JP5253825B2

JP5253825B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP5253825B2
Application number: JP2008006620A
Authority: JP
Inventors: 優渡辺; 英樹石田; 厚史石崎
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2008-01-16
Filing date: 2008-01-16
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2028-01-16
Also published as: JP2009169057A

Description

本発明は、ファクシミリ装置やプリンタ、複写機、複合機等、電子写真方式の画像形成装置に関する。

一般に、フルカラーの画像を形成するタンデム型と呼ばれる電子写真方式の画像形成装置として、たとえばフルカラーLEDプリンタが周知である。このフルカラーLEDプリンタは、黄色(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、および黒色(B)の各色のトナー像を形成するトナー像形成手段（イメージドラムユニット）を備えている。即ち、各色の画像データによって変調されたLED光を画像形成部の感光体に照射して潜像を形成し、潜像が形成された感光体に各色のトナーを供給する。そして、各色ごとに形成されたトナー像を中間転写ベルト上に順次転写して1つのトナー像を形成する。そしてこのトナー像を記録媒体に二次転写することにより、印刷が実行される。

ところで、大量の印刷が繰り返されてトナーが消費されて、トナー濃度に理想値との違いを生じたような場合は、印刷画像の色味に現れて画像品質が悪化する。ユーザはそうした画像品質の悪化を記録媒体上に印字された画像を見て始めて認識するのであり、予見できないのが実状である。そこで、中間転写ベルト上に、実際には印刷しない試験画像(いわゆる、パッチ画像)を形成し、そのパッチ画像の濃度を反射型光センサなどを用いた濃度検出手段により検出して、画像データの濃度を補正する方法が一般に採用されている。

しかし、このような濃度補正は、経時変化による濃度影響を考慮して印刷枚数が所定数を超えた段階で行うのが通常であり、装置を停止させたり、連続印刷を一旦停止させて補正していため、平均印刷速度（スループット）が低下してしまうという問題があった。

この問題を解消するために、下記の特許文献1には、図7に示すように、中間転写ベルトB1上の2つのトナー像72の間にパッチ73を形成して、上記の濃度補正を行う技術が開示されている。こうすれば、印刷を停止することなく濃度補正ができるので、スループットが向上する。
特開２００６−７９００１号公報

しかし、上記の従来技術には以下のような問題点がある。

この技術は、パッチの濃度変化に応じて画像データの濃度を補正する技術である。従って、上記トナー像形成手段側の現像特性が変化した場合には有効でない。特に印字率が高い写真等の印刷を行った直後では、トナー像形成手段に供給するトナー量が激減している場合があり、このようなときにはトナーとキャリアの配合比が崩れるためにトナーの帯電量が変わってしまう。

かかる場合において、従来技術のように画像データの濃度補正で対応しようとすると、上記配合比が復旧するまで画像データの変換をし続けなければならず、時間がかかるため、結局スループットを下げてしまうことになりかねない。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、連続印刷を停止することなく現像バイアスを調整することで、極端な濃度変化があった場合にも速やかに印刷濃度を補正することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するために、本発明では以下のような手段を採用している。

まず、本発明は、画像データに基づいて中間転写ベルト上に複数のトナー像を連続して形成するトナー像形成手段と、この中間転写ベルト上の2つのトナー像の間に試験画像を形成する試験画像形成手段と、この試験画像の濃度を検出する濃度検出手段とを備える画像形成装置を前提としている。

そして、このような画像形成装置において、理想値と上記濃度との差分を算出する差分算出手段と、この差分に応じて上記トナー像の現像バイアスを増減する増減手段とを設ける。即ち、本発明では、画像データでなく現像バイアスを調整することで、現像特性が変化した場合に速やかに濃度補正をすることができるのである。

また、上記現像バイアスが増減された直後に、上記試験画像形成手段を再起動して、当該試験画像形成手段に、当該現像バイアスが増減された際に上記中間転写ベルト上に形成されたトナー像と、当該トナー像の直後のトナー像との間に試験画像を形成させ、上記濃度検出手段に、上記再起動により形成された試験画像の濃度を検出させる再起動手段を設けるとともに、上記試験画像の濃度と上記再起動により得られた試験画像の濃度とに基づいて、上記現像バイアスの最適値を決定する決定手段を設ける。つまり再起動後の濃度が濃すぎた場合や薄すぎた場合に、最初に検出した濃度を参考にして、最適な濃度を実現できる現像バイアスを決定するのである。

ここで、試験画像のデータ上の濃度は10%乃至70%とする。あまりにも濃すぎたり薄すぎる試験画像を用いた場合には、上記理想値との差分が過小あるいは過大に評価されるおそれがあるからである。

