(57)【要約】【課題】トナー着色度を大きくせずに、低トナー付着量で高画像濃度を達成することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】トナー像を記録材に転写し、定着装置でこの記録材に転写したトナーを溶融させてから定着装置によって記録材へトナーを定着させ、画像を得る画像形成装置において、前記記録材に定着させたトナー層中にトナーとは屈折率が異なる部分が分散される条件で画像形成が行われることを特徴とする。上記トナーとは屈折率が異なる部分の体積が、４０００μｍ３以下であることが好ましい。また、上記トナーとは屈折率が異なる部分の屈折率が、トナーの屈折率に対して１０％以上異なることが好ましい。さらに、使用するトナーの体積平均粒径が５μｍ以下であることが好ましい。また、上記トナーとは屈折率が異なる部分が、空隙であることが好ましい。【選択図】図２
2010026136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を記録材に転写し、この記録材に転写したトナーを溶融させてから定着装置によって記録材へトナーを定着させ、画像を得る画像形成装置において、
前記記録材に定着させたトナー層中にトナーとは屈折率が異なる部分が分散されるように画像形成が行われる
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
上記トナーとは屈折率が異なる部分の体積が、４０００μｍ３以下である
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像形成装置において、
上記トナーとは屈折率が異なる部分の屈折率が、トナーの屈折率に対して１０％以上異なる
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、
使用するトナーの体積平均粒径が５μｍ以下である
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、
上記トナーとは屈折率が異なる部分が、空隙である
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５に記載の画像形成装置において、
定着後のトナーが、完全には溶融し合っておらず、粉体形状のままで固着し合っている
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項５に記載の画像形成装置において、
少なくともトナーを感光体上へ供給する現像装置を有し、
該現像装置内に、トナーと、上記定着装置では溶融されずかつ占有する空間内に多くの空隙を有する、トナーと同程度の大きさの透明な粉体を配置し、トナーと前記粉体とを同時に用いて現像する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、
上記トナーとは屈折率が異なる部分が、トナーとは屈折率が異なる透明な物質である
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項８に記載の画像形成装置において、
少なくともトナーを感光体上へ供給する現像装置を有し、
該現像装置内に、トナーと、トナーとは屈折率が異なるトナーと同程度の大きさの透明な粉体を配置し、トナーと前記粉体を同時に用いて現像する
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成に用いる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真方式のプリンタの性能は大きく向上し、印刷物の生産性が高まり、かつ印刷画像の高画質化が促進されている。そして、次の開発段階として印刷の低コスト化の要求がある。このような中、電子写真方式のプリンタの画像出力における単位枚数あたりのコストに占めるトナーコストの割合は大きく、印刷の低コスト化のためにはトナーの使用量を減らすことが重要である。また、トナーの使用量を減らすことは環境性の点からも重要である。
そして、トナー使用量を減らした場合に、減らさない場合と比べて画質が低下しないようにするためには、少ないトナー付着量で十分な画像濃度を出さなければならず、低トナー付着量で高い画像濃度を達成することができる技術が求められている。画像濃度を左右させる主な要因は、トナーの着色度と、紙面を覆うトナーの被覆率（トナー被覆率）である。そこで、トナーの着色度とトナー被覆率を大きくする方法が求められている。前者のトナー着色度を高める方法を採用した場合、紙の白い部分が露出しているとその部分にはトナーが存在しないから画像濃度は高くならないという問題がある。そこで、画像濃度を確実に高くするためには、まず紙の白い露出部分がなくなるようにトナー被覆率を大きくする後者の方法を開発することが好ましい。
【０００３】
