JP4743026B2 - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents
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Description
従って、記録媒体への本来画像の形成されない領域へのトナーかぶりを抑制可能な画像形成装置を提供することができる。
本発明の画像形成装置は、光による発色情報の付与により非発色の状態を維持するトナーを用いる画像形成装置である。
それゆえ、マイクロカプセルを構成する外殻は、加熱処理や光照射等の刺激の付与による軟化、分解、溶解(周囲の部材への相溶)、変形等により、物質透過性が不可逆的に増大する機能を有することが好ましい。
本発明におけるトナーは、後述するように、バインダー樹脂中に発色部と呼ばれる光による発色情報が付与されることで、特定の一つの色に発色可能な状態を維持、または特定の一つの色を発色しないような状態(即ち、非発色の状態)を維持することが可能な連続した領域を1つ以上有する。
なお、トナー中に複数の発色部が含まれる場合には、複数の発色部は互いに内部に含まれる材料が混在することのないように隔離された状態で設けられている。
このロイコ化合物(電子供与性)等の発色剤52を発色させる顕色剤モノマー54としては電子受容性化合物が好ましい。顕色剤モノマー54としては、特にフェノール系化合物が一般的であり、感熱、感圧紙などに利用されている顕色剤から適宜選択できる。
このような電子供与性の発色剤52と、電子受容性の顕色剤モノマー54と、が酸塩基反応することで発色剤52が発色する。
例えば、R色、G色、B色の如き三原色露光に対して、顕色剤モノマー54が十分な重合反応を進行させることができるように光重合開始剤56の反応促進剤が用いられる。例えば、露光光を吸収する分光増感色素(カチオン)とホウ素化合物(アニオン)からなるイオンコンプレックスを用いることにより、露光により分光増感色素が光励起されホウ素化合物に電子移動することで重合性ラジカルが生成し重合を開始する。
これらの材料を組み合わせることにより、感光性の発色部60として、0.1〜0.2mJ/cm2程度の発色記録感度を得ることができる。
Fトナーは、互いに反応した際に発色する第1の成分および第2の成分と、光硬化性組成物と、この光硬化性組成物中に分散するマイクロカプセルとを含み、第1の成分がマイクロカプセルに含まれ、第2の成分が光硬化性組成物中に含まれる態様(第1の態様)、互いに反応した際に発色する第1の成分および第2の成分と、光硬化性組成物を含むマイクロカプセルとを含み、第1の成分がマイクロカプセル外に含まれ、第2の成分が光硬化性組成物内に含まれる態様(第2の態様)、あるいは、互いに反応した際に発色する第1の成分および第2の成分と、第1の成分を含む一のマイクロカプセルと、第2の成分を分散させた光硬化性組成物を含む他のマイクロカプセルとを含む態様(第3の態様)のいずれかであることが好ましい。
光硬化性組成物が未硬化の状態(第2の成分が重合していない状態)で加熱処理すると、未硬化の光硬化性組成物中に含まれる第2の成分の物質拡散が促進され、発色情報付与光の照射によって光硬化性組成物が硬化した後(第2の成分が重合した後)に加熱処理すると、硬化後の光硬化性組成物中に含まれる第2の成分の物質拡散が抑制されるタイプのトナー(以下、「光非発色型トナー」と称す場合がある)。
なお、光非発色型トナーに用いられる光硬化性組成物中には、光重合開始剤が含まれていることが特に好ましく、必要に応じてその他種々の材料が含まれていてもよい。
この場合、例えば、外部刺激の付与によりいずれか1種類の発色部のみが発色した場合には、トナーは、イエロー、マゼンタ、あるいは、シアンのいずれかの色に発色することができ、いずれか2種類の発色部が発色した場合には、これら2種類の発色部の発色した色を組み合わせた色に発色することができ、ひとつのトナー粒子で多様な色を表現することが可能となる。
すなわち、この場合、発色部の種類毎に発色部に含まれる光硬化性組成物の硬化に必要な光の波長が異なるため、発色情報の付与には、発色部(詳細には、発色部の光硬化性組成物)の種類に応じた波長の異なる複数種の光を用いればよい。
また、C発色部に含まれる光硬化型組成物は、560nm〜730nmの波長の光が照射されると硬化するが、最大分光感度に対応する波長(657nm)の光が照射されたときに、最も硬化した状態となると共に、顕色剤モノマー54の重合反応が最も進行した状態となる。
この第1の成分と第2の成分による発色反応によってトナーは発色することから、露光する光の波長が一定の場合には、露光する光量が大きくなるほど顕色剤モノマー54の重合反応が進行すると共に光硬化性組成物の硬化が進行し、露光された光の波長に対応する発色部の発色反応をより抑制することができる。
しかしながら、本発明においては、後述するトナーの製造過程において、第2の成分が外殻を透過して感光・感熱カプセル外のマトリックスへ流出したり、他の色に発色可能な感光・感熱カプセル中の第2の成分が外殻を透過して流入したりするのを防ぐために、非水溶性樹脂からなる結着樹脂や離型材等の非水溶性材料を主成分として含むものであることが好ましい。
