JP3997048B2 - 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、例えば複写機あるいはプリンタなどとされる電子写真方式あるいは静電記録方式の画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
トナーとキャリアを含む2成分系現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置においては、画像形成時のトナー濃度信号と基準トナー濃度との比較によってトナーの補給を行い、トナー濃度を一定に保つ制御が行われている。この際、トナーの濃度を検知するセンサからの電気的信号がトナー濃度信号として用いられており、装置の設置時およびカートリッジの交換時に設定された初期のトナー濃度信号の制御電圧値、基準トナー濃度値をカートリッジ内の記憶手段としてのEEPROMから読み出して画像形成時に用いていた。
【0003】
ここで、カートリッジは、プロセスカートリッジおよび現像カートリッジを含み、また、プロセスカートリッジとは少なくとも電子写真感光体と現像手段とを一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に対して着脱可能としたものであり、現像カートリッジとは、現像手段(現像器)を画像形成装置本体に対して着脱可能としたものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、EEPROMに格納された初期のトナー濃度信号の制御電圧値、基準トナー濃度値は、特定の画像形成速度に対応したデータであったため、複数の画像形成速度を有する画像形成装置では、画像形成速度が変わるとそれに伴って現像器内のトナー攪拌速度が変わり、現像器内のトナー濃度センサを横切る現像剤の表面位置の高さが変化することでトナー濃度信号が変わり、そのため画像濃度に影響を与えるという問題があった。
【0005】
従って、本発明の目的は、画像形成速度にかかわらず画像濃度を一定に維持することのできる画像形成装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、複数の画像形成速度を有する画像形成装置であって、
少なくとも、現像手段と、該現像手段におけるトナー濃度制御に用いる基準トナー濃度値を格納する記憶手段と、を含み、画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジと、
前記現像手段内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
を有し、
画像形成時において、前記記憶手段から読み出された前記基準トナー濃度値と、前記トナー濃度検知手段の検出結果から算出されるトナー濃度値とを比較した結果に応じて、前記現像手段におけるトナー濃度制御を行なう画像形成装置において、
前記現像手段は内部に攪拌スクリューを有し、該攪拌スクリューの速度は前記画像形成速度に対応して変更され、
選択された画像形成速度に応じて、前記記憶手段から読み出された基準トナー濃度値を補正し、
該補正された基準トナー濃度値と、前記トナー濃度検知手段の検出結果から算出されるトナー濃度値とを比較した結果に応じて、前記現像手段におけるトナー濃度制御を行なうことを特徴とする画像形成装置である。
【0008】
本発明による一実施態様によれば、前記複数の画像形成速度が通常速、1/2速、1/4速の3種類である。さらに、前記トナー濃度検知手段は、前記現像手段が備える現像器の側壁に設けられる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【0010】
図1には、本発明の一実施例におけるカラー画像形成装置が示される。本カラー画像形成装置は、カラーリーダー部とカラープリンタ部によって大略構成されている。
【0011】
[カラーリーダ部]
図1において、カラーリーダ部の上部には原稿台ガラス(プラテン)1が横設され、その上に原稿給紙装置(DF)2が設置されている。なお、原稿給紙装置2の代わりに鏡面圧板を装着する構成もある。第1キャリッジ14内にはハロゲンランプである光源3、4、これら光源3、4の光を原稿に集光する反射傘5、6、および原稿からの反射光または投影光を反射するミラー7が装着されている。また、第2キャリッジ15にはミラー7からの反射光をさらにCCD101に集光するためのミラー8、9が装着されている。
【0012】
また、CCD101が実装された基板11、図3に示すCCD101以外の要素、および図4に示す2値変換部201、遅延部202、203、204、205を含む画像処理部12、および、他のIPUなどとのインターフェース(I/F)部13を備えている。
【0013】
