JP2005202027A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 濃淡トナーを用いたシステムによる高画質化を達成しつつ、コストアップを最小に押さえ、コストパフォーマンスや処理速度に優れた画像形成装置を提供する。
【解決手段】 同一色相で濃度の異なる複数のトナーを備える画像形成装置において、同一色相で濃度の濃いトナーに比べ、同一色相で濃度の薄いトナーの１画素あたりの階調数を少なくする（図１参照）。また、同一色相で濃度の薄いトナーを用いずに画像形成する場合に比べ、同一色相で濃度の薄いトナーも濃いトナーも両方用いて画像形成する場合の濃度の薄いトナーの１画素あたりの階調数を少なくする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、少なくとも４個以上の現像器を具備し画像を形成する電子写真方式の画像形成装置に関するものである。

画像形成装置の最近の進歩とともに、ニーズのレベルも高くなり従来の４色画像形成装置に対して色数を増やす電子写真方式の画像形成装置が提案されている。それらは、従来の一般的なシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナーに加え、インクジェット方式では一般的なように淡いシアン、淡いマゼンタなどの色のトナーを加えるものであり、下記特許文献１等に記載されている。このような淡い色のトナーを加える目的は、粒状性の低減による高画質化である。

このような４色以上（以下多色）のトナーを用いる画像形成装置の本体構成としては、図２や図３に示すような形が提案されている。

図２のタンデム型は６つの像担持体にそれぞれ異なる分光特性の現像剤を装填した現像器を対応させ、それらを直列に配置したものである。この方式であれば、４色の画像装置をベースに考えた場合においても画像の出力速度は同じにすることが可能なため、生産性重視のタイプと言える。

一方で、図３の一つの像担持体に対して６個の現像器を対応させており、それらはロータリ部を回転することにおいて切り替えながら現像を行う。したがって、各色ごとに中間転写体部に一次転写し、中間転写体上で多重転写を行い、６色すべて転写し終わった段階で転写材に２次転写する構成をとっている。このようにすることで、スペースを最小限にしながら６色画像を出力することが可能になっている。
特開平０５−３５０３８号公報

しかしながら、現像器の数を増やして画像形成することは、それだけコストが高くなることを示してもいる。コストアップとしては、現像器そのもののコストの他に画像データを処理する際のメモリの量などにも影響を与える。また、扱う画像データ量が増えるということは、それだけの情報の転送時間や、画像処理時間などにも影響を与えることが懸念される。

そこで、本発明の課題は、高画質化を達成しつつもコストアップを最小に押さえ、コストパフォーマンスや処理速度に優れた画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本出願にかかる発明は、
同一色相で濃度の異なる複数のトナーを備える画像形成装置において、
同一色相で濃度の濃いトナーに比べ、同一色相で濃度の薄いトナーの１画素あたりの階調数を少なくする。

また、同一色相で濃度の異なる複数のトナーを備える画像形成装置において、
同一色相で濃度の薄いトナーを用いずに画像形成する場合に比べ、同一色相で濃度の薄いトナーも濃いトナーも両方用いて画像形成する場合の濃度の薄いトナーの１画素あたりの階調数を少なくする。

また、同一色相で濃度の異なる複数のトナーを備える画像形成装置において、
同一色相で濃度の薄いトナーを用いずに画像形成する場合に比べ、同一色相で濃度の薄いトナーも濃いトナーも両方用いて画像形成する場合の濃いトナー薄いトナーそれぞれの１画素あたりの階調数を少なくする。

本発明によると、同一色相で濃度の異なる複数のトナーを備える画像形成装置において、同一色相で濃度の濃いトナーに比べ、同一色相で濃度の薄いトナーの１画素あたりの階調数を少なくすることで、画像劣化無くメモリのコストダウンを達成することが可能となる。

また、同一色相で濃度の異なる複数のトナーを備える画像形成装置において、同一色相で濃度の薄いトナーを用いずに画像形成する場合に比べ、同一色相で濃度の薄いトナーも濃いトナーも両方用いて画像形成する場合の濃いトナー薄いトナーそれぞれの１画素あたりの階調数を少なくすることで、現像器の数を増やしたことに伴うメモリ増加のコストアップ要因を排除することが可能となる。

以上より、濃淡トナーで画像形成した場合において、従来の濃淡トナー画像の特徴である、粒状性、色再現性、光沢性、安定性等の向上という部分を保持したまま、単純に淡トナー分を増やす系に比べ画像データ量を減らすことが可能となった結果、メモリ量を削減することが可能となり、その結果としてコストを低減させることとに成功しているとともに、画像処理速度の向上も達成している。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

