JP2013101167A

JP2013101167A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2013101167A
Application number: JP2011243435A
Authority: JP
Inventors: Munenori Nakano; 統成中野; Shigeki Uchiki; 繁喜内貴; Masahiro Mitsuzaki; 雅弘光崎; Mitsuru Obara; 満小原
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2011-11-07
Filing date: 2011-11-07
Publication date: 2013-05-23
Anticipated expiration: 2031-11-07
Also published as: JP5853604B2

Abstract

【課題】目標トナー濃度を得る現像バイアス値を精度よく決める。
【解決手段】所定の作像条件にて感光体１１上又は転写材２１上に所定の画像パターンを形成する画像パターン形成手段と、感光体１１上又は転写材２１上の画像パターン濃度を光学的に検出する濃度検出手段ＳＥ１と、環境条件を検出の環境条件検出手段ＳＥ２と、感光体１１の累積駆動時間を検出の累積駆動時間検出手段と、濃度検出手段ＳＥ１で検出の画像パターン濃度に基き、目標トナー濃度を得る現像バイアス値を決める制御手段５０と、を備えた画像形成装置。制御手段５０は、環境条件検出手段ＳＥ１で検出の環境条件と、累積駆動時間検出手段で検出の累積駆動時間とに基き、トナーが感光体１１上に付着し始める現像バイアス値の現像立上がりポイントを算出し、現像立上がりポイントを基準として濃度検出手段ＳＥ１で検出の画像パターン濃度から目標トナー濃度を得る現像バイアス値を決める。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置、特に、画像データに基づいて感光体上に静電潜像を形成し、該静電潜像をトナーによってトナー像化し、該トナー像を転写材上に転写する画像形成装置に関する。

従来、電子写真プロセスによる画像形成装置にあっては、所定の作像条件にて感光体上又は前記転写材上に所定の画像パターンを形成し、該画像パターンの濃度を光学的に検出し、その検出値に基づいて目標とするトナー濃度が得られる現像バイアス値を決定するようにしていた。

画像パターンの濃度を光学的に検出するセンサは一般に高濃度の検出にばらつきを生じる。特許文献１では、高濃度側の濃度を精度よく検出するために、濃度検出結果を２５５階調のテーブルに割り付け、１４４〜２５５階調の高濃度側の検出値を用いて現像バイアス値を決定するようにした制御方法が提案されている。通常、感光体上での画像濃度は現像剤自体のトナー濃度むらや感光体の帯電むらなどの影響を受けやすく、また、装置の環境条件（温度、湿度）や感光体の経時変化の影響もあり、目標とするトナー濃度が得られる現像バイアス値を精度よく決定することは困難である。

特開２００８−１３９５８８号公報

そこで、本発明の目的は、目標とするトナー濃度が得られる現像バイアス値を精度よく決定することのできる画像形成装置を提供することにある。

以上の目的を達成するため、本発明の一形態である画像形成装置は、
画像データに基づいて感光体上に静電潜像を形成し、該静電潜像をトナーによってトナー像化し、該トナー像を転写材上に転写する画像形成装置において、
所定の作像条件にて前記感光体上又は前記転写材上に所定の画像パターンを形成する画像パターン形成手段と、
前記画像パターン形成手段によって前記感光体上又は前記転写材上に形成された画像パターンの濃度を光学的に検出する濃度検出手段と、
環境条件を検出する環境条件検出手段と、
感光体の累積駆動時間を検出する累積駆動時間検出手段と、
前記濃度検出手段によって検出された画像パターンの濃度に基づいて、目標とするトナー濃度を得るための現像バイアス値を決定する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記環境条件検出手段によって検出された環境条件と、前記累積駆動時間検出手段によって検出された累積駆動時間とに基づいて、トナーが前記感光体上に付着し始める現像バイアス値である現像立ち上がりポイントを算出し、該現像立ち上がりポイントを基準として前記濃度検出手段によって検出された画像パターンの濃度から目標とするトナー濃度が得られる現像バイアス値を決定すること、
を特徴とする。

前記画像形成装置においては、環境条件と感光体の累積駆動時間とに基づいて現像立ち上がりポイントを算出し、該現像立ち上がりポイントを基準として濃度検出手段によって検出された画像パターンの濃度から目標とするトナー濃度が得られる現像バイアス値を決定するため、現像剤自体のトナー濃度むらや感光体の帯電むらなどの影響、環境条件や感光体の経時変化の影響などにも拘わらず、目標とするトナー濃度が得られる現像バイアス値を精度よく決定することができる。

