JP3191727B2

JP3191727B2 - 画像形成装置および画像形成方法

Info

Publication number: JP3191727B2
Application number: JP13144197A
Authority: JP
Inventors: 俊明相良
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1997-05-21
Filing date: 1997-05-21
Publication date: 2001-07-23
Anticipated expiration: 2017-05-21
Also published as: JPH10319663A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の画
像形成方法、およびその画像形成方法を採用したプリン
タや複写機などの画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の画像形成装置とし
ては、アナログ方式とディジタル方式との２方式がある
が、最近は高速でかつ高品質の画像を得ることのできる
ディジタル方式の画像形成装置の方がより多く用いられ
るようになりつつある。ディジタル方式の画像形成装置
では、文字データあるいは画像データに基づきトナー像
担持体上の予め決められた場所に対する２次元情報とし
て、オン／オフの２値情報が与えられる。この２値情報
を用いて中間調画像を記録する方法の一つとして、網点
構造や万線構造を用いた面積変調法がある。この方法は
アルゴリズムも比較的簡易であり、また低コストでもあ
るため、多くのディジタル方式の画像形成装置に採用さ
れてきている。

【０００３】このディジタル方式の画像形成装置、例え
ば、感光体上に静電潜像を形成しそれを乾式トナーで現
像してトナー像とした後そのトナー像を用紙などの記録
媒体に静電的に転写し定着する画像形成装置において、
画像に濃度むらを生じたり、あるいは、転写部において
トナー飛散を生じたりすることがあり、高い解像力やド
ット再現性を得ることが難しいという問題がある。この
ような濃度むらやトナー飛散は、主として、トナー像担
持体上のトナー像が用紙に静電的に転写される際のトナ
ーの転写過程で発生する。すなわち、静電転写方式によ
る転写においては、トナー転写効率はトナー層に印加さ
れる電界（以降Ｅｔと表す）に比例して増加するが、あ
る程度以上に強い電界になるといわゆるパッシェン放電
が生じＥｔが低下するため転写効率がかえって減少す
る。つまり、転写効率はあるＥｔ値でピークを示す。一
般に、転写効率のピーク値は１００％に達することはな
く最大でも９５％程度である。

【０００４】このように、トナー層の転写効率はＥｔに
依存するので、トナー層厚の不均一性、紙などの記録媒
体の表面凹凸あるいは電気物性ムラなどによりＥｔが変
動すると転写効率も変動することとなる。用紙上に形成
されるトナー像が単色でかつ層厚が薄い場合は、主に用
紙の凹凸などの表面性状または電気物性ムラによってＥ
ｔが変動し画像ムラが起こる。像担持体上にそれぞれ独
立に形成された単色のトナー像を用紙上に重ね転写する
場合も同様に用紙の表面性状または電気物性ムラによっ
て画像ムラが起こる。静電転写方式では、複数のトナー
像が重ね合わされて転写された高層厚の部分と、単色の
トナー像が転写された低層厚の部分との間の転写効率の
差は小さいが、用紙の表面性状または電気物性ムラによ
り転写効率は大きく変動し画像ムラを発生させやすい。

【０００５】これに対して、像担持体上にそれぞれ独立
に形成された複数のトナー像を、表面性状および電気物
性ムラの少ない中間転写体上に重ね合わせるように一次
転写し、次いで中間転写体上に形成された多色トナー像
を用紙に二次転写する、いわゆる中間転写方式の画像形
成装置では、転写効率の変動が少なく、画像ムラの少な
い画像を得ることができる。

【０００６】トナー像を紙などの記録媒体に静電的に均
一に転写するためには一定の電界を印加する必要がある
が、中間転写体上に形成される多色トナー像は、多いと
ころでは３層以上のトナー像が形成されているが、少な
いところには１層のトナー像も形成されておらず、この
ように層厚の変動の多いトナー像に一定の電界を印加す
ることは難しくＥｔは不均一となり勝ちである。従っ
て、静電転写方式では、中間転写体上に形成された多色
トナー像が用紙にすべて転写されずに、一部中間転写体
上に残留することがある。中間転写体上へのトナー残留
量は中間転写体上のトナー層厚に応じて異なっているの
で、用紙上に得られるカラー画像の色バランスがずれて
しまい、所望のカラー画像を得ることは難しい。その
上、用紙の表面凹凸のために、用紙と中間転写体とが完
全に密着せずに不均一なギャップが生じて転写電界が乱
れたり、トナー同士のクーロン反発力により転写効率が
低下したりして画像の品質が劣化することがある。

【０００７】このような問題に対して、特公昭４６−４
１６７９号公報には、感光体上に形成したトナー像を弾
性を有する中間転写体表面に粘着転写し、次いで、加熱
ローラを用いて中間転写体と加熱ローラとの間に供給さ
れた用紙と中間転写体を加熱し中間転写体上のトナー像
を溶融して用紙上に熱転写する画像形成方法が開示され
ている。この方法では、用紙へのトナー像の転写は非静
電的に行われるので、前述の静電転写方式におけるよう
な画像品質の劣化は生じにくい。

【０００８】また、特開昭５１−９４９３９号公報に
は、複数色のトナー像を中間転写体に静電的に重ね合わ
せるように一次転写し、中間転写体上に形成された多色
トナー像を加熱溶融することにより用紙に多重トナー像
を転写定着させてカラーコピーを得る画像形成方法が開
示されている。以下、この方法を転写定着同時方式とい
う。この転写定着同時方式でも、用紙へのトナー像転写
は非静電的に行われるので、前述の静電転写方式におけ
るような画像品質の劣化が生じることは少ない。

【０００９】この転写定着同時方式を改良したものとし
て、米国特許第２９９０２７８号明細書、特開平５−１
９６４２号公報、および特開平５−２４９７９８号公報
を挙げることができる。これらの公報には、中間転写体
から用紙へのトナー像の移行を完全に行わせるために中
間転写体と用紙を加熱および加圧してトナー像を用紙に
転写させるとともにトナー間の凝集力がトナーと中間転
写体との接着力より大きくなるまで密着状態のまま搬送
して冷却後、用紙を中間転写体から剥離するという画像
形成方法が開示されている。

