JP2005017631A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の電子写真方式(静電転写方式)を用いた画像形成装置に関し、より詳しくは、画像形成装置の濃度制御技術の改良に係る。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】特開2002−365944号公報
【0003】
従来から、電子写真方式(静電転写方式)を利用した複写機、プリンタ等の画像形成装置が広く知られている。そして、従来の二成分現像を用いた画像形成装置のトナー濃度制御は、出力される画像密度を計測し、それに応じた必要トナー量を現像装置に供給する、いわゆるピクセル・カウント方式を基本とする。しかし、このピクセル・カウント方式は誤差が大きいので、所定の間隔でトナー濃度測定用のパッチを形成し、そのパッチ濃度に応じて供給するトナー量を調整する方式を併用するのが一般的である(特許文献1参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記方法では出力する画像の画像密度により制御しようとするトナー濃度にバラツキが生じてしまうというおそれがあることが明らかとなった。すなわち、画像密度の低い画像を連続して出力すると、制御されるトナー電荷量が上昇しトナー濃度が上昇し、反対に高画像密度の画像を連続して出力すると、トナー電荷量が低下しトナー濃度が低下してしまうということである。
【0005】
これは近年の装置の小型化により、現像器も小型化したことに起因している。現像器が小型化すると現像器内の現像剤量が減るだけでなく、内部機構も簡略化されるためトナーの帯電が十分に行われないまま消費されやすくなる。低い画像密度の画像が連続してプリントされると、消費されるトナーは少ないため現像器内のトナーは現像剤との撹拌時間が長く電荷量が上昇する。そのためトナー濃度調整(制御)を行うとトナー電荷量を下げようとしてトナー濃度を上げる。
【0006】
一方、高い画像密度の画像を連続してプリントすると、トナー消費量が多いため現像器に供給されたトナーが十分に帯電されないまま消費されてしまい、現像器内のトナー電荷量は低下する。そのためトナー濃度調整(制御)を行うとトナー電荷量を上げようとしてトナー濃度を下げる。ただし、現像ロール上には一部現像されないトナーが選択的に残り、このトナーがトリマ部を何回も通過することにより高帯電となるため、現像ロール上のトナー電荷量が高いように見える。
【0007】
その結果、低密度画像を連続して出力するとトナー濃度の上昇によりトナー・クラウドが発生しやすくなり、カブリや機内汚れの原因になり得る。また高密度画像を連続して出力すると、トナー電荷量の低下による転写性の悪化が引き起こす画質の低下、トナー濃度低下によるキャリアの感光体付着や、トナー供給不足による画像抜けが発生し得る。
【0008】
本発明は、このような技術的な課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、出力される画像の特性(高密度画像か低密度画像かの別など)に影響されることなく安定的に高品質のトナー像を生産性を維持しつつ出力することが出来る画像形成装置を安価に提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、現像手段を含み担持体上にトナー像を形成する画像形成手段と、当該トナー像の濃度を計測する濃度計測手段と、当該画像形成手段に濃度計測用トナー像としてのパッチを形成させ、当該濃度計測手段に当該パッチの濃度を計測させ、当該濃度が所定の目標値となるように現像手段に供給するトナー量を制御する濃度制御動作を所定タイミングで行なう濃度制御手段と、濃度制御動作以外の画像形成動作に基づいて当該パッチの形成条件を補正するパッチ補正手段とを有する画像形成装置である。
【0010】
ここで、前記パッチ補正手段は、画像形成動作中の画像密度に基づいて前記パッチの形成条件を補正することができる。また、前記パッチ補正手段は、先の濃度制御動作と後の濃度制御動作との間の画像形成動作中の画像密度に基づいて当該後の濃度制御動作における前記パッチの形成条件を補正することができる。さらに、前記パッチ補正手段は、一の濃度制御動作と次の(直後の)濃度制御動作との間の画像形成動作中の画像密度に基づいて当該次の濃度制御動作における前記パッチの形成条件を補正することができる。
【0011】
また、前記パッチ補正手段は、画像形成動作中の画像密度が基準値よりも高い場合には、前記パッチの濃度が低くなるように当該パッチの形成条件を補正することができ、画像形成動作中の画像密度が基準値よりも低い場合には、前記パッ
チの濃度が高くなるように当該パッチの形成条件を補正することができる。
【0012】
具体的には次のように当該パッチの形成条件を補正することができる。第一に、前記パッチ補正手段は、前記パッチの形成条件として当該パッチの形成直前における前記現像手段の空回しの有無/又は空回し時間を選択することができる。具体的には、前記パッチ補正手段は、画像形成動作中の画像密度が基準値よりも高い場合には、前記パッチの形成直前において前記現像手段の空回しを行うことができる。また、前記パッチ補正手段は、画像形成動作中の画像密度に応じて前記現像手段の空回し時間を決定することもできる。
【0013】
第二に、前記パッチ補正手段は、前記パッチの形成条件として当該パッチの形成時における前記現像手段と前記担持体との周速比を選択することができる。具体的には、前記パッチ補正手段は、画像形成動作中の画像密度が基準値よりも高い場合には、前記パッチの形成時における前記現像手段と前記担持体との周速比をより小さく設定し、画像形成動作中の画像密度が基準値よりも低い場合には、前記パッチの形成時における前記現像手段と前記担持体との周速比をより大きく設定することができる。
【0014】
第三に、前記パッチ補正手段は、パッチの形成条件として当該パッチの形成時における前記現像手段の現像バイアスを選択することができる。具体的には、前記パッチ補正手段は、画像形成動作中の画像密度が基準値よりも高い場合には、前記パッチの形成時における前記現像手段の現像バイアスをより小さく設定し、画像形成動作中の画像密度が基準値よりも低い場合には、前記パッチの形成時における前記現像手段の現像バイアスをより大きく設定することができる。
【0015】
第四に、前記画像形成手段は露光手段を含み、前記パッチ補正手段は、パッチの形成条件として当該パッチの形成時における当該露光手段の露光量を変更することができる。具体的には、前記パッチ補正手段は、画像形成動作中の画像密度が基準値よりも高い場合には、前記パッチの形成時における前記露光手段の露光量をより小さく設定し、画像形成動作中の画像密度が基準値よりも低い場合には、前記パッチの形成時における前記露光手段の露光量をより大きく設定することができる。
【0016】
また本発明は、現像手段を含み担持体上にトナー像を形成する画像形成手段と、当該トナー像の濃度を計測する濃度計測手段と、当該画像形成手段に濃度計測用トナー像としてのパッチを形成させ、当該濃度計測手段に当該パッチの濃度を計測させ、当該濃度が所定の目標値となるように現像手段に供給するトナー量を制御する濃度制御動作を所定タイミングで行なう濃度制御手段とを有し、当該濃度制御手段は、先の濃度制御動作と後の濃度制御動作との間の画像形成動作中の画像密度に基づいて当該後の濃度制御動作を制御する画像形成装置である。具体的には、前記濃度制御手段は、画像形成動作中の画像密度が基準値よりも低い場合には、前記後の濃度制御動作において当該パッチの濃度が所定の目標値の範囲内であるとみなすことができる。
【0017】
なお、前記画像形成手段として、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に対応する4つの感光体と、これら4つの感光体のうち2つと接触する第一の一次中間転写体と、残りの2つの感光体と接触する第二の一次中間転写体と、これら第一及び第二の一次中間転写体と接触する一の二次中間転写体と、当該二次中間転写体と接触する最終転写体とを備えるように画像形成装置を構成することもできる。
【0018】
【発明の実施による形態】
以下、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。
【0019】
実施の形態
図1は、この発明の実施の形態に係る画像形成装置としてのフルカラープリンタ100を示すものである。また図2は図1に示すフルカラープリンタ100の画像形成要部をより詳細に示すものである。尚、図2中の矢印は、各回転部材の回転方向を示している。以下、画像形成装置の基本的な構成及びその画像形成モードの動作を説明する。
【0020】
このフルカラープリンタ100は、図1に示すように、大きく分けてプリンタ本体101と給紙トレイ部102とにより構成される。プリンタ本体(画像形成手段)101は、画像形成ユニット1、露光装置ユニット12、イエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックK用の各トナーカートリッジ14Y〜K、各トナーカートリッジ14Y〜Kから図示しない各色に対応する現像装置に延びる各トナー供給フレキシブルパイプ15Y〜K、コントロールユニット6、電源ユニット5、定着ユニット4を備えている。
【0021】
また、給紙トレイ102からプリンタ本体101の排紙トレイ103にかけて、フィードロール対41、第一搬送ロール対42、レジストロール対43、(定着ユニット4内の)第二搬送ロール対45、第三搬送ロール対46、排出ロール対47を備えている。
【0022】
さらにプリンタ本体101の画像形成ユニット1は、図2に示すように、イエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックKの各色に対応する感光体ドラム(像担持体)10Y〜Kと、これら感光体ドラム10Y〜Kに接触する一次帯電用の帯電ロール11Y〜Kと、各色に対応する現像装置(二成分現像手段)13Y〜Kと、上記4つの感光体ドラム10Y〜Kのうちの2つの感光体ドラム10Y、Mに接触する第1の一次中間転写ドラム21a及び他の2つの感光体ドラム10C、Kに接触する第2の一次中間転写ドラム21bと、上記第1、第2の一次中間転写ドラム21a, 21bに接触する二次中間転写ドラム22と、この二次中間転写ドラム22に接触する最終転写ロール(最終転写体)30とで、その主要部が構成されている。なお、この最終転写ロール30は、プリンタ本体101に対して取り外し自在に構成されている。
