JP2006133534A - 画像形成装置及びトナー濃度調整方法 - Google Patents

画像形成装置及びトナー濃度調整方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 濃度の安定性に優れた画像を形成することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 現像器。内のトナー濃度の測定値と、トナー濃度目標値とを比較してトナー補給を制御するトナー制御部70と、濃度制御用の基準パッチ作成する基準パッチ作成手段65と、基準パッチの濃度を測定するトナー濃度センサ7と、このセンサ7の測定結果に応じて所望の濃度を得るように潜像形成条件を制御する帯電電圧制御部80、LD光量制御部60と、画像形成装置の状態に応じて変化する標準的な画像潜像電位を得る潜像形成条件である標準潜像形成条件を求める標準潜像形成条件算出手段110と、帯電電圧制御部80、LD光量制御部60の潜像形成条件を制御して画像を形成すると共に、潜像形成条件と標準潜像形成条件と比較し、潜像形成条件が標準潜像形成条件に近づく方向にトナー濃度目標値を変更するトナー濃度目標値変更手段120とを有して構成している。
【選択図】 図4

Description

本発明は、トナー濃度を制御し、安定した画像濃度を得るための技術に関する。
電子写真方式の画像形成装置において、2成分現像剤のトナー濃度を制御する種々の方法が提案されている。特に、従来からの代表的な方法として、現像器内のトナー濃度を検知するトナー濃度センサを備え、トナー濃度センサの検知したトナー濃度を所定の目標トナー濃度と比較し、検知したトナー濃度が所定の目標トナー濃度を維持するようにトナー補給手段のトナー補給量を決定する、いわゆるトナー濃度センサ方式が広く知られている。
このトナー濃度センサ方式の短所として2成分現像剤のトナー濃度が一定でも最終的な画像濃度が必ずしも一定にならない。2成分現像剤はトナーとキャリアの摩擦帯電により電荷を持ったトナーを、画像潜像による感光体と現像器間の現像電界に応じて飛翔させて現像する。このため、トナーの帯電性が異なると、トナー濃度が一定でも飛翔するトナー数が異なり画像濃度は変化する。
一般的には帯電性が低下しトナーの電荷が低下すると、現像電界を打ち消すためより多くのトナーが現像され画像濃度は濃くなる。逆にトナーの電荷が増加するとより少ないトナーが現像され画像濃度は薄くなる。また、例えトナー濃度とトナーの帯電性が一定でも、感光体の潜像電位が変化すれば現像電界が変化し画像濃度は変化してしまう。
そこで、特許文献1では、感光体上に基準現像パッチ作成し、基準現像パッチ濃度に応じて目標トナー濃度を補正することで、トナー濃度目標を狙いの画像濃度を得る値に補正してトナー濃度センサ方式の画像濃度安定化精度を上げている。すなわち基準現像パッチ濃度が濃ければトナー濃度目標を下げ、逆に基準現像パッチ濃度が薄ければトナー濃度目標を上げることで、トナー濃度を変化させて基準現像パッチ濃度、すなわち画像濃度を一定に保つ方法である。
しかし、この場合基準現像パッチ濃度の変動要因を全てトナー濃度変更で補うことになり、トナーの帯電性変化以外の感光体潜像電位変化等により基準現像パッチ濃度が低下した場合でも、トナー濃度を高くして画像濃度を補正してしまい、目標トナー濃度の必要補正幅が広くなる。そのため例え狙いの画像濃度が得られても、トナー濃度が高すぎるとトナーカブリやトナー飛散の画像ディフェクトが発生し、逆にトナー濃度が低すぎるとトナーと一緒にキャリアが現像され白抜け等の画像ディフェクトが発生する懸念が増えてしまう。
そこで、特許文献2及び3では、感光体上の基準現像パッチ濃度に応じて、まず感光体の表面電位を補正し、感光体の表面電位の補正では狙いの画像濃度が得られない場合や表面電位補正量が所定量を超えた場合には目標トナー濃度を補正することで、目標トナー濃度の必要補正幅が広がることを防いでいる。
特許3451470号公報 特開平3−119373号公報 特開平9−258546号公報
しかしながら、特許文献2及び3の開示技術では、まずトナー濃度目標値は変更せずに表面電位を変更して画像濃度補正し、表面電位では補正しきれない場合にトナー濃度目標値を変更することになるが、依然次のような課題が残る。
(1)表面電位による補正では、基準現像パッチ部の濃度は補正できるがハイライトから高濃度に渡る全体の階調性は補正できず、階調の形状が変化してしまう。
(2)トナーの帯電性が変化した場合、本来はトナー濃度を調整しトナーの帯電量を一定にもどすことで、画像濃度を調整するべきところを、表面電位で補正してしまうためトナーの帯電性が変化したままになり、トナー帯電性に起因する画像ディフェクト、例えば帯電性が低い場合はトナークラウド、高い場合は転写性低下が発生する。
(3)濃度変化の主原因が感光体の表面電位変化である場合は先に表面電位を補正する効果はあるが、表面電位をどこまで補正していいのかが不明確で、結果的に正しい目標トナー濃度の補正が困難である。
