JP6747041B2 - 制御手段及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
この方式において、レーザダイオードの出力時に初期化を行っているが、レーザダイオードを駆動する基板の温度が上昇すると基板の特性が変動して初期化する際の基準値にずれが生じてしまう。また、基準値はパルス幅が小さい(点灯期間が短い)場合または駆動時に印加する電圧の値が小さい場合には、レーザダイオードのオンオフ応答性が変化するために特性が大きく変わり易く、出力の変動幅が大きくなってしまう。そのため、温度上昇に起因するレーザダイオード光量のばらつきが大きくなってしまい、ベタ濃度やハーフトーン濃度の変動が発生してしまう。
感光体1Yは、駆動手段としての駆動モータ9により図1において時計回り方向に回転駆動される。駆動モータ9は、感光体1Yを低線速または高線速の2速で回転駆動する。感光体1Yの周囲には、静電写真プロセスを実行するための帯電ローラ2、現像ローラ3を有する画像形成手段としての現像装置4、クリーニング装置7等の作像手段が順に配設されている。なお、他の感光体1M.1C,1Kにおいても同様である。
感光体1上に形成されたトナー像は、1次転写ローラ6によって感光体上部に配置されている中間転写ベルト8上に1次転写される。そして、駆動ローラ15が図示しない駆動手段の作動により回転駆動されることに伴う中間転写ベルト8の走行移動により、中間転写ベルト8上には各色のトナー像が順に重畳転写されて色重ねが行われる。色重ねされたトナー像は転写手段としての2次転写ローラ12との対向部に移動し、ここで被記録媒体である転写紙に2次転写されて転写紙上にカラー画像が形成される。
クリーニング装置7は感光体1上に残留した不要なトナーをぬぐい去り、廃トナーボトルに不要なトナーを貯留する。上述の手順を繰り返すことにより、連続して画像が形成される。2次転写部よりも中間転写ベルト8の走行方向上流側には、中間転写ベルト8の表面を検知する濃度検知手段としての光学センサ10が配設されている。
第1の画像濃度制御(プロセスコントロール)は、非画像形成時に感光体1上に階調パターンを作成し、この階調パターンの現像ポテンシャルとトナー付着量とから現像γを算出し、この算出値から次回画像形成時の作像条件とトナー濃度制御基準値Vtrefとを決定する。
第2の画像濃度制御は、非画像形成時に第1の画像濃度制御に続いて行われ、第1の画像濃度制御により決定した作像条件で感光体1上に第1のトナーパターンを形成し、この第1のトナーパターンの付着量から付着量目標値を算出する。
第3の画像濃度制御は、第1の画像濃度制御により決定した作像条件と同一の作像条件で感光体1上に第2のトナーパターンを形成し、この第2のトナーパターンの付着量と第2の画像濃度制御により決定した付着量目標値とから、次回画像形成時の画像形成条件を決定する。
先ず、装置立ち上げとして電源投入時及び所定枚数画像形成時に各種モータや各種デバイスのバイアスがオンされ、プロセスコントロールを実行するための準備が行われる(ST01)。次に、必要に応じて光学センサ10のLED電流の調整が行われる。これは、中間転写ベルト8の地肌部にLED光を照射してその正反射光を検出し、検出した正反射光出力が4VとなるようにLED電流を調整する(ST02)。以下、この調整動作をVsg調整という。Vsg調整はすべてのセンサに対して実施する。ただし、Vsg調整には時間がかかるため、前回調整時のLED電流値を用いて中間転写ベルト8の地肌部に所定の時間LED光を照射し、その正反射光を検出してその平均値を求める。以下、この動作をVsgave検知という。この平均値が所定の範囲内である場合には、LED電流の調整を行う必要はないと判断し、Vsg調整は実行しない。
そこで、光学センサ10の補正制御を行って拡散反射光を受光する受光素子(拡散反射受光素子)の出力値からトナーパッチの付着量を求めている(詳細は特開2006−139180号公報参照)。
ここで求めた現像バイアス値を画像部の現像バイアスVbとする。帯電バイアスVcは、キャリアが感光体に飛翔しない程度の値で予め決定されている(Vb=400〜750〔−V〕、Vc=Vb+100〜200〔−V〕程度が一般的である)。このようにして求めたVb及びVcを作像時のバイアスとして設定する。以上説明したステップST01〜ST08までが第1の画像濃度制御である。
