JP2021067888A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、このような問題を解決することを課題とし、形成する画像の印刷濃度を目標とする印刷濃度に近づけて印刷画像の品位を向上させることを目的とする。
図1において、画像形成装置1は、印刷媒体としての印刷用紙(以下、「用紙」という。)に現像剤像としてのトナー画像を形成するものである。画像形成装置1は、例えば電子写真方式のカラープリンタであり、ブラック(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、およびシアン(C)の各色のトナー画像を形成する。
印刷機構101はブラック(K)、印刷機構102はイエロー(Y)、印刷機構103はマゼンタ(M)、印刷機構104はシアン(C)のトナー画像を形成するものである。なお、印刷機構101〜104は、取り扱う現像剤としてのトナーは異なるが、同様の構成を有するものである。
LEDヘッド901〜904は、帯電ローラ201〜204によって帯電された感光ドラム301〜304の表面を選択的に露光して感光ドラム301〜304の表面に静電潜像を形成するものである。
現像ブレード501〜504は、現像ローラ401〜404の表面にトナー層を形成するものである。
クリーニングブレード701〜704は、感光ドラム301〜304の表面に残留したトナーを掻き取るものである。
印刷機構101〜104で感光ドラム301〜304に形成されたトナー画像は、印刷動作時には、転写ベルト11に静電吸着された用紙上に、転写ローラ1001〜1004により転写される。
用紙収容カセット18に収容された用紙は、回転するホッピングローラ15により図中矢印Aが示す媒体搬送方向に給紙され、レジストローラ16およびピンチローラ17へと搬送され、回転するレジストローラ16により転写ベルト11へ搬送される。
用紙に転写されたトナー画像は定着機構のヒートローラ19と加圧ローラ20により、熱と圧力で定着され、トナー画像が定着された用紙は搬送ローラ対22へ搬送されて搬送ローラ対22により装置外へ排出されてスタッカ23に集積される。
さらに、転写ベルト11の下方には、転写ベルト11と対向する位置に濃度センサ31が配置されている。
濃度センサ31は、転写ベルト11上に転写された濃度検出用パターンのトナー画像を検知し、濃度検出用パターンのトナー量(トナー濃度)に応じた出力値を出力する。
図4(a)に示すように、濃度センサ31は、赤外LED3101、鏡面反射光受光用フォトトランジスタ3102、および拡散反射光受光用フォトトランジスタ3103で構成されており、ブラックのトナーの濃度と、イエロー、マゼンタ、およびシアンのトナーの濃度との両方が検出できるようになっている。
なお、鏡面反射光受光用フォトトランジスタ3102で検出を行う際の赤外LED3101の発光電流の調整には、基準反射物として転写ベルト11を用いている。
図2において、画像形成装置1は、ホストインタフェース部32と、コマンド/画像処理部33と、LEDヘッドインタフェース部34と、機構制御部35と、高圧制御部41とを有している。
本実施例において、ブラックの濃度検出を行う際の赤外LED3101の発光電流のキャリブレーションの基準反射物として転写ベルト11を用いて濃度センサキャリブレーションを行い赤外LED3101の発光電流を決定する。
そこで本実施例では、ブラックの濃度検出を行う際に、コート層1101の膜厚の変化による鏡面反射光の変化を考慮することで、ブラックトナー量(=濃度)の検出精度の低下を抑えるようにしている。
一方、コート層1101の下面での反射する光L2は、屈折率の大きいコート層1101の中を進んでいき、屈折率の小さい基層1102に当たって反射して、自由端反射となり位相のずれは発生しない。
干渉した光が強め合う条件はコート層1101の上面での反射する光とコート層1101の下面で反射する光の位相が一致したときであり、光が弱め合う条件はコート層1101の上面での反射する光とコート層1101の下面で反射する光の位相がπずれたときである。
2×n×d×cosθ =(m+1/2)×λ ・・・・・式(1)
弱め合う条件は以下の式(2)のように表すことができる。
2×n×d×cosθ = m×λ ・・・・・式(2)
2×n×d×cosθは、2つの反射光の光路差を表しており、光路差が光(波長λ)の(m+1/2)倍のとき反射光が最も強くなり、m(整数)倍のときに反射光が最も弱くなる。
実験では、コート層の厚さの異なる8つの転写ベルトを用いて、濃度センサの赤外LEDの発光量を一定にしたとき鏡面反射光受光用フォトトランジスタの検出電圧をセンサ検出電圧として20回測定した。
以降、159nm毎に弱め合う条件と強め合う条件が交互に現れる。
