(57)【要約】【課題】液体キャリアにトナーを分散してなる液体現像剤を用いてトナー像を形成する際に、低コストで、しかも優れた定着性でトナー像を形成することができる画像形成方法および画像形成装置を提供する。【解決手段】液体現像剤３２では、着色顔料、この着色顔料を接着する樹脂、トナーに所定の電荷を与える荷電制御剤、着色顔料を均一に分散させる分散剤等からなるトナーが液体キャリア中に分散されている。また、上記樹脂は、その分子内に水分子との水素結合能を有する官能基を含んでいる。そして、トナーを記録媒体４に定着した際に、その官能基が記録媒体４内に含まれる水分子と水素結合し、トナーの記録媒体４へのアンカー効果が発現する。しかも、定着温度を１００゜Ｃ未満に設定することで記録媒体４中の水分減少を抑制し、アンカー効果を確実なものとしている。【選択図】        図１
2004157427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体キャリアに下記のトナーを分散してなる液体現像剤を用いて顕像化されたトナー像を記録媒体上に形成する画像形成工程と、
１００゜Ｃ未満の定着温度で前記トナー像を前記記録媒体上に定着させる定着工程と
を備えたことを特徴とする画像形成方法。
前記トナーは少なくとも樹脂と着色顔料とを備え、しかも、前記樹脂の分子内に、水分子との水素結合能を有する官能基が含まれる。
【請求項２】
前記官能基が、カルボキシル基、ヒドロキシル基、エステル基、オキシラン環、フラン環、ウレタン基およびアミノ基のうちのいずれかである請求項１記載の画像形成方法。
【請求項３】
前記液体キャリアは不揮発性キャリアである請求項１または２記載の画像形成方法。
【請求項４】
前記液体キャリアはシリコーンオイルを主成分とする請求項３記載の画像形成方法。
【請求項５】
像担持体の表面に静電潜像を形成する露光手段と、
液体キャリアに下記のトナーを分散してなる液体現像剤を用いて前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記像担持体上のトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
１００゜Ｃ未満の定着温度で前記記録媒体に転写されたトナー像を定着させる定着手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
前記トナーは少なくとも樹脂と着色顔料とを備え、しかも、前記樹脂の分子内に、水分子との水素結合能を有する官能基が含まれる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、いわゆる湿式現像方式によりトナー像を形成する画像形成方法および画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液体キャリアにトナーを分散してなる液体現像剤を用いた作像プロセスによって複写紙、転写紙や用紙などの記録媒体上にトナー像を形成し、このトナー像を定着器により記録媒体に定着させる画像形成装置が知られている。しかしながら、この画像形成装置においては、上記のように液体現像剤でトナー像を現像しており、記録媒体上のトナー像は加熱によってトナーが軟化あるいは溶融状態になっても、液体キャリアの存在によりトナーと記録媒体との結合を妨げて定着性を低下させるという問題がある。特に、液体キャリアとして不揮発性キャリアを採用した液体現像剤では、その問題が顕著なものとなっていた。そこで、このような問題を解消するため、次のような定着技術が提案されていた。
【０００３】
第１の提案技術では、定着器の前段に溶媒除去手段を設け、トナー像が形成された記録媒体を定着器に搬送して定着処理を施す前に、溶媒除去手段によって液体キャリアの少なくとも一部を除去する（特許文献１参照）。これによって、液体キャリアとして揮発性キャリアはもちろんのこと不揮発性キャリアを用いた場合であっても、記録媒体上に顕像化されたトナー像の定着時にはトナーと記録媒体との間から液体キャリアがある程度除去されており、この状態で定着処理を行うことができる。その結果、定着性を向上させることができる。
【０００４】
また、第２の提案技術として、液体現像剤によって記録媒体上に形成されたトナー像を、該記録媒体のトナー像面に接触する接触部材と、該記録媒体の裏面から該トナー像を加圧する加圧部材とにより該記録媒体上に定着する際、上記記録媒体を介して上記接触部材の表面と上記加圧部材の表面との間に放電を発生させるものがある（特許文献２参照）。この提案技術では、放電により生じる放電電流を上記記録媒体上のトナー像に流すことで、該トナー像を形成するトナーを効率よく凝集させることができる。これにより、トナーと記録媒体との間に残留していたキャリアを、その領域から退け、十分な定着性を得ることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３０５４１２号公報（
