JP2007114499A - 画像記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 均一光沢でトナー段差も目立たないな高品位な画像を提供するとともに、色ズレによる画像不良が目立たない画像形成装置を提供する。
【解決手段】 クリアトナーが、色トナーと比べて、飛散るようにする。
飛び散る様にするため、透明トナーの乗り量を増やす。更に、透明トナーを色トナーよりも丸くする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、記録用紙等の被記録材表面に光沢性を有するトナー等の記録材によって印刷、或は電子写真等の画像形成記録を行うプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像記録装置に関するものである。

従来、シアン，マゼンタ，イエロー，黒色のＣＭＹＫ４色トナーを用いた電子写真等による画像記録装置では、作成された記録画像中の白色の部分にはトナーは使用されておらず、被記録材である紙の光学的性質が直接、記録画像の色、光沢性等の視覚特性を決めている。一方、黒又は濃度の高い茶色等のＣＭＹＫ色トナーが多量に重ね記録された部分において記録画像の視覚特性を決めているのは、その殆どがトナーの光学的性質である。

上記の様な画像記録装置においてその出力された記録画像の光沢性に関しては、例えば前記の白と黒の例では一般に黒色の方が高い光沢性を持つ。これは前記の様にトナーの光沢性が一般に紙の光沢性よりも高いためである。

その結果、出力画像中の画素による光沢性の違いによって画質が著しく損われるといった問題が生じていた。

さらに、濃度が大きい部分のトナーの高さは約５〜１０μｍになるため、トナーの凹凸が見えてしまい画像品位を下げるといった問題があった。

このような光沢性やトナーの凹凸を考慮した記録装置としては、特開平７−２６６６１４号公報に記載の様に、カラー画像のデータの無い部分に透明トナーを用いて光沢性を出し表面の凹凸をなくして光沢画像を得ようとする方法などが提案されている。
特開平０７−２６６６１４号公報

しかしながら、前記の透明トナーによって表面を平滑化する方法は有色トナーに対して正しい位置で透明トナーを乗せた場合は良いが透明トナーが色ズレした場合には有色トナーとの間に隙間ができて、余計に凹凸が目立ったり、光沢ムラが目立ったりしてしまう問題が発生した。

したがって、本発明は、上記従来技術の問題点を解消するために成されたもので、画像に対応した部分に透明トナーを追加して、透明トナーに色ズレが発生してもトナーの凹凸と光沢ムラを防止できる画像記録装置を提供することを目的とするものである。

上記、目的を達成するために、本発明に係る画像記録装置は、
記録材上にトナーによってカラー画像を形成し、定着手段によって定着して画像を得るとともに、原稿の画像データに応じて単位面積当たりのトナー付着量を換算し、このトナー付着量総和が一定値以上になるように透明トナーを追加する画像形成装置において、
定着前の記録材上において、透明トナーの乗り量が0.7mg／cm2であるとき、ブラー（ISO13660）が200〜400μmであることを特徴とする。また、前記、透明トナーのブラーが有色トナーのブラーよりも大きいことを特徴とする。また、 透明トナーの円形度が有色トナーの円形度よりも大きいことを特徴とする。また、透明トナーが粉砕トナーで有色トナーの円形度よりも大きいことを特徴とする。

（作用）
上記構成により、透明トナーは色ズレが発生した場合でも有色トナーとの間にできる隙間にトナーが飛散ることによって隙間の段差を目立たなくすることができる。

以上説明したように本発明は、透明トナーの乗り量を変更、トナーの円形度の変更によって、透明トナーのブラーを100〜400μmにすることで、透明トナーに色ズレが発生してもトナーの凹凸と光沢ムラを防止できる画像記録装置を提供することができた。

（実施例１）
以下、本発明に係る画像形成装置を実施例により説明する。

実施例は、記録用紙等の記録材表面にトナーによって印刷、或は電子写真等の画像形成記録を行うプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像記録装置である。

カラー電子写真記録装置の一例を図１に基づいて簡単に説明すると、本例では電子写真感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅを具備し、各感光ドラムドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ上に各色のトナー像が形成される。各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅに隣接して記録材担持体１３０（以下、転写ベルト１３０と称する）が設置され、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成された各色のトナー像が、転写ベルト１３０上に担持し搬送される記録材Ｐ上に転写される。さらに各色のトナー像が転写された記録材Ｐは、定着部９で加熱及び加圧によりトナー像を定着した後、記録画像として装置外に排出される。

現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅには、現像剤としてそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー、ブラック及び透明のトナーが、図示しない供給装置により所定量充填されている。現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、それぞれ感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上の潜像を現像して、シアントナー像、マゼンタトナー像、イエロートナー像及びブラックトナー像として可視化する。

