JP2010186017A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】短期露光部電位変動が生じても、生産性低下を招くことなく、１枚目の濃度や色味の変化を少なくすること。
【解決手段】画像制御部は、濃度検出用画像の形成動作において、連続画像形成動作の終了後で前記濃度検出用画像の形成前に除電露光部材による前記像担持体への露光を一旦停止させ、前記濃度検出用画像の形成時に前記除電露光部材による前記像担持体への露光を再び開始させることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式などを利用して画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

画像形成装置が長期にわたって使用された場合、像担持体上のパターンを読み取った濃度と、実際にプリントアウトされる画像の濃度とが一致しない場合が発生する。このため、記録材上に特定のパターンを形成し、その濃度値によって画像形成条件を補正する制御を行う方法が知られている。

上述の方法は、その制御に時間と手間がかかる。このため、画像形成装置のウォームアップ後に行うと、画像形成装置の電源投入から使用可能状態になるまでの時間が増加してしまう。

そこで、その制御をウォームアップ後には行わず、その後の画像形成動作時又は連続画像形成動作終了時に制御を行う方法がある。しかし、この方法では、次の画像形成動作の１枚目の濃度や色味が保証できないという問題があった。

この問題を解決するために、電源投入時に時間を使うことなく、電源投入後の１枚目から濃度や色味が安定した画像を出力することができる濃度制御方法を行う画像形成装置がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、画像形成装置の今回の電源投入時に設定する前記画像形成条件を、前回の電源投入時から電源切断時までに行われた複数回の補正のうちの、最初の補正の補正結果に基づいて設定している。

特開２００５−１８９３５６

しかしながら特許文献１のように、前ジョブの最後に行われた補正ではなく前ジョブの先頭近傍で行われた補正量を反映させる方法では、１枚目のジョブ前半で補正動作を入れる必要がある。これにより、電源投入後の１枚目の画像形成を行うまでに時間がかかり、生産性が低下してしまう。

また、生産性低下を防止するために、所定枚数以上の画像形成動作が終了した時点で補正パッチを形成した場合、補正パッチは短期変動後の特性に基づく制御となる。しかし、次の画像形成動作の冒頭では画像形成装置は短期変動前の特性となる。このため、画像特性に差異が生じることで濃度のずれが生じ、好ましくない。

これに対し、ジョブ中の紙間にパッチ形成による画像特性制御を用いれば補正は可能ではある。しかしながら、パッチ形成を行うことにより生産性の低下や画像形成以外のトナー消費が増加するため好ましくない。

本発明の目的は、短期露光部電位変動が生じても、生産性低下を招くことなく、１枚目の濃度や色味の変化を少なくすることである。

上記目的を達成するために本発明の代表的な構成は、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電部材と、前記像担持体を露光して画像情報に応じた静電潜像を形成する露光部材と、前記帯電部材の上流側に前記像担持体と対向するようにして配設された除電露光部材と、前記像担持体に形成された画像の画像特性を検出する検出部と、前記画像特性を検出するための濃度検出用画像を前記像担持体に形成させるとともに前記検出部によって検出される前記濃度検出用画像の画像特性に基づいて画像形成条件を補正する画像制御部とを有する画像形成装置において、
前記画像制御部は、前記濃度検出用画像の形成動作において、連続画像形成動作の終了後で前記濃度検出用画像の形成前に前記除電露光部材による前記像担持体への露光を一旦停止させ、前記濃度検出用画像の形成時に前記除電露光部材による前記像担持体への露光を再び開始させることを特徴とする。

上記構成により、短期露光部電位変動が生じても、生産性低下を招くことなく、１枚目の濃度や色味の変化を少なくすることができる。

画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。 第１実施形態における連続画像形成終了後の前露光のタイミングを表す図。 第２実施形態における連続画像形成終了後の前露光のタイミングを表す図。 第２実施形態におけるパッチ形成動作制御のフローチャート。 第２実施形態における閾値Ａ設定処理のフローチャート。 第２実施形態における閾値を示す図表。 従来における連続画像形成終了後の前露光のタイミングを表す図。

