JP2020052319A - 画像形成方法、画像形成装置、定着装置および画像形成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】光定着方法によりトナー像を定着させる画像形成方法であって、有色トナーの付着量によらずに有色トナーの定着性を高めることができる画像形成方法を提供する。【解決手段】本発明は、静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する工程と、記録媒体400への上記トナー像の転写、および活性光線の照射により、上記トナー像を上記記録媒体400に定着させる工程と、を有する画像形成方法に関する。上記方法は、上記定着させる工程において、有色トナーのトナー粒子310および透明トナーのトナー粒子320を含む複数種のトナー粒子を上記記録媒体400に含まれる同一の領域に定着させる。【選択図】図4

Description

本発明は、画像形成方法、画像形成装置、定着装置および画像形成物に関する。
電子写真方式の画像形成装置は、イエロー、シアン、マゼンタおよびブラックなどの有色トナーを感光体上に形成された静電潜像に付与してトナー像を形成し、形成されたトナー像を記録媒体に転写して定着させて、画像を形成する。トナー像の定着方法としては、記録媒体上に転写されたトナー像に接触または非接触で熱を加えてトナーを記録媒体に融着させる、いわゆる熱定着方法が広く用いられている。
一方で、近年、活性光線の照射によってトナー像を定着させる、いわゆる光定着方法が提案されている。たとえば、特許文献1には、光吸収によりシス−トランス異性化反応して相転移する化合物を含むトナーより形成されたトナー像を記録媒体に転写し、転写されたトナー像に光を照射して上記化合物を軟化させてトナー像を記録媒体に融着させ、さらに、上記トナー像を記録媒体に加圧する、画像形成方法が記載されている。
光定着方法によれば、定着部材の加熱が不要であるため、定着部材が所定の温度に達するまでにかかるウォームアップ時間(WUT)を短縮化したり、画像形成の省エネルギー化を図ったり、あるいは耐熱性の低い記録媒体にまで対応メディア種を拡大したりすることが可能である。
一方で、有色トナーは、その色によって光の吸収効率がそれぞれ異なり、定着するために必要な光の量もそれぞれ異なる。そのため、光定着方法には、画像形成に用いるすべての色の有色トナーにとって必要かつ十分な量の光を照射することが困難であるという問題がある。
これに対し、特許文献2には、特定のシアニン染料を含有させた有色トナーを用いる、画像形成方法が記載されている。特許文献2には、上記シアニン染料の含有によって赤外光の吸収効率を高めた有色トナーを用いれば、各色の有色トナーの定着性を高めることができると記載されている。
また、特許文献3には、記録媒体に転写されたトナー像に対して、シアントナーおよびマゼンタトナーの吸収率が80%以上である波長の光を照射し、その後、イエロートナーの吸収率が80%以上である波長の光を照射して、上記トナー像を定着させる、画像形成方法が記載されている。特許文献3には、上記方法によって、各色の有色トナーの定着性を高めることができると記載されている。
特開2014−191077号公報 特開昭58−102247号公報 特開2010−128157号公報
本発明者らは、光定着方法によりトナー像を定着させる画像形成方法について鋭意検討したところ、形成される画像のうち、有色トナーの付着量が少ないハイライト領域においてトナーの定着性が低くなってしまい、画像強度が小さくなってしまうという問題があることを見出した。特許文献2および特許文献3などに記載の方法によれば、各色の有色トナーによる定着性の差を小さくして、いずれの色も十分に発色させた画像が形成されると期待される。しかし、これらの文献に記載の方法でも、有色トナーの付着量による定着性の変化を十分に抑制しきれてはいなかった。
上記の問題に鑑み、本発明は、光定着方法によりトナー像を定着させる画像形成方法であって、有色トナーの付着量によらずに有色トナーの定着性を高めることができる画像形成方法、当該画像形成方法を実施するための画像形成装置および定着装置、ならびに当該画像形成方法により形成された画像形成物を提供することをその目的とする。
上記目的を達成するための本発明は、静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する工程と、記録媒体への上記トナー像の転写、および活性光線の照射により、上記トナー像を上記記録媒体に定着させる工程と、を有する画像形成方法に関する。上記方法は、上記定着させる工程において、有色トナーのトナー粒子および透明トナーのトナー粒子を含む複数種のトナー粒子を上記記録媒体に含まれる同一の領域に定着させる。
また、上記目的を達成するための本発明は、静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成するトナー像形成部と、記録媒体への上記トナー像の転写、および活性光線の照射により、上記トナー像を上記記録媒体に定着させる定着装置と、を有する画像形成装置に関する。上記定着装置は、有色トナーのトナー粒子および透明トナーのトナー粒子を含む複数種のトナー粒子を上記記録媒体に含まれる同一の領域に定着させる。
また、上記目的を達成するための本発明は、上記画像形成装置に搭載される定着装置に関する。上記定着装置は、上記トナー像を記録媒体へ転写する転写部、および上記記録媒体へ転写された上記トナー像に活性光線を照射する照射部、を有する。
また、上記目的を達成するための本発明は、有色トナーの定着物および透明トナーの定着物が記録媒体に定着されてなる画像形成物に関する。上記画像形成物は、上記透明トナーの定着物を介して合一された複数の上記有色トナーの定着物を含む。
本発明によれば、光定着方法によりトナー像を定着させる画像形成方法であって、有色トナーの付着量によらずに有色トナーの定着性を高めることができる画像形成方法、当該画像形成方法を実施するための画像形成装置および定着装置、ならびに当該画像形成方法により形成された画像形成物が提供される。
図1Aは、有色トナーを用いて記録媒体上に画像を形成するときの、有色トナーの付与量が多いときに有色トナーを記録媒体上に転写した直後の様子を示す模式図であり、図1Bは、有色トナーの付与量が多いときに有色トナーを記録媒体に定着させた後の様子を示す模式図である。 図2Aは、有色トナーを用いて記録媒体上に画像を形成するときの、有色トナーの付与量が少ないときに有色トナーを記録媒体上に転写した直後の様子を示す模式図であり、図2Bは、有色トナーの付与量が多いときに有色トナーを記録媒体に定着させた後の様子を示す模式図である。 図3Aは、有色トナーおよび透明トナーを用いて記録媒体上に画像を形成するときの、有色トナーの付与量が多いときに有色トナーを記録媒体上に転写した直後の様子を示す模式図であり、図3Bは、有色トナーの付与量が多いときに有色トナーを記録媒体に定着させた後の様子を示す模式図である。 図4Aは、有色トナーおよび透明トナーを用いて記録媒体上に画像を形成するときの、有色トナーの付与量が少ないときに有色トナーを記録媒体上に転写した直後の様子を示す模式図であり、図5Bは、有色トナーの付与量が多いときに有色トナーを記録媒体に定着させた後の様子を示す模式図である。 図5は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。
図1および図2は、有色トナーを用いて記録媒体上に画像を形成するときの様子を示す模式図である。図1は、有色トナーの付与量が多いときの様子を示す模式図であり、図2は、有色トナーの付与量が少ないときの様子を示す模式図である。図1Aおよび図2Aは、有色トナーを記録媒体上に転写した直後の様子を示す模式図であり、図1Bおよび図2Bは、有色トナーを記録媒体に定着させた後の様子を示す模式図である。
なお、本明細書において、トナー粒子とはトナーを構成する単体の粒子を、トナーとは画像を形成するために十分な量のトナー粒子と、任意に添加されるキャリアなどと、が集合した集合体を、それぞれ意味する。
図1Aおよび図1Bに示すように、有色トナーの付与量が多いとき、記録媒体200上には多数の有色トナーのトナー粒子110が密接して転写され、定着時には複数のトナー粒子110が合一する。このようにして密接して記録媒体200に転写されたトナー粒子110は、光照射により発生した熱が密接した複数のトナー粒子間を伝導しやすいため、それぞれのトナー粒子の粘度が上記熱の伝導により低下しやすい。そのため、密接して転写されたトナー粒子110は、それぞれのトナー粒子が上記熱により記録媒体200に融着しやすく、より強固に記録媒体200に定着されやすい。このようにして定着された有色トナーは、隣接する有色トナーと合一して、記録媒体に定着される。なお、定着時には通常、ローラーなどで有色トナーを記録媒体200に向けて押圧するため、図1Bに示すように、合一して定着した有色トナー120の表面は平坦な形状になりやすい。
一方で、図2Aおよび図2Bに示すように、有色トナーの付与量が少ないとき、記録媒体200上には小数のトナー粒子110がまばらに転写される。このとき、有色トナーの付与量が多いときとは異なり、光照射により発生した熱が複数のトナー粒子間を伝導しにくいため、それぞれのトナー粒子の粘度は低下しにくい。そのため、まばらに転写されたトナー粒子110は、比較的、それぞれのトナー粒子がさほど強固には記録媒体200に定着されにくい。なお、このとき、形成された画像には、合一せずに定着した有色トナー130がまばらに配置される。
