JP5904817B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真プロセス等を利用して、記録材に未定着トナー像を転写方式または直接方式で形成する画像形成手段と、トナー像を記録材に熱定着させる定着装置を有し、ハードコピーを得る複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関する。

電子写真方式など静電潜像を経て画像情報を可視化する方法は、その技術の発展と市場要求の拡大に伴い、複写機・プリンタなど現在様々な分野で利用されている。特に近年においては、環境対応、低コスト化への要求が高まり、トナー消費量低減化技術が非常に重要となってきた。このトナー消費量を少なくする技術は、トナーを記録材に固着させる過程で発生するエネルギーを減少させるという観点からも重要である。特にオフィス系の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、省エネルギー化という要求からも重要な役割を持つようになってきた。

一方で、デジタル化・カラー化の進展によって、電子写真方式の画像形成装置は、印刷領域の一部へ適用されはじめ、オンデマンドプリンテイングを初めとするグラフィックアーツやショートラン印刷領域における実用化が顕著となり始めている。このＰＯＤ市場への参入を鑑みた場合、電子写真方式は無版印刷としてのオンデマンド性の特徴はあるものの、色再現領域、質感、画質安定性、メディア対応性等、出力成果物としての市場価値を訴求するには数多くの問題がある。

このような問題に対応しつつも、さらには同時に前述したような低コスト化への意識が高まり、出力物１枚あたりの価格を低く抑えるという観点からも、トナー消費量低減化技術が重要になってきている。

ここで、トナー消費量低減化技術に関して、以下のような提案がなされている。特許文献１においては、感光体の帯電電位の絶対値を３５０〜５５０Ｖなる低めの条件に設定し、転写後の転写材上でのトナー量が定着後に必要な画像濃度が確保できるように０．３〜０．７ｍｇ／ｃｍ^２なる高着色力を有するトナーを用いる。これにより、小型、低コストかつ、高速プリントが可能で、長期に渡り安定してフルカラー画像を形成するものである。

特許文献２においては、トナーとして次のような結晶性トナーを用いる。即ち、Ｔｍ＋２０℃〜Ｔｍ＋５０℃における、貯蔵弾性率の温度に対する勾配が０．０２ｌｏｇ（Ｐａ）／℃以下であり、重量平均粒径は５μｍ以下の結晶性トナーを用いる。そして、単色トナー最大のり量は０．３５ｍｇ／ｃｍ^２以下である結晶性トナーを、地合い指数２０以上の転写用紙上にトナー画像として転写し、該トナー画像を５０ｍｓから５００ｍｓの定着時間で定着する。これにより、トナーのり量むら、光沢むら、及び色差むら等の画像むらを低減した画像を形成するものである。

特許文献３においては、トナーとして次のような結晶性トナーを用いる。即ち、重量平均粒径が５μｍ以下であり、Ｔｍ＋２０℃〜Ｔｍ＋５０℃における、貯蔵弾性率の温度に対する勾配が０．０２ｌｏｇ（Ｐａ）／℃以下の結晶性トナーを用いる。そして、単色のトナー最大のり量が０．３５ｍｇ／ｃｍ^２以下のトナー画像として転写用紙上に転写し、該トナー画像を定着ロール表面温度１３０℃以下で定着する。これにより、画像荒れが少なく、定着性に優れたカラー画像を形成できるものである。

特開２００４−２９５１４４号公報 特開２００５−１９５６７０号公報 特開２００５−１９５６７４号公報

従来のトナー消費量低減化技術、すなわち、トナーの消費量を低減させると同時に、トナーを小粒径化する、トナー自体の着色力を上げる方法は、トナー消費量を低下させながら、必要な画像濃度を得ることができている。しかしながら、トナーの消費量を減らすこと自体に起因する新たな課題が発生してきた。

本発明者は単色のトナー最大載り量を低減させると同時に、所望の画像濃度が得られるように着色力の高いトナーを用いて検討を行った。その結果、着色力の低いトナーで最大載り量が多い場合と比較して、単色の濃度は同程度であるものの、二次色、あるいは多次色の色再現領域が狭くなってしまうことがわかった。

そこで、単色の最大トナー消費量が減少した場合に、記録材上のトナーがどのような溶融状態にあるかを十分に検証、観察したところ、この二次色あるいは多次色の色再現領域の減少は、以下のことが原因であることが判明した。この原因について順を追って説明していく。

（トナーが紙の下地をカバーできない現象）
まず、トナーが紙（記録材）の下地をカバーできない現象について、説明する。最初に、単色時のトナー量と紙の下地のカバー状態について説明する。図７は、トナー量と紙の下地のカバー状態についての関係図である。紙６０２上に単色時のトナー６０１の量が多い時から少ない時までの、各々のトナー層形成状態の違いを示したものである。トナーの重なりを見るために、トナー層を横から見た側面図と斜観図、トナーによる紙の下地のカバー状態を見るための平面図を示した。（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）の順に、トナー量がだんだんと減っていく状態の変化を表している。

トナー量が多い状態を示した（ａ）および（ｂ）においては、溶融後の平面図を見てわかるとおり、トナーによって紙の下地がカバーされていることがわかる。これは、未定着（溶融前）の状態においても、隣り合うトナー同士に隙間が無いことによって、紙の下地がトナーにより覆われていることがわかる。

一方、トナー量が少ない（ｃ）においては、トナーが重なり合ったり、平面的に隣同士のトナーが接している部分は、溶融後に紙の下地がカバーされているものの、隙間がある部分については、溶融後も紙が見えてしまっていることがわかる。さらに、トナーが少ない状態の（ｄ）においては、トナーの重なりが無いため、溶融後にトナーによる紙の下地のカバーの具合がさらに不良化していることがわかる。

その中でも、トナー間の隙間が小さい部分においてはトナーが単層であるため、未定着時には隙間があっても溶融後の溶け拡がりによって、若干紙の下地のカバー具合が進んでいる部分もあることがわかる。しかし、トナー間の隙間が大きければ大きいほど、トナーによる紙の下地のカバー状態が不良化している。

次に、二次色（２色のトナー層の重ね合わせ）におけるトナー量と二次色の形成状態について説明する。図８は、トナー量と「単色時および二次色のトナー層形成状態」についての関係図である。単色時のトナー６０１（説明においてはシアン）に加え、２色目のトナー６０３（説明においてはイエロー）が示されている。図中、トナーの量が少ない時の単色のトナー層形成状態を（ａ）、二次色のトナー層形成状態を（ｂ）に、さらに、トナー量が多い時（すなわち、隙間無く並んでいる時）の単色のトナー層形成状態を（ｃ）、二次色のトナー層形成状態を（ｄ）に示した。

トナー量が少ない時は、（ａ）に示すように下層のシアントナー６０１に隙間が多く存在していることがわかり、（ｂ）に示すように２色目となる上層のイエロートナー６０３が、シアントナー６０１が形成する隙間に載っていることがわかる。トナーのような粒子状のものが層を形成する際に、上に載る粒子が下になる粒子間に落ち込むことは言うまでも無い。

このように、隙間が存在する下層のシアントナー６０１上には、形成する隙間の上に上層のイエロートナーが載る。そのため、（ｂ）の（透過状態）に示すようにトナーを透過してみると、部分６０４、部分６０５、部分６０６の３つの部分が形成されることがわかる。部分６０４は上層のイエロートナー６０３のみが存在する部分である。部分６０５は下層のシアントナー６０１のみが存在する部分である。部分６０６は上層のイエロー６０３および下層のシアントナー６０１が重なってグリーンを形成する重なり部分である。

一方、トナー量が多い時（隙間無く並んでいる時）は、（ｃ）に示すように下層のシアントナー６０１は隣同士のトナーが接しているため、紙の下地がほとんど覆われていることがわかる。また、（ｄ）に示すように、２色目となる上層のイエロートナー６０３が、（ｂ）同様、シアントナー６０１が形成する隙間に載っている。さらに、イエロートナー６０３の上に載っているイエロートナー６０３もイエロートナー自身が形成する隙間に載っていることがわかる。

（ｃ）の単色状態で既に紙がしっかりと隠蔽されている上に、上層に位置するイエロートナー６０３自身もイエロートナー同士で下層をカバーする状態となる。そのため、（ｄ）の透過状態を見てわかるように、トナー量が少ない時の（ｂ）の透過状態とは異なる。即ち、イエロートナー６０３が存在する多くの部分が、上層のイエロー６０３トナーおよび下層のシアントナー６０１が重なってグリーンを形成する重なり部分６０６となることがわかる。

