JP2011175079A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】帯電した感光体40表面の露光する光走査型露光装置21と、感光体40上の静電潜像をトナー像化する現像装置61と、感光体40上から中間転写ベルト10上に転写されたトナー像のトナー付着量を検出するトナー像検知センサ(Pセンサ)310と、検出されたトナー付着量に基づきトナー像作像条件を制御する電位制御装置401を備える。電位制御装置は、光走査型露光装置21の副走査ビームピッチずれ量を取得し、トナー像検知センサ(Pセンサ)310の出力を副走査ビームピッチずれ量に基づき補正した補正出力値を用いて制御を行う。
【選択図】図8
Description
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、上記光走査型露光装置は複数の光ビームによって光走査を行うマルチビーム走査方式であ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または2の画像形成装置において、上記光学的検知手段は、少なくとも正反射光出力を用いてトナー付着量を検出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、2、または3の何れかの画像形成装置において、上記光学的検知手段が検知するトナー像は、中間調パターンを含む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、2、または3の何れかの画像形成装置において、上記副走査ビームピッチずれ量を測定するビームピッチずれ量測定手段を備え、該ビームピッチずれ量測定手段により所定のタイミングで測定した副走査ビームピッチずれ量を上記制御手段で用いることを特徴とするものである。
本発明においては、制御手段は、光学的検知手段の出力を副走査ビームピッチずれ量に基づき補正した補正出力値からトナー付着量を検出し、トナー像作像条件制御をおこなう。このため、副走査ビームピッチずれ量による光学的検知手段の出力誤差を抑制して、正確なトナー付着量を検出することができる。このようにして検出した正確なトナー付着量に基づきトナー像作像条件の制御を行うことで、所望の画像濃度を得ることができる。また、このような補正を行うので、初期設定の副走査ビームピッチずれの公差範囲を広げることができ、副走査ビームピッチずれの調整に要する組立コストをおさえることができる。
図1は、本実施形態に係る複写機の概略構成図である。複写機はプリンタ部100、これを載せる給紙装置200、プリンタ部100の上に固定されたスキャナ300などを備えている。また、このスキャナ300の上に固定された原稿自動搬送装置(ADF)400なども備えている。
図2は、画像形成部18の概略構成図である。画像形成部18は、ドラム状の感光体40の周りに、帯電装置60、電位センサ70、現像装置61、感光体クリーニング装置63、図示しない除電装置などを備えている。なお、本実施形態では、画像形成部18では、これらが一体的に形成されるプロセスカートリッジの形態をなしており、タンデム型画像形成部20に対して脱着可能に設けられている。
光源111aと111bは、画像信号に基づき変調駆動されて発散光ビームを射出する。光源111aと111bから出射された光ビームは、それぞれカップリングレンズ112aと112bにより以降の光学系に適したビーム形態にカップリングされる。カップリングされた各光ビームは、同じビーム形態で、ほぼ平行ビームである。カップリングレンズ112aと112bを通過した光ビームは、シリンドリカルレンズ113の作用によりポリゴンミラー114の偏向反射面上に、副走査方向のみ収束されて主走査方向に長い線像として結像する。
そこで、光走査型の露光装置21は、当該装置内の温度を計測する温度計測手段を備える。本実施例では図23に示すように、光学特性に大きく影響を与える光源部118、走査光学系115、ポリゴンミラー114の付近に温度計測手段である温度センサ126a,126b,126cが配備されている。温度センサは、センサIC若しくは熱電対などであるが、計測値をデジタルで出力するCMOSセンサICを用いるのが望ましい。
