JP5826711B2

JP5826711B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5826711B2
Application number: JP2012129686A
Authority: JP
Inventors: 田中　敏彦; 敏彦田中
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2012-06-07
Filing date: 2012-06-07
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2032-06-07
Also published as: JP2013254091A

Description

本発明は、非磁性のトナーと磁性を有するキャリアとを含む２成分現像剤を用いて画像形成を行う画像形成装置に関する。

画像形成に非磁性のトナーと磁性を有するキャリアとを含む２成分現像剤が用いる場合には、２成分現像剤中に占めるトナーの割合を適切な値に制御する必要がある。そこで現像で消費されるトナーに見合った分量のトナーを順次補給するトナー補給制御が行われている。トナー補給制御としては、感光体ドラム上に形成したテストパターンのトナー濃度や、現像部内のトナー濃度を検出し、検出結果と基準トナー濃度とを比較し、検出結果が基準のトナー濃度よりも低くなるとトナーを補給する方法が一般的である（例えば、特許文献１参照）。

特開平０７−１８１７６５号公報

しかしながら、トナーの補給に際しては、キャリアとの攪拌によって、補給したトナーを十分に帯電させる必要があるため、トナー補給速度に上限があり、一度に大量のトナーを補給することができない。従って、従来技術では、一度の画像形成動作で大量のトナーが消費された場合に、トナーの補給が間に合わず、トナー濃度が低下してしまい、文字・画像のかすれ等の画質劣化を生じてしまうという問題点があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、一度の画像形成動作で大量のトナーが消費され、トナー濃度が低下しても、文字・画像のかすれ等の画質劣化を防止することができる画像形成装置を提供することにある。

本発明の画像形成装置は、画像データに濃度変換処理を施し、前記濃度変換処理を施した前記画像データに基づいて感光体上に静電潜像を形成し、前記静電潜像をトナーとキャリアとを含む２成分現像剤を用いて現像することでトナー像を形成し、前記トナー像を記録紙に転写して記録を行う画像形成装置であって、前記２成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、前記画像データに基づいて前記記録紙に記録する記録ドット数をカウントするカウント手段と、前記カウント手段によってカウントされた前記記録ドット数が基準ドット値よりも多く、且つ前記トナー濃度検出手段によって検出された前記トナー濃度が第１の基準トナー濃度よりも低い場合に、前記画像データに施す前記濃度変換処理を記録濃度が濃くなる方向に一時的に変更させる記録濃度変更手段と、前記トナー濃度検出手段によって検出された前記トナー濃度が第２の基準トナー濃度よりも低い場合には、前記２成分現像剤への前記トナーの補給を開始させるトナー濃度制御手段を具備し、前記第１の基準トナー濃度は、前記第２の基準トナー濃度よりも高く設定されていることを特微とする。
さらに本発明の画像形成装置は、前記記録濃度変更手段は、前記濃度変換処理に用いるルックアップテーブルを記録濃度が濃くなる方向に一時的に変更させるようにしても良い。
さらに本発明の画像形成装置は、前記記録濃度変更手段は、前回の画像形成動作に用いた前記画像データに基づいてカウントされた前記記録ドット数が前記基準ドット値よりも多く、且つ前記トナー濃度検出手段によって検出された前記トナー濃度が第１の基準トナー濃度よりも低い場合に、次回の画像形成動作に用いる前記画像データに施す前記濃度変換処理を記録濃度が濃くなる方向に一時的に変更させるようにしても良い。

本発明によれば、記録ドット数が基準ドット値よりも多く、且つトナー濃度が第１の基準トナー濃度よりも低い場合に、画像データに施す濃度変換処理を記録濃度が濃くなる方向に一時的に変更することにより、一度の画像形成動作で大量のトナーが消費され、トナー濃度が低下しても、文字・画像のかすれ等の画質劣化を防止することができるという効果を奏する。

本発明に係る画像形成装置の実施の形態の内部構成を示す概略模式断面図である。図１に示す画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。図２に示すＬＵＴ変更部によるＬＵＴ変更動作を説明するためのフローチャートである。

次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
本実施の形態の画像形成装置は、電子写真方式を利用した複写機１であり、図１を参照すると、原稿読取部２と、原稿給送部３と、本体部４と、操作部６とを備えている。原稿給送部３は、原稿読取部２の上部に配設され、原稿読取部２は、本体部４の上部に配設され、原稿読取部２と本体部４との間には、排紙空間４０が形成されている。なお、本実施の形態は、複写機１で説明したが、プリンター、複合機等が含まれるのは、言うまでもない。

