JP4289805B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、カラー画像を形成するプリンタ装置や複写機,ファクシミリ装置等の画像形成装置、画像形成速度の高速化と高画質化に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ装置等の画像形成装置で画像を形成する方式としては、電子写真方式とインクジェット方式が広く使用されている。電子写真方式のプリンタ装置は、形成する画像に応じたレーザ光を感光体に照射して潜像を形成し、形成した潜像を現像して可視化し、可視化した画像を記録紙に転写し、記録紙に転写した画像を定着して排出する。この電子写真方式のプリンタ装置でフルカラーの画像を形成する場合は、感光体に形成された潜像をシアン，マゼンタ，イエロー，ブラックの現像材でそれぞれ可視化する作像工程を４回繰り返して、各色毎の画像を重ね合わす。インクジェット方式のプリンタ装置は、記録ヘッドのノズルからインク液滴を噴射させて記録紙に印刷する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
フルカラーの画像を形成する場合、感光体に潜像を形成して各色毎に現像して重ね合わせる電子写真方式により画像を形成すると、各色間の色重ねが難しいとともに感光体周囲の現像装置等が複雑化して大型化と高コスト化を招いてしまう。これに対してインク液滴を噴射させて記録紙に印刷するインクジェット記録装置は色重ねが容易であるとともにインクを噴射させる記録ヘッドを小型にできるため、装置全体を小型化することができる。また、写真画質においてもインクジェット記録装置は優れており、ＯＨＰに画像を形成したときの光透過性も優れている。
【０００４】
一方、インクジェット方式のプリンタ装置は電子写真方式のプリンタ装置と比べて小型化できるが、両面印刷をするときに裏写りが生じたり、文字を高速で記録紙に印刷した場合、インク間のにじみや像流れが生じて画像が乱れ、濃度やシャープネスの点で高画質化することが困難である。
【０００５】
この発明はかかる短所を改善し、電子写真方式とインクジェット方式の両者の長所を併せ持ち、高速で高画質の画像を形成するとともに両面印刷対応の黒文字画像及び写真画像を出力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ものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の画像形成装置は、内部に加熱ヒータを有する感光体と、感光体の周囲に配置された帯電器と現像ユニットと転写ユニットクリーニングユニット及びインクジェット記録ヘッドを有する画像形成装置であって、現像ユニットは感光体の表面に対して接離自在に設けられ、モノクロ画像を形成するときは電子写真方式により感光体にトナー像を形成して記録媒体に転写し、カラー画像を形成するときは、現像ユニットを上記感光体から退避させて、上記加熱ヒータにより上記感光体表面を一定温度に加熱し、インクジェット記録ヘッドから感光体にインクを噴射して一定温度に加熱されている感光体表面で半乾きの状態で記録媒体に転写し、半乾きの状態の画像を転写した記録媒体を加熱ローラと加圧ローラを通して乾燥することを特徴とする。
【０００７】
上記インクジェット記録ヘッドは感光体の軸方向にライン状に配置されていることが望ましい。
【００１０】
また、現像ユニットとインクジェット記録ヘッドを一体に構成した作像装置を有すると良い。
【００１１】
この作像装置を、現像ユニットの現像ローラとインクジェット記録ヘッドのノズル面を一定角度傾けて一体に構成し、モノクロ画像を形成するときとカラー画像を形成するときで現像ユニットの現像ローラとインクジェット記録ヘッドのノズル面の位置を変化させることが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の画像形成装置は、感光体と、感光体の周囲に配置された帯電器と現像ユニットと転写ユニット及びクリーニングユニットのほかに、感光体の軸方向にライン状に配置されたインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）を有する。現像ユニットは感光体の表面に対して接離自在に配置されている。記録ヘッドは感光体にトナー像を形成するときに潜像を形成するレーザ光の照射位置と現像ユニットの間に配置され、感光体の表面にインクを噴射して画像を形成する。この画像形成装置でモノクロ画像を形成するときは、感光体を回転し、感光体の表面を帯電器で帯電し、帯電した感光体にレーザ光を照射して潜像を形成する。感光体に形成された潜像を現像ユニットでブラックのトナーにより現像してトナー像を形成する。このトナー像の形成とタイミングを合わせて記録紙を搬送し、感光体に形成されたトナー像を転写ユニットにより記録紙に転写する。カラー画像を形成するときは、現像ユニットを感光体の表面から離し、記録ヘッドのノズルから感光体の表面にインクを噴射してインクジェット方式で感光体に画像を形成し、形成した画像を転写ユニットの位置で記録紙に転写する。
