JP2009008778A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検知マージンが少ない記録材が、適切な条件で印字され、画像不良やスループットダウン等の問題の発生を回避できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】記録紙の種類を判別する記録紙判別センサと、前記記録紙上に形成するトナー画像の印字率を算出する印字率算出手段と、画像形成を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記制御手段は、前記記録紙判別センサの検出結果（Ｓ２０３）と前記印字率算出手段で算出した印字率（Ｓ２０６）にもとづいて前記記録紙の印字条件を決定する画像形成装置により前記課題を解決する。
【選択図】図７

Description

本発明は、複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置に関し、特にその印字条件の決定（「印字モードの決定」ともいえる）に関するものである。

複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置は、静電潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に現像剤を付与することにより潜像を現像剤像として可視化する現像装置と、所定方向に搬送される記録材に該現像装置による該現像剤像を転写する転写装置を備える。また該転写装置によって前記現像剤像の転写を受けた前記記録材を所定の定着処理条件にて加熱および加圧することにより前記現像剤像を前記記録材に定着させる定着装置を備えている。

従来、かかる画像形成装置においては、例えば、画像形成装置本体に設けられた操作パネル等に記録媒体たる記録材のサイズや種類（以下、紙種ともいう）がユーザによって設定される。そして、その設定に応じて定着処理条件（例えば、定着温度や定着装置を通過する記録材の搬送速度）を設定するよう制御する。
あるいは、画像形成装置に記録材を判別するセンサを搭載して、判別した記録材の種類によって現像条件、転写条件、搬送条件あるいは定着条件を可変制御する。
特に、後者の画像形成装置内部においては、例えば特許文献１において提案されているように、発光素子と、発光素子から発射された光が検出面により反射され、その反射光を受光する位置に設置された第一の受光センサと、前記受光センサと異なる角度で設置された第二の受光センサとを備えた反射型光学センサが設置される場合がある。このようなセンサでは、光沢度の高いグロスフィルムと、光沢度の低い普通紙とを判別することができる。

その他にも、特許文献２では記録材の表面画像をＣＣＤセンサあるいはＣＭＯＳセンサによって撮像しその光の大小関係から記録材の粗度を検出する手法が提案されている。さらに、前述の２種類のセンサにおいて、センサに対向してＬＥＤを配置し、記録材にＬＥＤ光を照射して得られる透過光を用いて記録材の厚みを検出する手法が提案されている。
特開平２−１３８８０５号公報 特開２００２−１８２５１８号公報

しかしながら、前記特許文献１や特許文献２に記載の画像形成装置は以下のような問題を有している。
従来の記録材検知においては、市場にあるすべての記録材の種類を正確に検出し、すべての種類の記録材において適正な印刷条件を設定することは非常に困難である。そのため、本来、普通紙の印字条件で印刷すべき紙が、グロス紙モードや厚紙モードで印字されたり、ＪＯＢごとに印字条件が変わったりして、画像不良やスループットダウン等が発生してしまうといった問題があった。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、記録材の検知結果と印字率を用いることで、検知マージンが少ない記録材が、適切な条件で印字され、画像不良やスループットダウン等の問題の発生を回避できる画像形成装置を提供することを課題とするものである。

前記課題を解決するため、本発明では、画像形成装置を次の（１）のとおりに構成する。

（１）記録紙の種類を判別する記録紙判別センサと、前記記録紙上に形成するトナー画像の印字率を算出する印字率算出手段と、画像形成を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、
前記制御手段は、前記記録紙判別センサの検出結果と前記印字率算出手段で算出した印字率にもとづいて前記記録紙の印字条件を決定する画像形成装置。

この本発明の手法は、ほとんどのユーザがビジネス文書のような低い印字率のプリントを普通紙系のメディアで行うことが多いことに注目して構築された。

本発明によれば、記録紙が適切な条件で印字され画像不良等の問題を回避することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態をカラー画像形成装置の実施例により詳しく説明する。なお、本発明では、説明の便宜上「記録紙」を紙以外の合成樹脂製記録シートをも含む記録媒体の意味で用いてる。

図１は実施例１である“カラー画像形成装置”の構成を示す断面図である。
図１に示すカラー画像形成装置には、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｂｋ）の各色ごとに４つの画像形成部が配置されている。また、画像形成部に対向して、中間転写体ユニットが配置されている。それぞれの画像形成部は、像担持体１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ、像担持体１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを一様に所定の電位に帯電するための帯電装置１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ、帯電された像担持体１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ上に各色画像データに対応したレーザ光を照射して静電潜像を形成するためのレーザスキャナユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ、像担持体１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ上に形成された静電潜像を現像して顕像化するための現像装置１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ、現像装置１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ内の各色トナーを像担持体１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄに送り出すためのスリーブローラ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ、トナーの転写後に像担持体１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ上に残留したトナーを除去するためのクリーニング装置１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄから構成される。また、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは廃トナーを収納するための廃トナーユニットである。

