JP4632820B2

JP4632820B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4632820B2
Application number: JP2005065482A
Authority: JP
Inventors: 洋瀬尾; 聖治斎藤; 晃進士; 直毅岩谷
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2025-03-09
Also published as: JP2006251165A

Description

この発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、より詳細には、像担持体への光書き込み（露光）による静電潜像の生成時の露光量制御、および現像に際して電位制御等のプロセス・コントロールを行う際に、定着ベルトや加熱ローラ等の定着部材の表面における傷跡部等に起因する定着画像の傷を打ち消すよう前記電位制御および露光量制御等を行う画像形成装置に関するものである。

最近、複写機、レーザープリンタ等の電子写真機器においては、インクジェットプリンタと比肩する画像品質が市場から求められており、電子写真機器の高画質化が非常に重要な課題となっている。また、電子写真機器の低コスト化も望まれている。

しかしながら、電子写真機器は、インクジェットプリンタと相違し、現像装置の現像剤たるトナーによって顕在化されたトナー像を、紙、ＯＨＰフィルム等の記録材に溶融定着する定着装置を具えている。それゆえ、電子写真機器はインクジェットプリンタよりもコスト高となる。また、定着装置は、定着ベルトの表面温度を所定温度に保持する必要があるため、サーミスタ等の接触式温度検知部材によりその表面温度が検知されている。したがって、定着ベルトの表面は、サーミスタが摺動するため経時的に磨耗して傷跡部が発生することがある。また、定着ベルトの表面は、サーミスタのみならず、分離爪が摺動する。分離爪は、記録材が定着後の定着ベルトに巻き付く現象、いわゆる巻き付きジャムを防止するために配設される。図１４は従来の画像形成装置を示すが、サーミスタ３１により定着ベルト２６の表面に発生した傷跡部は、記録材の画像にトランスファーされ記録材の進行方向と同方向の筋状光沢ムラになる。したがって、電子写真機器による画像は、定着ベルトに傷跡部が発生した場合、この光沢度差により品質が著しく劣化される。

そこで、電子写真機器による画像の品質劣化対策として、以下のような提案がなされている。非離型性樹脂層として球晶の小さいフッ素樹脂を用いたチューブを定着部用フィルムとして用い（例えば、特許文献１参照）、シートを押圧するとともに搬送する回転搬送部材の表面形状の異常を判断する定着装置が、回転搬送部材の表面と回転搬送部材の非接触式の距離検出手段との間の距離を測定し、距離検出手段の検出結果と記憶手段に記憶された基準形状データの相違が許容範囲を超えると、回転搬送部材の表面形状に異常が生じた旨を報知しローラ等の回転搬送部材表面の磨耗や回転駆動系の不具合等を知らせて回転搬送部材の交換を促すものである（例えば、特許文献２参照）。また別の提案として、ベルト定着でオイル又はトナーの付着量を検知してその量が多いとき、駆動ローラが駆動され過剰なオイル量、トナー量に起因する定着搬送速度のバラツキを起因とする画像ノイズの発生を防止するものである（例えば、特許文献３参照）。また別の提案として、定着温度検出手段が接触加熱定着装置における定着温度を検出し、画像情報検出手段が記録材上に定着された定着画像の画像情報を検出する。そして、未定着画像形成条件補正手段が、画像データのうち画像情報検出手段の検出領域に対応する検出領域画像データと、定着温度検出手段により検出された定着温度と、画像情報検出手段により検出された画像情報とに基づいて、記録体上に適量の現像剤であるトナーを付着させるように未定着画像形成条件を補正する。これにより、記録体上には適量の現像剤が付着した状態で定着が行われ、安定して良好な画像状態が確保された定着画像を得るものである（例えば、特許文献４参照）。