なお、定着時に照射する光エネルギー量を増やせば、有色トナーの付与量が少ないときでも、それぞれのトナー粒子の粘度を十分に低下させることができるとも考えられる。しかし、通常、形成される画像中には、有色トナーの付着量がより多い領域(ベタ部など)と、有色トナーの付着量がより少ない領域(ハイライト部など)と、が存在する。ハイライト部における有色トナーの付与量にあわせて照射する光エネルギーの量を増やすと、ベタ部ではトナー粒子の粘度が低下しすぎてしまい、記録媒体が紙などであるときにはトナー粒子が繊維の内部に浸透してしまって、かえって形成される画像にムラを生じやすい。
そのため、従来の画像形成方法では、ベタ部の画像品質を担保するための光エネルギー量では、ハイライト部における有色トナーの定着性が高まりにくく、ハイライト部では十分な量の有色トナーが定着せず画像強度が低下してしまうという問題があった。
これに対し、本発明では、有色トナーおよび透明トナーを用いて、画像を形成する。図3および図4は、有色トナーおよび透明トナーを用いて記録媒体400上に画像を形成するときの様子を示す模式図である。図3は、有色トナーの付与量が多いときの様子を示す模式図であり、図4は、有色トナーの付与量が少ないときの様子を示す模式図である。図3Aおよび図4Aは、有色トナーおよび透明トナーを記録媒体400上に転写した直後の様子を示す模式図であり、図3Bおよび図4Bは、有色トナーおよび透明トナーを記録媒体400に定着させた後の様子を示す模式図である。
図3Aおよび図4Aに示すように、有色トナーのトナー粒子310は、透明トナーのトナー粒子320を介して密接して記録媒体400上に転写され、定着時には複数の有色トナーのトナー粒子310が透明トナーのトナー粒子320を介して合一する。このようにして密接して記録媒体400に転写された有色トナーのトナー粒子310および透明トナーのトナー粒子320は、光照射により発生した熱が密接した複数のトナー粒子間を伝導しやすいため、それぞれのトナー粒子の粘度が上記熱の伝導により低下しやすく、より強固に記録媒体400に定着されやすい。このようにして定着された有色トナーは、透明トナーを介して他の有色トナーと合一して、記録媒体に定着される。なお、定着時には通常、ローラーなどで有色トナーおよび透明トナーを記録媒体400に向けて押圧するため、図3Bおよび図4Bに示すように。合一して定着した有色トナーおよび透明トナー330の表面は平坦な形状になりやすい。
なお、このときに照射する光エネルギー量は、有色トナーのトナー粒子310および透明トナーのトナー粒子320の両方の粘度を十分に低下させる程度であればよく、従来の画像形成方法における、ベタ部の画像品質を担保するための光エネルギー量と同程度であればよい。
このように、本発明では、有色トナーおよび透明トナーを密接して記録媒体に転写することができるため、有色トナーの付与量にかかわらず、有色トナーの定着性を高めることができる。
なお、透明トナーは、形成される画像の色調に与える影響がないか、影響があっても非常に小さい。
1.画像形成方法
上記概念に基づく、本発明の一実施形態は、静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する工程と、記録媒体への上記トナー像の転写、および活性光線の照射により、上記トナー像を上記記録媒体に定着させる工程と、を有する画像形成方法に関する。本実施形態では、上記定着させる工程において、有色トナーおよび透明トナーを含む複数種のトナーを上記記録媒体に含まれる同一の領域に付着させる。
1−1.トナー像を形成する工程
本工程では、有色トナーおよび透明トナーを用いて、トナー像を形成する。
トナー像の形成は、有色トナーおよび透明トナーを用いるほかは、電子写真方式による通常のトナー像の形成と同様に行うことができる。たとえば、トナー像の形成は、電子写真感光体を帯電させ、上記帯電した電子写真感光体の表面に静電潜像を形成し、上記静電潜像をトナーで現像すればよい。
上記電子写真感光体は、たとえば公知の有機感光体を含んで形成されたドラム状の感光体とすることができる。
上記電子写真感光体の帯電は、上記電子写真感光体の表面を、接触式または非接触式の帯電ローラーなどにより帯電させればよい。
上記静電潜像の形成は、上記帯電した電子写真感光体の表面を、アレイ状に配列した発光ダイオード(LED)または半導体レーザー(LD)などにより露光し、形成すべき画像に応じた形状に、静電荷を分布させればよい。
上記静電潜像の現像は、上記静電潜像が形成された電子写真感光体の表面に、有色トナーまたは透明トナーを付与して、付与されたトナーの色に応じた各色のトナー像を形成する。
このとき、形成される画像に含まれる同一の領域に、有色トナーおよび透明トナーの双方が付与されるように、上記静電潜像の形成および上記複数種のトナーの付与を制御して、トナー像を形成する。上記領域は、形成された画像において、略同一量の有色トナーの付与により所定の色調が呈されるべき小区域を意味する。ただし、有色トナーによるベタ画像が形成されるべき小区域などのように、透明トナーを付与しなくても有色トナーが十分に密接して記録媒体に転写されるような領域には、有色トナーのみが付与されて透明トナーは付与されなくてもよい。
また、このとき、上記領域への有色トナーの付与量に応じて、上記領域への透明トナーの付与量を変更して、トナー像を形成してもよい。たとえば、有色トナーの付与量がより多い領域には、透明トナーの付与量はより少なくし、有色トナーの付与量がより少ない領域には、透明トナーの付与量をより多くするように、透明トナーの付与量を変更して、トナー像を形成することができる。これにより、定着させる工程において、記録媒体上の複数の領域に付着される有色トナーおよび透明トナーの合計量を、各領域に形成される画像の濃度(有色トナーの転写量)によらずに均等化することができる。そのため、各領域に同程度の光エネルギーが照射されたときの、領域間におけるトナー粒子の定着性のばらつきを生じにくくすることができる。
このとき、記録媒体に転写された有色トナーが十分に透明トナーを介して密接されるようにする観点からは、有色トナーの付与量と透明トナーの付与量とを合計した付与量が1g/m以上、好ましくは2g/m以上、より好ましくは2.5g/m以上となるように、透明トナーの付与量を変更することが好ましい。上記合計した付与量の上限は特に限定されないものの、トナー像の記録媒体側(トナー像の厚み方向において記録媒体により近い側)にまで十分な量の活性光線を透過させる観点からは、24g/m以下であることが好ましい。
なお、本明細書において、トナーの軟化とは、活性光線を照射されたトナーが相転移するか、または活性光線の照射による温度上昇によってトナーの弾性率が低下することを意味する。
また、形成された画像中の質感ムラを抑制する観点から、有色トナーの付与量と透明トナーの付与量とを合計した付与量の、形成される画像に含まれる複数の領域間での差が0.5g/m以下となるように、透明トナーの付与量を変更することが好ましい。上記複数の領域間での差は、形成される画像から、有色トナーの付与量が異なる10個の領域を任意に選択し、当該10個の領域のうち、有色トナーの付与量と透明トナーの付与量とを合計した付与量が最も大きい領域と、最も小さい領域と、の間の付与量の差とすることができる。
上記静電潜像の現像は、たとえば、トナー粒子をキャリアと混合して、その際の摩擦によりトナー粒子を帯電させ、上記帯電させたトナー粒子を回転するマグネットローラーの表面に保持させればよい。この回転するマグネットローラーの表面に保持されたトナー粒子は、電気的な吸引力により電子写真感光体の表面に移動し、静電潜像の形状に応じた形状のトナー像を、電子写真感光体の表面に形成する。
上記静電潜像の現像は、イエロー、シアン、マゼンタおよびブラックなどの有色トナーによる静電潜像の現像と、透明トナーによる静電潜像の現像(静電潜像への付与)とを、連続して行えばよい。それぞれの有色トナーおよび透明トナーによる現像の順番は特に限定されず、どのような順番で行ってもよい。なお、透明トナーによる現像を最後に行うと、中間転写体を介して記録媒体に転写されたトナー像において、透明トナーがより表面側(トナー像の厚み方向において記録媒体からより遠い側)に配置されやすくなる。このとき、形成された画像の表面が透明トナーで被覆された状態となり、形成された画像から有色トナーが脱離しにくくなるので、画像の耐久性がより高まりやすい。なお、電子写真感光体から記録媒体にトナー像を直接転写するときは、透明トナーによる現像を最初に行うことで、同様の効果が得られる。
1つの電子写真感光体に上記有色トナーおよび透明トナーを順に付与していく、5サイクル式の画像形成方法を用いるときは、上記電子写真感光体への静電潜像の形成および現像を繰り返し行うことで、これら複数種のトナーを含むトナー像を形成することができる。また、上記有色トナーおよび透明トナーをそれぞれ別の電子写真感光体に付与していく、タンデム式の画像形成方法を用いるときは、それぞれの電子写真感光体への静電潜像の形成および現像を独立して行うことで、これら複数種のトナーに応じた複数個のトナー像を形成することができる。本実施形態では、いずれの方式においても、後の工程でトナー像を転写して定着させたときに、記録媒体に含まれる同一の領域に、有色トナーおよび透明トナーの双方が付着されるように、静電潜像の形成および現像を行う。
1−2.トナー像を記録媒体に定着させる工程
本工程では、上記形成されたトナー像を記録媒体に転写し、定着させる。
