JP2006178373A - 画像形成装置および濃度調整方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】現像剤画像の濃度調整可能な範囲を拡張することができる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】パッチ形成制御部64によって、各色ごとに、ユーザによって指定されている目標反射濃度に応じたパッチの目標膜厚が取得し、その目標膜厚になると予想される条件(現像バイアス電圧)で、各色のパッチを、搬送ベルト49上にその搬送ベルト49の周回移動方向Aに沿って並べて形成する。そして、層厚測定器62によって各色のパッチの層厚を測定し、その測定結果と各色パッチの目標膜厚との偏差に基づいて、各色のプロセス部12の現像ローラ21に印加すべき現像バイアス電圧を設定する。
【選択図】 図4
【解決手段】パッチ形成制御部64によって、各色ごとに、ユーザによって指定されている目標反射濃度に応じたパッチの目標膜厚が取得し、その目標膜厚になると予想される条件(現像バイアス電圧)で、各色のパッチを、搬送ベルト49上にその搬送ベルト49の周回移動方向Aに沿って並べて形成する。そして、層厚測定器62によって各色のパッチの層厚を測定し、その測定結果と各色パッチの目標膜厚との偏差に基づいて、各色のプロセス部12の現像ローラ21に印加すべき現像バイアス電圧を設定する。
【選択図】 図4
Description
本発明は、画像形成装置およびこの画像形成装置における濃度調整方法に関する。
従来より、電子写真方式のカラーレーザプリンタとして、用紙を直線状に搬送する用紙搬送ベルト上に、その用紙搬送方向に沿って、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応した画像形成部が並列に配置される、いわゆるタンデム型のカラーレーザプリンタが知られている。
このようなタンデム型のカラーレーザプリンタでは、各色のトナー像が各画像形成部においてほぼ同時に形成され、用紙搬送ベルトによる用紙の搬送中に、その用紙に各色のトナー像が順次に色重ねして転写されるので、モノクロレーザプリンタとほぼ同じ速度でカラー画像を形成することができる。
このようなタンデム型のカラーレーザプリンタでは、各色のトナー像が各画像形成部においてほぼ同時に形成され、用紙搬送ベルトによる用紙の搬送中に、その用紙に各色のトナー像が順次に色重ねして転写されるので、モノクロレーザプリンタとほぼ同じ速度でカラー画像を形成することができる。
しかるに、各色のトナー像が適切な濃度で形成されないと、各色のトナー像を用紙上で色重ねして得られるカラー画像の色合いが正しいものとならないため、各画像形成部におけるトナー像の形成条件を、適切な濃度のトナー像が形成されるように調整(キャリブレーション)する必要がある。
このキャリブレーションの方法としては、たとえば、トナー像を担持する像担持体上に形成したパッチに対して発光素子から光を照射して、そのパッチからの反射光を受光素子で検出し、そのときの検出レベルと予め定められたレベルとの差に基づいて、像担持体上にトナーを供給するための現像器に印加されるバイアスを調整することが提案されている(たとえば、特許文献1参照。)。
特開2000−131900号公報
このキャリブレーションの方法としては、たとえば、トナー像を担持する像担持体上に形成したパッチに対して発光素子から光を照射して、そのパッチからの反射光を受光素子で検出し、そのときの検出レベルと予め定められたレベルとの差に基づいて、像担持体上にトナーを供給するための現像器に印加されるバイアスを調整することが提案されている(たとえば、特許文献1参照。)。
パッチからの反射光の光量は、パッチの濃度がある程度以上に高くなると一定に飽和する。パッチからの反射光の光量が飽和すると、受光素子の検出レベルがパッチの濃度に対応したものとならないため、従来の手法では、高濃度のパッチを形成して、濃度が高い範囲でのトナー像の形成条件を調整するといったことができず、トナー像の濃度調整可能な範囲が狭いという不具合がある。
そこで、本発明の目的は、現像剤画像の濃度調整可能な範囲を拡張することができる画像形成装置を提供することにある。
上記の目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、画像形成装置において、現像剤による画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段を制御して、濃度調整用の現像剤パッチを形成させるパッチ形成制御手段と、前記パッチ形成制御手段の制御によって形成される現像剤パッチの層厚を測定する層厚測定手段と、前記画像形成手段を制御して、印刷データに基づく現像剤画像を形成させる現像剤画像形成制御手段と、前記層厚測定手段によって測定された現像剤パッチの層厚に基づいて、前記現像剤画像形成制御手段の制御時に、前記画像形成手段によって形成される現像剤画像の濃度を調整する濃度調整手段とを備えていることを特徴としている。
このような構成によると、現像剤パッチの層厚が測定され、これに基づいて現像剤画像の濃度が調整される。現像剤パッチの層厚は、現像剤パッチの濃度が高いほど大きく、この関係は、現像剤パッチの濃度の高低にかかわらず保たれるので、高濃度の現像剤パッチを形成すれば、その現像剤パッチの層厚に基づいて、濃度が高い範囲においても、現像剤画像の濃度を調整することができる。そのため、従来の画像形成装置に比べて、現像剤画像の濃度調整可能な範囲を拡張することができる。その結果、高品質な現像剤画像を形成することができる。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記層厚測定手段は、現像剤パッチと非接触状態で、その現像剤パッチの層厚を測定する非接触式測定器であることを特徴としている。
このような構成によると、層厚測定手段と現像剤パッチとが接触しないので、その接触による現像剤パッチの層厚の変化を防止することができる。
このような構成によると、層厚測定手段と現像剤パッチとが接触しないので、その接触による現像剤パッチの層厚の変化を防止することができる。
また、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記非接触式測定器は、共焦点測定方式測定器であることを特徴としている。
このような構成によると、共焦点測定方式によって、現像剤パッチの層厚を精度よく測定することができる。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の発明において、前記層厚測定手段は、現像剤パッチが形成される下地の表面の位置と現像剤パッチの表面の位置との差を測定することを特徴としている。
このような構成によると、共焦点測定方式によって、現像剤パッチの層厚を精度よく測定することができる。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の発明において、前記層厚測定手段は、現像剤パッチが形成される下地の表面の位置と現像剤パッチの表面の位置との差を測定することを特徴としている。
このような構成によると、現像剤パッチの表面の位置とその下地の表面の位置との差が、現像剤パッチの層厚として測定される。現像剤パッチの層厚は、層厚測定手段から下地の表面までの距離が一定であるとして、層厚測定手段から現像剤パッチの表面までの距離を測定することによって求めることもできるが、現像剤パッチの表面の位置とその下地の表面の位置との差が直接測定される構成では、層厚測定手段と下地の表面との距離が変化する場合にも、現像剤パッチの層厚を精度よく測定することができる。
また、請求項5に記載の発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載の発明において、支持部材と、この支持部材によって支持されるベルトとを備え、前記画像形成手段は、前記パッチ形成制御手段の制御時に、前記ベルト上に現像剤パッチを形成し、前記層厚測定手段は、前記ベルトを挟んで前記支持部材と対向配置されていることを特徴としている。
このような構成によると、層厚測定手段がベルトを挟んで支持部材と対向配置されているので、層厚測定手段と支持部材との間にベルト上の現像剤パッチが位置するときに、その現像剤パッチの層厚を測定することができる。そのため、ベルトの振動の影響を受けずに、現像剤パッチの層厚を精度よく測定することができる。
