JP2016114923A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】白トナー付着量を幅広い範囲で調整でき、現像能力の調整に現像剤トナー濃度を変更してもトナー帯電量を安定化する。
【解決手段】画像形成装置は、現像装置と、白トナーを現像装置へ供給するトナー補給手段と、トナー補給手段からの白トナー補給量を積算するトナー補給量積算手段と、現像装置付近の絶対湿度を検知する温湿度検知手段と、現像装置内の現像剤を撹拌する攪拌手段と、白トナー明度設定値を任意に入力できる外部入力手段と、現像装置の現像能力を調整する現像能力調整手段とを備える。現像能力調整手段が、外部入力手段により入力された白トナー明度設定値に応じて、現像装置の現像剤のトナー濃度を変更して、現像装置の現像能力を調整すると伴に、現像能力の調整時から積算された白トナー補給量と現像装置付近の絶対湿度とで定まる攪拌時間、攪拌手段により現像装置内の現像剤を撹拌する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

近年の電子写真方式の画像形成装置には、ＣＭＹＫ（シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ））のプロセスカラートナー以外に、特色トナーが使用できるものもある。

この種の画像形成装置は、ＣＭＹＫのプロセスカラーにそれぞれ対応する４つの作像ステーションに加え、特色トナー用の作像ステーションを１つ以上有していたり、プロセスカラートナーの作像ステーションを特色トナーのものに入れ替えたりできる。

特色トナーの一つに、白トナーがある。白トナーを利用した画像形成の例としては、透明なメディア（ＯＨＰシート、ＯＺＫ、アリンダなど）に対して、プロセスカラートナー画像の上層に白トナー画像を全面に重ねる印刷がある。この印刷では、透明メディア側から画像を見ると、白トナー画像を付加したことで下地画像が透けて見えることがなく、かつ、透明メディアの光沢感により均一光沢のある付加価値の高い印刷物を生成できる。また、通常の印刷画像（カラー画像など）の上に白トナーを特徴的なパターンや文字、ロゴ、記号、模様などで上乗せ印刷すれば、白トナーの明度を装飾効果として付与できる。これらは、付加価値印刷として期待されている。

プロセスカラーとともに、特色カラーを用いる画像形成装置においては、画質調整の観点から白トナー印刷物の明度調整をユーザ側で実施することも多い。市場において、プロセスカラートナーと白トナーの画質調整に関する要求を比較すると、プロセスカラートナーは、色再現性が優先されるため調整範囲を大幅に逸脱するようなトナー付着量は要求されない。一方、白トナーは、色再現性よりも装飾アピールとしての用途が求められるため、トナー付着量の調整範囲はプロセスカラートナーよりも広いのが要求されている。

なお、プロセスカラートナーを対象とするトナー濃度調整技術としては、現像能力を検知し、現像能力が所定範囲外の場合は、現像部のトナー濃度を調整するという構成が知られている。（例えば、特許文献１など）

本発明の課題は、白トナー付着量を幅広い範囲で調整でき、現像能力の調整に現像剤トナー濃度を変更してもトナー帯電量を安定化できる画像形成装置を提供することを目的とする。

前記課題は、白トナーによる画像の現像を行う現像装置と、白トナーを前記現像装置へ供給するトナー補給手段と、前記トナー補給手段からの白トナー補給量を積算するトナー補給量積算手段と、前記現像装置付近の絶対湿度を検知する温湿度検知手段と、前記現像装置内の現像剤を撹拌する攪拌手段と、白トナー明度設定値を任意に入力できる外部入力手段と、前記現像装置の現像能力を調整する現像能力調整手段とを備え、前記現像能力調整手段が、前記外部入力手段により入力された前記白トナー明度設定値に応じて、前記現像装置の前記現像剤のトナー濃度を変更して、前記現像装置の前記現像能力を調整すると伴に、前記現像能力の調整時から積算された前記白トナー補給量と前記現像装置付近の前記絶対湿度とで定まる攪拌時間、前記攪拌手段により前記現像装置内の前記現像剤を撹拌することを特徴とする画像形成装置によって、解決される。

本発明の画像形成装置は、現像能力調整手段が白トナー明度設定値に応じて、白色画像形成ユニットの現像剤のトナー濃度を変更することで、現像能力を調整する。そのため、白トナー付着量を幅広い範囲で調整できる。また、現像能力の調整時から積算された白トナー補給量と現像装置付近の絶対湿度で定まる時間、攪拌手段により現像装置内の現像剤を撹拌するので、現像剤トナー濃度を変更してもトナー帯電量を安定化できる。

現像ポテンシャルと感光体上のトナー現像量の関係を示したグラフである。 実施形態に係る画像形成装置のハードウェア構成図である。 画像形成装置の制御部のハードウェア構成図である。 中間転写方式での、白色画像形成ユニットの配置を示す模式図である。 図４の転写部を拡大して示す模式図である。 白トナー付着量と白トナー明度との関係を示すグラフである。 第１の実施形態に係る画像形成装置の制御部の構成を示すブロック図である。 付着量区分（モード）とモード規定パラメータを示す図である。 白トナーの明度制御パラメータの登録例を示す図である。 白トナーによる印刷手順を示すフローチャートである。 現像スリーブ速度比と現像γの関係を示すグラフである。 （ａ）は、本実施形態に係る白色画像形成ユニット（現像装置）の模式図であり、（ｂ）は、白色画像形成ユニットにおける各搬送空間要部の横断面を示す模式図である。 現像剤トナー濃度と現像γの関係を示すグラフである。 現像装置の撹拌時間とカブリ発生の関係を示すグラフである。 白トナー積算補給量閾値と撹拌時間基準値の関係を示す図である。 装置付近の絶対湿度閾値と撹拌時間加算係数の関係を示す図である。 ユーザの調整項目の一例を示す図である 第２の実施形態に係る画像形成装置の制御部の構成を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る画像形成装置の印刷ジョブ処理例を示す概念図である。 第３の実施形態に係る画像形成装置の制御部の構成を示すブロック図である。 現像スリーブの制御を行う制御系を示す制御ブロック図である。 累積画像面積率を算出するデータの流れを示すブロック図である。 走行距離に対するトナーリフレッシュ係数の関係を示す図である。 累積画像面積率に対するトナーリフレッシュ係数の関係を示す図である。 絶対湿度に対するトナーリフレッシュ係数の関係を示す図である。

以下、実施形態について説明する前に、実施形態の理解を容易にするための予備的事項について説明する。

通常、プロセスカラートナーの濃度調整や白トナーの明度調整は、用紙上のトナー付着量を変更することで行われる。そして、用紙上のトナー付着量は、感光体上のトナー現像量を調整することで制御される。

図１は、現像ポテンシャルと感光体上のトナー現像量の関係を示したグラフである。図１において、横軸は現像ポテンシャル（Ｖ）であり、縦軸は感光体上のトナー現像量（ｍｇ／ｃｍ^２）である。

感光体上のトナー現像量は現像ポテンシャルと相関関係にあり、図に示すように、現像ポテンシャルを増減調整することで感光体上のトナー現像量が調整できる。例えば、現像量ｍ１、ｍ２を得たい場合は、それぞれ現像ポテンシャルＶ１、Ｖ２が必要となる。

また、グラフの傾きは、画像形成装置の持つ現像能力（現像γ）を示している。一般に、現像能力は現像装置内の現像剤トナー濃度を増減したり、現像スリーブ速度を変更したりして調整できる。

しかしながら、従来のプロセスカラートナーシステムは高品質な画像を安定して提供するため、この傾きをシステムとして最適な固定値に設定している。また、現像ポテンシャルの上限値は、主に電力、エレキ仕様又は異常画像の抑制などから決まる。そのため、現像ポテンシャルが上限値に達した時点でそれ以上のトナー現像量が得られず、ユーザが所望するトナー付着量に対応できない。

現像能力を調整するためには、現像装置内の現像剤のトナー濃度又は現像スリーブ速度を変更することが必要である。しかし、現像能力を調整するために現像剤のトナー濃度を変動させた場合、トナー帯電量が安定しておらず、感光体上へのカブリ（非画像部にトナー現像されること）などの異常画像を発生するおそれがある。