低トナー付着量でトナー被覆率を大きくする方法としては次の２通りの方法が広く知られている。第１の方法は、トナー定着時にトナーを延展させてトナー間の隙間をなくす方法である。第２の方法は、小粒径のトナーを用いる方法である。トナー被覆率を大きくためには紙面に対するトナーの投影面積を大きくする必要があるが、この投影面積はトナー粒径の２乗に比例するにも関わらず、トナー付着量はトナーの体積で決まりトナー粒径の３乗に比例するので、小粒径トナーを用いた方が少ないトナー付着量となる。
トナー被覆率を大きくする方法としては、上記２通りの方法の他、扁平形状のトナーを用いる方法（例えば、特許文献１参照）や、内部に細孔を持ったトナーを用いる方法（例えば、特許文献２参照）が知られている。
扁平形状のトナーを用いる方法は、トナーを延展する方法とは異なり、延展されたような形状のトナーを用いるという思想である。一方、内部に細孔を持ったトナーを用いる方法は、定着時に延展効果が大きいトナーを用いるという思想である。
【０００４】
上記のいずれの方法でも印画紙のトナー被覆率を大きくすることができるが、被覆率が１に近づくとこれ以上は被覆率を大きくすることができないので、さらに画像濃度を高めるにはトナー着色度を大きくする方法が有効である。すなわち、上記のいずれの方法でも最終的にはトナー着色度で画像濃度は決まる。トナー着色度に大きく影響する要因は、顔料濃度（場合によっては染料濃度）である。しかし、トナーコストに占める顔料のコストの割合は大きいので、低トナー付着量で紙上のトナー被覆率を大きくする従来の方法を採用しても、トナーコストを低減するには限界がある。
このことについて本願出願人が検討した結果、トナーが未定着で粉体の状態の方が、トナー定着後にトナー同士が溶融し合った状態より画像濃度が高く、また、その効果はトナー粒径が小さいほど大きいことを発見した。ここで、トナーが未定着である粉体の状態の方が、画像濃度が高い理由は、トナー間に空隙があるからであり、より詳しくは、この空隙によってトナー層に入射してきた光がトナー粒子表面で散乱するように反射するからである。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３０４００５号公報
【特許文献２】特開２００５−１７５８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、トナー着色度を大きくせずに、低トナー付着量で高画像濃度を達成す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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の画像形成装置は、トナー像を記録材に転写し、定着装置でこの記録材に転写したトナーを溶融させてから定着装置によって記録材へトナーを定着させ、画像を得る画像形成装置において、前記記録材に定着させたトナー層中にトナーとは屈折率が異なる部分が分散されるように画像形成が行われることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、上記トナーとは屈折率が異なる部分の体積が、４０００μｍ３以下であることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、上記トナーとは屈折率が異なる部分の屈折率が、トナーの屈折率に対して１０％以上異なることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、使用するトナーの体積平均粒径が５μｍ以下であることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、上記トナーとは屈折率が異なる部分が、空隙であることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の画像形成装置は、さらに、定着後のトナーが、完全には溶融し合っておらず、粉体形状のままで固着し合っていることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、少なくともトナーを感光体上へ供給する現像装置を有し、該現像装置内に、トナーと、上記定着装置では溶融されずかつ占有する空間内に多くの空隙を有する、トナーと同程度の大きさの透明な粉体を配置し、トナーと前記粉体とを同時に用いて現像することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、上記トナーとは屈折率が異なる部分が、トナーとは屈折率が異なる透明な物質であることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、少なくともトナーを感光体上へ供給する現像装置を有し、該現像装置内に、トナーと、トナーとは屈折率が異なるトナーと同程度の大きさの透明な粉体を配置し、トナーと前記粉体を同時に用いて現像することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記解決する手段としての画像形成装置では、トナー着色度を大きくせずに、低トナー付着量で高画像濃度を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１１】
