JP2020034834A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1.画像形成装置および画像形成方法
1−1.全体構成
1−2.トナーの構成
1−3.動作
1−4.作用および効果
2.変形例
まず、本発明の一実施形態の画像形成装置に関して説明する。なお、本発明の一実施形態の画像形成方法は、画像形成装置の動作により実現されるため、その画像形成方法に関しては、以下で併せて説明する。
図1は、画像形成装置の平面構成を表している。この画像形成装置では、画像の形成工程において、破線で示した搬送経路R1〜R4のそれぞれに沿うように媒体Mが搬送されると共に、搬送方向F1〜F4のそれぞれに向かって媒体Mが搬送される。
トレイ10は、例えば、複数の媒体Mを収納しており、筐体1に着脱可能である。送り出しローラ20は、例えば、トレイ10から媒体Mを取り出すと共に、その媒体Mを搬送経路R1に送り出す。
現像ユニット30は、トナーを用いて現像処理を行う。具体的には、現像ユニット30は、例えば、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トナーを付着させる。
転写ユニット40は、現像ユニット30により現像処理されたトナーを用いて転写処理を行う。具体的には、転写ユニット40は、例えば、静電潜像に付着されたトナーを転写ベルト41に転写させると共に、その転写ベルト41から媒体Mにトナーを転写させる。
定着ユニット50は、転写ユニット40により媒体Mに転写されたトナーを用いて定着処理を行う。具体的には、定着ユニット50は、例えば、トナーが転写された媒体Mを加熱しながら加圧することにより、そのトナーを媒体Mに定着させる。
搬送ローラ60は、例えば、搬送経路R1〜R5のそれぞれを介して互いに対向する一対のローラを含んでおり、その搬送経路R1〜R5のそれぞれに沿うように媒体Mを搬送させる。ここでは、画像形成装置は、例えば、8個の搬送ローラ60(61〜68)を備えている。
搬送路切替ガイド70は、媒体Mに形成される画像の形式に応じて、その媒体Mの搬送状態を切り替える。この画像の形式とは、例えば、媒体Mの片面だけに画像が形成される形式、媒体Mの両面に画像が形成される形式および媒体の片面に画像が複数回形成される形式などである。
制御基板80は、画像形成装置の全体の動作を制御する。この制御基板80は、制御回路、メモリ、入出力ポートおよびタイマなどを備えた回路基板であり、その制御回路は、例えば、中央演算処理装置(CPU)などを含んでいる。
ここで説明するトナーは、例えば、一成分現像方式の負帯電トナーである。すなわち、トナーは、例えば、負の帯電極性を有している。一成分現像方式とは、トナーに電荷を付与するためのキャリア(磁性粒子)を用いずに、そのトナー自身に適切な帯電量を付与する方式である。
下地トナーは、結着剤を含んでおり、その結着剤は、例えば、高分子化合物のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。高分子化合物の種類は、特に限定されないが、例えば、ポリエステル系樹脂などである。このポリエステル系樹脂は、ポリエステルおよびその誘導体を含む総称である。ポリエステル系樹脂は、いわゆる樹脂媒体である媒体Mに対して高い親和性を有するため、そのポリエステル系樹脂を含んでいる下地トナーは、その媒体Mに定着しやすくなるからである。これにより、媒体Mに下地画像GAが定着しやすくなるため、画像Gが媒体Mから剥離しにくくなる。なお、ポリエステル系樹脂の結晶状態は、特に限定されないため、結晶性でもよいし、非晶質でもよいし、双方を含む状態でもよい。
イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーおよびブラックトナーのそれぞれは、それぞれの色に対応した色の着色剤を含んでいる。この着色剤は、イエロー着色剤、マゼンタ着色剤、シアン着色剤およびブラック着色剤である。
媒体Mに転写された下地トナーの転写量は、特に限定されない。同様に、媒体Mに転写されたカラートナーの転写量は、特に限定されない。
図2は、下地トナー像ZAが転写された媒体Mの断面構成を表していると共に、図3は、下地画像GAが形成された媒体Mの断面構成を表している。図4は、カラートナー像ZBが転写された媒体Mの断面構成を表していると共に、図5は、カラー画像GBが形成された媒体Mの断面構成を表している。図4および図5のそれぞれでは、カラートナーを含んでいるカラートナー像ZBおよびカラー画像GBのそれぞれに網掛けを施している。
最初に、現像ユニット30では、現像処理が行われる。具体的には、現像処理ユニット31Sにおいて、感光体ドラム32の表面に静電潜像が形成されたのち、その静電潜像に下地トナーが付着される。また、現像処理ユニット31Y,31M,31C,31Kのそれぞれにおいて、感光体ドラム32の表面に静電潜像が形成されたのち、その静電潜像にカラートナー(イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーおよびブラックトナー)が付着される。