このように、トナー量が多い時は、多くの部分が良好に二次色を形成する重なり部分６０６となる。これに対して、トナー量が少ない時は、トナー量が少なくなればなるほど、上層および下層の互いの隙間に単色のみとなる部分（６０４，６０５）が増加し、良好に二次色を形成する重なり部分６０６が減少する。

そのため、従来のトナー量に対してトナー量を減らそうとすると、二次色の発色が不良化し、同時に単色形成部分においても、紙の下地のカバー具合が低下することにより、色域の再現範囲が極端に低下するものである。

ここで、より少ないトナー量で隙間の少ないトナー層を形成するための理想状態について説明する。図９は、トナー量が少ない時（隙間がある時）と１層で隙間無く並んでいる時のトナー層形成状態を示した図である。（ａ）は平面に対して格段にトナー量が少ない場合であり、隙間が多く存在してしまうことは避けられない。（ｂ）のように、（ａ）に対しトナー量が若干増えた場合においても、トナー同士が立体的に重なる部分と隙間が生じる部分があると、紙の下地のカバー具合が低下して、二次色形成時にも良好な重なりを得ることが難しくなる。

そこで、（ｅ）に示すようにトナー粒子を平面的に理想的に配列した場合について見てみると、（ｂ）の配列状態に比べ、隙間は減少しているものの、トナー粒子が異形である。そのために、トナー同士がすべて接していても、隙間が大きくなってしまう部分があることがわかる。同様に、（ｄ）に示すように真球体のトナー粒子で粒度分布を持つ場合においても、大きい粒径の粒子の下に入り込んで配列してしまう分などを考慮すると隙間が増えてしまう方向にある。つまり、（ｃ）に示すように、同一粒径の真球体トナー粒子を最密に並べた場合が、平面に対して最も効率よくトナーを配列することができる。

また、この状態においては、隣り合うすべてのトナー同士が接することにより、同一体積の粒子においてはもっとも紙の下地をカバーすることが出来ることは言うまでも無い。例えば、楕円状の球形トナーなどは長径方向がうまく配列した場合には、（ｃ）よりも高いカバー具合を達成できることも考えられるが、短径方向で配列してしまうと、（ｃ）よりも低いカバー具合になってしまう。そのため、楕円状の球形トナーの平均的な配列を考えた場合、真球体のトナーに比較すると結局は低いカバー具合になってしまうこともいうまでもない。

次に、この理想配列状態を形成できる同一粒径の真球体トナーのトナー量（トナー密度）に対するトナー層の形成状態について説明する。図１０は、同一体積の真球体トナーのトナー量（トナー密度）に対するトナー層の形成状態について示したものである。単色の層形成状態を比較すると、（ａ）に示すように、最密状態時にはすべての隣同士のトナーが接する状態であるため、隙間が最小になっているのに対し、（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）と、トナー量が減るにつれ隙間が増大していることがわかる。

二次色の形成状態（平面図）を見ると、トナーの量に関係なく、２色目となる上層のイエロートナー６０３が、下層のシアントナー６０１が形成する隙間に載っていることがわかる。ここで、二次色の形成状態（側面図）を見ると、トナー量が減るにつれ、上層のトナーが下層のトナーの隙間にどんどん入り込んでいる。

（ａ）においては、上層トナーが下層トナーに乗っている状態に対して、（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）と隙間が大きくなるにつれ、乗っているというより引っかかっているといった状態となっている。また、隙間が大きいほど、上層トナーが低い位置に位置するようになっている。すなわち、下層トナー間に上層トナーが入り込んでいっているのがわかる。このように、未定着の状態において、隙間が大きいほど、下層トナー間に上層トナーが位置関係的に入り込んでしまうことがよくわかる。

さらに、透過状態について説明する。説明するに当たり、重なり状態を詳細に見るため、図１１を用いて説明する。下層の隣り合う３個のシアントナー６０１の間に形成される隙間６０７に上層となるイエロートナー６０３が載っていることがわかる。逆に、上層を形成するイエロートナー６０３の隣合う３個のトナー間に形成される隙間６０８に下層のシアントナー６０１が位置することもわかる。

このような状態において、トナー層が溶融されると、下層のシアントナー６０１の形成する隙間６０７に上層のイエロートナー６０３が矢印の方向（↓）に入り込む。また、上層のイエロートナー６０３の形成する隙間６０８に下層のシアントナー６０１が矢印の方向（↑）に入り込む。これにより、各々の単色部分（６０４、６０５）が生じ、良好な重なり部分（グリーン混色部分）６０６が拡がることを阻害するため、二次色の発色が低下している。図１０に示すように、（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）とトナー量が少なければ少ないほど、隙間は増大するため、この阻害状態は不良化していく。

次に、トナーの理想配列状態時の各種パラメータについて説明する。図１２は、トナーの理想配列状態の各種パラメータを示したものである。トナーの粒径（トナー直径）をＬ［μｍ］とすると、トナーの体積はＶ_○［μｍ^３］、平面的なトナーの投影面積はＳ_○［μｍ^２］、トナー１つ分が含まれる単位面積は

であり、それぞれ以下のようになる。

これらから、トナーが最密に並んだ時の単層（１色）の載り量Ｈ［μｍ］（単位面積あたりの体積＝平均高さ）が以下のように算出される。

図１３は、上記関係式から理想配列状態のトナー粒径およびトナー載り量（平均高さ）の関係を示したグラフである。図中、実線（−）が理想配列状態を表し、Ａゾーンは単位面積あたりのトナー量が理想状態より多くある範囲であり、Ｂゾーンは単位面積あたりのトナー量が理想状態より少ない範囲を示す。つまり、Ｂゾーンにおいては、紙に対してのトナー量が不足し、隙間が生じてしまう範囲を示しているものである。ここで、理想配列状態時に生じる隙間、すなわち、トナーが細密に並んだ時の隙間の割合Ｔ［％］（単位面積あたりの隙間の量）（図１２）を算出したものが、以下のようになる。

これは、図１３に示した理想配列状態となるトナー粒径およびトナー載り量（平均高さ）（グラフの実線（−））において、常に９．３１［％］となることを意味する。言い換えると、トナー量によらず、理想配列状態時に生じる隙間は９．３１［％］であるということである。

ここで、理想配列状態のトナー量より、トナー量が多い場合について説明する。図１４は、理想配列状態のトナー量より、トナー量が増えていった時のトナーの最密積層状態について示した図である。（ａ）は、１層目のトナー６１１が最密に配列した状態を示している。六角形６１２は１単位面積であり、この六角形内の隙間Ａ６１３および隙間Ｂ６１４が見えなくなる状態について考えることにより、紙が１００％隠蔽される時のトナー載り量を考えることが出来る。

（ａ）においては、隙間Ａ６１３および隙間Ｂ６１４が存在し、この割合が単位面積あたり９．３１％となっている。（ｂ）および（ｃ）は、２層目のトナー６１５が乗った状態であり、隙間Ａ６１３を隠蔽していることがわかる。さらに、（ｄ）および（ｅ）は、３層目のトナー６１６が乗った状態である。隙間Ｂ６１４が隠蔽され、紙が１００％カバーされたことがわかる。

次に、理想配列状態のトナー量よりトナー量が下回った場合の各種パラメータについて説明する。図１５は、理想配列状態のトナー量よりトナー量が下回った状態の各種パラメータを示したものである。

粒径（トナー直径）をＬ［μｍ］とすると、トナーの体積Ｖ_○［μｍ^３］および平面的なトナーの投影面積Ｓ_○［μｍ^２］は図１２と同様である。しかし、ここでは、トナー間に隙間ｔ［μｍ］が生じるため、トナー１つ分が含まれる単位面積はＳ_□［μｍ^２］であり、以下のようになる。

これらから、トナーが隙間ｔ［μｍ］をもって均一に並んだ時の単層（１色）の載り量Ｈ_□［μｍ］（単位面積あたりの体積＝平均高さ）が以下のように算出される。

さらに、トナーが隙間ｔ［μｍ］をもって均一に並んだ時に生じる隙間の割合Ｔ_□［％］（単位面積あたりの隙間の量）（図１５）を算出したものを上記式によってトナー間の隙間ｔ［μｍ］を消して整理したものが、以下のようになる。

