JP4951993B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真方式の画像形成装置における画質制御に関する。 The present invention relates to image quality control in an electrophotographic image forming apparatus.
電子写真方式の画像形成装置の画質は、種々の要素によって決定付けられる。これらの要素(以下「画質因子」という。)には、画像またはトナー像そのものの濃度(以下「画像濃度」という。)を始め、感光体の感度、帯電電位、露光量、現像バイアス電位、トナー残量およびトナー濃度(トナーとキャリアの混合比)等がある。このような画質因子を適宜調整し、画質を適切な状態に維持するために、画像形成装置には従来よりさまざまな検知手段(センサ)が用いられている(例えば、特許文献1〜5参照)。 The image quality of an electrophotographic image forming apparatus is determined by various factors. These elements (hereinafter referred to as “image quality factor”) include not only the density of the image or toner image itself (hereinafter referred to as “image density”), but also the sensitivity of the photoreceptor, charging potential, exposure amount, development bias potential, toner. There are remaining amount and toner concentration (mixing ratio of toner and carrier). In order to appropriately adjust such image quality factors and maintain the image quality in an appropriate state, various detection means (sensors) have been conventionally used in image forming apparatuses (see, for example, Patent Documents 1 to 5). .
また、一方で、画像形成装置の小型化・低価格化の要請により、できるだけシンプルな構成で高い画質を実現することが求められている。そのため、上述のようなセンサは削減される傾向にある。最終的に画質を決定付けるのは主として画像濃度であることから、このような場合においては、画像濃度を検知する画像濃度センサのみが残されるのが一般的である。このようにして画像濃度センサのみが残された場合には、画像濃度以外の画質因子については、実験的ないしは経験的に予測したりする程度にとどまっている。
しかし、電子写真方式の画像形成装置においては、装置の設置環境や使用状況等に応じて画質因子が大きく変化する可能性がある。画質因子が大きく変化した場合に、上述のような予測に頼っていただけでは、ある画質因子の変化に起因する画質の低下を他の画質因子の調整により補正してしまうおそれがある。すると、いずれの画質因子も適切な状態からは外れてしまい、結果的に画質を良好な状態に維持することができないという不都合が生じる可能性があった。 However, in an electrophotographic image forming apparatus, there is a possibility that the image quality factor may change greatly depending on the installation environment and usage conditions of the apparatus. When the image quality factor changes greatly, if only relying on the prediction as described above, there is a possibility that the deterioration of the image quality caused by a change in the image quality factor is corrected by adjusting another image quality factor. As a result, any image quality factor deviates from an appropriate state, and as a result, there is a possibility that the image quality cannot be maintained in a good state.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、画像濃度センサを用いて画像濃度以外の画質因子状態をも検知し、それらを良好な状態に補正・維持することで、画質を良好な状態に維持することを可能にする技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to detect image quality factor states other than image density using an image density sensor, and to correct and maintain them in a good state, thereby improving image quality. It is an object of the present invention to provide a technique that makes it possible to maintain a good state.
上記目的を達成するために、光導電性を有する感光体と、前記感光体を所定の帯電電位に帯電させる帯電手段と、前記帯電手段により帯電された感光体を露光し、当該感光体に静電潜像を形成する露光手段と、現像バイアス電位を生じさせ、前記露光手段により感光体に形成された静電潜像に対応するトナー像を形成する現像手段と、前記現像手段により形成されるトナー像の濃度を検知する濃度検知手段と、前記露光手段および現像手段の動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記露光手段に所定の静電潜像を形成させ、前記現像手段に、それぞれ異なる現像バイアス電位を生じさせて複数の第1のトナー像を形成させ、前記濃度検知手段により検知された濃度が決められた濃度以上となる第1のトナー像に基づいてトナー像の現像が開始される現像バイアス電位を推測し、当該推測された現像バイアス電位との差分が所定の値となる電位を露光部電位として決定する電位設定を行い、前記電位設定により決定された露光部電位と前記現像バイアス電位の差分である現像コントラスト値があらかじめ決められた値となるように前記帯電手段における帯電電位または現像バイアス電位の少なくとも1つを変更して状態検知用の第2のトナー像を形成させ、その後、前記濃度検知手段により検知された前記第2のトナー像の濃度があらかじめ決められた濃度を上回る場合には前記現像手段におけるトナー濃度を低下させる一方、前記第2のトナー像の濃度が前記決められた濃度を下回る場合には前記現像手段におけるトナー濃度を上昇させるトナー濃度制御を行い、前記トナー濃度制御の後にトナー像の濃度検知用の第3のトナー像を形成させ、その後、前記濃度検知手段により検知された第3のトナー像の濃度とあらかじめ決められた濃度との間に差異がある場合に、その差異をなくす方向に画像形成条件を変更する画像濃度制御を行う画像形成装置を提供する。 In order to achieve the above object, a photoconductive photoconductor, a charging unit for charging the photoconductor to a predetermined charging potential, and a photoconductor charged by the charging unit are exposed to the surface of the photoconductor. Formed by an exposure means for forming an electrostatic latent image, a development means for generating a developing bias potential and forming a toner image corresponding to the electrostatic latent image formed on the photosensitive member by the exposure means, and the development means A density detection unit that detects a density of the toner image; and a control unit that controls operations of the exposure unit and the development unit. The control unit causes the exposure unit to form a predetermined electrostatic latent image, and the development unit And generating a plurality of first toner images by generating different developing bias potentials, and the toner is detected based on the first toner image in which the density detected by the density detecting means is equal to or higher than a predetermined density. Guess developing bias potential development is initiated, have rows potential setting that determines the potential difference between the inferred developing bias potential becomes a predetermined value as the exposure unit potential, determined by the potential setting The state detection second potential is detected by changing at least one of the charging potential and the developing bias potential in the charging means so that the developing contrast value which is the difference between the exposure portion potential and the developing bias potential becomes a predetermined value. When a density of the second toner image detected by the density detection unit exceeds a predetermined density, the toner density in the developing unit is decreased while the second toner image is formed. When the density of the toner image is lower than the predetermined density, toner density control is performed to increase the toner density in the developing unit. After the toner density control, a third toner image for detecting the density of the toner image is formed. After that, there is a difference between the density of the third toner image detected by the density detecting means and a predetermined density. In some cases, an image forming apparatus that performs image density control to change image forming conditions in a direction to eliminate the difference is provided.