図１は、本発明の画像形成装置の内部構造を示している。この画像形成装置は複写機であり、画像形成装置本体と圧板開閉式スキャナとから構成されている。図に示すように、画像形成装置本体の内部には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）用の感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が並行して配設されている。すなわち、この画像形成装置は、タンデム型のカラーレーザー複写機である。画像形成装置本体は、プリンタ部１００と、プリンタ部１００を載せる給紙装置２００とを備えている。圧板開閉式スキャナは、プリンタ部１００の上に固定されたスキャナ部本体３００Ａと、スキャナ部本体３００Ａに回動自在に設けられた自動原稿送り装置３００Ｂとを備えている。
上記プリンタ部１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための４個のプロセスカートリッジＰ（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）からなる画像形成ユニット１０を備えている。符号に付されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用の部材であることを示している。プロセスカートリッジＰ（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の他には、光書込ユニット１１、中間転写ユニット１２、二次転写装置１３、及びベルト定着方式の定着装置７などが配設されている。
【００１２】
原稿をコピーする際には、ユーザーは、例えばシート原稿Ｓの束を自動原稿送り装置３００Ｂの原稿台３０にセットする。又は、１枚の原稿をコンタクトガラス３２の上に載置する。１枚ずつコンタクトガラス３２の上に載置する場合、まず、スキャナ部本体３００Ａに対して自動原稿送り装置３００Ｂを上方へ回動させ、コンタクトガラス３２を露出させる。その後、コンタクトガラス３２に原稿を載置し、次いで自動原稿送り装置３００Ｂを下方へ回動させてコンタクトガラス３２との間に原稿を挟み込む。
【００１３】
このようにして原稿をセットした後、コピースタートスイッチを押下すると、スキャナ部本体３００Ａによる原稿読取動作がスタートする。ただし、自動原稿送り装置３００Ｂにシート原稿Ｓをセットした場合には、この原稿読取動作に先立って、自動原稿送り装置３００Ｂが作動してシート原稿をコンタクトガラス３２まで移動させる。原稿読取動作では、まず、第１走行体３３と第２走行体３４とがともに走行を開始し、第１走行体３３に設けられた光源から光が出射する。そして、原稿面からの反射光は、第２走行体３４内に設けられたミラーで反射し、次いで、結像レンズ３５を通過し、最後に読取センサ３６に入射する。読取センサ３６は、入射光に基づいて画像情報を構築する。シート原稿が自動原稿送り装置３００Ｂによりコンタクトガラス３２上に載置された場合には、シート原稿Ｓは原稿排紙部３１に排紙される。
このような原稿読取動作と併行して、各プロセスカートリッジＰ（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）内の各機器、中間転写ユニット１２、二次転写装置１３、及び定着装置７がそれぞれ駆動を開始する。そして、読取センサ３６によって構築された画像情報に基づいて、光書込ユニット１１が駆動制御されて、各感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上に、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が形成される。これらのトナー像は、中間転写ベルトＶ１上に重ね合わせて転写され、４色トナー像となる。
【００１４】
また、原稿読取動作の開始とほぼ同時に、給紙装置２００は給紙動作を開始する。この給紙動作では、複数の給紙ローラＲ１のうちの１個が選択的に回転させられ、ペーパーバンク２０内に多段に設けられた給紙カセット２１のうちの１つから転写紙Ｔが送り出される。転写紙Ｔが送り出される際、分離ローラＲ２で１枚ずつ転写紙が分離されて１枚ずつ転写紙が給紙路Ｋ１に進入する。その後、搬送ローラ対Ｒ３によって二次転写ニップに向けて搬送される。一方、給紙カセット２１からの給紙に代えて、手差しトレイ１４からの給紙が行われる場合がある。この場合、手差し給紙ローラＲ５が選択的に回転させられ、手差し給紙ローラＲ５によって転写紙Ｔが画像形成装置内に送り込まれる。その際、複数枚の転写紙が相互の摩擦力により一体として搬送されようとするが、分離ローラＲ６があるので、転写紙は１枚ずつ搬送されることになる。このようにして１枚ずつ転写紙がプリンタ部１００の手差し給紙路Ｋ２に給紙される。
