JP2004078030A

JP2004078030A - 画像形成装置

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Publication number: JP2004078030A
Application number: JP2002241074A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kamiya; 神谷　裕二
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-08-21
Filing date: 2002-08-21
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】トナーの異常飛翔現象を、画像形成装置自体で自動的に抑制する。
【解決手段】転写材Ｐの通紙方向（搬送方向）に沿っての定着器の下流側の、搬送ローラ対３７，３８間に、通紙方向の解像度が露光装置の副走査方向の解像度と同等以上のＣＩＳ装置（コンタクトイメージセンサ）５０を配設し、その下方に対向板５１を配置してギャップＧにトナー像定着後の転写材Ｐを通過させる。露光時の明部電位や現像バイアスや現像スリーブの周速を適宜に変化させて、トナーの載り量を変化させて、定着後のトナー像の異常飛翔現象をＣＩＳ装置５０で検知する。検知結果に基づいて、異常飛翔現象が最も少ない設定条件を採用する。
【選択図】　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ，複写機，ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリンタ，複写機等の画像形成装置において、テストプリントを出力して、画像の良否をユーザ又はサービスマンが確認するモードが提案されている。あらかじめ画像形成装置に画像信号又は画像作成用プログラムを動作させてテストプリント画像として必要な画像を出力し、出力結果をフィードバックして適切な状態又は好みの状態とすることを目的としたものである。
【０００３】
また、画像形成装置における定着手段より下流側に専用の画像読み取り手段を設けて、テストプリント画像を読み取り、画像形成装置の現状を把握するものも存在している。なお、画像読み取り手段としては、定着手段の下流側に専用のものを配設するのではなく、原稿の画像を読み取るのに使用するリーダスキャナを利用するようにしてもよい。出力されたテストプリント画像を手動又は自動的にリーダスキャナ側へ搬送して、リーダスキャナでテストプリントの画像を読み取るのである。さらに、定着手段の上流側の未定着画像を読み取ったり、像担持体上のトナー像を読み取ったりする場合もある。
【０００４】
一方、画像の異常にユーザ又はサービスマンが気づいた場合、通常の出力画像又は前述のテストプリント画像から最適な条件となるように、画像形成装置の各種パラメータを操作することは日常行われていることである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、デジタル画像信号や画像形成装置のハードウェアの画像形成条件などを変更して最適な画像となるように操作する場合、例えば画像濃度を最適にしようとするのであれば、操作すべき条件が比較的単純であり、目視で確認しやすいため、ユーザ又はサービスマンが容易に条件変更を行うことができる。
【０００６】
しかし、転写材（例えば、紙、透明フィルム）の通紙方向（搬送方向）に対して文字やラインの下流側に発生するトナーの異常飛翔現象は、複数の原因が存在し複数の現象が見られるものであり、かつ肉眼での判別確認が難しいにもかかわらず、画像全体として劣化印象を与えるため、操作が極めて難しい条件変更が必要とされる。
【０００７】
ここでいう異常飛翔現象とは、現像手段で発生する通称「現像尾引き」や通称「現像飛び散り」であり、転写分離手段で発生する通称「転写飛び散り」であり、定着手段で発生する通称「定着飛び散り」である。
【０００８】
「現像尾引き」は、現像手段のトナーの穂立ちなどがそのまま画像上、そして転写材上に移行したものと考えられ、罫線画像などの品位を極端に低下させる。「現像飛び散り」や「転写飛び散り」は、画像周辺にトナーが単体又はクラスタ単位で飛翔したものであり、画像をあいまいなものとして文字品位などを極端に低下させる。「定着飛び散り」は、定着手段に転写材が突入した際に、風圧・電気的な反発力・転写材内の水蒸気の圧力などにより発生し、画像下流部にトナーが吹き飛ぶ現象であり、画像品位を極端に低下させる。
【０００９】
なお「転写飛び散り」は転写手段で発生するものの、転写手段上流の本体条件である潜像条件や現像条件によっても現象が変化するものである。同様に「定着飛び散り」は定着手段で発生するものの、定着手段上流の本体条件である潜像条件や現像条件や転写分離条件によっても現象が変化するものである。
【００１０】
このように文字やラインの下流側に発生するトナーの異常飛翔現象は、多様な原因と複雑な現象が絡み合うためユーザやサービスマンの調整が非常に複雑で困難であった。
【００１１】