【００１０】図７は、従来の転写定着同時方式の画像形
成装置の概略構成図である。この画像形成装置４には、
表面に静電潜像が形成される黒、イエロー、マゼンタ、
シアンの各色に対応する感光体ドラム４１ａ，４１ｂ，
４１ｃ，４１ｄ、これら各感光体ドラムを一様に帯電す
る一次帯電器４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ、各感光
体ドラム表面に上記各色の画像に対応する露光光を照射
して各感光体ドラムそれぞれに静電潜像を形成する光走
査装置４３、各感光体ドラム上に形成された静電潜像を
上記各色のトナーで現像して上記各色に対応するトナー
像を形成する現像器４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ、
各感光体ドラム上に形成されたトナー像が転写される矢
印Ａ方向に循環移動する中間転写ベルト４５、各感光体
ドラム上のトナー像を重ね合わせるように中間転写ベル
ト４５に静電的に転写するコロトロン転写器４６ａ，４
６ｂ，４６ｃ，４６ｄ、中間転写ベルト４５上に重ね転
写された各色のトナー像を間に挟むように用紙Ｐと重ね
合わせて、加熱するとともに加圧する加熱加圧ロール４
７ａ，４７ｂ、用紙Ｐを収容するトレイ４９、および加
熱加圧された用紙Ｐ上のトナー像を冷却する冷却装置５
０が示されている。

【００１１】このような画像形成装置４を用い、加熱加
圧ロール４７ａ，４７ｂにより中間転写ベルト４５と用
紙Ｐを密着させて加熱および加圧して中間転写ベルト４
５上のトナー像を用紙Ｐ上に転写させるとともに定着さ
せた後、トナー像が用紙Ｐに十分接着するまで冷却装置
５０で冷却することにより、トナーの転写効率が高めら
れ、画像ムラが少なく色バランスが良好な画像が得られ
る。しかも、このように、トナー像を用紙Ｐに密着させ
て加熱および加圧することによりトナー像の光沢度およ
び透明度が向上し高画質の画像を得ることができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者が、
網点構造や万線構造を用いた面積変調法により中間調画
像を形成するディジタル方式の画像形成装置に、上記の
転写定着同時方式を取り入れて画像形成テストを重ねた
結果、次のような問題があることがわかった。すなわ
ち、画像密度が高い場合は、面積変調法による画像形成
方法においても、高濃度部領域ではディジタル化したト
ナー像の網点構造や万線構造の密度が高く、特に最高濃
度が得られる面積率１００％の領域では、アナログ方式
と同じトナー像となり、このトナー像に対して転写定着
同時方式の利点がさらに有効に作用し、トナー像の乱れ
やトナー同士のクーロン反発力に起因すると考えられる
画像品質を劣化させる要因が排除され、画像ムラがほと
んど認められず色バランスが良好で光沢度および透明度
に優れた高画質のカラー画像を得ることができる。

【００１３】しかし、画像密度があるレベル以下の場合
には、ディジタル化したトナー像の網点構造や万線構造
が乱れやすく、通常の静電転写方式と比較して画像劣化
を十分に抑制できない場合もあることが確かめられてい
る。従来の転写定着同時方式を用いた画像形成装置、例
えば前述の特開平５−１９６４２号公報、特開平５−２
４９７９８号公報などでは、中間転写体と用紙を加熱お
よび加圧することにより密着させた状態で搬送を行い冷
却後に用紙を中間転写体から剥離する方式が採用されて
おり、この方式では溶融状態のトナーの接着力を利用し
て中間転写体と用紙を密着させているので、中間転写体
と用紙を密着状態で所定の距離搬送するためには十分な
接着力が必要である。中間転写体と用紙との密着性が悪
い場合は、次に示すような種々の不具合を招くことがあ
る。

【００１４】図８は、従来の転写定着同時方式の画像形
成装置において用紙が中間転写体から剥離する様子を示
す模式図であり、図９は、従来の転写定着同時方式の画
像形成装置において中間転写体と用紙との間に隙間がで
きる様子を示す模式図である。図８に示すように、加熱
加圧ロール４７ａ，４７ｂにより加熱加圧された後の中
間転写ベルト４５上のトナー像Ｔの間に非画像領域が存
在しているとその部分の中間転写ベルト４５と用紙Ｐと
の密着性が失われ、中間転写ベルト４５と用紙Ｐとの間
に隙間Ｇができて画像の乱れを招くこととなる。

【００１５】また、図９に示すように、中間転写ベルト
４５上に大きい非画像領域が存在している場合は、用紙
Ｐ上にトナー像が転写されない非画像領域ができて、用
紙Ｐが中間転写ベルト４５と密着して搬送されなければ
ならない冷却過程の途中で、溶融トナーによる接着力が
不足して、用紙Ｐの自重により中間転写ベルト４５から
剥離してしまうことがある。

【００１６】また、用紙の表面性状によっても、溶融時
のトナーの接着力に違いが生じることが確認されてい
る。すなわち、表面に繊維による凹凸を有する普通紙
と、コーティングによる滑らかな表面を有するいわゆる
コート紙とでは、コート紙の方がより強い接着力を有し
ていることも確認されている。これは、普通紙では、溶
融トナーが凹凸部を流動したり隙間にしみ込んだりする
ためと考えられる。なお、中間転写体と用紙とを密着さ
せる方法として、中間転写体と用紙とを機械的に挟み込
んで密着させる方法、あるいは静電気的に密着させる方
法を採用することも不可能ではないが、これらのいずれ
の方法においても構成が複雑化するため装置が大型化し
コストアップが避けられない。

