JP3578672B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザプリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、プリンタに対して高解像度化と画質の安定化の要求が高まっている。しかし、電子写真方式のプリンタの画質は、気温の変化や、経時的な要因で変動しやすく、高画質な画像を安定に出力するのは難しい。そこで、状態検知手段としてプリンタ内に多種のセンサを設け、プリンタ内の状態を測定し、その測定値に基づいてプリンタの印写パラメータを制御することにより、プリンタの画質の変動を抑えることが知られている。
【0003】
これらセンサの測定値によって、印写パラメータを調整する機能を有するプリンタにおいては、安定かつ精度良く、状態の測定を行う必要がある。もし、センサ自身の異常や、センサ取り付け位置や測定位置のずれ等によって測定値が誤りとなった場合、画質に悪影響を与えることは必至だからである。
【0004】
従って、これら、センサの測定値によって、印写パラメータを調整する機能を有するプリンタにおいては、正確な測定を行うために、センサの校正や測定異常検知は必須である。
【0005】
従来の異常検知は、校正用の被測定物を用いてセンサを校正する過程で行うか、または、センサの出力値がある範囲内に収まると想定し、センサ出力値がこの想定範囲内に収まっているかを判断するかして、行っていた。
【0006】
以下、前者の方法の従来例として、トナー付着量センサの測定異常の検知について述べる。多くの場合、トナー付着量センサとしては、光を被測定物に対し照射する発光部である発光ダイオードと、その反射光強度を測定する受光部であるフォトダイオードからなる光学式反射濃度センサが用いられる。そして、前記トナー付着量センサは表面の汚れを防止するために、前記通常プリントモード時は待避位置にあり、前記テストモードに入ったときに測定位置に移動する構成をとっており、待避位置において、ある反射率を持った校正板を用いて校正を行うものとする。
【0007】
校正は、校正板に対する出力がある所定の値になるまで、前記発光ダイオードの光量を調節することで行う。このとき、所定の出力を得られない、または、所定の出力を得るために基準値よりも異常に高い(または低い)光量を必要とした場合、センサの故障や位置ずれ、校正板の欠損やよごれ等の要因により、付着量を正常に測定できない状態であると判断して、プリンタの制御装置は、警告の表示や付着量センサ使用の禁止、さらにはプリンタの動作停止等、状況に応じて様々な処置を行う。
【0008】
この方法は、非常に高精度に異常を検知できるものの、校正用の被測定物を持たないセンサに対しては適用不能であるという問題がある。また、このような構成は、校正用の被測定物を持たない構成に比較して、高コストになりやすいという欠点を持つ。
【0009】
また後者の、センサの出力値がある範囲内に収まると想定し、センサ出力値がこの想定範囲内に収まっているかを判断して、測定異常を検知する方法は、センサの出力値が前記想定範囲外を示した場合のみ、異常状態と判断するため、もしセンサやプリンタに異常が起こっても、その測定値が前記想定範囲内に収まっている場合、検出不可能であった。
【0010】
そこで、測定異常を高精度に検知するために、特開平4−19758号には、ドラム上に形成された基準画像の濃度を測定する画像濃度センサとともに、環境条件を測定する湿度センサ、および、これらの測定値を記憶する記憶手段を有し、前回の画像濃度測定値及び湿度測定値と、今回の湿度測定値から、今回の画像濃度測定値を予測し、実際の画像濃度測定値と比較することによって、画像濃度測定値の異常を検知する方法が示されている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来技術の方法では、湿度センサの測定値の方が誤りとなった場合、画像濃度センサは正常に動作しているにも関わらず、異常と判断されてしまう問題が生じる。
【0012】
