(57)【要約】      （修正有）【課題】外添剤の付着量などトナーの表面状態が変化しても、正確なトナー付着量を検出し、最適な画像形成条件を設定できる方法及び画像形成装置を提供する。【解決手段】中間転写ベルト４１に光を照射する発光素子４３１と、発光素子４３１から照射され中間転写ベルト４１で反射した光の内、Ｐ波光を受光する受光素子４３２Ｐと、Ｓ波光を受光する受光素子４３２Ｓとを設ける。そして、受光素子４３２Ｐの出力値からトナー粒子の表面状態を検出し、予め求めておいた、トナー粒子の表面状態ごとの、受光素子４３２Ｐと受光素子４３２Ｓの検出値の差とトナー付着量との相関関係からトナー像パッチ２０４のトナー付着量を求める。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に静電潜像を担持し回転駆動する無端状の像担持体と、前記静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する現像手段と、画像濃度検出用として形成されたトナー像パッチのトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段とを備える画像形成装置において、画像濃度に影響を与える画像形成条件を多段階に変化させてトナー像パッチを形成するとともに、トナー像パッチのトナー付着量を前記トナー付着量検出手段により検出し最適の画像形成条件を設定する方法であって、
トナー粒子の表面状態を検出及び／又は推測し、
予め求めておいた、トナー粒子の表面状態ごとの、トナー付着量検出手段による検出値とトナー付着量との相関関係から、トナー像パッチのトナー付着量を求めることを特徴とする画像形成条件の設定方法。
【請求項２】
トナー粒子の表面状態が、トナー粒子表面の凹凸である請求項１記載の画像形成条件の設定方法。
【請求項３】
トナー粒子表面の凹凸が、トナー粒子表面に付着している外添剤によるものである請求項２記載の画像形成条件の設定方法。
【請求項４】
前記トナー付着量検出手段が、前記像担持体に光を照射する発光手段と、前記発光手段から照射され前記像担持体で反射した光の内、Ｐ波光を受光する第１受光手段と、Ｓ波光を受光する第２受光手段とを備え、
第１受光手段の検出値からトナー粒子の表面状態を検出し、
予め求めておいた、トナー粒子の表面状態ごとの、第１受光手段と第２受光手段の検出値の差とトナー像パッチのトナー付着量との相関関係からトナー像パッチのトナー付着量を求める請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成条件の設定方法。
【請求項５】
トナーの表面状態を、所定期間における平均印字率によって推測する請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成条件の設定方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成条件の設定方法を用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成条件の設定方法及びその設定方法を用いた画像形成装置に関し、より詳細には、画像濃度に影響を与える画像形成条件を多段階に変化させてトナー像パッチを形成するとともに、そのトナー像パッチのトナー付着量を検出手段により検出し最適の画像形成条件の設定する方法及びその方法を用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ファクシミリやプリンタ、複写機などの電子写真方式を用いた画像形成装置では、環境条件の変化や感光体・現像剤の経時劣化などにより最適の画像形成条件が変動するため、初期設定条件のままでは良好な画像形成が達成できない。このため、所定のタイミングで、画像濃度に影響を与える現像バイアス電圧や露光量などの画像形成条件を多段階に変化させて、濃度検出用のトナー像パッチを形成し、このトナー像パッチの濃度をセンサーで検出して、最適の画像形成条件を設定することが従来から行われている。
【０００３】
