JP2006162745A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 感光ドラムの製造コストを上げることなく、残像等の問題を解決しつつ、テストパッチによる画像の品位を向上させ、コストアップすることなく濃度制御の精度を向上させること。
【解決手段】 感光ドラムの副走査方向の感度むらから、パッチの濃度が変動し、補給量が不安定になる問題がある。感光ドラムにホームポジションを設け、感光ドラム上のパッチ作像位置の位相を常に一定にすることで、補給量の安定化を狙う。
【選択図】 図12

Description

本発明は、中間転写体を持つ画像形成装置においての画像濃度の調整に関する。
電子写真による画像形成を行う場合、記録媒体上に転写されるトナー量に基づいて行わなければならない制御がいくつかある。
電子写真装置による画像形成において、形成する画像の色見を一定に保つためには、現像器内のトナーとキャリア(現像剤)の濃度比を一定に保つ必要がある。そのため、画像形成を行った際に消費した分のトナーを定期的に現像器へと補給して行く必要がある。
従来の技術において、現像器内に光センサを設置し、現像器内のトナー表面からの反射光を検知することで現像剤とトナーの濃度比を判断し、トナー補給を行う方法があった。また、感光体上、あるいは転写体上にテストパッチを形成し、そのテストパッチに対向する位置に光センサを設置し、テストパッチからの反射光を検知することで現像剤とトナーの濃度比を判断し、トナー補給を行う方法があった(例えば、特許文献1参照)。
特開平05−188726号公報
現像器内のトナーと現像剤の濃度比を検知しようとするために、現像器内に光センサを設けた場合、現像器内の粉末状のトナーが飛散し、光センサ表面を汚してしまうため、装置を長期間に渡って使用していると、現像器内のトナー濃度の検知を正しく行うことが難しくなり、問題となっていた。
また、光センサによる濃度検知テストパッチの形成によって現像器内のトナーと現像剤の比を検知しようとする場合には、画像形成の合間にテストパッチを行う必要が発生する。これは、装置のプリントスピードを遅くしてしまい、生産性を大きく下げてしまう。テストパッチの形成を頻繁に行うことができればトナー濃度を一定に保つことができるが、テストパッチの形成を頻繁に行えば、画像形成にかかる時間はどんどん長くなってしまい、実用的でない。また、テストパッチそのもので消費するトナー量のフィードバック方法も問題となっていた。
通常、中間転写体と感光ドラムの周長を整数倍にする設計が行われるが、その場合でも、中間転写体と感光ドラムの位相を少しずらすことで、感光ドラム上の潜像がいつも同じ位置になって残像が残る問題を回避するような構成が取られる。ただし、感光ドラム面の感動は必ずしも均一ではない。そのため、テストパッチを作像するタイミングで、感光ドラムがどの位相であるかによって、テストパッチの検知結果が異なってしまい、補給量に誤差が出てしまう問題が発生していた。
この問題を解決する方法として、感光ドラムの製造工程において、精度を高くするか、あるいは、検査工程において、感度むらの大きなものを不合格とすることで、感光ドラムの感度を均一にすることができる。しかし、これらの対策は、大幅なコストアップにつながり、有効な対策とはいえない。
上記課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、感光ドラム、中間転写体を含む画像形成部と、中間転写体上の位相を検知するための、中間転写体ホームポジションマークと、中間転写体ホームポジションセンサと、感光ドラムの位相を検知するための、感光ドラムホームポジションマークと、感光ドラムホームポジションセンサと、作像開始信号を中間転写体ホームポジションセンサと、感光ドラムホームポジションセンサのいずれかを選択し、画像調整動作を行う場合には、感光ドラムホームポジションを基準とし、通常作像時は中間転写体ホームポジションを基準として作像を行う作像基準信号選択手段と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、感光ドラムの製造コストを上げることなく、残像等の問題を解決しつつ、テストパッチによる画像の品位を向上させ、コストアップすることなく濃度制御の精度を向上させることが可能となった。
また、制御内容をシンプルにすることで品質を向上させることが出来、装置を小型化すること、機械の生産性を最大限に効率化することも可能となった。
図1は、本発明の第1の実施例としてのカラー画像形成装置の概略断面図を示す。
本例では、上部にデジタルカラー画像リーダ部201(以下、「リーダ部」と略す)、下部にデジタルカラー画像プリンタ部202(以下、「プリンタ部」と略す)、リーダ部201とプリンタ部202の間に画像処理部203を有する。
リーダ部201において、原稿30を原稿台ガラス31上に載せ、露光ランプ32により露光走査することにより、原稿30からの反射光像を、レンズ33によりRGB3色分解フィルタと一体形成されたフルカラーセンサ34に集光し、カラー色分解画像アナログ信号を得る。カラー色分解画像アナログ信号は、図示しない増幅回路を経てデジタル化され、そして画像処理部203にて処理を施されてから、プリンタ部202に送出される。
