JP4606859B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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そして、実際のトナー濃度よりも高いトナー濃度であると検知され、必要な量のトナーが補給されず、新たなトナーが不足している状態でトナー帯電量が上がった現像剤が攪拌されつづける。このように画像面積率が低い画像をプリントした場合、トナー消費量が少なく、現像器内のトナーが攪拌され続けるため、トナー添加剤が埋没するなど、トナーの劣化が生じる。劣化したトナーは帯電されにくく、弱帯電トナーとなる。転写されにくい弱帯電トナーが増加すると、部分的な転写不良が発生し、画像のボソツキなどの画像品質の低下につながる。
また、請求項2の発明は、請求項1の画像形成装置において、上記画像面積率算出手段によって算出された画像面積率が所定の画像面積率以下の場合は、上記トナー濃度検知手段が誤検知するトナー消費量となるような低い画像面積率である場合であることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1または2の画像形成装置において、上記画像面積率算出手段の算出した画像面積率と所定の画像面積率とを比較する画像面積率比較手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項3の画像形成装置において、上記所定の画像面積率は、3.0%であることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1、2、3または4の画像形成装置において、上記像担持体上に異なる現像ポテンシャルで複数の基準パターン像を作像する基準パターン像作像手段と、該複数の基準パターン像のトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段とを有し、検出された複数の基準パターン像に対するトナー付着量に基づいて画像形成時の現像ポテンシャルを計算することを特徴とするものである。
上述の画像情報は、不図示の原稿読み込み手段により紙面等の原稿上の画像を読み込み、画像情報として入力するものや、不図示のパソコンで作成した画像を画像情報として入力するものである。
給紙ローラ27が図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転せしめられると、一番上の転写紙Pがレジストローラ対28のローラ間に向けて給紙される。レジストローラ対28は、転写紙Pを挟み込むべく両ローラを回転駆動するが、挟み込んですぐに回転を一旦停止させる。そして、転写紙Pを適切なタイミングで後述の2次転写ニップに向けて送り出す。
かかる構成の給紙手段においては、給紙ローラ27と、タイミングローラ対たるレジストローラ対28との組合せによって搬送手段が構成されている。この搬送手段は、転写紙Pを収容手段たる紙収容カセット26から後述の2次転写ニップまで搬送するものである。
中間転写ベルト8は、これら3つのローラに張架されながら、少なくとも何れか1つのローラの回転駆動によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。1次転写バイアスローラ9Y、M、C、Kは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト8を感光体1Y、M、C、Kとの間に挟み込んでそれぞれ1次転写ニップを形成している。
1次転写バイアスローラ9Y、M、C、Kは中間転写ベルト8の裏面(ループ内周面)にトナーとは逆極性(例えばプラス)の転写バイアスを印加する方式のものである。1次転写バイアスローラ9Y、M、C、Kを除くローラは、全て電気的に接地されている。中間転写ベルト8は、その無端移動に伴ってY、M、C、K用の1次転写ニップを順次通過していく過程で、感光体1Y、M、C、K上のY、M、C、Kトナー像が重ね合わせて1次転写される。これにより、中間転写ベルト8上に4色重ね合わせトナー像(以下、4色トナー像という)が形成される。
次に感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kを回転しながらそれぞれ一様に帯電せしめる。この帯電については、通常のプリント時における一様な帯電(例えば−500V)とは異なり、その電位の絶対値を徐々に大きくしていくようにする。そして、レーザLの走査によって基準パターン像用の静電潜像を形成しながら、現像装置5Y、5M、5C、5Kで現像する。この現像により、各色のバイアス現像パターン像が感光体ドラム1Y、1M、1C、1K上に形成される。なお、現像の際、制御部150は、それぞれの現像装置5Y、5M、5C、5Kの現像ローラ22に印加される現像バイアスの値も徐々に高くしていくように制御する。このようにして、画像濃度が薄い基準パターン像から作像され徐々に濃い基準パターン像が作像される。この基準パタ−ン像の作像方法については、後程詳細を述べる。