【００１７】本発明は、上記の事情に鑑み、画像ムラが
少なく光沢度および透明度に優れた高画質の画像を得る
ことのできる画像形成装置及び画像形成方法を提供する
ことを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の画像形成装置は、所定のトナー像担持体上に、画
像情報に基づくトナー像を形成するトナー像形成手段
と、トナー像形成手段によりトナー像が形成されたトナ
ー像担持体上に、トナー像担持体上のトナー像を間に挟
むように所定の用紙を重ね合わせて、これらトナー像担
持体および用紙に挟まれたトナー像を加熱するとともに
加圧する加熱加圧手段とを備え、用紙上に、定着された
トナー像からなる画像を形成する画像形成装置におい
て、上記トナー像担持体上の、上記用紙が重ね合わされ
る重ね合わせ領域に対する、上記トナー像形成手段によ
りトナー像担持体上にトナーが乗せられる画素の集合か
らなる画像領域の面積比率が所定の閾値以下であるか否
かを判定もしくは推定する比率演算手段と、上記比率演
算手段により上記面積比率が上記閾値以下であると判定
もしくは推定された場合に、上記トナー像担持体上の上
記重ね合わせ領域内の、上記画像領域を除く非画像領域
に透明トナーを散布する透明トナー散布手段とを備え、
上記加熱加圧手段が、上記透明トナー散布手段により上
記トナー像担持体上に透明トナーが散布された場合に、
上記トナー像形成手段により上記トナー像担持体上に形
成されたトナー像と上記透明トナー散布手段によりトナ
ー像担持体上に散布された透明トナーとの双方を間に挟
むようにトナー像担持体上に用紙を重ね合わせて、これ
らトナー像担持体および用紙に挟まれたトナー像および
透明トナーを加熱するとともに加圧するものであること
を特徴とする。

【００１９】また、上記の目的を達成する本発明の画像
形成方法は、所定のトナー像担持体上に、画像情報に基
づくトナー像を形成し、トナー像が形成されたトナー像
担持体上に、トナー像担持体上のトナー像を間に挟むよ
うに所定の用紙を重ね合わせて、これらトナー像担持体
および用紙に挟まれたトナー像を加熱するとともに加圧
することにより、用紙上に、定着されたトナー像からな
る画像を形成する画像形成方法において、上記トナー像
担持体上の、上記用紙が重ね合わされる重ね合わせ領域
に対する、上記トナー像形成手段によりトナー像担持体
上にトナーが乗せられる画素の集合からなる画像領域の
面積比率が所定の閾値以下であるか否かを判定もしくは
推定し、上記面積比率が上記閾値以下であると判定もし
くは推定された場合には、上記トナー像担持体上の上記
重ね合わせ領域内の、上記画像領域を除く非画像領域に
透明トナーを散布し、上記トナー像担持体上に透明トナ
ーが散布された場合に、上記トナー像担持体上に形成さ
れたトナー像とトナー像担持体上に散布された透明トナ
ーとの双方を間に挟むようにトナー像担持体上に用紙を
重ね合わせて、これらトナー像担持体および用紙に挟ま
れたトナー像および透明トナーを加熱するとともに加圧
することを特徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明の画像形成方法においては、結像光
学系により所定のスポット径に調整された光ビームを用
いてトナー像担持体表面の感光体層を光走査し、パルス
幅変調手段で決定された画像濃度信号に応じた光ビーム
のオンオフ時間により感光体層に画像濃度信号に対応し
て面積変調された静電潜像が形成される。この静電潜像
はトナーにより顕像化されてトナー像担持体上にトナー
像が形成される。なお、トナー像形成工程は、上記の電
子写真方式に限られるものではなく、例えば、所定のト
ナー像担持体上に、ディジタル処理された画像データに
基づいて、トナーを直接飛翔させることにより、トナー
像担持体上にトナー像を形成する方式であってもよく、
また、所定のトナー像担持体上に、ディジタル処理され
た画像データに基づいて、磁気潜像を形成し、その磁気
潜像に基づいてトナー像担持体上にトナー像を形成する
方式であってもよく、また、所定のトナー像担持体上
に、ディジタル処理された画像データに基づく電荷像を
直接書き込み、静電潜像を形成した後、その静電潜像に
基づきトナーで現像してトナー像担持体上にトナー像を
形成する方式であってもよい。こうして、トナー像が形
成されたトナー像担持体上に、トナー像担持体上のトナ
ー像を間に挟むように所定の用紙を重ね合わせて、これ
らトナー像担持体および用紙に挟まれたトナー像を加熱
するとともに加圧することにより、用紙上に、定着され
たトナー像からなる画像が形成される。

【００２１】なお、本発明にいうトナー像担持体は、最
初にトナー像が形成される第１のトナー像担持体、およ
び、第１のトナー像担持体からトナー像の転写を受ける
第２のトナー像担持体、すなわち中間転写方式の画像形
成装置における中間転写体の双方が対象となる。以下に
説明する第１の実施形態は、中間転写体を用いずに感光
体から直接用紙に転写する方式の画像形成装置および画
像形成方法に関するものである。

【００２２】図１は、本発明の画像形成装置をディジタ
ルカラープリンタに適用した第１の実施形態を示す概略
構成図である。図１に示した画像形成装置１には、表面
に静電潜像が形成される感光体ベルト１１、感光体ベル
ト１１を一様に帯電する一次帯電器１２、感光体ベルト
１１上に透明、黒、イエロー、マゼンタ、シアンの各色
の画像に対応する露光光を照射してそれぞれの静電潜像
を形成する光走査装置１３、感光体ベルト１１上に形成
された静電潜像を上記各色のトナーで現像して上記各色
に対応するトナー像を形成する現像器１４ａ，１４ｂ，
１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ、感光体ベルト１１上に形成さ
れたトナー像を間に挟むように用紙Ｐと重ね合わせて加
熱するとともに加圧する加熱加圧ロール１７ａ，１７
ｂ、感光体ベルト１１を張架するロール１７ｃ，１７
ｄ，１７ｅ、用紙Ｐ上のトナー像を定着する熱定着器１
８、用紙Ｐを収容するトレイ１９、および、感光体ベル
ト１１上の用紙Ｐとの重ね合わせ領域に対する画像領域
の面積比率が所定の閾値以下であるか否かを判定する比
率演算手段１０が備えられている。

