JP4856962B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式或いは静電記録方式を利用する複写機、プリンタなどの画像形成装置に用いられる現像装置及びその画像形成装置に関するものである。より詳細には、本発明は、有色トナー及び透明トナーを使用して画像を形成する画像形成装置に用いられる現像装置及びその画像形成装置に関するものである。

従来、例えば電子写真方式を採用する画像形成装置、特に、有彩色の画像形成を行う画像形成装置においては、現像剤として主に非磁性トナー（トナー）と磁性キャリア（キャリア）とを混合した２成分現像剤を使用する２成分現像方式が広く利用されている。

２成分現像方式は、他の現像方式、例えば、乾式１成分現像方式と比較して、画質の安定性、長期使用による装置の耐久性などの長所を備えている。

特に、近年、２成分現像方式を用いた電子写真においては、ダウンタイム（準備・調整動作などのために画像を出力することのできない時間）を極力少なくして、安定して高品位の画像を出力する要望がＰＯＤ市場などで高まっている。

又、例えば、インクジェット方式の画像形成装置では、５色以上のインクを用いた写真調画質画像の出力が一般的になっている。電子写真方式の画像形成装置においても、多色現像（５色以上の現像）によってハーフトーン部の階調性を高めたり、透明色のトナーを最上層へ定着することによって表面の光沢性を上げたりする高画質化のための技術が提案されている。

例えば、特許文献１によれば、作像領域全面に透明トナーによる現像を行うことによって、画像表面の光沢性を高める技術が提案されている。この技術によれば、銀塩写真に近い色調をもつカラー画像を提供できるとされている。しかし、作像領域全面に均一量の透明トナー量を現像するだけでは、トナーの載り量の多い部分と、少ない部分において、トナー載り量の段差で凹凸が生じてしまう。この技術によれば、透明トナーによって光沢性は向上するが、上述のような凹凸があるため、光沢性が不均一であることが逆に目立つ画像になることがある。

そこで、特許文献２、特許文献３及び特許文献４によれば、透明トナーによる現像を作像領域全面に行うことで光沢性を向上させるだけでなく、透明トナーの載り量を調整する方法が提案されている。この方法によれば、表面性が均一等肌な面を形成し、トナー隆積による凹凸の少ない、より銀塩写真に近いような画像を形成することができる。
特開平４−２７８９６７号公報 特開平５−６０３３号公報 特開平５−１２７４３７号公報 特開２０００−１４７８６３号公報

しかしながら、上記のように凹凸の無い画像を形成するためには、有色トナーと透明トナーの載り量を精度良く調整しながら現像することが望まれる。有色トナーと透明トナーのそれぞれの載り量を精度良く調整できない場合には、トナー載り量の段差のため凹凸が生じてしまう。

本発明者らは、精度よくトナー載り量を調整するためには、トナー補給によるトナー帯電量の変動の影響が無視できないことを見出した。従来は、有色トナーと透明トナーを使用して画像を形成する場合の、補給トナーによるトナー帯電量に与える影響については全く考慮されていなかった。

従って、本発明の目的は、２成分現像方式を採用して有色トナー及び透明トナーにより画像を形成する場合において、トナーの載り量の段差のために画像表面に生じる凹凸を簡易に低減することのできる画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、記録材上に有色トナーと透明トナーで画像を形成する画像形成装置であって、有色トナーとキャリアからなる有色現像剤を収容する第一の現像容器を備え、有色現像剤を現像部へと担持搬送し静電像を有色トナーで現像する第一の現像装置と、前記第一の現像容器へ有色トナーとキャリアを含む有色補給現像剤を攪拌しつつ補給する第一の補給経路と、透明トナーとキャリアからなる透明現像剤を収容する第二の現像容器を備え、透明現像剤を現像部へと担持搬送し静電像を透明トナーで現像する第二の現像装置と、前記第二の現像容器へ透明トナーとキャリアを含む透明補給現像剤を攪拌しつつ補給する第二の補給経路と、前記第一の現像容器内の有色トナーとキャリアの比率と前記第二の現像容器内の透明トナーとキャリアの比率がそれぞれ所定の範囲内に収まるように補給する補給現像剤量を制御する制御手段と、を備え、前記有色現像装置を複数備え、全ての有色現像装置が備える現像容器へと補給する有色補給現像剤のキャリアとトナーの比率は同一であり、複数の異なる顔料を含有するトナーで形成された有色トナー像のトナー段差を均すように透明トナー像を形成し、前記有色補給現像剤と前記透明補給現像剤のキャリアとトナーの比率が同一あることを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、２成分現像方式を採用して有色トナー及び透明トナーにより画像を形成する場合において、トナーの載り量の段差のために画像表面に生じる凹凸を簡易に低減することができる。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
［画像形成装置の全体構成及び動作］
先ず、画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。図１は本実施例の画像形成装置１００の概略構成を示す。本実施例の画像形成装置１００は、画像情報信号に従って、電子写真方式により、記録材、例えば記録用紙、ＯＨＰシート、布などにフルカラー画像を形成することのできるフルカラーレーザービームプリンタである。画像情報信号は、画像形成装置本体に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部機器から送信される。

