JP2004341232A - Image forming apparatus and image density control method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、濃度制御因子を多段階に変更設定しながら各段階でパッチ画像を形成するとともに、各パッチ画像の画像濃度を検出し、その検出結果に基づき前記濃度制御因子を調整することで画像濃度を制御する画像形成装置および画像濃度制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
プリンタ、複写機およびファクシミリ装置などの電子写真方式の画像形成装置では、形成されるトナー像の画像濃度を検出するための濃度センサが設けられている。濃度センサとしては、トナー像を担持した像担持体の表面に向けて光を照射し、そこからの出射光を検出する光学的手法によるものが一般的である。このような濃度センサを備えた画像形成装置では、必要に応じて、所定の画像パターンを有するテスト用の小画像(パッチ画像)を形成するとともに、濃度センサによりその画像濃度を検出し、その検出結果に基づいて各種の画像形成条件を調整することで、所定の画像濃度を安定して得られるようにしている。
【0003】
例えば、本願出願人の出願にかかる特許文献1に記載の画像形成装置においては、以下のようにして、画像濃度に影響を与える濃度制御因子としての現像バイアスの最適化を行っている。すなわち、現像バイアスをその可変範囲内で変更設定しながらパッチ画像を形成し、それらのパッチ画像の濃度検出結果から、画像濃度が目標濃度となる現像バイアスの最適値を見出している。そして、その最適値を精度よく求めるために、現像バイアスの可変範囲の異なる2つの処理モードを用意しておき、装置の動作状況に応じてこれらのうち1つを選択実行するようにしている。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−75319号公報(図5)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
この種の画像形成装置では、装置の異常により、濃度制御因子の変更がパッチ画像の濃度検出結果に正しく反映されない場合がある。例えば、濃度センサにトナーが付着して汚れていれば、濃度センサからの出射光の一部や濃度センサへの入射光の一部が遮断・散乱され、光量を正しく検出することができない。その結果、画像濃度の検出精度が低下してしまう。
【0006】
このように、濃度制御因子の変更が濃度検出結果に正しく反映されていない状態では、その検出結果に基づいて行う画像形成条件の調整を精度よく行うことができない。しかしながら、上記した従来技術においては、このような現象については考慮されていないため、検出精度が低下したまま濃度検出を行うことにより、画像形成条件が好ましくない条件に設定されてしまうおそれがある。
【0007】
一方、この問題を解消するため、濃度検出を行うのに先立って濃度センサを含む装置の動作チェックを行うことは一定の効果を期待できるが、この場合には、画像濃度制御のための処理時間が長くなり、ユーザの待ち時間が増大したり、画像形成のスループットが低下するなど、装置の高速化の妨げとなる。
【0008】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、パッチ画像濃度の検出結果に基づき画像濃度を制御する技術において、処理時間の増大を招くことなく、装置の異常を的確に検出することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる画像形成装置および画像濃度制御方法は、上記目的を達成するため、画像濃度に影響を与える濃度制御因子をN段階(N≧2の整数)に変更設定しながら各段階でパッチ画像を形成するとともに、前記N個のパッチ画像の画像濃度をそれぞれ検出し、その検出結果に基づき前記濃度制御因子を調整することで画像濃度を制御し、しかも、前記N個のパッチ画像のうちM個(2≦M≦Nの整数)のパッチ画像を異常判定用パッチ画像とし、該異常判定用パッチ画像についての画像濃度検出結果に基づいて、装置の異常の有無を判定することを特徴としている。
【0010】
このように構成された発明では、実際に画像を形成し、その濃度検出結果に基づき装置の異常の有無を判定するので、画像濃度が異常な値を示した場合に適切な対応を取ることができ、その結果、画像形成条件が好ましくない条件に設定されてしまうことは回避される。また、異常判定用の画像として、濃度制御を行うために形成したパッチ画像を利用しているので、別途異常判定用の画像を形成したり、事前に装置の動作チェックを行う必要がない。そのため、処理時間が増大することもなく、短時間で画像濃度制御を行うことができる。
【0011】
なお、ここでいう「濃度検出結果」とは、形成されたパッチ画像について濃度検出を行った結果、該パッチ画像の画像濃度として得られた値を指しており、したがって、必ずしもパッチ画像の真の画像濃度を指すのではない。つまり、画像濃度検出結果に基づいて行う本発明の異常判定では、パッチ画像の画像濃度自体が異常である場合と、濃度検出の過程における異常により結果として異常な検出結果となった場合とのいずれの異常についても検知可能である。
【0012】
ここで、異常判定用パッチ画像として用いるのは、濃度制御因子の設定値を互いに異ならせて形成した2つ以上のパッチ画像である。このように、複数のパッチ画像の濃度検出結果を用いることで、判定の信頼性を向上させることができる。この場合、複数のパッチ画像の濃度検出結果に対して所定の演算を行い、その結果によって異常の有無を判定してもよい。例えば、複数のパッチ画像の濃度検出結果の平均値や、それらの濃度検出結果の相対的な大小関係などを用いて判定を行うことができる。
【0013】
例えば、前記異常判定用パッチ画像の個数Mを2とし、前記2つのパッチ画像それぞれについて検出した画像濃度の比または差に基づいて装置の異常の有無を判定することができる。より具体的には、前記画像濃度の比または差が所定の適正範囲にないときに、前記装置に異常があると判定することができる。
【0014】
すなわち、互いに異なる2種類の画像形成条件で形成した2つのパッチ画像では、その条件の相違が画像濃度に反映されることが期待される。したがって、これら2つのパッチ画像についての濃度検出結果が、相対的にみて適正な関係になければ、装置に何らかの異常があったものと判定することができる。
【0015】
このような2つの異常判定用パッチ画像の選び方としては、例えば、前記複数のパッチ画像のうち、検出された画像濃度が最高のパッチ画像を前記2つの異常判定用パッチ画像の一方とするとともに、検出された画像濃度が最低のパッチ画像を前記異常判定用パッチ画像の他方とすることができる。また、他の選び方としては、前記複数のパッチ画像のうち、前記濃度制御因子と画像濃度との関係において画像濃度が最も高濃度となるように前記濃度制御因子を設定したときのパッチ画像を前記2つの異常判定用パッチ画像の一方とするとともに、前記濃度制御因子と画像濃度との関係において画像濃度が最も低濃度となるように前記濃度制御因子を設定したときのパッチ画像を前記異常判定用パッチ画像の他方とすることができる。
