JP7116918B2 - 画像形成装置及び印刷物 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置及び印刷物に関するものである。
従来、黒トナーで現像処理を行う黒用現像装置を含む黒用交換ユニットを着脱可能に保持するユニット保持部を備え、イエロー、マゼンタ、シアンのカラートナーからなるカラートナー像と黒トナーからなる黒トナー像とで構成される可視画像を記録媒体上に形成する画像形成装置が知られている。
例えば、特許文献1には、黒トナー用の画像形成ユニット(黒用交換ユニット)を保持するユニット保持部に、消色用光源の光を与えることで無色になる消色性トナーを用いて現像処理を行う消色性トナー用画像形成ユニットを交換して保持させることが可能な画像形成装置が開示されている。
近年の画像形成装置では、記録媒体上で視認困難な視認困難画像を特殊トナーによって形成し、可視画像とともに視認困難画像を記録媒体上に作成するものが存在する。しかしながら、視認困難画像の不視認性が不十分であり、視認困難画像が人間によって視認されてしまう場合があるという問題があった。
上述した課題を解決するために、本発明は、イエロー、マゼンタ、シアンのうち少なくとも1つのカラートナーからなるカラートナー像と黒トナーからなる黒トナー像とで構成されるカラー黒画像を記録媒体上に形成する画像形成装置において、黒トナーで現像処理を行う黒用交換ユニットと赤外光吸収トナーで現像処理を行う特殊用交換ユニットとを選択的に脱着可能に保持するユニット保持部と、前記黒用交換ユニットを保持した場合には、前記カラー黒画像を記録媒体上に形成する通常動作を実行し、前記特殊用交換ユニットを保持した場合には、前記カラートナー像と前記赤外光吸収トナーからなる赤外光吸収トナー像とで構成されるカラー特殊画像を記録媒体上に形成する特殊動作を実行する制御手段と、イエロー、マゼンタ、シアンの色情報から黒の色情報を生成するための黒生成処理用変換データを記憶する記憶手段とを有し、前記制御手段は、前記特殊動作を実行する場合、前記通常動作を実行する場合よりも、前記カラートナー像を構成する前記記録媒体上の単位面積当たりのカラートナー量を多くするトナー増量制御を行い、前記通常動作では、前記記憶手段に記憶されている前記黒生成処理用変換データを用いて、入力画像情報に基づくイエロー、マゼンタ、シアンの色情報から黒の色情報を生成するとともに、イエロー、マゼンタ、シアンの前記色情報の修正を行い、前記特殊動作では、入力画像情報から赤外光吸収トナーの画像情報を抽出して生成することが可能であることを特徴とする。
本発明によれば、視認困難画像の不視認性が高められ、視認困難画像を人間によって視認されにくくすることができる。
実施形態に係るプリンタの全体構成を示す説明図。 実施形態のプリンタにおける通常動作の制御に関わるブロック図。 実施形態のプリンタにおける特殊動作の制御に関わるブロック図。 実施形態における画像形成動作の流れを示すフローチャート。 (a)~(d)は、IRトナー像とY、M、Cの各色トナー像とが重なって得られるトナー像の様子を示す模式図。 トナーカートリッジの一例を示す斜視図。 プリンタ本体のユニット保持部にK用プロセスユニットが装着されているときに、これに対応する容器保持部材に対してIR用トナーカートリッジを装着する例を示す説明図。 プリンタ本体のユニット保持部にIR用プロセスユニットが装着されているときに、これに対応する容器保持部材に対してIR用トナーカートリッジを装着する例を示す説明図。 ユニット保持部に保持されたプロセスユニットの種類及び容器保持部材に保持されたトナーカートリッジの種類を判別するための識別情報を記録した情報記録部を有するプロセスユニット及びトナーカートリッジの例を示す説明図。 プリンタ本体に設けられるIDチップ読取部やバーコード読取部を示す説明図。 IRトナー像の上にYとMの2色のトナー像を重ねた例の模式図。 IRトナー像の上に重ねるYとMの2色のトナー像のトナー付着量を増加させた例の模式図。 IRトナー像の上に重ねるMの単色トナー像のトナー付着量を増加させた例の模式図。 IRトナーで形成した二次元コード画像であるQRコード(i)の上に、Y、M、Cの3色のトナーで形成した二次元コード画像であるQRコード(c)を重ねた例の説明図。 カラートナー像のみのパターン例を示す図。 IRトナー像に図15に示すパターン例を重ね合わせた画像の一例を示す図。 IRトナー像にカラー画像を重ね合わせた画像の他の例を示す図。
以下、本発明を、画像形成装置であるカラープリンタ(以下「プリンタ」という。)に適用した一実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、本実施形態では、一例として、本発明を4ステーション以下の画像形成装置に適用している。また、画像形成装置としては、黒(K)トナーで現像処理を行うK用現像装置を含むK用プロセスユニット(黒用交換ユニット)を着脱可能に保持するユニット保持部を備え、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)のうちの少なくとも1つのカラートナーからなるカラートナー像とKトナーからなるKトナー像とで構成されるカラー黒可視画像を記録媒体上に形成するものであれば、特に制限はない。したがって、プリンタ以外にも、複写機、ファクシミリ単体、あるいは、プリンタ、複写機、ファクシミリ、スキャナのうちの少なくとも2つの機能を備えた複合機であってもよい。
本実施形態のプリンタは、前記ユニット保持部に、K用プロセスユニットに代えて、記録媒体上で視認困難な視認困難画像を形成する特殊トナーで現像処理を行う特殊用現像装置を含む特殊用交換ユニットを交換して保持させることにより、視認困難画像を形成できるものである。このような特殊トナーは、画像中に付加情報を埋め込む場合に使用される。例えば、不正コピー防止等の目的で、カラートナーによる可視画像とともに、不可視パターン、地紋などと呼ばれる目視で認識しにくい視認困難画像(人間が一見しても視認できない「COPY」等の文字画像)を記録媒体に形成する場合に使用される。また、例えば、QRコード(登録商標)等のコード画像の情報量を増やす目的で、可視画像によるコード画像と視認困難画像によるコード画像とを重ねて記録媒体に形成する場合に使用される。
視認困難画像とは、後述するように、可視光下で通常のカラートナーよりも透明性が高いトナーによって形成される画像であって、本実施形態ではさらに赤外光等を照射するなどの処理によって、発光、発色等が行われ、視認が容易になるようにされている。
特殊トナーとしては、透明性を有する赤外光吸収トナーや、紫外線を当てると蛍光する透明性の蛍光トナーなど、可視光領域外の光を吸収したり、可視光領域外の光によって可視光領域の光を発光したりするものが挙げられる。本実施形態は、特殊トナーとして、赤外光吸収トナーを用いる例で説明する。以下の説明において、各部材のトナー別符号として、イエロートナー(Yトナー)は「Y」、マゼンタトナー(Mトナー)は「M」、シアントナー(Cトナー)は「C」、黒トナー(Kトナー)は「K」、赤外光吸収トナー(IRトナー)は「IR」を用いる。上述のとおり、特殊トナーは、少なくともイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック以外の色、もしくは透明なトナーである。白、メタリックも含む。ただし、特殊トナーとしては、可視光下で発色を抑制されているような透明トナー(透明性トナー)が望ましい。また、通常のカラートナーよりも色素含有量が少ない。
まず、本実施形態に係るプリンタの全体構成及び動作について説明する。
図1は、本実施形態に係るプリンタの全体構成を示す説明図である。
本実施形態のプリンタは、画像形成部1と、転写部2と、記録媒体供給部3と、定着部4と、記録媒体排出部5と、制御部30と、画像形成制御部40とから、主に構成されている。
画像形成部1には、交換ユニットとしての作像ユニットである4つのプロセスユニット6を保持するための4つのユニット保持部が設けられている。そのうちの3つのユニット保持部は、カラートナーに対応する3つのプロセスユニット6Y,6M,6Cにそれぞれ対応したものである。残りの1つのユニット保持部は、K用プロセスユニット6K及びIR用プロセスユニット6IRに対応したものであり、いずれかのプロセスユニット6K,6IRが選択的に装着されて保持する。なお、図1には、ユニット保持部に対し、K用プロセスユニット6Kではなく、IR用プロセスユニット6IRを装着して保持させた例が図示されている。各プロセスユニット6Y,6M,6C,6K,6IRは、使用するトナーの種類が異なる以外は同様の構成となっている。
本実施形態のプリンタは、ユニット保持部が4つであるため、上述した5つのプロセスユニット6Y,6M,6C,6K,6IRに対応する5つのユニット保持部を備えたプリンタよりも、小型化が実現される。すなわち、4つのユニット保持部をもつ小型のプリンタで、Y、M、C、Kのトナーによるフルカラー画像(カラー黒可視画像)の形成と、Y、M、C、IRのトナーによるフルカラー画像(カラー可視画像)及びIR画像(視認困難画像)の形成とを、両立することができる。
また、すべてのプロセスユニットを着脱可能とし、プロセスユニットを装着する位置(ユニット保持部)を互いに入れ替えることができるようにしてもよい。この場合、IRのプロセスユニットの位置を入れ替えることで、記録媒体上におけるIRトナー像と各カラートナー像との位置関係(トナー像積層方向における位置関係)を適宜入れ替えることが可能となる。
本実施形態において、各プロセスユニット6Y,6M,6C,6K,6IRは、潜像を担持する潜像担持体としての感光体7と、感光体7の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ8と、感光体7上の潜像を現像する現像手段としての現像装置9と、感光体7の表面をクリーニングする潜像担持体クリーニング手段としての感光体クリーニング装置10などで構成されている。各感光体7に対向した位置には、それぞれ、感光体7の表面に潜像を形成する潜像形成手段としての露光装置11が設けられている。本実施形態では、露光装置11としてLEDユニットを用いているが、レーザダイオードを用いたレーザビームスキャン方式のものを用いてもよい。
転写部2には、感光体7上のトナー像が転写される中間転写体としての無端状の中間転写ベルト12と、感光体7上の画像を中間転写ベルト12に一次転写する一次転写手段としての複数の一次転写ローラ13と、中間転写ベルト12に転写されたトナー像を記録媒体に二次転写する二次転写手段としての二次転写ローラ14と、中間転写ベルト12の表面(外周面)をクリーニングする中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーニング装置17とが配置されている。
中間転写ベルト12は、駆動ローラ15と従動ローラ16とに張架されており、駆動ローラ15が回転することで周回走行(回転)する。各一次転写ローラ13は、中間転写ベルト12を各感光体7に押し当てるように配置されている。これにより、中間転写ベルト12と各感光体7との接触箇所には、各感光体7上の画像が中間転写ベルト12に転写される一次転写ニップが形成される。一方、二次転写ローラ14は、駆動ローラ15に巻き付いた中間転写ベルト12の部分に接触するように配置されている。この二次転写ローラ14と中間転写ベルト12とが接触する箇所には、中間転写ベルト12上の画像が記録媒体に転写される二次転写ニップが形成される。
記録媒体供給部3には、記録媒体としての用紙Pを収容する記録媒体収容部としての給紙カセット18と、給紙カセット18から用紙Pを給送する記録媒体給送手段としての給紙ローラ19と、給紙ローラ19によって給送された用紙Pを所定のタイミングで前記二次転写ニップへ搬送する記録媒体搬送手段としてのタイミングローラ20が配置されている。なお、記録媒体としては、用紙以外に、OHPシートやOHPフィルム、布等であってもよい。また、用紙には、普通紙のほか、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙(コート紙やアート紙等)、和紙等の凹凸紙、トレーシングペーパ等が含まれる。
定着部4には、用紙Pに画像を定着する定着手段としての定着装置21が配置されている。定着装置21は、ヒータ等の加熱源によって加熱される定着部材としての定着ローラ22と、定着ローラ22に対して所定の圧力で接触して定着ニップを形成する加圧部材としての加圧ローラ23とから主に構成されている。
記録媒体排出部5には、定着装置21から送り出された用紙Pを装置外に排出する記録媒体排出手段としての排紙ローラ24と、排紙ローラ24によって排出された用紙Pを載置する記録媒体載置部としての排紙トレイ25とが配置されている。
制御部30は、読取装置(スキャナ)やパソコン等からの入力画像情報に対する画像処理を行い、また、プリンタ全体の制御を担うものである。
また、画像形成制御部40は、制御部30の制御の下、プリンタの各部(画像形成部1、転写部2、記録媒体供給部3、定着部4、記録媒体排出部5等)における画像形成動作を制御するものである。
また、本実施形態のプリンタには、上述の各構成要素に加え、画像形成に用いられる粉体であるトナーを収容するトナー収容器としての複数のトナーカートリッジ26Y,26M,26C,26K,26IRを着脱可能に保持する容器保持部材102が設けられている。この容器保持部材102には、4つのトナー収容器保持部が設けられ、各トナー収容器保持部にそれぞれ対応するトナーカートリッジが装着され保持される。4つのトナー収容器保持部のうちの3つのトナー収容器保持部は、カラートナーに対応する3つのトナーカートリッジ26Y,26M,26Cにそれぞれ対応したものである。残りの1つのトナー収容器保持部は、K用トナーカートリッジ26K及びIR用トナーカートリッジ26IRに対応したものであり、いずれかのトナーカートリッジ26K,26IRが選択的に装着されて保持する。なお、図1には、トナー収容器保持部に対し、K用トナーカートリッジ26Kではなく、IR用トナーカートリッジ26IRを装着して保持させた例が図示されている。
各トナーカートリッジ26Y,26M,26C,26K,26IRは、上述した各6Y,6M,6C,6K,6IRの現像装置9内のトナーと同じ種類(色)のトナーが、それぞれに収容されている。容器保持部材102の4つのトナー収容器保持部には、それぞれ、4つのユニット保持部に装着されているプロセスユニット6のトナーに対応するトナーカートリッジ26が装着され、装着されているプロセスユニット6の現像装置9内のトナーが所定量を下回ると、対応するトナー収容器保持部に装着されたトナーカートリッジ26から同じ種類のトナーが補給される。
また、本実施形態のプリンタには、廃トナー収容容器27が装着されている。この廃トナー収容容器27には、ベルトクリーニング装置17あるいは感光体クリーニング装置10によって回収された廃トナーが収容される。
また、図1に示すように、本実施形態のプリンタは、装置本体(画像形成装置本体)100の上部を開閉するためのカバー部材101を備える。カバー部材101は、装置本体100に設けられた回動軸103を中心に上下に回動可能となっている。また、カバー部材101の下方には、4つのトナーカートリッジ26を着脱可能にトナー収容器保持部に保持する容器保持部材102が配置されている。容器保持部材102は、装置本体100に設けられた別の回動軸104を中心に上下に回動可能となっている。
本実施形態において、図1に示すように、ユニット保持部にIR用プロセスユニット6IRが装着されている場合、IRトナーからなるIRトナー像(特殊トナー像)が、記録媒体上で、Y、M、Cのカラートナーからなるカラートナー像よりも記録媒体側に形成されるように、IRのプロセスユニット6IRが中間転写ベルト12の走行方向最下流側に配置され、その上流側にカラーのプロセスユニット6Y,6M,6Cが配置される。つまり、中間転写ベルト12上では、ベルト側から順に、Yトナー像、Mトナー像、Cトナー像、IRトナー像が積層されるが、これを二次転写した後の記録媒体上においては、記録媒体側から順に、IRトナー像、Cトナー像、Mトナー像、Yトナー像の順となる。
IRトナー像をカラートナー像よりも記録媒体側に形成することで、IRトナー像がカラートナー像に隠れ、IRトナー像による視認困難画像の不視認性を高めやすい。ただし、カラーのプロセスユニット6Y,6M,6Cに対してIRのプロセスユニット6IRをどこに配置するかは、適宜変更可能である。また、上述したように、プロセスユニット6Y,6M,6C,6IRの装着位置を互いに入れ替えることができる構成とした場合には、IRのプロセスユニットの位置を自由に入れ替えることができる。
また、本実施形態のプリンタでは、Y、M、C、K、IRの各トナーの付着量(単位面積当たりのトナー付着量)を調整して各トナーによる画像濃度の調整を行う。詳しくは、中間転写ベルト12上に形成されるY、M、C、K、IRの各トナーのテストトナー像(異なる目標濃度となるように作像された複数のトナーパッチ)のトナー付着量を検知するためのトナー付着量検知センサが設けられている。このトナー付着量検知センサで検知した結果から、所望の濃度に対して所望のトナーが付着するように、Y、M、C、K、IRの各プロセスユニットにおける作像条件(画像形成条件)等が調整される。
本実施形態のトナー付着量検知センサは、Y、M、C、K、IRの各テストトナー像に対して共通に使用されるものでもよいし、Y、M、C、K、IRの各テストトナー像に対して個別に使用されるものでもよい。本実施形態のトナー付着量検知センサは、テストトナー像へ光を照射し、当該テストトナー像からの正反射光及び拡散反射光を受光する光学式の画像濃度センサ(光学センサ)である。Y、M、Cのカラートナーについては、正反射光および拡散反射光の両方の受光量に基づいてテストトナー像のトナー付着量(テストトナー像の画像濃度)を検出するが、Kトナーについては、正反射光の受光量のみに基づいてテストトナー像のトナー付着量(テストトナー像の画像濃度)を検出する。
一方、本実施形態のIRトナーは、定着処理後は不可視画像(目視しにくい画像、あるいは、可視光領域内に吸収ピークを実質的に持たない画像)となるが、定着処理前の中間転写ベルト12上では、可視画像(目視できる画像、あるいは、可視光領域内に吸収ピークを実質的に持つ画像)であるため、C、M、Y、Kと同様のトナー付着量検知センサを用いることができる。本実施形態においては、Kのテスト像とIRのテストトナー像については、共通のトナー付着量検知センサが用いられる。ただし、IRトナーのテストトナー像については、正反射光のみを取得してテストトナー像のトナー付着量を検知するよりも、正反射光および拡散反射光の両方を取得してテスト像のトナー付着量を検知する方が、高精度のトナー付着量検知を実現できる。