以下の実施形態では、白トナー付着量を幅広い範囲で調整でき、現像能力の調整に現像剤トナー濃度を変更してもトナー帯電量を安定化できる画像形成装置について説明する。

（第１の実施形態）
まず、実施形態に係る画像形成装置の基本構成について説明する。本画像形成装置は、プロセスカラートナーの各現像装置（画像形成ユニット）に付加して、特色トナーの一つである白トナーによる画像形成を行う白色画像形成ユニットを搭載する。

図２は実施形態に係る画像形成装置のハードウェア構成図であり、図３は画像形成装置の制御部のハードウェア構成図である。図２に示すように、画像形成装置１は、制御部１０と、画像読み取り部１１と、作像部１２と、給紙部１３と、転写部１４と、定着部１５と、排紙部１６と、表示・操作部１７などを備える。

＜制御部＞
制御部１０は、図３に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１１と、メインメモリ（ＭＥＭ−Ｐ）１０１２と、ノースブリッジ（ＮＢ）１０１３と、サウスブリッジ（ＳＢ）１０１４とを有する。また、制御部１０は、ＡＧＰ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｏｒｔ）バス１０１５と、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１０１６とを有する。さらに、制御部１０は、ローカルメモリ（ＭＥＭ−Ｃ）１０１７と、ＨＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ）１０１８と、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）１０１９と、ネットワークＩ／Ｆ１０２とを有する。

ＣＰＵ１０１１は、メインメモリ１０１２に記憶されたプログラムにしたがって、データを加工・演算したり、画像読み取り部１１と、作像部１２と、給紙部１３と、転写部１４と、定着部１５と、排紙部１６の動作を制御したりする。

メインメモリ１０１２は、制御部１０の記憶領域であり、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０１２ａと、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０１２ｂとを有している。

ＲＯＭ１０１２ａは、制御部１０の各機能を実現させるプログラムやデータの格納用メモリである。ＲＯＭ１０１２ａに記憶されているプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

ＲＡＭ１０１２ｂは、プログラムやデータの展開及びメモリ印刷時の描画用メモリなどとして用いる。ＮＢ１０１３は、ＣＰＵ１０１１と、ＭＥＭ−Ｐ１０１２、Ｓ２Ｂ１０１４及びＡＧＰバス１０１５とを接続するためのブリッジである。ＳＢ１０１４は、ＮＢ１０１３とＰＣＩデバイス、周辺デバイスとを接続するためのブリッジである。ＡＧＰバス１０１５は、グラフィック処理を高速化するために提案されたグラフィクスアクセラレータカード用のバスインターフェースである。

ＡＳＩＣ１０１６は、ＰＣＩターゲット及びＡＧＰマスタ、ＡＳＩＣ１０１６の中核をなすアービタ（ＡＲＢ）、ＭＥＭ−Ｃ１０１７を制御するメモリコントローラ、ハードウェアロジックなどにより画像データの回転などを行う複数のＤＭＡＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）からなる。このＡＳＩＣ１０１６は、ＰＣＩバスを介してＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）のインターフェイスや、ＩＥＥＥ１３９４（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ １３９４）のインターフェイスに接続されている。

ＭＥＭ−Ｃ１０１７は、コピー用画像バッファ及び符号バッファとして用いるローカルメモリである。ＨＤ１０８１は、画像データの蓄積、印刷時に用いるフォントデータの蓄積、フォームの蓄積を行うためのストレージである。ＨＤＤ１０１９は、ＣＰＵ１０１１の制御にしたがってＨＤ１０１８に対するデータの読み出し又は書き込みを制御する。ネットワークＩ／Ｆ１０２は、通信ネットワークを介して情報処理装置などの外部機器と情報を送受信する。

＜画像読み取り部＞
画像読み取り部１１は、用紙に記載されている画像を光学的に読み取ることにより、画像情報を生成するものである。具体的には、用紙に光を当てて、その反射光をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）、又はＣＩＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）などの読み取りセンサで受光することによって画像情報を読み取る。なお、画像情報とは、印刷媒体に形成させる画像を表す情報であり、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色を示す電気的な色分解画像信号を用いて示されたものである。

画像読み取り部１１は、図２に示すように、コンタクトガラス１１１と、読み取りセンサ１１２などを備える。コンタクトガラス１１１には、画像が形成された用紙が載置される。読み取りセンサ１１２は、コンタクトガラス１１１に載置されている用紙に形成された画像の画像情報を読み取る。

＜作像部＞
作像部１２は、画像読み取り部１１によって読み取られた画像情報、又はネットワークＩ／Ｆ１０２によって受信された画像情報に基づいて転写部１４の中間転写ベルト１４３の表面にトナーを付着させて画像（トナー像）を形成する。

作像部１２は、画像形成ユニット１２０Ｃ、１２０Ｍ、１２０Ｙ、１２０Ｋ及び１２０Ｔを備える。これら画像形成ユニット１２０Ｃ、１２０Ｍ、１２０Ｙ及び１２０Ｋには、各々シアントナー像、マゼンタトナー像、イエロートナー像及びブラックトナー像が形成される。また、画像形成ユニット１２０Ｔには、クリアトナー像が形成される。

それぞれのプロセスカラートナーは、顔料や染料などの色材を含有した帯電性を持った樹脂粒子である。

また、クリアトナーとは、無色透明のトナーであり、印刷媒体に付着されたプロセスカラートナーに付着されるとそのプロセスカラートナーを視認できるように構成された樹脂粒子である。また、クリアトナーは、印刷媒体に付着されるとその印刷媒体を視認できる。クリアトナーは、例えば、低分子量のポリエステル樹脂に二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）や二酸化チタン（ＴｉＯ_２）を外添することによって生成される。なお、クリアトナーは印刷媒体又は印刷媒体上に付着されたプロセスカラートナーを視認できる程度の量であれば、色材を含んでいてもよい。

画像形成ユニット１２０Ｃは、トナー供給部１２１Ｃと、感光体ドラム１２２Ｃと、帯電部１２３Ｃと、露光部１２４Ｃと、現像部１２５Ｃと、除電部１２６Ｃと、清掃部１２７Ｃとを備える。

トナー供給部１２１Ｃは、シアントナーを収容しており、現像部１２５Ｃに対してシアントナーを供給する。トナー供給部１２１Ｃに収容されているトナーは、トナー供給部１２１Ｃ内の搬送スクリューが駆動することによって所定の量だけ現像部１２５Ｃに供給される。

感光体ドラム１２２Ｃは、帯電部１２３Ｃにより表面が一様に帯電され、制御部１０から受け取った画像情報に基づき、露光部１２４Ｃによって表面に静電潜像が形成される。また、感光体ドラム１２２Ｃは、静電潜像が形成された表面に、現像部１２５Ｃがトナーを付着させることによってトナー像が形成される。さらに、感光体ドラム１２２Ｃは、中間転写ベルト１４３に接するように設けられ、中間転写ベルト１４３との接点で中間転写ベルト１４３の移動方向と同じ方向に回転する。

帯電部１２３Ｃは、感光体ドラム１２２Ｃの表面を一様に帯電させる。露光部１２４Ｃは、帯電部１２３Ｃによって帯電された感光体ドラム１２２Ｃの表面に、制御部１０によって決定されたシアンの網点面積率に基づいて光を照射して静電潜像を形成する。現像部１２５Ｃは、露光部１２４Ｃによって感光体ドラム１２２Ｃの表面に形成された静電潜像に対してトナー供給部１２１Ｃに収容されているシアントナーを付着させることによって現像し、トナー像を形成する。

除電部１２６Ｃは、中間転写ベルト１４３に画像が転写された後の感光体ドラム１２２Ｃの表面を除電する。清掃部１２７Ｃは、除電部１２６Ｃによって除電された感光体ドラム１２２Ｃの表面に残った転写残トナーを除去する。

画像形成ユニット１２０Ｍ、１２０Ｙ、１２０Ｋ及び１２０Ｔは、それぞれ、マゼンダ、イエロー、ブラック及びクリアトナーを用いてトナー像を形成する点を除いて画像形成ユニット１２０Ｃと同様の構成を有している。そのため、画像形成ユニット１２０Ｍ、１２０Ｙ、１２０Ｋ及び１２０Ｔについての説明は省略する。また、これら画像形成ユニットは現像剤（トナー）色の違い以外はそれぞれ同一の構成である。以下の説明では参照符号におけるＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋ及びＴの添え字を適宜省略して説明する。