画像形成装置１００は、像担持体としてのドラム状の電子写真感光体、即ち、感光ドラム１を有する。感光ドラム１の周りには、帯電手段としての帯電器２、露光手段としてのレーザー露光装置３、クリーニング手段としてのクリーナー７及び回転式現像装置８が配置されている。又、感光ドラム１に対向して、中間転写体としての中間転写ベルト５が配置されている。中間転写ベルト５は、駆動ローラ１１、テンションローラ１３、１４、一次転写ローラ６、二次転写対向ローラ１２に掛け回されている。

回転式現像装置８は、感光ドラム１に対向して配置され、回転自在に支持された現像器支持体である回転体（以下、「現像ロータリー」という。）８Ａを有する。この現像ロータリー８Ａには、複数の現像手段として、４色分の有色トナー用現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋと、透明トナー用現像器４Ｗとが搭載されている。４色分の有色トナー用現像器は、それぞれイエロートナー用現像器４Ｙ、マゼンタトナー用現像器４Ｍ、シアントナー用現像器４Ｃ、ブラックトナー用現像器４Ｋである。

例えば、フルカラー画像形成時には、感光ドラム１は、先ず、その表面が帯電器２によって帯電される。次いで、帯電された感光ドラム１の表面にレーザー露光装置３から光像Ｅが照射されることによって感光ドラム１上に静電像（潜像）が形成される。次いで、この潜像は、回転式現像装置８により現像される。つまり、現像ロータリー８Ａが矢印方向に回転させられ、所定の現像器、例えば、現像器４Ｋが感光ドラム１上と対向した現像位置に移動させられる。そして、この現像器４Ｋが作動されることで、感光ドラム１上に現像剤像、即ち、トナー像が形成される。

その後、感光ドラム１上に形成されたトナー像は、感光ドラム１と中間転写ベルト５との対向部（一次転写部）Ｎ１において、一次転写手段としての一次転写ローラ６の作用により、中間転写ベルト５上に転写される。この時、一次転写ローラ６には、一次転写バイアス発生手段としての一次転写バイアス電源（図示せず）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の所定の一次転写バイアスが印加される。

例えば、フルカラー画像形成時には、以上の動作が繰り返されて、中間転写ベルト５上に、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナー及び透明トナーが順次重ね合わせられた多重トナー像が形成される。

例えば、図４（ａ）に画像の断面を模式的に示すように、記録材Ｐ上の下地に透明トナーを敷くように、中間転写ベルト５上にイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナー、透明トナーの順で転写して画像を形成することができる。又、例えば、図４（ｂ）に画像の断面を模式的に示すように、記録材Ｐ上の最上面に透明トナーを配置して光沢性を向上させるために、透明トナー、ブラックトナー、シアントナー、マゼンタトナー、イエロートナーの順で転写して画像を形成することができる。

図４（ａ）、図４（ｂ）に示すどちらの画像も、光沢性、平滑性を向上するために、多重トナー像の表面が平面となるように、作像可能領域全面において、有色トナーの載り量に応じた量の透明トナーを現像、転写していく。即ち、有色トナーの載り量の少ない領域の透明トナーの載り量は多くし、有色トナーの載り量の多い領域の透明トナーの載り量は少なくする。当業者には容易に理解されるように、作像領域の有色トナーの載り量、透明トナーの載り量は、画像情報信号から割り出すことができる。尚、透明、有色トナーの現像、転写される順序は、必要に応じて任意に変えることができる。

次に、中間転写ベルト５上に形成された多重トナー像は、二次転写手段としての二次転写ローラ１５と中間転写ベルト５との対向部（二次転写部）Ｎ２において、二次転写ローラ１５の作用により、記録材Ｐに転写される。本実施例では、この時、二次転写ローラ１５に、二次転写バイアス発生手段としての二次転写バイアス電源（図示せず）から所定の二次転写バイアスが印加される。これにより、二次転写部Ｎ２に、トナーが中間転写ベルト５から記録材Ｐに向かう方向の電界が形成される。

記録材Ｐは、中間転写ベルト５上の多重トナー像の進行方向先端が二次転写部Ｎ２に搬送されるタイミングに合わせて、図示しない記録材供給部から二次転写部Ｎ２に搬送されてくる。

トナー像が転写された記録材Ｐは、搬送ベルト１６ａ、１６ｂにより、定着手段としてのローラ定着器９へと搬送される。記録材Ｐは、ローラ定着器９によって加圧／加熱され、その上にトナー像が永久画像として定着される。その後、記録材Ｐは機外に排出される。

又、一次転写工程後に感光ドラム１上に残った一次転写残トナーは、クリーナー７により回収される。更に、二次転写工程後に中間転写ベルト５上に残った二次転写残トナーは、図示しない転写ベルトクリーナにより回収される。

［現像器］
次に、図２を参照して、現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ、４Ｗについて詳しく説明する。本実施例では、各現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ、４Ｗは、使用するトナーの色が異なることを除いて、実質的に同一の機能を有する構成とされる。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用の現像器であることを表すために符号に与えたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ、Ｗは省略して総括的に説明する。

現像器４は、現像容器４１を有し、現像容器４１内に主に非磁性トナー（トナー）と磁性キャリア（キャリア）とを備える２成分現像剤（現像剤）Ｔが収容されている。現像容器４１は、感光ドラム１に対向した領域に開口部４１ａを有しており、この開口部４１ａに一部露出するようにして現像剤担持体（現像部材）としての現像スリーブ４２が回転可能に配置されている。