この場合、トナーには、上記第1の成分、上記第2の成分、上記第1の成分を含むマイクロカプセル、上記第2の成分を含む光硬化性組成物が少なくとも用いられ、光硬化性組成物中には光重合開始剤が含まれることが特に好ましく、種々の助剤等が含まれていてもよい。また、マイクロカプセル内(芯部)には第1の成分が固体状態で存在していてもよいが、溶媒と共に存在していてもよい。
第1の成分および第2の成分の組合せとしては、下記(ア)〜(ツ)の組合せを好適に挙げることができる(下記例において、それぞれ前者が第1の成分、後者が第2の成分を表す。)。
(イ)ジアゾニウム塩化合物とカップリング成分(以下、適宜「カプラー化合物」と称する。)との組合せ。
(ウ)ベヘン酸銀、ステアリン酸銀等の有機酸金属塩と、プロトカテキン酸、スピロインダン、ハイドロキノン等の還元剤との組合せ。
(エ)ステアリン酸第二鉄、ミリスチン酸第二鉄等の長鎖脂肪酸鉄塩と、タンニン酸、没食子酸、サリチル酸アンモニウム等のフェノール類との組合せ。
(オ)酢酸、ステアリン酸、パルミチン酸等のニッケル、コバルト、鉛、銅、鉄、水銀、銀塩のような有機酸重金属塩と、硫化カルシウム、硫化ストロンチウム、硫化カリウム等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属硫化物との組合せ、又は前記有機酸重金属塩と、s−ジフェニルカルバジド、ジフェニルカルバゾン等の有機キレート剤との組合せ。
(キ)ステアリン酸第二鉄等の脂肪族第二鉄塩と、3,4−ヒドロキシテトラフェニルメタン等の芳香族ポリヒドロキシ化合物との組合せ。
(ク)シュウ酸銀、シュウ酸水銀等の有機酸金属塩と、ポリヒドロキシアルコール、グリセリン、グリコール等の有機ポリヒドロキシ化合物との組合せ。
(ケ)ペラルゴン酸第二鉄、ラウリン酸第二鉄等の脂肪酸第二鉄塩と、チオセシルカルバミドやイソチオセシルカルバミド誘導体との組合せ。
(コ)カプロン酸鉛、ペラルゴン酸鉛、ベヘン酸鉛等の有機酸鉛塩と、エチレンチオ尿素、N−ドデシルチオ尿素等のチオ尿素誘導体との組合せ。
(シ)レゾルシンとニトロソ化合物との組合せのようなオキサジン染料を形成するもの。
(ス)ホルマザン化合物と還元剤および/又は金属塩との組合せ。
(セ)保護された色素(又はロイコ色素)プレカーサーと脱保護剤との組合せ。
(ソ)酸化型発色剤と酸化剤との組合せ。
(タ)フタロニトリル類とジイミノイソインドリン類との組合せ。(フタロシアニンが生成する組合せ。)
(チ)イソシアナート類とジイミノイソインドリン類との組合せ(着色顔料が生成する組合せ)。
(ツ)顔料プレカーサーと酸または塩基との組合せ(顔料が形成する組合せ)。
前記電子供与性無色染料としては、従来から公知のものを使用することができ、前記第2の成分と反応して発色するものであれば全て使用することができる。具体的には、フタリド系化合物、フルオラン系化合物、フェノチアジン系化合物、インドリルフタリド系化合物、ロイコオーラミン系化合物、ローダミンラクタム系化合物、トリフェニルメタン系化合物、トリアゼン系化合物、スピロピラン系化合物、ピリジン系、ピラジン系化合物、フルオレン系化合物等の各種化合物を挙げることができる。
但し、前記分光増感化合物と相互作用する化合物が、その構造内に300〜1000nmに最大吸収波長を有する色素部とボレート部との両構造を併せ持つ化合物であれば、前記分光増感色素を用いなくてもよい。
この化合物を前記の分光増感化合物と共存させることにより、その分光吸収波長領域の照射光に敏感に感応し、高効率にラジカルを発生させうることから、高感度化が図れ、かつ紫外〜赤外領域にある任意の光源を用いてラジカルの発生を制御することができる。
前記酸素除去剤としては、ホスフィン、ホスホネート、ホスファイト、第1銀塩又は酸素により容易に酸化されるその他の化合物が挙げられる。具体的には、N−フエニルグリシン、トリメチルパルビツール酸、N,N−ジメチル−2,6−ジイソプロピルアニリン、N,N,N−2,4,6−ペンタメチルアニリン酸が挙げられる。さらに、チオール類、チオケトン類、トリハロメチル化合物、ロフィンダイマー化合物、ヨードニウム塩類、スルホニウム塩類、アジニウム塩類、有機過酸化物、アジド類等も重合促進剤として有用である。
マイクロカプセル化する方法としては、従来公知の方法を用いることができる。例えば、米国特許第2800457号、同28000458号に記載の親水性壁形成材料のコアセルベーションを利用した方法、米国特許第3287154号、英国特許第990443号、特公昭38−19574号公報、同42−446号公報、同42−771号公報等に記載の界面重合法、米国特許第3418250号、同3660304号に記載のポリマー析出による方法、米国特許第3796669号に記載のイソシアネートポリオール壁材料を用いる方法、米国特許第3914511号に記載のイソシアネート壁材料を用いる方法、米国特許第4001140号、同4087376号、同4089802号に記載の尿素−ホルムアルデヒド系、尿素ホルムアルデヒド−レゾルシノール系壁形成材料を用いる方法、米国特許第4025455号に記載のメラミン−ホルムアルデヒド樹脂、ヒドロキシブロビルセルロース等の壁形成材料を用いる方法、特公昭36−9168号、特開昭51−9079号に記載のモノマーの重合によるin situ法、英国特許第952807号、同965074号に記載の電解分散冷却法、米国特許第3111407号、英国特許第930422号に記載のスプレードライング法、特公平7−73069号公報、特開平4−101885号公報、特開平9−263057号公報に記載の方法等が挙げられる。