また、光走査型の露光装置内の温度センサ配置箇所が1箇所だと温度の偏りによりピッチの誤差が大きくなるので、複数箇所、たとえば2または3箇所に配備することが望ましい。さらに、より正確な温度補正を行うために、温度計測手段は、複数箇所に配備された温度センサからの測定データを配備した箇所により重み付けして温度計測値とするようにしてもよい。本実施例では、温度センサのいずれかの温度が前回ビームピッチずれ量ΔP測定時と比較して、0.5度以上変化した場合に、再度ビームピッチずれ量ΔPの測定を行う。上記のように算出された、ビームピッチずれ量ΔPを図示しない記憶装置に保存する。
従来、二成分現像剤を用いる現像装置では、現像剤のトナー濃度やトナー帯電量などによって現像能力が変動し、画像濃度が変動する。そこで、感光体40または中間転写ベルト10等の像担持体上に所定のトナーパターン形成し、光学的検知手段であるトナー像検知センサ(Pセンサ)310でトナーパターンのトナー付着量の検出を行う。また、そのときの現像剤のトナー濃度をトナー濃度センサ(Tセンサ)312で検出し、これらの検出結果に基づき作像条件やトナー補給条件などを決定している。これにより、現像能力が変動した場合でも、作像条件やトナー補給条件の制御パラメータを最適化することで画像濃度の変動を抑止している。本実施形態の複写機では、画像濃度制御手段の1つとして、画像形成以外のタイミングで作像電位を調整する電位制御をおこなう電位制御装置401と、印刷中のトナー補給量の条件を制御するトナー補給制御をおこなうトナー補給制御装置403を備えている。また、環境センサである温湿度センサ(図示せず)を備えている。
<実施例1>
図7は、電位制御装置401の動作のフローチャートである。図7に基づき電位制御装置401の動作を詳細に説明する。画像濃度制御前にトナー像検知センサ(Pセンサ)310のLED光量の調整等の前処理を実行する(STEP1)。次に、濃度の異なるパッチを作像する(STEP2)。図9は、電位制御装置401が作像する階調パターンであり、色毎に異なる副走査位置に10個のパッチを作像する。そして、各パッチの潜像電位を電位センサ70で検出し(STEP3)、電位センサ70の出力から現像ポテンシャル(現像バイアスVbと潜像電位Vlの差)を算出する(STEP4)。また、各パッチのトナー付着量を色毎に設けられた4つのトナー像検知センサ(Pセンサ)310で検出し(STEP5)、各Pセンサ出力からトナー付着量に変換する(STEP6)。ここで、本実施形態のトナー像検知センサ(Pセンサ)310では、KトナーについてはPセンサ出力として正反射受光素子の出力を用いてトナー付着量に変換する。また、C、M、Yトナーについては、正反射受光素子に加え拡散反射受光素子のPセンサ出力を用いてトナー付着量に変換する。C、M、Yトナーのトナー付着量の変換時に、正反射出力は拡散反射出力を校正するために用いる。なお、トナー付着量への変換は、センサ出力の校正、校正されたセンサ出力からトナー付着量の算出とからなり、これについては後で詳しく説明する。そして、求められた現像ポテンシャルとトナー付着量との関係から、現像能力(横軸に現像ポテンシャル、縦軸にトナー付着量としたときの傾き)を求める(STEP7)。現像能力から所定の画像濃度となるような現像ポテンシャルを求める。この動作と平行して、このときの温湿度を温湿度センサ(不図示)で検出し、トナー濃度をトナー濃度センサ(Tセンサ)312によって検出する(STEP8)。そして、現像能力より現像バイアスや帯電バイアス、露光光量といった電位条件を決定し、また、温湿度とトナー濃度とよりその環境に適したトナー濃度制御目標値を決定することにより、最適化作像条件を決定する(STEP9)。
はじめに、正反射光出力、拡散光出力ともに、各色のポイント[n]についてオフセット電圧との差分を、数3により算出する。これは、最終的には「センサ出力の増分をカラートナーの付着量に変化よる増分」のみで表したいためである(図10)。
