JP2011154314A

JP2011154314A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2011154314A
Application number: JP2010017209A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Akatsu; 慎一赤津
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2010-01-28
Filing date: 2010-01-28
Publication date: 2011-08-11

Abstract

【課題】低濃度から高濃度の階調パターンを得ることができ、正確な付着量変換が行なえ、感光体上、中間転写体上に一定の付着量を有する画像を形成することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】この画像形成装置１００は、感光体２０２上にトナー像を形成する画像形成手段１０２〜１０５と、画像形成条件を制御するための濃度パッチ１１３をトナー像として感光体２０２上に形成する濃度パッチ形成手段１０２ａ〜１０５ａと、濃度パッチ形成手段１０２ａ〜１０５ａにより形成された濃度パッチ１１３に光を照射する発光素子（発光手段）３０３、及び発光素子３０３により照射された濃度パッチ１１３の反射光を受光する正反射光受光素子（受光手段）３０４、拡散光受光素子（受光手段）３０５により構成される画像検出手段１１０と、画像検出手段１１０により検出された受光量に基づいて、画像形成条件を制御する制御装置１１４と、を備えて構成されている。
【選択図】図１

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、さらに詳しくは、所定の条件によって形成された階調パターンを濃度センサで読み取り、その出力値により画像形成条件を調整するようにした電子写真方式を用いた画像形成装置に関するものである。

近年、ドキュメントをカラー画像化し、且つ迅速に作成したいという需要が高まるにつれて、レーザビームプリンタのカラー画像化、高速化が急速に進んでいる。カラープリンタの一例として、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黒（Ｋ）の各色トナーを用いて、各色毎の画像形成手段により形成されたトナー像を、中間転写体に重ねて転写し、カラー画像を形成するタンデム方式の画像形成装置が知られている。
タンデム方式の画像形成装置は、一般に複数個の画像形成手段が独立して異なるトナー像を各感光体上に順次形成し、これらの感光体上のトナー像を中間転写体上に多重転写するように構成されている。従来、画像安定化のために、中間転写体上に所定の条件によって階調パターンをトナー像として形成し、この階調パターンのトナー付着量を光学式反射濃度センサで検出することにより、現像能力（△付着量／△現像ポテンシャル：詳細は後述する）を検知することができる。そのとき、現像能力が狙いよりも低い場合には、現像器へのトナー補給を実施し、逆に現像能力が狙いよりも高い場合には、意図的に画像を形成してトナーを消費して現像力を下げることを行い、更に、狙いのトナー付着量となるように帯電電位、現像バイアス電位、及び露光による電位からなる画像形成条件を制御している。

従来技術として特許文献１には、温度、湿度あるいは感光体の表面電位が変化しても、一定の階調特性を得るために、感光体上の基準トナー像の付着量を検出し、基準トナー像の再現濃度を一定に保つように制御する画像形成装置について開示されている。
また、特許文献２には、階調パターンの正確な付着量検知を行なうために、正反射光出力を正反射光成分と拡散反射光成分に成分分解して正反射光成分のみを取り出し、拡散反射光出力からトナーからの拡散光成分のみを取り出し、互いに独立する２つの出力変換値の付着量に対する１次線形関係を利用して付着量変換処理を行う画像形成装置について開示されている。

しかし、特許文献１に開示されている従来技術は、本発明の構成だけでは、周囲の環境条件によっては、基準トナー像の再現濃度を一定に保つには限界があるといった問題がある。また、特許文献２に開示されている従来技術は、付着量検知を正確に行っても、その付着量を維持するためには複雑な制御が必要となるといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、現像器の現像線速比を変更する現像線速比変更手段と、直前に終了した印刷動作終了時の環境と今回の印刷動作開始時の環境を比較する環境変化比較手段と、を備え、環境変化比較手段により比較した環境変化量と現像能力に基づいて、現像線速比変更手段による現像器の線速を決定することにより、低濃度から高濃度の階調パターンを得ることができ、正確な付着量変換が行なえ、感光体上、中間転写体上に一定のトナー付着量を有する画像を形成することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、像担持体上に現像器によりトナー像を形成する画像形成手段と、画像形成条件を制御するための濃度パッチを前記現像器によりトナー像として前記像担持体上に形成する濃度パッチ形成手段と、該濃度パッチ形成手段により形成された濃度パッチに光を照射する発光手段、及び該発光手段により照射された前記濃度パッチの反射光を受光する受光手段により構成される画像検出手段と、該画像検出手段により検出された受光量に基づいて、画像形成条件である帯電電位、現像バイアス電圧、及び作像電位を制御する電位設定手段と、を備えた画像形成装置において、前記現像器の現像線速比を変更する現像線速比変更手段と、直前に終了した印刷動作の環境と今回の印刷動作開始時の環境を比較する環境変化比較手段と、を備え、前記環境変化比較手段により比較した環境変化量と現像能力（△付着量／△現像ポテンシャル）に基づいて、前記現像線速比変更手段による前記現像器の線速を決定することを特徴とする。

