JP6447878B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

ある画像形成装置は、感光体ドラムや現像ローラーの偏心に起因するトナー濃度変動を抑制するために、現像バイアスによる交流電流の値を検出し、検出した交流電流の値に基づいて、現像バイアスにおける直流電圧成分を調整して、トナー濃度調整を行っている（例えば特許文献１参照）。

つまり、偏心に起因して感光体ドラムと現像ローラーとの間の距離が変化するため、両者間の静電容量も変化する。両者間の静電容量の変化に応じて、現像バイアスによる交流電流の値が変化するため、その交流電流の値に基づいて、感光体ドラムや現像ローラーの偏心に起因するトナー濃度変動を抑制するように、トナー濃度が補正される。

特開平９−５４４８７号公報

しかしながら、上述の画像形成装置では、主走査方向（つまり、感光体ドラムおよび現像ローラーの軸方向）において全体的にトナー濃度調整が行われるため、主走査方向においてトナー濃度変動が発生している場合、主走査方向におけるトナー濃度変動が十分に抑制されない。

例えば、感光体ドラムの軸と現像ローラーの軸が平行ではなく、その一方が他方に対して傾いている場合、主走査方向における印字可能領域の一方の端部のトナー濃度が他方の端部のトナー濃度より高くなるが、そのようなトナー濃度変動は上述の画像形成装置では抑制されない。同様に、感光体ドラムの軸または現像ローラーの軸が湾曲している（撓んでいる）場合、主走査方向における印字可能領域の中心部のトナー濃度が両端部のトナー濃度より高くなるが、そのようなトナー濃度変動は上述の画像形成装置では抑制されない。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、トナー濃度センサーを使用せずに、局所的なトナー濃度を検出することでトナー濃度変動を抑制する画像形成装置を得ることを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、感光体ドラムと、前記感光体ドラムに光線を照射して前記感光体ドラム上に静電潜像を形成する露光装置と、前記感光体ドラム上の静電潜像にトナーを付着させトナー像を現像する現像ローラーと、前記現像ローラーに現像バイアスを印加する現像バイアス電源回路と、前記現像バイアス電源回路と現像ローラーとの間で導通する直流電流を検出する直流電流検出回路と、トナー濃度調整のために、前記露光装置に、調整用パッチの静電潜像を形成させ、前記現像ローラーが前記調整用パッチの静電潜像に前記トナーを付着させる際の前記直流電流の値を前記直流電流検出回路で測定し、測定した前記直流電流の値に基づいて、トナー濃度調整を行う制御回路とを備える。そして、前記制御回路は、トナー濃度調整のために、前記露光装置に、少なくとも３つの調整用パッチの静電潜像を、主走査方向および副走査方向のどちらにおいても互いに重ならないように、かつ、副走査方向において前記現像ローラーの外周長ごとに順次形成させ、前記現像ローラーが前記少なくとも３つの調整用パッチの静電潜像に前記トナーを付着させる際の前記直流電流の値を前記直流電流検出回路で測定し、前記少なくとも３つの調整用パッチに対応する測定した前記直流電流の複数の値に基づいて、主走査方向におけるトナー濃度調整を行う。前記少なくとも３つの調整用パッチの静電潜像のうちの１つは、印字可能幅の中心と一方の端との間に配置され、前記少なくとも３つの調整用パッチの静電潜像のうちの別の１つは、前記印字可能幅の中心と他方の端との間に配置される。

本発明によれば、トナー濃度センサーを使用せずに、局所的なトナー濃度を検出することでトナー濃度変動を抑制する画像形成装置が得られる。

本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成を示す側面図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気的な構成を示すブロック図である。 図３は、図１および図２に示す画像形成装置の動作について説明するフローチャートである。 図４は、図１および図２に示す画像形成装置において感光体ドラム１上に形成される調整パッチについて説明する図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成を示す側面図である。図２は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気的な構成を示すブロック図である。

図１および図２に示す画像形成装置は、プリンター、ファクシミリ装置、複写機、複合機などといった、電子写真方式の印刷機能を有する装置である。この実施の形態の画像形成装置は、タンデム方式のカラー現像装置を有する。このカラー現像装置は、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの各色について、感光体ドラム１、帯電器２、露光装置３、現像器４、転写ローラー５、クリーニングユニット６、図示せぬ除電器を有する。
なお、この画像形成装置は、感光体ドラム１、中間転写ベルト７などにおけるトナー像のトナー濃度を検出するトナー濃度センサーを備えていない。