プリンタ部202において、像担持体である感光ドラム1は矢印方向に回転自在に担持され、その感光ドラム1の周りには、前露光ランプ11、コロナ帯電器2、レーザ露光光学系3、電位センサ12、回転現像装置4(現像器4y,4c,4m)、現像装置4Bk、中間転写体5a、中間転写体上光量検知センサ13、クリーニング器6が配置されている。
レーザ露光光学系3において、リーダ部201からの画像信号は、レーザ出力部(不図示)にて光信号に変換され、変換されたレーザ光がポリゴンミラー3aで反射され、レンズ3b及びミラー3cを通って、感光ドラム1の面に投影される。
プリンタ部202による画像形成時には、感光ドラム1を矢印方向に回転させ、前露光ランプ11で除電した後の感光ドラム1を帯電器2により一様に帯電させてから、各分解色ごとに光像Eを照射して潜像を形成する。
次に、所定の現像器を動作させて、感光ドラム1上の潜像を現像し、感光ドラム1上に、樹脂を基体としたトナー画像を形成する。現像器は、現像ロータリーモータの回転により、各分解色に応じて択一的に感光ドラム1に接近させるようにしている。
感光ドラム1上の現像されたトナー画像は、1次転写帯電器によって印加された高圧により、中間転写ベルトに転写される。本実施例では、中間転写ベルトの全周の1/2以下の記録材(250mm)の場合には、2枚の記録材に対応する中間転写体上の領域に対して同時に画像形成可能である。この2枚の記録紙に対応する画像を中間転写体上に同時に画像形成する場合を以下「2枚貼り制御」といい、また中間転写ベルト上に1枚の記録材に対応する画像を形成して画像形成を行う場合を「1枚貼り制御」という。
中間転写ベルト5a上に1枚貼りでの画像形成を行ったときの形態を、図7(a)に示す。また、中間転写ベルト5a上に2枚貼りでの画像形成を行った形態を、図7(b)に示す。
一枚貼りしたときのトナー画像は中間転写ベルト5a上の定点PTAを先頭に作像され、記録材の中間転写体回転方向のサイズが変わっても、定点PTAを先端に作像されるように制御される。(記録材Aに対するトナー画像の形態)これに対し、2枚貼りの場合は、1枚目の転写材に対応するトナー画像は、1枚貼りの場合同様に定点PTAを先端になるように吸着され、(記録材Bに対するトナー画像の形態)、2枚目は定点PTAの中間転写体の180度対向点である定点PTBが先端になるように作像される。(記録材Cに対するトナー画像の形態)2枚貼りの場合も1枚貼りと同じく記録材サイズが変わっても、定点PTA,PTBが先端になるように作像される。
以下トナー画像の先端が定点PTAを先頭になるように作像する制御をA面作像またはA面貼り制御、定点PTBを先端になるように吸着する制御をB面作像またはB面貼り制御と表現することにする。
ベルト状とされる転写装置つまり中間転写体5aを回転させるに従って、感光ドラム1上のトナー像は1次転写帯電器5bにより中間転写体5aに転写される。このようにして、中間転写体上には、所望数の各色画像が転写され、フルカラー画像が形成される。フルカラー画像形成の場合、このようにして4色のトナー像の中間転写体への転写が終了した後、給紙カセットから搬送された記録材を2次転写ローラ5cの位置へと搬送し、記録材への2次転写を行う。4色のトナー画像の2次転写が終了した記録材は、2次転写ローラを通過した後、熱ローラ定着器9を介して、排紙部500に排出される。
1次転写終了後の感光ドラム1は、表面の残留トナーがドラムクリーニング器7で清掃された後、再度画像形成肯定に供される。他方、2次転写終了後の中間転写体5aは、表面の残留トナーがクリーニング器6で清掃された後、再度画像形成工程に供される。
記録材の両面に画像を形成する場合には、一方の面に画像を形成した記録材を定着器9から排出した後、すぐに搬送パス切り替えガイド19を駆動して、その記録材を搬送縦パス20を経て、反転パス21aに一旦導いてから、反転ローラ21bの逆転により、送り込まれた際の後端を先頭にして送り込まれた方向と反対向きに退出させ、両面パス22に収納する。その後、再び上述した画像形成工程によってもう一方の面に画像を形成する。このように記録材の表裏両面に画像を形成する場合、その記録材の最初に画像が形成される第1の面を「両面1面目」、次に画像が形成される第2の面を「両面2面目」という。
また、本例においては、所望のタイミングで偏心カム25を動作させ、2次転写ローラ5cと一体化しているカムフォロア5iを作動させることにより、中間転写体5と2次転写ローラとのギャップが任意に設定可能な構成となっている。例えば、スタンバイ中または電源オフ時には、中間転写体5と、2次転写ローラ5cの間隔を離す。