【００２３】この実施形態における感光体ベルト１１は
本発明にいうトナー像担持体に相当するものであり、現
像器１４ａは本発明にいう透明トナー散布手段に相当す
るものであり、現像器１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ
は本発明にいうトナー像形成手段に相当するものであ
り、加熱加圧ロール１７ａ，１７ｂは本発明にいう加熱
加圧手段に相当するものである。

【００２４】感光体ベルト１１は、ベルト状の感光体の
基材表面にシリコンゴムなどの耐熱性の弾性体層を被覆
したものが用いられる。この弾性体層は加熱加圧領域Ｃ
における感光体ベルト１１、トナー像、および用紙Ｐの
密着性を向上させるために設けられるものである。弾性
体層の硬度は、ゴム硬度１０度〜７０度、弾性体層の厚
さは３０μｍ〜３００μｍ程度であることが望ましい。
感光体ベルト１１は、加熱加圧ロール１７ａ、ロール１
７ｃ，１７ｄ，１７ｅにより張架されて矢印Ａ方向に回
転する。

【００２５】透明トナーとしては、色素を含有しない熱
可塑性のバインダで構成されたものを用いることができ
る。また、透明トナー以外のカラートナーとしては、イ
エロー、マゼンタ、シアンなどの色素を含有した熱可塑
性のバインダで構成されたものを用いることができる。

【００２６】加熱加圧ロール１７ａとしては、金属ロー
ルが用いられ、その内部にハロゲンランプなどの熱源が
配置されている。加熱加圧ロール１７ａ，１７ｂによる
加熱は、加熱加圧領域Ｃにおけるトナーの温度がトナー
の軟化温度以上かつ溶融温度以下となるように設定され
ることが望ましく、本実施形態においては、感光体ベル
ト１１側の加熱加圧ロール１７ａの温度は８０°Ｃ程度
に、用紙Ｐ側の加熱加圧ロール１７ｂの温度は１００°
Ｃ程度に設定されている。なお、加熱加圧ロール１７ａ
の熱源として、耐熱性支持体の上に通電発熱体層を設け
その表面を耐熱耐磨耗性材料で被覆して構成した発熱部
材を用いてもよい。

【００２７】加熱加圧ロール１７ｂには用紙Ｐおよび感
光体ベルト１１を加熱加圧ロール１７ａに押圧するため
の加圧機構が備えられている。加熱加圧ロール１７ａ，
１７ｂによる加熱加圧領域Ｃのニップ圧が１ｋｇ／ｃｍ
² 以下の場合は感光体ベルト１１、トナー像および用紙
Ｐの密着が不十分となり前述のような不具合が発生し、
また、加熱加圧領域Ｃのニップ圧が１０ｋｇ／ｃｍ² 以
上の場合は感光体ベルト１１、用紙Ｐへの応力が強くな
り過ぎて用紙Ｐにしわが発生したり、高ニップ圧力を支
えるための機構が複雑になり装置が大型化するという問
題が起こるので、加熱加圧領域Ｃのニップ圧は１ｋｇ／
ｃｍ² 以上１０ｋｇ／ｃｍ² 以下であることが望まし
い。

【００２８】加熱加圧ロール１７ａ，１７ｂによる加圧
機構はリトラクト可能に構成されており、感光体ベルト
１１上に各色のトナー像を形成している間は加熱加圧ロ
ール１７ｂをリトラクト位置に待避させて加熱加圧ロー
ル１７ａ，１７ｂを互いに離間させておき、感光体ベル
ト１１上への多色トナー像の形成が完了して用紙Ｐがト
レイ１９から加熱加圧領域Ｃに供給されるタイミングに
合わせて加熱加圧ロール１７ａ，１７ｂを互いに圧接し
合う加熱加圧位置にセットするよう構成されている。

【００２９】熱定着器１８としては、ソフトロールタイ
プの熱定着器が用いられ、定着速度は８０ｍｍ／ｓ、定
着ロールの表面温度は１５０°Ｃ程度に設定される。な
お、本実施形態では、用紙として富士ゼロックス社製Ｊ
紙を用いている。次に、この画像形成装置１を用いた画
像形成方法について説明する。先ず、比率演算手段１０
が、感光体ベルト１１上の用紙Ｐが重ね合わされる重ね
合わせ領域に対する、トナー像形成手段により感光体ベ
ルト１１上にトナーが乗せられる画素の集合からなる画
像領域の面積比率を計算し、画像領域の面積比率が所定
の閾値以下であるか否かを判定する。

【００３０】図２は、第１の実施形態における比率演算
手段の処理手順を示す流れ図である。本実施形態におけ
る比率演算手段１０は、上記画像領域の面積比率が所定
の閾値以下であるか否かを、トナー像形成の基になる画
像情報に基づいて判定している。すなわち、光走査装置
１３により感光体ベルト１１上に静電潜像を形成する前
の画像情報に基づいて画像領域の面積比率の判定を行っ
ている。