【００１５】
以下、画像形成装置の構成要素（光書込ユニット１１、中間転写ユニット１２、二次転写装置１３及び定着装置７）について説明する。なお、フルカラー画像を形成する場合を前提として説明する。
まず、光書込ユニット１１について説明する。光書込ユニット１１は、図示しない光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて感光体１の表面にレーザー光を照射する。すると、帯電装置によって一様帯電された感光体１は、レーザー光が照射された部分について表面電位が減衰する。この減衰により、感光体１の表面に静電潜像が形成される。このようにして形成された静電潜像は現像装置４（図２記載）によって現像されてトナー像となる。
なお、感光体１に形成されたトナー像は、中間転写ベルトＶ１に一次転写される。一次転写後の感光体１の表面にはトナーが残っているため、クリーニング装置によって感光体１の表面がクリーニングされる。そして、例えば潤滑剤塗布装置を経た後、除電装置によって除電され、帯電装置によって一様帯電され、初期状態に戻る。
【００１６】
次いで、中間転写ユニット１２について説明する。中間転写ユニット１２は、中間転写ベルトＶ１とベルトクリーニング装置１５を有している。また、中間転写ユニット１２は、従動ローラＲ７、駆動ローラＲ８、二次転写ローラＲ９、及び４個の一次転写ローラＲ１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を有している。中間転写ベルトＶ１は、従動ローラＲ７を含む複数のローラによって張架されている。そして、中間転写ベルトＶ１は、モータによって駆動される駆動ローラＲ８の回転によって無端移動する。４個の一次転写ローラＲ１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、それぞれ中間転写ベルトＶ１の内周面に接触するようにして配設され、図示しない電源から一次転写バイアス電圧が印加される。また、一次転写ローラＲ１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、中間転写ベルトＶ１をその内周面側から感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に向けて押圧して一次転写ニップを形成する。そして、一次転写バイアス電圧の影響により、感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）と一次転写ローラＲ１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）との間（一次転写ニップ）に一次転写電界が形成される。
【００１７】
感光体１Ｙ上に形成されたＹトナー像は、この一次転写電界やニップ圧の影響によって中間転写ベルトＶ１に一次転写される。このＹトナー像には、感光体１（Ｍ，Ｃ，Ｋ）に形成されたＭ，Ｃ，Ｋトナー像が順次重ね合わされる。この重ね合わせにより、中間転写ベルトＶ１には多重トナー像である４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。
中間転写ベルトＶ１に転写された４色トナー像は、二次転写ニップで転写紙に転写される。二次転写ニップ通過後にトナーが表面に残留した中間転写ベルトＶ１は、従動ローラＲ７とベルトクリーニング装置１５との間に挟み込まれ、ここでベルトクリーニング装置１５によってクリーニングされる。
【００１８】
次いで、二次転写装置１３について説明する。二次転写装置１３は、中間転写ユニット１２の下方に設けられている。また、二次転写装置１３は、２個の張架ローラＲ１１によって張架された紙搬送ベルトＶ２を備えている。紙搬送ベルトＶ２は、少なくともいずれか一方の張架ローラＲ１１の回転駆動に伴って、無端移動する。２個の張架ローラＲ１１のうち、図中右側に配設された張架ローラＲ１１は、二次転写ローラＲ９と対になって、中間転写ベルトＶ１及び紙搬送ベルトＶ２を挟み込んでいる。この挟込みにより、中間転写ベルトＶ１と紙搬送ベルトＶ２とが接触して二次転写ニップが形成される。そして、この右側の張架ローラＲ１１には、トナーと逆極性の二次転写バイアス電圧が印加される。この二次転写バイアス電圧の印加により、二次転写ニップにおいて中間転写ベルトＶ１から張架ローラＲ１１側に向けてトナーが静電移動する二次転写電界が形成される。そして、中間転写ベルトＶ１に転写された４色トナー像に同期するようにレジストローラ対Ｒ４によって二次転写ニップに送り込まれた転写紙に、二次転写電界及びニップ圧の影響により４色トナー像が転写される。なお、張架ローラＲ１１に二次転写バイアス電圧を印加する方式に代えて、帯電チャージャで転写紙を非接触状態で帯電させる方式を採用してもよい。
【００１９】
