JP6844195B2 - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置および画像形成方法に関する。

近年、トナー像を用紙上に形成する電子写真方式の画像形成装置（複写機、プリンター、ファクシミリ、これらの複合機）では、様々な種類の用紙が使用されるようになって来ている。具体的には、画像形成装置で画像形成される用紙としては、表面が平滑な通常の用紙（以下、平滑紙という。）に限られず、表面に凹凸のあるエンボス紙も使用されている。かかるエンボス紙は、様々な凹凸形状による風合いを活かした仕上がりを持たせるために、例えば印刷物の表紙、名刺、ポスター等の用途に用いられる。

他方、電子写真方式の画像形成装置でエンボス紙上に印刷を行う場合、トナーの転写行程において紙の断面方向の凹部にトナーが埋没するため、後の定着工程において、当該凹部に埋没したトナーと定着部材との密着性が低下するという問題があった。

具体的には、エンボス紙上に印刷を行う場合、凹部に埋没したトナーと定着部材との間に空気層が生じ、かかる空気層の存在によって定着部材からの熱が伝わり難くなって定着性が低下し、トナーの剥がれ或いはトナーの別部材への転移（スミア性）等の原因となっていた。

特許文献１では、エンボス紙などの表面粗さが大きく、グロス等の無い記録材に印刷する場合に発生する濃度ムラを防止するために、入力画像情報に基づく有色トナーの画像形成前に、白色や透明のトナーを用いて記録材の表面粗さを少なくする技術が記載されている。

特開２００６−７８８８３号公報

他方、特許文献１に開示された技術は、記録材の凹凸を透明や白色のトナーで予め埋めて粗さ（凹凸）を減らした後に有色トナーを付与するものであり、かかる方式では、用紙の凹凸の風合いを活かしつつ有色トナーの定着性を良好にすることはできない。

具体的には、特許文献１に開示された技術では、用紙の凹部と定着部材との間の空気層を減らして有色トナーの定着性を高めるためには、透明や白色のトナーを用いて記録材の凹部を十分に小さくした後に、有色トナーを付与する必要がある。この場合、透明や白色のトナーにより凹凸が可及的に無くなった用紙表面に有色トナーが付与されるため、用紙の凹凸による風合いは確実に損なわれ、また、透明や白色のトナーを大量に使用する必要がある。

本発明の目的は、エンボス紙などの表面粗さが大きい用紙の凹凸の風合いを活かしつつトナー像の定着性を改善することが可能な画像形成装置および画像形成方法を提供することである。

本発明に係る画像形成装置は、
入力画像情報に基づくトナー像を記録材に形成する画像形成部と、
前記記録材に形成されたトナー像を定着させる定着部と、
前記画像形成部および前記定着部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記入力画像情報に基づくトナー像間に生じるトナーが無い領域に、前記トナー像に前記定着部の熱を伝達するための補完用トナーを供給するように前記画像形成部を制御する。

本発明に係る画像形成方法は、
入力画像情報に基づくトナー像を記録材に形成する画像形成装置における画像形成方法であって、
前記入力画像情報に基づくトナー像間に生じるトナーが無い領域に前記トナー像に前記定着部の熱を伝達するための補完用トナーを供給し、
前記記録材に供給されたトナー像および前記補完用トナーを定着させる。

本発明によれば、エンボス紙などの表面粗さが大きい用紙の凹凸の風合いを活かしつつトナー像の定着性を改善することができる。

本実施の形態における画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。 本実施の形態における画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。 従来例の画像形成装置において定着部を通過するエンボス紙の状態を説明する図である。 本実施の形態の画像形成装置において定着部を通過するエンボス紙の状態を説明する図であり、入力画像情報に基づく有色トナー画像間の隙間の全てに白色トナーを付与する例を示す図である。 本実施の形態の画像形成装置において定着部を通過するエンボス紙の状態を説明する図であり、入力画像情報に基づく有色トナー画像間の隙間のうち溝の領域に白色トナーを付与する例を示す図である。 本実施の形態の画像形成装置において定着部を通過するエンボス紙の状態を説明する図であり、入力画像情報に基づく有色トナー画像間の隙間のうち溝の領域に、単位面積当たりの供給量を増やして白色トナーを付与する例を示す図である。 本実施の形態における画像形成装置の制御フローチャートの一例を示す。 本実施の形態における画像形成装置の制御フローチャートの他の例を示す。

以下、本実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。以下に図示および説明する実施の形態は、エンボス紙等の表面粗さが大きい用紙の凹凸（溝）を検出し、該検出結果に基づいた画像形成処理を行う画像形成装置の構成例である。

図１は、本発明の実施の形態における画像形成装置１の全体構成を概略的に示す図である。図２は、本実施の形態における画像形成装置１の制御系の主要部を示す。図１、２に示す画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。すなわち、画像形成装置１は、感光体ドラム４１３上に形成されたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）、Ｗ（ホワイト）の各色トナー像を中間転写ベルト４２１に一次転写し、中間転写ベルト４２１上で５色のトナー像を重ね合わせた後、用紙Ｓに二次転写することにより、トナー像を形成する。

また、画像形成装置１には、ＹＭＣＫＷの５色に対応する感光体ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト４２１に一回の手順で各色トナー像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。

