JP2004109483A

JP2004109483A - Image forming apparatus

Info

Publication number: JP2004109483A
Application number: JP2002271893A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Sugimoto; 杉本　勉
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2002-09-18
Filing date: 2002-09-18
Publication date: 2004-04-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus which ensures high image quality free of unevenness in a face and high reliability and is inexpensive. <P>SOLUTION: The rotation period of at least each of an electrifying means and a developing means is set to a proportion of one to an integer of the rotation period of an image carrier. Also, a correction means is provided for correcting a density change based upon a density change pattern and a period grasped by a density change grasping means which grasps a density change pattern and a period affected by the image carrier, electrifying means, and developing means. A subsystem which is a cause of the density change is identified, an optimum correction value is determined, and the density is corrected using the value. This makes it possible to achieve the image forming apparatus which ensures high image quality free of unevenness in a face and high reliability and is inexpensive. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、電子写真方式を適用した複写機やプリンタ、あるいはファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に、帯電器、感光体、現像器、および転写装置、被転写体などの回転に基づいて発生する帯電むら、現像むら、あるいは転写むらなどの発生周期を同期させた後に、画像濃度を測定することによって記録画像の濃度むらを改善した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【特許文献１】特開平１０−２０５７９号公報
【０００３】
【従来の技術】
従来、この種の電子写真方式を適用した複写機やプリンタ、あるいはファクシミリ等の画像形成装置では、記録画像の濃度変動を抑制する方法として、装置の電源投入時、あるいは画像形成前に所定のパターンでトナー現像された現像パッチを感光体ドラム上に形成して、中間転写体あるいは記録用紙に転写し、この現像パッチの濃度を光学センサで検出して得られる濃度測定結果に基づき、帯電器の出力、露光部より照射される光ビームの露光量、現像電圧および現像剤の供給量等の制御パラメータを適切に設定するように構成されている。
【０００４】
しかし、感光体ドラムや帯電手段、あるいは転写手段は、必ずしも回転周期が同期していないため、現像パッチの濃度測定結果に基づいて、帯電器の出力や、露光部より照射される光ビームの露光量、あるいは現像電圧および現像剤の供給量等の制御パラメータを適切に設定したとしても、感光体ドラムや帯電手段、あるいは転写手段の回転周期に起因した不規則な周期の濃度変動が、記録画像に生じるのを防止することができないという問題点を有していた。
【０００５】
そこで、この問題点を解決するため、本発明者は、特開平１０−２０５７９号公報に開示された技術を既に提案している。
【０００６】
この特開平１０−２０５７９号公報に係る画像形成装置は、ドラムあるいはベルト状の感光体に所定の電位を付与する帯電手段と、前記所定の電位を付与された前記感光体に画像情報に応じた光ビームを走査して静電潜像を形成する露光手段と、前記感光体に形成された静電潜像をトナー現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写体又は記録用紙に転写して転写像を形成する転写手段と、前記感光体を所定の回転周期で回転させる駆動手段と、前記トナー像あるいは前記転写像の濃度を検出して濃度変動の周期を算出する濃度変動検出手段と、前記濃度変動の周期に基づいて前記帯電手段、前記露光手段、前記現像手段、前記転写手段の少なくとも１つの動作パラメータを補正して前記濃度変動の周期を前記感光体の前記所定の回転周期の整数倍あるいは整数分の一に制御する制御手段を有するように構成したものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特開平１０−２０５７９号公報で提案した画像形成装置の場合には、次のような問題を有していることが、その後の研究により明らかになった。すなわち、上記画像形成装置においては、濃度変動の原因となるサブシステムが、例えば帯電手段であるのか、現像手段であるのか等によって、補正値の最適値が各々異なるという問題である。これは、画像に現れる濃度変動の根本的な原因、例えば感光体ドラム表面の電位むらや、感光体ドラム表面と現像装置の現像ロールの空隙変動等によって、濃度変動に対する影響度合いが異なるためである。
【０００８】
また、感光体ドラム上に形成されたトナー像を、中間転写ベルトに転写して画像を形成する画像形成装置の場合には、中間転写ベルトに転写された転写像の濃度を、全域で測定するためには、画像領域全幅にわたる濃度センサーが必要となり、コストが高くなるという問題点をも有していた。
【０００９】
そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、濃度変動の原因となっているサブシステムを同定し、最適な補正値を決定し、それを用いて濃度補正を行うことにより、面内むらのない高画質で信頼性が高く、しかも安価な画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、像担持体の表面を所定の電位に帯電する帯電手段と、前記帯電手段によって所定の電位に帯電された像担持体の表面に画像情報に応じた画像露光を施して静電潜像を形成する露光手段と、前記像担持体上に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を中間転写体又は記録媒体に転写する転写手段を有する画像形成装置において、少なくとも前記帯電手段及び前記現像手段の回転周期を、前記像担持体の回転周期の整数分の一に設定するとともに、前記像担持体、帯電手段及び現像手段に起因する濃度変動の形態及び周期を把握する濃度変動把握手段によって把握された濃度変動の形態及び周期に基づいて、当該濃度変動を補正する補正手段を具備することを特徴とする画像形成装置である。
【００１１】
また、請求項２に記載された発明は、前記補正手段が、前記濃度変動把握手段によって把握された像担持体、帯電手段及び現像手段に起因する濃度変動の形態及び周期から、濃度変動の原因となる画像形成手段を判断し、当該把握された画像形成手段に応じた画像濃度補正値を決定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置である。
【００１２】
さらに、請求項３に記載された発明は、前記補正手段が、前記像担持体の一回転分の濃度むらに応じて、前記露光手段の光量又は画像データの階調特性を、前記像担持体の回転周期に同期させて補正することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置である。
【００１３】
この発明においては、例えば、前記濃度変動の形態及び周期を測定する濃度変動把握手段が、画像形成装置によって濃度測定用のテストチャートを出力し、濃度測定を行う画像読取手段であるように構成される。
【００１４】
また、この発明においては、例えば、前記濃度変動の形態及び周期を測定する濃度変動把握手段が、前記像担持体、中間転写体、中間転写体、又は転写手段上に形成された濃度測定用のテストチャートの濃度を検出する濃度センサーであるように構成される。
【００１５】
さらに、この発明においては、例えば、前記濃度変動の形態及び周期を測定する濃度変動把握手段が、画像形成装置によって濃度測定用のテストチャートを出力し、当該テストチャートの測定をユーザーが基準チャートと比較して、相対濃度を入力する入力手段であるように構成される。
【００１６】
又、この発明においては、例えば、前記濃度変動把握手段が、測定用チャートをスキャナーで読み込むように構成される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
実施の形態１
図１はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置を示す構成図である。
【００１９】
図１において、１は本実施の形態１に係る画像形成装置を示すものであり、この画像形成装置１の内部には、像担持体としての感光体ドラム１１が、図示しない駆動手段によって矢印方向に沿って、所定の速度で回転可能に配設されている。この感光体ドラム１１としては、例えば、感光体としてＯＰＣ（有機光導電体）を用いた、直径３０ｍｍのドラムが用いられる。上記感光体ドラム１１の表面は、帯電手段としての帯電ロール１２によって、所定の電位に一様に帯電された後、露光手段としてのＬＥＤプリントヘッド１３により画像露光が施され、画像情報に応じた静電潜像が形成される。上記帯電ロール１２としては、例えば、直径１５ｍｍに形成された導電性又は半導電性のロールが用いられる。
【００２０】
上記感光体ドラム１１上に形成された静電潜像は、現像手段としての現像装置１４によって顕像化され、トナー像となる。この現像装置１４としては、トナーのみからなる一成分の現像剤を用いたものであっても、トナーとキャリアとからなる二成分の現像剤を用いたものであっても良く、磁性、非磁性のいずれの現像方式を採用したものであっても良い。また、現像剤を担持した現像剤担持体１４ａとしては、直径２０ｍｍの現像ロールが用いられ、当該現像ロール１４ａは、感光体ドラム１１の表面との間に所定の微小間隙を介して対向した状態で、所定の速度で回転駆動されるように構成されている。
【００２１】
また、上記感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、給紙カセット１５から所定のタイミングで給紙される用紙１６上に、転写手段としての転写ロール１７によって転写され、当該トナー像が転写された用紙１６は、定着装置１８によって定着されて、排紙トレイ１９上に排出される。上記転写ロール１７としては、例えば、直径１８ｍｍに形成された導電性又は半導電性のロールが用いられる。
【００２２】
さらに、この実施の形態では、画像形成装置１より出力された濃度測定用のテストチャートの濃度むらを測定するための濃度変動把握手段としてのスキャナー２を備えている。このスキャナー２には、当該スキャナー２から画像濃度データを受け取り補正値を決定するための濃度変動把握手段及び補正手段としての機能をも有するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３が接続されており、パーソナルコンピュータ３は、画像形成装置１の制御部４０に接続されている。この制御部４０は、画像形成動作の全般を制御するＣＰＵ及びＲＯＭやＲＡＭ等から構成されており、ＲＡＭ等には、濃度変動把握手段によって把握された像担持体、帯電手段及び現像手段に起因する濃度変動の形態及び周期に基づいて、当該濃度変動を補正するパラメータなどが適宜記憶されるようになっている。
【００２３】
このように、上記実施の形態では、感光体ドラム１１として、直径３０ｍｍのＯＰＣドラムが、帯電手段として、直径１５ｍｍの帯電ロール１２が、露光手段として、ＬＥＤプリントヘッド１３、現像手段として、直径２０ｍｍの現像ロール１４ａが、転写手段として、直径１８ｍｍの転写ロール１７を用いている。
【００２４】
また、各ロールの回転速度（周速度）は、帯電ロール１２が感光体ドラム１１と連れまわり（等速）の１００ｍｍ／ｓ、現像ロール１４ａが感光体ドラム１１に対して倍速の２００ｍｍ／ｓ、転写ロール１７が感光体ドラム１１と連れまわり（等速）の１００ｍｍ／ｓに、それぞれ設定されている。
【００２５】
その結果、上記帯電ロール１２は、感光体ドラム１１の回転周期の１／２の周期、現像ロール１４ａは、感光体ドラム１１の回転周期（３０π／１００）の１／３の周期（２０π／２００）となっている。なお、この実施の形態では、転写ロール１７の回転周期が、感光体ドラム１１の回転周期の整数分の一となっていないが、当転写ロール１７による濃度変動の影響が大きい場合には、感光体ドラム１１の回転周期の整数分の一に設定しても良い。
【００２６】
このように構成される画像形成装置１を用いて画像出力を行った。まず、帯電ロール１２によって感光体ドラム１１の表面が均一に帯電された後、感光体ドラム１１の表面は、露光装置１３により画像露光が施されて静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置１４によってトナ−像となり、トナ−像は転写ロール１７により用紙１６に転写された後、定着装置１８により熱定着されてプリント画像となる。
