(57)【要約】【課題】画像形成をしようとする用紙の種類に関する情報を取得し、紙種の表面構造に応じてトナー量を制御して良好な画質を得る画像形成装置および画像形成方法を提供する。【解決手段】中間調画像データに基づいて帯電させた像担持体上に潜像を形成する露光手段と、像担持体および像担持体上の潜像をトナー像として顕像化する現像手段と、像担持体上のトナー像を転写材上に密着させる転写手段と、転写材上に形成されたトナー像を転写材に定着させ、可視像を固定する定着手段と、転写材の表面構造に関する情報を取得する情報取得手段と、取得された情報に基づき表面粗さが大きいほどトナー付着量が増加する制御を行う制御手段と、転写材の種類に関する情報を取得する転写材種別取得手段と、転写材の種別に対応した表面粗さに関するデータを蓄積したデータベース手段とを有する。【選択図】        図１
2004258397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間調画像データに基づいて、帯電させた像担持体上に潜像を形成する露光手段と、
前記像担持体および前記像担持体上の前記潜像をトナー像として顕像化する現像手段と、
前記像担持体上の前記トナー像を転写材上に密着させることで転写する転写手段と、
前記転写材上に形成された前記トナー像を前記転写材に定着することで可視像を固定する定着手段と、
前記転写材の表面構造に関する情報を取得する情報取得手段と、
前記情報取得手段によって取得された情報に基づき、画像形成条件を制御する制御手段と、
前記転写材の種類に関する情報を取得する転写材種別取得手段と、
前記転写材の種別に対応した表面粗さに関するデータを蓄積したデータベース手段とを有し、
前記情報取得手段が取得する情報は前記転写材の表面粗さであり、前記制御手段は前記表面粗さが大きいほどトナー付着量が増加するように制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記転写材に定着する前記トナー像の厚さが所定の最小値および所定の最大値の範囲内において、前記情報取得手段で取得した前記転写材の表面粗さに関する増加関数となるように、前記現像手段への印加量を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記情報取得手段は、用紙情報を読み取る用紙読み取り手段をさらに有し、
前記転写材上に記録された転写材に関する情報を、前記用紙読み取り手段によって検出し、前記転写材の種別情報を取得することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記用紙読み取り手段は、前記転写材の搬送経路において前記転写材の表面に前記トナー像を転写する位置の手前に設置され、
前記転写材の表面に前記トナー像が転写される以前に、前記転写材上の用紙情報を読み取ることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
原稿読み取りスキャナと、給紙カセットとが引き出されたことを検知する給紙カセット検知手段をさらに有し、
前記情報取得手段は、前記給紙カセット検知手段によって前記給紙カセットが引き出されたことを検知した時に、前記原稿読み取り用スキャナにより前記転写材を所定枚数納めた包装体、または包装体を所定入り数納めた収納箱の表面に記録された符号パターンを読み取ることで前記転写材の種別情報を取得することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項６】
給紙カセットが引き出されたことを検知する給紙カセット検知手段と、
固有情報発信手段との間で交信する交信手段とをさらに有し、
前記情報取得手段は、前記給紙カセット検知手段によって前記給紙カセットが引き出されたことを検知した時に、前記転写材を所定枚数納めた包装体、または包装体を所定入り数納めた箱に貼付された前記固有情報発信手段からの送信信号を前記交信手段により読み取り、前記転写材の種別情報を取得することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御手段は、取得した前記転写材の表面粗さが大きいほど、より多くの露光量となるように前記露光手段を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御手段は、取得した前記転写材の表面粗さが大きいほど、大きな網点を生成する画像処理手段を含むことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記情報取得手段が第１の転写材から取得した情報に基づき、前記第１の転写材以降の転写材への画像形成条件を制御する制御手段であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記情報取得手段は、所定回数の画像形成動作毎に転写材の表面構造に関する情報を取得することを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
【請求項１１】
給紙手段が給紙可能状態とされたことを検知する給紙検知手段をさらに有し、
前記情報取得手段は、前記給紙検知手段からの情報に基づいて、給紙可能状態とされた前記給紙手段に格納された転写材に対して最初に画像形成を行う際には前記転写材の表面構造に関する情報を新たに取得することを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
