JP2014145934A

JP2014145934A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2014145934A
Application number: JP2013014703A
Authority: JP
Inventors: Taro Kurahashi; 太朗倉橋
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2014-08-14
Also published as: CN103969980B; US20140212162A1; EP2759885A1; US9188923B2; CN103969980A

Abstract

【課題】テストパッチのトナー使用量およびキャリブレーションの所要時間を増加させることなく、キャリブレーションに対する、感光体ドラム上での濃度ムラの影響を軽減する。
【解決手段】パターン画像生成部は、１セット目のパターン画像６１の後端と２セット目のパターン画像６２の先端との間隔を、現像ローラーの外周長と、現像ローラーの回転速度と感光体ドラムの回転速度との比との積である濃度変動ピッチで除算した場合の剰余が、少なくともテストパッチの長さより大きくなるように設定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

プリンター、コピー機、ファクシミリ機、複合機などの画像形成装置においては、画像形成時における濃度補正技術として、キャリブレーションというものがある。キャリブレーションでは、露光装置で光線を感光体ドラムに照射して、感光体ドラム上に帯状のテストパッチ（濃度補正用画像）の静電潜像を形成し、現像器からトナーを供給してトナー画像を形成し、トナー画像を中間転写ドラムに転写させた後、光センサー等で光学的に画像濃度を測定し、測定した画像濃度に基づいて、露光装置の露光量、感光体ドラムの表面電位、現像器の現像バイアスなどを調整し、画像形成時の濃度を補正する。

画像形成装置では、感光体ドラムにトナーを供給するために現像器に備えられている現像ローラーの回転軸の偏心、ローラー表面の凹凸などに起因して、ローラーの回転角度に対して現像特性が不均一であると、現像ローラー外周面での現像剤分布にバラつきが生じ、予定しているトナー量のトナーが現像ローラーから感光体ドラムへ正確に付着せず、感光体ドラム上のテストパッチの全域で均一な濃度にならない場合がある。そのような場合、キャリブレーションが正確に行われない可能性がある。

ある画像形成装置では、感光体ドラム上のテストパッチの長さを現像ローラーの外周長以上となるようにして、テストパッチ内の濃度の平均値を測定することで、テストパッチの濃度ムラの影響を軽減している（例えば特許文献１参照）。

特開２００３−２５５６２８号公報

上記の画像形成装置では、テストパッチの長さが現像ローラーの外周長以上としているため、現像ローラーの外周長が大きい場合、テストパッチの長さも大きくする必要があり、テストパッチのトナー使用量が多くなってしまうとともに、キャリブレーションの所要時間が長くなってしまう。

また、例えば、階調内の各濃度に対応するテストパッチを有するパターン画像を２セット形成し、ある濃度設定値についての、１セット目のテストパッチの測定濃度と２セット目のテストパッチの測定濃度とから、その濃度設定についての測定濃度を計算することも考えられるが、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、濃度ムラの変動ピッチ（変動周期）内での、１セット目のテストパッチの位置と２セット目のテストパッチの位置が近い場合、両方のテストパッチの測定濃度が同様に濃度ムラの影響を受けるため、依然として、濃度ムラの影響が軽減されない。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、テストパッチのトナー使用量およびキャリブレーションの所要時間を増加させることなく、キャリブレーションに対する、感光体ドラム上での濃度ムラの影響を軽減する画像形成装置を得ることを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、感光体ドラムと、前記感光体ドラム上の静電潜像にトナーを付着させてトナー画像を現像する現像ローラーと、前記感光体ドラムで複数のキャリブレーション用テストパッチを含むパターン画像を２セット現像させるパターン画像生成部とを備える。前記パターン画像は、階調内の各濃度に対応するテストパッチを有する。そして、前記パターン画像生成部は、１セット目の前記パターン画像の後端と２セット目の前記パターン画像の先端との間隔を、前記現像ローラーの外周長と、前記現像ローラーの回転速度と前記感光体ドラムの回転速度との比との積である濃度変動ピッチで除算した場合の剰余が、少なくとも前記テストパッチの長さより大きくなるように、前記間隔を設定する。