このような構成によると、層厚測定手段がベルトを挟んで支持部材と対向配置されているので、層厚測定手段と支持部材との間にベルト上の現像剤パッチが位置するときに、その現像剤パッチの層厚を測定することができる。そのため、ベルトの振動の影響を受けずに、現像剤パッチの層厚を精度よく測定することができる。
また、請求項6に記載の発明は、請求項1ないし5のいずれかに記載の発明において、前記画像形成手段は、複数色の現像剤を重ね合わせてカラー画像を形成可能であり、前記パッチ形成制御手段は、前記画像形成手段を制御して、単色の現像剤層からなる単色現像剤パッチと、複数色の現像剤層を重ね合わせてなるカラー現像剤パッチとを形成させ、前記層厚測定手段は、単色現像剤パッチの層厚と、カラー現像剤パッチの層厚とを測定し、前記濃度調整手段は、前記層厚測定手段によって測定される単色現像剤パッチの層厚およびカラー現像剤パッチの層厚に基づいて、前記画像形成手段によって形成される現像剤画像の濃度を調整することを特徴としている。
このような構成によると、先に形成された現像剤層上に他色の現像剤層を重ね合わせるときに、下層の現像剤層を形成する現像剤が上層の現像剤層を担持する部材に転移(逆転写)する場合があるが、層厚測定手段によって単色現像剤パッチの層厚とカラー現像剤パッチの層厚とが測定されるので、その測定結果からカラー現像剤パッチを形成する各色現像剤層の層厚を求めることができる。そのため、現像剤層を重ね合わせるときの逆転写を考慮した現像剤画像の濃度調整を行うことができ、より高品質な現像剤画像を形成することができる。
また、請求項7に記載の発明は、請求項1ないし6のいずれかに記載の発明において、前記層厚測定手段は、現像剤パッチの層厚を重力方向上方から測定するように配置されていることを特徴としている。
このような構成によると、層厚測定手段が現像剤パッチの層厚を重力方向上方から測定するように配置されているので、現像剤パッチを形成する現像剤の層厚測定手段上への落下を防止することができる。そのため、層厚測定手段が現像剤によって汚されることを防止することができ、そのような汚れによる測定精度の劣化を防止することができる。
このような構成によると、層厚測定手段が現像剤パッチの層厚を重力方向上方から測定するように配置されているので、現像剤パッチを形成する現像剤の層厚測定手段上への落下を防止することができる。そのため、層厚測定手段が現像剤によって汚されることを防止することができ、そのような汚れによる測定精度の劣化を防止することができる。
また、請求項8に記載の発明は、請求項1ないし7のいずれかに記載の発明において、現像剤画像が形成される記録媒体の厚みを測定する記録媒体厚測定手段と、前記記録媒体厚測定手段によって測定される記録媒体の厚みに基づいて、現像剤画像を形成するための画像形成条件を変更する条件変更手段とを備えていることを特徴としている。
このような構成によると、記録媒体の厚みが測定され、これに基づいて現像剤画像を形成するための画像形成条件が変更されるので、より高品質な現像剤画像を記録媒体に形成することができる。
このような構成によると、記録媒体の厚みが測定され、これに基づいて現像剤画像を形成するための画像形成条件が変更されるので、より高品質な現像剤画像を記録媒体に形成することができる。
また、請求項9に記載の発明は、請求項8に記載の発明において、前記層厚測定手段は、記録媒体に対向する位置に配置され、前記記録媒体厚測定手段を兼ねていることを特徴としている。
このような構成によると、層厚測定手段が記録媒体厚測定手段を兼ねるので、記録媒体厚測定手段を別途設ける必要がない。そのため、構成の簡素化およびコストの低減化を図ることができる。
このような構成によると、層厚測定手段が記録媒体厚測定手段を兼ねるので、記録媒体厚測定手段を別途設ける必要がない。そのため、構成の簡素化およびコストの低減化を図ることができる。
また、請求項10に記載の発明は、請求項1ないし9のいずれかに記載の発明において、前記濃度調整手段は、現像剤画像を形成するための画像形成条件のうち、現像剤画像の濃度に関与する条件を変更することにより、現像剤画像の濃度を調整することを特徴としている。
このような構成によると、現像剤画像の濃度に関与する画像形成条件が変更されることによって、現像剤画像の濃度を確実に調整することができる。
このような構成によると、現像剤画像の濃度に関与する画像形成条件が変更されることによって、現像剤画像の濃度を確実に調整することができる。
また、請求項11に記載の発明は、現像剤による画像を形成する画像形成手段を備える画像形成装置における濃度調整方法であって、前記画像形成手段を制御して、濃度調整用の現像剤パッチを形成させるパッチ形成工程と、前記パッチ形成工程で形成された現像剤パッチの層厚を測定する層厚測定工程と、前記画像形成手段を制御して、印刷データに基づく現像剤画像を、前記層厚測定工程において測定された現像剤パッチの層厚に基づいて、その濃度を調整して形成させる現像剤画像形成工程とを備えていることを特徴としている。
このような方法によると、現像剤パッチの層厚が測定され、これに基づいて現像剤画像の濃度が調整される。現像剤パッチの層厚は、現像剤パッチの濃度が高いほど大きく、この関係は、現像剤パッチの濃度の高低にかかわらず保たれるので、高濃度の現像剤パッチを形成すれば、その現像剤パッチの層厚に基づいて、濃度が高い範囲においても、現像剤画像の濃度を調整することができる。そのため、従来の手法に比べて、現像剤画像の濃度調整可能な範囲を拡張することができる。その結果、高品質な現像剤画像を形成することができる。
図1は、本発明の画像形成装置としてのカラーレーザプリンタの一実施形態を示す側断面図である。
このカラーレーザプリンタ1は、複数のプロセス部12が水平方向において並列的に配置される、横置きタイプのタンデム方式のカラーレーザプリンタであって、ボックス形状の本体ケーシング2内に、記録媒体としての用紙3を給紙するための給紙部4、給紙された用紙3に画像を形成するための画像形成部5、画像が形成された用紙3を排紙するための排紙部6を備えている。
このカラーレーザプリンタ1は、複数のプロセス部12が水平方向において並列的に配置される、横置きタイプのタンデム方式のカラーレーザプリンタであって、ボックス形状の本体ケーシング2内に、記録媒体としての用紙3を給紙するための給紙部4、給紙された用紙3に画像を形成するための画像形成部5、画像が形成された用紙3を排紙するための排紙部6を備えている。
給紙部4は、本体ケーシング2内の底部に設けられる用紙カセット7と、その用紙カセット7の前側上方(以下の説明において、図1における左側を後側、右側を前側とする。)に設けられる給紙ローラ8と、給紙ローラ8の前側上方に設けられるU字パス9と、U字パス9の途中に設けられる1対の搬送ローラ10および1対のレジストローラ11とを備えている。
用紙カセット7内には、用紙3がスタックされており、その最上位にある用紙3は、給紙ローラ8の回転によってU字パス9に送り出される。
U字パス9は、上流側端部が、下方において給紙ローラ8に隣接し、用紙3が前方に向かって給紙されるように、また、下流側端部が、上方において後述する搬送ベルト49に隣接し、用紙3が後方に向かって排紙されるような、略U字状の用紙3の搬送経路として形成されている。
U字パス9は、上流側端部が、下方において給紙ローラ8に隣接し、用紙3が前方に向かって給紙されるように、また、下流側端部が、上方において後述する搬送ベルト49に隣接し、用紙3が後方に向かって排紙されるような、略U字状の用紙3の搬送経路として形成されている。
そして、U字パス9に送り出された用紙3は、U字パス9内において、搬送ローラ10により搬送され、レジストローラ11によるレジスト後に、レジストローラ11によって、後方に向かって給紙される。
画像形成部5は、画像形成手段としてのプロセス部12、スキャナユニット13および転写部14と、定着部15とを備えている。
画像形成部5は、画像形成手段としてのプロセス部12、スキャナユニット13および転写部14と、定着部15とを備えている。
プロセス部12は、複数色のトナーの各色ごとに設けられている。すなわち、プロセス部12は、イエロープロセス部12Y、マゼンタプロセス部12M、シアンプロセス部12Cおよびブラックプロセス部12Kの4つからなる。これらプロセス部12は、前方から後方に向かって互いに間隔を隔てて、水平方向において重なるように、順次並列して配置されている。
各プロセス部12は、感光ドラム16、スコロトロン型帯電器17および現像カートリッジ18を備えている。