【請求項１２】
中間調画像データに基づいて、帯電させた像担持体上に潜像を形成する露光ステップと、
前記像担持体および前記像担持体上の前記潜像をトナー像として顕像化する現像ステップと、
前記像担持体上の前記トナー像を転写材上に密着させることで転写する転写ステップと、
前記転写材上に形成された前記トナー像を前記転写材に定着することで可視像を固定する定着ステップと、
前記転写材の表面構造に関する情報を取得する情報取得ステップと、
前記情報取得ステップによって取得された情報に基づき、画像形成条件を制御する制御ステップと、
前記転写材の種類に関する情報を取得する転写材種別取得ステップと、
前記転写材の種別に対応した表面粗さに関するデータを蓄積したデータベースステップとを有し、
前記情報取得ステップが取得する情報は前記転写材の表面粗さであり、前記制御ステップは前記表面粗さが大きいほどトナー付着量が増加するように制御を行うことを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙の粗さに応じてトナー付着量を制御する電子写真方式の画像形成装置および画像形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
いわゆる普通紙と呼ばれるプリント用紙は、叩解されて高さ５μｍ、幅１０μｍ程度の扁平な繊維が複雑に交差する構造をなし、平均的に５μｍ程度の凹凸を形成しているが、交差部がなす網目部分には１０μｍ〜２０μｍに達する窪みを形成していることがある。画像解像度が６００ｄｐｉ  の場合、画素間隔４２μｍに相当する径内の領域に、最大で２０μｍの凹凸を有することになる。
【０００３】
電子写真方式の画像形成装置では、紙表面の凹凸を埋めるに十分な量のトナーを付着させることで、繊維を有する普通紙でも良好な画質が得られるという特徴がある。
【０００４】
近年、省資源・省エネルギーの観点から、トナーの低付着量化を行う必要が生じてきた。しかし、トナーの付着量が紙表面の凹凸を埋めるに不充分な場合には、凹部ではトナーが十分に定着されず、抜けが生じたり、また定着された場合でも、トナー表面から紙繊維が露出しやすくなったりすることにより明度のムラが生じる。特に長い繊維を有する紙では、連続する網点間で明度が上がる可能性が高くなることで、粒状性を悪化させる原因となり、さらなる画質の向上に限界が生じることは明らかである。
【０００５】
従って、トナーが低付着量である場合においても画質が劣化しない画像を得るためには、紙表面に塗工液を塗布して平滑性を高めたり、あるいは表面に繊維構造がない塗工紙を用いたりすることになる。この場合、普通紙と塗工紙を判別し、紙の表面特性に応じて画像形成条件を変更する必要があるが、従来広く採用されている画像形成方法においては、ユーザがプリンタドライバのメニューや、画像形成装置に供えられた操作パネルから、紙種選択を行い、紙種に応じた画像を出力するように制御して画像を出力している。たとえば、光沢仕上げをするようにユーザが指定した場合、光沢を有する紙では鏡面反射率が普通紙よりも高いという特性を利用して、紙表面の反射率を測定して、トレイに収納された紙が光沢紙であるかどうかを判断し、光沢紙であれば光沢仕上げを行う条件で画像出力を行う。その他、厚紙、ＯＨＰシート、トレーシングペーパーなどの種別に応じて画像出力が可能となっている。
【０００６】
用紙の種類に関する情報をもとに、画像形成条件を変えて画像出力する技術として、プリンタで使用する用紙の種類は、操作パネルによる入力や、包装紙のバーコードを読み取り入力で特定され、用紙の特性又は画像形成条件をデータベースから取得して、用紙の種類・特性（例えば表面粗さ）に応じた画像形成条件で画像形成し、用紙の種類（銘柄など）、およびその特性、または対応する画像形成条件の入力操作によりデータベースへの登録を可能とし、用紙の仕様が変わった場合などには、用紙データベースのアップデートが可能とする画像形成装置がある（例えば、特許文献１参照）。また、給紙カセットに用紙を包装紙ごと収納し、包装紙上に記録された紙に関する情報を読み取ることで紙種を認識する画像形成装置がある（例えば、特許文献２参照）。また、紫外線で可視化する透明な蛍光インクにより用紙に関する情報がバーコードで記録された用紙への印刷に関するもので、用紙上に記録されたバーコード情報にもとづいて、あらかじめ与えられた印刷条件と合致したか否かを判断して印刷するかしないか等を決める印刷装置がある（例えば、特許文献３参照）。また、用紙の表面状態を画像形成装置内で測定し、画像形成条件を変えて画像出力する技術例としては、熱伝導性を高める理由により必然的に表面が固い定着ローラを用いる定着方式の場合に、粗い紙では接触による熱伝導性が悪くなるという問題から、紙の粗さを圧電素子による振動センサで検知し、該振動センサからの測定情報にもとづいて紙の粗さを推測して定着温度を変える画像形成装置がある（例えば、特許文献４参照）。また同様の従来技術としては、用紙搬送路中のセンサにより用紙の紙の光沢度や抵抗値を検知し、検知された情報により、転写分離条件、現像条件、定着条件を制御する画像形成装置がある（例えば、特許文献５参照）。また、画像形成装置本体に備えられた操作パネルで紙種を選択し、それに応じて画像形成条件を制御し、用紙の特性は表面粗さで、画像形成条件は転写条件であり、特殊紙や両面画像出力の場合における、用紙のジャム、転写不良や定着不良を防止する画像形成装置がある（例えば、特許文献６参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−７３２９１号公報