前記中間転写体ユニットは、中間転写体１を備えており、形成した画像を中間転写体１に一次転写する。この中間転写体１は、中間転写体１を駆動する駆動ローラ３１ｃ、中間転写体１に張力を与えるテンションローラ３１ａ、記録紙Ｐに二次転写するための転写装置４１が備えられている。カラー画像形成装置の下部には記録紙Ｐが収納された給紙カセット３が配置されている。給紙カセット３からの記録紙Ｐの搬送経路には、給紙用のピックアップローラ４、記録紙Ｐの先端を検出し、画像形成プロセスのタイミングをはかるための記録紙判別センサ１００、記録紙の坪量を検知するために、記録紙判別センサ１００の記録紙を挟んだ反対側に位置するＬＥＤ１０１、像担持体１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄから中間転写体１に形成された画像を転写するタイミングをとるために記録紙Ｐを待機させるためのレジストローラ６が備えられている。

記録紙Ｐは、記録紙判別センサ１００の検出結果と画像形成プロセスとのタイミングをとって、中間転写体１に形成された画像が転写される。２は定着装置であり、記録紙Ｐ上に転写された４色のトナー画像を溶融定着させる。定着された記録紙Ｐは機外に排出され、画像形成動作を終了する。

次に、トナーの印字率カウントについて説明する。トナー印字率カウントの方式には種々の提案がなされている。従来のレーザ点灯比率算出方式による印字率カウントの一例について説明する。レーザ点灯比率の算出は、あらかじめ定められた画像領域内で特定の数だけビデオ信号をサンプルし、ビデオ信号がオンである数をカウントし、そのカウント値と総サンプル数の比率を算出することにより行う（印字率算出）。

図２を用いてレーザ点灯比率を算出する手法を説明する。図２において２０は画像が印字される記録紙を示している。２１は前記記録紙１０７内（記録紙上）での画像が印字される領域を示している。画像印字領域２１はｎ数（ｎ：自然数）に分割されており、ｎ分割された領域に１からｎまでの番号をつけている。この１からｎの画像印字領域内の１点でビデオ信号をサンプルし、それぞれビデオ信号のオン／オフを判定する。図２の各領域のうち黒く塗りつぶしてある部分でビデオ信号のオン／オフを判定する。
ビデオ信号がオンである数をカウントし、その数を分割した画像印字領域数（この場合はｎ）で割ることでレーザ点灯比率を算出することができる。前述のようにして算出した値は厳密にはレーザ点灯比率と必ずしも一致しない。しかし、サンプル数ｎが十分大きければ前述のように算出した値と実際のレーザ点灯比率はほぼ等しくなる。
従来技術のレーザ点灯比率の算出方式は、画像印字領域２１内でできるだけ多くのビデオ信号をサンプルすることと、ランダムにビデオ信号をサンプルすることが重要である。前記２つの条件を満たさない場合は、算出したレーザ点灯比率と実際のレーザ点灯比率の誤差が大きくなってしまう。

図３はレーザ点灯カウント回路の代表的回路を示したものである。図３を用いてレーザ点灯カウント回路の動作を説明する。これらの回路は同期式のディジタル回路で構成されている。ただし、システムクロックは図示していない。
図３において、ビデオコントローラ５１から入力されたビデオ信号５７をフリップフロップ５２で受けて、同期信号にする。サンプルタイミング生成部５３では、レーザビームの走査方向の画像印字領域を示す水平イネーブル信号５８とレーザビームの走査方向と垂直方向の画像印字領域を示す垂直イネーブル信号５９が入力されている。水平イネーブル信号５８は図示しない水平同期信号にもとづいてプリンタエンジン内部の制御ロジック回路（不図示）で生成することができる。また、垂直イネーブル信号５９は紙搬送のタイミングに応じてプリンタエンジン内部の制御ロジック回路（不図示）で生成することができる。

ＣＰＵ５４は、サンプルタイミング生成部５３に、画像印字領域に応じた設定値６０を入力する。ゲート５５はサンプルタイミング生成部５３により決められたタイミングでビデオ信号５７を同期化した信号がオンである場合にハイ（ＨＩＧＨ）となる。

