JP2010091785A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】現像ユニット7Yの第1剤収容室9Yにおいて、トナー補給口17Yよりも下流側の位置で現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ10Yを設けるとともに、これによる検知結果に基づいて、画像情報に基づくトナー補給量の過不足を把握しながら、画像情報に基づくトナー補給装置の駆動量の決定値をその過不足の把握結果に基づいて補正するように、図示しない補給制御部を構成した。
【選択図】図5
Description
また、請求項2の発明は、請求項1の画像形成装置において、スミス補償法により、上記トナー濃度センサによる検知結果に対して上記トナー補給手段の駆動量に応じた補正を加えた結果に基づいて、上記決定値を補正するように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1又は2の画像形成装置において、上記画像情報に基づいて、供給領域通過後の現像剤に発生すると予測されるトナー濃度変動パターンを打ち消すトナー補給量変動パターンとなる上記トナー補給手段の駆動制御パターンを構築しながら、上記トナー濃度検知手段による検知結果に基づいて上記決定値としての該駆動制御パターンを補正するか、あるいは、該画像情報に基づいて上記決定値としての該トナー補給量変動パターンを構築しながら、上記トナー濃度検知手段による検知結果に基づいて、該トナー補給量変動パターンを補正し、補正後の該トナー補給量変動パターンとなる上記トナー補給手段の駆動制御パターンを構築するように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項3の画像形成装置において、上記トナー濃度検知手段による検知結果に基づいて、現像剤のトナー濃度を所定の目標値に到達させるのに必要となる上記トナー補給手段の追加駆動制御パターンを求め、上記画像情報に基づいて構築した上記駆動制御パターンを該追加駆動制御パターンの合成によって補正するか、あるいは、該検知結果に基づいて、現像剤のトナー濃度を現在値から所定の目標値に到達させるまでの該現像剤の仮想トナー濃度変動パターンを求め、上記画像情報に基づいて構築した上記トナー補給量変動パターンを該仮想トナー濃度変動パターンの合成によって補正するように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項3の画像形成装置において、上記トナー濃度検知手段による検知結果に基づいて、トナー補給後の現像剤のトナー濃度不足を補うための、単位画像面積率あたりのトナー補給量の補正倍率を求め、該補正倍率に基づいて上記駆動制御パターン又は上記トナー補給量変動パターンを補正するように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項3の画像形成装置において、
上記トナー濃度検知手段による検知結果に基づいて、現像剤のトナー濃度を所定の目標値に到達させるのに必要となる上記トナー補給手段の追加駆動制御パターンを求める一方で、該検知結果に基づいて、トナー補給後の現像剤のトナー濃度不足を補うための、単位画像面積率あたりのトナー補給量の補正倍率を求め、上記画像情報に基づいて構築した上記駆動制御パターンを該追加駆動制御パターンと該補正倍率とに基づいて補正するか、あるいは、該検知結果に基づいて、現像剤のトナー濃度を現在値から所定の目標値に到達させるまでの該現像剤の仮想トナー濃度変動パターンを求める一方で、該検知結果に基づいて、トナー補給後の現像剤のトナー濃度不足を補うための、単位画像面積率あたりのトナー補給量の補正倍率を求め、該画像情報に基づいて構築した上記トナー補給量変動パターンを該仮想トナー濃度変動パターンと該補正倍率とに基づいて補正するように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項1乃至6の何れかの画像形成装置において、上記トナー補給手段の駆動開始から停止までの駆動時間に下限値を設け、該下限値以上の駆動時間を確保する条件で該トナー補給手段の駆動を入切するように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項1乃至6の何れかの画像形成装置において、上記トナー補給手段を所定時間だけ駆動する前又は駆動した後に所定時間だけ停止させるパターンを1つの駆動制御単位とし、該駆動制御単位に基づいて該トナー補給手段の駆動を入切するように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項1乃至6の何れかの画像形成装置において、上記トナー補給手段の連続駆動時間が所定値に達した場合には、該トナー補給手段の駆動を一時中断した後、駆動再開時には、駆動中断時に対応する駆動制御パターン箇所を、駆動中断時よりも後の期間に対応する駆動制御パターン箇所に合成したパターンで該トナー補給手段の駆動を制御するように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項1乃至6の何れかの画像形成装置において、上記画像情報に基づいて出力画像の面積