(57)【要約】【課題】  加熱定着装置の安全性、定着部材の寿命、画像形成装置の生産性を維持したまま、画質的に差別化された良好な画像を得られる画像形成装置を提供する。【解決手段】  本発明によると同一色相で明度の異なる淡色のトナーと濃色のトナーとの２種類のトナーを用いて現像し画像形成を行う画像形成装置において、定着部材もしくは加圧部材の少なくとも一方の温度を検出する温度検出手段の検出温度に応じて、淡トナーと濃トナーの使用比率を変化させることによって、加熱定着装置の安全性、定着部材の寿命、画像形成装置の生産性を維持したまま、画質的に差別化された良好な画像を得られる画像形成装置を提供することが可能である。【選択図】  図２
2006195345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像坦持体上に形成した潜像を同一色相で明度の異なる淡トナー及び濃トナーを用いて現像して各色のトナー像を形成し、その各色のトナー像を記録材上に転写して、記録材上に各色のトナー像が重ねあわされた画像を得、次いで記録材を定着手段により加熱及び加圧して、前記画像を記録材に定着させる画像形成装置において、
前記定着手段は、加熱源を有する定着部材と、加熱源を有しもしくは有さない加圧部材と、前記定着部材もしくは加圧部材の少なくとも一方の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出した温度に応じて前記加熱源からの熱の供給量を制御する熱供給制御手段からなり、
前記定着部材もしくは加圧部材の少なくとも一方の温度を検出する温度検出手段の検出温度に応じて、前記淡トナーと濃トナーの使用比率を変化させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像形成装置において、記録材上に定着された画像濃度が変化しないように淡トナーと濃トナーの使用比率を変化させ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】
前記画像形成装置において、前記定着部材もしくは加圧部材の少なくとも一方の温度を検出する温度検出手段の検出温度が、定着可能最上限温度近傍になった場合に、淡トナーと濃トナーの使用比率に関して、淡トナーの使用比率を増加させるように変化させて、記録材上のトナー付着量を増加させることを特徴とする請求項１及び２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記画像形成装置において、前記定着部材もしくは加圧部材の少なくとも一方の温度を検出する温度検出手段の検出温度が、定着可能最下限温度近傍になった場合に、淡トナーと濃トナーの使用比率に関して、淡トナーの使用比率を減少させるように変化させて、記録材上のトナー付着量を減少加させることを特徴とする請求項１及び２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おいて、淡色のトナーと濃色のトナーを用いて現像し、画像形成を行う画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置の最近の進歩とともに、ニーズのレベルも高くなり従来の四色画像形成装置に対して色数を増やす電子写真方式の画像形成装置が提案・一部実現されている。それらは、従来の一般的なシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色に加え、例えば赤、青、緑や金、銀、蛍光色等の特色に対応するものや、インクジェット方式では一般的な淡いシアン、淡いマゼンタなどを加えるものなどさまざまであるが、目的は、それぞれ画質的に差別化することである。
【０００３】
画質的に差別化するため画像形成装置には、同一色相で明度の異なる淡色のトナーと濃色のトナーとの２種類のトナーを用いて現像し画像形成を行う画像形成装置がある。その場合の画像形成装置はさまざまなタイプがあるが、例えば６色の画像形成装置を考えると一般的にはタンデム型（不図示）、あるいは１像担持体型（不図示）があるいは平４−２０４８７１に記載の形（不図示）や２個の像担持体に各々ロータリ切替の現像装置が対応しているタイプ（不図示）が考えられる。
【０００４】
一方、画像形成装置中に用いられる加熱定着装置は、記録材に転写方式あるいは直接方式で形成坦持させた目的の画像情報に対応した未定着画像（トナー画像）を、記録材に永久固着画像として熱定着させるものである。加熱定着装置は、熱ローラ方式やフィルム加熱方式等のように、加熱手段と加圧手段とを対向圧接させて圧接ニップ部（定着ニップ部）を形成し、その圧接ニップ部に画像定着すべき記録材を導入し、挟持搬送させることにより未定着画像を記録材面に熱圧定着させる接触加熱型の装置が多用されている。