特開２０００−１０４３０号公報特開平１０−１７７３２６号公報特開２００１−２５５７７０号公報特開２０００−３４７４６８号公報

しかしながら、上記の方法は、部品の交換を要するため煩瑣であったり、新規な部品を追加するためコストアップしたりするという問題がある。

そこでこの発明は、前記のような従来のものが有する問題点を解決し、傷跡部による表面粗さが光沢度で認識できることに着目し、高画質化と低コスト化の両立を実現する品質劣化対策を施した画像形成装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、像担持体と、該像担持体を帯電させる帯電装置と、帯電された前記像担持体上に光書き込みにより静電潜像を形成する露光装置と、前記像担持体上の静電潜像に現像剤を付着させて顕像化させる現像装置と、前記現像装置によって顕像化された画像を記録材に定着させる定着部材を有する定着装置と、を具えた画像形成装置において、前記定着部材の表面の傷跡部およびその周囲を検知する検知装置と、この検知装置からの検知信号を受けて傷跡部に相当する部位に対して傷跡部の周囲に相当する部位よりも多量の現像剤が付着されるように前記露光装置を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記定着部材は、ヒータを有する加熱ローラで加熱される定着ベルトであり、前記検知装置は、この定着ベルトの表面に非接触に対向配置されたフォトセンサであり、前記制御装置は、このフォトセンサで前記定着ベルトの表面の反射率を測定することにより前記傷跡部とその他の部位との反射率の変化量を算出し、この変化量に基づいて前記記録材上に表れる光沢度差を予測して、前記傷跡部に相当する部位の前記記録材上に付着させる目標トナー付着量を決定することを特徴とする。

この発明は、前記のようであって、定着部材の表面における傷跡部の反射率の変化、定着後の画像における傷跡部の光沢度差、あるいは記録材の通紙枚数に応じて、静電潜像の生成時の露光量制御、現像に際して電位制御等を行うプロセス・コントロール（以下、「プロコン」という）により感光体の傷跡部に対するトナー付着量を制御することにより、部品の交換や新規な部品を取付けずに筋状光沢ムラに起因する画像劣化を部分的に修正することができる。

この発明の一実施の形態を、添付図面を参照して説明する。

図１は、この発明の第１実施形態としての定着装置を具えた画像形成装置（フルカラー複写機）の概略全体構成を示す正面図である。図２は、像担持体周りの全体構成を示す側面図であり、図３は、定着装置の全体構成を示す側面図である。

フルカラー複写機１は、記録材が積載された箱状の給紙カセット７を垂直方向に並列して具える給紙部２、像担持体たる感光体１１を具える画像形成部４、感光体１１を帯電させる帯電ローラ１３、帯電された感光体１１上に光書き込みにより静電潜像を形成する露光装置１４、感光体１１上の静電潜像に現像剤たるトナーを付着させて顕像化させる現像装置１２、現像装置１２によって顕像化された画像を記録材Ｐに定着させる定着装置を具える。

画像形成部４は、カラートナー像を形成する画像形成ユニット１０を具える。画像形成ユニット１０は、それそれの色に対応して感光体（像担持体）１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋが具えられるが、トナーの色のみが相違し他の部分は同一である。図２は、任意の一色の、感光体１１の回りを示す。同図に示すように、感光体１１の周囲に、レーザー照射器１８及びミラー１９等を具える露光装置１４、感光体１１上の電位を計測する電位センサ１６、トナーを収納する現像装置１２、感光体１１とで中間転写ベルト２０を矜持し、その上にトナー像を転写する１次転写ローラ３６、記録材に転写しきれず、感光体１１の表面上に残留したトナーを除去するクリーニング装置１５、クリーニング装置１５で除去しきれなかった残留トナーに電圧をかけて除去する除電装置３０、感光体１１との間でコロナ放電を発生させ感光体１１の表面を一様に帯電する帯電ローラ１３等が配設されている。

図３に示すように感光体１１の表面の傷跡部およびその周囲を検知する検知装置としてのフォトセンサ３４と、制御装置３３が配置され、制御装置３３は、フォトセンサ３４からの検知信号を受けて、傷跡部に相当する部位に対して傷跡部の周囲に相当する部位よりも多量のトナーが付着されるように露光装置１４を制御する。

原稿読み取り部５で読み取られた画像の信号は、制御装置３３により、光信号に変換されて露光装置１４のレーザー照射器１８により照射される。照射された光信号は、複数のミラー１９によって折り返され、回転駆動される感光体１１の表面に書き込まれて静電潜像が形成される。該静電潜像は、現像装置１２から供給されるトナーが付着することで可視化される。トナー像が形成された各色の感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋは同期しており、各色のトナー像は、矢印方向に回動する中間転写ベルト２０上に１次転写手段３６により転写され順次重ね合わされることでカラートナー像が形成される。該カラートナー像が形成された中間転写ベルト２０は、給紙カセット１１から給送された記録材Ｐとタイミングを合わされて、転写装置１７によりカラートナー像が転写される。そして、感光体１１の表面上の残留トナーはそれぞれのクリーニング装置１５で除去され、感光体１１の表面は除電装置３０により残留トナーが除去される。