【０００６】、
【００２３】、図１）
【０００６】
【特許文献２】
特開２０００−３２１８９８号公報（
【０００７】、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、いずれの提案技術においても、従来より周知の定着器に対して新たな機構を設ける必要がある。すなわち、第１の提案技術では溶媒除去手段を新たに設ける必要があり、また第２の提案技術では放電電流を発生させるための機構を新たに設ける必要がある。そのため、上記問題とは別の問題、例えば装置の複雑化やコスト増大などの問題が発生してしまう。
【０００８】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、液体キャリアにトナーを分散してなる液体現像剤を用いてトナー像を形成する際に、低コストで、しかも優れた定着性でトナー像を形成することができる画像形成方法および画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる画像形成方法は、上記目的を達成するため、液体キャリアに下記のトナーを分散してなる液体現像剤を用いて顕像化されたトナー像を記録媒体上に形成する画像形成工程と、１００゜Ｃ未満の定着温度でトナー像を記録媒体上に定着させる定着工程とを備えている。また、この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するため、像担持体の表面に静電潜像を形成する露光手段と、液体キャリアに下記のトナーを分散してなる液体現像剤を用いて静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、像担持体上のトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、１００゜Ｃ未満の定着温度で記録媒体に転写されたトナー像を定着させる定着手段とを備えている。なお、上記トナーは少なくとも樹脂と着色顔料とを備え、しかも、樹脂の分子内に、水分子との水素結合能を有する官能基が含まれる。
【００１０】
この種の画像形成装置では、液体現像剤は上記したように記録媒体上にトナー像を形成するために用いられるのであるが、記録媒体には通常数％程度の水分が含まれている。このため、上記のように構成された液体現像剤を用いてトナー像を記録媒体上に形成すると、トナーを構成する樹脂の分子内に含まれる官能基が記録媒体内に含まれる水分子と水素結合する。その結果、トナーの記録媒体へのアンカー効果が発現し、定着強度を高めることができる。
【００１１】
ここで、定着工程における定着温度に着目すると、次のような考察が得られる。すなわち、定着処理前の記録媒体、例えばオフィスなどで多用されている複写紙には７〜８％程度の水分が含まれているが、定着温度が１００゜Ｃ以上の定着器の間を記録媒体が通過すると、記録媒体の水分量は例えば２〜３％程度まで減少してしまう。そして、この水分量の低下によってアンカー効果が減じられてしまう。これに対し、本発明では、定着温度を１００゜Ｃ未満に設定し、水分減少を防止してアンカー効果を確実に発揮させている。したがって、特許文献１や特許文献２に記載されたような新たな機構を設けることなく、優れた定着性を確保することができる。
【００１２】
また、このように定着温度を制御することで、上記作用効果に加えて、記録媒体に含まれた水分減少を極力抑えることができるため、記録媒体にしわやカールが発生する不具合を防止でき、しかもその電気抵抗率の上昇を抑えて定着特性の変動を防止することができる。
【００１３】
なお、トナーを構成する樹脂の分子内に含まれる官能基としては、例えばカルボキシル基、ヒドロキシル基、エステル基、オキシラン環、フラン環、ウレタン基およびアミノ基のうちのいずれかを用いることができる。このような官能基は従来より広く知られたものであり、これらを用いることで液体現像剤のコストを抑えることができる。
【００１４】
