JP5207126B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電潜像担持体と、該静電潜像担持体を帯電する手段と、光照射により静電潜像を形成する書込手段と、該静電潜像をトナーにより現像して可視像を形成する現像装置と、該可視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させる定着装置とを少なくとも有した画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を採用した画像形成装置においては、静電潜像担持体である感光体上の静電潜像をトナーによって現像して可視像を形成し、更に該可視像を記録媒体上に転写した後、熱と圧力によって記録媒体に定着せしめて、定着画像として出力する。

更に、フルカラーの画像形成装置においては、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック各色に対応する静電潜像担持体である感光体上の静電潜像をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナーによって現像して可視像を形成し、更に該可視像を記録媒体上に転写した後、熱と圧力によって定着せしめて、フルカラー定着画像として出力する。

しかし、フルカラー画像を形成するためには上述のように、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック各色に対応する現像器、潜像担持体、トナーの格納装置等が必要となるため、これが装置の小型化の妨げとなっている。そのため、１種類のトナーで複数の色を表示できるようにした画像形成装置が提案されている。

特許文献１には、１種類のトナーだけで、外部刺激条件を変えることにより任意の色のカラー画像が得られ、各色トナーを準備する必要がなくなるカラー画像形成法が記載されている。

また、特許文献２には、所定温度以上で色が変わるトナーを用いて印刷媒体上に第１のトナー像を作成し、高温定着部でこの所定温度以上で定着することによりトナーを変色させて第１の画像を形成し、これを印刷部に一端戻し、再度同じトナーを用いて印刷媒体上に第２のトナー像を作成し、低温定着部でこの所定温度以下で定着することにより変色させずに定着を行う画像形成装置が記載されている。

更に、特許文献３には、加えられる圧力の変化により着色、退色及び変色の少なくともいずれかの変化を生じる感圧材料を含むトナー及び現像剤を用い、画像を電子写真方式により形成するものが記載されている。

また、フルカラー画像形成装置において、中間転写方式を採用した場合、二次転写部分に最も近い転写位置、色を重ねて転写する順序として最下流になる位置にブラックトナーの現像ユニットを置く構成とすることで、その他の色を最下流に配置した場合と比べ、黒色モノクロ印刷時に、ファーストプリントタイムを早くすることが可能なことは一般的に知られている。その理由として、前記配置においては、黒色モノクロ印刷時にブラックの現像ユニットから一次転写部分に転写された画像が二次転写部分に対して最も早く到達することがある。

しかし上述した色を重ねて転写する順序の最下流にブラックの現像ユニットを配置する構成の場合、フルカラー印刷時には、ブラックトナーのかぶりの影響が最も大きくなり、画質に悪影響を与える。かぶりとは潜像以外の意図しない位置に微小なトナーが付着して画像が汚れてしまうことをいい、最も色味の強い黒色のかぶりは画像汚れへの影響が大きい。

転写順序の上流から下流に向けて一次転写上の画像が、各色の現像ユニット感光体を通過するたびに一次転写部材上の画像の帯電量は増加し、下流の転写時になるほど、帯電量の違いによるかぶりも発生し易くなる。そのため、最も色味が濃いブラックを下流に配置した場合にはかぶりの影響が大きくなり、画質が悪化し易い。

つまり、ブラック現像ユニットの上流配置、下流配置の選択によって、黒色モノクロ印刷時のファーストプリントタイムと、ブラックトナーによるかぶりの画質への影響はトレードオフの関係にある。黒色モノクロ印刷時のファーストプリントを早くするために最下流にブラックの現像ユニットを配置すれば、フルカラー印刷時にはブラックトナーかぶりの影響が大きくなり画質が悪化し、フルカラー印刷時のブラックトナーかぶりの影響を軽減しようと転写順序最上流にブラックの現像ユニットを配置すれば、黒色モノクロ印刷時のファーストプリントタイムは遅くなる。

複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式において、画質に大きく影響を与える黒色トナーのかぶり対策として、特許文献４には、逆転写によるかぶりの影響が最も大きいブラックトナーを１番目の現像剤像形成順位で行うことで、ブラックトナーによるかぶりを抑制して画像品質の向上を図っている。
特開平０２−１３７８５４号公報 特開２００１−３０５８１７公報 特開２００４−０６１８１４公報 特開２００６‐９８５０８公報

しかしながら、特許文献１のものは、定着温度により用いるトナーの色調を各々調整することを目的としたものであり、他色を補完するにはいたっておらずカラー画像形成装置として採用することはできない。

また、特許文献２のものは、定着温度の異なる２種の定着器を備えること、更に２色相当の画像を形成し一方の定着器で定着した後、この媒体上に再度残りの２色相当の画像を形成し他方の定着器で定着を行うため、１回目の定着後の印刷媒体を逆行させる機構が必要であるため画像形成装置の小型化を図ることはできない。