現像スリーブ４２は、非磁性材料で構成され、その内部に磁界発生手段である固定のマグネット４３が配置されている。又、現像容器４１内には、現像剤攪拌及び搬送部材としての第１、第２の攪拌スクリュー４５、４６が設けられている。現像容器４１内の２成分現像剤Ｔは、第１、第２の攪拌スクリュー４５、４６によって攪拌されながら、現像容器４１内を循環搬送される。

現像動作時には、現像スリーブ４２は、図２の矢印方向（反時計方向）に回転する。即ち、本実施例では、現像スリーブ４２と感光ドラム１とは、対向部においてそれぞれの表面移動方向が逆方向となるように回転する。回転する現像スリーブ４２は、現像容器４１内の２成分現像剤Ｔを担持して搬送する。即ち、摩擦帯電したトナーが表面に付着したキャリアが、マグネット４３の発生する磁界によって現像スリーブ４２上に拘束されて搬送される。現像スリーブ４２の回転に伴い、現像スリーブ４２上の２成分現像剤Ｔは、現像剤規制部材としてのブレード４４によりその量が規制されて層状とされる。この層状の２成分現像剤Ｔが、現像スリーブ４２の回転に伴って、感光ドラム１と対向する現像領域Ｇに搬送される。

そして、現像領域Ｇにおいて、感光ドラム１上の静電像に応じて、２成分現像剤Ｔからトナーが感光ドラム１上に供給される。これにより、感光ドラム１に形成されている静電像がトナー像として現像される。静電像を現像した後の現像スリーブ４２上の現像剤は、現像スリーブ４２の回転に伴って搬送され、現像容器４１内に回収される。

現像スリーブ４２には、現像バイアス発生手段としての現像バイアス電源（図示せず）から、所定の現像バイアスが印加される。本実施例では、現像スリーブ４２には、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される。又、本実施例では、現像バイアスの交流成分の波形は矩形波であり、例えば、周波数２ｋＨｚ、Ｖｐｐ２ｋＶである。この現像バイアスによって現像スリーブ４２と感光ドラム１との間に交番電界が形成され、トナーをキャリアから電気的に剥離してトナーミストが形成される。これにより、現像効率が向上する。

ここで、２成分現像剤について更に説明する。有色トナーとしては、例えばポリエステルを主体とした樹脂バインダーに、顔料を混錬したものを粉砕分級して得られる粒子を好適に用いることができる。

又、透明トナーとしては、光透過性が高く、着色剤が実質的に入らない樹脂からなる、平均粒径１〜２５μｍもので、実質的に無色であり、少なくとも可視光を実質的に散乱することなく良く透過する粒子を好適に用いることができる。

更に、必要に応じて、任意の成分を添加することができる。例えば、ワックス類、脂肪酸、又は脂肪酸の金属塩を添加すると、透明トナーが定着時に熱溶融する際、均一被膜が形成され易い。そのため、透明性が向上し、表面光沢に優れたカラー画像が得られる。又、熱ロールによる定着時には、オフセットを防止する効果を発揮することもできる。それ以外にも、トナーの流動性や帯電付与性を確保する目的で、シリカ、アルミナ、チタニア、又は有機樹脂粒子等を外添剤として添加することができる。

一方、キャリアは、フェライトを主とするコアにシリコン樹脂をコートしたもので、５０％粒径（Ｄ５０）が４０μｍの粒子を好適に用いることができる。

本実施例では、現像容器４１内において、このようなトナーとキャリアとを重量比で約８：９２の割合で混合し、トナー濃度（全現像剤重量に占めるトナー重量の割合（比率）：ＴＤ比）８％の２成分現像剤として用いる。

［現像剤補給機構］
次に、図３をも参照して、本実施例の現像剤補給機構について説明する。

本実施例では、回転式現像装置８は、各現像器４の現像容器４１に補給現像剤として少なくともトナーとキャリアとを所定の重量比で補給するための現像剤補給機構（補給手段）を有する。又、回転式現像装置８は、各現像器４の現像容器４１から現像剤を排出する現像剤排出機構を有する。

つまり、画像形成によってトナーが消費されると、その分のトナーは現像剤補給槽（トナーボトル）５０から補給される。本実施例では、現像剤補給槽５０から補給される補給現像剤は、トナーとキャリアとを混合したものである。これにより、画像形成によって消費した分のトナーを補うと同時に、現像容器４１内に新しいキャリアが補給される。尚、現像剤補給槽５０は、画像形成装置に対して着脱可能に構成されている。

現像剤補給機構は、現像剤補給槽５０と、現像剤補給槽５０と現像容器４１との間のバッファー部４７とを有する。又、現像剤補給機構は、現像剤補給槽５０からバッファー部４７に補給現像剤を供給する開口部４９と、バッファー部４７から現像容器４１に補給現像剤を補給するための補給口４８とを有する。又、現像剤補給機構は、バッファー部４７内に、補給現像剤を搬送するための補給部材４７ａを有する。本実施例では、補給部材４７ａが、補給現像剤を現像器４へと搬送する補給現像剤搬送手段を構成する。

