JP2010186016A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透明トナーのパッチトナー像の形成数や形成頻度を低く抑え、ユーザに負担となるダウンタイムの発生や有色トナーの色味変動を軽減すること。
【解決手段】有色トナーを用いて画像を形成する有色画像形成手段と、透明トナーを用いて画像を形成する透明画像形成手段と、前記有色画像形成手段により形成された有色テスト画像及び前記透明画像形成手段により形成された透明テスト画像の濃度を検出する濃度検出手段と、前記有色テスト画像の検出濃度及び前記透明テスト画像の検出濃度に基づいて前記有色画像形成手段による画像形成条件及び前記透明画像形成手段による画像形成条件をそれぞれ補正する補正手段と、前記有色画像形成手段と前記透明画像形成手段を用いて画像を形成するモードのとき、前記透明テスト画像を形成する頻度が前記有色テスト画像を形成する頻度よりも少なくなるように前記有色画像形成手段及び前記透明画像形成手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ及び複合機など電子写真方式の画像形成装置に関するものである。

複写機やレーザビームプリンタなどの画像形成装置として、例えばＹ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の各色成分現像剤（トナー）を用いたトナー像を重ね合わせ、情報に応じた画像を形成するフルカラー画像形成装置がある。

フルカラートナー像で形成されたカラー画像は、その表面が、定着装置に送られて加熱及び加圧することで平滑化されるために、記録紙などシートの表面とは異なった光沢度を有するものとなる。また、カラー成分トナーにおける結着樹脂の種類や加熱加圧による定着でもトナーの粘度は変化して、カラー画像の光沢度が変化することも知られている。

このようにカラー画像の光沢度は画像の種類や使用目的などで異なって多様であるが、人物や風景などの写真原稿の場合は鮮明な画像を得る観点から高光沢な画像が好まれる。そこでそうした観点からカラー複写機ではトナーの材質や定着条件などを選択することで高光沢な画像を得るようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、トナーによる画像部の光沢度を高くできても非画像部の光沢度は高くできないので、シート上の光沢度を均一化させることが難しくなるといった問題がある。

その問題解決にむけて、カラートナーの他に透明トナーをシートに転写してから定着する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。また一方で非画像部に白色のトナーをシートに転写してから定着する方法も提案されている（例えば、特許文献３参照）。

カラートナーと透明トナーの両者を扱う現像装置の場合、安定性などへの配慮から二成分現像装置が多用されている。また、フルカラー画像形成装置の場合は、画質を安定化させるために現像剤濃度Ｔ／Ｄ比（現像剤に対するトナーの重量比率）を一定に保つために、Ｔ／Ｄ比を検出した結果に基づいてトナーの補給タイミングを決める制御を行っている。Ｔ／Ｄ比の検出方法については一般に、インダクタンスセンサや光学的に現像剤濃度を検出する光学センサなどによる自動トナー補給センサ（ＡＴＲセンサ）を現像器に配置し、そのＡＴＲセンサを用いて検出が行われる。

更には、像担持体である感光体ドラム上に参照画像用の潜像を形成し、この参照トナー像（以下、「パッチトナー像」という）の画像濃度を濃度センサで検出した結果からＴ／Ｄ比を求める方法も種々提案されている。これらの方法の利点は、前記インダクタンスセンサなどの現像剤濃度を直接検出する検知手段を具備しない現像容器の場合でも、初期のパッチトナー像の濃度に対するその時点での参照用画像濃度の差分を検出することでトナー補給の制御が可能となることである。また、パッチトナー像の濃度の検出を適宜実行し、その検出濃度が一定になるよう制御することで実際に出力される画像の濃度が安定化する。

特開平３−２７６５号公報 特開平４−２０４６７０号公報 特開平７−７２６９６号公報

ところで、そうしたフルカラー画像形成装置の場合、各色のトナー濃度を安定に保ち、結果として出力画像を安定化させるために、パッチトナー像を各色ごとに形成する必要がある。例えば、通常のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ４色の有色トナーに、透明トナーを加えた５色画像形成装置の場合も同じく、各色ごとにパッチトナー像を形成する必要がある。パッチトナー像は感光体ドラムなどの像担持体上に形成された後、感光体ドラム周辺に設置した画像濃度センサーによってその濃度が検出された時点で初期の目的を達成する。濃度検出後のパッチトナー像はクリーニング手段で清掃して回収され、廃トナーボックスへと収容される。

以上のように、出力画像を安定化させるにはパッチトナー像を各色ごとに形成する。ここで、上記のようにパッチトナー像は、例えば感光体ドラム周辺に設置した画像濃度センサーによってその濃度を検出する必要が生じるため、画像形成装置が本来行うべき画像形成とは異なった動作を必要とする。このため、パッチトナー像を読み込む動作が割り込まれると、画像形成動作が中断されるケースがある。また、一時に４色のトナー像を読み込めない場合（例えば画像形成途中の僅かな時間を利用してパッチトナー像を読み込む場合）は、１色ずつパッチ像を順番に読み込む動作が必要となる。このため、各色にとってみればパッチ画像の読み込み順番待ちをしながら、順次トナー補給にフィードバックしている場合もある。

この様な場合、従来４色で画像形成を行っていた場合に比べ、透明トナーが加わることによってパッチトナー像を読み込む動作が増加する。すると、画像形成動作が中断する頻度が増加し、好ましくない。また、トナー像を一時に全色読み込めない場合は、通常の４色の有色トナー像を順に読み込むサイクルに透明トナー像を読み込む動作を割り込ませる必要が生じる。この場合は、パッチ検結果を反映させる頻度が少なくなり、好ましくない。

