JP2011237800A - 画像形成装置及び画像形成装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】転写部や定着装置への用紙の巻きつきを抑制する画像形成装置を提供する。
【解決手段】レーザビームが照射され静電潜像が形成される像担持体と、像担持体に電荷を帯電させる帯電装置と、像担持体に現像剤を供給する現像ローラを含む現像装置と、現像装置によって前記像担持体に形成したトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、トナー像が転写された記録媒体に前記トナー像を定着する定着装置と、第１の厚さの第１の記録媒体に画像を形成する第１のモード、又は第１の記録媒体よりも薄い第２の記録媒体に画像を形成する第２のモードかを判別して現像コントラスト電位を制御し、前記第２のモードでは第１のモードよりも現像コントラスト電位の大きさを下げる制御部と、を具備する
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、用紙などの記録媒体に画像を形成する画像形成装置及び画像形成装置の制御方法に関する。

従来、電子写真方式の複写機などの画像形成装置においては、帯電、露光、現像、転写等のサイクルで記録媒体（用紙など）に画像を形成している。例えば、感光体ドラムの表面を一様に帯電し、帯電した感光体ドラムにレーザビームを照射して静電潜像を形成し、感光体ドラムの静電潜像を、現像器によって現像してトナー像を形成する。

感光体ドラムのトナー像は、回転する中間転写ベルト等に１次転写され、さらにトナー像を用紙上に２次転写する。トナー像が転写された用紙は、定着器によって加熱されトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、搬送ローラによって排出される。

ところで、従来の画像形成装置では、厚紙、コート紙、薄紙など多種多様な記録媒体に画像を形成できる。反面、多種多様な記録媒体に対応するには、画像形成装置のエンジンがそれぞれのメディアに対応するように設計されなければならない。しかしながら、一つのエンジンで薄紙から厚紙までの様々なメディアに対応するのは難しい。

特に薄紙への印刷では、定着器に用紙が巻きついたり、転写ベルトや転写ローラへ用紙が巻きつくことがある。用紙の巻きつきを回避するため、転写剥離部を設けたり、定着器に剥離爪を設けて剥離しやすくすることも考えられるが、用紙に爪跡がつく可能性がある。またコストアップにつながる。

特開２００９−１０４１１７号公報 特開２００９−１０４１１６号公報 特開平９−３０４９７９号公報

発明が解決しようとする課題は、転写部や定着装置への用紙の巻きつきを抑制する画像形成装置及び画像形成装置の制御方法を提供することである。

実施形態に係る画像形成装置は、レーザビームが照射され静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体に電荷を帯電させる帯電装置と、前記像担持体に現像剤を供給する現像ローラを含む現像装置と、前記現像装置によって前記像担持体に形成したトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、前記トナー像が転写された記録媒体に前記トナー像を定着する定着装置と、第１の厚さの第１の記録媒体に画像を形成する第１のモード、又は第１の記録媒体よりも薄い第２の記録媒体に画像を形成する第２のモードかを判別して現像バイアス電位と露光電位との差である現像コントラスト電位を制御し、前記第２のモードでは第１のモードよりも前記現像コントラスト電位の大きさを下げる制御部と、を具備する。

一実施形態に係る画像形成装置を示す構成図。 一実施形態における画像形成部と転写部を拡大して示す構成図。 一実施形態における現像コントラスト電位の制御を説明する説明図。 一実施形態における画像形成装置の制御系を示すブロック図。

以下、発明を実施するための実施形態について、図面を参照して説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付す。

（第１の実施形態）
図１は、一実施形態に係る画像形成装置を示す構成図である。画像形成装置１００は、例えば複合機であるＭＦＰ（Multi-Function Peripherals）や、プリンタ、複写機等である。以下の説明ではＭＦＰを例に述べる。ＭＦＰ１００の本体１１の上部には原稿台があり、原稿台上には自動原稿搬送部（ＡＤＦ）１２を開閉自在に設けている。また本体１１の上部には操作部１３を設けている。操作部１３は、各種の操作キー１４と、タッチパネル式の表示部１５を有している。

本体１１内のＡＤＦ１２の下部にはスキャナ部１６を設けている。スキャナ部１６は、ＡＤＦ１２によって送られる原稿または原稿台上に置かれた原稿を読み取って画像データを生成する。本体１１内の中央部にはプリンタ部１７を有し、本体１１の下部には、各種サイズの用紙を収容する複数のカセット１８を備えている。