【００２７】
以下に、このときの主なゼログラフィックパラメータを示す。

【００２８】
このような条件で、画像濃度３０％の均一な中間調画像の画像出力を行ったところ、図２に示すような出力画像４が得られた。
【００２９】
上記出力画像４としては、理想的には、画像濃度３０％の均一な中間調画像が得られるはずであるが、この出力画像４には、約９４ｍｍピッチの周期の濃度ムラ４ａと、約４７ｍｍピッチの周期の濃度ムラ４ｂと、約３１ｍｍピッチの周期の濃度ムラ４ｃとが発生している。これは、感光体ドラム１１、帯電ロール１２、現像ロール１４ａの回転周期に対応している。これらの濃度ムラ４ａ、４ｂ、４ｃが発生する原因は、感光体ドラム１１についてはＣＧＬ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｌａｙｅｒ）やＵＣＬ（Ｕｎｄｅｒ　Ｃｏａｔ　Ｌａｙｅｒ）の塗りむら等に、帯電ロール１２についてはフレ、抵抗ムラ等に、現像ロール１４ａについては、フレによる感光体ドラム１１と現像ロール１４ａの間隔の変動等に起因していると考えられる。
【００３０】
この実施の形態では、転写ロール１７に起因する濃度ムラは現れなかったが、転写ロール１７のフレ、抵抗ムラ等が大きい場合には、転写ロール１７の周期に対応した転写ムラが発生する場合もある。
【００３１】
次に、上記の如き濃度むらを有する出力画像４が形成された用紙１６を、スキャナー２にセットして、当該スキャナー２で読み取られた出力画像４の濃度分布をもとに、パーソナルコンピュータ３により濃度補正値を求める。上記出力画像４が形成された用紙１６を、スキャナー２によって読み取った場合の出力画像４の濃度分布は、例えば、図３に示すようになる。このスキャナー２によって読み取られた出力画像４の濃度分布は、パーソナルコンピュータ３に転送される。
【００３２】
パーソナルコンピュータ３では、図３に示すような濃度分布を有するデータに基づいて、感光体ドラム１１の軸方向に沿った各位置における回転方向に沿った濃度分布データを、図４に示すように波形分離し、感光体ドラム１１、帯電ロール１２、現像ロール１４ａなどの各回転周期に対応した濃度変動を求める。そして、パーソナルコンピュータ３では、感光体ドラム１１、帯電ロール１２、現像ロール１４ａの各回転周期に対応した濃度変動の値を求め、濃度補正値を求めることになる。
【００３３】
濃度補正値は、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、画像形成装置１の設計段階であらかじめ測定されている露光量−Ｄｏｕｔ、Ｃｉｎ−Ｄｏｕｔ、ＶＨ−Ｄｏｕｔ特性、ＤＲＳ−Ｄｏｕｔ特性をもとに計算される。
【００３４】
濃度補正値を決定する際に参照する特定として、最終的にＬＥＤプリントヘッド１３の露光量にフィードバックする場合には、図５（ａ）に示す露光量−Ｄｏｕｔの関係を用いて、補正を行うだけでも濃度むらは軽減されるが、より精度の高い補正を行うには、濃度ムラの原因となるサブシステムが何であるか、感光体ドラム１１か、帯電ロール１２か、現像ロール１４ａかを考慮する必要がある。
【００３５】
なお、図５（ａ）では帯電電位が一定の場合の露光量−Ｄｏｕｔ特性を示してあるが、帯電電位が異なる場合にも、図５（ａ）と同様に露光量−Ｄｏｕｔ特性が予め分かっている。また、同様に、図５（ａ）は感光体ドラム１１と現像ロール１４ａの間隔が一定の場合の露光量−Ｄｏｕｔ特性であるが、感光体ドラム１１と現像ロール１４ａの間隔が異なる場合にも、同様の露光量−Ｄｏｕｔ特性が分かっている。
【００３６】
このように、帯電電位や感光体ドラム１１と現像ロール１４ａの間隔が変わると、露光量−Ｄｏｕｔ特性の傾きが異なることがわかる。帯電ロール１１のピッチで濃度ムラが発生している場合の原因は帯電電位むらであり、現像ロール１４ａのピッチで濃度むらが発生している場合の原因は、感光体ドラム１１と現像ロール１４ａの間隔や現像ロール１４ａ上の現像剤量の変動である。したがって、帯電が原因のむらと現像が原因のむらでは補正係数が異なる。
【００３７】
図６は、濃度補正の処理を示すフローチャートである。
【００３８】
まず、画像形成装置１から濃度補正用のチャートを出力する（ステップ１０１）。次に、スキャナー２により濃度補正用チャートの画像の濃度分布を測定し（ステップ１０２）、パーソナルコンピュータ３によって露光量−濃度特性から露光量の補正値を計算により求める（ステップ１０３）。その後、パーソナルコンピュータ３は、求められた露光量補正値分布のテーブルを、露光装置１３のドライバーにインプットする（ステップ１０４）。そして、画像形成装置１では、画像出力時に感光体ドラム１１の回転と同期して、露光量補正値分布テーブルに基づいて露光量を補正する（ステップ１０５）。
【００３９】
この処理によって、ＬＥＤプリントヘッド１３の露光量補正値が求められ、図７に示すような露光量補正値分布が得られた。この値が画像形成装置の制御部４０に設けられたＬＥＤプリントヘッド１３のドライバーに読み込まれ、感光体ドラム１１の回転周期に同期して繰り返し露光量が補正される。
【００４０】
感光体ドラム１１とＬＥＤプリントヘッド１３の露光タイミングとの周期は、例えば、図８に示すように、感光体ドラム１１の表面に反射板６１を設け、反射光センサー６２でホームポジションを検出する方法や、感光体ドラム１１の駆動にステッピングモーターを用いる場合には、決められたステップ数で回転、停止を繰り返す方法等がある。
【００４１】
本発明者は、図７に示す露光量補正値を用いて画像出力を行ったところ、図９に示すような面内むらがほとんど少ない均一な画像が得られた。
【００４２】
実施の形態２
図１０はこの発明の実施の形態２を示すものであり、前記実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態２では、濃度補正用チャートをスキャナーで読み取るのではなく、ユーザーが濃度補正用チャートの画像を目視により読み取って、その濃度分布を入力するように構成されている。
【００４３】
すなわち、この実施の形態２では、図１０に示すように、前記実施の形態１と同様に、画像形成装置を用いて均一な濃度の濃度入力用のチャート７０を出力する。一方、ユーザーには、あらかじめ標準濃度を段階的に出力したリファレンスチャートを配布しておき、ユーザーが目視によってそれとの比較を行い、各場所の濃度をパーソナルコンピュータ３に入力していく。図１１はこのときの入力画面例を示すものである。ユーザーは、出力された濃度入力用のチャート７０と、リファレンスチャートとを目視により比較して、図１１に示す入力画面の対応する濃度を選択することによって、濃度変動の状態をスキャナーを使用せずに入力可能となっている。
【００４４】
次に、上記の如く入力された濃度分布をもとに、パーソナルコンピュータ３に予めインストールされた補正プログラムに基づいて、パーソナルコンピュータ３により濃度補正値を求め、実施の形態１と同様に画像出力を行ったところ、面内むらが少ない均一な画像が得られた。
