JP2007310316A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】現像装置内に存在する新しいトナーの比率あるいは古いトナーの比率がどの程度なのかを形成した画像の画像面積率によって検出し、この結果に基づいて現像ポテンシャルを補正する補正手段が、現像ポテンシャルを補正する。これにより、現像装置内のトナー入換量が変わるような画像形成を行っても、迅速に一定の画像濃度を得ることができる。しかも、画像面積率はトナーを消費しないで検出することができるので、現像ポテンシャルを補正するに際し、トナーを消費しなくても済む。
【選択図】図1
Description
また、請求項2の発明は、請求項1の画像形成装置において、上記情報検出手段は、上記所定期間内に形成した画像の画像面積率を検出する画像面積率検出手段であることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項2の画像形成装置において、上記補正手段は、上記画像面積率検出手段の検出結果から得られる上記所定期間内に形成した画像の画像面積率の平均値に基づいて、上記現像ポテンシャルを補正するものであることを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項2の画像形成装置において、上記補正手段は、上記画像面積率検出手段の検出結果から得られる上記所定期間内に形成した画像の画像面積率の移動平均値に基づいて、上記現像ポテンシャルを補正するものであることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項4の画像形成装置において、上記移動平均値M(i)は、下記の数式に基づいて算出されるものであることを特徴とするものである。
M(i)=(1/N)×{M(i−1)×(N−1)+X(i)}ただし、「N」は画像面積率のサンプリング数であり、「M(i−1)」は前回算出した移動平均値であり、「X(i)」は今回検出した画像面積率である。
また、請求項6の発明は、請求項1、2、3、4または5の画像形成装置において、上記補正手段は、上記情報検知手段の検出結果に基づき、上記所定期間内における上記現像装置内のトナー入換量が基準量よりも多い場合には、上記現像ポテンシャルが低くなるように補正し、該所定期間内における該現像装置内のトナー入換量が基準量以下の場合には、該現像ポテンシャルが高くなるように補正するものであることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項1、2、3、4、5または6の画像形成装置において、上記補正手段は、上記現像装置による現像を終えてから次回の現像を開始するまでの間に、上記現像ポテンシャルを補正するものであることを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項1、2、3、4、5、6または7の画像形成装置において、上記補正手段は、上記現像ポテンシャルを段階的に目標値まで補正するものであることを特徴とするものである。
図2は、本実施形態に係るレーザプリンタの主要部を示す概略構成図である。
このレーザプリンタは、マゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)、ブラック(BK)の各色の画像を形成するための4組の作像手段1Y,1C,1M,1BK(以下、各符号の添字Y、C、M、BKは、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラック用の部材であることを示す。)が、中間転写体としての中間転写ベルト6の表面移動方向(図2中の矢印A方向)における上流側から順に配置されている。この作像手段1Y,1C,1M,1BKは、それぞれ、潜像担持体としてのドラム状の感光体11Y,11C,11M,11BKを有する感光体ユニット10Y,10C,10M,10BKと、現像装置20Y,20C,20M,20BKとを備えている。また、各作像手段1Y,1C,1M,1BKの配置は、各感光体ユニット内の感光体11Y,11C,11M,11BKの回転軸が平行になるように且つ中間転写ベルト6の表面移動方向に所定のピッチで配列するように、設定されている。
図3において、作像手段1Yは、上述したように、感光体ユニット10Y及び現像装置20Yを備えている。感光体ユニット10Yは、感光体11Yのほか、その感光体表面をクリーニングするクリーニングブレード13Y、その感光体表面を一様帯電する帯電ローラ15Y等を備えている。また、感光体表面に潤滑剤を塗布するとともに、感光体表面を除電する機能を有する潤滑剤塗布兼除電ブラシローラ12Yも備えている。この潤滑剤塗布兼除電ブラシローラ12Yは、ブラシ部が導電性繊維で構成され、その芯金部には除電バイアスを印加するための図示しない除電用電源が接続されている。
また、画像形成枚数が10枚(コピースピードなどにより約5〜200枚)に達するごとに一回の割合で、プロセスコントロールにより制御基準値Vtref、帯電電位、光量等を調整する。詳しくは、例えば、感光体11Y上に形成された複数のハーフトーン及びベタパターンの濃度を図2に示す反射濃度センサ62により検知し、その検知値からトナー付着量を把握して、トナー付着量が狙いの付着量になるように制御基準値Vtref、現像ポテンシャル、帯電電位、光量等を調整する。
