JP2002031949A

JP2002031949A - 画像形成装置及びカラー画像形成装置

Info

Publication number: JP2002031949A
Application number: JP2000215751A
Authority: JP
Inventors: Satoru Haneda; 哲羽根田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2000-07-17
Filing date: 2000-07-17
Publication date: 2002-01-31

Abstract

(57)【要約】【課題】濃、淡トナーを用いて色再現範囲を拡大した
画像形成装置を提供する。【解決手段】像形成体に対し、帯電、像露光、第１の
反転現像、第２の反転現像を行う画像形成装置におい
て、各現像バイアスは帯電電位の１／２以上とすると共
に、第１の反転現像は濃トナーにより高濃度部を選択的
に現像を行い、第２の反転現像は淡トナーにより低濃度
部の現像を行うことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真法により
トナーを用いて画像形成を行う画像形成装置に係わり、
特に同色について淡色のトナーと濃色のトナーとの２種
類のトナーを用いて現像し、画像形成を行う画像形成装
置及びカラー画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法を用いた画像形成装置にあっ
ては、帯電手段によって像形成体上に一様帯電がなされ
たのち像露光がなされて潜像が形成される。潜像部分は
続く現像手段によって反転現像が行われ、トナー像が形
成される。デジタル方式の画像形成装置にあっては、像
露光は例えばパルス幅変調されたドットによって像露光
が行われ、ドット部分にトナーが付着する反転現像が行
われる。ドット部分に付着するトナー量は、像形成体上
のドット部分の面積や電位の状態とこれに対しての現像
バイアスやトナーの有する電荷の状態等によって定ま
る。

【０００３】像形成体上に像露光手段によって記録され
る高濃度の画像部分は面積当たりのドット数も多く、１
ドットの大きさも大きく電位の低下も大きい。一方、低
濃度の画像部分は面積当たりのドット数も少なく１ドッ
トの大きさも小さく電位の低下も小さい。このことによ
って現像後は像形成体上の高濃度の画像部分にはトナー
付着量は多く、低濃度の画像部分にはトナー付着量は少
ない。記録画像の濃淡の差異は、像形成体上に現像によ
って付着する面積当たりのトナーの付着量の多少によっ
て表現されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一種類のトナ
ーによっては、良好な階調性をもった画像形成を行うこ
とは困難である。特にハイライト部（低濃度部）ではド
ットが小さいことから面積当たり極少量のトナーの付着
は不安定であり、画像のムラが生じ易く、かつ安定した
階調性を求めることは困難である。高濃度部ではトナー
は過剰なトナーの付着状態にあって画像濃度は飽和し易
く、広い領域での階調性が出ない。また、単に濃、淡ト
ナーを併用したとしても中間濃度が不連続となったり、
不安定になったりする。

【０００５】本発明は、モノクロやカラーの画像形成装
置に適用するものであり、同色の淡色と濃色の２種類の
トナー（例えば、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエ
ロー（Ｙ）、黒色（Ｋ）の何れか）を用いて現像を行う
画像形成装置であって、本発明は淡トナー像と濃トナー
像とがずれて形成されることがなく滑らかな階調性がで
るように、１つの像露光に対して濃トナーによる反転現
像と淡トナーによる反転現像とを行い、濃、淡トナーを
用いての画像形成を行う画像形成装置であって、濃、淡トナーにより色再現範囲を拡大するようにした
画像形成装置で、低濃度部には淡トナーを選択的に付け
るようにし、高濃度部には濃トナーを付けるようにして
ダイナミックレンジを拡大した画像形成装置を提供する
ことを第１の目的とする。

【０００６】画像に応じて濃、淡トナーの使用割合を
変更した現像を行い、階調性が維持されて良好な画像が
得られるようにした画像形成装置を提供することを第２
の目的とする。

【０００７】モード切り替え手段を有していて、階調
性を重視した写真モードやシャープさや高濃度重視した
文字モードに対して、濃、淡トナーを選択的に使用し
て、それぞれのモードに対応した良質の画像が得られる
ようにした画像形成装置を提供することを第３の目的と
する。

【０００８】濃、淡トナーを用いた特に小型のカラー
プリント装置に適したカラー画像形成装置を提供するこ
とを第４の目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的は、像形
成体に対し、帯電、像露光、第１の反転現像、第２の反
転現像を行う画像形成装置において、各現像バイアスは
帯電電位の１／２以上とすると共に、第１の反転現像は
濃トナーにより高濃度部を選択的に現像を行い、第２の
反転現像は淡トナーにより低濃度部の現像を行うことを
特徴とする画像形成装置（請求項１の発明）によって達
成される。

【００１０】上記第２の目的は、像形成体に対し、帯
電、像露光、濃トナーによる第１の反転現像、淡トナー
による第２の反転現像を行う画像形成装置において、各
現像バイアスは帯電電位の１／２以上とすると共に、画
像に応じて濃、淡トナーの使用割合の変更を行うと共に
γ補正を変更することを特徴とする画像形成装置（請求
項４の発明）によって達成される。

