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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−11189(P2007−11189A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−194783(P2005−194783)
出願日 平成17年7月4日(2005.7.4)
代理人 【識別番号】100076967
【弁理士】
【氏名又は名称】杉信 興
発明者 山 下 英 俊
要約 課題
画像濃度調整を安定したものとする。

解決手段
感光体,帯電手段,感光体をレーザ光で主走査x方向に露光走査する書込み光学ユニット,現像手段、および、転写手段を備える画像形成装置において、光学ユニットを用いて感光体に、x方向に延び、副走査y方向に所定ピッチで分布する複数の横線で構成される横線パターンパッチの静電潜像を形成するパターン潜像生成手段;該静電潜像の電位を検出する電位センサ;検出電位に基づいて電位操作パラメータを調整する手段;前記横線パターンパッチ画像のトナー量を検出するトナー量センサ;および、検出トナー量に基づいて、現像濃度を調整する手段;を備える。パッチの横線の長さの間LDを直流点灯。電位操作パラメータはLD駆動電流値、現像濃度の調整はトナー補給。電位検出用パッチと、トナー量検出用パッチとは、同一形状の横線パターンパッチ。
特許請求の範囲
【請求項1】
感光体,該感光体を荷電する帯電手段,前記感光体をレーザ光で主走査方向に露光走査する書込み光学ユニット,該走査露光により前記感光体に形成した静電顕像をトナー像に顕像化する現像手段、および、該トナー像を直接に又は中間転写体を介して間接に用紙上に転写する転写手段を備える画像形成装置において、
前記書込み光学ユニットを用いて前記感光体に、前記主走査方向に延び、該主走査方向と直交する副走査方向に所定ピッチで分布する複数の横線で構成される横線パターンパッチの静電潜像を形成するパターン潜像生成手段;
前記横線パターンパッチの静電潜像の電位を検出する電位センサ;
該電位センサが検出した電位に基づいて、該電位を設定値とするように該電位に影響する電位操作パラメータを調整する電位調整手段;
前記パターン潜像生成手段が形成した横線パターンパッチの静電潜像を前記現像手段が顕像化したトナー像の、トナー量を検出するトナー量センサ;および、
該トナー量センサが検出したトナー量に基づいて、該トナー量を設定値とするように該トナー量に影響する現像濃度を調整する濃度調整手段;
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
前記書込み光学ユニットは、レーザ発光素子およびそれを点灯駆動するドライバを含み、前記横線パターンパッチの横線の長さの間前記レーザ発光素子を直流点灯する;請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項3】
前記電位操作パラメータは、前記レーザ発光素子の点灯電流値である;請求項2に記載の画像形成装置。
【請求項4】
前記濃度調整手段は、前記現像手段にトナーを補給するトナー供給手段を含み、前記トナー量センサが検出したトナー量に基づいて、該トナー量を設定値とするように前記現像手段にトナーを補給する;請求項1乃至3のいずれか1つに記載の画像形成装置。
【請求項5】
前記パターン潜像生成手段が前記電位調整手段により電位操作パラメータを調整するために用いる前記横線パターンパッチと、前記濃度調整手段により現像濃度を調整するために用いる前記横線パターンパッチとは、同一パターンである;請求項1乃至4のいずれか1つに記載の画像形成装置。
【請求項6】
前記電位センサは、前記感光体上の横線パターンパッチの静電潜像の電位を検出する;請求項1乃至5のいずれか1つに記載の画像形成装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
この発明は、荷電した感光体に画像光を露光して静電潜像を形成し該静電潜像を現像してトナー像として、用紙に直接に、又は中間転写体を介して間接に、転写する画像形成装置に関し、特に、記録濃度調整に関する。この画像形成装置は、プリンタ,複写機およびファクシミリ装置に用いることができる。
【背景技術】
【0002】
【特許文献1】特開平8−123111号公報
【特許文献2】特開平8−123112号公報
【特許文献3】特開2001−194845号公報
【特許文献4】特開2002−273932号公報
【特許文献5】特開2003−215863号公報。
【0003】
特許文献1には、感光体に静電潜像パターンを形成して電位センサでパターン電位を検出して検出電位に対応して現像ポテンシャルが基準値になるように現像バイアス電圧を調整し、調整した現像バイアス電圧で静電潜像パターンを現像したトナーパターンのトナー付着量をPセンサで検出して、検出したトナー付着量に基づいて、トナー付着量が基準値になるようにトナー補給量を制御する画像濃度制御方法、が記載されている。
【0004】
特許文献2には、テストパターンを感光体に投影してテストパターンのトナー像を感光体に形成して、テストパターントナー像濃度と地肌濃度をPセンサで検出して、これらの検出値に基づいて現像器へのトナー補給量を制御し、地肌濃度が基準値を超えると感光体の帯電電位を変更する画像濃度制御方法、が記載されている。
【0005】
特許文献3には、横線と縦線の記録線幅を等しくするために、主走査方向に伸びる複数の線画像からなるパッチ潜像と、副走査方向に伸びる複数の線画像からなるパッチ潜像を感光体上に形成して、各パッチ潜像のトナー像の濃度を反射光量センサで検出して、両パッチの検出濃度に応じてレーザ駆動電流値を制御する、との提案が記載されている。
