JP2005227317A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】画像信号に対する出力画像濃度のリニアリティーをいち早く回復させ、高品位なカラー画像を得ることを可能とした画像形成装置を提供すること。
【解決手段】像担持体と、帯電手段と、潜像形成手段と、前記画像用の潜像を現像して画像用のトナー像を形成する複数の現像手段と、を有し、前記複数の現像手段のうち少なくとも1つには淡色トナーが装填され、残る前記現像手段のうち少なくとも1つには濃色トナーが装填され、画像レベルに応じて淡色トナーと濃色トナーが混合される画像形成装置において、全ての該現像手段を用いて画像形成を行う第1のモードと、該複数の現像手段のうちの一部を用いて画像形成を行う第2のモードと、トナー帯電量判断手段を有し、第2のモード時に用いなかった該現像手段における該トナー帯電量判断手段の検知結果に基づいて該混合比率を可変とする。
【選択図】図2
【解決手段】像担持体と、帯電手段と、潜像形成手段と、前記画像用の潜像を現像して画像用のトナー像を形成する複数の現像手段と、を有し、前記複数の現像手段のうち少なくとも1つには淡色トナーが装填され、残る前記現像手段のうち少なくとも1つには濃色トナーが装填され、画像レベルに応じて淡色トナーと濃色トナーが混合される画像形成装置において、全ての該現像手段を用いて画像形成を行う第1のモードと、該複数の現像手段のうちの一部を用いて画像形成を行う第2のモードと、トナー帯電量判断手段を有し、第2のモード時に用いなかった該現像手段における該トナー帯電量判断手段の検知結果に基づいて該混合比率を可変とする。
【選択図】図2
Description
本発明は、例えば複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に関する。
従来、複写機、レーザビームプリンタ等の電子写真方式により画像を形成する画像形成装置の一例として、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、Bk(ブラック)の各色成分画像を重ね合わせて画像を形成するようにしたフルカラー画像形成装置がある。
そして、このようなフルカラー画像形成装置においては、高画質化のために、Y、M、C、Bkの各色成分画像の最大濃度や、中間調濃度を規定し、装置の個体差、環境変動に影響されずに、常に一定の濃度画像が得られるように制御する濃度制御が重要である。このため、従来のフルカラー画像形成装置においては、濃度制御を行うための濃度検知手段が設けられている。
フルカラー画像形成装置のうち、複数の像担持体と複数の現像装置を備え、複数の現像手段のうち少なくとも1つには同一分光特性をもつ淡色トナーと、残る前記現像手段のうち少なくとも1つには濃色トナーが装填され、濃淡2種類のトナーを使用し、図1に示すような淡色トナー用ルックアップテーブルと濃色トナー用ルックアップテーブルを使用し、1種類の分光特性をもつ色を表現する画像形成方法が提案されている(特許文献1)。これは、低濃度部においては淡色トナーを積極的に使用し、中間濃度部においては淡色トナーと濃色トナーを混合させ、高濃度部においては濃色トナーを積極的に使用することで、低濃度部でのドットの粗さを目立ちにくくし、高濃度部でのトナー量を抑えることができる。これにより、特に低濃度部における粒状感を低減し、画質の向上を達成することができ、又、再現色範囲を広げる効果が得られる。
又、上記現像装置は、安定性等の観点から、二成分現像装置が多く用いられている。
ところで、前記画像形成装置において、淡色トナーの消費を抑えることでトナー消費量を抑える目的等により、濃色トナーのみを用いて画像形成を行うモードと、濃色/淡色を同時に使用するモードとを併用する使い方が予想される(以下、前者を濃トナーモード、後者を濃淡トナーモードと称する)。ここで、濃トナーモードを使用する際は、淡色トナー現像装置は、画像形成に寄与しないという理由から、現像動作を行わずに使用すると考えられる。
しかしながら、一般に二成分現像剤は、長期放置するとトナーの摩擦帯電量が低下することが知られている。上記のように淡色トナーが長期に亘って現像動作を行わない(即ち、長期放置されている)場合、淡色トナーの摩擦帯電量が低下することで現像特性が変化すると予想される。このため、1種類の分光特性を持つ色の入力画像信号値における出力濃度のリニアリティーが損なわれ、結果として、中間濃度を使用する画像部分において階調が不自然になることや、擬似輪郭が発生するというような画像不良が発生する。
