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JP4396456B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの機能の2以上を合わせ持つ複合機等の画像形成装置に関し、特に、電子写真方式の画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置では、一般に、感光体等の像形成体上に静電潜像を形成し、形成された静電潜像を現像してトナー像を形成し、形成されたトナー像を記録紙等の記録材に転写し、転写されたトナー像を定着することにより、記録材上に画像を形成する。
また、カラー画像形成装置では、像形成体上に形成されたトナー像を中間転写体に転写し、中間転写体から記録材にトナー像を転写し、記録材に転写されたトナー像を定着することにより記録材上に画像を形成する画像形成プロセスが多く用いられている。
電子写真方式の画像形成プロセスでは、記録材として様々なものが用いられる。すなわち、普通紙の他に、薄紙、厚紙、画像が形成される面に光沢層を設けた光沢紙、OHT等が記録材として用いられる。
これらの記録材は、搬送性、抵抗値、熱容量等のように、電子写真法による画像形成に影響する特性において同一ではないことから、現像、転写及び定着において、記録材に対応した条件の設定を行う必要がある。
たとえば、特許文献1では、記録材の種類を指定する指定情報に基づいて、印字シーケンス条件を切り替えることが提案されている。
印字シーケンス条件としては、現像スリーブ周速、現像バイアス、一次転写バイアス、二次転写バイアス、二次転写速度及び定着速度がげられている。
特許文献1では、記録材の違いによって生ずる画像の飛び散り、カブリ、中抜け等を防止している。
近時、デジタルカメラの出力手段としての用途が多くなり、光沢紙が記録材として用いられるケースが多くなっているが、光沢紙を用いた場合の問題として、カブリの問題が特に大きく、これに対する対策が必要になっている。これは次のような現象による。
光沢紙では、定着工程において溶融トナーが記録材の内部に浸透することがないか又は浸透の程度が低く、溶融トナーが記録材の表面に沿って横に広がって定着される。このために、カブリを形成する小体積のトナーでも大きな面積のドットとして定着されるという現象が生ずる。
このような現象によって、たとえば感光体上で計測したカブリのうに、未定着トナー像のカブリとしては低いレベルであっても、定着後の画像では高くなり、許容レベルを超えてしまうことがある。
光沢紙を用いた場合に生ずる前記のカブリの問題は、小粒径トナーを用いて高画質の画像を形成する場合に、特に、顕著である。
特許文献1では、記録材の特性の違いに対応したカブリ防止制御を行っているが、前記のように未定着の段階においてトナー像を計測した場合に問題とはならないレベルのカブリであっても定着処理により目立つようになるカブリ現象に対する対策は採られていないために、光沢紙の用いた場合のカブリ防止が不十分であった。
本発明は、従来技術において記録材の違いに対する対策で十分でなかった点を解決し、特に、光沢紙におけるカブリ防止が十分であり、光沢紙に高画質の画像を形成することが出来る画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明の前記目的は、下記の発明のいずれかにより達成される。
1.感光体、
該感光体を帯電電位Vhに帯電する帯電手段、
帯電された前記感光体を露光して前記感光体上に静電潜像を形成する露光手段、
前記感光体上の静電潜像を、直流成分Vdcを有する現像バイアスのもとで、前記感光体の帯電極性と同極性に帯電された体積平均粒径4μm〜8μmのトナーを用いて現像し、前記感光体上にトナー像を形成する現像手段、
前記感光体上のトナー像を記録材に転写する転写手段及び、
記録材上のトナー像を定着する定着手段を有する画像形成装置において、