【０００５】
又、別の従来例としては、例えば特許文献１をあげることが出来る。
【特許文献１】特開２００４−１３３３８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、淡色のトナーと濃色のトナーとの２種類のトナーを用いて現像し画像形成を行う画像形成装置においては、画質的に差別化するために、記録材上のトナー付着量を増加させる必要がある。この場合、十分な定着性を得るには定着部材の温調温度を従来よりも高い温度に設定する必要が出てくるが、温調温度を大きく上げる場合、加熱定着装置としての安全性、定着部材の寿命が損なわれるという問題が発生する。
【０００７】
また、定着部材の温度が高温になっている状態で定着動作が成された場合、トナーが記録材上に定着した後再度融解して起こる画像不良がおきる。この画像不良を防止するために、定着部材の温度が低くなるまで待機する場合が多く、その場合には生産性が落ちるといった問題が発生する。
【０００８】
そこで、本発明の目的は加熱定着装置の安全性、定着部材の寿命、画像形成装置の生産性を維持したまま、画質的に差別化された良好な画像を得られる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本出願にかかる発明は、像坦持体上に形成した潜像を同一色相で明度の異なる淡トナー及び濃トナーを用いて現像して各色のトナー像を形成し、その各色のトナー像を記録材上に転写して、記録材上に各色のトナー像が重ねあわされた画像を得、次いで記録材を定着手段により加熱及び加圧して、前記画像を記録材に定着させる画像形成装置において、前記定着手段は、加熱源を有する定着部材と、加熱源を有しもしくは有さない加圧部材と、前記定着部材もしくは加圧部材の少なくとも一方の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出した温度に応じて前記加熱源からの熱の供給量を制御する熱供給制御手段からなり、前記定着部材もしくは加圧部材の少なくとも一方の温度を検出する温度検出手段の検出温度に応じて、前記淡トナーと濃トナーの使用比率を変化させることを特徴とする画像形成装置である。
【００１０】
また、前記画像形成装置において、記録材上に定着された画像濃度が変化しないように淡トナーと濃トナーの使用比率を変化させることを特徴とする画像形成装置。
【００１１】
また、前記画像形成装置において、前記定着部材もしくは加圧部材の少なくとも一方の温度を検出する温度検出手段の検出温度が、定着可能最上限温度近傍になった場合に、淡トナーと濃トナーの使用比率を変化させて、記録材上のトナー付着量を増加させることを特徴とする画像形成装置である。
【００１２】
また、前記画像形成装置において、前記定着部材もしくは加圧部材の少なくとも一方の温度を検出する温度検出手段の検出温度が、定着可能最下限温度近傍になった場合に、淡トナーと濃トナーの使用比率を変化させて、記録材上のトナー付着量を減少加させることを特徴とする画像形成装置である。
【００１３】
上記構成を用いることによって、淡色のトナーと濃色のトナーとの２種類のトナーを用いて現像し画像形成を行う画像形成装置において、画像濃度を一定に保ちながら定着不良による画像不良を防止し、加熱定着装置の安全性、定着部材の寿命、画像形成装置の生産性を維持したまま、画質的に差別化された良好な画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上詳細に説明したように、本発明によると同一色相で明度の異なる淡色のトナーと濃色のトナーとの２種類のトナーを用いて現像し画像形成を行う画像形成装置において、定着部材もしくは加圧部材の少なくとも一方の温度を検出する温度検出手段の検出温度に応じて、淡トナーと濃トナーの使用比率を変化させることによって、加熱定着装置の安全性、定着部材の寿命、画像形成装置の生産性を維持したまま、画質的に差別化された良好な画像を得られる画像形成装置を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明にかかる一実施例の画像形成システムおよびその方法を図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１７】
図１には本発明実施例のフルカラー画像形成装置の概略断面図を示す。本例は上部にデジタルカラー画像リーダ部、下部にデジタルカラー画像プリンタ部を有する。
【００１８】
リーダ部において、原稿３０を原稿台ガラス３１上に載せ、露光ランプ３２により露光走査することにより、原稿３０からの反射光像をレンズ３３により、フルカラーＣＣＤセンサー３４に集光しカラー色分解画像信号を得る。カラー色分解画像信号は不図示の増幅回路を経て、不図示のビデオ処理ユニットにて画像処理を施され不図示の画像メモリを介してプリンタ部に送出される。
