JP2010066473A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像装置、感光体を増やすことなく、低着色度トナーを使用した高画質モードか通常着色度トナーを使用した画質モードかを自由に選択することができる。
【解決手段】トナーエンドでなく（Ｓ３のＮＯ）、現在のトナーが前回のトナーカートリッジと異なる場合（Ｓ４のＹＥＳ）は、次にユーザー選択モードが画質優先かどうかを判断し、画質優先時（Ｓ５のＹＥＳ）は、トナー排出モードを実行し（Ｓ６）、排出してからトナー補給モードを実行する。排出モードは消費パターンを感光体上に作成して、感光体上のトナーをクリーニングする（Ｓ７）。排出モードはトナーエンドレベルまで行い（Ｓ８のＹＥＳ）、トナー補給を行う（Ｓ９）。その後、濃度調整モードを行い（Ｓ１０）、終了する。
【選択図】図５

Description

本発明は、静電複写装置、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

画像形成装置の最近の進歩とともに、市場或はユーザーのニーズのレベルも高くなり、従来の４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され、その一部は既に実現されている。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である淡いブラック、淡いシアン、淡いマゼンタ等を加えるもの等様々である。目的はそれぞれ画質的に色再現範囲の向上や低コントラストの再現性向上である。具体的には、以下のような構成で行っている。

特許文献１には、感光体の数を減らすために１つの感光体に対して２つの現像を有し、それぞれ同系列の低濃度トナーと高濃度トナーを使用し、低濃度トナーは非磁性一成分方式を用い、高濃度トナー用の現像器は２成分磁気ブラシ現像方式を用いて、低濃度トナー現像機は高濃度の上流側にし、高画質化と装置の小型化、低コスト化を計ることが記載されている。
特許文献２には、濃淡ステーションを隣接して配置し、中転ベルト上で重ねあわせることにより、色の諧調性が保たれ発色がよくなり、モノクロ画像の形成が容易滑効率的、また濃淡いずれか一方でカラー画像を形成する画像形成装置が記載されている。
トナー入れ替えについては、特許文献３〜５に開示されており、特許文献３には、低画像面積等でトナーが劣化した場合に、画像面積と現像動作時間等により劣化したトナーと新品トナーの入れ替えを自動的に行うことが記載されている。
特許文献４には、長期の保管により現像剤の帯電量が低下した場合、初期剤設定後にトナー入れ替えモードを行うことが記載されている
特許文献５には、 転写ベルト上のフォトセンサにより、地汚れトナーの発生、（剤劣化レベル）を検知し、劣化したトナーと新品トナーの入れ替えを自動的に行うことが記載されている。
画質について、特許文献６には、濃淡２種類の色材を用いて、画像を形成する場合に、淡色材の濃度を最適に設定し、全諧調において粒状性をよくする。濃淡２種類の色材を用いて画像を形成する場合に淡色材の濃度を最適に設定することにより全階調範囲において粒状性のよい画像を得ることが記載されている。

一般的な電子写真装置は、一様に帯電した感光体の表面を光ビームで露光して静電潜像を形成し、この静電潜像を現像したトナー像を記録紙に転写し、定着して印刷物を得るように構成される。感光体の表面を露光する光ビームは、レーザダイオードで発生した光を集光して得たものであり、スキャナモータに取付けられて高速回転する多面体のポリゴンミラーで反射して偏向走査し、Ｆ−θレンズで所定の径に絞って感光体の表面に照射されて感光体の表面を走査露光する光スポットを形成する。静電潜像を現像する現像器の現像剤は２成分現像の場合はキャリアとトナーの混合物であり、１成分現像方式の場合はトナー単独であり、トナーが静電潜像に付着してトナー像を形成する。
さらにデジタル方式の画像形成装置においては、像露光は例えばパルス幅変調されたドットによって像露光が行われ、ドット部分にトナーが付着する反転現像が行われる。ドット部分に付着するトナー量は、像形成体上のドット部分の面積や電位の状態とこれに対しての現像バイアスやトナーの有する電荷の状態等によって定まる。

