(57)【要約】【課題】電子写真方式による画像形成装置において、反射濃度を検出する濃度センサの出力を基に、黒色トナーの像担持体への付着量を高精度に制御すること。【解決手段】電子写真方式で中間調のトナー画像を形成する工程、反射濃度を検出する濃度センサを用いて当該中間調画像の濃度を測定する工程、前記測定により得られた濃度センサの出力により前記中間調画像のトナー付着量を推定する工程、及び前記推定した中間調画像のトナー付着量により、設定した適正トナー付着量を得るための画像形成条件を決定する工程を有するトナー画像濃度制御方法。【選択図】        図６
2005043505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式で像担持体上に中間調のトナー画像を形成する工程、
反射濃度を検出する濃度センサを用いて当該中間調画像の濃度を測定する工程、
前記測定により得られた濃度センサの出力により前記中間調画像のトナー付着量を推定する工程、及び
前記推定した中間調画像のトナー付着量により、設定した適正トナー付着量を得るための画像形成条件を決定する工程
を有することを特徴とするトナー画像濃度制御方法。
【請求項２】
前記像担持体が感光体又は中間転写体であることを特徴とする請求項１に記載のトナー画像濃度制御方法。
【請求項３】
感光体上に潜像を形成する露光手段、トナーを含む現像剤で当該潜像を現像する現像手段、感光体上に形成されたトナー像を中間転写体に転写する一次転写手段、及び中間転写体に転写形成されたトナー像を記録紙に転写する二次転写手段を有する画像形成装置で画像形成するに当たり、
感光体上に最大濃度のトナー画像を形成する露光を行い、当該感光体の電位を測定する工程、
前記感光体上に中間調のトナー画像を形成する露光を行い、当該感光体の電位を測定する工程、
現像により前記中間調のトナー画像を形成し、中間転写体に転写する工程、
反射濃度を検出する濃度センサを用いて中間転写体上の当該中間調画像の濃度を測定する工程、
前記測定により得られた濃度センサの出力により前記中間調画像のトナー付着量を推定する工程、及び
前記推定した中間調画像のトナー付着量と前記感光体の電位の２つの測定値により、設定した適正トナー付着量を得るための画像形成条件を決定する工程を経て適正トナー付着量を制御することを特徴とするトナー画像濃度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式で画像を形成する場合のトナー画像濃度制御方法に関し、詳しくは適正トナー付着量の制御を高精度に行うことができるトナー画像濃度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式による画像形成装置では、感光体上に帯電・像露光・現像を行ってトナー像を形成し、これを転写材上に転写しトナー像を保持した該転写材の定着を行うことがなされている。又、感光体上に形成したトナー像を一旦中間転写体上に転写したのち転写材上に二次転写し定着を行うこともなされている。記録画像の濃淡は、転写前の像担持体である感光体又は中間転写体上に付着したトナー量によって決まるので、適切な濃淡をもった画像を得るには像担持体上でのトナー付着量が適切に管理されていることが必要となる。
【０００３】
トナー付着量の管理方法としては、例えば特許文献１に、中間転写方式のカラー画像形成にあたり、画像濃度調整用のトナーパッチを中間転写体上に作成し、当該画像濃度調整用パッチの濃度を濃度センサによって測定して、その結果により画像形成条件を制御することが記載されている。
【０００４】
またその様な濃度センサとしては、発光素子と受光素子とから成るフォトカプラを用い、反射濃度を検出することによって付着したトナー量を検出するものが一般に用いられている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３５６５５４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の様な反射濃度を検出する濃度センサで各色のトナー付着量を検出する場合、トナー付着量とセンサの出力との関係は一般的に図１の如くなる。イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）ではトナー付着量の増加に伴ってセンサの出力が増加し、センサ感度はトナー付着量の増加に対するセンサ出力の変化量と考えられるので、高濃度部分でのセンサ感度も高いと言えるが、黒（ＢＫ）ではトナー付着量の増加に伴ってセンサ出力が低下し（反射濃度で検出するので）、高濃度部ではほぼ飽和してセンサ感度が低くなる。ＢＫトナー付着量が多い場合のセンサの出力値の１例を挙げると、
