(57)【要約】【課題】  記録媒体面に平行な方向に加えられた力に対して、破壊しにくい構造をもつ立体画像を形成する、立体画像形成装置及び立体画像形成方法を提供する。【解決手段】  発泡性トナーを用いて電子写真方式で記録媒体５０３上に立体画像５０４を形成する装置において、該立体画像５０４中に該記録媒体５０３面に対して略垂直な方向に伸びる補強部材５０２を形成する立体画像形成装置。像担持体表面上に形成された静電潜像を発泡性トナーにより現像してトナー画像を形成する現像工程と、前記像担持体表面上に形成されたトナー画像を記録媒体上に転写する転写工程と、前記発泡性トナーに含有される発泡剤を発泡させ、立体画像５０４中に該記録媒体５０３面に対して略垂直な方向に伸びる補強部材５０２を形成し、該記録媒体上にトナー画像を定着する定着工程と、を有する立体画像形成方法。【選択図】          図２−３
2005234556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡性トナーを用いて電子写真方式で記録媒体上に立体画像を形成する装置において、該立体画像中に該記録媒体面に対して略垂直な方向に伸びる補強部材を形成することを特徴とする立体画像形成装置。
【請求項２】
前記補強部材は非発泡性トナーからなることを特徴とする請求項１に記載の立体画像形成装置。
【請求項３】
前記非発泡性トナーの平均粒子径は前記発泡性トナーの平均粒子径より小さいことを特徴とする請求項２に記載の立体画像形成装置。
【請求項４】
前記非発泡性トナーは色材を含むことを特徴とする請求項２〜３のいずれかに記載の立体画像形成装置。
【請求項５】
前記非発泡性トナーは重合製法トナーあるいは溶解懸濁製法トナーであることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の立体画像形成装置。
【請求項６】
前記発泡性トナーは熱発泡性トナーであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の立体画像形成装置。
【請求項７】
前記発泡性トナーの平均粒子径は１０〜４０μm であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の立体画像形成装置。
【請求項８】
像担持体と、前記像担持体表面上に形成された静電潜像を前記発泡性トナーにより現像して発泡性トナー像を形成する現像手段と、前記像担持体表面上に形成された前記発泡性トナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、前記発泡性トナーに含有される発泡剤を発泡させ、前記記録媒体上にトナー画像を定着する定着手段と、を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の立体画像形成装置。
【請求項９】
記録媒体上に発泡性トナーによる未定着トナー像を形成し、当該未定着トナー像を記録媒体上に定着させるとともに、当該未定着トナー像を形成する発泡性トナーを発泡させて立体画像を形成する立体画像形成装置において、
前記記録媒体上に発泡性トナーによる未定着トナー像と重ね合わせて非発泡性トナーによる未定着トナー像を形成する非発泡性トナー像形成手段と、
前記非発泡性トナーによる未定着トナー像を発泡性トナーによる未定着トナー像と同時に記録媒体上に定着せしめるとともに、当該非発泡性トナー粒子を発泡する発泡性トナー粒子の間に入り込んだ状態で溶融させ、当該発泡する発泡性トナー粒子の間を結合させる定着手段とを備えたことを特徴とする立体画像形成装置。
【請求項１０】
像担持体表面上に形成された静電潜像を発泡性トナーにより現像してトナー画像を形成する現像工程と、前記像担持体表面上に形成されたトナー画像を記録媒体上に転写する転写工程と、前記発泡性トナーに含有される発泡剤を発泡させ、立体画像中に該記録媒体面に対して略垂直な方向に伸びる補強部材を形成し、該記録媒体上にトナー画像を定着する定着工程と、を有することを特徴とする立体画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式で記録媒体上に立体画像を作成する、立体画像形成装置及び立体画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２０００―１３１８７５号公報
【特許文献２】特開２００１―１３４０９１号公報
【特許文献３】特開２００２−２４４３８４号公報
【０００３】
本出願人は、画像形成トナー、その作製方法及びそれを用いた立体画像の形成方法並びに立体画像形成装置を、特開２０００―１３１８７５号公報及び特開２００１―１３４０９１号公報、並びに特開２００２−２４４３８４号公報等において既に提案している。
【０００４】
上記特開２０００―１３１８７５号公報には、発泡剤を含有するトナーを用いることによって、一般の複写機やプリンタ等の電子写真画像形成装置を使用して、定着と同時にトナー中の発泡剤を発泡させて、立体画像を形成することができる旨、等が記載されている。
【０００５】
また、上記特開２００１―１３４０９１号公報には、ロータリー方式の現像装置（現像ユニット）において、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の４色の現像器の少なくともいずれか１つに、結着樹脂と発泡剤とを含有するトナーを収容するように構成された例等において、通常のカラーなどの非発泡性トナーと、熱発泡性トナーとを記録媒体上に積層状態で形成し、定着装置にて熱発泡性トナーを発泡させ、カラーの立体画像を形成する方法が提案されている。ここでは、発泡性トナーと記録媒体の間に非発泡性トナーを配置し、発泡部分と記録用紙の接着強度を上げることにより、立体画像の剥離を防止している。
【０００６】
更に、上記特開２００２−２４４３８４号公報には、熱発泡性トナーからなるトナー画像の輪郭部に、微小な幅にわたって、非発泡性トナーからなるトナー画像を形成しないようにして、記録媒体の折り曲げに対する耐久性を付与することのできる立体画像形成装置が提案されている。
【０００７】
これらの立体画像形成技術により、従来の隆起印刷技術であるエンボス加工や、紫外線硬化型インクをシルクスクリーン印刷技術に用いた方法における、使用場所が限定されることや、時間がかかる等の問題点が解決された。そして、個人が、一般のオフィスや公共施設などで電子写真方式のプリンタ等を利用して、立体（隆起）画像印刷物を簡便に作成でき、非常に有用な技術である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特開２００１―１３４０９１号公報や特開２００２−２４４３８４号公報に開示された技術によって、記録媒体と立体画像とが、発泡部がそのままの形で剥離してしまう現象は改善されたものの、立体画像自体は、発泡性トナーのみによって形成されており、発泡性トナーは、発泡剤が発泡する際に、結着樹脂が略風船状に膨張しているため、気泡間に存在する結着樹脂の膜厚が薄く、立体画像自体の強度が不足しているため、記録媒体面に平行な方向に爪などで加えられた力に対して立体画像自体が破壊し易いという問題点を有していた。
かかる問題点を解決するためには、発泡性トナー中に占める結着樹脂の割合を増加させることも考えられるが、この場合には、発泡性トナーの発泡量が不十分となり、十分な高さを有する立体画像を形成することができないという新たな問題点が発生する。
