JP2011170025A - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, and a printer.
従来、電源が投入された直後やプリントアウト枚数の累積が所定枚数に達したとき等の所定のタイミングに、正反射光と拡散反射光の両方を同時に検出可能な光学的検出手段(光センサ)を用いてプロセスコントロールなどの作像条件調整制御を実施する画像形成装置が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。この作像条件調整制御は例えば次のように行われる。まず、光学的検出手段の発光素子から発した光を像担持体である中間転写ベルトの表面の地肌部(トナーが付着していない部分)で反射させ、その反射光を光学センサの受光素子で受光し反射光に応じた出力値を出力する。次に、予め定められた形状の基準トナー像を感光体の表面に形成し、その基準トナー像を中間転写ベルト上に転写して、発光素子から発した光を基準トナー像で反射させ、その反射光を受光素子で受光し反射光に応じた出力値を出力する。そして、中間転写ベルト表面の地肌部における上記出力値を基準値として、この基準値と基準トナー像における上記出力値とを比較して基準トナー像のトナー濃度(単位面積あたりにおけるトナー付着量)を把握する。このようにして把握したトナー濃度に基づいて、そのトナー濃度が所望の濃度になるように、感光体の一様帯電電位、現像バイアス、感光体に対する光書込強度及び現像剤のトナー濃度の制御目標値などといった作像条件を調整する。このような作像条件調整制御により、長期に渡って安定した画像濃度のプリントアウトを行うことが可能になる。
Conventionally, an optical detection means (optical sensor) that can detect both regular reflection light and diffuse reflection light at the same time immediately after the power is turned on or at a predetermined timing such as when the number of printouts reaches a predetermined number. There is known an image forming apparatus that performs image forming condition adjustment control such as process control by using (see, for example,
上記従来の画像形成装置のように拡散反射光の検出値を用いる場合、中間転写ベルトの表面粗さ、光沢度等のベルト表面特性の影響を受けることなく、トナー像(特にカラートナー像)のトナー濃度(トナー付着量)の増加に対して検出値が単調に増加するため、高トナー濃度域までトナー濃度の検出ができる。ところが、中間転写ベルト表面の地肌部については拡散反射光がほぼゼロになるため、中間転写ベルト表面の地肌部を利用して拡散反射光の検出感度を校正することができない。そこで、上記画像形成装置では、中間転写ベルト表面の地肌部の正反射光を検出し、その地肌部の正反射光の検出値に基づいて、トナー像に対する拡散反射光の検出感度を校正している。このように中間転写ベルト表面の地肌部について検出した正反射光の検出値を用いることにより、基準検査板(校正板)を用いることなく、トナー像に対する拡散反射光の検出感度を校正することができる。 When the detection value of diffuse reflected light is used as in the conventional image forming apparatus described above, the toner image (particularly the color toner image) is not affected by the belt surface characteristics such as the surface roughness and glossiness of the intermediate transfer belt. Since the detection value monotonously increases with an increase in toner density (toner adhesion amount), the toner density can be detected up to a high toner density range. However, since the diffuse reflected light is almost zero for the background portion on the surface of the intermediate transfer belt, the detection sensitivity of the diffuse reflected light cannot be calibrated using the background portion on the surface of the intermediate transfer belt. Therefore, the image forming apparatus detects the regular reflection light of the background portion of the surface of the intermediate transfer belt and calibrates the detection sensitivity of the diffuse reflection light with respect to the toner image based on the detection value of the regular reflection light of the background portion. Yes. By using the detection value of the specular reflection light detected on the background portion of the intermediate transfer belt surface in this way, the detection sensitivity of the diffuse reflection light with respect to the toner image can be calibrated without using the reference inspection plate (calibration plate). it can.
また、上記光学的検出手段の検出対象である中間転写ベルト等の像担持体の表面は使用状況に応じて経年変化を起こすことから、像担持体の表面の光反射特性が変化する。従来、この像担持体表面の光反射特性が変化経年を起こしても、像担持体表面の地肌部に対する正反射光の検知結果を所定の出力値に維持するように、光学的検出手段の発光手段に供給される入力電流値を調節することが行われてきた。 Further, since the surface of the image carrier such as the intermediate transfer belt, which is the detection target of the optical detection means, changes with time according to the usage situation, the light reflection characteristic of the surface of the image carrier changes. Conventionally, even if the light reflection characteristics of the surface of the image carrier change over time, the optical detection means emits light so that the detection result of the regular reflection light on the surface of the image carrier surface is maintained at a predetermined output value. It has been done to adjust the input current value supplied to the means.
しかしながら、上記従来の光学的検出手段を備えた画像形成装置について、本発明者らが鋭意、実験等を行ったところ、上記入力電流値の調整を行ったとしても画像形成装置の使用開始から時間が経ってしまうとトナー濃度の検出誤差が大きくなってしまう場合があることがわかった。特に、このようなトナー濃度の検出誤差の経時的な増加はカラートナー像の場合に発生しやすかった。このようにトナー濃度の検出誤差が大きくなると、画像形成条件の適切な制御ができなくなってします。例えば、トナー濃度の検出誤差が大きくなると、トナー濃度が次第に実際の濃度よりも薄いと判断され画像濃度が高めに制御されるようになる。 However, when the present inventors diligently conducted experiments on the image forming apparatus provided with the conventional optical detection means, even if the input current value is adjusted, it takes time from the start of use of the image forming apparatus. It has been found that the detection error of the toner density may increase when the time elapses. In particular, such an increase in toner density detection error over time is likely to occur in the case of a color toner image. If the toner density detection error increases in this way, the image formation conditions cannot be controlled properly. For example, when the toner density detection error increases, it is determined that the toner density is gradually lower than the actual density, and the image density is controlled to be higher.
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、経時においても像担持体上のトナー濃度の検出誤差を抑制することができる画像形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of suppressing a detection error of toner density on an image carrier over time.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、表面にトナー像を担持する像担持体と、該像担持体の表面や該表面に担持したトナー像に光を照射する発光手段と該発光手段から照射され該表面や該トナー像で反射した正反射光及び拡散反射光を受光する受光手段とを有する光学的検出手段と、所定の入力電流設定値に基づいて該光学的検知手段の発光手段に入力する入力電流を供給する電流供給手段と、前記像担持体の表面に担持されたトナー像について前記光学的検出手段で検出された検出値と、その検出値とトナー濃度との関係を示す出力換算情報とに基づいて、該トナー像のトナー濃度を算出し、そのトナー濃度を算出値に基づいて画像形成条件を制御する制御手段と、を備えた画像形成装置であって、前記像担持体のトナー像が担持されていない地肌部の表面について前記光学的検出手段で検出された正反射光の検出値に基づいて、前記入力電流設定値を調整する入力電流調整手段と、前記調整後の入力電流設定値に基づいて、前記トナー濃度の算出に用いる出力換算情報を決定する出力換算情報決定手段と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1の画像形成装置において、前記制御手段は、前記像担持体のトナー像が担持されていない地肌部の表面について前記光学的検出手段で検出された正反射光の検出値に基づいて、前記像担持体の表面に担持されたトナー像について前記光学的検出手段で検出された拡散光の検出値を補正し、その補正後の拡散光の検出値と、該拡散光の検出値とトナー濃度との関係を示す出力換算情報とに基づいて、該トナー像のトナー濃度を算出することを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1又は2の画像形成装置において、前記出力換算情報決定手段は、前記入力電流調整手段で前記入力電流設定値を調整した際に、その調整後の入力電流設定値に基づいて、前記トナー濃度の算出に用いる出力換算情報を決定することを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1又は2の画像形成装置において、前記トナー濃度の算出に用いることができる互いに異なる複数種類の出力換算情報を記憶する記憶手段を備え、前記出力換算情報決定手段は、前記調整後の入力電流設定値に基づいて、前記複数種類の出力換算情報からいずれか一つの出力換算情報を選択し、前記トナー濃度の算出に用いる出力換算情報として決定することを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれかの画像形成装置において、前記光学的検出手段は互いに異なる検出箇所に複数設けられ、前記入力電流調整手段は、前記複数の光学的検出手段ごとに前記入力電流設定値の調整を行い、前記出力換算情報決定手段は、前記複数の光学的検出手段ごとに前記出力換算情報の決定を行うことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項1乃至5のいずれかの画像形成装置において、前記光学的検出手段で用いる光は赤外光であることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項1乃至6のいずれかの画像形成装置において、前記像担持体に担持されるトナー像は、互いに色が異なる複数色のカラートナー像であり、前記出力換算情報は、前記複数色のカラートナー像に対して共通に使用可能なものであることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, an invention according to
According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, the control means detects the surface of the background portion where the toner image of the image carrier is not carried by the optical detection means. Based on the detection value of the reflected light, the detection value of the diffused light detected by the optical detection means is corrected for the toner image carried on the surface of the image carrier, and the detection value of the diffused light after the correction is corrected. The toner density of the toner image is calculated based on output conversion information indicating the relationship between the detected value of the diffused light and the toner density.