付着量（ｍｇ／ｃｍ２）  ０．４５  ０．５０  ０．５５  ０．６０
センサ出力（Ｖ）          １．２０  １．１０  １．０２  １．００
という様な値となって、センサ出力は０．５０ｍｇ／ｃｍ２以上では殆ど変化しない。
【０００７】
反射濃度を検出する濃度センサの出力を基にトナーの最大付着量（最大画像濃度）を制御する場合、Ｙ、Ｍ、Ｃでは最大付着量付近のセンサ感度が高く、基準となる現像条件でベタ画像を形成し、濃度センサで検知して出力からトナー付着量を推定し、設定した適正付着量と異なる場合は、予め求められている相関テーブル等に照らして現像バイアス等を変更することにより、設定値に合わせることが可能で、高精度にトナー付着量を制御できる。
【０００８】
しかしながら、ＢＫのトナー最大付着量付近のセンサ感度が低いために、Ｙ、Ｍ、Ｃと同じ方法では精度良くトナー付着量の制御ができないのが現状である。
【０００９】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子写真方式による画像形成装置において、反射濃度を検出する濃度センサの出力を基に、黒色トナーの像担持体への付着量を高精度に制御することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、
１）  電子写真方式で像担持体上に中間調のトナー画像を形成する工程、
反射濃度を検出する濃度センサを用いて当該中間調画像の濃度を測定する工程、
前記測定により得られた濃度センサの出力により前記中間調画像のトナー付着量を推定する工程、及び
前記推定した中間調画像のトナー付着量により、設定した適正トナー付着量を得るための画像形成条件を決定する工程
を有するトナー画像濃度制御方法、
２）  前記像担持体が感光体又は中間転写体である１）のトナー画像濃度制御方法、
３）  感光体上に潜像を形成する露光手段、トナーを含む現像剤で当該潜像を現像する現像手段、感光体上に形成されたトナー像を中間転写体に転写する一次転写手段、及び中間転写体に転写形成されたトナー像を記録紙に転写する二次転写手段を有する画像形成装置で画像形成するに当たり、
感光体上に最大濃度のトナー画像を形成する露光を行い、当該感光体の電位を測定する工程、
前記感光体上に中間調のトナー画像を形成する露光を行い、当該感光体の電位を測定する工程、
現像により前記中間調のトナー画像を形成し、中間転写体に転写する工程、
反射濃度を検出する濃度センサを用いて中間転写体上の当該中間調画像の濃度を測定する工程、
前記測定により得られた濃度センサの出力により前記中間調画像のトナー付着量を推定する工程、及び
前記推定した中間調画像のトナー付着量と前記感光体の電位の２つの測定値により、設定した適正トナー付着量を得るための画像形成条件を決定する工程
を経て適正トナー付着量を制御するトナー画像濃度制御方法、
によって達成される。
【００１１】
即ち本発明者は、反射濃度を検出する濃度センサを用いて適正トナー付着量に制御する場合、Ｙ、Ｍ、Ｃではセンサ感度の高い領域での出力を基にトナー付着量の制御を行って高精度を得ていることに鑑み、ＢＫにおいても、センサ感度の高い中間調領域のトナー付着量を基準にしてノイズを低減しようと考え、本発明に至った。
【００１２】
【発明の実施の形態】
まず、本発明のトナー付着量制御を行う画像形成装置の１例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。又本明細書に用いる用語により本発明の技術範囲が限定されることはない。
【００１３】
図２に一実施形態として断面図に示すカラー画像形成装置は、複数の像担持体上にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（ＢＫ）トナーから成るトナー像をそれぞれ形成し、複数の像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体上に重ね合わせて転写し、重ね合わせたトナー像を一括して転写材上に転写するタンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０ＢＫと、中間転写ユニット７と、給紙搬送手段及び定着手段２４とから成る。画像形成装置本体（以下、装置本体と称す）Ａの上部には、原稿画像読み取り装置ＳＣが配置されている。