【００１３】
【実施例】
図１はこの発明の一実施例の構成図である。図に示すように、画像形成装置は、感光体１と、感光体１の周囲に配置された帯電器２と現像ユニット４と転写ユニット５及びクリーニングユニット６のほかに、感光体１の軸方向にライン状に配置されたインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）１６を有し、モノクロ画像を形成するときは電子写真方式で画像を形成し、カラー画像を形成するときはインクジェット方式（以下、ＩＪ方式という）で画像を形成する。現像ユニット４は電子写真方式で画像を形成するときに感光体１に接触し、ＩＪ方式で画像を形成するときは感光体１から離れる。
【００１４】
電子写真方式で画像を形成する場合は、まず、帯電器６は感光体１の表面を帯電する。この帯電した感光体１に光書込装置から形成する画像に応じたレーザ光３を照射して潜像を形成する。感光体１に形成された潜像は現像ユニット４でブラックのトナーにより現像されてトナー像が形成される。形成されたトナー像は転写ユニット５で記録紙１０に転写される。このトナー像を転写する記録紙１０は、給紙圧を管理する加圧スプリング９を有する給紙トレイ８に貯蔵され、感光体１に画像を形成するタイミングにあわせて給紙コロ７から送られ、記録紙１０を高精度に搬送する搬送ベルト１１で搬送されながらトナー像が転写される。記録紙１０に転写されたトナー像は、定着ヒータ１３を内蔵する加熱ローラ１２と加圧ローラ１４を有する定着装置で定着され、トナー像を定着した記録紙１０は排紙トレイ１５に排出される。感光体１に残ったトナーはクリーニングユニット６で除去される。
【００１５】
ＩＪ方式で画像を形成する場合は、インクの供給経路１７から記録ヘッド１６に供給しているフルカラーに対応して少なくともシアン，マゼンタ，イエローの３色のインクを記録ヘッド１６に設けられた複数のノズルから感光体１に噴射し、感光体１にフルカラーの画像を形成し、感光体１に形成した画像を転写ユニット５で記録紙１０に印刷する。感光体１には加熱用ヒータ１８が設けられている。
【００１６】
この画像形成装置の制御部５０には、図２のブロック図に示すように、画像入力部５１と、装置全体の動作を管理するＣＰＵ５２と、画像形成処理の各種プログラムを格納したＲＯＭ５３と、ＣＰＵ５２のワークメモリや画像メモリとして使用するＲＡＭ５４と、入力した画像データの各種画像処理を行う画像処理部５５と、モノクロ画像を印刷するかカラー画像を印刷するかを判定する印刷色判定部５６と、印刷色判定部５６の判定結果により電子写真方式で印刷するかインクジェット（以下、ＩＪという）方式で印刷するかを選択する印刷方式選択部５７と、電子写真方式駆動制御部５８と、ＩＪ方式駆動制御部５９を有する。
【００１７】
上記のように構成した画像形成装置で画像入力部５１に入力した画像信号により画像を形成して印刷するときの動作を図３のフローチャートを参照して説明する。
【００１８】
画像入力部５１に画像信号が入力して印刷指示を受けると（ステップＳ１）、ＣＰＵ５２は、画像処理部５５で入力した画像信号の各種処理を行わせるとともに、入力した画像信号を印刷色判定部５６に送る。印刷色判定部５６は送られた画像信号により印刷する画像がモノクロ画像であるかカラー画像であるかを判別して印刷方式選択部５７に送る（ステップＳ２）。印刷方式選択部５７はモノクロ画像の印刷が指示されると電子写真方式駆動制御部５８を選択して印刷指令と画像処理部５５で処理した画像データを出力する（ステップＳ３）。
【００１９】
電子写真方式駆動制御部５８は印刷指令を受けると、感光体１を回転し、感光体１の表面を帯電器２で帯電する。この帯電した感光体１に形成する画像に応じたレーザ光３を照射して潜像を形成する。感光体１に形成された潜像を現像ユニット４でブラックのトナーにより現像してトナー像を形成する。このトナー像の形成とタイミングを合わせて記録紙１０を搬送し、感光体１に形成されたトナー像を転写ユニット５で静電気力により記録紙１０に転写する。トナー像が転写された記録紙１０は搬送ベルト１１により加熱ローラ１２と加圧ローラ１４の間に送られ加熱,加圧されて定着し、排紙トレイ１５に排出される。感光体１に残ったトナーはクリーニングユニット６で除去され、次の画像形成に備える（ステップＳ４）。
【００２０】
