JP2013182251A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】印刷ジョブの入力を受けたら、その印刷ジョブの開始前に、現像装置内のトナーを強制的に消費させ、かつ、トナー強制後の現像装置内のトナー濃度が特定目標トナー濃度に近づくようにトナー補給を実行させる事前トナー消費・補給制御を実行した後、ジョブ前プロセスコントロールを実行して画像濃度が目標画像濃度に近づくように画像形成条件を調整する。上記特定目標トナー濃度は当該印刷ジョブの画像面積率に基づいて決定する。
【選択図】図3
Description
上述したように、現像に使用されるトナーの大部分が新規に補給された適正帯電量のトナーとなった時点(図11中符号taで示す時期)のトナー濃度は、図11中破線で示すように、いまだ前回の印刷ジョブ終了時のトナー濃度(過剰帯電量トナーに対応して調整されたトナー濃度)からほとんど変化がなく、適正帯電量のトナーにとっての適正なトナー濃度よりもかなり高い値をとっている。そのため、上記時期taの頃以降は、現像剤中のトナー量過多によってトナーの帯電量不足が生じ、図12中破線で示すように、画像濃度が目標画像濃度よりも高い状態になる(期間A)。
低画像面積率の印刷ジョブ中は、上述したように、画像形成によるトナー消費量が非常に少ないので、現像装置内には現像に使用されないままのトナーが大量に残留し、その結果、現像装置内には、継続的に攪拌作用を受けてトナー帯電量が通常よりも多くなった過剰帯電量トナーが多く存在することになる。そして、更に攪拌作用を受けたトナーは、帯電性能が悪化し、帯電量が通常よりも少なくなった弱帯電トナーとなったり、逆極性に帯電した逆帯電トナーとなったりする。低画像面積率の印刷ジョブのように現像により消費されるトナー量が少ない状態では、その印刷ジョブ中の目標トナー濃度調整制御によりトナー濃度を上昇させて現像剤中のトナー量が増えるので、弱帯電トナーや逆帯電トナーなどの劣化トナーの量は特に増大する。
まず、本実施形態に係るプリンタ1の基本的な構成について説明する。
図1は、本実施形態に係るプリンタ1を示す概略構成図である。
同図のプリンタ1は、トナー像形成手段たるプロセスユニット2として、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック(以下、Y、C、M、Kと記す)用の4つのプロセスユニット2Y,2C,2M,2Kを備えている。これらは、画像を形成する画像形成物質として、互いに異なる色のY、C、M、Kトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。
なお、図2中では各構成部材に符号Yの添え字を付すが、以下の記載では簡素化のため、必要箇所以外は添え字を略して記載する。
図2は作像手段たるプロセスユニット2Yの断面概略図を示す。
Yトナー像を生成するためのプロセスユニット2Yは、感光体ドラムユニット3と現像装置である現像ユニット4とを有し、感光体ドラムユニット3と現像ユニット4は一体的にプリンタ本体100(図1参照)に対して着脱可能となっている。
Δγ≧0.30[mg/cm2/kV]で、かつ、(Vt0−Vtref)≧−0.2[V]の場合(補正条件1)、Vtref=Vt0−0.2[V]に設定する。つまり、補正条件1の場合には、現時点のトナー濃度と同じ目標トナー濃度Vtrefに設定するか、現時点のトナー濃度よりもトナー濃度を下げるような目標トナー濃度Vtrefに設定する。
また、Δγ≦0.30[mg/cm2/kV]で、かつ、(Vt0−Vtref)<0.2[V]の場合(補正条件2)、Vtref=Vt0+0.2Vに設定する。つまり、補正条件2の場合には、現時点のトナー濃度よりもトナー濃度を上げるような目標トナー濃度Vtrefに設定する。
補正条件1及び補正条件2に当てはまらない条件では、目標トナー濃度Vtrefを補正せずに、前回の値をそのまま使用する。
