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発明の名称 画像形成装置および方法
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2007−3836(P2007−3836A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2005−184002(P2005−184002)
出願日 平成17年6月23日(2005.6.23)
代理人 【識別番号】100086531
【弁理士】
【氏名又は名称】澤田 俊夫
発明者 山▲崎▼ 直哉 / 塚田 茂 / 安東 滋仁 / 渡辺 靖晃
要約 課題
画像形成制御を行なう際にどのようなファクタを重視するかに応じて画像形成因子を選択する。

解決手段
シミュレーション部51は、画像濃度データおよび環境データを用いてLED光量制御部42、TC制御部43のそれぞれの制御をシミュレーションする。例えば、画像濃度の時間変化をシミュレーションする。切り替え判定部52はシミュレーション部51のシミュレーション結果に基づいてLED光量制御部42、TC制御部43のいずれで制御を行なうべきかを所定の基準で判定する。所定の基準は、例えば、制御の効果の早さ、制御の効果の大きさ、制御範囲の広さである。切り替え部53は、切り替え判定部52の判定結果に基づいて画像濃度データをLED光量制御部42またはTC制御部43に供給し、画像濃度データを受け取ったLED光量制御部42またはTC制御部43がLED光量またはトナー濃度を制御し、結果として画像濃度を制御する。
特許請求の範囲
【請求項1】
画像形成装置本体の状態を検出する検出手段と、
複数の画像形成因子を制御するための複数の操作量をそれぞれ変動させる複数の操作手段と、
上記複数の操作手段のうち作用させる操作手段を選択する選択手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
上記選択手段は、制御の効果の早さ、制御の効果の大きさ、制御範囲の広さ、および、予め定められた優先順位のうち少なくとも一つの基準に基づいて上記操作させる操作手段を選択する請求項1記載の画像形成装置。
【請求項3】
同時に操作させる操作手段を複数とする請求項1または2記載の画像形成装置。
【請求項4】
上記選択手段は、制御の効果の速さ、制御の効果の大きさ、または制御範囲の広さのうち少なくとも一つをシミュレーションにより算出して上記操作させる操作手段を選択する請求項1、2または3記載の画像形成装置。
【請求項5】
上記画像形成装置本体の状態は画像濃度であり、上記操作量は画像電位およびトナー濃度である請求項1〜4のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項6】
上記選択手段を起動させる指示部を有し、指示部がユーザにより操作されたときに操作手段を選択する請求項1〜5のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項7】
検出手段が画像形成装置の状態を検出するステップと、
選択手段が複数の操作手段のうち作用させる操作手段を選択するステップと、
選択された操作手段が該当する操作量を操作して上記画像形成因子を制御するステップとを有することを特徴とする画像形成方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
この発明は、電子写真方式の画像形成技術に関し、特に、装置状態に応じて画像形成因子を適切に制御できるようにしたものである。
【背景技術】
【0002】
画像形成装置は、複雑な画像形成プロセスを伴い、その結果、画像濃度を始めてとして種々の制御対象(制御量)が存在し、各制御量を多様な操作量で制御することが可能である。例えば、画像濃度は、トナー濃度(トナー補給量)を操作したり、画像電位(露光量)を操作して制御することができる。ところで、どの操作量を選択するかにより、制御効率や精度が左右されることが予想される。したがって、全体の制御スキームの中で操作量を選定することが好ましい。
【0003】
なお、この発明と関連する特許文献としては以下のものがある。
【0004】
特許文献1は、ICDC(Image Count Dispense Control)によるトナー供給手段と像担持体上の画像濃度検知によるトナー供給手段とを切り替えて現像剤濃度制御を行ない、検出現像濃度と目標濃度との差分が所定値以下のときはICDCで制御を行い、当該差分が所定値を越える場合には、画像濃度の検知により制御を行なうことを開示している。ただし、画像濃度(現像濃度)が目標画像濃度(目標現像濃度)でない場合、トナー補給によるTC制御では画像濃度(現像濃度)の補正に時間がかかる。
【0005】