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first or second aspect, when the output conversion information determining unit adjusts the input current set value by the input current adjusting unit, the input after the adjustment is adjusted. The output conversion information used for the calculation of the toner density is determined based on the current setting value.
According to a fourth aspect of the present invention, the image forming apparatus according to the first or second aspect further comprises storage means for storing a plurality of different types of output conversion information that can be used for the calculation of the toner density. The determining means selects one output conversion information from the plurality of types of output conversion information based on the adjusted input current set value, and determines the output conversion information to be used for calculating the toner density. It is a feature.
According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to fourth aspects, a plurality of the optical detection means are provided at different detection locations, and the input current adjusting means is the plurality of optical The input current set value is adjusted for each detection means, and the output conversion information determination means determines the output conversion information for each of the plurality of optical detection means.
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the light used by the optical detection means is infrared light.
According to a seventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to sixth aspects, the toner image carried on the image carrier is a color toner image of a plurality of colors having different colors, and the output The conversion information can be commonly used for the color toner images of a plurality of colors.
本発明によれば、像担持体のトナー像が担持されていない地肌部の表面について光学的検出手段で検出された正反射光の検出値に基づいて、光学的検出手段の発光手段に入力される入力電流設定値を調整することにより、発光手段で像担持体上のトナー像に照射される光量を所定の光量にすることができる。そして、像担持体の表面特性の変化と相関がある調整後の入力電流設定値に基づいて、トナー濃度の算出に用いる適切な出力換算情報を決定する。このように決定した出力換算情報を用いることにより、像担持体の表面特性が経時的に変化して光学的検出手段で検出された検出値とトナー濃度との関係が変化する場合でも、光学的検出手段の検出値から算出されるトナー濃度の誤差を低く抑えることができる。よって、経時においても像担持体上のトナー濃度の検出誤差を抑制することができる。 According to the present invention, based on the detection value of the specularly reflected light detected by the optical detection means for the surface of the background portion on which the toner image of the image carrier is not carried, the light is input to the light emission means of the optical detection means. By adjusting the input current set value, the amount of light applied to the toner image on the image carrier by the light emitting means can be set to a predetermined amount. Then, based on the adjusted input current set value correlated with the change in the surface characteristics of the image carrier, appropriate output conversion information used for calculating the toner density is determined. By using the output conversion information determined in this way, even when the surface characteristics of the image carrier change over time and the relationship between the detection value detected by the optical detection means and the toner density changes, the optical characteristics can be changed. An error in the toner density calculated from the detection value of the detection means can be kept low. Therefore, the detection error of the toner density on the image carrier can be suppressed even with time.
以下、本発明を画像形成装置であるフルカラープリンタ(以下、プリンタという)100に適用した場合の実施形態について説明する。
図1は、このプリンタ100の概略構成を示す構成図である。このプリンタ100は、図1に示すように、像形成手段としての各構成部材を収納する位置固定された装置本体と、転写材Sを収納する引き出し可能な給紙カセット21とを備えている。装置本体の中央部には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンダ(M)、黒(K)の各色のトナー像を形成するための画像形成ユニット1Y、1C、1M、1Kを備えている。以下、各符号の添字Y、C、M、Kは、それぞれイエロー、シアン、マゼンダ、黒用の部材であることを示す。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a full-color printer (hereinafter referred to as a printer) 100 as an image forming apparatus will be described.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of the
図2は、像形成手段の概略構成を示す構成図である。図1及び図2に示すように本実施形態においては、像担持体としてのドラム状の感光体2Y,2C,2M,2K、帯電手段としての帯電ローラ3Y,3C,3M,3K、画像書込手段(露光手段)としてのレーザー露光装置20及び現像手段としての現像装置4Y,4C,4M,4K、感光体表面の転写残トナーを除去するクリーニング装置6Y,6C,6M,6Kを少なくとも有するユニットとして、各色の画像形成ユニット1Y,1C,1M,1Kが複数組(本実施形態では4組)構成され、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の各色の上記画像形成ユニット1Y,1C,1M,1Kが、ループ状に走行する像担持体としての中間転写ベルト7の水平な張架面に対向して、その下部に左からY、C、M、Kの順に配設されている。また、各色の画像形成ユニット1Y,1C,1M,1Kは4組とも同じ構成にしてある。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a schematic configuration of the image forming means. As shown in FIGS. 1 and 2, in the present embodiment, drum-shaped
