JP5006673B2 - 画像形成装置及びトナー付着量補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置及びトナー付着量補正方法に関するものである。

電子写真方式のカラー画像形成装置として、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成部をベルト状の中間転写体に沿って配置したタンデム方式が知られている。

各色の画像形成部は、感光体と、その周囲に配置された帯電器、露光装置、現像機、感光体クリーナを具備する。感光体の表面は帯電器により一様に帯電され、その帯電部分が露光装置から出射されたレーザ光によって露光される。これにより感光体上に静電潜像が形成され、この静電潜像に対応するトナー画像が現像機により形成される。

一方、中間転写体が第１の画像形成部（イエロー）に搬送されると、ここで感光体上のトナー画像が転写される。中間転写体は順次下流側の他の画像形成部に搬送され、そこで他の色のトナー画像が重ねて転写される。転写が終わった感光体は、感光体表面に残った不要なトナーが感光体クリーナによって除去され、次の画像形成に備えることとなる。

このように、中間転写体に重ねて形成された各色のトナー画像は、その後、記録材である印刷用紙に転写され、更に定着された後、排紙される。

このような画像形成装置においては、像担持体（感光体、中間転写体、記録材）の劣化、経時変化等により、像担持体へのトナー付着量が十分でなくなり印刷品質の劣化が発生するという問題があった。このため従来からトナー付着量を補正する方法について種々提案がなされている。

図５は、カット紙印刷における従来のトナー付着量補正方法の一例を説明する図である。

このトナー付着量補正方法は、印刷開始時に、中間転写体５の搬送方向と直交する方向（中間転写体５の幅方向）の最大用紙領域５Ｂの内側に補正用トナー画像１５を印刷し、この補正用トナー画像１５のトナー付着量を光学的に測定する付着量センサ１２を設け、このセンサ１２の検出結果を基準にしてトナー付着量を補正するものである。

なお、同図において符号５Ａは最大用紙領域５Ｂの外側の領域を示す。また、最大用紙領域５Ｂは、中間転写体５の幅方向において、記録材にトナー像転写が可能な最大印刷幅を指称し、最大用紙領域５Ｂの外側５Ａは、中間転写体５の幅方向において、記録材へのトナー像転写には関与しない中間転写体の領域を指称するものとする。

上記カット紙印刷におけるトナー付着量補正方法は、中間転写体５上の画像形成領域に、頁間の空間が存在することが前提条件であり、その頁間の空間中央部にトナー付着量補正を目的とする補正用トナー画像１５を形成し、付着量センサ１２による検出信号に応じて補正制御を行うものである。

しかし、記録材として帯状に連続したウェブを用い、このウェブに対して連続印刷を行う場合は、中間転写体５上の画像形成領域に頁間の空間が存在しないため、中間転写体５上の最大用紙領域５Ｂの内側に補正用トナー画像１５を印刷し、これを光学的に測定してトナー付着量を補正するには、ウェブへの印刷を停止状態にしなければならない。すなわち、ウェブ連続印刷中に、中間転写体５上の最大用紙領域５Ｂの内側に補正用トナー画像１５を形成すると、ウェブ転写前に補正用トナー画像１５を除去することができず、その結果ウェブを汚すことになる。このため、印刷を一旦停止しなければならず、印刷効率が低下するという問題がある。

上記問題点に対し、中間転写体５上の最大用紙領域外側５Ａに補正用トナー画像１５を印刷する方法も知られている。

この場合は、ウェブ連続印刷中にトナー付着量の補正制御を行うことができる。すなわち付着量センサの検出信号に基づいて、感光体上のトナー像の頁間に相当する位置が帯電器の直下に到達するタイミングで帯電電圧設定を補正し、現像機の直下に到達するタイミングで現像バイアス電圧設定を補正し、露光装置の直下に到達するタイミングで露光量設定を補正してトナー付着量補正を行う。この方法によれば、印刷効率を低下させることなくトナー付着量補正制御が可能になるという利点がある。

特開２００３−１８６２７８号公報 特開２００６−８４７９６号公報

しかしながら上記従来技術は、ウェブ連続印刷中に、中間転写体上の最大用紙領域の外側に補正用トナー画像を印刷するために、最大用紙領域内側とのトナー付着量とに差があると、この差によって印刷品質に影響を与える可能性がある。これは主に、ウェブ連続印刷中に中間転写体からウェブに二次転写を行う場合、中間転写体は、ウェブと接触する面と、接触しない面とを有するため、その接触面の有無により中間転写体の抵抗値が径時変化することに起因する。中間転写体の抵抗値が変化すると、一次転写の転写効率が最大用紙領域外側と最大用紙領域内側とで異なり、トナー付着量に差が生ずるのである。