【００１１】上記第３の目的は、像形成体に対し、帯
電、像露光、濃トナーによる第１の反転現像、淡トナー
による第２の反転現像を行う画像形成装置において、各
現像バイアスは帯電電位の１／２以上とすると共に、モ
ード切り替えを可能とし、第１モードは帯電、像露光、
第１の反転現像のみを行い、第２モードは帯電、像露
光、第１の反転現像、第２の反転現像を行い、第３モー
ドは帯電、像露光、第２の反転現像のみを行う、ことを
特徴とする画像形成装置（請求項５の発明）によって達
成される。

【００１２】上記第４の目的は、像形成体に対し帯電、
像露光、濃トナーによる第１の反転現像、淡トナーによ
る第２の反転現像を行って各色毎に画像形成し、現像時
には各現像バイアスは帯電電位の１／２以上として、転
写材上にトナー像を重ね合わせて形成するカラー画像形
成装置（請求項７の発明）によって達成される。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の画像形成装置は、何れも
画像データに基づく像露光によって像形成体上に潜像を
形成し、形成された潜像に対し同一色相について濃トナ
ーを収容した現像器（Ｈ）と、淡トナーを収容した現像
器（Ｌ）とによって現像を行い、同一色相について濃、
淡トナーを用いた現像を行うことによって、再現領域を
広め、階調性に優れた画像形成がなされる画像形成装置
であるが、先ず濃、淡トナーを用いてカラー画像を形成
する好ましい小型形状のカラー画像形成装置の構成から
説明する。

【００１４】（１）本実施形態は図１及び図２の断面構
成図に示すように、像形成体上で帯電、像露光と濃、淡
トナーを用いての現像の繰り返しにより濃、淡トナー像
を重ね合わせて画像形成する画像形成装置（請求項７の
発明）であって、特にタンデム方式によりＹ、Ｍ、Ｃ、
Ｋ各色についての濃、淡トナー像を重ねてカラー画像形
成を行うカラー画像形成装置で、小型形状であることを
特徴としている。

【００１５】図１に示すカラー画像形成装置は中間転写
体を用いたタンデム方式のカラー画像形成装置であっ
て、中間転写体である転写ベルト１４ａの周縁部にはイ
エロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒
（Ｋ）から成る４組のプロセスユニット１００が設けら
れていて、各プロセスユニット１００では濃、淡トナー
を用いてのＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋのトナー像が形成され、トナ
ー像は転写ベルト１４ａの上で重ね合わせて転写され、
転写されたカラートナー像は転写材である記録紙上に一
括転写され、定着されて機外に排出される構成となって
いる。

【００１６】４組のプロセスユニット１００は何れも共
通した構造となっているので、その１組について説明す
る。像形成体である感光体ドラム１０は、円筒状の基体
の外周に、導電層及び有機感光層（ＯＰＣ）の光導電体
層を形成したものである。

【００１７】感光体ドラム１０は、図示しない駆動源か
らの動力により、或いは転写ベルト１４ａに従動し、導
電層を接地された状態で矢印で示す反時計方向に回転さ
れる。

【００１８】１１は帯電手段としてのスコロトロン帯電
器で、感光体ドラム１０の移動方向に対して直交する方
向に感光体ドラム１０と対峙し近接して取り付けられ、
トナーと同極性のコロナ放電によって、感光体ドラム１
０に対し一様な電位を与える。

【００１９】１２は画像データに基づいて像露光を行う
露光光学系で、例えばポリゴンミラー等によって感光体
ドラム１０の回転軸と平行に走査を行う走査光学系であ
る。一様帯電された感光体ドラム１０上に露光光学系１
２によって像露光を行うことによって潜像が形成され
る。

【００２０】１３は現像器で、感光体ドラム１０の回転
方向上流側に濃トナーを収容した現像器１３（Ｈ）が、
その下流側に淡トナーを収容した現像器１３（Ｌ）が配
置されている。現像器１３（Ｈ）には現像スリーブ１３
１（Ｈ）を備えていて、回転する現像スリーブ１３１
（Ｈ）上に保持された濃トナーは感光体ドラム１０の対
向部に搬送される。現像スリーブ１３１（Ｈ）にはトナ
ーと同極性の現像バイアス電位Ｖ_Hが印加され、接触又
は非接触状態で潜像に対して濃トナーによる反転現像が
行われる。同様に現像器１３（Ｌ）の現像スリーブ１３
１（Ｌ）にもトナーと同極性の現像バイアス電位Ｖ_Lが
印加され、濃トナーによるトナー像の上に淡トナーによ
る反転現像が行われる。ソフトな接触現像でも可能であ
るが、ここで印加する現像バイアスには交流成分をも重
畳し非接触現像を行うことが好ましい。ここで印加され
る現像バイアス電位Ｖ_Hは現像バイアス電位Ｖ_Lと同極性
であって、｜（１／２）Ｖ₀｜＜｜Ｖ_H｜＜｜Ｖ_L｜＜｜
Ｖ₀｜の関係に設定されている。このトナー像は転写位
置において後に説明する転写ベルト１４ａ上に転写がな
される。転写を終えてドラム上に残留した転写残トナー
は、静電的に回収を行うクリーニング装置１９によって
清掃が行われる。

