JP4724305B2 - 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、複写機、プリンター、FAXなどの画像形成装置に係り、詳しくは、像担持体と、像担持体の表面を一様に帯電する帯電装置と、一様帯電後の像担持体を露光して潜像を形成する露光装置と、像担持体に形成された潜像を現像する現像装置と、像担持体上の現像像を転写材に転写する転写材転写装置と、転写材に転写された画像を熱定着する定着装置とを備えた画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、電子写真法により画像を形成する画像形成装置では、露光装置にレーザ光源とそのレーザ光を偏向走査させるポリゴンミラー等によるレーザ走査光学系を用いるのが主流であるが、近年では、装置全体の小型・簡易化が図れる、高密度な書込みにおいても高速化が可能である、等の理由から、露光装置にLEDアレイヘッドを用いたLEDアレイプリンタが注目されている。
【0003】
上記LEDアレイヘッドは、多数のLED(発光ダイオード)素子が主走査方向に配列されたものであり、各LED素子を画像信号に基づき点灯制御することにより感光体ドラム(像担持体)上に対する光書き込みが行われ、静電潜像が形成される。
【0004】
ここで、一般的なLEDアレイヘッドについて、図13を用いて説明する。図13は感光体ドラムの中心軸に垂直な平面における、LEDアレイヘッドおよび感光体の断面図である。図中の符号1は像担持体としての感光体ドラムである。図中の符号30はLED素子アレイ基板であり、感光ドラム1の母線上に沿ってLED素子を複数個直線状に並べて配置されたLED素子アレイ31を搭載している。図中の符号32は、結像レンズであって、LED素子アレイ基板30と感光ドラム1との間に位置し、LED素子アレイ31から発せられた光を通過させ、感光ドラム1の表面上に結像させる。LED素子アレイ31とLED素子アレイ基板30と結像レンズ32とは、露光装置としてのLEDアレイヘッド33を構成する主要部品である。結像レンズ32としては、集光性の良いセルフォックレンズアレイ(商標名;以後「SLA」という。)が広く用いられている。
【0005】
一般的に、LED素子は図14のような温度特性を持っており、温度の上昇により発光量が低下する特性がある。例えば20℃の温度変化で発光量は1割以上の低下が見られる。半導体レーザー(LD)にも同様の温度特性があるが、LDを露光装置として用いる場合にはその光路長が長いために、書込みユニット内などにフォトダイオードを設けることができるので、光量をモニターしてリアルタイムに供給電流量を変えて光量を補正する機構を設けることができる。しかしながら、LEDアレイヘッドを露光装置として用いる場合には、前述のセルフォックレンズなどの等倍結像素子を用いるために、構造上、実際の発光量をモニターするような機構を設ける場所がない。よって、光量をフィードバックして補正できるLDとは異なり、前述の温度に対する光量変動の対策はLEDアレイヘッドの固有の問題として、従来より検討がなされてきた。例えば、LEDアレイヘッドの背面にヒートシンクや放熱ファンを設けることによって、LEDユニットの温度上昇を抑える放熱対策がなされている。
【0006】
近年、露光装置としての高解像度化の要求により、LED素子の配列は高密度化してきているが、発光素子数が増加するために消費電力が大きくなり、従来よりも大きな放熱対策が必要とされている。ここで、より大型のヒートシンクや放熱ファン等の部材を設けることが必要とされるが、露光装置としてLEDを用いるメリットである、装置の小型化が損なわれてしまう。
【0007】
そこで、LEDアレイヘッドの温度に応じてLED素子の発光エネルギーを供給電流や点灯時間によって制御する方式が提案されている(特開平7−214819号公報参照)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術のような制御を行なった場合に、画像の濃度変動や地肌汚れといった不具合が発生した。この現象について詳細に解析を行なった。
まず、主電源オンをしてから連続印刷を行なった場合、1枚目のプリント(ファーストプリント)においては画像濃度が薄く、プリント枚数が多くなるに従って画像濃度が大きくなっていく。また非画像部にトナーが付着する地肌汚れという不具合も発生した。この現象は、装置の主電源をオフにした状態が長く続いた場合(朝一など)に特に顕著に起こる。
この原因について、装置の制御面から解析を行なった結果、特に定着装置の温度立ち上げ時においては露光装置であるLEDアレイヘッドの温度に対する光量補正が適正に行われていないことが明らかになった。それにより画像形成条件の設定が適正に行われないことにより前記の画像の不具合が発生することがわかった。
【0009】
ここで、画像形成条件の設定と定着装置の動作との関連性について以下に説明する。