感光ドラム16は、円筒形状をなし、最表層がポリカーボネートなどからなる正帯電性の感光層により形成されるドラム本体19と、このドラム本体19の軸心において、ドラム本体19の軸方向に沿って延びるドラム軸20とを備えている。ドラム本体19は、ドラム軸20に対して回転自在に設けられ、ドラム軸20は、プロセス部12の幅方向(前後方向および上下方向に直交する方向、以下同じ。)両側壁に回転不能に支持されている。そして、感光ドラム16は、画像形成時において、後述する搬送ベルト49との接触位置(画像形成位置)における搬送ベルト49の周回移動方向Aと同方向(図中時計回り)に回転駆動される。
感光ドラム16は、円筒形状をなし、最表層がポリカーボネートなどからなる正帯電性の感光層により形成されるドラム本体19と、このドラム本体19の軸心において、ドラム本体19の軸方向に沿って延びるドラム軸20とを備えている。ドラム本体19は、ドラム軸20に対して回転自在に設けられ、ドラム軸20は、プロセス部12の幅方向(前後方向および上下方向に直交する方向、以下同じ。)両側壁に回転不能に支持されている。そして、感光ドラム16は、画像形成時において、後述する搬送ベルト49との接触位置(画像形成位置)における搬送ベルト49の周回移動方向Aと同方向(図中時計回り)に回転駆動される。
スコロトロン型帯電器17は、ワイヤおよびグリッドを備え、コロナ放電を発生させる正帯電型のスコロトロン型帯電器であり、感光ドラム16の後方において、感光ドラム16と接触しないように間隔を隔てて対向配置されている。
現像カートリッジ18は、その筐体内に、現像ローラ21、供給ローラ22および層厚規制ブレード23を備えている。
現像カートリッジ18は、その筐体内に、現像ローラ21、供給ローラ22および層厚規制ブレード23を備えている。
現像ローラ21は、感光ドラム16の前方において感光ドラム16と対向配置され、感光ドラム16と圧接されている。この現像ローラ21は、金属製のローラ軸24に、導電性のゴム材料などの弾性部材からなるローラ部分25が被覆されている。より具体的には、ローラ部分25は、カーボン微粒子などを含む導電性のウレタンゴム、シリコーンゴムまたはEPDMゴムなどからなる弾性体のローラ部と、そのローラ部の表面に被覆され、ウレタンゴム、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂などが主成分とされるコート層との2層構造によって形成されている。また、ローラ軸24は、プロセス部12の幅方向両側壁に回転自在に支持されている。
供給ローラ22は、現像ローラ21の前方において現像ローラ21と対向配置され、現像ローラ21と圧接されている。この供給ローラ22は、金属製のローラ軸26に、導電性のスポンジ部材からなるローラ部分27が被覆されている。また、ローラ軸26は、プロセス部12の幅方向両側壁に回転自在に支持されている。
層厚規制ブレード23は、金属の板ばね材からなり、その先端部に、絶縁性のシリコーンゴムからなる断面半円形状の押圧部材を備えている。そして、層厚規制ブレード23は、現像ローラ21の上方において現像カートリッジ18の筐体に支持され、その先端部(下端部)の押圧部材が、現像ローラ21のローラ部分25に対して前側上方から圧接されている。
層厚規制ブレード23は、金属の板ばね材からなり、その先端部に、絶縁性のシリコーンゴムからなる断面半円形状の押圧部材を備えている。そして、層厚規制ブレード23は、現像ローラ21の上方において現像カートリッジ18の筐体に支持され、その先端部(下端部)の押圧部材が、現像ローラ21のローラ部分25に対して前側上方から圧接されている。
また、現像カートリッジ18の筐体の上側部分は、トナーを収容するトナー収容室として形成されており、各色ごとのトナーが収容されている。すなわち、イエロープロセス部12Yのトナー収容室内には、イエローの色を有する正帯電性の非磁性1成分の重合トナーが収容され、マゼンタプロセス部12Mのトナー収容室内には、マゼンタの色を有する正帯電性の非磁性1成分の重合トナーが収容され、シアンプロセス部12Cのトナー収容室内には、シアンの色を有する正帯電性の非磁性1成分の重合トナーが収容され、ブラックプロセス部12Kのトナー収容室内には、ブラックの色を有する正帯電性の非磁性1成分の重合トナーが収容されている。
より具体的には、各色ごとのトナーは、重合法により得られた略球形の重合トナーが用いられている。重合トナーは、スチレンなどのスチレン系単量体や、アクリル酸、アルキル(C1〜C4)アクリレート、アルキル(C1〜C4)メタアクリレートなどのアクリル系単量体を、懸濁重合などの公知の重合方法によって共重合させることにより得られる結着樹脂を主成分とし、これに、着色剤、荷電制御剤、ワックスなどが配合されることによりトナー母粒子が形成され、さらにこれに、流動性の向上を図るべく外添剤が添加されてなるものである。
着色剤としては、上記した、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各着色剤が配合されている。また、荷電制御剤としては、たとえば、アンモニウム塩などのイオン性官能基を有するイオン性単量体と、スチレン系単量体やアクリル系単量体などのイオン性単量体と共重合可能な単量体との共重合によって得られる荷電制御樹脂が配合されている。また、外添剤としては、たとえば、シリカ、酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化マグネシウムなどの金属酸化物の粉末や、炭化物の粉末、金属塩の粉末などの無機粉末が配合されている。
そして、各プロセス部12では、画像形成動作時には、各トナー収容室に収容されている各色ごとのトナーが、供給ローラ22に供給され、この供給ローラ22の回転により現像ローラ21に供給される。このとき、トナーは、供給ローラ22と、現像バイアスが印加されている現像ローラ21との間で正に摩擦帯電される。現像ローラ21上に供給されたトナーは、現像ローラ21の回転に伴って、層厚規制ブレード23の押圧部材と現像ローラ21(ローラ部分25)との間に進入し、一定厚さの薄層となって、現像ローラ21上に担持される。
一方、スコロトロン型帯電器17が、帯電バイアスの印加により、コロナ放電を発生させて、感光ドラム16の表面を一様に正帯電させている。感光ドラム16の表面は、感光ドラム16の回転に伴なって、スコロトロン型帯電器17により一様に正帯電された後、次に述べるスキャナユニット13からのレーザ光の高速走査により露光され、用紙3に形成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。
さらに感光ドラム16が回転すると、次いで、現像ローラ21の表面に担持されかつ正帯電されているトナーが、現像ローラ21の回転により、感光ドラム16に対向して接触するときに、感光ドラム16の表面に形成されている静電潜像、すなわち、一様に正帯電されている感光ドラム16の表面のうち、レーザ光によって露光され電位が下がっている露光部分に供給される。これにより、感光ドラム16の静電潜像は、可視像化され、感光ドラム16の表面には、各色ごとに、反転現像によるトナー像が担持される。
スキャナユニット13は、図2に示すように、ポリゴンミラー28と、このポリゴンミラー28の後方に設けられるブラック走査系29Kおよびシアン走査系29Cと、ポリゴンミラー28の前方に設けられるマゼンタ走査系29Mおよびイエロー走査系29Yと、ブラック走査系29Kおよびシアン走査系29Cに共用されるfθレンズ30と、マゼンタ走査系29Mおよびイエロー走査系29Yに共用されるfθレンズ31とを備えている。
ポリゴンミラー28は、複数面(たとえば、6面)の反射面を側面に有し、ポリゴンモータ32によって、鉛直方向に延びる回転軸線を中心に高速回転されるようになっている。
ブラック走査系29Kは、レーザ発光部(図示せず)と、反射鏡33および34と、シリンドリカルレンズ35とを備えている。そして、ブラック走査系29Kでは、レーザ発光部から発光される画像データに基づくレーザ光が、ポリゴンミラー28で反射され、fθレンズ30を通過した後、反射鏡33および34で反射されて、シリンドリカルレンズ35を通過し、ブラックプロセス部12Kの感光ドラム16に向けて出射される。
ブラック走査系29Kは、レーザ発光部(図示せず)と、反射鏡33および34と、シリンドリカルレンズ35とを備えている。そして、ブラック走査系29Kでは、レーザ発光部から発光される画像データに基づくレーザ光が、ポリゴンミラー28で反射され、fθレンズ30を通過した後、反射鏡33および34で反射されて、シリンドリカルレンズ35を通過し、ブラックプロセス部12Kの感光ドラム16に向けて出射される。
