JP7247485B2 - 画像形成方法および画像形成装置 - Google Patents
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Description
[1]記録媒体とその上に配置されている樹脂層とを含む樹脂製画像の表面に、前記樹脂層を軟化させる軟化剤を供給する工程と、前記樹脂製画像の表面に粉体を供給する工程と、を含む画像形成方法。
[2]前記記録媒体上の前記樹脂層を加熱する工程を含む、[1]に記載の画像形成方法。
[3]前記供給されて前記樹脂層に接している前記粉体を配向させる工程を含む、[1]または[2]に記載の画像形成方法。
[4]前記配向させる工程は摺擦することにより行われる、[3]に記載の画像形成方法。
[5]前記摺擦は、前記樹脂製画像と、前記樹脂製画像に接して配置された摺擦部材と、のいずれかまたは双方を、前記樹脂製画像と前記摺擦部材との間に相対速度差が生じるように移動させることにより行われる、[4]に記載の画像形成方法。
[6]前記摺擦は、前記樹脂製画像と、前記樹脂製画像に接して配置された摺擦部材と、のいずれかまたは双方を、前記樹脂製画像と前記摺擦部材との間に回転速度差が生じるように移動させることにより行われる、[4]または[5]に記載の画像形成方法。
[7]前記摺擦部材は変形追従性を有する部材である、[5]または[6]に記載の画像形成方法。
[8]前記粉体は非球状の粒子を含む、[1]~[7]のいずれかに記載の画像形成方法。
[9]前記粉体は扁平状の粒子を含む、[1]~[8]のいずれかに記載の画像形成方法。
[10]前記粒子は、厚みが0.2μm~3.0μmの粒子である、[8]または[9]に記載の画像形成方法。
[11]前記粉体は金属粒子を含む、[1]~[10]のいずれかに記載の画像形成方法。
[12]前記粉体は熱応答性材料からなる粒子を含む、[1]~[11]のいずれかに記載の画像形成方法。
[13]前記供給された紛体を加熱する工程を含む、[12]に記載の画像形成方法。
[14]前記樹脂製画像の表面に軟化剤を供給する工程において、前記樹脂製画像中に設定した領域ごとに異なる量の前記軟化剤を供給する、[1]~[13]のいずれかに記載の画像形成方法。
[15]前記軟化剤は、スプレー塗布、インクジェット方式、またはディスペンサーによる塗布により前記樹脂製画像の表面に供給される、[1]~[14]のいずれかに記載の画像形成方法。
[16]前記記録媒体は、樹脂製フィルムである、[1]~[15]のいずれかに記載の画像形成方法。
[17]記録媒体とその上に配置されている樹脂層とを含む樹脂製画像の表面に、前記樹脂層を軟化させる軟化剤を供給する軟化剤供給部と、前記樹脂製画像の表面に粉体を供給する紛体供給部と、を含む画像形成装置。
[18]前記樹脂製画像上に供給されて前記樹脂層に接している前記粉体を摺擦する摺擦部を含む、[17]に記載の画像形成装置。
[19]形成すべき画像に関するデータを受け付けるデータ受付部と、前記受け付けたデータに応じて前記軟化剤の供給量を制御する制御部と、を含む、[17]または[18]に記載の画像形成装置。
本発明の一実施形態に係る画像形成方法は、記録媒体と、その上に配置されている樹脂層とを含む樹脂製画像の表面に、前記樹脂層を軟化させる軟化剤を供給する工程と、前記樹脂製画像の表面に粉体を供給する工程とを含む。
樹脂製画像は、記録媒体と、その上に配置されている樹脂層とを含む。記録媒体と樹脂層との組み合わせは特に制限されず、任意のものから適宜、組み合わせることができる。
記録媒体は、その上に樹脂層が配置されることができれば特に制限はない。記録媒体の例には、薄紙から厚紙までの普通紙、上質紙、アート紙またはコート紙などの塗工された印刷用紙、市販されている和紙やはがき用紙、プラスチックフィルム、樹脂製フィルム、布などの各種が含まる。また、記録媒体の色は特に制限されない。
樹脂層は樹脂を含み、軟化剤によって軟化するものであれば特に制限されない。樹脂の例には、スチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、スチレン-(メタ)アクリル系共重合体樹脂、オレフィン系樹脂などのビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド系樹脂、カーボネート樹脂、ポリエーテル、および、ポリ酢酸ビニル系樹脂、が含まれる。