また、前述したように、液体キャリアとして不揮発性キャリア、例えばシリコーンオイルを採用した液体現像剤を用いてトナー像を形成する場合に、液体キャリアの存在による定着性の低下がより深刻なものとなるため、この発明にかかる液体現像剤を用いることが非常に有用なものとなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明にかかる画像形成装置の一実施形態であるプリンタの内部構成を示す図である。また、図２は同プリンタの電気的構成を示すブロック図である。このプリンタは、ブラック（Ｋ）の現像液を用いて単色画像を形成する湿式現像方式の画像形成装置である。このプリンタでは、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号を含む印字指令信号が主制御部１００に与えられると、この主制御部１００からの制御信号に応じてエンジン制御部１１０がエンジン部１の各部を制御して、装置本体２の下部に配設された給紙カセット３から搬送した転写紙、複写紙および用紙（以下「記録媒体」という）４に上記画像信号に対応する画像を印字出力する。
【００１６】
上記エンジン部１は、感光体ユニット１０、露光ユニット２０、現像ユニット３０、転写ユニット４０、定着ユニット６０などを備えている。これらのユニットのうち感光体ユニット１０では、感光体１１が図１の矢印方向１５（図中、時計回り方向）に回転自在に設けられている。そして、この感光体１１の周りには、その回転方向１５に沿って、帯電部１２、現像ローラ３１、転写ユニット４０、除電部１３およびクリーニング部１４が配設されている。この帯電部１２は、本実施形態では帯電ローラからなり、帯電バイアス発生部１１１から帯電バイアスが印加されて、感光体１１の外周面を所定の表面電位Ｖｄ（例えばＶｄ＝ＤＣ＋６００Ｖ）に均一に帯電するもので、帯電手段としての機能を有する。
【００１７】
また、帯電部１２と現像ローラ３１との間の表面領域が本発明の「露光手段」たる露光ユニット２０からの光ビーム２１の照射領域となっており、この照射領域に静電潜像が形成される。すなわち、露光ユニット２０は、露光制御部１１２から与えられる制御指令に応じて光ビーム２１により感光体１１を露光して、感光体１１上に画像信号に対応する静電潜像を形成する。例えば、ホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１０２を介して主制御部１００のＣＰＵ１０１に画像信号を含む印字指令信号が与えられると、主制御部１００のＣＰＵ１０１からの指令に応じてＣＰＵ１１３が露光制御部１１２に対し所定のタイミングで画像信号に対応した制御信号を出力する。そして、この露光制御部１１２からの制御指令に応じて露光ユニット２０から光ビーム２１が感光体１１に照射されて、画像信号に対応する静電潜像が感光体１１上に形成される。また、必要に応じてパッチ画像を形成する場合には、予め設定された所定パターン（例えば、べた画像、細線画像、白抜き細線画像）のパッチ画像信号に対応した制御信号がＣＰＵ１１３から露光制御部１１２に与えられ、該パターンに対応する静電潜像が感光体１１上に形成される。このように、この実施形態では、感光体１１が本発明の「像担持体」に相当する。
【００１８】
こうして形成された静電潜像は現像ユニット３０の現像ローラ３１から供給されるトナーによって顕像化される。この現像ユニット３０は、現像ローラ３１に加えて、液体現像剤３２を貯留するタンク３３と、該タンク３３に貯留された液体現像剤３２を汲み上げて現像ローラ３１に塗布する塗布ローラ３４と、該塗布ローラ３４上の現像液層の厚さを均一に規制する規制ブレード３５と、感光体１１へのトナー供給後に現像ローラ３１上に残留した現像液を除去するクリーニングブレード３６とを備えている。現像ローラ３１は感光体１１に従動する方向（図１中、反時計回り）に感光体１１と等しい周速で回転する。一方、塗布ローラ３４は現像ローラ３１と同一方向（同図中、反時計回り）に約２倍の周速で回転する。
【００１９】
液体現像剤３２は、本実施形態では、着色顔料、この着色顔料を接着する樹脂、トナーに所定の電荷を与える荷電制御剤、着色顔料を均一に分散させる分散剤等からなるトナーと、液体キャリアとで構成されており、トナーが液体キャリア中に分散されている。ここで、本実施形態では、液体キャリアとして不揮発性キャリア、例えばポリジメチルシロキサンオイルなどのシリコーンオイルを用いており、トナー濃度を５〜４０重量％として、湿式現像方式で多く用いられる低濃度現像液（トナー濃度が１〜２重量％）に比べて高濃度にしている。また、上記樹脂の分子内に、水分子との水素結合能を有する官能基を含んでいる。ここで、この官能基としては、例えばカルボキシル基、ヒドロキシル基、エステル基、オキシラン環、フラン環、ウレタン基およびアミノ基のうちのいずれかを用いることができる。なお、液体キャリアの種類はシリコーンオイルに限定されるものではなく、また、液体現像剤３２の粘度は、使用する液体キャリアやトナーを構成する各材料、トナー濃度などによって決まるが、本実施形態では、例えば粘度を５０〜６０００ｍＰａ・ｓとし、低濃度現像液に比べて高粘度にしている。