【００１４】
イエロー色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、像担持体（感光体）１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段４Ｙ、一次転写手段５Ｙ、クリーニング手段６Ｙを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、像担持体（感光体）１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４Ｍ、一次転写手段５Ｍ、クリーニング手段６Ｍを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、像担持体（感光体）１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ、一次転写手段５Ｃ、クリーニング手段６Ｃを有する。黒色画像を形成する画像形成部１０ＢＫは、像担持体（感光体）１ＢＫ、帯電手段２ＢＫ、露光手段３ＢＫ、現像手段４ＢＫ、一次転写手段５ＢＫ、クリーニング手段６ＢＫを有する。各画像形成部１０では帯電、露光、現像が行われて、像担持体１上に各色の画像が形成される。
【００１５】
中間転写ユニット７は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持された半導電性エンドレスベルト状の中間転写体７０を有する。
【００１６】
画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０ＢＫより形成された各色のトナー画像は、一次転写手段５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５ＢＫにより、回動する中間転写体７０上に同期がとられて逐次重ね合わせて転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された転写材（以下、用紙と称す）Ｐは、給紙手段２１により給紙され、複数の中間ローラ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ、レジストローラ２３を経て、二次転写手段５Ａに搬送され、用紙Ｐ上に重ね合わされたカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された用紙Ｐは、定着手段２４により定着処理され、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。
【００１７】
一方、二次転写手段５Ａにより用紙Ｐにカラー画像を転写した後、用紙Ｐを曲率分離した中間転写体７０は、クリーニング手段６Ａにより残留トナーが除去される。
【００１８】
画像形成処理中、一次転写手段５ＢＫは常時、感光体１ＢＫに圧接している。他の一次転写手段５Ｙ，５Ｍ，５Ｃはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃに圧接する。
【００１９】
二次転写手段５Ａは、ここを用紙Ｐが通過して二次転写が行われる時にのみ、中間転写体７０に圧接する。
【００２０】
図３に画像形成部１０をより詳細に示す。
矢示方向に回転する像担持体としてのドラム状の感光体１はＯＰＣ感光体等が用いられ、スコロトロン帯電器等を用いた帯電手段２によって一様帯電が行われる。露光手段３には、レーザ、発光ダイオード等のドット露光を行う露光手段が用いられ、露光手段３の像露光によって静電潜像が形成される。かかる潜像形成工程に続いて次に説明する現像手段４によって現像が行われて、静電潜像はトナー像となる。
【００２１】
現像手段４は、現像装置枠体４０、現像ローラからなる現像剤担持体４１、磁界発生手段（マグネットロール）４２、穂切り板からなる規制手段４３、水車型の供給手段４４、スクリュからなる供給・搬送手段４５、スクリュからなる撹拌・搬送手段４６、剥ぎ取り搬送ローラ４７、剥ぎ取り板４８、スクリュからなる回収・搬送手段４９等から構成される。
【００２２】
