JP6473347B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、用紙の種類に応じてプロセススピードを変更して印字を行う画像形成装置に関する。
従来、画像形成装置では、使用される用紙の種類に応じて用紙の搬送速度や定着時の加熱温度を制御する技術がある。例えば、特許文献1には、用紙が厚紙(もしくはOHPシート)の場合、通常使用される普通紙よりも用紙の搬送速度を低くする、すなわち、プロセススピードを遅くすることが開示されている。
普通紙にトナーを定着する場合と、厚紙にトナーを定着させる場合とを比べると、厚紙の方がより加熱量を大きくする必要がある。そこで、厚紙を用いる場合には、定着装置で十分に用紙が加熱されるように通紙速度を遅くしている。この場合、定着工程のみで通紙速度を遅くすることは困難であるため、現像工程等の他の工程を含むプロセス全体でプロセススピードを遅くする必要がある。
このように厚紙使用時にプロセススピードを遅くすると、定着工程は良好に行えるものの、現像工程においては感光体ドラム上(1次転写上)のトナー付着量が変わり、厚紙へのトナー付着量が普通紙へのトナー付着量より多くなる。これについては、一般的には厚紙使用時に現像バイアスの印加電圧(直流成分)を低下させ、トナー付着量を抑制することが考えられる。
しかしながら、普通紙使用時と厚紙使用時とで現像バイアスの印加電圧(直流成分)を変化させて、トナー付着量を揃えたとしても、これだけで印字品質が同じになるとは限らない。特許文献2では、厚紙使用時でプロセススピードを遅くする場合には、現像ACバイアスの周波数およびピークトゥピークを大きくすることで、カブリを抑止することが開示されている。
特開平8−305218号公報 特開2007−121906号公報
特許文献2では、普通紙使用時と厚紙使用時との印字品質を揃えるために、特にカブリの問題を解消する技術を開示している。しかしながら、印字品質に関しては、カブリ以外に細線再現性の問題がある。普通紙使用時と厚紙使用時とで現像バイアスの印加電圧(直流成分)を変化させる従来方法では、普通紙使用時と厚紙使用時とで細線の印字幅に変化が生じるといった細線再現性にも問題がある。
また、プロセスコントロールを実施して現像バイアスの印加電圧(直流成分)を調整した場合には、普通紙使用時に対し、厚紙使用時における細線再現性がより低下することが見出された。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、用紙の種類に応じてプロセススピードを変更する画像形成装置において、プロセススピードが異なる場合であっても、印字品質が同程度となるようにすることを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明は、第1の印刷モードと、前記第1の印刷モードよりもプロセススピードの遅い第2の印刷モードを有する画像形成装置であって、現像装置と感光体ドラムとの間に印加される現像バイアスは、直流成分に交流成分を重畳してなるバイアス電圧であり、前記第1の印刷モードにおける現像バイアスの直流成分と、前記第2の印刷モードにおける現像バイアスの直流成分とは同じであり、前記第2の印刷モードにおける現像バイアスの交流成分のピークトゥピークは、前記第1の印刷モードにおける現像バイアスの交流成分のピークトゥピークよりも低く設定されていることを特徴としている。
上記の構成によれば、第2の印刷モードにおいて、プロセススピードを遅くすることによる画像濃度の増加と、交流成分のピークトゥピーク(Vpp)を小さくすることによる画像濃度の低下とのバランスが取られる。これにより、プロセススピードの遅い厚紙印刷モード第2の印刷モードでも、第1の印刷モード時と同程度の画像濃度を得ることができる。また、第2の印刷モードにおける細線の太さも、第1の印刷モード時と同程度の太さとすることができ、細線再現性も良好なものとすることができる。
また、上記画像形成装置では、(前記第1の印刷モードでの交流成分のピークトゥピーク)に対する(前記第2の印刷モードでの交流成分のピークトゥピーク)の電圧差は、50V以上200V以下の範囲に設定されていることが好ましい。