【００２０】
このような構成の現像ユニット３０において、タンク３３に貯留された液体現像剤３２が塗布ローラ３４により汲み上げられ、規制ブレード３５により塗布ローラ３４上の現像液層の厚さが均一に規制される。そして、この均一な液体現像剤３２が現像ローラ３１の表面に付着し、現像ローラ３１の回転に伴って感光体１１に対向する現像位置１６に搬送される。荷電制御剤などの作用によってトナーは例えば正に帯電しており、現像位置１６では現像バイアス発生部１１４から現像ローラ３１に印加される現像バイアスＶｂによってトナーが現像ローラ３１から感光体１１に移動して、静電潜像が顕像化される。現像バイアスＶｂは、パッチ画像を用いた最適化処理によって決められるもので、例えばＶｂ＝ＤＣ＋４００Ｖ程度が用いられる。
【００２１】
上記のようにして感光体１１上に形成されたトナー像は、感光体１１の回転に伴って中間転写ベルト４１に対向する１次転写位置４２に搬送される。中間転写ベルト４１は複数のローラ４３〜４６に掛け渡されており、図示を省略する駆動モータにより感光体１１に従動する方向（図１中、反時計回り）４７に感光体１１と等しい周速で周回走行する。そして、転写バイアス発生部１１５から１次転写バイアス（例えばＤＣ−４００Ｖ）が印加されると、感光体１１上のトナー像が中間転写ベルト４１に１次転写される。なお、１次転写後における感光体１１上の残留電荷はＬＥＤなどからなる除電部１３により除去され、残留現像液はクリーニング部１４により除去される。
【００２２】
中間転写ベルト４１に掛け渡されたローラ４３〜４６のうち最下部のローラ４５にローラ４８が対向配置されており、中間転写ベルト４１に１次転写された１次転写トナー像は中間転写ベルト４１の回転に伴ってローラ４５、４８で挟まれた２次転写位置４９に搬送される。一方、給紙カセット３に収容されている記録媒体４は、１次転写トナー像の搬送に同期して搬送駆動部（図示省略）により２次転写位置４９に搬送される。そして、ローラ４８は中間転写ベルト４１に従動する方向（図１中、時計回り）に中間転写ベルト４１と等しい周速で回転しており、転写バイアス発生部１１５から２次転写バイアス（例えば定電流制御で−１００μＡ）が印加されると、中間転写ベルト４１上の１次転写トナー像が記録媒体４に２次転写される。このように、この実施形態では、転写ユニット４が本発明の「転写手段」として機能しており、この転写ユニット４の中間転写ベルト４１にトナー像を一時的に担持した後に記録媒体４に転写しているが、感光体１１上に形成されたトナー像を記録媒体４に直接転写するようにしてもよいことは言うまでもない。
【００２３】
こうしてトナー像が２次転写された記録媒体４は、所定の搬送経路５（図１中、一点鎖線）に沿って搬送され、本発明の「定着手段」たる定着ユニット６０によってトナー像が記録媒体４に定着され、装置本体２の上部に設けられた排出トレイに排出される。この定着ユニット６０は加熱ヒータ６１ｈを内蔵する加熱ローラ６１と、加熱ローラ６１に接触する加圧ローラ６２とを備えている。そして、ヒータ制御部１１６により加熱ヒータ６１ｈの作動を制御することで定着ユニット６０での定着温度が任意の温度に調整可能となっている。なお、この実施形態では、ヒータ制御部１１６は後述する理由から定着温度を１００゜Ｃ未満に調整している。
【００２４】
なお、図１中の符号５１は、２次転写後における中間転写ベルト４１上の残留現像液を除去するクリーニング部であり、また符号５２は反射型光センサからなるパッチセンサであり、感光体１１上に形成されたパッチ画像の濃度を検出する。また、図２において、主制御部１００は、インターフェース１０２を介して外部装置から与えられた画像信号を記憶するための画像メモリ１０３を備えている。また、ＣＰＵ１０１は外部装置から画像信号を含む印字指令信号をインターフェース１０２を介して受信すると、エンジン部１の動作指示に適した形式のジョブデータに変換し、エンジン制御部１１０に送出する。エンジン制御部１１０のメモリ１１７は、予め設定された固定データを含むＣＰＵ１１３の制御プログラムを記憶するＲＯＭや、エンジン部１の制御データやＣＰＵ１１３による演算結果などを一時的に記憶するＲＡＭなどからなる。
【００２５】