【0006】
特許文献4には、感光体をレーザ露光して電位センサで露光部の電位を検出して、検出電位に基づいてそれが所望値になるように、レーザ素子の駆動電流を調整し、レーザ素子の温度を検出して、レーザ素子の温度変化量が設定値以上になる度に、レーザ素子の駆動電流の調整を実行する画像形成装置が記載されている。
【0007】
特許文献5には、主走査方向に延びる複数本の1ドットラインで構成されるパッチ画像を形成してその濃度を検出して、検出濃度に基づいて現像バイアス電位を最適に設定してから、パッチ画像を形成してその濃度をパッチセンサPSで測定し、それが目標濃度となる露光エネルギーEを求め、設定する画像形成装置が記載されている(0045〜0049)。
【0008】
近年の画像形成装置は、高速化かつ高安定化の傾向が進んできている。特に出力画像を高安定化させるには、感光体上もしくは転写装置の画像濃度を検出し、その検出値から最適な作像電界とトナー補給量を制御する必要がある。しかし、機械の高速化につれて、実際に画像濃度を検出する時間も短くすることが要求されるようになり、近年、短時間かつ最適な画像濃度の安定制御方法が重要な課題となってきている。また、画像形成装置の高速化に対応するには、その中の現像装置において現像ローラをそれだけ早く回転させることで、高速作像を行わなくてはならない。ここで、現像ローラが高速に回転するにつれ、現像ローラ上のトナーが遠心力により飛翔しやすくなってしまい、それが実際に飛翔して感光体もしくは紙上に移ると“地肌汚れ画像”という不具合が発生してしまう。トナー飛翔は、現像ローラと感光体間に印加する電界が交番電界の時、トナーが現像領域外でもキャリアから離れてしまうことで起こりやすいので、現像ローラと感光体間には直流電界をかけることが望ましい。ただし、現像ローラと感光体間には直流電界を使用すると、交番電界よりもトナーの現像能力自体も弱くなることから、直流電界を使用するときには、現像能力確保のために何らかの手段をとらなくてはならない。
【0009】
主にトナー濃度を上げるか、現像ローラの回転速度を上げる、もしくは現像ローラと感光体間の距離を短くするのが一般的である。いずれにしろ、現像領域に多くのトナー量を確保しておくことが必要になり、そのためにも現像装置へのトナー補給量の調整が重要になってくる。
【0010】
ここで、トナー補給制御では、プリントにより消費した分(画像面積分)だけ、トナー補給を行えばよいだけなのであるが、画像データ(ライン/ベタ,低画像面積),通紙モード(1枚印刷,連続印刷)等の誤差要因に加えて,環境変動による現像能力(トナー濃度,現像ポテンシャル)のばらつき,及び補給装置における補給能力のばらつき等により、単に記録量(記録画素カウント)に比例した補給制御(画素比例制御)だけでは、画像濃度を一定に制御することが難しい。
【0011】
そこで、画像濃度を一定に制御するための補助手段として、非画像部にパターンを作成し、そのトナー付着量が一定となるように、トナー補給量のコントロールを行う制御機構を持たせる方法がある(例えば特許文献1および2)。この付着量検知パターン(以下、Pパターン)として、図9に示す、ベタ画像のパッチパターン(以下、ベタパッチパターン)が使用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
しかし、ベタパッチパターンは、特に現像ローラと感光体間に直流電圧を使用する場合など、電界のエッジ効果の影響で、パッチのエッジ部は濃いが中心部は少し薄めになるという現象が発生してしまう。また、通常トナーの付着量検知はトナーの正反射光成分と拡散光成分から検知するが、Bkトナーは拡散光成分が微小であるため、正反射光成分から付着量を算出する。この正反射成分は付着量が多い時は付着量が多いと検知感度が鈍ってしまう不具合があり、一般的にBkの付着量検知パターンは中間調濃度の画像を出力して検知している。
【0013】
また、感光体上においても、レーザダイオード(LD)が発生したレーザビームによってパッチパターンを露光し、該パッチパターン領域が狙いの作像電界になるようにLDパワーを調節するが、このパッチパターンも、ベタパッチパターンにすると作像電界が飽和し、数値が読取れなくなるため、パッチパターン露光のLDパワーは、中間調濃度相当の作像電界を与えるレベルである。
【0014】
ところが、中間調濃度の顕像を発生する、露光パッチパターンを使用することには、以下の問題点がある。すなわち、画像形成装置の印刷スピードの高速化に伴い、LDはより高速なパルス点灯を要求されるようになり、そのため高速のオン/オフが必要となるが、LDの点灯開始から目標光量まで達するまでの特性として、数nsの時間が掛かったり(図6の(a))、また逆にオーバーシュートが発生したりする(図6の(b))。したがってパルス点灯になると、図7の(a),(b)のように直流点灯時と比べ、光量が不足したり、逆に過剰になったりする。さらに中間調はこのパルス幅を任意に調整し表現されるので(例:図8)、そのパルス幅と感光体に露光されるLD露光量が正比例の関係にならなくなる。
【0015】
また通常、中間転写トナー付着量調整(トナー濃度調整)と感光体表面電位調整(LDパワー調整)は、互いが影響しあう場合が多い。したがって、もし互いに違う階調のパッチパターンを使用し、階調表現のパルス幅と感光体の露光量が正比例と考え設計した場合、実際には階調表現のパルス幅と感光体の露光量が正比例しないため、感光体表面電位調整(LDパワー調整)後に中間転写トナー付着量調整(トナー濃度調整)のパッチパターンを書く時、想定した中間調パワーにはなっていないため、トナー濃度調整が混乱して、過剰にトナーを補給したり、逆にトナー補給量が少なすぎるということが起きるおそれがある。