操作部６には、液晶表示部６１、操作ボタン６２が設けられている。ユーザーは操作部６を操作して指示を入力することで、複写機１の各種の設定を行い、スキャン動作や画像形成等の各種機能を実行させる。液晶表示部６１は、複写機１の状態を示したり、画像形成状況や印刷部数を表示したり、タッチパネルとして、両面印刷や白黒反転等の機能や倍率設定、濃度設定など各種設定を行えるようになっている。操作ボタン６２としては、スキャン動作や画像形成動作の開始を指示するスタートボタン、スキャン動作や画像形成の中止を指示するストップボタン、複写機１の各種設定をデフォルト状態にする際に使用するリセットボタン、記録枚数等を入力するテンキー等が設けられている。

原稿読取部２は、光源と撮像素子とを備え、ＬＥＤ等の光源の光を原稿ＭＳの画像面に導くと共に、画像面からの反射光をＣＣＤセンサー等の撮像素子に導くスキャナー２１と、プラテンガラス２２と、原稿読取スリット２３とを備える。スキャナー２１は、モーター２４とプーリー２５との間に架け渡された歯付きベルト２６に固定されており、モーター２４を駆動することで、スキャナー２１がプラテンガラス２２に載置された原稿ＭＳの画像面に沿って移動され、原稿ＭＳの画像面を走査（スキャン）するように構成されている。プラテンガラス２２は、ガラス等の透明部材により構成された原稿台である。原稿読取スリット２３は、原稿給送部３による原稿の搬送方向と直交方向に形成されたスリットである。

プラテンガラス２２に載置された原稿ＭＳを読み取る場合には、スキャナー２１をプラテンガラス２２に沿って副走査方向に移動させながら、プラテンガラス２２に載置された原稿ＭＳを主走査方向の１ライン毎に走査することで画像データを取得し、取得した画像データを本体部４に出力する。また、原稿給送部３により搬送された原稿ＭＳを読み取る場合には、スキャナー２１を原稿読取スリット２３と対向する位置に移動させ、原稿読取スリット２３を介し、原稿給送部３による原稿の搬送動作と同期して原稿ＭＳを読み取って画像データを取得し、取得した画像データを本体部４に出力する。

原稿給送部３は、原稿載置部３１と、原稿排出部３２と、原稿搬送機構３３とを備えている。原稿載置部３１に載置された原稿ＭＳは、原稿搬送機構３３によって、１枚ずつ順に繰り出されて原稿読取スリット２３に対向する位置へ搬送され、その後、原稿排出部３２に排出される。なお、原稿給送部３は、可倒式に構成され、プラテンガラス２２上を開閉するプラテンカバーとして機能し、原稿給送部３を上方に持ち上げて開成すると、プラテンガラス２２の上面を開放させることができる。

本体部４は、電子写真プロセスによって記録紙Ｐに記録を施す記録部５を備えると共に、給紙カセット４１と、給紙ローラー４２と、用紙搬送路４３と、搬送ローラー４４、４５と、排出ローラー４６とを備えている。給紙ローラー４２、搬送ローラー４４、４５及び排出ローラー４６は、記録紙Ｐを搬送する搬送部として機能する。給紙カセット４１に収納された記録紙Ｐは、給紙ローラー４２によって用紙搬送路４３に１枚ずつ繰り出され、搬送ローラー４４によって記録部５に搬送される。そして、記録部５によって記録が施された記録紙Ｐは、排出ローラー４６によって排紙空間４０に排出される。

記録部５は、感光体ドラム５１と、帯電器５２と、光走査部５３と、現像部５４と、転写ローラー５５と、定着部５６と、クリーニング部５７とを備えている。記録部５による画像形成動作は、まず、帯電器５２により感光体ドラム５１の表面を一様に帯電させ、光走査部５３によって感光体ドラム５１の表面を走査することで画像データに基づく静電潜像を形成させる。次に、感光体ドラム５１の表面に形成された静電潜像を現像部５４によって現像することでトナー像を形成させる。感光体ドラム５１の表面に形成されたトナー像は、給紙カセット４１から繰り出された記録紙Ｐが、感光体ドラム５１と転写ローラー５５とのニップ部を通過する間に記録紙Ｐに転写され、転写後に感光体ドラム５１の表面に残留するトナー等は、クリーニング部５７によって除去される。そして、記録紙Ｐに転写されたトナー像は、定着部５６を通過する間に記録紙Ｐに熱定着されて記録される。