従って、本発明の目的は、同色の淡色トナーと濃色トナーの2種類のトナー(例えば、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、ブラック(Bk))を用いて現像を行う画像形成装置において、濃トナーモードを使用した後の濃淡トナーモードにおいて、画像信号に対する出力画像濃度のリニアリティーをいち早く回復させ、高品位なカラー画像を得ることを可能とした画像形成装置を提供することである。
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。
即ち、像担持体と、前記像担持体上を帯電する帯電手段と、画像情報に応じて帯電された前記像担持体上に画像用の潜像を形成する潜像形成手段と、前記画像用の潜像を現像して画像用のトナー像を形成する複数の現像手段と、を有し、前記複数の現像手段のうち少なくとも1つには淡色トナーが装填され、残る前記現像手段のうち少なくとも1つには濃色トナーが装填され、画像レベルに応じて淡色トナーと濃色トナーが混合される画像形成装置において、全ての該現像手段を用いて画像形成を行う第1のモードと、該複数の現像手段のうちの一部を用いて画像形成を行う第2のモードと、トナー帯電量判断手段を有し、第2のモード時に用いなかった該現像手段における該トナー帯電量判断手段の検知結果に基づいて該混合比率を可変とすることを特徴とする画像形成装置である。
前記淡色トナーは、転写材上でのトナー量が0.5mg/cm2につき光学濃度が1.0未満であるように顔料を調整しているトナーであり、前記濃色トナーは、転写材上でのトナー量が0.5mg/cm2につき光学濃度が1.0以上であるように顔料を調整しているトナーであることが好ましい。
本発明によれば、画像情報に応じ全ての該現像手段を用いて画像形成を行う第1のモードと、複数の現像手段のうちの一部を用いて画像形成を行う第2のモードと、トナー帯電量判断手段を有し、第2のモード時に用いなかった該現像手段におけるトナー帯電量判断手段の検知結果に基づいて混合比率を可変とするようにしたため、長期放置によりトナーの摩擦帯電量に変化が生じても、画像信号に対する再現濃度のリニアリティーを維持し、高品位なカラー画像を得ることができる。
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
<実施の形態1>
本発明の実施の形態1について図1〜図6により説明する。
本発明の実施の形態1について図1〜図6により説明する。
本実施の形態に係る画像形成装置には、図2に示すように、4つの画像形成ステーションPa,Pb,Pc,Pdが画像送り方向に直列に並置されており、各画像形成ステーションPa〜Pdには、それぞれ像担持体である感光ドラム1a,1b,1c,1d、帯電装置2a,2b,2c,2d、露光装置3a,3b,3c,3d、第1現像装置(第1現像手段)4a,4b,4c,4d、第2現像装置(第2現像手段)5a,5b,5c,5d、クリーニング装置6a,6b,6c,6d及び1次転写装置7a,7b,7c,7dを備えている。又、各画像形成ステーションPa〜Pdの感光ドラム1a〜1dと1次転写装置7a〜7dとの間を通るように、中間転写体である中間転写ベルト12が矢印方向に移動可能に配置されている。
第1現像装置4a〜4dには、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色について、転写材上のトナー量が0.5mg/cm2のときに定着後の光学濃度が0.8になるように設計されているトナー(以下、「淡色トナー」と言う)が装填され、第2現像装置5a〜5dには、転写材上のトナー量が0.5mg/cm2のときに、定着後の光学濃度が1.6になるように設計されているトナー(以下、「濃色トナー」と言う)が装填されている。
尚、上記淡色トナーは、転写材上でのトナー量が0.5mg/cm2につき光学濃度が1.0未満であるように顔料を調整しているトナーとし、上記濃色トナーは、転写材上でのトナー量が0.5mg/cm2につき光学濃度が1.0以上であるように顔料を調整しているトナーとしても良い。
又、感光ドラムの矢印にて示す回転方向に関して、第1現像装置4a〜4dが第2現像装置5a〜5dの上流側にそれぞれ配設されている。
本画像形成装置における動作の基本的なフローチャートを図3に示す。
先ず、原稿台ガラス20上に載置された原稿Gをスキャンし、原稿情報をCCD14により電気的信号に変換し、A/D変換装置によりデジタル信号化する。デジタル信号化されたデータを画像処理ブロックで加工し、RGB信号をCMYK信号に色変換した後、ガンマ補正、淡色トナー用ルックアップテーブル(以下、「LUT」と言う)変換処理を行ない、最後に2値化を行う。図1の(A)に淡色トナー用LUTを示す。その2値化された画像データを画像メモリとして、D/A変換し、LEDドライバに転送し、LEDを駆動させ画像形成を行う。