また、それらパッチトナー像は濃度安定化のために必要ではあっても、画像形成に寄与する訳ではない。即ち、濃度を検出し終えたならば、クリーニング手段で廃トナーボックスに回収されてしまうものである。したがって、製造メーカとユーザなどの消費者の双方にとって、成果物として使用されることなく廃棄回収の宿命にあるパッチトナー像に費やされるコストは問題であり、解決したい課題の１つである。

また一方、廃トナーボックスの容量にも限界がある。上記５色画像形成装置のように５色に対応するそれぞれの現像装置から形成されるパッチトナー像が廃棄回収されると、当然４色の画像形成装置と比べれば廃トナー量が増加し、より早く廃トナーボックスが一杯になってしまう問題がある。

本発明の目的は、透明トナーのパッチトナー像の形成数や形成頻度を低く抑え、ユーザに負担となるダウンタイムの発生や有色トナーの色味変動を軽減することである。

上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、有色トナーを用いて画像を形成する有色画像形成手段と、透明トナーを用いて画像を形成する透明画像形成手段と、前記有色画像形成手段により形成された有色テスト画像及び前記透明画像形成手段により形成された透明テスト画像の濃度を検出する濃度検出手段と、前記有色テスト画像の検出濃度及び前記透明テスト画像の検出濃度に基づいて前記有色画像形成手段による画像形成条件及び前記透明画像形成手段による画像形成条件をそれぞれ補正する補正手段と、前記有色画像形成手段と前記透明画像形成手段を用いて画像を形成するモードのとき、前記透明テスト画像を形成する頻度が前記有色テスト画像を形成する頻度よりも少なくなるように前記有色画像形成手段及び前記透明画像形成手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

上記構成を有することで、透明トナーのパッチトナー像の形成数や形成頻度を低く抑え、ユーザに負担となるダウンタイムの発生や有色トナーの色味変動を軽減することができる。

第１実施形態の画像形成装置を示す図。 第１実施形態の画像形成ステーションＰの拡大図。 パッチトナー像Ｔ及び濃度センサ９１の拡大図。 濃度センサ９１によるシアントナーを検出するセンサ出力を示す図。 トナー濃度と補給の相関を示すグラフ。 第１実施形態におけるパッチトナー像形成モードを示す模式図。 第１実施形態のパッチトナー像形成手順の流れを示す動作フローチャート。 単位面積あたりの透明トナー載り量と光沢との関係の代表例を示したグラフ。 第２実施形態の画像形成ステーションＰの拡大図。 現像器に設置されたインダクタンスヘッドからの検出信号が現像剤のトナー濃度変化によって変化する様子を示す図。 第２実施形態のトナー補給動作の制御を示す動作フローチャート。 第２実施形態のパッチトナー像形成手順の流れを示す動作フローチャート。

以下、本発明に係る画像形成装置の好適な実施形態について図を参照して詳しく説明する。

〔画像形成装置の構成〕
図１は第１実施形態の画像形成装置を示す図である。この画像形成装置本体は電子写真方式によって画像を形成し、中間転写体として中間転写ベルト５１を装備している。

図１に示すように、画像形成装置には、第１〜第５の５色分のトナー像を形成する画像形成ステーションＰ（Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅ）が備わっている。中間転写ベルト５１は、図中矢印Ｒ５１で示す走行方向に沿って上流側から下流側へと順に搬送移動されている。

第１〜第５画像形成ステーションＰａ〜Ｐｅは、本実施形態では順番に透明，イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の各色トナー像の形成に対応させている。即ち、透明トナーを用いて画像を形成する透明画像形成手段と、有色トナーを用いて画像を形成する有色画像形成手段とが配置されている。

これら各画像形成ステーションＰａ〜Ｐｅは、それぞれ複数の像担持体としてドラム形の電子写真感光体（以下「感光体ドラム」という）１ａ〜１ｅを有する。そして、それぞれ駆動源（図示略）からの回転動力を伝達されて設定されたプロセススピード（周速度）で回転駆動する。また、各画像形成ステーションＰｂ〜Ｐｅでは、転写材であるシート上のトナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ^２のとき、定着後の光学濃度が１．６になるように設定されている。また、Ｐａのトナー量も他のＰｂ〜Ｐｅと同程度のトナー量に設定されている。

〔画像形成装置の動作〕
かかる構成の画像形成装置は以下のように動作する。尚、画像形成動作及び画像形成条件の補正は、制御手段又は実行手段としてのＣＰＵ１００によって行われる。また、画像形成装置は、後述するように、有色画像形成手段による画像形成条件及び透明画像形成手段による画像形成条件をそれぞれ補正する補正手段を有する。補正手段は、後述するように、有色テスト画像の検出濃度及び透明テスト画像の検出濃度に基づいて画像形成条件を補正する。

図示しない原稿台ガラス上に載置された原稿を走査し、あるいはコンピュータ端末からデータ出力された原稿情報をＣＣＤによって電気的信号に変換し、Ａ／Ｄ変換を行って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Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ信号に色変換した後、ガンマ補正、トナー用参照テーブル（以下、「ＬＵＴ」という）変換処理を行ない、最後に２値化を実行する。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、露光用ドライバに転送し、露光装置を駆動させ画像形成を行う。

一方、各感光体ドラム１（１ａ〜１ｅ）の周囲には、その回転方向に沿って上流側からほぼ順に以下のプロセス機器が配置されている。即ち、上流側から下流へ帯電ローラ２（２ａ〜２ｅ）、露光装置３（３ａ〜３ｅ）、現像器４（４ａ〜４ｅ）が配置される。更に、一次転写手段としての一次転写ローラ５（５ａ〜５ｅ）、クリーニング装置６（６ａ〜６ｅ）が順次配置される。

