JP2010026190A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 少ないパッチ測定で、帯電電位、レーザーパワー、現像バイアスを高精度に調整することにある。
【解決手段】 温度湿度を検出し、それにより、帯電電位、レーザーパワーに重み付けをし、温度湿度によりパッチ形成基準現像バイアスを決め、基準バイアスを中心に現像バイアスを増減して各色３パッチを形成して、それらを測定し、３つの測定値から直線近似し、目標濃度となるように、現像バイアスを調整する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に、所定の設定値に従って作像した画像を濃度検出器で読み取り、その出力値により印刷画像形成条件を調整する画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式の複写機やレーザープリンタの分野では、濃度キャリブレーションのため、感光体上或いは中間転写体上に、所定の作像条件においてテストパターンを作成し、このテストパターンの濃度を濃度検出器で検出することで、画像形成条件を制御し、印刷画像の濃度を制御していた。

このようなテストパターンを作成して画像形成条件を制御する場合、従来、感光体帯電電位、潜像書き込みレーザーパワー、現像バイアスなどの制御パラメータを組み合わせた多くのパッチを形成し、それらを測定して、各パラメータを決定していた。例えば、１つのパラメータに対して、３パッチを形成するとなると、３パラメータで、１８パッチを形成することになる。具体的には、例えば、３つの帯電電位と、３つの現像バイアスを変えて９パッチを作成し、目標のべた濃度になる組合せを３組選び、それぞれに対して、３つのレーザーパワーを変えて５０％網点９パッチを作成し、目標の５０％網点濃度となる組合せを決定する。

テストパターンを印刷する際の従来技術として以下のような構成がある。

例えば、特許文献１には、複数組の画像形成される転写材上のテストパターン領域に対応する設定値を選択してその設定値を用いて階調処理することで、１枚のプリント内に複数のパラメータを用いて階調処理する構成が記載されている。

また、特許文献２には、現像部の近傍に設けられた現像剤の環境を検出する環境検出部を備え、検出された環境条件に基づいて環境パラメータ値を算出し、この環境パラメータ値により現像コントラスト電位を現像剤の各色毎に求め、この電位により像形成手段を制御することが記載されている。

特開２００２−３３５４０１号公報 特開２００４−２７２２０５号公報

しかしながら、特許文献１のように多くのパッチを形成すると、トナーを消費し、パッチ測定時間が長くなり、印刷以外のコストが増加する。また、特許文献２には環境条件をフィードバックして補正を行うことが記載されているものの、濃度パッチを形成しないで行う場合、高精度な補正は難しい。また、フィードバックループとの並存も可能との記載はあるものの、その点についての具体的な記載はない。

そこで、本発明の目的は、少ないパッチ形成で、濃度キャリブレーションを高精度に行うことが可能な画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、画像形成手段と、画像形成手段により形成された画像を読み取る濃度検出器と、該濃度検出器を用いて画像形成手段の画像形成条件を調整する手段とを有した画像形成装置において、該画像形成装置内の温度と湿度とを検出する温湿度検出手段を有し、該温湿度検出手段からの温度・湿度値から、感光体帯電電位、潜像形成レーザーパワー、濃度検出用パッチ形成基準現像バイアスを決定し、該基準現像バイアスを中心に、現像バイアスを変えて、３つの濃度検出用パッチを画像形成手段の感光体或いは転写体に形成し、前記３つの濃度検出用パッチを濃度検出器で測定し、該濃度検出器で測定された３つの測定値から直線近似式を求め、該直線近似式から目標濃度に対応する目標出力値となる現像バイアスを求め、該現像バイアスにより画像形成することを特徴とする。

また、温度・湿度により、感光体帯電電位、潜像形成レーザーパワー、パッチ形成基準現像バイアスを調整するテーブルを作成し、該テーブルを用いて、温度・湿度により、感光体帯電電位、潜像形成レーザーパワー、パッチ形成基準現像バイアスを決定することを特徴とする。

本発明によれば、少ないパッチ形成で、高精度な濃度キャリブレーションを行うことができ、キャリブレーション時間の短縮を図れる。また、濃度キャリブレーションのトナー消費量を低減する。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。なお、以下に示す実施例の画像形成装置は、電子写真方式のカラープリンタに適用したものであるが、モノクロプリンタや複写機、ファクシミリにも同様に適用し得る。

また、感光体から紙にトナーを直接転写する電子写真方式や、転写ドラムを用いる電子写真方式にも同様に適用し得る。更に、他の色材を用いた画像形成装置にも適用可能である。

図１は、本発明の実施例に係るタンデム方式のカラー画像形成装置の全体構成を示すものである。

画像形成装置１は、各色毎に、感光体２、現像器４、露光器５、帯電器６、クリーナ７を備えている（本例では４ユニット）。各感光体２に対向させて中間転写体３が配置され、また、中間転写体３表面のトナー画像（濃度調整パターン）の濃度を検知する濃度検出器８が、中間転写体３近傍に設けられている。中間転写体３の表面近傍には、中間転写体クリーナ１１も配置されている。給紙部としてペーパートレイ１０が設けられており、ペーパートレイ１０から搬送された用紙は、中間転写体３の転写点においてトナー画像が転写される。転写点の下流側には、用紙上の未定着トナー画像を定着する定着器９が配置されている。なお、本実施例では、転写点の付近に、機内温度を検出する温度検出器１３、機内湿度を検出する湿度検出器１４がそれぞれ配置されている。