カウンタ５６は、所定の画像印字領域内でゲート５５がハイ（ＨＩＧＨ）となった回数つまりビデオ信号がオンとなった回数をカウントする。前記カウント値は所定の画像印字領域内における静電潜像作成が終わるとＣＰＵ５４に送られる（６１）。ＣＰＵ５４は前記カウント値とあらかじめ決められた総サンプル数（たとえば、図２の区間数ｎ）との比率から所定の画像印字領域内でのレーザ点灯比率を算出することができる。

図４はサンプルタイミング生成部５３の構成を示す。カウンタ６２は図２のｎ分割されたうちの１つ１つの区間を生成するためのタイマの役割を果たす。詳しくは、画像印字領域２１をすべて走査する期間をｎ等分してその１区間を走査する期間をカウントするカウント値（６０）をＣＰＵ５４がカウンタ６２にロードして、そのカウント値をクロックごとにデクリメントするダウンカウンタを構成する。
例えば、図２の１つの区間を生成するために１０クロック分カウントするとした場合、ＣＰＵ５４はカウンタ６２にカウント値９をロードする。カウンタ６２には、レーザが画像領域内部を走査している期間だけカウンタ６２をイネーブルとするカウンタイネーブル信号６３が入力されていて、カウンタ６２はレーザが画像印字領域を走査している期間だけカウント動作を行う。

カウンタ６２はカウント値が０になると、キャリアウト信号６４を出力し、ＣＰＵ５４からの値６０をロードする。以後この動作を続ける。このようにして、カウンタ６２により、画像印字領域２１をｎ分割することができる。前記のようにｎ分割された各区間のそれぞれ１点でのみビデオ信号のオン／オフを判定する。
この１区間内でビデオ信号をサンプルするタイミングはランダムであることが望まれる。リニアフィードバックシフトレジスタ６５はランダムな値をレジスタ６６にロードするために用いる。カウンタ６２の出力６８が０になるタイミングで、キャリアウト信号６４がハイ（ＨＩＧＨ）となり、このリニアフィードバックシフトレジスタ６５から出力された値をレジスタ６６にロードする。

リニアフィードバックシフトレジスタ６５は垂直イネーブル信号５９がハイ（ＨＩＧＨ）の期間は動作するので、カウンタ６２と動作している期間が同期しなくなるために、出力がランダムになることが期待できる。コンパレータ６７はレジスタ６６の値とカウンタ６２の出力６８とを比較し、両者が一致したタイミングで信号６９をハイ（ＨＩＧＨ）とする。このような構成にすることにより、各区間の中で１回かつ区間ごとにランダムなタイミングでビデオ信号のオン／オフを判定するタイミング信号を生成することができる。

以上のようにして、プリンタエンジンのＣＰＵ５４は１ページあたりのレーザ点灯比率を算出することができる。

図５は本実施例の要部の構成を示す図である。前述説明の符号については説明の詳細を省く。図５において、７２はレーザ点灯カウント回路であり、前述説明のごとく充分な数のサンプリングを行うことにより高精度に印字率を推定することができる。７１は不図示の記録紙判別センサによって得られた検知結果である。

７０は記録紙の印字率カウント手段、７は紙給紙情報である。紙給紙情報７は記録紙のピックアップ開始情報である。給紙開始から所定の時間経過後に記録紙は記録紙判別センサ部分に到達し、記録紙検知を行う。８はレジモータ、定着・搬送モータ制御手段であり、記録紙判別センサの結果７１と印字率カウント手段７０の結果によってレジモータ、定着・搬送速度の変更を行う。

図６は、記録紙の印字率カウントと記録紙検知を行う際のタイミングチャートである。１０はｔｏｐ信号から記録紙の印字率カウントを開始するまでの時間である。１２は記録紙の先端から画像印字開始位置までの時間である。１１は記録紙の通過期間および記録紙の印字率カウント時間、１３は画像印字終了位置から記録紙の後端までの時間である。１５は、ＴＯＰ信号と給紙開始信号との時間である。給紙開始タイミングは、ファーストプリントアウトタイムの短縮のため、ＴＯＰ信号より早いタイミングである。もし、ＴＯＰ信号後のタイミングだった場合、記録紙の検知結果によっては、中間転写体へ転写中に速度が切り替わるため画像形成に不具合が生じる。また、同様に不具合が生じる例として、１次転写位置と２次転写位置が画像の副走査方向の長さよりも短いもしくはＥＴＢ系の構成がある。本実施例では、１次転写位置と２次転写位置が画像の副走査方向の長さよりも長い場合について述べる。