濃度補正実行判定部3501は、濃度補正処理実行判定条件を満たすと濃度補正処理を実行すると判定するものとし、本実施例では、濃度補正処理実行判定条件を電源投入時や所定枚数(例えば、500枚)の印刷を行った毎とする。
濃度補正実行判定部3501は、濃度補正処理実行判定条件を満たし濃度補正処理を実行すると判定すると、処理をS2へ移行し、濃度補正処理実行判定条件を満たさず濃度補正処理を実行しないと判定すると本処理を終了する。
次に、機構制御部35は、濃度センサ31の赤外LED3101を、S2において決定した発光電流で発光させ、濃度検出パターン51に赤外光を照射する。
まず、本実施例におけるブラックのパターン(トナー画像)のセンサ検出電圧を濃度値に変換する第1の方法について説明する。
KOD100=A×(KV100×R/R0×D100)2+B×(KV100×R/R0×D100)+C ・・・・・式(4)
なお、記憶手段3503は、前述した図6の実線RVで示す画像形成装置1における転写ベルト11のコート層1101と検出電圧の関係式を記憶しているが、この関係は濃度センサ単体の特性のばらつきや取り付け精度のばらつきによって変化することがある。そのため、製造時に測定されたコート層1101の厚さと製造時あるいは初回の濃度補正制御時に濃度センサキャリブレーション時の検出値から転写ベルト11のコート層1101と検出電圧の関係式を上下にシフトさせてもよい。
なお、目標印刷濃度データテーブル46には、Dutyが50%の目標濃度値KODT50およびDutyが100%の目標濃度値KODT100が格納されている。
この計算には、記憶手段3503に記憶されている、図10(c)に示す現像電圧値調整量テーブル48を用いる。この現像電圧値調整量テーブル48のテーブル値は、現像電圧値が1[V]変化するときの濃度値の変化量である。現像電圧を変化させると、現像されるトナー層厚を変化させることができ、これを利用して、低Duty部から高Duty部までの濃度を増減させることができる。
+(KOD100−KODT100)/ΔKDB100}/2 ・・・式(5)
また、イエロー、マゼンタ、シアンの各色の現像電圧値制御量(YDB(A)、MDB(A)、CDB(A))についても同様に算出することができる。
現像電圧発生部44は、印刷動作時に、現像電圧初期値DB0に各色の現像電圧補正結果DB(A)を加えた現像電圧値DB1[V]を各印刷機構101〜104に供給する。なお、現像電圧値DB1[V]は、以下の式(6)で算出される。
S5:機構制御部35は、記憶手段3503に予め記憶してある図8に示す濃度検出パターン51を転写ベルト11上に印刷し、濃度センサ31で各色パターンの出力電圧を読み取る。
KOD’100=A×(KV’100×R/R0×D100)2+B×(KV’100×R/R0×D100)+C ・・・・・式(8)
S6:機構制御部35の濃度補正制御部3502は、S5において読み取った濃度値と、図10(a)に示す目標印刷濃度データテーブル46とを比較し、差分より各色のLEDヘッド901〜904の個々のLED駆動時間の補正値を計算する。
+(KOD’100−KODT100)/ΔKDK100}/2 ・・・式(9)
また、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のLED駆動時間制御量(YDK(A)、MDK(A)、CDK(A))についても同様に算出することができる。
このように、濃度補正処理では、機構制御部35が上述したトナー画像の濃度導出方法で導出した濃度値に基づいて画像形成設定情報としての画像形成装置のエンジン部の物理特性(現像電圧、LEDヘッド駆動時間等)を調節(決定)することにより、印刷濃度を安定させることができる。
まず、比較例におけるセンサ検出電圧−濃度値変換について説明する。センサ検出電圧−濃度値変換テーブル47のテーブル値は、センサ検出電圧と濃度値の関係を示す2次近似式の係数である係数Aと係数Bと係数Cを実験的に求めた値である。
KOD100=A×V100 2+B×V100+C ・・・・・式(12)
比較例では、転写ベルト31のコート層1101の厚さが削れ等により変化した場合に、ベルト31からの反射量も変化することで、センサキャリブレーションの結果も変化してしまうという問題がある。
この実験では、上述したS2と同様の方法で濃度センサキャリブレーションを実施してから、センサ検出電圧と濃度値の測定を行っている。
変形例(第2の方法)では、記憶手段3503に、コート層1101の厚さによって係数(係数A、係数B、係数C)を変更する。
また、転写ベルト11のコート層1101の厚さdは製造時に測定されているものとし、予め記憶手段3503に記憶されているものとする。
このとき、濃度センサ発光量調整部3504は、調整後の濃度センサ31の赤外LED3101の発光電流における濃度センサ31の鏡面反射光受光用フォトトランジスタ3102の検出電圧をセンサ検出電圧VK1として記憶手段3503に記憶する。
