JP5581876B2 - 消色兼光沢付与装置付き画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、カラー画像の印刷、消色性トナーによる印刷、消色性トナー画像の消色が可能であると共にマット系トナーかグロス系トナーかに係わり無く通常トナーによる画像に光沢を付与することが可能な消色兼光沢付与装置付き画像形成装置に関する。

近年、特に写真等の印刷では、光沢のある画像が品質の良い高画質な画像として好まれるようになっている。このため、印刷装置側で印刷画像の光沢を高める工夫が種々提案されている。（例えば、特許文献１、２、３参照。）

特開２００７−３３３９５３号公報 特開２００４−１３９０４０号公報 特開２００２−３０４０７２号公報

しかしながら、特許文献１に示される従来技術は、電子写真式のカラー画像記録装置において、ベルト形式の定着装置を利用して印刷画像に光沢を与える方式であるが、定着ニップ部の下流側の用紙搬送路に対しベルトの反対側に冷却装置を設けて、ベルトの熱を冷却する構成となっている。これでは定着装置が大型になってしまうという解決すべき課題がある。

また、特許文献１又は２は、定着装置に２組のローラ対を備えているが、定着部はローラ間のニップ部で行うため用紙への定着性が不十分である。また、２組のローラ対間の間隔が狭いため、定着を担当する上流のローラ対から光沢付与のため熱と圧を与える下流のローラ対までに至る間に冷却時間がほとんどない。つまり定着ローラ対が１組のときの定着動作と何ら変わるところがなく、単にニップ幅が広がったというべき構成である。

元来、トナーは一度冷却されて固化して始めて用紙へ定着する。特許文献１又は２では、始めにトナーを用紙に定着させて、次に表面の平滑性を確保すると記載されている。しかし、用紙にトナーを定着させるには冷却が必要であるのに、その冷却期間が無いから、記載通りに機能することは困難であると考えられる。

画像の光沢度を上げるには、一度定着した状態でさらに表面の平滑性を上げるのが効果的であることは経験的に知られている。通常、定着装置を通過させて光沢度を上げようとすると、用紙への定着（トナーが取れないように接着する）と用紙上に形成されたトナーへの平滑性の付与の両方を同時に行う必要がある。

しかし、トナーの平滑性は、トナーが十分に溶融した状態にならなければ平滑性を上げることはできない。また、平滑性を上げるために、トナーを用紙へ押し当てる圧力を上げると、用紙へのトナーの浸透が起こり、用紙中にトナーがもぐるような形になって用紙上のトナー量が減ってしまう。このような状態では露出したトナー量が少ないのでトナーの平滑性は得られない。

この状態を回避するためには、用紙上のトナー量を増やすことが考えられる。しかし、定着させるトナー量が増えると、それだけ定着の熱量が必要になり、トナーが十分に溶融するまでの温度に達成しにくくなる。このためトナー表面の平滑性が得られなくなるという矛盾が起こる。

しかしながら、既に通常の印刷物のようにトナーが十分に定着されたものであると、これを、トナーの定着性を損なわない程度に加熱してトナー表面の平滑性を向上させ、光沢度を増加させることができ、要望されるような高光沢の画像が得られる。

特許文献１〜３では、印刷中に、トナー表面の平滑性を向上させ、光沢度を増加させることのみに工夫が為され、印刷が完了しているトナー画像の表面に光沢を付与する構成については何ら考えられていない。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであって、通常の定着装置、通常の消色ユニット、及びその他の構成に変更を加えることなく、印刷が完了しているトナー画像の表面に光沢を付与する消色兼光沢付与装置付き画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の消色兼光沢付与装置付き画像形成装置は、消色用兼光沢付与用の熱源と消色用の光源とを有する消色兼光沢付与部と、マゼンタトナー、シアントナー、イエロートナー、又は更にブラックトナー、又は該ブラックトナーと交換して消色性トナーの各トナーにより画像形成を行う画像形成ユニットと、該画像形成ユニットにより形成された画像を記録媒体に転写する転写部と、該記録媒体に転写された画像を該記録媒体に熱定着する定着部と、を有する画像印刷部と、上記記録媒体を上記消色兼光沢付与部と、上記消色兼光沢付与部の搬送方向下流側の上記画像印刷部とに搬送する搬送機構と、上記熱源を発熱駆動すると共に、上記光源の照射駆動と上記画像形成ユニットの画像形成駆動と上記転写部の転写駆動と上記定着部の発熱駆動とを禁止して、上記搬送機構によって上記記録媒体を上記消色兼光沢付与部から上記画像印刷部へ搬送するように制御する制御部と、を有することを特徴とする。