プリンタ部１７は、感光体ドラムとレーザ等を含み、スキャナ部１６で読み取った画像データや、ＰＣ（Personal Computer）などで作成された画像データを処理して記録媒体である用紙に画像を定着する。プリンタ部１７によって画像が定着された用紙は、排紙部４１に排出される。

プリンタ部１７は、例えばタンデム方式によるカラーレーザプリンタであり、レーザ露光装置１９からのレーザビームによって感光体を走査して画像を生成する。プリンタ部１７は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋを含む。画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋは、転写ベルト２１の下側に、上流から下流側に沿って並列に配置している。各画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋは、同じ構成であるため、画像形成部２０Ｋを代表にして構成を説明する。

図２は、画像形成部２０Ｋを拡大して示す構成図である。画像形成部２０Ｋは、像担持体である感光体ドラム２２Ｋを有す。感光体ドラム２２Ｋの周囲には、回転方向ｔに沿って帯電装置２３Ｋ、現像装置２４Ｋ、１次転写ローラ２５Ｋ、クリーナ２６Ｋ、ブレード２７Ｋ等を配置している。感光体ドラム２２Ｋの露光位置には、レーザ露光装置１９からレーザビームを照射し、感光体ドラム２２Ｋ上に静電潜像を形成する。

帯電装置２３Ｋは、感光体ドラム２２Ｋの表面を一様に全面帯電する。現像装置２４Ｋは、現像剤を攪拌するミキサと、現像バイアスが印加される現像ローラ２４１Ｋを有し、現像ローラ２４１Ｋによりトナー及びキャリアからなる２成分現像剤のトナーを感光体ドラム２２Ｋに供給する。クリーナ２６Ｋは、ブレード２７Ｋを用いて感光体ドラム２２Ｋ表面の残留トナーを除去する。

図１に示すように、画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋの上部には、現像装置２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋに現像剤を供給する現像剤カートリッジ２８を設けている。現像剤カートリッジ２８は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の現像剤カートリッジ２８Ｙ，２８Ｍ，２８Ｃ，２８Ｋが隣接している。

図１に戻って、転写ベルト２１は、循環的に移動し、耐熱性及び耐磨耗性の点から例えば半導電性ポリイミドが用いられる。転写ベルト２１は、駆動ローラ３１及び従動ローラ３２、３３に張架され、転写ベルト２１は感光体ドラム２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋに対向して接触している。図２で示すように、転写ベルト２１の感光体ドラム２２Ｋに対向する位置には、１次転写ローラ２５Ｋにより１次転写電圧が印加され、感光体ドラム２２Ｋ上のトナー像（現像剤像）を転写ベルト２１に１次転写する。

転写ベルト２１を張架する駆動ローラ３１には、２次転写ローラ３４を対向して配置している。駆動ローラ３１と２次転写ローラ３４は転写部材を構成する。駆動ローラ３１と２次転写ローラ３４の間を用紙Ｓが通過する際に、転写バイアスが印加され、転写ベルト２１上のトナー像を用紙Ｓに２次転写する。転写ベルト２１の従動ローラ３３付近には、ベルトクリーナ３５を設けている。

レーザ露光装置１９は、ポリゴンミラー１９ａ、結像レンズ系１９ｂ、ミラー１９ｃ等を含み、半導体レーザ素子から出射されたレーザビームを感光体ドラム２２Ｙ〜２２Ｋの軸線方向に走査する。給紙カセット１８から２次転写ローラ３４に至る間には、給紙カセット１８内の用紙Ｓを取り出す分離ローラ３６、搬送ローラ３７、及びレジストローラ３８を設けており、２次転写ローラ３４の下流には定着器３９を設けている。

定着器３９の下流には排紙ローラ４０を設け、用紙Ｓを排紙部４１に排出する。また反転搬送路４２を設けている。反転搬送路４２は、複数の搬送ローラ４３を有し、用紙Ｓを反転させて２次転写ローラ３４の方向に導くもので、両面印刷を行う際に使用する。定着器３９を通過した用紙Ｓは、振り分けゲート４４によって排紙部４１又は反転搬送路４２に導かれる。

また図２に示すように感光体ドラム２２Ｋの下流に、転写ベルト２１に印字された調整用パターンＰを読み取るセンサ４５を設けている。センサ４５は調整用パターンＰを読み取ることで感光体ドラム２２Ｋ上のトナーの付着量を検出する。