光ビームを記録材に向けて出射する発光素子及び記録材からの反射光を受光する受光素子を有し、記録材の表面性を検知する表面性検知手段、並びに制御手段を有し、
該制御手段は、前記表面性検知手段の出力に基づいて、記録材が光沢紙か否か弁別し、弁別結果が光沢紙である場合、前記帯電電位Vhを制御することにより、カブリマージンVh−Vdcを普通紙である場合に比べて大きくすることを特徴とする画像形成装置。
2.感光体、
該感光体を帯電電位Vhに帯電する帯電手段、
帯電された前記感光体を露光して前記感光体上に静電潜像を形成する露光手段、
前記感光体上の静電潜像を、直流成分Vdcを有する現像バイアスのもとで、前記感光体の帯電極性と同極性に帯電された体積平均粒径4μm〜8μmのトナーを用いて現像し、前記感光体上にトナー像を形成する現像手段、
前記感光体上のトナー像を記録材に転写する転写手段及び、
記録材上のトナー像を定着する定着手段を有する画像形成装置において、
光沢紙を指定する指定手段及び制御手段を有し、
該制御手段は、前記指定手段により光沢紙が指定された場合、前記帯電電位Vhを制御することにより、カブリマージンVh−Vdcを普通紙の場合に比べて大きくすることを特徴とする画像形成装置。
3.感光体、
該感光体を帯電電位Vhに帯電する帯電手段、
帯電された前記感光体を露光して前記感光体上に静電潜像を形成する露光手段、
前記感光体上の静電潜像を、直流成分及び交流成分を有する現像バイアスのもとで、前記感光体の帯電極性と同極性に帯電された体積平均粒径4μm〜8μmのトナーを用いて現像し、前記感光体上にトナー像を形成する現像手段、
前記感光体上のトナー像を記録材に転写する転写手段及び、
記録材上のトナー像を定着する定着手段を有する画像形成装置において、
光ビームを記録材に向けて出射する発光素子及び記録材からの反射光を受光する受光素子を有し、記録材の表面性を検知する表面性検知手段、並びに制御手段を有し、
該制御手段は、前記表面性検知手段の出力に基づいて、記録材が光沢紙か否か弁別し、弁別結果が光沢紙である場合、前記交流成分の周波数を普通紙の場合に比べて高くすることを特徴とする画像形成装置。
4.感光体、
該感光体を帯電電位Vhに帯電する帯電手段、
帯電された前記感光体を露光して前記感光体上に静電潜像を形成する露光手段、
前記感光体上の静電潜像を、直流成分及び交流成分を有する現像バイアスのもとで、前記感光体の帯電極性と同極性に帯電された体積平均粒径4μm〜8μmのトナーを用いて現像し、前記感光体上にトナー像を形成する現像手段、
前記感光体上のトナー像を記録材に転写手段及び、
記録材上のトナー像を定着する定着手段を有する画像形成装置において、
光沢紙を指定する指定手段及び制御手段を有し、
該制御手段は、前記指定手段により光沢紙が指定された場合、前記交流成分の周波数を普通紙である場合に比べて高くすることを特徴とする画像形成装置。
請求項1〜3のいずれかの発明により、種々の表面性の記録材に対して、適切なカブリレベルが設定されるので、使用される記録材の種類に左右されない高い画質の画像が安定して形成される。
請求項3の発明により、光沢紙に画像を形成する場合にも、定着処理後の画像に現れるカブリを考慮した画像形成条件が設定されるので、光沢紙に画像を形成する場合でも、カブリのない高画質の画像が形成される。
請求項4〜6のいずれかの発明により、オペレータが記録材の種類を指定することにより、指定に対応した画像形成条件が設定されるので、カブリの内高画質の画像が形成される。
請求項6の発明により、光沢紙に画像を形成する場合にも、定着処理後の画像に現れるカブリを考慮した画像形成条件が設定されるので、光沢紙に画像を形成する場合でも、オペレータの指定によりカブリのない高画質の画像が形成される。
<画像形成装置>
図1は、本発明の一実施の形態をに係るカラー画像形成装置を示す図である。