図１６は、上記関係式から、一例として、トナー粒径が６［μｍ］の時のトナー載り量（平均高さ）と隙間の割合の関係を示したグラフである。図中、境界線（…）は理想配列状態時の載り量を示す点である。境界線よりトナー量が少ない場合は隙間が生じる範囲であり、上記式を基に求められたカーブである。

境界線よりトナー量が多い部分では、図１４によって説明したとおり、理想積載状態で３層積層された時に隙間が０％（カバー率１００％）になることから求められたカーブである。このカーブから、トナーの載り量が理想配列状態（境界線）を下回ると、急激に隙間が大きく、すなわち、カバー率が低下する。上回った範囲、すなわちトナー量が多くなっても、理想配列状態を超えると、隙間の減る量の変化が小さくなる（カバー率の向上が鈍る）ことがわかる。

ここでは、一例として、トナー粒径が６［μｍ］の時の状態について説明したが、この境界線を境にした変化はこれに限るものではなく、通常の使用範囲内のトナー粒径においては、すべての粒径に当てはまるものであることはいうまでもない。

本発明は、このような現象を鑑みたものである。そして、図１３のＢゾーンや図１６の境界線（…）よりトナーの量が少ない範囲、すなわち、トナー量が理想配列状態（最密）より少ない範囲において、原理的に生じるトナー間の隙間があっても、より適正な色再現を実現するものである。詳しくは、単色における紙のカバー率、異なるトナーの良好な重なりによる二次色の発色を向上させるものである。

逆に、従来のような、トナー粒径に対して十分なトナー量があるような、図１３のＡゾーンや図１６の境界線（…）よりトナーの量が少ない範囲においては、トナー量が十分である。そのため、トナーの配列による発色のロスが生じない状態においては、本発明の効果は発揮できない。

ここまで、トナーの配列状態を考えるために、トナーの載り量については、「単位面積あたりのトナー体積［μｍ］」（＝平均高さ）で説明したが、通常、トナーの載り量を計測管理する際には、「単位面積あたりの重さ［ｍｇ／ｃｍ^２］」を用いている。これに準じて、先に説明した理想配列状態（真球形トナーの最密状態）を表す式が、密度ρ［ｇ／ｃｍ^３］を考慮すると、以下のように、トナー載り量Ａ［ｍｇ／ｃｍ^２］として変換される。式中、１／１０は単位を合わせるためのものである。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、トナー消費量を少なくしていった場合においても、色の重なり度合いが減少しないようにすることによって、幅広い色再現領域を得る画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、
第一の色のトナーの比重をρ１（ｇ／ｃｍ^３）、重量平均粒径をＬ１（μｍ）、定着前に記録材に形成される最大トナー載り量をＡ１（ｍｇ／ｃｍ^２）とするとＡ１＜（ρ１πＬ１）／３０√３の関係を満たす条件で記録材にトナー像を形成するための第一の画像形成部と、
第二の色のトナーの比重をρ２（ｇ／ｃｍ^３）、重量平均粒径をＬ２（μｍ）、定着前に記録材に形成される最大トナー載り量をＡ２（ｍｇ／ｃｍ^２）とするとＡ２＜（ρ２πＬ２）／３０√３の関係を満たす条件で記録材にトナー像を形成するための第二の画像形成部と、
第一の画像形成部により形成された最大トナー載り量Ａ１の第一トナー像に第二の画像形成部により形成された最大トナー載り量Ａ２のトナー像を重ねて記録材に形成するときに、第一トナー像と第二トナー像が重なる割合が８４％以上存在するようにトナー像を記録材に定着する定着装置と、
を備え、第一の画像形成部が記録材に形成した定着前の最大トナー載り量Ａ１のトナー像と第二の画像形成部が記録材に形成した定着前の最大トナー載り量Ａ２のトナー像とが記録材に形成されたときに第一トナー像と第二トナー像が重なる割合は８４％未満であることを特徴とする。

本発明によれば、トナー消費量を少なくしていった場合においても、色の重なり度合いが減少しないようにすることによって、幅広い色再現領域を得ることができる。

（ａ）は実施例における画像形成装置の概略構成図、（ｂ）は定着器の要部の横断面模型図である。 （ａ）は実施例で用いたトナーの温度に対する粘度特性のグラフ、（ｂ）は実施例における定着ニップ部内の搬送方向の位置と、その位置におけるトナー温度、そのトナー温度におけるトナーの溶融粘度の関係を示す図である。 実施例における取得画像に対する２値化画像処理の概略説明図である。 実施例と比較例における２値化処理画像である。 （ａ）は実施例におけるＧ領域の割合と彩度の関係を示すグラフ、（ｂ）は実施例における二次色率とトナー載り量の関係を計算上で算出した結果のグラフである。 二次色領域割合算出のシステムブロック図である。 トナー量と紙（記録材）の隠蔽状態を説明するための図である。 トナー量と単色時および二次色のトナー層形成状態を説明する図である。 トナー量が少ない時（隙間がある時）と１層で隙間無く並んでいる時のトナー層形成状態を示した図である。 同一体積の真球体トナーのトナー量に対するトナー層の形成状態について説明する図である。 トナーの重なりについて説明するための図である。 理想配列状態時の各種パラメータについて説明するための図である。 トナーの粒径とトナー載り量の関係を説明するための図である。 トナーの最密積層状態を説明するための図である。 トナーで紙表面が隠蔽できないときの各種パラメータについて説明するための図である。 トナー粒径が６［μｍ］時のトナー載り量と隙間の割合を示す図である。

＜第１の実施例＞
（画像形成部）
図１の（ａ）は本実施例における画像形成装置１００の概略構成図である。この装置１００は４色フルカラーの電子写真レーザープリンタであり、制御回路部（ＣＰＵ）１０１と通信可能に接続した外部ホスト装置１０２から入力する電気的な画像情報に対応したフルカラー画像を記録材Ｓに形成して出力することができる。装置１０２は、例えば、パソコン、イメージリーダー、ファクシミリ等である。回路部１０１は装置１０２や操作部１０３、各種作像機器と信号の授受をして作像シーケンス制御を司る。

装置１００の本体内には、図面上左側から右側にかけて第１乃至第４の４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが並設されている。各画像形成部はレーザー走査露光方式の電子写真プロセス機構部であり、それぞれ、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと記す）１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）を有する。また、ドラム１に作用するプロセス手段としての、一次帯電器２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）、現像器４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）、一次転写帯電器５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）、ドラムクリーナ６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）を有する。

ドラム１は矢印の反時計方向に所定の速度（プロセススピード）にて回転駆動される。一次帯電器２は回転するドラム１の表面を所定の極性・電位に一様に帯電する帯電手段であり、本実施例においては接触帯電ローラである。

現像器４はドラム１の表面に形成された静電潜像を現像剤（有彩色トナー：カラートナー）により有彩色トナー像として現像する現像手段である。それぞれの現像器４は、現像剤を担持するスリーブを有する。本実施例の装置１００において、第１の画像形成部Ｐａはドラム１ａにイエロー色（Ｙ色）のトナー像を形成する画像形成部であり、現像器４ａにはＹ色トナーが収容されている。第２の画像形成部Ｐｂはドラム１ｂにマゼンタ色（Ｍ色）のトナー像を形成する画像形成部であり、現像器４ｂにはＭ色トナーが収容されている。

第３の画像形成部Ｐｃはドラム１ｃにシアン色（Ｃ色）のトナー像を形成する画像形成部であり、現像器４ｃにはＣ色トナーが収容されている。第４の画像形成部Ｐｄはドラム１ｄにブラック色（Ｂｋ色）のトナー像を形成する画像形成部であり、現像器４ｄにはＢｋ色トナーが収容されている。

一次転写帯電器５はドラム１に形成されたトナー像を後述する中間転写ベルト１１に転写する転写手段であり、本実施例においては転写ローラ（接触帯電ローラ）を用いている。ドラムクリーナ６はベルト１１に対するトナー像の一次転写後のドラム１面から転写残トナー等の残留付着物を除去してドラム面を清掃するクリーニング手段であり、本実施例においてはブレードクリーニング装置を用いている。

第１乃至第４の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの上方部にはレーザースキャナユニット３が配設されている。ユニット３は各ドラム１の一次帯電処理面を画像情報に対応して変調されたレーザー光Ｌ（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄ）で走査露光して静電潜像を形成する画像露光手段である。ユニット３は、光源装置から発せられたレーザー光を、ポリゴンミラーを回転して走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向し、ｆθレンズによりドラム１の母線上に集光して露光する。