更に、特許文献３のものは、あくまで印刷後での画像色変化を目的としたものであり、他色を補完し、装置を小型化させるにいたってはいない。

また、特許文献４のものは、ブラックトナーのステーションが転写順序の最上流にあるため、黒色モノクロ印刷時にファーストプリントタイムが遅くなる弊害がある。

そこで、本発明は、フルカラー画像の形成が可能でかつ容易に小型化ができると共に、トレードオフの関係にある黒色モノクロ印刷時のファーストプリントタイム向上と、フルカラー印刷時のブラックトナーかぶりによる画質悪化の軽減を両立させることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、静電潜像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像して可視像を形成する現像装置と、該可視像が転写された記録媒体を定着する定着装置とを備え、
前記現像装置は、３色のトナーを格納した３台のものが配置され、
前記転写手段は、無端状のベルト上に、前記複数の現像手段によって現像された可視画像を順次転写する第１の転写手段と、
前記ベルト上の重ね合わさった画像を転写材に転写する二次転写手段を備えてなり、
少なくとも最後に重ね合わせる可視像を構成するトナーとして、転写後段の制御手段によって、ブラックと、イエロー、シアン、マゼンタの３色から選ばれる１色との間で不可逆的に色が変化する可変色トナーを用い、
前記化変色トナーを現像する現像手段を前記ベルトの搬送経路上において前記二次転写手段に対して最も近接した位置に配置した画像形成装置において、
前記トナーの色を変化させるため前記転写後段に配置される制御手段を定着装置とした
ことを特徴とする画像形成装置である。

請求項２の発明は、静電潜像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像して可視像を形成する現像装置と、該可視像が転写された記録媒体を定着する定着装置とを備え、
前記現像装置は、３色のトナーを格納した３台のものが配置され、
前記転写手段は、無端状のベルト上に、前記複数の現像手段によって現像された可視画像を順次転写する第１の転写手段と、
前記ベルト上の重ね合わさった画像を転写材に転写する二次転写手段を備えてなり、
少なくとも最後に重ね合わせる可視像を構成するトナーとして、転写後段の制御手段によって、ブラックと、イエロー、シアン、マゼンタの３色から選ばれる１色との間で不可逆的に色が変化する可変色トナーを用い、
前記化変色トナーを現像する現像手段を前記ベルトの搬送経路上において前記二次転写手段に対して最も近接した位置に配置した画像形成装置において、
前記定着手段としての定着装置を少なくとも１つ備え、
この定着装置は、フルカラー現像時とフルカラー以外の作像時で異なる条件で定着を行う
ことを特徴とする画像形成装置である。

請求項３の発明は、静電潜像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像して可視像を形成する現像装置と、該可視像が転写された記録媒体を定着する定着装置とを備え、
前記現像装置は、３色のトナーを格納した３台のものが配置され、
前記転写手段は、無端状のベルト上に、前記複数の現像手段によって現像された可視画像を順次転写する第１の転写手段と、
前記ベルト上の重ね合わさった画像を転写材に転写する二次転写手段を備えてなり、
少なくとも最後に重ね合わせる可視像を構成するトナーとして、転写後段の制御手段によって、ブラックと、イエロー、シアン、マゼンタの３色から選ばれる１色との間で不可逆的に色が変化する可変色トナーを用い、
前記化変色トナーを現像する現像手段を前記ベルトの搬送経路上において前記二次転写手段に対して最も近接した位置に配置した画像形成装置において、
前記定着装置は、化変色トナーであるブラックトナーをブラックとして使う第１の圧力と、不可逆的にイエロー、シアン、マゼンタトナーのうちいずれか１種に変化させる第２の圧力とで加圧し、前記可視画像を定着させることを特徴とする画像形成装置である。

請求項４の発明は、静電潜像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像して可視像を形成する現像装置と、該可視像が転写された記録媒体を定着する定着装置とを備え、
前記現像装置は、３色のトナーを格納した３台のものが配置され、
前記転写手段は、無端状のベルト上に、前記複数の現像手段によって現像された可視画像を順次転写する第１の転写手段と、
前記ベルト上の重ね合わさった画像を転写材に転写する二次転写手段を備えてなり、
少なくとも最後に重ね合わせる可視像を構成するトナーとして、転写後段の制御手段によって、ブラックと、イエロー、シアン、マゼンタの３色から選ばれる１色との間で不可逆的に色が変化する可変色トナーを用い、
前記化変色トナーを現像する現像手段を前記ベルトの搬送経路上において前記二次転写手段に対して最も近接した位置に配置した画像形成装置において、
前記ブラックトナーは、一定以上の圧力で壊れるマイクロカプセルに少なくとも一方が内包された発色前駆体と顕色剤を含有し、発色前駆体と顕色剤は反応前には黒色であり、一定圧力以上で破壊されたカプセル内部の発色前駆体と顕色剤とが反応することで不可逆的に透明に変化することを特徴とする画像形成装置である。

請求項５の発明は、請求項４に記載の画像形成装置において、
前記定着装置は、弾性層と熱源を有する加熱手段と、無端状部材と加圧部材を有する加圧手段を備え、未定着のトナー像を付着したまま記録媒体を搬送して前記無端状部材と前記過熱手段で形成されるニップ部を通過させ、前記記録媒体上の未定着トナー像を定着すするものであり、
フルカラー印刷時とフルカラー以外の印刷時に上記ニップ部の圧力を変更する定着装置を有することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５に記載の画像形成装置において、
前記定着装置は、定着加熱部材を保持する定着フレームと、前記加圧部材を保持する加圧フレームを有し、前記フレームを通じて前記定着・加圧部材を軸方向両端部で圧接する加圧バネを有し、加圧バネ軸方向に沿って、加圧バネを押圧する加圧ピンを持ち、加圧ピンが軸方向に駆動する機構を有することを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項６に記載の画像形成装置において、
前記定着装置は、前記加圧ピンがウォーム部分を有し、ウォーム部に対応する位置にあるウォームホイールの回転駆動に伴って、加圧ピンが軸方向に駆動することを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記化変色トナーとして、初期状態はブラックであり、前期制御手段によってイエロー、マゼンタ、シアンから選ばれる一色に不可逆的に変化するものを用いることを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置によれば、３種のトナー、３種の現像装置を配置するだけで、フルカラー画像の形成が可能となり、画像形成装置の大幅な小型化が可能となる他、黒色モノクロ印刷時のファーストプリントタイムを早くできると共にフルカラー印刷時の黒色かぶりの影響を軽減することが可能になる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。