記録材Ｐは記録材カセット１０に収容され、そこから複数の搬送ローラ及びレジストローラ１２を経て転写ベルト１３０上に供給され、転写ベルト１３０による搬送で感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと対抗した転写部に順次送られ転写帯電器によりトナー像が転写される。次いでトナー像を転写された記録材Ｐは、転写ベルト１３０から分離され、分離した記録材Ｐは、搬送部６２により定着装置９へ搬送される。

４色のトナー像を転写された記録材Ｐは、定着によりトナー像の混色及び記録材Ｐへの固定が行われ、フルカラーのコピー画像に形成され、排紙トレイ６３に排出される。

次に、本発明の特徴である透明トナーによってトナーの高さを揃えて凹凸を無くすことについて説明する。

図２の記録物の断面図に示すように、画像記録された記録物の被記録材上での記録材の高さ情報をもとに、該領域画像中の記録材高さの最大値に該領域画像全体の高さを揃える様に透明トナーでの追加記録を行い、記録物表面を平滑にすることで一様な光沢を与えることにより良好な画質を持つ画像記録を行う構成となっている。

記録材の高さ情報には、あらかじめ記録されたテーブルから読み出す方法、テーブルからの基本的情報を用いて計算により求める方法、接触又は非接触により測定する方法等を用いることができる。ここで基本的情報とは記録階調に対する記録材の記録量、記録材の粘度、被記録材の構造値等、被記録材上での記録材の高さを計算するために必要な情報を指す。

なお、記録物とは印刷や電子写真等によって画像記録出力された紙、ＯＨＰフィルム等を指し、又、記録材とは紙、ＯＨＰフィルム等を指す。

全体を揃える高さは記録材高さの略々最大値であることが望ましい。有色トナーの最大乗り量はシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックを適当に組み合わせて色再現範囲を決定することで決定される。通常、単色で最大濃度が出るトナー量の２倍程度が最大乗り量となるように画像設計される。

したがって、最大値に揃えるためには、画像領域中の有色画像の乗らない、いわゆる白地部に対して透明トナーを有色トナーの約２倍、印字しなければならず、通常の画像においては透明トナー使用量、同印字量が飛躍的に増加してしまうため、必ずしも最大値にあわせなくても、画像品位が大きく悪くならない程度に透明トナー量を減らしてもよい。また、有色トナーと同じ現像器を用いた場合、一つの現像器で有色トナーの２倍のトナーを現像する必要があるが、この場合、それだけのトナーが現像できないといった新たな問題も発生する。

透明トナーを乗せる場所と量の計算は特開平７−２６６６１４に記載された方法と概ね同様である。

図３は、実施例１の構成を示すブロック図であり、同図を参照して構成と動作を説明する。

画像データ読込部１０１より入力された画像データ１０２には、画像の各画素に対応してＲＧＢ信号が、それぞれ２５６階調で記録されている。この各画素毎のＲＧＢ信号は、ＲＧＢ−ＣＭＹＫ変換部１０３により４色トナーの最小印字単位毎の印字量に変換される。

ＲＧＢ−ＣＭＹＫ変換部１０３には例えば、３×４のマスキング・マトリクスを用いる方式や、３×３のマトリクスでまずＣＭＹに変換した後、３×４のマトリクスによる所謂墨入れを行い、墨Ｋを生成する方式等を用いることができる。また、この変換において所謂擬似中間調表現を用いることもでき、ＲＧＢの各画素がＣＭＹＫトナーの最小印字単位に１対１対応しない場合もあるが、その場合には最小印字単位毎のＣＭＹＫトナー印字量が計算される。ＣＭＹＫトナー印字部１０４では、該ＣＭＹＫトナー印字量にあわせて、電子写真方式により４色それぞれの印字を行う。トナー高計算部１０５では最小印字単位毎のトナー高を、前記した最小印字単位毎のＣＭＹＫトナー印字量より計算して求める。最大トナー高計算部１０６により指定画像領域での印字トナーの最大高を、前記した最小印字単位毎のトナー高より求める。

本実施例では、有色トナー、透明トナーともに粉砕トナーを用いた。

粉砕法でトナーを作製する場合に用いることのできる結着樹脂としてはたとえば、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロルスチレン、ポリビニルトルエンの如きスチレン置換体の単重合体；スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体の如きスチレン系共重合体、ポリ塩化ビニル、エノール樹脂、天然変成フェノール樹脂、天然変成マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、石油系樹脂などがあげられる。架橋されたスチレン系共重合体および架橋されたポリエステル樹脂も好ましい結着樹脂である。

これらの材料の中で、ポリエステル樹脂を用いている。トナーの粒径は、平均粒径で5〜8μｍのトナーを用いられる。特に本実施例では、5.5μmのトナーを用いた。このようなトナーは、トナーの流動性を付与したり、クリーニング性を上げる目的で、酸化チタンやシリカといった外添剤が付与されたりしている。