次に画像形成動作制御用の中間転写体基準信号の説明を行う。定点PTAが先頭になるように行う中間転写体5への作像において、各色トナー像の形成画像を合わせるために中間転写体5上に不図示のセンサとセンサ検出フラグが配置されている。具体的には図8は潜像形成開始直後の感光ドラム1と中間転写体5aの様子であり、潜像先端が記録材先端に対応する位置に転写時に重なる様子を示している。これに対し、図9では潜像(レーザ)と中間転写体基準信号Aの関係を示したもので、潜像形成開始タイミングに対して、Tprei時間前に中間転写体基準信号Aが立ち下がるように構成されている。この同様の信号をB面制御用にも用意してあり、これを中間転写体基準信号B(以下ITOP−B)と呼ぶ。これらの中間転写体基準信号は、中間転写体5aが回転しているときに発生するようになっている。
また後述するように定着スピードに対応する形で感光ドラムモータも複数種類のスピードで駆動可能なように構成されている。
次に、現像装置4におけるトナー濃度制御について説明する。マゼンタ現像器4m、シアン現像器4c、イエロー現像器4y内のそれぞれのトナーは波長約960nmの近赤外光に対して反射することから、その特性を利用し、中間転写体5上に現像されたトナー像に対して近赤外光を照射し、中間転写体5上の反射成分と、照射光源からの直接光の比較を中間転写体上光量センサ13で検知し、A/Dコンバータ752での変換をし、現像されたトナー像濃度からトナー濃度を検知し、これから、現像器内トナー濃度を算出する。黒トナーに関しては、トナー濃度信号に対するトナーを不図示のホッパから現像器に補給する。イエロー、マゼンタ、シアンのトナーに関しては、トナー濃度信号に対するトナーを不図示のトナーカートリッジから現像器に補給する。
次に、熱ローラ定着器9の詳細な説明を行う。熱ローラ定着器9は、定着上ローラ9a、定着下ローラ9b、定着ウェッブ9cを有している。
熱ローラ定着器9は、定着ローラ9a,9bの熱エネルギーによって記録材上のトナーを溶融し、定着ローラ9a,9b間の圧力によって溶融したトナーを記録材とを定着させる。なお、定着上ローラ9a、定着下ローラ9bの表面は、その略中心部に組み込まれた定着上ヒータ9e、定着下ヒータ9fと、それぞれのローラ表面温度を検知する定着上サーミスタ781、定着下サーミスタ782とにより、独立に最適な表面温度になるように制御される。
定着ウェッブ9cは、定着上ローラ9a上の汚れ、あるいはオフセットしたトナーを除去すべく必要時に定着上ローラ9aに当接する。その際、定着ウェッブ9cに内蔵されている巻き取り装置により、定着ウェッブ9cの新しい面を定着上ローラ9aに当接させてクリーニング性能を向上できるようにもなっている。
また、熱ローラ定着器9は、図1には不図示の定着駆動モータにより定着ローラ9a,9bと記録材搬送部9gを駆動する。定着駆動モータは定着駆動モータドライバ761(図2参照)により駆動される。本実施例では、記録材の種類による定着性の差異をなくすため、4種類の記録材に対応した定着スピードを実現できるように構成されている。
具体的な感光ドラム1の画像形成時の周速をVP(以下、「プロセススピード」という)とすると、普通紙定着スピードVFN=VPであり、両面2面目用の定着スピードVFDはVFNより小さく、厚紙用定着スピードVFTはVFDより小さく、OHP用定着スピードVFOはVFTより小さい。したがって、VP=VFN>VFD>VFT>VFOの関係が成立し、この4種類の定着スピードが実現できるように定着駆動モータドライバ761(図2参照)が構成されている。なお、記録材搬送部9gの搬送スピードは定着ローラ9a,9bの周速と同一になるように設定されている。また、両面2面用の定着スピードVFDは2色以上のトナーを定着させる両面2面目用に使用され、両面2面目でも1色のトナーしか定着させない単色モードでは使用せず、この場合は普通紙定着スピードVFNで定着動作を行う。
図2は、本発明の一実施例のカラー画像形成装置における制御系のブロック図である。カラー画像形成装置では制御上大きく2つのブロックに分けられる。1つは、主に、リーダ部201および画像処理部203の制御を行うリーダコントローラ700であり、他の1つは、プリンタ部202の制御を行うプリンタコントローラ701である。
702は、走査ミラー32a,32b,32cと露光ランプ32を移動させる不図示の光学モータを駆動するための光学モータドライバ、703は、原稿を自動的に交換する自動原稿送り装置RDF400を制御するためのRDFコントローラ、704は画像読み取りのためのCCDの制御を行うCCDドライバ、705はリーダコントローラ700の制御プログラムが格納されたROM、706は制御値等のデータを格納しておくRAM、707は露光ランプ32等の負荷を駆動するためのI/Oである。また、RAM706は、電源を切ってもデータが保持できるように電池でバッテリバックアップされている。
次に、プリンタコントローラ701の周辺制御部について説明する。750はプリンタコントローラ701の制御プログラムを格納するROM、751は制御値等のデータを格納しておくRAM、752は電位センサ12およびドラム上光量検知センサ13等からのアナログ信号をデジタルデータに変換するA/Dコンバータ、753はアナログ設定値を高圧制御部770等に出力するD/Aコンバータ、754はモータおよびクラッチ等の負荷を駆動するI/Oである。
708はソータコントローラであり、プリンタコントローラ701と通信を行い、操作部704で設定されたノンソートモードやソートモードやグループモードの積載形態指示に従って積載制御や、同じくステイプル指示に応じたステイプル制御を行う。