バインダーとしては、前記光硬化性組成物の乳化分散に用いるバインダーと同様のもの、第1の反応性物質をカプセル化する際に用いる水溶性高分子のほか、ポリスチレン、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール、ポリメチルアクリレート,ポリブチルアクリレート,ポリメチルメタクリレート,ポリブチルメタクリレートやそれらの共重合体等のアクリル樹脂、フェノール樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂、エチルセルロース、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の溶剤可溶性高分子、或いは、これらの高分子ラテックスを用いることもできる。中でも、ゼラチン及びポリビニルアルコールが好ましい。また、バインダーとして後述する結着樹脂を用いてもよい。
Fトナーは、凝集合一法等の公知の湿式製法を利用して作製されることが好ましい。特に、互いに反応した際に発色する第1の成分および第2の成分と、光硬化性組成物と、該光硬化性組成物中に分散するマイクロカプセルとを含み、前記第1の成分が前記マイクロカプセルに含まれ、前記第2の成分が前記光硬化性組成物中に含まれる構造を有するトナーの作製に湿式製法は好適である。
なお、上記構造を有するトナーに用いられるマイクロカプセルは熱応答性マイクロカプセルであることが特に好ましいが、光等、その他の刺激に応答するマイクロカプセルであってもよい。
また、従来の顔料や結着樹脂を主成分とするトナーと比べると、上記構造を有するトナーは、低分子成分を主成分として含む光硬化性組成物が多く含まれるため、トナーの造粒過程で得られる粒子の強度は不十分となりやすいが、凝集合一法では、高いせん断力を必要としないため、この点でも凝集合一法を利用することは好適である。
Fトナーの製造においても、原料として使用する各種分散液の種類や組み合わせは異なるものの、凝集工程、融合工程の他に、必要に応じて付着工程を適宜組み合わせることによりトナーを作製することができる。
なお、第2の凝集工程で用いる感光・感熱カプセル分散液の種類は2種類以上が好ましい。また、(a1)〜(c1)工程を経て得られた感光・感熱カプセルをそのままトナー(すなわち1つの発色部のみを含むトナー)として利用してもよい。
しかしながら、トナー中に含まれる互いに異なる色に発色可能な発色部の種類が2〜4種類前後(例えば、トナーがイエロー、シアン、マゼンタの各々に発色可能な3種類の発色部を含むような場合)であれば、各々のトナー構造に応じた体積平均粒径は以下の範囲内であることが好ましい。
更に好ましくは、体積平均粒度分布指標GSDvが1.25以下であり、且つ、体積平均粒度分布指標GSDvと数平均粒度分布指標GSDpとの比(GSDv/GSDp)が、0.97以上であることが更に好ましい。
まず、コールターマルチサイザーII(ベックマン−コールター社製)等の測定器を用いて測定されたトナーの粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、個々のトナー粒子の体積および数について小径側から累積分布を描き、累積16%となる粒径を、体積平均粒子径D16v、および、数平均粒子径D16pと定義し、累積50%となる粒径を、体積平均粒子径D50v、および、数平均粒子径D50pと定義する。同様に、累積84%となる粒径を、体積平均粒子径D84v、および、数平均粒子径D84pと定義する。この際、体積平均粒度分布指標(GSDv)は、(D84v/D16v)1/2として定義され、数平均粒度指標(GSDp)は、(D84p/D16p)1/2として定義されるこれらの関係式を用いて、体積平均粒度分布指標(GSDv)および数平均粒度指標(GSDp)を算出できる。
SF1=(ML2/A)×(π/4)×100 ・・・ 式(1)
〔但し、上記式(1)において、MLはトナーの最大長(μm)を表し、Aはトナーの投影面積(μm2)を表す。〕
一方、形状係数SF1が130を超える場合には、トナーを現像剤として使用する場合に、現像器内でのキャリアとの衝突によりトナーが破壊される場合がある。この際、結果として微粉が増加したり、これによってトナー表面に露出した離型剤成分により像担持体上等が汚染され帯電特性を損なうことがあるばかりでなく、微粉に起因するかぶりの発生等の問題を起こすことがある。
ここで、1種類の現像剤でカラー画像が形成できるという点からは、現像剤は、(1)前記光硬化性組成物と、該光硬化性組成物中に分散するマイクロカプセルとを含む発色部を2種類以上有するトナーを1種類有し、且つ、前記トナー中に含まれる2種類以上の発色部が互いに異なる色に発色可能であるタイプの現像剤、あるいは、(2)前記光硬化性組成物と、該光硬化性組成物中に分散するマイクロカプセルとを含む発色部を1つ有するトナーを2種類以上混合した状態で有し、且つ、前記2種類以上のトナーの発色部が互いに異なる色に発色可能であるタイプの現像剤であることが好ましい。
また、 芯材表面を被覆する樹脂としては、マトリックス樹脂として使用できるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