【０００９】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、発泡性トナーを十分発泡させることができ、十分な高さを有する立体画像を形成することができるのは勿論のこと、記録媒体面に平行な方向に加えられた力に対して、破壊しにくい構造をもつ立体画像を形成する、立体画像形成装置及び立体画像形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等は、鋭意検討の結果、この問題を防ぐためには、立体画像中に、記録媒体面に対して略垂直な方向に伸びる補強部材を形成することによって、記録媒体面に平行な方向に加えられた力に対して、破壊しにくい構造をもつ立体画像が形成されることを見出し、本発明を完成した。
【００１１】
すなわち、本発明の立体画像形成装置は、発泡性トナーを用いて電子写真方式で記録媒体上に立体画像を形成する装置において、該立体画像中に該記録媒体面に対して略垂直な方向に伸びる補強部材を形成することを特徴とする。
更には、本発明の立体画像形成装置は、記録媒体上に発泡性トナーによる未定着トナー像を形成し、当該未定着トナー像を記録媒体上に定着させるとともに、当該未定着トナー像を形成する発泡性トナーを発泡させて立体画像を形成する立体画像形成装置において、前記記録媒体上に発泡性トナーによる未定着トナー像と重ね合わせて非発泡性トナーによる未定着トナー像を形成する非発泡性トナー像形成手段と、前記非発泡性トナーによる未定着トナー像を発泡性トナーによる未定着トナー像と同時に記録媒体上に定着せしめるとともに、当該非発泡性トナー粒子を発泡する発泡性トナー粒子の間に入り込んだ状態で溶融させ、当該発泡する発泡性トナー粒子の間を結合させる定着手段とを備えたことを特徴とする立体画像形成装置である。
【００１２】
また、本発明の立体画像形成方法は、像担持体表面上に形成された静電潜像を発泡性トナーにより現像してトナー画像を形成する現像工程と、前記像担持体表面上に形成されたトナー画像を記録媒体上に転写する転写工程と、前記発泡性トナーに含有される発泡剤を発泡させ、立体画像中に該記録媒体面に対して略垂直な方向に伸びる補強部材を形成し、該記録媒体上にトナー画像を定着する定着工程と、を有することを特徴とする。
【００１３】
（補強部材、非発泡性トナー）
本発明の立体画像形成装置及び立体画像形成方法において、補強部材は非発泡性トナーからなることが好ましい。ここで、非発泡性トナーが定着工程で、立体画像中に記録媒体面に対して略垂直な方向に伸び、好適に補強部材として機能するよう、前記非発泡性トナーの平均粒子径は前記発泡性トナーの平均粒子径より小さいことが好ましく、前記非発泡性トナーの平均粒子径は前記発泡性トナーの平均粒子径の２分の１の大きさより小さいことがより好ましく、前記非発泡性トナーの平均粒子径は前記発泡性トナーの平均粒子径の３分の１の大きさより小さいことが特に好ましい。
その理由は、上記発泡性トナーからなる未定着トナー像が、記録媒体上に転写されるが、この未定着トナー像の上部には、補強部材としての例えば非発泡性トナーからなる未定着トナー像が積層された状態で形成される。その際、上記非発泡性トナーの平均粒子径を、発泡性トナーの平均粒子径の２分の１より小さく、更には好ましくは３分の１より小さく設定することにより、定着時又は定着時以前の工程で、記録媒体上に転写された平均粒子径の大きな発泡性トナーのトナー粒子の間に、非発泡性トナーが入り込んだ状態となり易いからである。また、非発泡性トナーは球形に近い形状であると、発泡性トナーの間に入り込み易いため、重合製法トナーあるいは溶解懸濁製法トナーであることが好ましい。
【００１４】
本発明において、この非発泡性トナーの体積平均粒子径は、３〜１２μm であることが好ましく、３〜８μm がより好ましい。熱発泡性トナーの体積平均粒子径は、後述するように、２０〜４０μm であることが好ましく、２４〜３５μm であることがより好ましい。したがって、上記非発泡性トナーの体積平均粒子径は、熱発泡性トナーの体積平均粒子径に対して、１／２〜１／４程度に設定されている。
【００１５】
発泡性トナー又は非発泡性トナーの体積平均粒子径および数平均粒子径の測定は、例えば、コールターカウンター［ＴＡ−ＩＩ］型（コールター社製）を用いて、５０μm 又は１００μm のアパーチャー径で測定することにより得ることができる。この時、測定はトナーを電解質水溶液（アイソトン水溶液）に分散させ、超音波により３０秒以上分散させた後に行う。
【００１６】
また、この非発泡性トナーは色材を含む画像形成用トナーであることが好ましく、合成樹脂を主成分とする重合製法トナーあるいは溶解懸濁製法トナーであることが好ましい。
ここでいう重合製法トナーとは、２種以上のモノマーを用いた界面重合法により結着樹脂を合成し、１次粒子化する工程と、前記合成により形成された結着樹脂から有機溶媒を除去する工程と、を有することを特徴とするものである。また、溶解懸濁製法トナーとは、結着樹脂を結着樹脂が溶解可能な有機溶媒中に添加して成る油性成分と水性成分を懸濁させ粒子化して懸濁液を調製する工程と、前記懸濁液から有機溶媒を除去する工程と、を有することを特徴とするものである。
なお、非発泡性トナーとして、色材を含む画像形成用トナーであることが好ましい理由は、色材を含む画像形成用トナーは、入手が容易であって汎用性が高く、且つ立体画像に着色することができ、しかも、重合製法トナーは、溶融粉砕法等によって製造されたトナーと比較して、球形に近い形状に形成することができ、非発泡性トナーを効果的に発泡性トナーのトナー粒子の間に入り込ませることができるからである。
【００１７】
ここで、非発泡性トナーは、ポリエステル樹脂を主成分とすることが好ましく、例えば、結晶性ポリエステル樹脂を主成分とするものが挙げられる。
また、上記非発泡性トナーは、発泡性トナーからなる未定着トナー像中に効果的に入り込んで発泡する発泡性トナー粒子の間を結合させることが望ましく、かかる観点から非発泡性トナーと発泡性トナーの結着樹脂の融点やガラス転移点を、定着温度との関係において考慮することが望ましい。この点、発泡性トナーの結着樹脂の融点が、非発泡性トナーの融点よりも低いと、先に溶融した発泡性トナーの表面に非発泡性トナーが付着して、発泡性トナーからなる未定着トナー像中に非発泡性トナーを効果的に入り込ませることができにくくなると考えられ、発泡性トナーの結着樹脂の融点は、非発泡性トナーの融点よりも高いことが望ましい。
【００１８】
前記結晶性ポリエステル樹脂は、酸由来構成成分と、アルコール由来構成成分とを含むポリエステル樹脂を含有し、必要に応じてその他の成分を含有する。
【００１９】
尚、前記ポリエステル樹脂は、酸（ジカルボン酸）成分とアルコール（ジオール）成分とから合成されるものであり、本明細書において、「酸由来構成成分」とは、ポリエステル樹脂の合成前には酸成分であった構成部位を指し、「アルコール由来構成成分」とは、ポリエステル樹脂の合成前にはアルコール成分であった構成部位を指す。本明細書において、「結晶性ポリエステル樹脂」とは、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有するものを指す。また、前記結晶性ポリエステル主鎖に対して他成分を共重合したポリマーの場合、他成分が５０重量％以下の場合、この共重合体も結晶性ポリエステルと呼ぶ。
【００２０】
前記酸由来構成成分は、脂肪族ジカルボン酸が望ましく特に直鎖型のカルボン酸が望ましい。例えば、蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼリン酸、セバシン酸、１, ９−ノナンジカルボン酸など、或いはその低級アルキルエステルや酸無水物が挙げられるが、この限りではない。
【００２１】
前記酸由来構成成分としては、前述の脂肪族ジカルボン酸由来構成成分のほか、二重結合を持つジカルボン酸由来構成成分、スルホン酸基を持つジカルボン酸由来構成成分等の構成成分を含ませることができる。