図3は、本実施例における画像処理部203の構成例を示すブロック図である。図3において101はCCD読み取り部であり、前述のフルカラーセンサ34(図1参照)から入力されたアナログRGB信号をそれぞれ増幅するためのアンプ、アナログRGB信号を例えば8ビットのデジタル信号へ変換するためのA/Dコンバータ、公知のシェーディング補正を行うためのシェーディング補正回路などで構成され、原稿画像のデジタルRGB画像信号を出力する。
102はシフトメモリであり、画像処理コントロール部からのシフト量制御信号に応じて、CCD読み取り部101から入力されたRGB画像信号の例えば色間、画素間のずれを補正する。103は補色変換回路であり、シフトメモリ102から入力されたRGB画像信号をMCY画像信号へ変換する。104は黒抽出回路であり、画像処理コントロール部から入力された黒抽出信号に応じて、補色変換回路103から入力されたMCY(マゼンタ、シアン、イエロー)画像信号から画像の黒色領域を抽出し、抽出した黒色領域に対するBk(ブラック)画像信号を出力する。
105はUCR回路であり、黒抽出回路104から入力されたBk画像信号と画像処理コントロール部から入力されたUCR量制御信号とに応じて、補色変換回路103から入力されたMCY画像信号に下色除去(UCR)処理を施す。すなわち、黒抽出回路104とUCR回路105は、抽出した黒色領域をMCY3色のトナーを重ねるのではなく、Bkトナーに置き換えて画像形成を行うことで色再現性の向上を図るものである。
黒抽出回路104から出力されるBk画像信号は下式(1)によって決定される。
BK=A・min(C2,Y2,M2) …(1)
なお、式(1)において、Aは黒抽出係数、C2,Y2,M2は補色変換回路103から出力されたMCY画像信号である。黒抽出係数Aは、画像処理コントロール部から指定される黒抽出量制御信号によって決定される。
また、UCR回路105から出力されるMCY画像信号は下式(2)によって決定される。
Figure 2006162745
なお、式(2)においてM2,C2,Y2は補色変換回路103から出力されたMCY画像信号、M1,C1,Y1はUCR回路105から出力されるMCY画像信号であり、係数B1,B2,B3,D1,D2,D3は画像処理コントロール部からUCR量制御信号によって決定される。
次に、106はマスキング回路であり、使用するトナーの濁り成分の除去やCCDのRGBフィルタ特性の補正をするために、画像処理コントロール部から入力されたマスキング係数制御信号に応じて、UCR回路105から入力されたMCY画像信号にマスキング処理を施す。マスキング回路106から出力されるMCY画像信号は下式(3)によって表現される。
Figure 2006162745
なお、式(3)においてa11〜a33はマスキング係数、M1,C1,Y1はUCR回路105から出力されたMCY画像信号、M0,C0,Y0はマスキング回路106から出力されるMCY画像信号であり、マスキング係数a11〜a33は画像処理コントロール部から指定されるマスキング係数制御信号によって決定される。
107は画像メモリ部であり、高速のページメモリと複数のページ画像データを蓄積可能な大容量のメモリ(ハードディスク)を有している。ハードディスクに格納された複数の画像データは、操作部で指定された編集モードに応じた順序で出力される。例えば、ソートの場合、リーダ部201から読み取った原稿束の画像を順に出力する。ハードディスクから一旦格納された原稿の画像データを読み出し、これを複数回繰り返して出力する。これにより、ビンが複数あるソータと同じ役割を果たすことができる。外部I/F処理部4から入力される、コンピュータからの画像データは、外部I/F処理部で画像データとして処理されており、リーダ部からの画像信号と同様に、一旦、画像メモリ部で、ページメモリ、あるいは、ハードディスクに格納される。
108はセレクタであり、画像処理コントロール部から色選択端子S1へ入力された色選択信号に応じて、マスキング回路106と黒抽出回路104から入力されたM、C、Y、Bkの画像信号の中から1色の画像信号を選択して画像信号V1を出力する。
109はプリンタ階調補正回路であり、プリンタ部202の出力特性を各色ごとリニアにするために、プリンタコントローラ701から入力されたプリンタ色選択信号に応じて、図5に一例を示すガンマ変換特性のM,C,Y,bkの何れかを選択して画像信号に補正を施すため色選択端子S4へ設定する。
110はレーザドライバであり、前述のレーザ露光光学系3(図1参照)に含まれる。レーザドライバ110は、プリンタ階調補正回路109から入力された画像信号V3に基づいて半導体レーザを変調駆動することにより、感光ドラム1上に潜像を形成する。