現像装置枠体４０内にあって、攪拌されたトナーと磁性キャリアとより成る２成分現像剤は摩擦帯電してトナーは磁性キャリア外面に付着し、供給手段４４によって内部に磁界発生手段４２を設けた現像剤担持体４１へと搬送される。周面に現像剤が磁力によって付着した現像剤担持体４１は矢印に示す方向に所定の回転数をもって回転し、規制手段４３によって層厚が規制された現像剤層は感光体１に対向した現像ニップ部ＤＲへと搬送される。
【００２３】
Ｂ（ＤＣ）はＤＣバイアス電源で、Ｂ（ＡＣ）はＡＣバイアス電源である。現像剤担持体４１にはＤＣ成分にＡＣ成分を重畳した現像バイアスが印加され、現像ニップ部ＤＲにおいて感光体１上の潜像に対して反転現像が行われる。トナー付着量の調整は、主としてこの現像バイアスと感光体電位（帯電電圧）の制御によって行われる。即ち、画像形成装置では一般に画像濃度を一定に保つことが要求され、画像濃度とトナー付着量には相関が有るため、トナー付着量を設定量にする制御を濃度センサを用いて行うことになる。
【００２４】
図２に示すカラー画像形成装置では、像担持体である中間転写体７０に沿って本発明に係る濃度センサ９が設けられていて、中間転写体７０上に転写されたＹ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ各色のトナー付着量を検出する構成となっている。
【００２５】
図４に濃度センサの構成の一例を側断面図で示す。
濃度センサ９はセンサ開口部９１Ａを除いて、センサカバー９１によって覆われている。内部には、ＬＥＤ等を用いて発光する発光素子ＰＡと、フォトトランジスタ（ＰｈＴｒ）等を用いて受光する受光素子ＰＢとがフォトカプラとして設けられていて、発光素子ＰＡからの発光はセンサ開口部９１Ａを通って中間転写体７０表面を照射し、照射に基づく反射光はセンサ開口部９１Ａを通って受光素子ＰＢによって受光される。フォトカプラとセンサ開口部９１Ａとの間には保護フィルタ９３が設けられていて、発光素子ＰＡ、受光素子ＰＢが飛散トナーによって汚染されるのを防止している。またセンサ開口部９１Ａの近傍には、ソレノイド又はモータを用いたシャッタ駆動部材の駆動により開口部の開閉を行うシャッタ羽根９２が設けられている。なお光拡散板を有しても良い。
【００２６】
この濃度センサを用いて、トナー像を担持していない中間転写体７０を計測し、このセンサ出力値（ベース電圧とも言う）が設定値（例えばＹ、Ｍ、Ｃ：２．５Ｖ、ＢＫ：４．５Ｖ）になる様にＬＥＤの発光量を予め調節して計測を行う。
【００２７】
従来、トナーの最大付着量の制御は、設定された画像形成条件でベタ画像を作成し、濃度センサで検出し、既知のトナー付着量とセンサ出力との相関テーブル等を参照して、センサ出力からトナー付着量を推定し、設定されたトナー付着量となる様に補正テーブル等を参照して画像形成条件を変更することにより行っていた。
【００２８】
しかしながら前述の様に、ＢＫトナーについてはこの方法で付着量を高精度に制御することができない。以下に、本発明のＢＫトナーについて有効なトナーの付着量の制御について説明する。
【００２９】
図５は本発明のトナー量制御に係るブロック図であり、図６はＢＫトナーについての当該制御のフローチャートの１例を示す。これらを参照して本発明のトナー量制御について説明する。
【００３０】
本体のＣＰＵ１００は、初期設定で、現像手段４のＤＣ現像バイアス電圧をＤＣ０、帯電手段２のグリッド電圧をＶｇ０として（ステップＳ１）、最大濃度となるベタ画像（ＰＭＷ値＝２５５）を露光手段３で感光体１に書き込み（ステップＳ２）、電位センサ１１０にてベタ露光時の感光体の電位ＶＬを測定する（ステップＳ３）。
【００３１】
次いで中間調領域のＰＷＭ値：Ｘで中間調画像を書き込んで（ステップＳ４）、電位センサ１１０にて中間調露光時の感光体の電位Ｖｍを測定する（ステップＳ５）。
【００３２】
当該中間調画像を現像手段４で現像し、中間転写ベルト７０上に転写して（ステップＳ６）、中間転写ベルト７０上の中間調トナー画像の濃度を濃度センサ９で測定し、センサ出力ａを得る（ステップＳ７）。
【００３３】
得られたセンサ出力ａがセンサ感度の高い領域にあるか（許容範囲内であるか）を判断し（ステップＳ８）、センサ出力ａが許容範囲より小さい場合はＰＷＭ値を小さくし、大きい場合はＰＭＷ値を大きくして（図１参照）、ステップＳ４に戻る（ステップＳ９）。
【００３４】
なお中間調画像に対応するセンサ出力で高感度な領域はトナー付着量にして０．１０ｍｇ／ｃｍ２〜０．４０ｍｇ／ｃｍ２程度で、許容範囲としてはこの範囲で設定すればよい。
【００３５】
