JP6740341B2 - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

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Description

本開示は、同一の用紙に複数回の画像形成を行うことができる画像形成装置、および該画像形成装置における画像形成方法に関する。
複写機やプリンターなどの画像形成装置では、トナー剤(現像剤)を用紙に転写することにより、用紙に画像形成(印刷)する。より詳細には、画像形成装置では、転写電圧が印加され転写電流が供給された転写装置によって、像担持体(感光体)が担持する顕像(トナー像)を用紙に転写することによって印刷を行う。
このような画像形成装置では、用紙の表面および裏面の両面に印刷を行うことが可能なものがある。しかし、上記両面に印刷を行う場合、用紙の一方の面(以下では、第1面と呼ぶ)に対して印刷を行うときと、用紙の他方の面(以下では、第2面と呼ぶ)に対して印刷を行うときとでは、トナー像の用紙への転写特性が異なる。このため、第1面と第2面とに印刷される画像の画質が一致しないという問題がある。
図12は、用紙に対する両面印刷時の用紙の表面の含水率の変化を示すグラフである。図13は、用紙の表面の含水率と用紙の表面抵抗値との関係を示すグラフである。上記の問題が発生する理由を、図12および図13を参照して説明する。すなわち、画像を用紙に印刷する際には、定着装置が用紙に転写されたトナーを加熱して融解させて、トナーを用紙に定着させる。このとき、定着装置の加熱によって、用紙の表面の水分が蒸発するので、図12に示すように、定着処理後の用紙の表面の含水率は、大きく低下する。したがって、第2面に対して転写処理を行うときの用紙の含水率は、第1面に対して転写処理を行うときの用紙の含水率よりも大きく低下した状態となる。ここで、図13に示すように、用紙の表面の含水率が低くなるにつれて、用紙の表面の電気抵抗値が高くなることが知られている。用紙の表面の電気抵抗率に応じた転写電圧を用いなければ、転写装置によるトナーの用紙への転写不良、すなわちトナー付着の濃度むらや欠落が生じて画像の再現性が損なわれる。したがって、含水率が変化した第2面に対する転写処理を行う際に、第1面に対する転写処理と同じ転写条件で転写を行うと、第1面と第2面とに印刷される画質が一致しなくなってしまう。
上記の問題に鑑みて、第1面と第2面とに印刷される画質の差を少なくする技術が特許文献1に開示されている。
特許文献1に開示されている画像形成装置は、転写装置に印加される電圧を2種類の転写電圧に切り替え可能に構成されている。当該画像形成装置は、第2面に対する印刷における転写電圧を、第1面に対する印刷における転写電圧よりも大きくすることにより、第1面と第2面とに印刷される画像の画質の差が小さくなるようになっている。
日本国公開特許公報「特開平5−107945号公報(1993年4月30日公開)」
しかしながら、特許文献1に開示されている画像形成装置では、第1面に対する印刷における転写電圧および第2面に対する印刷における転写電圧は、予め設定されている電圧値であるため、用紙の表面が有する含水率を考慮したものではない。したがって、例えば、梅雨の時期や冬季の早朝など用紙の含水率が通常よりも高い場合や、乾燥した海外地域で使用されていて用紙の表面の含水率が低い場合などにおいて、第1面に対する印刷における転写電圧が適切な電圧値とならなかったり、第1面と第2面の含水率が大幅に異なったりする。その結果、用紙の表面の含水率によって、第1面に印刷される画像の画質と第2面に印刷される画像の画質とが大きく異なってしまうという問題がある。
本発明の一態様は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、同一の用紙に対して複数回の転写処理を行う場合において、用紙の表面の含水率に関わらず、各回に転写される画像の画質を均一にすることができる画像形成装置および画像形成方法を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る画像形成装置は、画像データに基づく静電潜像を現像剤により現像することで得られた顕像を担持する像担持体と、前記顕像を用紙に転写する転写処理を行う転写部とを備え、同一の用紙に複数回の転写処理を行うことができる画像形成装置において、少なくとも1つの光源を備え、前記用紙に光を照射し、前記用紙で反射された光を受光し、受光した光の強度を測定する測定部と、前記複数回の転写処理のそれぞれの前に、前記測定部により測定された光の強度から前記用紙の表面の含水率を算出し、算出した前記用紙の表面の含水率に基づいて、前記転写部による転写条件を設定する設定部とを備えることを特徴としている。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る画像形成方法は、画像データに基づく静電潜像を現像剤により現像することで得られた顕像を担持する像担持体と、前記顕像を用紙に転写する転写処理を行う転写部とを備え、同一の用紙に複数回の転写処理を行うことができる画像形成装置における画像形成方法であって、少なくとも1つの光源から前記用紙に光を照射し、前記用紙で反射された光を受光し、受光した光の強度を測定する測定工程と、前記複数回の転写処理のそれぞれの前に、前記測定工程により測定された光の強度から前記用紙の表面の含水率を算出し、算出した前記用紙の表面の含水率に基づいて、前記転写部による転写条件を設定する設定工程とを含むことを特徴としている。
本発明の一態様によれば、同一の用紙に対して複数回の転写処理を行う場合において、用紙の表面の含水率に関わらず、各回に転写される画像の画質を均一にすることができる画像形成装置および画像形成方法を提供するという効果を奏する。
本発明の実施形態1に係る複写機の構造を示す概略図である。 上記複写機の光センシング部の構成を示すものであり、(a)は光センシング部の構成を示す概略図であり、(b)は(a)のA−A矢視断面図である。 上記光センシング部による用紙に対する光の照射箇所を示す、用紙の上面図である。 上記光センシング部の照射部によって照射する光の強度が大きい場合における用紙の吸光度スペクトルを示すグラフである。 上記複写機を用いて用紙に対して両面印刷を行う動作を示すフローチャートである。 上記複写機における印刷処理の動作を示すフローチャートである。 本実施形態1の変形例としての複写機を用いて用紙に対して両面印刷を行う動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態2に係る複写機の構造を示す概略図である。 上記複写機における印刷処理の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態3に係る複写機の構造を示す概略図である。 上記複写機における印刷処理の動作を示すフローチャートである。 用紙に対する両面印刷時の用紙の表面の含水率の変化を示すグラフである。 用紙の表面の含水率と用紙の表面抵抗値との関係を示すグラフである。
〔実施形態1〕
以下、本発明の実施形態1における画像形成装置としての複写機1Aについて、図1〜図6を参照しながら詳細に説明する。複写機1Aは、画像データを用紙Pに印刷(画像形成)するものである。
(複写機1Aの構造)
本実施形態における複写機1Aの構造について、図1を参照しながら説明する。図1は、複写機1Aの構造を示す概略図である。
複写機1Aは、図1に示すように、スキャナー部2と、給紙カセット3と、ピックアップローラ(取り出しローラ)4と、レジスト前検知部(不図示)と、アイドルローラ(滞留ローラ)5と、画像形成部10と、光センシング部(測定部)20と、標準反射板6と、排紙ローラ7と、環境測定部8と、制御部30とを備えている。
スキャナー部2は、原稿トレイ(不図示)に載置された原稿の画像データ(原稿データ)の読み取りを行うためのものである。スキャナー部2で読み取った画像データは、後述する制御部30のメモリ30aまたは画像処理部30bに送信される。
給紙カセット3は、複写機1Aによって印刷が行われる用紙Pを収めている容器である。
ピックアップローラ4は、給紙カセット3に収められている用紙Pを主搬送路R1に給紙するためのローラである。なお、主搬送路R1とは、給紙カセット3を起点とし、画像形成部10を通過し、排紙ローラ7を終点とする搬送路のことである。
レジスト前検知部は、主搬送路R1における後述する光センシング部20とアイドルローラ5との間に配置されたスイッチである。レジスト前検知部は、ピックアップローラ4によって給紙された用紙Pが当該レジスト前検知部の位置を通過したことを検知すると、後述するアイドルローラ5に検知信号を送信する。本実施形態における複写機1Aでは、レジスト前検知部を光センシング部20とアイドルローラ5との間に配置しているが、これに限るものではない。レジスト前検知部を設ける位置は、ピックアップローラ4によって給紙された用紙Pが当該レジスト前検知部の位置を通過したことを検知してアイドルローラ5に検知信号を送信できる位置であればよい。
アイドルローラ5は、用紙Pを一時的に滞留させるためのローラである。アイドルローラ5は、レジスト前検知部から用紙Pの通過の検知信号を受信すると、用紙Pを一時的に滞留させ、所定のタイミングで用紙Pの滞留を解除する。
画像形成部10は、スキャナー部2で読み取った原稿の画像データで示される画像を用紙Pに印刷するためのものである。画像形成部10は、感光体ドラム(像担持体)11と、帯電器12と、レーザースキャニングユニット13と、現像装置14と、転写装置(転写部)15と、定着部16と、クリーニング装置(不図示)とを備えている。