次に画像メモリ部107の詳細を図5に従って述べる。画像メモリ部107では、DRAM等のメモリで構成されるページメモリ部731に、メモリコントローラ部732を介して外部I/F処理部720、画像処理部203から画像データの書き込み、外部I/F処理部720、プリンタ部701への画像読み出し、大容量の記憶装置であるハードディスク734への画像の入出力のアクセスを行う。メモリコントローラ部732は、ページメモリ730のDRAMリフレッシュ信号の発生を行い、又、画像I/F処理部720、画像処理部203、ハードディスク734からのページメモリ731へのアクセスの調停を行う。更に、ページメモリ部731への書き込みアドレス、ページメモリ部731からの読み出しアドレス、読み出し方向などの制御をする。それにより、画像処理部203はページメモリ部731に複数の原稿画像をならべてレイアウトを行い、プリンタ部に出力する機能や、画像の一部分のみ切り出して出力する機能や、画像回転機能を制御する。
次に、図7に従って、外部I/F処理部720の構成を述べる。外部I/F処理部720は前述した様に、画像メモリ部730を介して、リーダ部の画像データを外部I/F処理部に取り込み、又、画像メモリ部730を介して、外部I/Fからの画像データをプリンタ部701へ出力して画像形成を行う。外部I/F処理部730にはコア部406とファクシミリ部401、ファクシミリ部の通信画像データを保存するハードディスク402、外部コンピュータ11と接続するコンピュータインターフェース部403と、フォーマッタ部404、イメージメモリ部405を有している。
ファクシミリ部401はモデム(不図示)を介して公衆回線と接続しており、公衆回線からのファクシミリ通信データの受信と、公衆回線へのファクシミリ通信データの送信を行う。ファクシミリ部401では、ファクシミリ機能である、指定された時間にファックス送信を行ったり、相手から指定パスワードの問い合わせで画像データを送信するなどハードディスク402にファクス用の画像を保存して処理を行う。これにより、一度リーダ部201から画像メモリ部730を介して、ファクシミリ部401、ファクシミリ用のハードディスク402へ画像を転送した後は、リーダ部201、画像メモリ部3をファクシミリ機能に使うことなしに、ファックス送信を行うことができる。
コンピュータインターフェース部403は外部のコンピュータとのデータ通信を行うインターフェース部であり、ローカルエリアネットワーク(以下、LAN)、シリアルI/F、SCSII/F、プリンタのデータ入力用のセントロI/Fなどを持つ。このI/Fを介して、プリンタ部、リーダ部の状態を外部コンピュータに通知したり、コンピュータの指示でリーダ部201で読み取った画像を外部コンピュータへ転送したりする。また、外部コンピュータからプリント画像データを受け取ったりする。外部コンピュータからコンピュータインターフェース部403を介して通知されるプリントデータは専用のプリンタコードで記述されているため、フォーマッタ部404はそのコードを画像メモリ部730を介してプリンタ部2で画像形成を行うラスターイメージデータに変換する。フォーマッタ部404はラスターイメージデータの展開をイメージメモリ部405に行う。
イメージメモリ部は、このようにフォーマッタ部404がラスターイメージデータの展開するメモリとして使用したり、また、リーダ部の画像をコンピュータインターフェース部403を介して外部コンピュータに送る(画像スキャナー機能)場合に、画像メモリ部3から送られる画像データをイメージメモリ部に一度展開し、外部コンピュータに送るデータの形式に変換してコンピュータインターフェース部403からデータを送出するような場合においても使用される。コア部406は、ファクシミリ部401、コンピュータインターフェース部403、フォーマッタ部404、イメージメモリ部405、画像メモリ部3間それぞれのデータ転送を制御管理する。これにより、外部I/F処理部4に複数の画像出力部があっても、画像メモリ部3へ画像転送路が一つであっても、コア部406の管理のもと、排他制御、優先度制御され画像出力が行われる。
図6は、本発明のカラー画像形成装置の操作部を示したものである。図6において351はテンキーであり、画像形成枚数の設定やモード設定の数値入力に使用する。352はクリア/ストップキーであり、設定された画像形成枚数や画像形成動作の停止を行うために使用する。353はリセットキーであり、設定された画像形成枚数や動作モードや選択給紙段等のモードを規定値に戻すためのものである。354はスタートキーであり、このスタートキー354の押下により画像形成動作を開始する。
369は液晶等で構成される表示パネルであり、詳細なモード設定を容易にすべく、設定モードに応じて表示内容が変わる。本実施例では、カーソルキー366〜368で表示パネル369のカーソルを移動させ、OKキー364によって設定を決定させる。このような設定方法はタッチパネルで構成することも可能である。
371は紙種設定キーであり、標準より厚い記録材へ画像形成を行うときに設定する。紙種設定キー371によって厚紙モードが設定されると、LED370が点灯するように制御される。本実施例では、厚紙モードの設定のみ可能であるが、必要に応じて、OHPやその他の特殊用紙用のモードの設定が可能となるように機能を拡張することもできる。
