JP2009300715A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像安定化処理の回数を削減しながら、優れた画質の画像形成を実現する画像形成装置を提供する。
【解決手段】前々回の画像安定化処理にて決定した帯電器の帯電電圧ｃ１と前回の画像安定化処理にて決定した帯電電圧ｃ２との差を求め、この差が所定の閾値Δｃ以上（Ｓ３０７：ＹＥＳ）、露光器の前々回のレーザ強度ｉ１と前回値ｉ２との差が閾値Δｉ以上（Ｓ３０８：ＹＥＳ）、現像器の前々回の現像バイアスｂ１と前回値ｂ２との差が閾値Δｂ以上（Ｓ３０９：ＹＥＳ）、及びその色のフラグがリセットされている場合（Ｓ３１０：ＹＥＳ）の何れの条件も満たされていなければ、画像安定化処理を省く。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、画像安定化処理の頻度を低減する技術に関する。

近年、広く普及しているカラー画像形成装置においては、様々な原因によって変動する画質を安定化するために画像安定化処理を実行する。例えば、中間転写方式の画像形成装置にあっては、中間転写ベルト上にトナーパターンを形成し、その濃度を検出することによって画質の変動を検出し、現像器のバイアス電圧等を調整する。
このような画像安定化処理は複写やプリントといった画像形成処理を中断して行われるので、ユーザの利便性を考えれば、できるだけ画像安定化処理の実行回数を減らすのが望ましい。

このため、例えば、色毎にトナーの消費量を記録しておいて、消費量が所定量に達するまで画像安定化処理を禁止する技術が提案されている（特許文献１を参照）。このようにすれば、画像安定化処理の実行回数を減らして、ユーザ所望の画像処理を迅速に処理することができる。
特開２００６−１５４３７１号公報

上記従来技術は、トナーを余り消費していない色については、現像系の消耗が小さいであろうとの推定に基づくものであるが、実際には、形成する画像が文字のみであるか、或いは、全面サイズの写真であるか等によってトナー消費量が大きく異なる。
すなわち、写真画像を形成したためにトナー消費量が大きくなったものの画像安定化処理を行う必要がない場合もあれば、トナー消費量が大きくなくても文書を形成し続けたために画像安定化処理が必要になる場合もある。

また、黒（Ｋ）以外のトナーについては、トナーを攪拌する駆動系を共用化して装置のコストとサイズを低減するのが一般的であるため、何れかの色のトナーが消費されると、他の消費されなかった色のトナーまで攪拌され、トナーの帯電特性が劣化することがある。
そのような場合には、トナーが消費されていなくても、画像安定化処理を実行して現像器のバイアス電圧を上げ、トナーの帯電特性の劣化を補わなければならない。

このように、トナーの消費量を目安に画像安定化処理の実行の要否を判定すると、的確なタイミングに画像安定化処理が実行されるとは限らないので、十分な画質を達成することができないおそれがある。
本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、画像安定化処理の回数を削減しながら、優れた画質の画像形成を実現する画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、所定のタイミングで画像安定化処理の要否を判定する画像形成装置であって、画像の濃度を調整するためのパラメータであって、前回の画像安定化処理にて決定されたパラメータを記憶する第１の記憶手段と、前々回の画像安定化処理にて決定された前記パラメータを記憶する第２の記憶手段と、第１の記憶手段と第２の記憶手段とに記憶されているパラメータを比較して、その差が所定の閾値を超えているか否かを判定するパラメータ判定手段と、パラメータ判定手段の判定結果が、肯定的ならば画像安定化処理を実行して新たなパラメータを決定し第１の記憶手段に記憶させる一方、否定的ならば画像安定化処理を不要とする制御手段と、を備えることを特徴とする。

一般的に、印刷枚数が増加すると、感光体が磨耗等により劣化するので、感光体を帯電するための帯電電圧を高くしたり、静電潜像を形成するためのレーザ強度を高めたりする必要がある。また、印刷枚数が増加すると、トナーが劣化するので、同量のトナーを転写するためには現像バイアスを高める必要がある。
印刷枚数の増加と共に必要になるパラメータの変化量は、印刷枚数の増加と共になだらかに変化するので、パラメータの変化量が小さい場合にはその後も変化量が小さい状態が続き、大きい場合にはその後の変化も大きいと推定される。

従って、パラメータの変化量が小さいことが分かった場合には、少なくとも、その直後もパラメータをあまり変化させなくても一定の画質を達成することができると期待できるので、画像安定化処理を省くことができる。
このような知見に照らせば、上記発明により、画像安定化処理の回数を削減しながら、優れた画質の画像形成を実現できることが分かる。