【００２１】Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ４色のプロセスユニット１
００が並列して対向する転写ベルト１４ａは体積抵抗率
１０¹⁰〜１０¹⁵Ω／ｃｍ、表面抵抗率１０¹⁰〜１０¹⁵Ω
／ｃｍ²の無端ベルトであり、例えば変性ポリイミド、
熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共
重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエ
ンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した、厚
さ０．１〜１．０ｍｍの半導電性フィルム基体の外側
に、好ましくはトナーフィルミング防止層として厚さ５
〜５０μｍのフッ素コーティングを行った、２層構成の
シームレスベルトである。転写ベルト１４ａの基体とし
ては、この他に、シリコンゴム或いはウレタンゴム等に
導電材料を分散した厚さ０．５〜２．０ｍｍの半導電性
ゴムベルトを使用することもできる。転写ベルト１４ａ
は、駆動ローラ１４ｄ、従動ローラ１４ｅ、テンション
ローラ１４ｋ及びバックアップローラ１４ｊに外接して
張架され、画像形成時には、不図示の駆動モータよりの
駆動をうけて駆動ローラ１４ｄが回転され、各色毎の転
写位置では１次転写器１４ｃにより感光体ドラム１０に
転写ベルト１４ａが押圧され、転写ベルト１４ａが図の
矢印で示す方向に回転される。

【００２２】各色毎の転写手段である転写ローラからな
る１次転写器１４ｃは、転写ベルト１４ａを挟んで各色
毎の感光体ドラム１０に対向して設けられ、転写ベルト
１４ａと各色毎の感光体ドラム１０との間に各色毎の転
写域（符号なし）を形成する。各色毎の１次転写器１４
ｃにはトナーと反対極性（本実施形態においてはプラス
極性）の直流電圧を印加し、転写域に転写電界を形成す
ることにより、各色毎の感光体ドラム１０上のトナー像
を転写ベルト１４ａ上に転写する。

【００２３】各色毎の除電手段である除電器１４ｎは、
好ましくはコロナ放電器により構成され、１次転写器１
４ｃにより帯電された転写ベルト１４ａを除電する。

【００２４】画像記録のスタートにより不図示の感光体
駆動モータの始動により黒（Ｋ）のプロセスユニット１
００の感光体ドラム１０が図の矢印で示す方向へ回転さ
れ、同時にＫのスコロトロン帯電器１１Ａの帯電作用に
よりＫの感光体ドラム１０に電位の付与が開始される。

【００２５】Ｋの感光体ドラム１０は電位を付与された
あと、Ｋの露光光学系１２によって第１の色信号すなわ
ちＫの画像データに対応する電気信号による画像書込が
開始され、Ｋの感光体ドラム１０の表面に原稿画像のＫ
の画像に対応する静電潜像が形成される。

【００２６】前記のＫの潜像はＫの濃トナー用の現像器
１３（Ｈ）により非接触状態で反転現像がなされＫの感
光体ドラム１０の回転に応じＫの濃トナーによるトナー
像が形成される。続いて淡トナー用の現像器１３（Ｌ）
によってＫの淡トナーによるトナー像が先に形成された
Ｋの濃トナーによるトナー像の上に重ねて形成される。

【００２７】上記の画像形成プロセスによって像形成体
であるＫの感光体ドラム１０上に形成された濃、淡トナ
ーからなるＫのトナー像が、Ｋの転写域（符号なし）に
おいて、第１の転写手段であるＫの１次転写器１４ｃに
よって、転写ベルト１４ａ上に転写される。

【００２８】次いで転写ベルト１４ａは、Ｃのトナー像
と同期が取られ、シアン（Ｃ）のプロセスユニット１０
０によりＣの感光体ドラム１０上に形成された第２の色
信号によるＣの画像データに対応するＣの濃、淡トナー
からなるトナー像が、Ｃの転写域（符号なし）におい
て、第１の転写手段であるＣの１次転写器１４ｃによっ
て、前記のＫの濃、淡トナーからなるトナー像の上から
Ｃの濃、淡トナーからなるトナー像が重ね合わせて形成
される。