ここで、画像形成部10による用紙Pへの印刷の基本的な動作について、説明する。なお、複写機1Aにおける詳細な印刷動作については後述する。
画像形成部10による印刷では、まず、画像形成部10は、帯電器12により、感光体ドラム11を一様に所定の電圧で帯電させる。なお、感光体ドラム11は、ドラム形状をしており、図1における感光体ドラム11の内部に示した矢印方向に回転する。
次に、画像形成部10は、レーザースキャニングユニット13を用いて感光体ドラム11にレーザー光を露光させる。これにより、画像処理が施された画像データに基づく静電潜像が感光体ドラム11の表面に形成される。
次に、画像形成部10は、現像装置14により、現像装置14の内部に格納されているトナー剤(現像剤)を感光体ドラム11の表面に付着させ、前述した静電潜像に基づくトナー像(顕像)を感光体ドラム11の表面に現像する。詳細には、現像装置14は現像ローラ(不図示)を備えており、現像ローラには、現像バイアスが印加されるようになっている。そして、現像ローラに印加された現像バイアスと感光体ドラム11の表面の帯電状態とに応じて生じる電位差によって、感光体ドラム11の表面にトナー剤が付着する。これにより、感光体ドラム11の表面に、静電潜像に基づくトナー像が現像される。
次に、画像形成部10は、転写装置15により、感光体ドラム11の表面に現像されたトナー像を用紙Pに転写する転写処理を行う。詳細には、画像形成部10は、転写装置15に転写電位を印加し、転写電流を供給することによって、感光体ドラム11の表面に現像されたトナー像を用紙Pに転写する。転写装置15に印加される転写電位、および転写装置15に供給される電流は、後述する演算処理部30cによって設定されたものである。
次に、画像形成部10は、定着部16により、用紙Pに転写されたトナー像を用紙Pに定着(固着)させる。詳細には、定着部16は、加圧ローラ16aと、熱源としてのハロゲンランプ(不図示)とを備えており、トナー像が転写された用紙Pをハロゲンランプによって加熱すると共に、加圧ローラ16aによって用紙Pを所定の圧力で加圧する。これにより、用紙P上に転写されたトナー像が融解し、用紙Pに定着(固着)する。
以上のように、画像形成部10では、画像データに基づく静電潜像をトナー剤により現像することで得られたトナー像を感光体ドラム11が担持する。そして、転写装置15がトナー像を用紙Pに転写する転写処理を行うことにより、画像データで示される画像が用紙Pへ印刷される。複写機1Aは、同一の用紙Pに複数回の転写処理を行うことができる。また、後述する複写機1B、1Cも同様である。
また、画像形成部10は、クリーニング装置によって転写後の感光体ドラム11の表面に残留するトナー剤を除去し、帯電器12により感光体ドラム11を一様に所定の電圧で帯電させることによって、感光体ドラム11を次の印刷処理を行える状態にする。
次に、光センシング部20の構成について、図2を参照しながら説明する。図2は、本実施形態における複写機1Aの光センシング部20の構成を示すものであり、(a)は光センシング部20の構成を示す概略図であり、(b)は(a)のA−A矢視断面図である。
光センシング部20は、用紙Pに光を照射し、用紙Pの表面で反射された光の強度を測定するためのものである。より詳細には、光センシング部20は、アイドルローラ5によって滞留している用紙Pに光を照射し、用紙Pによって反射された光を受光し、受光した光の強度を測定する。光センシング部20により測定した光の強度は、後述する用紙Pの表面の含水率の算出において使用する。光センシング部20は、図2の(a)および(b)に示すように、照射部21と受光部22とを備えている。
照射部21は、用紙Pに光を出射するためのものである。本実施形態における照射部21は、図2の(a)に示すように、光源として3つの半導体発光素子(LED:Light Emitting Diode、光源)21a・21b・21cを備えている。照射部21は、半導体発光素子21a・21b・21cにより、用紙Pに対して互いに波長の異なる3種類の光を照射(発光)できるようになっている。本実施形態では、半導体発光素子21a・21b・21cは、受光部22を取り巻くように設置されている。
本実施形態では、半導体発光素子21a・21b・21cがそれぞれ出射する光の波長は、2000nm以下である。なお、本発明の一態様において照射部21が照射する光の波長は、2000nm以下であることに限られない。しかし、光の波長が2000nmを超える場合には、用紙Pが有する水分による照射された光の吸収が大きくなりすぎてしまうので、後述する用紙Pの表面の含水率の算出において算出精度が低下してしまう。そのため、照射部21が照射する光の波長は、2000nm以下であることが好ましい。なお、本実施形態では、照射部21は光源として半導体発光素子21a・21b・21cを備える構成であるが、本発明の一態様における照射部の構成はこれに限られない。本発明の一態様における照射部の光源は、含水率の算出が可能な波長の光を照射できる光源であればよく、例えば、ハロゲンランプまたは蛍光体であってもよい。ハロゲンランプまたは蛍光体を用いるときは、例えば、互いに波長の異なる光を透過させる波長フィルタを設けることにより、用紙Pに対して互いに波長の異なる3種類の光を照射することができる。なお、照射部21が備える光源の個数、波長、および光の強度などは、複写機1Aの構成および測定する用紙Pの種類などに応じて適宜選択される。なお、後述する用紙Pの表面の含水率の算出において、算出精度を向上させるためには、照射部21が照射する光の波長は、少なくとも2種類以上であることが好ましい。
なお、用途によっては、本発明の一態様における照射部が備える光源は1つでもよい。本発明の一態様における照射部が備える光源が、例えばLED、ハロゲンランプ、または蛍光体など、発光に波長範囲を持つ光源の場合は、その光には複数の波長が含まれる。これを利用して、1つの光源で複数の互いに異なる波長の光を照射するようにしてもよい。例えば、光学フィルタなどの特定の波長のみを透過させる部材を組み合わせたり、切り替えたりすることにより、1つの光源による、複数の互いに異なる波長の光の照射を実現できる。
受光部22は、図2の(b)に示すように、照射部21の半導体発光素子21a・21b・21cから照射され、用紙Pによって反射した光を受光するためのものである。受光部22は、受光した光の強度を制御部30のメモリ30aに出力する。より詳細には、受光部22は、1つの受光素子を備えており、受光素子が受光した光の強度に応じた大きさの電気信号を制御部30のメモリ30aに出力する。受光素子が光を検知することが可能な波長範囲(すなわち、受光素子による光電変換が可能な光の波長範囲)は、照射部21が照射する光の波長を含むように選定されている。本実施形態における受光素子は、フォトダイオードにてなっている。ただし、本発明の一態様の複写機では、受光素子はフォトダイオードに限定されない。受光素子は、例えば、フォトトランジスタ、アバランシェフォトダイオード、光電子倍増管であってもよい。
なお、受光部22が備える受光素子の個数および配置などは、複写機1Aの構成、測定する用紙Pの種類、および照射部21によって出射される光の波長などに応じて適宜選択される。例えば、受光部22は、半導体発光素子21a・21b・21cのそれぞれに対応した3つのフォトダイオードを備える構成でもよい。
ここで、一般的に、紙(用紙P)は、中央部に比べて端部がより水分を含有しやすいという性質を有している。すなわち、用紙Pの含水率は、場所によって分布している。そこで、本実施形態における複写機1Aでは、用紙Pの含水率の分布を考慮して用紙Pの表面の含水率を算出するようになっている。ここで、光センシング部20による用紙Pに対する光の照射箇所について、図3を参照しながら説明する。図3は、光センシング部20による用紙Pに対する光の照射箇所を示す、用紙Pの上面図である。図3に示すように、光センシング部20は、用紙Pに対して2箇所、光を照射する。具体的には、まず、光センシング部20は、アイドルローラ5によって滞留している用紙Pに対して光を照射して一度目の測定を行う。次に、アイドルローラ5は用紙Pを所定量搬送させ、再び用紙Pを滞留させる。そして、光センシング部20は、一度目に照射した位置とは異なる位置において用紙Pに対して光を照射して二度目の測定を行う。一度目の照射位置と二度目の照射位置の、一方が用紙Pの中央部、他方が用紙Pの端部となる。すなわち、光センシング部20は、用紙Pの中央部と端部とにおいて用紙Pの表面で反射された光の強度を測定する。これにより、後述する用紙Pの表面の含水率の算出において、例えば、一度目の測定結果と二度目の測定結果との平均値を用いて、用紙Pの表面の含水率を算出することにより、用紙Pの表面の含水率を算出するときに、用紙Pの表面における含水率の分布の影響を小さくすることができる。なお、光センシング部20による用紙Pに対する光の照射箇所は、3箇所以上であってもよい。
次に、照射部21が照射する光の強度について説明する。
ここで、照射部21によって照射する光の強度が大きい場合における問題について、図4を参照しながら説明する。図4は、照射部21によって照射する光の強度が大きい場合における用紙Pの吸光度スペクトルを示すグラフである。図4には、用紙Pが1枚のみの状態で測定した吸光度スペクトルと、用紙Pが束になった(具体的には、用紙Pを約500枚積層した)状態で測定した吸光度スペクトルとが図示されている。