〔第１実施形態〕
［画像形成装置の全体構成］
図１は画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。図１に示す画像形成装置は、電子写真方式の４色フルカラーの複写機である。図１に示す複写機（以下「画像形成装置」という。）は、原稿の画像を読み取るリーダ部Ａとその下方に配設されたプリンタ部Ｂとを備えている。以下、リーダ部Ａ、プリンタ部Ｂ、画像処理部の構成の順に説明する。

＜リーダ部＞
図１に示すように、原稿１０１は、その原稿面を下方に向けた状態でリーダ部Ａの原稿台ガラス１０２上に載置され、光源１０３によって照射される。原稿１０１からの反射光は、光学系１０４を介してＣＣＤセンサ１０５に結像する。

ＣＣＤセンサ１０５は、３列に配置されたレッド，グリーン，ブルーのＣＣＤラインセンサ群によって構成されている。そして、ラインセンサ毎にレッド，グリーン，ブルーの色成分信号が生成される。

光源１０３、光学系１０４、ＣＣＤセンサ１０５を有する読取光学系ユニットは、図１中の矢印方向に移動され、原稿１０１の画像をライン毎の電気信号に変換する。

原稿台ガラス１０２上には、位置決め部材１０７と、基準白色板１０６とが配置されている。位置決め部材１０７は、原稿１０１の１辺を当接させて原稿１０１の斜め配置を防ぐ。基準白色板１０６は、ＣＣＤセンサ１０５の白レベルを決定し、ＣＣＤセンサ１０５のスラスト方向のシェーディング補正を行う。

ＣＣＤセンサ１０５によって得られる画像信号は、画像処理部（リーダ画像処理部）１０８によって画像処理されてプリンタ部Ｂに送られ、プリンタ制御部（画像制御部）１０９で処理される。プリンタ制御部１０９は、駆動の制御や、前露光装置１３（除電露光部材）の露光タイミングの制御、画像形成条件を補正すること等を行う。

＜プリンタ部＞
図１に示すように、プリンタ部Ｂは、像担持体としてドラム形の電子写真感光体（以下「感光体ドラム」という。）４を備えている。感光体ドラム４は、駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ４方向に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動され、その表面が、一次帯電器８（帯電部材）により所定の極性・電位に一様に帯電される。

感光体ドラム４としては、アルミニウムなどの導電性基体の外周面に負帯電のＯＰＣ（有機光半導体）感光層を有するものが多く使用されている。このようなＯＰＣタイプの感光体は、画像形成領域内の画像信号に基づく画像露光強度の差による残留電荷の差により引き続く画像形成時に濃度段差（所謂、ゴースト画像）が生じる場合がある。これを緩和させるために後述の前露光装置１３による全面露光を行う。

プリンタ制御部１０９は、入力される画像データに応じたパルス信号をレーザドライバによって出力する。露光部材としてのレーザ発信装置１１０は、画像情報により入力されるパルス信号に応じたレーザ光を出力する。レーザ光は、ポリゴンミラー１及びミラー２に反射され、帯電された感光体ドラム４の表面を走査する。レーザ光の走査によって感光体ドラム４の表面には静電潜像が形成される。

感光体ドラム４の表面に形成された静電潜像は、現像器３によってマゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），イエロー（Ｙ），ブラック（Ｂｋ）の各色毎に、各色のトナーで現像される。本実施形態では、二成分系のトナーを用い、感光体ドラム４の周りに各色の現像器が感光体ドラム４の回転方向に沿って上流側からブラック，イエロー，シアン，マゼンタの順に配置される。これら４色の現像器のうち、画像形成色に応じた現像器が、感光体ドラム４に接近して静電潜像にトナーを付着させ、トナー像（画像）として現像する。