【0023】
感光体ドラム10Y〜Kは、共通の接平面M を有するように一定の間隔をおいて配置されている。また、第1の一次中間転写ドラム21a及び第2の一次中間転写ドラム21bは、各回転軸が該感光体ドラム10Y〜K軸に対し平行かつ所定の対象面を境界とした面対象の関係にあるように配置されている。さらに、二次中間転写ドラム22は、各感光体ドラム10Y〜Kと回転軸が平行であるように配置されている。
【0024】
各色毎の画像情報に応じた信号は、図示しない画像処理ユニットによりラスタライジングされて露光装置ユニット12に入力される。この露光装置ユニット12では、イエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックKの各色に対応するレーザ光12Y〜Kが変調され、対応する色の感光体ドラム10Y〜Kに照射される。
【0025】
上記各感光体ドラム10Y〜Kの周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成プロセスが行なわれる。まず、上記感光体ドラム10Y〜Kとしては、例えば、直径20mmのOPC感光体を用いた感光体ドラムが用いられ、これらの感光体ドラム10Y〜Kは、例えば、95mm/secの回転速度で回転駆動される。上記感光体ドラム10Y〜Kの表面は、図2に示すように、接触型帯電装置としての帯電ロール11Y〜Kに、−840V程度のDC電圧を印加することによって、例えば約−300V程度に帯電される。なお、上記接触型の帯電装置としては、ロールタイプのもの、フィルムタイプのもの、ブラシタイプのもの等が挙げられるが、どのタイプのものを用いても良い。この実施の形態では、近年、電子写真装置で一般的に使用されている帯電ロールを採用している。また、感光体ドラム10Y〜Kの表面を帯電させるために、この実施の形態では、DCのみ印加の帯電方式をとっているが、AC+DC印加の帯電方式を用いても良い。
【0026】
その後、感光体ドラム10Y〜Kの表面には、図示しない露光装置としてのレーザ光学ユニットによってイエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックKの各色に対応したレーザ光12Y〜Kが照射され、各色毎の入力画像情報に応じた静電潜像が形成される。感光体ドラム10Y〜Kは、レーザ光学ユニットで静電潜像が書き込まれた際に、その画像露光部の表面電位は−60V以下程度にまで除電されることになる。
【0027】
また、上記感光体ドラム10Y〜Kの表面に形成されたイエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックKの各色に対応した静電潜像は、対応する色の現像装置(二成分現像手段)13Y〜Kによって現像され、感光体ドラム10Y〜K上に各色のトナー像として可視化される。
【0028】
現像装置13Y〜Kには、それぞれ色の異なったイエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックKの各色のトナーと、キャリアからなる二成分現像剤が充填されている。使用されるトナーの種類としては、粉砕トナーや球形トナーが考えられるが、本実施態様では球形トナーを使用している。なお、粉砕トナーのような不定形状のトナーは、付着面に対して接触面が大きいため、付着力が大きく、転写先の表面に転写しにくい。一方、球形トナーは、付着面に対して接触面が小さいため、付着力が小さく転写効率が高い。また、球形トナーの作製方法としては、乳化重合法、懸濁重合法、溶解懸濁法や混練粉砕法で作製したトナーに熱処理をかける方法等が知られている。なお、球形トナーとは、形状係数M1を下式で表した場合、M1≦125、好ましくはM1≦120のものをいう。M1=(π・dmax2 /4A)×100(dmax:トナーの最大径、A:トナーの断面積)
【0029】
これらの現像装置13Y〜Kは、図1に示す各トナーカートリッジ14Y〜Kから各トナー供給フレキシブルパイプ15Y〜Kを介して各色のトナーが補給される。補給されたトナーは、オーガー133で充分にキャリアと攪拌されてマイナス極性に摩擦帯電される。現像ロール130の内部には、複数の磁極を所定の角度に配置したマグネットロール(不図示)が固定した状態で配置されている。この現像ロール130に現像剤を搬送するパドル132によって、当該現像ロール130 の表面近傍に搬送された現像剤は、現像剤量規制部材131によって現像部に搬送される量が規制される。なお、この実施の形態では、現像ロール130上の上記現像剤の量は、30〜50g/m2 であり、また、このとき現像ロール130上に存在するトナーの帯電量は、概ね20〜35μC/g 程度である。
【0030】
上記現像ロール130上に供給されたトナーは、マグネットロールの磁力によって、キャリアとトナーで構成された磁気ブラシ状になっており、この磁気ブラシが感光体ドラム10Y〜Kと接触している。この現像ロール130にAC+DCの現像バイアス電圧を印加して、現像ロール130 上のトナーを感光体ドラム10Y〜K上に形成された静電潜像に現像することにより、トナー像が形成される。この実施の形態では、この現像バイアス電圧はAC成分が4 kHz、1.5kVppで、DC成分が−200V程度である。
【0031】
次に、上記各感光体ドラム10Y〜K上に形成されたイエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックKの各色のトナー像は、第1の一次中間転写ドラム21a及び第2の一次中間転写ドラム21b上に、静電的に一次転写される。すなわち感光体ドラム10Y、M上に形成されたイエローYおよびマゼンタM色のトナー像は、第1の一次中間転写ドラム21a上に、感光体ドラム10C、K上に形成されたシアンC、ブラックK色のトナー像は、第2の一次中間転写ドラム21b上に、それぞれ一次転写される。従って、第1の一次中間転写ドラム21a上には、感光体ドラム10Yまたは10Mのどちらから転写された単色像と、感光体ドラム10Y及び10Mの両方から転写された2色のトナー像が重ね合わされた二重色像が形成されることになる。また、第2の一次中間転写ドラム21b上にも、感光体ドラム10C,10K から同様な単色像と二重色像が形成される。
【0032】
上記第1及び第2の一次中間転写ドラム21a,21b 上に感光体ドラム10Y〜K からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、+250〜500V程度である。この表面電位は、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。この雰囲気温度や湿度は、雰囲気温度や湿度によって抵抗値が変化する特性を持った部材の抵抗値を検知することで簡易的に知ることが可能である。上述のように、トナーの帯電量が20〜35μC/g の範囲内にあり、常温常湿環境下にある場合には、第1及び第2の一次中間転写ドラム21a,21b の表面電位は、+400V程度が望ましい。
【0033】
この実施の形態で用いる第1、第2の一次中間転写ドラム21a, 21bは、例えば、外径が42mmに形成され、電気抵抗値Rは108 Ω程度に設定される。第1、第2の一次中間転写ドラム21a, 21bは、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはFeやAl等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層(R=102 〜103 Ω)が、厚さ0.1 〜10mm程度に設けられている。更に、第1、第2の一次中間転写ドラム21a, 21bの最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ3 〜100 μmの高離型層(R=105 〜109 Ω)として形成し、シランカップリング剤系の接着剤(プライマ)で接着されている。
【0034】
ここで重要なのは、抵抗値と表面の離型性であり、高離型層の抵抗値がR=105 〜109 Ω程度であり、高離型性を有する材料であれば、特に材料は限定されない。なお、第一、第二の一次中間転写ドラム21a、bにはそれぞれ第一、第二の一次クリーニングロール23a、bが従動回転可能に取り付けられている。これら一次クリーニングロール23a、bはそれぞれ金属製のロール本体に対して、導電性ブラシの植毛テープが被覆されて構成され、所定のクリーニングバイアスが印加される。
【0035】
このように第1、第2の一次中間転写ドラム21a, 21b上に形成された単色又は二重色のトナー像は、二次中間転写ドラム22上に静電的に二次転写される。従って、二次中間転写ドラム22上には、単色像からイエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックK色の四重色像までの最終的なトナー像が形成されることになる。
【0036】
この二次中間転写ドラム22上へ第1及び第2の一次中間転写ドラム21a,21b からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、+600〜1200V程度である。この表面電位は、感光体ドラム10Y〜Kから第1の一次中間転写ドラム21a及び第2の一次中間転写ドラム21bへ転写するときと同様に、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。また、転写に必要なのは、第1及び第2の一次中間転写ドラム21a,21b と二次中間転写ドラム22との間の電位差であるので、第1及び第2の一次中間転写ドラム21a,21b の表面電位に応じた値に設定することが必要である。上述のように、トナーの帯電量が20 〜35μC/g の範囲内にあり、常温常湿環境下であって、第1及び第2の一次中間転写ドラム21a,21b の表面電位が+400V程度の場合には、二次中間転写ドラム22の表面電位は、+800V程度、つまり第1及び第2の一次中間転写ドラム21a,21b と二次中間転写ドラム22との間の電位差は、+400V程度に設定することが望ましい。
【0037】
