JP2008158383A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１つの形成すべき画像につき、複数回のトナー像形成を行うことで、装置の小型化に対応しつつ、濃度ムラがなく形成される画像の品質が高い画像形成装置１を提供する。
【解決手段】トナーの薄層が形成され像担持体に対向して配置される現像ローラ１８を有する１又は複数の現像装置１７と、現像され形成された各色のトナー像が重ね合わされ１次転写される中間転写部２０とを有し、カラー画像を形成する画像形成装置１において、形成すべき画像を複数の現像装置１７が収容するトナーの色ごとの画像情報に分解する画像処理部７５と、形成すべき各色の画像における全ての画素数に対して、トナーをのせる画素数の割合を算出する算出部７６とを備え、いずれかの色の形成すべき画像において、算出部７６で算出された値が所定値以上である場合、その色の画像形成において、トナー像形成を複数回に分けて行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。特に、フルカラー対応の画像形成装置に関する。

従来、画像形成装置には、像担持体に形成された静電潜像を現像装置によりトナー像として現像し、そのトナー像を転写材、例えば用紙に転写し、画像を形成するという方式を採るものがある（電子写真方式）。そして、フルカラー画像を形成できる画像形成装置にあっては、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（ＢＫ）といった複数の色のトナーを使用できるようにするため、それぞれの色のトナーを収容する複数の現像装置を備えたものが存在する。この３原色、ブラックが適宜重ね合わされて、フルカラーの画像が得られる。

そして、カラーの画像を形成する場合、例えばハーフトーン部分等における、各色のトナーの濃度ムラをできるだけ少なくすることが重要となる。各色の画像において濃度ムラが現れてしまうと、形成される画像の品質が低下し、又、例えば写真、印刷物のような原稿を忠実に再現することができなくなる。そこで、ハーフトーン領域の階調性を高めて、高画質化を図るための技術として、１つの画像に対し、２回の画像形成プロセスを行う技術が知られている。

このような技術が特許文献１に記載されている。特許文献１には、原稿画像に対応する複写画像を形成するフルカラー複写機において、複写プロセスは、原稿の画像情報を網点分解して低濃度の階調性を高める第１の複写プロセスと、第１の複写プロセスより高い現像電位を印加する第２の複写プロセスの２つの複写プロセスを実行して１つの複写画像を形成するフルカラー複写機が示されている。（請求項１参照）。このように構成することで、階調域の拡大及び特に高濃度部の鮮明度を向上させようとしている（発明が解決しようとする課題の欄参照）。
特許第２５９８５４３号

ここで、現像装置には、像担持体に対向するようにしてトナーの薄層が形成される現像ローラを備え、現像ローラから像担持体にトナーを供給するものが存在する。一般に、１成分現像方式の現像装置においては、現像ローラにブレード状の規制部材を当接させ、トナーの薄層が形成される。又、２成分現像方式の現像装置にあっても、磁気ブラシを直接像担持体に接触させるのではなく、磁気ブラシを現像ローラに接触させて現像ローラの表面上にトナーの薄層を形成し、この現像ローラから像担持体にトナーを供給するものも存在する。

このような、現像ローラにトナーの薄層を形成する現像装置においては、高濃度の画像形成が続くと、トナーの薄層形成が追いつかないために、濃度ムラが発生する場合があるという問題がある。特に、前の画像の履歴が次に形成される画像に現れることもあり、このような濃度ムラはゴースト現象と呼ばれる。この濃度ムラは、前の画像形成においてトナーが消費された領域でのトナーの薄層形成が間に合わず、現像ローラ表面上のトナー薄層厚が不均一となるため生じる。従って、以前の現像においてトナーが消費された領域はトナーの層厚が薄くなっているから、以前の現像の履歴が白く抜ける形で濃度ムラとして現れる。

特に、近年においては、省資源、低コスト化、スペースの有効利用等の観点から、画像形成装置の小型化が進展している。又、これにあわせて、現像装置の小型化も進められており、近年の現像装置においては、収容されるトナーは減少し、又、現像ローラは小径化されている。

そして、現像装置に収容されるトナーが減少すると、現像装置に対し、頻繁にトナーコンテナ等から新しいトナーが補給されるから、トナーの帯電不足が発生し易くなる。帯電の不足したトナーが現像に用いられると、カブリや濃度ムラが発生してしまう。又、現像ローラの小径化が進むと、１つの画像を形成するため要する現像ローラの回転数が従来よりも増えることになる。従って、現像装置の小型化が進むと、トナーの帯電不足や現像ローラ上のトナー薄層の不均一が濃度ムラとして現れやすいという問題がある。

そこで、特許文献１記載の発明に、現像ローラを有する現像装置を適用してみると、特許文献１記載の発明によれば、１つの原稿画像について２回の画像形成を行い、階調域の拡大及び特に高濃度部の鮮明度を向上させて高品質の画像を得ることが可能ではある。しかし、特許文献１記載の発明は、濃度ムラ自体の発生要因や防止策について全く考慮しておらず、具体的な濃度ムラの発生を防ぐための方策に言及した記載はない。むしろ、２回連続で画像形成プロセスを行い、現像装置の使用状態が続くから、特に高濃度の画像形成が続くと、結果として、現像ゴーストというメモリ現象による濃度ムラが発生し、画像品質が低下してしまう場合があるという問題がある。即ち、特許文献１記載の発明では現像ローラ上のトナー薄層厚を均一にし難いという問題がある。

