JP5850301B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、定着される画像のトナー量に応じてニップ幅を調整することにより定着熱量を最適にする技術が開示されている。
また、特許文献4には、着色微画素が孤立して配置されているか判断し、定着温度を制御する技術が開示されている。
また、特許文献5には、写真のように印字率の高い場合には、文字のように印字率の低い部分に比べて最適な定着温度が高くする技術が開示されている。さらに、これには、印字率写真領域と文字領域それぞれについて印字率を求め、それぞれの領域で最適な定着温度に制御することも開示されている。
また、特許文献6には、画像情報に応じて最適な定着温度に制御するために、所定領域当たりのデータドット数に基づく画像密度情報によって定着温度を制御する技術が開示されている。
図1に示す画像形成装置は、カラーレーザープリンタであり、その装置本体100には、画像形成ユニットとしての4つのプロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkが着脱可能に装着されている。各プロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の異なる色のトナーを収容している以外は同様の構成となっている。
作像動作が開始されると、各プロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkの感光体2が図の時計回りに回転駆動され、帯電ローラ3によって各感光体2の表面が所定の極性に一様に帯電される。図示しない読取装置によって読み取られた原稿の画像情報に基づいて、露光装置6から各感光体2の帯電面にレーザー光が照射されて、各感光体2の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体2に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体2上に形成された静電潜像に、各現像装置4によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化(可視像化)される。
定着装置20は、記録媒体P上の未定着画像Tを定着する定着部材としての定着スリーブ22と、その定着スリーブ22を保持する保持部材としての定着ローラ21と、定着スリーブ22を加熱する加熱部材としての誘導加熱部30と、定着スリーブ22を加圧する加圧部材としての加圧ローラ23等で構成される。
不図示の駆動モータによって、加圧ローラ23が図2の時計方向に回転駆動されると、これに伴い定着スリーブ22が反時計方向に従動回転する。このとき、定着スリーブ22を保持する定着ローラ21は、積極的に回転駆動されないことになる。そして、発熱部材及び定着部材としての定着スリーブ22は、誘導加熱部30との対向位置で、誘導加熱部30から発生される磁束によって加熱される。
こうして、定着スリーブ22は、自身の基材の誘導加熱によって加熱される。
以上が本発明を適用する画像形成装置、定着装置の全体構成および動作である。
まず、本発明の第1実施形態に係る構成及び動作について説明する。
本発明の画像形成装置に搭載されたCPU等の制御手段は、画像情報を階調処理する階調処理手段と、定着処理時の定着目標温度を変更する定着温度可変手段とを有している。ここで、「定着処理時の定着目標温度」とは、定着ニップへの記録媒体の供給が開始されたときからその供給が終了するまでの記録媒体の定着ニップ通過中(通紙中又は連続通紙中)の定着目標温度のことであり、定着ニップへの記録媒体の供給を開始する前に定着部材が加熱される立ち上がり温度などは除く。
まず、記録媒体が定着装置に送り込まれる前に、その記録媒体に形成される画像の中間調処理(ハーフトーン)の有無を判断する(STEP1)。中間調処理の有無は、CMYK値により判断される。具体的には、パソコンからプリントする際に、ディスプレイのRGB値(0〜100%)からプリンタ画像処理によりCMYK値(0〜100%)に変換し、1ページごとにエンジンで描画するが、その際のCMYK値によって中間調処理の有無を判断する。その結果、中間調処理が「無し」と判断された場合、例えば、K=100%の場合は、ベタで定着性に有利なため低い定着目標温度を選択することが可能である。従って、中間調処理が「無し」と判断された場合は、上記ノーマル温度から大幅に下げたレベル2温度を選択する。
