JP2007163534A - Image forming apparatus and image forming method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、パッチ画像の濃度検出結果に基づいて画像濃度を制御しながら画像を形成する画像形成装置および画像形成方法に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus and an image forming method for forming an image while controlling the image density based on the density detection result of a patch image.
プリンタ、複写機またはファクシミリ装置などトナーを使用して画像形成する画像形成装置においては、パッチ画像の濃度をセンサにより検出し、その検出結果に基づいて画像濃度を制御するものがある。例えば特許文献1に記載の画像形成装置においては、像担持体上の所定位置に形成したパッチ画像の濃度を複数箇所でパッチセンサにより検出し、その結果に基づいて装置の動作条件を最適化している。
Some image forming apparatuses that use toner to form an image, such as a printer, a copying machine, or a facsimile machine, detect the density of a patch image with a sensor and control the image density based on the detection result. For example, in the image forming apparatus described in
この種の装置においては、パッチ画像とセンサとの相対的な位置ずれあるいは距離のばらつきに起因するパッチ画像濃度の誤検出を防止するため、パッチ画像のサイズを、センサの検出スポット(被検出領域)のサイズに対し十分なマージンを持たせた大きさとするのが一般的である。 In this type of apparatus, in order to prevent erroneous detection of the patch image density due to relative positional deviation or distance variation between the patch image and the sensor, the size of the patch image is set to the detection spot (detected region of the sensor). In general, it is a size having a sufficient margin for the size of).
上記のようなマージンを持たせることによって、パッチ画像と検出スポットとのミスマッチに起因する濃度の誤検出という問題は回避される。しかしながら、このようにした場合、パッチ画像の形成のために消費されるトナーの量が多くなってしまう。特に、上記従来技術のように、パッチ画像の複数箇所で濃度を検出することによって検出精度を高めるように構成された装置においては、パッチ画像の形成によるトナーの消費量が問題となってくる。 By providing the margin as described above, the problem of erroneous detection of density due to mismatch between the patch image and the detection spot is avoided. However, in this case, the amount of toner consumed for forming the patch image increases. In particular, in the apparatus configured to improve the detection accuracy by detecting the density at a plurality of locations in the patch image as in the above-described prior art, toner consumption due to the formation of the patch image becomes a problem.
すなわち、トナー消費量を抑制するためにはパッチ画像の幅をできるだけ小さく抑えることが望ましい一方、上記したように、濃度の誤検出を防止するためにはパッチ画像を大きくしたいという互いに相反する要求があり、従来技術においてはこれらを両立させることが難しかった。 In other words, while it is desirable to keep the width of the patch image as small as possible in order to reduce the toner consumption, as described above, there is a conflicting demand for increasing the size of the patch image in order to prevent erroneous detection of density. In the prior art, it was difficult to achieve both.
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、パッチ画像の濃度検出結果に基づいて画像濃度を制御しながら画像を形成する画像形成装置および画像形成方法において、パッチ画像の形成のために消費されるトナーの量を効果的に抑制するとともに、該パッチ画像の濃度検出結果に基づいて画像濃度を高精度に制御することのできる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is consumed for forming a patch image in an image forming apparatus and an image forming method for forming an image while controlling the image density based on the density detection result of the patch image. It is an object of the present invention to provide a technique capable of effectively suppressing the amount of toner and controlling the image density with high accuracy based on the density detection result of the patch image.
この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するため、トナー像を形成する像形成手段と、前記像形成手段により形成されたトナー像を担持して所定の移動方向に移動する像担持体と、前記像担持体表面に臨むように配置され、前記像担持体上の被検出領域内のトナー濃度を検出する検出手段と、前記像形成手段により前記像担持体上に形成された制御用パッチ画像としてのトナー像についての前記検出手段による検出結果に基づいて、前記像形成手段により形成される画像の濃度を制御する濃度制御処理を実行する制御手段とを備えている。そして、前記像形成手段が所定の位置決め用画像を前記像担持体上に形成するとともに、前記位置決め用画像についての前記検出手段による検出結果に基づいて、前記制御手段が前記移動方向に直交する幅方向における前記検出手段と前記制御用パッチ画像との相対位置を決定する位置決め処理を実行する。 In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to the present invention includes an image forming unit that forms a toner image, and an image carrier that supports the toner image formed by the image forming unit and moves in a predetermined moving direction. A detecting means for detecting a toner density in a detection area on the image carrier, and a control unit formed on the image carrier by the image forming means. And a control unit that executes density control processing for controlling the density of an image formed by the image forming unit based on a detection result of the toner unit as a patch image by the detection unit. The image forming unit forms a predetermined positioning image on the image carrier, and the control unit has a width orthogonal to the moving direction based on a detection result of the positioning unit on the positioning image. A positioning process for determining a relative position between the detection means and the control patch image in the direction is executed.
このように構成された発明では、濃度制御処理に用いる制御用パッチ画像の形成位置を、検出手段による位置決め用画像の検出結果に基づいて決定している。このように、実測結果に基づいて制御用パッチ画像の形成位置を決定することにより、制御用パッチ画像の幅に余分なマージンを設ける必要がなくなり、制御用パッチ画像の面積を最小限としてトナー消費量を抑制することができる。また、必要な位置に制御用パッチ画像が形成されることになるため、濃度の誤検出が起きる可能性も低くなり、高精度に濃度制御を行うことが可能となる。また、こうして濃度制御された条件下で画像を形成することにより、画質の良好な画像を安定して形成することができる。 In the invention configured as described above, the formation position of the control patch image used for the density control processing is determined based on the detection result of the positioning image by the detection means. In this way, by determining the control patch image formation position based on the actual measurement result, it is not necessary to provide an extra margin for the width of the control patch image, and the toner area can be reduced by minimizing the area of the control patch image. The amount can be suppressed. Further, since a control patch image is formed at a necessary position, the possibility of erroneous detection of density is reduced, and density control can be performed with high accuracy. In addition, by forming an image under such a density-controlled condition, it is possible to stably form an image with good image quality.
