JP2009020222A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】濃色トナーと淡色トナーを用いて画像形成するときに、現像剤の劣化回復を効率的に行うことが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体ドラムに形成された静電像を少なくとも濃色トナーと淡色トナーを有する複数色の現像剤を用いて現像する画像形成装置において、前記濃色トナーと前記淡色トナーそれぞれについて、トナーの消費量と予め設定された基準値とを比較し、前記基準値よりも低消費量である場合に現像剤の劣化と判断する劣化検出手段と、前記劣化と判断された現像剤を回復させる劣化回復手段と、を有し、前記予め設定されたトナー消費量の基準値は、濃色トナーと淡色トナーとで異なることを特徴とする。
【選択図】図１２

Description

本発明は、例えば複写機、プリンタ、ファクシミリ、製版システムなどに用いる電子写真方式の画像形成装置に関するものである。

高速、高画質な画像形成装置として、電子写真方式を採用した複写機やレーザビームプリンタが知られている。近年のデジタル技術の進歩によって、ＰＯＤ市場からオフィスや家庭のコンシューマ市場まで、前記電子写真画像記録装置の高画質化への要求は高まっている。そして、印刷のようなスクリーン処理を施した画像はもとより、銀塩写真の様な諧調性が非常に高く、広い色再現範囲と良好な粒状性を有する画像特性への要求が更に高まっている。

この電子写真画像記録装置は、像担持体にレーザビームなどにより光を照射し、そのとき光が照射された量により画像が記録されるもので、文字などの２値的な画像から、写真などの中間調を含んだ画像まであらゆる画像を形成することができる。

光照射により得られた像担持体上のパターンに対し、帯電したトナー粒子を付着させ、更に転写材上へ転写、定着することで最終的な出力画像を得るものである。このときに用いるトナー粒子としては、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色が一般的に使用されており、粒状性、階調性、濃度、彩度、グロスなど、種々の画像特性向上のため、様々な改良が加えられている。

また更なる高画質化を目的とし、濃度レベルの異なる複数のトナーを用い、ハイライトからハーフトーン領域にかけて、更なる粒状性の向上や諧調再現性の向上などを実現する技術が開示されている（特許文献１乃至３）。

また、像形成体上に形成された静電像を顕像化する現像手段には、トナーのみからなる一成分現像剤、あるいは、トナーとキャリアからなる二成分現像剤が収容されている。そして、それぞれ顕像化する場合トナーのみが現像手段から像形成体へ移動して、像形成体上にトナー像を形成する。

一般に、一成分現像剤および二成分現像剤いずれにおいても、現像手段内に収容されている現像剤の摩擦帯電を十分にするために撹拌を行っている。そして、一成分現像剤においては現像剤であるトナーの量をセンサで検出して、現像手段内には常に一定のトナーが収容されているように制御されている。

また、二成分現像剤においては、トナー濃度測定手段であるトナー濃度センサにより、トナーとキャリアの比率であるトナー濃度を測定している。このトナー濃度センサにより現像手段内のトナー濃度が低ければ現像手段内に新しく供給用トナーを補給する。このようにして、常に現像手段内のトナー濃度が一定になるように制御している。

上記のように、一成分現像剤においてはトナー量、二成分現像剤においてはトナー濃度を制御しているのは、これらトナー量あるいはトナー濃度が変動すると現像性能が変化し、良好な現像形成ができないためである。

上記は、トナーに対する帯電の安定性や、高精細な静電像への対応、更には長期の安定性という観点で、より高画質な画像形成の際は、二成分現像がより好ましく用いられる。

特開２０００−３０５３３９号公報 特開２０００−３４７４７６号公報 特開２００１−２９０３１９号公報 特開平４−１９０２６９号

上記に示すような、濃淡トナーを用いた画像形成装置では、一般的な４色、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）を用いた装置よりも高画質である反面、以下のような問題を生じるおそれがある。

例えば、基本の４色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に加えて濃淡トナーとしてライトマゼンタ（ＬＭ）、ライトシアン（ＬＣ）を同時に搭載した装置において、従来と同様の画像形成を行った場合を考える。

このとき、濃度レベルの異なる２種類のトナーを有するマゼンタ、シアンの画像については、ハイライトからハーフトーン領域にかけては主にライトマゼンタ、ライトシアンにより作像される。そして、それ以外（濃度が濃い領域）については、主に従来のマゼンタ，シアンにより作像される。これにより、上記の通りハイライトからハーフトーン領域にかけての粒状性の向上や階調再現性の向上等が実現され、より高画質な画像を形成可能となる。