【００３１】図２に示すように、入力された画像情報の
各画素毎に、その画素がいずれかの色のトナーが乗せら
れる画素であるか否かを判定しトナーが乗せられる画素
数をカウントする（ステップＳ１１）。すなわち、画像
領域の面積を計算する。こうして求められた画像領域の
面積と、感光体ベルト１１上の用紙Ｐが重ね合わされる
重ね合わせ領域の面積とから画像領域の面積比率を計算
する（ステップＳ１２）。次に、この画像領域の面積比
率が所定の閾値以下であるか否かを判定する（ステップ
Ｓ１３）。本実施形態ではこの閾値を６０％と設定して
いる。ステップＳ１３による判定の結果、画像領域の面
積比率が６０％以下である場合はステップＳ１４に進む
が、画像領域の面積比率が６０％を越えている場合はス
テップＳ１４をスキップする。ステップＳ１４では、光
走査装置１３に対して感光体ベルト１１上に上記の画像
領域を除く非画像領域に露光光を照射すべきことを指示
するとともに、透明トナー散布手段、すなわち現像器１
４ａに対して透明トナー散布を行うべきことを指示す
る。こうすることにより、重ね合わせ領域に対する画像
領域の面積比率が閾値以下の場合に非画像領域に透明ト
ナー像を形成することができる。

【００３２】なお、ここで、ステップＳ１４での光走査
装置１３に対する指示を、非画像領域のみでなく感光体
ベルト１１上の重ね合わせ領域全体に露光光を照射すべ
きことを指示するものとしてもよい。このようにした場
合は、感光体ベルト１１上の重ね合わせ領域全面に透明
トナー像が形成された後、その重ね合わせ領域のうちの
画像領域に各色のトナー像が形成される。なお、本実施
形態では、透明トナーによる現像器１４ａが各カラート
ナーによる現像器１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの先
頭に配置されているので、重ね合わせ領域全面に透明ト
ナー像を形成する場合には、透明トナー像の上に各色の
トナー像が形成されるが、透明トナーによる現像器を、
黒、イエロー、マゼンタ、シアンの各色の現像器の後方
に配置してもよく、そのようにした場合は、感光体ベル
ト１１上に各色のトナー像が形成された上を透明トナー
像で覆うようにすることができる。

【００３３】図１に戻り、画像形成装置１を用いた画像
形成方法についての説明を続ける。矢印Ａ方向に循環移
動する感光体ベルト１１の表面が、先ず、一次帯電器１
２により一様に帯電される。次に、上記の比率演算手段
１０による処理の結果、透明トナーの散布が指示されて
いる場合は、光走査装置１３からの露光光により感光体
ベルト１１表面が光走査されて透明トナーに対応する静
電潜像が形成される。次いで現像器１４ａにより感光体
ベルト１１表面に透明トナーが散布され透明トナーによ
り上記静電潜像が顕像化されて散布領域に透明トナー像
が形成される。、次いで現像器１４ａによりその静電潜
像に透明トナーが散布され透明トナー像が形成される。
感光体ベルト１１は矢印Ａ方向に循環移動し、感光体ベ
ルト１１のトナー像形成開始点が再び一次帯電器１２と
の対向位置に戻ってきたタイミングに合わせて第１色目
（黒）の画像形成サイクルが開始される。すなわち、一
次帯電器１２により感光体ベルト１１表面が一様に帯電
され、次に、光走査装置１３により感光体ベルト１１表
面の透明トナー像に重ね合わせて黒の画像に対応する露
光光が照射されて黒の画像に対応する静電潜像が形成さ
れる。次いでその静電潜像は現像器１４ｂにより黒のト
ナーで現像されて感光体ベルト１１上に黒のトナー像が
形成される。

【００３４】感光体ベルト１１が循環移動して感光体ベ
ルト１１のトナー像形成開始点が再び一次帯電器１２と
の対向位置に戻ってきたタイミングに合わせて第２色目
（イエロー）の画像形成サイクルが開始される。第１色
目と同様、一次帯電器１２による一様帯電、光走査装置
１３による露光光照射、静電潜像形成、次いで現像器１
４ｃによるトナー像形成が行われる。同様に、第３色
目、第４色目のトナー像形成が行われる。

【００３５】こうして、感光体ベルト１１上に透明、
黒、イエロー、マゼンタ、シアン色のトナー像が重ね合
わされて多重トナー像が形成された後、感光体ベルト１
１がさらに循環移動して多重トナー像の先頭部分が加熱
加圧ロール１７ａ，１７ｂにより感光体ベルト１１が挟
まれて構成される加熱加圧領域Ｃに達すると、これとタ
イミングを合わせて用紙Ｐが加熱加圧領域Ｃに供給され
てくる。

【００３６】図３は、本実施形態における加熱加圧ロー
ルによりトナー像が用紙に転写仮定着される様子を示す
模式図であり、図４は、本実施形態における加熱加圧ロ
ールにより転写仮定着されたトナー像が冷却される様子
を示す模式図である。図３および図４に示すように、感
光体ベルト１１と用紙Ｐは加熱加圧領域Ｃにおいて加熱
加圧ロール１７ａ，１７ｂにより加熱されるとともに加
圧される。感光体ベルト１１は基材１１ａ上に弾性体層
１１ｂが被覆された構成となっており、この弾性体層１
１ｂ上に形成された透明トナー像Ｔ１およびカラートナ
ー像Ｔ２が用紙Ｐ上に転写される。トナー像Ｔ１，Ｔ２
は用紙Ｐ上に転写されるものの、完全には溶融せず感光
体ベルト１１と用紙Ｐはトナー像Ｔ１，Ｔ２を挟んで密
着したままでロール１７ｃに向かって移動し移動中の放
熱により冷却される。この密着状態での移動距離は、本
実施形態では用紙の最大長である４２０ｍｍに設定され
ている。この密着状態での移動中にトナー像は用紙Ｐ上
に徐々に仮定着され、トナー像Ｔ１，Ｔ２の用紙Ｐ側へ
の付着強さの方が、感光体ベルト１１への付着強さより
強くなる。そのため、曲率の小さいロール１７ｃに達す
ると、用紙Ｐは用紙自体の腰の強さにより感光体ベルト
１１から剥離される。感光体ベルト１１から剥離された
用紙Ｐはロール型の熱定着器１８を通され、用紙Ｐ上に
仮定着されたトナー像Ｔ１，Ｔ２は完全に定着され高光
沢なカラー画像が得られる。