【特許文献２】
特開平９−３０１５５１号公報
【特許文献３】
特開平９−３００７３号公報
【特許文献４】
特開２００２−３４０５１８号公報
【特許文献５】
特開平８−３６３２９号公報
【特許文献６】
特開２００２−２０２６３８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、紙の特性によって画像形成装置のプロセス条件変動を抑制し紙種によらず安定に画質を得るための従来の画像形成技術では、トナーが低付着量化すると粗い紙では凹凸を覆い切れず画質が低下するという問題を考慮していない。
【０００９】
本発明は、以上の問題を考慮してなされたもので、トナー付着量の少ない場合に高品質な画質を得るには、繊維構造がないような平滑な塗工紙を用い、それに対して繊維構造を有する普通紙に対しては、紙繊維を覆うに十分なトナー量を付着させる。すなわち、これから画像形成をしようとしている用紙の種類に関する情報を得て、紙種の表面構造に応じてトナー量を制御して良好な画質を得る画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の画像形成装置は、転写材上に形成されたトナー像を転写材に定着することで可視像を固定する画像形成装置において、転写材に関する情報を取得する情報取得手段と、情報取得手段によって取得された情報に基づき、画像形成条件を制御する制御手段と、転写材の種類に関する情報を取得する転写材種別取得手段と、転写材の種別に対応した表面粗さに関するデータを蓄積したデータベース手段を備え、情報取得手段が取得する情報は転写材の表面粗さであり、制御手段は前記転写材の表面が粗いほどトナー付着量が増加するように制御を行う制御手段であることを特徴とする。従って、平滑な用紙では必要最小限のトナー量で画像が形成され、表面粗さが大きな用紙ではより多くのトナーを付着させて、画像形成が行われる。
【００１１】
また、請求項２記載の画像形成装置は、請求項１記載の画像形成装置において、像担持体および、像担持体上の潜像をトナー像として顕像化する現像手段を有し、制御手段は、転写材に定着するトナー像の厚さが、所定の最小値および所定の最大値の範囲内で、情報取得手段取得した転写材の表面粗さに関する増加関数となるように、現像手段への印加量を制御することを特徴とする。従って、用紙の表面粗さにふさわしい厚さのトナー層が用紙上に形成される。
【００１２】
また、請求項３記載の画像形成装置は、請求項１記載の画像形成装置において、情報取得手段は、用紙情報を読み取る用紙読み取り手段をさらに備え、転写材上の転写材に関する情報を、用紙読み取り手段により検出し、転写材の種別情報を取得する情報取得手段であることを特徴とする。従って、紙の表面構造または、あらかじめ用紙上に印刷された用紙に関する情報を有するバーコードを読み取って、紙種情報を紙自体から直接得て、請求項１記載の画像形成が行なわれる。
【００１３】
また、請求項４記載の画像形成装置は、請求項３記載の画像形成装置において、用紙読み取り手段は、転写材の搬送経路において転写材の表面にトナー像を転写する位置の手前に設置され、転写材の表面にトナー像が転写される以前に、転写材上の用紙情報を読み取ることを特徴とする。従って、用紙の粗さや用紙上のバーコード等から紙種情報を得て、請求項１記載の画像形成が行なわれる。
【００１４】
また、請求項５記載の画像形成装置は、請求項１記載の画像形成装置において、原稿読み取り用スキャナ、給紙カセット検知手段を備え、情報取得手段は、給紙カセット検知手段により、給紙カセットが引き出されたことを検知したときに、原稿読み取り用スキャナにより、転写材を所定枚数納めた包装体、または包装体を所定入り数納めた収納箱の表面に記録された符号パターンを読み取ることで転写材の種別情報を取得する情報取得装置であることを特徴とする。従って、画像形成装置が複写機の場合には、複写機自身の原稿スキャナでバーコード情報を読み取り、紙種に関する情報を得て、画像形成が行なわれる。
【００１５】
また、請求項６記載の画像形成装置は、請求項１記載の画像形成装置において、給紙カセットが引き出されたことを検知する給紙カセット検知手段、固有情報発信手段との間で交信する交信手段を備え、情報取得手段は、給紙カセット検知手段により、給紙カセットが引き出されたことを検知したときに、転写材を所定枚数納めた包装体、または包装体を所定入り数納めた箱等に貼付された固有情報発信手段からの送信信号を交信手段により読み取り、転写材の種別情報を取得する情報取得手段であることを特徴とする。従って、バーコードの代わりに固有情報発信手段の付いた用紙の包装紙や収納箱をプリンタや複写機周辺の所定位置に置いておき、固有情報発信手段と無線交信することで、紙種に関する情報を得る。
【００１６】
また、請求項７記載の画像形成装置は、請求項１記載の画像形成装置において、制御手段は、取得した転写材の表面粗さが大きいほど、より多くの露光量となるように前記光書きこみ手段を制御することを特徴とする。従って、用紙の表面が粗いほど、より強くトナーを吸着、またはより拡大した潜像を発生させることで、定着後のトナー付着量を増加させる。
【００１７】
また、請求項８記載の画像形成装置は、請求項１記載の画像形成装置において、制御手段は、取得した転写材の表面粗さが大きいほど、大きな網点を生成する画像処理手段を含むことを特徴とする。従って、用紙の表面が粗いほど、より大きな網点の中間調画像データを生成することで、定着後のトナー付着量を増加させる。
【００１８】