また、上記画像形成装置では、(前記第1の印刷モードでの交流成分のピークトゥピーク)に対する(前記第2の印刷モードでの交流成分のピークトゥピーク)の減少率は、5%以上25%以下の範囲に設定されていることが好ましい。
また、上記画像形成装置では、前記第1の印刷モードは、記録用紙として普通紙を用いる場合の印刷モードであり、前記第2の印刷モードは、記録用紙として普通紙よりも坪量の大きい厚紙を用いる場合の印刷モードである構成とすることができる。
また、上記画像形成装置では、前記第1の印刷モードおよび前記第2の印刷モードは、それぞれ1種類のプロセススピードで印字を行う構成とすることができる。
また、上記画像形成装置では、現像バイアスの直流成分を変更するプロセスコントロールが可能であり、前記第1の印刷モードおよび前記第2の印刷モードのどちらか一方でプロセスコントロールが行われることによって変更された現像バイアスの直流成分は、他方の印刷モードに切り替えられた後もそのまま引き継がれる構成とすることができる。
上記の構成によれば、第1の印刷モードおよび第2の印刷モードで現像バイアスの直流成分が変化しないため、どちらか一方の印刷モーでプロセスコントロールが行われることによって変更された現像バイアスの直流成分は、他方の印刷モードに切り替えられた後もそのまま引き継ぐことが可能となる。この場合も、第1の印刷モードと第2の印刷モードとで同程度の印字品質を得ることができる。
本発明の画像形成装置は、第2の印刷モードにおいて、プロセススピードを遅くすることによる画像濃度の増加と、交流成分のピークトゥピーク(Vpp)を小さくすることによる画像濃度の低下とのバランスが取られることで、第1の印刷モードと第2の印刷モードとで同程度の印字品質を得ることができるといった効果を奏する。
本発明の一実施形態を示すものであり、画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 図1の画像形成装置における画像形成プロセスを説明する図である。 図1の画像形成装置における現像装置の一部と感光体ドラムとの駆動部を示す斜視図である。 現像バイアスの電圧波形を示す波形図である。 普通紙印刷モードと厚紙印刷モードとの切替制御を行うための制御系を示すブロック図である。 普通紙印刷モードと厚紙印刷モードとの切替タイミングを説明するフローチャートである。 普通紙印刷モードと厚紙印刷モードでのトナー付着量測定および細線再現性について実験結果を示す表である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図1は、画像形成装置100の概略構成を示す断面図である。図2は、画像形成装置100における画像形成プロセスを説明する図である。
画像形成装置100は、図1に示すように、本体部110、原稿読取部120、および原稿搬送装置130を具備して構成されている。本体部110は、記録用紙に画像を印字するための画像形成部を内部に有している。原稿読取部120は、本体部110の上方に配置され、原稿のコピーを行う際に原稿の読取を行う。
原稿搬送装置130は、原稿読取部120の上に配置され、装置リア側を支点にして上方に回動し、装置の手前側が開放されるようになっている。また、原稿搬送装置130は、自動読み取りモードでは、原稿セットトレイ上に載置された原稿を原稿読取部120の原稿載置台上に向かって順次搬送する。
画像形成装置100において扱われる画像データは、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色を用いたカラー画像に応じたもの、又は単色(例えばブラック)を用いたモノクロ画像に応じたものである。このため、画像形成装置100は、ブラック、シアン、マゼンタ、及びイエローに対応付けられた4つの画像ステーションPa、Pb、Pc、Pdを有しており、各色に応じた4種類のトナー像を形成することができる。画像ステーションPa、Pb、Pc、Pdのそれぞれは、現像装置12、感光体ドラム13、ドラムクリーニング装置14、及び帯電器15を備えている(図2参照)。
