JP2012048059A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】記録材の温度変化に拘らず、有色トナー画像に透明トナーを重ねたクリア部と有色トナー画像のみのカラー部とのグロス段差の変動を抑えられる構造を実現する。
【解決手段】有色トナー画像が定着された後の記録材の温度を検知する温度センサを設ける。有色トナー画像のカラー画像データが70%以上で、温度センサにより検知した温度Tsが基準値Ta以下である場合に、グロス段差変動δGa‐bを算出する。グロス段差変動は、カラー部とクリア部との記録材の温度に対するグロス変動を示すテーブルから算出する。そして、グロス段差変動δGa‐bから透明トナーのクリア画像データの補正値Xを算出する。補正値Xは、クリア画像データとグロスとの関係を示すテーブルから算出する。算出したら、その補正値Xで透明トナーの画像を形成する。
【選択図】図8

Description

本発明は、有色トナー(カラートナー)画像に重なるように透明トナー(クリアトナー)を用いて画像形成を行う、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
電子写真方式の複写機やプリンタにおいては、白黒(モノクロ)のみならず、フルカラーの画像形成を行うものも多く商品化されている。また、複写機やプリンタが様々な分野で使用されるのに伴い、画質に対するニーズも益々高まっている。画像の品位を向上させる要素の1つとして光沢表現の付与が求められている。具体的には、出力物の面内に光沢の低い部分と高い部分を混在させる、あるいは出力物の画像全面を一様に高光沢、中光沢、低光沢などに仕上げることである。また成果物の用途によっては全体が低光沢で落ち着きのある表現や、全体が高光沢で写真調の表現が考えられる。
このようなニーズに対して、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のカラートナーに加えて透明トナー(クリアトナー)を使用して記録材に画像を形成する装置が提案されている(特許文献1参照)。また、記録材上にまずカラートナー像だけを形成して定着してから、その上にクリアトナー像を形成して定着する方法も開示されている(特許文献2、3参照)。更に、2台の製品を直列に接続して画像形成する装置において、1台目がカラートナー、2台目がクリアトナーを用いるインライン装置も提案されている(特許文献4参照)。
特開平9−200551号公報 特開2002−318482号公報 特開2006−251722号公報 特開2010−049000号公報
クリアトナーを使用して、出力物の面内に光沢の低い部分と高い部分とを混在させる場合、トナー量が多いカラートナーにより形成した光沢度の高い画像の一部にクリアトナーの画像を重ね、この重ねた部分の光沢度を低下させることが行われる。この場合、カラートナーのみの画像とクリアトナーを重ねた部分の画像との間に光沢度の差(グロス段差)が生じるが、記録材の温度によって、このグロス段差が変わってしまい、クリアトナーによる効果が変わって見えてしまう場合がある。
即ち、カラートナーを定着した後にクリアトナーを定着する画像形成装置では、記録材の温度によって、クリアトナーを形成した部分の光沢度(グロス)が変動し易いことが、本発明者の検討の結果分かった。このため、例えば、冬季の朝など温度が低い状態で画像形成を行った場合の画像の1枚目と、装置内の温度が上昇した数十枚目とでは、光沢度が変わってしまい、クリアトナーによる効果が変わって見えてしまう。
より具体的に説明すると、部分的にクリアトナーを用いて光沢調整を行い、グロス段差を表現する場合、クリアトナーが形成されない領域のグロスは高く、クリアトナーが形成される領域のグロスは低くなる。そして、クリアトナーが形成されないカラー部のグロスは記録材温度低下によるグロス低下が起こりにくいが、クリアトナーが形成されるクリア部のグロスは記録材温度低下によるグロス低下が起こり易い。このため、例えば、連続画像形成時の1枚目と数十枚目とで温度差が大きくなると、カラー部に対するクリア部のグロス段差の変動が大きくなってしまう。
このようなクリア部のグロスが、記録材温度によって変動し易い原因は以下のように考えられる。クリアトナーが形成されないカラー部は、1度、定着装置でトナー像の加熱定着が行われているため、次の加熱定着では一定以上の熱量を与えればトナーが十分に溶けきり、トナー表面の平滑性、即ち、グロスは変化しにくい。したがって、記録材の温度が低くてもグロスは変化しにくい。
これに対して、カラー部の一部にクリアトナーを重ねたクリア部では、定着されたカラートナーの上に未定着のクリアトナーを重ねるため、このクリアトナーを加熱定着させる際に多くの熱量が必要になる。この際、記録材の温度が高いと、クリアトナーを加熱定着させるための熱量が不足することがなく、クリアトナーを十分に溶融させて、トナー表面の平滑性を良好にできる、即ち、所望のグロスが得られる。一方、記録材の温度が低いと、クリアトナーを加熱定着させるための熱量が記録材に奪われてしまうため、トナーを十分に溶融させるための熱量が不足する。そして、クリアトナーが十分に溶融せずに、トナー表面の平滑性が低下し、グロスが所望よりも低下してしまう。
この結果、記録材の温度が低い場合のクリア部のグロスが、記録材の温度が高い場合のクリア部のグロスよりも低下するのに対し、カラー部のグロスは記録材の温度が変化しても変化しにくいため、温度変化によりグロス段差が変動してしまう。即ち、記録材の温度が低い場合のグロス段差(クリア部とカラー部とのグロスの差)と、記録材の温度が高い場合のグロス段差とが異なってしまう。そして、このようにグロス段差が変動してしまうと、クリアトナーによる効果が変わって見えてしまう。
特に、2台の製品を直列に接続して画像形成する装置で、1台目がカラートナー、2台目がクリアトナーを用いるインライン装置の場合、1台目で画像形成を行った記録材を2台目に搬送する搬送パス部が冷えていると、上述のグロス段差の変動が生じ易い。即ち、1台目でカラートナーによる画像を形成し定着した後、搬送パスを通じて2台目に記録材を搬送しクリアトナーの画像形成を行うため、1台目の加熱定着時に記録材の温度が上昇しても、この搬送パス通過時に記録材の温度が低下してしまう。この結果、記録材の温度が通常のインライン装置で想定しているよりも低くなり、連続通紙時のグロス段差変動の原因となる。
本発明は、このような事情に鑑み、記録材の温度変化に拘らず、有色トナー画像に透明トナーを重ねたクリア部と有色トナー画像のみのカラー部とのグロス段差の変動を抑えられる構造を実現すべく発明したものである。
記録材上に加熱定着された有色トナー画像に重なるように、透明画像データに基づいて透明トナーにより画像形成を行う透明画像形成手段と、前記有色トナー画像のトナー量に関する値を取得する取得手段と、前記有色トナー画像が加熱定着された後の記録材の温度を検知する温度検知手段と、前記取得手段により取得したトナー量に関する値、及び、前記温度検知手段により検知した記録材の温度に応じて、前記有色トナー画像に透明トナーを重ねる部分の透明トナーのトナー量を、前記重ねる部分における前記透明画像データに基づく透明トナーのトナー量に対し補正するトナー量補正制御を、前記透明画像形成手段に実行させる制御手段と、を備えた、ことを特徴とする画像形成装置にある。
本発明によれば、有色トナーのトナー量及び記録材の温度に応じて、有色トナー画像に重ねる透明トナーのトナー量を補正しているため、記録材の温度変化に拘らず、クリア部とカラー部とのグロス段差の変動を抑えられる。この結果、記録材の温度変化に対する、透明トナーによる効果の変化を低減できる。
本発明の第1の実施形態に係る画像形成装置の概略構成断面図。 定着装置の概略構成断面図。 第1の実施形態の制御部のブロック図。 記録材の温度とクリア部及びカラー部のグロスとの関係を示す図。 カラートナーのトナー量(データ量)に応じた記録材の温度とグロス段差との関係を示す図。 クリアトナーのトナー量(データ量)とグロスとの関係を示す図。 第1の実施形態に画像処理制御部のブロック図。 第1の実施形態の制御のフローチャート。 第1の実施形態の効果を説明するための図。 本発明の第2の実施形態に係る画像処理制御部のブロック図 ウィンドウ内のトナー量を画素毎に示す図。 第2の実施形態の制御のフローチャート。
<第1の実施形態>
本発明の第1の実施形態について、図1ないし図9を用いて説明する。まず、第1の実施形態の画像形成装置の概略構成について図1を用いて説明する。なお、本実施形態の画像形成装置Azは、カラー画像を形成するための画像形成装置Axと透明画像を形成するための画像形成装置Ayとを連結したものである。
[画像形成装置]
画像形成装置Axの内部には、第1給送カセット100と、第1搬送部1と、画像形成部(有色画像形成部)2と、第1定着部3が設けられている。画像形成装置Ayの内部には、収容部としての第2給送カセット101と、第2搬送部(供給路)4と、透明画像形成手段である画像形成部(透明画像形成部)5と、第2定着部6と、第3搬送部7が設けられている。ここで、第2搬送部4は、第2給送カセット101に収容されている記録材Psを、有色画像形成部2を経由させることなく、透明画像形成部5へ供給するものである。
