JP5741999B2 - 画像形成装置及び画像形成システム - Google Patents
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Description
また、請求項2の発明は、請求項1に記載の画像形成装置において、前記電圧は、ピーク間電圧値が5[kVp−p]以上及び30[kVp−p]以下の交流電圧であることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1又は2に記載の画像形成装置において、前記第1電極部材及び前記第2電極部材はそれぞれローラ形状を有し、該第2電極部材の直径は該第1電極部材の直径よりも大きいことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項3の画像形成装置において、前記第2電極部材を回転駆動する駆動手段を備え、該第2電極部材は、その外周面の周方向の全体が誘電体層によって覆われていることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載の表面処理装置において、前記電圧は、周波数が20[kHz]以上及び500[kHz]以下の交流電圧であることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項6に記載の画像形成システムにおいて、前記電圧は、ピーク間電圧値が5[kVp−p]以上及び30[kVp−p]以下の交流電圧であることを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項6又は7に記載の画像形成システムにおいて、前記第1電極部材及び前記第2電極部材はそれぞれローラ形状を有し、該第2電極部材の直径は該第1電極部材の直径よりも大きいことを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項8に記載の画像形成システムにおいて、前記第2電極部材を回転駆動する駆動手段を備え、該第2電極部材は、その外周面の周方向の全体が誘電体層によって覆われていることを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項6乃至9のいずれかに記載の画像形成システムにおいて、前記電圧は、周波数が20[kHz]以上及び500[kHz]以下の交流電圧であることを特徴とするものである。
図1は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。本実施形態の画像形成装置1は、電子写真方式を用いてフルカラー画像を形成可能なフルカラー画像形成装置であり、フルカラーPOD機として使用することができる。
図2は、定着部材(定着ベルト26、定着ローラ27)を用いて、離型剤としてのワックスを含有するトナーを用いて転写紙P上に形成されたトナー画像を定着する定着処理の前後における転写材表面の様子を示す模式図であり、図3は、トナーに添加されたワックス等の添加物の様子を示す説明図である。トナーTは、後述のように樹脂Trを主成分として顔料Tpや帯電制御剤Tcが添加され、更に離型剤としてのワックスW等が添加される場合がある。ワックスWを含有するトナーTを用いて転写紙P上に形成されたトナー画像を定着する場合、定着前の転写紙P上のトナーTは粉体状態で静電気力にて転写紙P上に固定され、転写紙P上のトナーTは定着処理によって溶融し転写紙P上に固定化される。トナーに含有するワックスWは、定着時にトナー画像T’の表面に染み出し定着部材(定着ローラ)との離型性を得る効果を発揮するが、定着後の転写紙P上のトナー画像T’の裏面にも染み出し残留存在し転写紙Pとトナー画像T’の接着性に作用する。
(トナーAの製造)
下記に示す結着樹脂2種類、離型剤2種類及び着色剤の処方を、へンシェルミキサー(三井三池化工機株式会社製、FM10B)を用いて予備混合した後、二軸混練機(株式会社池貝製、PCM−30)で100〜130°Cの温度で溶融、混練した。得られた混練物は室温まで冷却後、ハンマーミルにて200〜300μmに粗粉砕した。次いで、超音速ジェット粉砕機ラボジェット(日本ニューマチック工業株式会社製)を用いて、重量平均粒径が6.0±0.3μmとなるように粉砕エアー圧を適宜調整しながら微粉砕した後、気流分級機(日本ニューマチック工業株式会社製、MDS−I)で、重量平均粒径が6.8±0.3μm、4μm以下の微粉量が10個数%以下となるようにルーバー開度を適宜調整しながら分級し、トナー母体粒子を得た。次いで、トナー母体粒子100質量部に対し、下記に示す添加剤2種をヘンシェルミキサーで撹拌混合し製造した。
結着樹脂B・・・テレフタル酸、フマル酸、トリメリット酸、ビスフェノールAプロピレンオキシド付加物、ビスフェノールAエチレンオキシド付加の重合体、軟化点:200°C、ガラス転移温度:66°C、酸価:12、Mn:2800、Mw:45000、50質量部
・離型剤 :離型剤A・・・カルナウバワックス、融点78°C 3質量部
離型剤B・・・エチレンビスステアリン酸アミド、融点145°C 2質量部
