JP2006251652A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナー消費量を増大させることなく濃度パッチを正確に検知し、精度よく濃度制御を行うことにある。
【解決手段】 濃度制御を行う際に位置検知用のトナー像（以後基準パッチとよぶ）をあわせて形成し、その基準パッチが検知されたタイミングを基準として、濃度パッチの形成タイミングもしくは濃度センサが濃度パッチを検知するタイミングを決定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真プロセスを用いた画像形成装置、およびその濃度制御方法に関する。

従来画像形成装置としては、電子写真方式・熱転写方式・インクジェット方式等さまざまな方式が用いられている。このうち、電子写真方式を用いたものは高速・高画質・静粛性の点で他の方式より優れており、近年普及してきている。この電子写真においてもさまざまな方式に分かれており、例えば従来良く知られている多重転写方式・中間転写体方式のほかに、感光体表面にカラー像を重ねた後一括転写して像形成を行う多重現像方式、また、複数の異なる色の画像形成手段（プロセスステーション）を直列に配置し、転写ベルトにより搬送された転写材に現像像を転写するインライン方式等がある。このうちインライン方式は、高速化が可能・像転写の回数が少なく画質に有利といった理由で優れた方式である。

図３にインライン方式の構成を示す。図３で静電吸着搬送ベルト（以下ＥＴＢ）１は駆動ローラ６・吸着対向ローラ７・テンションローラ８及び９の各ローラにより張架され、矢印で示す方向に回転する。ＥＴＢ１の周面には異なる色のプロセスステーション２０１（ｙｅｌｌｏｗ）・２０２（ｍａｇｅｎｔａ）・２０３（ｃｙａｎ）・２０４（ｂｌａｃｋ）が一列に配置されており、各プロセスステーション内の感光体がＥＴＢ１を介して転写ローラ３に当接されている。また、プロセスステーションの上流には吸着ローラ５が配置され吸着対向ローラ７に当接している。ここで、転写材ｐは吸着ローラ５と吸着対向ローラ７とで形成するニップ部を通過する際にバイアスを印加され、ＥＴＢ１に静電的に吸着され、矢印で示した方向に搬送される。

従来ＥＴＢ１としては、厚さ５０〜２００μｍ、体積抵抗率１０^９〜１０^１６Ωｃｍ程度のＰＶｄＦ、ＥＴＦＥ、ポリイミド、ＰＥＴ、ポリカーボネート等の樹脂フィルムや、あるいは、厚さ０．５〜２ｍｍ程度の、例えばＥＰＤＭ等のゴムの基層の上に、例えばウレタンゴムにＰＴＦＥなどフッ素樹脂を分散したものを表層として設けたものを用いる。

ここで、画像形成プロセスについて説明する。

まず、プロセスステーション内の画像形成プロセスについて説明する。説明はｙｅｌｌｏｗのプロセスステーションを用いて行うが、他の色のステーションも同様である。

図４にプロセスステーションの構成を示す。

感光体２１１は帯電器２１２によって一様に帯電され、露光光学系２１３により走査光２１４で潜像を形成される。この潜像は現像ローラ２１５によって現像され、感光体２１１上にトナー像が形成される。後に述べる転写プロセスで転写されなかった転写残トナーはクリーニングブレード２１７により掻き落とされ、廃トナー容器２１８に収容される。

次に、転写プロセスについて説明する。

一般的に用いられる反転現像方式において、感光体が例えば負極性のＯＰＣ感光体の場合、露光部を現像する際には負極性トナーが用いられる。したがって、転写ローラ３にはバイアス電源４より正極性の転写バイアスが印加される。ここで、転写ローラとしては低抵抗ローラを用いるのが一般的である。

実際のプリントプロセスにおいては、ＥＴＢ１の移動速度と各プロセスステーションの転写位置間の距離を考慮して、転写材上に形成される各色のトナー像の位置が一致するタイミングでプロセスステーションでの画像形成・転写プロセス・転写材ｐの搬送を行い、転写材ｐがプロセスステーション２０１〜２０４を一度通過する間に転写材上にトナー像が完成される。転写材上にトナー像が完成された後、転写材ｐは従来公知の定着装置１２に通され、転写材ｐ上にトナー像が定着される。

また、画像形成装置を使用する温湿度条件やプロセスステーションの使用度合いにより、画像濃度が変動する。この変動を補正するために、画像濃度の制御が行われる。ここで、この画像濃度制御について説明する。

従来は、画像濃度制御に関しては、感光体上もしくは中間転写体（以下ＩＴＢと称す）やＥＴＢ上に各色の濃度パッチ画像を形成し、これを濃度センサ１３で読み取って、高圧条件やレーザーパワーといったプロセス形成条件にフィードバックする事によって各色の最大濃度、ハーフトーン階調特性を合わせる手段が用いられている。

