JP6205879B2 - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents
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Description
以下、感光体を帯電させるための電極の電位を「帯電極電位」と称する。例えば、スコロトロン帯電装置の場合はグリッド電極のグリッド電位Vgが帯電極電位となり、コロトロン帯電装置の場合は放電電極の放電電位が帯電極電位となる。本明細書では、電位の絶対値の比較により電位の大小を表すこととする。
図1に示すように、スコロトロン帯電装置80は、ワイヤー等の放電電極81と、放電電極81と感光体87との間に介在するグリッド電極82とを有する。スコロトロン帯電装置80では、グリッド電極82に印加されるグリッド電圧、すなわちグリッド電位Vgにより、放電電極81から感光体87に向かう帯電電流が制御される。これにより、感光体87の表面電位を安定化することができる。
そこで、低帯電量のトナーが非画像部に付着しない程度に、非画像部電位V0と現像バイアス電位Vdとの電位差|V0−Vd|が設定される。この電位差|V0−Vd|は「かぶりマージン」と呼ばれる。
そのため、良好な画質を実現するためには、地かぶりが発生せず、かつ、キャリアー付着が発生しない適正なかぶりマージンが確保される必要がある。つまり、帯電装置の帯電極電位(スコロトロン型帯電装置の場合はグリッド電位Vg)は、感光体の非画像部電位V0が適正なかぶりマージンを確保できる値となるように設定される。
一方で、表面電位計を備えていない画像形成装置の場合、感光体の耐久情報と設定すべき制御用かぶりマージンVMCとが対応付けられた補正用テーブルが予め用意されており、この補正用テーブルを参照して制御用かぶりマージンVMCが補正される。また、感光体等の像担持体上に基準画像となるトナーパターンを形成し、このトナーパターンの画像濃度に基づいて制御用かぶりマージンVMCを設定するようにした画像形成装置も提案されている(例えば特許文献2)。
また、オフィス分野の画像形成装置には、低価格化、小型化が要求されるため、装置コストの増大、装置の大型化を招くこととなる表面電位計を設置することは好ましくない。
所定の帯電極電位に保持される電極を有し、放電により前記感光体の表面を一様に帯電させる帯電装置と、
前記帯電装置による帯電後の前記感光体に対して露光する露光装置と、
前記所定の帯電極電位よりも制御用かぶりマージン分だけ小さい現像バイアス電位に保持される現像剤担持体を有し、前記露光装置による露光後の前記感光体に対してトナーを付着させる現像装置と、
像担持体上に形成された画像の画像濃度を検出する濃度検出部と、
現在の制御用かぶりマージンから初期補正量だけ減算した検出用かぶりマージンに基づいて前記帯電極電位を設定した状態で前記像担持体上にトナーパターンを形成させ、前記濃度検出部によって検出される前記トナーパターンの画像濃度に基づいて、前記制御用かぶりマージンを補正する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記濃度検出部によって検出される前記トナーパターンの画像濃度が、所定の範囲内であるか否かを判定し、
前記トナーパターンの画像濃度が前記所定の範囲内でない場合は、前記検出用かぶりマージンを段階的に変更して再設定し、再設定された検出用かぶりマージンに基づいて前記帯電極電位を設定した状態で前記像担持体上にトナーパターンを形成させ、前記トナーパターンの画像濃度が所定の範囲内となった時点の前記検出用かぶりマージンを用いて前記制御用かぶりマージンを補正することを特徴とする。
現在の制御用かぶりマージンから初期補正量だけ減算した検出用かぶりマージンに基づいて前記帯電極電位を設定した状態で像担持体上にトナーパターンを形成する第1の工程と、
前記第1の工程で形成されたトナーパターンの画像濃度を検出する第2の工程と、
前記第2の工程で検出されたトナーパターンの画像濃度に基づいて、前記制御用かぶりマージンを補正する第3の工程と、を備え、
前記第2の工程によって検出される前記トナーパターンの画像濃度が、所定の範囲内であるか否かを判定し、
前記トナーパターンの画像濃度が前記所定の範囲内でない場合は、前記検出用かぶりマージンを段階的に変更して再設定し、再設定された検出用かぶりマージンに基づいて前記帯電極電位を設定した状態で前記像担持体上にトナーパターンを形成させ、前記トナーパターンの画像濃度が所定の範囲内となった時点の前記検出用かぶりマージンを用いて前記制御用かぶりマージンを補正することを特徴とする。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図4は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置1の全体構成を示す図である。図5は、実施の形態に係る画像形成装置1の制御系の主要部を示す図である。