本実施の形態では、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の４色のトナーは、入力画像データ（入力画像情報）に基づくトナー像を像担持体である中間転写ベルト４２１を介して記録材としての用紙Ｓに形成するためのトナーとして使用される。他方、Ｗ（ホワイト）のトナーは、後述する補完用トナーとして使用される。

図２に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０、定着部６０、溝深さ検出センサー８０等を備える。なお、溝深さ検出センサー８０については後述する。

制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３等を備える。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１０３に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御する。このとき、記憶部７２に格納されている各種データが参照される。記憶部７２は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）やハードディスクドライブで構成される。

制御部１００は、通信部７１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部の装置（例えばパーソナルコンピューター）との間で各種データの送受信を行う。制御部１００は、例えば、外部の装置から送信された画像データを受信し、この画像データ（入力画像データ）に基づいて用紙Ｓにトナー像を形成させる。通信部７１は、例えばＬＡＮカード等の通信制御カードで構成される。

画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１および原稿画像走査装置１２（スキャナー）等を備えて構成される。

自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることができる。

原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿またはコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、表示部２１および操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部１００から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１００に出力する。

本実施の形態では、操作表示部２０は、補完用トナーであるＷ（ホワイト）トナーを供給する（埋める）領域をユーザーによって設定するための領域設定部としての役割を担う。かかる領域設定部は、入力画像データに基づくトナー像間に発生する隙間の全て、または入力画像データに基づくトナー像間に発生する隙間のうち溝の領域を、補完用トナーが供給される領域としてユーザーが選択できるように表示する。そして、領域設定部は、ユーザーによる選択結果を制御部１００に領域設定データとして出力する。

また、操作表示部２０は、制御部１００による画像形成時の制御内容を設定する制御内容設定部としての役割を担う。かかる制御内容設定部は、用紙Ｓとしてエンボス紙を使用する場合の印刷ジョブ実行時の制御内容を選択可能に設定するものである。

本実施の形態では、操作表示部２０は、溝深さ検出センサー８０で検出されたエンボス紙の溝の深さが予め定められた閾値を超える場合、補完用トナーであるＷトナーの消費量を低減させるモード（以下、トナー消費量低減モードという。）にするか否かをユーザーが選択できるように表示し、かかる選択結果を制御部１００に制御内容設定データとして出力する。

また、本実施の形態では、操作表示部２０は、図示しない用紙設定プロファイルで設定された斤量が予め定められた閾値を超える場合、上記のトナー消費量低減モードにするか否かをユーザーが選択できるように表示し、かかる選択結果を制御部１００に制御内容設定データとして出力する。

画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定またはユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部３０は、制御部１００の制御下で、階調補正データ（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う。また、画像処理部３０は、入力画像データに対して、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理や、圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部４０が制御される。

画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための有色画像形成ユニット（第１のトナー形成ユニット）４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、中間転写ユニット４２等を備える。

また、画像形成部４０は、入力画像データや溝深さ検出センサー８０の検出結果等に基づいて、ＹＭＣＫの各有色トナーによる有色画像（トナー像）間に生じるトナーが無い隙間のうちの所定の領域をＷトナー（補完用トナー）で埋めるための、補完用トナー形成ユニット４１Ｗを備える。言い換えると、補完用トナー形成ユニット４１Ｗは、上記の第１のトナー形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋにより形成されたトナー像間に生じるトナーが無い領域に、補完用トナーからなるトナー像を形成する第２のトナー形成ユニットとしての役割を担う。

これら有色画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、および補完用トナー形成ユニット４１Ｗは、相互に同様の構成を有する。図示及び説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ、又はＷを添えて示す。図１では、Ｙ成分用の有色画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他のユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、４１Ｗの構成要素については符号が省略されている。以下、これらのユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、４１Ｗについて、トナー形成ユニット４１と総称し、共通する構成について説明する。

トナー形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム４１３、帯電装置４１４、およびドラムクリーニング装置４１５等を備える。

感光体ドラム４１３は、例えばアルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）、電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層した負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。電荷発生層は、電荷発生材料（例えばフタロシアニン顔料）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネイト）に分散させた有機半導体からなり、露光装置４１１による露光により一対の正電荷と負電荷を発生する。電荷輸送層は、正孔輸送性材料（電子供与性含窒素化合物）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネイト樹脂）に分散させたものからなり、電荷発生層で発生した正電荷を電荷輸送層の表面まで輸送する。

制御部１００は、感光体ドラム４１３を回転させる駆動モーター（図示略）に供給される駆動電流を制御することにより、感光体ドラム４１３を一定の周速度で回転させる。本実施の形態では、感光体ドラム４１３は、直径６０ｍｍであり、周速度３１５ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。

帯電装置４１４は、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成され、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。感光体ドラム４１３の電荷発生層で正電荷が発生し、電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光体ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。感光体ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。

現像装置４１２は、例えば二成分逆転現像方式の現像装置であり、感光体ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。

ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレード等を有し、一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーを除去する。

中間転写ユニット４２は、中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、複数の支持ローラー４２３、二次転写ローラー４２４、及びベルトクリーニング装置４２６等を備える。

中間転写ベルト４２１は、例えばポリイミド樹脂（ＰＩ）製の無端状ベルトであり、複数の支持ローラー４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー４２３のうちの少なくとも１つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。例えば、Ｋ成分用の一次転写ローラー４２２よりもベルト走行方向下流側に配置されるローラー４２３Ａが駆動ローラーであることが好ましい。これにより、一次転写部におけるベルトの走行速度を一定に保持しやすくなる。駆動ローラー４２３Ａが回転することにより、中間転写ベルト４２１は矢印Ａ方向に一定速度で走行する。