このように、パラメータは帯電器にて感光体を帯電させる帯電電圧、露光器にて感光体を露光するレーザ光量、及び現像器にてトナーを供給するの現像バイアスの何れか又はその組み合わせであるとしても良い。
また、第１の記憶手段と第２の記憶手段とは何れも画像形成に用いるトナーの色毎にパラメータを記憶し、パラメータ判定手段は、トナーの色毎にパラメータの比較とその差の大小を判定し、制御手段は、トナーの色毎に画像安定化処理の実行を制御するとすれば、きめ細かく、画像安定化処理を省くことができる。

ＹＭＣＫ４色のトナーを用いるカラー画像形成装置では、モノクロモードではＫ色のみを用い、カラーモードでは４色すべてを用いる場合がある。そのような場合、ＹＭＣ３色のトナーを攪拌するモータを共用化すれば、材料費や組み立ての手間といったコストを低減し、また、装置サイズを小さくすることができる。
しかしながら、ＹＭＣ３色で攪拌モータを共用すると、何れか１色のトナーしか用いなくても他の２色のトナーも攪拌されてしまう。一方、モノクロモードではＫ色以外のトナーは攪拌されない。

したがって、複数色のうちの何れか１色のトナーのみを用いて画像を形成するモノクロモードで動作する際は、パラメータ判定手段は、当該１色のトナーのみについてパラメータの比較とその差の大小を判定し、更新手段は、当該１色のトナーのみについてパラメータを更新するのが望ましい。
また、パラメータ判定手段の判定結果を記憶する判定結果記憶手段と、判定結果記憶手段に記憶されている判定結果が否定的ならば、新たなパラメータを決定して第１の記憶手段に記憶させる強制更新手段と、を備えるとすれば、パラメータの変化量が所定の閾値に近い場合に、優れた画質の確保を図ることができる。

また、機内の温度と湿度との何れか一方または両方を計測する計測手段と、計測結果を記憶する第１の環境記憶手段と、第１の環境記憶手段に新たな計測結果を記憶させるのに先立って、第１の環境記憶手段に記憶されている計測結果を記憶する第２の環境記憶手段と、第１の環境記憶手段と第２の環境記憶手段とに記憶されている計測結果を比較して、その差が所定の閾値を超えているか否かを判定する環境判定手段と、環境判定手段の判定結果が肯定的ならば、パラメータ判定手段の判定結果に関わらず、新たなパラメータを決定して第１の記憶手段に記憶させる耐環境手段と、を備えるとすべきなのは言うまでもない。環境変化は直前のパラメータの変化量に関わりなく、画質に影響を与えるからである。

なお、所定枚数の画像を形成するごとに濃度調整の要否を判定するとしても良い。上述のように、印刷枚数が増加するに従って、感光体やトナーが消耗、劣化するからである。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態について、ＭＦＰ（Multi Function Peripheral）を例にとり、図面を参照しながら説明する。
［１］ ＭＦＰの構成
先ず、本実施の形態に係るＭＦＰの構成について説明する。
図１は、本実施の形態係るＭＦＰの構成を示す図である。図１に示されるように、ＭＦＰ１は、自動原稿搬送装置（ADF: Automatic Document Feeder）１００、画像読取装置１１０、画像形成装置１２０及び給紙装置１３０を備えている。

自動原稿搬送装置１００は原稿給紙トレイに載置された原稿束から原稿を１枚ずつ拾い上げて画像読取装置１１０上へ搬送し、画像読取装置１１０が読み取り終えた原稿を原稿排紙トレイへ排出する。画像読取装置１１０は、自動原稿搬送装置１００が搬送する原稿をランプにて照明し、その反射光をミラーにてＣＣＤラインセンサへ導いて読み取ることによって、画像データを生成する。

画像形成装置１２０は、画像読取装置１１０が生成した画像データに基づいて画像を形成する。画像形成装置１２０は、制御部１２１、中間転写ベルト１２２、作像部１２３Ｙ〜１２３Ｋ及び光学センサ１２９を備えている。
制御部１２１は、ＭＦＰ１全体の動作を統括する。作像部１２３Ｙ〜１２３Ｋは中間転写ベルト１２２に沿って配置されており、制御部１２１の制御下、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像を形成する。作像部１２３Ｙ〜１２３Ｋは何れも同様の構成を備えるので、作像部１２３Ｋについてのみ説明し、以って他の説明に代える。