【００２２】
尚、前記二重結合を持つジカルボン酸由来構成成分には、二重結合を持つジカルボン酸に由来する構成成分のほか、二重結合を持つジカルボン酸の低級アルキルエステル又は酸無水物等に由来する構成成分も含まれる。また、前記スルホン酸基を持つジカルボン酸由来構成成分には、スルホン酸基を持つジカルボン酸に由来する構成成分のほか、スルホン酸基を持つジカルボン酸の低級アルキルエステル又は酸無水物等に由来する構成成分も含まれる。
【００２３】
前記二重結合を持つジカルボン酸は、その二重結合を利用して樹脂全体を架橋させ得る点で、定着時のホットオフセットを防ぐために好適に用いることができる。このようなジカルボン酸としては、例えば、フマル酸、マレイン酸、３−ヘキセンジオイック酸、３−オクテンジオイック酸等が挙げられるが、これらに限定されない。また、これらの低級アルキルエステル、酸無水物等も挙げられる。これらの中でも、コストの点で、フマル酸、マレイン酸等が好ましい。
【００２４】
前記スルホン酸基を持つジカルボン酸は、顔料等の色材の分散を良好にできる点で有効である。また樹脂全体を水に乳化或いは懸濁して、微粒子を作製する際に、スルホン酸基があれば、後述するように、界面活性剤を使用しないで乳化或いは懸濁が可能である。このようなスルホン基を持つジカルボン酸としては、例えば、２−スルホテレフタル酸ナトリウム塩、５−スルホイソフタル酸ナトリウム塩、スルホコハク酸ナトリウム塩等が挙げられるが、これらに限定されない。また、これらの低級アルキルエステル、酸無水物等も挙げられる。これらの中でも、コストの点で、５−スルホイソフタル酸ナトリウム塩等が好ましい。
【００２５】
これらの脂肪族ジカルボン酸由来構成成分以外の酸由来構成成分（二重結合を持つジカルボン酸由来構成成分及び／又はスルホン酸基を持つジカルボン酸由来構成成分）の、酸由来構成成分における含有量としては、１〜２０構成モル％が好ましく、２〜１０構成モル％がより好ましい。
【００２６】
前記含有量が、１構成モル％未満の場合には、顔料分散が良くなかったり、乳化粒子径が大きくなり、凝集によるトナー粒子径の調整が困難となることがある一方、２０構成モル％を超えると、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融点が降下して、画像の保存性が悪くなったり、乳化粒子径が小さ過ぎて水に溶解し、ラテックスが生じないことがある。
【００２７】
尚、本発明において「構成モル％」とは、ポリエステル樹脂における各構成成分（酸由来構成成分、アルコール由来構成成分）を１単位( モル）したときの百分率を指す。
【００２８】
アルコール構成成分としては脂肪族ジカルボン酸が望ましく、例えば、エチレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、などが挙げられるが、この限りではない。
【００２９】
前記アルコール由来構成成分は、脂肪族ジオール由来構成成分の含有量が８０構成モル％以上であって、必要に応じてその他の成分を含む。前記アルコール由来構成成分としては、前記脂肪族ジオール由来構成成分の含有量が９０構成モル％以上であるのが好ましい。
【００３０】
前記含有量が、８０構成モル％未満では、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融点が降下するため、耐トナーブロッキング性、画像保存性及び、低温定着性が悪化してしまう。
【００３１】
必要に応じて含まれるその他の成分としては、二重結合を持つジオール由来構成成分、スルホン酸基を持つジオール由来構成成分等の構成成分である。
【００３２】
前記二重結合を持つジオールとしては、２−ブテン−１，４−ジオール、３−ブテン−１，６−ジオール、４−ブテン−１，８−ジオール等が挙げられる。
【００３３】
前記スルホン酸基を持つジオールとしては、１，４−ジヒドロキシ−２−スルホン酸ベンゼンナトリウム塩、１，３−ジヒドロキシメチル−５−スルホン酸ベンゼンナトリウム塩、２−スルホ−１，４−ブタンジオールナトリウム塩等が挙げられる。
【００３４】
これらの直鎖型脂肪族ジオール由来構成成分以外のアルコール由来構成成分を加える場合、すなわち二重結合を持つジオール由来構成成分及び／又はスルホン酸基を持つジオール由来構成成分を加える場合、そのアルコール由来構成成分における含有量としては、１〜２０構成モル％が好ましく、２〜１０構成モル％がより好ましい。
【００３５】
前記含有量が、１構成モル％未満の場合には、顔料分散が良くなかったり、乳化粒子径が大きくなり、凝集によるトナー粒子径の調整が困難となることがある。一方、２０構成モル％を超えると、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融点が降下して、画像の保存性が悪くなったり、乳化粒子径が小さ過ぎて水に溶解し、ラテックスが生じないことがある。
【００３６】
尚、本発明において、前記ポリエステル樹脂の融点の測定には、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用い、室温から１５０℃まで毎分１０℃の昇温速度で測定を行った時の吸熱ピークのトップの値を用いた。
【００３７】
前記着色剤としては、特に制限はなく、公知の着色剤が挙げられ、目的に応じて適宜選択することができる。顔料を１種単独で用いても良いし、同系統の顔料を２種以上混合して用いてもよい。また異系統の顔料を２種以上混合して用いても良い。前記着色剤としては、例えば、クロムイエロー、ハンザイエロー、パーマネントオレンジＧＴＲ，ピラゾロンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン３Ｂ、ブリリアントカーミン６Ｂ、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレートなどの種々の顔料；アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジゴ系、チオインジゴ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系、キサンテン系などの各種染料；などが挙げられる。これらの着色剤に透明度を低下させない程度にカーボンブラック等の黒色顔料、染料を混合しても良い。また、分散染料、油溶性染料等も挙げられる。
【００３８】
前記非発泡性トナーにおける前記着色剤の含有量としては、前記結着樹脂１００重量部に対して、１〜３０重量部が好ましいが、定着後における画像表面の平滑性を損なわない範囲で、前記数値範囲の中でもできるだけ多い方が好ましい。着色剤の含有量を多くすると、同じ濃度の画像を得る際、画像の厚みを薄くすることができ、オフセットの防止に有効な点で有利である。
【００３９】
尚、前記着色剤の種類を適宜選択することにより、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナー等の各色トナーが得られる。
【００４０】
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択でき、例えば、無機微粒子、有機微粒子、帯電制御剤、離型剤等の公知の各種添加剤等が挙げられる。
【００４１】
前記無機微粒子は、一般にトナーの流動性を向上させる目的で使用される。前記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、等の微粒子が挙げられる。これらの中でも、シリカ微粒子が好ましく、疎水化処理されたシリカ微粒子が特に好ましい。
【００４２】
前記無機微粒子の平均１次粒子径（数平均粒子径）としては、１〜１０００ｎｍが好ましく、その添加量としては、トナー１００重量部に対して、０．０１〜２０重量部が好ましい。