また、光走査装置11は、画像ステーションPa、Pb、Pc、Pdにおいて共通化されている。具体的には、光走査装置11は、一つのポリゴンミラーと、4つの半導体レーザ(図示せず)を備えている。それぞれの半導体レーザより出射されるレーザ光は、回転するポリゴンミラーによって、それぞれ異なる光路上を主走査方向に走査されると共に、レンズやミラー等の光学部材を介して、各画像ステーションPa、Pb、Pc、Pdの感光体ドラム13表面に入射する。
各画像ステーションPa、Pb、Pc、Pdのいずれにおいても、感光体ドラム13へのトナー像形成は以下の手順で行われる。まず、ドラムクリーニング装置14により感光体ドラム13の表面の残留トナーを除去及び回収した後、帯電器15により感光体ドラム13の表面を所定の電位に均一に帯電させる。次に、光走査装置11により感光体ドラム13の表面を露光して、その表面に静電潜像を形成し、現像装置12により該静電潜像を現像する。これにより、各感光体ドラム13の表面に各色のトナー像が形成される。
引き続いて、中間転写ベルト21を周回移動させつつ、ベルトクリーニング装置22により中間転写ベルト21の残留トナーを除去及び回収した後、各感光体ドラム13表面の各色のトナー像を、転写部16(転写ローラ16Aおよび電源16B)によって中間転写ベルト21に順次転写して重ね合わせる。これにより、中間転写ベルト21上にカラーのトナー像を形成する。
中間転写ベルト21と2次転写装置23の転写ローラとの間にはニップ域が形成されており、用紙搬送路を通じて搬送されて来た記録用紙をそのニップ域に挟み込んで搬送する。その際、中間転写ベルト21表面のカラーのトナー像が記録用紙上に転写される。そして、定着装置17の加熱ローラと加圧ローラとの間に記録用紙を挟み込んで加熱及び加圧し、記録用紙上のカラーのトナー像を定着させる。
一方、記録用紙は、給紙カセット18から引出されて、用紙搬送路を通じて搬送され、2次転写装置23や定着装置17を経由し、排紙ローラ32を介して排紙トレイ33へと搬出される。用紙搬送路には、記録用紙を上記ニップ域でのトナー像の転写タイミングに合わせて搬送するレジストローラ31、記録用紙の搬送を促す搬送ローラ、排紙ローラ332等が配置されている。
画像形成装置100では、記録用紙に厚紙を用いる場合には、普通紙を用いる場合に比べてプロセススピードが遅くなる(印刷プロセスにおける用紙搬送速度や中間転写ベルト21の回転速度が遅くなる)ように設定されている。これは、厚紙にトナー像を定着するための熱量が、普通紙にトナー像を定着するための熱量よりも多く必要となり、そのための熱量を定着装置17において確保するためである。尚、普通紙よりも多くの定着熱量を必要とする記録用紙であれば、厚紙以外(例えばOHPシート)であってもプロセススピードが遅くされる。
すなわち、本実施の形態に係る画像形成装置100は、プロセススピードの互いに異なる少なくとも2つの印刷モードを有している。以下の説明では、画像形成装置100が、普通紙印刷モード(第1の印刷モード)と、普通紙印刷モードよりもプロセススピードの遅い厚紙印刷モード(第2の印刷モード)とを有しているものとして説明を行う。ここでは、紙の坪量値が105g/m2以下の用紙を普通紙、紙の坪量値が105g/m2を超える用紙を厚紙とする。
普通紙印刷モードと厚紙印刷モードとでは、厚紙印刷モードの方が現像工程でのプロセススピードも遅くなる。本発明は、プロセススピードに応じて現像バイアスを制御し、プロセススピードの相違による現像の変化を抑制して、普通紙印刷モードと厚紙印刷モードとでの印刷品質を揃えるようにした点に特徴を有する。以下、この特徴について詳細に説明する。
図3は、現像装置12の一部と感光体ドラム13との駆動部を示す斜視図である。ここで、現像装置12は非磁性二成分現像剤を用いる現像装置を例示し、図3では現像装置12が有するマグネットローラ12Aのみを図示している(現像剤槽等は図示を省略している)。尚、マグネットローラ12Aは、具体的には、感光体ドラム13と所定の間隔を空けて対向配置される円筒形状の現像スリーブと、現像スリーブの内周側に固定配置されるマグネットから構成される。現像スリーブおよび感光体ドラム13は、それぞれがモータ51,52によって回転駆動される。また、現像スリーブと感光体ドラム13との間には、現像バイアス電源19によって現像バイアスが印加される。この現像バイアスは、図4に示すように、直流(DC)成分に交流(AC)成分を重畳してなるバイアス電圧である。