そこで、本発明は、トナーの異常飛翔現象を検知し、画像形成装置自体によって異常飛翔現象を抑制することにより、ユーザやサービスマンの調整を不要とした画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、一様に帯電された像担持体表面をデジタル露光手段によって露光して静電潜像を形成し、現像手段によって前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像し、転写分離手段によって前記トナー像を転写材に転写し、定着手段によって前記転写材上にトナー像を定着する画像形成装置において、定着前の転写材上のトナーの載り量を変化させるトナー載り量変更手段と、前記トナー載り量変更手段を制御する制御手段と、定着後の前記トナー像の出力パターンを前記デジタル露光手段の副走査方向の解像度と同等以上の解像度で読み取る画像読み取り手段と、を備え、前記制御手段により前記トナー載り量変更手段を制御してトナーの載り量の異なるテストパターン画像を１枚又は複数枚の転写材上に定着し、このとき複数のテストパターン画像における転写材通紙方向下流側に発生するトナーの異常飛翔現象の違いを前記画像読み取り手段によって検知し、検知結果に基づいて前記制御手段によりトナー載り量についての最適条件を決定する、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記トナー載り量変更手段は、前記像担持体の表面電位を変更する手段、現像時に前記現像手段に印加する現像バイアスを変更する手段、前記現像手段の現像スリーブの周速度を変更する手段のうちの少なくとも１つである、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項３に係る発明は、一様に帯電された像担持体表面をデジタル露光手段によって露光して静電潜像を形成し、現像手段によって前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像し、転写分離手段によって前記トナー像を転写材に転写し、定着手段によって前記転写材上にトナー像を定着する画像形成装置において、定着前の転写材上のトナーの帯電量を変化させるトナー帯電量変更手段と、前記トナー帯電量変更手段を制御する制御手段と、定着後の前記トナー像の出力パターンを前記デジタル露光手段の副走査方向の解像度と同等以上の解像度で読み取る画像読み取り手段と、を備え、前記制御手段により前記トナー帯電量変更手段を制御してトナーの帯電量の異なるテストパターン画像を１枚又は複数枚の転写材上に定着し、このとき複数のテストパターン画像における転写材通紙方向下流側に発生するトナーの異常飛翔現象の違いを前記画像読み取り手段によって検知し、検知結果に基づいて前記制御手段によりトナー帯電量についての最適条件を決定する、ことを特徴とする。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の画像形成装置において、前記トナー帯電量変更手段は、転写分離手段であり、前記転写分離手段は、放電電流を変化させる、ことを特徴とする。
【００１６】
請求項５に係る発明は、一様に帯電された像担持体表面をデジタル露光手段によって露光して静電潜像を形成し、現像手段によって前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像し、転写分離手段によって前記トナー像を転写材に転写し、定着手段によって前記転写材上にトナー像を定着する画像形成装置において、前記定着手段によるトナー像の定着時に、前記転写材に対する前記定着手段の伝熱形態を変更する伝熱形態変更手段と、前記伝熱形態変更手段を制御する制御手段と、定着後の前記トナー像の出力パターンを前記デジタル露光手段の副走査方向の解像度と同等以上の解像度で読み取る画像読み取り手段と、を備え、前記制御手段により前記伝熱形態変更手段を制御して伝熱形態の異なるテストパターン画像を１枚又は複数枚の転写材上に定着し、このとき複数のテストパターン画像における転写材通紙方向下流側に発生するトナーの異常飛翔現象の違いを前記画像読み取り手段によって検知し、検知結果に基づいて前記制御手段により伝熱形態についての最適条件を決定する、ことを特徴とする。
【００１７】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の画像形成装置において、前記伝熱形態変更手段は、前記定着手段の定着温度を設定する手段、定着ニップ部のニップ幅を変更する手段、前記手段の前記定着ニップ部に前記転写材を導く定着入口ガイドの位置を変更する手段のうちの、少なくとも１つである、ことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の概略を説明する。定着後のトナー像の出力パターンをデジタル露光手段の副走査方向の解像度と同等以上の解像度で読み取る画像読み取り手段を持ち、テストパターン画像を形成する際の画像形成装置の設定条件を変化させながら（振りながら）複数のテストパターン画像を形成する。このときのテストパターン中の文字やラインの、転写材通紙方向下流側に発生するトナーの異常飛翔現象を画像読み取り手段で検知する。これにより、異常飛翔現象を最小にする最適条件を自動的に見つけ出すことが可能となる。
【００１９】
トナーの異常飛翔現象を変化させる条件として、以下のようなものがある。
【００２０】
第１に、転写材上のトナーの載り量の違いによって異常飛翔現象が変化する。トナーの載り量を変更する手段としては、像担持体の表面電位を変更する手段、又は現像バイアスを変更する手段、又は現像スリーブの周速度を変更する手段等がある。これらのうちの少なくとも１つを変化させることで、異常飛翔現象を抑制することが可能となる。これについては、実施の形態１で詳述する。
【００２１】
第２に、転写材上のトナーの帯電量の違いによっても異常飛翔現象は変化する。トナーの帯電量を変化させる手段としては、転写分離手段がある。転写分離手段における放電電流を変化させるのである。これについては実施の形態２で詳述する。
【００２２】