図４には本発明実施例のフルカラー画像形成装置の概略断面図を示す。本例は上部にデジタルカラー画像リーダ部、下部にデジタルカラー画像プリンタ部を有する。

リーダ部において、原稿３０を原稿台ガラス３１上に載せ、露光ランプ３２により露光走査することにより、原稿３０からの反射光像をレンズ３３により、フルカラーＣＣＤセンサ３４に集光しカラー色分解画像信号を得る。カラー色分解画像信号は不図示の増幅回路を経て、不図示のビデオ処理ユニットにて画像処理を施され不図示の画像メモリを介してプリンタ部に送出される。

プリンタ部には、リーダ部からの信号のほか、コンピュータからの画像信号、ＦＡＸからの画像信号なども同様に送出されてくる。

ここでは、その代表としてリーダ部からの信号に基づきプリンタ部の動作を説明する。

プリンタ部において、像担持体である２つの感光ドラム１ａおよび１ｂは、各々図中矢印方向に回転自在に担持され、それぞれの感光ドラムの周りに、前露光ランプ１１ａ、１１ｂ、コロナ一次帯電器２ａ、２ｂ、レーザ露光光学系３ａ、３ｂ、電位センサ１２ａ、１２ｂ、回転式現像器保持部４ａ、４ｂおよび各々の保持部に分光特性の異なるトナーを装填された３個の現像器４１〜４３及び４４〜４６、転写装置５ａ、５ｂ、クリーニング器６ａ、６ｂを配置する。

現像器には、４ａにはマゼンタトナー、４ｂにはシアントナー、４ｃには薄いマゼンタトナー、４ｄにはイエロートナー、４ｅにはブラックトナー、４ｆには薄いシアントナーが装填されている。また、本現像器にはトナーとキャリアを混合させて用いる２成分現像剤が装填されているが、トナーのみの１成分現像剤でも問題はない。また、現像器の数は本実施例では６個であるが、４個以上であればいくつでも構わない。ここで、マゼンタとシアンに対して濃い色と薄い色を用いた場合には、一般に粒状性の低減を達成することが知られている。

レーザ露光光学系３においてリーダ部からの画像信号は、不図示のレーザ出力部にて光信号に変換され、光信号に変換されたレーザ光がポリゴンミラー３ａで反射され、レンズ３ｂ及び各反射ミラーを経て感光ドラム１ａ、１ｂの面に投影される。

プリンタ部画像形成時には感光ドラム１ａ及び１ｂを矢印方向に回転させ、前露光ランプで除電した後の感光ドラムを一次帯電器により一様に帯電させて、それぞれの分解色ごとに露光し、感光ドラム上に静電潜像を形成する。次に回転式現像器保持部を回転させ、所定の現像器を感光ドラム上の現像位置に移動させた後に現像器を作動させて、感光ドラム上の潜像を現像し感光ドラム上に樹脂と顔料を基体としたトナー像を形成する。

また、現像器内のトナーは図４に示すようにレーザ露光光学系３の間及び横に配置された各色毎のトナー収容部（ホッパー）６１〜６６から現像器内のトナー比率（あるいはトナー量）を一定に保つように所望のタイミングにて随時補給される。

感光ドラム上に形成されたトナー像は、それぞれの転写装置部５ａ、５ｂにおいて中間転写ベルト５に一次転写され、そしてこの中間転写ベルト上でそれぞれのトナー像が順次重ねられる。中間転写ベルト５は駆動ローラ５１によって駆動され、中間転写ベルトを挟んだ対向位置に転写クリーニング装置５０を駆動ローラに対して接離可能に構成する。

また、従動ローラ５２の対向には、それぞれの感光ドラムから転写された画像の位置ズレおよび濃度の検知を行う検知センサ５３が配置されており、随時各画像形成部に画像濃度、トナー補給量、画像書き込みタイミング、及び画像書き込み開始位置等に対して補正を行っている。

転写クリーニング装置は中間転写ベルト上に必要色だけ画像を重ね終えた後に、駆動ローラに加圧され、転写材に転写した後の中間転写ベルト上の残トナーをクリーニングする。

一方、転写材は各収納部７１、７２、７３から各々の給紙手段８１、８２、８３によって一枚ずつ搬送され、レジストローラ８５にて斜行を補正し、所望のタイミングにて中間転写ベルト上のトナー像を転写材に転写する二次転写部５４に搬送される。

