JP4115221B2 - 画像形成方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉末トナーと液体インクで形成されるカラーの画像形成方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリンタ、複写機、ファックスなどのカラー画像を形成する方法として、代表的に電子写真方式やインクジェット方式が用いられている。
【０００３】
電子写真方式では、例えば、感光ドラム周囲に設けられた帯電、露光、現像によって感光ドラム上にトナー画像を形成し、該トナー画像を被記録媒体に転写した後、定着手段により定着する。この場合、単色の場合は、比較的小型に構成することはできるが、カラー化を行うに伴い、装置の大型化やコストアップが問題になる。
【０００４】
一方後者のインクジェット方式は、記録ヘッドから直接インクを被記録媒体に吐出してインク画像を形成する方法であり、電子写真方式に比べ、比較的小型な装置でカラー化することができる反面、電子写真方式にくらべて印字速度が遅く、また被記録媒体が一般の普通紙の場合、色間の色の滲み（ブリード）がおきて画像品位が低下する恐れがあるなどの要改善点がある。
【０００５】
そこで、これら要改善点を解決すべく、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４で、電子写真方式による画像形成手段とインクジェット方式による画像形成手段との両者による画像形成方法が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−２０５５４２号公報
【特許文献２】
特開平７−２２３３６２号公報
【特許文献３】
特開平１１−２７７８１４号公報
【特許文献４】
特開平９−９４９４２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１、特許文献２では粉体トナーを用いて電子写真方式で記録後、水性インクを用いてインクジェット記録するものであり、トナー画像形成部分とインク画像の隣接もしくは重なり部分で、先に記録紙に付着したトナーの組成や定着装置で用いるシリコ−ンオイル等により水性インクがトナーにはじかれることがある。また、カラー水性インク間のインク同士の混色により画像が滲む場合がある。更に、水性インクを紙などの被記録媒体に付与した直後に被記録媒体が膨潤し波うちが起こり、しわやカールの原因になることもある。特許文献３には、トナー像とインク像の重なり部での画像不良を解決するために、オブジェクト画像の属性に基づいて黒を電子写真方式により画像形成するか、インクジェット方式で形成するか切り替える手段を有する画像形成装置が記載されている。しかしながら、このような画像形成装置ではオブジェクト画像の属性を判断する必要があるため、複雑な装置が必要になる。一方、特許文献４ではインクジェット出力機構として、水溶性の染料系インク以外に顔料系インク等を用いた熱溶融型インクが使用できることの記載がある。しかしながら、熱溶融型インクを用いた場合には、インクジェット出力機構に熱がかかるため、記録紙に付着したトナーが溶け出し、トナー像とインク部の重なり部で画像不良が生ずることがある。更に、記録紙に形成されたトナー像に重なって、熱溶融インクが重なる場合に重なり部で熱溶融インクが盛り上がることがある。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、装置の大型化や高額化を回避しつつ、良質な画像を形成し、かつしわやカールの生じることのない画像形成方法および装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成するために、種々の液体インクおよびプロセスを検討した結果、非水系の液体インクを利用することで、トナー画像形成部分とインク画像の隣接もしくは重なり部分でインクがトナーにはじかれにくくなること、また、カラー間のインク同士の混色により画像が滲みにくく、被記録媒体が膨潤しないため、しわやカールが発生しづらいという知見を得、本発明を完成するにいたった。
【００１０】
本発明は、ブラックの溶融性粉体トナーを被記録媒体に付与後、加熱定着する白黒のトナー画像形成工程と、トナー画像が形成された被記録媒体に複数色の液体インクをインクジェット記録法により付与するカラーのインク画像形成工程とを有する被記録媒体に画像を形成する画像形成方法において、該液体インクが非水溶媒中に着色材と界面活性剤とを含有し、該非水溶媒がイソパラフィン系炭化水素溶剤で、該界面活性剤がソルビタンモノラウレートであることを特徴とする画像形成方法である。
【００１１】
前記液体インク中の前記非水溶媒の量が８０質量％から９５質量であり、前記界面活性剤の添加量が液体インクに対して０ . １質量％から２質量％であることが好ましい。前記液体インクが、さらに、ロジン変性マレイン酸樹脂を含有することが好ましい。
【００１２】
また、該液体インクとして、少なくともイエロー、マゼンタおよびシアンの３色の液体インクを用いることも好ましい。
【００１３】
あるいは、該液体インクとして、少なくともイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色の液体インクを用いることもできる。もちろん上記の４色以外に特別色として、グリーン、オレンジ、ゴールドおよびシルバーなどの液体インクを用いても良い。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明で用いる溶融性粉体トナーは、電子写真法の複写機やレーザービームプリンタで多く使われている溶融性の粉体着色物で、熱可塑性バインダー樹脂中に着色剤と帯電促進促進添加剤やマグネタイトなどとともに混合分散させ粉体化することによって一般的には製造される。
【００１７】
本発明で用いる液体インクは、少なくとも非水溶媒中に着色剤を含有し、常温（２５℃）で液体のインクである。
【００１８】