作像部１２３Ｋは感光体ドラム１２４Ｋ、帯電器１２５Ｋ、露光器１２６Ｋ、現像器１２７Ｋ及び１次転写ローラ１２８Ｋを備えている。感光体ドラム１２４Ｋは、制御部１２１の制御下、帯電器１２５Ｋにて外周面を均一に帯電され、露光器１２６Ｋにて静電潜像を形成される。
更に、静電潜像は現像器１２７Ｋにてトナー像に現像され、１次転写ローラ１２８Ｋにてトナー像が中間転写ベルト１２２上に転写される。中間転写ベルト１２２上には各色のトナー像が重ねて転写され、カラーのトナー像が形成される。

トナー像の形成と並行して、給紙装置１３０は内部に収容する記録シートＳを１枚ずつ拾い上げて２次転写位置へ搬送する。２次転写ローラは中間転写ベルト１２２上のトナー像を記録シートＳ上に転写する。トナー像を転写された記録シートＳは、定着装置にてトナー像を溶融、圧着された後、排出される。
光学センサ１２９は、画像安定化処理の際に中間転写ベルト１２２上に転写されたトナーパターンを読み取る。その後、中間転写ベルト１２２上のトナーパターンは記録シートＳに転写されることなく、クリーナにて除去される。画像安定化処理にて、制御部１２１は帯電器１２５Ｋの帯電電圧や露光器１２６Ｋのレーザ光量、現像器１２７Ｋの現像バイアスを調整する。

また、ＭＦＰ１は温度センサと湿度センサとを備えており、それぞれ機内温度と機内湿度とを計測する。ＭＦＰ１は画像形成装置１２０が形成する画像の枚数を計数する。
［２］ 制御部１２１の構成
次に、制御部１２１の構成について説明する。
図２は、制御部１２１の主要な構成を示す図である。図２に示されるように、制御部１２１はＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１、入出力インタフェース（I/O: Input/Output Interface）２０２、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０３、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０４及びＨＤＤ（Hard Disk Drive）２０５が内部バス２０６にて接続されてなる。

ＣＰＵ２０１は電源投入時にＲＯＭ２０３に記憶された起動プログラムにて起動され、ＨＤＤ２０５からプログラムを読み出して動作する。ＲＡＭ２０４は作業用の記憶領域である。
制御部１２１は、入出力インタフェース２０２を介して、機内温度センサ２１０と機内湿度センサ２１１とからそれぞれ機内温度、機内湿度を取得する。また、プリントエンジン２１２に対して画像形成や画像安定化処理の実行を指示する。この場合において、制御部１２１は作像部１２３Ｙ〜１２３Ｋそれぞれの帯電器１２５の帯電電圧や露光器１２６のレーザ光量、現像器１２７の現像バイアスを調整する。

［３］ ＭＦＰ１の動作
次に、ＭＦＰ１の動作について、特に画像安定化処理の要否を判定する処理について説明する。
図３は、ＭＦＰ１が画像安定化処理の要否を判定する処理を示すフローチャートである。図３に示されるように、ＭＦＰ１は、起動時にすべてのフラグをリセットする（Ｓ３０１）。すべてのフラグとは、ＹＭＣＫ各色について画像安定化処理を実行するか否かを示すフラグであって、フラグがセットされている場合にはその色について画像安定化処理が実行され、リセットされている場合には実行されない。

また、ＭＦＰ１は機内温度、機内湿度、ＹＭＣＫ各色の帯電電圧（ｃ１、ｃ２）、レーザ強度（ｉ１、ｉ２）及び現像バイアス（ｂ１、ｂ２）を記憶するテーブルを有しており、起動時に各項目の値を初期化する。なお、ｃ１、ｉ１及びｂ１は前々回の画像安定化処理にて決定された値であり、ｃ２、ｉ２及びｂ２は前回の画像安定化処理にて決定された値である。

次に、ＭＦＰ１は環境測定する（Ｓ３０２）。すなわち、機内温度センサ２１０にて機内温度を測定し、機内湿度センサ２１１にて機内湿度を測定する。
ＭＦＰ１は、テーブルにおいて機内温度の値が初期値であるか、またはテーブル上の値と今回測定値との差が所定の閾値よりも大きい場合には環境変化が大きいと判定する。また、テーブルにおいて機内湿度の値が初期値であるか、またはテーブル上の値と今回測定値との差が所定の閾値よりも大きい場合には環境変化が大きいと判定する。

