(57)【要約】【課題】複数の作像ユニットを用いることなく、第１の画像とは色の異なる第２の画像を付加して出力することができる画像形成装置および画像形成方法を提供する。【解決手段】発色時に互いに光学的特性が異なる第１の色材５６および第２の色材５４を混合した状態で保持する色材保持手段２４と、前記色材保持手段で混合保持されている第１および第２の色材のうち、第１の色材５６が第１の画像の形成に選択的に用いられ、第２の色材５４が第２の画像の形成に選択的に用いられるように、画像形成動作を制御する制御手段６０と、を備えている。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発色時に互いに光学的特性が異なる第１および第２の色材を混合した状態で保持する色材保持手段と、
前記色材保持手段で混合保持されている第１および第２の色材のうち、第１の色材が第１の画像の形成に選択的に用いられ、第２の色材が第２の画像の形成に選択的に用いられるように、画像形成動作を制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記色材保持手段は、現像のされ易さが異なる２種類のトナーを混合状態で収容した現像装置であり、
前記現像装置のトナーが付着される像担持体と、像担持体の表面を露光して、前記第１の画像及び第２の画像に対応する潜像を形成する露光手段とをさらに備え、
前記制御手段は、前記第１の画像に対応する潜像形成部と、第２の画像に対応する潜像形成部とで、非露光領域の電位に対する潜像電位が異なる状態となるように、前記露光手段を制御する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第１のトナー色がブラックであり、第２のトナー色がイエローであり、
前記第２の画像は、イエロードットから構成された特定パターンである請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第２の画像は、前記第１の画像に対して情報を付加するための画像である請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
互いに混合状態で保持されるとともに、発色時に互いに光学的特性が異なる第１および第２の色材のうち、第１の色材が第１の画像の形成に選択的に用いられ、第２の色材が第２の画像の形成に選択的に用いられるように、画像形成動作を制御するステップを備えたことを特徴とする画像形成方法。
【請求項６】
前記第１及び第２の色材が、混合状態で現像装置に収容された、現像のされ易さが異なる２種類のトナーであり、
前記画像形成動作の制御ステップでは、前記第１の画像に対応する潜像形成部と、第２の画像に対応する潜像形成部とで、非露光領域の電位に対する潜像電位が異なる状態となるように、トナーが付着される像担持体の表面に対する露光を制御する請求項５に記載の画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ、さらにはそれらの機能を備えた複合機であるＭＦＰ（Multi Function Peripherals) などに適用される画像形成装置、およびその装置で使用される画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、セキュリティ確保などの種々の用途から、例えば複写対象あるいはプリント対象の通常画像に、所定の情報を付加するための画像を合成して出力できる画像形成装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、背景画像にマスク画像を潜像として埋め込んだ潜像埋込背景画像を出力したり、あるいは該潜像埋込背景画像に主画像を合成して出力するようにした画像形成装置が開示されている。
【０００４】
所定の情報を有する付加画像の代表例としては、例えばイエローのドットで構成されて、目視による視認が困難である一方、読み取り装置での識別は可能な地紋パターンなどがある。
【０００５】
このような地紋パターンを実現する方法として、従来、少なくともイエローの作像手段を有し、このイエローの作像手段の作動モードの時に、画像の中でイエロー成分に相当する部分と情報を付加したい画像を作像段階で重畳させることが行われていた。
【０００６】
また、特許文献２には、特別に新たな一色分のユニットを設け、この追加されたユニットを付加画像の形成のために作動させるようにした技術が開示されている。
【０００７】
さらに、特許文献３には、同一色の低濃度トナーと高濃度トナーを現像器内に混合し、画像の低濃度部に低濃度トナーを優先して使用するようにした画像形成装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１９７２９７号公報
【特許文献２】特開２００２−１３９８８３号公報
