(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体の回転方向に沿って一周分の表面の領域にトナーを付着させトナー付着パターンを形成するトナー付着パターン形成手段と、
前記トナー付着パターンのトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段と、
前記トナー付着パターンをクリーニングするクリーニング手段と、
前記トナー付着量検出手段で検出したトナー付着量に一時的な所定値以上の変動がある場合には、前記トナー付着パターン形成手段の動作を継続し、前記トナー付着量検出手段で検出したトナー付着量に一時的な所定値以上の変動がない場合には、前記トナー付着パターン形成手段の動作の停止するトナー形成検出終了決定手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナー付着パターン形成手段は、
前記トナー付着量検出手段で検出したトナー付着量に一時的な所定値以上の変動がある場合に、前記一時的な所定値以上の変動がある位置から前記像担持体が一周分回転した後の位置を特定し、該特定した一周分回転した後の位置付近の領域にトナーを付着させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記トナー形成検出終了決定手段は、
前記一時的な所定値以上の変動が複数回ある場合に、前記複数回の変動の変動幅が減少傾向にある場合には、前記トナー付着パターン形成手段の動作を継続し、前記複数回の変動の変動幅が減少傾向にない場合には、前記トナー付着パターン形成手段の動作を停止することを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記一時的な所定値以上の変動が複数回ある場合に、前記複数回の変動の変動幅が減少傾向にある場合には、前記像担持体を回転駆動し、前記像担持体を空回しさせ、前記複数回の変動の変動幅が減少傾向にない場合には、前記像担持体の回転駆動を停止することを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形成装置。
【請求項５】
像担持体の回転方向に沿って一周分の表面の領域にトナーを付着させトナー付着パターンを形成するトナー付着パターン形成工程と、
前記トナー付着パターンのトナー付着量を検出するトナー付着量検出工程と、
前記トナー付着パターンをクリーニングするクリーニング工程と、
前記トナー付着量検出工程で検出したトナー付着量に一時的な所定値以上の変動がある場合には、前記トナー付着パターン形成工程の動作を継続し、前記トナー付着量検出工程で検出したトナー付着量に一時的な所定値以上の変動がない場合には、前記トナー付着パターン形成工程の動作の停止するトナー形成検出終了決定工程と、を有することを特徴とする制御方法。
【請求項６】
像担持体の回転方向に沿って一周分の表面の領域にトナーを付着させトナー付着パターンを形成するトナー付着パターン形成処理と、
前記トナー付着パターンのトナー付着量を検出するトナー付着量検出処理と、
前記トナー付着パターンをクリーニングするクリーニング処理と、
前記トナー付着量検出処理で検出したトナー付着量に一時的な所定値以上の変動がある場合には、前記トナー付着パターン形成処理の動作を継続し、前記トナー付着量検出処理で検出したトナー付着量に一時的な所定値以上の変動がない場合には、前記トナー付着パターン形成処理の動作の停止するトナー形成検出終了決定処理と、を、コンピュータに実行させることを特徴とする制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光体の表面のトナー付着量を光学的に検出する手段を有する画像形成装置、制御方法及び制御プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のコピー、プリンター、ファクシミリなどの画像形成装置に備えられた画像濃度の制御方法として、通常の画像形成動作と同様の工程により感光体の回転方向に沿って、感光体の表面に形成されるトナー付着パターンを検出するものが知られている。
【０００３】
前記のトナー付着パターンの検出方法としては、反射型フォトセンサなどの光学式検出装置（以下Ｐセンサという）によって、感光体の表面のトナー付着量を検出するものが知られている。
【０００４】
前記のトナー付着パターンの検出方法の技術を利用したものに、従来例１として、特開平９−６１９１号公報が開示するところの画像形成装置が知られている。
【０００５】
従来例１には、トナー付着パターンのトナー分布状態を光学的に検出することによって、現像剤の経時による劣化の検出、作像動作の作像条件の最適化、シャープな画像形成、および画像の先端エッジの抑制を可能にすることを特徴とする画像形成装置について記載されている。
