JP2011065158A - 画像形成装置、画像形成方法及びコントラスト電位の決定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画質調整を行うことなく、強制トナー消費の実行が可能な画像形成装置、画像形成方法、及びコントラスト電位の決定方法を提供する。
【解決手段】画像形成装置において、像担持体に現像剤像を形成する画像形成部と、前記画像形成装置を使用するときに、最終画像形成時から前記画像形成装置を使用せずに経過した時間、もしくは最終画像形成時の環境と比較したときの環境変化の大きさを検知する検知部と、前記検知部の検知結果に基づき、未使用時間もしくは環境変化が所定の大きさを超えている場合には、所定の条件で強制的に現像剤を像担持体に付着させて現像剤の消費を行う現像剤消費部と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、画像形成方法及びコントラスト電位の決定方法に関する。

電子写真方式の画像形成装置において、像坦持体である感光体表面を帯電させ、露光により静電潜像が形成される。この静電潜像に帯電させたトナーを含む現像剤が供給され、現像された後、紙などの転写媒体に転写される。

このような電子写真プロセスにおいて、高品質な画像を印刷するためには、現像剤の帯電量を一定の値に保つことが必要である。しかしながら、長期の無動作又は多湿環境での保管中に、現像剤が放電し、帯電量が低下してしまう。そのため、このような保管直後の印刷では、所望の画像濃度やグラデーションが得られないという問題が生じる。

そこで、保管後の印刷前に、感光体に規定の潜像を形成し、画像濃度など作像条件を適正化する画質調整(calibration)が行われている。しかしながら、画質調整後に連続印刷を行ったとき、現像剤の撹拌により、現像剤の帯電量の絶対値が上昇し、画像濃度が徐々に低下するという問題がある。

そのため、帯電量変化の生じやすい帯電量低下を起こしたトナーの一部を入替えることを目的に、保管後の印刷前に、トナーを強制的に消費させる強制トナー消費（リフレッシュ）を実行する。強制トナー消費の実行後、再度画質調整が行われることにより、その後の印刷で安定した画像を得ることができる。

この強制トナー消費の実行に先立ち、トナー消費量を一定量に合せるために画質調整を行う必要がある。しかしながら、強制トナー消費の実行前後の画質調整により、保管後の印刷が可能となるまでの時間が長くなるという問題がある。

特開昭６３−８５６６１号公報

従来の場合には、画質調整後に連続印刷を行ったとき、現像剤の撹拌により、現像剤の帯電量の絶対値が上昇し、画像濃度が徐々に低下する。そのため、強制トナー消費が実行されるが、それに先立ち、トナー消費量を一定量に合せるために画質調整を行う必要がある。しかしながら、強制トナー消費の実行前後の画質調整により、保管後の印刷が可能となるまでの時間が長くなる。

そこで、画質調整を行うことなく、強制トナー消費の実行が可能な画像形成装置、画像形成方法、及びコントラスト電位の決定方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の実施形態によれば、像担持体に現像剤像を形成する画像形成部と、前記画像形成装置を使用するときに、最終画像形成時から前記画像形成装置を使用せずに経過した時間、もしくは最終画像形成時の環境と比較したときの環境変化の大きさを検知する検知部と、前記検知部の検知結果に基づき、未使用時間もしくは環境変化が所定の大きさを超えている場合には、所定の条件で強制的に現像剤を像担持体に付着させて現像剤の消費を行う現像剤消費部と、を備える画像形成装置が提供される。

本発明の実施形態の画像形成装置の構成を示す図。 本発明の実施形態における画像形成部の構成を示す図。 本発明の実施形態の画像形成のフローチャート。 本発明の実施形態における現像コントラスト電位と相対湿度との関係を示す図。 本発明の実施形態における現像コントラスト電位の予測方法を示す図。 本発明の実施形態の画像形成のフローチャート。 本発明の実施形態の画像形成のフローチャート。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

＜第１の実施形態＞
図１に本実施形態の画像形成装置10の構成を示す。図に示すように、相対湿度などの環境値を取得するためのセンサ11と、必要に応じて無動作時間又は動作時間を取得するための時計12、現像剤ライフ（投入された現像剤における処理枚数）を取得するためのカウンタ13などから構成される検知部が設けられている。これらは、相対湿度などの環境値、現像剤ライフとともに、これらと現像コントラスト電位（トナー付着側静電潜像電位と現像電位の差）などの画像形成条件との相関を記憶するメモリ14と接続されている。

メモリ14は、画像形成条件などを求める演算ユニット15と接続されている。演算ユニット15は、求められた画像形成条件で画像を形成する露光装置、感光体、現像装置などから構成され、現像剤消費部となる画像形成部16と接続されている。