また、特許文献2は、像担持体上の画像濃度検知にて検知された検知濃度と予め設定された基準濃度を比較することによって露光量を決定する。ただし、装置バラツキ等により現像性が悪い場合などは露光量制御だけでは濃度制御ができない場合がある。
【特許文献1】特開平11−338242号公報
【特許文献2】特開平11−138903号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
この発明は、以上の事情を考慮してなされたものであり、画像形成の制御を行なう際にどのようなファクタを重視するかに応じて操作量を選択する画像形成技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この発明の構成例によれば、上述の目的を達成するために、画像形成装置に、少なくとも1つ以上の装置状態検知手段と、検知結果に基づき複数の画像形成因子のそれぞれについて検知結果に対する制御をシミュレーションして所定の基準(画像形成因子選択条件ともいう)に一番合致する画像形成因子を選択し当該選択した画像形成因子を用いて画像形成条件を計算して当該装置状態の制御を行なう。
【0008】
画像形成因子は、操作量またはその操作量を変動させる制御アルゴリズムである。装置状態の検知結果に対する画像形成条件の算出を(シミュレーションにより)行う画像形成条件算出手段をする画像形成装置において、前記画像形成条件算出では所定の画像形成因子選択条件に基づき選択された画像形成因子の画像形成条件を算出し、画像形成条件の制御を行う。
【0009】
画像形成因子選択条件は、これに限定されないが、対象の画像形成因子の制御範囲の中心設定に近いこと、制御の効果が早いこと、制御の効果が大きいこと、制御の範囲が広いこと(制御ラティテュード大)等である。
【0010】
また、画像形成因子の選択を、予め設定された優先順で決定しても良い。
【0011】
また、複数の画像制御因子を組み合わせた画像形成条件の算出を行ってもよい。
【0012】
この構成例では、装置状態の検出結果に応じて、画像制御因子を適宜変更して適切な制御を実現できる。
【0013】
さらにこの発明を説明する。
【0014】
この発明の一側面によれば、上述の目的を達成するために、画像形成装置に:画像形成装置本体の状態を検出する検出手段と;複数の画像形成因子を制御するための複数の操作量をそれぞれ変動させる複数の操作手段と;上記複数の操作手段のうち作用させる操作手段を選択する選択手段とを設けるようにしている。
【0015】
この構成によれば、装置状態の検知結果に応じて操作手段を適合的に選択することができ、適切な制御を行なえる。
【0016】
操作手段の選定によりどのような操作量をどのように変動させて(制御アルゴリズムの選択)画像形成因子を制御するかを選択できる。
【0017】
この構成において、上記選択手段は、制御の効果の早さ、制御の効果の大きさ、制御範囲の広さ、および、予め定められた優先順位のうち
少なくとも一つの基準に基づいて上記操作させる操作手段を選択するものでもよい。
【0018】
同時に操作させる操作手段を複数としてもよい。
【0019】
上記選択手段は、典型的には、制御の効果の速さ、制御の効果の大きさ、または制御範囲の広さを制御のシミュレーションにより算出して上記操作させる操作手段を選択するものである。もちろん、シミュレーション結果に基づいてそれ以外のファクタにより上記操作させる操作手段を選択してもよい。
【0020】
上記画像形成装置本体の状態は例えば画像濃度であり、上記操作量は画像電位(露光量)およびトナー濃度(トナーキャリア比)であるが、これに限定されない。
【0021】
また、上記選択手段を起動させる指示部を有し、指示部がユーザにより操作されたときに操作手段を選択するようにしてもよい。
【0022】
なお、この発明は装置またはシステムとして実現できるのみでなく、方法としても実現可能である。また、そのような発明の一部をソフトウェアとして構成することができることはもちろんである。またそのようなソフトウェアをコンピュータに実行させるために用いるソフトウェア製品もこの発明の技術的な範囲に含まれることも当然である。
【0023】
この発明の上述の側面および他の側面は特許請求の範囲に記載され以下実施例を用いて詳述される。
【発明の効果】
【0024】
この発明によれば、装置状態の検出結果に応じて、状態に適した画像形成因子の制御を行うため、常に安定した画質の提供ができ、また、画質や装置トラブルの発生を抑制できる。例えば、制御範囲の中心設定に近い因子を選択することで、画質ディフェクト等のトラブル発生確率のある制御範囲の上下限にて制御をすることなく、高画質・高安定性の制御が可能となる。また、制御の効果が早い因子を選択することで、即座に正常状態に復帰させることが可能となり、常に安定した制御が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0025】
以下、この発明の実施例について説明する。
【実施例1】
【0026】
