JP2017083709A - 画像形成装置 - Google Patents

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康仁 久保嶋
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康広 前畠
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康広 前畠
大輔 富田
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大輔 富田
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Abstract

【課題】潜像担持体または現像剤担持体の回転によって発生する周期的な画像濃度ムラの検出精度の向上を図ることが可能となる画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体11及び現像ローラ13aを含む作像部と、現像ローラ13aの回転姿勢を検出する現像フォトインタラプタと、作像部により形成したパターン画像の画像濃度を検出する画像濃度検出手段であるトナー付着量センサ25と、現像フォトインタラプタの検出結果及びトナー付着量センサ25の検出結果に基づいて、現像ローラ13aの回転周期で発生する周期的な画像濃度ムラの濃度ムラ情報を算出する濃度ムラ情報算出手段である制御部80とを有する画像形成装置において、作像部は、感光体11の表面に接触して回転する接触回転体である潤滑剤塗布ローラ15aを備え、潤滑剤塗布ローラ15aの回転条件を、トナーパターンの形成時と画像出力時とで変更する。【選択図】図1

Description

本発明は画像形成装置に関するものである。
従来、画像形成装置として、潜像担持体または現像剤担持体の回転姿勢を検出する回転姿勢検出手段を備え、画像形成時とは異なるタイミングで画像濃度ムラ検出用のトナーパターンを潜像担持体上に形成するものがある。この種の画像形成装置では、回転姿勢検出手段の検出結果と、画像濃度ムラ検出用のトナーパターンの検出結果とに基づいて、潜像担持体または現像剤担持体の回転周期で発生する周期的な画像濃度ムラを検出する。
例えば、特許文献1には現像担持体の回転周期で発生する周期的な画像濃度ムラを検出する画像形成装置が記載されている。
周期的な画像濃度ムラを検出する画像形成装置で、潜像担持体に接触して回転する帯電ローラや潤滑剤塗布ローラ等の接触回転体を備える構成では、接触回転体の回転による振動が画像濃度ムラ検出用のトナーパターンの画像濃度ムラに影響を及ぼす場合がある。このような場合、潜像担持体または現像剤担持体の回転周期で発生する周期的な画像濃度ムラの検出精度が低下する。
上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、潜像担持体及び現像剤担持体を含む画像形成部と、前記潜像担持体または前記現像剤担持体の回転姿勢を検出する回転姿勢検出手段と、前記画像形成部により形成した画像濃度ムラ検出用のトナーパターンの画像濃度を検出する画像濃度検出手段と、前記回転姿勢検出手段の検出結果及び前記画像濃度検出手段の検出結果に基づいて、前記潜像担持体または前記現像剤担持体の回転周期で発生する周期的な画像濃度ムラの濃度ムラ情報を算出する濃度ムラ情報算出手段とを有する画像形成装置において、前記画像形成部は、前記潜像担持体または前記現像剤担持体の表面に接触して回転する接触回転体を備え、前記接触回転体の回転条件を、前記トナーパターンの形成時と画像出力時とで変更することを特徴とするものである。
本発明によれば、潜像担持体または現像剤担持体の回転によって発生する周期的な画像濃度ムラの検出精度の向上を図ることが可能となるという優れた効果がある。
複写機が備えるプロセスカートリッジの概略構成図。 実施形態に係る複写機の概略構成図。 複写機における制御系の要部構成の一例を示すブロック図。 各色のトナーパターンを単一のトナー付着量センサで検出する例を示す説明図。 各色のトナーパターンを異なるトナー付着量センサで検出する例を示す説明図。 トナー付着量センサ検出信号と感光体回転位置検出信号とに基づいてパターン画像が作成されることを示す概略制御ブロック図。 回転位置検出信号及びトナー付着量センサ出力信号と、これらの信号に基づいて決定した画像形成条件との関係の例を示す説明図。 現像フォトインタラプタを備えた現像回転位置検出装置の説明図。 現像フォトインタラプタの出力例を示すグラフ。 トナー付着量センサの検出結果の経時変化と、現像フォトインタラプタの出力値の経時変化とを重ねたグラフ。 現像ローラの回転毎にトナー付着量を切出した波形を示すグラフ。 実施例1の複写機が備える帯電ローラの軸方向一端部近傍の斜視図。 帯電ローラ回転停止装置と帯電ローラとの配置の説明図、(a)は、帯電ローラの回転を停止させていない状態、(b)は、帯電ローラの回転を停止させた状態。 可動部材の回転位置が異なる状態を示す帯電ローラ回転停止装置の斜視図。 バイアス補正量を抽出するタイミングか否かを判断し、帯電ローラの回転を止めるか否かを決定する処理、及び、その後の動作について示すフローチャート。 潤滑剤塗布ローラ駆動モータの回転速度が一定である場合における絶対湿度と潤滑剤消費量との関係を示す概略図。 絶対湿度と潤滑剤塗布ローラ駆動モータの回転速度との関係を示す概略図。 図17で示すように潤滑剤塗布ローラ駆動モータの回転速度を制御したときの絶対湿度と潤滑剤消費量との関係を示す概略図。 バイアス補正量を抽出するタイミングか否かを判断し、潤滑剤塗布ローラの回転速度を決定する処理、及び、その後の動作について示すフローチャート。
以下、本発明を適用した画像形成装置として、タンデム型の中間転写方式を採用する電子写真方式のカラーレーザー複写機(以下、単に複写機1という。)の一実施形態について説明する。図2は、実施形態に係る複写機1の概略構成図である。
図2に示すように複写機1は、四つのプロセスカートリッジ10(Y,M,C,K)が並列に配置され、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナー像を形成する。
四つのプロセスカートリッジ10(Y,M,C,K)の上方には、潜像形成手段としての露光装置16が設けられている。四つのプロセスカートリッジ10及び露光装置16等により画像形成手段としてのタンデム型の画像形成部が構成されている。
複写機1の上部には、コンタクトガラス上に載置された原稿を走査して読み取る読取装置であるスキャナ40が設けられている。四つのプロセスカートリッジ10(Y,M,C,K)の下方には、中間転写体としての中間転写ベルト18が設けられている。中間転写ベルト18は、複数の支持ローラに掛け渡されており、図2中の時計回り方向(矢印A方向)に回転移動する。中間転写ベルト18の下方には二次転写装置4が設けられている。
二次転写装置4は、二次転写ローラ41を備えており、二次転写ローラ41は、中間転写ベルト18における転写対向ローラ19に対する掛け回し箇所に、中間転写ベルト18のおもて面から当接して二次転写ニップを形成している。
二次転写装置4の図2中の左側には、用紙P上に転写されたトナー像を定着する定着装置7が設けられており、二次転写装置4と定着装置7との間には、トナー像転写後の用紙Pを定着装置7へと搬送する搬送ベルト6が設けられている。
複写機1の下部には、記録媒体である用紙Pを収容する給紙装置50が配置されている。
図2中における中間転写ベルト18の右下部には、給紙装置50から一枚ずつ分離して給送された用紙を二次転写装置4へ搬送する紙搬送ユニット3が設けられている。また、搬送ベルト6の下方には、おもて面にトナー像が定着された用紙Pを再び紙搬送ユニット3へと搬送する両面ユニット5を備える。さらに、定着装置7の図2中の左側には、定着装置7を通過した用紙Pを、機外へ排出、または両面ユニット5へ搬送する排紙ユニット8が設けられている。
図1は、複写機1が備える四つのプロセスカートリッジ10のうち一つの概略構成図である。四つのプロセスカートリッジ10(Y,M,C,K)は、それぞれ使用するトナーの色が異なる他は、ほぼ同様の構成になっているので、以下、使用するトナーの色を示す「Y」、「M」、「C」、「K」という添字は適宜省略する。
個々のプロセスカートリッジ10は、図1中の反時計回り方向(矢印B方向)に回転する潜像担持体である感光体11を備える。また、感光体11の周囲には、その回転方向に沿って、帯電装置12、感光体フォトインタラプタ27、現像装置13、感光体クリーニング装置14、潤滑剤塗布装置15とが配置される。プロセスカートリッジ10は、これらの装置を筐体によって一体的に支持し、複写機1本体に対して着脱可能であり、消耗部品を一度に交換できるようになっている。また、各装置は、それぞれプロセスカートリッジ10の筐体に対して着脱可能となっている。
帯電装置12は、帯電ローラ12aを感光体11の表面に接触させ感光体11の表面を一様帯電する。現像装置13は、内部に収容する現像剤を現像剤担持体である現像ローラ13aの表面に担持して搬送し、感光体11と現像ローラ13aとの対向部である現像領域で感光体11の表面上に形成された潜像を各色トナーで可視化する。現像装置13は、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いるに二成分現像方式を採用しており、現像装置13には収容する現像剤中のトナー濃度を検出するトナー濃度センサ29が配置されている。個々の現像装置13には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーが充填された個々のトナーボトルから所定の補給量だけトナーが補給される。
感光体クリーニング装置14は、トナー像を転写した後の感光体11の表面に残留するトナーを回収する。潤滑剤塗布装置15は、固形状潤滑剤15b、潤滑剤塗布ローラ15a及び潤滑剤加圧部材15cとを備え、感光体11の表面を保護するため潤滑剤を塗布する。
個々のプロセスカートリッジ10は、複写機1本体から着脱可能な構成となっている。感光体フォトインタラプタ27は、回転体である感光体11の回転位置、言い換えると、位相を検出する回転位置検出手段としての潜像担持体回転位置検出手段である。
複写機1は、中間転写ベルト18を挟んで感光体11と対向するように一次転写ローラ17を有している。
プロセスカートリッジ10では、帯電装置12により帯電された感光体11の表面上を、複写機1の装置本体に配置された露光装置16から照射されるレーザ光Lによって露光して静電潜像を形成する。感光体11の表面上の静電潜像は現像装置13によってトナー像に可視化現像され、一次転写ローラ17を備える一次転写装置によって中間転写ベルト18上に転写される。転写後の感光体11の表面上に残留した転写残トナーは、感光体クリーニング装置14により回収され、感光体クリーニング装置14内の搬送経路を通り、複写機1の装置本体に設置されたトナー回収容器55に搬送される。感光体クリーニング装置14により転写残トナーが回収された感光体11の表面は、潤滑剤塗布装置15により潤滑剤が塗布され、表面の保護層が形成される。