二次転写部にて転写材上にトナー像が転写され、転写材は搬送部８６を通り、熱ローラ定着器９にてトナー像を定着され、排紙トレーあるいは後処理装置に排出される。

定着器は本画像形成装置での熱ローラの表層はゴムではなく、フッ素系樹脂チューブで覆っている。このような構成にする事で、長寿命化を図っている。

定着の圧力としては、トナー高さをつぶさないような軽圧の設定を採用している。

他方、二次転写後の中間転写ベルトは、前述のように転写残トナーを転写クリーニング装置５０にてクリーニングされ、再び各画像形成部の一次転写工程に供する。

また、転写材の両面に画像を形成する場合には、定着器９を転写材が通過後すぐに搬送パスガイド９１を駆動し、転写材を搬送パス７５を経て反転パス７６にいったん導いた後、反転ローラ８７の逆転により、送り込まれた際の後端を先頭にして、送り込まれた方向と反対向きに退出させ、両面搬送パス７７へと送られる。その後、両面搬送パスを通過し両面搬送ローラ８８にて斜行補正とタイミング取りを行い、所望のタイミングにてレジストローラへと搬送され、再び上述した画像形成工程によってもう一方の面に画像を転写する。

ここで、本画像形成装置の画像形成方法に関して説明する。

本画像形成装置は、前述したようにシアン、マゼンタに関して濃いトナー（以下、濃トナー）と、薄いトナー（以下、淡トナー）の２種類を具備している。濃トナーは、トナーの上質紙上での載り量が０．５５ｍｇ／ｃｍ２の際に光学濃度が１．６となるように顔料の量を調整している。また、淡トナーは載り量０．５５ｍｇ／ｃｍ２で光学濃度が０．８となるように設計されている。この濃淡２種類のトナーをうまく混合させて、シアン、マゼンタの階調を再現している。本画像形成装置における画像信号処理の基本的なフローチャートを図５に示す。入力されたＲＧＢ等の画像信号をＣＭＹＫに色変換し、そのＣＭＹＫの画像信号を図６に示すようなルックアップテーブル（以下ＬＵＴ）処理で濃淡分割する（濃淡分割ＬＵＴ処理）。その後、濃淡それぞれのガンマ補正変換処理を行い画像出力している。

このように濃淡トナーを用いて画像形成することにより、通常の濃トナーのみでの画像形成に比べ、粒状性の大幅な向上や、色再現性の向上、光沢特性の向上、安定性の向上等が達成できる。

本画像形成装置の解像度は６００ｄｐｉ（ｄｏｔ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）、画像変調方式は２００ｌｐｉ（ｌｉｎｅ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）であるが、本発明はその値に限定するものではない。

ここで、本画像形成装置におけるトナー種と階調数と濃度分解の関係について図１に示す。

図１に示す通り、１画素あたりの濃トナーの階調数は２５６値としている。また、階調特性は濃度に対して線形になるように設計している。しかし、これは明度や他の項目に対して線形となるようにしていても構わない。

濃トナーの階調数が２５６であり、前述したように濃トナーの最大濃度は１．６であるため、１階調あたりの濃度（濃度分解能）は０．００６３となっている。一方で、淡トナーの階調数を濃トナーと同様に２５６とした場合には、最大濃度０．８なので、濃度分解能は０．００３となる。

ところで、濃度分解能は、一般に解像度と密接な関係が有るが、６００ｄｐｉであれば濃度分解能は０．００６３でほぼ十分であるということが言われている。

ここで、図７に一般的な画像データの量と、メモリ量、画像処理速度の関係を示す。

また、図８に濃度分解濃と画像データの関係を示す。ここで、画像データの量は濃度分解能が０．０１のときを１に規格化している。また、圧縮等の処理は全くしないことを前提にしている。

図７、８より濃度分解能は画像データのボリュームに直結し、当然、画像処理やデータ保存時等のメモリの量や処理速度などに多大な影響を与えることがわかる。

本画像形成装置は、通常のシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色の画像形成装置に、淡シアン、淡マゼンタを加えた６色の画像形成装置であり、６色分のメモリ量を持つ時点で、４色の画像形成装置に比べるとコストアップ要因となってしまう。

そこで、本画像形成装置では淡トナーの階調数を１２８として、濃度分解能を０．００６３と能トナーと同じレベルにしている。このような階調数と濃度分解能の関係は、濃トナーや淡トナーの濃度によって変わるため、本実施例中の値に限定するものではなく、トナーの階調数 ＞ 淡トナーの階調数 という関係が成り立てばよい。