照射部21によって照射する光の強度が大きい場合には、照射部21によって照射された光の一部が、用紙Pを透過してしまう。そして、例えば、光が用紙Pを透過した先に他の用紙Pが存在する場合(例えば、図4における用紙Pが束の状態)には、透過した光の一部が他の用紙Pに吸収されてしまう。その結果、受光部22によって受光する光の強度が低下するので、後述する用紙Pの表面の吸光度を算出する際に、用紙Pの吸光度を実際よりも大きく算出してしまう。
また、光が用紙Pを透過した先に、複写機1Aの内部の部品が存在する場合(図4における用紙Pが1枚のみの場合)には、透過した光の一部が上記の部品によって反射・拡散される。上記の部品によって反射・拡散された光は、用紙Pの表面の含水率に関する情報以外の情報を多く含んでしまうので、用紙Pの吸光度スペクトルにおけるノイズ源となってしまう。したがって、上記の部品によって反射・拡散された光を受光部22で受光してしまうと、用紙Pの表面の含水率を正確に算出することができなくなってしまう。図4における束の状態のグラフにおいて、例えば、用紙Pの下の用紙による光の吸収が、フォトダイオードの検出値のオフセットとして現れている。また、図4における1枚のみのグラフにおいて、用紙Pの下の、複写機1Aの部品による光の反射・拡散が、スペクトル形状の歪みとして現れている。このように、全波長でベースラインが上がったりスペクトル形状が歪んだりすることが検出値を誤らせるノイズになりうる。
以上のように、照射部21によって照射する光の強度が大きい場合には、照射部21によって照射された光の一部が、用紙Pを透過してしまうことにより、受光部22によって受光する光の強度が変化してしまう。その結果、用紙Pの表面の含水率を正確に算出できなくなる。
そこで、本実施形態の複写機1Aでは、上記の問題を解決するために、照射部21が照射する光の強度は、用紙Pに照射された光のうち用紙Pを透過する光が少なくなるように予め設定されている。換言すれば、受光部22が受光する光が主に用紙Pの表面のごく薄い層の内部を経た光となるように予め設定されている。具体的には、照射部21により照射されて1枚目の用紙Pの表面で反射され、受光部22によって受光される光の光量を光量P1、照射部21により照射されて1枚目の用紙Pを透過し1枚目の用紙P以外の物体(例えば、1枚目の用紙Pの下に存在する他の用紙P)で反射され、受光部22によって受光される光の光量を光量P2としたときに、光量P2が光量P1の10%以下になるように、照射部21が照射する光の強度が設定されている。
なお、用紙Pの種類によって用紙Pの厚さが異なる。そこで、本実施形態の複写機1Aでは、照射部21が照射する光の強度が、互いに厚みが異なるよく使用される複数の種類の用紙Pに対して、光量P2が光量P1の10%以下になるように予め設定されている。また、よく使用される用紙Pの種類ごとに照射部21を構成する半導体発光素子21a・21b・21cの駆動電流が予め設定され、ユーザの設定する用紙Pの種類に応じて半導体発光素子21a・21b・21cの駆動電流を変更するようにすることも可能である。
また、照射部21および受光部22は、光を透過する波長特性を有する透明部材の嵌め込みカバーにより防水されている。透明部材には、例えば、石英ガラス、または、合成石英ガラスを用いることができる。
標準反射板6は、光センシング部20と標準反射板6との間に用紙Pが無い状態で光センシング部20の照射部21から照射された光を、光センシング部20の受光部22へ反射させるための反射板であり、光センシング部20に対向して設けられている。本実施形態における複写機1Aでは、標準反射板6は、主搬送路R1に関して、光センシング部20とは反対の位置に設けられている。ただし、本発明の一態様の複写機では、標準反射板6が設けられる箇所はこれに限られない。標準反射板6が設けられる箇所は、照射部21から照射され、標準反射板6で反射された光が遮られることなく直接、受光部22に受光される箇所であればよい。また、標準反射板6が光センシング部20に内蔵される構成であってもよい。標準反射板6は、反射率の高い材料にてなっており、本実施形態では、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)にてなっている。照射部21から照射され、標準反射板6の表面で反射され、受光部22によって受光された光の強度は、後述する用紙Pの含水率の算出において、参照用データとして用いられる。
排紙ローラ7は、印刷された用紙Pを排紙トレイ(不図示)に排出するためのローラである。排紙ローラ7は、用紙Pを外部に排出させる方向、およびその逆方向の両方向に回転できるようになっている。
環境測定部8は、給紙カセット3内に設けられており、給紙カセット3に収められている用紙Pの周囲の温度を測定する。なお、本発明の一態様の複写機では、環境測定部8を設ける箇所は図1に示す箇所に限らず、給紙カセット3に収められている用紙Pの周囲にあって温度を測定できる位置であれば構わない。
また、複写機1Aは、副搬送路R2を備えている。副搬送路R2は、用紙Pに対して複数回(例えば、両面に)、印刷する際に用いられる搬送路である。副搬送路R2は、定着部16と排紙ローラ7との間において主搬送路R1から分岐しており、該分岐点から、主搬送路R1におけるピックアップローラ4と光センシング部20との間までを繋ぐ搬送路である。
上記分岐点には、分岐爪(不図示)が設けられている。分岐爪は、2つの側に操作されることができるようになっている。分岐爪が一方の側(主搬送路R1側)に操作されると、定着部16を通過した用紙Pが排紙ローラ7に搬送される。一方、分岐爪が他方の側(副搬送路R2側)に操作され、かつ、用紙Pを排紙トレイに排出する方向とは反対方向に排紙ローラ7が回転することにより、排紙ローラ7に搬送された用紙Pが主搬送路R1における進行方向とは逆方向に搬送され(すなわち、スイッチバック搬送され)、上記分岐点から副搬送路R2へと搬送される。副搬送路R2に搬送された用紙Pは、副搬送路R2を介して主搬送路R1におけるピックアップローラ4と光センシング部20との間に搬送される。このとき、用紙Pは、直前に画像形成部10を通過したときとは、表裏が反対になっており、かつ、上下が逆になった状態となる。これにより、用紙Pに対して複数回、印刷が行えるようになっている。
制御部30は、上記の各部の動作を制御する。また、制御部30は、メモリ(記憶部)30aと、画像処理部30bと、演算処理部(設定部)30cとを備えている。
メモリ30aは、複写機1Aにおける印刷に必要な情報を記憶するためのものである。具体的には、メモリ30aは、スキャナー部2にて読み取った画像データを一時的に記憶するための領域、画像処理部30bおよび演算処理部30cが実行する各種のプログラム(例えば、印刷処理および含水率の算出を行うためのプログラム)、および該プログラムにおいて使用されるデータを記憶するための領域、該プログラムがロードされる領域、および、該プログラムが実行される際に使用される作業領域を備えている。さらに、メモリ30aは、ユーザが設定した条件に応じて変更される、画像形成部10の各要素に印加・供給される電圧・電流などの複写機1Aの内部の制御データ、および用紙Pの表面の含水率の算出に使用される算出モデルなどを記憶するための領域を備えている。
画像処理部30bは、スキャナー部2において読み取った画像データに対して画像処理を施すためのものである。
演算処理部30cは、複写機1Aにおける各演算を行う。例えば、演算処理部30cは、光センシング部20により測定された光の強度から用紙Pの表面の含水率を算出し、算出した用紙Pの表面の含水率に基づいて、転写装置15による転写条件を設定する。用紙Pの表面の含水率の算出方法の詳細については、後述する。
画像処理部30bおよび演算処理部30cにおける各処理は、中央演算装置(CPU:Central Processing Unit)によって実現される。
(用紙Pの表面の含水率の算出)
次に、複写機1Aにおける用紙Pの表面の含水率の算出方法について詳細に説明する。
まず、光センシング部20の照射部21がアイドルローラ5によって一時的に滞留している用紙Pに光を照射する。照射部21によって用紙Pに照射された光は、用紙Pの表面のごく薄い層の内部で用紙Pに含まれる水分に吸収されながら、透過または散乱(多重散乱を含む)を経て、用紙Pで反射される。
次に、光センシング部20の受光部22が用紙Pで反射された光を受光する。このとき、用紙Pで反射された光には、用紙Pの表面に含まれる水分量の情報、具体的には用紙Pの表面の吸光度の情報が含まれる。受光部22によって測定された光の強度は、制御部30のメモリ30aに出力される。なお、光センシング部20による光の強度の測定は、上述したように、用紙Pの中央部および端部の2箇所において行われる。
次に、制御部30の演算処理部30cにおいて、光センシング部20によって測定された光の強度を用いて、用紙Pの表面の含水率を算出する。以下に、用紙Pの表面の含水率の算出方法について詳細に説明する。
用紙Pの表面の含水率の算出では、まず、演算処理部30cは、光センシング部20が測定した、用紙Pで反射された光の強度から、用紙Pの表面の吸光度を算出する。具体的には、演算処理部30cは、光センシング部20が標準反射板6を用いて測定した光の強度を参照データとして、ランベルト−ベール則またはクベルカ−ムンク式を用いることにより、用紙Pの表面の吸光度を算出する。なお、用紙Pの表面の吸光度は、光センシング部20の照射部21の半導体発光素子21a・21b・21cがそれぞれ照射した波長の互いに異なる3種類の光それぞれについて、算出される。