【００１９】
プリンタ部には、リーダ部からの信号のほか、コンピュータからの画像信号、ＦＡＸからの画像信号なども同様に送出されてくる。
【００２０】
ここでは、その代表としてリーダ部からの信号に基づきプリンタ部の動作を説明する。
【００２１】
プリンタ部において、像担持体である２つの感光ドラム１ａおよび１ｂは、各々図中矢印方向に回転自在に担持され、それぞれの感光ドラムの周りに、前露光ランプ１１ａ、１１ｂ、コロナ一次帯電器２ａ、２ｂ、レーザ露光光学系３ａ、３ｂ、電位センサー１２ａ、１２ｂ、回転式現像器保持部４ａ、４ｂおよび各々の保持部に分光特性の異なるトナーを装填された３個の現像器４１〜４３及び４４〜４６、転写装置５ａ、５ｂ、クリーニング器６ａ、６ｂを配置する。
【００２２】
現像器には、４ａにはシアントナー、４ｂにはマゼンタトナー、４ｃにはイエロートナー、４ｄには特色トナー、４ｅには特色トナー、４ｆにはブラックトナーが装填されている。特色トナーとしては、金、銀などのメタリック系トナーや、蛍光剤を含むトナーを装填することが可能である。また、本現像器にはトナーとキャリアを混合させて用いる２成分現像剤が装填されているが、トナーのみの１成分現像剤でも問題はない。また、現像器の数は本実施例では６個であるが、４個以上であればいくつでも構わない。
【００２３】
レーザ露光光学系３においてリーダ部からの画像信号は、不図示のレーザ出力部にて光信号に変換され、光信号に変換されたレーザ光がポリゴンミラー３ａで反射され、レンズ３ｂ及び各反射ミラーを経て感光ドラム１ａ、１ｂの面に投影される。
【００２４】
プリンタ部画像形成時には感光ドラム１ａ及び１ｂを矢印方向に回転させ、前露光ランプで除電した後の感光ドラムを一次帯電器により一様に帯電させて、それぞれの分解色ごとに露光し、感光ドラム上に静電潜像を形成する。次に回転式現像器保持部を回転させ、所定の現像器を感光ドラム上の現像位置に移動させた後に現像器を作動させて、感光ドラム上の潜像を現像し感光ドラム上に樹脂と顔料を基体としたトナー像を形成する。
【００２５】
このようにすることで、露光部から現像部までの距離を常に色によらず一定にすることが可能となり、色による出力画像特性の差が発生しにくい構成になっている。
【００２６】
また、現像器内のトナーは図１に示すようにレーザ露光光学系３の間及び横に配置された各色毎のトナー収容部（ホッパー）６１〜６６から現像器内のトナー比率（あるいはトナー量）を一定に保つように所望のタイミングにて随時補給される。
【００２７】
感光ドラム上に形成されたトナー像は、それぞれの転写装置部５ａ、５ｂにおいて中間転写ベルト５に一次転写され、そしてこの中間転写ベルト上でそれぞれのトナー像が順次重ねられる。中間転写ベルト５は駆動ローラ５１によって駆動され、中間転写ベルトを挟んだ対向位置に転写クリーニング装置５０を駆動ローラに対して接離可能に構成する。
【００２８】
また、従動ローラ５２の対向には、それぞれの感光ドラムから転写された画像の位置ズレおよび濃度の検知を行う検知センサー５３が配置されており、随時各画像形成部に画像濃度、トナー補給量、画像書き込みタイミング、及び画像書き込み開始位置等に対して補正を行っている。
【００２９】
転写クリーニング装置は中間転写ベルト上に必要色だけ画像を重ね終えた後に、駆動ローラに加圧され、転写材に転写した後の中間転写ベルト上の残トナーをクリーニングする。
【００３０】
一方、転写材は各収納部７１、７２、７３から各々の給紙手段８１、８２、８３によって一枚ずつ搬送され、レジストローラ８５にて斜行を補正し、所望のタイミングにて中間転写ベルト上のトナー像を転写材に転写する二次転写部５４に搬送される。
【００３１】
二次転写部にて転写材上にトナー像が転写され、転写材は搬送部８６を通り、熱ローラ定着器９にてトナー像を定着され、排紙トレーあるいは後処理装置に排出される。
【００３２】
他方、二次転写後の中間転写ベルトは、前述のように転写残トナーを転写クリーニング装置５０にてクリーニングされ、再び各画像形成部の一次転写工程に供する。
【００３３】
また、転写材の両面に画像を形成する場合には、定着器９を転写材が通過後すぐに搬送パスガイド１０１を駆動し、転写材を搬送パス７５を経て反転パス７６にいったん導いた後、反転ローラ８７の逆転により、送り込まれた際の後端を先頭にして、送り込まれた方向と反対向きに退出させ、両面搬送パス７７へと送られる。その後、両面搬送パスを通過し両面搬送ローラ８８にて斜行補正とタイミング取りを行い、所望のタイミングにてレジストローラへと搬送され、再び上述した画像形成工程によってもう一方の面に画像を転写する。