画像形成装置本体の下部に設けられた給紙装置２００には、複数の転写紙を束の状態にして収容可能な給紙カセット２１が、鉛直方向に間隔を置いて複数配設されている。給紙カセット２１の一番上の転写紙Ｔには、給紙ローラＲ１が押し当てられている。そして、給紙ローラＲ１を回転させることにより、一番上の転写紙Ｔは給紙路Ｋ１に向けて送り出される。
給紙カセット２１から送り出された転写紙を受け入れる給紙路Ｋ１には、複数の搬送ローラ対Ｒ３と、給紙路Ｋ１の末端付近に設けられたレジストローラ対Ｒ４とが設けられている。転写紙は、搬送ローラ対Ｒ３を介してレジストローラ対Ｒ４に向けて搬送される。レジストローラ対Ｒ４に向けて搬送された転写紙は、レジストローラ対Ｒ４のローラ間に挟まれる。一方、中間転写ベルトＶ１上に形成された４色トナー像は、ベルトの無端移動に伴って二次転写ニップに進入する。レジストローラ対Ｒ４は、二次転写ニップにおいて４色トナー像を転写させることができるタイミングでローラ間に挟み込んだ転写紙を送り出す。これにより、二次転写ニップでは、中間転写ベルトＶ１上の４色トナー像が転写紙に転写される。このようにしてフルカラー画像が印刷された転写紙は、紙搬送ベルトＶ２の無端移動に伴って移動し、次いで紙搬送ベルトＶ２から定着装置７に送られる。
【００２０】
最後に、定着装置７について説明する。定着装置７は、定着ベルトＶ３を２個のローラによって張架させながら無端移動させる装置であるベルトユニットと、定着ベルトＶ３を押圧する加圧ローラＲ１２とを備えている。定着ベルトＶ３と加圧ローラＲ１２とは互いに当接して定着ニップを形成しており、紙搬送ベルトＶ２から受け取った転写紙をここに挟み込む。ベルトユニットにおける２個のローラのうち、加圧ローラＲ１２に押圧される方のローラは、内部に図示しない熱源を備えており、このローラの発熱によって定着ベルトＶ３を加熱する。加熱された定着ベルトＶ３は、定着ニップに挟み込まれた転写紙を加熱する。この加熱やニップ圧の影響により、フルカラー画像が転写紙に定着する。
定着装置７で定着処理が施された転写紙は、プリンタ筐体の図中左側板から突設したスタック部１６に排紙されるか、もう一方の面にもトナー像を形成するために二次転写ニップに戻されるかする。
【００２１】
なお、Ｋトナーのみからなるモノクロ画像を形成する場合には、図示しない機構により、中間転写ベルトＶ１を図中左下に傾けるような姿勢にして、その上部張架面を感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ）から離間させる。そして、４個の感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のうち、感光体１Ｋだけを回転させて、Ｋトナー像だけを作像する。この際、Ｙ，Ｍ，Ｃについては、感光体１だけでなく、現像装置の駆動をも停止させる。
【００２２】
〔第１実施形態〕
図２は、本発明の画像形成装置の第１実施形態の要部を示している。なお、この画像形成装置は、有機感光体からなる像担持体としての感光体１を備えている。この感光体１はドラム形状をしているが、シート形状又はエンドレスベルト形状であってもよい。感光体１は、図示しない駆動装置により回転駆動され、その表面が帯電装置２によって所定の極性に均一に帯電される。帯電された感光体１の表面には、露光装置３によって光像が露光され、所定の静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像ローラなどの現像部材を備えた現像装置４から感光体１の表面に供給される現像剤であるトナーにより現像されて、トナー像として可視像化される。現像されたトナー像は、一次転写ローラＲ１０により印加される転写バイアス電位の下で記録材である紙へと転写される。転写プロセスが終了した後の感光体１上に付着している転写残トナーは、クリーニング装置５によりクリーニングされる。さらに、感光体１は、残留した電荷を除去するための除電装置６により表面電位が制御され、次の像形成プロセスが行われる。除電装置６は感光体１の除電を必要としないプロセス条件では必ずしも用いられなくてもよい。
トナー像が転写された紙は、記録材搬送経路Ｋ３に沿って定着装置７に搬送されてトナー像が定着され、印刷物が生成される。図２では、簡略化のために１つの作像プロセスしか描いていないが、カラー画像を作成するためにはシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４回の作像プロセスが必要であり、それぞれの色のトナー画像を紙上に重ね合わせてから定着装置７によってトナー画像を定着させてカラー画像が生成される。
【００２３】
本発明の特徴に対して感光体１、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、一次転写ローラＲ１０、クリーニング装置５、除電装置６及び記録材搬送経路Ｋ３については制約がないので、公知の技術を適宜用いればよい。