環境変化が大きいと判定された場合には（Ｓ３０３：ＹＥＳ）、ＭＦＰ１はすべてのフラグをセットする（Ｓ３０４）。また、テーブル上、ＹＭＣＫ各色についてｃ２、ｉ２及びｂ２が初期値でなければ、これらの値をｃ１、ｉ１及びｂ１の値とした後（Ｓ３１５）、画像安定化処理を実行する（Ｓ３１６）。
画像安定化処理においては、フラグがセットされている色についてのみ濃度調整が行われ、フラグがリセットされている色については濃度調整は行われない。

濃度調整は、例えば、帯電電圧、レーザ強度及び現像バイアスを様々変化させて、中間転写ベルト上に相異なる濃度のトナーパッチを複数形成し、その反射濃度を光学センサ１２９にてそれぞれ計測し、計測された反射濃度と所望の反射濃度との差を検出し、その差に応じて帯電電圧等を調整することによって行われる。
その後、ＭＦＰ１は、ユーザの要求に従って画像形成処理を実行する（Ｓ３１７）。

さて、環境変化が大きくないと判定された場合には（Ｓ３０３：ＮＯ）、前回画像安定化処理の要否を判定してから所定枚数を印刷したか否かを判定する。所定枚数を印刷した場合には（Ｓ３０５：ＹＥＳ）、ＹＭＣＫ各色について画像安定化処理の要否を判定する判定ループ（Ｓ３０６〜Ｓ３１３）を実行する。判定ループでは、ＹＭＣＫの各色について以下の処理が実行される。

すなわち、テーブルを参照して、前々回の画像安定化処理にて決定した帯電器１２５の帯電電圧ｃ１と前回の画像安定化処理にて決定した帯電電圧ｃ２との差を求め、この差が所定の閾値Δｃ以上ならば（Ｓ３０７：ＹＥＳ）、その色のフラグ（フラグｎ。ｎはその色の番号。）をセットする（Ｓ３１２）。
また、この差が閾値△ｃに満たない場合、露光器１２６のレーザ強度について前々回決定した値ｉ１と前回決定した値ｉ２との差が閾値Δｉ（例えば、０．５ｍＪ／ｍ^２）以上ならば（Ｓ３０８：ＹＥＳ）、その色のフラグをセットする（Ｓ３１２）。

また、この差が閾値△ｉに満たない場合、現像器１２７の現像バイアスについて前々回決定した値ｂ１と前回決定した値ｂ２との差が閾値Δｂ（例えば、５０Ｖ）以上ならば（Ｓ３０９：ＹＥＳ）、その色のフラグをセットする（Ｓ３１２）。
更に、この差が閾値△ｂに満たない場合、その色のフラグがリセットされていたら（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、前回の判定で画像安定化処理を行わなかったので、その色のフラグをセットする（Ｓ３１２）。逆に、その色のフラグがセットされていたら（Ｓ３１０：ＮＯ）、その色のフラグをリセットし（Ｓ３１３）、画像安定化処理を行わない。

判定ループを抜けた後、何れかのフラグがセットされていたら（Ｓ３１４：ＹＥＳ）、ステップＳ３１５に進んで、上述のような処理を行う。また、何れのフラグもセットされていなかったら（Ｓ３１４：ＮＯ）、画像安定化処理は行わず、ステップＳ３１７に進む。
このようにすれば、画像安定化処理に要する時間を短縮すると共に、画像安定化処理にて消費されるトナー量を低減することができる。

［３］ 変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
（１） 上記実施の形態においては、ＹＭＣＫ４色すべてについて画像安定化処理の要否を判定する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしても良い。

すなわち、ＭＦＰ１がモノクロモードで動作する場合には、Ｋ色のみについて画像安定化処理の要否を判定しても良い。モノクロモードはＫ色のトナーのみを用いて文字文書を経済的にプリントする場合などに用いられ、Ｋ以外の色は用いられないので、Ｋ色のみについて要否を判定し、他の色については画像安定化処理を一切行わないことにすれば、画像安定化処理の頻度を更に低減することができる。

（２） 上記実施の形態においては特に言及しなかったが、画像安定化処理に先立ち、光学センサ（濃度検出センサ）にて中間転写ベルトのベルト面を検出することによって、光学センサの校正を行っても良い。
また、光学センサを主走査方向に複数配置すれば、同時に複数色のパラメータ（帯電電圧やレーザ強度、現像バイアス等）を調整することができるので、画像安定化処理に要する時間を短縮することができる。

例えば、２つの光学センサを用いる場合であって、ＹＭＣＫ４色のうち２色についてフラグがリセットされ、画像安定化処理を行わない場合には、光学センサを１つだけ用いてＹＭＣＫ４色すべてについて画像安定化処理を行う場合と比較して４分の１の時間で処理を完了することができる。
（３） 上記実施の形態においては、ＭＦＰにて行われる画像安定化処理の回数を低減する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、ＭＦＰに代えて、プリンタや複写機、ファクシミリ等、画像安定化処理を行うＭＦＰ以外の画像形成装置に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。