なお、第1キャリッジ14は速度Vで、第2キャリッジ15は速度V/2で、CCD101の電気的走査(主走査)方向に対して垂直方向に駆動手段16により機械的に移動することによって、原稿の全面を走査(副走査)する。
【0014】
図3はディジタル画像処理部12の詳細な構成を示すブロック図である。
【0015】
同図において、原稿台ガラス1上の原稿は光源3、4からの光を反射し、その反射光はCCD101に導かれて電気信号に変換される。なお、CCD101はカラーセンサの場合、RGBのカラーフィルタが1ラインCCD上にRGB順にインラインに載ったものでも、3ラインCCDで、それぞれRフィルタ・Gフィルタ・BフィルタをそれぞれのCCDごとに並べたものでもかまわないし、フィルタがオンチップ化、またはフィルタがCCDと別構成になったものでもかまわない。
【0016】
そして、その電気信号(アナログ画像信号)は画像処理部12に入力され、クランプ&Amp.&S/H&A/D部102でサンプルホールド(S/H)され、アナログ画像信号のダークレベルを基準電位にクランプし、所定量に増幅され(上記処理順番は表記順とは限らない)、A/D変換されて、例えばRGB各8ビットのディジタル信号に変換される。
【0017】
そして、RGB信号はシェーディング部103で、シェーディング補正および黒補正が施された後、つなぎ&MTF補正&原稿検知部104で、CCD101が3ラインCCDの場合、つなぎ処理はライン間の読取位置が異なるため、読取速度に応じてラインごとの遅延量を調整し、3ラインの読取位置が同じになるように信号タイミングを補正し、MTF補正は読取速度や変倍率によって読取のMTFが変化するため、その変化を補正し、原稿検知は原稿台ガラス1上の原稿サイズを認識する。
【0018】
読取位置タイミングが補正されたデジタル信号は入力マスキング部105によって、CCD101の分光特性および光源3、4および反射傘5、6の分光特性を補正する。入力マスキング部5の出力は外部I/F信号との切り換え可能なセレクタ6に入力される。
【0019】
セレクタ6から出力された信号は色空間圧縮&下地除去&LOG変換部107と下地除去部115に入力される。下地除去部115に入力された信号は下地除去された後、原稿中の原稿の黒い文字かどうかを判定する黒文字判定部116に入力され、原稿から黒文字信号を生成する。また、もう一つのセレクタ106の出力が入力された色空間圧縮&下地除去&LOG変換部107では、色空間圧縮が、読み取った画像信号がプリンタ部で再現できる範囲に入っているかどうか判断し、入っている場合はそのまま、入っていない場合は画像信号をプリンタで再現できる範囲に入るように補正する。そして、下地除去処理を行い、LOG変換でRGB信号からCMY信号に変換する。
【0020】
黒文字判定部116で生成された信号とタイミングを補正するため色空間圧縮&下地除去&LOG変換部107の出力信号は遅延108でタイミングを調整される。この2種類の信号はモワレ除去部109でモワレが除去され、次いで、変倍処理部110で主走査方向に変倍処理される。
【0021】
UCR&マスキング&黒文字反映部111で、変倍処理部110で処理された信号は、CMY信号がUCR処理でCMYK信号が生成され、マスキング処理部でプリンタ部の出力にあった信号に補正されるとともに黒文字判定部116で生成された判定信号がCMYK信号にフィードバックされる。
【0022】
UCR&マスキング&黒文字反映部111で処理された信号はγ補正部112で濃度調整された後、フィルタ部113でスムージングまたはエッジ処理される。
【0023】
以上処理された信号は、図4に示す2値変換部201で8ビットの多値信号から2値信号に変換される。なお、この変換方法はディザ法、誤差拡散法、誤差拡散の改良したものいずれでもかまわない。
【0024】
[カラープリンタ部]
図1において、Y画像形成部17、M画像形成部18、C画像形成部19、K画像形成部20は、それぞれ、感光ドラム42、43、44、45、帯電器21、24、27、30、LED部210、211、212、213、現像器22、25、28、31、および補助帯電器60、61、62、63を具備している。また、帯電器21、24、27、30は、それぞれ帯電スリーブ70、71、72、73を、現像器22、25、28、31は、それぞれ現像スリーブ45、46、47、48を備えている。
【0025】
なお、上記画像形成部17〜20は同一構成なのでY画像形成部17を詳細に説明し、他の画像形成部18〜20の説明は省略する。
【0026】
Y画像形成部17には、上記のように感光ドラム42が設けられ、その周りに帯電器21、LED部210、現像器22、補助帯電器60などが配置されている。なお、本実施例のカラー画像形成装置では、図2に示すように、感光ドラム42、帯電器21、および現像器22は一体型カートリッジ(プロセスカートリッジ)90とされ、画像形成装置本体に着脱可能な構成とされている。また、記憶手段であるEEPROM80を備えている。
