JP2007086174A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 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、生産性を低下させずにトナーの吐き出しを行い、連続して濃トナーモードが選択された後に濃淡トナーモードが選択された場合にも、ダウンタイムの発生なく、淡トナーの現像性を保持したまま画像形成動作に入ることのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 ６色画像形成装置において４色モードが連続して選択された場合に、淡トナーの空回転による剤劣化を防止するためのトナー吐き出しを画像形成中に行う。
【選択図】 図３

Description

本発明は、少なくとも同一色相で濃度の異なる二種のトナーを一組以上有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、特開平05-35038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１や図２に示すような形が提案されている。

図１のタイプは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。このような構成にすることで、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。

一方で、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。

この６個の現像器を有する画像形成装置においては、特開２０００−２３１２７９等に記載されているように、一般的なシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの4色で画像形成する濃色トナーで画像形成するモード（以下濃トナーモード）と淡トナーを含む６色全てを用いて画像形成するモード（以下濃淡トナーモード）を有し、ユーザーの要求する出力画像によって任意のモード選択が可能な構成になっている。

また上記現像装置は、安定性等の観点から、２成分現像装置が多く用いられている。

ところで、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。

ここで、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わたって現像動作を行わない（すなわ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。そのため淡色トナーモードで画像形成を行う際には、摩擦帯電量が正常な値になるように制御しなくてはならない。そのために、淡色トナー画像形成の前に現像剤を撹拌するための空回転が行われている。

しかしながら、本来現像剤中のトナーは現像されることで消費され、トナー補給槽から補給され、画像を出力することで、現像剤中のトナーは入れ替わっていくことになるが、空回転し続けた場合、トナーの入れ替わりは行われず、結果として、長期に渡って現像剤溜り部で摺擦、撹拌されることになる。

このようにして長期的に摺擦、撹拌を繰り返された現像剤中のトナーは、形状が不規則になったり、粒径の分布に偏りを生じたり、また、現像剤に流動性を向上させる目的で添加さている酸化チタン粒子等の外添剤がトナー表面に埋め込まれたりしていく。その結果、現像剤の流動性が低下する等の劣化が生じ、所望の画質を保った画像が得られなくなることがある。

また、トナーの持つ電荷は通常現像剤溜り部で数回摺擦されることで安定するが、更に摺擦が繰り返されることで徐々に電荷が付与されていき、所定の電荷量を大きく上回ってしまうことがある。このようにしてトナーの持つ電荷が上昇していくと、感光ドラム上に形成された現像スリーブに対する電位差の等しい潜像に対し、トナーが付着する量が初期の状態に比べて減少し、画像出力した際に濃度の低下、低濃度部分の粒状性の悪化といった、画質の劣化として現れる。

そのため何らかの手段を用いて古いトナーを吐き出し、その使用分だけ新しいトナーを補給して、現像性を低下させないようにする必要が生じてしまう。

一般的には、特開平09-034243に記載されているように、トナーを強制的に消費する方法（以下トナー吐き出しモード）として、感光ドラム上にトナーを現像し、転写させずに感光ドラムクリーナーで回収する動作を画像形成の合間に行っている。
特開平０５−０３５０３８号公報 特開２０００−２３１２７９号公報 特開平０９−０３４２４３号公報

しかしながら、このトナー吐き出しモードを行う際にダウンタイムが発生してしまうという問題がある。このトナー吐き出しモードにおいては、吐き出す必要のあるトナーを含むステーションで通常時と同様の画像形成動作が行われるためにダウンタイムが発生し、生産性は低下してしまう。このダウンタイムの発生を軽減させるためにトナー吐き出しモードを動作させる頻度を下げ、一回のトナー消費および補給量を多く設定すると、剤循環や、トナーの摩擦帯電量が不安定となり、濃度変動の原因となりかねない。特に同一色相の濃淡トナーを用いて画像形成を行う際には、淡トナーの濃度の変動が大きくなると、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してしまう。

したが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、生産性を低下させずにトナーの吐き出しを行い、連続して濃トナーモードが選択された後に濃淡トナーモードが選択された場合にも、ダウンタイムの発生なく、淡トナーの現像性を保持したまま画像形成動作に入ることのできる画像形成装置を提供することにある。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。

すなわち、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たカラー画像形成装置において、淡色トナーを含む全ての該現像手段を用いて画像形成を行う第一のモードと、淡色トナー以外の、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二のモードを有し、第二のモードで使用しない淡色トナー現像剤の使用頻度と剤撹拌のための空回転の時間に応じて、使用していないトナーの吐き出し量を決定し、色味の変動しない画像領域に重畳して トナーの吐き出しを行うこと（以下、淡トナー吐き出しモード）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。