また、画像形成装置Ayには、記録材Pの温度を検知する温度検知手段である温度センサ9が設けられている。温度センサ9は画像形成装置Azの第1定着部3以降から第2定着部6以前の搬送経路上に設置されていれば良く、画像形成装置Ax内に設置されていても良い。本実施形態では、画像形成装置Ayの透明画像形成部5前の第3搬送部7上に設置している。
有色画像形成部2は、第1搬送部1によって搬送される記録材Pに有色トナーを用いて有色トナー画像を形成する。第1定着部3は、第1搬送部1によって有色画像形成部2から搬送される記録材Pに未定着の有色トナー画像を加熱定着する。透明画像形成部5は、第1定着部3で記録材上に定着された有色トナー画像に重なるように、透明トナーを用いて透明トナー画像を形成する。第2定着部6は、第3搬送部7によって透明画像形成部5から搬送される記録材Pに未定着の透明トナー画像を加熱定着する。第3搬送部7は、上述のように有色画像形成部2で画像が形成された記録材Pを透明画像形成部5へ搬送するとともに、有色画像形成部2及び透明画像形成部5で画像が形成された記録材Pを画像形成装置Azの外部に排出する。
[有色画像形成部]
有色画像形成部2の構成についてより詳細に説明する。有色画像形成部2は、第1搬送部1の有する後述の搬送路11に設けられている。有色画像形成部2には、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の4色のカラートナー(有色トナー)を用いてカラートナー画像を形成する4つの画像形成ステーションY,M,C,Kがほぼ水平方向に並設されている。各画像形成ステーションY,M,C,Kの構成は現像剤としてのトナーの色が異なる点を除いてはほぼ同一の構造となっている。
各画像形成ステーションY,M,C,Kは、それぞれ、像担持体としてのドラム形状の電子写真感光体(以下、感光ドラムと記す)21を有する。感光ドラム21の外周面(表面)の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ22と、画像露光手段としての露光ユニット23と、現像手段としての現像器24と、クリーニング手段としてのドラムクリーナ25aなどのプロセス手段が配置されている。現像器24は、所定の色のトナーを収納しているトナー収納容器(不図示)と、トナー収納容器内のトナーを担持する現像剤担持体としての現像ローラ(不図示)と、を有する。
また、感光ドラム21表面と接するようにして中間転写体としての中間転写ベルト26が配置されている。中間転写ベルト26は、従動ローラ27aと、二次転写対向ローラ27bと、駆動ローラ27cとの各ローラ間に掛け渡されている。そして、中間転写ベルト26は駆動ローラ27cの動作(回転)によって矢印方向へ動作(回転)される。また、中間転写ベルト26を挟んで感光ドラム21表面と対向するように一次転写ローラ28を配置することによって、感光ドラム21表面と中間転写ベルト26の外周面(表面)間に一次転写ニップ部T1を形成している。また、中間転写ベルト26を挟んで二次転写対向ローラ27bと対向するように二次転写ローラ29を配置することによって、中間転写ベルト26表面と二次転写ローラ29間に二次転写ニップ部T2を形成している。テンションローラを兼ねている従動ローラ27aは中間転写ベルト26に所要の張力を付与している。中間転写ベルト26の回転方向において二次転写ニップ部T2の下流側にはクリーニング手段としてのベルトクリーナ25bが設置されている。
感光ドラム21と帯電ローラ22と現像ローラと一次転写ローラ28と駆動ローラ27cと二次転写ローラ29とは、それぞれギア列(不図示)を介して接続されている。そのギア列の所定の被駆動ギアはカラー画像形成モータ2M(不図示)の出力軸に設けられている駆動ギア(不図示)によって回転駆動される。これにより、感光ドラム21と帯電ローラ22と現像ローラと一次転写ローラ28と中間転写ベルト26と二次転写ローラ29は、例えば、ほぼプロセス速度130mm/秒で動作(回転)する。なお、露光ユニット23は感光ドラム21がプロセス速度で動作(回転)するのに対応して露光走査速度が設定されている。
[第1搬送部]
有色画像形成部2の下方に配置された第1搬送部1は、第1給送カセット100から有色画像形成部2の二次転写ニップ部T2と第1定着部3の定着ニップ部を通じて、記録材Pを画像形成装置Ayの第3搬送部7に案内する搬送路11を有する。そして、第1給送カセット100から搬送路11に沿って、ピックアップローラ12、複数の搬送ローラ対13、レジストローラ14などが配設されている。ピックアップローラ12は、記録材Pを積載して収容する第1給送カセット100から記録材Pを1枚ずつ分離し搬送ローラ対13に繰り出す。そして、搬送ローラ対13は記録材Pをレジストローラ14に向けて搬送する。レジストローラ14は、中間転写ベルト26表面の未定着の有色トナー画像が二次転写ニップ部T2に突入するタイミングと、記録材Pが二次転写ニップ部T2に突入するタイミングとが合致するように、記録材Pの送出タイミングを制御する。
また、第1搬送部1は、第1定着部3から搬送路11に排出される記録材Pの表裏を反転させ搬送ローラ対13まで案内する反転搬送路15を有する。この反転搬送路15に沿って搬送ローラ対17が複数設けられている。第1搬送部1の記録材搬送方向において第1定着部3の下流側には反転用振り分け部材16が設けられている。この反転用振り分け部材16は、記録材Pの片面に画像を形成する場合には、反転搬送路15に進入し搬送路11を開放して、記録材Pを搬送路11から第3搬送部7に案内するようになっている。一方、反転用振り分け部材16は、記録材Pの両面に画像を形成する場合には、搬送路11に進入し反転搬送路15を開放して、記録材Pを搬送路11から反転搬送路15に案内するようになっている。
ピックアップローラ12と複数の搬送ローラ対13,17とレジストローラ14は、ギア列(不図示)を介して接続されている。そしてそのギア列の所定の被駆動ギアは搬送モータ(不図示)の出力軸に設けられている駆動ギア(不図示)によって回転駆動される。これによりピックアップローラ12と複数の搬送ローラ対13,17とレジストローラ14は、例えば、ほぼプロセス速度130mm/秒で動作(回転)する。
なお、記録材の給送手段としては筐体に着脱自在に取り付けられる給紙カセット、手差記録材レイが利用可能で、オプション装置として給紙デッキがあり、いずれも収容する用紙の種類を指定出来るようになっている。
[透明画像形成部]
透明画像形成部5の構成について説明する。透明画像形成部5は、第3搬送部7の有する搬送路71に設けられている。透明画像形成部5は、基本的には有色画像形成部2と同様の画像形成プロセス機器で構成されている。透明画像形成部5で使用される現像剤としての透明(T)トナー(クリアトナー)は、着色顔料を添加していない点以外はカラートナーの成分と同一である。本実施形態では、透明画像形成部5として、透明トナーを他の現像剤として用いた透明画像形成ステーションTについて説明する。
透明画像形成ステーションTは、像担持体としてのドラム形状の電子写真感光体(以下、感光ドラムと記す)51を有する。感光ドラム51の外周面(表面)の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ52と、画像露光手段としての露光ユニット53と、現像手段としての現像器54と、クリーニング手段としてのドラムクリーナ55aなどのプロセス手段が配置されている。現像器54は、所定の色のトナーを収納しているトナー収納容器(不図示)と、トナー収納容器内のトナーを担持する現像剤担持体としての現像ローラ(不図示)と、を有する。
また、感光ドラム51表面と接するようにして中間転写体としての中間転写ベルト56が配置されている。中間転写ベルト56は、従動ローラ57aと、二次転写対向ローラ57bと、駆動ローラ57cの各ローラ間に掛け渡されている。そして、中間転写ベルト56は駆動ローラ57cの動作(回転)によって矢印方向へ動作(回転)される。また、中間転写ベルト56を挟んで感光ドラム51表面と対向するように一次転写ローラ58を配置することによって、感光ドラム51表面と中間転写ベルト56の外周面(表面)間に一次転写ニップ部T3を形成している。そして、中間転写ベルト56を挟んで二次転写対向ローラ57bと対向するように二次転写ローラ59を配置することによって、中間転写ベルト56表面と二次転写ローラ59間に二次転写ニップ部T4を形成している。テンションローラを兼ねている従動ローラ57aは中間転写ベルト56に所要の張力を付与している。中間転写ベルト56の回転方向において二次転写ニップ部T4の下流側にはクリーニング手段としてのベルトクリーナ55bが設置されている。
