JP2010091702A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】バーコード品質の向上を図りつつ、ランニングコストも低減させる画像形成装置及び画像形成方法を提供する。
【解決手段】バーコードデータを記録材に印字可能な画像形成装置(1)であって、静電潜像がその表面に形成される像担持体(5)と、直流成分に交流成分を重畳した現像バイアスが印加されており、トナーを静電潜像に供給してトナー画像を現像する現像部(20)と、現像バイアスを制御する現像電圧制御部(94)と、印字データがバーコードデータであった場合に、現像バイアスのデューティ値及び直流成分値を、バーコードデータを含まない場合の55%以下の大きさに減少させる信号を現像電圧制御部に出力するバーコード印字制御部(98)とを具備する。
【選択図】図2

Description

本発明は、バーコードデータを印字可能な画像形成装置及び画像形成方法に関する。
この種の画像形成装置では電子写真方式が用いられており、帯電器が像担持体、例えば感光体ドラムを予め帯電し、露光部がドラムの表面に光を照射すると、このドラムの表面には静電潜像が形成される。現像部はトナーを担持しており、現像バイアスを印加すると、このトナーが励起して静電潜像に付着し、トナー画像が形成される。そして、この画像が用紙に転写及び定着される。
ここで、近年、バーコードを用紙に出力する機会が大幅に増加している。このバーコードは、「BAR」と呼ばれる細線と、「SPACE」と呼ばれる用紙色(下地色)の部分からなり、各国で詳細な規格化がなされている。
詳しくは、例えばコンビニエンスストア等ではEAN−128バーコードが用いられており、当該バーコードは44桁に定められ、従来のバーコードに比べて桁数が多い。そのため、バーコードリーダーでの読み取り率が低下し得ることから、この読み取り率の向上を図る技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2007−72099号公報
しかしながら、上述した従来の技術では、バーコードデータを用紙に印字する際には、まず、バーコードデータ用のテスト画像をドラム表面の非画像領域に出力し、その後にドラムに供給される新たなトナーを用いてバーコードデータを用紙に印字しており、バーコード品質は向上可能であるものの、テスト画像に使用されたトナーは、本来必要のないトナー消費であり、これでは、画像形成装置のランニングコストを低減できないとの問題がある。
このように、単にバーコード品質の向上を図るのみならず、そのランニングコストの低減についても配慮する必要があるが、上記従来の技術は、この点については依然として課題が残されている。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解消し、バーコード品質の向上を図りつつ、ランニングコストも低減させる画像形成装置及び画像形成方法を提供することである。
上記目的を達成するための第1の発明は、バーコードデータを記録材に印字可能な画像形成装置であって、静電潜像がその表面に形成される像担持体と、直流成分に交流成分を重畳した現像バイアスが印加されており、トナーを静電潜像に供給してトナー画像を現像する現像部と、現像バイアスを制御する現像電圧制御部と、印字データがバーコードデータであった場合に、現像バイアスのデューティ値及び直流成分値を、バーコードデータを含まない場合の55%以下の大きさに減少させる信号を現像電圧制御部に出力するバーコード印字制御部とを具備する。
第1の発明によれば、現像部では、直流成分に交流成分を重畳した現像バイアスが印加されており、トナーは像担持体の静電潜像に飛翔し、トナー画像が現像される。
ここで、バーコード印字制御部は、印字データがバーコードデータであった場合には、まず、現像バイアスのデューティ値を、バーコードデータを含まない場合の55%以下の大きさに減少させており、現像電圧制御部はこの減少した現像バイアスを現像部に印加させる。現像バイアスのデューティ値を小さく設定すれば、現像時間が短くなって、トナーの消費量が少なくて済むからである。
よって、バーコードデータ用のテスト画像をドラム表面の非画像領域に出力していた従来に比して、記録材の印字に用いられないトナー消費がなく、画像形成装置のランニングコストの低減に寄与する。
