JP4308547B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【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装置に関するものであり、特にカラー画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カラー画像形成の代表的な方法には、複数の像担持体である感光体上に形成される色の異なるトナー画像を、直接転写紙に重ねながら転写させる直接転写方式と、複数の感光体上に形成される色の異なるトナー画像を、中間転写体に重ねながら転写させ、しかる後に転写紙に一括して転写させる中間転写方式とがある。
複数の感光体を転写紙又は中間転写体に対向させ並べて配置することから、タンデム方式と呼ばれ、感光体ごとにイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対して静電潜像の形成、現像等の電子写真プロセスを実行し、直接転写方式では走行中の転写紙上に、中間転写方式においては走行中の中間転写体上に転写する。
【０００３】
これらの各方式を用いたタンデム方式のカラー画像形成装置では、直接転写方式では、転写紙を支持しながら走行する無端ベルトを、中間転写方式では、感光体から画像を受け取り担持する無端ベルトを採用し、４個の感光体を含む作像ユニットをベルトの一走行辺に並べて設置するが、色の再現性を高め、高画質を維持するために画像が散るという不具合を防止する必要がある。僅かでも画像が散った場合には、意図するドットの並びに変動が生じ、ザラツキやボソツキ感といった画像劣化につながる。
【０００４】
また、画像のまわりに飛散したトナーが，本来ドットのない部分の白地が色味として認識されるために、意図する本来の色を再現できない。また特に２色以上のトナーを重ね合わせる場合に顕著に発生するが、トナーの付着量を大きくした画像おいて、トナーが激しく散る場合がある。この場合には、にじみ画像のように明らかな劣化画像として認識される。
したがって、画像のまわりのトナーの飛散である散り（チリ）を低減した画像形成装置の開発が望まれている。
このような問題を解決するために、例えば特許文献１では、ライン幅を測定してライン幅が一定になるように転写条件や定着条件を制御することで、ラインの付着量を一定とし、チリの低減を行おうとした。
また、特許文献２では、現像剤濃度と環境とを検知して転写条件を制御することで、画像濃度を一定として画質を一定に保とうとした。
ただし、いずれの場合も付着量を安定にすることに主眼が置かれ、チリの量であるトナー飛散量そのものを検知した特許ではなかったため、ライン付着量やベタ付着量は安定するが、ドット又はラインの周りの微小なチリを最も低減した条件とするには至らなかった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−６８８７２号公報
【特許文献２】
特許２８７３７５７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題点に鑑み、本発明は、実際の使用条件下において、画像のまわりのトナー飛散量を測定し、検知し、制御にフィードバックすることで、より確実に画像のまわりのトナー飛散を最も低減した制御条件を設定することが可能となる画像形成装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電部材により帯電する帯電手段と、該帯電手段により帯電された前記像担持体の表面に露光装置により形成された静電潜像をトナーにより現像して可視像とする現像手段と、該可視像を転写材に転写する転写手段と、可視像の転写残を前記像担持体から掻き取るブレード状のクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、前記画像形成装置は、所定の画像を形成し、該画像における画像部及び該画像部のまわりに飛散した飛散トナーを検出する検出手段を装備し、画像不良が生じるときの画像部面積のうちの最大値を閾値Ａ、画像劣化が生じないときの飛散トナーの総面積の最大値を閾値Ｂとして、閾値Ａ及び閾値Ｂが予め設定され、検出された前記画像部面積が前記閾値Ａ以下の場合は画像形成処理を終了し、前記画像部面積が前記閾値Ａを超えた場合は、前記飛散トナーの総面積と前記閾値Ｂとを比較し、前記飛散トナーの総面積が前記閾値Ｂを超えた場合に、前記飛散トナーの総面積を低減するように、露光条件、現像条件、帯電条件又は転写条件を制御する
ことを特徴とする画像形成装置である。
【０００８】
本発明は、前記画像装置が、所定の画像がドット形状又はライン形状であることを特徴とする画像形成装置である。
