JP2006078883A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンボス紙等、表面粗さが大きく、グロスの無い転写紙を用いる場合に発生する濃度ムラを防止する。
【解決手段】有色トナーの画像形成前に、白色、透明トナーを用いて、転写紙の表面粗さを少なくする。
【選択図】図１

Description

本発明は、現像手段により、現像を実行することで感光体の静電イメージ上にトナー像を形成し、当該トナー像を転写材に転写して画像を形成する装置に関し、エンボス紙等の凹凸のある転写材に対して、光沢のある印刷画像を得る画像形成装置についてのものである。

近年、電子写真法、静電印刷法のような画像形成装置において、透明トナー、白色トナーを用いた画像形成装置に関する発明が多くなされており、その目的の多くは、光沢画像を得ることである。従来から、電子写真方による画像形成装置により、案内状、クリスマスカード、賞状、メニューのような様々な用途の使用がされているが、用途により、下地若しくは、トナー画像そのものに、光沢が必要とされる場合がある。

例えば、白地を持つ光沢シートを作成するために、被加工紙の指定された特定領域又は紙サイズ全体に対し、透明トナー、白色トナーを用いる。つまり、転写材の表面の凹凸面上に先ず白色トナー層、次に透明トナー層がコートされる。又、トナー画像そのものに光沢を得る場合、形成された有色トナー画像上に、透明トナー層をコートする。これらにより、下地や画像に光沢を与えている。

しかしながら、従来の透明トナー、白色トナーを用いた画像形成装置による、光沢画像作成では、使用される転写材の表面状態によって、トナーの転写材への転写が不均一になり、均一な濃度や光沢を制御できずにいた。用途の増加に伴い、使用される転写材の種類も多岐に亘っており、転写材の表面も平滑なものから、書籍の表紙のように、凹凸の深いものまで様々である。

このような転写材にトナー画像を形成する場合、従来の技術による画像形成装置では表面の凹凸をトナーで埋めることができずに、構成により、表面の凹凸に応じた濃度ムラの現れた画像になる場合があった。

特開平０９−１９７８５８号公報

本発明により解決される課題は、上記の転写材表面の凹凸によらず、均一な濃度の画像出力を行うことである。

従来の、透明及び白色トナーを使用した構成、若しくは透明、白色トナー使用時のエンボス紙等の凹凸のある転写材の現像−転写−定着では、凹凸のある転写材に対して、均一なトナーの転写を行うのが困難であるが、透明、白色トナーを有色トナーの転写材への画像形成前に、一度、転写材の凹凸を初期より少なくするように、制御された、現像-転写-定着を行うことで、有色トナーの均一な転写が可能になり、透明、白色トナー使用のため、転写材表面の凹凸感は損なわない。

又、従来の、光沢紙、白色紙を作成する目的で、有色トナー転写前に、透明、白色トナーを現像−転写−定着させ、有色トナーを転写する技術では、転写材の凹凸を、意図的に埋める目的の制御はされていないため、本体構成により、一度定着された転写材の表面粗さが、未定着の転写材のそれよりも、大きくなったり、結果的に小さくなったりする可能性がある。

本発明は、転写材に応じて適した制御を行い、意図的に凹凸を少なくすることを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、像担持体上にトナー像を形成し、トナー像を転写材に転写する構成にて、前記構成は、有色トナーと、無色の透明又は白色トナーを有し、前記トナーを前記像担持体上に現像する機構を有する画像形成装置であり、有色トナーの現像、転写紙への転写、定着工程を行う前に、透明及び白色トナーを、転写材全域若しくは、有色トナー画像情報域に対して、現像−転写−定着を行い、その工程の画像形成時に、初期の転写紙の表面粗さをRz１、工程後の転写紙の表面粗さをRz2とした時、Rz１>Rz２となるような、現像トナー量、転写高圧、定着温度、定着速度の制御、白色及び透明トナーを用いる。又は、左記のうち少なくとも一つ以上の制御及び材料を用いることを特徴とする画像形成装置である。