しかしながら、例えばシアンについて考えると、従来１色で色再現を行っていたのに対し、淡色シアンと従来のシアン（以下、濃色シアンとする）との２色で色再現を行うため、１色で色再現を行うよりも、それぞれのトナー消費量は減少することになる。

しかしながら、上記の通り、現像手段においては、一成分現像剤におけるトナー量または二成分現像剤におけるトナー濃度を常に一定にしている。そのために、現像手段内に収容されているトナーの消費量が少ない（すなわち顕像化領域が少ない画像形成）場合、現像手段内に滞留するトナーが多くなり、撹拌時間が長くなり現像剤の負荷が大きくなる。これにより、帯電量の増加や流動性の低下などに見られるように現像剤の劣化を招くことになる。

この問題に対し、特許文献４では現像剤劣化を検出する手段を有し、該手段により現像剤の劣化が検出された場合には、非画像部に画像形成を行うことによって現像剤の劣化を抑制し、現像剤劣化に伴う現象を未然に防ぐ手法が提案されている。

また、現像剤劣化検出手段としては、現像剤内のトナー濃度から劣化度合いを検出するもの、露光時間や画素数から検出するもの、或いは画像濃度から検出するもの等が提案されている。

しかしながら、これらの提案による劣化防止手段は、ユーザの指定するコピー枚数（例えば１枚、或いは50枚等）の出力後に、ある一定量のトナーを強制消費させることによって行われる。そして、強制消費による劣化防止手段は、画像形成動作を停止させてトナーを廃棄することになる。そのため、ダウンタイムの発生や、コストアップにつながり、好ましくない。

更に、低消費による現像剤の劣化は、上記のように現像剤の撹拌によって促進されるものであり、その劣化度合いは撹拌時間に依存するところが大きい。従って、少なくとも数枚の画像形成で劣化が促進されるものではない。数枚の低消費量画像を形成した後に、高消費量画像を形成すれば、平均的な消費量は高くなるため、強制消費を行う必要がない。しかしながら、前述した特許文献では数枚レベルの低消費画像形成であっても、強制消費を行う。そのため、過剰に強制消費を行うことになり、上記と同様にダウンタイム、コストアップ等の面で改善の余地が残されている。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、濃色トナーと淡色トナーを用いて画像形成するときに、現像剤の劣化回復を効率的に行うことが可能な画像形成装置を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、像担持体に形成された静電像を少なくとも濃色トナーと淡色トナーを有する複数色の現像剤を用いて現像する画像形成装置において、前記濃色トナーと前記淡色トナーそれぞれについて、トナーの消費量と予め設定された基準値とを比較し、前記基準値よりも低消費量である場合に現像剤の劣化と判断する劣化検出手段と、前記劣化と判断された現像剤を回復させる劣化回復手段と、を有し、前記予め設定されたトナー消費量の基準値は、濃色トナーと淡色トナーとで異なることを特徴とする。

本発明にあっては、低消費による現像剤の劣化の検出を、濃色トナーと淡色トナーで異ならせることにより、不必要に現像剤回復を行うことを抑制することができる。

次に本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して具体的に説明する。

〔第１実施形態〕
[画像形成装置の全体構成]
まず、画像形成装置の全体構成について説明する。本実施形態の画像形成装置は、少なくとも濃色トナーと淡色トナーの濃度の異なる２種類以上の現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置である。そして、画像形成の際に、略同一色相の濃淡トナーについて、色分解された画像信号値を用いた平均トナー消費量に基づいて強制消費を行うことで、高品質の画像出力を実現するものである。

図１は本実施形態の画像形成装置の全体構成を示す概略説明図である。本実施形態の画像形成装置は像担持体である感光体ドラムに静電像を形成し、その静電像を現像手段によってトナー現像して可視像化する電子写真画像形成装置である。そして、本実施形態の画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ライトマゼンタ（ＬＭ）、シアン（Ｃ）、ライトシアン（ＬＣ）、ブラック（Ｋ）の各色画像を形成する６個の画像形成ステーションを水平に配置されている。そして、各画像形成ステーションで形成したトナー像を搬送ベルト１で搬送する記録材に順次転写してカラー画像を形成する。

