(57)【要約】【課題】  より多くのユーザーの用途に対して、立体画像部が変形、破損、又は欠損するおそれのない、非常に強度・耐久性に優れた立体画像印刷物を形成することのできる、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。【解決手段】  立体画像形成情報に基づいて像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、該静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像手段と、該トナー画像を記録媒体上に転写する転写手段と、透明保護シートと該記録媒体との間に該トナー画像を挟んで、該透明保護シートが重ねられた該記録媒体を該定着手段に搬送する搬送手段と、該トナー画像を該記録媒体上に立体画像として定着させ、該透明保護シートと該記録媒体との間に該立体画像を閉じ込めるように、該透明保護シートを該記録媒体に密着させる定着手段と、を備えた電子写真方式の立体画像形成装置。【選択図】          図３
2005134559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体画像形成情報に基づいて像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、該静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像手段と、該トナー画像を記録媒体上に転写する転写手段と、透明保護シートと該記録媒体との間に該トナー画像を挟んで、該透明保護シートが重ねられた該記録媒体を該定着手段に搬送する搬送手段と、該トナー画像を該記録媒体上に立体画像として定着可能で、かつ、該透明保護シートと該記録媒体との間に該立体画像を閉じ込めるように、該透明保護シートを該記録媒体に密着可能な定着手段と、を備えた電子写真方式の立体画像形成装置。
【請求項２】
前記定着手段は、該立体画像の表面形状を該透明保護シートの表面に写して該透明保護シートを該立体画像及び該記録媒体に密着させる、請求項１に記載の立体画像形成装置。
【請求項３】
前記トナー画像が熱発泡性トナー画像であって、前記定着手段は、該記録媒体上の該熱発泡性トナー画像を発泡させて該記録媒体上に立体画像として定着させた後、該透明保護シートを該記録媒体に密着させる、請求項１又は２に記載の立体画像形成装置。
【請求項４】
透明保護シート専用トレイを備え、前記搬送手段は、該透明保護シート専用トレイから給送された透明保護シートを、トナー画像が仮定着された記録媒体に、該トナー画像を挟んで重ね合わせ、前記定着手段に搬送する、請求項１から３のいずれかに記載の立体画像形成装置。
【請求項５】
該透明保護シートを該記録媒体に密着させる場合と密着させない場合とで切り替えが可能である、請求項１から４のいずれかに記載の立体画像形成装置。
【請求項６】
前記定着手段は、該透明保護シートを該記録媒体に密着させる場合と密着させない場合とで、それぞれの条件が設定可能である、請求項５に記載の立体画像形成装置。
【請求項７】
該透明保護シートには熱融着層が設けられ、前記定着手段は、該透明保護シートと該記録媒体との間に該トナー画像を挟んで熱融着させる、請求項１から６のいずれかに記載の立体画像形成装置。
【請求項８】
静電潜像形成手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段と、搬送手段とを準備し、
該静電潜像形成手段により立体画像形成情報に基づいて像担持体上に静電潜像を形成し、該現像手段により該静電潜像を現像してトナー画像を形成し、該転写手段により該トナー画像を記録媒体上に転写し、該搬送手段により、透明保護シートと該記録媒体との間に該トナー画像を挟んで、該透明保護シートが重ねられた該記録媒体を該定着手段に搬送し、該定着手段により、該トナー画像を該記録媒体上に立体画像として定着させ、該透明保護シートと該記録媒体との間に該立体画像を閉じ込めるように、該透明保護シートを該記録媒体に密着させる立体画像形成方法。
【請求項９】
前記トナー画像が熱発泡性トナー画像であって、前記定着手段により該記録媒体上の該熱発泡性トナー画像を発泡させて該記録媒体上に立体画像として仮定着させ、前記搬送手段により、透明保護シートと該記録媒体との間に該立体画像を挟んで、該透明保護シートが重ねられ該立体画像が仮定着された該記録媒体を再度該定着手段に搬送し、前記定着手段により、該トナー画像を該記録媒体上に立体画像として本定着させる、請求項８に記載の立体画像形成方法。
【請求項１０】
前記トナー画像が熱発泡性トナー画像であって、前記定着手段により該記録媒体上の該熱発泡性トナー画像を該記録媒体上に仮定着させ、前記搬送手段により、透明保護シートと該記録媒体との間に該熱発泡性トナー画像を挟んで、該透明保護シートが重ねられ該熱発泡性トナー画像が仮定着された該記録媒体を再度該定着手段に搬送し、前記定着手段により、該熱発泡性トナー画像を発泡させて該記録媒体上に立体画像として本定着させる、請求項８に記載の立体画像形成方法。
【請求項１１】
該透明保護シートには熱融着層が設けられ、前記定着手段は、該透明保護シートと該記録媒体との間に該トナー画像を挟んで熱融着させる、請求項８から１０のいずれかに記載の立体画像形成装置。
【請求項１２】