一般的に画像形成装置においては画像形成条件を常に適正に設定するようなプロセスコントロールという制御モードを備えている。プロセスコントロールとは具体的には、主にトナー付着量や感光体ドラムの表面電位の検知結果に対して、LEDの発光量、帯電電位、現像バイアスおよびトナー補給量の4つの量を設定する制御のことをいう。この制御によりトナーの補給制御、各電位の設定、LEDの発光量の設定、ガンマ補正等がなされ、適正な画像形成条件にフィードバックされる。また、プロセスコントロールでは実際に紙上に画像を出力をする必要はなく、感光体ドラム上や中間転写体上のトナー付着量を検知することで行なう。
特に装置が長い時間停止していた後にプロセスコントロールによる制御を行なうことは非常に有効で、経時においても安定した画像形成を行なうことが可能となる。
【0010】
ここにプロセスコントロールの制御についてフローチャートで示す。
具体的には、装置の現像特性を検知して、その検知結果より、大別して(A)トナー補給の制御、(B)現像バイアス、帯電電位、LEDアレイヘッドの発光量を設定、の制御を行なう。
【0011】
具体的な動作フローを以下に示す。
まず、トナー補給制御については図15に示すフローチャート(A)で説明する。図15において、まず、帯電電位Vgと現像バイアスVB、LEDアレイヘッド発光時間stbをそれぞれ基準値に設定する(a1)。次に、感光体ドラム上にパッチパターンの形成を行なう(a2)。パッチパターンは、ある面積のベタ画像である。そして感光体ドラム上に作像された前記パッチパターンを画像濃度センサにて検知し(a3)、その出力値をトナー付着量Mに換算する(a4)。そのトナー付着量Mと目標のトナー付着量との差異から、トナー補給量Tが設定され(a5)、現像装置内に補給される(a6)。
【0012】
次に、帯電電位、現像バイアス、LEDアレイヘッド発光時間の設定について、図16に示すフローチャート(B)で説明する。
まず、帯電電位と現像バイアスをそれぞれ基準値(Vg0、VB0)に設定する(b1)。次に、感光体ドラム上にパッチパターンの形成を行なう(b2)。パッチパターンは、LEDアレイヘッドの点灯時間を段階的に変化させて露光を行なうことで、複数個作成する。そして感光体ドラム上に作像された前記パッチパターンを画像濃度センサにて検知し(b3)、その出力値をトナー付着量Mに換算する(b4)。そのトナー付着量Mと目標のトナー付着量との差異から、ルックアップテーブル(LUT)より帯電電位Vg,現像バイアスVB、LEDアレイヘッド点灯時間stbが選択される(b5)。なお、(b2)と(b3)の間で感光体ドラムの表面電位を表面電位センサにより検知するとより正確な制御がなされる。
【0013】
次に、定着装置とLEDアレイヘッドのそれぞれの温度変化について説明する。図17は横軸に時間、縦軸に定着装置の温度(実線)およびLEDユニットの温度(破線)を示したものである。時間t1において主電源が入り、定着ローラの加熱が開始される。時間t2において、定着ローラが規定のスタンバイ温度(Tsb)に達し、時間t3より画像形成が開始される。LEDユニットの温度勾配に注目すると、時間t1からt2が大きく、t2からt3にかけて一定値となり、t3より緩やかに上昇する。
【0014】
ここで、前述のプロセスコントロールのうち、トナー補給については時間t1からt2にかけての間に行われることが多い。その理由として、現像器内にトナーが補給されてから、現像器内部で攪拌されて現像領域に到達するまでに一定時間が必要だからである。すなわち、トナー補給の命令から、現像器内のトナー濃度が所定値になるまでにタイムラグが生ずる。また、ファーストプリントタイム(装置の主電源をオンしてから一枚目のプリントがなされるまでの時間)は、主に定着温度の立ち上り時間の制約を受けるので、定着ローラの温度が所定値になる前に、トナー濃度の制御をしておくことが、ファーストプリントタイムの時間短縮と現像剤のトナー濃度均一化のために有効だからである。
【0015】
一方、トナー補給の制御は前述したように、実際にLEDアレイヘッドの露光によって得られた画像濃度に応じて、その制御が行われる。その際、LEDの温度検知手段に応じてLEDの光量が設定されているが、時間t1からt2のLEDユニットの温度勾配は大きく、その間は温度に応じた光量制御が適正になされていないことがわかった。具体的には定着装置の温度立ち上げ動作によって装置内の雰囲気温度が上昇した際には、LEDアレイヘッドの温度を検知するサーミスタで検知される温度に対して、LED素子の温度追従が遅れるので、補正されるべき所定光量に対して光量が大きくなり、実際よりも高い現像能力として検知されてしまう。よって、従来技術のようにLEDアレイの温度検知手段を設けた場合にも、前記の温度変化が大きい場合には適正な光量補正ができないことがわかった。
【0016】
前記トナー補給制御は、画像形成時にも画像の紙間に前記の画像濃度検知のパターンが形成されることで、同様に行われるが、画像形成時には定着温度が高温で安定しているために、LEDユニットの温度の変化も少なく、発光量も安定して制御可能である。しかしながら、上記の定着温度待機時のt1〜t2間で行われた制御では、実際にはトナー濃度が小さいのに、現像濃度が既定値であると誤って判断された場合には、LEDの発光量の安定するt3以降に現像能力の低下を検知し、急にトナー補給が行われる。すると、補給されたトナーが現像器内で攪拌されて所定のトナー濃度となって現像領域に達するまでに時間がかかるために、画像においては濃度変動として現れたり、さらには急にトナーを補給したことによる地肌汚れが発生してしまう。