LED露光により作られた静電潜像に、淡色トナー用である第1現像装置4a〜4dによりトナー像を現像する。こうして形成されたトナー像を1次転写装置7a〜7dにより、中間転写ベルト12に1次転写する。
このように、淡色トナー用LUT変換処理を行うことにより、読み取り画像信号の低濃度部においては、淡色トナーを積極的に用いることになる。つまり、低濃度部においては、1ドットの濃度が低くなり、2値画像の欠点である1ドットの粒状度を低減することが可能となる。
次に、2回目の原稿スキャンを行う。2回目の画像形成時には、メモリの都合上、再度リーダースキャンを行う必要がある。2回目のスキャン時の画像信号は、1回目とガンマ補正までは同様に処理される。その次に、濃度トナー用LUT変換処理を行い2値化する。その2値化された画像データを画像メモリとして、D/A変換し、LEDドライバに転送し、LEDを駆動させ画像形成を行う。図1の(B)には、濃色トナー用LUTを示す。
LED露光により作成された静電潜像に、濃度トナー現像装置5a〜5dによりトナー像を現像する。こうしてできたトナー像を1次転写装置7a〜7dにより、淡色トナーによるトナー像が形成されている中間転写ベルト12上に再び1次転写し、濃淡トナーによるトナー像を形成した後、給紙カセット13から給紙されてきた転写材Pに2次転写装置11によって2次転写し、定着装置9により定着し、排紙する。
上記のようにして、濃淡トナーによる画像形成が可能となる。
次に、本実施の形態における画像濃度制御について説明する。
上記画像形成装置において、感光ドラム1a〜1dに対する帯電条件、露光条件、現像条件、転写条件が設定された状態で発生手段(例えば、コントローラ15がROM等に記憶される濃度パターンデータを読み出して発生させる)によりトナーパッチ画像を形成し、中間転写体12にトナーパッチ画像を1次転写する。そして、2次転写装置11より中間転写ベルト搬送方向上流に中間転写ベルト12に対向して備えられた濃度センサ21が濃トナーパッチ画像の濃度レベル状態を検出し、その濃度レベル状態に応じて制御手段(コントローラ15)が像形成手段に設定されている階調特性を補正制御し、階調特性変動が生じても適正な階調特性となる鮮明画像を安定して形成することを可能とする。
濃度センサ21は、図4に示すように、ホルダー22に、LED等の発光素子23、フォトダイオード、CdS等の受光素子24を組み込んで形成されている。濃度センサ21は、発光素子23から光を転写ベルト21上のトナーパッチ画像Tに照射し、トナーパッチ画像Tからの拡散光を受光素子24で受け取ることにより、パッチTの濃度を測定するものである。一般的に、参照光を照射したときに反射してくる反射光には正反射光と拡散光があるが、本実施の形態においては、濃度センサ21には拡散光型濃度センサを使用し、入射角θ=15°、反射角ψ=45°に設定したものを使用した。本実施の形態における濃度センサ21による淡色トナーと濃色トナーの出力を図5に示す。
又、制御手段は、検出手段により検出されたパッチ画像の濃度レベル状態に応じてルックアップテーブルに設定されるテーブル値を、例えばLUT補正テーブルにより補正し、リアルタイムで階調特性を自動変更することを可能とする。
更に、制御手段は、検出手段により検出された濃度レベル状態に応じて像形成手段に設定された各感光体に対する帯電条件、露光条件、現像条件、転写条件を順次補正制御し、像形成プロセス条件設定状態を捉えて画質を安定化することを可能とする。こうして補正されたLUTによる画像濃度制御により図6のように入力画像信号に対して出力画像濃度がリニアになり、良好な濃度再現性を示すことができる。
又、本実施の形態における画像形成装置は、トナー消費量低減等の目的により、濃色トナーのみを用いて画像形成を行うモード(濃トナーモード)と、濃淡トナーを同時に用いて画像形成を行うモード(濃淡トナーモード)とを併せ持つ。更に、濃トナーモードを使用する際は、淡色トナー現像装置は、画像形成に寄与しないという理由から、現像動作を行わずに使用すると考えられる。
しかしながら、一般に二成分現像剤は、長期放置するとトナーの摩擦帯電量が低下することが知られている。上記のように淡色トナーが長期に亘って現像動作を行わない(即ち、長期放置されている)場合、淡色トナーの摩擦帯電量が低下することで現像特性が変化すると予想される。このため、図7に示すように、淡色トナーと濃色トナーの混合が始まる画像レベル付近でリニアリティーがなくなり、中間濃度部において階調が不自然になることや、擬似輪郭が発生するというような画像不良が発生し、良好な濃度再現ができなくなる。
ここで、淡色トナーの摩擦帯電量の低下を戻すために、例えば淡色トナーを強制消費させることでトナー濃度を下げ、摩擦帯電量を増加させるといった方法や、淡色トナー現像装置を空回転させることによって強制的に摩擦帯電量を増加させるといった手法が考えられる。