・着色剤 :カーボンブラック 10質量部
・添加剤 :無機微粒子A・・・SiO2 (シランカップリング剤で表面を疎水化処理)、平均粒径0.01μm、添加量1.0質量部
無機微粒子B・・・TiO2 (シランカップリング剤で表面を疎水化処理)、平均粒径0.02μm、添加量1.0質量部
下記に示す結着樹脂2種、離型剤、及び着色剤、添加剤2種の処方量を用いてトナーAの製造と同様に実施した。
結着樹脂B・・・テレフタル酸、フマル酸、トリメリット酸、ビスフェノールAプロピレンオキシド付加物、ビスフェノールAエチレンオキシド付加の重合体、軟化点:140°C、ガラス転移温度:65°C、酸価:16、Mn:2400、Mw:45000、50質量部
・離型剤 :カルナウバワックス、融点 78°C 5質量部
・着色剤 :カーボンブラック 10質量部
・添加剤 :無機微粒子A・・・SiO2 (シランカップリング剤で表面を疎水化処理)、平均粒径0.01μm、添加量1.0質量部
無機微粒子B・・・TiO2 (シランカップリング剤で表面を疎水化処理)、平均粒径0.02μm、添加量1.0質量部
フローテスター(島津製作所、CFT−500D)を用い、1gの試料を昇温速度6°C/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押出する。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とする。
示差走査熱量計(セイコー電子工業社製、DSC210)を用いて、試料を0.01〜0.02gをアルミパンに計量し、200°Cまで昇温し、その温度から降温速度10°C/分で0°Cまで冷却したサンプルを昇温速度10°C/分で昇温し、吸熱の最高ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度とする。
JIS K0070の方法に基づき測定する。但し、測定溶媒のみJIS K0070の規定のエタノールとエーテルの混合溶媒から、アセトンとトルエンの混合溶媒(アセトン:トルエン=1:1(容量比))に変更した。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により分子量分布を測定する。トナー30mgにテトラヒドロフラン10mlを加え、ボールミルで1時間混合後、ポアサイズ2μmのフッ素樹脂フィルター「FP−200」(住友電気工業(株)製)を用いて濾過して不溶成分を除き、試料溶液を調製する。
(1)対象のトナー画像上にテープを貼り付ける。
(2)テープの端を持ち、テープを画像から剥がす。
(3)転写紙からトナーを剥がした状態をランクにて評価する。具体的には、転写紙からトナーが全く剥がれない状態を「ランク5」とし、転写紙からトナーが全部剥がれた状態を「ランク1」とし、その間を2、3、4にランク付けする。
条件1:装置の通常条件
条件2:装置の定着性を上げる限界条件
条件3:放電機能を持つ放電手段にて前処理した転写紙+装置の通常条件
ここで、上記条件3のように転写紙を放電機能を持つ放電手段にて前処理した場合に、装置の通常条件でも十分な接着性が得られるのは、以下のようなメカニズムが考えられる。定着工程にて、オイルレルトナーに含有されているワックスは表面に析出し定着ローラとの接触面に作用することでトナーとの離型性を確保する。含有ワックスは同じくトナー表面である転写紙との接触面にも析出する。オイルレストナーではこのワックスが転写紙の接着に影響することにより定着性が不利となる。条件1、2の画像を解析してみると、定着工程後のトナー画像は転写紙表面からフィルム状に剥げ取れている。すなわち、トナーを溶融させるには十分な熱量は得られているが転写紙表面との接着性が得られない状態となっていることが推察される。しかしながら、転写紙表面を放電機能を持つ放電手段にて予め処理することで、転写紙表面の濡れ性が向上し、ワックスが表面に析出するオイルレストナーにおいても十分な接着性が得られると考えられる。
また、本実施形態によれば、前記電圧は、周波数が20[kHz]以上及び500[kHz]以下の交流電圧であることにより、放電の際に不快で耳障りな音を発生させることがなく、しかも、第1電極ローラ703と第2電極ローラ704上の転写紙Pとの間の空隙Gに残留イオンによる低抵抗な放電チャネルが形成されにくく、均一な放電処理が可能になり、大電流が流れることによる高熱の発生を防止することができる。
また、本実施形態によれば、前記交流電圧のピーク間電圧値は、互いに対向する第1電極ローラ703の表面と第2電極ローラ704の表面との間の空隙の厚みの単位長[mm]あたり、5[kVp−p]以上及び30[kVp−p]以下であることにより、上記間隙に放電を確実に発生させることができるともに、第1電極ローラ703と周囲の部材の間におけるアーク放電の発生を防止できる。
また、本実施形態によれば、第1電極ローラ703の材料はステンレスであることにより、放電時に発生するオゾンによって腐食され難い。