また、本実施例では透明トナーとして透明トナーを用いており、これを以下Ｔトナーと記す。

Ｔトナー印字量計算部１０７では前述したトナー最大高と各最小印字単位のトナー高の差を求め、これを該最小印字単位におけるＴトナー高とする。次いで、この高さを得るためのＴトナー印字量を該最小単位毎に計算する。

Ｔトナー印字部１０８ではＴトナー印字量計算部１０７により計算された、最小印字単位毎のＴトナー印字量を印字する。

以上の手順により印字された記録物を記録物出力部１０９より出力する。この記録物は、前記説明の図２に示す断面形状であり、良好な画質を持っている。

さて、上記のような画層形成装置において、画像形成を行ったところ、図４のように、透明トナーの色ズレによって、透明トナーの段差が目立つ画像になってしまった。

色ズレは、転写ベルトの回転ムラや、感光ドラムの振れ、潜像を形成するレーザーを反射するミラーの面倒れなどによって起きるが、本来、有色トナーでも発生する問題であり、様々な対策が提案されているが完全に解決することが難しい問題となっている。従来例の画像形成装置においては、最大で約50〜100μｍズレてしまう。

そこで、本発明では、透明トナーを飛散らせることによって、有色トナーと透明トナーとの隙間を埋めて、トナーの凹凸を目立ちにくくする発明である。

本来、有色トナーの飛散りは画像がぼやけるので、飛散りしないことが好ましい。しかし、透明トナーは画像に影響が無いので、飛散りを起こしても目立ち難いといった特徴がある。

そこで、有色トナーは極力飛散らないようにして、透明トナーは色ズレが発生しても凹凸が目立たない程度に飛散らせる。

次に、飛散りの測定について説明する。

トナー像の飛散りは、ライン画像の画像再現性として、ＩＳＯ13660によって、blurrinessとして規定されている。

たとえば、図５ａにあるような、ライン画像があった場合に、スキャナによって読み取った画像濃度のデータから、図５ｂあるようなプロファイルに変換する。

次に、図６に示す様に、反射率が最大反射率の90％になる位置と、10％になる位置とを求めこの間の距離をblurrinessとする。

このとき、ライン幅と、トナーの乗り量は測定ごとに変更しても良い。

本実施例では、ラインの幅は600dpiの画像形成装置を用いて、10ラインの画像の飛散りを測定した。

また、トナーの乗り量については、10ｘ10ｍｍ以上のパッチを画像形成して、トナーの重量を測定した。

上記、画像処理を用いたBlurrinessの測定は、透明トナーは、色情報がないため測定できない。

そこで、透明トナーは定着器を通る前はトナー表面の乱反射があるために、白く測定されることから、画像濃度1.5の黒い紙の上に透明トナーでラインを形成して、定着器を通過する前のトナー像で測定を行った。

まず、ブラーは、トナーの乗り量に大きく依存することに着目し、透明トナーの色ズレ量を50μｍとしたときに、トナーの乗り量を変化させて、図７のようにブラーの異なるサンプルを作成した。

((画像の目視評価))
上記のサンプルをもちいて、画質の評価を目視評価により行った。画質の評価は、２０人の評価者を対象として、以下の４段評価を行った。

１．画像の凹凸が非常に気になり好ましくない、
２．画像の凹凸が気になり好ましくない、
３．画像の凹凸は気が付くが、あまり気にならない。

４．画像の凹凸は気が付くが、気にならない。

以上の方法によるブラーの数値と画質評価結果を図８に示す。

本1実施例では、画質評価レベル３をＯＫとして、図７の載り量とブラーの関係から、透明トナーの乗り量が1.0mg/cm2以上であれば、OKとなることが分かる。透明トナーの最大乗り量として、前述したように、最大乗り量を増やすとトナーの消費量が劇的に増えるため、コストの観点から、2.0ｍｇ/ｃｍ２以下が好ましい。このときのブラーの値は、400μｍであった。

以上説明したように、透明トナーの乗り量を変更して、ブラーを100〜400μmにすることで、透明トナーに色ズレが発生してもトナーの凹凸と光沢ムラを防止できる画像記録装置を提供することができた。

（実施例２）
本実施例では、透明トナーの乗り量とともに、トナーの円形度を変えることで、ブラーの値を変更した。

一般にトナーの円形度を上げると転写効率が上がるといったメリットや、クリーニング性が悪くなるといったデメリットが知られている。さらに、円形度を上げることで飛散りも悪くなることがわかった。