ここで、前記位置決め処理では、前記像担持体上への前記制御用パッチ画像の前記幅方向における形成位置を決定するようにしてもよい。制御用パッチ画像と検出手段との相対位置を変えるには、制御用パッチ画像および検出手段のいずれかを幅方向に移動させればよいが、制御用パッチ画像の形成位置を変える方が簡単である。 Here, in the positioning process, a formation position in the width direction of the control patch image on the image carrier may be determined. To change the relative position between the control patch image and the detection means, it is only necessary to move either the control patch image or the detection means in the width direction, but it is easier to change the formation position of the control patch image. is there.
より具体的には、例えば、前記像形成手段が、前記移動方向に対し斜めに延びる帯状画像を前記位置決め用画像として形成し、前記制御手段が、前記検出手段により所定値以上のトナー濃度が検出され始めた時刻および検出が終了する時刻の少なくとも一方に基づいて、前記検出手段と前記制御用パッチ画像との相対位置を決定するようにしてもよい。このように斜めに延びる画像を用いた場合、検出手段と画像との相対的な位置の変動は、画像が検出手段の被検出領域に到達するタイミングの変化として現れる。そこで、検出手段によりトナー濃度が検出され始める時刻および検出が終了する時刻のいずれも、制御用パッチ画像の形成位置を決めるための情報として使用することができる。 More specifically, for example, the image forming unit forms a belt-like image extending obliquely with respect to the moving direction as the positioning image, and the control unit detects a toner density equal to or higher than a predetermined value by the detection unit. The relative position between the detection means and the control patch image may be determined based on at least one of the time when the detection is started and the time when the detection ends. When an image that extends obliquely is used, the relative positional variation between the detection unit and the image appears as a change in timing at which the image reaches the detection area of the detection unit. Therefore, both the time when the toner density starts to be detected by the detection unit and the time when the detection ends can be used as information for determining the formation position of the control patch image.
また、例えば、前記像形成手段が、同一の画像パターンを有し前記移動方向および前記幅方向に互いに位置を異ならせた複数の画像片からなる前記位置決め用画像を形成し、前記制御手段が、前記検出手段により所定値以上のトナー濃度が検出され始めた時刻および検出が終了する時刻の少なくとも一方に基づいて前記検出手段と前記制御用パッチ画像との相対位置を決定するようにしてもよい。このように構成された発明では、複数の画像片のうち少なくとも1つが被検出領域にかかると何らかのトナー濃度が検出されることとなる。したがって、どのタイミングでトナー濃度が検出され始めるか(あるいは検出が終了するか)を見ることによって、画像と検出手段との幅方向における位置関係を見積もることができる。 Further, for example, the image forming unit forms the positioning image including a plurality of image pieces having the same image pattern and different positions in the moving direction and the width direction, and the control unit includes: The relative position between the detection unit and the control patch image may be determined based on at least one of a time when the detection unit starts detecting a toner density of a predetermined value or more and a time when the detection ends. In the invention configured as above, some toner density is detected when at least one of the plurality of image pieces is applied to the detection area. Therefore, the positional relationship in the width direction between the image and the detection means can be estimated by checking at which timing the toner density starts to be detected (or when the detection ends).
また、例えば、前記位置決め用画像を多角形とし、かつ該多角形の辺のうち前記像担持体の移動によって最初に前記被検出領域に到達する1辺が前記幅方向に対し斜めにするとともに、前記制御手段が、前記検出手段により所定値以上のトナー濃度が検出され始めた時刻に基づいて、前記検出手段と前記制御用パッチ画像との相対位置を決定するようにしてもよい。このように構成された発明においても、画像と検出手段との位置関係によってトナー濃度が検出され始めるタイミングが変化するので、そのタイミングから画像と検出手段との幅方向における位置関係を見積もることができる。 Further, for example, the positioning image is polygonal, and one of the sides of the polygon that first reaches the detection area by moving the image carrier is inclined with respect to the width direction. The control unit may determine a relative position between the detection unit and the control patch image based on a time when the detection unit starts detecting a toner density of a predetermined value or more. In the invention configured as described above, since the timing at which the toner density starts to be detected changes depending on the positional relationship between the image and the detection unit, the positional relationship between the image and the detection unit in the width direction can be estimated from the timing. .
また、前記像形成手段が、それぞれトナーを貯留する複数の現像器を有している場合には、前記位置決め処理は、前記複数の現像器のうちの1つのみを使用して実行されるようにしてもよい。制御用パッチ画像と検出手段との相対的な位置関係は、どの現像器を使っても同じであるからである。 In addition, when the image forming unit has a plurality of developing units each storing toner, the positioning process is performed using only one of the plurality of developing units. It may be. This is because the relative positional relationship between the control patch image and the detection means is the same regardless of which developing device is used.
また、前記像形成手段が、互いに異なる色のトナーを貯留する複数の現像器を有している場合には、前記位置決め処理は、前記複数の現像器のうち特定色のトナーを貯留する現像器のみを使用して実行されるようにしてもよい。ここで、「特定色」は1色に限られず、例えばN色(Nは2以上の自然数)のトナーを内蔵した装置では(N−1)以下のトナー色を特定色とすることができる。各色のトナーに対し同一の検出手段で濃度検出を行うように構成された装置では、それらのトナー色のうち1色のみを特定色として、前記した位置決め処理を行えばよい。また、例えばブラック色と他の色との間で異なる検出手段を用いて濃度検出を行うように構成された装置では、ブラック色および他のもう1色を特定色とすればよい。 In the case where the image forming unit includes a plurality of developing units that store toners of different colors, the positioning process includes a developing unit that stores toner of a specific color among the plurality of developing units. May be executed using only Here, the “specific color” is not limited to one color. For example, in a device incorporating toner of N colors (N is a natural number of 2 or more), a toner color of (N−1) or less can be a specific color. In an apparatus configured to detect the density of each color toner by the same detection means, the above-described positioning process may be performed with only one of the toner colors as a specific color. Further, for example, in an apparatus configured to perform density detection using a detection unit that is different between a black color and another color, the black color and the other color may be set as a specific color.
