JP4569264B2

JP4569264B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4569264B2
Application number: JP2004322963A
Authority: JP
Inventors: 徹岩波
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2004-11-05
Filing date: 2004-11-05
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2024-11-05
Also published as: JP2006133535A

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関し、特に画質の劣化を低減した画像形成装置及びそのトナー濃度調整方法に関する。

画像形成装置の形成する画像の濃度を制御する方法として、画像密度による予測トナー補給と、トナー濃度測定結果によるフィードバックトナー補給とを組み合わせて濃度制御を行なう方法が知られている。

画像密度からトナー消費量を予測し、それに見合う量をトナー補給する一方で、環境変動による濃度のずれや、現像器や感光体の機械毎の特性のばらつきによる濃度のずれを解消するようにフィードバックトナー補給を行なうことで、濃度制御を良好に行なうことができる。またフィードバックトナー補給は、トナー濃度測定結果と目標値との差分に応じて補給量を決定する方法が精度のよい方法として知られている。

ところで、フィードバックトナー補給は、必要トナー量という観点からセンサの検出特性と、トナー補給手段の補給能力により決定されるが、実際の機械においては現像器の受け入れ可能トナー量というものも存在する。

例えば、画像密度の少ない画像形成を続けている時は、トナーの入れ替わりがほとんど起こらない。また画像密度の少ない画像形成を続けているとトナー表面や、トナーに添加される外添剤の付きかたが変わり、トナーの物理的特性が変化する。それにより、補給されたトナーが現像器内のトナーと充分に混合されず、トナーかぶり等が発生しやすい状態となる。

このような問題に対して、特許文献１では、画像密度に応じてトナー濃度目標値又は検出値を補正する技術を開示している。また特許文献２では、画像密度に応じて、トナー補給量をトナー濃度検出結果によって切り替える技術を開示している。

特許３０１８３９５号公報特開平３−１８５４７８号公報

しかしながら特許文献１では、濃度測定が正確に行なえたとしても、制御の遅れや一日の電源投入直後など、トナーの目標値と真のトナー濃度に隔たりがあることがよくある。このような場合に、特許文献１に開示の技術でもトナーかぶり等の発生を防止することはできない。

また特許文献２では、受け入れ可能トナー量を超える補給を防ぐことができるが、受け入れ可能トナー量以内においては、検知結果に対する補給能力を低く抑えてしまうため、本来の目的である濃度のずれの補正能力を失う結果となる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、かぶり等の画質欠陥を起こすことなく、トナー濃度の制御を正確に行なうことができる画像形成装置及びトナー濃度調整方法を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために本発明の画像形成装置は、像担持体上の画像濃度を測定して、トナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、出力画像の画素数又は画像密度を算出する画素数／画像密度算出手段と、前記トナー濃度の検出結果と前記トナー濃度の目標値との差分に応じてトナー補給量を決定すると共に、該決定したトナー補給量を所定の分割数で除算し、前記分割数の回数に分けて補給するトナー補給量を決定する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記画素数又は前記画像密度に応じて、前記所定の分割数を変更すると共に、前記画素数又は前記画像密度が基準となる標準画像の前記画素数又は前記画像密度よりも小さい時に、前記所定の分割数を大きくする構成としている。
このように本発明は、トナー濃度の検出結果に応じてトナー濃度のずれを補うトナー補給を行ないつつ、現像器の受け入れ可能トナー量を判定する。この受け入れ可能トナー量が低い場合には、所定量のトナー補給を複数回に分けて行い、一回に補給するトナー量を少なくすることで、受け入れ可能トナー量を超えるトナーの補給を行なわない。従って、かぶり等の画質劣化を起こすことなく、濃度制御を正確に行なうことができる。また、画素数又は前記画像密度が、基準となる標準画像の画素数又は画像密度よりも小さい時に、所定量のトナーを複数回に分け、一回に補給するトナー量を少なくすることで、現像器の受け入れ可能トナー量を超えるトナーの補給を行なわない。従って、かぶり等の画質劣化を起こすことなく、濃度制御を正確に行なうことができる。