続いて、本実施形態のプリンタの基本的な動作について説明する。
画像形成動作が開始されると、各感光体7が回転駆動され、帯電ローラ8によって各感光体7の表面が所定の極性に一様に帯電される。次いで、読取装置(スキャナ)やパソコン等からの入力画像情報に基づき、露光装置11が各感光体7の帯電面にレーザ光を照射し、潜像(静電潜像)を形成する。
各感光体7上に形成される潜像は、所望のフルカラー画像をY、M、Cの色情報に分解した単色の画像情報に基づく潜像である。詳しくは、入力画像情報の色情報(RGB、YCM等)を、当該プリンタ用の色情報(YMC)へ変換・分解するための色変換分解テーブルを用い、入力画像情報を、Y、M、Cの色情報に変換、分解した単色の画像情報を生成し、Y、M、C用の各露光装置11は、Y、M、Cの各色の画像情報に基づいてそれぞれの感光体7上に各色の潜像を形成する。
なお、K用プロセスユニット6Kが装着されている場合には、Y、M、Cの単色の画像情報を生成した後、更に、Kの色情報を抽出した単色の画像情報を生成するとともに、Y、M、Cの単色の画像情報の修正を行う。この処理は、UCR(Under Color Removal)等のようにKの画像情報を生成する処理であり、Y、M、Cのトナーが重ね合わさって表現される黒色あるいはグレー色の画像情報を、Kの画像情報に置き換えるものである。Kに対応する露光装置11(IRに対応する露光装置11と共用)は、Kの画像情報に基づいてK用プロセスユニット6Kの感光体7上にKの潜像を形成する。
また、本実施形態では、入力画像情報に含まれる付加情報や当該プリンタによって付加される付加情報等に基づいて視認困難画像を形成する場合、その付加情報からIRの画像情報を生成する。入力画像情報に含まれる付加情報は、パソコン上のアプリケーションによって付加される情報でもよいし、パソコン上のプリントドライバによって付加される情報でもよい。IR用プロセスユニット6IRが装着されている場合、IRに対応する露光装置11(Kに対応する露光装置11と共用)は、IRの画像情報に基づいてIR用プロセスユニット6IRの感光体7上にIRの潜像を形成する。
K用プロセスユニット6Kが装着されている場合、感光体7上に形成されたY、C、M、Kの各潜像には、それぞれの現像装置9からトナーが供給されて、Y、C、M、Kのトナー像に現像される。各感光体7上のトナー像は、周回走行する中間転写ベルト12上に順次重ね合せて転写される。詳しくは、感光体7上のトナー像が一次転写ニップの位置に達すると、一次転写ローラ13に所定の電圧が印加されて形成される転写電界によって、感光体7上のトナー像が中間転写ベルト12上に順次転写される。このようにして、中間転写ベルト12の表面には、Y、C、M、Kトナーからなるフルカラートナー像(可視像)が形成される。なお、中間転写ベルト12に転写しきれなかった各感光体7上のトナーは、感光体クリーニング装置10によって除去される。
一方、IR用プロセスユニット6IRが装着されている場合、感光体7上に形成されたY、C、M、IRの各潜像には、それぞれの現像装置9からトナーが供給されて、Y、C、M、IRのトナー像に現像される。各感光体7上のトナー像は、上述と同様に、周回走行する中間転写ベルト12上に順次重ね合せて転写される。このようにして、中間転写ベルト12の表面には、Y、C、Mからなるフルカラートナー像(可視像)及びIRトナーからなるIRトナー像(特殊トナー像)が形成される。なお、中間転写ベルト12に転写しきれなかった各感光体7上のトナーは、上述と同様、感光体クリーニング装置10によって除去される。
また、画像形成動作が開始されると、給紙ローラ19が回転して、給紙カセット18から用紙Pが給送される。給送された用紙Pは、タイミングローラ20によって搬送が一旦停止される。その後、所定のタイミングでタイミングローラ20の回転駆動が開始され、中間転写ベルト12上のトナー像が二次転写ニップに達するタイミングに合わせて、用紙Pが二次転写ニップへ搬送される。
用紙Pが二次転写ニップに搬送された際、二次転写ローラ14には所定の電圧が印加されており、二次転写ニップに転写電界が形成されている。そして、この二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト12上のトナー像が用紙Pに一括して転写される。また、このとき、中間転写ベルト12上に残ったトナーはベルトクリーニング装置17によって除去される。
その後、用紙Pは定着装置21へと搬送され、定着ローラ22と加圧ローラ23によってトナー像が加熱されつつ加圧されて用紙Pに定着される。そして、用紙Pは排紙ローラ24によって装置外に排出され、排紙トレイ25上に載置される。
以上の説明は、フルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、4つのプロセスユニット6Y,6M,6C,6IR(又は6K)のいずれか1つを使用して画像を形成したり、いずれか2つ又は3つのプロセスユニットを使用して画像を形成したりすることも可能である。
次に、本発明の特徴部分である、IR画像(視認困難画像)を形成せずに可視画像を形成する通常動作時と、IR画像(視認困難画像)及び可視画像の両方を形成する特殊動作時との制御の違いについて、図面を参照して説明する。
以下の説明では、入力画像情報の色情報がRGB多値の情報である場合について説明する。また、IR画像を形成する際には、入力画像情報にIRの画像情報(付加情報)が含まれ、そのIRの画像情報に基づいてIR画像を形成する場合について説明する。なお、入力画像情報に含まれる付加情報は、画像情報でなくてもよく、非画像情報である場合には、例えば、制御部30において、予め決められたIR画像生成プログラムを実行し、その付加情報からIRの画像情報を生成する。また、入力画像情報に付加情報が含まれていない場合でも、制御部30において、ユーザ指定等に応じたIRの画像情報を生成してもよい。
図2は、本実施形態のプリンタにおける通常動作の制御に関わるブロック図である。
図3は、本実施形態のプリンタにおける特殊動作の制御に関わるブロック図である。
本実施形態の制御部30は、主に、主制御部31と、記憶手段としての記憶部32と、色変換・分解処理部33と、黒生成処理部34と、ガンマ変換部35と、階調変換部36と、トナー総量規制部37とから、構成されている。なお、黒生成処理部34は、特殊動作の際には使用されず、トナー総量規制部37は、通常動作の際には使用されない。
主制御部31は、CPU、RAM、ROMなどから構成され、各種プログラムを実行することにより、画像処理やプリンタの全体的な制御を実行する。
記憶部32は、制御部30の各部で用いる各種データやプログラムを記憶している。
色変換・分解処理部33は、記憶部32に記憶されている色変換分解テーブルを用いて、入力画像情報の色情報(RGB)を、プリンタ用の色情報であるY、M、Cの色情報に変換、分解して、Y、M、Cごとの画像情報を生成する。また、入力画像情報中にIRの画像情報が含まれている場合には、IRの画像情報を入力画像情報から抽出して生成する。
黒生成処理部34は、K用プロセスユニット6Kが装着されて通常動作を行う際に用いられ、記憶部32に記憶されている黒生成処理用変換テーブル(UCRテーブル等)を用いて、色変換・分解処理部33から出力されるY、M、Cの単色の画像情報からKの単色の画像情報を生成するとともに、Y、M、Cの単色の画像情報の修正を行う。この黒生成処理部34の処理によって、Y、M、Cのトナーが重ね合わさって表現される黒色あるいはグレー色の画像情報は、Kの画像情報に置き換えられる。このように、Y、M、Cの3つのトナーによって表現される黒色あるいはグレー色の画像情報がKの画像情報に置き換えられる結果、当該画像情報に対応するトナー像部分を構成するトナーの量を減らすことができる。
ガンマ変換部35は、記録媒体上において適切な階調を実現するために、記憶部32に記憶されているガンマ変換テーブルを用いて、Y、M、C、Kの各画像情報、及び、必要に応じてIRの画像情報も、γ(ガンマ)変換する処理を行う。
階調変換部36は、記憶部32に記憶されているディザパターンデータを用いて、Y、M、C、K、IRの各画像情報を、中間調濃度に応じたディザパターンに変換する階調変換処理を実行する。
トナー総量規制部37は、IR用プロセスユニット6IRが装着されて特殊動作を行う際に用いられる。トナー総量規制部37は、主制御部31の制御の下、記憶部32に記憶されているトナー付着量変換テーブルを用い、単位面積当たりにYトナー、Mトナー、Cトナー及びIRトナーが付着するトナー付着量の総量(以下「トナー総量」という。)が、定着上限値以下となるように、ガンマ補正(ガンマ変換)されたY、M、Cの各画像情報のトナー付着量変換処理(画像処理)を行う。このとき、IRの画像情報についてもトナー付着量変換処理(画像処理)を行ってもよい。
図4は、本実施形態における画像形成動作の流れを示すフローチャートである。
制御部30は、読取装置(スキャナ)やパソコン等からの入力画像情報を取得すると(S1)、まず、IRの画像情報を生成するか否かを判断する。ここでは、IRの画像情報を生成するために用いる付加情報が入力画像情報に含まれているか否かを判断する(S2)。
付加情報が入力画像情報に含まれていないと判断した場合には(S2のNo)、制御部30は、記憶部32に記憶されている色変換分解テーブルを用いて、色変換・分解処理部33により、入力画像情報の色情報(RGB)を、プリンタ用の色情報であるY、M、Cの色情報に変換、分解する(S3)。そして、制御部30は、記憶部32に記憶されている黒生成処理用変換テーブル(UCRテーブル等)を用いて、黒生成処理部34により、Y、M、Cの色情報からKの色情報を生成するとともに、Y、M、Cの色情報の修正を行う黒生成処理を実行する(S4)。これにより、Y、M、Cの3つのトナーによって表現される黒色あるいはグレー色の色情報がKの色情報に置き換えられ、当該トナー像部分を構成するトナー総量を減らすことができる。
その後、生成されたY、M、C、Kの各画像情報に対しては、ガンマ変換部35により、ガンマ変換処理を実行し(S7)、階調変換部36により階調変換処理を実行する(S13)。階調変換部36から出力されるY、M、C、Kの各画像情報は、画像形成制御部40に送られ、画像形成動作(通常動作)が実行される(S14)。画像形成制御部40は、Y、M、C、Kの各画像情報に基づき、Y、M、C用の各露光装置11Y,11M,11C及びK及びIRに共用される露光装置11K・IRを制御して、Y、M、C、Kの各潜像をそれぞれの感光体7上に形成する。そして、画像形成制御部40は、現像装置9を制御して、各潜像をそれぞれのトナーによって現像してトナー像とし、転写部2の各部を制御して、中間転写ベルト12上に順次重ね合せて転写した後、中間転写ベルト12上のY、C、M、Kのトナー像を用紙Pに一括して転写する。その後、画像形成制御部40は、定着装置21を制御して、トナー像を用紙Pに定着し、装置外へ排出する。
一方、付加情報が入力画像情報に含まれていると判断した場合には(S2のYes)、その付加情報に基づいてIRの画像情報を生成する(S6)。IRの画像情報の生成は、入力画像情報中にIRの画像情報が含まれている場合には、IRの画像情報を入力画像情報から抽出して生成する。そして、制御部30は、記憶部32に記憶されている色変換分解テーブルを用いて、色変換・分解処理部33により、入力画像情報の色情報(RGB)を、プリンタ用の色情報であるY、M、Cの色情報に変換、分解する(S7)。生成されたY、M、C、IRの各画像情報に対しては、ガンマ変換部35により、ガンマ変換処理を実行する(S8)。
次に、制御部30は、ガンマ変換処理後のY、M、C、IRの画像情報に基づき、主制御部31において、当該画像情報に基づく画像中に、単位面積当たりのトナー総量が、通常動作時(IRトナーを用いずに画像形成を行う画像形成動作時)におけるカラートナー量の上限値である第一規定値を超えるトナー過剰部分が含まれているか否かを判断する(S9)。なお、この判断は、上述した処理ステップS2において付加情報(IR画像情報)が入力画像情報に含まれていると判断された場合(すなわち特殊動作時)に実行すればよく、通常動作時には実行する必要はない。
図5(a)~(d)は、IRトナー像とY、M、Cの各色トナー像とが重なって得られるトナー像の様子を示す模式図である。
Y、M、Cの各色トナー像は、図5(a)に示すように、IRトナー像の上に、Y、M、Cの各色トナー像のすべてを重ねるようにすることができるが、これに限られない。例えば、図5(b)に示すように、Y、M、Cの3色のトナー像の上にIRトナー像を重ねるようにすることもできる。また、例えば、図5(c)に示すように、Y、M、Cの各色トナー像の間にIRトナー像を挟むように重ねることもできる。また、IRトナー像とY、M、Cの3色のトナー像とを重ねる場合、IRトナーの上にY、M、Cのトナーが載っている必要はなく、図5(d)に示すように、IRトナーから外れた位置にY、M、Cのトナーが位置する場合も含まれる。いずれの重ね方にするかは、例えば、プロセスユニット6Y,6M,6C,6IRの並び順を変えることで、適宜選択することが可能である。また、ここでは、IRトナーを例に挙げたが、白色トナー等のその他の特色トナーでも適用可能である。
単位面積当たりのトナー総量は、例えば、各色の単位面積当たりのトナー付着量を、単色ベタ画像を形成するときの目標トナー付着量を100%とした相対値で示すことができる。この場合、上述の第一規定値は、例えば220%に設定される。K用プロセスユニット6Kが装着されて行われる通常動作時では、色変換・分解処理(S3)及び黒生成処理(S4)により、入力画像情報の色情報(RGB)から、プリンタ用の色情報であるY、M、C、Kの色情報を生成するにあたって、単位面積当たりのトナー総量が第一規定値(例えば220%)以下となるように処理される。
一方、IR用プロセスユニット6IRが装着されて行われる特殊動作時では、K用プロセスユニット6Kが装着されていないので、黒色やグレー色などの画像部分(通常動作時にはKの色情報に置き換えられる部分)については、Y、M、Cのトナー像を重ねて作像する。そのため、このような画像部分についての単位面積当たりのトナー総量が、Kトナーを用いる通常動作時よりも多くなる。
本実施形態においては、このようにトナー総量が多いY、M、Cのトナー像部分によってIRトナー像を覆うことにより、IRトナー像による視認困難画像の不視認性を高めるものである。ただし、単位面積当たりのトナー総量が多くなり過ぎると、具体的には第一規定値(例えば220%)を超えるほど多くなり過ぎると、定着不良を引き起こすおそれがある。そのため、本実施形態においては、付加情報が入力画像情報に含まれていると判断した場合(すなわち特殊動作時の場合)、主制御部31は、単位面積当たりのトナー総量が第一規定値を超えるトナー過剰部分を含むと判断したか否かを判断する(S9)。
第一規定値を超えるトナー過剰部分を含むと判断した場合には(S9のNo)、定着条件変更制御を実行する(S10)。具体的には、通常動作時よりも、定着装置21の定着能力が高まるように、若しくは、定着装置21による定着処理時間が長くなるように、又は、その両方となるように、主制御部31は画像形成制御部40へ制御命令を出力する。一方、第一規定値を超えるトナー過剰部分を含まないと判断した場合には(S9のYes)、通常動作時と同じ定着条件で画像形成動作を実行する。
定着装置21の定着能力が高まる方法としては、例えば、定着温度を上昇させたり、定着ニップ圧を上昇させたりする方法が挙げられる。また、定着装置21による定着処理時間が長くする方法としては、例えば、定着装置21を通過する用紙Pの搬送速度を下げる方法が挙げられる。
このように定着条件を変更することで、IR画像を形成する特殊動作時において、通常動作時におけるカラートナー量の上限値を超えるトナー過剰部分が存在する場合であっても、1回の定着処理で、すなわち、定着装置21に対して用紙Pを1回だけ通過させるだけで、定着不良を発生させることなく、Y、M、C、IRのトナー像を用紙Pに定着させることができる。
ただし、定着装置21の定着能力を上げ過ぎたり、定着装置21による定着処理時間を長くし過ぎたりすると、トナー過剰部分以外の部分に対して定着処理が過剰となり、許容しがたい画質劣化を引き起こしかねない。また、トナー総量が一定以上になると、定着条件を変えるだけでは、そもそも十分な定着を実現できないこともある。具体的には、単位面積当たりのトナー総量が第二規定値(例えば300%)を超える場合、定着条件を変更するだけでは、これらの不具合に対応することができない。
そこで、本実施形態では、ガンマ変換処理後のY、M、C、IRの画像情報に基づき、主制御部31において、当該画像情報に基づく画像中に、単位面積当たりのトナー総量が1回の定着処理で定着可能な定着上限値である第二規定値(例えば300%)を超える定着不能部分が含まれているか否かを判断する(S11)。なお、この判断も、上述した処理ステップS2において付加情報(IR画像情報)が入力画像情報に含まれていると判断された場合(すなわち特殊動作時)に実行すればよく、通常動作時には実行する必要はない。
主制御部31は、単位面積当たりのトナー総量が第二規定値を超える定着不能部分を含むと判断した場合(S11のYes)、トナー総量規制部37に対してトナー総量規制処理(画像処理)を実行させる(S12)。本実施形態のトナー総量規制処理では、Kトナーを用いない特殊動作の際、Kトナーを用いる通常動作で同じ可視画像を形成する場合よりも、単位面積当たりのカラートナー量が少なくなるように、Y、M、Cの各画像情報のトナー付着量変換処理(画像処理)を行う。
トナー総量規制処理では、記憶部32に記憶されているトナー付着量変換テーブルを用い、ガンマ変換部35から出力されるガンマ補正(ガンマ変換)後のY、M、Cの各画像情報を変換して、Y、M、Cの各トナー像における単位面積当たりのトナー付着量を少なくし、単位面積当たりのトナー総量が第二規定値を超える定着不能部分が存在しないY、M、Cの各画像情報を生成する。
このようなトナー総量規制処理を行うことで、定着条件を変更するだけでは定着処理が過剰となったり1回の定着処理で十分な定着が実現できなかったりする場合であっても、定着処理が過剰とならず、また、1回の定着処理で十分な定着を実現できるようになる。
トナー総量規制処理は、少なくとも定着不能部分のトナー総量を定着上限値である第二規定値以下まで少なくできれば、その処理内容に特に制限はない。
したがって、例えば、定着不能部分についてのみ、そのトナー総量が定着上限値である第二規定値以下となるようにし、定着不能部分以外の部分についてはそのまま維持するように、画像情報の一部(定着不能部分のみ)を変換する処理を実行して、定着不能部分のトナー総量が定着上限値である第二規定値以下まで少なくなるようにしてもよい。