そこで、本実施例では、透明トナーのみ、円形度を上げて、より飛散るようにして、有色トナーは、飛散りを極力抑えて画像品位を向上させるようにした。

円形度の測定は、特開２００３−２９５５０６などに詳しく説明されているような、以下の方法が知られている。

円形度＝Ｌ0／Ｌ （式１）
（式中、Ｌ0は粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長を示し、Ｌは５１２×５１２の画像処理解像度（０．３μｍ×０．３μｍの画素）で画像処理したときの粒子像の周囲長を示す。）
本発明においてトナーの円形度は東亜医用電子製フロー式粒子像分析装置 ＦＰＩＡ−１０００を用いて測定することによって得ることができる。具体的な測定方法としては、容器中に予め不純固形物などを除去した水１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１〜０．５ｍｌ加え、さらに測定試料を０．１〜０．５ｇ加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で１〜３分間分散処理を行い、分散濃度を３０００〜１００００個／μｌとして、前記装置により円形度を測定する。

本発明のトナーの製造方法としては、結着樹脂、着色剤及び／又は磁性体、その他の添加剤を混合機により十分に混合してから、加熱ロール、ニーダー、エクストルーダーの如き熱混練機を用いて溶融、混練した後、冷却固化し、粉砕及び分級を行う、いわゆる粉砕法であってもよいし、特公昭５６−１３９４５号公報等に記載のディスク又は多流体ノズルを用い、溶融混合物を空気中に霧化しトナー粒子を得る方法や、特公昭３６−１０２３１号公報、特開昭５９−５３８５６号公報、特開昭５９−６１８４２号公報に述べられている懸濁重合法を用いてトナー粒子を生成する方法や、単量体は可溶であるが得られる重合体は不溶な親水性有機溶媒を用いる分散重合法を用いてトナー粒子を生成する方法、水溶性重合開始剤の存在下で重合を行う乳化重合法を用いてトナー粒子を生成する方法等を用いても良い。また、上記いずれかのトナーの製造方法に加えて、機械的な衝撃を与える方法や熱気流中で加熱する方法、更には特開２０００−４７４２４号公報、特開２０００−１０５４８６号公報、特開２００１−２７８２４号公報、特開平９−３４１６６号公報に述べられているような湿式により球形化処理を施すこともできる。

特に、粉砕法を用いる場合には、特開平１１−２１６３７７号公報で述べられているような、上記のごとき球形化処理を施すことがより好ましく、ローターを回転して機械的衝撃力を与える方式がより好ましい。

色トナー、透明トナーの円形度を0.94〜0.98まで変化させてサンプルを作成し、実施例１のように調べた結果、透明トナーの円形度が色トナーの円形度よりも大きい場合には、色ズレがあるばあいにおいても、凹凸、光沢感ともに好ましい結果が得られた。

以上説明したように、透明トナーの乗り量を変更して、かつ、トナーの円形度を変えて、透明トナーのブラーを100〜400μmにすることで、透明トナーに色ズレが発生してもトナーの凹凸と光沢ムラを防止できる画像記録装置を提供することができた。

実施例により画像記録された記録物の断面図である。 実施例１のブロック図である。 実施例２のブロック図である。 従来の画像形成装置による記録物の断面図である。 （ａ）ライン画像の一例を示す図、（ｂ）ライン画像の濃度プロファイルを示す図である。 blurrinessを説明する図である。 トナーの載り量とブラーの関係を示す図である。 ブラーの数値と画質評価結果の関係を示す図である。

符号の説明

Ｐ 記録材Ｐ
１〜１ｄ 現像器
３ａ〜３ｄ 電子写真感光ドラム
９ 定着装置
６２ 搬送部
６３ 排紙トレイ
１３０ 記録材担持体
１０１，２０１ 画像データ読込部
１０２，２０２ 画像データ
１０３，２０３ ＲＧＢ−ＣＭＹＫ変換部
１０４，２０４ ＣＭＹＫ印字部
１０５ トナー高計算部
１０６ トナー最大高計算部
１０７，２０７ Ｔトナー印字量計算部
１０８，２０８ Ｔトナー印字部
１０９，２０９ 記録物出力部
２０５ トナー高測定部
２０６ トナー最大高測定部

Claims (3)

1. 記録材上にトナーによってカラー画像を形成し、定着手段によって定着して画像を得るとともに、原稿の画像データに応じて単位面積当たりのトナー付着量を換算し、このトナー付着量総和が一定値以上になるように透明トナーを追加する画像形成装置において、
   定着前の記録材上において、透明トナーのブラー（ISO13660）が100〜400μmであることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記、透明トナーのブラーが有色トナーのブラーよりも大きいことを特徴とする請求項１のカラー画像形成装置。
3. 透明トナーの円形度が有色トナーの円形度よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載のカラー画像形成装置。

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