図4、5に示す画像形成装置1は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。画像形成装置1には、CMYKの4色に対応する感光ドラム413を中間転写ベルト421の走行方向(鉛直方向)に直列配置し、中間転写ベルト421に一回の手順で各色トナー像を順次転写させる縦型タンデム方式が採用されている。
すなわち、画像形成装置1は、感光ドラム413上に形成されたY(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の各色トナー像を中間転写ベルト421に転写(一次転写)し、中間転写ベルト421上で4色のトナー像を重ね合わせた後、用紙Sに転写(二次転写)することにより、画像を形成する。
カバレッジ情報及び現像剤の耐久情報等は、例えば画像形成部40における画像形成条件を設定する際に使用される。さらに本実施の形態では、カバレッジ情報又は現像剤の耐久情報は、後述するかぶりマージン補正処理においても使用される。すなわち、制御部100が、画像形成される画像のカバレッジ情報を監視するカバレッジ監視部、現像装置で用いられる現像剤の耐久情報を監視する現像剤監視部として機能する。
自動原稿給紙装置11は、原稿トレイに載置された原稿を搬送機構により搬送して原稿画像走査装置12へ送り出す。自動原稿給紙装置11により、原稿トレイに載置された多数枚の原稿の画像(両面を含む)を連続して読み取ることが可能となる。
原稿画像走査装置12は、自動原稿給紙装置11からコンタクトガラス上に搬送された原稿又はコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をCCD(Charge Coupled Device)センサー12aの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部10は、原稿画像走査装置12による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部30において所定の画像処理が施される。
電荷発生層は、電荷発生材料(例えばフタロシアニン顔料)を樹脂バインダー(例えばポリカーボネイト)に分散させた有機半導体からなり、露光装置411による露光を受けて一対の正電荷と負電荷を発生する。電荷輸送層は、正孔輸送性材料(電子供与性含窒素化合物)を樹脂バインダー(例えばポリカーボネート樹脂)に分散させたものからなり、電荷発生層で発生した正電荷を電荷輸送層の表面まで輸送する。
なお、電極クリーニング部83は、放電電極81を清掃するクリーニング部材を有していてもよい。
例えば、ドラム走行時間が100〜150時間で、所定の電位差ΔVdが600Vである場合、画像部電位Viは50Vと推定されるので、現像バイアス電位Vdは650Vに設定される。このとき、制御用かぶりマージンVMCを100Vとすると、グリッド電位Vgは750Vに設定される。
その後、用紙Sが二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト421上のトナー像が用紙Sに二次転写される。具体的には、トナーと逆極性の電圧(二次転写バイアス)を二次転写ローラー424に印加することにより、トナー像は用紙Sに静電的に転写される。トナー像が転写された用紙Sは定着部60に向けて搬送される。
なお、二次転写ローラー424に代えて、二次転写ローラーを含む複数の支持ローラーに、二次転写ベルトがループ状に張架された構成(いわゆるベルト式の二次転写ユニット)を採用してもよい。
給紙部51を構成する3つの給紙トレイユニット511〜513には、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙S(規格用紙、特殊用紙)が予め設定された種類ごとに収容される。
また、図7、図8に、制御用かぶりマージンの補正工程を模式的に示す。
なお、印刷ジョブの実行中に制御用かぶりマージンVMCの補正を行うタイミングとなった場合、印刷ジョブは一旦中断され、かぶりマージン補正処理が実行される。
しかし、グリッド電極82等に汚損が生じていれば、現在の制御用かぶりマージンVMC0が一定であっても、現在のかぶりマージンVMR0が適正値よりも大きく又は小さくなる虞がある。つまり、現在の制御用かぶりマージンVMC0は、適正ではないことになる。ただし、適正なかぶりマージンVMRが確保されていなくても、直ちに画像に地かぶりやキャリアー付着による劣化が生じるわけではない。
元の状態に比較して地かぶりが生じやすい状態となっているので、トナーパターンの画像濃度DTは本来の画像濃度よりも高くなる。本来の画像濃度とは、現在の制御用かぶりマージンVMCに基づいてグリッド電位Vgを設定してトナーパターンを形成したときの画像濃度である。