シアン走査系29Cは、レーザ発光部(図示せず)と、反射鏡36、37および38と、シリンドリカルレンズ39とを備えている。そして、シアン走査系29Cでは、レーザ発光部から発光される画像データに基づくレーザ光が、ポリゴンミラー28で反射され、fθレンズ30を通過した後、反射鏡36、37および38で反射されて、シリンドリカルレンズ39を通過し、シアンプロセス部12Cの感光ドラム16に向けて出射される。
マゼンタ走査系29Mは、レーザ発光部(図示せず)と、反射鏡40、41および42と、シリンドリカルレンズ43とを備えている。そして、マゼンタ走査系29Mでは、レーザ発光部から発光される画像データに基づくレーザ光が、ポリゴンミラー28で反射され、fθレンズ31を通過した後、反射鏡40、41および42で反射されて、シリンドリカルレンズ43を通過し、マゼンタプロセス部12Mの感光ドラム16に向けて出射される。
イエロー走査系29Yは、レーザ発光部(図示せず)と、反射鏡44および45と、シリンドリカルレンズ46とを備えている。そして、イエロー走査系29Yでは、レーザ発光部から発光される画像データに基づくレーザ光が、ポリゴンミラー28で反射され、fθレンズ31を通過した後、反射鏡44および45で反射されて、シリンドリカルレンズ46を通過し、イエロープロセス部12Yの感光ドラム16に向けて出射される。
図1を参照して、転写部14は、本体ケーシング2内において、用紙カセット7の上方であって、プロセス部12の下方において前後方向に沿って配置され、支持部材としての駆動ローラ47、従動ローラ48、ベルトとしての搬送ベルト49、転写ローラ50およびベルトクリーニング装置51を備えている。
駆動ローラ47は、ブラックプロセス部12Kの感光ドラム16よりも後方において、その感光ドラム16と水平方向に重ならないような高さの位置に配置されている。そして、駆動ローラ47は、画像形成時において、感光ドラム16の回転方向と逆方向(図中反時計回り)に回転駆動される。
駆動ローラ47は、ブラックプロセス部12Kの感光ドラム16よりも後方において、その感光ドラム16と水平方向に重ならないような高さの位置に配置されている。そして、駆動ローラ47は、画像形成時において、感光ドラム16の回転方向と逆方向(図中反時計回り)に回転駆動される。
従動ローラ48は、イエロープロセス部12Yの感光ドラム16よりも前方において、その感光ドラム16と水平方向に重ならないような高さの位置に配置されている。この従動ローラ48は、駆動ローラ47の回転駆動時に、次に述べる搬送ベルト49との接触部分における搬送ベルト49の周回移動方向Aと同方向(図中反時計回り)に従動回転する。
搬送ベルト49は、エンドレスベルトからなり、カーボンなどの導電性粒子を分散した導電性のポリカーボネートやポリイミドなどの樹脂によって形成されている。この搬送ベルト49は、駆動ローラ47と従動ローラ48との間に巻回されており、その巻回されている外側の接触面が、各プロセス部12の感光ドラム16のすべてと対向接触するように、配置されている。
そして、駆動ローラ47の駆動により、従動ローラ48が従動され、搬送ベルト49が、これら駆動ローラ47および従動ローラ48の間を、各プロセス部12の感光ドラム16と対向接触する接触面において、感光ドラム16と同方向に回転するように、矢印Aで示す方向(図中反時計回り)に周回移動される。
転写ローラ50は、駆動ローラ47および従動ローラ48の間に巻回されている搬送ベルト49内において、各プロセス部12の感光ドラム16と搬送ベルト49を挟んで対向配置されている。この転写ローラ50は、金属製のローラ軸52に、導電性のゴム材料などの弾性部材からなるローラ部分53が被覆されている。そして、ローラ軸52は、幅方向に延びるように配置されて回転自在に支持されており、転写ローラ50は、ローラ軸52を支点として、搬送ベルト49と対向して接触する画像形成位置において、搬送ベルト49の周回移動方向Aと同方向(図中反時計回り)に回転する。また、転写時には、ローラ軸52を介して、転写ローラ50に転写バイアスが印加される。
転写ローラ50は、駆動ローラ47および従動ローラ48の間に巻回されている搬送ベルト49内において、各プロセス部12の感光ドラム16と搬送ベルト49を挟んで対向配置されている。この転写ローラ50は、金属製のローラ軸52に、導電性のゴム材料などの弾性部材からなるローラ部分53が被覆されている。そして、ローラ軸52は、幅方向に延びるように配置されて回転自在に支持されており、転写ローラ50は、ローラ軸52を支点として、搬送ベルト49と対向して接触する画像形成位置において、搬送ベルト49の周回移動方向Aと同方向(図中反時計回り)に回転する。また、転写時には、ローラ軸52を介して、転写ローラ50に転写バイアスが印加される。
そして、給紙部4から給紙された用紙3は、駆動ローラ47の駆動および従動ローラ48の従動により周回移動される搬送ベルト49によって、前方から後方に向かって、搬送ベルト49と各プロセス部12の感光ドラム16との間の画像形成位置を、順次通過するように搬送され、その搬送中に、各プロセス部12の感光ドラム16に担持されている各色毎のトナー像が、順次転写され、これにより、用紙3にカラー像が形成される。
すなわち、たとえば、イエロープロセス部12Yの感光ドラム16の表面に担持されたイエローのトナー像が、用紙3に転写されると、次いで、マゼンタプロセス部12Mの感光ドラム16の表面に担持されたマゼンタのトナー像が、既にイエローのトナー像が転写されている用紙3に重ねて転写され、同様の動作によって、シアンプロセス部12Cの感光ドラム16の表面に担持されたシアンのトナー像、ブラックプロセス部12Kの感光ドラム16の表面に担持されたブラックのトナー像が重ねて転写され、これによって、用紙3にカラー像が形成される。
このようなカラー像の形成において、このカラーレーザプリンタ1は、各プロセス部12において、プロセス部12が各色毎に複数設けられているタンデム方式の装置構成であるため、モノクロ画像を形成する速度とほぼ同じ速度で、各色毎のトナー像を形成して、迅速なカラー像の形成を達成することができる。そのため、小型化を図りつつ、カラー画像を形成することができる。
ベルトクリーニング装置51は、搬送ベルト49の下方であって、駆動ローラ47側寄りの位置に配置されている。このベルトクリーニング装置51は、搬送ベルト49の表面に接触状に配置され、その搬送ベルト49の表面に付着した紙粉やトナーなどを掻き取るためのクリーニング部材54と、このクリーニング部材54に掻き取られた紙粉やトナーなどを回収して貯留するクリーニングボックス55とを備えている。
定着部15は、転写部14の後方に配置されている。この定着部15は、加熱ローラ56および加圧ローラ57を備えている。
加熱ローラ56は、その表面に離型層が形成される金属素管からなり、その軸方向に沿ってハロゲンランプが内装されている。そして、ハロゲンランプにより、加熱ローラ56の表面が定着温度に加熱される。また、加圧ローラ57は、加熱ローラ56を押圧するように設けられている。
加熱ローラ56は、その表面に離型層が形成される金属素管からなり、その軸方向に沿ってハロゲンランプが内装されている。そして、ハロゲンランプにより、加熱ローラ56の表面が定着温度に加熱される。また、加圧ローラ57は、加熱ローラ56を押圧するように設けられている。
そして、用紙3上に転写されたカラー像は、次いで、定着部15に搬送され、用紙3が加熱ローラ56と加圧ローラ57との間を通過する間に、加熱および加圧されることによって用紙3に熱定着される。
排紙部6は、排紙パス58、排紙ローラ59および排紙トレイ60を備えている。
排紙パス58は、上流側端部が下方において定着部15に隣接し、下流側端部が上方において排紙トレイ60に隣接し、用紙3が上方に向かって排紙されるような、用紙3の搬送経路として形成されている。
排紙部6は、排紙パス58、排紙ローラ59および排紙トレイ60を備えている。
排紙パス58は、上流側端部が下方において定着部15に隣接し、下流側端部が上方において排紙トレイ60に隣接し、用紙3が上方に向かって排紙されるような、用紙3の搬送経路として形成されている。
排紙ローラ59は、排紙パス58の下流側端部に、1対のローラとして設けられている。
排紙トレイ60は、本体ケーシング2の上面に、前方から後方に向かって下方に傾斜する傾斜壁として形成されている。