感光ドラム51と帯電ローラ52と現像ローラと一次転写ローラ58と駆動ローラ57cと二次転写ローラ29は、ギア列(不図示)を介して接続されている。そしてそのギア列の所定の被駆動ギアは特色画像形成モータ(不図示)の出力軸に設けられている駆動ギア(不図示)によって回転駆動される。これにより感光ドラム51と帯電ローラ52と現像ローラと一次転写ローラ58と中間転写ベルト56と二次転写ローラ59は、例えば、ほぼプロセス速度130mm/秒で動作(回転)する。なお、露光ユニット53は感光ドラム51がプロセス速度で動作(回転)するのに対応して露光走査速度が設定されている。
[第2搬送部]
また、画像形成装置Ayは、第2搬送部4を有し、第2搬送部4は、後述する第3搬送部7の下方に配置されている。この第2搬送部4は、第2給送カセット101から第3搬送部7の反転搬送路73の一部を利用して他の記録材Ps(以下、記録材Psと略記する)を振り分け部材75とレジストローラ72との間で搬送路71に案内する搬送路41を有する。そして、第2給送カセット101から搬送路41に沿って、ピックアップローラ42と、搬送ローラ対43などが配設されている。ピックアップローラ42は、記録材Psを積載して収容する第2給送カセット101から記録材Psを1枚ずつ分離し搬送ローラ対43に繰り出す。そして、搬送ローラ対43は記録材Pを反転搬送路73の一部を通じて搬送路71に向けて搬送する。
ピックアップローラ42と搬送ローラ対43は、ギア列(不図示)を介して接続されている。そしてそのギア列の所定の被駆動ギアは第2搬送モータ(不図示)の出力軸に設けられている駆動ギア(不図示)によって回転駆動される。これによりピックアップローラ42と搬送ローラ対43は、例えば、ほぼプロセス速度130mm/秒で動作(回転)する。
[第3搬送部]
第3搬送部7は、第1搬送部1の搬送路11を通じて第1定着部3から搬送される記録材Pを、透明画像形成部5と第2定着部6に案内するとともに装置Ayに設けられている排出トレイ76に案内する搬送路71を有する。この搬送路71は第1搬送部1の記録材搬送方向において搬送路11及び第2搬送部4の搬送路41に合流する。
また、第3搬送部7は、第2定着部6から搬送路71に排出される記録材Pの表裏を反転させレジストローラ72まで案内する反転搬送路73を有する。この反転搬送路73に沿って搬送ローラ対74が複数設けられている。第3搬送部7の記録材搬送方向において第2定着部6の下流側には反転用振り分け部材75が設けられている。この反転用振り分け部材75は、記録材Pの片面に画像を形成する場合には、反転搬送路73に進入し搬送路71を開放して、記録材Pを搬送路71から排出トレイ76に案内するようになっている。一方、反転用振り分け部材75は、記録材Pの両面に画像を形成する場合には、搬送路71に進入し反転搬送路73を開放して、記録材Pを搬送路71から反転搬送路73に案内するようになっている。
レジストローラ72と複数の搬送ローラ対74はギア列(不図示)を介して接続されている。そのギア列の所定の被駆動ギアは特色搬送モータ(不図示)の出力軸に設けられている駆動ギア(不図示)によって回転駆動される。これによりレジストローラ72と複数の搬送ローラ対74は、例えば、ほぼプロセス速度130mm/秒で動作(回転)する。
[第4搬送部]
また、本実施形態の画像形成装置Azは、上述の各搬送部に加えて、第4搬送部8を有する。この第4搬送部8は、透明画像を形成する画像形成装置Ayに配置され、第1搬送部1の搬送路11を通じて第1定着部3から搬送される記録材Pを装置Ayに設けられている第2の排出トレイ83に案内する搬送路81を有する。この搬送路81は、第1搬送部1の記録材搬送方向において搬送路11と合流し、かつ第3搬送部7の記録材搬送方向において搬送路71と合流している。そしてその搬送路81に沿って搬送ローラ対82が複数設けられている。
複数の搬送ローラ対82はギア列(不図示)を介して接続されている。そのギア列の所定の被駆動ギアは上述の特色搬送モータ(不図示)の出力軸に設けられている駆動ギア(不図示)によって回転駆動される。これにより複数の搬送ローラ対82は、例えば、ほぼプロセス速度130mm/秒で動作(回転)する。
[温度センサ]
温度センサ9は、透明画像形成部5前の搬送部7上に設置されている。なお、温度センサ9は、第1定着部3以降から第2定着部6以前の搬送経路上に設置されていれば良い。例えば、第2定着部6近傍の、定着過程に入る前の搬送部に設置されても良い。そして、温度センサ9により、カラー画像が第1定着部3で加熱定着された後の記録材Pの温度を検知する。好ましくは、第1定着部3から所定時間経過した後の記録材Pの温度を検知できるようにする。これにより、第1定着部3で温度が上昇した記録材Pの温度がどの程度低下したかが分かり、第2定着部6で透明トナーの画像が定着される際の記録材Pの温度を予測できる。このときの記録材Pの温度が予測できれば、例えば、後述するトナー量補正制御をより厳密に行うこともできる。また、温度センサは、上述の搬送経路上に複数設置しても良い。また、温度センサ9は、搬送部7上の所定の位置において記録材Pの幅方向のほぼ中央部に配置される。定着部3を通過した記録材Pが搬送部7を通過する時、温度センサ9に接触又は近接し、記録材の温度が検知される。
温度センサ9は温度検知素子によって構成される。形態については特に制限は設けないが、一例として、記録材Pの表面(片面印字の場合は印字面)の表面温度を検知するサーミスタを温度検知素子として採用する。また記録材Pの表面の温度を検知する場合は、第1定着部3の定着ニップ通過直後でトナーがまだ固化していない可能性があるとともに、サーミスタ自体の熱容量を無視できるため、サーミスタは非接触式とする。もちろん、サーミスタの配置を換えて、記録材Pの裏面温度を検出しても構わない。この場合、サーミスタを接触式としても良い。何れにしても、温度センサ9によって検知された温度Tsは、後述するコントローラ部1002Yのメモリ(記憶装置)1005Yに一時的に保存される(図3)。
[定着部]
第1定着部3及び第2定着部6の構成について、図2を用いて説明する。まず、第1定着部3は、第1搬送部1の記録材搬送方向において有色画像形成部2の二次転写ニップ部T2の下流側に配置されている。また、第2定着部6は、第3搬送部7の記録材搬送方向において透明画像形成部5の二次転写ニップ部T4の下流側に配置されている。
このような第1定着部3及び第2定着部6である定着装置30は、定着回転体としての定着ローラ31と、定着ローラ31の外周面(表面)と接触して定着ニップ部N1を形成する加圧回転体としての加圧ローラ32からなるローラ対などによって構成されている。定着ローラ31と加圧ローラ32間の定着ニップ部N1の加圧力は、例えば、総圧約490N(50kgf)に設定される。
定着ローラ31は、アルミニウム(Al)、鉄(Fe)など金属製の中空芯金31aの外周面上にローラ状に弾性層としてゴム層31bを設け、そのゴム層31bの外周面上にトナー離型層としてフッ素樹脂層31cを設けた積層体として構成されている。そして中空芯金31aの内部には加熱源としてのハロゲンヒータ33が配置されている。
加圧ローラ32は、定着ローラ31と同様、中空芯金32aの外周面上にとローラ状に弾性層としてのゴム層32bを設け、そのゴム層32bの外周面上にトナー離型層としてフッ素樹脂層32cを設けた積層体として構成されている。そして中空芯金32aの内部には加熱源としてのハロゲンヒータ34が配置されている。定着ローラ31及び加圧ローラ32において、上記加熱源として、たとえば電磁誘導加熱を利用したIH方式なども使用可能である。
定着ローラ31と加圧ローラ32の表面近傍には、それぞれのローラの温度を検出する温度検出手段としてのサーミスタ35,36が配設されている。定着ローラ31と加圧ローラ32の内部にそれぞれ設けられているハロゲンヒータ33,34への通電のオン/オフは、サーミスタ35,36からの出力信号に基づいて後述する制御装置200x、200yで制御される。そして、例えば、定着ローラ31の定着温度(目標温度)は180℃に、加圧ローラ32の定着温度(目標温度)は150℃にそれぞれ設定され、かかる定着温度を維持すべく制御装置200x、200yの制御で温調される。
定着ローラ31の中空芯金31aには被駆動ギア(不図示)が設けられている。この被駆動ギアは上述のカラー画像形成モータ2Mの出力軸に設けられている駆動ギア(不図示)によって回転駆動される。これにより定着ローラ31は、例えば、ほぼプロセス速度130mm/秒で動作(回転)する。そしてその定着ローラ31の回転力が定着ニップ部を通じて加圧ローラ32表面に伝達され、これにより加圧ローラ32は定着ローラ31の回転に追従して動作(回転)する。
本実施形態では、第1定着部3を定着ローラ31と加圧ローラ32によるローラ対で構成したが、定着ローラ31と加圧ローラ32のいずれか一方のローラをエンドレス状のベルトで構成してもよい。
[トナーについて]
以下に、本実施形態において用いるトナーについて説明する。カラートナーの母体(バインダ)はポリエステル系の樹脂を使用する。また、カラートナーの製造法は粉砕法を用いる。なお、トナーの製造方法は、懸濁重合法・界面重合法・分散重合法、重合法を用いてもよい。もちろん、トナーの成分、製造方法はこれに限定するものではない。また、クリアトナーは母体としてカラートナーと同じポリエステル樹脂を用いる。クリアトナーはカラートナーと異なり、カラー顔料を混ぜずに製造する。