【0016】
本発明は、画像濃度調整を安定したものとすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0017】
(1)感光体(40),該感光体を荷電する帯電手段(18),前記感光体をレーザ光で主走査方向に露光走査する書込み光学ユニット(21,512),該走査露光により前記感光体に形成した静電顕像をトナー像に顕像化する現像手段(18)、および、該トナー像を直接に又は中間転写体を介して間接に用紙上に転写する転写手段(10,62,22)を備える画像形成装置において、
前記書込み光学ユニット(21,512)を用いて前記感光体(40)に、前記主走査方向(x)に延び、該主走査方向と直交する副走査方向(y)に所定ピッチで分布する複数の横線で構成される横線パターンパッチの静電潜像を形成するパターン潜像生成手段(510,512);
前記横線パターンパッチの静電潜像の電位を検出する電位センサ(217);
該電位センサが検出した電位に基づいて、該電位を設定値とするように該電位に影響する電位操作パラメータを調整する電位調整手段(510,512);
前記パターン潜像生成手段が形成した横線パターンパッチの静電潜像を前記現像手段が顕像化したトナー像の、トナー量を検出するトナー量センサ(218);および、
該トナー量センサが検出したトナー量に基づいて、該トナー量を設定値とするように該トナー量に影響する現像濃度を調整する濃度調整手段(510,513);
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【0018】
なお、理解を容易にするために括弧内には、図面に示し後述する実施例の対応要素の符号を、例示として参考までに付記した。
【発明の効果】
【0019】
パッチの静電潜像の電位を検出して電位操作パラメータを調整し、パッチの現像画像のトナー量を検出してトナー量に影響する現像濃度を調整するので、該現像濃度の調整が感光体の潜像電位の影響を受ける可能性が低い。電位操作パラメータの調整に用いるパッチが主走査方向(x)に延び、副走査方向(y)に所定ピッチで分布する複数の横線で構成される横線パターンパッチであるので、各横線の静電潜像電位が均等になってパッチの副走査方向の静電潜像電位の包絡値(又は平均値)が安定し、パッチ電位を安定して正確に検出することができ、安定し信頼性が高い電位操作パラメータの調整が可能になる。
【0020】
したがって、パッチの現像画像のトナー量を検出してトナー量に影響する現像濃度を調整する現像濃度調整が、感光体の帯電電位のばらつきによって不安定になる可能性が低く、該現像濃度調整を安定に実行することができる。この現像濃度調整に用いるパッチも、主走査方向(x)に延び、副走査方向(y)に所定ピッチで分布する複数の横線で構成される横線パターンパッチであるので、各横線の静電潜像電位が均等になってパッチの副走査方向の静電潜像電位の包絡値(又は平均値)が安定し、それを現像したパッチ画像(トナー像)のトナー量が、現像手段の現像特性に正確に対応するので、安定し信頼性が高い現像濃度調整が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
(2)前記書込み光学ユニット(21,512)は、レーザ発光素子(LD)およびそれを点灯駆動するドライバ(74)を含み、前記横線パターンパッチの横線の長さの間前記レーザ発光素子を直流点灯する;上記(1)に記載の画像形成装置。これによれば、パッチ露光のとき、横線の長さの間レーザ発光素子(LD)の光量が安定かつ一定に連続保持され、パルス点灯の場合の立上り時間遅れやオーバーシュートのばらつきによる光量変動がなく、パッチの静電潜像の電位の安定性が高い。したがって上記(1)に記述した電位操作パラメータの調整および現像濃度調整が安定し、信頼性が高い。
【0022】
(3)前記電位操作パラメータは、前記レーザ発光素子(LD)の点灯電流値(i1)である;上記(2)に記載の画像形成装置。本発明の他の実施態様では、点灯電流値(i1)とともに、あるいは点灯電流値(i1)に加えて、帯電手段により感光体を帯電する帯電電圧を電位操作パラメータとする。
【0023】
(4)前記濃度調整手段は、前記現像手段にトナーを補給するトナー供給手段を含み、前記トナー量センサが検出したトナー量に基づいて、該トナー量を設定値とするように前記現像手段にトナーを補給する;上記(1)乃至(3)のいずれか1つに記載の画像形成装置。他の態様では、前記濃度調整手段は、検出したトナー量に基づいて、該トナー量を設定値とするように前記現像手段の現像バイアスを調整し、現像バイアスが設定範囲を外れるときに現像手段にトナーを補給する。
【0024】
(5)前記パターン潜像生成手段が前記電位調整手段により電位操作パラメータを調整するために用いる前記横線パターンパッチと、前記濃度調整手段により現像濃度を調整するために用いる前記横線パターンパッチとは、同一パターンである;上記(1)乃至(4)のいずれか1つに記載の画像形成装置。これによれば、同一パターンであるので、静電潜像の形状および電位が同一となるので、電位操作パラメータ調整と現像濃度調整の各特性の設定および各特性の調整が容易であり、しかも安定性が高い。
【0025】
(6)前記電位センサ(217)は、前記感光体上の横線パターンパッチの静電潜像の電位を検出する;上記(1)乃至(5)のいずれか1つに記載の画像形成装置。他の態様では、横線パターンパッチの静電潜像を感光体から中間転写体(10)に転写して、転写した静電潜像の電位を検出する。
【0026】