又、特許文献１記載の発明は、現像装置を小型化した場合、高濃度部分を強調するからトナーの消費量はむしろ増加すると言え、トナーの帯電不足を生じ易くなり、又、１つの画像形成に要する現像ローラの回転数は増加するから、現像ローラ上の均一な薄層形成がより困難になることは明らかであって、画像形成装置の小型化に対応しきれないという問題がある。又、画像形成プロセスを必ず２回行うものであるから、画像形成速度が遅くなってしまうという問題もある。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、１つの形成すべき画像につき、複数回に分けてトナー像形成を行うことで、画像形成装置、現像装置の小型化に対応しつつ、濃度ムラがなく、形成される画像の品質が良好で長期間にわたり安定した画像形成装置を提供することを課題とする。

静電潜像が形成される１又は複数の像担持体と、それぞれ異なる色のトナーを収容するとともにトナーの薄層が形成され像担持体に対向して配置され回転される現像ローラから前記像担持体にトナーを供給し前記像担持体上の静電潜像をトナー像として形成する１又は複数の現像装置と、現像され形成された各色のトナー像が重ね合わされて１次転写される中間転写部とを有し、カラー画像を形成する画像形成装置において、形成すべき画像を複数の前記現像装置が収容するトナーの色ごとの画像情報に分解する画像処理部と、形成すべき各色の画像における全ての画素数に対して、トナーをのせる画素数の割合を算出する算出部とを備え、いずれかの色の形成すべき画像において、前記算出部で算出された値が所定値以上である場合、その色の画像形成において、トナー像形成を複数回に分けて行うこととした。

又、請求項２に係る発明は、請求項１記載の画像形成装置において、同一色のトナー像形成を複数回に分ける場合において、１回目のトナー像形成後、時間間隔を設けて、２回目以降のトナー像形成を行なうこととした。

又、請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の画像形成装置において、同一色のトナー像形成を複数回に分ける場合において、１回目のトナー像の前記中間転写部への転写後、他の色のトナー像を、前記中間転写部に１度以上転写することとした。

又、請求項４に係る発明は、請求項１乃至３いずれか１項に記載の画像形成装置において、前記算出部で算出された値が所定値以上の色が複数ある場合、そのうち、前記算出部で算出された値の最も高い１色のみについてトナー像形成を複数回に分けることとした。

又、請求項５に係る発明は、請求項１乃至４いずれか１項に記載の画像形成装置において、複数の前記現像装置のうち１つは、イエローのトナーを収容するものであって、イエローのトナー像を最後に前記中間転写部に転写することとした。

又、請求項６に係る発明は、請求項１乃至５いずれか１項に記載の画像形成装置において、イエローのトナー像については、トナー像形成を複数回に分けないこととした。

請求項１記載の発明によれば、形成すべき各色の画像における全ての画素数に対して、トナーをのせる画素数の割合（以下、「印字率」という。）が所定値以上であるような、現像装置でトナーを大量に消費する画像を形成する場合、従来ならば、トナーの大量消費によりトナーの薄層厚の均一化が困難となり、トナーの帯電不足も生じやすくなって、濃度ムラが発生していたが、本発明のように複数回に分けてトナー像形成を行うことで、一度のトナー像形成動作において、トナーが大量に消費されることを回避し、トナー消費を緩やかにすることができる。そのため、現像ローラの周面におけるトナーの薄層厚を均一にし易くなり、又、現像装置内のトナー量が急激に変化することを避けることができるので、トナーの帯電を安定させることができる。従って、現像ゴーストのような濃度ムラの発生を防ぐことができ、形成される画像の画質が高くなる。

又、印字率が所定値以上というような高濃度印字の場合、現像装置でのトナー消費が多くなることから画像の濃度ムラが発生し、印字率が所定値以下の場合では画像の濃度ムラが発生しにくい点を鑑みて、本発明では、印字率が所定値以上の場合のみ、複数回に分けてトナー像を形成する。従って、全ての画像に対し、複数回に分けてトナー像を形成するものではないから、高画質を確保しつつ画像形成に要する時間をできる限り短くすることができる。

更に、本発明にあっては、現像装置の小型化によって、現像ローラが小径化し、１つの画像を形成するために要する現像ローラの回転数が増加しても、トナーの薄層厚を均一に保つことができ、現像装置に収容されるトナーの量が少なくてもトナーの帯電も安定させることができるから、画像形成装置の小型化に対応しつつ、形成される画像品質が高い画像形成装置を提供することができる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加え、１回目のトナー像形成後、時間間隔を設けて、２回目以降のトナー像形成を行なうから、より現像ローラ周面上のトナーの薄層厚を均一にすることができ、又、トナーの帯電も安定させることができるから、濃度ムラの発生を防ぐことができ、形成される画像の画質が高くなる。

請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の発明の効果に加え、１回目のトナー像の前記中間転写部への転写後、他の色のトナー像を、前記中間転写部に１度以上転写するから、２回目以降のトナー像形成までの時間をとることが可能になる。従って、現像ローラ周面上のトナーの薄層厚を均一にすることができ、又、トナーの帯電も安定させることができるから、濃度ムラの発生を防止し、形成される画像の画質が高くなる。

請求項４記載の発明によれば、請求項１乃至３記載の発明の効果に加え、各色の形成すべき画像において、印字率が所定値以上の色が複数ある場合、印字率が所定値以上の色の全てについて複数回に分けてトナー像形成を行えば、画像形成に要する時間が長くなってしまい得るが、本発明では、最も印字率が高いもののみについて複数回に分けてトナー像形成をおこなうから、高画質を確保しつつ画像形成速度を可能な限り維持できる。

請求項５記載の発明によれば、請求項１乃至４記載の発明の効果に加え、トナーに用いられるイエローは、人間の視覚的には見えにくく、濃度ムラが発生してもわかりにくいから、現在形成すべき画像の最後にトナー像を形成する。このような順番とすれば、連続して画像形成を行う場合、次の画像形成までに、他の色は、トナーの薄層厚の均一化やトナーの帯電安定のための時間を得ることができる。