以下、本発明の画像形成装置に係る実施の形態について詳細に説明する。まず、発明を実施するために用いるトナーの実施例について説明する。本発明で用いるトナーのうち、少なくとも１種に、感圧材料として一定以上の圧力で壊れるマイクロカプセルに少なくとも一方が内包された発色前駆体と顕色剤を含有するトナーを用いる。

実施例に係るトナーとして以下の２種類のものがある。第１のトナーは、一定圧力より小さい圧力では黒色に定着され、一定圧力以上でイエロー、シアン、マゼンタトナーのうち、選択された少なくとも１つの色で定着されるものある。このトナーは、一定圧力より小さな圧力で定着された際にはマイクロカプセル内が壊れず内包されたまま黒色であり、一定圧力以上ではマイクロカプセルが壊れ、発色前駆体と顕色剤が反応することによりイエロー、シアン、マゼンタのうちいずれか１種へと変色するものである。マイクロカプセルは２重構造であることが望ましい。２重構造にすることにより、加圧によってマイクロカプセルが破壊された際に、前駆材と顕色剤が１対１で反応し易くなり、多色と混合することを避けることができる。

図１は２重構造のマイクロカプセル模式図である。マイクロカプセルＡの内部にマイクロカプセルＢが作成される。マイクロカプセルＡ内部には黒色の発色前駆体、Ｂ内部に顕色剤が内包されている。マイクロカプセルは外観で黒色を呈する。逆の構成で、マイクロカプセルＡ内部に顕色剤、マイクロカプセルＢ内部に前駆体の構成でもよい。

図２はマイクロカプセルを内包したトナー粒子の模式図である。本図では、Ｃが帯電制御剤、Ｄが離型剤、Ｅが着色剤、Ｆがマイクロカプセル、Ｇが外添剤を表す。黒色前駆体と顕色剤を含んだマイクロカプセルの添加量は、黒色を呈する量があればよいが、添加するトナーの着色剤含有量の１／２から同量添加することが望ましい。所定の圧力で定着を行うとマイクロカプセルが破壊され、前駆材と顕色剤が反応し透明になる。

図３は定着後のトナー層を示す模式図である。図３において、Ｅは図２同様着色剤を、Ｆは図２同様マイクロカプセルを、ＨはマイクロカプセルＦが破壊され、前駆材と顕色剤が反応し、無色になった状態を示す。また、同図において、ＩはマイクロカプセルＦが破壊される所定の圧力以下で定着したトナー層を示す。マイクロカプセルＦは壊れずに黒色を呈しており、画像も黒色を呈する。同ＪはマイクロカプセルＦが破壊される所定の圧力以上で定着したトナー層を示す。トナー層ＪではマイクロカプセルＦが破壊され、内部の前駆材と顕色剤が反応し、無色の状態Ｈになっている。この状態では画像は着色剤Ｅの色を呈する。

例えば、シアントナーに黒色前駆体と顕色剤を内包したマイクロカプセルを含んだ場合について説明すると、ブラック単色でのモノクロ画像の形成時には、ブラックに相当する印字を、該マイクロカプセルを含んだシアントナーで行う。現像、転写の後、定着工程においては、定着ニップ圧をマイクロカプセルが割れ透明に変化する圧力以下に設定することにより、通常のブラックトナーの印字時と何ら変わりのない画像を得ることができる。

次にフルカラー画像の形成時には、現像、転写の後、定着ニップ圧をマイクロカプセルが割れ黒色前駆体と顕色剤が反応して、透明に変化する所定圧力以上に設定して定着を行う。この圧力では、黒色前駆体と顕色剤が反応し無色となるので、もともとの着色剤であるシアン色を呈し、フルカラー画像を得ることができる。この際ブラックの印字は、イエロー、シアン、マゼンタの重ね合わせ、即ちプロセスブラックにより行う。

この発色前駆体と顕色剤を含んだマイクロカプセルは、２種以上のトナーへの添加も可能であるが、色再現性、コスト等から考えて、１色に添加することが望ましい。中でも、黒色への変化を考えた場合、黒色に最も色味の近い、シアントナーに添加することが望ましい。更に、１色に添加することにより、残る２色のトナーを黒単色のモノクロ印刷用圧力時に現像すれば、２色３色での作像も可能である。

この結果、従来は４色分の現像機構が必要であったものが、３色分の現像機構で画像形成装置を構成することが可能となる。

黒色モノクロ画像をプロセスブラックで表現すれば、３色分の現像機構での構成が可能であるが、十分な黒色画像を得るためには付着量を増やさざるを得ず、定着性や転写性が劣化し易い。また、３者のトナーの劣化度合いにより、帯電性が均一にならず制御が困難になる傾向にある。しかし、黒色モノクロ画像において本発明のトナーを用いればこのような劣化を軽減できる。