また、特許文献２のように通常はウェブの幅方向両端の領域に形成された補正用トナー画像に基づき画質制御を行い、補正用トナー画像の測定値が許容範囲外の値になったときには、補正用トナー画像の形成位置をウェブの幅方向中央に切り替えて画質制御を行う画像形成装置も提案されている。

しかしながら特許文献２の場合には、画像形成装置から出力された印刷物中に、ウェブの幅方向両端の領域に補正用トナー画像が形成されたページと、ウェブの幅方向中央に補正用トナー画像が形成されたページとが混在することになる。

そのため、補正用トナー画像の形成位置の切替え履歴を記憶しておき、この履歴情報に基づいてウェブの裁断処理も切り替えなければならず、印刷効率が低下するという問題がある。

上記の課題を解決するために本発明は、像担持体上に基準画像を形成する基準画像形成手段と、前記基準画像の物理量を測定する測定手段と、前記測定手段の出力に基づき画像形成条件を補正する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記基準画像形成手段は、印刷開始時には、前記像担持体の幅方向の端部領域に複数の第１の基準画像を形成し、前記像担持体の幅方向中央の領域に複数の第２の基準画像を形成し、連続印刷中には、前記像担持体の幅方向の端部領域に複数の第３の基準画像を形成し、前記測定手段は、前記端部領域に形成された第１及び第３の基準画像の物理量を測定する第１のセンサと、前記中央の領域に形成された第２の基準画像の物理量を測定する第２のセンサとを有し、前記制御手段は、複数の前記第１の基準画像の物理量を測定する第１のセンサの検出信号を平均化すると共に、複数の前記第２の基準画像の物理量を測定する第２のセンサの検出信号を平均化し両検出信号の比率を求め、印刷中に形成された前記複数の第３の基準画像の物理量を測定する第１のセンサの検出信号を平均化すると共に、前記比率により補正し、補正された物理量に基づき画像形成条件を補正するようにしたことに一つの特徴を有する。

本発明によれば、印刷を停止せずに、良好な印刷品質を保持した画像形成装置及びトナー付着量補正方法を提供することができる。

以下、本発明に係る画像形成装置の一実施例を図１を用いて説明する。

図に示すように中間転写体５に沿ってイエロー（Ｙ）の画像形成部１００Ｙ、マゼンタ（Ｍ）の画像形成部１００Ｍ、シアン（Ｃ）の画像形成部１００Ｃ及びブラック（Ｋ）の画像形成部１００Ｋが配置されている。これらの画像形成部１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋはトナーの色が異なるだけで内部の構成は同じであるのでイエロー（Ｙ）の画像形成部１００Ｙについて説明する。

画像形成部１００Ｙは、帯電器１Ｙ、感光体ドラム２Ｙ、露光装置（図示せず）、現像機４Ｙ及びクリーナ１６Ｙを備えている。感光体ドラム２Ｙは、帯電器１Ｙにより一様に帯電された後、露光装置からのイエロー画像情報に対応したレーザ光３Ｙにより露光され、静電潜像が形成される。この静電潜像は現像機４Ｙにおいてイエロートナーにより可視像化され、感光体ドラム２Ｙ上にイエロー（Ｙ）のトナー画像が形成される。このトナー画像は、感光体ドラム２Ｙと中間転写体５とが接触する転写位置で中間転写体５に転写される。トナー画像の転写が終了すると、感光体ドラム２Ｙの表面に残留した不要なトナーがクリーナ１６Ｙにより取り除かれて次の画像形成に備える。

同様にして画像形成部１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋによりマゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像が中間転写体５に重ね合わせて転写されカラー画像が形成される。なお、１３はリトラクタ、１７は中間転写体５上の不要なトナーを除くクリーナである。

一方、ウェブ７は、ウェブ供給装置１４からウェブ搬送ユニット６により２次転写位置に供給される。中間転写体５がウェブ７と接する２次転写位置で中間転写体５上に形成されたカラー画像がウェブ７に転写される。

その後、ウェブ７上のカラー画像は、搬送ユニット１８を介して加熱ローラ８と加圧ローラ９よりなる定着装置に導かれて定着される。カラー画像を転写、定着されたウェブ７はプラーローラ１０を介してウェブ巻き取り装置１１に導かれる。