【特許文献３】特開２０００−９８７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、イエローの作像手段の作動モードの時に、画像の中でイエロー成分に相当する部分と付加画像を作像段階で重畳させたり、特別に新たな一色分のユニットを設ける従来の技術は、カラー機を前提とするものであり、例えばモノクロ機のような単色の画像形成装置では、単色の作像手段しか備えていないため、単色画像に対して別の色の地紋パターンなどを付加させることは、実際上困難であった。
【０００９】
また、カラー機であっても、少なくとも２色分の作像ユニットと作像工程が必要であり、単色の作像ユニットのみを使用する場合には適用できないという問題があった。
【００１０】
また、特許文献３に記載された技術は、濃度の異なる二種類のトナーが用いられているものの、同一色のトナーであるため、低濃度部の画質を向上させる効果はあるが、通常画像に地紋パターンなどの異なる色の画像を付加することはできなかった。
【００１１】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、複数の作像ユニットを用いることなく、第１の画像とは色の異なる第２の画像を付加して出力することができる画像形成装置および画像形成方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題は、以下の手段によって解決される。
（１）発色時に互いに光学的特性が異なる第１および第２の色材を混合した状態で保持する色材保持手段と、前記色材保持手段で混合保持されている第１および第２の色材のうち、第１の色材が第１の画像の形成に選択的に用いられ、第２の色材が第２の画像の形成に選択的に用いられるように、画像形成動作を制御する制御手段と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。
（２）前記色材保持手段は、現像のされ易さが異なる２種類のトナーを混合状態で収容した現像装置であり、前記現像装置のトナーが付着される像担持体と、像担持体の表面を露光して、前記第１の画像及び第２の画像に対応する潜像を形成する露光手段とをさらに備え、前記制御手段は、前記第１の画像に対応する潜像形成部と、第２の画像に対応する潜像形成部とで、非露光領域の電位に対する潜像電位が異なる状態となるように、前記露光手段を制御する前項１に記載の画像形成装置。
（３）前記第１のトナー色がブラックであり、第２のトナー色がイエローであり、前記第２の画像は、イエロードットから構成された特定パターンである前項１または２に記載の画像形成装置。
（４）前記第２の画像は、前記第１の画像に対して情報を付加するための画像である前項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
（５）互いに混合状態で保持されるとともに、発色時に互いに光学的特性が異なる第１および第２の色材のうち、第１の色材が第１の画像の形成に選択的に用いられ、第２の色材が第２の画像の形成に選択的に用いられるように、画像形成動作を制御するステップを備えたことを特徴とする画像形成方法。
（６）前記第１及び第２の色材が、混合状態で現像装置に収容された、現像のされ易さが異なる２種類のトナーであり、前記画像形成動作の制御ステップでは、前記第１の画像に対応する潜像形成部と、第２の画像に対応する潜像形成部とで、非露光領域の電位に対する潜像電位が異なる状態となるように、トナーが付着される像担持体の表面に対する露光を制御する前項５に記載の画像形成方法。
【発明の効果】
【００１３】
前項（１）に記載の発明によれば、互いに光学的特性が異なり、混合されて色材保持手段で混合保持されている第１および第２の色材のうち、第１の色材が第１の画像の形成に選択的に用いられ、第２の色材が第２の画像の形成に選択的に用いられるように、画像形成動作が制御されるから、単色構成の作像手段のみを備えている画像形成装置や、カラー機であっても単色の作像ユニットのみを備えている画像形成装置において、複数の作像ユニットを用いることなく、第１の画像に色の異なる第２の画像を付加することができる。
【００１４】
前項（２）に記載の発明によれば、第１の画像に対応する潜像形成部と、第２の画像に対応する潜像形成部とで、非露光領域の電位に対する潜像電位が異なる状態となるように、露光手段が制御されるから、現像装置に収容された現像のされ易さが異なる２種類のトナーの各潜像部に対する付着量が相違する結果、複数の作像ユニットを用いることなく、第１の画像に色の異なる第２の画像を付加することができる。
【００１５】
前項（３）に記載の発明によれば、ブラックからなる第１の画像にイエローからなる第２の画像を付加することができる。
【００１６】
前項（４）に記載の発明によれば、第２の画像により第１の画像に対して情報を付加することができる。
【００１７】
前項（５）に記載の発明によれば、単色構成の作像手段のみを備えている画像形成装置や、カラー機であっても単色の作像ユニットのみを備えている画像形成装置において、複数の作像ユニットを用いることなく、第１の画像に第２の画像を付加することができる。