マイクロカプセルの材質及びマイクロカプセル内に入れる発色前駆体と顕色剤としては、公知のものが用いることが可能である。例えば、特開２００４−０６１８１４に記載されているように、マイクロカプセルに関しては、尿素樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、ウレタン−尿素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスルホンアミド樹脂、ポリスルホネート樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノール樹脂等が用いることができる。発色前駆動体としては、ジアゾニウム系前駆体及びロイコ前駆体などを使用できる。顕色剤は使用する発色前駆体に対応して、カップリング反応及び酸化還元反応を起こし発色又は消色させるものをいい、使用する発色前駆体に最適なものが選択される。

本例のトナーは、上記圧力変性材料と、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含む。体積平均粒径において５〜１２μｍ（コールター製マルチサイザーＩＩＩ測定値）、好ましくは６〜１０μｍが好ましい。このトナーの製造は、湿式法でも粉砕法でもいずれでもよい。

結着樹脂は、フルカラートナーの分野で公知の樹脂、例えば、ポリエステル系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂、スチレン−（メタ）アクリル系共重合体樹脂、エポキシ系樹脂、ＣＯＣ（環状オレフィン樹脂（例えば、ＴＯＰＡＳ−ＣＯＣ（Ｔｉｃｏｎａ社製）））等であってよい。

着色剤としては下記の様な公知のものを用いることができる。即ち、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローＳ、ハンザイエロー（１０Ｇ、５Ｇ、Ｇ）、カドミュウムイエロー、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、カドミュウムレッド、カドミュ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、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、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、酸化クロム、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、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。

着色剤の含有量はトナーに対して通常１〜１５質量％、好ましくは３〜１０質量％である。

また、本例で用いる着色剤は樹脂と複合化されたマスターバッチを用いることもできる。マスターバッチの製造又はマスターバッチとともに混練される結着樹脂としては、先に挙げたポリエステル、ビニル系の樹脂の他に、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族叉は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィン離型剤などが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。

本例に用いられる離型剤は公知のもの、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンとプロピレンの共重合体などのポリオレフィンワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックスなどの石油ワックス、フィッシャートロプシュワックス、などの合成ワックスなどの炭化水素系ワックス、エステル系ワックス、カルナウバ、ライス等の植物系ワックスなどを使用できる。近年の低温定着化に対しては、比較的低温で融解、染み出しが発生するものが望ましい。

本例のトナーには、離型剤の分散を助ける離型剤分散剤を含有させてもよい。離型剤分散剤としては特に限定はなく、公知のものを使用することができ、離型剤との相溶性の高いユニットと樹脂との相溶性の高いユニットがブロック体として存在するポリマーやオリゴマー、離型剤との相溶性の高いユニットと樹脂との相溶性の高いユニットのうち一方に他方がグラフトしているポリマーもしくはオリゴマー、エチレン・プロピレン・ブテン・スチレン・α−スチレンなどの不飽和炭化水素と、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸などのα，β−不飽和カルボン酸やそのエステルもしくはその無水物との共重合体、ビニル系樹脂とポリエステルとのブロック、もしくはグラフト体などが挙げられる。

本例のトナーには、トナー粒子の帯電量を制御する荷電制御剤を用いることもできる。荷電制御剤としては公知のものが使用でき、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、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、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、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等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン０３、４級アンモニウム塩のボントロンＰ−５１、含金属アゾ染料のボントロンＳ−３４、オキシナフトエ酸系金属錯体のＥ−８２、サリチル酸系金属錯体のＥ−８４、フェノール系縮合物のＥ−８９（以上、オリエント化学工業社製）、４級アンモニウム塩モリブデン錯体のＴＰ−３０２、ＴＰ−４１５（以上、保土谷化学工業社製）、４級アンモニウム塩のコピーチャージＰＳＹ ＶＰ２０３８、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーＰＲ、４級アンモニウム塩のコピーチャージ ＮＥＧ ＶＰ２０３６、コピーチャージ ＮＸ ＶＰ４３４（以上、ヘキスト社製）、ＬＲＡ−９０１、ホウ素錯体であるＬＲ−１４７（日本カーリット社製）、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、４級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。

本例では、トナー粒子の流動性や帯電性／現像性／転写性を補助するための外添剤として好ましくは１種以上の無機微粒子が用いられる。無機微粒子のＢＥＴ法による比表面積としては、３０ｍ２／ｇ〜３００ｍ２／ｇであることが好ましく、１次粒子径として１０ｎｍ〜５０ｎｍが好ましい。

無機微粒子の具体例としては、例えば酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、酸化チタン、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、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、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、窒化ケイ素などを挙げることができる。

外添剤の１次粒子径が１０ｎｍ以下の場合はトナーへの外添剤埋まりこみが悪化し、画質劣化変動が大きくなり耐久により悪化する。外添剤の１次粒子径が５０ｎｍ以上の場合は、トナーから外添剤の離脱が多くなり、感光体にフィルミングが発生する。