本実施の形態の現像部５４では、非磁性のトナーと磁性を有するキャリアとを含む２成分現像剤が用いられ、現像部５４内には、２成分現像剤のトナー濃度を検出し、検出したトナー濃度に対応するトナー濃度値を出力するトナー濃度センサー５８が設けられている。トナー濃度センサー５８としては、例えば、キャリアに対するトナーの比率に応じて変化する２成分現像剤の透磁率を検出する透磁率センサーを用いることができる。透磁率センサーをトナー濃度センサー５８として用いた場合には、トナー濃度が高くなるほど、キャリアに対するトナーの比率が高くなり、トナー濃度センサー５８からの磁束を通過させにくいトナーの割合が増加するため、検出される透磁率は小さくなる。一方、トナー濃度が低くなるほど、キャリアに対するトナーの比率が低くなり、トナー濃度センサー５８からの磁束を通過させやすいキャリアの割合が増加するため、検出される透磁率はは大きくなる。

また、現像部５４の上方には、トナーコンテナ５９が着脱自在に装着されている。トナーコンテナ５９は、例えばブラックのトナーを収容するトナー収容容器であり、トナー濃度センサー５８から出力されるトナー濃度値に応じて、トナーコンテナ５９に収容されたトナーが現像部５４に供給される。なお、トナーコンテナ５９は、消耗品であり、トナー残量が少なくなってきたときに、適宜新しいものと交換される。

図２には、複写機１の概略構成を示すブロック図が示されている。上述の原稿読取部２、原稿給送部３、搬送部（給紙ローラー４２、搬送ローラー４４、４５、排出ローラー４６）、記録部５及び操作部６は、制御部７に接続され、制御部７によって動作制御される。また、制御部７には、記憶部８が接続されている。

制御部７は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えたマイクロコンピューター等の情報処理部である。ＲＯＭには複写機１の動作制御を行うための制御プログラムが記憶されている。制御部７は、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムを読み出し、制御プログラムをＲＡＭに展開させることで、操作部６から入力された所定の指示情報に応じて装置全体の制御を行う。

また、制御部７は、画像データに対して画像処理（拡大縮小処理や、階調調整、濃度調整等の濃度変換処理）を行う画像処理部７１として機能する。画像処理部７１による画像処理には、原稿読取部２の読取特性や記録部５における記録特性を補正するγ補正等の濃度変換処理がある。γ補正等の濃度変換処理では、入力濃度に対して出力濃度が割当られているＬＵＴ（ルックアップテーブル）７２が用いられ、ＬＵＴ７２を用いて入力濃度が出力濃度に変換される。

さらに、制御部７は、現像部５４内のトナー濃度を所定の範囲に維持するトナー濃度制御部７３として機能する。トナー濃度制御部７３は、トナー濃度センサー５８から出力されるトナー濃度値に基づいて図示しないトナー供給手段を駆動してトナーコンテナ５９に収容されたトナーを現像部５４に供給させる。例えば、トナー濃度センサー５８から出力されるトナー濃度値の範囲が０〜１０２３（１０ビットの値）である場合には、トナー濃度値が予め設定された供給開始基準値（例えば、５５０）以上になると、トナー濃度制御部７３は、図示しないトナー供給手段の駆動を開始させ、トナーコンテナ５９に収容されたトナーを現像部５４に供給させる。そして、トナー濃度値が予め設定された供給停止基準値（例えば、４５０）以下になると、トナー濃度制御部７３は、図示しないトナー供給手段の駆動を停止させ、現像部５４へのトナーの供給を停止させる。なお、図示しないトナー供給手段は、トナー濃度値が予め設定された供給開始基準値以上になると、所定量のトナーを現像部５４に供給した後に、自動的に停止するようにしても良い。

さらに、制御部７は、画像処理が施された画像データに基づいて１枚の記録紙Ｐに記録する記録ドット数のカウントするカウント部７４として機能すると共に、カウント部７４によってカウントされた記録ドット数と、トナー濃度センサー５８から出力されるトナー濃度値とに基づいて、ＬＵＴ７２の値を変更するＬＵＴ変更部７５として機能する。なお、記録ドット数は、解像度を６００ｄｐｉ（dot per inch）として、Ａ４の用紙（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）全体に黒ベタ画像を記録した場合、（２１０ｍｍ×６００／２５．４ｍｍ）×（２９７ｍｍ×６００／２５．４ｍｍ）となる。