本発明によれば、目標とするトナー濃度が得られる現像バイアス値を精度よく決定することができる。

一実施例である画像形成装置を示す概略構成図である。前記画像形成装置の制御部の要部を示すブロック図である。現像バイアス電圧と感光体へのトナー付着量との関係（比較例での制御方法）を示すグラフである。光学センサによるトナー濃度の検出形態を示す説明図である。現像バイアス電圧と感光体へのトナー付着量との関係（本発明例での制御方法）を示すグラフである。現像立ち上がりポイントを説明するためのグラフである。環境条件による現像バイアス電圧と感光体へのトナー付着量との関係を示すグラフである。トナー濃度の制御手順を示すフローチャート図である。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。

（画像形成装置の概略構成、図１参照）
一実施例である画像形成装置は、図１に示すように、タンデム方式の電子写真プリンタであり、概略、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色のトナー画像を形成するための作像ユニット１０（１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ）と、中間転写ユニット２０と、記録シートを収容した給紙ユニット３０と、定着ユニット３５と、画像読取りユニット４０と、で構成されている。

作像ユニット１０は、それぞれ、感光体ドラム１１、帯電チャージャ１２、現像器１３、露光装置１４などを配置したもので、露光装置１４から照射される光によってそれぞれの感光体ドラム１１上に描画される静電潜像を現像器１３で現像して各色のトナー画像を形成する。画像データは、画像読取りユニット４０からあるいはコンピュータから制御部５０に転送されてくる。

中間転写ユニット２０は、矢印Ｚ方向に無端状に回転駆動される中間転写ベルト２１を備え、各感光体ドラム１１と対向する転写チャージャ２２から付与される電界にて、各感光体ドラム１１上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト２１上に１次転写して合成する。なお、このような電子写真法による画像形成プロセスは周知であり、詳細な説明は省略する。

装置本体の下部には、記録シートを１枚ずつ給紙する給紙ユニット３０が配置され、記録シートは給紙ローラ３１から前記中間転写ベルト２１と２次転写ローラ２５とのニップ部に搬送され、ここでトナー画像（合成カラー画像）が記録シート上に２次転写される。その後、記録シートは定着ユニット３５に搬送されてトナーの加熱定着を施され、装置本体の上面に配置されたトレイ部３６に排出される。

画像安定化制御（トナー付着量を調整するための現像バイアス電圧の制御や各色の形成位置を調整するためのレジスト制御）を行うための各色での画像パターンを検出するセンサＳＥ１は、中間転写ベルト２１の表面に、２次転写部の下流側で、対向して配置されている。このセンサＳＥ１は光学式の反射型センサである（詳しくは図４を参照して以下に説明する）。なお、この種の光学センサＳＥ１は、各感光体ドラム１１上で画像パターンを検出するように配置されていてもよく、あるいは、２次転写後に記録シート上で画像パターンを検出するように配置されていてもよい。

さらに、装置本体内には、環境条件（温度、湿度）を検出するためのセンサＳＥ２が配置されている。

（制御部、図２参照）
制御部５０は、図２に示すように、ＣＰＵ５１を中心として構成され、ＣＰＵ５１は制御プログラムを格納したＲＯＭ、ワークメモリなどを備え、センサＳＥ１，ＳＥ２からの検出信号が入力される。また、感光体ドラム１１の累積駆動時間を検出するカウンタＣ１からの検出信号が入力される。前記現像器１３の現像ローラ１３ａには現像バイアスが電源回路Ｅ１から印加され、電源回路Ｅ１はＣＰＵ５１によって印加電圧値を制御される。さらに、ＣＰＵ５１は、画像形成装置の動作を全体的に制御し、特に、以下に説明するように、感光体ドラム１１へのトナー付着量を調整するための現像バイアス電圧の制御を行う。

（トナー付着量調整制御、図３参照）
ここで、トナー付着量調整制御について説明する。この制御は、前記作像ユニット１０、中間転写ユニット２０を駆動しつつ、感光体帯電電圧、画像露光量、現像バイアス、１次転写電流などを所定の条件として、感光体ドラム１１上に形成した画像パターンを中間転写ベルト２１上に転写し、転写された画像パターンの濃度をセンサＳＥ１で検出し、その検出結果に基づいて、目標とするトナー濃度を得るための現像バイアス電圧値を決定するものである。