【0016】
ここに例示した2つの選び方のうち、前者では、各パッチ画像のうち画像濃度の実測値が最高のものと最低のものとを異常判定用パッチ画像とする。一方、後者では、実測値ではなく、装置に異常がなければ最も高濃度となるであろうパッチ画像と、最も低濃度となるであろうパッチ画像とを異常判定用パッチ画像としている。いずれにおいても、複数のパッチ画像のうち、互いの濃度の相違が最も顕著な2つのパッチ画像である。このように、2つのパッチ画像間で濃度の相違が顕著なものを異常判定用パッチ画像として異常判定を行うことで、装置の異常をより確実に見つけ出すことができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
この発明にかかる画像形成装置の2つの実施形態について以下に説明するが、これら2つの実施形態の間では、装置構成および基本的な動作は同一であり、一部の動作内容が異なるのみである。そこで、ここでは、2つの実施形態に共通の装置構成および動作についてまず説明し、その後で、2つの実施形態それぞれの特徴的な動作について順次説明することとする。
【0018】
(装置構成)
図1はこの発明にかかる画像形成装置の装置構成を示す図である。また、図2は図1の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この装置1は、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の4色のトナー(現像剤)を重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック(K)のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する画像形成装置である。この画像形成装置1では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ11に与えられると、このメインコントローラ11からの指令に応じてエンジンコントローラ10がエンジン部EG各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、シートSに画像信号に対応する画像を形成する。
【0019】
このエンジン部EGでは、感光体22が図1の矢印方向D1に回転自在に設けられている。また、この感光体22の周りにその回転方向D1に沿って、帯電ユニット23、ロータリー現像ユニット4およびクリーニング部25がそれぞれ配置されている。帯電ユニット23は所定の帯電バイアスを印加されており、感光体22の外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。クリーニング部25は一次転写後に感光体22の表面に残留付着したトナーを除去し、内部に設けられた廃トナータンクに回収する。これらの感光体22、帯電ユニット23およびクリーニング部25は一体的に感光体カートリッジ2を構成しており、この感光体カートリッジ2は一体として装置1本体に対し着脱自在となっている。
【0020】
そして、この帯電ユニット23によって帯電された感光体22の外周面に向けて露光ユニット6から光ビームLが照射される。この露光ユニット6は、外部装置から与えられた画像信号に応じて光ビームLを感光体22上に露光して画像信号に対応する静電潜像を形成する。
【0021】
こうして形成された静電潜像は現像ユニット4によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像ユニット4は、図1紙面に直交する回転軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム40、支持フレーム40に対して着脱自在のカートリッジとして構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器4Y、シアン用の現像器4C、マゼンタ用の現像器4M、およびブラック用の現像器4Kを備えている。この現像ユニット4は、エンジンコントローラ10により制御されている。そして、このエンジンコントローラ10からの制御指令に基づいて、現像ユニット4が回転駆動されるとともにこれらの現像器4Y、4C、4M、4Kが選択的に感光体22と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向する所定の現像位置に位置決めされると、当該現像器に設けられて選択された色のトナーを担持する現像ローラから感光体22の表面にトナーを付与する。これによって、感光体22上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。
【0022】
上記のようにして現像ユニット4で現像されたトナー像は、一次転写領域TR1で転写ユニット7の中間転写ベルト71上に一次転写される。転写ユニット7は、複数のローラ72〜75に掛け渡された中間転写ベルト71と、ローラ73を回転駆動することで中間転写ベルト71を所定の回転方向D2に回転させる駆動部(図示省略)とを備えている。そして、カラー画像をシートSに転写する場合には、感光体22上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト71上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット8から1枚ずつ取り出され搬送経路Fに沿って二次転写領域TR2まで搬送されてくるシートS上にカラー画像を二次転写する。
【0023】
このとき、中間転写ベルト71上の画像をシートS上の所定位置に正しく転写するため、二次転写領域TR2にシートSを送り込むタイミングが管理されている。具体的には、搬送経路F上において二次転写領域TR2の手前側にゲートローラ81が設けられており、中間転写ベルト71の周回移動のタイミングに合わせてゲートローラ81が回転することにより、シートSが所定のタイミングで二次転写領域TR2に送り込まれる。
【0024】
また、こうしてカラー画像が形成されたシートSは定着ユニット9、排出前ローラ82および排出ローラ83を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部89に搬送される。また、シートSの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートSの後端部が排出前ローラ82後方の反転位置PRまで搬送されてきた時点で排出ローラ83の回転方向を反転し、これによりシートSは反転搬送経路FRに沿って矢印D3方向に搬送される。そして、ゲートローラ81の手前で再び搬送経路Fに乗せられるが、このとき、二次転写領域TR2において中間転写ベルト71と当接し画像を転写されるシートSの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートSの両面に画像を形成することができる。
【0025】