トナー画像が記録媒体上に立体画像として定着され、該透明保護シートと該記録媒体との間に該立体画像が閉じ込められ、該透明保護シートが該記録媒体に密着されてなる、立体画像印刷物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の電子写真方式の立体画像形成装置、及び立体画像形成方法、並びに立体画像印刷物に関する。
【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
【０００３】
従来から、電子写真方式や静電転写方式を利用したモノクロ複写機、フルカラー複写機、フルカラープリンタ等の画像形成装置が広く知られている。これらの画像形成装置では、通常、ブラックトナーによるモノクロ画像、又は、イエロー（Ｙ）・マゼンタ（Ｍ）・シアン（Ｃ）・ブラック（Ｂｋ）の４色トナーによるフルカラー画像等を記録用紙等の記録媒体上に平面的に形成し、出力するものである。
【０００４】
また、通常の平面的な画像とは異なり、発泡性トナー、例えば、熱発泡性トナーを用いて立体的（隆起印刷的）な画像を得る技術が提案されている。
【０００５】
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、特許文献１〜２等において既に提案している。
【０００６】
特許文献１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、従来の電子写真画像形成装置に定着温度を制御する手段を付加するだけで、通常の画像（平面画像）と立体画像の双方を形成し得る立体画像形成装置となる旨等が記載されている。
【０００７】
特許文献２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や、５つの現像器を備えたロータリー方式の現像ユニットを使用し、その一の現像器（Ｗ）でのみ、発泡性のトナーを使用するように構成した例において、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。
【０００８】
これらはいずれも、従来の隆起印刷技術であるエンボス加工や、紫外線効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での課題となる、使用場所が限定されることや、時間がかかる等の問題点を解決したものである。また、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った。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記文献の従来技術により立体的な画像を形成する場合には、次のような問題を有していた。
【００１０】
立体（隆起）印刷物の使用目的としては、点字・触図などの視覚障害者を対象としたユニバーサル向けと、一般ユーザーを対象とした一般向けがある。前者のユニバーサル向けの用途においては、その目的から意識的に丁重に扱われることが多い。よって、立体（隆起）画像部の強度や耐久性に関しては上記従来技術で作成されたもので十分足りうるものであった。しかし、後者の一般ユーザーを対象とした場合、デザイン性に優れる技術を利用した分野等様々な用途で用いられ、その扱われ方も両極端である。フォーマルな場面での配布物、鑑賞用デザインカード等、高級な印刷物として扱われる場合は、比較的丁寧に扱われる。その一方、年賀状やポストカードなどの郵便物、ポスター、子供向けのネーミングカード等の場合は、輸送中のこすれや、過重、人為的な引っ掻きや押圧など、実に様々なストレイスが加わる。
【００１１】
熱発泡性トナーを用いた立体（隆起）画像の強度を決める要因としては、トナー中に含有される結着樹脂種、発泡材料種、およびそれぞれの含有比率、トナーと記録媒体との物性的な接着力、結着樹脂の記録媒体への浸透性、形成される立体画像部の高さ、形状などが挙げられる。
【００１２】
トナー中に含有する結着樹脂種、発泡材料種、およびそれぞれの含有比率などを最適化して強度を上げても、記録媒体や画像構造等、ユーザー要求による要因によって弱くなるケースが発生してしまう。
【００１３】
そこで、本発明は以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、より多くのユーザーの用途に対して、立体画像部が変形、破損、又は欠損するおそれのない、非常に強度・耐久性に優れた立体画像印刷物を形成することのできる、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である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に記載の本発明は、立体画像形成情報に基づいて像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、該静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像手段と、該トナー画像を記録媒体上に転写する転写手段と、透明保護シートと該記録媒体との間に該トナー画像を挟んで、該透明保護シートが重ねられた該記録媒体を該定着手段に搬送する搬送手段と、該トナー画像を該記録媒体上に立体画像として定着可能で、かつ、該透明保護シートと該記録媒体との間に該立体画像を閉じ込めるように、該透明保護シートを該記録媒体に密着可能な定着手段と、を備えた電子写真方式の立体画像形成装置である。
【００１５】
また、請求項８に記載の本発明は、静電潜像形成手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段と、搬送手段とを準備し、