この実施の形態で用いる二次中間転写ドラム22は、例えば、外径が第1及び第2の一次中間転写ドラム21a,21b と同じ42mmに形成され、抵抗値は1011Ω程度に設定される。また、上記二次中間転写ドラム22も第1、第2の一次中間転写ドラム21a, 21bと同様、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはFeやAl等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層(R=102 〜103 Ω)が、厚さ0.1 〜10mm程度に設けられている。更に、二次中間転写ドラム22の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ3 〜100 μmの高離型層として形成し、シランカップリング剤系の接着剤(プライマ)で接着されている。
【0038】
ここで重要なのは、第1及び第2の一次中間転写ドラム21a,21b と同様に、抵抗値と表面の離型性である。ただし、二次中間転写ドラム22の抵抗値は、第1及び第2の一次中間転写ドラム21a,21b よりも高く設定する必要がある。そうしないと、二次中間転写ドラム22が第1及び第2の一次中間転写ドラム21a,21b を帯電してしまい、第1及び第2の一次中間転写ドラム21a,21b の表面電位の制御が難しくなる。このような条件を満たす材料であれば、特に材料は限定されない。なお、二次中間転写ドラム22には二次クリーニングロール24が従動回転可能に取り付けられている。この二次クリーニングロール24は金属製のロール本体に対して、導電性ブラシの植毛テープが被覆されて構成され、所定の二次クリーニングバイアスが印加される。
【0039】
次に、上記二次中間転写ドラム22上に形成された単色像から四重色像までの最終的なトナー像は、最終転写ロール30によって、用紙搬送路P を通る用紙Sに3次転写される。この用紙は、紙送り工程を経てレジストロール対43を通過し、二次中間転写ドラム22と最終転写ロール30のニップ部に送り込まれる。この最終転写工程の後、用紙上に形成された最終的なトナー像は、定着ユニット4内の定着ロール対44によって定着され、一連の画像形成プロセスが完了する。
【0040】
最終転写ロール30は、例えば、外径が20mmに形成され、抵抗値Rは108 Ω程度に設定される。この最終転写ロール30は、図3に示すように、金属シャフト31の上にウレタンゴム等からなる被覆層32を設け、その上に必要に応じてコーティングを施して構成されている。最終転写ロール30に印加される電圧は、雰囲気温度、湿度、用紙の種類(抵抗値等)等によって最適値が異なり、概ね+1200 〜5000V程度である。この実施の形態では、定電流方式を採用しており、基準環境下で約+10μAの電流を通電して、ほぼ適正な転写電圧(+1600〜2000V) を得ている。
【0041】
これら一連の転写工程においては、各転写工程の転写部位をトナー像が通過するとき、パッシェン放電や電荷注入により、(−)帯電している像中の正極性トナーの一部が逆極性の(+)帯電トナーとなることがある。この(+)帯電トナーは、次工程へ転写されずに、上流側に逆流することになるので、最もマイナス電位が高い帯電装置11Y〜Kに付着、堆積する。これら帯電装置11Y〜Kのトナーが付着した部分は、放電が活発となり、感光体ドラム10Y〜Kの表面電位が高くなる傾向になるため、トナーの付着が多い部分、トナーの付着が少ない部分、トナーの付着がない部分で感光体ドラム10Y〜Kの表面電位にムラが生じることになる。感光体ドラム10Y〜Kの表面電位にムラが生じると、静電潜像を形成させるために当該感光体ドラム10Y〜Kの表面に画像を一様に露光しても、潜像電位にムラが生じてしまい、現像量に違いが出てきてしまうので、特に中間調画像を現像しようとすると、濃度ムラが目立つことになる。
【0042】
そこで、このような帯電装置11Y〜Kに付着したトナーによる濃度ムラの発生を防ぐために、この実施の形態では、印字動作前、印字動作後、連続印字時の所定枚数毎など、ある所定のタイミングで以下のようなクリーニング動作を行なうようになっている。
【0043】
帯電装置11Y〜K、感光体ドラム10Y〜K、第1及び第2の一次中間転写ドラム21a,21b 、二次中間転写ドラム22、最終転写ロール30の各回転体に、最終転写ロール30が最もマイナス電位が大きくなるように、順々に電位勾配をつけた電圧を印加することによって、帯電装置11Y〜Kに印字動作中に付着、堆積した逆極性の(+)帯電トナーを、クリーニング動作において最終転写ロール30まで順々に転写して移動し、最終転写ロール30に接触して設けたブレードなどの最終クリーニング部材32を含んだクリーニング装置31によって回収する。このクリーニング装置31は、図4に示すように、ブレード状の最終クリーニング部材32と、トナー回収ボックス33と、支持フレーム34、支持フレーム34に設けられた除電器35、バイアスプレート36をそれぞれ有している。
【0044】
この実施の形態では、帯電装置11Y〜Kの表面電位を0V、感光体ドラム10Y〜Kの表面電位を−300V、第1及び第2の一次中間転写ドラム21a,21b の表面電位を−800V、二次中間転写ドラム22の表面電位を−1300V、最終転写ロール30の表面電位を−2000Vに設定している。この電位勾配は、各部材の金属部(シャフト、パイプ)に電圧を給電する方式によって得ているが、例えば、第1及び第2の一次中間転写ドラム21a,21b 又は二次中間転写ドラム22などを電気的に浮かせて、これら部材の抵抗値の関係によって所望の表面電位が得られる場合には、そのような方法をとっても良い。このようなマイナス印加クリーニングモード、つまり逆極性の(+)帯電トナー回収モードによって帯電装置11Y〜Kに付着したトナーによる濃度ムラの発生を防ぐことができる。
【0045】
このクリーニング装置31の周辺には光学濃度センサ(濃度計測手段)7が、最終転写ロール30の軸方向の中央部に、当該最終転写ロール30の外周において、半径方向の延長線上に位置するように配置されている。この光学濃度センサ7は、センサ本体70と、そのセンサ本体70を固定するホルダ71とから構成されている。この光学濃度センサ7は、図5(a)に示すように、鏡面反射光を検知する鏡面反射型のセンサとなっており、最終転写ロール30表面の検知位置に対して、所定の入射角度φだけ傾斜して配置されたLED等からなる発光素子70aと、この発光素子70aから最終転写ロール30表面の検知位置に照射され、当該検知位置から正反射される鏡面反射光を検知するため、最終転写ロール30表面の検知位置に対して、前記所定の入射角度と等しい反射角度だけ傾斜して配置されたフォトトランジスタ等からなる受光素子70bとから構成されている。
【0046】
なお、上記光学濃度センサ7としては、図5(b)に示すように、拡散光を検知する拡散反射型のセンサを用いてよい。また、鏡面反射型のセンサと拡散反射型のセンサの双方を用いても良い。この場合には、鏡面反射成分と散乱光成分の両方の値に基づいてトナー濃度を検知することにより、トナー濃度の検知精度を一層向上させることが可能となる。
【0047】
ところで、本実施態様に係るフルカラープリンタ100では、この光学濃度センサ7を濃度制御時のトナーパッチの濃度計測に使用している。ゼログラフィ方式等では、静電気を利用しているため、環境変動や経時によって画像濃度が変動しやすい。このため、環境変動や経時変化等に対して、画像形成モード(画像形成動作)とは別に、プロセスコントロールモード(濃度制御動作)を設けてトナーパッチの濃度を計測しつつ電子写真プロセスを制御することが好ましい。
【0048】
このプロセスコントロールモードとしては、各現像装置13Y〜K内のトナー濃度(現像剤内のトナーとキャリアとの比率)を制御するTCプロセスコントロールモード(トナー濃度制御モード)と、最終的に用紙上に転写されるトナー像のトナー濃度を制御する電位プロセスコントロールモード(画像濃度制御モード)とが存在する。これらのプロセスコントロールモードのいずれの場合も、感光体や中間転写体、あるいは用紙への転写ロール、転写ベルト等の画像濃度検知媒体(像担持体)の表面に、テスト用のトナーパッチを形成し、その濃度を光学濃度センサで検知し、様々な画像形成プロセス(画像形成条件)を制御するが、それぞれのプロセスコントロールの特性により、好ましい画像濃度検知媒体が異なる。
【0049】
すなわち、TCプロセスコントロールモードにおいては、各現像装置13Y〜K内のトナーとキャリアの比率をより正確に検知することができるように、各現像装置13Y〜Kに近接する画像濃度検知媒体、例えば各感光体ドラム10Y〜K表面のトナーパッチを検知することが好ましい。一方、電位プロセスコントロールモードにおいては、用紙上のトナー濃度をより正確に検知できるように、用紙に近接する画像濃度検知媒体、例えば二次中間転写ドラム22や最終転写ロール30表面のトナーパッチを検知することが好ましい。
【0050】
しかし、感光体ドラム10Y〜K上でトナーパッチを検知するには、各感光体ドラム10Y〜Kに対して、つまり4つの光学濃度検知手段が必要となってしまう。第1及び第2の一次中間転写ドラム21a,21b 上であれば、2つの光学濃度検知手段で良い。二次中間転写ドラム22上あるいは最終転写ロール30上であれば、1つの光学濃度検知手段で良い。
【0051】
そこで、本実施態様では、装置の構成の簡易性を重視して単一の光学濃度センサ7を用い、両プロセスコントロールモードのいずれの場合も最終転写ロール30上のトナーパッチを検知することとした。その一方で、TCプロセスコントロールモードにおいて、各現像装置13Y〜K内のトナーとキャリアの比率を(複数回の転写を経る最終転写ロール30上においても)できるだけ正確に検知することができるように、TCプロセスコントロールモードでの転写率は、特に高くなるように、例えば感光体ドラム10Y〜K上に形成されるテストパッチトナー像のトナー量が、最終転写ロール30上に、90% 以上、あるいは95% 以上転写されるように、画像形成条件を制御することとした。
【0052】
図6は、本実施の形態に係るフルカラープリンタ100の画像形成条件制御系を説明するブロック図である。
【0053】
同図に示すように、この制御系は、画像形成条件制御部60を中心として構成されており、この画像形成条件制御部60へ信号を入力する入力部としては、最終転写ロール30上のトナー濃度を計測する光学濃度センサ7、フルカラーカラープリンタ100内の温度及び湿度を計測する環境センサ8のほか、フルカラープリンタ100のモード、印字速度、多色又は単色の別の各情報を入力する主制御部61が挙げられる。なお、これら画像形成条件制御部60、主制御部61はいずれもプリンタ本体101のコントロールユニット6内に機能的に実現されている。
