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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−11007(P2007−11007A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−192005(P2005−192005)
出願日 平成17年6月30日(2005.6.30)
代理人 【識別番号】100066061
【弁理士】
【氏名又は名称】丹羽 宏之
発明者 内山 明彦
要約 課題
無色透明トナーの乗り量を正確に制御し、常に最小限のトナー消費を可能にする画像形成装置を提供する。

解決手段
無色透明トナーの光学濃度センサの検知光に対する反射率をカラートナーの反射率またはブラックトナーの反射率と略一致させた上で、無色透明トナーの画像濃度制御を行うことを特徴とする。
特許請求の範囲
【請求項1】
像担持体上に静電潜像を形成し、有彩色のトナーと無彩色の有色トナー、無色透明トナーとを用いて現像、転写材上への転写を行って画像形成を行う画像形成装置であって、トナー乗り量測定用のトナー像を試験的に形成してそのトナー乗り量をトナー乗り量検知手段を用いて検知し、検知結果に基づいて画像形成条件を制御する画像濃度制御を行う画像形成装置であって、前記トナー乗り量検知手段は検知光を測定対象に照射した時に得られる反射光量からトナー乗り量を検知する検知手段であることを特徴とする画像形成装置において、
前記検知光に対する無色透明トナーの反射率は、前記無彩色の有色トナーの反射率に略一致または、前記有彩色のトナーの反射率に略一致、または前記無彩色の有色トナーの反射率以上前記有彩色のトナーの反射率以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
前記検知光は波長760μm〜1000μmの近赤外光であることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
【請求項3】
前記画像形成装置は多重転写方式の画像形成装置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。
【請求項4】
前記画像形成装置は中間転写体方式の画像形成装置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。
【請求項5】
前記画像濃度制御は、現像バイアスまたは帯電バイアスの少なくとも一つを制御する第一の制御と、階調特性を制御する第二の制御とからなることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項6】
前記無色透明トナーに対する画像濃度制御は、前記第一の制御と前記第二の制御のうち少なくとも一つ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。
【請求項7】
前記無色透明トナーに対する画像濃度制御のうち、前記第一の制御を行う時の帯電バイアスは交流に直流を重畳したバイアスを用いることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に係わり、特にカラートナー、ブラックトナーと共に無色透明トナーを用いる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来のカラー画像形成装置においては、複数の像担持体上に異なる色のトナー像を形成し、形成した複数のトナー像を転写材上に順次転写を行い、転写材上のトナー像を定着手段によって定着する方法や、複数の像担持体上のトナー像を一旦中間転写体上に一次転写した後、転写材上に二次転写を行い、転写材上のトナー像を定着手段によって定着する方法等が採られている。一般に、トナー像の転写は転写バイアスが印加された条件下において行われる。しかし、100%の転写効率をもって転写を行うことは不可能で、いくらかのトナーは転写されないまま、例えば像担持体上に転写残として残留する。像担持体上に形成された画像に較べて、転写材上の画像はトナーの付着状態が変化するため画質の低下は避けられない。特にシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、ブラック(K)の4色のトナー像を転写材上に重ね合わせるカラー画像においては、転写工程を経ることによって色相にズレが生じ、画質を著しく低下させる。
【0003】
そこで転写工程において、カラートナー像の転写効率を100%に近づける手段として、像担持体上に形成された静電潜像を始め無色透明トナーで現像し、続いてカラートナーで現像したのち、転写材に転写することによって、転写工程でのカラートナーの転写残を減らし、最高濃度が高く、階調再現性に優れた画像を得られる画像形成装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。また、無色透明トナーは、転写効率の向上以外に、印字面の高光沢化にも利用され、印字面の表面性を加工することのできる画像形成装置として提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