本発明は、前記画像装置が、カラー画像形成装置であり、所定の画像は複数の色を重ね合わせた画像であることを特徴とする画像形成装置である。
【０００９】
本発明は、前記画像装置が、飛散トナーの低減を、像担持体上のトナー付着量の低減により実現することを特徴とする画像形成装置である。
本発明は、前記画像装置が、像担持体上のトナー付着量の低減を、露光エネルギーの低減により実現することを特徴とする画像形成装置である。
本発明は、前記画像装置が、像担持体上のトナー付着量の低減を、現像バイアス及び帯電電位を下げることにより実現することを特徴とする画像形成装置である。
【００１０】
本発明は、前記画像装置が、２成分現像剤を用い、像担持体上のトナー付着量の低減を、トナー濃度を下げることにより実現することを特徴とする画像形成装置である。
本発明は、前記画像装置が、飛散トナーの低減を、転写ニップ部の電界を低減することにより実現することを特徴とする画像形成装置である。
本発明は、前記画像装置が、転写ニップ部の電界の低減を、転写電流又は転写電圧を下げることにより実現することを特徴とする画像形成装置である。
本発明は、前記画像装置が、飛散したトナーを検出する検出手段を、ＣＣＤを用いることにより実現することを特徴とする画像形成装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明を、画像形成装置である電子写真方式の直接転写方式によるカラーレーザプリンタ（以下「レーザプリンタ」という）に適用した一つの実施形態について図１、図２で説明する。
図１は、本実施形態に係るレーザプリンタの概略構成図である。このレーザプリンタは、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のトナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋが、転写紙１００の移動方向における上流側から順に配置されている。転写紙１００は図中の矢印Ａに沿ってベルト６０が走行する方向に移動する。このトナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋはそれぞれ、像担持体としての感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋと、現像ユニットとを備えている。また、各トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの配置は、各感光体ドラムの回転軸が平行になるように且つ転写紙移動方向に所定のピッチで配列するように、設定されている。
【００１２】
本レーザプリンタは、上記トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋのほか、光書込ユニット２、給紙カセット３，４、レジストローラ対５、転写紙１００を担持して各トナー像形成部の転写位置を通過するように搬送する転写搬送部材としての転写搬送ベルト６０を有するベルト駆動装置としての転写ユニット６、ベルト定着方式の定着ユニット７及び排紙トレイ８等を備えている。また、手差しトレイMF、トナー補給容器ＴＣを備え、図示していない廃トナーボトル、両面・反転ユニット、電源ユニットなども二点鎖線で示したスペースＳの中に備えている。
上記光書込ユニット２は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ及び反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの表面にレーザ光を走査しながら照射する。
【００１３】
図２は、上記転写ユニット６の概略構成を示す拡大図である。この転写ユニット６で使用した転写搬送ベルト６０は、体積抵抗率が１０^９〜１０^１１Ωｃｍである高抵抗の無端状単層ベルトであり、その材質はＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）である。この転写搬送ベルト６０は、各トナー像形成部の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋに接触対向する各転写位置を通過するように、支持ローラ６１〜６８に掛け回されている。
これらの支持ローラのうち、転写紙移動方向上流側の入口ローラ６１には、電源６５ａから所定電圧が印加された静電吸着ローラ８０が対向するように転写搬送ベルト６０の外周面に配置されている。この２つのローラ６１，６５の間を通過した転写紙１００は転写搬送ベルト６０上に静電吸着される。
ローラ６３は転写搬送ベルト６０を摩擦駆動する駆動ローラであり、図示しない駆動源に接続されていて矢印方向に回転する。
【００１４】