なお、本発明は画像形成装置のみならず、上述の帯電手段、露光手段、現像手段、濃度検知手段および制御手段を備える画像形成装置における画質制御方法や、この画像形成装置に上述の電位設定、トナー濃度制御および画像濃度制御を実行させるためのプログラムとして提供されることも可能である。 Note that the present invention is not limited to an image forming apparatus, but includes an image quality control method in an image forming apparatus including the above-described charging unit, exposure unit, developing unit, density detection unit, and control unit, It is also possible to provide a program for executing toner density control and image density control.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本発明の実施例として、以下ではロータリー方式の現像装置と中間転写ベルトを備えた電子写真方式の画像形成装置について2つの実施形態を示して説明する。なお、以下の説明においては、特に断りのない限り、基準電位を0Vとし、種々の電位をこの基準電位との差として示している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As examples of the present invention, two embodiments of an electrophotographic image forming apparatus including a rotary developing device and an intermediate transfer belt will be described below. In the following description, unless otherwise specified, the reference potential is 0 V, and various potentials are shown as differences from the reference potential.
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態である画像形成装置100の全体構成を概略的に示したブロック図である。同図に示すように、画像形成装置100の構成は、制御部10と、記憶部20と、通信部30と、操作部40と、画像形成部50とに大別される。制御部10はCPU(Central Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、RAM(Random Access Memory)およびROM(Read Only Memory)等を備えた演算装置であり、ROMに記憶されたプログラムを実行することによって画像形成装置100各部の動作を制御する。また、制御部10は、ASIC等により画像形成部50における画像形成に適した画像データを得るための画像処理を実行する機能も有する。記憶部20はHDD(Hard Disk Drive)等の記憶装置であり、画像形成に用いられる各種データを記憶する。通信部30は、パーソナルコンピュータやスキャナ等の外部装置と画像データをやりとりするためのインターフェース装置である。操作部40はタッチパネルを備えた入力装置であり、画像形成に関する各種の情報を表示するとともにユーザからの指示を受け付ける。画像形成部50は制御部10から供給された画像データに応じたトナー像を形成し、これを記録用紙に定着させる。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the overall configuration of an
図2は、画像形成部50の構成をより詳細に示した図である。なお、同図において、破線で示した矢印は記録用紙の搬送経路を示している。ここで記録用紙とは、画像を形成するためのシート状の媒体のことであり、特に紙に限定されるものではない。画像形成部50は、感光体ドラム501と、帯電器502と、露光装置503と、現像装置504と、一次転写ロール505と、感光体クリーナ506と、イレースランプ507と、中間転写ベルト511と、複数の搬送ロール512と、二次転写ロール513と、バックアップロール514と、画像濃度センサ515と、ベルトクリーナ516と、定着装置517とを備える。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the
感光体ドラム501は表面に感光層を有する像担持体であり、図示せぬ駆動部により図中の矢印Aの方向に回転される。帯電器502は高圧電源により感光体ドラム501との間に所定の電位差を生じさせ、その表面を一様に帯電させる。このとき感光体ドラム501に生じる電位を、以下では「帯電電位」という。本実施形態の画像形成装置100は、帯電時には直流電圧または直流成分と交流成分とを重畳した電圧を印加するが、その帯電電位(実効値)は、およそ−500V程度である。なお、帯電電位は高圧電源自体の性能により安定的に維持されるため、感光体ドラム501の状態等に起因する変化は比較的少ない。
The
露光装置503は制御部10から供給された画像データに応じたビーム光を照射することで感光体ドラム501を露光する。感光体ドラム501はその露光量に応じた分の電荷を失うため、ビーム光が照射された部分(以下「露光部」という。)においてその電位を変化させる。この露光部における感光体ドラム501の電位を、以下では「露光部電位」という。露光部には帯電電位と露光部電位の差により静電潜像が形成される。
The
現像装置504はイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)およびブラック(K)の各色の現像ユニットを備えるいわゆるロータリー方式の現像装置である。それぞれの現像ユニットは、現像ロールやオーガ等を含むトナー供給部と、トナー供給部に現像剤を補給するトナーカートリッジとを備えている。なお、本実施形態における現像剤は2成分現像剤であり、トナーとキャリアとを含んでいる。現像装置504は、現像ロールと感光体ドラム501との間に所定の電位差を生じさせ、この電位差によって感光体ドラム501にトナーを転移させる。このとき現像ロールに生じる電位を、以下では「現像バイアス電位」という。
The developing
一次転写ロール505は中間転写ベルト511が感光体ドラム501と対向する位置において所定の電位差を生じさせ、この電位差によって中間転写ベルト511にトナー像を転写する。このとき一次転写ロール505に生じる電位を、以下では「一次転写電位」という。感光体クリーナ506は、トナー像の転写後に感光体ドラム5041表面に残留している未転写のトナーを取り除く。イレースランプ507は感光体ドラム5041表面を強露光して除電する。