【特許文献1】特開平1−134485号公報
【特許文献2】特開平5−292840号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、従来無色透明トナーは画像全体あるいは所定の場所を覆うように乗せることに主眼がおかれ、乗り量については厳密な制御は行われていなかった。そのため、多量に無色透明トナーを感光ドラムや中間転写体に乗せた場合は転写残が発生し、各クリーニング装置でクリーニングされることになる。この時、転写残になった無色透明トナーは無駄に消費されるだけでなく、多量の転写残はクリーニング装置への負荷となり、クリーニング不良の原因にもなってしまう。また、必要以上の無色透明トナーが転写材に転写されれば定着不良の原因にもなる。さらに、無駄な無色透明トナーの消費は頻繁なトナー補充が必要となり、ユーザの手を煩わせるだけでなく必要以上の出費を強いることになる。
【0005】
以上のことを鑑み、本発明にかかる目的は、無色透明トナーの乗り量を正確に制御し、常に最小限のトナー消費を可能にする画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上述の目的を達成するための請求項1にかかる本発明は、像担持体上に静電潜像を形成し、有彩色のトナーと無彩色の有色トナー、無色透明トナーとを用いて現像、転写材上への転写を行って画像形成を行う画像形成装置であって、トナー乗り量測定用のトナー像を試験的に形成してそのトナー乗り量をトナー乗り量検知手段を用いて検知し、検知結果に基づいて画像形成条件を制御する画像濃度制御を行う画像形成装置であって、前記トナー乗り量検知手段は検知光を測定対象に照射した時に得られる反射光量からトナー乗り量を検知する検知手段であることを特徴とする画像形成装置において、前記検知光に対する無色透明トナーの反射率は、前記無彩色の有色トナーの反射率に略一致または、前記有彩色のトナーの反射率に略一致、または前記無彩色の有色トナーの反射率以上前記有彩色のトナーの反射率以下であることを特徴とする。
【0007】
請求項2にかかる発明は請求項1に記載の画像形成装置において、前記検知光は近赤外光であることを特徴とする。
【0008】
請求項3にかかる発明は請求項1に記載の画像形成装置において、前記画像形成装置は多重転写方式の画像形成装置であることを特徴とする。
【0009】
請求項4にかかる発明は請求項1に記載の画像形成装置において、前記画像形成装置は中間転写体方式の画像形成装置であることを特徴とする。
【0010】
請求項5にかかる発明は請求項1に記載の画像形成装置において、前記画像濃度制御は、現像バイアスまたは帯電バイアスの少なくとも一つを制御する第一の制御と、階調特性を制御する第二の制御とからなることを特徴とする。
【0011】
請求項6にかかる発明は請求項5に記載の画像形成装置において、前記無色透明トナーに対する画像濃度制御は、前記第一の制御と前記第二の制御のうち少なくとも一つを行うことを特徴とする。
【0012】
請求項7にかかる発明は請求項5に記載の画像形成装置において、前記無色透明トナーに対する画像濃度制御のうち、前記第一の制御を行う時の帯電バイアスは交流に直流を重畳したバイアスを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、無色透明トナーであっても通常のトナー同様に乗り量の制御が可能になるため、無色透明トナーの無駄な消費を最小限に抑えることができ、かつクリーナーへの負荷も抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例1】
【0015】
図1を参照して本発明に適した第1の実施例を詳細に説明する。
【0016】
図1において、30はカラー画像形成装置の制御装置で、カラー画像形成装置の動作を制御する。制御装置30には、実際にカラー画像形成装置の制御を行うCPU26、CPU26が制御を行うためのプログラムや各種データが書き込まれている読み出し専用のメモリであるROM28、データ処理のための作業領域になる読み書き可能なメモリであるRAM27、後述する画像濃度制御のための画像データを発生させるパターン発生手段31などが備えられている。なお、本カラー画像形成装置が扱う画像は各画素8ビットの多値のカラー画像である。
【0017】
本実施例におけるカラー画像形成装置は、転写材担持体としての転写ベルト14の走行方向に沿って上流側から順に、イエロー(Y)の画像形成ステーションSY、マゼンタ(M)の画像形成ステーションSM、シアン(C)の画像形成ステーションSC、ブラック(Bk)の画像形成ステーションSBk、無色透明トナー(T)用の画像形成ステーションSTを配設した、いわゆるタンデム型のカラー画像形成装置である。
【0018】