しかも、バーコード印字制御部は、現像バイアスの直流成分値を、バーコードデータを含まない場合の55%以下の大きさに減少させており、現像バイアスのピーク値が大きくなり難い。したがって、上述の如くデューティ値を小さく設定してもトナーが像担持体に向けてリークし難くなり、バーコード品質が向上可能になる。
第2の発明は、第1の発明の構成において、直流成分を少なくとも有した帯電バイアスが印加されており、像担持体の表面を帯電する帯電器と、帯電バイアスを制御する帯電電圧制御部とをさらに具備し、バーコード印字制御部は、印字データがバーコードデータであった場合には、像担持体の表面電位を、バーコードデータを含まない場合の70%〜90%の大きさに減少させるべく、帯電バイアスの直流成分値を減少させる信号を帯電電圧制御部に出力することを特徴とする。
第2の発明によれば、第1の発明の作用に加えてさらに、バーコード印字制御部は、帯電バイアスの直流成分値を減少させて、像担持体の表面電位を、バーコードデータを含まない場合の70%〜90%の大きさに減少させる。このように、像担持体の表面電位は大きく低下しないので、上述の如くデューティ値を小さく設定しても1ドットの再現性を確保でき、この点もバーコード品質の向上に寄与する。
第3の発明は、第1や第2の発明の構成において、像担持体の回転速度を制御する線速制御部をさらに具備し、バーコード印字制御部は、印字データがバーコードデータであった場合には、像担持体の回転速度を、バーコードデータを含まない場合より減少させる信号を線速制御部に出力することを特徴とする。
第3の発明によれば、第1や第2の発明の作用に加えてさらに、バーコード印字制御部は、像担持体の回転速度を、バーコードデータを含まない場合より減少させる。よって、システム線速が遅くなり、上述のようにデューティ値を小さく設定しても確実に印字できることから、この点もバーコード品質の向上に寄与する。
第4の発明は、バーコードデータを記録材に印字する画像形成方法である。そして、印字データがバーコードデータであった場合には、静電潜像がその表面に形成される像担持体の回転速度を、バーコードデータを含まない場合より減少させるように設定して、像担持体を駆動するステップと、像担持体の表面電位を、バーコードデータを含まない場合の70%〜90%の大きさに減少させるべく、帯電バイアスの直流成分値を小さく設定して、像担持体の表面を帯電するステップと、直流成分に交流成分を重畳した現像バイアスのうち、そのデューティ値及びこの直流成分値を、バーコードデータを含まない場合の55%以下の大きさに設定して、トナーを静電潜像に供給してトナー画像を現像するステップとから構成される。
第4の発明によれば、現像バイアスのデューティ値は、現像時間に影響を与える因子であり、例えば、このデューティ値が小さくなれば、トナーを像担持体に供給する現像時間が短くなり、トナーの消費量が減る。つまり、印字データがバーコードデータであった場合には、バーコードデータを含まない場合の55%以下の大きさに減少させると、トナーは、バー部分に付着し難くなるし、スペース部分に散り難くなる。
一方、このままでは、現像バイアスのピーク値が大きくなる場合があり、これではトナーが振動し易くなって像担持体に向けて飛び散り易くなるし、また、現像時間が短い故、現像性が低下し得る。
ここで、現像バイアスの直流成分は現像能力に影響を与える因子である。例えば、この直流成分値が小さくなれば、上記ピーク値を抑えることができる。よって、上述した像担持体に向かうリークに対しては、現像バイアスの直流成分値を、バーコードデータを含まない場合の55%以下の大きさに減少させ、上記リークを回避する。
また、帯電バイアスの直流成分は像担持体の表面電位に影響を与える因子であり、例えば、この直流成分値が小さくなれば、その表面電位も小さくなり、1ドットの再現性が良好になる。表面電位と現像バイアスとの電位差が大きくなり、トナーが飛び散り難くなるからである。よって、上述した現像性の低下に対しては、像担持体の表面電位を、バーコードデータを含まない場合の70%〜90%の大きさに減少させるべく、帯電バイアスの直流成分値を減少させることから、上記現像性を確保する。
さらに、像担持体の回転速度も現像能力に影響を与える因子である。例えば、この回転速度が小さくなれば、ゆっくり印字される。よって、上述した現像性の低下に対しては、像担持体の回転速度を、バーコードデータを含まない場合より減少させるので、上記現像性をさらに確保する。