各転写位置において転写電界を形成する転写電界形成手段として、感光体ドラムに対向する位置には、転写搬送ベルト６０の裏面に接触するように、転写バイアス印加部材６７Ｙ、６７Ｍ、６７Ｃ、６７Ｋを設けている。これらはスポンジ等を外周に設けたバイアスローラであり、各転写バイアス電源９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋからローラ心金に転写バイアスが印加される。この印加された転写バイアスの作用により、転写搬送ベルト６０に転写電荷が付与され、各転写位置において該転写搬送ベルト６０と感光体ドラム表面との間に所定強度の転写電界が形成される。また上記転写が行なわれる領域での転写紙と感光体の接触を適切に保ち、最良の転写ニップを得るために、バックアップローラ６８を備えている。
【００１５】
上記転写バイアス印加部材６７Ｙ、６７Ｍ、６７Ｃとその近傍に配置されるバックアップローラ６８は、回転可能に揺動ブラケット９３に一体的に保持され、回動軸９４を中心として回動が可能である。この回動は、カム軸９７に固定されたカム９６が矢印の方向に回動することで時計方向に回動する。
上記入り口ローラ６１と吸着ローラ８０は一体的に、入り口ローラブラケット９０に支持され、軸９１を回動中心として、図２の状態から時計方向に回動可能である。揺動ブラケット９３に設けた穴９５と、入り口ローラブラケット９０に固植されたピン９２が係合しており、前記揺動ブラケット９３の回動と連動して回動する。これらのブラケット９０、９３の時計方向の回動により、バイアス印加部材６７Ｙ、６７Ｍ、６７Ｃとその近傍に配置されるバックアップローラ６８は感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃから離され、入り口ローラ６１と吸着ローラ８０も下方に移動する。ブラックのみの画像の形成時に、感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃと転写搬送ベルト６０の接触を避けることが可能となっている。
【００１６】
一方、転写バイアス印加部材６７Ｋ及びその隣のバックアップローラ６８は出口ブラケット９８に回転可能に支持され、出口ローラ６２と同軸の軸９９を中心として回動可能にしてある。転写ユニット６を本体に対し着脱する際に、図示していないハンドルの操作により時計方向に回動させ、ブラック画像形成用の感光体１１Ｋから、転写バイアス印加部材６７Ｋとその隣のバックアップローラ６８を離間させるようにしてある。
駆動ローラ６３に巻きつけられた転写搬送ベルト６０の外周面には、ブラシローラとクリーニングブレードから構成されたクリーニング装置８５が接触するように配置されている。このクリーニング装置８５により転写搬送ベルト６０上に付着したトナー等の異物が除去される。
【００１７】
転写搬送ベルト６０の走行方向で駆動ローラ６３より下流に、転写搬送ベルトの外周面を押し込む方向にローラ６４を設け、駆動ローラ８３への巻きつけ角を確保している。ローラ６４より更に下流の転写搬送ベルト６０のループ内に、押圧部材であるばね６９でベルトにテンションを与えるテンションローラ６５を備えている。
先に示した図１中の一点鎖線は、転写紙１００の搬送経路を示している。給紙カセット３、４あるいは手差しトレイMFから給送された転写紙１００は、図示しない搬送ガイドにガイドされながら搬送ローラで搬送され、レジストローラ対５が設けられている一時停止位置に送られる。このレジストローラ対５により所定のタイミングで送出された転写紙１００は、転写搬送ベルト６０に担持され、各トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに向けて搬送され、各転写ニップを通過する。
各トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上で現像された各トナー像は、それぞれ各転写ニップで転写紙１００に重ね合わされ、上記転写電界やニップ圧の作用を受けて転写紙１００上に転写される。この重ね合わせの転写により、転写紙１００上にはフルカラートナー像が形成される。
【００１８】
トナー像転写後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの表面がクリーニング装置によりクリーニングされ、更に除電されて次の静電潜像の形成に備えられる。
一方、フルカラートナー像が形成された転写紙１００は、定着ユニット７でこのフルカラートナー像が定着された後、切換ガイドＧの回動姿勢に対応して、第１の排紙方向Ｂまたは第２の排紙方向Ｃに向かう。第１の排紙方向Ｂから排紙トレイ８上に排出される場合、画像面が下となった、いわゆるフェースダウンの状態でスタックされる。一方第２の排紙方向Ｃに排出される場合には、図示していない別のソータ及び綴じ装置等の後処理装置に向け搬送させるとか、スイッチバック部を経て両面プリントのために再度レジストローラ対５に搬送される。