この画像濃度の適正範囲は、グリッド電極82等に汚損が生じていない状態で予め実験的に求められ、例えば記憶部72に格納される。画像濃度の適正範囲は、形成するトナーパターンの画像濃度(入力値)に応じて異なる範囲となることは言うまでもない。
画像濃度DTが0.15未満の場合、想定していたよりも地かぶりが少ないことになる。つまり、元の制御用かぶりマージンVMC0に基づいてグリッド電位Vgが設定された場合、かぶりマージンVMR0が適正値よりも大きくなり、キャリアー付着が生じやすい状態となっていることになる。したがって、この場合は、かぶりマージンVMRが小さくなるように、制御用かぶりマージンVMCを元の値(VMC0)よりも小さくする補正が行われる。具体的には、制御用かぶりマージンVMCの補正量を決定するために、検出用かぶりマージンVMDが段階的に小さく設定される。
画像濃度DTが0.25よりも大きい場合、想定していたよりも地かぶりが多いことになる。つまり、元の制御用かぶりマージンVMC0に基づいてグリッド電位Vgが設定された場合、かぶりマージンVMR0が適正値よりも小さくなり、地かぶりが生じやすい状態となっていることになる。したがって、この場合は、かぶりマージンVMRが大きくなるように、制御用かぶりマージンVMCを元の値(VMC0)よりも大きくする補正が行われる。具体的には、制御用かぶりマージンVMCの補正量を決定するために、検出用かぶりマージンVMDが段階的に大きく設定される。
例えば、検出用かぶりマージンVMDを10V減算する処理(ステップS107)が2回行われた場合、検出用かぶりマージンVMDは(VMC0−α−20[V])となっているので、ステップS109において、制御用かぶりマージンVMCは、(VMC0−20[V])に設定されることになる。
これに対して、特許文献2に開示されているように、元の制御用かぶりマージンVMC0に基づいて設定されたグリッド電位Vg0のままでトナーパターンを形成した場合、地かぶりは極めて生じにくいので、トナーパターンの画像濃度DTは本来のトナーパターンの画像濃度とほとんど変わらない。つまり、かぶりマージンVMRが適正範囲から外れかけていても、それを知得することはできない。
第1の実施の形態では、制御用かぶりマージンVMCが補正不能であると判定された場合(ステップS108で“YES”、ステップS111で“YES”)、かぶりマージン補正処理が終了する。これに対して、第2の実施の形態では、グリッド電極82の清掃を行った上で、改めて制御用かぶりマージンVMCの補正を行う。
なお、第2の実施の形態と第1の実施の形態とは、かぶりマージン補正処理が異なるだけであり、画像形成装置1の構成は同様であるので、詳細な説明は省略する。
ステップS209において制御用かぶりマージンVMCが設定されると、かぶりマージン補正処理は終了となる。これに伴い、中断されていた印刷ジョブが再開される。このとき、グリッド電位Vgは、補正後の制御用かぶりマージンVMC1に基づいて設定される。また、清掃回数CLはクリアされる(CL=0)。
実施例1では、NN環境(20℃、50%RH)にて、カバレッジ5%の画像を連続して画像形成する耐久試験を行った。
具体的には、実施例1−1では、耐久試験中に第1の実施の形態に係るかぶりマージン補正処理(図6参照)に従って制御用かぶりマージンVMCの補正を行った。また、実施例1−2では、耐久試験中に第2の実施の形態に係るかぶりマージン補正処理(図9、10参照)に従って制御用かぶりマージンVMCの補正を行った。実施例1−1、1−2ともに、かぶりマージン補正処理は10000枚印刷ごとに行い、画像濃度の適正範囲は0.15〜0.25とした。
そして、定期的に白地部の地かぶりをランク評価した。地かぶりランクは0〜6までの7段階で評価した。地かぶりランク3以下は、目視でも白地に地かぶりを確認できるレベルである。
これに対して、比較例1では、プリント枚数が800kpを超えたあたりから白地部に視認できる程度の地かぶりが発生した。
実施例2では、NN環境(20℃、50%RH)にて、カバレッジ20%の高カバレッジ画像を連続して画像形成する耐久試験を行った。制御用かぶりマージンVMCの補正は、第1の実施の形態に係るかぶりマージン補正処理(図6参照)に従って行い、画像濃度の適正範囲は表2に従って0.20〜0.35に設定した。そして、定期的に白地部の地かぶりをランク評価した。
また、比較例2として、表5に示す制御用かぶりマージン補正テーブルに従って制御用かぶりマージンVMCの補正を行い、実施例2と同様の耐久試験を行った。
実施例3では、100kpごとに使用環境をNN→LL→HH→NN→・・と定期的に変えて、カバレッジ5%の画像を連続して画像形成する耐久試験を行った。制御用かぶりマージンVMCの補正は、第1の実施の形態に係るかぶりマージン補正処理(図6参照)に従って行い、画像濃度の適正範囲は表3に従って使用環境に応じて設定した。そして、定期的に白地部の地かぶりをランク評価した。