しかし、何れの方法も淡色トナーの摩擦帯電量回復のために一定のダウンタイムが発生し、ユーザビリティの面で好ましくない。又、トナー消費量増加や、空回転による現像剤の劣化等の観点からも好ましくない。
そこで、本実施の形態では、濃トナーモードの使用状態から淡色トナーの摩擦帯電量の低下量を予測し、その後の濃淡トナーモードにおける濃淡トナーのLUTを図8に示すように変化させることで、淡トナーの消費量を増加させ、淡色トナーの摩擦帯電量をいち早く回復させることに特徴がある。本実施の形態における手法を用いることで、特別なダウンタイムや、トナー消費等を発生させることなく、速やかに淡色トナーの摩擦帯電量を回復させることができる。更に、前記予測結果に応じて適正なLUTを選択することで、低濃度部で濃度のリニアリティも確保できるという特徴も併せ持つ。
摩擦帯電低下量は、淡色現像装置の現像動作停止時間及び画像形成装置の設置環境(温湿度)から予測し、該予測値に応じて適切な淡色トナーのLUTを選択する手法が望ましい。又、選択したLUTは、該LUTを用いて一定量画像形成を行った後に、元のLUTに戻すことが望ましい。一定量の画像形成は、画像形成枚数と、LUT変更後のトナー消費量(例えば、画素数カウントの総量から予測)等の情報から、淡色トナーの摩擦帯電量回復度合いを予測して決定される。更にに好ましくは、前記摩擦帯電量の回復度合い予測値に応じて適宜LUTを選択する手法が考えられる。
以上述べたように、濃色トナーのみを用いて画像形成を行う濃トナーモードと、濃淡トナーを用いて画像形成を行う濃淡トナーモードとを併用する画像形成装置において、濃トナーモード時に淡色トナーの画像形成動作を停止させることによる淡色トナー摩擦帯電量低下を定量的に予測し、該予測結果に応じて適正な淡色トナーのLUTを選択することで、低下した淡色トナーの摩擦帯電量を速やかに回復させ、淡色トナーのリニアリティを確保し、結果として画像信号に対する再現濃度のリニアリティーを維持し、高品位なカラー画像を得ることができた。
<実施の形態2>
次に、本発明の実施の形態2について説明する。
次に、本発明の実施の形態2について説明する。
本実施の形態における現像装置は、現像器の側壁に磁性キャリアと非磁性トナーの混合比率による見掛けの透磁率を検知して電気信号に変換するインダクタンスヘッドを設置し、このインダクタンスヘッドからの検出信号によって現像器内の現像剤の実際のトナー濃度を検知し、基準値との比較によりトナーを補給するようにしたインダクタンス検知方式のトナー濃度制御装置を使用している。
本実施の形態では、上記インダクタンス検知方式のトナー濃度制御装置を用いて摩擦帯電量の低下量を算出し、該算出結果に応じて淡色トナーのLUTを適正に選択することに特徴がある。
インダクタンス検知方式は、例えば現像剤の見掛けの透磁率が大きいと検知された場合、一定体積内で現像剤中のキャリア粒子が占める割合が多くなりトナー濃度が低くなったことを意味するのでトナー補給を開始する、逆に見掛けの透磁率が小さくなった場合、一定体積内で現像剤中のキャリアが占める割合が少なくなりトナー濃度が高くなったことを意味するのでトナー補給を停止する、というような制御に基づきトナー濃度を制御している。
ここで、上記見掛けの透磁率は、トナー濃度の変化だけでなく、現像剤の摩擦帯電量変化による嵩密度変化も検知可能である。上述のように、2成分現像剤は、長期放置することにより摩擦帯電量が徐々に低下することが一般に知られている。又、前記摩擦帯電量の低下に伴い、極性が同じもの同士によって生じる反発力(クーロン力)も低下するため、結果として現像剤の嵩密度は上昇する。従って、現像剤のトナー濃度が変化していない状態であれば、現像剤の摩擦帯電量の変化量を、見掛けの透磁率変化としてインダクタンス検知方式により定量的に捉えることが可能である。
本実施の形態では、上記の特性を生かし、濃トナーモード時に使用されない淡色トナーの摩擦帯電量低下をインダクタンス検知方式により定量的に把握し、その結果を用いてその後の濃淡トナーモードにおける濃淡トナーのLUTを図8に示すように変化させることで、淡トナーの消費量を増加させ、淡色トナーの摩擦帯電量をいち早く回復させることに特徴がある。
本実施の形態における手法を用いることで、特別なダウンタイムや、トナー消費等を発生させることなく、速やかに淡色トナーの摩擦帯電量を回復させることができる。更に、前記予測結果に応じて適正なLUTを選択することで、低濃度部で濃度のリニアリティも確保できるという特徴も併せ持つ。以下については実施の形態1と同様であるので、詳細説明は省略する。
<実施の形態3>
次に、本発明の実施の形態3について説明する。
次に、本発明の実施の形態3について説明する。