ついで、プロコンの概略について説明する。電位センサ１６は、感光体１１の表面電位を検出する。そして、制御装置３３は、傷跡部における帯電電位ＶＤが所定の値となるように帯電ローラ１３を制御し、さらに帯電電位ＶＤを調整後、露光後の電位が所定の値となるよう露光装置１４の露光量を制御する。なお、二成分現像剤、即ち、トナーとキャリアからなる現像剤を用いて画像形成を行う場合には、上記の制御に加えて、トナー濃度を制御する。この制御方式は、基準パターンの書き込みによる電位を検知し、この検知値に応じ基準パターン作成時の現像バイアスを決定する。

定着装置２１は、図３に示すように、定着ローラ２５と、定着ローラ２５の通紙方向上流側であって上方に配設された加熱ローラ２３と、加熱ローラ２３の内部に配設されたヒータ２２と、定着ローラ２５と加熱ローラ２３とに張架された定着ベルト２６と、定着ベルト２６と当接してニップ部を形成する加圧ローラ２４と、定着ベルト２６の外周に当接してその周面に離型材を塗布するオイル塗布ローラ２７と、オイル塗布ローラ２７の外周に当接してその周面を清掃するクリーニングローラ２８と、定着ベルト２６を押圧して張力を調整するテンションローラ２９と、加熱ローラ２３上で定着ベルト２６に当接してその温度を検知するサーミスタ３１と、及びニップ部の記録材Ｐの進行方向下流に設けられた分離爪３２とを具える。定着装置２１は、例えば分離爪３２やサーミスタ３１等、定着ベルト２６の表面を磨耗させ傷跡部を発生させるおそれのある表面を摺動する部品の位置に非接触式のフォトセンサ（測定装置）３４を複数個具える。フォトセンサ３４は、制御装置３３に接続され定着ベルト表面の傷跡部の程度を認識する。なお、分離爪３２は定着ローラ２５の表面に頂点が当接しており、定着ローラ２５の軸方向（紙面に垂直な方向）に複数個配設されている。

カラートナー像が転写された記録材Ｐは、定着ベルト２６と加圧ローラ２４で形成されるニップ部により挟持されて加熱、加圧処理されて記録材Ｐにカラートナー画像が永久定着された後、排出ローラにより機外に排出される。

定着ベルト２６の表面に傷跡部が発生している場合、フォトセンサ３４は定着ベルト２６の表面上の傷跡部とその周囲の光沢度を検知する。このフォトセンサ３４からの検知信号を制御装置３３が受けて、それに基づき照射光量の制御信号が露光装置１４に出力される。フォトセンサ３４は定着ベルト２６の表面の反射率を測定し、磨耗のない初期状態から経時的な変化を測定する。発明者らによる実験によると、光沢度と表面粗さの関係は図４に示すようになる。例えば、定着ベルト２６の表面形状粗さは、サーミスタ傷跡部は０．０６μｍ、傷周辺部は０．０８μｍである。一方、画像上の表面粗さは、サーミスタ傷跡部が２μｍ、傷周辺部は２．２μｍである。このように、磨耗による定着ベルト表面形状の粗さと傷跡部等の光沢度は相関関係にある。この例では、画像表面上での光沢度はおよそ４％程度である。この結果から、プロコンにより傷跡部のトナーの紙上付着量を決定し、紙上付着を制御する。光沢度と紙上付着量とには、図５のグラフに示すように強い相関関係がある。筋状光沢ムラは、傷跡部に相当する部位に、傷跡部の周囲に相当する部位よりも多量のトナーを付着させることで、周辺部との光沢度差を目立たなくすることができる。フォトセンサ３４は磨耗のない初期状態の反射率から、経時的な反射率変化を随時測定する。また、図６は、発明者らの実験により得られた定着ベルト上の光沢度差と反射率の関係を示すグラフである。なお、光沢度は、ＪＩＳ規格では屈折率１．５６７であるガラス表面において、６０°の入射角の場合は反射率１０％を光沢度１００％、２０°の入射角の場合は反射率５％を光沢度１００％とされている。