軟化剤は、樹脂層を軟化させることができれば特に制限はない。軟化剤の例には、アルコール類、ケトン類、エステル類、エーテル類、またはそれらを含む溶液などが含まれ、具体的には、アジピン酸イソブチル、テトラヒドロフラン、またはそれらを含む溶液などが含まれる。
軟化剤の供給は、軟化剤が樹脂製画像上の樹脂層に供給できれば特に制限されない。軟化剤を供給する方法の例には、スプレー塗布、インクジェット方式、ディスペンサーによる塗布などが含まれる。軟化剤は、樹脂製画像の表面に粉体を供給する前に供給されてもよいし、樹脂製画像の表面に粉体を供給した後に供給されてもよい。
樹脂層の軟化状態を調整するために軟化剤の供給に加えて、記録媒体上の樹脂層を加熱する工程が存在してもよい。加熱は、記録媒体の温度が当該記録媒体に変形が生じる温度より低くなるように、または粉体の温度が当該粉体に劣化、変色もしくは変形が生じる温度よりも低い温度となるように行う。加熱する工程は、軟化剤が供給された後に行われてもよいし、軟化剤が供給される前に行われてもよいし、軟化剤の供給と同時でもよい。
粉体は軟化した樹脂層に付着するものであれば特に制限されない。粉体は粒子が集合したものであり、実質的に軟化剤に溶解せず、自身だけで記録媒体に定着する能力を有しないものである。粉体は、樹脂製画像の樹脂層に供給され、接着されることにより、当該粉体および樹脂製画像の色合いに応じた特殊な外観を当該樹脂製画像に付与する。たとえば、上記粉体の粒子は、磁性粒子であってもよいし、非磁性粒子でもよい。上記粒子の形状は、球形粒子であってもよいし、非球形粒子であってもよい。また、粉体は、合成品であってもよいし市販品であってもよい。さらに、粉体は、異なる二種以上の材料の粒子の混合品であってもよい。なお、粉体はトナーではない。
配向させる工程は、樹脂層に接している粉体の向きを揃えるようにする工程であり、粉体の向きを揃えることができれば、当該工程は特に制限されない。配向は、例えば、摺擦すること、風圧を利用することによって行うことができ、粉体が磁性粒子を含むものであれば、磁力を利用することによって行うことができる。
摺擦とは、記録媒体上の樹脂層の表面に接触した摺擦部材を当該表面に沿って樹脂層に対して相対的に移動させることを意味する。摺擦には押圧が伴うことが、樹脂層の表面に粉体を配向させる観点、および、樹脂層に対する粉体の接着を強める観点から好ましい。「押圧」とは、樹脂層の表面に対して交差する方向(例えば垂直方向)に樹脂層の表面を押すことを意味する。
本発明の一実施形態に係る画像形成装置は、記録媒体とその上に配置されている樹脂層とを含む樹脂製画像の表面に、前記樹脂層を軟化させる軟化剤を供給する軟化剤供給部と、前記樹脂製画像の表面に粉体を供給する粉体供給部と、を含む。
1. 現像剤の作製
1-1. 着色剤分散液の調製
本実施形態における樹脂製画像は、「AccurioPressC2060」(コニカミノルタ株式会社製、「AccurioPress」は同社の登録商標)の改造機に現像剤を収容し、記録媒体上に出力することで形成された。当該現像剤の作製に用いられる着色剤分散液として、ブラック用分散液、イエロー用分散液、マゼンダ用分散液、シアン用分散液、ホワイト用分散液を以下のように調製した。
n-ドデシル硫酸ナトリウム11.5質量部をイオン交換水160質量部に投入し、溶解、撹拌して界面活性剤水溶液を調製した。この界面活性剤水溶液中に、カーボンブラック(モーガルL、キャボット社製)15質量部を徐々に添加し、「クレアミックスWモーションCLM-0.8」(エムテクニック株式会社製、「クレアミックス」は同社の登録商標)を用いて分散処理を行った。こうして、ブラック着色剤の微粒子が分散した液(ブラック用分散液)を調製した。
サンプル屈折率:1.59
サンプル比重: 1.05(球状粒子換算)
溶媒屈折率: 1.33
溶媒粘度: 0.797(30℃)、1.002(20℃)
0点調整:測定セルにイオン交換水を投入し調整した。