イエローの画像形成ステーションSYは、像担持体として感光ドラム(ドラム状電子写真感光体)1Yを備え、感光ドラム1Yの周囲には、その矢印R1の回転方向に沿って略順に、帯電ローラ(帯電装置)2Y、露光装置11Y、現像装置8Y、転写ローラ(転写部材)4Y、クリーニング装置10Yが配設されている。
【0019】
感光ドラム1Yには、例えば、アルミニウム製の円筒状ドラムの表面に、感光層としてOPC(有機光半導体)を設けたものを使用することができる。帯電ローラ2Yは、感光ドラム1Yの表面に接触配置され、不図示の帯電バイアス印加電源によって帯電バイアスが印加され、これにより、感光ドラム1Yの表面を所定の極性、所定の電位に均一に帯電するものである。帯電バイアスとしてはDC(直流)バイアスまたはAC(交流)バイアスにDCバイアスを重畳したものが使用可能である。露光装置11Yは、レーザードライバや画像情報に応じて発振されるレーザ光を多面鏡によって走査させるスキャナユニット、またはLEDアレイによって構成されており、8ビットの画像信号(00h〜FFh、hは16進を表す)に基づいて変調された走査ビーム12Yにより、帯電後の感光ドラム1Yの表面を露光走査し、露光部分の電荷を除去して静電潜像を形成する。なお、画像信号は00hの時にベタ白、FFhの時にベタ黒画像となる。
【0020】
現像装置8Yは、現像スリーブ5Yと、現像剤塗布ローラ6Yと、現像剤塗布ブレード7Yとを有し、非磁性一成分現像剤(非磁性トナー)3Yを収容している。現像装置8Yは、塗布ローラ6Yによって現像スリーブ5Yの表面に非磁性トナー3Yを塗布し、その塗布したトナーを規制ブレード7Yによって層厚規制し、層厚規制されたトナーを現像スリーブ5Yの回転によって感光ドラム1Yに対向する現像位置まで搬送する。そして、現像スリーブ5Yに不図示の現像バイアス印加電源によって現像バイアスを印加することで、現像スリーブ5Y上のトナーを感光ドラム1Y表面の静電潜像に付着させて現像し、静電潜像をイエローのトナー像として可視化する。
【0021】
転写ローラ4Yは、感光ドラム1Y上に形成されたトナー像を、転写ベルト14上の転写材Pに静電的に転写するためのもので、例えば金属の芯金を、体積抵抗率10〜10Ωcm程度に抵抗調整したEPDM(エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体)、ウレタンゴム、NBR(ニトリルブタジエンゴム)等の弾性体で覆った構成とすることができる。転写ローラ4Yは、転写ベルト14の内側に配設されて、転写ベルト14を感光ドラム1Y表面に圧着し、これにより感光ドラム1Yと転写ベルト14との間に、転写ニップ部が構成されている。転写ローラ4Yには本実施例では、定電圧電源である転写バイアス印加電源23Yが接続されている。これは定電流電源でも構わない。
【0022】
クリーニング装置10Yは、転写材Pに転写されずに感光ドラム1Yの表面に残留したトナーを除去するためのクリーニングブレード9Yを有している。
【0023】
以上のイエローの画像形成ステーションSYにおいて、現像装置8Yは現像ユニットに構成され、またクリーニング装置10Yは、感光ドラム1Yおよび帯電ローラ2Yとともにドラムユニットを構成されている。そしてこれら現像ユニットおよびドラムユニットはそれぞれが画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジを構成したり、現像ユニットとドラムユニットを合わせて一つのプロセスカートリッジを構成したりすることがある。
【0024】
他の色のマゼンタ、シアン、ブラックの画像形成ステーションSM、SC、SBkおよび無色透明トナー用の画像形成ステーションSTも、イエローの画像形成ステーションSYと同様の構成であるので説明を省略し、ステーションSM、SC、SBk、STにおいて、ステーションSYと同じ構成の部材等については同じ番号を付し、その番号の後にYに代えてM、C、Bk、Tをそれぞれ添えて示すこととする。ただし、無色透明トナー用の画像形成ステーションSTには露光装置は配設されていない。
【0025】
転写ベルト14は、4本のローラ13a、13b、13c、13dに掛け渡されており、矢印R14方向に所定のプロセススピードで回転駆動され、これにより、表面に担持した転写材Pを画像形成ステーションSY〜STに順次搬送する。転写ベルト14には、その表面の不要なトナーを除去する転写ベルトクリーニング装置25が接触配置されている。
【0026】
転写ベルト14としては厚さ50〜300μm、体積抵抗率10〜1016Ωcm程度のPVdF(ポリフッ化ビニリデン)、ポリアミド、ポリイミド、PET(ポリエチレンテレフタレート)、ポリカーボネート等の樹脂材料や厚さ0.5〜2mm、体積抵抗率10〜1016Ωcm程度のクロロプレーンゴム、EPDM、NBR、ウレタンゴム等のゴム材料が用いられる。また、必要に応じて、これらの材料にカーボン、ZnO、SnO、TiO等の導電性充填材を分散させて、体積抵抗率を10〜1011Ωcm程度に調整することもある。