補給部材４７ａは、本実施例では回転可能なスクリュー（補給スクリュー）とされる。そして、この補給部材４７ａは、画像形成に伴って決定された補給すべき補給現像剤量に応じて駆動されて、所定量の補給現像剤を現像容器４１内に供給する。

尚、現像剤補給槽５０が、補給現像剤を搬送するための搬送部材を有していてもよい。例えば、現像剤補給槽５０の長手方向にスクリュー状部材を設けたり、現像剤補給槽５０の内壁に螺旋状の突起を設けたりすることができる。現像ロータリー８Ａの回転を利用して、これらスクリュー状部材、螺旋状突起に沿って補給現像剤が開口部４９に向けて搬送されるようにすることができる。当然、現像剤補給槽５０内に設けられるスクリュー等の搬送部材自体を駆動してもよい。この場合は、現像剤補給槽５０内に設けられる上記スクリュー状部材、突起等の搬送部材も補給現像剤搬送手段を構成する。

補給すべき補給現像剤の量は、如何なる方法によって決定してもよい。例えば、当業者には周知のインダクタンス検知ＡＴＲ（自動トナー補給装置）、光学検知式ＡＴＲ、パッチ検ＡＴＲ、ビデオカウントＡＴＲ、又はこれらの全て若しくはいずれかの組み合わせを好適に用い得る。インダクタンス検知ＡＴＲでは現像剤の透磁率を検知するインダクタンスセンサにより、又光学検知式ＡＴＲでは例えば反射型の光学センサにより、現像容器４１内の現像剤のトナー濃度を直接的に検知する。そして、その検知結果に応じて補給現像剤の供給量を決定することができる。又、パッチ検ＡＴＲでは、感光体（又は中間転写体若しくは記録材担持体）に所定の基準トナー像（パッチ画像）を形成して、その画像濃度を例えば反射型の光学式センサによって検知する。そして、その検知結果に応じて間接的に現像容器４１内の現像剤のトナー濃度を検知し、それに応じて補給現像剤の供給量を決定することができる。更に、ビデオカウントＡＴＲでは、形成する画像の画素毎の濃度情報の積算値によりトナー使用量を計算して、現像容器４１内の現像剤のトナー濃度を推測する。そして、その推測結果に応じて補給現像剤の供給量を決定することができる。本発明においては、補給現像剤の補給量の制御方法自体は任意であり、利用可能なものを適宜選択して用いればよい。

一方、現像容器４１中に新しいキャリアが補給された分、現像容器４１内に存在する現像剤量が増加するが、その分は現像容器４１の壁面に設けられた現像剤排出口６０（図２）から排出される。現像剤排出口６０の位置は、現像容器４１内に２成分現像剤が３７５ｇとなって安定するように調整されている。本実施例では、排出された現像剤は、現像ロータリー８Ａの中心に設けられた回収スクリュー（図示せず）に集められ、廃現像剤容器（図示せず）に集められる。つまり、本実施例では、現像剤排出機構は、現像剤排出口６０と、現像剤排出口６０から排出された現像剤を廃現像剤容器へと搬送する廃現像剤搬送手段（図示せず）を有して構成される。

以下、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーを収容する現像剤補給槽５０を、「有色トナー用補給槽」、透明トナーを収容する現像剤補給槽５０を「透明トナー用補給槽」という。

ここで、現像容器４１内の現像剤の循環について更に説明する。現像容器４１内は、仕切り壁４１ｃによって、攪拌室（第１室）４１ａと現像室（第２室）４１ｂとに区画されている。仕切り壁４１ｃの長手方向両端部において、攪拌室４１ａと現像室４１ｂとを連通させる連通部が形成されている。そして、攪拌室４１ａ内に第１の攪拌スクリュー４５が配置され、現像室４１ｂ内には第２の攪拌スクリュー４６が配置されている。第１の攪拌スクリュー４５と第２の攪拌スクリュー４６とは、逆向きに現像剤を搬送する。本実施例では、図３において第１の攪拌スクリュー４５は左向きに現像剤を搬送し、第２の攪拌スクリュー４６は右向きに現像剤を搬送する。これにより、攪拌室４１ａ内の現像剤は、仕切り壁４１ｃの一方の端部の連通部を通して現像室４１ｂへ、又、現像室４１ｂ内の現像剤は仕切り壁４１ｃの他方の端部の連通部を通して攪拌室４１ａへと搬送される。こうして、現像剤は、第１、第２の攪拌スクリュー４５、４６によって現像容器４１内を循環搬送される。

補給口４８は、攪拌室４１ａ内の第１の攪拌スクリュー４５上の位置に補給現像剤を落下させるように、攪拌室４１ａにおける現像剤搬送方向の上流側端部近傍に設けられている。又、排出口６０は、攪拌室４１ａにおいて、補給口４８よりも上流側の現像容器４１の側壁に設けられている。

補給口４８から攪拌室４１ａに補給された補給現像剤は、攪拌室４１ａ内で既に現像容器４１内にある現像剤と攪拌混合されながら、現像室４１ｂに向けて搬送される。これにより、補給現像剤中の補給トナーは、現像容器４１内の現像剤と十分に混合されると共に、摩擦帯電される。そして、現像室４１ｂにおいて現像スリーブ４２に供給されて、現像に供される。現像によりトナー量が減少した現像剤が、補給現像剤の供給に伴って、排出口６０から徐々に排出される。

