JP3849280B2

JP3849280B2 - Image forming method and recording medium used therefor

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Publication number: JP3849280B2
Application number: JP02895998A
Authority: JP
Inventors: 泰弘戸田; 司松田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-02-10
Filing date: 1998-02-10
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2018-02-10
Also published as: JPH11231562A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真方法の画像形成方法およびこれに用いる記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタル間接電子写真法を用いてカラー画像の作成が盛んに行われてきている。デジタル間接乾式電子写真法では、一般的に熱可塑性の樹脂に顔料・染料などの色材を混合したイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色トナーは、画像情報を光情報に変換して露光光としてデジタル的にアドレスされた像担持体である感光体上に静電的に現像され、現像されたトナーは、静電的に記録媒体に転写された後、加熱加圧により溶融固着させ画像を形成している。
間接乾式電子写真法で使用するトナーは、5μm 〜12μm の粒子直径をもち、記録媒体上には、一色あたり0.3 〜1.2mg/cm²の重量を転写することが一般的である。また、熱可塑性のトナーは、一層から四層記録媒体上に転写され、加熱溶融時には、軟化し溶融状態にはなるが、加熱加圧状態においても一般的な記録媒体である紙の中にすべてが浸透するわけではなく、記録媒体上に5 μm から20μm 程度盛り上がって形成される。
このように形成された記録媒体上の画像の入力画像面積率と画像光沢の関係を図1 に示す。図1 は、記録媒体として、高光沢コート紙であるキャストコート紙( エナメルコート/ 米子加工製紙株式会社) と中光沢コート紙であるJ コート紙( 富士ゼロックス) と低光沢紙である非塗工普通紙のJ 紙( 富士ゼロックス) にマゼンタ画像を万線スクリーンを用いて入力画像面積率を変えて作成した画像のJIS P 8142に準拠した75度鏡面光沢度を測定した結果である。ベタ画像部では、比較的高光沢となるが、中間調領域や、ハイライト領域では、万線やドットの構造が盛り上がり凹凸状に記録媒体から盛り上がっているため、入射光の散乱が大きくなり、人物画像のように濃度階調が比較的大きい画像を形成した場合に、高光沢領域と低光沢領域が混在した画像となり違和感を覚える。さらに、こうした凹凸画像は、画像表面での乱反射の影響により色再現性が低下して鮮明性の低い画像となることが知られている。またさらに、透明記録媒体上の表面凹凸画像は、 OHP で投影する場合においても、透過光の散乱により、発色が低下することが知られている。
このようなカラー画像の品質を向上させるために、特開昭63-92965号公報では、記録媒体上に、透明樹脂層を設け該記録媒体上にトナーを転写した後、ロール熱定着機でトナーを該透明樹脂層中に埋め込む方法が提案されている。
また、例えば特開平5-216322号公報には、特開昭63-92965号公報と同様の目的で、20 〜200um 厚の熱可塑性樹脂からなる透明樹脂層を表面に設けた記録媒体に静電的にトナーを転写し、その後ベルト状定着機でトナーを透明樹脂層に埋め込む方法が提案されている。
【０００３】
しかしながら、特開昭63-92965号公報の方法では、定着用加熱ロールに塗布されている離型剤であるシリコーン系オイルの影響で、トナーと熱可塑性透明樹脂との間に低表面張力のオイル皮膜ができて、トナーが熱可塑性透明樹脂層に十分埋め込まれることがなく凹凸が残る。特開平5-216322号公報では、ベルト状定着機を採用しトナーを記録媒体に定着後冷却しベルトから剥離させるため、トナーの自己凝集力をベルトへの付着防止力として使うことができ、離型剤としてのシリコーンオイルを使用する必要がなく十分な加熱時間が得られるため、表面凹凸画像にならないとしている。しかしながら、ベルト加熱によりトナーと熱可塑性透明樹脂層が十分に溶融し、平滑画像表面を形成できても、該公報に示されたトナー樹脂と熱可塑性表面層樹脂の種類では、溶融したトナー樹脂と熱可塑性樹脂との記録媒体表面層での相溶性が十分ではなく、表面塗工層内部の界面において屈接率の差を生じ、色再現性の低下を招いたりまた若干の凹凸が残る。また、特開平5-216322号公報や、特開昭63-92965号公報では、記録媒体へのトナー像の転写がいずれも静電的に行われているが、記録媒体の表面に設けた熱可塑性樹脂は誘電率が低いために、多色のトナーを多重転写する際、特に最終転写色で転写率が低下し、色むらが発生したり、色の再現領域が低下するという問題点がある。
【０００４】
特開平5-273781号公報には、上述した欠点を解消するために、熱可塑性透明樹脂に無機酸化物微粒子を分散含有させ、誘電率を増加させた記録媒体を利用する記録方法が提案されている。しかしながら、基材である紙の構造は、不均一であり、記録媒体の持つ電気的不均一性に起因する転写時の電界の乱れは避けることが難しく、色むらの発生や、粒状性の悪化を発生させるという問題がある。
また、 USP5308733には、部分結晶化ポリエステル層を含む熱可塑性樹脂層を表面にもつ記録媒体を転写前に加熱して、トナーを熱により転写する方法が開示されているが、転写前に記録媒体を加熱することにより出来上がった画像にクラックが発生したり、部分結晶化層を含むことによりトナー画像の埋まりこみが悪くなり光沢の不均一性が発生したりした。
特願平8-222516号では画像記録面にトナーより軟化点の低い熱可塑性透明樹脂層を設けた記録媒体に予め溶融状態にしておいたトナーを転写定着することにより画像濃度、画像面積率によらず、画像光沢が、記録媒体と同一であり、色再現性に優れ、色むらの発生がなく、粒状性に優れ、またさらに、1mmから3mm 直径程度の微少な光沢の不均一性もない画像形成方法を開示している。
【０００５】
これらの画像形成は、上記の問題点を一層の熱可塑性透明樹脂層により解決しようとしたものである。そのために使用された記録媒体はトナーの軟化点より記録媒体に用いられる透明樹脂層の軟化点を低くすることを特徴としているが、このような記録媒体は高温の条件下では記録媒体表面の熱可塑性透明樹脂が接触しているものに接着してしまうブロッキング障害を起こすことがある。
特開平4-212168では画像形成用トナーより流動化し得る温度が低い樹脂の被覆層と、該被覆層より流動化し得る温度が高くかつ画像形成用トナーとほぼ同一か低い樹脂の何れかのトップ層を設けたことを特徴とする電子写真用複写シートを開示しているが、従来の電子写真画像形成方法にこのシートを用いただけではトナーの溶融が十分ではなくシート表面の画像面に凹凸が残ってしまい、均一な画像光沢は得られない。またトップ層の流動化し得る温度がドキュメントオフセットを防ぐには不十分である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、画像濃度、画像面積率によらず、画像光沢が均一であり、特に色再現性に優れ、粒状性にすぐれた画像が得られ、画像形成後の記録媒体の表面層にクラックを発生せず、ブロッキング障害を起こさない画像形成方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、トナー像を保持して所定のトナー像形成位置から所定のトナー像転写位置に搬送するトナー像保持体により、前記トナー像転写位置に搬送されてきたトナー像を、所定の記録媒体に該トナー像保持体および該記録媒体の少なくとも一方からを加熱しながら転写すると共に定着する工程を含む画像形成方法において、該記録媒体として、基材の少なくともトナー像を転写する面に下塗り層及び上塗り層の二層からなる熱可塑性の透明樹脂層を有し、該透明樹脂層の下塗り層の軟化点（Tm₂）が該トナーの軟化点（Tm₁）に対し、Tm₂＜（Tm₁−20）℃であり、なおかつ該透明樹脂層の上塗り層の軟化点（Tm₃）が該トナーの軟化点（Tm₁）に対し、Tm₁＜Tm₃＜（Tm₁＋20）℃の範囲にある記録媒体を用いる画像形成方法を提供することにより達成することができる。ここで、前記軟化点（ Tm ₁ 、 Tm ₂ 、 Tm ₃ ）はフローテスターでの見かけ粘度η’（Ｐａ・ｓ）が１×１０ ⁴ Ｐａ・ｓとなる温度と定義される。
上述の方法において、前記透明樹脂層の下塗り層のガラス転移温度（Ｔｇ₁）がＴｇ₁＜50℃であり、なおかつ、前記透明樹脂層の上塗り層のガラス転移温度（Ｔｇ₂）がＴｇ₂＞60℃であることが好ましい。
また上述の方法において、前記透明樹脂層の上塗り層の膜厚が２μｍ以下であり、前記透明樹脂層の下塗り層の膜厚が5 〜20μｍであることが好ましい。
さらに、トナー像表面温度がトナー像転写位置に搬送されるまでにトナーの軟化点温度以上の温度となるように予熱することが好ましい。
またさらに、上述の方法において、トナー像転写位置から下流において該記録媒体表面の透明樹脂の温度が透明樹脂層の下塗り層の軟化点より10℃以上低温となる時点で該記録媒体を該トナー画像保持体から剥離することを特徴とする画像形成方法が好ましい。
さらに上述の方法において好ましくは、前記透明樹脂層の上塗り層を構成する樹脂材料と、溶融状態にある前記トナーとの接触角が40°以下である記録媒体が用られる。
また本発明は上記画像形成方法に使用するための、記録媒体を提供するものである。
さらに、上記の記録媒体において、基材の少なくともトナー像を転写する面に白色顔料層を設けたものが色再現性の点で好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明をさらに詳細に説明する。まず、本発明の画像形成を、工程の流れに沿いその概略を説明する。プリンタや複写機においては、高速かつ高画像品質を提供できる方式として、デジタル電子写真方式が広く採用されている。この方式においては、結像光学系で所定サイズのスポット径に調整された光ビームを用いて感光媒体の光走査を行い、パルス幅変調手段で決定された画像濃度信号に応じた光ビームのオンオフ時間によって感光媒体上に画像濃度信号に対応した面積変調の潜像形成が行われる。この潜像はトナーにより顕像化され、画像形成が行われる。なお、トナー像を形成する画像形成工程は上記の電子写真方式に限るものではなく、たとえば、所定のトナー画像保持体上に、デジタル処理された画像データに基づいて、トナーを直接飛翔させることにより、トナー画像保持体上にトナー画像を形成する工程であってもよい。また、前記画像形成工程が、所定のトナー画像保持体上に、デジタル処理された画像データに基づいて、磁気潜像を形成し、その磁気潜像に基づいてトナー画像がトナー画像保持体上に形成される工程であってもよく、また、前記画像形成工程が、所定のトナー画像保持体上に、ディジタル処理された画像データに基づいて、直接電荷像を書き込み、静電潜像を形成した後、その静電潜像に基づいてトナー画像がトナー画像保持体上に形成される工程であってもよい。
【０００９】
こうしてできたトナー画像保持体上に形成されたトナー画像は、一旦、中間転写媒体上に一次転写された後、記録媒体に、転写、定着を同時に行ってもよい。その場合、その中間転写体が本発明にいうトナー像保持体に相当する。以下に、電子写真方式に基づいて、トナー画像を中間転写体上に静電転写した後、記録媒体に、転写、定着を同時に行う方式について説明する。
中間転写体上に静電転写されたトナー画像は、トナーが集合された画素である網点や万線構造により形成されており、その面積率によって画像濃度を得るようにしている。このトナー画像が転写定着部にて記録媒体に転写定着される。従って、直接記録媒体に対して、静電多重転写することがないため前述したような画像の乱れがなく画像保持体上に鮮明でかつ画像保持体への転写むらのない画像が得られる。このトナー画像が転写定着部にて記録媒体に転写定着される。
転写定着部においては、画像保持体である中間転写体とトナー像と記録媒体は一体となって密着されるとともに加熱され、粉体トナーが溶融状態となり個々のトナーが融着して一つのフィルム状となる。この時トナー像への効率的な熱伝達と記録媒体への溶融トナーを沈みこませるために中間転写体と記録媒体の密着が必要である。
【００１０】
次に、本発明で使用する記録媒体について説明する。
記録媒体へ溶融トナーを沈みこませるために、記録媒体の表面層に熱可塑性の透明樹脂を設ける必要がある。
記録媒体表面に設ける熱可塑性樹脂に要求される機能は、まず（１）トナーを沈み込ませることができなくてはいけない、そして（２）記録媒体表面にクラックを生じさせない、また（３）記録媒体が接触している物体に接着するブロッキング障害を起こさない、の三つが挙げられる。トナーを沈み込ませるためには、熱可塑性樹脂はその軟化点がトナーの軟化点（Tm₁）に対してほぼ同等か低い方が、記録媒体表面の熱可塑性樹脂とトナーが同じ温度に加熱されていてもトナーを沈みこませる効果が高く、また記録媒体は画像保持体との接着力が高くなりより密着するため、微小なグロスむらの発生もなくなるため好ましい。クラックを生じさせないためにはある程度の柔軟さを熱可塑性樹脂に持たせた方が良いが、ブロッキング障害を起こさなくするにはある程度の硬さも必要である。これら相反する要求を１種類の熱可塑性樹脂層で実現するには困難が伴う。そこで発明者はこれらの要求を記録媒体表面の熱可塑性樹脂に実現させるため、要求されている機能ごとに下塗り層、上塗り層の二種類の熱可塑性樹脂に機能を分担させる方法を採用した。トナーを熱可塑性樹脂に埋め込ませるのとクラックを防ぐための柔軟さを下塗り層に、またブロッキング障害を防ぐための硬さを上塗り層に担わせた。その記録媒体表面の熱可塑性樹脂からなる透明樹脂層の下塗り層はその軟化点（Tm₂）がトナーの軟化点（Tm₁）に対してTm₂＜（Tm₁−20）℃の範囲にある樹脂が望ましい。
