JP2020140160A - コート液塗布装置、コート液塗布方法および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーの種類によって定着性を確保するために必要なコ−ト液の量を制御する。【解決手段】トナー画像を転写する転写部およびトナー画像を定着させる定着部より上流に位置するコート液を塗布する塗布機構と、トナーの種類の違いによって、塗布機構によるコート液の塗布量を制御する制御部と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、コート液塗布装置、コート液塗布方法および画像形成装置に関する。

従来から、中間転写体にインクを打滴する前に、インクを凝集する処理液を予め中間転写体に塗布する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

上述した特許文献１では、中間転写体の非画像形成領域を含めた全面に処理液を塗布すると非画像領域で異物が発生するため、塗布部分と非塗布部分とを形成している。しかしながら、トナーの種類による制御は行っておらず、トナーの種類によって定着性を確保するために必要なコ−ト液の量が異なる点については考慮されていない。

本発明は、トナーの種類によって定着性を確保するために必要なコ−ト液の量を制御することが可能なコート液塗布装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様にかかるコート液塗布装置は、トナー画像を転写する転写部および前記トナー画像を定着させる定着部より上流に位置するコート液を塗布する塗布機構と、トナーの種類の違いによって、前記塗布機構による前記コート液の塗布量を制御する制御部と、を備えることを特徴とするコート液塗布装置として構成される。

本発明の一態様によれば、トナーの種類によって定着性を確保するために必要なコ−ト液の量を制御することができる。

画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 図１に示したコート液塗布ユニットの概略構成図である。 トナー延展率に対する塗布量を示したグラフである。 制御の手順を示すフローチャートである。 トナーの貯蔵弾性率Ｇ’に対するコート液塗布量を示したグラフである。 ２種類のコート液のトナー延展率と塗布量を示したグラフである。 コート層の厚みに対して、乾燥にかかる時間を示したグラフである。

以下、添付図面を参照して、コート液塗布装置、およびコート液塗布方法の実施の形態を詳細に説明する。本実施例におけるコート液塗布装置は、以下に示すように、例えば、電子写真方式におけるコート液の塗布量制御に際して、トナー画像を転写する転写部、トナー画像を定着させる定着部、転写部、定着部より上流に位置するコート液を塗布する塗布機構、最下層のトナーの延展率の違いによってコート液の塗布量を制御する制御機構等の各部を備え、トナーの延展率の違いによりコート液の塗布量を制御する。

図１は、本実施例における画像形成装置１０００の一例を示す概略構成図である。同図において、画像形成装置１０００としてのタンデム型中間転写式の画像形成装置本体１００、コート液塗布装置２００、給紙装置３００を有している。給紙装置３００から給紙された印刷媒体Ｐは、コート液塗布装置２００へ搬送され、コート液塗布ユニット２０１により印刷媒体Ｐの表面にコート液が塗布される。また、画像形成装置本体１００の内部には複数の画像形成手段１０１(Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ)が並設されたタンデム型中間転写式の画像形成部が設けられており、上記の符号に付けた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色をそれぞれ示している。画像形成装置本体１００には、中央付近に、無端ベルト状の中間転写体（以下、中間転写ベルトと言う）１０４が設けられている。この中間転写ベルト１０４は、複数の支持ローラ等に掛け回して回転搬送可能とする。

中間転写ベルト１０４上には、その搬送方向に沿って、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４つの画像形成手段１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋ（以下、１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋのように略記する）を横に並べて配置してタンデム型画像形成部を構成する。このタンデム型画像形成部の各画像形成手段１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナー画像を担持する像担持体としての感光体ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋを有している。

そして、図１には図示しないが、このタンデム型画像形成部の上には、２つの露光装置が設けられており、各露光装置はそれぞれ２つの画像形成手段（１０１Ｙと１０１Ｍ、１０１Ｃと１０１Ｋ）に対応しており、例えば２つの光源装置（半導体レーザ、半導体レーザアレイ、あるいはマルチビーム光源等）とカップリング光学系、共通の光偏向器（ポリゴンミラー等）、２系統の走査結像光学系等で構成される光走査方式の露光装置であり、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色の画像情報に応じて各感光体ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋに露光を行い、静電潜像を形成する。

また、各画像形成手段１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋの感光体ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋの周囲には、上記の露光に先立って各感光体ドラムを均一に帯電する帯電装置、上記の露光装置によって形成された静電潜像を各色のトナーで現像する現像装置、感光体ドラム上の転写残トナーを除去する感光体用クリーニング装置が各色に設けられている。さらに、各感光体ドラムから中間転写ベルト１０４にトナー画像を転写する一次転写位置には、中間転写ベルト１０４を間に挟んで各感光体ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋに対向するように一次転写手段の構成要素としての一次転写ローラが設けられている。

中間転写ベルト１０４を挟んでタンデム型画像形成部１００と反対の側には、二次転写ユニット１０６を備えている。この二次転写ユニット１０６は、図示の例では、二次転写対向ローラ１０５に二次転写ローラ１０５’を押し当てて転写電界を印加することで中間転写ベルト１０４上の画像を転写媒体としてのシート状の印刷媒体Ｐに転写する。