画像形成時の基本的な動きは、クリーナ７で清掃された感光体２の表面に帯電器６を用いて帯電させる。その後、露光器５の任意に光を当てることで感光体２の表面に静電潜像を形成する。感光体２に形成された静電潜像は、現像器４によりトナーが現像される。現像されたトナーは、中間転写体３に転写され、各色で現像されたトナーを順次積み重ねながら一時的にトナー画像１２を蓄える。このとき、中間転写体クリーナ１１は、中間転写体３の表面に蓄えられたトナー画像１２を乱さないように中間転写体３からリトラクトしている。その後、上記のように、中間転写体３に蓄えられたトナー画像１２は、ペーパートレイ１０から搬送されてくる用紙に転写され、定着器９によって加熱定着される。また、それと同時に中間転写体３の表面に残っているトナーを中間転写体クリーナ１１にて清掃する。

次に、画像形成装置１の制御系について説明する。図２は、画像形成装置１の制御系の概略ブロック図を示す。

図２に示すように、構成要素として、ＣＰＵ１５、制御プログラムおよび各種データを記憶したＲＯＭ１６、ワーク領域として各種データを一時的に記憶するＲＡＭ１７、装置の動作条件を定めるパラメータや装置の管理に必要な情報を保存する不揮発性メモリのＮＶＲＡＭ１８を有する。また、この制御系は、Ｉ／Ｏインタフェース１９を介して帯電制御部２０、露光制御部２１、現像バイアス制御部２２、感光体制御部２３、転写体制御部２４、濃度検出器８、温度検出器１３、湿度検出器１４を接続する。

帯電制御部２０は、帯電器６を制御して感光体２を帯電する。露光制御部２１は、露光器５を制御し、感光体２上に潜像を形成させる。現像バイアス制御部２２は、現像器４に印加する現像バイアスを制御し、該潜像に対するトナー像を形成させる。感光体制御部２３は、感光体２の回転を制御し、また、転写体制御部２４は、中間転写体３の回転を制御する。

濃度検出器８は、中間転写体３上に形成されたトナー付着量を検知する。トナー付着量データを受け取るＣＰＵ１５は、トナー付着量から現像バイアスの調整値を求め、現像バイアス制御部２２に当該調整値を設定し、トナー濃度の制御を行う。

温度検出器１３及び湿度検出器１４は、それぞれ、機内の温度・湿度を検出し、検出された温湿度データを受け取るＣＰＵ１５では、該検出値から感光体帯電電位、潜像形成レーザーパワーなどの画像形成条件を設定する。

濃度検出器８は、光を照射するＬＥＤと、反射光を受光するフォトディテクタ（ＰＤ）とで構成されており、中間転写体３と正対するように設置されている。濃度検出器８は、ＬＥＤに流す電流を変えることで、ＰＤの受光感度を調整することができる。

次に、濃度検出器８を用いて現像バイアスを制御する付着量制御の基本的な動きを、図３から図５を用いて説明する。

図３に、帯電電位と現像バイアスとの関係を示す。なお、本実施例では、帯電電位を正電位として説明する。

感光体２の帯電電位Ｖｏに、露光器５からレーザー光を照射すると、露光電位Ｖｒとなる。ここで、現像バイアスＶｄを変えることで、現像されるトナー量を変えることができる。

図４は、パッチパターンの形成状況を示す。パッチは、中間調網点パターンである。タンデム方式は、１周でＣ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー），Ｋ（ブラック）を中間転写体３上に形成するので、濃度調整用パッチ２５が中間転写体３上に形成される。
濃度調整用パッチ２５（本実施例では、各色３パターンのパッチ：２５ａ〜２５ｃ）の周囲は、中間転写体３を仮に広げた場合の地肌エリア２６となる。

図５は、付着量制御の動作を示すフローチャートである。清掃工程や中間転写体３の表面反射測定工程は省略している。

温度検出器１３及び湿度検出器１４で検出された温度・湿度の情報を基に、濃度測定用パッチ２５の画像形成条件を設定する。具体的には、温度・湿度の情報を基に、帯電電位、潜像形成レーザーパワー、それにパッチ形成基準現像バイアスの環境補正を行い設定する。