図２は画像形成ステーションＰの拡大図である。図２においては、同一構成による画像形成ステーションＰａ〜Ｐｅについて、その１つを符号「Ｐ」で代表させて示している。

各画像形成ステーションＰは回転可能に軸支された感光体ドラム１を有し、この感光体ドラム１はアルミニウムなど導電性基体１１とこの外周に形成された光導電層１２とを基本構成とする円筒状のＯＰＣ感光体である。そのドラム回転軸線上の中心にドラム支軸１３を有し、支軸１３を中心に矢印Ｒ１方向に駆動手段（図示略）から回転動力を減速手段などを経て受け、設定されたプロセススピード（周速度）で回転駆動する。

感光体ドラム１の上方には、帯電ローラ２が配置されている。帯電ローラ２は、感光体ドラム１表面に接触するように配置されて、ドラム表面を所定の極性の電位に均一に帯電するもので、全体的にローラ形状である。帯電ローラ２の構造は中心に導電性の芯金２１を有し、この芯金２１の外周に低抵抗導電層２２と中抵抗導電層２３が形成されてなっている。そうした帯電ローラ２はその両端部を軸受（図示略）によって回転自在に軸支され、感光体ドラム１の回転軸線に平行に配置されている。ローラ両端部の軸受はばねなどの弾性部材（図示略）によって感光体ドラム１に適度な押圧力で圧接する方向に付勢されている。その圧接力によって帯電ローラ２は感光体ドラム１の矢印Ｒ１方向への回転に従動して矢印Ｒ２方向に回転する。帯電ローラ２には電源２４によって帯電バイアス電圧が印加され、感光体ドラム１の表面を均一に帯電する。

また、感光体ドラム１の回転方向でいう帯電ローラ２の下流側には露光手段としての露光装置３が配設されている。露光装置３は、例えば画像情報に基づいてレーザ光をＯＦＦ／ＯＮしながら、帯電済みの感光体ドラム１表面を走査露光するものであり、露光部分の電荷を除去して画像情報に応じた静電潜像を形成する。

また、露光装置３の下流側には現像手段としての現像器４が配置され、二成分現像剤を収容した現像容器４１を有している。その現像容器４１の感光体ドラム１に面した開口部内には、現像スリーブ４２が回転自在に設置されている。この現像スリーブ４２内には現像スリーブ４２上に現像剤を担持させるマグネットローラ４３が、現像スリーブ４２の回転に対して非回転に固定配置されている。現像容器４１の現像スリーブ４２の下方位置には、現像スリーブ４２上に担持された現像剤を規制して薄層の現像剤層に形成する規制ブレード４４が設置されている。さらに現像容器４１内には、区画された現像室４５及び撹拌室４６が設けられ、その上方には補給用のトナーを収容した補給室４７が設けられている。薄層の現像剤層に形成された現像剤は、感光体ドラム１と対向した現像領域へ搬送されると、マグネットローラ４３の現像領域に位置された現像主極の磁気力によって穂立ちし、現像剤の磁気ブラシが形成される。この磁気ブラシで感光体ドラム１の面上を擦るとともに、現像スリーブ４２に、電源４８によって現像バイアス電圧を印加する。これにより、磁気ブラシの穂を構成するキャリヤに付着しているトナーが静電潜像の露光部に付着して現像し、感光体ドラム１上にトナー像が形成される。

また、現像器４の下流側で感光体ドラム１の下方に一次転写ローラ５が配設されている。一次転写ローラ５は、電源５４によってバイアス印加される芯金５２と、その外周面に円筒状に形成された導電層５３によって構成されている。一次転写ローラ５は、両端部がスプリングなどの弾性部材（図示略）によって感光体ドラム１に向けて付勢されている。それによって、一次転写ローラ５の導電層５３が所定の押圧力で中間転写ベルト５１を介して感光体ドラム１の表面に圧接し、感光体ドラム１と中間転写ベルト５１との間に一次転写部Ｔ１（一次転写ニップ部）が形成される。一次転写部Ｔ１には、中間転写ベルト５１が挟まれており、電源５４によってトナーの極性と逆極性の転写バイアス電圧が印加され、これによって感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト５１表面に転写（一次転写）される。

トナー像が転写された後の感光体ドラム１は、この表面に付着した未転写の残トナーなどをクリーニング装置６によって除去される。クリーニング装置６は、クリーナブレード６１及び搬送スクリュー６２を有しており、クリーナブレード６１は感光体ドラム１に対して所定の角度と圧力でもって加圧手段（図示略）によって当接し、感光体ドラム１の表面に残留したトナーなどを回収する。回収された残トナーなどは搬送スクリュー６２によって排出され、図１に示す廃トナーボックス６３に収容される。プロセスユニット毎に排出された廃トナーと、後述する中間転写ベルトのベルトクリーナ６０によって生じる廃トナーを、不図示の搬送経路によって一つの廃トナーボックス６３に収容される。廃トナーボックス６３が満杯になった場合は、メンテナンス作業者もしくはユーザによって交換されたり、清掃される。

図１において、各感光体ドラム１ａ〜１ｅの下方には、中間転写ユニット５９が配設されている。中間転写ユニット５９は、中間転写ベルト５１と、この中間転写ベルト５１が掛け渡される駆動ローラ５５及び従動ローラ５８と、二次転写対向ローラ５６と、上記一次転写ローラ５ａ〜５ｆと、二次転写ローラ５７と、そしてベルトクリーナ６０を有する。二次転写ローラ５７は、二次転写対向ローラ５６との間に中間転写ベルト５１を挟持し、二次転写ローラ５７と中間転写ベルト５１との間に二次転写部Ｔ２（二次転写ニップ部）が形成される。

かかる構成の画像形成装置において、感光体ドラム１ａ〜１ｅ上に形成された各色のトナー像は、それぞれの一次転写部Ｔ１にて中間転写ベルト５１を挟んで対向する一次転写ローラ５ａ〜５ｅから転写バイアスを受ける。それによって順に中間転写ベルト５１上に転写（一次転写）され、中間転写ベルト５１の矢印Ｒ５１方向の回転とともに二次転写部Ｔ２まで搬送される。一方、このときまでに、給送カセット８に格納されていた記録紙などのシートＳ（転写材）は給送ローラ８１によって給送され、搬送ローラ８２によって搬送される。レジストローラ８３は中間転写ベルト５１上のトナー像とタイミングを所定のタイミングでもって合わせて二次転写部Ｔ２に供給される。