図１の画像形成装置１００の動作を簡単に説明する。スキャナ１６やＰＣ等から画像データが入力されると、各画像形成部２０Ｙ〜２０Ｋにて、順次に画像が形成される。画像形成部２０Ｋを例に述べると、感光体ドラム２２Ｋは、ブラック（Ｋ）の画像データに対応するレーザビームが照射され静電潜像が形成される。更に感光体ドラム２２Ｋの静電潜像は、現像装置２４Ｋによって現像されブラック（Ｋ）のトナー像（現像剤像）が形成される。

感光体ドラム２２Ｋは、回転する転写ベルト２１と接触してブラック（Ｋ）のトナー像を転写ベルト２１上に１次転写する。トナー像を１次転写した後の感光体ドラム２２Ｋの残留トナーはクリーナ２６Ｋ及びブレード２７Ｋによって除去され、次の画像形成が可能となる。

ブラック（Ｋ）のトナー像形成プロセスと同様にして、前段の画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃにより、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のトナー像が形成され、各色のトナー像が転写ベルト２１上の同一位置に順次転写され、フルカラーのトナー像を得ることができる。

転写ベルト２１は、フルカラートナー像を２次転写ローラ３４により用紙Ｓ上に一括２次転写する。転写ベルト２１上のフルカラートナー像が２次転写ローラ３４に達するのと同期して、給紙カセット１８から２次転写ローラ３４へ用紙Ｓが給紙される。トナー像が２次転写された用紙Ｓは定着器３９に達しトナー像を定着する。トナー像が定着された用紙Ｓは、排紙部４１に排出される。一方、転写ベルト２１は、２次転写終了後、ベルトクリーナ３５により残留トナーがクリーニングされる。

次に、実施形態に係る画像形成装置１００のトナー付着量の調整について説明する。尚、以下の説明では、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの符号を省略して説明する。トナーの付着量を調整するために調整用パターンＰを転写ベルト２１に印字する。印字した調整用パターンＰはセンサ４５（図１）で読み取られる。センサ４５は、例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどが用いられる。トナーの付着量は、調整パターンＰの濃度を判別して自動的に調整される。

また図２で示すように、駆動ローラ３１には電源回路４６からバイアスＶｔが供給され、バイアスＶｔを可変することで転写バイアスを調整する。帯電装置２３には、感光体ドラム２２の表面を一様に全面帯電するため、電源回路４７から帯電バイアスＶｇが供給される。また、現像装置２４の現像ローラ２４１には、電源回路４８から現像バイアスＶｂが供給される。

また転写部（駆動ローラ３１と２次転写ローラ３４）での２次転写ローラ３４による加圧状態を制御するため、加圧制御部５０を設けている。２次転写ローラ３４は加圧ローラであり、トナー像が形成された面、即ち転写ベルト２１に用紙Ｓを押し付ける。

加圧制御部５０は、回転カム５１と、軸５２を支点に回転するアーム５３と、バネ５４と、支点５５を中心に回転する加圧部材５６を含む。加圧部材５６は２次転写ローラ３４（加圧ローラ）を駆動ローラ３１側に押し付けるとともに、駆動ローラ３１への押し付けを緩和して加圧状態を制御する。

また操作部１３を操作することで、印刷モードを設定することができる。例えば標準的な第１の厚さを有する用紙に印刷するモード（第１のモード）や、第１の厚さよりも薄い用紙に印刷するモード（第２のモード）を選択する。

第１の厚さの用紙に印刷する第１のモードでは、調整用パターンＰが予め設定した濃度で印字され、プリンタ部１７は、調整用パターンＰに基づいて濃度目標値を設定し、画像濃度ＩＤ（Image Density）が高くなるように印刷を実行する。即ち、帯電バイアスＶｇ及び現像バイアスＶｂを予め設定した値に制御して、現像コントラストが標準値になるようにし、感光体ドラム２２及び転写ベルト２１へのトナー像の付着量を調整し、また２次転写ローラ３４の加圧を上げ、かつバイアスＶｔを制御する。

一方、薄い用紙に印刷する第２のモードでは、転写ベルト２１に印字した調整用パターンＰの濃度を低下させる。センサ４５は、調整用パターンＰを読み取るが、第２印刷モードでは、第１のモード時よりも、調整用パターンＰの目標濃度が低く設定されている。