請求項６記載の発明によれば、請求項１乃至４記載の発明の効果に加え、トナーに用いられるイエローは、人間の視覚的には見えにくく、濃度ムラが発生してもわかりにくいから、トナー像形成を複数回に分けないようにして、画像形成速度を可能な限り維持することができる。

以下、本発明の実施形態について図１〜４を参照しつつ説明する。但し、本実施形態に記載されている構成、配置等の各要素は、発明の範囲を限定するものではなく単なる説明例にすぎない。

まず、図１を用いて、本発明の実施形態における画像形成装置１の概略を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１の概略構成を説明するための模型的断面図である。

本実施形態に係る画像形成装置１は、画像形成部１０、中間転写部２０、給紙部３０、用紙搬送部４０、２次転写部５０、定着装置５５とトナー供給部６０等から構成される。以下その詳細を説明する。

まず、前記画像形成部１０は、感光体ドラム１１、帯電ローラ１２、レーザユニット１３、ロータリ式現像ユニット１４、ドラムクリーニング装置１５、除電装置１６等から構成される。

像担持体としての前記感光体ドラム１１は、表面に静電潜像及びトナー像が形成されるものであり、画像形成装置１のほぼ中央に回転自在に設けられる（回転方向を矢印で図示）。その回転軸（不図示）は、図１の紙面に対して垂直に延びるように設けられ、感光体ドラム１１は、アモルファスシリコンやＯＰＣ感光体等の感光層を有している。

前記帯電ローラ１２は、感光体ドラム１１の上方に設けられる。又、帯電ローラ１２は、感光体ドラム１１の表面を一様に帯電させるため感光体ドラム１１と接しており、所定の方向に回転駆動される。尚、帯電ローラ１２の上部に設けられているのは、帯電生成物を清掃するためのクリーナである。尚、帯電器にはブラシやコロナ帯電器を用いてもよい。

前記レーザユニット１３は、外部のコンピュータ等から画像形成装置１に入力される画像情報に基づき感光体ドラム１１表面を走査露光して静電潜像を形成するためのものであり、ロータリ式現像ユニット１４の上方に設けられる。そして、レーザユニット１３から露光のためレーザ光Ｌが画像情報に基づき発射される。レーザ光Ｌの光路上には、反射ミラー１３ａが設けられ、この反射ミラー１３ａにより感光体ドラム１１の表面にレーザ光Ｌを照射し静電潜像が感光体ドラム１１周面上に形成される。尚、レーザユニット１３の内部には、レーザ光源、ポリゴンミラー、ポリゴンミラー駆動用モータ等が配される（不図示）。

前記ロータリ式現像ユニット１４は、感光体ドラム１１に形成された静電潜像に各色のトナーを供給することで現像するためのものであり、図１における左側方に感光体ドラム１１に隣接して設けられる。ロータリ式現像ユニット１４は、回転枠１４ａと回転枠１４ａに支持された４色のトナーに対応する４つの現像装置１７Ｂ、１７Ｙ、１７Ｃ、１７Ｍとを有し、図示しないモータやギアを含む駆動機構によって回転させられる。ロータリ式現像ユニット１４は、軸の回りに回転自在な円筒形状であって、感光体ドラム１１の回転軸の軸線方向と平行である。

回転枠１４ａは、具体的には、回転軸の中心から放射状に延びる仕切枠によって円周方向に４等分された４つの区画を有している。各区画には、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの４つのトナー色に対応した現像装置１７Ｂ、１７Ｙ、１７Ｃ、１７Ｍが配され、各現像装置１７は、それぞれ同様の構成である。そして、ロータリ式現像ユニット１４が回転すると、各区画における現像ローラ１８のいずれかが、感光体ドラム１１に所定の隙間を有しつつ対向する。そして、各現像ローラ１８は、回転可能に支持されていて、トナーの薄層形成のためブレード状の層厚規制部材（不図示）が当接されており、各現像ローラ１８が回転することで表面にトナーの薄層が形成される。

前記ドラムクリーニング装置１５は、図１における感光体ドラム１１の右側方に設けられ、感光体ドラム１１の表面に残留したトナーや付着物を清掃する。又、前記除電装置１６は、一旦静電潜像が形成された感光体ドラム１１表面を再び均一に帯電させるため、感光体ドラム１１の表面を除電するためのものであり、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）で構成され、感光体ドラム１１に光を照射することで除電を行う。尚、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）光源、蛍光灯等公知の光源を用いることもできる。

前記中間転写部２０は、感光体ドラム１１に形成された各色のトナー像が順次転写される中間転写ベルト２１、駆動ローラ２２、テンションローラ２３、１次転写ローラ２４、２５、ベルトクリーニング装置２６等から構成される。前記駆動ローラ２２は、中間転写ベルト２１を張架し回転駆動させるためのものであり、図１において感光体ドラム１１の下方に回転可能に支持される。この駆動ローラ２２にはモータ（不図示）からの駆動を伝達するための駆動伝達用ギア（不図示）が接続され、駆動ローラ２２は、回転駆動する。尚、駆動ローラ２２は、中間転写ベルト２１を介して２次転写ローラ５１とニップを形成するようになっている。

図１に示すように、テンションローラ２３は、図１において画像形成装置１の右方に回転可能に支持される。そして、１次転写ローラ２４、２５は、図１において駆動ローラ２２の右斜め上方かつ感光体ドラム１１の下方であって、感光体ドラム１１に隣接するような位置で回転可能に支持される。このように支持するから１次転写ローラ２４と１次転写ローラ２５の間における中間転写ベルト２１の所定範囲が感光体ドラム１１に当接する。即ち、感光体ドラム１１と中間転写ベルト２１は、ニップを形成し、該所定範囲でトナー像が感光体ドラム１１から中間転写ベルト２１の表面に転写される。