【０００６】
また、以前の画像形成装置においては、画像形成装置内の放電器や除帯電装置によって発生するオゾンが人体に悪影響を与えるといった問題点があった。しかしながら近年においては、オゾン発生を抑制する効果がある転写ローラや帯電ローラを搭載した画像形成装置が主流となっている。転写ローラや帯電ローラは、それぞれの動作時には、常に一定の面積を感光体に接し続ける必要があり、一般的に導電性のゴム材質が用いられている。
【０００７】
前記の転写ローラや帯電ローラは、動作状態にない場合においては感光体に接し続ける必要はないものの、接離機構を設置すると、コストや構造の面で問題が発生するため、常時感光体と接している画像形成装置が多い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の転写ローラや帯電ローラは、ゴム材質であるため、周囲の温湿度の変化や長時間にわたる感光体との接触の影響を受け、転写ローラや帯電ローラに異物が発生してしまうという問題点があった。また、その異物が感光体に転移することがあり、転移箇所において現像能力や転写能力が変化し、非画像領域との画像濃度差が発生してしまい、結果として帯状または斑点状の異常画像が現れるという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、安定した画像品質を維持することを特徴とする画像形成装置、制御方法及び制御プログラムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、本発明は以下の特徴を有することする。
＜画像形成装置＞
本発明にかかる画像形成装置は、
像担持体の回転方向に沿って一周分の表面の領域にトナーを付着させトナー付着パターンを形成するトナー付着パターン形成手段と、
前記トナー付着パターンのトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段と、
前記トナー付着パターンをクリーニングするクリーニング手段と、
前記トナー付着量検出手段で検出したトナー付着量に一時的な所定値以上の変動がある場合には、前記トナー付着パターン形成手段の動作を継続し、前記トナー付着量検出手段で検出したトナー付着量に一時的な所定値以上の変動がない場合には、前記トナー付着パターン形成手段の動作の停止するトナー形成検出終了決定手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】
＜制御方法＞
また、本発明にかかる制御方法は、
像担持体の回転方向に沿って一周分の表面の領域にトナーを付着させトナー付着パターンを形成するトナー付着パターン形成工程と、
前記トナー付着パターンのトナー付着量を検出するトナー付着量検出工程と、
前記トナー付着パターンをクリーニングするクリーニング工程と、
前記トナー付着量検出工程で検出したトナー付着量に一時的な所定値以上の変動がある場合には、前記トナー付着パターン形成工程の動作を継続し、前記トナー付着量検出工程で検出したトナー付着量に一時的な所定値以上の変動がない場合には、前記トナー付着パターン形成工程の動作の停止するトナー形成検出終了決定工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
＜制御プログラム＞
また、本発明にかかる制御プログラムは、
像担持体の回転方向に沿って一周分の表面の領域にトナーを付着させトナー付着パターンを形成するトナー付着パターン形成処理と、
前記トナー付着パターンのトナー付着量を検出するトナー付着量検出処理と、
前記トナー付着パターンをクリーニングするクリーニング処理と、
前記トナー付着量検出処理で検出したトナー付着量に一時的な所定値以上の変動がある場合には、前記トナー付着パターン形成処理の動作を継続し、前記トナー付着量検出処理で検出したトナー付着量に一時的な所定値以上の変動がない場合には、前記トナー付着パターン形成処理の動作の停止するトナー形成検出終了決定処理と、を、コンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図を用いて、本発明の実施形態を説明する。
【００２０】
本発明の画像形成装置の一実施形態の構成を図１に示す。また、図１を用いて、通常の画像形成動作を説明する。露光ランプ（図示せず）はコンタクトガラス（図示せず）上の原稿を露光し、その原稿からの反射光は、帯電ローラ１０３により一様に帯電された感光体１０１の表面に照射される。その結果得られた感光体１０１の表面の静電潜像を現像器（図示せず）によって顕像化し、感光体１０１の表面に形成されたトナー像を転写工程において転写紙上に転写し、最後に定着器（図示せず）を通して排紙される。
【００２１】