また、本実施形態によれば、第1電極ローラ703及び第2電極ローラ704はそれぞれローラ形状を有し、第2電極ローラ704の直径は第1電極ローラ703の直径よりも大きいことにより、第1電極ローラ703側から第2電極ローラ704がみなし平面であるように見えるため、第1電極ローラ703と第2電極ローラ704とが対向する位置でより広く均一な放電領域(いわゆる転写紙移動方向に発生している沿面放電の領域)を転写紙Pの表面へ付与することが可能となり、均一な無駄のない処理効果が得られる。
また、本実施形態によれば、外周面の周方向の全体が誘電体層によって覆われている第2電極ローラ704を回転駆動することにより、放電による誘電体層704bの侵食を軽減することができる。
また、本実施形態によれば、第2電極ローラ704の誘電体層の比誘電率は、2以上及び10以下であることにより、放電のために高い電圧が不要になり、放電が局所的に集中しにくくなる。第2電極ローラ704の誘電体層の厚みは、0.1[mm]以上及び5[mm]以下であることにより、絶縁破壊によるアーク放電を防止できるとともに、放電のために高い電圧が不要になる。
なお、図8の表面処理装置70において、第1電極ローラ703に対向する第2電極部材として、電極板720の代わりに、導電性ローラを配置してもよい。この場合、第2電極部材としての導電性ローラの表面には、誘電体層を設けなくてもよい。
また、図9に示すように、第1電極ローラ703と誘電体ベルト721上の転写紙Pの表面が接触するように構成してもよい。
また、本実施形態によれば、排出された転写紙が積層される載置台としての排紙トレイ311(排紙トレイ406)を有することにより、表面処理済みの転写紙Pをストックすることができる。
前記樹脂としては、少なくとも結着樹脂が挙げられる。前記結着樹脂としては、特に制限はなく、通常使用される樹脂を適宜選択して使用することができるが、例えば、スチレン系単量体、アクリル系単量体、メタクリル系単量体等のビニル重合体、これらの単量体又は2種類以上からなる共重合体、ポリエステル系重合体、ポリオール樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、ポリカーボネート樹脂、石油系樹脂、などが挙げられる。機械的な強度等を合わせ考慮すると、ポリエステル系樹脂が好ましい。
2価のアルコール成分としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−へキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、水素化ビスフェノールA、又は、ビスフェノールAにエチレンオキシド、プロピレンオキシド等の環状エーテルが重合して得られるジオール、などが挙げられる。
(1)試料は予め結着樹脂(重合体成分)以外の添加物を除去して使用するか、結着樹脂及び架橋された結着樹脂以外の成分の酸価及び含有量を予め求めておく。試料の粉砕品0.5〜2.0gを精秤し、重合体成分の重さをWgとする。例えば、トナーから結着樹脂の酸価を測定する場合は、着色剤又は磁性体等の酸価及び含有量を別途測定しておき、計算により結着樹脂の酸価を求める。
(2)300(ml)のビーカーに試料を入れ、トルエン/エタノール(体積比4/1)の混合液150(ml)を加え溶解する。
(3)0.1mol/lのKOHのエタノール溶液を用いて、電位差滴定装置を用いて滴定する。
(4)この時のKOH溶液の使用量をS(ml)とし、同時にブランクを測定し、この時のKOH溶液の使用量をB(ml)とし、次式(1)で算出する。ただし、fはKOHのファクターである。
酸価(mgKOH/g)=[(S−B)×f×5.61]/W・・・(1)
前記トナーに含有する着色剤としては、特に制限はなく、通常使用される樹脂を適宜選択して使用することができるが、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミウムレッド、カドミウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びこれらの混合物、などが挙げられる。
また、前述のように、上記実施形態の表面処理装置で処理可能な転写材上のトナー画像を構成するトナーは、結着樹脂、着色剤とともにワックスを含有するトナーであってもよい。
トナーの帯電制御剤としては、特に制限はなく、公知のもの中から目的に応じて適宜選択することができるが、有色材料を用いると色調が変化することがあるため、無色乃至白色に近い材料が好ましく、例えば、トリフェニルメタン系染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体又はその化合物、タングステンの単体又はその化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸の金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩、等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
本実施形態のトナーには、流動性向上剤を添加してもよい。流動性向上剤は、トナー表面に添加することにより、トナーの流動性を改善(流動しやすくなる)するものである。