【００４３】
前記有機微粒子は、一般にクリーニング性や転写性を向上させる目的で使用される。前記有機微粒子としては、例えば、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデン等の微粒子が挙げられる。
【００４４】
前記帯電制御剤は、一般に帯電性を向上させる目的で使用される。前記帯電制御剤としては、例えば、サリチル酸金属塩、含金属アゾ化合物、ニグロシンや４級アンモニウム塩等が挙げられる。
【００４５】
前記離型剤は、一般に離型性を向上させる目的で使用される。前記離型剤の具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等の低分子量ポリオレフィン類；加熱により軟化点を有するシリコーン類；オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド類；カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油等の植物系ワックス；ミツロウ等の動物系ワックス；モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の鉱物・石油系ワックスなどが挙げられる。本発明において、これらの離型剤は１種単独で用いてもよく、２種以上を併用して用いても良い。
【００４６】
これらの離型剤の添加量としては、０．５〜５０重量％であることが好ましく、より好ましくは１〜３０重量％、更に好ましくは５〜１５重量％である。０．５重量％未満であると離型剤添加の効果がなく、５０重量％以上であると、帯電性に影響が現れやすくなったり、現像機内部においてトナーが破壊されやすくなり、離型剤のキャリアへのスペント化が生じ、帯電が低下しやすくなる等の影響が現れるばかりでなく、例えばカラートナーを用いた場合、定着時の画像表面への染み出しが不十分になり易く、画像中に離型剤が在留しやすくなってしまうため、透明性が悪化し好ましくない。
【００４７】
前記本発明に用いる非発泡性トナーは、その表面が表面層によって覆われていてもよい。該表面層は、トナー全体の力学特性、溶融粘弾性特性に大きな影響を与えないことが望ましい。例えば、非溶融、或いは高融点の表面層がトナーを厚く覆っていると、結晶性樹脂を用いたことによる低温定着性を十分に発揮し得なくなる。従って、表面層の膜厚は薄いことが望ましく、具体的には、０．００１〜０．５μm の範囲内であることが好ましい。
【００４８】
上記範囲の薄い表面層を形成するためには、結着樹脂、着色剤の他、必要に応じて添加される無機微粒子、その他の材料を含む粒子の表面を化学的に処理する方法が好適に使用される。
【００４９】
表面層を構成する成分としては、シランカップリング剤、イソシアネート類、あるいは、ビニル系モノマー等が挙げられ、また、当該成分には、極性基が導入されていることが好ましく、化学的に結合することにより、トナーと紙等の被転写体との接着力が増加する。
【００５０】
前記極性基としては、分極性の官能基であれば如何なるものでもよく、例えば、カルボキシル基、カルボニル基、エポキシ基、エーテル基、ヒドロキシル基、アミノ基、イミノ基、シアノ基、アミド基、イミド基、エステル基、スルホン基等が挙げられる。
【００５１】
化学的に処理する方法としては、例えば、過酸化物等の強酸化物質、オゾン酸化、プラズマ酸化等により酸化する方法、極性基を含む重合性モノマーをグラフト重合により結合させる方法等が挙げられる。化学的処理により、結晶性樹脂の分子鎖に共有結合で極性基が強固に結合することになる。
【００５２】
（発泡性トナー、熱発泡性トナー）
本発明の立体画像形成装置及び立体画像形成方法において、発泡性トナーは熱発泡性の発泡剤を含有する熱発泡性トナーであることが好ましい。
【００５３】
この熱発泡性トナーは、結着樹脂と発泡剤とを含有する熱発泡性トナーであって、発泡剤がトナー表面に実質的に露出していないことが好ましい。
【００５４】
発泡剤としては、特に制限されるものではなく、熱によって体積膨張するものであれば、どのようなものでも使用可能である。常温で固体のものであっても、液体のものであってもよい。また、発泡剤は、単一物質からなる材料に限られず、複数の物質からなる材料や、マイクロカプセル粒子等の機能性材料であってもよい。発泡剤の発泡温度は、いかなる装置を使用して立体画像を形成するかによって、その好ましい発泡温度範囲が異なるが、図１に示すような通常のプリンタや複写機を用いて立体画像を形成する場合は、発泡温度が加熱定着温度以下であるのが好ましい。
【００５５】
発泡剤としては、例えば、熱分解によりガスを発生する物質を主原料とする発泡剤を用いることができ、具体的には、熱分解により炭酸ガスを発生する炭酸水素ナトリウム等の重炭酸塩、窒素ガスを発生するＮａＮＯ2とＮＨ4Ｃｌの混合物、アゾビスイロブチロニトリル、ジアゾアミノベンゼン等のアゾ化合物、酸素等を発生する過酸化物等が挙げられる。
【００５６】
発泡剤の他の形態としては、低温で気化する低沸点物質（常温で液体状態であっても固体状態であってもよい。）を内包するマイクロカプセル粒子の発泡剤（以下、「マイクロカプセル型発泡剤」という場合がある。）が挙げられる。マイクロカプセル型発泡剤は、発泡性が高いので好ましい。この熱発泡性トナーを、図１に示すような通常のプリンタや複写機等に使用する場合は、マイクロカプセル内に内包されている低沸点物質は、少なくとも加熱定着温度よりも低い温度で気化することが必要であり、具体的には１００℃以下、好ましくは５０℃以下、より好ましくは２５℃以下で気化する物質である。但し、マイクロカプセル型発泡剤の熱応答性は、芯材である低沸点物質の沸点のみならず、壁材の軟化点に依存するので、低沸点物質の好ましい沸点範囲は前記範囲には限定されない。低沸点物質としては、例えば、ネオペンタン、ネオヘキサン、イソペンタン、イソブチレン、イソブタン等が挙げられる。中でも、マイクロカプセルの壁材に対して安定で、熱膨張率の高いイソブタンが好ましい。
【００５７】
マイクロカプセルの壁材は、トナーの製造工程で用いられる種々の溶剤に対して耐溶剤性を有するとともに、マイクロカプセルに内包される低沸点物質が気化した際に、気体に対して非透過性を有する材料が好ましい。また、この熱発泡性トナーを、通常のプリンタや複写機等に使用する場合は、壁材が加熱定着温度よりも低い温度で軟化し、膨張する必要がある。マイクロカプセルの壁材としては、従来使用されている壁材を広く使用することができる。例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリブタジエン、ポリアクリル酸エステル等の単重合体、これらの共重合体が好ましく用いられる。中でも、塩化ビニリデンとアクリロニトリルの共重合体が結着樹脂との接着性が高い点、溶剤に対して耐溶剤性が高い点で好ましい。
【００５８】
この熱発泡性トナーにおける発泡剤の含有量は、発泡剤の種類によって好ましい範囲が異なるが、通常は、５重量％〜５０重量％、好ましくは１０重量％〜４０重量％である。発泡剤の含有量が５重量％未満であると、トナーの熱膨張が実用上不十分となる場合があり、一方、５０重量％を越えると、トナー中の結着樹脂の割合が相対的に不足し、充分な定着性が得られない等の問題が生じる場合がある。
【００５９】
この熱発泡性トナーの結着樹脂としては、特に制限されるものではなく、トナー用樹脂として一般に用いられる樹脂が使用できる。具体的には、ポリエステル樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレン・アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ジエン系樹脂、フェノール樹脂、エチレン・酢酸ビニル樹脂等であるが、より好ましいのはポリエステル樹脂である。