中間転写ベルト18上には、個々のプロセスカートリッジ10の感光体11からイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像が順次転写されていく。このとき各色の作像動作は、そのトナー像が中間転写ベルト18の表面上における同じ位置に重ねて転写されるように、中間転写ベルト18の回転方向上流側から下流側にかけてタイミングがずらされている。
このようなトナー像の形成に並行して、給紙装置50から一枚づつ用紙Pを繰り出し、レジストローラ対26に突き当てて止める。そして、中間転写ベルト18上に形成されたトナー像の形成にタイミングを合わせてレジストローラ対26を回転して二次転写ニップに用紙Pを送り込み、二次転写装置4で転写して用紙P上にトナー像を二次転写する。
二次転写後の中間転写ベルト18上に残留した転写残トナーは、中間転写クリーニング装置21により回収され、プロセスカートリッジ10の感光体クリーニング装置14と同様に、トナー回収容器55に搬送される構成となっている。トナー像が二次転写された用紙Pは、定着装置7に搬送され熱定着されて、排紙ローラ対23により排紙トレイ28に排紙される。
複写機1は、中間転写ベルト18上のトナーの付着量を検出するトナー付着量センサ25と、CPU(Central Processing Unit)、不揮発性メモリおよび揮発性メモリを搭載した制御手段としての制御部80とを有している。トナー付着量センサ25の結果に基づいて制御部80が画像の濃度ムラを検出する。
複写機1では、画像濃度制御を行っている。画像濃度制御(電位制御)では、まず、一又は二以上の作像部を用いて、トナー付着量が互いに異なる複数のトナーパターンを作像する。このトナーパターンを作像する際に感光体11上に形成される静電潜像の電位を電位センサ24で検出するとともに、この静電潜像が現像されて中間転写ベルト18上に転写されたトナーパターンのトナー付着量をトナー付着量センサ25で検出する。さらに、そのときの当該一又は二以上の作像部における現像装置13内のトナー濃度をトナー濃度センサ29で検出する。
図3は、複写機1における制御系の要部構成の一例を示すブロック図である。
複写機1は、例えばマイクロコンピュータ等のコンピュータ装置で構成された制御部80を備えている。制御部80は、入力される画像情報に応じて、プロセスカートリッジ10を構成する各装置、露光装置16、及び一次転写装置等の各色の作像部を構成する各駆動部の駆動制御を行う。
制御部80は、CPU81と、CPU81にバスライン82を介して接続された記憶手段としてのROM(Read Only Memory)83及びRAM(Random Access Memory)84とを備える。また、I/Oインターフェース部85等を備えている。
CPU81は、予め組み込まれているコンピュータプログラムである制御プログラムを実行することにより、各種演算や各部の駆動制御を実行する。ROM83は、コンピュータプログラムや制御用のデータ等の固定的データを予め記憶する。RAM84は、各種データを書き換え自在に記憶するワークエリア等として機能する。
制御部80は、回転体である感光体11及び現像ローラ13aを含む各色の作像部によって画像情報に応じたトナー像を感光体11上に形成し、形成したトナー像を最終的に記録媒体である用紙P上に転移させる画像形成制御を実行する。
制御部80には、トナー付着量センサ25、トナー濃度センサ29、電位センサ24等の各種センサがI/Oインターフェース部85を介して接続されている。これらの各種センサは、検出した情報を制御部80に送り出す。制御部80には、帯電ローラ12aに所定の帯電バイアスを印加する帯電バイアス電源86と、現像ローラ13aに所定の現像バイアスを印加する現像バイアス電源87とがI/Oインターフェース部85を介して接続されている。制御部80には、一次転写ローラ17に所定の一次転写バイアスを印加する一次転写バイアス電源88がI/Oインターフェース部85を介して接続されている。さらに、露光装置16の光源に所定の電圧を印加したり所定の電流を供給したりする露光設定部89がI/Oインターフェース部85を介して接続されている。
制御部80には、給紙装置50、スキャナ40がI/Oインターフェース部85を介して接続されている。制御部80は、画像形成条件(例えば、帯電バイアス、現像バイアス、露光量、一次転写バイアスなど)の制御目標値に基づいて、各部を制御する。
ROM83又はRAM84には、例えば、トナー濃度センサ29の出力値に対する単位面積当りのトナー付着量への換算に関する情報を記憶した換算テーブルが格納されている。また、ROM83又はRAM84には、複写機1における個々の作像部の画像形成条件(例えば、帯電バイアス、現像バイアス、露光量、一次転写バイアス)の制御目標値が格納されている。
制御部80は、マイクロコンピュータ等のコンピュータ装置ではなく、例えば複写機1における制御用に作製された半導体回路素子としてのICなどを用いて構成してもよい。
複写機1内に配置されている画像濃度制御部である制御部80は、上述の各種センサの検出結果に基づいて、予め決められた特定画像濃度のトナー付着量が所定の目標付着量になるように、制御目標値(画像濃度条件)を算出する。制御目標値は、帯電バイアス、現像バイアス、露光量(印加電圧又は印加電流)、一次転写バイアス、及びトナー濃度等である。
具体的には、制御部80は、トナー付着量センサ25で検出されたトナーパターンのトナー付着量の検出値と、トナー濃度センサ29によって検出されたトナー濃度の検出値とが入力される。さらに、制御部80は、電位センサ24によって検出された感光体11の露光後表面電位の検出値と、現在の現像バイアスの値と、目標付着量の値とが入力される。
これらの値が入力されると、制御部80は、画像濃度条件として、帯電バイアス、現像バイアス及び潜像形成装置である露光装置16の露光量、のそれぞれの制御目標値と、現像装置13内の現像剤のトナー濃度の制御目標値とを出力する。複写機1では、制御部80が出力した最適な画像濃度条件(制御目標値)に従って、その後の画像形成動作時における各装置の印加バイアスやトナー補給を制御することで、安定的な画像濃度を提供している。
複写機1等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる感光特性を有する像担持体、および、現像剤担持体は、円筒形状で成型されているが、成型の際に生じる部品のばらつきにより、完全な円筒形状ではなく振れを有している。そのような部品の振れは、画像形成装置内での画像形成時に、画像上でのトナー像の濃度ムラの原因となる。
複写機1では、感光特性を有する像担持体である感光体11及び現像剤担持体である現像ローラ13aの部品の振れの影響を補正するようなバイアスの補正を行っている。この補正方法の一例を以下から説明する。
複写機1では、いわゆるパターン画像を形成し、形成されたパターン画像の画像濃度を用いて、ユーザーの指定によって形成する画像の濃度を調整するようになっている。
図4及び図5は、画像濃度ムラ検出用のトナーパターンであるパターン画像の一例を示す説明図である。
図4は、一つのトナー付着量センサ25のみを用いてパターン画像のトナー付着量を検出する場合の例の説明図であり、各色のパターン画像を単一のトナー付着量センサ25で検出する例を示す説明図である。矢印Aで示す中間転写ベルト18の移動方向と直交する幅方向における中央部に配置されたトナー付着量センサ25の検出領域に各色の帯状の単一濃度のパターン画像「TPK」、「TPC」、「TPM」、「TPY」を順次形成し、濃度ムラを検出する。
各パターン画像の長さは、濃度ムラ情報のばらつきを算出するために、各色少なくとも感光体周長DLの一周期分以上の長さとしている。
図5は、複数のトナー付着量センサ25を用いてパターン画像のトナー付着量を検出する場合の例の説明図であり、各色のトナーパターンを異なるトナー付着量センサ25で検出する例を示す説明図である。図5に示す構成では、中間転写ベルト18の移動方向と直交する幅方向に間隔をおいて各色のトナー付着量センサ25(Y,M,C,K)を配置している。個々のトナー付着量センサ25(Y,M,C,K)の検出領域にそれぞれに対応したパターン画像を形成し、濃度ムラを検出する。
この場合も、図4の場合と同様に、パターン画像は帯状の単一の濃度パターンであり、各色少なくとも感光体周長DLの一周期分以上の長さとしている。
パターン画像は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色について、画像濃度が高濃度となるシャドウ部、複写機1ではベタ画像となるように形成する。これは、パターン画像は、高濃度であるほど、画像濃度の変動を検出しやすいためであり、また、高濃度のパターン画像としてベタ画像が典型的であるためである。複写機1では、パターン画像をベタ画像としているが、画像濃度の変動が検出されるのであれば、これよりも濃度の低い画像であっても良い。
パターン画像は、図4及び図5中の左右方向に対応した副走査方向、すなわち感光体11の回転方向に沿った方向に長い帯状のパターンとなるように形成される。副走査方向におけるパターン画像の長さは、少なくとも感光体周長DLの一周期分以上とされ、複写機1では三周期分としている。
これは、複写機1における画像の濃度の調整が、感光体11と現像ローラ13aとの間隔である現像ギャップの変動及び後述する感光体11の感度ムラに基づく画像濃度のムラを抑制するように行われるようにするためである。
この点についてより詳しく説明する。
上述の現像ギャップの変動の要因の一つとして、感光体11の回転振れが挙げられ、この回転振れの要因として、たとえば感光体11の回転中心位置の偏心が挙げられる。よって、現像ギャップの変動に基づく画像濃度のムラには、感光体11の回転周期に応じて発生する成分である回転変動成分が含まれている。そして、この成分を検出するには、副走査方向におけるパターン画像の長さとして、感光体11の少なくとも一周長分の長さを要する。
図4では、各色のパターン画像を、図4中の上下方向に対応した主走査方向、すなわち副走査方向に直交する方向において、互いに同位置に形成している。この位置は、主走査方向におけるトナー付着量センサ25の検出領域に一致する。なお、この位置は、図4においては、主走査方向における中央部となっているが、これに限らず、主走査方向における端部であっても良い。
画像濃度のムラに含まれる上述した成分を検出するため、パターン画像を形成するときの画像形成条件は一定に維持される。画像形成条件とは、具体的には画像を形成するための要素であり、帯電装置12おける帯電条件、露光装置16における露光条件(書き込み条件)、現像装置13における現像条件、一次転写装置における転写条件等がある。これらの要素は、画像濃度が高濃度となるように、複写機1でパターン画像を形成する際にはベタ画像となるように、一定に維持される。
ここでの帯電条件としては帯電バイアスが挙げられ、書き込み条件としてはレーザ光Lの強度が挙げられ、現像条件としては現像バイアスが挙げられ、転写条件としては一次転写バイアスが挙げられる。
図6は、トナー付着量センサ25が出力するトナー付着量センサ検出信号と感光体フォトインタラプタ27が出力する感光体回転位置検出信号とに基づいてパターン画像が作成されることを示す概略制御ブロック図である。帯電装置12、露光装置16、現像装置13、一次転写装置等は、パターン画像を作成するにあたって、現像、帯電、露光等の一連の作像プロセスを担うパターン画像作成手段として、図6中のパターン作成手段として機能する。
