を上げているが、光沢低減の効果の点で、60度光沢度が「20」であった。光沢低減の効果が大きく得られており、凹凸形状表面部材25の温度が適正範囲内であると考えられる。
実施例16では実施例5よりも凹凸形状表面部材25の温度を上げているが、光沢低減の効果の点で、60度光沢度が「20」であった。光沢低減の効果は「○」が得られたが、凹凸形状表面部材25の温度が高いため分離の効果は「△」であった。
比較例1では振動を与えていないのでトナーが凹凸形状表面部材25の凹部まで入り込まず、光沢低減の効果が得られなかった。
比較例2でも振動を与えていないのでトナーが凹凸形状表面部材25の凹部まで入り込まず、光沢低減の効果が得られなかった。
比較例3では凹凸形状表面部材25の温度が低く、トナーの損失弾性率が高いので凹凸形状表面部材25の凹部まで入り込まず、光沢低減の効果が得られなかった。
比較例4では凹凸形状表面部材25の温度が高く、トナーの損失弾性率が低いので凹凸形状表面部材25の凹部まで入り込み、光沢低減の効果は大きく得られているが、損失弾性率が低すぎるために記録媒体Pがうまく凹凸形状表面部材25から分離されなかった。
以上の評価結果に基づけば、光沢制御装置20は、凹凸形状表面部材25の温度が、トナーの損失弾性率が1×107Paになる温度以上であり、トナーの損失弾性率が5×103Paになる温度以下であるように、凹凸形状表面部材25を加熱する加熱装置24と、定着後画像に凹凸形状表面部材25を押し当てる際に、振動を付与する振動付与装置26とよい。
凹凸形状表面部材25を定着後の画像に押圧する際に、振動付与装置26によって振動を付与することによって、損失弾性率が十分に下がった状態のトナーを凹凸形状表面部材25と記録媒体Pとの間で振動させることで凹凸形状表面部材25の凹部にトナーを入れ込む作用が生まれ、短い押圧時間でも効率よく凹凸形状を画像表面に転写することができ、光沢を十分に下げることができる。
一方、凹凸形状表面部材25の温度が高くなればなるほどトナーの温度が上がってトナーの損失弾性率が下がり、凹凸形状表面部材25の凹部にトナーが入りやすくなって転写率が上がるが、低い損失弾性率ゆえ凹凸形状表面部材25と記録媒体Pを分離する際にトナーが凹凸形状表面部材25から剥がれにくくなり、分離不良や画像乱れといった不具合を起こしてしまう。しかしながら、本実施の形態によれば凹凸形状表面部材25を不具合が出るほどの高温にしなくても十分に光沢を下げることができることが確認された。
この画像形成装置によれば、定着後の画像表面に、短い押圧時間で分離不良や画像乱れを起こしたり、装置の消費エネルギーを増大させたりすることなく、画像部の表面に凹凸形状表面の部材の表面形状を転写することが可能な構成を備える画像形成装置を提供することを可能とする。
今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 画像形成部、2 トナー補給部、3 現像部、4 潜像形成部、5 感光体、6 中間転写体、7 2次転写部、8 画像形成制御部、10 定着部、12 定着ベルト、13 加熱ローラー、14 上加圧ローラー、15 下加圧ローラー、16 定着動作制御部、20 光沢制御装置、21 押圧部材、22,23 張架ローラー、24 加熱装置、24a 加熱部材、24b 温度測定部、24c 加熱制御部、25 凹凸形状表面部材、26 振動付与装置、100 画像形成装置、N 定着ニップ、P 記録媒体、TP 搬送経路。
Claims (3)
- トナーを熱または熱および圧力によって記録媒体に定着された定着後画像に、表面に微細な凹凸形状がついた凹凸形状表面部材を押し当てることによって前記定着後画像の表面に前記凹凸形状表面部材の前記凹凸形状を転写することで前記定着後画像の光沢を制御する光沢制御装置を備える画像形成装置であって、
前記光沢制御装置は、
前記凹凸形状表面部材の温度が、前記トナーの損失弾性率が1×107Paになる温度以上であり、前記トナーの損失弾性率が5×103Paになる温度以下であるように、前記凹凸形状表面部材を加熱する加熱装置と、
前記定着後画像に前記凹凸形状表面部材を押し当てる際に、振動を付与する振動付与装置と、
を有する、画像形成装置。 - 前記振動付与装置により付与される振動数が、
前記定着後画像と前記凹凸形状表面部材とが押し付けられた状態となる定着ニップの区間において20回振動する振動数以上であり、2000回振動する振動数以下である、請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記振動付与装置の振幅が、前記凹凸形状表面部材の表面の最大高さ粗さ以上である、請求項1または請求項2に記載の画像形成装置。
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