そして、トナー像が転写された記録材を定着手段２に搬送して加熱、加圧してトナーを定着した後、機外に排出する。

前記各画像形成ステーションはトナーの色が異なるのみで、構成は同一である。図２は１個の画像形成ステーションを表わす概略説明図である。本実施形態の画像形成ステーションは感光体ドラム11とその周りに帯電手段12、露光手段13、現像手段14、転写帯電手段15、及びクリーニング手段16が配置されている。

感光体ドラム11は導電性の支持基体を最下層として、電荷発生層、電荷輸送層のように２層構造よりなる、機能分離タイプのものや、単層型のものが使用できる。膜厚は５〜30μm程度のものが使用可能であり、耐久性やクリーニング性、帯電性の向上などを目的とした表層を有する構成ももちろん可能である。

帯電手段12としては、ワイヤーと電界制御グリッドよりなるコロナ帯電器を用いたコロナ帯電方式、感光体ドラムに接触させた帯電ローラに、直流あるいは直流と交流の重畳バイアスを印加して帯電するローラ帯電方式などが挙げられる。

露光手段13には、半導体レーザを使用したスキャナタイプのものや、ＬＥＤに集光装置であるセルフォックレンズを介して像露光を行うもの、また、ＥＬ素子やプラズマ発光素子など、その他の光学系も使用することができる。

また、近年注目を集めている、400ｎｍ〜420ｎｍ前後に光源波長を有する短波長レーザ（いわゆるブルーレザー／バイオレットレイザー）を使用することも可能である。微細なスポット形状を実現するブルーレーザ光学系を用いることで、ハイライト部分の安定性が増すだけでなく、濃色トナーが入り始める階調領域の安定性が飛躍的に向上する。このため、濃淡の切り替わりによる擬似輪輪郭や、濃色トナーの入り始めることによる粒状性の悪化などを抑えることができる。

また、膜厚20μm以下の感光体と併せて使用することで、より高精細な静電像プロファイルを形成することが可能である。このとき、膜厚を薄くすることによる耐久性の低下を、表層に高硬度の保護層をコートして防止することがより好適である。

更に現像方式には磁性トナーを磁力により搬送し、現像ニップにて非接触で感光体ドラム上に飛翔現像させる磁性一成分の非接触現像方式、あるいは現像ニップで感光体ドラムに接触させて現像処理を行う磁性接触現像方式。非磁性トナーをブレードにより規制し帯電させ、現像スリーブに担時して搬送し現像ニップにおいて非接触でトナーを飛翔現像させる非磁性一成分の非接触現像方式、あるいは現像ニップで感光体ドラムに接触させ現像処理を行う非磁性一成分の接触現像方式。同じく非磁性トナーを磁性粉体であるキャリアに混合させ同じく現像スリーブで現像ニップまで搬送し現像処理を行う二成分現像方式など様々な現像法を使用することができる。

転写方式には電気的な力、あるいは機械的な力を利用した転写方式を使用することができる。電気的な力を利用して転写を行う方法として、コロナワイヤーによりトナーの帯電極性と逆極性の直流バイアスを印加して転写を行うコロナ転写方式。ローラを当接させ、トナーと逆極性のバイアスを印加するローラ転写方式などが挙げられる。

[トナー]
ここで、本実施形態の画像形成装置で用いるトナーについて説明する。淡色シアン（ライトシアン）トナー、及び、濃色シアン（シアン）トナーに用いることのできるシアン着色剤としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アンスラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物等が挙げられる。具体的には、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、７、15、15：１、15：２、15：３、15：４、60、62、66が特に好適に利用できる。これら着色剤と、後述のイエロー着色剤やマゼンタ着色剤等とを混合し、好ましい好適なａ＊、ｂ＊、Ｌ＊の値を有するシアントナーとしても良い。これらの着色剤は、単独又は混合し更には固溶体の状態で用いることができる。

さらに、シアン、マゼンタ、イエロートナーの着色剤について説明する。黒色着色剤としてカーボンブラック、磁性体、以下に示すイエロー／マゼンタ／シアン着色剤を用い黒色に調色されたものが挙げられる。

イエロー着色剤としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アンスラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物に代表される化合物が挙げられる。具体的には、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー12、13、14、15、17、62、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、127、128、129、147、168、174、176、180、181、191が好適に用いられる。