「カーボンブラック:モーガルL」の代わりに「C.I.ピグメントイエロー74」を用いる以外はブラック用分散液の調製と同様にして、イエロー着色剤の微粒子が分散した液(イエロー用分散液)を調製した。なお、イエロー用分散液におけるイエロー着色剤の微粒子の粒径は、上記メディアン径で140nmであった。
「カーボンブラック:モーガルL」の代わりに「C.I.ピグメントレッド122」を用いる以外はブラック用分散液の調製と同様にして、マゼンタ着色剤の微粒子が分散した液(マゼンタ用分散液)を調製した。なお、マゼンタ用分散液におけるマゼンタ着色剤の微粒子のメディアン径は130nmであった。
「カーボンブラック:モーガルL」の代わりに「C.I.ピグメントブルー15:3」を用いる以外はブラック用分散液の調製と同様にして、シアン着色剤の微粒子が分散した液(シアン用分散液)を調製した。なお、シアン用分散液におけるシアン着色剤の微粒子のメディアン径は110nmであった。
「カーボンブラック:モーガルL」の代わりに酸化チタン粒子「SA-1」(堺化学工業株式会社製)を用いる以外はブラック用分散液の調製と同様にして、白色着色剤の微粒子が分散した液(白色用分散液)を調製した。なお、ホワイト用分散液における白色着色剤の微粒子のメディアン径は150nmであった。
現像剤の作製に用いられるトナー粒子のコア用樹脂粒子を以下に示す第1段重合、第2段重合および第3段重合を経て調製した。
撹拌装置、温度センサ、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器にポリオキシエチレン-2-ドデシルエーテル硫酸ナトリウム4質量部をイオン交換水3040質量部に溶解させた界面活性剤水溶液1を仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、当該溶液の温度を80℃に昇温させた。
スチレン 532質量部
n-ブチルアクリレート 200質量部
メタクリル酸 68質量部
n-オクチルメルカプタン 16.4質量部
撹拌装置を取り付けたフラスコ内に、下記の成分を下記の量で含有する単量体混合液2を投入し、離型剤としてパラフィンワックス「HNP-57」(日本精蝋株式会社製)93.8質量部を添加し、90℃に加温して溶解させた。
スチレン 101.1質量部
n-ブチルアクリレート 62.2質量部
メタクリル酸 12.3質量部
n-オクチルメルカプタン 1.75質量部
上記樹脂粒子A2を含有する分散液に、過硫酸カリウム5.45質量部をイオン交換水220質量部に溶解させた重合開始剤溶液3を添加し、得られた分散液に、80℃の温度条件下で、下記の成分を下記の量で含有する単量体混合液3を1時間かけて滴下した。
スチレン 293.8質量部
n-ブチルアクリレート 154.1質量部
n-オクチルメルカプタン 7.08質量部
現像剤の作製に用いられトナー粒子のシェル用樹脂粒子を以下のように作製した。
スチレン 624質量部
2-エチルヘキシルアクリレート 120質量部
メタクリル酸 56質量部
n-オクチルメルカプタン 16.4質量部
[ブラックトナー粒子の作製]
上記のコア用樹脂粒子、ブラック用分散液を用いてトナー粒子のコア部を作製し、次に、コア部に上記のシェル用樹脂粒子を用いてシェルを作製することでトナー粒子母体粒子を作製し、最後に外添剤添加工程を経ることで、以下のようにブラックトナー粒子を作製した。
撹拌装置、温度センサ、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、下記の成分を下記の量で投入、撹拌した。得られた混合液の温度を30℃に調整後、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を当該混合液に添加して、そのpHを8~11に調整した。
コア用樹脂粒子 420.7質量部
イオン交換水 900質量部
ブラック用分散液 300質量部
次に、上記混合液を65℃にして、シェル用樹脂粒子50質量部を当該混合液に添加し、さらに、塩化マグネシウム・6水和物2質量部をイオン交換水1000質量部に溶解した水溶液を10分間かけて上記混合液に添加した。その後、上記混合液を70℃まで昇温させて1時間にわたり撹拌を行った。この様にして、コア部の表面にシェル用樹脂粒子を融着させた後、75℃で20分間熟成処理を行ってシェルを形成させた。