【0017】
この画像の濃度変動について、特にカラー画像の場合には色再現の観点から好ましくない。カラー画像においては、指定された色に対して、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)およびブラック(Bk)の各色の割合で表現するので、それぞれの色を正しい画像濃度で再現させる必要がある。よって各色に少しでも濃度変動が生ずると色重ねをして形成されたカラー画像においては、色の違いとして認識しやすい。
【0018】
この画像濃度変動の問題を回避するためには、定着装置の温度が十分安定した時間t2以降でプロセスコントロールを行い、補給されたトナーが適正な帯電量になるまでに現像器内で十分に攪拌されてから画像形成を行なえばよいが、その分ファーストプリントまでの時間が遅くなり、生産性が非常に悪くなってしまう。
一方、画像形成動作に備えプリント非動作においても定着装置の温度を高温のまま保持して、LEDユニットの温度を一定にすることで、LED素子の発光量を安定化できるが、画像形成装置の消費電力が増大し、環境保全の観点から現実的な手段とは言えない。
【0019】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、露光装置としてLEDアレイヘッドを用いた場合にも適正なプロセスコントロールがなされ、画像の濃度変動や地肌汚れのない、安定した出力画像を得ることのできる画像形成装置を提供することである。
【0020】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、像担持体と、該像担持体の表面を一様に帯電する帯電装置と、多数のLED素子が主走査方向に配列されて副走査方向に並列な状態で像担持体に対向配置されたLED素子アレイと該LED素子アレイによる光を結像するレンズアレイとを有するLEDアレイヘッドを、入力画像情報に基づいて駆動することにより、一様帯電後の該像担持体を露光して潜像を形成する露光装置と、該像担持体に形成された潜像を現像する現像装置と、該像担持体上の現像像を転写材に転写する転写材転写装置と、該転写材に転写された画像を熱定着する定着装置とを備えた画像形成装置において、該定着装置の温度を検知する定着温度検知手段と、該現像装置の現像能力を検知する現像能力検知手段と、該定着温度検知手段で検知された該定着装置の温度の検知結果が、該定着装置の待機時の温度よりも低い温度領域にある場合に、該定着装置の温度の検知結果に基づいて、該現像能力が低めに判断されるように該現像能力検知手段の検知結果に対する補正値を設定し、その補正値で補正された該現像能力検知手段の検知結果に基づいて、該現像装置に対するトナー補給条件を制御する制御手段とを設けたことを特徴とするものである。
【0021】
請求項1の画像形成装置では、定着温度検知手段で検知された定着装置の温度の検知結果が、定着装置の待機時の温度よりも低い温度領域にある場合に、定着装置の温度の検知結果に基づいて、現像能力が低めに判断されるように現像能力検知手段の検知結果に対する補正値を設定する。この補正値で補正された該現像能力検知手段の検知結果に基づいて現像装置に対するトナー補給制御を適正に行なうことができる。特に、定着装置の温度立ち上げにおけるLEDアレイヘッドの光量変動が大きい時にも、定着装置の温度に応じて現像能力の補正を行い、トナー補給制御を適正に行なうことができる。
【0022】
請求項2の発明は、請求項1の画像形成装置において、上記制御手段は、上記定着装置の温度が大きくなるほど上記補正値を小さく設定することを特徴とするものである。
【0026】
請求項3の発明は、請求項1又は2の画像形成装置において、上記現像能力検知手段が、画像からの反射光を測定する濃度センサであることを特徴とするものである。
【0027】
請求項3の画像形成装置では、定着装置の動作において、LEDアレイヘッドの光量変動に起因する現像能力の変動の検知を、画像を形成するトナーの付着量からの反射光で検知することによって、現像剤の特性値のばらつきも含めた現像能力を正確に検知することが可能となる。
【0028】
請求項4の発明は、請求項3の画像形成装置において、上記濃度センサが、上記像担持体上の現像像の濃度を測定するものであることを特徴とするものである。
【0029】
請求項4の画像形成装置では、現像能力の変動の検知を、画像を形成する像担持体上の現像像からの反射光で検知することによって現像像の濃度を測定し、現像能力を高精度に検知することが可能となる。
【0030】
請求項5の発明は、請求項3の画像形成装置において、中間転写体と、上記像担持体上の現像像を該中間転写体に転写する中間転写装置とを備え、上記転写材転写装置が、該中間転写体上の画像を転写材に転写するものであり、上記濃度センサが、該中間転写体上の画像濃度を測定するものであることを特徴とするものである。
【0031】
