JP2010019979A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録材の光沢に応じた画像光沢が得られる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成部ＰＵで形成したトナーによる画像を用紙に転写し、転写したトナー像を定着装置２３によって定着する画像形成装置であって、用紙の表面状態としての光沢度を検知し、かつ、用紙の表面状態としての凹凸の間隔を検知する光センサ３０と、画像を形成する際のトナー量を変えるように制御する制御手段とを有し、光センサ３０が検知した用紙の光沢度が所定値以上であり、かつ、凹凸の間隔が使用するトナーの重量平均粒径の所定倍数以上のとき、制御手段がトナー量を多くするように制御するので、用紙の光沢にマッチした高光沢の画像が得られる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリまたはこれらの少なくとも２つの機能を有する複合機等の画像形成装置に関するものである。

電子写真方式を採用した画像形成装置では、記録紙の種類にあった印刷条件で印刷できるように、記録紙の種類等を指定することができるものが知られている。しかし、その種類としては、紙厚の指定や、ＯＨＰ、ラベル紙の紙種の指定であって、選択できる数が少ない。近年では銀塩写真に近い高画質を得るために、光沢が得られる平滑性の高いコート紙を使用する機会が増えているため、コート紙が印刷できるような印刷条件を備えてコート紙を指定できるような機械もある。

さらに、このような指定を自動で行うために、記録紙の平滑性を反射率として検出し、それに応じた印刷条件で印刷が行われるようにする方法も特許文献１や２に開示されている。

特開２００６-１７５６１１号公報 特開２００６-３０９７８号公報 特開２００５-３１６４４０号公報

一般的に文字以外では、画像光沢は記録材の光沢より若干高めのほうが好まれる傾向がある。そのため、コート紙の場合は定着温度を高くしたり、定着ニップ時間を長くしたりして、トナーを十分に溶融させてトナー像も平滑になるようにすることが多い。

しかし、コート紙の種類によっては、同じ設定では高光沢で高品質の画像が得られない場合がある。特許文献３には、コート紙が通常の高光沢コート紙か熱可塑性樹脂コート紙かを判別し、この判別結果に応じて画像形成条件を変えることにより、どちらのコート紙でも画質の低下なく高光沢画像を得ることが開示されている。

また、ダルコート紙とマットコート紙の違いでも、同じ印刷条件で異なる品質の画像が得られることがわかっている。ダルコートとマットコートは、記録材の光沢がほぼ同じ場合でも、画像光沢はマットコートのほうがダルコートより低くなる。この２つは表面の凹凸状態が異なり、凸間の距離がマットコートのほうが大きい。これによりトナー層はコート紙表面の凹凸に沿って形成されやすく、そのような場合には定着後にもその凹凸状態が残ってしまう。この凹凸状態が残った画像は高光沢度になりにくい。

さらに、高画質化を狙いトナー粒径は従来よりも小さくなっている。小粒径のトナーは従来の粉砕法よりも重合法のほうが作りやすく、この方法で得られる粒子は粉砕法で得られる粒子よりも粒径分布が狭くなりやすく、また球形に近いものとなりやすい。このような粒子は細密充填に近い並び方で、かつ高さが等しいトナー層を作りやすく、なおさら定着後に記録材の凹凸状態が残りやすい。

本発明は、従来の画像形成装置における上述の問題を解決し、記録材の光沢に応じた画像光沢が得られる画像形成装置を提供することを課題とする。

前記の課題を解決するため、本発明は、画像形成部で形成したトナーによる画像を記録材に転写し、転写したトナー像を定着手段によって定着する画像形成装置において、前記記録材の表面状態としての光沢度を検知する検知手段と、前記記録材の表面状態としての凹凸の間隔を検知する検知手段と、画像を形成する際のトナー量を変えるように制御する制御手段とを有し、前記検知手段が検知した記録材の光沢度が所定値以上であり、かつ、凹凸の間隔が使用するトナーの重量平均粒径の所定倍数以上のとき、前記制御手段がトナー量を多くするように制御することを特徴とする画像形成装置を提案する。

なお、本発明は、１つの検知手段が、光沢度検知と凹凸の間隔検知とを兼ねるとを有利である。
さらに、本発明は、前記検知手段が、発光部と受光部を有する光センサであり、該光センサは発光部または受光部の少なくとも一方が複数個有するものであると利である。

さらにまた、本発明は、前記発光部および前記受光部のうち１対は、記録材の垂線に対する照射光の角度と反射光の角度が同じとなるように配置され、これ以外の発光部または受光部は、照射光の角度と反射光の角度が異なるように発光部または受光部が配置されると有利である。

また、上記課題を解決するため、本発明は、画像形成部で形成したトナーによる画像を記録材に転写し、転写したトナー像を定着手段によって定着する画像形成装置において、前記記録材としてコート紙を使用していることを認識する手段と、前記記録材の表面状態としての凹凸の間隔を検知する検知手段と、画像を形成する際のトナー量を変えるように制御する制御手段とを有し、前記記録材としてコート紙を使用し、かつ、前記検知手段が検知した記録材の凹凸の間隔が使用するトナーの重量平均粒径の所定倍数以上のとき、前記制御手段がトナー量を多くするように制御することを特徴とする画像形成装置を提案する。