【００１１】
下塗り層はより高い軟化点を有する上塗り層に覆われているため、下塗り層を構成する樹脂として十分に柔らかい樹脂を使用することができ、必要十分なトナーの埋まり込みを実現することができる。上記のごとき上塗り層を設けない場合は、記録媒体の透明樹脂層の溶融粘度が低下しすぎた場合溶融トナーが拡散して画像の先鋭性を悪化させることになる。記録媒体表面の熱可塑性樹脂からなる透明樹脂層の上塗り層はその軟化点（Tm₃）がトナーの軟化点（Tm₁）に対してTm₁＜Tm₃＜（Tm₁＋20）℃の範囲にある樹脂が望ましい。上塗り層はその軟化点（Tm₃）がトナーの軟化点（Tm₃）を20度を超えて高くなると、溶融したトナーの記録媒体表面の透明樹脂層への沈み込みが悪化する。
【００１２】
また前記透明樹脂の特性としてさらに好ましくは、透明樹脂層の下塗り層はそのガラス転移温度（Tg₁）がTg₁＜50℃の範囲にあり、透明樹脂層の上塗り層はそのガラス転移温度（Tg₂）がTg₂＞60℃の範囲にあることが望ましい。透明樹脂層の下塗り層のガラス転移温度（Tg₁）が50℃を越えて高くなると、記録媒体に外力が加わり記録媒体が変形する時クラックを生じ易くなるため好ましくない。また透明樹脂層の上塗り層のガラス転移温度（Tg₂）が60℃を越えて低くなると記録媒体の透明樹脂層が設けてられている面に接触しているものにブロッキング障害を生じ易くなるため好ましくない。
前記熱可塑性透明樹脂が基材上に設けられる厚さは、下塗り層では5 μm から20μm が望ましい。この範囲を下回ると溶融したトナーを十分に埋めこむことができず、盛り上がった画像となり好ましくない。逆に上限を越えると記録媒体を変形させた時の透明樹脂層のひずみが大となりクラック対策上好ましくない。また上塗り層ではその厚さは2 μm 以下が好ましく、より好ましくは1 μm 以下が望ましい。上塗り層の厚さがこの上限を越えると、上塗り層の熱容量が大きくなり、流動開始温度に達するのに時間を要しトナーの埋まり込みが不十分になり、盛り上がった画像となり好ましくない。またオフセット現象が発生したり、クラック対策上も好ましくない。
【００１３】
また、本発明の記録媒体の透明樹脂層の上塗り層を構成する樹脂材料と溶融状態にあるトナーとの接触角が４０°以下のものが好ましい。透明樹脂層とトナーの相溶性が良好であると、透明樹脂層とトナーとの界面での光の散乱や、トナーが記録媒体の透明樹脂層から盛り上がる状態がより減少し、平滑で優れた均一の光沢を有する画像が得られるが、本発明ではこの相溶性を接触角で判定する。透明樹脂の上塗り層と溶融トナーの接触角が４０°を越えると、転写・定着後に中間転写体から記録媒体を剥離した後に記録媒体表面層にトナー像の隆起が生じる場合があり、特に中間調画像領域やハイライト画像領域において光沢の低下を招いたり発色が悪化することがある。
接触角の測定は以下のように行われる。
（１）島津製作所（株）製の錠剤成形器ハンドプレスＳＳＰ１０型の直径１３ｍｍ、高さ３３ｍｍの凹状形状をした錠剤枠に粉体トナーを充填し、ハンドプレスで１トンの荷重を１分間加え、トナーディスクを成形する。この時の標準的なディスクの大きさは直径１３ｍｍ、厚さ１．２ｍｍ、重さ０．１８ｇである。
（２）ホットプレート上に記録媒体を基材がホットプレート面に接するように配置し、トナーディスクを該記録媒体の透明樹脂層と接するように置き、９０秒間設定温度で放置する。その後、記録媒体とトナーディスクを２３℃の大気中に放置してあるアルミプレート上に記録媒体を接するようにおいて急冷させる。この時、設定温度は、トナーの軟化点（Tm₁）＋１０℃とする。
（３）共和界面化学（株）製の接触角測定装置を使用し、トナーが固化した後の透明樹脂層と接する裾野の角度を４点（９０°づつ回転させて）測定し、その平均値をトナー接触角とした。
【００１４】
本発明において使用する記録媒体における基材としては、酸性または中性の上質紙や中質紙、更紙、再生紙、合成紙等が使用できる。さらにこれら基材表面には白色顔料塗工層を設けることが望ましい。これらに基材に使用される填料は特に限定されるものではなく、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、チョーク等の炭酸カルシウムや、カオリン、焼成クレー、パイオロフィライト、セリサイト、タルク等のケイ酸類や、二酸化チタン等の無機填料および、尿素樹脂、スチレン等の有機顔料が利用できる。サイズ剤も特に限定されるものではない。ロジン系サイズ剤、合成サイズ剤、石油樹脂系サイズ剤、中性サイズ剤等のサイズ剤が使用でき硫酸バンド、カチオン化澱粉等、適当なサイズ剤と繊維との定着剤を組み合せて使用する。このほかに、紙力増強剤、染料、 pH調整剤等を添加してもかまわない。
白色顔料塗工層に使用する白色顔料としては、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、二酸化チタン、水酸化アルミニウム、サチンホワイト、タルク、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、非晶質シリカ、コロイダルシリカ、ホワイトカーボン、カオリン、焼成カオリン、デラミネートカオリン、アルミノ珪酸塩、セリサイト、ベントナイト、スメクサイト等の鉱物質顔料やポリスチレン樹脂微粒子、尿素ホリマリン樹脂微粒子、微小中空粒子やその他の有機系顔料等を単独もしくは複数組み合せて使用できるがこれに限るものではない。白色顔料を結着するための樹脂は、水溶性接着剤あるいはエマルジョン、ラテックス等を単独、または混合して使用できる。例えば、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、澱粉類、ゼラチン、カゼイン、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、アクリル酸アミドーアクリル酸エステル共重合体、アクリル酸アミドーアクリル酸ーメタクリル酸3 元共重合体、スチレンーアクリル樹脂、イソブチレンー無水マレイン酸樹脂、カルボキシメチルセルロース等の水溶性樹脂やアクリル系エマルジョン、酢ビ系エマルジョン、塩化ビニリデンエマルジョン、ポリエステル系エマルジョン、スチレンーブタジエンラテックス、アクリルニトリルーブタジエンラテックス等が使用されるが、特に限定されるものではない。また、上述した白色顔料とカゼインなどをもちいて、キャストーティング法で塗工面を仕上げたものはより高平滑となりより望ましい。このほか白色顔料塗工層には、色調を調整するため染料や有色顔料を微量添加したり、視感的白さを向上させるため蛍光染料を添加することもできる。さらに、分散剤、消泡剤、可塑剤、 pH調整剤、滑剤、流動変性剤、固化促進剤、耐水化剤、サイズ剤等の各種助剤を必要に応じて適宜添加することもできる。
上述する基材以外では、耐熱温度が100 ℃以上のポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリスルフォンフィルム、ポリフェニレンオキサイドフィルム、ポリイミドフィルム、ポリカーボネートフィルム、セルロースエステルフィルム等のフィルム状物も利用できる。
【００１５】
これら基材シートの少なくとも片面に、溶融トナーを同時転写定着し記録媒体表面層内に浸透させるための、熱可塑性の透明樹脂層を設ける。熱可塑性の透明樹脂は、スチレン、ビニルトルエン、 α- メチルトルエン、クロルスチレン、アミノスチレン等のスチレンおよびその誘導体、あるいは置換体の単独重合体、共重合体、メタクリル酸およびメチルメタクリレート、エチルメタクリレート等のメタクリル酸エステル類の単独または共重合体、アクリル酸およびメチルアクリレート、ブチルアクリレート、2- エチルヘキシルアクリレート等のアクリル酸エステル類の単独または、共重合体、ブタジエン、イソプレン等のジエン類、アクリロニトリル、ビニルエーテル類、無水マレイン酸、塩化ビニル、酢酸ビニル等のビニル系単量体等のビニル系単量体の単独または、他の単量体との共重合体、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン等を単独もしくは、混合した形で用いることができるが、特にポリエステルが好適である。ポリエステル樹脂は、多価アルコールと多塩基性カルボン酸との反応によって製造することができる。ポリエステルを構成する多価アルコールとして、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1、2- プロピレングリコール、1,3- プロピレングリコール、1,4- ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4- ブタンジオール、シクロヘキサンジメタノール等のジオール類、グリセリン、水素添加ビスフェノールA 、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールA 等のビスフェノールA アルキレンオキサイド付加物、その他の2 価のアルコールをあげることができるがこれらに限られるものではないが、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールA およびまたは、グリセリンが特に好ましい。
多塩基性カルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸、メタコン酸、シトラコン酸、イタコン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、シクロヘキサンジカルンボン酸、コハク酸、これらの酸無水物、アルキルエステル、その他の2 塩基性カルボン酸をあげることができるがこれに限定されるものではない。
またこれらのポリエステルに表面電気抵抗を調整する目的で、画質を損なわない程度の配合量につき塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、硫酸ナトリウム、酸化亜鉛、二酸化チタン、酸化錫、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム等の無機物やアルキルリン酸エステル塩、アルキル硫酸エステル塩、スルホン酸ナトリウム塩、第4 級アンモニウム塩などの有機系の材料を単独または混合しても構わない。また、記録媒体の摩擦係数制御等の目的で画質を損なわない程度の微量で、スチレン系等のプラスチック粒子を混合したり、各種界面活性剤を塗布しても構わない。
【００１６】
次に、トナー像保持体について説明する。上述したように、本発明のトナー像保持体は、トナー画像が形成される例えば感光体等の他、中間転写体を意味するが、以下においては中間転写体を例にとり説明する。
中間転写体は、一般的な記録媒体である紙のように、環境( 温湿度) による影響を受けにくく、表面性、抵抗値など物性的に安定しているので、密着して静電転写が行え、適切な物性値を与えてやれば、前述したような転写電界の乱れなどによるトナー像の乱れやムラはほとんど生じない。静電転写時において中間転写体に要求される重要な因子は、その表面抵抗率Rs( Ω/ □) とその体積抵抗率Rv( Ω・ cm) であり、 Rsは10⁸<Rs<10¹⁶の範囲にあることが望ましく、また、 Rvは10⁷<Rv<10¹⁵の範囲にあることが望ましい。 Rs,Rv がこれらの範囲より小さいと電荷がひろがってしまい、これらの範囲よりも大きいと電荷がたまりすぎてしまう結果になるからである。
【００１７】
中間転写体はトナー像を一時的に保持するためのもので、例えば無端状ベルト体である中間転写ベルトが用いられる。
中間転写ベルトの表面には、トナー像を挟み中間転写ベルトと記録媒体の密着をよくするために、ベース層の上に弾性体層が設けられる。弾性体の硬度はゴム硬度10度〜80度、厚さは10μm 〜300 μm が望ましい。中間転写体表面の弾性体のゴム硬度が10度を下回る場合は、中間転写体表面の摩耗が早く、画像光沢が得られなくなる。また、80 度を上回るとトナーを包み込みにくくなるため、微小な光沢むらが発生しやすくなる。また、弾性体の厚さが10μm を下回る時には、トナーを包み込みにくくなるため、微小な光沢むらが発生しやすくなり、300μm を上回るとベルトを加熱するための電力を多大にかける必要があるため好ましくない。
表面層の樹脂としては例えば、シリコーン共重合体、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、ポリテトラフルオロエチレン等を用いることが可能である。この中でもシリコーン共重合体は、弾性を持ち、その表面が常温でトナーに対して粘着性を示し、また、これを表面層として設けた中間転写体は記録媒体とよく密着してトナー像を挟持し、さらに、溶融して流動化したトナーを離しやすくする特性を有しているため記録媒体へトナーを効率的に移行させることができ、表面層には最適である。
また、ベース層としては、例えば厚さ10〜300 μm の耐熱性の高いシートを使用することが可能であり、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリサルフォン、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアミドなどのポリマーシート等を用いることが可能である。
【００１８】
