(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、この発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【0011】
図1は、この発明の一実施形態に係る画像形成装置を複合機に適用した場合の複合機11を示す図である。
図1を参照して、複合機11は、画像処理に関し、コピー機能、プリンター機能、ファクシミリ機能等、複数の機能を有する。
【0012】
複合機11は、制御部12と、操作部13と、画像読み取り部14と、画像形成部15と、ADF16と、手差しトレイ17と、三つの給紙カセット18a、18b、18cと、排出トレイ19とを備える。なお、複合機11は、種々のデータを記憶するハードディスクを備える構成としてもよい。
【0013】
CPUを含む制御部12は、複合機11全体の制御を行う。
図1において、制御部12は、二点鎖線で概略的に示している。タッチパネルを含む操作部13は、複合機11側からの情報を表示すると共に、印刷部数や階調等といった画像形成の条件や電源のオンまたはオフをユーザーに入力させる。画像読み取り部14は、原稿搬送装置としてのADF(Auto Document Feeder)16または載置台上にセットされた原稿の画像を読み取る。画像形成部15は、画像読み取り部14により読み取られた画像データやネットワークを介して複合機11に送信された画像データを基に、手差しトレイ17や複数の給紙カセット18a、18b、18cにセットされ、搬送されてきた用紙に画像を形成する。画像形成部15により画像を形成された用紙は、排出トレイ19に排出される。
【0014】
次に、複合機11に備えられる画像形成部15の構成について説明する。画像形成部15は、LSU(Laser Scanner Unit)22と、中間転写体としての転写ベルト23と、転写部としての二次転写ローラー24と、転写ベルト23上に形成されたトナー像の輝度を測定する輝度測定部としてのIDセンサー21と、帯電部(図示せず)と、クリーニング部(図示せず)とを含む。LSU22については、一点鎖線で概略的に示している。なお、複合機11は、いわゆる四連タンデム形式の画像形成部15を備えることとなる。IDセンサー21は、画像調整の際に用いられる。すなわち、後述する各現像ユニット28a〜28dにおいて画質調整用に現像されたベタ画像の輝度を測定する際に用いられる。
【0015】
画像形成部15は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各4色に対応し、それぞれ感光体27a、27b、27c、27dを含む四つの感光体ユニット26a、26b、26c、26d、および四つの現像器としての現像ユニット28a、28b、28c、28dを備える。
【0016】
LSU22は、画像読み取り部14により読み取られた画像データや受信した画像データを基に、予め帯電部により所定の電圧に帯電させた四つの感光体27a〜27dに対してそれぞれ露光する。露光された各色の成分の光を基に、感光体27a〜27d上に静電潜像が形成される。感光体27a〜27d上に形成された静電潜像に現像ユニット28a〜28dからそれぞれ各色のトナーを供給することで、感光体27a〜27d上にそれぞれトナー像を形成する。感光体27a〜27d上に形成されたトナー像はそれぞれ、転写ベルト23上に一次転写される。転写後に感光体27a〜27d上に残留したトナー、電荷については、クリーニング部によって除去される。転写ベルト23上に一次転写されたトナー像は、二次転写ローラー24によって用紙に二次転写された後、一対の定着ローラー29a、29bによって用紙に定着され、排出トレイ19に排出される。
【0017】
複合機11は、ブラックの現像ユニット28dのみを用いたモノクロ印刷が可能である。また、複合機11は、イエローの現像ユニット28a、マゼンタの現像ユニット28b、およびシアンの現像ユニット28cの少なくともいずれか一つを用いたカラー印刷が可能である。
【0018】
次に、ブラックの現像ユニット28dの構成について説明する。なお、イエローの現像ユニット28a、マゼンタの現像ユニット28b、およびシアンの現像ユニット28cの構成については、ブラックの現像ユニット28dの構成と同等であるため、それらの説明を省略する。
【0019】
図2は、ブラックの現像ユニット28dの概略的な構成を示す断面図である。併せて
図2を参照して、現像ユニット28dは、磁気ローラー31および現像ローラー32を含む。磁気ローラー31は、マグローラーとも呼ばれるものである。現像ローラー32は、現像スリーブとも呼ばれるものである。
【0020】
磁気ローラー31および現像ローラー32は共に、一部を図示した現像容器33内に配置されている。現像容器33には、トナーおよびキャリアから構成される二成分現像剤が充填されている。現像により消費されたトナーは随時、現像容器33内に供給される。現像容器33には、現像容器33内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知部25が設けられている。なお、現像容器33内には、トナーや現像剤を撹拌する撹拌ローラーも設けられている。
【0021】