カラートナーの母体(バインダ)はガラス転移点(Tg)が45℃〜60℃のポリエステル樹脂が一般的である。また、クリアトナーは、必ずしも透明ではない。例えば、未定着状態において白色のクリアトナーを用いる場合もある。これは、トナーの粒径が5〜10μm程度になるように粉砕されているからである。なぜなら、5〜10μm程度に粉砕されたクリアトナーの表面において、光は散乱されてしまい、透過及び吸収する光が少なくなる。そのため人の目に白く見える。
なお、ガラス転移点(Tg)は、特に限定されるわけではない。クリアトナーの樹脂の種類や分子量を変更すると、溶融特性が変わる。そのため、同じ定着条件で同量のトナーを定着すると、異なるグロスが得られる。
具体的には、ガラス転移点(Tg)の低い母体(つまり、溶けやすい母体)を用いれば、グロスが高くなりやすい。また、ガラス転移点の高い母体(つまり、溶け難い母体)を用いれば、グロスが低くなりやすい。
本実施形態においては、カラートナーとクリアトナーのガラス転移点は略同等になるものを用いる。しかしながら、クリアトナーのガラス転移点をカラートナーよりも高くすることも、低くする事もできる。また、同じガラス転移点のトナーであっても、例えば定着スピードを遅くすることや定着温度を高くすることによって、トナーに与えるエネルギーを多くすれば、グロスが高くなる傾向にある。
次に、本実施形態の画像形成装置全体の制御について、図1及び図3を用いて説明する。本実施形態の画像形成装置Azは、上述したように、有色トナー画像を形成する画像形成装置Axと透明トナー画像を形成する画像形成装置Ayとを連結して構成される。これら各画像形成装置Ax、Ayは、それぞれ単独でも使用可能で、それぞれ、制御手段である制御装置200x、200y、画像読取装置300x、300y、操作パネル400x、400yを設けている。なお、例えば、画像形成装置Ayが画像形成装置Axと連結して使用することが前提であれば、画像形成装置Ayの制御装置200y、画像読取装置300y、操作パネル400yを省略しても良い。この場合、画像形成装置Axの操作パネル400xで全て操作可能とし、画像読取装置300xで透明画像データの読み取りを可能とし、制御装置200xで統合して制御可能とする。
画像形成装置Azは、画像読取装置300x、300yによって読み取られた原稿画像に対応した画像を用紙にプリント出力する。ここでは、画像読取装置300xは、有色画像データ(カラー画像データ)を読み取り、画像読取装置300yは、透明画像データ(クリア画像データ)を読み取る。なお、上記に限らず、画像読取装置300xがカラー画像データとクリア画像データの両方を読み取る構成でもかまわない。
読み取られたカラー画像データは、原稿1ページ分の単位で信号処理部(図3のコントローラ部1002xに相当)の内部のメモリ1005xに蓄積される。即ち、メモリ1005xは、カラー画像データを取得する。内部メモリ1005xに蓄積されたカラー画像データは、コントローラ部1002xにおいて画素単位で電気的に処理され、マゼンタ(M),シアン(C),イエロー(Y),ブラック(K)の各成分に分解し画像形成装置Axに送出される。
クリア画像データも同様に、信号処理部(図3のコントローラ部1002yに相当)のメモリ1005Yに蓄積されて、クリア画像データ(CL)が画素単位で分解もしくは生成され画像形成装置Ayへ送出される。また、コントローラ部1002xと1002yはLAN等のネットワークを介して互いに接続されているため、コントローラ部1002xに蓄積されたカラー画像データをコントローラ部1002yで処理することもできる。また、コントローラ部1002xに蓄積されたクリア画像データを処理して画像形成装置Ayを動作させるようにコントローラ部1002yを制御するようにしても良い。コントローラ部1002x及び1002yにおける処理の詳細は、図1を用いて後述する。このように、送出されたデータに基づき、画像形成装置Axもしくは画像形成装置Ayが動作して記録材にプリント出力(画像形成)がなされる。このとき、カラー画像データに対しては画像形成装置Axが、クリア画像データに対しては画像形成装置Ayが動作する。
本実施形態の制御装置200x、200yは、上述のように画像形成装置Ax、Ayを制御し、図3に示すような構成を有する。即ち、制御装置200x、200yは、画像読取部1001x、1001yと、コントローラ部1002x、1002yと、操作部1004x、1004yと、画像形成部1003x、1003yとを、備える。
画像読取部1001xは、画像読取装置300x、300yの原稿読み取り処理を行う。また、コントローラ部1002x、1002yは、画像読取部1001x、1001yから読み取られた画像データに画像処理を施してメモリ1005x、1005yに格納する。また、操作部1004x、1004yは、操作パネル400x、400yの操作に応じて、画像読取部1001x、1001yにより読み取られた画像データに対する各種印刷条件を設定する。画像形成部1003x、1003yは、メモリ1005x、1005yから読み出された画像データを操作部1004x、1004yにより設定された印刷設定条件に従って、記録材に可視化された画像形成を行う。
また、制御装置200yは、温度センサ9により記録材の温度検知を行う温度センサ部1009を有している。コントローラ部1002yは、温度センサ部1009で検出された温度に基づいて画像データの補正を行う。また、この制御装置200xと200yには、LAN等のネットワーク1006を介して、画像データを管理するサーバ1007や、画像形成装置Azに対してプリントの実行を指示するパーソナルコンピュータ(PC)1008等が接続されている。したがって、画像形成装置Ax、Ayは、画像読取装置300x、300yで読み取った画像データ以外に、サーバ1007やPC1008から送られる画像データに応じて、画像形成が可能である。
[カラー画像データ及びクリア画像データについて]
以下、カラー画像データ(有色画像データ)は、カラートナーを記録材に形成するために用いられる画像データのことを指す。また、クリア画像データ(透明画像データ)は、クリアトナーを記録材に形成するために用いられる画像データのことを指す。まず、カラー画像データについて説明する。カラー画像データはシアン画像データ、マゼンタ画像データ、イエロー画像データ、ブラック画像データの4種類の画像データから成る。シアン画像データは制御装置200xが記録材に形成するシアントナーの量を指定するデータである。同様に、マゼンタ画像データ、イエロー画像データ、ブラック画像データも対応するトナーの量を指定するデータである。
次に、各色の画像データとも同一であるため、シアン画像データを例に挙げて説明する。本実施形態において、シアン画像データは画像形成装置の解像度(dot per inch)に応じた画像を形成するのに必要な画素分のデータ(画素値)から成る。また、1画素に対応するデータの値は8ビットで表現される。8ビットを用いて表現できる値は0〜255である。そのため、8ビットを用いることにより256段階の階調を表現することができる。このように、シアン画像データは各画素の濃度を表現する値(0〜255)がシアン画像を形成するために必要な画素分集まったデータを指す。なお、簡便のため、8ビットを用いて表現することの出来る最大の値である255を100%として表す。
制御装置200xは、入力されるデータ(0〜100%)に応じて記録材に形成させる各カラートナーのトナー量をそれぞれ変える。なお、本実施形態において、制御装置200xにすべての画素に対応する値が100%であるシアン画像データが入力されたとき、有色画像形成部2は、例えば1cmあたり0.5mgの重量のシアントナーを形成する。以下、1cmに画像形成した場合のトナーの重量を載り量(トナー量に相当)という。
同様に、クリア画像データは各画素の濃度を表現する値(0〜255)がクリア画像を形成するために必要な画素分集まったデータを指す。制御装置200yは、入力されたデータに応じて、或は、このデータを補正した値に応じて、記録材に形成させる透明トナーのトナー量を変える。本実施形態では、このような画像データが、トナー量に関する値である。
なお、最大濃度や最大載り量は、画像設計、トナーの特性、定着装置の定着条件、記録材の種類などによって決定される。そのため、本実施形態の記載に限るものではない。以下、簡便のために、画像上の同じ位置に対応する画素値を加算して表現する。つまり、シアン画像データが20%であり、同じ位置に対応するマゼンタ画像データが40%であるとき、カラー画像データは60%と表現する。
[インライン部分クリアモード]
次に、インライン部分クリアモードについて説明する。ここで、インライン部分クリアモードとは、カラー画像の上に部分的にクリア画像を形成するモードである。本実施形態では、インライン部分クリアモードのとき、画像形成装置の動作は、原則として以下のようになる。即ち、有色画像形成部2でカラートナー画像を形成し、第1定着部3で定着した後、透明画像形成部5で画像データ100%のクリアトナー画像を部分的に形成し、第2定着部6で定着する。