画像形成ユニット１２０のうち、画像形成ユニット１２０Ｔについては、後述する白色画像形成ユニット１２０Ｗと入れ替え可能に構成できる。また、画像形成装置１は、画像形成ユニット１２０Ｔと白色画像形成ユニット１２０Ｗの双方を設けた構成にすることもできる。

＜給紙部＞
給紙部１３は、転写部１４に対して用紙を供給する。給紙部１３は、用紙収容部１３１と、給紙ローラ１３２と、給紙ベルト１３３と、レジストローラ１３４とを備えている。

用紙収容部１３１には、印刷媒体の一例である用紙が収容されている。また、用紙収容部１３１の上には、給紙ローラ１３２が設けられている。給紙ローラ１３２が回転することにより、用紙収容部１３１内の最上段にある用紙が一枚ずつ取り出され、給紙ベルトに載置される。

給紙ローラ１３２によって取り出された用紙は、給紙ベルト１３３により転写部１４に搬送される。そして、中間転写ベルト１４３のトナー像が形成されている部分が転写部１４に到達されるタイミングで、用紙はレジストローラ１３４により送り出される。

＜転写部＞
転写部１４は、作像部１２によって感光体ドラム１２２に形成された画像を中間転写ベルト１４３に転写し（一次転写）、中間転写ベルト１４３に転写された画像を用紙に転写する（二次転写）。

転写部１４は、駆動ローラ１４１と、従動ローラ１４２と、中間転写ベルト１４３と、一次転写ローラ１４４Ｃ、１４４Ｍ、１４４Ｙ、１４４Ｋ、１４４Ｔと、二次転写ローラ１４５と、二次対向ローラ１４６、ベルトクリーニング装置１４７とを備えている。

中間転写ベルト１４３は、駆動ローラ１４１と従動ローラ１４２に掛け渡されており、駆動ローラ１４１が回転駆動することによって、中間転写ベルト１４３も回転する。従動ローラ１４２は、駆動ローラ１４１が回転し、中間転写ベルト１４３が移動するとともに回転する。

中間転写ベルト１４３は、駆動ローラ１４１及び従動ローラ１４２に掛け渡され、駆動ローラ１４１の回転とともに感光体ドラム１２２に接しながら移動する。中間転写ベルト１４３が感光体ドラム１２２に接しながら移動することによって、感光体ドラム１２２に形成された画像が中間転写ベルト１４３の表面に転写される。

一次転写ローラ１４４Ｃ、１４４Ｍ、１４４Ｙ、１４４Ｋ、１４４Ｔは、中間転写ベルト１４３を挟んで、それぞれ感光体ドラム１２２Ｃ、１２２Ｍ、１２２Ｙ、１２２Ｋ、１２２Ｔと対向して備えられ、中間転写ベルト１４３を移動させるように回転する。二次転写ローラ１４５は、二次対向ローラ１４６との間に中間転写ベルト１４３と用紙を挟みこんで回転する。二次対向ローラ１４６は、二次転写ローラ１４５との間に中間転写ベルト１４３と用紙を挟みこんで回転する。

＜定着部＞
定着部１５は、転写部１４によって用紙に転写されたトナーを定着させる。定着とは、トナーに熱と圧力を同時に加えることによってトナーの樹脂成分を用紙に溶着させることである。転写部１４によって用紙に転写されたトナーに定着処理が行われることによって、用紙上のトナーの状態は安定したものとなる。

定着部１５は、搬送ベルト１５１と、定着ベルト１５２と、定着ローラ１５３と、定着ベルト搬送ローラ１５４と、定着対向ローラ１５５と、発熱部１５６とを有している。搬送ベルト１５１は、転写部１４によってトナーが転写された用紙を定着ローラ１５３、定着対向ローラ１５５に向けて搬送する。定着ベルト１５２は、定着ローラ１５３と定着ベルト搬送ローラ１５４とに掛け渡され、それらのローラが回転することによって移動する。定着ローラ１５３は、対向して設置されている定着対向ローラ１５５との間で、搬送ベルト１５１に搬送された用紙を挟みこんで、用紙を加熱・加圧する。

定着ベルト搬送ローラ１５４は、定着ローラ１５３とともに定着ベルト１５２を掛け渡すものであり、定着ベルト搬送ローラ１５４が回転することによって定着ベルト１５２を移動させる。定着対向ローラ１５５は、定着ローラ１５３に対向して設置されるものであり、定着ローラ１５３との間に搬送された用紙を挟みこむ。発熱部１５６は、定着ローラ１５３の内部に設置され、発熱するものであり定着ローラ１５３を介して用紙を加熱する。

＜排紙部＞
排紙部１６は、定着部１５でトナーが定着された用紙を画像形成装置１から排出するものであり、排紙ベルト１６１と、排紙ローラ１６２と、排紙口１６３と、排紙トレイ１６４とを有している。

排紙ベルト１６１は、定着部１５によって定着処理された用紙を排紙口１６３に向けて搬送する。排紙ローラ１６２は、排紙ベルト１６１によって搬送された用紙を排紙口１６３から排出し、排紙トレイ１６４に収容する。排紙トレイ１６４は、排紙ローラ１６２によって排出された用紙を収容する。

＜表示・操作部＞
表示・操作部１７は、パネル表示部１７１と、操作部１７２とを有している。パネル表示部１７１は、設定値や選択画面などとともに、ユーザからの入力を受け付けるタッチパネルなどを表示する。操作部１７２は、画像形成に係る諸条件を受け付けるテンキーや複写開始指示を受け付けるスタートキーなどの入力装置である。なお、表示・操作部１７は、外部入力手段の一例である。

以下より、白トナーを用いた画像形成装置の基本構成を説明する。

前述したように、図２に示す画像形成装置１は、画像形成ユニット１２０Ｔに代えて白色画像形成ユニット１２０Ｗを付加し、白トナーによる画像形成を行うことができる。これを画像形成装置１Ａと呼び、画像形成装置１と区別する。

例えば、透明メディアにプロセスカラートナーと白トナーとで画像を形成し、透明メディア上の作像面と反対面（透明メディア側）から画像を見る場合、作像面において白トナーを最上層とする。そうすれば、下地画像が透けることなく、透明メディアの均一光沢のある付加価値の高い印刷物が生成できる。

図４は中間転写方式での、白色画像形成ユニットの配置を示す模式図であり、図５は図４の転写部を拡大して示す模式図である。

図４に示すように、作像部１２Ａにおいて、白色画像形成ユニット１２０Ｗは、各プロセスカラーの画像形成ユニット１２０Ｙ、１２０Ｍ、１２０Ｃ、１２０Ｋに隣接し、中間転写ベルト１４３の搬送方向の最上流側に配置されている。

白色画像形成ユニット１２０Ｗがこのような配置になる理由は、中間転写方式の場合、中間転写ベルト上と転写メディア上でトナー層の順序が入れ替わるためである。図５に示すように、中間転写ベルト１４３上に、白（Ｗ）、黄（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の順に転写されたトナー像は、透明メディアＭｄ上に一次転写とは逆の重なり順番で転写される。これにより、下地画像が透けることなく透明メディアＭｄへの印刷ができる。

なお、プロセスカラートナーの作像順については任意に定めて良い。また、直接転写方式の場合は、白色画像形成ユニット１２０Ｗを最上流に配置する必要がある。

図６は、白トナー付着量と白トナー明度との関係を示すグラフである。横軸は隠ぺい率試験紙（黒紙）に生成される白トナー付着量（ｍｇ／ｃｍ^２）であり、縦軸は白トナー明度である。

図６に示すように、白トナー付着量が増加して白トナーによる紙の隠ぺい率が上がると、下地の黒紙の影響が軽減され明度が高くなる。下地が一般のカラー画像の場合も同様で、白トナー付着量が多いほど明度が高くなる。カラー画像の上に白トナーによる文字、ロゴ、テクスチャ、特殊パターン、造形模様などを上乗すれば装飾性が向上し、印刷物として付加価値の高い画像形成が可能となる。