現像バイアス電圧値に対する感光体ドラム１１へのトナー付着量は、予め設計値として直線Ａとして設定されている。一方、実際の制御では、センサＳＥ１によって星印で示す複数の位置で画像パターンの濃度を検出し、結果として直線Ａ’に示す検出結果を得ることになる。センサＳＥ１は高濃度領域では感度が悪く、また、低濃度領域では現像ばらつきが大きい。センサＳＥ１で精度よく検出できるのは中間調領域（シート上への２次転写後の付着量とし１．０〜３．５ｇ／ｍ²）のみである。それゆえ、センサＳＥ１による検出結果（直線Ａ’）は、正規の直線Ａに対して誤差を持つことになり、そのままでは目標とするトナー濃度ａを得るための現像バイアス電圧値がＶ１であるのに対して高い目のＶ１’に設定されてしまう。

（光学センサ、図４参照）
光学センサＳＥ１は、図４に示すように、発光素子からの発光Ｂ１の中間転写ベルト２１上での反射光Ｂ２が受光素子に入力した値を検出値としている。ベルト２１上には画像パターン（トナー）Ｔが形成されている。反射光Ｂ２は正反射波であり、ベルト２１と画像パターンＴとの面積比率を測定していることになり、画像パターンＴの高さ方向の感度がなく、高濃度側での付着量の検出精度が低い。

（トナー付着量の制御、図５〜図８参照）
図５に示す直線Ａは、図３に示した直線Ａと同じく、本来的に設定された、現像バイアス電圧値と感光体ドラム１１へのトナー付着量との関係を示している。本実施例では、センサＳＥ１の検出感度が高い中間調（シート上への２次転写後の付着量とし１．０〜３．５ｇ／ｍ²）での複数の画像パターンの濃度を検出し（☆印参照）、それらの検出値に基づいて目標とするトナー濃度を得るための現像バイアス電圧値を決定する際、現像立ち上がりポイントＰを考慮することとしている。現像立ち上がりポイントＰとは、トナーが感光体ドラム１１上に付着し始める現像バイアス電圧値（□印参照）である。つまり、図５に示すように、☆印で示す複数の検出値と□印で示す現像立ち上がりポイントＰを結ぶと直線Ａが算出される。従って、中間調での検出値が若干ばらついたとしても、目標とするトナー濃度ａを得るための現像バイアス電圧値Ｖ１を精度よく決定することができる。なお、現像立ち上がりポイントＰは感光体の特性によっても異なるが、この特性は所与の条件として予め図５の特性に含まれている。

さらに、本実施例では、前記センサＳＥ２によって検出された環境条件（温度、湿度）、及び、前記カウンタＣ１によって検出された感光体ドラム１１の累積駆動時間に基づいて、現像立ち上がりポイントＰを算出する。現像立ち上がりポイントＰは図６に示す特性に基づいて算出する。つまり、感光体ドラム１１の累積駆動時間に比例して高くなり、かつ、絶対湿度に比例して高くなる。ここで、ＬＬ環境とは温度が１０℃で湿度が１５％程度を意味し、ＮＮ環境とは温度が２３℃で湿度が６５％程度を意味し、ＨＨ環境とは温度が３０℃で湿度が８５％程度を意味する。現像立ち上がりポイントＰに関しては、以下の表１に示すテーブルが予めＣＰＵ５１のメモリに格納されている。表１は、環境（絶対湿度）を５ステップ、駆動時間を１２ステップに割り付けたテーブルを一例として示している。

そして、算出された現像立ち上がりポイントＰを基準として、前記センサＳＥ１によって検出された画像パターンの濃度から目標とするトナー濃度が得られる現像バイアス電圧値を決定する。現像バイアス電圧値に対する感光体ドラム１１へのトナー付着量は、図７のグラフに示すように、環境条件に応じて変化するが、複数の中間調での画像パターンの濃度をセンサＳＥ１で検出することで現像バイアス電圧値に対するトナー付着量の特性を正確に認識することができる。また、現像バイアス電圧値に対するトナー付着量は、トナーの帯電量や現像剤中のトナー濃度（キャリアとトナーの混合物に対するトナー比率）によって変化するが、これらは所与の条件として予め図７の特性に含まれている。