インライン部分クリアモードは本実施形態において最も特徴的な画像形成モードであり、トナー量の多いカラートナー上にクリアトナーを部分的に重ねることでより効果的なクリア効果を得ることができる。よって、以下のインライン部分クリアモードは上記クリア効果を出すことを前提とする。
インライン部分クリアモードでは、記録材の画像領域のうちグロスをアップさせて光沢を高める領域Aにクリアトナー画像を形成しない。反対に、領域Aとは異なる領域Bにクリアトナー画像を形成する。これにより、クリアトナーが形成されない領域A(カラー部)のグロスは高く、クリアトナーが形成される領域B(クリア部)のグロスは低くなる。このように、領域Aと領域Bとでグロス段差をもたせることによって、画像の部分的な光沢の調整をする。
なお、本実施形態における画像形成装置では、インライン部分クリアモード以外に、以下のようなモードを持たせることも可能である。即ち、有色画像形成部2でカラートナー画像を形成し、第1定着部3で定着するカラーモードや、透明画像形成部5でクリアトナー画像を形成し、第2定着部6で定着するクリア単色モードなどを持たせることが可能である。以下の説明では、インライン部分クリアモードについて述べる。
[記録材の温度とグロス段差Ga‐bの関係]
まず、記録材の温度に対するクリア部とカラー部とのグロス段差の関係について説明する。図4は、本画像形成装置において、カラー画像データ100%のカラー画像上に部分的にクリア画像データ100%のクリアトナー画像を形成した場合のグロスの変化を調べた結果を示している。図の破線は、カラートナーのみ形成された領域A(カラー部)のグロスGaの記録材の温度に対する変化を、図の実線は、カラー画像上にクリアトナー画像が形成された領域B(クリア部)のグロスGbの記録材の温度に対する変化を、それぞれ示している。
図4に示すように、カラー部(領域A)は、第1定着部3及び第2定着部6の両方を通過することからトナーへの熱エネルギーを多く供給されることになる。このため、カラー部のグロスGaは比較的高く、記録材の温度が10℃でも約45となった。一方、クリア部(領域B)の場合、カラートナー分の熱容量増加とトナーとトナーとの間の密着性低下によって、クリアトナーのグロスは、記録材上に直接形成した場合よりもカラートナー画像上に形成した場合の方が低下する。このため、クリア部のグロスGbは比較的低く、記録材の温度が40℃でも約17となった。
また、記録材の温度を10〜40℃まで変化させたときのGa及びGbを測定した結果から、記録材の温度に対するグロスの変化は、GaよりもGbの方が大きいことが分かった。即ち、もともと定着性が確保されていてグロスが高いカラー部の場合は、既にトナーの表面が十分に溶融されて平滑になっているため、記録材の温度の影響が小さい。一方、グロスが低いクリア部では、記録材の温度が変動することによってトナー表面に与えられる熱量が変わり、トナー表面の平滑性が左右され易い。
なお、記録材の温度とは、前述したように温度センサ9によって検知された温度である。また、記録材として、坪量150g/mのグロスコート紙を用いた(以下、断りがないかぎり同様)。また、グロスの測定は、日本電色工業株式会社製ハンディ型光沢計(PG−1M)を用いて行い、60度グロス値で評価した(JISZ8741鏡面光沢度−測定方法に準拠)。
図5は、カラー画像データが100%、70%、50%での、記録材の温度とカラー部とクリア部とのグロス段差Ga‐b=Ga−Gbとの関係をグラフにしたものである。図5に示すように、カラー画像データが100%の場合、記録材の温度が30℃低下したとき、グロス段差Ga‐bは約8増加し、カラー部に対するクリア部のグロスがより低く見えることが分かった。これは、記録材の温度によってグロス段差が変動してしまうことを意味する。なお、本体内部の搬送路が冷えている本体装置立ち上げ直後や、記録材の放置状態によって、30℃前後の記録材の温度の変動は十分有り得るものである。
出力される成果物は、クリア部とカラー部のグロス段差Ga‐bによってそのクリア効果を認識可能となる。一般的に、グロス段差変動δGa‐b=δGb−δGaが5以上であるとき、視覚的に効果の違いが認識されて効果が変わって見えてしまうため、δGa‐b=8になることは好ましくない。
ここで、カラー画像データが少なくなれば、記録材上のカラートナーの被覆率(トナー量)が下がってくるため、クリア部のグロスGbの記録材の温度依存性が低くなり、グロス段差Ga‐bの記録材の温度依存性も低くなる。図5より、カラー画像データが70%でδGa‐b=δGb−δGaが5となっていることから、カラー画像データ(有色トナー画像のトナー量に関する値)が70%未満であるときは、記録材の温度によるグロス段差変動を気にしなくて良い。
上述の記録材の温度変動によるグロス段差変動δGa‐bを抑制するためには、記録材の温度によるクリア部のグロスGbの変動δGbを抑制できれば良い。なお、前述したように、上記グロス段差変動δGa‐bが問題となるのはカラー画像データが70%以上であるときである。よって、カラー画像データが70%未満の場合には、グロス段差変動を抑制するような後述するトナー量補正制御を行わない。即ち、メモリ1005xが取得した有色トナー画像のトナー量に関する値であるカラー画像データが所定の値以上(70%以上)である場合にトナー量補正制御を実行する。
本実施形態では、カラー画像データ、及び、温度センサ9により検知した記録材の温度に応じて、クリア画像データ量、即ちクリアトナーのトナー量(載り量)を制御している。そして、グロス段差変動δGa‐bを抑制し、適切なグロス段差Ga‐bが得られるようにしている。
[クリア画像データとグロスとの関係]
次に、上述のようなクリアトナーのトナー量の制御を行うために、クリア画像データとグロスとの関係を調べた結果について説明する。図6は、クリア画像データに対するカラー画像上にクリア画像を形成したクリア部のグロスGbとの関係を示したグラフである。このときのカラー画像データは100%とした。また、記録材として、坪量150g/mのグロスコート紙を用いていた。
図6より、クリア画像データが多くなると、クリアトナーのトナー量が多くなる分、第2定着部6での定着性が厳しくなるため、グロスGbは低下していく。反対に、クリア画像データが少ない場合は、グロスGbが高くなる。よって、記録材の温度が低下し、クリア部のグロスGbが低下した場合は、クリア画像データを減らすことによってグロスGbを高くするよう補正すれば良いことが分かる。
例えば、記録材の温度が30℃低下すると、図4よりカラー部のグロス低下δGa=2、クリア部のグロス低下δGb=10であるため、グロス段差変動δGa‐b=8となる。このとき、クリア部のグロスGbを約8高くするようにクリア画像データを減らせば、グロス段差変動δGa‐b=0となる。図6より、クリア画像データ100%を50%に減らすことで、グロスGbが約8上がることから、メモリ1005yが取得した透明画像データを(クリア画像データ)を100%から50%に補正すればよい。なお、本発明者らの実験から、記録材の温度が変化しても、図6における画像データ‐グロスカーブは、クリア画像データが20%以上でほぼ変わらない傾きであった。
以上をまとめると、図4に示される「記録材の温度変動‐グロス変動δGの関係」によって、記録材の温度変動から、カラー部のグロス変動δGaとクリア部のグロス変動δGbが予測可能である。次に、図6に示される「クリア画像データ‐グロスの関係」によって、グロス段差変動δGa‐b=δGb−δGaから、所望のグロス段差Ga‐bを実現するためのクリア画像データが予測可能である。このような「記録材の温度変動‐グロス変動δGの関係」及び「クリア画像データ‐グロスの関係」は、メディア毎の補正テーブルとして、予め制御装置200y(或は200x)内に保存される。
[画像形成動作]
次に、前述したカラートナーおよびクリアトナーを用いた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の動作モードとしては、カラートナーのみで画像形成を行うカラーモード、クリアトナーのみで画像形成を行うクリア単色モード等があるが、ここでは本実施形態で最も特徴的であるインライン部分クリアモードについて説明する。これらの画像形成モードは、画像形成制御シーケンスとして、制御装置200x及び200yのメモリに記憶されている。これらの画像形成モードのモード選択画面は操作パネル400xのディスプレイに表示される。そしてユーザーがそれらの画像形成モードのうち所定の画像形成モードを選択すると、操作パネル400xのディスプレイにプリンタドライブのモード選択画面が表示される。ここではインライン部分クリアモードが選択されたものとして画像形成動作の説明を行う。なお、本実施形態では、上記の選択及び表示動作を操作パネル400xで行うこととしたが、操作パネル400yで行うとしてもかまわない。また、操作パネル400xと操作パネル400yの両方を使用する構成としても良い。