【0027】
転写材Pは給搬送装置によって搬送される。給搬送装置は、紙等の転写材Pを収納する給紙カセット15と、給紙カセット15から転写材Pを給紙する給紙ローラ16と、給紙された転写材を搬送する搬送ローラ17、18と、転写材Pの先端および後端を検知するレジストセンサ19等とを備えてなる。
【0028】
レジストセンサ19はフラグとフォトインタラプタとからなり、フォトインタラプタからの信号は制御装置30に取り込まれるようになっている。このレジストセンサは発光素子と受光素子とからなる光学式のセンサを用いることもできる。
【0029】
吸着ローラ20は、給搬送装置から搬送されてきた転写材Pを転写ベルト14表面に静電吸着させるためのもので、例えば金属の芯金を、体積抵抗率10〜10Ωcm程度に調整したEPDM、ウレタンゴム、NBR等の導電弾性体で覆い、その上に中層として厚さ200〜600μm程度のウレタン等の層を設け、さらにその上に250μm程度の表層を設けて構成されている。表層にはスチレン等を用いる。
【0030】
吸着ローラ20の両端の芯金部を0.04〜0.5N程度の線厚でバネ加圧することにより、転写ベルト14を介して吸着ローラ20をローラ13aに圧着させ、転写ベルト14の移動に対して従動回転させる。これにより、吸着ローラ20とローラ13aとの間には吸着ニップ部が構成されている。本実施例では、吸着ローラ20には定電圧電源である吸着バイアス印加電源21が接続されている。
【0031】
また、転写ベルト14の最下流側に配設されたローラ13dのさらに下流側には、転写材Pの表面に転写されたトナー像を溶融固着する定着装置24が配設されている。
【0032】
上述の構成において、画像形成動作がスタートすると、感光ドラム1Y、1M、1C、1Bk、1Tおよび転写ベルト14等が所定のプロセススピードで、それぞれ矢印R1方向、矢印R14方向等に回転を始めるとともに露光装置11Y、11M、11C、11Bkが起動する。感光ドラム1Yは帯電ローラ2Yによって所定の極性、所定の電位に均一に帯電される。
【0033】
一方、給紙カセット15に収納されている転写材Pは、給紙ローラ16によって給紙され、搬送ローラ17、18によって吸着ローラ20に搬送される。そして転写材Pは、吸着ローラ20とローラ13aとの間の電圧印加によって転写ベルト14表面に静電吸着される。
【0034】
このとき、感光ドラム1Yの表面には、転写材Pの搬送に同期して露光装置11Yからの走査ビーム12Yによって画像情報に従った静電潜像が形成される。感光ドラム1Yがさらに回転すると、この静電潜像は現像装置8Yによってトナーを付着して現像され、イエローのトナー像として可視化される。感光ドラム1Y上のトナー像は、転写ベルト14に吸着して搬送されてきた転写材Pに、転写バイアス印加電源23Yによって転写ローラ4Yに印加された画像形成用の転写バイアスにより転写される。
【0035】
マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成ステーションSM、SC、SBkにおいても、イエローの画像形成ステーションSYと同様に、帯電、露光、現像が行われ、それぞれの感光ドラム1M、1C、1Bk上にそれぞれの色のトナー像が形成される。そして転写材Pが転写ベルト14によって搬送されていくのに同期して、感光ドラム1M、1C、1Bk上のトナー像が転写材P上に重ねて転写され、転写材P上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色を重ねたトナー像が形成される。一方、無色透明トナー用の画像形成ステーションSTにおいては、帯電ローラ2Tによって感光ドラム1Tが帯電される。帯電ローラ2Tに印加される帯電バイアスには、他の画像形成ステーションの帯電ローラに印加されるものと同じ帯電バイアスVと、無色透明トナーの画像形成を行うときに使う帯電バイアスVの2種類がある。Vの絶対値はVよりも小さく、Vで帯電した時に得られる感光ドラムの表面電位は、他の画像形成ステーションにおいて帯電バイアスVで帯電された感光ドラムの全面をFFhの画像データに基づいて露光した時に得られる表面電位と等しくなっている。すなわち、帯電により潜像を形成していると言える。この時の、帯電バイアスとしてはDC(直流)バイアスまたはAC(交流)バイアスにDCバイアスを重畳したものが使用可能である。しかし、安定した潜像形成には電位収束性に優れるACバイアスにDCバイアスを重畳した帯電バイアスを使うのが好ましい。
【0036】
感光ドラム1Tは帯電バイアスVで帯電され、現像装置8Tによって現像され、無色透明トナー像が感光ドラム1Tの全面に形成される。そして、この無色透明トナー像はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナー像が形成された転写材P上に、転写バイアス印加電源23Yによって転写ローラ4Tに印加された画像形成用の転写バイアスにより転写される。
【0037】