従って、本発明では、これら問題を解決し、センサや画像形成装置自体の異常を高精度に検知することができ、高画質を安定に維持できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、感光体と、前記感光体上を一様に帯電する帯電器と、前記感光体上に静電潜像を形成する露光器と、前記感光体上にトナー像を形成する現像機と、プリンタエンジン内の温湿度を測定する温湿度センサと、前記感光体上の静電潜像の電位を測定する表面電位センサと、前記感光体上のトナー像のトナー付着量を測定する付着量センサを備え、予め各センサの検出範囲をエラー領域と正常検出領域に区分すると共に、正常検出領域をさらに複数の領域に区分した環境テーブルを各センサ毎に作成しておき、テストモードにて各センサを用いて測定し、それぞれの測定値と各環境テーブルを用いて、測定値がエラー領域にあるか否かを判断し、異常領域にある場合はセンサ異常と判断し、正常領域にある場合はそれぞれのセンサの測定値の属する領域を比較して環境状態異常か否かを決定する異常検出制御部とを備えた構成とする。
【0014】
このように3つ以上の状態検出部を設けて、それらの相関関係より、状態検出部の異常を検出する異常検出範囲を決定することで、高精度に異常を検知することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を説明する。
【0016】
図7は本発明の画像形成装置の一部を模式的に示す図である。
【0017】
図7の画像形成装置は、感光体1の周囲に、帯電器2,露光装置3と現像機4,転写機5,感光体クリーナ6を備えるプリンタエンジン204と、前記プリンタエンジン204を制御するプリンタコントローラ200を備えている。さらに状態検知手段として、前記プリンタエンジン204内に2個の温湿度センサ8−1,温湿度センサ8−2と表面電位センサ9,付着量センサ10を備えている。また、プリンタコントローラ200内には、各センサの測定値に基づいて、センサの異常を検出する検出範囲を決定する異常検出制御部300を備えている。尚、異常検出制御部300は、プリンタコントローラ200の外に設けてもよい。
【0018】
本例では、簡単のためにモノクロの画像形成装置について述べるが、本発明は、フルカラーの画像形成を行う画像形成装置に対しても、容易に適用することができる。
【0019】
まず、最初に通常印刷時の本実施例の装置の動作機構を以下説明する。
【0020】
帯電器2で、感光体1を一定電位に帯電し、露光装置3によって画像信号に従った露光を行った後、現像機4で現像して可視化する。本実施例の装置では、現像剤にはトナーとキャリアを混合した2成分現像剤を用いているものとする。可視化された画像は、不図示の用紙上に転写器5によって、静電的に転写された後、不図示の定着装置に搬送され、用紙上に加熱定着され、画像を形成する。感光体1上に微量に残存したトナーは、感光体クリーナ6により回収される。これら一連の動作は、プリンタコントローラ200が、不図示のホストコンピュータと交信しながら制御信号205によって制御している。
【0021】
このように、本実施例のような電子写真方式を用いた装置は静電的なプロセスを多く有するために、非常に不安定であり、周囲または機内の環境条件や経時的変化の影響を受けて、画質に変化が生じてしまう。このため、高画質を安定に維持するためには、周囲の環境変動や、装置内の状態変化等、画質の変動要因を検知して、それを補正するように印写パラメータを調整する必要がある。
【0022】
このため、本実施例の装置では図2(a)(b)のような同じ特性を持った2個の温湿度センサ8−1,8−2と、図3のような特性の表面電位センサ9、図4のような特性を示す付着量センサ10が設けられており、これらのセンサからの測定値をもとに、プリンタコントローラ200内は、各種記録プロセスの制御を行うように構成されている。本実施例の装置では、温湿度センサ8−1は現像機4付近の温湿度を測定する目的で設置されており、温湿度センサ8−2は感光体1付近の温湿度を測定する目的で設置されているものとする。
【0023】
本実施例の装置では、通常の印刷を行う通常プリントモードの他に、前記各種センサの測定値を基に、画質安定化のため印写パラメータを調整するためのテストモードを有しており、前記テストモードは、電源投入時や長期待機後、一定枚数印刷毎やユーザからの指示があったときなどに実行するものとする。
【0024】
本実施例のような装置において、印刷画像の画質に影響を与える印写パラメータとしては、おもに以下のものが考えられる。
【0025】
(1) 現像剤中のトナー濃度
(2) レーザ露光量
(3) 現像バイアス