次に、トナー像保持体又は記録媒体の少なくとも一方を加熱しながら転写すると共に定着する工程について説明する。以下では、特にトナー像保持体が中間転写体である場合について説明する。
【００１９】
本発明の画像形成方法における転写・定着工程は、図２及び図３で示すように、加熱ロール及び加圧ロールで構成される転写・定着部において、トナー像保持体又は記録媒体の少なくとも一方を加熱し、また加圧することにより行われる。図2 に示すように、画像保持体およびトナーがその上流であらかじめ加熱されていない時は、記録媒体表面樹脂層の軟化点がトナーの軟化点と同等か低い場合においても、記録媒体、トナー、画像保持体の三者が密着している領域内では、トナーが十分溶融していないため、トナーは弾性力を持ったまま表面樹脂層中に沈みこむことになり、密着力解放後にわずかに隆起が生じたりすることがある。また、トナーが十分な熱量を持っていないので軟化点が少し高目の透明樹脂層の上塗り層は流動開始温度に達せず、トナーと透明樹脂層の上塗り層との接着が不十分になることがあり、そのため、発色や光沢が劣る結果になることもある。しかしながら、上記記録媒体、トナー、及び画像保持体の三者が密着している領域の時間を十分とるか、あるいは加熱温度を高くすることにより発色の問題を解決することが可能である。
【００２０】
好ましくは、図3 に示すように、画像保持体である中間転写体およびトナーおよび記録媒体が密着されて加熱している領域の上流部分で、画像保持体のトナーと接している表面の温度をトナーの軟化点(Tm₁) 以上にしておくと好適である。即ち、トナーがあらかじめ低粘度の状態で上記3 者のニップ領域に入るため、記録媒体の透明樹脂層が溶融するとともにすでに溶融状態のトナーを透明樹脂層中に沈みませることが可能となり、トナーの貯蔵弾性率も低下しているため、密着力解放後に画像部分が記録媒体表面樹脂層から隆起することも、トナーが記録媒体表面樹脂層中で溶融不十分になることもなく、光沢特性、発色ともに優れた画像となる。
【００２１】
通常、転写定着部は、内部にハロゲンランプ等の熱源を有する加熱ロールに対して中間転写体、トナー像および紙を挟み圧接する加圧ロールで構成される。加熱及び加圧ロールとしては金属ロールまたは金属ロール上にシリコーンゴム等の耐熱弾性層を設けたもの等が使用できる。また、加圧ロールのニップ圧は1 ×10³Pa 〜1 ×10⁶Pa の範囲が望ましい。この範囲にあると、加熱領域での感光体1 とトナー像および記録紙P が十分に密着し部分的な浮きが発生せず、かつ記録媒体P にしわやずれが発生するのを防ぐことが可能である。この範囲より低い圧力では中間転写体, トナー像および記録媒体の密着が不十分で溶融トナーの記録媒体への浸透が不十分であったり、微小なグロスむらが発生しやすく、高い圧力では中間転写体, 記録媒体への応力が強くなってしわが発生したり、高圧力を支えるための機構, 装置が複雑になるという問題が起こる。上記、加熱ロールに替えて、耐熱性支持体の上に通電発熱体を設け、表面に耐熱, 耐摩耗性層を被覆した固定の発熱部材を用いてもよい。
【００２２】
画像保持体である中間転写体及びトナー像を予め加熱する手段としては以下のようなものが挙げられる。例えば図3 に示されるような転写・定着のための加熱ロールに中間転写体を転写位置の上流位置から密着せしめ、転写位置まで中間転写体が加熱ロールに密着している時間を十分長くすることによりトナーをその軟化点以上に加熱することが可能であり、この場合は他に格別の加熱手段を付加する必要がない。また後述の図７に示されるような加熱ロールの外周側に設けた加熱板を用いることも可能である。またこのような予熱手段以外には発熱ランプや内部に熱源を有する加熱ロールなどの加熱（予熱）手段を転写・定着位置の上流に設けてもよい。
【００２３】
記録媒体と画像保持体である中間転写体およびトナーの剥離に際しては、該記録媒体の画像保持体と接している表面温度が、記録媒体表面に設けられた透明樹脂の下塗り層の軟化点(Tm₃) より10℃以上低温となる温度で画像保持体から剥離されることが望ましい。これは、図4 に示したように、剥離時の記録媒体表面温度が、記録媒体表面に設けられた下塗り層の透明樹脂の軟化点(Tm₃) に対して10℃以上の低温となっていない場合、記録媒体表面に設けられた透明樹脂層は十分な凝集力を保持していないため、剥離時に画像保持体に記録媒体表面の透明樹脂が転移したり記録媒体表面が荒れた状態になるオフセット現象により光沢を低下させる場合があるからである。
図4 において、剥離時の温度差とオフセットグレードとの関連を示した。図4 に示したオフセットグレードは、
××: 透明樹脂層の剥がれがひどい、
×: 記録媒体表面が荒れている、
△: わずかに記録媒体表面が荒れている、
○: 問題ない、を意味している。
記録媒体表面温度の測定方法は、記録媒体表面に予め、熱電対を設置しておき、画像保持体とトナーが転写定着された後、記録媒体が画像保持体から剥離されるまでの温度をモニターすることにより得た。
【００２４】
記録媒体表面温度を下げる手段は必ずしも必要ではないが、図5 示すように中間転写体, トナー像および記録媒体に冷風をあてる方法や、中間転写体または記録媒体に室温程度の低温部材を冷却手段として接触させることで、熱を高温部から低温部へ移動させることにより上述の効果を得ることができる。この場合、接触させる冷却手段をベルト状冷却手段として循環移動させ、ベルト周上の一部を加熱, 加圧ニップ出口の中間転写体または紙に接触させ、これとは別の場所でベルトを冷却する、例えば、他の低温体と熱交換させることにより、連続してその効果を得ることができる。この他の低温体としては転写・定着位置より上流側の低温状態にある中間転写体を利用することができ、この場合は中間転写体を予熱することが可能となる。
さらに、加熱領域出口の冷却装置としては、上記のような冷却手段の他ヒートパイプの様な熱交換機を用いて熱移動させる冷却手段を用いてもよい。
上記加熱, 加圧ニップ出口の冷却手段は、加熱体側と加圧体側のどちらか一方または、両側に設けても効果があるが、比較的低温の加圧体側に設けることで、冷却手段の昇温が抑えられ、また加熱体の熱を奪う量も少なくでき、熱的に効率良く転写定着ができる。
【００２５】
本発明に用いるトナー用結着樹脂としては、公知のものが使用可能である。例えば、スチレン、ビニルトルエン、 α- メチルトルエン、クロルスチレン、アミノスチレン等のスチレンおよびその誘導体あるいは置換体の単独重合体又は共重合体、メタクリル酸およびメチルメタクリレート、エチルメタクリレート等のメタクリル酸エステル類の単独または共重合体、アクリル酸およびメチルアクリレート、ブチルアクリレート、2- エチルヘキシルアクリレート等のアクリル酸エステル類の単独又は共重合体、ブタジエン、イソプレン等のジエン類、アクリロニトリル、ビニルエーテル類、無水マレイン酸、塩化ビニル、酢酸ビニル等のビニル系単量体等のビニル系単量体の単独または、他の単量体との共重合体、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン等を単独もしくは、混合した形で用いることができるが、特にポリエステルが好適である。
上記ポリエステルは、多価アルコールと多塩基性カルボン酸との反応によって製造することができる。ポリエステルを構成する多価アルコールとして、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1、2- プロピレングリコール、1,3- プロピレングリコール、1,4- ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4- ブタンジオール、シクロヘキサンジメタノール等のジオール類、水素添加ビスフェノールA 、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールA 等のビスフェノールA アルキレンオキサイド付加物、その他の2 価のアルコールをあげることができる。
多塩基性カルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸、メサコン酸、シトラコン酸、イタコン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、シクロヘキサンジカルンボン酸、コハク酸、これらの酸無水物、アルキルエステル、その他の2 塩基性カルボン酸をあげることができるがこれに限定されるものではない。
これらトナー結着樹脂に混合する着色剤としては、公知の顔料、染料が使用できる。また、帯電制御の目的などで、従来知られている外添剤を使用することができる。
【００２６】
ここで、上述してきたトナー軟化点(Tm₁) および記録媒体の表面に設ける透明樹脂の軟化点(Tm₂、Tm₃)は、次のように定義される。島津製作所( 株) 製フローテスターCFT500C を用い、開始温度70℃〜max 温度170 ℃, 昇温速度3 ℃/min, 予熱時間300sec, シリンダー圧力10kgf/cm²,ダイL ×D=1.0mm ×1.0mm の条件で等速昇温した時、試料となるトナーおよび記録媒体表面に設ける透明樹脂は、1〜3g精秤した微粉末を用い、プランジャー断面積は1.0cm²とする。等速昇温するに従い、トナーは徐々に加熱され流出がはじまる。さらに昇温すると溶融状態となったトナーは大きく流出し、プランジャー降下が停止し、終了する。各温度の流出量を70〜150 ℃まで3 ℃きざみで測定し、見かけ粘度η'(Pa・ s)を得る。この際、見かけ粘度η'(Pa・ s)が1 ×10⁴Pa ・ s となる温度を、トナーおよび記録媒体表面に設ける透明樹脂の軟化点と定義する。
【００２７】
次に、本発明の画像形成方法を実施するための装置について説明する。
図6 は、本発明の画像形成方法を実施するための装置の一例を示す概略図である。図6 において、符号50はベルト状の中間転写体であり、ローラ5-1、5-2、および加熱ロール2 により支持されて矢印方向に回転を行う。加熱ロール2 には、加圧ロール3 が対向して配置されている。加熱ロール2 と加圧ロール3 は逆の配置とすることもでき、また、加圧ロール3 を内部に熱源を持つ加熱ロールとしてもよい。中間転写体50の周辺には4 つの感光体1-1、1-2、1-3、1-4 が配置され、それぞれ帯電器10-1、10-2、10-3、10-4 により一様に帯電された後、濃度信号に応じ光ビームパルス幅変調装置40によってオンオフされる光ビーム走査装置20により露光され、静電潜像が形成される。各感光体上の静電潜像は、それぞれ、黒、イエロー、マゼンタ、シアン色のトナーが入った現像器11、12、13、14 により現像され、面積変調により濃度を表すいわゆるディジタル画像の各色トナー像が各感光体上に形成される。この各色トナー像は、順次、転写器50-1、50-2、50-3、50-4 により、中間転写体50へ転写され、中間転写体50上に複数色のトナー像が形成される。加圧ロール3 は、トレイ6 からの記録媒体P の送紙に伴い、加熱ロール2 に圧接する。その後、前記複数色のトナー像を保持した中間転写体50と記録媒体P が、タイミングを合わせて加熱、加圧ロール2 および3 の間を移動し、加圧加熱される。中間転写体を加熱ロールに掛け合わせる長さを十分長くすることによる他、加熱ロールの加熱温度を十分高くすることにより中間転写体上のトナーの温度をトナーの溶融温度以上に加熱することができる。溶融温度以上に加熱されたトナーは軟化、溶融し、記録媒体P に接着. 浸透、その後固化することで転写定着が行われる。冷却装置4 は加熱領域から一体となって搬送される感光体1 および記録媒体P を冷却するもので、これによりトナーは凝集固化し、記録媒体P との強い接着力が生じる。冷却装置4 により冷却された中間転写体50および記録紙P は搬送され、曲率半径の小さなロール5-2 において記録媒体P が記録媒体P 自体の腰の強さによって中間転写体50からトナーとともに分離され、カラー画像が形成される。記録媒体P に転写, 定着されたトナー像の表面は中間転写体50の表面にならい平滑化され高光沢となる。
図7 の記録装置は、加熱ロールの外周側に曲率をもったアルミプレートからなる加熱板7 を配し、加熱板の外周に中間転写体を掛け合わせ、中間転写体を加熱するもので、加熱板の他は図6 と同構成を有する。
感光体1-1、1-2、1-3、1-4 としては、各種無機感光体(Se 、 a-Si、 a-SiC 、 CdS 等) の他に、各種有機感光体を用いることができる。
【００２８】
以上詳述したように本発明によると、画像を乱すことなくトナー画像を記録媒体の透明樹脂層に埋めこみ全画像面積率領域で均一な光沢を得ることができ、特に、粒状性が良好で、画像形成表面にクラックが発生せず、ブロッキング障害も発生しないカラー画像を形成することができる。
【００２９】
【実施例】
以下に実施例を用いてさらに詳細に本発明を説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
本実施例の画像形成方法において使用したトナー、記録媒体及び記録装置を以下に示す。
＜記録媒体＞
記録媒体は市販のキャストコート紙である坪量128g/m²のエナメルコート紙Ｋ（王子製紙製）を基材とした。透明樹脂層である上塗り層及び下塗り層を被覆するための、下記表1 に示す特性を有するポリエステル系樹脂5 種類を用意し、それぞれ20重量部を酢酸エチル80重量部に混合し、溶解するまで撹拌した。その後、この5 種類のポリエステル溶液を用い下記表2 の組み合わせで、上記基材上にメイヤーバーを用いて塗工し十分に乾燥して下塗り層と上塗り層を形成し、６組の透明樹脂層形成記録媒体を得た。透明樹脂層の塗布厚は上塗り層は1 μm 、下塗り層は15μm とした。このようにして得られた記録媒体をP1,P2,P3,P4,P5,P6 とし表2 に示した。
【００３０】
【表１】