像形成体上に像露光手段によって記録される高濃度の画像部分は、単位面積当たりのドット数も多く、１ドットの大きさも大きい。一方、低濃度の画像部分は、単位面積当たりのドット数も少なく１ドットの大きさも小さい。このことによって現像後は像形成体上の高濃度の画像部分にはトナー付着量は多く、低濃度の画像部分にはトナー付着量は少ない。記録画像の濃淡の差異は、像形成体上に現像によって付着する面積当たりのトナーの付着量の多少によって表現されている。
そのため、通常の高着色度トナーを用いた場合、良好な階調性をもった画像形成を行うことは困難である。特にハイライト部（低濃度部）ではドットが小さいことから、単位面積当たり極少量のトナーの付着は不安定であり、画像ムラが生じ易く、かつ安定した階調性を求めることは困難である。また高濃度部でトナーは、過剰なトナーの付着状態にあって画像濃度は飽和し易く、広い領域（ダイナミックレンジ）での階調性がでないという問題を有する。
その対策として、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒色（Ｋ）の各々の淡色（以下低着色度トナー）と濃色（以下通常トナー）の２種類のトナーを用いて像形成体上に現像を行う画像形成装置が、特許文献２等にて提案されている。
しかしながら、低着色度トナーと通常トナーを同一の機械にいれようとすると、現像装置、感光体装置等を増やすことなり、機械が大きくなるという不具合が生じる。また、低着色度トナーだけで、通常トナーを再現しようとすると、付着量が多く必要となり、トナー消費量が増え、ユーザーの負担となってしまうという不具合が発生する。

特開２００５−２５００４４号公報 特開２００２−１４８８９３号公報 特許３７５７６１２号公報 特開２００１−１００５０５号公報 特開２００３−２１５８６７号公報 特開２００６−１８９７２７号公報

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、現像装置、感光体を増やすことなく、低着色度トナーを使用した高画質モードか通常着色度トナーを使用した画質モードかを自由に選択することができる画像形成装置を提供することを目的とする。すなわち、階調性に優れたカラー画像か低コストのカラー画像かをユーザーが容易に選ぶことができる。さらに、装置の新品時だけでなく、経時でも所望のトナーをユーザーが自由に選択できる画像形成装置を提供することを目的とする。

すなわち、以下の（１）ないし（１１）の発明によって、上記課題は解決される。
（１）本発明の画像形成装置は、像担持体と、この像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上の潜像をトナーを含む現像剤で現像する現像手段とを有し、同系色で着色度が異なる複数種のトナーそれぞれを収納するトナー収納手段の装着が可能な画像形成装置において、現像剤中のトナーを入れ替えるトナー入れ替えモードを有することを特徴とする。
（２）本発明の画像形成装置は、前記（１）に記載の画像形成装置において、異なる着色度のトナーを収納するトナー収納手段を装着したときに、前記トナー入れ替えモードを実行することを特徴とする。
（３）本発明の画像形成装置は、前記（１）又は（２）に記載の画像形成装置において、前記トナー入れ替えモードは、現像剤中のトナーの排出モードを実行した後、トナーの補給モードを実行することにより行うことを特徴とする。
（４）本発明の画像形成装置は、前記（３）に記載の画像形成装置において、現像剤中のトナーの排出モードにて排出したトナーを再利用することを特徴とする。
（５）本発明の画像形成装置は、前記（１）ないし（３）のいずれかに記載の画像形成装置において、新たに装着したトナー収納手段よるトナー補給モードを実行した後、濃度調整モードを実行することを特徴とする。
（６）本発明の画像形成装置は、前記（１）ないし（５）のいずれかに記載の画像形成装置において、前記トナー入れ替えモードの実施、不実施を選択する手段を有することを特徴とする。
（７）本発明の画像形成装置は、前記（１）ないし（６）のいずれかに記載の画像形成装置において、現在装着しているトナー収納手段中のトナーの情報を操作部に表示することを特徴とする。

（８）本発明の画像形成装置は、像担持体と、この像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上の潜像をトナーを含む現像剤で現像する現像手段とを有し、同系色で着色度が異なる複数種のトナーそれぞれを収納するトナー収納手段の装着が可能な画像形成装置において、トナー補給経路のトナーを入れ替える補給経路トナー入れ替えモードを有することを特徴とする。
（９）本発明の画像形成装置は、前記（８）に記載の画像形成装置において、異なる着色度のトナーを収納するトナー収納手段を装着したときに、補給経路トナーの排出モードを実行することを特徴とする。
（１０）本発明の画像形成装置は、前記（８）又は（９）に記載の画像形成装置において、現像装置を入れ替えた後に、補給モードを実行することを特徴とする。
（１１）本発明の画像形成装置は、前記（８）ないし（１０）のいずれかに記載の画像形成装置において、新たに装着したトナー収納手段によるトナー補給モードを実行した後、濃度調整モードを実行することを特徴とする。