ＬＵＴ変更部７５は、カウント部７４によってカウントされた記録ドット数が予め設定された基準ドット値以上で、且つトナー濃度センサー５８から出力されるトナー濃度値がＬＵＴ変更基準値（例えば、５００）以上である場合に、記録濃度が濃くなる方向にＬＵＴ７２の値を変更する。なお、ＬＵＴ変更基準値は、トナーの供給制御に用いられる供給開始基準値よりも大きい値に設定されている。また、カウント部７４によってカウントされた記録ドット数は、トナーの消費量に対応付けて積算され、積算値はトナーコンテナ５９の寿命の管理に用いられる。

記憶部８は、半導体メモリーやＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶手段であり、原稿読取部２によって原稿を読み取ることで取得された画像データが記憶されると共に、各種の管理情報が記憶されている。

次に、ＬＵＴ変更部７５におけるＬＵＴ７２の値の変更動作について図３を参照して詳細に説明する。
図３を参照すると、操作部６における操作ボタン６２の操作によって、画像形成動作の開始が指示されると、制御部７は、記録部５による記録紙Ｐへの画像形成動作を実行させる（ステップＡ１）。ステップＡ１の画像形成動作において、制御部７は、画像処理部７１として機能して、ＬＵＴ７２を用いた濃度変換処理を実行し、濃度変換処理された画像データに基づいて画像形成動作を実行する。

また、制御部７は、ステップＡ１の画像形成動作と併行して、トナー濃度制御部７３として機能し、現像部５４内のトナー濃度を所定の範囲に維持するトナー濃度制御を実行する。さらに、制御部７は、ステップＡ１の画像形成動作と併行して、カウント部７４として機能し、画像処理が施された画像データに基づいて１枚の記録紙Ｐに記録する記録ドット数をカウントする。

次に、制御部７は、次頁があるか否かを判断し（ステップＡ２）、次頁がない場合には、そのまま処理を終了する。

ステップＡ２で次頁がある場合には、操作部６は、ＬＵＴ変更部７５として機能し、前頁の画像形成動作における記録ドット数が予め設定された基準ドット値以上か否かを判断し（ステップＡ３）、記録ドット数が基準ドット値未満の場合には、ステップＡ１に戻って、次頁の画像形成動作を実行する。

ステップＡ３で記録ドット数が予め設定された基準ドット値以上である場合には、操作部６は、ＬＵＴ変更部７５として機能し、トナー濃度センサー５８からのトナー濃度値がＬＵＴ変更基準値以上否かを判断し（ステップＡ４）、トナー濃度値がＬＵＴ変更基準値未満の場合には、ステップＡ１に戻って、次頁の画像形成動作を実行する。ステップＡ４でＬＵＴ変更基準値と比較を行うトナー濃度値は、先に画像形成動作の実行中から先に画像形成動作が始まる前までのいずれかのタイミングで検出されたものを用いることができる。なお、トナー濃度を複数回検出し、その平均値や、最大／最小値を用いるようにしても良い。

ステップＡ４でトナー濃度値が予め設定されたＬＵＴ変更基準値以上である場合には、制御部７は、ＬＵＴ変更部７５として機能し、記録濃度が濃くなる方向にＬＵＴ７２の値を一時的に変更し（ステップＡ５）、ステップＡ１に戻って、次頁の画像形成動作を一時的に変更したＬＵＴ７２を用いて実行する。ステップＡ５でのＬＵＴ７２の値の変更は、あくまで一時的なものであり、次頁の画像形成動作に用いられた後、元の値に戻される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、２成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサー５８と、画像データに基づいて記録紙Ｐに記録する記録ドット数をカウントするカウント部７４（制御部７）と、カウント部７４によってカウントされた記録ドット数が基準ドット値よりも多く、且つトナー濃度センサー５８によって検出され出力されたトナー濃度値がＬＵＴ変更基準値以上の場合に、画像データに施す濃度変換処理を記録濃度が濃くなる方向に一時的に変更させるＬＵＴ変更部７５（制御部７）とを備えている。この構成により、一度の画像形成動作で大量のトナーが消費され、２成分現像剤へのトナーの補給が間に合わずトナー濃度が低下しても、記録濃度が濃くなる方向に画像データに施す濃度変換処理が一時的に変更されるため、文字・画像のかすれ等の画質劣化を防止することができるという効果を奏する。