印刷ジョブを実行し、1枚目の印刷を開始したら、トナー濃度センサ14の出力Vt1(1枚目の印刷時におけるトナー濃度)を取得する。そして、現在のトナー濃度Vt1と目標トナー濃度Vtrefとの差を求める。また、1枚目の印刷に係る画像情報を取得し、1枚目の画像の画素数と解像度から、1枚目の画像の画像面積S1を算出する。単位潜像面積あたりのトナー付着量は予め把握されているので、1枚目の印刷時の画像面積S1から、1枚目の印刷時に消費されるトナー量を推定できる。このようにして得た、現在のトナー濃度Vtnと目標トナー濃度Vtrefとの差、及び、1枚目の画像面積S1から、2枚目の印刷時に補給すべきトナー補給量H2を算出する。
次回(n+1枚目)の印刷時のトナー補給量Hn+1は、以下の式(1)により求めることができる。ただし、比例係数K1、K2、K3は定数である。
Hn+1[mg] = K1×(Vtn−Vtref) + K2×Sn×(1+K3×(Vtn−Vtref)) ・・・(1)
例えば、K1=50、Vtn=3.20[V]、Vtref=3.00[V]、K2=0.5、Sn=31[cm2]、K3=0.5の場合、次回(n+1回目)の印刷時のトナー補給量Hn+1=50×0.2+0.5×31×(1+0.5×0.2)=27.05[mg]となる。
上述したとおり、印刷ジョブの内容(画像面積率)が大きく変化すると、その変化後の印刷ジョブにおいて画像濃度に大きな変動が生じる場合があり、この場合、安定して目標画像濃度を得ることができない。また、特に低画像面積率の印刷ジョブから高画像面積率の印刷ジョブへ切り替わった場合、低画像面積率の印刷ジョブ中に現像ユニット4内に残留したトナーが劣化して地汚れやトナー飛散を生じさせることがある。そこで、本実施形態では、低画像面積率の印刷ジョブから高画像面積率の印刷ジョブへ切り替わった場合、高画像面積率の印刷ジョブの前に、以下のようなジョブ実行前制御を実行する。
なお、以下の説明では、プロダクションプリンティング用途に用いられる前提で、1回の印刷ジョブで同じ印刷物を大量(数万枚単位)に連続プリントする場合を例に挙げて説明するが、オフィス用途などの他の用途においても同様である。
本実施形態において、新しい印刷ジョブが入力されたら、まず、事前トナー消費・補給制御の実施の可否を、過去の所定期間内に形成した画像の画像面積率の累積平均に基づいて判断する。具体的には、制御部36は、過去の印刷ジョブにおける画像情報から過去の所定期間に形成された画像の画像面積率の累積平均を算出し(S1)、算出した画像面積率累積平均が閾値Aを下回っていたら(S2のNo)、事前トナー消費・補給制御を実施し、閾値A以上であれば(S2のYes)、事前トナー消費・補給制御を実施しない。ただし、閾値A以上であっても(S2のYes)、事前トナー消費・補給制御の一部であるトナー濃度調整制御(S5)は実行する。
一般に二成分現像剤において、トナー濃度Tcとトナー帯電量Q/Mとの間には、トナー濃度Tcの上昇に伴ってトナー帯電量Q/Mが減少するという関係が成り立つ。また、現像能力(現像γ)とトナー帯電量Q/Mとの間には、トナー帯電量Q/Mの上昇に伴って現像能力(現像γ)が減少するという関係が成り立つ。
一方、画像面積率(%)を一定にして画像出力を行った場合、トナーの現像ユニット内平均残留時間と画像面積率(%)との間には、画像面積率の上昇に伴ってトナーの現像ユニット内平均残留時間が減少するという関係が成り立つ。そして、トナーの現像ユニット内平均残留時間が多いほど、トナー帯電量Q/Mは上昇することから、画像面積率とトナー帯電量との間には、画像面積率の上昇に伴ってトナー帯電量が減少するという関係が成り立つ。ただし、トナー帯電量Q/Mは撹拌時間がある一定時間を超えると下がる傾向にある。
(態様A)
印刷ジョブ等の画像形成ジョブの入力を受けることにより、回転駆動する感光体ドラム10等の潜像担持体上の潜像を現像ユニット4等の現像装置によりトナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いて現像し、これにより得られるトナー像を最終的に記録紙等の記録材上に転写するとともに、現像により消費した分のトナーを所定の補給タイミングでトナー補給手段により該現像装置へ補給する画像形成装置において、上記潜像担持体上の非画像領域に上記現像装置内のトナーを付着させて該現像装置内のトナーを強制的に消費するトナー強制消費制御を実行する制御部36等のトナー強制消費制御手段と、上記現