液体インクの着色剤としては、各種染料や顔料、無機粒子、金属系粒子、着色ポリマー又は着色ワックスなどが用いることができるが、なかでも油溶性の染料や顔料が好適に用いられる。液体インクに含有される着色剤の含有量は、インクの総質量に対して０．３〜２０質量％であることが好ましく、１〜１０質量％であることがより好ましい。上記の含有量が０．３質量％以上であると、優れた光学濃度の記録画像が得られ好ましい。一方、上記の含有量が２０質量％以下であると、インクを普通紙等の記録媒体上に優れて円滑に噴射することができ好ましい。
【００１９】
油溶性染料の例としては、アゾ系染料やフタロシアニン染料などがあり、顔料の例としては、カーボンブラックなどの無機顔料やアゾ顔料、フタロシアニン系顔料、イソインドリン系顔料、キナクリドン系顔料、ペリノン・ペリレン系顔料などの有機顔料などがある。また、その他粒子表面を樹脂等で被覆した加工顔料も使用できる。これらは場合によって二種以上を混合して用いることもできる。
【００２０】
上記顔料被覆のための樹脂として、または顔料分散安定化樹脂としては、例えば、具体的にはエチルセルロース、ポリアクリルエステル、アマニ油片変性アルキッド樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリプロピレン、ポリアミド樹脂、クマロンインデン樹脂、ロジン樹脂、テルペンフェノール樹脂、アルキルフェノール変性キシレン樹脂等があげられる。これらの樹脂は場合によっては２種類以上組み合わせて用いることも出来る。
【００２１】
非水溶媒としては、水以外の無色の液体で、ケトン類、アルコール類、カルボン酸エステル類などが用いられるが特に、毒性が少ないこと、臭気が少ない物が好ましく、例えば脂肪族炭化水素として、イソパラフィン系炭化水素、ノルマルパラフィン系炭化水素や脂環系炭化水素、植物油、各種変性シリコーンオイルなどが用いられこれら非水溶媒を２種以上混合しても良い。
【００２２】
インク中の非水溶媒の量は７０質量％から９８質量％であることが好ましく、より好ましくは７０から９５質量％、さらに好ましくは８０から９５質量％である。
【００２３】
また、液体インクに適宜界面活性剤を添加することが好ましい。界面活性剤の添加量はインクに対して０．０５質量％から５質量％が好ましく、さらに好ましくは０．１質量％から２質量％である。界面活性剤としては、前記非水溶媒に相溶、または安定的に微粒子分散できるものであればよく、その具体的な例としてはソルビタン脂肪酸エステル（ソルビタンモノオレエート、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンセスキオレエート、ソルビタントリオレエート等）、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル（ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート等）、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル（ポリオキシエチレンモノステアレート、ポリエチレングリコールジイソステアレート等）、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル（ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル）などのノニオン系界面活性剤が適している。又、これらは場合によって二種以上混合して用いることができる。
【００２４】
また、さらバインダー成分としての樹脂も液体インクに添加できる。その例としては、フェノール樹脂、アクリル樹脂及びその変性樹脂、マレイン酸樹脂及びその変性樹脂、ロジン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ブチラール樹脂などが用いることができる。
【００２５】
さらに、添加剤として、酸化防止剤や紫外線吸収剤などを適宜液体インクに、用いることもできる。
【００２６】
また、インク中に水が５質量％以下の範囲で存在しても良いが、インクの分離が起こる場合があるので、水の含有量はできるだけ少ない方が好ましい。
【００２７】
以下本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１には、本発明の画像形成装置の例につき、その全体模式構成図を示す。
【００２８】
本発明においては、最初の工程として、電子写真法に代表される方法で粉末トナーを被記録媒体に付与し、さらにその形成されたトナー像を被記録媒体上に加圧定着する。ついで、インクジェット法によって非水溶媒からなる液体インクを被記録媒体上に付与し多重カラー画像を形成する。
【００２９】
図１に示す画像形成装置は、画像形成方式がそれぞれ異なる複数の画像形成手段を有し、これらの画像形成手段の一連の画像形成工程によって、被記録媒体Ｐ上に画像を形成するものである。なお、本例の画像形成装置は、同一の被記録媒体に対し、インクジェット記録と電子写真記録との両方の記録、すなわち「合成」あるいは「多重」記録が可能である。ここでは、同一の被記録媒体面上で、インクジェット記録のインク画像域と電子写真記録のトナー画像域とが重なり合わない記録を「合成」、重なり合う記録を「多重」という。
【００３０】
まず、画像形成装置全体の構成の概略を説明すると、この画像形成装置は、装置本体Ｍの上流側に配設した第１の画像形成手段Ｉ（図１の右側の点線で囲まれた部分）としての電子写真方式の画像形成手段Ｉと、下流側に配設した第２の画像形成手段としてのインクジェット方式の画像形成手段ＩＩ（同図の左側の点線で囲まれた部分）とを備えている。
【００３１】
なお、装置本体Ｍの上流側、下流側とは、一連の画像形成工程においての記録材Ｐの搬送方向（矢印Ｋ方向）についてのものであり、同図では右側が上流側、左側が下流側である。
【００３２】