現像ギャップの変動及び感光体11の感度ムラなどがなければ、画像形成条件を一定に維持してベタ画像を形成すると、その画像濃度は均一となる。しかし、画像形成条件を一定に維持してベタ画像を形成しても、上述のように、実際には、現像ギャップの変動や感光体11の感度ムラなどによって、画像濃度は変動する。
この画像濃度の変動は、トナー付着量センサ25によって、副走査方向に長い帯状パターンであるベタ画像の画像濃度を検出することによって算出される。具体的には、トナー付着量センサ25の検出信号は、制御部80に時系列データとして入力され、制御部80により、トナー付着量が時系列で認識される。そして、制御部80の画像濃度記憶手段としての機能により、時系列の画像濃度として記憶される。
画像濃度記憶手段として機能する制御部80は、感光体フォトインタラプタ27からの信号に基づき、画像濃度を、感光体11の位相と関連付け、感光体11の回転周期で平均処理を行う。これにより、濃度ムラ情報のばらつきを算出することができる。制御部80は、感光体11の位相と関連付けられた画像濃度を取得し、これを記憶する。このとき、制御部80は、濃度ムラ情報算出手段として機能する。
上述したように画像の濃度は、現像ギャップの変動に左右される。また、画像を形成するための要素として、帯電条件、露光条件、現像条件、転写条件が挙げられる。複写機1では、現像ギャップの変動等によって左右される画像濃度を調整するための制御対象として、現像条件を第一の要素としている。そして、これを用いて画像の濃度を調整可能な第一の画像形成条件変更手段を現像装置13とする。
上述した画像濃度を調整するための制御を行うにあたり、制御部80は、トナー付着量センサ25によって検出された感光体周長DLの少なくとも一周期分のパターン画像の濃度ムラに基づいて、画像の濃度を調整するために現像条件を決定する。このとき、制御部80は、現像条件についての具体的な第一の条件を決定する第一の画像形成条件決定手段として機能する。
第一の画像形成条件決定手段として機能する制御部80は、次のようなときに、トナー付着量センサ25によってパターン画像の濃度ムラを検出し、この検出したムラを抑制するように、第一の条件を決定する。すなわち、感光体11の回転位置が変化し得たとき、画像形成が一定回数行われたとき、複写機1の使用環境が変化するなどして複写機1の本体内の環境条件に変動が生じたとき、の少なくとも一つのときである。ここで、感光体11の回転位置が変化し得たときとは、例えば、感光体11がセットされた直後、すなわち初期セット時、交換時、脱着時等である。また、画像形成が一定回数行われたときとは、例えば、予め設定された所定枚数の画像形成が行われたときであり、複写機1の使用環境が変化したときとは、例えば、複写機1の周辺の温湿度が予め設定された範囲を超えて変化したとき等である。また、第一の条件である現像条件は現像バイアスである。
現像装置13は、画像形成にあたり、このようにして決定された第一の条件に応じて動作する。この動作は、制御部80によって制御される。この点、制御部80は、第一の制御手段として機能する。
感光体11の感度ムラは、トナー付着量についての感光体11の感度を決定する電位差の種類が変化することによっても生ずる。具体的には、トナー付着量が多いベタ画像部などの高濃度部であるシャドウ部においては、明電位と現像バイアスとの電位差、すなわち現像ポテンシャルが支配的となる。逆に、シャドウ部よりもトナー付着量の少ない中間調やハイライト部の画像では、感光体11の非露光部の電位である暗電位と現像バイアスとの電位差、すなわち地肌ポテンシャルが支配的となる。現像ポテンシャルが支配的である高濃度の画像濃度のムラについて、現像バイアス等の第一の条件を用いてこれを抑制することはすでに述べたとおりである。
地肌ポテンシャルが支配的である中間調やハイライト部の画像のムラについては、第一の条件と異なる条件を用いてこれを制御する必要がある。この条件を第二の条件とすると、画像を形成するための要素のうち、地肌ポテンシャルを制御するには、帯電条件が有効である。そこで、複写機1では、第二の条件として、帯電条件、具体的には帯電バイアスを用いる。
複写機1では、現像ギャップの変動等によって左右される画像濃度を調整するための制御対象として、帯電条件を第二の要素としている。そして、これを用いて画像の濃度を調整可能な第二の画像形成条件変更手段を帯電装置12とする。
上述した画像濃度を調整するための制御を行うにあたり、制御部80は、トナー付着量センサ25によって検出された感光体周長DLの少なくとも一周期分のパターン画像の濃度ムラに基づいて、画像の濃度を調整するために帯電条件を決定する。このとき、制御部80は、帯電条件についての具体的な第二の条件を決定する第二の画像形成条件決定手段として機能する。
第二の画像形成条件決定手段として機能する制御部80は、パターン画像の濃度ムラを用いて、計算により、第二の条件を決定する。濃度ムラに関するデータは、第一の画像形成条件決定手段として機能する制御部80が第一の条件を決定するのに用いるデータと共用されている。このとき、第二の画像形成条件決定手段として機能する制御部80は、感光体11の回転変動成分に起因する画像濃度のムラを、トナー付着量センサ25によって検出された感光体11の少なくとも一周長分のパターン画像の濃度ムラから推定する。そして、この推定した濃度ムラを抑制するように、第二の条件を決定する。
第二の条件は、第二の画像形成条件決定手段として機能する制御部80により、上述したように、トナー付着量センサ25によって濃度が検出された画像である高濃度のパターン画像よりも、低濃度の画像(中間調の画像等)のムラを抑制するように決定される。第二の画像形成条件決定手段として機能する制御部80は、濃度ムラに基づいて第一の画像形成条件決定手段として機能する制御部によって決定される第一の条件による画像濃度への影響に基づいて、この影響をキャンセルするように、第二の条件を決定する。
帯電装置12は、画像形成にあたり、このようにして決定された第二の条件に応じて動作する。この動作は、制御部80によって制御される。この点、制御部80は、第二の制御手段として機能する。
したがって、画像形成は、第一の制御手段及び第二の制御手段として機能する制御部80が、上述のように決定された第一の条件に応じて現像装置13を動作させるとともに、第二の条件に応じて帯電装置12を動作させることによって行われる。
第二の条件を決定する際に用いる濃度ムラのデータとしては、第一の条件を決定するのに用いるデータから推定するものに限らず、中間調のパターン画像を作成し、トナー付着量センサ25によって検出した濃度ムラの情報を用いても良い。
図7は、感光体フォトインタラプタ27によって検出される回転位置検出信号及びトナー付着量センサ25によるトナー付着量検出信号と、これらの信号を元に作成される画像形成条件である制御テーブルとの関係の一例を示す説明図である。図7では、感光体11の二周分の信号を示している。
第一の条件と第二の条件とを重畳したものは、図7において、決定した画像形成条件として示されている。また、パターン画像の濃度ムラは、図7において、トナー付着量検出信号として示されている。
図7に示すように、トナー付着量検出信号は回転位置検出信号の周期と同じ周期で変動している。これに合わせて、第一の画像形成条件決定手段として機能する制御部80による第一の条件の算出及び決定と、第二の画像形成条件決定手段として機能する制御部80による第二の条件の算出及び決定とを行う。そして、第一の条件に応じた現像装置13の動作と、第二の条件に応じた帯電装置12の動作とは、感光体フォトインタラプタ27によって検出された感光体11の回転位置に同期させて行われる。
図7からわかるように、第一の条件と第二の条件とを重畳した画像形成条件は、濃度ムラをキャンセル波形、言い換えると相殺する波形となる時系列データとして作成される。そのため、画像形成条件である制御テーブルはトナー付着量検出信号と逆位相になるように決定されている。実際の画像濃度の制御パラメータである、帯電バイアス、現像バイアス、露光量は、符号がマイナスだったり、絶対値が大きくなると付着量が減ったりするので、一様に「逆位相」と表現するのは適切ではない。ここでは、トナー付着量検出信号が示す付着量変動を打ち消す方向の制御テーブルを作る、つまり逆位相の付着量変動を作り出す制御テーブルを作るという意味で「逆位相」と表現している。
ここまでの説明では、現像ギャップを形成する回転体である感光体11と現像ローラ13aとのうち、感光体11の回転変動成分である回転振れによって、現像ギャップの変動が生じる場合を想定している。現像ギャップの変動は、現像ローラ13aの回転変動成分である回転振れによっても生じる。
そのため、トナー付着量センサ25によって、その回転周期に応じた濃度変動が検出されるパターン画像を形成する作像部を構成する回転体を、感光体11とともに、あるいはあるいはこれに代えて現像ローラ13aとしてもよい。この場合は、フォトインタラプタのような回転位置検出手段を用いて現像ローラ13aの回転位置を検出し、検出された回転位置に基づいて、濃度ムラの検出と、第一の条件及び第二の条件の決定とを行うようにする。
図8は、現像剤担持体である現像ローラ13aの回転位置を検出する回転位置検出手段としての現像回転位置検出手段である現像フォトインタラプタ71を備えた現像回転位置検出装置70の説明図である。
現像回転位置検出装置70は、四つの現像装置13(Y,M,C,K)が備える現像ローラ13aのそれぞれに対して別個に設けられているが、互いに同構成であって、図8に示す構成となっている。図8に示すように、現像ローラ13aは、その回転中心軸をなす駆動入力軸76が、カップリング77を介して駆動モータ78の出力軸であるモータ出力軸79に接続されており、駆動モータ78の駆動によって回転駆動されるようになっている。
現像回転位置検出装置70は、現像フォトインタラプタ71の他に、モータ出力軸79と一体に設けられ、モータ出力軸79の回転に伴って回転移動する遮光部材72を有している。遮光部材72は、現像ローラ13aの回転に従い、現像ローラ13aが所定の回転位置を占めたときに現像フォトインタラプタ71によって検出される。これにより、現像フォトインタラプタ71は、現像ローラ13aの回転位置を検出するようになっている。
上述の感光体フォトインタラプタ27も同様にして感光体11の回転位置を検出するようになっている。
図8に示す例では、現像ローラ13aの駆動に関し、駆動モータ78に直結のダイレクトドライブ方式を用いているが、駆動モータ78からの動力伝達の間に減速機構が入っていても良い。但し、減速機構を採用する場合、遮光部材72は現像ローラ54と同じ回転速度になるよう、駆動入力軸76上に設置しておくことが望ましい。このことは、感光体11の回転位置を検出する場合についても同様である。
図9は、現像フォトインタラプタ71の出力例を示すグラフである。図9に示すように、現像ローラ13aと同期して回転する遮光部材72が現像フォトインタラプタ71を通過するときに出力がほぼ0[V]まで低下していることが分かる。このエッジを利用して、現像ローラ13aの回転位置を検出する。