マゼンタ着色剤としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アンスラキノン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物が挙げられる。具体的には、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２、３、５、６、７、23、48；２、48；３、48；４、57；１、81；１、144、146、166、169、177、184、185、202、206、220、221、254が特に好ましい。

シアン着色剤としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アンスラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物等が挙げられる。具体的には、Ｃ。Ｉ。ピグメントブルー１、７、15、15：１、15：２、15：３、15：４、60、62、66が特に好適に利用できる。

磁性体としては、鉄、コバルト、ニッケル、銅、マグネシウム、マンガン、アルミニウム、珪素などの元素を含む金属酸化物がある。中でも四三酸化鉄、γ−酸化鉄の如き酸化鉄を主成分とするものが好ましい。トナーの帯電性コントロールの点から硅素元素またはアルミニウム元素の如き金属元素を含有していてもよい。これら磁性粒子は、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積が好ましく２〜30ｍ²／ｇ、特に３〜28ｍ²／ｇが好ましく、モース硬度が５〜７の磁性体が好ましい。

[濃淡トナーの組み合せ]
本実施形態における画像形成装置は濃度レベルの異なる２種類以上の現像剤を用いて画像を形成するものであれば、前述したように６色に限定するものでなく、様々な組み合わせが可能である。そのときのトナー種の組み合わせとして代表的なものを以下に示す。

＜組み合せ１＞
シアン、ライトシアン、マゼンタ、イエロー、ブラック（計５色）。

＜組み合せ２＞
シアン、ライトシアン、マゼンタ、ライトマゼンタ、イエロー、ブラック（計６色）。

＜組み合せ３＞
シアン、ライトシアン、マゼンタ、ライトマゼンタ、イエロー、ダークイエロー、ブラック（計７色）。

＜組み合せ４＞
シアン、ライトシアン、マゼンタ、ライトマゼンタ、イエロー、ダークイエロー、ブラック、ライトブラック（計８色）。

＜組み合せ５＞
ライトブルー、シアン、ライトレッド、マゼンタ、ライトグリーン、ダークイエロー、ブラック（計７色）。

＜組み合せ６＞
ライトシアン、ブルー、ライトマゼンタ、レッド、イエロー、グリーン、ブラック（計７色）。

＜組み合せ７＞
ブラック、ライトブラック（計２色）。

上記１〜７の組み合わせ例の場合、濃淡トナーは以下のようになる。

＜組み合せ１の濃淡トナー＞
濃色トナー（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）、淡色トナー（ライトシアン）。

＜組み合せ２の濃淡トナー＞
濃色トナー（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）、淡色トナー（ライトシアン、ライトマゼンタ）。

＜組み合せ３の濃淡トナー＞
濃色トナー（シアン、マゼンタ、ダークイエロー、ブラック）、淡色トナー（ライトシアン、ライトマゼンタ、イエロー）。

＜組み合せ４の濃淡トナー＞
濃色トナー（シアン、マゼンタ、ダークイエロー、ブラック）、淡色トナー（ライトシアン、ライトマゼンタ、イエロー、ライトブラック）。

＜組み合せ５の濃淡トナー＞
濃色トナー（シアン、マゼンタ、ダークイエロー、ブラック）、淡色トナー（ライトブルー、ライトレッド、ライトグリーン）。

＜組み合せ６の濃淡トナー＞
濃色トナー（ブルー、レッド、イエロー、グリーン、ブラック）、淡色トナー（ライトシアン、ライトマゼンタ）。

＜組み合せ７の濃淡トナー＞
濃色トナー（ブラック）、淡色トナー（ライトブラック）。

以上、様々な組み合わせが考えられ、この他にも任意の組み合わせを使用することができる。

よって、複数色のトナーによりカラー画像を形成する電子写真画像形成装置の構成としては、図１に示す画像形成ステーションを６連配置した構成に限定する必要はない。また、現像構成も例えば、複数の現像手段を回転可能なロータリに装着し、このロータリを回転させて各現像手段を１個の感光体ドラムに対向させて現像する、いわゆるロータリ現像方式を用いてもよく、他の構成を用いてもよい。

[画像形成動作]
次に、上記した画像形成装置の画像形成動作について説明する。本実施形態の画像形成装置において、入力をＲＧＢ、出力をシアン（ＤＣ）、ライトシアン（ＬＣ）、マゼンタ（ＤＭ）、ライトマゼンタ（ＬＭ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の６色で出力する場合について、図３で説明する。

