JP2006189562A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 補正用パッチを用いる濃度補正動作の間で、補正用パッチを用いない濃度補正動作を行い、安定した画像を無駄なトナー消費無しで行う。
【解決手段】 第１と第２の画像濃度補正動作とを有し、所定の出力枚数又は休止時間後に、画像出力動作に先だって像担持体上に画像濃度補正用トナーパッチを形成し、パッチ濃度を計測し、その計測結果から画像濃度を所定値になるように作像条件を補正して第１の作像条件を決定する第１の画像濃度補正動作を行い、第１の画像濃度補正動作を実行した時点での機内温湿度と第１の作像条件を、装置内の記憶装置に記憶しておき、次回の第１の画像濃度補正動作実行タイミングまでは、画像出力指令時に記憶された前回の第１の画像濃度補正動作実行時の機内温湿度と画像出力直前の機内温湿度の変化分に応じた補正を第１の作像条件に加える第２の画像濃度補正動作を実施する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、複写機やプリンタなどに用いられる電子写真方式の画像形成装置に関し、特にカラー画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた画像形成装置においては、カラー化／高画質化が急速に進んできている。これと同時に、高画質の画像をより安定して短時間でより大量に出力する様な装置への要望も高まってきている。電子写真の画質変化は主に、資材（トナーや感光体）の使い込みや環境変化による特性変動から、生じる事が多くのケースで確認されている、このため像担持体上に基準となるパッチ画像を形成し、そのトナー濃度を反射型センサにて読み取り、適正状態の濃度からのズレが生じていた場合においては作像条件を変更し、画像品質を一定に保つような手段が従来採用されてきた。しかしながら、このパッチ画像を形成し、形成したトナー像観察を行うのは通常の画像形成動作とは別動作にて実施される必要があるため、通常の出力動作を阻害してしまう。頻繁にパッチ画像を形成する制御動作を行えば、資材の早い変動にも応答することができ、高い安定性が得られるが、その分生産性を低下させてしまうといった問題があった。

この課題に対して特許文献１に示す様に、画像形成装置内の温度検知を行い、前回の制御動作時の温度に対し、変化がおおきかった場合には制御動作実行回数を変更してゆくといった改善策が提案されている。また、特許文献２においては、通常出力される画像と画像の間に観察用トナーパッチを形成し、通常出力動作を阻害する事なく制御を実施する方法が提案されている。
特開平５−３１３４５４号公報 特開２００３−１８６２５７号公報

しかしながら、前者の特許文献１においては、例えば低温の環境下で長時間休止した後などは短時間で大きく機内温度が変化してゆくため、機内温度が或る程度定常状態になるまでは、頻繁にパッチ画像を形成する制御動作が入ってしまうといった問題が残されてしまう。一方で後者の特許文献２においても、安定性確保のために画像領域間にパッチ形成し、制御を行う回数を増やすと本来画像として出力されないトナーの浪費が多くなってしまうといった問題が残る。

本発明は、パッチ画像を形成して行う制御動作の間隔を徒らに短縮することなく、パッチ画像を形成して行う制御動作の間に、パッチ画像を形成しないで行う制御動作を行うことにより、常に安定した画像を無駄なトナー消費無しで、生産性を低下させることなく提供することを可能とした画像形成装置を提供することを目的とする。

前記の本発明の目的は、下記の特許請求の範囲に記載の発明により達成される。
（請求項１）
像担持体上に帯電、露光、現像の各手段によりトナー像を形成し、このトナー像を記録材上に記録する画像形成装置において、
画像形成装置内部の温湿度を検出する機内温湿度検出手段と、像担持体に対向した位置に設けられたトナー像の濃度を光学的に検出する画像濃度検出手段とを備え、
第１の画像濃度補正動作と第２の画像濃度補正動作とを有していて、制御部は、所定の出力枚数又は所定の休止時間後に、所定の画像出力動作に先だって像担持体上に画像濃度補正用トナーパッチを形成し、前記画像濃度検出手段でパッチ濃度を計測し、その計測結果から画像濃度を所定の濃度値になるように作像条件を補正して第１の作像条件を決定する第１の画像濃度補正動作を行い、
第１の画像濃度補正動作を実行した時点での機内温湿度と、そこで決定された第１の作像条件を装置内の記憶装置に記憶しておき、
次回の第１の画像濃度補正動作実行タイミングまでは、画像出力指令時に記憶された前回の第１の画像濃度補正動作実行時の機内温湿度と画像出力直前の機内温湿度の変化分に応じた補正を第１の作像条件に加える第２の画像濃度補正動作を実施するよう制御することを特徴とする画像形成装置。
（請求項２）
前記第２の画像濃度補正動作においては、前記現像手段に印加する現像バイアスの直流成分値の補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