次に、演算処理部30cは、算出した用紙Pの表面の吸光度を用いて用紙Pの表面の含水率を算出する。本実施形態では、演算処理部30cは、重回帰分析を算出モデルとして、用紙Pの表面の含水率を算出する。重回帰分析は、各波長の吸光度と含水率との関係式を予め統計的に求めておく方法である。具体的には、演算処理部30cは、互いに異なる3種類の波長についての吸光度をλ1、λ2、λ3として、下記の式(1)を用いて用紙Pの表面の含水率を算出する。
含水率=A×λ1+B×λ2+C×λ3+D・・・(1)
ここで、係数A、B、C、およびDは、照射部21によって照射される光の波長、ユーザによって指定された用紙Pの種類、複写機1Aの内部の構成などの条件によって決定される係数である。予め各種条件に応じた係数が算出され、メモリ30aに記憶されている。演算処理部30cは、光センシング部20によって測定された測定結果から求めた吸光度と、メモリ30aから読み出した係数A、B、C、およびDとを用いて用紙Pの表面の含水率を算出する。
上記のように、本実施形態における複写機1Aは、用紙Pの表面の吸光度を用いて、用紙Pの表面の含水率を算出する。用紙Pの表面の吸光度は、用紙Pの含水率と比例することが知られており、用紙Pの表面による吸光度を算出することによって用紙Pの含水率を正確に算出することができる。なお、用紙Pの透過率または反射率などを用いて含水率を算出することもできるが、透過率および反射率は含水率とは比例しないので、透過率または反射率を用いた含水率の算出は、吸光度を用いた含水率の算出に比べて複雑になってしまう。
(複写機1Aの印刷動作)
次に、本実施形態における複写機1Aの印刷動作について、図5を参照しながら説明する。より詳細には、複写機1Aが用紙Pに対して両面印刷を行う動作について説明する。図5は、複写機1Aが用紙Pに対して両面印刷を行う動作を示すフローチャートである。なお、以下で説明する動作は、特に断らない限り制御部30によって制御される。また、以下では、用紙Pの一方の面を第1面、他方の面を第2面として説明する。
図5に示すように、ユーザから印刷要求がなされると(S1)、複写機1Aは、ユーザによって指定された、印刷枚数、印刷倍率、用紙Pのサイズ、片面/両面印刷などの印刷条件の設定を行う(S2)。
次に、ユーザにより原稿がスキャナー部2の原稿トレイに載置される(S3)。なお、本工程(S3)は、ユーザからの印刷要求がなされる(S1)前に行われてもよい。
次に、制御部30は、スキャナー部2により原稿データ(画像データ)の読み取りを行う(S4)。ここでは、1枚の原稿の両面(表面および裏面)の画像データを読み込む動作について説明する。画像データを読み込む動作では、スキャナー部2が原稿の表面の画像データを読み込む。読み込まれた原稿の表面の画像データは、メモリ30aに送信され、メモリ30aに記憶される。次に、スキャナー部2が原稿の裏面の画像データを読み込む。読み込まれた原稿の裏面の画像データは、メモリ30aに送信されることなく、画像処理部30bに送られる。画像処理部30bに送られた原稿の裏面の画像データは、画像処理部30bによって画像処理され画像形成部10のレーザースキャニングユニット13に送信され、用紙Pの第1面の印刷に用いられる。続いて、メモリ30aに記憶された原稿の表面の画像データが画像処理部30bに送られる。画像処理部30bに送られた原稿の表面の画像データは、画像処理部30bによって画像処理され画像形成部10のレーザースキャニングユニット13に送信され、用紙Pの第2面の印刷に用いられる。
次に、制御部30は、全ての原稿の画像データを読み取ったかを判断する(S5)。読み取るべき原稿がまだ残っている場合(S5でNO)、次の原稿の画像データを読み取る(すなわち、ステップS4を繰り返す)。
一方、全ての原稿の画像データを読み取りが完了した場合(S5でYES)、複写機1Aが用紙Pに印刷を行う(S6、印刷処理)。ここで、複写機1Aによる用紙Pへの印刷処理(S6)について図6を参照しながら説明する。図6は、複写機1Aにおける印刷処理の動作(画像形成方法)を示すフローチャートである。
複写機1Aによる用紙Pへの印刷処理では、まず、光センシング部20が、標準反射板6を用いて、後述する用紙Pの表面の含水率の算出において使用される参照用データを測定する(S11)。具体的には、光センシング部20は、照射部21により標準反射板6に光を照射し、標準反射板6の表面で反射した光を受光部22により受光し、受光した光の強度を測定し、制御部30のメモリ30aに送信する。
次に、ピックアップローラ4が給紙カセット3に収められている用紙Pを1枚取り出し、主搬送路R1へ搬送する(S12)。
次に、用紙Pが主搬送路R1上を搬送されると、レジスト前検知部が用紙Pの通過を検知し、検知信号をアイドルローラ5に送信する。レジスト前検知部から前記検知信号を受信すると、アイドルローラ5が主搬送路R1上を搬送されてきた用紙Pを一時的に滞留させる(S13)。
次に、演算処理部30cが用紙Pの第1面の表面の含水率を算出する(S14、測定工程)。算出方法については、上述したとおりである。
次に、演算処理部30cが算出した用紙Pの第1面の表面の含水率を用いて、演算処理部30cが印刷処理条件を設定する(S15、設定工程)。具体的には、演算処理部30cは、ユーザによって指定された印刷条件、用紙Pの種類、および環境測定部8によって測定された環境条件に加えて、演算処理部30cが算出した用紙Pの第1面の表面の含水率に基づいて、下記の表1に示すリレーショナルデータベースを用いて、転写条件(すなわち、転写装置15に印加される電圧値、および転写装置15に供給される電流値)を設定する。より詳細には、演算処理部30cが算出した用紙Pの第1面の表面の含水率の所定の範囲ごとに転写条件が予め設定されており、演算処理部30cは、予め設定されている転写条件と用紙Pの第1面の表面の含水率とに基づいて、転写条件を設定する。転写条件は、例えば、表1に示すように、用紙Pの第1面の表面の含水率を1%刻みの範囲で設定されてもよい。また、特に細かく条件を分けたい場合は0.5%刻みなど、さらに細かい範囲で転写条件が設定されてもよい。あるいは、「15%以上」のようにある閾値以上の範囲で転写条件が設定されてもよい。この範囲の設定は、画像形成装置の仕様、または画像形成装置が使用される地域の気候などによって必要に応じて設定される。なお、本発明の一態様の画像形成装置では、転写装置15に印加される電圧値、および転写装置15に供給される電流値の少なくとも1つを設定するようにしてもよい。演算処理部30cによって設定された転写電圧および転写電流は、転写装置15に出力される。
Figure 0006740341
次に、制御部30は、感光体ドラム11の表面に対する画像データの書き込みを開始する(S16)。具体的には、帯電器12により帯電した感光体ドラム11の表面に対して、レーザースキャニングユニット13が画像処理部30bによって画像処理された画像データの静電潜像の形成を行う。続いて、現像装置14が該静電潜像にトナー剤を付着させてトナー像を現像する動作を開始する。すなわち、レーザースキャニングユニット13が感光体ドラム11の表面に対する画像データの書き込みを開始した後、現像装置14が該画像データに関する書き込み処理を引き続き行う。
次に、制御部30は、感光体ドラム11の表面に対する画像データの書き込み開始に対して、アイドルローラ5による用紙Pの滞留を所定のタイミングで解除する(S17)。すなわち、制御部30は、感光体ドラム11に現像されたトナー像が転写装置15によって用紙Pの所定の位置に転写されるように、アイドルローラ5による用紙Pの滞留を解除する。
次に、転写装置15が感光体ドラム11に現像されたトナー像を用紙Pの第1面に転写する(S18)。ここで、転写装置15に印加される転写電圧および転写装置15に供給される転写電流は、演算処理部30cにおいて設定された転写電圧および転写電流である。
次に、定着部16が、転写装置15により用紙Pの第1面に転写されたトナー像を用紙Pに定着させる(S19)。これにより、用紙Pの第1面への印刷が完了する。
次に、第1面に印刷処理された用紙Pは、排紙ローラ7の回転により、主搬送路R1上を搬送され、排紙ローラ7に到達する。用紙Pが排紙ローラ7に達すると、用紙Pは、排出方向における後端部が排紙ローラ7に挟まれた状態で一旦滞留させられる(S20)。
次に、制御部30は、分岐爪を副搬送路R2側に切り替える(S21)。
次に、制御部30は、排紙ローラ7を先ほどとは逆に回転させることにより、用紙Pを副搬送路R2に搬送する(S22)。これにより、用紙Pは、直前に画像形成部10を通過したときとは、第1面と第2面とが反対になっており、かつ、上下が逆になった状態で、主搬送路R1におけるピックアップローラ4と光センシング部20との間に搬送される。
次に、ステップS13と同様に、アイドルローラ5が主搬送路R1を搬送されてきた用紙Pを一時的に滞留させる(S23)。
次に、ステップS14と同様の算出方法により、演算処理部30cが用紙Pの第2面の表面の含水率を算出する(S24、測定工程)そして、ステップS15と同様に表1に示すリレーショナルデータベースを用いて演算処理部30cが用紙Pの第2面に対する印刷処理条件を設定する(S25、設定工程)。
ここで、用紙Pは、定着部16によって定着処理を施される際に、表面の水分の一部が蒸発する。その結果、用紙Pの第2面の表面の含水率は、ステップS14において算出した用紙Pの第1面の表面の含水率と比べると、低くなっている。そこで、本実施形態における複写機1Aでは、演算処理部30cは、用紙Pの第2面に対して印刷処理を行う前に、用紙Pの第2面の表面の含水率を算出し、該含水率に基づいて、転写条件を設定する。これにより、用紙Pの第1面および第2面に印刷された画像の画質を均一にすることができるようになっている。なお、本実施形態では、制御部30はステップS25ではステップS15と同様の表1に基づいて印刷処理条件を設定しているが、これに限るものではなく、第2面のために別に設定したリレーショナルデータベースまたは対応表などを用いても良い。