図１において、感光体ドラム１は、円筒状の感光体であり、その表面に、露光装置３によって静電潜像を形成される像担持体である。感光体ドラム１には、アモルファスシリコン感光体などの無機感光体が使用される。

帯電器２は、プロセス条件に基づいて感光体ドラム１の表面を帯電させる。

露光装置３は、感光体ドラム１へレーザー光線を照射して感光体ドラム１上に静電潜像を形成する装置である。露光装置３は、レーザー光線の光源であるレーザーダイオード、そのレーザー光線を感光体ドラム１へ導く光学素子（レンズ、ミラー、ポリゴンミラーなど）を有する。

現像器４は、現像ローラー２１を備え、現像ローラー２１は、感光体ドラム１上の静電潜像にトナーを付着させトナー像を現像する。

転写ローラー５は、感光体ドラム１上のトナー像を中間転写ベルト７上に転写させる。クリーニングユニット６は、中間転写ベルト７へのトナー像の転写後に感光体ドラム１上に残留したトナーを回収する。中間転写ベルト７は、感光体ドラム１に接触し、感光体ドラム１上のトナー像を転写される環状の中間転写体である。中間転写ベルト７は、駆動ローラー等に張架され、駆動ローラーからの駆動力によって周回していく。

転写ローラー１２は、給紙トレイなどの給紙部１１から搬送されてくる用紙を中間転写ベルト７に接触させ、中間転写ベルト７上のトナー像を用紙に転写する。なお、トナー像を転写された用紙は、定着器１３へ搬送され、トナー像が用紙へ定着される。

図２において、制御回路３１は、感光体ドラム１、中間転写ベルト７などを動作させるためのモーターを駆動する駆動回路、帯電器２、露光装置３、現像器４などに電気的に接続されており、これらを制御することで、設定されているプロセス条件に従って、静電潜像の形成、トナー像の現像などを含む印刷処理を実行させる。制御回路３１は、マイクロプロセッサー、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などで実現される。

現像バイアス電源回路３２は、制御回路３１により指定された現像バイアスを現像ローラー２１に印加する電源回路である。

この実施の形態では、現像バイアス電源回路３２は、直流出力回路４１および交流出力回路４２を備え、制御回路３１により指定された直流電圧および交流電圧（例えば矩形波）を重畳して得られる現像バイアスを現像ローラー２１へ印加する。

直流電流検出回路３３は、現像バイアス電源回路３２と現像ローラー２１との間で導通する直流電流を検出する回路である。

この実施の形態では、例えば図２に示すように、直流電流検出回路３３は、検出対象の電流が導通する電流検出抵抗Ｒｓと、電流検出抵抗Ｒｓに掛かる電圧から交流成分を除去するＣＲローパスフィルターと、ＣＲローパスフィルターの出力を増幅する増幅器ＡＭＰとを備える。

そして、制御回路３１は、トナー濃度調整のために、露光装置３に、調整用パッチの静電潜像を形成させ、現像ローラー２１が調整用パッチの静電潜像にトナーを付着させる際に導通する直流電流の値を直流電流検出回路３３で測定し、測定した直流電流の値に基づいて、トナー濃度調整を行う。なお、調整用パッチは、所定形状および所定濃度（例えば最大濃度）を有するトナー像である。

例えば、制御回路３１は、露光装置３に、基準濃度に対応する調整用パッチの静電潜像を形成させ、基準濃度に対応する基準直流電流値と測定した直流電流値とを比較することで、その調整用パッチの位置の濃度補正係数を決定し、その濃度補正係数に基づいてその調整用パッチの位置のトナー濃度調整を行う。なお、調整用パッチ以外の位置の濃度補正係数は、例えば、調整用パッチの位置の濃度補正係数に基づいて補間によって求められる。

例えば、基準直流電流値と測定した直流電流値との比を濃度補正係数とし、印刷画像データにおけるその調整用パッチの位置の画素についての画素値や露光出力値に濃度補正係数を乗じることでその画素値や露光出力値を補正してトナー濃度調整を行ってもよいし、基準直流電流値と測定した直流電流値との差を濃度補正係数とし、印刷画像データにおけるその調整用パッチの位置の画素についての画素値や露光出力値に対して濃度補正係数を加算または減算することでその画素値や露光出力値を補正してトナー濃度調整を行ってもよい。