請求項１、２に記載の発明によるときは、あらかじめ設定されている所定出力枚数や所定休止時間後に動作する補正用パッチを検出しての濃度補正動作（第１の補正）で作像条件を一旦決定する（第１の作像条件）がそこから次回の第１の補正動作までの間は、画像濃度補正用トナーパッチを形成することなく、前回第１の補正動作を実行した時の機内温湿度条件と画像出力直前の温湿度条件を比較する事で、第１の作像条件にさらに補正を加えた条件（第２の作像条件）にて作像を行う事により、常に安定した画像を無駄なトナー消費無しで、しかも生産性を低下させる事なく提供することを可能としている。

（１） 本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明を採用したカラー画像形成装置の概略図を示している。図示したカラー画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４色のカラートナー像を形成する画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋがベルト状の中間転写体２１に沿って配設されている。

画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは何れも同一構成となっていて、第１の像担持体であるＯＰＣ感光体１１Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ）の周縁にスコロトロン帯電極１２Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ）、レーザ書き込みユニット１３Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ）、現像ユニット１４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が配設されている。

矢印方向に回転するＯＰＣ感光体１１Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、スコロトロン帯電極１２Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ）により均一に帯電されたのち、レーザ書き込みユニット１３Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ）からのレーザ光により画像露光が行われ、ＯＰＣ感光体１１Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ）上には静電潜像が形成される。

ＯＰＣ感光体１１Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ）上の静電潜像は、それぞれにＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ４色のトナーとキャリアとを混合した２成分現像剤が収容された現像ユニット１４Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ）の現像ローラと対向することにより、現像ローラに印加された現像バイアスと静電潜像の電界によって２成分現像剤中のトナーのみ潜像部に付着し、トナー顕像が形成される。

トナー顕像は、１５Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ）に示す１次転写部で第２の像担持体である中間転写ベルト２１上に、それぞれの現像ユニット１４Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ）によって現像されたトナー像が順次重なるように転写されたのち、中間転写ベルト２１上のトナー像は２次転写ローラ２３によって、タイミングを合わせて搬送されてきた図示されていない転写紙上に転写され、転写終了後、定着ユニット２５を通過することで、トナー像は転写紙上に固定され、出力画像となる。

画像形成装置本体内部には、機内の温湿度を計測する機内温湿度計Ｓ（ＴＨ）が設けられている。また、中間転写体２１に対向した位置には、発光素子と受光素子により成り、中間転写体２１上に形成されたトナーパッチ画像の濃度を光学的に検出する反射濃度検出手段として光センサＳ（Ｄ）が設けられていて、これらのセンサによって得られた温湿度或いはトナーパッチ濃度のデータは制御部３０に入力される。

（２） 図２には、画像形成装置の電気制御系の概要を示している、３１は演算制御処理を行うＣＰＵで、演算基礎データや画像形成プログラムをはじめ、後に説明する画像濃度の補正プログラムと現像バイアスの補正量係数テーブルを記憶したＲＯＭ３１ｂと、後に説明する第１の画像濃度補正動作を実行した時点での機内温湿度と、そこで決定された第１の作像条件を一時的に記憶するＲＡＭ１３ａとが接続されていて、ＣＰＵ３１はインターフェース３２を介して外部機器に接続されている。

インターフェース３２の入力側には、機内温湿度を計測する機内温湿度計Ｓ（ＴＨ）と、トナーパッチ画像の濃度を検出する光センサＳ（Ｄ）が接続され、インターフェース３２の出力側には、レーザ書き込み装置１３Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ）、現像バイアスの印加がなされる現像ユニット１４Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ）が接続されている。

（３） 図３〜図６に示すフローは、画像形成動作と、その間に行われる画像濃度の補正動作を示したもので、図７はこの間の状態を図示した説明図である。

本発明では、所定の出力枚数又は所定の休止時間後に、補正用トナーパッチを用いて行う第１の画像濃度補正動作と、第１の画像濃度補正動作と次の第１の画像濃度補正動作との間で、補正用トナーパッチを用いないで行われる第２の画像濃度補正動作とを有している。