【００１８】
前項（６）に記載の発明によれば、現像装置に収容された現像のされ易さが異なる２種類のトナーの各潜像部に対する付着量が相違する結果、複数の作像ユニットを用いることなく、第１の画像に色の異なる第２の画像を付加することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、この発明の一実施形態に係る画像形成装置１０の主要部を概略的に示したものである。
【００２１】
この画像形成装置１０は、カラープリンタからなり、矢印ａ方向に回転駆動される感光体ドラム（像担持体）１２を備えている。感光体ドラム１２の周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電装置１４、露光装置１６、４つの現像装置１８，２０，２２，２４及び転写装置２６が配置されている。現像装置１８は現像ローラ１９を備えており、現像装置１８に収用されたシアントナー（現像剤）が、回転する現像ローラ１９の外周面上に保持されて感光体ドラム１２の対向部に搬送されるようになっている。現像装置２０，２２，２４についても同様に、現像ローラ２１，２３，２５をそれぞれ備えており、各現像装置２０，２２，２４にそれぞれ収用されたマゼンタトナー（現像剤）、イエロートナー（現像剤）、ブラックトナー（現像剤）が、回転する各現像ローラ２１，２３，２５の外周面上に保持されて感光体ドラム１２の対向部にそれぞれ搬送されるようになっている。また、各現像装置１８，２０，２２，２４の現像ローラ１９，２１，２３，２５には現像バイアス電位ＶBがそれぞれ印加されている。
【００２２】
転写装置２６は、矢印ｂ方向に回転駆動される駆動ローラ２８と４つの支持ローラ３０，３２，３４，３６の周囲に掛け渡された無端状の中間転写ベルト３８を有している。中間転写ベルト３８は、ポリカーボネート等の樹脂シート材で形成されている。また、中間転写ベルト３８は、駆動ローラ２８によって駆動されて矢印ｃ方向に回転移動する。さらに、中間転写ベルト３８のうち２つの支持ローラ３０，３２の間に位置する部分は、感光体ドラム１２に接触して一次転写領域４０を形成している。なお、４つの支持ローラ３０，３２，３４，３６は、中間転写ベルト３８の移動に伴って従動回転するのが好ましいが、従動回転しない固定式のものであってもよい。
【００２３】
一方、支持ローラ３６の下方には、矢印ｄ方向に回転駆動される転写ローラ４２が配置されている。転写ローラ４２は例えばシリコンやウレタンなどの発泡ゴム材で形成されている。転写ローラ４２と支持ローラ３６との間にある中間転写ベルト３８の領域が二次転写領域４４となっている。用紙等の被転写材Ｓは、それぞれ回転する中間転写ベルト３８と転写ローラ４２との間を通過して矢印ｅ方向に搬送される。
【００２４】
図１において、符号６０は帯電装置１４、露光装置１６、現像装置１８，２０，２２，２４等、画像形成装置１０の全体を制御する制御部である。
【００２５】
上記画像形成装置１０では、制御部６０の制御に基づいて、感光体ドラム１２の表面が帯電装置１４により均一電位に帯電される（表面電位Ｖ０）。その均一帯電した感光体ドラム１２の表面に、制御部６０の制御に基づいて、露光装置１６から画像情報に応じたレーザビーム１６ａが照射される。これにより、レーザ照射部の電位が減衰して感光体ドラム１２の表面にシアン用静電潜像が形成される。この静電潜像が感光体ドラム１２の回転にしたがって現像装置１８の対向部に来ると、現像装置１８の現像ローラ１９上のシアントナーが静電潜像部に静電的に付着して現像され、感光体ドラム１２の表面にシアントナー像が形成される。このシアントナー像が感光体ドラム１２の回転に従って一次転写領域４０に移動し、そこでシアントナー像が中間転写ベルト３８に一次転写される。続いて、現像装置２０により感光体ドラム１２上に同様にして形成されたマゼンタトナー像が一次転写領域４０において中間転写ベルト３８上のシアントナー像の上に重ねて一次転写される。続いて、同様にして現像装置２２，２４により感光体ドラム１２上にそれぞれ形成されたイエロートナー像及びブラックトナー像が一次転写領域４０において中間転写ベルト３８上のシアントナー像及びマゼンタトナー像の上に順次重ねて一次転写される。このようにして、中間転写ベルト３８上にカラートナー像が形成される。
【００２６】
中間転写ベルト３８上に形成されたカラートナー像が、中間転写ベルト３８の回転にしたがって二次転写領域４４に移動してくると、この移動に同期して二次転写領域４４に搬送されてきた被転写材Ｓ上にカラートナー像が二次転写される。被転写材Ｓに転写されたカラートナー像は、被転写材Ｓが図示しない定着装置を通過する際に定着される。
【００２７】
図２は、この画像形成装置１０により、文字、図形などからなる通常の複写対象あるいはプリント対象である原稿画像（第１の画像）と、これとは別の例えばコピー追跡用パターン等の何らかの情報を付加するための画像（第２の画像）とを、同時に被転写材Ｓに印字出力させる場合の概念図を示す。