シートＳは、二次転写部Ｔ２において、二次転写ローラ５７と二次転写対向ローラ５６との間に印加される二次転写バイアスによって、表面にトナー像が一括で転写（二次転写）される。このときシートＳに転写されることなく中間転写ベルト５１上に残った二次残トナーなどはベルトクリーナ６０で除去され、廃トナーボックス６３に回収される。

定着装置７は、回転自在な定着ローラ７１を有し、この定着ローラ７１に圧接して回転する加圧ローラ７２を有する。定着ローラ７１の内部にはハロゲンランプなどのヒータ７３が設けられ、ヒータ７３への電圧等を制御して定着ローラ７１の表面の温度調節を行っている。

この状態において、シートＳが搬送されてくると、定着ローラ７１と加圧ローラ７２とは一定速度で回転し、シートＳが定着ローラ７１と加圧ローラ７２の間を通過する際に表裏両面からほぼ一定の圧力、温度で加圧、加熱される。それによって、シートＳの表面上の未定着トナー像が溶融して定着され、シートＳ上にフルカラー画像が形成される。

尚、中間転写ベルト５１はＰＣ、ＰＥＴ、ＰＶＤＦのような誘電体樹脂によって構成される。本実施形態では、体積抵抗率１０８．５Ω・ｃｍ（ＪＩＳ−Ｋ６９１１法準拠プローブを使用、印加電圧１００Ｖ、印加時間６０ｓｅｃ、２３℃５０％ＲＨ）、厚みｔ＝１００μｍのＰＩ樹脂を採用したが、他の材料、体積抵抗率及び厚みのものでもよい。

また、一次転写ローラ５は、図２に示すように、直径８ｍｍの芯金５２と、その外周を囲繞する導電層５３としての厚さ４ｍｍの導電性ウレタンスポンジ層とを有している。抵抗値は、５００ｇ重の荷重の下で接地に対して一次転写ローラ５を５０ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転させ、芯金に５００Ｖの電圧を印加して測定された電流の関係から求められ、その値は約１０５Ω（２３℃５０％ＲＨ）であった。

（第１実施形態）
次に、第１実施形態として参照濃度検出用のパッチトナー像の形成ならびにその検出に基づいて行われるトナー補給制御について説明する。

〔パッチトナー像形成〕
上記画像形成装置において、ＣＰＵ１００等の制御手段（又は実行手段）は、第１〜第５の各画像形成ステーションＰａ〜Ｐｅに対して帯電条件、露光条件、現像条件、転写条件等の画像形成条件を設定し、適用する。

その状態でＣＰＵ１００は、ＲＯＭなどに記憶された濃度パターンデータを読み出すことによってパッチトナー像（テスト画像）を形成する。即ち、図３に示すように、中間転写ベルト５１にそのパッチトナー像Ｔを一次転写する。図３はパッチトナー像Ｔ及び濃度センサ９１の拡大図である。

図１に示すように、二次転写部Ｔ２よりも中間転写ベルト５１の搬送方向の上流側に対向して濃度センサ９１（濃度検出手段）が配置されている。その濃度センサ９１によって中間転写ベルト５１上のパッチトナー像Ｔの濃度レベル状態が検出される。

図３において、濃度センサ９１はホルダ９２にＬＥＤなどの発光素子９３とフォトダイオード、ＣｄＳなどの受光素子９４を組み込んで形成されている。濃度センサ９１は、発光素子９３から光を中間転写ベルト５１上のパッチトナー像Ｔに照射し、パッチトナー像Ｔからの拡散光を受光素子９４で受け取ることでパッチトナー像Ｔの濃度を測定する。一般的には、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、本実施形態では濃度センサ９１として拡散光型のものを使用し、入射角がθ＝１５°、反射角ψ＝４５°であるものを採用している。図４はその濃度センサ９１によるシアントナーを検出するセンサ出力を示す図である。また透明トナーもほぼ同様な拡散を示す。

〔トナー補給制御〕
次に、上記パッチトナー像Ｔの検出濃度に基づいて、現像剤へのトナー補給制御がトナー補給手段により、以下のように行われる。

まず、中間転写ベルト５１上に中間調の濃度に対応する参照用のパッチトナー像を作像し、そのパッチトナー像の濃度を中間転写ベルト５１に対向する濃度センサ９１で検出する。画像形成装置には濃度制御装置としてパッチ検ＡＴＲが備わっている。パッチ検ＡＴＲは、濃度センサ９１の検出信号に基づいて制御を行う。ここで、ＡＴＲとは、自動トナー消費制御（Ａｕｔｏ Ｔｏｎｅｒ Ｒｅｐｌｅｎｉｓｈｍｅｎｔ）の略称であって、トナー補給制御でカラー再現を安定化するための制御を意味する。

参照用のパッチトナー像Ｔの濃度を適正化するために、現像器４に補給されるトナー量の補給制御が行われる。それによって、一般市場で重視されている中間調（ハーフトーン）の画像の濃度を適正化することができ、これが本実施形態の要点となっている。加えて、現像容器４１内のトナー濃度やトナーの帯電量にはある程度の変動を許容する一方で、感光体ドラム１上と中間転写ベルト５１上に形成されるハーフトーン調画像の濃度について、常時適正化されるようにトナーの補給制御が行われる。

そこで、パッチ検ＡＴＲでは、得られたパッチトナー像Ｔに濃度センサ９１の発光部からの光を照射し、その反射光を光電変換素子などの受光部で受光し、パッチトナー像Ｔの実際のパッチ濃度を検出する。