なお、本発明は、重量平均粒径が６μｍ未満であり、体積平均粒径と個数平均粒径の比が１．２未満であり、平均円形度が０．９５以上のトナーを用いて画像形成すると有利である。

本発明の画像形成装置によれば、記録材の光沢度に所定値より高いとき、もしくはコート紙を用いたときであって、表面の凹凸の間隔がトナーの重量平均粒径の所定倍数以上のとき、形成する画像のトナー量を多くするので、記録材の光沢にマッチした高光沢の画像が得られる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に従って説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略図である。この画像形成装置においては、フルカラー画像の形成が可能な画像形成部ＰＵを装置本体のほぼ中央部に配設している。その画像形成部ＰＵは、４個の回転ローラ１１，１２，１３，１４に張架した中間転写ベルト１０の上辺に沿って４つの作像ユニットＳＵをベルト１０に接触させて並設している。その上方には露光装置７が配設されている。各作像ユニットＳＵの構成は同じであり、扱うトナーの色が異なるのみであるので、１つを代表として図２により説明する。

図２に示すように、作像ユニットＳＵにおいては、感光体ドラム１の周囲にクリーニング装置２，帯電装置３，現像装置５，除電装置６等が配設されている。各作像ユニットＳＵの現像装置５は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのトナーをそれぞれ収納しており、感光体ドラム１上に形成された静電潜像に各色トナーを付与する。帯電装置３と現像装置５の間は書き込み位置となっており、露光装置７より発せられるレーザ光Ｌが感光体１に照射される。なお、露光装置７は公知のレーザ方式であり、本実施例では、色分解され、現像するトナーの色に対応した光情報を、一様に帯電された感光体１表面に潜像として照射する。ＬＥＤアレイと結像手段から成る露光装置も採用できる。また、中間転写ベルト１０を挟んで感光体ドラム１と対向するように、転写ローラ８が配設されている。符号９は裏当てローラである。感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、転写ローラ８の作用により中間転写ベルト１０に転写される。なお、ベルト１０のループ内の各機器は、転写手段以外は、適宜、装置フレームに接地されている。また、符号２７は中間転写ベルト１０の汚れを除去するベルトクリーニング装置である。

フルカラー画像の形成にあたり、４つの作像ユニットＳＵにて感光体ドラム１上に形成されたシアン，マゼンタ，イエロー，ブラックの各色トナー像は順次中間転写ベルト１０上に重ね転写され、ベルト１０上にフルカラー画像が形成される。モノクロ画像を形成する場合は、ブラックトナーを扱う作像ユニットＳＵのみでトナー像を形成し、中間転写ベルト１０上にモノクロ画像を転写する。

画像形成部ＰＵの下方にはベルト状の中間転写体１１０が配置されている。中間転写体１１０は図示矢印の如く図中反時計回りに回動可能に、回転ローラ１１１，１１２，１１３，１１４に張架・支持されている。中間転写体１１０のベルトループ内において、転写手段である転写ローラ１２１が画像形成部ＰＵの中間転写ベルト１０を支持するローラ１３に対向して配置されている。ベルトループの外側には、ベルトクリーニング装置１２５、転写チャージャ１２２が配置されている。前記転写ローラ１２１、従動ローラ１１４、中間転写ベルト１０を支持するローラ１３により、中間転写ベルト６０と中間転写体１１０は接触し、あらかじめ定められた転写ニップを形成する。なお、中間転写体１１０のベルトループ内の各機器は、転写手段以外は、適宜、装置フレームに接地されている。

装置の下部位置には、それぞれ記録材としての用紙を収納した３段の給紙装置（給紙カセット）２０-１，２０-２，２０−３が配設されている。各カセット内に収納された最上位の用紙が、給紙ローラ２１により１枚ずつ給紙され、レジストローラ対２２に送られる。なお、レジストローラ２２には手差し給紙装置２６から給紙された用紙も送られてくる。また、中間転写体１１０の左方には定着装置２３が設けられている。

かかる画像形成装置では、片面印刷の場合、画像形成部ＰＵで作成されたトナー像は中間転写ベルト１０上に担持され、そのベルト１０上のトナー像レジストローラ対２２により送出された用紙の片面に転写される。このようにして用紙片面に画像を転写された用紙はローラ１３部で中間転写ベルト１０から曲率分離され、定着装置２３によってトナー像が用紙上に定着される。トナー像定着後の用紙は、装置上面の排紙スタック部２４または装置側面の排紙トレイ２５に排出される。