The
中間転写ベルト511は無端のベルト部材であり、搬送ロール512はこの中間転写ベルト511を張架する。搬送ロール512の少なくとも1つは駆動部を有しており、中間転写ベルト511を図中の矢印Bの方向に移動させる。この中間転写ベルト511が回転移動することにより、一次転写ロール505により転写されたトナー像は二次転写ロール513とバックアップロール514とにより形成されるニップ領域に移動される。
The
画像濃度センサ515は、上述のニップ領域よりも上流側で二次転写前のトナー像の濃度(以下「画像濃度」という。)を検知する光学式のセンサである。具体的には、画像濃度センサ515はトナー像に向けて光を照射したときの反射光(正反射光あるいは拡散反射光)の強度に基づいて画像濃度を検知する。本実施形態の画像濃度センサ515は、反射光の光量に応じた電圧を出力し、この値を既知の反射率を有する反射体の出力値と比較および基準化することで「0」〜「1023」の値に換算して出力する。なお、本実施形態においては、この出力値が低いほど画像濃度が高く(濃く)、この出力値が高いほど画像濃度が低い(薄い)とする。
The
二次転写ロール513およびバックアップロール514は、中間転写ベルト511が記録用紙と対向する位置において所定の電位差を生じさせ、この電位差によって記録用紙にトナー像を転写させる。なお、二次転写ロール513は電気的に接地されており、基準電位となっている。このときバックアップロール514に生じる電位を、以下では「二次転写電位」という。ベルトクリーナ516は二次転写ロール513により転写されずに中間転写ベルト511に残留した未転写のトナーを取り除く。定着装置517は加熱ロールと加圧ロールとを備えており、これらのロール部材により記録用紙を加熱および加圧することで記録用紙に転写されたトナー像を定着させる。
The
以上の構成のもと、画像形成装置100はユーザにより入力された画像データに応じたトナー像を形成し、これを記録用紙に定着させる。また、このような通常の画像形成の他に、画像形成装置100は、所定のタイミングで画像形成部50の状態を検知するためのトナー像(以下「状態検知パターン」という。)を形成し、この濃度を画像濃度センサ515により検知することで画質制御を行う。画像形成装置100がこの画質制御を行うタイミングは、例えば、所定枚数のプリント毎や画像形成装置100のアイドル時、電源投入時などである。なお、この画質制御は、トナーの残量に十分な余裕があるときに実行するのが望ましい。
With the above configuration, the
画像形成装置100が行う画質制御は、
(1)状態検知パターンを形成するための電位設定
(2)状態検知パターンの検知結果に基づくトナー濃度制御
(3)状態検知パターンの検知結果に基づく画像濃度制御
の3段階に分類される。いずれの段階においても、画像形成装置100は状態検知パターンを形成し、これを画像濃度センサ515で検知する動作を行い、この検知結果を用いて画質因子の補正を行う。つまり、画像形成装置100は、一連の画質制御において状態検知パターンを3回形成する。以下では、画像形成装置100が実行する画質制御を、上述の段階毎に分けて詳細に説明する。
Image quality control performed by the
(1) Potential setting for forming a state detection pattern (2) Toner density control based on the detection result of the state detection pattern (3) Image density control based on the detection result of the state detection pattern In any stage, the
(1)電位設定
画像形成装置100は、トナー濃度制御を実行するに際して、トナー濃度制御を行うときの露光部電位をあらかじめ決定する。これは、トナー濃度制御に際して形成する状態検知パターンからトナー濃度以外の画質因子に起因する濃度変動を排除するためである。つまり、この(1)における処理は、トナー濃度制御を行うときの電位条件(帯電電位、露光部電位、現像バイアス電位等の相互関係)を一定のレベルとするために行うものである。
(1) Potential Setting When the
このような処理を行う理由は、感光体ドラム501には環境や使用状況等に応じて変化する残留電位(Residual Potential)が発生することにある。ここで残留電位とは、強露光によっても除電しきれずに感光体ドラム501表面に残留する電荷により生じる電位のことである。一般に、残留電位は感光体ドラム501の使用の程度によって変化し、長時間使用されたり、あるいは感光体ドラム501に強い物理的負荷(感光体クリーナ506等の接触圧)や電気的負荷(帯電電位や一次転写電位等)、あるいは環境負荷(温湿度等)が加えられることで増加し、また、これらの負荷が同時に複合的に加えられることで一時的に急激に増加することもある。そして露光部電位は、この残留電位に依存して変化する。
The reason for performing such a process is that a residual potential that varies depending on the environment, usage conditions, and the like is generated on the
通常の画像形成時においては、露光部電位が画質に与える影響は他の画質因子によって補正すればよいので、露光部電位がいかなる値であっても特に大きな問題とはならない。そのため、画像形成装置100においては、図3に示すように残留電位RPが変化すると仮定し、この残留電位RPに基づいて露光部電位Vlowを予測している。しかし、トナー濃度制御においては、電位条件を一定に保たなければ、濃度変動の要因、すなわち濃度変動を来している画質因子を特定することができないため、トナー濃度の増減自体が無意味になってしまう。そこで、トナー濃度制御を実行するときには、後述する現像コントラスト値が一定となる条件を実現するために露光部電位の決定を行うのである。
In normal image formation, the influence of the exposure portion potential on the image quality may be corrected by other image quality factors, so that any value of the exposure portion potential is not a big problem. Therefore, in the