また、上記のように構成された画像形成装置に対し、前記位置決め用画像についての前記検出手段による検出結果に基づいて、前記幅方向における前記制御用パッチ画像の幅を調整する調整手段をさらに備えるようにしてもよい。こうすることで、制御用パッチ画像の幅および形成位置がいずれも最適化されるので、トナー消費量を抑制しながら高精度に濃度制御を行うという本発明の効果をより高めることが可能となる。 The image forming apparatus configured as described above further includes an adjusting unit that adjusts the width of the control patch image in the width direction based on a detection result of the positioning unit for the positioning image. You may do it. By doing so, both the width and the formation position of the control patch image are optimized, so that it is possible to further enhance the effect of the present invention of performing density control with high accuracy while suppressing toner consumption. .
また、この発明にかかる画像形成方法は、像形成手段により像担持体上に所定の位置決め用画像を形成してその濃度を検出手段により形成し、その検出結果に基づき前記像担持体上に形成する制御用パッチ画像の位置を決定する位置決め工程と、前記位置決め工程で決定された位置に制御用パッチ画像を前記像担持体上に形成してその濃度を前記検出手段により形成し、その検出結果に基づいて前記像形成手段の動作条件を調整することで画像の濃度を制御する濃度制御工程と、前記濃度制御工程で調整された動作条件下で前記像形成手段により画像を形成する画像形成工程とを備えることを特徴としている。 In the image forming method according to the present invention, a predetermined positioning image is formed on the image carrier by the image forming means, the density is formed by the detecting means, and the image is formed on the image carrier based on the detection result. A positioning step for determining the position of the control patch image to be formed, a control patch image is formed on the image carrier at the position determined in the positioning step, and the density is formed by the detection means, and the detection result A density control step for controlling the density of the image by adjusting the operating conditions of the image forming means based on the image forming step, and an image forming step for forming an image by the image forming means under the operating conditions adjusted in the density control step It is characterized by comprising.
このように構成された発明では、上記した装置と同様に、余分なマージンを設けることなく制御用パッチ画像を形成することができるので、トナー消費量を低減することができる。また、濃度の誤検出を防止して、高精度に濃度制御を行うことができる。さらに、こうして濃度制御された条件下で画像を形成することにより、画質の良好な画像を安定して形成することができる。 In the invention configured as described above, similarly to the above-described apparatus, it is possible to form a control patch image without providing an extra margin, so that it is possible to reduce toner consumption. In addition, it is possible to prevent concentration detection and to perform concentration control with high accuracy. Furthermore, by forming an image under the conditions in which density is controlled in this way, it is possible to stably form an image with good image quality.
図1はこの発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図2は図1の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この装置1は、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の4色のトナー(現像剤)を重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック(K)のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する画像形成装置である。この画像形成装置1では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ11に与えられると、このメインコントローラ11からの指令に応じてエンジンコントローラ10がエンジン部EG各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、シートSに画像信号に対応する画像を形成する。
FIG. 1 is a view showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus of FIG. This
このエンジン部EGでは、感光体22が図1の矢印方向D1に回転自在に設けられている。また、この感光体22の周りにその回転方向D1に沿って、帯電ユニット23、ロータリー現像ユニット4およびクリーニング部25がそれぞれ配置されている。帯電ユニット23は所定の帯電バイアスを印加されており、感光体22の外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。クリーニング部25は一次転写後に感光体22の表面に残留付着したトナーを除去し、内部に設けられた廃トナータンクに回収する。これらの感光体22、帯電ユニット23およびクリーニング部25は一体的に感光体カートリッジ2を構成しており、この感光体カートリッジ2は一体として装置1本体に対し着脱自在となっている。
In the engine unit EG, the photosensitive member 22 is provided to be rotatable in the arrow direction D1 in FIG. A
そして、この帯電ユニット23によって帯電された感光体22の外周面に向けて露光ユニット6から光ビームLが照射される。この露光ユニット6は、外部装置から与えられた画像信号に応じて光ビームLを感光体22上に露光して画像信号に対応する静電潜像を形成する。
Then, the light beam L is irradiated from the