375は両面モード設定キーであり、例えば、片面原稿から片面出力を行う「片−片モード」、片面原稿から両面出力を行う「片−両モード」、両面原稿から両面出力を行う「両−両モード」、両面原稿から2枚の片面出力を行う「両−片モード」の4種類の両面モードの設定が可能である。LED372〜374は、設定された両面モードに応じて点灯し、「片−片モード」ではLED372〜374はすべて消灯し、「片−両モード」ではLED372のみが点灯、「両−両モード」ではLED373のみが点灯、「両−片モード」ではLED374のみが点灯するように制御される。
(画像形成の具体例)
以下、具体例として、自動原稿送り装置RDF400を使用しない「片−片モード」で、厚紙モードの設定がされていない普通紙に対しての4色の画像形成動作について説明を行う。
この場合、画像形成を行う記録材が普通紙であるため、定着駆動モータドライバ761に対してのスピード設定は感光ドラム1の画像形成スピード(プロセススピード)VPと同じVFNとなるように設定する。
オペレータがテンキー351によって画像形成枚数を設定した後、用紙選択キー303で給紙段を選択し、スタートキー354で動作スタートを指示すると、プリンタコントローラ701は、画像形成に必要な駆動モータ、例えば、感光ドラム駆動モータ、定着駆動モータ、給紙駆動モータ、およびメイン駆動モータの各ドライバに駆動を指示する。次に、それらの駆動モータの駆動状態が安定化してから、指定された給紙段(記録材カセット7a、7bなど)から記録材Pの給紙動作を開始する。このとき、略同時にリーダ部201は、前述のシフト量、黒抽出量、UCR量、およびリーダ色選択信号等を画像処理部203の各ブロックに設定する。また、プリンタ階調補正回路109には図5に示すmの変換特性が選択される。
中間点転写体上での画像形成は、中間転写体の基準信号に合わせるようにして、画像処理部からの各色に分解された画像データをプリンタ部に送ることによって行う。
指定給紙段から給紙された記録材Pは、レジストローラ50によって、中間転写体上の基準位置に対応が取れるタイミングで搬送され、2次転写ローラ上で、記録材上の所定位置に画像が転写される。
以下図8、32、33を用いて、各制御の詳細なタイミングについて説明する。
図8は潜像書き込み開始タイミング時の感光ドラム1と中間転写体5aとの位置関係を示したものであり、中間転写体5a上の定点PTAから記録材Aに対応する画像が一時転写されている1枚貼りA面作像の様子である。本実施例ではフルカラー画像はマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの順で画像形成されるので、たとえばマゼンタの1次転写が終了し、次にシアンの潜像を感光ドラム1へ書き込み開始する時の様子であり、これからレーザ書き込み位置から転写位置までの距離LLTをプロセススピードVPで時間経過したのち、シアンの1次転写動作が開始される。
次に図9は図8のときの様子をタイミングチャートにしたものであり、本実施例におけるタイミング制御の基本となる中間転写体基準信号と各画像形成動作の関連の様子を示したものである。
中間転写体基準信号Aの立ち下がりからTprei時間後の潜像形成可能なように画像処理部に設定を行う。本潜像開始タイミングから距離LLT後に実行される1次転写動作のためのタイミングも、この信号を基準として判断する。
図10は画像形成時の要求される各タイミングを制御部位の配置を無視できるように記録材に対してのタイミングで表現したものである。中間転写体に対して画像は先端部と後端部はそれぞれ6mm、4mm欠ける形で出力され、図には有効画像領域として表現してある。これは2次転写から定着までの間でのトナー落ちによる装置内汚れを防止するために必要である。2次転写動作に必要な転写高圧は、この用紙先端の6mmの先端余白で立ち上がり、後端側は用紙全域を越えた部分で立ち下がる。
このようなタイミングを実現するための高圧制御部770のブロック図を図11に示す。一例として制御タイミングが厳しい転写高圧について示す。
801は転写電流を発生するための高圧トランス、804はD/A部753で設定された高圧制御信号(電圧)をリファレンスとして高圧トランス801の一次側に流れる電流を制御することで二次側に流れる電流を制御する作動増幅部、805は電流検出用抵抗である。
また、リーダ部から送られている原稿情報は、画像処理部203で処理され、そして帯電器2により一様に帯電された感光ドラム1に、レーザ光として照射されて潜像を成し、まずはマゼンタ現像器4mにより現像される。現像された画像情報は、記録材に対応する中間転写体上のP上に1次転写帯電器5bにより転写される。このM(マゼンタ)潜像形成、現像、転写の画像形成動作は、感光ドラム1と中間転写体5aが1回転する間に実行され、同様に、残りの3色のC(シアン)、Y(イエロー)、Bk(ブラック)の各色についても実行する。また、このとき画像処理部203に対しての設定は画像形成ごとに行うものとする。
このように4色の画像が1次転写された中間転写体上のトナー画像は2次転写ローラにおいて、レジストローラにより2次転写に適したタイミングで搬送されてきた記録材へと2次転写される。その際、2次転写ローラ5hにより中間転写体5aと記録材Pの間で、2次転写高圧を印加し、2次転写電流を形成することで、トナー画像を記録材に対して2次転写する。
