JP7451173B2 - 画像形成システム - Google Patents
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- Control Or Security For Electrophotography (AREA)
- Color Electrophotography (AREA)
Description
まず、本実施形態の画像形成システムについて、図1を用いて説明する。本実施形態の画像形成システム1Xは、記録材Sにトナー像を形成する画像形成装置100に、画像形成装置100によりトナー像が定着された記録材Sに対し表面加工処理を行うための表面加工装置(200)が接続されている。
図1に示す画像形成装置100は、電子写真方式のタンデム型のフルカラープリンタである。画像形成装置100は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成する画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdを有する。画像形成装置100は、装置本体100Aに接続された原稿読取装置(不図示)又は装置本体100Aに対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等の外部機器(不図示)からの画像信号に応じてトナー像を記録材Sに形成する。
加熱除去装置9について、図2を用いて説明する。図2に示すように、本実施形態の加熱除去装置9は、記録材Sの未定着トナー像が形成された面に接触して回転可能な第一回転体としての加熱ローラ46と、加熱ローラ46に圧接してニップ部T4を形成する第二回転体としての加圧ローラ47とを有する。なお、ここでは、加熱ローラ46と加圧ローラ47とを例に挙げたがこれに限らず、加熱ローラ46と加圧ローラ47の一方もしくは両方が、回転可能な無端状のベルト(エンドレスベルト)であってもよい。
ここで、感光ドラム3a~3dに形成された静電潜像をトナー像に現像するために用いられる現像剤について説明する。本実施形態では、トナーとキャリアを含む二成分現像剤が用いられる。トナーは低融点であり、結着樹脂、着色剤、および離型剤(ワックス)を含有している。トナーに含まれる結着樹脂は、公知のものを用いることができる。例えば、スチレン-(メタ)アクリル共重合体に代表されるビニル系共重合体、ポリエステル樹脂、ビニル系共重合体ユニットとポリエステルユニットが化学的に結合されたハイブリッド樹脂、エポキシ樹脂、スチレン-ブタジエン共重合体等の樹脂を使用できる。
図1に示すように、本実施形態の画像形成システム1Xでは、装置本体100A外に表面加工処理を行うためのニスコータ200が接続されている。ニスコータ200は画像形成装置100の機能を拡張するために後付け可能な周辺機(オプションユニットなどと呼ばれる)の1つとして、画像形成装置100に接続自在に構成されている。ニスコータ200は、記録材Sの付加価値を高めるための光沢付与や表面保護を目的とした表面加工として、装置本体100Aから受け渡される記録材Sに対しニスを塗布して表面全体をコートする。なお、ここでは、ニスコータ200が装置本体100A外に接続された画像形成装置を例に示したが、ニスコータ200は装置本体100A内に接続されていてもよい。
図1に示すように、画像形成装置100は制御部80を備えている。制御部80について、図1及び図2を参照しながら図3を用いて説明する。ただし、制御部80には図示した以外にも画像形成装置100を動作させるモータや電源等の各種機器が接続されているが、ここでは発明の本旨でないのでそれらの図示及び説明を省略する。
ところで、既に述べたように、ワックス(離型剤)を含むトナーを用いた場合、記録材Sへのトナー像定着の際にトナー像の表面にワックスが析出してしまい、ニスをコートする際にワックスがニスをはじき、トナーとニスの密着性が損なわれやすい。この点に鑑み、トナーとニスの密着性を向上させるには、トナー像の表面に析出したワックスによりニスがはじかれるのを抑制するのが好ましい。そこで、本実施形態ではニスコートを行う場合に、加熱除去装置9によりトナー像の表面に析出したワックスを除去できるようにしている。以下、それを実現するための第一実施形態の「加熱制御処理」について、図1乃至図3を参照しながら図4を用いて説明する。この「加熱制御処理」は、制御部80のCPU81によって、画像形成装置100の主電源オンに応じて開始され、主電源オフまで繰り返し実行される。