本実施形態の定着装置７では、トナーを擦っても剥がれ落ちないように定着が行われるが、トナー同士が完全に溶け合った状態になるまではトナーを溶融させない（この内容でよろしいでしょうか？）。すなわち、粉体形状のままで固着し合わせることを特徴とする。そのために、トナーの表面のみを素早く溶かす。ここでは、高温の熱風を瞬間的に当てる方法を採用するが、トナーを溶かす化学薬品を霧状に吹きかけて定着する方法を用いてもよい。要するに、トナーの表面のみを素早く溶かすことができる定着方法であれば何を用いてもよく、上記に限定されない。
このようにトナーの表面のみを素早く溶かす定着装置７によって、図３に示すようなトナー層に空隙を内包する構造が得られる。これによって、トナー層内で光の散乱、反射が多く起こるようになり、トナー層内での光路長が長くなる。よって、トナー内の顔料（又は染料）による光の吸収が効果的に起こり、トナーの顔料濃度を大きくしてトナー着色度を高くすることなく、低トナー付着量で高濃度の画像を形成することができる。
トナー層内で光の散乱、反射を多く起こして、トナー層内での光路長を長くすることが重要なので、トナー層の単位体積あたりのトナーと空隙の境界数を増やすと、より低トナー付着量で高濃度の画像を形成することができる。そのためには、トナー粒径が小さい方がよく、５μｍ以下の粒径のトナーを用いると効果的である。
【００２４】
〔第２実施形態〕
図４は、本発明の画像形成装置の第２実施形態の要部を示している。この画像形成装置は、有機感光体からなる像担持体としての感光体１を備えている。感光体１はドラム形状をしているが、シート形状又はエンドレスベルト形状であってもよい。感光体１は、図示しない駆動装置により回転駆動され、その表面が帯電装置２によって所定の極性に均一に帯電される。帯電された感光体１の表面には、露光装置３によって光像が露光され、所定の静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像ローラなどの現像部材を備えた現像装置４から感光体１の表面に供給されるトナーにより現像されて、トナー像として可視像化される。現像されたトナー像は、一次転写ローラＲ１０により印加される転写バイアス電位の下で紙へと転写される。転写プロセスが終了した後の感光体１上に付着している転写残トナーは、クリーニング装置５によりクリーニングされる。さらに、感光体１は、残留した電荷を除去するための除電装置６により表面電位が制御され、次の作像プロセスが行われる。除電装置６は感光体１の除電を必要としないプロセス条件では必ずしも用いられなくてもよい。
トナー像が転写された紙は、記録材搬送経路Ｋ３に沿って定着装置７に搬送されてトナー像が定着され、印刷物が生成される。図４では、簡略化のために１つの作像プロセスしか描いていないが、カラー画像を作成するためにはシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４回の作像プロセスが必要であり、それぞれの色のトナー画像を紙上に重ね合わせてから定着装置７によってトナー画像を定着させてカラー画像が生成される。
【００２５】
本発明の特徴に対して感光体１、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、一次転写ローラＲ１０、クリーニング装置５、除電装置６、記録材搬送経路Ｋ３及び定着装置７については制約がないので、公知の技術を適宜用いればよい。
本実施形態では、トナーと、上記定着装置では溶融できずかつ占有する空間内に多くの空隙を有するトナーと同程度の大きさの透明な粉体を混合して、現像時に、トナーとその粉体を同時に現像する。粉体はトナーに対して１０〜１００重量％の量を混合させる。
その粉体は例えば、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すような形状のものを用いる。図５（ａ）は内部が空洞になった形状である。図５（ｂ）はウニのようなトゲが球形をなす形状である。ただし、これらの形状に限定されるわけではなく、それが占める空間内に多くの空隙を有するような形状であればどのようなものを用いてもよい。
【００２６】
粉体の材質としては、架橋アクリル樹脂、架橋ポリスチレン樹脂、又はポリカーボネートなどを用いることができる。ただし、粉体は、これらの材質に限定されることはなく、トナーを定着することができ、かつ溶融しない透明樹脂であればよい。
これらの粉体をトナーと共に現像させて、定着すると、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すようなトナー層内に空隙を内包する構造が得られる。これによって、トナー層内で光の散乱、反射が多く起こるようになり、トナー層内での光路長が大きくなる。よって、トナー内の顔料（又は染料）による光の吸収が効果的に起こり、トナーの顔料濃度を高くしてトナー着色度を高くすることなく、低トナー付着量で高濃度の画像を形成することができる。