上記消色兼光沢付与部の前記熱源は、例えば、ハロゲン光ヒータ、カーボンヒータ、又はセラミックヒータで構成される。

本発明は、通常の定着装置、通常の消色ユニット、及びその他の構成に変更を加えることなく、印刷が完了しているトナー画像の表面に光沢を付与する消色兼光沢付与装置付き画像形成装置を提供することが可能となる。

本発明の実施例１に係る消色兼光沢付与装置を搭載した４色タンデム型の消色機能付カラー画像形成装置の内部構成を模式的に示す断面図である。 実施例１に係る消色兼光沢付与装置を搭載した４色タンデム型の消色機能付カラー画像形成装置の制御装置を含む回路ブロック図である。 実施例２に係る消色兼光沢付与装置付き画像形成装置の内部構成を要部のみ模式的に示す断面図である。 (a),(b)は図３のように消色ユニットを用紙搬送経路に対して点対称の位置に配置したことによる消色効率と加熱効率を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る消色兼光沢付与装置を搭載した４色タンデム型の消色兼光沢付与装置付き画像形成装置の内部構成を模式的に示す断面図である。図１に示す消色兼光沢付与装置付き画像形成装置１は、本体装置筐体２の内部中央において、水平方向に延在する無端状の転写ベルト３を備えている。

転写ベルト３は、不図示の張設機構によって張設されながら、駆動ローラ４と従動ローラ５に掛け渡され、駆動ローラ４により駆動されて、図の矢印ａで示す反時計回り方向に循環移動する。

転写ベルト３の上循環移動面の上方に、４個の画像形成ユニット６（６ｒ、６ｙ、６ｃ、６ｍ）が配設されている。これら４個の画像形成ユニット６は、いずれも収容するトナーの色が異なるだけで、その構成は同一であるので、以下、画像形成ユニット６ｒを取り上げて説明する。

画像形成ユニット６は、感光体ドラム７を備えている。感光体ドラム７は転写ベルト３の上循環移動面に接して配置されている。

感光体ドラム７には、その周面を取り巻くように近接して、図示を省略したクリーナ、初期化帯電器、光書込ヘッドが配置されており、これらに続いて現像ローラ８等が配置されている。現像ローラ８は、トナー容器９の側部開口部に配置されている。

画像形成ユニット６ｒの場合は、トナー容器９に通常の黒トナーを収容した画像形成ユニット６ｋと、ユーザの任意によって交換可能である。

上記の現像ローラ８は、トナー容器９に収容されているトナーの薄層を表面に担持し、光書込ヘッドによって感光体ドラム７の周面上に形成されている静電潜像にトナーの画像を現像する。

感光体ドラム７の下部には、転写ベルト３を介して不図示の一次転写ローラが圧接して、そこに一次転写部を形成している。一次転写ローラには、不図示のバイアス電源からバイアス電圧を供給される。

一次転写ローラは一次転写部において、バイアス電源から供給されるバイアス電圧を転写ベルト３に印加して、感光体ドラム７の周面上に現像されているトナーの画像を転写ベルト３に転写する。

転写ベルト３の図に示す右端部が掛け渡されている従動ローラ５には、転写ベルト３を介して二次転写ローラ１２が圧接し、ここに二次転写部を形成している。二次転写ローラ１２には、不図示のバイアス電源からバイアス電圧が供給される。

二次転写ローラ１２は、二次転写部において、バイアス電源から供給されるバイアス電圧を転写ベルト３に印加し、転写ベルト３に一次転写されているトナー画像を、矢印ｂ又は矢印ｃで示すように搬送されてくる記録媒体１４又は１５に転写する。