図1は、上記(1)の課題を説明する図で、目標の画像濃度カーブと、画像濃度が高濃度側に変化した時と、低濃度側に変化した時の画像濃度カーブである。基準現像パッチを入力信号70%のパッチとする。高濃度時又は低濃度時にトナー濃度を制御して基準現像パッチ濃度を補正すると、ハイライトから高濃度に渡る全体の階調性がほぼ目標の画像濃度カーブに一致するが、図2のように、高濃度時又は低濃度時に表面電位により基準現像パッチ濃度を補正すると、基準現像パッチである入力信号70%の濃度は目標に一致するが、高濃度部やハイライト部の階調性は目標濃度に一致しない。
つまり、トナーの帯電性が変化した場合はできるだけトナー濃度により濃度補正をすることで全体の階調性を目標にあわせることができる。この際、一時的には濃度補正の応答性が速い表面電位により濃度補正をするが、表面電位を補正した場合にはトナー濃度の目標値を補正しトナー濃度を変化させることで、表面電位をできるだけ標準状態に保ち、トナー濃度の過補正によるトナーカブリやトナー飛散の画像ディフェクトを防ぐことができる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、濃度の安定性に優れた画像を形成することができる画像形成装置及びトナー濃度調整方法を提供することを目的とする。
かかる目的を達成するために本発明の画像形成装置は、現像器内のトナー濃度の測定値と、トナー濃度目標値とを比較してトナー補給を制御するトナー制御手段と、濃度制御用の基準パッチ作成する基準パッチ作成手段と、前記基準パッチの濃度を測定する基準パッチ濃度センサと、前記基準パッチ濃度センサの測定結果に応じて所望の濃度を得るように潜像形成条件を制御する潜像形成条件制御手段と、画像形成装置の状態に応じて変化する標準的な画像潜像電位を得る潜像形成条件である標準潜像形成条件を求める標準潜像形成条件算出手段と、前記潜像形成条件制御手段によって前記潜像形成条件を制御して画像を形成すると共に、前記潜像形成条件を前記標準潜像形成条件算出手段が算出した前記標準潜像形成条件と比較し、前記潜像形成条件が前記標準潜像形成条件に近づく方向に前記トナー濃度目標値を変更するトナー濃度目標値変更手段とを有して構成している。所望の濃度を得る潜像形成条件が、画像形成装置の使用状況に応じた標準潜像形成条件と離れている場合に、潜像形成条件が標準潜像形成条件に近づく方向にトナー濃度目標値を変更するので、濃度の安定性に優れた画像を形成することができる。
上記構成の画像形成装置において、前記潜像形成条件制御手段が制御する前記潜像形成条件は、少なくとも画像の潜像形成する露光手段の露光光量を含んでいるとよい。潜像形成条件の中でも感光体の露光部電位が画像濃度カーブに大きく影響するため、潜像形成条件に、感光体の露光部電位に直接影響する露光手段の露光光量を含んでいるので、より濃度の安定性に優れた画像を形成できるトナー濃度目標値変更ができる。
上記画像形成装置において、前記標準潜像形成条件算出手段は、少なくとも感光体の使用履歴に応じて、前記標準潜像形成条件を求めるとよい。感光体の光感度は使用履歴に応じて大きく変化するため、使用履歴に応じて標準潜像形成条件を求めるので、より濃度の安定性に優れた画像を形成できるトナー濃度目標値変更ができる。
上記画像形成装置において、温度を測定する温度センサを備え、前記標準潜像形成条件算出手段は、少なくとも前記画像形成装置の環境温度または感光体周辺温度に応じて、前記標準潜像形成条件を求めるとよい。感光体の光感度は画像形成装置の環境温度または感光体周辺温度に応じて大きく変化するため、環境温度または感光体周辺温度に応じて標準潜像形成条件を求めるので、より濃度の安定性に優れた画像を形成できるトナー濃度目標値変更ができる。
上記画像形成装置において、感光体の潜像電位を測定する電位センサを備え、前記標準潜像形成条件算出手段は、少なくとも前記画像形成装置の電位センサの測定した潜像電位に応じて、前記標準潜像形成条件を求めるとよい。電位センサの測定した潜像電位に応じて、標準潜像形成条件を求めるので、使用履歴や温度による予測ではなく、真の標準潜像電位を反映させたトナー濃度制御を行なうことができる。
上記画像形成装置において、前記トナー濃度目標値変更手段は、前記トナー制御手段において測定された前記トナー濃度センサの測定値が前記トナー濃度目標値と所定以上差がある場合は、トナー濃度目標値の変更を行わないとよい。トナー制御手段において測定されたトナー濃度センサの測定値と、トナー濃度目標値とのずれが大きい場合には、トナー濃度目標値の変更を行なっても所望のトナー濃度を得ることができないので、トナー濃度目標値の変更を行なわない。
本発明のトナー濃度調整方法は、画像形成装置のトナー濃度を最適に調整するトナー濃度調整方法であって、現像器内のトナー濃度の測定値と、トナー濃度目標値とを比較してトナー補給を行なうステップと、濃度制御用の基準パッチの濃度を測定するステップと、前記基準パッチ濃度センサの測定結果に応じて所望の濃度を得るように潜像形成条件を変更するステップと、画像形成装置の状態に応じて変化する標準的な画像潜像電位を得る潜像形成条件である標準潜像形成条件を求めるステップと、前記潜像形成条件を変更しながら画像を形成すると共に、前記潜像形成条件と前記標準潜像形成条件と比較し、前記潜像形成条件が前記標準潜像形成条件に近づく方向に前記トナー濃度目標値を変更するステップとを有して構成している。潜像形成条件が標準潜像形成条件に近づく方向にトナー濃度目標値を変更するので、濃度の安定性に優れた画像を形成することができる。