トナー像の定着は、有色トナーおよび透明トナーが記録媒体に含まれる同一の領域に付着するようにトナー像を記録媒体に定着させるほかは、電子写真方式による通常のトナー像の定着と同様に行うことができる。たとえば、トナー像の定着は、活性光線の照射によりトナー像を構成するトナー粒子を軟化させ、軟化したトナー粒子を記録媒体に融着させればよい。
上記トナー像の転写は、コロナ放電、転写ベルトおよび転写ローラーなどの手段を用いて行えばよい。このとき、電子写真感光体から記録媒体にトナー像を直接転写してもよいし、中間転写体にトナー像を一次転写した後、中間転写体から記録媒体にトナー像を二次転写してもよい。
上記活性光線の照射は、トナー像に活性光線を照射して、トナー像を構成するトナー粒子を軟化させればよい。活性光線の例には、紫外線(UV)、電子線、α線、γ線、およびエックス線などが含まれる。たとえば、上記トナー像に、上記活性光線の照射は、アレイ状に配列した発光ダイオード(LED)または半導体レーザー(LD)などから活性光線を照射すればよい。
上記活性光線は、波長が280nm以上480nm未満の光(電磁波)であることが好ましい。上記波長が280nm以上であると、活性光線の照射による色素の破壊(開裂)が生じにくく、形成される画像の発色性が低下しにくい。上記波長が480nm未満であると、トナー粒子にエネルギーを効率よく付与することができるため、トナー粒子の定着性をより高めることができる。特に有色トナーまたは透明トナーが紫外線吸収剤を含有するときは、上記波長が480nm未満であると、紫外線吸収剤が上記光を十分に吸収して紫外線吸収剤を含有する有色トナーまたは透明トナーの軟化効率をより高めることができるため好ましい。
また、上記活性光線は、特定周波数からの変化幅が小さい、いわゆる単色放射光であることが好ましい。たとえば、上記活性光線は、波長領域が当該活性光線の最大発光波長から上下20nm以内に含まれるような光であることが好ましい。
上記活性光線の照射量は、0.1J/cm以上200J/cm以下であることが好ましく、0.5J/cm以上100J/cm以下であることがより好ましく、1.0J/cm以上50J/cm以下であることがさらに好ましい。
なお、上記活性光線の照射は、記録媒体の表面に転写されたトナー像に対して行ってもよいし、記録媒体の表面に転写される前のトナー像に対して行ってもよい。
本工程において、上記活性光線の照射の後または上記活性光線の照射と同時に、トナー像を記録媒体に対して押圧する工程を有してもよい。上記押圧により、トナー像の内部に閉じ込められた空気を押し出してトナー粒子同士をより密に配置させ、活性光線の照射により発生した熱をトナー粒子間により伝導しやすくしてトナー粒子をより軟化しやすくし、トナー像の定着性をより高めることができる。
上記押圧は、記録媒体の搬送路に対して、記録媒体を挟んで対向する位置に配置された、2つの加圧ローラーによって形成されるニップ部に、活性光線を照射されたトナー像が配置された記録媒体を通過させればよい。このときトナー像に印加される圧力は、特に限定されないが、0.01MPa以上1.0MPa以下であることが好ましく、0.05MPa以上0.8MPa以下であることがより好ましい。
このとき、上記2つの加圧ローラーのいずれかを加熱することで、トナー像を構成するトナー粒子の軟化を熱によって促進し、トナー像の定着性をより高めることができる。このとき、熱によるトナー像の変形を抑制する観点からは、トナー像に接触しない、記録媒体の下面側に配置された加圧ローラーのみを加熱することが好ましい。このとき、トナー像の定着性をより高めつつ、熱により軟化したトナー粒子のホットオフセット(加圧ローラーへの転移)を抑制する観点からは、トナー像に含まれる複数種のトナー粒子のうち、パーキンエルマー社製DSC8500などの示差走査熱量測定計によって測定されるガラス転移温度(Tg)が最も低いトナー粒子のTgよりも20℃以上100℃以下高い温度に、トナー像の表面温度が加熱されることが好ましい。
1−3.その他の工程
なお、これらの工程を行った後、電子写真感光体および中間転写体などの表面に残存する、転写されなかったトナー粒子などを除去してもよい。上記除去は、電子写真感光体および中間転写体などの表面のブレードによる擦過などにより行うことができる。
1−4.有色トナーおよび透明トナー
上記有色トナーおよび透明トナーは、活性光線の照射により軟化する公知のトナーを用いることができる。
上記有色トナーおよび透明トナーは、トナー粒子に磁性体を含有させた1成分磁性トナーであってもよいし、トナー粒子と磁性粒子であるキャリアとを混合した2成分磁性トナーであってもよいし、磁性体またはキャリアを含まない非磁性トナーであってもよい。
1−4−1.トナー粒子の構成
上記有色トナーおよび透明トナーを構成するトナー粒子は、結着樹脂と、任意に添加される着色剤、紫外線吸収剤、光相転移剤、離型剤、荷電制御剤および外添剤と、を含む。
上記結着樹脂は、トナー粒子を構成する結着樹脂として公知の樹脂を用いることができる。当該結着樹脂の例には、スチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレン・アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、オレフィン樹脂、アミド樹脂、およびエポキシ樹脂などが含まれる。これらの結着樹脂は、トナー粒子に、一種のみが含まれても、複数種が組み合わせて含まれていてもよい。また、これらの結着樹脂は、単層であってもよいし、同種または異種の結着樹脂がコアシェル構造を形成していてもよい。
これらの結着樹脂のうち、加熱により低粘度になりやすく、かつシャープメルト性が高いことから、スチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレン・アクリル樹脂、およびポリエステル樹脂が好ましく、スチレン・アクリル樹脂およびポリエステル樹脂がより好ましい。
上記結着樹脂の、パーキンエルマー社製 DSC8500などの示差走査熱量測定計によって測定されるガラス転移温度(Tg)は、耐熱補完性をより高めつつ定着性もより高める観点から、35℃以上70℃以下であることが好ましく、35℃以上60℃以下であることがより好ましい。
上記着色剤は、染料でもよいし顔料でもよい。有色トナーを構成するトナー粒子は、当該有色トナーによって呈されるべき色調に応じた、イエロー、マゼンタ、シアンまたはブラックなどの着色剤を含有すればよい。透明トナーを構成するトナー粒子は、有色トナーによって呈されるべき色調が当該透明トナーによって顕著に変更されない程度の着色剤を含有してもよいものの、着色剤を実質的に含有しないことが好ましく、透明トナーを構成するトナー粒子の全質量に対する着色剤の含有量が0.1質量%以下であることが好ましい。着色剤は、トナー粒子に、一種のみが含まれても、複数種が組み合わせて含まれていてもよい。
イエローの着色剤の例には、C.I.ソルベントイエロー19、44、77、79、81、82、93、98、103、104、112、および162などを含むイエロー染料、ならびに、C.I.ピグメントイエロー14、17、74、93、94、138、155、180および185などを含むイエロー顔料が含まれる。
マゼンタの着色剤の例には、C.I.ソルベントレッド1、49、52、58、63、111および122などを含むマゼンタ染料、ならびに、C.I.ピグメントレッド5、48:1、53:1、57:1、122、139、144、149、166、177、178および222などのマゼンタ顔料が含まれる。
シアンの着色剤の例には、C.I.ソルベントブルー25、36、60、70、93および95などのシアン染料、ならびに、C.I.ピグメントブルー1、7、15、15:3、60、62、66および76などのシアン顔料が含まれる。
ブラックの着色剤の例には、チャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラックおよびランプブラックなどを含むカーボンブラック、フェライトおよびマグネタイトなどを含む磁性体、ならびに、鉄・チタン複合酸化物などが含まれる。
着色剤の含有量は、トナー粒子の全質量に対して、0.5質量%以上20質量%以下であることが好ましく、2質量%以上10質量%以下であることがより好ましい。
上記紫外線吸収剤は、180〜400nmの波長領域に吸収波長を持ち、少なくとも0℃以上の環境下では、励起状態からの異性化および結合開裂などの構造変化を伴わずに、無輻射失活により失活する添加剤である。上記紫外線吸収剤は、非重合の有機化合物でも無機化合物でもよく、有機ポリマーなどであってもよいが、非重合の有機化合物または有機ポリマーであることが好ましく、非重合の有機化合物であることがより好ましい。また、本明細書では、光安定剤および酸化防止剤として用いられている化合物も、上記要件を満たす限りにおいて、紫外線吸収剤とする。
上記紫外線吸収剤は、180〜400nmに最大吸収波長を持つことが好ましい。
上記紫外線吸収剤の例には、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、サリシレート系紫外線吸収剤、ベンゾエート系紫外線吸収剤、ジフェニルアクリレート系紫外線吸収剤、安息香酸系紫外線吸収剤、サリチル酸系紫外線吸収剤、ケイ皮酸系紫外線吸収剤、ジベンゾイルメタン系紫外線吸収剤、β,β−ジフェニルアクリラート系紫外線吸収剤、ベンジリデンショウノウ系紫外線吸収剤、フェニルベンゾイミダゾール系紫外線吸収剤、アントラニル系紫外線吸収剤、イミダゾリン系紫外線吸収剤、ベンザルマロナート系紫外線吸収剤、および4,4−ジアリールブタジエン系紫外線吸収剤などが含まれる。これらのうち、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、およびジベンゾイルメタン系紫外線吸収剤が好ましい。紫外線吸収剤は、トナー粒子に、一種のみが含まれても、複数種が組み合わせて含まれていてもよい。