【００１９】
次に、本実施形態の特徴部について説明する。図３（ａ），（ｂ）は、本実施形態の特徴部である転写ベルト上に取り付けたＣＣＤにより取り込んだ「ドット画像と飛散トナー」と「2値画処理後のドット画像と飛散トナー」を示す。この図のように、取り込んだドット画像を２値化処理することで、ドット画像とドット画像周辺の飛散トナーに分類することができる。さらに飛散トナーに関しては画素数をカウントすることで、簡単に飛散トナーの総面積を求めることができる。この実施例では、1画素が5μm×5μmに相当し、飛散トナーの総画素数が350画素であることから、飛散トナーの総面積を簡単に求めることができた。
【００２０】
図４にＣＣＤの取り付け図を示す。
図５に本発明の構成の簡単なブロック図を示す。
図６に本発明の露光条件を変更することでの飛散トナー低減条件探索のフローチャートを示す。
以下実施例の一例を説明する。
図４に示すように直接紙に転写するタンデム構成の画像形成装置において、紙の通紙を行っていないタイミングにおいて、所定のドットを作像し転写べルト上に画像を形成する。このドット画像を紙分離部のローラ近傍に配置したＣＣＤにより画像を取り込む。ここの実施例ではドットパターンを選択したが、ラインパターンを選択した場合でも、パターンの周辺の飛散トナーであるチリを検出することは可能である。
図５に示すように、取り込まれた画像は、2値化処理された画像部と飛散トナー部とに分けられそれぞれ面積を求める。（図３（ａ），（ｂ）参照）
【００２１】
図６のフローチャートに示すように、はじめに画像部の面積が閾値Ａに対して、大小を判断する。Ａよりも小さい場合は安定なドットが得られず、ザラツキやボソツキの目立つような画像となる所で閾値Ａを定める。したがって、閾値ＡよりもＣＰＵにより読み取ったドット面積が小さい場合は、それ以上ドットを不安定にするわけにはいかないので、終了処理に入る。閾値Ａよりも大の場合は、次に、飛散トナー部の面積が閾値Ｂに対して、大小どちらなのかを判断する。閾値Ｂを超えた値となった場合は、チリによる画像劣化が生じる所をBの値としてあらかじめ設定しておく。閾値Bを超えた場合は、チリによる画像劣化が生じているため、露光エネルギーを所定量ダウンさせて、再びドットを作像し同様の作業を行う。
【００２２】
一度の手順で、露光エネルギーの異なるドットを作像しておき、それぞれの画像から、最適な露光エネルギーを求めても良い。
上記実施例では、露光エネルギーを飛散トナーが低減する条件とする実施例を述べたが、帯電条件、現像条件又は転写条件の変更により飛散トナーを低減する場合も同様の処理を行う。
図７は、転写電界の大小若しくはトナー総付着量と飛散トナー量との関係を示す。トナー総付着量を少なくすると飛散トナー量は少なくなる。転写電界を小さくしても飛散トナー量は少なくなる。但し、どちらの場合においても、飛散トナー量の低減は、安定したドット若しくはラインが得られにくい方向に働くので、本発明で実施したように、トナー飛散量を測定しながら最適条件を決める必要がある。
【発明の効果】
本発明により、機械の実使用環境下において、飛散トナーを検知する手段としてＣＣＤを用いて飛散トナーを検知し、最もチリが悪い画像での飛散トナーを検知することで、確実に飛散トナーが少ない条件に設定することが可能となり、露光エネルギー、現像バイアス又は帯電電位を下げることで、ラインやドットの付着量を低減でき、飛散トナーを低減できる画像形成装置を提供することができる。
また、本発明により、機械の実使用環境下において、飛散トナーを検知する手段としてＣＣＤを用いて飛散トナーを検知し、最もチリが悪い画像での飛散トナーを検知することで、確実に飛散トナーが少ない条件に設定することが可能となり、トナー濃度を下げることで、現像剤中のトナーの単位重量あたりのトナー帯電量が上がり、同一現像ポテンシャルではトナーの付着量が低減し、飛散トナーを低減できる画像形成装置を提供することができる。
また、本発明により、機械の実使用環境下において、飛散トナーを検知する手段としてＣＣＤを用いて飛散トナーを検知し、最もチリが悪い画像での飛散トナーを検知することで、確実に飛散トナーが少ない条件に設定することが可能となり、飛散トナーを増大させていた、転写ニップ部の放電を抑制することにより、飛散トナーが低減することが可能な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るカラーレーザプリンタの概略構成図を示す。
【図２】転写ユニットの概略構成の拡大図を示す。
【図３】ＣＣＤにより取り込んだドット画像と飛散トナーを示す。
【図４】飛散トナー検知部であるＣＣＤの取り付け図を示す。
【図５】本発明の構成の簡単なブロック図を示す。
【図６】本発明の飛散トナー低減条件探索のフローチャート実施例を示す。