本実施の形態に係る画像形成装置100は、普通紙印刷モードと厚紙印刷モードとで、現像バイアスの交流成分のピークトゥピーク(Vpp)を変化させることを特徴としている。具体的には、プロセススピードの遅い厚紙印刷モードでの交流成分のピークトゥピーク(Vpp)を、普通紙印刷モードの交流成分のピークトゥピーク(Vpp)よりも小さくしている。また、現像バイアスの直流成分(Vdc)については変化させない。
図4に示すような現像バイアスを印加することにより、トナーが現像スリーブと感光体ドラム13との間を往復運動しつつ、感光体ドラム13表面の静電潜像がトナーにより現像される。この時、現像バイアスの交流成分のピークトゥピーク(Vpp)を小さくするほど、感光体ドラム13へのトナー付着量は少なくなり、画像濃度は小さくなる。
本実施の形態に係る画像形成装置100では、厚紙印刷モードにおいて、プロセススピードを遅くする(単位面積あたりの現像時間が長くなる)ことによる画像濃度の増加と、交流成分のピークトゥピーク(Vpp)を小さくすることによる画像濃度の低下とのバランスが取られる。これにより、プロセススピードの遅い厚紙印刷モードでも、普通紙印刷モード時と同程度の画像濃度を得ることができる。また、厚紙印刷モードにおける細線の太さも、普通紙印刷モード時と同程度の太さとすることができ、細線再現性も良好なものとすることができる。
また、本実施の形態に係る画像形成装置100では、普通紙印刷モードと厚紙印刷モードとで現像バイアスの直流成分は同じであるため、プロセスコントロールを両方の印刷モードで同じように実行することができる。ここでのプロセスコントロールは、連続印字等の際に、現像バイアスの直流成分を適宜調整して画像濃度を一定に保つ制御を意味する。例えば、普通紙印刷モードでの使用中にプロセスコントロールを行い、さらに、その状態で厚紙印刷モードに切り替えた場合、現像バイアスの直流成分については変化させずに、プロセスコントロールによる調整濃度をそのまま引き継いだ印字が可能となる。すなわち、普通紙印刷モードおよび厚紙印刷モードのどちらか一方でプロセスコントロールが行われることによって変更された現像バイアスの直流成分は、他方の印刷モードに切り替えられた後もそのまま引き継ぐことが可能となる。
図5は、本実施の形態に係る画像形成装置100において、普通紙印刷モードと厚紙印刷モードとの切替制御を行うための制御系を示すブロック図である。図5に示すように、上記制御系は、プロセススピード制御部61、用紙判定部62、メモリ63、モータ制御部64および電源制御部65により構成されている。尚、プロセススピード制御部61は、普通紙印刷モードと厚紙印刷モードとの切替において、現像に係る手段のみならず、露光/転写/定着/用紙搬送等、画像形成プロセスに関る全ての手段におけるプロセススピードを制御する。しかしながら、ここでは、現像に係る手段の制御部分のみを図示している。また、プロセススピード制御部61は、CPU(Central Processing Unit)により構成される。
用紙判定部62は、使用される記録用紙の種類を判定し、その判定結果をプロセススピード制御部61に通知する。ここでの判定は、例えば、以下の(A)または(B)の手法により行われる。
(A) ユーザが用紙の種類を選択する場合、この選択入力信号に基づいて用紙種類を判定する。
(B) 記録用紙の厚みを検出する厚みセンサを備え、この厚みセンサの検出信号に基づいて用紙種類を判定する。
プロセススピード制御部61は、用紙判定部62から通知される用紙判定結果に基づいて普通紙印刷モードと厚紙印刷モードとの切替制御を行う。具体的には、モータ制御部64を介してモータ51,52の回転速度制御を行うと共に、電源制御部65を介して現像バイアス電源19による現像バイアス制御を行う。上述したように、この場合の現像バイアス制御とは、現像バイアスの交流成分のピークトゥピーク(Vpp)を変化させる制御である。上記制御を行うに当たっての制御値はメモリ63に予め格納されており、プロセススピード制御部61によりメモリ63から読み出される。