このカラー画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数の画像形成部10Y、10M、10C、10K、中間転写ユニット、給紙搬送装置及び定着手段24を有する。カラー画像形成装置の上部には、原稿画像読み取り装置SCが配置されている。
イエロー色の画像を形成する画像形成部10Yは、感光体1Yの周囲に配置された帯電手段2Y、露光手段3Y、現像手段4Y、一次転写手段5Y及びクリーニング手段6Yを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部10Mは、感光体1Mの周囲に配置された帯電手段2M、露光手段3M、現像手段4M、一次転写手段5M及びクリーニング手段6Mを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部10Cは、感光体1Cの周囲に配置された帯電手段2C、露光手段3C、現像手段4C、一次転写手段5C及びクリーニング手段6Cを有する。黒色画像を形成する画像形成部10Kは、感光体1Kの周囲に配置された帯電手段2K、露光手段3K、現像手段4K、一次転写手段5K及びクリーニング手段6Kを有する。
半導電性であり、ベルト状の中間転写体7は、複数のローラにより巻回され、循環移動可能に支持される。
帯電手段2Y、露光手段3Y及び現像手段4Yからなる像形成手段により、帯電、露光及び現像が感光体1Yに対して行われ、感光体上にイエロートナー像が形成される。同様に、帯電手段2M、露光手段3M及び現像手段4Mからなる像形成手段により、マゼンタトナー像が感光体1M上に形成され、帯電手段2C、露光手段3C及び現像手段4Cからなる像形成手段により、シアントナー像が感光体1C上に形成され、帯電手段2K、露光手段3K及び現像手段4Kからなる像形成手段により、黒トナー像が感光体1K上に形成される。これらの単色トナー像は一次転写手段5Y、5M、5C、5Kにより中間転写体7に転写され、重ね合わされて多色トナー像が形成される。
給紙カセット、給紙トレイ等の記録材収納部20内に収容された記録材Pは、給紙装置21により給紙され、複数の中間ローラ22A,22B,22C,22D、レジストローラ23を経て、二次転写手段5Aに搬送され、二次転写手段5Aにより記録材P上多色トナーが一括転写される。多色トナー像が転写された記録材Pは、定着手段24により定着処理され、排紙ローラ25に搬送されて機外の排紙トレイ26上に排出される。
一方、二次転写手段5Aにより記録材Pにカラー画像を転写した後、中間転写体7は、クリーニング手段6Aを通過し、残留トナーが中間転体7から除去される。
感光体1Y、1M、1C、1Kとしては、OPC感光体やaSi感光体等の周知のものが用いられるが、OPC感光体が好ましく、特に、負帯電性のOPC感光体が好ましく本実施の形態では、負帯電性のOPC感光体が用いられる。
帯電手段2Y、2M、2C、2Kとしては、スコロトロン、コロトロン等のコロナ放電装置が用いられるが、スコロトロン放電装置が好ましく用いられる。
露光手段3Y、3M、3C、3Kとしては、レーザ、LEDアレイ等、画像データに従って発光する発光素子が用いられる。
現像手段4Y、4M、4C、4Kとしては、キャリアとトナーとを主成分とする二成分現像剤を用いる現像手段又はキャリアの含まず、トナーを主成分とする一成分現像剤を用いる現像手段が用いられるが、小粒径トナーを用いた二成分現像手段が好ましい。また、正規現像で現像を行うもの又は反転現像を行うものを現像手段に用いることができるが、現像スリーブ41(図4に示す)に感光体の帯電と同極性の現像バイアスを印加し、感光体の帯電と同極性に帯電されたトナーで現像を行う反転現像が好ましく、本実施の形態では、負帯電トナーを用いた反転現像により現像が行われる。
小粒径トナーとしては、体積平均粒径が4〜8μmのものが好ましい。
体積平均粒径は、体積基準の平均粒径であって、湿式分散機を備えた「コールターカウンターTA−II」又は「コールターマルチサイザー」(いずれもコールター社製)により測定した値である。
