JP2007121906A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プロセス速度の変更を伴う場合であってもかぶりを抑えた高画質画像を出力できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置を構成する選択手段は、転写材の選択を受け付ける。また、プロセス速度制御手段は、選択受付手段の設定に基づいて、プロセス速度を制御する。また、周波数制御手段は、選択受付手段の設定、即ちプロセス速度に基づいて、現像スリーブに印加するＡＣバイアス電界の周波数を変更する。また、電圧制御手段は、プロセス速度に基づいて、ＡＣバイアス電界のＶｐｐを変更する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、画像形成装置に関し、詳しくは、非磁性トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を利用する画像形成装置に関する。

例えば転写材がＯＨＰ（Over Head Projector）シートと判断した場合、転写材の転写材搬送速度と加熱温度を制御する技術が開示されている（特許文献１）。当該技術では、画像形成された後のトナー像を熱で定着させている画像形成装置において、一般的に利用される普通紙とは異なる素材・厚みを有するＯＨＰシート等の場合、定着速度と定着温度を変更させることで良好な定着画像を得ている。

また、転写材の種類に応じて帯電器及び現像ローラへの印加電圧をそれぞれ変化させる技術が開示されている（特許文献２）。当該技術では、現像のための電圧を変更することでいわゆる“かぶり”現象を排除している。
特開平８−３０５２１８号公報 特開２００１−３５６５３６号公報

上記特許文献１に記載されて技術では、定着速度と定着温度を変更させる点が開示されている。定着速度を遅くすることで記録紙に十分な熱量を与えることが可能になるが、定着速度のみを遅くし、定着までの工程を従来の速度で処理することは困難である。即ち、通常、画像形成装置内を移動する記録紙の線速度（プロセス速度）は一定しており、この速度により処理開始から終了までを制御している。このような状態で最終工程である定着処理の速度のみ遅くする場合には定着処理前段にて記録紙を一端保留する必要があるが、画像形成装置が大型化すると共に様々な処理工程・部品を追加する必要があり、現実的でない。よって、定着速度を落とすために上記プロセス速度自体を落とす必要がある。しかし、プロセス速度を落とすと感光ドラムや現像スリーブの回転速度も落とす必要があり、これに伴って“かぶり”現象が顕著に現れる。

上記特許文献２においては、帯電器及び現像ローラへの印加電圧をそれぞれ変化させることで良好な画像を得ているが、印加電圧の変更のみでは十分に“かぶり”現象を抑えることができない。特に昨今ではデジタルカメラの高性能化に伴って、当該デジタルカメラに対応できるだけの性能を有する画像形成装置が望まれており、さらなる改良が望まれている。

本発明は、上記従来の事情に基づいて提案されたものであって、プロセス速度の変更を伴う場合であってもかぶりを抑えた高画質画像を得ることができる画像形成装置を提供する事を目的とするものである。

本発明は、上記目的を達成するために以下の手段を採用している。即ち、本発明は、非磁性トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を利用する現像装置を備えた画像形成装置を前提としている。ここで、当該画像形成装置を構成する選択手段は、転写材の選択を受け付ける。また、プロセス速度制御手段は、選択受付手段の設定に基づいて、プロセス速度を制御する。また、周波数制御手段は、選択受付手段の設定、即ちプロセス速度に基づいて、現像スリーブに印加するＡＣバイアス電界の周波数を変更する。また、電圧制御手段は、プロセス速度に基づいて、ＡＣバイアス電界のＶｐｐを変更する。

なお、選択手段に換えて、転写材の厚みを検出する厚みセンサーを備える構成としてもよい。この構成では、厚みセンサーが検知した厚みに応じてプロセス速度制御手段、周波数制御手段、電圧制御手段が各設定を変更する。なお、プロセス速度制御手段は、転写材の厚みが大きい場合にプロセス速度を遅くし、周波数制御手段は、転写材の厚みが大きい場合に周波数を大きくする。

また、画像形成装置が複数色の二成分現像剤を利用する場合には、周波数制御手段は、各色毎に周波数を制御し、電圧制御手段は、各色毎にＶｐｐを制御する。

転写材に応じてプロセス速度を変更した場合には、プロセス速度に応じてＡＣバイアスの周波数、Ｖｐｐ変更することにより、かぶりを排除した良好な出力画像を得ることが可能である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

本発明は、例えばスキャナ、ファクシミリ、プリンタ、コピー等を備えた複合機としての画像形成装置に適用可能である。なお、一例としてコピーを利用する場合の画像形成装置の動作を簡単に説明する。

ユーザがコピーを利用して例えば原稿の印刷を行う場合、原稿を図１に示す原稿台１０３、或いは載置台１０５に配置し、原稿台近傍に供えられた操作パネルに対して印刷の指示を行う。当該指示があると、以下に示す各部が動作することで、印刷が行われる。