【００２９】同様のプロセスにより、Ｋ、Ｃの重ね合わ
せトナー像と同期が取られ、マゼンタ（Ｍ）のプロセス
ユニット１００によりＭの感光体ドラム１０上に形成さ
れた、第３の色信号によるＭの画像データに対応するＭ
の濃、淡トナーからなるトナー像が、Ｍの転写域（符号
なし）において、第１の転写手段であるＭの１次転写器
１４ｃによって、前記のＫ、Ｃのトナー像の上からＭの
濃、淡トナーからなるトナー像が重ね合わせて形成さ
れ、更にＫ、Ｃ、Ｍの重ね合わせトナー像と同期が取ら
れ、イエロー（Ｙ）のプロセスユニット１００によりＹ
の感光体ドラム１０上に形成された、第４の色信号によ
るＹの画像データに対応するＹの濃、淡トナーからなる
トナー像が、Ｙの転写域（符号なし）において、第１の
転写手段であるＹの１次転写器１４ｃによって、前記の
Ｋ、Ｃ、Ｍのトナー像の上からＹの濃、淡トナーからな
るトナー像が重ね合わせて形成され、転写ベルト１４ａ
上にＫ、Ｃ、Ｍ及びＹの重ね合わせカラートナー像が形
成される。

【００３０】転写後の各色毎の感光体ドラム１０の周面
上に残った転写残トナーは、各色毎の像形成体のクリー
ニング手段であるクリーニング装置１９によりクリーニ
ングされる。

【００３１】転写ベルト１４ａ上の重ね合わせカラート
ナー像形成と同期して転写材収納手段である給紙カセッ
ト１５から、転写材給送手段としてのタイミングローラ
１６を経て記録紙Ｐが第２の転写手段である２次転写器
１４ｇの転写域（符号なし）へと搬送され、トナーと反
対極性の直流電圧が印加される２次転写器１４ｇによ
り、転写ベルト１４ａ上の重ね合わせカラートナー像が
記録紙Ｐ上に一括して転写される。

【００３２】カラートナー像が転写された記録紙Ｐは、
鋸歯状電極板から成る分離手段である除電電極１６ｂに
より除電され、定着装置１７へと搬送され、定着ローラ
１７ａと圧着ローラ１７ｂとの間で熱と圧力とを加えら
れることにより記録紙Ｐ上のトナー像が定着された後、
装置外部のトレイへ排出される。

【００３３】転写後の転写ベルト１４ａの周面上に残っ
た転写残トナーは、転写ベルト１４ａを挟んで従動ロー
ラ１４ｅに対向して設けられる転写ベルトのクリーニン
グ手段であるクリーニング装置１９ａによりクリーニン
グされる。

【００３４】本実施の形態においては、後に詳しく説明
するように、プロセスユニット１００の感光体ドラム１
０上には像露光がなされて形成された潜像部分に対し
て、先ず濃トナーを収容した現像器１３（Ｈ）によって
潜像の高濃度部に対して選択的な現像を行い、続いて淡
トナーを収容した現像器１３（Ｌ）によって潜像の低濃
度部の現像を行う。かかる濃、淡トナーを用い、低濃度
部に対しては淡トナーを用いての現像が選択的に行われ
ることによって色再現範囲を拡大し、高濃度部に対して
は濃トナーを用いての現像が選択的に行われることによ
ってダイナミック・レンジを拡大することとなり、高画
質の画像が得られることとなる。

【００３５】また本実施の形態においては、Ｙ，Ｍ，
Ｃ，Ｋ，４色について濃、淡トナーによる現像を行って
いるが、Ｙ，Ｍ，Ｃについては濃トナーのみによる現像
を行い、Ｋのみを濃、淡トナーによる現像を行うような
構成としても、本発明による優れた効果を奏することが
できる。この場合は現像器は５組を設けた画像形成装置
となる。

【００３６】以上、濃、淡トナーを用いて再現領域を広
め、小型で色重ねが容易になされる画像形成装置を図１
によって説明した。図２に示すのも同様効果を奏する他
の実施形態を示す画像形成装置の断面構成図である。
濃、淡トナーを用いてＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋのトナー像を形成
するプロセスユニット１００を並列配置する点において
は図１におけると全く同じであるが、本実施の形態にお
いては中間転写体を介することなく転写材上にトナー像
を重ね合わすようにしている。図１におけると相違点の
みについて説明すれば、画像形成に当たってはプロセス
ユニット１００上でのトナー像形成と同期して、給紙カ
セット１５から排出された記録紙Ｐはタイミングローラ
１６を経て搬送ベルト１４へと搬送される。

【００３７】搬送された記録紙Ｐは紙帯電器１４ｍによ
ってトナーと同極性に帯電され、回転する搬送ベルト１
４に密着して搬送され、記録紙Ｐ上にはプロセスユニッ
ト１００Ｙ上に形成されたＹの濃、淡トナーからなるト
ナー像が１次転写器１４ｃによって転写され、その上に
プロセスユニット１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋ上に形
成された濃、淡トナーからなるＭ，Ｃ，Ｋのトナー像が
重ねて転写され、カラートナー像が形成される。

【００３８】カラートナー像を担持した記録紙Ｐは分離
電極１４ｎによって除電され、搬送ベルト１４から分離
して定着装置１７へと搬送され、記録紙Ｐ上のカラート
ナー像は定着された後、装置外部のトレイへ排出する。