このような小粒径トナーにより高解像力を有する高画質の画像を形成することができる。体積平均粒径が8μmより大のトナーでは、高画質の特徴が弱まる。
体積平均粒径が4μmよりも小さいトナーを用いた場合、かぶり等による画質の低下が起きやすくなる。
また、本発明においては、球形トナーが望ましく、その球形化度が0.94以上、0.98以下であることが望ましい。
球形化度=(粒子投影像と同一面積の円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)
前記球形化度は、500個の樹脂粒子について、走査型電子顕微鏡又はレーザ顕微鏡により500倍に拡大した樹脂粒子の写真を撮影し、画像解析装置「SCANNING IMAGE ANALYSER」(日本電子社製)を使用して写真画像の解析を行って円形度を測定し、その算術平均値を求めることにより算出することができる。また簡便な測定方法としては、「FPIA−1000」(東亜医用電子株式会社製)により測定することができる。
球形化度が0.94より小の場合は、現像手段内で強いストレスを受ける結果、粉砕され、カブリやトナー飛散が発生し易くなる。また、球形化度が0.98よりも大の場合には、クリーニング性能を高く維持することが困難になる場合がある。
前記のような小粒径、且つ、球形化度の高いトナーには重合トナーを用いることが望ましい。
重合トナーは、トナー用バインダー樹脂の生成とトナー形状がバインダー樹脂の原料モノマー又はプレポリマーの重合及びその後の化学的処理により形成されて得られるトナーを意味する。より具体的には、懸濁重合又は乳化重合等の重合反応と必要によりその後に行われる粒子同士の融着工程を経て得られるトナーを意味する。重合トナーでは、原料モノマー又はプレポリマーを水系で均一に分散した後に重合させトナーを製造することから、トナーの粒度分布及び形状の均一なトナーが得られる。
具体的には懸濁重合法により作製されるものや、乳化液を加えた水系媒体の液中にて単量体を乳化重合して微粒の重合粒子を製造し、その後に、有機溶媒、凝集剤等を添加して会合する方法で製造することができる。会合の際にトナーの構成に必要な離型剤や着色剤などの分散液と混合して会合させ調製する方法や、単量体中に離型剤や着色剤などのトナー構成成分を分散した上で乳化重合する方法などがあげられる。ここで会合とは樹脂粒子および着色剤粒子が複数個融着することをいう。
一次転写手段5Y、5M、5C、5K及び二次転写手段5Aには、半導電性のゴムローラが用いられ、一次転写手段5には、それぞれ電源により、転写電圧が印加される。
クリーニング手段6A、6Y、6M、6C、6Kはゴムブレードからなるクリーニングブレードによりクリーニングを行う。
記録材収納部20の上方には、記録材の表面性を検知する表面性検知手段30が設けられる。表面性検知手段30は、図2に示すように、LED等の発光素子30Aとホトトランジスタ等の受光素子30Bとからなる。発光素子30Aは一定方向に光りビームを出射する光源であり、受光素子30Bは一定方向から入射する光を受光する指向性のある受光素子である。
記録材Pが、光沢紙のように光を正反射する場合には、受光素子30Bの受光強度は強く、普通紙のように拡散光を反射する場合には、受光素子30Bの受光強度は低い。
図3は記録材Pの表面性の違いによる表面性検知手段30の出力の変化を示す。図示のように、ラフ紙<普通紙<光沢紙という出力であり、普通紙と光沢紙との間のレベルである閾値レベルLrを設けて後に説明する制御が行われる。
<実施の形態1>
図4は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の制御系のブロック図である。