上述の構成の画像形成装置の全体の動作の概略は、被記録媒体Ｐに対し、上流側の画像形成手段（電子写真方式）Ｉによって現像剤である溶融性粉末トナー（以下「トナー」という。）による白黒のトナー画像を形成し、下流側の画像形成手段（インクジェット方式）ＩＩによって複数色のインクによるカラーのインク画像を形成する。
【００３３】
つづいて、画像形成手段Ｉ、画像形成手段ＩＩの順にそれぞれの構成について説明する。
【００３４】
画像形成手段Ｉは、像担持体として、矢印Ｒ１方向に回転駆動される感光ドラム１を備えている。この感光ドラム１の周囲には、その回転方向（矢印Ｒ１方向）に沿ってほぼ順に、帯電手段２、露光手段３、現像手段４、転写手段５、除電手段６、そしてクリーニング手段７が設けられている。これらの手段は、それぞれ例えば、感光ドラム１表面を負極性の所定電位に均一に帯電する一次帯電器２、帯電された感光ドラム１表面をイメージ露光して静電潜像を形成するレーザ露光器３、静電潜像にトナーを付着させて反転現像する現像装置４、感光ドラム１上のトナー画像を記録材Ｐ上に転写する転写帯電器５、転写後の記録材Ｐの電荷を除去する除電針６、そして、転写後の感光ドラム１上の転写残トナーを除去するクリーナ７等である。ここで、現像装置４は、例えばジャンピング現像によって感光ドラム１上の静電潜像にトナーを付着させるものである。
【００３５】
このとき使用するトナーとしては、例えばスチレン−アクリル共重合体を主成分とする結着樹脂に、マグネタイトを６０質量％及び負電荷制御剤としてのモノアゾ染料の金属錯塩を１質量％含有し、全体として体積抵抗が約１０13Ω・ｃｍとなるように構成した絶縁性磁性トナーを用いることができる。
【００３６】
感光ドラム１の下方には、被記録媒体Ｐの給搬送部が構成されている。給搬送部には、上流側から順に、被記録媒体Ｐを収納するとともに装置本体Ｍに対して着脱自在に装着される給紙カセット８、給紙カセット８から被記録媒体Ｐを給紙するための給紙ローラ９、給紙された被記録媒体Ｐを所定のタイミングで感光ドラム１に供給するレジストローラ１０、トナー画像転写後の被記録媒体Ｐをガイドする搬送ガイド１１が配置されている。そして、給搬送部の最下流側には、転写帯電器５によって感光ドラム１上から転写されたトナー画像を被記録媒体上に定着する熱定着手段としての熱定着器１２が配設されている。
【００３７】
画像形成手段ＩＩは、上流側から順に、送りローラ２１、搬送ガイド２２、給紙ローラ２３、プラテン２４、そしてインクジェット記録部２５を備えている。送りローラ２１は、熱定着器１２から排出されてきた被記録媒体Ｐを搬送ガイド２２に沿って給紙ローラ２３に向けて（矢印Ｋ方向）連続的に送り、また給紙ローラ２３は、ステッピングモータ（不図示）によって、被記録媒体Ｐをプラテン２４とインクジェット記録部２５との間に断続的搬送するように構成されている。インクジェット記録部２５は、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの各色の３つのピエゾ方式のラインヘッドによって構成されている。なお、ここでは電子写真方式のスピードとのバランスの観点から、高速な画像形成が可能なラインヘッドを用いているが、ラインヘッド以外のインクジェット記録ヘッドも使用可能である。
【００３８】
さらに、上記イエロー、マゼンタおよびシアンの３色の液体インクに加えて、ブラックを用いて４色の液体インクを用いてもよい。すなわち、上記構成に加えてブラックＢｋのヘッドを加えた４つのラインヘッドを有するインクジェット記録部としてもよい。この場合、ＯＨＰシートなどにインクジェット方式のみで記録する際に有効である。
【００３９】
さらに、カラー画像の粒状感を低減し滑らかな階調性を特に望む場合は、上記イエロー、マゼンタおよびシアンの３色の液体インクに加えて、淡マゼンタや淡シアンなどの特別色のインクを加えても良い。
【００４０】
また、記録ヘッドには、各色のインク用ヘッドに対応する不図示のチューブが接続されており、これらチューブを介して各色の不図示のインクタンクから各色のインクが供給されるように構成されている。第２の画像形成手段ＩＩの上方には、コントローラ５０が配置されている。コントローラ５０は、画像形成装置に対して、例えば外部装置からプリント信号、及び白黒画像とカラー画像の混在する画像データが入力されたときに、第１の画像形成手段Ｉに対しては、プリント信号と白黒の画像データを送り、一方、第２の画像形成手段ＩＩに対しては、プリント信号とカラーの画像データを送るように構成されている。
【００４１】
画像形成手段ＩＩのさらに下流側には、画像形成の終了した被記録媒体Ｐが排出される排紙トレイ５１が配設されている。
【００４２】
以上で、画像形成装置の、画像形成手段Ｉ、画像形成手段の構成の説明を終え、次に、上述の図１を参照しながらこれらの動作について説明する。
【００４３】
画像形成装置に、外部装置からプリント信号、及び白黒画像とカラー画像の混在する画像データが入力されると、コントローラ５０は、第１の画像形成手段Ｉにプリント信号及び白黒画像の画像データを送る。すると、給紙カセット８内にある被記録媒体Ｐは、給紙ローラ９によって給紙され、レジストローラ１０を介して感光ドラム１に供給される。以上の動作とほぼ並行して、感光ドラム１は矢印Ｒ１方向に回転駆動され、一次帯電器２によってその表面が負極性の所定電位に均一に帯電される。そして、レーザ露光器３により、画像データに基づくレーザ光の照射を受け、照射部分の電荷が除去されて表面に静電潜像が形成される。この静電潜像には、現像装置４内に収納されている黒色の負電荷のトナーが付着され、トナー画像として現像される。感光ドラム１上のトナー画像は、転写帯電器５によって、上述のレジストローラ１０から感光ドラム１に供給されてきた記録材Ｐ上に転写される。トナー画像転写後の被記録媒体Ｐは搬送ガイド１１に沿って熱定着器１２に搬送され、ここで加熱加圧を受けてトナー画像が溶融固着される。一方、トナー画像転写後の感光ドラム１は、表面の残留トナーがクリーナ７によって除去され次の画像形成に備えられる。
【００４４】