定着部15から搬送されてくる用紙は、排紙パス58を通って、排紙ローラ59により、前方に向かって排紙トレイ60上に排紙される。
排紙トレイ60は、本体ケーシング2の上面に、前方から後方に向かって下方に傾斜する傾斜壁として形成されている。
定着部15から搬送されてくる用紙は、排紙パス58を通って、排紙ローラ59により、前方に向かって排紙トレイ60上に排紙される。
そして、このカラーレーザプリンタ1では、従動ローラ48に対して搬送ベルト49を挟んで上方から対向する位置に、用紙3の厚みを測定するための記録媒体厚測定手段としての用紙厚測定器61が配置され、駆動ローラ47に対して搬送ベルト49を挟んで上方から対向する位置に、後述するパッチの層厚を測定するための層厚測定手段としての層厚測定器62が配置されている。これらの用紙厚測定器61および層厚測定器62には、対象物までの距離を非接触で測定可能な共焦点測定方式レーザ測定器が用いられている。
共焦点測定方式レーザ測定器は、半導体レーザと、この半導体レーザからのレーザ光を測定対象物(この実施形態では、パッチまたは用紙3の表面)上で結像させるための対物レンズと、測定対象物からの反射光を検出する受光素子とを備え、対物レンズを高速で上下動させ、受光素子への反射光の入射量が最も大きくなったときの対物レンズの位置に基づいて、測定対象物までの距離を検出(測定)するものである。このような共焦点測定方式レーザ測定器としては、たとえば、キーエンス社製のLT−9000シリーズ(商品名)を採用することができる。
また、用紙厚測定器61による検出位置(搬送ベルト49上の従動ローラ48の最上部分に接触する位置)を挟んで、搬送ベルト49の周回移動方向Aの上流側および下流側には、搬送ベルト49の浮き上がりを抑えるためのローラ71,72が配置されている。これらローラ71,72が配置されていることにより、搬送ベルト49の浮き上がりを防止した状態で、用紙3の厚みを測定することができ、また、後述するように、層厚測定器62が用紙厚測定器61を兼ねる場合には、搬送ベルト49の浮き上がりを防止した状態で、搬送ベルト49に形成される各色のパッチの層厚を測定することができる。そのため、用紙3の厚みまたは各色のパッチの層厚を高精度に測定することができる。
図3は、このカラーレーザプリンタ1の制御系を示すブロック図である。
このカラーレーザプリンタ1は、CPU、RAMおよびROMなどを含むマイクロコンピュータ63を備えている。このマイクロコンピュータ63には、用紙厚測定器61および層厚測定器62が接続されており、これらの用紙厚測定器61および層厚測定器62からそれぞれの測定結果を表す信号が入力される。また、マイクロコンピュータ63には、プロセス部12、転写部14および定着部15などの各部が制御対象として接続されている。
このカラーレーザプリンタ1は、CPU、RAMおよびROMなどを含むマイクロコンピュータ63を備えている。このマイクロコンピュータ63には、用紙厚測定器61および層厚測定器62が接続されており、これらの用紙厚測定器61および層厚測定器62からそれぞれの測定結果を表す信号が入力される。また、マイクロコンピュータ63には、プロセス部12、転写部14および定着部15などの各部が制御対象として接続されている。
マイクロコンピュータ63は、プロセス部12を制御して、搬送ベルト49上に所定のパッチを形成させるパッチ形成制御手段としてのパッチ形成制御部64と、用紙厚測定器61および層厚測定器62から入力される信号とパッチ形成制御部64によるパッチ形成時のデータとに基づいて、各種の画像形成条件を設定する条件変更手段としての画像形成条件設定部65と、この画像形成条件設定部65によって設定される画像形成条件に基づいて、プロセス部12の現像ローラ21に印加するための現像バイアスを発生する直流電源を制御する現像剤画像形成制御手段および濃度調整手段としての現像バイアス制御部66と、画像形成条件設定部65によって設定される画像形成条件に基づいて、駆動ローラ47の駆動力を発生するモータを制御する搬送速度制御部67と、画像形成条件設定部65によって設定される画像形成条件に基づいて、加熱ローラ56に内蔵されるハロゲンランプを制御する加熱制御部68とを実質的に備えている。これらのパッチ形成制御部64、画像形成条件設定部65、現像バイアス制御部66、搬送速度制御部67および加熱制御部68は、CPUによるプログラム処理によってソフトウエア的に実現される機能処理部である。
図4は、マイクロコンピュータ63によって実行される濃度調整処理の流れを示すフローチャートである。
この濃度調整処理は、たとえば、カラーレーザプリンタ1への電源が投入されたことに応答して実行される。この濃度調整処理では、まず、パッチ形成制御部64によって、各色ごとに、ユーザによって指定されている目標反射濃度に応じたパッチの目標膜厚が取得される(S1)。パッチ形成制御部64による制御によって搬送ベルト49上に形成される各色パッチの層厚(膜厚)と反射濃度とは、図5に示すような一定の関係を有しているので、その関係に基づいて、各色ごとに、目標反射濃度に応じたパッチの目標膜厚を取得することができる。また、目標反射濃度は、たとえば、ユーザが本体ケーシング2の上面に配置される操作キーを操作することによって、各色ごとに設定することができる。
この濃度調整処理は、たとえば、カラーレーザプリンタ1への電源が投入されたことに応答して実行される。この濃度調整処理では、まず、パッチ形成制御部64によって、各色ごとに、ユーザによって指定されている目標反射濃度に応じたパッチの目標膜厚が取得される(S1)。パッチ形成制御部64による制御によって搬送ベルト49上に形成される各色パッチの層厚(膜厚)と反射濃度とは、図5に示すような一定の関係を有しているので、その関係に基づいて、各色ごとに、目標反射濃度に応じたパッチの目標膜厚を取得することができる。また、目標反射濃度は、たとえば、ユーザが本体ケーシング2の上面に配置される操作キーを操作することによって、各色ごとに設定することができる。
次に、パッチ形成制御部64によって、各色のプロセス部12が制御されて、目標膜厚になると予想される条件(現像バイアス電圧)で、各色のパッチが、搬送ベルト49上にその搬送ベルト49の周回移動方向Aに沿って並べて形成される(S2)。
その後、層厚測定器62によって、その層厚測定器62から搬送ベルト49の表面までの距離が測定される(S3)。また、搬送ベルト49の周回移動によって、層厚測定器62の検出位置(層厚測定器62と駆動ローラ47との間の位置)に到達したパッチから順に、層厚測定器62から各色のパッチの表面までの距離が測定される(S4)。そして、層厚測定器62において、層厚測定器62から搬送ベルト49の表面までの距離と、層厚測定器62から各色のパッチの表面までの距離との差が、各色のパッチの層厚として計算される(S5)。そして、この計算された各色のパッチの層厚を表す信号が、測定結果を表す信号として、層厚測定器62から画像形成条件設定部65に入力される。
その後、層厚測定器62によって、その層厚測定器62から搬送ベルト49の表面までの距離が測定される(S3)。また、搬送ベルト49の周回移動によって、層厚測定器62の検出位置(層厚測定器62と駆動ローラ47との間の位置)に到達したパッチから順に、層厚測定器62から各色のパッチの表面までの距離が測定される(S4)。そして、層厚測定器62において、層厚測定器62から搬送ベルト49の表面までの距離と、層厚測定器62から各色のパッチの表面までの距離との差が、各色のパッチの層厚として計算される(S5)。そして、この計算された各色のパッチの層厚を表す信号が、測定結果を表す信号として、層厚測定器62から画像形成条件設定部65に入力される。
画像形成条件設定部65では、層厚測定器62によって測定(計算)された各色パッチの層厚と各色パッチの目標膜厚との偏差が求められる。そして、その各色ごとの偏差に、各色ごとに定められた制御パラメータが乗算されることにより、各色のプロセス部12の現像ローラ21に印加すべき現像バイアス電圧が設定される(S6)。各色ごとの制御パラメータは、たとえば、図6に示すように、ブラックについては40V/μm、イエローについては56V/μm、マゼンタについては48V/μm、シアンについては36V/μmにそれぞれ設定されている。
なお、搬送ベルト49上に形成された各色パッチは、ベルトクリーニング装置51と対向したときに、クリーニング部材54によって掻き取られて除去される。
図7は、用紙3への印字時の制御シーケンスを示すフローチャートである。