また、この装置1では、図2に示すように、メインコントローラ11のCPU111により制御される表示部12を備えている。この表示部12は、例えば液晶ディスプレイにより構成され、CPU111からの制御指令に応じて、ユーザへの操作案内や画像形成動作の進行状況、さらに装置の異常発生やいずれかのユニットの交換時期などを知らせるための所定のメッセージを表示する。
【0026】
なお、図2において、符号113はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース112を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ11に設けられた画像メモリである。また、符号106はCPU101が実行する演算プログラムやエンジン部EGを制御するための制御データなどを記憶するためのROM、また符号107はCPU101における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するRAMである。
【0027】
また、ローラ75の近傍には、クリーナ76が配置されている。このクリーナ76は図示を省略する電磁クラッチによってローラ75に対して近接・離間移動可能となっている。そして、ローラ75側に移動した状態でクリーナ76のブレードがローラ75に掛け渡された中間転写ベルト71の表面に当接し、二次転写後に中間転写ベルト71の外周面に残留付着しているトナーを除去する。このように、中間転写ベルト71の表面領域のうちローラ75に巻き掛けられた巻き掛け領域においてクリーナ76を当接させることにより、該ベルト71の回転動作に伴うばたつきの影響を受けることなく、一定の圧力でクリーナ76を中間転写ベルト71に当接させることができるので、優れたトナー除去効果を挙げることができる。
【0028】
さらに、ローラ75の近傍には、濃度センサ60が配置されている。この濃度センサ60は、中間転写ベルト71の表面に対向して設けられており、必要に応じ、中間転写ベルト71の外周面に形成されるトナー像の画像濃度を測定する。この種の濃度センサとしては、公知の技術、例えば、トナー像に光を照射し、その反射光量を検出するセンサを用いることができる。
【0029】
そして、その測定結果に基づき、この装置1では、画像品質に影響を与える装置各部の動作条件、例えば各現像器に与える現像バイアスや、露光ビームLの強度などの調整を行っているが、以下に分説するように、その手法が2つの実施形態において互いに相違している。また、同じ測定結果を用いて装置の異常の有無の判定も行っている。
【0030】
(第1実施形態)
図3はこの画像形成装置における現像バイアス調整の第1実施形態を示すフローチャートである。また、図4はこの実施形態で形成されるパッチ画像を示す図である。この実施形態では、現像バイアスVbを変更設定しながらパッチ画像を形成し、その濃度検出結果に基づいて、画像濃度をその目標濃度Dtgtとするための最適現像バイアスVboptを算出する。
【0031】
まず、現像バイアスVbをその可変範囲における最小値Vb(1)から最大値Vb(6)まで1段階ずつ6段階に変化させながら、各バイアス値で所定パターン(例えばベタ画像)のパッチ画像を形成し、中間転写ベルト71に転写する(ステップS101)。これにより、図4(a)に示すように、中間転写ベルト71の表面には、その移動方向D2に沿って、互いに異なる現像バイアスで形成した6つのパッチ画像Ip(1)〜Ip(6)が並ぶこととなる。
【0032】
次に、これらのパッチ画像Ip(1)〜Ip(6)それぞれの画像濃度を、濃度センサ60により検出する(ステップS102)。ここでは、パッチ画像Ip(1)〜Ip(6)の濃度検出結果DをそれぞれDv(1)〜Dv(6)で表すこととする。添字のvは、現像バイアスVbを制御対象としていることを示している。
【0033】
この画像形成装置では、装置に異常がなければ、現像バイアスVbを大きくするほど画像濃度が増大する。そのため、現像バイアスVbとパッチ画像の濃度検出結果Dとの関係をプロットすると、例えば図4(b)に示す白丸印のようになるはずである。このことから、現像バイアスVbを最大値Vb(6)に設定して形成したパッチ画像Ip(6)の濃度検出結果Dv(6)は、現像バイアスVbを最小値Vb(1)に設定して形成したパッチ画像Ip(1)の濃度検出結果Dv(1)に比べて十分大きな値となるはずである。
【0034】
ところが、装置に異常があると、上記とは異なる結果が得られることがある。例えば、濃度センサ60がトナーの付着などにより汚れていると、濃度センサ60からパッチ画像に向けて出射される出射光およびパッチ画像で反射されて濃度センサ60に入射する入射光の一部が遮断・散乱される。この場合、各パッチ画像Ip(1)〜Ip(6)の濃度検出結果Dv(1)〜Dv(6)は、実際の各パッチ画像の画像濃度とは異なったものとなってしまう。また、例えば、パッチ画像の下地となる中間転写ベルト71表面の汚れが濃度検出結果に影響を及ぼすこともある。一方、電気回路の異常により、実際に現像器に印加される現像バイアスVbがその設定に応じて正しく変化していなければ、各パッチ画像Ip(1)〜Ip(6)の濃度変化は現れない。
【0035】
このように、バイアス調整の過程において現れる異常、つまり、各パッチ画像の画像濃度を正しく検出できなかったり、パッチ画像の濃度自体が本来の変化を示さない異常については、上記した2つのパッチ画像Ip(1)およびIp(6)の濃度検出結果を比較することにより検知することが可能である。すなわち、この実施形態では、現像バイアスVbを最大値Vb(6)に設定して形成したパッチ画像Ip(6)と、現像バイアスVbを最小値Vb(1)に設定して形成したパッチ画像Ip(1)とを「異常判定用パッチ画像」として、それらの濃度検出結果Dv(6)、Dv(1)を比較することにより、この種の異常の有無を判定することができる。
【0036】
具体的には、図3に示すように、2つの異常判定用パッチ画像の濃度検出結果Dv(6)とDv(1)との差ΔDvを求め(ステップS103)、その濃度差ΔDvと予め設定された基準値とを比較し、濃度差ΔDvがこの基準値以上であれば適正と判定する一方、基準値に満たない場合は何らかの異常があるものと判定する(ステップS104)。
【0037】
この基準値は、現像バイアスVbの可変範囲とこれに対応する設計上の画像濃度変化とに基づいて定められる値である。すなわち、現像バイアスVbの可変範囲は、必要十分な濃度調整範囲を確保できるように設定されるが、装置の異常により、この濃度調整範囲が狭められてしまうことがある。そこで、最低限の濃度調整範囲を確保するために、濃度差ΔDvについて許容しうる下限値を上記基準値として定めておき、濃度差ΔDvがこの基準値に満たないときに異常があると判定することで、このような異常の有無を的確に判定することが可能となる。
【0038】
そして、濃度差ΔDvが適正であったときには、各パッチ画像Ip(1)〜Ip(6)の濃度検出結果に基づき、最適現像バイアスVboptを算出する(ステップS105)。図4(b)の例では、画像濃度Dの目標値Dtgtが、現像バイアスVb(4)で形成したパッチ画像Ip(4)の濃度検出結果Dv(4)と、現像バイアスVb(5)で形成したパッチ画像Ip(5)の濃度検出結果Dv(5)との間に位置している。したがって、図4(b)に示す白丸印のうちこれら2種類の現像バイアスに対応する2点を結んだ直線(点線)と、目標濃度Dtgtに対応する直線(1点鎖線)との交点に対応する現像バイアスVbの値として、最適現像バイアスVboptを求めることができる。