また、用紙両面に画像を得る場合は、まず画像形成部ＰＵで作成した第１面画像を中間転写ベルト１０から中間転写体１１０に転写し、続いて画像形成部ＰＵで第２面画像を作成する。レジストローラ対２２より送出した用紙の第２面に対して中間転写ベルト１０から第２面画像を転写する。この第２面画像の転写は中間転写体１１０のベルトループ内に配置した転写ローラ１２１の作用による。このとき、先に中間転写体１１０に転写されている第１面画像は中間転写体１１０に担持されて１周してきており、用紙の第１面と重ねられる。第２面画像を片面に転写され、他面に第１面画像が重ねられた用紙は中間転写体１１０によって左方向に搬送され、転写チャージャ１２２の位置で中間転写体１１０上のトナー像（第１面画像）が転写チャージャ１２２の作用により用紙第１面に転写される。

このようにして用紙両面に画像を転写された用紙はローラ１１１部で曲率分離され、片面時と同様に、定着装置２３によってトナー像が用紙上に定着され、定着後は、装置上面の排紙スタック部４０または装置側面の排紙トレイ４４に排出される。

記録材である用紙には凹凸がある。本実施形態の画像形成装置では、その用紙の光沢度と凹凸の間隔とを検知する検知手段として図３に示すように、発光部３１と受光部３５をもつ光センサ３０を用いている。この光センサ３０は、表面の光沢度が低くなるにつれて正反射光が少なくなることから、正反射光の強度から光沢度を判断することができ、また、用紙の凹凸の間隔は正反射量光と散乱光の両方の強度から判断することができるものであり、次にその光センサ３０について詳しく説明する。

図３に示した光センサ３０’は一般的な１対の発光部３１’と受光部３５’からなるセンサであり、これらは用紙Ｐの垂線Ｓからそれぞれ同じ角度θになるように配置されている。発光部３１’から発光された光は用紙表面で反射するが、その反射光には正反射光と散乱光があり、受光部３５’は正反射光を受光する。

次に、図４に本発明にの光センサ３０の一実施形態を示す。
図４に示す光センサ３０は、１つの発光部３１に対し、複数、本例では３個の受光部３５，３６、３７を有するものである。そして、一対の発光部３１と受光部３５は互いに用紙の垂線からの角度θが同じになるように配置され、この発光部３１から用紙に発光され、その正反射光がこの受光部３５で受光される。一方、散乱光は用紙の凸部の受光部３５側に照射された場合の反射光であり、正反射光の場合より、用紙垂線Ｓとの角度が小さい方向に反射する場合が多い。よって、他の受光部３６、３７は用紙垂線Ｓとなす角度θ１、θ２が角度θより小さくそして互いに異なる角度に設定している。この散乱光は用紙表面の凹凸が急なほど用紙の垂線からの角度が小さい側に多く反射するので、複数個の受光部３５，３６、３７の光の強度から反射光（散乱光）の強度分布が得られ、そこから用紙表面の凹凸が判断することができる。

また、図５に示す光センサ３０は複数、本例では３個の発光部３１，３２，３３に対し、１個の受光部３５を有するものである。発光部３１，３２，３３が複数個の場合、一対の発光部３１と受光部３５は互いに用紙の垂線からの角度θが同じになるように配置され、他の発光部３２，３３はθより大きくそして互いに異なる角度θ３、θ４に設定している。この発光部３１から用紙に発光され、その正反射光がこの受光部３５で受光される。また、散乱光は正反射光の授受を行う発光部よりも、用紙垂線との角度が大きい発光部３２，３３からの照射された反射光が受光部３５で受光される。したがって、複数個の角度の異なる発光部３１，３２，３３を、時間をずらして発光し、その照射光に対して受光部３５がそれぞれの強さの異なる反射光を受光することにより、反射光の（散乱光）の強度分布が得られ、そこから用紙表面の凹凸が判断される。

したがって、他の複数個の発光部３２，３３は、正反射光を授受する発光部３１の位置よりも用紙の垂線との角度が大きくなる位置に配置することが好ましい。
なお、図４及び図５に示す複数個を配置する発光部３２，３３または受光部３６，３７は、数が多いほど反射光の分布が詳細になり、用紙の表面状態が正確に判断されるようになる。しかし、それらの数が多いと光センサが大きくなったり、コストがかかる。したがって、光センサ配置場所とコスト等を考慮して、配置数を決めることが好ましい。

正反射光を授受する発光部３１と受光部３５は、照射光および反射光と用紙垂線との角度が６０〜８５度となるように、配置されることが好ましい。この範囲にすることにより、用紙表面との相関をとりやすく、また、角度の異なる複数個の発光部および受光部を配置する場合に、これらも用紙の表面状態との相関をとりやすい位置に配置しやすい。なお、この位置を大きく外れる場合には、表面状態を判断するまでに時間がかかる場合がある。

本発明は、後に詳述するように、高光沢用紙から高光沢の画像を得るため、用紙の表面状態から画像を形成する付着させるトナー量を変更するものである。したがって、用紙の表面状態の判断は、現像プロセスが開始されるまでに実施されることが必要である。そのためには表面状態を判断する光センサ３０は、例えば、レジストローラ２２の手前に設置し、１つのセンサで給紙トレイと手差しトレイの何れから給紙された用紙も判断できるようにすることが好ましい。