【００３１】
【表２】

【００３２】
＜トナー＞
表３に示した原料組成から製造した、重量平均分子量(Mw)54000 軟化点(Tm₁) １２０℃のポリエステルをバインダー樹脂として用いトナーを作製した。ポリエステル樹脂100 重量部に対して、各々、イエロー顔料6 重量部、マゼンタ顔料4.5 重量部、シアン顔料4.5 重量部、カーボンブラック4 重量部を混合し、エクストリューダーにより溶融し、混練した後、冷却して、ジェットミルにより粉砕し、粉砕物を分級して体積平均直径7 μm のイエロー、マゼンタ、シアン、黒のトナーを得た。
また、各色の記録媒体上のトナー量は、その色素の含有量によりおよそ0.4mg/cm²〜 0.7mg/cm²になるように前記露光条件または現像条件が設定されるが、本実施例では、各色0.65mg/cm²に設定した。
【００３３】
【表３】

【００３４】
＜記録装置−１＞
記録装置−１は、図6 に示されるタイプのものである。
（中間転写体）
中間転写体50は、ベース層と表面層の2 層構造のものを用いた。ベース層は、カーボンブラックを添加した厚さ70μm のポリイミドフィルムを用いた。本実施例では、トナー像を感光体から中間転写体に静電的に、画像乱れなく転写するために、ベース層の体積抵抗率はカーボンブラックの添加量を変化させ、10¹⁰Ωcmに調整した。
また、表面層は、トナー像を感光体から中間転写体に静電的に画像乱れなく転写するために、その体積抵抗率を10¹⁴Ωcmに調整し、また、中間転写体から紙への同時転写定着を行うときに、トナー像を挟み中間転写体と紙の密着をよくするために、ゴム硬度40度、厚さ50μm のシリコーン共重合体を用いた。（光ビーム走査装置）
光ビーム走査装置20に用いる光ビームの径は、20 μm とし、コントラストの高い画像が得られるようにした。
（加熱ロール・加圧ロール）
加熱, 加圧ロールとして、アルミニウムの中空ロール上に硬度45度のシリコーンゴムを厚さ3mm で積層したものを用い、加熱ロール内部の熱源としては、ハロゲンランプを使用した。なお、ニップ圧力は5.0 ×10⁵Pa に設定した。加熱ロールの加熱温度は、中間転写体が記録媒体にトナーを転写定着する上流で、トナー軟化点(Tm₁) 以上となるように、予め熱シミュレーションで求めた温度に設定し、熱電対とサーモスタットにより制御した。
（冷却装置）
冷却装置4 の風量を調整することにより、記録媒体の中間転写体からの剥離時の、中間転写体と接する記録媒体表面の温度が70℃となるように調整した。
（スクリーン）
スクリーンは垂直万線を用い、線数は、200線でおこなった。
【００３５】
＜記録装置−２＞
記録装置−２は、図7 に示されるタイプのものである。図7 に示すように、加熱ロール2 の外周側に曲率を持ったアルミプレートからなる加熱板7 を配置し、加熱板の外周に中間転写体を掛け合わし、加熱板の設定温度をトナーの軟化点(Tm₁) より、40 度高くなるように設定制御した以外は、記録装置−１と同様の装置を用いた。
【００３６】
上記の記録媒体P1〜6 、トナー及び記録装置−１および記録装置−２を用いて画像を形成した（比較例1 〜4 、実施例1 、比較例5 ）。上記画像形成において、中間転写体とトナー像の搬送速度を160mm/s とした。得られた画像について、光沢均一性、ブロッキング、画像および記録媒体表面クラック及び粒状性の評価を行った。
また、光沢均一性、ブロッキング、画像および記録媒体表面クラック、粒状性の評価は、入力画像面積率0 〜100%について、10%きざみで2 ×2cm のY(イエロー),M(マゼンタ),C(シアン),K(黒),R(レッド),G(グリーン),B(ブルー),PB( 三色黒) のパッチを出力し、光沢均一性、画像および記録媒体表面クラック及び粒状性については目視によって判断した。また、ブロッキング性については60℃、50% ＲＨの雰囲気下で画像を２枚重ね合わせたものに40ｇ/ ｃｍ²の荷重をかけ静置し、ブロッキングの有無及びブロッキングが発生するまでの時間を比較することによって判定した。
結果を表4 に示す。表中の記号は、
◎: 特に良い、
○: 良い、
△: 許容できるレベル、
×: 悪い( 許容できない）、を意味する。
（なお、表4 の結果は、10% きざみで行ったもののうち最も悪い値を示している。）
【００３７】
【表４】

