JP6834159B2 - 画像形成装置、及び画像形成プログラム - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置、及び画像形成プログラムに関する。
特許文献1には、感光体と、背景色に対する視覚的な識別が困難になるように形成される情報画像が付加された出力画像の露光画像データを用いて前記感光体を露光して静電像を形成する露光装置と、有色トナーを用いて前記静電像を有色トナー画像のトナー画像に現像する現像手段と、記録材上で前記有色トナー画像の上に位置する透明トナー画像のトナー画像を形成する透明トナー画像形成手段とを備える画像形成装置において、前記透明トナー画像が重なる前記情報画像のトナー載り量を、前記透明トナー画像が重ならない前記情報画像のトナー載り量よりも少なくするように前記露光画像データを形成する画像処理手段を備えたことを特徴とする画像形成装置が開示されている。
特許文献2には、第1現像剤を用いて画像を表す第1現像剤像を形成する第1画像形成部と、第2現像剤を用いて前記第1現像剤像の下地または被覆となる第2現像剤像を形成する第2画像形成部と、を備え、前記第1画像形成部と前記第2画像形成部とにより前記第1現像剤像と前記第2現像剤像とを被画像形成体上に重ね合わせて形成する場合、前記第1画像形成部により前記第1現像剤像を前記第2現像剤像と重ね合わせずに被画像形成体上に形成する場合に比べて、前記第1現像剤像の形成に用いられる第1現像剤の量を多くすることを特徴とする画像形成装置が開示されている。
特開2011−99934号公報 特開2014−197165号公報
近年、カラー画像を形成する画像形成装置において、従来から用いられているイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、及びブラック(K)の各有色トナーの他、例えば白、金、銀、透明色といった特色トナーが用いられることがある。
有色トナーがユーザの指定した画像(ユーザ画像)を形成するのに対して、特色トナーは、主にユーザ画像の下地や被覆、或いは、有色トナーでは実現が困難な色を有する画像の形成等に用いられる。
このように、画像形成装置で使用するトナーの種類の増加に伴って、画像の形成に使用されるトナー量も増加する。画像に含まれるトナー量が増加すると、例えば画像を被転写部材に転写する場合に放電が発生しやすくなる傾向が見られ、当該放電により画像に色ムラ等が発生し画像の品質が劣化する場合がある。
本発明は、有色トナー及び特色トナーを用いて画像を形成する場合であっても、画像の品質の劣化を抑制することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項1記載の画像形成装置は、有色トナーで現像されたトナー画像を転写体に転写して、前記転写体に第1の画像を形成する複数の第1の画像形成手段と、前記第1の画像形成手段の各々より先に、前記有色トナーの各々の色とは異なる特色トナーで現像されたトナー画像を前記転写体に転写して、前記第1の画像の下地又は被覆となる第2の画像を前記転写体に形成する第2の画像形成手段と、前記第1の画像形成手段の各々で前記第1の画像の形成に用いられる前記有色トナーの量が、前記第2の画像より先に前記第1の画像を前記転写体に転写して、前記転写体に形成された前記第1の画像の最上層に前記第1の画像の下地なる前記第2の画像を形成する場合に用いられる前記有色トナーの量より少なくなるように、前記第1の画像形成手段の各々を制御する制御手段と、を備える。
請求項2記載の発明は、前記特色トナーの色が白色である。
請求項3記載の発明は、前記制御手段は、前記第2の画像の濃度に予め対応付けられた前記特色トナーの量で前記第2の画像を前記転写体に形成するように前記第2の画像形成手段を制御する。
請求項4記載の発明は、前記転写体は中間転写体であり、前記中間転写体に形成された前記第1の画像及び前記第2の画像を透明シートに転写する転写手段を更に備える。
請求項5記載の画像形成プログラムは、コンピュータを、請求項1〜請求項4の何れか1項に記載された画像形成装置の制御手段として機能させる。
請求項1及び請求項5記載の発明によれば、有色トナー及び特色トナーを用いて画像を形成する場合であっても、画像の品質の劣化を抑制することができる。
請求項2記載の発明によれば、他の色を有する特色トナーを下地に用いる場合と比較して、画像の視認性を高めることができる。
請求項3記載の発明によれば、特色トナーの量を規定量から減少させる場合と比較して、より画像の品質の劣化を抑制することができる。
請求項4記載の発明によれば、第1の画像及び第2の画像を用紙に転写する場合と比較して、画像の品質の劣化を抑制することができる。
画像形成装置の構成例を示す概略側面図である。 エリアカバレッジに対する一次転写電圧の変化の一例を示す図である。 トナー画像のリトランスファー現象によって発生するディフェクトの説明に供する模式図である。 ディフェクトが発生したトナー画像をフィルムに転写した場合の状況の一例を示す図である。 トナー色の組み合わせによる色差及び明度差の一例を示す図である。 トナー層数に対するディフェクトレベルの変化の一例を示す図である。 トナー層数とディフェクトレベルとの関係の一例を示す図である。 トナー層数に対する色域の変化の一例を示す図である。 画像形成装置の電気系統の要部構成例を示す図である。 画像形成処理の流れの一例を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態例を詳細に説明する。なお、作用又は機能が同じ働きを担う構成要素には、全図面を通して同じ符合を付与し、重複する説明を省略する。
また、黄色をY、マゼンタ色をM、シアン色をC、黒色をK、白色をW、及び特色をCTで表すと共に、各部材を色毎に区別して説明する必要がある場合には、符号の末尾に各色に対応する色符号(Y、M、C、K、W、CT)を付して区別する。一方、各部材を色毎に区別せずにまとめて説明する場合には、符号の末尾に付加する色符号を省略する。
図1に、本実施形態に係る電子写真方式を用いた画像形成装置20の要部構成を示す概略側面図を示す。画像形成装置20には、例えば図示しない通信回線を介して画像データを受信し、受信した画像データに基づいた画像(ユーザ画像)を記録媒体に形成する画像形成機能が搭載されている。