【００３９】図２に示した実施の形態においてもＹ，
Ｍ，Ｃについては濃トナーのみによる現像を行い、Ｋの
みを濃、淡トナーによる現像を行うような構成とするこ
とも、あるいはＹを濃トナーのみで、Ｋ，Ｃ，Ｍを濃、
淡トナーによる現像を行うような構成とすることも可能
であって、本発明による優れた効果を奏することができ
る。又、本発明はＫ単色のモノクロの画像形成装置にも
適用することができる（請求項７の発明）。

【００４０】（２）図３は、静電潜像の高濃度部と低濃
度部の電位状態とトナー付着状態を示す説明図である。
スコロトロン帯電器１１によって通常は５００〜１００
０Ｖの帯電電位Ｖ₀に一様帯電した感光体ドラム１０の
感光層は、露光光学系１２によって像露光が行われ、電
位を異にした高濃度部、中濃度部、低濃度部の潜像が形
成される。最大の高濃度部は残留電位の分が通常数十Ｖ
残るが略０Ｖまで下がる。

【００４１】Ｓｔｅｐ１で、濃トナーを収納し現像バイ
アス電位Ｖ_Hが印加された現像器１３（Ｈ）によって第
１の反転現像が行われる。ここで印加される現像バイア
ス電位Ｖ_Hの絶対値は、Ｖ₀／２以上でかつ低濃度部の潜
像電位より低い電位に設定されているので、現像スリー
ブ１３１（Ｈ）に対向した位置に感光体ドラム１０上の
潜像が移動して来ると、高濃度部と中濃度部においては
現像スリーブ１３１（Ｈ）との間で現像電界が形成さ
れ、高濃度部と中濃度部には濃トナーが静電的に付着し
て第１の現像が行われる。しかし低濃度部では現像スリ
ーブ１３１（Ｈ）との間で現像電界が形成されないので
濃トナーは付着することはない。現像バイアス電位Ｖ_H
は感光体の帯電電位Ｖ₀に対し、（０．５〜０．８）Ｖ₀
であることが望ましい。なおこれに交流バイアスを重畳
してもよい。こうすることにより、中濃度部に濃トナー
を付着させることができるので、淡トナーとの付着境界
を低い濃度迄委ねることができる。これにより淡トナー
による低濃度部から滑らかに濃度変化を有する階調性を
実現することができる。また濃、淡トナーの共存領域が
広いことから安定し、画像ノイズも知覚されずらくな
る。

【００４２】Ｓｔｅｐ２で、高〜中濃度部の潜像部分に
濃トナーが付着した感光体ドラム１０が、淡トナーを収
容し現像バイアス電位Ｖ_Lが印加された現像器１３
（Ｌ）の現像スリーブ１３１（Ｌ）に対向する位置に到
達すると、淡トナーによる第２の現像が行われる。現像
バイアス電位Ｖ_LはＶ₀／２以上でかつ現像バイアス電位
Ｖ _Hと感光体の帯電電位Ｖ₀との間の電位に設定されてい
るので、低濃度部においては現像スリーブ１３１（Ｌ）
との間で現像電界が形成され、低濃度部には淡トナーが
静電的に付着する。また、濃トナーが静電的に付着した
高〜中濃度部では潜像電位の多く（７０〜９０％）は残
っているので、高〜中濃度部にも濃トナーの上に淡トナ
ーが静電的に付着する。現像バイアス電位Ｖ_Lは感光体
の帯電電位Ｖ₀に対しＶ_Hより高く、かつ（０．７〜０．
９）Ｖ₀であることが望ましい。なおこれに交流バイア
スが重畳されていてもよい。

【００４３】図３は濃、淡トナーの付着状態をも示して
いるが、高画質のトナー像を得るには、濃、淡トナーの
合計したトナー付着量が制限されていて、低濃度部にお
いては淡トナーが静電的に多く付着し、中濃度部におい
ては濃、淡トナーが共に付着していて階調が滑らかに変
化し、高濃度部においては濃トナーが多く付着し、淡ト
ナーについては付着量が制限されていることが必要で、
かかるトナーの付着条件を満足させるためには次に説明
する、の手段がとられる。

【００４４】同一電位コントラストの場合、淡トナー
の最大トナー付着量は濃トナーの付着量より少ないよう
な制御を行う。具体的には例えば現像器１３（Ｈ）と現
像器１３（Ｌ）とが同じ形状の現像器である場合には、
現像スリーブ１３１（Ｌ）の回転速度を現像スリーブ１
３１（Ｈ）の回転速度より低く設定し、現像時における
現像領域への淡トナーの供給量を低く制限することによ
って電位コントラストが大きい場合も淡トナーの付着量
を制限するもので、図４の電位コントラストとトナー付
着量との関係を示すグラフのように、高濃度部において
も淡トナーの付着量は少なく制限されて、高濃度部に対
して合計したトナー付着量も制限されることとなる。