記録材（記録媒体：例えば、シート状の紙や透明フィルム）６は、各色成分毎に矢印Ｒ５方向に１回転する転写ドラム５に巻き付けられ、合計４回転することで各色のトナー像が転写され重畳される。記録材６は、転写が終了すると転写ドラム５から分離され、定着ローラ対７による加熱・加圧によって、表面にトナー像が定着される。これにより、４色フルカラーの画像プリントが完成する。

また、感光体ドラム４の周辺には、現像器３の上流側に感光体ドラム４の表面電位を測る表面電位センサ１２が配設される。また、一次帯電器８の上流側に、感光体ドラム４上の転写されなかった残トナーをクリーニングするためのクリーナ９が配設される。更に、クリーナ９の上流側には、感光体ドラム４に対向して前露光装置１３が配置される。また、現像器３の下流側に、感光体ドラム４上に形成されたパッチの反射光量を検出するためのＬＥＤ光源１０及びフォトダイオード１１を有する検出部４０が配設されている。尚、パッチとは、濃度検出用のトナー像（濃度検出用画像）をいう。

画像形成装置は、外部からの画像信号入力により画像形成動作を開始する。画像信号に応じて画像形成動作を行った後、所定時間経過しても次の画像信号が入力されない場合、作像高圧を順次停止させる。そして次に、ドラム等を駆動するモーターを停止させる、後回転処理に移行する。

パッチ補正動作は全ての画像形成動作が終了した後、後回転動作に移行する前に実行するのが望ましい。これは後回転動作における高圧立ち下げ動作や、再度画像形成状態に移行するための高圧立ち上げ動作では、感光体ドラム４上の所定位置における一次帯電器８、現像器３、転写ドラム５の立ち上げ動作を合わせる必要がある。すると、画像形成可能になるまでの待ち時間が生じたり、画像形成装置の寿命を決定する一つの要因である感光体ドラムの回転数が増加する。これらの待ち時間等を低減させるために、後回転動作前にパッチ補正動作を行うことが望ましい。

ところで、前述のように、前露光装置１３による感光体ドラム４の全面露光を行うことで、画像露光部と非露光部のドラム感度特性の差異により生じる所謂ドラムゴーストを消失させることが可能となる。しかし、前露光は、感光体ドラム４におけるドラム電位の減衰にも影響を与える。電荷発生層や電荷輸送層の材料の組み合わせや、ドラム回転速度によっては、電源投入後、１枚目の画像と数枚目の画像では露光部電位に若干の差異が生じ、画像濃度がずれる場合がある。特に、ドラム回転速度が速くなると、その差異が顕著になることは良く知られている。

図７は従来における連続画像形成終了後の前露光のタイミングを表す図である。図７における横軸は、感光体ドラム４上の同じ位置における時間を示している。

従来、連続画像形成動作終了後から後回転開始前にパッチを形成する際、図７に示すように、プリンタ制御部１０９によって、画像信号Ｉ１に引き続きパッチＰ０の信号が入力される。画像信号Ｉ１の終了時間Ｔ０からパッチＰ０の信号の開始時間Ｔ１までの間、エンジンは通常の画像形成状態を維持し前露光装置を点灯する（前露光を行う）。これにより、作像高圧も画像形成状態を維持する。

そしてパッチＰ０形成後、時間Ｔ２以降に後回転動作に移行し、前露光装置を消灯する（前露光を止める）。これにより、ドラムの感度特性は変化し、次の画像形成時には僅かながら画像特性に変化が生じる。このため、上記の従来の画像形成終了直後のパッチ形成を行うと、次の画像形成の１枚目の画像において若干の色味ずれが生じる場合がある。

図２は第１実施形態における連続画像形成終了後の前露光のタイミングを表す図である。図２における横軸は、感光体ドラム４上の同じ位置における時間を示している。前露光装置１３はプリンタ制御部１０９により、次のように制御される。