以上より、本実施形態によれば、付加情報(IR画像情報)が入力画像情報に含まれていないと判断された場合(S2のNo)、すなわち、通常動作時の場合には、一般の画像形成動作と同様、入力画像情報の色情報(RGB)からY、M、C、Kの色情報を生成し(S3,S4)、ガンマ変換処理した後(S5)、階調変換部36により階調変換処理を実行する(S13)。その後、階調変換部36から出力されるY、M、C、Kの各画像情報は、画像形成制御部40に送られ、通常の定着条件による画像形成動作が実行される(S14)。
一方、付加情報(IR画像情報)が入力画像情報に含まれていると判断された場合(S2のYes)、すなわち、特殊動作時の場合には、通常動作時の場合よりも、可視画像を構成するカラートナー量を多くするトナー増量制御が行われる。すなわち、K用プロセスユニット6Kが装着されて行われる通常動作時では、Y、M、Cのトナーが重ね合わさって表現される黒色あるいはグレー色の画像情報がKの画像情報に置き換えられ、当該トナー像部分におけるY、M、Cのトナー総量が少なくなる。これに対し、IR用プロセスユニット6IRが装着されて行われる特殊動作時では、Kの画像情報への置き換えがなく、当該トナー像部分についてはY、M、Cのトナーが重ね合わされて作像される。したがって、当該トナー像部分についてのY、M、Cのトナー総量は、通常動作時の場合よりも多くなる。その結果、IR用プロセスユニット6IRが装着されて行われる特殊動作時には、トナー総量が多いY、M、Cのトナー像部分によってIRトナー像が覆われて、IRトナー像による視認困難画像の不視認性を高めることができる。
また、本実施形態では、特殊動作時の場合において、単位面積当たりのトナー総量が第一規定値を超え、かつ、第二規定値以下であるトナー過剰部分を含む場合には(S9のNo、S11のNo)、定着条件変更制御が実行されて(S10)、1回の定着処理でも、定着不良の発生を抑制することができる。
更に、本実施形態では、特殊動作時の場合において、単位面積当たりのトナー総量が第一規定値を超え、かつ、第二規定値も超える定着不能部分を含む場合には(S9のNo、S11のYes)、定着条件変更制御とともに(S10)、トナー量総量規制処理も実行し(S12)、定着条件を変えるだけでは対応できない状況であっても、1回の定着処理で定着不良の発生を抑制する。
本実施形態によれば、上述したように、黒色の画像部分に更にIR画像が重なる場合に、その部分で単位面積当たりのトナー総量が第二規定値(例えば300%)を超え、トナー総量規制処理が実行される。したがって、本実施形態のプリンタでは、Y、M、Cのカラートナー像のみで形成した黒色画像の画像濃度よりも、Y、M、Cのカラートナー像にIRトナー像を重ねて形成した黒色画像の画像濃度の方が低いものとなる。
なお、本実施形態では、特殊動作時の場合、トナー総量に応じて、定着条件変更制御のみを実行し、又は、定着条件変更制御及びトナー量抑制制御としてのトナー総量規制処理の両方を実行する。しかしながら、定着条件変更制御を実行せず、トナー総量規制処理のみを実行するようにしてもよい。
また、本実施形態では、入力画像情報の色情報を当該プリンタ用の色情報へ変換するための色変換データとしては、通常動作時には、記憶部32に記憶されている色変換分解テーブルを通常色変換データとして使用し、特殊動作時には、記憶部32に記憶されている色変換分解テーブルを特別色変換データとして使用する。
また、本実施形態では、トナー総量が第一規定値又は第二規定値を超えるか否かによって定着条件変更制御やトナー総量規制処理を実行するか否かを決定しているが、定着条件変更制御やトナー総量規制処理を実行するか否かの条件はこれに限られない。例えば、付加情報(IR画像情報)が入力画像情報に含まれていると判断された場合には、常に、定着条件変更制御やトナー総量規制処理を実行するようにすれば、処理の簡略化が図れる。
図6は、トナーカートリッジ26の一例を示す斜視図である。
各トナーカートリッジ26Y,26M,26C,26K,26IRは、内部に収容されているトナーの種類が異なる以外は、基本的な構成が同様である。すなわち、いずれのトナーカートリッジ26Y,26M,26C,26K,26IRも、内部にトナーを収容し、トナー排出口26aからトナーを排出する構成となっている。
ただし、本実施形態では、プリンタ本体のユニット保持部に装着されているプロセスユニット6に対応しないトナーカートリッジ26が装着されないように構成されている。具体的には、K用プロセスユニット6Kの現像装置における被連結部は、K用トナーカートリッジ26Kの連結部28とは係合するが、IR用トナーカートリッジ26IRの連結部28とは係合しない形状となっている。同様に、IR用プロセスユニット6IRの現像装置における被連結部は、IR用トナーカートリッジ26IRの連結部28とは係合するが、K用トナーカートリッジ26Kの連結部28とは係合しない形状となっている。
図7は、プリンタ本体のユニット保持部にK用プロセスユニット6Kが装着されているときに、これに対応する容器保持部材102に対してIR用トナーカートリッジ26IRを装着する例を示す説明図である。
この例において、K用プロセスユニット6Kの現像装置における被連結部29Kは、IR用トナーカートリッジ26IRの連結部28IRとは係合しない形状となっているため、両者は係合しない。具体的には、K用プロセスユニット6Kの現像装置における被連結部29Kの一部の突起に対応する、IR用トナーカートリッジ26IRの連結部28IRの凹部が設けられておらず、また、IR用トナーカートリッジ26IRにおける連結部28IRの一部の突起に対応する、K用プロセスユニット6Kの被連結部29Kの凹部が設けられていない。そのため、当該一部の突起が相手側の壁面に突き当たって、IR用トナーカートリッジ26IRを容器保持部材102へ装着することが禁止され、K用プロセスユニット6KにはIR用トナーカートリッジ26IRが装着できない。
図8は、プリンタ本体のユニット保持部にIR用プロセスユニット6IRが装着されているときに、これに対応する容器保持部材102に対してIR用トナーカートリッジ26IRを装着する例を示す説明図である。
この例において、IR用プロセスユニット6IRの現像装置における被連結部29IRは、IR用トナーカートリッジ26IRの連結部28IRと係合する形状となっているため、両者は係合できる。よって、IR用トナーカートリッジ26IRを容器保持部材102へ装着することができ、IR用プロセスユニット6IRにはIR用トナーカートリッジ26IRが装着され、IR用トナーカートリッジ26IRのトナー排出口26aがIR用プロセスユニット6IRの現像装置におけるトナー受入口6aに接続され、トナー補給が可能な状態になる。
図9は、ユニット保持部に保持されたプロセスユニット6の種類(トナーの種類)及び容器保持部材102に保持されたトナーカートリッジ26の種類(トナーの種類)を判別するための識別情報を記録した情報記録部を有するプロセスユニット6及びトナーカートリッジ26の例を示す説明図である。
情報記録部としては、例えば、図9に示すように、IDチップ41A,41Bや、識別情報をコード化したコード画像であるバーコード画像42A,42Bなどが利用可能である。プリンタ本体には、図10に示すように、プロセスユニット6及びトナーカートリッジ26上のIDチップ41A,41Bやバーコード画像42A,42Bから識別情報を読み出す情報読出手段として、IDチップ読取部43A,43Bやバーコード読取部44A,44Bが設けられている。
IDチップ読取部43Aは、容器保持部材102に保持されたトナーカートリッジ26上のIDチップ41Aから識別情報を読み出し、これを制御部30へ送る。また、IDチップ読取部43Bは、ユニット保持部に保持されたプロセスユニット6上のIDチップ41Bから識別情報を読み出し、これを制御部30へ送る。バーコード読取部44Aは、容器保持部材102に保持されたトナーカートリッジ26上のバーコード画像42Aから識別情報を読み出し、これを制御部30へ送る。また、バーコード読取部44Bは、ユニット保持部に保持されたプロセスユニット6上のバーコード画像42Bから識別情報を読み出し、これを制御部30へ送る。
制御部30は、送られてくる識別情報に基づいて、容器保持部材102に保持されたトナーカートリッジ26の使用トナーの種類、及び、ユニット保持部に保持されたプロセスユニット6の使用トナーの種類を判別することができる。制御部30は、これらの判別結果に基づき、容器保持部材102に保持されたトナーカートリッジ26と、これに対応するユニット保持部に対して保持されたプロセスユニット6とが同じ使用トナーのものであると判断する。そして、同じ使用トナーのものではないと判断した場合には、トナーカートリッジ26からプロセスユニット6の現像装置へのトナー補給動作を禁止する。
これにより、プリンタ本体のユニット保持部に装着されているプロセスユニット6に対応しないトナーカートリッジ26が装着された場合でも、そのプロセスユニット6に対し、使用トナーとは異なるトナーが補給されて当該プロセスユニット6の現像装置内でトナーの混色が発生してしまうのを防止することができる。
なお、ユニット保持部に保持されたプロセスユニット6の種類(トナーの種類)や、容器保持部材102に保持されたトナーカートリッジ26の種類(トナーの種類)を判別する方法は、これに限られない。例えば、プロセスユニット6及びトナーカートリッジ26に設ける情報記録部として、識別情報に対応する外形形状をもったメカニカルキーを用いてもよい。この場合、プリンタ本体側に当該メカニカルキーから識別情報を読み取るキー読取部を設けることで、同様の結果を得ることができる。
また、プロセスユニット6及びトナーカートリッジ26に設ける情報記録部から識別情報を読み取って判別する方法に限らない。例えば、プリンタ本体に設けられる操作受付手段としての操作パネル50に対し、ユーザーが、ユニット保持部に保持されたプロセスユニット6の種類や、容器保持部材102に保持されたトナーカートリッジ26の種類を操作入力し、その操作入力の内容に基づいて判別してもよい。
また、ユニット保持部に新しいプロセスユニット6が装着された際、制御部30が当該プロセスユニット6を用いて所定のテストトナー像を形成し、そのテストトナー像を上述した光学式の画像濃度センサ等で検知し、その検知結果に基づいて判別してもよい。
本実施形態における画像形成装置では、いわゆる一次元コード(バーコード)をIRトナーを用いて印刷する際には、通常の粒状度(106Line/inch)で印刷する。これは、一次元コードの読み取り精度は粒状度が低い方が高精度であるためである。また、基本的にはベタ画像を利用する。実際の挙動としては、一次元コードを印刷するモードでは、106Line/inchでベタ画像を作成し、一次元コードではない図形(文字や記号など)を印刷するモード(IRモード)では、30Line/inchのスクリーン線数、5%の画像面積率で、画像を作成する。
なお、IRモードでも、画像面積率や粒状度を変更できるようになっている。このようにすることで、必要に応じて、視認困難度、粒状度について調整や切り替えを行うことができる。例えば、粒状度が多少悪くても視認困難度を向上させたいケースでは、画像面積率を低くし、粒状度を上げるような調整や切り替えが操作者等によって可能になっていることが好ましい。
また、色の重ねによって視認性が変わるため、例えば、IRトナー単色でIRモードを実行する場合には、30Line/inchのスクリーン線数、5%の画像面積率で、IRトナー画像を形成し、2色重ねる場合には、10Line/inchのスクリーン線数、5%の画像面積率で、IRトナー画像を形成する。つまり、IRトナー単色モードと、色重ねモードとが存在する。色を重ねると、視認困難度が上昇するため、重ねる色が多い場合には、重ねる色が少ない場合よりも、IR画像の画像面積率を維持もしくは低くして、粒状度を高くするように制御されることになる。
また、本実施形態の画像形成装置では、通常のカラートナー画像を印刷する際には、予め設定されたスクリーン線数(デフォルト設定値)で印刷がなされるように設定されており、IRトナーを利用する場合には、スクリーン線数を低下させて(粒状度、空間周波数、孤立ドット数を変更して)、印刷がなされるように設定される。より詳述すると、少なくともカラートナーのみ印刷する場合(カラートナーモード、第1のモード)には定められたスクリーン線数を利用し、IRトナーを利用する場合で、視認性を低下させる場合(視認不可モード、第2のモード)には、スクリーン線数が低下するモードを利用可能になっている。
視認性を低下させる場合のモード時には、画像面積率は少なくともベタ画像よりも低下させている。視認性を低下させる場合のモード時における画像面積率やスクリーン線数は、双方とも予め設定された値がデフォルト値として設定されているが、双方またはいずれか一方を操作者等によって変更されるものでも良い。この場合、視認性を低下させるモード時には、画像面積率はデフォルトでは50%以下に設定されていて、スクリーン線数は40Line/inch以下に設定されているのが望ましい。画像面積率は、当然ベタよりも小さく設定される。
また、ここでは、IRトナー像の上にY、M、Cの3色トナー像を重ねる例で説明したが、これに限らず、例えば、IRトナー像の上に、Y、M、Cの3色のうちの2色からなるトナー像を重ねる例でも、視認困難画像であるIRトナー像の不視認性を高めることもできる。なお、図11に示す例は、YとMの2色のトナー像をIRトナー像の上に重ねた例であるが、MとCの2色のトナー像や、CとYの2色のトナー像を、IRトナー像の上に重ねた例でもよい。
また、IRトナー像の不視認性を高める別な方法としては、次の方法も挙げられる。
図12に示す例は、YとMの2色のトナー像をIRトナー像の上に重ねる例であるが、IRトナー像の上に重ねるYおよびMのトナー付着量(単位面積当たりのトナー付着量)を、それぞれ100%から120%に増加した例である。このように、IRトナー像の上に重ねるトナー像のトナー付着量を増やすことで、その下のIRトナー像を覆うトナーの量が増え、IRトナー像の不視認性を高めることができる。
なお、図12に示す例では、YとMの両方のトナー付着量を100%から120%に増やしているが、例えば、いずれか一方のみを100%から120%に増やす場合でも、IRトナー像の不視認性を高めることが可能である。
図13に示す例は、IRトナー像の上に、Y、M、Cの3色のうちの1色であるMのトナー像を重ねる例であり、Mのトナー付着量(単位面積当たりのトナー付着量)を100%から120%に増加した例である。このように、IRトナー像の上に重ねるトナー像が1色のトナー像である場合でも、そのトナー付着量を増やすことで、その下のIRトナー像を覆うトナーの量が増え、IRトナー像の不視認性を高めることができる。なお、図13に示す例は、Mのトナー像をIRトナー像の上に重ねた例であるが、Cのトナー像やYのトナー像をIRトナー像の上に重ねた例でもよい。
IRトナー像の上に重ねるトナー像のトナー付着量を増やす場合、画質に影響を与えない範囲で増やすことが求められ、その範囲は装置の性能や環境、使用状況等に応じて適宜決められるものである。
次に、本実施形態で使用されるトナーについて説明する。
以下の説明では、本実施形態のトナーセットは、Y、M、Cのカラートナーと特殊トナーであるIRトナーとを有するトナーセットである。
Y、M、Cのカラートナーは、結着樹脂、及び着色剤を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有する。なお、Kトナーも、結着樹脂、及び着色剤を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
IRトナーは、結着樹脂、及び近赤外光吸収材料を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
本実施形態において、トナーセットが下記のいずれかの条件を満たすときに、記録媒体表面に、IRトナー像(不可視トナー像)とともに形成されるカラートナー像を目視した際に、カラートナー像の画質の視認性、及びIRトナー像の読み取り精度が良好であるトナーセットが提供される点で、好ましい。
・第1の条件としては、カラートナーとIRトナーとを有し、IRトナーのベタ画像の60度光沢度が、30以上であり、IRトナーのベタ画像の60度光沢度が、カラートナーのベタ画像の60度光沢度より10以上高い。
・第2の条件としては、カラートナーとIRトナーとを有し、IRトナーの100℃以上140℃以下の範囲内における正接損失(tanδi)が、2.5以上であり、カラートナーの100℃以上140℃以下の範囲内における正接損失(tanδc)が、2以下である。
特開2001-265181号公報の記載のトナーにおいては、重ねられたトナー画像に関し規定がないことから、重ねあわされた画像の光沢度の差異で不可視画像が可視化されてしまう問題があった。その問題を解決するために、特開2007-171508号公報、特開2007-003944号公報、及び特開2010-113368号公報では、用いられるカラートナーの光沢度よりも低い光沢度のIRトナーとすることを提案している。しかし、近年電子写真式の画像出力は一般的なオフセット印刷などのような高グロスの画像との差別化要求より、比較的低グロスの画像要求が高まっている。そのため、カラートナーが高グロスである場合、2次色、3次色はもとより不可視画像(IR画像)との重ね部位などの高付着部のグロスが高くなりIR画像の位置が目視で顕著となる問題が生じる。更に、IR画像上にカラートナーを画像形成すると、定着ニップの加熱加圧時にIRトナー層に積層されたカラートナーが入り込みやすくなることから、IR画像の情報を機械読み取りするときの読取精度が不安定となる問題がある。
<IRトナー>
IRトナーは、結着樹脂、及び近赤外光吸収材料を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
<<結着樹脂>>
結着樹脂としては、特に制限はなく、従来公知の樹脂がすべて使用可能である。結着樹脂としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、クロロスチレン、スチレン-プロピレン共重合体、スチレン-ブタジエン共重合体、スチレン-塩化ビニル共重合体、スチレン-酢酸ビニル共重合体、スチレン-マレイン酸共重合体、スチレン-アクリル酸エステル共重合体、スチレン-メタクリル酸エステル共重合体、スチレン-アクリロニトリル-アクリル酸エステル共重合体などのスチレン系樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変成マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、キシレン樹脂、石油系樹脂、水素添加された石油系樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これら中でも、芳香族化合物を構成単位として含有するスチレン系樹脂、及びポリエステル樹脂が好ましく、ポリエステル樹脂がより好ましい。