これら複数のローラは、それぞれの軸線方向が平行に支持され、この複数のローラに中間転写ベルト２１が架け回される。そして、駆動ローラ２２に駆動が伝達され、駆動ローラ２２が回転すると、張架された中間転写ベルト２１は回転する。尚、テンションローラ２３及び１次転写ローラ２４、２５は、中間転写ベルト２１を介し、従動して回転する。

尚、中間転写部２０を形成するベルトクリーニング装置２６は、図１における駆動ローラ２２の左側方に対向して設けられる。ベルトクリーニング装置２６は、中間転写ベルト２１に対し、接離自在に構成され、所定のタイミングで中間転写ベルト２１を清掃する。このベルトクリーニング装置２６は、中間転写ベルト２１の表面に摺接されるブラシやローラ等を有し、中間転写ベルト２１の残トナー等の付着物を掻き取る。

前記給紙部３０は、給紙カセット３１、手差しトレイ３２等から構成される。装置底部に用紙Ｐが載置される載置板３３を有する給紙カセット３１が設けられる。又、載置板３３上の用紙Ｐを１枚ずつ用紙搬送路に送り出すため、積載された用紙Ｐの最上位と当接するピックアップローラ３４と、ピックアップローラ３４の右方にローラ対からなる重送防止ローラ３５も配される。更に、装置右側面には、別途給紙できるように手差しトレイ３２が設けられる。そして、手差しトレイ３２にもピックアップローラ３６が設けられる。

前記用紙搬送部４０は、画像形成装置１内で用紙Ｐを搬送するためのものである。用紙搬送部４０は、給紙部３０から後述する２次転写ローラ５１に至る第１搬送路４１と、２次転写ローラ５１から定着装置５５を経て画像形成済みの用紙Ｐを排出するための用紙排出口４８に至る第２搬送路４２と、一度定着装置５５を通過した用紙Ｐを、再度２次転写ローラ５１を通過させるため、第２搬送路４２の途中から第１搬送路４１の途中をつなぐように設けられる反転搬送路４３等から構成される。尚、用紙搬送方向は、矢印で図示している。

前記第１搬送路４１には、給紙カセット３１から送り出された用紙Ｐを上方に搬送しつつ搬送方向を逆にするための湾曲部４４が設けられる。又、湾曲部４４上部では、手差しトレイ３２からの搬送路が合流する。又、２次転写ローラ５１の手前には、用紙Ｐの搬送タイミングを制御するためのレジストローラ対４５が配置される。また、用紙Ｐを搬送するための搬送ローラ対４６やガイド板（不図示）が適宜設けられる。又、第２搬送路４２も同様に搬送ローラ対４６やガイド板（不図示）が設けられる。

反転搬送路４３は、両面印刷の際に用いられる搬送路である。反転搬送路４３は、第２搬送路４２の途中であって定着装置５５の用紙搬送方向下流に設けられた分岐爪４７の設けられた部分から、レジストローラ対４５の用紙搬送方向上流側に合流するように設けられる。この反転搬送路４３も、前記搬送ローラ対４６が適宜設けられ、用紙Ｐを案内するガイド板（不図示）も適宜設けられる。

前記２次転写部５０は、２次転写ローラ５１及び駆動ローラ２２から構成される。２次転写ローラ５１は、中間転写ベルト２１に転写された画像を、２次転写ローラ５１と中間転写ベルト２１の間に挟まれるように搬送されてきた用紙Ｐに転写するためのものである。そのため、２次転写ローラ５１は、駆動ローラ２２と中間転写ベルト２１を介してニップを形成し、回転可能かつ中間転写ベルト２１と接離自在に支持される。そして、この２次転写ローラ５１には、電圧印加手段（不図示）によって、所定のタイミングで用紙Ｐにトナーが転写されるようにするための電圧が印加される。

前記定着装置５５は、用紙Ｐ上に転写されたトナーを溶融定着させるためのものであり、第２搬送路４２の途中であって、ロータリ式現像ユニット１４の下方に設けられている。この定着装置５５は、ヒータを内蔵する加熱ローラ５６と加熱ローラ５６に圧接する加圧ローラ５７とを有し、両ローラ間に用紙Ｐを挟持して用紙Ｐを搬送しトナーを加熱加圧して用紙Ｐに定着させる。

前記トナー供給部６０は、トナー収容器６１及びトナー供給装置６２等から構成される。トナー収容器６１は、ロータリ式現像ユニット１４の各現像装置１７に対して供給するトナーを収容する部分であり感光体ドラム１１及び中間転写ベルト２１の上方に設けられる。このトナー収容器６１は、図１で不可視であるが、図１の紙面垂直方向に並べて４つ配置され、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタのいずれかの色のトナーを収容する。

前記トナー供給装置６２は、トナー収容器６１に収容された各色のトナーを、対応する現像装置１７Ｂ、１７Ｙ、１７Ｃ、１７Ｍに供給するためのものであり、感光体ドラム１１の上方で、レーザユニット１３とトナー収容器６１との間の空間に配置され、上下動可能に構成される。トナー供給装置６２は、先端が細い形状となっており、下方に移動した際、先端が現像装置１７Ｂ、１７Ｙ、１７Ｃ、１７Ｍに差し込まれトナーを供給する。