【0027】
これらの動作としては、まず補助帯電器60と帯電器21によって感光ドラム42を帯電する。次いで、LED部210からの光によって、感光ドラム42の表面に潜像を形成し、この潜像を現像器22で現像することによりトナー画像を形成する。
【0028】
なお、現像器22には、上記のように、現像バイアスを印加して現像するための現像スリーブ45が含まれている。現像器22の図中下方には転写帯電器23が転写ベルト33を挟んで配置され、転写ベルト33の背面から放電を行い、感光ドラム42上のトナー画像を、転写ベルト33上の記録紙へ転写する。
【0029】
この転写後、感光ドラム42上に残留したトナーは帯電器21に一旦取り込まれ、静電気特性を変化させて再び感光ドラム42上に戻し、現像器22がこれを回収して再利用する。
【0030】
つぎに、記録紙などの記録媒体上へ画像を形成する手順を説明する。カセット40、41に格納された例えば記録紙はピックアップローラ38、39により1枚ごと給紙ローラ36、37で移動する転写ベルト33上に供給される。転写ベルト33は、Y画像形成部17、M画像形成部18、C画像形成部19、K画像形成部20の下方に配置され転写ベルトローラ48により駆動される。
【0031】
転写ベルト33に給紙された記録紙は、紙先端センサ47によってその先端を検知される。この紙先端センサ47の検出信号はプリンタ部からカラーリーダ部へ送られて、カラーリーダ部からプリンタ部にビデオ信号を送る際の副走査同期信号として用いられる。
【0032】
この後、記録紙は、転写ベルト33によって搬送され、画像形成部17〜20においてY、M、C、Kの順に転写帯電器23、26、29、32の作用によってその表面にトナー画像が形成される。
【0033】
最下流側のK画像形成部20を通過した記録紙は、転写ベルト33からの分離を容易にするため、除電帯電器49で除電された後、転写ベルト33から分離される。除電帯電器49に隣接して剥離帯電器50が設けられ、記録紙が転写ベルト33から分離する際の剥離放電による画像乱れを防止する。
【0034】
分離された記録紙は、トナーの吸着力を補って画像乱れを防止するために、定着前帯電器51、52で帯電された後、定着器34でトナー画像が熱定着された後、排紙トレー35に排紙される。また、転写ベルト33は内外除電器53によって除電される。
【0035】
以上の画像形成動作の速度は記録紙の種類によって異なっており、普通紙、厚紙、OHP(オーバーヘッドプロジェクタ用透明紙)でそれぞれ通常速、1/2速、1/4速となっている。なお、記録紙の種類は、記録紙が転写ベルト33に担持される前に、画像形成速度を選択する手段としての紙種識別センサ95(図1参照)により検知される。
【0036】
つぎに、本発明の特徴部分であるEEPROMから読み出したトナー濃度制御に必要なデータを画像形成速度に応じて補正して用いる方法について詳細に説明する。
【0037】
まず、図5にY画像形成部17におけるカートリッジ90内の現像器22の動作について説明する。
【0038】
トナー補給口142から補給されたトナーは攪拌スクリュー141の回転によって図中の矢印方向へと循環する。そして、現像スリーブ45の回転によって現像領域へ搬送され、現像スリーブ45に現像バイアスが印加されると感光ドラム42へと飛ばされる。現像器22の側壁に設けられたトナー濃度検知手段としてのトナー濃度検知センサ140は現像器22内のトナー濃度を電気的信号に変換し、トナー濃度信号Sとして装置本体内のCPU100に入力される。また、トナー濃度信号Sは、CPU100からの制御電圧Vにより可変である。
【0039】
攪拌スクリュー141の回転速度は画像形成速度と対応しており、回転速度が遅い場合は、トナー濃度検知センサ140を横切る現像剤の表面位置が通常速の場合に比べて高くなるため同じトナー濃度でも画像形成速度によってトナー濃度信号Sの値は異なり、トナー濃度信号Sを用いて決定する補給量も変わってくる。そこで本実施例では、下記のような制御を行う。
【0040】
図6のフローチャートに従って画像形成速度に応じてEEPROM80から読み出したトナー濃度制御に必要なデータを補正して用いる制御方法について説明する。
【0041】
プリントを開始すると、まず、紙種識別センサ95により記録紙の種別を検知し、攪拌スクリュー141と現像スリーブ45を記録紙の種類から決められる画像形成速度に対応した速度で回転させる(S51)。普通紙は通常速、厚紙は1/2速、OHPは1/4速である。次いで、現像バイアスAC、DC成分を印加する(S52)。つぎに、画像形成要求を待ち(S53)、画像形成要求が来ると、トナー濃度検知センサ140からのトナー濃度信号を20ms間隔で10回サンプリングしてその平均値をトナー濃度値として決定する(S54)。さらに、決定したトナー濃度値とカートリッジ90内のEEPROM80から読み出した初期の基準トナー濃度値とを比較して現像器22へのトナー補給量Mを決定する(S55)。ここで、補給量Mは、初期の基準トナー濃度値をref、サンプリングによって決定したトナー濃度値をsig、画像形成速度によって初期の基準トナー濃度値を補正する補正量をcとしたとき、