次に、画像形成部10によって用紙Pの第2面に対する印刷が行われる(S26〜S29)。用紙Pの第2面に対する印刷動作(ステップS26〜S29)は、用紙Pの第1面に対する印刷動作(S16〜S19)と同様であるため、説明を省略する。
次に、第2面に印刷処理が行われると、制御部30は、分岐爪を主搬送路R1側に切り替える(S30)。これにより、定着部16から排紙ローラ7に用紙Pを搬送することができるようになる。なお、ステップ30において行われる分岐爪の切り替えは、用紙Pが副搬送路R2に搬送された後であれば、いずれのタイミングで行ってもよい。
次に、用紙Pが排紙ローラ7を通過し、排紙トレイに排出される(S31)。
以上により、複写機1Aによる1枚の用紙Pへの印刷処理(S6)が完了する。
次に、図5に示すように、制御部30がユーザにより要求された印刷が完了しているか否かの判定を行う(S7)。要求された印刷が完了していない場合(S7におけるNO)、具体的には、1つの原稿に対して複数枚の印刷要求がある場合に要求枚数の印刷を行っていない場合または他の原稿に対する印刷が完了していない場合、制御部30はステップS6を繰り返す。一方、要求された印刷が完了している場合(S7におけるYES)、すべての印刷処理が完了し、複写機1Aは待機状態となる。
以上のように、本実施形態における複写機1Aでは、光センシング部20によって測定した用紙Pの表面で反射された光の強度に基づいて、演算処理部30cが用紙Pの表面の吸光度を算出する。そして、演算処理部30cは、算出した用紙Pの表面の吸光度を用いて、用紙Pの表面の含水率を算出し、算出した含水率に応じて、転写装置15に印加する電圧値および転写装置15に供給する電流値を設定する。この設定は、用紙Pの第1面および第2面に印刷する(転写する)それぞれの前に、対応する第1面または第2面の含水率を算出して行われる。演算処理部30cは、それぞれの印刷における転写装置15に印加する電圧値および転写装置15に供給する電流値を設定する。
上記の構成によれば、第1面に対する印刷および第2面に対する印刷のそれぞれにおいて、用紙Pの第1面および第2面の表面の含水率を考慮して、転写装置15に印加する電圧値および転写装置15に供給する電流値を適切に設定することができる。その結果、用紙Pの表面の含水率に関わらず、第1面に転写される画像の画質と第2面に転写される画像の画質とを均一にすることができるようになっている。
また、本実施形態における複写機1Aでは、光センシング部20は、用紙Pの中央部と端部との2箇所において用紙Pの表面で反射された光の強度を測定する。そして、演算処理部30cは、それぞれの箇所における用紙Pの表面の含水率を算出し、その平均値を用いて転写条件を設定している。これにより、用紙Pへの転写条件の設定における、用紙Pの表面における含水率の分布の影響を小さくすることができる。
また、本実施形態における複写機1Aは、用紙Pを感光体ドラム11に搬送する前に、アイドルローラ5によって一時的に滞留された用紙Pに対して、光センシング部20が光の強度の測定を行う構成である。
これにより、アイドルローラ5によって用紙が滞留されている状態において、光センシング部20が光の強度の測定を行うことができるので、印刷に要する時間を短縮させることができる。
また、本実施形態における複写機1Aでは、演算処理部30cは、光センシング部20を用いて用紙Pの第1面および第2面の両面の表面の含水率を算出している。これにより、第1面および第2面のそれぞれの表面の含水率を算出するために個別の光センシング部を設ける場合に比べて、スペースおよびコストを低減させることができるようになっている。
また、本実施形態における複写機1Aでは、演算処理部30cは、重回帰分析を用いて、用紙Pの表面の含水率を算出している。すなわち、演算処理部30cは、予め統計的に求められた算出式を用いて含水率を算出している。これにより、単に反射率または吸光度と含水率とを対応させて含水率を算出する従来の算出方法に比べて、用紙Pの表面の含水率を正確に算出することができる。従来の算出方法では含水率の値に5%以上の誤差が生じてしまうことも珍しくなかったが、本実施形態の複写機1Aでは含水率を正確に算出することができる。このために、例えば表1で示したように1%刻みまたは0.5%刻みの範囲で転写条件を設定することができる。これにより、演算処理部30cは、用紙Pへの転写条件をより適切に設定することができるようになっている。
なお、上記の印刷動作の説明では、1枚の用紙Pに対して両面印刷を行う動作について説明したが、本実施形態における複写機1Aでは、これに限らず、1枚の用紙Pの同一面に対して複数回、印刷処理を行うこともできる。
また、本実施形態における複写機1Aでは、演算処理部30cは、用紙Pの表面の含水率を算出する際に、算出モデルとして重回帰分析を用いている。しかし、本発明の一態様の画像形成装置はこれに限られない。すなわち、演算処理部30cが用いる算出モデルは、照射部21によって照射される互いに異なる光の波長ごとに算出された吸光度を用いて用紙Pの表面の含水率を算出できる多変量解析手法であれば、他の算出モデルを用いてもよい。例えば、演算処理部30cは、PLS(Partial Linear Square)回帰分析などの他の解析手法を用いて用紙Pの表面の含水率を算出してもよい。
また、本発明の一態様の画像形成装置は、厚みセンサを備えていてもよい。厚みセンサを設けることにより、用紙Pの厚みを測定することができるので、制御部30は、測定した用紙Pの厚みに応じて、照射部21が照射する光の光量を適切に制御することができる。
なお、本実施形態では、画像形成装置として複写機1Aを説明したが、本発明の一態様の画像形成装置は複写機に限られない。画像形成装置は、例えば、定着処理のための加熱を行うような、含水率が変化する条件下で行われる印刷形態であれば、商用印刷機、プリンターまたはファクシミリ装置などであってもよい。画像形成装置が、商用印刷機、プリンターまたはファクシミリ装置である場合には、原稿読み取り処理(図5におけるステップS4)に代わって、画像形成装置はデータとして画像データを受け取る処理を行うことになる。
なお、本実施形態の複写機1Aは、感光体ドラムを1つ備える構成であった。しかし、本発明の一態様の画像形成装置は、これに限られない。本発明の一態様の画像形成装置は、用紙Pに対してカラー印刷を行うことができる画像形成装置であってもよい。
カラー印刷の場合、各色トナー像をひとつの感光体ドラムに担持させる1ドラム式と、複数の感光体ドラムがそれぞれ互いに異なる色のトナー像を担持する複数ドラム式とがある。どちらの方式においても、用紙への加熱を伴う工程を挟んだ印刷が行われる場合には、含水率がその工程の前後で異なることになり、同様の課題が生じる。よってカラー印刷の場合も本実施形態の複写機1Aで含水率に応じて印刷条件を調整することで適切に印刷することができる。
<変形例>
ここで、本実施形態の変形例としての複写機の印刷動作について、図7を参照しながら説明する。図7は、本実施形態の変形例としての複写機を用いて用紙Pに対して両面印刷を行う動作を示すフローチャートである。
上記複写機1Aでは、図5に示すように、ステップS5で原稿の読み取りが全て終わってから印刷処理(S6)を始めている。しかしながら、一般に複合機では印刷速度の高速化への要求が極めて厳しく、1秒でも短縮させるために、原稿の読み取り完了を待たずに印刷処理を始めることが必須となっている。
そこで、変形例としての複写機は、図7に示すように、原稿読み取り処理(S4)と印字処理(S6)とを並行して行う。例えば、一枚目の原稿を読み取る間に標準反射板6の計測を始めるなど並行して行う。これにより、複数の原稿の画像データを複数の用紙Pに印刷する場合に、印刷処理を短時間で行うことができる。
〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態について説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
本実施形態における画像形成装置としての複写機1Bは、給紙カセット3に光センシング部40がさらに設けられている点で、実施形態1における複写機1Aとは異なっている。
(複写機1Bの構成)
本実施形態における複写機1Bの構成について、図8を参照しながら説明する。図8は、複写機1Bの構造を示す概略図である。
複写機1Bは、図8に示すように、複写機1Aの構成に加えて、光センシング部(第1測定部)40と、駆動部43と、標準反射板44とを備えている。
光センシング部40は、給紙カセット3に収められている用紙Pに光を照射し、用紙Pの表面で反射された光の強度を測定するためのものである。光センシング部40は、照射部41と受光部42とを備えている。照射部41および受光部42の構成は、実施形態1における光センシング部(第2測定部)20の照射部21および受光部22と同様であるため、説明を省略する。
駆動部43は、光センシング部40を移動させるためのものである。より詳細には、駆動部43は、光センシング部40が給紙カセット3に収められている用紙Pの表面で反射された光の強度の測定を行わない間には光センシング部40を給紙カセット3の側面に移動させる。一方、駆動部43は、光センシング部40が光の強度の測定を行うときには光センシング部40を給紙カセット3の上部(すなわち、給紙カセット3に収められている用紙Pの上部)に移動させる。