第３に、定着手段の転写材に与える伝熱形態の違いによっても異常飛翔現象は変化する。伝熱形態を変更する手段としては、定着手段の定温度を調節する手段、定着ニップ部のニップ幅を調節する手段、定着手段へ転写材を導く定着入口ガイドの位置を変更する手段等がある。これらのうちの少なくとも１つを変更することで異常飛翔現象を抑制することが可能となる。これについては実施の形態３で詳述する。
【００２３】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。
【００２４】
＜実施の形態１＞
図１に、本発明に係る画像形成装置の一例として、実施の形態１に係る画像形成装置を示す。同図に示す画像形成装置は、電子写真方式・デジタル方式のプリンタであり、同図はその概略構成を示す縦断面図である。
【００２５】
同図に示すプリンタ（以下「画像形成装置」という。）は、リーダスキャナ部１とプリンタ部２０とによって構成されている。このうちリーダスキャナ部１は、原稿台ガラス２上に載置した原稿を圧板３によって押圧し、この原稿を蛍光灯４及び反射ミラー５によって走査する。このときの原稿からの反射光を反射ミラー６，７，８で反射させてレンズ９を通過させ、ＣＣＤ１０によりデジタル画像信号に変換するものである。
【００２６】
一方、ＣＣＤ１０により変換されたデジタル画像信号は、画像処理部（不図示）により、フィルタ処理・濃度変換・γ変換などの画像処理が行われた後、プリンタ部２０内の半導体レーザ２１を駆動するための画像信号に変換される。半導体レーザ２１から発生されたレーザビームは、ポリゴンモータ２２によって回転されるポリゴンミラー２３によって反射され、さらにレンズ２４、反射ミラー２５を経て像担持体としてのドラム型の感光体（以下「感光ドラム」という。）２６に照射される。本画像形成装置では、副走査方向の解像度は６００ｄｐｉ（ドット／インチ）、主走査方向の基本解像度も６００ｄｐｉである。主走査方向は、点灯周期さえ変更すれば解像度の変更は可能であるが、１画素のトナー像という意味では主走査方向と副走査方向とで同一としている。上述の半導体レーザ２１から反射ミラー２５によって露光装置（デジタル露光手段）４２を構成している。
【００２７】
上述のレーザビームの照射（露光）に先立ち、感光ドラム２６は一次帯電器２７により所定の極性・電位に均一（一様）に帯電される。帯電後の感光ドラム２６表面は、レーザビームの照射によって照射部分の電荷が除去されて、画像情報に応じた静電潜像が形成される。静電潜像の電位は、電位センサ２８により検知される。この静電潜像の電位は、一次帯電器２７での放電電流値とレーザビームの強度を調整することで変更が可能である。
【００２８】
感光ドラム２６上の潜像電位は、現像器（現像手段）２９の現像スリーブ２９ａによりトナーが付着されてトナー像として現像（顕像化）される。このトナー像は、感光ドラム２６上でポスト帯電器３０からのコロナ放電を受けて帯電量が調整された後、転写帯電器３１及び分離帯電器３２により、給紙デッキ３３から供給された転写材Ｐに転写される。
【００２９】
トナー像転写後の転写材Ｐは、搬送ベルト３５によって定着器（定着手段）３６に搬送され、ここで加熱・加圧されて表面のトナー像が定着される。
【００３０】
定着器３６の下流側には、搬送ローラ対３７，３８が配設されていて、トナー像定着後の転写材Ｐは、これら搬送ローラ対３７，３８によって排紙トレイ３４上に排出される。また、搬送ローラ対３７，３８間には、画像読み取り手段としてのコンタクトイメージセンサ（Ｃｏｎｔａｃｔ　Ｉｍａｇｅ　Ｓｅｎｓｏｒ：以下「ＣＩＳ装置」という。）５０が配置されていて、転写材Ｐに定着された画像（トナー像）を確認できるようになっている。
【００３１】
なお、トナー像転写後の感光ドラム２６は、転写帯電器位置で転写材Ｐ上に転写されずに表面に残ったトナー（残留トナー）が、クリーニング装置３９によって感光ドラム２６表面から掻き取られ、されに、除電器４０によって感光ドラム２６表面に残った残留電荷が除去されて（前流電位が均されて）次の画像形成に供される。
【００３２】
図２は、画像形成装置内部の制御基板４１及び外付けの入出力装置について電気的構成を説明する図である。図において、制御基板４１内には制御プログラムの記述されたＲＯＭ４１ｆと、プログラム上の必要データの一時記憶素子であると同時に、画像信号を展開するＲＡＭ４１ｇが処理の中心素子であるＣＰＵ４１ａに接続されている。またインターフェイスであるＩ／Ｏ４１ｂと、データの変換素子４１ｃであるＡ／Ｄ変換器４１ｄ及びＤ／Ａ変換器４１ｅが外部の入出力装置と接続され、制御基板４１と入出力装置間で情報が入出力される。
【００３３】
そして、制御基板４１には、本実施の形態における入力元として、リーダスキャナ部１からの画像信号と、ＣＩＳ装置５０からの画像信号が入力される。また出力先として、画像を書き込む半導体レーザ２１と、現像を行うために現像器２９の現像スリーブ２９ａに現像バイアスを印加する高圧電源ユニット７０（図５参照）と、トナーの帯電量を変えるためのポスト電流をポスト帯電器３０に流す高圧電源ユニット８０（図１０参照：後述の実施の形態２で説明）と、転写材上へトナーを転写するための転写電流を転写帯電器３１に流す高圧電源ユニット９０（図１０参照：後述の実施の形態２で説明）と、トナーを固着（定着）するために定着温度が調整されるヒータ１００と、定着入口ガイド１０５（図１２参照：後述の実施の形態３で説明）の位置を変更する位置変更手段１０６とが接続されている。すなわち、リーダスキャナ部１，ＣＩＳ装置５０からの画像信号に基づいて、半導体レーザ、現像バイアス、転写電流、ポスト電流、定着温調温度、定着入口ガイド位置の変更が可能となっている。
【００３４】