なお、図3に示すグラフにおいて、縦軸は電位(V)、横軸は感光体ドラム501の感光層の厚さ(膜厚)を示している。本実施形態においては、膜厚(T)は感光体ドラム501の総回転数に基づいて予測された値であり、回転数の増加に応じて減少するものである。本実施形態の画像形成装置100においては、制御部10が感光体ドラム501の回転数を計測することで膜厚の算出を行っており、膜厚が160μmになった時点を感光体ドラム501のおおよその寿命(交換時期)としている。膜厚は感光体ドラム501の回転数に所定の係数を乗じることで求められる値であるが、帯電条件によって係数の値を異ならせている。ここでいう帯電条件とは、例えば、帯電を行っていない状態、直流成分のみで帯電を行う状態、直流成分と交流成分を重畳して帯電を行う状態、電圧を異ならせて帯電を行う状態等における各部の電位等の条件を示すものである。なお、感光体ドラム501の総回転数に代えて、感光体ドラム501の駆動時間に基づいた予測を行ってもよいし、これらを組み合わせてもよい。
In the graph shown in FIG. 3, the vertical axis represents the potential (V), and the horizontal axis represents the thickness (film thickness) of the photosensitive layer of the
露光部電位の決定は、具体的には以下のようにして行われる。まず、図4は、状態検知パターンが示す画像濃度(D)と現像コントラスト値(Vdeve)の関係を表すグラフを示している。ここで現像コントラスト値とは、露光部電位と現像バイアス電位の差分、すなわち電位差のことである。本実施形態においては、Vdeve=「0」を満たすような露光部電位を求め、これをトナー濃度制御の際に用いることとしている。つまり、このとき求めるべき露光部電位は、現像バイアス電位と等しい電位であり、また、このときの現像バイアス電位は、D=「d1」となるような電位である。 Specifically, the exposure part potential is determined as follows. First, FIG. 4 shows a graph showing the relationship between the image density (D) and the development contrast value (V deve ) indicated by the state detection pattern. Here, the development contrast value is a difference between the exposure portion potential and the development bias potential, that is, a potential difference. In the present embodiment, an exposure portion potential that satisfies V deve = “0” is obtained and used for toner density control. That is, the exposed portion potential to be obtained at this time is equal to the developing bias potential, and the developing bias potential at this time is such a potential that D = “d 1 ”.
このような現像バイアス電位を求めるために、画像形成装置100の制御部10は、現像バイアス電位を異ならせて複数の状態検知パターンを形成させ、それぞれの状態検知パターンを画像濃度センサ515に読み取らせる処理を行う。このとき制御部10は、露光部電位の大まかな値をあらかじめ予測し(以下、この予測値を「予測電位」という。)、この予測電位との差が±100V程度ないしそれ以下となるいくつかの現像バイアス電位にて状態検知パターンを形成させる。そして制御部10は、これらの中から上述の画像濃度d1に最も近い画像濃度を示す状態検知パターンを特定し、この状態検知パターンを形成したときの現像バイアス電位を露光部電位として決定する。
In order to obtain such a development bias potential, the
図5は、この決定処理の一例を図解した模式図であり、感光体ドラム501の電位(V)と現像バイアス電位(Vbias)の関係と、これに対応する画像濃度センサ515の出力値(S)を示したものである。ここでは、帯電電位Vhを−500V、予測電位Vpを−240Vとしている。また、処理の内容を容易に理解せしめるために、ここでは決定される露光部電位を予測電位と一致させている。同図に示すように、現像バイアス電位が高い状態検知パターン(P1およびP2)においては、画像濃度センサ515の出力値は「1023」のまま一定である。これは、このような現像バイアス電位ではトナーが転移せず、状態検知パターンが形成されないことを示している。しかしその後、現像バイアス電位が低くなるにつれて、画像濃度センサ515の出力値はほぼ直線的に減少していく。つまりこれは、状態検知パターンの画像濃度が徐々に増加していることを示している。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of this determination process. The relationship between the potential (V) of the
ここで、制御部10は、所定の閾値Th(図5の例においては、「773」である。)に最も近い出力値を示す状態検知パターン(すなわち、画像濃度が「d1」に最も近い状態検知パターン)を特定するとともに、この状態検知パターンを形成したときの現像バイアス電位を特定する。図5の例であれば、このとき特定されるのは状態検知パターンP5である。そして制御部10は、このときの現像バイアス電位をそのまま露光部電位として記憶する。このようにして露光部電位は決定される。
Here, the
本実施形態の画像形成装置100において、現像バイアス電位(Vbias)と画像濃度センサ515の出力値(S)には、図6に示す関係がある。同図において実線で示したように、画像濃度センサ515の出力値は現像が開始される点を境にほぼ直線的に低下するようになっている。しかしながら、出力値の変化は必ずしも一定ではなく、感光体ドラム501の膜厚やトナー濃度差に応じて、同図において破線で示したような範囲の変動を示し得る。そのため、閾値Thは現像が開始されるときの出力値の近傍に設けられている。このようにすれば、変動幅が少ない位置で現像バイアス電位(すなわち露光部電位近傍)を特定することができるので、露光部電位の誤差を少なくすることが可能となる。
In the