実際のパッチトナー像Ｔの濃度検出によって受光部から出力された検出信号は、比較器（図示略）の一方の入力される。この比較器への入力には、基準電圧信号源からパッチ画像の規定濃度（初期濃度）に対応する基準信号が入力されている。比較器はパッチ画像濃度と初期画像濃度とを比較してその濃度差を求め、濃度差の出力信号をＣＰＵ（中央演算処理装置）に供給する。この濃度差の出力信号は、現像容器４１内の現像剤に対して補給室４７から適正量のトナーが補給される。図５はトナー濃度と補給の相関を示すグラフである。トナー補給は図５に示す関係に基づいて行われる。

〔パッチトナー像Ｔの形成方法〕
図６は第１実施形態におけるパッチトナー像形成モードを示す模式図である。

図６に示すように、本実施形態においては、４色パッチモードと５色パッチモードの２種類が設定されている。４色パッチモードとは、パッチトナー像ＴをＹ（イエロー）と、Ｍ（マゼンタ）と、Ｃ（シアン）と、Ｋ（ブラック）の４色で形成する有色テスト画像のみによるパッチトナー像形成モードである。５色パッチモードとは、更に透明テスト画像を加え、透明トナーと、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの、５色のトナーで形成するパッチトナー像形成モードである。

中間転写ベルト５１に対向して配置された濃度センサ９１は、スラスト中央部に配置される。パッチトナー像Ｔは、図６に示すように、スラスト方向に幅２０ｍｍ、搬送方向に幅３０ｍｍとされ、各色について順番に形成される。

図６（ａ）は、参照用画像を４色で形成する４色パッチモードである。本例では、Ａ４サイズ紙で５枚毎にこの４色パッチモードを動作させる。一方、図６（ｂ）は、パッチトナー像Ｔを５色で形成する５色パッチモードである。本例では、Ａ４サイズ紙で１０枚ごとに、この５色パッチモードを動作させる。

そこで、本実施形態の要点は、５色すべての現像装置を稼動させながら画像形成を行う場合において、Ａ４サイズ紙で５枚ごとに４色パッチモードと、５色パッチモードとを交互に繰り返すようにしていることである。

図７はパッチトナー像形成手順の流れを示す動作フローチャートである。

画像形成が開始され、画像の形成枚数を積算するカウント値がＡ４サイズのシート換算で１０の倍数枚である場合、図６（ｂ）に示す５色モードの参照用画像を形成する。また、積算カウント値が１０の倍数ではなく、５の倍数であれば、図６（ａ）に示す４色パッチモードに基づいてパッチトナー像Ｔを形成する。積算カウント値がいずれの倍数でもない場合は次の画像形成に移る。

この動作の流れから理解されるように、本実施形態のパッチトナー像形成方法によって以下の利点が得られる。

Ｙと、Ｍと、Ｃと、Ｋの各トナーについては、Ａ４サイズ紙で５枚ごとにパッチトナー像Ｔが形成され、その濃度検出結果を反映させてトナー補給にフィードバックされる。一方、透明トナーについては、Ａ４サイズ紙で１０枚ごとにパッチトナー像Ｔが形成され、その濃度検出結果を反映させてトナー補給にフィードバックされる。このようにすることで、透明トナーのパッチトナー像を作成（形成）する頻度が大幅に減る。即ち、有色画像形成手段と透明画像形成手段を用いて画像を形成するモードのとき、透明テストモードの実行頻度が有色テストモードの実行頻度よりも少なくなる。このため、透明トナーパッチ画像の作像にかかる時間が短縮され、ユーザーに対して無用なダウンタイムの発生を大幅に軽減することができる。

また、本来、ユーザにとって無用なトナー消費経費をユーザに負担させないで済み、あるいは最小負担に軽減させることができる。

さらには、透明のパッチトナー像形成によって生じる廃トナーが、有色トナーのパッチトナー像形成によって生じる廃トナーの半分となるので、大幅に廃トナーボックス６３の容量を節減できる利点がある。

即ち、パッチトナー像Ｔを形成する本来の目的が濃度安定化にあることを考えれば、透明トナーは有色トナーに比べてトナー量が不安定になることが推測される。しかし、透明トナーは、グロスの均一性達成や、部分的にグロスの変化を持たせる等の使用目的であるため、本質的に有色トナーと使用目的が異なる。また、透明トナー質量（以下、透明トナー載り量）に対するグロス特性変化率が、有色トナー載り量に対する濃度変動率に比べ視覚的に鈍感であるという特徴を併せ持つ。

尚、本実施形態の画像形成条件には、グロス差を調整する画像形成モードを有する。グロス差を調整する画像形成モードとは、グロス差を部分的或いは全体的に制御するモードである。また、グロス差を調整する画像形成モードとは、有色トナーと透明トナーを組み合わせて用いるモードである。

図８は単位面積あたりの透明トナー載り量と光沢との関係の代表例を示したグラフである。

グロス測定値は７５°反射による。図４より明らかなように、透明トナー載り量と光沢の関係は、転写材の凹凸によるグロス低下を減じる方向である。このため、同図に示した領域においては右上がりの関係を示す。しかしながら、実際は図８に示すように、載り量が増加するに連れてグロスの変化率は鈍感になる傾向にある。

ここで、有色トナーでもっとも色味変動が視覚的に顕著に現れる載り量０.１〜０.２ｍｇ/ｃｍ^２間では、およそグロス変動５に対し、載り量変動は０.１ｍｇ/ｃｍ^２である。ここで例えば特開２００３−２０７９４９公報に示される様に、グロス変動５未満であれば、およそ均一な光沢度と認識できることを鑑みると、約０.１ｍｇ/ｃｍ^２の載り量変動が許容範囲となる。