本発明の画像形成装置における画像形成プロセスは、いわゆる電子写真プロセス、誘電体上にイオンなどで静電潜像を形成するプロセス(イオノグラフィ)、または、一様帯電した誘電体に、サーマルヘッドの熱により画像情報に応じて静電潜像を形成するプロセス、さらに、静電潜像を利用するものではなく、たとえば、磁気潜像を形成してトナー画像を形成するプロセス、粘着性のインク滴を像担持体に画像情報に応じて形成し、トナー画像を形成するプロセス、など特に制限されない。
この場合には、発色情報付与装置28を、図2に示すように、発色情報付与装置29として、感光体11の内周面側から、感光体11表面に向かう方向に光を走査露光するように構成してもよい。この場合には、上述のように、感光体11を透明に構成するようにすればよい。なお、発色情報付与装置29の構成は、発色情報付与装置28と同一構成とすればよい。
ただし、前記のように感光層を光が通過しトナーまでも露光することが必要とされるので、光透過性のよいものがよい。透過性の目安としては、感光層そのもので透過率が50%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましい。
上記透明誘電体としては、前記透明感光体における感光層の代わりに透明誘電体層、例えば、PET、PC等の透明プラスチックを用いたものを使用することができる。
感光体11の帯電を行う帯電装置12としては、公知の帯電装置を使用することができる。接触方式である場合は、ロール、ブラシ、磁気ブラシ、ブレード等が使用でき、非接触の場合は、コロトロン、スコロトロン等が使用できる。帯電装置12としてはこれらに限られるものではない。
電圧の範囲としては、直流のみで帯電させる場合は、絶対値で所望の表面電位+500V程度の正または負が好ましく、その値は、700〜1500Vの範囲である。交流電圧を重畳する場合は、その直流値はおおよそ所望の表面電位±50V程度とし、交流のピーク間電圧(Vpp)が400〜1800V、好ましくは800〜1600V、交流電圧の周波数は50〜20000Hz、好ましくは100〜5000Hzであり、サイン波、方形波、三角波がいずれも使用可能である。
帯電電位は、電位の絶対値で150〜700Vの範囲に設定することが好ましい。
露光スポット径は、解像度が600〜1200dpiの範囲となるように、40〜80μmの範囲となるようにすることが好ましい。露光量としては、感光体11上の露光された領域の電位(以下、適宜、露光後電位という)が前記帯電電位の5〜30%程度の範囲となるようにすることが好ましいが、本実施の形態では、画像の濃度に応じてトナーの現像量を変化させるために、露光位置ごとに濃度(階調値)に応じて露光量を変化させる。
なお、この方式の場合、像担持体としては誘電体のみでなく感光体も使用することが可能である。
現像装置16には、上記Fトナーが貯留されている。この現像装置16は、現像装置16内に貯留されたトナーを担持すると共に感光体11表面へ供給するための現像ロール16Aを含んで構成されている。
発色情報付与装置28(及び発色情報付与装置29)は、図3に示すように、特定波長の光を出射する光源53を含んで構成される光照射部51と、光源53から出射された光を反射するための反射ミラー59と、反射ミラー59によって反射された光を反射して感光体11上に光を露光する回転多面鏡62と、fθレンズ68と、を含んで構成されている。
光源53Mから出射された光は、コリメータレンズ54Mにより略平行化されシリンダレンズ56Mにより集束された後に、反射ミラー59を介して回転多面鏡62に入射される。
また、C光照射部51Cは、さらに、光源53Cから出射された光の進行方向に向かってコリメータレンズ54C、及びシリンダレンズ56Cが順に配設されている。光源53Cは、システム制御部32の制御によって画像データに基づいてその点灯がON/OFF制御され、画像データに含まれる色成分情報に基づいて変調された光ビームが出射される。光源53Cから出射された光は、コリメータレンズ54Cにより略平行化されシリンダレンズ56Cにより集束された後に、反射ミラー59を介して回転多面鏡62に入射される。
但し、この光源53から出射される光によるトナーの露光、すなわち発色情報付与のための露光は、上記露光装置14による静電潜像形成のための露光よりかなり強い強度で行う必要がある。具体的には、発色情報付与に供する光のエネルギー量は、通常の電子写真プロセスに使用される感光体の露光量(2mJ/m2)の約1000倍程度必要である。このため、光源53としては、静電潜像形成のための露光に比べて強い強度の露光が可能な光源を用いることが必須である。
ただし、発色情報の付与を、記録媒体26に転写されたトナー像について行う場合には、記録媒体26表面の平滑性や所望画像の発色位置精度の正確性等が問題となることから、発色情報の付与は、現像装置16によって静電潜像の現像が行われた後で、且つトナー像の記録媒体26への転写前に行われることが好ましい。
転写装置18としては、公知の転写装置を使用することができる。例えば、接触方式である場合は、ロール、ブラシ、ブレード等が使用でき、非接触方式の場合は、コロトロン、スコロトロン、ピンコロトロン等が使用できる。また、圧力、若しくは圧力及び熱による転写も可能である。