【0054】
一方、画像形成条件制御部60から信号が出力される出力部としては、各帯電ロール11Y〜Kに対して帯電電圧を印加する帯電用電源部110Y〜K、各色に対応するレーザ光12Y〜Kを照射する露光装置ユニット12、各現像ロール130Y〜Kに対して現像バイアス電圧を印加する現像用電源部131Y〜K、各トナー供給フレキシブルパイプ15Y〜K(の駆動部)、第一、第二の一次中間転写ドラム21a、bに一次転写電圧を印加する一次転写用電源部210a、b、二次中間転写ドラム22に二次転写電圧を印加する二次転写電源部220、最終転写ロール30に最終転写電流を印加する最終転写電源部300、第一、第二の一次クリーニングロール23a、bにそれぞれ一次クリーニング電圧を印加する一次クリーニング電源部230a、b、二次クリーニングロール24に二次クリーニング電圧を印加する二次クリーニング電源部240が挙げられる。
【0055】
画像形成条件制御部60には、主制御部61からフルカラープリンタ100のモード(画像形成モード、電位プロセスコントロールモード、TCコントロールモードの別)、印字速度(8PPM又は16PPMの別)、印字色(多色又は単色の別)をそれぞれ示す信号が、光学濃度センサ7からトナーパッチPのトナー濃度を示す信号が、環境センサ8からフルカラープリンタ100内の温度及び湿度をそれぞれ示す信号が入力される。そして、これらの入力される信号と、画像形成条件制御部60が予め備えている画像形成条件に基づいて用紙S上に画像Iとしてのトナー画像を形成する。また、これらの入力される信号と、画像形成条件制御部60が予め備えている画像形成条件及びトナーパッチ作成条件とに基づいて、最終転写ロール30上にトナーパッチP1としてのトナー画像を形成する。さらに、これらの入力される信号と、画像形成条件制御部60が備えている画像形成条件及びトナーパッチ作成条件とに基づいて、最終転写ロール30上にトナーパッチP2としてのトナー画像を形成する。
【0056】
ここで、主制御部61が電位プロセスコントロールモードが必要であると判断する条件としては、例えば、フルカラープリンタ100へ電源が投入された直後である場合、前回の電位プロセスコントロールモードから所定枚数の画像形成を(画像形成モードにおいて)行っている場合、ユーザからの明示の指示がある場合などが挙げられる。同様に、主制御部61がTCプロセスコントロールモードが必要であると判断する条件としては、例えば、フルカラープリンタ100へ電源が投入された直後である場合、前回のTCプロセスコントロールモードから所定枚数の画像形成を(画像形成モードにおいて)行っている場合、ユーザからの明示の指示がある場合などが挙げられる。以下、各コントロールモードの動作について詳細に説明する。
【0057】
◎電位プロセスコントロールモード
まず、主制御部61からフルカラープリンタ100のモード(画像形成モード、電位プロセスコントロールモード、TCコントロールモードの別)が、環境センサ8からフルカラープリンタ100内の温度及び湿度が、主制御部61から印字速度及び印字色を示す信号がそれぞれ入力されると、画像形成条件制御部60は、予め記憶している画像形成条件及びトナーパッチ作成条件の中から、状況に応じた適切なものを選択する。
【0058】
例えば、主制御部61からモードが電位プロセスコントロールモード、印字速度が16PPM、印字色が多色(カラー)、環境センサ8から温湿度が基準環境であるとの信号が入力される場合には、画像形成条件制御部60は、画像形成条件について、一次中間転写ドラム21a、bへ印加する一次転写電位として画像形成モードと同一の400〔V〕を、二次中間転写ドラム22へ印加する二次転写電位として900〔V〕を、最終転写ロール30へ印加する最終転写電流として6〔μA〕を、一次クリーニングロール23a、bへ印加する一次クリーニング電圧として190〔V〕を、二次クリーニング電圧として210〔V〕を、感光体ドラム10の(目標)帯電電位として−300〔V〕を、現像バイアス電圧の直流成分として−200〔V〕をそれぞれ選択する。また、画像形成条件制御部60は、トナーパッチ作成条件としてカバレッジインプット33.3%を選択する。
【0059】
このように選択された画像形成条件及びトナーパッチ作成条件に基づいて、フルカラープリンタ100は最終転写ロール30上にトナーパッチとしてのトナー像P1を形成し、電位プロセスコントロールを行う。
【0060】
図7は、電位プロセスコントロールVCの動作を説明するフローチャートである。以下、このフローチャートに基づいて、電位プロセスコントロールVCの動作をより詳細に説明する。
【0061】
まず、トナーパッチP1が転写されていない状態で、最終転写ロール30の表面を光学濃度センサ7 で検知し、このときの光学濃度センサ7 の出力Vcln を記憶しておく(ステップST101)。次に、先に説明した画像形成条件及びトナーパッチ作成条件に基づいてイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色につき、トナーパッチP1(Y)〜(K)を、図8(a)に示すように、最終転写ロール30上に形成する(ステップST102)。
【0062】
図8(a)は、最終転写ロール30の軸方向中央部に形成されるトナーパッチP1を説明するものである。このトナーパッチP1は、最終転写ロール30の回転方向において、イエローP(Y)、シアンP(C)、マゼンタP(M)、ブラックP(K)の順に形成され、各トナーパッチP1のサイズは副走査方向Xに11〔mm〕、主走査方向Yに12〔mm〕であり、各トナーパッチP1の間隔Dは3〔mm〕となるように構成される。なお、本実施態様では、各トナーパッチP1は最終転写ロール30の軸方向中央部に形成されるが、図8(b)に示すように、最終転写ロール30の軸方向端部に形成させるものでもよい。その際には、光学濃度センサ7の設置位置を変更することが必要である。
【0063】
その後、上記最終転写ロール30上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーパッチP1(Y)〜(K)領域内を、図9(a)に示すように、光学濃度センサ7 で0.5 mmのピッチで16点検知して平均値Vpatch を求める(ステップST103)。なお、ここでは、図9(a)に示すように、鏡面反射型の光学濃度センサ7 を用いているが図9(b)に示すように拡散光を検知する拡散反射型のセンサを用いてよいし、両方のセンサを用いてもよい。
【0064】
そして、各色の平均値を最終転写ロール30の素面(トナーパッチP1が転写されていない状態)の値で割った比Vpatch /Vcln を、濃度の代用値とする(ステップST104)。ここで、最終転写ロール30の素面の値との比をとるのは、当該最終転写ロール30素面の反射率の変動やLED発光量変動を補正するためである。
【0065】
この結果、各色に対してVpatch /Vcln を所定値と比較し(ステップST105)、求めたトナーパッチP1の濃度が所定の濃度より低い場合は、画像形成条件制御部60はその差に応じて現像バイアス電圧の直流成分Vdcの絶対値をより大きくし、同時に(帯電ロール11への印加電圧の絶対値を上げてその結果として)感光体ドラム10の帯電電位Vhの絶対値をより大きくする(ステップST106)。こうすることにより、図10(b)に示すように、現像ロール130と感光体ドラム10上の画像部分との間に形成される現像方向の電界が大きくなり、現像されるトナー量が増加し、画像濃度が上昇する。
【0066】
反対に、求めたトナーパッチP1の濃度が所定の濃度より高い場合は、画像形成条件制御部60はその差に応じて現像バイアス電圧の直流成分Vdcの絶対値をより小さくし、同時に(帯電ロール11への印加電圧の絶対値を下げその結果として)感光体ドラム10の帯電電位Vhの絶対値をより小さく(ステップST106)。こうすることにより、図10(c)に示すように、現像ロール130と感光体ドラム10上の画像部分との間に形成される現像方向の電界が小さくなり、現像されるトナー量が減少し、画像濃度が下降する。
【0067】
◎TCプロセスコントロールモード
トナー補給は、プリント画像信号から画像密度を計測して、その結果に応じて使用されるトナー量に相当するトナーを補給するように補給時間を制御している。しかし、この方法では、現像量が変動すると使用されるトナー量が変動してしまい、補給されるトナー量とのバランスがずれて、現像装置13中のトナー濃度が変動してしまう。このため、トナーパッチP2を作成して濃度を検出し、その結果に応じてトナー補給量に補正をかける。
【0068】
まず、主制御部61からフルカラープリンタ100のモード(画像形成モード、電位プロセスコントロールモード、TCコントロールモードの別)が、環境センサ8からフルカラープリンタ100内の温度及び湿度が、主制御部61から印字速度及び印字色を示す信号がそれぞれ入力されると、画像形成条件制御部60は、予め記憶している画像形成条件及びトナーパッチ作成条件の中から、状況に応じた適切なものを選択する。
【0069】
例えば、主制御部61からモードが電位プロセスコントロールモード、印字速度が16PPM、印字色が多色(カラー)、環境センサ8から温湿度が基準環境であるとの信号が入力される場合には、画像形成条件制御部60は、画像形成条件について、一次中間転写ドラム21a、bへ印加する一次転写電位として360〔V〕を、二次中間転写ドラム22へ印加する二次転写電位として810〔V〕を、最終転写ロール30へ印加する最終転写電流として6〔μA〕を、一次クリーニングロール23a、bへ印加する一次クリーニング電圧として190〔V〕を、二次クリーニング電圧として210〔V〕を、感光体ドラム10の(目標)帯電電位として−289〔V〕を、現像バイアス電圧の直流成分として−200〔V〕をそれぞれ選択する。また、画像形成条件制御部60は、トナーパッチ作成条件としてカバレッジインプット100%を選択する。
【0070】
このように選択された画像形成条件及びトナーパッチ作成条件に基づいて、フルカラープリンタ100は最終転写ロール30上にトナーパッチとしてのトナー像P2を形成し、TCプロセスコントロールを行う。
【0071】
