JP2015108772A

JP2015108772A - 画像形成装置

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Publication number: JP2015108772A
Application number: JP2013252318A
Authority: JP
Inventors: 中野　潤; Jun Nakano; 潤中野
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2013-12-05
Filing date: 2013-12-05
Publication date: 2015-06-11
Anticipated expiration: 2033-12-05
Also published as: JP6091404B2

Abstract

【課題】文字や線画の画質を維持しつつトナー消費量を適切に削減する画像形成装置を得る。
【解決手段】テストトナーパターン生成部４１は、文字および線画のトナーパターンについてのセンサーの出力と既知の相関関係を有するセンサーの出力を有するテストトナーパターンを、複数の露光パルス幅に対応して複数個、中間転写ベルト４上に形成させる。そして、パルス幅決定部４２は、複数の露光パルス幅に対応して得られたセンサーの出力値に基づいて、文字および線画のトナーパターンについての露光パルス幅を決定する。
【選択図】図２

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、複合機などの画像形成装置において、トナー消費量が多くなると、ランニングコストが大きくなってしまう。そのため、トナー消費量を抑制する技術として、露光パルス幅を調整してトナー消費量を抑制する技術などが提案されている。しかし、プリントエンジンの状態によって、トナーによる現像プロセスが影響を受けるため、画一的に露光パルス幅を調整すると、トナー消費量が削減されなかったり、文字や線画の画質が低下してしまったりすることがある。

そこで、ある画像形成装置では、テスト用のラインパターンを中間転写ベルト上に形成し、そのラインパターンの線幅をセンサーで検出し、トナー付着量が所定値になるように、その線幅に基づいて画像形成条件を設定している（例えば特許文献１参照）。

特開２０１０−１３９８５７号公報

しかしながら、上述の画像形成装置では、線幅を考慮しているものの、ラインパターンにおいてトナーがどの程度積載しているか（つまり、トナーがどの程度の厚みを有するか）を考慮しておらず、トナー消費量が適切に削減されているとはいえない。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、文字や線画の画質を維持しつつトナー消費量を適切に削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、感光体と、画素ごとに露光パルス幅を設定して光線を前記感光体に照射して静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像をトナーで現像しトナーパターンを形成する現像装置と、前記トナーパターンを転写される中間転写体と、前記中間転写体上のトナーパターンを検出するセンサーと、文字および線画のトナーパターンについての前記センサーの出力と既知の相関関係を有する前記センサーの出力が得られるテストトナーパターンを、複数の露光パルス幅に対応して複数個、前記中間転写体上に形成させるテストトナーパターン生成部と、前記複数の露光パルス幅に対応して得られた前記センサーの出力値に基づいて、前記文字および線画のトナーパターンについての前記露光パルス幅を決定するパルス幅決定部とを備える。

本発明によれば、文字や線画の画質を維持しつつトナー消費量を適切に削減する画像形成装置が得られる。

図１は、本発明の実施の形態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における露光装置２ａ〜２ｄの構成およびその周辺の電子回路の構成の一例を示す図である。図３は、図２におけるテストトナーパターン生成部４１によって形成されるテストトナーパターンの一例を示す図である。図４は、図３におけるセンサー８によるテストトナーパターンの濃度測定について説明する図である。図５は、図３におけるテストトナーパターン６１〜６４の一例を示す図である。図６は、露光パルス幅について説明する図である。図７は、図２におけるパルス幅決定部４２の動作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。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。

この実施の形態の画像形成装置は、タンデム方式のカラー現像装置を有する。このカラー現像装置は、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、露光装置２ａ〜２ｄおよび現像装置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、画素ごとに露光パルス幅を設定して光線を感光体ドラム１ａ〜１ｄに照射して静電潜像を形成する。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、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。

現像装置３ａ〜３ｄには、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色のトナーが充填されているトナーカートリッジがそれぞれ装着され、トナーカートリッジからトナーが供給され、キャリアとともに現像剤を構成する。現像装置３ａ〜３ｄは、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パターンを形成する。

感光体ドラム１ａ、露光装置２ａ、および現像装置３ａにより、マゼンタの現像が行われ、感光体ドラム１ｂ、露光装置２ｂ、および現像装置３ｂにより、シアンの現像が行われ、感光体ドラム１ｃ、露光装置２ｃ、および現像装置３ｃにより、イエローの現像が行われ、感光体ドラム１ｄ、露光装置２ｄ、および現像装置３ｄにより、ブラックの現像が行われる。