【0039】
そして、以後の画像形成動作においては、現像バイアスVbをその最適値Vboptに設定しながらトナー像を形成することにより、所望の画像濃度で画像形成を行うことができる。
【0040】
一方、濃度差ΔDvが適正でなかった場合には、濃度検出結果Dv(1)〜Dv(6)に対する信頼性が低く、装置に異常が生じている可能性が高いので、最適現像バイアスを求めることはできず、これに代えて所定のエラー処理を実行する(ステップS106)。このエラー処理の内容は任意であるが、例えば、異常の発生をユーザに報知するためのメッセージを表示部12に表示することができる。特に、上記したように、濃度センサ60の汚れによってこのようなエラーとなる場合も多いので、ユーザに対し、濃度センサ60の清掃を行うよう促すメッセージを表示するのが効果的である。こうして清掃作業を行わせることにより異常が解消され、その後に図3のバイアス調整動作を再実行すれば、エラーとならず正しくバイアス調整を完了できる場合も多いので、サービスマンに修理を依頼する前に、ユーザにこのような清掃作業を行わせるとよい。
【0041】
ただし、装置に重大な異常が起きている可能性もあるので、明らかに異常とわかる場合、例えば、2つの異常判定用パッチ画像の濃度検出結果に差がなかったり、大小関係が逆転しているような場合や、バイアス調整を再実行しても改善がみられない場合などには、専任サービスマンに点検を依頼するよう促す旨のメッセージを表示部12に表示するようにしてもよい。
【0042】
以上のように、この実施形態では、画像濃度に影響を与える濃度制御因子の1つである現像バイアスVbを調整することで、画像濃度を所望の値に制御している。そして、そのために形成したパッチ画像Ip(1)〜Ip(6)のうち2つを異常判定用パッチ画像としても使用しており、これらの濃度差ΔDvが適正値でなかった場合にはエラーと判定するようにしている。そのため、事前に動作チェックを行うことなく、濃度制御因子の調整と併せて装置の異常の有無を判断することができる。
【0043】
なお、この実施形態では、現像バイアスVbの刻みを6段階としているが、この刻み、すなわち本発明における数値Nは、この数値に限定されるものではない。この刻みを多くすればよりきめ細かく現像バイアスVbの調整を行うことができるが、パッチ画像の形成個数が増えるので、トナーの消費量および処理時間が増大してしまう。したがって、現像バイアスVbの可変範囲の広さや要求される画像品質など装置の仕様に応じてその刻みを決定するのが望ましい。
【0044】
そして、こうして形成した複数のパッチ画像のうちいくつかについての濃度検出結果の相対的な関係から装置の異常の有無を判定するので、異常判定用パッチ画像の個数Mについては、2以上N以下の任意の数としてよい。
【0045】
また、他の濃度制御因子、例えば露光ユニット6から感光体22に照射する光ビームLの強度(露光パワー)についても、上記と同様にしてその最適値を求めるとともに、装置の異常により検出値が適正でなかった場合にはエラーと判定し、適宜エラー処理を実行することができる。この場合の濃度制御因子の刻み数Nや異常判定用パッチ画像の個数M、また形成するパッチ画像の画像パターン等については、必要に応じて上記とは異なるものとしてもよい。
【0046】
(第2実施形態)
図5はこの画像形成装置における現像バイアス調整の第2実施形態を示すフローチャートである。第1実施形態の現像バイアス調整(1)では、濃度制御因子たる現像バイアスVbの最大値Vb(6)および最小値Vb(1)に対応する2つのパッチ画像Ip(6)およびIp(1)を異常判定用パッチ画像として予め選択していた。これに対し、第2実施形態の現像バイアス調整(2)においては、異常判定用パッチ画像を予め決めておくのではなく、検出された画像濃度の実測値が最高のものと最低のものとの2つのパッチ画像を異常判定用パッチ画像とする点で相違している。
【0047】
すなわち、図5に示すように、第2実施形態の現像バイアス調整(2)では、6個のパッチ画像の濃度検出結果Dv(1)〜Dv(6)の中から、最大値Dmaxと最小値Dminとを選出し(ステップS203)、両者の差を濃度差ΔDvとしている(ステップS204)点で第1実施形態(図3)と異なっているが、それ以外の処理は同じである。
【0048】
このように、2つの実施形態の現像バイアス調整においては、異常判定用パッチ画像としての2つのパッチ画像の選び方が相違しているが、いずれの方法によっても同様に、装置の異常判定を行うことが可能である。特に、濃度センサ60または中間転写ベルト71の汚れのように、装置の異常が比較的軽度のものである場合には、第2実施形態の現像バイアス調整(2)において異常判定用画像として選択される2個の異常判定用パッチ画像は、結果的に、第1実施形態における異常判定用パッチ画像と同じ2つの画像Ip(1)およびIp(6)となる可能性が高い。
【0049】
第2実施形態の現像バイアス調整(2)では、例えば電気的ノイズの混入や中間転写ベルト71の局部的な汚れにより、特定のパッチ画像の濃度検出結果だけが異常な値を示すような場合にも、エラーとして判定することが可能である。第1実施形態の現像バイアス調整(1)だけではこのような状況に対応できない場合があるが、最大値、最小値を抽出する処理が不要であるので制御がより簡単である。
【0050】
(その他)
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記各実施形態では、異常判定用パッチ画像としての2個のパッチ画像についての濃度検出結果の差ΔDvを求め、その濃度差ΔDvが適正範囲にあるか否かで装置の異常の有無を判定している。しかし、これに限定されず、例えば2個のパッチ画像の濃度比や、2個またはそれ以上の個数のパッチ画像の濃度平均値等に基づいて、異常の有無を判定するようにしてもよい。
【0051】
また、例えば、上記実施形態では、現像バイアスVbをその可変範囲における最小値から順次増加させるようにして変更設定しているが、この設定順序はこれに限定されるものではなく、最大値から順次減少するように設定してもよく、また他の順序であってもよい。他の濃度制御因子についても同様である。
【0052】
また、上記各実施形態では、2個の異常判定用パッチ画像の濃度差ΔDvが所定の基準値に満たないときにエラーと判定する。これは、現像バイアス変更に伴うパッチ画像の濃度変化が想定よりも少なくなる異常を検知するため、適正と判断できる濃度変化量の下限値を定めたものである。これとは逆に、想定以上に濃度変化が大きくなってしまうような異常が起こりうる場合には、これに対応するため、適正な濃度変化量の上限値を定めるようにしてもよい。つまり、検出された濃度差ΔDvがこの上限値と下限値との間にあれば適正、それ以外の場合を異常と判定するようにしてもよい。
【0053】