図7は、このような画像形成を行うための画像処理制御部のブロック図で、図3に示す制御装置200x、200yの画像処理を行うコントローラ部1002x、1002yの細部構成を示す。ここで、501、502、503、504、507、508はコントローラ部1002x内の処理であり、505、506、509、510はコントローラ部1002y内の処理である。なお、上記処理がコントローラ部1002xと1002yのどちらに属するものかは、上記に限るものでもない。たとえば、509はクリアデータ量演算部であるが、コントローラ部1002x内の処理としてもよい。
コントローラ部1002x、1002yには、PC1008などの外部装置から転送されたデータファイルや、画像読取装置300xで読み込まれたカラー画像データ、画像読取装置300yで読み込まれたクリア画像データが入力される。カラー画像データ入力部501は、画像読取装置300xで読み取った画像を一旦ページ単位でメモリに蓄積して、画素単位で入力することを想定している。色変換部502は、画像読取装置300xの色空間であるR、G、Bの画像信号を印字出力のための色空間であるC、M、Y、Kに画素単位で変換する。生成されたC、M、Y、Kは階調補正部503で正規の階調特性が得られるような階調補正(いわゆるガンマ補正など)を施され、中間調処理部504でいわゆるディザ処理などの画像形成のための疑似中間調処理が施される。
クリア画像パターン指定部505は、画像形成装置Ayの操作パネル400yのユーザインタフェースまたは外部装置1008等によって入力された透明画像データに基づいて、クリアトナーの出力パターンを指定する部分である。クリア画像パターン指定部505によって指定された情報は、クリア画像生成部510に送られる。
記録材温度検知部506は、温度センサ9によって検出された記録材の温度を検知する。記録材温度検知部506によって検知された記録材の温度の情報は、クリアデータ量演算部509へ送られる。
メディア情報指定部507は、操作パネル400xのユーザインタフェースまたは外部装置1008等によって、出力するメディアの種類を指定する部分である。メディア情報指定部507によって指定された情報はクリアデータ量演算部509へ送られる。
総トナー量演算部508は、取得手段であり、クリアトナー成分以外であるC、M、Y、Kの総トナー量に関する値を求める(カラー画像データを取得する)。総トナー量とは、C、M、Y、K4色の合計の信号量により画素ごとに求められる。このとき、理論上は、カラー画像情報としては、最大で400%の画像データとなる。しかし、実際の画像形成において、制御装置200xはUCRや、GCRといった方法を実行することで、カラー画像データの1画素あたりの最大値を180%〜240%になるよう変更する。総トナー量演算部508によって算出されたカラー画像データの情報はクリアデータ量演算部509へ送られる。
なお、UCRは、下色除去(Under Color Removal)のことである。即ち、カラー原稿を4色分解するときに、C、M、Yの3色が重なった部分にはグレーの成分が発生するが、その成分をスミ版(K版)に置き換えるときの方式である。したがって、ある程度の濃さのグレー成分をスミ版に置き換えることにより、トータルのトナー量を減らすことができる。また、GCRは、グレー置換(Gray Component Replacement)のことである。即ち、色分解画像において、C、M、Yの比率が同じ点は、黒又はグレーになる。この部分をKに置き換えることによって、網点の比率を下げることが可能になり、網点総面積率が低くなり、トータルのトナー量を減らすことができる。
クリアデータ量演算部509は、記録材温度検知部506より検知された記録材の温度、メディア情報指定部507により指定されたメディア情報、総トナー量演算部508により算出された総トナー量に応じて、クリア画像データ補正値Xを算出する。即ち、総トナー量演算部508(取得手段)により取得したトナー量に関する値(カラー画像データ)、及び、温度センサ9により検知した記録材の温度に応じて、クリア部(カラートナー画像にクリアトナーを重ねる部分)のクリアトナーのトナー量を補正する。本実施形態では、このような補正制御をトナー量補正制御と言う。本実施形態のトナー量補正制御では、クリア部におけるクリア画像データに基づくクリアトナーのトナー量に対し、実際に形成するクリアトナー画像のトナー量を少なくするようにしている。ここで、クリア部におけるクリア画像データに基づくクリアトナーのトナー量とは、クリア画像パターン指定部505により指定されたクリア画像パターンに基づくクリアトナーのトナー量である。言い換えれば、補正しないとした場合のトナー量(例えば100%)である。このために、実際に画像形成を行うクリア画像データ(クリア画像データ補正値X)は、補正しないとした場合のトナー量に応じたクリア画像データよりも少ない。
このようにクリアデータ量演算部509によって算出されたクリア画像データ補正値Xの情報はクリア画像生成部510へ送られる。クリア画像生成部510は、クリア画像パターン指定部505によって指定されたクリア画像パターン情報と、クリアデータ量演算部509によって算出されたクリア画像データ補正値Xに従ってクリアトナーで出力すべき画像を生成する。
なお、本実施形態では、カラー画像データが70%以上であるときにクリア画像データの補正を行う。クリア画像データの補正はクリアトナー層の印字面積率を制御することにより行うものとする。即ち、PWM(Pulse Width Modulation)制御のデューティ比(露光時間)を変えることにより、クリアトナートナー量を補正する。その他、レーザパワーを制御したり、帯電バイアス、現像バイアス、転写バイアスなどを制御して、クリアトナートナー量を補正しても良い。
クリア画像生成部510で得られたクリア画像データは、中間調処理部504で得られたC、M、Y、K4色の画像信号とともに画像形成部511へ送られる。そして、C、M、Y、Kのフルカラー画像とクリアトナー画像を合成し、記録材上に印字することによって最終的な出力画像を得る。
図8は、本実施形態における画像形成制御シーケンスのフローチャートである。S101では、カラー画像データ入力部501によってカラー画像データ情報を取得する。S102では、クリア画像パターン指定部505によってクリア画像パターンを指定(クリア画像データを取得)する。S103では、総トナー量演算部508によって、カラー画像データを取得する。S104では、メディア情報指定部507によってメディア情報を指定する。例えば、坪量150g/mのグロスコート紙を指定する。S105では、S101で取得したカラー画像データ情報に基づいて、有色画像形成部2で記録材Pに4色のカラー画像の印刷を行う。
具体的には、まず、1色目のイエローの画像形成ステーションYにおいて、感光ドラム21表面を帯電バイアスが印加された帯電ローラ22によって一様に所定の極性・電位に帯電する。そして感光ドラム21表面の帯電面に露光ユニット23から画像信号に応じてレーザ光が照射され静電潜像(静電像)が形成される。そして感光ドラム21表面(像担持体上)の潜像が現像器24の現像バイアスが印加された現像ローラ表面に担持されているイエロートナー(現像剤)によって現像され、感光ドラム21表面に熱溶融性のイエロートナー画像(第1色の画像、有色画像)が形成される。同様の画像形成工程がマゼンタ、シアン、ブラックの各画像形成ステーションM,C,Kにおいても行われる。そして各画像形成ステーションM,C,Kの感光ドラム21表面に各色のトナー画像(現像像)が形成される。
各画像形成ステーションY,M,C,Kにおいて感光ドラム21表面に形成された各色のトナー画像は、一次転写ローラ28に転写バイアス電源(不図示)から印加される一次転写バイアスによって中間転写ベルト26表面に重ねて転写される。これによって中間転写ベルト26表面にカラートナー画像が形成される。
一方、給送搬送部1のピックアップローラ12が給送カセット100から記録材Pを搬送ローラ対13に繰り出し、搬送ローラ対13はその記録材Pをレジストローラ14に搬送する。
有色画像形成部2では、続いて、二次転写ローラ29に転写バイアス電源(不図示)から二次転写バイアスが印加される。これにより中間転写ベルト26表面のカラートナー画像は第1搬送部1のレジストローラ14によって二次転写ニップ部T2に送り込まれた記録材P上に一括して二次転写され、記録材Pはそのカラートナー画像を担持する。二次転写ニップ部T2を出た記録材Pは第1定着部3の定着ニップ部N1に導入される。
次に、第1定着部3により未定着のカラートナー画像を記録材Pに加熱定着する。定着ローラ31と加圧ローラ32は定着ニップ部で未定着のカラートナー画像を担持している記録材Pを挟持搬送する。その搬送過程においてカラートナー画像は定着ローラ31表面及び加圧ローラ32表面から熱とニップ圧を受ける。これによりカラートナー画像は溶融し記録材P上に加熱定着される。
S106では、記録材温度検知部506によって記録材の温度の温度データ情報を取得する。S107では、S103で取得したカラー画像データが70%以上か否かを判断する。カラー画像データが70%未満であればS113に進み、70%以上であればS108に進む。S108では、S106で取得した記録材の温度Tsの温度データが基準値Ta以下(所定の温度以下)であるか否かを判断する。Ts>TaであればS113に進み、温度Ts≦TaであればS109に進む。ここで、基準値Taは、画像形成装置の種類などに応じて予め設定された値である。また、本実施形態の場合、基準値Taは、画像形成装置が備える装置内の雰囲気温度を検知する環境センサの検知結果に応じて、例えば、20〜50℃や30〜40℃の範囲の温度で変動させるようにしている。なお、記録材(メディア)の種類に応じて変えても良い。