また、帯電・現像バイアスを共に徐々に下げれば、画像濃度が濃いパターンから作像して徐々に薄いパターンを作像することができる。しかし、一般的に高圧電源は電圧を下げるほうが電圧を上げるよりも時間がかかるため、パターン作像時間が長くなるという欠点がある。
基準像ブロックPk、Pc、Pm、Pyのそれぞれ10個の基準像が感光体1Y、M、C、Kで作像されるときの作像条件を表1に示す。なお、レーザ光Lの強度については、感光体1上のドラム帯電電位に関わらず、基準像の静電像を−50Vまで減衰せしめるような強度とする。
図6はX軸に現像ポテンシャル(単位[V])を、Y軸に単位面積当たりのトナー付着量M/A(単位[mg/cm2])を割り振っている。このプロットしたデータより直線区域を選択し、区間内のデータに対して最小自乗法を適用することにより直線近似を行って得られる直線方程式(A:Y=A1×X+B1)を各色毎に計算する。
この直線方程式(A)により、目標の付着量が得られるポテンシャルを計算し、作像条件にフィードバックすることで画像濃度維持を図っている。
図7は1枚の記録紙に対するプリント動作時のフローチャートである。プリントが開始(S1)されると画像情報が読み込まれ、これに基づいて画像形成がなされる。そして画像形成と同時に現像装置5Y、M、C、Kに対して、トナー補給(S2)が行われる。このときの補給量は前回のプリントの時に算出された補給量である。トナーの補給が終わるとトナー濃度センサ56により、現像剤の透磁率を検知し、その検知出力としてVtが出力される。そして、プリント終了(S4)後に上述のプリント動作で消費したトナーを次回の画像形成時に補給するために、次回トナー補給量算出(S5)を行い、算出した次回トナー補給量をRAM150bに格納する。
プリント動作が終了すると、終了したプリントの画像面積率が3.0%より大きいか、3.0%以下であったかを検証する(C1)。終了したプリントの画像面積率が3.0%よりも大きかった場合は、トナー濃度センサ56による検知誤差が小さいので、トナー濃度センサ56の検知結果を反映したトナー補給制御を行うようトナー補給量を算出する(C2)。終了したプリントの画像面積率が3.0以下の場合、画像情報からドットカウントを求め、このドットカウントに基づいたトナー補給制御を行うようトナー補給量を算出する(C3)。
なお、現像剤中のトナー濃度が好適な状態である時のVtは、以後、トナー濃度制御基準値と呼び、「Vtref」と示す。そして、このトナー濃度制御基準値Vtrefについては、上で述べた作像性能を試験する時に、基準像の濃度を検知すると共に、現像剤中の透磁率を検知する。この検知出力をROM150bに格納しておき、基準パターン像が良好な状態であれば、現像剤中のトナー濃度も好適な状態であるとして、このときの検知出力Vtをトナー濃度制御基準値Vtrefとして用いる。トナー濃度制御基準値Vtrefは作像性能を試験する度に更新される。このVtrefはVt及びVtrefを用いて求めるトナー補給量の算出式を式1、式2に示す。
トナー補給量=α×(Vt−Vtref)/Tセンサ感度(Vt>Vtrefの場合)
(式2)
トナー補給量=0 (Vt≦Vtrefの場合)
トナー補給量=ドットカウント×1ドットあたりのトナー消費量
このように、画像面積率が低い場合には、ドットカウントに基づいて補給するトを使用することで、トナー消費量にあわせて少量ずつトナー補給可能となり、画像のボソツキなどの画像品質の低下が避けられる。
トナー補給量については、上述のように一枚プリントするごとに算出するものに限らず、複数枚のプリントを行った後にトナー補給量を算出しても良い。この場合、所定の枚数のプリントの画像情報から画像面積率の平均値を算出し、この平均値が3.0%より大きければ、次の所定の枚数をプリントする間、トナー濃度センサ56の検知結果に基づくトナー補給制御を行う。一方、平均値が3.0%以下であれば、次の所定の枚数をプリントする間、ドットカウントに基づくトナー補給制御を行う。
特に、現像剤の透磁率を検知するトナー濃度センサ56は、空隙もトナーとして検知するため、トナー消費量が少ない状態が続くと誤検知しやすいが、本実施形態のプリンタ100であれば、誤検知に起因する画像品質の低下を防止することができる。