本発明は、かぶり等の画質欠陥を起こすことなく、トナー濃度の制御を正確に行なうことができる。

添付図面を参照しながら本発明の最良の実施例を説明する。

まず、図１を参照しながら本実施例の構成を説明する。所定のプリント開始信号を受けて、図示しない画像処理部より出力された画像データをレーザ露光器（ＲＯＳ）１で光信号に変換し、矢印方向に回転する感光体ドラム３に照射する。感光体ドラム３表面は帯電器２により例えば−７００Ｖに一様帯電されており、ＲＯＳ１からの光照射を受けて、その表面に静電潜像が形成される。

静電潜像は最大濃度部で例えば−２００Ｖ程度まで減衰するが、このときレーザ露光量を変化させると静電潜像の電位が変化し、最終的に得られる画像濃度が変化する。感光体ドラム３の回転に伴い、静電潜像は現像器４によりトナー像として顕像化される。現像器４の内部には、トナーと、トナーを帯電および搬送するキャリアとが混合されて充填されており、この混合比率を変化させることで、最終的に得られる画像濃度が変化する。

またトナーとキャリアを感光体ドラム３表面に搬送する現像ロール４３には現像バイアス電圧が印加されており、静電潜像と現像バイアス電圧の間で作る電位差（現像コントラスト電位）によりトナーが現像ロール４３より感光体ドラム３表面へ移動し、その感光体ドラム３表面にトナー像が形成される。このとき現像バイアスを変化させると現像コントラスト電位が変化し最終的に得られる画像濃度が変化する。

現像器４により感光体ドラム３の表面に形成されたトナー像は転写補助帯電器１０によりその電荷が調整されて転写装置５に達する。一方、駆動ロール、従動ロールにより張架されて転写ベルト５１が矢印方向に循環移動し、感光体ドラム３との間に転写部を形成している。

また、画像記録の指示を受けて給紙手段は、複数の用紙トレイのうちから何れかを選択して画像が記録されるべき用紙を用紙搬送路を経由して転写部に搬送する。転写部へ搬送された用紙に、感光体ドラム３上のトナー像が転写される。なお、このとき転写ベルト５１には、転写ローラ５２を経由することによるトナーとは逆極性の電圧が印加されている。その後用紙は、さらに用紙搬送路を経由して定着器８に搬送され、そこで熱と圧力によりトナーが恒久的に用紙に定着される。用紙にトナーが定着され画像が形成された用紙は、用紙搬送路を経由し排出ロールから画像形成装置外に排出される。

また現像器４には、現像器４内より消費されたトナーを補充するトナー容器４１と、このトナー容器からトナーを現像器４に搬送するディスペンスモータ４２とが設けられている。

また、ＥＳＶセンサ９は、ＲＯＳ１で一様帯電した感光体ドラム３の表面電位と、露光後の電位とを測定する。ＴＣ（Toner Concentration）センサ１２は、現像器４内のトナー濃度を測定する。また、ＡＤＣセンサ(Auto density control)１１は、感光体ドラム３上に形成された画像濃度検出用のトナーパッチの濃度を検出する。

次に、図２を参照しながら制御装置の構成について説明する。図２に示すように制御装置は、ＣＰＵ等の制御部２０と、メモリ２１とを有している。制御部２０は、帯電器２、ＲＯＳ１、転写装置５、定着器８、ディスペンスモータ４２、ＴＣセンサ１２、ＡＤＣセンサ１１、プリント画像ピクセル数計数手段２２、ＡＤＣセンサ１１、ＥＳＶセンサ９等の制御を行なう。プリント画像ピクセル数計数手段２２は、画像データから出力画像の画素数や画像密度を算出する。