本発明の画像形成装置が、現像剤中のトナーを入れ替えるモードを有することで、装置の新品時だけでなく、経時にでも低着色度トナーを使用した高画質モードと通常着色度トナーを自由に選択でき、階調性に優れたカラー画像か低コストにするかをユーザーが容易に選ぶことができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
本発明の例としてフルカラー画像形成装置で説明する。図１は、この画像形成装置の４つの作像ユニットが並列配置された作像系の全体概略図である。
本発明の画像形成装置の一実施形態である複写機は、原稿を搬送する原稿搬送装置（ＡＤＦ）５００、原稿読み取り用のスキャナー部４００と、このスキャナー部から出力されるデジタル信号を電気的に画像処理部で処理して、該画像処理部から出力されるデジタル信号に基づいて画像を記録紙上に形成するプリンタ部３００からなっている。スキャナー部４００においては、原稿載置台上に置かれた原稿の画像は、照射ランプ、ミラー、レンズを介してカラーＣＣＤ３６によって読み取られ、そのデータが画像処理部に送られる。画像処理部においては、このデータに必要な処理が施され、画像信号に変換され、プリンタ部３００へ送られる。

プリンタ部３００においては、イエロー，シアン，マゼンタ，ブラック作像ユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋを４つ並列に配置すると共に、その４つの作像ユニット１０に対して１つの中間転写体としての中間転写ベルト２１と１つの二次転写ローラ２３を配設している。この画像形成装置１００を構成する作像ユニット１０の一例としてイエローの作像ユニット１０Ｙの構成について説明する。特に補足説明がない限り他のシアン作像ユニット１０Ｃ、マゼンタ作像ユニット１０Ｍ、ブラック作像ユニット１０Ｋも同等の構成・動作となっている。作像動作が開始されると、イエロー作像ユニット１０Ｙでは、像担持体である感光体１１Ｙは帯電装置１２Ｙにより表面を一様に帯電される。そして帯電後の感光体１１Ｙには光書き込みの露光装置２０からの露光によりフルカラー原稿のイエロー成分画像の静電潜像が形成され、その静電潜像はイエロー現像装置１３Ｙによりイエロートナーで顕像化される。また、所定の時間差でシアン作像ユニット１０Ｃ、マゼンタ作像ユニット１０Ｍ、ブラック作像ユニット１０Ｋにおいても同様の作像動作が行われ、シアン，マゼンタ，ブラックの各色のトナー像が各感光体１１上に形成される。各作像ユニット１０において感光体１１上に形成されたトナー像Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋを、中間転写ベルト２１上で１つのフルカラー画像として重ねまとめるために、この中間転写ベルト２１の裏面側には各作像ユニット１０の感光体１１の対向位置に転写ローラ１４を配置し、転写ローラ１４に所定の転写バイアスを印加することによって、各作像ユニット１０のトナー像を順次中間転写ベルト２１に重ねて転写させる。

中間転写ベルト２１への転写後の各作像ユニット１０内の感光体１１は、図示しない光除電ユニットにより表面電位を除電され、感光体１１に残留した転写残トナーはクリーニング装置１５の図示しないクリーニングブレードにより除去され、前述の帯電装置１２で帯電される、といった一連の作像サイクルを繰り返す。ベルト転写後、感光体１１表面は光除電ユニットで除電された後、クリーニング装置１５においてトナーなどの残留物を除去している。クリーニング装置１５で除去されたトナーは廃トナー搬送経路を経て廃トナー収容槽に搬送される。
帯電装置１２は、感光体１１に対向配置される帯電部材を接触させて所定の直流電圧（ＤＣ）を印加させて感光体１１表面を均一帯電させる接触帯電方式であり、帯電部材には弾性樹脂ローラを用いている。感光体回転方向において感光体表面での露光位置から現像位置の間の感光体表面に対向した位置に非接触型の電位センサを設置し、所定の帯電電位および潜像電位になるように帯電バイアス値および露光量を調整する。

記録紙へのフルカラートナー像の記録紙への転写後に中間転写ベルト２１の表面に残留したトナーや紙粉等の付着物は、中間転写ベルトクリーニング装置２２の図示しないクリーニングブラシローラやクリーニングブレードにより除去され、先述の感光体廃トナーと同様に廃トナー収容部に搬送される。中間転写ベルト２１、転写ローラ、転写バイアス電源、ベルト駆動軸などを内包する転写ユニット内に設置されたテンションローラがカム機構によって転写ベルトにテンションを与えるもしくは解除することにより、転写ベルトは各作像ユニット１０の感光体１１と接触した状態と離間した状態に変更可能になっている。これにより機械動作時には各作像ユニットの感光体１１が回転するのに先立って接触状態に、機械停止時には感光体１１から離間した状態にしている。中間転写ベルトへトナー像を転写した後、感光体表面は光除電ユニットで除電され、クリーニング装置１５において、最初に（クリーニングユニット内において感光体回転方向において上流位置）で感光体回転方向とカウンター方向にブラシローラを接触回転させて感光体上の残トナーおよび付着物を掻き乱して感光体１１との付着力を弱め、その下流位置においてゴム弾性体でできたブレードを感光体１１に接触させて、前述の乱されたトナーや付着物を除去している。
その後、中間転写ベルト２１に転写されたトナー像は、そして１つのフルカラー画像となった中間転写ベルト２１上のトナー画像を所定のバイアスが印加される二次転写ローラ２３との間にタイミングを合わせて搬送されてくる記録紙上に転写される。転写装置としては、一次転写ローラ１４、二次転写ローラ２３、中間転写ベルト２１、ベルトクリーニング装置２２等を有している。その後、記録紙は定着装置２５に搬送され、加熱・加圧されて記録紙上のトナー像が定着され、フルカラー画像が出力される。
図１おいて、２１ａは従動ローラ、２１ｂは駆動ローラ、２４は搬送ベルト、４０は給紙カセット、４２はピックアップローラ、４５は分離ローラ、４７は搬送ローラ、４８は排紙ローラ、４９はレジストローラ、２００は給紙装置である。