図1は、この発明をカラープリンタに適用した実施例を示している。この実施例では、画像濃度センサ(ADCセンサともいう。Auto Dencity Control)により画像濃度を検出し、シミュレーションにより電位制御(LED光量制御)かTC制御(トナー補給制御)のどちらが適するかを選択し、選択された制御因子に対する画像形成条件の算出結果に基づき制御を行う。
【0027】
まず、この実施例のカラープリンタの概要構成について説明する。
【0028】
カラープリンタ10は、図1、2に示すように、シアン、マゼンタ、イエロー、黒の4色のトナーによってカラー画像を形成するプリント部30と、プリント部30の下方に位置する給紙トレイ16と、プリント部30の上方に位置する集積トレイ17とを備える。
【0029】
プリント部30は、図1および図2に示すように、シアン、マゼンタ、イエロー、黒の各色の現像ユニット12C、12M、12Y、12Kと、夫々の現像ユニット12C、12M、12Y、12Kによって現像される感光体13C、13M、13Y、13Kと、中間転写ベルト14とを有する。現像ユニット12C、12M、12Y、12Kと、感光体13C、13M、13Y、13Kとは、中間転写ベルト14に面して並列に配設されている。
【0030】
カラープリンタ10は、所謂タンデム式のフルカラープリンタであって、現像ユニット12C、12M、12Y、12Kによって現像された4色のトナー像は、中間転写ベルト14が1周する間に中間転写ベルト14上に重ね合される。
【0031】
給紙トレイ16の上方には、給紙ローラ18が、給紙トレイ16にセットされた用紙Pの搬送方向先端部に当接するように配列されている。更に、用紙Pを搬送する搬送経路19が、給紙トレイ16における給紙ローラ18を設けた側から後述する転写部22および定着部28を経由して集積トレイ17に向かって上方にS字状に延びている。搬送経路19には搬送ローラ20が2組配置されている。用紙Pは、給紙ローラ18と用紙捌き手段(図示せず。)とにより、図1において二点鎖線の矢印によって示す搬送経路に沿って1枚ずつ給紙トレイ16から搬送経路19に沿って搬送ローラ20によって上方に搬送され、転写部22および定着部28を経由して集積トレイ17へと搬送される。
【0032】
転写部22には、中間転写ベルト14が巻き掛けられたベルト搬送ローラ24Aと、ベルト搬送ローラ24Aに圧接された転写ローラ26とが配設されている。ベルト搬送ローラ24Aと転写ローラ26とのニップ部には、中間転写ベルト14が挟み込まれ、用紙Pがこのニップ部を通過する際に、中間転写ベルト14からトナー像が転写される。
【0033】
転写部22の上方には、定着部28が配設されている。定着部28は、ヒートローラ28Aとヒートローラ28Aに圧接されたバックアップローラ28Bとを有し、用紙Pが、ヒートローラ28Aとバックアップローラ28Bとのニップ部を通過するとトナーが溶融、凝固してトナー像が定着される。定着部28でトナー像が定着された用紙Pは、定着部28の搬送方向下流側に配置された排紙ローラ29によって集積トレイ17に排紙される。
【0034】
プリント部30について更に詳細に説明する。
【0035】
図1および図2に示すように、中間転写ベルト14は、ベルト搬送ローラ24Aと、ベルト搬送ローラ24Aの下方に配設されたベルト搬送ローラ24Bと、ベルト搬送ローラ24Bの斜め上方であって用紙搬送路の反対側に配設されたベルト搬送ローラ24Cとに巻き掛けられて支持されている。
【0036】
中間転写ベルト14の外側の面は、トナー画像が転写される転写面14Aであり、転写面14Aに面して、現像ユニット12C、12M、12Y、12Kと、感光体13C、13M、13Y、13Kが並列して配置され、感光体13C、13M、13Y、13Kが転写面14Aに当接している。一方、中間転写ベルト14を挟んで感光体13C、13M、13Y、13Kの反対側には転写ローラ32C、32M、32Y、32Kが配設され、中間転写ベルト14は、転写ローラ32C、32M、32Y、32Kによって感光体13C、13M、13Y、13Kに圧接されている。
【0037】
感光体13C、13M、13Y、13Kは、図2において矢印bで示すように反時計回り方向に回転する。
【0038】
なお、図2において矢印aで示す中間転写ベルト14の回転方向に対して感光体13Kの下流側に隣接し、転写面14Aに面して画像濃度センサ15が配設されている。画像濃度センサ15は、転写面14Aに転写されたトナーの濃度を例えば光学的に検出する機能を有する。
【0039】
さらに、現像ユニット12C、12M、12Y、12K、および感光体13C、13M、13Y、13Kについて説明する。なお、現像ユニット12C、12M、12Y、12Kを「現像ユニット12」と総称し、感光体13C、13M、13Y、13Kを「感光体13」と総称することがある。
【0040】