なお、図5の例においては、予測電位と露光部電位が一致している場合を示したが、実際には予測電位と露光部電位は必ずしも一致しない。そこで、このような場合には、所定の閾値Thに最も近い出力値を示す状態検知パターンを特定し、この状態検知パターンを形成したときの現像バイアス電位に対して閾値Thと出力値の差分(すなわち濃度差)に応じた補正を行った値を露光部電位とすればよい。上述したように、画像濃度センサ515の出力値はほぼ直線的に変化する。そのため、出力値と閾値Thとがある程度一致している場合には、その直線の傾きに相当する値をあらかじめ求めることにより、そこから実際の露光部電位を精度良く予測することが可能である。なお、このとき、濃度差が無視できる範囲内の微小な値であれば、現像バイアス電位の値を補正せずにそのまま露光部電位としてもよい。また、上述のような予測を用いるのであれば、状態検知パターンは多数形成する必要はなく、1、2個程度であってもよい。
In the example of FIG. 5, the case where the predicted potential and the exposure portion potential match is shown. However, the predicted potential and the exposure portion potential do not always match. Therefore, in such a case, a state detection pattern showing an output value closest to the predetermined threshold Th is specified, and the difference between the threshold Th and the output value (with respect to the developing bias potential when the state detection pattern is formed ( That is, a value obtained by performing correction according to the density difference may be used as the exposure portion potential. As described above, the output value of the
(1a)電位設定の変形例
現像コントラスト値が「0」となるような露光部電位を求める方法は、他にもある。その方法とは、現像開始点における現像コントラスト値を特定し、そこから露光部電位を予測するものである。なお、ここで現像開始点とは、画像濃度センサ515の出力値がトナーがまったく現像されていない領域を検知しているときの値を逸脱し始めた点のことであり、具体的には、図4において現像コントラスト値(Vdeve)が「V0」となる点のことである。現像開始点と現像コントラスト値が「0」となる点との差分ΔV1は、(装置毎には異なるものの)各装置においてはほぼ一定の値となることから、この差分ΔV1をあらかじめ実験的に求めておくことで露光部電位を求めることが可能となる。現像開始点を求める処理は以下のように行われる。
(1a) Modification of potential setting There are other methods for obtaining the exposure portion potential such that the development contrast value is “0”. In this method, the development contrast value at the development start point is specified, and the exposure portion potential is predicted therefrom. Here, the development start point is a point where the output value of the
画像形成装置100の制御部10は、上述の(1)で説明した場合と同様の要領で、現像バイアス電位を異ならせて複数の状態検知パターンを形成させ、それぞれの状態検知パターンを画像濃度センサ515に読み取らせる処理を行う。このときの画像濃度センサ515の出力値(S)と現像バイアス電位(Vbias)の関係は、図5の模式図で示した場合と同様に、図7に示すグラフのようになる。制御部10はこれらの出力値のうち、画像濃度が現像開始点における画像濃度以上となる出力値を除く2以上の出力値を用いて直線Lを算出する。図7に示した例においては、出力値S4〜S9を用いて最小二乗法により直線近似を行い、直線Lを算出している。なお、直線Lの算出において出力値S3を用いることも可能ではあるが、現像開始点近傍の出力値には多くのノイズが含まれるため、ここでは除外している。
The
このようにして直線Lを算出すると、画像濃度が「0」を示すS=1023の直線とこの近似直線Lの交点Xが求まる。この交点Xが上述の現像開始点にほぼ一致するため、現像開始点における現像バイアス電位(ここでは−200Vである。)を推測により求めることができる。この現像バイアス電位に上述の差分ΔV(ここでは40Vである。)を加算することで、現像コントラスト値が「0」となるときの現像バイアス電位、すなわち現像コントラスト値が「0」となるときの露光部電位を求めることができる。 When the straight line L is calculated in this way, the intersection point X between the straight line of S = 1023 where the image density is “0” and the approximate straight line L is obtained. Since this intersection X substantially coincides with the development start point described above, the development bias potential (here, −200 V) at the development start point can be obtained by estimation. By adding the above-described difference ΔV (here, 40 V) to this development bias potential, the development bias potential when the development contrast value is “0”, that is, when the development contrast value is “0”. The exposed portion potential can be obtained.