初めに、着色度が異なるトナーの付着量Ｍ／Ａと画像濃度ＩＤの関係を説明する。低着色度トナーを用いた場合の画質に対する効果を図２−１ないし図２−４を参照して説明する。粒径４〜５μｍのトナーを用いた場合の、付着量Ｍ／Ａと画像濃度ＩＤの関係を図２−１に示す。トナーＡは通常の着色度のトナーであり、トナーＢ及びトナーＣは低着色度トナーである。トナーＢの着色度はトナーＡの着色度の約１／２であり、トナーＣの着色度はトナーＡの着色度の約１／３である。
トナーＡが、付着量Ｍ／Ａ＝０．４（ｍｇ／ｃｍ^２）のときに画像濃度ＩＤ＝１．４になるのに対し、トナーＢはＭ／Ａ＝０．４（ｍｇ／ｃｍ^２）のときにＩＤ＝０．８〜０．９程度であるので、トナーＢの付着量を２倍のＭ／Ａ＝０．８（ｍｇ／ｃｍ^２）とするとＩＤ＝１．４となる。

ハイライト部（低濃度部）でのドット画像と実際に出力画像の面積から計算したドット径、ドット径の標準偏差、ドットバラツキ（ドットバラツキ＝ドット径の標準偏差／ドット径平均値）をまとめた表を図２−２に示す。図２−２に示すように、トナーＡでは１ｂｙ３画像（１ドット書いて３ドット空けるパターン）であったのに対し、１／２の着色度のトナーＢを用いた場合は、トナーＡと同一濃度にするには画像面積２倍となり、トナーＡをトナーＢに替えることによって、とでドットバラツキは５．７％→３．５％（６２％）、３．５％→２．０％（５７％）に改善されたことがわかる。
次に、ざらつき感（粒状性を表す指標）としての粒状度について説明する。この粒状度は、たとえばスキャナで読み取った画像を空間周波数成分に変換して、視覚の空間周波数特性（ＶＴＦ）による補正と、画像の平均明度による補正を行うことで計算される。ただし、粒状度の値というのは、その値自体に物理的な意味があるわけではないので、０．０５といったような具体的な値は、粒状度の計算方法によって異なる。

粒状度の算出結果を、平均明度に対してプロットしたものを図２−３に示す。粒状度の数値が低いほど粒状性が良いことを意味する。
図２−３において曲線Ａ１は、トナーＡ（付着量Ｍの通常トナー、目的とするＩＤにおける付着量が、たとえばＭ／Ａ＝０．４ｍｇ／ｃｍ^２）のについての粒状度の算出結果をプロットして得られた曲線であり、曲線Ｂ１は、トナーＢ（付着量Ｍ／Ａ）についての粒状度の算出結果をプロットして得られた曲線である。図２−３から以下のことがわかる。
曲線Ｂ１と曲線Ａ１との対比から、トナーＢ（付着量Ｍ／Ａ）は、トナーＡ（付着量Ｍ／Ａ）より低明度側で低粒状度にシフトしており、粒状性が向上していることがわかる。しかし、本発明ではトナーＡを用いず、トナーＢだけでＩＤ＝１．４を達成することが目的なので、トナーＢ（付着量２Ｍ）も必要となる。図２−３における曲線Ｂ２線と曲線Ａ１の対比から、トナーＢ（付着量２Ｍ／Ａ）はトナーＡ（付着量Ｍ／Ａ）と全く同じ粒状度となることがわかる。
たとえば、Ｂｋ系色として、ライトブラック（以下Ｌｋ）と２Ｌｋ（付着量の２ＭのＬｋ）との切替の場合、トナーＢだけでＩＤ１．４とした場合は概ね図２−３に曲線Ｂ３で示すトナーＢ（付着量（Ｍ＋２Ｍ）／Ａ）のようなプロットとなる。この例ではＬｋと２Ｌｋの切替は平均明度５０程度のところで行っている。この場合でも粒状度は向上していることがわかる。