制御装置３３は、傷跡部に相当する部位に対して傷跡部の周囲に相当する部位よりも多量のトナーが付着するように露光装置１４を制御する。この制御について、図７のフローチャートを用いて具体的に説明する。フォトセンサ３４を用いて傷跡部とその周囲部間における光沢の反射率の変化を測定して変化量＝ａとし（ステップ１）、中間転写ベルト２０上のプロコンから傷跡部周囲の目標トナー付着量を検出して（傷周辺目標付着量）＝ｂとし（ステップ２）、図５から画像上の傷跡部およびその周囲の光沢度差を予測して光沢度差＝Ａとし（ステップ３）、Ｆ（ｘ）＝−１０．９３８ｘ^２＋３２．６６１ｘ−６．８６３８に基づきＡ＝Ｆ（ｃ）−Ｆ（ｂ）を満たす傷跡部目標付着量＝ｃを決定して筋部目標付着量＝ｃとし（ステップ４）、（傷跡部目標付着量）＝ｃ／ｂ×（傷周囲目標付着量）に変更する（ステップ５）。

この実施形態においては、転写後画像の傷跡部の位置に相対して非接触式のフォトセンサ３４を配置し、反射率の差からサーミスタ３１や分離爪３２による定着ベルト表面の傷跡部の表面粗さを測定する。さらに傷の程度に応じて定着ベルト表面の傷跡部およびその周囲における光沢度信号に基づき露光装置を制御して、傷跡部に相当する部位には傷跡部の周囲に相当する部位よりも多量のトナーが付着されるので、定着後画像の筋状光沢ムラが目立たなくなり、定着後画像の高品質を保つことが可能となる。筋状光沢ムラの程度を画像上の筋跡ランクとして、以下のように３から５までの４段階で定義した。筋跡ランク５は、筋状光沢ムラがまったく画像上に確認できない程度、筋跡ランク４は、筋状光沢ムラの発生個所を指摘されれば確認できる程度、筋跡ランク３は、筋状光沢ムラをやや確認できる程度、筋跡ランク２は、はっきりと確認できる程度である。そして、通紙枚数と筋跡ランクは、図８に示すように相関関係があった。発明者らは、この発明を施す前と比較して、筋跡ランク４レベルの筋状光沢ムラを１５万枚後に確認した。

第９図に示す第２実施形態は、定着ベルト２６の表面でなく記録材Ｐの定着後画像の筋状光沢ムラを直接測定するものである。第１実施形態とは、フォトセンサ３４が測定する対象が相違する。したがって、同一機能を奏する部品には、第１実施形態と同一符号を付し説明を省略する。非接触型のフォトセンサ３４は、分離爪３２より通紙方向下流に配設される。図１０は、発明者らの実験により得られた画像上の光沢度差と画像上の反射率の関係を示すグラフである。

記録材Ｐの定着後画像の表面の傷跡部およびその周囲を検知するフォトセンサ３４と、このフォトセンサ３４からの検知信号を受けて、制御装置３３は、プロコンによって傷跡部に相当する部位に対して傷跡部の周囲に相当する部位よりも多量のトナーが付着されるように露光装置１４を制御する。発明者らは、前述の筋跡ランク４レベルの筋状光沢ムラを、この発明を施す前と比較して１５万枚後に確認した。

図１１に示す第３実施形態は、像担持体１１と、帯電ローラ１３と、露光装置１４と、現像装置１２と、定着装置２１を具えたフルカラー複写機１において、発光部と受光部の間を記録材Ｐが通過して、光を遮断する回数により記録材の通紙枚数を計数してカウンタを構成するフォトインタラプタ３５と、フォトインタラプタ３５に接続された制御装置３３と、制御装置３３に接続された露光装置１４を有する。カウンタでカウントされた枚数が、傷跡部が発生すると推定される予め設定された数値になると、制御装置３３は、傷跡部に相当する部位に対して傷跡部の周囲に相当する部位よりも多量の現像剤が付着されるように露光装置１４を制御する。図１２は、発明者らの実験により得られた通紙枚数と画像上の光沢度差の関係を示すグラフである。