次に、画像形成動作について簡単に説明する。この画像形成装置１１は、入力された画像情報（データ）に基づき、以下のように画像形成動作を実行する。

まず、帯電ローラ１２によって感光体ドラム１１が一様に帯電される。その後、この感光体ドラム１１に対して、レーザユニット１３により画像情報（データ）に対応した走査露光が行われ、感光体ドラム１１上に静電潜像が形成される。次に、ロータリ式現像装置１７が回転され、対応する色の現像装置１７のいずれかが感光体ドラム１１に対向させられる。この状態で、現像ローラ１８に所定の電圧が印加され、トナーが感光体ドラム１１の静電潜像に飛翔させられ、トナー像が現像される。その後、トナー像は、１次転写ローラ２４、２５に所定の電圧が印加されることで、中間転写ベルト２１に転写される。以上の動作を各色順次繰り返し、中間転写ベルト２１上にフルカラーのトナー像が形成される。尚、単色画像を形成する場合は、以上の動作を１度行えばよい。

一方で、給紙部３０において、給紙カセット３１又は手差しトレイ３２から１枚の用紙Ｐがピックアップローラ３４、３６等により、レジストローラ対４５まで搬送される。その後、用紙Ｐは、レジストローラ対４５から中間転写ベルト２１上のトナー像にタイミングを合わせて搬送され、２次転写部５０に案内される。２次転写ローラ５１は中間転写ベルト２１に当接し、２次転写ローラ５１に所定の電圧を印加し、中間転写ベルト２１と２次転写ローラ５１とのニップに、用紙Ｐを進入させることで形成されたトナー像が用紙Ｐに転写される。この用紙Ｐは第２搬送路４２により定着装置５５に案内され、トナー像が用紙Ｐに定着される。そして、片面印刷の場合は、分岐爪４７を経て、用紙排出口４８から順次排出され、画像形成済みの用紙Ｐは排出トレイ４９が受け止める。

尚、両面印刷の場合、定着装置５５を通過した用紙Ｐは、用紙搬送方向において、分岐爪４７よりも下流側の第２搬送路４２内でスイッチバックされ、分岐爪４７によって反転搬送路４３に導入される。その後、表裏反転した用紙Ｐは、再びレジストローラ対４５の上流側に戻される。そして、用紙Ｐの裏面側にタイミングを合わせて２次転写部５０でトナー像が転写される。その後は用紙排出口４８から排出される。

次に、本発明の実施形態に係るトナー像を複数回にわけて形成するための制御、構成について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施形態に係る制御部７０のブロック図である。

図２に示すように、本実施形態では、トナー像の形成を制御するための構成として制御部７０が設けられる。この制御部７０は、例えば、帯電ローラ１２、レーザユニット１３、各現像装置１７（ロータリ式現像ユニット１４）、感光体ドラム１１、等の画像形成部１０や中間転写部２０等と信号線でつながっている。

ここで、制御部７０は、画像形成装置１を使用する上で必要となる画像形成装置１に係る多くの制御も行うために基板上に複数の機能を統合させる中央処理的な制御部の一部に構成されていてもよいし、本発明の実施のために別途、制御部７０が設けられてもよい。尚、図２では、本発明の実施に必要となる部分について図示している。

制御部７０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ７１、制御に必要となる画像形成装置１の状態の情報やプログラムを記憶させておくことや、画像情報を一時的若しくは長期的に保存しておくことができるようにするため、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ７２、読み書き自在の記憶部であるＲＡＭ７３、場合によりハードディスクドライブ（ＨＤＤ７４）等の記憶装置を有する。尚、制御部７０は、画像形成部１０、中間転写部２０等の動作を制御したり、各装置に設けられたセンサ等からのデータの入出力を行ったりするために、Ｉ／Ｆ（インターフェイス）（不図示）を備える。

そして、本実施形態においては、本発明を実施するために制御部７０には、画像処理部７５と算出部７６が設けられている。

前記画像処理部７５は、外部のコンピュータ等により入力される形成すべき画像についてのデジタル信号を、複数の現像装置１７が収容するトナーの色ごとの画像情報に分解する。具体的には、本実施形態に係る画像形成装置１では、ブラック、イエロー、シアン、マゼンダのトナーを用いるから１つの形成すべき画像について、この３原色及び黒色の画像情報に分解する。尚、画像形成装置１には、別途スキャナユニット（不図示）を設けてもよく、スキャナから直接入力される画像情報を扱うことができるようにしてもよい。

前記算出部７６は、画像処理部７５で分解された各色の画像情報の印字率を算出するためのものである。ここで印字率とは、画像を形成する用紙Ｐにおける全画素数に対するトナーをのせるべき画素数（積算数）の割合である。尚、例えば、文字や線などのベタ塗り部分については、ベタ塗りすべき領域の画素数をカウントするが、写真や絵などのハーフトーン（中間調）部分については一定の領域について、トナーをのせる部分とのせない部分に細かく分けることで色彩、濃淡、階調等を表わすから、ベタ塗り部分と、ハーフトーン部分を考慮して印字率は算出される。

印字率が高く、高濃度の画像形成を行うと、現像ローラ１８の表面上のトナーが大量に消費されて、薄層形成が間に合わなかったり、補給されたばかりで十分に撹拌されておらず、帯電が不足したトナーが現像に使用されたりして、画像の濃度ムラが発生し、画像の品質低下を招く場合がある。そのため、本実施形態では、いずれかの色の形成すべき画像において、算出部７６で算出された値が所定値以上である場合、その色の画像形成において、トナー像形成を複数回に分けて行う。

トナー像形成を複数回に分けて行うことで、現像ローラ１８上の薄層状のトナーが一気に大量に現像に用いられることを防ぐことができ、又、現像装置１７内のトナー量の急激な変化を防ぐこともでき、新しいトナーが大量に現像装置１７に補給され、撹拌時間をとれないまま補給されたばかりのトナーが現像に用いられることを防ぐことができる。