また、二次転写ユニット１０６の横には、印刷媒体P上の転写画像を定着する定着装置１０７を設けている。定着装置１０７は、無端ベルトである定着ベルトに加圧ローラを押し当てて構成する。定着ベルトは２つの支持ローラに掛け回されており、少なくとも一方のローラには図示しない加熱手段（ヒータ、ランプ、あるいは電磁誘導式の加熱装置等）が設けられている。

二次転写ユニット１０６で画像が転写された印刷媒体Ｐは、搬送ベルトにより上記定着装置１０７へと搬送される。

図２は、本実施形態に係るコート液塗布ユニット２０１の概略構成図である。従来は、印刷媒体の種類によっては所定の定着強度が得られないため印刷が行えないか、印刷速度を遅くして定着部で多くの熱をかけることで定着させていた。用紙対応力を向上させるために、転写・定着行程以前に、印刷媒体にコート液を塗布させることで定着性を向上させている。図２に示すように、コート液塗布ユニット２０１は、タンクＴと、スクイーズローラ２と、塗布ローラ３と、加圧ローラ４と、塗布経路５と、制御装置６とを有し、制御装置６は、タンクＴに入ったコート液１を、スクイーズローラ２を回転させることにより汲み上げる制御を行い、塗布ローラ３と加圧ローラ４のニップ部にて塗布経路５に搬送された印刷媒体Ｐにコート液１を塗布させる。制御装置６は、例えば、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)等の制御回路を有したコントローラにより構成される。本実施例では、制御部６がコート液塗布ユニット２０１に設けられている場合を例示しているが、画像形成装置本体１００に設け、コート液塗布ユニット２０１を制御してもよい。

図３は、トナー延展率に対する塗布量を示したグラフである。ここに記載の塗布量とは、１８０℃において定着させるために必要なコート液の最小量を表したものである。トナーの延展率とは、無圧力下においてトナー溶融前後でどの程度トナーが広がるか測定した指標である。測定は下記のように行った。２３℃の環境下においてトナーを熱源付きの測定台に固定した透明メディアの上にセットする。今回はメディアとしてＦＮ１２１１−５０を用いた。このとき、できるだけトナー同士が隣接しないようにメディアに吹きつける。その後、１０℃/minの昇温速度で熱を加え、１８０℃に達したときのトナーの面積を測定する。トナー溶融前のトナー面積とトナー溶融後の面積の比率を延展率とする。

延展率 (％) ＝ (溶融後のトナー面積) / (溶融前のトナー面積) × １００

図３を見ると、延展率が異なると必要なコート液の塗布量も変化していることがわかる。従って、実際にメディアと接する最下層トナーの延展率に応じてコート液の塗布量を制御することで最適な定着性を確保することが可能となり、かつコート液を乾燥させるのに必要な時間も短縮されるためダウンタイムの削減につながる。また、コート液量も最適化されるため、無駄な使用量が減りコストダウンに繋がる。

コート液の量を可変させるためには、制御部６が、コート液塗布ユニット２０１のスクイーズローラ２の速度調整を行って制御を行う。また、ここでの制御とは塗布を行わない場合も含まれる。

図４は、制御の手順を示すフローチャートである。まず、制御部６は、画像形成装置本体１００から得られるジョブ情報により、最下層トナーを検出し、延展率の情報を得る（Ｓ４０１）。次に、制御部６は、コート液を塗布する必要があるかを判定し（Ｓ４０２）、必要がないと判定した場合（Ｓ４０２；Ｎｏ）、そのまま印刷を開始する。一方、制御部６は、必要があると判定した場合（Ｓ４０２；Ｙｅｓ）、その延展率の情報からコート液の塗布量を決定し（Ｓ４０３）、印刷を開始する。

図５は、トナーの貯蔵弾性率Ｇ’に対するコート液塗布量を示したグラフである。粘弾性を表す特性として貯蔵弾性率Ｇ’を測定した。ここに記載の塗布量も１８０℃において定着させるために必要なコート液の最小量を表したものである。ここでの貯蔵弾性率Ｇ’は、1８０℃における貯蔵弾性率Ｇ’を表している。図５を見ると、貯蔵弾性率Ｇ’が異なると必要なコート液の塗布量も変化していることがわかる。図５では、１８０℃における値を使用したが、実際には使用されるメディアの設定温度に応じて、どの温度域の貯蔵弾性率Ｇ’を使用するかを設定する。ここでは、貯蔵弾性率Ｇ’と塗布量の関連について記載しているが、例えば損失弾性率Ｇ’’、または貯蔵弾性率Ｇ’と損失弾性率Ｇ’’との組み合わせ等の粘弾性に関連する特性を用いてもよい。これにより、トナーの貯蔵弾性率や損失弾性率に応じたコート液塗布量を制御することができる。

図６は、２種類のコート液のトナー延展率と塗布量を示したグラフである。本実施例において実施した２種類のコート液では、いずれも延展率が大きくなるほど必要な塗布量が少なくなっていることがわかる。また、コート液の種類によっても必要な塗布量は異なる。したがって、使用するトナー特性に応じて最適なコート液の種類と塗布量を決定することが有効である。