印刷媒体は紙に限定されず、例えば、透明パッケージフィルムなどの透明メディアでもよい。透明メディアに画像を印刷する場合、画像が透けないように白トナーをカラー画像に対して下敷き印刷するケースも多く、その場合も白トナーによる透明メディアの隠ぺい率が重要になる。付着量が少なく、必要量に満たない場合は、カラー画像が透けてしまい、付加価値の高い画像形成ができない。

そこで、本実施形態の画像形成装置１Ａは、プロセスカラートナーと白トナーとで異なる調整を行う。プロセスカラートナーについては、現像ポテンシャルと感光体上のトナー現像量の関係（図１参照）に基づき、濃度調整を行う。一方、白トナーについては、ユーザから指定される白トナー明度設定値から、予め保存されている最適な現像条件を選択し、白色画像形成ユニット１２０Ｗの現像能力の調整を行う。これにより、白トナー付着量を幅広い範囲で調整する。

本実施形態では、白色画像形成ユニット１２０Ｗの現像能力の調整による白トナー付着量の可変範囲は、プロセスカラートナー付着量の可変範囲よりも広くなるように制御される。また、白色画像形成ユニット１２０Ｗの現像能力に係る白トナー付着量設定値（白トナー明度設定値）とプロセスカラートナー付着量設定値は、それぞれ独立しており、互いに干渉しないことを前提としている。

図７は、実施形態に係る画像形成装置の制御部の構成を示すブロック図である。図７に示すように、制御部１０Ａは、主制御部であるＣＰＵ１０１１と、メインメモリ１０１２とを有する。主制御部は、明度設定部１０２１と、目標現像能力演算部１０２２と、現像能力調整要否判定部１０２３と、現像能力調整部１０２４とを備えて構成される。また、メインメモリ１０１２は、制御情報格納部１０３０を備える。

明度設定部１０２１は、表示・操作部１７を通じてユーザからの白トナー明度設定値を受け取る。目標現像能力演算部１０２２は、白トナー付着量と白トナー明度の関係（図６参照）に基づき、白トナー必要付着量を算出する。現像能力調整要否判定部１０２３は、現在の現像能力と目標とする現像能力とを比較し、現像能力の調整が必要か否かを判定する。現像能力調整部１０２４は、制御情報格納部１０３０に登録されている制御情報（後述する）を参照し、白色画像形成ユニット１２０Ｗの現像能力などの調整を行う。主制御部は、画像形成装置全体の制御を行う。

なお、明度設定部１０２１と、目標現像能力演算部１０２２と、現像能力調整要否判定部１０２３と、現像能力調整部１０２４とを合わせて現像能力調整手段という。

図８は、付着量区分（モード）とモード規定パラメータを示す図である。図８に示すように、モード規定パラメータ１０３１には、白トナーの付着量区分（モード）に対応して、各付着量区分の判定に用いる付着量閾値と、最適な現像能力設定値（現像γ設定値）と、現像能力の調整に用いる現像スリーブ速度比とがある。現像スリーブ速度比とは、感光体ドラム１２２に対する現像スリーブの表面速度比である。このモード規定パラメータ１０３１は、制御情報格納部１０３０に保存されている。

図９は、白トナーの明度制御パラメータの登録例を示す図である。図９に示すように、白トナーの明度制御パラメータ１０３２には、白トナー明度設定値から定まる、用紙上付着量と、付着量区分選択結果と、現像γ設定値と、現像スリーブ速度比とが登録される。この白トナーの明度制御パラメータ１０３２は、制御情報格納部１０３０に保存される。

画像形成装置１Ａは、明度設定部１０２１でユーザからＬａｂ色空間の明度Ｌ＊について、最大でＬ＊＝８５までの白トナー明度設定値を受け付ける。そして、現像能力調整部１０２４が、白トナー明度設定値に対応する白トナー必要付着量を実現するように、現像能力の調整を行う。

図１０は、白トナーによる印刷手順を示すフローチャートである。

図１０に示されるフローチャートの処理は、ユーザが、例えば表示・操作部１７のパネル表示部１７１に設定画面を表示させ、操作部１７２から所望の白トナー明度設定値を入力し、処理開始の指示を行うことで開始される。

まず、ステップＳ１において、ユーザが、印刷開始する印刷ジョブを対象に印刷物の白トナー明度を設定画面上で入力して開始の指示を行うと、明度設定部１０２１は入力された白トナー明度を設定する。

次に、ステップＳ２において、目標現像能力演算部１０２２は、白トナー付着量と白トナー明度との関係（図６参照）から、白トナー明度設定値に対応する白トナー必要付着量を算出する。

次いで、ステップＳ３に移行する。目標現像能力演算部１０２２は、付着量区分に対応するモード規定パラメータ１０３１（図８参照）を参照して、算出した白トナー必要付着量を閾値判定し、該当する付着量区分（モード）を選択する。

上述したように、モード規定パラメータ１０３１には各付着量区分の白トナー付着量で現像するために必要な現像γ設定値と、現像スリーブ速度比とが予め設定されている。

ステップＳ４において、目標現像能力演算部１０２２は、選択した付着量区分に対応する現像γ設定値を目標現像γとして参照（特定）する。

続いて、ステップＳ５に移行し、目標現像能力演算部１０２２は、現像γの現在値を確認する。

次いで、ステップＳ６において、現像能力調整要否判定部１０２３は、目標現像γと現像γの現在値の差分を求め、その差分値に基づいて現像γの調整を行うか否かを判定する。ここで、現像能力調整要否判定部１０２３が現像γの調整を行う必要があると判定した場合（要の場合）は、ステップＳ７に移行する。

ステップＳ７において、現像能力調整部１０２４は、白色画像形成ユニット１２０Ｗの現像部１２５Ｗの現像スリーブ速度を、付着量区分（モード）に対応する現像スリーブ速度比に調整する。

次に、ステップＳ８に移行し、現像能力調整部１０２４はトナー濃度調整プロセスコントロールを実施する。現像能力調整部１０２４は、白色画像形成ユニット１２０Ｗ内の現像剤トナー濃度を変えて、現像γの現在値を微調整し、目標現像γに近づける。調整が完了したら、ステップＳ９に移行する。

ステップＳ９において、現像能力調整要否判定部１０２３は、再度目標現像γと現像γの現在値の差分を求め、その差分値に基づいて現像γの調整を行うか否かを判定する。ここで、現像能力調整要否判定部１０２３が現像γの調整を行う必要があると判定した場合（要の場合）は、ステップＳ８に戻る。

一方、ステップＳ９において、現像能力調整要否判定部１０２３が現像γの調整を行う必要ないと判定した場合（不要の場合）は、ステップＳ１０に移行する。

ステップＳ１０において、現像能力調整要否判定部１０２３は、主制御部に調整動作が終了したことを通知する。その後、ステップＳ１１に移行する。

また、ステップＳ６において、現像能力調整要否判定部１０２３が現像γの調整を行う必要がないと判定した場合（不要の場合）も、ステップＳ１１に移行する。

ステップＳ１１において、主制御部は、白色画像形成ユニット１２０Ｗを印刷準備状態に移行させる。

そして、ステップＳ１２において、主制御部は、ステップＳ６又はステップＳ９にて調整不要と判定された現像γでもって印刷動作を実行する。以上で、処理が終了する。

図１０のフローチャートにおいて、ステップＳ７では、白色画像形成ユニット１２０Ｗの現像部１２５Ｗの現像スリーブ速度比を調整することで、現像γを調整している。現像γと現像スリーブ速度比の関係について説明する。

図１１は、現像スリーブ速度比と現像γの関係を示すグラフである。図１１に示すように、横軸は現像スリーブ速度比（現像スリーブの表面速度／感光体ドラムの表面速度）であり、縦軸は現像γ（ｍｇ／ｃｍ^２／−ｋＶ）である。

現像スリーブ速度比が１．０のとき、現像スリーブと感光体ドラム１２２Ｗの表面速度は同一であり、速度比が１．０以上のとき、現像スリーブの表面速度は感光体ドラム１２２Ｗの表面速度よりも大きい。現像スリーブ速度比が大きくなると、現像領域での現像剤と感光体ドラム１２２Ｗ表面の速度差が大きくなり、現像剤と感光体ドラム１２２Ｗ表面の摺擦効果より現像能力が上昇する。したがって、現像γは上がる傾向となる。