標準反射板44は、光センシング部40の照射部41から照射された光を、光センシング部の受光部42へ反射させるための反射板であり、給紙カセット3において光センシング部40と同じ側面に配置されている。ただし、標準反射板44が設けられる箇所はこれに限られない。標準反射板44が設けられる箇所は、照射部41から照射され、標準反射板44で反射された光を遮られずに受光部42が受光できる箇所であればよい。標準反射板44は、実施形態1における標準反射板6と同じ材料で形成されている。
(複写機1Bの印刷動作)
次に、本実施形態における複写機1Bの印刷動作について説明する。本実施形態における複写機1Bの印刷動作は、実施形態1において図5に示した複写機1Aの印刷動作における印刷処理(S6)のみが異なっているため、ここでは印刷処理についてのみ説明する。
複写機1Bにおける印刷処理について、図9を参照しながら説明する。図9は、複写機1Bにおける印刷処理の動作(画像形成方法)を示すフローチャートである。
複写機1Bによる用紙Pへの印刷処理では、まず、初めに光センシング部40が、標準反射板44を用いて、用紙Pの表面の含水率の算出において使用される参照用データを測定する(S41)。なお、印刷処理を始める前には、光センシング部40は、駆動部43により給紙カセット3の側面に移動させられている。光センシング部40は、給紙カセット3の側面に配置された標準反射板44に照射部41を用いて光を照射し、標準反射板44の表面で反射された光を受光部42により受光し、受光した光の強度を測定し、制御部30のメモリ30aに送信する。
次に、演算処理部30cが用紙Pの第1面の表面の含水率を算出する(S42、測定工程)。具体的には、まず、駆動部43が光センシング部40を給紙カセット3の上部(すなわち、給紙カセット3に収められている用紙Pの上部)に移動させる。次に、光センシング部40の照射部41が給紙カセット3に収められている用紙Pに光を照射し、受光部42が用紙Pで反射された光を受光する。なお、光センシング部40による光の強度の測定は、実施形態1の複写機1Aの場合と同様に、用紙Pの2箇所において行われる。具体的には、1箇所目の測定は、用紙Pが給紙カセット3に収められている状態において行われる。また、2箇所目の測定は、ピックアップローラ4により用紙Pが給紙カセット3から所定の距離だけ引き出され、ピックアップローラ4により用紙Pが一時的に滞留した状態において行われる。用紙Pで反射された光には、用紙Pの表面に含まれる水分量の情報、具体的には用紙Pの表面の吸光度の情報が含まれる。受光部42によって測定された光の強度は、制御部30のメモリ30aに出力される。
次に、制御部30の演算処理部30cは、光センシング部40によって測定された光の強度を用いて、用紙Pの表面の含水率を算出する。用紙Pの表面の含水率の算出方法は、実施形態1で説明した算出方法と同様であるため、説明を省略する。
次に、演算処理部30cが算出した用紙Pの第1面の表面の含水率を用いて、演算処理部30cが印刷処理条件(転写条件、転写装置15に印加される転写電圧および転写装置15に供給される転写電流)を設定する(S43)。印刷処理条件の設定方法は、実施形態1で説明した設定方法と同様であるため、説明を省略する。
次に、ピックアップローラ4が給紙カセット3から取り出した用紙Pを主搬送路R1へ搬送する(S44)。
次に、用紙Pが主搬送路R1を搬送されると、レジスト前検知部が用紙Pの通過を検知し、検知信号をアイドルローラ5に送信する。レジスト前検知部から前記検知信号を受信すると、アイドルローラ5が主搬送路R1を搬送されてきた用紙Pを一時的に滞留させる(S45)。
以後の動作は、実施形態1で説明したステップS16〜S31と同様であるため、説明を省略する。
このように、本実施形態における複写機1Bは、光センシング部20と、光センシング部40とを備えている。光センシング部40は、給紙カセット3に収められている用紙Pに対する測定を行う。一方、光センシング部20は、アイドルローラ5に滞留された用紙Pに対する測定を行う。そして、演算処理部30cは、用紙Pの第1面の転写処理(1回目の転写処理)における転写条件を、光センシング部40で測定された光の強度を用いて設定する。さらに、演算処理部30cは、用紙Pの第2面の転写処理(2回目以降の転写処理)における転写条件を、光センシング部20で測定された光の強度を用いて設定する。
上記の構成によれば、演算処理部30cは、用紙Pの第1面の含水率の算出を、用紙Pが給紙カセット3に収められている段階で行うことができる。これにより、転写処理条件の設定を早く行うことができるので、印刷に要する時間を短縮できるようになっている。
〔実施形態3〕
本発明の他の実施形態について説明すれば、以下のとおりである。
本実施形態における画像形成装置としての複写機1Cは、後述するピックアップローラ54が設けられている付近に光センシング部50がさらに設けられている点で、実施形態1における複写機1Aとは異なっている。
(複写機1Cの構成)
本実施形態における複写機1Cの構成について、図10を参照しながら説明する。図10は、複写機1Cの構造を示す概略図である。
複写機1Cは、図10に示すように、複写機1Aの構成に加えて、ピックアップローラ54(取り出しローラ)と、光センシング部(第1測定部)50と、標準反射板53とを備えている。
ピックアップローラ54は、給紙カセット3に収められている用紙Pを主搬送路R1に給紙するためのローラである。ピックアップローラ54は、用紙Pを一時的に滞留させることができるようになっている。
光センシング部50は、ピックアップローラ54によって一時的に滞留している用紙Pに光を照射し、用紙Pによって反射された光を受光し、受光した光の強度を測定する。ためのものである。光センシング部50は、照射部51と受光部52とを備えている。照射部51および受光部52の構成は、実施形態1における光センシング部(第2測定部)20の照射部21および受光部22と同様であるため、説明を省略する。
標準反射板53は、光センシング部50の照射部51から照射された光を、光センシング部の受光部52へ反射させるための反射板であり、光センシング部50に対向して設けられている。本実施形態では、標準反射板53は、主搬送路R1に関して、光センシング部50とは反対の位置に設けられている。ただし、本発明の一態様の複写機では、標準反射板53が設けられる箇所はこれに限られない。標準反射板53が設けられる箇所は、照射部51から照射され、標準反射板53で反射された光を遮られずに受光部52が受光できる箇所であればよい。また、標準反射板53が光センシング部50に内蔵される構成であってもよい。標準反射板53は、実施形態1における標準反射板6と同じ材料で形成されている。
(複写機1Cの印刷動作)
次に、本実施形態における複写機1Cの印刷動作について説明する。本実施形態における複写機1Cの印刷動作は、実施形態1において図5に示した複写機1Aの印刷動作における印刷処理(S6)のみが異なっているため、ここでは印刷処理についてのみ説明する。
複写機1Cにおける印刷処理について、図11を参照しながら説明する。図11は、複写機1Cにおける印刷処理の動作(画像形成方法)を示すフローチャートである。
複写機1Cによる用紙Pへの印刷処理では、図11に示すように、まず、初めに光センシング部50が、標準反射板53を用いて、用紙Pの表面の含水率の算出において使用される参照用データを測定する(S51)。
次に、ピックアップローラ54が給紙カセット3に収められている用紙Pを1枚取り出し(S52)、用紙Pを一時的に滞留させる。
次に、演算処理部30cが用紙Pの第1面の表面の含水率を算出する(S53、測定工程)。具体的には、光センシング部50の照射部51がピックアップローラ54によって滞留している用紙Pに光を照射し、受光部52が用紙Pで反射された光を受光する。このとき、用紙Pで反射された光には、用紙Pの表面に含まれる水分量の情報、具体的には用紙Pの表面の吸光度の情報が含まれる。受光部52によって測定された光の強度は、制御部30のメモリ30aに出力される。なお、光センシング部50による光の強度の測定は、実施形態1の複写機1Aにおける光センシング部20による光の強度の測定と同様に、用紙Pの2箇所において行われる。
次に、制御部30の演算処理部30cは、光センシング部50によって測定された光の強度を用いて、用紙Pの表面の含水率を算出する。用紙Pの表面の含水率の算出方法は、実施形態1で説明した算出方法と同様であるため、説明を省略する。
次に、演算処理部30cが算出した用紙Pの第1面の表面の含水率を用いて、演算処理部30cが印刷処理条件(転写条件、転写装置15に印加される転写電圧および転写装置15に供給される転写電流)を設定する(S54、設定工程)。印刷処理条件の設定方法は、実施形態1で説明した設定方法と同様であるため、説明を省略する。
次に、ピックアップローラ54による用紙Pの滞留を解除し、用紙Pをアイドルローラ5に搬送する(S55)。
次に、レジスト前検知部が用紙Pの通過を検知し、検知信号をアイドルローラ5に送信する。レジスト前検知部から前記検知信号を受信すると、アイドルローラ5が主搬送路R1を搬送されてきた用紙Pを一時的に滞留させる(S56)。
以後の動作は、実施形態1で説明したステップS16〜S31と同様であるため、説明を省略する。