図11は、TCプロセスコントロールの動作を説明するフローチャートである。以下、このフローチャートに基づいて、TCプロセスコントロールの動作をより詳細に説明する。
【0072】
まず、画像形成条件制御部60は、トナーパッチP2が転写されていない状態で、最終転写ロール30の表面を光学濃度センサ7 で検知し、このときの光学濃度センサ7 の出力Vcln を記憶しておく(ステップST201)。次に、先に説明した画像形成条件及びトナーパッチ作成条件に基づいて、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色につき、トナーパッチP2(Y)〜(K)を、図8(a)に示すように、最終転写ロール30上に形成する(ステップST202)。ここで、画像形成モードや電位プロセスコントロールモードとは異なり、このTCプロセスコントロールモードにおいては現像バイアス電圧は直流成分のみで現像され、交流成分は重畳されていない。
【0073】
その後、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーパッチP2(Y)〜(K)領域内を、図9(a)に示すように、光学濃度センサ7 で0.5 mmのピッチで16点検知して平均値Vpatch を求める(ステップST203)。なお、ここでは、図9(a)に示すように、鏡面反射型の光学濃度センサ7 を用いているが図9(b)に示すように拡散光を検知する拡散反射型のセンサを用いてよいし、両方のセンサを用いてもよい。
【0074】
そして、各色の平均値を最終転写ロール30の素面(トナーパッチP2が転写されていない状態)の値で割った比Vpatch /Vcln を、濃度の代用値とする(ステップST204)。
【0075】
この結果、求めたトナーパッチ濃度が所定濃度T:Target(目標値)より低い場合は、画像形成条件制御部60は、トナー濃度が低いので、その差に応じて、予めプリント画像信号から画像密度を計測して(ステップST210)決定されるトナー供給量(ステップST220)よりもトナー補給量を増加させるように補正する(ステップST206)。反対にテストパッチが所定濃度より高い場合は、画像形成条件制御部60は、トナー濃度が高いので、その差に応じて、予めプリント画像信号から画像密度を計測して(ステップST210)決定されるトナー供給量(ステップST220)よりもトナー補給量を減少させるように補正する(ステップST208)。
【0076】
ここでは例えば、トナーパッチP2の濃度が所定濃度Tより低かった場合には、各トナー供給フレキシブルパイプ15Y〜Kの駆動部の駆動時間が規定時間よりも長くなるように画像形成条件制御部60は、各パイプ15Y〜Kの駆動部を制御する(図6参照)。
【0077】
◎パッチの形成条件の補正等
本発明者らの更なる研究の結果、上記TCプロセスコントロールモードではトナー濃度にバラツキが生じてしまうおそれがあることが明らかとなった。すなわち、画像密度の低い画像を連続して出力すると、制御されるトナー電荷量が上昇しトナー濃度が上昇し、反対に高画像密度の画像を連続して出力すると、トナー電荷量が低下しトナー濃度が低下してしまうということである。そのため、本実施形態では、次のようなパッチの形成条件の補正等を行っている。以下、各手段を実施例として説明する。
【0078】
○実施例1(現像ロール130の空転)
図12は、この実施例に係るフルカラープリンタ100の動作手順を示すフローチャートである。この実施例ではフルカラープリンタ100は、一のTCプロセスコントロールモード(i)と次のTCプロセスコントロールモード(i+1)までの間の画像形成モード中に出力される画像の平均画像密度Mを各色(イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック)毎に計算する(ST301)。TCプロセスコントロールモード(i+1)において、画像形成条件制御部60は、この平均画像密度Mを、予めNVRAMに記録された設定値mと比較する(ST302)。
【0079】
そして、平均画像密度Mが、予めNVRAMに記録された設定値mよりも大きい場合(画像密度が高いとき:m<M)は、TCプロセスコントロールモード(i+1)においてパッチを形成する直前に、NVRAMに記録された設定時間tだけ、現像ロール130の空回しを行い、空回し実施後にパッチを形成する(ST303)。一方、平均画像密度Mが、予めNVRAMに記録された設定値m以下の場合(画像密度が高いとき:M≦m)は、TCプロセスコントロールモード(i+1)において、現像ロール130の空回しは行なわずにパッチを形成する(ST304)。
【0080】
なお、本実施例では設定値mを約20%、設定時間tを30秒とした。この場合TCプロセスコントロールモード(i)と次のTCプロセスコントロールモード(i+1)までの間の画像形成モード中に出力される画像の平均画像密度が約20%を越える色が(イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのうち)ひとつでもあれば、TCプロセスコントロールモード(i+1)のパッチP2形成前に30秒間の現像ロール130空回しを実施する。
【0081】
○実施例2(周速比の変更)
図13は、この実施例に係るフルカラープリンタ100の動作手順を示すフローチャートである。まず、実施例1と同様に平均画像密度Mを各色毎に計算する(ST401)。次に、TCプロセスコントロールモード(i+1)において、画像形成条件制御部60は、この平均画像密度Mを、予めNVRAMに記録された設定値m1、m2と比較する(ST402)。
【0082】
平均画像密度Mが、m2≦M≦m1を満たす場合には、現像ロール130の回転速度Vをそのまま維持してTCプロセスコントロールモード(i+1)において、パッチP2を形成する。一方、平均画像密度Mが、m1<Mを満たす場合には、現像ロール130の回転速度をVからV−vに減速して、TCプロセスコントロールモード(i+1)において、パッチP2を形成する。他方、平均画像密度Mが、M<m2を満たす場合には、現像ロール130の回転速度をVからV+vに増速して、TCプロセスコントロールモード(i+1)において、パッチP2を形成する。
【0083】
なお、本実施例では設定値m1を約20%、設定値vを20%とした。この場合TCプロセスコントロールモード(i)(i+1)間の平均画像密度が約20%を越える色が(イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのうち)ひとつでもあれば、TCプロセスコントロールモード(i+1)のパッチ形成時の現像器の回転速度を通常の速度Vから20%下げた速度にする。なお、m2は約3%とした。
【0084】
○実施例3(現像バイアスの変更)
図14は、この実施例に係るフルカラープリンタ100の動作手順を示すフローチャートである。まず、実施例1と同様に平均画像密度Mを各色毎に計算する(ST501)。次に、TCプロセスコントロールモード(i+1)において、画像形成条件制御部60は、この平均画像密度Mを、予めNVRAMに記録された設定値m1、m2と比較する(ST502)。
【0085】
平均画像密度Mが、m2≦M≦m1を満たす場合には、現像バイアスBをそのまま維持してTCプロセスコントロールモード(i+1)において、パッチP2を形成する。一方、平均画像密度Mが、m1<Mを満たす場合には、現像バイアスをBからB−bに低くして、TCプロセスコントロールモード(i+1)において、パッチP2を形成する。他方、平均画像密度Mが、M<m2を満たす場合には、現像バイアスをBからB+bに高くして、TCプロセスコントロールモード(i+1)において、パッチP2を形成する。
【0086】
なお、本実施例では設定値m1を約20%、設定値bを20Vとした。この場合TCプロセスコントロールモード(i)(i+1)間の平均画像密度が約20%を越える色が(イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのうち)ひとつでもあれば、TCプロセスコントロールモード(i+1)のパッチ形成時の現像バイアスを通常のBから20V下げた電圧にする。なお、m2は約3%とした。
【0087】
○実施例4(露光量の変更)
図15は、この実施例に係るフルカラープリンタ100の動作手順を示すフローチャートである。まず、実施例1と同様に平均画像密度Mを各色毎に計算する(ST601)。次に、TCプロセスコントロールモード(i+1)において、画像形成条件制御部60は、この平均画像密度Mを、予めNVRAMに記録された設定値m1、m2と比較する(ST602)。
【0088】
平均画像密度Mが、m2≦M≦m1を満たす場合には、露光装置ユニット12の露光量Lをそのまま維持してTCプロセスコントロールモード(i+1)において、パッチP2を形成する。一方、平均画像密度Mが、m1<Mを満たす場合には、露光量をLからL−lに低くして、TCプロセスコントロールモード(i+1)において、パッチP2を形成する。他方、平均画像密度Mが、M<m2を満たす場合には、露光量をLからL+lに高くして、TCプロセスコントロールモード(i+1)において、パッチP2を形成する。
【0089】
なお、本実施例では設定値m1を約20%、設定値lを10%とした。この場合TCプロセスコントロールモード(i)(i+1)間の平均画像密度Mが約20%を越える色が(イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのうち)ひとつでもあれば、TCプロセスコントロールモード(i+1)のパッチ形成時の露光量を通常のLから10%下げた露光量にする。なお、m2は約3%とした。
【0090】
○実施例5(判断のスキップ)
本実施例に係るフルカラープリンタ100では、平均画像密度Mが設定値mに達しないときにはTCプロセスコントロールモード(i+1)のパッチ形成により測定したパッチ濃度は参照せず、一律にパッチ濃度は所定濃度T:Target(目標値)に等しいものとして扱うものである。すなわち、図11のST205から(ST206、ST208に進むことはなく)一律にST207へ進む。
【0091】