なお、このような画像形成装置において、画像形成部を図2に示すような構成とすることができる。図２に示すように、中間転写ベルト17の搬送方向（矢印方向）に沿って、転写媒体P上に中間転写ベルト17上の画像を転写するための二次転写ローラ18b、および画像形成ユニット20_Y、20_M、20_C、および20_Kが配置されている。

画像形成ユニット20_Y、20_M、20_C、および20_Kは、感光体21_Y、21_M、21_C、および21_Kを備え、各感光体の周囲には、帯電手段として帯電部材、間隙調整機構を有する帯電器22_Y、22_M、22_C、および22_Kと、現像部材である現像ローラなどを有している。画像形成ユニット20_Y、20_M、20_C、および20_Kは、さらに、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー粒子とキャリア粒子からなる現像剤がそれぞれ収められた現像装置23_Y、23_M、23_C、および23_Kと、転写手段としての一次転写ローラ24_Y、24_M、24_C、および24_Kと、クリーナユニット25_Y、25_M、25_C、および25_Kを備える。これらは、それぞれ対応する感光体21_Y、21_M、21_C、および21_Kの回転方向に沿って配置される。

各１次転写ローラ24_Y、24_M、24_C、および24_Kは、中間転写ベルト10の内側に配設され、対応する感光体21_Y、21_M、21_C、および21_Kとの間で中間転写ベルト17を狭持する。露光装置26_Y、26_M、26_C、26_Kは、それぞれ帯電器22_Y、22_M、22_C、22_Kと現像器23_Y、23_M、23_C、23_Kとの間の感光体21_Y、21_M、21_C、21_Kの外周面上に、露光ポイントが形成されるように配置される。中間転写ベルト17の外側には、二次転写ローラ18bが接触するように配置される。

このように構成される画像形成装置において、先ず画像形成ユニット20_Yで、イエローのトナー画像が形成される。画像形成ユニット20_Yでのトナー画像形成のタイミングに合わせて、画像形成ユニット20_M、20_C、20_Kでも同様のプロセスが行われる。画像形成ユニット20_M、20_C、20_Kの感光体上に形成されたマゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像についても中間転写ベルト17上に順次１次転写される。

転写媒体Pは、カセット（図示せず）から搬送され、中間転写ベルト17上のトナー画像に、タイミングに合わせて、アライニングローラ（図示せず）によって中間転写ベルト17に送り出される。

二次転写ローラ18bには、電源（図示せず）によってトナーの帯電極性とは逆極性のバイアス（＋）が印加されている。その結果、中間転写ベルト17上のトナー画像は、中間転写ベルト17と二次転写ローラ18bとの間で形成される転写電界によって転写媒体P上に転写される。転写媒体P上に転写されたトナーを定着させるための定着器（図示せず）が配設されており、定着器に転写媒体Pを通過させることによって、定着画像が得られる。

なお、ここではイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色順で画像形成ユニットが並んでいる例を挙げて説明したが、この色順は特に限定されるものではなく、また、ブラックのみの画像形成ユニットで構成されていてもよい。

このような構成の画像形成装置を用いて、例えば、図３にフローチャートを示すように、画像形成が行われる。

予め、最終画像形成時のパラメータ値及び画像形成条件が取得される。所定の画像形成条件で画像形成され(ACT 1-1)、センサ11により相対湿度などの最終画像形成時の環境値が、カウンタ13により最終画像形成時の現像剤ライフなどのパラメータ値が取得される。そして、取得された環境値は、現像コントラストなどの最終画像形成時の画像形成条件とともに画像形成装置10内のメモリ14に記憶される(ACT 1-2)。その後、画像形成装置10の電源がOFFされる。

１週間放置された後、画像形成装置の電源をONし、スリープ状態から復帰させる(ACT 1-3)。再度画像形成される前に、同様に現在の相対湿度が取得され、画像形成装置内のメモリ14に記憶される(ACT 1-4)。

ここで、画像形成条件である現像コントラスト電位と相対湿度との関係を図4に示す。図４に示すように、イニシャル現像剤において、所定の画像コントラストを得るための現像コントラスト電位と相対湿度は比例する。併せて所定枚処理後の現像剤であるライフ現像剤の値を示す。イニシャル現像剤より相対湿度に対する現像コントラスト電位は低下するものの、その傾きはほぼ同じである。すなわち、ライフによらず、相対湿度に対する現像コントラスト電位の変動の傾きはほぼ一定となる。