給紙開始した記録紙は、記録紙判別センサ１００の位置で画像の先端がくるタイミングまで待機している。記録紙検知且つ印字率検知が終えると印字条件が決定するため、レジモータ、定着搬送モータの速度（モータ速度）の切り替えを行い、記録紙の搬送を行う。

図８において、太い点線は、記録紙判別センサ１００の判別のための閾値であり、細い点線で示す領域は、記録紙判別に印字率カウントを併用する領域（閾値から一定範囲内）である。
図７は、本実施例の処理を示すフローチャートである。給紙カセット３からピックアップローラ４で記録紙がピックされ、センサ１００の位置まで記録紙が到達し停止した後に、センサ１００とＬＥＤ１０１で記録紙検知を行う（Ｓ２０２）。
記録紙検知の結果が、図８に示す記録紙判別テーブルの所定の領域（図８の細い点線領域内、）にあるかどうかを判断する（Ｓ２０３）。もし、検出値がＡのポイントだった場合は、検知結果に応じたモードで記録紙を印字する（Ｓ２０４）。検出値がＢだった場合、検出結果が所定の領域内にあるため、印字率カウントを行う（Ｓ２０５）。その結果が、ある割合α以下だった場合、印字率が低いことから普通紙モードで印字を行い（Ｓ２０７）、印字率がαより高い場合は、グロスモードで印字を行う（Ｓ２０８）。

以上説明したように、本実施例によれば、記録紙検知結果が記録紙判別テーブルの所定の領域内に入っている場合、記録紙検知結果と印字率カウント値の結果を組み合わせることで、記録紙が適切な条件で印字され画像不良等の問題を回避することができる。
たとえば、検知マージンが少ない記録紙に関して、ビジネス文書のような印字率が低いにも関わらず印字スピードを落とすプリントモードになることを回避することができる。

次に実施例２である“カラー画像形成装置”について説明する。実施例１と同様の構成に関しては、その説明を援用し、再説明を省略する。

本実施例は、記録紙検知結果が記録紙判別テーブルの所定の領域内に有る場合に、印字率とトナーの載り量によって印字条件を決定する例である。
図９は本実施例の処理を示すフローチャートである。
給紙カセット３からピックアップローラ４で記録紙がピックされ、センサ１００の位置まで記録紙が到達し停止した後に、センサ１００とＬＥＤ１０１で記録紙検知を行う（Ｓ４０２）。記録紙検知の結果が、図８に示す記録紙判別テーブルの所定の領域（図８の細い点線領域内）にあるかどうかを判断する（Ｓ４０３）。もし、検出値がＡのポイントだった場合は、検知結果に応じたモードで記録紙を印字する（Ｓ４０４）。検出値がＢだった場合、検出結果が所定の領域内にあるため、印字率カウントを行う（Ｓ４０５）。その結果が、ある割合α以下だった場合（Ｓ４０６）、印字率が低いことから普通紙モードで印字を行い（Ｓ４０７）、印字率がαより高い場合は、トナーの載り量を算出する（トナー載り量算出）。トナーの載り量が所定の割合Ｘ％以上の領域が記録紙全体のγ％以上だった場合（Ｓ４０８）、グロスモードで印字を行う（Ｓ４０９）。
トナーの載り量は、レーザ点灯時間によって知ることができ、画像領域内においてレーザ点灯時間が長ければ長いほどトナーの載り量が多いことになる。

以上説明したように、本実施例によれば、印字率とトナーの載り量の両面から印字条件を決定することで、記録紙が適切な条件で印字され画像不良等の問題を回避することができる。
たとえば、ビジネス文書であるが、簡単な絵やグラフを載せてある文書において、印字率だけではグロス紙モードになりスリープットをダウンさせるけども、トナーの載り量も判断基準に加えることで前記文書においても最大スループットで印字することが可能となる。

次に実施例３である“カラー画像形成装置”について説明する。実施例１と同様の構成に関しては、その説明を援用し、再説明を省略する。

本実施例は、複数の給紙手段を備える場合に、給紙手段ごとに印字条件を決定させるための印字率カウント値を変える例である。

図１０は、本実施例の処理を示すフローチャートである。給紙カセット３もしくは手差しトレイ（図示せず）からピックアップローラ４もしくは手差しトレイ用ピックアップローラ（図示せず）で記録紙がピックされ、センサ１００位置まで記録紙が到達し停止した後に、センサ１００とＬＥＤ１０１で記録紙検知を行う（Ｓ３０２）。