ブラックトナー母体粒子に下記外添剤を添加して、「ヘンシェルミキサ」(日本コークス工業株式会社製)にて外添処理を行い、ブラックトナー粒子を作製した。
ヘキサメチルシラザン処理したシリカ微粒子 0.6質量部
n-オクチルシラン処理した二酸化チタン微粒子 0.8質量部
℃、処理時間15分の条件の下で行った。また、上記外添剤の上記シリカ微粒子の粒径は、体積基準のメディアン径で12nmであり、上記二酸化チタン微粒子の粒径は、体積基準のメディアン径で20nmであった。
ブラック用分散液の代わりにマゼンタ用分散液を用いる以外はブラックトナー粒子の作製と同様にして、マゼンタトナー粒子を作製した。
ブラック用分散液の代わりにシアン用分散液を用いる以外はブラックトナー粒子の作製と同様にして、シアントナー粒子を作製した。
ブラック用分散液の代わりに白色用分散液を用いる以外はブラックトナー粒子の作製と同様にして、ホワイトトナー粒子を作製した。
ブラック用分散液の代わりに、イオン交換水281.5質量部にn-ドデシル硫酸ナトリウム18.5質量部を混合した界面活性剤水溶液を用いる以外はブラックトナー粒子の作製と同様にして、クリアトナー粒子を作製した。
フェライトコア粒子100質量部とシクロヘキシルメタクリレート/メチルメタクリレート(共重合比5/5)の共重合体樹脂粒子5質量部とを、撹拌羽根付き高速混合機に投入し、120℃で30分間撹拌混合して機械的衝撃力の作用でフェライトコア粒子の表面に樹脂コート層を形成させることにより、体積基準のメジアン径が40μmであるフェライトキャリア粒子を得た。
ブラックトナー粒子、イエロートナー粒子、マゼンタトナー粒子、シアントナー粒子、ホワイトトナー粒子およびクリアトナー粒子に、メチルメタクリレートとシクロヘキシルメタクリレートとの共重合体でその表面が被覆されている、メジアン径40μmのフェライトキャリア粒子をトナー濃度が6質量%となる量で混合し、ブラック現像剤、イエロー現像剤、マゼンタ現像剤、シアン現像剤、ホワイト現像剤およびクリア現像剤のそれぞれを作製した。
2-1. 画像の作製
「AccurioPressC2060」(コニカミノルタ株式会社製、「AccurioPress」は同社の登録商標)の改造機に現像剤を収容し、当該改造機を用いて2cm×2cmの正方形のパッチ画像を上記の記録媒体上に形成し、記録媒体上に当該パッチ画像を有するトナー画像(樹脂製画像)を出力した。
・OKトップコート+157gsm(王子製紙社製)
・HDPEフィルム(オルデイ株式会社製、厚さ50μm)
上記のように粉体を供給した画像について、記録媒体の変形、粉体の変形、粉体の変色の評価を以下のように行った。
熟練の被験者5名が、画像形成前後での記録媒体の変形の有無を目視で確認し、以下のように評価した。
○ 全員が変形なしと判断
△ 3、4人が変形なしと判断
× 変形なしと判断したのが2人以下
熟練の被験者5人が、走査型電子顕微鏡(SEM)(倍率1000倍)にて画像形成前後での粉体の変形を確認し、以下のように評価した。
〇 全員が変形なしと判断
△ 3、4人が変形なしと判断
× 変形なしと判断したのが2人以下
熟練の被験者5人が、画像形成前後での粉体の変色を確認し、以下のように評価した。
〇 全員が変色なしと判断
△ 3、4人が変色なしと判断
× 変色なしと判断したのが2人以下
上記のように変形等を評価した画像について、粉体としてメタシャインME2025PSを用いたものについては、そのまま、以下に示す加飾効果の評価を行った。一方、粉体としてマツモトマイクロスフェアーF-35Dを用いたものについては、100℃に設定したホットプレートを用いて記録媒体の下面から1分間加熱し、マツモトマイクロスフェアーF-35Dを膨張させてから、以下に示す加飾効果の評価を行った。
上記画像を、熟練の被験者10名によって目視で観察し、色および外観を判定することで加飾効果を評価した。なお、外観は以下の1~5から1つを選ぶことで判定した。表3に示す実施例および比較例のいずれの評価も、全員一致した。
1 ミラー調である
2 パール調である
3 グリッター感大きい
4 グリッター感中程度
5 エンボス調である
11 光源