該静電潜像形成手段により立体画像形成情報に基づいて像担持体上に静電潜像を形成し、該現像手段により該静電潜像を現像してトナー画像を形成し、該転写手段により該トナー画像を記録媒体上に転写し、該搬送手段により、透明保護シートと該記録媒体との間に該トナー画像を挟んで、該透明保護シートが重ねられた該記録媒体を該定着手段に搬送し、該定着手段により、該トナー画像を該記録媒体上に立体画像として定着させ、該透明保護シートと該記録媒体との間に該立体画像を閉じ込めるように、該透明保護シートを該記録媒体に密着させる立体画像形成方法である。
【００１６】
本発明の立体画像形成方法は、前記トナー画像が熱発泡性トナー画像であって、前記静電潜像形成手段により立体画像形成情報に基づいて像担持体上に静電潜像を形成し、前記現像手段により該静電潜像を現像して熱発泡性トナー画像を形成し、前記転写手段により該熱発泡性トナー画像を記録媒体上に転写し、前記定着手段により該記録媒体上の該熱発泡性トナー画像を発泡させて該記録媒体上に立体画像として仮定着させ、前記搬送手段により、透明保護シートと該記録媒体との間に該立体画像を挟んで、該透明保護シートが重ねられ該立体画像が仮定着された該記録媒体を再度該定着手段に搬送し、前記定着手段により、該トナー画像を該記録媒体上に立体画像として本定着させ、該透明保護シートと該記録媒体との間に該立体画像を閉じ込めるように、該透明保護シートを該記録媒体に密着させる方法とすることができる。
【００１７】
本発明の立体画像形成方法は、前記トナー画像が熱発泡性トナー画像であって、前記静電潜像形成手段により立体画像形成情報に基づいて像担持体上に静電潜像を形成し、前記現像手段により該静電潜像を現像して熱発泡性トナー画像を形成し、前記転写手段により該熱発泡性トナー画像を記録媒体上に転写し、前記定着手段により該記録媒体上の該熱発泡性トナー画像を該記録媒体上に仮定着させ、前記搬送手段により、透明保護シートと該記録媒体との間に該熱発泡性トナー画像を挟んで、該透明保護シートが重ねられ該熱発泡性トナー画像が仮定着された該記録媒体を再度該定着手段に搬送し、前記定着手段により、該熱発泡性トナー画像を発泡させて該記録媒体上に立体画像として本定着させ、該透明保護シートと該記録媒体との間に該立体画像を閉じ込めるように、該透明保護シートを該記録媒体に密着させる方法とすることができる。
【００１８】
本発明の立体画像形成装置又は立体画像形成方法において、前記定着手段は、該立体画像の表面形状を該透明保護シートの表面に写して該透明保護シートを該立体画像及び該記録媒体に密着させることが好ましい。
【００１９】
本発明の立体画像形成装置又は立体画像形成方法において、前記トナー画像が熱発泡性トナー画像であって、前記定着手段は、該記録媒体上の該熱発泡性トナー画像を発泡させて該記録媒体上に立体画像として定着させ、該透明保護シートを該記録媒体に密着させることが好ましい。
【００２０】
本発明の立体画像形成装置又は立体画像形成方法において、透明保護シートと記録媒体との間にトナー画像を挟んで、透明保護シートが重ねられた記録媒体を手差しトレイから供給するように構成することもできるが、本発明の立体画像形成装置は、透明保護シート専用トレイを備え、前記搬送手段は、該透明保護シート専用トレイから給送された透明保護シートを、トナー画像が仮定着された記録媒体に、該トナー画像を挟んで重ね合わせ、前記定着手段に搬送することが好ましい。
【００２１】
本発明の立体画像形成装置において、該透明保護シートを該記録媒体に密着させる場合と密着させない場合とで切り替えが可能であることが好ましい。
【００２２】
本発明の立体画像形成装置又は画像形成方法において、前記定着手段は、該透明保護シートを該記録媒体に密着させる場合と密着させない場合とで、それぞれの条件が設定可能であることが好ましい。
【００２３】
本発明の立体画像形成装置又は立体画像形成方法において、該透明保護シートには熱融着層が設けられ、前記定着手段は該透明保護シートと該記録媒体との間に該トナー画像を挟んで熱融着可能であることが好ましい。
【００２４】
また、請求項１２に記載の本発明は、トナー画像が記録媒体上に立体画像として定着され、該透明保護シートと該記録媒体との間に該立体画像が閉じ込められ、該透明保護シートが該記録媒体に密着されてなる、立体画像印刷物である。
【００２５】
本発明の立体画像印刷物は、該立体画像の表面形状が該透明保護シートの表面に写され、該透明保護シートを該立体画像及び該記録媒体に密着させられてなることが好ましい。
【００２６】
また、本発明の立体画像印刷物は、前記トナー画像が熱発泡性トナー画像であって、該記録媒体上の該熱発泡性トナー画像が発泡して該記録媒体上に立体画像として定着され、該透明保護シートが熱融着層を介して、該記録媒体に熱融着されてなることが好ましい。
【００２７】
本発明において、「仮定着」とは、複数の定着過程がある場合に最終の定着過程以外の定着過程を云う。熱発泡性トナーを記録媒体に仮定着する場合において、その後最終の定着過程に給送されるまで熱発泡性トナーが膨れずに、かつ記録媒体から剥離せずに接着させる為には、加熱ローラは１００〜１３０℃に設定することが好ましい。本発明において、「本定着」とは、複数の定着過程がある場合に最終の定着過程を云う。本発明において、「定着」は「仮定着」及び「本定着」を包含する概念である。
【００２８】