ベンゾフェノン系紫外線吸収剤の例には、オクタベンゾン、2,4−ヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、および2−ヒドロキシ−4−n−オクチルオキシベンゾフェノンなどが含まれる。
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の例には、2−(2p−クレゾール)、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4,6−ビス(1−メチル−1−フェニルエチル)フェノール、2−〔5−クロロ(2H)−ベンゾトリアゾール−2−イル〕−4−メチル−6−(tert−ブチル)フェノール、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4,6−ジ−tert−ペンチルフェノール、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール、メチル−3−〔3−t−ブチル−5−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−ヒドロキシフェニル〕プロピオネートとポリエチレングリコール(分子量約300)との反応生成物、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−6−ドデシル−4−メチルフェノール、2−(2−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−エチルヘキシル−3−〔3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−(5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェニル〕プロピオネート、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4,6−ビス(1−メチル−1−フェニルエチル)フェノール、および2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−6−(1−メチル〜1−フェニルエチル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルプチル)フェノールなどが含まれる。
トリアジン系紫外線吸収剤の例には、2−(4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−ヒドロキシフェニル、2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−〔(ヘキシル)オキシ〕フェノール、2−〔4−〔(2−ヒドロキシ−3−ドデシルオキシプロピル)オキシ〕−2−ヒドロキシフェニル〕−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−〔4−〔(2−ヒドロキシ−3−(2’−エチル)ヘキシル)オキシ〕−2−ヒドロキシフェニル〕−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2−ヒドロキシ−4−ブチルオキシフェニル)−6−(2,4−ビス−ブチルオキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、および2−(2−ヒドロキシ−4−〔1−オクチルオキシカルボニルオトキシ〕フェニル)−4,6−ビス(4−フェニル)−1,3,5−トリアジンなどが含まれる。
シアノアクリレート系紫外線吸収剤の例には、エチル2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリレート、および2’−エチルヘキシル2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリレートなどが含まれる。
ジベンゾイルメタン系紫外線吸収剤の例には、4−tert−ブチル−4’−メトキシジベンゾイルメタンなどが含まれる。
無機系紫外線吸収剤の例には、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化鉄、および硫酸バリウムなどが含まれる。無機系紫外線吸収剤の粒径は、1nm〜1μmであることが好ましい。
紫外線吸収剤の含有量は、トナー粒子の全質量に対して、0.1質量%以上50質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上35質量%以下であることがより好ましい。上記紫外線吸収剤の含有量が0.1質量%以上であると、紫外線の吸収により紫外線吸収剤が十分に発熱し、トナー粒子をより好適に軟化させることができる。上記紫外線吸収剤の含有量が50質量%以下であると、トナー粒子に十分な量の結着樹脂を含有させることができるので、形成された画像がより強靱になり、トナー像の定着性がより高まる。
紫外線吸収剤は、有色トナーのトナー粒子および透明トナーのトナー粒子の双方に含有されてもよいが、少なくとも、色材の含有量が少なく活性光線の吸収量が少なくなりがちな、透明トナーのトナー粒子に含有されることが好ましい。
上記光相転移剤は、光の照射により相転移して軟化および凝固する、光定着方法に用いられるトナーに含有される公知の化合物とすることができる。
上記光相転移剤の例には、光吸収によりシスートランス異性化反応する、公知のアゾベンゼン誘導体や、光吸収により共有結合が開裂−再結合する、公知のヘキサアリールビスイミダゾール誘導体などが含まれる。光相転移剤は、トナー粒子に、一種のみが含まれても、複数種が組み合わせて含まれていてもよい。
上記離型剤は、トナー粒子に離型剤として含有され得る公知のワックスを用いることができる。
上記ワックスの例には、ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、および酸化型の低分子量ポリプロピレンなどを含むオレフィン系ワックス、パラフィン、ならびに合成エステルワックスなどが含まれる。これらのうち、定融点かつ低粘度であることから、合成エステルワックスが好ましく、ベヘン酸ベヘニル、グリセリントリベヘネート、およびペンタエリスリトールテトラベヘネートなどがより好ましい。これらのワックスは、トナー粒子に、一種のみが含まれても、複数種が組み合わせて含まれていてもよい。
離型剤の含有量は、トナー粒子の全質量に対して、1質量%以上30質量%以下であることが好ましく、3質量%以上15質量%以下であることがより好ましい。
上記荷電制御剤は、摩擦帯電によりトナー粒子に正または負の電荷を付与できる、トナー粒子に荷電制御剤として含有され得る公知の無色の化合物であればよい。荷電制御剤は、トナー粒子に、一種のみが含まれても、複数種が組み合わせて含まれていてもよい。
荷電制御剤の含有量は、トナー粒子の全質量に対して、0.01質量%以上30質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以上10質量%以下であることがより好ましい。
上記外添剤は、有色トナーおよび透明トナーの流動性、帯電性およびクリーニング性を高めるためにトナー粒子の表面に後処理剤として添加される、公知の流動化剤およびクリーニング剤などとすることができる。
上記外添剤の例には、シリカ粒子、アルミナ粒子、および酸化チタン粒子などを含む無機酸化物粒子、ステアリン酸アルミニウム粒子、およびステアリン酸亜鉛粒子などを含む無機ステアリン酸化合物粒子、ならびに、チタン酸ストロンチウム粒子、およびチタン酸亜鉛粒子などの無機チタン酸化合物粒子などが含まれる。なお、これらの外添剤は、耐熱保管性および環境安定性などを高めるため、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、高級脂肪酸、およびシリコーンオイルなどによって表面処理されていてもよい。外添剤は、トナー粒子に、一種のみが添加されても、複数種が組み合わせて添加されていてもよい。
外添剤の含有量は、トナー粒子の全質量に対して、0.05質量%以上5質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以上3質量%以下であることがより好ましい。
有色トナーを構成するトナー粒子と透明トナーを構成するトナー粒子とは、上記結着樹脂、紫外線吸収剤、光相転移剤、離型剤、荷電制御剤および外添剤として、同種の化合物を含んでもよいし、これらのいずれかとして異なる化合物を含んでもよい。また、有色トナーを構成するトナー粒子と透明トナーを構成するトナー粒子とは、上記結着樹脂、光相転移剤、紫外線吸収剤、離型剤、荷電制御剤および外添剤の含有量が略同一であってもよいし、これらのいずれかの含有量が異なっていてもよい。
有色トナーおよび透明トナーを構成するトナー粒子の平均粒子径は、体積基準のメジアン径(D50)が4μm以上10μm以下であることが好ましく、4μm以上7μm以下であることがより好ましい。平均粒子径が上記範囲内であると、トナー像の転写効率が高くなり、ハーフトーンの画質が向上し、細線およびドットなどの画質が向上する。