【００３８】
この結果より、記録装置−１または記録装置−２を用いて、記録媒体表面の熱可塑性樹脂からなる上塗り層のポリエステル樹脂の軟化点（Tm₃）がトナーの軟化点(Tm₁) に対し±0 から+20 ℃の範囲内にあり、また下塗り層のポリエステル樹脂の軟化点（Tm₂）がトナーの軟化点(Tm₁) に対し-20 ℃以下の範囲内にある、記録媒体にトナー像保持体のトナーを転写定着することにより画像を形成した場合には、粒状性にすぐれ、光沢も均一であり、クラック、ブロッキングにも強い画像が得られることが分かる。
【００３９】
【発明の効果】
この発明は、以上の画像形成方法よりなるもので、転写電界の乱れや、トナー同士のクーロン反発力に起因すると見られる中間調画像品質の劣化を生じることなく、転写率が良好で、記録媒体そのものや、ハイライト領域から中濃度部, 高濃度部の全領域において画像光沢が均一で、粒状性がよく、画像部記録媒体にクラックを生じることなく、またブロッキング障害が発生し難く、さらに色バランスが良好な高画質の画像を得ることができるディジタルプリンタ及びディジタル複写機等の画像形成方法を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の画像形成方法における７５度光沢度と入力画像面積率との関係を示す図である。
【図２】本発明の画像形成方法における転写・定着工程の一例を模式的に示す図である。
【図３】本発明の画像形成方法における転写・定着工程の他の一例を模式的に示す図である。
【図４】本発明の画像形成方法において、剥離時の記録媒体表面温度と上塗り層の軟化点Tm₃の差とオフセットグレードとの関係を示すための図である。
【図５】本発明の画像形成方法において、記録媒体表面を冷却するための手段の一例を示す図である。
【図６】本発明の画像形成方法において使用される画像形成装置の一例を示す概略図である。
【図７】本発明の画像形成方法において使用される画像形成装置の他の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
1-1,1-2,1-3,1-4:感光体
2:加熱ロール
3:加圧ロール
4:冷却装置
5-1,5-2,5-3:ロール
6:用紙トレイ
7:加熱板
10-1,10-2,10-3,10-4:帯電器
11,12,13,14:現像器
20: 露光装置
40: 光ビームパルス幅変調装置
50: 中間転写体
50-1,50-2,50-3,50-4:転写器
P:記録媒体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming method of an electrophotographic method and a recording medium used therefor.
[0002]
[Prior art]
In recent years, color images have been actively created using digital indirect electrophotography. In digital indirect dry electrophotography, yellow, magenta, cyan, and black color toners, in which pigments, dyes, and other color materials are generally mixed with thermoplastic resin, convert image information into optical information and use it as exposure light. The image is electrostatically developed on a photoconductor that is a digitally addressed image carrier. The developed toner is electrostatically transferred to a recording medium, and then melted and fixed by heating and pressing to form an image. is doing.
The toner used in indirect dry electrophotography has a particle diameter of 5 μm to 12 μm, and 0.3 to 1.2 mg / cm per color on the recording medium.²Is generally transferred. In addition, the thermoplastic toner is transferred from one layer to a four-layer recording medium, and when heated and melted, it softens and becomes a molten state. Does not penetrate, and is formed on the recording medium so as to rise from 5 μm to 20 μm.
FIG. 1 shows the relationship between the input image area ratio of the image on the recording medium thus formed and the image gloss. Figure 1 shows the recording media as cast coated paper (Enamel Coat / Yonago Paper Manufacturing Co., Ltd.), which is high gloss coated paper, J coated paper (Fuji Xerox), which is medium gloss coated paper, and uncoated paper, which is low gloss paper. It is the result of measuring the 75-degree specular glossiness according to JIS P 8142 of an image created by changing the input image area ratio on a plain J paper (Fuji Xerox) using a line screen. In the solid image area, the gloss is relatively high, but in the halftone area and highlight area, the structure of lines and dots rises from the recording medium in a concavo-convex shape, increasing the scattering of incident light, When an image with a relatively large density gradation, such as a human image, is formed, it becomes an image in which a high-gloss area and a low-gloss area are mixed. Furthermore, it is known that such a concavo-convex image is an image with low sharpness due to a decrease in color reproducibility due to the effect of irregular reflection on the image surface. Furthermore, it is known that the surface unevenness image on the transparent recording medium is deteriorated in color due to scattering of transmitted light even when projected with OHP.
In order to improve the quality of such a color image, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-92965 discloses that a transparent resin layer is provided on a recording medium, the toner is transferred onto the recording medium, and then the toner is transferred by a roll heat fixing machine. There has been proposed a method of embedding in the transparent resin layer.
Further, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 5-216322, for the same purpose as in Japanese Patent Laid-Open No. 63-92965, a transparent resin layer made of a thermoplastic resin having a thickness of 20 to 200 μm is electrostatically applied to a recording medium. A method has been proposed in which toner is transferred, and then the toner is embedded in a transparent resin layer using a belt-type fixing machine.
[0003]
However, in the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-92965, an oil having a low surface tension is formed between the toner and the thermoplastic transparent resin under the influence of the silicone-based oil that is a release agent applied to the heating roll for fixing. A film is formed, and the toner is not sufficiently embedded in the thermoplastic transparent resin layer, leaving irregularities. In Japanese Patent Laid-Open No. 5-216322, a belt-type fixing machine is used to cool the toner after fixing it on the recording medium and peel it off from the belt. Therefore, the self-cohesive force of the toner can be used as an adhesion preventing force on the belt. Since it is not necessary to use silicone oil as a mold and sufficient heating time is obtained, it is said that the surface unevenness image will not be obtained. However, even if the toner and the thermoplastic transparent resin layer are sufficiently melted by belt heating and a smooth image surface can be formed, the types of toner resin and thermoplastic surface layer resin disclosed in this publication The compatibility of the thermoplastic resin with the surface layer of the recording medium is not sufficient, causing a difference in refractive index at the interface inside the surface coating layer, resulting in a decrease in color reproducibility and some unevenness remaining. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-216322 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-92965, the transfer of the toner image onto the recording medium is performed electrostatically, but the heat provided on the surface of the recording medium is used. Since the plastic resin has a low dielectric constant, when transferring multiple color toners, there is a problem in that the transfer rate decreases, particularly in the final transfer color, color unevenness occurs, and the color reproduction area decreases. .
[0004]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-27281 proposes a recording method using a recording medium in which inorganic oxide fine particles are dispersed and contained in a thermoplastic transparent resin to increase the dielectric constant in order to eliminate the above-mentioned drawbacks. Yes. However, the structure of the paper that is the base material is non-uniform, and it is difficult to avoid the disturbance of the electric field during transfer due to the electric non-uniformity of the recording medium. There is a problem of generating.
USP5308733 discloses a method in which a recording medium having a thermoplastic resin layer including a partially crystallized polyester layer on the surface is heated before transfer to transfer the toner by heat. Cracks occurred in the image produced by heating the toner, and the inclusion of the partially crystallized layer resulted in poor embedding of the toner image and non-uniform gloss.
In Japanese Patent Application No. 8-222516, image density and image area ratio can be improved by transferring and fixing a previously melted toner on a recording medium provided with a thermoplastic transparent resin layer having a softening point lower than that of the toner on the image recording surface. Regardless, the image gloss is the same as that of the recording medium, excellent color reproducibility, no color unevenness, excellent graininess, and no slight unevenness in gloss of about 1 to 3 mm in diameter. An image forming method is disclosed.
[0005]
These image formations are intended to solve the above-mentioned problems with a single thermoplastic transparent resin layer. The recording medium used for this purpose is characterized in that the softening point of the transparent resin layer used for the recording medium is set lower than the softening point of the toner. It may cause a blocking failure that adheres to what the plastic transparent resin is in contact with.
In JP-A-4-212168, a resin coating layer having a lower temperature that can be fluidized than the toner for image formation, and a top layer of any resin that has a higher temperature that can be fluidized from the coating layer and is substantially the same as or lower than that of the image forming toner. Although the electrophotographic copying sheet is disclosed, the toner is not sufficiently melted only by using this sheet in the conventional electrophotographic image forming method, and unevenness remains on the image surface of the sheet surface. Therefore, uniform image gloss cannot be obtained. Also, the fluidizable temperature of the top layer is insufficient to prevent document offset.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and the object thereof is an image having uniform image gloss regardless of image density and image area ratio, particularly excellent in color reproducibility and excellent graininess. It is an object of the present invention to provide an image forming method in which no cracks occur in the surface layer of the recording medium after image formation and no blocking failure occurs.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  The above object is achieved by a toner image holder that holds a toner image and conveys the toner image from a predetermined toner image forming position to a predetermined toner image transfer position. In an image forming method including a step of transferring and fixing at least one of the toner image holding member and the recording medium to a medium while heating, an undercoat layer is formed on the surface on which at least a toner image is transferred as a recording medium. And a thermoplastic transparent resin layer composed of two layers of an overcoat layer, and the softening point (Tm of the undercoat layer of the transparent resin layer)₂) Is the softening point (Tm) of the toner.₁) For Tm₂<(Tm₁−20) ° C. and the softening point (Tm) of the overcoat layer of the transparent resin layer_Three) Is the softening point (Tm) of the toner.₁) For Tm₁<Tm_Three<(Tm₁This can be achieved by providing an image forming method using a recording medium in the range of +20) ° C.Here, the softening point ( Tm ₁ , Tm ₂ , Tm _Three ) Has an apparent viscosity η ′ (Pa · s) of 1 × 10 in the flow tester. ^Four The temperature is defined as Pa · s.
  In the above-described method, the glass transition temperature (Tg) of the undercoat layer of the transparent resin layer.₁) Is Tg₁<50 ° C. and the glass transition temperature (Tg) of the overcoat layer of the transparent resin layer.₂) Is Tg₂> 60 ° C. is preferred.
  Moreover, in the above-mentioned method, it is preferable that the film thickness of the overcoat layer of the transparent resin layer is 2 μm or less, and the film thickness of the undercoat layer of the transparent resin layer is 5 to 20 μm.
  Further, preheating is preferably performed so that the surface temperature of the toner image becomes equal to or higher than the softening point temperature of the toner before being conveyed to the toner image transfer position.
  Still further, in the above method, when the temperature of the transparent resin on the surface of the recording medium is 10 ° C. or more lower than the softening point of the undercoat layer of the transparent resin layer downstream from the toner image transfer position, the recording medium is removed from the toner image. An image forming method characterized by peeling from the holding body is preferable.
  Further, in the above-described method, preferably, a recording medium having a contact angle of 40 ° or less between the resin material constituting the overcoat layer of the transparent resin layer and the toner in a molten state is used.
  The present invention also provides a recording medium for use in the image forming method.
  Further, in the above recording medium, it is preferable in terms of color reproducibility that a white pigment layer is provided on at least the surface of the base material on which the toner image is transferred.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described in further detail. First, the outline of the image formation of the present invention will be described along the flow of the process. In printers and copiers, the digital electrophotographic method is widely adopted as a method that can provide high speed and high image quality. In this method, an optical beam is scanned on a photosensitive medium using a light beam adjusted to a spot size of a predetermined size by an imaging optical system, and the light beam is turned on / off according to the image density signal determined by the pulse width modulation means. Depending on the time, an area-modulated latent image corresponding to the image density signal is formed on the photosensitive medium. This latent image is visualized with toner and image formation is performed. Note that the image forming process for forming a toner image is not limited to the above-described electrophotographic system. For example, by directly flying toner on a predetermined toner image holding body based on digitally processed image data. A step of forming a toner image on the toner image holding member may be used. The image forming step forms a magnetic latent image on a predetermined toner image holding body based on digitally processed image data, and the toner image is formed on the toner image holding body based on the magnetic latent image. The image forming step may directly write a charge image on a predetermined toner image holding body based on digitally processed image data to form an electrostatic latent image. Thereafter, a step of forming a toner image on the toner image holding member based on the electrostatic latent image may be used.
[0009]
The toner image formed on the toner image holding member thus formed may be temporarily transferred onto the intermediate transfer medium and then transferred and fixed onto the recording medium at the same time. In that case, the intermediate transfer member corresponds to the toner image holding member referred to in the present invention. In the following, a method for simultaneously transferring and fixing a toner image onto a recording medium after electrostatic transfer of the toner image onto an intermediate transfer member will be described based on the electrophotographic method.
The toner image electrostatically transferred onto the intermediate transfer member is formed by a halftone dot or line structure that is a pixel in which toner is gathered, and an image density is obtained by the area ratio. This toner image is transferred and fixed on a recording medium by a transfer fixing unit. Accordingly, since electrostatic multiple transfer is not directly performed on the recording medium, the image is not disturbed as described above, and a clear image on the image holding member and without uneven transfer to the image holding member can be obtained. This toner image is transferred and fixed on a recording medium by a transfer fixing unit.
In the transfer and fixing unit, the intermediate transfer member, which is an image holding member, the toner image, and the recording medium are brought into close contact with each other and heated, and the powder toner is melted and individual toners are fused to form a single film. It becomes a shape. At this time, in order to efficiently transfer heat to the toner image and sink the molten toner to the recording medium, the intermediate transfer member and the recording medium need to be in close contact with each other.
[0010]
Next, the recording medium used in the present invention will be described.