本発明装置において、基準画像は、感光体ドラム、中間転写体及び記録材のいずれかの像担持体に形成され得るものであるが、本実施例においては、中間転写体５上に基準画像（以下、「補正用トナー画像」と称する）を形成する構成に基いて説明することとする。

中間転写体５上に形成された補正用トナー画像の物理量は、測定手段１２によって測定される。本実施例において物理量はトナー付着量であり、測定手段１２を構成するトナー付着量センサ１２Ａ及び１２Ｂが図２に示すように、中間転写体５に近接して配置されている。

同図において、５Ａは中間転写体５の幅方向の両端の領域、すなわち、中間転写体５上の搬送方向と直交する方向の最大用紙領域外側を示し、５Ｂは中間転写体５の幅方向中央の領域、すなわち、中間転写体５の幅方向の最大用紙領域内側を示す。トナー付着量センサ１２は２個配置されており、１２Ａは、最大用紙領域外側に形成される補正用トナー画像１５Ａを検出する。また１２Ｂは最大用紙領域内側に形成される補正用トナー画像１５Ｂを検出する。

次に本発明装置における制御部２０の構成例を図３を用いて説明する。制御部２０はＣＰＵ２１、ＲＡＭ２２、ＲＯＭ２３及びＩ／Ｏポート２４，２５等より構成される。トナー付着量センサ１２Ａ，１２Ｂからの検出信号はＩ／Ｏポート２４及び共通バス２６を介してＣＰＵ２１に加えられる。ＲＯＭ２３には、トナー付着量の補正条件を算出するプログラムが格納されており、ＣＰＵ２１はそのプログラムを実行して補正条件を算出する。その算出処理結果に基づいて、ＣＰＵ２１よりＩ／Ｏポート２５を介して現像機４、帯電器１及び露光装置３に制御信号が送られる。制御信号により露光装置３のレーザ露光量、現像機４の現像バイアス電圧及び帯電器１の帯電バイアス電圧の制御が行われる。

次に制御プログラムの一例を図４−１、４−２、４−３を用いて説明する。

図４−１に示すように、本発明装置における制御は、大きくトナー画像濃度比率算出処理Ｓ１０と、トナー付着量補正条件設定処理Ｓ２０の二つの処理から成る。

図４−２は、トナー画像濃度比率算出処理Ｓ１０の詳細を示すもので、印刷開始時、すなわちウェブの連続印刷の前の時点で、中間転写体５上の最大用紙領域外側５Ａの付着量センサ１２Ａと最大用紙領域内側５Ｂの付着量センサ１２Ｂとによって、それぞれの領域のトナー画像の付着量を検出し、中間転写体５上の最大用紙領域外側５Ａのトナー画像１５Ａと最大用紙領域内側５Ｂのトナー画像１５Ｂとの濃度比率を求める処理である。

まずステップＳ１０１において、トナー付着量補正を目的とする補正用トナー画像１５Ａを最大用紙領域外側５Ａに形成する。次にステップＳ１０２において、最大用紙領域外側５Ａの付着量センサ１２Ａの光量設定など、補正用トナー画像１５Ａの検出準備を行い、更にステップＳ１０３において、トナー付着量センサ１２Ａにより補正用トナー画像１５Ａの付着量検出を行う。ステップＳ１０４においては、いくつかの補正用トナー画像１５Ａのトナー付着量センサ１２Ａの検出信号を平均化して最大用紙領域外側５Ａのトナー画像濃度を求める。

次にステップＳ１０５において、最大用紙領域内側５Ｂに補正用トナー画像１５Ｂを形成し、ステップＳ１０６において、最大用紙領域内側５Ｂのトナー付着量センサ１２Ｂの光量設定など、補正用トナー画像１５Ｂの検出準備を行う。更にステップＳ１０７において、トナー付着量センサ１２Ｂにより補正用トナー画像１５Ｂの付着量検出を行い、ステップＳ１０７で、いくつかの補正用トナー画像１５Ｂの付着量検出結果を平均化する。こうして最大用紙領域内側５Ｂのトナーの画像濃度を求めた後、ステップＳ１０９で最大用紙領域外側５Ａのトナー画像の平均付着量と最大用紙領域内側５Ｂのトナー画像の平均付着量との濃度比率を求める。