また、請求項９記載の画像形成装置は、請求項１記載の画像形成装置において、制御手段は、情報取得手段が第１の転写材から取得した情報に基づき、第１の転写材以降の転写材への画像形成条件を制御する制御手段であることを特徴とする。  従って、１枚目取得した紙の情報をもとにトナー付着状態を制御することで、後続する紙についても画像形成が行なわれる。
【００１９】
また、請求項１０記載の画像形成装置は、請求項９記載の画像形成装置において、情報取得手段は、所定回数の画像形成動作毎に転写材の表面構造に関する情報を取得することを特徴とする。従って、所定枚数毎に情報を取得しなおして画像形成が行なわれる。
【００２０】
また、請求項１１記載の画像形成装置は、請求項９記載の画像形成装置において、給紙手段が給紙可能状態とされたことを検知する給紙検知手段をさらに有し、情報取得手段は、給紙検知手段からの情報に基づいて、給紙可能状態とされた給紙手段に格納された転写材に対して、最初に画像形成を行う際には転写材の表面構造に関する情報を新たに取得することを特徴とする。従って、給紙カセットまたは手差し給紙トレイが開けられるたびに情報を取得しなおすことで、画像形成行なわれる。
【００２１】
また、請求項１２記載の画像形成方法は、中間調画像データに基づいて、帯電させた像担持体上に潜像を形成する露光ステップと、像担持体および像担持体上の潜像をトナー像として顕像化する現像ステップと、像担持体上のトナー像を転写材上に密着させることで転写する転写ステップと、転写材上に形成されたトナー像を転写材に定着することで可視像を固定する定着ステップと、転写材の表面構造に関する情報を取得する情報取得ステップと、情報取得ステップによって取得された情報に基づき、画像形成条件を制御する制御ステップと、転写材の種類に関する情報を取得する転写材種別取得ステップと、転写材の種別に対応した表面粗さに関するデータを蓄積したデータベースステップとを有し、情報取得ステップが取得する情報は転写材の表面粗さであり、制御ステップは表面粗さが大きいほどトナー付着量が増加するように制御を行うことを特徴とする。従って、平滑な用紙では必要最小限のトナー量で画像が形成され、表面粗さが大きな用紙ではより多くのトナーを付着させて、画像形成が行われる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明を単色のトナー像を形成する場合の画像形成装置に適用した一例において、主要部分の概略を示す断面構成図である。図１に示す画像形成装置は、装置内に感光体ドラム１をほぼ中央に配置している。感光体ドラム１の周囲には、帯電手段２、露光手段３、現像手段４、除電手段６、クリーニング手段７が配置されている。
【００２４】
図中感光体ドラム１の下方には、転写ローラ５が感光体ドラム１と接するように配置されて転写部２１を構成している。図中転写ローラ５の左には、加圧ローラ８と、熱源を内蔵し加熱するための加熱ローラ９が互いに接するように設けられて、加圧ローラ８と加熱ローラ９とにより、定着部２２を構成している。
【００２５】
装置本体の下部には、給紙カセット１０が設けられて、装置本体手前に引き出し可能に構成されている。給紙カセット１０に隣接する位置には給紙カセットセンサ１１ａが設けられており、給紙カセット１０が挿入されているか否かを検出する。給紙カセット１０の上部には、給紙ローラ１２ａ、搬送ローラ１３、レジストローラ１４、ガイド部材１５が設けられ、給紙カセット１０から転写部に用紙を搬送する紙搬送路を構成している。
【００２６】
さらに、装置本体の外部には別の給紙手段として、装置本体と一体化された手差し給紙トレイ１６が設けられており、給紙ローラ１２およびガイド部材１５により、用紙が転写部２１に搬送されるように構成されている。また、手差し給紙トレイ１６に隣接して手差し給紙センサ１１ｂが設けられて、手差し給紙トレイ１６に用紙が挿入されているか否かを検出する。
【００２７】
紙搬送経路において、レジストローラ対１４の上側には情報取得手段として用紙に関する情報を検知する、用紙読み取り手段１７が設けられている。
【００２８】
一方、装置本体の外部には排紙トレイ１８が設けられ、図示していないが搬送ローラとガイド材により定着部２２から排紙トレイ１８へ紙を搬送する経路を構成している。
【００２９】
また、図１には図示していないが、画像形成装置本体内には制御手段３０および情報取得手段３１およびデータベース手段３２が備えられている（図２参照）。
【００３０】
本発明の画像形成装置は、情報取得手段が備える、用紙読み取り手段１７が、用紙の表面が粗いと判定した場合には、トナーを多く用紙上に付着させ、用紙の表面が平滑と判定した場合には、トナーを少なく用紙上に付着させることを主張するものである。よって、用紙表面の凹凸を過不足なく覆うトナーの厚さは、用紙表面の凹凸を表す量すなわち表面粗さに対し比例するように選べば良い。
【００３１】
用紙の表面粗さを表す指標としては、所定の正方形面積内における高さ分布の標準偏差を十分広い面積にわたって平均した値とし、ここではＲＲＭＳ  の記号で表すことにする。既知の紙種に関してあらかじめ測定された表面粗さＲＲＭＳ  をデータベース手段３２に、参照テーブルとして保存しておき、紙種に応じて目標とするトナーの厚さを決定すればよい。目標とするトナーの厚さは、例えば最小トナー厚さと最大トナー厚さの範囲内で紙の表面粗さＲＲＭＳ  に比例するような関数とすればよい。
【００３２】