この図7に示す処理は、たとえば、カラーレーザプリンタ1に印字指令が入力されたことに応答して開始される。まず、給紙ローラ8の回転によって、用紙カセット7内の最上位の用紙3がピックアップされる(S11)。この用紙3は、レジストローラ11によるレジスト後に、そのレジストローラ11の回転によって、搬送ベルト49上に送り出される。そして、用紙3の先端が、用紙厚測定器61の検出位置(用紙厚測定器61と従動ローラ48との間の位置)に達すると、レジストローラ11および搬送ベルト49(駆動ローラ47)の駆動が停止され、これらによる用紙3の搬送が停止される(S12)。
図7は、用紙3への印字時の制御シーケンスを示すフローチャートである。
この図7に示す処理は、たとえば、カラーレーザプリンタ1に印字指令が入力されたことに応答して開始される。まず、給紙ローラ8の回転によって、用紙カセット7内の最上位の用紙3がピックアップされる(S11)。この用紙3は、レジストローラ11によるレジスト後に、そのレジストローラ11の回転によって、搬送ベルト49上に送り出される。そして、用紙3の先端が、用紙厚測定器61の検出位置(用紙厚測定器61と従動ローラ48との間の位置)に達すると、レジストローラ11および搬送ベルト49(駆動ローラ47)の駆動が停止され、これらによる用紙3の搬送が停止される(S12)。
この用紙3が用紙厚測定器61の検出位置で停止した状態で、用紙厚測定器61によって用紙3の厚みが測定される(S13)。そして、その測定結果を表す信号が、用紙厚測定器61から画像形成条件設定部65に入力される。
画像形成条件設定部65では、図8に示すようなテーブルが参照されて(S14)、用紙厚測定器61によって測定された用紙3の厚み(用紙厚)に応じた定着温度および搬送ベルト49による用紙3の搬送速度(プロセス速度)が設定される(S15)。
画像形成条件設定部65では、図8に示すようなテーブルが参照されて(S14)、用紙厚測定器61によって測定された用紙3の厚み(用紙厚)に応じた定着温度および搬送ベルト49による用紙3の搬送速度(プロセス速度)が設定される(S15)。
すなわち、用紙3が50μmよりも小さい厚みを有する薄紙である場合には、加熱ローラ56による定着温度(加熱温度)が160℃に設定されるとともに、搬送ベルト49による用紙3の搬送速度が100mm/sに設定される。また、用紙3が51〜100μmの厚みを有する普通紙である場合には、加熱ローラ56による定着温度が180℃に設定されるとともに、搬送ベルト49による用紙3の搬送速度が100mm/sに設定される。さらにまた、用紙3が101〜190μmの厚みを有する厚紙である場合には、加熱ローラ56による定着温度が200℃に設定されるとともに、搬送ベルト49による用紙3の搬送速度が100mm/sに設定される。また、用紙3が191μmの厚みを有する超厚紙である場合には、加熱ローラ56による定着温度が200℃に設定されるとともに、搬送ベルト49による用紙3の搬送速度が50mm/sに設定される。
その後、加熱ローラ56の温度(定着温度)が用紙厚に応じた温度に達したか否かが判断され(S16)、定着温度が用紙厚に応じた温度に達していなければ、その温度に達するまで、定着温度を用紙厚に応じた温度とするための制御が行われる(S17)。そして、定着温度が用紙厚に応じた温度に達すると(S16:YES)、搬送ベルト49による用紙3の搬送が再開され(S18)、その用紙3上に各色のトナー像が重ね合わせて転写されることによる印字が行われた後(S19)、用紙厚に応じた定着温度での定着処理が行われる(S20)。定着処理後の用紙3は、排紙トレイ60上に排紙される(S21)。
以上のように、各色のパッチの層厚が測定され、これに基づいて各色のプロセス部12の現像ローラ21に印加すべき現像バイアス電圧が調整されることによって、その後に用紙3に形成される各色トナー像の濃度を適正な濃度にすることができる。各色パッチの層厚は、各色パッチの反射濃度が高いほど大きく、この関係は、各色パッチの濃度の高低にかかわらず保たれるので、高濃度の各色パッチを形成すれば、そのパッチの層厚に基づいて、濃度が高い範囲においても、各色のプロセス部12の現像ローラ21に印加すべき現像バイアス電圧を調整することができる。そのため、従来のカラーレーザプリンタに比べて、各色トナー像の濃度調整可能な範囲を拡張することができる。その結果、高品質なカラー画像を用紙3上に形成することができる。
また、層厚測定器62は、対象物までの距離を非接触で測定可能な共焦点測定方式レーザ測定器であり、搬送ベルト49上に形成されるパッチと接触しないので、そのような接触によるパッチの層厚の変化を防止することができる。そのため、パッチの層厚を正確に測定することができる。さらに、共焦点測定方式であるので、パッチの層厚を精度よく測定することができる。
また、このカラーレーザプリンタ1では、層厚測定器62からパッチの表面までの距離と、層厚測定器62から搬送ベルト49の表面までの距離との差が、パッチの層厚として測定される。パッチの層厚は、層厚測定器62から搬送ベルト49の表面までの距離が一定であるとして、層厚測定器62からパッチの表面までの距離のみを測定することによって求めることもできるが、パッチの表面までの距離と搬送ベルト49の表面までの距離との差が直接測定される構成では、層厚測定器62と搬送ベルト49の表面との距離が変化する場合にも、その搬送ベルト49上に形成されるパッチの層厚を精度よく測定することができる。
また、層厚測定器62が搬送ベルト49を挟んで駆動ローラ47と対向配置されているので、層厚測定器62と駆動ローラ47との間にパッチが位置するときに、そのパッチの層厚を測定することができる。そのため、搬送ベルト49の振動の影響を受けずに、パッチの層厚を精度よく測定することができる。
さらに、層厚測定器62がパッチの層厚を重力方向上方から測定するように配置されているので、パッチから落下するトナーによって層厚測定器62が汚されることを防止することができ、そのような汚れによる測定精度の劣化を防止することができる。
さらに、層厚測定器62がパッチの層厚を重力方向上方から測定するように配置されているので、パッチから落下するトナーによって層厚測定器62が汚されることを防止することができ、そのような汚れによる測定精度の劣化を防止することができる。
また、用紙厚測定器61によって用紙3の厚みが測定され、これに基づいて定着温度、搬送ベルト49による用紙3の搬送速度などの画像形成条件が変更されるので、より高品質なカラー画像を用紙3上に形成することができる。
なお、用紙厚測定器61を省略し、その用紙厚測定器61が配置されていた位置に層厚測定器62を配置して、層厚測定器62によって、搬送ベルト49上に形成された各色のパッチの層厚を測定し、また、搬送ベルト49によって搬送される用紙3の厚みを測定するようにしてもよい。この場合、層厚測定器62が用紙厚測定器61の機能を兼ねるので、構成の簡素化およびコストの低減化を図ることができる。なお、この場合には、クリーニング部材54を搬送ベルト49に対して接離させるための機構を設け、クリーニング部材54を搬送ベルト49から離間させておき、その状態で搬送ベルト49を1周させる間に、搬送ベルト49上に各色のパッチを形成して、それらパッチの層厚を測定した後、クリーニング部材54を搬送ベルト49に接触させ、搬送ベルト49をさらに周回させて、搬送ベルト49上の各色パッチをクリーニング部材54によって除去(回収)することになる。
なお、用紙厚測定器61を省略し、その用紙厚測定器61が配置されていた位置に層厚測定器62を配置して、層厚測定器62によって、搬送ベルト49上に形成された各色のパッチの層厚を測定し、また、搬送ベルト49によって搬送される用紙3の厚みを測定するようにしてもよい。この場合、層厚測定器62が用紙厚測定器61の機能を兼ねるので、構成の簡素化およびコストの低減化を図ることができる。なお、この場合には、クリーニング部材54を搬送ベルト49に対して接離させるための機構を設け、クリーニング部材54を搬送ベルト49から離間させておき、その状態で搬送ベルト49を1周させる間に、搬送ベルト49上に各色のパッチを形成して、それらパッチの層厚を測定した後、クリーニング部材54を搬送ベルト49に接触させ、搬送ベルト49をさらに周回させて、搬送ベルト49上の各色パッチをクリーニング部材54によって除去(回収)することになる。
図9は、このカラーレーザプリンタ1の制御系の他の実施形態を示すブロック図である。この図9において、図3に示す各部に対応する部分については、図3の場合と同一の参照符号を付している。