本発明において、「トナー画像」は、モノクロトナー画像、カラートナー画像、発泡性トナー画像、及びカラートナーと発泡性トナーとからなるトナー画像、並びに発泡性トナー等の立体画像形成用トナー等からなる立体画像、更にカラートナーを含むカラー立体画像等を含む概念である。
【００２９】
本発明において、透明保護シート４１としては、記録媒体と接着が可能であって、接着後も透明なものを用いる。好ましくは透明樹脂からなる透明基材４１ａと熱融着可能な樹脂からなる接着層４１ｂとから形成される。
【００３０】
透明基材４１ａとしては、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂、エステル樹脂などを用いることができる。また、接着層４１ｂとしては、ポリエチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合樹脂、アイオノマー樹脂などの熱融着樹脂を用いることができる。
【００３１】
また、透明保護シートの厚みは、立体形状に応じて伸縮して密着可能で、透明保護シート上からの表面形状が透明保護シート接着前の形状を損なうことのない厚みであればよい。 熱発泡性トナーの体積平均粒子径が２０〜４０μmのとき、立体画像の高さはおよそ100〜500μmの範囲に設計することができ、この場合に適用できる透明保護シートの厚さとしては、１０〜１５０μmが好ましく、３０〜１００μmがより好ましい。
【００３２】
透明保護シートとして、カラートナー及び熱発泡性トナーの溶融温度よりも低い温度で溶融する接着層を有するものを用いた場合は、定着装置の条件をその接着層の溶融温度に合わせることが好ましい。これにより、透明保護シートの接着層のみが溶け、透明保護シートを画像部および記録用紙等の記録媒体上に接着することができる。カラートナーや熱発泡性トナーは溶融することがないため、画像形成中に立体画像が損なわれることがない。
【００３３】
透明保護シートの接着層の溶融温度がカラートナーや熱発泡性トナーの溶融温度と同じ、又はより高い場合は、通常のトナー画像定着時よりも付与する熱量が多くなるように定着装置の条件を設定することが好ましい。この場合は、記録用紙に形成された熱発泡性トナー画像が更に高い熱量を受けて発泡するため、立体画像の高さを、さらに増加させることも可能である。
【００３４】
ただし、熱をかけすぎると、発泡剤内のガスが発泡剤の壁材を破ってリークするため、逆に体積が減少してしまい、十分な立体画像の高さが得られなくなる。よって、発泡剤の特性に応じて上限値は制限される。
【００３５】
立体画像の表面形状を該透明保護シート４１の表面に写すように、立体画像のエッジ段差部に空気が入り込むことなく、透明保護シート４１と密着させ、透明保護シート表面からでも立体形状が損なわれないようにすることが好ましい。そのためには、透明保護シート４１は立体画像の表面形状に応じて変形可能な伸縮性のある材質、厚さものを選定することが好ましい。
【００３６】
また、記録媒体４０と透明保護シート４１との間に空気が残留しないように、透明保護シート４１は通気性を有するものでもよい。
【００３７】
定着手段３０は加熱ロール３１と加圧ロール３２から構成することができる。該立体画像のエッジの段差部にも圧力がかかるように、加熱ロール３１は弾性を有するほうが好ましい。
【００３８】
本発明に用いる記録媒体としては、パルプ原料を主成分とする普通紙、ＰＰＣ用紙等の記録用紙、普通紙の上に樹脂に白色顔料等を混ぜ合わせたコート紙、ＯＨＰフィルム、ポリエステル等の樹脂に白色顔料を混ぜ合わせた白色フィルム等を用いることができる。該記録媒体は、本発明の立体画像形成装置に通紙可能であるとともに、透明保護シートと熱融着可能であり、かつ定着手段での圧力と熱で変形しないものが好ましい。
【００３９】
本発明において好適に使用される熱発泡性トナーについて詳細に説明する。熱発泡性トナーは結着樹脂と発泡剤とを含有する画像形成用トナーであって、発泡剤がトナー表面に実質的に露出しないように構成されていることが好ましい。
【００４０】
なお、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、その好ましい範囲が異なる。
【００４１】
上記発泡剤としては、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。
【００４２】
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。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、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。
【００４３】
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、熱発泡性トナーを、プリンタや複写機等の本発明の立体画像形成装置に使用する場合は、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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。本実施の形態においては、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。
【００４７】
熱発泡性トナーのトナー粒子を切断し、その切片を顕微鏡で観察すると、少なくとも結着樹脂と発泡剤粒子とからなり、発泡剤粒子が発泡性を失うことなく、トナーの芯部側に内包されている。熱発泡性トナーのトナー粒子は、発泡剤が実質的に表面に露出していない構成であるので、高い熱膨張性を有するとともに、記録媒体に対する接着性および帯電安定性を良好に維持している。