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回復させる現像剤撹拌空回転時間に応じて淡トナーの吐き出し量の決定、および淡トナー吐き出し用のLUTの選択を行い、濃トナーモードの画像形成時に同一色相の濃トナー上に淡トナーを重畳させて画像形成を行うことで、生産性を低下させずにトナーの吐き出しを行い、連続して濃トナーモードが選択された後に濃淡トナーモードが選択された場合にも、ダウンタイムの発生なく、淡トナーの現像性を保持したまま画像形成動作に入ることのできる画像形成装置を提供することができる。

（実施例１）
以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

図２には本発明実施例のフルカラー画像形成装置（複写機能、プリンタ機能、ＦＡＸ機能を併せ持つ複合機）の概略断面図を示す。

プリンタ部２０には、６つの像担持体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１e、１ｆに、それぞれ異なる分光特性の現像剤を装填した現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４e、４ｆ各像担持体１個につき１個ずつ対応させ、これらの像担持体１個と現像器１個の組み合わせをそれぞれ含む画像形成部Ｐa、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ、Pe、Pfを直列に配置してある。像担持体としてのドラム状の感光体（感光ドラム）は、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１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１e、１ｆの周りに、コロナ帯電器（帯電手段）２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２e、２fレーザー露光光学系である露光手段３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３e、３ｆ各々の保持部に色の異なる現像剤を収容した５個の現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４e、４ｆ転写手段である転写ローラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５e、５ｆクリーニング器６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６e、６ｆを配置する。

又、本現像器にはトナーとキャリアを混合させて用いる二成分現像剤が装填されている。

プリンタ部２０画像形成時には、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１e、１ｆを矢印方向に回転させ、帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２e、２ｆにより一様に帯電させて、それぞれ分解色毎に光像を照射し、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１e、１ｆ上に潜像を形成する。

次に所定の現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４e、４ｆにより、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１e、１ｆ上の静電潜像を反転現像し感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１e、１ｆ上に樹脂と顔料を基体とした現像剤像（トナー像）を形成する。このとき、現像器には現像バイアスが印加される。

又、現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４e、４ｆ内のトナーは各色毎のトナー収納部（ホッパー、図示せず）から現像器内のトナー比率（或いはトナー量）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。

それぞれの感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１e、１ｆ上に形成されたトナー像は、それぞれの一次転写手段である一次転写ローラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５e、５ｆによって、転写媒体としての中間転写体（中間転写ベルト）１２上にトナー像が重ねて形成されるように順次一次転写される。このとき、一次転写ローラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５e、５ｆに一次転写バイアスが印加される。その結果、中間転写ベルト１２上にそれぞれのトナー像が順次重ねられてフルカラートナー像が形成される。

その後、転写媒体である中間転写ベルト１２上のフルカラートナー像は記録材としての用紙に一括して二次転写される。

又、この転写面を形成するローラで中間転写ベルト１２の移動方向下流側にある従動ローラの対向には、それぞれのドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１e、１ｆから転写された画像の位置ズレ及び濃度の検知を行うセンサ２１が配置されており、随時各画像形成部Ｐa、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ、Pe、Pｆ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する制御を行っている。

一方記録材は各収納部によって１枚ずつ搬送され、所望のタイミングにて中間転写ベルト１２上のトナー像を記録材に転写する二次転写手段である二次転写ローラ１１と中間転写ベルト１２との間の二次転写部に搬送される。

二次転写部にて記録材上にトナー像が転写され、記録材は搬送部を通り、熱ローラ定着器にてトナー像を定着され、排紙トレイ或いは用紙後処理装置（不図示）に排紙される。

次に本発明において用いられる作像フローについて説明を行う。

図３に画像形成時のフローチャートを示す。

まず、ユーザーによって期待する出力画像に応じた画像形成モードが選択され、淡トナーを用いない画像形成が長期間選択された場合、淡トナー帯電量の制御のため空回転動作が行われる。この空回転動作の積算時間をTとし、このTの値がトナーの現像性を最低限確保できる任意の時間aに至った場合、淡トナー吐き出しモードに移行する。

この時、現像動作停止時間及び画像形成装置の設置環境（温湿度）等から、淡トナーの必要吐き出し量ｂを決定し、吐き出しモード画像形成によって消費されたトナー量Mがｂに達するまで繰り返し淡トナー吐き出しモードで画像形成を行う。

まず、本実施例に用いられた淡トナーの現像性に関して説明する。

図４に本実施例において用いられた淡トナーの空回転時間と濃度の関係を示す。結果から分かるようにトナー撹拌の空回転時間の増加に伴い濃度は低下し、トナーとして劣化していることを示している。