STEP1にて求めたΔVsp_reg.[n],ΔVsp_dif.[n]から、ポイント毎にΔVsp_reg.[n]/ΔVsp_dif.[n]を算出し、STEP3で正反射光出力の成分分解を行う際に、拡散光出力(ΔVsp_dif[n])に乗ずる係数αの算出を数4により行う。
数5により、正反射光出力の成分分解を行う。
中間転写ベルト10地肌部の正反射光出力の違いを補正するために、各パターン部出力の地肌部出力との比を取り、0〜1までの正規化値へ変換する。さらに、その正規化値と1との差をとり正規化値β[n]を数6により算出する。
副走査ビームピッチずれに応じて正規化値β[n]を補正する。副走査ビームピッチずれ量が予め図示しない記憶装置に記録されており、その値に応じて数7で補正を行う。
正反射光は検知対象面の表面で反射される光であるために、検知対象面がトナーに100%覆われてしまうとそれ以上の付着量領域では出力がほぼ変化しなくなってしまう(正規化変換値がほぼゼロ)のに対し、拡散光とは、LEDより照射されてトナー層内部まで入り込んだ光が多重反射される光であるため、トナー層が100%以上覆われた高付着量領域でもセンサ出力は単調増加する特性を持つ。よって、中間転写ベルト地肌部から反射されてくる光も、中間転写ベルト地肌部から直接反射される(1次)成分と、トナー層を透過して反射されてくる(2次、3次)成分とがある。
1.この補正のみでも少なくとも感度補正を行う低付着量域に限ってはほぼ正確にベルト地肌部の影響を除去できている点。
2.2次,3次成分が1次成分に比して十分に小さいものである点
からこれだけの補正でも実用上十分な精度が得られる。
ここで感度補正を行う理由は、以下に対する補正を行うためである。
・発光素子出力、及び受光素子出力のロットばらつきに対する補正。
・発光素子出力、及び受光素子出力の温度特性、及び経時劣化特性に対する補正。
この処理における最大のポイントは、トナー層が1層までしか形成されていない低付着量域においては、
1.正反射光出力(正反射成分)の正規化値、すなわち、トナー被覆率はトナー付着量に対し、一義的な関係にある。
2.[トナー層からの拡散反射成分]は、トナー付着量に対し、原点を通る1次線形関係にある。
という正反射光、拡散反射光の2つの補正後出力がともにトナー付着量に対し1次の関係にある事を利用して、拡散光出力の感度補正を行う点である。次に感度補正のやり方について説明する。
図15に示すように、「正反射光(正反射成分)の正規化値」に対し、地肌部変動補正後の拡散光出力をプロットし、低付着量域における関係式から、拡散光出力の感度を求め、この感度があらかじめ定めた狙いの感度となるよう補正を行う。ここで拡散光出力の感度と述べているのは、図15に示す関係式の傾きであり、ある正規化値の地肌部変動補正後の拡散光出力がある値(ここでは0.7の時1.34)となるよう現状の傾きに対して乗じる補正係数を算出し、補正する。
1.関係式を最小二乗法により求める。
最小二乗法により、1次または、2次近似を行い、近似式を算出する。本実施例においては、計算に用いるトナー被覆率β[n]の範囲の0.03〜0.9としたが、画像形成装置の構成によって任意に決めることができる値である。なお、上限値は、正規化値が0〜1までの値であることから1とした。
2.こうして求められたトナー被覆率β[n]と地肌部変動補正後の拡散光出力の近似式から計算される、ある正規化値aがある値bとなるような感度補正係数γを求める。
3.STEP6で求めた地肌部変動補正後の拡散光出力に対し、この感度補正係数γを乗じて、補正する。
あらかじめ感度補正後の拡散光出力と付着量の関係を実験的に求めておけば、これを逆変換、あるいは変換テーブルを参照することにより高付着量域まで正確な付着量変換が可能となる。図17は、本実施例のおける付着量変換テーブルである。図17のテーブルの関係を用いて、感度補正後の拡散光出力を付着量に変換する。
次に実施例2について説明する。実施例2は、トナー像検知センサ(Pセンサ)310の数、及び、電位制御装置401が作像する階調パターンが、上記実施例1と異なる。それ以外は、実施例1に係る画像形成装置と同様であるので、実施例1と同様の符号を付し、異なる部分以外の説明は省略する。