また、比較例3として、表5に示す制御用かぶりマージン補正テーブルに従って制御用かぶりマージンVMCの補正を行い、実施例3と同様の耐久試験を行った。
実施例4では、実施例1と同様に、NN環境(20℃、50%RH)にて、カバレッジ5%の画像を連続して画像形成する耐久試験を行った。制御用かぶりマージンVMCの補正は、第1の実施の形態に係るかぶりマージン補正処理(図6参照)に従って行い、画像濃度の適正範囲は表4に従って現像剤の走行時間に応じて設定した。そして、定期的に白地部の地かぶりをランク評価した。
例えば、実施の形態では、帯電装置414がスコロトロン帯電装置で構成される場合について説明したが、本発明はコロトロン帯電装置などのコロナ放電型の帯電装置を備える画像形成装置に適用できる。コロトロン帯電装置の場合、放電電極の放電電位が帯電極電位となる。また、帯電ローラー、帯電ブラシ、又は帯電ブレード等を用いる近接放電型の帯電装置を備える画像形成装置に適用することもできる。
10 画像読取部
20 操作表示部
30 画像処理部
40 画像形成部
43 濃度検出部
44 温湿度検出部
50 用紙搬送部
60 定着部
80 帯電装置
81 放電電極
82 グリッド電極
83 電極クリーニング部
85 放電電圧印加部
86 グリッド電圧印加部
100 制御部
411 露光装置
412 現像装置
413 感光ドラム(感光体)
414 帯電装置
421 中間転写ベルト(像担持体)
Claims (16)
- 感光体と、
所定の帯電極電位に保持される電極を有し、放電により前記感光体の表面を一様に帯電させる帯電装置と、
前記帯電装置による帯電後の前記感光体に対して露光する露光装置と、
前記所定の帯電極電位よりも制御用かぶりマージン分だけ小さい現像バイアス電位に保持される現像剤担持体を有し、前記露光装置による露光後の前記感光体に対してトナーを付着させる現像装置と、
像担持体上に形成された画像の画像濃度を検出する濃度検出部と、
現在の制御用かぶりマージンから初期補正量だけ減算した検出用かぶりマージンに基づいて前記帯電極電位を設定した状態で前記像担持体上にトナーパターンを形成させ、前記濃度検出部によって検出される前記トナーパターンの画像濃度に基づいて、前記制御用かぶりマージンを補正する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記濃度検出部によって検出される前記トナーパターンの画像濃度が、所定の範囲内であるか否かを判定し、
前記トナーパターンの画像濃度が前記所定の範囲内でない場合は、前記検出用かぶりマージンを段階的に変更して再設定し、再設定された検出用かぶりマージンに基づいて前記帯電極電位を設定した状態で前記像担持体上にトナーパターンを形成させ、前記トナーパターンの画像濃度が所定の範囲内となった時点の前記検出用かぶりマージンを用いて前記制御用かぶりマージンを補正することを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御部は、前記濃度検出部によって検出される前記トナーパターンの画像濃度が、所定の範囲内であるか否かを判定し、
前記トナーパターンの画像濃度が前記所定の範囲の上限値よりも大きい場合は前記制御用かぶりマージンを現在の値よりも大きく設定し、
前記トナーパターンの画像濃度が前記所定の範囲の下限値よりも小さい場合は前記制御用かぶりマージンを現在の値よりも小さく設定し、
前記トナーパターンの画像濃度が前記所定の範囲内である場合は前記制御用かぶりマージンを初期補正量だけ減算する前の値のまま維持することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記制御部は、前記トナーパターンの画像濃度が前記所定の範囲の上限値よりも大きい場合は、前記検出用かぶりマージンを段階的に大きく再設定して前記像担持体上にトナーパターンを形成させ、前記トナーパターンの画像濃度が前記所定の範囲内となった時点の前記検出用かぶりマージンに、前記初期補正量を加算した値を前記制御用かぶりマージンとして設定し、
前記トナーパターンの画像濃度が前記所定の範囲の下限値よりも小さい場合は、前記検出用かぶりマージンを段階的に小さく再設定して前記像担持体上にトナーパターンを形成させ、前記トナーパターンの画像濃度が前記所定の範囲内となった時点の前記検出用かぶりマージンに、前記初期補正量を加算した値を前記制御用かぶりマージンとして設定することを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。 - 前記帯電装置は、前記電極を清掃するクリーニング部を有し、