トナーが軟化する温度であるトナー軟化点について、図5を用いて説明する。「トナー軟化点」の測定は、定荷重押し出し方式の細管式レオメータ「流動特性評価装置 フローテスターCFT-500D」(島津製作所社製)を用いた。流動特性評価装置では、シリンダーに充填した測定試料の上部からピストンによって一定荷重を加えつつ測定試料を昇温させて溶融し、溶融された測定試料がシリンダー底部のダイから押し出された際における、ピストン降下量と温度との関係を得ることができる。上記計測によって得られたピストン降下量と温度との関係を示す流動曲線を図5に示す。
ワックスの融点について、図6を用いて説明する。ワックスの融点は、示差走査熱量分析装置「Q2000」(TA Instruments社製)を用いて、「ASTM D3418-82」規格に準じて測定したDSC(示差走査熱量分析)曲線において、最大吸熱ピークのピーク温度を融点とする。また、ピークの面積から求められる熱量を融解熱量とする。装置検知部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。具体的には、試料約2mgを精秤し、これをアルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用い、測定温度範囲「30℃~200℃」の間で、昇温速度「10℃/min」で測定を行う。上記測定によって得られた2度目の昇温過程での吸熱ピークと融点の関係を、図6に示す。図6に示すように、測定においては、200℃まで昇温させた後、続いて30℃まで降温し、その後に再度昇温させた。この2度目の昇温過程での温度範囲「30℃~200℃」におけるDSC曲線の最大の吸熱ピーク温度が、ワックスの融点である。図6に示す例の場合、ワックスの融点は「75℃~78℃」である。
本願発明者らは、ニスとトナー像との密着性を評価する実験を行った。実験では、用紙「北越パッケージ(株)商品コートボール270g/m2」にトナー載り量「1.2mg/cm2」で定着させたトナー像の上に、K型熱電対(安立計器株式会社製 温度センサ特殊 型式SE80117)を貼りつけたサンプル用紙を用いた。そして、このサンプル用紙を、加熱ローラ46を回転速度「464mm/s」で回転させた加熱除去装置9を通過(あるいはバイパス)させたときの、サンプル用紙のトナー像の温度を計測した。なお、使用したトナーに含まれるワックスの融点は「77℃」であり、トナー軟化点は「104℃」である。表1に、上記実験により得られた、定着装置8によるトナー像定着のための加熱温度及び加熱除去装置9の加熱温度と、トナー像の表面温度との関係を示す。なお、比較例の「バイパス」は、定着装置8を通過した記録材Sを加熱除去装置9に通さない条件である。
ところで、記録材Sとしてコート層を持たない普通紙もしくは厚紙を用いた場合には、塗布ローラ201にて記録材Sの表面にニス(UVニス)が塗布されると、記録材Sの内部にニスが浸透しやすい。その場合、紫外線ランプ203が照射するUV光が記録材Sの内部まで到達できないため、ニスを十分に硬化することができない場合がある。そこで、記録材Sとしてコート層を持たない普通紙や厚紙などの非コート紙を用いる場合には、記録材Sに対してニスコートを行わないのが望ましい。そうした第二実施形態の「加熱制御処理」について、図1乃至図3を参照しながら図8を用いて説明する。ただし、第二実施形態において第一実施形態の「加熱制御処理」(図4参照)と同様の処理については同じ符号を付し、それらの処理については簡単に説明する。
上述した第一、第二実施形態ではニスコートを行うか否かに応じて、加熱除去装置9がオンオフ制御される。ただし、加熱除去装置9をオンオフ制御する場合、オフからオンした際に所望の温度に立ち上がるのに時間がかかる虞がある。そこで、加熱除去装置9を常にオン状態とし、場合に応じて加熱除去装置9の温度を変更することが考えられる。この場合、加熱除去装置9は記録材Sに析出したワックスを低減するためのワックス除去機能を有すると共に、定着装置8の加熱に加えて補助的にトナーを加熱して記録材Sに定着させる定着機能を有する。
Claims (8)
- トナー像定着後の記録材の少なくとも一部をコートする表面加工処理を実行可能な画像形成システムであって、
離型剤を含んだトナーを用いて記録材にトナー像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段によりトナー像が形成された記録材を加熱してトナー像を記録材に定着する定着手段と、
第一回転体と、前記第一回転体との間で前記定着手段を通過した記録材を挟持搬送するニップ部を形成する第二回転体と、前記第一回転体を加熱する加熱手段と、前記ニップ部を記録材が通過する際に前記第一回転体に付着した離型剤を除去する除去手段と、を有する加熱除去手段と、