一次転写ローラー４２２は、各色成分の感光体ドラム４１３に対向して、中間転写ベルト４２１の内周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、一次転写ローラー４２２が感光体ドラム４１３に圧接されることにより、感光体ドラム４１３から中間転写ベルト４２１へトナー像を転写するための一次転写ニップが形成される。

二次転写ローラー４２４は、例えば直径２５ｍｍの発砲ウレタンローラーであり、駆動ローラー４２３Ａのベルト走行方向下流側に配置されるバックアップローラー４２３Ｂに対向して、中間転写ベルト４２１の外周面側に配置される。バックアップローラー４２３Ｂは、例えば例えば直径３０ｍｍのアルミニウム製のローラーである。中間転写ベルト４２１を挟んで、二次転写ローラー４２４がバックアップローラー４２３Ｂに圧接されることにより、中間転写ベルト４２１から用紙Ｓへトナー像を転写するための二次転写ニップが形成される。

一次転写ニップを中間転写ベルト４２１が通過する際、感光体ドラム４１３上のトナー像が中間転写ベルト４２１に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー４２２に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト４２１の裏面側（一次転写ローラー４２２と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は中間転写ベルト４２１に静電的に転写される。

その後、用紙Ｓが二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト４２１上のトナー像が用紙Ｓに二次転写される。具体的には、二次転写ローラー４２４に二次転写バイアスを印加し、用紙Ｓの裏面側（二次転写ローラー４２４と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は用紙Ｓに静電的に転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは定着部６０に向けて搬送される。

ベルトクリーニング部４２６は、中間転写ベルト４２１の表面に摺接する例えばウレタンゴム製のベルトクリーニングブレード等を有し、二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残留する転写残トナーを除去する。なお、二次転写ローラー４２４に代えて、二次転写ローラーを含む複数の支持ローラーに、二次転写ベルトがループ状に張架された構成（いわゆるベルト式の二次転写ユニット）を採用してもよい。

定着部６０は、用紙Ｓの定着面（トナー像が形成されている面）側に配置される定着面側部材を有する上側定着部６０Ａ、用紙Ｓの裏面（定着面の反対の面）側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部６０Ｂ、及び加熱源等を備える。定着面側部材に裏面側支持部材が圧接されることにより、用紙Ｓを狭持して搬送する定着ニップが形成される。

本実施の形態では、定着部６０は、上側定着部６０Ａの定着面側部材として熱源を持たない上加圧ローラー６３（例えば直径６０ｍｍ）を有し、下側定着部６０Ｂの裏面側支持部材としてハロゲンヒーターなどの加熱源６５Ａが内蔵された下加熱ローラー６５（例えば直径６０ｍｍ）を有する。さらに、用紙搬送方向における下加熱ローラー６５の上流側には、予備加熱部として、用紙Ｓを下方から加熱するためのハロゲンヒーターなどの板状のヒートプレート６８が配置されている。

定着部６０は、トナー像が二次転写され、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる。定着部６０は、定着器Ｆ内にユニットとして配置される。また、定着器Ｆには、エアを吹き付けることにより、定着面側部材から用紙Ｓを分離させるエア分離ユニット（図示略）が配置されている。

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２および搬送経路部５３等を備える。給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃには、斤量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された種類ごとに収容される。搬送経路部５３は、レジストローラー対５３ａ等の複数の搬送ローラー対を有する。

給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、搬送経路部５３により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー対５３ａが配設されたレジストローラー部により、給紙された用紙Ｓの傾きが補正されるとともに搬送タイミングが調整される。そして、画像形成部４０において、中間転写ベルト４２１のトナー像が用紙Ｓの一方の面に一括して二次転写され、定着部６０において定着工程が施される。画像形成された用紙Ｓは、排紙ローラー５２ａを備えた排紙部５２により機外に排紙される。

溝深さ検出センサー８０は、給紙部５１から給紙された用紙Ｓの表面を走査して溝情報を取得する。溝深さ検出センサー８０は、例えば光学式のセンサーであり、用紙Ｓの幅方向（搬送方向と直交する方向）にアレイ状に配列された発光素子およびラインＣＣＤなどの受光素子を有する。溝深さ検出センサー８０は、かかる発光素子から用紙表面に射出された光を受光素子で読み取ることにより、用紙Ｓにおける溝の位置および溝の深さを溝情報として検出し、検出された溝情報を制御部１００に出力する。

ところで、電子写真方式の画像形成装置でエンボス紙などの溝（凹凸）のある用紙上に印刷を行う場合、トナーの転写行程において用紙の断面方向の凹部にトナーが埋没するため、後の定着工程において、当該凹部に埋没したトナーと定着部材との密着性が低下するという問題があった。

より具体的には、表面粗さの粗い用紙上に印刷を行う場合、溝の凹部に埋没したトナーと定着部材との間に空気層が生じ、かかる空気層の存在によって定着部材からの熱が伝わり難くなって定着性が低下する。このように定着性が低下すると、用紙からトナーが剥がれたり、或いは用紙が他の部材と擦れることで、トナーが当該他の部材に転移する等の原因となる。以下、かかる問題点を、図面を参照してより詳しく説明する。