一方で、有色トナーは本実施形態では０.５ｍｇ/ｃｍ^２で濃度１.６である。このため、例えば中間調濃度０.４において、実用上問題のないレベルと考えられるΔＥ≦５を満たすためには、Δ０.１の濃度差以内に抑える必要が生じる。即ち０.３５〜０.４５の濃度範囲内に変動を抑えなければならない。これは載り量に換算すると約０.０３ｍｇ/ｃｍ^２となり、光沢ムラの許容される範囲に比べ、有色トナーの載り量変動が極端に厳しいことがわかる。

そのため、有色トナーに比して透明トナーのパッチ検知の頻度を下げて使用しても、光沢ムラとして認識されにくく、十分に使用可能である。

本発明では、キャリアとトナーとを混合して二成分系現像剤を調製するが、その混合比率は二成分系現像剤中のトナー濃度として、１〜１５質量％、好ましくは３〜１２質量％、更に好ましくは５〜１０質量％にすると通常良好な結果が得られる。トナー濃度が１質量％未満では画像濃度が低くなり、１５質量％を超えるとカブリや機内飛散を増加せしめ、二成分系現像剤の耐用寿命を低下させる。

さらに本実施形態では、透明トナー現像剤のトナー被覆率が、有色トナー現像剤のトナー被覆率よりも高く設定した。

被覆率とは、例えば特開平１−２３７５７７号公報に示される様に、キャリア及びトナーの平均粒子径より理論的なキャリア被覆率（磁性体キャリア表面に対するトナーの被覆率：（１）式にて定義される）Ｔｎ（％）を指している。

Ｔｎ＝１００Ｃ√３／｛２π（１００−Ｃ）・（１＋ｒ／Ｒ）２・（ｒ／Ｒ）・（ρｔ／ρｃ）｝…（１）
但し、上記（１）式において、Ｃはトナー濃度（％）、ｒはトナーの半径（μｍ）、Ｒは磁性体キャリアの半径（μｍ）、ρｔはトナーの真比重（ｇ／ｃｍ^３）、ρｃは磁性体キャリアの真比重（ｇ／ｃｍ^３）である。

具体的には、有色トナーのトナー濃度を８質量％、透明トナーのトナー濃度を１０質量％とした。透明トナーは、有色トナーと異なり、上記の様に均一グロス達成の為に短期的に多くのトナーを消費する。このため、現像器内で大量のトナーの消費/補給が行われ、一時的なトナー濃度の変動が有色トナーに比べ非常に大きくなる。

ＴＤ比が大きく変動すると、例えばトナー濃度が極度に低下した際に生じるキャリア付着が発生し、均一グロスを損ない品質を損なう場合がある。一方で有色トナーはトナー濃度が高くてトナー帯電量が低下した場合、顕著に色味変動となって画像に影響が生じる場合がある。このため、有色トナー濃度は低く（例えば８質量％）保つことが好ましい。

尚、本実施形態で用いたトナーの粒径は、有色・透明ともに略同程度であり、３〜１０μ（体積平均粒径）である。また、本実施形態で用いたキャリアの粒径は、有色トナーと透明トナーも略同程度の粒径のキャリアを用い、その体積平均粒径は２０〜６０μである。

キャリア被覆率を変化させる代表例として、本実施形態ではＴＤ比を変化させたが、上式に基づいて被覆率を変化させるものであれば、この限りではない。

尚、本実施形態にあっては明度値と濃度値は、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製の分光濃度計ＭＯＤＥＬ：５２８を使用して測定した値を用いている。また、Ｌ＊ａ＊ｂ＊の値は、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製の分光濃度計ＭＯＤＥＬ：５２８を使用して、観測光源Ｄ５０，観測視野２°の測定条件下で測定した値を用いている。

以上のように、本実施形態では、５色を用いたフルカラー画像形成中に、有色トナーのみを用いてパッチトナー像Ｔの形成を行う４色パッチモードと、透明トナーと有色トナーを用いてパッチトナー像Ｔの形成を行う５色パッチモードとを交互に行う。これにより、グロスの均一な高品位な画像を提供することが可能であり、かつダウンタイムの少ない安定した画像形成が可能となった。

さらに、透明トナーの参照用パッチ画像により生じる廃トナー量を半減させることで、廃トナーボックスが頻繁に満杯となり、メンテナンス性や生産性を損なう事がない、安定した画像形成を行うことが可能となった。

以上のように、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色成分トナーに加えて、透明トナーを用いて５色の現像剤で画像形成するに際し、透明トナーのパッチトナー像の形成数や形成頻度を低く抑える。このため、ユーザに負担となるダウンタイムの発生や有色トナーの色味変動を軽減できる画像形成装置を提供できる。

また、無用なトナー消費コストを軽減できてかつ、廃トナーボックスの早期満杯を抑えている。これにより、小型のボックス容量のもので済み、メンテナンス性に優れ、かつ高品位なカラー画像が得られる。

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。図９は第２実施形態の画像形成ステーションＰの拡大図である。

第２実施形態ではイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックトナーについては、第１実施形態の場合と同様にパッチ検ＡＴＲによる制御を実行する。また、透明トナーについては、現像剤の透磁率を利用した、インダクタンス検知ＡＴＲ制御を用いる。これにより、上記問題を解決した。尚、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに対するパッチ検ＡＴＲ制御については、第１実施形態と同様であるので重複する説明は省略する。

静電潜像の現像により現像容器４１内の現像剤濃度が変化するのを補正するために、現像容器４１にトナーを補給制御を行うことは既に述べた。一方、その補給を実施するために、本実施形態では、図９に示すように、インダクタンス検知方式の現像剤濃度制御装置が設けられ、インダクタンス検知方式の現像剤濃度制御を行う。即ち、淡マゼンタと淡シアンそれぞれの現像容器４１の第一室（現像室）の底壁に設置したインダクタンスヘッド４９からの出力信号によって、現像器内の（具体的には現像容器４１内の）現像剤の実際のトナー濃度を検知する。そして、基準値との比較により、トナーを補給するようにする。