画像形成装置20は、Y、M、C、K、及びCT毎に、図中矢印Aの方向に回転する5つの感光体1Y、1M、1C、1K、及び1CTと、帯電バイアスを印加することにより各感光体1の表面を帯電する帯電器2Y、2M、2C、2K、及び2CTを備える。
また、画像形成装置20は、帯電された感光体1表面を各色の画像情報に基づいて変調された露光光で露光し、感光体1上に静電潜像を形成するレーザ出力部3Y、3M、3C、3K、及び3CTと、各色現像剤(トナー)を保持する現像剤保持体の一例である現像ロール34Y、34M、34C、34K、及び34CTを各々備える。
また、画像形成装置20は、図示しない現像バイアス用電源によって現像ロール34Y、34M、34C、34K、及び34CTに現像バイアスを印加することにより、感光体1上の静電潜像を各色トナーで現像して感光体1上にトナー画像を形成する現像器4Y、4M、4C、4K、及び4CTと、感光体1上の各色トナー画像を中間転写ベルト6に転写する一次転写器5Y、5M、5C、5K、及び5CTを備える。
更に、画像形成装置20は、例えばオーバーヘッドプロジェクタ(Over Head Projector:OHP)で用いるOHPシートのような透明なフィルムPを収納するフィルム収容部Tと、中間転写ベルト6上のトナー画像をフィルムPに転写する二次転写装置7と、フィルムPに転写されたトナー画像をフィルムPに定着させる定着器9と、二次転写装置7でトナー画像をフィルムPに転写した後、中間転写ベルト6表面に残留するトナーを除去するベルトクリーナー8を備える。
また、画像形成装置20は、各感光体1の表面をクリーニングする図示しないクリーナーと、各感光体1表面の残留電荷を除去する図示しない除電器を備える。
なお、Y、M、C、K、及びCT毎の感光体1、帯電器2、レーザ出力部3、現像ロール34を含む現像器4、及び一次転写器5は、互いに連携して中間転写ベルト6にトナー画像を形成する画像形成部15の一例である。
次に、図1に示した画像形成装置20における画像形成動作について説明する。
まず、例えば、図示しない通信回線を介して図示しないパーソナルコンピュータ等の端末装置から画像形成対象であるユーザ画像が画像形成装置20へ出力される。
画像形成装置20にユーザ画像が入力されると、画像形成装置20は帯電器2に帯電バイアスを印加し、感光体1の表面を負極に帯電する。
一方、ユーザ画像は、画像形成装置20の制御部60に入力される。制御部60は、ユーザ画像をそれぞれYMCK各色の画像データに分解した後、各色の画像データに基づいた変調信号を、対応する色のレーザ出力部3に出力する。一方、制御部60は、YMCK各色の画像データが形成される領域の背景、すなわち下地に対応する変調信号を、レーザ出力部3CTに出力する。レーザ出力部3は、入力された変調信号に従って変調されたレーザ光線11を出力する。
この変調されたレーザ光線11は、それぞれ感光体1の表面に照射される。感光体1表面は帯電器2により負極に帯電した状態にあるが、感光体1表面にそれぞれレーザ光線11が照射されると、レーザ光線11が照射された部分の電荷が消滅して、感光体1上にはYMCK及びCT各色の画像データに対応した静電潜像が各々形成される。
更に、各色現像器4Y、4M、4C、4K、及び4CTには、それぞれY、M、C、K、及びWに着色されると共に負極に帯電したトナー、及び各トナーを感光体1表面に付着する現像ロール34が入っている。以降では、現像器4CTにWに着色されたトナーが入っているものとして説明を行なうが、現像器4CTに入れられるトナーはこれに限られない。例えば、金、銀、又は透明色のトナーであってもよい。金又は銀のトナーは、例えばユーザ画像に光沢を付加する等の用途に用いられ、透明色のトナーは、例えばユーザ画像を被覆する等の用途に用いられる。
したがって、特色CTとして透明色のトナーを用いる場合、制御部60は、YMCK各色の画像データを覆うような領域に対応する変調信号をレーザ出力部3CTに出力する。また、特色CTとして金又は銀のトナーを用いる場合、制御部60は、光沢を付加するYMCK各色の画像データの領域に対応する変調信号をレーザ出力部3CTに出力する。
感光体1上に形成された静電潜像が現像器4に到達すると、図示しない現像バイアス用電源によって現像器4内の現像ロール34に現像バイアスが印加される。すると、現像ロール34Y、34M、34C、34K、及び34CTの周面に保持された各色のトナーが、それぞれ感光体1Y、1M、1C、1K、及び1CTの静電潜像に付着し、感光体1Y、1M、1C、及び1Kに画像データで表される色に対応したトナー画像が各々形成される。また、感光体1CTには、画像データの下地に対応したW色のトナー画像が形成される。
更に、図示しないモータによりローラ12A、12D、12E、及び二次転写装置7のバックアップロール7Aが回転することによって、中間転写ベルト6が矢印14の方向に搬送され、一次転写器5と感光体1により形成される一次転写ニップ部の各々で中間転写ベルト6が感光体1に押し当てられる。この際、図示しない一次転写用バイアス電源から一次転写器5に一次転写バイアスが印加され、感光体1に形成された各色のトナー画像が中間転写ベルト6に転写される。
なお、中間転写ベルト6の搬送方向上流側から下流側に向かってWの画像形成部15CT、Yの画像形成部15Y、Mの画像形成部15M、Cの画像形成部15C、及びKの画像形成部15Kが配置されているため、W、Y、M、C、Kの順に中間転写ベルト6にトナー画像が重ね合わされるように形成される。
中間転写ベルト6にトナー画像を転写した感光体1は、図示しないクリーナーにより表面に付着した残留トナー等の付着物が除去され、図示しない除電器により残留電荷が除去される。
一方、二次転写装置7は中間転写ベルト6を張架するバックアップロール7Aと二次転写ロール7Bを含んで構成され、二次転写ロール7Bは中間転写ベルト6に接触して、中間転写ベルト6の搬送に追従して回転する。
また、図示しないモータによりフィルム搬送ローラ13が回転することで、フィルム収容部T内のフィルムPが二次転写装置7のバックアップロール7Aと二次転写ロール7Bとの組み合わせによる二次転写ロール対によって形成される二次転写ニップ部に搬送される。