なお、本例では、現像方式として、１成分法、２成分法のいずれでも可能であるが、装置の小型化を鑑みると、１成分法のほうが望ましい。

次に実施例に係る画像形成装置についてその概要を説明する。図４は実施例に係る画像形成装置を示す概略構成図である。この画像形成装置は、露光装置３により、３台の画像形成ユニット４，５，６に書込が行われ潜像が形成される。各画像形成ユニット４，５，６には画像形成手段である現像装置を備えており画像形成ユニット４，５，６に形成された潜像が現像されトナー像が形成される。画像形成ユニット４，５，６に形成された画像形成装置には、無端ベルトである中間転写ベルト７が配置され、画像形成ユニット４，５，６に形成されたトナー像は中間転写ベルト７上にカラートナー像として転写される。

給紙カセット１に積載された転写紙は給紙ローラ２により給紙され、レジストローラ８を経て、２次転写ローラ９と中間転写ベルト７との間を通過し、中間転写ベルト７のトナー像は転写紙に転写され、その後、定着装置４０により転写紙上に画像として定着され、排紙ローラ１１により排出される。

本例では、このような画像形成装置において、一台の画像形成ユニット４に化変色トナーとして、シアンがブラックに変色するシアントナーを格納する。このシアントナーは前駆体と顕色剤を内包したマイクロカプセルを含んでいる。

図５は実施例に係る画像形成装置のモノクロ画像形成時における状態を示す模式図である。ブラック単色でのモノクロ画像の形成時には、ブラックに相当する印字を、前記マイクロカプセルを含んだシアントナーを充填した画像形成ユニット４を用いて行う。現像、転写の後段に配置される定着装置４０によって、トナーが加圧される。このとき、定着装置４０の定着ニップ圧をマイクロカプセルが割れ透明に変化する圧力以下に設定しておく。これにより、トナーはブラックのままで、通常のブラックトナーの印字時と何ら変わりのない画像を得ることができる。また、転写順序の最下流にあたる画像形成ユニット４により、黒色モノクロ画像が形成されるため、ファーストプリントタイムを早くすることができる。

次にフルカラー画像の形成時について説明する。図６は実施例に係る画像形成装置のフルカラー画像形成時における状態を示す模式図である。フルカラー画像印刷時には、現像、転写の後段に配置された定着装置４０は、定着ニップ圧をマイクロカプセルが割れ黒色前駆体と顕色剤が反応して、透明に変化する圧力以上に設定して行う。この圧力では、黒色前駆体と顕色剤が反応し無色となるので、もともとの着色剤であるシアン色を呈し、フルカラー画像を得ることができる。ブラックの印字は、イエロー、シアン、マゼンタの重ね合わせ、即ちプロセスブラックにより行う。このとき定着後にブラック色を呈するトナーは存在しないので、ブラックトナーのかぶりは発生しない。前記画像形成ユニット４に充填されるトナーのフルカラー印刷時の色としては、イエロー、マゼンタ、シアンいずれでもかまわないが、黒色への変化を考えた場合、黒色に対して最も色味の近いシアントナーを用いることが望ましい。

図７は実施例に係る画像形成装置の定着装置を示す断面模式図である。図７において、定着装置４０は、回転駆動される加熱定着ローラ４１を備えており、加熱定着ローラ４１は、表面被覆層４２と、弾性層４３と、芯金４４と、熱源４５とを有している。未定着トナー３１が付着した記録媒体３２は、図８の矢印方向に搬送される。定着装置４０には、加熱定着ローラ４１の他、加熱定着ローラ４１に隣接して、記録媒体３２を挟んで、加圧手段２０が設けられている。加圧手段２０は、加圧部材２１と、加圧部材２１を支持する支持部材２２と、加圧部材２１と支持部材２２を記録媒体３２側に加圧する加圧スプリング２６と、従動する無端状部材２３と、無端状部材２３と加圧部材２１の間の摩擦を低減するための低摩擦部材２５と、無端状部材２３の搬送経路を規定するガイド２４とを備えている。

加圧部材２１は搬送方向に３分割されて、用紙入り口部２１ａ、中央部２１ｂ、用紙出口部２１ｃをなしている。なお、符号２７は、無端状部材の２３と加圧部材２１の間の摩擦を更に低減するための潤滑油を供給する潤滑油供給部材を示している。一般的に潤滑油はシリコンオイルもしくはフッ素オイルなどが含まれているものを使用する。

また、符号３３は、加熱定着ローラ４１と無端状部材２３とのニップ部を通過した後の記録媒体３２上の定着画像を示している。加熱定着ローラ４１の表面被覆層４２は、未定着トナー３１が付着しにくいようにＰＦＡ層などが用いられる。また、弾性層４３としては、一般的にシリコンゴムやフッ素ゴムなどが用いられている。シリコンゴムを用いた場合、耐膨潤性を向上させるためにフッ素層などがコートされることもある。無端状部材２３は、ＰＦＡとポリイミドより形成されている。加圧部材２１は、加圧方向の面がフラットな加圧パッドが用いられており、シリコンゴム又はフッ素ゴムのゴム層を有している。ここで記録媒体３２としては、カット紙などの用紙が挙げられる。

図８は実施例に係る画像形成装置値の定着装置の外観を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。

定着装置５０は、内部に加熱用ヒータ５１を有した定着ローラ５２と、加圧ベルト５３を介して定着ローラ５２に圧接される加圧パッド５４とを備える。定着ローラ５２は、定着フレーム５５に軸支されており、加圧パッド５４は加圧フレーム５６に支持されている。この例では、定着ローラ５２と加圧パッド５４は定着フレーム５５、加圧フレーム５６を通じて、ローラ軸方向両端部分に対応して配置されている加圧バネ５７の圧力により圧接されている。定着ローラ５２の回転に従動して加圧ベルト５３が摺動する。