また、オゾン発生を抑制する転写ローラ１０２および帯電ローラ１０３は通常一定の面積で感光体１０１に接しているため、ゴム材質である転写ローラ１０２および帯電ローラ１０３から発生した異物が感光体１０１に転移してしまう可能性がある。この異物によって、転移箇所において現像能力や転写能力が変化し、非画像領域との画像濃度差が発生してしまい、結果として帯状または斑点状の異常画像が現れてしまう。
【００２２】
前記の感光体１０１の表面の異物は、感光体１０１を空回しさせることで、感光体１０１の表面に接触しているクリーニングファーブラシ（図示せず）、クリーニングブレード１０４および現像剤などによって感光体１０１の表面から除去することができる。しかし、感光体１０１を空回しさせている時は、その間印刷動作ができなくなってしまうため、感光体１０１の空回しは必要最小限とするべきである。
【００２３】
また、転写ローラ１０２とクリーニングブレード１０４の中間に配置された反射型フォトセンサ（Ｐセンサ１０５）は感光体１０１の表面に光を照射し、その反射光量を計測することによって、感光体１０１の表面のトナー濃度を検出することができる。この機構を利用して、Ｐセンサ１０５は画像形成装置のトナー濃度制御に用いられている。印刷動作中の画像間や印刷ジョブ終了後などにおける感光体１０１の表面の非画像領域に形成された基準パターンのトナー像のトナー付着量に応じて、Ｐセンサ１０５の出力値は変化し、トナー補給量にフィードバックすることによって、トナー濃度制御は実行されている。
【００２４】
図２には、本発明の一実施形態におけるトナー付着量とＰセンサ１０５の出力値の関係が示されている。感光体１０１の表面のトナーが付着していない領域においてＰセンサ１０５の初期調整を実行し、４．０Ｖに設定する。トナー付着量が増加するほど感光体１０１からの反射光量が減少し、Ｐセンサ１０５の出力値が低下する。逆に、トナー付着量が減少するほど感光体１０１からの反射光量が増加し、Ｐセンサ１０５の出力値が上昇する。
【００２５】
また、図３の（ａ）は、本発明の一実施形態における感光体１０１の表面のトナー付着量の分布状態を示すモデル図であり、図３の（ｂ）は、本発明の一実施形態におけるＰセンサの検出時間に対するＰセンサ１０５の出力値を示している。また、感光体１０１の表面のトナー付着量は、感光体１０１の一周分に０．３mg/cm2で均一に設定されているとし、図２におけるトナー付着量とＰセンサ１０５の検出値の関係から、トナーを付着させていない領域においては、Ｐセンサ１０５の検出値は４．０Ｖを示している。
【００２６】
図３の（ａ）の３０１に示す部分は、感光体１０１の表面に異物が付着することによって、感光体１０１の表面のトナー付着量が減少していることを表している。一方、図３の（ｂ）の３０２に示す部分は、Ｐセンサ１０５の出力値が一時的に上昇していることを表し、図３の（ａ）の３０１に示す異物が付着している部分に対応している。前記のようにして、Ｐセンサ１０５の出力値が一時的に上昇している部分を検出することによって、感光体１０１の表面の異物が付着している部分を特定することができる。
【００２７】
また、図４は、本発明の一実施形態におけるＰセンサの検出時間に対するＰセンサ１０５の出力値を示している。Ｐセンサ１０５の出力値が一時的に変動した検出点を検出点Ａとし、検出点Ａから感光体１０１の一周分回転後の点を検出点Ｂとする。また、同様に、検出点Ｂから感光体１０１の一周分回転後の点を検出点Ｃとする。
【００２８】
図４における感光体１０１の表面のトナー付着量は、感光体１０１の一周分均一に０．３mg/cm2で設定されているとし、図２におけるトナー付着量とＰセンサ１０５の検出値の関係から、トナーを付着させていない領域においては、Ｐセンサ１０５の検出値は４．０Ｖを示している。
【００２９】
図４においては、検出点Ａ付近のトナー付着領域と比較して、検出点ＢおよびＣ付近のトナー付着領域は狭くなっている。これは、検出点Ａの位置を考慮することにより検出点ＢおよびＣの位置を算出し、検出点ＢおよびＣの位置の前後の限定された領域にトナーを付着させることによって可能となっている。その結果、トナー消費量の削減に効果をあげている。
【００３０】
また、転写ローラ１０２および帯電ローラ１０３のような接触部材が接している感光体１０１表面に異物が付着する可能性が大きいため、接触部材が接している感光体１０１表面付近の領域に限定してトナー付着、異物検出および異物除去の動作を実行させることによるトナー消費量の削減などの効果が考えられる。
【００３１】
以下、図５のフローチャートを用いて、感光体１０１の表面に転移した異物の検出方法および除去方法を説明する。
【００３２】
画像形成装置本体の電源をＯＮし（ステップＳ５０１）、定着器（図示せず）が所定の温度に達して、印刷が可能な状態になる間に、感光体１０１を回転駆動させる（ステップＳ５０２）。