本実施形態では、パソコン等の外部装置から受け取った画像情報を出力するプリンタ出力を行う場合と、複写機能により原稿から読み取った画像情報を出力するコピー出力を行う場合とで、使用する階調処理を変更するようにしている。具体的には、プリンタ出力の場合はディザ法を用い、コピー出力の場合は誤差拡散法を使用する。さらに、プリンタ出力の場合は、目的に応じて定着画像の解像度と、画像ドット径の大きさの段階数と、の少なくとも1つを可変可能な複数の画像形成モードが設定されている。具体的には、定着画像の解像度の変更は、単位面積当たりのドット数を変更することによって行う。例えば、600dpi、1200dpiなど、1インチ当たりのドット数(ドット密度)を変更する。また、画像ドット径の大きさの段階数の変更は、ビット数を変更することによって行う。本実施形態では、プリンタ出力における画像形成モードは、速度優先の一般文書モードと、画質優先の一般文書モードと、写真(画質優先)モードと、高解像度モードとがある。各モードにおける解像度と画像ドット径の大きさの段階数は、速度優先の一般文書モードの場合は600dpi、1bit、画質優先の一般文書モードの場合は600dpi、2bit、写真(画質優先)モードの場合は600dpi、4bit、高解像度モードの場合は1200dpi、1bitに設定されている。
画質優先の一般文書モードは、文字領域が分散ディザであり、速度優先の一般文書モードよりも高線数となる。このモードでは、速度優先の一般文書モードに比べて文字のギザギザが改善され、写真領域も万線ディザで色ムラに強い。しかし、画質を優先するため、速度優先の一般文書モードに比べて生産性(例えば、ある画像をデータ入力してからプリント完了までの時間)が低下する。
写真(画質優先)モードは、画質優先の一般文書モードよりも写真領域がさらに高線数となり、より高解像度の画像となり粒状性が向上する。
また、高解像度モードは、写真領域と文字領域のいずれも写真(画質優先)モードよりもさらに高線数となり、本実施形態において最も解像度が高いモードであって、文字や線画の鮮鋭性が高い。
評価方法としては、各種の階調処理方法を用いてハーフトーン画像を出力する。このとき、ハーフトーンの画像濃度は、エックスライト社のX-rite 938を用いて測定した画像濃度(ID)の値にして、0.5から1.0までの濃度にて0.05刻みで11サンプルを用意する。また、このサンプルの定着温度として、130℃、140℃、150℃の3条件を用意する。
ここで、ノーマル温度とレベル1温度は上記と同様の定着目標温度である。図6に示す例では、集中ディザと万線ディザの場合、線数が200[lpi]までであれば定着目標温度をレベル1温度に下げるように設定している。また、分散ディザを用いた場合は、200[lpi]以上の線数では、常にノーマル温度よりも下げないように設定されている。
なお、図7では、中間調画像が無い場合を「100%画像のみ」(ベタ画像のみ)と表示し、中間調画像がある場合を「100%未満画像あり」と表示している。
図8のSTEP2において階調処理種類がディザ法であると判断された場合は、そのディザ法の種類の判断を行う(STEP3)。その結果、ディザ法として分散ディザを使用していると判断された場合は、分散ディザは他のディザ(集中ディザ、万線ディザ)に比べて同じ線数でも定着性が不利であり、定着目標温度を下げることはできないため、ノーマル温度を選択する。
本実施形態では、形成された画像がモノクロ画像又はフルカラー画像であるか、画像中に文字領域や写真領域の有無についても判断して定着目標温度を選択するようにしている。
図10に示すように、この工程では、画像処理情報1から画像が通常モードか高解像度モードかを判断する(STEP3)。ここでいう高解像度モードとは、上述の高解像度モードと同様であり、通常モードとは、高解像度モード以外の上記各モード(速度優先の一般文書モード、画質優先の一般文書モード、写真モード)のことである(図4参照)。
一方、通常モードの場合は、定着目標温度下げを行える可能性があり、次の画像処理情報2を取得して判断する。
図11に示すように、この工程では、まず、文字領域の有無を判断する(STEP4)。文字領域が「有り」と判断された場合は、次に、画像が100%未満画像(中間調処理)の有無を判断する(STEP5)。これにより、100%未満画像が「有り」と判断された場合は、さらに、速度優先の一般文書モードであるか否かを判断する(STEP6)。
以下、低温定着のブラックトナーを用いた場合の定着目標温度の制御方法について説明する。なお、本実施形態において使用するトナーの詳細については後述する。
この実施形態では、定着目標温度が4段階に設定されており、定着目標温度可変手段によって4段階のいずれかの温度に選択されるようになっている。具体的には、最も定着性に不利なフルカラー画像の場合の定着目標温度をノーマル温度(第1の定着目標温度)として設定している。一方、モノクロ画像の場合は、フルカラー画像の場合に比べて、定着目標温度を低く設定することが可能である。このため、モノクロ画像の場合は、上記フルカラー画像の場合のノーマル温度から少し下げたレベル1温度(第2の定着目標温度)と、レベル1温度から少し下げたレベル2温度(第3の定着目標温度)と、レベル1温度から大幅に下げたレベル3温度(第4の定着目標温度)を設定している。例えば、レベル1温度はノーマル温度よりも10℃低い温度、レベル2温度はノーマル温度よりも15℃低い温度、レベル3温度はノーマル温度よりも25℃低い温度に設定する。
この実施形態では、図12に示す上記方法に加え、使用する階調処理の種類がディザ法である場合は、さらにディザ法の種類や線数に基づいて定着目標温度を設定するようにしている。