2、3、4 転写材処理装置
70 表面処理装置
701、702 搬送ローラ
703 第1電極ローラ
704 第2電極ローラ
705 高周波発信機
706 高圧トランス
P 転写紙
W ワックス
T トナー
T’ トナー画像
Claims (10)
- 離型剤を含むオイルレストナーからなるトナー画像を転写材の表面に形成するトナー画像形成手段と、定着部材を用いて該トナー画像を定着させる定着装置と、を備えた画像形成装置であって、
前記トナー画像形成手段に搬送される転写材の表面を処理する表面処理装置を、更に備え、
前記表面処理装置は、
前記トナー画像が形成される前の転写材の表面に対向し該転写材の移動方向と交差する方向に延在する導電性表面を有する第1電極部材と、
厚さが1[mm]以上且つ5[mm]以下及び比誘電率が2以上且つ10以下のガラス、石英又はアルミナからなる誘電体層が導電性部材の表面に形成され、該転写材を間に介して該第1電極部材に3[mm]以下の間隙で対向するように設けられた第2電極部材と、
該第1電極部材と該第2電極部材の導電性部材との間に誘電体バリア放電を発生させる電圧を印加する電圧印加手段と、を備え、
前記トナー画像が形成される前の転写材の表面又は該表面の近傍に誘電体バリア放電を発生させ、該トナー画像が形成される前の転写材の表面に前記誘電体バリア放電を直接曝露させることにより、前記トナー画像を構成する前記オイルレストナーに対する前記転写材の表面の濡れ性を高めることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載の画像形成装置において、
前記電圧は、ピーク間電圧値が5[kVp−p]以上及び30[kVp−p]以下の交流電圧であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1又は2に記載の画像形成装置において、
前記第1電極部材及び前記第2電極部材はそれぞれローラ形状を有し、
該第2電極部材の直径は該第1電極部材の直径よりも大きいことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項3に記載の画像形成装置において、
前記第2電極部材を回転駆動する駆動手段を備え、
該第2電極部材は、その外周面の周方向の全体が誘電体層によって覆われていることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記電圧は、周波数が20[kHz]以上及び500[kHz]以下の交流電圧であることを特徴とする画像形成装置。 - 離型剤を含むオイルレストナーからなるトナー画像を転写材の表面に形成するトナー画像形成手段と定着部材を用いて該トナー画像を定着させる定着装置とを有する画像形成装置と、該トナー画像形成手段に搬送される転写材の表面を処理する転写材処理装置と、を備えた画像形成システムであって、
前記転写材処理装置は、
転写材が入力される転写材入力部と、
該転写材入力給部から供給された転写材のトナー画像が形成される表面を処理する表面処理装置と、
該表面処理装置で表面処理された該転写材が出力される転写材出力部と、を備え、
前記表面処理装置は、
前記トナー画像が形成される前の転写材の表面に対向し該転写材の移動方向と交差する方向に延在する導電性表面を有する第1電極部材と、
厚さが1[mm]以上且つ5[mm]以下及び比誘電率が2以上且つ10以下のガラス、石英又はアルミナからなる誘電体層が導電性部材の表面に形成され、該転写材を間に介して該第1電極部材に3[mm]以下の間隙で対向するように設けられた第2電極部材と、
該第1電極部材と該第2電極部材の導電性部材との間に誘電体バリア放電を発生させる電圧を印加する電圧印加手段と、を備え、
前記トナー画像が形成される前の転写材の表面又は該表面の近傍に誘電体バリア放電を発生させ、該トナー画像が形成される前の転写材の表面に前記誘電体バリア放電を直接曝露させることにより、前記トナー画像を構成する前記オイルレストナーに対する前記転写材の表面の濡れ性を高めることを特徴とする画像形成システム。 - 請求項6に記載の画像形成システムにおいて、
前記電圧は、ピーク間電圧値が5[kVp−p]以上及び30[kVp−p]以下の交流電圧であることを特徴とする画像形成システム。 - 請求項6又は7に記載の画像形成システムにおいて、
前記第1電極部材及び前記第2電極部材はそれぞれローラ形状を有し、
該第2電極部材の直径は該第1電極部材の直径よりも大きいことを特徴とする画像形成システム。 - 請求項8に記載の画像形成システムにおいて、
前記第2電極部材を回転駆動する駆動手段を備え、
該第2電極部材は、その外周面の周方向の全体が誘電体層によって覆われていることを特徴とする画像形成システム。 - 請求項6乃至9のいずれかに記載の画像形成システムにおいて、
前記電圧は、周波数が20[kHz]以上及び500[kHz]以下の交流電圧であることを特徴とする画像形成システム。
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