帯電ローラ3Y,3C,3M,3Kは、それぞれ所定の電位に保持されたトナーと同極性の帯電(本実施形態においてはマイナス帯電)によって感光体2Y,2C,2M,2Kに対して帯電作用を行い、感光体2Y,2C,2M,2Kに一様な電位を与える。なお、帯電手段としては帯電ローラに限るものではなく、帯電ブラシや帯電チャージャ等の種々のものを適宜使用することができる。
The charging
レーザー露光装置20は、帯電ローラ3Y,3C,3M,3Kに対して感光体2Y,2C,2M,2Kの回転方向下流側で現像装置4Y,4C,4M,4Kの上流側を露光する。また、また、レーザー露光装置20は、感光体2Y,2C,2M,2Kの回転軸と平行に主走査方向に露光走査するように配置されている。
The
レーザー露光装置20は、例えば、半導体レーザー(LD)からなる光源と、コリメートレンズやシリンドリカルレンズ等からなるカップリング光学系(またはビーム整形光学系)と、回転多面鏡等からなる光偏向器と、光偏向器で偏向されたレーザー光を感光体2上に集光する結像光学系等からなり、別構成で設けた図示しない画像読み取り装置によって読み取られメモリに記録された各色の画像データ(あるいはパーソナルコンピュータ等の外部機器から入力された各色の画像データ)に従って強度変調されたレーザー光LY,LC,LM,LKによって各色用の感光体2Y,2C,2M,2Kの感光層を像露光し、各色毎の静電潜像を形成する。なお、画像書込手段(露光手段)としては、上記のレーザー露光装置20の他に、発光ダイオードアレイ(LEDアレイ)とレンズアレイ等を組み合わせたLED書き込み装置なども用いることができる。
The
感光体2Y,2C,2M,2Kは、導電性円筒状支持体の表面に形成された下引き層上に、上記感光層として電荷発生層(下層)、電荷輸送層(上層)の順、またはこの逆の順にこれらの感光層が積層されている。また、上記電荷輸送層または上記電荷発生層の表面にさらに公知の表面保護層、例えば熱可塑性又は熱硬化性ポリマーを主体とするオーバーコート層などが形成されていてもよい。また、本実施形態では、感光体2Y,2C,2M,2Kの導電性円筒状の支持体は接地されている。
The
現像装置4Y,4C,4M,4Kは、感光体2の周面に対し所定の間隙を保ち、感光体2の回転方向と順方向に回転する円筒状の非磁性のステンレスあるいはアルミニウム材で形成された現像スリーブ41Y,41C,41M,41Kを有し、現像装置4内部には各色毎の現像色に従いイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の一成分あるいは二成分現像剤を収容している。本実施形態においては、一例として現像装置4内部にトナーと磁性キャリアtとからなる二成分現像剤(本実施形態においてトナーはマイナス帯電)を収容しており、この場合、現像スリーブ41内には、複数の固定磁石あるいは複数の磁極が着磁されたマグネットロールが配置される。また、各色の現像装置4Y,4C,4M,4Kには、容器内の現像剤を撹拌しながら搬送する撹拌・搬送部材42や、各色のトナーボトル37からトナーが補給される補給部43が設けられている。さらに各色の現像装置4Y,4C,4M,4Kには、必要に応じて容器内の現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサ44Y,44C,44M,44Kが設けられる。
The developing
各色の現像装置4Y,4C,4M,4Kの現像スリーブ41Y,41C,41M,41Kは図示しない突き当てコロ等により、感光体2Y,2C,2M,2Kのドラム面と所定の間隙、例えば100[μm]から500[μm]の間隙を開けて非接触に保たれており、その現像スリーブ41Y,41C,41M,41Kに対して直流電圧と交流電圧とを重畳した現像バイアスを印加することにより、接触または非接触の反転現像を行い、感光体2Y,2C,2M,2Kの表面上にトナー画像を形成する。
The developing
クリーニング装置6Y,6C,6M,6Kは、例えばクリーニングブレード61とクリーニングローラ(またはクリーニングブラシ)62を有し、クリーニングブレード61は、感光体表面のカウンタ方向に当接して設けられている。
The
中間転写体であり像担持体である中間転写ベルト7は、二次転写バックアップローラを兼ねる駆動ローラ8、支持ローラ9、テンションローラ10a,10b及びバックアップローラ11に内接して張架され、中間転写ベルト7の回転方向が図中の矢印で示す反時計方向になるように設けられている。
また、駆動ローラ8に対向して中間転写ベルト7を介して二次転写ローラ14が設けられている。そしてベルトクリーニング装置12のクリーニングブレード12aが支持ローラ9の位置の中間転写ベルト7に、カウンタ方向に当接して設けられている。また、同様に、中間転写ベルト7を挟んで各色毎の一次転写ローラ5Y,5C,5M,5Kが感光体2Y,2C,2M,2Kに対向して設けられている。
The
Further, a
この中間転写ベルト7は、体積抵抗が106[Ω・cm]から1012[Ω・cm]の無端ベルトであり、例えばポリカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(ETFE)等の樹脂材料や、EPDM、NBR、CR、ポリウレタン等のゴム材料にカーボン等の導電性フィラーを分散させたり、イオン性の導電材料を含有させたりしたものが用いられ、厚みは、樹脂材料の場合50[μm]から200[μm]程度、ゴム材料の場合は300[μm]から700[μm]程度の設定にすることが好ましい。なお、樹脂ベルト上にゴム層を設けたり、さらに表層にコーティング層を設けたりすることもある。また、中間転写ベルト7の表面にトナーが固着することを防止するためやクリーニング性の向上のために、ベルト表面にフッ素系樹脂等の離型剤または潤滑剤を塗布する手段を設けることもある。
This
中間転写ベルト7の駆動は図示しない駆動モータによる駆動ローラ8の回転によって行われる。駆動ローラ8は、例えばステンレス鋼等の導電性芯金(図示せず)の周面に、ポリウレタン、EPDM、シリコン等のゴムや樹脂材料にカーボン等の導電性フィラーを分散させた導電性または半導電性材料を被覆したものが用いられる。
The
一次転写ローラ5Y,5C,5M,5Kは、中間転写ベルト7を挟んで感光体2Y,2C,2M,2Kに対向して設けられ、中間転写ベルト7と感光体2Y,2C,2M,2Kとの間に転写域を形成する。一次転写ローラ5Y,5C,5M,5Kには、図示しない直流電源によりトナーと反対極性(本実施形態においてはプラス極性)の直流電圧を印加し、上記転写域に転写電界を形成することによって、感光体2Y,2C,2M,2K上に形成される各色のトナー像が中間転写ベルト7上に転写される。
The
この各色毎の第1の転写手段である一次転写ローラ5Y,5C,5M,5Kは、例えば外径8[mm]のステンレス鋼等の導電性芯金(図示せず)の周面に、ポリウレタン、EPDM、シリコン等のゴム材料に、カーボン等の導電性フィラーを分散させたり、イオン性の導電材料を含有させたりして、体積抵抗が105[Ω・cm]から109[Ω・cm]程度のソリッド状態または発泡スポンジ状態で、厚さが5[mm]、ゴム硬度が20[°]から70[°]程度(Asker−C)の半導電性弾性ゴム(図示しない)を被覆して形成される。
The
転写材Sの表面に転写を行う二次転写ローラ14は中間転写ベルト7を挟んで接地された駆動ローラ8に対向して設けられ、トナーと反対極性(本実施形態においてはプラス極性)の直流電圧が直流電源によって印加され、中間転写ベルト7上に担持される重ね合わせトナー画像を二次転写ローラ14を介して転写材Sの表面に転写する。
The
中間転写ベルト7上のカラートナー像を転写材S上に再転写する第2の転写手段である二次転写ローラ14は、例えば外径16[mm]のステンレス鋼等の導電性芯金の周面に、ポリウレタン、EPDM、シリコン等のゴム材料に、カーボン等の導電性フィラーを分散させたり、イオン性の導電材料を含有させたりして、体積抵抗が105[Ω・cm]から109[Ω・cm]程度のソリッド状態または発泡スポンジ状態で、厚さが7[mm]、ゴム硬度が20[°]から70[°]程度(Asker−C)の半導電性弾性ゴム(図示しない)を被覆して形成される。この二次転写ローラ14は一次転写ローラ5Y,5C,5M,5Kと異なり、トナーが接するため表面に半導電性のフッ素樹脂やウレタン樹脂等の離型性の良いものを被覆する場合がある。また、駆動ローラ8は前述したように、ステンレス鋼等の導電性芯金の周面に、ポリウレタン、EPDM、シリコン等のゴムや樹脂材料に、カーボン等の導電性フィラーを分散させたり、イオン性の導電材料を含有させたりした半導電性材料を、厚さが0.05[mm]から0.5[mm]程度に被覆して形成される。
The
感光体2Y,2C,2M,2Kや中間転写ベルト7の表面に接したクリーニングブレード61,12aは、板金ホルダー上に厚み1[mm]から3[mm]でJIS−A硬度が60[°]から80[°]の板状のウレタンゴムを接着し、自由長が5[mm]から12[mm]程度になるようにしたものであり、荷重5[gf]から50[gf]程度で感光体2Y,2C,2M,2Kや中間転写ベルト7に当接されている。また、ブレードが捲れあがらないようにブレード先端部にふっ素コーティングを施したり、相手側が帯電しないように導電性のウレタンゴムを使用することもある。
The
転写紙等の転写材Sは給紙カセット21等から給紙ローラ27により一枚ずつ搬送され、レジストローラ13を経て二次転写ローラ14と駆動ローラ8に挟まれた中間転写ベルト7に重ねられるように搬送され、二次転写部で中間転写ベルト7からトナー像の転写を受けて定着手段である定着装置15に送られ、定着装置15の定着ローラ15aと加圧ローラ15bによる熱溶着による定着がなされて排紙部18に排紙される。
The transfer material S such as transfer paper is conveyed one by one by a
なお、本実施形態においては、感光体2Y,2C,2M,2Kの帯電手段として帯電ローラ3Y,3C,3M,3Kを用い、一次転写部材として一次転写ローラ5Y,5C,5M,5Kを用いており、有害なオゾンの発生の抑制という観点からは好ましいが、これに限られるものでなく、コロトロン放電器を非接触の状態の帯電手段や一次転写手段として使うこともできる。
In the present embodiment, the charging