前記クリーニング部は、前記検出用かぶりマージンを段階的に大きく又は小さく再設定しても、前記トナーパターンの画像濃度が前記所定の範囲内とならない場合に、前記電極を清掃することを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。 - 画像形成された画像のカバレッジ情報を監視するカバレッジ監視部を備え、
前記所定の範囲が、前記カバレッジ情報に基づいて設定されることを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の画像形成装置。 - 前記画像形成装置内の温湿度を検出する温湿度検出部を備え、
前記所定の範囲が、前記温湿度検出部による検出結果に基づいて設定されることを特徴とする請求項2から5のいずれか一項に記載の画像形成装置。 - 前記現像装置で用いられる現像剤の耐久情報を監視する現像剤監視部を備え、
前記所定の範囲が、前記現像剤の耐久情報に基づいて設定されることを特徴とする請求項2から6のいずれか一項に記載の画像形成装置。 - 前記トナーパターンは低濃度中間調のパッチ画像であることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 電極を所定の帯電極電位に保持して、放電により感光体の表面を一様に帯電させ、帯電後の前記感光体に対して露光し、現像剤担持体を前記所定の帯電極電位よりも制御用かぶりマージン分だけ小さい現像バイアス電位に保持することにより露光後の前記感光体に対してトナーを付着させる画像形成方法であって、
現在の制御用かぶりマージンから初期補正量だけ減算した検出用かぶりマージンに基づいて前記帯電極電位を設定した状態で像担持体上にトナーパターンを形成する第1の工程と、
前記第1の工程で形成されたトナーパターンの画像濃度を検出する第2の工程と、
前記第2の工程で検出されたトナーパターンの画像濃度に基づいて、前記制御用かぶりマージンを補正する第3の工程と、を備え、
前記第2の工程によって検出される前記トナーパターンの画像濃度が、所定の範囲内であるか否かを判定し、
前記トナーパターンの画像濃度が前記所定の範囲内でない場合は、前記検出用かぶりマージンを段階的に変更して再設定し、再設定された検出用かぶりマージンに基づいて前記帯電極電位を設定した状態で前記像担持体上にトナーパターンを形成させ、前記トナーパターンの画像濃度が所定の範囲内となった時点の前記検出用かぶりマージンを用いて前記制御用かぶりマージンを補正することを特徴とする画像形成方法。 - 前記第2の工程によって検出される前記トナーパターンの画像濃度が、所定の範囲内であるか否かを判定し、
前記トナーパターンの画像濃度が前記所定の範囲の上限値よりも大きい場合は前記制御用かぶりマージンを現在の値よりも大きく設定し、
前記トナーパターンの画像濃度が前記所定の範囲の下限値よりも小さい場合は前記制御用かぶりマージンを現在の値よりも小さく設定し、
前記トナーパターンの画像濃度が前記所定の範囲内である場合は前記制御用かぶりマージンを初期補正量だけ減算する前の値のまま維持することを特徴とする請求項9に記載の画像形成方法。 - 前記トナーパターンの画像濃度が前記所定の範囲の上限値よりも大きい場合は、前記検出用かぶりマージンを段階的に大きく再設定して前記像担持体上にトナーパターンを形成させ、前記トナーパターンの画像濃度が前記所定の範囲内となった時点の前記検出用かぶりマージンに、前記初期補正量を加算した値を前記制御用かぶりマージンとして設定し、
前記トナーパターンの画像濃度が前記所定の範囲の下限値よりも小さい場合は、前記検出用かぶりマージンを段階的に小さく再設定して前記像担持体上にトナーパターンを形成させ、前記トナーパターンの画像濃度が前記所定の範囲内となった時点の前記検出用かぶりマージンに、前記初期補正量を加算した値を前記制御用かぶりマージンとして設定することを特徴とする請求項10に記載の画像形成方法。 - 前記検出用かぶりマージンを段階的に大きく又は小さく再設定しても、前記トナーパターンの画像濃度が前記所定の範囲内とならない場合に、前記電極を清掃することを特徴とする請求項11に記載の画像形成方法。
- 画像形成された画像のカバレッジ情報を監視し、
前記所定の範囲が、前記カバレッジ情報に基づいて設定されることを特徴とする請求項10から12のいずれか一項に記載の画像形成方法。 - 前記画像形成装置内の温湿度を検出し、
前記所定の範囲が、前記温湿度の検出結果に基づいて設定されることを特徴とする請求項10から13のいずれか一項に記載の画像形成方法。 - 露光後の前記感光体に対してトナーを付着させる現像装置で用いられる現像剤の耐久情報を監視し、
前記所定の範囲が、前記現像剤の耐久情報に基づいて設定されることを特徴とする請求項10から14のいずれか一項に記載の画像形成方法。 - 前記トナーパターンは低濃度中間調のパッチ画像であることを特徴とする請求項9から15のいずれか一項に記載の画像形成方法。
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