ここで、用紙読み取り手段１７である、表面粗さセンサ１９（図示せず）は、用紙表面の表面粗さを短時間で計測可能なものであれば特に手段は限定されない。例えば従来例として、圧電素子による振動センサを用い、本振動センサを搬送中の紙表面に接触させ、そのときに生じる振動による電気信号と比較することで、表面粗さＲＲＭＳ  を得る方法がある（例えば、特許文献１参照）。また、表面粗さセンサ１９以外の用紙読み取り手段として、紫外線発光ダイオードを光源として紙面を照明し、反射光をフォトダイオードで受光するような、バーコード読み取りセンサである符号読み取りセンサ２０（図示せず）も適用可能である。
【００３３】
ここで、データベース手段３２における参照テーブルに必要な、表面粗さＲＲＭＳ  を精密に測定する方法の一例について以下に説明する。
【００３４】
キーエンス（Ｋｅｙｅｎｃｅ  ）社製のレーザ走査型共焦点顕微鏡（ＶＫ−８５００  ）により用紙の  ７４５μｍ×  ５６０μｍの面積内における高さ分布を測定し、測定領域を１６×１２に等分割した１辺が４７μｍの正方領域それぞれについて、高さ分布に関する標準偏差を求め、平均し、これをＲＲＭＳ  とする。図１０は、以上説明した方法により測定した各種用紙における表面粗さＲＲＭＳ  の例である。
【００３５】
所望のトナー厚さに対するトナー付着量は、
［付着量］＝［トナー厚さ］×［トナーの比重］    ・・・式１
の関係がほぼ成り立つ。式１において比重＝１．２としたときの、表面粗さＲＲＭＳ  とトナー厚さの関係の一例を示したグラフを図３に示す。
【００３６】
平滑な用紙に対しては２μｍ、粗い紙に対して５μｍの厚さのトナーを堆積させたい場合には、比重ρ＝１．２トナーの場合には、ベタ付着量を０．２４［ｍｇ／ｃｍ２  ］とし、粗い用紙に対してはベタ付着量を０．６［ｍｇ／ｃｍ２  ］とすればよい。
【００３７】
トナーの付着量は主に現像手段４における印加量、すなわち現像バイアスで決まり、現像手段４においてトナーの付着量を制御する際には、現像バイアスを高くすれば付着量が増加し、現像バイアスを低くすれば付着量が減少する。
【００３８】
図４は、電子写真方式の画像形成装置の実験機において、現像バイアスを変えて、用紙にベタ画像を定着させたときにおけるトナー付着量の関係の一例を示すグラフである。
【００３９】
図５は、ベタ画像出力時のトナー厚さが、たとえばＲＲＭＳ  と等しくなるように、現像手段４への印加量を制御し、前述の図４で示した現像特性の画像形成装置を用いて、現像バイアスの下限を３５０Ｖ、上限を５５０Ｖとした場合の、制御手段３０が表面粗さセンサ１９から受け取る表面粗さＲＲＭＳ  と、現像手段４に印加すべき現像バイアスの関係の一例を示すグラフである。破線は、現像バイアス範囲に制限がない場合の仮想的な参照ラインである。
【００４０】
制御手段３０は、図５で示す表面粗さＲＲＭＳ  と、現像手段４に印加する現像バイアスの関係と等価な変換手段を保持し、現像手段４への現像バイアスを印加するように制御を行えばよい。
【００４１】
上記で説明した方法により測定される表面粗さの精度によっては、測定された表面粗さは、ランクに分割して、印加現像バイアスを決定してもよい。例えば、上記図５で示した表面粗さと印加現像バイアスの関係のグラフから、表面粗さと現像バイアスの関係を以下の表１に示す。
【００４２】
【表１】
2004258397.tif 000003
【００４３】
図１０で示した各紙種の表面粗さデータにおいては、紙種Ａ〜Ｄの塗工紙に対しては現像バイアスを３５０Ｖ、紙種Ｅ〜Ｊの普通紙に対しては現像バイアス４５０Ｖに対応しており、少なくとも、塗工紙と普通紙が区別できるような精度、すなわち２ランクで表面粗さが測定できればよい。
【００４４】
上記のように構成された本実施形態における画像形成装置をプリンタ動作させる場合の画像形成動作について図１および図２を参照して説明する。
【００４５】
図２は現像手段４によるトナー付着量の制御方法の概略を示す機能ブロック図である。情報源３５からの信号を入力として情報取得手段３１が取得した用紙の紙種情報は、データベース手段３２とリンクして用紙の表面粗さに関する情報を得て、その情報を制御手段３０に与え、制御手段３０は、現像手段４の印加量を制御する構成となっている。情報源３５は、紙種を検知する方法であり、例として、後述するバーコード読み取りや無線ＩＤタグなどがある。
【００４６】
画像書きこみのための信号は、ネットワーク等を介して接続されたホストコンピュータから送られてくるものとする。まず、ホストコンピュータが画像形成装置に対して、画像データや指令を含む画像信号を送る。
【００４７】
画像形成装置の制御手段３０がホストコンピュータからの画像信号を受けると、所定の初期設定動作を経た後で、給紙ローラ１２、搬送ローラ１３が回転し、給紙カセット１０あるいは手差し給紙トレイ１６の先端部に用紙Ｐが引き出され、レジストローラ１４により用紙が搬送される。
【００４８】
用紙Ｐが転写部２１に至る途中までに、情報取得手段３１は紙種に関する情報を取得し、データベース手段３２が保有するデータを参照することで、制御手段３０に表面粗さに関する情報を送出する。制御手段３０は、情報取得手段３１から用紙の表面粗さ情報を受け取ると、現像手段４に与える印加量を決定する。
【００４９】
また、上記の画像形成条件決定までの動作を行うと同時に、受け取った画像データを書きこみ信号に変換するまでの前処理も行う。現像手段４の印加量が確定すると、一定速度で回転する感光体ドラム１上に帯電手段２で帯電、露光手段３により書きこみ信号に基づいて静電潜像を形成する。現像手段４は制御手段３０に与えられた信号により印加量が設定され、現像手段４により感光体ドラム上１の静電潜像が現像されてトナー顕像となる。