【００３７】トナー像担持体（感光体ベルト１１）とし
ては、耐熱性を有するＳｅ、ａ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＣ、Ｃ
ｄＳなどの各種感光体を用いることができる。トナー像
担持体は、紙などのように温湿度などの環境条件の影響
を受けることが少なく、表面性状や電気抵抗値などが安
定しているので、安定した静電転写を行うことができ
る。また、適切な物性値を付与することにより、前述の
ような転写電界の乱れなどによるトナー像の乱れや画像
ムラはほとんど生じない。静電転写時のトナー像担持体
に要求される重要な因子は、その表面抵抗率Ｒｓ（Ω／
□）および体積抵抗率Ｒｖ（Ω・ｃｍ）であり、Ｒｓお
よびＲｖはそれぞれ次の範囲内にあることが望ましい。

【００３８】１０⁸ Ω／□＜Ｒｓ＜１０¹⁶Ω／□ １０⁷ Ω・ｃｍ＜Ｒｖ＜１０¹⁵Ω・ｃｍ図１に示す加熱加圧領域Ｃにおいては、加熱加圧手段１
７ａ，１７ｂによる加熱とニップ圧力とによりトナー像
担持体（感光体ベルト１１）、トナー像、および用紙Ｐ
は一体的に加熱されるとともに加圧され、粉体トナーは
溶融状態となりトナーどうしが融着してフィルムＦ状と
なっている（図４参照）。この時、トナー像に効率的に
熱を伝達させるためにはトナー像の凹凸形状に沿ってト
ナー像担持体と用紙とが密着した状態に保持されている
必要がある。しかし、トナー像の形成されていない非画
像領域では、ニップ圧力が解除されると用紙とトナー像
担持体との密着性が低下しところどころ用紙がトナー像
担持体から浮き上がり微小な隙間Ｇ（図８参照）が生じ
る。このような微小な隙間の発生はニップ圧力解除後お
よそ５０ｍｓという短い時間無いで観測される。こうし
て生じた微小な隙間に空気が入り込み、空気がある所と
空気のない所とでは熱容量が異なるためトナー像は均一
に溶融せず、転写定着ムラやいわゆるオフセット現象な
どを起こしたり、または、こうして生じた微小な隙間に
溶融状態にあるトナーが毛細管力により流れ込むなどし
て網点構造や万線構造からなるトナー像を乱すものと考
えられる。従来の転写定着同時方式の画像形成装置（図
７参照）では、画像領域の面積比率の低い画像の場合
に、上記のように、トナーの接着力不足によりトナー像
が乱れ画像構造の崩れによる画像ムラが発生するが、本
実施形態の画像形成装置においては、画像領域の面積比
率が６０％以下の画像の場合には、比率演算手段１０の
作用により、非画像領域に透明トナーが散布され溶融状
態の透明トナー像Ｔ１（図４参照）による接着力がカラ
ートナー像Ｔ２の接着力にプラスされるのでトナー像担
持体（感光体ベルト１１）と用紙Ｐとの密着度が増加し
トナー像の乱れ、画像ムラの発生が防止され、光沢度お
よび透明度に優れた光画質のカラー画像を得ることがで
きる。

【００３９】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。図５は、第２の実施形態における比率演算手段
の処理手順を示す流れ図である。この比率演算手段は、
トナー像形成の基になる画像情報が文字情報を含むか否
かを判定し、文字情報を含むことをもって前述の面積比
率が閾値以下であると推定するものである。すなわち、
入力された画像信号の各画素がオン／オフされて形成さ
れる画像のエッジ部分を検出し（ステップＳ２１）、エ
ッジ部分が検出された場合は画像情報が文字情報を含む
ものと判定し（画像領域の面積比率が閾値以下であると
推定し）ステップＳ２２に進む。ステップＳ２１におい
てエッジ部分が検出されなかった場合はステップＳ２２
をスキップする。ステップＳ２２では光走査装置１３に
対して感光体ベルト１１上に上記の画像領域を除く非画
像領域に露光光を照射すべきことを指示するとともに、
透明トナー散布手段、すなわち現像器１４ａに対して透
明トナー散布を行うべきことを指示する。

【００４０】一般に、画像情報が文字情報を含むもので
ある場合は、画像領域の面積比率が閾値以下であること
が多いので、第１の実施形態におけるような複雑な演算
処理（図２参照）を行う代わりに、図５に示すような簡
単な処理を行うことにより、比率演算手段を簡略化する
ことができる。次に、本発明の第３の実施形態について
説明する。第３の実施形態は、中間転写方式の画像形成
装置および画像形成方法に関するものである。

【００４１】図６は、本発明の画像形成装置を中間転写
方式のディジタルカラープリンタに適用した第３の実施
形態を示す概略構成図である。図６に示した画像形成装
置２には、表面に静電潜像が形成される黒、イエロー、
マゼンタ、シアンの各色に対応する感光体ドラム２１
ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ、これら各感光体ドラムを
一様に帯電する一次帯電器２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２
２ｄ、各感光体ドラムそれぞれの表面に上記各色の画像
に対応する露光光を照射して各感光体ドラム上に静電潜
像を形成する光走査装置２３、感光体ドラム２１ａ上に
透明トナー像を形成する透明トナー用現像器２４ａ、感
光体ドラム２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ上に形成さ
れた静電潜像を上記各色のカラートナーで現像して上記
各色に対応するトナー像を形成する現像器２４ｂ，２４
ｃ，２４ｄ，２４ｅ、各感光体ドラム上に形成されたト
ナー像が転写される矢印Ａ方向に循環移動する中間転写
ベルト２５、各感光体ドラム上のトナー像を重ね合わせ
るように中間転写ベルト２５に静電的に転写するコロト
ロン転写器２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ、中間転写
ベルト２５上に重ね転写された各色のトナー像を間に挟
むように用紙Ｐと重ね合わせて、加熱するとともに加圧
する加熱加圧ロール２７ａ，２７ｂ、用紙Ｐ上のトナー
像を定着する熱定着器２８、用紙Ｐを収容するトレイ２
９、加熱加圧された用紙Ｐ上のトナー像を冷却する冷却
装置３０、および中間転写ベルト２５上の用紙Ｐとの重
ね合わせ領域に対する画像領域の面積比率が所定の閾値
以下であるか否かを判定する比率演算手段１０が備えら
れている。比率演算手段１０は第１の実施形態における
ものと同様のものである。