次に、図４−３を用いてトナー付着量補正条件設定処理Ｓ２０のフローについて説明する。まずステップＳ２０１においては、ウェブの連続印刷中にトナー付着量補正を目的とする補正用トナー画像１５Ａを、中間転写体５の最大用紙領域外側５Ａに形成する。ステップＳ２０２では、最大用紙領域外側５Ａの付着量センサ１２Ａの光量設定など、補正用トナー画像１５Ａの検出準備を行い、ステップＳ２０３で付着量センサ１２Ａにより補正用トナー画像１５Ａの付着量検出を行う。更にステップＳ２０４において、いくつかの補正用トナー画像１５Ａの付着量検出結果を平均化する。次に印刷開始時に求めた最大用紙領域外側５Ａのトナー画像の平均付着量と最大用紙領域内側５Ｂのトナー画像の平均付着量との濃度比率により、印刷中における最大用紙領域内側５Ｂのトナー画像の付着量を算出し、トナー付着量補正条件を求める。

各色ともトナー付着量補正条件を算出した後、その算出結果を基にしてレーザ光３の光量、現像機４の現像バイアス電圧、帯電器１の帯電電圧を設定してトナー付着量補正条件の設定を行う。この図４−１〜４−３に示すトナー付着量補正条件設定処理は、各色毎に実行する。

以上説明したように本発明によれば、ウェブ連続印刷時は、補正用トナー画像を中間転写体の最大用紙領域外側に形成するだけで、最大用紙領域内側には形成しないので、印刷を停止する必要がない。しかもウェブ連続印刷時は、印刷開始時に測定した濃度比率に基づいて最大用紙領域内側のトナー付着量を算出し、その算出結果に基づいてトナー付着量の補正条件を設定するので、中間転写体の抵抗値の径時変化等の影響を受けずにトナー量の補正を行うことができる。このため、印刷品質の良好な画像形成装置を提供することができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す概略構成図。 本発明装置におけるトナー付着量検出機構の一実施例を示す構成図。 本発明装置における制御部の一実施例を示すブロック図。 本発明装置の制御部における制御のフローを示すフローチャート。 本発明装置の制御部における制御のフローを示すフローチャート。 本発明装置の制御部における制御のフローを示すフローチャート。 従来のトナー付着量検出機構の説明図。

符号の説明

１：帯電器
２：感光体
３：レーザ光
４：現像機
５：中間転写体
６：ウェブ搬送ユニット
７：ウェブ
８：加熱ローラ
９：加圧ローラ
１０：プラーローラ
１１：ウェブ巻き取り装置
１２：付着量センサ
１２ｏ：付着量センサ
１２ｃ：付着量センサ
１３：リトラクタ
１４：ウェブ供給装置
１５：補正用トナー画像
１５ｏ：補正用トナー画像
１５ｃ：補正用トナー画像
１６ｂ：クリーナ
１６ｄ：クリーナ

Claims (7)