この中で、(1)のトナー濃度の制御は、現像機4中にトナーを投入することによって行われる。このため、トナーを投入してから、その効果が現れるまで、少なくとも数秒はかかり、応答速度が遅い。従って、パラメータ(1)を制御対象とする温湿度センサ8−1は前記テストモード時の他に、所定の一定時間毎や一定枚数印刷毎に温湿度の測定を行い、プリンタコントローラ200は、その出力を受け、その都度、現像機4内の現像剤のトナー濃度を制御し、トナー濃度は常に適正値に保たれているものとする。
【0026】
他のパラメータ(2),(3)については、前記テストモード実行時に、所定の制御を行うものとする。
【0027】
ただし、前述したようにセンサ自身の異常や取り付け位置のずれ等の要因によって、センサの測定値が誤りとなった場合、前記テストモードによる制御によって、かえって画質を悪化させてしまう恐れがある。
【0028】
そのため、本実施例の装置ではテストモードに入る前に、センサ自身の異常や、取り付け位置のずれ等による測定異常を検知するための測定テストモードを実施するものとする。
【0029】
以下、前記測定テストモードの動作について図1を用いて述べる。
【0030】
図1は前記測定テストモードの動作を示すフローチャートである。
【0031】
測定テストモードに入ると、プリンタコントローラ200は、付着量センサ10の校正を実施する。付着量センサ10は、光を被測定物に対し照射する発光部である発光ダイオードと、その反射光強度を測定する受光部であるフォトダイオードからなる光学式反射濃度センサである。ステップ100において、校正は、感光体1に対する付着量センサ10の出力がある所定の値になるまで、発光ダイオードの光量を調節することで行う。次のステップ101において、所定の出力を得られない、または、所定の出力を得るために基準値よりも異常に高い(低い)光量を必要とした場合、プリンタコントローラ200は、センサの故障や位置ずれ等が生じ、付着量を正常に測定できない状態であると判断して、後述するステップ120に移行する。
【0032】
校正が正常終了した場合、プリンタコントローラ200は、露光装置3を制御して、露光量を予め定められた測定テスト用露光量に設定するとともに、現像機4を制御して、現像バイアスを予め定められた測定テスト用バイアスに設定する(ステップ102)。
【0033】
次に、プリンタコントローラ200は、温湿度センサ8−2に感光体付近の温湿度の測定を行うよう命令を出し、その測定値M1を記憶する(ステップ103)。
【0034】
その後、プリンタコントローラ200は、前記測定テスト用露光量で、一定以上の面積を有するパッチパターンの静電潜像を感光体1上に形成するよう、プリンタエンジン204を制御する(ステップ104)。
【0035】
プリンタコントローラ200は、前記ステップ103により、感光体1上に形成された静電潜像の表面電位を測定するように、表面電位センサ9に命令を出し、その測定値M2を記憶する(ステップ105)。
【0036】
ほぼ同時に、プリンタコントローラ200は、前記ステップ103によって、感光体1上に形成された静電潜像を、前記測定テスト用バイアスを用いて現像するよう、プリンタエンジン204を制御する(ステップ106)。ただし、本測定テストモードでは、現像された画像は、用紙に転写されることなく感光体クリーナ6によって清掃されるものとする。
【0037】
次にプリンタコントローラ200は、感光体1上に形成されたパッチパターンのトナー像のトナー付着量を測定するように、付着量センサ10に命令を出し、その測定値M3を記憶する(ステップ107)。
【0038】
一連の測定が終了した後、プリンタコントローラ200は、まず、予め定められた環境テーブルを参照する。
【0039】
前記環境テーブルについて説明する。
【0040】
前記環境テーブルの一例を図8に示す。
【0041】
図8において、領域A50は、低温低湿条件を示す領域であり、領域C54は高温高湿、領域B52は、その中間を示す領域である。なお領域AB51と領域BC53は温湿度センサ8−2の誤差を考慮して定められる領域であり、領域AB53は領域A50または領域B52の両方に対応する領域であることを示し、領域BC53は領域B52または領域C54の両方に対応する領域であることを示す。
【0042】
さらに領域Er55は、測定エラーを示す領域である。
【0043】