図14に示すように、本実施形態に係る定着目標温度の制御では、まず、STEP1において、記録媒体に形成される画像がモノクロ画像であるかフルカラー画像であるかを判別する。フルカラー画像であれば、上記の通りノーマル温度を選択する。一方、モノクロ画像である場合は、定着目標温度下げが可能であるので、次のSTEP2以降の判断を行う。
なお、本実施形態においても、上記実施形態と同様に、定着目標温度を、フルカラー画像形成時のノーマル温度と、モノクロ画像形成時のレベル1温度、レベル2温度及びレベル3温度の4段階に分けて設定している。
この構成における画像形成装置は、画質を優先する通常の画像形成モード(又は画質優先モード)と、画質を変更して省エネを優先する省エネ優先モードとを有する。ユーザー等は、画質を優先するか、省エネを優先するかによって、これらのモードを選択できるようになっている。
図21はPDLソフトについての図である。
PDLソフトは、PSやPCL、RICOHのRPCSなどPDLの種類ごとに構文解析を行うパーサ部301と、PDLの画像形成を行う描画コア部302から成る。描画コア部302は、テキスト、イメージ、ベクターグラフィックス、描画設定情報を受け取るためのI/Fである描画モジュールI/F部303と、テキスト、イメージ、ベクターグラフィックスなどの描画データと色や透過設定などを持つ描画設定情報を保存する中間データ保存部304と、保存先のメモリ305と、描画データに基づいて出力イメージデータとしてレンダリングする複数の描画処理部500で構成される。使用されるディザ情報はPDLパーサ部301が起動時にROM領域など環境から取得し、描画コア部302に提供する。
ホストPC上のドライバからコントローラへ送られてくる印刷データは、ジョブを単位とし、一つのジョブは一つ以上のページから構成され、1ページは一つ以上のバンドから構成されているとする。ジョブ中には描画コマンドや設定のための情報が含まれている。代表的な描画コマンドには文字、図形、イメージがある。また、描画色を設定するためのコマンド、ページの解像度などを設定するためのコマンドも含まれている。印刷データを受け取ったPDLパーサ301は描画コマンドなどに切り分けて描画モジュールI/F303へ伝達する。描画モジュールI/F303から情報を受け取れる使用ディザ判定部306は、ページの解像度や深さ、その他の設定をもとに、先に渡されていたこの環境で使用されるディザ情報の中からこのページで使用するディザIDを選択する。次に描画色が設定され、描画モジュールI/F303の中の描画コマンドI/Fが呼ばれると、その描画コマンドの描画先座標で使用されるディザがプレーンと濃度値まで確定する。使用ディザ判定部306は描画モジュールI/F303に含まれている場合もある。ディザID、プレーン、濃度値まで確定すると、定着温度情報も決まるので、その描画コマンドでの定着温度情報が求まることになる。
上述のように本発明の各実施形態では、複数の記録媒体を連続して印刷する場合に、記録媒体1枚ごと定着温度の選択を行うようにしているため、連続印刷中に定着温度がノーマル温度、レベル1温度、レベル2温度、あるいはレベル3温度の間で推移する場合がある。
図22の例では、連続印刷する1ページ目から9ページ目までの定着目標温度(ノーマル温度、レベル1温度、レベル2温度)と、目標定着温度の変更によって推移する定着温度の推移イメージを示している。図22において、特に、3ページ目と4ページ目の間では、レベル2温度からノーマル温度への上昇幅が大きいため、定着温度を急激に上昇させる必要がある。しかしながら、単位時間当たりの連続通紙枚数(例えば、1分間当たりの連続通紙可能枚数(CPM))が多い場合は、その連続通紙中の紙間の時間だけでは、定着温度が定着目標温度に追従することができず、コールドオフセット等の不具合が生じる可能性がある。そこで、このような不具合を防止するため、本発明では連続印刷中は以下のようにして定着温度を制御する。
この場合、1枚目と2枚目に対して選択された定着目標温度はいずれもレベル2温度であるため定着目標温度を変化させる必要はないが、3枚目に対して選択された定着目標温度はノーマル温度であるため、2枚目と3枚目との間で定着温度を大きく上昇させなければならない。このように、2枚目と3枚目との間で定着温度を大きく上昇させなければならない場合、本発明では、定着目標温度をレベル2温度からノーマル温度に変更開始するタイミングを、定着装置(定着ニップ)への2枚目の通紙が完了する前から行うようにしている。このように、定着目標温度の変更を開始するタイミングを、2枚目の通紙完了直後ではなく、2枚目の通紙完了前から行うことで、早いタイミングで(実際の)定着温度の上昇を開始することができ、3枚目の通紙の時点で目標のノーマル温度まで上昇させることが可能となる。
この場合、定着目標温度を2枚目と3枚目との間でノーマル温度からレベル2温度に変更しなければならない。ここでは、その変更開始のタイミングを定着装置(定着ニップ)への2枚目の通紙が完了した直後から行っており、定着ニップへの3枚目の通紙が開始された時点では、定着温度がレベル2温度まで下がりきっていない。しかし、定着温度が目標とするレベル2温度にまで下がりきっていなくても不具合は生じることはない。