図示していないが、ｓＲＧＢなど様々な入力データを受け取った後、デバイスＲＧＢなどの適当なデータに変換させた後、実際に出力するための色分解に移る。この色分解を行う際、本実施形態においては濃度レベルの異なる２種類以上のトナー種の色相が異なることから、図４に示したように、ダイレクトマッピングを行うことが望ましい。何らかの事由により、ダイレクトマッピングができない場合には、図３に示す如くＣＭＹＫの４色に色分解を行った後、特定色についてのみ濃淡２つの版データに変換すれば良い。このとき、濃淡２種類のトナーの色相が大きく異なると、最終的な出力画像の品位が低下するため、ダイレクトマッピングを行うことができない場合には、２種類のトナーの色相の変位量を30度以内とすることが望ましい。

また、このときの画像変換処理は、データ転送を受け持つホストコンピュータと電子写真装置をつなげて行われるが、そのときの様子を図５に示す。各画像変換処理は、電子写真装置のコントローラ、ホストコンピュータの情報処理能力により、最も速度とコストの両面で効率の良い手法がとられる。

このときの濃淡２つの版データへの変換については、トナーの濃度レベルにより様々な組み合わせが考えられるが、図６に基本となる直線的な階調を示す。図示したとおり、ハイライトで先に淡色トナーが立ち上がり、中間調付近から濃色トナーが入り始め、しばらく濃淡の組み合わせで階調を再現しながら、高濃度部では淡色トナーの使用が制限されていくものである。このときの濃淡の階調の組み合わせは、粒状性や階調性、色域などの画像品質と、トナー消費量の関係より決定される。また今回簡単のため、直線的な階調を図示したが、実際には図７に示したとおり、濃淡各トナーの濃度の入り始めは緩やかなカーブを描くことが好適である。

本実施形態では、濃度レベルの異なる２種類以上のトナー種を、シアンとライトシアンのシアン系、マゼンタとライトマゼンタのマゼンタ系、２組について、同一着色剤で含有量の差により濃度レベルの異なるトナーを作製する。そして、シアン、ライトシアン、マゼンタ、ライトマゼンタ、イエロー、ブラックの６色によりシステムを構成する。

・シアン、マゼンタの濃淡トナーは、下記の原材料を用いて作製した。

・シアン：ポリエステル樹脂（100重量部）／フタロシアニン顔料（３重量部）

・ライトシアン：ポリエステル樹脂（100重量部）／フタロシアニン顔料（0.6重量部）

・マゼンタ：ポリエステル樹脂（100重量部）／キナクリドン顔料（３重量部）

・ライトマゼンタ：ポリエステル樹脂（100重量部）／キナクリドン顔料（0.6重量部）

上記原料をヘンシェルミキサーにより予備混合を行い、二軸押し出し式混練機により溶融混連し、冷却後ハンマーミルを用いて１〜２mm程度に粗粉砕した。次いで、エアージェット方式による微粉砕機で微粉砕した。得られた微粉砕物を分級し、シリカを外添して重量平均粒子5.6μmのシアン、ライトシアン、マゼンタ、ライトマゼンタの各粒子を得た。

図８に、得られたトナーを電子写真プロセスをとおし、実際に紙上に出力された際の色特性を、ＣＩＥＬＡＢのａ＊−ｂ＊平面図で示す。

図８において、横軸：ab面のaは、色彩を表す。縦軸：ab面のbは、彩度を表す。

Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系として一般に用いられている値であり、色を数値化して表現するのに有用な手段である。横軸のａ＊、及び、ｂ＊は、両者で色相を表す。色相とは、赤、黄、緑、青、紫等、色あいを尺度化したものである。不図示のＬ＊は明度を表し、色相に関係なく比較できる色の明るさの度合いを示す。ａ＊、及び、ｂ＊は、それぞれ色の方向を示しており、ａ＊は赤−緑方向、ｂ＊は黄−青方向を表している。

図９に、図６の階調設定で得られた、濃淡トナーを併せた際の階調特性を縦軸を濃度として示す。

なお、本実施形態で使用している“明度値・濃度値”は、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製の分光濃度計ＭＯＤＥＬ：528を使用した。