上記の矢印ｂで示すように搬送される記録媒体１４は、上部給紙カセット１６に積載されて収容され、不図示の給紙ローラ等により最上部の一枚ごとに取り出され、矢印ｂに示すように給紙搬送路に送出され、二次転写部を通過しながらトナー画像を転写される。

トナーの画像を転写されながら二次転写部を通過した記録媒体１４は、定着搬送路１７に沿って定着部１８へと搬送される。定着部１８の加熱ローラ１９と押圧ローラ２１は、記録媒体１４を挟持し、熱と圧力を加えながら搬送する。

これにより、記録媒体１４は、二次転写されているトナー画像を紙面に定着され、加熱ローラ１９と押圧ローラ２１により更に搬送されて、本体装置筐体２の上面に形成されている排紙トレー２２に排紙される。

一方、上記の矢印ｃで示すように搬送される記録媒体１５は、既に紙面に消色性トナー像を形成されている記録媒体であり、下部給紙カセット２３から一枚ごとに取り出されて矢印ｄに示すように給紙搬送路に送出される。

そして、この場合は、記録媒体１５は、消色兼光沢付与装置２４に搬入される。消色兼光沢付与装置２４には、その用紙搬送経路２５の上方に消色用ユニット２６が配置されている。消色用ユニット２６は消色用熱源２７と消色用光源２８から成る。

この消色用ユニット２６の消色用熱源２７は、断面が放物線状の鏡面を有する反射板２９と、この反射板２９に側面方向と後面方向を囲まれたハロゲンランプ３１とを有している。また、消色用ユニット２６の消色用光源２８は、ＬＥＤ３２とこのＬＥＤ３２を例えばＬＥＤアレイとして保持するＬＥＤ保持部３３を有している。

また、用紙搬送経路２５には、消色兼光沢付与装置２４に搬入された記録媒体１５を消色用ユニット２６の下を通して搬送し、消色兼光沢付与装置２４外に搬出するために、消色用ユニット２６の上流側と下流側に、それぞれ搬送ローラ対３４（３４ａ、３４ｂ）が備えられている。

消色用ユニット２６の一方の構成である消色用熱源２７のハロゲンランプ３１には、放射光の分光の波長１．３μｍ近辺にほとんどのエネルギーが集まるハロゲンランプを使用しており、消色性トナー画像の記録媒体に対し効率よい輻射熱を照射する。

消色用ユニット２６の他方の構成である消色用光源２８のＬＥＤ３２には、例えば８２０ｎｍ近傍の波長の光を照射するＬＥＤを使用している。８２０ｎｍ近傍の波長の近赤外線は、消色性トナーを最も効率よく消色する波長の光線である。

この消色兼光沢付与装置２４は、まず消色用熱源２７により記録媒体１５上の消色性トナー像を所定の温度まで温め、その消色性トナー像を消色用光源２８のＬＥＤ３２の照射光により消色する。

消色性トナー像を消色された記録媒体１５は、その後、搬送路を矢印ｃ、ｂと搬送されて、記録媒体１４の場合と同様に二次転写部を通過しながら新たなトナー画像を転写される。

ここで転写されるトナー画像は、記録媒体１４であるか記録媒体１５であるかに係わり無く、ユーザからの指示、又はホスト機器からの指示により、カラー画像か単色画像のいずれかが選択される。

そしてカラー画像の場合は、３個の画像形成ユニット６ｙ、６ｃ、６ｍを用いるカラー画像か、消色性トナーの画像形成ユニット６ｒを黒トナーの画像形成ユニット６ｋと交換して４個の画像形成ユニット６ｋ、６ｙ、６ｃ、６ｍを用いるカラー画像かが選択される。

また、単色画像の場合は、消色性トナーの画像形成ユニット６ｒのみによる消色性トナーによる単色画像か、消色性トナーの画像形成ユニット６ｒを黒トナーの画像形成ユニット６ｋと交換して、黒トナーの画像形成ユニット６ｋのみによる黒の単色画像かが選択される。

このように、この４色タンデム型の消色兼光沢付与装置付き画像形成装置１は、上述したカラー画像を印刷する印刷モードと、単色画像を印刷する印刷モードと、消色性トナー画像を消色する消色モードを有するほかに、更にトナー画像印刷済みの記録媒体１４又は１５のトナー画像に光沢を付与する光沢付与モードを備えている。