【００４５】同一電位コントラストの場合、淡トナー
のγ特性が濃トナーのγ特性より高いような制御を行
う。濃、淡トナーによるγ特性（電位コントラスト−画
像濃度）は濃、淡トナーの現像特性、現像バイアス電位
によっても変わるので、現像時のγ補正を行うことが必
要となる。図５の電位コントラスト（＝現像バイアス−
潜像電位）と画像濃度との関係を示すグラフで示すよう
に淡トナーのγ特性で濃トナーのγ特性より高く設定す
ることによって、低濃度部に対して静電的に十分な量の
淡トナーが付着して色再現範囲が拡大されることとな
る。

【００４６】本実施の形態においては、低濃度部に対し
ては適量のトナーが付着し、中濃度部に対しては濃、淡
トナーが共に付着し、高濃度部に対しては過剰のトナー
が付着することがないので、潜像部分に対してトナーが
一様に付着し、トナー画像の転写は良好に行われる。ま
た、濃トナーの上層には淡トナーが付着しているので、
転写ムラが生じることがあっても淡トナー付着部分にお
いて生じるので、殆ど認識されることはない。

【００４７】上記の、の手段がとられた現像機１３
（Ｈ）による濃トナーを用いての現像と、続いての現像
器１３（Ｌ）による淡トナーを用いての現像が行われた
結果得られた、潜像電位と画像濃度、トナー付着量の関
係を示したのが図６である（請求項１〜３の発明）。

【００４８】（３）本発明においては、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ
各色の画像濃度データは、それぞれ画像処理がなされた
後、露光光学系１２により感光体ドラム１０上への像露
光が行われる。

【００４９】図７には、本実施形態における画像処理シ
ステムのブロック図を示している。ＣＣＤ等の固体撮像
素子を用いた画像読み取り手段によって原稿像の読み取
りが行われる（Ｆ１）。ＣＣＤからの出力増幅したアナ
ログ画像手段は１画素毎に８〜１０ビットのデジタル信
号にＡ／Ｄ変換され、シェーディング補正と、シェーデ
ィング補正後の輝度情報は２５６レベルの濃度情報に変
換される（Ｆ２）。

【００５０】続いて画像処理（２）ではマスキング、Ｕ
ＣＲ、色補正等の色処理が行われる（Ｆ３）。マスキン
グとしては一般に線形マスキング、或いは高度の色補正
を行う際には非線形マスキングやルックアップテーブル
を用いたマスキングが用いられる。またＵＣＲでは３色
成分からグレー成分を取り除き黒（Ｋ）に置き換える操
作を行い、シャドー部や文字部の再現性が向上する処理
が行われる。

【００５１】続いて得られた画像データは各トナーに対
してのγ補正を行い（Ｆ４）、多値化処理が行われた
（Ｆ５）のち、露光光学系１２に出力されてプリンタで
の画像形成が行われる（Ｆ６）。

【００５２】本実施形態においては、画像処理（１）で
得られた画像データは、データの濃度分布や隣接するド
ット間での濃度差をチェックすることによって、原稿像
が写真や絵等の中間調画像であるか、文字や線画等の文
字画像であるかの画像判別が行われる（Ｆ１１）。また
出力形態が文字又は写真や絵の画像モードに指示された
ときは、その指示に基づいて濃、淡トナーの使用割合を
決定する（Ｆ１２）。

【００５３】中間調画像と判断されたときは、濃トナー
の使用量を減らし、淡トナーの使用量を増やす方向への
制御を行う。即ち、現像器１３（Ｈ）の現像バイアス電
位Ｖ _Hの絶対値を低く設定し、濃トナーの供給量を減ら
す方向への制御を行い、現像器１３（Ｌ）の現像バイア
ス電位Ｖ_Lの絶対値を高く設定し、淡トナーの供給量を
増やす方向への制御を行う。

【００５４】また、文字画像と判断されたときは、濃ト
ナーの使用量を増やし、淡トナーの使用量を減らす方向
への制御を行う。即ち、現像器１３（Ｈ）の現像バイア
ス電位Ｖ_Hの絶対値を高く設定し、濃トナーの供給量を
増やす方向への制御を行い、現像器１３（Ｌ）の現像バ
イアス電位Ｖ_Lの絶対値を低く設定し、淡トナーの供給
量を減らす方向への制御を行う（Ｆ１３）。

【００５５】上記の現像時における濃、淡トナーの使用
割合の決定と共に、画像処理についてはＵＣＲ、γ補
正、多値化処理を次のように切り換え制御する。

【００５６】・ＵＣＲ量については、中間調画像では低
く１０〜１５％に設定し、文字画像では高く４０〜１０
０％に設定する。

【００５７】・γ補正については、濃、淡トナーの使用
割合に応じて中間調画像では低く、文字画像では高く切
り替え設定を行う。

【００５８】・多値化処理については、中間調画像に対
して階調性を高めるために２画素ＰＷＭで行い、文字画
像に対しては解像力を重視することから１画素ＰＷＭで
行うよう切り替えの設定を行う。