画像処理におけるテナーの切替タイミングについて、図２−４を参照して説明する。従来の濃トナー（Ｂｋ）のみを用いる場合、中間調の画像は、画像面積率を下げて濃トナー（Ｂｋ）を使用することにより得ることができる。淡トナーと濃トナーの２種類のトナーを使用する場合は、中間調の画像は淡トナーで表し、淡トナー１００％以上の濃度からは濃トナーも使用して中間調の画像を再現している。この場合、いずれのトナーも付着量Ｍ／Ａは０．３ｍｇ／ｃｍ^２以下である。
本発明では淡トナー（Ｌｋ）のみを使用して、濃トナー分を淡トナーの付着量の２倍の付着量（Ｍ／Ａ＝０．６ｍｇ／ｃｍ^２）で使用し、淡トナーと濃トナー２種類を使用した場合と同じように使用する。一例として、淡トナー１００％以上の濃度からは淡トナーを２倍付着量で使用して画像を再現している。

着色度の異なるトナーを検知する方法、画像制御方法は以下のとおりである。印字速度（１分当りのコピー枚数：ｃｐｐ）や機械内部レイアウト形状が異なるコピー機種：Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１を用いた場合について図３−１ないし図３−７、図４を参照して説明する。これらのコピー機は、トナーカートリッジ形状も異なっているが（図３−１）、このＸ１シリーズの本体側はいずれのカートリッジも搭載可能であり、各トナーカートリッジにある情報記録媒体１（ＩＤチップ、ＩＣタグ等）を本体側トナーカートリッジ受け部にある情報認識手段２で読み取ることができる（図３−２）。図３−２において３は現像部である。
新品カートリッジをコピー機本体に装着すると、カートリッジの情報記録が読み取られ、前回とカートリッジ種類が異なる場合は、情報記録にあるトナー種情報に基づき、付着量制御関数：ｆ（ｘ）を設定する。
付着量制御関数：ｆ（ｘ）は図４に示すような現像ポテンシャルを得るための関数式である。たとえばトナーＡではベタ印刷はＶｌａ−Ｖｂで狙いベタＭ／Ａとしているが、トナーＢでは、中間調（淡色ベタ）はＶｌｂ−ＶｂでＭ／Ａを確保し、ベタ印刷（濃色ベタ印刷）はその２倍のＶｌａ−ＶｂでＭ／Ａを確保している。これらはパルス幅変調されたドットによって頁内で１種類のベタを作成している。
またトナーＣについては中間調（淡色ベタ）はＶｌｃ−ＶｂでＭ／Ａを確保し、ベタ（濃色ベタ）はその３倍のＶｌａ−ＶｂでＭ／Ａを確保している。これはトナーの総量が多く、光沢が高くなるため、ユーザーの好みにより２倍等に規制することが選択できる。
トナー種Ｏのときは付着量制御関数ｆ（１）を、トナー種Ｐのときは付着量制御関数ｆ（２）を、トナー種Ｑのときは付着量制御関数ｆ（３）を選び設定する。前回と同じカートリッジの場合は設定はそのままである（図３−３）。トナー種Ｏ、Ｐ、Ｑはたとえばトナー着色度Ａ、Ｂ、Ｃ等である。

同一シリーズの機種の場合、機械内部レイアウトやトナーカートリッジ形状が同じである（図３−４）が、トナーが異なる場合がある。これは高画質を望む市場要求が多く、トナー製造技術や低コスト技術が上がり、粉砕トナーから重合トナーやトナー小着色度化が進むからである。
既に市場に出ているシリーズ機の旧型タイプ（Ｘ１機）でも、シリーズ機の新機種（Ｘ３機）でも、トナーカートリッジ情報記録により、情報記録にあるトナー種情報に基づき、付着量制御関数値を設定する。
カラー機であれば、色毎に互換可能にする（色が異なる場合は非互換にする）。またトナー種が粉砕トナーの場合は、粉砕トナーだけがセットできるように互換性を持たせる。図３−５において、ＯがトナーＡ、ＰがトナーＢというようにする。トナーカートリッジ情報記録により、情報記録にあるトナー種情報に基づき、付着量制御関数値を設定する。

３種類のトナー（たとえばトナーＡ、Ｂ、Ｃ）を収納するトナーカートリッジ５Ａ、５Ｂ、５Ｃが本体に装着可能であり、トナーカートリッジ５Ａ、５Ｂ、５Ｃからトナー補給タンク部４に補給可能であり、使用時は切り替えて補給タンク部４、現像部３に補給する（図３−６）。トナーカートリッジ情報記録により、情報記録にあるトナー種情報に基づき、付着量制御関数値を設定する。
装着されるトナーカートリッジは本体の制御装置と通信可能な電子部品を有し、電子部品にはトナー収納手段に充填されているトナー着色度に関する情報が記憶されており、トナーカートリッジ情報記録により、情報記録にあるトナー種情報に基づき、付着量制御関数値を設定する（図３−１、３−２、３−４）。

＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１について、図５を参照して説明する。フローチャートは現像剤中トナーの入れ替えモードの動作を示す。トナー入れ替えモードを行う理由としては、ユーザーが所望の時期に所望のトナーに交換した場合、現像剤中のトナーも入れ替えないとトナーが混合してしまうため、得られる画像が目的とする画像とでずれが生じるからである。
まず、ユーザーが使用したいトナーをセットした後（Ｓ１）、セットしたトナーが何であるのかを操作部、プリンタ印刷時の画面上に表示させる（Ｓ２）。
交換がトナーエンドであるかの確認をする（Ｓ３）。トナーエンドでのトナー交換の時は特にトナー入れ替えモードは必要なく、トナー補給モード実行（Ｓ９）、濃度調整モード実行（Ｓ１０）というトナーエンドリカバリ動作を行う。
トナーエンドではない場合（Ｓ３におけるＮＯ）は、現在のトナーが前回のトナーカートリッジ中のトナーと異なるかどうかを判断する（Ｓ４）。同じ場合（Ｓ４におけるＮＯ）は終了し、通常に使用可能とする。異なる場合（Ｓ４におけるＹＥＳ）はトナー入れ替えモードを行う。
異なる場合、次にユーザー選択モードが画質優先か、画質優先ではないか（コストと待ち時間優先か）を判断し（Ｓ５）、画質優先になっていない場合（Ｓ５におけるＮＯ）は終了し、通常に使用可能とする。画質優先時（Ｓ５におけるＹＥＳ）はトナー入れ替えを行う。画質優先かコストと時間優先かどうかは予めユーザーが設定できる。例ではデフォルトは画質優先としている。

トナーの入れ替えモードを実行する場合、現像剤中トナーの無駄な消費や入れ替え時の待ち時間が課題となるが、ユーザーが目的とする画像を出力することができる。これを画質優先とする（Ｓ５におけるＹＥＳ）。トナーの入れ替えモードを実行せずに、そのままトナーをセットすればトナーの混合が課題となるが、トナーの無駄や待ち時間はなく、ユーザーが直ちに使用できるという利点がある。コストと時間優先であるため、これを画質優先しない状態とする（Ｓ５におけるＮＯ）。
トナー入れ替えモードはまずトナー排出モードを実行（Ｓ６）し、排出してからトナー補給モードを実行する。この順番で行うことで排出／補給を同時に行うよりも入れ替え時間を短縮している。
排出モードは消費パターンを感光体上に作成して、転写しないように転写部を感光体から離間し、感光体上のトナーをクリーニングする（Ｓ７）。排出モードはトナーエンドレベルまで行う（Ｓ８）。
具体的には現像ユニット内のトナー濃度相当の値を透磁率センサ値（以下Ｖｔで表示）で検出し、キャリア付着等の異常が発生しない下限トナー濃度までトナーを消費する。本実施の形態ではトナーエンドレベルとし、Ｖｒｅｆ＋α値（Ｖｒｅｆ：トナー入れ替えモード実行直前のトナー濃度制御基準値、α：異常が発生しないと期待されるトナー濃度低下量｛実験的に決定される｝）のαはＴＣ（トナー濃度）３質量％相当分である。０．４Ｖ／質量％の感度をもつセンサの場合は１．２Ｖまで消費する。
下限限界トナー濃度（例はトナーエンドレベル）に達成を判断した後、消費と同等なトナー量として消費前のＶｔ値と同等になるようにトナー補給を行う（Ｓ９）。その後、画像濃度や現像γ特性等を調整するために、濃度調整モードを行い（Ｓ１０）、終了する。

＜実施の形態２＞
本発明の実施の形態２は、図３−７に示す構成である。動作としては図５に示すフローチャートと同じであるが、排出したトナーをクリーニング後、リサイクルトナー経路を通り、トナーＡのカートリッジ５Ａに戻す。このトナーＡのカートリッジ５Ａは異なるトナーの混合を避けるため、排出トナー用のカートリッジである。しかし、本発明で用いるトナーは、着色度のみが異なるトナーなので、交換前／後のトナーが混合しても、明度が目的とする明度からずれるだけであり、本実施の形態のように混合比率が少ない場合（数％以下）は問題がないため、交換前のトナーカートリッジに戻しても良い。