具体的な、印字率の所定値は、画像形成装置１に併せて適宜設定することが可能であるが、例えば約１０〜３０％の範囲で定めることが可能である。例えば、大型の画像形成装置１においては、現像装置１７も大型のものを備えることができるから、１０％程度の印字率であっても、高濃度の画像形成が連続しない限り画像の濃度ムラはあまり生じず、３０％程度以上の印字率になって画像の濃度ムラが発生することも多い。しかし、近年の画像形成装置１の小型化の進展により、小型化された画像形成装置１においては、現像装置１７及び現像ローラ１８等も小型化されているから、約１０％程度以上、現像装置１７やトナーの構成により場合によっては７〜８％の印字率であっても画像の濃度ムラは生じることがある。

従って、印字率の所定値は、例えば１０〜３０％の範囲で定めることが可能であるが、好ましくは１０％、小型化された画像形成装置１の場合を考慮すると、より好ましくは８％、更に好ましくは７％とすれば、画像形成装置１の大小を問わず、画像の濃度ムラの発生を防ぐことができる。

又、トナー像の形成を分ける回数については、複数回とすることができるが、通常、２回に分ければ、十分に画像の濃度ムラの発生を防止することができる。しかしながら、３回以上に分けることも当然可能である。例えば、印字率が高く、例えば４０％に達した場合、３回にわけたり、印字率が１０％大きくなるごとに、１回トナー像形成の回数を増やしたり等、１枚の形成すべき画像に対し、印字率や画像形成速度との兼ね合いで適宜設定することができる。

次に、本発明の実施形態に係るトナー像の形成を複数回に分けた場合の分け方について、図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施形態に係るトナー像を２回重畳させる場合を示すグラフである。

本発明では、トナー像の形成を複数回に分けることができるが、ここでは、代表的な一例として、トナー像の形成を２回に分けた場合の分け方について説明する。

まず、本実施形態における画像形成装置１は、中間転写部２０を有していて、中間転写部２０に感光体ドラム１１で形成された各色のトナー像を重ね合わせ、１つのフルカラー画像が形成される。従って、トナー像の形成を２回に分けた場合にも、この中間転写部２０で(中間転写ベルト２１)に２回分のトナー像を重ね合わせることで、その色の形成すべきトナー像を得ることができる。

図３に示すように、横軸を原稿濃度、縦軸を形成される画像濃度とすると、実線で示すように（理想系）、原稿濃度が大きくなるに従って線形に、形成される画像の濃度も大きくなることが理想的である。そこで、本実施形態においては、印字率が所定値を超えた色の画像情報について、画像処理部７５は２つに分割する。ここで分割方法としては、ディザ法を用いることができる。例えば、印字率が所定値を超えた色の画像情報の縦方向もしくは横方向のドット列において、トナーをのせるべき画素を、順番に２グループに分けて分割してもよく、２回トナー像を形成する色の画像情報を一定領域に細分し（例えば、４画素×４画素）各領域において、トナーをのせるべき画素数が同じか、若しくはいずれかが１画素多いように２グループに分割するようにしてもよい。即ち、トナーをのせるべき画素を２つのグループに分けることができればよい。

そして、画像処理部７５により２つにグループ化された画像情報は、ＣＰＵ７１や、ＲＡＭ７３等の記憶手段に送られ、この分割された画像情報をもとに、制御部７０は、１回目のトナー像形成においては、１グループについてトナー像形成を行い、２回目のトナー像形成においては、もう一方のグループについてトナー像形成を行うように、画像形成部１０を制御する。

そうすると、図３に示すように、１回目のトナー像（破線）に、２回目のトナー像（一点鎖線）を重畳することで、ほぼ理想的な画像濃度を得ることができ（２点鎖線）、忠実性の非常に高い画像形成を行える。尚、２回以上に分けてトナー像を形成する場合には、同様にして３グループ以上に、トナーをのせるべき画素を分割すればよい。

次に、本発明では、トナー像の形成を複数回に分けることができるが、代表的な一例として、表１に基づき、本発明の実施形態に係るトナー像の形成を２回に分けた場合において、トナー像を形成する順番、具体的には、中間転写部２０にトナー像を転写する順番について説明する。表１は、本発明の実施形態に係るトナー像を形成する順番の組み合わせを説明するためのものである。

まず、本実施形態における画像形成装置１は、１つの感光体ドラム１１に対し、ロータリ式現像ユニット１４を採用しているから、フルカラーの画像を形成するためには、感光体ドラム１１に１色ずつトナー像を形成し、トナー像を４回中間転写部２０に重ね合わせる（中間転写ベルト２１を４回転）させることが必要である。

そして、一例として、４色のトナー（ブラック、マゼンタ、シアン、イエロー）のうちブラックの画像を２回に分けてトナー像形成を行う場合についてのトナー像形成の順番の組み合わせについて説明する。尚、１枚目も２枚目もいずれもブラックの画像を２回に分けてトナー像を形成するものとする。

同一色のトナー像形成を、例えば２回に分ける場合において、１回目のトナー像形成後、時間間隔を設けて、２回目以降のトナー像形成を行なうことができれば、トナーの撹拌時間や、トナーの薄層形成のための時間を多くとることができ、濃度ムラが発生し難くなる。尚、時間間隔をとるために、一時的に露光や現像を一時的に止めることも可能であるが、表１に示すようなパターンをとることが考えられる。

表１に示すパターンのうちパターン１は、１枚目の最初と最後にブラックの画像を形成するから、２枚目の画像形成が連続して行われなければ、最も長い時間間隔をとることができる。一方、パターン４は、連続してトナー像を形成するので、１回目と２回目のトナー像形成においては、中間転写ベルト２１が再び回転してくるまでの時間しかとれないものの、２枚目の画像形成が連続して行われるならば、次のトナー像形成まで最も長く時間間隔をとることができる。