次に、本実施の形態に係る画像形成装置100において、普通紙印刷モードと厚紙印刷モードとの切替タイミングについて、図6のフローチャートを参照して説明する。
先ず、コピーまたはプリントジョブの印刷要求が出される(S1)と、該ジョブにおいて用いられる記録用紙の種類が普通紙であるか厚紙であるかの判定がなされる(S2)。そして、S2で判定された用紙種類が、直前のジョブにおける用紙種類と同じであるか否かが判定される(S3)。同じであれば(S3でYES)、Vpp値はそのままの設定から変更されること無くジョブ出力が実行される(S4)。一方、同じでなければ(S3でNO)、Vpp値が変更されてジョブ出力が実行される(S5)。すなわち、S5では、直前のジョブが普通紙であり新たなジョブが厚紙であれば、普通紙印刷モードに対応するVppから厚紙印刷モードに対応するVppに変更される。また、直前のジョブが厚紙であり新たなジョブが普通紙であれば、厚紙印刷モードに対応するVppから普通紙印刷モードに対応するVppに変更される。尚、画像形成装置100の起動時には、最初に現像バイアスの交流成分のピークトゥピーク(Vpp)は普通紙印刷モードに対応するVppに設定されるものとする。
〔実施例〕
本発明の効果を確認するために、普通紙印刷モードと厚紙印刷モードでのトナー付着量測定および細線再現性について実験を行い評価した。実験は、普通紙印刷モードと厚紙印刷モードとで現像バイアスの交流成分のピークトゥピーク(Vpp)を異ならせた実施例1〜6と、ピークトゥピーク(Vpp)を同じとした比較例1について行った。実験条件は以下の通りである。
(トナー付着量測定)
測定方法:現像装置としてカラー複合機(商品名:MX−5140FN、シャープ株式会社製)の改造機を用いて現像を行い、1次転写上のトナー付着量を吸引することで測定した。
評価:普通紙の通紙時の1次転写上付着量と厚紙の通紙時の1次転写上付着量の差が5%以内の物を○、同10%以内の物を△、同10%を超える物を×とした。
(細線再現性)
測定方法:600dpiで作成した主走査方向の1ライン画像を出力し、その線幅を測定した。
評価:普通紙の通紙時の線幅と厚紙の通紙時の線幅の差が5%以内の物を○、同10%以内の物を△、同10%を超える物を×とした。
(用紙種類)
普通紙は坪量値90g/m2(商品名:Color Copy 90g、Mondi社製)、厚紙1は坪量値120g/m2(商品名:Color Copy 120g、Mondi社製)、厚紙2は坪量値250g/m2(商品名:Color Copy 250g、Mondi社製)、厚紙3は坪量値300g/m2(商品名:Color Copy 300g、Mondi社製)を用いた。
実験結果を図7に示す。
まず、比較例1については、普通紙でのトナー付着量に対し、厚紙1〜3は何れもトナー付着量が10%を超えて増加している。さらに、普通紙での細線幅に対し、厚紙1〜3は何れも細線幅が10%を超えて減少している。すなわち、普通紙印刷モードと厚紙印刷モードとで現像バイアスの交流成分のピークトゥピーク(Vpp)を変化させない比較例1では、厚紙印刷モード時にプロセススピードを遅くすることによって印刷画像の画質が大きく変化している。
これに対し、実施例1〜6では、トナー付着量および細線幅の両方において、普通紙印刷モードと厚紙印刷モードとでの変化幅が比較例1よりも減少している。これにより、厚紙印刷モード時に現像バイアスの交流成分のピークトゥピーク(Vpp)を小さくすることが有効であることを示している。
次に、実施例1〜4の結果について考察する。実施例1〜4では、普通紙印刷モードでのVppを900Vに固定し、厚紙印刷モードでのVppを700V,750V,800V,850Vにそれぞれ変化させている。
その結果、実施例1及び実施例4ではトナー付着量および細線再現性の両方共に評価は△であったが、実施例2及び実施例3ではトナー付着量および細線再現性の両方共に評価は○であった。これより、普通紙印刷モードでのVppに対する厚紙印刷モードでのVppの減少幅には好適範囲が存在することが示唆される。