すべてのトナー像を転写後の転写材Pは、転写ベルト14から分離された後、定着装置24によって加熱および加圧され、表面にトナー像が溶融固着される。そして、高光沢の定着画像を得ることができる。なお、高光沢画像を出力せず通常の画像形成を行う場合は、帯電ローラ2Tに印加する帯電バイアスVとし、現像バイアスおよび転写バイアスを印加しなければよい。
【0038】
一方、トナー像転写後の感光ドラム1Y、1M、1C、1Bk、1Tは、転写材Pに転写されずに表面に残留したトナーがそれぞれのクリーニング装置10Y、10M、10C、10Bk、10Tによって除去された後、つぎの画像形成に供される。また転写ベルト14は、表面に残った不要なトナーが転写ベルトクリーニング装置25によって除去され、つぎの転写材Pの搬送に供される。
【0039】
カラー画像形成装置においては、転写材上のトナー乗り量が適切でないと入力画像信号と出力画像濃度との関係を示す階調特性が所定のものからずれ、その結果、画像の色相が所望のものから外れて画像品位を大いに低下させてしまう。そこで、しばしば画像濃度制御と呼ばれる技術を使って所定の階調特性が得られるように調整を行っている。この画像濃度制御はトナーの最大乗り量を制御するトナー乗り量制御と、階調特性を所定のものに制御する階調制御とからなる。トナー乗り量制御では転写ベルト上等に異なる複数の現像バイアスによって試験的にパッチと呼ばれるトナー像を形成し、それらのトナー乗り量を光学濃度センサ等で測定することにより、最適なトナー乗り量になる現像バイアスを求める。階調制御では転写ベルト上等に複数の異なる画像データのパッチを形成し、それらのトナー乗り量(濃度)を光学濃度センサ等で測定することで画像形成装置のデフォルトの階調特性を求め、これを基に階調特性が直線関係等の所定の関係になるように画像形成装置に入力される画像信号とレーザードライバに送られる画像信号との対応関係を調整するルックアップテーブル(LUT)と呼ばれるデータ変換テーブルを変更する。本実施例ではLUT271はRAM27の中に確保される。
【0040】
図1の29は転写ベルト14上に作成されたパッチTの濃度を測定する光学濃度センサで、図2に示すようにLEDなどの発光素子291、フォトダイオード、CdSなどの受光素子292、293、及びホルダー294から構成されている。この構成において、発光素子からの光をパッチTに照射し、そこからの正反射光量を受光素子292、乱反射光量を受光素子293で測定することによりパッチTのトナー乗り量を算出する。
【0041】
一般に各トナーのベタ画像の分光反射率は図3のようになっている。分光反射率とは波長を変えながら物体に光を照射した時の反射率の変化を示したものである。図3中の矢印で示した領域(760μm〜1000μm)は近赤外領域でこの領域の反射率はカラートナーに関しては色によらず略同一になっている。そして、この領域の反射率は色によらずトナー乗り量の変化に応じて同一の変化を示す。したがって、光学濃度センサの検知光として近赤外光を用いれば、カラートナーの色に関わらず、同じ手法でトナー乗り量を測定することができる。次に具体的なトナー乗り量の測定方法を図4を使って説明する。図4は光学濃度センサ29からの照射光との反射光の様子を示したものである。
【0042】
転写ベルト上にトナーが乗っていない状態では光学濃度センサからの照射光(発光素子291からのびる矢印)はほとんどが正反射されて受光素子292に入る(図4a)。転写ベルトにカラートナーが少し乗ると照射光の一部はカラートナーによって乱反射(点線矢印)され受光素子293に入るようになり、正反射光は減少する(図4b)。カラートナーの乗り量がさらに増えていくと乱反射される光が多くなり一部は正反射光に混ざって受光素子292に検知されるようになる(図4c)。そのため、トナー乗り量と受光素子292、293の出力との関係は図5のaのように正反射光量が一旦減少した後再び上昇するようになる。これは図5のbの乱反射成分が加わったためである。そこで、図5のaから図5のbを引くと図5のcのように正反射光の変化だけを取り出すことができてこの関係を使えば光学濃度センサの測定値からトナー乗り量を求めることが出来る。
【0043】
なお、ブラックトナーの場合は照射光の波長に関係なく反射率が低いためトナーからの乱反射成分は無く、補正なしで図5のcのような関係が得られる。
【0044】
無色透明トナーは通常のトナーから顔料を抜いて作られるため、顔料による赤外線の吸収がなって赤外領域の反射率が上昇する。
【0045】
光学濃度センサは近赤外領域の反射率に合わせて受光素子の感度を最適化しているためこれ以上の反射率になると測定値が上限に貼り付いてしまい正確な乗り量検知ができなくなる。また、従来の無色透明トナーでは近赤外領域の反射率を特に制御するようなことをしてこなかったために無色透明トナーの製造ばらつきによって反射率がばらつく可能性がある。反射率がばらつくと正確な乗り量を検知することは不可能となりしたがって乗り量を制御することも不可能になる。
【0046】