このような現像回転位置検出装置70により検出した回転位置信号に基づいて、上述したデータ処理や、各種補正と同様の処理、補正、制御を実施する。たとえば、トナー付着量センサ25によって検出されたパターン画像の画像濃度ムラ情報の平均処理は、現像フォトインタラプタ71からの信号に基づいて行われる。
すなわち、画像濃度記憶手段として機能する制御部80は、現像フォトインタラプタ71からの信号に基づき、かかる画像濃度を、現像ローラ13aの位相と関連付け、現像ローラ13aの回転周期で平均処理を行う。これにより、制御部80は、現像ローラ13aの位相と関連付けられた画像濃度を取得し、これを記憶する。
現像ローラ13aの位相と関連付けられた画像濃度を取得する制御を測定データに沿って説明すると次のとおりである。
図10は、トナー付着量センサ25の検出結果の経時変化と、現像フォトインタラプタ71の出力値の経時変化とを重ねたグラフである。図10中の山型の線で示す「付着量」は、トナー付着量センサ25によって検出された検出値であり、パターン画像の画像濃度に対応する値である。図10中の矩形型の線で示す「現像回転位置検出手段出力」は、現像フォトインタラプタ71の出力信号である。図10では、「付着量」と「現像回転位置検出手段出力」とを図10中に示されたグラフの横軸にとった時間軸上に、同期した状態で重ね合わせて示す。図10中に示されたグラフの縦軸はトナー付着量[mg/cm×1000]である。
パターン画像は、図4に示して説明したとおりであり、これをトナー付着量センサ25で検出し、トナー付着量に変換している。付着量変換アルゴリズムについては、従来技術と同様である。図10に示されたトナー付着量より、パターン画像には現像ローラ13aの回転周期に対応した周期的なムラが発生していることがわかる。
この周期的なムラには、他の周期的変動成分、たとえば感光体11の回転振れによる濃度ムラ等のノイズが含まれている。そこで、トナー付着量センサ25によって検出されたパターン画像の画像濃度を、現像フォトインタラプタ71の出力信号で切出し、平均処理を施す。この結果を画像濃度に関する補正データ、言い換えると、トナー付着量に関する補正データとして、画像濃度記憶手段としての制御部80により、時系列の画像濃度として記憶する。
図11は、現像ローラ13aの回転毎にトナー付着量を切出した波形を示すグラフである。一回転毎にみると、トナー付着量センサ25によって検出されたパターン画像の画像濃度を示す「N1」〜「N10」で示される細線の波形が、他の周期変動成分を含んで暴れている。しかし、図11に太線の「Avg」で示した平均処理結果で示されているとおり、平均処理を行うことで、本来の現像ローラ13aの周期成分が抽出される。
上述した感光体11の回転周期での平均処理も、このようにして行っている。よって、本稿において、感光体周期濃度ムラデータ、現像ローラ周期濃度ムラデータは、平均処理を行ったデータで論じている。図11に示す例では、「N1」〜「N10」まで、十周分のデータを取得して単純平均処理、言い換えると相加平均処理を施しているが、現像ローラ13aの周期の成分が抽出されれば、他の平均処理を施してもよい。このようにして、感光体11の回転位置と現像ローラ13aの回転位置とを検出する構成では、パターン画像の濃度ムラから、感光体11に起因する濃度ムラ成分と現像ローラ13aに起因する濃度ムラ成分とが独立して抽出される。
これらの成分は、パターン画像の濃度ムラとして重畳されて検出されるが、上述のように独立して抽出可能である。そして、これらがキャンセルされるように、各成分に対する補正量が重畳されて、第一の条件及び第二の条件を決定可能である。
この場合のパターン画像の長さ、形成位置等は、感光体11の周長と現像ローラ13aの周長とのうち、長い方の周長、回転位置、レイアウト距離、プロセス線速に基づいて設定される。通常は、前者(感光体11の周長)の方が長いため、上述の説明と同様に設定される。
制御部80は、不揮発性メモリおよび/または揮発性メモリに、画像形成を行う画像形成方法である画像濃度制御方法を実行するための画像濃度制御プログラムとしての画像形成プログラムを記憶している。上記画像形成は、感光体11、現像ローラ13a、トナー付着量センサ25、現像装置13、及び帯電装置12等を用いる。現像ローラ13aは、感光体11にトナーを付着させ、トナー付着量センサ25は、現像ローラ13aにより感光体11にトナーを付着させることによって形成される画像の濃度を検出する。感光体11と現像ローラ13aとは、トナー付着量センサ25によって濃度が検出される画像を形成する作像部を構成する回転体である。現像装置13は、画像を形成するための現像条件を用いて画像の濃度を調整可能であり、帯電装置12は、画像を形成するための帯電条件を用いて画像の濃度を調整可能である。
制御部80は、トナー付着量センサ25によって検出された、感光体11の少なくとも一周長分の画像の濃度ムラに基づいて、画像の濃度を調整するために第一の条件を決定して第一の画像形成条件決定手段として機能する。そして、上記画像形成では、第一の画像形成条件決定手段として機能する制御部80によって決定された、現像条件についての第一の条件に応じて現像装置13を動作させる。また、制御部80は、トナー付着量センサ25によって濃度が検出された画像と異なる濃度の画像の濃度ムラを推定し、この推定した濃度ムラを抑制するように第二の条件を決定して第二の画像形成条件決定手段として機能する。そして上記画像形成では、第二の画像形成条件決定手段として機能する制御部80によって決定された、帯電条件についての第二の条件に応じて帯電装置12を動作させる。
以上、述べてきたように、複写機1の制御部80は、トナー付着量センサ25の出力から感光体11と現像ローラ13aとの少なくとも一方の回転フレによる濃度変動を検出し、作像部による感光体11上へのトナー像作像条件を補正する。これにより、複写機1は、感光体11と現像ローラ13aとの間隔である現像ギャップの変動及び感光体11の感度ムラ基づく画像濃度のムラを抑制する機能を有している。
複写機1の各色の画像形成部である個々の作像部は、図1に示すように、感光体11の表面に接触して回転する接触回転体として帯電ローラ12a及び潤滑剤塗布ローラ15aを備える。複写機1では、制御部80が、帯電ローラ12a及び潤滑剤塗布ローラ15aの少なくとも一方の回転条件を、パターン画像形成時と、用紙Pに画像を形成する通常の画像出力時とで変更する構成となっている。この構成では、制御部80が、回転条件変更手段として機能する。
〔実施例1〕
接触回転体の回転条件を変更する一つ目の実施例として、接触回転体である帯電ローラ12aの回転条件を変更する実施例1について説明する。実施例1では、パターン画像形成時の帯電ローラ12aの回転条件として、帯電ローラ12aの回転を停止する。
図12は、実施例1の複写機1が備える帯電ローラ12aの軸方向一端部近傍の斜視図である。図12に示すように、帯電ローラ12aは、軸方向の端部にギャップ形成部材51を備え、ギャップ形成部材51からさらに軸方向外側に延在する芯金部52の端部には、軸端回転部材53が取り付けられている。
図13は、複写機1の本体側筐体1aに設けられている帯電ローラ回転停止装置90と、帯電ローラ12aとの配置の説明図である。図13(a)は、帯電ローラ12aの回転を停止させていない状態を示しており、図13(b)は、帯電ローラ12aの回転を停止させた状態を示している。帯電ローラ回転停止装置90は、可動部材92と、可動部材支持軸93と、可動部材92を帯電ローラ12aの軸方向に沿って移動させる可動部材駆動源91とを備える。帯電ローラ回転停止装置90及び軸端回転部材53により帯電ローラ12aを停止させる帯電ローラ回転停止機構を構成する。
帯電ローラ12aは、その端部に設けられたギャップ形成部材51で感光体11の表面と当接しており、図13(a)中の矢印Bで示すように感光体11が駆動回転すると、当接部で従動し、図13(a)中の矢印Cで示すように帯電ローラ12aは回転する。帯電ローラ12aが回転していると、回転による振動が、感光体11の基体や、帯電ローラ12aを備える帯電装置12のフレームを通じて感光体11の周りの部材に伝播・共鳴して、大きな振動となることがある。そして、この振動によって複写機1で形成された画像に、様々な周期で濃度ムラを発生させることがある。このような帯電ローラ12aの回転による影響で画像上に生じる濃度ムラを抑制する方法として、実施例1では、帯電ローラ12aの回転を止める構成を備えている。
複写機1内では、図13(a)に示すように、感光体11が駆動回転しているときに、制御部80から帯電ローラ回転停止装置90の可動部材駆動源91に駆動するように信号が送られると、可動部材駆動源91が駆動する。この駆動により、可動部材92が図13(b)中の矢印Dで示すように帯電ローラ12a側に移動して軸端回転部材53の回転軌道の範囲内に進入し、軸端回転部材53に突き当たる。可動部材92が軸端回転部材53の回転軌道の範囲内に進入することで、軸端回転部材53の回転を静止する。これにより、感光体11は回転駆動し続けるが、帯電ローラ12aは芯金部52の軸方向端部での静止する力を受けることで、回転せずに停止することになる。このようにして、感光体11を回転しつつ、帯電ローラ12aを停止させる状態を実現することができる。
このように、複写機1は、感光体11に従動して回転する帯電ローラ12aを、感光体11を駆動回転させたまま、帯電ローラ12aの回転を止める状態にできる帯電ローラ回転停止機構を有している。
上述したように、複写機1では、パターン画像を形成して、形成されたパターン画像の濃度ムラから、感光体11に起因する濃度ムラ成分と現像ローラ13aに起因する濃度ムラ成分とを抽出する。この際に、帯電ローラ12aに起因する濃度ムラの周期が、現像ローラ13aの回転周期に一致したり極めて近くなったりすると、現像ローラ13aに起因する濃度ムラに帯電ローラ12aに起因する濃度ムラが重なってしまう。この状態で、現像ローラ13aに起因する濃度ムラをキャンセルするように現像バイアス及び帯電バイアスに重畳する補正量を算出すると、算出した補正量は現像ローラ13aと帯電ローラ12aとの回転周期で生じる濃度ムラをキャンセルするような補正量になる。しかし、帯電装置12には、帯電ローラ12aの回転位置を検出するための機構は備えていないため、濃度ムラ成分を抽出した後は、帯電ローラ12aの回転位置は、バイアスの補正を加えるタイミングとは無関係なものとなる。
このため、現像ローラ13aと帯電ローラ12aとの回転周期で生じる濃度ムラをキャンセルするような補正量で現像条件を決定し、画像形成の動作を始めると、画像形成時は、現像ローラ13aに起因する濃度ムラを補正する以上に補正量が加えられる。これにより、画像上に現像ローラ13aの周期の濃度ムラが発生する。
このような問題を解決する実施例1の構成について説明する。
実施例1では、パターン画像を形成して、形成されたパターン画像の濃度ムラから、現像ローラ13aに起因する濃度ムラ成分を抽出する際に、上述した帯電ローラ回転停止機構を用いて帯電ローラ12aの回転を止める。
帯電ローラ12aは、感光体11が駆動回転する際は、ギャップ形成部材51での当接により従動回転しているが、実施例1では、現像ローラ13aに起因する濃度ムラ成分を抽出する際に帯電ローラ12aの回転を止める制御を実行する。