請求項２は、前記環境変化比較手段は、直前に終了した印刷動作時の温湿度と今回の印刷開始時の温湿度とを比較することを特徴とする。
請求項３は、前記環境変化比較手段は、直前に終了した印刷動作時の露光電位と今回の印刷開始時の露光電位とを比較することを特徴とする。
請求項４は、前記環境変化比較手段は、直前に終了した印刷動作時の現像機内におけるトナー濃度と今回の印刷開始時の現像機内のトナー濃度とを比較することを特徴とする。
請求項５は、前記現像線速比変更手段は、前記環境変化比較手段により比較した環境変化量が低温、低湿で、且つ直前に終了した印刷動作時の現像能力よりも今回の印刷開始時の現像能力の方が高い場合、現像スリーブの回転数を遅くするように設定することを特徴とする。
請求項６は、前記現像線速比変更手段は、前記環境変化比較手段により比較した環境変化量が低温、低湿で、且つ直前に終了した印刷動作時の現像能力よりも今回の印刷開始時の現像能力の方が低い場合、現像スリーブの回転数を速くするように設定することを特徴とする。

本発明によれば、現像器の現像線速比を変更する現像線速比変更手段と、直前に終了した印刷動作終了時の環境と今回の印刷動作開始時の環境を比較する環境変化比較手段と、を備え、環境変化比較手段により比較した環境変化量と現像能力に基づいて、現像線速比変更手段による現像器の線速を決定するので、低濃度から高濃度の階調パターンを得ることができ、正確な付着量変換が行なえ、感光体上、中間転写体上に一定のトナー付着量を有する画像を形成することができる。

本発明にかかる電子写真方式による画像形成装置の概略構成を示す図である。画像形成手段の断面構成を示す図である。図１の制御装置の機能構成を示すブロック図である。画像検出手段の概略構成を示す図である。付着量変換結果と実測付着量の関係を示す図である。現像線速比と現像能力の関係を示す図である。本発明の電位設定値調整制御の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明にかかる電子写真方式による画像形成装置の概略構成を示す図である。この画像形成装置１００は、感光体２０２上に現像器２０５によりトナー像を形成する画像形成手段１０２〜１０５と、画像形成条件を制御するための濃度パッチ１１３を現像器２０５によりトナー像として感光体２０２上に形成する濃度パッチ形成手段（濃度パッチ形成手段は画像形成手段１０２〜１０５内に構成される）１０２ａ〜１０５ａと、濃度パッチ形成手段１０２ａ〜１０５ａにより形成された濃度パッチ１１３に光を照射する発光素子（発光手段）３０３、及び発光素子３０３により照射された濃度パッチ１１３の反射光を受光する正反射光受光素子（受光手段）３０４、拡散光受光素子（受光手段）３０５により構成される画像検出手段１１０と、画像検出手段１１０により検出された受光量に基づいて画像形成条件を制御する制御装置１１４と、を備えて構成されている。

図２は画像形成手段の断面構成を示す図である。同じ構成要素には図１と同じ参照番号を付して説明する。図２では、画像形成手段１０２について説明する。２０１は帯電器、２０２は感光体、２０３は露光手段、２０４はレーザ光、２０５は現像器、２０６は感光体クリーナ、２０７はイレーズである。画像形成手段１０２では、帯電器２０１により感光体２０２が一様に帯電される。次に露光手段２０３においては画像データに応じて感光体２０２へ照射されたレーザ光２０４により放電電位を形成し潜像ができる。この後、感光体２０２上に形成された潜像は、現像機２０５により現像電位と放電電位の間にトナーを現像されトナー像が形成される。次に感光体２０２上に形成されたトナー像は、転写機１０６により中間転写体１０１上に転写され、感光体２０２は最後にイレーズ２０７により一様に光を照射されることにより、帯電されていた部位が放電される。
異なる色のトナーを備える画像形成手段１０３〜１０５においても、同様に各々の感光体２０２上にトナー像が形成され、転写機１０７〜１０９で中間転写体１０１上に各色のトナー像が転写され、二次転写機１１１により中間転写体１０１から用紙１１２へ転写された後に、図示しない定着器により定着され一連の印刷プロセスを終了する。一方、中間転写体１０１に転写されずに感光体２０２上に残った残留トナーは、感光体クリーナ２０５で回収される。