率の移動平均値を求め、その結果に基づいて、単位画像面積率あたりのトナー補給量を補正するように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、請求項10の画像形成装置において、上記移動平均値が所定値以上である場合には、単位画像面積率あたりのトナー補給量を低下させる一方で、所定値を下回る場合には、単位画像面積率あたりのトナー補給量を増加させる補正を実施するように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、請求項10の画像形成装置において、上記移動平均値が所定値以上である場合には、単位画像面積率あたりのトナー補給量を増加させる一方で、所定値を下回る場合には、単位画像面積率あたりのトナー補給量を低下させる補正を実施するように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項13の発明は、請求項1乃至6の何れかの画像形成装置において、上記現像手段によって現像されたトナー像に対する単位面積あたりのトナー付着量を検知するトナー付着量検知手段を設けるとともに、所定のタイミングで現像した所定のトナー像に対するトナー付着量を該トナー付着量検知手段によって検知した結果に基づいて、トナー濃度の目標値を補正した後、単位画像面積率あたりのトナー補給量を所定時間だけ一時的に変化させる処理を実施するように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項14の発明は、請求項13の画像形成装置において、上記目標値をより高い値に補正した場合には、単位画像面積率あたりのトナー補給量を一時的に増加させる一方で、該目標値をより低い値に補正した場合には、該トナー補給量を一時的に低下させる処理を実施するように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項15の発明は、請求項13又は14の画像形成装置において、上記トナー付着量検知手段による検知結果に基づいて現像性能の指標となる現像γを求めた後、該現像γに基づいて上記目標値を補正する処理を実施するように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項16の発明は、請求項13又は14の画像形成装置において、複数の記録部材に対して連続的に画像を形成する連続画像形成動作の実施中に、画像形成装置内で先行して搬送される記録部材と後続の記録部材との間の領域に相当する潜像担持体表面領域に上記所定のトナー像を形成する処理を実施するように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
まず、実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。
図2は、実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。このプリンタは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック(以下、Y、C、M、Kと記す。)用の4つのプロセスユニット1Y,1C,1M,1Kを備えている。これらは、画像を形成する画像形成物質として、互いに異なる色のY、C、M、Kのトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。
本プリンタの補給制御部102は、出力する各頁についてそれぞれ、画像面積率に基づいて、トナー補給装置の駆動制御パターンを構築する。この際、頁の出力に伴って発生するトナー濃度変動(供給領域としての第2剤収容室14Yを通過した後の現像剤に発生すると予測されるトナー濃度変動)に対して、それを打ち消すことのできる補給量変動が得られるようにする。このような駆動制御パターンを構築するために、予めの実験により、画像面積率が100[%]である黒ベタ画像を出力したときのトナー濃度変動の波形(以下、基準消費波形という)をトナー濃度センサによって実際に測定しておく。この基準消費波形とは逆位相の関係となる波形が、100[%]の画像面積率の黒ベタ画像の出力に伴うトナー濃度変動を完全に打ち消すことができるトナー補給量の変動波形(以下、基準相殺波形という)である。100[%]の画像面積率の黒ベタ画像を出力した際には、基準相殺波形と同じ補給量変動でトナーを補給すれば、出力に伴って発生するトナー濃度変動をトナー補給によって完全に相殺することができる。画像面積率が80%であれば、基準相殺波形とは位相が同じで且つ振幅が基準相殺波形の80%である波形の補給量変動でトナー補給を行うことで、トナー濃度変動を相殺することができる。そこで、基準相殺波形の振幅を出力画像の画像面積率に応じた高さに変換して、画像面積率に対応する相殺用波形を得るためのANCフィルタ回路を構築しておく。