【００４８】
尚、ここにいう「実質的に表面に露出していない」とは、例えば、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トナー中に均一に分散していると、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。
【００４９】
下記の実施例に用いた熱発泡性トナーには、着色剤は含まれていないが、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、トナー粒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１〜８０重量部程度の割合が適切である。
【００５０】
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、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、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、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。
【００５１】
熱発泡性トナーの製造方法としては、例えば、結着樹脂及び発泡剤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される。また、熱発泡性トナーは、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工程を含む工程によって作製しても良い。
【００５２】
尚、発泡性トナーを用いた現像方式としては、二成分現像方式が好ましいが、非磁性一成分現像方式、磁性一成分現像方式いずれも採用することができる。トナー組成として、熱発泡性トナーおよび非発泡性フルカラートナーともに、オイルレス熱定着を可能とするワックスが含有されていることが好ましい。ワックスが含有されているトナーを採用した場合、オイルシステムが付いていないソフトロール定着装置でトナー画像を定着・形成することができる。
【００５３】
本発明の立体画像形成装置が備える静電潜像形成手段としてはレーザー書き込み装置（ＲＯＳ）等が挙げられ、転写手段としては転写ローラや転写ベルトが挙げられ、定着手段としては加熱ローラと加圧ローラとからなる通常の定着装置を用いることができる。
【発明の効果】
【００５４】
本発明の立体画像形成装置及び立体画像形成方法によれば、透明保護シートと記録媒体との間に立体画像を閉じ込めるように該透明保護シートを該記録媒体に接着させるので、これらにより得られる本発明の立体画像印刷物の立体画像部は、より多くのユーザーの用途に対して、変形、破損、又は欠損するおそれのない、非常に強度・耐久性に優れたものとすることができる。
【００５５】
また、立体画像形成装置の定着手段を、画像定着装置、及び透明保護シートの接着装置として兼用することとなるため、他に特別な装置を準備する必要がないというメリットもある。
【００５６】
立体画像の表面形状を透明保護シートの表面に写して透明保護シートを立体画像及び記録媒体に密着させることにより、立体画像の表面形状を維持したまま、保護層を形成することができる。これにより、こすれやしごき、過重、引っ掻きなどに対して非常に強くすることができる。同時に長期使用に対する耐久性についても飛躍的に向上させることができる。
【００５７】
さらに、透明保護シート専用トレイを備えた本発明の立体画像形成装置においては、立体画像形成プロセスの後処理として透明保護シートの貼り付けが自動化され、操作性および、生産性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
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。
【実施例１】
【００５９】
図１に、本発明の実施の形態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、立体画像形成情報に基づいて感光体ドラム（像担持体）１４上に静電潜像を形成する露光装置（ＲＯＳ、Ｒａｓｔｅｒ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｓｃａｎｎｅｒ）１３と、感光体ドラム１４上に形成された該静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像装置１５と、該トナー画像を記録媒体上に転写する二次転写ロール２５と、該記録媒体上の該トナー画像を発泡させ定着させる、加熱ローラ３１と加圧ローラ３２とからなる定着装置３０とを備えている。
【００６０】
画像形成ユニットは、図１に示すように、感光体ドラム１４を中心に構成されており、その回りに、帯電器１６、露光装置１３、現像装置１５、一次転写ロール１９、感光体クリーニング装置３３が配設されている。
【００６１】
現像装置１５は、ロータリー型の現像器１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５ＢＫ、及び１５Ｆを備えている。各現像器は、イエロー（Ｙ）・マゼンタ（Ｍ）・シアン（Ｃ）・ブラック（Ｂ）の各色トナー又は熱発泡性トナー（Ｆ）とキャリアとを混合してなる現像剤を収容している。