即ち、図１に示すように、本実施の形態の画像形成装置１００は、本体１０１と、本体１０１の上方に取り付けられたプラテンカバー１０２を備える。本体１０１の上面は原稿台１０３が設けられており、原稿台１０３は、プラテンカバー１０２によって開閉されるようになっている。プラテンカバー１０２は、自動原稿給紙装置１０４と載置台１０５と排紙台１０９が設けられている。

自動原稿給紙装置１０４は、プラテンカバー１０２の内部に形成された原稿搬送路１０８と、プラテンカバー１０２の内部に備えられたピックアップローラ１０６や搬送ローラ１０７等で構成される。原稿搬送路１０８は、載置台１０５から、本体１０１に設けられた読取部１１０にて読み取りが行なわれる読取位置Ｐを経由して、排紙台１０９に通じる原稿の搬送路である。

自動原稿給紙装置１０４は、載置台１０５に載置された原稿１枚ずつをピックアップローラ１０７で搬送路内１０８に引き出し、搬送ローラ１０６等によって引き出した原稿を読取位置Ｐを通過させて排紙台１０９に排紙する。読取位置Ｐを通過する時に原稿は読取部１１０にて読み取られる。

読取部１１０は、原稿台１０３の下方に設けられている。読取部１１０は、原稿台１０３を照射する主走査方向に長い光源１１１と、原稿台からの光を導くミラー１１２、１１３、１１４と、ミラーで導かれた光を撮像する撮像素子１１５とで構成されている。

自動原稿給紙装置１０４が原稿を搬送する時は、光源１１１は、読取位置Ｐを照射できる位置に移動して発光する。光源１１１からの光は、原稿台１０３を透過して読取位置Ｐを通過する原稿にて反射し、ミラー１１２、１１３、１１４によって撮像素子１１５に導かれる。撮像素子１１５は受光した光を撮像することで、原稿の画像データを生成する。

読取部１１０は、自動原稿給紙装置１０４で搬送される原稿だけでなく、原稿台１０３に載置された原稿も読み取ることが可能となっている。原稿台１０３に載置された原稿を読み取る場合は、読取部１１０は、光源１１１を発光させながら副走査方向に移動させて、原稿台１０３の全体を照射する。原稿台１０３からの反射光を撮像素子１１５に導くために、ミラー１１２は光源１１１と共に移動し、光源１１１から撮像素子１１５までの光路長を一定にするために、ミラー１１３、１１４は光源１１１及びミラー１１２の１/２の速度で移動する。

撮像素子１１５は、自動原稿給紙装置１０４に搬送された原稿のときと同じように、ミラー１１２、１１３、１１４に導かれた光に基づいて原稿台１０３に載置された原稿の画像データを生成する。

本体１０１の読取部１１０の下方には、画像データを印刷する印刷部１２０を備えている。印刷部１２０が印刷できる画像データは、上記のように撮像素子１１５に生成されたものや、その他画像形成装置１００とＬＡＮ等のネットワークに接続されたパソコン等の端末から送信されたものである。

印刷部１２０が行う印刷方式には、電子写真方式が用いられている。即ち、感光ドラム１２１を帯電器１２２で一様に帯電させ、その後レーザ１２３で感光ドラム１２１を照射して感光ドラム１２１に潜像を形成し、現像器１２４で潜像にトナーを付着させて可視像を形成し、転写ローラ１２５にて可視像を記録紙に転写する方式で印刷が行われる。

可視像が印刷される記録紙（転写材）は、手差しトレイ１３１、給紙カセット１３２、１３３、１３４などの給紙トレイに載置されたものである。

印刷部１２０は、印刷を行うときは、何れか１つの給紙トレイから記録紙１枚をピックアップローラ１３５を用いて引き出し、引き出した記録紙を搬送ローラ１３７やレジストローラ１３８で感光ドラム１２１と転写ローラ１２５の間に送り込む。

印刷部１２０は、感光ドラム１２１と転写ローラ１２５の間に送り込んだ記録紙に、上記のように可視像を転写すると、可視像を定着させるために搬送ベルト１２６で定着装置１２７に記録紙を送る。定着装置１２７は、ヒータが内蔵された加熱ローラ１２８と、所定の圧力で加熱ローラ１２８に押し当てられた加圧ローラ１２９とで構成されている。加熱ローラ１２８と加圧ローラ１２９の間を記録紙が通過すると、熱と記録紙への押圧力によって可視像が記録紙に定着する。印刷部１２０は、定着装置１２７を通過した記録紙を排紙トレイ１３０に排紙する。