【００５０】
転写部２１において、感光体ドラム１上と転写ローラ５の間にはさみこませて搬送することで、感光体ドラム１上に担持されたトナー像は用紙に転写される。
トナー像を担持した用紙は定着部２２に搬送され、加圧ローラおよび加熱ローラによって用紙をはさみ、加熱および加圧を同時に行いながら搬送することで、トナーが溶融すると同時に紙に圧接され、トナー像が用紙上に定着される。定着されたトナー像を担持した用紙は、排紙トレイ１８へと送出される。
【００５１】
さらに除電手段６により感光体ドラム１表面および感光体ドラム１上に残存するトナーの電荷が除かれ、クリーニング手段７により感光体ドラム１上に残存するトナーが除かれる。
【００５２】
以上説明した方法を画像形成に適用することで、用紙の表面粗さに応じて過不足ないトナー量を用紙に付着させることが可能になる。
【００５３】
以下、本発明の実施形態である画像形成装置の情報取得手段３１が用紙の紙種情報を得る手段を有する場合について説明する。
【００５４】
まず、本発明の第１の実施形態について、図１および図６にもとづいて説明する。本実施形態は、可視光のもとでは透明で、紫外線により蛍光を発するインクにより用紙に関する情報を保有したバーコードが印刷されている用紙に適用されるものである。
【００５５】
図１において、給紙カセット１０と転写部２１の間における紙搬送経路の中間に、符号読み取りセンサ２０（図示せず）を設け、用紙が符号読み取りセンサ２０の下部を通過する際に、用紙上に記録された不可視のバーコードを読み取るように構成したものである。符号読み取りセンサ２０は例えば、紫外線発光ダイオードを光源として紙面を照明し、反射光をフォトダイオードで受光するような、バーコード読み取りセンサである。
【００５６】
図６は、現像手段４を制御する方法を示した機能ブロック図で、情報源としての符号読み取りセンサ２０、制御手段３０、データベース手段３２、情報取得手段３１、および現像手段４から構成されている。符号読み取りセンサ２０により、搬送中の転写前の用紙上における不可視のバーコードを読み取り、読み取った信号を情報取得手段３１に与えることで紙種に関する情報を取得する。情報取得手段３１は紙種に関する情報をもとにデータベース手段３２から紙の表面粗さに関する情報を得て、制御手段３０に出力する。制御手段３０は取得した表面粗さに関する情報をもとに現像手段４の印加量を決定し現像手段４を制御する。
【００５７】
透明なバーコードが記録されていない紙については、プリントを中止したり、従来どおりの方法で現像手段４への印加量を決定し制御したりすればよい。
【００５８】
以上、本発明の第１の実施形態によれば、用紙自体から紙に関する情報を得ることで、装置本体に備えられた操作パネル等からの紙種指定を行わなくとも、自動的に用紙の表面粗さに応じた付着量の画像を得ることができる。
【００５９】
次に、本発明の第２の実施形態について、図１および図７にもとづいて説明する。用紙を所定枚数包装した包装体、または包装体を所定数納めた箱には、文字・記号、バーコード、その他記号で紙種に関する情報が記録されているものとする。
【００６０】
原稿を読み取るスキャナを有したプリンタ、または複写機において、図１に示すように、給紙カセットに隣接して給紙カセットセンサ１１ａが設けられ、給紙カセットが本体に装填されているかどうかを検知する。
【００６１】
図７は、現像手段を制御する方法を示した機能ブロック図で、原稿読み取りスキャナ１００、制御手段３０、前記給紙カセットセンサ１１ａ、画像認識手段３３、データベース手段３２、情報取得手段３１、原稿読み取り開始検知手段３４、および現像手段４から構成されている。制御手段３０は給紙カセットセンサ１１ａにより、給紙カセットが本体から引き出されていることを検知し、さらにユーザが読み取り開始を指示したときに、原稿読み取りスキャナで読み取り、画像認識手段３２により紙種を特定し、情報取得手段３０に出力する。情報取得手段３０は取得した紙種に関する情報をもとにデータベース手段３２から表面粗さに関する情報を得る。
【００６２】
ユーザは用紙を給紙カセットに装填するときに、給紙カセット１０を引き出し、原稿読み取りスキャナ１００の読み取り面に、装填する用紙の包装体または箱を、載せ、複写開始ボタンを押すことで、紙種に関する情報を読み取らせる。用紙を給紙カセット１０に装填後、給紙カセット１０を本体に正常に装着することで、読み取った紙種情報をもとに複写またはプリントが行なわれる。
【００６３】
以上、本発明の第２の実施形態によれば、複写機については複写機自身のスキャナを使用することで、別途備えつけられたバーコードリーダ等を利用することなく、紙種情報を読み取り、紙種固有の表面粗さにふさわしいトナー量の画像を得ることができる。
【００６４】
次に、本発明の第３の実施形態について、図１および図８にもとづいて説明する。用紙を納めた包装紙または箱には、用紙に関する固有情報を保有する無線ＩＤタグが装着されているものとする。また画像形成装置本体内部には、給紙カセット１０に隣接して給紙カセットセンサ１１ａが設けられ、給紙カセット１０が本体に装填されているかどうかを検知する。さらに、図示していないが、本体外部の無線ＩＤタグと無線通信する交信手段５０をそなえている。
【００６５】