［補給現像剤のＣＤ比］
次に、本実施例において最も特徴的な、補給現像剤のＣＤ比（全現像剤重量に占めるキャリア重量の割合（比率））の設定について説明する。

本実施例では、現像剤補給槽５０に充填する補給現像剤のキャリアの重量比、即ち、ＣＤ比を、有色トナー用補給槽内の補給現像剤と透明トナー用補給槽内の補給現像剤とで、略同一にした。

例えば、具体的に透明トナー用補給槽では補給現像剤のＣＤ比を１５％とし、有色トナー用補給槽における補給現像剤のＣＤ比も１５％とする。この場合、現像剤補給槽５０内の補給現像剤の初期総重量を４００ｇとすると、透明トナー用補給槽と有色トナー用補給槽のいずれにも、トナー３４０ｇ、キャリア６０ｇが充填される。勿論、画像形成装置１００の使用者や環境に応じて、出力される画像の平均画像比率は変化するため、それらに応じて補給現像剤のＣＤ比は調整することができる。

ここで、上述のように、各色について現像、転写を行い、中間転写ベルト５上に、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナー及び透明トナーが順次重ね合わせられた多重トナー像が形成される。

本実施例では、例えば、図４（ａ）又は図４（ｂ）を参照して説明したように、画像の光沢性、平滑性を向上するために、多重トナー像の高さを揃えて均一平面となるように、作像可能領域全面において、有色トナーの載り量に応じて透明トナーを重ねる。

この時、当然ながら、現像によるトナーの消費に伴って、補給現像剤を現像容器４１に補給する。透明トナーは、作像領域全面に現像されるような使い方をする場合、典型的な構成では、毎回、即ち、１枚の画像を形成する毎に補給を行わなければならなくなることがある。連続して補給を行うと、補給のための補給部材４７ａを休み無く回転させることになることがある。

そして、このような場合に、補給現像剤の流動性が低いと、これに起因して補給部材４７ａの端部に補給現像剤の凝集塊が発生する。

本実施例では、補給現像剤はトナーだけでなく、キャリアを予め混合し流動性を高くしている。そのため、補給現像剤は、補給スクリューの端部等に滞留すること無く流動して補給されていくので、上述のような凝集塊は発生しない。

又、補給現像剤にキャリアを混合させることによって、現像容器４１内に補給された時のトナーの帯電量を高く保つことができる。これによって、大量に補給された場合においても、補給トナーが現像領域に搬送されるまでに、飛散やかぶりを発生せずに現像できるのに十分な帯電量を得ることができる。

しかし、補給現像剤のキャリア比率を高くし過ぎる、即ち、ＣＤ比を上げ過ぎると、補給トナーの帯電量が上がり過ぎてしまう。トナーは、トナーの単位質量当たりの帯電量と、現像スリーブ４２−感光ドラム１間に形成された帯電電位、露光電位及び現像電位で決まる電位差とのエネルギーが釣り合うようになるまで現像されていく。このため、現像されるトナー量（トナー載り量）は、電位差とトナー帯電量とによって決まる。

従って、電位差が一定だった場合、トナーの帯電量が上がれば、現像されるトナー量は減少し、逆にトナー帯電量が下がれば、現像されるトナー量は増加する。

そのため、補給現像剤のＣＤ比を上げ過ぎると、現像されるトナー量が減少する傾向になり、十分な濃度を得ることができ難くなる。或いは、１本当たりの現像剤補給槽５０中に含まれるトナー量が減少するため、ランニングコストが高くなってしまう。

反対に、補給現像剤のＣＤ比を低くし過ぎると、補給現像剤の流動性が低くなり、上述のような凝集塊が発生する虞がある。

特に、上記の点に留意して本発明者らが検討した結果、補給現像剤におけるＣＤ比は、１％以上、５０％以下の範囲内が好ましいことがわかった。より好ましくは、補給現像剤のＣＤ比は、１０％以上、３０％以下である。この結果を踏まえ、本実施例におけるＣＤ比は１５％とした。

ところで、消費と補給を繰り返していくうちに、現像器４内のトナーの帯電量は変動する。トナーの帯電量がずれると、現像されるトナー量はずれてくる。そのため、各色（透明トナーも含む。以下同様。）のトナーの帯電量の変動分を検知し、各色の現像されるトナー量をコントロールすることによって、図５（ａ）のように、トナー載り量の段差の無い画像を形成することが考えられる。具体的には、後述のように、トナー載り量の検出用の画像を形成して、トナー載り量に影響しているトナー帯電量の変動を検知することができる。

しかし、各色のトナーの帯電量の変動がばらばらであると、トナー載り量をコントロールするのは、非常に困難となる。

例えば、透明トナーと有色Ａトナーについて補給現像剤のＣＤ比が３０％であるとする。そして、有色Ｂトナー（有色Ａトナーとは異なる色のトナー）について補給現像剤のＣＤ比が１０％であるとする。

この場合、透明トナーと有色Ａトナーは、有色Ｂトナーと比較すると、補給トナーの帯電量が高い。そのため、現像容器４１内のトナーの帯電量は、有色Ｂトナーに比べて増加方向であり、トナー載り量が減少する方向となる。