また、上記実施の形態においては、帯電電圧、レーザ強度及び現像バイアスの３つを参考にして画像安定化処理の要否を判定したが、画像形成装置によってはレーザ強度と現像バイアスのみ等、上記３つすべてを参考にしなくても、本発明の効果を得ることができる。
（４） 上記実施の形態においては値を例示するに留めたが、閾値△ｃ、△ｉ及び△ｂは、例えば、画質を参照しながら実験的に決定するのが望ましい。画像形成装置ごとにトナーや感光体の劣化の仕方が異なるためである。

なお、一般的に、画像形成装置の使用当初においてはトナーや感光体の劣化の進みが速く、ある程度使用し続けると劣化の進みが遅くなるので、使用当初における劣化の進みを想定して閾値を決定すれば十分である。
更に、画像形成装置を使用し続ければ、劣化の進みが早くなる局面を迎えると推測されるが、係る局面を迎える前に感光体の寿命が判定され使用が禁止されるのが通常である。従って、閾値の決定に際してそのような局面を想定する必要はない。

本発明に係る画像形成装置は、画像安定化処理の頻度を低減する技術として有用である。

本発明の実施の形態係るＭＦＰの構成を示す図である。 制御部１２１の主要な構成を示す図である。 ＭＦＰ１が画像安定化処理の要否を判定する処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１………ＭＦＰ
１００…自動原稿搬送装置
１１０…画像読取装置
１２０…画像形成装置
１２１…制御部
１２２…中間転写ベルト
１２３…作像部
１２４…感光体ドラム
１２５…帯電器
１２６…露光器
１２７…現像器
１２８…１次転写ローラ
１２９…光学センサ
１３０…給紙装置
２１０…機内温度センサ
２１１…機内湿度センサ
２１２…プリントエンジン

Claims (7)

1. 所定のタイミングで画像安定化処理の要否を判定する画像形成装置であって、
   画像の濃度を調整するためのパラメータであって、前回の画像安定化処理にて決定されたパラメータを記憶する第１の記憶手段と、
   前々回の画像安定化処理にて決定された前記パラメータを記憶する第２の記憶手段と、
   第１の記憶手段と第２の記憶手段とに記憶されているパラメータを比較して、その差が所定の閾値を超えているか否かを判定するパラメータ判定手段と、
   パラメータ判定手段の判定結果が、肯定的ならば画像安定化処理を実行して新たなパラメータを決定し第１の記憶手段に記憶させる一方、否定的ならば画像安定化処理を不要とする制御手段と、を備える
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. パラメータは帯電器にて感光体を帯電させる帯電電圧、露光器にて感光体を露光するレーザ光量、及び現像器にてトナーを供給するの現像バイアスの何れか又はその組み合わせである
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 第１の記憶手段と第２の記憶手段とは何れも画像形成に用いるトナーの色毎にパラメータを記憶し、
   パラメータ判定手段は、トナーの色毎にパラメータの比較とその差の大小を判定し、
   制御手段は、トナーの色毎に画像安定化処理の実行を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 複数色のうちの何れか１色のトナーのみを用いて画像を形成するモノクロモードで動作する際は、
   パラメータ判定手段は、当該１色のトナーのみについてパラメータの比較とその差の大小を判定し、
   更新手段は、当該１色のトナーのみについてパラメータを更新する
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. パラメータ判定手段の判定結果を記憶する判定結果記憶手段と、
   判定結果記憶手段に記憶されている判定結果が否定的ならば、新たなパラメータを決定して第１の記憶手段に記憶させる強制更新手段と、を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 機内の温度と湿度との何れか一方または両方を計測する計測手段と、
   計測結果を記憶する第１の環境記憶手段と、
   第１の環境記憶手段に新たな計測結果を記憶させるのに先立って、第１の環境記憶手段に記憶されている計測結果を記憶する第２の環境記憶手段と、
   第１の環境記憶手段と第２の環境記憶手段とに記憶されている計測結果を比較して、その差が所定の閾値を超えているか否かを判定する環境判定手段と、
   環境判定手段の判定結果が肯定的ならば、パラメータ判定手段の判定結果に関わらず、新たなパラメータを決定して第１の記憶手段に記憶させる耐環境手段と、を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
7. 所定枚数の画像を形成するごとに濃度調整の要否を判定する
   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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