なお、定着装置22は、トナー像を発色させる発色装置(発色手段)を兼ねており、さらに、後述する光照射装置24を発色装置として共に機能するようにしてもよい。
定着装置22としては公知の定着手段が使用できる。例えば、加熱部材及び加圧部材としてロール、ベルトのそれぞれが選択可能であり、熱源としては、ハロゲンランプ、IH等が使用可能である。その配置も、種々の紙パス、例えばストレートパス、リアCパス、フロントCパス、Sパス、サイドCパス等に対応可能である。
この場合には、記録媒体26に転写されたトナー像を構成する各トナーを発色させるための発色装置を別途設けるようにすればよい。
この発色装置を配置する位置は特に制限されないが、例えば、定着装置22によってトナー像が記録媒体26に定着される前に、トナー像を発色可能な位置に設けることができる。
光照射装置24は、発色不可能な状態に制御された発色部中に残存する反応性物質を分解又は失活させることができるため、画像形成後のカラーバランスの変動をより確実に抑制したり、バックグランド色の除去・漂白を行ったりすることができる。
なお、本実施形態においては、上記光照射は、トナー像を記録媒体26に定着させた後に行うが、定着方法として、加熱溶融しない定着方法、例えば圧力を用いて定着させる圧力定着を用いる場合には、記録媒体26へのトナー像の定着を行う前に、光照射装置24によって光照射を行うようにしてもよい。
この光照射装置24の波長は、前記Fトナーを発色させるための光に三波長を含み、照度は2000〜200000luxの範囲程度とすることが好ましく、露光時間は0.5〜60secの範囲とすることが好ましい。
具体的には、線速を10〜500mm/秒の範囲とすることが好ましく、50〜300mm/秒の範囲とすることがより好ましい。ただし、上記のような線速で画像形成を行う場合でも、前記発色情報付与のための露光時間は線速と解像度から決まる値に設定すればよい。
上記画像処理部40、非発色制御部44、及び記憶部48は、各々制御部46にデータや信号を授受可能に接続されている。また、制御部46は、露光装置14、及び発色情報付与装置28に、データや信号を授受可能に接続されている。
制御部46は、画像形成装置10に含まれる装置各部を制御する。
この画像領域・背景領域判定部73による画像領域及び背景領域の判別結果は、例えば、感光体11上の、この記録媒体26に対応する領域の内の画像領域の位置及び形状を示す情報、及び背景領域の位置及び形状を示す情報として得られる。
画像領域・背景領域判定部73によって判定された画像領域を示す情報及び背景領域を示す情報は、後述する制御部46の制御によって記憶部48に記憶される。
なお、上記「画像領域」の画像とは、画像処理部40に入力された画像データが表す画像に含まれる、グラフィック、イメージ、及びテキスト等の画像を示している。
なお、本実施の形態では、非発色制御部44は、シアン、マゼンタ、イエローの各々発色のための発色反応を抑制するための非発色制御部を含む場合を説明するが、この非発色制御部44は、光源53の種類(本実施の形態では、Y光源53Y、M光源53M、及びC光源53C)に応じた数設けられていれば良く、このような数に限られるものではない。例えば、画像形成装置10の光源53として、Fトナーを黒色に非発色な状態とするための特定波長の光を出射する光源を更に備える場合には、さらにブラック非発色制御部を含むようにしてもよい。
ステップ100では、画像形成装置10の外部から、図示を省略する入出力ポートを介して画像形成装置10で形成する画像の画像データが入力されたか否かを判別し、否定されると、本ルーチンを終了し、肯定されるとステップ102へ進み、入力された画像データを記憶部48に記憶する。
色変換部71は、ラスターイメージ生成指示及び変換処理を示す指示信号を入力されると、上記ステップ100で取得したPDLデータとしての画像データを、ラスタイメージデータに変換すると共に、RGB色空間の画像データを、デバイスに依存しない、L*a*b*色空間の画像データに変換した後に、YMC色空間の画像データへ変換する。
画像密度分布データを作成するための指示信号が入力されると、画像密度分布データ作成部72は、上記ステップ100で取得した画像データに含まれる、画像形成する記録媒体26のサイズを示すサイズ情報と、上記ステップ108で記憶部48に記憶した画像データに基づいて、サイズ情報によって示されるサイズの記録媒体に、該画像データの画像を形成したときの画像密度の分布を示す画像密度分布データを作成する。
判定指示信号を入力された画像領域・背景領域判定部73は、画像密度分布データ作成部72で作成された画像密度分布データに基づいて、上記サイズ情報によって示されるサイズの記録媒体26に対応する、感光体11上の領域のうちの、トナー像を形成される画像領域と、トナー像の形成されない非画像領域としての背景領域と、を判別し、画像領域と背景領域各々の形状及び位置を示す位置情報を、画像領域及び背景領域各々を示すデータ(画像領域データ及び背景領域データ)として作成する。
また、ステップ116の処理では、上記ステップ112で判定した背景領域を示す背景領域情報と画像領域情報と、に基づいて、この画像領域を構成する各画素の色成分情報により示される色について非発色とするための波長の光が、感光体11上の背景領域に露光されるように、背景領域を露光する光源53Y、光源53M、及び光源53Cを示す情報及び露光量を示す情報を作成する。