x=(ref+c)−sig
M=f(x)
として決定される。
【0042】
そして、求められたトナー補給量Mだけ現像器22へトナーを補給する(S56)。次いで、最終紙の画像形成かどうかを判断し(S57)、最終紙でなければ画像形成要求を待ち(S53)、最終紙であれば、攪拌スクリュー141と現像スリーブ45の回転を停止し、現像バイアスAC、DC成分をOFFして終了する(S58)。なお、これらの処理は全ての色のカートリッジについて同様である。
【0043】
上記のように、本実施例によれば、選択された画像形成速度に応じて読み出したトナー濃度制御に必要なデータ、すなわち初期の基準トナー濃度値を補正して画像形成時に用いることにより、画像形成速度に関わらず画像濃度を一定に保持することができる。
【0044】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、複数の画像形成速度を有する画像形成装置であって、少なくとも、現像手段と、該現像手段におけるトナー濃度制御に用いる基準トナー濃度値を格納する記憶手段と、を含み、画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジと、前記現像手段内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、を有し、画像形成時において、前記記憶手段から読み出された前記基準トナー濃度値と、前記トナー濃度検知手段の検出結果から算出されるトナー濃度値とを比較した結果に応じて、前記現像手段におけるトナー濃度制御を行なう画像形成装置において、前記現像手段は内部に攪拌スクリューを有し、該攪拌スクリューの速度は前記画像形成速度に対応して変更され、選択された画像形成速度に応じて、前記記憶手段から読み出された基準トナー濃度値を補正し、該補正された基準トナー濃度値と、前記トナー濃度検知手段の検出結果から算出されるトナー濃度値とを比較した結果に応じて、前記現像手段におけるトナー濃度制御を行なう構成とされるので、画像形成速度にかかわらず画像濃度を一定に維持することができ、高品質画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るカラー画像形成装置の一実施例を示す構成図である。
【図2】本発明に係るプロセスカートリッジの一実施例を示す構成図である。
【図3】ディジタル画像処理部の一実施例を示すブロック図である。
【図4】LED駆動部の一実施例を示すブロック図である。
【図5】現像器の一実施例を示す平面図である。
【図6】画像形成速度に応じたトナー濃度制御データを補正するを説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
17、18、19、20 プロセスカートリッジ
22、25、28、31 現像器(現像手段)
80 EEPROM(記憶手段)
95 紙種識別センサ
CPU 100
Claims (3)
- 複数の画像形成速度を有する画像形成装置であって、
少なくとも、現像手段と、該現像手段におけるトナー濃度制御に用いる基準トナー濃度値を格納する記憶手段と、を含み、画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジと、
前記現像手段内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
を有し、
画像形成時において、前記記憶手段から読み出された前記基準トナー濃度値と、前記トナー濃度検知手段の検出結果から算出されるトナー濃度値とを比較した結果に応じて、前記現像手段におけるトナー濃度制御を行なう画像形成装置において、
前記現像手段は内部に攪拌スクリューを有し、該攪拌スクリューの速度は前記画像形成速度に対応して変更され、
選択された画像形成速度に応じて、前記記憶手段から読み出された基準トナー濃度値を補正し、
該補正された基準トナー濃度値と、前記トナー濃度検知手段の検出結果から算出されるトナー濃度値とを比較した結果に応じて、前記現像手段におけるトナー濃度制御を行なうことを特徴とする画像形成装置。 - 前記複数の画像形成速度が通常速、1/2速、1/4速の3種類であることを特徴とする請求項1の画像形成装置。
- 前記トナー濃度検知手段は、前記現像手段が備える現像器の側壁に設けられることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
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