記録紙検知の結果が、図８に示す記録紙判別テーブルの所定の領域（図８の細い点線領域内）にあるかどうかを判断する（Ｓ３０３）。もし、検出値がＡのポイントだった場合は、検知結果に応じたモードで記録紙を印字する（Ｓ３０４）。検出値がＢだった場合、検出結果が所定の領域内にあるため、印字率カウントを行う（Ｓ３０５）。次に、ピックされた記録紙が、どの給紙口から給紙されたかを判断する（Ｓ３０６）。もし、手差しトレイ（ＭＰＴ）から給紙された記録紙である場合に、印字率カウントがある割合α以下だった場合（Ｓ３０７）、普通紙モードで印字を行い（Ｓ３１０）、印字率がαより高い場合は、グロスモードで印字を行う（Ｓ３０８）。

なお、カセットトレイ（ＣＳＴ）やオプショントレイ（ＯＰＴ）から給紙された記録紙である場合に、印字率カウントがβ以下だった場合は普通紙モード、β以上だった場合はグロスモードモードで印字を行う（Ｓ３１１）。ここで、αとβの関係は、α＞βである。理由として、手差しトレイはカセットトレイやオプショントレイと比較してグロス系などの特殊な記録紙をセットする可能性が高い。そこで、手差しトレイにおける印字率カウントの割合の設定βをαより小さくしておく。これにより、仮にグロス系の記録紙にビジネス文書のような印字率が低いものを印刷する場合でもグロス系の紙と検知するようになり、本来と異なるプリントモードで印字することを回避することができる。

実施例４である”カラー画像形成装置について述べる。実施例１と同様の構成に関しては、その説明を援用し、再説明を省略する。
本実施例は、印字率をビデオコントローラ側で検出する例である。

図１１に本実施例の処理を示すタイミングチャートである。１６は、給紙タイミングと記録紙検知の間の時間を示す。印字率をビデオコントローラでカウントした場合、画像データから印字率を算出できるため、記録紙検知が完了次第、印字条件が決定する。

本実施例においては、感光ドラムからメディアに直接転写を行う、転写ベルトが不要な画像形成装置や一次転写から２次転写までの距離が画像の副走査方向の長さよりも短い中間転写方式の画像形成装置の系においても実施可能となる。

実施例１であるカラー画像形成装置の概略構成を示す断面図 レーザ点灯比率の算出手法を説明する図 レーザ点灯カウント回路を示す図 レーザ点灯のサンプルタイミング生成部の構成ブロック図 実施例１の要部の構成を示す図 記録紙の印字率カウントを行う際のタイミングチャート。 実施例１の処理を示すフローチャート 記録紙の判別テーブルを示す図 実施例２の処理を示すフローチャート 実施例３の処理を示すフローチャート 実施例４の処理を示すタイミングチャート

符号の説明

６ 印字率カウント手段
８ レジモータ、定着・搬送モータ制御手段
７２ レーザ点灯カウント回路
１００ 記録紙判別センサ
１０１ ＬＥＤ

Claims (7)

1. 記録紙の種類を判別する記録紙判別センサと、前記記録紙上に形成するトナー画像の印字率を算出する印字率算出手段と、画像形成を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、
   前記制御手段は、前記記録紙判別センサの検出結果と前記印字率算出手段で算出した印字率にもとづいて前記記録紙の印字条件を決定することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記制御手段は、前記記録紙判別センサの検出結果において、記録紙を判別するための閾値からある一定範囲内の検出結果が得られた場合に、前記印字率算出手段で算出した印字率にもとづいて印字条件を決定することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、
   前記記録紙上のトナーの載り量を算出するトナー載り量算出手段を備え、
   前記制御手段は、前記記録紙判別センサの検出結果において、記録紙を判別するための閾値からある一定範囲内の検出結果が得られた場合に、前記印字率算出手段で算出した印字率と前記トナー載り量算出手段で算出したトナー載り量にもとづいて印字条件を決定することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、
   複数の給紙手段を備え、前記複数の給紙手段の各給紙手段ごとに、印字条件を決定するための印字率が異なる値に設定されており、
   前記制御手段は、前記記録紙判別センサの検出結果と、前記印字率算出手段で算出した印字率と、各給紙手段ごとに設定されている印字条件を決定するための印字率とにもとづいて前記記録紙の印字条件を決定することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４に記載の画像形成装置において、
   前記給紙手段において、カセットトレイやオプショントレイよりも手差しトレイの方が印字条件を決定するためのトナー印字率が低い値に設定されていることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記印字率算出手段は、ビデオコントローラに備えられ、画像データから印字率を算出することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記印字条件は、モータ速度、定着条件、転写条件の少なくとも一つであることを特徴とする画像形成装置。

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