本発明は、濃度の安定性に優れた画像を形成することができる。
添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例を説明する。
まず、図3を参照しながら本実施例の構成を説明する。図3に示すR方向に回転する4つの感光体ドラム1Y,1M,1C,1Kが配列されている。また、ロール9a、9bに張架され、4つの感光体ドラム1Y,1M,1C,1Kに順次に近接あるいは接触する経路を経由して矢印A方向に循環移動する無端状の中間転写ベルト8が備えられている。
各感光体ドラム1Y,1M,1C,1Kの周囲には、各感光体ドラム1に一次帯電を行う各帯電器2Y,2M,2C,2Kと、一次帯電後の各感光体ドラム1に、画像データに基づいて変調されたレーザ露光光を照射して各感光体ドラム1に静電潜像を形成するROS(Raster Output Scanner)30と、各感光体ドラム1Y,1M,1C,1K上に形成された各静電潜像をそれぞれY,M,C,Kの各色トナーで現像して各感光体上に各トナー像を形成する各現像器3Y,3M,3C,3Kとが配備されている。
また各感光体ドラム1上に制御用の基準パッチ作成する基準パッチ作成手段65が後述する画像制御部100にあり、感光体ドラム1上に制御用静電潜像(静電パッチ)を形成した場合に、その静電パッチの電位を測定する電位センサ90Y、90M、90C、90Mがある。また、各現像器3Y、3M、3C、3Kには、トナーの濃度を検出するためのトナー濃度センサ7Y、7M、7C、7Kも配備されている。また、これらの現像器3Y、3M、3C、3Kには、トナーの濃度に応じてトナーを供給するトナー供給装置6Y、6M、6C、6Kが繋がれている。トナー供給装置6Y、6M、6C、6Kにはトナーカートリッジ5Y、5M、5C、5Kが装着されている。
トナー濃度センサ7Y、7M、7C、7Kの出力はトナー制御部70に入力され、目標トナー濃度を維持するように、トナー制御部70はトナー供給装置6Y、6M、6C、6Kを制御し、各現像器3Y,3M,3C,3Kにトナーを供給する。各感光体ドラム1Y,1M,1C,1K上に形成された各トナー像は、転写ロール4Y,4M,4C,4Kの作用により、中間転写ベルト8上に順次重畳されるように転写される。このようにして中間転写ベルト8に転写された画像が図示しない二次転写ロールの作用により記録媒体に転写され、図示しない定着器の熱および圧力によりその記録媒体上に定着される。さらにトナー画像が定着された記録媒体は、図示しない搬送機構によって搬送経路に沿って搬送される。
各電位センサ90Y、90M、90C、90Kで測定された制御用静電潜像(静電パッチ)である各非露光静電パッチの電位は、帯電電圧制御部80に入力され電位測定結果に基づいて、各帯電器2Y,2M,2C,2Kの電圧が制御される。また、各電位センサ90Y、90M、90C、90Kで測定された制御用静電潜像(静電パッチ)の各露光静電パッチの電位は画像制御部100に入力され(詳細は後述する)、本実施例では直接はROS(RasterOutput Scanner)30の各色ごとのレーザ露光光量(LD光量)の制御には使用されない。
また、基準パッチ作成手段65は、トナーパッチ用の静電潜像を各感光体ドラム1上に形成し、トナーパッチ用の静電潜像は現像、転写され、中間転写ベルト8に制御用トナーパッチ20を形成し、そのトナーパッチ20の濃度を測定する基準パッチ濃度センサ10が配備されている。基準パッチ濃度センサ10によるトナーパッチの濃度測定結果はLD光量制御部60に伝達される。LD光量制御部60では、基準パッチ濃度測定結果に基づいてROS(RasterOutput Scanner)30の各色ごとのレーザ露光光量(LD光量)の制御を行い画像濃度が制御される(帯電電圧制御部80とLD光量制御部60が潜像形成条件制御手段に相当する)。
トナー制御部70、帯電電圧制御部80、LD光量制御部60の動作を制御する画像制御部100があり、画像制御部100には基準パッチ作成手段65があり、さらに、トナー濃度センサ7Y、7M、7C、7K、電位センサ90Y、90M、90C、90M、基準パッチ濃度センサ10が入力され、後述するように、トナー制御部70、帯電電圧制御部80、LD光量制御部60の動作を制御する。(後述するが、クレームの標準潜像形成条件算出手段110、トナー濃度目標値変更手段120も画像制御部100にある)
図3に示す画像形成装置には、外部から画像データが入力され、その入力された画像データは画像処理部40で様々な画像処理を受けた後、ROS30に入力される。ROS30では、各感光体ドラム1Y,1M,1C,1Kを露光する各レーザ露光光のパルス幅をそれぞれ変調するための各パルス幅変調信号が画像データに基づいて生成される。この生成されたパルス幅変調信号に基づいてレーザーダイオードが駆動される。このとき、レーザーダイオードの光量は、光量制御部によって制御されている。ROS30には、レーザーダイオードの他、ポリゴンミラー、Fθレンズなどの光学部品が組み込まれている。このようにして駆動されたレーザーダイオードから露光光が出射され、各感光体ドラム1Y,1M,1C,1K上に静電潜像が形成される。