これらの結果、バー部分のトナーの付着量が従来に比して抑えられ、画像形成方法のランニングコストが低減されるし、しかも、像担持体に向かうリークを回避するとともに、現像性は確保されるので、スペース部分、すなわち、記録材の搬送方向で見てバー部分の下流側における「散り」や、当該バー部分の上流側における「尾引き」が回避され、バーコード品質の向上も達成できる。
本発明によれば、現像バイアスのデューティ値及びその直流成分値を低くしてバーコードデータを印字しており、バーコード品質の良好化、及びそのランニングコストの低廉化の双方を達成できる画像形成装置及び画像形成方法を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1には、画像形成装置の一例であるプリンタ1の構造が概略的に示されている。同図に示された断面はプリンタ1の右側面からみたものである。このため、プリンタ1の正面は同図中の左側に、プリンタ1の背面は右側にそれぞれ位置する。
プリンタ1の装置本体2の内部下方には、用紙カセット3が配置されている。このカセット3は、同図に示されるように、左側に向けて引き出し可能に構成され、このカセット3の内部には、バーコードを印字可能な枚葉の用紙(記録材)が積層状態で収納される。そして、この用紙は、同図においてプリンタ1の背面側に向けて1枚ずつ送出され、送出された用紙は、装置本体2の内部で正面側へ向けて反転され、そのまま正面側に向けて搬送される。
また、この装置本体2の内部には、カセット3からの用紙搬送方向でみて下流側にレジストローラ24、画像形成部4及び転写部71が順番に配置されている。
画像形成部4はアモルファスシリコン(a−Si)で形成される感光体ドラム(像担持体)5を有し、ドラム5は回転自在に設置され、図示しない駆動モータによって同図の時計回りに駆動する。また、このドラム5の周囲の適宜位置には、クリーニングブレード8、帯電器6、レーザスキャナユニットである露光部12、現像部20、及び転写部71がそれぞれ設けられている。
この帯電器6は、ドラム5の表面を一様に帯電させる。露光部12は、レーザ光をドラム5に向けて照射する。また、現像部20は現像スリーブ21を有しており、このスリーブ21は図示しない駆動モータによって同図の反時計回りに駆動する。転写部71とドラム5とは、トナー画像を用紙に転写するためのニップ部を形成する。
また、用紙搬送方向でみて転写部71の下流側には、定着部72及び排出口75が順番に配置されている。
そして、このプリンタ1が印刷を行う際は、カセット3からの用紙が1枚ずつ分離して送出される。送出された用紙はレジストローラ24に到達する。このレジストローラ24は、用紙の斜め送りを矯正しつつ、画像形成部4で形成されるトナー画像との画像転写タイミングを計りながら、用紙を転写部71に向けて送出する。
一方、図2の入力ポート80は、印刷の元になる画像データが外部から受信可能に構成されている。この画像データは、文字や符号、図形、記号、線図、模様等の各種の画像がデータ化されたものである、そして、このデータに基づき、エンジンコントローラ90ではレーザ光の照射を制御する。
このコントローラ90はコンピュータとして機能する要素であり、上述した画像形成部4等に電気的に接続されるとともに、CPUやメモリ等のハードウエア資源を有している。そして、コントローラ90は、このハードウエア資源を用いて所定のプログラムを実行する。これにより、ドラム5の表面は、帯電・露光を経て静電潜像が形成される。
また、現像スリーブ21にはトナーコンテナ10からのトナーが担持されている。そして、このスリーブ21の表面に所定の現像バイアスVを印加すると、このトナーは、ドラム5に印加された帯電バイアスvとの電位差によってドラム5の表面に付着する。よって、このドラム5の表面には、静電潜像に応じたトナー画像が形成される。
ドラム5と転写部71との間を用紙が通過すると、ドラム5の表面に形成されたトナー画像は、上記ニップ部で用紙に転写される。なお、ドラム5の表面に残ったトナーはクリーニングブレード8で掻き取られる。
その後、用紙は未定着トナー画像を担持した状態で定着部72に向けて送られ、この定着部72にて所定の温度に達した熱ローラで加圧され、トナー画像が定着される。次いで、定着部72から送出された用紙は排出口75からプリンタ1の正面側に排出される。