なお、上述の場合、基準直流電流値を、実験などで予め正確に特定してもよいし、印字可能領域の中心部の調整用パッチについて測定された直流電流値を、基準直流電流値としてもよいし、すべての調整用パッチについて測定された直流電流値の平均値を、基準直流電流値としてもよい。

また、この実施の形態では、制御回路３１は、トナー濃度調整のために、露光装置３に、複数の調整用パッチの静電潜像を、主走査方向および副走査方向のどちらにおいても互いに重ならないように形成させ（つまり、主走査方向および副走査方向のどちらにおいても、複数の調整用パッチの静電潜像を、それぞれに固有の位置に形成させ）、現像ローラー２１が複数の調整用パッチの静電潜像にトナーを付着させる際の直流電流の値を直流電流検出回路３３で測定し、その複数の調整用パッチに対応する測定した直流電流の複数の値に基づいて、主走査方向におけるトナー濃度分布を特定し、特定したトナー濃度分布に応じたトナー濃度調整を主走査方向において行う。

さらに、この実施の形態では、制御回路３１は、露光装置３に、上述の複数の調整用パッチの静電潜像を、副走査方向において現像ローラー２１の外周長（つまり、軸に対して垂直な断面の直径と円周率との積で得られる長さ）ごとに順次形成させる。これにより、複数の調整用パッチの現像が、現像ローラー２１の外周面の同一箇所で行われるため、現像ローラー２１の周方向における現像特性変動の影響を受けずに済む。

なお、制御回路３１は、露光装置３に、少なくとも３つの調整用パッチの静電潜像を、主走査方向および副走査方向のどちらにおいても互いに重ならないように形成させ、その少なくとも３つの調整用パッチの静電潜像のうちの１つは、印字可能幅の中心と一方の端との間に配置され、その少なくとも３つの調整用パッチの静電潜像のうちの別の１つは、印字可能幅の中心と他方の端との間に配置されるようにしてもよい。これにより、感光体ドラム１および現像ローラー２１の一方または両方が湾曲している場合でも、トナー濃度変動を効果的に抑制できる。

次に、主走査方向におけるトナー濃度分布を特定しそのトナー濃度分布に基づいてトナー濃度を調整するための上記画像形成装置の動作について説明する。図３は、図１および図２に示す画像形成装置の動作について説明するフローチャートである。図４は、図１および図２に示す画像形成装置において感光体ドラム１上に形成される調整パッチについて説明する図である。

制御回路３１は、順番に、ｉ番目の調整用パッチ１０１−ｉについて、主走査方向の形成位置Ｘｉを特定し、露光装置３を制御して、その位置Ｘｉを指定して、特定のタイミングでその位置Ｘｉに調整用パッチ１０１−ｉの静電潜像を形成する（ステップＳ１）。そして、制御回路３１は、直流電流検出回路３３で、現像ローラー２１の導通直流電流を監視し、調整用パッチ１０１−ｉの現像時の導通直流電流の値を検出する（ステップＳ２）。

そして、制御回路３１は、所定数Ｎ（Ｎ＞１）の調整用パッチ１０１−１〜１０１−Ｎを現像したか否かを判定し（ステップＳ２）、現像していない調整用パッチ１０１−ｉがある場合、ステップＳ１に戻り、次の調整用パッチ１０１−（ｉ＋１）について同様に上述の処理を実行する。その際、制御回路３１は、その調整用パッチについて、露光装置３で、その調整用パッチ１０１−（ｉ＋１）と１つ前の調整用パッチ１０１−ｉとの間隔が現像ローラー２１の外周長となるタイミングで、その調整用パッチ１０１−（ｉ＋１）の静電潜像を形成する。これにより、調整用パッチ１０１−１〜１０１−Ｎは、現像ローラー２１の外周面における同一の箇所で現像される。

例えば図４に示すように、３つの調整用パッチ１０１−１〜１０１−３が主走査方向および副走査方向において等間隔で現像される。

そして、所定数Ｎの調整用パッチ１０１−１〜１０１−Ｎの現像が完了すると、制御回路３１は、所定数Ｎの調整用パッチ１０１−１〜１０１−Ｎの現像時の導通直流電流の値に基づいて、主走査方向におけるトナー濃度変動（トナー濃度分布）を特定し（ステップＳ４）、特定したトナー濃度変動（トナー濃度分布）に基づいて、主走査方向における各位置における濃度補正係数を特定する（ステップＳ５）。