S109では、S104で取得したメディア情報から、予め制御装置200y(或は200x)内に保存されたメディア毎の「記録材の温度変動‐グロス変動δGの関係」のテーブルを参照する。そして、カラー部のグロスGaの予測変動量δGa、及び、クリア部のグロスGbの予測変動量δGbを、それぞれ計算し、グロス段差変動δGa‐bを算出する。例えば、図4から、検知した温度10℃で、その画像形成装置内の温度が十分に上昇した場合の記録材の温度が40℃となる場合、予測変動量δGaは「2」、予測変動量δGbは「10」となり、グロス段差変動δGa‐bは「8」となる。なお、画像形成装置内の温度が十分に上昇した場合の記録材の温度は、環境によって異なるため、上述の基準値Taと共に環境センサの検知結果に応じて変化させる。即ち、本実施形態では、環境に応じた、カラー部とクリア部の記録材の温度変化に対するグロスの予測変動量のテーブルをそれぞれ有する。
なお、カラー部の記録材の温度変動に対するグロス変動が小さいことから、上述のδGaのテーブルを省略し、クリア部のグロスGbの予測変動量δGbのテーブルのみを使用するようにしても良い。即ち、クリア部のグロスGbの予測変動量δGbをグロス変動段差として算出するようにしても良い。
S110では、S103で取得したメディア情報から、予め制御装置200y(或は200x)内に保存されたメディア毎の「クリア画像データ‐グロスの関係」のテーブルを参照し、グロス段差変動δGa‐bからクリア画像データ補正値Xを算出する。例えば、図6から、グロス段差変動δGa‐bが「8」である場合、クリア画像データを100%から50%に下げるように補正する。
このようなトナー量補正制御は、温度センサ9により検知した温度が低い程、クリア部のクリアトナーのトナー量を、クリア部におけるクリア画像データに基づく透明トナーのトナー量よりも少なくする。即ち、前述の図6(クリア画像データ‐グロスの関係)から明らかなように、クリアデータ量が少なくなる程グロスが高くなる。一方、図5(記録材の温度変動‐グロス変動δGの関係)から明らかなように、記録材の温度が低い程グロス段差が大きくなる。このため、このグロス段差の変動を低減するためには、記録材の温度が低い程グロスが高くなるように制御する必要がある。以上より、温度センサ9により検知した温度が低い程、クリア部のクリアトナーのトナー量を、クリア部におけるクリア画像データに基づく透明トナーのトナー量よりも少なくなるように、クリア画像データを補正する。
S111では、S102で取得したクリア画像パターンと、S109で取得したクリア画像データ補正値Xを用いて、透明画像形成部5で記録材Pのカラートナー画像上にクリアトナーによる重ね印刷を行う。即ち、感光ドラム51表面を帯電バイアスが印加された帯電ローラ52によって一様に所定の極性・電位に帯電する。そして感光ドラム51表面の帯電面に露光ユニット53から画像信号に応じてレーザ光が照射され静電潜像(静電像)が形成される。そしてこの潜像が現像器54の現像バイアスが印加された現像ローラに担持されている透明トナー(現像剤)によって現像され、感光ドラム51表面に熱溶融性の透明トナー画像(透明画像)が形成される。感光ドラム21表面に形成された各色のトナー画像は、一次転写ローラ58に転写バイアス電源(不図示)から印加される一次転写バイアスによって中間転写ベルト56表面に転写される。これによって中間転写ベルト56表面に透明トナー画像が形成される。
一方、第3搬送部7のレジストローラ72は反転用振り分け部材16によって搬送路71に振り分けられる記録材Pを透明画像形成部5の二次転写ニップ部T4に送り出す。透明画像形成部5では、続いて、二次転写ローラ59に転写バイアス電源(不図示)から二次転写バイアスが印加される。これにより中間転写ベルト56表面の透明トナー画像はレジストローラ72によって二次転写ニップ部T4に送り込まれた記録材P上に二次転写され、記録材Pはカラートナー画像上に透明トナー画像を担持する。二次転写ニップ部T4を出た記録材Pは第2定着部6の定着ニップ部に導入される。
次に、第2定着部6により未定着の透明トナー画像を記録材Pに加熱定着する。定着ローラ31と加圧ローラ32は定着ニップ部で未定着の透明トナー画像を担持している記録材Pを挟持搬送する。その搬送過程においてトナー画像は定着ローラ31表面及び加圧ローラ32表面から熱とニップ圧を受ける。これによりトナー画像は溶融し記録材P上に加熱定着される。
S112では、カラートナー画像上に透明トナー画像を形成された記録材Pが第3搬送部7の搬送路71より画像形成装置の排出トレイ76上に排出される。S113では、クリア画像データ100%として透明画像形成部5で記録材Pのカラートナー画像上にクリアトナーによる重ね印刷を行う。
図9は、坪量150g/mのグロスコート紙を用いてカラー画像データ100%上にクリアトナーを部分的に形成した100枚の出力物に対して、従来例と本実施例とを比較した結果である。従来例は、本実施形態の制御を行わなかった場合で、本実施例は、本実施形態の制御を行った場合である。具体的には、同じ画像を100枚出力してカラー部とクリア部の所定の位置においてグロスを測定し、グロス段差を求めた。その中で最もグロス段差の大きかった出力物αのグロス段差Gαと最もグロス段差の小さかった出力物βのグロス段差Gβを比較し、グロス段差変動δGα−Gβを表した。図9より、記録材の温度によるクリア画像データの補正を行わない従来例では、グロス段差変動δGα−Gβが15.3となり、グロス感の違いが顕著に分かった。しかし、本実施例の構成を用いることで、グロス段差変動δGα−Gβが2.2まで下がり、グロス感の違いが視認されにくいレベルまで改善した。前述したように、グロス段差変動が5以下であればグロス感の違いは視認されにくいが、本実施例によれば、グロス段差変動を5以下に抑えられる。
以上より、インライン部分クリアモードにおいてカラー画像データが多い場合、記録材の温度に応じてクリア画像データを補正して、クリア部のグロス変動を抑制することが可能となり、所望のクリア効果を得ることができる。
<第2の実施形態>
上述の第1の実施形態では、カラー画像データが70%以上になる領域がある場合はその部分にクリア画像が重なるものとし、記録材の温度に応じてクリア画像データ量を一律に補正した。しかし、カラー画像データが少ない(カラートナートナー量が少ない)領域Cと、カラー画像データが多い(カラートナートナー量が多い)領域Dの両方にクリア画像が重なる画像パターンも考えられる。このとき、クリア画像データを第1の実施形態に従って記録材の温度によって一律に制御すると、領域Dではクリア部のグロスの変動を抑えられるが、領域Cではクリア部のグロスが上がり過ぎてしまう可能性がある。
具体的には、領域Cのカラー画像データが70%未満(例えば50%)であれば、前述の図5からグロス段差の変動は小さい。これに対して、領域Dのカラー画像データが70%以上(例えば100%)であれば、グロス段差の変動が大きい。そして、このようにグロス段差の変動に違いがある領域Cと領域Dとのクリア画像データを一律に補正すると、領域Cと領域Dとでグロス感が変わってしまう。
したがって、本実施形態では、上記のような画像パターンにおいてもクリア部のグロスが領域によらず所望のグロスを得られるようにした。即ち、上記の領域Cのクリア部のデータ量は補正せずそのままとし、領域Dのクリア部のデータ量は補正値となるクリア画像データパターンを生成して画像形成を行う。
以下、このような本実施形態について、図10ないし図12を用いて説明する。なお、本実施形態における画像形成装置の構成および動作は、特に言及しない限り第1の実施形態と同様である。
図10は、本実施形態の画像形成を行うための画像処理制御部のブロック図である。カラー画像データ入力部601、色変換部602、階調補正部603、中間調処理部604、クリア画像パターン指定部605、記録材温度検知部606、メディア情報指定部607については、第1の実施形態と同様である。総トナー量演算部608は、クリアトナー成分以外であるC、M、Y、Kの総トナー量を求める。総トナー量とは、C、M、Y、K4色の合計の信号量(カラー画像データ)により画素ごとに求められる。総トナー量演算部608によって算出された画素ごとの総トナー量の情報(カラー画像データ)はクリアデータ量演算部609へ送られる。
クリアデータ量演算部609は、記録材温度検知部606より検知された記録材の温度、メディア情報指定部607により指定されたメディア情報、総トナー量演算部608により算出されたカラー画像データに基づいて、画素ごとのクリアデータ量を算出する。クリアデータ量演算部609によって算出されたクリアデータ量の情報はクリア補正パターン生成部611へ送られる。