【図７】トナー総付着量と飛散トナー量の関係を示す。
【符号の説明】
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ トナー像形成部
２ 光書込みユニット
３，４ 給紙カセット
５ レジストローラ対
６ 転写ユニット
６０ 転写搬送ベルト
６１〜６８ 支持ローラ
６７Ｙ、６７Ｍ、６７Ｃ、６７Ｋ 転写バイアス印加部材
７ 定着ユニット
８ 排紙トレイ
９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ 転写バイアス電源
１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ 感光体ドラム
８０ 静電吸着ローラ
８０ａ 電源
８５ クリーニング装置
９０ 入り口ローラブラケット
９１ 軸
９２ ピン
９３ 揺動ブラケット
９４ 回動軸
９５ 穴
９６ カム
９７ カム軸
９８ 出口ブラケット
９９ 軸
１００ 転写紙
Ａ ベルト走行方向
Ｂ 第１の排紙方向
Ｃ 第２の排紙方向
Ｇ 切換ガイド
ＭＦ 手差しトレイ
ＴＣ トナー補給容器

Claims (10)

1. 像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電部材により帯電する帯電手段と、該帯電手段により帯電された前記像担持体の表面に露光装置により形成された静電潜像をトナーにより現像して可視像とする現像手段と、該可視像を転写材に転写する転写手段と、可視像の転写残を前記像担持体から掻き取るブレード状のクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、所定の画像を形成し、該画像における画像部及び該画像部のまわりに飛散した飛散トナーを検出する検出手段を装備し、
   画像不良が生じるときの画像部面積のうちの最大値を閾値Ａ、画像劣化が生じないときの飛散トナーの総面積の最大値を閾値Ｂとして、閾値Ａ及び閾値Ｂが予め設定され、
   検出された前記画像部面積が前記閾値Ａ以下の場合は画像形成処理を終了し、前記画像部面積が前記閾値Ａを超えた場合は、前記飛散トナーの総面積と前記閾値Ｂとを比較し、前記飛散トナーの総面積が前記閾値Ｂを超えた場合に、前記飛散トナーの総面積を低減するように、露光条件、現像条件、帯電条件又は転写条件を制御する
   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、
   前記画像装置は、所定の画像がドット形状又はライン形状であ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、
   前記画像装置は、カラー画像形成装置であり、所定の画像は複数の色を重ね合わせた画像であることを特徴とする画像形成装置。
4. 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、
   前記画像装置は、飛散トナーの低減を、像担持体上のトナー付着量の低減により実現することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４に記載の画像形成装置において、
   前記画像装置は、像担持体上のトナー付着量の低減を、露光エネルギーの低減により実現することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項４に記載の画像形成装置において、
   前記画像装置は、像担持体上のトナー付着量の低減を、現像バイアス及び帯電電位を下げることにより実現することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項４に記載の画像形成装置において、
   前記画像装置は、２成分現像剤を用い、像担持体上のトナー付着量の低減を、トナー濃度を下げることにより実現することを特徴とする画像形成装置。
8. 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、
   前記画像装置は、飛散トナーの低減を、転写ニップ部の電界を低減することにより実現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、
   前記画像装置は、転写ニップ部の電界の低減を、転写電流又は転写電圧を下げることにより実現することを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置において、
    前記画像装置は、飛散トナーを検出する検出手段を、ＣＣＤを用いることにより実現することを特徴とする画像形成装置。

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