現像γを調整する手段として、現像γに応じて白色画像形成ユニット１２０Ｗの現像部１２５内の現像トナー濃度を、トナーを供給することで調整する方法もある。ここは、本発明の特徴部分であるので、図面を用いて詳細に説明する。

図１２（ａ）は、本実施形態に係る白色画像形成ユニット（現像装置）の模式図であり、図１２（ｂ）は、白色画像形成ユニットにおける各搬送空間要部の横断面を示す模式図である。

図１２に示すように、白色画像形成ユニット１２０Ｗは、現像スリーブ２００へ現像剤を供給する供給側搬送空間２０１と、供給側搬送空間２０１に隣接し、現像後の現像剤を回収する回収側搬送空間２０２とを備える。また、白色画像形成ユニット１２０Ｗの側には、ユニット内の温湿度を検知する温湿度検知手段２０３が配置されている。温湿度検知手段２０３は、現像能力調整部１０２４に接続されており、白色画像形成ユニット１２０Ｗ付近の絶対湿度が現像能力調整部１０２４に送られる。

各搬送空間２０１、２０２の内部には、現像スリーブ２００の軸方向に平行する攪拌手段である攪拌・搬送スクリュー２０５、２０６が設けられている。攪拌・搬送スクリュー２０５、２０６同士は、相反する方向に現像剤を搬送するとともに、現像剤を攪拌する。

白色画像形成ユニット１２０Ｗでは、攪拌・搬送スクリュー２０５により攪拌搬送された現像剤が供給側搬送空間２０１から現像スリーブ２００に対して供給される。そして、現像スリーブ２００に担持された現像剤は、ドクターブレード２０７により層厚を規定されて感光体ドラム１２２Ｗと接触する。

現像後に現像スリーブ２００に残った現像剤は、現像スリーブ２００に内蔵されている反撥磁極の作用により供給側搬送空間２０１に戻ることなく、回収側搬送空間２０２に移動し、搬送スクリュー２０６により攪拌搬送される。

図１２（ｂ）に示すように、供給側搬送空間２０１と回収側搬送空間２０２とは、仕切り部材２０４により仕切られており、仕切り部材２０４の両端部の欠如部が用いられる連通部２０８、２０９を介して現像剤を循環させるようになっている。

このような構成において現像剤の移動を今一度説明すると、現像剤は供給側搬送空間２０１において、図１２（ａ）における紙面手前側から奥側に向け現像剤が搬送され、搬送過程において現像剤の一部が現像スリーブ２００に供給される。図１２（ａ）の紙面奥側に位置する連通部を介して回収側搬送空間２０２に向け流れ落ちる。

現像スリーブ２００に残った現像剤は現像スリーブ２００に内蔵されている反撥磁極からの反撥磁界によって回収側搬送空間２０２側に移動し、攪拌・搬送スクリュー２０５によって図１２（ａ）の紙面奥側から手前側に搬送される。そして、紙面手前側に位置する連通部で堆積して盛り上がることにより供給側搬送空間２０１に向け移動する。

本実施形態では、現像能力を調整する際に、現像トナー濃度を調整するためトナーの補給が行われる。図１２（ｂ）に示すように、回収側搬送空間２０２にトナー補給手段（図中、トナー補給手段と表示）が設けられている。また、トナー補給手段には白トナー補給量を積算するトナー補給量積算手段２１１が設けられている。トナー補給量積算手段２１１は、現像能力調整部１０２４に接続されており、積算したトナー補給量が現像能力調整部１０２４に送られる。

図１３は、現像剤トナー濃度と現像γの関係を示すグラフである。図１３に示すように、横軸は現像剤トナー濃度（ｗｔ％）であり、縦軸は現像γ（ｍｇ／ｃｍ^２／−ｋＶ）である。

現像剤中のトナー濃度が高くなるとトナー帯電量が低下し、また、現像領域でのトナー量が増える。そのため、感光体ドラム１２２Ｗ表面へトナーが供給され易くなり、図１３に示すように、現像能力が上昇して現像γは上がる傾向となる。すなわち、現像能力を低い状態から高い状態に調整する場合は、トナー補給手段にてトナーを現像装置に補給し、トナー濃度を上げればよい。一方、現像能力を高い状態から低い状態に調整する場合は、現像装置内のトナーを消費してトナー濃度を下げればよい。

しかし、トナー補給により現像剤のトナー濃度を変動させた場合、トナー帯電量が安定していないため、感光体上へのカブリ（非画像部にトナー現像されること）が発生するおそれがある。このような問題を防ぐため、トナーを補給してトナー濃度を高い状態に調整した場合は、現像剤を攪拌してトナー帯電量を安定化する必要がある。

図１４は、現像装置の撹拌時間とカブリ発生の関係を示すグラフである。図１４に示すように、横軸は撹拌時間（ｓｅｃ）であり、縦軸はカブリ濃度である。

トナー補給量や画像形成装置の設置環境などにより程度の差はあるが、一般的にトナー補給直後と攪拌動作の初期はカブリ濃度が急激に減少するので、カブリの抑制手段として非常に有効である。ただし、攪拌動作が一定時間を過ぎると、カブリ濃度の減少は小さくなる。

図１５は、白トナー積算補給量閾値と撹拌時間基準値の関係を示す図である。図１５に示すように、白トナー積算補給量が多くなるほど補給トナーの帯電量を飽和安定させるための撹拌時間が必要となり、撹拌時間基準値が長くなる。なお、図１５に示した値は実験による参考値である。補給量閾値とそれに対応する撹拌時間基準は、画像形成装置１Ａの設置環境などにより任意に設定してよい。

図１６は、装置付近の絶対湿度閾値と撹拌時間加算係数の関係を示す図である。図１６に示すように、絶対湿度が高くなるほど補給トナーの帯電量を飽和安定させるための攪拌時間が必要となり、攪拌時間加算係数が大きくなる。なお、図１６に示した値は実験による参考値である。絶対湿度閾値とそれに対応する攪拌時間加算係数は、画像形成装置１Ａの設置環境などにより任意に設定してよい。

現像能力調整時の積算白トナー補給量に応じた現像装置の攪拌時間は、式（１）より算出される。
攪拌時間（ｓ）＝攪拌時間基準値（ｓ）×攪拌時間加算係数・・・（１）

次に、図１２を用いて、現像剤トナー濃度の調整動作について説明する。

まず、現像能力調整部１０２４がトナー濃度調整プロセスコントロールを実施し、白色画像形成ユニット１２０Ｗ内の現像剤トナー濃度を変えて、現像γを設定値に調整する。現像能力を低い状態から高い状態に調整する場合は、トナー補給手段にて白トナーを白色画像形成ユニット１２０Ｗに供給し、トナー濃度を上げる。

次に、現像能力調整部１０２４は、温湿度検知手段２０３から白色画像形成ユニット１２０Ｗ付近の絶対湿度を取得する。また、現像能力調整部１０２４は、トナー補給量積算手段２１１から積算された白トナー補給量を取得する。

続いて、現像能力調整部１０２４は、白トナー補給量から攪拌時間基準値を求め（図１５参照）、装置付近の絶対湿度から攪拌時間加算係数（図１６参照）を求める。そして、それらの値を式（１）に代入することで、攪拌時間を算出する。

そして、現像能力調整部１０２４は、算出した攪拌時間にわたり、攪拌・搬送スクリュー２０５、２０６を作動させて現像剤を撹拌し、現像剤トナー濃度をカブリ濃度の基準値以下まで調整する。以上で、現像剤トナー濃度の調整動作が終了する。

現像γを調整する手段として、現像剤スリーブ速度比による調整と現像剤トナー濃度による調整とを説明した。現像γの調整には両手段ともに有効であり、組合せは任意である。現像スリーブ速度比は感度が大きく、装置としての設定変更動作が簡便である。そのため、現像スリーブ速度比による調整後に、不足部分の微調整としてトナー濃度による現像γ調整を行うとしてもよい。

ところで、白トナー明度の設定方法としては、以下に示す方法も使用できる。

＜ノッチ調整＞
ユーザが印刷物を確認しながらノッチで段階的に調整する方法である。表示・操作部１７のパネル表示部１７１での設定画面を用いて調整してもよいし、外部の情報処理端末から調整してもよい。これは、印刷メディアやプロセスカラー画像とのバランスを元に白トナー明度を微調整していく場合などに有効な方法である。