請求項5の画像形成装置では、現像能力の変動の検知を、画像を形成する中間転写体上の画像からの反射光で検知することによって、中間転写装置におけるばらつきも含めた画像濃度を高精度に検知することが可能となる。
【0032】
請求項6の発明は、請求項1、2、3、4又は5の画像形成装置において、少なくともイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4色のトナーを用いてカラー画像を形成することを特徴とするものである。
【0033】
請求項6の画像形成装置では、画像濃度の変動が目立つカラー画像においても、定着装置の動作に応じて現像能力の補正を行い、現像装置に対するトナー補給制御を適正に行なう。
【0034】
請求項7の発明は、請求項1、2、3、4、5又は6の画像形成装置において、
上記像担持体と上記LEDアレイヘッドとを有する画像形成ユニットを複数個直列に備え、上記定着装置から各LEDアレイヘッドまでの距離がそれぞれ異なることを特徴とするものである。
【0035】
請求項8の画像形成装置では、定着装置からの距離に応じて、各LEDアレイヘッド毎に現像装置に対するトナー補給制御を適正に行なう。
【0036】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
〔実施形態1〕
図1は、本発明の第1の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は、矢印方向に回転駆動される像担持体である感光体ドラム1を中央に備え、その周囲には、感光体ドラム表面を一様に帯電するスコロトロンなどによる帯電装置2、画像信号に基づき感光体ドラム1を露光して静電潜像を形成させる露光装置3、各色(ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ)のトナーを備えた各現像ユニットが順次回転することで感光体ドラム1に対向する、いわゆるリボルバー式現像機構により、感光体ドラム1上の静電潜像を現像することで、感光体ドラム1上に各色毎にトナー像を形成させる現像装置4、感光体ドラム1上の現像像であるトナー像を各色毎に中間転写体としての中間転写ベルト51に転写することで、中間転写ベルト51上で色重ねしたトナー像を得る中間転写装置5、中間転写装置への転写工程後に感光体ドラム1上に残ったトナーを除去するクリーニング装置6等が順に配置されている。また、中間転写ベルト51上に形成したトナー像を転写紙などの転写材に転写する転写材転写装置7、転写済みの転写材上の画像を定着する定着装置8も図示のように配置されている。また、現像能力を検知する現像能力検知手段としての画像濃度センサ9は感光体ドラム1に対向して現像装置4と中間転写装置5との間に設置されている。
【0037】
本実施形態における露光装置3であるLEDアレイヘッドには、前述した図12の構成であり、レンズアレイとしては、セルフォックレンズアレイ(商品名)のSLA20Bを用いた。
【0038】
LEDアレイの点灯駆動の制御について以下に示す。
図2はLEDアレイ駆動部の構成を示すブロック図である。このLEDアレイ駆動部は周知構成のものであり、シフトレジスタとラッチとANDゲートとLEDドライバとにより構成されている。シフトレジスタはクロック信号CLOCKによって"0"又は"1"なる1ドット2値の画像データをドット1から順番に入力し、内部ではその各ドットデータを各レジスタに送るように動作する。n個分の全てのドットデータが送られるとラッチがそのデータをラッチし、ストローブパルスSTBがANDゲートに入力されると、画像データの"1"が送られたドット(LED素子)のみがLEDドライバによってストローブパルスSTBの幅だけ発光することを基本とする。
【0039】
図3は、LEDアレイ制御部の構成を示すブロック図である。まず、1ビット2値の画像データを1ライン分外部から取り込むためのFIFO(First-In First-Out)メモリが前記LEDアレイ駆動部の入力側に設けられている。このFIFOメモリはコントローラ部からの主走査ライン同期信号/LSYNCによってリセットされ、主走査1ライン分の画像データを取り込む。そして、同じくコントローラ部からの主走査ライン同期信号/LSYNCでLEDアレイ駆動部がリセットされ、発振器から発生したクロック信号CLOCKにより前記FIFOメモリから画像データがドット1からドットnまで順次LEDアレイ駆動部に送出される。また、前記LEDアレイ制御部中において前記LEDアレイ駆動部に対しては、ストローブパルス発生部が接続されている。このストローブパルス発生部は例えばカウンタ、コンパレータ等により構成されており、ストローブパルスSTBを発生する。LEDアレイ駆動部では、画像データが"1"のドットがストローブパルスSTBのタイミングで発光することになる。
【0040】