本実施形態においては、図２に示すように、画像信号Ｉ１の終了時間Ｔ０からパッチ信号の開始時間Ｔ１にかけて、前露光装置１３による前露光を一旦停止する。即ち、プリンタ制御部１０９は、連続画像形成動作の終了後でパッチＰ１の形成前に前露光装置１３による感光体ドラム４への露光を一旦停止させる。

この後、パッチＰ１の信号の開始に合わせて前露光を行う。この動作により、感光体ドラムの状態を１枚目の画像に近い状態に変化させることができる。このため、パッチＰ１の信号により形成されたパッチの情報は次の１枚目の画像を再現することとなる。

この結果、パッチ形成時のパッチの画像と次の画像形成における１枚目の画像とを、前露光装置１３の点灯直後という状態に合わせることができる。即ち、パッチＰ１は、前露光装置１３の点灯直後の電位変動の影響を反映した状態のパッチとなる。このため、次に行われる画像形成においては、１枚目の画像から濃度や色味を安定させることができる。

また、プリンタ制御部１０９は、連続画像形成動作終了時に補正制御を行っている。このため、ウォームアップ後などに補正制御を行う場合とは異なり、画像形成装置の電源投入から画像形成可能状態になるまでの時間が余分にかからない。このため、生産性低下を招くこともない。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態の画像形成装置を説明する。尚、本実施形態において、第１実施形態とほぼ同様の構成については、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。

図３は第２実施形態における連続画像形成終了後の前露光のタイミングを表す図である。図３における横軸は、感光体ドラム４上の同じ位置における時間を示している。

本実施形態においては図７で説明した従来のパッチＰ０（第一濃度検出用画像）の形成動作を行った後に、パッチＰ０の終了時間Ｔ２から次のパッチＰ１（第二濃度検出用画像）の開始時間Ｔ３までの間、前露光を止めるものである。

第１実施形態で説明したように、パッチＰ１はＴ２からＴ３にかけて前露光装置１３を消灯した後に再び前露光装置１３を点灯させて形成したパッチである。このため、次の画像形成動作の１枚目の状態をよく再現している。

一方、パッチＰ０は画像信号Ｉ１に引き続いて形成されるパッチであり、画像形成が続いた場合の短期露光部電位変動の影響を反映した状態のパッチとなる。

短期露光部電位変動は、感光体ドラム４の使用履歴や、前露光光量のばらつきなどにより装置によりばらつくものである。この変動が少ない場合には、できる限りパッチ形成回数を減らすことが好ましい。無駄なトナー消費や装置の消費エネルギー削減ができるからである。

そこで、本実施形態のように画像形成に引き続くパッチＰ０と前露光装置１３を消灯した後に形成するパッチＰ１とを比較し、それらの変動量を得る。そして、得られる変動量から画像形成装置の状態を判定し、パッチＰ０あるいはパッチＰ１を形成する補正動作の間隔を変更する。

次にこの動作を図を用いて詳細に説明する。図４は第２実施形態におけるパッチ形成動作制御のフローチャートである。図５は第２実施形態における閾値Ａ設定処理のフローチャートである。図６は第２実施形態における閾値を示す図表である。

図４に示すように、プリンタ制御部１０９は、画像形成終了時に、前回の補正からの積算枚数ｎが予め設定しておいた閾値Ａを越えているかを判断する。

もし、積算枚数ｎが閾値Ａ以上の場合は閾値Ａの見直しを行う処理に移行する。尚、図６の（ａ）に示すように、本実施形態においては、閾値Ａは５０とした。この閾値Ａは後述する所定条件を満足した場合に変更される。