したがってプリンタ部１７は、センサ４５で読み取った調整パターンＰをもとに帯電バイアスＶｇと現像バイアスＶｂを制御して、現像コントラスト電位の大きさを第１のモードよりも低下させ、トナーの付着量を低くし、画像濃度ＩＤを下げる。また転写部（駆動ローラ３１と２次転写ローラ３４）での２次転写ローラ３４の加圧を下げるか、バイアスＶｔを下げる。あるいは２次転写ローラ３４の加圧を下げ、かつバイアスＶｔを下げる。

即ち、第２のモードが選択されると、現像バイアスと帯電バイアスで決まる現像コントラスト電位を下げて、トナーの付着量を第１のモードより少なくなるように制御する。例えば、第１のモードにおけるベタ印刷に必要なバイアスを基準にすると、第２のモードでは、基準値に対して濃いハーフトーンに必要なバイアスまで下げる。

図３（ａ）、（ｂ）は、第１のモード及び第２のモードでの現像コントラスト電位を示す図である。図３（ａ）において、縦軸は電圧を示しており、感光体ドラム２２への帯電バイアスＶｇ１による感光体ドラム２２の帯電電位をＶ０１、現像バイアス電位をＶｂ１、露光電位をＶｅ１とする。また図３（ｂ）において、縦軸は電圧を示し、感光体ドラム２２への帯電バイアスＶｇ２による感光体ドラム２２の帯電電位をＶ０２、現像バイアス電位をＶｂ２、露光電位をＶｅ２とする。

第１のモードでは、例えば、Ｖ０１＝−５００ボルト、Ｖｂ１＝−４００ボルト、Ｖｅ１＝−８０ボルトである。現像コントラスト電位Ｖcont1は、Ｖｂ１とＶｅ１の差で表され、３２０ボルトとなる。通常、第１のモードでは現像コントラスト電位Ｖcont1は３００〜３５０ボルト程度である。

一方、第２のモードでは、例えば、Ｖ０２＝−４５０ボルト、Ｖｂ２＝−３５０ボルト、Ｖｅ２＝−８０ボルトである。現像コントラスト電位Ｖcont２（＝Ｖｂ２−Ｖｅ２）は２７０ボルトに低下する。つまり第２のモードでは現像コントラスト電位Ｖcont2は２５０〜３００ボルト程度になる。

第２のモードではコントラスト電位Ｖcont2の大きさが低下することで転写ベルト２１へのトナーの付着量が低下する。したがって薄い用紙Ｓのトナー量も低下するため、転写ベルト２１や２次転写ローラ３４（又は駆動ローラ３１）へ用紙が巻きつくことを防ぐことができる。また定着装置３９に用紙が巻きつくことも防げる。

また、第２のモードでは、バイアスＶｔも通常モード時よりも低く設定して転写バイアスを下げ、かつ転写部での２次転写ローラ３４による加圧状態を低下させる。即ち、第２のモードでは、図２に示すように、加圧制御部５０のカム５１をＡ方向に回転し、アーム５３の一端（下端）を矢印Ｂ方向に押す。アーム５３の他端（上端）は矢印Ｃ方向に回転し、バネ５４をプッシュして加圧部材５６の一端をＤ方向に動かす。加圧部材５６の一端がＤ方向に動くと、支点５５を中心に加圧部材５６の他端が矢印Ｅ方向に動き、２次転写ローラ３４は駆動ローラ３１から離れる方向に移動し、２次転写ローラ３４（加圧ローラ）による加圧強度を緩和する。

したがって、転写バイアスまたは２次転写ローラ３４による加圧強度が緩和され、薄い用紙が２次転写ローラ３４や駆動ローラ３１に巻きつくのを防ぐことができる。

図４は、実施形態に係る画像形成装置の制御系を示すブロック図である。制御部６０は画像形成装置１００の動作を制御する。制御部６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ等を含み、ＲＯＭに記録された制御プログラムにしたがって画像形成装置１００の各部、例えばＡＤＦ１２、スキャナ部１６、プリンタ部１７を制御する。

制御部６０には、センサ４５で読み取った調整パターンＰのデータが入力され、制御部６０は、調整用パターンＰに基づいて濃度目標値を設定し、プリンタ部１７を制御する。即ち、プリンタ部１７には電源回路４６，４７，４８を含む電源ユニット４９が接続され、第１のモード及び第２のモードに応じたバイアスＶｔ、帯電バイアスＶ０、現像バイアスＶｂをプリンタ部１７に供給する。

第１のモードか第２のモードかは、ユーザが操作部１３を操作してモードを選択することで判別できる。或いはメディアセンサを設けて用紙の厚さを判別し、第１のモードか第２のモードかを判別するようにしても良い。