ここで、トナー濃度を制御する手順について図８のフローチャートを参照して説明する。ＣＰＵ５１は、まず、センサＳＥ１による温度・湿度情報から絶対湿度を検出し（ステップＳ１）、カウンタからの情報にて感光体ドラム１１の累積駆動時間を検出する（ステップＳ２）。次に、これらの検出結果に基づいて、前記表１のテーブルを参照して現像立ち上がりポイントＰを算出する（ステップＳ３）。

次に、所定の作像条件（特に、現像バイアス電圧値に関しては複数に設定される）で複数の中間調の画像パターンを感光体ドラム１１上に形成し、中間転写ベルト２１上に転写し（ステップＳ４）、その濃度をセンサＳＥ１によって検出する（ステップＳ５）。次に、現像立ち上がりポイントＰと濃度検出結果に基づいて、目標とするトナー濃度が得られる現像バイアス電圧値を決定する（ステップＳ６）。

以上のごとく、本実施例においては、環境条件（絶対湿度）と感光体ドラム１１の累積駆動時間とに基づいて現像立ち上がりポイントＰを算出し、該現像立ち上がりポイントＰを基準としてセンサＳＥ１によって検出された画像パターンの濃度から目標とするトナー濃度が得られる現像バイアス値を決定するため、現像剤自体のトナー濃度むらや感光体の帯電むらなどの影響、環境条件や感光体ドラム１１の経時変化の影響などにも拘わらず、目標とするトナー濃度が得られる現像バイアス値を精度よく決定することができる。

現像バイアス電圧値の制御において中間調での画像パターンの濃度を検出することが好ましい。光学方式のセンサＳＥ１は中間調の濃度を精度よく検出できるからである。センサＳＥ１の感度が最も高い中間調は、用紙上でのトナー付着量で２．５〜３．０ｇ／ｍ²であり、１．０〜３．５ｇ／ｍ²程度の画像パターンであることが好ましい。

また、複数の画像パターンの濃度を検出することにより、より正確な濃度を検出することができる。但し、制御に要する時間を短縮するために１種類の画像パターンでの検出結果に基づいてもよい。

（他の実施例）
なお、本発明に係る画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。

特に、画像形成装置の基本的な態様（モノクロ機、カラー機、複写機、プリンタ、複合機）は任意である。

以上のように、本発明は、画像形成装置に有用であり、特に、目標とするトナー濃度が得られる現像バイアス電圧値を精度よく決定できる点で優れている。

１０…作像ユニット
１１…感光体ドラム
１３…現像器
１４…露光装置
２１…中間転写ベルト
５１…ＣＰＵ
ＳＥ１…画像パターン濃度検出用センサ
ＳＥ２…環境条件検出用センサ
Ｃ１…感光体累積駆動検出用カウンタ

Claims

画像データに基づいて感光体上に静電潜像を形成し、該静電潜像をトナーによってトナー像化し、該トナー像を転写材上に転写する画像形成装置において、
所定の作像条件にて前記感光体上又は前記転写材上に所定の画像パターンを形成する画像パターン形成手段と、
前記画像パターン形成手段によって前記感光体上又は前記転写材上に形成された画像パターンの濃度を光学的に検出する濃度検出手段と、
環境条件を検出する環境条件検出手段と、
感光体の累積駆動時間を検出する累積駆動時間検出手段と、
前記濃度検出手段によって検出された画像パターンの濃度に基づいて、目標とするトナー濃度を得るための現像バイアス値を決定する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記環境条件検出手段によって検出された環境条件と、前記累積駆動時間検出手段によって検出された累積駆動時間とに基づいて、トナーが前記感光体上に付着し始める現像バイアス値である現像立ち上がりポイントを算出し、該現像立ち上がりポイントを基準として前記濃度検出手段によって検出された画像パターンの濃度から目標とするトナー濃度が得られる現像バイアス値を決定すること、
を特徴とする画像形成装置。
前記濃度検出手段が検出する画像パターンは中間転写体上に形成されたものであること、を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記濃度検出手段は、中間調での画像パターンの濃度を検出すること、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
前記中間調での画像パターンの濃度は、用紙上でのトナー付着量で１．０〜３．５ｇ／ｍ²であること、を特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
前記濃度検出手段は複数の画像パターンの濃度を検出すること、を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。