図３は、ＣＩＳ装置５０について説明する断面図である。搬送ローラ対３７，３８間、すなわち転写材Ｐの通紙方向（同図中の矢印Ｋ方向）に沿っての搬送ローラ対３７の下流側でかつ搬送ローラ対３８の上流側に、ＣＩＳ装置５０が配設されている。ＣＩＳ装置５の下方には、これに対向するようにして、対向板５１が配設されている。ＣＩＳ装置５０と対向板５１との間には、ギャップＧが構成されている。このギャップＧを定着ローラから排出された転写材が通過する際に、転写材上のトナー像をＣＩＳ装置５０が検知するようになっている。
【００３５】
ＣＩＳ装置５０内部には、転写材上のトナー像を照らすＬＥＤアレイ６０と、転写材Ｐの摺擦や紙紛などから内部を保護するコンタクトガラス６１と、転写材Ｐからの投影光束を導くセルフォックガラス６２と、投影画像として読み取るフォトダイオード６３が組み込まれている。本実施の形態におけるＣＩＳ装置５０は、長手方向（通紙幅方向）約３００ｍｍ、長手方向解像度２４００ｄｐｉの高精細センサであり、サンプリング周波数を向上させ、本画像形成装置内部での通紙方向解像度は４８００ｄｐｉとなっている。レーザビームの副走査方向解像度が６００ｄｐｉであるため、副走査方向と同じ通紙方向解像度が４８００ｄｐｉということは、転写材上の画像を読み取るには十分な高解像度を示している。またＣＩＳ装置５０は８ビット２５６階調の輝度信号情報として得られるため階調性についても緻密な判定が可能である。
【００３６】
図４は、ＣＩＳ装置５０を上方から見た図である。搬送ローラ対３７，３８に囲まれた領域に、ＣＩＳ装置５０が対向板５１上に配置されていることを示している。
【００３７】
図５は、図１に示す画像形成装置内部の、露光装置４２及び現像器２９の構成を説明する図である。半導体レーザ２１から発生されたレーザビームは、ポリゴンモータ２２によるポリゴンミラー２３の回転により、レンズ２４及び反射ミラー２５を経て感光ドラム２６表面に照射される。感光ドラム２６はあらかじめ一次帯電器２７により均一な電位を帯びているので、レーザビーム照射部分の電荷が除去されて画像情報に応じた潜像電位が形成される。
【００３８】
潜像電位の加減は、電位センサ２８により検知される。この潜像電位の加減は、一次帯電器２７での放電電流値とレーザビームの強度を調整することで変更が可能である。感光ドラム２６上の静電潜像は、現像器２９の現像スリーブ２９ａに高圧電源ユニット７０から現像バイアスが印加されることにより、トナーが付着されてトナー像として現像（顕像化）される。高圧電源ユニット７０の発生波形は、周波数２ｋＨｚ、振幅１．３ｋＶ、デューティー（Ｄｕｔｙ）４０％の交流波形に、直流成分を重畳させて作製される。なお、直流成分は０〜５００Ｖまで変更することが可能となっている。また現像器２９の現像スリーブ２９ａは、その表面の移動方向（矢印Ｒ２９方向）が感光ドラム２６表面の移動方向（矢印Ｒ２６方向）に対して順方向となるように回転される。さらに、現像スリーブ２９ａは、変速機構（不図示）により、感光ドラム２６の周速度に対して、１３０％と１８０％の２段階の周速比に切り替えることができるようになっている。
【００３９】
図６は、画像形成装置から出力されたベタ黒画像のトナーの載り量と、８ライン１６スペースの横万線画像を出力した場合における横ラインの通紙方向下流側に発生するトナーの異常飛翔現象とを、後述の数値化手法によりグラフ化したものである。トナーの載り量は、電子天秤などにより直接重量として、あるいは透過濃度計などにより間接的に測定することができる。８ライン１６スペースの横万線画像は、副走査方向６００ｄｐｉの解像度では、適度な線幅とスペースにより異常飛翔現象が生じやすい画像である。
【００４０】
トナーの異常飛翔現象として、トナーの載り量が影響する現象は複数存在する。例えば現像スリーブ２９ａ上のトナーの穂立ちが影響して横ラインの下流側に氷柱状に発生する通称「現像尾引き」や、ライン上のトナーが白字部に飛散する通称「現像飛び散り」や、転写位置で適正な転写をされずに白字部に飛散する通称「転写飛び散り」や、定着器３６に突入する際に風圧・電気的な反発力・転写材内の水蒸気の圧力などにより発生する通称「定着飛び散り」などである。これらの現象は、いずれも転写材上のトナーの載り量に対しての関連性が高く、図６に示すようにトナーの載り量が増加すると異常飛翔現象は急激に増加する。
【００４１】
図１８は、転写材上のトナーの載り量を変更するための露光装置４２及び現像器２９の変更表である。８種類の設定条件Ｓを持ち、図５で説明した潜像条件を変更して感光ドラム２６上の明部電位ＶＬを変更したり、現像バイアスの直流成分を変更したり、感光ドラム２６の周速に対する現像スリーブ２９ａの周速比を切り替えるようにしたりしている。この結果、設定条件Ｓ＝１の場合のトナーの載り量を１００とすると、最も載り量の少ない設定条件Ｓ＝８のトナーの載り量は５０程度と半減するように変更させることが可能となっている。本実施の形態では、トナー載り量変更手段として、露光装置４２や現像装置２９を利用したり、また現像スリーブ２９ａの周速比を変更する手段を利用したりしている。なお同図では、感光ドラム２６の暗部電位ＶＤについては４００Ｖで固定しているが、この暗部電位ＶＤ変更してもよいのはいうまでもない。この場合には、一次帯電器２７もトナー載り量変更手段となる。
【００４２】
図７は、本実施の形態で実施しているシーケンス、すなわち異常飛翔現象を最小限に押さえ込むシーケンスを説明するフローチャートである。まず設定条件Ｓを０として初期化を行う（Ｓ１）。次に設定条件Ｓをインクリメントすると同時に、図１８の設定条件を出力可能なようにセットする（Ｓ２）。次にテストパターン画像を形成するテストプリントのサブルーチンを実行し（Ｓ３：図８を参照して後述する。）、異常飛翔現象を検知するサブルーチンを呼び出し（Ｓ４：図９を参照して後述する。）、各設定条件での異常飛翔を数値として捉える。設定条件がこれ以上ないかを確かめ（Ｓ５）、タイマーを実行して（Ｓ６）、テストプリントを繰り返す。設定条件が本実施の形態の場合のようにＳ＝８を実行した場合には、合計８回の異常飛翔データから最良の設定条件を割り出し（Ｓ７）、同時に画像形成装置の操作パネルに表示し（Ｓ８）、最良の設定条件でテストプリントを行う。ユーザかサービスマンが上述の操作パネルの表示や最良と判定したテストプリントを見て、新たなユーザ指定による入力の余地も与えるシーケンスを実行し（Ｓ１０）、本シーケンスを終了する。なお本シーケンスの実行は基本的にユーザ又はサービスマンが実行するものであるが、画像形成枚数の所定枚数終了後や画像形成装置の立ち上げ時に実行することも可能である。