加圧バネ５７は内部に加圧ピン５８を通しており、加圧ピン５８は軸方向両端の定着フレーム５５を繋ぐステー５９に軸支される。軸支された加圧ピン５８は、軸方向に摺動可能である。加圧ピン５８にはウォーム部６０が形成され、対応するウォームホイール６１を回転させることで、加圧ピン５８は軸方向に移動する。

ウォームホイール６１はローラ軸方向両端部分の加圧ピン５８に対応して配置され、同一の軸１２にて軸支されており、ローラ両端相当の加圧ピン５８の軸方向に同一の駆動力を与える。

加圧ピン５８と加圧バネ５７はスペーサ６３を介して接触しており、加圧ピン５８の駆動力は加圧ピン５８の段差をスペーサ６３に接触させることで加圧バネに伝えられる。

図９は実施例に係る定着装置を示すものであり、（ａ）は圧力を低い状態とした側面図、（ｂ）は圧力を高めた状態を示す側面図である。加圧力を強めた状態である。前述したようにウォームホイール６１を回転させることで、加圧ピン５８のウォーム部６０は軸方向に下方向に駆動する。加圧ピン５８の駆動により加圧バネ５７の押し付け圧が上昇、ニップ部の圧力が上昇する。圧力の制御はウォームホイール６１の回転数とニップ圧力変動のテーブルを作成し、ウォームホイール６１の回転数を基にして行う。

加圧パッド５４の面積は固定であるので、一定以上の圧力であれば圧力の増減に対してニップ幅が大幅に変化することはない。

以上の構成を備える画像形成装置についてその作動を実験で確認した。
〔実験１〕ファーストプリントタイムの確認
ブラックの現像ユニットを最下流に配置することで、モノクロ印刷時ファーストプリントタイムが向上することの確認を行った。画像形成装置は図４に示したものと同様の構成を備えるものであり、現像ユニットを３つ配置し、各色感光体−転写ｎｉｐ間距離は６０ｍｍとし、線速を１１６ｍｍ／ｓｅｃとした。
確認結果を以下の表に示す。

表１に示すように、最下流にブラックの現像ユニットを配置することで、最上流にブラックを配置した場合と比べて、黒色モノクロ印刷時に１秒ファーストプリント時間が向上した。感光体−転写ｎｉｐ間距離６０×２＝１２０ｍｍを線速１１６ｍｍ／ｓｅｃで割った値は１．０３ｓｅｃであるため、現像ユニットの配置の分ファーストプリントタイムが早くなったといる。

〔実験２〕マイクロカプセルトナーの色変化について
低圧力定着時に黒色モノクロ印刷を行い、高圧力定着時にフルカラー印刷を実施した。
まずトナーの作成について述べる。
（第１結着樹脂の作成）
ポリオールとして、ポリオキシプロピレン（２．２）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン１２３０ｇ、ポリオキシエチレン（２．２）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン２９０ｇ、イソドデセニル無水コハク酸２５０ｇ、テレフタル酸３１０ｇ、無水１，２，４−ベンゼントリカルボン酸１８０ｇ及びエステル化触媒としてジブチル錫オキシド７ｇを、温度計、ステンレス製攪拌機、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した５リットル四つ口フラスコに入れ、マントルヒータ中で窒素雰囲気下に、１６０℃の温度で撹拌しつつ、滴下ロートよりビニル系モノマー樹脂と重合開始剤の混合液を一時間かけて滴下した。１６０℃に保持したまま２時間付加重合反応を熟成させた後、２３０℃に昇温して縮重合反応を行わせた。重合度は、定荷重押出し形細管式レオメータを用いて測定した軟化点により追跡を行い、所望の軟化点に達したときに反応を終了させ、第１結着樹脂を得た。樹脂軟化点は１３０℃であった。

（第２結着樹脂の作成）
ポリオールとして、ポリオキシプロピレン（２．２）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン２２１０ｇ、テレフタル酸８５０ｇ、無水１，２，４−ベンゼントリカルボン酸１２０ｇ及びエステル化触媒としてジブチル錫オキシド０．５ｇを、温度計、ステンレス製攪拌機、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した５リットル四つ口フラスコに入れ、マントルヒータ中で窒素雰囲気下２３０℃に昇温して縮重合反応を行わせた。重合度は、定荷重押出し形細管式レオメータを用いて測定した軟化点により追跡を行い、所望の軟化点に達したときに反応を終了させ、第２結着樹脂を得た。樹脂軟化点は１１５℃であった。

（マイクロカプセル加圧変性材料の作成）
マイクロカプセルが約２００ｋＰａ、本発明に用いる定着装置のニップ幅６．５ｍｍ横幅２４０ｍｍ部分に３０Ｋｇｆ相当の圧力をかけた場合に破壊される条件にて作成を行う。

前駆材としては、黒色ロイコ染料（３‐Ｎ‐シクロへキシル‐Ｎ‐メチル‐６‐メチル‐７‐アニリツフルオラン）を用いる。顕色剤としてはＮ、Ｎ’‐ジ（３‐クロロフェニル）チオ尿素を用いる。