図３に示すステップＳ１〜Ｓ５は、本発明による画像濃度補正の基本的なフローを示している。

図２に示す画像形成装置に設けられた操作部４０の電源スイッチ又はスタート釦によって、電源ＯＮ又は出力指令の入力があると（Ｓ１）、ＣＰＵ３１はＲＯＭ３１ｂに記録された第１補正動作実行判定プログラムを呼び出して実行する（Ｓ２）。

図４には、第１補正動作実行判定のフローを示している。休止時間タイマーは所定時間（本実施例では６時間）以上か（Ｓ２１）、第１補正動作用ページカウンタは所定枚数（本実施例では２０００）以上か（Ｓ２２）、のチェックを行い、共に該当しないＮＯの状態では、第１補正動作を実行することなく、図３に示したフローにリターンする（Ｓ２６）。

また、ステップＳ１又はステップＳ２の設問に対してＹＥＳの場合には、第１補正動作実行シーケンスＳ２３により第１の画像濃度補正を行う。

図５には、第１補正動作実行シーケンスのフローを示している。

ＣＰＵ３１は、ＯＰＣ感光体１１Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ）、現像ユニット１４Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ）、中間転写ベルト２１の駆動回転を開始し（Ｓ２３１）、現像ユニット１４Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ）の現像ローラに印加するバイアス電圧を、補正前までに印加していたバイアス電圧Ｖｄｃ０に設定する（Ｓ２３２）。

ここで、機内温湿度計Ｓ（ＴＨ）で検知された機内温度Ｔ０，機内湿度Ｈ０を、ＲＡＭ３１ａに記憶する（Ｓ２３３）。

ベルト面出力補正を行ったのち（Ｓ２３４）、レーザ書き込みユニット１３Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ）によってＯＰＣ感光体１１Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ）上に画像濃度補正用のパッチ像露光を行う。パッチ像露光がなされたパッチ潜像は、現像バイアスの直流成分Ｖｄｃ０が印加された現像ユニット１４Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ）によって現像されてパッチトナー像となり、ＯＰＣ感光体１１Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ）上のパッチトナー像は１次転写部１５Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ）によって中間転写ベルト２１上に転写される（Ｓ２３５）。

光センサＳ（Ｄ）は、中間転写ベルト２１上に転写された画像濃度補正用のパッチトナー像の濃度値の検出を行い、検出値（Ｖｐ）を得る（Ｓ２３６）。ＣＰＵ３１は検出値Ｖｐを、ＲＯＭ３１ｂに記憶されているパッチ検出電圧目標値（Ｖｔ）との比較を行う（Ｓ２３７）。

検出値（Ｖｐ）と目標値（Ｖｔ）との整合を行う（Ｓ２３８）。本実施例では所定の電圧範囲を０．２５（Ｖ）とし、｜Ｖｔ−Ｖｐ｜＜０．２５（Ｖ）のときは、第１補正動作を実行することなく、図４のステップＳ２４のフローにリターンする（Ｓ２３９ａ）。｜｜Ｖｔ−Ｖｐ｜≧０．２５（Ｖ）のときは、予め設定された補正演算式Ｖｃ＝ｆ（Ｖｔ−Ｖｐ）を用いて補正値Ｖｃを求め（Ｓ２３９６）、再び現像バイアスの直流成分をＶｄｃ＋Ｖｃとして（Ｓ２３９Ｃ）、ステップＳ２３４に戻って再度第１の補正動作を繰り返し（Ｓ２３４〜Ｓ２３８）、目標値との整合が確認されてステップＳ２４にリターンする。

この補正は、所定出力範囲に対しパッチ濃度が薄いと判定された場合には、前記直流電圧成分を増加させ、所定出力範囲に対し、パッチ濃度が濃いと判定された場合には、前記直流電圧成分を減少させる補正となっている。本補正を第１の補正動作とよぶ。

第１補正動作が実行された時点で、休止時間タイマーのリセットがなされ（Ｓ２４）、次に行われる第１補正動作用のページカウンタのリセットがなされて（Ｓ２５）、ステップＳ３にリターンする（Ｓ２６）。ＣＰＵ３１は操作部４０から入力されているのは画像出力指令であるかのチェックを行い（Ｓ３）、指令がない場合は待機状態とする（Ｓ５）。また、画像出力指令があった場合は、画像出力動作が行われる（Ｓ４）。