図25に示すように、この定着装置50は、記録媒体P上の未定着画像Tを当該記録媒体Pに定着させる無端状の定着ベルト51と、定着ベルト51の内周面を支持する支持部材としての金属パイプ52と、定着ベルト51を加熱する加熱部材としてのヒータ53と、定着ベルト51を外周側から加圧する加圧部材しての加圧ローラ54と、定着ベルト51の内周側に配設されると共に定着ベルト51を介して加圧ローラ55に当接して定着ニップを形成するニップ形成部材55と、補助ステー56とを備える。
図26に示すように、この定着装置60は、定着部材としての定着スリーブ61と、定着スリーブ61を加圧する加圧部材としての加圧ローラ62と、定着ベルト61の内周側に配設されると共に定着ベルト61を介して加圧ローラ62に当接して定着ニップを形成するニップ形成部材63と、定着ベルト61を加熱する加熱部材としての面状発熱体64と、面状発熱体64を所定位置で支持する発熱体支持部材65等を備える。また、図26において、符号66は端子台ステー、符号67は給電線、符号68はコア保持部材である。
低温定着のブラックトナーは、その必要定着温度が、カラートナーの必要定着温度に比べて10℃以上低く、少なくとも熱可塑性樹脂が含まれており、熱可塑性樹脂として少なくとも結晶性ポリエステル樹脂と非結晶性ポリエステル樹脂、ワックス、着色剤を含んでいることを特徴とする。前記トナーのDSC消音における示差熱量曲線において、50〜100℃に明確な吸熱ピークを有し、前記結晶性ポリエステルの融点としては60℃〜80℃、前記ワックスの融点として70〜90℃であることを特徴とする。前記結晶性ポリエステルの融点が60℃未満の場合、耐熱保存性の悪化が見られ、80℃より高い場合は低温定着性の悪化が見られる。前記ワックスの融点が70℃未満の場合、耐熱保存性の悪化が見られ、90℃より高い場合は低温定着性の悪化が見られる。一般的に結晶性ポリエステルとワックスは低温定着のために融点が低いほうが好ましいが、低すぎると耐熱保存性が悪化する。また、ワックスは結晶性ポリエステルより耐熱保存性に対して悪化する傾向があるため、融点としては結晶性ポリエステルより高いことが好ましい。
有機溶媒としては、高温で結晶性ポリエステル樹脂を完全に溶解して均一溶液を形成し、その反面、低温に冷却すると結晶性ポリエステル樹脂と相分離し、不透明な不均一溶液を形成するものが好ましい。具体例としてトルエン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。
トナー中の結晶性ポリエステル樹脂は、高い結晶性をもつがゆえに定着開始温度付近において、急激な粘度低下を示す熱溶融特性を示す。つまり、溶融開始温度直前までは結晶性による耐熱保存性が良く、溶融開始温度では急激な粘度低下(シャープメルト性)を起こし、定着することから、良好な耐熱保存性と低温定着性を兼ね備えたトナーを設計することが出来る。また、離型幅(定着下限温度とホットオフセット発生温度の差)についても、良好な結果を示すことが判った。
結晶性ポリエステル樹脂は、例として、アルコール成分として炭素数2〜12の飽和脂肪族ジオール化合物、例えば1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール及びこれらの誘導体と、少なくとも酸性分として二重結合(C=C結合)を有する炭素数2〜12のジカルボン酸、もしくは、炭素数2〜12の飽和ジカルボン酸、特にフマル酸、1,4−ブタン二酸、1,6−ヘキサン二酸、1,8−オクタン二酸、1,10−デカン二酸、1,12−ドデカン二酸およびこれらの誘導体を用いて合成される。
10mgKOH/g<A<40mgKOH/g
0mgKOH/g<B<20mgKOH/g
20mgKOH/g<A+B<40mgKOH/g
また酸価が40mgKOH/g以上、もしくは、水酸基価が20mgKOH/g以下の場合、高温高湿下でのトナーの帯電能力が低下する恐れがある。
また酸価と水酸基価の合計が20mgKOH/g以下の場合、非晶質ポリエステルとの相溶性が低下し、低温定着性が充分得られない場合がある。また酸価と水酸基価の合計が40mgKOH/g以上の場合、結晶性ポリエステルが非晶質ポリステルとの相溶性が上がりすぎるため、耐熱保存性が悪化する場合がある。
また、トナーとしては、有機溶媒中に、少なくとも着色剤、離型剤、結晶性ポリエステル樹脂、変性ポリエステル系樹脂から成る結着樹脂前駆体、及びこれら以外の結着樹脂成分を溶解・分散させて得られる油相に、前記結着樹脂前駆体と伸長または架橋する化合物を溶解させた後、前記油相を微粒子分散剤の存在する水系媒体中に分散させて乳化分散液を得、前記乳化分散液中で前記結着樹脂前駆体を架橋反応及び/又は伸長反応させ、有機溶剤を除去して得られるトナーが好ましい。