また、本構成をとることで、メモリのコストばかりではなく、画像データの量が減ることによる処理速度の向上も達成できる。

以上述べてきたようにすることで、濃淡トナーで画像形成した場合において、従来の濃淡トナー画像の特徴である、粒状性、色再現性、光沢性、安定性等の向上という部分を保持したまま、単純に淡トナー分を増やす系に比べ画像データ量を減らすことが可能となった結果、メモリ量を削減することが可能となり、その結果としてコストを低減させることとに成功しているとともに、画像処理速度の向上も達成している。

本画像形成装置の概略断面図は図４に示す通りである。本実施例における濃トナーと淡トナーの階調数と画像形成モードとの関係を図９に示す。

図９に示す通り、４色モードでの濃トナーの階調数と、６色モードでの濃トナーと淡トナーの階調数の合計とを一致させている。このようにすることで、１画素あたりの画像データ量を４色モードと６色モードで揃えることが出来る。

その結果、一般的な４色を使用した画像形成装置に対して、画像データ量をトータル同じにすることで、画像処理や保存用のメモリはほぼ同量にすることが可能になり、その点に関しての６色画像形成装置のコストアップ要因は無くなると考えられる。

濃淡トナーの分割方法は、図６に示したＬＵＴを用いておこなわれる。ここで示されるように、濃トナーは中間調から濃い部分でのみ使用される。その部分は、淡トナーとともに使用され、淡トナーの濃度分解能は４色画像形成モードにおける濃トナーの濃度分解能と同じである。したがって、６色モードにおける濃トナー単独での濃度分解能は４色モードよりも劣ることになるが、濃淡トナーを混合で使用するトータルでの濃度分解能は同等以上となる。よって、濃トナー、淡トナーともに階調数を４色モードよりも減少させても、階調性が劣化するという現象は発生しない。

以上述べてきたように、４色モードでの濃トナーの階調数と比べ、６色モードでの淡トナーの階調数を減らし、かつ、６色モードでの濃トナーの階調数も減らすことで、画像データ処理や、保存用に用いるメモリ量を減らすことが可能となり、６色モードでの粒状性の低減という特徴を保持したままで、コストを下げかつ画像処理速度の向上も達成できる画像形成装置を提供することが可能となる。

本発明の実施例１におけるトナー種と階調数と濃度分解の関係を示す図 ６色画像形成装置の構成をタンデム型で実現した画像形成装置の概略断面図 ６色画像形成装置の構成を１感光ドラム型で実現した画像形成装置の概略断面図 本発明の実施例におけるフルカラー画像形成装置の概略断面図 本発明の実施例における画像信号処理の基本的なフローチャート 本発明の実施例における高光沢性モードでの濃淡分割ＬＵＴの形を示す図 本発明の実施例１における画像データとメモリ量と処理速度の関係を示す概念図 本発明の実施例１における濃度分解能と画像データの関係を示す図 本発明の実施例２におけるトナー種と階調数と濃度分解の関係を示す図

符号の説明

１ 感光ドラム
４０〜４６ 現像器

Claims (7)

1. 同一色相で濃度の異なる複数のトナーを備える画像形成装置において、
   同一色相で濃度の濃いトナーに比べ、同一色相で濃度の薄いトナーの１画素あたりの階調数を少なくすることを特徴とする画像形成装置。
2. 同一色相で濃度の異なる複数のトナーを備える画像形成装置において、
   同一色相で濃度の薄いトナーを用いずに画像形成する場合に比べ、同一色相で濃度の薄いトナーも濃いトナーも両方用いて画像形成する場合の濃度の薄いトナーの１画素あたりの階調数を少なくすることを特徴とする画像形成装置。
3. 同一色相で濃度の異なる複数のトナーを備える画像形成装置において、
   同一色相で濃度の薄いトナーを用いずに画像形成する場合に比べ、同一色相で濃度の薄いトナーも濃いトナーも両方用いて画像形成する場合の濃いトナー薄いトナーそれぞれの１画素あたりの階調数を少なくすることを特徴とする画像形成装置。
4. 備えられる現像装置のうちの４つの現像装置には、装填される現像剤の分光特性がそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックを表現するものであり、同一色相で濃度の薄いトナーを用いずに画像形成する場合とは、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色相のトナーで画像形成することを特徴とする請求項１、２、３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 同一色相で濃度の異なる複数のトナーの組み合わせが２種類以上有ることを特徴とする請求項１、２、３、４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 少なくとも２個の現像器に装填される現像剤中のトナーは、その中に含まれる顔料の分光特性が等しくその量が異なるものであることを特徴とする請求項１、２、３、４、５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 同一色相で濃度の薄いトナーは転写材上でのトナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ２につき光学濃度が１．０以下であり、濃いトナーは転写材上でのトナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ２につき光学濃度が１．０以上であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。

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