また、本実施形態によれば、光走査型露光装置は、光ビームによって光走査を行うマルチビーム走査方式である。マルチビーム方式の光走査型露光装置は、複数のビームの相対位置を調整する必要があるため、副走査ビームピッチにずれがなくなるように調整することが難しい。そこで、上記補正手段を設けたことで、初期設定の副走査ビームピッチずれの公差範囲を広げることができ、組立コストアップを回避することができる。そして、副走査ビームピッチずれ量により、トナー像検知センサ(Pセンサ)310の誤差があっても正確なトナー付着量を検出でき、所望の画像濃度に制御することができる。
また、本実施形態によれば、トナー像検知センサ(Pセンサ)310は少なくとも正反射光出力を用いてトナー付着量を検出する。正反射光を検知するタイプのトナー像検知センサ(Pセンサ)310は、上記副走査ビームピッチずれ量によるトナー付着量の検出誤差が大きい。このため、上記補正手段を設けたことで、トナー像検知センサ(Pセンサ)310の誤差があっても正確なトナー付着量を検出でき、効率的に所望の画像濃度に制御することができる。
また、本実施形態によれば、トナー像検知センサ(Pセンサ)310が検出するトナー像は、中間調パターンを含むものとする。特に、副走査ビームピッチずれによって出力変動が大きい中間調パターンをトナー付着量へ変換する場合には、上記補正は特に有効で誤差による影響を小さくすることができる。
また、本実施形態によれば、副走査ビームピッチずれ量を測定するビームピッチずれ量測定手段を備え、ビームピッチずれ量測定手段により所定のタイミングで測定した副走査ビームピッチずれ量を上記制御手段による補正で用いる。このため、経時的に副走査ビームピッチがずれた場合であっても、画像濃度変動を抑制できる。
18 画像形成部
20 タンデム画像形成部
21 光走査型露光装置
22 2次転写装置
40 感光体
60 帯電装置
61 現像装置
61a 現像ローラ
61c トナー補給手段
62 1次転写ローラ
63 感光体クリーニング装置
70 電位センサ
100 プリンタ
310 トナー像検知センサ(Pセンサ)
312 トナー濃度センサ(Tセンサ)
401 電位制御装置
Claims (5)
- 一様に帯電した潜像担持体表面に光ビームによって光走査をおこなうことで静電潜像を形成する光走査型露光装置と、該潜像像担持体上の静電潜像をトナー像化する現像装置と、該潜像担持体上、または、該潜像担持体から中間転写体上に転写されたトナー像のトナー付着量を検出するための光学的検知手段と、該光学的検知手段により検出されたトナー付着量を用いて該像担持体上へのトナー像作像条件を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、
上記制御手段は、上記光走査型露光装置の副走査ビームピッチずれ量の情報を取得し、該光学的検知手段の出力を該副走査ビームピッチずれ量に基づき補正した補正出力値に基づきトナー付着量を検出することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、上記光走査型露光装置は複数の光ビームによって光走査を行うマルチビーム走査方式であることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1または2の画像形成装置において、上記光学的検知手段は、少なくとも正反射光出力を用いてトナー付着量を検出することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1、2または3の何れかの画像形成装置において、上記光学的検知手段が検知するトナー像は、中間調パターンを含むことを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1、2、3または4の何れかの画像形成装置において、上記副走査ビームピッチずれ量を測定するビームピッチずれ量測定手段を備え、該ビームピッチずれ量測定手段により所定のタイミングで測定した副走査ビームピッチずれ量を上記制御手段で用いることを特徴とする画像形成装置。
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