上記体積基準のメジアン径(D50)は、粒度分布測定装置であるベックマン・コールター株式会社製のコールターカウンター3に、データ処理用ソフトであるベックマン・コールター株式会社製のSoftware V3.51を搭載したコンピューターを接続した測定システムを用いて測定・算出される値とすることができる。
具体的には、0.02gの測定試料(有色トナーまたは透明トナー)を、20mLの界面活性剤溶液(たとえば、界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で10倍に希釈した界面活性剤溶液)に添加して馴染ませた後、超音波分散を1分間行って、トナー粒子分散液を調製し、このトナー粒子分散液を、電解質溶液であるベックマン・コールター株式会社製、ISOTONIIが入っているビーカーに、測定装置の表示濃度が8%になるまでピペットにて注入する。その後、測定粒子カウント数を25000個、アパーチャー径を50μmに設定して、測定範囲である1〜30μmの範囲を256分割した頻度値を算出し、体積積算分率の大きい方から50%の粒子径を導きだす。この粒子径が、体積基準のメジアン径(D50)とされる。
1−4−2.トナー粒子の製造方法
上記有色トナーおよび透明トナーを構成するトナー粒子は、乳化重合凝集法および乳化凝集法などの方法により、活性光線の照射により軟化する公知のトナーと同様に製造することができる。
乳化重合凝集法によれば、乳化重合法によって得られる結着樹脂の粒子の分散液を、任意に添加される着色剤、紫外線吸収剤、離型剤、荷電制御剤および外添剤などの粒子と、混合し、所望の粒径の粒子が得られるまでこれらを凝集、会合または融着させ、その後、任意に外添剤を添加することにより、トナー粒子が得られる。
乳化凝集法によれば、結着樹脂を溶解させた溶液を貧溶媒に滴下して得られる結着樹脂の粒子の分散液を、任意に添加される着色剤、紫外線吸収剤、離型剤、荷電制御剤および外添剤などの粒子と、混合し、所望の粒径の粒子が得られるまでこれらを凝集、会合または融着させ、その後、任意に外添剤を添加することにより、トナー粒子が得られる。
上記混合の際に、着色剤の粒子の分散液を同時に混合することで、有色トナーを構成するトナー粒子を製造することができる。一方で、上記混合の際に、着色剤の粒子の分散液を同時に混合しないことで、有色トナーを構成するトナー粒子を製造することができる。
なお、上記結着樹脂の粒子の分散液に、さらに重合開始剤および重合性単量体を添加して重合処理することにより、2層以上の構造を有するトナー粒子を得てもよい。あるいは、乳化重合法によって2層以上の構造を有する結着樹脂の粒子を作製し、これを用いてトナーを製造してもよい。
1−4−3.キャリア
上記キャリアは、上述したトナー粒子と混合して2成分磁性トナーを構成する。上記キャリアは、トナーに含有され得る公知の磁性粒子であればよい。
上記磁性粒子の例には、鉄、鋼、ニッケル、コバルト、フェライト、およびマグネタイト、ならびに、これらとアルミニウムおよび鉛などとの合金などの磁性体を含む粒子が含まれる。上記キャリアは、上記磁性体からなる粒子の表面を樹脂などで被覆したコートキャリアであってもよいし、バインダー樹脂中に上記磁性体を分散させた樹脂分散型キャリアであってもよい。上記被覆用の樹脂の例には、オレフィン樹脂、スチレン樹脂、スチレン・アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、およびフッ素樹脂などが含まれる。上記バインダー樹脂の例には、アクリル樹脂、スチレン・アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、およびフェノール樹脂などが含まれる。
キャリアの平均粒子径は、体積基準のメジアン径(D50)が20μm以上100μm以下であることが好ましく、25μm以上80μm以下であることがより好ましい。上記キャリアの平均粒子径は、湿式分散機を備えたレーザー回折式粒度分布測定装置であるシンパテック(SYMPATEC)社製へロス(HELOS)などにより測定することができる。
キャリアの含有量は、トナー粒子およびキャリアの合計質量に対して、2質量%以上10質量%以下であることが好ましい。
2.画像形成装置
上記概念に基づく、本発明の他の実施形態は、静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成するトナー像形成部と、記録媒体への上記トナー像の転写、および活性光線の照射により、上記トナー像を上記記録媒体に定着させる定着装置と、を有する画像形成装置に関する。本実施形態において、上記定着装置は、有色トナーおよび透明トナーを含む複数種のトナーを上記記録媒体に含まれる同一の領域に定着させる。
上記画像形成装置は、クリア(透明)、イエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックの5種類のカラー現像装置と、1つの電子写真感光体と、により構成される5サイクル方式の画像形成装置であってもよいし、クリア、イエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックの5種類のカラー現像装置と、それぞれの色ごとに設けられた5つの電子写真感光体と、により構成されるタンデム方式の画像形成装置であってもよい。
図5は、本実施形態に関する画像形成装置10の一例を示す概略構成図である。画像形成装置10は、画像読み取り部20と、トナー像形成部30と、定着装置を構成する中間転写部40および定着装置60と、記録媒体搬送部80と、を有する。
なお、画像形成装置10は、図示しないが、制御部としても機能するCPU(Central Processing Unit)およびRAM(Random Access Memory)、ならびに記憶部としても機能するROM(Read Only Memory)などが含まれるCPUユニットなどの演算装置、ならびに通信回路を備える。
画像読み取り部20は、原稿Dから画像を読み取り、静電潜像を形成するための画像データを得る。画像読み取り部20は、給紙装置21と、スキャナー22と、CCDセンサー23と、画像処理部24と、を有する。
トナー像形成部30は、クリア、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色に対応する5つの画像形成ユニット31を含む。それぞれの画像形成ユニット31は、感光体(電子写真感光体)32と、帯電装置33と、露光装置34と、現像装置35と、クリーニング装置36と、を有する。
感光体32は、光導電性を有する負帯電型の有機感光体である。感光体32は、帯電装置33により帯電される。帯電装置33は、帯電ローラーや帯電ブラシなどの接触帯電部材を感光体32に接触させて帯電させる接触式の帯電装置であり、たとえば、帯電ローラーにより接触帯電させる接触式帯電装置である。
露光装置34は、帯電した感光体32に光を照射して静電潜像を形成する。露光装置34は、たとえば、半導体レーザーである。現像装置35は、静電潜像が形成された感光体32にトナーを供給して静電潜像に応じた形状にトナーを付着させる。現像装置35は、たとえば、電子写真方式の画像形成装置における公知の現像装置である。クリーニング装置36は、感光体32の残留トナーを除去する。このようにして、それぞれのトナーに応じたトナー像が形成される。
中間転写部40は、一次転写ユニット41と、二次転写ユニット42と、を含む。
一次転写ユニット41は、中間転写ベルト43と、それぞれの画像形成ユニット31に応じて配置された一次転写ローラー44と、バックアップローラー45と、複数の第1支持ローラー46と、クリーニング装置47と、を有する。中間転写ベルト43は、無端状のベルトである。中間転写ベルト43は、バックアップローラー45および第1支持ローラー46によって張架される。中間転写ベルト43は、バックアップローラー45および第1支持ローラー46の少なくとも一つのローラーが回転駆動することにより、無端軌道上を一方向に一定速度で走行する。
二次転写ユニット42は、二次転写ベルト48と、二次転写ローラー49と、複数の第2支持ローラー50と、を有する。二次転写ベルト48は、無端状のベルトである。二次転写ベルト48は、二次転写ローラー49および第2支持ローラー50によって張架される。
それぞれの画像形成ユニット31から、クリア、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色のトナー像が中間転写ベルト43に一次転写され、それぞれのトナー像は合一される。その後、中間転写ベルト43から、上記合一されたトナー像が、二次転写ベルト48上を走行する記録媒体Sに二次転写される。上記二次転写されたトナー像は、有色トナーおよび透明トナーを含む複数種のトナーが、上記記録媒体Sに含まれる同一の領域に付着されている。
定着装置60は、定着ベルト61と、加熱ローラー62と、第1加圧ローラー63と、第2加圧ローラー64と、光照射部65と、ヒータと、温度センサーと、気流分離装置と、案内板と、案内ローラーと、を有する。
定着ベルト61は、基層と、弾性層と、離型層とがこの順番で積層されている。定着ベルト61は、基層を内側とし、離型層を外側にした状態で、加熱ローラー62と第1加圧ローラー63とによって軸支される。
加熱ローラー62は、回転自在なアルミニウム製のスリーブと、その内部に配置されたヒータと、を有する。第1加圧ローラー63は、たとえば、回転自在な芯金と、その外周面上に配置された弾性層と、を有する。