請求項1記載の画像形成装置は、白色及び透明トナーの画像形成時に、白色及び透明トナーの現像量を制御することを特徴とする画像形成装置である。

請求項1記載の画像形成装置は、白色及び透明トナーの画像形成時に、転写電圧を制御することを特徴とする画像形成装置である。

請求項1記載の画像形成装置は、白色及び透明トナーの画像形成時に、定着温度、速度を変化させることを特徴とする画像形成装置である。

請求項１記載の画像形成装置は、ユーザにより選択された転写紙に応じてか、若しくは、転写紙の表面粗さを検知する検知手段を設け、検知により、請求項2、3、4の少なくとも１つを満たす画像形成装置である。

請求項１〜５の何れかに記載の画像形成装置は、第１の像担持体上のトナー像を、転写紙に転写する構成、又は、第１の像担持体上のトナー像を、第２の像担持体上へ一次転写を行い、転写紙への第２の転写を行う、中間転写機構を備えていることを特徴とする画像形成装置である。

請求項５記載の中間転写機構を備えた画像形成装置において、中間転写部材の表面は、弾性層を有していることを特徴とする画像形成装置である。

本発明による画像形成装置により、認識された転写材の表面粗さの差に関わらず、トナー画像を均一に再現し、更に用途に応じて、常に光沢があり濃度の均一な画像を得ることができる。

〈実施の形態１〉
使用するトナー種（白色トナー、透明トナー）及び、その適用範囲（有色トナー画像情報部、用紙全域）により、実施の形態は異なるが、本実施の形態では、画像形成装置が転写材としてエンボス紙を認識した場合において、用紙全域白下地で、光沢があり濃度の均一な画像を作成する場合の実施の形態にて説明する。

本画像形成装置では、矢印方向（反時計方向）に所定のプロセススピード（例えば１１７ｍｍ／ｓｅｃ）で回転する感光ドラム２０は、帯電ローラ２１により一様帯電される。そして、感光ドラム２０の一様帯電面に対して露光装置（レーザスキャナ）２４から反射ミラー２４ａを介して、用紙全域に対応して入力された、画像信号に対応して変調されたレーザ光による走査露光Ｌが与えられ、静電潜像が形成される。

そして、現像装置２２の回転体２２ａに搭載された、白色のトナーを収納した白色現像機２２ＨＷを、回転体２２ａの回転によって感光ドラム１と対向する現像位置に移動させ、感光ドラム２０の帯電極性（負極性）と同極性の現像バイアスを白色現像器２２ＨＷに印加して、感光ドラム２０上の静電潜像に白色トナーを付着させて白色トナー像として現像する。

本発明での画像形成装置は、転写材の種類が異なる場合でも、その表面粗さに応じて、初期の転写紙の表面粗さをRz１、工程後の転写紙の表面粗さをRz２とした時、Rz１>Rz２となるように、最適な制御を行うため、下記から述べる各制御条件は、各転写材の表面粗さに応じて制御されるようにする。本実施の形態では、画像形成開始時に、ユーザにより表面粗さの大きい、エンボス紙が転写材として選択された場合の画像形成について説明する。他に、転写材の表面粗さの認識法として、転写紙の表面粗さを検知する検知手段によりこれを行っても同様の効果を得ることができる。

白色トナー量は、初期のエンボス紙の表面粗さをRz１、工程後の転写紙の表面粗さをRz２とした時、Rz１>Rz２となるような充分なトナー量となるように調整されているが、例えば他に、再生紙など表面粗さが比較的小さい転写剤が認識された場合は、白色トナー量は、エンボス紙の画像形成時の現像されるトナー量よりも少なく制御される。