トナー層内で光の散乱、反射を多く起こして、トナー層内での光路長を長くすることが重要なので、トナー層の単位体積あたりのトナーと空隙の境界数を増やすと、より低トナー付着量で高濃度の画像を形成することができる。そのためには、上記の粉体の粒径が小さい方がよく、５μｍ以下の粒径の粉体を用いると効果的である。
【００２７】
〔第３実施形態〕
本発明の画像形成装置の第３実施形態は、第２実施形態の画像形成装置と同様に図４で示される。図４に示した画像形成装置は、有機感光体からなる像担持体としての感光体１を備えている。感光体１はドラム形状をしているが、シート形状又はエンドレスベルト形状であってもよい。感光体１は、図示しない駆動装置により回転駆動され、その表面が帯電装置２によって所定の極性に均一に帯電される。帯電された感光体１の表面には、露光装置３によって光像が露光され、所定の静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像ローラなどの現像部材を備えた現像装置４から感光体１の表面に供給されるトナーにより現像されて、トナー像として可視像化される。現像されたトナー像は、一次転写ローラＲ１０により印加される転写バイアス電位の下で紙へと転写される。転写プロセスが終了した後の感光体１上に付着している転写残トナーは、クリーニング装置５によりクリーニングされる。さらに、感光体１は、残留した電荷を除去するための除電装置６により表面電位が制御され、次の作像プロセスが行われる。除電装置６は感光体１の除電を必要としないプロセス条件では必ずしも用いられなくてもよい。
トナー像が転写された紙は、記録材搬送経路Ｋ３に沿って定着装置７に搬送されてトナー像が定着され、印刷物が生成される。図４では、簡略化のために１つの作像プロセスしか描いていないが、カラー画像を作成するためにはシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４回の作像プロセスが必要であり、それぞれの色のトナー画像を紙上に重ね合わせてから定着装置７によってトナー画像を定着させてカラー画像が生成される。
【００２８】
本発明の特徴に対して感光体１、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、一次転写ローラＲ１０、クリーニング装置５、除電装置６、記録材搬送経路Ｋ３及び定着装置７については制約がないので、公知の技術を適宜用いればよい。
本実施形態では、トナーと、トナーと屈折率が異なるトナーと同程度の大きさの透明な粉体と、を混合して、現像時に、トナーとその粉体とを同時に現像する。その粉体はトナーに対して１０〜１００重量％の量を混合させる。また、その粉体の屈折率がトナーに対して１０％以下しか異なっていない場合には効果がなく、トナーとおおよそ１０％以上屈折率が異なる物質を用いなければならない。
トナーはスチレンアクリルやポリエステルの樹脂からなり、屈折率は１．５〜１．６程度である。上記の粉体の材質としては屈折率がトナーよりも高いものでも低いものでもよい。また、定着時に溶融するかしないかもどちらでもよい。トナーよりも屈折率が高く透明な物質としては、例えば、酸化チタン（屈折率＝２．５〜２．７）を用いることができる。トナーよりも屈折率が低く透明な物質としては、例えば、フッ素樹脂のＦＥＰ（屈折率＝１．３４）やＰＣＴＦＥ（屈折率＝１．４２）を用いることができる。ただし、これらに限定されるわけではなく、透明であり、かつトナーとは屈折率がおおよそ１０％以上異なるという条件を満たす物質であれば、特に限定されない。
【００２９】
これらの粉体をトナーと共に現像させて、定着すると、図７に示すようなトナー層内にトナーとは屈折率が異なる部分を内包する構造が得られる。これによって、トナー層内で光の散乱、反射が多く起こるようになり、トナー層内での光路長が長くなる。よって、トナー内の顔料（又は染料）による光の吸収が効果的に起こり、低トナー付着量で高濃度の画像を形成することができる。そして、トナーの顔料濃度を高くしてトナー着色度を高くするといったコスト的に有利でない従来の方法を採用する必要がなくなった。
本実施形態では、トナー層内で光の散乱、反射を多く起こして、トナー層内での光路長を長くすることが重要なので、トナー層中のトナー、粉体及び空隙によるのトナー層単位体積あたりの屈折率の異なる部分間の境界数を増やすと、より低トナー付着量で高濃度の画像を形成することができる。そのためには、上記の粉体の粒径が小さい方がよく、５μｍ以下の粒径の粉体を用いると効果的である。
【００３０】
＜実験結果＞
成分は全く同一で粒径（体積平均粒径）のみが異なるシアントナーを用いて、トナー付着量０．３ｍｇ／ｃｍ２のベタ画像を作成して、それぞれ定着後の画像濃度と未定着後の画像濃度を比較した。結果を図８に示す。