図4は、上記現像装置4の内部構成を示す断面図である。この現像装置4は、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を内部に収納しており、搬送スクリュー41によって現像剤が図の手前側と奥側に搬送されると同時にトナーとキャリアが摩擦帯電によって帯電する。また感光体ドラム1に対向して配置される現像剤担持体としての現像ローラ42は回転可能な現像スリーブと内部に固定された磁石からなり、現像ローラ内の磁石により現像剤は現像スリーブ表面に引き付けられる。その後現像スリーブの上に付着した現像剤は現像剤規制部材であるドクタ43によって一定の薄層にされた後に、現像領域に搬送される。現像スリーブには現像バイアスが印加されており、感光体ドラム1と現像スリーブ間で形成された現像電界により感光体ドラム1上の潜像にトナーのみが付着することで潜像が顕像化する。
また、各現像装置4の近傍には各色毎のトナー補給用のトナー容器44備えられており、現像装置とトナー容器はトナーホッパー45により連結され、トナーホッパー内のトナー補給スクリュー46の回転によって、トナー容器から現像装置内へトナーが補給される機構となっている。
また、トナー補給スクリューの回転量を制御することで、トナー補給量を制御することができる。
【0041】
図5は、現像能力検知手段としての画像濃度センサ9の説明図である。この画像濃度センサ9は、図5に示すように発光部91と受光部92を備えた光学センサー(以下「Pセンサ」と呼ぶ。)であり、感光体ドラム1に対向するように配置されている。本実施形態では発光部91からの光に対し、感光体ドラム1上のトナー像93の乱反射成分を受光部92にて検知している。乱反射成分を検知することにより、感光体ドラム1上の反射成分をほとんど拾わないため、検知精度が良い。実際のPセンサの出力値をVspとすると、ブラックトナーとシアン・マゼンタ・イエロートナーの感光体ドラム1上のトナー付着量とVspの関係はそれぞれ、図6(a)及び(b)のようになる。これらの関係より各色毎に予め設定された係数で重みづけをして、トナー付着量Mに換算している。
【0042】
図7は、定着装置8の内部構成を示す断面図である。搬送部から送られてきた転写済みの転写材81を、圧力を加えて当接されてそれぞれ回転可能な定着ローラ82と加圧ローラ83間を通過させることで、転写材81に熱と圧を加えることによって転写材81上のトナーを転写材81に融着させる。定着ローラ82と加圧ローラ83それぞれの内部にはヒータ84が設けられており、サーミスタ85、86での温度検知により温度制御が行われている。
なお、本実施形態では定着方式としてシリコンオイルを定着ローラ82の表面に塗布した、いわゆるソフトロール方式用いているが、テフロンローラを用いたハードロール方式やベルト定着方式を用いてもよい。
【0043】
次に、本実施形態における制御について詳細に説明する。
図8は、主電源をオンしてからの時間に対する定着温度およびLEDアレイヘッドの温度の変化を模式的に示したものである。主電源をオンした時刻をt0としたとき、時刻t1において定着ローラ温度がスタンバイ温度(Tsb)に達し、時刻t2において画像形成命令が出され、定着温度はT0に達する。その際、LEDアレイヘッドの温度変化は破線のようになる。この定着温度がスタンバイ温度以下の領域においては、LEDアレイヘッドの温度の時間的変化も大きく、すなわち光量変動が大きい。
ここで、装置立ち上げ時などのLEDアレイヘッドの温度が十分低い領域に比べ、画像形成時などのLEDアレイヘッドの温度が十分高く安定している領域では、LEDの光量が低下している。よって前者のLEDアレイヘッド温度が低い領域において、画像形成条件の設定が行なわれた場合、LEDの光量が大きくトナー付着量が多いので、現像能力として大きく見積もられてしまう。よって、LEDアレイヘッド温度に対応した現像能力値の補正が必要となる。
特にトナー補給制御に関しては、補給されたトナーが現像装置内で均一に攪拌されるまでに一定時間が必要であるので、トナー補給制御と実際にトナー濃度が所定量に達するまでにはある程度タイムラグがある。よって、予めトナー補給量の補正をしておくことが画像形成時のトナー濃度の安定化にきわめて有効である。
したがって、本実施形態においては、定着温度変化からLEDの光量変動を予め予測し、現像能力の補正を行なうことで、画像形成時の画像濃度の安定性を得ている。
【0044】
次に、具体的な制御について説明する。
定着温度の検知結果により、前述の画像形成条件設定を以下の流れで行なっている。
定着温度Thを以下の温度域に分ける。
(I)Th<Tsb’、
(II)Tsb’≦Th<Tsb、
(III)Tsb≦Th
【0045】
ここで、Tsbは定着ローラ82の待機時(スタンバイ)温度、Tsb’は定着ローラ82のスタンバイ温度より小さい所定の温度をそれぞれ示す。本実施形態ではTsb’=Tsb−20(℃)とした。定着ローラ82のサーミスタ85によって検知された定着温度ThとLED温度との関係(図8参照)より、LEDの光量変化の状態がほぼ予測される。領域(II)、(III)の温度領域は狭いので、LED光量変動も小さく、前述の画像形成条件設定の制御はほぼ正確になされる。領域(I)においては温度領域が広いために、LEDの光量の予測は困難であるが、Pセンサにて検知される現像能力よりも低い値に補正をすることにより、領域(II)においても同様な制御を繰り返すことによって適正な制御が可能となる。
【0046】