(7)前記トナー量センサは、前記感光体に形成された前記横線パターンパッチの静電潜像を前記現像手段が顕像化し、そして前記副走査方向に移動する中間転写体に転写されたトナー像の、トナー量を検出する;上記(1)乃至(6)のいずれか1つに記載の画像形成装置。
【0027】
(8)前記中間転写体(10)は、少なくとも前記横線パターンパッチのトナー像が転写される部位が光透過性であり;前記トナー量センサ(218)は、該光透過性の部位を通過する光量を検出する透過型光センサを含む;上記(7)に記載の画像形成装置。
【0028】
(9)画像形成装置は、前記感光体,帯電手段および現像手段をユニット化した作像ユニットの複数個を前記中間転写体の移動方向にタンデム配列したカラー画像形成装置であり;前記電位センサ(217)は、それぞれが各作像ユニットに組込まれて感光体上の横線パターンパッチの静電潜像の電位を検出する複数個(217B〜217C)である;上記(7)又は(8)に記載の画像形成装置。
【0029】
(10)画像形成装置は、前記感光体,帯電手段および現像手段をユニット化した作像ユニットの複数個を、前記中間転写体の移動方向にタンデム配列したカラー画像形成装置であり;前記トナー量センサ(217)は、各作像ユニットから前記中間転写体の移動方向で異なる位置に転写された前記横線パターンパッチの各色トナー像の各トナー量を、順次に検出する;上記(8)に記載の画像形成装置。
【0030】
(11)前記トナー量センサは、各作像ユニットから前記中間転写体の移動方向で異なる位置に転写された前記横線パターンパッチの各色トナー像の各トナー量を、順次に検出する;上記(9)に記載の画像形成装置。
【0031】
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【実施例】
【0032】
図1に、本発明の一実施例の複合機能フルカラーデジタル複写機の機構部の概要を示す。このフルカラー複写機は、大略で、自動原稿送り装置(ADF)400と、操作ボード500(図2)と、カラースキャナ300と、カラープリンタ100と、給紙テーブル200の各ユニットで構成されている。機内のシステムコントローラ501(図2)には、パソコンPCが接続したLAN(Local Area Network)が接続されている。この複写機のシステムコントローラ501(図2)は、通信網(インターネット)に接続することができる。また、機内のファクシミリコントローラFCU 506(図2)は、交換機PBXおよび公衆通信網PNを介して、ファクシミリ通信をすることが出来る。
【0033】
カラープリンタ100の本体中央には、Bk(ブラック),Y(イエロー),M(マゼンタ),C(シアン)の4つの画像形成ユニット18(Bk,Y,M,C)を横に並べて配置してタンデム画像形成装置20が構成されている。タンデム画像形成装置の各画像形成ユニットは、それぞれBk,Y,M,Cの各色トナー像が形成される感光体40(Bk,Y,M,C)を有している。
【0034】
タンデム画像形成装置20の上方には、レーザ露光装置21が設けられている。露光装置21は、各色毎に用意された各レーザダイオード(LD:図3)を装備した4つの光源71(Bk,Y,M,C)と、6面のポリゴンミラーとポリゴンモータから構成される1組のポリゴンスキャナと、各光源の光路に配置されたfθレンズ、長尺WTL等のレンズやミラーから構成されている。各色の画像情報に応じてレーザダイオードから射出されたレーザー光はポリゴンスキャナにより偏向走査され各色の感光体40に照射される。
【0035】
タンデム画像形成装置20の下方には、無端ベルト状の透光性の中間転写ベルト10が設置されている。中間転写ベルト10は、図示例では3つの支持ローラ14,15,16に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能であり、支持ローラ14は中間転写ベルト10を回転駆動する駆動ローラである。また、第1の支持ローラ14と第2の支持ローラ15間には、各色の感光体から中間転写ベルト10にトナー像を転写する一次転写手段として一次転写ローラ62(Bk,Y,M,C)が中間転写ベルト10を間に挟んで各感光体40に対向するように設けられている。
【0036】
第3の支持ローラ16の下流には、画像転写後に中間転写ベルト10上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置17を設けられている。中間転写ベルト10は、光透過性が高い合成樹脂ベルトである。
【0037】
中間転写ベルト10の下方には、2次転写装置22を備える。2次転写装置22は、図示例では、2つのローラ23間に、無端ベルトである搬送ベルト24を掛け渡して構成し、中間転写ベルト10を介して第3の支持ローラ16に押し当てて配置し、中間転写ベルト10上の画像を用紙に転写する。
【0038】
2次転写装置22の横には、用紙上の画像を定着する定着装置25がある。定着装置25は、無端ベルトである定着ベルト26に加圧ローラ27を押し当てている。上述した搬送ベルト24が、画像転写後の用紙をこの定着装置25へと搬送する。2次転写装置22として、転写ローラや転写チャージャを配置してもよい。なお、図示例では2次転写装置22および定着装置25の下方に、上述したタンデム画像形成装置20と平行に、用紙を反転排紙したり、用紙の両面に画像を形成するために用紙を反転して再給紙したりする反転装置28を備えている。
【0039】