【００５９】以上説明したように、中間調画像である
か、文字画像であるかの判別に基づいて濃、淡トナーの
使用割合を変更し、併せて画像処理の変更を行うことに
よって、中間調画像についてはダイナミック・レンジを
拡大し、文字画像についてはシャープで鮮明な、それぞ
れの画像に対応して適当とする良好な画像が得られるこ
ととなる（請求項４の発明）。

【００６０】（４）淡トナーと濃トナーとを用いる画像
形成装置について、本発明による充分な効果を得るため
には淡トナーと濃トナーとの間で例えば図８に示すトナ
ー付着量とプリント画像濃度の関係にあることが望まし
い。なお、濃、淡トナーの濃度差は、トナー粒子の中に
含まれる顔料の量の差等によって生じる。又、飽和する
時のトナー付着量はトナー粒径に依存する。例えば濃ト
ナーについては、白色紙へのトナー付着量が１ｍｇ／ｃ
ｍ²程度で記録濃度は飽和状態となる。飽和状態での飽
和濃度値Ｄ_max（Ｈ）＝１．７〜２．５であることが必
要である。図８に示すように、略飽和状態となった所の
濃度値をＤ_max（Ｈ）と定義する。正確には破線で示す
ように濃度は更に徐々に増加する。

【００６１】一方、淡トナーについては、例えば白色紙
へのトナー付着量が１ｍｇ／ｃｍ²では濃度は飽和状態
には達しない。濃トナーが飽和濃度値に達するトナー付
着量と同じトナー付着量を淡トナーによって行ったと
き、即ち濃トナーの濃度飽和時の淡トナーの記録濃度Ｄ
（Ｌ）＝０．３〜０．８の間にあることが必要である。
そして白色紙へのトナー付着量が、飽和濃度値に達する
以前の例えばトナー付着量が０．５ｍｇ／ｃｍ²におけ
る淡トナーを用いたときの記録濃度Ｄ_S（Ｌ）との比、
即ち淡トナーと濃トナーとの記録濃度の傾き比Ｄ
_S（Ｌ）／Ｄ_S（Ｈ）＝０．２〜０．５の間にあることが
必要である。

【００６２】記録濃度については濃トナーと淡トナーと
の間で上記のような関係にあることを必要とするが、ト
ナー粒径や帯電量については、濃、淡トナーについて同
じ状態にあることが好ましい。トナー粒径については、
濃、淡トナーともに画質や現像性を確保する関係から、
体積平均粒径が３〜１０μｍの間にあり、差異があって
も±２０％以下であることが好ましい。また帯電量につ
いては、濃、淡トナーともに５〜３０μＣ／ｇの間にあ
り、特にトナー粒径の小さい場合には高い帯電量である
ことが必要で、差異があっても±２０％以下であること
が好ましい。このような条件を満たすことによって、
濃、淡トナー間では相似したγ特性が得られ、中〜高濃
度部での淡トナーと濃トナーとの付着量の和が略同じで
記録濃度変化をリニアに変化させるように設計すること
が容易になる。

【００６３】なお、図８に示した階調特性はトナー粒径
や含まれる色材によっても変化する。小粒径トナーの場
合は付着量がより少ない０．５ｍｇ／ｃｍ²でも飽和す
ることがあるが、各飽和濃度や傾き比が濃、淡トナーの
設計においては重要である。（５）本実施形態は、例え
ば図１、図２に示した画像形成装置において、図７に示
した画像処理システムのブロック図の文字／写真入力
（Ｆ１１）で、ユーザがプリントしようとする画像によ
って第１モード〜第３モードの何れかを選択して画像形
成を行うようのしたものである。選択されたモードによ
ってそれぞれ作動する現像器、現像バイアス電位、画像
処理条件は異なっている。図９は選択するモードによっ
て現像バイアス電位が異なっている状態を示している。

【００６４】第１モードによる画像形成ビジネス文書用として選択されるモードである。濃トナ
ーを収容した現像器１３（Ｈ）のみを作動し、淡トナー
を収容した現像器１３（Ｌ）は不作動とする。現像バイ
アス電位Ｖ_Hは低濃度部に対しても現像が行われるよ
うに現像バイアス電位の絶対値は高く設定される。現像
バイアス電位Ｖ_Hは感光体の帯電電位Ｖ₀に対し（０．
７〜０．９）Ｖ₀であることが好ましい。文字画像にあ
っても細線は低濃度状態にあるからである。ＵＣＲ量は
４０〜１００％に設定され、γ補正は高く設定され、１
画素ＰＷＭで画像処理が行われる。淡トナーを使用しな
いので低濃度の再現性はよくないが、非光沢で文字との
高濃度部の再現性は良い。トナーの使用量は、のト
ナー使用量に較べて最も少ない。

【００６５】第２モードによる画像形成高画質の中間調画像用として選択されるモードである。
中〜高濃度部に対しては現像器１３（Ｈ）により現像
し、低濃度部に対しては現像器１３（Ｌ）により現像を
行うよう現像バイアス電位がＶ_H、Ｖ_Lが設定され
て、既に項目（２）で説明した画像処理条件の下に画像
形成が行われる。濃、淡トナーの使用によって低濃度部
から高濃度部までの再現性向上を実現している。淡トナ
ーを使用することによって表面光沢の均一性を実現する
ことができる。特に淡トナーとして低融点トナーを用い
ると、光沢性を向上させることができる。