そして、二次転写ニップ部において、トナー画像が形成されている中間転写ベルト6の面と対向した状態で、フィルムPが中間転写ベルト6に押し当てられる際に、二次転写ロール対に二次転写バイアスが印加され、中間転写ベルト6に形成されたトナー画像がフィルムPに転写される。フィルムP上に転写されたトナー画像は、定着器9により加熱及び加圧され、フィルムPに定着する。
前述したように、中間転写ベルト6にはW、Y、M、C、Kの順にトナー画像が重ね合わされて形成されるため、フィルムPには中間転写ベルト6上でのトナー画像の積層順とは逆順、すなわちK、C、M、Y、Wの順にトナー画像が重ね合わされて転写される。したがって、フィルムPの画像形成面とは反対の面からフィルムPを眺めた場合に、Wのトナーを下地としたユーザ画像が視認される。
フィルムPにトナー画像を転写した中間転写ベルト6は、ベルトクリーナー8により表面に付着した残留トナー等の付着物が除去される。
以上により、ユーザ画像がフィルムPに形成されて、画像形成動作が終了する。なお、図1に示した画像形成装置20の構成は一例であり、上記に示した画像形成動作が実行可能であれば、例えば二次転写装置7等の部材、或いはフィルムPの搬送経路等をどのように配置してもよい。
次に、画像形成装置20の一次転写器5による一次転写バイアスと、中間転写ベルト6に転写されるトナー画像の状態について説明する。
一次転写器5に一次転写バイアスを印加して、感光体1のトナー画像を中間転写ベルト6に転写する動作を「一次転写」という。一時転写を行なう場合、一次転写器5及び感光体1等の一次転写に関係する部材の形状のばらつき、又は抵抗値のばらつき、或いは中間転写ベルト6に形成されたトナー画像に含まれるトナー量の多少によって、感光体1と一次転写器5とによって形成される一次転写ニップ部に印加される転写電界強度が転写毎にばらつくことがある。そして、転写電界強度が転写毎にばらついてしまうと、ユーザ画像の色ムラ等の原因になることがある。
したがって、画像形成装置20では、転写電界強度が転写毎にばらつくことを抑制するため、一次転写の際に、図示しない一次転写用バイアス電源から供給される電流の変動が予め定めた範囲内に収まるような定電流制御を実行して、一次転写を行なっている。
本実施の形態に係る画像形成装置20のように、一般的に用いられるYMCKの有色トナーに加えて特色トナーを用いる画像形成装置では、特色トナーを用いない画像形成装置に比べて、中間転写ベルト6に転写するトナー画像のトナー量が増加する傾向にある。したがって、画像形成装置20では、特色トナーを用いない画像形成装置に比べて、一次転写バイアスが印加される回路上のシステム抵抗が高くなり、それに伴い、一次転写ニップ部に印加される電圧も高くなる。
図2は、この様子を示した図であり、中間転写ベルト6の搬送方向に対して、中間転写ベルト6の搬送方向と直交する方向である中間転写ベルト6の幅方向に沿った幅が徐々に長くなっている評価用トナー画像16を中間転写ベルト6に一次転写した場合に、一次転写ニップ部に印加される電圧の変化を示している。なお、図2のグラフの縦軸は一次転写ニップ部に印加される電圧値を示し、横軸は、中間転写ベルト6の幅方向における評価用トナー画像16のエリアカバレッジを示している。中間転写ベルト6の幅方向における評価用トナー画像16のエリアカバレッジとは、中間転写ベルト6の幅方向における最大トナー画像形成長さに対する、中間転写ベルト6の幅方向における評価用トナー画像16のトナー画像の長さの割合をいう。また、一例として、評価用トナー画像16は、W、Y、及びMの順に各色のトナーを重ね合わせて形成した赤色(以降、赤色を「R」で表す)のトナー画像とする。
図2に示すように、エリアカバレッジが大きくなる程、すなわち、評価用トナー画像16に使用されるトナー量が増加するにつれて、一次転写ニップ部に印加される電圧は高くなる傾向が見られる。そして、エリアカバレッジが50%となる手前のあたりから、評価用トナー画像16にスジ状のディフェクト17が現われ始め、更に、エリアカバレッジが80%前後を越えると、評価用トナー画像16に点状のディフェクト17が現われ始める。ここで、ディフェクト17とは、画像の色抜け及び色ムラ等といった画像の汚れ全般を指す。
こうしたディフェクト17が現われる一因として、例えばトナー画像に対する放電の影響により、トナー画像のリトランスファー現象が発生したものと考えられる。リトランスファー現象とは、感光体1から中間転写ベルト6に転写されたトナー画像が、感光体1に再び付着してしまう現象をいう。
一次転写ニップ部に印加される電圧が或る電圧(図2の例では約3.3kV)を超えると、一次転写ニップ部及びその近傍で比較的長い周期の放電が発生するため、トナー画像に、放電に伴う電圧がスジ状に印加される。更に、一次転写ニップ部に印加される電圧が上昇して或る電圧(図2の例では約3.8kV)を超えると、次第に充放電の周期が短くなっていき、一次転写ニップ部及びその近傍で比較的短い周期の放電が発生するため、トナー画像に、放電に伴う電圧が点状に印加される。
放電に伴う電圧が印加されたトナー画像の部分は、他のトナー画像の部分と比較して相対的に正極の電荷を帯びるようになる。一次転写ニップ部では、感光体1のトナー画像を中間転写ベルト6に転写するため、一次転写ニップ部における電界方向を、負極に帯電した感光体1のトナー画像が中間転写ベルト6に引き付けられる方向となるように設定している。したがって、放電によってトナー画像が正極に帯電すると、一次転写ニップ部において、放電に伴う電圧が印加された部分のトナーが中間転写ベルト6から感光体1に引き付けられ、結果として、中間転写ベルト6のトナー画像の一部が感光体1に付着するリトランスファー現象が発生する場合がある。
更に、中間転写ベルト6の搬送方向下流に未通過の一次転写ニップ部があれば、当該未通過の一次転写ニップ部においても、トナー画像のリトランスファー現象が発生することがある。
なお、図2に示したグラフは一例であり、スジ状及び点状の放電を開始する電圧は、一次転写に関係する部材の材質及び大きさ等によって変化する。