このフルカラー複写機を用いてコピーをおこなうときは、ADF400の原稿台30上に原稿をセットする。または、ADF400を開いてスキャナ300のコンタクトガラス32上に原稿をセットし、ADF400を閉じて原稿を押さえる。そして、操作ボード500(図2)のスタートスイッチを押すと、ADF400に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス32上へと移動した後、他方、コンタクトガラス32上に原稿をセットしたときは直ちに、スキャナ300を駆動し、第1走行体33および第2走行体34を走行する。そして、第1走行体で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第2走行体に向け、第2走行体のミラーで反射して結像レンズ35を通して読取りセンサであるCCD36に投影し、原稿画像を画像信号に変換する。その後、操作ボード500でのモード設定、あるいは操作ボード500で自動モード選択が設定されている場合には原稿の読み取り結果に従い、プリンタ100でフルカラーモードまたは白黒モードで画像形成動作を開始する。
【0040】
フルカラーモードが選択された場合には、各感光体が図1で反時計回り方向にそれぞれ回転する。そして、その各感光体の表面が帯電装置である作像関連機器18の中の帯電ローラにより一様に帯電される。そして、各色の感光体には露光装置から各色の画像に対応するレーザ光がそれぞれ照射され、各色の画像データに対応した潜像がそれぞれ形成される。各潜像は感光体40が回転することにより各色の、作像関連機器18の中の現像装置で各色のトナーが現像される。各色のトナー像は中間転写ベルト10の搬送とともに、中間転写ベルト10上に順次転写されて中間転写ベルト10上にフルカラー画像を形成する。
【0041】
一方、給紙テーブル43の給紙ローラ42の1つを選択回転し、給紙テーブル43に多段に備える給紙カセット44の1つから用紙を送り出し、分離ローラ45で1枚ずつ分離して給紙路46に入れ、搬送ローラ47で搬送して本体内の給紙路48に導き、レジストローラ49に突き当てて止める。または、給紙ローラ50を回転して手差しトレイ51上の用紙を送り出し、分離ローラ52で1枚ずつ分離して手差し給紙路53に入れ、同じくレジストローラに突き当てて止める。そして、中間転写ベルト10上のフルカラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ49を回転駆動し、中間転写ベルト10と2次転写装置22との間に用紙を送り込み、2次転写装置22でトナー像を用紙上に転写する。
【0042】
トナー像が転写された用紙は、搬送ベルト24で搬送されて定着装置25へと送り込まれ、定着装置25で熱と圧力とを加えて用紙に定着された後、切換爪55で切り換えて排出ローラ56で排出され、排紙トレイ57上にスタックされる。または、切換爪55で切り換えてシート反転装置28に入れ、そこで反転して再び転写位置22へと再給紙され、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ56で排紙トレイ57上に排出される。以降、2枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。
【0043】
白黒モードが選択された場合には、支持ローラ15が下方に移動し、中間転写ベルト10をY、C、Mの感光体40から離間させる。Bkの感光体のみが図1の反時計回り方向に回転し、Bk感光体の表面が、作像関連機器18の中の帯電ローラにより一様に帯電され、Bkの画像に対応するレーザ光がBkの感光体40に照射され、潜像が形成され、Bkのトナーにより現像されてトナー像となる。このトナー像は中間転写ベルト10上に転写される。この際、Bk以外の3色の感光体および作像関連機器18(転写ローラ,現像装置)は停止しており、感光体や現像剤の不要な消耗を防止する。
【0044】
一方、給紙カセットから用紙が給紙され、レジストローラ49により、中間転写ベルト10上に形成されているトナー像と一致するタイミングで転写位置22へ搬送される。トナー像が転写された用紙は、フルカラー画像の場合と同様に定着装置25で定着され、指定されたモードに応じた排紙系を通って処理される。以降、2枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。
【0045】
図2に、図1に示す複合機能複写機MF1の電装系統のシステム構成を示す。電装システムは、画像形成装置の全体制御を行うシステムコントローラ501、コントローラ501に接続された、画像形成装置の操作ボード500、画像データを記憶するHDD503、アナログ回線を使用して外部との通信を行う通信コントロール装置インターフェイスボード504、LANインターフェイスボード505、汎用PICバスに接続された、FAXのコントロールユニット506、IEEE1394ボード、無線LANボード、USBボード等507と、PCIバスでコントローラに接続されたエンジン制御510、エンジン制御510に接続された、画像形成装置のI/Oを制御するI/Oボード513、及び、コピー原稿(画像)を読込むスキャナーボード(SBU:Sensor Board Unit)511、及び画像データが表わす画像光を感光体ドラム上に投射する(光書込みする)LDB(レーザダイオードボード)512等で構成される。通信コントロール装置インターフェイスボード504は、装置に不具合が発生した場合に外部の遠隔地診断装置に即時に通報し、故障個所の内容,状況等をサービスマンが認識し早急に修理することを可能としている。また、それ以外に装置の使用状況等の発信にも使用されている。
【0046】