結着樹脂前駆体としては、変性ポリエステル系樹脂からなる結着樹脂前駆体が好ましく、イソシアネートやエポキシなどにより変性されたポリエステルプレポリマーを挙げることができる。これは、活性水素基を持つ化合物(アミン類など)と伸長反応し、離型幅(定着下限温度とホットオフセット発生温度の差)の向上に効果をおよぼす。このポリエステルプレポリマーの合成方法としては、ベースとなるポリエステル樹脂に、従来公知のイソシアネート化剤やエポキシ化剤などを反応させることで容易に合成することが出来る。イソシアネート化剤としては、脂肪族ポリイソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエートなど);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど);芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α',α'−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど);イソシアヌレート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの;及びこれら2種以上の併用が挙げられる。また、エポキシ化剤としては、エピクロロヒドリンなどをその代表例としてあげることが出来る。
前記結着樹脂前駆体は、重量平均分子量が1×104以上3×105以下であることが好ましい。
結着樹脂前駆体と伸長又は架橋する化合物としては、活性水素基を有する化合物が挙げられ、その代表として、アミン類をあげることができる。アミン類としては、ジアミン化合物、3価以上のポリアミン化合物、アミノアルコール化合物、アミノメルカプタン化合物、アミノ酸化合物、及び、これらのアミノ基をブロックした化合物などが挙げられる。ジアミン化合物としては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4'ジアミノジフェニルメタンなど);脂環式ジアミン(4,4'−ジアミノ−3,3'ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);及び脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)などが挙げられる。3価以上のポリアミン化合物としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール化合物としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン化合物としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。
着色剤としては公知の染料及び顔料が全て使用でき、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、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
離型剤は、融点が50〜120℃のワックスであることが好ましい。
このようなワックスは、定着ローラとトナー界面の間で離型剤として効果的に作用することができるため、定着ローラにオイル等の離型剤を塗布しなくても高温耐オフセット性を向上させることができる。
離型剤としては、以下に示す材料を用いることができる。
トナーは、必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。帯電制御剤としては公知のものが全て使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、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、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。
前記結着樹脂成分としては、非結晶性の未変性ポリエステル樹脂を用いる。変性ポリエステル系樹脂からなる結着樹脂前駆体を架橋及び/又は伸長反応させて得られる変性ポリエステル樹脂と未変性のポリエステル樹脂は、少なくとも一部が相溶していることが好ましい。これにより、低温定着性及び耐ホットオフセット性を向上させることができる。このため、変性ポリエステル樹脂と未変性のポリエステル樹脂のポリオールとポリカルボン酸は、類似の組成であることが好ましい。また、未変性ポリエステル樹脂として、結晶性ポリエステル分散液に用いた非結晶性ポリエステル樹脂も未変性であれば、用いることができる。
−10mgKOH/g<A−C<10mgKOH/g
トナー組成物がウレア変性ポリエステル樹脂等の変性ポリエステル樹脂を含有する場合、変性ポリエステル樹脂は、ワンショット法等により製造することができる。
まず、ポリオールとポリカルボン酸を、テトラブトキシチタネート、ジブチルスズオキサイド等の触媒の存在下で、150〜280℃に加熱し、必要に応じて、減圧しながら生成する水を除去して、水酸基を有するポリエステル樹脂を得る。次に、水酸基を有するポリエステル樹脂とポリイソシアネートを40〜140℃で反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーを得る。さらに、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーとアミン類を0〜140℃で反応させ、ウレア変性ポリエステル樹脂を得る。