これにより、ドラム１の表面に画像信号に応じた静電潜像が形成される。そして、静電潜像に基づいて、現像器に設けられたスリーブに電圧が印加されることで、静電潜像の電位とスリーブの電位との電位差によりトナー像が形成される。

第１乃至第４の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの下方部には中間転写ベルトユニット７が配設されている。ユニット７は、第１の画像形成部Ｐａ側の駆動ローラ８と、第４の画像形成部Ｐｄ側のターンローラ９と、ローラ８とローラ９の間で該両ローラ８・９よりも下方に位置する二次転写内ローラ１０と、の並行３本のローラを有する。また、その３本のローラ間に懸回張設されている無端状でフレキシブルな中間転写ベルト１１を有する。各画像形成部Ｐにおける一次転写ローラ５はベルト１１の内側に配設されていて、ローラ８と９間の上行側のベルト部分を介して対応するドラム１の下面に当接している。

各画像形成部Ｐにおいてドラム１とベルト１１との当接ニップ部が一次転写部である。二次転写内ローラ１０にはベルト１１を介して二次転写外ローラ１２が当接している。ベルト１１とローラ１２との当接ニップ部が二次転写部である。ローラ８のベルト懸回部にはベルトクリーナ１３が配設されている。

クリーナ１３はベルト１１の面を清掃するクリーニング手段である。本実施例においては、クリーニング部材１３ａとしてクリーニングウエブ（不織布）を用いたウエブクリーニング装置を用いている。ベルト１１上の二次転写残トナー及びその他の異物はベルト１１の表面にウエブ１３ａを当接して拭い取るようにしている。

記録材Ｓに対するフルカラー画像形成は次のとおりである。画像形成動作は、装置１０２や操作部１０３から回路部１０１に対して、画像データ、および、使用する記録材サイズ・枚数等のユーザー設定情報が転送された後に開始される。回路１０１は入力されたカラー画像情報の色分解画像信号に基づいて各画像形成部Ｐを画像形成動作させる。

また、ローラ８によりベルト１１を矢印Ａの時計方向に所定の速度で循環移動駆動する。また、所定の制御タイミングで給紙機構部（不図示）を駆動して、記録材Ｓが積載収容されている給送カセット１４から記録材Ｓが一枚宛て分離給送されて搬送路１５を通ってレジストローラ対１６へ搬送される。

本実施例の装置１００においては、各単色トナーの未定着トナー像を一旦記録材上に定着させた後、別の単色トナーの未定着トナー像をその上に形成する。そして、また定着工程を行うという動作を繰り返し行い、４色の画像形成／定着工程を経ることによってフルカラーの出力画像を得るものである。

また、各単色トナーを順次記録材上に形成して定着させていくため、第１色をＢｋ色、第２色をＣ色、第３色をＭ色、第４色をＹ色とした。すなわち、記録材Ｓの表面に近い側から、Ｂｋ色トナー像、Ｃ色トナー像、Ｍ色トナー像と、トナー像が順次に画像形成・定着されて形成され、最表面にＹ色トナー像が画像形成／定着される。

即ち、本実施例の装置１００は、記録材Ｓに有彩色トナーにより未定着トナーを形成し、そのトナー像を加熱及び加圧して記録材に定着させる画像形成／定着工程を同一の記録材Ｓに対して、トナーの色をＢｋ色、Ｃ色、Ｍ色、Ｙ色と違えて４回適用する。

これにより、記録材にＢｋ色、Ｃ色、Ｍ色、Ｙ色４色のトナー像が重ねあわされた画像を形成するものである。そして、未定着トナー像を記録材Ｓに形成した時に、記録材に対するトナー載り量をＡ（ｍｇ／ｃｍ^２）としたときに、Ａ＜（ρπＬ）／３０√３となるトナー載り量を、各色のトナーによる未定着トナー像の形成における最大トナー載り量とする。

ここで、ρはトナーの比重（ｇ／ｃｍ^３）、Ｌはトナーの重量平均粒径（μｍ）である。本実施例におけるトナーは、比重ρが１．１（ｇ／ｃｍ^３）、重量平均粒径Ｌが６．０（μｍ）のものを使用し、未定着トナーの記録材上の最大トナー載り量が０．３（ｍｇ／ｃｍ^２）となるように設定した。

本実施例では、最大トナー載り量を０．３（ｍｇ／ｃｍ^２）に設定する方法としては、ドラム上の電位とスリーブの電位との電位差を調整する方法が挙げられる。本実施例では、Ｙ色の最大トナー載り量Ａ１と、Ｂｋ色の最大トナー載り量Ａ２と、Ｂｋ色の最大トナー載り量Ａ３と、Ｂｋ色の最大トナー載り量Ａ４は、全て０．３（ｍｇ／ｃｍ^２）にした。

しかし、本発明は、この構成に限定されるものではなく、色ごとにＡ＜（ρπＬ）／３０√３を満たす最大トナー載り量を設定する構成であってもいい。

また、前記画像において各色のトナーの色が重なって見える領域が８４％以上存在するように前記未定着トナー像を定着することを特徴としている。この構成により、トナー消費量を少なくしていった場合においても、色の重なり度合いが減少しないようにすることによって、幅広い色再現領域を得る画像形成装置を提供することができる。以下、これについて詳述する。

１）第１色のＢｋ色トナー像の形成
回路部１０１は第１乃至第４の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄのうち、Ｂｋ色トナー像を形成する第４の画像形成部Ｐｄだけを画像形成動作させる。その他の画像形成部についてはドラム１を回転駆動（空回転）させるだけで画像形成動作させない。各画像形成部のドラム１とベルト１１は同じ周速度をもって駆動される。

回路部１０１は第４の画像形成部Ｐｄにおいてドラム１ｄに対する帯電、露光、現像のプロセスを実行する。これにより、ドラム１ｄの面に未定着トナーの記録材上の最大トナー載り量が０．３（ｍｇ／ｃｍ^２）となるフルカラー画像のＢｋ色成分像に対応するＢｋ色トナー像を形成する。

そのＢｋ色トナー像が一次転写部においてドラム１ｄからベルト１１の面に順次に一次転写される。この転写は、ローラ５ｄに対してトナーの帯電極性とは逆極性で所定電位の一次転写バイアスが印加されることによる電界と一次転写部のニップ圧力によりなされる。ベルト１１に対するＢｋ色トナー像転写後のドラム１ｄの面はクリーナ６ｄにより清掃されて繰り返して画像形成に供される。ベルト１１の面に一次転写されたＢｋ色トナー像は引き続くベルト１１の移動により二次転写部に搬送されていく。

一方、カセット１４から給送された記録材Ｓは回転停止状態のローラ対１６のニップ部に先端部が受け止められることで斜行矯正を受けて停止している。そして、ローラ対１６が所定の制御タイミングで駆動され、記録材Ｓがローラ対１６により搬送路１７を通って二次転写部に給送される。これにより、ベルト１１上のＢｋ色トナー像の先端部が二次転写部に到達するタイミングに合わせて記録材Ｓの先端部が二次転写部に導入され、記録材Ｓが二次転写部を挟持搬送されていく。

これにより、ベルト１１上のＢｋ色トナー像が二次転写部において記録材Ｓの面に順次に二次転写される。この転写はローラ１２に対してトナーの帯電極性とは逆極性で所定電位の二次転写バイアスが印加されることによる電界と二次転写部のニップ圧力によりなされる。二次転写部を出た記録材Ｓはベルト１１の面から分離されて搬送路１８を通って定着器（定着装置）１９に導入される。記録材分離後のベルト１１の面はクリーナ１３で清掃されて繰り返して画像形成に供される。

定着器１９は記録材Ｓ上の未定着トナー像を加熱及び加圧して固着像として定着させる画像定着手段であり、本実施例においては熱ローラ定着器である。図１の（ｂ）はその定着器１９の要部の横断面模型図である。

定着器１９は並行２本の定着ローラ（定着部材）２０と加圧ローラ２１（加圧部材）を上下に圧接させて定着ニップ部（ニップ部）Ｎを形成させている。ローラ２０は、内径φ５４．６ｍｍ、外径φ５６．０ｍｍ、厚み０．７ｍｍのＦｅからなる芯金２０ａの外周面に厚さ２ｍｍのシリコーンゴム層２０ｂを形成し、さらにその表面に３０μｍ厚みのＰＦＡチューブ２０ｃを被覆した外径φ６０のローラである。