また、上記二次転写部より中間転写ベルト7の回転方向下流側に、中間転写ベルト7における駆動ローラ17への掛け回し箇所に対してそのおもて面側から所定の間隙を介して対向する、光学的検出手段としての光学センサ160を複数設けた光学センサユニット16が配設されている(図3参照)。この光学センサユニット16は、中間転写ベルト7上に形成された後述の階調パターンを検知するものである。具体的には、図3に示すように、光学センサユニット16には、K色の階調パターンSkを検知する光学センサ160K、M色の階調パターンSmを検知する光学センサ160M、C色の階調パターンScを検知する光学センサ160C、Y色の階調パターンSyを検知する光学センサ160Yを備えている。(以下の説明において、各色の光学センサを区別しない場合は、色符号を削除して、説明を行う。)
Further, the
図4は、本実施形態に係る光学センサ160の概略構成図である。本実施形態における光学センサ160は、発光手段としての発光素子161と、反射光を受光するための受光手段としての第1受光素子162及び第2受光素子163とを有している。各素子161,162,163は、プリント基板164上に実装されている。各素子161,162,163は、上ケース165に封入されており、上ケース165には、発光素子161から照射される入射光が中間転写ベルト7または中間転写ベルト上のトナー像(以下、被検知対象という)に至るまでの射出光路を確保するための通路402、及び、被検知対象で反射した反射光が第1受光素子162および第2の受光素子163に至るまでの入射光路を確保するための通路401、403がそれぞれ形成されている。そして、発光素子161と通路402とで構成された空間と、第1受光素子162と通路403とで構成された空間が遮光壁405で区切られており、発光素子161からの光が、直接第1受光素子162へ入射するのを抑制している。また、発光素子161と通路402とで構成された空間と、第2受光素子163と通路404とで構成された空間が遮光壁404で区切られており、発光素子161からの光が、直接第2受光素子163へ入射するのを抑制している。また、上ケース165の射出光路上に集光レンズ167bが配置されている。また、入射光路上にも、集光レンズ167a、167cが配置されている。上ケース165は、図示しない下ケースと、プリント基板164を介して勘合することでプリント基板164上に固定される。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the
発光素子161からプリント基板164の面に沿って進行した射出光は、集光レンズ167bにより屈折して、被検知対象(中間転写ベルト7またはトナー像)の表面に集光される。そして、被検知対象から反射された正反射光は、集光レンズ167aを通ってプリント基板164の表面に沿って移動して第1受光素子162へ入射し、トナー像から反射された拡散反射光は、集光レンズ167cを通ってプリント基板164の表面に沿って移動して第2受光素子163へ入射する。なお、集光レンズ167a〜167cは、なくてもよく、集光レンズの代わりに、防塵用の透過シートや透過フィルムなどの部材を用いてもよい。また、レンズではなく、波長を選別するフィルタでもよい。
The emitted light that has traveled from the
また発光素子161としては、カラートナーの付着量を検知することから赤外の発光ダイオード(LED)を用いられることが多い。本実施形態では、波長が950[mn]のLEDを用いた発光素子161を用いている。LEDの発光光量の調整は、LEDに流す入力電流としての順電流Ifで調整が可能であるが、発光光量の調整パラメータは順電流Ifに限らず、それ相当の調整パラメータであれば構わない。また、これらの特性値が電流に依存する場合は、定電流制御が望ましい。なお、定電流制御をPWM(パルス幅変調)制御で行う場合もある。
As the
受光素子162,163としては、フォトダイオード(PD)、フォトトランジスタ(PTr)及びフォトICなどを用いることができる。受光素子162,163はそれぞれ、発光素子161から照射された光が被検知体(本実施形態では中間転写ベルト)で反射された正反射光及び拡散反射光を受光し、受光信号を出力する。そして、その受光信号が電気信号に変換され、その変換されたものを検出結果の出力値として光学センサユニット16が得る。
As the
また、光学センサ160は、発光素子161からの発光に必要な入力電流としての供給電流Ifを発光素子161に供給する電流供給手段としての電流供給回路も備えている。
The
図5は本プリンタ100の制御系の要部を示すブロック図である。同図において制御手段としての制御部200は、例えばマイクロコンピュータで構成され、演算処理手段としてのCPU(Central Processing Unit)201、記憶手段としての不揮発性メモリのRAM(Random Access Memory)202及びROM(Read Only Memory)203等を有している。この制御部200には、画像形成ユニット1Y,M,C,K、レーザー露光装置20、光学センサ160などが電気的に接続されている。また、制御部200は、表示部112やスピーカ111などの報知手段とも電気的に接続されている。そして、制御部200は、RAM202内に記憶している制御プログラムに基づいて、これらの各種の機器を制御するようになっている。不揮発性メモリであるRAM202には、光学センサ160の検出値からトナー濃度(トナー付着量)を算出するときに用いる出力換算情報としての後述の出力換算データ(変換テーブル)や出力換算式(アルゴリズム)を記憶している。
FIG. 5 is a block diagram showing the main part of the control system of the
また、制御部200は、後述のように、中間転写ベルト7のトナー像が担持されていない地肌部の表面について光学センサ160で検出された正反射光の検出値に基づいて、光学センサ160の発光素子の入力電流設定値を調整する入力電流調整手段として機能する。更に、制御部200は、その調整後の入力電流設定値に基づいて、トナー濃度の算出に用いる出力換算データ(変換テーブル)や出力換算式(アルゴリズム)等の出力換算情報を決定する出力換算情報決定手段としても機能する。
Further, as will be described later, the
また、制御部200は、画像を形成するための画像形成条件の制御も行っている。具体的には、制御部200は、画像形成ユニット1Y,M,C,Kにおける各帯電部材に対して、帯電バイアスをそれぞれ個別に印加する制御を実施する。これにより、各色の感光体2Y,M,C,Kが、Y,M,C,K用ドラム帯電電位に一様帯電される。また、制御部200は、レーザー露光装置20の画像形成ユニット1Y,M,C,Kに対応する4つの半導体レーザーのパワーをそれぞれ個別に制御する。また、制御部200は、画像形成ユニット1Y,M,C,Kにおける各現像ローラに、Y,M,C,K用現像バイアス値の現像バイアスを印加する制御を実施する。これにより、感光体2Y,M,C,Kの静電潜像と、現像スリーブとの間に、トナーをスリーブ表面側から感光体側に静電移動させる現像ポテンシャルを作用させて、静電潜像を現像する。
The
制御部200は、電源投入時あるいは所定枚数のプリントを行う度に、各色の画像濃度を適正化するための画像濃度制御を実行する。この画像濃度制御は、例えば次のように行われる。まず、制御部200は、各光学センサ160Y、160M、160C、160Kの校正を行う。光学センサ160の校正では、まず、中間転写ベルト7の表面のトナー像が担持されていない地肌部に光を照射し、その正反射光を第1受光素子162で受光する。そして、第1受光素子162の出力電圧が予め決められた所定の範囲か否かを調べる。所定範囲以外のときは、第1受光素子162の出力電圧が予め決められた所定の範囲に入るように、光学センサ160の発光素子161に供給する入力電流としての供給電流Ifを調整することにより、発光素子161の発光強度を調整する。この調整により、発光素子161の発光効率個体差、温度変動や経時変動などの発光強度の変動による、受光素子162、163の出力電圧のばらつきを抑制することができ、精度良くトナー像濃度を計測することができる。一方、第1受光素子162の出力電圧が予め決められた所定の範囲である場合は、そのまま光学センサ160の校正処理を終了する。このように、制御部200は、地肌部からの正反射光を受光する第1受光素子162からの出力電圧を参照しつつ発光素子161に供給する電流の値を変化させ、発光素子161の発光光量を調整する発光光量調整手段としての機能を有している。
The
上記光学センサ160の校正の後、例えば、次のようにプロセスコントロールの制御が実行される。まず、図3に示すような各色の階調パターンSk、Sm、Sc、Syを中間転写ベルト7上における各光学センサ160Y、M、C、Kに対向する位置に自動形成する。具体的には、感光体2Y,M,C,Kを回転させながら一様帯電させる。このときの帯電電位については、プリントプロセスにおける一様なドラム帯電電位とは異なり、値を徐々に大きくする。そして、レーザー光の走査によって階調パターン像を形成するための複数のパッチ静電潜像を感光体2Y,M,C,Kにそれぞれ形成しながら、それらをY,M,C,K用の現像装置によって現像する。この現像の際、制御部200は、Y,M,C,K用の現像ローラに印加される現像バイアスの値を徐々に大きくしていく。このような現像により、感光体2Y,M,C,K上にはY,M,C,K階調パターン像が形成される。これらは、中間転写ベルト7の主走査方向に所定の間隔で並ぶように1次転写される。
After calibration of the
中間転写ベルト7に形成され各階調パターン(Sk、Sm、Sc、Sy)は、中間転写ベルト7の無端移動に伴って、光学センサ160との対向位置を通過する。この際、光学センサ160は、各階調パターンのトナーパッチに対する単位面積あたりのトナー付着量に応じた量の反射光を受光する。K色トナーの場合は照射した光は、トナー表面で吸収されてしまうため、拡散反射光成分がほとんど含まれず、無視できる。よって、K色の光学センサ160Kは、正反射光を受光する第1受光素子162の出力電圧を用いて付着量の検知を行う。一方、Y,M,C色のカラートナーの場合、トナー表面に照射した光が拡散反射するため、光学センサ160の第1受光素子162には、正反射光以外に多くの拡散反射光が含まれる。よって、光学センサ160Y,160M,160Cは、拡散反射光を受光する第2受光素子163の出力電圧を用いて付着量の検知を行う。なお、各階調パターンのトナーパッチを検知して得られた各光学センサ160Y,160M,160C,160Kの出力電圧には、クロストーク電圧が含まれているため、精度の高い検出値とは言えない場合ある。そこで、制御部200は、各階調パターンのトナーパッチを検知して得られた光学センサ160の出力電圧に対して、クロストーク電圧成分を除去する出力値補正処理を実行してよい。