【００４３】
図８は、図７で説明したシーケンス内で実行するテストプリントのためのサブルーチンのフローチャートである。まず画像信号を作成し、転写材サイズの全画面の８ライン１６スペースの横万線画像をＲＡＭ上に展開する（Ｓ１１）。この画像信号に従い半導体レーザ２１を駆動することでテストプリントを実行する（Ｓ１２）。なお転写材サイズは、現在、給紙デッキ３３（図１参照）に搭載されている転写材Ｐのものであるが、複数の給紙デッキ内に転写材Ｐが存在する場合は、任意の給紙デッキから給紙デッキを選択させるようにしてもよい。
【００４４】
図９は、図７で説明したシーケンス内で実行する異常飛翔現象を検知するためのサブルーチンのフローチャートである。まず、ＣＩＳ装置５０からの画像信号をＲＡＭ４１ｇ（図２参照）上に保存する（Ｓ２１）。ただし本実施の形態では、通紙方向に４８００ｄｐｉ、ＣＩＳ装置５０の長手方向に２４００ｄｐｉ、最大転写材サイズはＡ４幅の約２９０ｍｍの範囲を８ビット信号で読み取るため、非常に膨大なＲＡＭ領域を必要としてしまうため、実際にＲＡＭ上へ保存するサイズは、縦横５ｍｍ程度の範囲を９箇所読み取るようにしている。９箇所のそれぞれを実行するための初期化として箇所Ａを０とし（Ｓ２２）、箇所Ａをインクリメントすると１箇所目から処理をスタートすることになる（Ｓ２３）。
【００４５】
まず箇所Ａの画像を動的な閾値を使って２値化処理を実行する（Ｓ２４）。また箇所Ａにおけるラインすべてについて実行するための初期化としてラインＢを０とし（Ｓ２５）、ラインＢをインクリメントすると１ライン目から処理をスタートすることになる（Ｓ２６）。これにより現在、着目している箇所ＡかつラインＢの線幅プロファイルからプロファイルの標準偏差σ０を求める（Ｓ２７）。
【００４６】
さらに現在、着目している箇所ＡかつラインＢ周辺に飛び散っているトナーを飛散指数Ｔ０として求める。この飛散指数Ｔ０は飛び散ったトナーの大きさ、飛び散ったトナーの数、及びラインからの距離の関数で算出される（Ｓ２８）。
【００４７】
その後、箇所Ａにおけるすべてのラインを計算したかを確認し（Ｓ２９）、これを繰り返す。そして箇所Ａにおける平均の標準偏差σＡ及び平均の飛散指数ＴＡを求め（Ｓ３０）、すべての箇所を計算したかを確認し（Ｓ３１）、これを繰り返す。
【００４８】
すべての箇所が終了した場合、最も値の大きな標準偏差σ及び最も値の大きな指数Ｔを求める（Ｓ３２）。この標準偏差σは、「現像尾引き」などが発生した場合、線幅の振れが大きくなり、σの値が増大することで、数値化された適切な判定基準となる。一方、飛散係数Ｔは、「現像飛び散り」「転写飛び散り」「定着飛び散り」などの飛び散り現象が発生した場合、Ｔの値が増大することで、数値化された適切な判定基準となる。
【００４９】
最後に、上述の標準偏差σと飛散係数Ｔとの和をとって異常飛翔係数Ｃとし、この係数を異常飛翔係数と定義する（Ｓ３３）。
【００５０】
上述のように尾引き現象も飛び散り現象も異常飛翔係数Ｃを増大させるため、２つの和である異常飛翔係数Ｃは、画質を数値化した適切な判定基準として有効である。なお本実施の形態では１対１の和としているが、重みを設けたり、積で算出してもよく、実際の目視でのＶＴＦ（Ｖｉｓｕａｌ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）特性なども考慮すべき計算式である。ここで、ＶＴＦ特性とは、視覚伝達関数についての特性である。人間の視覚特性を表わすのに用いられるのが視覚伝達関数であり，明度軸については、４ｃｙｃｌｅ／ｄｅｇ．程度にピークを有する特性が主に用いられている。つまり空間周波数に対する目の視覚特性を、光学系などのＭＴＦと同様に関数として表したもので、上のピークを持つところがもっとも感度が高く、細かすぎても、また粗すぎても人間にはわかりにくいことを示すものである。なお、本実施の形態においては、ＶＴＦについては詳述しないが、一般に目に不快な現象は厳密には目の特性を無視できないので、ＶＴＦを考慮に入れるようにしてもよい。実際、トナーの飛び散り現象よりも尾引き現象の方が見た目に目立ちやすいなどが経験として知られている。
【００５１】
以上のシーケンスをユーザ又はサービスマンの指定で、又は自動的に実行することで、潜像及び現像要因による異常飛翔係数Ｃの最も低い、換言すれば異常飛翔現象の発生の少ない画像を選択することができ、最適条件をわずかな時間で求めることが可能となる。
【００５２】
なお、本実施の形態ではテストプリント１枚毎に設定条件を変更するシーケンスとしているが、１枚のプリント内で複数の設定条件を変更してもよい。
【００５３】
＜実施の形態２＞
図１０は、図１に示す画像形成装置内部の転写分離手段（転写帯電器３１及び分離帯電器３２）についての説明図である。感光ドラム２６上の静電潜像は、現像器２９によりトナーが付着されトナー像として現像（顕像化）される。感光ドラム２６上のトナー像は、その後、感光ドラム２６上で、高圧電源ユニット８０によって電圧が印加されたポスト帯電器３０によるコロナ放電を受けて帯電量が調整される。高圧電源ユニット８０の発生波形は、周波数１ｋＨｚ、振幅１１ｋＶ、デューティー（Ｄｕｔｙ）５０％の交流波形に、直流成分を重畳させて作製される。なお、直流成分を変動させることで０〜＋３００μＡまでの定電流制御が可能となっている。