以上のように、二成分現像剤は磁性キャリアと非磁性トナーを主成分としており、現像剤のトナー濃度（キャリア及びトナーの合計重量に対するトナー重量の割合）が変化すると、磁性キャリアと非磁性トナーの混合比率による見かけの透磁率が変化する。この見かけの透磁率をインダクタンスヘッドによって検出して電気信号に変換すると、図１０に示すように、この電気信号、つまり検出信号（Ｖ）は、トナー濃度〔Ｔ／Ｄ比（％）〕に応じてほぼ直線的に変化する。図１０は現像器に設置されたインダクタンスヘッドからの検出信号が現像剤のトナー濃度変化によって変化する様子を示す図である。即ち、インダクタンスヘッドからの出力信号は、現像容器４１内の二成分現像剤の実際のトナー濃度に対応する。

このインダクタンスヘッドからの出力信号を比較器の一方への入力に供給する。比較器の他方への入力には、基準電圧信号源から現像剤の規定のトナー濃度（トナー濃度の初期設定値）における見かけの透磁率に対応する基準信号が入力されている。したがって、比較器は規定トナー濃度と現像器内の実際のトナー濃度とを比較することになり、両入力信号の比較結果としての、比較器の検出信号がＣＰＵに供給される。

ＣＰＵは、比較器からの検出信号に基づいてトナー補給時間を制御する。例えば、インダクタンスヘッドによって検出された現像剤の実際のトナー濃度が規定値よりも小である場合、つまり、トナーが補給不足である場合、ＣＰＵは不足分のトナーを現像容器４１に補給するように、補給室４７の搬送スクリューを作動させる。即ち、比較器からの検出信号に基づいて、不足分のトナーを現像容器４１に補給するのに要するスクリュー回転時間を算出し、モータ駆動回路を制御してその時間だけモータを回転駆動し、不足分のトナーを現像容器４１に補給する。

また、インダクタンスヘッドによって検出された現像剤の実際のトナー濃度が規定値よりも大である場合、つまりトナーが過剰補給である場合は、ＣＰＵは比較器からの検出信号に基づいて現像剤中の過剰分のトナー量を算出する。そして、その後の原稿による画像形成に際して、この過剰トナー量が無くなるようにトナーを補給させるか、あるいは過剰トナー量が消費されるまでトナーを補給せずに画像を形成させる。即ち、トナーの補給なしで画像を形成して過剰トナー量を消費させ、過剰トナー量が消費されたらトナー補給動作を前述の通り行なわせる、などの制御を行なう。

図１１は第２実施形態のトナー補給動作の制御を示す動作フローチャートである。

まず、画像形成動作をスタートさせると（ステップＳ５０１）、トナー濃度検出がスタートする（Ｓ５０２）。次いで、インダクタンスヘッドからの検出値ａを比較器に入力し（Ｓ５０３）、比較器で基準電圧信号源による基準値ｂと比較する（Ｓ５０４）。そして、その検出電圧差（ａ−ｂ）をＣＰＵに送り（Ｓ５０５）、（ａ−ｂ）＞０かどうかを判断する（Ｓ５０６）。

判断が（ａ−ｂ）＞０の場合（ＹＥＳ）、即ちトナー濃度が基準値より低い場合には、トナー補給時間を決定する（Ｓ５０７）。ついでこの決定されたトナー補給時間だけトナー補給を行わせ（Ｓ５０８）、ステップＳ５０２のスタートに戻る。

また、ステップＳ５０６で（ａ−ｂ）＜０の場合（ＮＯ）、即ちトナー濃度が基準値より高い場合には、トナーが補給されずにスタートに戻る。

本実施形態にて使用するインダクタンス検知ＡＴＲでは、最適なトナー濃度（本実施形態では透明トナーに対応させ、１０％である）における検出信号の基準値を２．５Ｖになるように調整している。基準値よりセンサーの検出信号が大きければ（例えば３．０Ｖ）、トナーを補給し、センサーの検出信号が小さければ（例えば２．０Ｖ）、トナー補給を停止することになっている。

しなしながら上記の信号処理に限定されるものではなく、回路の構成を変更して基準値が２．５Ｖ以外の値であってもよい。またトナー濃度が最適値より低いときセンサーの検出信号が小さくなるようにし、トナー濃度が最適値より高いとき大きくなるようにしても構わない。

前述のとおり、透明トナーについてはインダクタンス検知ＡＴＲ制御を用いることから、実質的には参照用画像形成を行うことが無い。これにより、透明トナーの参照用パッチ画像形成に要する時間を削減でき、ダウンタイムの発生を大幅に軽減することができる。

また、パッチトナー像の作像により生じる廃トナーが無くなり、大幅に廃トナーボックス６３の容量を節約することが可能となる。さらに、透明トナー参照用のパッチトナー像の形成が不要であるため、透明トナーのトナー消費量も低減する利点が得られる。

一方で、低湿環境におけるトナーのチャージアップや長期放置によるトナーのチャージダウンなどの影響により、トナー濃度を一定にしていてもある程度のトリボの変化は生じる。このため、透明トナーについては、トナー濃度を一定にする制御となり、上記のトリボの変動は生じることになる。

しかしながら、前述のとおり透明トナーは、グロスの均一性達成や、部分的にグロスの変化を持たせる等の使用目的であるため、有色トナーに比べ中間調の使用頻度が低い。このため、有色トナーに比してトナー濃度を略一定にして使用可能である。