【００３４】
図２は本例で用いた加熱定着装置９の概略構成模型図である。本例の加熱定着装置９は、熱ローラ方式の定着器で、加熱定着手段として定着ローラ９１と、定着するために必要な熱量を供給する加熱源としてのハロゲンヒータ９２、定着ローラと圧接させた加圧手段としての弾性加圧ローラ９３とからなる並行ローラ圧接対、さらには定着ローラの温度を検出する温度検出手段としての温度センサー９４とその信号に対してハロゲンヒータのＯＮ／ＯＦＦを制御する制御回路９５、さらには検出した温度によって用紙上に付着させる淡トナーと濃トナーの比率を制御する制御機構９６を基本構成とする。
【００３５】
１）定着ローラ９１
定着ローラ９１は、金属製の芯金上に、弾性層、離型層からなる。この金属パイプは、例えばアルミニウム、鉄あるいはステンレススチール等で構成されたものが用いられるが、本実施形態では、芯金としては、直径３０ｍｍ、厚さ２．０ｍｍの鉄製のものを用いている。弾性層としてのシリコーンゴム２．０ｍｍ、離型層にはＰＦＡチューブ３０μｍを被覆したものを用いた。
【００３６】
２）加圧ローラ９３
加圧ローラ９３は、芯金として直径２５ｍｍ、厚さ１．６ｍｍの鉄製ものを用いている。さらにその外側に３．０ｍｍのシリコーンゴムの弾性層、その上に離型層として５０μｍのＰＦＡチューブを被覆したものを用いた。
【００３７】
図３は加熱定着装置の定着ローラ表面の温度が、コピージョブ開始信号がくる前にある一定の温度になるように温調制御が行われている状態（以後スタンバイ状態）から、連続してコピージョブが行われたときの定着ローラ表面の温度変化と、スタンバイ状態での温調とコピージョブ中の温調温度の変化を示したものである。
【００３８】
また、図４は図３における連続したコピージョブが行われたときのそれぞれの用紙に対するトナーの定着性の変化を示したものである。
【００３９】
本実施例においては、定着ローラ表面の温度が１９５度になるようにスタンバイ温調を行い、そこから連続してコピージョブが行われる。連続通紙開始時はヒータを点灯させて定着ロータに熱量を与える必要があるため、段階的に温調温度を落としていく。本実施例においては、通紙開始から５秒間は１９５度温調を行い、さらにその後２０秒間は１８５度温調を行い、その後最終的に定着ローラ表面温度が１７５度になるように温調制御を行う。スタンバイ状態から連続通紙が行われると、加熱ローラの表面温度は急激に降下し、通紙開始から８枚目に定着可能最下限温度に近づく。その後、徐々に表面温度が回復し、加熱ローラの表面温度が１７５度になるように温調制御される。
【００４０】
図３と図４を比較すると、加熱ローラの表面温度が定着可能最下限温度に近づくと、定着性が急激に落ちる。この時、用紙上のトナー付着量が少ない場合は定着性が問題になることはないが、淡トナー及び濃トナーを用いるような画像形成装置の場合、トナー付着量が多くなり、定着性の悪化が問題となってくる。
【００４１】
図５は用紙上のトナー付着量と定着性の関係を示したものであるが、一般に用紙上のトナー付着量が多くなってくると定着性が悪くなることが知られている。
【００４２】
次に、本実施例における定着ローラ表面温度検知センサーが定着最下限温度近傍、本実施例では１６５度を検知したときに、用紙上に付着させる淡トナーと濃トナーの比率制御方法について説明する。
【００４３】
図６はある一定の定着可能温度で用紙上のトナーを定着させた場合の、淡及び濃トナーをそれぞれ用紙上に付着させ、トナー付着量と画像濃度の関係を示したものである。淡及び濃トナーのそれぞれのトナー付着量が増えれば、画像濃度も高くなっていることを表す。
【００４４】
図７は図６に示すような特徴をもつ淡及び濃トナーを用いて画像形成を行った場合の、通常時の濃淡トナーの入出力特性を示したものである。
図８はその時の用紙上のトナー付着量と画像濃度の関係を示している。
【００４５】
図９は定着ローラ表面温度検知センサーが１６５度を検出した時の濃淡トナーの入出力特性を示したものである。
【００４６】
図１０はその時の用紙上のトナー付着量と画像濃度の関係を示している。図８と比較して、トナー付着量が減少しても画像濃度は変化していないことを示している。
【００４７】
本実施例において、例えば画像濃度が１．２の画像を連続してコピーしていた時に、定着ローラ表面温度検知センサーが１６５度を検出した場合に図１０のような入出力特性に従って、使用比率を変化させる場合を考える。この時、用紙上のトナーの付着量が１．２ｍｇ／ｃｍ2であり、その時の濃トナー対淡トナーの構成比が１：１であった場合には、濃トナー対淡トナーの構成比を４：１にし、用紙上のトナー付着量が１．０ｍｇ／ｃｍ2になるように濃淡トナー比率制御を行う。
【００４８】