ところで、上述したコントローラ90は、通常印字モードの他、バーコード印字モードが実行可能に構成されている。
具体的には、本実施例のコントローラ90は、ドラム線速制御部(線速制御部)92、帯電電圧制御部96、現像電圧制御部94、及びバーコード印字制御部98を有している。
このドラム線速制御部92は、上記駆動モータやドラム5に電気的に接続されており、入力ポート80における印字データがバーコードデータを含まない場合には通常印字モードに設定され、ドラム5の回転速度R1を例えば306mm/secに設定する信号を駆動モータに出力する。
次に、帯電電圧制御部96は、電源50や帯電器6に電気的に接続され、本実施例では、直流成分vdcに交流成分vppを重畳した帯電バイアスvが印加可能に構成される。
そして、この帯電電圧制御部96は、通常印字モードの場合には、ドラム5の表面電位b1を例えば+270Vに設定する信号を電源50に出力する。これにより、帯電器6はドラム5を+270Vに均一に帯電し、露光部12がドラム5の表面に静電潜像を形成する。なお、本実施例では、露光後の表面電位は+20Vである。また、この表面電位は直流成分vdcで決まるため、帯電バイアスvは直流成分vdcのみであっても良い。
さらに、現像電圧制御部94は、電源50や現像スリーブ21に電気的に接続されており、直流成分Vdcに交流成分Vppを重畳した現像バイアスVが印加可能に構成されている。
より詳しくは、この現像電圧制御部94は、通常印字モードの場合には、ドラム5と現像スリーブ21との間に、現像バイアスVの交番電界(例えば、Vdc1=175V、Vpp=1.7kV、デューティ値D1=57%、周波数f=2.8kHz)を作用させる信号を電源50に出力している。これにより、トナーはドラム5の表面に向けて飛翔する。
一方、バーコード印字制御部98は、バーコード印字モードにのみ用いられる。当該印字モードは、入力ポート80における印字データがバーコードデータを含む場合に設定され、ドラム線速制御部92、帯電電圧制御部96、及び現像電圧制御部94に通常印字モードとは異なる信号をそれぞれ出力する。
図3を参照すると、コントローラ90による印字フローチャートが示されており、以下、本発明に係る作用について説明する。
同図のステップS301では、外部から印字命令が発せられ、印字データが入力ポート80に入力される。次に、ステップS302では、コントローラ90が、当該印字データにバーコードデータを含んでいるか否かを判別する。
そして、バーコードデータが含まれない場合、すなわちNOと判定したときにはステップS303に進み、上述した通常印字モードに設定する。
つまり、図4にも示される如く、ドラム線速制御部92はドラム5の回転速度R1を例えば306mm/secに、帯電電圧制御部96はドラム5の表面電位b1を例えば270Vに、現像電圧制御部94は現像バイアスVの交番電界(例えば、Vdc1=175V、Vpp=1.7kV、デューティ値D1=57%、周波数f=2.8kHz)にそれぞれ設定してステップS304に進む。
続いて、このステップS304にて画像形成部4等が印字を開始し、一連のルーチンを抜ける。
これに対し、上述したステップS302にて、バーコードデータが含まれる旨を判定した場合にはステップS305に進み、バーコード印字制御部98がバーコード印字モードを設定する。
より詳しくは、図4にも示されるように、このモードにおけるドラム線速制御部92は、ドラム5の回転速度R2を通常印字モードの半分の大きさ、例えば153mm/secに設定する信号を駆動モータに出力する。
また、このモードにおける帯電電圧制御部96は、ドラム5の表面電位b2を通常印字モードの70%〜90%の大きさ、例えば略85%の230Vに設定する信号を電源50に出力する。これは70%未満ではライン太り、カブリ等が顕著となり、90%を超えていると逆帯電トナーによるカブリが発生する場合があるからである。
さらに、このモードにおける現像電圧制御部94は、現像バイアスVの交番電界もまた通常印字モードの半分以下の大きさにする。より具体的には、この交番電界のうち、交流成分Vppや周波数fは通常印字モードと同じ値にするものの、直流成分Vdc2は例えば90Vに、デューティ値D2は例えば26%に設定し、この設定信号を電源50に出力し、ステップS304で画像形成部4等が印字を開始して一連のルーチンを抜ける。