被記録媒体Ｐは、上述の第１の画像形成手段Ｉの各画像形成工程を経て、白黒のトナー画像が形成されると、第１の画像形成手段Ｉから、第２の画像形成手段ＩＩに搬送される。画像形成手段ＩＩの送りローラ２１は、被記録媒体Ｐが進入してくると、被記録媒体Ｐの先端が搬送ガイド２２に沿って給紙ローラ２３に到達するまで被記録媒体Ｐを連続的に搬送する。被記録媒体Ｐの先端が給紙ローラ２３に達すると、給紙ローラ２３及び送りローラ２１は、被記録媒体Ｐを断続的に搬送し、インクジェット記録部２５へ送る。このとき、コントローラ５０から第２の画像形成手段ＩＩにプリント信号及びカラー画像の画像データが送られ、これに対応して、被記録媒体Ｐに向けて、各色のインクがインクジェット記録部２５のインクジェットヘッドから吐出され、カラー画像が形成される。
【００４５】
【実施例】
＜実施例１＞
下記の組成の３色の液体インクをそれぞれ調製した。なお組成を示す％は質量％である。
【００４６】
〔イエローＹインク組成〕
・Ｙ顔料(C.I.Pigment Yellow 93) ５．０％
・イソパラフィン系炭化水素溶剤 ９２．６％
（エクソン化学製アイソパーＧ）
・ソルビタンモノラウレート ０．２％
・ロジン変性マレイン酸樹脂 ２．２％
（荒川化学工業社製マルキード３３）。
【００４７】
〔マゼンタＭインク組成〕
・Ｍ顔料(C.I.Pigment Red 122) ４．０％
・イソパラフィン系炭化水素溶剤 ９３．６％
（エクソン化学製アイソパーＧ）
・ソルビタンモノラウレート ０．２％
・ロジン変性マレイン酸樹脂 ２．２％
（荒川化学工業社製マルキード３３）。
【００４８】
〔シアンＣインク組成〕
・Ｃ顔料(C.I.Pigment Blue 15 : 3) ５．０％
・イソパラフィン系炭化水素溶剤 ９２．６％
（エクソン化学製アイソパーＧ）
・ソルビタンモノラウレート ０．２％
・ロジン変性マレイン酸樹脂 ２．２％
（荒川化学工業社製マルキード３３）。
【００４９】
溶融性粉体トナー（キヤノン製、商品名：ＥＰ−８２トナーカートリッジ（ブラック）のトナー）及び３種の液体インクを用い、前述の構成の装置、プロセスにより紙（キヤノン製、商品名：ＰＢ ＰＡＰＥＲ）に多重カラー画像を形成した。
【００５０】
＜比較例１＞
液体インクを下記の組成の３色の水系インクに替えた以外は実施例１と同様にして多重カラー画像を形成した。
【００５１】
〔イエローＹインク組成〕
・Ｙ顔料(C.I.Pigment Yellow 93) ５．０％
・スチレン−アクリル共重合体塩 １．０％
（酸価200、重量平均分子量約10000）
・ジエチレングリコール ８．０％
・グリセリン ５．０％
・トリメチロールプロパン ５．０％
・蒸留水 ７６．０％。
【００５２】
〔マゼンタＭインク組成〕
・Ｍ顔料(C.I.Pigment Red 112) ４．０％
・スチレン−アクリル共重合体塩 １．０％
（酸価200、重量平均分子量約10000）
・ジエチレングリコール ８．０％
・グリセリン ５．０％
・トリメチロールプロパン ５．０％
・蒸留水 ７７．０％。
【００５３】
〔シアンＣインク組成〕
・Ｃ顔料(C.I.Pigment Blue 15 : 3) ５．０％
・スチレン−アクリル共重合体塩 １．０％
（酸価200、重量平均分子量約10000）
・ジエチレングリコール ８．０％
・グリセリン ５．０％
・トリメチロールプロパン ５．０％
・蒸留水 ７６．０％。
【００５４】
＜評価結果＞
実施例１及び比較例１の画像サンプルを比較した結果、トナー画像の上に液体インクが重ねられた場合においても実施例１ではインクのはじきが無く高品位の画像が得られる一方で、比較例１については、インクのはじきがあり、むらのある画像となる。また、カラー間の色のにじみに対しても実施例１の方がにじみの無い画像が得られる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、溶融性粉体トナーを被記録媒体に付与し加熱定着する工程と、非水溶媒中に着色剤を含有する液体インクを被記録媒体に付与する工程で画像形成をすることで、インクのトナー画像形成部分とインク画像の隣接もしくは重なり部分でインクがトナーにはじかれにくくなることでむらの無い高品位な画像を得ることができる。また、カラー間のインク同士の混色により画像が滲みにくくできるため画像がよりシャープになる。さらに、紙などの被記録媒体が膨潤しないため、しわやカールが発生しづらいことで、より高速のプリントが可能になる。
【００５６】
このように本発明によって、比較的小型かつ安価な装置でも優れたカラー画像形成を行うことのできる画像形成方法及び装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一例の全体模式構成図。
【符号の説明】
Ｉ 第１の画像形成手段（電子写真方式）
II 第２の画像形成手段（インクジェット方式）
１ 像担持体（感光ドラム）
２ 帯電手段（一次帯電器）
３ 露光手段（レーザ露光器）
４ 現像手段（現像装置）
５ 転写手段（転写帯電器）
６ 除電手段（除電針）
７ クリーニング手段（クリーナ）
８ 給紙カセット
９ 給紙ローラ
１０ レジストローラ
１１ 搬送ガイド
１２ 熱定着手段（熱定着器）
２１ 搬送ローラ（送りローラ）
２２ 搬送ガイド
２３ 給紙ローラ
２４ プラテン
２５ インクジェット記録部
５０ 制御手段（コントローラ）
５１ 排紙トレイ
Ｍ 装置本体
Ｐ 被記録媒体
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉末トナーと液体インクで形成されるカラーの画像形成方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリンタ、複写機、ファックスなどのカラー画像を形成する方法として、代表的に電子写真方式やインクジェット方式が用いられている。
【０００３】