各感光体ドラム1Y,1M,1C,1Kに形成された各静電潜像は、上述したように各現像器3Y,3M,3C,3Kで現像されて各感光体ドラム1Y,1M,1C,1K上に各トナー像が形成され、それらのトナー像は中間転写ベルト8に転写される。中間転写ベルト8上に転写されたトナー像は、中間転写ベルト8の矢印A方向への循環移動により、二次転写ロールが配備された二次転写位置に搬送され、その二次転写ロールの作用により、中間転写ベルトと同期して搬送経路に沿ってその二次転写位置に搬送されてきた用紙に転写される。トナー像の転写を受けた用紙は、さらに定着器に搬送されて、熱および圧力によりその記録媒体上にトナー像が定着され、定着トナー像からなる画像が記録媒体上に形成される。定着トナー像が形成された記録媒体は、搬送経路に沿って搬送される。
また図3には、画像形成装置の周囲の温度や湿度を測定する環境センサ11と、4つの感光体ドラム1Y,1M,1C,1Kの回転数をカウントするサイクルカウンタ12Y,12M,12C,12Kを備えていて、その出力が画像制御部100に入力される。
尚、本発明を適応する画像形成装置は図3のようなタンデム型カラー画像形成装置には限定されず、4サイクル型カラー画像形成装置、さらには白黒画像形成装置でも良い。
図4を参照しながら画像制御部100について説明する。画像制御部100は、図4に示すように、帯電器2、ROS10、現像器3、トナー補給装置6、基準パッチ濃度センサ10、帯電電圧制御部80、LD光量制御部60、トナー制御部70、トナー濃度センサ7、電位センサ90等を制御して、画像の形成を行なう。また、画像制御部100は、メモリ130に記録されたプログラムを読み出して、このプログラムに従った処理をプロセッサユニットが行なうことで、基準パッチ作成手段65、標準潜像形成条件算出手段110、トナー濃度目標値変更手段120が実現される。これらの手段の詳細な説明については後述する。
次に本発明による画像濃度制御について詳しく説明する。なお、以下では、Y,M,C,Kの各色で同じ動作を行なうため、1色について説明する。
まず、図5を参照しながらトナー制御部70の動作について説明する。トナー制御部70は、現像器3が駆動中は(ステップS1/YES)、定期的にトナー濃度センサ7の出力[ATC]を検出して(ステップS2)目標トナー濃度[ATCS]と比較し(ステップS3)、目標トナー濃度[ATCS]を維持するように常時トナー供給装置6を制御する。具体的には、トナー濃度[ATC]が目標トナー濃度[ATCS]よりも薄い場合には(ステップS4/YES)、トナー供給装置6を駆動させ、現像器3へトナーを供給する(ステップS6)。この動作を現像器3の駆動中に繰り返す(ステップS6)。トナー濃度センサ7の出力[ATC]は大きいほどトナー濃度が低く、目標トナー濃度「ATCS」は画像制御部100から与えられる。
次に、基準パッチ作成手段65の動作について説明する。基準パッチ作成手段65は、画像形成装置の電源ON直後と、所定プリント枚数おきに、画像制御部100からの指示で、制御用のパッチを生成する。生成するパッチには以下の2種類のパッチがある。
(1)静電パッチ:非露光静電パッチ[VHパッチ]と露光静電パッチ[VLパッチ]
(2)トナーパッチ:[ADCパッチ]
基準パッチ作成手段65は、これらの静電潜像を各感光体ドラム1上に形成する。この時、帯電器2の出力は[BCR_OUT]、ROS30のレーザ露光光量を[LD_OUT]とする。
次に、図6のフローチャートを参照しながら帯電電圧制御部80の動作を説明する。まず、上述した基準パッチ作成手段65により非露光静電パッチ[VHパッチ]を作成する(ステップS11)。この非露光静電パッチ[VHパッチ]の電位である非露光部電位[VH]を電位センサ90で測定する(ステップS12)。次に、非露光部電位[VH]と目標非露光部電位[VHS]とを比較し(ステップS13)、非露光部電位[VH]を目標非露光部電位[VHS]に近づけるように制御を行なう。非露光部電位[VH]が目標非露光部電位[VHS]よりも高ければ(ステップS14/YES)、帯電器2の電圧[BCR_OUT]が小さくする(ステップS16)。逆に非露光部電位[VH]が目標非露光部電位[VHS]よりも低ければ(ステップS14/NO)、帯電器2の電圧[BCR_OUT]が大きくなるように[BCR_OUT]が補正制御される(ステップS15)。なお、目標非露光部電位[VHS]は画像制御部100から与えられている。
次に、図7のフローチャートを参照しながら標準潜像形成条件算出手段110の動作を説明する。標準潜像形成条件算出手段110は、画像形成装置の状態に応じた標準的な露光部電位である標準露光部電位[VLS_Ref]を以下の手順によって算出する。
まず、画像形成装置の立ち上げ時に、環境センサ11の出力である湿度[Hum]と、感光体ドラム1回転数をカウントするサイクルカウンタ12の出力[PR_Cyc]を入手する(ステップS21)。
次に、標準露光部電位の初期値[VLS_Ref_Init]を湿度に応じて補正し、湿度補正した標準露光部電位[VLS_Ref_Hum]を算出する(ステップS22)。具体的には湿度が50%よりも低い場合は(ステップS22/NO)、一般的にトナーの帯電性が上がり現像性が低下し画像濃度が下がるため、湿度に応じて湿度補正した標準露光部電位[VLS_Ref_Hum]を標準露光部電位の初期値[VLS_Ref_Init]より小さくし、より広い現像電位を得る露光部電位に湿度補正した標準露光部電位[VLS_Ref_Hum]とする(ステップS23)。