そして、この作成した画像領域及び背景領域に対応する光源53(光源53Y、光源53M、及び光源53C)及び露光量を示す情報を、上記発色情報付与用画像データとして作成する。
感光体11上に形成された静電潜像は、感光体11上の回転によって、現像装置16の現像ロール16Aに対向される領域に達すると、Fトナーによって現像されて、静電潜像に応じたトナー像が形成される。
なお、このとき、露光装置14によって形成された静電潜像の形成された領域にも、Fトナーが付着する場合がある。
具体的には、Fトナーに、Y色に発色可能なY発色部、M色に発色可能なM発色部、C色に発色可能なC発色部が含まれ、画像領域80の発色対象となる色がイエローの場合には、画像領域80には、M発色部及びC発色部による発色反応を抑制するための波長の光が各M発色部及びC発色部に対応する発色飽和光量で露光される。
また、背景領域84には、画像領域80の発色対象となる色としてのイエローについて非発色となるように、Y発色部による発色反応を抑制するための波長の光がY発色部に対応する飽和露光量で露光される。
上記実施形態の作用を確認するため、以下のような試験を行った。
(トナー)
以下のようにして、結着樹脂中に発光部(感光・感熱カプセル)が分散した前記光非発色型のFトナーを得た。
酢酸エチル16.9質量部に、イエローに発色可能な電子供与性無色染料(1)8.9部を溶解し、さらに、カプセル壁材(商品名:タケネートD−110N,武田薬品工業(株)製)20質量部とカプセル壁材(商品名:ミリオネートMR200,日本ポリウレタン工業(株)製)2質量部とを添加した。
得られた溶液を、8質量%フタル化ゼラチン42質量部と、水14質量部と、10質量%ドデシルベンゼンルスルホン酸ナトリウム溶液1.4質量部との混合液中に添加した後、温度20℃で乳化分散し、乳化液を得た。次いで、得られた乳化液に2.9%テトラエチレンペンタミン水溶液72質量部を加え、攪拌しながら60℃に加温し、2時間経過後、電子供与性無色染料(1)を芯部に含む、平均粒径0.5μmのマイクロカプセル分散液(1)を得た。
なお、このマイクロカプセル分散液(1)に含まれるマイクロカプセルの外殻を構成する材料(上記とほぼ同様の条件でタケネートD−110NおよびミリオネートMR200を反応させて得られた材料)のガラス転移温度は100℃であった。
電子供与性無色染料(1)を電子供与性無色染料(2)に変更した以外は、マイクロカプセル分散液(1)を調製する場合と同様にしてマイクロカプセル分散液(2)を得た。この分散液中のマイクロカプセルの平均粒径は0.5μmであった。
電子供与性無色染料(1)を電子供与性無色染料(3)に変更した以外は、マイクロカプセル分散液(1)を調製する場合と同様にしてマイクロカプセル分散液(3)を得た。この分散液中のマイクロカプセルの平均粒径は0.5μmであった。
なお、マイクロカプセル分散液の調製に用いた電子供与性無色染料(1)〜(3)の化学構造式を以下に示す。
重合性基を有する電子受容性化合物(1)および(2)の混合物100.0質量部(混合比率50:50)と熱重合禁止剤(ALI)0.1質量部とを酢酸イソプロピル(水への溶解度約4.3%)125.0質量部中で42℃にて溶解し混合溶液Iとした。
この混合溶液I中に、ヘキサアリールビイミダゾール(1)〔2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’テトラフェニルー1,2’−ビイミダゾール〕18.0質量部と、ノニオン性有機色素0.5質量部と、有機ホウ素化合物6.0質量部とを添加し42℃にて溶解し、混合溶液IIとした。
上記混合溶液IIを、8質量%ゼラチン水溶液300.1質量部と、10質量%界面活性剤(1)水溶液17.4質量部との混合溶液中に添加し、ホモジナイザー(日本精機(株)製)を用いて回転数10000回転で5分間乳化し、その後、40℃で3時間脱溶媒処理を行った後、固形分が30質量%の光硬化性組成物分散液(1)を得た。
なお、光硬化性組成物分散液(1)の調製に用いた重合性基を有する電子受容性化合物(1)、重合性基を有する電子受容性化合物(2)、熱重合禁止剤(ALI)、ヘキサアリールビイミダゾール(1)、界面活性剤(1)、ノニオン性有機色素、および、有機ホウ素化合物の構造式を以下に示す。
下記有機ボレート化合物(I)0.6質量部と、下記に示した分光増感色素系ボレート化合物(I)0.1質量部と、高感度化を目的とした下記助剤(1)0.1質量部と、酢酸イソプロピル(水への溶解度約4.3%)3質量部と、の混合溶液中に、重合性基を有する下記電子受容性化合物(3)5質量部を添加した。
なお、光硬化性組成物分散液(2)の調製に用いた重合性基を有する電子受容性化合物(3)、助剤(1)、界面活性剤(2)及び界面活性剤(3)の構造式を以下に示す。
分光増感色素系ボレート化合物(I)に代えて、前記に示した分光増感色素系ボレート化合物(II)0.1質量部を用いた以外は、光硬化性組成物分散液(2)を調製する場合と同様にして光硬化性組成物分散液(3)を得た。
・スチレン:460質量部
・nブチルアクリレート:140質量部
・アクリル酸:12質量部
・ドデカンチオール:9質量部