＜モード選択＞
予め画像形成装置１Ａに設定されている付着量区分（モード）のいずれかを選択する方法である。付着区分（モード）の選択は、表示・操作部１７で操作してもよいし、外部の情報処理端末での印刷設定画面、又は印刷装置のパネルから操作してもよい。白トナー明度を簡易的に大きく変更したい場合などに有効な方法である。ユーザ設定枠を設け、ユーザの所望の値を登録できるようにしてもよい。

＜ユーザ設定紙登録＞
画像形成装置１Ａに、印刷媒体として代表的な用紙銘柄・印刷メディア毎のメーカー推奨値を登録しておけば、ユーザは銘柄・メディアを選択するだけで最適な白トナー明度設定が可能となる。ユーザの調整項目の一例を図１７に示す。登録されている値はあくまで推奨値であるため、ユーザは用途に合わせて登録値を所望の値に変更できる。また、同一銘柄・メディアに対して、印刷用途別に複数の明度で使い分けたい場合は、銘柄Ａ＊明度１、銘柄Ａ＊明度２など、条件別に登録しておくことでより簡易的に印刷条件の設定を行うことができる。

その場合、用紙銘柄・印刷メディアごとの最適な白トナー必要付着量を予めメインメモリ１０１２のＲＯＭ１０１２ａといった記憶領域に保持しておけばよい。現像能力調整部１０２４が、使用する銘柄・メディアに応じた白トナー必要付着量をＲＯＭ１０１２ａより参照すれば、銘柄・メディアごとの最適な白トナー必要付着量を決定することができる。

以上のように、本実施形態に係る画像形成装置１Ａは、各プロセスカラーの画像形成ユニット１２０とは別に、現像能力調整部１０２４が白トナー明度設定値に応じて、白色画像形成ユニット１２０Ｗの現像能力を調整する。そのため、白トナー明度設定値に応じて白トナー付着量を幅広い範囲で調整できる。

また、本実施形態に係る画像形成装置１Ａは、現像能力の調整時からの積算された白トナー補給量と現像装置付近の絶対湿度で定まる時間、攪拌手段により現像装置内の現像剤を撹拌するので、現像剤トナー濃度を変更してもトナー帯電量を安定化できる。

さらに、本実施形態に係る画像形成装置１Ａにおいて、現像能力調整部１０２４は、現像スリーブと感光体ドラムの表面速度比を変更する機能と、トナー濃度を変更する機能とを、単独又は併用使用することで現像能力の調整を行う。このため、幅広い範囲で現像能力を調整できる。

さらにまた、本実施形態に係る画像形成装置１Ａは、明度設定部１０２１による白トナー明度設定値に基づいて算出した白トナー必要付着量を閾値判定して、各付着モードのいずれかを選択する。そして、選択した付着量モードに対応する現像能力設定値と一致するように、白色画像形成ユニット１２０Ｗの現像能力を調整する。このため、ユーザによる白トナー付着量に対応する現像能力の自動調整に対応できる。

さらに、本実施形態に係る画像形成装置１Ａは、用紙の種類毎に設定される白トナーの明度情報を保持する制御情報格納部１０３０を有し、明度設定部１０２１は、ユーザが選択した用紙の種別に対応する明度情報に基づいて、白トナー明度を設定する。このため、用紙毎の最適な白トナー必要付着量をユーザに提供することで、ユーザが用紙の選択操作のみで目標明度を指定でき、システムの利便性が向上する。

さらに、本実施形態に係る画像形成装置１Ａは、現像能力の調整による白トナー付着量の可変範囲は、プロセスカラートナー付着量の可変範囲よりも広い。このため、白トナー明度の調整幅が広く、用途汎用性の高い特別色トナーシステムを提供することができる。

さらに、本実施形態に係る画像形成装置１Ａでは、制御情報格納部１０３０が付着量モード毎に最適な現像能力設定値を予め保持している。そして、目標現像能力演算部１０２２は、制御情報格納部１０３０から白トナー必要付着量に対応する現像能力設定値を選択し、現像能力調整部１０２４は、現像能力設定値に一致するように、前記現像能力を調整する。このように、予め最適な現像能力設定値を保持しておくことで、現像能力のフィードフォワード的な制御が可能となる。現像能力を確認する動作（又はその動作の繰り返し）が不要となり、ダウンタイムの低減ができる。

さらに、本実施形態に係る画像形成装置１Ａは、白色画像形成ユニット１２０Ｗの現像能力の調整による白トナー付着量設定値と、プロセスカラートナー付着量設定値とが、それぞれ独立しており、互いに干渉しない。このため、プロセスカラートナーによるフルカラー色再現範囲を確保しつつ、高い明度の白トナー画像による装飾を施した高付加価値の印刷物を提供することができる。

さらに、本実施形態に係る画像形成装置１Ａは、画像面積率１００％のとき、白地が視感反射率８０±２であり、黒字が反射率５以下である黒面の隠ぺい率試験紙上で、白明度Ｌ＊＝８０以上まで対応可能である。このため、高い明度の特別色トナー画像による装飾を施した高付加価値の印刷物を提供することができる。

（第２の実施形態）
白トナー画像を形成する印刷媒体としては、白一般紙、透明フィルム、メタリック、色紙などがあるが、種類ごとに白トナー付着量の設定が異なる場合がある。また、同一印刷面においても白トナー付着量の設定が異なる場合もある。

そのため、画像形成装置は、白トナー付着量の異なる印刷媒体が混在し、同一印刷媒体内でも画像によって白トナー付着量が異なる印刷ジョブにも対応できることが望ましい。

本実施形態では、この種の印刷ジョブの白トナー付着量調整に関するものであり、その構成及び動作について説明する。

図１８は、第２の実施形態に係る画像形成装置の制御部の構成を示すブロック図である。第１の実施形態と同等の構成には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

本実施形態に係る画像形成装置１Ｂにおいて、制御部１０Ｂは、明度設定部１０２１と、目標現像能力演算部１０２２と、現像能力調整要否判定部１０２３と、現像能力調整部１０２４Ｂと、ジョブ解析部１０２５と、バイアス調整適用部１０２６とを備える。

ジョブ解析部１０２５は、外部入力手段である表示・操作部１７や、外部の情報処理装置などから画像形成装置１Ｂが受け付けた印刷ジョブ内の白トナー明度設定値や印刷媒体を解析する。すなわち、ジョブ解析部１０２５は、印刷ジョブ内の印刷媒体ごと及び／又は同一印刷面内の白画像ごとに、白トナー必要付着量を解析し、印刷ジョブにおける白トナー必要付着量の最大値を解析する。

現像能力調整部１０２４Ｂは、ジョブ解析部１０２５により解析された白トナー必要付着量の最大値に対応できるように、白色画像形成ユニット１２０Ｗの現像能力を調整する。また、現像能力調整部１０２４Ｂは、白トナー必要付着量が白トナー必要付着量の最大値未満である印刷媒体ごと及び／又は同一印刷面の白画像ごとに、現像ローラに印加する現像バイアスを算出する。

バイアス調整適用部１０２６は、現像能力調整部１０２４Ｂが算出した現像バイアスに基づいて、印刷媒体ごと及び／又は同一印刷面の白画像ごとに、現像バイアスを変更して印加する。なお、ジョブ解析部１０２５と、バイアス調整適用部１０２６をそれぞれ印刷ジョブ解析手段と、現像バイアス調整手段という。

図１９は、第２の実施形態に係る画像形成装置１Ｂの印刷ジョブ処理例を示す概念図である。図１９に示すように、印刷ジョブＪｏｂＢは、印刷に使用する印刷媒体Ｍｄ０、Ｍｄ１、Ｍｄ２、Ｍｄ３ごとに白トナー必要付着量が異なる。また、同一印刷媒体においても、画像領域ごとに白トナー必要付着量が異なる。