像装置内における現像剤中のトナー濃度が目標トナー濃度に近づくように上記トナー補給手段にトナー補給させるトナー補給制御を実行する制御部36等のトナー補給制御手段と、画像形成ジョブの入力を受けたら、該画像形成ジョブの画像形成を開始する前に、上記トナー強制消費制御手段にトナー強制消費制御を実行させ、かつ、該トナー強制消費制御によりトナー消費された後の上記現像装置内における現像剤中のトナー濃度が特定目標トナー濃度に近づくように上記トナー補給制御手段に上記トナー補給制御を実行させる事前トナー消費・補給制御を実行した後、該事前トナー消費・補給制御後における画像濃度が目標画像濃度に近づくように画像形成条件を調整するジョブ前プロセスコントロール等の事前画像濃度調整制御を実行する制御部36等のジョブ実行前制御手段とを有し、上記ジョブ実行前制御手段は、当該画像形成ジョブの画像形成を開始する前に、該画像形成ジョブにより形成される画像1枚あたりのトナー消費量の指標となる画像面積率等のトナー消費指標値を取得し、取得したトナー消費指標値に基づいて上記事前トナー消費・補給制御で用いる上記特定目標画像濃度を決定することを特徴とする。
これによれば、画像形成ジョブの画像形成開始時から画像濃度を安定化させることができ、かつ、当該画像形成ジョブ中に地汚れ、トナー飛散、トナーチリ、トナーボソツキが発生することを抑制できる。
上記態様Aにおいて、画像を連続して形成する連続画像形成ジョブ中の所定のタイミング(例えば10枚印刷ごと)で、画像濃度が目標画像濃度に近づくように、目標トナー濃度を含む画像形成条件を調整する紙間目標トナー濃度調整制御等の画像濃度調整制御を実行する制御部36等の画像濃度調整制御手段を有し、上記ジョブ実行前制御手段は、取得したトナー消費指標値に対応する画像を連続形成する連続画像形成ジョブを行う場合に上記画像濃度調整制御を上記所定のタイミングが到来するたびに繰り返し実行することで調整される目標トナー濃度の調整幅が規定範囲内になるときの当該目標トナー濃度の値を、上記特定の目標トナー濃度として決定することを特徴とする。
これによれば、画像形成ジョブの画像形成開始時からトナー濃度の変動が少なく、トナー濃度も安定することから、安定して画像濃度を維持することができる。
上記態様A又はBにおいて、上記事前画像濃度調整制御は、上記潜像担持体上に画像濃度調整用の潜像パターンを形成させ、該潜像パターンを上記現像装置により現像させて画像濃度調整用の階調パターン等のトナーパターンを形成させ、該トナーパターンに付着するトナー量をトナー付着量検出手段により検出した結果に基づいて上記画像形成条件を調整するものであることを特徴とする。
これによれば、実際に作像したトナーパターンに基づいて画像形成条件を調整するので、高精度な画像濃度調整が可能となる。
上記態様A〜Cのいずれかの態様において、上記ジョブ実行前制御手段は、上記事前トナー消費・補給制御を実行した後、上記現像装置内の現像剤を攪拌してから、上記事前画像濃度調整制御を実行することを特徴とする。
これによれば、画像形成ジョブの実行前にトナー帯電量が不足する事態を抑制でき、より安定して画像濃度を維持することができる。
上記態様A〜Dのいずれかの態様において、上記ジョブ実行前制御手段は、上記トナー強制消費制御を実行させながら上記トナー補給制御を実行させることを特徴とする。
これによれば、トナー強制消費制御を実行した後にトナー補給制御を開始する場合と比較して、ジョブ実行前制御に要する時間を短縮化でき、画像形成ジョブの開始時間の遅れを軽減できる。
上記態様A〜Eのいずれかの態様において、使用者等の指示者の指示を受け付ける操作パネル等の指示受付手段と、上記指示受付手段が受け付けた指示に応じて、上記ジョブ実行前制御手段に上記事前トナー消費・補給制御及び上記事前画像濃度調整制御を実行させるか否かを選択する制御部36等の選択手段とを有することを特徴とする。
これによれば、画質を優先するか、画像形成ジョブの開始時間やトナーイールドを優先するかが、指示者が選択可能となるので、利便性が向上する。