さらに本実施の形態によれば、ＬＵＴ変更部７５は、濃度変換処理に用いるＬＵＴ７２を記録濃度が濃くなる方向に一時的に変更させるように構成されている。この構成より、濃度変換処理の一時的な変更を容易に行うことができる。

さらに本実施の形態によれば、トナー濃度センサー５８によって検出され出力されたトナー濃度値が供給開始基準値以上の場合には、２成分現像剤へのトナーの補給を開始させるトナー濃度制御部７３（制御部７）を備え、ＬＵＴ変更基準値は、供給開始基準値よりも小さい値に設定されている。この構成より、トナー濃度センサー５８によってトナー濃度の低下が検出されてトナーの補給が開始される前に、トナー濃度の低下を予期し、記録濃度が濃くなる方向に画像データに施す濃度変換処理を一時的に変更することができるという効果を奏する。

さらに本実施の形態によれば、ＬＵＴ変更部７５は、前回の画像形成動作に用いた画像データに基づいてカウントされた記録ドット数が基準ドット値よりも多く、且つトナー濃度センサー５８によって検出され出力されたトナー濃度値がＬＵＴ変更基準値以上の場合に、次回の画像形成動作に用いる画像データに施す濃度変換処理を記録濃度が濃くなる方向に一時的に変更させるように構成されている。この構成より、前回の画像形成動作でトナーが大量に消費されても、次回の画像形成動作において文字・画像のかすれ等の画質劣化を防止することができるという効果を奏する。

なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。

１複写機
２原稿読取部
３原稿給送部
４本体部
５記録部
６操作部
７制御部
８記憶部
２１スキャナー
２２プラテンガラス
２３原稿読取スリット
２４モーター
２５プーリー
２６歯付きベルト
３１原稿載置部
３２原稿排出部
３３原稿搬送機構
４０排紙空間
４１給紙カセット
４２給紙ローラー
４３用紙搬送路
４４、４５搬送ローラー
４６排出ローラー
４７出力電流検出部
５１感光体ドラム
５２帯電器
５３光走査部
５４現像部
５５転写ローラー
５６定着部
５７クリーニング部
５８トナー濃度センサー
５９トナーコンテナ
６１液晶表示部
６２操作ボタン
７１画像処理部
７２ＬＵＴ
７３トナー濃度制御部
７４カウント部
７５ＬＵＴ変更部

Claims

画像データに濃度変換処理を施し、前記濃度変換処理を施した前記画像データに基づいて感光体上に静電潜像を形成し、前記静電潜像をトナーとキャリアとを含む２成分現像剤を用いて現像することでトナー像を形成し、前記トナー像を記録紙に転写して記録を行う画像形成装置であって、
前記２成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、
前記画像データに基づいて前記記録紙に記録する記録ドット数をカウントするカウント手段と、
前記カウント手段によってカウントされた前記記録ドット数が基準ドット値よりも多く、且つ前記トナー濃度検出手段によって検出された前記トナー濃度が第１の基準トナー濃度よりも低い場合に、前記画像データに施す前記濃度変換処理を記録濃度が濃くなる方向に一時的に変更させる記録濃度変更手段と、
前記トナー濃度検出手段によって検出された前記トナー濃度が第２の基準トナー濃度よりも低い場合には、前記２成分現像剤への前記トナーの補給を開始させるトナー濃度制御手段を具備し、
前記第１の基準トナー濃度は、前記第２の基準トナー濃度よりも高く設定されていることを特微とする画像形成装置。
前記記録濃度変更手段は、前記濃度変換処理に用いるルックアップテーブルを記録濃度が濃くなる方向に一時的に変更させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記記録濃度変更手段は、前回の画像形成動作に用いた前記画像データに基づいてカウントされた前記記録ドット数が前記基準ドット値よりも多く、且つ前記トナー濃度検出手段によって検出された前記トナー濃度が第１の基準トナー濃度よりも低い場合に、次回の画像形成動作に用いる前記画像データに施す前記濃度変換処理を記録濃度が濃くなる方向に一時的に変更させることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。