本発明は、用紙の光沢が高く、かつ凹凸の間隔がトナーの重量平均粒径に対してある程度以上大きいと判断されたときに、画像を形成するトナー量を多くするように変更するものである。

画像にある程度の高光沢が必要な場合というのは、用紙の光沢が高い場合であり、用紙の光沢が低い場合に画像を形成するトナー量を変更して光沢を高くすると、程度によるが違和感を生ずる画像となる場合がある。そこで、本発明では用紙の光沢が高い場合に、画像を形成するトナー量を変更するかしないかの判断を行う。

用紙の光沢が高い場合というのは、それぞれの判断によるが、本発明では５％より高い場合とした。
画像を形成するトナー量を変更するかしないかの判断は、用紙表面の凹凸の間隔により判断される。凹凸の間隔が画像を形成するトナーの重量平均粒径に対して小さい場合には、用紙表面の凹部にトナーが入り込むことなく、用紙上にトナー層が均一な高さで並びやすくなるため、表面状態を考慮して付着量を変更しなくても、平滑な定着画像を得やすい（図６参照。）。しかし、高光沢の用紙によく見られるように、表面が滑らかで凸部の間隔が広い場合、その凸部の間隔がトナー粒径に対してある程度以上大きくなり、トナー層が用紙表面の凹凸に沿って並びやすい。そのため、画像を形成するトナー量が凹凸の間隔が小さい場合と同じような量では、定着時に用紙の凹凸を埋めるまでに至らず、平滑な定着画像とならないため、高光沢画像を得にくい（図７参照。）。

本発明では、用紙の凹凸の間隔がトナーの重量平均粒径に対してある程度以上大きい場合として、凹凸の間隔がトナーの重量平均粒径の５倍より大きい場合とした。このような場合に、画像を形成するトナー量を多くすることにより、定着時に凹部を埋めることができ、定着後の画像が平滑になり高光沢画像としやすくなる（図８参照。）。トナー量を多くすることにより、トナー層が厚くなり、定着時に用紙面に押し付けられるだけでなく、溶融しながら横方向に広がるトナーも多くなって、それが凹部を埋めることになり、平滑になり高光沢の画像になると考えられる。

画像を形成するトナー量は単位面積当たりのトナー量として、あらかじめ装置に適した量が決められ、さらに、そのときの装置状態や使用環境等に応じて調整されている。本発明では、そこからさらにトナー量を変更するものである。

高光沢の画像を得ようとする場合は、用紙も高光沢のものを使用する場合が多い。高光沢の用紙としては、コート紙が一般的である。
コート紙は抄紙機で抄造した紙の表面に、塗工機で塗料を塗り、スーパーカレンダーという光沢機で加工して、強光沢、強平滑性に仕上げられた紙である。塗料は顔料、接着剤、添加助剤の３つの主成分からできている。顔料は塗料の主成分でその７０〜９０％を占めている白色の無機質で、平滑度、光沢度、白色度、不透明度、インキ受理性などを決定する主成分であり、クレー、酸化チタン、炭酸カルシウム等である。接着剤は顔料粒子同士を接着すると共に塗工層を原料に接着するために用いるものであり、ラテックス、澱粉、ＰＶＡなどである。添加助剤は顔料、接着剤のトラブルを防止し、その目的が達成できるように用いるものであり、顔料分散剤、消泡剤、防腐剤、着色剤などである。

コート紙としてはダルコート紙やマットコート紙のように光沢度が５〜１０％程度のものから、アートコート紙のように光沢度が５０〜６０％のものまである。高光沢コート紙はトナーが入り込むような凹凸が少ないため、トナー層が十分に溶融すれば画像光沢が高くなりやすい。また、画像光沢が高すぎるとぎらつく画像となるため、用紙光沢に対してやや高い程度の画像光沢が良い。したがって、トナー量を多くしなくても良い場合が多い。一方、低光沢コート紙で見栄えのする光沢画像とするには、高光沢コート紙の場合よりも用紙と画像との光沢度差が大きくなるようにしたい。

そのため、本発明はコート紙に画像を得ようとする場合に有効である。特に光沢度５〜１０％程度のダルコート紙やマットコート紙、光沢度２０％程度までの高光沢でないコート紙に有効である。なお、光沢度５〜１０％程度用紙は普通紙にも存在する。一般に、普通紙を用いるのは画像光沢が必要ない種類の画像を印刷する場合や、画質を気にしない場合である。またコストを抑えたい場合も多い。

そこで、本発明では、用紙としてコート紙を使用していることを認識できるように構成する。例えば、操作パネル（図示せず）等にユーザがコート紙を使用していることを指示する操作部を設ける。そして、コート紙を使用している指示した場合に、用紙表面の光沢と表面状態を検知する動作を実施し、コート紙を認識していない時にはこの動作を実施しないことにより、余分な動作の実施を省くことができる。また、コストを抑えて普通紙に画像を得ようとする場合に、トナー量を多くすることがなくなるため、知らないうちにコストアップとなることがない。