一般的には濃度検知センサ１３は、濃度パッチを光源で照射し、反射光強度を受光センサで検知する。その反射光強度の信号はＡ／Ｄ変換された後、ＣＰＵで処理され、プロセス形成条件にフィードバックされる。

画像濃度制御は、各色の最大濃度を一定に保つ事（以下Ｄｍａｘ制御と称す）と、ハーフトーンの階調特性を画像信号に対してリニアに保つこと（以下Ｄｈａｌｆ制御と称す）を目的とする。また、Ｄｍａｘ制御は、各色のカラーバランスを一定に保つことと同時に、トナーの載りすぎによる色重ねした文字の飛び散りや、定着不良を防止する意味も大きい。

具体的にＤｍａｘ制御は、画像形成条件を変えて形成した複数の濃度パッチを光学センサで検知し、その結果から所望の最大濃度を得られる条件を計算し、画像形成条件を変更する。ここで、濃度パッチはハーフトーンで形成するのが好ましい場合が多い。その理由は、いわゆるべた画像を検知した場合、トナー量の変化に対するセンサ出力の変化の幅が小さくなってしまい、十分な検知精度が得られないからである。

一方、Ｄｈａｌｆ制御は、電子写真特有の非線形的な入出力特性（γ特性）によって、入力画像信号に対して出力濃度がずれて自然な画像が形成できない事を防止するため、γ特性を打ち消して入出力特性をリニアに保つような画像処理を行う。具体的には、入力画像信号が異なる複数の濃度パッチを光学センサで検知して、入力画像信号と濃度の関係を得、その関係からホストコンピュータからの入力画像信号に対して所望の濃度が出るよう、画像形成装置に入力する画像信号を、画像形成装置のコントローラにより変換する。このＤｈａｌｆ制御はＤｍａｘ制御により画像形成条件を決定した後行うのが一般的である。

ＥＴＢ上に形成された濃度パッチは、クリーニングプロセスによってプロセス装置に静電的に回収される。クリーニングプロセス時には、感光体にトナーの帯電極性と逆極性のバイアスを印加し、転写部でトナーを感光体にひきつけ、転写残トナーと同様クリーニングブレード１４で掻き取られる。
特開２００１−２０９２９２号公報

いうまでもないことだが、正確な濃度検知を行うには濃度パッチの位置を正確に掴み、検知する必要がある。しかしながら濃度パッチの位置は、濃度センサの取り付け位置・プロセスステーションの取り付け位置・ＥＴＢの周長等の各種公差によりばらつきを持ってしまう。

その結果、濃度パッチのエッジ部分など望ましくない部分で濃度を検知してしまい、正確な濃度検知が行えないといった問題があった。また、この問題を解決するために前記の公差を見込んで濃度パッチのサイズを大きめに形成し、トナー消費量を増大させてしまうといった問題もあった。

そこで本発明の目的は、トナー消費量を増大させることなく濃度パッチを正確に検知し、精度よく濃度制御を行う画像形成装置を提供することにある。

本発明によれば、濃度制御を行う際に位置検知用のトナー像（以後基準パッチとよぶ）をあわせて形成し、その基準パッチが検知されたタイミングを基準として、濃度パッチの形成タイミングもしくは濃度センサが濃度パッチを検知するタイミングを決定することにより、濃度パッチのサイズを大きくさせることなく正確な濃度検知が可能となる。

また、この基準パッチを各色毎に形成することでより正確な濃度検知が可能となる。

すなわち、本発明の技術内容は以下の構成を備えることにより前記課題を解決できた。

（１）少なくとも像担持体、該像担持体を所定の極性に帯電する帯電手段、該像担持体に静電潜像を形成する露光手段、該像担持体上に形成された静電潜像を可視化する現像装置を含むプロセス装置と、前記プロセス装置を制御して、所定の検知パターンを形成する検知パターン発生手段と、該検知パターンを検知する検知手段と、該検知手段の出力に基づいて画像形成条件を制御する、画像形成条件制御手段と有する画像形成装置において、基準位置検知マークを設け、該基準位置検知マークの検知結果に基づいて画像形成条件制御動作を制御することを特徴とする画像形成装置。

濃度制御を行う際に位置検知用のトナー像（以後基準パッチとよぶ）をあわせて形成し、その基準パッチが検知されたタイミングを基準として、濃度パッチの形成タイミングもしくは濃度センサが濃度パッチを検知するタイミングを決し、また、この基準パッチを各色毎に形成することにより、各種公差に伴う濃度パッチのサイズの大型化によってトナー消費量が増大することなく、正確な濃度検知が可能となる。