ここで、印刷媒体Ｍｄ０には白トナー必要付着量Ｔｗ０１及びＴｗ０２が設定され、印刷媒体Ｍｄ１には白トナー必要付着量Ｔｗ１１、Ｔｗ１２及びＴｗ１３が設定されている。また、印刷媒体Ｍｄ２には白トナー必要付着量Ｔｗ２１及びＴｗ２２が設定され、印刷媒体Ｍｄ３には白トナー必要付着量Ｔｗ３１が設定されている。白トナー必要付着量の最大値は、印刷媒体Ｍｄ２のＴｗ２２である。

画像形成装置１Ｂの印刷ジョブの処理について説明する。

まず、画像形成装置１Ｂに印刷ジョブＪｏｂＢが入力されると、ジョブ解析部１０２５は、印刷媒体ごと及び／又は同一印刷面の白画像ごとに、白トナー必要付着量の設定を解析する。ジョブ解析部１０２５は、印刷ジョブ内の印刷媒体ごと及び／又は同一印刷面内の白画像ごとの白トナー必要付着量を解析する。また、印刷媒体Ｍｄ２に設定される白トナー必要付着量ＴＷ２２が、印刷ジョブＪｏｂＢ内で最多の付着量であることを解析する。そして、ジョブ解析部１０２５は、解析結果を現像能力調整部１０２４Ｂに送る。

次に、現像能力調整部１０２４Ｂは、解析結果に基づき、最多の白トナー必要付着量Ｔｗ２２に合わせて白色画像形成ユニット１２０Ｗの現像能力を調整する。現像能力の調整については第１の実施形態で説明したので省略する。

次いで、現像能力調整部１０２４Ｂは、現像能力を調整した白色画像形成ユニット１２０Ｗの白トナー付着量と現像ポテンシャルの関係式（図１参照）を取得する。現像能力調整部１０２４Ｂは、その関係式から印刷媒体Ｍｄ０、Ｍｄ１、Ｍｄ３及びＭｄ２の一部の画像領域に対する最適な現像ポテンシャルを算出する。そして、算出した現像ポテンシャルから現像バイアスを算出し、その値をバイアス調整適用部１０２６に送る。バイアス調整適用部１０２６が、算出された現像バイアスを印加すれば、印刷媒体Ｍｄ０、Ｍｄ１、Ｍｄ３及びＭｄ２の一部の画像領域には所望の白トナー付着量である白トナー画像が形成される。以上で、印刷ジョブＪｏｂＢの処理が終了する。

以上説明したように、本実施形態に係る画像形成装置１Ｂは、白トナー付着量が印刷物及び／又は印刷面の画像によって異なる印刷ジョブを処理する際に、白トナー必要付着量の最大値に合わせて白色画像形成ユニット１２０Ｗの画像能力を調整する。

そして、白トナー必要付着量の最大値未満である印刷物及び／又は印刷面の白画像に対しては、現像バイアスを変更することにより、白トナー付着量を調整する。このため、白トナー必要付着量が異なる印刷物が混在し、同一印刷物内でも画像によって白トナー必要付着量が異なるという印刷ジョブであっても、白トナー必要付着量を適正に調整できる。

また、本実施形態に係る画像形成装置１Ｂは、現像能力調整部１０２４Ｂは、白色画像形成ユニット１２０Ｗの現像ポテンシャルと白トナー付着量の関係式から、現像バイアスを算出する。このため、白トナー付着量が異なる印刷物及び／又は印刷面の白画像に対して都度プロセスコントロールを行う必要がなく、生産性を低下させることなく印刷を実施できる。

（第３の実施形態）
第１の実施形態では、現像ユニット内の現像剤のトナー濃度及び／又は現像スリーブ速度を変更することで、現像能力を調整することを説明した。しかし、現像能力を高くするために現像装置内にトナー補給を行うと、もともと現像剤中に存在していた劣化トナーの影響でトナー飛散による機内汚れや、カブリなどの異常画像が発生するおそれがある。

劣化トナーのみではこうした不具合が発生しない場合においても、トナー補給により現像剤中のトナー濃度が上昇することでこうした不具合を誘発することは多々ある。特に、（１）長期にわたる印刷（長い走行距離）による現像剤の劣化、（２）長期にわたる低画像面積率の印字（低い累積画像面積率）、（３）高温多湿環境（高い絶対湿度）といった場合、トナー補給が引き金となって不具合が発生する場合がある。

本実施形態では、現像能力調整動作にてトナー補給をする際に、予めトナーリフレッシュ動作を行い、現像装置内の劣化トナーを排出する。トナーリフレッシュ動作とは、トナー消費とトナー補給を行い、現像装置内のトナーの一部を強制的に入れ替える動作である。以下より、その構成及び動作について説明する。

図２０は、第３の実施形態に係る画像形成装置の制御部の構成を示すブロック図である。第１の実施形態と同等の構成には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

本実施形態に係る画像形成装置１Ｃにおいて、制御部１０Ｃは、走行距離検知部１０２７と、画像面積率検知部１０２８とを備える。また、メインメモリ１０１２は、画像面積率格納部１０３３を備える。

走行距離検知部１０２７は、図２１に示すように、現像スリーブ２００の回転駆動を行う現像駆動モータ２１２と接続している。走行距離検知部１０２７は、現像駆動モータ２１２が現像スリーブ２００を駆動した時間（駆動時間）と、現像スリーブ２００の外周面における線速（駆動線速）から現像スリーブ２００の走行距離を算出する。なお、走行距離検知部１０２７と、現像駆動モータ２１２とを併せたものは、走行距離検知手段の一例である。

画像面積率検知部１０２８は、図２２に示すように、画像データ２１３のビデオカウント値から画像面積率を算出し、画像面積率格納部１０３３に逐次格納する。そして、格納された画像面積率を積算して、累積画像面積率を算出する。なお、画像面積率検知部１０２８と、画像面積率格納部１０３３とを併せたものは、累積画像面積率検知手段の一例である。

続いて、トナーリフレッシュ動作の一例を説明する。

まず、通常の印刷動作と同様に感光体ドラム１２２上にトナー像を現像する。通常の印刷動作の場合は、一次転写にて感光体ドラム１２２上から中間転写ベルトへトナー像を転写した後、二次転写にて中間転写ベルト１４３上から印刷媒体へトナー像を転写する。一方、トナーリフレッシュの場合は、一次転写バイアス及び二次転写バイアスを調整して最終的に印刷媒体へトナー像を転写させずに、清掃部１２７又はベルトクリーニング装置１４７にてトナー像を回収させる（図２参照）。

トナーリフレッシュ動作時に、感光体ドラム１２２上に形成するトナーリフレッシュ用画像パターンは任意であるが、主に主走査方向（印刷媒体搬送方向に対して直交方向）に帯状に断続的に印字する場合が多く、ベタ画像よりもハーフトーン画像が多く用いられる。また、トナーリフレッシュ動作時の一次転写バイアスと二次転写バイアスの設定も任意であるが、感光体ドラム１２２のクリーニングと中間転写ベルト１４３のクリーニングのトナー回収量が等分になるように設定する場合が多い。

なお、清掃部１２７及び／又はベルトクリーニング装置１４７で一度に多量のトナーを回収させるとクリーニング不良が発生する場合がある。トナーリフレッシュ用画像パターンや転写バイアスはクリーニング不良が発生しないように設定するのが望ましい。

一連のトナーリフレッシュ動作で排出されるトナー量は、トナーリフレッシュ動作回数で制御する方式が一般的である。すなわち、トナーリフレッシュ用画像パターンの作成回数で制御する。トナーリフレッシュ用画像パターンの作成回数が多くなるほど劣化トナーの排出が促進されるため、現像装置内の現像剤に対するトナーリフレッシュ効果は大きくなり、トナー補給時に誘発される障害は抑制される。

トナーリフレッシュ動作回数は、現像装置の走行距離、累積画像面積率及び絶対湿度により算出される。その算出方法について説明する。

図２３〜２５は、それぞれ現像装置の走行距離、累積画像面積率、絶対湿度に対するトナーリフレッシュ係数の関係を示す図である。走行距離は走行距離検知手段により算出され、累積画像面積率は画像面積率検知手段により算出され、絶対湿度は温湿度検知手段２０３（図１２参照）により算出される。

図２３、図２４に示すように、走行距離が長く、累積画像面積率が低いほどトナー劣化の度合いが大きくなるため、トナーリフレッシュ係数は大きくなる。また、図２５に示すように、絶対湿度が高いほどトナー帯電量が低くなるため、トナーリフレッシュ係数は大きくなる。