さらに、本発明はトナーの重量平均粒径３．０以上６．０μｍ未満の小粒径トナーを用いることが有利である。このようなトナーを得るには、重合法で作られる場合が多く、円形度が高く、また、粉砕法よりも微粉や粗粉の含有率が多くない。そのため、表面の凹凸の間隔が小さい用紙に対しては、凹部に入り込むようなトナーが少なく、粉砕法のトナーよりもさらに均一なトナー層になりやすく、表面の凹凸の間隔が大きい用紙に対しては、凹部に沿ってきれいに並びやすいため、粉砕トナーよりも用紙表面の凹凸に忠実な定着画像となりやすい。その結果、用紙の表面凹凸の間隔の違いによる画像光沢の違いが、トナーの重量平均粒径が小さいトナーのほうが現われやすくなる。したがって、本発明はトナーの重量平均粒径が３．０〜６．０μｍのトナーに、特に好ましい。重量平均粒径と個数平均粒径の比が１．０〜１．２未満、円形度が０．９５〜１．００のトナーにはより好ましい。このようなトナーにより小粒径化に伴うドット再現性の向上、粒径分布のシャープ化による帯電量の安定化、円形度アップに伴う転写性の向上などとなり、高画質化も達成しやすくなる。

次に、光センサ３０の反射光検知から用紙の表面性を判断して、画像を形成するトナー量を変更するか否かについては次のように実行する。
あらかじめ、光沢度と表面の凹凸の距離が既知の複数種類の用紙について、本発明における光センサ３０で正反射光を受光する場合と散乱光を受光する場合の強度を測定し、光沢度や表面の凹凸の距離との関係を調べておく。これらから用紙の光沢毎に、凹凸の間隔が使用するトナーの重量平均粒径の５倍値Ｓｘとなる場合の散乱光受光部の強度がわかる（図９ａ，ｂ参照）。この関係から、散乱光受光部の強度のプロット位置がどこになるかにより、用紙表面の凹凸間隔がＳｘより大きいか否かにより、画像を形成するトナー量を変更（増加）するか否かを判断する。

図１０は本発明における用紙の検知から画像を形成するトナー量の増加するか否かを制御する流れを示すフローチャートである。
まず、発光部３１から用紙に照射され反射した反射光の受光部３５での検知結果から、用紙の光沢を判断する（ステップ１）。この検知結果から、光沢があらかじめ決められた値より低いと判断されると、そのままステップ４に進んで通常の画像形成を行う。光沢があらかじめ決められた値より高いと判断されると、複数個の受光部（３６、３７）の検知結果から、用紙表面の凹凸距離と、この距離がトナー重量平均粒径に対して５倍より大きいか否かを判断する（ステップ２）。用紙表面の凹凸距離が小さいと判断された場合は、そのままステップ４に進んで通常の画像形成を行う。大きいと判断された場合は、トナー形成に使われるトナー量が多くなるように設定され（ステップ３）、その後に画像形成を行う。

この制御に用いた光センサ３０は図３のもので、発光部３１が１個、受光部３５，３６，３７が３個配置されている場合である。また、図４の光センサ３０を用いた場合、ステップ２は複数の発光部３１，３２，３３から順に照射し、それぞれの発光部３１，３２，３３からの反射光を受光部３５で順に検知していき、用紙表面の凹凸距離とこの距離がトナー重量平均粒径に対して５倍より大きいか否かを判断する。

図１１は本発明におけるコート紙を使用していることを指定することができる装置の画像を形成するトナー量の増加するか否かを制御する流れを示すフローチャートである。
まず、コート紙を指定されているか否かを判断する（ステップ１）。コート紙でなければ、そのままステップ４に進んで通常の画像形成を行う。コート紙が指定されていると、複数個の受光部（３６、３７）の検知結果から、用紙表面の凹凸距離と、この距離がトナー重量平均粒径に対して５倍より大きいか否かを判断する（ステップ２）。用紙表面の凹凸距離が小さいと判断された場合は、そのままステップ４に進んで通常の画像形成を行う。大きいと判断された場合は、トナー形成に使われるトナー量が多くなるように設定され（ステップ３）、その後に画像形成を行う（ステップ４）。

この制御に用いた光センサ３０は図３のもので、発光部３１が１個、受光部３５，３６，３７が３個配置されている場合である。また、図４の光センサ３０を用いた場合、ステップ２は複数の発光部３１，３２，３３から順に照射し、それぞれの発光部３１，３２，３３からの反射光を受光部３５で順に検知していき、用紙表面の凹凸距離とこの距離がトナー重量平均粒径に対して５倍より大きいか否かを判断する。

以上、図１０及び図１１はそれぞれ本発明の制御手段の制御の流れを示しているが、、ここで行う光センサ３０による検知、すなわち、用紙の光沢度の検知や凹凸距離間の検知は、１回の結果で判断しても良いが、複数回の検知を繰り返した結果から判断しても良い。これにより判断に時間がかかるが、検知精度が向上し、高品質の画像を得やすくなる。