また、上記各実施形態では、中間転写ベルト71上に転写されたパッチ画像の画像濃度を濃度センサ60により検出するようにしているが、これ以外に、例えば、濃度センサを感光体22と対向配置し、感光体22上で顕像化されたパッチ画像の画像濃度を検出する構成としてもよい。
【0054】
また、上記各実施形態は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの4色のトナーを用いて画像を形成する装置に本発明を適用したものであるが、トナー色の種類および数については上記に限定されるものでなく任意である。例えば、ブラック色によるモノクロ画像のみを形成可能な装置に対しても本発明を適用することができる。また、本発明のようなロータリー現像方式の装置のみでなく、各トナー色に対応した現像器がシート搬送方向に沿って一列に並ぶように配置された、いわゆるタンデム方式の画像形成装置に対しても本発明を適用可能である。さらに、本発明は、上記実施形態のような電子写真方式の装置に限らず、画像形成装置全般に対して適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる画像形成装置の装置構成を示す図である。
【図2】図1の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図3】この画像形成装置における現像バイアス調整の第1実施形態を示すフローチャートである。
【図4】この実施形態で形成されるパッチ画像を示す図である。
【図5】この画像形成装置における現像バイアス調整の第2実施形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
60…濃度センサ、 71…中間転写ベルト、 Ip(1)〜Ip(6)…パッチ画像、 Ip(1),Ip(6)…異常判定用パッチ画像、 Vb…現像バイアス(濃度制御因子)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention forms a patch image at each stage while changing and setting the density control factor in multiple stages, detects the image density of each patch image, and adjusts the density control factor based on the detection result. The present invention relates to an image forming apparatus for controlling density and an image density control method.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An electrophotographic image forming apparatus such as a printer, a copying machine, and a facsimile machine includes a density sensor for detecting an image density of a toner image to be formed. As the density sensor, an optical method that irradiates light toward the surface of an image carrier that carries a toner image and detects light emitted from the surface is generally used. In an image forming apparatus having such a density sensor, a test small image (patch image) having a predetermined image pattern is formed as necessary, and the image density is detected by the density sensor. By adjusting various image forming conditions based on the results, a predetermined image density can be stably obtained.
[0003]
For example, in the image forming apparatus described in
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-75319 A (FIG. 5)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In this type of image forming apparatus, a change in the density control factor may not be correctly reflected in the density detection result of the patch image due to an abnormality of the apparatus. For example, if the toner adheres to the density sensor and becomes dirty, a part of the light emitted from the density sensor and a part of the light incident on the density sensor are blocked or scattered, and the light amount cannot be detected correctly. As a result, the detection accuracy of the image density decreases.
[0006]
As described above, in a state where the change of the density control factor is not correctly reflected in the density detection result, it is not possible to accurately adjust the image forming condition based on the detection result. However, in the above-described related art, such a phenomenon is not considered, and therefore, if density detection is performed while the detection accuracy is lowered, the image forming condition may be set to an unfavorable condition.