Each gradation pattern (Sk, Sm, Sc, Sy) formed on the
次に、光学センサ160の出力電圧に基づいて、各トナーパッチのトナー濃度に対応するトナー付着量を算出する。上記RAM202には、光学センサ160からの出力電圧値と、それに対応するトナー付着量との関係を示す出力換算情報としての変換テーブルが格納されている。正反射光を受光する第1受光素子162の出力電圧(光学センサ160の正反射光出力値)とトナー付着量とは、図6のような関係があり、RAM202には、光学センサの出力値とトナー付着量とが図6に示すような関係となる正反射光用の変換テーブルが記憶されている。また、第2受光素子の出力値(光学センサの拡散反射光出力値)とトナー付着量とは、図7のような関係があり、RAM202には、光学センサの出力値とトナー付着量とが図7に示すような関係となる拡散反射光用の変換テーブルが記憶されている。そして、K色トナーパッチを検知したときの第1受光素子162の出力電圧と、上述の正反射光用の変換テーブルとから、K色の階調パターンの各トナーパッチにおける付着量を算出する。また、Y、M、C色のカラートナーパッチを検知したときの第2受光素子163の出力電圧と、上述の拡散反射光用の変換テーブルとから、Y、M、C色の階調パターンの各トナーパッチにおけるトナー付着量を算出する。
Next, based on the output voltage of the
各色の階調パターンにおける各トナーパッチについてトナー付着量を算出したら、各色の階調パターンにおける各トナーパッチに基づいて、画像形成条件(作像条件)を調整する。Y,M,C,Kの各色において、それぞれ階調パターン(Py,m,c,k)内の複数のトナーパッチは、それぞれ異なるドラム帯電電位及び現像バイアスの組合せで現像されたものであり、単位面積あたりのトナー付着量(画像濃度)が徐々に多くなっている。このトナー付着量は、ドラム帯電電位と現像バイアスとの差である現像ポテンシャルと相関関係にあるため、両者の関係は2次元座標上でほぼ直線グラフとなる。 After calculating the toner adhesion amount for each toner patch in each color gradation pattern, image forming conditions (image forming conditions) are adjusted based on each toner patch in each color gradation pattern. In each of the colors Y, M, C, and K, the plurality of toner patches in the gradation pattern (Py, m, c, k) are developed with different combinations of drum charging potentials and developing biases. The toner adhesion amount (image density) per unit area gradually increases. Since the toner adhesion amount is correlated with the developing potential which is the difference between the drum charging potential and the developing bias, the relationship between the two becomes a substantially linear graph on the two-dimensional coordinates.
制御部200は、各トナーパッチにおけるトナー付着量を検知した結果と、各トナーパッチを作像したときの現像ポテンシャルとに基づいてその直線グラフを示す関数(y=ax+b)を回帰分析によって計算する。そして、この関数に画像濃度の目標値を代入することで適切な現像バイアス値を演算し、Y、M、C、K用の補正現像バイアス値としてRAM202に記憶する。
The
RAM202内には、数十通りの現像バイアス値と、それぞれに個別に対応する適切なドラム帯電電位とが予め関連付けられている作像条件データテーブルが格納されている。制御部200は、画像形成ユニット1Y,M,C,Kについて、それぞれこの作像条件テーブルの中から、上記補正現像バイアス値に最も近い現像バイアス値を選び出し、これに関連付けられたドラム帯電電位を特定する。特定したドラム帯電電位については、Y、M、C、K用の補正ドラム帯電電位としてRAM202に格納する。そして、全ての補正現像バイアス値及び補正ドラム帯電電位をRAM202に格納し終えると、Y,M,C,K用現像バイアス値のデータを、それぞれ対応する補正現像バイアス値と同等の値に補正して格納し直す。また、Y,M,C,K用ドラム帯電電位についても、それぞれ対応する補正ドラム帯電電位と同等の値に補正して格納し直す。このような補正により、画像を形成するための作像条件が、それぞれ所望の画像濃度のトナー像を形成し得る条件に補正される。
The
次に、上記画像濃度制御において光学センサ160の出力電圧値からトナー付着量を算出するときに用いる変換テーブルの切り替えについて説明する。
上記構成のプリンタにおいて、本発明者らが新品の状態にある使用開始時から経時にわたって画像濃度制御について調べたところ、中間転写ベルト7の地肌部表面の正反射の検知結果に基づいて光学センサ160の発光素子161に供給する入力電流(供給電流If)を調整するのみでは、中間転写ベルト7上のトナー像のトナー濃度(トナー付着量)を正しく検出できなくなる現象が発生することがわかった。
Next, switching of the conversion table used when calculating the toner adhesion amount from the output voltage value of the
In the printer having the above-described configuration, when the present inventors investigated image density control over time from the start of use in a new state, the
表1は、新品と経時品の中間転写ベルトそれぞれについて同一の現像装置により現像されたトナー像を担持させ、そのトナー像を光センサで検出して算出した現像γを示す。「現像γ」は現像剤の現像能力を示し、同一の現像能力であれば同じ値を示すはずである。ところが、カラーのトナー像においては現像γが20%弱低くなった。その結果、経時品の中間転写ベルトの場合は、実際より薄いと判断され、画像濃度が高く制御されることになってしまった。 Table 1 shows development γ calculated by carrying a toner image developed by the same developing device for each of the new and time-lapse intermediate transfer belts and detecting the toner image with an optical sensor. “Development γ” indicates the developing ability of the developer, and should have the same value if the developing ability is the same. However, in the color toner image, the development γ was slightly lower by 20%. As a result, in the case of a time-lapse intermediate transfer belt, it is determined that the intermediate transfer belt is thinner than the actual one, and the image density is controlled to be high.
従来、中間転写ベルトの表面の経年変化は、主に、表面が磨耗すること(傷を含む)、あるいは、何らかの物質が付着することで、表面形状が変化し、表面粗さが変化することが主要因ではないかと考えてきた。しかしながら、目視(可視光領域)においては何らかの物質が付着したようにみえ、その物質の特性を解析したところ、以下に示すように、従来には想定していなかった現象が起こっていることが推察される結果が得られた。 Conventionally, the aging of the surface of the intermediate transfer belt is mainly that the surface shape changes and the surface roughness changes due to the surface being worn (including flaws) or the adhering of some substance. I thought it might be the main factor. However, when it was visually observed (visible light region), it seemed that some substance had adhered, and when the characteristics of the substance were analyzed, it was inferred that a phenomenon that had not been assumed previously occurred as shown below. Results were obtained.