図３は図１の制御装置の機能構成を示すブロック図である。制御装置１１４は、画像形成装置内にある画像形成手段１０２〜１０５と濃度パッチ形成手段１０２ａ〜１０５ａに書き込みデータを送る。
また、濃度パッチ形成手段１０２ａ〜１０５ａにより形成された濃度パッチ１１３に光を照射する発光素子（発光手段）３０３、及び発光素子３０３により照射された濃度パッチ１１３の反射光を受光する正反射光受光素子（受光手段）３０４、拡散光受光素子（受光手段）３０５により構成される画像検出手段１１０と、現像器２０５の現像線速比を変更する現像線速比変更手段４００と、直前の印刷動作終了時の環境と今回の印刷動作開始時の環境を比較する環境変化比較手段４０２と、画像形成条件である帯電電位、現像バイアス電圧、及び作像電位を制御する電位設定手段４０３と、これらを制御する制御部４０４と、を備えている。尚、環境変化比較手段４０２は、温湿度センサ４０１により測定した温湿度情報、露光電位センサ４０５により測定した露光電位、及び画像検出手段１１０により検出したトナー濃度を保存しておく。そして、環境変化比較手段４０２により比較した環境変化量と現像能力（△付着量／△現像ポテンシャル：図６参照）に基づいて、現像線速比変更手段４００による現像器２０５の線速を決定する。尚、温湿度センサ４０１は現像装置２０５の近傍に取り付ける。

次に出力画像安定化のために、出力画像のトナー付着量を安定させる手段として、記録媒体１１２や中間転写体１０１に所定の条件によってトナー像である濃度パッチ１１３を形成し、この濃度パッチ１１３のトナー付着量を光学式反射濃度センサで構成される画像検出手段１１０で検出することにより、現像器２０５へのトナー補給や、帯電電位や現像電位、レーザ光２０４による放電電位からなる画像形成条件を制御するトナー付着量制御について説明する。
図４は画像検出手段の概略構成を示す図であり、図３（ａ）が黒トナー検出手段３０１、図３（ｂ）はカラートナー検出手段３０２である。３０３は発光素子、３０４は濃度パッチ１１３や中間転写体１０１からの正反射光を受光する正反射光受光素子、３０５は濃度パッチ１１３や中間転写体１０１からの拡散反射光を受光する拡散光受光素子である。
画像検出手段１１０は図３（ｃ）に示すように、中間転写体１０１上に形成された濃度パッチ１１３に対し配置されており、レーザ２０４の書込み開始から、所定のタイミングで、正反射受光素子３０４、拡散反射受光素子３０５からの出力電圧を検出し、付着量変換処理をおこない濃度パッチ１１３のトナー付着量を算出している。

図５は付着量変換結果と実測付着量の関係を示す図である。目標とするトナー付着量を０．５ｍｇ／ｃｍ²と仮定して説明する。低温低湿の場合では、図５に示されるように、現像ポテンシャルＶｐｏｔは５００Ｖが必要となる。高温高湿に対して、高温高湿では同様の付着量を得るためには、３６０Ｖの現像ポテンシャルで十分となる。同様のトナー付着量を得るために必要な現像ポテンシャルが異なる理由としては、現像剤特性として、環境により帯電量が変化することが上げられる。
目標の現像能力を１．５とした場合（現像能力＝△付着量÷△Ｖｐｏｔ＝１．５）、現像能力が低下する低温低湿環境では、現像機内部のトナー濃度を高くすることで、現像能力を高くしている。現像機内のトナー濃度が高いまま、使用環境が高温高湿となった場合には、現像能力が高くなるために、必要なトナー付着量を得るための現像ポテンシャルが小さくなる。現像ポテンシャルを得るために現像バイアス、帯電電位の調整が必要となる。現像バイアス、帯電電位は高圧電源により生成されているが、出力電圧に上下限が設定されている。例えば、高圧電源の下限出力電圧が１００Ｖ、露光による電位が３００Ｖとした場合、現像ポテンシャルは４００Ｖが下限となる。このとき０．５ｍｇ／ｃｍ²のトナー付着量を得るために必要な現像ポテンシャルは３６０Ｖであるため、実際には０．５ｍｇ／ｃｍ²には制御できずに、０．５５ｍｇ／ｃｍ²となってしまい制御不能となってしまう。ここで目標の０．５ｍｇ／ｃｍ²に制御できるように現像能力を低下させる手段として、現像機内のトナー濃度を低くするのではなく、現像スリーブの回転数を遅くすることで、現像線速比がかわり現像能力を調整することができる。