ウレア変性ポリエステル樹脂の数平均分子量は、通常、1000〜10000であり、1500〜6000が好ましい。
溶剤としては、芳香族溶剤(トルエン、キシレン等);ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等);エステル類(酢酸エチル等);アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等);エーテル類(テトラヒドロフラン等)等のイソシアネート基に対して不活性なものが挙げられる。
なお、未変性のポリエステル樹脂を併用する場合は、水酸基を有するポリエステル樹脂と同様に製造したものを、ウレア変性ポリエステル樹脂の反応後の溶液に混合してもよい。
水系媒体としては、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。混和可能な溶剤としては、アルコール(メタノール、イソプロパノール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などが挙げられる。
また高分子系保護コロイドもしくは、水に不溶な有機微粒子により分散液滴を安定化させても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエ一テル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、又はビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの窒素原子、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフエニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。
さらに、トナー組成物の粘度を低くするために、ポリエステルプレポリマーが反応し変性したポリエステルが可溶の溶剤を使用することもできる。溶剤を用いた方が粒度分布がシャープになる点で好ましい。該溶剤は沸点が100℃未満の揮発性であることが除去が容易である点から好ましい。該溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。
分級操作は液中でサイクロン、デカンター、遠心分離等により、微粒子部分を取り除くことができる。もちろん乾燥後に粉体として取得した後に分級操作を行っても良いが、液体中で行うことが効率の面で好ましい。得られた不要の微粒子、または粗粒子は再び混練工程に戻して粒子の形成に用いることができる。その際微粒子、または粗粒子はウェットの状態でも構わない。
得られた乾燥後のトナーの粉体と離型剤微粒子、帯電制御性微粒子、流動化剤微粒子、着色剤微粒子などの異種粒子とともに混合したり、混合粉体に機械的衝撃力を与えたりすることによって表面で固定化、融合化させ、得られる複合体粒子の表面からの異種粒子の脱離を防止することができる。
トナーは、流動性や現像性、帯電性を補助するために外添剤を含有してもよい。
外添剤としては、無機微粒子を好ましく用いることができる。この無機微粒子の一次粒子径は、5nm〜2μmであることが好ましく、特に5nm〜500μmであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5重量%であることが好ましく、特に、0.01〜2.0重量%であることが好ましい。無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。
この他高分子系微粒子たとえばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。
22 定着スリーブ(定着部材)
23 加圧ローラ(加圧部材)
30 誘導加熱部(加熱部材)
50 定着装置
51 定着ベルト(定着部材)
53 ヒータ(加熱部材)
54 加圧ローラ(加圧部材)
55 ニップ形成部材
60 定着装置
61 定着スリーブ(定着部材)
62 加圧ローラ(加圧部材)
63 ニップ形成部材
64 面状発熱体(加熱部材)
P 記録媒体
T 未定着画像
Claims (15)
- 記録媒体上の未定着画像を当該記録媒体に定着させる定着装置を備えた画像形成装置において、
定着処理時の定着目標温度を変更する定着目標温度可変手段と、
画像情報を階調処理する階調処理手段とを備え、
定着処理が行われる記録媒体1枚ごとに、中間調処理の有無と、使用する階調処理の種類とに基づいて、前記定着目標温度を変更するように構成し、
前記階調処理手段は階調処理の種類の1つとしてディザ法を有し、
前記使用する階調処理の種類がディザ法である場合は、さらに前記ディザ法の種類と線数とに基づいて前記定着目標温度を変更するように構成し、
前記線数が所定の線数の場合で、前記ディザ法が集中ディザ又は万線ディザである場合は分散ディザの場合に比べて、前記定着目標温度を低くし、