このように2次転写ローラを抜け、トナー画像を載せた記録材Pは、中間転写体5aと同一のスピード(VP)で搬送動作する記録材搬送部9gにより、熱ローラ定着器9に搬送され、そして定着スピードVFN=VPで定着されてから、ソータ600に排出される。
(厚紙モードでの定着スピードの特殊性)
厚紙上にトナーを定着させるためには、普通紙に比べてより多くのエネルギーが必要となるため、定着スピードを普通紙に比べて遅くして、単位面積/時間当たりのエネルギーを増やすことで厚紙の定着性を確保している。その場合、従来では、2次転写ローラから上下定着ローラ9a、9bの当接位置までの距離を厚紙の画像形成可能最大サイズより大きくすることにより、画像形成スピード(プロセススピード)VPである中間転写体5aの周速を一定にしたまま、記録材搬送部9gにて、記録材を中間転写体5aのスピードとは異なる定着スピードVFに減速し、その記録材搬送部9gを速度変換領域として使用していた。このためには、厚紙の画像形成可能最大サイズに相当する大きさの記録材搬送部9gを確保しなくてはならず、装置が大型化するという欠点があった。
そこで、本実施例では、中間転写体5aのスピードを定着スピードと同様に可変できる構成とし、定着スピードVFを画像形成スピードVPより遅くしなくてはならないときには、最終色の転写終了後は、中間転写体5aのスピードを定着スピードにまで減速する。これにより、記録材搬送部9gに速度変換領域としての大きさを確保する必要をなくして、装置の大型化を回避する。
(回転現像器の制御)
本実施例においては、現像器は、YMC3色の回転現像器と、Bkの固定型の現像器を持つ。図12は、回転現像器の制御タイミング説明の図である。コピー開始時には、マゼンタの現像器が感光体に対向する位置に移動する。1色目のマゼンタが現像された後、次のシアンの現像を開始するまでの間に、回転現像器の回転を行い、シアンの現像器が感光体に対向する位置へと移動する。イエローでの制御は同等である。
回転現像器の位置制御は、ステッピングモータでパルス数をカウントする事で行い、現像器の感光ドラムに対向する際の停止位置は、正確に制御される。また、AB面の間の距離は短いため、回転現像器の制御においては、ステッピングモータにより、加速、減速を用いた高速回転制御が行われる。図に示す台形はそれぞれの辺が、加速領域、定速領域、減速領域に対応している。
Bkの現像器は独立した固定のものであり、回転の制御は必要ない。
(テストパッチ作像による濃度制御)
本実施例においては、現像器内にトナーの濃度を測定するためのセンサを持たない。印字した画像データのビデオカウント数を元に、トナーの消費量を計算し、これをもってトナーカートリッジから、現像器へのトナー補給量とする。トナーカートリッジには、不図示のスクリューが装備されている。このスクリューを一定時間回転させた際の補給量G があらかじめ分かっており、補給量Xと、スクリュー回転時間tの関係は、X=Gtという一次式で計算される。
トナー補給時、トナーが現像器に均一に補給されるようにするため、補給動作は、現像器が動作している時間内に行わなければならない。補給に伴うスクリューの回転時間が、1回の現像時間を上回る場合、補給動作は、2回の現像動作に渡って行われることになる。
ビデオカウントによるトナー補給動作は、短期間にはほぼ正しい補給量を維持できるが、誤差があり、実際に現像されたトナー像が正しい濃度になっているかどうかを制御できない。そのため、本実施例においては、所定枚数のプリントの後、テストパッチを作像し、その濃度を測定することで、トナー補給量へのフィードバックを行う。これにより、ビデオカウントでの補給で発生した補給量の誤差を補填する。
テストパッチの作像は、図13のように、通常作像の画像後端で行う。このパッチは、1次転写され、中間転写体上の所定位置に設置された中間転写体反射光量センサ13において、反射光量が測定される。テストパッチ画像は、2次転写は行われず、記録材への画像の転写が終了したのち、中間転写体上のクリーナー6において、そのトナー像が清掃される。
(ドラムHPによるテストパッチ作像)
図12は、画像形成時、およびテストパッチ形成時の基準HPセンサ選択のフローチャートである。
本発明においては、通常の画像形成の基準信号として、中間転写体上のホームポジションセンサ5hpを用いて画像形成を行う。通常の画像形成の場合は、パッチ検動作かどうかの判定を行い(3601)、パッチ検動作ではないので、ITBホームポジションセンサの検知を有効化する(3602)。その後、検知した中間転写体のホームポジションセンサを基準として、cpuによって時間を計測し、画像形成のタイミングをはかる。画像形成動作が終了すると、中間転写体のホームポジションセンサ検知を無効化する(3605)。