In order to sink the molten toner into the recording medium, it is necessary to provide a thermoplastic transparent resin on the surface layer of the recording medium.
The functions required of the thermoplastic resin provided on the surface of the recording medium are: (1) it must be able to sink the toner, and (2) the surface of the recording medium will not crack, and (3) recording There are three types that do not cause a blocking obstacle to adhere to an object with which the medium is in contact. In order to submerge the toner, the thermoplastic resin has a softening point of the toner (Tm₁If the thermoplastic resin and toner on the surface of the recording medium are heated to the same temperature, the recording medium has a higher effect of sinking the toner, and the recording medium has an adhesive force with the image carrier. Since it becomes higher and more closely adhered, the occurrence of minute gloss unevenness is eliminated, which is preferable. In order not to cause cracks, it is better to give the thermoplastic resin a certain degree of flexibility, but a certain degree of hardness is also necessary in order to prevent blocking. It is difficult to realize these conflicting requirements with one kind of thermoplastic resin layer. Therefore, the inventor has adopted a method in which the functions are assigned to two types of thermoplastic resins, that is, the undercoat layer and the overcoat layer, for each required function in order to realize these requirements in the thermoplastic resin on the surface of the recording medium. The undercoat layer was provided with flexibility to prevent the toner from being embedded in the thermoplastic resin and cracks, and the overcoat layer was provided with hardness to prevent blocking failure. The undercoat layer of a transparent resin layer made of a thermoplastic resin on the surface of the recording medium has its softening point (Tm₂) Is the softening point of the toner (Tm₁) Against Tm₂<(Tm₁−20) A resin in the range of ° C. is desirable.
[0011]
Since the undercoat layer is covered with an overcoat layer having a higher softening point, a sufficiently soft resin can be used as the resin constituting the undercoat layer, and necessary and sufficient toner embedding can be realized. In the case where the overcoat layer is not provided as described above, when the melt viscosity of the transparent resin layer of the recording medium is too low, the molten toner diffuses and the sharpness of the image is deteriorated. The top layer of the transparent resin layer made of thermoplastic resin on the surface of the recording medium has its softening point (Tm_Three) Is the softening point of the toner (Tm₁) Against Tm₁<Tm_Three<(Tm₁A resin in the range of +20) ° C. is desirable. The topcoat layer has its softening point (Tm_Three) Is the softening point of the toner (Tm_Three) Exceeding 20 degrees, the sinking of the melted toner into the transparent resin layer on the recording medium surface worsens.
[0012]
More preferably, as the characteristics of the transparent resin, the undercoat layer of the transparent resin layer has a glass transition temperature (Tg).₁) Is Tg₁It is in the range of <50 ° C, and the overcoat layer of the transparent resin layer has its glass transition temperature (Tg₂) Is Tg₂It is desirable to be in the range of> 60 ° C. Glass transition temperature of the undercoat layer of the transparent resin layer (Tg₁) Exceeding 50 ° C. is not preferable because an external force is applied to the recording medium and cracks are easily generated when the recording medium is deformed. Also, the glass transition temperature (Tg) of the overcoat layer of the transparent resin layer₂) Lower than 60 ° C. is not preferable because a blocking failure tends to occur on the surface of the recording medium in contact with the surface on which the transparent resin layer is provided.
The thickness of the thermoplastic transparent resin provided on the substrate is desirably 5 μm to 20 μm in the undercoat layer. If it is below this range, the melted toner cannot be sufficiently embedded, resulting in a raised image. On the contrary, if the upper limit is exceeded, the distortion of the transparent resin layer when the recording medium is deformed becomes large, which is not preferable in terms of countermeasures against cracks. The thickness of the overcoat layer is preferably 2 μm or less, more preferably 1 μm or less. If the thickness of the overcoating layer exceeds this upper limit, the heat capacity of the overcoating layer becomes large, and it takes time to reach the flow start temperature, and the toner is not sufficiently embedded, resulting in an unsatisfactory image. In addition, an offset phenomenon occurs, and it is not preferable in terms of crack countermeasures.
[0013]
Further, it is preferable that the contact angle between the resin material constituting the overcoat layer of the transparent resin layer of the recording medium of the present invention and the toner in the molten state is 40 ° or less. When the compatibility between the transparent resin layer and the toner is good, light scattering at the interface between the transparent resin layer and the toner and the state where the toner swells from the transparent resin layer of the recording medium are further reduced, and smooth and excellent uniformity. In the present invention, this compatibility is determined by the contact angle. If the contact angle between the transparent resin overcoat layer and the molten toner exceeds 40 °, the toner image may be raised on the surface layer of the recording medium after the recording medium is peeled off from the intermediate transfer member after transfer / fixing. In the image area and the highlight image area, the gloss may be lowered or the coloring may be deteriorated.
The contact angle is measured as follows.
(1) Tablet shaper hand press SSP10 manufactured by Shimadzu Corporation Co., Ltd. Powder powder is filled into a tablet frame having a concave shape with a diameter of 13 mm and a height of 33 mm, and a load of 1 ton is applied with a hand press for 1 minute. Then, a toner disk is formed. The standard disc size at this time is 13 mm in diameter, 1.2 mm in thickness, and 0.18 g in weight.
(2) The recording medium is placed on the hot plate so that the substrate is in contact with the hot plate surface, and the toner disk is placed in contact with the transparent resin layer of the recording medium, and left at the set temperature for 90 seconds. Thereafter, the recording medium and the toner disk are rapidly cooled so as to contact the recording medium on an aluminum plate that is left in the atmosphere at 23 ° C. At this time, the set temperature is the softening point of the toner (Tm₁) + 10 ° C.
(3) Using a contact angle measuring device manufactured by Kyowa Interface Chemical Co., Ltd., measure the angle of the base in contact with the transparent resin layer after the toner is solidified (by 90 ° rotation), and average the values. Was defined as a toner contact angle.
[0014]
As the base material in the recording medium used in the present invention, acidic or neutral high-quality paper, medium-quality paper, reprinted paper, recycled paper, synthetic paper, and the like can be used. Furthermore, it is desirable to provide a white pigment coating layer on the surface of these substrates. The filler used for the base material is not particularly limited, such as heavy calcium carbonate, light calcium carbonate, calcium carbonate such as chalk, kaolin, calcined clay, pyrophyllite, sericite, talc, etc. Silicas, inorganic fillers such as titanium dioxide, and organic pigments such as urea resin and styrene can be used. The sizing agent is not particularly limited. Use sizing agents such as rosin-based sizing agents, synthetic sizing agents, petroleum resin-based sizing agents, and neutral sizing agents. Use a combination of an appropriate sizing agent and fiber fixing agent such as sulfuric acid band and cationized starch. In addition, paper strength enhancers, dyes, pH adjusters, etc. may be added.
White pigments used in the white pigment coating layer include heavy calcium carbonate, light calcium carbonate, titanium dioxide, aluminum hydroxide, satin white, talc, calcium sulfate, barium sulfate, zinc oxide, magnesium oxide, magnesium carbonate, non- Amorphous silica, colloidal silica, white carbon, kaolin, calcined kaolin, delaminated kaolin, aluminosilicate, sericite, bentonite, smexite, etc. An organic pigment or the like can be used alone or in combination, but is not limited thereto. As the resin for binding the white pigment, a water-soluble adhesive, emulsion, latex or the like can be used alone or in combination. For example, polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol, starches, gelatin, casein, methylcellulose, hydroxyethylcellulose, acrylic acid amide-acrylic acid ester copolymer, acrylic acid amide-acrylic acid-methacrylic acid terpolymer, styrene-acrylic resin Water-soluble resin such as isobutylene-maleic anhydride resin, carboxymethylcellulose, acrylic emulsion, vinyl acetate emulsion, vinylidene chloride emulsion, polyester emulsion, styrene-butadiene latex, acrylonitrile-butadiene latex, etc. It is not limited. In addition, it is more desirable to use the above-described white pigment and casein to finish the coated surface by the casting method, because it becomes smoother. In addition, a small amount of a dye or a colored pigment may be added to the white pigment coating layer to adjust the color tone, or a fluorescent dye may be added to improve the visual whiteness. Further, various auxiliary agents such as a dispersant, an antifoaming agent, a plasticizer, a pH adjuster, a lubricant, a flow modifier, a solidification accelerator, a water-resistant agent, a sizing agent and the like can be appropriately added as necessary.
Other than the above-mentioned substrates, film-like materials such as polyethylene terephthalate film, polysulfone film, polyphenylene oxide film, polyimide film, polycarbonate film, and cellulose ester film having a heat resistant temperature of 100 ° C. or higher can also be used.
[0015]
A thermoplastic transparent resin layer is provided on at least one side of these base material sheets so that the molten toner can be simultaneously transferred and fixed and penetrated into the surface layer of the recording medium. Thermoplastic transparent resins include styrene and its derivatives such as styrene, vinyltoluene, α-methyltoluene, chlorostyrene, and aminostyrene, or substituted homopolymers, copolymers, methacrylic acid and methyl methacrylate, ethyl methacrylate, etc. Methacrylic acid esters or copolymers, acrylic acid and methyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate or other acrylic esters alone or copolymers, dienes such as butadiene and isoprene, acrylonitrile, vinyl ether , Vinyl monomers such as maleic anhydride, vinyl chloride, vinyl acetate and the like alone, or copolymers with other monomers, polyamide, polyester, polyurethane, etc. alone or Mixed Polyester is particularly preferable. The polyester resin can be produced by a reaction between a polyhydric alcohol and a polybasic carboxylic acid. Examples of the polyhydric alcohol constituting the polyester include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,4-butanediol. Diols such as cyclohexanedimethanol, glycerin, hydrogenated bisphenol A, bisphenol A alkylene oxide adducts such as polyoxypropylenated bisphenol A, and other dihydric alcohols, but are not limited thereto. However, polyoxypropylenated bisphenol A and / or glycerin are particularly preferred.
Examples of polybasic carboxylic acids include maleic acid, fumaric acid, metaconic acid, citraconic acid, itaconic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, cyclohexanedicarbonic acid, succinic acid, their acid anhydrides, alkyl esters, and other 2 Although basic carboxylic acid can be mention | raise | lifted, it is not limited to this.
For the purpose of adjusting the surface electrical resistance of these polyesters, sodium chloride, potassium chloride, calcium chloride, sodium sulfate, zinc oxide, titanium dioxide, tin oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, etc. are blended in amounts that do not impair the image quality. These inorganic materials and organic materials such as alkyl phosphate ester salts, alkyl sulfate ester salts, sodium sulfonate salts, and quaternary ammonium salts may be used alone or in combination. Also, for the purpose of controlling the friction coefficient of the recording medium, styrene-based plastic particles may be mixed or various surfactants may be applied in a trace amount that does not impair the image quality.
[0016]
Next, the toner image holding member will be described. As described above, the toner image holding member of the present invention means an intermediate transfer member in addition to, for example, a photosensitive member on which a toner image is formed. In the following, the intermediate transfer member will be described as an example.
The intermediate transfer member is not easily affected by the environment (temperature and humidity) and is stable in terms of physical properties such as surface properties and resistance, like paper, which is a general recording medium. If an appropriate physical property value can be given, the toner image is hardly disturbed or uneven due to the disturbance of the transfer electric field as described above. The important factors required for the intermediate transfer member during electrostatic transfer are its surface resistivity Rs (Ω / □) and its volume resistivity Rv (Ω-cm).⁸<Rs <10¹⁶And Rv is 10⁷<Rv <10¹⁵It is desirable to be in the range. If Rs and Rv are smaller than these ranges, the charge will spread. If Rs, Rv is larger than these ranges, the charge will accumulate too much.
[0017]
The intermediate transfer member is for temporarily holding a toner image. For example, an intermediate transfer belt which is an endless belt member is used.
An elastic layer is provided on the surface of the intermediate transfer belt on the base layer in order to improve the adhesion between the intermediate transfer belt and the recording medium with the toner image interposed therebetween. Desirably, the elastic body has a rubber hardness of 10 to 80 degrees and a thickness of 10 to 300 μm. When the rubber hardness of the elastic body on the surface of the intermediate transfer body is less than 10 degrees, the surface of the intermediate transfer body is worn quickly and the image gloss cannot be obtained. Also, if the temperature exceeds 80 degrees, it becomes difficult to enclose the toner, and minute gloss unevenness is likely to occur. In addition, when the thickness of the elastic body is less than 10 μm, it becomes difficult to enclose the toner, so that minute gloss unevenness is likely to occur, and when it exceeds 300 μm, it is necessary to apply a large amount of electric power to heat the belt. Absent.
As the resin for the surface layer, for example, silicone copolymer, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, polytetrafluoroethylene, or the like can be used. Among these, the silicone copolymer has elasticity and its surface exhibits adhesiveness to the toner at room temperature, and the intermediate transfer member provided with this as a surface layer is in close contact with the recording medium and sandwiches the toner image. In addition, since it has the property of easily separating the melted and fluidized toner, the toner can be efficiently transferred to the recording medium, which is optimal for the surface layer.
As the base layer, for example, a sheet having a high heat resistance of 10 to 300 μm can be used. Polyester, polyethylene terephthalate, polyether sulfone, polyether ketone, polysulfone, polyimide, polyimide amide, Polymer sheets such as polyamide can be used.
[0018]
Next, a process for transferring and fixing at least one of the toner image holding member and the recording medium while heating will be described. Hereinafter, a case where the toner image holding member is an intermediate transfer member will be described.