この図9に示す制御系は、図3に示す現像バイアス制御部66に代えて、スキャナユニット13に各色ごとに備えられるレーザ発光部から発生されるレーザ光の強度(パワー)を制御する現像剤画像形成制御手段および濃度調整手段としてのレーザパワー制御部69を備えている。このレーザパワー制御部69は、CPUによるプログラム処理によってソフトウエア的に実現される機能処理部である。
この図9に示す制御系は、図3に示す現像バイアス制御部66に代えて、スキャナユニット13に各色ごとに備えられるレーザ発光部から発生されるレーザ光の強度(パワー)を制御する現像剤画像形成制御手段および濃度調整手段としてのレーザパワー制御部69を備えている。このレーザパワー制御部69は、CPUによるプログラム処理によってソフトウエア的に実現される機能処理部である。
図3に示す制御系による濃度調整処理では、各色のプロセス部12の現像ローラ21に印加すべき現像バイアス電圧を変更することによって、用紙3に形成される各色トナー像の濃度が調整されるのに対し、この図9に示す制御系による濃度調整処理では、スキャナユニット13の各色のレーザ発光部から発生されるレーザ光の強度を変更することによって、用紙3に形成される各色トナー像の濃度が調整される。
具体的には、濃度調整処理が開始されると、画像形成条件設定部65によって、現像バイアス制御部66を介して、たとえば、各色のレーザ発光部に入力される駆動パルス信号のPWM(Pulse Width Modulation)デューティが0〜100%まで10%刻みで段階的に変更されることにより、各色のレーザ発光部からのレーザ光の強度が段階的に変更される。そして、各段階において、パッチ形成制御部64によって、予め定める画像形成条件(現像バイアス電圧など)で、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色のパッチが、搬送ベルト49上に、その搬送ベルト49の周回移動方向Aに沿って並べて形成される。
その後、各レーザ光強度段階において、各色のパッチの層厚が層厚測定器62によって測定される。この測定結果は、層厚測定器62から画像形成条件設定部65に与えられる。画像形成条件設定部65では、各色ごとに、PWMデューティ(レーザ光の強度)とパッチの層厚とが対応づけられる。そして、その対応づけられたPWMデューティおよび層厚は、マイクロコンピュータ63に内蔵されているRAMに記憶される。
レーザ光の強度以外の画像形成条件を一定とした場合、PWMデューティとパッチ(トナー像)の層厚(膜厚)との間には、図10に二点鎖線で示されるような比例関係が成立することが理想的である。しかしながら、実際にPWMデューティを段階的に変化させ、各段階において形成したパッチの層厚は、図10に実線で示されるように、PWMデューティに比例した関係とならない。
そこで、用紙3にカラー画像を形成するときには、画像形成条件設定部65によって、マイクロコンピュータ63のRAMに記憶されているPWMデューティと層厚との関係に基づいて、各色トナー像の目標膜厚が得られるようなPWMデューティが設定される。そして、その設定されたPWMデューティの駆動パルス信号が各色のレーザ発光部に入力される。
たとえば、図10を参照して、トナー像の目標膜厚をα1(μm)とする場合、二点鎖線で示される比例関係に基づけば、レーザ発光部に入力される駆動パルス信号のPWMデューティはβ1(%)とされることになる。しかし、PWMデューティをβ1に設定すると、実際には膜厚α2(μm)のトナー像が用紙3に形成されてしまう。そこで、マイクロコンピュータ63のRAMに記憶されているPWMデューティと層厚との関係に基づいて、たとえば、補間法によって、PWMデューティが膜厚α1(μm)のトナー像が形成される値β2(%)が求められ、その求められたPWMデューティβ2(%)の駆動パルス信号がレーザ発光部に入力される。
これにより、用紙3に形成される各色トナー像の濃度を適正な濃度にすることができ、高品質なカラー画像を用紙3上に形成することができる。
図11は、このカラーレーザプリンタ1の制御系の他の実施形態を示すブロック図である。この図11において、図3に示す各部に対応する部分については、図3の場合と同一の参照符号を付している。
図11は、このカラーレーザプリンタ1の制御系の他の実施形態を示すブロック図である。この図11において、図3に示す各部に対応する部分については、図3の場合と同一の参照符号を付している。
この図11に示す制御系は、図3に示す現像バイアス制御部66に代えて、転写部14の転写ローラ50に印加するための転写バイアスを発生する直流電源を制御する現像剤画像形成制御手段および濃度調整手段としての転写バイアス制御部70を備えている。この転写バイアス制御部70は、CPUによるプログラム処理によってソフトウエア的に実現される機能処理部である。
タンデム型のカラーレーザプリンタ1では、転写ローラ50に印加される転写バイアス電流(電圧)が大きすぎると、先に形成されたトナー像上に他色のトナー像を重ね合わせるときに、下層のトナー像を形成するトナーが、上層のトナー像を担持する感光ドラム16に転移(逆転写)してしまうことが実験結果から判っている。このようなトナーの逆転写は、用紙3に転写されたトナーが本来の帯電極性とは逆の極性に帯電することによって発生するものと考えられており、その発生のメカニズムは正確には解明されていないが、転写バイアス電流(電圧)が大きいほど、逆転写するトナーの量が多くなり、また、用紙3に既に転写されているトナーの帯電量が高いと、逆転写するトナーの量が多くなることが判っている。
一方、転写ローラ50に印加される転写バイアス電流(電圧)が小さすぎると、感光ドラム16に担持されているトナー像が用紙3に良好に転写されず、感光ドラム16の表面にトナー像が残る、いわゆる転写残りを生じてしまうことが実験結果から判っている。
そのため、図12に示すように、転写バイアス電流が小さいときには、転写残りが生じることによって、用紙3上に形成されるトナー像の層厚(膜厚)が小さくなる。一方、転写バイアス電流が大きすぎるときにも、逆転写を生じることによって、用紙3上に形成されるトナー像の膜厚が小さくなる。すなわち、転写バイアス電流に対するトナー像の層厚の変化を示す曲線は、転写バイアス電流がある範囲内の値をとるときに層厚が最大となり、その範囲外では、転写バイアス電流の増加および減少に伴って層厚が小さくなるような曲線となる。
そのため、図12に示すように、転写バイアス電流が小さいときには、転写残りが生じることによって、用紙3上に形成されるトナー像の層厚(膜厚)が小さくなる。一方、転写バイアス電流が大きすぎるときにも、逆転写を生じることによって、用紙3上に形成されるトナー像の膜厚が小さくなる。すなわち、転写バイアス電流に対するトナー像の層厚の変化を示す曲線は、転写バイアス電流がある範囲内の値をとるときに層厚が最大となり、その範囲外では、転写バイアス電流の増加および減少に伴って層厚が小さくなるような曲線となる。
そこで、この図11に示す制御系による濃度調整処理では、画像形成条件設定部65によって、転写バイアス制御部70を介して、各色の転写ローラ50に印加される転写バイアス電流の値が段階的に変更され、各段階において、パッチ形成制御部64によって、イエローのトナーのみによるパッチと、イエローおよびマゼンタのトナーによるパッチと、イエロー、マゼンタおよびシアンのトナーによるパッチと、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのトナーによるパッチとが形成される。その後、各段階において、各パッチの層厚が層厚測定器62によって測定され、これら層厚の差から各色のパッチの層厚が求められる。そして、各色のパッチの層厚がそれぞれ最大値をとるときの転写バイアス電流値が求められ、その転写バイアス電流値が、これ以降に用紙3にカラー画像を形成するときの各色の転写バイアス電流値とされる。これにより、逆転写を考慮した各色トナー像の濃度調整を達成することができる。その結果、より高品質なカラー画像を形成することができる。
なお、イエローのトナーのみによるパッチと、イエローおよびマゼンタのトナーによるパッチと、イエロー、マゼンタおよびシアンのトナーによるパッチと、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのトナーによるパッチとが、搬送ベルト49上にその搬送ベルト49の周回移動方向Aに沿って並べて形成されて、搬送ベルト49が1周する間に、各パッチの層厚を測定するようにされてもよいし、搬送ベルト49の1周目に、イエローのトナーのみによるパッチが形成されて、そのパッチの層厚が測定され、搬送ベルト49の2周目に、そのイエローのトナーによるパッチ上にマゼンタのトナーによるパッチが重ね合わされて、イエローおよびマゼンタのトナーによるパッチの層厚が測定されるといったようにして、搬送ベルト49が1周するごとに、イエローのトナーによるパッチ上にマゼンタ、シアンおよびブラックのトナーによるパッチを重ね合わせて形成し、そのパッチの層厚を測定するようにされてもよい。