電子写真方式では、例えば、感光ドラム周囲に設けられた帯電、露光、現像によって感光ドラム上にトナー画像を形成し、該トナー画像を被記録媒体に転写した後、定着手段により定着する。この場合、単色の場合は、比較的小型に構成することはできるが、カラー化を行うに伴い、装置の大型化やコストアップが問題になる。
【０００４】
一方後者のインクジェット方式は、記録ヘッドから直接インクを被記録媒体に吐出してインク画像を形成する方法であり、電子写真方式に比べ、比較的小型な装置でカラー化することができる反面、電子写真方式にくらべて印字速度が遅く、また被記録媒体が一般の普通紙の場合、色間の色の滲み（ブリード）がおきて画像品位が低下する恐れがあるなどの要改善点がある。
【０００５】
そこで、これら要改善点を解決すべく、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４で、電子写真方式による画像形成手段とインクジェット方式による画像形成手段との両者による画像形成方法が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−２０５５４２号公報
【特許文献２】
特開平７−２２３３６２号公報
【特許文献３】
特開平１１−２７７８１４号公報
【特許文献４】
特開平９−９４９４２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１、特許文献２では粉体トナーを用いて電子写真方式で記録後、水性インクを用いてインクジェット記録するものであり、トナー画像形成部分とインク画像の隣接もしくは重なり部分で、先に記録紙に付着したトナーの組成や定着装置で用いるシリコ−ンオイル等により水性インクがトナーにはじかれることがある。また、カラー水性インク間のインク同士の混色により画像が滲む場合がある。更に、水性インクを紙などの被記録媒体に付与した直後に被記録媒体が膨潤し波うちが起こり、しわやカールの原因になることもある。特許文献３には、トナー像とインク像の重なり部での画像不良を解決するために、オブジェクト画像の属性に基づいて黒を電子写真方式により画像形成するか、インクジェット方式で形成するか切り替える手段を有する画像形成装置が記載されている。しかしながら、このような画像形成装置ではオブジェクト画像の属性を判断する必要があるため、複雑な装置が必要になる。一方、特許文献４ではインクジェット出力機構として、水溶性の染料系インク以外に顔料系インク等を用いた熱溶融型インクが使用できることの記載がある。しかしながら、熱溶融型インクを用いた場合には、インクジェット出力機構に熱がかかるため、記録紙に付着したトナーが溶け出し、トナー像とインク部の重なり部で画像不良が生ずることがある。更に、記録紙に形成されたトナー像に重なって、熱溶融インクが重なる場合に重なり部で熱溶融インクが盛り上がることがある。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、装置の大型化や高額化を回避しつつ、良質な画像を形成し、かつしわやカールの生じることのない画像形成方法および装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成するために、種々の液体インクおよびプロセスを検討した結果、非水系の液体インクを利用することで、トナー画像形成部分とインク画像の隣接もしくは重なり部分でインクがトナーにはじかれにくくなること、また、カラー間のインク同士の混色により画像が滲みにくく、被記録媒体が膨潤しないため、しわやカールが発生しづらいという知見を得、本発明を完成するにいたった。
【００１０】
本発明は、ブラックの溶融性粉体トナーを被記録媒体に付与後、加熱定着する白黒のトナー画像形成工程と、トナー画像が形成された被記録媒体に複数色の液体インクをインクジェット記録法により付与するカラーのインク画像形成工程とを有する被記録媒体に画像を形成する画像形成方法において、該液体インクが非水溶媒中に着色材と界面活性剤とを含有し、該非水溶媒がイソパラフィン系炭化水素溶剤で、該界面活性剤がソルビタンモノラウレートであることを特徴とする画像形成方法である。
【００１１】
前記液体インク中の前記非水溶媒の量が８０質量％から９５質量であり、前記界面活性剤の添加量が液体インクに対して０ . １質量％から２質量％であることが好ましい。前記液体インクが、さらに、ロジン変性マレイン酸樹脂を含有することが好ましい。
【００１２】
また、該液体インクとして、少なくともイエロー、マゼンタおよびシアンの３色の液体インクを用いることも好ましい。
【００１３】
あるいは、該液体インクとして、少なくともイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色の液体インクを用いることもできる。もちろん上記の４色以外に特別色として、グリーン、オレンジ、ゴールドおよびシルバーなどの液体インクを用いても良い。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明で用いる溶融性粉体トナーは、電子写真法の複写機やレーザービームプリンタで多く使われている溶融性の粉体着色物で、熱可塑性バインダー樹脂中に着色剤と帯電促進促進添加剤やマグネタイトなどとともに混合分散させ粉体化することによって一般的には製造される。
【００１７】
本発明で用いる液体インクは、少なくとも非水溶媒中に着色剤を含有し、常温（２５℃）で液体のインクである。
【００１８】
液体インクの着色剤としては、各種染料や顔料、無機粒子、金属系粒子、着色ポリマー又は着色ワックスなどが用いることができるが、なかでも油溶性の染料や顔料が好適に用いられる。液体インクに含有される着色剤の含有量は、インクの総質量に対して０．３〜２０質量％であることが好ましく、１〜１０質量％であることがより好ましい。上記の含有量が０．３質量％以上であると、優れた光学濃度の記録画像が得られ好ましい。一方、上記の含有量が２０質量％以下であると、インクを普通紙等の記録媒体上に優れて円滑に噴射することができ好ましい。
【００１９】