また、トナー増加量は、もとのトナー量に対して２０％未満が好ましい。多くしすぎると定着時にトナーを平滑にするほどに十分な溶融状態を得られず、画像光沢が狙いより低くなる場合がある。より好ましくは５〜１５％である。

画像を形成するトナー量を変更するというのは、感光体上のトナー付着量を変更することである。感光体上のトナー付着量を制御する方法としては、いくつかあるが、例えば、現像ポテンシャルを変化させる方法、現像バイアスとしての交流電圧波形を変化させる方法、現像装置内の現像剤トナー濃度を変化させる方法、などがある。

ここで、各作像ユニットにおける、現像パラメータと感光体上のトナー付着量の関係について説明する。
静電潜像が形成された感光体の表面電位は本例では図１２のようになり、静電潜像である露光された画像部のみ電位が変化している形となる。ここでは簡単に画像はベタ画像として、そのときの感光体表面電位をＶＬ、非画像部の電位をＶｄとする（図の矢印はマイナス方向とした）。次に、この静電潜像が現像領域（現像ローラに対向する位置）にくる。現像ローラは感光体線速よりも速い速度にて回転しながらトナーを含む現像剤を現像領域に搬送するとともに、現像ローラには現像バイアスとして直流または交流の電圧が印加されることで現像が行われ、感光体上の静電潜像部にトナーが付着し可視像となる。

このとき、図１２で示した現像バイアスＶＢと潜像電位ＶＬの差の絶対値である現像ポテンシャル｜ＶＢ−ＶＬ｜の大きさにより感光体上のトナー付着量を変化させることができる。その様子を図７に示す。図１３のグラフは現像能力をあらわし、横軸が上記現像ポテンシャル、縦軸は感光体上トナー付着量Ｍ／Ａを表す。ここでは現像バイアスとして直流電圧の場合を示した。

感光体上のトナー付着量（Ｍ／Ａ）を変化させる方法として、１）：露光装置での露光時に露光エネルギーを増加させて、露光部電位ＶＬを下げる（０方向に近づける）、２）：現像バイアスＶＢを上げる（ＶＬから遠ざける）、３）：１）と２）の両方を実施する、があげられる。

方法１）としては、例えば露光装置（ＬＤおよびＬＥＤ）の点灯時間を長くしたり、発光強度を上げたりすることで実現でき、現像条件を変更する必要はないというメリットがある。方法２）としては、非画像部電位と現像バイアス電位の差を適性に保ちながら行うことで、地肌汚れを起こすことなくトナー付着量を増加できる。

一方、現像バイアスには直流電圧に交流電圧を重畳した交流現像バイアスを用いることもできる。交流現像バイアスの一例としてその波形を図８に示す。この例での波形の各パラメータは平均直流電圧ＶＢ０＝−５００Ｖ、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐ＝０．８ｋＶ、周波数ｆ＝４．５ｋＨｚ、デューティー（１周期を１００％としたときのトナーを現像させる方向へ電圧を印加する時間の割合）Ｄｕｔｙ＝３５％である。ここで平均直流電圧は波形の平均的な電圧を表し、以下の式（１）で表される。

ここで、Ｖ０は波形の中心値である。この例のような非対称矩形波の場合には、ＶＢ０以外のパラメータとしてＶｐｐ、Ｄｕｔｙを変えることでトナー付着量を大きく変化することが可能となる。なお、この値は交流現像バイアスの波形を規定するものでなく、他の値を用いてもよい。また非対称矩形波以外にも正弦波や三角波、パルス波などを用いてもよい。

現像能力を増加させる他の方法としては、現像装置内のトナー濃度を増加させることでも可能である。トナー濃度とは現像装置内の二成分現像剤であるトナーとキャリアのうち、現像剤重量に対するトナー重量の割合を表す。前述したトナー補給装置によりトナーを補給することで、現像剤中のトナーの割合を増加させて現像領域におけるトナーの量を増やすことで、現像能力を向上させることができる。例えば図７において、線Ａから線Ｂのように現像能力が向上する。なお、ここでのトナー濃度の増加は現像器でのトナー飛散という不具合が発生しない範囲で行っている。

紙種選択でコート紙を選択する場合、さらに紙厚も選択できるようにするほうが好ましい。
高光沢を得る場合、まずは、トナーが十分に溶融していることが前提である。トナーが十分に溶融されるかどうかは、用紙の厚みの影響が大きい。また、コート紙は前述のように塗料を塗っているため、普通紙よりも厚くなりやすい。したがって、紙厚に応じて印刷条件（転写条件や特に定着条件）が変更することにより、コート紙で高品質の画像を得やすくなる。

本発明で使用するトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤からなり、必要に応じて離型剤、帯電制御剤、磁性体を含有するものである。また、外添剤として流動性向上剤やクリーニング助剤を添加しても良い。