そして、制御回路３１は、印刷画像データに基づく画像の印刷処理を行うときに、上述のようにして特定した濃度補正係数に基づいて、画像の各位置に対応する濃度補正係数で画像の各位置についての印刷画像データの値や露光装置３の露光出力を調整してトナー濃度の調整を行いつつ印刷処理を進行する。

以上のように、上記実施の形態によれば、現像バイアス電源回路３２は、現像ローラー２１に現像バイアスを印加する。直流電流検出回路３３は、現像バイアス電源回路３２と現像ローラー２１との間で導通する直流電流を検出する。そして、制御回路３１は、トナー濃度調整のために、露光装置３に、調整用パッチの静電潜像を感光体ドラム１上に形成させ、現像ローラー２１が調整用パッチの静電潜像にトナーを付着させる際の直流電流の値を直流電流検出回路３３で測定し、測定した直流電流の値に基づいて、トナー濃度調整を行う。

これにより、トナー濃度センサーを使用せずに、主走査方向における局所的なトナー濃度を検出することで主走査方向におけるトナー濃度変動が抑制される。

なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。

例えば、上記実施の形態において、制御回路３１は、主走査方向における１つの位置に対して、互いに異なる複数の階調レベルに対応する複数の調整用パッチの静電潜像を形成させ、現像ローラー２１が当該複数の調整用パッチの静電潜像にトナーを付着させる際の直流電流の値を直流電流検出回路３３で測定し、測定した直流電流の複数の値に基づいて、トナー濃度の階調調整を行うようにしてもよい。

その際、主走査方向における複数の位置に対して、階調調整用の調整用トナーパッチを現像する場合、互いに異なる複数の階調レベルに対応する複数の調整用パッチを１つのパッチセットとして、パッチセット同士が、主走査方向および副走査方向のどちらにおいても重ならないように、パッチセット内の各調整用パッチの静電潜像が形成される。なお、パッチセット内で、複数の階調レベルに対応する複数の調整用パッチは、空間的に連続して形成されてもよいし、所定の一定間隔で間欠的に形成されるようにしてもよい。

本発明は、例えば、電子写真方式の画像形成装置に適用可能である。

１ 感光体ドラム
３ 露光装置
２１ 現像ローラー
３１ 制御回路
３２ 現像バイアス電源回路
３３ 直流電流検出回路

Claims (2)

1. 感光体ドラムと、
   前記感光体ドラムに光線を照射して前記感光体ドラム上に静電潜像を形成する露光装置と、
   前記感光体ドラム上の静電潜像にトナーを付着させトナー像を現像する現像ローラーと、
   前記現像ローラーに現像バイアスを印加する現像バイアス電源回路と、
   前記現像バイアス電源回路と現像ローラーとの間で導通する直流電流を検出する直流電流検出回路と、
   トナー濃度調整のために、前記露光装置に、調整用パッチの静電潜像を形成させ、前記現像ローラーが前記調整用パッチの静電潜像に前記トナーを付着させる際の前記直流電流の値を前記直流電流検出回路で測定し、測定した前記直流電流の値に基づいて、トナー濃度調整を行う制御回路と、
   を備え、
   前記制御回路は、トナー濃度調整のために、前記露光装置に、少なくとも３つの調整用パッチの静電潜像を、主走査方向および副走査方向のどちらにおいても互いに重ならないように、かつ、副走査方向において前記現像ローラーの外周長ごとに順次形成させ、前記現像ローラーが前記少なくとも３つの調整用パッチの静電潜像に前記トナーを付着させる際の前記直流電流の値を前記直流電流検出回路で測定し、前記少なくとも３つの調整用パッチに対応する測定した前記直流電流の複数の値に基づいて、主走査方向におけるトナー濃度調整を行い、
   前記少なくとも３つの調整用パッチの静電潜像のうちの１つは、印字可能幅の中心と一方の端との間に配置され、前記少なくとも３つの調整用パッチの静電潜像のうちの別の１つは、前記印字可能幅の中心と他方の端との間に配置されること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御回路は、主走査方向における１つの位置に対して、複数の階調レベルに対応する複数の調整用パッチの静電潜像を形成させ、前記現像ローラーが当該複数の調整用パッチの静電潜像に前記トナーを付着させる際の前記直流電流の値を前記直流電流検出回路で測定し、測定した前記直流電流の複数の値に基づいて、トナー濃度の階調調整を行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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