[0019]
In the transfer / fixing step in the image forming method of the present invention, as shown in FIGS. 2 and 3, at least one of the toner image holding member and the recording medium is transferred in a transfer / fixing unit composed of a heating roll and a pressure roll. It is carried out by heating and pressurization. As shown in FIG. 2, when the image carrier and the toner are not preheated upstream, even if the softening point of the recording medium surface resin layer is equal to or lower than the softening point of the toner, the recording medium, the toner, In the area where the three members of the image carrier are in close contact, the toner is not sufficiently melted, so the toner sinks into the surface resin layer with elasticity, and rises slightly after the contact force is released. May occur. In addition, since the toner does not have a sufficient amount of heat, the overcoat layer of the transparent resin layer having a slightly higher softening point does not reach the flow start temperature, and the adhesion between the toner and the overcoat layer of the transparent resin layer is insufficient. As a result, color development and gloss may be inferior. However, the problem of color development can be solved by taking sufficient time in the region where the above-mentioned recording medium, toner, and image carrier are in close contact, or by increasing the heating temperature.
[0020]
Preferably, as shown in FIG. 3, the temperature of the surface of the image carrier that is in contact with the toner at the upstream portion of the intermediate carrier that is the image carrier and the region where the toner and the recording medium are in close contact with each other and heated. Toner softening point (Tm₁) It is preferable to make the above. That is, since the toner enters the nip region of the above three with a low viscosity in advance, it becomes possible to melt the transparent resin layer of the recording medium and sink the already melted toner into the transparent resin layer. Since the storage elastic modulus is also reduced, the image area does not protrude from the recording medium surface resin layer after the adhesion is released, and the toner does not become insufficiently melted in the recording medium surface resin layer. Both images are excellent.
[0021]
Usually, the transfer fixing unit is constituted by a pressure roll that sandwiches and presses an intermediate transfer member, a toner image, and paper against a heating roll having a heat source such as a halogen lamp inside. As the heating and pressure roll, a metal roll or a roll provided with a heat-resistant elastic layer such as silicone rubber can be used. The nip pressure of the pressure roll is 1 x 10^ThreePa 〜1 × 10⁶A range of Pa is desirable. Within this range, the photoreceptor 1 in the heated area, the toner image, and the recording paper P are sufficiently in close contact with each other, so that partial lifting does not occur and the recording medium P can be prevented from wrinkling or shifting. Is possible. If the pressure is lower than this range, the intermediate transfer member, the toner image and the recording medium are not sufficiently adhered to each other, and the penetration of the molten toner into the recording medium is likely to occur. The problem is that the stress on the body and the recording medium becomes strong and wrinkles occur, and the mechanism and device for supporting high pressure become complicated. Instead of the heating roll described above, a fixed heating member in which an energization heating element is provided on a heat-resistant support and the surface is covered with a heat-resistant and wear-resistant layer may be used.
[0022]
Examples of means for preheating the intermediate transfer member, which is an image holding member, and the toner image include the following. For example, the intermediate transfer member is brought into close contact with the heating roll for transfer / fixing as shown in FIG. 3 from the upstream position of the transfer position, and the time for which the intermediate transfer member is in close contact with the heating roll to the transfer position is made sufficiently long. Thus, the toner can be heated above its softening point, and in this case, it is not necessary to add any other special heating means. It is also possible to use a heating plate provided on the outer peripheral side of the heating roll as shown in FIG. In addition to such preheating means, heating (preheating) means such as a heating lamp or a heating roll having a heat source inside may be provided upstream of the transfer / fixing position.
[0023]
When the recording medium and the intermediate transfer member, which is an image carrier, and the toner are peeled off, the surface temperature of the recording medium in contact with the image carrier is determined by the softening point (Tm of the undercoat layer of the transparent resin provided on the surface of the recording medium._ThreeIt is desirable that the image carrier is peeled off at a temperature lower than 10 ° C. As shown in FIG. 4, this is because the surface temperature of the recording medium at the time of peeling depends on the softening point (Tm of the transparent resin of the undercoat layer provided on the surface of the recording medium._Three), The transparent resin layer provided on the surface of the recording medium does not retain a sufficient cohesive force. This is because the gloss may be lowered due to an offset phenomenon in which the recording medium surface or the recording medium surface becomes rough.
Figure 4 shows the relationship between the temperature difference during peeling and the offset grade. The offset grade shown in Figure 4 is
XX: The peeling of the transparent resin layer is severe,
×: The surface of the recording medium is rough,
Δ: The surface of the recording medium is slightly rough.
○: Means no problem.
The method for measuring the surface temperature of the recording medium is to install a thermocouple in advance on the surface of the recording medium and monitor the temperature until the recording medium is peeled off from the image holding body after the image holding body and toner are transferred and fixed. Was obtained.
[0024]
Although means for lowering the surface temperature of the recording medium is not necessarily required, as shown in FIG. 5, a method of applying cold air to the intermediate transfer member, the toner image and the recording medium, or a means for cooling a low temperature member of about room temperature to the intermediate transfer member or the recording medium As mentioned above, the above-mentioned effect can be obtained by transferring heat from the high temperature part to the low temperature part. In this case, the cooling means to be contacted is circulated and moved as a belt-like cooling means, and a part of the belt circumference is heated and brought into contact with the intermediate transfer member or paper at the outlet of the pressure nip, and the belt is cooled in a different place. For example, the effect can be obtained continuously by exchanging heat with other low-temperature bodies. As the other low temperature body, an intermediate transfer body in a low temperature state upstream from the transfer / fixing position can be used. In this case, the intermediate transfer body can be preheated.
Further, as the cooling device at the heating region outlet, a cooling unit that performs heat transfer using a heat exchanger such as a heat pipe in addition to the above cooling unit may be used.
The cooling means at the heating and pressure nip outlet can be provided on either the heating body side or the pressure body side, or on both sides. The temperature can be suppressed, and the amount of heat deprived from the heating element can be reduced.
[0025]
As the binder resin for toner used in the present invention, known resins can be used. For example, styrene such as styrene, vinyltoluene, α-methyltoluene, chlorostyrene, aminostyrene, and the like or derivatives or substituted homopolymers or copolymers thereof, methacrylic acid esters such as methacrylic acid and methyl methacrylate, ethyl methacrylate, etc. Homo or copolymers, acrylic acid and methyl acrylate, butyl acrylate, acrylic acid esters such as 2-ethylhexyl acrylate or copolymers, dienes such as butadiene and isoprene, acrylonitrile, vinyl ethers, maleic anhydride, chloride Vinyl monomers such as vinyl and vinyl acetate can be used alone or in combination with other monomers, copolymers, polyamides, polyesters, polyurethanes, etc. so However, polyester is particularly preferable.
The polyester can be produced by a reaction between a polyhydric alcohol and a polybasic carboxylic acid. Examples of the polyhydric alcohol constituting the polyester include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,4-butanediol. Diols such as cyclohexanedimethanol, hydrogenated bisphenol A, bisphenol A alkylene oxide adducts such as polyoxypropylenated bisphenol A, and other dihydric alcohols.
Examples of polybasic carboxylic acids include maleic acid, fumaric acid, mesaconic acid, citraconic acid, itaconic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, cyclohexanedicarbonic acid, succinic acid, their acid anhydrides, alkyl esters, and other 2 Although basic carboxylic acid can be mention | raise | lifted, it is not limited to this.
As the colorant to be mixed with these toner binder resins, known pigments and dyes can be used. In addition, conventionally known external additives can be used for the purpose of charge control.
[0026]
Here, the toner softening point (Tm₁) And the softening point of the transparent resin provided on the surface of the recording medium (Tm₂, Tm_Three) Is defined as follows. Using a flow tester CFT500C manufactured by Shimadzu Corporation, starting temperature 70 ° C to max temperature 170 ° C, heating rate 3 ° C / min, preheating time 300sec, cylinder pressure 10kgf / cm², Dies L × D = 1.0 mm × 1.0 mm When the temperature is raised at a constant speed, the toner used as a sample and the transparent resin provided on the surface of the recording medium use a fine powder accurately weighed 1 to 3 g. Is 1.0cm²And As the temperature rises at a constant speed, the toner is gradually heated and begins to flow out. When the temperature rises further, the melted toner flows out greatly, and the plunger descent stops and ends. Measure outflow at each temperature from 70 to 150 ° C in 3 ° C increments to obtain the apparent viscosity η '(Pa · s). At this time, the apparent viscosity η ′ (Pa · s) is 1 × 10^FourThe temperature at which Pa · s is defined is defined as the softening point of the transparent resin provided on the surface of the toner and the recording medium.
[0027]
Next, an apparatus for carrying out the image forming method of the present invention will be described.
FIG. 6 is a schematic view showing an example of an apparatus for carrying out the image forming method of the present invention. In FIG. 6, reference numeral 50 denotes a belt-like intermediate transfer member, which is supported by rollers 5-1 and 5-2 and a heating roll 2 and rotates in the direction of the arrow. A pressure roll 3 is disposed opposite to the heating roll 2. The heating roll 2 and the pressure roll 3 can be reversed, and the pressure roll 3 may be a heating roll having a heat source inside. Four photoconductors 1-1, 1-2, 1-3, and 1-4 are arranged around the intermediate transfer member 50, and are respectively charged by chargers 10-1, 10-2, 10-3, and 10-4. After being uniformly charged, exposure is performed by the light beam scanning device 20 which is turned on / off by the light beam pulse width modulation device 40 in accordance with the density signal, and an electrostatic latent image is formed. The electrostatic latent image on each photoconductor is developed by developing units 11, 12, 13, and 14 containing black, yellow, magenta, and cyan toners, and each color of a so-called digital image that expresses density by area modulation. A toner image is formed on each photoconductor. Each color toner image is sequentially transferred to the intermediate transfer member 50 by the transfer units 50-1, 50-2, 50-3, and 50-4, and a toner image of a plurality of colors is formed on the intermediate transfer member 50. . The pressure roll 3 comes into pressure contact with the heating roll 2 as the recording medium P is fed from the tray 6. Thereafter, the intermediate transfer member 50 holding the toner images of the plurality of colors and the recording medium P are heated and moved between the pressure rolls 2 and 3 at the same time, and are heated under pressure. In addition to making the length that the intermediate transfer member is applied to the heating roll sufficiently long, the temperature of the toner on the intermediate transfer member can be heated above the melting temperature of the toner by sufficiently raising the heating temperature of the heating roll. . The toner heated above the melting temperature is softened and melted, adhered to the recording medium P, penetrated, and then solidified, whereby transfer and fixing are performed. The cooling device 4 cools the photosensitive member 1 and the recording medium P that are transported integrally from the heating region. As a result, the toner aggregates and solidifies, and a strong adhesive force with the recording medium P is generated. The intermediate transfer member 50 and the recording paper P cooled by the cooling device 4 are conveyed, and the recording medium P is separated from the intermediate transfer member 50 together with the toner by the strength of the recording medium P itself in the roll 5-2 having a small curvature radius. As a result, a color image is formed. The surface of the toner image transferred and fixed on the recording medium P is smoothed and becomes highly glossy following the surface of the intermediate transfer member 50.
In the recording apparatus of FIG. 7, a heating plate 7 made of an aluminum plate having a curvature is arranged on the outer peripheral side of the heating roll, and the intermediate transfer member is heated on the outer periphery of the heating plate to heat the intermediate transfer member. Other than the plate, it has the same configuration as FIG.
As the photoconductors 1-1, 1-2, 1-3, and 1-4, various organic photoconductors can be used in addition to various inorganic photoconductors (Se, a-Si, a-SiC, CdS, etc.). it can.
[0028]
As described above in detail, according to the present invention, the toner image can be embedded in the transparent resin layer of the recording medium without disturbing the image, and a uniform gloss can be obtained in the entire image area ratio region. It is possible to form a color image in which no cracks occur on the image forming surface and no blocking failure occurs.
[0029]
【Example】
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
The toner, recording medium, and recording apparatus used in the image forming method of this example are shown below.
<Recording medium>
The recording medium is a commercially available cast coated paper, basis weight 128g / m²Enamel-coated paper K (made by Oji Paper) was used as a base material. Prepare 5 types of polyester resin with the properties shown in Table 1 below to cover the transparent resin layer, the topcoat layer and the undercoat layer, and mix 20 parts by weight with 80 parts by weight of ethyl acetate until dissolved. Stir. Then, using these five types of polyester solutions, the combinations shown in Table 2 below were applied onto the substrate using a Mayer bar and dried sufficiently to form an undercoat layer and an overcoat layer. Six transparent resin layers A formed recording medium was obtained. The coating thickness of the transparent resin layer was 1 μm for the overcoat layer and 15 μm for the undercoat layer. The recording media thus obtained are shown in Table 2 as P1, P2, P3, P4, P5, and P6.
[0030]
[Table 1]