以上の成分を混合溶解して溶液を調製した。続いて、アニオン性界面活性剤(ローディア社製、ダウファックス)12質量部をイオン交換水250質量部に溶解したものに、前記溶液を加えてフラスコ中で分散し乳化した乳化液(単量体乳化液A)を調製した。
また、アニオン性界面活性剤(ローディア社製、ダウファックス)1部を555質量部のイオン交換水に溶解し、重合用フラスコに仕込んだ。重合用フラスコを密栓し、還流管を設置し、窒素を注入しながら、ゆっくりと攪拌しながら、75℃まで重合用フラスコをウオーターバスで加熱し、保持した。
その後、ゆっくりと攪拌を続けながら重合用フラスコを75℃に、3時間保持して重合を終了した。
これにより粒子のメジアン径が210nm、ガラス転移点が51.5℃、重量平均分子量が31000、固形分量が42質量%の樹脂粒子分散液を得た。
・マイクロカプセル分散液(1):150質量部
・光硬化性組成物分散液(1):300質量部
・ポリ塩化アルミニウム:0.20質量部
・イオン交換水:300質量部
以上の成分を混合した原料溶液に硝酸を加えてpHを3.5に調整し、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)で十分に混合・分散した後、フラスコに移し加熱用オイルバスでスリーワンモーターで攪拌しながら40℃まで加熱し、40℃で60分間保持した後、さらに樹脂粒子分散液を300質量部追加して60℃にて2時間緩やかに攪拌した。これにより感光・感熱カプセル分散液(1)を得た。
なお、この分散液中に分散する感光・感熱カプセルの体積平均粒径は3.53μmであった。また、この分散液の調製時に、分散液の自発的な発色は確認されなかった。
・マイクロカプセル分散液(2):150質量部
・光硬化性組成物分散液(2):300質量部
・ポリ塩化アルミニウム:0.20質量部
・イオン交換水:300質量部
原料溶液として以上の成分を用いた以外は、感光・感熱カプセル分散液(1)を調製する場合と同様にして感光・感熱カプセル分散液(2)を得た。
なお、この分散液中に分散する感光・感熱カプセルの体積平均粒径は3.52μmであった。また、この分散液の調製時に、分散液の自発的な発色は確認されなかった。
・マイクロカプセル分散液(3):150質量部
・光硬化性組成物分散液(3):300質量部
・ポリ塩化アルミニウム:0.20質量部
・イオン交換水:300質量部
原料溶液として以上の成分を用いた以外は、感光・感熱カプセル分散液(1)を調製する場合と同様にして感光・感熱カプセル分散液(3)を得た。
なお、この分散液中に分散する感光・感熱カプセルの体積平均粒径は3.47μmであった。また、この分散液の調製時に、分散液の自発的な発色は確認されなかった。
・感光・感熱カプセル分散液(1):750質量部
・感光・感熱カプセル分散液(2):750質量部
・感光・感熱カプセル分散液(3):750質量部
以上の成分を混合した溶液をフラスコに移し、フラスコ内を攪拌しながら加熱用オイルバス42℃まで加熱し、42℃で60分間保持した後、さらに樹脂粒子分散液を100質量部追加して緩やかに攪拌した。
その後、0.5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液でフラスコ内のpHを5.0に調整した後、攪拌を継続しながら55℃まで加熱した。55℃までの昇温の間、通常の場合、フラスコ内のpHは、5.0以下まで低下するが、ここでは水酸化ナトリウム水溶液を追加滴下し、pHが4.5以下とならない様に保持した。この状態で、55℃で3時間保持した
続いて、上記トナー粒子50質量部に対し、疎水性シリカ(キャボット社製、TS720)1.0質量部を添加し、サンプルミルで混合して外添トナーを得た。
キャリアとして、スチレン・アクリル共重合体(数平均分子量:23000、重量平均分子量:98000、Tg:78℃)30質量%と、粒状マグネタイト(最大磁化:80emu/g、平均粒径:0.5μm)70質量%とを混練、粉砕、分級して、体積平均粒径が100μmとしたものを用い、前記トナーとトナー濃度が5質量%となるように秤量し、ボールミルで5分間混合して現像剤1を得た。
図1に示したような画像形成装置を用意し、現像装置16に上記現像剤を装填した。
感光体11としては、導電性支持体としての円筒形のガラスからなる透明基体の表面に、ITOをスパッタリングして導電層を形成し、該導電層上に、感光層として、電荷発生層が塩化ガリウムフタロシアニン、電荷輸送層がN,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−[1,1’]ビフェニル−4,4’−ジアミンを含む膜厚25μmの多層有機感光層を塗布形成した。
現像装置16は、二成分磁気ブラシ現像用の金属スリーブを備え反転現像を行うことが可能なものである。なお、この現像器に前記現像剤1を装填したときのトナー帯電量は、−5〜−30μC/g程度であった。
転写装置18は、導電性芯材の外周に導電性弾性体を被覆してなる半導電性ロールを転写ロールとして有する。導電性弾性体は、NBRとEPDMを混合してなる非相溶性のブレンド物に、ケッチェンブラックとサーマルブラックからなる2種類のカーボンブラックを分散させてなり、ロール抵抗が108.5Ωcm、アスカーC硬度が35度のものである。
・感光体線速:10mm/秒。
・帯電条件:スコロトロンのスクリーンに−400V、ワイヤーには直流−6kVを印加。このとき感光体の表面電位は−400Vとなった。