こうして形成された静電潜像は現像ユニット4によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像ユニット4は、図1紙面に直交する回転軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム40、支持フレーム40に対して着脱自在のカートリッジとして構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器4Y、シアン用の現像器4C、マゼンタ用の現像器4M、およびブラック用の現像器4Kを備えている。この現像ユニット4は、エンジンコントローラ10により制御されている。そして、このエンジンコントローラ10からの制御指令に基づいて、現像ユニット4が回転駆動されるとともにこれらの現像器4Y、4C、4M、4Kが選択的に感光体22と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向する所定の現像位置に位置決めされると、当該現像器に設けられて選択された色の帯電トナーを担持するとともに所定の現像バイアスを印加された金属製の現像ローラ44から感光体22の表面にトナーを付与する。これによって、感光体22上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。
The electrostatic latent image thus formed is developed with toner by the developing
各現像器4Y、4C、4M、4Kには、当該現像器に関する情報を記憶するための不揮発性メモリ91〜94がそれぞれ設けられている。そして、各現像器に設けられたコネクタ49Y、49C、49M、49Kのうち必要に応じて選択された1つと、本体側に設けられたコネクタ109とが互いに接続され、エンジンコントローラ10のCPU101とメモリ91〜94との間で通信が行われる。こうすることで、各現像器に関する情報がCPU101に伝達されるとともに、各メモリ91〜94内の情報が更新記憶される。なお、CPU101と各メモリ91〜94との間の通信は、上記のようにコネクタによる機械的接触によって行うものに限定されず、例えば無線通信などの非接触通信手段によってもよい。
Each of the developing
上記のようにして現像ユニット4で現像されたトナー像は、一次転写領域TR1で転写ユニット7の中間転写ベルト71上に一次転写される。転写ユニット7は、複数のローラ72〜75に掛け渡された中間転写ベルト71と、ローラ73を回転駆動することで中間転写ベルト71を所定の回転方向D2に回転させる駆動部(図示省略)とを備えている。そして、カラー画像をシートSに転写する場合には、感光体22上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト71上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット8から1枚ずつ取り出され搬送経路Fに沿って二次転写領域TR2まで搬送されてくるシートS上にカラー画像を二次転写する。
The toner image developed by the developing
このとき、中間転写ベルト71上の画像をシートS上の所定位置に正しく転写するため、二次転写領域TR2にシートSを送り込むタイミングが管理されている。具体的には、搬送経路F上において二次転写領域TR2の手前側にゲートローラ81が設けられており、中間転写ベルト71の周回移動のタイミングに合わせてゲートローラ81が回転することにより、シートSが所定のタイミングで二次転写領域TR2に送り込まれる。
At this time, in order to correctly transfer the image on the
また、こうしてカラー画像が形成されたシートSは定着ユニット9、排出前ローラ82および排出ローラ83を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部89に搬送される。また、シートSの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートSの後端部が排出前ローラ82後方の反転位置PRまで搬送されてきた時点で排出ローラ83の回転方向を反転し、これによりシートSは反転搬送経路FRに沿って矢印D3方向に搬送される。そして、ゲートローラ81の手前で再び搬送経路Fに乗せられるが、このとき、二次転写領域TR2において中間転写ベルト71と当接し画像を転写されるシートSの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートSの両面に画像を形成することができる。
Further, the sheet S on which the color image is thus formed is conveyed to the discharge tray portion 89 provided on the upper surface portion of the apparatus main body via the fixing
また、ローラ75の近傍には、濃度センサ60およびクリーナ76が設けられている。濃度センサ60は、必要に応じ、中間転写ベルト71上に形成されるトナー像を構成するトナー量を光学的に検出する。すなわち、濃度センサ60は、トナー像に向けて光を照射するとともに該トナー像からの反射光を受光し、その反射光量に応じた信号を出力する。クリーナ76は、中間転写ベルト71に対し離当接自在に構成され、必要に応じて中間転写ベルト71に当接することで、該ベルト71上の残留トナーを掻き落とす。
Further, a
また、この装置1では、図2に示すように、メインコントローラ11のCPU111により制御される表示部12を備えている。この表示部12は、例えば液晶ディスプレイにより構成され、CPU111からの制御指令に応じて、ユーザへの操作案内や画像形成動作の進行状況、さらに装置の異常発生やいずれかのユニットの交換時期などを知らせるための所定のメッセージを表示する。
In addition, the
なお、図2において、符号113はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース112を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ11に設けられた画像メモリである。また、符号106はCPU101が実行する演算プログラムやエンジン部EGを制御するための制御データなどを記憶するためのROM、また符号107はCPU101における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するRAMである。
In FIG. 2, reference numeral 113 denotes an image memory provided in the main controller 11 for storing an image given from an external device such as a host computer via the interface 112.
図3は濃度センサの構成を示す図である。濃度センサ60は中間転写ベルト71の表面に対向配置されており、所定の光量で発光する例えば発光ダイオードからなる発光素子601を備えている。発光素子601からの照射光は、偏光ビームスプリッタ603を通ることによって所定の偏波成分のみを有する偏光ビームLpとなり中間転写ベルト71の表面に形成されたパッチ画像Icpに照射される。パッチ画像Icpから反射された光は、偏光ビームスプリッタ671によって入射光と同じ偏光面を有するp波成分とこれに直交する偏光面を有するs波成分とに分解され、p波成分を受光する受光素子672pおよびs波成分を受光する受光素子672sによりそれぞれの偏光成分が受光される。受光素子672pおよび672sは、それぞれ受光光量に応じた信号を出力する。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the density sensor. The
ブラック色トナーにより形成されたパッチ画像の濃度は、該パッチ画像からの反射光のうち受光素子672pにより受光されたp波成分の光量に基づいて求められる。また、その他のトナー色(イエロー、マゼンタ、シアン)により形成されたパッチ画像の濃度は、受光素子672pにより受光されたp波成分の光量と受光素子672sにより受光されたs波成分の光量との両方の値に基づいて求められる。 The density of the patch image formed with the black toner is obtained based on the light amount of the p-wave component received by the light receiving element 672p in the reflected light from the patch image. Further, the density of the patch image formed with other toner colors (yellow, magenta, cyan) is the amount of the p-wave component received by the light receiving element 672p and the amount of the s-wave component received by the light receiving element 672s. Determined based on both values.