また、この基準パッチを色毎に形成することにより、各色のプロセスステーションの位置公差も濃度パッチサイズを決定する際に考慮する必要がなくなり、より望ましい。

以下に本発明の実施形態について、添付図面に基づき説明を行うが、本発明の実施形態はこれにより限定されるものではない。また、主として発明の特徴部分についてのみ説明を行う。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態を図を用いて説明する。図３は第１実施形態の画像形成装置の概略図である。以下この図に基づいて説明を行うが、従来例と同様の構成・作用をするものは同一の番号を付し説明は略す。

本実施例においては、ＥＴＢ１として周長８００ｍｍ、厚さ１００μｍのＰＶｄＦの樹脂フィルムを用いている。また、光学センサとして図５に示したものを用いている。ここで、この光学センサについて説明する。

図５に示したように光学センサ１３は、ＬＥＤなどの発光素子３０１と、フォトダイオードなどの受光素子３０２からなる。発光素子３０１による照射光は、ＥＴＢ１に対し３０°の角度で入射し、検知位置３０３で反射される。受光素子３０２は反射光の照射光と同じ角度で反射された反射光を検知する位置に設けられ、いわゆる鏡面反射光を検知している。本実施例で使用している光学センサは、その特性として反射光強度が強くなるほど電圧が高くなる。

この光学センサ１３で濃度パッチを検知したときに検出される反射光の特性について詳述する。

下地となるＥＴＢ上に照射された光は、図６に示すようにＥＴＢの材質固有の屈折率と表面状態で決まる屈折率に応じて反射され、受光素子で検知される。ここに濃度パッチが形成されるとトナーがある部分の下地が隠され、反射光量が減少する（図７）。したがって、図８に示すように濃度パッチのトナー量増加と共に反射光量は減少し、この減少量を基に濃度パッチの濃度を求める。実際には、ＥＴＢの使用度合いによって下地の表面状態が変動することで反射光量も変動してしまうので、濃度パッチの反射光量を下地の反射光量で規格化した後、濃度情報に変換するのが一般的である。

ところで、ＥＴＢの表面状態はＥＴＢ上の場所によってムラがあり、反射光量が異なっている。そのため、濃度パッチの位置とそれを規格化する下地の検知位置とを正確に合わせることも、濃度検知精度を向上させる上で重要となる。

また、このような鏡面反射光を検知するタイプの濃度センサは、その特性から、黒色ＥＴＢ上の黒色トナー量を測定することが可能である。一般的に抵抗調整のためカーボンブラックが分散されるためＥＴＢの色は黒色または濃いグレーとなることが多く、濃度センサとして鏡面反射光を検知するタイプが望ましい。

本実施例における濃度制御動作について説明する。ここではＤｈａｌｆ制御を例にして説明するが、Ｄｍａｘ制御でも同様の効果があることはいうまでもない。

また、本実施例においてはＥＴＢクリーニング部材が存在しないので、濃度制御動作の間ＥＴＢ上に形成されたトナー像は保持される。これはＥＴＢクリーニング部材がＥＴＢに対して離間可能である場合にも同様である。

まず図１−１に示すような、黒トナーで形成された基準パッチ画像をＥＴＢ上に形成する。図１−１で、破線の四角は濃度パッチが形成されるべき位置、破線の丸は濃度センサが検知しているスキャニングエリア（本実施形態では５ｍｍに設定）を示している。

まず、濃度センサにより基準パッチが検知され、この検知されたタイミングが記憶される。

次に、ＥＴＢが１周した時点でこの基準パッチが濃度センサによって検知され、先に記憶されたタイミングとあわせることでＥＴＢ１周の周期Ｔが測定される。

次に、基準パッチが検知されたタイミングから一定の時間後に、濃度センサにより、濃度パッチが形成されるべき位置のＥＴＢ下地の反射光量が検知される。

次に、図１−２に示すように、最初に形成した基準パッチの後方に濃度パッチを形成する。このとき、濃度パッチは最初に基準パッチ画像を書き出したタイミングに、ＥＴＢ周期Ｔの整数倍の時間と所定の間隔を足したタイミングで書き出される。

このような構成をとることで、ＥＴＢ周長の公差により周期Ｔが変動した場合においても、濃度パッチが形成されるべき位置に濃度パッチを形成することができる。

さらに基準パッチが検知されたタイミングから、先に下地の反射光量を検知した際と同じ時間のあとに濃度パッチの反射光量が検知される。

この様にして検知された濃度パッチと下地の反射光量から、濃度パッチの濃度が求められる。

この様な構成をとることで、ＥＴＢ周長の公差により周期Ｔが変動した場合においても、濃度パッチと下地の位置を正確にあわせることができ、濃度検知精度の向上を図ることができる。また、濃度センサによって基準パッチが検知されたタイミングを基にして濃度パッチ・下地の検知タイミングが決定されるため、濃度センサの取り付け位置公差を見込んで濃度パッチのサイズを決定する必要がなくなるので、濃度パッチのサイズを小さくすることができ、トナー消費量を抑えることができた。