【００４５】
その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００４６】
実施の形態３
図１２はこの発明の実施の形態３を示すものであり、前記実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態３では、実施の形態１１のように所定濃度の濃度補正用チャートを出力するのではなく、画像形成装置で使用される濃度測定用のパッチを用いて、濃度変動を検出して把握するように構成されている。
【００４７】
すなわち、この実施の形態に係る画像形成装置では、所定のタイミングで、感光体ドラム１１上、または図示しない中間転写体上、あるいは転写手段としての転写ロール１７上等に、軸方向に沿った２〜３箇所の位置に濃度測定用のパッチを形成し、その濃度を濃度センサーで測定するように構成したものである。
【００４８】
具体的には、例えば、感光体ドラム１１上の左側（ＩＮ）、中央（Ｃｅｎｔｅｒ）、右側（Ｏｕｔ）の３箇所で濃度測定用のパッチの濃度を測定する。この濃度測定用のパッチは、予め決められた濃度で、所定の大きさで長方形状等に形成される。３箇所のセンサーでは、感光体ドラム１１全域の濃度むらを測定するには不十分であるが、予め判っている濃度むら発生原因の特性からデータを補間する。
【００４９】
帯電ロール１２や現像ロール１４ａに起因する濃度むらは、経験的に、ロール直径の中央、もしくは両端の太り、もしくはロールの撓みが原因であることが多い。また、感光体ドラム１１に起因する濃度むらも、塗布時のだれや乾燥時の温度分布等による比較的単純な形のむらである。したがって、軸方向のむらは、中央と左右の濃度測定値を通る二次曲線で近似することができる。
【００５０】
図１２は、本実施の形態３における中央と左右両側の濃度の測定データ例である。この測定データを演算し、感光体ドラム１１、帯電ロール１２、現像ロール１４ａ、それぞれの周期の濃度むらに分離したものが図１３、図１４、図１５である。この濃度データをもとに、軸方向断面の二次曲線近似を行い、図１６のような各原因サブシステムに分離した濃度むら分布を得た。さらに、各濃度むらを合成し、図１７のような実際の濃度むらに略等しい最終的な合成濃度分布を得た。なお、図１２乃至図１５は、上から順に、感光体ドラム１１上の左側（ＩＮ）、中央（Ｃｅｎｔｅｒ）、右側（Ｏｕｔ）の位置に対応した濃度むらのグラフをそれぞれ示している。
【００５１】
次に、この合成濃度分布をもとに、光量補正値を得た。この光量補正値を用いて実施の形態１と同様に画像出力を行ったところ、面内むら少ない均一な画像が得られた。
【００５２】
その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００５３】
実施の形態４
この実施の形態４では、濃度変動把握手段によって把握された濃度変動の形態及び周期に基づいて、露光手段による露光量を補正するのではなく、画像データ自体を補正手段によって補正するように構成したものである。
【００５４】
すなわち、この実施の形態４では、感光体ドラム１１の周期に対応して画像データそのものを補正するように構成されている。つまり、画像形成装置１によって出力される画像に、図３に示すような濃度むらが存在することが把握されている場合には、濃度の濃いところは、これに応じて濃度が所定量だけ低くなるように画像データを補正し、濃度の薄いところは、これに応じて濃度が所定量だけ高くなるように画像データを補正するように構成されている。
【００５５】
その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、濃度変動の原因となっているサブシステムを同定し、最適な補正値を決定し、それを用いて濃度補正を行うことにより、面内むらのない高画質で信頼性が高く、しかも安価な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置を示す構成図である。
【図２】図２はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置を用いて均一な濃度の画像を出力した場合の出力画像を示す図である。
【図３】図３は図２の濃度分布を示す説明図である。
【図４】図４は検出された濃度分布をそれぞれ分離した状態を示す波形図である。
【図５】図５は画像形成装置の画像形成特性を示すグラフである。
【図６】図６は画像濃度の補正動作を示すフローチャートである。
【図７】図７は画像濃度の補正値を示す説明図である。
【図８】図８は感光体ドラム表面の位置を検出する手段を示す構成図である。
【図９】図９は補正された出力画像を示す図である。
【図１０】図１０はこの発明の実施の形態２に係る画像形成装置の出力画像を示す図である。
【図１１】図１１はパーソナルコンピュータの入力画面例を示す説明図である。
【図１２】図１２はこの発明の実施の形態３に係る画像形成装置の画像濃度変動の検出状態を示すグラフである。
【図１３】図１３はこの発明の実施の形態３に係る画像形成装置の分離された画像濃度変動の検出状態を示すグラフである。
【図１４】図１４はこの発明の実施の形態３に係る画像形成装置の分離された画像濃度変動の検出状態を示すグラフである。
【図１５】図１５はこの発明の実施の形態３に係る画像形成装置の分離された画像濃度変動の検出状態を示すグラフである。
【図１６】図１６はこの発明の実施の形態３に係る画像形成装置の分離された画像濃度変動を示す模式図である。
【図１７】図１７はこの発明の実施の形態３に係る画像形成装置の合成された画像濃度変動を示す模式図である。
【符号の説明】
１：画像形成装置、１１：感光体ドラム、１２：帯電ロール、１３：ＬＥＤプリントヘッド、１４：現像装置、２：スキャナー、３：パーソナルコンピュータ、４０：制御部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile to which an electrophotographic method is applied, and in particular, is generated based on rotation of a charger, a photoreceptor, a developing unit, a transfer device, and a transfer target. The present invention relates to an image forming apparatus that improves the density unevenness of a recorded image by measuring the image density after synchronizing the occurrence cycles of charging unevenness, development unevenness, transfer unevenness, and the like.