【００６６】第３モードによる画像形成ＯＨＰ用や写真画像用として選択されるモードである。
現像器１３（Ｈ）を不作動とし、現像器１３（Ｌ）を作
動状態とする。現像バイアス電位Ｖ_Lは低濃度部に対
しても現像が行われるように現像バイアス電位の絶対値
は高く設定される。現像バイアス電位Ｖ_Lは感光体の
帯電電位Ｖ₀に対し（０．７〜０．９）Ｖ ₀であることが
好ましい。ＵＣＲ量は１０〜５０％と引く低く設定し、
γ補正は低く設定され、２画素ＰＷＭで画像処理が行わ
れる。この場合には濃トナーを使用しないので、飽和濃
度値は高くない。しかし淡トナーは透光性も高いので、
ＯＨＰ用の現像剤として淡トナーのみが用いられること
によって、クリアな投映画像が得られることとなる。ま
た写真画像は画像濃度が低く淡いことから階調性を重視
した画像が得られることとなる（請求項５，６の発
明）。

【００６７】

【発明の効果】請求項１〜３によるときは、低濃度部か
ら高濃度部までの画質の連続性やトナー付着量の均一性
が維持されて転写性においても優れた画像形成装置が提
供されることとなった。

【００６８】請求項４によるときは、画像が文字画像で
あるか中間調画像であるかによって現像条件や画像処理
条件を変更するとこによって、それぞれの画像に適応し
た良好な画像が得られる画像形成装置が提供されること
となった。

【００６９】請求項５，６によるときは、ユーザがモー
ド切り替えを行うことによって、それぞれの画像に適応
した良好な画像が得られる画像形成装置が提供されるこ
ととなった。

【００７０】請求項７によるときは、濃、淡トナーが使
用され、階調性に優れた小型形状のカラー画像形成装置
が提供されることとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の画像形成装置の断面構成図。

【図２】他の実施形態の画像形成装置の断面構成図。

【図３】潜像部分へのトナー付着状態を示す説明図。

【図４】電位コントラストとトナー付着量との関係を示
すグラフ。

【図５】電位コントラストと画像濃度との関係を示すグ
ラフ。

【図６】潜像電位と画像濃度、トナー付着量の関係を示
すグラフ。

【図７】画像処理システムのブロック図。

【図８】トナー付着量とプリント画像濃度の関係を示す
グラフ。

【図９】選択モードと現像バイアス電位の関係を示す説
明図。

【符号の説明】

１０感光体ドラム１１Ａスコロトロン帯電器１２露光光学系１３（Ｌ），１３（Ｈ）現像器１４搬送ベルト１４ａ転写ベルト１４ｃ１次転写器１４ｇ２次転写器１５給紙カセット１６タイミングローラ１７定着装置１００Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ）プロセスユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 15/06 １０１Ｇ０３Ｇ 21/00 ３８４ 21/00 ３８４ 15/08 ５０７Ｌ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像形成体に対し、帯電、像露光、第１の
反転現像、第２の反転現像を行う画像形成装置におい
て、各現像バイアスは帯電電位の１／２以上とすると共
に、第１の反転現像は濃トナーにより高濃度部を選択的
に現像を行い、第２の反転現像は淡トナーにより低濃度
部の現像を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】同一電位コントラストの場合、淡トナー
の最大トナー付着量は濃トナーより少ないことを特徴と
する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】同一電位コントラストの場合、淡トナー
のγ特性は濃トナーのγ特性より高いことを特徴とする
請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】像形成体に対し、帯電、像露光、濃トナ
ーによる第１の反転現像、淡トナーによる第２の反転現
像を行う画像形成装置において、各現像バイアスは帯電
電位の１／２以上とすると共に、画像に応じて濃、淡ト
ナーの使用割合の変更を行うと共にγ補正を変更するこ
とを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】像形成体に対し、帯電、像露光、濃トナ
ーによる第１の反転現像、淡トナーによる第２の反転現
像を行う画像形成装置において、各現像バイアスは帯電
電位の１／２以上とすると共に、モード切り替えを可能
とし、第１モードは帯電、像露光、第１の反転現像のみ
を行い、第２モードは帯電、像露光、第１の反転現像、
第２の反転現像を行い、第３モードは帯電、像露光、第
２の反転現像のみを行う、ことを特徴とする画像形成装
置。
【請求項６】第２モードにおいては現像バイアスの変
更を行うことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装
置。
【請求項７】像形成体に対し帯電、像露光、濃トナー
による第１の反転現像、淡トナーによる第２の反転現像
を行って各色毎に画像形成し、現像時には各現像バイア
スは帯電電位の１／２以上として、転写材上にトナー像
を重ね合わせて形成するカラー画像形成装置。