本発明では、予め定められた中間調濃度のパッチを形成し、濃トナーモードの前後での淡色トナーによる該パッチ濃度の変化を読み取り、長期放置による淡色トナーの摩擦帯電量の低下を予測することに特徴がある。現像剤の摩擦帯電量が低下することにより、画像濃度が上昇することは一般に知られている
本実施の形態では、濃トナーモード使用により実質的に長期放置された淡色トナーの摩擦帯電量低下を中間調パッチの濃度変化から予測し、その結果を用いてその後の濃淡トナーモードにおける濃淡トナーのLUTを図8に示すように変化させることで、淡トナーの消費量を増加させ、淡色トナーの摩擦帯電量をいち早く回復させることに特徴がある。
本実施の形態では、濃トナーモード使用により実質的に長期放置された淡色トナーの摩擦帯電量低下を中間調パッチの濃度変化から予測し、その結果を用いてその後の濃淡トナーモードにおける濃淡トナーのLUTを図8に示すように変化させることで、淡トナーの消費量を増加させ、淡色トナーの摩擦帯電量をいち早く回復させることに特徴がある。
本実施例における手法を用いることで、特別なダウンタイムや、トナー消費等を発生させることなく、速やかに淡色トナーの摩擦帯電量を回復させることができる。更に、前記予測結果に応じて適正なLUTを選択することで、低濃度部で濃度のリニアリティも確保できるという特徴も併せ持つ。以下については実施の形態1と同様であるので、詳細説明は省略する。
本発明は、電子写真方式を採用する複写機、プリンタ等の画像形成装置に対して適用可能である。
1a〜4a 感光ドラム(像担持体)
1c1〜4c1 第1現像装置(淡色トナー用)
1c2〜4c2 第2現像装置(濃色トナー用)
12 中間転写ベルト(中間転写体)
1c1〜4c1 第1現像装置(淡色トナー用)
1c2〜4c2 第2現像装置(濃色トナー用)
12 中間転写ベルト(中間転写体)
Claims (7)
- 像担持体と、前記像担持体上を帯電する帯電手段と、画像情報に応じて帯電された前記像担持体上に画像用の潜像を形成する潜像形成手段と、前記画像用の潜像を現像して画像用のトナー像を形成する複数の現像手段と、を有し、前記複数の現像手段のうち少なくとも1つには淡色トナーが装填され、残る前記現像手段のうち少なくとも1つには濃色トナーが装填され、画像レベルに応じて淡色トナーと濃色トナーが混合される画像形成装置において、
全ての該現像手段を用いて画像形成を行う第1のモードと、該複数の現像手段のうちの一部を用いて画像形成を行う第2のモードと、トナー帯電量判断手段を有し、第2のモード時に用いなかった該現像手段における該トナー帯電量判断手段の検知結果に基づいて、該混合比率を可変とすることを特徴とする画像形成装置。 - 前記淡色トナーは、転写材上でのトナー量が0.5mg/cm2につき光学濃度が1.0未満であるように顔料を調整しているトナーであり、前記濃色トナーは、転写材上でのトナー量が0.5mg/cm2につき光学濃度が1.0以上であるように顔料を調整しているトナーであることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
- 前記トナー帯電量手段とは、第2のモードで用いなかった現像手段の用いなかった時間及び画像形成装置の稼動環境からトナー帯電量を決定するものであることを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置。
- 前記トナー帯電量手段とは、第2のモードで用いなかった現像手段の用いなかった期間の前後の該現像剤の透磁率の変化及び画像形成装置の稼動環境からトナー帯電量を決定するものであることを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置。
- 前記トナー帯電量手段とは、第2のモードで用いなかった現像手段の用いなかった期間の前後の中間調パッチ濃度の変化及び画像形成装置の稼動環境からトナー帯電量を決定するものであることを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置。
- 前記混合比率は、前記トナー帯電量の検知結果に基づいて一意に決定されることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の画像形成装置。
- 前記適正化された混合比率は、該混合比率を適正化された後の該現像手段の稼動時間、トナー消費量、画像形成装置稼動環境、該トナー帯電量手段による検知結果等に基づいて徐々に変化することを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の画像形成装置。
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2004
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