図３は従来例の画像形成装置において定着部を通過するエンボス紙の状態を説明する図である。図中、ブラック（Ｋ）のトナーを黒塗りで、シアン（Ｃ）のトナー、マゼンタ（Ｍ）のトナー、およびイエロー（Ｙ）のトナーを各々同一のハッチングで示している。また、図中、上方にはトナーに接する定着部材（上加圧ローラー６３）を示し、下方には溝を有するエンボス紙（用紙Ｓ）の溝部分（凹部）の断面を模式的に示す。

図３に示すように、エンボス紙の凹部には、転写されたＹＭＣＫのトナーが埋没している。この凹部の領域では上方の定着部材との密着性が低いため、定着部材と凹部に埋没されたトナーとの間に空気層が生じ（上下方向の両矢印Ｌ_１参照）、また、ハーフトーン等のトナーの少ない画像では、横方向の両矢印Ｌ_２で示すように、有色トナー間にも空気層が生じている。かかる空気層は、低い熱伝導率を有するため、定着部からの熱を各トナーＹ，Ｍ，Ｃ，およびＫ（以下、有色トナーともいう。）に伝達する際の阻害要因となる。このため、エンボス紙等の凹部内に画像形成する場合、定着部からの熱が凹部内の有色トナーに伝達され難くなり、有色トナーの溶融が不十分な状態になる。

このように、トナーの溶融が不十分になると、トナーが剥がれたり、あるいは定着の後工程で使用される部材に当接した際、または用紙出力後に多量に重ねられた紙で擦られた場合に、トナーが他へ転移する現象（耐スミア性の低下）が生じる。

そこで、本実施の形態では、画像形成処理において、入力画像データに基づくトナー像間に生じるトナーが無い領域に、補完用トナーを供給するように画像形成部４０が制御される。この例では、制御部１００は、画像形成印刷ジョブの実行時に、有色トナー間の隙間に、他の色（白色）のトナーを付与する（補完する）ように画像形成部４０を制御することにより、熱導電率が低い空気層を当該白色のトナーで埋める。

本実施の形態では、制御部１００は、印刷ジョブの実行時に、入力画像データから各トナー像間におけるトナーの無い間隙領域を検出し、検出された間隙領域のうちの所定の領域に白色（Ｗ）トナーを供給するように、トナー形成ユニット４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ、および４１Ｗを制御する。ここで、白色（Ｗ）トナーを供給する所定の領域は、少なくとも溝（凹部）の領域の隙間を含めるようにする。

かかる制御を行った場合の定着部６０を通過するエンボス紙の状態を図４に示す。図４では、図３と同一の有色画像をエンボス紙上に形成した場合を示しており、簡明のため、有色トナーに関して図３と同一のハッチングを付して符号を省略し、定着部材の図示も省略している。後述する図５および図６も同様である。

本実施の形態では、上述した制御を行うことにより、図３と比較して分かるように、横方向の空気層（図３の矢印Ｌ_２参照）の部分が白色（Ｗ）トナーで埋められ、かかる空気層が無くなる或いは可及的に縮小される。この結果、埋められた白色（Ｗ）トナーを介して定着部の熱が有色トナーに伝導され、有色トナーが熱でより溶けやすくなり、用紙への有色トナーの付着性が高まる。したがって、本実施の形態によれば、定着部６０における有色トナーの定着性の向上を図ることが可能となる。

また、本実施の形態によれば、用紙の凹凸状態を可及的に維持することができるので、用紙の凹凸形状から醸し出される風合いを損なうことがない。また、本実施の形態によれば、予め白色等のトナーを用いて用紙の凹部を小さくする上述した特許文献１の方式と比較した場合、補完用トナー（白色トナー）の消費量を少なくすることができる。

図４では、検出された有色トナー像間の隙間の全てに白色トナーを付与した制御例におけるエンボス紙の状態を図示している。このため、有色トナー画像間に発生する隙間について、用紙の溝領域（凹部）のみならず、用紙の平面領域（凸部）にも白色（Ｗ）トナーが付与されている。

他の制御例として、図５に示すように、制御部１００は、検出された有色トナー像間に発生する隙間のうち溝の領域（凹部）のみを他の色のトナーで埋める（補完する）ように画像形成部４０を制御してもよい。この場合は、当該補完されるトナーの消費量を更に抑えつつ、有色トナーの定着性の向上を図ることが可能となる。

さらに他の制御例として、図６に示すように、白色（Ｗ）トナーの供給量を、有色トナーの高さ位置を最大限として、適宜増やすようにしてもよい。この場合は、図５と比較して分かるように、用紙凹部の上述した横方向の空気層が有色トナーの上部の位置まで可及的に縮小される。また、この制御例によれば、図３〜図５と比較して分かるように、用紙の凹部の空気層における上下方向の幅すなわち定着部材との距離（図３の矢印Ｌ_１参照）も縮小される。したがって、かかる制御例によれば、有色トナーの定着性のさらなる向上を図ることが可能となる。加えて、かかる制御例によれば、補完される白色トナーの高さ位置が有色トナーの高さ位置を超えないことからも、エンボス紙等の用紙の凹凸形状が可及的に維持され、かかる凹凸形状による風合いを維持することが可能になる。