トナーリフレッシュ動作回数は、式（２）より算出される。
トナーリフレッシュ動作回数＝基準値×（走行距離係数＋累積画像面積率係数＋絶対湿度係数）・・・（２）
ここで、基準値は、任意に設定可能なトナーリフレッシュ動作基準値である。

なお、図２３〜２５に示した閾値区分数と閾値、そして閾値に対するトナーリフレッシュ係数は実験による参考値である。これらは、仕様・用途などに応じて任意に設定してよい。

上述したように、本実施形態に係る画像形成装置１Ｃは、現像能力調整動作にてトナー補給をする際に予めトナーリフレッシュ動作を行い、現像装置内の劣化トナーを排出する。そのため、劣化トナーによるトナー飛散による機内汚れや、カブリなどの異常画像の発生を防ぐことができる。

なお、本実施形態は、第１の実施形態に係る制御部１０Ａに走行距離検知手段などを追加する構成でもって説明したが、第２の実施形態に係る制御部１０Ｂに追加する構成であってもよい。

以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の範囲内で適宜変更可能である。例えば、第１及び第２実施形態に係る画像形成装置は、クリアトナーなどの特色トナーによる特色画像形成ユニットを備えても良い。特色トナー明度の設定に応じて特色画像形成ユニットの現像能力を調整すれば、更に付加価値のある印刷物を生成することができる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 画像形成装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 制御部
１１ 画像読み取り部
１２ 作像部
１３ 給紙部
１４ 転写部
１５ 定着部
１６ 排紙部
１７ 表示・操作部
１１１ コンタクトガラス
１１２ 読み取りセンサ
１２０Ｃ、１２０Ｍ、１２０Ｙ、１２０Ｋ、１２０Ｔ、１２０Ｗ 画像形成ユニット
１２１ トナー供給部
１２２ 感光体ドラム
１２３ 帯電部
１２４ 露光部
１２５ 現像部
１２６ 除電部
１２７ 清掃部
１３１ 用紙収容部
１３２ 給紙ローラ
１３３ 給紙ベルト
１３４ レジストローラ
１４１ 駆動ローラ
１４２ 従動ローラ
１４３ 中間転写ベルト
１４４Ｃ、１４４Ｍ、１４４Ｙ、１４４Ｋ、１４４Ｔ 一次転写ローラ
１４５ 二次転写ローラ
１４６ 二次対向ローラ
１４７ ベルトクリーニング装置
１５１ 搬送ベルト
１５２ 定着ベルト
１５３ 定着ローラ
１５４ 定着ベルト搬送ローラ
１５５ 定着対向ローラ
１５６ 発熱部
１６１ 排紙ベルト
１６２ 排紙ローラ
１６３ 排紙口
１６４ 排紙トレイ
１７１ パネル表示部
１７２ 操作部
２００ 現像スリーブ
２０１ 供給側搬送空間
２０２ 回収側搬送空間
２０３ 温湿度検知手段
２０４ 仕切り部材
２０５、２０６ 攪拌・搬送スクリュー
２０７ ドクターブレード
２０８、２０９ 連通部
２１１ トナー補給量積算手段
２１２ 現像駆動モータ
２１３ 画像データ
１０１１ ＣＰＵ
１０１２ メインメモリ
１０１２ａ ＲＯＭ
１０１２ｂ ＲＡＭ
１０１３ ノースブリッジ
１０１４ サウスブリッジ
１０１５ ＡＧＰバス
１０１６ ＡＳＩＣ
１０１７ ローカルメモリ（ＭＥＭ−Ｃ）
１０１８ ＨＤ
１０１９ ＨＤＤ
１０２１ 明度設定部
１０２２ 目標現像能力演算部
１０２３ 現像能力調整要否判定部
１０２４、１０２４Ｂ 現像能力調整部
１０２５ ジョブ解析部
１０２６ バイアス調整適用部
１０２７ 走行距離検知部
１０２８ 画像面積率検知部
１０３０ 制御情報格納部
１０３１ モード規定パラメータ
１０３２ 明度制御パラメータ
１０３３ 画像面積率格納部
１０２ ネットワークＩ／Ｆ

特開２００７−２９８９０２号公報

Claims (11)

1. 白トナーによる画像の現像を行う現像装置と、
   白トナーを前記現像装置へ供給するトナー補給手段と、
   前記トナー補給手段からの白トナー補給量を積算するトナー補給量積算手段と、
   前記現像装置付近の絶対湿度を検知する温湿度検知手段と、
   前記現像装置内の現像剤を撹拌する攪拌手段と、
   白トナー明度設定値を任意に入力できる外部入力手段と、
   前記現像装置の現像能力を調整する現像能力調整手段とを備え、
   前記現像能力調整手段が、前記外部入力手段により入力された前記白トナー明度設定値に応じて、前記現像装置の前記現像剤のトナー濃度を変更して、前記現像装置の前記現像能力を調整すると伴に、前記現像能力の調整時から積算された前記白トナー補給量と前記現像装置付近の前記絶対湿度とで定まる攪拌時間、前記攪拌手段により前記現像装置内の前記現像剤を撹拌することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記攪拌時間は、積算された前記白トナー補給量で定まる攪拌時間基準値に、前記現像装置付近の前記絶対湿度で定まる攪拌時間加算係数を掛けた値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. 更に、前記現像能力調整手段が、現像スリーブと感光体の表面速度比を変更し、前記現像能力を調整す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. 前記現像装置の累積画像面積率を検知する累積画像面積率検知手段と、
   前記現像装置の走行距離を検知する走行距離検知手段とを備え、
   前記現像能力調整手段が、前記現像装置の前記現像能力を調整する前に、前記現像装置付近の前記絶対湿度と、前記累積画像面積率と、前記走行距離とに基づいて算出される回数、前記現像装置のトナーリフレッシュ動作を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 白トナー付着量で区分けされた現像能力設定値を保持する制御情報格納部を備え、
   前記現像能力調整手段は、白トナー明度と白トナー付着量との関係から白トナー必要付着量を算出し、前記制御情報格納部から前記白トナー必要付着量に対応する前記現像能力設定値を選択し、前記現像能力が前記現像能力設定値に一致するように調整することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記外部入力手段にてユーザが入力した前記白トナー明度設定値に応じて、前記現像能力調整手段が前記現像能力を調整した後に、前記現像装置が白トナーによる画像の現像を行うことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記現像能力調整手段が、更に、白トナー付着量と現像ポテンシャルの関係から白トナー必要付着量に対応する現像バイアスを算出する機能を有し、
   前記画像形成装置が、印刷ジョブ内の印刷媒体ごと及び／又は同一印刷面内の白画像ごとの白トナー必要付着量を解析する印刷ジョブ解析手段と、
   前記現像能力調整手段が算出した前記現像バイアスを印加する現像バイアス調整手段とを備え、
   前記印刷ジョブ解析手段が、印刷ジョブ内の印刷媒体ごと及び／又は同一印刷面内の白画像ごとの白トナー必要付着量を解析し、
   前記現像能力調整手段が、前記白トナー必要付着量の最大値に対応するように前記現像能力を調整し、印刷媒体ごと及び／又は同一印刷面内の白画像ごとに、前記白トナー必要付着量に対応する前記現像バイアスを算出し、
   前記現像バイアス調整手段が、印刷媒体ごと及び／又は同一印刷面内の白画像ごとに、算出された前記現像バイアスを変更して印加することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 印刷媒体の種類ごとの最適な白トナー必要付着量を記憶領域に保持し、
   前記現像能力調整手段が、前記記憶領域に保持された前記最適な白トナー必要付着量を参照して、印刷媒体の種類ごとに白トナー必要付着量を決定することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 白トナー付着量の可変範囲は、プロセスカラートナー付着量の可変範囲よりも広いことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 白トナー付着量設定値と、プロセスカラートナー付着量設定値はそれぞれ独立しており、互いに干渉しないことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. 画像面積率１００％のとき、白地が視感反射率８０±２であり、黒字が反射率５以下である黒面の隠ぺい率試験紙上で、白明度Ｌ＊＝８０以上まで対応可能なことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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