逆に、補給現像剤のＣＤ比が１０％の有色Ｂトナーは、透明トナーと有色Ａトナーに比べて、補給トナーの帯電量が低く、現像容器４１内のトナーの帯電量が減少し、トナー載り量が増加する方向となる。

上記の例のようにトナーの色の違い（透明／非透明の違いを含む。）によって補給現像剤のＣＤ比が異なる場合、そのトナーの色の違いによって帯電量の変動率がばらばらになる。このため、本来、図５（ａ）のようにトナー載り量の段差の無い画像を形成するはずが、図５（ｂ）のようにトナー載り量の段差のある画像を形成してしまう虞がある。これは、上述のように、トナーの帯電量の変動率が異なると、各色のトナーの帯電量の変動分に応じて各色の現像されるトナー量をコントロールすることが困難となるためである。

このようなトナー載り量の段差を防ぐために、具体的には、各色のトナーの帯電量や、現像されたトナー載り量の検出を行うことが考えられる。そして、その検出結果に応じて、画像形成のプロセス条件の調整、現像剤の強制排出／強制攪拌等の動作を行うことができる。

しかしながら、トナー載り量の検出のために頻繁にトナー載り量検出用の画像を形成していたのでは、使用者に画像として提供されないトナーの消費量が多くなるため、ランニングコストが高くなってしまう。

又、トナー載り量の検出を非通紙時間に行う場合、載り量検出の度にダウンタイムが生じるため、生産性を著しく低下させる虞がある。

このように、トナー載り量の段差の防止のために頻繁にトナー載り量検出用の画像を形成することは、凹凸の無い優れた画像を出力できたとしても、ユーザビリティを低くする虞がある。

そこで、本実施例では、有色トナーと透明トナーについて補給現像剤のＣＤ比を同一の１５％とすることによって、補給時におけるトナー帯電量の変動率の色の違いによる差をなくした。

即ち、本実施例では、補給現像剤のＣＤ比を、透明トナーも含めて全色１５％に設定した。これにより、補給時のトナー帯電量の変動率は、透明トナーも含めて全色近くなる。これにより、トナー載り量の段差の無い図５（ｃ）のような画像を形成することができる。

各色のトナーの帯電量の変動分がほぼ同じとなるので、例えば、現像剤の攪拌・搬送によりトナーの帯電量が全色について高くなり、全体的にトナー載り量が減少した場合でも、トナー載り量の段差で画像に凹凸が発生することはない。或いは、その凹凸は許容範囲内で極力小さくすることができる。

このため、例えば、トナー載り量の検出用の画像を形成して、その検出結果に応じてトナー載り量を調整する場合であっても、その検出用画像の形成頻度は、より少なくすることができ、制御の複雑さは格段に低減される。又、斯かる制御のために発生し得るダウンタイムを低減することができる。

又、色毎に補給現像剤のＣＤ比が異なる場合は、当然、単位補給剤当たりに含まれるトナー量が異なるため、補給制御を色毎に調整しなければならず制御体系が複雑化してしまう。これに対して、本実施例のように補給現像剤のＣＤ比を同一にすることによって、所定の補給剤量に含まれるトナー量は、色を問わず同じになる。従って、補給制御を共通化することができるという効果も得られる。

上述のように、本実施例では、現像剤補給槽５０に充填する補給現像剤のキャリアの重量比、即ち、ＣＤ比を、有色トナー用補給槽と透明トナー用補給槽とで略同一とする。

ここで、ＣＤ比が略同一とは、好ましくはＣＤ比が互いに±３％の範囲内に入ることをいう。即ち、両者の差の絶対値が３％以内ということである。この点について、図６を参照して次に説明する。

初期の状態（現像剤補給前に現像容器４１に予め充填された所定の２成分現像剤で現像）では、図６（ａ）のようにトナー載り量の段差の無い画像となっている。この状態から、透明トナーと有色トナーとで補給現像剤のＣＤ比を異ならせた条件下において、トナーの消費と補給を繰り返した時のトナー載り量の段差について調べた。

ここでは、トナーの消費と補給との繰り返し試験は、具体的には、画像比率５０％の画像を１００枚間欠で０．５万枚毎にトナー載り量段差をチェックしながら５万枚まで形成した。この時、画像比率５０％の１枚当たりのトナー消費量は約０．２５ｇであり、入力された画像比率に応じたトナー量が補給される。又、入力された画像比率信号によるトナーの補給だけでなく、定期的にトナー載り量を検出し、繰り返し試験中のトナーの載り量が、適切な範囲になるように現像剤の消費と補給のバランスをとるようにした。又、トナー載り量の段差は、出力された定着後画像の表面粗さを測定することにより求めた。表面粗さの測定は、接触式の表面粗さ計測器よりも、非接触式の表面粗さ計測器を用いた方が画像表面を傷つけないので好ましい。出力画像の表面粗さを測定して、表面粗さのＲｍａｘ（ＪＩＳ最大高さ）が３μｍを超えた場合を、許容範囲を超えるトナー載り量の段差が発生したものと判断した。

この時、先ず、透明トナーについて補給現像剤のＣＤ比を１２％、有色トナーについてＣＤ比を１５％とした。この場合、図６（ｂ）のように、トナー載り量の段差の無い画像を形成することができた。これは、上述のように、補給時におけるトナー帯電量の変動率の色の違いによる差が少ないことによる。