図32は、補給制御部102によって実施されるトナー補給量補正処理の処理フローを示すフローチャートである。補給制御部102は、まず、注目頁における出力画像の画像面積率[%]:X(i)を取得する(ステップ1:以下、ステップをSと記す)。次に、注目頁よりも前の所定数分の頁における画像面積率と、注目頁の画像面積率X(i)とに基づいて、画像面積率の移動平均値を算出する。たとえば、「移動平均値M(i)=(M(i−1)×(N−1)+X(i))/N」という公式に基づいて、移動平均値を算出させるようにすればよい。この公式において、M(i)は画像面積率の移動平均の現在値を示している。また、M(i−1)は画像面積率の移動平均の前回値を示している。また、Nは累積枚数を示している。また、X(i)は、今回の画像面積率[%]を示している。なお、M(i)、X(i)は色ごとに個別に算出する。移動平均値を用いる理由は、出力画像の画像面積率の履歴を把握するためである。例えば、画像面積率の移動平均値が高い場合には高画像面積率の画像が連続して出力している場合であるため、トナー補給能力が増加していることになる。
[第1実施例]
第1実施例に係るプリンタの補給制御部102は、K,C,M,Yの各色についてそれぞれ、トナー濃度センサによる検知結果の平均値であるVt平均値を求める。その後、そのVt平均値を所定の目標値に到達させる、即ち、Vt平均値を目標電圧Vtrefに到達させるのに必要となるトナー補給装置の追加駆動制御パターンを求める。そして、画像面積率に基づいて構築しておいた上述の駆動制御パターンを、追加駆動制御パターンの合成によって補正する。
第2実施例に係るプリンタの補給制御部102は、K,C,M,Yの各色についてそれぞれ、トナー濃度センサによる検知結果の平均値であるVt平均値を求める。その後、そのVt平均値を所定の目標値に到達させる、即ち、Vt平均値を目標電圧Vtrefに到達させるのに必要となる単位画像面積率あたりのトナー補給量の補正倍率を求める。より詳しくは、上述した相殺用波形の振幅を何倍にすれば、Vt平均値を目標電圧Vtrefと同じ値にできるのかを求めて、その結果を補正倍率とする。そして、画像面積率に基づいて構築しておいた上述の駆動制御パターンを、その補正倍率に基づいて補正する。具体的には、駆動制御パターンに含まれる個々の矩形状パルス信号の出現頻度が、元のパターンの出現頻度に対して補正倍率を乗じたものになるように、駆動制御パターンを補正する。なお、駆動制御パターンとして、矩形状パルス信号のオン/オフパターンを記憶させておくのではなく、上述した相殺用波形で記憶させておき、必要に応じて、相殺用波形の必要箇所を順次、矩形状パルス信号のオン/オフパターンに変換していく方法を採用することが望ましい。このようにすると、図36に示すように、ANCフィルタ回路102fから出力される相殺用波形の時間軸方向の長さを増幅する増幅回路102hの増幅率を、補正倍率に応じて補正するだけで、前述したような、駆動制御パターンに含まれる個々の矩形状パルス信号の出現頻度を、元のパターンの出現頻度に対して補正倍率を乗じたものにする補正を簡単に行うことができるからである。なお、図示の増幅回路102hは、相殺用波形の振幅を増幅するのではなく、波形の時間軸方向の長さを増幅するものである。
第3実施例では、駆動制御パターンの補正法として、第1実施例の補正方法と第2実施例の補正方法とを組み合わせたものを用いるようになっている。
[第1変形例]
第1変形例に係るプリンタは、以下に述べる点の他が、実施形態と同様の構成になっている。即ち、図37に示すように、上述した駆動時間の下限値Bと、これに続くGの停止時間との組合せを1つの駆動制御単位とし、この駆動制御単位に従ってトナー補給装置の駆動を入切する。下限値Bの後に必ず停止時間Gを入れると、駆動制御単位をどんなに長く繰り返しても上述したトナーのなだれ込みが発生しないことが実験によって判明している。よって、トナーのなだれ込みを回避することができる。
第2変形例に係るプリンタにおいては、リボルバ現像装置により、カラー画像を現像するようになっている。具体的には、軸線方向を水平方向に沿わせる姿勢で配設されたドラム状のリボルバ現像装置を具備している。このリボルバ現像装置は、K,C,M,Y用の現像ユニットを回転支持体内に保持しており、回転支持体が90°回転する毎に、異なる色の現像ユニットを、感光体との対向位置に移動する。このように、リボルバ現像装置の回転支持体の回転角度に応じて、現像ユニットを切り替えながら、感光体上に順次形成されるK,C,M,Y用の潜像をK,C,M,Yトナー像に順次現像していく。これらK,C,M,Yトナー像は、中間転写体に重ねあわせて転写されていく。
第3変形例のプリンタの制御部(100)は、プリンタの電源投入直後、ユーザーからのプリント命令を長時間待機した後のプリントジョブを開始する際、及び所定枚数のプリントを実施する毎に、作像性能調整処理を実施するようになっている。
第4変形例に係るプリンタは、目標電圧Vtrefを補正する方法が第3実施例と異なるが、それ以外の点が第3実施例と同様になっている。