1. 像担持体上に基準画像を形成する基準画像形成手段と、
   前記基準画像の物理量を測定する測定手段と、
   前記測定手段の出力に基づき画像形成条件を補正する制御手段とを備えた画像形成装置において、
   前記基準画像形成手段は、印刷開始時には、前記像担持体の幅方向の端部領域に複数の第１の基準画像を形成し、前記像担持体の幅方向中央の領域に複数の第２の基準画像を形成し、連続印刷中には、前記像担持体の幅方向の端部領域に複数の第３の基準画像を形成し、
   前記測定手段は、前記端部領域に形成された第１及び第３の基準画像の物理量を測定する第１のセンサと、前記中央の領域に形成された第２の基準画像の物理量を測定する第２のセンサとを有し、
   前記制御手段は、複数の前記第１の基準画像の物理量を測定する第１のセンサの検出信号を平均化すると共に、複数の前記第２の基準画像の物理量を測定する第２のセンサの検出信号を平均化し両検出信号の比率を求め、
   印刷中に形成された複数の前記第３の基準画像の物理量を測定する第１のセンサの検出信号を平均化すると共に、前記比率により補正し、補正された物理量に基づき画像形成条件を補正することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記像担持体は、感光体、中間転写体、記録用紙の何れかであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記基準画像は、トナー画像からなり、前記測定手段は、前記基準画像のトナー付着量を測定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 感光体と、
   該感光体表面を一様に帯電させる帯電手段と、帯電した前記感光体表面にレーザ光を照射することにより静電潜像を形成する露光手段と、前記感光体上の静電潜像に対応するトナー画像を形成する現像手段とからなる複数の画像形成部と、
   複数の前記画像形成部にて形成された複数のトナー画像を転写して保持する中間転写体と、
   複数の前記画像形成部によって形成される基準画像を前記中間転写体上に形成する手段と、
   該中間転写体上の基準画像のトナー付着量を測定する測定手段と、
   該測定手段の出力に基づき画像形成条件を補正する制御手段と
   を備えた画像形成装置において、
   前記画像形成部は、印刷開始時には、前記中間転写体の幅方向の端部領域に複数の第１の基準画像を形成し、前記中間転写体の幅方向中央の領域に複数の第２の基準画像を形成し、連続印刷中には、前記中間転写体の幅方向の端部領域に複数の第３の基準画像を形成し、
   前記測定手段は、前記端部領域に形成された第１及び第３の基準画像の物理量を測定する第１のセンサと、前記中央の領域に形成された第２の基準画像のトナー付着量を測定する第２のセンサとを有し、
   前記制御手段は、複数の前記第１の基準画像のトナー付着量を測定する第１のセンサの検出信号を平均化すると共に、複数の前記第２の基準画像のトナー付着量を測定する第２のセンサの検出信号を平均化し両検出信号の比率を求め、
   印刷中に形成された複数の前記第３の基準画像のトナー付着量を測定する第１のセンサの検出信号を平均化すると共に、前記比率により補正し、補正されたトナー付着量に基づき画像形成条件を補正することを特徴とする画像形成装置。
5. 前記トナー付着量は、前記露光手段の光量、前記現像手段のバイアス電圧及び前記感光体の帯電電圧を制御して補正することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 画像形成部と、
   該画像形成部により形成されたトナー画像を転写する中間転写体とを有し、
   該中間転写体のトナー画像を印刷用紙に転写する画像形成装置におけるトナー付着量補正方法であって、
   印刷開始時に、前記中間転写体の搬送方向と直交する主走査方向において前記印刷用紙領域の外側に相当する中間転写体の第１の領域に、複数の第１の基準画像を形成し、前記印刷用紙領域の内側に相当する中間転写体の第２の領域に、複数の第２の基準画像を形成するステップと、
   複数の前記第１及び第２の基準画像のトナー付着量を検出して、第１の基準画像のトナー付着量の平均値と、第２の基準画像のトナー付着量の平均値を算出し、両平均値の比率を算出するステップと、
   連続印刷時に前記第１の領域に、複数の第３の基準画像を形成し、前記複数の第３の基準画像のトナー付着量を検出して平均値を算出するステップと、
   算出した前記第１及び第２の基準画像のトナー付着量の平均値の比率と、検出した前記第３の基準画像のトナー付着量の平均値より、前記第２の領域のトナー付着量を算出し、前記露光手段、現像手段及び帯電手段を制御し、トナー付着量を制御するステップと、
   を有することを特徴とする画像形成装置のトナー付着量補正方法。
7. 画像形成部と、該画像形成部により形成されたトナー画像を転写する中間転写体とを有し、該中間転写体のトナー画像を印刷用紙に転写する画像形成装置におけるトナー付着量補正方法であって、
   印刷開始時に、前記中間転写体の搬送方向と直交する主走査方向において前記印刷用紙領域の外側に相当する中間転写体の第１の領域に、複数の第１の基準画像を形成し、前記印刷用紙領域の内側に相当する中間転写体の第２の領域に、複数の第２の基準画像を形成するステップと、
   トナー付着量を検出するセンサの光量設定を行った後に、複数の前記第１の基準画像のトナー付着量を検出し、その平均値を求めると共に、複数の前記第２の基準画像のトナー付着量を検出し、その平均値を求めるステップと、
   前記第１及び第２の基準画像のトナー付着量の両平均値の比率を算出するステップと、
   連続印刷時に前記第１の領域に、複数の第３の基準画像を形成するステップと、
   トナー付着量を検出するセンサの光量設定を行った後に、複数の前記第３の基準画像のトナー付着量を検出し、その平均値を求めるステップと、
   算出した前記トナー付着量の平均値の比率と、検出した前記第３の基準画像のトナー付着量の平均値より、前記第２の領域のトナー付着量を算出するステップと、
   算出したトナー付着量に基づいて前記画像形成部のトナー付着量の制御を行うステップとよりなることを特徴とする画像形成装置のトナー付着量補正方法。

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