＜実施の形態３＞
本発明の実施の形態３について、図６を参照して説明する。フローチャートはトナー補給経路のトナーの入れ替えモードを示す。ユーザーが使用したいトナーをセットした後（Ｓ１１）、セットしたトナーが何であるのかを操作部、プリンタ印刷時の画面上に表示させる（Ｓ１２）。次いで、前回のトナーカートリッジと同じトナーかを判断する（Ｓ１３）。同じ場合（Ｓ１３におけるＮＯ）は終了し、通常に使用可能とする。異なる場合（Ｓ１３におけるＹＥＳ）はトナー入れ替えモードを行う。
入れ替えモードにおいては、まず、トナー搬送シャッタ（トナーカートリッジのすぐに下に位置する）をＯＮする（Ｓ１４）。これにより新しいトナーカートリッジのトナーが搬送経路に漏れないようにする。
その後トナー排出モードを所定時間Ａ秒実行する（Ｓ１５）。この所定時間Ａ秒の時間は搬送経路内トナーの搬出終了する時間である。
排出モード終了後（Ｓ１６）、トナー搬送経路シャッタＯＦＦし（Ｓ１７）、新しいトナーカートリッジのトナーを補給可能な状態にする。現像装置交換可能であることを表示し（Ｓ１８）、ユーザーに交換を促す。
ユーザーが現像装置を交換し（Ｓ１９）、補給トナーと同じトナーの現像装置かを判断し（Ｓ２０）、同じ場合（Ｓ２０におけるＹＥＳ）はトナー補給を行う（Ｓ２１）。その後、濃度調整モードを行い、画像濃度や現像γ特性等を調整し（Ｓ２２）、終了する。ここで、現像γ特性は、単位面積あたりの付着量（Ｍ／Ａ）と画像濃度ＩＤとの関係である。

本発明の画像形成装置においては、異なる着色度のトナーをセットした場合に、現像剤中のトナーを入れ替えるモードを実行することにより、ユーザーが所望の時期に所望のトナー（高画質トナー又は低コストトナー）をセットすれば自動的にトナーを使用できる状態にすることができる。
現像剤中のトナーの入れ替えモードは排出モードを実行後、補給モードを実行することにより、現像剤中トナー入れ替えが短時間で行うことがでる。そのため、ユーザーが所望の時期に所望のトナー（高画質トナー又は低コストトナー）をセットし、使用可能となるまでの準備時間を短くすることができる。
現像剤中のトナーの排出モードにて排出したトナーを再利用することにより、トナー交換時に排出したトナーを無駄にせず、このトナーをユーザーが使用したい時に使用できる。排出モードで排出したトナーは、クリーニング部に残っていた着色度の異なるトナーと多少混ざっているおそれがあり、新品トナーとは色に差があるおそれがあるため、別ホッパ（またはトナーカートリッジ）に戻すとさらによい。

新たにセットしたトナー補給後、濃度調整モードを実行することにより、ユーザーが所望の時期に所望のトナー（高画質トナー又は低コストトナー）をセットし、トナーを入れ替えた直後でも、安定した画像濃度となり、良好な画像品質となる。
ユーザーが所望の時期にトナーを交換すると、現像剤中トナーの入れ替えが必要となり、以下の(1)ないし(3)の課題が発生する。(1)現像剤中トナー排出による無駄なトナー発生、(2)トナーの入れ替えによる待ち時間の発生、(3)また、排出させずにそのままセットした場合、トナーが混合し、得られた画像と目的とする画像でずれが生じる。トナー入れ替えモードの実行においては上記(1)及び(2)が課題となるが、目的とする画像を得ることができる。入れ替えモードをせずに、そのままトナーをセットすれば上記(3)が課題となるが、トナーの無駄や待ち時間はなく、ユーザーがすぐに使用することができる。ナー入れ替えモードの実施、未実施を選択する手段を有することにより、ユーザーが入れ替えモード実施時は画像優先し、不実施時はコスト及び時間優先を選ぶことができる。不実施時でも着色度の異なるトナーは同系列のトナーなので、一時的に明度が目的とする明度からずれているだけであり、それ以外は画像としては問題がない。

現在セットしているトナーの情報を操作部に表示することにより、現在何のトナーを使用しているかユーザーが把握することができる。
トナー着色度が異なる複数種のトナー収納手段をセット可能である画像形成装置において、トナー補給経路中のトナーを入れ替えるモードを有することで、装置の新品時だけでなく、経時にでも低着色度トナーを使用した高画質モードと通常着色度トナーを自由に選択でき、階調性に優れたカラー画像か低コストにするかをユーザーが容易に選ぶことができる。
この画像形成装置において、異なるトナー着色度のトナーをセットした場合に、トナー搬送経路のトナーを入れ替えるモードを自動実行することにより、ユーザーの操作を減らすことができる。所望の時期に所望のトナー（高画質トナー又は低コストトナー）をセットすれば自動的にトナーを使用できる状態にすることができる。
また、前回と異なるトナー着色度のトナーをセットし、トナー補給経路を清掃した後に、補給トナーと同じトナーの現像装置をセットした後にトナーを補給することで補給経路内のトナーを有効利用できる。
また、新たにセットしたトナー補給後、濃度調整モードを実行することにより、トナーを入れ替えた直後でも、安定した画像濃度となり、良好な画像品質となる。