画像濃度はＸ−Ｒｉｔｅ９３８（０／４５、標準光源Ｄ５０、２度視野、ステータスＡ）を用いて、シアン濃度を測定した。上記の測定法で測定する画像濃度は光沢によって大きく変化し、光沢の異なるサンプルの画像濃度を比較することはできない。そこで、定着はホットプレート（１８０℃）で紙を背面から十分に加熱することによって行った。そうすると、定着後のベタ画像はマットな状態（６０度光沢度５以下）で、未定着画像もマットな状態（６０度光沢度５以下）であるので、比較することができる。
図８から、未定着画像の方が定着画像よりも画像濃度が高く、またトナー粒径が小さいほどその傾向が大きいことが分かる。この理由を図９を用いて以下に説明する。
定着後のトナー層はトナーが相互に溶融し合って隙間のない状態となっている。そこへ光が入射すると直線的に通り抜け、紙面で反射され、顔料によって対応する波長成分が吸収されて色のついた光として外部へ出て行く。実際には完全に直線的に光が通過するわけではないが、そのような傾向が大きいということである。
これに対して、未定着のトナー層はトナー間に空隙を有している。光というのは屈折率が相互に異なる物質の境界で散乱、反射するため、図９に示すように複雑な経路を通って、顔料によって対応する波長成分が吸収されて色のついた光として最終的に表層から外部へ出て行く。このようにトナー間に空隙があると、トナー層内での光路長が長くなるので、より効率的に顔料によって対応する波長成分が吸収され、より色が濃い光が最終的な反射光となる。
【００３１】
光の通過するトナーと空隙の境界の数が増えるほど、光の散乱、反射が増大し、トナー層内での光路長が大きくなり、顔料によってより効率的に吸収される。トナー粒径が小さい方が、同じトナー付着量の時にトナーと空隙の境界の数が多いので、未定着後の画像濃度が定着後の画像濃度より大きい比率が高い。
すなわち、屈折率の異なる境界を、トナー層内に多く作ることによって、画像濃度を高くすることができる。さらに言えば、必ずしもそれは空隙（空気）でなくてもよく、トナーと屈折率の異なる物質であってもよい。
図８から、トナー粒径が６．５μｍ以下であると効果があり、特にトナー粒径が５μｍ以下であると効果が大きい。トナーの粒径には分布があり、充填率（トナーと空隙の比率）が４０％程度であることを考慮すると、トナー間にはトナー粒径にして１０μｍ以下、体積にして４０００μｍ３以下の空隙があれば、上記の画像濃度を高くする効果があると言える。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明の画像形成装置の内部構造を示す説明図である。
【図２】図２は、本発明の画像形成装置の第１実施形態の要部を示す説明図である。
【図３】図３は、図２の画像形成装置によって作成されるトナー画像を示す説明図である。
【図４】図４は、本発明の画像形成装置の第２実施形態及び第３実施形態の要部を示す説明図である。
【図５】図５は、図４の画像形成装置に用いられる粉体を示す説明図である。図５（ａ）は、内部が空洞になった形状の粉体を示している。図５（ｂ）は、ウニのようなトゲが球形をなす形状の粉体を示している。
【図６】図６は、本発明の第２実施形態にかかる画像形成装置によって作成されるトナー画像を示す説明図である。図６（ａ）は、図５（ａ）の粉体を含むトナー層を示している。図６（ｂ）は、図５（ｂ）の粉体を含むトナー層を示している。
【図７】図７は、本発明の第３実施形態にかかる画像形成装置によって作成されるトナー画像を示す説明図である。
【図８】図８は、トナー粒径と画像濃度との関係を示す実験結果のグラフである。
【図９】図９は、トナー画像における光の反射状態を示す説明図である。図９（ａ）はトナーが定着した状態を示している。図９（ｂ）はトナーが未定着の状態を示している。
【符号の説明】
【００３３】
１  感光体
２  帯電装置
３  露光装置
４  現像装置
５  クリーニング装置
６  除電装置
７  定着装置
１００    プリンタ部
１０  画像形成ユニット
１１  光書込ユニット
１２  中間転写ユニット
１３  二次転写装置
１４  手差しトレイ
１５  ベルトクリーニング装置
１６  スタック部
２００  給紙装置
２０  ペーパーバンク
２１  給紙カセット
３００Ａ  スキャナ部本体
３００Ｂ  自動原稿送り装置
３０  原稿台
３１  原稿排紙部
３２  コンタクトガラス
３３  第１走行体
３４  第２走行体
３５  結像レンズ
３６  読取センサ
Ｋ１  給紙路
Ｋ２  手差し給紙路
Ｋ３  記録材搬送経路
Ｐ  プロセスカートリッジ
Ｒ１  給紙ローラ
Ｒ２  分離ローラ
Ｒ３  搬送ローラ対
Ｒ４  レジストローラ対
Ｒ５  手差し給紙ローラ
Ｒ６  分離ローラ
Ｒ７  従動ローラ
Ｒ８  駆動ローラ
Ｒ９  二次転写ローラ
Ｒ１０  一次転写ローラ
Ｒ１１  張架ローラ
Ｒ１２  加圧ローラ
Ｓ  シート原稿
Ｔ  転写紙
Ｖ１  中間転写ベルト
Ｖ２  紙搬送ベルト
Ｖ３  定着ベルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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