本発明によれば、テストパッチのトナー使用量およびキャリブレーションの所要時間を増加させることなく、キャリブレーションに対する、感光体ドラム上での濃度ムラの影響が軽減される。

図１は、本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。図２は、図１における現像器の一例を示す断面図である。図３は、図１および図２における現像器に対するトナー画像の現像を制御するコントローラーを示すブロック図である。図４は、図１に示す画像形成装置において形成される２セットのパターン画像の一例を示す図である。図５は、図１に示す画像形成装置において形成される２セットのパターン画像間での、テストパッチの位置の関係について説明する図である。図６は、２セットのパターン画像間での、テストパッチの位置の関係の一例について説明する図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。この画像形成装置は、プリンター、ファクシミリ装置、複写機、複合機などといった、電子写真方式の印刷機能を有する装置である。

この実施の形態１の画像形成装置は、タンデム方式のカラー画像形成部を有する。このカラー画像形成部は、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、露光装置２ａ〜２ｄおよび現像器３ａ〜３ｄを有する。感光体ドラム１ａ〜１ｄは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の感光体である。

露光装置２ａ〜２ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄへレーザー光を走査しつつ照射して静電潜像を形成する装置である。レーザー光は、感光体ドラム１ａ〜１ｄの回転方向（副走査方向）に垂直な方向（主走査方向）に走査される。露光装置２ａ〜２ｄは、レーザー光の光源であるレーザーダイオード、およびそのレーザー光を感光体ドラム１ａ〜１ｄへ導く光学素子（レンズ、ミラー、ポリゴンミラーなど）を含むレーザースキャニングユニットを有する。

さらに、感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲には、スコロトロン等の帯電器、クリーニング装置、除電器などが配置されている。クリーニング装置は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の残留トナーを除去し、除電器は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄを除電する。

現像器３ａ〜３ｄは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色のトナーがそれぞれ充填されるトナーコンテナーを接続され、そのトナーコンテナーから供給されるトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄへ供給し、そのトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像に付着させてトナー画像を形成する。

感光体ドラム１ａ、露光装置２ａおよび現像器３ａにより、マゼンタのトナー像の形成が行われ、感光体ドラム１ｂ、露光装置２ｂおよび現像器３ｂにより、シアンのトナー像の形成が行われ、感光体ドラム１ｃ、露光装置２ｃおよび現像器３ｃにより、イエローのトナー像の形成が行われ、感光体ドラム１ｄ、露光装置２ｄおよび現像器３ｄにより、ブラックのトナー像の形成が行われる。

図２は、図１における現像器３ａの一例を示す断面図である。なお、図２では、現像器３ａおよびその周辺について図示しているが、現像器３ｂ〜３ｄおよびそれらの周辺についても同様の構成となっている。

図２に示すように、現像器３ａは、筐体１１と、現像ローラー１２と、攪拌スクリュー１３，１４とを有する。現像器３ａには、トナーコンテナー２１が接続され、トナーコンテナー２１のトナー補給ローラー２２が回転するとトナーがトナーコンテナー２１から現像器３ａへ補給される。現像ローラー１２は、感光体ドラム１ａ上の静電潜像にトナーを付着させてトナー画像を現像する。

図１に戻り、中間転写ベルト４は、感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー画像を１次転写される環状の像担持体（中間転写体）である。中間転写ベルト４は、駆動ローラー５に張架され、駆動ローラー５からの駆動力によって、感光体ドラム１ｄとの接触位置から感光体ドラム１ａとの接触位置への方向へ向かって周回していく。

転写ローラー６は、搬送されてくる用紙を中間転写ベルト４に接触させ、中間転写ベルト４上のトナー画像を用紙に２次転写する。なお、トナー画像を転写された用紙は、定着器９へ搬送され、トナー画像が用紙へ定着される。