本実施例では設定値mを約3%とした。この場合TCプロセスコントロールモード(i)(i+1)間の平均画像密度Mが約3%以下だった色については、TCプロセスコントロールモード(i+1)のパッチ形成時に測定したパッチ濃度を参照せず、一律にパッチ濃度は所定濃度T:Target(目標値)に等しいものとして扱う。平均画像密度Mが3%を越えた色については通常通りパッチ濃度に応じて次回供給するトナー量の増減を行う(図11のST205からST206、ST207、ST208のいずれかに進む)。
【0092】
○変形例
上記の通り本実施例においてはパッチ形成条件を変更する閾値である設定値mは一つ又は二つ(m1、m2)にであったが、設定値をより多く(3つ以上)持ちきめ細かな制御を行うことも可能である。また各色毎に異なった設定値m(Y)、m(M)、m(C)、m(K)及びそれに対応するパッチ作成条件を持ってもよい。さらに、本実施例ではTCプロセスコントロールモード(i)(i+1)間の平均画像密度Mをトリガとしたが、1ページ当たりのMax画像密度等、他のTCプロセスコントロールモード(i)(i+1)間の画像が通常より画像密度が高いと判断できる指標に変更することも可能である。
【0093】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、出力される画像の特性(高密度画像か低密度画像かの別など)に影響されることなく安定的に高品質のトナー像を生産性を維持しつつ出力することが出来る画像形成装置を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の実施態様に係るフルカラープリンタの断面概略図である。
【図2】図2は、図1に示すフルカラープリンタの画像形成部をより詳細に説明するものである。
【図3】図3は、最終転写ロールの断面を説明するものである。
【図4】図4は、最終転写ロールの周辺構成を詳細に説明するものである。
【図5】図5は、光学濃度センサ本体の構成及び動作を説明するものである。
【図6】図6は、図1に示すフルカラープリンタの画像形成条件制御系説明する機能ブロック図である。
【図7】図7は、電位プロセスコントロールモードの動作を説明するフローチャートである。
【図8】図8は、最終転写ロール上に形成されるトナーパッチを説明するものである。
【図9】図9は、光学濃度センサ本体の構成及び動作を説明するものである。
【図10】図10は、帯電電位及び現像バイアス電位の調整を説明するものである。
【図11】図11は、TCプロセスコントロールモードの動作を説明するフローチャートである。
【図12】図12は、実施例1を説明するフローチャートである。
【図13】図13は、実施例2を説明するフローチャートである。
【図14】図14は、実施例3を説明するフローチャートである。
【図15】図15は、実施例4を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
100…フルカラープリンタ(画像形成装置)、1…画像形成ユニット(画像形成手段)、6…コントロールユニット、60…画像形成条件制御部(濃度制御手段、パッチ補正手段)、61…主制御部(検知手段、濃度制御手段)、12…露光装置ユニット(画像形成手段)、14…トナーカートリッジ(画像形成手段)、15…トナー供給フレキシブルパイプ(画像形成手段)、10…感光体ドラム(像担持体)、11…帯電ロール、13…現像装置(画像形成手段)、130…現像ロール、21…一次中間転写ドラム(一次中間転写体)、22…二次中間転写ドラム(二次中間転写体)、30…最終転写ロール(最終転写体)、7…光学濃度センサ(検知手段)、70a…発光素子、70b…受光素子、8…環境センサ、9…表示パネル(表示手段)、P…トナーパッチ(画像濃度制御用検知パッチ又はトナー濃度制御用検知パッチ)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic system (electrostatic transfer system) such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, or a multifunction machine of these, and more particularly to an improvement in density control technology of the image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 2002-365944
[0003]
2. Description of the Related Art Conventionally, image forming apparatuses such as copying machines and printers using an electrophotographic system (electrostatic transfer system) are widely known. The toner density control of the conventional image forming apparatus using the two-component development is based on a so-called pixel count method in which the output image density is measured and a necessary toner amount corresponding to the density is supplied to the developing apparatus. . However, since this pixel count method has a large error, it is common to use a method for forming a toner density measurement patch at a predetermined interval and adjusting the amount of toner to be supplied according to the patch density. (See Patent Document 1).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, it has been clarified that the above method may cause variations in the toner density to be controlled depending on the image density of the output image. That is, if images with low image density are output continuously, the toner charge amount to be controlled increases and the toner density increases. Conversely, if images with high image density are output continuously, the toner charge amount decreases and the toner That is, the concentration will decrease.
[0005]
This is due to the fact that the developing device has also been downsized due to the recent downsizing of the apparatus. When the developing unit is downsized, not only the amount of developer in the developing unit is reduced, but also the internal mechanism is simplified, so that the toner is easily consumed without being sufficiently charged. When images having a low image density are continuously printed, less toner is consumed, so that the toner in the developing device has a longer stirring time with the developer and the amount of charge increases. Therefore, when toner density adjustment (control) is performed, the toner density is increased in an attempt to reduce the toner charge amount.
[0006]
On the other hand, when images with a high image density are continuously printed, the amount of toner consumed is large, so that the toner supplied to the developing device is consumed without being sufficiently charged, and the toner charge amount in the developing device decreases. Therefore, when toner density adjustment (control) is performed, the toner density is lowered to increase the toner charge amount. However, toner that is not partly developed remains selectively on the developing roll, and this toner passes through the trimmer section many times, resulting in high charge, so that the toner charge amount on the developing roll appears to be high.