図８は、制御手段を制御する方法を示した機能ブロック図で、交信手段５０、情報取得手段３１、制御手段３０、給紙カセットセンサ１１ａ、データベース手段３２、現像手段４、および無線ＩＤタグ６０から構成されている。無線ＩＤタグ６０は普段は非活動状態であるが、交信手段５０のアンテナからの特定距離範囲内に接近すると、交信手段５０からの特定の電波信号により活動状態に遷移し、交信手段５０に対し固有の情報を伝える電波信号を発信するものである。
【００６６】
給紙カセット１０が本体から引き出されていることを、給紙カセット給紙検知手段１１ａが検知し、その情報を制御手段３０に伝えると、交信手段５０が無線ＩＤタグ６０と交信を始めるようにする。交信手段５０はアンテナによって、無線ＩＤタグ６０の存在を検知すると、無線ＩＤタグ６０が送信した信号をもとに紙種情報を得て、情報取得手段３１に出力する。画像形成時には、情報取得手段３１が得た紙種情報をもとに、実施例１で説明した方法と同様の手順で現像手段４を制御する。
【００６７】
従って、ユーザが用紙を給紙カセットに装填するときに、無線ＩＤタグ６０を有する用紙を納めた包装紙または箱を、所定位置すなわち交信手段５０のアンテナ付近に配置し、給紙カセットを引き出すことで、無線タグとの交信を開始し、紙種に関する情報を読み取らせる。用紙を給紙カセットに装填後、給紙カセットを本体に正常に装着することで、読み取った紙種情報をもとに複写またはプリントを行うことができる。
【００６８】
以上、本発明の第３の実施形態によれば、ユーザが給紙カセットに用紙補充を行うときの従来の所作とほとんど変わることなく紙種情報を読み取り、紙種固有の表面粗さにふさわしいトナー量の画像を得ることができる。
【００６９】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図１１は現像手段によりトナー付着量を制御する方法の概略を示した機能ブロック図である。制御手段３０には給紙カセットセンサ１１ａ、手差し給紙センサ１１ｂ、表面粗さセンサ１９からの信号を入力とし、トナー付着量を制御する信号を出力する構成となっている。画像処理装置内のその他の制御対象については省略している。画像書きこみのための信号は、ネットワーク等を介して接続されたホストコンピュータから送られ制御手段３０に与えられるものとする。
【００７０】
まず、ホストコンピュータが画像形成装置に対して、画像データや指令を含む画像信号を送る。制御手段３０がホストコンピュータからの画像信号を受け取ると、所定の初期設定動作を経た後で、給紙ローラ１２、搬送ローラ１３が回転し、給紙カセット１０あるいは手差し給紙トレイ１６の先端部に用紙Ｐが引き出され、レジストローラ１４により搬送される。用紙は転写ローラ５に至る途中で、表面粗さセンサ１９により表面粗さを検出して、制御手段３０に表面粗さに関する情報を送出する。制御手段３０は、表面粗さセンサ１９から用紙の表面粗さ情報を受け取ると、前述の図５における対応関係で現像手段４の現像バイアスを決定する。また、表面粗さセンサ１９以外の用紙読み取り手段として、紫外線発光ダイオードを光源として紙面を照明し、反射光をフォトダイオードで受光するような、バーコード読み取りセンサである符号読み取りセンサ２０（図示せず）も適用可能である。
【００７１】
また、上記の画像形成条件決定までの動作を行うと同時に、受け取った画像データを書きこみ信号に変換するまでの前処理も行う。現像手段４の現像バイアスが確定すると、一定速度で回転する感光体ドラム１上に帯電手段２で帯電し、引き続き露光手段３により書きこみ信号に基づいて静電潜像を形成する。現像手段４は、制御手段３０により与えられた信号により現像バイアスが設定され、現像手段４により感光体ドラム上１の静電潜像が現像されてトナー顕像となる。その後、用紙への転写と定着を経て、用紙の表面粗さに応じたトナー厚さの画像が得られる。
【００７２】
次に、本発明の第５の実施形態であるトナー付着量を制御する方法について説明する。本実施形態は、図１１に示すように制御手段３０が用紙の表面粗さに応じて現像手段４を制御する代わりに、露光手段３を制御する。
【００７３】
帯電させた感光体ドラム１上に露光手段３により潜像を形成する過程において、表面粗さが大きいほど１画素あたりの露光量を大きくすると、トナーに対してより強い静電気力が働くか、または、より領域が拡大した潜像が形成される。その結果、定着後の用紙上のトナー層はより厚くなる。あるいは、露光用レーザービームの光強度を一定とし、走査速度を遅くしても同様の効果が得られる。
【００７４】
次に、本発明の第６の実施形態にかかるトナー付着量を制御する方法について図９に基づいて説明する。制御手段３０は画像処理手段４０を含み、前記画像処理手段４０は、情報取得手段３１が得た用紙の表面粗さ、および原画像データ５２に基づいて中間調画像データ５１を生成する。ここで画像処理手段４０が原画像データ５２を中間調画像データ５１に変換する中間調中間調処理において、各階調に対応する網点サイズをより大きくすることで、網点あたりの付着量を増加させることができる。このとき高濃度側で飽和するガンマ特性となる可能性があるが、表面粗さが大きな用紙では定着時にトナーが凸凹を埋めるため、網点がつぶれて径が増大する割合は平滑な用紙の場合より小さくなる。各階調に対応する網点パターンは、ガンマ特性について最適化すればよい。
【００７５】
次に、本発明の実施形態である画像形成装置にかかり、用紙の表面粗さを測定する条件あるいは頻度を規定する例について説明する。
【００７６】