第4変形例に係るプリンタは、連続画像形成動作において、中間転写ベルトの紙間対応領域に、トナーパッチ像を形成する。中間転写ベルトの紙間対応領域とは、図42に示すように、中間転写ベルトの表面のうち、2次転写ニップで先行する記録紙に密着せしめられる領域と、後続の記録紙に密着せしめられる領域との間の領域である。各紙間対応領域には、K,C,M,Yのパッチトナー像のうち、何れか1つだけを形成する。1つだけにする理由は次の通りである。即ち、本プリンタでは、上述した光学センサを1つだけしか設けておらず、この光学センサは、中間転写ベルトの幅方向の中央部に形成されたトナー像しか検知することができない。このため、K,C,M,Yの4つのパッチトナー像を検知させるためには、それらをベルト移動方向に並べて形成する必要がある。ところが、紙間対応領域は比較的狭いので、4つのパッチトナー像をベルト移動方向に並べる余裕がない。そこで、各紙間対応領域には、それぞれパッチトナー像を1つずつ形成するのである。なお、全ての紙間対応領域にパッチトナー像を形成するのではない。各色のパッチトナー像をそれぞれプリント10枚出力毎に形成する。但し、プリント開始後、初めの10枚出力後に出現する紙間対応領域は当然ながら1つしか存在せず、そこにはKパッチトナー像を形成する。このため、C,M,Yについては、初回のみ11枚,12枚,13枚出力後の紙間対応領域に形成し、2回目以降は10枚出力毎とする。
3Y,3C,3M,3K:感光体(潜像担持体)
7Y,7C,7M,7K:現像ユニット(現像手段)
8Y:第1搬送スクリュウ
9Y:第1剤収容室(循環経路の一部)
10Y,10C,10M,10K:トナー濃度センサ(トナー濃度検知手段)
11Y:第2搬送スクリュウ
12Y:現像ロール(現像剤担持体)
14Y:第2剤収容室(循環経路の一部)
17Y:トナー補給口
20:光書込ユニット
40:転写ユニット
50:2次転写ローラ
60:定着ユニット
70:トナー補給装置
71Y:駆動源
72Y,72C,72M,72K:トナーボトル
100:制御部
101:予測データ算出部
102:補給制御部(制御手段)
103 画像情報取得部
Claims (16)
- 潜像を担持する潜像担持体と、
画像情報を取得する画像情報取得手段と、
該画像情報に基づいて該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、
トナー及びキャリアを含有する現像剤を所定の循環経路に沿って搬送しながら、該循環経路における現像剤担持体との対向領域である供給領域に存在する現像剤を該現像剤担持体の移動する表面に担持して該現像剤担持体と該潜像担持体との対向領域である現像領域に搬送し、該現像領域で現像剤のトナーを該潜像担持体上の潜像に付着させて該潜像を現像し、且つ該現像領域で現像に寄与した現像剤を該表面移動に伴って該循環経路の該供給領域に戻す現像手段と、
該循環経路内における該供給領域とは異なる領域である非供給領域の所定位置に設けられたトナー補給口を通じて、該非供給領域内にトナーを補給するトナー補給手段と、
該トナー補給手段の駆動量を該画像情報に基づいて決定する制御手段とを備える画像形成装置において、
上記非供給領域における上記トナー補給口よりも下流側で且つ上記供給領域よりも上流側の位置で現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を設けるとともに、
該トナー濃度検知手段による検知結果に基づいてトナー補給量の過不足を把握しながら、上記画像情報に基づく上記駆動量の決定値を該過不足の把握結果に基づいて補正するように、上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、
スミス補償法により、上記トナー濃度センサによる検知結果に対して上記トナー補給手段の駆動量に応じた補正を加えた結果に基づいて、上記決定値を補正するように、上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1又は2の画像形成装置において、
上記画像情報に基づいて、供給領域通過後の現像剤に発生すると予測されるトナー濃度変動パターンを打ち消すトナー補給量変動パターンとなる上記トナー補給手段の駆動制御パターンを構築しながら、上記トナー濃度検知手段による検知結果に基づいて上記決定値としての該駆動制御パターンを補正するか、
あるいは、
該画像情報に基づいて上記決定値としての該トナー補給量変動パターンを構築しながら、上記トナー濃度検知手段による検知結果に基づいて、該トナー補給量変動パターンを補正し、補正後の該トナー補給量変動パターンとなる上記トナー補給手段の駆動制御パターンを構築するように、
上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項3の画像形成装置において、
上記トナー濃度検知手段による検知結果に基づいて、現像剤のトナー濃度を所定の目標値に到達させるのに必要となる上記トナー補給手段の追加駆動制御パターンを求め、上記画像情報に基づいて構築した上記駆動制御パターンを該追加駆動制御パターンの合成によって補正するか、
あるいは、
該検知結果に基づいて、現像剤のトナー濃度を現在値から所定の目標値に到達させるまでの該現像剤の仮想トナー濃度変動パターンを求め、上記画像情報に基づいて構築した上記トナー補給量変動パターンを該仮想トナー濃度変動パターンの合成によって補正するように、
上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項3の画像形成装置において、
上記トナー濃度検知手段による検知結果に基づいて、トナー補給後の現像剤のトナー濃度不足を補うための、単位画像面積率あたりのトナー補給量の補正倍率を求め、該補正倍率に基づいて上記駆動制御パターン又は上記トナー補給量変動パターンを補正するように、上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項3の画像形成装置において、