ここで、有色トナー間の隙間に補完される白色トナーは、熱伝導率を高めて定着性を向上させる観点からは、有色トナーよりも熱伝導率の高いトナーを用いることが好ましい。トナーの熱伝導率を高めるために、例えば熱伝導率の高い金属性の顔料を含めることができる。本実施の形態では、白色トナーを構成する金属系の顔料として、例えば酸化チタン（ＴｉＯ）の顔料を用いることができる。熱伝導率を高めたトナーの例として、金属系の顔料、結着樹脂、定着離型剤、および帯電制御剤を含む構成とする。ここで、金属系の顔料は、２０〜５０重量％の範囲で含有させることができる。このような構成とすることで、有色トナーの熱伝導率が０．１５Ｗ／ｍＫ程度である場合、白色トナーの熱伝導率を１．３〜３．２Ｗ／ｍＫ程度に高くすることができる。

以下、エンボス紙に画像形成する場合の制御部１００が行う制御例について、図７のフローチャートを参照して説明する。

ステップＳ１において、制御部１００は、記録材情報を取得する。ここで、記録材情報は、印刷しようとする１枚分の用紙Ｓの情報であり、本実施の形態では、用紙設定プロファイルで設定された斤量Ｗの情報および給紙後に溝深さ検出センサー８０から得られた溝深さＤの情報を含む。

なお、他の例として、溝深さＤの情報は、用紙設定プロファイルで設定された用紙の種類情報に対応付けておくこともできる。

ステップＳ２において、制御部１００は、印刷しようとする用紙Ｓがエンボス紙であるか否かを判定する。本実施の形態では、溝深さＤの値が所定の閾値（例えば３０μｍ）を超えるか否かによって、エンボス紙であるか否かを判定する。制御部１００は、印刷しようとする用紙がエンボス紙であると判定した場合（ステップＳ２、Ｙｅｓ）にはステップＳ３に移行する。

他方、制御部１００は、印刷しようとする用紙がエンボス紙ではないと判定した場合（ステップＳ２、Ｎｏ）には、白色（Ｗ）トナーの補完を行わない通常モードであるとみなして、ステップＳ３〜ステップＳ７の処理をスキップしてステップＳ８に移行する。

ステップＳ３において、制御部１００は、印刷ジョブの入力画像データから、有色画像の情報を取得する。かかる有色画像の情報には、印刷しようとする用紙Ｓに付与する有色トナー（ＹＭＣＫ）の種類および用紙Ｓ上の印刷位置（ＹＭＣＫの各トナーを付与する用紙上の位置）に関する情報が含まれる。

続くステップＳ４において、制御部１００は、ステップＳ３で取得された有色画像の情報を解析して、印刷しようとする有色画像間に間隙が存在するか否かを判定する。制御部１００は、印刷しようとする有色画像間に間隙が存在すると判定した場合（ステップＳ４、Ｙｅｓ）にはステップＳ５に移行する。他方、制御部１００は、印刷しようとする有色画像間に間隙が存在しないと判定した場合（ステップＳ４、Ｎｏ）には、ステップＳ５〜ステップＳ７の処理をスキップしてステップＳ８に移行する。例えば、ベタ塗り印刷のような場合、有色画像間に間隙が存在しないものと判定される。

ステップＳ５において、制御部１００は、有色画像間の間隙のデータを取得してステップＳ６に移行する。ステップＳ６において、制御部１００は、上述した領域設定データを参照して、ユーザーによる設定内容に従い、有色画像の隙間領域の全てに補完用トナーを付与するか、有色画像の隙間領域のうち、用紙Ｓの凹部の領域にのみ補完用トナーを付与するか、を選択してステップＳ７に移行する。

ステップＳ７において、制御部１００は、ステップＳ６での選択結果に従って補完用トナーを付与する用紙Ｓ上の領域および作像条件（定着温度等）を決定し、かかる決定内容に従って画像形成部４０および定着部６０を制御する。ステップＳ７において、制御部１００は、ステップＳ１で取得された記録材情報を参照して補完用トナーを付与する用紙Ｓ上の領域および作像条件（定着温度等）を決定することができ、かかる制御例については図９で後述する。

ステップＳ８において、制御部１００は、印刷ジョブが終了したか否かについて判定する。制御部１００は、印刷ジョブが終了したと判定した場合（ステップＳ８、Ｙｅｓ）、上述した一連の処理を終了する。他方、制御部１００は、印刷ジョブが終了していないと判定した場合（ステップＳ８、Ｎｏ）、ステップＳ１に戻り、次に印刷する用紙ＳについてステップＳ１以降の処理を繰り返し行う。

上述のような構成により画像形成時の制御を行う画像形成装置１では、エンボス紙等、表面粗さが大きい用紙Ｓを使用する場合であっても有色画像の定着性を良好にすることが可能となる。すなわち、本実施の形態によれば、画像形成領域の有色トナー間の間隙に補完用トナーを付与することで、熱導電率が低い空気層が補完用トナーで埋められることにより、有色トナーの定着性を向上することができる。また、補完用トナーとして有色トナーよりも熱伝導率の高いトナーを使用することで、有色トナーの定着性を一層向上させることができる。

また、画像形成装置１は、用紙Ｓの表面を走査して溝情報を取得する溝深さ検出センサー８０を備えているので、周期性の無い溝を有するエンボス紙等、様々な用紙に対応することができる。