[0031]
[Table 2]

[0032]
<Toner>
Weight average molecular weight (Mw) 54000 softening point (Tm) produced from the raw material composition shown in Table 3₁) A toner was prepared using 120 ° C. polyester as a binder resin. Mixing 100 parts by weight of polyester resin with 6 parts by weight of yellow pigment, 4.5 parts by weight of magenta pigment, 4.5 parts by weight of cyan pigment, and 4 parts by weight of carbon black, melting with an extruder, kneading, cooling Then, the mixture was pulverized by a jet mill, and the pulverized product was classified to obtain yellow, magenta, cyan, and black toners having a volume average diameter of 7 μm.
The amount of toner on the recording medium of each color is approximately 0.4 mg / cm2 depending on the pigment content.²~ 0.7mg / cm²The exposure conditions or development conditions are set so as to be 0.65 mg / cm for each color in this embodiment.²Set to.
[0033]
[Table 3]

[0034]
<Recording device-1>
The recording apparatus-1 is of the type shown in FIG.
(Intermediate transfer member)
The intermediate transfer member 50 is a two-layer structure having a base layer and a surface layer. As the base layer, a 70 μm thick polyimide film added with carbon black was used. In this example, in order to transfer the toner image from the photosensitive member to the intermediate transfer member electrostatically without image distortion, the volume resistivity of the base layer is changed by changing the amount of carbon black added.^TenAdjusted to Ωcm.
In addition, the surface layer has a volume resistivity of 10 to transfer the toner image from the photosensitive member to the intermediate transfer member without electrostatic distortion.¹⁴In addition, when performing simultaneous transfer and fixing from the intermediate transfer member to the paper, a silicone rubber with a rubber hardness of 40 degrees and a thickness of 50 μm is used to improve the adhesion between the intermediate transfer member and the paper. A polymer was used. (Light beam scanning device)
The diameter of the light beam used in the light beam scanning device 20 was 20 μm so that an image with high contrast could be obtained.
(Heating roll / Pressure roll)
As the heating and pressure roll, a 45 mm hardness silicone rubber laminated on a hollow aluminum roll was used, and a halogen lamp was used as a heat source inside the heating roll. The nip pressure is 5.0 × 10^FiveSet to Pa. The heating temperature of the heating roll depends on the toner softening point (Tm₁) As described above, the temperature was set in advance by thermal simulation and controlled by a thermocouple and a thermostat.
(Cooling system)
By adjusting the air volume of the cooling device 4, the temperature of the surface of the recording medium in contact with the intermediate transfer member when the recording medium was peeled from the intermediate transfer member was adjusted to 70 ° C.
(screen)
The screen was a vertical line and the number of lines was 200 lines.
[0035]
<Recording device-2>
The recording device-2 is of the type shown in FIG. As shown in Fig. 7, a heating plate 7 made of an aluminum plate with a curvature is arranged on the outer periphery of the heating roll 2, and an intermediate transfer member is hung around the outer periphery of the heating plate, and the set temperature of the heating plate is softened by toner. Point (Tm₁) A device similar to the recording device-1 was used except that the setting was controlled to be 40 degrees higher.
[0036]
Images were formed using the above-described recording media P1 to 6, toner and recording apparatus-1 and recording apparatus-2 (Comparative Examples 1 to 4, Example 1, and Comparative Example 5). In the above image formation, the conveyance speed of the intermediate transfer member and the toner image was 160 mm / s. The obtained images were evaluated for gloss uniformity, blocking, image and recording medium surface cracks, and graininess.
In addition, gloss uniformity, blocking, image and recording medium surface cracks, and graininess were evaluated in terms of the input image area ratio of 0 to 100%. Y (yellow), M (magenta), C (Cyan), K (Black), R (Red), G (Green), B (Blue), PB (Tricolor Black) patches are output, and gloss uniformity, image and recording medium surface cracks and graininess Was judged visually. The blocking property is 40 g / cm on the two images superimposed in an atmosphere of 60 ° C. and 50% RH.²It was determined by comparing the time until blocking occurs and the presence or absence of blocking.
The results are shown in Table 4. The symbols in the table are
◎: Especially good,
○: Good,
Δ: acceptable level,
×: Means bad (unacceptable).
(Note that the results in Table 4 show the worst values among those performed at 10% increments.)
[0037]
[Table 4]

[0038]
From this result, the softening point (Tm) of the polyester resin of the overcoat layer made of the thermoplastic resin on the surface of the recording medium is obtained using the recording apparatus-1 or the recording apparatus-2._Three) Is the softening point of the toner (Tm₁) Within the range of ± 0 to +20 ° C, and the softening point (Tm₂) Is the softening point of the toner (Tm₁), The image is formed by transferring and fixing the toner of the toner image carrier onto a recording medium that is within the range of -20 ° C or lower, with excellent graininess, uniform gloss, cracks and blocking. It can be seen that a strong image can be obtained.
[0039]
【The invention's effect】
The present invention comprises the above-described image forming method, and has a good transfer rate without causing a disturbance in the transfer electric field and a deterioration in halftone image quality that appears to be caused by coulomb repulsion between toners. The image gloss is uniform in all areas from the highlight area to the medium density area and the high density area, the graininess is good, the image area recording medium does not crack, and the blocking failure is unlikely to occur. There is an effect that it is possible to provide an image forming method such as a digital printer and a digital copying machine that can obtain a high-quality image with good balance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a relationship between 75 degree glossiness and input image area ratio in a conventional image forming method.
FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of a transfer / fixing step in the image forming method of the present invention.
FIG. 3 is a diagram schematically showing another example of the transfer / fixing step in the image forming method of the present invention.
FIG. 4 shows the surface temperature of the recording medium during peeling and the softening point Tm of the topcoat layer in the image forming method of the present invention._ThreeIt is a figure for showing the relationship between the difference and offset grade.
FIG. 5 is a diagram showing an example of means for cooling the surface of a recording medium in the image forming method of the present invention.
FIG. 6 is a schematic view showing an example of an image forming apparatus used in the image forming method of the present invention.
FIG. 7 is a schematic view showing another example of an image forming apparatus used in the image forming method of the present invention.
[Explanation of symbols]
1-1, 1-2, 1-3, 1-4: Photoconductor
2: Heating roll
3: Pressure roll
4: Cooling device
5-1,5-2,5-3: Roll
6: Paper tray
7: Heating plate
10-1,10-2,10-3,10-4: Charger
11,12,13,14: Developer
20: Exposure equipment
40: Optical beam pulse width modulator
50: Intermediate transfer member
50-1,50-2,50-3,50-4: Transfer
P: Recording medium

Claims

A toner image holding member that holds a toner image and conveys the toner image from a predetermined toner image forming position to a predetermined toner image transfer position. The toner image transferred to the toner image transfer position is transferred to the toner image on a predetermined recording medium. In an image forming method including a step of transferring and fixing at least one of a holding member and the recording medium while heating, the recording medium includes at least two layers of an undercoat layer and an overcoat layer on a surface to which a toner image is transferred. The softening point (Tm ₂ ) of the undercoat layer of the transparent resin layer is Tm ₂ <(Tm ₁ -20) ° C. with respect to the softening point (Tm ₁ ) of the toner. And the softening point (Tm ₃ ) of the overcoat layer of the transparent resin layer is in the range of Tm ₁ <Tm ₃ <(Tm ₁ +20) ° C. with respect to the softening point (Tm ₁ ) of the toner, (Tm ₁ , Tm ₂ , Tm ₃ ) is a flow tester An image forming method using a recording medium defined as a temperature at which a viscosity η ′ (Pa · s) is 1 × 10 ⁴ Pa · s.

2. The image according to claim 1, wherein in the recording medium, the thickness of the overcoat layer of the transparent resin layer is 2 μm or less, and the thickness of the undercoat layer of the transparent resin layer is in the range of 5 to 20 μm. Forming method.

And a step of preheating the toner image held on the toner image holding body so that the surface temperature of the toner image becomes equal to or higher than the softening point temperature of the toner before being conveyed to the toner image transfer position. The image forming method according to claim 1.

After the surface temperature of the transparent resin layer of the recording medium is 10 ° C. or more lower than the softening point of the undercoat layer of the transparent resin layer on the downstream side of the toner image transfer position, the recording medium is removed from the toner image holding member. The image forming method according to claim 1, further comprising a step of peeling from the substrate.

The image forming method according to claim 1, wherein a recording medium having a contact angle of 40 ° or less between the resin material constituting the overcoat layer of the transparent resin layer and the toner in a molten state is used.

The substrate has a thermoplastic transparent resin layer composed of an undercoat layer and an overcoat layer on at least the surface to which the toner image is transferred, and the softening point (Tm ₂ ) of the undercoat layer of the transparent resin layer is the softening of the toner Tm ₂ <(Tm ₁ −20) ° C. with respect to the point (Tm ₁ ), and the softening point (Tm ₃ ) of the overcoat layer of the transparent resin layer is Tm with respect to the softening point (Tm ₁ ) of the toner. ₁ <Tm ₃ <(Tm ₁ +20) ° C., and the softening points (Tm ₁ , Tm ₂ , Tm ₃ ) have an apparent viscosity η ′ (Pa · s) in a flow tester of 1 × 10 ⁴ Pa · s. A recording medium defined as a temperature at which s is obtained.

The recording medium according to claim 6 , wherein a film thickness of the overcoat layer of the transparent resin layer is 2 μm or less, and a film thickness of the undercoat layer of the transparent resin layer is 5 to 20 μm.

The recording medium according to claim 6 , wherein a contact angle between a resin material constituting the overcoat layer of the transparent resin layer and the toner in a molten state is 40 ° or less.

The recording medium according to claim 6 , wherein a white pigment layer is provided on at least a surface of the base material on which the toner image is transferred.