また、上記のインダクタンス検知制御を用いながら、上記のようなチャージアップ、チャージダウン現象を抑制するために、適宜、パッチトナー像検出を併用するトナー補給制御を行ってもよい。具体的には、パッチトナー像検出は、パッチトナー像Ｔを形成し、初期剤でのパッチトナー像Ｔと比較した結果に基づいて、そのパッチトナー像Ｔの濃度が一定となるように図１１における基準値ｂを補正する。本実施形態において、上記の併用系を透明トナーに適用することについては、何ら問題ない。

その場合においては、図１２のフローチャートに従う。図１２は第２実施形態のパッチトナー像形成手順の流れを示す動作フローチャートである。即ち、図６（ｂ）に示す４色パッチモードを、Ａ４サイズ紙で１０枚ごとに動作させる一方、図６（ａ）に示す５色パッチモードを、Ａ４サイズ紙で２０枚毎に動作させる。これにより、６色全ての現像剤のトナー濃度は安定に保たれ、かつ画像濃度の変動も問題となるレベルにはならない。

尚、トナー濃度検出は、上記のインダクタンスセンサーの他にも現像剤接触型光学式検知、現像剤費接触型光学式検知など種々のやり方がある。いずれのやり方でトナー濃度検知を行っても何ら問題ない。

尚、透明トナーは２つの目的を併せ持つ。一つは、画像部の光沢度と非画像部の光沢度との差を埋め、画像全体（記録材表面全体）として均一な光沢度を達成する目的である。もう一つは、記録紙あるいは転写紙であるシート表面の凹凸を埋めて凹凸差を緩和させることにより光沢を生み出し、画像全体の光沢度をアップさせる目的である。更に、シートが折り曲げられたりこすられたりした場合に、記録材に溶融定着されたトナー像のわれやひびの発生を防ぐ目的で使用される場合もある。これらの目的を達成するために、透明トナーの他に白色トナーなどでも達成可能であり、透明トナーの代わりに白色トナーを用いても何ら問題ない。

本実施形態でいう透明トナーとは、光吸収や光散乱による着色を目的とした色材（着色顔料，着色染料，黒色カーボン粒子，黒色磁性粉など）を含まないトナー粒子であることを意味し、少なくとも結着樹脂を含有している。

また、上記実施形態における透明トナーは、通常、無色透明であるが、その中に含まれる流動化剤や離型剤の種類や量によっては、透明度が若干低くなっていることがあるが、実質的には無色透明である。

上述の結着樹脂としては、実質的に透明であればよく、目的に応じて適宜選択することができる。例えばポリエステル系樹脂，ポリスチレン系樹脂，ポリアクリル系樹脂，その他のビニル系樹脂，ポリカーボネート系樹脂，ポリアミド系樹脂，ポリイミド系樹脂，エポキシ系樹脂，ポリウレア系樹脂などの一般トナー用に用いられる公知の樹脂がある。また、その共重合体でもよい。これらの中でも、低温定着性、定着強度、保存性などのトナー特性を同時に満足し得る点で、ポリエステル系樹脂が好ましい。

以上説明したように、画像形成装置ではイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックについてはパッチ検ＡＴＲ制御を用い、透明トナーについては、インダクタンス検知制御を用いる。これにより、グロスの均一な高品位な画像を提供することが可能であり、かつダウンタイムの少ない安定した画像形成が可能となった。

さらに、透明トナーの参照用パッチ画像により生じる廃トナー量を半減させることで、廃トナーボックスが頻繁に満杯となり、メンテナンス性や生産性を損なう事がない、安定した画像形成を行うことが可能となった。

以上、本発明による数例の実施形態について説明したが、それらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内でその他の実施形態、応用例、変形例及びそれらの組み合わせも可能である。

Ｔ…パッチトナー像
１…感光体ドラム
４…現像器
４１…現像容器
５１…中間転写ベルト
６３…廃トナーボックス
４９…インダクタンスヘッド
９１…濃度センサ
１００…ＣＰＵ

Claims (7)

1. 有色トナーを用いて画像を形成する有色画像形成手段と、
   透明トナーを用いて画像を形成する透明画像形成手段と、
   前記有色画像形成手段により形成された有色テスト画像及び前記透明画像形成手段により形成された透明テスト画像の濃度を検出する濃度検出手段と、
   前記有色テスト画像の検出濃度及び前記透明テスト画像の検出濃度に基づいて前記有色画像形成手段による画像形成条件及び前記透明画像形成手段による画像形成条件をそれぞれ補正する補正手段と、
   前記有色画像形成手段と前記透明画像形成手段を用いて画像を形成するモードのとき、前記透明テスト画像を形成する頻度が前記有色テスト画像を形成する頻度よりも少なくなるように前記有色画像形成手段及び前記透明画像形成手段を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像形成条件には、グロス差を部分的或いは全体的に制御する画像形成モードを有することを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記画像形成条件には、前記有色トナーと透明トナーを組み合わせて用いる画像形成モードを有す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. 前記透明トナーを含む透明トナー現像剤のトナー被覆率が、前記有色トナーを含む有色トナー現像剤のトナー被覆率よりも高いことを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記透明トナー現像剤のトナー濃度が、前記有色トナー現像剤のトナー濃度よりも高いことを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. インダクタンス検知方式の現像剤濃度制御を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 有色トナーを用いて画像を形成する有色画像形成手段と、
   透明トナーを用いて画像を形成する透明画像形成手段と、
   前記有色画像形成手段による画像形成条件を補正するため前記有色画像形成手段によりテスト画像を形成させる有色テストモードを実行させるとともに、前記透明画像形成手段による画像形成条件を補正するため前記透明画像形成手段によりテスト画像を形成させる透明テストモードを実行させる実行手段と、を有し、
   前記実行手段は、前記有色画像形成手段と前記透明画像形成手段を用いて画像を形成するモードのとき、前記透明テストモードの実行頻度を前記有色テストモードの実行頻度よりも少なくすることを特徴とする画像形成装置。

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