上述の実施形態では、ドットカウントに基づいてトナー補給制御を行う場合は、計算上のトナー消費量だけ補給するようにしている。しかし、実際のトナー消費量が計算上のトナー消費量よりも多かったり、トナー補給手段の駆動誤差により算出したトナー補給量よりも補給されたトナー量が少なかったりすることがある。現像剤中のトナー濃度が低下すると、トナー及びキャリアの帯電量が増加しやすい。トナー及びキャリアの帯電量が増加すると、現像剤の空隙率が高くなり、トナー濃度センサの検知結果に基づいてトナー補給制御を行う際に誤差が生じやすい。これを防止するために、ドットカウントに基づいてトナー補給制御を行う場合は、計算上のトナー消費量よりも多くのトナーを補給するようにしてもよい。
以下、変形例として、ドットカウントに基づいてトナー補給制御を行う場合に、計算上のトナー消費量よりも多くのトナーを補給する構成について説明する。なお、トナー濃度センサ56の検知結果に基づいて補給する場合の構成は、上述の実施形態と同様であるので、説明は省略する。
(式4)
トナー補給量=ドットカウント×1ドットあたりのトナー消費量+β
式4において、βは画像濃度が下がらないようにするための、オフセット量で本変形例では2mgとする。
本変形例では、トナーの消費量が少ない、つまり、画像面積率が3.0%以下の場合、ドットカウントから算出されるトナー消費量よりもトナー補給量を多くすることで画像濃度低下を避け、より確実に画像品質の劣化を防ぐことができる。
2 ドラムクリーニング装置
4 帯電装置
5 現像装置
6 プロセスカートリッジ
7 露光装置
8 中間転写ベルト
9 1次転写バイアスローラ
10 中間転写ベルトクリーニング装置
12 2次転写バックアップローラ
13 クリーニングバックアップローラ
14 テンションローラ
15 中間転写ユニット
19 2次転写ローラ
20 定着装置
26 紙収容カセット
27 給紙ローラ
28 レジストローラ対
29 排紙ローラ対
40 反射型フォトセンサ
56 トナー濃度センサ
100 プリンタ
150 制御部
150a CPU
150b RAM
Claims (5)
- 形成する画像情報を入力する画像情報入力手段と、
像担持体表面を帯電させるための帯電手段と、
該像担持体上に該画像情報に基づいて静電潜像を形成するための潜像形成手段と、
キャリアとトナーからなる2成分の現像剤を用いて該静電潜像を現像してトナー像化する現像装置と、
該現像装置内の現像剤中のトナー濃度検知するトナー濃度検知手段と、
該現像装置内にトナーを補給するトナー補給手段とを有し、
該トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて該トナー補給手段による現像装置内へのトナー補給制御を行う画像形成装置において、
該トナー濃度検知手段は2成分現像剤の透磁率を検知することにより現像剤中のトナー濃度を検知するものであり、
該画像情報から形成画像の画像面積率を算出する画像面積率算出手段と、
該画像情報から形成画像のドットカウントを算出するドットカウント算出手段とを有し、
画像面積率算出手段によって算出された画像面積率が所定の画像面積率以下の場合、
トナー濃度検知手段の検知結果をトナー補給制御に反映させず、
該画像情報の該ドットカウントに基づいて計算されたトナー消費量に一定の値を加算した量のトナー補給を行うことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、
上記画像面積率算出手段によって算出された画像面積率が所定の画像面積率以下の場合は、上記トナー濃度検知手段が誤検知するトナー消費量となるような低い画像面積率である場合であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1または2の画像形成装置において、
上記画像面積率算出手段の算出した画像面積率と所定の画像面積率とを比較する画像面積率比較手段を有することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項3の画像形成装置において、
上記所定の画像面積率は、3.0%であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1、2、3または4の画像形成装置において、
上記像担持体上に異なる現像ポテンシャルで複数の基準パターン像を作像する基準パターン像作像手段と、
該複数の基準パターン像のトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段とを有し、
検出された複数の基準パターン像に対するトナー付着量に基づいて画像形成時の現像ポテンシャルを計算することを特徴とする画像形成装置。
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