【００５４】
こうして帯電量が調整された感光ドラム２６上のトナー像は、転写帯電器３１及び分離帯電器３２により、給紙デッキ３３から供給される転写材Ｓに転写される。転写帯電器３１についても高圧電源ユニット９０により、−５〜−９ｋＶ程度の電圧が印加されて、０〜−６００μＡまでの定電流制御が可能となっている。また分離帯電器３２は、高圧電源ユニット（不図示）が接続されていて、この高圧電源ユニットにより交流波形に直流成分が重畳された電圧が印加されることにより、感光ドラム２６に密着されている転写材Ｐを分離するようにしている。
【００５５】
本実施の形態では、ポスト帯電器３０と転写帯電器３１とをトナー帯電量変更手段として利用している。
【００５６】
図１１は、画像形成装置から出力されたベタ黒画像のトナーの帯電量と、８ライン１６スペースの横万線画像を出力した場合の横ラインの通紙方向下流側に発生するトナーの異常飛翔現象とをグラフ化したものである。実際のトナーの帯電量は、Ｑメータなどにより測定される。８ライン１６スペースの横万線画像は、副走査方向６００ｄｐｉの解像度では、適度な線幅とスペースにより異常飛翔現象が生じやすい画像である。
【００５７】
トナーの異常飛翔現象として、トナーの帯電量が影響する現象は複数存在する。例えば転写位置で適正な転写をされずに白字部に飛散する通称「転写飛び散り」や、定着器３６に突入する際に風圧・電気的な反発力・転写材内の水蒸気の圧力などにより発生する通称「定着飛び散り」などである。これらの現象は、いずれも転写材上のトナーの帯電量に対しての関連性が高く、図に示したようにトナーの帯電量が減少すると異常飛翔現象は急激に増加する。
【００５８】
図１９は、転写材上のトナーの帯電量を変更するための転写分離手段の変更表である。４種類の設定条件Ｓを持ち、図１０で説明した転写分離条件を変更して、転写電流（放電電流）とポスト電流（放電電流）を変更している。この結果、設定条件Ｓ＝１の場合のトナーの帯電量を１００とすると、最も帯電量の少ない設定条件Ｓ＝４のトナーの帯電量は２３０程度と倍増するように変調させることが可能となっている。
【００５９】
以上の転写分離条件を変更しながら、図７のフローチャートに従ったシーケンスをユーザ又はサービスマンの指定で、又は自動的に実行することで、転写分離要因による異常飛翔係数Ｃの最も低い、換言すれば異常飛翔現象の発生の少ない画像を選択することができ、最適条件をわずかな時間で求めることが可能となる。
【００６０】
＜実施の形態３＞
図１２は、図１に示す画像形成装置内部の定着器３６についての説明図である。１２００Ｗのヒータ１００を内蔵した定着ローラ１０１はアルミニウムの芯金に、３００μｍのゴム層と１０μｍのＰＴＦＥ層を被覆して構成される。本実施の形態では、伝熱形態変更手段の１つとして、ヒータ１００（定着手段の定着温度を設定する手段）を利用している。一方、加圧ローラ１０２は、鉄の芯金に５ｍｍのゴム層と１００μｍのＰＦＡ層を被覆して構成される。上述の定着ローラ１０１に対して下方から加圧ローラ１０２を当接させて、両者間に定着ニップ部Ｎを構成している。そして、定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２がそれぞれ矢印方向に回転することにより、転写材Ｐは、定着ニップ部Ｎによって挟持搬送される。これにより、転写材Ｐは、加熱・加圧されて表面にトナー像が定着される。
【００６１】
また定着ローラ１０１には転写材Ｐの巻き付き防止を目的として分離爪１０３が当接され、これによりトナー像定着後の転写材Ｐが搬送ローラ対３７へスムーズに搬送されるようになっている。さらに定着ローラ１０１表面を所定温度にするため、サーミスタ１０４が常に定着ローラ表面温度をモニターし、ヒータ１００への供給電力が調整されるようになっている。
【００６２】
転写材Ｐの通紙方向（矢印Ｋ方向）に沿っての定着ローラ１０１の上流側には、定着入口ガイド１０５が配置されている。定着入口ガイド１０５は、上下方向移動可能に支持されるとともに、位置変更手段１０６（例えば、カムやソレノイド）によって、適宜な高さに位置調整される。これにより、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２との間の定着ニップ部Ｎに対して任意の高さで転写材Ｐを挿入することが可能となっている。
【００６３】
図１３は、図１２に示す定着器３６で示した定着器３６による定着の伝熱形態と、８ライン１６スペースの横万線画像を出力した場合の横ラインの通紙方向下流側に発生するトナーの異常飛翔現象とを、後述の数値化手法によりグラフ化したものである。
【００６４】
伝熱形態は、転写材上のトナーに対して熱量的な伝達状態についての特性であり、この場合は定着温度が低く、転写材Ｐへの加熱がゆっくりの場合と、定着温度が高く、転写材Ｐへの加熱が瞬時（短時間）の場合とに振り分けている。定着温度は、図１２に示すサーミスタ１０４でモニターした定着ローラ１０１の表面温度に基づいて、ヒータ１００に供給する電力を調整することによって変更可能である。転写材Ｐへの加熱速度については、図１２に示す定着入口ガイドの高さが左右することが、経験的に知られている。定着入口ガイドが高い場合、転写材Ｐは、定着ニップ部Ｎに突入する前に定着ローラ１０１と接触又は近傍で加熱され、定着ニップ部Ｎに突入する際に風圧・電気的な反発力・転写材内の水蒸気の圧力などにより発生する通称「定着飛び散り」を低減することができると考えられている。この現象は、定着器３６における伝熱形態に対しての関連性が高く、次に説明する図２０に示すように伝熱形態が変化すると異常飛翔現象は急激に変動する。