従って、演算ユニット15において、図５に示すように、記憶された最終画像形成時の相対湿度ａに対する現像コントラスト電位Ａをプロットし、プロットされた点を通り、図4に示された傾きを有する直線において、記憶された現在の相対湿度ｂに対応する現像コントラスト電位Ｂを求める。このようにして、後述する画質調整を行うことなく、実行条件である最適な現像コントラスト電位を予測する(ACT 1-5)。

次いで、予測された画像コントラスト電位で、画像形成部16において、強制トナー消費（リフレッシュ）が実行される(ACT 1-6)。消費した量が新たに供給されることにより、現像剤を供給する現像装置中のトナーの一部入れ替えが行われる。

強制トナー消費完了後、画像形成前に、画質調整が行われる(ACT 1-7)。ここでは、感光体に規定の潜像を形成して現像し、二次転写ベルトにおいてその濃度（付着量）を測定することにより、画像コントラスト電位や、帯電バイアス電圧、露光強度などの画像形成条件を最適化する。そして、最適化された画像形成条件で、画像形成部16において、画像形成が行われる(ACT 1-8)。

このようにして、画像形成前に強制トナー消費の実行条件を予測することにより、画質調整を行うことなく強制トナー消費を行うことができ、画像形成開始までの時間を短縮することができるとともに、その後の連続画像形成において、画像濃度などの変化を抑え、安定した画像形成を行うことができる。

なお、本実施形態において、環境値として、トナーの帯電量に対して比較的影響が大きい相対湿度を挙げたが、温度など、他の条件としてもよい。また、相対湿度など環境値の変動が小さい場合など、その他のトナーの帯電量に対して影響を与えるパラメータに基づいて強制トナー消費の実行要件が求められてもよい。

例えば、画像形成前の無動作時間に基づいて実行条件が求められてもよい。無動作時間は、時計12により、無動作時間を取得することができる。さらに、現像剤ライフに基づいて実行条件が求められてもよい。現像剤ライフは、カウンタ13により、取得することができる。

このような強制トナー消費の実行条件の予測は、画像形成開始毎に行われることが好ましい。また、所定の無動作時間や、現像剤ライフを超えたときに実行されるように設定されてもよい。

＜第２の実施形態＞
本実施形態においては、第１の実施形態と同様の画像形成装置が用いられるが、強制トナー消費の実行条件を、パラメータの変動量により段階的に設定する点で異なっており、例えば、図６にフローチャートを示すように、画像形成が行われる。

先ず、第１の実施形態と同様に、所定の画像形成条件で画像形成され(ACT 2-1)、センサ11により相対湿度などの最終画像形成時の環境値が、時計12により最終画像形成時の日時が取得され、画像形成装置10内のメモリ14に記憶される(ACT 2-2)。その後、画像形成装置10の電源がOFFされる。

１週間放置された後、画像形成装置の電源をONし、スリープ状態から復帰させる(ACT 2-3)。再度画像形成される前に、同様に例えば現在の相対湿度と日時が取得され、画像形成装置内のメモリ14に記憶される(ACT 2-4)。

演算ユニット15において、メモリ14に記憶された最終画像形成時及び現在の相対湿度と日時より、パラメータ値の変動である湿度変化及び無動作時間が算出される(ACT 2-5)。そして、各パラメータについて、強制トナー消費の実行要否が判断される(ACT 2-6)。例えば、湿度変化が所定値以上、又は無動作時間が所定時間以上の場合、実行要と判断される。

実行要と判断されたパラメータについて、実行条件であるトナー入替え量が求められる(ACT 2-7)。予めメモリ14に格納された表１、表２に示すような、各パラメータ値に対応するトナー入替え量のtableにより求めることができる。

各パラメータによるトナー入替え量を比較し、多い方（レベルが高い方）が選択されることにより、トナー入替え量が決定され(ACT 2-8)、強制トナー消費が実行される(ACT 2-9)。このとき、例えば、画像コントラスト電位は一定とし、A3相当の転写媒体に、トナー入替え量に相当する枚数のベタ打ちなど所定パターンを形成することに、所定量のトナーが排出される。そして、消費した量が新たに供給されることにより、現像剤を供給する現像装置中のトナーの一部入れ替えが行われる。

強制トナー消費完了後、第１の実施形態と同様に、画像形成前に、画質調整が行われる(ACT 2-10)。そして、最適化された画像形成条件で、画像形成部16において、画像形成が行われる(ACT 2-11)。

このように、各パラメータの値に対応したトナー入れ替え量のtableにより、実行条件を求めることにより、簡易に適正な強制トナー消費を行うことができ、その後の連続画像形成において、画像濃度などの変化を抑え、安定した画像形成を行うことができる。