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、トナーパターンの濃度測定に使用される光学式センサーであって、中間転写ベルト４に光線を照射し、その反射光を検出する。例えば、トナー濃度調整の際、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その反射光を検出し、その光量に応じた電気信号を出力する。

図２は、図１における露光装置２ａ〜２ｄの構成およびその周辺の電子回路の構成の一例を示す図である。なお、図２に示す露光装置は、感光体ドラム１ａ用の露光装置２ａであり、感光体ドラム１ｂ〜１ｄ用の露光装置２ｂ〜２ｄも同様の構成を有する。

図２において、レーザーダイオード２１は、レーザー光を出射する光源である。光学系２２は、レーザーダイオード２１からポリゴンミラー２３までの間、および／またはポリゴンミラー２３から感光体ドラム１ａおよびＰＤセンサー２４までの間に配置された各種レンズ群である。光学系２２には、ｆθレンズなどが使用される。

また、ポリゴンミラー２３は、感光体ドラム１ａの軸に対して垂直な軸を有し、その軸に垂直な断面が多角形であり、その側面がミラーとなっている素子である。ポリゴンミラー２３は、その軸を中心に回転し、レーザーダイオード２１から出射した光を感光体ドラム１ａの軸方向（主走査方向）に沿って走査する。

また、ＰＤセンサー２４は、主走査同期信号を生成するためにポリゴンミラー２３により走査された光を受光するセンサーである。ＰＤセンサー２４は、光が入射すると、光量に応じた出力電圧を誘起する。ＰＤセンサー２４は、光が走査される線上の所定の位置に配置され、光のスポットがその位置を通過するタイミングを検出する。

また、ドライバー回路３１は、レーザーダイオード２１を駆動する回路である。ドライバー回路３１は、画像形成のための駆動信号に基づき、レーザーダイオード２１を制御してレーザー光を出射させる。

また、検出回路３２は、ＰＤセンサー２４の出力波形において、ＰＤセンサー２４上を光が走査されることにより形成されるパルスを電気的に検出する回路である。

また、コントローラー３３は、画像処理部３４から供給される画像データに基づいてドライバー回路３１に駆動信号を出力し、画像データに基づく静電潜像を感光体ドラム１ａ上に形成させる。画像処理部３４は、ラスタライズなどにより生成されたビットマップ画像データに対してスクリーン処理などを実行し、処理後の画像データをコントローラー３３に供給する。

この画像データでは、各画素の濃度が指定されている。画像データによる濃度の値からレーザーダイオード２１の点灯期間の長さが決定される。この実施の形態では、濃度は０から１５までの１６段階のいずれかの値で指定される。コントローラー３３は、主走査方向における各画素についてのレーザーダイオード２１の点灯期間を、この駆動信号で制御する。そして、レーザーダイオード２１、光学系２２、ポリゴンミラー２３、感光体ドラム１ａおよび現像装置３ａにより、コントローラー３３により指定された濃度で各画素のドットが形成される。

通常、文字や線画の濃度は、最大値（例えば１５）に設定されているが、トナー消費量を削減する場合には、最大値より低い値に設定される。

コントローラー３３は、テストトナーパターン生成部４１と、パルス幅決定部４２とを有する。

テストトナーパターン生成部４１は、文字および線画のトナーパターンについてのセンサー８の出力（つまり、トナー積載量）と既知の相関関係を有するセンサー８の出力が得られるテストトナーパターンを、複数の露光パルス幅に対応して複数個、中間転写ベルト４上に形成させる。

図３は、図２におけるテストトナーパターン生成部４１によって形成されるテストトナーパターンの一例を示す図である。図４は、図３におけるセンサー８によるテストトナーパターンの濃度測定について説明する図である。例えば図３に示すように、４レベルの露光パルス幅に対応して４つのテストトナーパターン６１〜６４が形成される。そして、図４に示すように、センサー８による光線の照射でスポット７１が形成され、スポット７１は中間転写ベルト４の動きに応じてテストトナーパターン６１〜６４上を移動していき、テストトナーパターン６１〜６４からの反射光がセンサー８によって検出される。

図５は、図３におけるテストトナーパターン６１〜６４の一例を示す図である。図５に示すように、この実施の形態では、テストトナーパターン６１〜６４は、それぞれ、細線パターンであり、その細線パターンは、主走査方向および副走査方向の一方（ここでは、副走査方向）に沿って配列された、主走査方向および副走査方向の他方（ここでは、主走査方向）に平行な複数の細線を有し、細線の幅および細線の間隔は、画像形成条件が変化しても上述の相関関係が維持される値とされる。