そこで、本実施例では無色透明トナーにおいても近赤外領域の光に対してのみ反射率が下がるようにすることを特徴とする。反射率としてはカラートナーの反射率かブラックトナーの反射率のどちらかに近づけるのが望ましいが、ブラックトナーとカラートナーの反射率の間になるようにすれば構わない。
【0047】
反射率の調整方法としては、無色透明トナーにフタロシアニン系化合物等を含有させることにより近赤外光は吸収し、可視光は吸収しないという特性を持たせることができる。
【0048】
本実施例における画像濃度制御は以下のようにして行われる。まず画像形成装置本体の電源投入、又は電源投入時からの経過時間、印字枚数(画像形成枚数)、ホストコンピュータやユーザからの指示等の適当なタイミングをCPU26が検出すると、CPU26は画像濃度制御のうちまず、トナー乗り量制御をスタートさせる。本実施例においては現像バイアスを制御することによりトナー乗り量の制御を行う。まず、ROM28から各種バイアス設定及び制御目標トナー乗り量を読み出しRAM27に書き込む。この後、CPU26は画像形成装置本体の初期動作を開始する。以後は無色透明トナーとそれ以外のトナーとでは画像形成動作が異なるのでまず無色透明トナーの場合について説明する。初期動作の開始とともに、感光ドラム1Tは帯電ローラ2Tによって無色透明トナーの画像形成を行う時の帯電バイアスVで帯電される。次に、感光ドラム1Tは所定の時間間隔を空けながら、異なる現像バイアスVT1、VT2、VT3、VT4、VT5をそれぞれ所定時間印加した現像スリーブ5Tによって現像される。これにより感光ドラム1T上には帯状のパッチPT1〜PT5が5本形成される。この帯状のパッチPT1〜PT5は転写ローラ4Tに印加された転写バイアスにより転写ベルト14上に転写される。なお、パッチを形成する時に感光ドラム1Tを帯電する時のバイアスはVを印加し続けるのではなく、パッチを形成する部分に相当する位置にのみVを印加し、それ以外の位置ではVを印加するようにしてもよい。さらに、パッチのトナー乗り量検知にさらに適したバイアスがある場合はV以外のバイアスを印加してパッチを形成してもよい。
【0049】
一方、ブラックの感光ドラム1Bkは初期動作の開始とともに、帯電ローラ2Bkによって画像形成時の帯電バイアスで帯電される。次にCPU26はパターン発生手段31から発生させたパッチの画像を露光装置11Yのレーザードライバに送り、感光ドラム1Bk上の回転方向に沿って所定の間隔を空けてPBk1〜PBk5の5つのパッチの潜像を形成する。なお、この5つのパッチの画像データは同一のものである。感光ドラム1Bk上に形成されたパッチPBk1〜PBk5の潜像は現像装置4Bkによって、パッチPk1はVBk1、パッチPBk2はVBk2、パッチPBk3はVBk3、パッチPBkはVBk4、パッチPBk5はVBk5の異なる現像バイアスでそれぞれ現像される。なお、感光ドラム1Bk上に形成するパッチPBk1〜PBk5のトナー像は、先に転写された無色透明トナーの最後のパッチPT5から所定の間隔が開くように適正なタイミングで画像形成が行われ、転写ベルト14上に転写される。
【0050】
他の色のトナーも同様にパッチを形成されて転写ベルト14上に転写され、最終的に転写ベルト14上には図6に示すような各トナーのパッチPY1〜PY5、PM1〜PM5、PC1〜PC5、PBk1〜PBk5、PT1〜PT5が形成される。
【0051】
転写ベルト14上に形成されたパッチPY1〜PY5、PM1〜PM5、PC1〜P、PBk1〜PBk5、PT1〜PT5は光学濃度センサ29によって測定され、測定値から算出された各パッチのトナー乗り量DY1〜DY5、DM1〜DM5、DC1〜DC5、DBk1〜DBk5、DT1〜DT5はRAM27に書き込まれる。
【0052】
パッチの測定が終わると、CPU26は、続いてRAM27に保存された各色のパッチのトナー乗り量から所定のトナー乗り量を得るために必要な現像バイアスの算出を行う。例えばイエロートナーの場合、濃度検知用パッチPY1〜PY5の潜像を異なる現像バイアスVY1〜VY5で現像すると、光学濃度センサ29で測定されるトナー乗り量DY1〜DY5は、図7に示すようになる。そして、図7に示すように制御目標トナー乗り量DYTagetは必ずDY1〜DY5の区間の中に収まるようにあらかじめ現像バイアスVY1〜VY5は設定されている。そこでDYtargetがDY3とDY4の間にある場合には、制御目標トナー乗り量DYTargetを得るために必要な現像バイアスVYTargetは、DYTargetを挟む現像バイアスVY3、VY4とパッチの濃度D、DY4を用いて下記のような直線補間によって求めることができる。
【0053】
Ytarget={(VY4−VY3)/(DY4−DY3)}×(DYTarget−DY3)+VY3
このようにして求めた現像バイアスVYTargetをCPU26は、RAM27に書き込み、この現像バイアスVYTargetは以後の画像形成において用いられる。他の色のトナーについても同様にして現像バイアスを求める。以上により各トナーの乗り量が適切に制御され、無色透明トナー像も必要最低限の乗り量に制御されようになる。なお、ここでは現像バイアスのみを制御したが帯電バイアスと現像バイアスを制御するような方法が採られることもある。