また、トナー像パッチの濃度（トナー付着量）の測定精度を向上させる観点から、Ｐ波光とＳ波光とを受光する２つの受光手段を用い、これらの受光手段の出力値の差をトナー付着量の情報とする技術も提案されている（例えば特許文献１を参照）。そしてまた、トナー粒径やトナー劣化度を検出してトナー濃度の安定化を図る技術も提案されている（例えば特許文献２〜４を参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2002-310901号公報
【特許文献２】特開2008-225143号公報
【特許文献３】特開2011-107207号公報
【特許文献４】特開2011-197334号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、現像装置における現像剤の撹拌などによってトナーの表面状態は変化する。トナーの表面状態が変化すると、トナー像パッチで反射する光の状態も変化し、正確なトナー付着量を検出できないことがある。
【０００６】
そこで、本発明は、外添剤の付着量などトナーの表面状態が変化しても、正確なトナー付着量を検出し、最適な画像形成条件を設定できる方法及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成する本発明に係る画像形成条件の設定方法は、表面に静電潜像を担持し回転駆動する無端状の像担持体と、前記静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する現像手段と、画像濃度検出用として形成されたトナー像パッチのトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段とを備える画像形成装置において、画像濃度に影響を与える画像形成条件を多段階に変化させてトナー像パッチを形成するとともに、トナー像パッチのトナー付着量を前記トナー付着量検出手段により検出し最適の画像形成条件を設定する方法であって、トナー粒子の表面状態を検出及び／又は推測し、予め求めておいた、トナー粒子の表面状態ごとの、トナー付着量検出手段による検出値とトナー付着量との相関関係から、トナー像パッチのトナー付着量を求めることを特徴とする。
【０００８】
検出及び／又は推測するトナー粒子の表面状態としては、トナー粒子表面の凹凸であるのが好ましい。さらには、トナー粒子表面に付着している外添剤によるトナー粒子表面の凹凸であるのが好ましい。
【０００９】
前記トナー付着量検出手段は、前記像担持体に光を照射する発光手段と、前記発光手段から照射され前記像担持体で反射した光の内、Ｐ波光を受光する第１受光手段と、Ｓ波光を受光する第２受光手段とを備えるのが好ましい。そして、第１受光手段の検出値からトナー粒子の表面状態を検出し、予め求めておいた、トナー粒子の表面状態ごとの、第１受光手段と第２受光手段の検出値の差とトナー付着量との相関関係からトナー像パッチのトナー付着量を求めるのが好ましい。
【００１０】
トナーの表面状態は、所定期間における平均印字率によって推測するようにしてもよい。
【００１１】
また、本発明によれば、前記のいずれかに記載の画像形成条件の設定方法を用いることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の画像形成条件の設定方法及び画像形成装置では、トナー粒子の表面状態を検出及び／又は推測し、予め求めておいた、トナー粒子の表面状態ごとの、トナー付着量検出手段による検出値とトナー付着量との相関関係から、トナー像パッチのトナー付着量を求めるので、外添剤の付着量などトナーの表面状態が変化しても、正確なトナー付着量を検出でき、最適な画像形成条件を設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る画像形成条件の設定方法及びその設定方法を用いた画像形成装置の一例としてのタンデム型フルカラー複写機の害せ悦図である。
【図２】トナー付着量検出手段の一例を示す回路図である。
【図３】トナー付着量検出手段の一例を示す概説図である。
【図４】トナー粒子表面の外添剤量による反射光の違いを説明する図である。