【００６０】
この結着樹脂には、上記ポリエステル樹脂を二種類以上組み合わせてもよいし、更に他の樹脂を組み合わせても良い。他の樹脂としては、スチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレン・アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ジエン系樹脂、フェノール樹脂、テルペン樹脂、クマリン樹脂、アミド樹脂、アミドイミド樹脂、ブチラール樹脂、ウレタン樹脂、エチレン・酢酸ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、カルナバワックス等の天然ワックス樹脂がある。この結着樹脂においては、ポリエステル樹脂を主成分として、その他の樹脂は熱発泡性トナー中に０〜３０重量％の量で添加するのが好ましい。また、結着樹脂のモノマーに発泡剤を分散し、これらを縣濁重合することにより熱発泡性トナーを作製する場合は、上記結着樹脂の中の縣濁重合可能なモノマーが利用可能である。
【００６１】
尚、ここにいう「トナー表面に実質的に露出していない」とは、例えば、熱発泡性トナー粒子５０個の電子顕微鏡写真を観察した結果、まったく発泡剤が表面に露出していない熱発泡性トナーが８割以上であることを示す。また、発泡剤が粒子として熱発泡性トナー中に均一に分散していると、熱発泡性トナーの記録媒体に対する接着性および帯電安定性をより向上できるので好ましい。
【００６２】
この熱発泡性トナーには、所望により着色剤を含有させ、着色して可視化してもよい。分散させる着色剤としては、公知の有機、もしくは、無機の顔料や染料、油溶性染料を使用することができる。これらの着色剤は、熱発泡性トナーの粒子径や現像量に依存するが、一般にトナー１００重量部に対して１〜１００重量部程度の割合が適切である。
【００６３】
この熱発泡性トナーの体積平均粒子径は、１０〜４０μm であることが好ましく、２０〜３０μm であることがより好ましい。
【００６４】
また、熱発泡性トナーには、磁化を持たせるために磁性体を含有させても良い。磁性体の種類としては、公知のものを適宜使用できる。さらに、この熱発泡性トナーには、所望により離型剤を含有させてもよい。離型剤を含有させることによって、接触定着時のオフセット現象等を防止することができるので好ましい。なお、この熱発泡性トナーには、所望により帯電制御剤を加えてもよい。また更に、この熱発泡性トナーには、流動性や、現像性の制御のために、公知の外添剤を加えてもよい。
【００６５】
この熱発泡性トナーは、例えば、少なくとも結着樹脂と発泡剤とを溶剤に溶解および／または分散させた油相を、水相に縣濁分散させて前記油相からなる粒子を作製する工程と、前記粒子から溶剤を除去する工程とを含む工程によって作製することができる。
【００６６】
また、この熱発泡性トナーは、少なくとも発泡剤を溶解または分散させた結着樹脂用のモノマーを、水相中で縣濁重合することによって作製しても良い。
【００６７】
例えば、この熱発泡性トナーは、結着樹脂としてバインダーポリマーを約７５重量％、発泡剤としてエクスパンセル４６１を約２５重量％だけ含有させて、白色トナーとすることができ、また、結着樹脂としてバインダーポリマーを約７４重量％、発泡剤としてエクスパンセル４６１を約２５重量％、着色剤としてカーボンブラックを約１重量％だけ含有させて、黒色トナーとすることもできる。なお、これらの熱発泡性トナーには、必要に応じて適宜外添剤を添加しても良い。
【００６８】
熱発泡性トナーとして上記白色トナーを使用する場合は、この白色トナーを収容した専用の現像器を準備し、図１において、この白色用現像器を、ロータリー方式の現像装置１５のイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の現像器１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５ＢＫのうち、ブラック（ＢＫ）の現像器１５ＢＫと交換するか、白色の現像器を新たに追加して使用すれば良い。
【００６９】
本発明においては、トナーの粒子表面に、さらに帯電性の物質を化学的若しくは物理的に付着させてもよい。また、金属、金属酸化物、金属塩、セラミック、樹脂、カーボンブラック等の微粒子を、帯電性、導電性、粉体流動性、潤滑性等を改善する目的で外添してもよい。
【００７０】
（電子写真用現像剤）
本発明において、前記発泡性トナー及び／又は前記非発泡性トナーは、電子写真用現像剤として現像器に収容されることが好ましい。この電子写真用現像剤は、前記発泡性トナー及び／又は前記非発泡性トナーを含む、磁性又は非磁性の一成分系電子写真用現像剤であってもよいし、前記発泡性トナー及び／又は前記非発泡性トナーとキャリアとを含む二成分系電子写真用現像剤であってもよい。
【００７１】
この一成分系電子写真用現像剤が、磁性一成分系電子写真用現像剤の場合、磁性粉を添加、或いは、着色剤のうち黒色着色剤の全部又は一部を、磁性粉で置き換えることができる。磁性粉としては、従来使用されている公知のものならばいかなるものでも用いることができ、例えば、鉄、コバルト、ニッケル等の金属及びこれらの合金、Ｆｅ3Ｏ4、γ−Ｆｅ2Ｏ3、コバルト添加酸化鉄、マグネタイト等の金属酸化物、ＭｎＺｎフェライト、ＮｉＺｎフェライト等のフェライト、等が挙げられる。これらの磁性体は一般に、３０〜７０重量％添加して用いられる。
【００７２】
二成分系電子写真用現像剤において、キャリアとしては、特に制限はなく、それ自体公知のキャリア、例えば、樹脂被覆キャリア等が好適に挙げられる。前記樹脂被覆キャリアは、芯材の表面に樹脂を被覆してなる。前記芯材としては、例えば、鉄粉、フェライト粉、ニッケル粉等の磁性を有する粉体等が挙げられる。前記樹脂としては、例えば、フッ素系樹脂、ビニル系樹脂、シリコーン系樹脂等が挙げられる。
【００７３】
（立体画像形成装置）
本発明の立体画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体表面上に形成された静電潜像を前記発泡性トナーにより現像して発泡性トナー像を形成する現像手段と、前記像担持体表面上に形成された前記発泡性トナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、前記発泡性トナーに含有される発泡剤を発泡させ、前記記録媒体上にトナー画像を定着する定着手段と、を有する装置として構成することができる。
【発明の効果】
【００７４】
本発明によれば、立体画像中に、記録媒体面に対して略垂直な方向に伸びる補強部材を形成することにより、記録媒体面に平行な方向に加えられた力に対して破壊しにくく、強度を上げることができる。
また、本発明によれば、非発泡性トナーによる未定着トナー像を発泡性トナーによる未定着トナー像と同時に記録媒体上に定着せしめるとともに、当該非発泡性トナー粒子を発泡する発泡性トナー粒子の間に入り込んだ状態で溶融させ、当該発泡する発泡性トナー粒子の間を結合させるように構成したので、記録媒体面に平行な方向に加えられた力に対して破壊しにくく、強度を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７５】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００７６】