・露光条件:M色の画像情報の論理和で露光し、露光後の電位は約−50Vであった。
・現像バイアス:直流−330Vに交流Vpp1.2kV(3kHz)の矩形波を重畳。
・現像剤接触条件:周速比(現像ロール/感光体)2.0、現像ギャップ0.5mmとし、現像ロール上の現像剤重量は400g/m2とし、感光体上のトナー現像量がM色のべた画像で5g/m2となるようにした。
・転写バイアス:直流+800V印加。
・定着温度:定着ロール表面温度を180℃に設定。
・光照射装置照度:130000lux。
11 感光体
12 帯電装置
14 露光装置
16 現像装置
18 転写装置
22 定着装置
24 光照射装置
28、29 発色情報付与装置
40 画像処理部
46 制御部
48 記憶部
73 画像領域・背景領域判定部
Claims (7)
- 光による発色情報の付与により、非発色の状態を維持するトナーを用いる画像形成装置であって、
像担持体と、
前記像担持体を所定の電位に帯電する帯電手段と、
前記帯電手段によって帯電された前記像担持体を露光することにより該像担持体上に画像データに応じた静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記トナーを予め貯留するとともに、前記像担持体に形成された静電潜像を該トナーによって現像し該像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、
前記画像データ中の色成分情報に基づいて、非発色対象の色に対応して予め定められた波長の光を前記トナー像に露光することにより該トナー像を構成する画像領域のトナーに発色情報を付与する発色情報付与手段と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記トナー像を熱及び圧力の何れか一方または双方により前記記録媒体に定着する定着手段と、
加熱により前記発色情報を付与されたトナー像を発色させる発色手段と、
前記像担持体上における前記トナー像が形成された前記画像領域以外の背景領域においては前記画像領域で発色する色を非発色対象とし、該非発色対象の色に対応して予め定められた波長の光を前記背景領域に露光するように前記発色情報付与手段を制御する制御手段と、
を備えた画像形成装置。 - 前記画像データは、前記画像データに応じた画像を形成する対象となる記録媒体のサイズを示すサイズ情報を含み、前記制御手段は、前記画像データに含まれるサイズ情報のサイズの記録媒体に対応する前記像担持体上の領域のうちの、前記画像領域以外の領域を前記背景領域として、該背景領域に前記トナーの発色を抑制するための予め定められた波長の光を露光するように前記発色情報付与手段を制御する請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記トナーは、前記発色情報付与手段によって所定光量以上の光を露光されると該光の波長に応じた色について非発色となり、前記制御手段は、前記背景領域に前記所定光量以上の光を露光するように前記発色情報付与手段を制御する請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記発色手段は、前記定着手段と一体的に設けられる請求項1に記載の画像形成装置。
- 定着後の記録媒体上に光を照射する定着後光照射手段を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記トナーが、互いに隔離された状態で存在し、互いに反応した際に発色する第1の成分及び第2 の成分と、該第1の成分及び第2の成分のいずれかを含む光硬化性組成物と、を有し、光による発色情報の付与により前記光硬化性組成物が硬化または未硬化の状態を維持することにより、非発色の状態を維持するトナーであることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 光による発色情報の付与により、非発色の状態を維持するトナーを用いる画像形成方法であって、
像担持体を所定の電位に帯電する帯電工程と、
帯電された前記像担持体を露光することにより該像担持体上に画像データに応じた静電潜像を形成する潜像形成工程と、
前記トナーを予め貯留するとともに、前記像担持体に形成された静電潜像を該トナーによって現像し該像担持体上にトナー像を形成する現像工程と、
前記画像データ中の色成分情報に基づいて、非発色対象の色に対応して予め定められた波長の光を前記トナー像に露光することにより該トナー像を構成する画像領域のトナーに発色情報を付与すると共に、前記像担持体上における前記トナー像が形成された前記画像領域以外の背景領域においては前記画像領域で発色する色を非発色対象とし、該非発色対象の色に対応して予め定められた波長の光を前記背景領域に露光する発色情報付与工程と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写工程と、
前記トナー像を熱及び圧力の何れか一方または双方により前記記録媒体に定着する定着工程と、
加熱により前記発色情報を付与されたトナー像を発色させる発色工程と、
を備えた画像形成方法。
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