【図５】受光素子４３２Ｐの出力値とトナー付着量との関係を示す図である。
【図６】{（受光素子４３２Ｐの出力値）−（受光素子４３２Ｓの出力値）}とトナー付着量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る画像形成条件の設定方法及びその設定方法を用いた画像形成装置について図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
【００１５】
図１は、本発明に係る画像形成条件の設定方法及びその設定方法を用いた画像形成装置の一例としてのタンデム型フルカラー複写機（以下、「複写機」と記すことがある）の概説図である。以下、図を参照しながら説明する。
【００１６】
（複写機の全体構成）
図１の複写機は、画像読取部１０と、画像形成部２０と、制御部１００とを備えている。
【００１７】
画像読取部１０は、不図示の原稿ガラス板上に載置された原稿の画像を、スキャナ１１を移動させて読み取るものである。スキャナ１１に設置された露光ランプの照射により得られた原稿画像は、光学系により結像され、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の三種類の波長の光にそれぞれ対応したＣＣＤイメージセンサー１２によりＡＤ変換され、原稿に対応したＲ、Ｇ、Ｂの各画像データとされる。
【００１８】
得られた各色成分の画像データは、制御部１００において各種のデータ処理が施され、更にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各再現色（以下、各再現色に関連する構成部分の番号に、このＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを添字として付加する）の画像データに変換される。変換された画像データは制御部１００内の画像メモリ１００ａに再現色ごとに格納され、記録媒体Ｐの供給と同期して１走査ラインごとに読み出され、感光体ドラム５１Ｙ〜５１Ｋを露光するレーザダイオード（不図示、以下、「ＬＤ」と表記する）の駆動信号となる。
【００１９】
画像形成部２０は、周知の電子写真方式により画像を形成するものであって、中間転写ベルト４１が張架されてなる中間転写部４０と、中間転写ベルト４１に対向してその周回方向上流側（以下、単に「上流側」という）から周回方向下流側（以下、単に「下流側」という）に沿って所定間隔で配置されたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の画像プロセス部５０Ｙ〜５０Ｋとからなる。
【００２０】
他に、矢印Ｂ方向に沿った記録媒体Ｐの搬送経路上には、中間転写部４０の二次転写位置へ記録媒体Ｐを給送する給紙部７０と、中間転写部４０の二次転写位置の、記録媒体搬送方向下流側に配置された定着部８０とがある。
【００２１】
Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の画像プロセス部５０Ｙ〜５０Ｋにおいて、露光走査部６０Ｙ〜６０Ｋは、それぞれ上記制御部１００から出力された駆動信号を受けてレーザ光を発するＬＤ（不図示）や、このレーザ光を偏向して感光体ドラム５１Ｙ〜５１Ｋ上を主走査方向に露光走査させるためのポリゴンミラー（不図示）等を備えている。また画像プロセス部５０Ｙ〜５０Ｋは、感光体ドラム５１Ｙ〜５１Ｋと、その周囲に配設された帯電チャージャ５２Ｙ〜５２Ｋ、現像器５３Ｙ〜５３Ｋ、転写チャージャ５４Ｙ〜５４Ｋ及びクリーナ５５Ｙ〜５５Ｋなどからなる。
【００２２】
感光体ドラム５１Ｙ〜５１Ｋは、前記露光を受ける前にクリーナ５５Ｙ〜５５Ｋで表面の残存トナーが除去され、不図示のイレーサランプに照射されて除電された後、帯電チャージャ５２Ｙ〜５２Ｋにより一様に帯電されており、このように帯電した状態で上記レーザ光により露光を受けると、感光体ドラム５１Ｙ〜５１Ｋの表面に静電潜像が形成される。
【００２３】