ローラ２１もローラ２０と同様のローラである。即ち、内径φ５４．６ｍｍ、外径φ５６．０ｍｍ、厚み０．７ｍｍのＦｅからなる芯金２１ａの外周面に厚さ２ｍｍのシリコーンゴム層２１ｂを形成し、さらにその表面に３０μｍ厚みのＰＦＡチューブ２１ｃを被覆した外径φ６０のローラである。

ローラ２０とローラ２１を上下に並行に配列し、該両ローラを総圧で約８０ｋｇｆ（約７８４Ｎ）で加圧して記録材搬送方向に関して所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させている。ローラ２０と２１は矢印の方向に回転駆動される。ローラ２０の芯金２０ａの内部にはハロゲンランプ等のヒータ（熱源）Ｈが配設されている。ヒータＨは電源部（不図示）から電力が供給されて発熱する。この発熱によりローラ２０が内部から加熱される。

そして、ローラ２０の表面温度がサーミスタ等の温度検知素子ＴＨにより検知され、検知温度に関する電気的情報が回路部１０１に入力する。回路部１０１は、素子ＴＨから入力する検知温度情報が所定の定着温度に対応する電気的情報に維持されるように電源部からヒータＨへの供給電力を制御する。回路部１０１はローラ２０の表面温度が所定の定着温度に維持されるように温調する。

ローラ２０、２１が回転駆動され、ローラ２０が所定の定着温度に立ち上げられて温調された状態において、未定着トナー像ｔを担持した記録材Ｓが定着ニップ部Ｎに導入されてニップ部Ｎを挟持搬送されていく。これにより、未定着トナー像ｔがニップ部Ｎにおいて加熱及び加圧により記録材面に固着画像として定着される。

本実施例では、モータからの駆動力がローラ２０に伝達される構成により、ローラ２０が駆動回転し、ローラ２１がローラ２０に対して従動回転する。即ち、ローラ２０とローラ２１との間の周速差は、実質的に０％である。その結果、ニップ部におけるローラ２０の移動速度と記録材の移動速度の移動速度差も実質的に０％とすることができる。本実施例では、画像が形成された記録材がニップ部を通過する際には、上記の条件となる。

ニップ部Ｎを出た記録材Ｓはローラ２０の面から分離されて、搬送路２２から再循環搬送路（複数回定着用の搬送経路）２３側に導入される。この記録材Ｓの搬送路２２から再循環搬送路２３への導入は第１の姿勢に切り換えられているフラッパ２４によりなされる。この記録材Ｓは定着済みのＢｋ色トナー像が形成されている記録材であり、搬送路２３から再び搬送路１５に入り、レジストローラ対１６に搬送される。そして、その記録材Ｓが回転停止状態のローラ対１６のニップ部に先端部が受け止められることで斜行矯正を受けて停止する。

２）第２色のＣ色トナー像の形成
次に、回路部１０１は第３の画像形成部Ｐｃにおいてドラム１ｃに対する帯電、露光、現像のプロセスを実行する。これにより、ドラム１ｃの面に未定着トナーの記録材上の最大トナー載り量が０．３（ｍｇ／ｃｍ^２）となるフルカラー画像のＣ色成分像に対応するＣ色トナー像を形成する。その他の画像形成部についてはドラム１を回転駆動させるだけで画像形成動作させない。ドラム１ｃに形成されたＣ色トナー像が一次転写部においてベルト１１の面に順次に一次転写される。ベルト１１の面に一次転写されたＣ色トナー像は引き続くベルト１１の移動により二次転写部に搬送されていく。

そして、ローラ対１６が所定の制御タイミングで駆動され、既に定着済みのＢｋ色トナー像が形成されている記録材Ｓがローラ対１６により搬送路１７を通って二次転写部に給送される。これにより、ベルト１１上のＣ色トナー像が二次転写部において記録材ＳのＢｋ色トナー像形成面に重畳されて順次に二次転写される。二次転写部を出た記録材Ｓはベルト１１の面から分離されて搬送路１８を通って定着器１９に導入され、未定着のＣ色トナー像がニップ部Ｎにおいて加熱及び加圧により記録材面に固着画像として定着される。

ニップ部Ｎを出た記録材Ｓはローラ２０の面から分離されて、搬送路２２から再循環搬送路２３側に導入される。そして、その記録材Ｓが再び搬送路１５に入り、回転停止状態のローラ対１６のニップ部に先端部が受け止められることで斜行矯正を受けて停止する。

３）第３色のＭ色トナー像の形成
次に、回路部１０１は第２の画像形成部Ｐｂにおいてドラム１ｂに対する帯電、露光、現像のプロセスを実行する。これにより、ドラム１ｂの面に未定着トナーの記録材上の最大トナー載り量が０．３（ｍｇ／ｃｍ^２）となるフルカラー画像のＭ色成分像に対応するＭ色トナー像を形成する。その他の画像形成部についてはドラム１を回転駆動させるだけで画像形成動作させない。

ドラム１ｂに形成されたＭ色トナー像が一次転写部においてベルト１１の面に順次に一次転写される。ベルト１１の面に一次転写されたＭ色トナー像は引き続くベルト１１の移動により二次転写部に搬送されていく。

そして、ローラ対１６が所定の制御タイミングで駆動され、既に定着済みのＢｋ色トナー像＋Ｃ色トナー像が形成されている記録材Ｓがローラ対１６により搬送路１７を通って二次転写部に給送される。これにより、ベルト１１上のＭ色トナー像が二次転写部において記録材Ｓの既に定着済みのＢｋ色トナー像＋Ｃ色トナー像形成面に重畳されて順次に二次転写される。

二次転写部を出た記録材Ｓはベルト１１の面から分離されて搬送路１８を通って定着器１９に導入され、未定着のＭ色トナー像がニップ部Ｎにおいて加熱及び加圧により記録材面に固着画像として定着される。ニップ部Ｎを出た記録材Ｓはローラ２０の面から分離されて、搬送路２２から再循環搬送路２３側に導入される。そして、その記録材Ｓが再び搬送路１５に入り、回転停止状態のローラ対１６のニップ部に先端部が受け止められることで斜行矯正を受けて停止する。

４）第４色のＹ色トナー像の形成
次に、回路部１０１は第１の画像形成部Ｐａにおいてドラム１ａに対する帯電、露光、現像のプロセスを実行する。これにより、ドラム１ａの面に未定着トナーの記録材上の最大トナー載り量が０．３（ｍｇ／ｃｍ^２）となるフルカラー画像のＹ色成分像に対応するＹ色トナー像を形成する。その他の画像形成部についてはドラム１を回転駆動させるだけで画像形成動作させない。ドラム１ａに形成されたＹ色トナー像が一次転写部においてベルト１１の面に順次に一次転写される。ベルト１１の面に一次転写されたＹ色トナー像は引き続くベルト１１の移動により二次転写部に搬送されていく。

そして、ローラ対１６が所定の制御タイミングで駆動され、既にブラックトナー像＋シアントナー像＋マゼンタトナー像が形成され、かつ定着されている記録材Ｓがローラ対１６により搬送路１７を通って二次転写部に給送される。

これにより、ベルト１１上のイエロートナー像が二次転写部において記録材Ｓの既に定着済みのＢｋ色トナー像＋Ｃ色トナー像＋Ｍ色トナー像形成面に重畳されて順次に二次転写される。二次転写部を出た記録材Ｓはベルト１１の面から分離されて搬送路１８を通って定着器１９に導入され、未定着のＹ色トナー像がニップ部Ｎにおいて加熱及び加圧により記録材面に固着画像として定着される。

そして、ニップ部Ｎを出た記録材Ｓはローラ２０の面から分離されて、搬送路２２から搬送路２５側に導入され、排出口２６から排出トレイ２７に４色フルカラーの画像形成物（出力物）として排出される。記録材Ｓの搬送路２２から搬送路２５への導入はフラッパ２４が第２姿勢に切り換えられることによりなされる。

（トナー特性と溶融状態の関係）
ここで、本実施例において用いているトナーの特性と、定着工程におけるトナーの溶融状態について説明する。まず、本実施例におけるトナーは、ポリエステル系の樹脂を使用したトナーを用いた。トナーを製造する方法としては、粉砕法や、懸濁重合法・界面重合法・分散重合法等の媒体中で直接トナーを製造する方法（重合法）が挙げられる。本実施例においては粉砕法によって製造したトナーを用いた。なお、トナーの成分、製造方法はこれに限定されるものではない。

Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色、Ｂｋ色の各色のトナーとしては、各色の色素を含有した透明な熱可塑性樹脂で構成されたものを用いることができる。本実施例においては、図２の（ａ）に示すような温度―粘度特性を有するポリエステルをバインダとした着色トナーを用いた。

また、本実施例におけるトナーは、比重ρが１．１（ｇ／ｃｍ^３）、重量平均粒径Ｌが６．０（μｍ）のものを使用し、未定着トナーの記録材上の最大トナー載り量が０．３（ｍｇ／ｃｍ^２）となるように設定した。ここで、トナーの比重ρ、重量平均粒径Ｌ、未定着トナーの載り量Ａの関係は、
Ａ＜（ρπＬ）／３０√３
を満たせば、上記設定に限定されるものではない。

次に、トナーの溶融状態とトナー特性、定着器加圧状態の関係について説明する。トナー溶融状態は、定着温度や定着スピード、加圧力等の定着条件と、その条件下におけるトナーの粘度特性と、定着加圧状態によって決まる。これは、ある定着条件に到達したときに、トナーの粘度が低いほうがトナー溶融の進行度合いが高く、従って定着性が高かったり、あるいは発色性が良かったりする。逆に、トナーの粘度が高い場合は、トナー溶融が進まず、従って定着性が低かったり、また発色性が不良化したりする。

また、トナーがある粘度状態に到達したときに、定着器の加圧力が高いほうがトナーの記録材に対する濡れ広がりが大きく、従って定着性が高かったり、あるいは発色性が良かったりする。逆に、定着器の加圧力が低いほうがトナーの記録材に対する濡れ広がりが小さく、従って定着性が低かったり、あるいは発色性が不良化したりする。

図２の（ｂ）は定着ニップ部Ｎ内の記録材搬送方向ａの位置と、その位置におけるトナー温度、そのトナー温度におけるトナーの溶融粘度の関係を示している。なお、トナー温度は記録材（記録媒体）上に熱電対（（株）アンベ エスエムティ、極細薄熱電対ＫＦＳＴ−１０−１００−２００）を貼り付けて計測し、圧力分布はタクタイルセンサ（ニッタ（株）、シーラー）を用いて計測した。

トナーの溶融粘度は、高架式フローテスター（島津フローテスターＣＦＴ−１００型）を用いて測定した。加圧成形器を用いて成形した重量１．０ｇの試料を昇温速度５．０^ｏＣ／ｍｉｎでプランジャーにより２０ｋｇｆの荷重をかけ直径１ｍｍ、長さ１ｍｍのノズルより押し出すようにし、これによりフローテスターのプランジャー降下量を測定した。図２の（ｂ）から分かるように、定着ニップ部Ｎ内においては、トナー温度は記録材搬送方向ａにおいて定着ニップ入口側から徐々に上昇し、定着ニップ出口にて最も高い温度になる。

例えば、定着ニップ内において、トナー温度が１０５℃に到達した時点では、それに対応するトナー粘度、ここでは、１×１０^５Ｐａ・ｓとなり、ニップ出口においては、トナー温度は１３５℃に達し、この時点でトナー粘度は、１×１０^３Ｐａ・ｓになっている。このようにトナー粘度はニップ内において変化し、その粘度が高いか低いかによってトナー溶融の進行度合いが変化し、また定着器によって加圧されたときの記録材に対する濡れ広がり性も変わってくる。

（色が重なって見える領域の検証）
次に、本実施例の特徴である、得られた画像における、異なる色の有彩色トナーの色が重なって見える領域について、検出方法ならびに検出結果について、比較例を交えて説明する。まず、以下の説明においては、有彩色トナーとして、Ｙ色トナーとＣ色トナーを用いて検証し、Ｙ色トナー像とＣ色トナー像の色が重なった領域、すなわちグリーン色（Ｇ色）に見える領域の算出方法および算出結果を代表例として示す。しかし、その他の色についても同様で、これに限定されるものではない。

この場合には、Ｙ色トナー像を記録材に形成する画像形成部は第一の画像形成部に相当し、Ｃ色トナー像を記録材に形成する画像形成部は第二の画像形成部に相当する。

本検証においては、前記した定着構成において、プロセススピードを１００ｍｍ／ｓ、定着部の制御温度を１８０℃とした。また、記録材としてはコート紙（坪量１５０ｇ／ｍ^２；紙グロス３０％程度）を用いた。また、前記したが、トナーは比重ρが１．１（ｇ／ｃｍ^３）、重量平均粒径Ｌが６．０（μｍ）のものを使用し、未定着トナーの記録材上の最大載り量が０．３（ｍｇ／ｃｍ^２）となるように設定した。

（二次色領域算出方法）
次に、このような条件において２色重ね合わされ定着された画像から、色の重なって見える領域、ここではグリーン色に見える領域（以後Ｇ領域）の算出方法について図６の二次色領域割合算出のシステムブロック図にて説明する。まず、得られた画像を光学顕微鏡（ＯＬＹＭＰＵＳ製；ＳＴＭ６−ＬＭ測定顕微鏡）で透過画像観察を行うと、Ｃ色、Ｙ色、Ｇ色に見える顕微鏡画像を得ることができる（１１３１）。Ｃ色トナー像とＹ色トナー像が重なっていない領域では、Ｃ色、Ｙ色の単色で見え、重なっている領域はＧ色に見える。このときの顕微鏡画像取得条件は、以下のような設定で行った。

接眼レンズ：倍率１０×
対物レンズ：倍率５×
実視野領域：４．４ｍｍ
開口数：０．１３
光源フィルタ：透過用ＭＭ６−ＬＢＤ
出力光量：ＭＡＸ
また、上記条件で取得した画像を、画像ファイリングソフトウェア；ＦＬＶＦＳ−ＦＩＳ（ＯＬＹＭＰＵＳ製）にて取り込み、保存を行った（１１３２）。このときのカメラプロパティは以下のような設定で行った。

シャッターグループ
モード：スロー
シャッタースピード：０．１７［ｓ］
レベルグループ
ゲイン Ｒ＝２．１３ Ｇ＝１．００ Ｂ＝１．７４
オフセット Ｒ／Ｇ／Ｂ＝±０
ホワイトバランス 画面中央にて
ガンマ Ｒ／Ｇ／Ｂ＝０．６７
シャープネス なし
Ｇａｉｎ（Ｃａｍｅｒａ ＰＧＡ−ＡＭＰ）
Ｒ／Ｇ／Ｂ＝１．３４
次に、得られた顕微鏡画像において、観察領域内の光量が安定している中央部分をトリミングした（１１３３）。トリミングは、フォトショップ（アドビシステムズ社）で行い、画像中央部の２ｍｍ四方を選択した。なお、このトリミング作業は、観察領域内の光量が安定している領域について作業を行うためで、トリミングではなく観察領域内光量バランスのキャリブレーション等を行ってもよい。

次に、得られたトリミング画像から、二次色部分とそれ以外の部分で２値化処理ができ、２値化した部分の領域の大きさを算出できる画像処理ソフトを用いて、観察領域内における、Ｇ色領域を算出する（１１３４、１１３５）。画像処理ソフトはＩｍａｇｅ−Ｐｒｏ Ｐｌｕｓ；（株）プラネトロン製を用いた。

即ち、得られた顕微鏡透過画像のトリミング画像を、二次色とそれ以外の単色の部分あるいは背景色の部分、すなわち、Ｇ色領域と、Ｃ色・Ｙ色・背景色領域で２値化を行う。ここではＧ色に見える部分を取得画像内で閾値を設けて抽出し、この部分を白部として変換し、その他の色に見える部分を黒部として変換する。

この２値化された画像に対して、白部の領域の個数カウント、及び、各白部の面積をカウントファイルにて保存する。得られた２値化画像の白部分の面積を、例えばエクセル（マイクロソフト社製）にて積算し、白部分の面積比率をＧ色領域として算出した。

例えば、図３の（ａ）のように見える画像に対して、上記の２値化処理を行うと、図３の（ｂ）のような黒部分／白部分の２値化画像を得る。この２値化画像において、白部分の割合を算出すると、Ｇ色領域の割合が算出される。

Ｇ色領域割合（％）＝｛（白部分の面積）／（白部分＋黒部分の面積）｝×１００
＝｛０．３×０．４／１．０×１．０｝×１００
＝１２％
となる。

（画像形成工程）
以下の説明においては、有彩色トナーとして、Ｙ色トナーとＣ色トナーを用いて検証し、Ｙ色トナー像とＣ色トナー像が重なった領域、すなわちＧ色に見える領域の算出結果を例として示す。しかし、その他の色についても同様で、これに限定されるものではない。