次に、実施例5,6の結果について考察する。実施例5では、普通紙印刷モードでのVppを実施例1〜4よりも大きい1100Vとし、厚紙印刷モードでのVppを900V(普通紙印刷モードとの電圧差200V)としている。また、実施例6では、普通紙印刷モードでのVppを実施例1〜4よりも小さい700Vとし、厚紙印刷モードでのVppを600V(普通紙印刷モードとの電圧差100V)としている。実施例5及び実施例6では、トナー付着量および細線再現性の両方共に評価は○であった。
実施例1〜6の比較より、普通紙印刷モードでのVppに対する厚紙印刷モードでのVppの減少幅(電圧差)は50V以上200V以下の範囲とすることが好ましく、100V以上150V以下の範囲とすることがより好ましい。
また、普通紙印刷モードでのVppに対する厚紙印刷モードでのVppの減少幅の好適範囲は、減少率で表すことも可能である。普通紙印刷モードでのVppに対する厚紙印刷モードでのVppの減少率は、実施例1では約22%、実施例2では約17%、実施例3では約11%、実施例4では約6%、実施例5では約18%、実施例6では約14%である。これより、普通紙印刷モードでのVppに対する厚紙印刷モードでのVppの減少率は、5%以上25%以下の範囲とすることが好ましく、10%以上20%以下の範囲とすることがより好ましい。
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
11 光走査装置
12 現像装置
12A マグネットローラ
13 感光体ドラム
14 ドラムクリーニング装置
15 帯電器
16 転写部
17 定着装置
19 現像バイアス電源
21 中間転写ベルト
23 2次転写装置
51,52 モータ
61 プロセススピード制御部
62 用紙判定部
63 メモリ
64 モータ制御部
65 電源制御部
100 画像形成装置
110 本体部
120 原稿読取部
130 原稿搬送装置

Claims (6)

  1. 第1の印刷モードと、前記第1の印刷モードよりもプロセススピードの遅い第2の印刷モードを有する画像形成装置であって、
    現像装置と感光体ドラムとの間に印加される現像バイアスは、直流成分に交流成分を重畳してなるバイアス電圧であり、
    前記第1の印刷モードにおける現像バイアスの直流成分と、前記第2の印刷モードにおける現像バイアスの直流成分とは、プロセススピードに応じて変化させないものであり、
    前記第2の印刷モードにおける現像バイアスの交流成分のピークトゥピークは、前記現像装置における現像剤の残量に関わらず、前記第1の印刷モードにおける現像バイアスの交流成分のピークトゥピークよりも低く設定されてい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であって、
    (前記第1の印刷モードでの交流成分のピークトゥピーク)に対する(前記第2の印刷モードでの交流成分のピークトゥピーク)の電圧差は、50V以上200V以下の範囲に設定されていることを特徴とする画像形成装置。
  3. 請求項1に記載の画像形成装置であって、
    (前記第1の印刷モードでの交流成分のピークトゥピーク)に対する(前記第2の印刷モードでの交流成分のピークトゥピーク)の減少率は、5%以上25%以下の範囲に設定されていることを特徴とする画像形成装置。
  4. 請求項1から3の何れか一項に記載の画像形成装置であって、
    前記第1の印刷モードは、記録用紙として普通紙を用いる場合の印刷モードであり、
    前記第2の印刷モードは、記録用紙として普通紙よりも坪量の大きい厚紙を用いる場合の印刷モードであることを特徴とする画像形成装置。
  5. 請求項1から4の何れか一項に記載の画像形成装置であって、
    前記第1の印刷モードおよび前記第2の印刷モードは、それぞれ1種類のプロセススピードで印字を行うことを特徴とする画像形成装置
  6. 請求項1から5の何れか一項に記載の画像形成装置であって、
    現像バイアスの直流成分を変更するプロセスコントロールが可能であり、
    前記第1の印刷モードおよび前記第2の印刷モードのどちらか一方でプロセスコントロールが行われることによって変更された現像バイアスの直流成分は、他方の印刷モードに切り替えられた後もそのまま引き継がれることを特徴とする画像形成装置。
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