さらに、印刷枚数を計数するカウンタを備え、上記試験画像形成手段が、所定の印刷枚数経過ごとに試験画像を形成するようにする。これにより定期的に濃度補正をすることができる。

以上のように、本発明によれば、連続印刷を停止することなく現像バイアスを調整することで、極端な濃度変化があった場合にも速やかに印刷濃度を補正することが可能となる。

以下、図面に基づいて、本発明の一実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、図面では部材の位置及び大きさ等は適宜強調して描かれている。また、以下の実施形態は、本発明の画像処理装置の一例として、プリンタを挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明の画像処理装置は画像形成部を備えていればよく、コピー機、ファクシミリ機としての機能を有するいわゆる複合機（MFP：Multi Function Peripheral）やコピー機能のみを備えたものでもよい。

図１は、本実施形態の画像形成装置の概略構成図である。

図１は、本発明が適用される画像形成装置の一例をプリンタを例に示すものであり、カラー画像を形成するためのタンデム型の画像形成ユニットＦＹ，ＦＭ，ＦＣ及びＦＫを備えている。この画像形成ユニットＦＹ，ＦＭ，ＦＣ及びＦＫには、転写ベルトB１と、転写ベルトB１の表面を清掃するためのクリーニング部Ｂ２と、転写ベルトB１の移動方向に沿って転写ベルトB１に接するように配列されたイエロー、シアン、マゼンタ、及びブラックの各感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ，１０Ｋが設けられている。さらに、転写ベルトB１の移動方向から見て、ブラック用の感光体ドラム１０Ｋの下流側には、濃度検出用の画像であるパッチ（図６、図８、図９参照）の濃度を測定するためのパッチ濃度センサ（検出手段４０６）が配置されている。

イエロー用の感光体ドラム１０Ｙには、感光体ドラム１０Ｙの周面に形成された静電潜像をトナーで現像するための現像装置ＨＹ、およびこの感光体ドラム１０Ｙの周面を帯電させるための帯電器１１Ｙが隣設されている。同様に、マゼンタ、シアン、ブラック用の感光体ドラム１０Ｍ，１０Ｃ、１０Ｋに対して現像装置ＨＭ、ＨＣ，ＨＫ、および各感光体ドラム１０Ｍ〜１０Ｋの周面を帯電させるための帯電器１１Ｍ、１１Ｃ，１１Ｋが設けられる。さらに、各感光体ドラム１０Ｙ〜１０Ｋの周面に担持される各トナー像を転写ベルトB１に転写するために、各感光体ドラム１０Ｙ〜１０Ｋの周面には、転写ベルトB１を隔てて転写ローラ２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋが配置されている。

転写ベルトB１は、駆動ローラ２１および従動ローラ２２間に張設されており、テンションローラ２３によって所定の張力が与えられている。転写ベルトB１は、矢印方向に移動し、このため、４つの感光体ドラム１０Ｙ〜１０Ｋは、それぞれ、図１において反時計周りに回転する。

図２に示すように、各感光体ドラム１０Y〜１０Kは、帯電器１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋによって、その周面がそれぞれ予め定める電位に帯電され、露光装置１２Y、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋにより原稿画像に対応した画像が書き込まれ、それによって静電潜像が形成される。その静電潜像は、現像装置ＨＹ，ＨＭ，ＨＣ，ＨＫによって互いに異なる色のトナー像にそれぞれ現像される。そして、各色のトナー像は、転写ローラ２０Ｙ〜２０Ｋによって転写ベルトB１上に転写されて、転写ベルトB１上で、各トナー像が重ね合わされる。

上記のように転写がなされた後の感光体ドラム１０Y〜１０Kの表面に残っているトナーはブレード３５によって拭き取られ、排出ローラ３１で所定の容器に輩出され、その後、感光体ドラム１０Y〜１０Kの表面は除電装置１３によって除電される。

一方で、用紙Ｐは、複数枚の用紙Ｐを収容可能なカセット２から、搬送部６によって、画像形成ユニットＦＹ，ＦＭ，ＦＣ及びＦＫに向けて複数枚の用紙Ｐが所定の間隔をあけて搬送される。この画像形成ユニットＦＹ，ＦＭ，ＦＣ及びＦＫに搬送される用紙Ｐに対して、転写ベルトB１に転写されたトナー像が2次転写部３によって転写される。