[0002]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-20579
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile to which this type of electrophotographic method is applied, as a method for suppressing a density variation of a recorded image, a predetermined pattern is used when the apparatus is powered on or before an image is formed. A developing patch developed with toner is formed on a photoreceptor drum, transferred to an intermediate transfer member or recording paper, and the density of the developing patch is detected by an optical sensor. Control parameters such as an output, an exposure amount of a light beam emitted from an exposure unit, a developing voltage, and a supply amount of a developer are appropriately set.
[0004]
However, since the rotation period of the photosensitive drum, the charging unit, or the transfer unit is not necessarily synchronized, the output of the charger and the exposure of the light beam emitted from the exposure unit are performed based on the measurement result of the density of the development patch. Even if the control parameters such as the amount or the developing voltage and the supply amount of the developer are appropriately set, the density fluctuation of the irregular period caused by the rotation period of the photosensitive drum, the charging unit, or the transfer unit may cause the recorded image to change. However, there is a problem that it is not possible to prevent the occurrence of the problem.
[0005]
In order to solve this problem, the present inventor has already proposed a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-20579.
[0006]
The image forming apparatus according to Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-20579 includes a charging unit that applies a predetermined potential to a drum or a belt-shaped photoconductor, and a charging unit that applies the predetermined potential to the photoconductor according to image information. An exposure unit that scans a light beam to form an electrostatic latent image; a developing unit that develops the electrostatic latent image formed on the photoconductor with a toner to form a toner image; Transfer means for transferring a transfer image to a sheet to form a transfer image; drive means for rotating the photoconductor at a predetermined rotation cycle; and density for detecting the density of the toner image or the transferred image and calculating a cycle of density fluctuation. A fluctuation detecting unit that corrects at least one operation parameter of the charging unit, the exposing unit, the developing unit, and the transfer unit based on the period of the density fluctuation, and sets the period of the density fluctuation to Those configured to have a control means for controlling one of an integral multiple or integral submultiple of the rotation period of the constant.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, subsequent studies have revealed that the image forming apparatus proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-20579 has the following problems. That is, in the above-described image forming apparatus, there is a problem that the optimum value of the correction value differs depending on whether the subsystem causing the density variation is, for example, a charging unit or a developing unit. This is because the degree of influence on the density fluctuation varies depending on the fundamental cause of the density fluctuation appearing in the image, for example, the potential unevenness on the surface of the photoconductor drum and the fluctuation of the gap between the surface of the photoconductor drum and the developing roll of the developing device. .
[0008]
In the case of an image forming apparatus that transfers a toner image formed on a photosensitive drum to an intermediate transfer belt to form an image, the density of the transferred image transferred to the intermediate transfer belt is measured over the entire area. For this purpose, a density sensor over the entire width of the image area is required, and the cost is increased.
[0009]
Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to identify a subsystem causing a concentration fluctuation and determine an optimum correction value. It is another object of the present invention to provide an image forming apparatus with high image quality and high reliability without in-plane unevenness by performing density correction using the image forming apparatus.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes a charging unit that charges the surface of the image carrier to a predetermined potential, and a charging unit that charges the surface of the image carrier to a predetermined potential by the charging unit. Exposure means for performing image exposure according to image information to form an electrostatic latent image, developing means for developing the electrostatic latent image formed on the image carrier to form a toner image, and the toner image In the image forming apparatus having a transfer unit that transfers the image onto an intermediate transfer body or a recording medium, at least the rotation cycle of the charging unit and the developing unit is set to an integral fraction of the rotation cycle of the image carrier, and A correction means is provided for correcting the density fluctuation based on the density fluctuation form and cycle grasped by the density fluctuation grasping means which grasps the form and cycle of the density fluctuation caused by the image carrier, the charging means and the developing means. It is an image forming apparatus according to claim.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, the correction unit determines the cause of the density fluctuation based on the form and cycle of the density fluctuation caused by the image carrier, the charging unit and the developing unit, which are grasped by the density fluctuation grasping unit. 2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming unit determines the image density correction value corresponding to the grasped image forming unit.
[0012]
Further, the invention according to claim 3, wherein the correcting means changes the light amount of the exposure means or the gradation characteristic of image data according to the density unevenness for one rotation of the image carrier. 2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the correction is performed in synchronization with the rotation cycle of the image forming apparatus.
[0013]
In the present invention, for example, the density fluctuation grasping means for measuring the form and cycle of the density fluctuation is configured to be an image reading means for outputting a test chart for density measurement by the image forming apparatus and performing density measurement. You.
[0014]
Further, in the present invention, for example, the density fluctuation grasping means for measuring the form and cycle of the density fluctuation is provided for the image carrier, the intermediate transfer body, the intermediate transfer body, or the density measurement formed on the transfer means. It is configured to be a density sensor that detects the density of the test chart.