図8は、中間転写ベルトの表面に光を照射し、その反射光全てを積算した分光特性を測定した反射光積算測定の結果を示している。図中の横軸は波長[nm]であり、縦軸は反射率[%]である。この図8の結果により、どの波長の光をどの程度吸収するかを知ることができる。全体的に反射率は非常に小さく、元々反射しにくい物質であると言える。また、この測定に用いた光センサ160の仕様が、波長950nmに発光ピークがある光を照射し、波長800nmに受光感度ピークがあるものであったため、それら波長の間である波長900nmの部分に注目すると、新品と比べ、経時品の方が反射光が半分程度に弱くなっていることがわかった。このことから、経時により付着した物質が光を吸収していることが推定できる。
FIG. 8 shows the result of the reflected light integrated measurement in which the surface of the intermediate transfer belt is irradiated with light and the spectral characteristics obtained by integrating all the reflected light are measured. In the figure, the horizontal axis represents wavelength [nm], and the vertical axis represents reflectance [%]. From the result of FIG. 8, it is possible to know how much light of which wavelength is absorbed. Overall, the reflectance is very small, and it can be said that it is a substance that is difficult to reflect originally. In addition, the specification of the
図9は中間転写ベルトの表面における拡散反射特性である。経時で中間転写ベルト表面の凹凸が乱れた場合、光センサ160の照射光(入射光)は中間転写ベルト表面において拡散反射し、光センサ160で光を受光できなくなる可能性もある。そこで、波長950nmを入射角45°で照射した場合にどれほど拡散するかを受光素子の角度を変えることにより測定した。図9中の横軸は受光素子の角度(0°が絶対反射角度)であり、縦軸は反射率[%]である。図9から分かるように、ほとんどピークの幅に差はなく、新品と経時品とで拡散反射特性に差は見られず、中間転写ベルトの表面粗さの影響は小さいことがわかった。中間転写ベルトに付着した物質の厚みを実際に測定したところ、数十nm程度であり、表面粗さに影響を与えるとは考えにくい。また、中間転写ベルトに付着した物質は波長950nmの光を透過しないことも確認している。
FIG. 9 shows diffuse reflection characteristics on the surface of the intermediate transfer belt. If the irregularities on the surface of the intermediate transfer belt are disturbed over time, the light (incident light) emitted from the
表2は、波長900nmについて測定した中間転写ベルトに付着した物質の透過率及び反射率の定量的な測定結果を示す。表2から、経時品では初期の新品に対して、57%も反射率がおちていることがわかり、また、透過及び拡散反射が発生していないことから、その付着した物質が赤外領域の光を吸収していることが推察された。この結果を踏まえ、上記構成の画像形成装置におけるトナー濃度(トナー付着量)の算出メカニズムを解析したところ、正反射光の検出値の出力が、初期の新品と経時品の中間転写ベルトでは変わってきていることがわかった。 Table 2 shows the quantitative measurement results of the transmittance and the reflectance of the substance attached to the intermediate transfer belt measured at a wavelength of 900 nm. From Table 2, it can be seen that the time-lapsed product has a reflectivity as low as 57% compared to the initial new product, and since no transmission or diffuse reflection occurs, the adhered substance is in the infrared region. It was inferred that it was absorbing light. Based on this result, the calculation mechanism of the toner density (toner adhesion amount) in the image forming apparatus having the above configuration was analyzed. As a result, the output of the detected value of the specularly reflected light changed between the initial new and time-lapse intermediate transfer belts. I found out.
図10は、現像ポテンシャル(同じ現像能力のもとでは、トナー付着量と同義の扱いが可能)を横軸にしたときの中間転写ベルトからの正反射を受光した光センサの出力値のある基準面に対する正規化値(以下「正反射正規化値Rn」という。)を示す。図10の結果により、同じ現像ポテンシャルにおいて、経時品の正反射正規化値が初期の新品よりも小さい。このことは、すなわち、経時品になるほど反射光が光センサに戻りにくくなっていることを意味している。光センサの出力値を正規化していることから、トナー濃度以外の要因で値が変化することはないはずであるので、図10で示した特性は中間転写ベルトの地肌部表面の影響を受けていると推測される。 FIG. 10 shows a reference with an output value of an optical sensor that receives regular reflection from the intermediate transfer belt when the developing potential (which can be treated as the same as the toner adhesion amount under the same developing ability) is on the horizontal axis. A normalized value for the surface (hereinafter referred to as “regular reflection normalized value Rn”) is shown. According to the result of FIG. 10, the regular reflection normalized value of the time-lapse product is smaller than the initial new product at the same development potential. This means that the reflected light is less likely to return to the optical sensor as the product becomes aged. Since the output value of the optical sensor is normalized, the value should not change due to factors other than the toner concentration. Therefore, the characteristics shown in FIG. 10 are affected by the surface of the background portion of the intermediate transfer belt. It is estimated that
一方、光センサで拡散光を検出したときの拡散光出力特性は、初期と経時で変化はほとんどない。また、黒トナー検知においては、トナー濃度(トナー付着量)の検知誤差は生じていない。(前述の表1に示すように、現像γはほとんど変わらない。) On the other hand, the diffused light output characteristics when the diffused light is detected by the optical sensor hardly change between the initial time and the time. In black toner detection, there is no detection error of toner density (toner adhesion amount). (As shown in Table 1 above, development γ is almost unchanged.)
以上の実験及び分析の結果をまとめると、次の(1)〜(4)のようになる。
(1)経時で何らかの物質が中間転写ベルトの表面に付着している。
(2)中間転写ベルトに付着している物質は、表面粗さを変えるものではない。
(3)中間転写ベルトに付着している物質は、光センサの検知領域の波長を吸収している。
(4)中間転写ベルトの地肌部分を検知している光センサの正反射の検出値には影響が大きい。中間転写ベルト上のトナー像のトナー濃度を検出している光センサの拡散光の検出値には影響が小さい。
The results of the above experiment and analysis are summarized as follows (1) to (4).
(1) Some material adheres to the surface of the intermediate transfer belt over time.
(2) The substance adhering to the intermediate transfer belt does not change the surface roughness.
(3) The substance adhering to the intermediate transfer belt absorbs the wavelength of the detection region of the optical sensor.
(4) The detection value of regular reflection of the optical sensor that detects the background portion of the intermediate transfer belt has a great influence. The detection value of the diffused light of the optical sensor that detects the toner density of the toner image on the intermediate transfer belt has little influence.
すなわち、本来はトナー付着量のみに依存するはずの光センサの正反射出力特性(正規化値)が中間転写ベルトの経年変化に伴って変化してしまっていることで、光センサの正反射光の検出値で校正される光センサの拡散光の検出値(補正値)が変化してしまっている。そのため、光センサの拡散光の検出値(補正値)とトナー濃度(トナー付着量)との関係が正しい関係からずれてしまい、新品のときに設定した出力変換データが経時において不適切なものになってしまっていると考えられる。出力変換データが正しくなくなると、経時において光センサを用いたトナー像のトナー付着量を正しく検出できなくなってしまう。 In other words, the specular reflection output characteristic (normalized value) of the optical sensor, which should originally depend only on the toner adhesion amount, changes with the aging of the intermediate transfer belt. The detected value (correction value) of the diffused light of the optical sensor calibrated with the detected value has changed. For this reason, the relationship between the detection value (correction value) of the diffused light of the optical sensor and the toner concentration (toner adhesion amount) deviates from the correct relationship, and the output conversion data set when it is new is inappropriate over time. It is thought that it has become. If the output conversion data becomes incorrect, the toner adhesion amount of the toner image using the optical sensor cannot be detected correctly over time.
そこで、以上の実験及び分析の結果に基づき、本実施形態のプリンタでは、次に示すように、前記調整後の入力電流設定値に基づいて、補正後の拡散光の検出値とトナー濃度との関係を示す変換テーブルを決定している。 Therefore, based on the results of the above experiment and analysis, in the printer of the present embodiment, as shown below, based on the adjusted input current setting value, the corrected diffused light detection value and the toner density are calculated. A conversion table indicating the relationship is determined.