以上が、画像形成装置１００における基本的な画像形成の処理である。

ところで、印刷部１２０では、図２に示すように、プリンタエンジン制御部２０１より送られる画像データをもとに、露光手段であるレーザ１２３がレーザを発光する。当該レーザは、帯電器１２２によって表面が一様に帯電されている感光ドラム１２１に照射される。上記感光ドラム１２１のレーザが照射された部分は表面電位が変化し、潜像が形成される。潜像部は現像手段である現像器１２４内の現像スリーブ２０２によりトナー粒子が付着され、感光ドラム上で顕画化される。この処理過程で、現像スリーブ２０２には、現像器１２４内の非磁性トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤に対して、感光ドラム１２１から現像スリーブ２０２方向の力を与える電圧を印加する処理と、現像スリーブ２０２から感光ドラム１２１方向の力を与える電圧を印加する処理とを交互に行うＡＣバイアスが印加されている。

なお、図２では、一種類のトナーのみ示したが、カラーに対応した画像形成装置においては図３に示すように複数の感光ドラム１２１に対してブラックユニット３０１、イエローユニット３０２、シアンユニット３０３、マゼンタユニット３０４の各ユニットが利用される。

さて、上記構成において、例えば当該画像形成装置１００の操作パネル４０２（図４参照）より、ユーザが転写材を選択する。通常、転写材は普通紙であって、所定範囲の厚さを有している。普通紙が選択された場合には、その旨が操作パネル４０２よりプリンタエンジン制御部２０１に通知され、プリンタエンジン制御部２０１を構成するプロセス速度制御手段は、転写材の搬送に関するローラを制御することにより、画像形成装置１００内を搬送される転写材のプロセス速度を普通紙に対応する例えばＰ１に設定する。また、感光ドラム１２１や現像スリーブ２０２の回転速度も上記プロセス速度に対応させるよう指示する。なお、上記プロセス速度は、主に転写材の厚みによって変更されるため、例えば転写材の厚みを検出する厚みセンサー４０１を設け、上記プロセス速度制御部は厚みセンサー４０１からの情報に基づいてプロセス速度を変更してもよい。

また、上記プリンタエンジン制御部２０１を構成する周波数制御手段は、上記選択、即ちプロセス速度に基づいて現像スリーブ２０２に印加するＡＣバイアスの周波数を普通紙に対応するｆ１に設定する。

またさらに、上記プリンタエンジン制御部２０１を構成する電圧制御手段は、上記選択、即ちプロセス速度に基づいて現像スリーブ２０２に印加するＡＣバイアスのＶｐｐ（ピークトゥピーク電圧：Peak-to-peak voltage）を普通紙に対応するＶ１に設定する。

上記プリンタエンジン制御部２０１により、プロセス速度＝Ｐ１、周波数＝ｆ１、Ｖｐｐ＝Ｖ１に設定された後、上述したように転写材に対する印刷が行われる。なお、カラーに対応した画像形成装置においては各色に対応した現像スリーブそれぞれに、プロセス速度、周波数、Ｖｐｐが設定される。

また、上記選択において、例えば普通紙よりも厚みのある特殊紙を選択した場合、あるいはセンサー４０１により厚みのある特殊紙が検知された場合、当該選択、検知に応じて、プロセス速度制御手段はプロセス速度＝Ｐ２に、周波数制御手段は周波数＝ｆ２に、電圧制御手段はＶｐｐ＝Ｖ２に設定する。ここで、普通紙よりも厚みのある特殊紙が選択された場合、Ｐ１＞Ｐ２、ｆ１＜ｆ２、Ｖ１＜Ｖ２の関係を有する。逆に、普通紙よりも厚みのない特殊紙が選択された場合、Ｐ１＜Ｐ２、ｆ１＞ｆ２、Ｖ１＞Ｖ２の関係を有する。

図５に、発明者の実験結果を示す。

なお、実験機として京セラミタ製プリンタ：ＬＳ−Ｃ８０２６Ｎを用いた。また、当該プリンタは感光ドラムを複数有するフルカラー対応機種であるが、代表的にブラックユニット３０１に注目して実験を行った結果を示す。上記実験機の基本構成として、二成分現像剤のＴ／Ｃ（非磁性トナーと磁性キャリアの混合比）は６％であり、現像スリーブの直径はφ：２０ｍｍ、感光ドラムの直径はφ：３０ｍｍ、現像スリーブ周速（Ｓ）と感光ドラム周速（Ｄ）の比、Ｓ／Ｄは２．０である。

図５における条件Ａは、画像形成装置１００の転写材として普通紙を利用した場合のプロセス速度、ＡＣバイアスの周波数、Ｖｐｐの条件である。

また、条件Ｂは、転写材として普通紙よりも厚みのある特殊紙を利用した場合のプロセス速度、ＡＣバイアスの周波数、Ｖｐｐの条件である。プロセス速度は条件Ａの１／２であるが、周波数：Ｆ、Ｖｐｐ：Ｖは条件Ａと同一である。