図４に示すように、積算枚数ｎが閾値Ａより小さい場合、さらに閾値Ａよりも小さい値の閾値Ｂと比較する。ここで積算枚数ｎが閾値Ｂ以上であれば、第１実施形態の図２に示したパッチＰ１のみを形成する制御を行う。一方、積算枚数ｎが閾値Ｂよりも小さければパッチを形成しない。尚、図６（ａ）に示すように、本実施形態においては閾値Ｂは２０とした。この値は使用する画像形成装置の変動特性から決定すればよく、閾値Ｂ間に大きく特性が変化しないことが望ましい。

引き続いて、閾値Ａの設定処理について図５を用いて説明する。閾値Ａの設定処理は図３で表されるパッチＰ０およびパッチＰ１の結果に基づく処理である。パッチＰ０とパッチＰ１の差が大きい場合は閾値Ａを小さくする。すると、パッチＰ０とパッチＰ１の両方を実行する補正動作の頻度が上がる。これにより、短期露光部電位変動の影響が受けにくくなる。一方、パッチＰ０とパッチＰ１の差が小さい場合、閾値Ａを小さくしない。すると、パッチＰ１を実行する補正動作の頻度が減り、無駄なパッチ形成をなくすことができる。

ここで、図５における差分Ｄは、パッチＰ０とパッチＰ１のパッチ検出値の差分の絶対値である。この値が大きければ、短期露光部電位変動が大きいと判断できる。具体的に、差分Ｄの大きさの判断は、図６に示すように、差分Ｄを予め定めておいた閾値Ｃ及び閾値Ｅと比較することで行われる。本実施形態においては、閾値Ｃを５とし、閾値Ｅを２０としている。

図５に示すように、差分Ｄが閾値Ｅ以上の場合は、閾値Ａの値を小さくすることで制御の頻度を増やし、色味の安定を図る。

一方、閾値Ｃよりも差分が小さい場合は、短期露光部電位変動が殆ど発生しないと判断する。そして、閾値Ａの値を大きくすることで、制御の頻度を減らし、無駄なパッチ形成を防止する。尚、本実施形態においては、予め閾値Ａの最大値（値Ａｍａｘ）を定めておき、閾値Ａが値Ａｍａｘ以上になったら、閾値Ａの値をＡｍａｘにしている。尚、図６（ａ）に示すように、Ａｍａｘは３５０にしている。

また、本実施形態において、パッチＰ０とパッチＰ１は、同じ画像データからなる画像パターンである必要がある。通常の補正動作ではパッチＰ０を形成し、パッチ検出値を取得したら直ちにγＬＵＴを書き換え、次の画像形成動作から書き換わったγＬＵＴを用いる。本実施形態においてはパッチＰ０とパッチＰ１は感光体ドラムの特性変化の取得を目的とするため、同じγＬＵＴで画像形成する必要がある。尚、γＬＵＴとは、ガンマ特性を比較して補正を行うルックアップテーブルである。

また同じ理由で、パッチＰ０とパッチＰ１を形成する際の画像形成装置の各種動作設定は同じである必要がある。

また、図３においては前露光装置１３を一旦消灯する時間Ｔ２から再び点灯させる時間Ｔ３まで、作像高圧は一定の動作となっている。しかしながら、これに限るものではない。例えば、前露光装置１３を消灯することで一次帯電による帯電電位の変動や、それに伴う一次転写部での転写コントラストは影響を受ける場合がある。そのため、時間Ｔ２から時間Ｔ３にかけては作像高圧を前露光の影響分だけシフトしても良い。

以上述べたように、本実施形態では、連続画像形成動作の終了後にパッチＰ０を形成し、パッチＰ０の形成後でパッチＰ１の形成前に前露光装置１３による感光体ドラム４への露光を一旦停止させる。その後、パッチＰ１の形成時に前露光装置１３による感光体ドラム４への露光を再び開始させる。これにより、無駄なパッチ形成を行うことなく、次の画像形成動作の１枚目の濃度や色味の安定性を維持することが可能となる。