ポリエステル樹脂は、一般公知のアルコールと酸との重縮合反応によって得られる。
アルコールとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,4-プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,4-ブテンジオールなどのジオール類、1,4-ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ポリオキシエチレン化ビスフェノールA、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールAなどのエーテル化ビスフェノール類、これらを炭素数3~22の飽和もしくは不飽和の炭化水素基で置換した二価のアルコール単位体、その他の二価のアルコール単位体、ソルビトール、1,2,3,6-ヘキサンテトロール、1,4-サルビタン、ペンタエスリトールジペンタエスリトール、トリペンタエスリトール、蔗糖、1,2,4-ブタントリオール、1,2,5-ペンタントリオール、グリセロール、2-メチルプロパントリオール、2-メチル-1,2,4-ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5-トリヒドロキシメチルベンゼン等の三価以上の高アルコール単量体などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、カルボン酸が好ましい。
カルボン酸としては、例えば、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸などのモノカルボン酸、マレイン酸、フマール酸、メサコン酸、シトラコン酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、マロン酸、これらを炭素数3~22の飽和もしくは不飽和の炭化水素基で置換した二価の有機酸単量体、これらの酸の無水物、低級アルキルエステルとリノレイン酸の二量体、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、1,2,5-ベンゼントリカルボン酸、2,5,7-ナフタレントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸、1,2,4-ブタントリカルボン酸、1,2,5-ヘキサントリカルボン酸、1,3-ジカルボキシル-2-メチル-2-メチレンカルボキシプロパン、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8-オクタンテトラカルボン酸エンボール三量体酸、これらの酸の無水物等の三価以上の多価カルボン酸単量体などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、結着樹脂には、結晶性樹脂を含有させることもできる。
結晶性樹脂としては、結晶性を有するものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテル樹脂、ビニル樹脂、変性結晶性樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテル樹脂が好ましく、耐湿性や後述の非晶性樹脂との非相溶性を持たせるためにウレタン骨格及びウレア骨格の少なくともいずれかを有する樹脂が好ましい。
結晶性樹脂の重量平均分子量(Mw)としては、定着性の観点からは、2,000~100,000が好ましく、5,000~60,000がより好ましく、8,000~30,000が特に好ましい。重量平均分子量が、2,000以上であると、耐ホットオフセット性が悪化する不具合を防止することができ、100,000以下であると、低温定着性が悪化する不具合を防止することができる。
<<近赤外光吸収材料>>
近赤外光吸収材料としては、無機材料系、及び有機材料系のいずれも用いることができる。
これまでにも、付加データ埋め込み技術のために、透明性を有する(不可視な)赤外線吸収材料が種々検討されており、様々な材料が開示されている。例えば、無機材料系では、イッテルビウムなどの希土類金属(特開平9-77507号公報、特開平9-104857号公報)や銅リン酸結晶化ガラスを含有する赤外線吸収材料(特開平7-53945号公報、特開2003-186238号公報)など、有機材料系としては、アルミニウム化合物(特開平7-271081号公報)や、クロコニウム色素(特開2001-294785号公報)が挙げられる。また、特開2002-146254号公報には、750nm~1100nmに分光吸収極大波長を有し、かつ650nmにおける吸光度が、該分光吸収極大波長における吸光度の5%以下である赤外線吸収材料を含有する有機材料が提案されている。更に、特開2007-171508号公報、特開2007-3944号公報、特開2010-113368号公報、及び特開2008-76663号公報には、ナフタロシアニン顔料を用いることが提案されており、可視光の吸光度及び赤外域の吸光度の差異の面から優れた技術といえる。
無機材料系の近赤外光吸収材料としては、例えば、燐酸、シリカ、ホウ酸等の可視域の波長を透過する公知のガラス網目形成成分に、遷移金属イオンや、無機及び/又は有機化合物からなる色素等の材料を添加したガラスや、これを熱処理により結晶化した結晶化ガラスなどが挙げられる。これらの無機材料は可視領域の光を良く反射して、不可視の画像を得ることができる。
有機材料系の近赤外光吸収材料としては、例えば、フタロシアニン系化合物、アントラキノン系化合物等の有色材料;アルミニウム塩系化合物、ナフタロシアニン系化合物等の無色材料などが挙げられる。これらの中でも、添加により画像を着色してしまうことがなく、赤外光域の吸収が十分に大きいことから添加量を抑えられ、結果としてカラー画像の画質を損ねない点から、無色材料が好ましい。
無色材料の中でも、可視光域の吸光度が非常に低く、無色に近い特徴があり、更にはトナーの帯電への影響が小さいことから、ナフタロシアニン系化合物が好ましい。
ナフタロシアニン系化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、以下に例示する化合物が好ましい。
Figure 0007116918000001
ただし、化学式(1)において、Metは、2個の水素原子、2価の金属原子、3価もしくは4価の置換金属原子を表し、A~Aは、同一もしくは異なっていてもよく、それぞれ、水素原子、ハロゲン原子、置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、置換もしくは非置換のアルコキシ基、置換もしくは非置換のアリールオキシ基、置換もしくは非置換のアルキルチオ基又は置換もしくは非置換のアリールチオ基を表し、但し、AとA、AとA、AとA、AとAの各組み合わせにおいて、その両方が同時に水素原子又はハロゲン原子になることはなく、Y~Y16は、同一もしくは異なっていてもよく、それぞれ、水素原子、ハロゲン原子、置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、置換もしくは非置換のアルコキシ基、置換もしくは非置換のアリールオキシ基、置換もしくは非置換のアルキルチオ基、置換もしくは非置換のアリールチオ基、置換もしくは非置換のアルキルアミノ基、置換もしくは非置換のジアルキルアミノ基、置換もしくは非置換のアリールアミノ基、置換もしくは非置換のジアリールアミノ基、置換もしくは非置換のアルキルアリールアミノ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、ニトロ基、ニトリル基、オキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アミノカルボニル基又はモノもしくはジ置換アミノカルボニル基を表す。
近赤外光吸収材料の読み取り波長の反射率としては、赤外光照射により機械読み取りを安定して行う点から、50%以下であることが好ましい。反射率が50%以下であると、読み取り精度が下がるという不具合を防止することができる。
反射率の測定方法としては、例えば、出力したベタ画像を、分光光度計(例えば、V-660(日本分光株式会社製)、eXact(X-Rite社製)等)を用いて測定することができる。
近赤外光吸収材料はトナー粒子中に分散して含有することが好ましい。
近赤外光吸収材料をトナー表面に外部固着或いはトナー粒子群に混合添加した場合、トナー粒子及び現像剤中で材料凝集などを発生させる可能性が有り、さらにバルクとして必要量添加してもトナー表面に外部固着或いは現像剤調整の段階で、機器への付着などで失われ、IR画像中の近赤外光吸収材料が不足または偏在等することで情報を正確且つ安定に読み出せなくなってしまう。また、遊離した近赤外光吸収材料が機内、特に感光体等を汚染することで現像、転写などの他工程に悪影響を与える可能性も考えられる。 また、前述の有機系近赤外光吸収材料を用いる場合、無機系材料に比べ結着樹脂に対する分散性が良く、画像出力媒体上に形成されたIR画像中に均一に分散し、可視域においてより不可視性を損なうことなく、赤外域においては十分な吸収を示すことで情報が高密度に記録でき、且つトナー中への分散性が良いことからIR画像の機械読み取り・復号化処理が長期間わたり安定に行うことが可能となる。
近赤外光吸収材料の含有量の数値範囲としては、近赤外光吸収材料の特性により異なる。近赤外光吸収材料の含有量の種類に関わらず、含有量が十分ではないと、近赤外光の吸収が十分ではなくなる。近赤外光の吸収が十分ではないと、IRトナーを紙などの媒体に多く付着させなければならない。このため、IRトナーの集合物(塊)による視認可能な凹凸を生じると共に、資源に無駄が生じる不具合が発生する。近赤外光吸収材料の含有量が過剰であると、近赤外光吸収材料は若干ではあれど、可視光波長域に吸収がある。このため、近赤外光吸収材料そのものが、視認されやすくなるという不具合が発生する。
透明性を有する(不可視の)近赤外光吸収材料としてよく用いられるバナジルナフタロシアニンの場合において、その含有量としては、IRトナーに対して、0.3質量%以上1.0質量%以下が好ましい。
<<その他の成分>>
その他の成分としては、通常、トナーに含有されるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、離型剤、帯電制御剤、外添剤などが挙げられる。
<<<離型剤>>>
離型剤としては、天然ワックス、及び合成ワックスのいずれも用いることができる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
天然ワックスとしては、例えば、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス;ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス;オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス;パラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックスなどが挙げられる。
合成ワックスとしては、例えば、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス;エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス;1,2-ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド;低分子量の結晶性高分子である、ポリメタクリル酸n-ステアリル、ポリメタクリル酸n-ラウリル等のポリアクリレートのホモポリマー又はコポリマー(例えば、アクリル酸n-ステアリルーメタクリル酸エチル共重合体等)等の側鎖に長鎖アルキル基を有する結晶性高分子などが挙げられる。
これらの中でも、離型剤としては、モノエステルワックスを含むことが好ましい。モノエステルワックスは、一般的な結着樹脂との相溶性が低いため、定着時に表面に染み出しやすく、高い離型性を示し、高光沢と高い低温定着性を確保できる。
モノエステルワックスとしては、合成エステルワックスであることが好ましい。合成エステルワックスとしては、例えば、長鎖直鎖飽和脂肪酸と長鎖直鎖飽和アルコールから合成されるモノエステルワックスなどが挙げられる。長鎖直鎖飽和脂肪酸は、一般式C2n+1COOHで表わされ、n=5~28程度のものが好ましく用いられる。また、長鎖直鎖飽和アルコールとしては、C2n+1OHで表わされ、n=5~28程度が好ましい。
長鎖直鎖飽和脂肪酸の具体例としては、例えば、カプリン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデカン酸、テトラデカン酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラモン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ヘプタコサン酸、モンタン酸およびメリシン酸などが挙げられる。一方、長鎖直鎖飽和アルコールの具体例としては、例えば、アミルアルコール、ヘキシールアルコール、ヘプチールアルコール、オクチルアルコール、カプリルアルコール、ノニルアルコール、デシルアルコール、ウンデシルアルコール、ラウリルアルコール、トリデシルアルコール、ミリスチルアルコール、ペンタデシルアルコール、セチルアルコール、ヘプタデシルアルコール、ステアリルアルコール、ノナデシルアルコール、エイコシルアルコール、セリルアルコールおよびヘプタデカンノオールなどが挙げられ、低級アルキル基、アミノ基、ハロゲン等の置換基を有していてもよい。
離型剤の融点は、50℃~120℃が好ましい。離型剤の融点が数値範囲であると、定着ローラとトナー界面の間で離型剤として効果的に作用することができるため、定着ローラにオイル等の離型剤を塗布しなくても高温耐オフセット性を向上させることができる。具体的には、融点が50℃以上であると、トナーの耐熱保存性が悪化する不具合を防止することができ、120℃以下であると、低温での離型性が発現されず、耐コールドオフセット性の悪化、定着機への紙の巻付きなどが発生するという不具合を防止することができる。
離型剤の融点の測定としては、例えば、示差走査熱量計であるTG-DSCシステムTAS-100(理学電機社製)を用いて、最大吸熱ピークを測定することにより求めることができる。
離型剤の含有量としては、結着樹脂に対して、1質量%~20質量%が好ましく、3質量%~10質量%がより好ましい。含有量が、1質量%以上であると、オフセット防止効果が不十分となる不具合を防止することができ、20質量%以下であると、転写性、耐久性が低下するという不具合を防止することができる。
また、モノエステルワックスの含有量としては、IRトナー100質量部に対して、4質量部~8質量部が好ましく、5質量部~7質量部がより好ましい。含有量が、4質量部以上であると、定着時における表面への染み出しが不十分となること、離型性が悪くなること、並びに光沢、低温定着性、及び耐高温オフセット性が低下することの不具合を防止することができる。含有量が、8質量部以下であると、トナー表面に析出する離型剤の量が増え、トナーとしての保存性が低下し、感光体等へのフィルミング性が低下するという不具合を防止することができる。
本実施形態のトナーは、ワックス分散剤を含有することが好ましく、分散剤がモノマーとして少なくともスチレン、ブチルアクリレート、及びアクリロニトリルを含む共重合体組成物、並びに共重合体組成物のポリエチレン付加物であることが好ましい。
ワックス分散剤の含有量としては、IRトナー100質量部に対して、7質量部以下であることが好ましい。ワックス分散剤を含有することにより、ワックスの分散効果が得られ、製造方法に左右されることなく安定的に保存性の向上が期待できる。また、ワックスの分散効果によりワックス径が小さくなり、感光体等へのフィルミング現象を抑制できる。含有量が7質量部以下であると、ポリエステル樹脂に対する非相溶成分が多くなり、光沢が低下すること、ワックスの分散性が高くなりすぎるために、耐フィルミング性は向上するが、定着時のワックスの表面への染み出しが悪くなり、低温定着性、耐ホットオフセット性が低下することなどの不具合を防止することができる。
<<<帯電制御剤>>>
帯電制御剤としては、公知のものを全て使用することができ、例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、第4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩、及びサリチル酸誘導体の金属塩などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
帯電制御剤としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、ボントロン03、ボントロンP-51、ボントロンS-34、E-82、E-84、E-89(以上、オリエント化学工業社製)、TP-302、TP-415、コピーチャージPSY VP2038、コピーブルーPR、コピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA-901、LR-147(日本カーリット社製)などが挙げられる。
帯電制御剤の含有量としては、結着樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法に応じて適宜選択することができるが、結着樹脂100質量部に対して、0.1質量部~5質量部が好ましく、0.2質量部~2質量部がより好ましい。含有量が、5質量部以下であると、トナーの帯電性が大きすぎ、主帯電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く不具合を防止することができる。
また、帯電制御剤の中でも三価以上の金属塩を用いることでトナーの熱物性を制御することも可能である。金属塩を含むことにより、定着時に結着樹脂の酸性基と架橋反応が進行し、弱い三次元的な架橋を形成することで、低温定着性を維持しつつ、耐高温オフセット性を得ることができる。