またメモリ２１には、プリント数、ＩＣＤＣ（Image Count Dispense Control）係数、ＡＤＣ(Auto Developability Control)係数、ＡＴＣ(Auto Toner Concentration Control)係数、ディスペンスバッファ、蓄積ピクセル数、通常用トナー補給量上限値、低密度用トナー補給量上限値、パッチ濃度目標値、ＩＣ目標値、通常用分割数、低密度用分割数、通常用分割数上限値、低密度用分割数上限値とが記録されている。なお、ＩＣＤＣ係数は画像補給係数を表し、出力画像の画素数にＩＣＤＣ係数を積算することで、トナー補給量が算出される。より具体的には、現像器４にトナーを補給するディスペンスモータ４２の駆動時間を算出する。また、ＡＤＣ係数は画像濃度補給係数を表し、感光体ドラム３上に作成したＡＤＣパッチのパッチ濃度と、パッチ濃度の目標値との濃度差にＡＤＣ係数を積算することで、トナー補給量が算出される。これも具体的にはディスペンスモータ４２の駆動時間が算出される。ＡＴＣ係数はトナー濃度補給係数を表し、ＴＣセンサ１２によって測定された現像器４内のトナー濃度の測定値と、目標値との差に、このＡＴＣ係数を積算することでトナー補給量が算出される。これもディスペンスモータ４２の駆動時間が算出される。なお、その他の定数については、後述する。

本実施例のトナー濃度の調整手順を図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。本実施例は、トナー濃度の検出結果に応じてトナー濃度のずれを補うトナー補給を行ないつつ、現像器４の受け入れ可能トナー量を判定し、受け入れ可能トナー量を超えるトナー量の補給を行なわないようにする。現像器４の受け入れ可能トナー量は、画素数又は画像密度が基準となる標準画像の画素数又は前記画像密度よりも小さいかどうかで判定する。

まず、プリントジョブを開始すると（ステップＳ１）、プリント枚数をカウントするカウンタの値を１インクリメントする（ステップＳ２）。次に、画像データからプリント画像のピクセル数を求め、これにＩＣＤＣ係数を積算し、ＩＣＤＣディスペンス時間を求める（ステップＳ３）。このＩＣＤＣディスペンス時間は、ディスペンスモータ４２を駆動する駆動時間に当たる。

ディスペンスモータ４２の駆動時間の情報は、ディスペンスバッファに記録されている。ディスペンスバッファに既に記録されているＩＣＤＣディスペンス時間に、ステップＳ３で求めたＩＣＤＣディスペンス時間を加算して、新たなＩＣＤＣディスペンス時間を算出する（ステップＳ４）。求めた新しいＩＣＤＣディスペンス時間は、ディスペンスバッファに記録される。

次に、プリント画像のピクセル数を累積ピクセル数に加算し、累積ピクセル数を算出する（ステップＳ５）。求めた累積ピクセス数をプリント数で除算し、平均ピクセル数を求める（ステップＳ６）。

平均ピクセル数が求められると、この平均ピクセル数と、画像が低密度であるか否かを判定する低密度閾値と比較する（ステップＳ７）。比較結果により画像が低密度であると判定すると（ステップＳ７／ＹＥＳ）、トナー補給量の上限値を低密度用のトナー補給量上限値に設定する（ステップＳ８）。また画像が低密度ではないと判定すると（ステップＳ７／ＮＯ）、トナー補給量の上限値を通常用のトナー補給量の上限値に設定する（ステップＳ９）。

次に、プリント数をカウントするカウンタの値を参照し、ＡＤＣパッチの作成タイミングとなったか否かをチェックする（ステップＳ１０）。ＡＤＣパッチは、所定枚数のプリントごとに感光体ドラム３上に作成され、ＡＤＣパッチの濃度測定を行なうことで、トナー濃度を測定する。ＡＤＣパッチの作成タイミングになったと判定すると（ステップＳ１０／ＹＥＳ）、ＡＤＣパッチを作成し、この濃度を測定して、パッチ濃度差を計算する（ステップＳ１１）。パッチ濃度差は、測定したパッチ濃度からパッチ濃度の目標値を減算した値である。

次に、累積ピクセル数、プリント枚数をカウントするカウンタの値を共にゼロにセットし（ステップＳ１２）、ＡＤＣディスペンス時間を求める（ステップＳ１３）。ＡＤＣディスペンス時間は、ステップＳ１１で求めたパッチ濃度差にＡＤＣ係数を積算した値である。次に、ディスペンスバッファに記録しているＡＤＣディスペンス時間を０にし（ステップＳ１４）、ＡＤＣディスペンス時間をトナー補給量上限値と比較する（ステップＳ１５）。