現像器５３Ｙ〜５３Ｋには、それぞれの色のトナーをそれぞれ所定のトナー濃度で含有する二成分の現像剤が入っており、各静電潜像は、それぞれ各色の現像器５３Ｙ〜５３Ｋにより各色のトナーで現像される。これにより感光体ドラム５１Ｙ〜５１Ｋの表面にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのトナー像がそれぞれ形成され、各転写位置において中間転写ベルト４１の裏面側に配設された転写チャージャ５４Ｙ〜５４Ｋの作用により、矢印Ａ方向に周回している中間転写ベルト４１上に順次転写されていく。この際、各色の作像動作は、そのトナー像が、周回してくる中間転写ベルト４１上の同じ位置に重ね合せて転写されるように、上流側から下流側に向けてタイミングをずらして実行される。
【００２４】
各色のトナー像が多重転写された中間転写ベルト４１は、さらに周回して、中間転写ベルト４１が対向する二次転写ローラ４２と当接して転写ニップ部を形成する位置までやってくる。この転写ニップ部には、中間転写ベルト４１の周回と同期して記録媒体Ｐが給送されてきており、転写ニップ部で中間転写ベルト４１上の多重転写された各色のトナー像が記録媒体Ｐに転写される。なお、記録媒体Ｐに転写されず中間転写ベルト４１上に残存したトナーはクリーニングブレード４９で除去・回収される。
【００２５】
各色のトナー像が多重転写された記録媒体Ｐは、矢印Ｂ方向に定着部８０まで搬送される。定着部８０の定着ローラ８１は内部にヒータＨを備え、制御部１００により、ヒータＨへの通電が制御される。記録媒体Ｐは、定着ローラ８１により高温で加圧され、定着ローラ８１の表面のトナー粒子が記録媒体表面に融着して定着された後、排紙トレイ８２上に排出される。
【００２６】
制御部１００は、上記のような通常の画像形成動作の制御を行う以外に、画像形成条件の最適化制御のタイミングや内容などの制御も行う。画像形成条件の最適化制御の構成及び制御内容について以下説明する。
【００２７】
制御部１００は、環境変化、経時変化等による画質の変動に対して、常時適切な画像が形成できるように、画像形成条件の最適化制御を行う。最適化制御として、カブリマージン制御、光量制御、最大濃度制御、ガンマ補正制御、レジスト制御などが実施され、所定のシステム速度や露光量、現像バイアス、帯電電位などのプロセス条件を設定後、中間転写ベルト４１上にトナー像パッチを形成し、トナー付着量検出手段４３により当該パッチを検出し、検出結果に基づいて画像形成条件を調整する。トナー付着量検出手段４３は、光学式にトナー付着量を検知する検出手段であり、その構成などについては後述する。トナー像パッチは、ハーフトーンパターン、ドットパターン、スクリーンパターン、ベタパターンなどいずれのパターンであっても構わない。
【００２８】
なお、トナー像パッチを中間転写ベルト４１から記録媒体Ｐに転写・定着した後、その濃度を検出してもよいが、画像形成条件の最適化の度に記録媒体Ｐを消費することになるので、記録媒体Ｐに転写させることなく中間転写ベルト４１でトナー像パッチのトナー付着量を測定することが望ましい。
【００２９】
画像形成条件の最適化制御は定期的に実施される。本実施形態にかかる複写機では、例えば、カラープリントの場合、２００枚プリント毎、モノクロプリントの場合、１００枚プリント毎に実施する。なお、実施の頻度は異なっても実施する最適化制御の内容は共通である。モノクロプリントが１００枚に達した時点、カラープリントが２００枚に達した時点、何れの場合であっても、プリントモードには関係なく、Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋ、すべての色について最適化制御（トナー像パッチの形成）が行われる。
【００３０】
最適化制御時に用いるトナー像パッチは、モノクロ、カラー何れのプリントモードでも、最適化制御の動作は基本的に共通であるから同一のトナー像パッチを用いることができる。
【００３１】
画像形成条件の最適化制御の基本的な手順は以下の通りである。
（１）制御する内容に基づき検出用トナー像パッチを設定する。
（２）設定したトナー像パッチを、画像形成条件を多段階に変化させて画像形成する。
（３）画像形成されたトナー像パッチのトナー付着量をトナー付着量検出手段４３で検出する。