テストパッチパターンを作像し、トナー濃度の検知を行う場合には、感光ドラム上のホームポジションセンサを用いて画像形成を行う。テストパッチの画像形成の場合は、パッチ検動作かどうかの判定を行い(3601)、パッチ検動作であるので、感光ドラムホームポジションセンサの検知を有効化する(3603)。その後、検知した中間転写体のホームポジションセンサを基準として、cpuによって時間を計測し、テストパッチパターン画像形成のタイミングをはかる。画像形成動作が終了すると、中間転写体のホームポジションセンサ検知を無効化する(3605)。
図13,36は、通常画像の形成と、テストパッチ画像の形成の位相の違いを示す図である。
図の状態では、フルカラー4色の作像の途中段階として、1色目のマゼンタの画像形成が終了し、2色目のシアンの画像形成が始まっている状態を示している。1色目のマゼンタ画像の形成後、2色目のシアンの画像形成の間で、テストパッチパターンを形成し、濃度調整を行う。テストパッチパターンの画像を形成する場合は、上記で説明を行ったように、ドラムのホームポジションセンサ(PT_DRUM)を基準として行う。そのため、通常の画像形成が行われる位置に対して、図に示すような位相のオフセットが発生する。このようにすることで、感光ドラム上のパッチ作像の位置を、常に一定に保ち、感光ドラムの感度むらの影響を受けることなく、パッチの濃度を検知し、補給へのフィードバックを正確に行うことが可能となる。 形成されたテストパッチは、テストパッチの反射光量を測定するセンサによって検知され、検知結果が補給制御にフィードバックされる。
図14(b)の上図は、位相差が無く、オフセットの必要が無い場合のタイミング図である。この場合、中間転写ベルトに対するテストパッチの位相は常に一定になるが、テストパッチパターンの感光ドラムに対する位置は、一定にならない。そのため、感光ドラムの副走査方向の感度むらの影響を受けてパッチの濃度には誤差が発生する。
また、図14(b)の下図は、位相差があり、補正が行われた場合のタイミングを示している。この場合は、中間転写ベルトに対するテストパッチパターンの位相は一定にならないが、感光ドラムに対する位相はつねに一定となり、テストパッチパターンの濃度は、感光ドラムの副走査方向の感度むらに関わらず常に一定のものとなる。
本発明の実施例における画像形成装置の断面図である。 本発明の実施例における画像形成装置のブロック図である。 本発明の実施例における画像処理部のブロック図である。 本発明の実施例における外部IF処理部のブロック図である。 本発明の実施例における画像処理部の階調補正の説明図である。 本発明の実施例における操作部の図である。 本発明の実施例における1/2枚貼り制御の説明図である。 本発明の実施例における転写タイミングの説明図である。 本発明の実施例における転写タイミングの説明図である。 本発明の実施例における転写高圧制御タイミングの説明図である。 本発明の実施例における高圧制御部のブロック図である。 本発明の実施例における画像基準信号選択のフローチャートである。 本発明の実施例におけるテストパッチ形成タイミングの説明図である。 本発明の実施例におけるテストパッチ形成タイミングの説明図である。
符号の説明
201 リーダ部
202 プリンタ部
400 原稿自動送り装置
1 感光ドラム
1hp 感動ドラムホームポジションセンサ
2 一次帯電器
3 レーザ露光部
3a ポリゴンミラー
3b レンズ
3c ミラー
4 回転現像器
4Bk 黒現像器
4M マゼンタ現像器
4C シアン現像器
4Y イエロー現像器
5a 中間転写ベルト
5b 1次転写帯電器
5c 2次転写帯電器
5hp 中間転写ベルトホームポジションセンサ
6 中間転写ベルトクリーナ
7 感光ドラムクリーナ
7a 右デッキ
7b 1段カセット
7c 2段カセット
7d 左デッキ
9 定着器
9a 定着上ローラ
9b 定着下ローラ
9c ウエブ
9e 定着上ヒータ
9f 定着下ヒータ
11 前露光LED
12 電位センサ
13 テストパッチ濃度センサ
19 フラッパ
20 両面縦パス
21a 反転パス
21b 反転ローラ
22 両面パス
25 2次転写ローラクリーナ
30 原稿
31 原稿台
32 露光ランプ
33 レンズ
34 フルカラーセンサ
700 リーダコントローラ
701 プリンタコントローラ

Claims (2)

  1. 感光ドラム、中間転写体を含む画像形成部と、
    中間転写体上の位相を検知するための、中間転写体ホームポジションマークと、
    中間転写体ホームポジションセンサと、
    感光ドラムの位相を検知するための、感光ドラムホームポジションマークと、
    感光ドラムホームポジションセンサと、
    作像開始信号を中間転写体ホームポジションセンサと、感光ドラムホームポジションセンサのいずれかを選択し、画像調整動作を行う場合には、感光ドラムホームポジションを基準とし、通常作像時は中間転写体ホームポジションを基準として作像を行う作像基準信号選択手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記画像調整動作において、テストパッチパターンを作像することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
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