このような制御を行うことで、現像ローラ13aに起因する濃度ムラ成分を抽出する際に、帯電ローラ12aに起因する濃度ムラ成分が、現像ローラ13aの濃度ムラ成分に一致することを避けることができる。このため、画像形成によって作成される画像に濃度ムラを発生させることを抑制できる。
ここまでの説明では、帯電ローラ12aに起因する濃度ムラ周期が、現像ローラ13aの回転周期に一致あるいは、極めて近くなる場合について説明した。これに限らず、帯電ローラ12aに起因する濃度ムラ周期が、感光体11の回転周期に一致あるいは極めて近くなる場合がある。この場合においても、パターン画像を形成して、形成されたパターン画像の濃度ムラから、感光体11に起因する濃度ムラ成分を抽出する際に、上述した帯電ローラ回転停止機構を用いて帯電ローラの回転を止める。これにより、画像形成によって作成される画像に、感光体11の回転周期の濃度ムラを発生させることを抑制できる。
さらに、パターン画像を形成して、形成されたパターン画像の濃度ムラから、現像ローラ13aおよび感光体11に起因する濃度ムラ成分を抽出する際に、上述した帯電ローラ回転停止機構を用いて帯電ローラ12aの回転を止める。これにより、画像形成によって作成される画像に、感光体11の回転周期及び現像ローラ13aの回転周期の濃度ムラを発生させることを抑制できる。
用紙Pに画像を形成する通常の画像形成動作中と、画像形成条件を決定する際に行う濃度ムラ成分抽出動作中とを問わず、帯電ローラ12aの回転を止めることで、帯電ローラ12aの回転による濃度ムラを抑制できると考えることもできる。しかし、帯電ローラ12aを長時間止め続けてバイアスを印加し続けると、帯電ローラ12aの周方向の一箇所にバイアスを印加し続けることになり、その箇所の被服層が劣化し、感光体11の表面を正常に帯電処理できなくなる恐れがある。そのため、濃度ムラ成分を抽出するとき以外のタイミングである用紙Pに画像を作像するときには、帯電ローラ12aを回転させることが望ましい。濃度ムラ成分を抽出するために帯電ローラ12aを停止させる時間は、数十秒〜数分間であるため、帯電ローラ12aの被服層は、感光体11表面を正常に帯電処理行えなくなるほど顕著な劣化は起きない。
上述した説明では、帯電ローラ12aの回転による振動が感光体11の基体や、帯電ローラ12aを備える帯電装置12のフレームを通じて感光体11の周りの部材に伝播・共鳴して、大きな振動となる現象について述べた。しかし、この現象が発生するか否かは、複写機1の使用環境にも依存する。使用環境が変化し、温度が変化すると、感光体11の基体や、帯電ローラ12aを備える帯電装置12のフレームが膨張や収縮し、それらの大きさが僅かに変化することで、感光体11の周りの部材に伝播・共鳴する振動数が変化する。バイアス補正量を抽出するために濃度ムラ成分抽出動作を行うときに、帯電ローラ12aの回転を止めて帯電バイアスを印加することは、僅かではあるが、帯電ローラ12aの周方向の一箇所に帯電バイアス印加の負荷が偏ることになる。このため、不必要であれば帯電ローラ12aの回転を停止させる動作は行わないことが望ましい。
そこで、濃度ムラ成分抽出動作を行うときに、帯電ローラ12aを停止させるか停止させないかを、複写機1のユーザーが選択できるような機能を持つ構成としてもよい。これにより、このような構成では、不必要に帯電ローラ12aの回転を停止させる動作を行うことを避けることができ、帯電ローラ12aの周方向の一箇所に帯電バイアス印加の負荷が偏ることを抑制することができる。
濃度ムラ成分抽出動作は、パターン画像を中間転写ベルト18上に形成するが、四つの作像部で順番にパターン画像の作成を行うため、パターン画像の作成を行うタイミングにずれが生じる。ある作像部でパターン画像の作成を行っているときは、その作像部でのみ帯電ローラ12aを停止させればよく、他の作像部では帯電ローラ12aを停止させる必要は無い。パターン画像の作成を行っている作像部でのみ帯電ローラ12aの回転を停止させることで、不必要に帯電ローラ12aの周方向の一箇所に帯電バイアス印加の負荷が偏ることを防ぐことができる。
帯電ローラ12aの回転を止めたときに、感光体11に対向する帯電ローラ12aの周方向の位置が常に同じ部分であると、その部分に帯電バイアス印加の負荷が偏ることになる。すると、帯電バイアス印加による僅かな帯電ローラ12aの被服層の劣化が蓄積していき、不具合が発生する恐れがある。そこで、帯電ローラ12aの回転を止める動作を行うごとに、感光体11に対向する帯電ローラ12aの周方向の部分を変えていく仕組みを設けてもよい。この仕組みについて図14を用いて以下に説明する。
図14は、帯電ローラ回転停止装置90を帯電ローラ12a側から見た斜視図である。図14(a)〜(c)は、それぞれ互いに可動部材92の回転位置が異なる状態を示している。図13及び図14に示すように、帯電ローラ回転停止装置90は、可動部材92の先端に、軸端回転部材53の回転軌道に進入し、回転方向に移動しようとする軸端回転部材53が突き当たる可動部材先端突起92aを備える。図14に示すように、可動部材92は円柱状であり、その円柱状の帯電ローラ12a側の底面に断面が扇型となる柱体形状の可動部材先端突起92aを備えている。また、円柱状の可動部材92の中心線の位置と、帯電ローラ12aの回転中心の中心線の位置とが一致する構成となっている。
帯電ローラ12aの回転を停止させる動作を行うとき、可動部材先端突起92aが、帯電ローラ12aに固定された軸端回転部材53の回転軌道に進入すると、可動部材先端突起92aが軸端回転部材53に引っかかり、帯電ローラ12aの回転を制止する。
そして、可動部材駆動源91は、帯電ローラ12aの回転を止める動作を行うごとに、帯電ローラ12aの回転中心に対して可動部材92を回転させる。これにより、図14(a)〜(c)に示すように、帯電ローラ12aの回転を止める動作を行うごとに、帯電ローラ12aに対する可動部材先端突起92aの回転位置が変わるように制御する。
これにより、軸端回転部材53が引っかかるときの帯電ローラ12aの回転方向の位置が変化する。
このような仕組みを、帯電ローラ回転停止機構に設けることで、帯電ローラ12aを停止させたときに、感光体11に対向する帯電ローラ12aの周方向の位置を、帯電ローラ12aの回転を止める動作を行うごとに変えることができる。これにより、帯電バイアス印加の負荷が常に帯電ローラ12aの周方向の一箇所に偏ることを防ぐことができる。
実施例1では、帯電ローラ回転停止機構の一例について説明したが、帯電ローラ12aを停止する構成としては、上述した機構の構成に限るものではない。感光体11の回転状態を維持しつつ、帯電ローラ12aの回転を停止させる状態を実現することができる構成であればよい。
可動部材92の先端に設けた可動部材先端突起92aの形状、及び、可動部材先端突起92aの回転角度は、帯電ローラ12aの停止時の回転位置を変えることが実現できれば、いかなる形状および角度であってもよい。
図15は、バイアス補正量を抽出するタイミングか否かを判断し、帯電ローラ12aの回転を止めるか否かを決定する処理、及び、その後の動作について示すフローチャートである。
まず、複写機1に動作開始信号が入力される(S11)。その後、この実行動作が「バイアス補正量抽出タイミング」であるか否かの判断を行う(S12)。実行動作が、「バイアス補正量抽出タイミング」であると判断された場合(S12で「Yes」)は、帯電ローラ回転停止機構を稼働させ、帯電ローラ12aの回転を停止させる(S13)。帯電ローラ12aの回転を停止後、バイアス補正量の抽出動作を行う(S14)。
「S12」のステップで判断された実行動作が、「バイアス補正量抽出タイミング」でなかった場合(S12で「No」)は、帯電ローラ12aを通常回転させる(S15)。帯電ローラ12aの通常回転時は、画像形成動作もしくは画像濃度制御動作を行う(S16)。
複写機1は、感光体11と、感光体11の表面を帯電させる帯電装置12と、感光体11の表面に形成された静電潜像をトナーで可視化する現像装置13と、を有するプロセスカートリッジ10を用いた画像形成装置である。帯電装置12はローラ状の帯電ローラ12aを有し、現像装置13はローラ状の現像ローラ13aを有する構成となっている。現像ローラ13aの回転変動成分または感光体11の回転変動成分の少なくとも一方に起因する画像の濃度ムラを補正するためにバイアス補正を行う構成となっている。
実施例1の構成では、帯電ローラ12aの回転を止める帯電ローラ回転停止機構を有している。そして、バイアス補正量を抽出する(現像ローラ13aまたは感光体11の回転変動成分に起因する濃度ムラ成分を抽出する)動作を行うときは、帯電ローラ回転停止機構を稼働させて帯電ローラ12aの回転を停止させる。
このように、実施例1の複写機1は、感光体11または現像ローラ13aの少なくとも一方の部品の振れ等の影響を補正するようなバイアスの補正を行う画像形成装置であり、バイアスの補正量を算出するときに、帯電ローラ12aの回転を止める。これにより、帯電ローラ12aが回転することで生じる振動と、その振動が感光体11の周囲の部材に伝播・共振にすることによる振動と、により生じる濃度ムラを抑制できる。
このため、感光体11または現像ローラ13aの回転によって発生する周期的な画像濃度ムラを精度よく検出することができ、バイアス補正量を正確に算出できる。よって、画像形成時には、感光体11または現像ローラ13aの回転によって発生する周期的な画像濃度ムラを適切に低減させることができる。
帯電ローラ回転停止機構を備える構成で、バイアス補正量を抽出する動作以外のときは、帯電ローラ12aを回転させることで、帯電ローラ12aの周方向の一箇所に帯電バイアス印加の負荷が偏るのを防ぐことができる。
また、バイアス補正量を抽出する動作を行うときに、帯電ローラ12aの回転を停止させるか停止させないかを選択することができる構成としてもよい。例えば、帯電ローラ12aを停止させる必要がないときは、帯電ローラ12aを停止させるか停止させないかをユーザーが選択できるようにする。これにより、不必要に帯電ローラ12aの周方向の一箇所に帯電バイアス印加の負荷が偏ることを防ぐことができる。
帯電ローラ回転停止機構を備える構成で、バイアス補正量の抽出動作を行うときに、バイアス補正量の抽出を行っている作像部のみ帯電ローラ12aを停止させ、その作像部以外は帯電ローラ12aの停止は行わない構成としてもよい。
バイアス補正量の抽出動作は、パターン画像を中間転写ベルト18上に形成するが、四つの作像部で順番にパターン画像の作成を行うため、パターン画像の作成を行うタイミングにずれが生じる。ある作像部でパターン画像の作成を行っているときは、その作像部でのみ帯電ローラ12aは停止させればよく、他の作像部では帯電ローラ12aは停止させる必要は無い。パターン画像の作成を行っている作像部でのみ帯電ローラ12aを停止させることで、不必要に帯電ローラ12aの周方向の一箇所に帯電バイアス印加の負荷が偏ることを防ぐことができる。
帯電ローラ回転停止機構は、帯電ローラ12aの芯金部52の端部に固定された軸端回転部材53と、軸端回転部材53の回転軌道の範囲内に進入することで帯電ローラ12aの回転を止める可動部材92を備えた帯電ローラ回転停止装置90とを備える。そして、可動部材92を備えた帯電ローラ回転停止装置90は、本体側筐体1aに配置されている。