【００４２】この実施形態における中間転写ベルト２５
は本発明にいうトナー像担持体に相当するものであり、
現像器２４ａは本発明にいう透明トナー散布手段に相当
するものであり、現像器２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４
ｅは本発明にいうトナー像形成手段に相当するものであ
り、加熱加圧ロール２７ａ，２７ｂは本発明にいう加熱
加圧手段に相当するものである。

【００４３】次に、この画像形成装置２を用いた画像形
成方法について説明する。先ず、比率演算手段１０が、
中間転写ベルト２５上の用紙Ｐが重ね合わされる重ね合
わせ領域に対する、中間転写ベルト２５上にトナーが乗
せられる画素の集合からなる画像領域の面積比率を計算
し、画像領域の面積比率が所定の閾値以下であるか否か
を判定する。

【００４４】比率演算手段１０により画像領域の面積比
率が所定の閾値以下であると判定された場合には、透明
トナー用現像器２４ａによるバイアス現像によって感光
体ドラム２１ａ上に透明トナー層を形成し、次に一次帯
電器２２ａにより感光体ドラム２１ａ表面を一様に帯電
し次に光走査装置２３により黒の画像に対応する露光光
を照射して感光体ドラム２１ａ上に黒の画像に対応する
静電潜像を形成した後、黒用の現像器２４ｂによる黒の
現像が行われる。この時に黒用の現像器２４ｂにより感
光体ドラム２１ａ上の透明トナーを掃き取らないような
考慮がなされている。こうして感光体ドラム２１ａ上の
透明トナー層と黒色トナー像はコロトロン転写器２６ａ
によって中間転写ベルト２５へ転写される。その後、イ
エロー、マゼンタ、シアン色のトナー像が感光体ドラム
２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ上に順次形成され、それらのト
ナー像がコロトロン転写器２６ｂ，２６ｃ，２６ｄによ
り、中間転写ベルト２５に転写され、中間転写転写ベル
ト２５上に透明トナー像を含む多色トナー像が形成され
る。

【００４５】次に、トレイ２９から送紙されてきた用紙
Ｐと、多色トナー像を担持した中間転写ベルト２５がタ
イミングを合わせて加熱加圧領域Ｃに供給され、加熱加
圧ロール２７ａ，２７ｂにより加熱されると加圧され
る。この時の加熱加圧条件は第１の実施形態と同様であ
る。こうして透明トナー像を含む多色トナー像が用紙Ｐ
上に転写される。用紙Ｐは中間転写ベルト２５とトナー
を挟んで密着した状態のままロール２７ｃに向かって移
動し、移動中に冷却装置３０により冷却され、トナー像
の用紙Ｐ側への付着強さの方が中間転写ベルト２５への
付着強さより徐々に強くなり、トナー像は徐々に用紙Ｐ
上に仮定着される。その後、曲率の小さいロール２７ｃ
に至り用紙Ｐは用紙自体の腰の強さにより中間転写ベル
ト２５からトナー像とともに剥離される。用紙Ｐは、次
にロール型の熱定着器２８により最終的に定着されてカ
ラー画像が完成する。

【００４６】本実施形態における中間転写ベルト２５
は、ベース層と表面層とからなる２層構造のものが用い
られる。ベース層には、カーボンブラックを添加して体
積抵抗率を適切な値に調整した厚さ７０μｍのポリイミ
ドフィルムが用いられる。なお、ベース層としては、例
えば厚さ１０〜３００μｍの耐熱性の高いシートを用い
ることが可能であり、ポリエステル、ポリエチレンテレ
フタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケ
トン、ポリサルフォン、ポリイミド、ポリイミドアミ
ド、ポリアミドなどのポリマーシートなどを用いること
ができる。

【００４７】また、表面層には、ゴム硬度４０度、厚さ
５０μｍのシリコン共重合体を用いることができる。シ
リコン共重合体は、常温ではトナーに対して粘着性を示
し、溶融して流動化したトナーとは離れやすい特性を示
すので、中間転写ベルト２５から用紙Ｐへトナー像を効
率的に移行させるためには最適である。なお、表面層に
は、上記のシリコン共重合体のほかに、例えば、厚さ１
〜１００μｍの離型性の高い樹脂層、例えば、テトラフ
ルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル
共重合体、ポリテトラフルオロエチレンなどを用いるこ
とができる。

【００４８】なお、本実施形態では透明のトナー像形成
手段は黒のトナー像形成手段と併設されているが、本実
施形態はこの態様のみに限定されるるものではなく、例
えば、透明のトナー像形成手段を他の色のトナー像形成
手段と併設してもよく、また、透明のトナー像形成手段
を他の色のトナー像形成手段と同様独立して設けてもよ
い。あるいは第１の実施形態１と同様、光走査装置２３
により感光体ドラム上に非画像領域に対する露光を行っ
て静電潜像を形成しそれを透明トナーで現像する構成と
してもよい。

【００４９】なお、上記の各実施形態では、欠陥の少な
い画像を得るために加熱加圧ロールによりトナー像を用
紙上に転写仮定着し、熱定着器により最終的に定着する
方式を採用しているが、本発明はこの方式のみに限定さ
れるものではなく、例えば、加熱加圧ロールによりトナ
ー像の定着を完了させるようにしてもよい。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
装置および画像形成方法によれば、転写定着同時方式に
よる画像形成装置に比率演算手段と透明トナー散布手段
とを備えたことにより、トナー像担持体上の用紙との重
ね合わせ領域に対する画像領域の面積比率が所定の閾値
以下であると判定もしくは推定された場合に、非画像領
域に散布され加熱加圧手段により溶融された透明トナー
がトナー像担持体と用紙との密着度を補うので、トナー
像担持体と用紙との間に隙間が生じることが防止され、
画像ムラが少なく光沢度および透明度に優れた高画質の
画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置をディジタルカラープリ
ンタに適用した第１の実施形態を示す概略構成図であ
る。