上記実施例において、現像条件は以下のとおりである。
＜装置の条件＞
現像スリーブと感光体ドラムのギャップ（以下ＧＰ）：０．２〜０．６ｍｍ
現像スリーブとドクターブレードのギャップ（以下ＧＤ）：０．２〜０．８ｍｍ
現像スリーブ径：１０〜３０ｍｍφ
感光体線速：６０〜３５０ｍｍ／ｓｅｃ
感光体線速に対する現像ローラの線速比１．０〜２．５
＜現像剤＞
キャリア：フェライト、平均粒径２０〜７０μｍ
トナー：ポリオール系樹脂、ポリエステル系樹脂、粒径３〜７μｍ
添加剤量：０．５〜２．５質量％
キャリア被覆率：２０〜９０％
帯電量（Ｑ／Ｍ）：１０〜５０μＣ／ｇ

本発明の実施形態に係るフルカラー画像形成装置を示す概略構成図である。 低着色度トナーを用いた場合の画質に対する効果を説明する図である。 低着色度トナーを用いた場合の画質に対する効果を説明する図である。 低着色度トナーを用いた場合の画質に対する効果を説明する図である。 低着色度トナーを用いた場合の画質に対する効果を説明する図である。 着色度の異なるトナーを検知する方法を説明する図である。 着色度の異なるトナーを検知する方法を説明する図である。 トナー種と印字速度の関係を示す表である。 着色度の異なるトナーを検知する方法を説明する図である。 トナー種と印字速度の関係を示す表である。 着色度の異なるトナーを用いた画像制御方法について説明する図である。 着色度の異なるトナーを用いた画像制御方法について説明する図である。 付着量制御関数を説明する図である。 実施の形態１において、トナー入れ替えモードを説明するフローチャートである。 実施の形態３において、補給トナー入れ替えモードを説明するフローチャートである。

符号の説明

１００ 画像形成装置
２００ 給紙装置
３００ 画像形成本体
４００ スキャナ部
５００ 原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）
１０ 作像ユニット
１１ 感光体
１２ 帯電装置
１３ 現像装置
１４ 一次転写ローラ
１５ クリーニング装置
１６ 転写ローラ
２０ 露光装置
２１ 中間転写ベルト
２１ａ 従動ローラ
２１ｂ 駆動ローラ
２１ｃ 支持ローラ
２２ ベルトクリーニング装置
２２１ クリーニングバックアップローラ
２２２ クリーニングブレード
２３ 二次転写ローラ
２４ 搬送ベルト
２５ 定着装置
３６ カラーＣＣＤ
４０ 給紙カセット
４２ ピックアップローラ
４５ 分離ローラ
４７ 搬送ローラ
４８ 排紙ローラ
４９ レジストローラ

Claims (11)

1. 像担持体と、この像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上の潜像をトナーを含む現像剤で現像する現像手段とを有し、同系色で着色度が異なる複数種のトナーそれぞれを収納するトナー収納手段の装着が可能な画像形成装置において、
   現像剤中のトナーを入れ替えるトナー入れ替えモードを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、異なる着色度のトナーを収納するトナー収納手段を装着したときに、前記トナー入れ替えモードを実行することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記トナー入れ替えモードは、現像剤中のトナーの排出モードを実行した後、トナーの補給モードを実行することにより行うことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３に記載の画像形成装置において、現像剤中のトナーの排出モードにて排出したトナーを再利用することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、新たに装着したトナー収納手段によるトナー補給モードを実行した後、濃度調整モードを実行することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、前記トナー入れ替えモードの実施、不実施を選択する手段を有することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置において、現在装着しているトナー収納手段中のトナーの情報を操作部に表示することを特徴とする画像形成装置。
8. 像担持体と、この像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上の潜像をトナーを含む現像剤で現像する現像手段とを有し、同系色で着色度が異なる複数種のトナーそれぞれを収納するトナー収納手段の装着が可能な画像形成装置において、
   トナー補給経路のトナーを入れ替える補給経路トナー入れ替えモードを有することを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項８に記載の画像形成装置において、異なる着色度のトナーを収納するトナー収納手段を装着したときに、補給経路トナーの排出モードを実行することを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項８又は９に記載の画像形成装置において、現像装置を入れ替えた後に、補給モードを実行することを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項８ないし１０のいずれかに記載の画像形成装置において、新たに装着したトナー収納手段よるトナー補給モードを実行した後、濃度調整モードを実行することを特徴とする画像形成装置。

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