感光体11及び帯電ローラ12aはプロセスカートリッジ10とし複写機1に対して着脱可能であり、また、寿命等で交換するパーツである。このような構成では、帯電装置12はプロセスカートリッジ10のメンテナンスとともに交換されることとなる。このため、交換の必要性が低い帯電ローラ回転停止装置90を複写機1の本体側に配置しておくことで、プロセスカートリッジ10の交換時には帯電装置12のみが交換され、帯電ローラ回転停止装置90の不要な交換を抑制することができる。
帯電ローラ回転停止機構は、可動部材駆動源91が可動部材支持軸93を回転させることで、帯電ローラ12aの芯金部52の回転中心に対する可動部材92の軸端回転部材53の回転軌道の範囲内における侵入位置を、変更可能な構成となっている。この構成では、可動部材駆動源91は可動部材侵入位置変更機構として機能する。この構成により、帯電ローラ12aを停止させたときに、感光体11に対向する帯電ローラ12aの周方向の位置を変えることができ、帯電バイアス印加の負荷が常に周方向の一箇所に偏ることを防ぐことができる。
上述した実施例1では、帯電ローラ12aの回転条件を、パターン画像の形成時と画像出力時とで変更する構成として、帯電ローラ12aを停止する構成について説明した。帯電ローラ12aの回転条件を変更する構成としては、帯電ローラ12aを停止するものに限らず、低速回転等、帯電ローラ12aが回転することに起因する濃度ムラを抑制することができる構成であればよい。
次に、帯電装置12内に備えられている帯電ローラ12aについて説明する。
帯電ローラ12aとしては、芯金となる金属基体上に、一般に使用される帯電ローラ用の構成材料による被覆層を、形成して使用することができる。これら帯電ローラ被覆層は単層の被覆層であっても、複数の被覆層の積層によるものであっても良い。
帯電ローラ被覆層に使用できる樹脂および/またはゴムの材料は、一般的に公知の材料から一種または二種以上を選択して使用することができる。
具体的には、樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂(例えばポリエチレン、ポリプロピレン);ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂(例えばポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン);塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体;スチレン−アクリル酸共重合体;オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコン樹脂又はその変性品;フッ素樹脂( 例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン);ポリエステル;ポリウレタン;ポリカーボネート;フェノール樹脂;アミノ樹脂(例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂);エポキシ樹脂などが挙げられる。
また、ゴムとしては、ジエン系ゴム、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、エチレンプロピレンゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ヒドリンゴム、ノルボルネンゴム等が挙げられる。これらのゴムは、ソリッドゴムとして使用しても良く、また、発泡ゴムとして使用しても良い。ゴムとして、発泡ゴムを使用する場合には、表面の孔に起因する帯電ムラを防ぐため、外側に表面被覆層を設けることが好ましい。
被覆層を発泡体とする場合は発泡剤を配合することができる。発泡剤としては、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、アゾジカルボンアミド、パラトルエンスルフォニルヒドラジン、アゾビスイソブチロニトリル、4,4’−オキシビスベンゼンスルフォニルヒドラジド等の有機発泡剤、または重炭酸ソーダ等の無機発泡剤が挙げられる。
また、この他に軟化剤として、パラフィン系オイル、ナフテン系オイル、芳香族系オイルなどを配合しても構わない。これらは特に限定されるものではないが、感光体11への汚染の見地から見て、パラフィン系オイル、またはナフテン系オイルの使用が好ましい。
また更に、被覆層には、必要に応じてゴム等の配合剤として一般に用いられている架橋助剤、架橋促進剤、架橋促進助剤、架橋遅延剤、補強剤、充填剤、粘着付与剤、分散剤離型剤、増量剤等を添加することができる。
電気伝導性物質は、帯電ローラ12aの電気的な安定性を担うものであるため、内部の被覆層にも含有させることにより、体積抵抗の一層の安定化が図られ、より好ましい形態となる。この場合の電気伝導性物質は、最表面被覆層と内部被覆層で、含有量を変えて使用しても良く、また種類が異なっても良い。
電気伝導性物質としては、鉄、金、銅等の金属;フェライト、マグネタイト等の酸化鉄;酸化ビスマス、酸化モリブデン、酸化チタン、酸化スズ等の酸化物;ヨウ化銀、βアルミナ等のイオン導電体、これらを粒子表面に被覆して導電化した粒子などの電気伝導性粒子や、LiClO4、LiBF4、KBF4、KSCN、NaSCN、LiCF3SO3等のイオン性電解質や、第四級アンモニウム塩に代表される導電性高分子等が挙げられる。この中でも特にカーボンブラックの一つであるファーネスブラックやアセチレンブラックを用いることにより、少量の低抵抗微粉末の添加で効果的に電気伝導性の調整が可能であり、好ましく用いられる。
電気伝導性物質として、粒子を用いる場合には、抵抗のバラツキを抑制するために、粒子径を被覆層の厚みより充分小さくする必要があるが、およそ個数平均径で0.01〜1[μm]程度のものが好ましい。
これらの電気伝導性物質は、強度の維持や製造し易さの観点から、その量を適宜調整することができるが、被覆層樹脂またはゴムの100重量部に対して2〜30[重量部]程度の量を添加することが好ましく用いられる。30[重量部]を越えるような場合には被覆層に亀裂や永久歪等を引き起こすことが有り、2[重量部]を下回る場合には充分な電気伝導性物質の選択によっては効果が発現しないことや、その発現にバラツキが生じることが有る。
またこの時、帯電ローラ12aの体積抵抗は、1×10[Ω・cm]乃至1×1012[Ω・cm]程度であることが好ましい。1×10[Ω・cm]を下回る場合には、少量のトナー付着で帯電ローラ12a抵抗が局所的に大きく変化してしまうことがある。この様な局所的な電気抵抗のバラツキは、帯電ローラ12a中の、より低い抵抗を持つ部位への電荷集中を引き起こし、像担持体帯電電位のムラとなって現れる。一方、帯電ローラ12aの体積抵抗が、1×1012[Ω・cm]を上回る場合には、感光体11を帯電させるために帯電ローラ12aへ必要以上の大きな電圧印加が必要となる。このため、効率的でないばかりでなく、帯電ローラ12aの基体と被覆層との界面部分での発熱や局所的な構造破壊を引き起こすことがあるため、長期間の使用に対して不利となる。
帯電ローラ12aを感光体11との間で微小ギャップを形成しつつ配設するには、感光体11の表面における像担持部以外の位置に接するよう、帯電ローラ12aにギャップ形成部材51を取り付けることにより実現することができる。微小ギャップの間隔は、0.01[mm]〜0.2[mm]程度であることが好ましい。0.01[mm]を下回る場合には、部分的な接触が発生する場合があり、これを避けるには、部材の加工精度を上げる必要があるため、コストアップとなり好ましくない。一方0.2[mm]を上回る場合には、感光体11の表面上に均等な帯電電位を形成することが困難となり、また帯電を行う際の印加電圧が高くなりがちであるため好ましくない。微小ギャップの間隔は、0.02[mm]乃至0.12[mm]であることが、より好ましい。
また、帯電電圧の交流成分を、800[Hz]乃至3000[Hz]の周波数範囲とすることにより、交流周波数に起因するノイズを実用上充分な範囲とすることができる。交流周波数が800[Hz]を下回る場合には、交流周期そのものが感光体11上の帯電電位に現れることがある。3000[Hz]を上回る場合には高周波の振動となり、感光体11の基体材料特性の選択によっては、充分に振動を吸収しきれない場合があり、基体材料の選択範囲が制限されるため、好ましくない。
〔実施例2〕
接触回転体の回転条件を変更する二つ目の実施例として、接触回転体である潤滑剤塗布ローラ15aの回転条件を変更する実施例2について説明する。潤滑剤塗布ローラ15aは、潤滑剤塗布ローラ駆動モータ60が駆動することで回転し、固形状潤滑剤15bを削り取って感光体11の表面上に潤滑剤を塗布する。
潤滑剤塗布装置15が備える潤滑剤塗布ローラ15aを駆動する潤滑剤塗布ローラ駆動モータ60の回転速度は、複写機1の使い方により、異ならせる。異ならせる理由の一つとして、潤滑剤塗布装置15内の固形状潤滑剤15bは、使用環境によって、潤滑剤塗布ローラ15aによる削り取られ量(潤滑剤消費量)が変わるためである。潤滑剤の種類や、配合比により異なるが、複写機1の固形状潤滑剤15bに用いた潤滑剤は、使用環境の絶対湿度に応じて消費量が変わるものである。
図16は、潤滑剤塗布ローラ駆動モータ60の回転速度が一定である場合における絶対湿度と潤滑剤消費量との関係を示す概略図である。図16に示すように、モータ回転速度が一定の場合、絶対湿度が低い環境においては、固形状潤滑剤15bの消費量は大きくなり、絶対湿度が高い環境においては、固形状潤滑剤15bの消費量は小さくなる。感光体11の表面を潤滑剤で適切に保護するためには、環境が変動しても潤滑剤消費量を一定にすることが求められる。
これに対して、複写機1では、使用される環境の絶対湿度を検出する湿度センサ61の検出結果に基づいて潤滑剤塗布ローラ駆動モータ60の回転速度を変更する構成となっている。
図17は、絶対湿度と潤滑剤塗布ローラ駆動モータ60の回転速度との関係を示す概略図であり、図18は、図17で示すように潤滑剤塗布ローラ駆動モータ60の回転速度を制御したときの絶対湿度と潤滑剤消費量との関係を示す概略図である。
図17に示すように制御部80が潤滑剤塗布ローラ駆動モータ60の回転速度を制御することにより、図18で示すように、使用環境の絶対湿度が変わっても潤滑剤消費量を一定にできる。このように複写機1では、使われ方によって潤滑剤塗布ローラ駆動モータ60の回転速度を変更し、潤滑剤塗布ローラ15aの回転速度を変える構成を実現することができる。
使用環境の環境条件を検出する構成としては、絶対湿度を検出するものに限らず、相対湿度や温度等の環境条件を検出する構成でもよい。
複写機1は、使用環境に合わせて、潤滑剤塗布装置15の潤滑剤塗布ローラ15aの回転速度を変える制御を行っている。この潤滑剤塗布ローラ15aの回転速度は、現像ローラ13aの回転速度に一致あるいは極めて近くなる場合がある。
上述したように、複写機1では、パターン画像を形成して、形成されたパターン画像の濃度ムラから、感光体11に起因する濃度ムラ成分と現像ローラ13aに起因する濃度ムラ成分とを抽出する。この際に、潤滑剤塗布ローラ15aの回転周期が、現像ローラ13aの回転周期に一致したり極めて近くなったりすると、現像ローラ13aに起因する濃度ムラに潤滑剤塗布ローラ15aに起因する濃度ムラが重なってしまう。