【図２】第１の実施形態における比率演算手段の処理手
順を示す流れ図である。

【図３】本実施形態における加熱加圧ロールによりトナ
ー像が用紙に転写仮定着される様子を示す模式図であ
る。

【図４】本実施形態における加熱加圧ロールにより転写
仮定着されたトナー像が冷却される様子を示す模式図で
ある。

【図５】第２の実施形態における比率演算手段の処理手
順を示す流れ図である。

【図６】本発明の画像形成装置を中間転写方式のディジ
タルカラープリンタに適用した第３の実施形態を示す概
略構成図である。

【図７】従来の転写定着同時方式の画像形成装置の概略
構成図である。

【図８】従来の転写定着同時方式の画像形成装置におい
て用紙が中間転写体から剥離する様子を示す模式図であ
る。

【図９】従来の転写定着同時方式の画像形成装置におい
て中間転写体と用紙との間に隙間ができる様子を示す模
式図である。

【符号の説明】

１，２画像形成装置１０，１０’ 比率演算手段１１感光体ベルト１１ａ基材１１ｂ弾性体層１２一次帯電器１３光走査装置１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ現像器１７ａ，１７ｂ加熱加圧ロール１７ｃ，１７ｄ，１７ｅロール１８熱定着器１９トレイ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ感光体ドラム２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ一次帯電器２３光走査装置２４ａ透明トナー用現像器２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ現像器２５中間転写ベルト２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄコロトロン転写器２７ａ，２７ｂ加熱加圧ロール２８熱定着器２９トレイ３０冷却装置４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ感光体ドラム４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ一次帯電器４３光走査装置４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ現像器４５中間転写ベルト４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄコロトロン転写器４７ａ，４７ｂ加熱加圧ロール４９トレイ５０冷却装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平10−55089（ＪＰ，Ａ) 特開平４−338984（ＪＰ，Ａ) 特開平９−200551（ＪＰ，Ａ) 特開平10−55085（ＪＰ，Ａ) 特開平７−266614（ＪＰ，Ａ) 特開平４−283756（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/01 G03G 15/01 - 15/01 117 G03G 15/00 303 H04N 1/46

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定のトナー像担持体上に、画像情報に
基づくトナー像を形成するトナー像形成手段と、該トナ
ー像形成手段によりトナー像が形成されたトナー像担持
体上に、該トナー像担持体上のトナー像を間に挟むよう
に所定の用紙を重ね合わせて、これらトナー像担持体お
よび用紙に挟まれたトナー像を加熱するとともに加圧す
る加熱加圧手段とを備え、該用紙上に、定着されたトナ
ー像からなる画像を形成する画像形成装置において、前記トナー像担持体上の、前記用紙が重ね合わされる重
ね合わせ領域に対する、前記トナー像形成手段により該
トナー像担持体上にトナーが乗せられる画素の集合から
なる画像領域の面積比率が所定の閾値以下であるか否か
を判定もしくは推定する比率演算手段と、前記比率演算手段により前記面積比率が前記閾値以下で
あると判定もしくは推定された場合に、前記トナー像担
持体上の前記重ね合わせ領域内の、前記画像領域を除く
非画像領域に透明トナーを散布する透明トナー散布手段
とを備え、前記加熱加圧手段が、前記透明トナー散布手段により前
記トナー像担持体上に透明トナーが散布された場合に、
前記トナー像形成手段により前記トナー像担持体上に形
成されたトナー像と前記透明トナー散布手段により該ト
ナー像担持体上に散布された透明トナーとの双方を間に
挟むように該トナー像担持体上に用紙を重ね合わせて、
これらトナー像担持体および用紙に挟まれたトナー像お
よび透明トナーを加熱するとともに加圧するものである
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記比率演算手段が、前記面積比率が前
記閾値以下であるか否かを、トナー像形成の基になる画
像情報に基づいて判定するもの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】前記比率演算手段が、前記面積比率が６
０％以下であるか否かを判定するものであることを特徴
とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】前記比率演算手段が、トナー像形成の基
になる画像情報が文字情報を含むか否かを判定し、文字
情報を含むことをもって、前記面積比率が前記閾値以下
であると推定するもの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５】所定のトナー像担持体上に、画像情報に
基づくトナー像を形成し、トナー像が形成されたトナー
像担持体上に、該トナー像担持体上のトナー像を間に挟
むように所定の用紙を重ね合わせて、これらトナー像担
持体および用紙に挟まれたトナー像を加熱するとともに
加圧することにより、該用紙上に、定着されたトナー像
からなる画像を形成する画像形成方法において、前記トナー像担持体上の、前記用紙が重ね合わされる重
ね合わせ領域に対する、前記トナー像形成手段により該
トナー像担持体上にトナーが乗せられる画素の集合から
なる画像領域の面積比率が所定の閾値以下であるか否か
を判定もしくは推定し、前記面積比率が前記閾値以下で
あると判定もしくは推定された場合には、前記トナー像
担持体上の前記重ね合わせ領域内の、前記画像領域を除
く非画像領域に透明トナーを散布し、前記トナー像担持
体上に透明トナーが散布された場合に、前記トナー像担
持体上に形成されたトナー像と該トナー像担持体上に散
布された透明トナーとの双方を間に挟むように該トナー
像担持体上に用紙を重ね合わせて、これらトナー像担持
体および用紙に挟まれたトナー像および透明トナーを加
熱するとともに加圧することを特徴とする画像形成方
法。