(2)トナー濃度制御
次に制御部10は、上述の電位設定により求められた露光部電位が得られるような電位条件の下でトナー像を形成し、これを画像濃度センサ515に読み取らせる。このときのトナー像は上述の状態検知パターンと同様であってもよいし、異なるものであってもよい。制御部10は、このトナー像の出力値の目標値をあらかじめ記憶している。この目標値とは、トナー濃度が適切な濃度である場合に、上記電位条件の下でトナー像を形成したときに検知される出力値に一致している。制御部10は画像濃度センサ515の出力値をこの目標値と比較することで、状態検知パターンが適切な画像濃度で形成されているか否かを判断する。
(2) Toner Density Control Next, the
このとき、画像濃度センサ515の出力値が目標値を上回る(すなわち、画像濃度が目標よりも薄い)場合には、制御部10は現像装置504のトナーカートリッジからトナー供給部により多くの現像剤を補給させ、トナー濃度を上昇させる。トナー濃度が上昇するとトナーの帯電量が低下するため、結果的により多くのトナーが感光体ドラム501に転移するようになる。一方、画像濃度センサ515の出力値が目標値を下回る(すなわち、画像濃度が目標よりも濃い)場合には、制御部10はトナーカートリッジからの補給を所定時間停止させるか、あるいはトナーを強制的に排出させ、トナー濃度を低下させる。トナー濃度が低下するとトナーの帯電量が上昇するため、結果的に感光体ドラム501に転移するトナーが減少する。なお、オーガ等によるトナーの撹拌速度を増減させることによってトナーの帯電量を制御してもよい。
At this time, if the output value of the
このような処理を行うことで、画像形成装置100は常に一定の電位条件でトナー濃度制御を実行することが可能となる。そのため、画像形成装置100は、他の画質因子に起因する濃度変動の影響を受けることなくトナー濃度を正確に測定し、これを補正することが可能となる。
By performing such processing, the
(3)画像濃度制御
上述のトナー濃度制御を実行し、現像装置504内のトナー濃度を適切な状態にした後、制御部10は画像濃度制御を行う。画像濃度制御とは、トナー像が狙い通りの画像濃度で形成されるように画像形成条件を制御するものである。なお、既にトナー濃度は補正され、適切な状態となっているので、このときの電位条件はトナー濃度制御のときの電位条件と一致していなくてもよい。このとき制御対象となる画像形成条件は、帯電電位、露光量、現像バイアス電位、一次転写電位および二次転写電位のうちの少なくとも1つであり、どのような組み合わせで制御を行うかは任意である。
(3) Image Density Control After the toner density control described above is executed and the toner density in the developing
以上のような段階的な画質制御を実行することにより、本実施形態の画像形成装置100は、表面電位センサを用いることなく露光部電位を検知するとともに、トナー濃度センサを用いることなくトナー濃度を検知することが可能となる。また、この画像形成装置100は、他の画質因子の影響を受けることなくトナー濃度制御を行うことが可能となるとともに、トナー濃度が適切な状態で画像濃度制御を行うことが可能となる。つまり、本実施形態の画像形成装置100によれば、画像濃度センサを用いて画像濃度以外の画質因子をも良好に検知し、画質を良好な状態に維持することが可能となる。
By executing the stepwise image quality control as described above, the
[第2実施形態]
続いて、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態は、上述の第1実施形態において生じ得る不都合を解消するものである。すなわち、本実施形態においても、画像形成装置の構成や動作は第1実施形態と基本的には同様である。そこで以下では、第1実施形態と異なる部分を中心に説明を行う。なお、以下の説明においては、本実施形態の画像形成装置を「画像形成装置200」といい、第1実施形態の画像形成装置100と区別するが、その構成(図1、2参照)は画像形成装置100と同様である。
[Second Embodiment]
Subsequently, a second embodiment of the present invention will be described. This embodiment eliminates the inconvenience that may occur in the first embodiment described above. That is, also in this embodiment, the configuration and operation of the image forming apparatus are basically the same as those in the first embodiment. Therefore, in the following, the description will be focused on the parts different from the first embodiment. In the following description, the image forming apparatus of the present embodiment is referred to as “
第1実施形態の(1)において行ったように、複数の異なる現像バイアス電位によって状態検知パターンを形成した場合、帯電電位と現像バイアス電位の電位差(以下「ΔV2」という。)に非常に大きなばらつきが生じるという問題がある。例えば図5に示した例では、状態検知パターンP1を形成するときの電位差ΔV2は380Vである一方、状態検知パターンP9を形成するときの電位差ΔV2は140Vとなる。一般に、電位差ΔV2の適正範囲は50〜250V程度であり、50Vより小さいといわゆるカブリが発生しやすくなり、250Vより大きいと感光体ドラム501の画像背景に相当する部分でキャリアの付着(いわゆるBCO:Beads Carry Over)が生じやすくなる。そのため、複数の異なる現像バイアス電位によって状態検知パターンを形成する場合には、全ての状態検知パターンについて電位差ΔV2を適正範囲内に収める必要がある。 As in (1) of the first embodiment, when the state detection pattern is formed by a plurality of different development bias potentials, the potential difference between the charging potential and the development bias potential (hereinafter referred to as “ΔV 2 ”) is very large. There is a problem that variations occur. For example, in the example shown in FIG. 5, the potential difference ΔV 2 when forming the state detection pattern P 1 is 380V, while the potential difference ΔV 2 when forming the state detection pattern P 9 is 140V. In general, the appropriate range of the potential difference ΔV 2 is about 50 to 250 V. When the voltage difference is less than 50 V, so-called fog is likely to occur. : Beads Carry Over). Therefore, when the state detection pattern is formed by a plurality of different development bias potentials, it is necessary to keep the potential difference ΔV 2 within an appropriate range for all the state detection patterns.