また、印刷色判定部５６で印刷する画像がカラー画像であると判定し、印刷方式選択部５７にカラー画像の印刷が指示されると、印刷方式選択部５７はＩＪ方式駆動制御部５９を選択して印刷指令と画像処理部５５で処理した画像データを出力する（ステップＳ５）。ＩＪ方式駆動制御部５９はカラー画像の印刷指示を受けると、現像ユニット４を感光体１から離して退避させ（ステップＳ６）、感光体１を回転するとともに加熱用ヒータ１８により感光体１の表面温度を一定温度に加熱する（ステップＳ７）。その後、記録ヘッド１６のノズルから各色毎のインクを噴射させて感光体１の表面にカラー画像を形成する。このように感光体１の表面に記録ヘッド１６からインクを噴射したときに、感光体１の表面が一定温度に加熱されているから、噴射されたインクの水分が蒸発（気化）して感光体１の表面で半乾きの状態になっている。このインクが半乾きの状態になっている画像は、給紙コロ７から送られ搬送ベルト１１で搬送されている記録紙１０に転写ユニット５の位置で転写され、加熱ローラ１２と加圧ローラ１４の間を通って排紙トレイ１５に排出される。感光体１に残ったインクはクリーニングユニット６で除去され、次の画像形成に備える（ステップＳ８）。
【００２１】
このように入力した画像に応じて電子写真方式で画像を形成して印刷するかＩＪ方式で印刷するかを切り替えて印刷することにより、電子写真方式とＩＪ方式の特徴を生かして印刷することができ、高画質の画像を高速度で印刷することができる。また、ＩＪ方式で画像を印刷するときに、インクを噴射する感光体１の表面を一定温度に加熱しているから、感光体１に噴射したインクを半乾きにすることができ、インク滴同士が混ざり合うことを防ぐことができ、高品質な画像を安定して形成することができる。
【００２２】
上記実施例はＩＪ方式で画像を形成するときに、記録ヘッド１６から感光体１の表面に直接インクを噴射して感光体１の表面にカラー画像を形成した場合について説明したが、図４の構成図に示すように、感光体１の回転方向の記録ヘッド１６寄り上流側に、ＩＪ方式で画像を形成するときにだけ感光体１の表面に接触する粉体塗布ユニット１９を設け、ＩＪ方式で画像を形成するときに粉体塗布ユニット１９からインクと反応するとインクがゲル化する特殊な粉体、例えば主成分にポリアクリル酸を有するセット材といわれる粉体を感光体１の表面に均一に塗布すると良い。この粉体塗布ユニット１９は、図５の断面図に示すように、先端部にはゲル化粉体２１を感光体１に塗布する塗布ローラ２０を有し、中間部と後端部にはスライド突起２２が形成され、スライド突起２２が固定ガイド２３に対して摺動して前進、後退できるようになっている。この粉体塗布ユニット１９はロッド２４を介してアクチュエータ２５に連結され、電子写真方式で画像を形成するときは後退して塗布ローラ２０が感光体１の表面から一定距離だけ離れ、ＩＪ方式で画像を形成するときだけ前進して塗布ローラ２０を感光体１の表面に接触させて、感光体１の表面にゲル化粉体２１を均一に塗布する。
【００２３】
このようにインクをゲル化粉体２１が塗布された感光体１の表面に記録ヘッド１６からインク滴を噴射して画像を形成することにより、感光体１の表面に噴射したインクをゲル化する。このとき感光体１の表面は一定温度に加熱されているからインクのゲル化を促進し、インク滴同士が混ざることなく留まり、良質な画像を感光体１の表面に形成することができる。この感光体１の表面に形成された画像を記録紙１０に転写した後、感光体１の表面に残ったゲル化したインクはトナーと同様にクリーニングユニット５で回収する。
【００２４】
また、電子写真方式で画像を形成するため、粉体塗布ユニット１９を後退させたとき、感光体１に画像を書き込むレーザ光３の光路を遮断しないように粉体塗布ユニット１９を配置しておく必要がある。このため、例えば図６に示すように、レーザ光３の光路を確保する光案内経路２６を設けておくと、レーザ光３の光路に近付けて粉体塗布ユニット１９を配置することができ、画像形成部を小型化することができる。
【００２５】
上記実施例は電子写真方式に使用する現像ユニット４とＩＪ方式に使用する記録ヘッド１６をそれぞれ独立して配置した場合について説明したが、図７に示すように、現像ユニット４と記録ヘッド１６を一体にした作像装置２９を使用すると良い。このように現像ユニット４と記録ヘッド１６を一体にした作像装置２９を使用することにより、感光体１に対する現像ユニット４と記録ヘッド１６の位置精度を高めることができるとともに組立を容易にすることができる。
【００２６】