図2に示すように、感光体13の回りには、回転方向bに沿って順に中間転写ベルト14、ブラシローラ34、帯電ローラ36、現像ユニット12が設けられている。中間転写ベルト14、ブラシローラ34、帯電ローラ36は何れも感光体13の感光面13A(図面中に記載ありません)に当接している。また、帯電ローラ36と現像ユニット12との間には、感光面13Aをライン露光するLEDアレイヘッド40が配置されている。
【0041】
現像ユニット12は、感光体13に相対するように配設された現像ローラ38と、現像ローラ38の下方に位置し、現像ローラ38に二成分系現像剤を供給するスクリューフィーダ39Aおよび39Bと、現像ローラ38とスクリューフィーダ39Aおよび39Bとを収容する筐体37とを備える。二成分系現像剤は、トナーと磁性キャリア粒子とを主用成分として含有している。筐体37の感光体13に相対する部分には開口部が設けられている。現像ユニット12C、12M、12Y、12Kにはトナーホッパー41C、41M、41Y、41Kからトナーが補給されるようになっている(図3参照)。
【0042】
図3は、この実施例の画像濃度制御系を模式的に示しており、この図において、画像濃度センサ15に加えて環境センサ44が設けられている。環境センサ44は、カラープリンタ10の筐体内部の環境データ例えば温度データや湿度データを取得するものである。画像形成条件算出部50は、環境データおよび画像濃度データに基づいて制御シミュレーションを行い、そのシミュレーション結果に基づいて制御因子すなわち操作量(LED光量、トナー濃度)を選択してLED光量制御部42またはTC制御部43の一方をイネーブルにして、画像濃度データを供給する。イネーブルとなったLED光量制御部42またはTC制御部43は、LEDアレイヘッド40またはトナーホッパー41のトナー補給量を制御して画像濃度自体またはトナー濃度(トナー/キャリア比)を制御する。トナー濃度は画像濃度に対応する。
【0043】
図4は、画像形成条件算出部50の構成例を模式的に示しており、この図において、画像形成条件算出部50は、シミュレーション部51、切り替え判定部52、切り替え部53等を含んで構成される。シミュレーション部51は、画像濃度データおよび環境データを用いてLED光量制御部42またはTC制御部43のそれぞれの制御をシミュレーションする。例えば、画像濃度の時間変化をシミュレーションする。切り替え判定部52はシミュレーション部51のシミュレーション結果に基づいてLED光量制御部42またはTC制御部43のいずれで制御を行なうべきかを所定の基準で判定する。所定の基準は、これに限定されないが、例えば、制御の効果の早さ、制御の効果の大きさ、制御範囲の広さである。切り替え部53は、切り替え判定部52の判定結果に基づいて画像濃度データをLED光量制御部42またはTC制御部43に供給し、画像濃度データを受け取ったLED光量制御部42またはTC制御部43がLED光量またはトナー濃度(トナー/キャリア比)を制御し、結果として画像濃度を制御する。
【0044】
図5は図4の画像形成条件算出部50やLED光量制御部42またはTC制御部43で行なわれる処理を示すものである。この処理はステップS10〜S13を繰り返すものである。この処理の内容は図5の記載および図4を参照して行なった説明から明らかであるので説明を繰り返さない。
【0045】
この実施例では、予め定めた基準に基づいてどの操作量(制御因子)を採用するかを動的に切り替えて基準に合致した制御を行なえる。例えば、制御の効果の大きさを基準とする場合には、シミュレーション結果からいずれの操作量(制御因子)を用いた方が制御の効果が大きくなるかを検証して最適な操作量を選定できる。
【0046】
なお、シミュレーションを行なうことなく、固定的な優先順位で、あるいは画像濃度データに応じて動的な優先順位で操作量を選定しても良い。
【実施例2】
【0047】
つぎにこの発明の実施例2のカラープリンタについて説明する。この例でも、画像濃度センサ15により画像濃度を検出し電位制御(LED光量制御)またはTC制御(トナー補給制御)にて画像濃度を制御する。
【0048】
図6は実施例2の画像形成条件算出部150の構成を模式的に示すものである。なお、この実施例のカラープリンタの他の構成は基本的に実施例1と同様である。
【0049】
図6において、画像形成条件算出部150は、偏差検出部151、切り替え判定部52、切り替え部53等を含んで構成されている。偏差検出部151は、LED光量制御の中心値と上下限値と現在LED光量を比較して現在LED光量の位置を特定し、現在LED光量の中心からの相対偏差を算出し、さらに、TC制御中心値と上下限値と画像濃度制御による現在予測TCを比較して現在予測TCの位置を特定し、現在予測TCの中心からの相対偏差を算出する。切り替え判定部52は、中心設定に近い画像制御因子を選択し補正すべき画像形成条件を算出する。すなわち、切り替え部53は、切り替え判定部52の判定結果に基づいて画像濃度データをLED光量制御部42またはTC制御部43に供給し、画像濃度データを受け取ったLED光量制御部42またはTC制御部43がLED光量またはトナー濃度(トナー/キャリア比)を制御し、結果として画像濃度を制御する。制御範囲の上下限近傍では機差バラツキにより画質ディフェクト等のトラブル発生の確率が多少あるが、制御中心ほど画質ディフェクト等の無い画質の提供が可能になる。