【0054】
トナー乗り量制御が終わると引き続いて階調制御に移る。なお、階調制御はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックについて行われる。まず、CPU26はパターン発生手段31から発生させたイエローパッチの画像データをLUT271を通して露光装置11Yのレーザードライバに送り、感光ドラム1Y上に回転方向に沿ってHY1〜HY7の7つのパッチの潜像を形成する。階調制御時にはLUT271は入力値と出力値とを直線関係にしておきパターン発生手段31から発生させた画像データは同じ値のままレーザードライバに送られている。なお、中間調を形成する方法としてはレーザの発光時間や発光光量を変える方法やディザ等のよく知られた中間調表現方法を用いることができる。
【0055】
本実施例では00h〜FFhの画像データの中から、画像形成装置のデフォルトの階調特性を再現するのに適した7種類の画像データS〜SをパッチHY1〜HY7用のデータとして選んでいて以下の通りになっている。
【0056】


【0057】
なお、階調制御の時にはトナー乗り量制御の時のように現像バイアスを切り替えることがないので、パッチHY1〜HY7は間隔を空けずに詰めて形成される。
【0058】
これらの潜像はトナー乗り量制御で求められた現像バイアスVYTargetによって現像される。現像されたトナー像は転写ベルト14上に転写される。
【0059】
他の色のトナーも同様にパッチを形成されて転写ベルト14上に転写され、最終的に転写ベルト14上には図8に示すような各トナーのパッチが形成される。
【0060】
転写ベルト14上に形成されたパッチHY1〜HY7、HM1〜HM7、HC1〜H、HBk1〜HBk7は光学濃度センサ29によって測定され、測定値から算出された各パッチのトナー乗り量(濃度)dY1〜dY7、dM1〜dM7、dC1〜dC7、dBk1〜dBk7はRAM27に書き込まれる。
【0061】
RAM27に書き込まれた各色のパッチのデータは直線や多項式、スプライン補間等によってデフォルトの階調特性が再現される。図9に直線補間によって求められたイエローのデフォルトの階調特性を示す。このようにして求めたデフォルトの階調特性を基に所定の階調特性になるようにLUT271を作成してRAM27に保存する。通常の画像形成時は画像データはこのLUT271を通ってレーザードライバに送られることになる。なお、各パッチの大きさは光学濃度センサの測定スポット径よりも大きくなるようにしなければならない。例えば、測定スポット径がφ5ならば無色透明トナーでは回転方向には7mm程度の長さのパッチにし、その他のトナーならばパッチは一辺7mm程度の正方形にするのが好ましい。
【0062】
以上のように本実施例では無色透明トナーの近赤外光の反射率をカラートナーかブラックトナーのどちらかに近づけるようにしたために、無色透明トナーの正確な乗り量制御が可能になり、最小限の無色透明トナーの消費で高光沢の画像を形成することが可能になる。
【実施例2】
【0063】
以下、図10を用いて実施例2について説明する。なお、図1と同様の構成、作用をするものは同一の番号を付し説明は省略する。
【0064】
まず、転写材上に、ある色の所定のトナー乗り量のベタ画像が形成された場合を100%トナー乗り量とする。カラー画像形成装置では、形成する画像の色によってはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックトナーの組み合わせによってトナーの最大乗り量が200%を超える場合がある。一般にこの最大乗り量は色再現性と定着性とから決定される。
【0065】
一方、実施例1の方式では高光沢の画像を得るために転写材全面に無色透明トナーを転写するため、200%を超えるトナー乗り量の画像領域がある場合、無色透明トナーがさらにその上に転写されることになり、定着不良が発生する恐れが出てくる。また、転写材上に転写できるトナーの総量にも限界があるため、200%を超えるようなトナー乗り量の多い画像領域に無色透明トナーを完全に転写するのは難しく、転写残が発生する。これらの転写残は無駄にクリーニングされてしまうことになる。高光沢の画像を得るには画像の中でトナーの乗らない白画像部やトナーの乗り量の少ない画像部に無色透明トナーを乗せることが重要であり、トナー乗り量の多い部分には無色透明トナーを多量に乗せる必要はない。本実施例では無色透明トナーのステーションにも露光装置11Tを配置することで無色透明トナーの乗り量を、転写材上に形成する画像に応じて任意に変更可能にしたことを特徴とする。無色透明トナーの乗り量を形成する画像に応じて変更するためには正確に乗り量が制御できなければならない。
【0066】