図4(a)に示す実施の形態1では、制御手段CRは表面性検知手段30の出力を読み取り、読み取った出力に基づいて、帯電手段2を制御する。制御は図5に示すように行われる。すなわち、通常の記録材Pである普通紙の場合の感光体1Y、1M、1C、1Kの帯電電位Vh0から、光沢紙の場合は、Vh0よりも高い電位Vh1に感光体1Y、1M、1C、1Kを帯電する。これによって、通常カブリマージンΔV0(Vh0−Vdc)から、高いカブリマージンΔV1(Vh1−Vdc)に引き上げられて、光沢紙に対して通常よりも低いカブリレベルとなる画像形成条件で画像形成が行われる。
実際の制御の態様としては、表面性検知手段30の出力を図5に示す所定の閾値Lrで弁別し、弁別信号に基づいて、帯電手段2を通常時及び光沢紙使用時の2種類のレベルにカブリマージンΔV0、ΔV1を選択して設定する制御が行われる。
<実施の形態2>
図4(b)に示すように、現像手段4Y、4M、4C及び4Kの現像スリーブ41には、交流電源Eacによる交流Vacに直流電源Edcによる直流電圧Vdcが重畳された現像バイアスが印加される。
制御手段CRは表面性検知手段30の出力を読み取り、読み取った出力に基づいて、交流電源Eacの出力の周波数fを制御する。すなわち、記録材Pが光沢紙の場合に、制御手段CRは、通常よりも高い周波数fとなるように、交流電源Eacを制御する。
これにより、かぶりのレベルが光沢紙の場合は低くなって、光沢紙の場合に生じやすいカブリが良好に防止される。
<実施の形態3>
図4(c)は本発明の実施の形態3の制御系のブロック図である。
本実施の形態は、表面状態を異にする記録材の種類、たとえば、普通紙、光沢紙のように設定することができる指定手段としての操作部OPを有する。
制御手段CRは操作部OPにおけるオペレータの設定による指定情報に基づいて、交流電源Eac及び電源20Eの少なくともいずれか一つを制御する。
オペレータにより、使用される記録材Pが普通紙又は光沢紙の別が操作部OPで設定され、制御手段CRは設定による指定情報に基づいて、前記に説明したように光沢紙の場合は、カブリのレベルが低くなるように電源20Eの出力を高く設定する。なお、交流電源Eacを制御して、その周波数fを高く設定することによりカブリレベルを低してもよい。
<実施例1>
体積平均粒径6μmの負帯電トナーを用い、現像バイアスとして、直流成分Vdc=−400V、交流成分Vac(ピーク・ピーク電圧)=1.0kV、周波数5kHzの条件で、表1に示すカブリマージンΔV=Vh−Vdcを設定して画像を形成した。
その結果、普通紙及び光沢紙のいずれにおいても、カブリのない高画質の画像が得られた。
Figure 0004396456
<実施例2>
体積平均粒径6μmの負帯電トナーを用い、感光体の帯電電位Vh=−500V、現像バイアスとして、直流成分Vdc=−400V、交流成分Vac(ピーク・ピーク電圧)=1.0kVの条件で、表2に示す周波数f(kV)を設定して画像を形成した。
その結果、普通紙及び光沢紙のいずれにおいても、カブリのない高画質の画像が得られた。
Figure 0004396456
<実施例3>
体積平均粒径5μmの負帯電トナーを用い、現像バイアスとして、直流成分Vdc=−400V、交流成分Vac(ピーク・ピーク電圧)=1.0kV、周波数5kHzの条件で、表1に示すカブリマージンを設定して画像を形成した。
比較例として、カブリマージンを光沢紙の場合に、普通紙と同じ値100Vに設定して画像を形成した。
その結果表3に示すように、比較例では、光沢紙の場合にカブリが発生し、また、細線が太く形成されて、細線の再現性が良くなかった。
Figure 0004396456
本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。 表面性検知手段の構成を示す図である。 種々の記録材に対する表面性検知手段の出力を示す図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の制御系のブロック図である。 カブリマージンVh−Vdcの制御を示す図である。
符号の説明
1Y、1M、1C、1K 感光体
2Y、2M、2C、2K 帯電手段
3Y、3M、3C、3K 像露光手段
4Y、4M、4C、4K 現像手段