逆に湿度が高い場合は、湿度に応じて湿度補正した標準露光部電位[VLS_Ref_Hum]を標準露光部電位の初期値[VLS_Ref_Init]より大きくし、より狭い現像電位を得る露光部電位を湿度補正した標準露光部電位[VLS_Ref_Hum]とする(ステップS24)。
さらにサイクルカウンタ12の出力[PR_Cyc]が増えるにつれて感光体ドラム1の膜厚が磨耗により低下するため、現像電界を一定に保つため湿度補正された標準露光部電位「VLS_Ref_Hum」を、サイクルカウンタ出力[PR_Cyc]の増加にあわせ徐々に増加させ、より狭い現像電位を得る露光部電位を標準露光部電位[VLS_Ref]とする(ステップS25)。サイクルカウンタ出力[PR_Cyc]に所定の係数1を積算した値を、標準露光部電位「VLS_Ref_Hum」に加算することで標準露光部電位[VLS_Ref]を算出する。
次に、基準パッチ作成手段65によって露光静電パッチ[VLパッチ]を作成し(ステップS26)、電位センサ90で露光静電パッチ[VLパッチ]の電位である露光部電位[VL]を測定する(ステップS27)。
次に、露光部電位[VL]を標準露光部電位[VLS_Ref]と比較し(ステップS28)する。露光部電位[VL]が標準露光部電位[VLS_Ref]から所定以上差がある場合は(ステップS29/YES)、露光静電パッチ[VLパッチ]を作成したROS30のレーザ露光光量[LD_OUT]からその差に応じて、レーザ露光光量[LD_OUT]よりも大きい標準露光部電位[VLS_Ref]を得る標準レーザ露光光量[LD_OUT_Ref]を計算する。また、露光部電位[VL]と標準露光部電位[VLS_Ref]との差が所定値以下である場合には(ステップS29/NO)、露光静電パッチ[VLパッチ]を作成したROS30のレーザ露光光量[LD_OUT]からその差に応じて、レーザ露光光量[LD_OUT]よりも小さい標準露光部電位[VLS_Ref]を得る標準レーザ露光光量[LD_OUT_Ref]を計算する(ステップS30)。尚、この標準レーザ露光光量[LD_OUT_Ref]は実際の画像形成には使用せず、画像制御部100のトナー濃度目標値変更手段120へ送られる(ステップS32)。
次に、図8のフローチャートを参照しながらLD光量制御部60の動作を説明する。まず、基準パッチ作成手段65によってトナーパッチ[ADCパッチ]を作成する(ステップS41)。トナーパッチ「ADCパッチ」の静電潜像は現像、転写され、中間転写ベルト8で基準パッチ濃度センサ10によりトナーパッチの濃度「ADC」を測定する(ステップS42)
LD光量制御部60は、基準パッチ濃度測定結果[ADC]を基準パッチ濃度目標値[ADCS]と比較する(ステップS43)。この基準パッチ濃度目標値[ADCS]は画像制御部100から与えられる。
基準パッチ濃度[「ADC」が目標濃度[ADCS]より濃い場合は(ステップS44/YES)、レーザ露光光量[LD_OUT]を下げる補正を行なう(ステップS46)。また基準パッチ濃度[ADC]が目標濃度[ADCS]よりも薄い場合には(ステップS44/NO)、レーザ露光光量[LD_OUT]を上げる制御を行なう(ステップS45)。基準パッチ濃度[ADC]を目標濃度[ADCS]になるように補正し、このレーザ露光光量[LD_OUT]は以降の画像形成や制御パッチ作成に使用する。また、制御された結果のレーザ露光光量[LD_OUT]は画像制御部100のトナー濃度目標値変更手段120に送られる(ステップS47)。
次に、図9のフローチャートを参照しながトナー濃度目標値変更手段120の動作を説明する。トナー濃度目標値変更手段120は、標準潜像形成条件算出手段110から標準レーザ露光光量[LD_OUT_Ref]、LD光量制御部60からレーザ露光光量[LD_OUT]を入手し、両者を比較する(ステップS51)。
標準レーザ露光光量[LD_OUT_Ref]に比べレーザ露光光量[LD_OUT]が所定幅[ΔLD_TH]以上大きいまたは小さい場合、LD光量制御部60において基準パッチ濃度目標[ADCS]を得るのに必要なレーザ露光光量[LD_OUT]が、画像形成装置の状態に応じた標準レーザ露光光量[LD_OUT_Ref]よりも大きいか又は小さいことになる。尚[ΔLD_TH]は、LD光量制御部60において求められるレーザ露光光量[LD_OUT]の繰り返しばらつき相当の値で、繰り返しばらつき以上の差が[LD_OUT_Ref]と[LD_OUT]の間にある場合のみ以降の制御が動作するように置かれている。この場合、一時的にはLD光量制御部60でレーザ露光光量[LD_OUT]を補正して画像濃度の補正が行われるが、前述したように表面電位による補正では、基準現像パッチ部の濃度は補正できるがハイライトから高濃度に渡る全体の階調性は補正できず、階調の形状が変化してしまう。