金属塩としては、例えば、サリチル酸誘導体の金属塩、アセチルアセトナート金属塩などが挙げられる。金属としては、3価以上の多価イオン金属であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、鉄、ジルコニウム、アルミニウム、チタン、ニッケルなどが挙げられる。これらの中でも、3価以上のサリチル酸金属化合物が好ましい。
金属塩の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、IRトナー100質量部に対して、0.5質量部~2質量部が好ましく、0.5質量部~1質量部がより好ましい。含有量が、0.5質量部以上であると、耐ホットオフセット性に劣る不具合を防止することができ、含有量が、2質量部以下であると、光沢性が劣る不具合を防止することができる。
<<<外添剤>>>
外添剤は、流動性や現像性、帯電性を補助するために含有される。外添剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無機微粒子、高分子系微粒子などが挙げられる。
無機微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
高分子系微粒子としては、例えば、ソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子などが挙げられる。
外添剤は、表面処理剤による表面処理を行なって、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止することができる。
表面処理剤としては、例えば、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイルなどが挙げられる。
外添剤の一次粒子径としては、5nm~2μmが好ましく、5nm~500nmがより好ましい。また、外添剤のBET法による比表面積としては、20m/g~500m/gが好ましい。
外添剤の含有量としては、IRトナーに対して0.01質量%~5質量%が好ましく、0.01質量%~2.0質量%がより好ましい。
<<<クリーニング性向上剤>>>
クリーニング性向上剤は、感光体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するために含有される。クリーニング性向上剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸など脂肪酸金属塩;ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子などのソープフリー乳化重合などによって製造された、ポリマー微粒子などが挙げられる。ポリマー微粒子は比較的粒度分布が狭く、体積平均粒径が0.01から1μmのものが好ましい。
<カラートナー>
カラートナーは、結着樹脂、及び着色剤を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有する。その他の成分については、その他の成分と同様のものを使用することができる。
カラートナーとしては、シアントナー、マゼンタトナー、イエロートナーのいずれかであることが好ましく、シアントナー、マゼンタトナー、イエロートナーであることがより好ましい。言い換えれば、トナーセットにおいては、IRトナーのベタ画像の60度光沢度が、シアントナー、マゼンタトナー、イエロートナーのいずれかのベタ画像の60度光沢度より10以上高いことが好ましく、シアントナー、マゼンタトナー、イエロートナー、のすべてのベタ画像の60度光沢度より10以上高いことがより好ましい。
<<結着樹脂>>
本実施形態のカラートナーにより作像されるトナー像としては、一般的なオフセット印刷などと比較して低グロスであることが好ましい。
このため、カラートナーに含有される結着樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ゲルを含むことが好ましい。ゲル分率としては、結着樹脂に対して、0.5質量%以上20質量%以下が好ましく、1.0質量%以上10質量%以下がより好ましい。
ゲルを含まない場合でも、カラートナーに用いられる結着樹脂としては、重量平均分子量Mwc100,000以上の高分子量体を含有していることが好ましく、IRトナーで用いられる結着樹脂の重量平均分子量Mwiよりも大きいことがより好ましい。カラートナーにおいて用いられる結着樹脂の重量平均分子量Mwcを、IRトナーにおいて用いられる結着樹脂の重量平均分子量Mwiよりも大きくすることにより、オフセット印刷と比較して視認性の高い、60度光沢度で10から30程度のカラー画像のグロスを得ることができる。
<<着色剤>>
着色剤としては、800nm以上の波長の吸収が、小さいものが好ましく、例えば、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミウムレッド、カドミウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン、ペリレンブラック、ペリノンブラック及びこれらの混合物などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
プロセスカラートナーとして用いる場合、シアン、マゼンタ、及びイエローのそれぞれについて、以下の着色剤が好ましい。
シアンでは、C.I.ピグメントブルー15:3が好ましい。マゼンタでは、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド269、及びC.I.ピグメントレッド81:4が好ましい。イエローでは、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー180、及びC.I.ピグメントイエロー185が好ましい。これらの着色剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
着色剤の800nm以上の吸光度としては、0.05未満が好ましく、0.01未満がより好ましい。吸光度が、0.05未満であると、カラートナーがIRトナーの上に重ねられたとき、IRトナーで形成される情報の読み取りを阻害するという不具合を防止することができる。
着色剤の含有量としては、各着色剤の着色力にもよるが、各色のカラートナー全体に対して、3質量%~12質量%が好ましく、5質量%~10質量%がより好ましい。含有量が、3質量%以上であると、着色力が十分でなく単色トナー付着量が多くなり資源に無駄が生じる不具合を防止することができる。含有量が、12質量%以下であると、トナーの帯電性に影響が大きくなり安定したトナー帯電量を維持することが困難となる不具合を防止することができる。
<IRトナー、及びカラートナーの特性>
IRトナーのベタ画像の60度光沢度としては、30以上であり、30以上80以下が好ましく、30以上60以下が更に好ましい。ベタ画像の60度光沢度が、30未満ではIRトナー像の視認性が増すことにより、目的の隠し画像としての体をなさなくなる。80より大きいと、トナー樹脂の分子量が小さくなり、十分な定着温度範囲が維持できにくくなることがある。
カラートナーのベタ画像の60度光沢度としては、10以上40以下が好ましく、15以上35以下がより好ましい。光沢度が数値範囲であると、カラートナー像が比較的低グロスの画像となる。
また、IRトナーのベタ画像の60度光沢度は、カラートナーのベタ画像の60度光沢度より10以上高く、15以上高いことが好ましく、20以上高いことが更に好ましい。IRトナーのベタ画像の60度光沢度と、カラートナーのベタ画像の60度光沢度との差が、10未満であると、画像出力媒体上で、画像形成時の加熱定着前にIRトナー像の上にカラートナー像を重ねた場合、加熱加圧定着される際に、上層のカラートナーが下層のIRトナー層内に入り込み、カラートナー像の視認性が悪化する。即ち、IRトナーのベタ画像の光沢度が、カラートナーのベタ画像の光沢度と比較して高いことにより、上層に重ねられたカラートナー像の視認性が向上し、結果として、下層のIRトナー像が視認されにくくなる。
カラートナーのベタ画像の800nm以上の吸光度としては、0.05未満であることが好ましく、0.01未満であることがより好ましい。
IRトナー、及びカラートナーのベタ画像の光沢度を調整する手段としては、例えば、結着樹脂のゲルの割合を調整する、結着樹脂の重量平均分子量を調整することなどが挙げられる。結着樹脂のゲル分率が大きいほど低光沢となり、ゲル分率が0に近づくほど高光沢となる傾向となる。ゲルを含まない結着樹脂を用いた場合、結着樹脂の重量平均分子量が大きいほど低光沢となり、重量平均分子量が小さいほど高光沢となる傾向にある。
更に結着樹脂に酸価のある樹脂を用いると、3価以上の金属塩を添加することにより光沢を調整することも可能である。結着樹脂酸価が大きく、金属塩添加量が多いほど低光沢となる傾向になり、結着樹脂酸価が小さく、金属塩添加量が少ないほど高光沢となる傾向となる。
IRトナーの重量平均分子量(Mwi)としては、6,000~12,000が好ましく、7,500~10,000がより好ましい。
重量平均分子量としては、THF溶解分の分子量分布をGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定装置GPC-150C(ウォーターズ社製)によって測定できる。
重量平均分子量の測定としては、例えば、カラム(KF801~807:ショウデックス社製)を使用し、以下の方法で行う。
40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させ、この温度におけるカラムに、溶媒としてTHFを毎分1mlの流速で流す。次いで、試料0.05gをTHF5gに十分に溶かした後、前処理用フィルタ(例えば、孔径0.45μm クロマトディスク(クラボウ製))で濾過し、最終的に試料濃度として0.05質量%~0.6質量%に調製した樹脂のTHF試料溶液を50μL~200μL注入して測定する。
IRトナーのゲル分率は0質量%~2質量%が好ましい。
ゲル分率は、重量平均分子量の測定の際に用いた、前処理用フィルタにてろ過された成分の乾燥重量より算出することができる。
IRトナーの重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)としては、5以下が好ましく、4以下がより好ましい。
重量平均分子量Mw、個数平均分子量Mnの測定方法としては、IRトナーの有する分子量分布を数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。
検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、例えば、分子量が6×10、2.1×10、4×10、1.75×10、5.1×10、1.1×10、3.9×10、8.6×10、2×10、4.48×10(PressureChemical Co.社製、又は東洋ソーダ工業社製)などが挙げられる。検量線を作成するにあたり、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いるのが適当である。また、検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。
IRトナーの酸価としては、12mgKOH/g以下が好ましく、6mgKOH/g~12mgKOH/gがより好ましい。酸価は、結着樹脂として、ポリエステル樹脂を用いることで数値範囲内にすることができ、低温定着性と、耐ホットオフセット性を両立しやすい。
本実施形態におけるトナー及び結着樹脂の酸価の測定は、JIS K0070-1992に記載の測定方法に準拠して以下の条件で測定を行った。
試料溶液の調製としては、トナー又は結着樹脂0.5g(酢酸エチル可溶成分では0.3g)をトルエン120mLに添加して室温(23℃)で約10時間攪拌して溶解した。更に、エタノール30mLを添加して試料溶液とした。
測定は装置にて計算することが出来るが、具体的には次のように計算した。あらかじめ標定されたN/10苛性カリ~アルコール溶液で滴定し、アルコールカリ液の消費量から次の計算で酸価を求めた。
酸価=KOH(mL数)×N×56.1/試料質量(ただしNはN/10KOHのファクター)
なお、以下に示す実施例及び比較例では、結着樹脂とトナーの酸価がほぼ一致した。したがって、結着樹脂の酸価をトナーの酸価として扱う。
<<トナー粒径>>
IRトナーの重量平均粒径としては、5μm以上7μm以下が好ましく、5μm以上6μm以下がより好ましい。
カラートナーの重量平均粒径としては、4μm以上8μm以下が好ましく、5μm以上7μm以下がより好ましい。
重量平均粒径が範囲内であると、600dpi以上の微少ドットを再現し、高画質な画像を得ることができる。これは、微小な潜像ドットに対して、十分に小さい粒径のトナー粒子を有することができ、ドット再現性に優れるという利点が得られる。
特に、IRトナーにおいては、画像出力媒体上に転写され定着前の状態において、高密度に配置され、その上に重ねられるカラートナーがその隙間に入り込まないようにすることにより、再現性の高い定着後の画像を得ることができる。その再現性の高い画像は赤外光照射により機械読み取り処理にあたり、より安定した処理が可能となる。
カラートナーの重量平均粒径(D4)が4μm以上であると、転写効率の低下、ブレードクリーニング性の低下といった現象を防止することができ、カラートナーの重量平均粒径(D4)が8μm以下であると、上述のように定着前の画像に重なられたカラートナーが入り込むことによる画像情報の乱れが生じやすくなること、文字やラインの飛び散りを抑えることが難しくなるという不具合を抑えることができる。
また、重量平均粒径(D4)と個数平均粒径(D1)との比(D4/D1)としては、1.00~1.40が好ましく、1.05~1.30がより好ましい。比(D4/D1)は、1.00に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。
このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。
異なる色のトナー像を重ね合わせることにより多色像を形成するフルカラー画像形成方法においては、ブラックトナー1色のみで画像形成するため異なる色のトナー像を重ね合わせる必要のないモノクロ画像形成方法に比べて紙上に付着させるトナー量が多い。
すなわち現像、転写、定着されるトナー量が多くなるために、上述の転写効率の低下、ブレードクリーニング性の低下、文字やラインの飛び散り、地肌かぶりなど画質を悪化させる不具合が起こりやすく、重量平均粒径(D4)や重量平均粒径(D4)と個数平均粒径(D1)との比(D4/D1)の管理が重要となる。
トナー粒子の粒度分布の測定は、コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置を用いて行うことができる。装置としては、例えば、コールターカウンターTA-IIやコールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)が挙げられる。
具体的な測定方法は以下のとおりである。
まず、電解水溶液100mL~150mL中に分散剤として界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸塩など)を0.1mL~5mL加える。電解水溶液とは、1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製したもので、例えば、ISOTON-II(コールター社製)が挙げられる。
次に、測定試料を2mg~20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1分間~3分間分散処理を行ない、測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの重量、個数を測定して、重量分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径(D4)、個数平均粒径(D1)を求めることができる。
チャンネルとしては、2.00~2.52μm未満;2.52~3.17μm未満;3.17~4.00μm未満;4.00~5.04μm未満;5.04~6.35μm未満;6.35~8.00μm未満;8.00~10.08μm未満;10.08~12.70μm未満;12.70~16.00μm未満;16.00~20.20μm未満;20.20~25.40μm未満;25.40~32.00μm未満;32.00~40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上乃至40.30μm未満の粒子を対象とする。
電子写真現像用トナーの正接損失(tanδ)は、画像の光沢度と明らかな相関があることが知られている。tanδの値が大きくなるとトナーの定着時の延展性が大きくなり、基材隠蔽性が高くなり、高光沢の画像が得られる。
IRトナーの100℃~140℃における正接損失(tanδi)としては、2.5以上が好ましく、3.0以上がより好ましい。tanδiは、15以下が好ましい。なお、IRトナーの100℃~140℃における正接損失(tanδi)が2.5以上であるとは、100℃~140℃において、IRトナーの正接損失(tanδi)が常に2.5以上の値をとることを意味する。
カラートナーの正接損失(tanδc)としては、2以下が好ましい。tanδcは、0.1以上が好ましい。カラートナーの正接損失が2以下であると、IR画像上に重ねたカラートナーがIRトナー画像内に入り込み、IRトナー画像の安定性を損なうという不具合を防止することができる。なお、カラートナーの100℃~140℃における正接損失(tanδc)が2以下であるとは、100℃~140℃において、カラートナーの正接損失(tanδc)が常に2以下の値をとることを意味する。
電子写真現像用トナーの正接損失(tanδ)は、損失弾性率(G’’)及び貯蔵弾性率(G’)の比(G’’)/(G’)であり、粘弾性測定により測定することができる。損失弾性率(G’’)及び貯蔵弾性率(G’)は、例えば、以下の方法により測定することができる。IRトナー、又はカラートナーを0.8g、φ20mmのダイスを用いて30MPaの圧力で成型し、ADVANCED RHEOMETRIC EXPANSION SYSTEM(TA社製)でφ20mmのパラレルコーンを使用して周波数1.0Hz、昇温速度2.0℃/分間、歪み0.1%(自動歪み制御:許容最小応力1.0g/cm、許容最大応力500g/cm、最大付加歪み200%、歪み調整200%)、GAPはサンプルセット後FORCEが0~100gmになる範囲で、損失弾性率(G’')、貯蔵弾性率(G')、正接損失(tanδ)の測定を行うことができる。