本実施の形態では、感光ドラム２０上に現像される白色トナー量は、有色トナーの現像量よりも多くなるように現像バイアスの設定がなされている。

この白色トナー像は、１次転写ニップ部Ｎにて、１次転写高圧電源３０から１次転写バイアス（トナーと逆極性）が印加された１次転写ローラ２９によって中間転写体としての中間転写ベルト２５上に１次転写される。この際、２次転写ローラ３２は、２次転写ニップ部Ｍにて中間転写ベルト２５と２次転写対向ローラ２７から離間している。更に、１次転写バイアスは、上記で調整された、白色トナーの現像量の転写に適したバイアス設定がなされている。この１次転写が終了すると、感光ドラム２０上の残トナーはドラムクリーニング装置２３でクリーングされて除去される。

１次転写ローラ２９は、導電性のウレタン発泡フォームで構成されており、直径８ｍｍのＳＵＳ芯金の上にフォーム層を肉厚４ｍｍで形成して、外径１６ｍｍとしている。１次転写ローラ２９の抵抗値は、両端に４．９Ｎずつの荷重のもとで、接地された回転アルミシリンダーに対し５０ｍｍ／ｓｅｃの周速で従動回転させ、その芯金に１００Ｖの電圧印加のもと測定された電流の関係から算出した結果、５×１０６〜３×１０７ Ω程度Ωの値であった。

そして、中間転写ベルト２５上に形成された白色のトナー像の先端が、２次転写ローラ３２と２次転写対向ローラ２７間の２次転写ニップ部Ｍに到達すると、このタイミングに合わせて用紙等の転写材Ｐが２次転写ニップ部Ｍに給紙される。

そして、２次転写ニップ部Ｍにて、接地した２次転写対向ローラ２７を対向電極とし、２次転写高圧電源３３から２次転写バイアスが印加された２次転写ローラ３２を中間転写ベルト２５を介して２次転写対向ローラ２７に当接するように揺動させる。そして、２次転写ニップ部Ｍに搬送された転写材Ｐの背面に２次転写ローラ３２からトナーと逆極性の転写バイアスを印加することによって、転写材Ｐの表面に中間転写ベルト２５上に担持された白色のトナー像が一括して転写（２次転写）される。２次転写部においても、１次転写部と同様に、白色トナーの転写に適したバイアス設定がなされている。

上記の２次転写後には、転写材表面の白色トナー量の分布は、転写材の表面の凹凸により、転写効率の差が生じて、凹部では少なく凸部では多くというように、載り量に差が生じてしまっているが、後述する定着の制御と合わせて、定着後の白色トナー濃度が均一に、且つ、転写材の工程前後の表面粗さが、Rz１>Rz２となるに充分なトナー量が、転写材の凹部において転写されるように設定されている。

２次転写ローラ３２は、導電性のＮＢＲ・ヒドリン系ゴムで構成されており、直径１０ｍｍのＳＵＳ芯金の上にゴム層を肉厚３ｍｍで形成して、外径２４ｍｍとしている。２次転写ローラ３２の抵抗値は、両端に４．９Ｎずつの荷重のもとで、接地された回転アルミシリンダーに対し５０ｍｍ／ｓｅｃの周速で従動回転させ、その芯金に１ＫＶの電圧印加のもと測定された電流の関係から算出した結果、１×１０７〜１×１０８Ω程度の値であった。

２次転写対向ローラ２７も導電性ゴムで構成されており、直径２０ｍｍのＳＵＳ芯金の上にゴム層を肉厚６ｍｍで形成して、外径３２ｍｍとした。２次転写対向ローラ２７の抵抗値は、１×１０７Ω以下の値である。