次に、透明トナーについて補給現像剤のＣＤ比を１０％、有色トナーについて補給現像剤のＣＤ比を１５％とした。この場合、現像剤の補給後、図６（ｃ）のように、透明トナーと有色トナーにおいて補給時におけるトナー帯電量の変動率の違いから、若干ではあるが載り量段差が生じてしまった。

上述のようにして、多くの実験研究により、色間のＣＤ比差をずらしながら、許容し得る補給現像剤のＣＤ比差範囲を検討した。その結果、補給現像剤のＣＤ比を、有色トナー用補給槽と透明トナー用補給槽とで互いに±３％の範囲内に入るように設定することで、トナー載り量の段差を無くす、又は、許容範囲内に極力小さくできることがわかった。

以上、本実施例によれば、透明トナーを用いて、トナー載り量の段差の少ない高品質な画像を形成することができる。即ち、２成分現像方式を用いて、有色トナーと透明トナーを使用する場合において、複雑な制御することなくトナー載り量の段差による凹凸の無い画像を形成することができる。そして、このような効果によって、透明トナーを用いてトナー載り量の段差の凹凸の無い画像表面、高い光沢性をもつ、銀塩写真に近い色調をもつカラー画像を安定して出力することができる。

実施例２
次に、本発明に係る現像装置及び画像形成装置の他の実施例について説明する。本実施例の現像装置及び画像形成装置の基本構成及び動作は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略し、本実施例にて特徴的な点について以下説明する。

実施例１にて説明したように、有色トナー用補給槽と透明トナー用補給槽とに充填する補給現像剤のＣＤ比を略同一とすることによって、トナー載り量の段差を無くすか又は極力小さくすることができる。本実施例では、現像装置８を以下説明するように構成することで、上記の作用を強化し、より安定してトナー載り量の段差の低減効果を発揮できるようにする。

本実施例においては、有色トナーと透明トナーを用いる現像装置、即ち、現像器、現像剤補給機構、現像剤排出機構を、特に、次の点を考慮して構成した。ここでは、先ず、透明トナーを含む全色で、トナーがほぼ同量消費され、又補給されるものとして説明する。

即ち、先ず、透明トナーを含む全色について、現像器４内の現像剤の容量を実質的に同一とする。

次に、透明トナーを含む全色について、現像剤補給機構から補給された現像剤の、補給位置４８（Ａ位置）から現像スリーブ４２の長手方向一端部位置（現像剤搬送方向上流側端部）（Ｂ位置）までの、現像剤の攪拌・搬送の性能を同一とした。ここで、現像剤の攪拌・搬送性能を揃えるとは、より具体的には、現像容器４１に補給された補給現像剤のトナーがＡ位置からＢ位置の間に付与される摩擦帯電電荷量をほぼ揃えることをいう。これは、現像器４の構成を各色用のもので実質的に同一とすることで達成できる。

更に、透明トナーを含む全色について、現像剤補給槽５０内の補給口４９から、バッファー部４７の補給部材４７ａを介して、現像器４側の補給口４８までの、補給経路の構成を実質的に同一とした。即ち、透明トナーを含む全色について、補給現像剤搬送手段の搬送性能を同一とする。

そして、特に、実施例１と同様に、補給現像剤のＣＤ比は透明トナーも含めて全色１３％に揃えた。

このように現像装置を構成することで、次のような効果を得ることができる。

色毎に補給現像剤のＣＤ比が異なる場合は、当然、単位補給剤当たりに含まれるトナー量が異なるため、補給制御を色毎に調整しなければならず制御体系が複雑化してしまう。これに対して、補給現像剤のＣＤ比を同一にすることによって、所定の補給剤量に含まれるトナー量は、色を問わず同じになる。従って、補給制御を共通化することができる。これは、実施例１と同じである。更に、本実施例では、現像剤補給機構や現像器４の構成を略同一にすることを加える。これによって、例えば、補給部材４７ａの回転時間当たりにおける補給現像剤の量を色毎に変更しなくてよくなる。このため、本実施例では、現像剤の補給制御をより共通化することができる。

又、本実施例では、現像器４内の現像剤の容量と、現像剤補給機構からの補給位置から現像剤担持体までの攪拌・搬送の性能を揃えることによって、補給現像剤が現像器４内の現像剤に与える帯電量の影響を、透明トナーも含めて全色で揃えることができる。これによって、色毎における帯電量の変動率の差を小さくすることができる。従って、トナー帯電量の変動率がばらばらの場合における、図５（ｂ）のような画像を生じさせることなく、図５（ｃ）のようにトナー載り量の段差の無い、又は、極めて少ない画像を提供することができる。

尚、以上説明したような効果は、透明トナーも含めて全色、ほぼ同量の消費、補給がなされる場合に限らず、当然、各色について画像比率が違い、トナー消費量が異なる場合においても同様に発揮される。即ち、補給現像剤のＣＤ比を揃え、又、透明トナーを含む全色間で、補給された現像剤による帯電量変化の影響の差が、補給現像剤が現像剤担持体に搬送されるまでに無くなるように現像器４を構成すればよい。より具体的には、スクリュー形状の攪拌部材であれば、スクリューピッチを細かくすることや、リブやつい立のような部材を設置等することによって、補給口側の攪拌部材４５の攪拌能力を高めることができる。更に、攪拌部材４５の長さの延長や補給口側の現像剤量を増やすことによって、補給現像剤が現像剤担持体に搬送されるまでの間の攪拌能力をより高め、均一混合と十分な帯電付与ができる。上述のように補給口側の攪拌能力を高めることによって、多量の現像剤が補給された場合でも、補給による現像剤の帯電量変化を最小限に抑えることができる。