また、画像形成装置１では、有色トナー間の間隙のうち溝（凹部）の領域にのみに補完用トナーを付与する制御を行うことで、補完用トナーの消費量を低減することができる。

また、画像形成装置１によれば、用紙Ｓの下方から加熱する下加熱方式としていることから、溝に埋没した有色トナーの定着性をさらに向上させることができる。加えて、画像形成装置１では、加熱源６５Ａが備えられた下加熱ローラー６５の用紙搬送方向上流側に、用紙Ｓを下方から加熱する予備加熱部としてのヒートプレート６８を備えるので、溝に埋没した有色トナーの定着性をより一層向上させることができる。

図８に、画像形成装置１の制御フローチャートの他の例を示す。図８の制御例は、上述したステップＳ２とステップＳ３の処理の間にステップＳ２１〜ステップＳ２４の処理を加えたものであり、図７で上述した処理については同じステップ番号を付して適宜説明を省略する。

図８に示す制御例は、印刷しようとする用紙Ｓがエンボス紙であり、かかるエンボス紙の溝深さが所定の閾値を超える場合、あるいはエンボス紙の斤量が所定の閾値を超える場合、画像の定着性を確保するための処理を行うものである。

制御部１００は、ステップＳ２で、印刷しようとする用紙Ｓがエンボス紙であると判定した場合（ステップＳ２、Ｙｅｓ）には、ステップＳ２１に移行する。

ステップＳ２１において、制御部１００は、ステップＳ１で取得した記録材情報を参照して、溝深さＤの値が所定の閾値（例えば７０μｍ）以下であるか、斤量Ｗが所定の閾値（例えば２００ｇｓｍ）以下であるかを判定する。

制御部１００は、溝深さＤの値が所定の閾値（７０μｍ）以下であり、かつ、斤量Ｗが所定の閾値（２００ｇｓｍ）以下であると判定すると（ステップＳ２１、Ｙｅｓ）、ステップＳ３に移行する。

他方、制御部１００は、溝深さＤの値が所定の閾値（７０μｍ）を超える、或いは、斤量Ｗが所定の閾値（２００ｇｓｍ）を超えると判定すると（ステップＳ２１、Ｎｏ）、ステップＳ２２に移行する。

ステップＳ２２において、制御部１００は、上述した制御内容設定データを参照して、ユーザーにより設定されたモードがトナー消費量低減モードであるか否かを判定する。制御部１００は、ユーザーにより設定されたモードがトナー消費量低減モードであると判定した場合（ステップＳ２２、Ｙｅｓ）には、ステップＳ２３に移行する。

他方、制御部１００は、ユーザーにより設定されたモードがトナー消費量低減モードではないと判定した場合（ステップＳ２２、Ｎｏ）には、ステップＳ２４に移行する。

ステップＳ２３において、制御部１００は、上述したステップＳ７における補完用トナーを付与する作像条件に関し、定着温度を所定温度（例えば１０℃）だけ上げる設定とする。

他方、ステップＳ２４において、制御部１００は、ステップＳ７における補完用トナーを付与する用紙上の領域への補完用トナーの単位面積当たりの供給量を、図６で上述したように、有色トナーの高さ位置まで増やす設定とする。

後のステップＳ７において、制御部１００は、ステップＳ６での選択結果、および、ステップＳ２３またはステップＳ２４での設定条件に従って、補完用トナーを付与する用紙上の領域および作像条件（定着温度等）を決定し、当該決定内容に従って画像形成部４０および定着部６０を制御する。

図８に示す制御例によれば、用紙Ｓの溝（凹部）の深さに応じて、補完用トナーの単位面積当たりの供給量を増やし、或いは定着温度を上げることで、有色トナーの定着性を維持ないし一層向上させることが可能になる。また、図８に示す制御例によれば、用紙Ｓの斤量が重い厚紙の場合に、補完用トナーの単位面積当たりの供給量を増やし、或いは定着温度を上げることで、有色トナーの定着性を維持ないし一層向上させることが可能になる。

上述した実施の形態では、補完用トナーとしてＷ（白色）トナーを例示した。他方、補完用トナーの色は任意であり、透明、用紙の地色、銀色、金色など、画像形成に用いる有色トナーの色とは異なる他の色のトナーを使用することができる。

また、例えば地色が黒色の用紙上に画像形成するような場合、画像形成ユニット４１Ｋの黒色のトナーを補完用トナーとして用いることもできる。この場合、例えば用紙設定プロファイルで用紙の色を設定しておく等により、上述した記録材情報に用紙地色の情報を含めておけばよい。

総じて、画像形成に用いられる画像を構成するトナーの間隙に供給（補完）される補完用トナーの色は、用紙の色と用紙に形成される画像を損なわない色であればよい。

上述した実施の形態では、補完用トナーを供給するユニット（第２のトナー形成ユニット）が用紙搬送方向における有色（ＹＭＣＫ）トナーの下流側に配置された構成を例示した。他方、補完用トナーを供給するユニットは、用紙搬送方向における有色（ＹＭＣＫ）トナーの上流側や中流に配置されることもできる。

上述した実施の形態では、補完用トナーを供給するユニットを一つ用いた場合を例示した。他方、補完用トナーを供給するユニットを複数配置して、用途に応じて使い分けを行ってもよい。