さらに、本実施形態では、プロセスコントロールとは別に、1回の画像形成ごとに現像ポテンシャルを補正する現像ポテンシャル補正処理を行う。この現像ポテンシャル補正処理の詳しい内容は後述する。
図4は、トナー濃度制御を行う制御部の構成を示す説明図である。
この制御部100は、各現像装置ごとに設けられているが、その基本的構成はいずれも同様であるので、以下色分け符号(Y,C,M,BK)を省略して説明する。なお、各現像装置の制御部100の一部(CPU101、ROM102、RAM103等)は各現像装置間で共用されている。
グラフに示すように、実用的なトナー濃度の範囲では、透磁率センサ26の出力値と現像剤のトナー濃度との関係は直線近似することができる。そして、現像剤のトナー濃度が高いほど、透磁率センサ26の出力値が小さくなる特性を示す。この特性を利用して、透磁率センサ26の出力値Vtが制御基準値Vtrefより大きい場合に粉体ポンプ27を駆動してトナー補給を行う。本実施形態では、1回の画像形成ごとに透磁率センサ26の出力値Vtに基づいてトナー補給制御を行う。
図6は、出力画像面積率による現像γ(現像ポテンシャルに対するトナー付着量関係式の傾き)の差異を示すグラフである。
このグラフは、同一の画像面積率画像を、標準線速モード(138[mm/sec])で連続100枚出力した際の値である。このグラフからわかるように、画像面積率の高い画像を出力する場合の方が現像γが高くなる。これは次の理由によるものと考えられる。すなわち、画像面積率の高い画像を出力する場合、一定期間内における現像装置20のトナー入換量が多いため、現像装置20内に比較的長い時間存在しているトナーの量が少ない。そのため、過剰に帯電したトナーが少ないので、現像装置20内に比較的長い時間存在しているトナー(過剰に帯電したトナー)の量が多い画像面積率の低い画像を出力した場合に比べて、高い現像能力を発揮できたものと考えられる。
このグラフは、図6に示すグラフのときと同様に、標準線速モードにおいてトナー濃度を一定に保ったまま、画像面積率ごとに100枚連続印刷を行ったときのものである。このグラフから、画像面積率が基準値である5[%]を超えると、現像γは高くなる傾向があることがわかる。よって、本実施形態のプリンタにおいては、画像面積率が5[%]よりも高い場合、現像ポテンシャルを低くし現像γを落として画像濃度を一定にすることが必要である。逆に、画像面積率が5[%]以下の場合には、現像ポテンシャルを高くして画像濃度を一定に維持する必要がある。
本補正を実行する場合は、LUT(ルックアップテーブル)を参照し、現像ポテンシャルの補正値ΔVbを算出する(S8)。ここで、LUTの一例を表1に示す。
また、現像ポテンシャルを変化させた場合は、数5に従い帯電バイアスVcを調整することにより、地肌ポテンシャル一定制御を行う。ここで、Vcは帯電バイアスのDC成分である。
ただし、画像面積率0[%]の画像を連続出力後、画像面積率100[%]のベタ画像を連続通紙するなど画像面積率の移動平均が急激に変化する場合は、Δγが大きくなりΔVbの変更量も大きくなる。このような場合には、何段階かに分けて現像ポテンシャルを変化させても良い。例えば、ΔVbが100[V]の場合は、10[V]/10[Page]、また、20[V]/20[Page]のように、現像ポテンシャルを変更すると良い。また、ΔVbの変更幅に、リミッタ−を設けて最大変更可能現像ポテンシャルを予め設定しておいても良い。
また、本実施形態においては、現像装置20の現像能力が一定に維持されるようにトナー濃度制御基準値の補正を、現像ポテンシャルの補正と同じように、所定期間内における現像装置20内のトナー入換量、例えば所定期間内に形成した画像の画像面積率に応じて行うことも可能である。これにより、現像装置20内のトナー入換量が大きく変わる画像形成が行われても、トナー濃度が適切に調整されて現像能力が一定に維持され、一定の画像濃度を得ることができる。よって、本実施形態で行った現像ポテンシャルの補正とトナー濃度制御基準値の補正とを組み合わせることによって、画像濃度を更に安定化させることができる。
次に、上述した現像バイアス補正処理を行った場合と行わなかった場合とを比較する比較実験例について説明する。
図8は、本比較実験例の結果を示すグラフである。
この比較実験例では、上述した実施形態におけるレーザプリンタを用い、標準線速モード(138[mm/sec])で画像面積率が80%のベタ画像を100枚連続して形成したときの画像濃度を測定した。三角でプロットした比較例では現像ポテンシャル補正処理を行っていないため、連続プリント枚数が多くなるにつれて画像濃度が高くなっている。これに対し、丸でプロットした本実施形態では現像ポテンシャル補正処理を行っているため、連続プリント枚数が多くなっても画像濃度がほぼ一定の範囲内に収まっている。この結果、本実施形態のように制御基準値補正処理を行うことで、トナー入換量が多い高画像面積率の画像を出力した場合でも、安定して一定の画像濃度を得ることができることが確認された。
特に、本実施形態では、上記情報検出手段が、上記所的期間内に形成した画像の画像面積率を検出する画像面積率検出手段として機能する制御部100であることから、比較的容易かつ簡易な構成で、トナーを消費せずにトナー入換量を把握するための情報を検出することができる。