上記トナー濃度検知手段による検知結果に基づいて、現像剤のトナー濃度を所定の目標値に到達させるのに必要となる上記トナー補給手段の追加駆動制御パターンを求める一方で、該検知結果に基づいて、トナー補給後の現像剤のトナー濃度不足を補うための、単位画像面積率あたりのトナー補給量の補正倍率を求め、上記画像情報に基づいて構築した上記駆動制御パターンを該追加駆動制御パターンと該補正倍率とに基づいて補正するか、
あるいは、
該検知結果に基づいて、現像剤のトナー濃度を現在値から所定の目標値に到達させるまでの該現像剤の仮想トナー濃度変動パターンを求める一方で、該検知結果に基づいて、トナー補給後の現像剤のトナー濃度不足を補うための、単位画像面積率あたりのトナー補給量の補正倍率を求め、該画像情報に基づいて構築した上記トナー補給量変動パターンを該仮想トナー濃度変動パターンと該補正倍率とに基づいて補正するように、
上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至6の何れかの画像形成装置において、
上記トナー補給手段の駆動開始から停止までの駆動時間に下限値を設け、該下限値以上の駆動時間を確保する条件で該トナー補給手段の駆動を入切するように、上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至6の何れかの画像形成装置において、
上記トナー補給手段を所定時間だけ駆動する前又は駆動した後に所定時間だけ停止させるパターンを1つの駆動制御単位とし、該駆動制御単位に基づいて該トナー補給手段の駆動を入切するように、上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至6の何れかの画像形成装置において、
上記トナー補給手段の連続駆動時間が所定値に達した場合には、該トナー補給手段の駆動を一時中断した後、駆動再開時には、駆動中断時に対応する駆動制御パターン箇所を、駆動中断時よりも後の期間に対応する駆動制御パターン箇所に合成したパターンで該トナー補給手段の駆動を制御するように、上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置 - 請求項1乃至6の何れかの画像形成装置において、
上記画像情報に基づいて出力画像の面積率の移動平均値を求め、その結果に基づいて、単位画像面積率あたりのトナー補給量を補正するように、上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10の画像形成装置において、
上記移動平均値が所定値以上である場合には、単位画像面積率あたりのトナー補給量を低下させる一方で、所定値を下回る場合には、単位画像面積率あたりのトナー補給量を増加させる補正を実施するように、上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10の画像形成装置において、
上記移動平均値が所定値以上である場合には、単位画像面積率あたりのトナー補給量を増加させる一方で、所定値を下回る場合には、単位画像面積率あたりのトナー補給量を低下させる補正を実施するように、上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至6の何れかの画像形成装置において、
上記現像手段によって現像されたトナー像に対する単位面積あたりのトナー付着量を検知するトナー付着量検知手段を設けるとともに、
所定のタイミングで現像した所定のトナー像に対するトナー付着量を該トナー付着量検知手段によって検知した結果に基づいて、トナー濃度の目標値を補正した後、単位画像面積率あたりのトナー補給量を所定時間だけ一時的に変化させる処理を実施するように、上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項13の画像形成装置において、
上記目標値をより高い値に補正した場合には、単位画像面積率あたりのトナー補給量を一時的に増加させる一方で、該目標値をより低い値に補正した場合には、該トナー補給量を一時的に低下させる処理を実施するように、上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項13又は14の画像形成装置において、
上記トナー付着量検知手段による検知結果に基づいて現像性能の指標となる現像γを求めた後、該現像γに基づいて上記目標値を補正する処理を実施するように、上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項13又は14の画像形成装置において、
複数の記録部材に対して連続的に画像を形成する連続画像形成動作の実施中に、画像形成装置内で先行して搬送される記録部材と後続の記録部材との間の領域に相当する潜像担持体表面領域に上記所定のトナー像を形成する処理を実施するように、上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
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