このように、複写機1Cは、光センシング部20と、光センシング部50とを備えている。光センシング部50は、ピックアップローラ54により給紙カセット3から取り出され、ピックアップローラ54により一時的に滞留された用紙Pに対する測定を行う。一方、光センシング部20は、アイドルローラ5に滞留された用紙Pに対する測定を行う。そして、演算処理部30cは、用紙Pの第1面の転写処理(1回目の転写処理)における転写条件を、光センシング部50で測定された光の強度を用いて設定する。さらに、演算処理部30cは、用紙Pの第2面の転写処理(2回目以降の転写処理)における転写条件を、光センシング部20で測定された光の強度を用いて設定する。
上記の構成によれば、演算処理部30cは、用紙Pの第1面の含水率の算出を、用紙Pがピックアップローラ54により取り出された段階で行っている。これにより、印刷処理条件の設定を早く行うことができるので、印刷に要する時間を短縮できるようになっている。
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る画像形成装置(複写機1A〜1C)は、画像データに基づく静電潜像を現像剤(トナー剤)により現像することで得られた顕像(トナー像)を担持する像担持体(感光体ドラム11)と、前記顕像(トナー像)を用紙(P)に転写する転写処理を行う転写部(転写装置15)とを備え、同一の用紙(P)に複数回の転写処理を行うことができる画像形成装置において、少なくとも1つの光源(半導体発光素子21a・21b・21c)を備え、前記用紙(P)に光を照射し、前記用紙(P)で反射された光を受光し、受光した光の強度を測定する測定部(光センシング部20・40・50)と、前記複数回の転写処理のそれぞれの前に、前記測定部(光センシング部20・40・50)により測定された光の強度から前記用紙(P)の表面の含水率を算出し、算出した前記用紙(P)の表面の含水率に基づいて、前記転写部(転写装置15)による転写条件を設定する設定部(演算処理部30c)とを備えることを特徴としている。
上記の特徴によれば、設定部は、複数回の転写処理のそれぞれの前に、用紙の画像形成される面の表面の含水率を考慮して、転写部による転写条件を適切に設定することができる。これにより、画像形成装置は、転写部による顕像の用紙への転写を適切に行うことができる。その結果、同一の用紙に対して複数回の画像形成を行う場合において、用紙の表面の含水率に関わらず、各回に形成される画像の画質を均一にすることができる画像形成装置を提供することができる。
本発明の態様2に係る画像形成装置(複写機1A〜1C)は、上記態様1において、前記用紙(P)に転写処理を行う前に、前記用紙(P)を一時的に滞留させる滞留ローラ(アイドルローラ5)を備え、前記測定部(光センシング部20)は、前記滞留ローラ(アイドルローラ5)に滞留された前記用紙(P)に対する測定を行う構成であってもよい。
上記構成によれば、滞留ローラによって用紙が滞留されている状態において、測定部が光の強度の測定を行うことができるので、画像形成に要する時間を短縮させることができる。
本発明の態様3に係る画像形成装置(複写機1B)は、上記態様1において、前記用紙(P)を収める給紙カセット3と、前記用紙(P)に転写処理を行う前に、前記用紙(P)を一時的に滞留させる滞留ローラ(アイドルローラ5)とを備え、前記測定部は、第1測定部(光センシング部40)および第2測定部(光センシング部20)を含み、前記第1測定部(光センシング部40)は、前記給紙カセット3に収められている用紙(P)に対する測定を行い、前記第2測定部(光センシング部20)は、前記滞留ローラ(アイドルローラ5)に滞留された用紙(P)に対する測定を行い、前記設定部(演算処理部30c)は、前記複数回の転写処理のうち1回目の転写処理における前記転写条件を、前記第1測定部(光センシング部40)で測定された光の強度を用いて設定し、前記複数回の転写処理のうち2回目以降の転写処理における前記転写条件を、前記第2測定部(光センシング部20)で測定された光の強度を用いて設定する構成であってもよい。
上記の構成によれば、設定部は、複数回の画像形成のうち1回目の画像形成時における含水率の算出を、用紙が給紙カセットに収められている段階で行うことができる。これにより、転写条件の設定を早く行うことができるので、印刷に要する時間を短縮できるようになっている。
本発明の態様4に係る画像形成装置(複写機1C)は、上記態様1において、前記用紙(P)を収める給紙カセット3と、前記給紙カセット3に収められている用紙(P)を取り出す取り出しローラ(ピックアップローラ54)と、前記用紙(P)に転写処理を行う前に、前記用紙(P)を一時的に滞留させる滞留ローラ(アイドルローラ5)とを備え、前記測定部は、第1測定部(光センシング部50)および第2測定部(光センシング部20)を含み、前記第1測定部(光センシング部50)は、前記取り出しローラ(ピックアップローラ54)により前記給紙カセット3から取り出され、前記取り出しローラ(ピックアップローラ54)により一時的に滞留された用紙(P)に対する測定を行い、前記第2測定部(光センシング部20)は、前記滞留ローラ(アイドルローラ5)に滞留された用紙(P)に対する測定を行い、前記設定部(演算処理部30c)は、前記複数回の転写処理のうち1回目の転写処理における前記転写条件を、前記第1測定部(光センシング部50)で測定された光の強度を用いて設定し、前記複数回の転写処理のうち2回目以降の転写処理における前記転写条件を、前記第2測定部(光センシング部20)で測定された光の強度を用いて設定される構成であってもよい。
上記の構成によれば、設定部は、複数回の画像形成のうち1回目の画像形成時における含水率の算出を、用紙が取り出しローラにより取り出された段階で行うことができる。これにより、転写条件の設定を早く行うことができるので、印刷に要する時間を短縮できるようになっている。
本発明の態様5に係る画像形成装置(複写機1A〜1C)は、上記態様1〜4のいずれかにおいて、前記測定部(光センシング部20・40・50)は、互いに異なる少なくとも2つの波長の光を照射する構成であることが好ましい。
上記の構成によれば、測定部が互いに異なる波長の光を照射することができるので、設定部において用紙の表面の含水率を算出する際に、含水率を精度良く算出することができる。
本発明の態様6に係る画像形成装置(複写機1A〜1C)は、上記態様1〜5のいずれかにおいて、前記測定部(光センシング部20・40・50)による光の強度の測定は、用紙(P)の中央部と端部との少なくも2箇所で行われる構成であることが好ましい。
上記の構成によれば、設定部は、それぞれの測定箇所における用紙の表面の含水率を算出し、その平均値を用いて転写条件を設定することができる。これにより、用紙への転写条件の設定における、用紙の表面における含水率の分布の影響を小さくすることができる。
本発明の態様7に係る画像形成装置(複写機1A〜1C)は、上記態様1〜6のいずれかにおいて、前記転写条件は、前記転写部(転写装置15)に印加される電圧値および前記転写部に供給される電流値の少なくとも1つを含む構成であってもよい。
上記の構成によれば、設定部は、用紙の表面の含水率に応じて、転写部に印加される電圧値および転写部に供給される電流値を適切に設定する。これにより、同一の用紙に対して複数回の画像形成を行う場合において、用紙の表面の含水率に関わらず、各回に形成される画像の画質を均一にすることができる。
本発明の態様8に係る画像形成装置(複写機1A〜1C)は、上記態様1〜7のいずれかにおいて、前記転写条件は、前記含水率の所定の範囲ごとに設定されていることが好ましい。
上記の構成によれば、設定部は、当該設定部が算出した用紙の表面の含水率に応じて適切な転写条件を設定することができる。
本発明の態様9に係る画像形成装置(複写機1A〜1C)は、上記態様1〜8のいずれかにおいて、前記光源(半導体発光素子21a・21b・21c)が発光する光の波長は、2000nm以下であることが好ましい。
上記構成によれば、光源が発光する光の波長は、2000nm以下であるため、用紙が有する水分による、照射された光の吸収が大きくなりすぎることがないので、用紙の表面の含水率の算出精度を向上させることができる。
本発明の態様10に係る画像形成方法は、画像データに基づく静電潜像を現像剤(トナー剤)により現像することで得られた顕像(トナー像)を担持する像担持体(感光体ドラム11)と、前記顕像(トナー像)を用紙(P)に転写する転写処理を行う転写部(転写装置15)とを備え、同一の用紙(P)に複数回の転写処理を行うことができる画像形成装置における画像形成方法であって、少なくとも1つの光源から前記用紙(P)に光を照射し、前記用紙(P)で反射された光を受光し、受光した光の強度を測定する測定工程と、前記複数回の転写処理のそれぞれの前に、前記測定工程により測定された光の強度から前記用紙(P)の表面の含水率を算出し、算出した前記用紙(P)の表面の含水率に基づいて、前記転写部(転写装置15)による転写条件を設定する設定工程とを含むことを特徴としている。
上記の特徴によれば、複数回の転写処理のそれぞれの前に、用紙の画像形成される面の表面の含水率を考慮して、転写部による転写条件を適切に設定することができる。これにより、転写部による現像剤像の用紙への転写を適切に行うことができる。その結果、同一の用紙に対して複数回の画像形成を行う場合において、用紙の表面の含水率に関わらず、各回に形成される画像の画質を均一にすることができる画像形成方法を提供することができる。
本発明の一態様は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の一態様の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