[0015]
Further, in the present invention, for example, the density fluctuation grasping means for measuring the form and cycle of the density fluctuation outputs a test chart for density measurement by the image forming apparatus, and the user measures the test chart with the reference chart. In comparison, it is configured to be an input means for inputting the relative density.
[0016]
Further, in the present invention, for example, the density fluctuation grasping means is configured to read the measurement chart with a scanner.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0018]
Embodiment 1
FIG. 1 is a configuration diagram showing an image forming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
[0019]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an image forming apparatus according to the first embodiment. Inside the image forming apparatus 1, a photosensitive drum 11 as an image carrier is driven by a driving unit (not shown) in a direction indicated by an arrow. , And is rotatable at a predetermined speed. As the photoconductor drum 11, for example, a drum having a diameter of 30 mm using OPC (organic photoconductor) as the photoconductor is used. The surface of the photoreceptor drum 11 is uniformly charged to a predetermined potential by a charging roll 12 as a charging unit, and then is subjected to image exposure by an LED print head 13 as an exposure unit, and is exposed to image information. An electrostatic latent image is formed. As the charging roll 12, for example, a conductive or semi-conductive roll formed to have a diameter of 15 mm is used.
[0020]
The electrostatic latent image formed on the photoreceptor drum 11 is visualized by a developing device 14 as a developing unit to become a toner image. The developing device 14 may be a device using a one-component developer composed only of toner, or a device using a two-component developer composed of toner and carrier. Any of the developing methods may be employed. Further, as the developer carrying member 14a carrying the developer, a developing roll having a diameter of 20 mm is used, and the developing roll 14a is opposed to the surface of the photosensitive drum 11 via a predetermined minute gap. , And is configured to be rotationally driven at a predetermined speed.
[0021]
Further, the toner image formed on the photosensitive drum 11 is transferred onto a sheet 16 fed at a predetermined timing from a sheet feeding cassette 15 by a transfer roll 17 as a transfer unit, and the toner image is transferred. The sheet 16 thus fixed is fixed by a fixing device 18 and is discharged onto a discharge tray 19. As the transfer roll 17, for example, a conductive or semi-conductive roll formed to have a diameter of 18 mm is used.
[0022]
Further, in this embodiment, the scanner 2 is provided as a density fluctuation grasping means for measuring density unevenness of a test chart for density measurement output from the image forming apparatus 1. The scanner 2 is connected to a personal computer (PC) 3 having a function as a density fluctuation grasping means and a correcting means for receiving image density data from the scanner 2 and determining a correction value. Are connected to the control unit 40 of the image forming apparatus 1. The control unit 40 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like that control the entire image forming operation. The RAM and the like include the image carrier, the charging unit, and the developing unit that are grasped by the density fluctuation grasping unit. Based on the form and cycle of the density fluctuation to be performed, parameters for correcting the density fluctuation and the like are appropriately stored.
[0023]
As described above, in the above-described embodiment, the OPC drum having a diameter of 30 mm is used as the photoconductor drum 11, the charging roll 12 having a diameter of 15 mm is used as the charging unit, the LED print head 13 is used as the exposure unit, and the diameter is set to 20 mm as the developing unit. Uses a transfer roll 17 having a diameter of 18 mm as transfer means.
[0024]
The rotation speed (peripheral speed) of each roll is 100 mm / s, in which the charging roll 12 rotates (constant speed) with the photosensitive drum 11, and the developing roll 14 a is 200 mm / s, which is twice as fast as the photosensitive drum 11. The transfer roller 17 is set at a speed of 100 mm / s so as to rotate with the photosensitive drum 11 (constant speed).
[0025]
As a result, the charging roll 12 has a cycle of 1/2 of the rotation cycle of the photosensitive drum 11 and the developing roll 14a has a cycle (20π / 200) of 1/3 of the rotation cycle of the photosensitive drum 11 (30π / 100). ). In this embodiment, the rotation cycle of the transfer roll 17 is not equal to an integral fraction of the rotation cycle of the photosensitive drum 11, but if the influence of the density fluctuation by the transfer roll 17 is large, the photosensitive drum 11 may not be rotated. The rotation period of the body drum 11 may be set to an integral fraction.
[0026]
An image was output using the image forming apparatus 1 configured as described above. First, after the surface of the photosensitive drum 11 is uniformly charged by the charging roll 12, the surface of the photosensitive drum 11 is subjected to image exposure by the exposing device 13 to form an electrostatic latent image. This electrostatic latent image is formed into a toner image by the developing device 14, and the toner image is transferred onto the paper 16 by the transfer roll 17, and then is heat-fixed by the fixing device 18 to be a print image.
[0027]
The main xerographic parameters at this time are shown below.

[0028]
When a uniform halftone image with an image density of 30% was output under such conditions, an output image 4 as shown in FIG. 2 was obtained.
[0029]
Ideally, a uniform halftone image having an image density of 30% should be obtained as the output image 4. The output image 4 has a density unevenness 4a having a period of about 94 mm and a density of about 47 mm. Density unevenness 4b having a pitch cycle and density unevenness 4c having a pitch of about 31 mm occur. This corresponds to the rotation cycle of the photosensitive drum 11, the charging roll 12, and the developing roll 14a. The causes of the

density irregularities

4a, 4b, and 4c include unevenness of the photosensitive drum 11 such as CGL (Charge Generation Layer) and UCL (Under Coat Layer), and deflection and resistance unevenness of the charging roll 12. In addition, it is considered that the development roll 14a is caused by a change in the interval between the photosensitive drum 11 and the development roll 14a due to the deflection.