図６は現像線速比と現像能力の関係を示す図である。図６に示すように、現像線速比がＫｓａｆｅ（１．７）以上であれば、現像γがγｔｈ（１．３）以上となる。これは、現像線速比が大きくなることである。即ち、現像スリーブの回転数を上げることで、単位時間あたりの現像スリーブから感光体上に形成された静電潜像へのトナー供給量が増加し、同一の現像ポテンシャルであっても、単位面積あたりのトナー付着量が大きくなるためと考えられる。
図７は本発明の電位設定値調整制御の動作を示すフローチャートである。まず、温湿度センサ４０１により絶対湿度がδ以上であると、濃度パッチ形成手段１０２ａ〜１０５ａにより１０階調パターンを作成する（Ｓ７００）。その後、露光電位センサ４０５で露光電位を測定し（Ｓ７０１）、その電位に対応する現像ポテンシャルに変換する（Ｓ７０２）。また、画像検出手段１１０により画像濃度を検知して（Ｓ７０１）、検知したトナー濃度に基づいて付着量を変換する（Ｓ７０２）。そして、変換された現像ポテンシャルと付着量から現像γを計算し（Ｓ７０３）、目標付着量を得るのに必要な現像ポテンシャルを算出する（Ｓ７０４）。

１００画像形成装置、１０１中間転写体、１０２〜１０５画像形成手段、１０２ａ〜１０５ａ濃度パッチ形成手段、１０６〜１０９転写器、１１０中間転写体上センサ、１１１二次転写器、１１２用紙、１１４制御装置、１１５駆動ローラ、２０１帯電器、２０２感光体、２０３露光手段、２０４レーザ光、２０５現像器、２０６感光体クリーナ、２０７イレーズ、４００現像線速比変更手段、４０１温湿度センサ、４０２環境変化比較手段、４０３電位設定手段、４０４制御部

特開平５−１４７２９号公報特開２００４−３５４６２３公報

Claims

像担持体上に現像器によりトナー像を形成する画像形成手段と、
画像形成条件を制御するための濃度パッチを前記現像器によりトナー像として前記像担持体上に形成する濃度パッチ形成手段と、
該濃度パッチ形成手段により形成された濃度パッチに光を照射する発光手段、及び該発光手段により照射された前記濃度パッチの反射光を受光する受光手段により構成される画像検出手段と、
該画像検出手段により検出された受光量に基づいて、画像形成条件である帯電電位、現像バイアス電圧、及び作像電位を制御する電位設定手段と、
を備えた画像形成装置において、
前記現像器の現像線速比を変更する現像線速比変更手段と、直前に終了した印刷動作の環境と今回の印刷動作開始時の環境を比較する環境変化比較手段と、を備え、
前記環境変化比較手段により比較した環境変化量と現像能力（△付着量／△現像ポテンシャル）に基づいて、前記現像線速比変更手段による前記現像器の線速を決定することを特徴とする画像形成装置。
前記環境変化比較手段は、直前に終了した印刷動作時の温湿度と今回の印刷開始時の温湿度とを比較することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記環境変化比較手段は、直前に終了した印刷動作時の露光電位と今回の印刷開始時の露光電位とを比較することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記環境変化比較手段は、直前に終了した印刷動作時の現像機内におけるトナー濃度と今回の印刷開始時の現像機内のトナー濃度とを比較することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記現像線速比変更手段は、前記環境変化比較手段により比較した環境変化量が低温、低湿で、且つ直前に終了した印刷動作時の現像能力よりも今回の印刷開始時の現像能力の方が高い場合、現像スリーブの回転数を遅くするように設定することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載の画像形成装置。
前記現像線速比変更手段は、前記環境変化比較手段により比較した環境変化量が低温、低湿で、且つ直前に終了した印刷動作時の現像能力よりも今回の印刷開始時の現像能力の方が低い場合、現像スリーブの回転数を速くするように設定することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載の画像形成装置。