図3は、トナー画像のリトランスファー現象によるディフェクト17の発生状況を模式的に示した図である。ここで、「#1」はWの一次転写ニップ部、「#2」はYの一次転写ニップ部、「#3」はMの一次転写ニップ部、「#4」はCの一次転写ニップ部、及び「#5」はKの一次転写ニップ部を表し、#1でWのトナー画像、#2でYのトナー画像、#3でMのトナー画像を順に中間転写ベルト6に転写して、Wの下地上にRのトナー画像を形成する。なお、#4及び#5の一次転写ニップ部ではトナー画像の転写は行なっていない。
図3に示すように、#1及び#2の一次転写ニップ部で各々W及びYのトナー画像を中間転写ベルト6に転写した段階では、2色分のトナー画像に対応したトナー量しかないため、各々の一次転写ニップ部におけるシステム抵抗は、放電を開始する電圧に対応するシステム抵抗まで上昇していない。しかし、#3の一次転写ニップ部でMのトナー画像が中間転写ベルト6に転写されると、中間転写ベルト6にはW、Y、及びMの3色分のトナー量を有するトナー画像が転写されるため、#3の一次転写ニップ部におけるシステム抵抗は、放電を開始する電圧に対応するシステム抵抗まで上昇したと考えられる。したがって、#3の一次転写ニップ部で放電が発生し、トナー画像に図3に示すようなディフェクト17が現われる。
なお、トナー画像の転写順を考えると、後から転写されるトナー画像ほど、中間転写ベルト6から見て最も上層に重ね合わされるため、W、Y、及びMのトナー画像のうち、放電の影響を最も受けやすいのは、最上層に位置するMのトナー画像となる。したがって、主にMのトナー画像に対してリトランスファー現象が発生することになるため、Mのトナーが色抜けしたディフェクト17が現われる。この場合、Mのトナー画像と隣接する下層には、Yのトナー画像が存在することから、ディフェクト17の色はYとなる。
#4及び#5の一次転写ニップ部では、トナー画像の転写は行なわれないが、一次転写バイアスは印加されているため、中間転写ベルト6上のトナー画像が#4及び#5の一次転写ニップ部を通過する毎に、それぞれの一次転写ニップ部で放電が発生し、図3に示すようにディフェクト17の数が増加する。
なお、トナー画像に発生するディフェクト17は、転写するトナー画像の色の組み合わせ及び転写順によって視認性が異なる。
図4は、ディフェクト17が発生した中間転写ベルト6上のトナー画像を、フィルムPに二次転写した場合の状態を示す図である。
このうち、図4(A)は、フィルムPに対して下からM、Y、及びWの順にトナー画像を積載した状態を示す図である。なお、領域19が、ディフェクト17が発生した部分であり、図4(A)の領域19では、Mのトナー画像がリトランスファー現象によって色抜けしたため、Y及びWのトナー画像がそれぞれ1段ずつ層ずれを起こしてフィルムPに転写されている状態を示す。
図4(A)において、フィルムPを矢印18の方向から見ると、YとMのトナー画像の組み合わせによりRのユーザ画像が表示される一方、領域19ではYのディフェクト17が表示される。この場合、図5に示すように、RとYの色差は100以上となり、明度差も40以上となる。個人差もあるが、色差が約100以上、且つ、明度差が約40以上の色の組み合わせは、色の違いが認識されやすい組み合わせとなる傾向がある。従って、図4(A)の場合、領域19におけるディフェクト17の視認性が高くなり、画像の品質の劣化につながる。
図4(B)は、フィルムPに対して下からC、Y、及びWの順にトナー画像を積載した状態を示す図である。図4(B)の領域19では、Cのトナー画像がリトランスファー現象によって色抜けしたため、Y及びWのトナー画像がそれぞれ1段ずつ層ずれを起こしてフィルムPに転写されている状態を示す。
図4(B)において、フィルムPを矢印18の方向から見ると、CとYのトナー画像の組み合わせにより緑色(G)のユーザ画像が表示される一方、領域19ではYのディフェクト17が表示される。この場合、図5に示すように、GとYの色差は100以上となり、明度差も40以上となる。従って、図4(A)の場合と同様に、領域19におけるディフェクト17の視認性が高くなり、画像の品質の劣化につながる。
一方、図4(C)は、フィルムPに対して下からC、M、及びWの順にトナー画像を積載した状態を示す図である。図4(C)の領域19では、Cのトナー画像がリトランスファー現象によって色抜けしたため、M及びWのトナー画像がそれぞれ1段ずつ層ずれを起こしてフィルムPに転写されている状態を示す。
図4(C)において、フィルムPを矢印18の方向から見ると、CとMのトナー画像の組み合わせにより青色(B)のユーザ画像が表示される一方、領域19ではMのディフェクト17が表示される。この場合、図5に示すように、BとMの色差は100未満となり、明度差も40未満となる。従って、図4(A)及び図4(B)の場合に比べて、領域19におけるディフェクト17の視認性が低くなり、画像の品質の劣化を引き起こしにくくなる。
また、図4(D)は、フィルムPに対して下からY、M、及びWの順にトナー画像を積載した状態を示す図である。これは、図4(A)に示すY及びMのトナー画像の転写順を逆にしたものに相当する。図4(D)の領域19では、Yのトナー画像がリトランスファー現象によって色抜けしたため、M及びWのトナー画像がそれぞれ1段ずつ層ずれを起こしてフィルムPに転写されている状態を示す。
図4(D)において、フィルムPを矢印18の方向から見ると、YとMのトナー画像の組み合わせによりRのユーザ画像が表示される一方、領域19ではMのディフェクト17が表示される。この場合、図5に示すように、RとMの色差は100未満となり、明度差も40未満となる。従って、図4(A)及び図4(B)の場合に比べて、領域19におけるディフェクト17の視認性が低くなり、画像の品質の劣化を引き起こしにくくなる。
なお、図5において、BkとはY、M、及びCによって生成した黒色を表す。例えば、Yが色抜けしてBkのユーザ画像にMのディフェクト17が表れた場合、BkとMの色差は100未満となり、明度差も40未満となる。従って、図4(A)及び図4(B)の場合に比べて、領域19におけるディフェクト17の視認性が低くなり、画像の品質の劣化を引き起こしにくくなる。