一方、同一色のトナー像形成を例えば２回に分ける場合において、１回目のトナー像の中間転写部２０への転写後、他の色のトナー像を、中間転写部２０に１度以上転写するようにすれば、次のトナー像形成まで、トナーの薄層の均一化、トナーの撹拌のための時間を安定して得ることができる。その観点から言えば、連続して画像形成を行う場合には、パターン２及び３が、最も画像濃度ムラが現れ難いものとなる。

尚、表１に示すパターンは、一例に過ぎず、当然ブラック以外の色のトナー像の形成を２回に分ける場合は、表１においてブラックとその色を置き換えればよく、その色のトナー像形成をまず最初に行い、他の色のトナー像形成を１回又は複数回行った後、２回目のトナー像形成を行うようにすればよい。２色以上の色について、トナー像の形成を２回に分ける場合には、少なくとも、それぞれの色のトナー像形成を交互に行えば、連続してトナー像を形成するものではなくなり、トナーの薄層形成や帯電を安定させることができる。又、トナー像形成を３回以上に分ける場合にも、できるだけ同色のトナー像形成が連続しないように、他の色のトナー像形成を間に挟み、カラー画像を形成するようにすればよい。

ここで、イエローは、本実施形態で用いられるトナーのなかで、最も人間の視覚的には見えにくく、濃度ムラが発生してもわかりにくいから、２枚目の画像形成が連続して行われる場合でも、イエローのトナー像を最後に前記中間転写部２０に転写するようにしておいても、濃度ムラが認識されにくい。又、イエローのトナー像については、トナー像形成を複数回に分けないようにしてもよく、画像形成速度を稼ぐことができる。

尚、一定以上に画像形成速度を落とさないようにするために、算出部７６で算出された値が所定値以上の色が複数ある場合、そのうち、算出部７６で算出された値の最も高い１色のみについてトナー像形成を複数回に分けるようにしてもよい。このようにすると、フルカラー画像を得るため、５回は中間転写ベルト２１を回転させることが必要となるものの、通常は４回中間転写ベルト２１を回転させる必要があることを考えると、相対的にみて、画像形成速度が極めて落ちるものではない。

次に、本発明の実施形態に係る画像形成装置１の画像形成動作について、図４を用いて説明する。図４は、本発明の実施形態に係る画像形成動作を説明するためのフローチャートである。

まず、この画像形成装置１は、形成すべき画像情報が、外部コンピュータ（不図示）等により画像形成命令とともに、入力されると（ＳＴ１）、制御部７０に設けられた画像処理部７５が、画像情報を、ＢＫ、Ｙ、Ｃ、Ｍの各成分に分解する（ＳＴ２）。その分解された各色の画像情報の印字率を算出部７６が算出する（ＳＴ３）。算出された印字率が所定の値を超えているか否か制御部７０が判断し（ＳＴ４）、所定値以上の色がある場合、画像処理部７５は、その色の画像情報を２つ以上（複数個）に分割する（ＳＴ５）。尚、これらの作業は、形成すべき画像情報をＲＡＭ７３等に一時的に記憶させ、ＣＰＵ７１がこれらの演算処理を行うようにしてもよい。

制御部７０は、これらの演算結果により、トナー像を形成する順番を決定する（ＳＴ６）。そして、制御部７０は、その順番通りにトナー像が形成され、中間転写ベルト２１にトナー像が重ね合わされるように画像形成部１０、中間転写部２０を制御し、動作させる（ＳＴ７、ＳＴ８）。その後各色のトナー像形成が繰り返され（ＳＴ９）、最終的に、中間転写ベルト２１上に形成すべき画像のトナー像がトナー像の重ね合わせが完了する（ＳＴ１０）。

尚、その後の画像形成装置１の動作としては、所定のタイミングで、２次転写部５０における２次転写ローラ５１と中間転写ベルト２１で形成されるニップに進入してきた用紙Ｐに、トナー像が２次転写される。その後、定着装置５５で、トナー像が用紙Ｐに定着され、画像形成装置１内から用紙Ｐは排出され、一連の画像形成動作が完了する。

このようにして、静電潜像が形成される１又は複数の像担持体と、それぞれ異なる色のトナーを収容するとともにトナーの薄層が形成され像担持体に対向して配置され回転される現像ローラ１８から像担持体にトナーを供給し像担持体上の静電潜像をトナー像として形成する１又は複数の現像装置１７と、現像され形成された各色のトナー像が重ね合わされて１次転写される中間転写部２０とを有し、カラー画像を形成する画像形成装置１において、形成すべき画像を複数の現像装置１７が収容するトナーの色ごとの画像情報に分解する画像処理部７５と、形成すべき各色の画像における全ての画素数に対して、トナーをのせる画素数の割合を算出する算出部７６とを備え、いずれかの色の形成すべき画像において、算出部７６で算出された値が所定値以上である場合、その色の画像形成において、トナー像形成を複数回に分けて行うようにすれば、形成すべき各色の画像における全ての画素数に対して、トナーをのせる画素数の割合、即ち印字率が所定値以上であるような、現像装置１７でトナーを大量に消費する画像を形成する場合、従来ならば、トナーの大量消費によりトナーの薄層厚の均一化が困難となり、トナーの帯電不足も生じやすくなって、濃度ムラが発生していたが、本発明のように複数回に分けてトナー像形成を行うことで、１度のトナー像形成動作でトナーが大量に消費されることを回避し、トナー消費を緩やかにすることができる。