ローラー７は、クリーニングブラシを有し、クリーニングブラシを中間転写ベルト４に接触させ、用紙へのトナー画像の転写後に中間転写ベルト４に残ったトナーを除去する。

センサー８は、中間転写ベルト４に光線（測定光）を照射し、その反射光を検出する。この反射光の強度は、トナー濃度や中間転写ベルト４の下地表面の光沢度に応じて変化する。キャリブレーション（つまり、濃度調整および階調調整）の際、センサー８は、中間転写ベルト４の所定の領域に光線を照射し光線の反射光を検出し、その光量に応じた電気信号を出力する。この電気信号は、直接あるいは増幅回路などを介して後述のコントローラー３１に供給され、サンプリングされる。

図３は、図１および図２における現像器３ａ〜３ｄに対するトナー画像の現像を制御するコントローラー３１を示すブロック図である。

コントローラー３１は、上述のローラーなどを駆動する図示せぬ駆動源、現像バイアスおよび１次転写バイアスを印加するバイアス印加回路、並びに露光装置２ａ〜２ｄを制御して、トナー画像の現像、転写および定着、並びに給紙、印刷および排紙を実行させる処理回路である。現像バイアスは、感光体ドラム１ａ〜１ｄと現像器３ａ〜３ｄとの間にそれぞれ印加され、１次転写バイアスは、感光体ドラム１ａ〜１ｄと中間転写ベルト４との間にそれぞれ印加される。コントローラー３１は、トナー画像の現像時に、階調補正テーブルを参照し、各階調の濃度を補正し、補正後の濃度となるようにトナー画像を現像させる。キャリブレーションでは、この階調補正テーブルが調整される。

コントローラー３１は、パターン画像生成部４１、およびパッチ濃度形成部４２を有する。

パターン画像生成部４１は、キャリブレーション時に、感光体ドラム１ａで複数のキャリブレーション用テストパッチを含むパターン画像を２セット現像させる。

各パターン画像は、階調内の各濃度に対応するテストパッチを有する。この実施の形態では、各パターン画像は、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックのトナー色のそれぞれについて、階調内の各濃度に対応するテストパッチを有する。なお、各テストパッチの長さ（副走査方向の長さ）は、現像ローラー１２の外周長より短い。

そして、パターン画像生成部４１は、露光装置２ａの露光タイミングを制御して、１セット目のパターン画像の後端と２セット目のパターン画像の先端との間隔Ｌを、現像ローラー１２の外周長Ｌｏと、現像ローラー１２の回転速度Ｓと感光体ドラム１ａの回転速度Ｄとの比との積である濃度変動ピッチＰ（＝Ｌｏ×Ｓ／Ｄ）で除算した場合の剰余が、少なくともテストパッチの長さ（副走査方向における長さ）より大きくなるように、その間隔Ｌを設定する。

この実施の形態では、パターン画像生成部４１は、間隔Ｌを、上述の剰余が濃度変動ピッチＰの略５０パーセントになるように設定する。

さらに、この実施の形態では、パターン画像生成部４１は、間隔Ｌを、テストパッチの長さの整数倍であり、かつ、上述の剰余が濃度変動ピッチＰの５０パーセントに最も近くなるように設定する。

図４は、図１に示す画像形成装置において形成される２セットのパターン画像の一例を示す図である。

図４に示す例では、１セット目のパターン画像において２列のテストパッチ列６１が形成される。各テストパッチ列６１は、シアン、マゼンタ、イエロー、およびブラックのそれぞれについて、互いに異なる濃度設定値の８つのテストパッチ６１Ｃ，６１Ｍ，６１Ｙ，６１Ｋを含んでいる。同様に、２セット目のパターン画像において２列のテストパッチ列６２が形成される。各テストパッチ列６２は、シアン、マゼンタ、イエロー、およびブラックのそれぞれについて、互いに異なる濃度設定値の８つのテストパッチ６２Ｃ，６２Ｍ，６２Ｙ，６２Ｋを含んでいる。そして、１セット目のパターン画像の後端と２セット目のパターン画像の先端との間隔Ｌが、テストパッチの長さの６倍に設定されている。

パッチ濃度計算部４２は、ある濃度設定値に対応する１セット目のパターン画像内のテストパッチの測定濃度値と２セット目のパターン画像内のテストパッチの測定濃度値との平均値を、その濃度設定値に対応するテストパッチの濃度として計算する。