以上のように、本実施例によれば、バーコード印字制御部98は、印字データがバーコードデータであった場合には、まず、現像バイアスのデューティ値D2を通常印字モードの45.6%程度の大きさに減少させる。
現像バイアスのデューティ値Dは、現像時間に影響を与える因子であり、例えば、このデューティ値が小さくなれば、トナーをドラム5に供給する現像時間が短くなり、トナーの消費量が減る。つまり、図4のように、バーコードデータを含まない場合(D1=57%)の半分以下の大きさ(D2=26%)に減少させると、トナーは、バー部分に付着し難くなるし、スペース部分に散り難くなる。
よって、従来の構成、すなわち、バーコードデータ用のテスト画像をドラム表面の非画像領域に出力していた場合に比して、用紙の印字に用いられないトナー消費がなく、プリンタ1のランニングコストの低減に寄与する。
一方、単にデューティ値Dのみを減少させのでは、現像バイアスVのピーク値が大きくなる場合があり、これではトナーが振動し易くなってドラム5に向けて飛び散り易くなるし、また、現像時間が短い故、現像性が低下する。
しかしながら、バーコード印字制御部98は、現像バイアスの直流成分Vdcの値を通常印字モードの51.4%程度の大きさに減少させている。
当該直流成分Vdcは現像能力に影響を与える因子である。例えば、この直流成分Vdcの値が小さくなれば、上記ピーク値を抑えることができる。よって、上述したドラム5に向かうリークに対しては、図4のように、バーコードデータを含まない場合(Vdc1=175V)の51.4%の大きさ(Vdc2=90V)に減少させ、上記リークを回避する。
また、バーコード印字制御部98は、帯電バイアスの直流成分vdcの値を減少させており、ドラム5の表面電位bを通常印字モードの85.2%程度の大きさに減少させる。
この帯電バイアスの直流成分vdcはドラム5の表面電位に影響を与える因子であり、例えば、この直流成分vdcの値が小さくなれば、その表面電位bも小さくなり、1ドットの再現性が良好になる。ドラム5の表面電位bと現像バイアスVとの電位差が大きくなり、トナーが飛び散り難くなるからである。よって、上述した現像性の低下に対しては、図4のように、バーコードデータを含まない場合(b1=+270V)の8割の大きさ(b2=+230V)に減少させるべく、帯電バイアスの直流成分vdcの値を減少させ、上記現像性を確保する。
さらに、バーコード印字制御部98は、ドラム5の回転速度Rを通常印字モードの50.0%程度の大きさに減少させる。
システム線速、つまり、ドラム5の回転速度Rも現像能力に影響を与える因子である。例えば、この回転速度が小さくなれば、ゆっくり印字される。よって、上述した現像性の低下に対しては、図4のように、バーコードデータを含まない場合(R1=306mm/sec)の半分の大きさ(R2=153mm/sec)に減少させるので、上記現像性をさらに確保している。
これらの結果、バー部分のトナーの付着量が従来に比して抑えられ、プリンタ1や画像形成方法のランニングコストが低減されるし、しかも、ドラム5に向かうリークを回避するとともに、現像性は確保されるので、スペース部分、すなわち、隣り合う2つのバー間における「散り」、より詳しくは現像時に生ずるトナーの飛び散った点々や、用紙の搬送方向で見てバー部分の下流側における「尾引き」、より詳しくは定着時に生ずるトナーの尾状の跡が回避され、バーコード品質の向上も達成できる。
この点について詳述する。
図5は、バーコードデータを、上述した通常印字モードやバーコード印字モードでそれぞれ実行し、バーコード読み取り装置(REA PC−Scan/LD)でその品質を調べた実験結果である。
詳しくは、バーコード品質は数値化することにより、A〜D、及びFによるSymbol Gradeで評価できる。
そして、本実験では、1個のバーコードデータについて10回測定した平均値をA〜D、及びFの範囲内で評価している。
なお、トナーには正帯電磁性のトナーを用い、その平均粒径は5.0〜9.0μm(1μm=1.0×10−6m)であり、また、転写部71には負極性の高圧バイアスが電源50から印加されている。