プリンタコントローラ200は、前記測定値M1の示す領域を前記環境テーブルにより判断し、環境領域Y1として記憶する(ステップ108)。
【0044】
同様に、プリンタコントローラ200は、予め定められた表面電位テーブルを参照して、前記表面電位センサ9の測定値M2の示す領域を判断し、表面電位領域Y2として記憶する(ステップ109)。
【0045】
前記表面電位テーブルの一例を図9に示す。
【0046】
図9において、領域A60は、表面電位が高いことを示す領域であり、領域
C64は逆に表面電位が低い状態を、領域B62は、その中間を示す領域である。なお領域AB61と領域BC63は表面電位センサ9の誤差を考慮して定められる領域であり、領域AB63は領域A60または領域B62の両方に対応する領域であることを示し、領域BC63は領域B62または領域C64の両方に対応する領域であることを示す。
【0047】
さらに領域Er65は、測定エラーを示す領域である。
【0048】
さらに同様に、プリンタコントローラ200は、予め定められた付着量テーブルを参照して、前記付着量センサ10の測定値M3の示す領域を判断し、付着量領域Y3として記憶する(ステップ110)。
【0049】
前記付着量テーブルの一例を図10に示す。
【0050】
図10において、領域A70は、付着量が少ないことを示す領域であり、領域C74は逆に付着量が多い状態を、領域B72は、その中間を示す領域である。なお領域AB71と領域BC73は付着量センサ10の誤差を考慮して定められる領域であり、領域AB73は領域A70または領域B72の両方に対応する領域であることを示し、領域BC73は領域B72または領域C74の両方に対応する領域であることを示す。
【0051】
さらに領域Er75は、測定エラーを示す領域である。
【0052】
本実施例の装置のように、電子写真方式を用いた画像形成装置の場合、前記環境測定値M1と表面電位測定値M2、及び付着量測定値M3の間には密接な関係がある。
【0053】
これは、感光体1の露光量に対する感度が環境によって影響を受けることに起因する。感光体1の露光量に対する感度は、低温条件下では鈍く、高温条件下では敏感になるので、ある一定の露光量で感光体1上を露光した後の感光体表面電位は、低温条件下では高く、高温の場合は低くなる。
【0054】
さらに、感光体表面電位と付着量の間には密接な関係があり、現像バイアスが一定ならば、感光体表面電位が高いと、付着量は少なくなり、露光後の表面電位が低いと、付着量は多くなる。
【0055】
以上の理由より、本測定テストモードのように、所定の測定テスト用露光量と、所定の測定テスト用バイアスによって、トナー可視像を形成した場合、環境領域A50と表面電位領域A60、及び付着量領域A70が各々対応づけられることになる。領域B、および領域Cに対しても同様である。
【0056】
これら、環境・表面電位・付着量テーブルの領域分けの具体的な数値は、予め実験を行って決定される。
【0057】
ステップ108〜110において、前記測定テストモードにおいて測定した測定値M1,M2,M3が各々前記参照テーブルによって、領域Y1,Y2,Y3に変換される。プリンタコントローラ200は、これらの値をもとに、測定異常検知を行う。
【0058】
ステップ111において、プリンタコントローラ200は、環境領域Y1がEr55であるかどうかを判断する。
【0059】
もし、Y1=Erならば、これは、温湿度センサ8−2の異常、または、プリンタが設置されている環境の温度または湿度が、プリンタの動作を保証し得る条件を逸脱していることを示す。このような場合は、後述するステップ124に処理が移行する。
【0060】
もし、環境領域Y1がErでなければ、処理はステップ113へ移行する。
【0061】
ステップ113において、プリンタコントローラ200は、表面電位領域Y2がEr65であるかどうかを判断する。
【0062】
もし、Y2=Erならば、これは、表面電位センサ9の異常、または、露光装置3の不良によって正常な露光動作が行われていないことを示す。このような場合は、後述のステップ122に処理が移行する。
【0063】
もし、環境領域Y2がErでなければ、処理はステップ115へ移行する。
【0064】
ステップ115において、プリンタコントローラ200は、付着量領域Y3がEr75であるかどうかを判断する。
【0065】