そこで本発明では、標準レーザ露光光量[LD_OUT_Ref]に比べレーザ露光光量[LD_OUT]が所定幅[ΔLD_TH]以上大きいか又は小さい場合に、目標トナー濃度[ATCS]を補正してトナー制御部70へ送る。具体的には、標準レーザ露光光量[LD_OUT_Ref]に比べレーザ露光光量[LD_OUT]が所定幅[ΔLD_TH]以上大きい場合は(ステップS52/YES)画像濃度が薄いので、目標トナー濃度[ATCS]を1ステップ分小さくし目標トナー濃度を高くする(ステップS53)。
逆に標準レーザ露光光量[LD_OUT_Ref]に比べレーザ露光光量[LD_OUT]が所定幅[ΔLD_TH]以上小さい場合は(ステップS54/YES)画像濃度が濃いので、目標トナー濃度[ATCS]を1ステップ分大きくし目標トナー濃度を高くする(ステップS55)。
1ステップ分の変更量は一度に大きく目標トナー濃度[ATCS]を変化させると、次回標準潜像形成条件算出手段110の動作が実施されるまでの間にトナー濃度が大きく変化し画像濃度が大きく変化してしまうため、トナー濃度変化による画像濃度変化があまり目だ立たない程度の量に抑えている。また、目標トナー濃度[ATCS]をどちらに変化させる場合も目標トナー濃度初期値[ATCS_Init]から変更可能な上下限チェックを行い、上下限を超えた場合は上下限値で止める。なお、補正した目標トナー濃度[ATCS]はトナー制御部70へ送る(ステップS56)。
これにより、一時的にはLD光量制御部60でレーザ露光光量[LD_OUT]を補正して画像濃度の補正が行われるが、次回標準潜像形成条件算出手段110の動作(図7)が実施されるときには、目標トナー濃度[ATCS]を補正した分[LD_OUT]が[LD_OUT_Ref]に徐々に近づくことになる。したがって、表面電位による補正ではなく、できるだけトナー濃度により濃度補正をすることで全体の階調性を目標にあわせることができる。
上述した実施例1では、図7において、湿度[Hum]とサイクルカウンタ出力[PR_Cyc]により標準露光部電位[VLS_Ref]を算出し、電位センサ90で露光静電パッチ[VLパッチ]の電位である非露光部電位[VL]を測定し、標準露光部電位[VLS_Ref]を得る標準レーザ露光光量[LD_OUT_Ref]を計算した。
これに対し本実施例では、電位センサ90を使用しない画像形成装置での例を説明する。電位センサ90は高価なため低クラスの画像形成装置では電位センサ90を備えないものも増えてきている。
図10に、本実施例の標準潜像形成条件算出手段110の動作フローを示す。その他の動作は先の実施例と同じである。まず、画像形成装置の状態に応じた標準的な露光部電位である標準露光部電位[VLS_Ref]を以下の手順で算出する。画像形成動作立ち上げ時に、環境センサ11の出力である湿度[Hum]と、感光体ドラム1の回転数をカウントするサイクルカウンタ12の出力[PR_Cyc]を入手する(ステップS61)。
次に、標準露光部電位の初期値[VLS_Ref_Init]を湿度に応じて補正し、湿度補正した標準露光部電位[VLS_Ref_Hum]を算出する。
具体的には湿度が低い場合(標準湿度50%よいも低い場合)(ステップS62/NO)、一般的にトナーの帯電性が上がり現像性が低下し画像濃度が下がるため、湿度に応じて湿度補正した標準露光部電位[VLS_Ref_Hum]を標準露光部電位の初期値[VLS_Ref_Init]より小さくし(ステップS63)、より広い現像電位を得る露光部電位を湿度補正した標準露光部電位[VLS_Ref_Hum]とする。
逆に湿度が高い場合(標準湿度50%よいも高い場合)(ステップS62/YES)は、湿度に応じて湿度補正した標準露光部電位[VLS_Ref_Hum]を標準露光部電位の初期値[VLS_Ref_Init]より大きくし(ステップS64)、より狭い現像電位を得る露光部電位を湿度補正した標準露光部電位[VLS_Ref_Hum]とする。
さらにサイクルカウンタ12の出力[PR_Cyc]が増えるにつれ感光体の膜厚が磨耗により低下するため、現像電界を一定に保つため湿度補正された標準露光部電位[VLS_Ref_Hum]を、サイクルカウンタ12の出力[PR_Cyc]の増加にあわせ徐々に増加させより狭い現像電位を得る露光部電位を標準露光部電位[VLS_Ref]とする(ステップS65)。サイクルカウンタ12の出力[PR_Cyc]に所定の係数2を積算した値に、標準露光部電位[VLS_Ref_Hum]を加算して標準露光部電位[VLS_Ref]を求める。
次に、標準露光部電位の初期値[VLS_Ref_Init]と標準露光部電位[VLS_Ref]の差[ΔVLS]を求める(ステップS66)。
次に、環境センサ11の出力である温度[Temp]と感光体ドラムサイクルカウンタ12の出力[PR_Cyc]に応じてレーザ露光光量初期値[LD_OUT_Init]を補正して、標準露光部電位[VLS_Ref]を得る標準レーザ露光光量[LD_OUT_Ref]を算出する。
具体的には、レーザ露光光量初期値[LD_OUT_Init]を[ΔVLS]に応じて補正した値を、さらに温度[Temp]に応じ補正し温度補正標準レーザ露光光量[LD_OUT_Temp]を算出する。標準温度25度と比べ温度が下がると感光体ドラム1の感度が低下するためレーザ露光光量初期値[LD_OUT_Init]を上げ、温度が上がると感光体ドラムの感度が増加するためレーザ露光光量初期値[LD_OUT_Init]を下げて、温度補正標準レーザ露光光量[LD_OUT_Temp]を算出する(ステップS67)。標準温度25度から現在の温度[Temp]を減算した値に所定の係数4を積算し、この値に1を加算した値と、差[ΔVLS]に所定の係数3を積算した値とを積算する。この値をレーザ露光光量初期値[LD_OUT_Init]に加算して温度補正標準レーザ露光光量[LD_OUT_Temp]を算出する。