ＡＤＣディスペンス時間がトナー補給量上限値よりも上回った場合には（ステップＳ１５／ＹＥＳ）、ＡＤＣディスペンス時間をトナー補給量上限値に固定し（ステップＳ１６）、このトナー補給量上限値をディスペンスバッファに書き込む（ステップＳ１７）。また、ＡＤＣディスペンス時間がトナー補給量上限値を上回っていない場合には（ステップＳ１５／ＮＯ）、そのままＡＤＣディスペンス時間をディスペンスバッファに書き込む（ステップＳ１７）。

次に、ディスペンスバッファに記録したＡＤＣディスペンス時間の累積時間が、ディスペンス単位時間のＮ倍以上になったか否かを判定する（ステップＳ１８）。ＡＤＣディスペンス時間の累積時間が、ディスペンス単位時間のＮ倍以上になった場合には（ステップＳ１８／ＹＥＳ）、ディスペンスモータをディスペンス単位時間×Ｎ回分駆動する（ステップＳ１９）。そして、ディスペンスバッファに記録したＡＤＣディスペンス時間から、ディスペンス単位時間×Ｎ時間を減算する（ステップＳ２０）。この後、ジョブの終了したか否かをチェックし（ステップＳ２１）、ジョブが続いていた場合には（ステップＳ２１／ＹＥＳ）、ステップＳ１からの動作を繰り返す。この後、パッチの作成タイミングとなるまでは、出力画像の画素数に応じたディスペンスモータ４２の駆動時間をステップＳ３で求め、トナー使用量に応じたトナーを現像器４に補充する。

このように本実施例は、現像器４の受け入れ可能トナー量が低いと判定できる場合には、トナー補給量の上限値を変更することで、受け入れ可能トナー量を超えるトナーの補給を行なわない。従って、かぶり等の画質劣化を起こすことなく、濃度制御を正確に行なうことができる。

また判定条件として、画素数又は画像密度が基準となる標準画像の画素数又は画像密度よりも小さい時に、トナー補給量の上限値を小さくする。従って、現像器４の受け入れ可能トナー量が低いかどうかを正確に判定することができる。

なお、本実施例の変形例として、図７のステップＳ１０１〜Ｓ１０３に示すように現像器４内のトナー濃度をＴＣセンサ１７により測定して、ＡＴＣディスペンス時間を算出するものであってもよい。この手順について説明すると、まず前回のトナー濃度の測定から規定の時間を経過したか否かを判定する。規定時間を経過していると判定すると（ステップＳ１００／ＹＥＳ）、現像器４内のトナー濃度を測定し、トナー濃度差を求める（ステップＳ１０１）。トナー濃度差は、トナー濃度の目標値からトナー濃度測定値を減算した値である。

次に、累積ピクセル数、プリント数をカウントするカウンタの値をゼロクリアする（ステップＳ１０２）。次に、ＡＴＣディスペンス時間を求める。このＡＴＣディスペンス時間は、ＡＴＣ係数に、トナー濃度差を積算して求められる（ステップＳ１０３）。以降、求めたＡＴＣディスペンス時間を使用してディスペンスモータの駆動時間を算出する。

本実施例は、上述した第１実施例と同様の構成を有しているため、構成の説明は省略する。本実施例は、トナー補給量を求め、求めた補給量を所定の回数に分けて補給する。この時、分割する分割数を通常の画像濃度の時と、低密度画像の時とで変更する。

本実施例の動作手順を図４のフローチャートを参照しながら説明する。なお、本実施例の手順は、図３に示す手順とほとんど同じ手順であるので、異なる点だけを説明する。ステップＳ３５で、プリント画像ピクセル数に、蓄積ピクセル数を加算して蓄積ピクセル数を算出するまでの手順は、上述した実施例１での手順と同一である。