上記のように構成された画像形成装置においては、所定の条件で形成したパッチ画像Icpの濃度を濃度センサ60によって検出し、その濃度検出結果に基づいて、画像形成動作を実行する際の装置の動作条件、例えば現像バイアスや露光パワーが決定される。したがって、装置の動作条件を最適化して所定の画像品質で画像を形成するためには、形成されたパッチ画像Icpの濃度が濃度センサ60により正しく検出されることが必要となる。
In the image forming apparatus configured as described above, the density of the patch image Icp formed under a predetermined condition is detected by the
図4は濃度センサの検出スポットサイズとパッチ画像との関係を示す図である。濃度センサ60は中間転写ベルト71上の所定面積の領域(検出スポット)を見込むように設けられている。すなわち、該検出スポットから出射された光を受光するように設けられている。この検出スポットは、濃度センサ60と中間転写ベルト71との間の相対移動に伴って、中間転写ベルト71上において図4の矢印に示す方向に移動してゆく。図4に示すように検出スポットSd1に対し適正なサイズ・位置で形成されたパッチ画像Ipaについては、濃度センサ60によりその濃度を正しく検出することができる。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the detection spot size of the density sensor and the patch image. The
しかしながら、中間転写ベルト71および濃度センサ60の取り付け位置のばらつきによって、中間転写ベルト71の移動方向に直交する幅方向(図4において上下方向)における両者の相対位置が変動する。その結果、例えば図4の符号Ipbに示すように、パッチ画像と検出スポットSd1との相対位置が幅方向にずれてしまうことがある。このようなずれが生じるとパッチ画像Ipbの濃度を正しく検出することができなくなり、結果として装置の動作条件を最適化することができなくなる。また、主に濃度センサ60と中間転写ベルト71との間の距離のばらつきにより、検出スポットのサイズも変動する。検出スポットSd2のサイズがパッチ画像Ipcのサイズよりも大きくなると、やはりパッチ画像濃度を正しく検出することができなくなる。
However, due to variations in the attachment positions of the
このような問題を回避するため、従来の画像形成装置では、検出スポットの位置やサイズの変動を見込んでパッチ画像の幅Wpを設定するようにしていた。すなわち、パッチ画像の幅Wpは、設計上の検出スポットの幅に、許容しうる濃度センサの寸法、取り付け位置および距離のばらつきを考慮した公差をマージンとして加えた幅よりも大きくなるように設定されていた。これにより検出スポットがパッチ画像からはずれてしまうことは防止されるが、結果としてパッチ画像の面積が大きくなってしまい、余分なトナーを消費してしまうこととなる。 In order to avoid such a problem, in the conventional image forming apparatus, the width Wp of the patch image is set in consideration of variations in the position and size of the detection spot. That is, the width Wp of the patch image is set so as to be larger than the width of the designed detection spot width plus a tolerance taking into account variations in allowable density sensor dimensions, mounting positions, and distances as margins. It was. As a result, the detection spot is prevented from being deviated from the patch image, but as a result, the area of the patch image is increased and excessive toner is consumed.
そこで、この画像形成装置の濃度制御処理においては、パッチ画像の濃度検出結果に基づく装置の動作条件の調整を行うのに先立って、パッチ画像の幅および形成位置を最適化するようにしている。こうすることによって、この画像形成装置では、パッチ画像の面積が必要最小限に抑えられ、余分なトナーの消費が防止されている。 Therefore, in the density control process of the image forming apparatus, the width and the formation position of the patch image are optimized prior to adjusting the operating conditions of the apparatus based on the density detection result of the patch image. By doing so, in this image forming apparatus, the area of the patch image is minimized, and consumption of excess toner is prevented.
図5は濃度制御処理を示すフローチャートである。この濃度制御処理は、装置の電源投入直後やスリープ復帰後、画像形成枚数が一定枚数に達したときなどの所定のタイミングで、エンジンコントローラ10により実行される。濃度センサ60と中間転写ベルト71とは一体の転写ユニット7を構成しているので、濃度センサ60と中間転写ベルト71との相対位置が変動するのは、装置にそれまでとは異なる転写ユニット7が取り付けられたときである。そこで、この装置の濃度制御処理では、転写ユニット7が交換されたか否かを判断し(ステップS101)、ユニット交換がなされた直後であれば、パッチ画像の幅および形成位置を決めるための処理(ステップS102〜S105)を行う。
FIG. 5 is a flowchart showing the density control process. This density control process is executed by the
この処理では、まず1つの現像器、例えばブラック現像器4Kを現像位置に移動位置決めする(ステップS102)。この処理は1つの現像器のみを使用して行う。濃度センサ60と中間転写ベルト71との相対位置は、同一の転写ユニットを使用する限り、どの現像器を使用する場合でも不変であるから、代表的に1つの現像器を使ってパッチ画像の幅および形成位置を決めておけば、他の現像器に対してもその結果を利用することができる。続いて、当該現像器を使用して、例えば図6に示すような幅・位置決め用のパッチ画像を形成し(ステップS103)、その濃度を濃度センサ60により検出する(ステップS104)。
In this process, first, one developing device, for example, the black developing
図6は幅・位置決め用パッチ画像の第1の例を示す図である。この幅・位置決め用パッチ画像Ip1は、検出スポットSdの直径よりも小さな幅を有し、検出スポットSdの移動方向(図6の矢印方向)に対し斜めに延びる帯状画像である。中間転写ベルト71に対し濃度センサ60を矢印方向に相対移動させながらトナー濃度の検出を行うと、図6に示すように、検出スポットSdの一部がパッチ画像Ip1にかかる時刻t1に濃度検出値が立ち上がり、検出スポットSdがパッチ画像から抜ける時刻t2には再びゼロに戻る。なお、ここでいう「濃度検出値」とは、濃度センサ60の生の出力値のことではなく、該出力値(例えばp波成分に対応する)をトナー濃度に換算した値のことである。したがって、この例では検出スポット内にトナーが付着していなければ濃度検出値はゼロであり、検出スポット内のトナー付着量が多いほど濃度検出値は大きくなる。
FIG. 6 is a diagram showing a first example of a width / positioning patch image. This width / positioning patch image Ip1 is a belt-like image having a width smaller than the diameter of the detection spot Sd and extending obliquely with respect to the moving direction of the detection spot Sd (the arrow direction in FIG. 6). When the toner density is detected while moving the
このとき、中間転写ベルト71に対する検出スポットSdの位置が幅方向、すなわち図6の上または下方向にずれていると、濃度センサ60の出力波形は時間軸上において前後に変動する。例えば、検出スポットSdが図6の上方向にずれている場合、より早いタイミングでトナーが検出されることとなるので、センサ出力は時刻t1よりも早く立ち上がることとなる。また、検出スポットSdのサイズが大きくなると、より長い時間にわたりトナーが検出されることとなるので、センサ出力波形の幅が広くなる。このように、濃度センサ60の出力をモニタすることによって、中間転写ベルト71に対する検出スポットSdの相対位置およびサイズを見積もることができる。
At this time, if the position of the detection spot Sd with respect to the