<トナーの製造方法>
本実施形態のトナーセットの製造方法としては、溶融混練-粉砕法、重合法など従来公知の方法が適用できる。また、カラートナーとIRトナーの製造法は同じ製造方法を用いても良いし、カラートナーは重合法、IRトナーは溶融混練粉砕法といったように別の製造方法を用いても良い。
<<溶融混練-粉砕法>>
溶融混練-粉砕法においては、その製造工程では、(1)少なくとも結着樹脂と着色剤もしくは近赤外光吸収材料、離型剤とを溶融混錬する工程、(2)溶融混錬されたトナー組成物を粉砕/分級する工程、(3)無機微粒子を外添する工程を有する。また、工程(2)の粉砕/分級工程で複製する微紛を、工程(1)の原料としてサイド混練することがコストの面で好ましい。
混練に使用する混錬機としては、密閉式ニーダー、1軸もしくは2軸の押出機、又はオープンロール型混練機等を用いることができる。混錬機の種類としては、例えば、KRCニーダー(栗本鉄工所社製)、ブス・コ・ニーダー(Buss社製)、TEM型押し出し機(東芝機械社製)、TEX二軸混練機(日本製鋼所社製)、PCM混練機(池貝鉄工所社製)、三本ロールミル、ミキシングロールミル、ニーダー(井上製作所社製)、ニーデックス(三井鉱山社製)、MS式加圧ニーダー、ニダールーダー(森山製作所社製)、バンバリーミキサー(神戸製鋼所社製)などが挙げられる。
粉砕機としては、例えば、カウンタージェットミル、ミクロンジェット、イノマイザ(ホソカワミクロン社製)、IDS型ミル、PJMジェット粉砕機(日本ニューマチック工業社製)、クロスジェットミル(栗本鉄工所社製)、ウルマックス(日曹エンジニアリング社製)、SKジェット・オー・ミル(セイシン企業社製)、クリプトロン(川崎重工業社製)、ターボミル(ターボエ業社製)、スーパーローター(日清エンジニアリング社製)などが挙げられる。
分級機としては、例えば、クラッシール、マイクロンクラッシファイアー、スペディッククラシファイアー(セイシン企業社製)、ターボクラッシファイアー(日清エンジニアリング社製)、ミクロンセパレータ、ターボプレックス(ATP)、TSPセパレータ(ホソカワミクロン社製)、エルボージェット(日鉄鉱業社製)、ディスパージョンセパレータ(日本ニューマチックエ業社製)、YMマイクロカット(安川商事社製)が挙げられる。
粗粒などをふるい分けるために用いられる篩い装置としては、例えば、ウルトラソニック(晃栄産業社製)、レゾナシーブ、ジャイロシフター(徳寿工作所社)、バイブラソニックシステム(ダルトン社製)、ソニクリーン(新東工業社製)、ターボスクリーナー(ターボエ業社製)、ミクロシフター(槙野産業社製)、円形振動篩いなどが挙げられる。
<<重合法>>
重合法としては、従来公知の方法を用いることができる。重合法としては、例えば、以下のような手順が挙げられる。先ず、着色剤、結着樹脂、離型剤を有機溶媒中に分散させ、トナー材料液(油相)を作る。トナー材料液には、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)を添加し、造粒中に反応させて、ウレア変性ポリエステル樹脂をトナーに含有させることが好ましい。
次に、トナー材料液を界面活性剤、樹脂微粒子の存在下、水系媒体中で乳化させる。
水系媒体としては、水系媒体に用いる水系溶媒は、水単独でもよいし、アルコールなどの有機溶媒を含むものであってもよい。
トナー材料液100質量部に対する水系溶媒の使用量は、通常50質量部~2,000質量部が好ましく、100質量部~1,000質量部がより好ましい。
樹脂微粒子としては、水性分散体を形成しうる樹脂であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられる。
分散後、乳化分散体(反応物)から有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥してトナー母体粒子を得る。
IRトナー、及びカラートナーは、一成分現像剤としても、二成分現像剤として用いることができる。
本実施形態のトナーを二成分系現像剤に用いる場合には、磁性キャリアと混合して用いればよく、現像剤中のキャリアとトナーの含有比は、キャリア100質量部に対して、トナー1質量部~10質量部が好ましい。
磁性キャリアとしては、従来から公知のものを使用することができ、例えば、粒子径20μm~200μm程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリアなどが挙げられる。
磁性キャリアは、被覆されたものも使用することができる。磁性キャリアを被覆するための被覆材料としては、例えば、尿素-ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等のアミノ系樹脂;ポリビニル等のポリビニリデン系樹脂;アクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレンアクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂;ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂;ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂;ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ弗化ビニル樹脂、ポリ弗化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、弗化ビニリデンと弗化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデンと非弗化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、シリコーン樹脂などが挙げられる。
更に必要に応じて、導電粉等を被覆樹脂中に含有させてもよい。導電粉としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等が使用できる。これらの導電粉は、平均粒子径1μm以下のものが好ましい。平均粒子径が1μm以下であると、電気抵抗の制御が困難になるという不具合を防止することができる。
(画像形成装置及び画像形成方法)
本実施形態の画像形成装置は、静電潜像担持体と、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、静電潜像を現像してトナー像を形成する、IRトナー像を形成するためのIRトナー及びカラートナー像を形成するためのカラートナーを備える現像手段と、トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体に転写された転写像を定着する定着手段とを有し、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段を有する。
本実施形態の画像形成方法は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、静電潜像を現像してトナー像を形成する現像工程と、トナー像を記録媒体に転写する転写工程と、記録媒体に転写された転写像を定着する定着工程とを含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程を有する。
本実施形態の画像形成方法は、本実施形態の画像記録装置により好適に実施することができる。
画像形成方法、及び画像形成装置において、IRトナー像がベタ画像である場合のベタ画像の60度光沢度は、30以上であり、30以上80以下が好ましく、30以上60以下が更に好ましい。
画像形成方法、及び画像形成装置の一例において、IRトナー像がベタ画像である場合のベタ画像の60度光沢度は、カラートナー像がベタ画像である場合のベタ画像の60度光沢度より10以上高く、15以上高いことが好ましく、20以上高いことが更に好ましい。
画像形成方法、及び画像形成装置の他の一例において、IRトナーの100℃~140℃における正接損失(tanδi)は、2.5以上が好ましく、3.0以上がより好ましい。また、画像形成方法、及び画像形成装置において、カラートナーの正接損失(tanδc)としては、2以下が好ましい。
記録媒体上において、IRトナー像が、カラートナー像よりも記録媒体側に形成されていることが好ましい。IRトナー像を、カラートナー像よりも記録媒体側に形成する方法としては、例えば、IRトナー像を記録媒体に形成した後、カラートナー像を形成する方法が挙げられる。
カラートナー像の形成に用いるカラートナーの数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。カラートナーを複数使用する場合は、複数のカラートナーを同時に形成する方法、単色トナーを繰り返し形成させて各色を重ねる方法のいずれも行うことができるが、単色トナーを繰り返し形成させて各色を重ねる方法が好ましい。なお、カラートナー像において、各色を形成させる順序としては特に制限はない。
IRトナー像における、IRトナーの付着量としては、0.30mg/cm以上0.45mg/cm以下が好ましく、0.35mg/cm以上0.40mg/cm以下がより好ましい。IRトナーの付着量が、0.30mg/cm以上であると画像の基材隠蔽率が十分となり安定した画像が得られる。
また、近赤外光吸収材料は、可視光領域に若干の吸収があり、完全に無色ではないため、近赤外光吸収材料のトナーへの添加量が増えれば、視認性が増してしまう。その為に、画像のIRトナー付着量を、0.45mg/cm以下とすることにより、視認性の低減が可能となる。
IRトナー像に重ねるカラートナー像の単位面積当たりにおけるトナー付着量は、30%以上80%以下が好ましい。カラートナー像の単位面積当たりにおけるトナー付着量がこの数値範囲内であると、カラートナー像の下にあるIRトナー像の視認性を十分に低下させることができる点で好ましい。
この理由としては、以下のことが考えられる。本実施形態のIRトナーは、可視光領域に若干の吸収があり、単色での画像は完全な透明ではない。よって、IRの画像情報を不可視にする(目視しにくくする)ためには、カラートナーでマスクするのが好ましい。カラートナー像の単位面積当たりにおけるトナー付着量が30%以上であれば、IRトナー像が視認されやすくなるという不具合を防止するのに有効である。カラートナー像の単位面積当たりにおけるトナー付着量が30%未満であると、特にイエロートナーを重ねた場合のIRトナー像の視認性が上がってしまう。
IRトナー像上のカラートナー像の単位面積当たりにおけるトナー付着量を30%以上80%以下とする画像形成方法は、特に二次元コード画像を重ねて画像形成する際に有効である。互いに情報の異なるIRトナーによる二次元コード画像とカラートナーによる二次元コード画像とを重ねて画像形成することにより、異なる光波長の読み取り装置(それぞれ860nm、532nm)を用いれば、同じ画像面積内で、カラートナーによる二次元コード画像のみの場合よりも多くの情報を埋め込むことができる。
記録媒体上において、IRトナー像である二次元コード画像(i)が、カラートナー像である二次元コード画像(c)よりも記録媒体側に形成されていることが好ましい。この際に、カラートナー像がベタ画像である場合のベタ画像の800nm以上900nm以下の吸光度は、0.05未満であることが好ましく、0.01未満であることがより好ましい。
また、二次元コード画像(i)が有する情報と、二次元コード画像(c)が有する情報とが異なることが好ましい。
IRトナーの二次元コード画像と、カラートナーの二次元コード画像とを重ねる場合、カラートナーの二次元コード画像をダミーのコードとする形態も可能である。このような形態では、IRトナーの二次元コード画像は、視認されることなく、赤外光の二次元コードの読み取り機のみで情報を読み取れ、カラートナーの二次元コード画像は、視認されるが、赤外光の二次元コードの読み取り機では情報を読み取ることができない。
ここで、具体例として、IRトナーを利用した二次元コード画像の使い方を、QRコード(登録商標)の例で説明する。
図14は、IRトナーで形成した二次元コード画像であるQRコード(i)の上に、Y、M、Cの3色のトナーで形成した二次元コード画像であるQRコード(c)を重ねた例の説明図である。
そして、IRトナーで形成したQRコード(i)と、Y、M、Cの3色のトナーで形成したQRコード(c)とでは、それぞれが有する情報が互いに異なっている。IRトナーで形成したQRコード(i)の情報は、可視光領域では読み取ることができないので、通常のスキャナ(画像読取載置)では読み取ることができず、赤外領域を使用するスキャナを用いることではじめて読み取ることができる。したがって、IRトナーで形成したQRコード(i)には、個人情報といった機密性の高い情報を埋め込むのに適している。
また、IRトナーで形成したQRコード(i)の情報が、通常のスキャナでは読み取ることができないことを利用すれば、例えば、IRトナーのQRコード(i)が有する情報と、Y、M、Cの3色トナーのQRコード(c)が有する情報との両方が揃うことで、はじめて情報を読み取ることができるという利用方法も挙げられる。この場合、その情報を取得するためには、IRトナーのQRコード(i)用のスキャナ(赤外光領域のみに対応したスキャナ)でも、通常のスキャナ(可視光領域のみに対応したスキャナ)でも、読み取ることができず、可視光領域と赤外光領域の両方に対応した特殊なスキャナを使用しなければ読み取ることができない。したがって、より機密性の高い情報を埋め込むのに適している。
以下、本実施形態に用いられるトナーの実施例を説明するが、本実施形態で使用可能なトナーは、これらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、「部」は、特に断りのない限り「質量部」を表す。
<IRトナー1の製造>
・ポリエステル樹脂1(RN-306SF、花王株式会社製、重量平均分子量Mw7,700、酸価4mgKOH/g) 80部
・ポリエステル樹脂2(RN-300SF、花王株式会社製、重量平均分子量Mw11,000、酸価4mgKOH/g) 10部
・ワックス分散剤(EXD-001、三洋化成株式会社製) 4部
・モノエステルワックス1(融点mp70.5℃) 6部
・サリチル酸誘導体ジルコニウム塩A 0.9部
・バナジルナフタロシアニン 0.3部
なお、近赤外線吸収材料として用いたバナジルナフタロシアニンは以下の構造式(1)、サリチル酸誘導体ジルコニウム塩Aは以下の構造式(2)の化合物を用いた。
Figure 0007116918000002
Figure 0007116918000003
構造式(2)中のLは、次の構造を示す。
Figure 0007116918000004
組成のトナー原材料を、へンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社製、FM20B)を用いて予備混合した後、一軸混練機(Buss製、コニーダ混練機)で100~130度の温度で溶融、混練した。
得られた混練物は室温まで冷却後、ロートプレックスにて200μm~300μmに粗粉砕した。
粗粉砕した粒子を、カウンタジェットミル(ホソカワミクロン株式会社製、100AFG)を用いて、重量平均粒径が4.5±0.3μmとなるように粉砕エアー圧を適宜調整しながら微粉砕した後、気流分級機(株式会社マツボー製、EJ-LABO)で、重量平均粒径が5.2±0.2μm、重量平均粒径/個数平均粒径の比が1.20以下となるようにルーバー開度を適宜調整しながら分級し、トナー母体粒子1を得た。
次いで、100部のトナー母体粒子1に対し、添加剤としてヒュームドシリカ(ZD-30ST、株式会社トクヤマ製)1.3部、ヒュームドシリカ(UFP-35HH、電気化学株式会社製)1.5部、及び二酸化チタン(MT-150AFM、テイカ株式会社製)1.0部をヘンシェルミキサーで撹拌混合し、IRトナー1を製造した。
<IRトナー2の製造>
IRトナー1において、バナジルナフタロシアニンを0.6部に変えた以外は、IRトナー1と同様にして、IRトナー2を製造した。
<IRトナー3の製造>
IRトナー1において、バナジルナフタロシアニンを1.0部に変えた以外は、IRトナー1と同様にして、IRトナー3を製造した。
<IRトナー4の製造>
IRトナー2において、ポリエステル樹脂2をポリエステル樹脂3(花王株式会社製RN-290SF、Mw87,000、酸価28mgKOH/g)に変えた以外は、IRトナー2と同様にして、IRトナー4を製造した。
なお、ポリエステル樹脂3は、ビスフェノールA-ポリエチレンオキサイド付加アルコール、ビスフェノールA-エチレンオキサイド付加アルコール、フマル酸、及び無水トリメリット酸から合成した樹脂である。
<IRトナー5の製造>
IRトナー4において、ポリエステル樹脂1を70部とし、ポリエステル樹脂3を20部に変えた以外は、IRトナー4と同様にして、IRトナー5を製造した。
<IRトナー6の製造>
IRトナー4のバナジルナフタロシアニンを0.3部とし、粉砕/分級工程にてトナー母体粒子を重量平均粒径が6.8±0.2μmとした。
次いで、トナー母体粒子100部に対して、ヒュームドシリカ(ZD-30ST、株式会社トクヤマ製)0.8部、ヒュームドシリカ(UFP-35HH、電気化学株式会社製)1.0部、二酸化チタン(MT-150AFM、テイカ株式会社製)0.6部をヘンシェルミキサーで撹拌混合し、IRトナー6を製造した。
<IRトナー7の製造>
IRトナー6において、バナジルナフタロシアニンを0.6部に変えた以外は、IRトナー6と同様にして、IRトナー7を製造した。
<IRトナー8の製造>
IRトナー5において、サリチル酸誘導体ジルコニウム塩Aを1.5部に変えた以外は、IRトナー5と同様にして、IRトナー8を製造した。
<IRトナー9の製造>
IRトナー4の粉砕/分級工程において、重量平均粒径が8.0±0.2μmとした。
次いで、トナー母体粒子100部に対し、ヒュームドシリカ(ZD-30ST、株式会社トクヤマ製)0.6部、ヒュームドシリカ(UFP-35HH、電気化学株式会社製)0.8部、二酸化チタン(MT-150AFM、テイカ株式会社製)0.5部をヘンシェルミキサーで撹拌混合し、IRトナー9を製造した。
<IRトナー10の製造>
IRトナー1において、バナジルナフタロシアニンを0.2部に変えた以外は、IRトナー1と同様にして、IRトナー10を製造した。
<IRトナー11の製造>
IRトナー4において、バナジルナフタロシアニンを1.2部に変えた以外は、IRトナー4と同様にして、IRトナー11を製造した。
<IRトナー12の製造>
IRトナー4において、ポリエステル樹脂1を60部、ポリエステル樹脂3を30部に変えた以外は、IRトナー4と同様にして、IRトナー12を製造した。