5Y、5M、5C、5K 一次転写手段
5A 二次転写手段
CR 制御手段
30 表面性検知手段

Claims (4)

  1. 感光体、
    該感光体を帯電電位Vhに帯電する帯電手段、
    帯電された前記感光体を露光して前記感光体上に静電潜像を形成する露光手段、
    前記感光体上の静電潜像を、直流成分Vdcを有する現像バイアスのもとで、前記感光体の帯電極性と同極性に帯電された体積平均粒径4μm〜8μmのトナーを用いて現像し、前記感光体上にトナー像を形成する現像手段、
    前記感光体上のトナー像を記録材に転写する転写手段及び、
    記録材上のトナー像を定着する定着手段を有する画像形成装置において、
    光ビームを記録材に向けて出射する発光素子及び記録材からの反射光を受光する受光素子を有し、記録材の表面性を検知する表面性検知手段、並びに制御手段を有し、
    該制御手段は、前記表面性検知手段の出力に基づいて、記録材が光沢紙か否か弁別し、弁別結果が光沢紙である場合、前記帯電電位Vhを制御することにより、カブリマージンVh−Vdcを普通紙である場合に比べて大きくすることを特徴とする画像形成装置。
  2. 感光体、
    該感光体を帯電電位Vhに帯電する帯電手段、
    帯電された前記感光体を露光して前記感光体上に静電潜像を形成する露光手段、
    前記感光体上の静電潜像を、直流成分Vdcを有する現像バイアスのもとで、前記感光体の帯電極性と同極性に帯電された体積平均粒径4μm〜8μmのトナーを用いて現像し、前記感光体上にトナー像を形成する現像手段、
    前記感光体上のトナー像を記録材に転写する転写手段及び、
    記録材上のトナー像を定着する定着手段を有する画像形成装置において、
    光沢紙を指定する指定手段及び制御手段を有し、
    該制御手段は、前記指定手段により光沢紙が指定された場合、前記帯電電位Vhを制御することにより、カブリマージンVh−Vdcを普通紙の場合に比べて大きくすることを特徴とする画像形成装置。
  3. 感光体、
    該感光体を帯電電位Vhに帯電する帯電手段、
    帯電された前記感光体を露光して前記感光体上に静電潜像を形成する露光手段、
    前記感光体上の静電潜像を、直流成分及び交流成分を有する現像バイアスのもとで、前記感光体の帯電極性と同極性に帯電された体積平均粒径4μm〜8μmのトナーを用いて現像し、前記感光体上にトナー像を形成する現像手段、
    前記感光体上のトナー像を記録材に転写する転写手段及び、
    記録材上のトナー像を定着する定着手段を有する画像形成装置において、
    光ビームを記録材に向けて出射する発光素子及び記録材からの反射光を受光する受光素子を有し、記録材の表面性を検知する表面性検知手段、並びに制御手段を有し、
    該制御手段は、前記表面性検知手段の出力に基づいて、記録材が光沢紙か否か弁別し、弁別結果が光沢紙である場合、前記交流成分の周波数を普通紙の場合に比べて高くすることを特徴とする画像形成装置。
  4. 感光体、
    該感光体を帯電電位Vhに帯電する帯電手段、
    帯電された前記感光体を露光して前記感光体上に静電潜像を形成する露光手段、
    前記感光体上の静電潜像を、直流成分及び交流成分を有する現像バイアスのもとで、前記感光体の帯電極性と同極性に帯電された体積平均粒径4μm〜8μmのトナーを用いて現像し、前記感光体上にトナー像を形成する現像手段、
    前記感光体上のトナー像を記録材に転写手段及び、
    記録材上のトナー像を定着する定着手段を有する画像形成装置において、
    光沢紙を指定する指定手段及び制御手段を有し、
    該制御手段は、前記指定手段により光沢紙が指定された場合、前記交流成分の周波数を普通紙である場合に比べて高くすることを特徴とする画像形成装置。
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