油溶性染料の例としては、アゾ系染料やフタロシアニン染料などがあり、顔料の例としては、カーボンブラックなどの無機顔料やアゾ顔料、フタロシアニン系顔料、イソインドリン系顔料、キナクリドン系顔料、ペリノン・ペリレン系顔料などの有機顔料などがある。また、その他粒子表面を樹脂等で被覆した加工顔料も使用できる。これらは場合によって二種以上を混合して用いることもできる。
【００２０】
上記顔料被覆のための樹脂として、または顔料分散安定化樹脂としては、例えば、具体的にはエチルセルロース、ポリアクリルエステル、アマニ油片変性アルキッド樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリプロピレン、ポリアミド樹脂、クマロンインデン樹脂、ロジン樹脂、テルペンフェノール樹脂、アルキルフェノール変性キシレン樹脂等があげられる。これらの樹脂は場合によっては２種類以上組み合わせて用いることも出来る。
【００２１】
非水溶媒としては、水以外の無色の液体で、ケトン類、アルコール類、カルボン酸エステル類などが用いられるが特に、毒性が少ないこと、臭気が少ない物が好ましく、例えば脂肪族炭化水素として、イソパラフィン系炭化水素、ノルマルパラフィン系炭化水素や脂環系炭化水素、植物油、各種変性シリコーンオイルなどが用いられこれら非水溶媒を２種以上混合しても良い。
【００２２】
インク中の非水溶媒の量は７０質量％から９８質量％であることが好ましく、より好ましくは７０から９５質量％、さらに好ましくは８０から９５質量％である。
【００２３】
また、液体インクに適宜界面活性剤を添加することが好ましい。界面活性剤の添加量はインクに対して０．０５質量％から５質量％が好ましく、さらに好ましくは０．１質量％から２質量％である。界面活性剤としては、前記非水溶媒に相溶、または安定的に微粒子分散できるものであればよく、その具体的な例としてはソルビタン脂肪酸エステル（ソルビタンモノオレエート、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンセスキオレエート、ソルビタントリオレエート等）、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル（ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート等）、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル（ポリオキシエチレンモノステアレート、ポリエチレングリコールジイソステアレート等）、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル（ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル）などのノニオン系界面活性剤が適している。又、これらは場合によって二種以上混合して用いることができる。
【００２４】
また、さらバインダー成分としての樹脂も液体インクに添加できる。その例としては、フェノール樹脂、アクリル樹脂及びその変性樹脂、マレイン酸樹脂及びその変性樹脂、ロジン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ブチラール樹脂などが用いることができる。
【００２５】
さらに、添加剤として、酸化防止剤や紫外線吸収剤などを適宜液体インクに、用いることもできる。
【００２６】
また、インク中に水が５質量％以下の範囲で存在しても良いが、インクの分離が起こる場合があるので、水の含有量はできるだけ少ない方が好ましい。
【００２７】
以下本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１には、本発明の画像形成装置の例につき、その全体模式構成図を示す。
【００２８】
本発明においては、最初の工程として、電子写真法に代表される方法で粉末トナーを被記録媒体に付与し、さらにその形成されたトナー像を被記録媒体上に加圧定着する。ついで、インクジェット法によって非水溶媒からなる液体インクを被記録媒体上に付与し多重カラー画像を形成する。
【００２９】
図１に示す画像形成装置は、画像形成方式がそれぞれ異なる複数の画像形成手段を有し、これらの画像形成手段の一連の画像形成工程によって、被記録媒体Ｐ上に画像を形成するものである。なお、本例の画像形成装置は、同一の被記録媒体に対し、インクジェット記録と電子写真記録との両方の記録、すなわち「合成」あるいは「多重」記録が可能である。ここでは、同一の被記録媒体面上で、インクジェット記録のインク画像域と電子写真記録のトナー画像域とが重なり合わない記録を「合成」、重なり合う記録を「多重」という。
【００３０】
まず、画像形成装置全体の構成の概略を説明すると、この画像形成装置は、装置本体Ｍの上流側に配設した第１の画像形成手段Ｉ（図１の右側の点線で囲まれた部分）としての電子写真方式の画像形成手段Ｉと、下流側に配設した第２の画像形成手段としてのインクジェット方式の画像形成手段ＩＩ（同図の左側の点線で囲まれた部分）とを備えている。
【００３１】
なお、装置本体Ｍの上流側、下流側とは、一連の画像形成工程においての記録材Ｐの搬送方向（矢印Ｋ方向）についてのものであり、同図では右側が上流側、左側が下流側である。
【００３２】
上述の構成の画像形成装置の全体の動作の概略は、被記録媒体Ｐに対し、上流側の画像形成手段（電子写真方式）Ｉによって現像剤である溶融性粉末トナー（以下「トナー」という。）による白黒のトナー画像を形成し、下流側の画像形成手段（インクジェット方式）ＩＩによって複数色のインクによるカラーのインク画像を形成する。
【００３３】
つづいて、画像形成手段Ｉ、画像形成手段ＩＩの順にそれぞれの構成について説明する。
【００３４】