【００３３】
次に、感光体１０１表面にハーフトーンのトナー付着パターンを形成する（ステップＳ５０３）。トナー付着量は感光体１０１の一周分に０．３mg/cm2に設定する。ハーフトーンのトナー付着パターンは、感光体１０１の回転軸方向に対して幅２０mm、感光体１０１の回転方向に沿って回転一周分の帯状のトナー像であり、どの位置に異物が付着しても検出可能となっている。また、ハーフトーンのトナー付着パターンの形成条件は、通常の画像形成条件に対して帯電条件および露光条件を変更させて設定されている。
【００３４】
感光体１０１表面におけるハーフトーンのトナー付着パターンの形成（ステップＳ５０３）と同時に、反射型フォトセンサ（以下Ｐセンサ１０５）によって、感光体１０１表面におけるハーフトーンのトナー付着パターンのトナー付着量を検出する（ステップＳ５０４）。
【００３５】
感光体１０１表面のトナー付着量が回転方向に対して均一であれば、トナー付着量は０．３mg/cm2に設定されているので、図２よりＰセンサ１０５の出力値は感光体１０１表面のどの領域においても約０．８Ｖを示す。しかしながら、感光体１０１表面に異物が付着し、トナー付着量が一時的に減少している場合には、Ｐセンサ１０５の出力値は０．８Ｖよりも大きな値を示す。ここで、Ｐセンサ１０５の出力異常の境界値を１．２Ｖに設定し、Ｐセンサ１０５の出力値が一時的に１．２Ｖより大きな値を示したか否か判断する（ステップＳ５０５）。Ｐセンサ１０５の出力値が１．２Ｖ以下の場合（ステップＳ５０５／ＮＯ）、感光体１０１表面のトナー付着量は正常であると判断され、感光体１０１の回転駆動は停止され（ステップＳ５１３）、感光体１０１表面の異物検出動作を終了し、通常の印刷動作に戻る。
【００３６】
また、Ｐセンサ１０５の出力値が一時的に１．２Ｖよりも大きな値を示した場合（ステップＳ５０５／ＹＥＳ）、図２より、トナー付着量が０．２mg/cm2以下に減少していることを表しており、Ｐセンサ１０５の出力値が異常であると判断され、その位置のＰセンサ１０５の出力値Ｖｐを画像形成装置のメモリ（図示せず）に記録させる（ステップＳ５０６）。
【００３７】
次に、Ｐセンサ１０５の出力値Ｖｐ検出後、Ｐセンサ１０５の出力異常を示した位置から感光体１０１を感光体１０１の一周分回転させたか否か判断し（ステップＳ５０７）、回転させていなければ（ステップＳ５０７／ＮＯ）、回転を実行させる。回転させた場合（ステップＳ５０７／ＹＥＳ）、再度ハーフトーンのトナー付着パターンを形成させる（ステップＳ５０８）。
【００３８】
この時のハーフトーン付着パターンは、Ｐセンサ１０５の出力値Ｖｐを検出した位置を考慮することによって、感光体１０１を一回転させた位置の前後の領域のみに限定して形成され、トナー消費量を削減することができる。実際、感光体１０１の回転軸方向に２０mm、回転方向に２０mmのハーフトーン付着パターン形成で十分である。
【００３９】
再度ハーフトーン付着パターンが形成された領域において、再度Ｐセンサ１０５の出力値を検出する（ステップＳ５０８）。ここで、感光体１０１の回転一周前のＰセンサ１０５の出力変動が検出された位置の検出値Ｖｐを前回Ｖｐ、前回Ｖｐを検出した位置から感光体１０１を一周回転させた位置のＰセンサ１０５の出力値Ｖｐを今回Ｖｐとし、前回Ｖｐと今回Ｖｐとの値を比較する（ステップＳ５１０）。今回Ｖｐが前回Ｖｐより大きな値をとった場合（ステップＳ５１０／ＮＯ）、異常画像の原因は、感光体１０１表面に付着した異物以外の他にあると判断され、この後感光体１０１を空回しさせても十分な効果が得られないと判断されるため、感光体１０１の回転駆動を停止させ（ステップＳ５１３）、感光体１０１表面の異物検出動作を終了し、通常の印刷動作に戻る。
【００４０】
また、今回Ｖｐが前回Ｖｐより小さな値をとった場合は（ステップＳ５１０／ＹＥＳ）、感光体１０１を回転させることによって、異物が除去されたと判断される。
【００４１】
この時、Ｐセンサ１０５による検出値Ｖｐ検出回数を判断する（ステップＳ５１１）。２回以下の場合は（ステップＳ５１１／ＮＯ）、さらにハーフトーン付着パターンが形成され（ステップＳ５０８）、Ｐセンサ１０５によって検出値Ｖｐが検出される（ステップＳ５０９）。
【００４２】