図１に、本発明に係る立体画像形成装置１を示す。立体画像形成装置１は、電子写真方式の画像形成装置として一般的に用いられているフルカラー画像形成装置を、ブラック用の現像器（１５ＢＫ）に熱発泡性トナーを収容することにより、立体画像形成装置１として転用したものである。立体画像形成装置１は、与えられた立体画像情報を画像形成情報に画像変換するパーソナルコンピュータＰと、この画像形成情報に基づいて像担持体である感光体ドラム１４上に静電潜像を形成するレーザー書き込み装置（潜像形成装置）１３と、形成された該静電潜像を現像して発泡性トナー像を形成する現像装置１５と、該発泡性トナー像を記録媒体である記録用紙上に転写する二次転写ロール２５と、該記録用紙上の該発泡性トナー像を発泡させる、加熱ロール３１と加圧ロール３２とからなる定着装置３０とを備えている。
【００７７】
現像手段である現像装置１５は、イエロー（Ｙ）・マゼンタ（Ｍ）・シアン（Ｃ）の各色トナー用の現像器１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、及び、ブラック（ＢＫ）トナー用を熱発泡性トナー用に換えた現像器１５ＢＫを備えている。なお、上記イエロー（Ｙ）・マゼンタ（Ｍ）・シアン（Ｃ）の各色トナー用の現像器１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃは、そのまま非発泡性トナー用の現像器としても使用されるものである。
【００７８】
立体画像形成装置１は、ドットや、線分、ベタ画像等からなるカラーの立体を含む画像を、パーソナルコンピュータＰにインストールされたアプリケーションソフトウエアから印刷指示をすることにより、記録用紙上に形成することができる。
【００７９】
図１はこの発明の実施の形態１に係る立体画像形成装置としての電子写真方式のカラー複写機を示すものであり、このカラー複写機は、カラープリンタとしての機能をも備えている。
【００８０】
図１において、１００はカラープリンターの本体を示すものであり、このカラー複写機本体１００の上部には、プラテンカバー３によって押圧された原稿２の画像を読み取る原稿読取装置４が配設されている。この原稿読取装置４は、プラテンガラス５上に載置された原稿２を光源６によって照明し、原稿２からの反射光像を、フルレートミラー７及びハーフレートミラー８、９及び結像レンズ１０からなる縮小光学系を介してＣＣＤ等からなる画像読取素子１１上に走査露光して、この画像読取素子１１によって原稿２の色材反射光像を所定のドット密度（例えば、１６ドット／ｍｍ）で読み取るようになっている。
【００８１】
上記原稿読取装置４によって読み取られた原稿２の色材反射光像は、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）（各８ｂｉｔ）の３色の原稿反射率データとして画像処理装置１２に送られ、この画像処理装置１２では、原稿２の反射率データに対して、シェーデイング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色／移動編集等の所定の画像処理が施される。
【００８２】
そして、上記の如く画像処理装置１２で所定の画像処理が施された画像データは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）（各８ｂｉｔ）の４色の原稿色材階調データとしてＲＯＳ１３（ＲａｓｔｅｒＯｕｔｐｕｔＳｃａｎｎｅｒ）に送られ、このＲＯＳ１３では、原稿色材階調データに応じてレーザー光による画像露光が行われる。
【００８３】
上記カラー複写機本体１００の内部には、色の異なる複数のトナー像を形成可能な画像形成手段Ａが配設されている。この画像形成手段Ａは、主として、画像露光手段としてのＲＯＳ１３と、静電潜像が形成される像担持体としての感光体ドラム１４と、前記感光体ドラム１４上に形成された静電潜像を現像して色の異なる複数のトナー像を形成可能な現像手段としてのロータリー方式の現像装置１５とから構成されている。
【００８４】
上記ＲＯＳ１３は、図１に示すように、図示しない半導体レーザーを原稿再現色材階調データに応じて変調し、この半導体レーザーからレーザー光ＬＢを階調データに応じて出射する。この半導体レーザーから出射されたレーザー光ＬＢは、図示しない回転多面鏡によって偏向走査され、図示しないｆ・θレンズ及び反射ミラーを介して像担持体としての感光体ドラム１４上に走査露光される。
【００８５】
上記ＲＯＳ１３によってレーザー光ＬＢが走査露光される感光体ドラム１４は、図示しない駆動手段によって矢印方向に沿って所定の速度で回転駆動されるようになっている。この感光体ドラム１４の表面は、予め一次帯電用のスコロトロン１６によって所定の極性（例えば、マイナス極性）及び電位に帯電された後、原稿再現色材階調データに応じてレーザー光ＬＢが走査露光されることによって静電潜像が形成される。上記感光体ドラム１４の表面は、例えば、−６５０Ｖに一様に帯電された後、画像部にレーザー光ＬＢが走査露光されて、露光部分が−２００Ｖとなる静電潜像が形成される。上記感光体ドラム１４上に形成された静電潜像は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の４色の現像器１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５ＢＫを備えたロータリー方式の現像装置１５によって、例えば、感光体ドラム１４の帯電極性と同極性のマイナス極性に帯電したトナー（帯電色材）によって反転現像され、所定の色のトナー像Ｔとなる。その際、上記各現像器１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５ＢＫの現像ロールには、例えば、−５００Ｖの現像バイアス電圧が印加される。尚、上記感光体ドラム１４上に形成されたトナー像Ｔは、必要に応じて転写前帯電器１７によってマイナス極性の帯電を受け、電荷量が調整されるようになっている。
【００８６】
上記感光体ドラム１４上に形成された各色のトナー像は、当該感光体ドラム１４の下部に配置された中間転写体としての中間転写ベルト１８上に、第１の転写手段としての１次転写ロール１９によって第１のニップ部Ｎ１で多重に転写される。この中間転写ベルト１８は、駆動ロール２０、従動ロール２１、テンションロール２２及び２次転写手段の一部を構成する対向ロールとしてのバックアップロール２３によって、感光体ドラム１４の周速と同一の移動速度で矢印方向に沿って回動可能に支持されている。
【００８７】
上記中間転写ベルト１８上には、形成する画像の色に応じて、感光体ドラム１４上に形成されるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の４色のすべて又はその一部のトナー像が、一次転写ロール１９によって順次重ね合わせた状態で転写される。この中間転写ベルト１８上に転写されたトナー像Ｔは、所定のタイミングで２次転写位置Ｎ２へと搬送される記録媒体としての記録用紙２４上に、中間転写ベルト１８を支持するバックアップロール２３と、当該バックアップロール２３に圧接する第２の転写手段の一部を構成する２次転写ロール２５の圧接力及び静電吸引力によって転写される。上記記録用紙２４は、図１に示すように、カラープリンター及び複写機本体１内の下部に配置された複数の記録媒体収容部材としての給紙カセット２６から、所定のサイズのものがフィードロール２７によって給紙される。給紙された記録用紙２４は、複数の搬送ロール２８及びレジストロール２９によって、所定のタイミングで中間転写ベルト１８の２次転写位置Ｎ２まで搬送される。そして、上記記録用紙２４には、上述したように、２次転写手段としてのバックアップロール２３と２次転写ロール２５とによって、中間転写ベルト１８上から所定の色のトナー像が一括して転写されるようになっている。
【００８８】