これらトナーは、従来からあるトナー構成材料を溶融混練したものを粉砕する方法や、近年多くの事例が報告されている重合法などで得られる。トナーを二成分現像剤として使用する場合には、磁性粉などに樹脂を被覆したキャリアと混合して用いられる。

本実施例にあたり、４種類の用紙、２種類のトナー、２種類の画像形成装置を用意した。なお、トナーは本実施例で使用するために、フェライト芯材のシリコンコートキャリアとトナー濃度７重量％になるように混合して現像剤とした。

用紙
用紙１ コート紙で光沢１１％、凸部の間隔５μｍ
用紙２ コート紙で光沢１０％、凸部の間隔２７μｍ
用紙３ コート紙で光沢３１％、凸部の間隔３μｍ

用紙４ 非コート紙で光沢４％、凸部の間隔２６μｍ
用紙の光沢は、（日本電色工業株式会社製のグロスメーター）を用いて、入射角６０°の条件で測定し、任意の５箇所の光沢度を平均したものである。

用紙表面の凹凸間隔は、（東京精密社製の表面粗さ測定機サーフコム１５００ＳＤ）を用いて、１ヶ所につき（距離５ｍｍ、スピード０．３ｍｍ／ｓｅｃ）の条件で測定したときに、凹凸の平均間隔Ｓｍとして測定される値であり、ここでは任意の５箇所の凸部間隔を平均したものである。

トナー
トナー１ 重量平均粒径７μｍ、重量平均粒径と個数平均粒径の比１．１８、平均円形度０．９２
トナー２ 重量平均粒径５μｍ、重量平均粒径と個数平均粒径の比１．１４、平均円形度０．９６

重量平均粒径および重量平均粒径と個数平均粒径との比は、ベックマンコールター社製のコールターマルチサイザーIIを用いて、以下の方法で測定したものである。
まず、電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１％ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。ここで、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの重量、個数を測定して、重量分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）、個数平均粒径（Ｄ１）を求めることができる。

チャンネルとしては、２．００〜２．５２μｍ未満；２．５２〜３．１７μｍ未満；３．１７〜４．００μｍ未満；４．００〜５．０４μｍ未満；５．０４〜６．３５μｍ未満；６．３５〜８．００μｍ未満；８．００〜１０．０８μｍ未満；１０．０８〜１２．７０μｍ未満；１２．７０〜１６．００μｍ未満；１６．００〜２０．２０μｍ未満；２０．２０〜２５．４０μｍ未満；２５．４０〜３２．００μｍ未満；３２．００〜４０．３０μｍ未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００μｍ以上乃至４０．３０μｍ未満の粒子を対象とする。

トナーの平均円形度は、（東亜医用電子製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−１０００）を用いて、測定したものである。
具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を０．１〜０．５ｍｌ加え、更に測定試料を０．１〜０．５ｇ程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、分散液濃度を３０００〜１００００個／μｌとして前記装置によりトナーの形状を測定する。
画像形成装置

画像形成装置１ 用紙表面状態の検知手段あり、コート紙の選択不可
画像形成装置２ 用紙表面状態の検知手段あり、コート紙の選択可
画像形成装置３ 用紙表面状態の検知手段なし

用紙表面の検知手段は、図３のように、受光部３５,３６,３７を複数個有する光センサ３０を用いている。本実施例では、発光部３１は用紙の垂線に対して角度６０°で照射するように配置し、受光部のひとつは用紙の垂線に対して角度６０°で反射する正反射光を受光する位置に配置してある。残りの受光部は、用紙の垂線に対して５０°および４０°で反射する散乱光を受光する位置に配置してある。

（実施例１）
画像形成装置１の手差しトレイに用紙１をセットし、現像器にトナー１からなる現像剤を充填し、画像印刷を行った。画像は、単色Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋの１インチ四方のベタパッチと２色重ねのＲ、Ｇ、Ｂの１インチ四方のベタパッチ、単色Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋの１インチ四方の１ドットライン格子（６００ｄｏｔ／ｉｎｃｈ、１５０ｌｉｎｅ／ｉｎｃｈ）、および人物画像がＡ４サイズに配置されているものである。
（実施例２）

画像形成装置１の手差しトレイに用紙１をセットし、現像器にトナー２からなる現像剤を充填し、実施例１と同じ画像の印刷を行った。
（実施例３）

画像形成装置１の手差しトレイに用紙２をセットし、現像器にトナー１からなる現像剤を充填し、画像形成を行った。
（実施例４）

画像形成装置１の手差しトレイに用紙２をセットし、現像器にトナー２からなる現像剤を充填し、画像形成を行った。
（比較例１）

画像形成装置３の手差しトレイに用紙２をセットし、現像器にトナー２からなる現像剤を充填し、画像形成を行った。
（実施例５）

画像形成装置２の手差しトレイに用紙３をセットし、現像器にトナー２からなる現像剤を充填し、コート紙を選択して画像形成を行った。
（参考例１）

画像形成装置２の手差しトレイに用紙４をセットし、現像器にトナー２からなる現像剤を充填し、コート紙を選択せずに画像形成を行った。
これら画像について、次のような評価を行った。
画像の光沢度