このように、機構制御部35は、式(11)および式(12)における係数を、コート層1101の厚さの前回との差分を表す検出電圧の差分によって変更、即ち濃度センサ31のセンサ出力値の変化に応じて変更する。
する。
次に、転写ベルトのコート層の厚さが印刷動作を繰り返すことで削れて40nmになったとする。
このため、転写ベルトのコート層の厚さが40nmであった場合、転写ベルトのコート層の厚さが150nmのときと比べて濃度値の検出誤差が0.11発生する。
このように、本実施例では、濃度検出パターンの濃度検出の誤差を抑制し、形成する画像の印刷濃度を目標とする印刷濃度に近づけて印刷画像の品位を向上させることができる。
また、画像形成装置をプリンタとして説明したが、複写機、ファクシミリ装置、または複合機(MFP)等としても良い。
11 転写ベルト
1101 コート層
1102 基層
15 ホッピングローラ
16 レジストローラ
18 用紙収容カセット
19 ヒートローラ
20 加圧ローラ
31 濃度センサ
311 カバー
101〜104 印刷機構
301〜304 感光ドラム
401〜404 現像ローラ
501〜504 現像ブレード
601〜604 供給ローラ
901〜904 LEDヘッド
32 ホストインタフェース部
33 コマンド/画像処理部
34 LEDヘッドインタフェース部
35 機構制御部
3501 濃度補正処理実行判定部
3502 濃度補正制御部
3503 記憶手段
3504 濃度センサ発光量調整部
36 ホッピングモータ
37 レジストモータ
38 ベルトモータ
39 ヒータモータ
40 ドラムモータ
41 高圧制御部
42 帯電電圧発生部
43 供給電圧発生部
44 現像電圧発生部
45 転写電圧発生部
Claims (8)
- 現像剤像を形成する画像形成部と、
基層と、該基層よりも前記画像形成部に近い表面層とを少なくとも有し、前記画像形成部から現像剤像が転写される転写部材と、
前記転写部材に転写された現像剤像を検知し、現像剤量に応じた出力値を出力する濃度検出部と、
前記出力値に応じて所定の条件で画像形成設定情報を決定する制御部と、
を有し、
前記表面層の厚さに応じて前記所定の条件を変更することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載の画像形成装置において、
前記所定の条件は、前記出力値に応じて現像剤像の濃度値を導出する濃度導出方法であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2に記載の画像形成装置において、
前記制御部は、前記濃度導出方法で導出した濃度値に基づいて前記画像形成設定情報を決定することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2または請求項3に記載の画像形成装置において、
前記濃度導出方法は、前記濃度検出部が基準となる転写部材に転写された現像剤像を検知して出力した基準出力値と、前記所定の条件を変更する補正処理を行う度に前記濃度検出部が現像剤像を検知した出力値との比率に基づいて現像剤像の濃度値を導出する方法であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2または請求項3に記載の画像形成装置において、
前記所定の条件を変更する補正処理を行う度に、前記濃度検出部は現像剤像を検知して前記出力値を出力し、
前記濃度導出方法は、前記出力値の変化に基づいて現像剤像の濃度値を導出する方法であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項5に記載の画像形成装置において、
前記濃度導出方法は、所定の係数を用いて前記出力値に基づいて現像剤像の濃度値を算出する計算式であって、
前記出力値の変化に応じて前記係数を変更することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6に記載の画像形成装置において、
前記補正処理を行う際に前記濃度検出部が出力した前記出力値と、前回の前記補正処理を行った際の前記出力値との差が閾値を超えているとき、前記係数を変更することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
前記画像形成部は、静電潜像を形成する露光手段および前記静電潜像を現像する現像手段を有し、
前記画像形成設定情報は、画像形成する現像剤像の濃度を変更する設定情報であり、前記現像手段の現像電圧および前記露光手段の露光時間のうち少なくとも1つを含むことを特徴とする画像形成装置。
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