本実施形態では、トナー補給制御としてビデオカウントＡＴＲ(Auto Toner Replenishment)を採用している。ビデオカウントＡＴＲとは、原稿画像の画素ごとのデジタル画像信号の出力レベルから必要トナー量を積算し、現像剤へのトナー補給制御を行なわせるものである。

[現像剤劣化検出手段]
画像形成に際して、トナーの消費量が少ないと現像剤が劣化する。そのため、本実施形態の画像形成装置では、現像剤の劣化を検出する現像剤劣化検出手段が設けられ、現像剤が劣化したと判断された場合には、これを回復させる劣化回復手段が設けられている。

ここで、本実施形態での現像剤劣化検出方法について、図10及び図11を参照して説明する。図10では色分解後、或いは図11ではダイレクトマッピング後の各色の版データを元に、トナー消費量テーブルを用いてトナー消費量をカウントする。トナー消費量テーブルは、各色の版データに対する実際のトナー消費量をテーブル化したものである。各色について濃度に対するトナー消費量が異なる可能性があるため、色別にテーブルを持つことが好ましい。各色の消費量カウント値は、色別にエンジンに送られ、通常は上記のビデオカウントＡＴＲのデータとして、消費量に見合ったトナー補給を行うための元データとして使用される。

図12に、エンジンに送られた各色の消費量カウント値から、強制消費モードに至るまでのフローを示す。図12はある一色でのフローを示しており、各色毎個別にこのフローを通る。

送信されてきた消費量カウント値は、画像形成枚数と共に積算される。枚数積算値が一定枚数であるＮ枚の画像形成を行うごとにトナー消費量である平均消費量カウント値を設定した基準値と比較する。そして、比較した前記カウント値が基準値Ｍ％を下回るようであれば、劣化した現像剤を回復させるために強制消費モードを実行し、そうでない場合は積算値をリセットする。

ここで、積算枚数値、消費量カウント積算値は、Ａ４サイズに換算して行う。本実施形態では枚数積算値を200枚としている。

また、消費量カウント値は、消費量カウント積算値を枚数積算値で割った値が、Ａ４紙１枚全体を最大濃度値で形成した時の消費量に対する割合（％）を示す。本実施形態では、基準値Ｍ＝２％とした。

消費量検知モードは、本実施形態では消費量カウント値から求めたが、これに限るものではない。例えば、トナー補給量、露光量、インダクタンス検知結果等からトナー消費量を算出しても何ら問題ない。

[現像剤回復手段]
次に本実施形態での現像剤劣化回復手段の構成について説明する。本実施形態では劣化した現像剤から、劣化したトナーを強制消費させることにより回復を図る。強制消費モードは、図12のフローにおいて、強制消費モードが必要とされた場合に実行される。具体的には、感光体ドラムの非画像部に劣化したトナーの画像形成を行い、かつ該トナー像を転写させないような転写バイアスを設定し、感光体ドラムクリーニング手段によって除去させる。ここで、強制消費量は、平均消費量がＭ％に満たない場合、足りない量のみを消費させることが望ましい。過剰にトナー消費を行わないためである。

本実施形態では，例えば濃色シアントナーと淡色シアントナーの消費量カウント積算値に対する閾値（比較する基準値）を、それぞれＭ(DC)、Ｍ(LC)としたとき、Ｍ(DC)＞Ｍ(LC)とする。すなわち、予め設定する基準値は、濃色トナーと淡色トナーとで異なり、淡色トナーは濃色トナーよりも小さく設定する。

濃淡トナーでの色再現により、同一色相の画像は従来１色で色再現を行っていたのに対し、淡色シアンと濃色シアンとの２色で色再現を行うため、１色で色再現を行うよりも、それぞれのトナー消費量は減少することになる。

しかしながら、淡色トナーと濃色トナー現像では、一般に良く用いられる平均使用濃度、例えば、平均濃度（画像信号レベル255＝ベタ濃度の時、100〜140）の場合、淡色トナー現像装置の画像出力信号は200〜255となる。つまり、ベタ相当の高濃度現像をすることになる。一方、濃色トナー現像時は平均濃度付近では低濃度現像領域になっている。つまり平均的な濃度の画像を形成する場合、淡色トナー現像時の画像域キャリア付着の機会が濃色トナー現像時に比較して数倍増えていることになる。

従って、淡色トナーについては、低消費な状態が起こりにくい、或いは低消費の状態が起こっても、また別の画像を作像することにより、低消費量状態から自然回復する確率が濃色トナーに対して非常に高いと言える。