そこで、この装置では、こうして見積もられた検出スポットSdの位置およびサイズに適合するように、後述する動作条件制御用のパッチ画像の中間転写ベルト71上への形成位置および幅を決定する(ステップS105)。より具体的には次のようにする。パッチ画像の形成位置については、センサ出力波形の立ち上がり時刻t1および立ち下がり時刻t2の平均値((t1+t2)/2)に基づき定める。すなわち、中間転写ベルト71の周回に対応して定められた基準時刻に対して上記平均値がこれより小さい、つまり波形が時間軸上において前方にシフトしているときには、検出スポット位置が図6における上方にずれていると考えられるので、パッチ画像の形成位置を所定の基準位置よりも上方に定める。逆に、上記平均値が基準時刻よりも遅れている場合には、パッチ画像の形成位置を基準位置よりも下方とする。
Therefore, in this apparatus, the formation position and width of the patch image for operating condition control described later on the
また、例えば(t2−t1)で表されるセンサ出力波形の幅は検出スポットサイズに対応しているので、この幅が大きいほどパッチ画像の幅が大きくなるようにする。例えば、センサ出力波形の幅(t2−t1)と中間転写ベルト71の移動速度とから検出スポットサイズを求め、そのサイズに若干のマージンを加えた値をパッチ画像の幅とすることができる。
Further, for example, the width of the sensor output waveform represented by (t2-t1) corresponds to the detected spot size, so that the width of the patch image is increased as the width is increased. For example, the detected spot size is obtained from the width (t2−t1) of the sensor output waveform and the moving speed of the
なお、上記のようにして求めた制御用パッチ画像の幅および形成位置については、転写ユニット7が交換されない限り変更する必要はない。したがって、転写ユニット7が交換された直後以外のタイミングで行う濃度制御処理においては、既に求められている幅および形成位置に制御用パッチ画像を形成するようにすることで、幅・位置決め処理(ステップS102〜S105)を省略することができる。これにより、無駄なトナー消費をさらに抑えることができる。
Note that the width and formation position of the control patch image obtained as described above do not need to be changed unless the
こうしてパッチ画像の形成位置および幅が決まると、続いて装置の動作条件を最適化する。この装置では、現像バイアスおよび露光パワーを最適化することによって、画像濃度を所定の目標濃度に制御している。より詳しくは、現像バイアスを多段階に変更設定しながら各バイアス値で順次ベタパッチ画像を形成し、その濃度検出結果に基づいて、ベタ画像を所定の目標濃度とするための最適現像バイアスを算出する(ステップS106)。続いて、露光パワーを多段階に変更設定しながらハーフトーンパッチ画像を形成し、その濃度検出結果に基づいて、ハーフトーン画像を所定の目標濃度とするための最適露光パワーを算出する(ステップS107)。パッチ画像濃度に基づく現像バイアスや露光パワーの最適化技術については多くの公知技術があり、本装置においてもこれらの技術を適用することができるので、ここでは詳しい説明を省略する。 When the patch image formation position and width are thus determined, the operating conditions of the apparatus are subsequently optimized. In this apparatus, the image density is controlled to a predetermined target density by optimizing the developing bias and the exposure power. More specifically, a solid patch image is sequentially formed with each bias value while changing and setting the development bias in multiple stages, and an optimum development bias for setting the solid image to a predetermined target density is calculated based on the density detection result. (Step S106). Subsequently, a halftone patch image is formed while changing and setting the exposure power in multiple stages, and an optimum exposure power for setting the halftone image to a predetermined target density is calculated based on the density detection result (step S107). ). There are many known techniques for optimizing the developing bias and exposure power based on the patch image density, and since these techniques can be applied to this apparatus, detailed description thereof is omitted here.
ただし、この装置においては、パッチ画像(制御用パッチ画像)はいずれも先に決定した形成位置および幅で形成される。そのため、この装置では、中間転写ベルト71に対する検出スポットの位置ずれやサイズの変動による検出誤差を生じることがなく、装置の最適動作条件を高精度に求めることができる。また、パッチ画像幅に設けるマージンを最小限とすることができるので、パッチ画像の面積を小さくして無駄なトナーの消費を効果的に抑制することができる。
However, in this apparatus, all patch images (control patch images) are formed at the previously determined formation position and width. For this reason, in this apparatus, the detection error due to the positional deviation of the detection spot relative to the
図7は幅・位置決め用パッチ画像の第2の例を示す図である。図7に示す幅・位置決め用パッチ画像Ip2は、その周縁部を形成する辺のうち最初に検出スポットSdに到達する一辺が、検出スポットSdの移動方向(図7の矢印方向)に対して斜交するように構成されている。この場合、検出スポットSdの一部がパッチ画像Ip2にかかる時刻t3にセンサ出力が立ち上がって次第に増加するが、検出スポットSdの全域がパッチ画像Ip2にかかると濃度検出値は飽和し(時刻t4)、該画像から抜ける時刻t5には出力が急激に低下する。このような画像を使用することによっても、制御用パッチ画像の幅および形成位置を決めることができる。すなわち、時刻t3、t4またはそれらの平均値と基準時刻との比較により、中間転写ベルト71に対する検出スポットSdの相対位置が見積もれるので、その結果から制御用パッチ画像の形成位置を決めることができる。また、時刻t3と時刻t4との差の大小から検出スポットSdの幅が見積もれるので、その結果から制御用パッチ画像の幅を決めることができる。なお、パッチ画像の後端部側の一辺が検出スポットSdの移動方向に対し斜交するようにしてもよい。
FIG. 7 is a diagram showing a second example of the width / positioning patch image. In the width / positioning patch image Ip2 shown in FIG. 7, one side that first reaches the detection spot Sd among the sides that form the peripheral edge thereof is oblique with respect to the moving direction of the detection spot Sd (the arrow direction in FIG. 7). It is configured to intersect. In this case, a part of the detection spot Sd gradually increases after the sensor output rises at time t3 applied to the patch image Ip2, but when the entire detection spot Sd is applied to the patch image Ip2, the density detection value is saturated (time t4). At time t5 when the image leaves the image, the output sharply decreases. By using such an image, the width and the formation position of the control patch image can be determined. That is, the relative position of the detection spot Sd with respect to the