前記表面加工処理による記録材のコートを行う第一モードと、記録材の種類が非コート紙である場合に前記表面加工処理による記録材のコートを行わない第二モードとを実行可能な制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第一モードの実行時に前記第一回転体を加熱し、前記第二モードの実行時に前記第一回転体を加熱しないように、前記加熱手段を制御する、
ことを特徴とする画像形成システム。 - トナー像定着後の記録材の少なくとも一部をコートする表面加工処理を実行可能な画像形成システムであって、
離型剤を含んだトナーを用いて記録材にトナー像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段によりトナー像が形成された記録材を加熱してトナー像を記録材に定着する定着手段と、
第一回転体と、前記第一回転体との間で記録材を挟持搬送するニップ部を形成する第二回転体と、前記第一回転体を加熱する加熱手段と、前記ニップ部を記録材が通過する際に前記第一回転体に付着した離型剤を除去する除去手段と、を有する加熱除去手段と、
前記定着手段から前記加熱除去手段へ記録材が受け渡される第一経路と、前記定着手段から前記加熱除去手段への記録材の受け渡しが回避される第二経路とに切り替え可能な切替手段と、
前記表面加工処理による記録材のコートを行う第一モードと、記録材の種類が非コート紙である場合に前記表面加工処理による記録材のコートを行わない第二モードとを実行可能な制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第一モードの実行時に前記第一経路に切り替え、前記第二モードの実行時に前記第二経路に切り替えるように、前記切替手段を制御する、
ことを特徴とする画像形成システム。 - 前記制御手段は、前記第一モードの実行時における前記第一回転体の温度を、前記定着手段の加熱温度よりも低く、トナーに含まれる離型剤の融点以上且つトナーの軟化点以下の温度にする、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成システム。 - トナー像定着後の記録材の少なくとも一部をコートする表面加工処理を実行可能な画像形成システムであって、
離型剤を含んだトナーを用いて記録材にトナー像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段によりトナー像が形成された記録材を加熱してトナー像を記録材に定着する定着手段と、
第一回転体と、前記第一回転体との間で前記定着手段を通過した記録材を挟持搬送するニップ部を形成する第二回転体と、前記第一回転体を加熱する加熱手段と、前記ニップ部を記録材が通過する際に前記第一回転体に付着した離型剤を除去する除去手段と、を有する加熱除去手段と、
前記表面加工処理による記録材のコートを行う第一モードと、前記表面加工処理による記録材のコートを行わない第二モードとを実行可能な制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第一モードの実行時に前記ニップ部の温度を、前記定着手段の加熱温度よりも低く、トナーに含まれる離型剤の融点以上且つトナーの軟化点以下の温度とし、前記第二モードの実行時に前記ニップ部の温度を、トナーの軟化点より高い温度とするように、前記加熱手段を制御する、
ことを特徴とする画像形成システム。 - 前記第一回転体の表面温度を検知する温度検知手段を備え、
前記制御手段は、前記温度検知手段の検知結果に基づいて前記加熱手段の温度を制御する、
ことを特徴とする請求項4に記載の画像形成システム。 - 前記制御手段は、記録材の坪量が第一坪量である場合は前記定着手段の加熱温度を第一温度にし、記録材の坪量が前記第一坪量よりも大きい第二坪量である場合は前記定着手段の加熱温度を前記第一温度よりも高い第二温度にする、
ことを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1項に記載の画像形成システム。 - 前記制御手段は、記録材の種類が非コート紙である場合に前記第二モードを実行する、
ことを特徴とする請求項4に記載の画像形成システム。 - 記録材の表面にニスを塗布して乾燥させることにより記録材をコートするニスコータを備える、
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成システム。
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