ここで、本例の消色機能付カラー画像形成装置１の制御装置について説明する。
図２は、本例の消色兼光沢付与装置２４を搭載した４色タンデム型の消色機能付カラー画像形成装置１の制御装置を含む回路ブロック図である。

図２に示すように回路ブロックは、ＣＰＵ（central processing unit)３５を中心にして、このＣＰＵ３５に、それぞれデータバスを介してインターフェイスコントローラ（Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ）３６及びプリンタコントローラ（ＰＲ＿ＣＯＮＴ）３７が接続されている。ＰＲ＿ＣＯＮＴ３７にはプリンタ印字部３８が接続されている。

また、ＣＰＵ３５には、ＲＯＭ（read only memory）４１、ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable ROM）４２、本体操作部の操作パネル４３、各部に配置されたセンサからの出力が入力されるセンサ部４４、及び消色兼光沢付与部４５が接続されている。

ＲＯＭ４１には、システムプログラムが記憶され、ＣＰＵ３５は、このシステムプログラムに従って各部を制御して処理を行う。

すなわち、各部において、先ず、Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ３６は、例えばパーソナルコンピュータ等のホスト機器から供給される印字データ（トナー画像印刷データ）をビットマップデータに変換し、フレームメモリ４６に展開する。

フレームメモリ４６は、消色性トナーＲ（又は黒色トナーＫ）、マゼンタ色トナーＭ、シアン色トナーＣ、及びイエロー色トナーＹごとに記憶エリアが設定されており、各色のデータが対応するエリアに展開される。

フレームメモリ４６に展開されたデータはＰＲ＿ＣＯＮＴ３７に出力され、ＰＲ＿ＣＯＮＴ３７からプリンタ印字部３８に出力される。

プリンタ印字部３８は、エンジン部であり、ＰＲ＿ＣＯＮＴ３７からの制御の下で、図１に示した感光体ドラム７、一次転写ローラや二次転写ローラ１２等を含むローラ回転駆動系の駆動出力を制御する。

更にプリンタ印字部３８は、初期化帯電ローラ、光書込ヘッド等の被駆動部を有する画像形成部の印加電圧などのプロセス負荷への駆動出力を制御し、更に、転写ベルト３を上下に回動させる回動機構や転写ベルト３の回転駆動の駆動出力を制御する。

そして、ＰＲ＿ＣＯＮＴ３７から出力された消色性トナーＲ（又は黒トナーＫ）、マゼンタ色トナーＭ、シアン色トナーＣ、及びイエロー色トナーＹの各色トナー用の画像形成データは、プリンタ印字部３８からそれぞれ対応する図１に示した画像形成ユニット６の、図１では図示を省略した光書込ヘッドに供給される。

また、消色兼光沢付与部４５は、ユーザ又はホスト機器から指示される処理モードが消色性トナー画像の消色モードか、トナーの印刷済み画像への光沢付与モードかによって、消色兼光沢付与装置２４に対する駆動制御を切り替える。

すなわち、消色性トナー画像の消色モードであるときは、消色用ユニット２６の消色用熱源２７を発熱駆動すると共に消色用ユニット２６の消色用光源２８を照射駆動して、消色兼光沢付与装置２４を搬送される消色性トナー像印刷済みの記録媒体１５の消色性トナー像を消色する。

ここで印刷モードが指定されているときは、消色された記録媒体１５は、前述したように、搬送路を矢印ｃ、ｂと搬送され、更にカラー画像か単色画像のいずれかの指定に応じて、二次転写部を通過しながら前述したカラー画像又は単色画像の新たなトナー画像を転写される。

一方、光沢付与モードであるときは、消色用ユニット２６の消色用熱源２７を発熱駆動すると共に、消色用ユニット２６の消色用光源２８の照射駆動を禁止して、消色兼光沢付与装置２４を搬送されるトナー画像印刷済みの記録媒体１４又は１５のトナー画像に消色用熱源２７の熱のみを付与する。