制御部３０は、各感光体ドラム１０Ｙ〜１０Ｋ、各現像装置ＨＹ，ＨＭ，ＨＣ，ＨＫ、各帯電器１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ、および各転写ローラ２０Ｙ〜２０Ｋを含む画像形成ユニットＦＹ，ＦＭ，ＦＣ及びＦＫにおける各画像形成部材の動作制御を制御する。また、搬送ローラB１を含む搬送機構の動作制御を行う。さらに、濃度センサ（検出手段４０６）の検出出力は、制御部３０に与えられるようになっており、これにより、制御部３０は、濃度検出用の画像であるパッチ（後述）の濃度の検知を行うことができる。
次に、現像装置HYの構成について説明する。各色の現像装置HY、HM、HC、HBの構成は同等である。

現像装置HYは、現像容器４０、現像ローラ４０ａを備え、現像容器４０は、内部に黄色のトナー粒子とキャリアからなる粉体の現像剤を貯留する。

上記現像ローラ４０aは感光体ドラム１０と接し、感光体ドラム１０の表面の静電潜像の電位と現像ローラ４０aに印加される現像バイアスの電位差によって上位装置から形成指示された画像に応じたトナー像が感光体ドラム１０の表面に形成される（現像動作）。

このような構成の下、パーソナルコンピュータ（PC）等の上位装置から画像形成の指示を受けた画像形成装置１は、指示を受けた画像データに対応した各色のトナー像を画像形成ユニットFY、FM、FC、FBを用いて形成する。各画像形成部で形成されたトナー像は中間転写ベルトB１に転写されて、中間転写ベルトB１上で重ね合わされてカラートナー像となる。

このカラートナー像の形成と同期して用紙収容部２に収容されている用紙が図示しない給紙装置で用紙収容部２から一枚ずつ取り出されて、用紙搬送部6上を搬送される。そして、用紙は中間転写ベルトB１への一次転写とタイミングを合わせて二次転写部3に送り込まれ、二次転写部３で中間転写ベルトB１上のカラートナー像が用紙に二次転写される。カラートナー像が転写された用紙はさらに定着部４に搬送されて熱と圧力によりカラートナー像が用紙に定着される。さらに用紙は排紙装置５によって画像形成装置１の外周に設けられた排紙トレイ部７に排紙される。二次転写後、中間転写ベルトB１に残留したトナーは、中間転写ベルトのクリーニング部Ｂ２によって中間転写ベルトB１から除去される。

図3は、本実施形態における画像形成装置1の制御関連の概略構成図である。

画像形成装置1は、CPU（Central Processing Unit）201、RAM（Random Access Memory）202、ROM（Read Only Memory）203、HDD（Hard Disk Drive）204及び上記印刷における各駆動部に対応するドライバ205が内部バス206を介して接続されている。上記CPU201は、例えばRAM202を作業領域として利用し、ROM203やHDD204等に記憶されているプログラムを実行し、当該実行結果に基づいて上記ドライバ205とデータや命令を授受することにより上記図1に示した各駆動部の動作を制御する。また、上記駆動部以外の後述する各手段（図4に示す）についても、CPU201がプログラムを実行することで各手段として動作する。

図4は、本実施形態における画像形成装置1のソフトウェア構成図であり、図5は、画像形成装置1の濃度補正の手順を示すフローチャートである。

特定の画像データに基づいて、上記背景技術で図7を用いて説明したように、トナー像形成手段402が上記画像形成部A1を駆動して、上記中間転写ベルトB1上に、複数のカラートナー像72を連続して形成する(図5ステップS501)。カウンタ401はこのカラートナー像の印刷枚数を計数しており、この計数により所定枚数(例えば50枚)が印刷されると（S502）、試験画像形成手段403が起動する。試験画像形成手段403は、中間転写ベルトB1上の2つのトナー像72の間(50枚目と51枚目の間)に、図7に示すように、実際には印刷しない試験画像73(パッチと呼ばれる)を形成する(ステップS502Yes→S503)。なお、このパッチは、ROM203に格納された所定の画像データに基づいて、上記画像形成部A1が形成するが、この所定の画像データとして、例えば黄色(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒色(B)が並列した領域となっている画像データ(パッチ73参照)を用いることができる。

このとき、上記背景技術と同様に、反射型光センサなどを用いた濃度検出手段404が、このパッチ73の濃度を各色ごとに検出する(ステップS504)。すると差分算出手段405が、予め設定された理想値とこの濃度との差分を算出する(ステップS505)。この差分に応じて、増減手段406が上記現像バイアスを増減する(ステップS506)。

例えば、上記所定の画像データとして、データ上の各色の濃度が30%である画像データを用いたとする。そして、この濃度のパッチについては、各色ともトナー濃度0.16(mg/cm^2)が理想値であるとする。今、マゼンタの現像バイアスがVm(v)であるとして、実際に検出されたマゼンタの濃度が0.12(mg/cm^2)であったとする。すると上記差分は0.04(mg/cm^2)となる。この場合、増減手段406は、この差分に応じて(例えば比例して)、マゼンタの現像バイアスをVm+30(v)に増加させるのである。