図7に示した画像形成時画像濃度制御非搭載の画像形成装置では、第1及び第2の画像濃度制御実行後に現像ポテンシャルを一定に保った状態で、現像γを誘導するためにトナー濃度センサ5の出力値Vtを変化させることでトナー濃度を変化させていた。このため、Vt変化量を適正に設定しないと第1の画像濃度制御(プロセスコントロール)実行間で画像濃度が変動するという問題があった。
図7に示した画像形成時画像濃度制御を搭載した画像形成装置では、第1及び第2の画像濃度制御実行後、所定のタイミングで第3の画像濃度制御を実行することができる。そして、現像γを目標値へ誘導するためにトナー濃度制御基準値Vtrefを更新しながら現像ポテンシャルを変化させることが可能である。なお、現像γを目標値へ誘導するのは、現像γが目標値よりも高いときにトナー飛散等の、低いときにキャリア付着等の異常画像が発生する虞があるためである。
先ず、図4に示した第1の画像濃度制御を実行し、現像γの算出結果より現像ポテンシャルを決定する(ST21)。次に、第1の画像濃度制御で算出した作像条件を用い、同一濃度のトナーパターンを作成する(ST22)。そして、トナーパターンのトナー付着量を光学センサで検知し、この付着量が所定の閾値内であるか否かの判定を行う(ST23)。この判定には、複数個作成したトナーパターンの平均値をとった平均濃度を使用する。なお、閾値は実験結果から予め決定しており、白スジやトナー落ち等の突発的エラーを検出できるように予め調整された値を使用している。
この構成により、図14に示すように、低線速時において画像形成動作中に作成されるトナーパターン16の濃度を一定とすることができ、低線速時におけるレーザダイオードの光量がばらつくことに起因する画像濃度変動を抑制することにより、良好な画像形成動作を継続して行うことができる。
図14に示すような露光光量の増加を、入力デューティを一定としたまま行うと入力電圧の幅が増大してしまうためにレーザダイオード自体がコストアップしてしまう。しかし、本発明のように電圧の入力デューティを増減させて露光光量を制御することにより、必要以上にレーザダイオードへの入力電圧幅を上げることがなくなるため、レーザダイオードのコストダウンを達成することができる。
横ラインでは縦ラインに比してスキャベンジの寄与が強くなり易いため、図17に示すように横ラインが細くなり易い。しかし、低線速時における横ラインの露光駆動電圧を図16に示すようにオーバシュート量が存在するデューティ駆動波形とした場合には、図18に示すように横ライン幅が局所的に太ることが判明している。
得られた効果の一例を図19に示す。オーバシュートなしの入力波形とオーバシュート有り(オーバシュート量=露光手段駆動時印加電圧の安定領域電圧×1.5倍)の入力波形とで比較を行った場合、横ライン幅はオーバシュートの有無で1200dpi低線速時の横ライン幅が11.1μm、600dpi低線速時の横ライン幅が6.1μm増加している。オーバシュート以外の因子もあるためにその分を差し引くと、オーバシュート有りに対する横ライン幅の太りへの寄与は6.0μmである。
縦ライン幅は、オーバシュートの有無で1200dpi低線速時の縦ライン幅が6.7μm、600dpi低線速時の縦ライン幅が5.8μm増加している。オーバシュート以外の因子もあるためにその分を差し引くと、オーバシュート有りに対する縦ライン幅の太りへの寄与は0.9μmである。
立ち上がり時間は、レーザダイオードや駆動基板の個体ばらつきの影響を受け易いことが判っている。ばらつきの影響が大きいということは狙いの書き込み光量が設定しにくいことを意味しており、低線速時における濃度変動が大きくなってしまう。この解決方法として、露光手段11の駆動時における印加電圧の安定領域電圧を下げることが挙げられる。これにより、立ち上がり時間の影響を大きく受けることなく、露光光量を低減させることが可能となる。
この構成により、無駄に現像剤を消費することなく温度上昇起因のレーザダイオード出力ずれが発生したタイミングを逃すことなく、濃度変動を抑制することができる。これは、温度上昇起因のレーザダイオード出力ずれが発生しそうなタイミングを重点的に調べることにより達成される。
例えば、本発明を適用する画像形成装置は、上述のタイプの画像形成装置に限らず、他のタイプの画像形成装置であってもよい。すなわち、本発明を適用する画像形成装置は、プリンタ、ファクシミリの単体、あるいはこれらの複合機、これらに関するモノクロ機やカラー機等の複合機であってもよい。その他、本発明を適用する画像形成装置は、電気回路形成に用いられる画像形成装置、バイオテクノロジー分野において所定の画像を形成するのに用いられる画像形成装置であってもよい。