磁気ローラー31の内部には、周方向に交互にN極およびS極が形成されている。磁気ローラー31は、その表面34に二成分現像剤を保持する。磁気ローラー31は、その表面34に保持した二成分現像剤から現像ローラー32側にトナーを供給する。現像ローラー32の表面35には、磁気ローラー31側から供給されたトナーの薄層が形成される。
【0022】
現像ローラー32は、
図2中の矢印R
2の方向に回転しながら、ブラックの感光体27dの表面36にトナーを供給する。なお、感光体27dは、
図2中の矢印R
1の方向に回転する。感光体27dの表面36に形成された静電潜像にトナーが供給されると、トナー像が感光体27dの表面36に形成される。感光体27dの表面36に形成されたトナー像は、一次転写ローラー37dによって転写ベルト23の表面に一次転写される。
【0023】
次に、制御部12の構成について説明する。
図3は、制御部12の構成を示すブロック図である。併せて
図3を参照して、制御部12は、ベタ画像形成制御部41と、輝度差導出部42と、帯電量予測部43と、トナー濃度予測部44と、トナー濃度制御部45とを備える。ベタ画像形成制御部41は、転写ベルト23上に所定のタイミングでベタ画像を形成するよう制御する。なお、上記したIDセンサー21は、ベタ画像形成制御部41により形成されたベタ画像の輝度を測定する。この場合、転写ベルト23の回転時において測定するため、ベタ画像の輝度は、ベタ画像の画像形成方向に沿って経時的に測定される。輝度差導出部42は、IDセンサー21を用いてベタ画像形成制御部41により形成されたベタ画像内の画像形成方向における輝度の差を導出する。この輝度差導出部42については、以下の通りである。通常、すなわち、キャリが劣化していない状況下においては輝度の差が生じないが、キャリアの劣化が進行すると、現象としてベタ画像を構成するトナーが、ベタ画像の後端、すなわち、ベタ画像の画像形成方向の終端に向かって溜まっていくトナー溜まりが生じる。そして、このトナー溜まりが生じているベタ画像については、本願発明者らが着目した輝度の差が生じる。輝度差導出部42は、このトナー溜まりが生じたベタ画像があれば、輝度差として導出することになる。帯電量予測部43は、輝度差導出部42により導出された輝度の差に基づいてトナーの帯電量を予測する。トナー濃度予測部44は、帯電量予測部43により予測されたトナーの帯電量に基づいてトナーの濃度を予測する。トナー濃度制御部45は、トナー濃度予測部44により予測された予測トナー濃度に基づいて、現像容器33内のトナー濃度を制御する。これらの構成については、後述する。
【0024】
ここで、ベタ画像形成制御部41により形成されるベタ画像について説明する。
図4は、転写ベルト23の表面38上に形成されたベタ画像39の一例を示す図である。
図5は、輝度とベタ画像39における位置との関係を示すグラフである。
図5において、縦軸が輝度を示し、横軸はベタ画像39の後端46からの距離を示す。ベタ画像39は20mm×20mmの大きさで形成されている。すなわち、
図5に示すグラフの横軸における20mmの位置が
図4に示す後端46となる。
【0025】
併せて
図4、および
図5を参照して、ベタ画像39は、
図4中の矢印D
2で示す向きを出力の向きとして画像が形成される。ここで、ベタ画像39については、濃度が濃ければ出力される後端46側に向かって輝度の差が生じる場合がある。すなわち、ベタ画像39のうち領域47、領域48、領域49と後端46に向かうにしたがい、輝度が低くなる。このような画像は、後端溜まり画像と呼ばれ、トナーの帯電量によってレベルが異なる。なお、
図5においては、後端46の位置における輝度の差(輝度Δ)は、おおよそ13である。なお、輝度の絶対値については、IDセンサーの種類や機差等によって多少変化するが、輝度の差については、IDセンサーの種類や機差等による影響をほとんど受けないものである。
【0026】
次に、この複合機11において、トナー濃度を制御する場合の処理の流れについて説明する。
図6は、
図1に示す複合機11において、トナー濃度を制御する場合の処理の流れを示すフローチャートである。
【0027】
併せて
図6を参照して、所定のタイミングに達すると、ベタ画像形成制御部41は、ベタ画像39を形成するよう制御する(
図6において、ステップS11、以下、「ステップ」を省略する)。すなわち、画像形成部15によりベタ画像39を転写ベルト23の表面38上に形成する。
【0028】
そして、ベタ画像39を形成した後、IDセンサー21は、転写ベルト23上のベタ画像39の輝度を測定する。この場合、IDセンサー21は、連続してベタ画像39の輝度を測定し続ける。そして、輝度差導出部42は、IDセンサー21により測定されたベタ画像39内の画像形成方向、この場合、矢印D
2で示す向きにおける輝度の差(輝度Δ)を導出する(S12)。
【0029】
次に、帯電量予測部43は、輝度差導出部42により導出された輝度の差に基づいてトナーの帯電量を予測する(S13)。
図7、
図8、および
図9はそれぞれ、輝度の差(輝度Δ)と帯電量(Q/M)(μC/g)との関係を示すグラフである。縦軸は輝度の差(輝度Δ)を示し、横軸は、帯電量(Q/M)(μC/g)を示す。
図7は、シアンの場合を示し、
図8は、マゼンタの場合を示し、