以上のように、本実施例では、定着ローラの表面温度が定着可能最下限温度近傍になった場合においても、画像濃度を一定に保ちつつ記録材上のトナー付着量を減少させることができ、温調温度を上げることなくして定着性を確保することができ、加熱定着装置の安全性、定着部材の寿命を維持したまま、良好な画像を得ることが可能になる。
【実施例２】
【００４９】
以下、本発明にかかる第２実施例の画像形成装置を説明する。
【００５０】
本発明における画像形成装置の概略断面図は図１と等しく、加熱定着装置９の概略構成模型図は図２に等しい。
【００５１】
図１１は加熱定着装置の定着ローラ表面の温度が、コピージョブ開始信号がくる前にある一定の温度になるように温調制御が行われている状態（以後スタンバイ状態）から、例えば１枚間欠のコピージョブが行われたときの定着ローラ表面の温度変化と、スタンバイ状態での温調とコピージョブ中の温調温度の変化を示したものである。
【００５２】
また、図１２は長時間の連続コピーが続いた後にコピージョブが終了した時の定着ローラ表面の温度変化と温調温度の変化を示したものである。
【００５３】
次に、本実施例における定着ローラ表面温度検知センサーが定着最上限温度近傍、本実施例では２０５度を検知したときに、用紙上に付着させる淡トナーと濃トナーの比率制御方法について説明する。
【００５４】
通常時の濃淡トナーの入出力特性を示したものは図７と同様である。
【００５５】
図１３は定着ローラ表面温度検知センサーが２０５度を検知したときの濃淡トナーの入出力特性を示したものである。
【００５６】
図１４はその時の用紙上のトナー付着量と画像濃度の関係を示している。図８と比較して、トナー付着量が増加しても画像濃度は変化していないことを示している。
【００５７】
本実施例において、画像濃度が１．２の画像を連続してコピーしていた時に、定着ローラ表面温度検知センサーが２０５度を検出した場合を考える。この時、用紙上のトナーの付着量が１．２ｍｇ／ｃｍ2であり、その時の濃トナー対淡トナーの構成比が１：１であった場合には、濃トナー対淡トナーの構成比を２：５にし、用紙上のトナー付着量が１．４ｍｇ／ｃｍ2になるように濃淡トナー比率制御を行う。
【００５８】
以上のように、本実施例では、定着ローラの表面温度が定着可能最上限温度近傍になった場合においても、画像濃度を一定に保ちつつ用紙上のトナー付着量を増加させることができ、定着部材の温度が下がるまで待機し、生産性を落とすことなくホットオフセットを防止することができ、画像形成装置の生産性を維持したまま、良好な画像を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施例１のフルカラー画像形成装置の概略断面図
【図２】図１における加熱定着装置９の概略構成模型図
【図３】スタンバイ状態から連続通紙を行った際の定着ローラ表面温度推移と温調温度推移
【図４】図３に対応する各用紙上トナーの定着性変化
【図５】用紙上トナー付着量と定着性の関係
【図６】用紙上トナー付着量と濃淡トナー各々の画像濃度の関係
【図７】通常時の濃淡トナーの入出力特性
【図８】図７における特性をもつ場合の入力階調レベルとトナー付着量及び画像濃度の関係
【図９】実施例１における定着ローラ温度定着可能最下限近傍検知時の入出力特性
【図１０】図９における特性をもつ場合の入力階調レベルとトナー付着量及び画像濃度の関係
【図１１】スタンバイ状態から１枚間欠通紙を行った際の定着ローラ表面温度推移と温調温度推移
【図１２】長時間連続通紙終了前後の定着ローラ表面温度推移と温調温度推移
【図１３】実施例２における定着ローラ温度定着可能最上限温度近傍検知時の入出力特性
【図１４】図１３における特性をもつ場合の入力階調レベルとトナー付着量及び画像濃度の関係
【符号の説明】
【００６０】
９  加熱定着装置
９１  定着ローラ
９２  ハロゲンヒータ
９３  弾性加圧ローラ
９４  温度センサー
９５  ハロゲンヒータ制御回路
９６  濃淡比率制御機構
Ｎ  定着ニップ
Ｔ  トナー
Ｐ  記録材
【図１】
2006195345.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006195345.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006195345.tif 000011
【図１０】
2006195345.tif 000012
【図１１】
2006195345.tif 000013
【図１２】
2006195345.tif 000014
【図１３】
2006195345.tif 000015
【図１４】
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