[0030]
In this embodiment, the density unevenness caused by the transfer roll 17 did not appear, but when the transfer roll 17 has large deflection and uneven resistance, the transfer unevenness corresponding to the cycle of the transfer roll 17 may occur. is there.
[0031]
Next, the paper 16 on which the output image 4 having the density unevenness as described above is formed is set in the scanner 2, and the personal computer 3 uses the density distribution of the output image 4 read by the scanner 2 based on the density distribution. Find the density correction value. The density distribution of the output image 4 when the paper 16 on which the output image 4 is formed is read by the scanner 2 is, for example, as shown in FIG. The density distribution of the output image 4 read by the scanner 2 is transferred to the personal computer 3.
[0032]
In the personal computer 3, based on the data having the density distribution as shown in FIG. 3, the density distribution data along the rotation direction at each position along the axial direction of the photosensitive drum 11 is converted into a waveform as shown in FIG. After the separation, the density fluctuation corresponding to each rotation cycle of the photosensitive drum 11, the charging roll 12, the developing roll 14a and the like is obtained. Then, in the personal computer 3, a value of density fluctuation corresponding to each rotation cycle of the photosensitive drum 11, the charging roll 12, and the developing roll 14a is obtained, and a density correction value is obtained.
[0033]
As shown in FIGS. 5A to 5D, the density correction values are the exposure amount-Dout, Cin-Dout, VH-Dout characteristic, and DRS-Dout characteristic measured in advance in the design stage of the image forming apparatus 1. Is calculated based on
[0034]
When finally feeding back to the exposure amount of the LED print head 13 as a reference to be referred to when determining the density correction value, the correction is performed using the exposure amount-Dout relationship shown in FIG. The unevenness in density alone is reduced, but in order to perform more accurate correction, it is necessary to consider what kind of subsystem causes the unevenness in density, whether the photosensitive drum 11, the charging roll 12, or the developing roll 14a. There is a need to.
[0035]
FIG. 5A shows the exposure amount-Dout characteristic when the charging potential is constant. However, even when the charging potential is different, the exposure amount-Dout characteristic is known in advance as in FIG. 5A. ing. Similarly, FIG. 5A shows the exposure amount-Dout characteristic when the distance between the photosensitive drum 11 and the developing roll 14a is constant, but also when the distance between the photosensitive drum 11 and the developing roll 14a is different. , Similar exposure-Dout characteristics are known.
[0036]
As described above, it can be seen that the slope of the exposure amount-Dout characteristic changes when the charging potential or the distance between the photosensitive drum 11 and the developing roll 14a changes. The cause of the uneven density at the pitch of the charging roll 11 is uneven charging potential, and the cause of the uneven density at the pitch of the developing roll 14a is caused by the difference between the photosensitive drum 11 and the developing roll 14a. This is a change in the interval or the amount of the developer on the developing roll 14a. Therefore, the correction coefficient differs between the unevenness caused by the charging and the unevenness caused by the development.
[0037]
FIG. 6 is a flowchart illustrating the density correction processing.
[0038]
First, a density correction chart is output from the image forming apparatus 1 (step 101). Next, the density distribution of the image of the density correction chart is measured by the scanner 2 (step 102), and the personal computer 3 calculates the exposure value correction value from the exposure-density characteristic by calculation (step 103). Thereafter, the personal computer 3 inputs the obtained table of the exposure amount correction value distribution to the driver of the exposure device 13 (Step 104). Then, the image forming apparatus 1 corrects the exposure based on the exposure correction value distribution table in synchronization with the rotation of the photosensitive drum 11 at the time of image output (step 105).
[0039]
By this processing, the exposure correction value of the LED print head 13 was obtained, and the exposure correction value distribution as shown in FIG. 7 was obtained. This value is read by the driver of the LED print head 13 provided in the control unit 40 of the image forming apparatus, and the exposure amount is repeatedly corrected in synchronization with the rotation cycle of the photosensitive drum 11.
[0040]
For example, as shown in FIG. 8, the period between the photosensitive drum 11 and the exposure timing of the LED print head 13 is such that a reflective plate 61 is provided on the surface of the photosensitive drum 11 and a home position is detected by a reflected light sensor 62. When a stepping motor is used to drive the photosensitive drum 11, there is a method of repeating rotation and stop at a predetermined number of steps.
[0041]
When the present inventor performed image output using the exposure amount correction values shown in FIG. 7, a uniform image with almost no in-plane unevenness as shown in FIG. 9 was obtained.
[0042]
Embodiment 2
FIG. 10 shows a second embodiment of the present invention. The same portions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In the second embodiment, a density correction chart is provided by a scanner. Instead, the user visually reads the image of the density correction chart and inputs the density distribution.
[0043]
That is, in the second embodiment, as shown in FIG. 10, similarly to the first embodiment, a chart 70 for inputting a uniform density is output using an image forming apparatus. On the other hand, a reference chart in which the standard density is output stepwise is distributed to the user in advance, and the user visually compares the reference chart with the reference chart and inputs the density of each place to the personal computer 3. FIG. 11 shows an example of the input screen at this time. The user visually compares the output density input chart 70 with the reference chart, and selects the corresponding density on the input screen shown in FIG. 11 to check the density fluctuation state without using the scanner. Can be entered.
[0044]
Next, based on the density distribution input as described above, a density correction value is obtained by the personal computer 3 based on a correction program installed in the personal computer 3 in advance, and image output is performed in the same manner as in the first embodiment. As a result, a uniform image with little in-plane unevenness was obtained.
[0045]
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof will be omitted.
[0046]
Embodiment 3
FIG. 12 shows a third embodiment of the present invention. The same portions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and described. In the third embodiment, as in the eleventh embodiment, Instead of outputting a density correction chart of a predetermined density, a density variation is detected and grasped using a density measurement patch used in the image forming apparatus.