【００６２】
熱発泡性トナーには、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％だけ含有したものを用いた。この熱発泡性トナーの体積平均粒径は、約２５μｍであった。
【００６３】
現像装置１５は、感光体１４に対して、各色トナーにて現像してトナー画像を形成することができ、熱発泡性トナーにて現像して熱発泡性トナー画像を形成することもできる。
【００６４】
１次転写ロール１９は、中間転写ベルト１８の回転回数ごとに、相異なる種類のトナーによる画像を中間転写ベルト１８に色重ね転写し、２次転写ロール２５は、記録用紙等の記録媒体に、一括転写することにより、画像形成するよう構成されている。
【００６５】
立体画像形成装置１には、大量の記録用紙を収容することが可能な給紙装置１０１，１０２及び、両面プリントトレイ１０３が付設されている。
【００６６】
また、立体画像形成装置１には、パーソナルコンピュータＰが接続されている。コンピュータＰは、中央演算装置、制御装置、ランダムアクセスメモリ、ハードディスク、ディスプレイや通信制御装置を含む入出力装置などによるハードウェア構成と、基本ソフトと応用ソフトなどによるソフトウェア構成とを備えており、様々な機能を実現している。そして、応用ソフトとしてワードプロセッサソフトやドローソフトを備え、作成した文章や絵をネットワークを介して複合機に出力させることが可能である。また、応用ソフトとして電子メールソフトを備え、ネットワークに接続された各コンピュータ間で電子メールを送受信することが可能である。
【００６７】
立体画像形成装置１は、円形の画像からなる点字のドットや、線分、ベタ画像からなる触図原稿を作成し、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、点字や触図の立体画像を出力することができる。
【００６８】
また、立体画像形成装置１の上部には、ユーザーインタフェイスとしてのタッチ式液晶パネルが配設されている。この液晶パネルには、ユーザーに対して操作手順やメッセージが出力され、ユーザーから所定の領域を指で触れることで動作指示が入力される。
【００６９】
立体画像形成装置１の上部には、プラテンカバー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が配設されている。この原稿読取装置は、プラテンガラス上に載置された原稿を光源６によって照明し、原稿２からの反射光像を、フルレートミラー及びハーフレートミラー及び結像レンズからなる縮小光学系７〜１０を介してＣＣＤ等からなる画像読取素子１１上に走査露光し、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。
【００７０】
上記原稿読取装置によって読み取られた原稿の色材反射光像は、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に１２に送られ、この画像処理装置１２では、原稿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。
【００７１】
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（Ｂ）、４色の階調データ（各８ｂｉｔ）および、熱熱発泡性トナー用の高さの階調データ（８ｂｉｔ）として露光装置１３に送られる。
【００７２】
上記露光装置１３は、図示しない半導体レーザーを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し、感光体ドラム１４上を走査露光する。この感光体ドラム１４は、図示しない駆動部によって図１の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、予め帯電器１６によって所定の極性（ここでは、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、―６５０Ｖに一様に帯電された後、画像部にレーザー光が走査露光されて、露光部分が―２００Ｖとなる静電潜像が形成される。
【００７３】
上記感光体ドラム上１４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（Ｂ）、熱熱発泡性トナー（Ｆ）に対応する各現像器１５によって、現像領域において、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によって反転現像され、所定の色のトナー画像Ｔとなる。その際、上記各現像器１５の現像ロールには、―５００Ｖの現像バイアス電圧が印加される。
【００７４】
上記感光体ドラム上に形成された各色のトナーによるトナー画像は、当該感光体ドラム１４の下部に配置された中間転写ベルト１８上に、１次転写ロール１９によってニップ部で多重に転写される。つまり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、熱熱発泡性トナーの順に、それぞれのトナー画像が中間転写ベルト上のニップ部で一次転写される。よって中間転写ベルト１８には、多色で形成された画像部は、下層からイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、熱熱発泡性トナーの順に積層に形成される。
【００７５】