尚、本実施形態で示した閾値は、特にこの値に限定する必要は無い。閾値は、装置の特性やユーザーの目的に応じて、適当な値を用いればよい。

第２実施形態においては感光体ドラムの短期露光部電位変動特性が取得できれば良い。このため、パッチＰ０およびパッチＰ１を現像し、光学センサにより所謂濃度検知といった方法以外に、電位センサを用いても良い。即ち、電位センサを用いて、像担持体上に形成された潜像パターンとして、潜像パターンの感光体ドラム電位を検知する方法でも良い。

尚、上記実施形態において、前露光装置１３を消灯する時間、例えば図２の時間Ｔ０から時間Ｔ１は、本実施形態におけるパッチＰ１の形成に対応する時間Ｔ１から時間Ｔ２に対応する。

〔他の実施形態〕
尚、上述した各実施形態では、画像形成部１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ、１Ｂｋの順に配置してマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの順で画像形成を行ったが、これに限らない。上述の各画像形成部を任意の順に配置して画像形成を行う画像形成装置においても、同様に適用することができる。

本発明を４色フルカラーの電子写真方式の画像形成装置に適用する場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、単色（白黒）の電子写真方式の画像形成装置、電子写真方式以外（例えば静電記録方式）の単色及び４色フルカラーの画像形成装置等に上述と同様に適用することが可能であり、適用した場合には、同様の効果を奏することができる。

尚、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ，インタフェイス機器，リーダ，プリンタなど）から構成されるシステムに適用してもよい。また、１つの機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置など）に適用してもよい。

また、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（又は記録媒体）を、システムあるいは画像形成装置に供給する構成でもよい。そのシステムあるいは画像形成装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が、記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、本発明の目的は達成される。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになる。そして、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけに限らない。即ち、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれる構成でも良い。この場合、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される。

上述の実施形態を上述の記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。

尚、上述した各実施形態では、静電潜像やトナー像を坦持する像担持体として感光体ドラムを例として挙げたが、これに限るものではない。例えば、像担持体を、その表面に感光層を有するベルト状の感光ベルトとしてもよい。

また、前述の実施形態は、トナー像を記録材６やフィルムのような記録媒体へ転写するために、一旦、感光体ドラムからトナー像が転写される中間転写体（例えば、中間転写ベルト、中間転写ドラム）を有する画像形成装置にも適用可能である。これらの画像形成装置では、第２の制御系の入力情報である濃度情報は、感光ベルトや中間転写体上に形成されたパッチから取得すればよい。

Ａ…リーダ部
Ｂ…プリンタ部
Ｐ０…パッチ
Ｐ１…パッチ
４…感光体ドラム
１２…表面電位センサ
１３…前露光装置
４０…検出部
１０９…プリンタ制御部
１１０…レーザ発信装置

Claims (2)

1. 像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電部材と、前記像担持体を露光して画像情報に応じた静電潜像を形成する露光部材と、前記帯電部材の上流側に前記像担持体と対向するようにして配設された除電露光部材と、前記像担持体に形成された画像の画像特性を検出する検出部と、前記画像特性を検出するための濃度検出用画像を前記像担持体に形成させるとともに前記検出部によって検出される前記濃度検出用画像の画像特性に基づいて画像形成条件を補正する画像制御部とを有する画像形成装置において、
   前記画像制御部は、前記濃度検出用画像の形成動作において、連続画像形成動作の終了後で前記濃度検出用画像の形成前に前記除電露光部材による前記像担持体への露光を一旦停止させ、前記濃度検出用画像の形成時に前記除電露光部材による前記像担持体への露光を再び開始させることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像制御部は、前記濃度検出用画像の形成動作において、連続画像形成動作の終了後に第一濃度検出用画像を形成し、前記第一濃度検出用画像の形成後で第二濃度検出用画像の形成前に前記除電露光部材による前記像担持体への露光を一旦停止させ、前記第二濃度検出用画像の形成時に前記除電露光部材による前記像担持体への露光を再び開始させ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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