そのため、淡色トナーについて濃色トナーと同様の現像剤劣化防止モードを実施すると、自然に剤劣化状態が回復する機会を妨げ、結果的に過剰にトナーを消費することとなり、好ましくない。

そこで、本実施形態では、前記基準値をＭ(DC)＝２％、Ｍ(LC)＝１％と設定した。本実施形態により、淡色トナーが過剰に強制消費されることなく、適正な剤劣化防止を行うことができる。さらに、ハイライトのがさつき低減や、階調性に優れた高品質な画像を長期にわたって提供することが可能となる。

〔第２実施形態〕
次に第２実施形態に係る装置について説明する。なお、本実施形態の装置の基本構成は前述した実施形態と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは本実施形態の特徴となる構成について説明する。

前述した第１実施形態では濃色トナーに対し淡色トナーの消費量は少なくても自然回復する確率が高いことを説明した。

そこで、本実施形態では、図12のフローにおける枚数閾値Ｎを、例えば濃色シアンと淡色シアンについてそれぞれＮ(DC)、Ｎ(LC)としたとき、Ｎ(DC)＜Ｎ(LC)とする。すなわち、一定枚数の画像形成を行うごとに現像剤劣化を検出するが、その一定枚数の値が、淡色トナーは濃色トナーよりも大きく設定する。

前述した第１実施形態で説明したように、淡色トナーについては、基本的に低消費な状態が起こりにくい、あるいは低消費の状態が起こっても、また別の画像を作像することにより、低消費量状態から自然回復する確率が濃色トナーに対して非常に高い。そのため、濃色トナーと同様の頻度で現像剤劣化検出を行う必要性が低い。

そこで、本実施形態では図12のフローにおいて、積算枚数Ｎ枚画像形成するごとに現像剤劣化検出を行うが、前記一定枚数Ｎの値を濃色トナーの場合はＮ(DC)＝200枚に設定したのに対し、淡色トナーの場合はそれよりも大きな値であるＮ(LC)＝300枚と設定した。

すなわち、淡色トナーについては低消費量状態が長く続く設定となるものの、枚数延長された期間内に、高消費画像が作像されることで、自然回復する確率が高いため、過剰にトナーが強制消費される不具合を防ぐことができる。

本実施形態により、淡色トナーが過剰に強制消費されることなく、適正な剤劣化防止を行うことができ、かつハイライトのがさつき低減や、階調性に優れた高品質な画像を長期にわたって提供することが可能となる。

〔第３実施形態〕
次に第３実施形態に係る装置について説明する。なお、本実施形態の装置の基本構成も前述した実施形態と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは本実施形態の特徴となる構成についてのみ説明する。

本実施形態は劣化した現像剤から優先的にトナー消費するように、濃淡の変換テーブルを通常と異ならせることにより、回復を図るものである。

前述のように、濃淡トナーでの色再現により、同一色相の画像は従来１色で色再現を行っていたのに対し、淡色シアンと濃色シアンとの２色で色再現を行うため、１色で色再現を行うよりも、それぞれのトナー消費量は減少することになる。更に濃色トナーの場合、上記の通り一般に良く用いられる平均使用濃度において、濃色トナー現像時は平均濃度付近では低濃度現像領域になっている。従って、濃色トナーは淡色トナーに比べて低消費量状態になりやすく、上記の強制消費モードが頻繁に行われる不具合が考えられる。

そこで本実施形態では、画像信号成分を濃色トナーと淡色トナーとに分解するテーブルを設ける。そして、濃色トナーの消費量が基準値よりも低消費量である場合に、すなわち濃色トナーが低消費量状態となった場合に、濃淡の版データ変換テーブルを、図７のテーブルから図13のテーブルに変更する。これにより、濃色トナーの消費を多めに設定する。

図13は図７に対して、高濃度部での淡色トナーと濃色トナーの比率を、より濃色トナーが高い比率で存在するようにしている。図13に示すような濃淡比率を用いることにより、濃色トナーの消費量は図７に比べて増加し、結果として濃色トナーの低消費状態を緩和することが可能となる。