図５に本実施例において淡トナー吐き出しモード時に用いた同一色相の濃淡トナーのLUTを示す。このLUTを用い、ダーク部に淡トナーを重畳することで、階調性や、色味の変動なく、淡トナーの吐き出しを行うことができる。

本発明の動作を実行することで、濃トナーモードが長時間選択されている場合においても、淡トナーの現像性は常に確保されており、従来の問題点である、画像形成の合間に実行していた吐き出しモードによるダウンタイムを削減することができた。

以上記述したように、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回復させる現像剤撹拌空回転時間に応じて淡トナーの吐き出し量の決定、および淡トナー吐き出し用のLUTの選択を行い、濃トナーモードの画像形成時に同一色相の濃トナー上に淡トナーを重畳させて画像形成を行うことで、生産性を低下させずにトナーの吐き出しを行い、連続して濃トナーモードが選択された後に濃淡トナーモードが選択された場合にも、ダウンタイムの発生なく、淡トナーの現像性を保持したまま画像形成動作に入ることのできる画像形成装置を提供することができた。

（実施例２）
次に、本発明の実施例２について説明する。

本実施例においては淡トナー吐き出し時にBKトナーの画像領域に淡トナーを重畳させることに特徴がある。

図６にBkトナーと淡トナー（淡シアン）の２次色における色差の関係を示す。
Bkトナーの信号値が１００％の時淡トナーの信号値を６％まで重畳してもBk１００％単色との色差の差は０であった。

またBKトナー信号値が９５％の時でも淡トナーの信号値を４％までまで重畳しても色差の差は０であった。

そこで、この結果を元に以下のような画像処理を行う。

実施例１と同様に濃トナーモードでの淡トナー現像撹拌空回転の積算時間が所定の時間aに至った場合に、淡トナー吐き出しモードに移行する。図７に本実施例におけるBkトナー信号値と淡トナー信号値の関係を示す。

このとき上記したBkトナーと淡トナー（淡シアン）の２次色における色差の関係から、淡トナー重畳による色差は０となり、階調性や、色味の変動なく、淡トナーの吐き出しを行うことができる。

以上記述し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回復させる現像剤撹拌空回転時間に応じて淡トナーの吐き出し量を決定し、淡トナー吐き出し用のLUTの選択を行い、濃トナーモードの画像形成時にBkトナーの高濃度部に淡トナーを重畳させて画像形成を行うことで、生産性を低下させずにトナーの吐き出しを行い、連続して濃トナーモードが選択された後に濃淡トナーモードが選択された場合にも、ダウンタイムの発生なく、淡トナーの現像性を保持したまま画像形成動作に入ることのできる画像形成装置を提供することができた。

6色画像形成装置の構成をロータリ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タンデム型で実現した画像形成装置の概略断面図。 本発明における画像形成フローチャート。 淡トナーの現像剤撹拌空回転時間と濃度の関係。 実施例１における淡トナー吐き出しモード時に用いた同一色相の濃淡シアントナーのLUT概略図。 Bkトナーと淡シアントナーの２次色における色差の関係。 実施例２における淡トナー吐き出しモード時に用いたBkトナーと淡シアントナーのLUT概略図。

Claims (7)

1. 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、
   少なくとも同一色相で濃度の異なる二種のトナーを一組以上有す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一のモードと、
   前記同一色相で濃度の異なる二種のトナーの相対的に濃度の薄いトナーを使用せずに画像形成を行う第二のモードと、第二のモードで画像形成時に濃度の薄いトナーを濃度の濃いトナー上に所定の条件で重畳する第三のモードを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 第一のモードと第二のモードはユーザーの期待する出力結果に応じて任意に切り替え可能であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 第二のモードと第三のモードは、第一のモードと第二のモードの動作履歴に応じて切り替えることを特徴とする請求項１、２に記載の画像形成装置。
4. 上記重畳の規定の条件とは、同一色相のトナーの高濃度部に重畳することを特徴とする請求項１、２、３に記載の画像形成装置。
5. 上記重畳の規定の条件とは、無彩色のトナーの高濃度部に重畳することを特徴とする請求項１、２、３に記載の画像形成装置。
6. 請求項１、２、３、４、５記載の画像形成装置において、第一のモードと第二のモードの動作履歴に応じて、第二のモードで重畳する前記相対的に濃度の薄いトナーの重畳する量を決定することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１、２、３、４、５、６記載の画像形成装置において、第一のモードのLUTを変更することで画像形成動作を行うことを特徴とする画像形成装置。

Images