センサ出力ａが許容範囲内にあるとき、ＣＰＵ１００はＲＯＭ１２０に格納されているトナー付着量とセンサ出力の相関テーブルを参照して、中間調画像のトナー付着量Ａを推定する（ステップＳ１０）。
【００３６】
これによりトナー付着量Ａの時、ＤＣ現像バイアスＤＣ０、感光体の電位Ｖｍとなり、ＰＭＷ値＝２５５にてベタ露光時の感光体の電位ＶＬとで、下式により最大トナー付着量Ｂを得るために必要なＤＣ現像バイアスＤＣｍａｘと、帯電グリッド電圧Ｖｇｍａｘを演算して求める（ステップＳ１１）。
【００３７】
｜ＤＣｍａｘ｜＝（｜ＤＣ０｜−｜Ｖｍ｜）×（Ｂ／Ａ）＋｜ＶＬ｜
｜Ｖｇｍａｘ｜＝｜Ｖｇ０｜＋（｜ＤＣｍａｘ｜−｜ＤＣ０｜）
求めた最大トナー付着量に対応するＤＣ現像バイアスＤＣｍａｘと、帯電グリッド電圧Ｖｇｍａｘにより画像形成条件を設定することができる。
【００３８】
これらの処理を行う制御プログラムはＣＰＵ１００が保持していても、ＲＯＭ１２０に格納されていても良い。
【００３９】
なお、ここではＢＫトナーについての例を示したが、Ｙ、Ｍ、Ｃのトナーについても本発明のトナー量制御を採用できるのは言うまでもない。
【００４０】
また偏光板を用いた濃度センサでは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫ全て図１のＢＫの様な出力特性を有するので、本発明のトナー量制御を行うことで高精度な適正付着量制御を行うことができる。
【００４１】
【実施例】
上述した図６のフローに即して、ＢＫトナーの最大付着量の制御を、図１に示す画像形成装置４台で行ったところ、下記の様な結果を得た。なお最大付着量としての目標値を０．５０ｍｇ／ｃｍ２とした場合である。
【００４２】
2005043505.tif 000003
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、電子写真方式による画像形成装置において、反射濃度を検出する濃度センサの出力を基に、黒色トナーの像担持体への付着量を高精度に制御できるのみならず、各色トナーの適正付着量の制御も高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】反射濃度を検出する濃度センサでトナー付着量を検出する場合のトナー付着量とセンサの出力との関係を示す図である。
【図２】一実施形態としてのカラー画像形成装置の断面図である。
【図３】画像形成部を示す図である。
【図４】濃度センサの構成の一例を示す側断面図である。
【図５】本発明のトナー量制御に係るブロック図である。
【図６】本発明のトナー量制御のフローチャートの１例を示す。
【符号の説明】
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫ  像担持体（感光体）
２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２ＢＫ  帯電手段
３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３ＢＫ  露光手段
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４ＢＫ  現像手段
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５ＢＫ  一次転写手段
５Ａ  二次転写手段
６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫ、６Ａ  クリーニング手段
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫ  画像形成部
７  中間転写ユニット
２０  給紙カセット
２１  給紙手段
２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ  中間ローラ
２３  レジストローラ
２４  定着手段
２５  排紙ローラ
２６  排紙トレイ
７０  中間転写体
Ａ  画像形成装置本体
ＳＣ  原稿画像読み取り装置
Ｐ  記録媒体（用紙）
【図１】
2005043505.tif 000004
【図２】
2005043505.tif 000005
【図３】
2005043505.tif 000006
【図４】
2005043505.tif 000007
【図５】
2005043505.tif 000008
【図６】
2005043505.tif 000009