第2加圧ローラー64は、定着ベルト61を介して第1加圧ローラー63に対向して配置される。第2加圧ローラー64は、第1加圧ローラー63に対して接近、離間自在に配置されており、第1加圧ローラー63に対して接近したときに、定着ベルト61を介して第1加圧ローラー63の弾性層を押圧し、定着ベルト61との接触部である定着ニップ部を形成する。
加熱ローラー62により加熱された第1加圧ローラー63および第2加圧ローラー64は、光照射部65からの活性光線の照射によりトナーが軟化したトナー像を、記録媒体に対して押圧し、トナー像の定着性をより高める。
光照射部65は、記録媒体Sに二次転写されたトナー像に、活性光線を照射する。本実施形態では、光照射部65は、波長が280nm以上480nm未満の光を、上記トナー像に照射する。このときの照射量は、0.1J/cm以上200J/cm以下である。
気流分離装置は、定着ベルト61の移動方向の下流側から定着ニップ部に向けて気流を生じさせて、定着ベルト61からの記録媒体Sの分離を促すための装置である。
案内板は、未定着のトナー像を有する記録媒体Sを定着ニップ部に案内するための部材である。案内ローラーは、トナー像が定着された記録媒体を定着ニップ部から画像形成装置10外へ案内するための部材である。
記録媒体搬送部80は、三つの給紙トレイユニット81および複数のレジストローラー対82を有する。給紙トレイユニット81には、坪量やサイズなどに基づいて識別された記録媒体(本実施の形態では規格紙、特殊紙など)Sが予め設定された種類ごとに収容される。レジストローラー対82は、所期の搬送経路を形成するように配置される。
このような画像形成装置10では、まず、帯電させた感光体32に光を照射して静電潜像を形成した後、感光体32にトナーを供給して静電潜像に応じたトナー像を形成する。記録媒体搬送部80により送られてきた記録媒体Sに、中間転写部40で記録媒体Sにトナー像が転写される。中間転写部40でトナー像が転写された記録媒体Sは、定着装置60で記録媒体Sに定着される。これにより、有色トナーおよび透明トナーを含む複数種のトナーが、上記記録媒体Sに含まれる同一の領域に定着される。トナー像が定着された記録媒体は、案内ローラーにより、画像形成装置10外に向けて案内される。
上記画像形成装置10の各動作は、制御部によって制御される。また、制御部は、形成される画像に含まれる領域ごとに、付与される有色トナーの量に応じて、クリアトナー用のトナー像形成部30からの当該領域への透明トナーの付与量を変更する、付与量変更部としても作用する。
たとえば、制御部は、有色トナーの付着量がより多い領域では、透明トナーの付着量がより少なくなり、有色トナーの付着量がより少ない領域では、透明トナーの付着量がより多くなるように、クリアトナー用のトナー像形成部30からの透明トナーの付与量を変更してもよい。
また、制御部は、有色トナーの付着量と透明トナーの付着量とを合計した付着量が、1g/m以上、好ましくは2g/m以上、より好ましくは2.5g/m以上となるように、クリアトナー用のトナー像形成部30からの透明トナーの付与量を変更してもよい。上記合計した付与量の上限は特に限定されないものの、24g/m以下であることが好ましい。透明トナーの付与量は、画像濃度の情報に基づいて決定することもできる。
また、制御部は、形成された画像中の質感ムラを抑制する観点から、上記有色トナーの付着量と透明トナーの付着量とを合計した付着量の領域間の差が0.5g/m以下となるように、クリアトナー用のトナー像形成部30からの透明トナーの付与量を変更してもよい。上記複数の領域間での差は、形成される画像から、有色トナーの付着量が異なる10個の領域を任意に選択し、当該10個の領域のうち、有色トナーの付着量と透明トナーの付着量とを合計した付着量が最も大きい領域と、最も小さい領域と、の間の付着量の差とすることができる。なお、付着量は上記領域ごとに重量を測定し、それぞれ同面積の記録媒体の重量を差し引きし平均した値となる。
3.画像形成物
上記概念に基づく、本発明の他の実施形態は、有色トナーおよび透明トナーが記録媒体に定着されてなる画像形成物であって、上記透明トナーの定着物を介して合一された複数の上記有色トナーの定着物を含む、画像形成物に関する。
透明トナーの定着物を介して複数の有色トナーの定着物が合一されるとは、図3Bおよび図4Bに示すように、2個以上の有色トナーの定着物が、ある透明トナーの定着物にいずれも接触した状態となっていることを意味する。言い換えると、上記画像形成物においては、透明トナーに由来する定着物(透明樹脂)と、有色トナーに由来する定着物(有色樹脂)とが、混在している。なお、定着物とは、当該トナーを構成するトナー粒子が軟化(および押圧)により他のトナー粒子と密着するように変形して、記録媒体に定着されたものを意味する。
上記画像形成物は、有色トナーの定着物の付着量が異なる複数の領域を含んでいてもよい。このとき、有色トナーの定着物の付着量がより多い領域(図3B参照)も、有色トナーの付着量がより少ない領域(図4B参照)も、いずれも透明トナーを介して合一された複数の有色トナーの定着物を含む。
また、上記画像形成物は、有色トナーの定着物の付着量がより多い領域では、透明トナーの定着物の付着量がより少なく、有色トナーの定着物の付着量がより少ない領域では、透明トナーの定着物の付着量がより多いことが好ましい。
また、上記画像形成物は、有色トナーの定着物の付着量と透明トナーの定着物の付着量とを合計した付着量が、1g/m以上であることが好ましく、2g/m以上であることがより好ましく、2.5g/m以上であることがさらに好ましい。上記合計した付与量の上限は特に限定されないものの、24g/m以下であることが好ましい。
また、上記画像形成物は、形成された画像中の質感ムラを抑制する観点から、上記有色トナーの定着物の付着量と透明トナーの定着物の付着量とを合計した付着量の領域間の差が、0.5g/m以下であることが好ましい。上記複数の領域間での差は、形成される画像から、有色トナーの定着物の付着量が異なる10個の領域を任意に選択し、当該10個の領域のうち、有色トナーの定着物の付着量と透明トナーの定着物の付着量とを合計した付着量が最も大きい領域と、最も小さい領域と、の間の付着量の差とすることができる。
なお、上記画像形成物は、有色トナーの定着物の付着量が十分に多い領域などの、透明トナーの定着物を含まない領域を含んでいてもよい。
以下、実施例を挙げて本発明についてより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
1.透明トナーの作製
1−1.透明トナーのトナー粒子1の作製
1−1−1.結着樹脂の粒子の分散液の調製
(第1段重合)
攪拌装置、温度センサー、冷却管、および窒素導入装置を取り付けた反応容器に、8質量部のドデシル硫酸ナトリウムを3000質量部のイオン交換水に溶解させた溶液を仕込み、窒素気流下230rpmの攪拌速度で攪拌しながら、内温を80℃に昇温させた。昇温後、10質量部の過硫酸カリウムを200質量部のイオン交換水に溶解させた開始剤溶液を添加し、再度液温を80℃とし、480質量部のスチレン、250質量部のn−ブチルアクリレート、68.0質量部のメタクリル酸、および16.0質量部のn−オクチル−3−メルカプトプロピオネートを含む重合性単量体溶液を1時間かけて滴下した。その後、80℃にて2時間加熱、攪拌することにより重合を行い、スチレン・アクリル樹脂Aの粒子を含有する分散液1Aを調製した。
(第2段重合)
攪拌装置、温度センサー、冷却管、および窒素導入装置を取り付けた反応容器に、7質量部のポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウムを800質量部のイオン交換水に溶解させた溶液を仕込み、98℃に加熱後、260質量部の上記分散液1、245質量部のスチレン、120質量部のn−ブチルアクリレート、1.5質量部のn−オクチル−3−メルカプトプロピオネート、および67質量部の離型剤であるパラフィンワックス(日本精蝋株式会社製、HNP−11)を90℃にて溶解させた重合性単量体溶液を添加し、循環経路を有する機械式分散機(エム・テクニック株式会社製、CREARMIX(「CREARMIX」は同社の登録商標))により1時間混合分散させ、乳化粒子(油滴)を含む分散液を調製した。
次いで、この分散液に、6質量部の過硫酸カリウムを200質量部のイオン交換水に溶解させた開始剤溶液を添加し、この系を82℃にて1時間にわたって加熱攪拌することにより重合を行い、スチレン・アクリル樹脂粒子Bの粒子を含有する分散液1Bを調製した。
(第3段重合)
11質量部の過硫酸カリウムを400質量部のイオン交換水に溶解させた開始剤溶液を上記分散液1Bに添加し、次いで、82℃の温度条件下で、435質量部のスチレン、130質量部のn−ブチルアクリレート、33質量部のメタクリル酸および8質量部のn−オクチル−3−メルカプトプロピオネートからなる重合性単量体溶液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間にわたって加熱攪拌することにより重合を行った後、28℃まで冷却して、スチレン・アクリル樹脂Cの粒子を含有する分散液3を得た。示差走査熱量測定計(パーキンエルマー社製 DSC8500)でスチレン・アクリル樹脂Cのガラス転移温度(Tg)を測定したところ、45℃であった。
1−1−2.紫外線吸収剤の粒子の分散液の調製