原稿を光学的に読み取るスキャナ300は、原稿に対する原稿照明光源の走査を行い、CCD36に原稿像を結像する。原稿像すなわち原稿に対する光照射の反射光をCCD36で光電変換してR,G,B画像信号を生成する。CCD36は、3ラインカラーCCDであり、EVENch(偶数画素チャンネル)/ODDch(奇数画素チャンネル)のR、G、B画像信号を生成し、SBU(センサボードユニット)のアナログASIC(Application Specific IC)に入力する。SBU511にはアナログASIC及び,CCD、アナログASICの駆動タイミングを発生する回路を備えている。CCD36の出力は、アナログASIC内部のサンプルホールド回路により、サンプルホールドされその後、A/D変換され、R、G、Bの画像データに変換し、且つシェーディング補正し、そして出力I/F(インターフェイス)520で画像データバスを介して画像データ処理器IPP(Image Processing Processor;以下では単にIPPと記述)に送出する。
【0047】
IPPは画像処理をおこなうプログラマブルな演算処理手段であり、分離生成(画像が文字領域か写真領域かの判定:像域分離),地肌除去,スキャナガンマ変換,フィルタ,色補正,変倍,画像加工,プリンタガンマ変換および階調処理を行う。SBU511からIPPに転送された画像データは、IPPにて光学系およびデジタル信号への量子化に伴う信号劣化(スキャナ系の信号劣化)を補正され、フレームメモリ521に書き込まれる。
【0048】
システムコントローラ501には、CPU及びシステムコントローラボードの制御を行うROM、CPUが使用する作業用メモリであるRAM,リチウム電池を内蔵し、SRAMのバックアップと時計を内蔵したNV−RAM及び、システムコントローラボードのシステバス制御、フレームメモリ制御、FIFO等のCPU周辺を制御するASIC及びそのインターフェイス回路等が搭載されている。
【0049】
システムコントローラ501は、スキャナアプリケーション,ファクシミリアプリケーション,プリンタアプリケーションおよびコピーアプリケーション等の複数アプリケーションの機能を有し、システム全体の制御を行う。操作ボード500の入力を解読して本システムの設定とその状態内容を操作ボード500の表示部に表示する。
【0050】
PCIバスには多くのユニットが接続されており、画像データバス/制御コマンドバスで、画像データと制御コマンドが時分割で転送される。
【0051】
通信コントロール装置インターフェイスボード504は、通信コントロール装置と、コントローラ501との通信インターフェイスボードである。コントローラ501との通信は、全二重非同期シリアル通信で接続されている。通信コントロール装置522とは、RS−485インターフェイス規格により、マルチドロップ接続されている。遠隔の管理システムとの通信は、この通信コントローラ装置インターフェイスボード504を経由して実施される。
【0052】
LANインターフェイスボード505は、社内LANに接続されている。社内LANとコントローラ501との通信インターフェイスボードであり、PHYチップを搭載している。LANインターフェイスボード505とコントローラ501とは、PHYチップI/F及びI2CバスI/Fの標準的な通信インターフェイスで接続されている。外部機器との通信はこのLANインターフェイスボード505を経由して実施される。
【0053】
HDD503は、システムのアプリケーションプログラムならびにプリンタ、作像プロセス機器の機器付勢情報を格納するアプリケーションデータベース、ならびに、読取り画像や書込み画像のイメージデータ、すなわち画像データ、ならびにドキュメントデータを蓄える画像データベースとして用いられる。物理インターフェイス、電気的インターフェイス共に、ATA/ATAPI−4に準拠したインターフェイスでコントローラに接続されている。
【0054】
操作ボード500には、CPU及びROM,RAM、LCD及びキー入力を制御するASIC(LCDC)が搭載されている。ROMには操作ボード500の入力読込み、及び表示出力を制御する、操作ボード500の制御プログラムが書き込まれている。RAMは、CPUで使用する作業用メモリである。システムコントローラ501との通信により、パネルを操作して使用者がシステム設定の入力を行う入力と、使用者にシステムの設定内容,状態を表示する、表示および入力の制御を行っている。
【0055】
システムコントローラ501のワークメモリから出力されたブラック(Bk)、イエロー(Y)、シアン(C)、マデンタ(M)の各色の書き込み信号は、LDB(Laser Diode control Board)のBk,Y,M、CのLD(Laser Diode)書き込み回路に入力される。LD書き込み回路でLD電流制御(変調制御)が行われ、各LDに出力される。
【0056】
エンジン制御510は、プロセスコントローラであって、画像形成の作像作成制御を主として行い、CPU及び、画像処理を行うIPP、複写およびプリントアウトを制御するため必要なプログラムを内蔵したROM、その制御に必要なRAM、及びNV−RAMを搭載している。NV−RAMにはSRAMと、電源OFFを検知して、EEPROMにストアするメモリを搭載している。また、他の制御を行なうCPUとの信号の送受信を行なう、シリアルインターフェイスも備えているI/O ASICは、エンジン制御ボードが実装された、近くのI/O(カウンター、ファン、ソレノイド、モータ等)を制御するASICである。I/O制御ボード513とエンジン制御ボード510とは同期シリアルインターフェイス接続されている。
【0057】
I/O制御ボード513には、サブCPU517を搭載しており、温度センサ,電位センサ217およびトナー量センサである濃度センサ(Pセンサ)218、ならびにその他の各種センサの検出信号の読込み、アナログ制御,用紙センサの検出信号を参照するジャム検出,用紙搬送制御も含む画像形成装置のI/O制御を行っている。インターフェイス回路515は、各種センサ,アクチュエータ(モータ、クラッチ、ソレノイド)とのインターフェイス回路である。このインターフェイス回路515に、各作像ユニットの各現像器に各色トナー容器の各色トナーを補給する各色トナー補給器の電気モータが接続されている。