その後、平均ピクセル数と低密度判定用の閾値とを比較し（ステップＳ３７）、画像が低密度であると判定すると（ステップＳ３７／ＹＥＳ）、トナー補給回数を低密度用の分割数に設定する（ステップＳ３８）。また画像が低密度ではないと判定すると（ステップＳ３７／ＮＯ）、トナー補給回数を通常用の分割数に設定する（ステップＳ３９）。

この後、図４に示すようにＡＤＣディスペンス時間を上述した実施例１と同様の手順で求める。ＡＤＣディスペンス時間が求められると、このＡＤＣディスペンス時間をステップＳ３８、３９で設定した分割数で分割し（ステップＳ４６）、分割ＡＤＣディスペンス時間を求める。この後、ディスペンスバッファと分割カウンタの値をゼロクリアする（ステップＳ４７）。分割カウンタは、ステップＳ３８、３９で設定した分割数をカウントするためのカウンタであり、ディスペンスバッファに、分割ＡＤＣディスペンス時間が加算される毎に１インクリメントされる。

この分割カウンタが、ステップＳ３８、又はＳ３９で設定した分割数を超えていなかった場合には（ステップＳ４８／ＹＥＳ）、ディスペンスバッファに記録されているＡＤＣディスペンス時間に、ステップＳ４６で求めた分割ＡＤＣディスペンス時間を加算して、新たなＡＤＣディスペンス時間を求める。この値をディスペンスバッファに記録する（ステップＳ４９）。ディスペンスバッファの書き換えが終わると、分割カウンタの値が１インクリメントされる（ステップＳ５０）。以降は、図３に示す実施例１のフローと同様の手順を行なう。

このように本実施例は、現像器４の受け入れ可能トナー量が低いと判定できる場合には、所定量のトナー補給を複数回に分けて行い、一回に補給するトナー量を少なくすることで、受け入れ可能トナー量を超えるトナーの補給を行なわない。従って、かぶり等の画質劣化を起こすことなく、濃度制御を正確に行なうことができる。

なお、本実施例の変形例として、図８に示すように現像器４内のトナー濃度をＴＣセンサ１７により測定して、ＡＴＣディスペンス時間を算出するものであってもよい。求めたＡＴＣディスペンス時間をＡＤＣディスペンス時間の代わりに使用してディスペンスモータの駆動時間を算出する。

本実施例も、上述した第１実施例と同様の構成を有しているため、構成の説明は省略する。本実施例も、トナー補給量を求め、求めた補給量を所定の回数に分けて補給する。この時、一回に補給するトナー補給量の上限値を通常の画像濃度の時と、低密度画像の時とで変更する。

本実施例の動作手順を図５、６に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、本実施例の手順は、図３に示す手順とほとんど同じ手順であるので、異なる点だけを説明する。ステップＳ６６で、プリント画像ピクセル数に、蓄積ピクセル数を加算して蓄積ピクセル数を算出するまでの手順は、上述した実施例１での手順と同一である。

その後、平均ピクセル数と低密度判定用の閾値とを比較し（ステップＳ６７）、画像が低密度であると判定すると（ステップＳ６７／ＹＥＳ）、一回に補給するトナー補給量の上限値を低密度用の分割上限値に設定する（ステップＳ６８）。また、画像が低密度ではないと判定すると（ステップＳ６７／ＮＯ）、一回に補給するトナー補給量の上限値を通常用分割上限値に設定する（ステップＳ６９）。

この後、図５に示すようにＡＤＣディスペンス時間を上述した実施例１と同様の手順で求める。ＡＤＣディスペンス時間が求められると、このＡＤＣディスペンス時間がトナー補給上限値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ７４）。このトナー補給上限値は、予め設定されたトナー補給量の許容量である。ＡＤＣディスペンス時間がトナー補給上限値よりも大きい場合には（ステップＳ７４／ＹＥＳ）、ＡＤＣディスペンス時間を、トナー補給量の上限値に設定する（ステップＳ７５）。

次に、ステップＳ７３で求めたＡＤＣディスペンス時間を、ステップＳ６８、Ｓ６９で設定した分割上限値で割り、分割数を求める。なおここでの除算は、小数点以下を切り捨てる。また、ＡＤＣディスペンス時間を分割上限値で割った値から、分割数を減算して、余り分割数を求める（ステップＳ７６）。なお、ここでの除算は、小数点以下を切り上げる。