画像形成手段Ｉは、像担持体として、矢印Ｒ１方向に回転駆動される感光ドラム１を備えている。この感光ドラム１の周囲には、その回転方向（矢印Ｒ１方向）に沿ってほぼ順に、帯電手段２、露光手段３、現像手段４、転写手段５、除電手段６、そしてクリーニング手段７が設けられている。これらの手段は、それぞれ例えば、感光ドラム１表面を負極性の所定電位に均一に帯電する一次帯電器２、帯電された感光ドラム１表面をイメージ露光して静電潜像を形成するレーザ露光器３、静電潜像にトナーを付着させて反転現像する現像装置４、感光ドラム１上のトナー画像を記録材Ｐ上に転写する転写帯電器５、転写後の記録材Ｐの電荷を除去する除電針６、そして、転写後の感光ドラム１上の転写残トナーを除去するクリーナ７等である。ここで、現像装置４は、例えばジャンピング現像によって感光ドラム１上の静電潜像にトナーを付着させるものである。
【００３５】
このとき使用するトナーとしては、例えばスチレン−アクリル共重合体を主成分とする結着樹脂に、マグネタイトを６０質量％及び負電荷制御剤としてのモノアゾ染料の金属錯塩を１質量％含有し、全体として体積抵抗が約１０13Ω・ｃｍとなるように構成した絶縁性磁性トナーを用いることができる。
【００３６】
感光ドラム１の下方には、被記録媒体Ｐの給搬送部が構成されている。給搬送部には、上流側から順に、被記録媒体Ｐを収納するとともに装置本体Ｍに対して着脱自在に装着される給紙カセット８、給紙カセット８から被記録媒体Ｐを給紙するための給紙ローラ９、給紙された被記録媒体Ｐを所定のタイミングで感光ドラム１に供給するレジストローラ１０、トナー画像転写後の被記録媒体Ｐをガイドする搬送ガイド１１が配置されている。そして、給搬送部の最下流側には、転写帯電器５によって感光ドラム１上から転写されたトナー画像を被記録媒体上に定着する熱定着手段としての熱定着器１２が配設されている。
【００３７】
画像形成手段ＩＩは、上流側から順に、送りローラ２１、搬送ガイド２２、給紙ローラ２３、プラテン２４、そしてインクジェット記録部２５を備えている。送りローラ２１は、熱定着器１２から排出されてきた被記録媒体Ｐを搬送ガイド２２に沿って給紙ローラ２３に向けて（矢印Ｋ方向）連続的に送り、また給紙ローラ２３は、ステッピングモータ（不図示）によって、被記録媒体Ｐをプラテン２４とインクジェット記録部２５との間に断続的搬送するように構成されている。インクジェット記録部２５は、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの各色の３つのピエゾ方式のラインヘッドによって構成されている。なお、ここでは電子写真方式のスピードとのバランスの観点から、高速な画像形成が可能なラインヘッドを用いているが、ラインヘッド以外のインクジェット記録ヘッドも使用可能である。
【００３８】
さらに、上記イエロー、マゼンタおよびシアンの３色の液体インクに加えて、ブラックを用いて４色の液体インクを用いてもよい。すなわち、上記構成に加えてブラックＢｋのヘッドを加えた４つのラインヘッドを有するインクジェット記録部としてもよい。この場合、ＯＨＰシートなどにインクジェット方式のみで記録する際に有効である。
【００３９】
さらに、カラー画像の粒状感を低減し滑らかな階調性を特に望む場合は、上記イエロー、マゼンタおよびシアンの３色の液体インクに加えて、淡マゼンタや淡シアンなどの特別色のインクを加えても良い。
【００４０】
また、記録ヘッドには、各色のインク用ヘッドに対応する不図示のチューブが接続されており、これらチューブを介して各色の不図示のインクタンクから各色のインクが供給されるように構成されている。第２の画像形成手段ＩＩの上方には、コントローラ５０が配置されている。コントローラ５０は、画像形成装置に対して、例えば外部装置からプリント信号、及び白黒画像とカラー画像の混在する画像データが入力されたときに、第１の画像形成手段Ｉに対しては、プリント信号と白黒の画像データを送り、一方、第２の画像形成手段ＩＩに対しては、プリント信号とカラーの画像データを送るように構成されている。
【００４１】
画像形成手段ＩＩのさらに下流側には、画像形成の終了した被記録媒体Ｐが排出される排紙トレイ５１が配設されている。
【００４２】
以上で、画像形成装置の、画像形成手段Ｉ、画像形成手段の構成の説明を終え、次に、上述の図１を参照しながらこれらの動作について説明する。
【００４３】
画像形成装置に、外部装置からプリント信号、及び白黒画像とカラー画像の混在する画像データが入力されると、コントローラ５０は、第１の画像形成手段Ｉにプリント信号及び白黒画像の画像データを送る。すると、給紙カセット８内にある被記録媒体Ｐは、給紙ローラ９によって給紙され、レジストローラ１０を介して感光ドラム１に供給される。以上の動作とほぼ並行して、感光ドラム１は矢印Ｒ１方向に回転駆動され、一次帯電器２によってその表面が負極性の所定電位に均一に帯電される。そして、レーザ露光器３により、画像データに基づくレーザ光の照射を受け、照射部分の電荷が除去されて表面に静電潜像が形成される。この静電潜像には、現像装置４内に収納されている黒色の負電荷のトナーが付着され、トナー画像として現像される。感光ドラム１上のトナー画像は、転写帯電器５によって、上述のレジストローラ１０から感光ドラム１に供給されてきた記録材Ｐ上に転写される。トナー画像転写後の被記録媒体Ｐは搬送ガイド１１に沿って熱定着器１２に搬送され、ここで加熱加圧を受けてトナー画像が溶融固着される。一方、トナー画像転写後の感光ドラム１は、表面の残留トナーがクリーナ７によって除去され次の画像形成に備えられる。
【００４４】
被記録媒体Ｐは、上述の第１の画像形成手段Ｉの各画像形成工程を経て、白黒のトナー画像が形成されると、第１の画像形成手段Ｉから、第２の画像形成手段ＩＩに搬送される。画像形成手段ＩＩの送りローラ２１は、被記録媒体Ｐが進入してくると、被記録媒体Ｐの先端が搬送ガイド２２に沿って給紙ローラ２３に到達するまで被記録媒体Ｐを連続的に搬送する。被記録媒体Ｐの先端が給紙ローラ２３に達すると、給紙ローラ２３及び送りローラ２１は、被記録媒体Ｐを断続的に搬送し、インクジェット記録部２５へ送る。このとき、コントローラ５０から第２の画像形成手段ＩＩにプリント信号及びカラー画像の画像データが送られ、これに対応して、被記録媒体Ｐに向けて、各色のインクがインクジェット記録部２５のインクジェットヘッドから吐出され、カラー画像が形成される。