また制御部６０は、加圧制御部５０を制御し、第１のモードでは２次転写ローラ３４による加圧強度を強くする。また第２のモードでは２次転写ローラ３４による加圧強度を緩和する。

以上述べた実施形態によれば、転写部への用紙の巻きつきが抑制され、かつ用紙へのトナー付着量が抑えられるため、定着装置への巻きつきも抑制される。

尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、第２のモードでは、定着装置３９の定着温度を下げるようにてもよい。第２のモードでは、トナーの付着量を落とすことになるため定着温度を若干下げても問題はない。

本発明のいくつかの実施形態を述べたが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００…画像形成装置
１１…本体
１２…ＡＤＦ
１３…操作部
１６…スキャナ部
１７…プリンタ部
１８…カセット
１９…レーザ露光装置
２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ…画像形成部
２１…転写ベルト
２２…感光体ドラム
２３…帯電装置
２４…現像装置
２５…１次転写ローラ
２６…クリーナ
３１…駆動ローラ
３４…２次転写ローラ（加圧ローラ）
３９…定着装置
４５…センサ
４６，４７，４８…電源回路
４９…電源ユニット
５０…加圧制御部
６０…制御部

Claims (6)

1. レーザビームが照射され静電潜像が形成される像担持体と、
   前記像担持体に電荷を帯電させる帯電装置と、
   前記像担持体に現像剤を供給する現像ローラを含む現像装置と、
   前記現像装置によって前記像担持体に形成したトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
   前記トナー像が転写された記録媒体に前記トナー像を定着する定着装置と、
   第１の厚さの第１の記録媒体に画像を形成する第１のモード、又は第１の記録媒体よりも薄い第２の記録媒体に画像を形成する第２のモードかを判別して現像バイアス電位と露光電位との差である現像コントラスト電位を制御し、前記第２のモードでは第１のモードよりも現像コントラスト電位の大きさを下げる制御部と、
   を具備する画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記第２のモードでは、前記記録媒体にトナーを転写するときの転写バイアスを第１のモードよりも低くなるように制御する請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記第２のモードでは、前記第１のモードよりも前記定着装置による定着温度を低くする請求項１記載の画像形成装置。
4. レーザビームが照射され静電潜像が形成される像担持体と、
   前記像担持体に電荷を帯電させる帯電装置と、
   前記像担持体に現像剤を供給する現像ローラを含む現像装置と、
   前記現像装置によって前記像担持体に形成したトナー像を記録媒体に転写する転写部材を含む転写装置と、
   前記トナー像が転写された記録媒体に前記トナー像を定着する定着装置と、
   第１の厚さの第１の記録媒体に画像を形成する第１のモード、又は第１の記録媒体よりも薄い第２の記録媒体に画像を形成する第２のモードかを判別して、前記第２のモードでは、前記記録媒体に対する前記転写部材による加圧強度を前記第１のモード時よりも下げる加圧制御部と、
   を具備する画像形成装置。
5. 像担持体に帯電装置によって電荷を帯電し、
   前記像担持体にレーザビームを照射して静電潜像を形成し、
   現像ローラを含む現像装置によって前記像担持体に現像剤を供給し、
   前記現像装置によって前記像担持体に形成したトナー像を記録媒体に転写し、
   定着装置によって前記トナー像が転写された記録媒体に前記トナー像を定着し、
   第１の厚さの第１の記録媒体に画像を形成する第１のモード、又は第１の記録媒体よりも薄い第２の記録媒体に画像を形成する第２のモードかを判別し、
   前記第２のモードでは第１のモードよりも現像バイアス電位と露光電位との差である現像コントラスト電位の大きさを下げるように制御する画像形成装置の制御方法。
6. 像担持体にレーザビームを照射して静電潜像を形成し、
   前記像担持体に帯電装置によって電荷を帯電し、
   現像ローラを含む現像装置によって前記像担持体に現像剤を供給し、
   前記像担持体に形成したトナー像を転写部材によって記録媒体に転写し、
   定着装置によって前記トナー像が転写された記録媒体に前記トナー像を定着し、
   第１の厚さの第１の記録媒体に画像を形成する第１のモード、又は第１の記録媒体よりも薄い第２の記録媒体に画像を形成する第２のモードかを判別し、
   前記第２のモードでは、前記記録媒体に対する前記転写部材による加圧強度を前記第１のモード時よりも下げる画像形成装置の制御方法。

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