[0007]
On the other hand, in order to solve this problem, it is expected to perform an operation check of the apparatus including the density sensor before performing the density detection, but a certain effect can be expected. In this case, the processing time for controlling the image density is reduced. , The waiting time of the user increases, the throughput of image formation decreases, and the like, which hinders an increase in the speed of the apparatus.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of a technique for controlling an image density based on a detection result of a patch image density to accurately detect an abnormality of an apparatus without increasing a processing time. I do.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
An image forming apparatus and an image density control method according to the present invention achieve a patch image at each stage while changing and setting a density control factor affecting image density to N stages (an integer of N ≧ 2). And controlling the image density by detecting the image densities of the N patch images, and adjusting the density control factor based on the detection results. The number of patch images (an integer of 2 ≦ M ≦ N) is defined as an abnormality determination patch image, and the presence or absence of an abnormality in the apparatus is determined based on the image density detection result of the abnormality determination patch image. .
[0010]
In the invention configured as described above, an image is actually formed, and the presence or absence of an abnormality in the apparatus is determined based on the density detection result. Therefore, it is possible to take appropriate measures when the image density indicates an abnormal value. As a result, it is avoided that the image forming conditions are set to unfavorable conditions. Further, since a patch image formed for performing density control is used as an image for abnormality determination, it is not necessary to separately form an image for abnormality determination or check the operation of the apparatus in advance. Therefore, the image density control can be performed in a short time without increasing the processing time.
[0011]
Note that the “density detection result” here refers to a value obtained as an image density of the patch image as a result of performing density detection on the formed patch image, and therefore, necessarily a true value of the patch image. It does not refer to image density. That is, in the abnormality determination of the present invention performed based on the image density detection result, either the case where the image density itself of the patch image is abnormal or the case where an abnormal detection result is obtained due to the abnormality in the density detection process. Can also be detected.
[0012]
Here, two or more patch images formed with different setting values of the density control factors are used as the patch images for abnormality determination. As described above, the reliability of determination can be improved by using the density detection results of a plurality of patch images. In this case, a predetermined calculation may be performed on the density detection results of a plurality of patch images, and the result may be used to determine the presence or absence of an abnormality. For example, the determination can be performed using an average value of the density detection results of a plurality of patch images, a relative magnitude relationship between the density detection results, and the like.
[0013]
For example, the number M of the patch images for abnormality determination is set to 2, and the presence or absence of an abnormality of the apparatus can be determined based on the ratio or difference of the image densities detected for each of the two patch images. More specifically, when the ratio or difference of the image densities is not within a predetermined appropriate range, it can be determined that there is an abnormality in the apparatus.
[0014]
That is, for two patch images formed under two different image forming conditions, it is expected that the difference between the conditions is reflected in the image density. Therefore, if the density detection results of these two patch images are not in a relatively appropriate relationship, it can be determined that there is some abnormality in the apparatus.
[0015]
As a method of selecting such two abnormality determination patch images, for example, a patch image having the highest detected image density among the plurality of patch images is set as one of the two abnormality determination patch images. The detected patch image with the lowest image density can be used as the other of the abnormality determination patch images. Further, as another selection method, among the plurality of patch images, the patch image when the density control factor is set such that the image density is the highest in the relationship between the density control factor and the image density is set as the patch image. A patch image when the density control factor is set so that the image density becomes the lowest density in the relationship between the density control factor and the image density while being one of the two abnormality determination patch images. It can be the other of the patch images.
[0016]
Among the two selection methods exemplified here, in the former, the patch image having the highest measured image density value and the lowest image density value among the patch images are determined as the patch images for abnormality determination. On the other hand, in the latter case, a patch image that would have the highest density and a patch image that would have the lowest density if there is no abnormality in the apparatus are not the measured values but the patch images for abnormality determination. In any case, among the plurality of patch images, the two patch images are most remarkably different in density from each other. As described above, by performing an abnormality determination on an image having a remarkable difference in density between two patch images as an abnormality determination patch image, it is possible to more reliably detect an abnormality in the apparatus.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Two embodiments of the image forming apparatus according to the present invention will be described below. However, between these two embodiments, the device configuration and the basic operation are the same, and only a part of the operation is different. . Thus, here, the device configuration and operation common to the two embodiments will be described first, and then the characteristic operation of each of the two embodiments will be sequentially described.
[0018]
(Device configuration)
FIG. 1 is a diagram showing an apparatus configuration of an image forming apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus of FIG. This
[0019]
In the engine section EG, the photoreceptor 22 is provided rotatably in the direction of arrow D1 in FIG. A charging
[0020]
Then, the light beam L is emitted from the
[0021]
The electrostatic latent image thus formed is developed by the developing
[0022]
The toner image developed by the developing
[0023]
At this time, in order to correctly transfer the image on the
[0024]
Further, the sheet S on which the color image has been formed is conveyed to the
[0025]
In addition, the
[0026]
In FIG. 2, reference numeral 113 denotes an image memory provided in the
[0027]
A cleaner 76 is arranged near the roller 75. The cleaner 76 can be moved toward and away from the roller 75 by an electromagnetic clutch (not shown). Then, while moving to the roller 75 side, the blade of the cleaner 76 contacts the surface of the
[0028]
Further, a
[0029]
Based on the measurement results, the
[0030]
(1st Embodiment)
FIG. 3 is a flowchart showing a first embodiment of the developing bias adjustment in the image forming apparatus. FIG. 4 is a diagram showing a patch image formed in this embodiment. In this embodiment, a patch image is formed while changing and setting the developing bias Vb, and the optimum developing bias Vbopt for setting the image density to the target density Dtgt is calculated based on the density detection result.