80質量部のジクロロメタンと、紫外線吸収剤としての20質量部の2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール(ADEKA社製、アデカスタブLA−29)と、を50℃で加熱しながら混合攪拌し、ベンゾトリアゾールを含む溶液を得た。100質量部の得られた溶液に、99.5質量部の50℃に温めた蒸留水と0.5質量部の20質量%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液との混合液を添加した。その後、シャフトジェネレーター18Fを備えるホモジナイザー(ハイドルフ社製)により16000rpmで20分間攪拌して乳化させ、ベンゾトリアゾールの乳化液を得た。
得られたベンゾトリアゾールの乳化液をセパラブルフラスコへ投入し、窒素を気相中へ送気しながら40℃で90分間加熱攪拌して有機溶媒を除去して、ベンゾトリアゾールの粒子の分散液を得た。上記分散液中のベンゾトリアゾールの粒子の粒子径を、電気泳動光散乱光度計(大塚電子株式会社製、ELS−800)を用いて測定したところ、質量平均粒径で183nmであった。
1−1−3.トナー粒子の作製
固形分換算で684質量部の上記スチレン・アクリル樹脂Cの粒子を含有する分散液3、固形分換算で36質量部の上記ベンゾトリアゾールの粒子の分散液、および900質量部のイオン交換水を、攪拌装置、温度センサー、および冷却管を装着した反応装置に投入した。容器内の温度を30℃に保持して、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10に調整した。
次に、2質量部の塩化マグネシウム・6水和物を1000質量部のイオン交換水に溶解させた水溶液を、攪拌しながら10分間かけて滴下した。その後、この系を60分間かけて70℃まで昇温し、70℃を保持したま粒子成長反応を継続した。この状態で粒度分布測定装置(ベックマン・コールター株式会社製、マルチサイザー3)にて会合粒子の粒径を測定し、体積基準のメジアン径(D50)が6.5μmになった時点で、190質量部の塩化ナトリウムを760質量部のイオン交換水に溶解っせた水溶液を添加して粒子成長を停止させた。その後、70℃で1時間攪拌した後、さらに昇温を行い、75℃の状態で加熱攪拌することにより、粒子の融着を進行させた。その後、30℃まで冷却することにより、透明トナーのトナー粒子の分散液を得た。
上記で得られたトナー粒子の分散液を遠心分離機で固液分離し、トナー粒子のウェットケーキを形成した。このウェットケーキを、上記遠心分離機で濾液の電気伝導度が5μS/cmになるまで35℃のイオン交換水で洗浄し、その後、乾燥機(株式会社セイシン企業製、フラッシュジェットドライヤー)に移し、水分量が0.5質量%になるまで乾燥して、粉末状のトナー粒子を得た。
得られた粉末状のトナー粒子に、1質量%となる量の疎水性シリカ(数平均一次粒径:12nm)、および0.3質量%となる量の疎水性チタニア(数平均一次粒径:20nm)を添加し、ヘンシェルミキサー(登録商標)を用いて混合することにより、透明トナーのトナー粒子1を作製した。
粒度分布測定装置であるベックマン・コールター株式会社製のコールターカウンター3に、データ処理用ソフトであるベックマン・コールター株式会社製のSoftware V3.51を搭載したコンピューターを接続した測定システムを用いて、透明トナーのトナー粒子1の体積基準のメジアン径(D50)(トナーの平均粒径)を測定したところ、9.8μmであった。また、示差走査熱量測定計(パーキンエルマー社製DSC8500)で透明トナー1のガラス転移温度(Tg)を測定したところ、44℃であった。
1−2.透明トナーのトナー粒子2の作製
80質量部のジクロロメタンと、20質量部の紫外線吸収剤としての2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノン(BASF社製、Uvinul3049)と、を50℃で加熱しながら混合攪拌し、ベンゾフェノンを含む溶液を得た。100質量部の得られた溶液に、99.5質量部の50℃に温めた蒸留水と、0.5質量部の20質量%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液との混合液を添加した。その後、シャフトジェネレーター18Fを備えるホモジナイザー(ハイドルフ社製)により16000rpmで20分間攪拌して乳化させ、ベンゾフェノンの乳化液を得た。
得られたベンゾフェノンの乳化液をセパラブルフラスコへ投入し、窒素を気相中へ送気しながら40℃で90分間加熱攪拌して有機溶媒を除去して、ベンゾフェノンの粒子の分散液を得た。上記ベンゾフェノンの粒子の分散液中のベンゾフェノン粒子の粒径を、電気泳動光散乱光度計(大塚電子株式会社製、ELS−800)を用いて測定したところ、質量平均粒径で192nmであった。
上述した透明トナーのトナー粒子1の作製において、ベンゾトリアゾールの粒子の分散液のかわりに上記ベンゾフェノンの粒子の分散液を用いた以外は同様にして、透明トナーのトナー粒子2を作製した。
粒度分布測定装置であるベックマン・コールター株式会社製のコールターカウンター3に、データ処理用ソフトであるベックマン・コールター株式会社製のSoftware V3.51を搭載したコンピューターを接続した測定システムを用いて、透明トナーのトナー粒子2の体積基準のメジアン径(D50)(トナーの平均粒径)を測定したところ、7.5μmであった。また、示差走査熱量測定計(パーキンエルマー社製DSC8500)で透明トナー2のガラス転移温度(Tg)を測定したところ、43℃であった。
1−3.透明トナーのトナー粒子3の作製
80質量部のジクロロメタンと、20質量部の紫外線吸収剤として4−tert−ブチル−4’−メトキシジベンゾイルメタン(ロシュ社製)と、を50℃で加熱しながら混合攪拌し、ジベンゾイルメタンを含む溶液を得た。100質量部の得られた溶液に、99.5質量部の50℃に温めた蒸留水と、0.5質量部の20質量%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液との混合液を添加した。その後、シャフトジェネレーター18Fを備えるホモジナイザー(ハイドルフ社製)により16000rpmで20分間攪拌して乳化させ、ジベンゾイルメタンの乳化液を得た。
得られたジベンゾイルメタンの乳化液をセパラブルフラスコへ投入し、窒素を気相中へ送気しながら40℃で90分間加熱攪拌して有機溶媒を除去して、ジベンゾイルメタンの粒子の分散液を得た。ジベンゾイルメタン粒子分散液中のジベンゾイルメタン粒子の粒径を、電気泳動光散乱光度計(大塚電子株式会社製、ELS−800)を用いて測定したところ、質量平均粒径で190nmであった。
上述した透明トナーのトナー粒子1の作製において、ベンゾトリアゾールの粒子の分散液のかわりに上記ジベンゾイルメタンの粒子の分散液を用いた以外は同様にして、透明トナーのトナー粒子3を作製した。
粒度分布測定装置であるベックマン・コールター株式会社製のコールターカウンター3に、データ処理用ソフトであるベックマン・コールター株式会社製のSoftware V3.51を搭載したコンピューターを接続した測定システムを用いて、透明トナーのトナー粒子3の体積基準のメジアン径(D50)(トナーの平均粒径)を測定したところ、7.1μmであった。また、示差走査熱量測定計(パーキンエルマー社製DSC8500)で透明トナー3のガラス転移温度(Tg)を測定したところ、46℃であった。
シクロヘキサンメタクリレートとメチルメタクリレートとの共重合体樹脂(モノマー質量比1:1)でフェライトを被覆した体積平均粒径が30μmのフェライトキャリアを用意した。上記透明トナーのトナー粒子1、トナー粒子2およびトナー粒子3のそれぞれと、上位フェライトキャリアと、を、トナー粒子の濃度が6質量%となる割合で、V型混合器を用いて30分間混合して、透明トナー1、透明トナー2および透明トナー3を作製した。
2.有色トナーの作製
2−1.ブラックトナーの作製
11.5質量部のn−ドデシル硫酸ナトリウムを1600質量部の純水に溶解させた溶液に、25質量部のカーボンブラック(キャボット社製、モーガルL)を徐々に添加し、次いで、分散機(エム・テクニック株式会社製、クレアミックス CLM−0.8S(「クレアミックス」は同社の登録商標))を使用してカーボンブラックを分散させて、カーボンブラックの分散液を調製した。分散液中のカーボンブラック粒子の粒子径を、電気泳動光散乱光度計(大塚電子株式会社製、ELS−800)を用いて測定したところ、個数基準のメジアン径で118nmであった。
上述した透明トナー1の作製において、固形分換算で504質量部の上記スチレン・アクリル樹脂Cの粒子を含有する分散液3、固形分換算で70質量部の上記カーボンブラックの分散液、および900質量部のイオン交換水を、攪拌装置、温度センサー、および冷却管を装着した反応装置に投入した。容器内の温度を30℃に保持して、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10に調整した以外は同様にして、ブラックトナーを得た。
なお、粒度分布測定装置であるベックマン・コールター株式会社製のコールターカウンター3に、データ処理用ソフトであるベックマン・コールター株式会社製のSoftware V3.51を搭載したコンピューターを接続した測定システムを用いて、ブラックトナーのトナー粒子の体積基準のメジアン径(D50)(トナーの平均粒径)を測定したところ、6.9μmであった。また、示差走査熱量測定計(パーキンエルマー社製DSC8500)で透明トナー3のガラス転移温度(Tg)を測定したところ、47℃であった。
2−2.イエロートナーの作製
上記ブラックトナーの作製において、カーボンブラックのかわりにC.I.ピグメントイエロー74を用いた以外は同様にして、イエロートナーを得た。