(関連出願の相互参照)
本出願は、2016年4月11日に出願された日本国特許出願:特願2016-078974に対して優先権の利益を主張するものであり、それを参照することにより、その内容の全てが本書に含まれる。
1A〜1C 複写機(画像形成装置)
3 給紙カセット
4、54 ピックアップローラ(取り出しローラ)
5 アイドルローラ(滞留ローラ)
11 感光体ドラム(像担持体)
14 現像装置(現像部)
15 転写装置(転写部)
20 光センシング部(測定部、第2測定部)
21、41、51 照射部
21a、21b、21c 半導体発光素子(光源)
30 制御部
30c 演算処理部(設定部)
40 光センシング部(測定部、第1測定部)
50 光センシング部(測定部、第1測定部)
P 用紙

Claims (9)

  1. 画像データに基づく静電潜像を現像剤により現像することで得られた顕像を担持する像担持体と、
    前記顕像を用紙に転写する転写処理を行う転写部とを備え、
    同一の用紙に複数回の転写処理を行うことができる画像形成装置において、
    少なくとも1つの光源を備え、前記用紙に光を照射し、前記用紙で反射された光を受光し、受光した光の強度を測定する測定部と、
    前記複数回の転写処理のそれぞれの前に、前記測定部により測定された光の強度から前記用紙の表面の含水率を算出し、算出した前記用紙の表面の含水率に基づいて、前記転写部による転写条件を設定する設定部とを備え、
    前記測定部による光の強度の測定は、前記用紙の搬送方向における中央部と端部との少なくとも2箇所で行われ
    前記用紙を収める給紙カセットと、
    前記用紙に転写処理を行う前に、前記用紙を一時的に滞留させる滞留ローラとを備え、
    前記測定部は、第1測定部および第2測定部を含み、
    前記第1測定部は、前記給紙カセットに収められている用紙に対する測定を行い、
    前記第2測定部は、前記滞留ローラに滞留された用紙に対する測定を行い、
    前記設定部は、
    前記複数回の転写処理のうち1回目の転写処理における前記転写条件を、前記第1測定部で測定された光の強度を用いて設定し、
    前記複数回の転写処理のうち2回目以降の転写処理における前記転写条件を、前記第2測定部で測定された光の強度を用いて設定することを特徴とする画像形成装置。
  2. 画像データに基づく静電潜像を現像剤により現像することで得られた顕像を担持する像担持体と、
    前記顕像を用紙に転写する転写処理を行う転写部とを備え、
    同一の用紙に複数回の転写処理を行うことができる画像形成装置において、
    少なくとも1つの光源を備え、前記用紙に光を照射し、前記用紙で反射された光を受光し、受光した光の強度を測定する測定部と、
    前記複数回の転写処理のそれぞれの前に、前記測定部により測定された光の強度から前記用紙の表面の含水率を算出し、算出した前記用紙の表面の含水率に基づいて、前記転写部による転写条件を設定する設定部と、
    前記用紙を収める給紙カセットと、
    前記用紙に転写処理を行う前に、前記用紙を一時的に滞留させる滞留ローラとを備え、
    前記測定部は、第1測定部および第2測定部を含み、
    前記第1測定部は、前記給紙カセットに収められている用紙に対する測定を行い、
    前記第2測定部は、前記滞留ローラに滞留された用紙に対する測定を行い、
    前記設定部は、
    前記複数回の転写処理のうち1回目の転写処理における前記転写条件を、前記第1測定部で測定された光の強度を用いて設定し、
    前記複数回の転写処理のうち2回目以降の転写処理における前記転写条件を、前記第2測定部で測定された光の強度を用いて設定することを特徴とする画像形成装置。
  3. 画像データに基づく静電潜像を現像剤により現像することで得られた顕像を担持する像担持体と、
    前記顕像を用紙に転写する転写処理を行う転写部とを備え、
    同一の用紙に複数回の転写処理を行うことができる画像形成装置において、
    少なくとも1つの光源を備え、前記用紙に光を照射し、前記用紙で反射された光を受光し、受光した光の強度を測定する測定部と、
    前記複数回の転写処理のそれぞれの前に、前記測定部により測定された光の強度から前記用紙の表面の含水率を算出し、算出した前記用紙の表面の含水率に基づいて、前記転写部による転写条件を設定する設定部と、
    前記用紙を収める給紙カセットと、
    前記給紙カセットに収められている用紙を取り出す取り出しローラと、
    前記用紙に転写処理を行う前に、前記用紙を一時的に滞留させる滞留ローラとを備え、
    前記測定部は、第1測定部および第2測定部を含み、
    前記第1測定部は、前記取り出しローラにより前記給紙カセットから取り出され、前記取り出しローラにより一時的に滞留された用紙に対する測定を行い、
    前記第2測定部は、前記滞留ローラに滞留された用紙に対する測定を行い、
    前記設定部は、
    前記複数回の転写処理のうち1回目の転写処理における前記転写条件を、前記第1測定部で測定された光の強度を用いて設定し、
    前記複数回の転写処理のうち2回目以降の転写処理における前記転写条件を、前記第2測定部で測定された光の強度を用いて設定することを特徴とする画像形成装置。
  4. 画像データに基づく静電潜像を現像剤により現像することで得られた顕像を担持する像
    担持体と、
    前記顕像を用紙に転写する転写処理を行う転写部とを備え、
    同一の用紙に複数回の転写処理を行うことができる画像形成装置において、
    少なくとも1つの光源を備え、前記用紙に光を照射し、前記用紙で反射された光を受光し、受光した光の強度を測定する測定部と、
    前記複数回の転写処理のそれぞれの前に、前記測定部により測定された光の強度から前記用紙の表面の含水率を算出し、算出した前記用紙の表面の含水率に基づいて、前記転写部による転写条件を設定する設定部とを備え、
    前記測定部による光の強度の測定は、前記用紙の搬送方向における中央部と端部との少なくとも2箇所で行われ
    前記用紙を収める給紙カセットと、
    前記給紙カセットに収められている用紙を取り出す取り出しローラと、
    前記用紙に転写処理を行う前に、前記用紙を一時的に滞留させる滞留ローラとを備え、
    前記測定部は、第1測定部および第2測定部を含み、
    前記第1測定部は、前記取り出しローラにより前記給紙カセットから取り出され、前記取り出しローラにより一時的に滞留された用紙に対する測定を行い、
    前記第2測定部は、前記滞留ローラに滞留された用紙に対する測定を行い、
    前記設定部は、
    前記複数回の転写処理のうち1回目の転写処理における前記転写条件を、前記第1測定部で測定された光の強度を用いて設定し、
    前記複数回の転写処理のうち2回目以降の転写処理における前記転写条件を、前記第2測定部で測定された光の強度を用いて設定することを特徴とする画像形成装置。
  5. 前記測定部は、互いに異なる少なくとも2つの波長の光を照射することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  6. 前記転写条件は、前記転写部に印加される電圧値および前記転写部に供給される電流値の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  7. 前記転写条件は、前記含水率の所定の範囲ごとに設定されていることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  8. 前記光源が発光する光の波長は、2000nm以下であることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  9. 画像データに基づく静電潜像を現像剤により現像することで得られた顕像を担持する像担持体と、前記顕像を用紙に転写する転写処理を行う転写部と、を備え、同一の用紙に複数回の転写処理を行うことができる画像形成装置における画像形成方法であって、
    少なくとも1つの光源から前記用紙に光を照射し、前記用紙で反射された光を受光し、受光した光の強度を測定する測定工程と、
    前記複数回の転写処理のそれぞれの前に、前記測定工程により測定された光の強度から前記用紙の表面の含水率を算出し、算出した前記用紙の表面の含水率に基づいて、前記転写部による転写条件を設定する設定工程とを含み、
    前記測定工程における光の強度の測定は、前記用紙の搬送方向における中央部と端部との少なくとも2箇所で行われ
    前記画像形成装置は、前記用紙を収める給紙カセットと、
    前記用紙に転写処理を行う前に、前記用紙を一時的に滞留させる滞留ローラとを備え、
    前記測定工程は、第1測定工程および第2測定工程を含み、
    前記第1測定工程では、前記給紙カセットに収められている用紙に対する測定を行い、
    前記第2測定工程では、前記滞留ローラに滞留された用紙に対する測定を行い、
    前記設定工程では、
    前記複数回の転写処理のうち1回目の転写処理における前記転写条件を、前記第1測定工程で測定された光の強度を用いて設定し、
    前記複数回の転写処理のうち2回目以降の転写処理における前記転写条件を、前記第2測定工程で測定された光の強度を用いて設定することを特徴とする画像形成方法。
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