続いて、転写ユニット40では、転写ベルト41が移動方向F5に向かって移動すると、1次転写ローラ45Sが転写ベルト41を介して感光体ドラム32に圧接されているため、その感光体ドラム32(静電潜像)から転写ベルト41に下地トナーが1次転写される。これにより、転写ベルト41に下地トナー像ZAが形成される。
続いて、転写ユニット40では、転写ベルト41がさらに移動方向F5に向かって移動すると、2次転写ローラ46が転写ベルト41を介してバックアップローラ44に圧接されているため、図2に示したように、その転写ベルト41から媒体Mに下地トナー像ZAが2次転写される。
続いて、定着ユニット50では、下地トナー像ZAが加圧ローラ52により加圧されながら加熱ローラ51により加熱される。これにより、下地トナー像ZAが媒体Mに定着されるため、図3に示したように、その媒体Mに下地画像GAが形成される。
続いて、転写ユニット40では、転写ベルト41が移動方向F5に向かって移動すると、1次転写ローラ45Y,45M,45C,45Kのそれぞれが転写ベルト41を介して各感光体ドラム32に圧接されているため、その各感光体ドラム32(静電潜像)から転写ベルト41にカラートナー(イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーおよびブラックトナー)が1次転写される。これにより、転写ベルト41にカラートナー像ZBが形成される。
続いて、転写ユニット40では、転写ベルト41がさらに移動方向F5に向かって移動すると、2次転写ローラ46が転写ベルト41を介してバックアップローラ44に圧接されているため、図4に示したように、その転写ベルト41から媒体Mにカラートナー像ZBが2次転写される。この場合には、下地画像GAの形成領域(下地トナー像ZAの転写領域)のうちの一部または全部と重なる領域において媒体Mにカラートナー像ZBが2次転写され、好ましくは下地画像GAの形成領域内において媒体Mにカラートナー像ZBが2次転写される。これにより、既に媒体Mに形成されている下地画像GAの上にカラートナー像ZBが積層される。なお、カラートナー像ZBの印字率は、任意に設定可能である。
最後に、定着ユニット50では、カラートナー像ZBが加圧ローラ52により加圧されながら加熱ローラ51により加熱される。これにより、カラートナー像ZBが媒体Mに定着されるため、図5に示したように、その媒体Mにカラー画像GBが形成される。この場合には、下地画像GAの上にカラー画像GBが形成されるため、媒体Mの上に下地画像GAおよびカラー画像GBがこの順に積層される。よって、下地画像GAおよびカラー画像GBを含む画像Gが形成される。
この画像形成装置では、重量平均分子量Mwが上記した範囲内(Mw=12297〜14019)である結着剤を含む下地トナーと共にカラートナーを用いて、媒体Mに下地トナー像ZAおよびカラートナー像ZBをこの順に転写させている。よって、以下で説明する理由により、高品質な画像Gを形成することができる。
上記した画像形成装置の構成および動作などに関しては、適宜、変更可能である。例えば、4種類のカラートナー(イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーおよびブラックトナー)を用いたが、そのカラートナーの種類は特に限定されない。具体的には、例えば、3種類のカラートナー(イエロートナー、マゼンタトナーおよびシアントナー)を用いてもよい。この場合においても、下地画像GAを利用して上記した利点が得られるため、同様の効果を得ることができる。
1.重量平均分子量Mwに関する検証(定着温度=150℃)
2.重量Xおよび総重量Yに関する検証(定着温度=140℃)
3.総括
まず、重量平均分子量Mwに関する検証を行った。この場合には、画像G(下地画像GAおよびカラー画像GB)の形成時における定着温度を150℃とした。
以下の手順により、画像形成装置を用いて媒体Mに画像Gを形成したのち、その画像Gの品質を評価した。
最初に、画像形成装置と、媒体Mと、トナーとを準備した。
画像形成装置としては、電子写真方式のフルカラープリンタ(株式会社沖データ製の5色プリンタ VINCI C941)を用いた。媒体Mとしては、PETカード(桜井株式会社製のスターホワイトカード NTCARD50,ベック平滑度=205000)を用いた。
トナーとしては、1種類の下地トナー(クリアトナー)と、4種類のカラートナー(イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーおよびブラックトナー)とを用いた。