尚、この光沢付与モードでは、トナー画像印刷済みの記録媒体１４又は１５のトナー画像は、通常のトナーによるモノクロ又はカラー画像であり、特に写真等の印刷画像が有効である。

なぜかというと、文字画像は、光沢があると、光沢が目障りとなって文字が読み取りにくくなるので一般的には光沢のある文字画像は好まれないからである。

また、本例では、光沢付与モードにおいて、通常のトナーによるモノクロ又はカラーの写真画像が印刷された記録媒体１４又は１５が予め下部給紙カセット２３に収容される。

また、光沢付与モードにおいては白紙印字が設定される。白紙印字は、転写ベルト３が４個の画像形成ユニット６の感光体ドラム７から離隔して、転写ベルト３に対するいかなるトナー画像の転写も行われない。また、定着部１８も熱駆動は無く単に回転搬送のみとなる。

したがって、印字媒体１４又は１５は、消色兼光沢付与装置２４で消色用熱源２７の熱のみを付与された後は、二次転写部と定着部１８を単に通過するのみとなり、そのまま排紙トレー２２上に排出される。

このように、トナー画像印刷済みの記録媒体１４又は１５のトナー画像を、消色用熱源２７を発熱駆動された消色兼光沢付与装置２４を通過させることによって、印刷物表面のトナー画像のトナーが溶融されてトナー樹脂の表面張力によりトナー画像に平滑性が出てきて光沢度が向上する。

本発明者は、この消色用熱源２７を発熱駆動して加熱したトナー画像印刷済みの記録媒体１４又は１５のトナー画像の光沢度を光沢度計で測定した。光沢度計には日本電色工業株式会社製のＰＧ−１型を使用した。

測定方法は、ＪＩＳ Ｚ ８７４１に準じて、７５度の照射角度にて測定した値を用いた。トナー画像としては、ＣＡＳＩＯ製のプリンタＳＰＥＥＤＩＡ Ｎ３６００で印字されたベタ画像を測定対象とした。

尚、今日までの測定経験上、マット系トナーを使用した印刷物では、印刷後の光沢度は、おおよそ１５〜２０の範囲であり、グロス系トナーを使用した場合の印刷後の光沢度は、おおよそ３０〜５０の範囲であった。

上記の測定結果では、マット系トナーであるかグロス系トナーであるかに係わり無く、印刷後の光沢度が１５〜３０の範囲にあるトナー画像印刷済みの記録媒体１４又は１５を消色用熱源２７を発熱駆動して消色兼光沢付与装置２４を通過させた後の光沢度はいずれの場合も４０前後まで上昇していた。

このように本発明の実施例１によれば、印刷された消色性トナー像を消色する（無色にする）ための消色装置を流用して消色兼光沢付与装置とし、つまり通常の消色ユニットをそのままの構成で活用し、定着装置及びその他の構成に変更を加えることなく、印刷が完了しているトナー画像の表面に光沢を付与することが可能となる。

図３は、実施例２に係る消色兼光沢付与装置付き画像形成装置の内部構成を要部のみ模式的に示す断面図である。尚、図３には、図１の構成と同一の構成部分には、図１と同一の番号を付与して示している。

図３に示すように、本例の消色兼光沢付与装置付き画像形成装置における消色兼光沢付与装置４７は、熱源としてのセラミックヒータ４８と、消色用光源として図１に示したと同一の消色用光源２８からなる消色用ユニット４９を２個備えている。そして、これら２個の消色用ユニット４９を用紙搬送部２５に対して点対称の位置に配置した構成となっている。

図４(a),(b)は、図３のように消色ユニット４９を用紙搬送経路２５に対して点対称の位置に配置したことによる消色効率と加熱効率を説明する図である。

図４(a)に示すように、消色ユニット４７が用紙搬送経路２５、つまり記録媒体１４又は１５に対して点対称であると、用紙搬送経路２５に対して斜めに配置せざるを得ないセラミックヒータ４８から輻射される熱の不均一部分も点対象となる。

例えば、上側が熱エネルギーの大きな部分５１の場合、下側は熱エネルギーの小さな部分５２となり、下側が熱エネルギーの大きな部分５３の場合、上側は熱エネルギーの小さな部分５４となっている。したがって、全体をみると均一化されることが判る。