そのため、現像ローラ１８の周面におけるトナーの薄層厚を均一にし易くなり、又、現像装置１７内のトナー量が急激に変化することを避けることができるので、トナーの帯電を安定させることができる。従って、現像ゴーストのような濃度ムラの発生を防ぐことができ、形成される画像の画質が高くなる。又、印字率が所定値以上というような高濃度印字の場合、現像装置１７でのトナー消費が多くなることから画像の濃度ムラが発生し、印字率が所定値以下の場合では画像の濃度ムラが発生しにくい点を鑑みて、本発明では、印字率が所定値以上の場合のみ、複数回に分けてトナー像を形成する。従って、全ての画像に対し、複数回に分けてトナー像を形成ものではないから、高画質を確保しつつ画像形成に要する速度をできる限り短くすることができる。更に、本発明にあっては、現像装置１７の小型化によって、現像ローラ１８が小径化し、１つの画像を形成するために要する現像ローラ１８の回転数が増加しても、トナーの薄層厚を均一に保つことができ、現像装置１７に収容されるトナーの領が少なくてもトナーの帯電も安定させることができるから、画像形成装置１の小型化に対応しつつ、形成される画像品質が高い画像形成装置１を提供することができる。

又、同一色のトナー像形成を複数回に分ける場合において、１回目のトナー像形成後、時間間隔を設けて、２回目以降のトナー像形成を行なうようにすれば、１回目のトナー像形成後、時間間隔を設けて、２回目以降のトナー像形成を行なうから、より現像ローラ１８周面上のトナーの薄層厚を均一にすることができ、又、トナーの帯電も安定させることができるから、濃度ムラの発生を防ぐことができ、形成される画像の画質が高くなる。

又、同一色のトナー像形成を複数回に分ける場合において、１回目のトナー像の中間転写部２０への転写後、他の色のトナー像を、中間転写部２０に１度以上転写するようにすれば、１回目のトナー像の中間転写部２０への転写後、他の色のトナー像を、中間転写部２０に１度以上転写するから、２回目以降のトナー像形成までの時間をとることが可能になる。従って、現像ローラ１８周面上のトナーの薄層厚を均一にすることができ、又、トナーの帯電も安定させることができるから、濃度ムラの発生を防止し、形成される画像の画質が高くなる。

又、算出部７６で算出された値が所定値以上の色が複数ある場合、そのうち、算出部７６で算出された値の最も高い１色のみについてトナー像形成を複数回に分けるようにすれば、画像形成に要する時間が長くなってしまい得るが、本発明では、最も印字率が高いもののみについて複数回に分けてトナー像形成をおこなうから、高画質を確保しつつ画像形成速度を可能な限り維持できる。

又、複数の現像装置１７のうち１つは、イエローのトナーを収容するものであって、イエローのトナー像を最後に中間転写部２０に転写するようにすれば、トナーに用いられるイエローは、人間の視覚的には見えにくく、濃度ムラが発生してもわかりにくいから、現在形成すべき画像の最後にトナー像を形成する。このような順番とすれば、連続して画像形成を行う場合、次の画像形成までに、他の色は、トナーの薄層厚の均一化やトナーの帯電安定のための時間を得ることができる。

又、イエローのトナー像については、トナー像形成を複数回に分けないようにすれば、トナーに用いられるイエローは、人間の視覚的には見えにくく、濃度ムラが発生してもわかりにくいから、トナー像形成を複数回に分けないようにして、画像形成速度を可能な限り維持することができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。例えば、本実施形態における画像形成装置１は、ロータリ式現像ユニット１４を用いる場合について示したが、例えば、カラー対応のタンデム式の現像装置１７を有する画像形成装置１にも適用することが可能である。又、中間転写部２０には、中間転写ベルト２１を用いたが、中間転写ドラムによって中間転写部２０を構成してもよい。

本発明は、中間転写部を有する画像形成装置に利用可能である。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を説明するための模型的断面図である。 本発明の実施形態に係る制御部のブロック図である。 本発明の実施形態に係るトナー像を２回重畳させる場合を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る画像形成動作を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 画像形成装置
１１ 感光体ドラム（像担持体）
１４ ロータリ式現像ユニット
１７ 現像装置
１８ 現像ローラ
２０ 中間転写部
７５ 画像処理部
７６ 算出部

Claims (6)

1. 静電潜像が形成される１又は複数の像担持体と、それぞれ異なる色のトナーを収容するとともにトナーの薄層が形成され像担持体に対向して配置され回転される現像ローラから前記像担持体にトナーを供給し前記像担持体上の静電潜像をトナー像として形成する１又は複数の現像装置と、現像され形成された各色のトナー像が重ね合わされて１次転写される中間転写部とを有し、カラー画像を形成する画像形成装置において、
   形成すべき画像を複数の前記現像装置が収容するトナーの色ごとの画像情報に分解する画像処理部と、
   形成すべき各色の画像における全ての画素数に対して、トナーをのせる画素数の割合を算出する算出部とを備え、
   いずれかの色の形成すべき画像において、前記算出部で算出された値が所定値以上である場合、その色の画像形成において、トナー像形成を複数回に分けて行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 同一色のトナー像形成を複数回に分ける場合において、１回目のトナー像形成後、時間間隔を設けて、２回目以降のトナー像形成を行なうことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 同一色のトナー像形成を複数回に分ける場合において、１回目のトナー像の前記中間転写部への転写後、他の色のトナー像を、前記中間転写部に１度以上転写す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。
4. 前記算出部で算出された値が所定値以上の色が複数ある場合、そのうち、前記算出部で算出された値の最も高い１色のみについてトナー像形成を複数回に分けることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 複数の前記現像装置のうち１つは、イエローのトナーを収容するものであって、イエローのトナー像を最後に前記中間転写部に転写することを特徴とする請求項１乃至４記載の画像形成装置。
6. イエローのトナー像については、トナー像形成を複数回に分けないことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。

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