すなわち、ディフェクト17の視認性は、ユーザ画像の色と色抜けした部分の色との組み合わせ、又はトナー画像の転写順によって変化する。しかし、ユーザ画像の色はユーザによって指定される色であるため、ディフェクト17部分の視認性が低くなるように画像形成装置20でユーザ画像の色を調整することは困難である。
また、画像形成部15の並び順も予め規定されて画像形成装置20に組み込まれているため、画像形成の際、ディフェクト17部分の視認性が低くなるように、画像形成部15の並び順を変更することによってトナー画像の転写順を変更することは困難である。更に言えば、図4(D)のように、図4(A)におけるY及びMのトナー画像の転写順を逆にすることでRのユーザ画像を形成して、領域19におけるディフェクト17の視認性を低くしようとしても、二次転写装置7で中間転写ベルト6のトナー画像をフィルムPに二次転写する場合に、フィルムPに対して、Mのトナー画像がYのトナー画像より上層に位置することになるため、Mのトナー画像はYのトナー画像に比べて中間転写ベルト6に残りやすくなる。Mのトナー画像が中間転写ベルト6に残ってしまうと、MはYに比べて明度が低いため、Yのトナー画像が中間転写ベルト6に残ってしまう場合に比べて、画像の品質の劣化が目立ちやすくなる。
したがって、トナー画像の転写順を変更するという手法は、ディフェクト17の視認性を低下させる手法として採用しづらい面がある。
そこで、一次転写ニップ部で発生する放電を抑制して、トナー画像のディフェクト17を低減する手法について検討する。
一次転写ニップ部での放電を抑制するためには、一次転写ニップ部に印加される一次転写バイアスの電圧を放電が発生し始める電圧より低く設定すればよい。一次転写用バイアス電源では定電流制御が実行されることから、一次転写バイアスの電圧を低くするには一次転写バイアスが印加される回路上のシステム抵抗を低くすればよく、そのためには、図1を用いて説明したように、中間転写ベルト6に転写するトナー画像のトナー量を少なくすればよい。
図6は、Y、M、及びCTによって形成されるトナー画像のトナー層数を変化させた場合の、トナー画像に発生するディフェクト17の程度、すなわちディフェクトレベルを示した図である。図6では、塗り潰し画像を「ベタ」といい、所々トナーが抜けているような網掛け画像を「網」といっている。また、ディフェクトレベルは、例えば1以上3以下の値を取り、ディフェクトレベルの値が高くなるほど、トナー画像に発生するディフェクト17が多いことを表している。
ここで、トナー層数とは、単位面積あたりのトナー重量によって表されるトナー量を示す指標である。トナーは、トナーの色によって1つの粒子の重量が異なるため、単にトナーの重量だけでは、どの程度の濃度のトナー画像が中間転写ベルト6に付着しているか表しにくい面がある。そこで、トナーが単位面積全域に敷き詰められ、濃度が100%となる場合のトナー重量をトナー色毎に予め規定し、この状態のトナー層数を約1.0層〜約1.2層とする。なお、濃度が100%の場合のトナー層数を約1.1層前後の値とするのは、仮に単位面積の高さ方向にトナーが1粒ずつ敷き詰められた状態であるトナー層数を1層とした場合、状況によってはトナーとトナーとの間に隙間が生じ、濃度が100%未満のトナー画像に見える場合があるためである。したがって、濃度が100%のトナー画像を形成するためには、1層以上のトナー量が必要になる状況も考えられることから、濃度が100%の場合のトナー層数を約1.1層前後の値に幅を持たせて設定している。
図6に示すように、例えばY及びMのトナー画像を共にベタにし、CTの画像は転写しないことで中間転写ベルト6に約2.4層のトナー画像を形成した場合、ディフェクトレベルが1となり、ディフェクト17は目立たない。
しかし、例えばY及びMのトナー画像を共にベタにしたまま、CTのトナー画像の濃度を徐々に高くしていき、Y、M、及びCTの各トナーによって中間転写ベルト6に形成されるトナー画像の層数が約2.7層に達するとディフェクトレベルが上昇し始め、トナー画像の層数が約2.8層になると、ディフェクトレベルが2となり、ディフェクト17が目立ち始める。
更に、CTのトナー画像の濃度を高くして、Y、M及びCTの各トナーによって中間転写ベルト6に形成されるトナー画像の層数が約3層以上になると、ディフェクトレベルが3となり、ディフェクト17の発生が顕著になる。
図7は、図6に示したトナー層数とディフェクトレベルとの関係の一例を表形式でまとめた図である。図6及び図7に示すように、トナー層数が約2.7以下であればディフェクトレベルは1、トナー層数が約2.8になるとディフェクトレベルは2、トナー層数が約3以上になるとディフェクトレベルは3となることがわかる。
すなわち、中間転写ベルト6に転写されるYMCK及びCTの各トナー画像のトナー量を少なくしていけば、トナー画像に発生するディフェクト17の発生頻度が抑制される。
しかし、本実施の形態に係る画像形成装置20のように、特色CTとしてWのトナーを用いる画像形成装置20の場合、Wのトナーは、主にYMCKの有色トナーによって形成されるトナー画像の下地に用いられる。すなわち、Wのトナー画像のトナー量を、形成するトナー画像の濃度に応じて予めトナー色毎に規定されたトナー量(規定量)より少なくすれば、例えば下地で覆い隠される領域でのWの濃度が低下し、下地による隠蔽性が低下することで、ユーザ画像全体の品質が劣化する場合が考えられる。したがって、Wのトナー量は規定量より少なくせずに、規定量を維持することが好ましい。
なお、上記ではWのトナー量を規定量より少なくしないことが好ましいことを説明したが、当該内容はW以外の他の特色トナーについても同様に適用される。具体的には、金又は銀のトナーは、ユーザ画像に光沢を付加する等の用途に用いられるため、金又は銀のトナー量を規定量より少なくするとユーザ画像の光沢感が低下し、ユーザ画像全体の品質が劣化する場合が考えられる。また、透明色のトナーは、ユーザ画像を被覆する等の用途に用いられるため、透明色のトナーのトナー量を規定量より少なくするとユーザ画像の被覆性能が低下し、ユーザ画像全体の品質が劣化する場合が考えられる。