上記態様A〜Fのいずれかの態様において、過去の所定期間(例えば1000枚)内に画像形成された画像1枚あたりのトナー消費量の指標となるトナー消費指標値(平均画像面積率)を記憶する画像形成履歴記憶手段を有し、上記ジョブ実行前制御手段は、上記取得したトナー消費指標値のほか、上記画像形成履歴記憶手段に記憶されたトナー消費指標値にも基づいて、上記事前トナー消費・補給制御で用いる上記特定目標画像濃度を決定することを特徴とする。
これによれば、過去の画像形成ジョブの内容によらず、トナー飛散、地汚れ、トナーチリ、トナーボソツキなどの異常画像の発生なく、安定した画像濃度の画像を出力することができる。
上記態様A〜Gのいずれかの態様において、上記現像装置内のキャリアの劣化度合いの指標となる現像スリーブ走行距離等のキャリア劣化指標値を記憶するキャリア劣化指標値記憶手段を有し、上記ジョブ実行前制御手段は、上記取得したトナー消費指標値のほか、上記キャリア劣化指標値記憶手段に記憶されたキャリア劣化指標値にも基づいて、上記事前トナー消費・補給制御で用いる上記特定目標画像濃度を決定することを特徴とする。
これによれば、現像剤中のキャリアが多少劣化した状態になっても、トナー飛散、地汚れ、トナーチリ、トナーボソツキなどの異常画像の発生なく、安定した画像濃度の画像を出力することができる。
上記態様A〜Hのいずれかの態様において、温度及び湿度の少なくとも一方を検知する検知手段を有し、上記ジョブ実行前制御手段は、上記取得したトナー消費指標値のほか、上記検知手段の検知結果にも基づいて、上記事前トナー消費・補給制御で用いる上記特定目標画像濃度を決定することを特徴とする。
これによれば、温湿度環境によらず、トナー飛散、地汚れ、トナーチリ、トナーボソツキなどの異常画像の発生なく、安定した画像濃度の画像を出力することができる。
上記態様A〜Iのいずれかの態様において、前回の画像形成ジョブが終了してから画像形成動作が行われずに放置された時間を記憶する放置時間記憶手段を有し、上記ジョブ実行前制御手段は、上記取得したトナー消費指標値のほか、上記放置時間記憶手段に記憶された放置時間にも基づいて、上記事前トナー消費・補給制御で用いる上記特定目標画像濃度を決定することを特徴とする。
これによれば、放置時間によらず、トナー飛散、地汚れ、トナーチリ、トナーボソツキなどの異常画像の発生なく、安定した画像濃度の画像を出力することができる。
2 プロセスユニット
4 現像ユニット
9 帯電ローラ
10 感光体ドラム
11 露光ユニット
12 第一搬送スクリュー
13 第二搬送スクリュー
14 トナー濃度センサ
15 現像スリーブ
27 中間転写ベルト
28 ベルトクリーニングユニット
29 一次転写ローラ
33 二次転写ローラ
34 定着ユニット
36 制御部
39 トナーボトル
41 トナー付着量検知センサ
Claims (10)
- 画像形成ジョブの入力を受けることにより、潜像担持体上に潜像を形成し、該潜像を現像装置によりトナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いて現像し、これにより得られるトナー像を最終的に記録材上に転写するとともに、現像により消費した分のトナーを所定の補給タイミングでトナー補給手段により該現像装置へ補給する画像形成装置において、
上記潜像担持体上の非画像領域に上記現像装置内のトナーを付着させて該現像装置内のトナーを強制的に消費するトナー強制消費制御を実行するトナー強制消費制御手段と、
上記現像装置内における現像剤中のトナー濃度が目標トナー濃度に近づくように上記トナー補給手段にトナー補給させるトナー補給制御を実行するトナー補給制御手段と、
画像形成ジョブの入力を受けたら、該画像形成ジョブの画像形成を開始する前に、上記トナー強制消費制御手段にトナー強制消費制御を実行させ、かつ、該トナー強制消費制御によりトナー消費された後の上記現像装置内における現像剤中のトナー濃度が特定目標トナー濃度に近づくように上記トナー補給制御手段に上記トナー補給制御を実行させる事前トナー消費・補給制御を実行した後、該事前トナー消費・補給制御後における画像濃度が目標画像濃度に近づくように画像形成条件を調整する事前画像濃度調整制御を実行するジョブ実行前制御手段とを有し、