次に、上記のように構成された画像形成装置の動作について説明する。この画像形成装置では、外部装置から印字指令信号が入力されると、主制御部１００が印字指令信号に基づきエンジン部１の動作指示に適した形式のジョブデータを作成し、エンジン制御部１１０に送出する。一方、このジョブデータを受け取ったエンジン制御部１１０では、ジョブデータに基づき記録媒体４に印字指令信号に対応する静電潜像を感光体１１に形成する。そして、この静電潜像を現像ユニット３０により現像してトナー像を形成した後、このトナー像を１次転写位置４２で中間転写ベルト４１の表面に１次転写して１次転写トナー像を得る。
【００２６】
この１次転写トナー像は中間転写ベルト４１の走行により２次転写位置４９に搬送されるとともに、中間転写ベルト４１の走行動作に同期して給紙カセット３中の記録媒体４が２次転写位置４９に搬送される。そして、中間転写ベルト４１および記録媒体４がローラ４５、４８の間でニップされながら通過するとき、中間転写ベルト４１および記録媒体４が相互に加圧接触されて１次転写トナー像が記録媒体４に２次転写される。こうして、記録媒体４上にトナー像を形成する工程、つまり本発明の「画像形成工程」が実行される。
【００２７】
そして、トナー像が形成された記録媒体４を搬送経路５に沿って定着ユニット６０に搬送して加熱定着した（定着工程）後、装置本体２の上部に設けられた排出トレイに排出される。
【００２８】
以上のように、この実施形態によれば、トナーを構成する樹脂の分子内に、水分子との水素結合能を有する官能基が含まれているため、その官能基が記録媒体４内に含まれる水分子と水素結合する。このため、トナーの記録媒体４へのアンカー効果が発現し、定着強度を高めることができる。
【００２９】
また、定着温度については、液体現像剤の種類や特性などに応じて設定すればよいのであるが、この実施形態では、特に定着温度を１００゜Ｃ未満に調整しながら、定着ユニット６０による定着処理を実行しているため、アンカー効果を効率よく発揮させることができる。その理由は以下のとおりである。定着処理前の記録媒体４には例えば７〜８％程度の水分が含まれているが、定着温度が１００゜Ｃ以上となると、記録媒体４が定着ユニット６０を通過する際に、記録媒体４の水分量は例えば２〜３％程度まで減少してしまう。その結果、この水分量の低下によってアンカー効果が減じられてしまう。これに対し、本実施形態のごとく定着温度を１００゜Ｃ未満に設定すると、記録媒体４に含まれた水分減少を極力抑えることができるため、優れたアンカー効果が得られ、トナー像を記録媒体４にしっかりと定着させることができる。したがって、特許文献１や特許文献２に記載されたような新たな機構を設けることなく、低コストで、しかも優れた定着性でトナー像を形成することができる。
【００３０】
また、定着温度を１００゜Ｃ未満に設定して記録媒体４中の水分減少を極力抑えているため、上記作用効果に加えて次のような作用効果を得られる。すなわち、水分減少の抑制により記録媒体４にしわやカールが発生するのを効果的に防止することができるとともに、記録媒体４の電気抵抗率の上昇を抑えて定着特性の変動を防止することができる。
【００３１】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、液体現像剤の液体キャリアとして不揮発性キャリアを用いているが、揮発性キャリアを用いた液体現像剤により画像形成を行う装置についても本発明を適用することができる。
【００３２】
また、上記実施形態では、転写処理を実行した後に定着処理を実行しているが、転写位置で同時に定着処理を実行する画像形成装置に対しても、本発明を適用することができる。
【００３３】
また、上記実施形態では、ホストコンピュータなどの外部装置より与えられた画像を記録媒体に印刷するプリンタを用いて説明しているが、本発明はこれに限られず、液体現像剤を用いてトナー像を記録媒体に形成する画像形成装置全般に適用することができる。また、上記実施形態は単色印字の画像形成装置に対して本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されず、カラー画像形成装置にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる画像形成装置の一実施形態であるプリンタの内部構成を示す図である。
【図２】図１のプリンタの電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
４…記録媒体、１１…感光体（像担持体）、２０…露光ユニット（露光手段）、３０…現像ユニット、３２…液体現像剤、４０…転写ユニット（転写手段）、６０…定着ユニット（定着手段）
【図１】
2004157427.tif 000003
【図２】
2004157427.tif 000004