次に、サイクルカウンタ12の出力[PR_Cyc]が増えるにつれて、感光体ドラム1の感度が低下するため、温度補正標準レーザ露光光量[LD_OUT_Temp]を上げ、標準露光部電位[VLS_Ref]を得る標準レーザ露光光量[LD_OUT_Ref]を予測計算する(ステップS68)。具体的には、サイクルカウンタ12の出力[PR_Cyc]に所定の係数5を積算した値を温度補正標準レーザ露光光量[LD_OUT_Temp]に加算して標準レーザ露光光量[LD_OUT_Ref]を算出する。
標準レーザ露光光量[LD_OUT_Ref]を画像制御部100のトナー濃度目標値変更手段120へ送る(ステップS69)。以上により、同様の効果が得られる。
これまでの実施例では、標準レーザ露光光量[LD_OUT_Ref]とレーザ露光光量[LD_OUT]を比較してそのまま目標トナー濃度[ATCS]を補正しているが、本実施例では、トナー制御部70において測定されたトナー濃度センサの測定値がトナー濃度目標値と所定以上差がある場合は、トナー濃度目標値変更を行わない。本実施例の動作を図11のフローチャートを参照しながら説明する。なお、その他の動作は先の実施例と同じである。
まず、標準潜像形成条件算出手段110から標準レーザ露光光量[LD_OUT_Ref]、LD光量制御部60からレーザ露光光量[LD_OUT]を入手し、両者を比較する(ステップS71)。
標準レーザ露光光量[LD_OUT_Ref]に比べ、レーザ露光光量[LD_OUT]が所定幅[ΔLD_TH]以上大きいか又は小さい場合は、LD光量制御部60において基準パッチ濃度目標[ADCS]を得るのに必要なレーザ露光光量[LD_OUT]が画像形成装置の状態に応じた標準レーザ露光光量[LD_OUT_Ref]が大きいまたは小さいことになる。
[ΔLD_TH]は、LD光量制御部60において求まるレーザ露光光量[LD_OUT]の繰り返しばらつき相当の値で、繰り返しばらつき以上の差が標準レーザ露光光量[LD_OUT_Ref]とレーザ露光光量[LD_OUT]の間にある場合のみ以降の制御が動作するように置かれている。この場合、一時的にはLD光量制御部60でレーザ露光光量[LD_OUT]を補正して画像濃度の補正が行われるが、前述したように表面電位による補正では、基準現像パッチ部の濃度は補正できるがハイライトから高濃度に渡る全体の階調性は補正できず、階調の形状が変化してしまう。
そこで本発明では、標準レーザ露光光量[LD_OUT_Ref]に比べレーザ露光光量[LD_OUT]が所定幅[ΔLD_TH]以上大きいかまたは小さい場合に、目標トナー濃度[ATCS]を補正してトナー制御部70へ送る。
本実施例では、標準レーザ露光光量[LD_OUT_Ref]に比べレーザ露光光量[LD_OUT]が所定幅[ΔLD_TH]以上大きいかまたは小さい場合、無条件では目標トナー濃度[ATCS]を補正しない。トナー濃度センサ7の出力[ATC]が目標トナー濃度[ATCS]に対し所定のしきい値[ATCS_TH]以上離れている場合はトナー制御部70の制御が安定状態にあるとはいえないため、この状態での[LD_OUT]に応じて目標トナー濃度[ATCS]を補正しては、目標トナー濃度[ATCS]の可補正等不適切な補正を行なってしまう危険がある。
したがって本実施例では、トナー濃度センサ7の出力[ATC]が目標トナー濃度[ATCS]に対し所定のしきい値[ATCS_TH]以内にある状態のレーザ露光光量[LD_OUT]が標準レーザ露光光量[LD_OUT_Ref]に比べ所定幅[ΔLD_TH]以上離れている場合、すなわち補正前の目標トナー濃度[ATCS]ではレーザ露光光量[LD_OUT]が標準レーザ露光光量[LD_OUT_Ref]に比べ所定幅[ΔLD_TH]以上離れている場合のみ、目標トナー濃度[ATCS]を補正してトナー制御部70へ送る。
これにより、より精度の高い目標トナー濃度[ATCS]を補正が行える。
具体的には、レーザ露光光量[LD_OUT]が、標準レーザ露光光量[LD_OUT_Ref]に比べ所定幅[ΔLD_TH]以上離れている場合(ステッップS72/YES)、目標トナー濃度[ATCS]としきい値[ATCS_TH]との和が、トナー濃度センサ7の出力[ATC]よりも大きいか、又は目標トナー濃度[ATCS]からしきい値[ATCS_TH]を減算した値が、トナー濃度センサ7の出力[ATC]よりも小さいか否かを判定する(ステップS73)。これらの条件をトナー濃度センサ7の出力[ATC]が満たしている場合、目標トナー濃度[ATCS]を1ステップ分小さくし目標トナー濃度を高くする(ステップS74)。
また、標準レーザ露光光量[LD_OUT_Ref]から所定幅[ΔLD_TH]を減算した値よりも、レーザ露光光量[LD_OUT]の方が小さい場合には(ステップS75/YES)、目標トナー濃度[ATCS]としきい値[ATCS_TH]との和が、トナー濃度センサ7の出力[ATC]よりも大きいか、又は目標トナー濃度[ATCS]からしきい値[ATCS_TH]を減算した値が、トナー濃度センサ7の出力[ATC]よりも小さいか否かを判定する(ステップS77)。これらの条件をトナー濃度センサ7の出力[ATC]が満たしている場合、目標トナー濃度[ATCS]を1ステップ分大きくし目標トナー濃度を小さくする(ステップS77)。