【００２８】
図２においては、第１の画像が、第１の色材としての例えばブラックトナーで形成された「ＡＢＣ」であり、背景の非画像領域に、第２の色材としての例えばイエロートナーのドットによる第２の画像が付加されている。
【００２９】
この実施形態では、図２に示すような第１及び第２の画像を、２色分以上の作像工程を必要とすることなく、しかも１つの現像装置のみを用いて形成できるようにしたものであり、これを達成させるために、感光体ドラム１２における潜像の形成、２種のトナーを混合した現像剤、および現像工程について、以下のような構成が採用されている。
【００３０】
まず、感光体ドラム１２の表面に形成される潜像について説明する。
【００３１】
画像形成装置１０は、階調を表現するために、帯電された感光体ドラム１２の表面に対して、露光装置１６によるレーザビームの変調制御を行う。単位面積当たりのレーザ照射エネルギーが比較的小さければ、感光体１２の表面の電位減衰は小さい（電位は飽和しない）。逆に、レーザ照射エネルギーが十分大きければ、感光体１２の表面の電位減衰は大きく（電位は飽和）なる。
【００３２】
この実施形態では、感光体ドラム１２の表面に形成される潜像は、電位減衰レベルの大きな領域と電位減衰レベルの小さな領域とを含み、第１の画像に対応する潜像形成部においては電位減衰レベルが大きくなるように、第２の画像に対応する潜像形成部においては電位減衰レベルが小さくなるように、変調制御を行う。
【００３３】
つぎに、混合現像剤による現像について説明する。
【００３４】
ブラックの現像装置２４に備えられた現像剤容器中には、第１および第２の２種類のトナーからなる混合現像剤が保持されている。前述したように、第１のトナーはブラックトナーで、第２のトナーはイエロートナーである。
【００３５】
第２トナーが現像工程、すなわち現像ローラ２５から感光体１２の表面に対して移動する際に、第１トナーに比べて移動しやすく設定してある。具体的には、イエロートナーの帯電量をブラックトナーに比べて小さくしている。
【００３６】
これを実現するために、各トナーで平均粒径を異ならせてもよいし、各トナーに添加する電荷制御剤などの後処理剤の量を異ならせても良い。さらには、イエロートナーをブラックトナーに比べて球形度を大きくし、これにより現像ローラに対するイエロートナーの付着力をブラックトナーに比べて小さくしてもよい。
【００３７】
このような構成により、複数色の現像装置１８，２０，２２，２４を作動させる方法を採用しなくても、単一の現像装置２４（１８，２０，２２）のみを用いて、第１の画像に色の異なる第２の画像を付加することができる。
【００３８】
具体的には、カラー機の場合は、従来少なくとも２色以上の現像装置を使用していたのに対して、１つの現像装置のみであっても、通常の画像にそれとは異なる色のトナーによる付加情報を、効率的に付加することが可能となる。
【００３９】
つぎに、混合現像剤の特性について、図３および４を参照して説明する。
【００４０】
図３は、バイアス電圧ＶＢが印加された現像ローラ２５と感光体ドラム１２の表面の潜像領域との間の電位差（電位ギャップ）と、感光体ドラム１２の表面に付着するイエロートナーおよびブラックトナーの量（現像量）との関係を示すグラフであり、（イ）はブラックトナーの量を、（ロ）はイエロートナーの量を示している。
【００４１】
図３に示すように、現像ローラ２５と感光体ドラム１２の表面の潜像領域との間の電位差が比較的小さければ、イエロートナーと現像ローラ２５との間の付着力はブラックトナーの場合に比べて小さいので、イエロートナーが主として潜像領域に供給される。
【００４２】
現像ローラ２５と感光体ドラム１２の表面の潜像領域との間の電位差がある値ΔＶ１よりも小さい場合、電位差が大きいほど、感光体ドラム１２の表面の潜像領域に供給されるイエロートナーの量は多い。電位差がΔＶ１よりも大きい場合、感光体ドラム１２の表面に供給されるイエロートナーの量は実質的に一定である（すなわちイエロートナーの供給量は飽和する。）。
【００４３】
これは、電位差がある程度大きければ、潜像領域に対向する混合現像剤中の大部分のイエロートナーが潜像領域に供給されることを意味する。
【００４４】
他方、現像ローラ２５と感光体ドラム１２の表面の潜像領域との間の電位差が比較的小さければ、該潜像領域に供給されるブラックトナーの量は少ない。しかしながら、電位差がある値ΔＶ２よりも小さければ、現像ローラ２５と感光体ドラム１２の表面の潜像領域との間の電位差が大きいほど、感光体ドラム１２の表面の潜像領域に供給されるブラックトナーの量は多い。電位差がΔＶ２よりも大きい場合、感光体ドラム１２の表面に供給されるブラックトナーの量は実質的に一定である（すなわちブラックトナーの供給量は飽和する）。
【００４５】
これは、電位差が十分大きければ、潜像領域に対向する混合現像剤中の大部分のブラックトナー（したがって潜像領域に対向する大部分の混合現像剤）が潜像領域に供給されることを意味する。
【００４６】