図9は、グリーンの場合を示す。なお、イエローにつきましては、測定値の差が小さいため、グリーンの場合で判断することとしている。また、それぞれのグラフにおいて、プロットを線速毎に示している。
図7〜
図9に示す場合において、〇印は50枚機、すなわち、1分間に50枚の印刷が可能な複合機11で全速で印刷を行った場合を示し、□印は50枚機で半速、すなわち、半分の速度で印刷を行った場合を示し、△印は40枚機、すなわち、1分間に40枚の印刷が可能な複合機11で全速で印刷を行った場合を示し、◇印は40枚機で半速、すなわち、半分の速度で印刷を行った場合を示す。
【0030】
図7〜
図9を参照して、輝度の差と帯電量とは、カラーや線速によって変化する。なお、トナーの帯電量が高い方が、輝度の差は下がる傾向がある。また、線速が早い方が、輝度の差は下がる傾向がある。また、各印を結ぶように引いた
図7中の線51a、51b、51c、51d、
図8中の線52a、52b、52c、52d、
図9中の線53a、53b、53c、53dから輝度の差と帯電量との関係は、線形であることが把握できる。このような関係に基づいて、輝度の差から帯電量を予測する。
【0031】
そして、トナー濃度予測部44は、帯電量予測部43により予測されたトナーの帯電量に基づいてトナーの濃度を予測する(S14)。
【0032】
トナーの帯電量とトナー濃度とは、相関関係を有する。例えば、シアンの場合について、画像を形成していない場合に、帯電量が18(μC/g)とすると、トナー濃度T/Cは、12.5(%)であり、帯電量が25(μC/g)とすると、トナー濃度T/Cは、10.2(%)であり、帯電量が28(μC/g)とすると、トナー濃度T/Cは、8.3(%)である。また、マゼンタの場合について、200K枚の画像を形成した場合に、帯電量が22(μC/g)とすると、トナー濃度T/Cは、11.2(%)であり、帯電量が24(μC/g)とすると、トナー濃度T/Cは、8.7(%)であり、帯電量が25(μC/g)とすると、トナー濃度T/Cは、7.1(%)である。これらのような相関関係を利用して、トナー濃度予測部44は、トナー濃度を予測する(S15)。なお、この相関関係については、以下のシステム条件である。すなわち、感光体としてアモルファスシリコン製感光体を用い、正帯電性のトナーであってその粒径を6.8μmとしたものを用いた。現像方式はタッチダウン現像とした。すなわち、この場合、現像ユニットによる現像方式は、タッチダウン現像としている。現像スリーブの外径をφ20mmとし、コートをナイロン+酸化チタンとしている。現像スリーブの表面抵抗は、1.0×10
7〜1.0×10
9Ω(オーム)である。また、現像条件として、現像スリーブ上のトナー搬送量を0.25〜0.45mg/cm
2とし、感光体と現像スリーブのギャップを75〜160μm、S/D(現像スリーブと感光体との周速比)を1.2〜2.0としている。また、現像バイアスとして現像スリーブのVppを1500〜1800Vとし、現像スリーブのDCを30〜100Vとしている。なお、このような相関関係はシステム条件に起因する。
【0033】
そして、トナー濃度制御部45は、トナー濃度予測部44により予測された予測トナー濃度に基づいて、現像容器33内のトナー濃度を制御する(S15)。
【0034】
このような複合機11によると、現像剤が長期間使用された場合でも、所定のタイミングで形成されたベタ画像内の輝度の差を導出し、輝度の差から予測されたトナー濃度に基づいて、正確にトナー濃度を予測することができる。したがって、より精密にトナー濃度を制御することができ、ライフを通じて画質の向上を図ることができる。
【0035】
なお、上記の実施の形態においては、帯電量予測部43は、トナーのカラー毎にトナーの帯電量を予測することとしたが、これに限らない。例えば、モノクロの複合機11であれば、ブラックのみを用いて予測することができる。また、他の画像形成条件において、カラーによらず線形の傾向が同じであれば、その傾向を利用することができる。また、帯電量予測部43は、画像形成の線速に基づいてトナーの帯電量を予測することとしたが、これに限らない。例えば、線速が同じもの同士の線形の傾向が同じであれば、その傾向を利用することができる。さらに、帯電量予測部43は、他のパラメータを用いて帯電量を予測することにしてもよい。こうすることにより、より精度よくトナー濃度を予測することができる。
【0036】
また、上記の実施の形態において、トナー濃度制御部45は、さらに使用されたトナーの量に基づいてトナー濃度を制御するようにしてもよい。こうすることにより、より実機に即して精度よくトナー濃度を制御することができる。
【0037】
なお、上記の実施の形態において、トナー濃度制御部45は、さらにトナー濃度検知部25による検知状況を加味してトナー濃度の制御を行うこととしてもよい。
【0038】
また、上記の実施の形態において、輝度の差に応じて段階的に帯電量を予測するようにしてもよい。すなわち、例えば、輝度の差が5以上ある場合や10以上ある場合といった場合に分けて、帯電量を予測し、トナー濃度を予測して制御するようにしてもよい。
【0039】
なお、上記の実施の形態において、他の現像方式を採用する場合にも適用される。
【0040】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。