なお、粒度分布測定装置であるベックマン・コールター株式会社製のコールターカウンター3に、データ処理用ソフトであるベックマン・コールター株式会社製のSoftware V3.51を搭載したコンピューターを接続した測定システムを用いて、イエロートナーのトナー粒子の体積基準のメジアン径(D50)(トナーの平均粒径)を測定したところ、7.2μmであった。また、示差走査熱量測定計(パーキンエルマー社製DSC8500)で透明トナー3のガラス転移温度(Tg)を測定したところ、49℃であった。
2−3.マゼンタトナーの作製
上記ブラックトナーの作製において、カーボンブラックのかわりにC.I.ピグメントレッド122を用いた以外は同様にして、マゼンタトナーを得た。
なお、粒度分布測定装置であるベックマン・コールター株式会社製のコールターカウンター3に、データ処理用ソフトであるベックマン・コールター株式会社製のSoftware V3.51を搭載したコンピューターを接続した測定システムを用いて、マゼンタトナーのトナー粒子の体積基準のメジアン径(D50)(トナーの平均粒径)を測定したところ、7.3μmであった。また、示差走査熱量測定計(パーキンエルマー社製DSC8500)で透明トナー3のガラス転移温度(Tg)を測定したところ、47℃であった。
2−4.シアントナーの作製
上記ブラックトナーの作製において、カーボンブラックのかわりにC.I.ピグメントブルー15:3を用いた以外は同様にして、シアントナーを得た。
なお、粒度分布測定装置であるベックマン・コールター株式会社製のコールターカウンター3に、データ処理用ソフトであるベックマン・コールター株式会社製のSoftware V3.51を搭載したコンピューターを接続した測定システムを用いて、シアントナーのトナー粒子の体積基準のメジアン径(D50)(トナーの平均粒径)を測定したところ、7.5μmであった。また、示差走査熱量測定計(パーキンエルマー社製DSC8500)で透明トナー3のガラス転移温度(Tg)を測定したところ、48℃であった。
3.定着性試験
上記透明トナーおよび有色トナーを用いて、常温常湿環境下(温度20℃、湿度50%RH)で、画像を形成した。具体的には、一方に透明トナーまたは有色トナー、他方に記録媒体である普通紙(坪量:64g/m)を設置した一対の平行平板(アルミ)電極間に、トナーを磁力によって摺動させながら配置し、電極間ギャップを0.5mmとし、それぞれのトナーの付着量が表1に記載の量となるようにDCバイアスとACバイアスとを調整して、トナーを現像させ、紙の表面にトナー像を付着させた。
その後、図5に示す構成を有する定着装置を用いて、トナー像を記録媒体に定着させてベタ画像を得た。照射部として、発光波長が385nm±10nmのLED光源を用い、波長385nmの紫外光を、照射量が2J/cmとなる条件で、記録媒体上のトナー像に照射した。
得られた画像を1cm角の四角形に切り取り、日本製紙クレシア株式会社製、JKワイパー(「JKワイパー」は同社の登録商標))で15kPaの圧力をかけて10回こすり、画像を定着率で評価した。定着率70%以上を合格とした。
なお、画像の定着率とは、形成直後の画像の濃度とこすった後の画像の濃度とを蛍光分光濃度計(コニカミノルタ株式会社製、FD−7)で測定し、こすった後のベタ画像の反射濃度を、形成直後のベタ画像の反射濃度で除した値を百分率で表した数値である。
画像形成に用いた有色トナーおよび透明トナーの種類および付着量、ならびに各画像の上記定着率を、表1に示す。なお、試験9および試験10は、複数種の有色トナーを用いて画像を形成した。
なお、試験13は、上記紫外光の照射量を210J/cmとして画像を形成した。
Figure 2020052319
表1に示されるように、有色トナーと透明トナーとを組み合わせて画像を形成することにより、有色トナーの付着量にかかわらず、画像の定着率が高まっていた。
なお、有色トナーのみを用い、付着量が少ない領域でも有色トナーの定着率が高まるように、活性光線の照射量を高めたところ、画像にムラが多く生じ、反射濃度の測定にも大きなバラツキが出たため、定着率の評価はできなかった(試験13)。
また、試験1の条件で、ベタ画像を形成し、領域間のトナー付着量の差をみたところ、0.3g/mであり、目視では画像濃度や質感にムラのない画像であった。一方、出力元画像で透明トナーの付量を意図的に調整し、領域間のトナー付着量の差が1.0g/mとなる画像を作製したところ、実用上問題ないレベルであるが、光沢に起因する質感ムラがわずかに視認された。
本発明によれば、電子写真方式の画像形成方法によって、有色トナーの付着率によらず、画像強度のバラツキが少ない画像を形成ことができる。
10 画像形成装置
20 画像読み取り部
21 給紙装置
22 スキャナー
23 CCDセンサー
24 画像処理部
30 トナー像形成部
31 画像形成ユニット
32 感光体
33 帯電装置
34 露光装置
35 現像装置
36 クリーニング装置
40 中間転写部
41 一次転写ユニット
42 二次転写ユニット
43 中間転写ベルト
44 一次転写ローラー
45 バックアップローラー
46 第1支持ローラー
47 クリーニング装置
48 二次転写ベルト
49 二次転写ローラー
50 第2支持ローラー
60 定着装置
61 定着ベルト
62 加熱ローラー
63 第1加圧ローラー
64 第2加圧ローラー
65 光照射部
80 記録媒体搬送部
81 給紙トレイユニット
82 レジストローラー対
110 有色トナーのトナー粒子
120 合一して定着した有色トナー
130 合一せずに定着した有色トナー
200 記録媒体
310 有色トナーのトナー粒子
320 透明トナーのトナー粒子
330 合一して定着した有色トナーおよび透明トナー
400 記録媒体
D 原稿
S 紙(記録媒体)

Claims (14)

  1. 静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する工程と、
    記録媒体への前記トナー像の転写、および活性光線の照射により、前記トナー像を前記記録媒体に定着させる工程と、
    を有する画像形成方法であって、
    前記定着させる工程において、有色トナーのトナー粒子および透明トナーのトナー粒子を含む複数種のトナー粒子を前記記録媒体に含まれる同一の領域に定着させる、
    画像形成方法。
  2. 前記領域への前記有色トナーの付与量に応じて、前記領域への前記透明トナーの付与量を変更する、請求項1に記載の画像形成方法。
  3. 前記領域への前記有色トナーの付与量と前記領域への前記透明トナーの付与量とを合計した付与量が1g/m以上である、請求項1または2に記載の画像形成方法。
  4. 前記定着させる工程において、前記記録媒体へ転写された前記トナー像に前記活性光線を照射する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成方法。
  5. 前記活性光線は、波長が280nm以上480nm未満の光である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成方法。
  6. 前記透明トナーのトナー粒子は、紫外線吸収剤を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の画像形成方法。
  7. 静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成するトナー像形成部と、
    記録媒体への前記トナー像の転写、および活性光線の照射により、前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置と、
    を有する画像形成装置であって、
    前記定着装置は、有色トナーのトナー粒子および透明トナーのトナー粒子を含む複数種のトナー粒子を前記記録媒体に含まれる同一の領域に定着させる、
    画像形成装置。
  8. 前記領域への前記有色トナーの付与量に応じて、前記領域への前記透明トナーの付与量を変更する、付与量変更部を有する、請求項7に記載の画像形成装置。
  9. 前記付与量変更部は、前記有色トナーの付与量と前記透明トナーの付与量とを合計した付与量が1g/m以上となるように、前記透明トナーの付与量を変更する、付与量変更部を有する、請求項8に記載の画像形成装置
  10. 請求項7〜9のいずれか1項に記載の画像形成装置に搭載される定着装置であって、
    前記トナー像を記録媒体へ転写する転写部、および
    前記記録媒体へ転写された前記トナー像に活性光線を照射する照射部、
    を有する定着装置。
  11. 前記照射部は、波長が280nm以上480nm未満の光を前記トナー像に照射する、請求項10に記載の定着装置。
  12. 有色トナーのトナー粒子および透明トナーのトナー粒子が記録媒体に定着されてなる画像形成物であって、
    前記透明トナーの定着物を介して合一された、複数の前記有色トナーの定着物を含む、
    画像形成物。
  13. 前記有色トナーの定着物の付着量が異なる複数の領域を含み、
    前記複数の領域は、前記有色トナーの定着物の付着量に応じて、前記透明トナーの定着物の付着量が異なる、
    請求項12に記載の画像形成物。
  14. 前記複数の領域は、前記有色トナーの定着物の付着量と透明トナーの定着物の付着量とを合計した付着量の領域間の差が、0.5g/m以下である、請求項13に記載の画像形成物。
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