そこで本実施例では無色透明トナーに対しても、実施例1で説明したような階調制御も行うようにした。無色透明トナーの画像形成ステーションSTにも露光装置11Tがあるため、画像濃度制御は実施例1で説明したイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに対して行う方法とまったく同様に実施できる。
【0067】
これにより無色透明トナーの乗り量を少量からベタまで正確に制御できるようになるので、トナー乗り量の多くなる画像領域には無色透明トナーの乗り量を少なくし、トナー乗り量が少ないあるいはトナーが乗らない画像領域には無色透明トナーを多量に乗せるように、画像データを分析してトナー乗り量に応じて無色透明トナーの乗り量を制御すれば、無駄な無色透明トナーの消費を最小限に抑えつつ高光沢の画像を得ることができる。
【0068】
さらに、露光装置を使うことで無色透明トナーのパッチも帯状ではなく、他の色と同じ大きさにすることが可能になるので画像濃度制御において消費される無色透明トナーの量も最小限に抑えることができる。
【実施例3】
【0069】
以下、図11を用いて実施例3について説明する。なお、図1と同様の構成、作用をするものは同一の番号を付し説明は省略する。
【0070】
本実施例は本発明を中間転写体方式の画像形成装置に適用したことを特徴とする。
【0071】
図11において、中間転写ベルト32は、3本のローラ33a、33b、33cに掛け渡されており、矢印R32方向に所定のプロセススピードで回転駆動される。中間転写ベルト上に形成されたトナー像はバイアス印加された二次転写ローラ35によって転写材Pへ転写され、定着装置24によって溶融固着される。中間転写ベルト32には、二次転写後に残った転写残を除去する中間転写ベルトクリーニング装置34が接触配置される。また、中間転写体方式の画像形成装置においては二次転写効率を上げるために最初に無色透明トナーの画像を形成する必要がある。そのため画像形成ステーションの位置が実施例1とは異なっている。
【0072】
本実施例においても画像濃度制御を行うことで最初に形成する無色透明トナーの乗り量を必要最小限に抑えることができるので二次転写後の残トナーを最小限にすることができ、中間転写ベルトクリーニング装置への付加を最小限にすることができる。本実施例では無色透明トナー用の画像形成ステーションには露光装置が無いが、露光装置を付けて無色透明トナーに関しても階調制御をしてももちろん構わない。
【0073】
本発明にかかる画像形成装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲で種々に変更可能である。例えば上記実施例はタンデム型の画像形成装置以外にも一つの感光ドラムに複数の現像装置からなる多重転写方式または中間転写体方式の画像形成装置にも適用可能である。また、画像濃度制御において階調制御を行う時はその前にトナー乗り量制御を行っていたが、トナーの最大乗り量が安定している場合は階調制御だけを行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【0074】
【図1】実施例1の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図2】光学濃度センサの概略構成を示す縦断面図である。
【図3】トナーの分光反射率を表す図である。
【図4a】トナー乗り量の検知原理を示す図である。
【図4b】トナー乗り量の検知原理を示す図である。
【図4c】トナー乗り量の検知原理を示す図である。
【図5】トナー乗り量とセンサ出力との関係を表す図である。
【図6】トナー乗り量制御時の転写ベルト上のパッチの形成の様子を示す図である。
【図7】パッチの測定データから現像バイアスを求める概念図である。
【図8】階調制御時の転写ベルト上のパッチの形成の様子を示す図である。
【図9】パッチの測定データを直線補間して階調特性を求めた図である。
【図10】実施例2の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図11】実施例3の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【0075】
1Y、1M、1C、1Bk、1T 感光ドラム
2Y、2M、2C、2Bk、2T 帯電ローラ
3Y、3M、3C、3Bk、3T 現像剤
4Y、4M、4C、4Bk、4T 転写ローラ
5Y、5M、5C、5Bk、5T 現像スリーブ
6Y、6M、6C、6Bk、6T 現像材塗布ローラ
7Y、7M、7C、7Bk、7T 現像材塗布ブレード
9Y、9M、9C、9Bk、9T クリーニングブレード
11Y、11M、11C、11Bk、11T 露光装置
12Y、12M、12C、12Bk、12T 走査ビーム
14 転写ベルト
19 レジストセンサ
20 吸着ローラ
23Y、23M、23C、23Bk、23T 転写バイアス電源
24 定着装置
29 光学濃度センサ




 

 


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