【００６５】
図２０は、定着器３６の伝熱形態を変更するための変更表である。８種類の設定条件Ｓを持ち、図１２で説明した定着条件を変更して、定着温調温度と定着入口ガイド１０５の高さを変更している。この結果、設定条件Ｓ＝１の場合は、伝熱形態が温度高めで加熱が瞬時に行われ、設定条件Ｓ＝８の場合は、伝熱形態が温度低めで加熱がゆっくり行われるように変更させることが可能となっている。
【００６６】
以上の定着条件を変更しながら、図７のフローチャートに従ったシーケンスをユーザ又はサービスマンの指定で、又は自動的に実行することで、定着要因による異常飛翔係数Ｃの最も低い、換言すれば異常飛翔現象の発生の少ない画像を選択することができ、最適条件をわずかな時間で求めることが可能となる。
【００６７】
なお、本実施の形態では、定着温度について変更するため、図７で示したタイマーについては、数十秒程度の時間に設定する必要がある。
【００６８】
図１４は、本実施の形態で用いている異常飛翔現象を検知するためのサブルーチンのフローチャートである。本実施の形態では、上述の実施の形態１，２におけるＣＩＳ装置５０は用いず、図１で示した画像形成装置に付属するリーダスキャナ部１によりこれを検知する方法を採用している。
【００６９】
まず、ユーザ又はサービスマンが出力されたテストプリントをリーダスキャナ部１（図１参照）の原稿台ガラス２上に載置することで、画像を通常のコピー画像のためにリーダスキャナ部を使用して原稿画像を読み込む方法と同一解像度でテストプリントされた転写材Ｐを読み取り、二次元の輝度情報を得る（Ｓ４１）。ここでの大きさは１０１．６ｍｍ四方で、６００ｄｐｉのリーダスキャナでは２４００画素に相当する。
【００７０】
次にリーダスキャナ部１でのテストプリント画像の載置状態による斜め配置を回転処理により変換し、読み取りによる直角性を補正する（Ｓ４２）。そして横ライン方向に平均化を行い、縦方向の一次元輝度情報に変換する（Ｓ４３）。さらに縦方向の一次元輝度情報を２４画素毎に平均化を行い、ラインのプロファイルを得る（Ｓ４４）。一次元輝度情報は８ライン１６スペースの画像のため２４画素毎に濃淡を繰り返すためである。このラインのプロファイルのうち、ライン濃度の中央部から６画素位置での輝度情報を本実施の形態では異常飛翔係数Ｄと定義する（Ｓ４５）。６画素は８ラインの中央部から４画素分とさらに２画素分ずれた位置で、本来、白字部であるが、画像後端に発生する異常飛翔により白字部の示す輝度信号でなく、ハーフトーンの輝度信号を示すことになる。
【００７１】
図１５は、リーダスキャナ部１で読み取った１０１．６ｍｍ、２４００画素四方の画像を説明する図であり、これを図１６に示すように、横ライン方法に平均化を行い、縦方向の一次元輝度情報に変換する。同図では輝度情報の一部掲載している。そして図１７に示すように、２４画素毎で平均化を行い、ラインプロファイルを得る。ラインプロファイルは、画像形成装置の異常飛翔により輝度信号の抑揚に明確な差を生じ、異常飛翔の程度が良い場合はラインプロファイルが矩形形状に近づくが、異常飛翔の程度が悪い場合はラインプロファイルがなだらかになる。このため、ライン中央部から６画素分はなれた画素の輝度情報は白字でない輝度信号が得られ、異常飛翔現象は忠実に数値変換されて適切な判定基準となる。
【００７２】
なお、定着器３６の伝熱形態であれば、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２の定着ニップ部Ｎのニップ幅を変更させた場合でも、本実施の形態の効果を奏することが可能である。この場合には、加圧ローラ１０２を定着ローラ１０１に押圧する付勢部材（例えば、圧縮ばね）が伝熱形態変更手段となる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、定着後のトナー像の出力パターンをデジタル露光手段の副走査方向の解像度と同等以上の解像度で読み取る画像読み取り手段を持ち、テストパターン画像を形成する際の画像形成装置の設定条件を変化させながら（振りながら）複数のテストパターン画像を形成し、このときのテストパターン中の文字やラインの、転写材通紙方向下流側に発生するトナーの異常飛翔現象を画像読み取り手段で検知して、異常飛翔現象を最小にする最適条件を自動的に見つけ出すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】画像形成装置本体内に配設された制御基板、及び外付けの入出力装置の電気的構成を説明する図である。
【図３】コンタクトイメージセンサ（ＣＩＳ装置）の構成を示す縦断面図である。
【図４】コンタクトイメージセンサ（ＣＩＳ装置）の構成を示す上面図である。
【図５】露光装置（デジタル露光手段）及び現像器（現像手段）の構成を示す縦断面図である。
【図６】転写材上のトナーの載り量と異常飛翔現象との関連性を示す図である。
【図７】異常飛翔現象を最小限に抑制するためのシーケンスを説明するフローチャートである。
【図８】テストプリントのためのサブルーチンのフローチャートである。
【図９】異常飛翔現象の検知のためのサブルーチンのフローチャートである。
【図１０】実施の形態２におけるポスト帯電器、転写分離帯電器の構成を示す縦断面図である。
【図１１】転写材上のトナーの帯電量と異常飛翔現象との関連性を示す図である。
【図１２】実施の形態３における定着器及び入口ガイドの構成を示す縦断面図である。
【図１３】定着の伝熱形態と異常飛翔現象との関連性を示す図である。
【図１４】実施の形態３における異常飛翔現象の検知のためのサブルーチンのフローチャートである。