また、上記中間転写ベルト１８上から所定の色のトナー像が転写された記録用紙２４は、中間転写ベルト１８から分離された後、定着装置３０へと搬送され、この定着装置３０の加熱ロール３１及び加圧ロール３２によって、熱及び圧力でトナー像が記録用紙２４上に定着され、カラープリンター及び複写機本体１の外部に排出されてカラー画像の形成工程が終了する。
【００８９】
なお、図１中、３３は転写工程が終了した後の感光体ドラム１４の表面から残留トナーや紙粉等を除去するためのクリーニング装置、３４は中間転写ベルト１８の清掃を行うための中間転写ベルト用クリーナー、３５は２次転写ロール２５の清掃を行うためのクリーナーをそれぞれ示している。また、中間転写ベルト用クリーナー３４と２次転写ロール２５のクリーナー３５は、所定のタイミングで中間転写ベルト１８に対して接離するように構成されている。
また、１０１〜１０３は給紙カセット２６から構成される給紙装置を、１０４は記録用紙２４の裏面に画像を形成するための用紙反転装置を、それぞれ示している。
【００９０】
ところで、この実施の形態では、記録媒体上に発泡性トナーによる未定着トナー像を形成し、当該未定着トナー像を記録媒体上に定着させるとともに、当該未定着トナー像を形成する発泡性トナーを発泡させて立体画像を形成する立体画像形成装置において、前記記録媒体上に発泡性トナーによる未定着トナー像と重ね合わせて非発泡性トナーによる未定着トナー像を形成する非発泡性トナー像形成手段と、前記非発泡性トナーによる未定着トナー像を発泡性トナーによる未定着トナー像と同時に記録媒体上に定着せしめるとともに、当該非発泡性トナー粒子を発泡する発泡性トナー粒子の間に入り込んだ状態で溶融させ、当該発泡する発泡性トナー粒子の間を結合させる定着手段とを備えるように構成されている。
上記非発泡性トナー像形成手段としては、画像形成手段Ａがそのまま用いられるが、画像形成手段Ａのうち、特に、像担持体としての感光体ドラムと、非発泡性トナー像に対応した画像を露光するＲＯＳ１３と、カラーの各現像器１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃとが、非発泡性トナー像形成手段を構成するものである。
また、上記定着手段としては、定着装置３０がそのまま用いられ、定着温度は、例えば、約１７０℃に設定されている。
【実施例１】
【００９１】
（非発泡性トナーおよび現像剤の作製）
−結晶性ポリエステル樹脂の合成−
加熱乾燥した３口フラスコに、エチレングリコール１２４重量部、５−スルホイソフタル酸ナトリウムジメチル２２．２量部、セバシン酸ジメチル２１３重量部、と触媒としてジブチル錫オキサイド０．３重量部を入れた後、減圧操作により容器内の空気を窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて１８０℃で５時間攪拌を行った。その後、減圧下にて２２０℃まで徐々に昇温を行い２時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させ、結晶性ポリエステル樹脂２２０重量部を合成した。
【００９２】
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）による分子量測定（ポリスチレン換算）で、得られた結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）は１１０００であり、数平均分子量（Ｍｎ）は４７００であった。
【００９３】
また、結晶性ポリエステル樹脂の融点（Ｔｍ）を、前述の測定方法により、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて測定したところ、明確なピークを有し、ピークトップの温度は６９℃であった。
【００９４】
樹脂のＮＭＲスペクトルから測定計算した、共重合成分（５−スルホイソフタル酸成分）とセバシン酸成分の含有比は７．５：９２．５であった。
【００９５】
＜非発泡性トナー（マゼンタ）の作製＞
−樹脂分散液の調製−
結晶性ポリエステル樹脂１５０部を蒸留水８５０部中に入れ、８０℃に加熱しながらホモジナイザー（ＩＫＡジャパン社製：ウルトラタラクス）にて混合攪拌して、樹脂粒子分散液を得た。次いで、キナクリドン顔料２５０部（大日精化（株）製：ＰＶＦＡＳＴＢＬＵＥ）、アニオン界面活性剤２０部（第一工業製薬（株）製：ネオゲンＲＫ）、イオン交換水７３０部を混合し、溶解させた後、ホモジナイザー（ＩＫＡ社製: ウルトラタラクス）を用いて分散し、着色剤（キナクリドン顔料）を分散させてなる着色剤分散液を調製した。
【００９６】
−凝集粒子の調製−
樹脂粒子分散液２４００部、着色剤分散液１００部、離型剤粒子分散液６３部、過酸化ラウロイル１０部、硫酸アルミニウム５部（和光純薬社製）、イオン交換水１００部、を丸型ステンレス製フラスコ中に収容させ、ｐＨ２．０に調整した後、ホモジナイザー（ＩＫＡ社製：ウルトラタラックスＴ５０）を用いて分散させた後、加熱用オイルバス中で６５℃まで攪拌しながら加熱した。６５℃で３時間保持した後、光学顕微鏡にて観察すると、平均粒子径が約６．０μm である凝集粒子が形成されていることが確認された。更に１時間、６５℃で加熱攪拌を保持した後、光学顕微鏡にて観察すると、体積平均粒子径が約７．０μm である凝集粒子が形成されていることが確認された。
【００９７】
この凝集粒子液のｐＨは２．４であった。そこで炭酸ナトリウム（和光純薬社製) を０．５重量％に希釈した水溶液を穏やかに添加し、ｐＨを５．０に調整した後、攪拌を継続しながら７５℃まで加熱し、３時間保持した。
【００９８】
その後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で十分に洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥させることにより非発泡性トナー（マゼンタ）を得た。得られたトナーの融点は６５℃であった。
【００９９】
得られた非発泡性トナー（マゼンタ）について、コールターカウンター［ＴＡ−ＩＩ］型（アパーチャー径：５０μm 、コールター社製）を用いて体積平均粒子径を測定したところ、体積平均粒子径は７．０μm であった。
【０１００】
＜現像剤の作製＞
得られた非発泡性トナー（マゼンタ）に疎水性シリカＲ９７２（日本アエロジル社）を１％外部添加混合し、キャリアと混ぜ二成分現像剤を調製した。
【０１０１】
（画像形成）
立体画像形成装置１の現像器１５ＢＫには、結着樹脂としてバインダーポリマーを７５重量％、発泡剤としてエクスパンセル４６１を２５重量％だけ含有させた、体積平均粒子径約２５μm の熱発泡性トナーと、平均粒子径約100 μm のキャリアとからなる現像剤が収容されている。また、マゼンタ現像器１５Ｍには、上記非発泡性トナー（マゼンタ）と平均粒子径３５μm のキャリアとからなる現像剤が収容されている。
なお、熱発泡性トナーの発泡開始温度は１１０℃であった。ここでいう発泡開始温度とは、熱発泡性トナーを十分時間をかけて加熱したときに発泡を開始する温度のことである。
【０１０２】
初めに、熱発泡性トナーを含む現像剤が収容された現像器１５ＢＫにより現像される。感光体ドラムが帯電電位約−７００Ｖに一様に帯電された後、立体画像を形成すべき部分がレーザー書き込み装置にて露光されて、露光部分の電位が約−３００Ｖの静電潜像が形成された。熱発泡性トナーの帯電量は約−４μC/ｇ、現像バイアスは約−６００Ｖであった。
【０１０３】
次に、非発泡性トナー（マゼンタ）を含む現像剤が収容されたマゼンタ現像器１５Ｍにより現像される。同様に、感光体ドラムが一様に帯電された後、立体画像を形成すべき部分が露光されて、静電潜像が形成された。非発泡性トナー（マゼンタ）の帯電量は、約−４０μＣ／ｇ、現像バイアスは約−６００Ｖであった。