これにより、濃色トナーが頻繁に低消費量状態に陥り、強制消費モードが数多く行われる不具合を防止可能となる。

図14に本実施形態が行われるフローチャートを示す。図14は第１実施形態と同様、ある同一色相でのフローを示しており、各色ごと個別にこのフローを通る。送信されてきた消費量カウント値は、画像形成枚数と共に積算される。枚数積算値が、Ｎ枚を超えてかつ、平均消費量カウント値がＭ％を下回るようであれば、濃淡の版データ変換テーブルを図７から図13のテーブルに変更する。

ここで、積算枚数値、消費量カウント積算値は、Ａ４サイズに換算して行う。本実施形態では枚数積算値Ｎは200枚とした。また、消費量カウント値は、消費量カウント積算値を枚数積算値で割った値が、Ａ４紙１枚全体を最大濃度値で形成した時の消費量に対する割合（％）を示す。本実施形態では、Ｍ＝２％とした。

図14のフローに従うことで、ユーザによる出力が濃色トナーの低消費状態を引き起こしても、強制消費を行うことなく低消費状態から復活可能である。

また、図13の変換テーブルを用いてもなお低消費モードから脱出できない場合は、第１実施形態で説明した現像剤の強制消費と併用すればよい。仮に併用した場合でも、当初よりも強制消費モードに入る回数が減ることは明らかである。

尚、図13のような変換テーブルは、濃色トナーの依存度を高めるため，図７の変換テーブルに比べると淡色トナー本来の実力を発揮しきれないおそれがある。具体的には、ハイライトの再現性、階調の再現性等が挙げられる。

しかしながら、図７に示すように、濃色トナーが作像される濃度領域は、中間調からべた領域であり、ハイライト部分の再現性に対する影響はもともと小さい。よって、図７から図13のように濃淡の変換を変更しても、ハイライトの再現性に対する影響は小さい。

また、当初から図13のような濃淡変換を行うという手法も考えられる。しかし、トナーの消費量は、ユーザが出力する画像に依存するため、前もって濃淡の消費量を予測することは不可能である。従って、濃淡で色再現を行う限り、必ず生じる問題であると考える。

以上より、本実施形態のように、トナーの消費量を検知し、低消費を検知した場合にのみ図13のような変換式を用いることで、強制消費モードを頻発させる不具合を解消することが可能となる。また、同時に淡色トナーの実力もほぼ完全に発揮することが可能となる。

画像形成装置の概略説明図である。 画像形成ステーションの説明図である。 入力画像を色分解する説明図である。 入力画像をダイレクトマッピングする説明図である。 画像変換処理構成のブロック図である。 濃淡２つの版データへの変換の階調を示す図である。 濃淡２つの版データへの変換の階調を示す図である。 トナーの色特性の説明図である。 トナーの階調特性の説明図である。 入力画像を色分解する説明図である。 入力画像をダイレクトマッピングする説明図である。 現像剤劣化を検出し、回復させる手順のフローチャートである。 第２実施形態に係る濃淡２つの版データへの変換の階調を示す図である。 第３実施形態に係る現像剤劣化を検出し、回復させる手順のフローチャートである。

符号の説明

11 感光体ドラム
12 一次帯電器
13 現像剤担持体
14 転写装置
15 定着器
16 クリーナ
17 像露光器
18 反射ミラー
19 現像ユニット
21 感光体ドラム
22 中間転写ベルト
23 回転現像ユニット

Claims (6)

1. 像担持体に形成された静電像を少なくとも濃色トナーと淡色トナーの濃度の異なる２種類以上の現像剤を用いて現像する画像形成装置において、
   前記濃色トナーと前記淡色トナーそれぞれについて、トナーの消費量と予め設定された基準値とを比較し、前記基準値よりも低消費量である場合に現像剤の劣化と判断する劣化検出手段と、
   前記劣化と判断された現像剤を回復させる劣化回復手段と、
   を有し、
   前記予め設定されたトナー消費量の基準値は、濃色トナーと淡色トナーとで異なることを特徴とする画像形成装置。
2. 淡色トナーにおける基準値は、濃色トナーにおける基準値よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. トナー消費量の前記基準値との比較が、一定枚数の画像形成を行うごとに行われることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記淡色トナーにおける前記一定枚数の値は、前記濃色トナーにおける前記一定枚数の値よりも大きいことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記劣化回復手段は、非画像部にトナーを現像させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 画像信号成分を濃色トナーと淡色トナーとに分解するテーブルを有し、
   濃色トナーの消費量が前記基準値よりも低消費量である場合に、濃色トナーを多く消費するテーブルに変更することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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