【図１５】実施の形態３において、リーダスキャナ部で読み取った１０１．６ｍｍ、２４００画素四方の画像を説明する図である。
【図１６】実施の形態３における縦方向の一次元輝度情報を説明する図である。
【図１７】実施の形態３におけるラインプロファイルを説明する図である。
【図１８】感光ドラム上の明部電位、現像器の現像バイアスの直流成分、現像スリーブの周速比を変化させたときの、トナーの載り量の変化を示す図である。
【図１９】転写帯電器の転写電流、ポスト帯電器のポスト電流を変化させたときのトナーの帯電量の変化を示す図である。
【図２０】定着器の定着温調温度、定着入口ガイドの高さを変化させたときの定着の伝熱形態の変化を示す図である。
【符号の説明】
１　　　　　画像読み取り手段（リーダスキャナ部）
２６　　　　像担持体（感光ドラム）
２９　　　　現像手段（トナー載り量変更手段、現像器）
２９ａ　　　現像スリーブ
３０　　　　ポスト帯電器（トナー帯電量変更手段）
３１　　　　転写分離手段（トナー帯電量変更手段、転写帯電器）
３２　　　　転写分離手段（分離帯電器）
３２　　　　転写分離手段
３６　　　　定着手段（定着器）
４１ａ　　　制御手段（ＣＰＵ）
４２　　　　デジタル露光手段（トナー載り量変更手段、露光装置）
５０　　　　画像読み取り手段（ＣＩＳ装置）
１００　　　伝熱形態変更手段（ヒータ）
１０５　　　定着入口ガイド
１０６　　　伝熱形態変更手段（位置変更手段）
Ｋ　　　　　副走査方向（通紙方向）
Ｐ　　　　　転写材

Claims

一様に帯電された像担持体表面をデジタル露光手段によって露光して静電潜像を形成し、現像手段によって前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像し、転写分離手段によって前記トナー像を転写材に転写し、定着手段によって前記転写材上にトナー像を定着する画像形成装置において、
定着前の転写材上のトナーの載り量を変化させるトナー載り量変更手段と、
前記トナー載り量変更手段を制御する制御手段と、
定着後の前記トナー像の出力パターンを前記デジタル露光手段の副走査方向の解像度と同等以上の解像度で読み取る画像読み取り手段と、を備え、
前記制御手段により前記トナー載り量変更手段を制御してトナーの載り量の異なるテストパターン画像を１枚又は複数枚の転写材上に定着し、このとき複数のテストパターン画像における転写材通紙方向下流側に発生するトナーの異常飛翔現象の違いを前記画像読み取り手段によって検知し、検知結果に基づいて前記制御手段によりトナー載り量についての最適条件を決定する、
ことを特徴とする画像形成装置。
前記トナー載り量変更手段は、前記像担持体の表面電位を変更する手段、現像時に前記現像手段に印加する現像バイアスを変更する手段、前記現像手段の現像スリーブの周速度を変更する手段のうちの少なくとも１つである、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
一様に帯電された像担持体表面をデジタル露光手段によって露光して静電潜像を形成し、現像手段によって前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像し、転写分離手段によって前記トナー像を転写材に転写し、定着手段によって前記転写材上にトナー像を定着する画像形成装置において、
定着前の転写材上のトナーの帯電量を変化させるトナー帯電量変更手段と、
前記トナー帯電量変更手段を制御する制御手段と、
定着後の前記トナー像の出力パターンを前記デジタル露光手段の副走査方向の解像度と同等以上の解像度で読み取る画像読み取り手段と、を備え、
前記制御手段により前記トナー帯電量変更手段を制御してトナーの帯電量の異なるテストパターン画像を１枚又は複数枚の転写材上に定着し、このとき複数のテストパターン画像における転写材通紙方向下流側に発生するトナーの異常飛翔現象の違いを前記画像読み取り手段によって検知し、検知結果に基づいて前記制御手段によりトナー帯電量についての最適条件を決定する、
ことを特徴とする画像形成装置。
前記トナー帯電量変更手段は、転写分離手段であり、前記転写分離手段は、放電電流を変化させる、
ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
一様に帯電された像担持体表面をデジタル露光手段によって露光して静電潜像を形成し、現像手段によって前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像し、転写分離手段によって前記トナー像を転写材に転写し、定着手段によって前記転写材上にトナー像を定着する画像形成装置において、前記定着手段によるトナー像の定着時に、前記転写材に対する前記定着手段の伝熱形態を変更する伝熱形態変更手段と、
前記伝熱形態変更手段を制御する制御手段と、
定着後の前記トナー像の出力パターンを前記デジタル露光手段の副走査方向の解像度と同等以上の解像度で読み取る画像読み取り手段と、を備え、
前記制御手段により前記伝熱形態変更手段を制御して伝熱形態の異なるテストパターン画像を１枚又は複数枚の転写材上に定着し、このとき複数のテストパターン画像における転写材通紙方向下流側に発生するトナーの異常飛翔現象の違いを前記画像読み取り手段によって検知し、検知結果に基づいて前記制御手段により伝熱形態についての最適条件を決定する、
ことを特徴とする画像形成装置。
前記伝熱形態変更手段は、前記定着手段の定着温度を設定する手段、定着ニップ部のニップ幅を変更する手段、前記手段の前記定着ニップ部に前記転写材を導く定着入口ガイドの位置を変更する手段のうちの、少なくとも１つである、
ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。