そこで、本実施形態においては、画像形成装置200は電位設定の際に通常の画像形成時と異なる帯電電位を用い、全ての状態検知パターンについて電位差ΔV2が適正範囲内に収まるようにしている。具体的には、図8に示すように、帯電電位Vhを−500Vから−300Vに変更し、各状態検知パターンの現像バイアス電位(Vbias)の差を30Vから20Vに変更している。このようにすることで、帯電電位を切り替えることなく、各状態検知パターンを適切な状態で形成することが可能となる。なお、図8にも示されているように、電位条件が変化するために閾値Thも変化する。本実施形態においては、閾値Thは「873」であり、現像バイアス電位および露光部電位は−170Vに決定される。
Therefore, in the present embodiment, the
続いて、トナー濃度制御を実行する際には、画像形成装置200は帯電電位を−500Vに戻す。帯電電位が変更されるため、現像バイアス電位および露光部電位も帯電電位の変化に応じた補正を行う必要がある。この補正は、図9に示すような変換テーブルを用いることで行われる。画像形成装置200はこの変換テーブルを用いて、上述のように決定された露光部電位(Vlow)を実際の帯電電位(−500V)に応じた値に補正する。なお、この変換テーブルはあらかじめ実験的に求めておき、記憶部20に記憶されているものである。画像形成装置200は感光体ドラム501の状態等に応じた複数の変換テーブルを記憶部20に記憶しており、状態等に応じて使用する変換テーブルを切り替える。
Subsequently, when executing the toner density control, the
[変形例]
以上、本発明を2つの実施形態により説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、その他の種々の態様にて実施することが可能である。本発明においては、例えば、上述した実施形態に対して以下のような変形を適用することができる。なお、これらの変形は、各々を適宜に組み合わせることも可能である。
[Modification]
Although the present invention has been described with the two embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and can be implemented in various other modes. In the present invention, for example, the following modifications can be applied to the above-described embodiment. These modifications can be combined as appropriate.
上述の実施形態は、いわゆるロータリー方式の現像装置と中間転写ベルトとを備える画像形成装置を用いて説明されたが、もちろん他の構成の画像形成装置を用いることもできる。すなわち、感光体ドラムがトナーの色数と同数設けられたいわゆるタンデム方式を採用してもよいし、中間転写ベルトに代えて用紙搬送ベルトを設け、二次転写を行わずに記録用紙に直接転写を行う構成を採用してもよい。また、画像濃度センサは中間転写ベルト上のトナー像を検知するものに限らず、感光体ドラム上や記録用紙上のトナー像を検知するものであってもよい。 The above-described embodiment has been described using an image forming apparatus including a so-called rotary type developing device and an intermediate transfer belt, but it is needless to say that an image forming apparatus having another configuration can also be used. In other words, a so-called tandem system in which the number of photosensitive drums is the same as the number of colors of toner may be adopted, or a paper transport belt is provided instead of the intermediate transfer belt, and the image is directly transferred to the recording paper without performing secondary transfer. You may employ | adopt the structure which performs. Further, the image density sensor is not limited to the one that detects the toner image on the intermediate transfer belt, but may be one that detects the toner image on the photosensitive drum or the recording paper.
また、上述の実施形態においては、複数の異なる現像バイアス電位によって状態検知パターンを形成すると説明したが、これらは互いに離間しているものであってもよいし、互いに接しているものであってもよい。互いに接している状態検知パターンは、例えば、単一の帯状の静電潜像を形成し、この静電潜像の範囲内で現像バイアス電位を段階的に変化させることによって形成することができる。 Further, in the above-described embodiment, it has been described that the state detection pattern is formed by a plurality of different development bias potentials. However, these may be separated from each other or may be in contact with each other. Good. The state detection patterns in contact with each other can be formed, for example, by forming a single belt-like electrostatic latent image and changing the developing bias potential stepwise within the range of the electrostatic latent image.