もし、Y3=Erならば、これは、付着量センサ10の異常、または、現像機4の不良によって正常な現像動作が行われていないことを示す。このような場合は、後述のステップ120に処理が移行する。
【0066】
もし、環境領域Y3がErでなければ、プリンタコントローラ200は、各状態検知手段の測定値の相関関係を調べることによる異常検知を行うべく、処理はステップ117へ移行する。
【0067】
ステップ117においては、プリンタコントローラ200は環境領域Y1と表面電位領域Y2の比較を行い、一致していればステップ118へと移行する。
【0068】
ステップ118では、さらに環境領域Y1と付着量領域Y3の比較を行う。このステップ118において、環境領域Y1と付着量領域Y3が一致していれば、環境領域Y1,表面電位領域Y2,付着量領域Y3が全て一致したことになるので、プリンタコントローラ200は測定テストモードが正常に終了したと判断し、測定テストモードを抜ける(ステップ119)。しかし、このステップ115において、環境領域Y1と付着量領域Y3が一致しなければ、これは、付着量領域Y3のみが、他の2つと違う領域を示しているということになる。このような場合は、付着量センサ10の測定値が誤りである可能性が高い。したがって、プリンタコントローラ200は、このような場合、正常な印刷動作は期待できないと判断し、付着量センサ10または、現像機4に異常が生じた可能性が高い旨をディスプレイ部に表示するとともに、付着量センサ10を使用しない制御への移行、または全てのセンサを使用しない制御への移行や、さらには装置の動作停止等、状況に応じて様々な処置を行う(ステップ120)。
【0069】
前記ステップ117において、環境領域Y1と表面電位領域Y2が一致していなければ、処理はステップ121へ移行し、プリンタコントローラ200は、環境領域Y1と付着量領域Y3の比較を行う。このステップ121において、環境領域Y1と付着量領域Y3が一致した場合、表面電位領域Y2のみが、他の2つと違う領域を示しているということになる。このような場合は、表面電位センサ9の測定値が誤りである可能性が高い。したがって、プリンタコントローラ200は、表面電位センサ9または、露光装置3に異常が生じた可能性が高い旨をディスプレイ部に表示して、表面電位センサ9を使用しない制御への移行、または全てのセンサを使用しない制御への移行や、さらには装置の動作停止等、状況に応じて様々な処置を行う(ステップ122)。
【0070】
前記ステップ121において、環境領域Y1と付着量領域Y3が一致していなければ、処理はステップ123へ移行し、プリンタコントローラ200は、表面電位領域Y2と付着量領域Y3の比較を行う。このステップ123において、表面電位領域Y2と付着量領域Y3が一致した場合、環境領域Y1のみが、他の2つと違う領域を示しているということになる。このような場合は、温湿度センサ8−2の測定値が誤りである可能性が高い。したがって、プリンタコントローラ200は、この場合、温湿度センサ8−2の測定値に異常が生じたか、プリンタの設置環境が劣悪である可能性がある旨をディスプレイ部に表示して、温湿度センサ8−2を使用しない制御への移行、または全てのセンサを使用しない制御への移行や、さらには装置の動作停止等、状況に応じて様々な処置を行う(ステップ124)。
【0071】
さらに、前記ステップ123において、表面電位領域Y2と付着量領域Y3が異なっていた場合は、環境領域Y1と表面電位領域Y2、及び付着量領域Y3が全て異なった領域を示したということなので、処理はステップ125へ移行し、判別不能のエラーが発生した旨をディスプレイ部に表示して、全てのセンサを使用しない制御への移行や、装置の動作停止等、状況に応じて様々な処置を行う。ステップ119において、測定テストモードが正常終了すると、プリンタコントローラ200は、前記各種センサの測定値を基に、画質安定化のため印写パラメータを調整するため、前記テストモードに入るようプリンタエンジン204の各部に命令を出す。
【0072】
前記テストモード時の動作について以下簡単に説明する。
【0073】
テストモードでの印写プロセスには、前記測定テストモードと同様に、一定以上の面積を有するパッチパターンを用いる。
【0074】