一方、YMCKの有色トナーは、色の表現範囲である色域に含まれる各色の表現に用いられる。画像形成装置20のように記録媒体としてフィルムPを用いる場合、フィルムPは用紙に比べてトナーが内部に染み込みにくいため、有色トナーのトナー量を規定量より少なくしても、有色トナーの組み合わせで実現される色域が狭くなりにくい。
図8は、有色トナーのトナー層数を0.7層から1.2層まで変化させた場合の色域の一例を示す図である。なお、図8はL***表色系における色度図であり、各々のトナー層数に対応付けられた多角形で囲まれた領域が、各トナー層数の有色トナーを用いた場合の色域となる。
図8において、有色トナーのトナー層数を1.2層とした場合の色域21と、有色トナーのトナー層数を0.7層とした場合の色域22と、を比較すると、色域22の方が色域21より狭くなる。しかし、トナー層数を1.2層から0.7層に約40%程度減少させたにもかかわらず、色域の減少率はトナー層数の減少率に比べて少なく、色域21は、概ね色域22と同程度の色域を確保しているとみなすことができる。すなわち、有色トナーのトナー層数の削減によるユーザ画像の品質の劣化は、実用上問題がないとみなせる範囲に抑制される。
ここで、図1に示す画像形成装置20のトナー画像形成順を、例えばY、M、C、K,Wの順に変更して、中間転写ベルト6に有色トナーを転写した後に特色トナーを転写する形態について検討する。このようなトナー画像の転写順を有する画像形成装置は、中間転写ベルト6に転写されたトナー画像の最上層に、下地となるWのトナー画像が配置されるため、記録媒体としてフィルムPを用いると、フィルムPの画像形成面とは反対の面からはWのトナー画像が邪魔になり、有色トナーで形成されたユーザ画像を確認することができない。
したがって、中間転写ベルト6に有色トナーを転写した後に特色トナーを転写する画像形成装置の記録媒体にはフィルムPではなく、画像形成面からユーザ画像を眺めるような使い方をする記録媒体、例えば用紙等が用いられる。このように画像形成装置20と逆のトナー画像の転写順を有する画像形成装置を、以降では「用紙向け画像形成装置」という。
用紙向け画像形成装置において、一次転写ニップ部での放電の影響を最も受けやすいのは、最上層に位置するWのトナー画像となるが、用紙上ではWの下地の上に有色トナーで形成されたユーザ画像が積載されるため、有色トナー及びWのトナー共に、規定量通りのトナー量を有するトナー画像を中間転写ベルト6に転写しても、画像形成装置20に比べて、ユーザ画像の品質は劣化しにくい。
更に言えば、用紙の表面はフィルムPに比べて凹凸があるため、用紙向け画像形成装置で有色トナー及び特定トナーのトナー量を規定量より少なくすると、凹部にトナーが入り込む一方、凸部にはトナーが付着せず、ユーザ画像の品質が劣化する恐れがある。
また、用紙向け画像形成装置では、記録媒体として白以外の色が着色されている色用紙を用いることがあるため、色用紙の色とユーザ画像の色とが混色しないように、色用紙とユーザ画像の間に、ユーザ画像を通して色用紙の色が透過しない程度にWの下地を形成することが好ましい。
したがって、用紙向け画像形成装置では、規定量に従った有色トナー及び特色トナーの量を有するトナー画像を、中間転写ベルト6に転写することが好ましい。換言すれば、トナーの規定量とは、用紙向け画像形成装置で形成するトナー画像の濃度に応じて予めトナー色毎に規定されたトナー量ということができる。そして、当該規定量は、用紙向け画像形成装置の実機による実験や用紙向け画像形成装置の設計仕様に基づくコンピュータシミュレーション等により予め求められる。
次に、図9を参照して、本実施の形態に係る画像形成装置20の電気系統の要部構成について説明する。
図9に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置20は、中間転写ベルト6に転写されるトナー画像に含まれる有色トナーの量が、規定量より少なくなるように制御するCPU(Central Processing Unit)30を備える。また、画像形成装置20は、各種プログラムや各種パラメータ等が予め記憶されたROM(Read Only Memory)32、及びCPU30による各種プログラムの実行時のワークエリア等として用いられるRAM(Random Access Memory)34を備える。
CPU30、ROM32、及びRAM32は、画像形成装置20のバス36で互いに接続され、更に、バス36には、二次転写部38、給紙部40、及び排出部42が各々接続される。なお、二次転写部38は二次転写装置7、或いは二次転写装置7に含まれるバックアップロール7Aを駆動する図示しないモータ等の、フィルムPへの二次転写に関連する部材を含む。また、給紙部40は、フィルム搬送ローラ13及びフィルム搬送ローラ13を駆動する図示しないモータ等の、フィルムPの給紙に関連する部材を含む。また排出部42は定着器9、或いはフィルムPの排出に関連する部材を含む。
次に、図10を参照して、画像形成装置20の作用について説明する。図10は、CPU30が画像形成の対象となるユーザ画像を受け付けた場合に、CPU30によって実行される画像形成プログラムによる画像形成処理の流れの一例を示すフローチャートである。
なお、画像形成プログラムはROM32に予め記憶されている。また、ROM32の予め定めた領域には、用紙向け画像形成装置で用いられるトナー色毎の規定量が記憶されているものとする。
ステップS10において、CPU30は画像形成部15CTを制御して、受け付けたユーザ画像に対応する静電潜像を感光体1CTに形成する。そして、CPU30は、ユーザ画像が必要としているWの濃度に応じたWのトナーの規定量をROM32から読み出す。
CPU30は、現像ロール34CTに供給されるWのトナー量が本ステップでROM32から読み出した規定量となるように、現像器4CTから現像ロール34CTに供給するWのトナーの供給量を制御することで、静電潜像を規定量に従ったトナー量で現像する。そして、CPU30は一次転写器5CTを制御して、規定量に従ったトナー量を有するWのトナー画像を中間転写ベルト6に転写する。
ステップS20において、CPU30は、受け付けたユーザ画像の各色の画像情報に基づいて、Yのトナー画像を形成する必要があるか否かを判定する。否定判定の場合には、後述するステップS30の処理を省略してステップS40に移行する。一方、肯定判定の場合にはステップS30に移行する。