クリア補正パターン生成部611は、クリアデータ量演算部609で求められたデータ量の値によって、クリア画像データを補正処理するための補正パターンを生成する。クリア画像生成部610で生成された画像信号は、補正処理部612に入力される。補正処理部612では、クリア補正パターン生成部611で生成された補正パターンによる補正処理が施される。補正処理部612の詳細は後述する。
なお、本実施形態では、後述する条件の場合にクリア画像データの補正を行う。また、クリア画像データ量の補正はクリアトナー層の印字面積率を制御することにより行うものとする。補正処理部612で得られたクリア画像データの補正値は、中間調処理部604で得られたC、M、Y、K4色の画像信号とともに画像形成部613へ送られる。そして、C、M、Y、Kのフルカラー画像とクリアトナー画像を合成し、記録材上に印字することによって最終的な出力画像を得る。
ここでは前述した総トナー量演算部608、クリアデータ量演算部609、クリア補正パターン生成部611、補正処理部612で構成されるクリアトナー量の制御方式について説明する。まず、取得手段である総トナー量演算部608は、有色トナー画像(フルカラー画像)を複数に分割した所定の領域毎のトナー量に関する値を取得する。例えば、所定量の画素の領域毎のカラー画像データ(トナー量に関する値)を取得する。そして、所定の領域のうち、総トナー量演算部608により取得したトナー量に関する値が所定の値(例えば、カラー画像データ70%)以上となる領域に重ねる透明トナーのトナー量に関して、前述の第1の実施形態で説明したようなトナー量補正制御を実行する。一方、所定の領域のうち、総トナー量演算部608により取得したトナー量に関する値が所定の値未満となる領域に重ねる透明トナーのトナー量に関しては補正しない。
より具体的に説明する。図11は、5x5画素のウィンドウ内における画素ごとの総トナー信号(カラー画像データ)の分布を示している。ここで、ウィンドウとは複数画素から構成される所定の領域のことをいう。ここで、総トナー量演算部608は、対応する画素ごとにC、M、Y、K各々の画像信号値を8ビットの整数(0〜255)から総トナー信号を生成する。図11は、5x5画素の画素ごとに総トナー信号(カラー画像データ)を求めた結果であり、その数値は%(パーセント)を表している。
総トナー量演算部608から出力されるウィンドウ内の画素ごとのカラー画像データは、クリアデータ量演算部609に送られる。クリアデータ量演算部609は、図11の数値をウィンドウ内で加算平均し、カラー画像データの平均値を求める。その結果、図11の例では204.6%となることがわかる。クリアデータ量演算部609は算出されたカラー画像データの平均値をクリア補正パターン生成部611へ送る。同時にクリアデータ量演算部609は、記録材温度検知部606およびメディア情報指定部607によって得られた記録材温度およびメディア種類に基づいて、クリア画像データ補正値X%を算出する。
クリア補正パターン生成部611は、クリアデータ量演算部609から得られたクリア画像データ補正値とカラー画像データに基づいて、ウィンドウ毎にクリア画像データ量を指定する。本実施形態では、カラー画像データ(の平均値)が70%以上であるウィンドウに対してはクリア画像データ量の補正を行うため、クリア画像データ補正値X%を適用する。また、総トナー量が70%未満であるウィンドウに対してはクリア画像データ量の補正は行わないため、100%のままとなる。
クリア画像生成部610で生成されたクリア画像データは、クリア補正パターン生成部611から出力された補正パターンによって、クリア補正処理部612でウィンドウ単位でかけあわされて最終的に画像形成部613へ送られる。クリア補正パターン生成部611では、上述の5x5のウィンドウ処理を行う。
図12は、本実施形態における画像形成制御シーケンスの一例のフローチャートである。S201、S202は、図8のS101、S102と同様である。S203では、総トナー量演算部608によって、画素ごとのカラー画像データを取得する。S204、S205、S206は、図8のS104〜S106と同様である。S207は、図8のS108と同様である。S208では、上述のウィンドウ(所定の領域)内のカラー画像データ(の平均値)が70%以上である場合に、S208に進み、70%未満である場合にS214に進む。S209、S210は、図8のS109、S110と同様である。S211では、S210で算出したクリア画像データ補正値Xに応じたクリア補正パターンと、指定されたクリア画像パターンにより補正処理(クリアデータマスク処理)を行う。S212、S213、S214は、図8のS111〜S113と同様である。
本実施形態では、記録材の温度に応じてクリア画像データ量をウィンドウ毎に補正する。これにより、カラー画像データが少ない領域Cとカラー画像データ量が多い領域Dの両方にクリア画像が重なる画像パターンに対しても、領域Cではクリア部のグロスが上がりすぎてしまうことなく、領域Dのグロス効果を所望に得ることができる。
<他の実施形態>
なお、上述の第1、第2の実施形態では、トナー量補正制御として、温度センサ9による検知温度が低い程、クリア画像データ補正値Xが少なくなるような制御について説明した。そして、このために図4及び図6に示すような関係のテーブルを有するようにしている。但し、このようなトナー量補正制御をより単純化して、補正を行う温度センサ9による検知温度を複数の段階(例えば3段階)設け、それぞれにクリア画像データ補正値を一律に定めても良い。例えば、検知温度が20℃よりも高く30℃以下の場合にクリア画像データ補正値を70%、同じく10℃よりも高く20℃以下の場合に同じく60%、10℃以下の場合に50%とするようにしても良い。この場合、検知温度が30℃よりも高い場合には補正しない(100%とする)。
また、本発明のトナー量補正制御は、このような制御に限定されない。例えば、カラー画像データが所定の値(例えば70%)以上で、温度センサ9による検知温度が所定温度(例えば20℃)以下である場合に、一律にクリア画像データ補正値Xを所定量(例えば50%)にし、それ以外は、補正しないようにしても良い。この場合にも、これら所定温度や所定量を、環境やメディアによって変えるようにしても良い。
2・・・有色画像形成部、5・・・透明画像形成部(透明画像形成手段)、9・・・温度センサ(温度検知手段)、200x、200y・・・制御装置(制御手段)、508・・・総トナー量演算部(取得手段)、A、Ax、Ay・・・画像形成装置、P、Ps・・・記録材

Claims (6)

  1. 記録材上に加熱定着された有色トナー画像に重なるように、透明画像データに基づいて透明トナーにより画像形成を行う透明画像形成手段と、
    前記有色トナー画像のトナー量に関する値を取得する取得手段と、
    前記有色トナー画像が加熱定着された後の記録材の温度を検知する温度検知手段と、
    前記取得手段により取得したトナー量に関する値、及び、前記温度検知手段により検知した記録材の温度に応じて、前記有色トナー画像に透明トナーを重ねる部分の透明トナーのトナー量を、前記重ねる部分における前記透明画像データに基づく透明トナーのトナー量に対し補正するトナー量補正制御を、前記透明画像形成手段に実行させる制御手段と、を備えた、
    ことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記トナー量補正制御は、前記温度検知手段により検知した温度が低い程、前記有色トナー画像に透明トナーを重ねる部分の透明トナーのトナー量を、前記重ねる部分における前記透明画像データに基づく透明トナーのトナー量よりも少なくする制御である、
    ことを特徴とする、請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記制御手段は、前記温度検知手段により検知した温度が所定の温度以下の場合に、前記トナー量補正制御を前記透明画像形成手段に実行させる、
    ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 前記制御手段は、前記取得手段により取得したトナー量に関する値が所定の値以上である場合に、前記トナー量補正制御を前記透明画像形成手段に実行させる、
    ことを特徴とする、請求項1ないし3のうちの何れか1項に記載の画像形成装置。
  5. 前記取得手段は、前記有色トナー画像を複数に分割した所定の領域毎のトナー量に関する値を取得し、
    前記制御手段は、前記所定の領域のうち、前記取得手段により取得したトナー量に関する値が所定の値以上となる領域に重ねる透明トナーのトナー量に関し、前記トナー量補正制御を前記透明画像形成手段に実行させる、
    ことを特徴とする、請求項1ないし3のうちの何れか1項に記載の画像形成装置。
  6. 記録材上に、有色画像データに基づいて有色トナーにより画像形成を行う有色画像形成手段を有する、
    ことを特徴とする、請求項1ないし5のうちの何れか1項に記載の画像形成装置。
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