２次転写後の転写材Ｐは定着装置（不図示）で加熱加圧されて、転写材Pが作製される。ここで、２次転写ローラ２７と定着装置との間の、両者の処理速度差を調整するための、減速搬送ベルト４６Ａ，４６Ｂにより、有色トナー定着時よりも減速させ、且つ、定着加熱ローラの温度も、有色トナー定着時よりも高い温度設定がなされている。転写材上の白色トナーを、通常よりも高い温度にて、ゆっくりと溶融させ、前述の２次転写後の転写材上のより白色トナーの載り量の多い凸部のトナーを凸部へ押し出すように定着させることで、白色トナー濃度が均一に、且つ、転写材の工程前後の表面粗さが、Rz１>Rz２となる転写材Pとなる。転写材Ｐは熱定着された後に用紙反転部にて、白色地面に有色トナー像を重ねることができるように反転を行い、２次転写ニップ部Ｍに給紙される。又、２次転写後に中間転写ベルト２５上に残留している残トナーは、ベルトクリーニング装置３１でクリーングされて除去される。

中間転写ベルト２５は、駆動ローラ２６、２次転写対向ローラ２７、テンションローラ２８によって張架されており、駆動ローラ２６の回転駆動によって矢印方向（時計方向）に回転する。駆動ローラ２６は、芯金上にゴム材の表層が設けられている。又、本実施の形態で用いた中間転写ベルト２５は、転写材担持面に弾性層を設けた、多重層シームレスのベルトである。転写材担持面に弾性層を設けることにより、従来使用されている、単層ベルトに比べ、転写材表面の凹凸が多い場合でも比較的均一な濃度の転写が可能となる。
続いて、有色トナーによる通常の画像形成のため、入力された画像信号に対応して各色の静電潜像がそれぞれ形成される。

そして、現像装置２２の回転体２２ａに搭載されたイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーをそれぞれ収納したイエロー現像器２２Ｙ、マゼンタ現像器２２Ｍ、シアン現像器２２Ｃ、ブラック現像器２２Ｂｋのうちの１色目の現像器（図ではイエロー現像器２２Ｙ）を回転体２２ａの回転によって感光ドラム１と対向する現像位置に移動させ、感光ドラム２０の帯電極性（負極性）と同極性の現像バイアスをイエロー現像器２２Ｙに印加して、感光ドラム２０上の静電潜像にイエロートナーを付着させてイエロートナー像として現像する。

更に、一次転写、二次転写、定着工程を従来と同様に行う。このときの有色トナー画像は、白色トナーによる画像形成により表面の凹凸の少なくなった転写材を用いることで、転写材表面の凹凸によるトナーの転写効率の差を少なくすることができ、白色トナーによる画像形成を行わない場合の画像より、均一な濃度の画像を得ることができる。
本実施の形態では、更に光沢紙作成の目的のため、有色トナー画像形成後、透明トナーの画像形成を行う。白色トナー像形成時と同様に、感光ドラム２０の一様帯電面に対して露光装置（レーザスキャナ）２４から反射ミラー２４ａを介して、用紙全域に対応して入力された、画像信号に対応して変調されたレーザ光による走査露光Ｌが与えられ、静電潜像が形成される。

そして、現像装置２２の回転体２２ａに搭載された、透明トナーを収納した透明現像機２２Ｔを、回転体２２ａの回転によって感光ドラム１と対向する現像位置に移動させ、感光ドラム２０の帯電極性（負極性）と同極性の現像バイアスを白色現像器２２Ｔに印加して、感光ドラム２０上の静電潜像に透明トナーを付着させて透明トナー像として現像する。

以下順次、一次転写、二次転写、定着工程を行う。このとき、透明トナーの現像、１次転写、２次転写、定着時の制御は、透明トナーによる光沢が均一になるように最適な制御を行っている。

本実施の形態にあるように、白色トナーにより、認識された転写材の表面粗さに応じ、転写材表面の凹凸を画像形成前よりも小さくするように、各画像形成工程を制御することにより、有色トナーによる画像形成をより均一な濃度になるように行うことができる。