まず、第１色目のＣ色トナー像について、第３の画像形成部Ｐｃのドラム１ｃに未定着のＣ色トナー像が形成され、ベルト１１に一次転写される。そのベルト１１上のＣ色トナー像が二次転写部にて記録材Ｓに二次転写される。そして、Ｃ色トナー像の転写を受けた記録材Ｓが定着器１９に導入されて、未定着のＣ色トナー像が記録材面に熱と圧力で固着像として定着される。この１回目の画像形成・定着工程が終了した記録材Ｓが搬送路２２，２３、１５を通り、再び二次転写部へと導入される。

次に、第２色目のＹ色トナー像について、第１の画像形成部Ｐａのドラム１ａに未定着のＹ色トナー像が形成され、ベルト１１に一次転写される。そのベルト１１上のＹ色トナー像が二次転写部にて、既に定着されたＣ色トナー像が形成された記録材Ｓ上に二次転写される。そして、Ｙ色トナー像の転写を受けた記録材Ｓが定着器１９に導入されて、未定着のＹ色トナー像が記録材面に熱と圧力で固着像として定着される。この２回目の画像形成・定着工程が終了して、定着済みのＣ色トナー像＋Ｙ色トナー像が形成された記録材Ｓが出力物として搬送路２２、２５、排出口２６を通ってトレイ２７に排出される。

（Ｇ色領域割合検証実験）
以上のような方法を用いて、実際に本実施例の定着器構成・定着条件において得られた画像の顕微鏡観察を行い、Ｇ色領域の割合を算出してみた。また、本実施例の画像形成条件で、１回の画像形成しか行わなかった場合、即ち、第１の画像形成部Ｐａと第３の画像形成部Ｐｃを連携動作させてベルト１１上にＹ色＋Ｃ色の未定着トナー像を形成し、それを記録材に一括して転写／定着した場合を比較例１とする。

また、未定着トナーの記録材上の最大載り量が０．６（ｍｇ／ｃｍ^２）となるように設定されたトナー量において、本実施例の定着条件で、１回の画像形成しか行わなかった場合を比較例２とし、２回の画像形成とした場合を比較例３とする。その比較例１と２と３の検証を行った。なお、比較例２と３の未定着トナー量については、
Ａ＞（ρπＬ）／３０√３
の条件になるように設定した。

なお、本実施例１、比較例１から３までの画像形成回数と未定着トナー量Ａと比重ρ、重量平均粒径Ｌの関係式、及びＧ領域割合と彩度Ｃ＊の値を表１に示す。

まず、本実施例および比較例１、２、３の条件において得られたそれぞれの顕微鏡画像を得る。この画像に対して、前記した２値化処理を行うと、図４の（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）のようになり、Ｇ領域を算出すると、それぞれ９３．２％、４８．０％、９２．８％、９５．２％となった。

このとき、それぞれの画像の彩度をあらわす指標Ｃ＊はそれぞれ８６．８、７５．９、８５．４、８７．２となった。なお、彩度Ｃ＊とは、色空間であるＣＩＥＬＡＢ空間の色座標である（Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊）において、Ｃ＊＝（（ａ＊）＾２＋（ｂ＊）＾２）＾０．５で表される。色座標はＧｒｅｔａｇ Ｍａｃｂｅｔｈ Ｓｐｅｃｔｒｏ Ｓｃａｎ（Ｇｒｅｔａｇ Ｍａｃｂｅｔｈ ＡＧ；ＳｔａｔｕｓＣｏｄｅ Ａ）で測定した値である。

図４の（ａ）、（ｂ）を比較すると、本実施例のように２回の画像形成工程を得るほうが、Ｇ領域が大幅に増加していることがわかる。これは、異なる色のトナーを未定着の状態で重ね合わせた場合、上層側のトナーが下層側のトナーの隙間を埋めながら定着されるために、色の重なりを阻害してしまう現象が生じる。

これに対して、本実施例のように、一旦単色ずつ色を定着させていくことによって、前記したような色の重なりを阻害することなく、画像形成・定着工程が行われるため、大幅に色の重なりを増やし、結果、彩度Ｃ＊が大幅に増加するためである。

なお、このことからわかるように、異なる色のトナーを未定着の状態で重ね合わせた状態では、Ｇ領域割合は８４％未満となっている。本実施例では、Ｇ領域割合は、比較例１の定着後の４８％よりも低い割合となっている。

一方、図４の（ｃ）、（ｄ）は、未定着トナーの記録材上の最大載り量が０．６（ｍｇ／ｃｍ^２）において定着工程を行ったものである。（ｃ）が１回の画像形成工程を行った比較例２の場合、（ｄ）が２回の画像形成工程を行った比較例３の場合の取得画像に対する２値化処理を行ったものである。これを比較すると、定着工程を１回行った場合も、２回行った場合も、それほどＧ領域が増加していないことがわかる。

また、表１より彩度に関してもあまり増加していないことがわかる。これは、未定着トナーの状態において、色の重なりが多く、従って、１回の画像形成工程において十分な色の重なりを得ているためである。

即ち、従来技術のように、ある程度トナー量が多い領域（すなわち、Ａ＞（ρπＬ）／３０√３の領域）で定着画像を得る場合においては、１回の定着工程において十分な色の重なりを得ることができる。従って、彩度の増加、色再現範囲の拡大を達成できていたが、トナー量が少ない領域（すなわち、Ａ＜（ρπＬ）／３０√３の領域）においては、色の重なりを増やす工程がないと、極端に色再現範囲が落ちてしまう。

図５の（ａ）は、本実施例のトナー条件において、定着条件を変化させながらＧ領域の割合を変化させ、そのときの彩度を検証したものである。図５の（ａ）からわかるように、多少バラツキはあるものの、Ｇ領域の割合で８４％を境に、彩度に対する傾きが変化することがわかる。これは、前述したように、二次色領域８４％は、トナー同士が隣接してトナー間の隙間が最小になる割合であるためである。従って、二次色領域８４％までは、彩度は急激に増減傾向を示すため、少なくとも８４％よりも大きい二次色割合にすることが重要である。

また、図５の（ｂ）はトナー比重ρを１．１（ｇ／ｃｍ^３）、重量平均粒径Ｌを６．０（μｍ）とした時、トナーを均一に記録材上に配置した時の、二次色率とトナー載り量の関係を計算上で算出したものである。図５の（ｂ）からも分かるように、二次色率は８４％を境に大幅に傾きが変化し、８４％以上は伸び率が鈍ることが分かる。

本計算における場合においては、単色のトナー載り量が０．３９９（ｍｇ／ｃｍ^２）になった時、トナーが隣接するようになり、二次色率が８４％になるが、この８４％という値は、トナー粒径、比重が変わっても一定の値である。従って、計算から算出した値と検証した値はほぼ同じ傾向を示し、すなわち二次色領域８４％までは、彩度は急激に増減傾向を示し、少なくとも８４％よりも大きい二次色割合にすることが重要であることが分かる。

以上説明したように、本実施例の画像形成工程、定着器構成、定着条件において、各単色トナーの未定着画像を一旦記録材上に定着させた後、別の単色トナーの未定着画像を上に形成して、また定着工程を行うという動作を繰り返し行う。これにより、４色の画像形成・定着工程を経ることによって、二次色割合は８４％を超えることが可能である。従って、トナー消費量を少なくしていった場合においても、色の重なり度合いが減少しないようにすることが可能で、幅広い色再現領域を得る画像形成装置を提供するができる。

なお、実施例の画像形成装置は画像形成／定着工程を同一の記録材に対してトナーの色を違えて４回適用して４色フルカラーの画像を形成するものであるが、これに限られない。本発明は、画像形成／定着工程を同一の記録材に対してトナーの色を違えて少なくとも２回以上適用して、色が異なる複数の有彩色トナー像が重ねあわされた画像を形成する画像形成装置に有効に適用できる。

＜第２の実施例＞
第１の実施例では、定着ニップ部における記録材上のトナー像と接触する定着部材の移動速度と記録材の移動速度とを実質的に同じ速度（ほぼ同じ速度）となるように定着装置の駆動方式を決定するものであった。そのような構成においては、Ａ＜（ρπＬ）／３０√３を満たす最大トナー載り量を設定した場合であっても、各色の有彩色トナーの色が重なって見える領域が８４％以上とすることが可能であった。