[0047]
In other words, in the image forming apparatus according to the present embodiment, at a predetermined timing, on the photosensitive drum 11, on an intermediate transfer body (not shown), or on a transfer roll 17 as a transfer unit, etc. A patch for density measurement is formed at ~ 3 positions, and the density is measured by a density sensor.
[0048]
Specifically, for example, the density of the patch for density measurement is measured at three positions on the left side (IN), the center (Center), and the right side (Out) on the photosensitive drum 11. The patch for density measurement is formed in a rectangular shape or the like with a predetermined density and a predetermined size. Although the three sensors are insufficient for measuring the density unevenness of the entire photosensitive drum 11, the data is interpolated from the characteristics of the density unevenness which is known in advance.
[0049]
Empirically, the density unevenness caused by the charging roll 12 and the developing roll 14a is often caused by thickening of the center or both ends of the roll diameter, or bending of the roll. The density unevenness caused by the photosensitive drum 11 is also a relatively simple unevenness due to dripping during coating, temperature distribution during drying, and the like. Thus, axial irregularities can be approximated by a quadratic curve passing through the central and left and right density measurements.
[0050]
FIG. 12 is an example of measured data of the density at the center and both right and left sides in the third embodiment. FIG. 13, FIG. 14, and FIG. 15 are obtained by calculating the measurement data and separating the photosensitive drum 11, the charging roll 12, the developing roll 14a, and the density unevenness in each cycle. Based on this density data, a quadratic curve approximation of the axial cross section was performed to obtain a density unevenness distribution separated into each cause subsystem as shown in FIG. Further, the respective density unevennesses were synthesized to obtain a final synthesized density distribution substantially equal to the actual density unevenness as shown in FIG. 12 to 15 respectively show graphs of density unevenness corresponding to positions on the left side (IN), the center (Center), and the right side (Out) on the photosensitive drum 11 from the top.
[0051]
Next, a light quantity correction value was obtained based on the composite density distribution. When an image was output using this light amount correction value in the same manner as in Embodiment 1, a uniform image with less in-plane unevenness was obtained.
[0052]
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof will be omitted.
[0053]
Embodiment 4
In the fourth embodiment, the image data itself is corrected by the correcting unit, not the exposure amount by the exposing unit, based on the form and cycle of the density fluctuation grasped by the density fluctuation grasping unit. Things.
[0054]
That is, in the fourth embodiment, the image data itself is corrected in accordance with the cycle of the photosensitive drum 11. In other words, when it is known that the image output by the image forming apparatus 1 has density unevenness as shown in FIG. 3, where the density is high, the density is lowered by a predetermined amount accordingly. The image data is corrected so that the density is low, and the image data is corrected so that the density is increased by a predetermined amount in a place where the density is low.
[0055]
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof will be omitted.
[0056]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the subsystem causing the density fluctuation is identified, the optimum correction value is determined, and the density correction is performed using the same, so that there is no in-plane unevenness. An image forming apparatus with high image quality, high reliability, and low cost can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an image forming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 2 is a diagram illustrating an output image when an image having a uniform density is output using the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the density distribution of FIG. 2;
FIG. 4 is a waveform diagram showing a state where detected density distributions are separated from each other.
FIG. 5 is a graph showing image forming characteristics of the image forming apparatus.
FIG. 6 is a flowchart illustrating an image density correcting operation.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing correction values for image density.
FIG. 8 is a configuration diagram showing a means for detecting the position of the surface of the photosensitive drum.
FIG. 9 is a diagram illustrating a corrected output image.
FIG. 10 is a diagram showing an output image of the image forming apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of an input screen of a personal computer.
FIG. 12 is a graph showing a state of detecting an image density fluctuation of the image forming apparatus according to Embodiment 3 of the present invention;
FIG. 13 is a graph showing a detection state of separated image density fluctuations of the image forming apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 14 is a graph showing a detection state of separated image density fluctuations of the image forming apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 15 is a graph showing a detection state of separated image density fluctuations of the image forming apparatus according to Embodiment 3 of the present invention;
FIG. 16 is a schematic diagram illustrating separated image density fluctuations of the image forming apparatus according to Embodiment 3 of the present invention;
FIG. 17 is a schematic diagram illustrating a combined image density fluctuation of the image forming apparatus according to Embodiment 3 of the present invention;
[Explanation of symbols]
1: image forming apparatus, 11: photosensitive drum, 12: charging roll, 13: LED print head, 14: developing device, 2: scanner, 3: personal computer, 40: control unit.

Claims

A charging unit for charging the surface of the image carrier to a predetermined potential; and an image exposure corresponding to image information on the surface of the image carrier charged to a predetermined potential by the charging unit to form an electrostatic latent image. Image forming apparatus having an exposing unit, a developing unit that develops an electrostatic latent image formed on the image carrier to form a toner image, and a transfer unit that transfers the toner image to an intermediate transfer member or a recording medium At
At least the rotation cycle of the charging unit and the developing unit is set to an integral fraction of the rotation cycle of the image carrier,
A correcting means for correcting the density fluctuation based on the density fluctuation form and cycle grasped by the density fluctuation grasping means grasping the form and cycle of the density fluctuation caused by the image carrier, the charging means and the developing means; An image forming apparatus, comprising:

The correction unit determines an image forming unit that causes the density fluctuation based on the form and cycle of the density fluctuation caused by the image carrier, the charging unit, and the developing unit that are recognized by the density fluctuation grasping unit. 2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image density correction value is determined according to the image forming means.

The correction unit corrects a light amount of the exposure unit or a gradation characteristic of image data in synchronization with a rotation cycle of the image carrier according to density unevenness for one rotation of the image carrier. The image forming apparatus according to claim 1.