また、条件Ｃは、条件Ｂと同一の特殊紙を転写材として利用した場合のプロセス速度、ＡＣバイアスの周波数、Ｖｐｐの条件である。プロセス速度は条件Ａの１／２であり、周波数の値は条件Ａ、条件Ｂよりも大きく、Ｖｐｐの値は条件Ａ、条件Ｂと同一である。

また、条件Ｄは、条件Ｂと同一の特殊紙を転写材として利用した場合のプロセス速度、ＡＣバイアスの周波数、Ｖｐｐの条件である。プロセス速度は条件Ａの１／２であり、周波数、Ｖｐｐの値は共に条件Ａ、条件Ｂよりも大きい。

上記各Ａ〜Ｄの条件で出力を行った場合の転写材上の画像濃度、かぶり値、判定を図５右側に示している。画像濃度は反射濃度計を利用して得られた濃度値であり、反射濃度計としてGretagMacbeth社製SpectroEyeを用いた。また、かぶり値は転写材原紙の値（印刷を行っていない状態）を“０．０００”とした場合の、当該原紙に対する相対的な濃度を、反射率を利用して測定した結果であり、測定器として東京電色社製DENSITOMETER TC−６DSを用いた。

条件Ａでは、画像濃度は１．４０であり、目視して問題のない濃度である。またかぶり値は０．００３であり、非印刷領域を目視しても違和感のない状態である。つまりこの条件では良好な出力画像が得られており、判定は○である。

プロセス速度が条件Ａの１／２である条件Ｂでは、画像濃度は１．３５となり、条件Ａに比して薄いことが見て取れる。また、かぶり値は０．０１０であり、非印刷領域を目視して明らかに違和感がある。この条件では良好な出力画像とはいえないため、判定は×である。

プロセス速度が条件Ａの１／２であり、周波数においては条件Ａ、条件Ｂよりも大きい値となる条件Ｃでは、かぶり値が条件Ａと同様０．００３と改善され、判定は△となる。つまり、周波数を上げることで、かぶり現象が改善されている。

プロセス速度が条件Ａの１／２であり、周波数、Ｖｐｐにおいては条件Ａ、条件Ｂよりも大きい値となる条件Ｄでは、画像濃度、かぶり値共に条件Ａと同様、１．４０及び０．００３となり、判定は○となる。条件Cとの比較により、Ｖｐｐを大きくすることで画像濃度が改善されていることが判る。

以上のように、転写材に応じてプロセス速度を落とした場合には、ＡＣバイアスの周波数、Ｖｐｐを大きくすることにより、良好な出力画像を得ることが可能である。

本発明にかかる画像形成装置は、プロセス速度の変更を伴う場合であってもかぶりを抑えた高画質画像を出力できる画像形成装置として有用である。

画像形成装置の機器構成の概要を示す図。 現像器の構成の詳細を示す図。 カラー画像形成装置のユニット構成図。 本発明に係る画像形成装置の概略構成図。 実験条件及び結果を示す図。

符号の説明

１００ 画像形成装置
１２１ 感光ドラム
１２２ 帯電器
１２３ レーザ
１２４ 現像器
１２５ 転写ローラ
１２６ 送受信手段
１２７ 定着装置
１２８ 加熱ローラ
１２９ 加圧ローラ
２０１ プリンタエンジン制御部（プロセス速度制御手段、周波数制御手段、電圧制御手段を構成）
２０２ 現像スリーブ
４０１ 厚みセンサー
４０２ 操作パネル

Claims (4)

1. 非磁性トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を利用する現像装置を備えた画像形成装置において、
   画像データの転写先である転写材の選択を受け付ける選択受付手段と、
   上記選択受付手段の設定に基づいて、転写材の画像形成装置内における移動速度であるプロセス速度を制御するプロセス速度制御手段と、
   上記選択受付手段の設定に基づいて、上記現像装置を構成する現像スリーブに印加するＡＣバイアス電界の周波数を制御する周波数制御手段と、
   上記選択受付手段の設定に基づいて、上記現像装置を構成する現像スリーブに印加するＡＣバイアス電界のＶｐｐ（ピークトゥピーク電圧：Peak-to-peak voltage）を制御する電圧制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. さらに、転写材の厚みを検出する厚みセンサーを備え、
   上記選択受付手段は、上記厚みセンサーに基づいて転写材を選択する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 上記プロセス速度制御手段は、転写材の厚みが大きい場合にプロセス速度を遅くし、
   上記周波数制御手段は、転写材の厚みが大きい場合に周波数を大きくすると共に、
   上記電圧制御手段は、転写材の厚みが大きい場合にＶｐｐを大きくする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 上記画像形成装置が複数色の二成分現像剤を利用する場合、
   上記周波数制御手段は、各色毎に周波数を制御し、
   上記電圧制御手段は、各色毎にＶｐｐを制御する請求項１に記載の画像形成装置。
   
   

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