まず、同図の左側に示されるように、バーコードデータを通常印字モードで実行した場合には、隣り合う2つのバー間における「散り」や、用紙の搬送方向で見てバー部分の下流側に「尾引き」が散見されており、バーコード品質は1.25のDランクであった。このDランクでも読み取り可能であるが、電子写真方式のプリンタ1に要求される画像品質としては十分ではない。
これに対し、同図の右側に示される如く、バーコードデータをバーコード印字モードで実行した場合には、これら「散り」や「尾引き」が認められ難くなり、バーコード品質は1.93のCランクに引き上がっていた。
つまり、印字データがバーコードデータであった場合には、上述したバーコード印字モードを用いれば、バーコード品質の良好化、及びそのランニングコストの低廉化の双方を達成できることが分かる。
本発明は、上記実施例に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。例えば上記実施例の各構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせることができる。
また、上記実施例では印刷機能を有したプリンタの例を示しているが、本発明の画像形成装置は、プリンタの他、複写機やファクシミリ、複合機等にも適用可能である。
本実施例における画像形成装置の断面図である。 図1の装置の概略構成図である。 図2のコントローラによる印字フローチャートである。 図2のコントローラによる設定値の説明図である。 図2のコントローラによる実験結果の説明図である。
符号の説明
1 プリンタ(画像形成装置)
5 感光体ドラム(像担持体)
6 帯電器
20 現像部
90 エンジンコントローラ
92 ドラム線速制御部(線速制御部)
94 現像電圧制御部
96 帯電電圧制御部
98 バーコード印字制御部

Claims (4)

  1. バーコードデータを記録材に印字可能な画像形成装置であって、
    静電潜像がその表面に形成される像担持体と、
    直流成分に交流成分を重畳した現像バイアスが印加されており、トナーを前記静電潜像に供給してトナー画像を現像する現像部と、
    前記現像バイアスを制御する現像電圧制御部と、
    印字データが前記バーコードデータであった場合に、前記現像バイアスのデューティ値及び前記直流成分値を、該バーコードデータを含まない場合の55%以下の大きさに減少させる信号を前記現像電圧制御部に出力するバーコード印字制御部と
    を具備した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であって、
    直流成分を少なくとも有した帯電バイアスが印加されており、前記像担持体の表面を帯電する帯電器と、
    前記帯電バイアスを制御する帯電電圧制御部とをさらに具備し、
    前記バーコード印字制御部は、印字データが前記バーコードデータであった場合には、前記像担持体の表面電位を、該バーコードデータを含まない場合の70%〜90%の大きさに減少させるべく、前記帯電バイアスの直流成分値を減少させる信号を前記帯電電圧制御部に出力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であって、
    前記像担持体の回転速度を制御する線速制御部をさらに具備し、
    前記バーコード印字制御部は、印字データが前記バーコードデータであった場合には、前記像担持体の回転速度を、該バーコードデータを含まない場合より減少させる信号を前記線速制御部に出力することを特徴とする画像形成装置。
  4. バーコードデータを記録材に印字する画像形成方法であって、
    印字データが前記バーコードデータであった場合には、
    静電潜像がその表面に形成される像担持体の回転速度を、該バーコードデータを含まない場合より減少させるよう設定して、該像担持体を駆動するステップと、
    該像担持体の表面電位を、該バーコードデータを含まない場合の70%〜90%の大きさに減少させるべく、帯電バイアスの直流成分値を小さく設定して、該像担持体の表面を帯電するステップと、
    直流成分に交流成分を重畳した現像バイアスのうち、そのデューティ値及び該直流成分値を、該バーコードデータを含まない場合の55%以下の大きさに設定して、トナーを前記静電潜像に供給してトナー画像を現像するステップと
    から構成される画像形成方法。
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