今回Ｖｐが前回Ｖｐよりも小さな値を示し（ステップＳ５１０／ＹＥＳ）、今回Ｖｐが、Ｐセンサ１０５による３回目の検出値Ｖｐの検出であった場合（ステップＳ５１１／ＹＥＳ）、検出値Ｖｐが減少傾向にあり、感光体１０１を回転させることによって、感光体１０１表面の異物が徐々に除去されていると判断される。感光体１０１表面の異物は、感光体１０１を空回しさせることによって、除去可能なことから、感光体１０１を回転駆動させる。感光体１０１の回転回数が１０回以上か否か判断し（ステップＳ５１２）、感光体１０１の回転回数が１０回未満の場合は（ステップＳ５１２／ＮＯ）、感光体１０１の回転駆動を継続させる。感光体１０１の回転駆動を１０回実行させた後（ステップＳ５１２／ＹＥＳ）、感光体１０１の回転駆動を停止させ（ステップＳ５１３）、感光体１０１表面の異物検出動作を終了し、通常の印刷動作に戻る。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本実施形態によれば、トナー付着パターンを形成し、トナー付着量を検出することによって、異常画像の原因を検知し、異常画像の原因が感光体の表面の異物であれば除去し、常に安定した画像品質を維持することが可能となる。また、トナー付着パターンの形成およびトナー付着量検出動作の実行時間を制御することによって、オペレーターの待機時間を短縮させることが可能となる。
【００４４】
また、本実施形態によれば、トナー像を感光体の回転方向に沿って一周分の表面の領域に付着させることによって、感光体の回転方向のどの位置にトナーの付着量の異常が発生しても検出することが可能となる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、感光体の表面の照射した光の反射光量を測定し、光学的に感光体の表面のトナー付着量の付着分布を検出することによって、感光体の表面の異物を検出することが可能となる。
【００４６】
また、本実施形態によれば、感光体の表面のトナー付着量の検出点に一時的に所定値以上の変動が認められた場合、検出点の感光体の一周分回転後の点の位置を特定し、検出点の感光体の一周分回転後の位置付近の領域に限定してトナーを付着させることによって、トナー消費量を最小限に抑えることが可能となる。
【００４７】
また、本実施形態によれば、感光体の表面のトナーの付着量を検出するタイミングをトナー付着パターンを形成するタイミングと同期させることによって、トナーの付着量の検出の際の光照射による感光体の劣化を最小限に抑えることが可能となる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、感光体の表面のトナー付着量の検出結果において、一時的に所定値以上の変動があった場合にのみ、トナーの付着およびトナー付着量の検出の動作を継続させることによって、不必要な動作を省き、トナーの消費量および感光体の劣化を最小限に抑えることが可能となる。
【００４９】
また、本実施形態によれば、感光体の表面のトナー付着量を２回以上検出した場合において、検出値の所定値に対する変動幅が経時的に減少傾向にある場合に限定して、トナーの付着およびトナー付着量の検出の動作を継続させることによって、不必要な動作を省き、トナーの消費量および感光体の劣化を最小限に抑えることが可能となる。
【００５０】
また、本実施形態によれば、感光体の表面のトナー付着量を３回以上検出した場合において、検出値の所定値に対する変動幅が経時的に減少傾向にある場合に限定して感光体を空回しさせ、異物を除去することによって、不必要な感光体の空回しを避け、オペレーターの待機時間を短縮させることが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態によれば、画像形成時だけに限らず、非画像形成時においても、感光体に転写ローラや帯電ローラのような接触部材が接触している画像形成装置において、接触部材が接触していた感光体の表面の位置付近の領域に限定してトナー付着パターンの形成およびトナー付着量の検出の動作を実行させることによって、トナー消費量および感光体の劣化を最小限に抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態の構成を示す図である。
【図２】本発明の画像形成装置の一実施形態におけるＰセンサ１０５の出力特性を示す図で、感光体上トナー付着量とＰセンサ出力との関係を表す図である。
【図３】（ａ）は、本発明の画像形成装置の一実施形態における感光体上のトナー付着状態を示すモデル図である。また、（ｂ）は、本発明の画像形成装置の一実施形態におけるＰセンサ検出における検出時間とＰセンサ出力を示す図である。
【図４】本発明の画像形成装置の一実施形態におけるＰセンサ検出における検出時間とＰセンサ出力を示す図である。
【図５】本発明の画像形成装置の一実施形態における異常画像の検出および除去の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０１  感光体
１０２  転写ローラ
１０３  帯電ローラ
１０４  クリーニングブレード
１０５  Ｐセンサ
【図１】
0004167794.tif 000002
【図２】
0004167794.tif 000003
【図３】
0004167794.tif 000004
【図４】
0004167794.tif 000005
【図５】
0004167794.tif 000006