ステップS30において、CPU30は画像形成部15Yを制御して、受け付けたユーザ画像に対応する静電潜像を感光体1Yに形成する。そして、CPU30は、ユーザ画像が必要としているYの濃度に応じたYのトナーの規定量をROM32から読み出す。
CPU30は、現像ロール34Yに供給されるYのトナー量が本ステップでROM32から読み出した規定量より少なくなるように、現像器4Yから現像ロール34Yに供給するYのトナーの供給量を制御することで、静電潜像を規定量より少ないトナー量で現像する。そして、CPU30は一次転写器5Yを制御して、規定量より少ないトナー量を有するYのトナー画像を中間転写ベルト6に転写する。
ステップS40において、CPU30は、受け付けたユーザ画像の各色の画像情報に基づいて、Mのトナー画像を形成する必要があるか否かを判定する。否定判定の場合には、後述するステップS50の処理を省略してステップS60に移行する。一方、肯定判定の場合にはステップS50に移行する。
ステップS50において、CPU30は画像形成部15Mを制御して、受け付けたユーザ画像に対応する静電潜像を感光体1Mに形成する。そして、CPU30は、ユーザ画像が必要としているMの濃度に応じたMのトナーの規定量をROM32から読み出す。
CPU30は、現像ロール34Mに供給されるMのトナー量が本ステップでROM32から読み出した規定量より少なくなるように、現像器4Mから現像ロール34Mに供給するMのトナーの供給量を制御することで、静電潜像を規定量より少ないトナー量で現像する。そして、CPU30は一次転写器5Mを制御して、規定量より少ないトナー量を有するMのトナー画像を中間転写ベルト6に転写する。
ステップS60において、CPU30は、受け付けたユーザ画像の各色の画像情報に基づいて、Cのトナー画像を形成する必要があるか否かを判定する。否定判定の場合には、後述するステップS70の処理を省略してステップS80に移行する。一方、肯定判定の場合にはステップS70に移行する。
ステップS70において、CPU30は画像形成部15Cを制御して、受け付けたユーザ画像に対応する静電潜像を感光体1Cに形成する。そして、CPU30は、ユーザ画像が必要としているCの濃度に応じたCのトナーの規定量をROM32から読み出す。
CPU30は、現像ロール34Cに供給されるCのトナー量が本ステップでROM32から読み出した規定量より少なくなるように、現像器4Cから現像ロール34Cに供給するCのトナーの供給量を制御することで、静電潜像を規定量より少ないトナー量で現像する。そして、CPU30は一次転写器5Cを制御して、規定量より少ないトナー量を有するCのトナー画像を中間転写ベルト6に転写する。
ステップS80において、CPU30は、受け付けたユーザ画像の各色の画像情報に基づいて、Kのトナー画像を形成する必要があるか否かを判定する。否定判定の場合には、後述するステップS90の処理を省略して、図10に示す画像形成処理を終了する。一方、肯定判定の場合にはステップS90に移行する。
ステップS90において、CPU30は画像形成部15Kを制御して、受け付けたユーザ画像に対応する静電潜像を感光体1Kに形成する。そして、CPU30は、ユーザ画像が必要としているKの濃度に応じたKのトナーの規定量をROM32から読み出す。
CPU30は、現像ロール34Kに供給されるKのトナー量が本ステップでROM32から読み出した規定量より少なくなるように、現像器4Kから現像ロール34Kに供給するKのトナーの供給量を制御することで、静電潜像を規定量より少ないトナー量で現像する。そして、CPU30は一次転写器5Kを制御して、規定量より少ないトナー量を有するKのトナー画像を中間転写ベルト6に転写して、図10に示す画像形成処理を終了する。
以降、CPU30は、中間転写ベルト6に転写されたトナー画像を二次転写装置7でフィルムPに転写させ、定着器9を通過したフィルムPを排出する。
なお、YMCKの各有色トナーの規定量に対する削減量に特に制約はないが、YMCKの有色トナー及びWの特色トナーの各トナー層数の合計が、ディフェクトレベルが上昇し始める約2.7層以下になるようにすることが好ましい。
また、ステップS30、S50、S70、及びS90では、現像器4から現像ロール34に供給する有色トナーの供給量を制御することで、規定量より少ないトナー量を有する有色トナーのトナー画像を形成するようにしたが、トナー画像のトナー量を制御する方法はこれに限られない。例えば、感光体1上に静電潜像を形成するレーザ出力部3の出力を調整して、静電潜像に付着する有色トナーの量が規定量より少なくなるようにしてもよい。
また、ステップS30、S50、S70、及びS90では、ROM32から読み出した規定量より少ないトナー量で静電潜像を現像したが、有色トナー毎に、予め規定量より少ないトナー量を規定したテーブルをROM32に記憶しておき、当該テーブルに規定されたトナー量に従って静電潜像を現像するようにしてもよいことは言うまでもない。
次に、図10に示した画像形成処理を実行する画像形成装置20と、用紙向け画像形成装置と、を用いて、フィルムPにユーザ画像を形成した場合の画像品質に関する官能試験の結果を示す。
まず、官能試験の試験環境について説明する。官能試験を行なった場所の温度は10℃であり、湿度は15%であった。評価対象となる各画像形成装置のプロセス速度は524mm/sである。一次転写器5は、アスカC型硬度30°の硬度を有する直径28mmの弾性ロールであり、抵抗値は7.7log/Ωである。中間転写ベルト6は、ポリイミドにカーボンを配合した体積抵抗率が12.5logΩcmの無端ベルトを用いた。また、二次転写装置7を構成するバックアップロール7Aは、表面抵抗が7.3logΩ/□でアスカC型硬度53°の硬度を有する直径28mmの弾性ロールであり、二次転写ロール7Bは、6.3logΩの抵抗値を有する直径28mmの弾性ロールである。なお、一次転写用バイアス電源では、一次転写の際に流れる電流が54μAとなるように定電流制御を行なった。また、使用したWのトナーの平均トナー粒径は5.8μmであり、YMCKの各トナーの各々の平均トナー粒径は4.7μmであり、フィルムPの厚さは100μmである。