増減手段406は、このような現像バイアスの増減を各色ごとに行う。即ち、例えばシアンの現像バイアスがVc(v)であるとして、実際に検出されたシアンの濃度が0.20(mg/cm^2)であったとすれば、上記差分は−0.04(mg/cm^2)となるので、増減手段406は、この差分に比例してシアンの現像バイアスをVc−30(v)に減少させる。なお、この動作の間に、印刷する画像データがある場合には、トナー像の形成は継続して行われているのであり、ある枚数（例えばα枚）の印刷が行われる。

こうして現像バイアスが増減された直後、再起動手段407は上記試験画像形成手段を再起動して、50＋α枚目と51＋α枚目のトナー像の間に、再びパッチ73を形成させる(ステップS507)。そして濃度検出手段404が、再びこのパッチ73の濃度を各色ごとに検出する(ステップS508)。例えば、マゼンタについて、この新たな現像バイアスをVm+30(v)による濃度が0.2(mg/cm^2)であったとする。

図6は、現像バイアスとトナー濃度の増減を示すグラフである。横軸は現像バイアスの増減を示し、縦軸は、マゼンタの濃度の変化を示す。

決定手段408は、この変化を示す直線Pと、濃度の理想値0.16を示す水平線Qの交点Rを線形補完によって求める。すると、交点Rの横軸座標Vm*が理想の濃度0.16を実現する現像バイアスである。そこで、決定手段408は、この現像バイアスVm*を新たなマゼンタの現像バイアスに決定するのである。他の色についてもこの線形補完により、同様にして、濃度の理想値を実現する現像バイアスを決定する(ステップS508)。

以上により、連続印刷を停止することなく現像特性の調整ができ、極端な濃度変化があった場合にも速やかに印刷濃度を補正することが可能となる。

なお、本実施形態では、データ上の各色の濃度が30%である画像データをパッチとして用いる場合について説明したが、これは例示であって、パッチに用いる画像データの濃度は、10%乃至70%であればよい。これは、あまりにも濃すぎるパッチを用いると濃度変化が検出しにくく、あまりに薄すぎるパッチを用いた場合には僅かな濃度変化が鋭敏に反映されてしまい、上記理想値との差分が過小あるいは過大に評価されるおそれがあるからである。しかし、濃度10%乃至70%のパッチを用いる限りにおいて、本実施形態は全く同様に適用される。

本発明に係る画像形成装置は、連続印刷を停止することなく現像バイアスを調整することで、極端な濃度変化があった場合にも速やかに印刷濃度を補正することが可能である。従ってファクシミリ装置やプリンタ、複写機、複合機等として有用である。

本実施形態の画像形成装置の概略構成図。本実施形態の画像形成ユニットの詳細図。本実施形態における画像形成装置の制御関連の概略構成図。本実施形態における画像形成装置のソフトウェア構成図。本実施形態における濃度補正の手順を示すフローチャート。現像バイアスとトナー濃度の増減を示すグラフ。パッチの説明図。

符号の説明

1 画像形成装置
A1 画像形成部
B1 中間転写ベルト
FY、FM、FC、FB 画像形成ユニット
HY、HM、HC、HB 現像装置
401 カウンタ
402 トナー像形成手段
403 試験画像形成手段
404 濃度検出手段
405 差分算出手段
406 増減手段
407 再起動手段
408 決定手段

Claims

画像データに基づいて中間転写ベルト上に複数のトナー像を連続して形成するトナー像形成手段と、
中間転写ベルト上の2つのトナー像の間に試験画像を形成する試験画像形成手段と、
上記試験画像の濃度を検出する濃度検出手段と、
所定の理想値と上記濃度との差分を算出する差分算出手段と、
上記差分に応じて上記トナー像の現像バイアスを増減する増減手段と、
上記現像バイアスが増減された直後に、上記試験画像形成手段を再起動して、当該試験画像形成手段に、当該現像バイアスが増減された際に上記中間転写ベルト上に形成されたトナー像と、当該トナー像の直後のトナー像との間に試験画像を形成させ、上記濃度検出手段に、上記再起動により形成された試験画像の濃度を検出させる再起動手段と、
上記試験画像の濃度と上記再起動により得られた試験画像の濃度とに基づいて、上記現像バイアスの最適値を決定する決定手段と、
を備える画像形成装置。
上記試験画像のデータ上の濃度が１０％乃至７０％である
請求項１に記載の画像形成装置。
印刷枚数を計数するカウンタを備え、
上記試験画像形成手段が、所定の印刷枚数経過ごとに試験画像を形成する
請求項１又は２に記載の画像形成装置。