この場合、図８に示すように、現像ユニット４の現像ローラ３０と記録ヘッド１６のノズル面３１とをある角度を持った方向に配置して作像装置２９を構成し、この作像装置２９を軸３２に対して回転自在に支持し、電子写真方式で画像を形成するときは、図８（ａ）に示すように、現像ローラ３０が感光体１の表面に接触するように作像装置２９を回転し、ＩＪ方式で画像を形成するときは、図８（ｂ）に示すように、記録ヘッド１６のノズル面３１が感光体１の表面と対向するように作像装置２９を回転する。このように、現像ユニット４の現像ローラ３０と記録ヘッド１６のノズル面３１とをある角度を持った方向に配置しておくことにより、電子写真方式で画像を形成するときに記録ヘット１６のノズル面３１の各ノズルに対するトナーの影響を防ぐことができるとともに、ＩＪ方式で画像を形成するときのゲル化粉体２１が現像ユニット４の現像ローラ３０に付着することを防ぐことができ、安定して画像を形成することができる。
【００２７】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、モノクロ画像を形成するときは感光体にトナー像を形成し、カラー画像を形成するときはインクジェット記録ヘッドから感光体にインクを噴射して画像を形成するようにしたから、電子写真方式とインクジェット方式の特徴を生かして印刷することができ、高画質の画像を高速度で印刷することができる。
【００２８】
また、インクジェット記録ヘッドを感光体の軸方向にライン状に配置することにより、カラー画像を高速度で印刷することができる。
【００２９】
さらに、カラー画像を形成するとき、感光体の表面を一定温度に加熱することにより、感光体に噴射したインクを半乾きにすることができ、インク滴同士が混ざり合うことを防いて高品質の画像を安定して形成することができる。
【００３１】
また、現像ユニットとインクジェット記録ヘッドを一体に構成した作像装置を有することにより、感光体に対する現像ユニットと記録ヘッドの位置精度を高めることができるとともに組立を容易にすることができる。
【００３２】
さらに、作像装置を現像ユニットの現像ローラとインクジェット記録ヘッドのノズル面を一定角度傾けて一体に構成し、モノクロ画像を形成するときとカラー画像を形成するときで現像ユニットの現像ローラとインクジェット記録ヘッドのノズル面の位置を変化させることにより、電子写真方式で画像を形成するときに記録ヘットのノズル面の各ノズルに対するトナーの影響を防ぐとともに、インクジェット方式で画像を形成するときのゲル化粉体が現像ユニットの現像ローラに付着することを防ぎ、安定して画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の構成図である。
【図２】制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】上記実施例の動作を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施例の構成図である。
【図５】粉体塗布ユニットの構成を示す断面図である。
【図６】光案内経路と粉体塗布ユニットの配置を示す断面図である。
【図７】第３の実施例の構成図である。
【図８】現像ユニットとインクジェット記録ヘッドを一体に構成した作像装置の構成図である。
【符号の説明】
１；感光体、２；帯電器、４；現像ユニット、５；転写ユニット、
６；クリーニングユニット、１６；記録ヘッド。

Claims (4)

1. 内部に加熱ヒータを有する感光体と、感光体の周囲に配置された帯電器と現像ユニットと転写ユニットクリーニングユニット及びインクジェット記録ヘッドを有する画像形成装置であって、
   現像ユニットは感光体の表面に対して接離自在に設けられ、モノクロ画像を形成するときは電子写真方式により感光体にトナー像を形成して記録媒体に転写し、カラー画像を形成するときは、現像ユニットを上記感光体から退避させて、上記加熱ヒータにより上記感光体表面を一定温度に加熱し、インクジェット記録ヘッドから感光体にインクを噴射して一定温度に加熱されている感光体表面で半乾きの状態で記録媒体に転写し、半乾きの状態の画像を転写した記録媒体を加熱ローラと加圧ローラを通して乾燥することを特徴とする画像形成装置。
2. 上記インクジェット記録ヘッドは感光体の軸方向にライン状に配置された請求項１記載の画像形成装置。
3. 上記現像ユニットとインクジェット記録ヘッドを一体に構成した作像装置を有する請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 上記作像装置は現像ユニットの現像ローラとインクジェット記録ヘッドのノズル面を一定角度傾けて一体に構成し、モノクロ画像を形成するときとカラー画像を形成するときで現像ユニットの現像ローラとインクジェット記録ヘッドのノズル面の位置を変化させる請求項３記載の画像形成装置。

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