【実施例3】
【0050】
つぎにこの発明の実施例3のカラープリンタについて説明する。この例でも、画像濃度センサ15により画像濃度を検出し電位制御(LED光量制御)またはTC制御(トナー補給制御)にて画像濃度を制御する。
【0051】
図7は実施例3の画像形成条件算出部250の構成を模式的に示すものである。なお、この実施例のカラープリンタの他の構成は基本的に実施例1と同様である。
【0052】
図7において、画像形成条件算出部250は、乖離検出部251、切り替え判定部52、切り替え部53等を含んで構成されている。乖離検出部251は、検出画像濃度と目標濃度との乖離量を検出し、切り替え部判定部52は、この乖離量に基づいて電位制御(LED光量制御)による濃度補正かTC制御(トナー補給制御)により濃度補正かの決定を行う。電位制御は即効性があるが、TC制御は濃度制御の効果が現れるまで時間がかかるため、装置状態により電位制御を行うかTC制御を行うかを適宜変更する。もちろん、当初は即効性の電位制御を行い、その後、遅効性のTC制御を行いながら電位を徐々に元に戻す方法でも良い。
【実施例4】
【0053】
つぎにこの発明の実施例4のカラープリンタについて説明する。この実施例4では実施例1のカラープリンタに選択指示操作部(操作ボタン等、濃度を設定するので「濃度ボタン」ともいう)54を設けている。実施例4では、ユーザが濃度ボタン54を押した場合、装置状態に応じてシミュレーションにより画像形成制御因子(操作量)を決定する。一旦決定された画像形成制御因子はつぎに濃度ボタン54が押されるまで、現在の画像形成制御因子を用いて画像形成制御を続ける。もちろん、他の要因、例えば、画像濃度が目標値から一定以上乖離した場合等も、制御変更の誘引と成るようにしても良い。
【0054】
なお、破線で示すように、基準選定部(操作ボタン)55を設けて、複数の基準(例えば制御の効果の早さ、制御の効果の大きさ、制御範囲の広さ、固定または動的な優先順位)のうちどのような基準で画像形成制御因子を切り替えるかをユーザが直接指定するようにしても良い。
【0055】
以上で実施例の説明を終了する。なお、この発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。上述の例では制御因子(操作量)を選択するようにしたが1の制御因子に複数の制御アルゴリズムを設けて、制御アルゴリズムを選択するようにしても良い。また、上述では画像濃度を装置状態の検知対象とした制御について説明したが、環境センサ、電位センサ、トナー濃度センサからの検出量の制御や、画像密度情報、感光体膜減量、現像剤劣化量、トナー消費量、現像電流、転写電流の制御に適用しても良いことはもちろんである。また、上述の例では、同時に2つ以上の操作量を駆動しないようにしたが、複数の操作量を同時に駆動するようにしても良い。この場合、操作量の影響を所定の比で按分する等してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0056】
【図1】この発明の実施例1のカラープリンタの概略構成を説明する図である。
【図2】図1のプリンタ部を説明する図である。
【図3】上述実施例1の制御系を模式的に説明する図である。
【図4】図3の画像形成条件算出部の構成例を模式的に説明する図である。
【図5】上述実施例1の制御の流れを説明するフローチャートである。
【図6】この発明の実施例2を説明する図である。
【図7】この発明の実施例3を説明する図である。
【図8】この発明の実施例4を説明する図である。
【符号の説明】
【0057】
10 カラープリンタ
12 現像ユニット
13 感光体
14 中間転写ベルト
15 画像濃度センサ
16 給紙トレイ
17 集積トレイ
18 給紙ローラ
19 搬送経路
20 搬送ローラ
22 転写部
24A ベルト搬送ローラ
24B ベルト搬送ローラ
24C ベルト搬送ローラ
26 転写ローラ
28B バックアップローラ
28A ヒートローラ
28 定着部
30 プリント部
38 現像ローラ
40 LEDアレイヘッド
41 トナーホッパー
42 光量制御部
43 TC制御部
44 環境センサ
50 画像形成条件算出部
51 シミュレーション部
52 切り替え判定部
53 切り替え部
54 選択指示操作部(濃度ボタン)
55 基準選定部
150 画像形成条件算出部
151 偏差検出部
250 画像形成条件算出部
251 乖離検出部




 

 


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