本発明の実施の形態に記載された効果は本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
4 画像形成手段(現像装置)
8 中間転写体(中間転写ベルト)
9 駆動手段(駆動モータ)
10 濃度検知手段(光学センサ)
11 露光手段
12 転写手段(2次転写ローラ)
16 調整用現像剤像(トナーパターン)
21 制御手段
22 記憶手段
23 基板
24 温度検知手段(温度センサ)
100 画像形成装置(フルカラープリンタ)
Claims (5)
- 像担持体と、前記像担持体に現像剤像を形成する画像形成手段と、前記像担持体上の前記現像剤像が転写される中間転写体と、前記中間転写体上の現像剤像を被記録媒体に転写する転写手段と、前記像担持体を露光する露光手段と、前記像担持体を低線速と高線速とで駆動する駆動手段と、前記中間転写体上に形成された前記現像剤像の現像剤濃度を検知する濃度検知手段とを備え、
画像形成動作中に前記中間転写体上に形成された調整用現像剤像の現像剤濃度を前記濃度検知手段により検知可能であり、前記露光手段は前記低線速時に入力電圧をデューティ制御させた波形を使用する画像形成装置に用いられ、
前記高線速時に前記濃度検知手段により検知された前記調整用現像剤像の現像剤濃度よりも前記低線速時に前記濃度検知手段により検知された前記調整用現像剤像の現像剤濃度の方が低い場合には前記低線速時における前記露光手段の露光光量を増加させ、前記高線速時に前記濃度検知手段により検知された前記調整用現像剤像の現像剤濃度よりも前記低線速時に前記濃度検知手段により検知された前記調整用現像剤像の現像剤濃度の方が高い場合には前記低線速時における前記露光光量を減少させ、
前記露光手段はデューティ変調させた電圧を印加可能な基板と、前記基板の温度を検知する温度検知手段とを備え、前記温度検知手段による検知温度の変動量の増加に比例して前記調整用現像剤像の作成頻度を増加させ、
前記低線速時において前記露光光量を変動させた際の前記検知温度を記憶する記憶手段を有し、前記温度検知手段による検知温度が前記記憶手段に記憶された前記検知温度近傍の所定温度に達した際に前記調整用現像剤像の作成頻度を増加させる制御手段。 - 請求項1記載の制御手段において、
前記高線速時に前記濃度検知手段により検知された前記調整用現像剤像の現像剤濃度よりも前記低線速時に前記濃度検知手段により検知された前記調整用現像剤像の現像剤濃度の方が低い場合には前記露光手段に印加する電圧の入力デューティを増加させ、前記高線速時に前記濃度検知手段により検知された前記調整用現像剤像の現像剤濃度よりも前記低線速時に前記濃度検知手段により検知された前記調整用現像剤像の現像剤濃度の方が高い場合には前記入力デューティを減少させることを特徴とする制御手段。 - 請求項1または2記載の制御手段において、
前記露光手段に印加される電圧は、矩形動作時における立ち上げ時に駆動時印加電圧の安定領域の書き込み電圧よりも高い電圧が印加されるようなオーバシュート量をその波形に有しており、前記高線速時に前記濃度検知手段により検知された前記調整用現像剤像の現像剤濃度よりも前記低線速時に前記濃度検知手段により検知された前記調整用現像剤像の現像剤濃度の方が低い場合には前記オーバシュート量を増加させることを特徴とする制御手段。 - 請求項3記載の制御手段において、
前記高線速時に前記濃度検知手段により検知された前記調整用現像剤像の現像剤濃度よりも前記低線速時に前記濃度検知手段により検知された前記調整用現像剤像の現像剤濃度の方が高い場合には、前記書き込み電圧を下げることを特徴とする制御手段。 - 像担持体と、前記像担持体に現像剤像を形成する画像形成手段と、前記像担持体上の現像剤像を被記録媒体に転写する転写手段と、前記像担持体を露光する露光手段と、前記像担持体を低線速と高線速とで駆動する駆動手段と、前記像担持体上の前記現像剤像が転写される中間転写体と、前記中間転写体上に形成された前記現像剤像の現像剤濃度を検知する濃度検知手段とを備え、
画像形成動作中に前記中間転写体上に形成された調整用現像剤像の現像剤濃度を前記濃度検知手段により検知可能であり、前記露光手段は前記低線速時に入力電圧をデューティ制御させた波形を使用し、請求項1ないし4の何れか一つに記載の制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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