<IRトナー13の製造>
IRトナー6において、「バナジルナフタロシアニン 0.3部」を「近赤外線吸収色素1(OPTLION NIR-761 トーヨーカラー株式会社製)1.0部」に変えた以外は、IRトナー6と同様にして、IRトナー13を製造した。
<IRトナー14の製造>
IRトナー6において、「バナジルナフタロシアニン 0.3部」を「近赤外線吸収色素1(OPTLION NIR-761 トーヨーカラー株式会社製)2.0部」に変えた以外は、IRトナー6と同様にして、IRトナー14を製造した。
<二成分現像剤の製造>
<<キャリアの作製>>
・シリコーン樹脂(オルガノストレートシリコ-ン) 100部
・トルエン 100部
・γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン 5部
・カーボンブラック 10部
混合物をホモミキサーで20分間分散し、コート層形成液を調製した。コート層形成液を、芯材として重量平均粒径が35μmのMnフェライト粒子を用いて、芯材表面において平均膜厚が0.20μmになるように、流動床型コーティング装置を使用して、流動槽内の温度を各70℃に制御して塗布・乾燥した。得られたキャリアを電気炉中にて、180℃/2時間焼成し、キャリアを得た。
<<現像剤(二成分現像剤)の作製>>
作製した各IRトナー1~14、及び各ペリレンブラックトナー1、2と、キャリアとをターブラーミキサー(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製)を用いて48rpmで5分間均一混合し、帯電させ、それぞれ現像剤1~14、ペリレンブラック現像剤1、2を作製した。
トナーとキャリアの混合比率は、評価機の初期現像剤のトナー濃度:5質量%に合わせて混合した。
(実施例1~12、比較例1~2)
ブラック現像剤、イエロー現像剤、マゼンタ現像剤、及びシアン現像剤の4色を有するデジタルフルカラー複合機(Imagio Neo C600、株式会社リコー製、以下「neo C600」と略記する。)において、ブラック現像剤を、各二成分現像剤1~14と入れ替え、IRトナーとカラートナーとを含むトナーセットを備えた装置とした。
イエロー現像剤、マゼンタ現像剤、及びシアン現像剤に含まれるカラートナー(イエロー、マゼンタ、及びシアン)の800nm以上の波長における吸光度は0.01未満だった。
<吸光度の測定>
OHPフィルム(タイプ PPC-FC、株式会社リコー製)上に、neo C600によりトナー付着量0.5mg/cmとなるようなベタパッチを出力した。ベタパッチを分光光度計(V-660DS、日本分光株式会社製)にて、画像を出力していないOHPフィルムをブランクとし、800nmから900nmの分光透過率Tを測定した。得られた分光透過率Tより、以下の式(1)に従い吸光度Aを算出した。
A = -logT ・・・(1)
(付着量評価、光沢度評価)
用紙は株式会社リコーPPC用紙TYPE6000(70W)用い、先ずカラートナー各色の5cm×5cmのベタパッチを出力した。そのときのカラートナーの付着量と光沢度(60度光沢度)を、後述の表2に示す。
<付着量評価>
neo C600の定着ユニットを外し、未定着の5cm×5cmのベタパッチを出力した。そのベタパッチ部分をはさみで切り出し、切り出し片を作成した。作成した切り出し片を、精密天秤で質量を測定し、ベタパッチ部分(未定着画像)のトナーをエアガンで吹き飛ばし、切り出し片の質量を測定した。エアガンでトナーを吹き飛ばす前後の質量の値から、以下の式を用いてトナー付着量を算出した。結果を後述の表1に示す。
トナー付着量(mg/cm)=((ベタパッチの付いた切り出し片重量)-(吹き飛ばした後の切り出し片の重量))/25
<光沢度評価>
neo C600で出力した定着済みの5cm×5cmのベタパッチを、グロスメーター(VGS-1D、日本電色工業株式会社製)を用いて4箇所測定した。4箇所の評価結果の平均値を算出し、光沢度とした。結果を後述の表1に示す。
(視認性評価、読み取り性評価)
視認性評価、及び読み取り性評価については、以下のようにして行った。
表3に示す装置及び用紙を用い、IRトナーによりQRコード(登録商標)を印刷し、その上に図15に示すパターンを印刷して、図16に示すようなパターンによって隠されたQRコード(登録商標)の画像を作成した。
また、図17に示す画像は、全体が着色している部分にIRトナーによりQRコード(登録商標)を印刷した画像部分(図17中のAの領域)と、カラートナーで印刷したQRコード(登録商標)の下にカラートナーで印刷したQRコード(登録商標)とは異なる情報のQRコード(登録商標)をIRトナーにより印刷した画像部分(図17中のBの領域)とを含むものである。
図16及び図17の印刷物から、IRトナー像の視認性及びIRトナーで出力した画像中のQRコード(登録商標)の読み取り性を評価した。その結果を表3に示す。なお、図16では、本来不可視であるIRトナー像を可視化して表示している。
<視認性評価>
無作為に抽出された20名のモニターにより、図17の印刷物においてIR画像からなるQRコード(登録商標)を視認できた人が2人以下の場合を○、3人以上5人以下だった場合を△、6人以上の場合を×とした。
<読み取り性評価>
図16及び図17の印刷物を10枚ずつ出力し、その出力画像中に作像された全てのIR画像からなるQRコード(登録商標)を2次元バーコードリーダー(型番:CM-2D200K2B、エイボック社製に870nmバンドパスフィルター(セラテックジャパン社製870nmBPF)をつけた改造品)にて読み取り、全てのQRコード(登録商標)を一度のスキャンで読み取り可能だった場合を○、全てのQRコード(登録商標)を読み取るが複数回スキャンしたQRコード(登録商標)があった場合を△、ひとつでも読み取れなかった場合を×とした。
(実施例13)
イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナー、の4色を有するプリンタ(株式会社リコー製)を用いた。プリンタのブラックトナーを、IRトナー2と入れ替え、IRトナーとカラートナーを含むトナーセットとした。
カラートナー(イエロー、マゼンタ、及びシアン)の800nm以上の波長における吸光度は0.01未満だった。
用紙としては、COTED glossy紙(135g/m、mondi社製)を用いた。用紙に、カラートナーの各色を用いて5cm×5cmのベタパッチを出力し、カラートナー各色の付着量と光沢度を、前述の方法と同様に測定した。測定結果を表4に示す。
次に、図16及び図17の印刷物を出力し、IRトナー像の視認性及び読み取り性を同様にして評価した。その結果を表4に示す。
(比較例3)
実施例13において、使用するIRトナーをIRトナー12に入れ替え、IRトナーとカラートナーを含むトナーセットとした以外は、実施例13と同様にして評価した。評価結果を表4に示す。
(実施例14)
実施例13において、使用するIRトナーをIRトナー13に入れ替え、IRトナーとカラートナーを含むトナーセットとした以外は、実施例13と同様にして評価した。評価結果を表4に示す。
Figure 0007116918000005
Figure 0007116918000006
Figure 0007116918000007
Figure 0007116918000008
なお、表1~表4において、「※装置、用紙1」及び「※装置、用紙2」は下記の装置及び用紙を指す。
装置、用紙1は、装置がリコー製4色カラータンデム機であり、用紙がリコーPPC用紙TYPE6000(70W)である。
装置、用紙2は、装置がリコー製4色カラータンデム機であり、用紙がCOTED glossy紙である。
また、表3、表4における「判定」は、視認性、及び読み取り精度の両方が「○」であった場合は「○」、どちらか一方に「△」の評価結果があった場合「△」、どちらか一方に「×」があった場合は「×」と評価した。判定が「○」であると、視認性及び読み取り精度が良好であることを示し、「△」であると、視認性及び読み取り精度が不十分であるが、使用上問題がないことを示し、「×」であると、視認性及び読み取り精度が不十分であり、使用上問題があることを示す。
以上のように本実施形態のトナーセット及び現像剤、画像形成方法は、電子写真法の特長を生かした比較的低グロスの画像において、画像出力媒体表面に、IR画像と共に設けられた可視画像を目視した際に、該可視画像の画質を損なうことなく、また、情報が高密度に記録できるIR画像と、画像出力媒体表面の可視画像が設けられた領域に関係なく、任意の領域に設けることができるIR画像を得ることができるトナーセット、画像形成方法、及び画像形成装置を提供することができる。
以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
[第1態様]
第1態様は、イエロー、マゼンタ、シアンのうち少なくとも1つのカラートナーからなるカラートナー像と黒トナーからなる黒トナー像とで構成されるカラー黒画像を記録媒体上に形成する画像形成装置において、黒トナーで現像処理を行う黒用交換ユニットと特殊トナーで現像処理を行う特殊用交換ユニットとを選択的に脱着可能に保持するユニット保持部と、前記黒用交換ユニットを保持した場合には、前記カラー黒画像を記録媒体上に形成する通常動作を実行し、前記特殊用交換ユニットを保持した場合には、前記カラートナー像と前記特殊トナーからなる特殊トナー像とで構成されるカラー特殊画像を記録媒体上に形成する特殊動作を実行する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記特殊動作を実行する場合、前記通常動作を実行する場合よりも、前記カラートナー像を構成する前記記録媒体上の単位面積当たりのカラートナー量を多くするトナー増量制御を行うことが可能であることを特徴とする。
本態様においては、ユニット保持部に特殊用交換ユニットを保持させて特殊動作を実行する場合、トナー増量制御により、当該ユニット保持部に黒用交換ユニットを保持させて通常動作を実行する場合よりも、可視画像を構成する単位面積当たりのカラートナー量が多くなる。これにより、通常動作時よりも単位面積当たりのトナー量の多い可視画像を視認困難画像に重ねて形成することが可能となり、視認困難画像の不視認性を高めることが可能となる。よって、視認困難画像を人間によって視認されにくくすることができる。
また、本態様によれば、装置の大型化、高コスト化の問題や、黒色を3つのカラートナーで出力するカラープリンターでは黒色表現時のトナー消費量が多いという問題なども解決することができる。
[第2態様]
第2態様は、第1態様において、前記トナー増量制御は、前記特殊動作を実行するときには、前記通常動作時に作像される黒トナー像に対応するトナー像を、イエロー、マゼンタ、シアンのうちの少なくとも2色のカラートナーを用いて作像する制御を含むことを特徴とするものである。
通常動作時に作像される黒トナー像は、イエロー、マゼンタ、シアンのうちの少なくとも2色のカラートナーで作成するトナー像に置き換えることが可能である。この置き換えにあたり、黒トナーのみで作成した黒トナー像よりも、2色以上のカラートナーで作成したトナー像の方が、可視画像を構成する単位面積当たりのトナー量が多くなる。よって、本態様によれば、視認困難画像の不視認性を高めることが可能となり、視認困難画像を人間によって視認されにくくすることができる。
[第3態様]
第3態様は、第1又は第2態様のいずれかにおいて、前記制御手段は、前記特殊動作を実行する場合、記録媒体上で前記カラートナー像よりも記録媒体側に前記特殊トナー像を作像するように制御することを特徴とするものである。
本態様においては、視認困難画像の不視認性を高めることができる。
[第4態様]
第4態様は、第1乃至第3態様において、記録媒体上のトナー像を該記録媒体に定着させる定着手段(例えば定着装置21)を有し、前記制御手段は、前記特殊動作を実行するとき、前記カラートナー像及び前記特殊トナー像からなるトナー像に、単位面積当たりのトナー総量が1回の定着処理で定着可能な定着上限値(例えば第二規定値)を超える定着不能部分が含まれると判断した場合には、該定着不能部分の前記トナー総量が前記定着上限値以下となるように画像処理(例えばトナー総量規制処理)を行うことを特徴とするものである。
本態様においては、特殊動作の際、単位面積当たりのトナー総量が1回の定着処理で定着可能な定着上限値を超える定着不能部分を、定着上限値以下にして画像形成できる。したがって、定着不良を抑制しつつ1回の定着処理で画像形成を完了することができる。
[第5態様]
第5態様は、第4態様において、前記制御手段は、前記定着不能部分のみ、前記画像処理を行うことを特徴とするものである。
本態様においては、定着不能部分以外の部分についてはカラートナー量が通常動作時と同じままであり、定着不能部分以外の部分についての画質変化を抑制できる。
[第6態様]
第6態様は、第1乃至第5態様のいずれかにおいて、入力画像情報の色情報を当該用の色情報へ変換するための色変換データとして、前記通常動作時に使用する通常色変換データ(例えば通常色変換分解テーブル)と前記特殊動作時に使用する特別色変換データ(例えば特別色変換分解テーブル)とを記憶する記憶手段(例えば記憶部32)を有し、前記制御手段は、前記通常動作を実行するときには、前記通常色変換データを用いて色変換した入力画像情報から画像を形成し、前記特殊動作を実行するときには、前記特別色変換データを用いて色変換した入力画像情報から画像を形成することを特徴とするものである。
本態様においては、トナー増量制御を比較的簡易に実施することができる。
[第7態様]
第7態様は、第1乃至第6態様のいずれかにおいて、記録媒体上のトナー像を該記録媒体に定着させる定着手段を有し、前記制御手段は、前記特殊動作を実行するとき、前記通常動作時よりも、前記定着手段の定着能力が高まるように、若しくは、前記定着手段による定着処理時間が長くなるように、又は、その両方となるようにする定着条件変更制御を行うことを特徴とするものである。
本態様においては、定着条件変更制御により、単位面積当たりのトナー総量が1回の定着処理で定着可能な定着上限値を上げることができる。これにより、トナー増量制御により単位面積当たりのカラートナー量を多くしたとしても、定着不良を抑制しつつ1回の定着処理で画像形成を完了することができる。
[第8態様]
第8態様は、第1乃至第7態様のいずれかにおいて、前記特殊トナー像は視認困難画像を構成するものである。
本態様によれば、視認困難画像の不視認性を高めることが可能となり、視認困難画像を人間によって視認されにくくすることができる。
[第9態様]
第9態様は、第1乃至第8態様のいずれかにおいて、前記特殊トナーは、透明性を有する透明性トナー(例えばIRトナー)であることを特徴とするものである。
本態様においては、透明性トナーを用いた視認困難画像の不視認性を高めることが可能となり、透明性トナーによる視認困難画像を人間によって視認されにくくすることができる。
[第10態様]
第10態様は、第9態様において、前記透明性トナーは、可視光領域外の光を用いることで視認性が向上する透かしトナーであることを特徴とするものである。
本態様によれば、記録媒体上に形成されるカラー特殊画像に含まれる特殊トナー像が、可視光領域外の光を用いることで視認性が向上する透かしトナーによって形成されるので、当該特殊トナー像からなる記録媒体上の画像を、いわゆる透かし画像として利用することができる。
[第11態様]
第11態様は、第9又は第10態様において、前記カラートナーは、結着樹脂及び着色剤を含み、前記透明性トナーは、結着樹脂及び近赤外光吸収材料を含み、ベタ画像の60度光沢度が30以上であって、かつ、ベタ画像の60度光沢度が前記カラートナーのベタ画像の60度光沢度よりも10以上高いことを特徴とするものである。
本態様においては、透明性トナーによる視認困難画像の不視認性を高めることができる。
[第12態様]
第12態様は、第9乃至第11態様において、前記透明性トナーは、結着樹脂及び近赤外光吸収材料を含み、かつ、100℃以上140℃以下の範囲内における正接損失(tanδi)が2.5以上であり、前記カラートナーは、結着樹脂及び着色剤を含み、かつ、100℃以上140℃以下の範囲内における正接損失(tanδc)が2以下であることを特徴とするものである。
本態様においては、透明性トナーによる視認困難画像の読み取り精度を安定して確保することができる。
[第13態様]
第13態様は、第9乃至第12態様のいずれかにおいて、前記透明性トナーは、重量平均粒径が5μm以上7μm以下であることを特徴とするものである。
本態様においては、透明性トナーによる高画質な視認困難画像を得ることができる。
[第14態様]
第14態様は、第9乃至13態様のいずれかにおいて、前記カラートナーは、ベタ画像の800nm以上の吸光度が0.05未満となるものであることを特徴とするものである。
本態様においては、透明性トナーによる視認困難画像の読み取り精度を安定して確保することができる。
[第15態様]
第15態様は、第9乃至14態様のいずれかにおいて、前記特殊動作により、互いに異なる情報を示す前記特殊トナー像からなる二次元コード画像と前記カラートナー像のベタ画像からなる二次元コード画像とを重ねて形成するとき、前記カラートナー像のベタ画像の800nm以上900nm以下の吸光度が0.05未満であることを特徴とするものである。
本態様においては、特殊トナー像からなる二次元コード画像の読み取り精度を安定して確保することができる。
[第16態様]
第16態様は、第1乃至15態様のいずれかにおいて、前記制御手段は、前記特殊動作を実行するとき、前記特殊トナー像における単位面積当たりの特殊トナー量が0.30mg/cm以上0.45mg/cm以下となるように、かつ、前記特殊トナー像における単位面積当たりの特殊トナー量が、前記カラートナー像における単位面積当たりのカラートナー量よりも少なくなるようにすることを特徴とするものである。
本態様においては、視認困難画像の読み取り精度を安定して確保することができる。
[第17態様]
第17態様は、第1乃至16態様のいずれかにおいて、前記ユニット保持部に保持された前記黒用交換ユニット及び前記特殊用交換ユニットの情報記録部(例えばIDチップ41B、バーコード画像42B)から、前記黒用交換ユニットと前記特殊用交換ユニットとを識別するための識別情報を読み出す情報読出手段(例えばIDチップ読取部43B、バーコード読取部44B)を有し、前記制御手段は、前記情報読出手段が読み出した識別情報に基づいて、前記ユニット保持部が前記黒用交換ユニットを保持しているか又は前記特殊用交換ユニットを保持しているかを判別することを特徴とするものである。
これによれば、ユニット保持部に保持されている交換ユニットの種類に応じた適切な制御を実行することができる。