イエロートナーは、イエロー着色剤(ピグメントイエロー74)5質量部と、結着剤(非晶質ポリエステル)100質量部と、離型剤(日本精・株式会社製のパラフィンワックス SP−0145,融点=62℃)4質量部と、帯電制御剤(オリエント化学工業株式会社製のボントロンP−51)1質量部と、外添剤(複合酸化物粒子、コロイダルシリカおよびシリカ粉末)トナー母粒子100質量部に対して4.5質量部とを含んでいる。
以下で説明する手順により、溶解懸濁法を用いて下地トナーを製造した。
次に、下地トナーおよびカラートナー(イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーおよびブラックトナー)が搭載された画像形成装置を用いて、媒体Mに画像Gを形成した。
具体的には、温度=25℃および湿度=55%の環境条件下において、図2〜図5に示した手順にしたがって2回の定着処理を行うことにより、媒体Mに画像G(下地画像GAおよびカラー画像GB)を形成した。すなわち、媒体Mに下地トナー像ZAを転写させたのち、その媒体Mに下地トナー像ZAを定着させることにより、下地画像GAを形成した。続いて、下地画像GAが形成された媒体Mにカラートナー像ZBを転写させたのち、その媒体Mにカラートナー像ZBを定着させることにより、カラー画像GBを形成した。これにより、下地画像GAの上にカラー画像GBが積層されたため、画像Gが形成された。この場合には、定着温度=150℃、重量X=0.2mg/cm2 および総重量Y=0.5mg/cm2 とした。
下地画像GAおよびカラー画像GBのそれぞれの画像パターンは、以下で説明する通りである。図12は、画像パターン(7色)を説明するために、画像G(下地画像GAおよびカラー画像GB)が形成された媒体Mの平面構成を表している。
次に、画像Gの品質を評価したところ、表1に示した結果が得られた。ここでは、画像Gの品質を評価するために、定着性および画質を調べた。
定着性を調べる場合には、媒体Mに形成された画像Gの全体を爪で5回擦ったのち、その画像Gの状態を目視で確認することにより、その画像Gの定着状態に関するレベルを判定した。具体的には、いずれの色の画像Gも剥離しなかった場合には、レベルを「5」とした。レッドの画像Gだけが剥離した場合には、レベルを「4」とした。マゼンタの画像Gと、レッド、グリーンおよびブルーのうちのいずれか2色の画像Gとが剥離した場合には、レベルを「3」とした。マゼンタの画像Gと、レッド、グリーンおよびブルーの全ての画像Gとが剥離した場合には、レベルを「2」とした。ブラック、イエローおよびシアンのうちのいずれか1色以上の画像Gが剥離した場合には、レベルを「1」とした。
画質を調べる場合には、媒体Mに形成された画像Gの状態を目視で調べることにより、ブレードフィルミングに起因する白縦スジが発生しているか否かを確認したのち、その画像Gの状態を評価した。具体的には、媒体Mの長手方向に延在する白縦スジが発生していなかった場合には、「A」とした。一方、白縦スジが発生していた場合には、「B」とした。
上記した定着性および画質のそれぞれを評価したのち、その評価結果に基づいて画像Gの品質を総合評価した。具体的には、定着性の評価結果がAであると共に画質の評価結果もAである場合には、「A」とした。定着性の評価結果および画質の評価結果のうちのいずれかがBである場合には、「B」とした。
表1に示したように、画像G,Iのそれぞれの定着性および画質は、下地トナーに含まれている結着剤の重量平均分子量Mwに応じて変動した。
次に、重量Xおよび総重量Yに関する検証を行った。この場合には、画像G(下地画像GAおよびカラー画像GB)の形成時における定着温度を140℃とした。すなわち、上記した重量平均分子量Mwに関する検証を行った場合よりも定着温度を10℃下げることにより、検証条件を厳しくした。
以下の手順により、画像形成装置を用いて媒体Mに画像Gを形成したのち、その画像Gの品質を評価した。この場合には、以下で説明することを除いて、上記した実験例1−1〜1−8と同様の手順を用いた。
下地トナーおよびカラートナー(イエロートナーおよびマゼンタトナー)が搭載された画像形成装置を用いて、媒体Mに画像Gを形成した。この場合には、定着温度=140℃とした。また、現像ローラの印加電圧(静電潜像に対する下地トナーおよびカラートナーのそれぞれの付着量)を変化させることにより、表2に示したように、重量X(mg/cm2 )および総重量Y(mg/cm2 )のそれぞれを調整した。
次に、画像Gの品質を評価したところ、表2に示した結果が得られた。ここでは、画像Gの品質を評価するために、定着性および濃度特性を調べた。
表2に示したように、画像Gの定着性および濃度特性は、重量Xおよび総重量Yに応じて変動した。
表1および表2に示した結果から、重量平均分子量Mwが特定の範囲内(Mw=12297〜14019)である結着剤を含む下地トナーと共にカラートナーを用いて、媒体Mに下地トナー像ZAおよびカラートナー像ZBをこの順に転写させることにより、画像Gの定着性および画質が改善された。よって、高品質な画像Gが形成された。