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
目標の画像濃度カーブと、画像濃度が高濃度側に変化した時と、低濃度側に変化した時の画像濃度カーブを示す図である。 基準現像パッチ濃度を補正したときの目標の画像濃度カーブと、画像濃度が高濃度側に変化した時と、低濃度側に変化した時の画像濃度カーブを示す図である。 画像形成装置の構成を示す図である。 画像制御部の構成を示す図である。 トナー制御部70の動作を示すフローチャートである。 帯電電圧制御部80の動作を示すフローチャートである。 標準潜像形成条件算出手段110の動作を示すフローチャートである。 LD光量制御部60の動作を示すフローチャートである。 トナー濃度目標値変更手段120の動作を示すフローチャートである。 実施例2の標準潜像形成条件算出手段110の動作を示すフローチャートである。 実施例3のトナー濃度目標値変更手段120の動作を示すフローチャートである。
符号の説明
1 感光体ドラム 2 帯電器
3 現像器 4 転写ロール
5 トナーカートリッジ 6 トナー供給装置
7 トナー濃度センサ 8 転写ベルト
9 ロール 10 基準パッチ濃度センサ
11 環境センサ 12 サイクルカウンタ
40 画像処理部 60 LD光量制御部
70 トナー制御部 80 帯電電圧制御部
90 電位センサ 100 画像制御部

Claims (7)

  1. 現像器内のトナー濃度の測定値と、トナー濃度目標値とを比較してトナー補給を制御するトナー制御手段と、
    濃度制御用の基準パッチ作成する基準パッチ作成手段と、
    前記基準パッチの濃度を測定する基準パッチ濃度センサと、
    前記基準パッチ濃度センサの測定結果に応じて所望の濃度を得るように潜像形成条件を制御する潜像形成条件制御手段と、
    画像形成装置の状態に応じて変化する標準的な画像潜像電位を得る潜像形成条件である標準潜像形成条件を求める標準潜像形成条件算出手段と、
    前記潜像形成条件制御手段によって前記潜像形成条件を制御して画像を形成すると共に、前記潜像形成条件を前記標準潜像形成条件算出手段が算出した前記標準潜像形成条件と比較し、前記潜像形成条件が前記標準潜像形成条件に近づく方向に前記トナー濃度目標値を変更するトナー濃度目標値変更手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記潜像形成条件制御手段が制御する前記潜像形成条件は、少なくとも画像の潜像形成する露光手段の露光光量を含んでいることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記標準潜像形成条件算出手段は、少なくとも感光体の使用履歴に応じて、前記標準潜像形成条件を求めることを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置。
  4. 温度を測定する温度センサを備え、
    前記標準潜像形成条件算出手段は、少なくとも前記画像形成装置の環境温度または感光体周辺温度に応じて、前記標準潜像形成条件を求めることを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置。
  5. 感光体の潜像電位を測定する電位センサを備え、
    前記標準潜像形成条件算出手段は、少なくとも前記画像形成装置の電位センサの測定した潜像電位に応じて、前記標準潜像形成条件を求めることを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置。
  6. 前記トナー濃度目標値変更手段は、前記トナー制御手段において測定された前記トナー濃度センサの測定値が前記トナー濃度目標値と所定以上差がある場合は、トナー濃度目標値の変更を行わないことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の画像形成装置。
  7. 画像形成装置のトナー濃度を最適に調整するトナー濃度調整方法であって、
    現像器内のトナー濃度の測定値と、トナー濃度目標値とを比較してトナー補給を行なうステップと、
    濃度制御用の基準パッチの濃度を測定するステップと、
    前記基準パッチ濃度センサの測定結果に応じて所望の濃度を得るように潜像形成条件を変更するステップと、
    画像形成装置の状態に応じて変化する標準的な画像潜像電位を得る潜像形成条件である標準潜像形成条件を求めるステップと、
    前記潜像形成条件を変更しながら画像を形成すると共に、前記潜像形成条件と前記標準潜像形成条件と比較し、前記潜像形成条件が前記標準潜像形成条件に近づく方向に前記トナー濃度目標値を変更するステップとを有することを特徴とするトナー濃度調整方法。
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