また、上述したように、画像形成装置100は、画質制御を通常の画像形成時以外の時点で実行するものである。すなわち、換言すれば、画像形成装置100は通常の画像形成を行うモード(以下「第1モード」という。)と画質制御を行うモード(以下「第2モード」という。)とを有しており、制御部10は第1モードの合間で適宜第2モードに切り替えながら画像形成装置100全体を動作させている。この切り替えタイミングは、画像形成装置100においてあらかじめ決められているものであったが、これをユーザが選択できるように構成してもよい。例えば、上述の第2モードの実行を指示するためのボタンを操作部に備えておき、ユーザが任意のタイミングで第2モードを実行させることができるようにしてもよい。
Further, as described above, the
また、画像形成装置100の感光体ドラム501は、新品のときには高い安定性を有しているが、使用に伴って残留電位が増加するなどして安定性が低下していく。そのため、画質制御の実行頻度は、感光体ドラム501の使用の程度に応じて異ならせるのが望ましい。具体的には、例えば、画像形成装置100の制御部10が図3に示すグラフを用いて感光体ドラム501の膜厚を算出し、膜厚が減少するにしたがって画質制御を実行する頻度を高めるようにするとよい。
Further, the
また、残留電位は、感光体ドラム501に加わる負荷に応じて一時的に増加することもあるので、このような場合にも画質制御が行われるのが望ましい。感光体ドラム501に加わる負荷が増加するのは、単位時間(例えば数時間)当たりの帯電時間が増加した場合や、帯電電位そのものが増加した場合、あるいは一次転写電位が増加した場合などである(帯電電位や一次転写電位は、画像濃度制御によって変更されることがあるし、環境や記録用紙の種類によって変更されることもある)。そこで、このような場合においても、画像形成装置100は画質制御を実行する頻度を高めるようにしてもよい。
Further, since the residual potential may temporarily increase in accordance with the load applied to the
また、上述したように、残留電位は温湿度の上昇によっても増加する。そこで、画像形成装置100に装置内部の温度または湿度を計測するためのセンサを設けて、温湿度の増加にしたがって画質制御を実行する頻度を高めるようにしてもよい。
Further, as described above, the residual potential increases as the temperature and humidity increase. Therefore, the
100、200…画像形成装置、10…制御部、20…記憶部、30…通信部、40…操作部、50…画像形成部、501…感光体ドラム、502…帯電器、503…露光装置、504…現像装置、505…一次転写ロール、506…感光体クリーナ、507…イレースランプ、511…中間転写ベルト、512…搬送ロール、513…二次転写ロール、514…バックアップロール、515…画像濃度センサ、516…ベルトクリーナ、517…定着装置
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記感光体を所定の帯電電位に帯電させる帯電手段と、
前記帯電手段により帯電された感光体を露光し、当該感光体に静電潜像を形成する露光手段と、
現像バイアス電位を生じさせ、前記露光手段により感光体に形成された静電潜像に対応するトナー像を形成する現像手段と、
前記現像手段により形成されるトナー像の濃度を検知する濃度検知手段と、
前記露光手段および現像手段の動作を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記露光手段に所定の静電潜像を形成させ、
前記現像手段に、それぞれ異なる現像バイアス電位を生じさせて複数の第1のトナー像を形成させ、
前記濃度検知手段により検知された濃度が決められた濃度以上となる第1のトナー像に基づいてトナー像の現像が開始される現像バイアス電位を推測し、当該推測された現像バイアス電位との差分が所定の値となる電位を露光部電位として決定する電位設定を行い、
前記電位設定により決定された露光部電位と前記現像バイアス電位の差分である現像コントラスト値があらかじめ決められた値となるように前記帯電手段における帯電電位または現像バイアス電位の少なくとも1つを変更して状態検知用の第2のトナー像を形成させ、その後、前記濃度検知手段により検知された前記第2のトナー像の濃度があらかじめ決められた濃度を上回る場合には前記現像手段におけるトナー濃度を低下させる一方、前記第2のトナー像の濃度が前記決められた濃度を下回る場合には前記現像手段におけるトナー濃度を上昇させるトナー濃度制御を行い、
前記トナー濃度制御の後にトナー像の濃度検知用の第3のトナー像を形成させ、その後、前記濃度検知手段により検知された第3のトナー像の濃度とあらかじめ決められた濃度との間に差異がある場合に、その差異をなくす方向に画像形成条件を変更する画像濃度制御を行う
ことを特徴とする画像形成装置。 A photoconductive photoconductor;
Charging means for charging the photosensitive member to a predetermined charging potential;
Exposing the photosensitive member charged by the charging unit to form an electrostatic latent image on the photosensitive member; and
Developing means for generating a developing bias potential and forming a toner image corresponding to the electrostatic latent image formed on the photosensitive member by the exposure means;
Density detecting means for detecting the density of the toner image formed by the developing means;
Control means for controlling operations of the exposure means and the developing means,
The control means includes
A predetermined electrostatic latent image is formed on the exposure means;
A plurality of first toner images are formed by causing the developing means to generate different development bias potentials,
A development bias potential at which development of a toner image is started is estimated based on a first toner image whose density detected by the density detection unit is equal to or higher than a predetermined density, and a difference from the estimated development bias potential is estimated. There have line potential setting that determines the potential to be a predetermined value as the exposure unit potential,
At least one of the charging potential or the developing bias potential in the charging unit is changed so that the developing contrast value, which is the difference between the exposure portion potential determined by the potential setting and the developing bias potential, becomes a predetermined value. A second toner image for state detection is formed, and after that, when the density of the second toner image detected by the density detection means exceeds a predetermined density, the toner density in the developing means is lowered. On the other hand, when the density of the second toner image is lower than the determined density, toner density control for increasing the toner density in the developing unit is performed,
After the toner density control, a third toner image for detecting the density of the toner image is formed, and then the difference between the density of the third toner image detected by the density detecting means and a predetermined density is determined. An image forming apparatus that performs image density control to change an image forming condition in a direction in which the difference is eliminated .
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