Claims (15)
- 12297以上14019以下の範囲内である重量平均分子量を有する結着剤を含む第1トナーを用いて第1トナー像を形成する第1トナー像形成部と、
第2トナーを用いて第2トナー像を形成する第2トナー像形成部と、
高分子化合物を含む媒体に前記第1トナー像を転写させたのち、前記第1トナー像が転写された領域のうちの少なくとも一部と重なる領域において前記媒体に前記第2トナー像を転写させる転写部と
を備えた、画像形成装置。 - 前記転写部は、前記第1トナー像が転写された領域内において前記媒体に前記第2トナー像を転写させる、
請求項1記載の画像形成装置。 - 前記媒体に転写された前記第1トナー像の単位面積当たりの重量Xは、0.20mg/cm2 以上0.40mg/cm2 以下の範囲内であると共に、
前記媒体に転写された前記第1トナー像の単位面積当たりの重量Xと前記媒体に転写された前記第2トナー像の単位面積当たりの重量との和Yは、(X+0.30)mg/cm2 以上(X+0.45)mg/cm2 以下の範囲内である、
請求項1または請求項2に記載の画像形成装置。 - 前記重量Xは、前記第1トナー像が転写された領域と前記第2トナー像が転写された領域とが互いに重なる領域における、前記第1トナー像の単位面積当たりの重量であると共に、
前記和Yは、前記第1トナー像が転写された領域と前記第2トナー像が転写された領域とが互いに重なる領域における、前記第1トナー像の単位面積当たりの重量Xと前記第2トナー像の単位面積当たりの重量との和である、
請求項3記載の画像形成装置。 - 前記第1トナー像および前記第2トナー像のそれぞれが転写される側における前記媒体の表面のベック平滑度は、100000秒以上である、
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。 - さらに、前記媒体に転写された前記第1トナー像を前記媒体に定着させたのち、前記媒体に転写された前記第2トナー像を前記媒体に定着させる定着部を備えた、
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。 - 前記第1トナーは、クリアトナーである、
請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記高分子化合物は、ポリエチレンテレフタレートおよびポリ塩化ビニルのうちの少なくとも一方を含む、
請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 12297以上14019以下の範囲内である重量平均分子量を有する結着剤を含む第1トナーを用いて、第1トナー像を形成し、
第2トナーを用いて、第2トナー像を形成し、
高分子化合物を含む媒体に、前記第1トナー像を転写させたのち、前記第1トナー像が転写された領域のうちの少なくとも一部と重なる領域において前記媒体に前記第2トナー像を転写させる、
画像形成方法。 - 前記第1トナー像が転写された領域内において、前記媒体に前記第2トナー像を転写させる、
請求項9記載の画像形成方法。 - 前記媒体に転写された前記第1トナー像の単位面積当たりの重量Xは、0.20mg/cm2 以上0.40mg/cm2 以下の範囲内であると共に、
前記媒体に転写された前記第1トナー像の単位面積当たりの重量Xと前記媒体に転写された前記第2トナー像の単位面積当たりの重量との和Yは、(X+0.30)mg/cm2 以上(X+0.45)mg/cm2 以下の範囲内である、
請求項9または請求項10に記載の画像形成方法。 - 前記重量Xは、前記第1トナー像が転写された領域と前記第2トナー像が転写された領域とが互いに重なる領域における、前記第1トナー像の単位面積当たりの重量であると共に、
前記和Yは、前記第1トナー像が転写された領域と前記第2トナー像が転写された領域とが互いに重なる領域における、前記第1トナー像の単位面積当たりの重量Xと前記第2トナー像の単位面積当たりの重量との和である、
請求項11記載の画像形成方法。 - 前記第1トナー像および前記第2トナー像のそれぞれが転写される側における前記媒体の表面のベック平滑度は、100000秒以上である、
請求項9ないし請求項12のいずれか1項に記載の画像形成方法。 - さらに、前記媒体に転写された前記第1トナー像を前記媒体に定着させたのち、前記媒体に転写された前記第2トナー像を前記媒体に定着させる、
請求項9ないし請求項13のいずれか1項に記載の画像形成方法。 - 前記高分子化合物は、ポリエチレンテレフタレートおよびポリ塩化ビニルのうちの少なくとも一方を含む、
請求項9ないし請求項14のいずれか1項に記載の画像形成方法。
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