細線（つまり、線画部）の幅（Ｎドット幅）および細線の間隔（つまり、非線画部の幅、Ｍドット幅）は、環境温度などの画像形成条件が変化しても上述の相関関係が維持される値とされる。つまり、そのように相関関係が維持されるＮおよびＭの値が実験などによって予め特定される。

図６は、露光パルス幅について説明する図である。図６に示すように、露光パルス幅は、露光装置２ａ〜２ｄの光源であるレーザーダイオード２１が、１画素分の走査期間Ｗ０内において点灯する期間Ｗの割合（Ｗ／Ｗ０）である。この実施の形態では、例えば、テストトナーパターン６１内の線画部の各画素については、露光パルス幅が４０％に設定され、テストトナーパターン６２内の線画部の各画素については、露光パルス幅が６０％に設定され、テストトナーパターン６３内の線画部の各画素については、露光パルス幅が８０％に設定され、テストトナーパターン６４内の線画部の各画素については、露光パルス幅が１００％に設定される。

また、パルス幅決定部４２は、上述の複数の露光パルス幅に対応して得られたセンサー８の出力値に基づいて、文字および線画のトナーパターンについての露光パルス幅を決定する。

図７は、図２におけるパルス幅決定部４２の動作について説明する図である。例えば図７に示すように、上述の４０％、６０％、８０％、および１００％の露光パルス幅に対応して、テストトナーパターン６１〜６４についてのセンサー８の出力値８１〜８４が得られる。そして、文字や線画を含む画像が印刷される場合、文字や線画についての目標トナー削減量に対応してセンサー８の出力の目標値が設定される。そして、パルス幅決定部４２は、その目標値に対応する露光パルス幅の設定値を、上述のテストトナーパターン６１〜６４についてのセンサー８の出力値８１〜８４から、例えば補間処理などで、決定する。

次に、上記画像形成装置の動作について説明する。

調整時において、テストトナーパターン生成部４１は、上述のように、複数の露光パルス幅のそれぞれに対応して、テストトナーパターン６１〜６４を形成させる。パルス幅決定部４２は、そのテストトナーパターン６１〜６４についてのセンサー８の出力値を特定し記憶する。

その後、文字や線画を含む画像を印刷する際に所定のトナー削減量に対応するセンサー８の出力の目標値が設定されると、パルス幅決定部４２は、テストトナーパターン６１〜６４についてのセンサー８の出力値に基づいて、その目標値に対応する露光パルス幅の設定値を特定する。その文字や線画内の画素については、その設定値の露光パルス幅で、露光が行われる。

以上のように、上記実施の形態によれば、テストトナーパターン生成部４１は、文字および線画のトナーパターンについてのセンサーの出力と既知の相関関係を有するセンサー８の出力が得られるテストトナーパターン６１〜６４を、複数の露光パルス幅に対応して複数個、中間転写ベルト４上に形成させる。そして、パルス幅決定部４２は、複数の露光パルス幅に対応して得られたセンサー８の出力値に基づいて、文字および線画のトナーパターンについての露光パルス幅を決定する。

これにより、文字や線画の画質を維持しつつトナー消費量を適切に削減することができる。

なお、上述の各実施の形態は、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、電子写真方式の画像形成装置に適用可能である。

１ａ〜１ｄ感光体ドラム（感光体の例）
２ａ〜２ｄ露光装置
３ａ〜３ｄ現像装置
４中間転写ベルト（中間転写体の一例）
８センサー
４１テストトナーパターン生成部
４２パルス幅決定部
６１〜６４テストトナーパターン

Claims

感光体と、
画素ごとに露光パルス幅を設定して光線を前記感光体に照射して静電潜像を形成する露光装置と、
前記静電潜像をトナーで現像しトナーパターンを形成する現像装置と、
前記トナーパターンを転写される中間転写体と、
前記中間転写体上のトナーパターンを検出するセンサーと、
文字および線画のトナーパターンについての前記センサーの出力と既知の相関関係を有する前記センサーの出力が得られるテストトナーパターンを、複数の露光パルス幅に対応して複数個、前記中間転写体上に形成させるテストトナーパターン生成部と、
前記複数の露光パルス幅に対応して得られた前記センサーの出力値に基づいて、前記文字および線画のトナーパターンについての前記露光パルス幅を決定するパルス幅決定部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
前記テストトナーパターンは、細線パターンであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記細線パターンは、主走査方向および副走査方向の一方に沿って配列された、主走査方向および副走査方向の他方に平行な複数の細線を有し、
前記細線の幅および前記細線の間隔は、画像形成条件が変化しても前記相関関係が維持される値とされること、
を特徴とする請求項２記載の画像形成装置。