上記の図４(a)に示す図は、両面の消色性トナー画像を当時に消色するときの動作を示しており、矢印が示すように、セラミックヒータ４８が発熱駆動されると共に、消色用光源２８のＬＥＤ３２が発光駆動されている。

図４(b)に示す図は、印刷済みのトナー画像に光沢を付与する場合の動作を示しており、矢印が示すように、セラミックヒータ４８のみが発熱駆動され、消色用光源２８のＬＥＤ３２は発光駆動を禁止されて無用な消色光は照射されていない。

印刷済みのトナー画像に光沢を付与する場合、例えば、用紙搬送経路２５を粗い金網状にして、トナー画像印刷済みの記録媒体１４又は１５を搬送し、上下からセラミックヒータ４８の熱輻射を照射する。

上述したように、記録媒体１４又は１５に加わる熱エネルギーは全体をみると均一化されているから、記録媒体１４又は１５に印刷されているトナー画像に斑のない光沢を付与することができる。

本発明は、カラー画像及び消色性トナー画像の印刷、消色性トナー画像の消色が可能であると共に通常トナーによる画像に光沢を付与することが可能な消色兼光沢付与装置付き画像形成装置に利用することができる。

１ 消色兼光沢付与装置付き画像形成装置
２ 本体装置筐体
３ 転写ベルト
４ 駆動ローラ
５ 従動ローラ
６（６ｒ（６ｋ）、６ｙ、６ｃ、６ｍ） 画像形成ユニット
７ 感光体ドラム
８ 現像ローラ
９ トナー容器
１２ 二次転写ローラ
１４、１５ 記録媒体
１６ 上部給紙カセット
１７ 定着搬送路
１８ 定着部
１９ 加熱ローラ
２１ 押圧ローラ
２２ 排紙トレー
２３ 下部給紙カセット
２４ 消色兼光沢付与装置
２５ 用紙搬送経路
２６ 消色用ユニット
２７ 消色用熱源
２８ 消色用光源
２９ 反射板
３１ ハロゲンランプ
３２ ＬＥＤ
３３ ＬＥＤ保持部
３４（３４ａ、３４ｂ） 搬送ローラ対
３５ ＣＰＵ（central processing unit)
３６ インターフェイスコントローラ（Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ）
３７ プリンタコントローラ（ＰＲ＿ＣＯＮＴ）
３８ プリンタ印字部
４１ ＲＯＭ（read only memory）
４２ ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable ROM）
４３ 操作パネル
４４ センサ部
４５ 消色兼光沢付与部
４６ フレームメモリ
４７ 消色兼光沢付与装置
４８ セラミックヒータ
４９ 消色用ユニット
５１、５３ 熱エネルギーの大きな部分
５２、５４ 熱エネルギーの小さな部分

Claims (2)

1. 消色用兼光沢付与用の熱源と消色用の光源とを有する消色兼光沢付与部と、
   マゼンタトナー、シアントナー、イエロートナー、又は更にブラックトナー、又は該ブラックトナーと交換して消色性トナーの各トナーにより画像形成を行う画像形成ユニットと、該画像形成ユニットにより形成された画像を記録媒体に転写する転写部と、該記録媒体に転写された画像を該記録媒体に熱定着する定着部と、を有する画像印刷部と、
   前記記録媒体を前記消色兼光沢付与部と、前記消色兼光沢付与部の搬送方向下流側の前記画像印刷部とに搬送する搬送機構と、
   前記熱源を発熱駆動すると共に、前記光源の照射駆動と前記画像形成ユニットの画像形成駆動と前記転写部の転写駆動と前記定着部の発熱駆動とを禁止して、前記搬送機構によって前記記録媒体を前記消色兼光沢付与部から前記画像印刷部へ搬送するように制御する制御部と、
   を有することを特徴とする消色兼光沢付与装置付き画像形成装置。
2. 前記消色兼光沢付与部の前記熱源は、ハロゲン光ヒータ、カーボンヒータ、又はセラミックヒータである、ことを特徴とする請求項１記載の消色兼光沢付与装置付き画像形成装置。