次に、現像能力の補正について説明する。
制御命令がなされてから、定着ローラ82のサーミスタ85によって検知された温度を定着温度Thとし、Thが以下のどの温度領域にあるかを判断し、現像能力の補正値αを以下のように決める。
(I) Th<Tsb’; α=αI
(II) Tsb’<Th<Tsb ; α=αII
(III) Tsb<Th ; α=αIII
ここで、αI>αII> αIIIとし、αIII=0とした。
上記条件のもとに、Pセンサにて検知される現像能力であるトナー付着量Mに対し、(M=M―α)とする現像能力の補正を行なう。なお、本制御方法はこれに限るものではなく、定着温度領域を細かく分割したり、連続的に行なうことによりさらに正確な制御を行なうことができる。
【0047】
次に、上記現像能力の補正を加えたプロセスコントロールの制御をフローチャートによって説明する。
図9は、トナー補給制御のフローチャート(A)である。まず、制御を行なう色を選択し(a1)、定着温度を検知する(a2)。次に、帯電電位と現像バイアス、LEDアレイヘッド発光時間をそれぞれ基準値(Vg0、VB0、stb0)に設定する(a3)。次に、感光体ドラム1上にパッチパターンの形成を行なう(a4)。パッチパターンは、作像面積が2cm×2cmのベタ画像とした。そして、感光体ドラム1上に作像された前記パッチパターンをPセンサにて検知し(a5)、Pセンサの出力Vsgをトナー付着量Mに換算する(a6)。そのトナー付着量Mに対し、(a2)で検知された定着温度から現像能力補正を行なう(a7)。(a7)で補正されたトナー付着量予想値に対し、目標のトナー付着量との差異から、トナー補給量Tを設定する(a8)。トナー補給量Tに応じて、トナーホッパー内のトナー補給スクリューの回転数が制御されることで、所定のトナー補給量が現像装置内に供給される(a9)。そして、次に制御を行なう色を選択する(a10)。
【0048】
次に、図10のフローチャート(B)を用いて、帯電電位、現像バイアス、LEDアレイヘッド発光時間の設定について説明する。まず、制御を行なう色を選択し(b1)、定着温度を検知する(b2)。帯電電位と現像バイアスをそれぞれ基準値(Vg0、VB0)に設定する(b3)。次に、感光体ドラム1上にパッチパターンの形成を行なう(b4)。パッチパターンは、LEDアレイヘッドの点灯時間を16段階変化させて露光を行なうことで、16種類作成する。作像面積は2cm×2cmとした。そして、感光体ドラム1上に作像された前記パッチパターンをPセンサにて検知し(b5)、Pセンサの出力Vsgをトナー付着量Mに換算する(b6)。そのトナー付着量Mに対し、(b6)で検知された定着温度から現像能力補正を行なう(b7)。(b7)で補正されたトナー付着量予想値に対し、目標のトナー付着量との差異から、ルックアップテーブル(LUT)より帯電電位Vg,現像バイアスVB、LEDアレイヘッド点灯時間stbが選択される(b8)。そして次に制御を行なう色を選択する(b9)。
なお、(a2)と(a3)の間で感光体ドラム1の表面電位を表面電位センサにより検知するとより正確な制御がなされる。
【0049】
以上、本実施形態によれば、定着温度に応じて現像能力の検知結果を補正することにより、経時においても画像の濃度変動がなく、かつ地肌汚れのない、安定して良好な画像が得られる。
【0050】
〔実施形態2〕
図11は本発明の第2の実施形態に係るカラー画像形成装置の概略構成図である。
図11のカラー画像形成装置は、いわゆるタンデム方式といわれ、矢印方向に回転駆動し潜像担持体である感光体ドラム1、感光体ドラム表面を一様に帯電する帯電装置2、画像信号に基づき感光体ドラム1を露光して静電潜像を形成させるLEDアレイヘッドを用いた露光装置3、前記静電潜像をトナーを用いて現像して、感光体ドラム1上にトナー像を形成させる現像装置4、後述する転写工程後に感光体ドラム1上に残ったトナーを除去するクリーニング装置6等を備えた画像形成ユニットが各色毎に直列に配置されており、各感光体ドラム1において形成されたトナー像を、中間転写体としての中間転写ベルト51上に順次重ね合わせて転写し、中間転写装置7にて中間転写ベルト51上に重ね合わされたトナー像を転写材上に転写し、定着装置8にて転写材上のトナー像を転写材に熱定着させて画像を得ている。
【0051】
本実施形態においては、現像能力検出手段として、上記第1の実施形態と同様の光学的センサ(Pセンサ)9を中間転写ベルト51に対向して備えることにより、中間転写ベルト51上の画像濃度を検出することができる。
また、本実施形態においては色毎にLEDアレイヘッドを備えており、熱源である定着装置からの距離がそれぞれ異なり、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の順で定着装置からの距離が短い。定着ローラ82のサーミスタによって検知された定着温度Thと各色のLED温度との関係は、図12のようになる。すると定着装置からの距離が近いLEDアレイヘッドほど温度変化が大きいことがわかる。すなわち、定着装置からの距離と温度に応じて、各色のLEDアレイヘッドの光量変化が異なるので、各色のLEDアレイヘッド毎に現像能力の補正を行なう必要がある。