まず、本発明の第７の実施形態について説明する。用紙の表面粗さＲＲＭＳ  は、例えばプリントジョブ毎に、表面粗さセンサ１９により用紙の第１枚目で表面粗さを測定し、同一のプリントジョブ内では同一の条件で画像を形成する。一旦用紙の表面粗さ情報を得ることによって、後続するプリントを継続することができ、  画像形成に適用することで、用紙の表面粗さに応じて適量のトナー量を用紙に付着させることが可能になる。また、表面粗さセンサ１９以外の用紙読み取り手段として、紫外線発光ダイオードを光源として紙面を照明し、反射光をフォトダイオードで受光するような、バーコード読み取りセンサである符号読み取りセンサ２０（図示せず）も適用可能である。
【００７７】
次に、本発明の第８の実施形態について説明する。複数ページから構成される原稿を複数部数プリントする場合において、原稿の同一ページを連続してプリントするソーティング形態においては、原稿のページが変更する毎に表面粗さを測定する。または、２ページ毎、あるいはそれ以上のページ間隔で表面粗さを測定してもよい。
【００７８】
原稿を一部毎に連続してプリントするソーティング形態においては、一部毎に最初のページで表面粗さを測定する。または、２部毎、あるいはそれ以上の部数間隔で測定してもよい。また、原稿ページ数とプリント部数の構成にかかわらず、所定枚数毎に測定するようにしてもよい。
【００７９】
ここで、表面粗さを測定する頻度は、表面粗さ測定から画像形成条件を決定するまでの時間や画像品質に対する安定性に応じて適宜決めればよく、多数の枚数を連続出力する場合には、出力完了予測時間を推定し、ユーザが望む時間と画像品質に対する優先度に応じて表面粗さを測定する頻度を決定すればよい。
【００８０】
次に、本発明の第９の実施形態について説明する。給紙カセット１０が引き出されたことを検知、給紙カセット１０が正常に本体に収納されていることを検知し、さらに用紙が装填されていることが検知された場合、プリント開始時に、最初の用紙の表面粗さを測定する。それ以降は同一の紙種とみなしてプリントを行う。手差し給紙トレイ１６についても同様に上記実施形態が適用できる。さらには、表面粗さを測定する条件は前述の第８の実施形態を適用してもよい。
【００８１】
給紙カセット１０が引き出された場合には紙種が変更される可能性があるので、少なくとも最初の用紙については用紙の表面粗さを測定することで、紙種変更に対応できる。
【００８２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の画像形成装置および画像形成方法によれば、アート紙のような平滑な紙に対しては、トナーの付着量を少なくすることで、定着時のドットのつぶれによるドットゲインやそのばらつきが低減され、普通紙のようなラフな紙に対しては、トナーの付着量を多くすることで、紙表面の凹凸を埋めることで場所によるドット形状やドット径のばらつきを低減され、また繊維を被覆することで、繊維表面の反射による明度ムラが低減される。その結果、紙の粗さに依存しない安定な画質の画像を得ることができる。また、平滑な紙に対しては、トナーの付着量を少なくすることで、トナーの使用量を節約することが可能となる。また、紙種を自動認識して、用紙の表面構造に応じたトナー量を用紙上に定着することが可能となり、紙種への依存性が低い安定な画質を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である画像形成装置の概略を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態である画像形成装置の基本機能を示すブロック図である。
【図３】トナー厚さとベタ付着量の関係の一例を示す図である。
【図４】
現像バイアスとベタ付着量の関係の一例を示す図である。
【図５】用紙の表面粗さと現像バイアスの関係の一例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態における機能ブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施形態における機能ブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施形態における機能ブロック図である。
【図９】画像処理手段を含む制御ブロック図である
【図１０】用紙の表面粗さの例を示す図である。
【図１１】現像手段を制御する場合を例とする制御ブロック図である。
【符号の説明】
１  感光体ドラム
２      帯電手段
３      露光手段
４      現像手段
５      転写ローラ
６      除電手段
７      クリーニング手段
８      加圧ローラ
９      加熱ローラ
１０  給紙カセット
１１ａ  給紙カセットセンサ
１１ｂ  手差し給紙センサ
１２  給紙ローラ
１３  搬送ローラ
１４  レジストローラ
１５  ガイド材
１６  手差し給紙トレイ
１７  用紙読み取り手段
１８  排紙トレイ
１９  表面粗さセンサ
２０  符号読み取りセンサ
３０  制御手段
３１  情報取得手段
３２  データベース手段
３３  画像認識手段
３５  情報源
４０  画像処理手段
５０  交信手段
５１  中間調画像データ
５２  原画像データ
６０  無線ＩＤタグ
１００  原稿読み取り手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2004258397.tif 000011
【図９】
2004258397.tif 000012
【図１０】
2004258397.tif 000013
【図１１】
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