図8は幅・位置決め用パッチ画像の第3の例を示す図である。また、図9は幅・位置決め用パッチ画像の第4の例を示す図である。このうち図8に示す幅・位置決め用パッチ画像Ip3は、検出スポットSdの移動方向に沿って画像の幅が次第に増加する階段型の画像である。また、図9に示す幅・位置決め用パッチ画像Ip4は、検出スポットSdの移動方向およびこれに直交する幅方向のそれぞれに少しずつ位置を異ならせた複数の画像片から成っている。これらのパターンの画像Ip3あるいはIp4を用いることによっても、上記例と同様に、制御用パッチ画像の形成位置および幅を適切に決めることが可能である。 FIG. 8 is a diagram showing a third example of the width / positioning patch image. FIG. 9 is a diagram showing a fourth example of the width / positioning patch image. Of these, the width / positioning patch image Ip3 shown in FIG. 8 is a step-type image in which the width of the image gradually increases along the moving direction of the detection spot Sd. Further, the width / positioning patch image Ip4 shown in FIG. 9 is composed of a plurality of image pieces that are slightly different in position in the moving direction of the detection spot Sd and in the width direction perpendicular thereto. By using these pattern images Ip3 or Ip4, the formation position and width of the control patch image can be appropriately determined as in the above example.
以上のように、この実施形態の画像形成装置では、制御用パッチ画像の濃度検出結果に基づき装置の動作条件を最適化するのに先立って、制御用パッチ画像の幅および形成位置を決定するための処理を実行する。そのため、この装置では、制御用パッチ画像の幅を必要最小限とすることができ、制御用パッチ画像形成のためのトナー消費量を低減することができる。また、濃度センサ60の取り付け位置や検出スポットサイズのばらつきによらず、制御用パッチ画像の濃度を正しく検出することができるので、高精度に濃度制御を行うことができる。さらに、濃度センサ60の寸法および取り付け精度に対する要求を緩和することにより装置コストを低減するという効果も得られる。
As described above, in the image forming apparatus of this embodiment, the width and the formation position of the control patch image are determined prior to optimizing the operation conditions of the apparatus based on the density detection result of the control patch image. Execute the process. Therefore, in this apparatus, the width of the control patch image can be minimized, and the amount of toner consumed for forming the control patch image can be reduced. In addition, the density of the control patch image can be detected correctly regardless of variations in the mounting position of the
そして、こうして適切に濃度制御された条件下で画像を形成することによって、この画像形成装置では、画質の良好な画像を安定して形成することができる。 Then, by forming an image under conditions where the density is appropriately controlled in this way, this image forming apparatus can stably form an image with good image quality.
以上説明したように、この実施形態においては、エンジン部EGが本発明の「像形成手段」として機能する一方、中間転写ベルト71が本発明の「像担持体」として機能している。また、濃度センサ60が本発明の「検出手段」として機能している。また、エンジンコントローラ10、より詳しくはCPU101が本発明の「制御手段」および「調整手段」として機能している。さらに、この実施形態では、幅・位置決め用パッチ画像Ip1、Ip2等が本発明の「位置決め用画像」に相当している。
As described above, in this embodiment, the engine unit EG functions as the “image forming unit” of the present invention, and the
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記した幅・位置決め用パッチ画像の形状はその例を示したものであってこれらに限定されるものではない。また、上記実施形態では制御用パッチ画像の幅および形成位置を決定するための処理を行っており、幅・位置決め用パッチ画像の形状はこの目的に沿って定められている。しかしながら、本発明においては制御用パッチ画像の幅を決定するための処理は必須でない。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the shape of the above-described width / positioning patch image is an example, and is not limited thereto. In the above-described embodiment, processing for determining the width and formation position of the control patch image is performed, and the shape of the width / positioning patch image is determined in accordance with this purpose. However, in the present invention, processing for determining the width of the control patch image is not essential.
また、上記実施形態では、ブラック現像器4Kのみを使用して幅・位置決め用パッチ画像を形成している。これは、濃度センサ60と中間転写ベルト71との位置関係がトナー色によらず同一であるからである。この観点からは、他の色のトナーによって幅・位置決め用パッチ画像を形成しても構わない。また、ブラックトナーとその他のトナー色のうちの1色との計2色で幅・位置決め用パッチ画像を形成するようにしてもよい。というのは、この実施形態の濃度センサ60では、前述したようにブラックトナーについてはp波成分の受光量に基づいて、またカラートナーではp波成分およびs波成分の受光量に基づいてトナー濃度を検出しているので、センサとパッチ画像との相対的な位置関係がブラックトナーとカラートナーとの間で若干異なっている可能性があるからである。また、ブラックトナーとカラートナーとの間で異なるセンサを使用する場合にも、このようにすることが望ましい。
In the embodiment, the width / positioning patch image is formed using only the black developing
また、上記実施形態では、濃度センサ60と制御用パッチ画像Icpとの相対的な位置関係を調整するのに制御用パッチ画像Icpの形成位置を変えるようにしているが、これに代えて、例えばアクチュエータにより濃度センサ60の位置を変更制御するようにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the formation position of the control patch image Icp is changed in order to adjust the relative positional relationship between the
また、上記実施形態では、感光体22上で現像されて中間転写ベルト71上に転写された画像の濃度を濃度センサ60により検出するようにしているが、これに代えて、感光体22表面に濃度センサを対向配置して感光体22上で画像濃度を検出するようにしてもよい。
In the above embodiment, the density of the image developed on the photosensitive member 22 and transferred onto the
また、上記実施形態は、本発明を4色のトナーを内蔵し中間転写ベルトを有するカラー画像形成装置に適用したものであるが、本発明はこれに限定されず、例えばモノクロ画像形成装置や中間転写ベルトを備えない画像形成装置に対しても適用可能である。 In the above-described embodiment, the present invention is applied to a color image forming apparatus including four color toners and having an intermediate transfer belt. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to an image forming apparatus that does not include a transfer belt.