12 光学系
13 撮像素子
14 画像処理部
21 感光体ドラム
22 帯電部
23 光書込部
24 現像装置
25 ドラムクリーナー
26 中間転写ベルト
27 定着部
31 送り出しローラ
32 さばきローラ
33 搬送ローラ
34 ループローラ
35 レジストローラ
36 排紙ローラ
37 用紙反転部
41~43 給紙トレイ
60 樹脂製画像形成部
70 表面処理部
74 摺擦ローラ
75 ヒータ
90 軟化剤
97 軟化剤供給部
98 粉体供給部
98a 容器
98b 搬送スクリュー
98c ブラシローラ
98d フリッカー
99 粉体回収部
100 樹脂層
110 樹脂製画像
200 粉体
S 記録媒体
Claims (18)
- 記録媒体とその上に定着されている樹脂層とを含む樹脂製画像の表面に、前記樹脂層を軟化させる軟化剤を供給する工程と、
前記樹脂製画像の表面に粉体を供給する工程と、
を含む、画像形成方法であって、
前記軟化剤を供給する工程は、前記形成される画像の表現に応じて異なる量の軟化剤を供給する工程である、
画像形成方法。 - 前記記録媒体上の前記樹脂層を加熱する工程を含む、請求項1に記載の画像形成方法。
- 前記供給されて前記樹脂層に接している前記粉体を配向させる工程を含む、請求項1または2に記載の画像形成方法。
- 前記配向させる工程は摺擦することにより行われる、請求項3に記載の画像形成方法。
- 前記摺擦は、前記樹脂製画像と、前記樹脂製画像に接して配置された摺擦部材と、のいずれかまたは双方を、前記樹脂製画像と前記摺擦部材との間に相対速度差が生じるように移動させることにより行われる、請求項4に記載の画像形成方法。
- 前記摺擦は、前記樹脂製画像と、前記樹脂製画像に接して配置された摺擦部材と、のいずれかまたは双方を、前記樹脂製画像と前記摺擦部材との間に回転速度差が生じるように移動させることにより行われる、請求項4または5に記載の画像形成方法。
- 前記摺擦部材は変形追従性を有する部材である、請求項5または6に記載の画像形成方法。
- 前記粉体は非球状の粒子を含む、請求項1~7のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記粉体は扁平状の粒子を含む、請求項1~8のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記粒子は、厚みが0.2μm~3.0μmの粒子である、請求項8または9に記載の画像形成方法。
- 前記粉体は金属粒子を含む、請求項1~10のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記粉体は熱応答性材料からなる粒子を含む、請求項1~11のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記供給された粉体を加熱する工程を含む、請求項12に記載の画像形成方法。
- 前記軟化剤は、スプレー塗布、インクジェット方式、またはディスペンサーによる塗布により前記樹脂製画像の表面に供給される、請求項1~13のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記記録媒体は、樹脂製フィルムである、請求項1~14のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 記録媒体とその上に定着されている樹脂層とを含む樹脂製画像の表面に、前記樹脂層を軟化させる軟化剤を供給する軟化剤供給部と、
前記樹脂製画像の表面に粉体を供給する粉体供給部と、
を含む、画像形成装置であって、
前記軟化剤供給部は、前記形成される画像の表現に応じて異なる量の前記軟化剤を供給する、
画像形成装置。 - 前記樹脂製画像上に供給されて前記樹脂層に接している前記粉体を摺擦する摺擦部を含む、請求項16に記載の画像形成装置。
- 形成すべき画像に関するデータを受け付けるデータ受付部と、
前記受け付けたデータに応じて前記軟化剤の供給量を制御する制御部と、
を含む、請求項16または17に記載の画像形成装置。
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