[0007]
As a result, when low-density images are continuously output, toner cloud is likely to occur due to an increase in toner density, which may cause fogging and in-machine contamination. Further, when high-density images are continuously output, image quality may be deteriorated due to deterioration in transferability due to a decrease in toner charge amount, carrier photoconductor adhesion due to toner concentration decrease, and image omission due to insufficient toner supply may occur.
[0008]
The present invention has been made in view of such technical problems, and the object thereof is stable without being affected by the characteristics of an output image (such as whether it is a high-density image or a low-density image). In particular, an image forming apparatus capable of outputting a high-quality toner image while maintaining productivity is provided at low cost.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes an image forming unit that includes a developing unit and forms a toner image on a carrier, a density measuring unit that measures the density of the toner image, and a patch as a toner image for density measurement formed on the image forming unit. A density control unit for causing the density measurement unit to measure the density of the patch and performing a density control operation at a predetermined timing to control the amount of toner supplied to the developing unit so that the density reaches a predetermined target value; An image forming apparatus having patch correction means for correcting the patch forming conditions based on an image forming operation other than the control operation.
[0010]
Here, the patch correction unit can correct the patch formation condition based on the image density during the image forming operation. Further, the patch correction unit may correct the patch formation condition in the subsequent density control operation based on the image density during the image forming operation between the previous density control operation and the subsequent density control operation. it can. Further, the patch correction means determines the patch formation condition in the next density control operation based on the image density during the image forming operation between one density control operation and the next (immediately) density control operation. It can be corrected.
[0011]
In addition, the patch correction unit can correct the patch formation condition so that the density of the patch is low when the image density during the image forming operation is higher than a reference value. If the image density is lower than the reference value, the
The patch formation conditions can be corrected so that the density of the haze increases.
[0012]
Specifically, the patch formation conditions can be corrected as follows. First, the patch correction unit can select whether or not the developing unit is idle or just before the patch is formed as the patch formation condition. Specifically, when the image density during the image forming operation is higher than a reference value, the patch correcting unit can idle the developing unit immediately before the patch is formed. Further, the patch correction unit can determine the idle rotation time of the developing unit according to the image density during the image forming operation.
[0013]
Second, the patch correction means can select a peripheral speed ratio between the developing means and the carrier when forming the patch as the patch forming condition. Specifically, when the image density during the image forming operation is higher than a reference value, the patch correction unit sets the peripheral speed ratio between the developing unit and the carrier at the time of forming the patch to be smaller. When the image density during the image forming operation is lower than the reference value, the peripheral speed ratio between the developing means and the carrier can be set larger when the patch is formed.
[0014]
Thirdly, the patch correction means can select a developing bias of the developing means at the time of forming the patch as a patch forming condition. Specifically, when the image density during the image forming operation is higher than a reference value, the patch correction unit sets the developing bias of the developing unit at the time of forming the patch to be smaller, and during the image forming operation. When the image density is lower than the reference value, the developing bias of the developing unit at the time of forming the patch can be set larger.
[0015]
Fourth, the image forming unit includes an exposing unit, and the patch correcting unit can change an exposure amount of the exposing unit at the time of forming the patch as a patch forming condition. Specifically, when the image density during the image forming operation is higher than a reference value, the patch correction unit sets the exposure amount of the exposure unit at the time of forming the patch to be smaller during the image forming operation. When the image density is lower than the reference value, the exposure amount of the exposure unit at the time of forming the patch can be set larger.
[0016]
The present invention also provides an image forming means for forming a toner image on a carrier including a developing means, a density measuring means for measuring the density of the toner image, and a patch as a toner image for density measurement on the image forming means. A density control unit configured to perform density control operation at a predetermined timing so that the density measurement unit measures the density of the patch and controls the amount of toner supplied to the developing unit so that the density reaches a predetermined target value. The density control unit is an image forming apparatus that controls the subsequent density control operation based on the image density during the image forming operation between the previous density control operation and the subsequent density control operation. Specifically, when the image density during the image forming operation is lower than a reference value, the density control unit determines that the density of the patch is within a predetermined target value in the subsequent density control operation. Can be considered.
[0017]
The image forming means includes four photoconductors corresponding to yellow, cyan, magenta, and black, a first primary intermediate transfer member in contact with two of the four photoconductors, and the remaining two. A second primary intermediate transfer member in contact with the photoconductor, one secondary intermediate transfer member in contact with the first and second primary intermediate transfer members, and a final transfer member in contact with the secondary intermediate transfer member; The image forming apparatus can also be configured to include
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0019]
Embodiment
FIG. 1 shows a full-
[0020]
As shown in FIG. 1, the full-
[0021]
Also, from the
[0022]
Further, as shown in FIG. 2, the image forming unit 1 of the printer
[0023]
The
[0024]
A signal corresponding to the image information for each color is rasterized by an image processing unit (not shown) and input to the
[0025]
Around each of the
[0026]
Thereafter, the surfaces of the
[0027]
The electrostatic latent image corresponding to each color of yellow Y, magenta M, cyan C, and black K formed on the surface of the
[0028]
The developing
[0029]
These developing
[0030]
The toner supplied onto the developing
[0031]
Next, the toner images of the respective colors of yellow Y, magenta M, cyan C, and black K formed on the
[0032]
The surface potential necessary for electrostatically transferring the toner images from the
[0033]
The first and second primary
[0034]
What is important here is the resistance value and the releasability of the surface, and the resistance value of the high release layer is R = 10. 5 -10 9 The material is not particularly limited as long as it is about Ω and has a high releasability. The first and second primary
[0035]
The single-color or double-color toner images formed on the first and second primary intermediate transfer drums 21 a and 21 b in this way are electrostatically secondary-transferred onto the secondary
[0036]
The surface potential necessary for electrostatically transferring the toner images from the first and second primary
[0037]
For example, the secondary
[0038]
What is important here is the resistance value and the releasability of the surface as in the first and second primary
[0039]
Next, the final toner image from the single-color image to the quadruple-color image formed on the secondary
[0040]
The
[0041]
In these series of transfer processes, when the toner image passes through the transfer site of each transfer process, due to Paschen discharge or charge injection, a part of the positive toner in the (−) charged image has a reverse polarity ( +) May become charged toner. Since the (+) charged toner is not transferred to the next process but flows backward upstream, it adheres and accumulates on the
[0042]
Therefore, in order to prevent the occurrence of density unevenness due to the toner adhering to the
[0043]
The
[0044]
In this embodiment, the surface potentials of the
[0045]
Around the
[0046]
As the
[0047]
By the way, in the full-
[0048]
The process control mode includes a TC process control mode (toner density control mode) for controlling the toner density (ratio of toner and carrier in the developer) in each of the developing
[0049]
In other words, in the TC process control mode, an image density detection medium close to each developing
[0050]
However, in order to detect the toner patches on the
[0051]
Therefore, in this embodiment, the single
[0052]
FIG. 6 is a block diagram illustrating an image forming condition control system of the
[0053]
As shown in the figure, this control system is configured with an image forming
[0054]
On the other hand, the output unit from which the signal is output from the image forming
[0055]
From the
[0056]
Here, the condition for determining that the potential process control mode is required by the
[0057]
◎ Potential process control mode
First, the
[0058]
For example, when a signal indicating that the mode is the potential process control mode, the printing speed is 16 PPM, the printing color is multicolor (color), and the temperature and humidity is the reference environment from the
[0059]
Based on the image forming conditions and toner patch creation conditions selected in this way, the full-
[0060]
FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation of the potential process control VC. Hereinafter, the operation of the potential process control VC will be described in more detail based on this flowchart.
[0061]
First, in a state where the toner patch P1 is not transferred, the surface of the
[0062]
FIG. 8A illustrates the toner patch P <b> 1 that is formed at the central portion in the axial direction of the
[0063]
Thereafter, the yellow, magenta, cyan, and black toner patches P1 (Y) to (K) formed on the
[0064]
A ratio Vpatch / Vcln obtained by dividing the average value of each color by the value of the surface of the final transfer roll 30 (the state where the toner patch P1 is not transferred) is used as a substitute value of density (step ST104). Here, the reason for taking the ratio with the value of the bare transfer surface of the
[0065]
As a result, Vpatch / Vcln is compared with a predetermined value for each color (step ST105), and when the obtained density of the toner patch P1 is lower than the predetermined density, the image forming
[0066]
On the contrary, if the obtained density of the toner patch P1 is higher than the predetermined density, the image forming
[0067]
TC process control mode
In the toner replenishment, the image density is measured from the print image signal, and the replenishment time is controlled so as to replenish the toner corresponding to the amount of toner used according to the result. However, in this method, when the development amount varies, the amount of toner used varies, and the balance with the replenished toner amount deviates, and the toner density in the developing device 13 varies. Therefore, the toner patch P2 is created to detect the density, and the toner replenishment amount is corrected according to the result.