[0031]
First, a patch image of a predetermined pattern (for example, a solid image) is formed at each bias value while changing the developing bias Vb from the minimum value Vb (1) to the maximum value Vb (6) in the variable range in six steps, one step at a time. Then, the image is transferred to the intermediate transfer belt 71 (Step S101). Thus, as shown in FIG. 4A, on the surface of the
[0032]
Next, the image density of each of these patch images Ip (1) to Ip (6) is detected by the density sensor 60 (step S102). Here, the density detection results D of the patch images Ip (1) to Ip (6) are represented by Dv (1) to Dv (6), respectively. The subscript “v” indicates that the developing bias Vb is to be controlled.
[0033]
In this image forming apparatus, if there is no abnormality in the apparatus, the image density increases as the developing bias Vb increases. Therefore, plotting the relationship between the developing bias Vb and the density detection result D of the patch image should be, for example, a white circle shown in FIG. 4B. Therefore, the density detection result Dv (6) of the patch image Ip (6) formed by setting the developing bias Vb to the maximum value Vb (6) is obtained by setting the developing bias Vb to the minimum value Vb (1). The density detection result Dv (1) of the formed patch image Ip (1) should be a sufficiently large value.
[0034]
However, if there is an abnormality in the device, a result different from the above may be obtained. For example, if the
[0035]
As described above, an abnormality appearing in the process of bias adjustment, that is, an abnormality in which the image density of each patch image cannot be correctly detected or the density itself of the patch image does not show an original change, is referred to as the two patch images Ip described above. It can be detected by comparing the density detection results of (1) and Ip (6). That is, in this embodiment, the patch image Ip (6) formed by setting the developing bias Vb to the maximum value Vb (6) and the patch image Ip formed by setting the developing bias Vb to the minimum value Vb (1). By comparing the density detection results Dv (6) and Dv (1) with (1) as an “abnormality determination patch image”, the presence or absence of this type of abnormality can be determined.
[0036]
Specifically, as shown in FIG. 3, the difference ΔDv between the density detection results Dv (6) and Dv (1) of the two abnormality determination patch images is obtained (step S103), and the density difference ΔDv is set in advance. When the density difference ΔDv is equal to or more than the reference value, it is determined that the density difference is appropriate. On the other hand, when the density difference is less than the reference value, it is determined that there is some abnormality (step S104).
[0037]
The reference value is a value determined based on a variable range of the developing bias Vb and a corresponding change in image density in design. That is, the variable range of the developing bias Vb is set so as to secure a necessary and sufficient density adjustment range, but the density adjustment range may be narrowed due to an abnormality in the apparatus. Therefore, in order to secure the minimum density adjustment range, an allowable lower limit value of the density difference ΔDv is set as the reference value, and when the density difference ΔDv is less than the reference value, it is determined that there is an abnormality. This makes it possible to accurately determine the presence or absence of such an abnormality.
[0038]
When the density difference ΔDv is appropriate, the optimum developing bias Vbopt is calculated based on the density detection results of the patch images Ip (1) to Ip (6) (step S105). In the example of FIG. 4B, the target value Dtgt of the image density D is determined by the density detection result Dv (4) of the patch image Ip (4) formed with the developing bias Vb (4) and the developing bias Vb (5). It is located between the density detection result Dv (5) of the formed patch image Ip (5). Accordingly, the white circle shown in FIG. 4B corresponds to the intersection of the straight line (dotted line) connecting the two points corresponding to these two types of developing bias and the straight line (dotted line) corresponding to the target density Dtgt. As the value of the developing bias Vb, the optimum developing bias Vbopt can be obtained.
[0039]
Then, in the subsequent image forming operation, by forming a toner image while setting the developing bias Vb to the optimum value Vbopt, it is possible to form an image with a desired image density.
[0040]
On the other hand, if the density difference ΔDv is not appropriate, the reliability of the density detection results Dv (1) to Dv (6) is low and there is a high possibility that an abnormality has occurred in the apparatus. In this case, a predetermined error process is executed instead (step S106). Although the content of the error processing is arbitrary, for example, a message for notifying the user of the occurrence of the abnormality can be displayed on the
[0041]
However, since there is a possibility that a serious abnormality has occurred in the apparatus, if the abnormality is clearly recognized, for example, there is no difference between the density detection results of the two abnormality determination patch images, or the magnitude relationship is reversed. In such a case, or in a case where improvement is not seen even when the bias adjustment is performed again, a message may be displayed on the
[0042]
As described above, in this embodiment, the image density is controlled to a desired value by adjusting the developing bias Vb, which is one of the density control factors affecting the image density. Then, two of the patch images Ip (1) to Ip (6) formed for that purpose are also used as patch images for abnormality determination. If the density difference ΔDv is not an appropriate value, an error is generated. The decision is made. Therefore, it is possible to determine the presence or absence of an abnormality in the apparatus together with adjusting the concentration control factor without performing an operation check in advance.
[0043]
In this embodiment, the increment of the developing bias Vb is set in six steps, but the increment, that is, the numerical value N in the present invention is not limited to this numerical value. By increasing the number of steps, the developing bias Vb can be more finely adjusted. However, since the number of patch images formed increases, the consumption of toner and the processing time increase. Therefore, it is desirable to determine the interval according to the specifications of the apparatus such as the width of the variable range of the developing bias Vb and the required image quality.
[0044]
Then, the presence or absence of an abnormality in the apparatus is determined from the relative relationship of the density detection results for some of the plurality of patch images formed in this manner. Any number may be used.