【0058】
電位センサ217(217Bk,217Y,217M,217C)のそれぞれは、各作像ユニットに組み込まれており、各感光体の、横線パターンパッチの静電潜像を形成する主走査位置に対向している。濃度センサ218は、各感光体に形成され現像器でトナー像に現像されて中間転写ベルト10に転写された横線パターンパッチ画像のトナー量を検出するものであり、中間転写ベルト10上の該横線パターンパッチ画像が転写される主走査位置の透光量を検出する透過型の光センサである。この実施例では、各色作像ユニットで、主走査方向の同一位置に、同一パターンの各色横線パターンパッチ画像を形成して、光透過性が高い中間転写ベルト10の、副走査方向では異なった位置に転写して、1個の濃度センサ218で中間転写ベルト10に転写した各色横線パターンパッチ画像の透光量を順次に検出して、インターフェイス回路515で検出信号をトナー量データに変換する。この各色トナー量データを、エンジン制御510(のCPU)が読み込むが、各色トナー間で、トナー量対透光量の関係が異なるので、インターフェイス回路515には、各組が各色宛ての4組の検出信号処理回路と、濃度センサ218の検出視野への各色横線パターンパッチ画像の到来にタイミングを合わせて色対応の検出信号処理回路を濃度センサ218に選択接続する選択スイッチがあり、各検出信号処理回路には、色対応の、透光量検出信号処理特性が設定されている。
【0059】
電源装置PSU514は、画像形成装置を制御する電源を供給するユニットである。メインSWのオン(閉)により、商用電源が供給される。その商用電源からAC制御回路540に商用ACが供給され、AC制御回路540により整流、平滑化のように制御されたAC制御出力を用いて、電源装置PSU514は各制御基板に必要なDC電圧を供給する。電源装置PSUにより生成される定電圧を用いて各制御部のCPUが動作している。
【0060】
図3に、プリンタ100のLDB(レーザダイオードボード)512(図2)にある、レーザ発光器71Bk〜71Cに通電する露光ドライバ70Bk〜70Cを示す。
【0061】
ブラックBkの画像形成に用いられるレーザ発光器71Bkは、Bk作像ユニットの感光体ドラム40を露光するレーザダイオードLDと、その出力光の一部の光量(光パワー)を検出するフォトダイオードPDとが1パッケージに組込まれたレーザ発光器であり、レーザドライバであるAPC(Automatic Power Controller)74によって駆動(通電)される。レーザ発光器71BkのレーザダイオードLDには、トランジスタ73が通電し、レーザダイオードLDに流れる電流に比例する電圧が、抵抗76に現れる。この電圧は増幅器77で増幅されA/Dコンバータ78で、デジタルデータすなわち電流データに変換される。
【0062】
トランジスタ73は、APC74が与える電流指示電圧に比例する電流(LD駆動電流)をレーザダイオードLDに流す。レーザダイオードLDの出力光量に対応する電圧をフォトダイオードPDが発生して、APC74にフィードバックする。APC74は、目標光量にフィードバック光量が合致するように、トランジスタ73のベースバイアスを制御する。すなわちレーザダイオードLDの駆動電流を制御する。
【0063】
プロセスコントローラであるエンジン制御510は、レーザダイオードLDの劣化をチェックするときには、I/Oポートの出力ポートo2に、点灯を指示する高レベルHを、オアゲート75を通してAPC74の点灯信号入力端に印加する。横線パターンパッチの感光体露光を行うとき、ならびに、印刷或いは複写のための画像露光を行うときには、記録/非記録を指示する2値信号(画信号)を、オアゲート75を通してAPC74の点灯信号入力端に印加する。APC74のモード指定端子には、エンジン制御510(のCPU)が、出力ポートo3から、モード指定信号を与える。モード指定信号が低レベルLであると、APC74は、目標光量にフィードバック光量が合致するように、トランジスタ73のベースバイアスを制御する。モード指定信号がLからHに切り換わると、APC74は、そのときの駆動状態をラッチし、モード指定信号がHの間、フィードバック制御を行わず、APC74の点灯信号入力端にHが到来すると、ラッチした駆動状態で定電流を流す。
【0064】
他のレーザ発光器71Y,71M,71Cの各レーザダイオードLDに通電する露光ドライバ70Y,70Mおよび70Cの構成も、上述の70Bkと同一である。図示は省略したが、LDB512には、その温度を検出する温度センサおよび温度検出回路があり、温度検出信号をI/O制御513のCPU517が温度データにA/D変換してエンジン制御510に転送する。
【0065】
次にLDパワー調整方法とトナー濃度調整方法について説明する。エンジン制御510は、LDパワー調整では、感光体の作像電界が狙いの値になるよう、パッチパターンを必要個数、感光体40の非画像部に作成し、それを電位センサ217により読取り、読み取り電位が設定値に合致するようにLD駆動電流(LDパワー)を調整する。トナー濃度調整では、横線パターンパッチ画像(トナー像)を必要個数中間転写ベルト10上に形成し、パッチ画像のトナー量を濃度センサ218により読取り、読み取りトナー量が設定値になるように現像器はへトナー補給を行う。LDパワー調整とトナー濃度調整に使用するパッチパターンは、主走査方向xに延び副走査方向yに所定ピッチで分布する複数の横線で構成される横線パターンパッチとし、各横線の長さ区間の間、LDを直流点灯する。すなわちベタラインパッチパターンの静電潜像を形成する。