また、各感光ドラム16から、直接、用紙3に転写するタンデム方式のカラーレーザプリンタ1を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば、各色毎のトナー像を、各感光体から一旦中間転写ベルトに転写し、その後、用紙に一括転写する中間転写タイプのカラーレーザプリンタとして構成することもでき、この場合、本発明のベルトは、中間転写ベルトであってもよい。また、モノクロのレーザプリンタとして構成することもできる。
さらに、上述の実施形態では、用紙厚測定器61および層厚測定器62として共焦点測定方式レーザ測定器が用いられているとしたが、これに限らず、たとえば、測定対象物に向けてレーザ光を照射する半導体レーザと、測定対象物の表面で反射したレーザ光を集光して、CCDセンサ上に結像させる受光レンズとを備え、CCDセンサ上での反射光の結像位置に基づいて、測定対象物までの距離を測定する三角測距方式のレーザ測定器(たとえば、キーエンス社製のLKシリーズ(商品名))が用いられてもよい。
また、上述の各実施形態は、それぞれ単独で実施されてもよいし、それらが任意に組み合わせて実施されてもよい。たとえば、層厚測定器62によって測定したパッチの層厚に基づいて、最適な濃度の各色トナー像が得られるように、現像バイアス、レーザパワーおよび転写バイアスのそれぞれが調整されてもよい。
1 カラーレーザプリンタ
3 用紙
12 プロセス部
13 スキャナユニット
14 転写部
47 駆動ローラ
49 搬送ベルト
61 用紙厚測定器
62 層厚測定器
63 マイクロコンピュータ
64 パッチ形成制御部
65 画像形成条件設定部
66 現像バイアス制御部
69 レーザパワー制御部
70 転写バイアス制御部
3 用紙
12 プロセス部
13 スキャナユニット
14 転写部
47 駆動ローラ
49 搬送ベルト
61 用紙厚測定器
62 層厚測定器
63 マイクロコンピュータ
64 パッチ形成制御部
65 画像形成条件設定部
66 現像バイアス制御部
69 レーザパワー制御部
70 転写バイアス制御部
Claims (11)
- 現像剤による画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段を制御して、濃度調整用の現像剤パッチを形成させるパッチ形成制御手段と、
前記パッチ形成制御手段の制御によって形成される現像剤パッチの層厚を測定する層厚測定手段と、
前記画像形成手段を制御して、印刷データに基づく現像剤画像を形成させる現像剤画像形成制御手段と、
前記層厚測定手段によって測定された現像剤パッチの層厚に基づいて、前記現像剤画像形成制御手段の制御時に、前記画像形成手段によって形成される現像剤画像の濃度を調整する濃度調整手段とを備えていることを特徴とする、画像形成装置。 - 前記層厚測定手段は、現像剤パッチと非接触状態で、その現像剤パッチの層厚を測定する非接触式測定器であることを特徴とする、請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記非接触式測定器は、共焦点測定方式測定器であることを特徴とする、請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記層厚測定手段は、現像剤パッチが形成される下地の表面の位置と現像剤パッチの表面の位置との差を測定することを特徴とする、請求項1ないし3のいずれかに記載の画像形成装置。
- 支持部材と、
この支持部材によって支持されるベルトとを備え、
前記画像形成手段は、前記パッチ形成制御手段の制御時に、前記ベルト上に現像剤パッチを形成し、
前記層厚測定手段は、前記ベルトを挟んで前記支持部材と対向配置されていることを特徴とする、請求項1ないし4のいずれかに記載の画像形成装置。 - 前記画像形成手段は、複数色の現像剤を重ね合わせてカラー画像を形成可能であり、
前記パッチ形成制御手段は、前記画像形成手段を制御して、単色の現像剤層からなる単色現像剤パッチと、複数色の現像剤層を重ね合わせてなるカラー現像剤パッチとを形成させ、
前記層厚測定手段は、単色現像剤パッチの層厚と、カラー現像剤パッチの層厚とを測定し、
前記濃度調整手段は、前記層厚測定手段によって測定される単色現像剤パッチの層厚およびカラー現像剤パッチの層厚に基づいて、前記画像形成手段によって形成される現像剤画像の濃度を調整することを特徴とする、請求項1ないし5のいずれかに記載の画像形成装置。 - 前記層厚測定手段は、現像剤パッチの層厚を重力方向上方から測定するように配置されていることを特徴とする、請求項1ないし6のいずれかに記載の画像形成装置。
- 現像剤画像が形成される記録媒体の厚みを測定する記録媒体厚測定手段と、
前記記録媒体厚測定手段によって測定される記録媒体の厚みに基づいて、現像剤画像を形成するための画像形成条件を変更する条件変更手段とを備えていることを特徴とする、請求項1ないし7のいずれかに記載の画像形成装置。 - 前記層厚測定手段は、記録媒体に対向する位置に配置され、前記記録媒体厚測定手段を兼ねていることを特徴とする、請求項8に記載の画像形成装置。
- 前記濃度調整手段は、現像剤画像を形成するための画像形成条件のうち、現像剤画像の濃度に関与する条件を変更することにより、現像剤画像の濃度を調整することを特徴とする、請求項1ないし9のいずれかに記載の画像形成装置。
- 現像剤による画像を形成する画像形成手段を備える画像形成装置における濃度調整方法であって、
前記画像形成手段を制御して、濃度調整用の現像剤パッチを形成させるパッチ形成工程と、
前記パッチ形成工程で形成された現像剤パッチの層厚を測定する層厚測定工程と、
前記画像形成手段を制御して、印刷データに基づく現像剤画像を、前記層厚測定工程において測定された現像剤パッチの層厚に基づいて、その濃度を調整して形成させる現像剤画像形成工程とを備えていることを特徴とする、濃度調整方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004374374A JP2006178373A (ja) | 2004-12-24 | 2004-12-24 | 画像形成装置および濃度調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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JP2006178373A true JP2006178373A (ja) | 2006-07-06 |
Family
ID=36732522
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JP2004374374A Pending JP2006178373A (ja) | 2004-12-24 | 2004-12-24 | 画像形成装置および濃度調整方法 |
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JP (1) | JP2006178373A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009086334A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Oki Data Corp | 画像形成装置 |
JP2009294525A (ja) * | 2008-06-06 | 2009-12-17 | Ricoh Co Ltd | 画像形成装置 |
JP2010152134A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Canon Inc | 画像形成装置及びその制御方法 |
-
2004
- 2004-12-24 JP JP2004374374A patent/JP2006178373A/ja active Pending
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