次に、分割ＡＤＣディスペンス時間と、余りＡＤＣディスペンス時間とを求める（ステップＳ７７）。分割ＡＤＣディスペンス時間は、分割上限値に等しい。また、余りＡＤＣディスペンス時間は、ＡＤＣディスペンス時間の合計時間から、分割上限値と分割数とを積算した値を減算した値となる。

次に、ディスペンスバッファの値と、分割カウンタの値をゼロクリアし（ステップＳ７８）、分割カウンタの値と分割数とを比較する（ステップＳ７９）。分割カウンタの値が分割数よりも小さい場合には（ステップＳ７９／ＮＯ）、分割したＡＤＣディスペンス時間を、ディスペンスバッファに既に記録している値に加算し、新たなディスペンス時間を求め、この値をディスペンスバッファに記録する（ステップＳ８０）。この後、分割カウンタの値を１インクリメントする（ステップＳ８１）。

また、分割カウンタ数が分割数よりも大きくなると（ステップＳ７９／ＹＥＳ）、ステップＳ７６で求めた分割数と余り分割数との和が、分割カウンタ数を超えているか否かを判定する（ステップＳ８２）。分割カウンタ数が、分割数と余り分割数の和よりも小さい場合（ステップＳ８２／ＮＯ）、ステップＳ７７で求めた余りＡＤＣディスペンス時間を、ディスペンスバッファに記録したディスペンス時間に加算し、新たなディスペンス時間を求める。この値をディスペンスバッファに記録する（ステップＳ８３）。この後、分割カウンタの値を１インクリメントする。この処理を、分割カウンタ数が、分割数と余り分割数の和よりも大きくなるまで繰り返す（ステップＳ８２／ＹＥＳ）。以降の処理は、図３に示す実施例１と同様であるため説明を省略する。

このように本実施例は、現像器４の受け入れ可能トナー量が低いと判定できる場合には、所定量のトナー補給を複数回に分けて行い、一回に補給するトナー量の上限値を設定することで、受け入れ可能トナー量を超えるトナーの補給を行なわない。従って、かぶり等の画質劣化を起こすことなく、濃度制御を正確に行なうことができる。

なお、本実施例の変形例として、図９、１０に示すように現像器４内のトナー濃度をＴＣセンサ１７により測定して、ＡＴＣディスペンス時間を算出するものであってもよい。求めたＡＴＣディスペンス時間をＡＤＣディスペンス時間の代わりに使用してディスペンスモータの駆動時間を算出する。

上述した実施例は、本発明の好適な実施例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

画像形成装置の構成を示す図である。制御装置の構成を示す図である。実施例１の動作手順を示すフローチャートである。実施例２の動作手順を示すフローチャートである。実施例３の動作手順を示すフローチャートである。実施例３の動作手順を示すフローチャートである。実施例１の変形例の動作手順を示すフローチャートである。実施例２の変形例の動作手順を示すフローチャートである。実施例３の変形例の動作手順を示すフローチャートである。実施例３の変形例の動作手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ＲＯＳ２帯電器
３感光体ドラム４現像器
５転写装置６クリーナ
７除電器８定着器
９ＥＳＶセンサ１０転写補助帯電器
１１ＡＤＣセンサ１２ＴＣセンサ
４１トナー容器４２ディスペンスモータ
４３現像ロール５１転写ベルト
５２転写ローラ

Claims

像担持体上の画像濃度を測定して、トナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、
出力画像の画素数又は画像密度を算出する画素数／画像密度算出手段と、
前記トナー濃度の検出結果と前記トナー濃度の目標値との差分に応じてトナー補給量を決定すると共に、該決定したトナー補給量を所定の分割数で除算し、前記分割数の回数に分けて補給するトナー補給量を決定する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記画素数又は前記画像密度に応じて、前記所定の分割数を変更すると共に、前記画素数又は前記画像密度が基準となる標準画像の前記画素数又は前記画像密度よりも小さい場合に、前記所定の分割数を大きくすることを特徴とする画像形成装置。