10…エンジンコントローラ(制御手段、調整手段)、 60…濃度センサ(検出手段)、 71…中間転写ベルト(像担持体)、 EG…エンジン部(像形成手段)、 Ip1〜Ip4…幅・位置決め用パッチ画像(位置決め用画像)
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記像形成手段により形成されたトナー像を担持して所定の移動方向に移動する像担持体と、
前記像担持体表面に臨むように配置され、前記像担持体上の被検出領域内のトナー濃度を検出する検出手段と、
前記像形成手段により前記像担持体上に形成された制御用パッチ画像としてのトナー像についての前記検出手段による検出結果に基づいて、前記像形成手段により形成される画像の濃度を制御する濃度制御処理を実行する制御手段と
を備え、
前記像形成手段が所定の位置決め用画像を前記像担持体上に形成するとともに、前記位置決め用画像についての前記検出手段による検出結果に基づいて、前記制御手段が前記移動方向に直交する幅方向における前記検出手段と前記制御用パッチ画像との相対位置を決定する位置決め処理
を実行することを特徴とする画像形成装置。 An image forming means for forming a toner image;
An image carrier that carries the toner image formed by the image forming means and moves in a predetermined movement direction;
A detecting means arranged so as to face the surface of the image carrier and detecting a toner density in a detection area on the image carrier;
Density control for controlling the density of an image formed by the image forming unit based on a detection result of the detection unit for a toner image as a control patch image formed on the image carrier by the image forming unit. Control means for executing processing,
The image forming unit forms a predetermined positioning image on the image carrier, and based on a detection result of the positioning unit on the positioning image, the control unit is configured in a width direction orthogonal to the moving direction. An image forming apparatus that executes a positioning process for determining a relative position between the detection unit and the control patch image.
前記制御手段は、前記検出手段により所定値以上のトナー濃度が検出され始めた時刻および検出が終了する時刻の少なくとも一方に基づいて、前記検出手段と前記制御用パッチ画像との相対位置を決定する請求項1または2に記載の画像形成装置。 The image forming means forms a band-like image extending obliquely with respect to the moving direction as the positioning image,
The control means determines a relative position between the detection means and the control patch image based on at least one of a time when the detection means starts detecting a toner density equal to or higher than a predetermined value and a time when the detection ends. The image forming apparatus according to claim 1.
前記制御手段は、前記検出手段により所定値以上のトナー濃度が検出され始めた時刻および検出が終了する時刻の少なくとも一方に基づいて、前記検出手段と前記制御用パッチ画像との相対位置を決定する請求項1または2に記載の画像形成装置。 The image forming unit forms the positioning image including a plurality of image pieces having the same image pattern and different positions in the moving direction and the width direction;
The control means determines a relative position between the detection means and the control patch image based on at least one of a time when the detection means starts detecting a toner density equal to or higher than a predetermined value and a time when the detection ends. The image forming apparatus according to claim 1.
前記制御手段は、前記検出手段により所定値以上のトナー濃度が検出され始めた時刻に基づいて、前記検出手段と前記制御用パッチ画像との相対位置を決定する請求項1または2に記載の画像形成装置。 The positioning image is polygonal, and one of the sides of the polygon that first reaches the detection area by the movement of the image carrier is inclined with respect to the width direction.
3. The image according to claim 1, wherein the control unit determines a relative position between the detection unit and the control patch image based on a time when a toner density of a predetermined value or more starts to be detected by the detection unit. Forming equipment.
前記位置決め処理は、前記複数の現像器のうちの1つのみを使用して実行される請求項1ないし5のいずれかに記載の画像形成装置。 The image forming means has a plurality of developing units each storing toner;
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the positioning process is executed using only one of the plurality of developing devices.
前記位置決め処理は、前記複数の現像器のうち特定色のトナーを貯留する現像器のみを使用して実行される請求項1ないし5のいずれかに記載の画像形成装置。 The image forming means has a plurality of developing units for storing toners of different colors;
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the positioning process is executed using only a developing unit that stores toner of a specific color among the plurality of developing units.
前記位置決め工程で決定された位置に制御用パッチ画像を前記像担持体上に形成してその濃度を前記検出手段により形成し、その検出結果に基づいて前記像形成手段の動作条件を調整することで画像の濃度を制御する濃度制御工程と、
前記濃度制御工程で調整された動作条件下で前記像形成手段により画像を形成する画像形成工程と
を備えることを特徴とする画像形成方法。 Positioning for forming a predetermined positioning image on the image carrier by the image forming means and forming the density by the detecting means, and determining the position of the control patch image to be formed on the image carrier based on the detection result Process,
A control patch image is formed on the image carrier at the position determined in the positioning step, the density is formed by the detection means, and the operating condition of the image formation means is adjusted based on the detection result. A density control step for controlling the density of the image with,
And an image forming step of forming an image by the image forming means under the operating conditions adjusted in the density control step.
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- 2005-12-09 JP JP2005355665A patent/JP2007163534A/en not_active Withdrawn
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