この中間転写ベルト１８は、図１に示すように、駆動ロール２１、従動ロール２０、テンションロール２２及び２次転写部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によって張架されており、感光体ドラム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。この中間転写ベルト１８上に転写されたトナー画像は、所定のタイミングで２次転写位置へと搬送される記録用紙上に、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の転写部の一部を構成する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。
【００７６】
記録用紙（記録媒体）は、図１に示すように、複合機に付設された給紙装置１０１、１０２から、用紙ガイドに支えられた所定のサイズのものがピックアップロール２７、フィードロール２８によって給紙される。給紙された記録用紙は、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次転写位置まで搬送される。そして、上記記録用紙には、上述したように、２次転写部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画像が一括して転写されるようになっている。
【００７７】
また、中間転写ベルト１８上から所定の色のトナー画像が転写された記録用紙上には、下から、熱熱発泡性トナー、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの順に形成され、これが定着装置３０〜３２へと搬送される。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、熱及び圧力をかけることにより、熱発泡性トナー中の発泡剤を発泡させ、体積が著しく増加するとともに、結着樹脂が溶融することにより、記録用紙に立体画像として仮定着される。同時にカラートナーは熱発泡性トナー層上で熱溶融することにより発色し、カラー立体画像が記録用紙上に形成される。
【００７８】
本発明の熱発泡性トナーを発泡させるには、好ましくは定着温度を１２０℃〜２５０℃、より好ましくは１３０℃〜２４０℃に設定する。定着温度が１２０℃以下であると発泡剤が充分に発泡しない場合があり充分な画像厚みが得られない場合がある。一方、２５０℃を越えると、結着樹脂等が分解し、分解物が環境安全上問題となる場合がある。本実施例においては、定着温度は、いずれも１５０℃〜２００℃の条件で実施した。
【００７９】
また、カラートナーについては、熱発泡性トナーを用いる温度範囲内にて溶融、発色するものを用いる。
【００８０】
以上のようにカラー立体画像が仮定着された記録用紙は、立体画像形成装置１の外へ排出される。その後、透明保護シートと該記録用紙との間に該カラー立体画像を挟んで、該透明保護シートが重ねられ該トナー画像が仮定着された該記録媒体を手差しトレイ１０５に供給する。
【００８１】
ここでは厚さ７０μｍの透明保護シートを用いた。この透明保護シート４１を図４に示す。透明保護シート４１において、透明基材４１ａはポリエステルからなる透明樹脂、接着層４１ｂはエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂からなる熱融着可能な感熱樹脂である。透明保護シート４１は熱融着後も透明なままである。
【００８２】
立体画像形成装置１のコントロールパネルから、透明保護シートモードを指示すると、前述したような画像形成プロセスは実行されることなく、記録用紙は、手差しトレイ１０５から、透明保護シートと記録用紙との間に該カラー立体画像を挟んで、該透明保護シートが重ねられたまま立体画像形成装置１内に搬送され、図１の経路Ａを通って、定着装置３０へと搬送される。定着装置３０の加熱ロール３１により、透明保護シート４１の接着層４１ｂが溶融し、該カラー立体画像が該記録媒体上に定着されるとともに、図３の様に、透明保護シート４１と記録媒体４０との間に立体画像Ｔ１を閉じ込めるように、透明保護シート４１が記録用紙４０に接着される。これにより得られた立体画像印刷物において、カラー立体画像の表面形状は透明保護シートの表面に写され透明保護シートがカラー立体画像及び記録用紙に密着されて、カラー立体画像の表面形状が透明保護シートの上から触れて分かるように形成されている。
【００８３】
このときの定着装置３０の熱融着条件は、立体画像形成装置１のコントロールパネルからの指示をうけると、通常の画像形成時の定着条件から、透明保護シートの熱融着に適した条件に再設定される。本実施例では、通常のトナー画像の定着条件と融着条件が異なるが、同条件でもかまわない。具体的に設定される条件は速度、温度、圧力などであり、それぞれの条件を適宜設定することができる。熱融着に必要な熱量はこれらにより調整可能である。
【００８４】
接着層の溶融点は定着装置３０の設定可能な加熱温度より低いものであればよいが本実施例においては９０〜１２０℃のものを用いた。
【００８５】
また、記録媒体よりも大きいサイズの保護シートを２枚用い、裏表両面から記録媒体を挟み込んで、手差しトレイから定着装置へ搬送可能である。この場合、透明保護シートは記録媒体および立体画像が密着する程度で、十分に接着力を有していなくとも、保護シート同士の接着力により封印可能である。これは、用紙種により透明保護シートとの接着力が弱い場合に有効である。
【００８６】