図６には、本発明の第２の画像濃度補正を行う画像出力動作のフローを示している。ＣＰＵ３１は、機内の温度Ｔｎ，湿度Ｈｎの読み込みを行い（Ｓ４１）、ついでステップＳ２３３で読み込んでＲＡＭ３１ａに記憶された第１補正動作時の温湿度Ｔ０，Ｈ０との変動計算を行い、温度変動値ΔＴ，温度変動値ΔＨを得る（Ｓ４２）。

ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３１ｂに記憶された補正量係数テーブル（表１）を用いて温湿度変動値ΔＴ，ΔＨから補正量αを求める（Ｓ４３）。

第１の画像濃度補正時の現像バイアスの直流成分Ｖｄｃ０に補正量αを乗じた電圧Ｖｄｃをもって第２の作像条件とし（Ｓ４４）、現像バイアスの直流成分をＶｄｃに設定して作像プロセスが実行される（Ｓ４５）。

所定の出力枚数が完 了したか否かのチェックを行っていて（Ｓ４６）、未完の場合にはステップＳ４１〜Ｓ４５のフローが繰り返し行われる。また、所定の出力枚数が完了したときはリターンして（Ｓ４７）、待機の状態とする（Ｓ５）。

（４） 図７の説明図を用いて、本発明と、本発明の実施例について説明する。

従来は本発明の第１の補正動作（ＡおよびＢをもって示す）だけにより画像濃度の安定化を試みていた。図７（ａ）には連続画像出力した時の第１の補正動作のみによる画像濃度制御を実施した場合の濃度推移を示す。第１の補正動作（Ａ）終了後、一旦は適正画像に補正されるもののそこから連続画像出力をしてゆくとともに画像濃度が変動していってしまう。そして、次の第１の補正動作（Ｂ）を実行させる事で、画像の濃度は適正な値に再度調整される事になる。しかしながら第１の補正のみの場合図７（ａ）のａに示すごとく、インターバル間での濃度変動が発生し、温湿度環境環境によっては、連続動作時において変動量が許容範囲以上となってしまうケースが発生していた。また、許容範囲内においても、第１の補正実施直前の画像と補正直後の画像では、補正直後の画像が本来ターゲットとしている画像に戻ったとしても、そこで発生する不連続性から顧客の満足を得られないケースが多かった。即ち、ここでの第１の補正動作の様な決まったインターバルで実施される補正動作でいくら精度の良い制御をしても、そこでの変化量が大きい（インターバル間での変動が大きい）事が問題となっていた。

図７（ｂ）は、第１の補正動作Ａ，Ｂのインターバルでの機内温湿度変動の１例を示している、連続プリントによって機内温度は上昇し、機内湿度は低下する傾向が認められる。

第１の補正動作Ａ，Ｂのみによる画像濃度制御を実施した場合の問題点に鑑みて、本発明においては第１の補正動作のインターバル間における変動を極力抑制する事を目的とし、その補正方法を提案したものである。同じ課題に対する解決方法としては、前出の特許文献１や特許文献２などの技術が上げられるが、それぞれ画像出力生産性を常に維持する事や、無駄なトナー消費や局部的な機内汚れの懸念が払拭されないままであった。本発明においては、これらの課題を解決するために、第１の補正で実施結果として決定した作像条件（第１の作像条件）を、直近の第１の補正（Ａ）を実施した時点における機内温湿度出力値（Ｔ０，Ｈ０）と通常出力動作中（Ｐ）の機内温湿度読み込み値（Ｔｎ，Ｈｎ）の差分値（ΔＴ，ΔＨ）から決定される補正補正量を第１の作像条件に対し加えてゆき、画像濃度の安定化を図るものである。図７（ａ）のａに示す濃度変動が発生した場合を例にとって補正の実際に関して説明を行う。