上述した実施の形態における構成および制御は、印刷しようとする用紙Ｓがエンボス紙である場合を前提とした。他方、上述した構成および制御は、印刷しようとする用紙Ｓがエンボス紙以外の表面粗さの粗い記録材、さらには平滑な記録材であっても同様に適用できる。

具体的には、用紙Ｓが平滑紙である場合、かかる用紙Ｓ上に転写されるトナーの厚みが厚い場合に、定着プロセスにおいてトナーの溶融が不十分となり、用紙Ｓ上のトナーが剥がれたり、トナーが他に転移する問題が生じ得る。上述した実施の形態の画像形成装置によれば、このような場合でも画像形成に用いられるトナーの溶融性を高め、定着性の向上を図ることが可能となる。

上述した実施の形態では、用紙Ｓ上のトナーを定着させる構成として、円筒形状の下加熱ローラー６５による下加熱定着方式とし、また、用紙搬送方向における下加熱ローラー６５の上流側に予備加熱部としてのヒートプレート６８を用いるものとした。用紙Ｓ上のトナーを定着させる構成はこれに限定されず、例えば上加熱定着方式の構成であっても適用できる。また、予備加熱部としてのヒートプレート６８を用紙の上側から対向するように配置することもできる。他方、上述のように、用紙Ｓの上側にトナーを転写する方式の場合には、下加熱定着方式がより好ましい。

以下、本発明を適用した実施例を説明する。

本発明者らは、上述した実施の形態の構成を備えた画像形成装置１を用いて、種々の溝深さおよび斤量のエンボス紙にトナー画像を形成した場合のトナー定着性に関する試験を行った。具体的には、画像形成されたエンボス紙上を他の部材（白紙の用紙）に擦り合わせることにより、トナーの汚れ（転移）の実験を行った。かかる実験で用いたエンボス紙は、斤量が１５０、２００、３００ｇｓｍ、溝深さが５０、６０、７０、８０μｍのものであり、これらを組み合わせた合計１２種類のエンボス紙とした。

実施例１は、図４で説明した制御例、すなわち有色トナー画像間の間隙に白色トナーを付与する（埋める）ように画像形成した場合のエンボス紙について試験した。実施例２は、図５で説明した制御例、すなわち有色トナー画像間の間隙かつ用紙の溝（凹部）に白色トナーを付与（補完）するように画像形成した場合のエンボス紙について試験した。実施例３は、図６で説明した制御例、すなわち有色トナー画像間の間隙かつ用紙の溝（凹部）に、白色トナーを有色トナーの高さ位置まで増量して付与したものについて試験した。実施例４は、有色トナー画像間の間隙かつ用紙の溝（凹部）に白色トナーを付与し（図５参照）、定着部の定着温度を通常よりも１０℃上げて画像形成したものについて試験した。

実施例１から３における共通条件を以下に示す。有色トナー画像は、ＹＭＣＫの４色とし、用紙上の付着量を１．５ｇ／ｍ^２とした。白色トナーの用紙上の付着量は、０．６ｇ／ｍ^２とした。各トナーは、粒径６μｍのものを用いた。白色トナーは、熱伝導率を高めるために、酸化チタン（ＴｉＯ）の顔料を用いたものとした。

白色トナーが増量して付与される実施例４では、白色トナーの付着量として、以下の数式（１）に従った値とした。
白色トナーの付着量＝有色トナーの付着量×（使用したエンボス紙の斤量÷３００）×（使用したエンボス紙の溝深さ÷８０） ・・・・（数式（１））

また、比較例として、有色トナー画像間の間隙かつ用紙の溝（凹部）に白色トナーを付与しない場合についても、白色トナーを付与しないこと以外は各実施例と同様の条件で試験を行った。

（評価の指標等）
画像を印刷したエンボス紙の印刷面に対して、綺麗な紙（平滑紙）を擦り合わせて試験を行い、かかる試験の前後における平滑紙（以下、単に紙という）の汚れの度合いを評価した。具体的には、紙の汚れの値として、以下の数式（２）に従って算出した。
紙の汚れΔＬ＝試験後の汚れた紙の明度Ｌ−試験前の紙の明度Ｌ・・・（数式（２））

評価の具体的な指標を表１に示す。

数式（２）に従った算出の結果、ΔＬが０．５未満であれば汚れなく良好なレベル（○）、ΔＬが０．５以上１．５未満であれば汚れはあるが問題ない許容レベル（△）、ΔＬが１．５以上（最高値が４）であれば許容できないレベルの汚れ（×）と判定した。

実施例１および２における実験結果を表２に示し、実施例３および４における実験結果を表３に示す。また、比較例における実験結果を表４に示す。

表２に示すように、実施例１および２では、斤量３００ｇｓｍのエンボス紙、溝深さが８０μｍのエンボス紙、および斤量３００ｇｓｍで溝深さが８０μｍのエンボス紙に対して紙を擦り合わせた場合に当該紙に汚れが発生したが、いずれも許容できるレベルであった。

表３に示すように、実施例３および４では、実施例１および２で紙に汚れが発生したいずれのエンボス紙であっても、汚れなく良好な結果が得られた。この結果、実施例３および４は、実施例１および２よりも定着性が改善されることが分かった。