【0052】
そこで、本実施形態では、上記第1の実施形態と同様に、定着温度域を以下の3つに分割し、以下の現像能力の補正係数α( j ) を各色毎に設定した。ここで( j )は各色のLEDアレイヘッドを示し、( j ) が大きくなるほど定着装置から遠ざかっていることを表す。(具体的には、α(0):イエロー、α(1):シアン,α(2):マゼンタ,α(3):ブラックである)。
(I) Th<Tsb’: α( j )=αI( j )
(II) Tsb’<Th<Tsb : α( j )=αII( j )
(III) Tsb<Th : α( j )=αIII ( j )
ここで、αI( j ) >αII( j ) > αIII( j )であり、α( j ) > α ( j+1 ) とした。
上記条件のもとに、Pセンサにて検知される現像能力であるトナー付着量Mに対し、(M=M―α(j))とする現像能力の補正を各色毎に行なう。
このとき上記の現像能力の補正を加えたプロセスコントロールの制御は、基本的に上記第1の実施形態と同様であり、各色毎に補正値α=α(j)とすればよい。具体的には、図9及び図10のフローチャートにおける現像能力補正(a7)、(b7)の補正値αに対し、上記の補正値α(j)を適用すればよい。
なお、本制御方法はこれに限るものではなく、定着温度領域を細かく分割したり、連続的に行なうことによりさらに正確な制御を行なうことができる。
【0053】
以上、本実施形態によれば、定着温度に応じて現像能力の検知結果を補正することにより、経時においても画像の濃度変動がなく、かつ地肌汚れのない、安定して良好な画像が得られる。
【0054】
【発明の効果】
請求項1乃至7の発明によれば、露光装置にLEDアレイヘッドを用いた場合にも適正なトナー補給制御を行うことができるので、画像の濃度変動や地肌汚れのない、安定した出力画像を得ることのできる。特に、定着装置の温度立ち上げにおけるLEDアレイヘッドの光量変動が大きい時にも、定着装置の温度に応じて現像能力の補正を行い、プロセスコントロールの一つであるトナー補給制御を適正に行なうので、画像の濃度変動や地肌汚れのない良好な画像を得ることができる。しかも、定着装置の温度立ち上げ時間内に適正なトナー補給制御を行なうことができるので、ユーザーに負担をかけないファーストプリント時間で画像形成を行なうことができる。更に、LEDアレイヘッドの温度検知手段や大型の放熱部材や冷却ファンを設置する必要がないので、制御の簡略化と装置の小型化とが図れるという優れた効果がある。
【0057】
特に、請求項3の発明によれば、現像剤の特性値のばらつきも含めた現像能力を正確に検知することが可能となるので、現像装置に対するトナー補給制御がより適正に行われ、画像の濃度変動や地肌汚れのない良好な画像を得ることができるという優れた効果がある。
【0058】
特に、請求項4の発明によれば、現像能力を高精度に検知することができるので、現像装置に対するトナー補給制御がより適正に行われ、画像の濃度変動や地肌汚れのない良好な画像を得ることができるという優れた効果がある。
【0059】
特に、請求項5の発明によれば、中間転写体を用いた場合においても、中間転写装置におけるばらつきも含めた画像濃度を高精度に検知することができるので、現像装置に対するトナー補給制御がより適正に行われ、画像の濃度変動や地肌汚れのない良好な画像を得ることができるという優れた効果がある。
【0060】
特に、請求項6の発明によれば、画像濃度の変動が目立つカラー画像においても、定着装置の動作に応じて現像能力の補正を行い、現像装置に対するトナー補給制御を適正に行なうので、各色の画像濃度の再現性が良く、階調性に優れ、かつ色差の変動のない、高品位なカラー画像を形成することができるという優れた効果がある。
【0061】
特に、請求項7の発明によれば、定着装置からの距離に応じて、各LEDアレイヘッド毎に現像装置に対するトナー補給制御を適正に行なうので、各色の画像濃度の再現性が良く、階調性に優れ、かつ色差の変動のない、高品位なカラー画像を形成することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図2】LEDアレイ駆動部の構成を示すブロック図。
【図3】LEDアレイ制御部の構成を示すブロック図。
【図4】現像装置の内部構成を示す断面図。
【図5】画像濃度センサ(Pセンサ)の説明図。
【図6】(a)及び(b)は、Pセンサの出力値Vspとトナー付着量とVspの関係を示すグラフ。
【図7】定着装置の内部構成を示す断面図。
【図8】主電源をオンしてからの時間に対する定着温度およびLEDアレイヘッドの温度の変化を模式的に示したグラフ。
【図9】トナー補給制御のフローチャート。
【図10】帯電電位、現像バイアス及びLEDアレイヘッド発光時間の設定のフローチャート。
【図11】本発明の第2の実施形態に係るカラー画像形成装置の概略構成図。
【図12】定着ローラのサーミスタによって検知された定着温度Thと各色のLED温度との関係を示すグラフ。
【図13】一般的なLEDアレイヘッドの説明図。
【図14】LEDアレイヘッドのLED素子の温度特性を示すグラフ。