マイクロカプセルは２重構造とする。マイクロカプセルＡの内部にマイクロカプセルＢが作成されるとした場合、カプセルＡ内部に前駆材、カプセルＢ内部に顕色剤の構成とした。

上述した構成にて「マイクロカプセル加圧変性材料Ａ」を得る。このマイクロカプセルは圧力２００ＫＰａ以上で不可逆的に黒色から透明に変色する。

（トナー粒子の作成）
第１結着樹脂 ６０質量部
第２結着樹脂 ４０質量部
着色剤（銅フタロシアニンブルー顔料） ４．０質量部
帯電制御剤（ボントロンＥ−８４：オリエント社製） １．０質量部
離型剤（ＷＥＰ−５：日本油脂社製） ３．５質量部
マイクロカプセル加圧変性材料Ａ １５質量部
を、ヘンシェルミキサーで十分混合した後、２軸押出し混練機（ＰＣＭ−３０：池貝鉄工社製）を使用してバレル温度を１２０℃に設定して溶融混練を行った。この時混練物の温度は１３０℃であった。得られた混練物を冷却プレスローラで２ｍｍ厚に圧延し、冷却ベルトで冷却した後、フェザーミルで粗粉砕した。その後、機械式粉砕機（ＫＴＭ：川崎重工業社製）で平均粒径１０〜１２μｍまで粉砕し、更に、ジェット粉砕機（ＩＤＳ：日本ニューマチックエ業社製）で粗粉分級しながら粉砕した後、微粉分級をロータ型分級機（ティープレックス型分級機タイプ：１００ＡＴＰ：ホソカワミクロン社製）を使用して分級を行い、体積平均粒径８．５μｍの着色樹脂粒子１を得た。

この着色樹脂粒子１ １００質量部に対して無機微粒子であるキャボジル社製ＴＳ５３０を所望の量（質量部）添加し、ヘンシェルミキサーで混合処理しトナー粒子１を得た。

（定着画像の評価）
非磁性一成分現像方式のフルカラープリンタＩｐｓｉｏＣＸ３０００（リコー製）を用いて、付着量１．０±０．１ｍｇ／ｃｍ^２となるように未定着画像を作成し、定着ニップ圧力を黒単色モノクロ印刷モード（ニップ部圧力２０ｋｇｆ）、フルカラー印刷モード（ニップ部圧力３５ｋｇｆ）に設定した定着装置にて定着を行った。定着温度は１８０℃とした。黒単色モノクロ印刷モード時のニップ幅は６ｍｍであり、単位面積あたりの圧力は約１３０ｋＰａであった。フルカラー印刷時のニップ幅は６．５ｍｍであり、単位面積あたりの圧力は約２４０ｋＰａであった。

画像濃度は、画像濃度をＸ−Ｒｉｔｅ９３８（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）により、５点測定し各色ごとに平均を求めた。ニップ部圧力２０ｋｇｆでの画像濃度は、Ｋ１．４８、Ｃ１．４４、Ｍ１．４９、Ｙ１．４３であり、定着後のベタ画像は目視でブラック色を呈した。ニップ部圧力３５ｋｇｆでの画像濃度はＫ０．９１、Ｃ１．５３、Ｍ０．６２、Ｙ０．２４であり、定着後のベタ画像は目視ではシアン色を呈した。

上記の結果より、本発明のトナーを転写順序の最下流に配置することで、モノクロ印刷時のファーストプリントタイムの向上と、フルカラー時のブラックトナーかぶりの影響回避を両立することができることが確認できた。

２重構造のマイクロカプセルを示す模式図である。 マイクロカプセルを内包したトナー粒子を示す模式図である。 定着後のトナー層を示す模式図である。 実施例に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 実施例に係る画像形成装置のモノクロ画像形成時における状態を示す模式図である。 実施例に係る画像形成装置のフルカラー画像形成時における状態を示す模式図である。 実施例に係る画像形成装置の定着装置を示す断面模式図である。 実施例に係る画像形成装置値の定着装置を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。 実施例に係る定着装置を示すものであり、（ａ）は圧力を低い状態とした側面図、（ｂ）は圧力を高めた状態を示す側面図である。

符号の説明

１ 給紙カセット
２ 給紙ローラ
３ 露光装置
４，５，６ 画像形成ユニット
７ 中間転写ベルト
８ レジストローラ
９ ２次転写ローラ
１１ 排紙ローラ
１２ 軸
２０ 加圧手段
２１ 加圧部材
２１ａ 口部
２１ｂ 中央部
２１ｃ 用紙出口部
２２ 支持部材
２３ 無端状部材
２４ ガイド
２５ 低摩擦部材
２６ 加圧スプリング
３１ 未定着トナー
３２ 記録媒体
４０ 定着装置
４１ 加熱定着ローラ
４２ 表面被覆層
４３ 弾性層
４４ 芯金
４５ 熱源
５０ 定着装置
５１ 加熱用ヒータ
５２ 定着ローラ
５３ 加圧ベルト
５４ 加圧パッド
５５ 定着フレーム
５６ 加圧フレーム
５７ 加圧バネ
５８ 加圧ピン
５９ ステー
６０ ウォーム部
６１ ウォームホイール
６３ スペーサ

Claims (8)