[0045]
In addition, for the other density control factors, for example, the intensity (exposure power) of the light beam L irradiated from the
[0046]
(2nd Embodiment)
FIG. 5 is a flowchart showing a second embodiment of the developing bias adjustment in the image forming apparatus. In the developing bias adjustment (1) of the first embodiment, two patch images Ip (6) and Ip (1) corresponding to the maximum value Vb (6) and the minimum value Vb (1) of the developing bias Vb as a density control factor. Was previously selected as the patch image for abnormality determination. On the other hand, in the developing bias adjustment (2) of the second embodiment, the patch image for abnormality determination is not determined in advance, but the actual measured value of the detected image density is determined based on the highest and lowest values. The difference is that two patch images are used as patch images for abnormality determination.
[0047]
That is, as shown in FIG. 5, in the developing bias adjustment (2) of the second embodiment, the maximum value Dmax and the minimum value Dmax (Dv (1) to Dv (6)) are selected from the density detection results Dv (1) to Dv (6) of the six patch images. Dmin is selected (step S203), and the difference between the two is set as the density difference ΔDv (step S204), which is different from the first embodiment (FIG. 3), but the other processes are the same.
[0048]
As described above, in the developing bias adjustment of the two embodiments, the method of selecting the two patch images as the patch images for abnormality determination is different, but the abnormality determination of the apparatus is similarly performed by any method. Is possible. In particular, when the abnormality of the apparatus is relatively minor, such as contamination of the
[0049]
In the developing bias adjustment (2) of the second embodiment, for example, when only the density detection result of a specific patch image shows an abnormal value due to mixing of electric noise or local contamination of the
[0050]
(Other)
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes other than those described above can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in each of the above-described embodiments, the difference ΔDv between the density detection results of the two patch images as the patch images for abnormality determination is obtained, and the presence or absence of an abnormality in the apparatus is determined based on whether the density difference ΔDv is within an appropriate range. Has been determined. However, the present invention is not limited to this. For example, the presence or absence of an abnormality may be determined based on the density ratio of two patch images, the average density value of two or more patch images, and the like.
[0051]
Further, for example, in the above embodiment, the developing bias Vb is changed and set so as to be sequentially increased from the minimum value in the variable range. However, the setting order is not limited to this, and the setting order is not limited to this. It may be set so as to decrease, or may be in another order. The same applies to other concentration control factors.
[0052]
In each of the above embodiments, an error is determined when the density difference ΔDv between the two patch images for abnormality determination is less than a predetermined reference value. This is to determine the lower limit of the density change amount that can be determined to be appropriate in order to detect an abnormality in which the density change of the patch image due to the development bias change is smaller than expected. Conversely, when an abnormality such as a density change that is larger than expected can occur, an appropriate upper limit value of the density change amount may be determined in order to cope with this. That is, if the detected density difference ΔDv is between the upper limit value and the lower limit value, it may be determined to be appropriate.
[0053]
Further, in each of the above embodiments, the image density of the patch image transferred onto the
[0054]
In each of the above embodiments, the present invention is applied to an apparatus that forms an image using four color toners of yellow, magenta, cyan, and black. However, the type and number of toner colors are limited to the above. It is not what is done. For example, the present invention can be applied to an apparatus capable of forming only a black-and-white monochrome image. In addition to the rotary developing system of the present invention, a so-called tandem type image forming apparatus in which developing units corresponding to respective toner colors are arranged so as to be arranged in a line in the sheet conveying direction. The present invention is also applicable. Further, the present invention is not limited to the electrophotographic apparatus as in the above embodiment, but is applicable to all image forming apparatuses.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an apparatus configuration of an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the image forming apparatus of FIG. 1;
FIG. 3 is a flowchart illustrating a first embodiment of developing bias adjustment in the image forming apparatus.
FIG. 4 is a diagram showing a patch image formed in this embodiment.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a second embodiment of the developing bias adjustment in the image forming apparatus.
[Explanation of symbols]
Reference numeral 60: density sensor, 71: intermediate transfer belt, Ip (1) to Ip (6): patch image, Ip (1), Ip (6): patch image for abnormality determination, Vb: developing bias (density control factor)
Claims (6)
前記N個のパッチ画像のうちM個(2≦M≦Nの整数)のパッチ画像を異常判定用パッチ画像とし、該異常判定用パッチ画像についての画像濃度検出結果に基づいて、装置の異常の有無を判定することを特徴とする画像形成装置。A patch image is formed at each stage while changing and setting the density control factor affecting the image density to N stages (N ≧ 2 integers), and the image densities of the N patch images are respectively detected. In an image forming apparatus that controls image density by adjusting the density control factor based on a result,
Of the N patch images, M patch images (an integer of 2 ≦ M ≦ N) are used as abnormality determination patch images, and based on the image density detection result of the abnormality determination patch images, an abnormality of the apparatus is determined. An image forming apparatus for determining the presence or absence.
前記N個のパッチ画像のうちM個(2≦M≦Nの整数)のパッチ画像を異常判定用パッチ画像とし、該異常判定用パッチ画像についての画像濃度検出結果に基づいて、装置の異常の有無を判定することを特徴とする画像濃度制御方法。A patch image is formed at each stage while changing and setting the density control factor affecting the image density to N stages (N ≧ 2 integers), and the image densities of the N patch images are respectively detected. The image density is controlled by adjusting the density control factor based on the result.
Of the N patch images, M patch images (an integer of 2 ≦ M ≦ N) are used as abnormality determination patch images, and based on the image density detection result of the abnormality determination patch images, an abnormality of the apparatus is determined. An image density control method characterized by determining the presence or absence.
Priority Applications (1)
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US8107838B2 (en) | 2006-12-12 | 2012-01-31 | OCé PRINTING SYSTEMS GMBH | Method and device for processing a measurement signal for detecting a property of a toner mark |
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