【図15】従来のトナー補給制御のフローチャート。
【図16】従来の帯電電位、現像バイアス、LEDアレイヘッド発光時間の設定のフローチャート。
【図17】定着装置とLEDアレイヘッドの温度変化を示すグラフ。
【符号の説明】
1 感光体ドラム
2 帯電装置
3 露光装置
30 LED素子アレイ基板
31 LED素子アレイ
32 結像レンズ
33 LEDアレイヘッド
4 現像装置
41 搬送スクリュー
42 現像ローラ
43 ドクタ
44 トナー容器
45 トナーホッパー
46 トナー搬送スクリュー
5 中間転写装置
51 中間転写ベルト
6 クリーニング装置
7 転写材転写装置
8 定着装置
81 転写材
82 定着ローラ
83 加圧ローラ
84 ヒータ
85、86 サーミスタ
9 画像濃度センサ(光学センサ、Pセンサ)
91 発光部
92 受光部
Claims (7)
- 像担持体と、該像担持体の表面を一様に帯電する帯電装置と、多数のLED素子が主走査方向に配列されて副走査方向に並列な状態で像担持体に対向配置されたLED素子アレイと該LED素子アレイによる光を結像するレンズアレイとを有するLEDアレイヘッドを、入力画像情報に基づいて駆動することにより、一様帯電後の該像担持体を露光して潜像を形成する露光装置と、該像担持体に形成された潜像を現像する現像装置と、該像担持体上の現像像を転写材に転写する転写材転写装置と、該転写材に転写された画像を熱定着する定着装置とを備えた画像形成装置において、
該定着装置の温度を検知する定着温度検知手段と、
該現像装置の現像能力を検知する現像能力検知手段と、
該定着温度検知手段で検知された該定着装置の温度の検知結果が、該定着装置の待機時の温度よりも低い温度領域にある場合に、該定着装置の温度の検知結果に基づいて、該現像能力が低めに判断されるように該現像能力検知手段の検知結果に対する補正値を設定し、その補正値で補正された該現像能力検知手段の検知結果に基づいて、該現像装置に対するトナー補給条件を制御する制御手段とを設けた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、
上記制御手段は、上記定着装置の温度が大きくなるほど上記補正値を小さく設定することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1又は2の画像形成装置において、
上記現像能力検知手段が、画像からの反射光を測定する濃度センサであ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、
上記濃度センサが、上記像担持体上の現像像の濃度を測定するものであ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、
中間転写体と、上記像担持体上の現像像を該中間転写体に転写する中間転写装置とを備え、
上記転写材転写装置が、該中間転写体上の画像を転写材に転写するものであり、
上記濃度センサが、該中間転写体上の画像濃度を測定するものであることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1、2、3、4又は5の画像形成装置において、
少なくともイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4色のトナーを用いてカラー画像を形成することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1、2、3、4、5又は6の画像形成装置において、
上記像担持体と上記LEDアレイヘッドとを有する画像形成ユニットを複数個直列に備え、
上記定着装置から各LEDアレイヘッドまでの距離がそれぞれ異なることを特徴とする画像形成装置。
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH05333649A (ja) * | 1992-05-27 | 1993-12-17 | Ricoh Co Ltd | 画像形成装置 |
JPH05333648A (ja) * | 1992-06-01 | 1993-12-17 | Sharp Corp | プロセスコントロール方法 |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH05333649A (ja) * | 1992-05-27 | 1993-12-17 | Ricoh Co Ltd | 画像形成装置 |
JPH05333648A (ja) * | 1992-06-01 | 1993-12-17 | Sharp Corp | プロセスコントロール方法 |
JPH06148994A (ja) * | 1992-11-09 | 1994-05-27 | Ricoh Co Ltd | 画像形成制御装置 |
JP2000330345A (ja) * | 1999-05-20 | 2000-11-30 | Ricoh Co Ltd | 画像形成装置 |
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