このような状態で、現像ローラ13aに起因する濃度ムラをキャンセルするように現像バイアスおよび帯電バイアスに重畳する補正量を算出すると、次のようになる。すなわち、算出した補正量は、現像ローラ13aと潤滑剤塗布ローラ15aとの濃度ムラをキャンセルするような補正量になる。しかし、潤滑剤塗布装置15には、潤滑剤塗布ローラ15aの回転位置を検出するための機構は備えていないため、濃度ムラ成分を抽出した後は、潤滑剤塗布ローラ15aの回転位置は、バイアスの補正を加えるタイミングとは無関係なものとなる。
このため、現像ローラ13aと潤滑剤塗布ローラ15aとの回転周期で生じる濃度ムラをキャンセルするような補正量で現像条件を決定し、画像形成の動作を始めると、次のようになる。すなわち、画像形成時は、現像ローラ13aに起因する濃度ムラを補正する以上に補正量が加えられる。これにより、画像上に現像ローラ13aの周期の濃度ムラが発生する。
このような問題を解決する実施例2の構成について説明する。
実施例2では、パターン画像を形成して、形成されたパターン画像の濃度ムラから、現像ローラ13aに起因する濃度ムラ成分を抽出する際に、潤滑剤塗布ローラ15aの回転速度を、現像ローラ13aの回転速度と異なるように回転させる。
上述したように、潤滑剤塗布ローラ15aは、検出した環境条件に応じて回転速度を変化させる制御をおこなっている。しかし、実施例2では、現像ローラ13aに起因する濃度ムラ成分を抽出する際は、いかなる環境下においても、現像ローラ13aの回転速度と異なるような一定の回転速度で潤滑剤塗布ローラ15aを回転させる。
このような制御を行うことで、現像ローラ13aに起因する濃度ムラ成分を抽出する際に、潤滑剤塗布ローラ15aに起因する濃度ムラを、現像ローラ13aの成分に一致することを避けることができる。このため、画像形成によって作成される画像に濃度ムラを発生させることを抑制できる。
ここまでの説明では、潤滑剤塗布ローラ15aの回転速度が、現像ローラ13aの回転速度に一致あるいは極めて近くなる場合について説明した。これに限らず、潤滑剤塗布ローラ15aの回転速度が、感光体11の回転速度に一致あるいは極めて近くなる場合がある。この場合においても、パターン画像を形成して、形成されたパターン画像の濃度ムラから、感光体11に起因する濃度ムラ成分を抽出する際に、いかなる環境下においても、感光体11の回転速度と異なるような一定の回転速度で潤滑剤塗布ローラ15aを回転させる。これにより、画像形成によって作成される画像に、感光体11の回転周期の濃度ムラを発生させることを抑制できる。
さらに、パターン画像を形成して、形成されたパターン画像の濃度ムラから、現像ローラ13aおよび感光体11に起因する濃度ムラ成分を抽出する際に、次のような制御を行う。すなわち、いかなる環境下においても、感光体11および現像ローラ13aの回転速度と異なるような一定の回転速度で潤滑剤塗布ローラ15aを回転させる。これにより、画像形成によって作成される画像に、感光体11の回転周期および現像ローラ13aの回転周期の濃度ムラを発生させることを抑制できる。
図19は、バイアス補正量を抽出するタイミングか否かを判断し、潤滑剤塗布ローラ15aの回転速度を決定する処理、及び、その後の動作について示すフローチャートである。
まず、複写機1に動作開始信号が入力される(S21)。その後、この実行動作が「バイアス補正量抽出タイミング」であるか否かの判断を行う(S22)。実行動作が、「バイアス補正量抽出タイミング」であると判断された場合(S22で「Yes」)は、潤滑剤塗布ローラ15aを、現像ローラ13aまたは感光体11の少なくとも一方の回転速度とは異なる所定の回転速度で回転させる(S23)。所定の回転速度での潤滑剤塗布ローラ15aの回転開始後、バイアス補正量の抽出動作を行う(S24)。
「S22」のステップで判断された実行動作が、「バイアス補正量抽出タイミング」でなかった場合(S22で「No」)は、潤滑剤塗布ローラ15aを、検出した環境条件に応じた回転速度で回転させる(S25)。検出した環境条件に応じた回転速度での潤滑剤塗布ローラ15aの回転開始後、画像形成動作もしくは画像濃度制御動作を行う(S26)。
実施例2の構成では、制御部80が潤滑剤塗布ローラ駆動モータ60の駆動を制御することで、潤滑剤塗布ローラ15aの回転速度を変更可能な構成を有している。そして、バイアス補正量を抽出する(現像ローラ13aまたは感光体11の回転変動成分に起因する濃度ムラ成分を抽出する)動作を行うときは、現像ローラ13aまたは感光体11の少なくとも一方の回転速度とは異なる所定の回転速度で回転する。そして、バイアス補正量を抽出する動作以外のときは、検出した環境条件に応じた回転速度で回転する。
実施例2の複写機1は、感光体11または現像ローラ13aの少なくとも一方の部品の振れ等の影響を補正するようなバイアスの補正を行う画像形成装置である。そして、バイアスの補正量を算出するときに、潤滑剤塗布ローラ15aの回転速度を、感光体11または現像ローラ13aの少なくとも一方の回転速度と異なる回転速度に設定して、潤滑剤塗布ローラ15aを回転させる。これにより、バイアスの補正量を算出するときに、感光体11または現像ローラ13aの回転によって発生する周期的な画像濃度ムラを検出する際に、潤滑剤塗布ローラ15aの回転によって発生する周期的な画像濃度ムラの影響を回避することができる。
このため、感光体11または現像ローラ13aの回転によって発生する周期的な画像濃度ムラを精度よく検出することができ、バイアス補正量を正確に算出できる。よって、感光体11のまたは現像ローラ13aの回転速度と、環境条件等に基づいて設定した潤滑剤塗布ローラ15aの回転速度とが一致する場合に、バイアスの補正量が正しく算出できなくなるという問題を解消できる。そして、画像形成時には、感光体11または現像ローラ13aの回転によって発生する周期的な画像濃度ムラを適切に低減させることができる。
実施例2の潤滑剤塗布ローラ15aは、バイアス補正量を抽出する動作を行うときは、感光体11の回転速度とは異なる所定の回転速度で回転する。そして、バイアス補正量を抽出する動作以外のときは、検出した環境条件に応じた回転速度で回転する。これにより、感光体11に起因する濃度ムラを解消するバイアス補正量の抽出をするときに、潤滑剤塗布ローラ15aの回転に起因する濃度ムラの発生を防ぐことができる。
実施例2の潤滑剤塗布ローラ15aは、バイアス補正量を抽出する動作を行うときは、感光体11とも現像ローラ13aとも異なる所定の回転速度で回転する。そして、バイアス補正量を抽出する動作以外のときは、検出した環境条件に応じた回転速度で回転する。これにより、感光体11と現像ローラ13aとに起因する濃度ムラを解消するバイアス補正量の抽出をするときに、潤滑剤塗布ローラ15aの回転に起因する濃度ムラの発生を防ぐことができる。
バイアス補正量を抽出する動作を行うときに、実施例1のように、帯電ローラ12aの回転速度を制御する(回転を停止させる)構成と、実施例2のように潤滑剤塗布ローラ15aの回転速度を制御する構成との両方の構成を備える構成としてもよい。
また、実施形態では、接触回転体が感光体11に接触する帯電ローラ12aまたは潤滑剤塗布ローラ15aである場合について説明した。トナーパターンの形成時と画像出力時とで回転条件を変更する接触回転体としては、これらに限るものではなく、他の感光体11に接触する回転体であってもよい。さらに、感光体11に接触するものに限らず、現像ローラ13aに接触し、回転する回転体であってもよい。
上述した実施形態では、個々の作像部がそれぞれの感光体11上に形成したパターン画像を中間転写ベルト18上に転写し、像担持体である中間転写ベルト18上のパターン画像を画像濃度検出手段であるトナー付着量センサ25で検出する。パターン画像を検出する像担持体としては、中間転写ベルト18に限らず、個々の作像部が備える感光体11であってもよい。また、通常の画像の転写はなされない搬送ベルト6に対して中間転写ベルト18からパターン画像を転写し、搬送ベルト6上のパターン画像を画像濃度検出手段で検出する構成としてもよい。
上述した実施形態では、画像形成装置がカラーレーザー複写機である構成について説明したが、画像形成装置としてはこれに限るものではない。
複写機1では、四つの作像部を備え、個々の作像部がそれぞれ備える帯電ローラ12aまたは潤滑剤塗布ローラ15aの少なくとも一方の回転条件をそれぞれの作像部毎に独立して制御する構成となっている。これにより、それぞれの作像部について、帯電ローラ12aまたは潤滑剤塗布ローラ15aの少なくとも一方の回転がパターン画像の濃度ムラに影響することを抑制できる。このため、複数の作像部それぞれについて、感光体11または現像ローラ13aの回転周期で発生する周期的な画像濃度ムラの検出精度の向上を図ることが出来る。
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様A)
感光体11等の潜像担持体及び現像ローラ13a等の現像剤担持体を含む作像部等の画像形成部と、潜像担持体または現像剤担持体の回転姿勢を検出するフォトインタラプタ(27または71)等の回転姿勢検出手段と、画像形成部により形成したパターン画像等の画像濃度ムラ検出用のトナーパターンの画像濃度を検出するトナー付着量センサ25等の画像濃度検出手段と、回転姿勢検出手段の検出結果及び画像濃度検出手段の検出結果に基づいて、潜像担持体または現像剤担持体の回転周期で発生する周期的な画像濃度ムラの濃度ムラ情報を算出する制御部80等の濃度ムラ情報算出手段とを有する画像形成装置において、画像形成部は、潜像担持体または現像剤担持体の表面に接触して回転する帯電ローラ12aまたは潤滑剤塗布ローラ15a等の接触回転体を備え、接触回転体の回転条件を、トナーパターンの形成時と画像出力時とで変更する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、潜像担持体または現像剤担持体の回転によって発生する周期的な画像濃度ムラの検出精度の向上を図ることが出来る。これは以下の理由による。
すなわち、接触回転体の回転条件によっては、トナーパターンの画像濃度ムラに基づいた潜像担持体または現像剤担持体の回転によって発生する周期的な画像濃度ムラを適切に検出することができない場合がある。例えば、接触回転体の回転周期が現像剤担持体の回転周期に一致する場合がある。この場合、トナーパターンの検出結果から現像剤担持体の回転周期で発生する濃度ムラの成分を算出しようとすると、現像剤担持体の回転によって生じる周期的な濃度ムラの成分と接触回転体の回転によって生じる周期的な濃度ムラの成分とが重畳して算出される。ここで算出された周期的な濃度ムラは、接触回転体の回転によって生じる周期的な濃度ムラの成分が重畳されているため、現像剤担持体の回転によって発生する周期的な画像濃度ムラを適切に検出することができない。
接触回転体の回転によって生じる周期的な濃度ムラの成分が重畳された周期的な濃度ムラの算出結果に基づいて、現像剤担持体の回転周期で発生する濃度ムラを低減させるような補正を行う画像形成条件を設定し画像形成を行うと次のような問題が生じる。