表４に示すように、比較例では、いずれのエンボス紙においても許容できないレベルの汚れが発生した。

（他の実施例等）
上述した実施例１〜４では、種々の溝深さおよび斤量を有するエンボス紙を用いて試験を行った。本発明者らは、その他の実施例および比較例として、種々の斤量を有する平滑紙を用いて上述の汚れ発生の有無の試験を行った。この結果、平滑紙の場合でも、有色トナー像の定着性に関し同様の改善効果が得られることが分かった。

以上のように、本発明を適用した画像形成装置および画像形成方法によれば、エンボス紙などの表面粗さが大きい用紙の凹凸の風合いを活かしつつトナー像の定着性を改善することができる。

上記実施の形態では、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１ 画像形成装置
１０ 画像読取部
２０ 操作表示部（領域設定部、制御内容設定部）
３０ 画像処理部
４０ 画像形成部
４１ 画像形成ユニット（トナー形成ユニット）
４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ 有色画像形成ユニット（第１のトナー形成ユニット）
４１Ｗ 補完用トナー形成ユニット（第２のトナー形成ユニット）
５０ 用紙搬送部
６０ 定着部
６０Ａ 上側定着部
６０Ｂ 下側定着部
６３ 上加圧ローラー
６５ 下加熱ローラー
６５Ａ 加熱源
６８ ヒートプレート（予備加熱部）
８０ 溝深さ検出センサー
１００ 制御部（溝情報取得部、斤量取得部）

Claims (15)

1. 入力画像情報に基づくトナー像を記録材に形成する画像形成部と、
   前記記録材に形成されたトナー像を定着させる定着部と、
   前記画像形成部および前記定着部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記入力画像情報に基づくトナー像間に生じるトナーが無い領域に、前記トナー像に前記定着部の熱を伝達するための補完用トナーを供給するように前記画像形成部を制御する、
   画像形成装置。
2. 前記記録材に設けられている溝の位置および深さを溝情報として取得する溝情報取得部を有し、
   前記制御部は、前記溝情報を参照して、前記入力画像情報に基づくトナー像間に発生する隙間のうち少なくとも前記溝の領域の隙間に前記補完用トナーを供給するように前記画像形成部を制御する、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記画像形成部は、前記入力画像情報に基づくトナー像を形成する第１のトナー形成ユニットと、前記第１のトナー形成ユニットにより形成されたトナー像間に生じるトナーが無い領域に前記補完用トナーからなるトナー像を形成する第２のトナー形成ユニットと、を備える、
   請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記補完用トナーは、前記入力画像情報に基づくトナー像を形成するトナーよりも熱伝導率が高いトナーである、
   請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記補完用トナーが供給される領域を設定する領域設定部を有し、
   前記領域設定部は、前記入力画像情報に基づくトナー像間に発生する隙間の全て、または前記入力画像情報に基づくトナー像間に発生する隙間のうち前記溝の領域を、前記補完用トナーが供給される領域として選択可能である、
   請求項２に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、前記溝情報における前記溝の深さに応じて前記補完用トナーの供給量を決定し、該決定結果に基づいて前記画像形成部を制御する、
   請求項２または５に記載の画像形成装置。
7. 前記溝情報における前記溝の深さに応じた前記制御部による制御内容を設定する制御内容設定部を備え、
   前記制御内容設定部は、
   前記溝情報における前記溝の深さに応じて前記補完用トナーの供給量を増やす制御と、
   前記溝情報における前記溝の深さに応じて前記定着部による加熱温度を高くする制御と、
   を選択可能である、
   請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記記録材の斤量を取得する斤量取得部を有し、
   前記制御部は、前記記録材の斤量に応じて前記補完用トナーの供給量を決定し、該決定結果に基づいて前記画像形成部を制御する、
   請求項１から７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記斤量に応じた前記制御部による制御内容を設定する制御内容設定部を備え、
   前記制御内容設定部は、
   前記斤量に応じて前記補完用トナーの供給量を増やす制御と、
   前記斤量に応じて前記定着部による加熱温度を高くする制御と、
   を選択可能である、
   請求項８に記載の画像形成装置。
10. 搬送される記録材の表面を走査して前記溝情報を取得するセンサーを有し、
    前記溝情報取得部は、前記センサーから前記溝情報を取得する、
    請求項２に記載の画像形成装置。
11. 前記定着部は、搬送される記録材の下方側に配置された加熱源を有する、
    請求項１から９のいずれかに記載の画像形成装置。
12. 前記定着部は、上加圧ローラーおよび前記加熱源を備えた下加熱ローラーを有し、
    前記記録材の搬送方向における前記下加熱ローラーの上流側には、前記記録材を下方から加熱する予備加熱部を有する、
    請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記制御部は、前記入力画像情報から各トナー像間におけるトナーの無い間隙領域を検出し、該検出された間隙領域に前記補完用トナーを供給するように前記画像形成部を制御する、
    請求項１から１２のいずれかに記載の画像形成装置。
14. 前記補完用トナーは、前記記録材の色と前記トナー像とを損なわない色のトナーである、
    請求項１から１３のいずれかに記載の画像形成装置。
15. 入力画像情報に基づくトナー像を記録材に形成する画像形成装置における画像形成方法であって、
    前記入力画像情報に基づくトナー像間に生じるトナーが無い領域に前記トナー像に前記定着部の熱を伝達するための補完用トナーを供給し、
    前記記録材に供給されたトナー像および前記補完用トナーを定着させる、
    画像形成方法。

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