ここで、本実施例と従来例における濃度パッチサイズ（副走査方向）を比較する。

以上説明したように、濃度パッチとあわせて基準パッチを形成し、基準パッチが検知されたタイミングを基にして濃度パッチ・下地の検知タイミングを決定することで、ＥＴＢ周長・濃度センサ取り付け位置の公差を考慮して濃度パッチのサイズを決定する必要がなくなるので、濃度パッチのサイズを小さくすることができ、トナー消費量を抑えることができた。また、濃度パッチと下地の位置を正確にあわせることができ、濃度検知精度の向上を図ることができた。

［第２実施形態］
本実施例においては、第１実施形態で説明したような基準パッチを色毎に形成する。

まず、図２−１に示したように、基準パッチを色毎に形成し、第１実施形態と同様に、ＥＴＢ１周の周期Ｔの測定を行った後、基準パッチが検知されたタイミングから一定時間経過した後、下地の反射光量の測定が行われる。このとき、黒トナーの濃度パッチが形成されるべき位置の下地は黒トナーの基準パッチ、マゼンタトナーの濃度パッチが形成されるべき位置の下地はマゼンタトナーの基準パッチが検知されたタイミングに基づいて、下地の反射光量を測定する。

次に、第１実施形態同様、最初に形成した基準パッチの後方に、図２−２に示したように、濃度パッチを形成する。このとき、濃度パッチは最初に基準パッチ画像を書き出したタイミングに、ＥＴＢ周期Ｔの整数倍の時間と所定の間隔を足したタイミングで書き出される。

次に、第１実施形態同様、基準パッチが検知されたタイミングから、先に下地の反射光量を検知した際と同じ時間のあとに濃度パッチの反射光量が検知される。このとき、黒トナーの濃度パッチは黒トナーの基準パッチ、マゼンタトナーの濃度パッチはマゼンタトナーの基準パッチが検知されたタイミングに基づいて、濃度パッチの反射光量を測定する。

この様にして検知された濃度パッチと下地の反射光量から、濃度パッチの濃度が求められる。

この様な構成をとることで、黒トナーの基準パッチのみを用いた第１実施形態に比べ、各色のプロセスステーションごとに異なるプロセスステーション位置公差も考慮して濃度パッチサイズを決定する必要がなくなり、さらに濃度パッチのサイズを小さくし、トナー消費量を抑えることができた。

ここで、本実施形態での濃度パッチサイズ（副走査方向）を比較する。

以上示したように、本実施形態の構成をとることによって、濃度パッチのサイズをさらに小さくし、トナー消費量を抑えることができた。

１−１、１−２は本発明の第１実施形態の濃度パッチを示す図 ２−１、２−２は本発明の第２実施形態の濃度パッチを示す図 本発明における画像形成装置の概略図 プロセスステーションの概略図 濃度センサの概略図 ＥＴＢ上に照射された光の反射を示す図 ＥＴＢ上に濃度パッチが形成された場合の光の反射を示す図 トナー量と反射光量の関係を示す図

符号の説明

１ ＥＴＢ（静電搬送ベルト）
３ 転写ローラ
４、１０ バイアス電源
５ 吸着ローラ
６ 駆動ローラ
７ 吸着対向ローラ
８、９ テンションローラ
１２ 定着装置
１３ 光学式センサ
２０１〜２０４ プロセスステーション
２１１ 感光ドラム
２１２ 帯電ローラ
２１３ 露光光学装置
２１４ 走査光
２１５ 現像ローラ
２１６ 現像材容器
２１７ クリーニングブレード
２１８ 廃現像材容器
３０１ 発光素子
３０２ 受光素子
３０３ 検知位置

Claims (6)

1. 少なくとも像担持体、該像担持体を所定の極性に帯電する帯電手段、該像担持体に静電潜像を形成する露光手段、該像担持体上に形成された静電潜像を可視化する現像装置を含むプロセス装置と、
   前記プロセス装置を制御して、所定の検知パターンを形成する検知パターン発生手段と、
   該検知パターンを検知する検知手段と、
   該検知手段の出力に基づいて画像形成条件を制御する、画像形成条件制御手段と有する画像形成装置において、
   基準位置検知マークを設け、該基準位置検知マークの検知結果に基づいて画像形成条件制御動作を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記基準位置検知マークおよび前記検知パターンが、前記プロセス装置に当接する転写回転体上に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記転写回転体上の残留物を除去するクリーニング部材が前記転写回転体に当接しない、もしくは前記転写回転体に対して離間可能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。
4. 前記転写回転体が転写搬送ベルトであることを特徴とする、請求項２または３に記載の画像形成装置。
5. 前記プロセス装置を複数有し、プロセス装置ごとに基準位置検知マークを設けることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記基準位置検知マークをトナー像で形成することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。