従来、ある特定の記録用紙種において、カラートナー及び熱発泡性トナーからカラー立体画像を形成する際には、熱発泡性トナーを良好に発泡させる定着条件では、カラートナーだけで構成される画像部が熱量過多によりオフセットしてしまうという場合があった。逆に、カラートナーを好適に定着させる条件では、熱発砲性トナーが十分発泡しない場合が多い。
【００８７】
このような、カラー画像の発色と、熱発泡性トナー画像部の高さとが両立しない場合においては、カラートナーのオフセットが発生しない条件にて、熱発泡性トナーの発泡が不十分であっても、一度、記録用紙上にトナー画像を仮定着する。このあと、熱発泡性トナーが十分発泡する条件にて透明保護シートの熱融着を行うことで、熱発泡性トナー画像部を再発泡させて十分な高さを得ることが出来るとともに、カラートナーのオフセットを防ぐことができる。尚、この場合は透明保護シートの接着温度は、熱発泡性トナーおよびカラートナーの溶融温度よりも低いものでもよく、条件にて透明保護シートの透明基材が変質しないものであればよい。
【実施例２】
【００８８】
図２の立体画像形成装置１は、画像形成ユニット部分等は図１の立体画像形成装置１と同様であるが、透明保護シート専用トレイ１０４が付設され、透明保護シート専用トレイ１０４から給送した透明保護シートを、トナー画像が仮定着された記録用紙に該トナー画像を挟んで重ね合わせ、定着装置３０に搬送するようにできている。
【００８９】
パーソナルコンピュータＰからの立体画像プリントの指示、又はタッチ式液晶パネルから原稿２を用いた複写指示がなされると、画像形成プロセスが開始する。この際に、透明保護シート４１による後処理の指示がなされると、カラー立体画像が仮定着された記録用紙は、経路Ｂへと搬送される。カラー立体画像が仮定着されるまでのプロセスは、実施例１と同様である。
【００９０】
ここで、透明保護シート４１は専用トレイ１０４にストックされており、経路Ｂを搬送されてきた記録用紙４０と透明保護シート４１の先端が図２中Ｃにて合うように、タイミングを合わせて透明保護シート専用トレイ１０４から供給される。
【００９１】
透明保護シート専用トレイ１０４から給送された透明保護シート４１は、トナー画像（カーラー立体画像）が仮定着された記録媒体４０に、該トナー画像を挟んで重ね合わせられ、定着装置３０に搬送される。ここで定着装置３０は透明保護シート４１の接着層４１ｂが溶融して熱融着するのに適切な条件に再設定され、通過時に、記録用紙４０と透明保護シート４１とが接着されて、立体画像印刷物として排出される。尚、このときの定着装置３０の条件は実施例１において熱融着させる場合と同様である。
【００９２】
以上のように、透明保護シート専用トレイ１０４を設けることで、手差しトレイに手でセットする手間を省き、操作性が向上できた。
【００９３】
複数プリントを行う場合は、透明保護シート４１と立体画像が仮定着された記録用紙４０とを重ねあわせる工程中に、次のトナー画像形成を同時に行い、このトナー画像を仮定着した後すぐに、透明保護シート４１を先の記録用紙４０に熱融着させることにより、更に生産性を上げることが可能である。
【実施例３】
【００９４】
実施例２における仮定着温度を１００〜１３０℃、本定着温度を１５０〜２００℃に戻す様に変更し、実施例２における本定着時の定着装置の記録用紙通過速度を、その速度を通常速度として、通常速度〜通常速度の１／３の間に設定した。仮定着過程では熱発泡性トナーは発泡することなく定着され、本定着過程で該熱発泡性トナー画像を発泡させて該記録媒体上に立体画像として本定着させるとともに、透明保護シートを該記録媒体に良好に接着させることができた。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るカラー立体画像形成装置の概略断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係るカラー立体画像形成装置の概略断面図である。
【図３】図３は、実施例で得られた立体画像印刷物を模式的に示したものである。
【図４】図４は、本発明に用いる透明保護シートを模式的に示したものである。
【符号の説明】
【００９６】
１：立体画像形成装置、２…原稿、３…プラテンカバー、４…原稿読み取り装置、５…プラテンガラス、６…照明ランプ、７〜９…ミラー、１０…レンズ、１１…受光素子、１２…画像処理基装置、１３…ROS（レーザー書き込み装置、静電潜像形成手段）、１４…感光体ドラム（像担持体）、１５…現像器（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、２０〜２３…アイドラーロール、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、２７…用紙排出ロール、２８〜２９…用紙搬送ロール（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、３３…クリーニング装置、３４…中間転写ベルトクリーナ、３５…二次転写ロールクリーナ、４０…記録用紙（記録媒体）、４１…透明保護シート、４１ａ…透明基材、４１ｂ…接着層、４２…画像面、１０１〜１０２…用紙トレイ、１０３…両面プリントトレイ、１０４…透明保護シート専用トレイ、１０５…手差しトレイ、Ｐ…パーソナルコンピュータ、Ｔ…トナー、Ｔ１…立体画像
【図１】
2005134559.tif 000003
【図２】
2005134559.tif 000004
【図３】
2005134559.tif 000005
【図４】
2005134559.tif 000006