接触回転体と現像剤担持体との回転を同期させる構成を備えていない限り、接触回転体と現像剤担持体との回転の位相差は一定ではない。このため、上述したトナーパターンを作成時と、このトナーパターンに基づいて設定した上記画像形成条件による画像形成時とで、接触回転体と現像剤担持体との回転の位相差にずれが生じることがある。そして、この位相差のずれによっては、画像形成条件の補正が、現像剤担持体の回転によって生じる濃度ムラをさらに強調したり、濃度ムラを十分に抑制することができなかったり、という問題が生じる。
このような問題は、接触回転体の回転周期が現像剤担持体の回転周期と一致する場合に限らず、潜像担持体の回転周期と一致する場合でも同様に生じる。
態様Aでは、画像出力時の接触回転体の回転周期が潜像担持体または現像剤担持体の回転周期と一致する回転条件であっても、トナーパターン形成時に接触回転体の回転条件を変更することで、回転周期を一致させない条件でトナーパターンを形成できる。よって、トナーパターンの画像濃度ムラに基づいて、潜像担持体または現像剤担持体の回転によって発生する周期的な画像濃度ムラを検出する検出精度の向上を図ることが可能となる。
(態様B)
態様Aにおいて、制御部80等の濃度ムラ情報算出手段の算出結果に基づいて、周期的な画像濃度ムラを低減させる画像形成条件を決定する画像形成条件決定制御を実施する制御部80等の画像形成条件決定手段を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、感光体11等の潜像担持体または現像ローラ13a等の現像剤担持体の回転によって発生する周期的な画像濃度ムラを精度よく検出でき、画像形成時にはこの周期的な画像濃度ムラを適切に低減できる。
(態様C)
態様AまたはBにおいて、接触回転体として感光体11等の潜像担持体に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布ローラ15a等の潤滑剤塗布ローラを有し、環境条件を検出する湿度センサ61等の環境条件検出手段と、潤滑剤塗布ローラの回転速度を制御する制御部80等の塗布ローラ回転制御手段とを有し、塗布ローラ回転制御手段は、画像出力時には前記環境条件検出手段の検出結果に基づいて潤滑剤塗布ローラの回転速度を制御し、パターン画像等のトナーパターンの形成時には潤滑剤塗布ローラを現像ローラ13aの回転速度とは異なる回転速度等の所定の回転速度とする。
これによれば、実施例2について説明したように、トナーパターンの形成時に、潤滑剤塗布ローラの回転による影響を回避することができ、潜像担持体または現像剤担持体の回転によって発生する周期的な画像濃度ムラの検出精度の向上を図ることが出来る。
(態様D)
態様A乃至Cの何れかの態様において、パターン画像等のトナーパターンの形成時の潤滑剤塗布ローラ15a等の接触回転体の回転速度は、感光体11等の潜像担持体の回転速度と現像ローラ13a等の現像剤担持体の回転速度との何れの回転速度とも異なる。
これによれば、実施例2について説明したように、パターン画像等のトナーパターンの形成時に、接触回転体の回転による影響を回避することができる。これにより、潜像担持体の回転によって発生する周期的な画像濃度ムラと、現像剤担持体の回転によって発生する周期的な画像濃度ムラとの両方の検出精度の向上を図ることが出来る。
(態様E)
態様A乃至Dの何れかの態様において、接触回転体として感光体11等の潜像担持体を帯電する帯電ローラ12a等の帯電ローラを有し、パターン画像等のトナーパターンの形成時における帯電ローラの回転条件として、帯電ローラの回転を停止させる。
これによれば、実施例1について説明したように、トナーパターンの形成時に、帯電ローラが回転することで生じる振動と、その振動が潜像担持体の周囲の部材に伝播・共振にすることによる振動と、により生じる濃度ムラを抑制できる。このため、トナーパターンの形成時に、帯電ローラの回転による影響を回避することができ、潜像担持体または現像ローラ13a等の現像剤担持体の回転によって発生する周期的な画像濃度ムラの検出精度の向上を図ることが出来る。
(態様F)
態様Eにおいて、帯電ローラ12a等の帯電ローラの回転を停止させる帯電ローラ回転停止機構を有し、帯電ローラ回転停止機構は、帯電ローラの芯金部52等の軸部材の端部に設けられ、帯電ローラとともに回転する軸端回転部材53等の軸端部材と、本体側筐体1a等の装置本体側に配置され、軸端部材の回転軌道の範囲外から回転軌道の範囲内に進入するように移動することで軸端部材の回転を停止させる可動部材92等の本体側可動部材とを備える。
これによれば、実施例1について説明したように、交換の必要性が低い本体側可動部材を装置本体側に配置しておくことで、帯電ローラ回転停止機構を構成する部材の不要な交換を抑制することができる。
(態様G)
態様Fにおいて、帯電ローラ12a等の帯電ローラの芯金部52等の軸部材の回転中心に対する可動部材92等の本体側可動部材の回転軌道の範囲内における進入位置を、変更する可動部材駆動源91等の可動部材侵入位置変更機構を有する。
これによれば、実施例1について説明したように、帯電ローラを停止させたときに、感光体11等の潜像担持体に対向する帯電ローラの周方向の位置を変えることができ、帯電バイアス印加の負荷が常に周方向の一箇所に偏ることを防ぐことができる。
(態様H)
態様A乃至Gの何れかの態様において、パターン画像等のトナーパターンの形成時における帯電ローラ12a及び潤滑剤塗布ローラ15a等の接触回転体の回転条件を変更する制御部80等の回転条件変更手段を備える。
これによれば、実施形態について説明したように、トナーパターンの形成時と画像出力時とで接触回転体の回転条件を変更する構成を実現することができる。
(態様I)
態様A乃至Hの何れかの態様において、作像部等の画像形成部を四つ等の複数備え、複数の画像形成部がそれぞれ備える帯電ローラ12a及び潤滑剤塗布ローラ15a等の接触回転体の回転条件をそれぞれ独立して制御する。
これによれば、実施形態について説明したように、複数の画像形成部それぞれについて感光体11等の潜像担持体または現像ローラ13a等の現像剤担持体の回転によって発生する周期的な画像濃度ムラの検出精度の向上を図ることが出来る。
1 複写機
1a 本体側筐体
3 紙搬送ユニット
4 二次転写装置
5 両面ユニット
6 搬送ベルト
7 定着装置
8 排紙ユニット
10 プロセスカートリッジ
11 感光体
12 帯電装置
12a 帯電ローラ
13 現像装置
13a 現像ローラ
14 感光体クリーニング装置
15 潤滑剤塗布装置
15a 潤滑剤塗布ローラ
15b 固形状潤滑剤
15c 潤滑剤加圧部材
16 露光装置
17 一次転写ローラ
18 中間転写ベルト
19 転写対向ローラ
21 中間転写クリーニング装置
23 排紙ローラ対
24 電位センサ
25 トナー付着量センサ
26 レジストローラ対
27 感光体フォトインタラプタ
28 排紙トレイ
29 トナー濃度センサ
40 スキャナ
41 二次転写ローラ
50 給紙装置
51 ギャップ形成部材
52 芯金部
53 軸端回転部材
54 現像ローラ
55 トナー回収容器
60 潤滑剤塗布ローラ駆動モータ
61 湿度センサ
70 現像回転位置検出装置
71 現像フォトインタラプタ
72 遮光部材
76 駆動入力軸
77 カップリング
78 駆動モータ
79 モータ出力軸
80 制御部
81 CPU
82 バスライン
85 インターフェース部
86 帯電バイアス電源
87 現像バイアス電源
88 一次転写バイアス電源
89 露光設定部
90 帯電ローラ回転停止装置
91 可動部材駆動源
92 可動部材
92a 可動部材先端突起
93 可動部材支持軸
DL 感光体周長
L レーザ光
P 用紙
特許3825184号

Claims (9)

  1. 潜像担持体及び現像剤担持体を含む画像形成部と、
    前記潜像担持体または前記現像剤担持体の回転姿勢を検出する回転姿勢検出手段と、
    前記画像形成部により形成した画像濃度ムラ検出用のトナーパターンの画像濃度を検出する画像濃度検出手段と、
    前記回転姿勢検出手段の検出結果及び前記画像濃度検出手段の検出結果に基づいて、前記潜像担持体または前記現像剤担持体の回転周期で発生する周期的な画像濃度ムラの濃度ムラ情報を算出する濃度ムラ情報算出手段とを有する画像形成装置において、
    前記画像形成部は、前記潜像担持体または前記現像剤担持体の表面に接触して回転する接触回転体を備え、
    前記接触回転体の回転条件を、前記トナーパターンの形成時と画像出力時とで変更することを特徴とする画像形成装置。
  2. 請求項1の画像形成装置において、
    前記濃度ムラ情報算出手段の算出結果に基づいて、前記周期的な画像濃度ムラを低減させる画像形成条件を決定する画像形成条件決定制御を実施する画像形成条件決定手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
  3. 請求項1または2の画像形成装置において、
    前記接触回転体として前記潜像担持体に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布ローラを有し、
    環境条件を検出する環境条件検出手段と、
    前記潤滑剤塗布ローラの回転速度を制御する塗布ローラ回転制御手段とを有し、
    前記塗布ローラ回転制御手段は、前記画像出力時には前記環境条件検出手段の検出結果に基づいて前記潤滑剤塗布ローラの回転速度を制御し、前記トナーパターンの形成時には前記潤滑剤塗布ローラを所定の回転速度とすることを特徴とする画像形成装置。
  4. 請求項1乃至3の何れかに記載の画像形成装置において、
    前記トナーパターンの形成時の前記接触回転体の回転速度は、前記潜像担持体の回転速度と前記現像剤担持体の回転速度との何れの回転速度とも異なることを特徴とする画像形成装置。
  5. 請求項1乃至4の何れかに記載の画像形成装置において、
    前記接触回転体として前記潜像担持体を帯電する帯電ローラを有し、
    前記トナーパターンの形成時における前記帯電ローラの回転条件として、前記帯電ローラの回転を停止させることを特徴とする画像形成装置。
  6. 請求項5の画像形成装置において、
    前記帯電ローラの回転を停止させる帯電ローラ回転停止機構を有し、
    前記帯電ローラ回転停止機構は、前記帯電ローラの軸部材の端部に設けられ、前記帯電ローラとともに回転する軸端部材と、装置本体側に配置され、前記軸端部材の回転軌道の範囲外から前記回転軌道の範囲内に進入するように移動することで前記軸端部材の回転を停止させる本体側可動部材とを備えることを特徴とする画像形成装置。
  7. 請求項6の画像形成装置において、
    前記帯電ローラの軸部材の回転中心に対する前記本体側可動部材の前記回転軌道の範囲内における進入位置を、変更する可動部材侵入位置変更機構を有することを特徴とする画像形成装置。
  8. 請求項1乃至7の何れかに記載の画像形成装置において、
    前記トナーパターンの形成時における前記接触回転体の回転条件を変更する回転条件変更手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
  9. 請求項1乃至8の何れかに記載の画像形成装置において、
    前記画像形成部を複数備え、複数の前記画像形成部がそれぞれ備える前記接触回転体の回転条件をそれぞれ独立して制御することを特徴とする画像形成装置。
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