[0068]
First, the
[0069]
For example, when a signal indicating that the mode is the potential process control mode, the printing speed is 16 PPM, the printing color is multicolor (color), and the temperature and humidity is the reference environment from the
[0070]
Based on the image forming conditions and toner patch creation conditions selected in this way, the full-
[0071]
FIG. 11 is a flowchart for explaining the operation of the TC process control. Hereinafter, the operation of the TC process control will be described in more detail based on this flowchart.
[0072]
First, the image forming
[0073]
Thereafter, 16 points are detected in the yellow, magenta, cyan, and black toner patches P2 (Y) to (K) by the
[0074]
Then, the ratio Vpatch / Vcln obtained by dividing the average value of each color by the value of the surface of the final transfer roll 30 (the state where the toner patch P2 is not transferred) is used as a substitute value of density (step ST204).
[0075]
As a result, when the obtained toner patch density is lower than the predetermined density T: Target (target value), the image forming
[0076]
Here, for example, when the density of the toner patch P2 is lower than the predetermined density T, the image forming
[0077]
◎ Correction of patch formation conditions, etc.
As a result of further studies by the present inventors, it has been found that there is a possibility that the toner density varies in the TC process control mode. That is, if images with low image density are output continuously, the toner charge amount to be controlled increases and the toner density increases. Conversely, if images with high image density are output continuously, the toner charge amount decreases and the toner That is, the concentration will decrease. For this reason, in the present embodiment, correction of the following patch formation conditions is performed. Hereinafter, each means will be described as examples.
[0078]
Example 1 (idling of developing roll 130)
FIG. 12 is a flowchart showing an operation procedure of the full-
[0079]
If the average image density M is larger than the preset value m recorded in the NVRAM in advance (when the image density is high: m <M), the NVRAM immediately before forming the patch in the TC process control mode (i + 1). The developing
[0080]
In this embodiment, the set value m is about 20% and the set time t is 30 seconds. In this case, the average image density of the image output during the image forming mode between the TC process control mode (i) and the next TC process control mode (i + 1) is more than about 20% (yellow, cyan, magenta). If there is at least one of black), the developing
[0081]
○ Example 2 (Change of peripheral speed ratio)
FIG. 13 is a flowchart showing the operation procedure of the full-
[0082]
When the average image density M satisfies m2 ≦ M ≦ m1, the patch P2 is formed in the TC process control mode (i + 1) while maintaining the rotational speed V of the developing
[0083]
In this embodiment, the set value m1 is about 20% and the set value v is 20%. In this case, if there is at least one color (of yellow, cyan, magenta, black) whose average image density between TC process control modes (i) and (i + 1) exceeds about 20%, the patch of TC process control mode (i + 1) The rotation speed of the developing device at the time of formation is reduced by 20% from the normal speed V. In addition, m2 was about 3%.
[0084]
Example 3 (Change of development bias)
FIG. 14 is a flowchart showing the operation procedure of the full-
[0085]
When the average image density M satisfies m2 ≦ M ≦ m1, the development bias B is maintained as it is, and the patch P2 is formed in the TC process control mode (i + 1). On the other hand, when the average image density M satisfies m1 <M, the development bias is lowered from B to B−b, and the patch P2 is formed in the TC process control mode (i + 1). On the other hand, when the average image density M satisfies M <m2, the development bias is increased from B to B + b, and the patch P2 is formed in the TC process control mode (i + 1).
[0086]
In this embodiment, the set value m1 is about 20% and the set value b is 20V. In this case, if there is at least one color (of yellow, cyan, magenta, black) whose average image density between TC process control modes (i) and (i + 1) exceeds about 20%, the patch of TC process control mode (i + 1) The developing bias at the time of formation is set to a voltage 20 V lower than the normal B. In addition, m2 was about 3%.
[0087]
○ Example 4 (change of exposure amount)
FIG. 15 is a flowchart showing the operation procedure of the full-
[0088]
When the average image density M satisfies m2 ≦ M ≦ m1, the exposure amount L of the
[0089]
In this embodiment, the set value m1 is about 20% and the set value 1 is 10%. In this case, if there is at least one color (of yellow, cyan, magenta, black) whose average image density M between TC process control modes (i) and (i + 1) exceeds about 20%, the TC process control mode (i + 1) The exposure amount at the time of patch formation is set to an exposure amount that is 10% lower than the normal L. In addition, m2 was about 3%.
[0090]
○ Example 5 (Skip skipping)
In the full-
[0091]
In this embodiment, the set value m is about 3%. In this case, for the color in which the average image density M between the TC process control modes (i) and (i + 1) is about 3% or less, the patch density measured at the time of patch formation in the TC process control mode (i + 1) is not referred to and the color is uniform. Further, the patch density is treated as being equal to a predetermined density T: Target (target value). For colors whose average image density M exceeds 3%, the amount of toner to be supplied next time is increased / decreased as usual (proceeds from ST205 to ST206, ST207, ST208 in FIG. 11).
[0092]
○ Modification
As described above, in the present embodiment, the set value m, which is a threshold value for changing the patch forming condition, is one or two (m1, m2). However, the set value is more detailed (three or more). It is also possible to perform control. Further, different setting values m (Y), m (M), m (C), m (K) and corresponding patch creation conditions may be provided for each color. Furthermore, in this embodiment, the average image density M between the TC process control modes (i) and (i + 1) is used as a trigger. However, between other TC process control modes (i) and (i + 1) such as Max image density per page. It is also possible to change to an index that can determine that the image density is higher than usual.
[0093]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, a high-quality toner image can be stably produced without being affected by the characteristics of an output image (such as whether it is a high-density image or a low-density image). Therefore, it is possible to provide an image forming apparatus that can output while maintaining the above.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a full-color printer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining the image forming unit of the full-color printer shown in FIG. 1 in more detail.
FIG. 3 illustrates a cross section of a final transfer roll.
FIG. 4 is a diagram illustrating in detail the peripheral configuration of the final transfer roll.
FIG. 5 illustrates the configuration and operation of an optical density sensor main body.
6 is a functional block diagram for explaining an image forming condition control system of the full-color printer shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 7 is a flowchart for explaining an operation in a potential process control mode;
FIG. 8 illustrates a toner patch formed on a final transfer roll.
FIG. 9 illustrates the configuration and operation of an optical density sensor main body.
FIG. 10 illustrates adjustment of a charging potential and a developing bias potential.
FIG. 11 is a flowchart illustrating an operation in a TC process control mode.
FIG. 12 is a flowchart for explaining the first embodiment;
FIG. 13 is a flowchart for explaining the second embodiment;
FIG. 14 is a flowchart for explaining a third embodiment;
FIG. 15 is a flowchart for explaining the fourth embodiment;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (20)
当該トナー像の濃度を計測する濃度計測手段と、
当該画像形成手段に濃度計測用トナー像としてのパッチを形成させ、当該濃度計測手段に当該パッチの濃度を計測させ、当該濃度が所定の目標値となるように現像手段に供給するトナー量を制御する濃度制御動作を所定タイミングで行なう濃度制御手段と、
濃度制御動作以外の画像形成動作に基づいて当該パッチの形成条件を補正するパッチ補正手段と
を有する画像形成装置。Image forming means for forming a toner image on the carrier including developing means;
Density measuring means for measuring the density of the toner image;
The image forming unit forms a patch as a toner image for density measurement, the density measuring unit measures the density of the patch, and controls the amount of toner supplied to the developing unit so that the density becomes a predetermined target value. Concentration control means for performing the concentration control operation at a predetermined timing;
An image forming apparatus having patch correction means for correcting the formation conditions of the patch based on an image forming operation other than the density control operation.
前記パッチ補正手段は、パッチの形成条件として当該パッチの形成時における当該露光手段の露光量を変更する請求項1に記載の画像形成装置。The image forming unit includes an exposure unit,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the patch correction unit changes an exposure amount of the exposure unit when the patch is formed as a patch formation condition.
当該トナー像の濃度を計測する濃度計測手段と、
当該画像形成手段に濃度計測用トナー像としてのパッチを形成させ、当該濃度計測手段に当該パッチの濃度を計測させ、当該濃度が所定の目標値となるように現像手段に供給するトナー量を制御する濃度制御動作を所定タイミングで行なう濃度制御手段とを有し、
当該濃度制御手段は、先の濃度制御動作と後の濃度制御動作との間の画像形成動作中の画像密度に基づいて当該後の濃度制御動作を制御する画像形成装置。Image forming means for forming a toner image on the carrier including developing means;
Density measuring means for measuring the density of the toner image;
The image forming unit forms a patch as a toner image for density measurement, the density measuring unit measures the density of the patch, and controls the amount of toner supplied to the developing unit so that the density becomes a predetermined target value. Density control means for performing the density control operation at a predetermined timing,
The density control means controls the subsequent density control operation based on the image density during the image forming operation between the previous density control operation and the subsequent density control operation.
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