【0066】
図4に、この横線パターンパッチの画像(トナー像)を拡大して示す。このベタラインパッチパターンは、副走査方向yにライン間隔を設けることにより、感光体の表面電位飽和を防ぎ、中間転写装置22のトナー付着量の検知感度も鈍らせないようにしたものである。また、ベタラインパッチパターンをLDで感光体40に書込む時は、横線の露光の間LDが直流通電(連続発光)状態であり発光光量が安定しているため、パッチの感光体表面電位とパッチ画像のトナー付着量の読取りのいずれでも、LDの光量が一定のため、狙い通りの画像濃度制御が行えるようになる。電位センサ217および濃度センサ218のいずれも、感光体40上の横線パターンパッチの静電潜像および中間転写ベルト10上の横線パターンパッチ画像(トナー像)の、主走査方向xの中央に読み取り視野中心を合わせている。インターフェイス515の、電位センサ217(4個)および濃度センサ218(1個)が接続される、電位センサ用検出信号処理回路(4個)および濃度センサ用検出信号処理回路(各色用合計4個)には、いずれにも検出信号(レベル)の積算(積分)用の積分回路があり、センサをパッチが副走査方向yに移動している間の検出信号を積分する。パッチがセンサを通過し終わったタイミングで、I/O制御の513のCPU517が積分電圧を検出データにデジタル変換して、エンジン制御510(のCPU)に転送する。
【0067】
図5に、エンジン制御510(のCPU)による「作像濃度調整」PACの制御内容の概要を示す。所定のタイミングで、又は所定の条件が成立した時に、エンジン制御510は「作像濃度調整」PACに進み、そこではまず、各作像ユニットの各感光体に同一形状の横線パターンパッチ(図4)の静電潜像を形成する(ステップ1)。以下では、括弧内には、「ステップ」という語を省略してステップ番号数字のみを記す。上記横線パターンパッチを作像するための画像データはエンジン制御510のROMに格納されており、レーザ露光装置21の露光走査に同期して、LDB512に出力される。
【0068】
感光体40は帯電ローラで均一に帯電されており、横線パターンパッチの露光により該パッチの静電潜像が感光体40に形成される。エンジン制御510は、各色作像ユニットの電位センサ217(Bk,Y,M,C)の、パッチの外の地肌電位検出データを読込んで、地肌電位検出データが設定範囲より低いと帯電ローラの荷電電圧を上げ、高いと下げて地肌電位を設定範囲内に調整する。そして設定範囲内であるとパッチの静電潜像の電位データを読み込んで、該電位データが設定範囲内になるように、LDの通電電流値を調整する。設定上限値にLDの通電電流値を上げてもパッチ電位データが設定範囲に達しないと、LDへの通電を停止し、LD異常を操作ボード500の表示パネルに表示する。各色横線パターン電位を設定範囲内とするLD通電電流値の調整が完了したときは、該通電電流値にもとづいて、画像形成プロセスのLD通電電流値を設定する(2〜6)。
【0069】
次に、設定したLD通電電流値で各色横線パターンパッチ画像を各色作像ユニットの感光体の主走査方向xの同一位置に形成して、中間転写ベルト10の、副走査方向yの異なった位置に転写して、濃度センサ217が検出した各色パッチ画像のトナー量データを読み込む(7,8)。そして各色トナー量データに基づいて各色トナーの所要補給量を算出して、所要補給量が有意値である色の、算出値分のトナー補給を行う(9)。このときトナーカートリッジがトナー切れであると、トナーカートリッジの交換要を操作ボード500の表示パネルに表示する(10,11)。トナー補給処理が終わると、今回の「作像濃度調整」PACを終了する。
【図面の簡単な説明】
【0070】
【図1】本発明の1実施例の複合機能があるカラー複写機の機構概要を示す縦断面図である。
【図2】図1に示す複写機の画像処理システムの概要を示すブロック図である。
【図3】図2に示すLDB512上の、LDドライバ70Bk,70Yの構成を示すブロック図である。
【図4】図2に示すエンジン制御510が、LDパワー調整およびトナー濃度調整において用いる横線パターンパッチの形状を拡大して示す平面図である。
【図5】図2に示すエンジン制御510の、「作像濃度調整」PACの機能の概要を示すフローチャートである。
【図6】作像のためのレーザ露光装置のLDの点灯開始時の発光光量の立上り特性を示すグラフである。
【図7】作像のためのレーザ露光装置のLDのパルス点灯における発光光量の立上り特性を示すグラフである。
【図8】作像のためのレーザ露光装置のパルス幅制御によるLD光量のパルス推移を示すグラフである。
【図9】従来の作像濃度調整に使用されるベタパターンパッチを拡大して示す平面図である。
【符号の説明】
【0071】
10:中間転写ベルト 14〜16:支持ローラ
17:中間転写体クリーニング装置
18:作像関連機器 20:作像装置
21:レーザ露光装置 22:2次転写装置
23:ローラ 24:2次転写ベルト
25:定着装置 26:定着ベルト
27:加圧ローラ 28:シート反転装置
32:コンタクトガラス
33:第1キャリッジ 34:第2キャリッジ
35:結像レンズ 36:CCD
40:感光体ドラム 42:給紙ローラ
43:ペーパーバンク 44:給紙カセット
45:分離ローラ 46:給紙路
47:搬送ローラ 48:給紙路
49:レジストローラ 50:給紙ローラ
51:手差しトレイ 55:切換爪
56:排出ローラ 57:排紙トレイ




 

 


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