なお、現像器３ｂ〜３ｄについてのパターン画像生成部４１およびパッチ濃度計算部４２も同様に構成される。

次に、上記画像形成装置の動作について説明する。

図５は、図１に示す画像形成装置において形成される２セットのパターン画像間での、テストパッチの位置の関係について説明する図である。

この実施の形態では、パターン画像生成部４１は、１セット目のパターン画像６１の後端と２セット目のパターン画像６２の先端との間隔Ｌを、現像ローラー１２の外周長Ｌｏと、現像ローラー１２の回転速度Ｓと感光体ドラム１ａの回転速度Ｄとの比との積である濃度変動ピッチＰ（＝Ｌｏ×Ｓ／Ｄ）で除算した場合の剰余が、少なくともテストパッチの長さ（副走査方向における１つのテストパッチの長さ）より大きくなるように、間隔Ｌを設定する。このため、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、各濃度設定値について、濃度変動ピッチＰ内において、１セット目におけるテストパッチの位置と２セット目におけるテストパッチの位置が遠くなる。なお、図５におけるパッチ番号は、各パターン画像６１，６２内での先頭からのテストパッチの順番を示す。

パターン画像生成部４１は、キャリブレーション時に、露光装置２ａの露光タイミングを制御して、１セット目のパターン画像６１を中間転写ベルト４上に形成させ、その後、上述の間隔を開けて、２セット目のパターン画像６２を中間転写ベルト４上に形成させる。

そして、パッチ濃度計算部４２は、センサー８の出力値に基づいて、２セットのパターン画像６１，６２における各テストパッチの測定濃度を特定し、それらの平均値を、各トナー色の各濃度設定値に対する測定濃度として計算する。コントローラー３１は、この測定濃度に基づいて、画像を印刷する際の各濃度についての濃度補正量を調整する。

以上のように、上記実施の形態によれば、濃度変動ピッチＰ内において、１セット目におけるテストパッチの位置と２セット目におけるテストパッチの位置が遠くなるため、それらのテストパッチの測定濃度の平均値を計算することで、濃度ムラの影響が軽減される。

なお、上述の実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。

本発明は、例えば、プリンター、複合機などの画像形成装置に適用可能である。

１ａ〜１ｄ感光体ドラム
１２現像ローラー
４１パターン画像生成部
４２パッチ濃度計算部
６１，６２パターン画像
６１Ｃ，６１Ｍ，６１Ｙ，６１Ｋ，６２Ｃ，６２Ｍ，６２Ｙ，６２Ｋキャリブレーション用テストパッチ

Claims

感光体ドラムと、
前記感光体ドラム上の静電潜像にトナーを付着させてトナー画像を現像する現像ローラーと、
前記感光体ドラムで複数のキャリブレーション用テストパッチを含むパターン画像を２セット現像させるパターン画像生成部とを備え、
前記パターン画像は、階調内の各濃度に対応するテストパッチを有し、
前記パターン画像生成部は、１セット目の前記パターン画像の後端と２セット目の前記パターン画像の先端との間隔を、前記現像ローラーの外周長と、前記現像ローラーの回転速度と前記感光体ドラムの回転速度との比との積である濃度変動ピッチで除算した場合の剰余が、少なくとも前記テストパッチの長さより大きくなるように設定すること、
を特徴とする画像形成装置。
前記パターン画像生成部は、前記間隔を、前記剰余が前記濃度変動ピッチの略５０パーセントになるように設定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記パターン画像生成部は、前記間隔を、前記テストパッチの長さの整数倍であり、かつ、前記剰余が前記濃度変動ピッチの５０パーセントに最も近くなるように設定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記テストパッチの長さは、前記現像ローラーの外周長より短いことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。
ある濃度設定値に対応する前記１セット目のパターン画像内のテストパッチの測定濃度値と前記２セット目のパターン画像内のテストパッチの測定濃度値との平均値を、その濃度設定値に対応する前記テストパッチの濃度として計算するパッチ濃度計算部をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。