また、本実施形態では、制御部100は、画像面積率の検出結果から得られる上記所定期間内に形成した画像の画像面積率の移動平均値に基づいて、現像ポテンシャルを補正する。これにより、現時点での現像剤特性を知るのに適した、過去数枚分のトナー入換量の履歴を把握することができる。その結果、現像ポテンシャルをより適正に補正することができる。特に、上記移動平均値M(i)として、上記数1に示した式に基づいて算出されるものを用いるので、上述したようにRAM103の使用領域を大幅に減少させることができる。
また、本実施形態において、制御部100は、画像面積率の検出結果に基づき、上記所定期間内における現像装置20内のトナー入換量が基準量よりも多い場合には、現像ポテンシャルが低くなるように補正し、上記所定期間内における現像装置20内のトナー入換量が基準量以下の場合には、現像ポテンシャルが高くなるように補正する。これにより、本実施形態のように、例えば画像面積率の高い画像を出力した場合に現像γが高まるような構成においては、現像ポテンシャルを低くすることにより現像γを低下させることができるので画像濃度を一定に維持することが可能となる。
また、本実施形態において、制御部100は、現像装置20による現像を終えてから次回の現像を開始するまでの間に現像ポテンシャルを補正する。これにより、出力画像1枚ごとに適切に補正された現像ポテンシャルを用いて画像濃度制御を行うことができる。
また、本実施形態において、制御部100は、現像ポテンシャルを段階的に目標値まで補正する。これにより、例えば、画像面積率0[%]の画像を連続出力後、画像面積率100[%]のベタ画像を連続通紙するなど画像面積率の移動平均が急激に変化する場合でも、急激な画像濃度の変化を抑制することができる。
11 感光体
20 現像装置
26 透磁率センサ
27 粉体ポンプ
30 トナーカートリッジ
62 反射濃度センサ
100 制御部
Claims (8)
- 潜像担持体と、
現像剤担持体上にトナーと磁性キャリアとで構成された2成分現像剤を担持して、これを該潜像担持体の表面に接触させることにより該潜像担持体表面上の潜像に該トナーを付着させる現像を行なう現像装置と、
該現像装置の現像剤担持体と潜像担持体上の画像部との間に所定の現像ポテンシャルを形成する現像ポテンシャル形成手段と、
該現像装置内にトナーを補給するトナー補給装置と、
該現像装置内の該2成分現像剤中のトナー濃度を検知して出力するトナー濃度検知手段と、
該トナー濃度検知手段の出力値とトナー濃度制御基準値とを比較し、その比較結果に基づいて該トナー補給手段を制御することにより該出力値が該トナー濃度制御基準値に近づくようにトナー濃度を制御するトナー濃度制御手段とを備えた画像形成装置において、
所定期間内における該現像装置内のトナー入換量を把握するための情報を検出する情報検出手段と、
該情報検出手段の検出結果に基づいて、現像ポテンシャルを補正する補正手段とを有することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、
上記情報検出手段は、上記所定期間内に形成した画像の画像面積率を検出する画像面積率検出手段であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2の画像形成装置において、
上記補正手段は、上記画像面積率検出手段の検出結果から得られる上記所定期間内に形成した画像の画像面積率の平均値に基づいて、上記現像ポテンシャルを補正するものであることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2の画像形成装置において、
上記補正手段は、上記画像面積率検出手段の検出結果から得られる上記所定期間内に形成した画像の画像面積率の移動平均値に基づいて、上記現像ポテンシャルを補正するものであることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項4の画像形成装置において、
上記移動平均値M(i)は、下記の数式に基づいて算出されるものであることを特徴とする画像形成装置。
M(i)=(1/N)×{M(i−1)×(N−1)+X(i)}
ただし、「N」は画像面積率のサンプリング数であり、「M(i−1)」は前回算出した移動平均値であり、「X(i)」は今回検出した画像面積率である。 - 請求項1、2、3、4または5の画像形成装置において、
上記補正手段は、上記情報検知手段の検出結果に基づき、上記所定期間内における上記現像装置内のトナー入換量が基準量よりも多い場合には、上記現像ポテンシャルが低くなるように補正し、該所定期間内における該現像装置内のトナー入換量が基準量以下の場合には、該現像ポテンシャルが高くなるように補正するものであることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1、2、3、4、5または6の画像形成装置において、
上記補正手段は、上記現像装置による現像を終えてから次回の現像を開始するまでの間に、上記現像ポテンシャルを補正するものであることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1、2、3、4、5、6または7の画像形成装置において、
上記補正手段は、上記現像ポテンシャルを段階的に目標値まで補正するものであることを特徴とする画像形成装置。
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