フィルムPに形成するユーザ画像は、YMWの各色のベタ画像を重ね合わせた画像とし、画像形成装置20では、Wのトナー層数を1.2層、Y及びMの各々のトナー層数を0.7層とする評価画像F1と、Wのトナー層数を1.2層、Y及びMの各々のトナー層数を1.0層とする評価画像F2を形成した。一方、用紙向け画像形成装置では、評価画像F2と比較するため、評価画像F2に合わせてWのトナー層数を1.2層、Y及びMの各々のトナー層数を1.0層とする評価画像F3を形成した。
評価画像F1〜F3について画像品質に関する官能試験を行なった結果、評価画像F1及び評価画像F3については、目立ったディフェクト17は確認されず、ディフェクトレベルは1であった。一方、各トナーの合計トナー層数が3.0以上となる評価画像F2については、Mの色抜けが認められ、スジ状のディフェクト17を確認した。
なお、画像形成装置20の場合、フィルムPの画像形成面とは反対の面からユーザ画像を眺め、用紙向け画像形成装置の場合、フィルムPの画像形成面からユーザ画像を眺めることで、画像品質の評価を行なった。
このように本実施の形態に係る画像形成装置20は、特色トナーによるトナー画像、有色トナーによるトナー画像の順に中間転写ベルト6にトナー画像を形成するが、有色トナーのトナー層数が規定量で示されるトナー層数より少なくなるため、一次転写ニップ部に印加される一次転写電圧が下がり、一次転写ニップ部で発生する放電が抑制される。それに伴い、トナー画像に発生するディフェクト17も少なくなり、ユーザ画像の品質の劣化を抑制することができる。
なお、有色トナーのトナー層数を規定量で示されるトナー層数より少なくして転写する形態は、中間転写ベルト6を用いた画像形成装置20の他、例えば用紙をベルトで搬送しながら用紙に有色トナー及び特色トナーを直接重ね合わせてユーザ画像を得る直接転写方式の画像形成装置に適用してもよい。
以上、実施の形態を用いて本発明について説明したが、本発明は実施の形態に記載の範囲には限定されない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で実施の形態に多様な変更又は改良を加えることができ、当該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、本発明の要旨を逸脱しない範囲で処理の順序を変更してもよい。
また、実施の形態では、一例として制御部60における画像形成処理をソフトウエアで実現する形態について説明したが、図10に示したフローチャートと同等の処理をハードウエアで処理させるようにしてもよい。この場合、制御部60における処理をソフトウエアで実現する場合に比べて、処理の高速化が図られる。
また、実施の形態では、画像形成プログラムがROM32にインストールされている形態を説明したが、これに限定されるものではない。本発明に係る画像形成プログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録された形態で提供することも可能である。例えば、本発明に係る画像形成プログラムは、CD(Compact Disc)−ROM、DVD(Digital Versatile)−ROMまたはUSB(Universal Serial Bus)メモリ等の可搬型記録媒体に記録された形態で提供することも可能である。また、本発明に係る画像形成プログラムは、フラッシュメモリ等の半導体メモリ等に記録された形態で提供することも可能である。
1(1Y、1M、1C、1K、1CT)・・・感光体
2(2Y、2M、2C、2K、2CT)・・・帯電器
3(3Y、3M、3C、3K、3CT)・・・レーザ出力部
4(4Y、4M、4C、4K、4CT)・・・現像器
5(5Y、5M、5C、5K、5CT)・・・一次転写器
6・・・中間転写ベルト
7・・・二次転写装置
8・・・ベルトクリーナー
9・・・定着器
13・・・フィルム搬送ローラ
15(15Y、15M、15C、15K、15CT)・・・画像形成部
17・・・ディフェクト
20・・・画像形成装置
34(34Y、34M、34C、34K、34CT)・・・現像ロール
30・・・CPU
32・・・ROM
34・・・RAM
38・・・二次転写部
40・・・給紙部
42・・・排出部
60・・・制御部
P・・・フィルム

Claims (5)

  1. 有色トナーで現像されたトナー画像を転写体に転写して、前記転写体に第1の画像を形成する複数の第1の画像形成手段と、
    前記第1の画像形成手段の各々より先に、前記有色トナーの各々の色とは異なる特色トナーで現像されたトナー画像を前記転写体に転写して、前記第1の画像の下地又は被覆となる第2の画像を前記転写体に形成する第2の画像形成手段と、
    前記第1の画像形成手段の各々で前記第1の画像の形成に用いられる前記有色トナーの量が、前記第2の画像より先に前記第1の画像を前記転写体に転写して、前記転写体に形成された前記第1の画像の最上層に前記第1の画像の下地なる前記第2の画像を形成する場合に用いられる前記有色トナーの量より少なくなるように、前記第1の画像形成手段の各々を制御する制御手段と、
    を備えた画像形成装置。
  2. 前記特色トナーの色が白色である
    請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記制御手段は、前記第2の画像の濃度に予め対応付けられた前記特色トナーの量で前記第2の画像を前記転写体に形成するように前記第2の画像形成手段を制御する
    請求項1又は請求項2記載の画像形成装置。
  4. 前記転写体は中間転写体であり、
    前記中間転写体に形成された前記第1の画像及び前記第2の画像を透明シートに転写する転写手段を更に備えた
    請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の画像形成装置。
  5. コンピュータを、請求項1〜請求項4の何れか1項に記載された画像形成装置の制御手段として機能させるための画像形成プログラム。
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