前記ディザ法が同じ場合で、前記線数が小さい場合は大きい場合に比べて、前記定着目標温度を低くすることを特徴とする画像形成装置。 - 原稿から読み取った画像情報を出力するコピー出力と、外部装置から受け取った画像情報を出力するプリンタ出力とが可能な画像形成装置であって、
前記コピー出力する場合は誤差拡散法による階調処理を行い、前記プリンタ出力する場合はディザ法による階調処理を行うように構成した請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記ディザ法による階調処理を使用する場合、前記誤差拡散法による階調処理を使用する場合に比べて、前記定着目標温度を低くするように構成した請求項2に記載の画像形成装置。
- 定着画像の解像度と、画像ドット径の大きさの段階数と、の少なくとも1つを可変可能な複数の画像形成モードを備えた画像形成装置であって、
選択した画像形成モードに基づいて前記ディザ法の種類と線数を変更するように構成した請求項1から3のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 記録媒体1枚ごとに、画像の文字領域と写真領域を検知する領域検知手段を備え、当該領域検知手段の検知結果に基づいて前記ディザ法の種類と線数を変更するように構成した請求項4に記載の画像形成装置。
- 所定の画像を形成するのに使用される予め設定されたディザ法の種類及び線数の少なくとも一方を、それよりも定着性に有利なものに変更可能に構成した請求項1から5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 連続して定着処理する複数枚の記録媒体のうち、特定の記録媒体の定着目標温度からその次に定着処理を行う記録媒体の定着目標温度に変更を開始するタイミングを、その変更前後の定着目標温度の温度差に応じて変更可能に構成した請求項1から6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記特定の記録媒体の定着目標温度より前記次に定着処理を行う記録媒体の定着目標温度が高い場合、その定着目標温度差が大きいほど、定着目標温度の変更の開始を早いタイミングで行うように構成した請求項7に記載の画像形成装置。
- 前記特定の記録媒体の定着目標温度より前記次に定着処理を行う記録媒体の定着目標温度が高い場合は、低い場合に比べて、定着目標温度の変更の開始を早いタイミングで行うように構成した請求項7又は8に記載の画像形成装置。
- 前記特定の記録媒体の定着目標温度より前記次に定着処理を行う記録媒体の定着目標温度が高い場合に、定着目標温度の変更を、複数の画像形成ユニットのうちの最初の画像形成ユニットが前記特定の記録媒体に対する画像形成動作を開始した時点で開始するように構成した請求項7から9のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記特定の記録媒体の定着目標温度より前記次に定着処理を行う記録媒体の定着目標温度が低い場合に、定着目標温度の変更を、前記特定の記録媒体が定着装置を通過した直後に開始するように構成した請求項7から10のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記定着装置は、記録媒体上の未定着画像を当該記録媒体に定着させる定着部材と、当該定着部材を加圧して定着ニップを形成する加圧部材と、前記定着部材を誘導加熱する誘導加熱部とを備える請求項1から11のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記定着装置は、記録媒体上の未定着画像を当該記録媒体に定着させる無端状の定着ベルトと、当該定着ベルトの内周面を支持する支持部材と、前記定着ベルトを加熱する加熱部材と、前記定着ベルトを外周側から加圧する加圧部材と、前記定着ベルトの内周側に配設され前記定着ベルトを介して前記加圧部材に当接して定着ニップを形成するニップ形成部材とを備える請求項1から11のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記定着装置は、記録媒体上の未定着画像を当該記録媒体に定着させる定着部材と、当該定着部材を加圧して定着ニップを形成する加圧部材と、前記定着部材と前記加圧部材のうち少なくとも一方を加熱する加熱部材とを備え、当該加熱部材を、変形可能なフィルム状部材内に抵抗体発熱部を配設して成る面状発熱体で構成した請求項1から11のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- フルカラー画像形成装置であって、
ブラックトナーの必要定着温度が、カラートナーの必要定着温度に比べて10℃以上低く、ブラックトナーには、少なくとも熱可塑性樹脂が含まれており、前記熱可塑性樹脂として少なくとも結晶性ポリエステル樹脂と非結晶性ポリエステル樹脂、ワックス、着色剤を含んでいる請求項1から14のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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