得られた画像のＲ，Ｇ，Ｂのべたパッチの中央付近の光沢度を、用紙の光沢度と同じ装置を用いて測定し、平均した。
細線再現性

ライン画像のきれやかすれを目視評価しランク付けした。
（３…非常に良い、２…良い、１…悪い）
画像の高感度

任意の１０名に、実施例で得られた７枚の画像について、高品質で好ましいと感じる画像とそうでない画像とにわけてもらい、高品質で好ましいと感じる人数を示した。
評価結果を表１に示す。

実施例１で得られた画像は、記録紙に対する画像光沢が高く、多くの評価者が高品質と感じる画像であった。
実施例２で得られた画像は、トナーの粒径分布、形状の違いにより、実施例１よりも原稿に忠実な画像となり、多くの評価者が高品質と感じる画像であった。

実施例３で得られた画像は、実施例１や２と異なるコート紙であるが、記録紙に対する画像光沢画高く、多くの評価者が高品質と感じる画像であった。
実施例４で得られた画像は、トナーの粒径分布、形状の違いにより、実施例３よりも原稿に忠実な画像となり、多くの評価者が高品質と感じる画像であった。

比較例１で得られた画像は、実施例４と同じ用紙、同じトナーを用いているが、用紙の表面状態を検知する制御を行わないと、好ましい画像光沢が得られず、高品質と感じる評価者はいなかった。

実施例５で得られた画像は、記録紙に対する画像光沢が高く、多くの評価者が高品質と感じる画像であった。
参考例で得られた画像は、細線再現性に優れるものの光沢が低く、高品質と感じる評価者は少なかった。しかし、用紙の表面状態を検知する制御を行わないため、実施例１〜４の場合よりも画像を得るまでの時間は短くなった。このように光沢を必要としない場合には、短時間で原稿に忠実な画像をえることができる。

本発明が適用される画像形成装置の一形態を示す概略構成図である。 その作像ユニットを示す側面図である。 一般的な光センサを示す説明図である。 本発明に適した光センサの一例を示す説明図である。 本発明に適した光センサの他の例を示す説明図である。 定着前のトナー層と定着後の画像状態の一態様を示す図である。 定着前のトナー層と定着後の画像状態の他の態様を示す図である。 定着前のトナー層と定着後の画像状態のさらに他の態様を示す図である。 ａ，ｂは用紙の光沢度と各受光部の受光強度との関係を示すグラフである。 本発明の一制御例を示すフローチャートである。 本発明の別の制御例を示すフローチャートである。 静電潜像が形成される感光体の表面電位を示す模式図である。 現像能力を説明するためのグラフである。

符号の説明

ＰＵ 画像形成部
２３ 定着装置
３０ 光センサ
３１,３２,３３ 発光部
３５,３６,３７ 受光部

Claims (6)

1. 画像形成部で形成したトナーによる画像を記録材に転写し、転写したトナー像を定着手段によって定着する画像形成装置において、
   前記記録材の表面状態としての光沢度を検知する検知手段と、
   前記記録材の表面状態としての凹凸の間隔を検知する検知手段と、
   画像を形成する際のトナー量を変えるように制御する制御手段とを有し、
   前記検知手段が検知した記録材の光沢度が所定値以上であり、かつ、凹凸の間隔が使用するトナーの重量平均粒径の所定倍数以上のとき、
   前記制御手段がトナー量を多くするように制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、１つの検知手段が、光沢度検知と凹凸の間隔検知とを兼ねることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記検知手段が、発光部と受光部を有する光センサであり、該光センサは発光部または受光部の少なくとも一方が複数個有するものであることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３に記載の画像形成装置において、前記発光部および前記受光部のうち１対は、記録材の垂線に対する照射光の角度と反射光の角度が同じとなるように配置され、これ以外の発光部または受光部は、照射光の角度と反射光の角度が異なるように発光部または受光部が配置されることを特徴とする画像形成装置。
5. 画像形成部で形成したトナーによる画像を記録材に転写し、転写したトナー像を定着手段によって定着する画像形成装置において、
   前記記録材としてコート紙を使用していることを認識する手段と、
   前記記録材の表面状態としての凹凸の間隔を検知する検知手段と、
   画像を形成する際のトナー量を変えるように制御する制御手段とを有し、
   前記記録材としてコート紙を使用し、かつ、前記検知手段が検知した記録材の凹凸の間隔が使用するトナーの重量平均粒径の所定倍数以上のとき、
   前記制御手段がトナー量を多くするように制御することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１ないし５の何れかに記載の画像形成装置において、重量平均粒径が６μｍ未満であり、体積平均粒径と個数平均粒径の比が１．２未満であり、平均円形度が０．９５以上のトナーを用いて画像形成することを特徴する画像形成装置。

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