[第18態様]
第18態様は、第17態様において、前記情報記録部は、前記識別情報をコード化したコード画像であることを特徴とするものである。
これによれば、簡易な構成を実現できる。
[第19態様]
第19態様は、第17態様において、前記情報記録部は、前記識別情報に対応する外形形状をもったメカニカルキーであることを特徴とするものである。
これによれば、簡易な構成を実現できる。
[第20態様]
第20態様は、第1乃至19態様のいずれかにおいて、ユーザー操作を受け付ける操作受付手段(例えば操作パネル50)を有し、前記制御手段は、前記操作受付手段が受け付けたユーザー操作に基づいて、前記ユニット保持部が前記黒用交換ユニットを保持しているか又は前記特殊用交換ユニットを保持しているかを判別することを特徴とするものである。
これによれば、判別のための追加構成を必要とすることなく、ユニット保持部が黒用交換ユニットを保持しているか又は特殊用交換ユニットを保持しているかを判別することができる。
[第21態様]
第21態様は、第1乃至20態様のいずれかにおいて、テストトナー像を検知する検知手段を有し、前記制御手段は、前記ユニット保持部に保持されたユニットを用いて前記テストトナー像を形成し、前記検知手段による該テストトナー像の検知結果に基づいて、前記ユニット保持部が前記黒用交換ユニットを保持しているか又は前記特殊用交換ユニットを保持しているかを判別することを特徴とするものである。
これによれば、判別のための追加構成を必要とすることなく、ユニット保持部が黒用交換ユニットを保持しているか又は特殊用交換ユニットを保持しているかを判別することができる。
[第22態様]
第22態様は、第1乃至第21態様のいずれかにおいて、前記黒用現像装置へ補給する黒トナーを収容した黒用トナー収容器(例えばK用トナーカートリッジ26K)と、前記特殊用現像装置へ補給する特殊トナーを収容した特殊用トナー収容器(例えばIR用トナーカートリッジ26IR)とを選択的に保持するトナー収容器保持部(例えば容器保持部材102)を備え、前記黒用現像装置の被連結部29Kに前記黒用トナー収容器の連結部28Kが係合することで、該黒用トナー収容器内の黒トナーが該黒用現像装置へ補給され、前記特殊用現像装置の被連結部29IRに前記特殊用トナー収容器の連結部28IRが係合することで、該特殊用トナー収容器内の特殊トナーが該特殊用現像装置へ補給され、前記黒用現像装置の被連結部29Kの形状は、前記黒用トナー収容器の連結部28Kとは係合するが前記特殊用トナー収容器の連結部28IRとは係合せず、前記特殊用現像装置の被連結部29IRの形状は、前記特殊用トナー収容器の連結部28IRとは係合するが前記黒用トナー収容器の連結部28Kとは係合しないことを特徴とするものである。
本態様によれば、ユニット保持部に装着されているプロセスユニットに対応しないトナーカートリッジが装着されるのを防止でき、そのプロセスユニットに対して、使用トナーの異なるトナーが補給されて当該プロセスユニットの現像装置内でトナーの混色が発生してしまうのを防止することができる。
[第23態様]
第23態様は、第1乃至第22態様のいずれかにおいて、前記黒用現像装置へ補給する黒トナーを収容した黒用トナー収容器と、前記特殊用現像装置へ補給する特殊トナーを収容した特殊用トナー収容器とを選択的に保持するトナー収容器保持部を備え、前記制御手段は、前記ユニット保持部が前記黒用交換ユニットを保持しているか又は前記特殊用交換ユニットを保持しているかを判別するとともに、前記トナー収容器保持部が前記黒用トナー収容器を保持しているか又は前記特殊用トナー収容器を保持しているかを判別し、これらの判別結果に基づき、保持されている交換ユニットとトナー収容器とが同じトナーに対応するものでないと判断した場合には、トナー補給動作を禁止することを特徴とするものである。
本態様によれば、ユニット保持部に装着されているプロセスユニットに対応しないトナーカートリッジが装着されても、そのプロセスユニットに対して、使用トナーの異なるトナーが補給されて当該プロセスユニットの現像装置内でトナーの混色が発生してしまうのを防止することができる。
[第24態様]
第24態様は、第1乃至第23態様のいずれかにおいて、テストトナー像へ光を照射して該テストトナー像からの正反射光及び拡散反射光を受光する光学センサを有し、前記制御手段は、前記黒トナーを用いて形成されたテストトナー像については、前記光学センサによる正反射光の受光量のみから該テストトナー像のトナー付着量を検出し、前記特殊トナーを用いて形成されたテストトナー像については、前記光学センサによる正反射光の受光量及び拡散反射光の受光量の両方から該テストトナー像のトナー付着量を検出することを特徴とするものである。
本態様によれば、黒用テスト像のトナー付着量も、特殊用テストトナー像のトナー付着量も、より正確に検知することができる。
[第25態様]
第25態様は、印刷物であって、第1乃至第24態様のいずれかの画像形成装置を用いて前記カラー特殊画像が形成された記録媒体からなることを特徴とするものである。
本態様によれば、不視認性の高い視認困難画像が印刷された印刷物を提供できる。
[第26態様]
第26態様は、第25態様において、前記カラー特殊画像を構成する前記特殊トナー像は、透かし画像であることを特徴とするものである。
本態様によれば、不視認性の高い透かし画像が印刷された印刷物を提供できる。
1:画像形成部
2:転写部
3:記録媒体供給部
4:定着部
5:記録媒体排出部
6:プロセスユニット
7:感光体
8:帯電ローラ
9:現像装置
11:露光装置
12:中間転写ベルト
13:一次転写ローラ
14:二次転写ローラ
18:給紙カセット
21:定着装置
22:定着ローラ
23:加圧ローラ
24:排紙ローラ
25:排紙トレイ
26:トナーカートリッジ
26a:トナー排出口
27:廃トナー収容容器
28:連結部
29:被連結部
30:制御部
31:主制御部
32:記憶部
33:色変換・分解処理部
34:黒生成処理部
35:ガンマ変換部
36:階調変換部
37:トナー総量規制部
40:画像形成制御部
41A,41B:IDチップ
42A,42B:バーコード画像
43A,43B:IDチップ読取部
44A,44B:バーコード読取部
50 操作パネル
100:装置本体
101:カバー部材
102:容器保持部材
特開平10-207174号公報

Claims (26)

  1. イエロー、マゼンタ、シアンのうち少なくとも1つのカラートナーからなるカラートナー像と黒トナーからなる黒トナー像とで構成されるカラー黒画像を記録媒体上に形成する画像形成装置において、
    黒トナーで現像処理を行う黒用交換ユニットと赤外光吸収トナーで現像処理を行う特殊用交換ユニットとを選択的に脱着可能に保持するユニット保持部と、
    前記黒用交換ユニットを保持した場合には、前記カラー黒画像を記録媒体上に形成する通常動作を実行し、前記特殊用交換ユニットを保持した場合には、前記カラートナー像と前記赤外光吸収トナーからなる赤外光吸収トナー像とで構成されるカラー特殊画像を記録媒体上に形成する特殊動作を実行する制御手段と
    イエロー、マゼンタ、シアンの色情報から黒の色情報を生成するための黒生成処理用変換データを記憶する記憶手段とを有し、
    前記制御手段は、前記特殊動作を実行する場合、前記通常動作を実行する場合よりも、前記カラートナー像を構成する前記記録媒体上の単位面積当たりのカラートナー量を多くするトナー増量制御を行い、
    前記通常動作では、前記記憶手段に記憶されている前記黒生成処理用変換データを用いて、入力画像情報に基づくイエロー、マゼンタ、シアンの色情報から黒の色情報を生成するとともに、イエロー、マゼンタ、シアンの前記色情報の修正を行い、
    前記特殊動作では、入力画像情報から赤外光吸収トナーの画像情報を抽出して生成することが可能であることを特徴とする画像形成装置。
  2. 請求項1に記載の画像形成装置において、
    前記トナー増量制御は、前記特殊動作を実行するときには、前記通常動作時に作像される黒トナー像に対応するトナー像を、イエロー、マゼンタ、シアンのうちの少なくとも2色のカラートナーを用いて作像する制御を含むことを特徴とする画像形成装置。
  3. 請求項1又は2に記載の画像形成装置において、
    前記制御手段は、前記特殊動作を実行する場合、記録媒体上で前記カラートナー像よりも記録媒体側に前記赤外光吸収トナー像を作像するように制御することを特徴とする画像形成装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
    記録媒体上のトナー像を該記録媒体に定着させる定着手段を有し、
    前記制御手段は、前記特殊動作を実行するとき、前記カラートナー像及び前記赤外光吸収トナー像からなるトナー像に、単位面積当たりのトナー総量が1回の定着処理で定着可能な定着上限値を超える定着不能部分が含まれると判断した場合には、該定着不能部分の前記トナー総量が前記定着上限値以下となるように画像処理を行うことを特徴とする画像形成装置。
  5. 請求項4に記載の画像形成装置において、
    前記制御手段は、前記定着不能部分のみ、前記画像処理を行うことを特徴とする画像形成装置。
  6. 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
    入力画像情報の色情報を当該画像形成装置用の色情報へ変換するための色変換データとして、前記通常動作時に使用する通常色変換データと前記特殊動作時に使用する特別色変換データとを記憶する記憶手段を有し、
    前記制御手段は、前記通常動作を実行するときには、前記通常色変換データを用いて色変換した入力画像情報から画像を形成し、前記特殊動作を実行するときには、前記特別色変換データを用いて色変換した入力画像情報から画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
  7. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
    記録媒体上のトナー像を該記録媒体に定着させる定着手段を有し、
    前記制御手段は、前記特殊動作を実行するとき、前記通常動作時よりも、前記定着手段の定着能力が高まるように、若しくは、前記定着手段による定着処理時間が長くなるように、又は、その両方となるようにする定着条件変更制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
  8. 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
    記赤外光吸収トナー像は視認困難画像を構成するものであることを特徴とする画像形成装置。
  9. 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
    記赤外光吸収トナーは、透明性を有する透明性トナーであることを特徴とする画像形成装置。
  10. 請求項9に記載の画像形成装置において、
    前記透明性トナーは、可視光領域外の光を用いることで視認性が向上する透かしトナーであることを特徴とする画像形成装置。
  11. 請求項9又は10に記載の画像形成装置において、
    前記カラートナーは、結着樹脂及び着色剤を含み、
    前記透明性トナーは、結着樹脂及び近赤外光吸収材料を含み、ベタ画像の60度光沢度が30以上であって、かつ、ベタ画像の60度光沢度が前記カラートナーのベタ画像の60度光沢度よりも10以上高いことを特徴とする画像形成装置。
  12. 請求項9乃至11のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
    前記透明性トナーは、結着樹脂及び近赤外光吸収材料を含み、かつ、100℃以上140℃以下の範囲内における正接損失(tanδi)が2.5以上であり、
    前記カラートナーは、結着樹脂及び着色剤を含み、かつ、100℃以上140℃以下の範囲内における正接損失(tanδc)が2以下であることを特徴とする画像形成装置。
  13. 請求項9乃至12のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
    前記透明性トナーは、重量平均粒径が5μm以上7μm以下であることを特徴とする画像形成装置。
  14. 請求項9乃至13のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
    前記カラートナーは、ベタ画像の800nm以上の吸光度が0.05未満となるものであることを特徴とする画像形成装置。
  15. 請求項9乃至14のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
    前記特殊動作により、互いに異なる情報を示す前記赤外光吸収トナー像からなる二次元コード画像と前記カラートナー像のベタ画像からなる二次元コード画像とを重ねて形成するとき、前記カラートナー像のベタ画像の800nm以上900nm以下の吸光度が0.05未満であることを特徴とする画像形成装置。
  16. 請求項1乃至15のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
    前記制御手段は、前記特殊動作を実行するとき、前記赤外光吸収トナーからなる赤外光吸収トナー像における単位面積当たりの赤外光吸収トナー量が0.30mg/cm以上0.45mg/cm以下となるように、かつ、前記赤外光吸収トナー像における単位面積当たりの赤外光吸収トナー量が、前記カラートナー像における単位面積当たりのカラートナー量よりも少なくなるようにすることを特徴とする画像形成装置。
  17. 請求項1乃至16のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
    前記ユニット保持部に保持された前記黒用交換ユニット及び前記特殊用交換ユニットの情報記録部から、前記黒用交換ユニットと前記特殊用交換ユニットとを識別するための識別情報を読み出す情報読出手段を有し、
    前記制御手段は、前記情報読出手段が読み出した識別情報に基づいて、前記ユニット保持部が前記黒用交換ユニットを保持しているか又は前記特殊用交換ユニットを保持しているかを判別することを特徴とする画像形成装置。
  18. 請求項17に記載の画像形成装置において、
    前記情報記録部は、前記識別情報をコード化したコード画像であることを特徴とする画像形成装置。
  19. 請求項17に記載の画像形成装置において、
    前記情報記録部は、前記識別情報に対応する外形形状をもったメカニカルキーであることを特徴とする画像形成装置。
  20. 請求項1乃至19のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
    ユーザー操作を受け付ける操作受付手段を有し、
    前記制御手段は、前記操作受付手段が受け付けたユーザー操作に基づいて、前記ユニット保持部が前記黒用交換ユニットを保持しているか又は前記特殊用交換ユニットを保持しているかを判別することを特徴とする画像形成装置。
  21. 請求項1乃至20のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
    テストトナー像を検知する検知手段を有し、
    前記制御手段は、前記ユニット保持部に保持されたユニットを用いて前記テストトナー像を形成し、前記検知手段による該テストトナー像の検知結果に基づいて、前記ユニット保持部が前記黒用交換ユニットを保持しているか又は前記特殊用交換ユニットを保持しているかを判別することを特徴とする画像形成装置。
  22. 請求項1乃至21のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
    前記黒用現像装置へ補給する黒トナーを収容した黒用トナー収容器と、前記特殊用現像装置へ補給する赤外光吸収トナーを収容した特殊用トナー収容器とを選択的に保持するトナー収容器保持部を備え、
    前記黒用現像装置の被連結部に前記黒用トナー収容器の連結部が係合することで、該黒用トナー収容器内の黒トナーが該黒用現像装置へ補給され、
    前記特殊用現像装置の被連結部に前記特殊用トナー収容器の連結部が係合することで、該特殊用トナー収容器内の赤外光吸収トナーが該特殊用現像装置へ補給され、
    前記黒用現像装置の被連結部の形状は、前記黒用トナー収容器の連結部とは係合するが前記特殊用トナー収容器の連結部とは係合せず、
    前記特殊用現像装置の被連結部の形状は、前記特殊用トナー収容器の連結部とは係合するが前記黒用トナー収容器の連結部とは係合しないことを特徴とする画像形成装置。
  23. 請求項1乃至22のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
    前記黒用現像装置へ補給する黒トナーを収容した黒用トナー収容器と、前記特殊用現像装置へ補給する赤外光吸収トナーを収容した特殊用トナー収容器とを選択的に保持するトナー収容器保持部を備え、
    前記制御手段は、前記ユニット保持部が前記黒用交換ユニットを保持しているか又は前記特殊用交換ユニットを保持しているかを判別するとともに、前記トナー収容器保持部が前記黒用トナー収容器を保持しているか又は前記特殊用トナー収容器を保持しているかを判別し、これらの判別結果に基づき、保持されている交換ユニットとトナー収容器とが同じトナーに対応するものでないと判断した場合には、トナー補給動作を禁止することを特徴とする画像形成装置。
  24. 請求項1乃至23のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
    テストトナー像へ光を照射して該テストトナー像からの正反射光及び拡散反射光を受光する光学センサを有し、
    前記制御手段は、前記黒トナーを用いて形成されたテストトナー像については、前記光学センサによる正反射光の受光量のみから該テストトナー像のトナー付着量を検出し、前記赤外光吸収トナーを用いて形成されたテストトナー像については、前記光学センサによる正反射光の受光量及び拡散反射光の受光量の両方から該テストトナー像のトナー付着量を検出することを特徴とする画像形成装置。
  25. 請求項1乃至24のいずれか1項に記載の画像形成装置を用いて前記カラー特殊画像が形成された記録媒体からなることを特徴とする印刷物。
  26. 請求項25に記載の印刷物において、
    前記カラー特殊画像を構成する前記赤外光吸収トナー像は、透かし画像であることを特徴とする印刷物。
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