【００４５】
【実施例】
＜実施例１＞
下記の組成の３色の液体インクをそれぞれ調製した。なお組成を示す％は質量％である。
【００４６】
〔イエローＹインク組成〕
・Ｙ顔料(C.I.Pigment Yellow 93) ５．０％
・イソパラフィン系炭化水素溶剤 ９２．６％
（エクソン化学製アイソパーＧ）
・ソルビタンモノラウレート ０．２％
・ロジン変性マレイン酸樹脂 ２．２％
（荒川化学工業社製マルキード３３）。
【００４７】
〔マゼンタＭインク組成〕
・Ｍ顔料(C.I.Pigment Red 122) ４．０％
・イソパラフィン系炭化水素溶剤 ９３．６％
（エクソン化学製アイソパーＧ）
・ソルビタンモノラウレート ０．２％
・ロジン変性マレイン酸樹脂 ２．２％
（荒川化学工業社製マルキード３３）。
【００４８】
〔シアンＣインク組成〕
・Ｃ顔料(C.I.Pigment Blue 15 : 3) ５．０％
・イソパラフィン系炭化水素溶剤 ９２．６％
（エクソン化学製アイソパーＧ）
・ソルビタンモノラウレート ０．２％
・ロジン変性マレイン酸樹脂 ２．２％
（荒川化学工業社製マルキード３３）。
【００４９】
溶融性粉体トナー（キヤノン製、商品名：ＥＰ−８２トナーカートリッジ（ブラック）のトナー）及び３種の液体インクを用い、前述の構成の装置、プロセスにより紙（キヤノン製、商品名：ＰＢ ＰＡＰＥＲ）に多重カラー画像を形成した。
【００５０】
＜比較例１＞
液体インクを下記の組成の３色の水系インクに替えた以外は実施例１と同様にして多重カラー画像を形成した。
【００５１】
〔イエローＹインク組成〕
・Ｙ顔料(C.I.Pigment Yellow 93) ５．０％
・スチレン−アクリル共重合体塩 １．０％
（酸価200、重量平均分子量約10000）
・ジエチレングリコール ８．０％
・グリセリン ５．０％
・トリメチロールプロパン ５．０％
・蒸留水 ７６．０％。
【００５２】
〔マゼンタＭインク組成〕
・Ｍ顔料(C.I.Pigment Red 112) ４．０％
・スチレン−アクリル共重合体塩 １．０％
（酸価200、重量平均分子量約10000）
・ジエチレングリコール ８．０％
・グリセリン ５．０％
・トリメチロールプロパン ５．０％
・蒸留水 ７７．０％。
【００５３】
〔シアンＣインク組成〕
・Ｃ顔料(C.I.Pigment Blue 15 : 3) ５．０％
・スチレン−アクリル共重合体塩 １．０％
（酸価200、重量平均分子量約10000）
・ジエチレングリコール ８．０％
・グリセリン ５．０％
・トリメチロールプロパン ５．０％
・蒸留水 ７６．０％。
【００５４】
＜評価結果＞
実施例１及び比較例１の画像サンプルを比較した結果、トナー画像の上に液体インクが重ねられた場合においても実施例１ではインクのはじきが無く高品位の画像が得られる一方で、比較例１については、インクのはじきがあり、むらのある画像となる。また、カラー間の色のにじみに対しても実施例１の方がにじみの無い画像が得られる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、溶融性粉体トナーを被記録媒体に付与し加熱定着する工程と、非水溶媒中に着色剤を含有する液体インクを被記録媒体に付与する工程で画像形成をすることで、インクのトナー画像形成部分とインク画像の隣接もしくは重なり部分でインクがトナーにはじかれにくくなることでむらの無い高品位な画像を得ることができる。また、カラー間のインク同士の混色により画像が滲みにくくできるため画像がよりシャープになる。さらに、紙などの被記録媒体が膨潤しないため、しわやカールが発生しづらいことで、より高速のプリントが可能になる。
【００５６】
このように本発明によって、比較的小型かつ安価な装置でも優れたカラー画像形成を行うことのできる画像形成方法及び装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一例の全体模式構成図。
【符号の説明】
Ｉ 第１の画像形成手段（電子写真方式）
II 第２の画像形成手段（インクジェット方式）
１ 像担持体（感光ドラム）
２ 帯電手段（一次帯電器）
３ 露光手段（レーザ露光器）
４ 現像手段（現像装置）
５ 転写手段（転写帯電器）
６ 除電手段（除電針）
７ クリーニング手段（クリーナ）
８ 給紙カセット
９ 給紙ローラ
１０ レジストローラ
１１ 搬送ガイド
１２ 熱定着手段（熱定着器）
２１ 搬送ローラ（送りローラ）
２２ 搬送ガイド
２３ 給紙ローラ
２４ プラテン
２５ インクジェット記録部
５０ 制御手段（コントローラ）
５１ 排紙トレイ
Ｍ 装置本体
Ｐ 被記録媒体
Claims (4)
- ブラックの溶融性粉体トナーを被記録媒体に付与後、加熱定着する白黒のトナー画像形成工程と、トナー画像が形成された被記録媒体に複数色の液体インクをインクジェット記録法により付与するカラーのインク画像形成工程とを有する被記録媒体に画像を形成する画像形成方法において、
該液体インクが非水溶媒中に着色材と界面活性剤とを含有し、
該非水溶媒がイソパラフィン系炭化水素溶剤で、該界面活性剤がソルビタンモノラウレートであることを特徴とする画像形成方法。 - 前記液体インク中の前記非水溶媒の量が８０質量％から９５質量であり、
前記界面活性剤の添加量が液体インクに対して０ . １質量％から２質量％である請求項１記載の画像形成方法。 - 前記液体インクが、さらに、ロジン変性マレイン酸樹脂を含有する請求項１または２に記載の画像形成方法。
- 該液体インクとして、少なくともイエロー、マゼンタおよび
シアンの３色の液体インクを用いる請求項１ないし３のいずれか一項記載の画像形成方法。
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