しかし、本発明は、記録材にカラー画像を形成する際に、定着ニップ部に複数回記録材を通過させる構成に限定するものではない。

記録材上にカラー画像を形成する際に、記録材がニップ部を通過する回数を一回であっても、Ａ＜（ρπＬ）／３０√３を満たす最大トナー載り量を設定した場合であっても、各色の有彩色トナーの色が重なって見える領域が８４％以上とする構成について説明する。

本実施例では、定着ニップ部における定着部材の移動速度と記録材の移動速度との間の周速差を２％となるように定着装置の駆動方式を決定するものである。

具体的には、定着ローラ２０と加圧ローラ２１をそれぞれ駆動用モータによって独立に回転駆動させるものである。この回転速度を、定着ローラは１００ｍｍ／ｓとなるように、加圧ローラは９８ｍｍ／ｓとなるようにそれぞれ独立で回転させ、ローラ対２０・２１の間に２％の周速差を設ける。それにより定着されるトナーを相対的に面内方向に広げる力が増すので、効果的に各色の有彩色トナーの色が重なって見える領域を大きくすることができる。

即ち、定着装置は、記録材上のトナー像と接触してトナー像を記録材に定着する定着部材２０を有する。また、定着部材２０を圧し記録材を挟持搬送するニップ部Ｎを形成する加圧部材２１を有する。そして、ニップ部Ｎにおいて定着部材２０の移動速度と記録材の移動速度との間で移動速度差を生じさせるための駆動手段を有する。

次に、周速差を２％したとき（実施例２）のときの未定着トナー量Ａと比重ρ、重量平均粒径Ｌの関係式、及びＧ領域割合と彩度Ｃ＊の値を表２に示す。なお、Ｇ領域割合、彩度Ｃ＊の測定方法は実施例１と同様である。

表２に示すように、本実施例２のような定着ニップ部において、周速差を設ける構成を用い、トナーを面内方向に広げる力を大きくする。これによって、比較例１のような周速差を設けない構成よりも大幅にＧ領域の割合が大きくなり、結果彩度Ｃ＊が大きくなり発色性が向上することがわかる。

本実施例では、定着前の各色の有彩色トナーの色が重なって見える領域（Ｇ領域割合は）は、８４％未満となっており、本実施例の定着装置により定着が行われることで、８４％超えることができるものである。

このように、本実施例では、画像形成回数と１回とする構成にする反面、駆動方式を変更することで、定着ニップ部における定着部材と記録材との間の周速差を設ける構成にした。

このような構成により次のようにすることができた。即ち、記録材上にカラー画像を形成する際に、記録材がニップ部を通過する回数を一回であっても、Ａ＜（ρπＬ）／３０√３を満たす最大トナー載り量を設定した場合であっても、各色の有彩色トナーの色が重なって見える領域が８４％以上とすることができた。

以上説明したように、記録材上にカラー画像を形成する際に、記録材がニップ部を通過する回数を一回であっても、各色の有彩色トナーの色が重なって見える領域が８４％以上とするＡ＜（ρπＬ）／３０√３を満たす最大トナー載り量を設定する。この構成としては、定着ニップ部を通過する回数を１回とする場合であっても、適用可能である。

以上、第１の実施例の画像形成装置と第２の実施例の画像形成装置をまとめると本発明に係る画像形成装置の特徴構成は下記のとおりである。

画像形成装置は、下記の構成の第一の画像形成部と、第二の画像形成部と、定着装置と、を備えることを特徴とする。

第一の画像形成部は、第一の色のトナーの比重をρ１（ｇ／ｃｍ^３）、重量平均粒径をＬ１（μｍ）、定着前に記録材に形成される最大トナー載り量をＡ１（ｍｇ／ｃｍ^２）とすると次の関係を満たす条件で記録材にトナー像を形成する。Ａ１＜（ρ１πＬ１）／３０√３。

第二の画像形成部は、第二の色のトナーの比重をρ２（ｇ／ｃｍ^３）、重量平均粒径をＬ２（μｍ）、定着前に記録材に形成される最大トナー載り量をＡ２（ｍｇ／ｃｍ^２）とすると次の関係を満たす条件で記録材にトナー像を形成する。Ａ２＜（ρ２πＬ２）／３０√３。

定着装置は、第一の画像形成部により形成された最大トナー載り量Ａ１の第一トナー像に第二の画像形成部により形成された最大トナー載り量Ａ２の第二トナー像を重ねて記録材に形成するときに、トナー像を記録材に次のように定着する。即ち、第一トナー像と第二トナー像が重なる割合が８４％以上存在するようにトナー像を記録材に定着する。

上記において、最大トナー載り量Ａ１と最大トナー載り量Ａ２とはほぼ同じ値（実質的に同じ値）であることを特徴とする。

定着装置は、記録材上のトナー像と接触してトナー像を記録材に定着する定着部材と、定着部材を圧し記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧部材と、を有する。そして、ニップ部において定着部材の移動速度と記録材の移動速度との間で移動速度差を生じさせるための駆動手段を有することを特徴とする。

定着装置は、第一の画像形成部により形成されたトナー像を記録材に定着した後に、再度記録材を定着装置に通して第二の画像形成部により形成されたトナー像を記録材に定着する動作を実行する実行部を有することを特徴とする。

また、上記において、第一の画像形成部が記録材に形成した定着前の最大トナー載り量Ａ１のトナー像と第二の画像形成部が記録材に形成した定着前の最大トナー載り量Ａ２のトナー像とが記録材に形成されたときに次の状態にあることを特徴とする。即ち、第一トナー像と第二トナー像が重なる割合は８４％未満であることを特徴とする。

（その他の事項）
１）本発明の画像形成装置において、記録材Ｓに対する有彩色トナーによる未定着トナー像の形成プロセスは実施例の転写式電子写真プロセスに限られない。転写方式あるいは直接方式の静電記録プロセスや磁気記録プロセス等の他の画像形成プロセスであってもよい。

２）未定着トナー像の定着手段（定着器）１９も実施例の熱ローラ方式の装置に限られない。定着部材としてベルトやフィルムを用いた他の構成の加熱・加圧定着器、電磁誘導加熱方式の装置などであってもよい。

以上説明したように、本発明により、トナー消費量を少なくしていった場合においても、色の重なり度合いが減少しないようにすることによって、幅広い色再現領域を得ることができる。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の技術思想内であらゆる変形が可能である。

Ｓ・・記録材、ｔ・・トナー像、１００・・画像形成装置、Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ・・画像形成部、１９・・定着装置、Ｎ・・ニップ部

Claims (4)

1. 第一の色のトナーの比重をρ１（ｇ／ｃｍ^３）、重量平均粒径をＬ１（μｍ）、定着前に記録材に形成される最大トナー載り量をＡ１（ｍｇ／ｃｍ^２）とするとＡ１＜（ρ１πＬ１）／３０√３の関係を満たす条件で記録材にトナー像を形成するための第一の画像形成部と、
   第二の色のトナーの比重をρ２（ｇ／ｃｍ^３）、重量平均粒径をＬ２（μｍ）、定着前に記録材に形成される最大トナー載り量をＡ２（ｍｇ／ｃｍ^２）とするとＡ２＜（ρ２πＬ２）／３０√３の関係を満たす条件で記録材にトナー像を形成するための第二の画像形成部と、
   第一の画像形成部により形成された最大トナー載り量Ａ１の第一トナー像に第二の画像形成部により形成された最大トナー載り量Ａ２のトナー像を重ねて記録材に形成するときに、第一トナー像と第二トナー像が重なる割合が８４％以上存在するようにトナー像を記録材に定着する定着装置と、
   を備え、第一の画像形成部が記録材に形成した定着前の最大トナー載り量Ａ１のトナー像と第二の画像形成部が記録材に形成した定着前の最大トナー載り量Ａ２のトナー像とが記録材に形成されたときに第一トナー像と第二トナー像が重なる割合は８４％未満であることを特徴とする画像形成装置。
2. 最大トナー載り量Ａ１と最大トナー載り量Ａ２は同じ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. 定着装置は、記録材上のトナー像と接触してトナー像を記録材に定着する定着部材と、定着部材を圧し記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧部材と、ニップ部において定着部材の移動速度と記録材の移動速度との間で移動速度差を生じさせるための駆動手段と、を有す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. 定着装置は、第一の画像形成部により形成されたトナー像を記録材に定着した後に、再度記録材を定着装置に通して第二の画像形成部により形成されたトナー像を記録材に定着する動作を実行する実行部を有することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の画像形成装置。