図７（ａ）のＡ点は、第１の補正動作実行条件である休止後６時間以上の状態から電源を立ち上げた状態となる。第１の補正動作が入り、実行開始時の機内温湿度（Ｔ０，Ｈ０）が読み込まれＣＰＵ３１内のＲＡＭ３１ａに記憶される。本実施例における機内温湿度推移は、図７（ｂ）に示す通りであり、初期の機内温湿度（Ｔ０，Ｈ０）＝（２８℃，７８％）を示していた。また、このときに制御フロー図４に示す第１の補正動作により調整される作像条件は現像のＤＣバイアス値であり、決定された現像のＤＣバイアス値（Ｖｄｃ０）は４５０Ｖとなった。ここでプリント指令により画像出力動作に入ると、図６に示す動作フローにより、第２の補正動作に入る。第２の補正動作においては、まず作像動作に入る前に、その時点における機内温湿度（Ｔｎ，Ｈｎ）を測定する。測定した後に、ＣＰＵ３１のＲＡＭ３１ａ内に格納されていた、前回の第１の補正動作を実施した時の温湿度（Ｔ０，Ｈ０）を呼び出し、現時点との差分（ΔＴ，ΔＨ）を算出する。その時の（ΔＴ，ΔＨ）の関係より、第１の補正動作により決定された作像条件に対してさらに補正を加え、その結果の作像条件（第２の作像条件）にて画像形成を行う。本実施例においては例えば、図７（ｂ）（ｃ）中に示すＰ枚目での画像出力において、機内の温湿度（Ｔｎ，Ｈｎ）が（３３℃，６３％）となっていた。この場合算出される（ΔＴ，ΔＨ）は（５℃，−１５％）となる。この算出された値に対し、これもあらかじめメモリー内に格納されている補正量参照テーブル（表１）を参照し第１の補正条件で決定された値に対する補正量係数（α）を決定する。

このαの値は実験的に求められた最適な濃度推移を与える値があらかじめＲＯＭ３１ｂ内にテーブルとして格納されている。Ｐ枚目における温湿度差分からテーブルを参照した結果αは１．０８となり、Ｐ枚目での現像バイアスは４５０Ｖ×１．０８＝４８６ＶでＰ枚目の作像が実施される事となる。

なお、テーブルにおいて、ΔＴ、ΔＨの値は離散した値ととなっているが、テーブルに示されていない値はテーブルに表示している値の間を直線補間により補間されαの値が決定されるものである。

この様に、第１の補正動作Ａ点から実施後から次の第１の補正動作実施（Ｂ点）に至るまで２０００枚の間を第２の補正動作により、補正を実施し、動作させた結果の濃度プロフィールを図７（ａ）中のｂの線で表す。また図７（ｃ）には、同動作中の現像バイアスの推移を第１の補正動作のみで実施した場合（ｃ１）と第２の補正動作を実施させた場合の推移（ｃ２）を示す。この間、生産性を低下させる事なく、また補正のための無駄なトナーを消費する事無く、画像品質の安定化が図れた事となる。

本実施例においては、第２の補正量決定をテーブル参照の方法において実施したが、補正量を決定するプロセスにおいてΔＴ，ΔＨの２次元の演算式を用いて実施することも可能である。

カラー画像形成装置の概略図。 電気制御系の概要を示すブロック図。 画像濃度補正の基本的なフロー図。 第１補正動作実行判定のフロー図。 第１補正動作実行シーケンスのフロー図。 画像出力動作のフロー図。 画像濃度の補正動作とこの間の状態を示した説明図。

符号の説明

１０Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ） 画像形成部
１１Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ） ＯＰＣ感光体
１２Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ） スコロトロン帯電極
１３Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ） レーザ書き込みユニット
１４Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ） 現像ユニット
１５Ｙ（Ｍ，Ｃ，Ｋ） １次転写部
２１ 中間転写ベルト
Ｓ（ＴＨ） 機内温湿度計
Ｓ（Ｄ） 光センサ

Claims (2)

1. 像担持体上に帯電、露光、現像の各手段によりトナー像を形成し、このトナー像を記録材上に記録する画像形成装置において、
   画像形成装置内部の温湿度を検出する機内温湿度検出手段と、像担持体に対向した位置に設けられたトナー像の濃度を光学的に検出する画像濃度検出手段とを備え、
   第１の画像濃度補正動作と第２の画像濃度補正動作とを有していて、制御部は、所定の出力枚数又は所定の休止時間後に、所定の画像出力動作に先だって像担持体上に画像濃度補正用トナーパッチを形成し、前記画像濃度検出手段でパッチ濃度を計測し、その計測結果から画像濃度を所定の濃度値になるように作像条件を補正して第１の作像条件を決定する第１の画像濃度補正動作を行い、
   第１の画像濃度補正動作を実行した時点での機内温湿度と、そこで決定された第１の作像条件を装置内の記憶装置に記憶しておき、
   次回の第１の画像濃度補正動作実行タイミングまでは、画像出力指令時に記憶された前回の第１の画像濃度補正動作実行時の機内温湿度と画像出力直前の機内温湿度の変化分に応じた補正を第１の作像条件に加える第２の画像濃度補正動作を実施するよう制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２の画像濃度補正動作においては、前記現像手段に印加する現像バイアスの直流成分値の補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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