（４）トナー付着量検出手段４３による検出値から、変化させた画像形成条件との相関関係を求める。
（５）求めた相関関係から、トナー付着量検出手段４３が基準出力値となる画像形成条件を定める。
【００３２】
トナー付着量検出手段４３によるトナー像パッチのトナー付着量の検出について、以下説明する。図２に、トナー付着量検出手段４３の回路図を示す。
【００３３】
図２に示すように、トナー付着量検出手段４３は、発光素子４３１と、発光素子４３１から出射し、中間転写ベルト４１で反射した光のうちＰ波光を受光する受光素子４３２Ｐと、Ｓ波光を受光する受光素子４３２Ｓとを有する。受光素子４３２Ｐと受光素子４３２Ｓからの出力値は増幅器でそれぞれ増幅されてＰ出力値及びＳ出力値として演算回路に送られる。演算回路においてＰ出力値とＳ出力値の差が算出され、Ｐ出力値と共に制御部１００に送られる。制御部１００では、後述するように、送られてきたＰ出力値とＳ出力値との差及びＰ出力値からトナー像パッチのトナー付着量が求められる。また、制御部１００は、受光素子４３２Ｐ，４３２Ｓの出力値に基づいて発光素子４３１の照射光量をフィードバック制御する。
【００３４】
図３に、トナー付着量検出手段４３の基本構成を示す。トナー付着量検出手段４３は、発光素子４３１と、Ｐ波光を受光する受光素子４３２Ｐと、Ｓ波光を受光する受光素子４３２Ｓと、Ｐ波光のみを透過する偏光板４３３と、Ｐ波光のみを透過する偏光板４３４Ｐと、Ｓ波光のみを透過する偏光板４３４Ｓと備える。発光素子４３１から出射した光は、偏光板４３３によってＰ波光とされ、中間転写ベルト４１上に形成されたトナー像パッチ２０４に照射される。そして、中間転写ベルト４１で反射した光は、振幅方向は変わらずＰ波光のままであるので、偏光板４３４Ｐを透過して受光素子４３２Ｐで受光される。一方、トナー像パッチ２０４で反射した光は、振幅方向が乱されてＰ波光やＳ波光などのランダムな振幅となり、Ｐ波光は偏光板４３４Ｐを透過して受光素子４３２Ｐで受光され、Ｓ波光は偏光板４３４Ｓを透過して受光素子４３２Ｓで受光される。つまり、受光素子４３２Ｐでは、中間転写ベルト４１からの反射光Ｐと、トナー像パッチ２０４からの反射光Ｓｐとが受光され、受光素子４３２Ｓでは、トナー像パッチ２０４からの反射光Ｓｓが受光される。そこで、受光素子４３２Ｐの出力値から受光素子４３２Ｓの出力値を差し引くと、下記式に示されるように、中間転写ベルト４１からの反射光量（トナー像パッチのトナー付着量）の指標値が算出される。そして、予め求めておいた、前記指標値と中間転写ベルト４１上のトナー付着量との相関関係から、トナー像パッチのトナー付着量が求められる。
指標値＝（受光素子４３２Ｐの出力値）−（受光素子４３２Ｓの出力値）
＝（中間転写ベルト４１からの反射光量Ｐ）＋（Ｐ波光の受光量）−Ａ×
（Ｓ波光の受光量）
（式中、Ａは係数）
【００３５】
ところが、トナー粒子の表面状態、例えば、トナー粒子表面に付着している外添剤量が異なると、トナー像パッチ２０４からの反射光Ｓｐと反射光Ｓｓとの比率が変化する。図４に概説図を示す。図４（ａ）は外添剤量が通常状態の場合であり、図４（ｂ）は外添剤量が少ない場合である。図４（ｂ）に示すように、トナー粒子表面の外添剤量が少なくなると、外添剤が通常状態の場合に比べて、反射光Ｓｐが増加する一方、反射光Ｓｓは減少する。このため、同じトナー付着量にもかかわらず、外添剤量によって前記指標値が変わり、求めたトナー付着量も変わる。
【００３６】
そこで、本発明では、外添剤量などのトナー粒子の表面状態ごとに、前記指標値とトナー付着量との相関関係を求めておき、検出及び／又は推測されたトナー粒子の表面状態における、トナー付着量検出手段による検出値とトナー付着量との相関関係から、トナー像パッチのトナー付着量を求める。
【００３７】