上記ジョブ実行前制御手段は、上記入力を受けた画像形成ジョブにより形成される画像1枚あたりのトナー消費量の指標となるトナー消費指標値を取得し、取得したトナー消費指標値に基づいて上記事前トナー消費・補給制御で用いる上記特定目標画像濃度を決定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、
画像を連続して形成する連続画像形成ジョブ中の所定のタイミングで、画像濃度が目標画像濃度に近づくように、目標トナー濃度を含む画像形成条件を調整する画像濃度調整制御を実行する画像濃度調整制御手段を有し、
上記ジョブ実行前制御手段は、取得したトナー消費指標値に対応する画像を連続形成する連続画像形成ジョブを行う場合に上記画像濃度調整制御を上記所定のタイミングが到来するたびに繰り返し実行することで調整される目標トナー濃度の調整幅が規定範囲内になるときの当該目標トナー濃度の値を、上記特定の目標トナー濃度として決定することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1又は2の画像形成装置において、
上記事前画像濃度調整制御は、上記潜像担持体上に画像濃度調整用の潜像パターンを形成させ、該潜像パターンを上記現像装置により現像させて画像濃度調整用のトナーパターンを形成させ、該トナーパターンに付着するトナー量をトナー付着量検出手段により検出した結果に基づいて上記画像形成条件を調整するものであることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
上記ジョブ実行前制御手段は、上記事前トナー消費・補給制御を実行した後、上記現像装置内の現像剤を攪拌してから、上記事前画像濃度調整制御を実行することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
上記ジョブ実行前制御手段は、上記トナー強制消費制御を実行させながら上記トナー補給制御を実行させることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
指示者の指示を受け付ける指示受付手段と、
上記指示受付手段が受け付けた指示に応じて、上記ジョブ実行前制御手段に上記事前トナー消費・補給制御及び上記事前画像濃度調整制御を実行させるか否かを選択する選択手段とを有することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
過去の所定期間内に画像形成された画像1枚あたりのトナー消費量の指標となるトナー消費指標値を記憶する画像形成履歴記憶手段を有し、
上記ジョブ実行前制御手段は、上記取得したトナー消費指標値のほか、上記画像形成履歴記憶手段に記憶されたトナー消費指標値にも基づいて、上記事前トナー消費・補給制御で用いる上記特定目標画像濃度を決定することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
上記現像装置内のキャリアの劣化度合いの指標となるキャリア劣化指標値を記憶するキャリア劣化指標値記憶手段を有し、
上記ジョブ実行前制御手段は、上記取得したトナー消費指標値のほか、上記キャリア劣化指標値記憶手段に記憶されたキャリア劣化指標値にも基づいて、上記事前トナー消費・補給制御で用いる上記特定目標画像濃度を決定することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
温度及び湿度の少なくとも一方を検知する検知手段を有し、
上記ジョブ実行前制御手段は、上記取得したトナー消費指標値のほか、上記検知手段の検知結果にも基づいて、上記事前トナー消費・補給制御で用いる上記特定目標画像濃度を決定することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
前回の画像形成ジョブが終了してから画像形成動作が行われずに放置された時間を記憶する放置時間記憶手段を有し、
上記ジョブ実行前制御手段は、上記取得したトナー消費指標値のほか、上記放置時間記憶手段に記憶された放置時間にも基づいて、上記事前トナー消費・補給制御で用いる上記特定目標画像濃度を決定することを特徴とする画像形成装置。
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