本実施の形態では、エンボス紙において、最適な条件にて画像形成を行ったが、例えば再生紙が認識された場合は、各プロセス条件にて、エンボス紙のときをE、再生紙の時をRとすると、白色トナーの現像量は、Ｅ＞R 、２次転写バイアス値は、Ｅ＞R 、定着温度は、E＞R 、定着速度は、Ｒ＞Ｅ となるように制御を行う。
〈実施の形態２〉
実施の形態１にて、例として、転写材全域白下地で、光沢のある濃度の均一な画像を作成する場合の実施の形態にて説明したが、その他の実施の形態について述べる。

トナーの画像形成の順序と作像範囲を変えることで、使用する画像の用途と目的に合わせた画像の作成が可能になる。例えば、元々の転写材表面の凹凸感を損なうことなく、均一な濃度の画像を得る場合は、有色トナーの画像情報域のみ、有色トナーの画像形成前に、実施の形態１と同様に、白色トナーの画像形成を行う。このとき、光沢画像を得る場合は、有色トナーの画像形成前に、透明トナーを転写材全域に対して、白色トナー使用時と同様に、Rz１>Rz２になるように画像形成を行い、続いて、有色トナーの画像形成を行う。その後、再度、透明トナーの画像形成を行うことで、透明トナー使用により、転写材表面の凹凸感を損なうことなく、転写材表面の凹凸による有色トナーの濃度のない均一な光沢画像を得ることができる。

又、光沢画像の必要のない場合は、上記工程の有色トナーの画像形成後の、透明トナーの画像形成を省いても良い。このときも、有色トナーの画像情報部には、事前に白色トナー、若しくは透明トナーがRz１>Rz２になるように載っていることから、有色トナーの濃度は均一にできる。

本実施の形態のように、使用する画像の目的に応じて、トナーの画像形成の順序と作像範囲を変えることで、転写材の表面粗さの差に関わらず、濃度ムラの無い均一な画像を得ることができる。

本発明の実施の形態1に係る画像形成装置の断面図である。

符号の説明

２０ 感光ドラム
２１ 帯電ローラ
２２ 現像装置
２２ａ 回転体
２３ ドラムクリーニング装置
２４ 露光装置
２４ａ 反射ミラー
２５ 中間転写ベルト
２６ 駆動ローラ
２７ 二次転写対向ローラ
２８ テンションローラ
２９ 一次転写ローラ
３０ 一次高圧電源
３２ 二次転写ローラ
M 二次転写ニップ
P 転写材

Claims (7)

1. 像担持体上にトナー像を形成し、トナー像を転写紙に転写する構成にて、前記構成は、有色トナーと、無色の透明または白色トナーを有し、前記トナーを前記像担持体上に現像する機構を有する画像形成装置であり、有色トナーの現像、転写紙への転写、定着工程を行う前に、透明及び白色トナーを、転写材全域若しくは、有色トナー画像情報域に対して、現像-転写-定着を行い、その工程の画像形成時に、初期の転写紙の表面粗さをRz1、工程後の転写紙の表面粗さをRz２としたとき、Rz１>Rz２となるような、現像トナー量、転写高圧、定着温度、定着速度の制御、白色及び透明トナーを用い又は左記のうち少なくとも１つ以上の制御及び材料を用いることを特徴とする画像形成装置。
2. 白色及び透明トナーの画像形成時に、白色及び透明トナーの現像量を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 白色及び透明トナーの画像形成時に、転写電圧を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 白色及び透明トナーの画像形成時に、定着温度、速度を変化させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. ユーザにより選択された転写紙に応じてか、若しくは、転写紙の表面粗さを検知する検知手段を設け、検知により、請求項2〜4の少なくとも１つを満たすことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 第１の像担持体上のトナー像を、転写紙に転写する構成、又は、第１の像担持体上のトナー像を、第２の像担持体上へ一次転写を行い、転写紙への第２の転写を行う、中間転写機構を備えていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の画像形成装置。
7. 中間転写部材の表面は、弾性層を有していることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。

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