トナー粒子の表面状態は、例えば、受光素子４３２Ｐの出力値によって検出することができる。すなわち、現像バイアスを変えて、中間転写ベルト４１上にトナー付着量を変えたトナー像パッチを形成し、トナー付着量検出手段４３により当該パッチを検出する。図５に、このときの、受光素子４３２Ｐの出力値とトナー付着量との関係図を示す。受光素子４３２Ｐの出力値は、トナー付着量の増加に伴って小さくなり、最下点を超えると徐々に大きくなる。受光素子４３２Ｐの出力値の最下点は、トナー粒子の表面状態（外添剤量）によって変化する。具体的には、受光素子４３２Ｐの出力値の最下点は、トナー粒子表面の外添剤量が多いと小さくなり、トナー粒子の外添剤量が少ないと大きくなる。そこで、受光素子４３２Ｐの出力値の最下点からトナー粒子の表面状態を検出する。そして、検出したトナー粒子の表面状態に対応する、前記指標値とトナー付着量との相関関係からトナー付着量を求める。
【００３８】
図６に、トナー粒子の表面状態ごとの、前記指標値とトナー付着量との相関関係例を示す。図６において実線で示す相関関係１は、トナー粒子表面の外添剤量が多い場合であり、破線で示す相関関係２は、トナー粒子表面の外添剤量が少ない場合である。通常、トナー粒子の表面状態は相関関係１と相関関係２との間にある。そこで、相関関係１と相関関係２とを予めメモリー１００ｂに記憶させておく。そして、予め記憶されている下記の表１を用いて、受光素子４３２Ｐの出力値の最下点値から、相関関係１と相関関係２との重み付けを求め、該当する前記指標値とトナー付着量との相関関係を求めてトナー付着量を算出する。
【００３９】
【表１】
2014098865.tif 000003
【００４０】
トナー粒子の表面状態は、所定期間における平均印字率から推測してもよい。印字率の低い画像の形成ではトナー消費量が少ないため、外添剤が像担持体に付着し、現像装置内のトナー粒子表面の外添剤量が減少する。そこで、所定期間における平均印字率からトナー粒子の外添剤量の変化を推測する。例えば、直近に印字した５０枚の平均印字率をドットカウント回路を用いて取得する。そして、予め記憶されている下記の表２を用いて、相関関係１と相関関係２との重み付けを求め、該当する前記指標値とトナー付着量との相関関係を求めてトナー付着量を算出する。
【００４１】
【表２】
2014098865.tif 000004
【００４２】
なお、トナー粒子の外添剤量などの表面状態を、受光素子４３２Ｐの出力値によって検出する場合には、トナー粒子の表面状態を正確に検出することができるが、トナー付着量を変えたトナー像パッチを形成するための制御時間が必要となる。一方、トナー粒子の表面状態を所定期間における平均印字率から推測する場合には、トナー像パッチを形成するための制御時間は不要であるが、トナー粒子の表面状態は推測になる。そこで、トナー粒子の外添剤量などの表面状態を、通常は、所定期間における平均印字率から推測し、トナー像パッチのトナー付着量を求める。そして、所定の時期に、トナー粒子の表面状態を受光素子４３２Ｐの出力値によって検出し、推測されたトナー粒子の表面状態の補正を行うようにしてもよい。
【００４３】
以上、トナーの表面状態の変化として外添剤量の変化を例に説明したが、トナーの表面状態の変化には、トナー粒子の円形度や平滑度の変化なども含まれる。
【００４４】
また、本発明で用いるトナー粒子の表面状態の検出方法は、外添剤などをトナーとは別に現像器内に供給するプロセスにおいて、その供給物の量を検出することに利用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明に係る画像形成条件の設定方法は、外添剤の付着量などトナーの表面状態が変化しても、正確なトナー付着量を検出でき、最適な画像形成条件を設定でき有用である。
【符号の説明】
【００４６】
４１    中間転写ベルト（像担持体）
４３    トナー付着量検出手段
５３Ｙ，５３Ｍ，５３Ｃ，５３Ｋ    現像器（現像手段）
２０４    トナー像パッチ
４３１    発光素子
４３２Ｐ  受光素子（第１受光手段）
４３２Ｓ  受光素子（第２受光手段）
【図１】
2014098865.tif 000005
【図２】
2014098865.tif 000006
【図３】
2014098865.tif 000007
【図４】
2014098865.tif 000008
【図５】
2014098865.tif 000009
【図６】
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