まず、感光体1上の露光後の表面電位を安定制御するために、露光装置3の露光光量をパラメータとして静電潜像の形成を行う。この時は、感光体1の表面電位の測定が目的であるので、現像バイアスを印加しないようにして、ドラム上にトナーが付着しないようにする。前記パッチパターンの静電潜像を、露光量をある範囲で連続的に可変しながら感光体1上に形成し、表面電位センサ9を用いて、感光体表面電位を測定する。感光体電位は露光量が多いほど0に近づくので図3に示した表面電位センサ9の特性から、露光量に対するセンサ出力は図5のようになる。プリンタコントローラ200は、所定の表面電位に対応するセンサ出力値16を得るための露光量17を記憶するとともに、露光装置3を制御して露光量が適正露光量17になるようにする。
【0075】
テストモードでは次に、付着量を所定の値にするために、現像バイアスをパラメータとして、現像を行う。現像された画像は、用紙に転写されることなく感光体クリーナ6によって清掃されるようにする。前記適正露光量17で、前記パッチパターンの静電潜像を感光体1上に形成し、現像バイアスをある一定の範囲で連続的に可変しながら現像し、付着量センサ10を用いて付着量を測定する。現像バイアスの増加に伴って、付着量も増加するので、図4に示した付着量センサ10の特性から、現像バイアスに対するセンサ出力は図6のようになる。プリンタコントローラ200は、所定の付着量に対応するセンサ出力値18を得るための現像バイアス19を記憶するとともに、現像機4を制御して現像バイアスを適正現像バイアス19にする。
【0076】
このような一連のテストモードを実行することによって、環境変動や、経時的な特性変動に伴う画質の変動を抑え、高画質かつ安定な画像を得ることができる。
【0077】
このようにして、テストモードで印写パラメータを最適に決定した後、前記通常プリントモードに入り、通常印刷を行う。
【0078】
本実施例においては、前記測定テストモードのパラメータとして、感光体周囲環境,表面電位、およびトナー付着量を用いたが、より高精度な測定テストを行うためには、さらに、周囲温湿度や、帯電電位,現像剤使用量カウンタ、および感光体使用量カウンタなどのパラメータを付加することが考えられる。
【0079】
【発明の効果】
本発明によれば、センサや画像形成装置自体の異常を高精度に検知することができ、高画質を安定に維持できる画像形成装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の測定異常検知制御を示すフローチャートである。
【図2】本発明に用いた温湿度センサの基本特性を示す図である。
【図3】本発明に用いた表面電位センサの基本特性を示す図である。
【図4】本発明に用いた付着量センサの基本特性を示す図である。
【図5】テストモードにおける適正露光量の求め方を示す図である。
【図6】テストモードにおける適正現像バイアスの求め方を示す図である。
【図7】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図8】温湿度センサ測定値の領域分けを示す図である。
【図9】表面電位センサ測定値の領域分けを示す図である。
【図10】付着量センサ測定値の領域分けを示す図である。
【符号の説明】
1…感光体、2…帯電器、3…露光装置、4…現像機、5…転写器、6…感光体クリーナ、8−1,8−2…温湿度センサ、9…表面電位センサ、10…付着量センサ、200…プリンタコントローラ。
Claims (1)
- 感光体と、
前記感光体上を一様に帯電する帯電器と、
前記感光体上に静電潜像を形成する露光器と、
前記感光体上にトナー像を形成する現像機と、
プリンタエンジン内の温湿度を測定する温湿度センサと、前記感光体上の静電潜像の電位を測定する表面電位センサと、前記感光体上のトナー像のトナー付着量を測定する付着量センサを備え、
予め各センサの検出範囲をエラー領域と正常検出領域に区分すると共に、正常検出領域をさらに複数の領域に区分した環境テーブルを各センサ毎に作成しておき、テストモードにて各センサを用いて測定し、それぞれの測定値と各環境テーブルを用いて、測定値がエラー領域にあるか否かを判断し、異常領域にある場合はセンサ異常と判断し、正常領域にある場合はそれぞれのセンサの測定値の属する領域を比較して環境状態異常か否かを決定する異常検出制御部とを有する画像形成装置。
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