前述の画像濃度制御で示したように、各色の階調パターンSk、Sm、Sc、Syのトナー付着量の測定は、中間転写ベルト7の地肌部表面に対する光センサ160の正反射検出値の出力を基準としている。そのため、中間転写ベルト7の地肌部表面に対する光センサ160の正反射検出値の出力が所定の出力になるように、光センサ160の発光素子(LED)に供給される入力電流の設定値である入力電流設定値を調節している。ここで、中間転写ベルト7の経年変化により、中間転写ベルト7の表面状態が変化すると、光センサ160の正反射検出値の出力が下がってくる。よって、光センサ160の入力電流設定値を高めに調整し、中間転写ベルト7の地肌部表面に対する光センサ160の正反射検出値の出力レベルを、所定の出力レベルに維持する。
As shown in the image density control described above, the toner adhesion amounts of the gradation patterns Sk, Sm, Sc, and Sy of each color are measured by outputting the specular reflection detection value of the
図11は、上記構成のプリンタにおいて、光センサ160の入力電流設定値モニタした結果を示している。図11の結果は、画像面積率が0.5%、1ppjのフルカラーモードで得られたものである。図11の横軸は枚数、縦軸は、初期の入力電流設定値に対する、所定の正反射検出値の出力レベルが得られるように調整した経時の入力電流設定値の比率(以下、「入力電流初期比率」という。)を示している。図中のA〜Dはそれぞれ、測定の用いた光センサやその光センサのプリンタ内における配置が異なる結果である。光センサの特性差や中間転写ベルト7の表面状態(物質のつき方など)などにより、度合いは異なるものの、通紙枚数に応じて、上記入力電流設定値の比率が上昇していることがわかる。また、入力電流初期比率と中間転写ベルト7の表面状態と間に相関があり、この相関特性を用いて、光センサ160によるトナー付着量の検出誤差を抑制することができる。
FIG. 11 shows the result of monitoring the input current set value of the
中間転写ベルト7の表面変化により、光センサ160の拡散光検出値の出力(補正値)とトナー付着量との関係を示す変換テーブルがずれてしまう。従来の画像形成装置では、変換テーブルは1つしか保持していなかった。これに対し、本実施形態のプリンタにおいては、不揮発性メモリであるRAM202に、図12に例示する互いに異なる複数種類の変換テーブルを保存しておき、前述の調整後の入力電流設定値(電流初期比率)に応じて、複数種類の変換テーブルから変換テーブルを選択し、適切な変換テーブルに切り替えるように制御する。この切り替え制御により、表3に示すように、カラートナー像(特に、C,Mのトナー像)についてもトナー濃度(トナ付着量)の検出誤差を抑制することができた。
Due to the surface change of the
なお、経時における中間転写ベルト7の表面への物質の付着を防止することが考えられるが、デメリットも多く、対策としては非現実的である。
例えば、中間転写ベルト7の表面にステアリン酸亜鉛などの滑剤を塗布すれば、そのような物質は付着しにくくなる傾向がある。しかしながら、この場合は、プリンタに新たに部品を追加することになりコストが発生する。
また、環境(温度・湿度)を上記物質が中間転写ベルト7に付着しにい環境にすることも考えられる。しかしながら、この場合は、ユーザーの使用環境を制限することになり、好ましくない。
また、高画像面積や高ボリューム時(高プリンタジョブ)には、上記物質の中間転写ベルト7への付着が発生しにくい傾向があるが、この場合は、ユーザーの使用状況に制約を設けることになり、好ましくない。
Although it is conceivable to prevent substances from adhering to the surface of the
For example, if a lubricant such as zinc stearate is applied to the surface of the
It is also conceivable that the environment (temperature / humidity) is an environment in which the above substances are difficult to adhere to the
In addition, when the image area is high or the volume is high (high printer job), the substance tends not to adhere to the
次に、上記調整後の入力電流設定値(電流初期比率)に基づく変換テーブルの切り替えのより具体的な実施例について説明する。まず、電流初期比率が互いに異なる複数の状態について、光センサ160の拡散光検出値(補正値)とトナー濃度(トナー付着量)との関係を示すデータを、予め取得しておく。上記複数の特性について取得したデータは、例えば図12に示す変換テーブルにして制御部200の不揮発性メモリであるRAM202に記憶させて保持しておく。
Next, a more specific embodiment of switching the conversion table based on the adjusted input current set value (current initial ratio) will be described. First, data indicating the relationship between the diffused light detection value (correction value) of the
上記複数種類の状態は、例えば、電流初期比率が、(1)100%以上〜200%未満の状態、(2)200%〜300%未満の状態、(3)300%以上〜の状態に分けることができる。ここで、(1)の状態は新品の中間転写ベルト7、(2)の状態は電流初期比率200%になる中間転写ベルト7、(3)の状態は電流初期比率300%になる中間転写ベルト7を用いることができる。そして、実際にトナー像を各中間転写ベルト7上に作成し、所定の制御アルゴリズムに基づいて光センサ160で正反射出力と拡散反射出力とを読み取り、トナー濃度へ変換する直前の拡散光検出値の補正値まで算出する。そのときの中間転写ベルト7上のトナー像のトナー付着量(単位面積辺りのトナー量:mg/cm2)を、サックイン法などを用いて測定する。これらの拡散光検出値の補正値とトナー像のトナー付着量との関係を求め、図12のような変換テーブルを作成する。拡散光検出値の補正値とトナー像のトナー付着量との関係がわかればよいので、変換テーブルではなく、出力換算情報として、変換用の数式やアルゴリズムを作成してもよい。
The plurality of types of states are divided into, for example, an initial current ratio of (1) a state of 100% to less than 200%, (2) a state of 200% to less than 300%, and (3) a state of 300% or more. be able to. Here, the state (1) is a new
上記状態の分割数(本実施例では3分割)や基準とするデータの状態は、各画像形成装置の要求仕様に基づいて適正に設定すればよい。分割数が多ければ、精度を高くすることができるが、変換テーブルの保存に必要なメモリ容量が増えてしまう。 The number of divisions in the above state (three divisions in the present embodiment) and the state of the reference data may be set appropriately based on the required specifications of each image forming apparatus. If the number of divisions is large, the accuracy can be increased, but the memory capacity required for storing the conversion table increases.
また、上記拡散光検出値の補正値とトナー像のトナー付着量との関係は、中間転写ベルト7の表面の変化に応じて変化させることが望ましい。例えば、上記入力電流設定値を調整して決定する際に、その調整と同じタイミングで電流初期比率を算出し、その電流初期比率の値が上記(1)〜(3)のどの範囲に当てはまるか判定し、その判定結果に応じて、上記(1)〜(3)のどの拡散光検出値の補正値とトナー像のトナー付着量との関係(変換テーブルなど)を用いるか選択して決定する。
Further, the relationship between the correction value of the diffused light detection value and the toner adhesion amount of the toner image is desirably changed according to the change in the surface of the
また、本実施形態のプリンタのように光センサ160が複数搭載されている場合には、光センサ160の検知箇所によって中間転写ベルトの表面状態の経時変化の程度が異なる。中間転写ベルトの表面状態の経時変化の大きい箇所もあれば小さい箇所もある。よって、各光センサごとに、上記入力電流設定値を決定する際、同時に電流初期比率を算出し、算出した電流初期比率の値が上記(1)〜(3)のどの範囲に当てはまるか判定し、その判定結果に応じて、上記(1)〜(3)のどの拡散光検出値の補正値とトナー像のトナー付着量との関係(変換テーブルなど)を用いるか選択して決定してもよい。
Further, when a plurality of
また、光センサ7における検知特性は、赤外光領域であればトナーの色にはよらない。よって、1つの中間転写ベルトの表面条件、すなわち、1箇所の検知位置においては、上記拡散光検出値の補正値とトナー像のトナー付着量との関係(変換テーブルなど)は各色に共通の1つがあればよい。但し、色ごとにトナー粒形や明度が異なる場合には、色ごとに、上記拡散光検出値の補正値とトナー像のトナー付着量との関係(変換テーブルなど)を保持することも可能であるが、色ごとの補正係数などを用いて、光センサ160の拡散光検出値を補正する段階で色差が無くなるよう補正し、上記拡散光検出値の補正値とトナー像のトナー付着量との関係(変換テーブルなど)は、極力少なくすることも可能である。
Further, the detection characteristics of the
以上、本実施形態の画像形成装置によれば、中間転写ベルト7のトナー像が担持されていない地肌部の表面について光学センサ160で検出された正反射光の検出値に基づいて、光学センサ160の発光素子に入力される入力電流設定値を調整することにより、発光素子で中間転写ベルト7上のトナー像に照射される光量を所定の光量にすることができる。そして、中間転写ベルト7の表面特性の変化と相関がある調整後の入力電流設定値に基づいて、トナー濃度の算出に用いる適切な変換テーブル等の出力換算情報を決定する。このように決定した出力換算情報を用いることにより、中間転写ベルト7の表面特性が経時的に変化して光学センサ160で検出された検出値とトナー濃度との関係が変化する場合でも、光学センサ160の検出値から算出されるトナー濃度の誤差を低く抑えることができる。よって、経時においても中間転写ベルト7上のトナー濃度の検出誤差を抑制することができる。
また、本実施形態の画像形成装置によれば、中間転写ベルト7のトナー像が担持されていない地肌部の表面について光学センサ160で検出された正反射光の検出値に基づいて、中間転写ベルト7の表面に担持されたトナー像について光学センサ160で検出された拡散光の検出値を補正し、その補正後の拡散光の検出値と、その拡散光の検出値とトナー濃度との関係を示す出力換算情報とに基づいて、トナー像のトナー濃度を算出する。この補正後の拡散光の検出値を用いることにより、中間転写ベルト7の表面粗さ、光沢度等のベルト表面特性の影響を受けることなく、トナー像(特にカラートナー像)のトナー濃度(トナー付着量)を高トナー濃度域まで精度よく検出できる。
また、本実施形態の画像形成装置によれば、前記入力電流設定値を調整した際に、その調整後の入力電流設定値に基づいて、トナー濃度の算出に用いる出力換算情報を決定することにより、中間転写ベルト7の表面の変化に応じてトナー濃度の算出に用いる出力換算情報を変化させることができる。
また、本実施形態の画像形成装置によれば、前記トナー濃度の算出に用いることができる互いに異なる複数種類の出力換算情報を記憶する記憶手段(制御部200のRAM202)を備え、前記調整後の入力電流設定値に基づいて、複数種類の出力換算情報からいずれか一つの出力換算情報を選択し、トナー濃度の算出に用いる出力換算情報として決定する。この場合、複数種類の出力換算情報から選択するという簡単な処理で出力換算情報として決定できる。
また、本実施形態の画像形成装置によれば、光学センサ160は互いに異なる検出箇所に複数設けられ、複数の光学センサ160ごとに前記入力電流設定値の調整を行うとともに前記出力換算情報の決定を行うことにより、光学センサ160が設けられた検出箇所で中間転写ベルト7の表面の経時変化が異なる場合でも、各検出箇所で、経時における中間転写ベルト7上のトナー濃度の検出誤差を抑制することができる。
また、本実施形態の画像形成装置によれば、光学センサ160で用いる光は、検知特性(感度)がトナーの色に依存しない赤外光であることにより、一つの光学センサ160で複数色のトナーのトナー濃度を検出することが可能になる。
また、本実施形態の画像形成装置によれば、中間転写ベルト7に担持されるトナー像は、互いに色が異なる複数色のカラートナー像であり、前記変換テーブル等の出力換算情報は、複数色のカラートナー像に対して共通に使用可能なものであってもよい。この場合は、複数の色ごとに変換テーブル等の出力換算情報を使用する場合に比して、変換テーブル等の出力換算情報を記憶するメモリの容量を少なくすることができる。