以上説明したように、本実施例によれば、有色トナー用補給槽と透明トナー用補給槽とに充填する補給現像剤のＣＤ比を略同一とすると共に、現像剤補給槽から現像剤担持体に至る経路での現像剤の攪拌・搬送の性能を揃える。これにより、実施例１と同様の効果をより安定的に得ることができる。

以上、本発明を具体的な実施例に則して説明したが、本発明は上述の実施態様に限定されるものではないことを理解されたい。

例えば、上記各実施例では、回転現像方式を採用した画像形成装置の例について示した。しかし、本発明は、回転現像方式の画像形成装置ではなく、当業者には周知のインライン方式の画像形成装置においても等しく適用することができる。

図７は、インライン方式の画像形成装置の一例を示す。図７に示す画像形成装置２００は、画像形成手段として複数の画像形成部（ステーション）ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫ、ＳＷを有する。各ステーションＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫ、ＳＷは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、透明のトナーを用いて画像を形成する。尚、図７において、図１の画像形成装置１００のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付している。又、各ステーションＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫ、ＳＷは、用いるトナーの色が異なることを除いて実質的に同一の構成を有する。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられたことを表すために図中符号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ、Ｗは省略して総括的に説明する。

図７の画像形成装置２００では、各ステーションＳにおいて感光ドラム１に形成されたトナー像は、記録材搬送部材としての搬送ベルト（転写ベルト）１０上に担持されて搬送される記録材Ｐに、転写手段としての転写部材６の作用によって順次に転写される。これにより、例えば、フルカラー画像形成時には、記録材Ｐ上に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、透明の各色のトナーが重ねられた多重トナー像が形成される。記録材Ｐ上に形成される多重トナー像の断面構成は、上記各実施例と同様である。その後、記録材Ｐは、搬送ベルト１０から分離されて、ローラ定着器９へと搬送される。ここで、トナー像が定着された後、記録材Ｐは、機外に排出される。

このようなインライン方式の画像形成装置においても、上記各実施例にて説明したのと同様にして、補給現像剤のＣＤ比を調整することによって、透明トナーの載り量を有色トナーと合わせてコントロールすることができる。これにより、トナーの載り量の段差による凹凸の無い画像を安定して出力できる。

本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略断面構成図である。 図１の画像形成装置が備える現像器の概略断面構成図である。 図１の画像形成装置が備える現像剤補給機構の概略図である。 透明トナーを用いた画像の一例を示す模式図である。 透明トナーを用いトナー帯電量が変化した時の画像を説明するための模式図である。 本発明の効果を説明するための模式図である。 本発明を適用し得る画像形成装置の他の例の概略断面構成図である。

符号の説明

１ 感光ドラム（像担持体）
４ 現像器（現像手段）
８ 回転式現像装置
４１ 現像容器
４５ 第１の攪拌スクリュー（現像剤攪拌搬送部材）
４６ 第２の攪拌スクリュー（現像剤攪拌搬送部材）
４７ バッファー部
４７ａ 補給部材（補給現像剤搬送手段）
４８ 補給現像剤の補給口
５０ 現像剤補給槽
６０ 現像剤排出口

Claims (4)

1. 記録材上に有色トナーと透明トナーで画像を形成する画像形成装置であって、
   有色トナーとキャリアからなる有色現像剤を収容する第一の現像容器を備え、有色現像剤を現像部へと担持搬送し静電像を有色トナーで現像する第一の現像装置と、
   前記第一の現像容器へ有色トナーとキャリアを含む有色補給現像剤を攪拌しつつ補給する第一の補給経路と、
   透明トナーとキャリアからなる透明現像剤を収容する第二の現像容器を備え、透明現像剤を現像部へと担持搬送し静電像を透明トナーで現像する第二の現像装置と、
   前記第二の現像容器へ透明トナーとキャリアを含む透明補給現像剤を攪拌しつつ補給する第二の補給経路と、
   前記第一の現像容器内の有色トナーとキャリアの比率と前記第二の現像容器内の透明トナーとキャリアの比率がそれぞれ所定の範囲内に収まるように補給する補給現像剤量を制御する制御手段と、を備え、
   前記有色現像装置を複数備え、全ての有色現像装置が備える現像容器へと補給する有色補給現像剤のキャリアとトナーの比率は同一であり、
   複数の異なる顔料を含有するトナーで形成された有色トナー像のトナー段差を均すように透明トナー像を形成し、
   前記有色補給現像剤と前記透明補給現像剤のキャリアとトナーの比率が同一あることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第一の補給経路における有色トナーの摩擦帯電能と前記第二の補給経路における透明トナーの摩擦帯電能は同一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. 前記有色補給現像剤の有色トナーとキャリアの比率と前記透明補給現像剤の透明トナーとキャリアの比率は共に１０％以上３０％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記第一の現像容器及び前記第二の現像容器はその中に収容されたトナーとキャリアを含む現像剤を排出する排出口をそれぞれ備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像形成装置。

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