図７は、コート層の厚みに対して、乾燥にかかる時間を示したグラフである。厚みが増すにつれて乾燥にかかる時間も増えていくことが分かる。また、コート液は厚ければよいということではなく、定着性はある厚み以上ではその定着性が横ばい、または低下する。さらにコート液を過多に使用することでコストもかかるため３０μｍ以下の厚みであることが望ましい。

上記説明したように、トナー特性の一つとして考えられる延展率の違いにより、定着性を確保するために必要なコート液量が異なることが明らかになった。延展率とは、無圧力下において熱源を有した測定台の上にトナーできるだけ隣接させることない状態で徐々に温度を上げていったときに、ある温度に達した際にトナーがどの程度広がるかを面積で表した特性であり、本実施例では、制御部６が、この延展率の違いによってコート液量を制御する。

従来、画像形成装置の定着装置では、印刷媒体にトナー画像を転写し、定着部で熱を加えることでトナーを印刷媒体に定着させるが、印刷媒体の種類によっては所定の定着強度で印刷媒体に定着できない。そこで、事前に印刷媒体表面にトナー画像を定着しやすくするためのコート液を塗布する機構を追加することで、トナー画像を所定の強度で定着させていた。

また、商業用印刷では、メタリック紙、フィルムメディア、軟包装パッケージといった紙媒体以外への印刷が行われている。これまでは主にオフセット印刷で作成されるものが多かったが、オフセット印刷では版が必要になるため少量印刷には向いていない。そこで少量印刷に対応するため電子写真方式が上げられるが、まだまだその数は少ないのが現状である。

また、印刷が行われるメディアのうち例えば透明のものは、下地に白画像を敷くことがある。これは透明素材に下地無しにデータを印刷すると、印刷した際に画像が透けた状態となってしまうからである。例えば透明シール、パッケージ等は被着体に貼り付けたときに被着体の色の影響を強く受け、狙いの画像の色が出ないことがある。この対策のために下地に白画像を敷いている。

これまで電子写真方式ではＣＭＹＫトナーの４色で画像形成を行っていたため白色を下地に敷くことができなかったが、近年の産業用の電子写真方式では白トナーの開発も進められており実際に製品への搭載もされている。

しかし、電子写真方式において白トナーは他のトナーに比べてメディアとの接着性が悪い課題がある。かつ近年白トナーだけでなくＣＭＹＫトナーの他に白トナー以外にもクリアトナー、蛍光トナーのような特色トナーが増えてきており白トナーに限った課題ではなくなっている。このように、従来はトナーの種類によってメディアとの定着性(接着強度)が異なるという問題があったが、上述した制御を行うことにより、電子写真方式による画像形成装置にて画像形成を行った際、トナー種類によらずメディアとの定着性(接着強度)を担保することができる。

特許文献１では、画像領域のみに精度よく塗布することを目的に、中間転写体に塗布するキスコータを昇降させることで接触及び離間させる構成により塗布の有無の制御を行いいているが、これまで説明したように、トナーの種類の差によって接着性を担保できないという問題は解消できなかったが、トナーの延展率の違いによってコ−ト液の塗布量を制御することで上記問題を解決することができる。

本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化したり、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせて実施することができる。

１０００ 画像形成装置
１００ 画像形成装置本体
２００ コート液塗布装置
３００ 給紙装置
２０１ コート液塗布ユニット
Ｔ タンク
２ スクイーズローラ
３ 塗布ローラ
４ 加圧ローラ
５ 塗布経路
６ 制御装置

特開２００９−９０２７４号公報

Claims (8)

1. トナー画像を転写する転写部および前記トナー画像を定着させる定着部より上流に位置するコート液を塗布する塗布機構と、
   トナーの種類の違いによって、前記塗布機構による前記コート液の塗布量を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とするコート液塗布装置。
2. 前記制御部は、前記トナーの最下層トナーの延展率の違いによって、前記塗布機構による前記コート液の塗布量を制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のコート液塗布装置。
3. 前記制御部は、最下層のトナーの粘弾性の違いによって、前記塗布機構による前記コート液の塗布量を制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のコート液塗布装置。
4. 前記制御部は、最下層トナーの延展率が大きくなるにつれて、前記塗布機構による前記コート液の塗布量を減らすように制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のコート液塗布装置。
5. 前記制御部は、最下層トナーの延展率によってコート液の種類を可変する制御を行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載のコート液塗布装置。
6. 前記制御部は、最下層トナーの延展率に応じて、乾燥時のコート層厚みを０〜３０μｍの間で制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のコート液塗布装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のコート液塗布装置を用いたコート液塗布方法であって、
   制御部が、トナーの種類の違いによって、トナー画像を転写する転写部および前記トナー画像を定着させる定着部より上流に位置する塗布機構によるコート液の塗布量を制御し、
   塗布機構が、前記制御部による制御にしたがって、前記コート液を塗布する、
   ことを特徴とするコート液塗布方法。
8. 請求項１〜６のいずれかに記載のコート液塗布装置を備えた、
   ことを特徴とする画像形成装置。

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