As described above, according to the image forming apparatus of the present embodiment, the
Further, according to the image forming apparatus of the present embodiment, the
Further, according to the image forming apparatus of the present embodiment, when the input current set value is adjusted, output conversion information used for calculating the toner density is determined based on the adjusted input current set value. The output conversion information used for calculating the toner density can be changed in accordance with the change in the surface of the
The image forming apparatus according to the present embodiment further includes a storage unit (
Also, according to the image forming apparatus of the present embodiment, a plurality of
Further, according to the image forming apparatus of the present embodiment, the light used by the
Further, according to the image forming apparatus of the present embodiment, the toner image carried on the
なお、本実施形態では、中間転写ベルト7上のトナー像のトナー濃度(トナー付着量)を光センサ160で検出する場合について説明したが、本発明は、感光体などの他の像担持体の表面に担持したトナー像のトナー濃度(トナー付着量)を光センサ160で検出する場合について同様に適用することができる。
In this embodiment, the case where the toner density (toner adhesion amount) of the toner image on the
7 中間転写ベルト
160 光センサ
200 制御部
7
Claims (7)
該像担持体の表面や該表面に担持したトナー像に光を照射する発光手段と該発光手段から照射され該表面や該トナー像で反射した正反射光及び拡散反射光を受光する受光手段とを有する光学的検出手段と、
所定の入力電流設定値に基づいて該光学的検知手段の発光手段に入力する入力電流を供給する電流供給手段と、
前記像担持体の表面に担持されたトナー像について前記光学的検出手段で検出された検出値と、その検出値とトナー濃度との関係を示す出力換算データとに基づいて、該トナー像のトナー濃度を算出し、そのトナー濃度を算出値に基づいて画像形成条件を制御する制御手段と、を備えた画像形成装置であって、
前記像担持体のトナー像が担持されていない地肌部の表面について前記光学的検出手段で検出された正反射光の検出値に基づいて、前記入力電流設定値を調整する入力電流調整手段と、
前記調整後の入力電流設定値に基づいて、前記トナー濃度の算出に用いる出力換算情報を決定する出力換算情報決定手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。 An image carrier that carries a toner image on the surface;
A light emitting means for irradiating light on the surface of the image carrier and a toner image carried on the surface; and a light receiving means for receiving specular reflection light and diffuse reflection light reflected from the surface and the toner image. An optical detection means comprising:
Current supply means for supplying an input current to be input to the light emitting means of the optical detection means based on a predetermined input current setting value;
Based on the detection value detected by the optical detection means for the toner image carried on the surface of the image carrier and the output conversion data indicating the relationship between the detection value and the toner density, the toner of the toner image An image forming apparatus comprising: a control unit that calculates density and controls image forming conditions based on the calculated toner density;
An input current adjusting means for adjusting the input current set value based on the detected value of the specularly reflected light detected by the optical detecting means for the surface of the background portion on which the toner image of the image carrier is not carried;
An image forming apparatus comprising: output conversion information determining means for determining output conversion information used for calculating the toner density based on the adjusted input current set value.
前記制御手段は、前記像担持体のトナー像が担持されていない地肌部の表面について前記光学的検出手段で検出された正反射光の検出値に基づいて、前記像担持体の表面に担持されたトナー像について前記光学的検出手段で検出された拡散光の検出値を補正し、その補正後の拡散光の検出値と、該拡散光の検出値とトナー濃度との関係を示す出力換算情報とに基づいて、該トナー像のトナー濃度を算出することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1.
The control means is carried on the surface of the image carrier based on the detected value of the specularly reflected light detected by the optical detection means for the surface of the background portion where the toner image of the image carrier is not carried. The detected value of diffused light detected by the optical detection means is corrected for the toner image, the detected value of diffused light after the correction, and the output conversion information indicating the relationship between the detected value of diffused light and the toner density And calculating the toner density of the toner image based on the above.
前記出力換算情報決定手段は、前記入力電流調整手段で前記入力電流設定値を調整した際に、その調整後の入力電流設定値に基づいて、前記トナー濃度の算出に用いる出力換算情報を決定することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1 or 2,
The output conversion information determining means determines output conversion information used for calculating the toner density based on the adjusted input current setting value when the input current setting value is adjusted by the input current adjusting means. An image forming apparatus.
前記トナー濃度の算出に用いることができる互いに異なる複数種類の出力換算情報を記憶する記憶手段を備え、
前記出力換算情報決定手段は、前記調整後の入力電流設定値に基づいて、前記複数種類の出力換算情報からいずれか一つの出力換算情報を選択し、前記トナー濃度の算出に用いる出力換算情報として決定することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1 or 2,
Storage means for storing a plurality of different types of output conversion information that can be used for calculating the toner density;
The output conversion information determination unit selects any one of the plurality of types of output conversion information based on the adjusted input current set value, and outputs the conversion information used for calculating the toner density. An image forming apparatus characterized by determining.
前記光学的検出手段は互いに異なる検出箇所に複数設けられ、
前記入力電流調整手段は、前記複数の光学的検出手段ごとに前記入力電流設定値の調整を行い、
前記出力換算情報決定手段は、前記複数の光学的検出手段ごとに前記出力換算情報の決定を行うことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1,
A plurality of the optical detection means are provided at different detection locations,
The input current adjustment means adjusts the input current set value for each of the plurality of optical detection means,
The output conversion information determination unit determines the output conversion information for each of the plurality of optical detection units.
前記光学的検出手段で用いる光は赤外光であることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1,
An image forming apparatus characterized in that light used in the optical detection means is infrared light.
前記像担持体に担持されるトナー像は、互いに色が異なる複数色のカラートナー像であり、
前記出力換算情報は、前記複数色のカラートナー像に対して共通に使用可能なものであることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1,
The toner image carried on the image carrier is a color toner image of a plurality of colors different from each other,
The image forming apparatus, wherein the output conversion information can be used in common for the color toner images of the plurality of colors.
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JP2018066904A (en) * | 2016-10-20 | 2018-04-26 | キヤノン株式会社 | Image forming apparatus and image density detection method |
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