1. 静電潜像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像して可視像を形成する現像装置と、該可視像が転写された記録媒体を定着する定着装置とを備え、
   前記現像装置は、３色のトナーを格納した３台のものが配置され、
   前記転写手段は、無端状のベルト上に、前記複数の現像手段によって現像された可視画像を順次転写する第１の転写手段と、
   前記ベルト上の重ね合わさった画像を転写材に転写する二次転写手段を備えてなり、
   少なくとも最後に重ね合わせる可視像を構成するトナーとして、転写後段の制御手段によって、ブラックと、イエロー、シアン、マゼンタの３色から選ばれる１色との間で不可逆的に色が変化する可変色トナーを用い、
   前記化変色トナーを現像する現像手段を前記ベルトの搬送経路上において前記二次転写手段に対して最も近接した位置に配置した画像形成装置において、
   前記トナーの色を変化させるため前記転写後段に配置される制御手段を定着装置とした
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 静電潜像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像して可視像を形成する現像装置と、該可視像が転写された記録媒体を定着する定着装置とを備え、
   前記現像装置は、３色のトナーを格納した３台のものが配置され、
   前記転写手段は、無端状のベルト上に、前記複数の現像手段によって現像された可視画像を順次転写する第１の転写手段と、
   前記ベルト上の重ね合わさった画像を転写材に転写する二次転写手段を備えてなり、
   少なくとも最後に重ね合わせる可視像を構成するトナーとして、転写後段の制御手段によって、ブラックと、イエロー、シアン、マゼンタの３色から選ばれる１色との間で不可逆的に色が変化する可変色トナーを用い、
   前記化変色トナーを現像する現像手段を前記ベルトの搬送経路上において前記二次転写手段に対して最も近接した位置に配置した画像形成装置において、
   前記定着手段としての定着装置を少なくとも１つ備え、
   この定着装置は、フルカラー現像時とフルカラー以外の作像時で異なる条件で定着を行う
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 静電潜像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像して可視像を形成する現像装置と、該可視像が転写された記録媒体を定着する定着装置とを備え、
   前記現像装置は、３色のトナーを格納した３台のものが配置され、
   前記転写手段は、無端状のベルト上に、前記複数の現像手段によって現像された可視画像を順次転写する第１の転写手段と、
   前記ベルト上の重ね合わさった画像を転写材に転写する二次転写手段を備えてなり、
   少なくとも最後に重ね合わせる可視像を構成するトナーとして、転写後段の制御手段によって、ブラックと、イエロー、シアン、マゼンタの３色から選ばれる１色との間で不可逆的に色が変化する可変色トナーを用い、
   前記化変色トナーを現像する現像手段を前記ベルトの搬送経路上において前記二次転写手段に対して最も近接した位置に配置した画像形成装置において、
   前記定着装置は、化変色トナーであるブラックトナーをブラックとして使う第１の圧力と、不可逆的にイエロー、シアン、マゼンタトナーのうちいずれか１種に変化させる第２の圧力とで加圧し、前記可視画像を定着させることを特徴とする画像形成装置。
4. 静電潜像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像して可視像を形成する現像装置と、該可視像が転写された記録媒体を定着する定着装置とを備え、
   前記現像装置は、３色のトナーを格納した３台のものが配置され、
   前記転写手段は、無端状のベルト上に、前記複数の現像手段によって現像された可視画像を順次転写する第１の転写手段と、
   前記ベルト上の重ね合わさった画像を転写材に転写する二次転写手段を備えてなり、
   少なくとも最後に重ね合わせる可視像を構成するトナーとして、転写後段の制御手段によって、ブラックと、イエロー、シアン、マゼンタの３色から選ばれる１色との間で不可逆的に色が変化する可変色トナーを用い、
   前記化変色トナーを現像する現像手段を前記ベルトの搬送経路上において前記二次転写手段に対して最も近接した位置に配置した画像形成装置において、
   前記ブラックトナーは、一定以上の圧力で壊れるマイクロカプセルに少なくとも一方が内包された発色前駆体と顕色剤を含有し、発色前駆体と顕色剤は反応前には黒色であり、一定圧力以上で破壊されたカプセル内部の発色前駆体と顕色剤とが反応することで不可逆的に透明に変化することを特徴とする画像形成装置。
5. 前記定着装置は、弾性層と熱源を有する加熱手段と、無端状部材と加圧部材を有する加圧手段を備え、未定着のトナー像を付着したまま記録媒体を搬送して前記無端状部材と前記過熱手段で形成されるニップ部を通過させ、前記記録媒体上の未定着トナー像を定着すするものであり、
   フルカラー印刷時とフルカラー以外の印刷時に上記ニップ部の圧力を変更する定着装置を有することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記定着装置は、定着加熱部材を保持する定着フレームと、前記加圧部材を保持する加圧フレームを有し、前記フレームを通じて前記定着・加圧部材を軸方向両端部で圧接する加圧バネを有し、加圧バネ軸方向に沿って、加圧バネを押圧する加圧ピンを持ち、加圧ピンが軸方向に駆動する機構を有することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記定着装置は、前記加圧ピンがウォーム部分を有し、ウォーム部に対応する位置にあるウォームホイールの回転駆動に伴って、加圧ピンが軸方向に駆動することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記化変色トナーとして、初期状態はブラックであり、前期制御手段によってイエロー、マゼンタ、シアンから選ばれる一色に不可逆的に変化するものを用いることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の画像形成装置。