第１、第２の実施形態において、強制トナー消費は、画質維持のために、画像形成開始毎に自動的に行われることが好ましい。また、指定した時に、予め設定された入れ替えトナー量に応じた画像パターンを形成して、強制トナー消費を行ってもよい。例えば、長期で少枚数を間欠印刷した後などに、高画質で連続印刷を行う場合などに有効である。

＜第３の実施形態＞
本実施形態においては、第１の実施形態と同様の画像形成装置が用いられるが、強制トナー消費の実行条件の予測ではなく、画像形成中に更新される画像形成条件を予測する点で異なっている。

すなわち、第１の実施形態の強制トナー消費の実行条件の予測と同様に、図8のフローチャートに示されるように、現像コントラスト電位などの初期画像形成条件で画像形成される(ACT 3-1)。そして、画像形成開始時に、初期パラメータ値として、センサ11により相対湿度などの初期環境値が、時計12により初期日時が、カウンタ13により初期現像剤ライフが取得され(ACT 3-2)、メモリ14に記憶される。

画像形成開始から所定時間、或いは所定枚数処理されたとき、同様に、再度環境値、日時及び現像剤ライフなどのパラメータ値が取得される(ACT 3-3)。そして、第１の実施形態と同様に、予め求められてメモリ14に格納された、画像形成条件と各パラメータとの相関と、初期画像形成条件・初期パラメータ値と、取得されたパラメータ値に基づき、演算ユニット15において、現在最適な画像形成条件を予測する(ACT 3-4)。

そして、画像形成部16における画像形成条件を予測された条件に更新して、画像形成を継続する(ACT 3-5)。

連続印刷など画像形成中であっても、相対湿度などの環境値、現像剤ライフは変動する。また、画像形成時間によってもトナーの帯電量は変化する。そのため、これまで、所定時間、或いは所定枚数処理毎に画質調整が行われている。しかしながら、画質調整のために、一旦ある程度の時間、装置を止める必要がある。

本実施形態によれば、画像形成中に各パラメータ値を取得し、これらに基づき、画像形成条件を更新することができるため、長時間装置を止めることなく、画像形成を継続させることができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。その他要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１０…画像形成装置
１１…センサ
１２…時計
１３…カウンタ
１４…メモリ
１５…演算ユニット
１６…画像形成部
１７…中間転写ベルト
１８ｂ…二次転写ローラ
２０_Ｙ、２０_Ｍ、２０_ｃ、２０_Ｋ…画像形成ユニット
２１_Ｙ、２１_Ｍ、２１_ｃ、２１_Ｋ…感光体
２２_Ｙ、２２_Ｍ、２２_ｃ、２２_Ｋ…帯電器
２３_Ｙ、２３_Ｍ、２３_ｃ、２３_Ｋ…現像装置
２４_Ｙ、２４_Ｍ、２４_ｃ、２４_Ｋ…一次転写ローラ
２５_Ｙ、２５_Ｍ、２５_ｃ、２５_Ｋ…クリーナユニット

Claims (6)

1. 像担持体に現像剤像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成装置を使用するときに、最終画像形成時から前記画像形成装置を使用せずに経過した時間、もしくは最終画像形成時の環境と比較したときの環境変化の大きさを検知する検知部と、
   前記検知部の検知結果に基づき、未使用時間もしくは環境変化が所定の大きさを超えている場合には、所定の条件で強制的に現像剤を像担持体に付着させて現像剤の消費を行う現像剤消費部と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記検知部で検知されたデータ、及び前記データと前記所定の条件との相関を記憶するメモリを備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記検知部は、現在の相対湿度を検出し、
   前記現像剤消費部は、検出された前記現在の相対湿度、先に検出された画像形成時の相対湿度と前記画像形成時の画像コントラスト電位、及び予め求められた相対湿度に対する画像コントラスト電位の変動の傾きに基づき、決定された新たな画像コントラスト電位により、強制的に現像剤を像担持体に付着させて現像剤の消費を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 最終画像形成時と現在の環境値に基づき、強制トナー消費の実行条件を求め、
   前記実行条件で、前記強制トナー消費を実行し、
   画質調整後、画像形成を行うことを特徴とする画像形成方法。
5. 画像形成中に、環境値、現像剤ライフ、及び画像形成時間のうち少なくとも一つのパラメータを検出し、
   前記パラメータに基づき、画像形成条件を更新して画像形成を行うことを特徴とする画像形成方法。
6. 現在の相対湿度を検出し、
   検出された前記現在の相対湿度、先に検出された画像形成時の相対湿度と前記画像形成時の画像コントラスト電位、及び予め求められた相対湿度に対する画像コントラスト電位の変動の傾きに基づき、新たな画像コントラスト電位を決定することを特徴とする現像コントラスト電位の決定方法。

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