【０１０４】
その結果、感光体ドラム１４上には、非発泡性トナー（マゼンタ）量約４ｇ/ ｍ2 、熱発泡性トナー量約３０ｇ/ ｍ2 のトナー像が形成された。
【０１０５】
この感光体ドラム１４上に形成されたトナー像は、一次転写ロール１９によって中間転写ベルト１８上に一次転写される。この画像形成プロセスによって、中間転写ベルト１８上には、図２−１に示すように、非発泡性トナー（マゼンタ）からなる像５０２０の上に、熱発泡性トナーからなる像５０１０が、多重に転写されることになる。
【０１０６】
その後、中間転写ベルト１８上に多重に転写された非発泡性トナー（マゼンタ）からなる像５０２０と、熱発泡性トナーからなる像５０１０は、記録用紙５０３上に一括して二次転写される。
【０１０７】
記録用紙５０３上に二次転写された熱発泡性トナー像５０２０と非発泡性トナー（マゼンタ）像５０１０を模式的に示したものが、図２−２である。この記録用紙５０３上には、例えば、熱発泡性トナーの粒子が二層程度に積層されたトナー像が転写される。この未定着の熱発泡性トナー像の高さは、３０〜６０μm であった。そして、この熱発泡性トナー像の上には、更に、マゼンタ色のトナー像が積層された状態で転写される。
【０１０８】
次に、熱発泡性トナー５０１０と、非発泡性トナー（マゼンタ）５０２０からなるマゼンタ色のトナー像が転写された記録用紙５０３は、図１に示すように、定着装置３０の加熱ロール３１及び加圧ロール３２によって、熱及び圧力で定着処理を受け、熱発泡性トナー５０１０中の結着樹脂が溶融するとともに、熱発泡性トナー５０１０中の発泡剤が発泡することにより、立体画像５０４が記録用紙５０３上に定着される。この記録用紙５０３上に定着された立体画像５０４は、図２−３に示すように、熱発泡性トナー５０１０中の発泡剤が発泡して、略球体状や略楕円体状の中空のガス泡を形成し、このガス泡が積層した状態となっている。また、上記ガス泡の表面は、溶融して膜状となった結着樹脂によって覆われている。そして、上記記録用紙５０３上に定着された立体画像５０４の上面、及び記録用紙５０３上には、カラー画像が同時に発色定着される。
【０１０９】
定着温度約１７０℃、定着速度60mmで定着を行った結果、記録用紙上における熱発泡性トナーと、非発泡性トナー（マゼンタ）の、マゼンタ色の立体画像５０４が得られた。
【０１１０】
図４は上記の如く記録用紙５０３上に定着された熱発泡性トナー像及び非発泡性トナー（マゼンタ）像からなる立体画像を実際に撮影した電子顕微鏡写真である。この定着後の立体画像の高さは、約１３０μm であった。
【０１１１】
白い点線で囲んだ、比較的濃い部分は非発泡性トナー（マゼンタ）が多く存在する部分であり、その分布は記録用紙に略垂直な方向に伸びている。これは、熱発泡性トナーの上に載せられた非発泡性トナー（マゼンタ）が、その粒子径の違いにより、転写定着工程において熱発泡性トナーの中に局所的に入り込み記録用紙に略垂直な方向に熱発泡性トナー中に偏在したものと考えられる。
【０１１２】
更に説明すると、上記記録用紙上には、熱発泡性トナーからなるトナー像を下層にして、その上部に非発泡性トナーからなるトナー像が転写されるが、非発泡性トナーの粒子径は、熱発泡性トナーの粒子径の１／２〜１／４程度に設定されているので、転写定着工程を通して、熱発泡性トナーの隙間に非発泡性トナーが入り込んだ状態となる。そのため、上記記録用紙上に熱発泡性トナーと非発泡性トナーを定着する際に、非発泡性トナー粒子が発泡する発泡性トナー粒子の間に入り込んだ状態で溶融し、当該発泡する発泡性トナー粒子の間を結合した状態となる。その際、上記非発泡性トナー粒子は、発泡する発泡性トナー粒子の間に入り込む際に、上部から下方へと移動するため、記録用紙に対して略垂直な方向に分布して溶融し、発泡する熱発泡性トナーの間を結合することになる。
【実施例２】
【０１１３】
実施例１において、結着樹脂としてバインダーポリマーを７５重量％、発泡剤としてエクスパンセル４６１を２５重量％だけ含有した熱発泡性トナーを用い、熱発泡性トナーと非発泡性トナー（マゼンタ）の現像及び転写の順番を逆にした以外は同様にして、立体画像５０４を形成した。記録用紙に転写後の熱発泡性トナー像及び非発泡性トナー（マゼンタ）像からなるトナー画像の断面模式図を図３−１に示す。また、定着・発泡後の立体画像５０４の断面模式図を図３−２に示す。立体画像５０４中に、非発泡性トナー（マゼンタ）からなる補強部材が、記録用紙に略垂直な方向に伸びていることが分かる。
【０１１４】
（比較例１）
実施例１、２において、非発泡性トナーを使用しないで、熱発泡性トナーだけからなる立体画像を形成した。
【０１１５】
（評価）
直径1.5mm の円の立体画像について、非発泡性トナー（マゼンタ）及び熱発泡性トナーからなるカラー立体画像（実施例１）と、熱発泡性トナーのみの立体画像（比較例１）に対して、紙面に平行な方向に引っ掻いて、破壊強度を１０点平均で調べた。
なお、破壊強度試験は、例えば、特開２００３−８３８７６号公報の図１等に開示されている試験機を用いて行った。
【０１１６】
比較例１で得られた、熱発泡性トナーのみの立体画像では1.95N であったのに対して、実施例１で得られた、記録用紙面に対して略垂直な方向に伸びる補強部材を有するカラー立体画像では2.40N であり、非熱発泡性トナーによる補強効果が確かめられた。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】図１は本発明に係る立体画像形成装置１の全体概略図である。
【図２−１】図２−１は実施例１で、中間転写ベルト１８上に転写されたトナー像（５０１０、５０２０）の断面模式図である。
【図２−２】図２−２は実施例１で、記録用紙５０３上に転写されたトナー像（５０１０、５０２０）の断面模式図である。
【図２−３】図２−３は実施例１で得られた、記録用紙５０３上の立体画像５０４の断面模式図である。
【図３−１】図３−１は実施例２で、記録用紙５０３上に転写されたトナー像（５０１０、５０２０）の断面模式図である。
【図３−２】図３−２は実施例２で得られた、記録用紙５０３上の立体画像５０４の断面模式図である。
【図４】図４は実施例１で得られた、記録用紙５０３上の立体画像の断面写真である。
【符号の説明】
【０１１８】
１…立体画像形成装置、１２…画像情報処理装置、１３…レーザー書き込み装置（潜像形成装置、静電潜像形成手段）、１４…感光体ドラム（像担持体）、１５…現像装置（現像ユニット、現像手段）、１６…帯電器、１７…ＰＴＣ（除電器）、１８…中間転写ベルト、１９…一次転写ロール、２４…給紙トレイパン、２５…二次転写ロール、２６…給紙トレイボックス、２８〜２９…搬送ロール（給送手段）、３０…定着装置（定着手段）、３１…加熱ロール、３２…加圧ロール、３４…中間転写ベルトクリーナ、３５…二次転写ロールクリーナ、１００…画像形成本体部、１０１…給紙カセット、１０２〜１０３…給紙トレイ、１０４…両面プリント用紙反転ユニット、５０１…発泡性トナー像、５０１０…熱発泡性トナー（定着前の発泡性トナー像）、５０２…補強部材、５０２０…非発泡性トナー（マゼンタ）像（定着前の非発泡性トナー像）、５０２１…非発泡性トナー像、５０３…記録用紙（記録媒体）、５０４…立体画像、Ｔ…トナー、Ｐ…パーソナルコンピュータ
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図２−３】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４】
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