このときの現像バイアスを基準値Ｖｂとして以下記載する（ステップ１００（以下、Ｓ１００。以下同様））。

ここで、帯電電位、潜像形成レーザーパワー、パッチ形成基準現像バイアスの各環境補正値について、それぞれ、表１、表２、表３として一例を示す。

表１は、帯電電位補正値の一例である。帯電電位は、低温低湿領域で高く、高温高湿領域で、低くする。

また、表２はレーザーパワー補正値の一例である。潜像形成レーザーパワーは、低温低湿領域で強く、高温高湿領域で弱くする。

表３は、パッチ形成基準現像バイアスの補正値の一例である。パッチ形成基準現像バイアスは、低温低湿領域で高く、高温高湿領域で低くする。

次に、前回の付着量制御で求めた現像バイアス補正値Ｖｃが確定しているか確認する（Ｓ１０１）。

現像バイアス補正値Ｖｃが確定していれば、基準現像バイアスＶｂに現像バイアス補正値Ｖｃを加えて、パッチ形成現像バイアスＶｐとする（Ｓ１０２）。一方、Ｖｃが確定していなければ、基準現像バイアスＶｂをパッチ形成現像バイアスＶｐとして用いる（Ｓ１０３）。なお、Ｖｐに固定の補正値を加えてもよい。

次に、現像バイアス：Ｖｐ−３０Ｖ，Ｖｐ，Ｖｐ＋３０Ｖで、３つの濃度調整用パッチ２５ａ，２５ｂ，２５ｃを中間転写体３上に形成する（Ｓ１０４）。なお、±３０Ｖは一例である。

その後、濃度検出器８は、図示されていない校正版を用いて、所定の出力になるように電流Ｉｐを設定し、校正される（Ｓ１０５）。

次に、３つの濃度調整用パッチ２５ａ，２５ｂ，２５ｃを濃度検出器８で測定する（Ｓ１０６）。

３パッチの濃度検出器８の出力値から直線近似式を求める（Ｓ１０７）。

そして、前もって設定されている目標出力値（目標濃度に対応）となるように、現像バイアスＶｓを求める（Ｓ１０８）。マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）も同様に目標出力値となるよう現像バイアスを求める。

次に、各色現像バイアスＶｓを、ＲＡＭ１７或いはＮＶＲＡＭ１８に設定し、次回の付着量制御まで、これら最新の現像バイアスＶｓで印刷を行う（Ｓ１０９）。

基準現像バイアスからの差（Ｖｓ−Ｖｂ）を、現像バイアスの補正値Ｖｃとする（Ｓ１１０）。

各色の現像バイアス補正値Ｖｃを、ＲＡＭ１７或いはＮＶＲＡＭ１８に格納する（Ｓ１１１）。次回の付着量制御では、基準現像バイアスＶｂに、この現像バイアス補正値Ｖｃを加えて各パッチを形成する。

本実施例によれば、少ないパッチ形成で、高精度に濃度キャリブレーションを行うことができ、キャリブレーション時間の短縮を図れる。また、濃度キャリブレーションのトナー消費量を低減できる。

なお、本発明は、タンデム方式だけでなく、４回転でカラー画像を形成する画像形成装置にも適用可能である。濃度パッチを形成する媒体を中間転写体３ではなく、感光体上としても構わない。また、トナーをインクや他の色材に置き換え、現像バイアスをインク吐出電圧等に置き換えれば、電子写真式画像形成装置だけでなく、その他の方式の画像形成装置にも適用可能である。

本発明の画像形成装置の実施例を示す概略図である。 図１に示した画像形成装置の制御系を示す概略ブロック図である。 電位関係を示す図である。 図１に示した画像形成装置の付着量制御におけるパッチパターンの概略図である。 図１に示した画像形成装置の付着量制御の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１…画像形成装置、２…感光体、３…中間転写体、４…現像器、５…露光器、６…帯電器、７…クリーナ、８…濃度検出器、９…定着器、１０…ペーパートレイ、１１…中間転写体クリーナ、１２…トナー画像、１３…温度検出器、１４…湿度検出器、１５…ＣＰＵ、１６…ＲＯＭ、１７…ＲＡＭ、１８…ＮＶＲＡＭ、１９…Ｉ／Ｏインタフェース、２０…帯電制御部、２１…露光制御部、２２…現像バイアス制御部、２３…感光体制御部、２４…転写体制御部、２５…濃度調整用パッチ、２６…地肌エリア。

Claims (2)

1. 画像形成手段と、画像形成手段により形成された画像を読み取る濃度検出器と、該濃度検出器を用いて画像形成手段の画像形成条件を調整する手段とを有した画像形成装置において、
   該画像形成装置内の温度と湿度とを検出する温湿度検出手段を有し、該温湿度検出手段からの温度・湿度値から、感光体帯電電位、潜像形成レーザーパワー、濃度検出用パッチ形成基準現像バイアスを決定し、
   該基準現像バイアスを中心に、現像バイアスを変えて、３つの濃度検出用パッチを画像形成手段の感光体或いは転写体に形成し、
   前記３つの濃度検出用パッチを濃度検出器で測定し、該濃度検出器で測定された３つの測定値から直線近似式を求め、該直線近似式から目標濃度に対応する目標出力値となる現像バイアスを求め、該現像バイアスにより画像形成することを特徴とする画像形成装置。
2. 温度・湿度により、感光体帯電電位、潜像形成レーザーパワー、パッチ形成基準現像バイアスを調整するテーブルを作成し、該テーブルを用いて、温度・湿度により、感光体帯電電位、潜像形成レーザーパワー、パッチ形成基準現像バイアスを決定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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