傷跡部に対するトナーの紙上付着量の制御を、図１３のフローチャートを用いて具体的に説明する。通紙枚数を検出して通紙枚数＝ａとし（ステップ１）、中間転写ベルト２０上のプロコンからに定着ベルト表面の傷跡部に対するトナー目標付着量を検出して傷周辺囲目標付着量＝ｂを検出し（ステップ２）ステップ１で検出したａの時の光沢度差を、図１２から画像表面上の傷跡部およびその周囲の光沢度差を予測して光沢度差＝Ａとし（ステップ３）、Ｆ（ｘ）＝−１０．９３８ｘ^２＋３２．６６１ｘ−６．８６３８に基づきＡ＝Ｆ（ｃ）−Ｆ（ｂ）を満たす傷跡部目標付着量ｃを決定して筋部目標付着量＝ｃとし（ステップ４）、（傷跡部目標付着量）＝ｃ／ｂ×（傷周囲目標付着量）に変更する（ステップ５）。

発明者らは、この発明を施す前と比較して、前述の筋跡ランク４レベルの筋状光沢ムラを１５万枚後に確認した。この実施の形態は、前記実施形態のように複数のフォトセンサを要せず傷跡部発生と推定される枚数になるとプロコンによりトナー付着量を変えるので、低コスト化を実現することができる。

実施の形態で示した定着装置の構成部品である定着ベルトは、好ましい一例を示したにすぎず、実施に際してはこれら部品を特許請求の範囲に記載した範囲内で適宜に変更、修正等をすることができることは言うまでもない。

この発明の画像形成装置を示し、概略の全体構成を示す図である。この発明の像担持体周りの全体構成を示す側面図である。第１実施形態の定着装置の全体構成を示す正面図である。画像上の光沢度と画像表面粗さ（平均値）の関係を示すグラフである。画像上の光沢度と紙上付着量の関係を示すグラフである。画像上の光沢度差と反射率の関係を示すグラフである。第１の実施形態の制御を示すフローチャートである。通紙枚数と筋跡ランクの関係を示すグラフである。第２実施形態の定着装置の全体構成を示す側面図である。画像上の光沢度差と画像上の反射率の関係を示すグラフである。第３実施形態の定着装置の全体構成を示す側面図である。通紙枚数と画像上の光沢度差の関係を示すグラフである。第３実施形態の制御を示すフローチャートである。従来の定着装置の全体構成を示す側面図である。

符号の説明

１画像形成装置（フルカラー複写機）
２給紙部３両面反転ユニット
４画像形成部５原稿読み取り部
６原稿搬送部７給紙カセット
１０画像形成ユニット１１像担持体
１２現像装置１３帯電装置
１４露光装置１５クリーニング装置
１６電位センサ１７転写装置
１８レーザー照射器１９ミラー
２０中間転写ベルト２１定着装置
２２ヒータ２３加熱ローラ
２４加圧ローラ２５定着ローラ
２６定着ベルト２７オイル塗布ローラ
２８クリーニングローラ２９テンションローラ
３０除電装置３１サーミスタ
３２分離爪３３制御装置
３４フォトセンサ３５フォトインタラプタ
３６１次転写ローラＰ記録材

Claims

像担持体と、該像担持体を帯電させる帯電装置と、帯電された前記像担持体上に光書き込みにより静電潜像を形成する露光装置と、前記像担持体上の静電潜像に現像剤を付着させて顕像化させる現像装置と、前記現像装置によって顕像化された画像を記録材に定着させる定着部材を有する定着装置と、を具えた画像形成装置において、
前記定着部材の表面の傷跡部およびその周囲を検知する検知装置と、この検知装置からの検知信号を受けて傷跡部に相当する部位に対して傷跡部の周囲に相当する部位よりも多量の現像剤が付着されるように前記露光装置を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
前記定着部材は、ヒータを有する加熱ローラで加熱される定着ベルトであり、前記検知装置は、この定着ベルトの表面に非接触に対向配置されたフォトセンサであり、前記制御装置は、このフォトセンサで前記定着ベルトの表面の反射率を測定することにより前記傷跡部とその他の部位との反射率の変化量を算出し、この変化量に基づいて前記記録材上に表れる光沢度差を予測して、前記傷跡部に相当する部位の前記記録材上に付着させる目標トナー付着量を決定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。