電位差がΔＶ２より大きい場合の感光体ドラム１２の表面に供給される２種類のトナー重量比は、現像剤収容器内の２種類の混合比とほぼ同一である。
【００４７】
図４は、感光体ドラム１２の表面の２つの潜像領域５０、５２と現像ローラ２５との間の電位差と、潜像領域に供給される２種類のトナー量との関係を模式的に示したものである。
【００４８】
一方の潜像領域５０は、図３の電位差ΔＶ１に対応する第２の画像（付加情報）の形成領域であり、他方の潜像領域５２は、図３の電位差ΔＶ２に対応する第１の画像の形成領域である。
【００４９】
図４に示すように、第２の画像形成領域５０には、ブラックトナー５６に比べて多くのイエロートナー５４が供給される。他方、第１の画像形成領域５２には、イエロートナー５４に比べて多くのブラックトナー５６が供給される。
【００５０】
なお、上述の説明から明らかなように、潜像領域５２を現像する際においてもイエロートナーが供給されることは避けられない。従って、従来の画像形成装置で用いる１種類のブラックトナーと同じブラックトナーを使う場合は、総付着量が従来と同じであっても、ブラックトナーが少ない分だけ画像濃度が低くなる。
【００５１】
従来と同一の付着量で同一の濃度を確保するため、この発明では、使用するブラックトナーについて、従来よりも着色剤の量を多くしている。
【００５２】
一例として、従来の単一のブラックトナーの樹脂に対する着色剤の重量比がＫ１％の場合、ブラックトナーの上記重量比Ｋ２を｛（ブラックトナー重量＋イエロートナー重量）／（ブラックトナー重量）｝％以上とすると、少なくとも同程度の画像濃度は確保できる。
【００５３】
また、第１の画像はイエロートナーとブラックトナーの混色となるが、ブラックトナー量が相対的に多いため、モノクロ画像としては違和感のないものが得られる。
【００５４】
なお、上記の実施形態では、ブラックトナー（第１トナー）による第１の画像に対して、イエロートナー（第２トナー）を用いた第２の画像を、追跡用のための情報として付加した場合を例に説明したが、第２の画像は追跡用情報を示すものに限らず、第１の画像の背景に重畳される以下のような任意の画像であっても構わない。
（１）社名、ロゴ、印鑑マーク
（２）定型文書におけるラインなど
（３）地紋パターン
また、２種類のトナー組み合わせは、ブラックとイエローに限らず、発色時に光学的特性が異なるものであればよく、第１の画像に使用したい色が第１トナーの色（第２トナーの色が混合比分加わる）であり、第２の画像に使用したい色が第２トナーの色（第１トナーの色が僅かに加わる）であることを考慮して、任意に着色剤を選択して構成することが可能である。
【００５５】
さらまた、光沢特性や可視光領域外の特性を異ならせたものであってもよい。
【００５６】
この発明の構成は、上記実施形態のように、１色分の現像装置２４だけ混合トナーを用いる構成に限らず、複数の現像装置１８，２０，２２，２４において混合トナーを用いる構成であっても良い。また、モノクロプリンタ等の単色構成の画像形成装置に適用することが特に有効であるが、２色プリンタのような２色構成の画像形成装置に適用しても良い。また、プリンタに限らず、複写機、ファクシミリ、あるいはプリンタ機能、複写機能、ファクシミリ機能等を備えた複合機な適用しても良い。
【００５７】
また、色材がトナーである場合を示したが、トナーやインクなど、画像形成を行うための色（無色透明も含む）を有する部材であれば、何でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】この発明の一実施形態に係る画像形成装置を示す要部の構成図である。
【図２】図１の画像形成装置により、文字および図形などの画像データからなる第１の画像とは別の、情報付加用の第２の画像を合わせて出力させる場合の概念図である。
【図３】第１の画像及び第２の画像に対応する感光体ドラム上の潜像領域の電位状態と、ブラックトナーおよびイエロートナーの各付着量との関係を示す図である。
【図４】感光体ドラム上の２つに潜像領域の電位状態と現像量との関係を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１２                      感光体ドラム（像担持体）
１６                      露光装置
２４（１８，２０，２２）  現像装置（色材保持手段）
５０                      第２の画像の対応潜像領域
５２                      第１の画像の対応潜像領域
５４                      イエロートナー
５６                      ブラックトナー
６０                      制御部
【図１】
2007334271.tif 000003
【図２】
2007334271.tif 000004
【図３】
2007334271.tif 000005
【図４】
2007334271.tif 000006