JP5011741B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置、特に、作像条件調整動作を所定経時タイミングで実行するようにした複写機やプリンタなどの電子写真法による画像形成装置に関する。

一般に、電子写真法による画像形成装置においては、最適な作像条件は現像器などの各作像エレメントの経時変化とともに画像形成時の環境条件（温度・湿度）に大きく影響される。

従来、各作像エレメントを所定のパラメータに設定して実際の画像形成動作を伴う作像条件調整動作を、主には、装置の経時条件（作像枚数など）に従って自動的に実行することが行われていた。この場合、中・長期的な作像エレメントの経時変化には対応できるが、短期間の環境条件（温度・湿度）の変化には対応できない場合がある。

そこで、中・長期的な作像エレメントの経時変化には、実際の画像形成動作をともなう作像条件調整動作を主には装置の経時条件に従って実行するとともに、短期間の環境条件（温度・湿度）の変化には、実際の画像形成時に予め定められた環境条件に対する作像条件の補正を行って対応することが行われている。

さらに、特許文献１には、定着ウォームアップ中に予測画像補正を実行し、前回の画像条件調整動作で求めた作像条件を前回の画像形成動作からの経過時間と環境条件（相対湿度）とに基づいて補正することが記載されている。また、特許文献２には、装置の使用状態や環境条件、例えば、キー入力回数の経時的な履歴に基づき作像条件調整動作の実行タイミングを判断することが記載されている。

ところで、作像条件調整動作は、そのときの装置の経時履歴、環境条件に対して実際の画像形成動作の結果に基づいて行われるため、その時点では非常に精度の高い調整結果が得られることが期待できる。

従って、作像条件調整動作を頻繁に行えば、より安定した画像形成が可能になる。しかし、作像条件調整動作は、通常、装置の経時条件に従って自動的に実行されるため、頻度を高く設定すると、ユーザのプリントジョブの生産性に悪影響を及ぼす。また、各作像エレメントの寿命に対しても悪影響を及ぼすおそれがある。そこで、作像条件調整動作はなるべく低い頻度でかつ高精度で行うことが望まれていた。

そこで、装置の経時履歴、即ち、中・長期的な作像エレメントの劣化に対しては作像条件調整動作を実行し、短期的な環境条件の変化に対しては画像形成時に装置の環境条件を測定して予め定められた作像条件に対する補正テーブルに基づいて作像条件を補正して対応することが行われている（特許文献１参照）。しかし、この対応策では、画像形成時の環境条件測定結果に基づく作像条件の補正については固定された補正テーブルを用いているため、個々の装置の経時履歴が実際の画像形成動作に反映されないという問題点を有している。
特開２００４−３４７６６６号公報 特開平１０−２２２０２３号公報

そこで、本発明の目的は、作像条件調整動作による補正精度の向上を図り、個々の装置の履歴・画像形成時の環境条件に対して安定した画像形成を可能にするとともに、作像条件調整動作の実行頻度を低下させることが可能な画像形成装置を提供することにある。

以上の目的を達成するため、第１の発明は、画像形成プロセスの一部又は全部を実行することにより、帯電装置の出力値、露光装置の出力値、現像バイアス値又は転写装置の出力値の少なくともいずれか一つを調整する作像条件調整動作を所定経時タイミングで実行するとともに、画像形成時に装置の環境条件測定結果に基づいて前記作像条件調整動作で得られた作像条件を補正する画像形成装置において、
作像条件調整動作の実行時に得られた作像条件及びそのときの環境条件を記憶・蓄積するとともに、画像形成時の環境条件の変化に対する作像条件補正関係を作像条件調整動作時の環境条件及び作像条件の蓄積情報からの演算に基づいて修正し、画像形成時には装置の環境条件と修正された作像条件補正関係に基づいて作像条件を設定すること、を特徴とする。

第２の発明は、電子写真法による画像形成装置において、
環境条件を測定する手段と、
画像形成プロセスの一部又は全部を実行することにより、帯電装置の出力値、露光装置の出力値、現像バイアス値又は転写装置の出力値の少なくともいずれか一つを調整する作像条件調整動作を所定経時タイミングで実行する手段と、
画像形成時に装置の環境条件測定結果に基づいて前記作像条件調整動作で得られた作像条件を補正する手段と、
作像条件調整動作の実行時に得られた作像条件及びそのときの環境条件を記憶・蓄積する手段と、
画像形成時の環境条件の変化に対する作像条件補正関係を作像条件調整動作時の環境条件及び作像条件の蓄積情報からの演算に基づいて修正する手段と、
画像形成時には装置の環境条件と修正された作像条件補正関係に基づいて作像条件を設定する手段と、
を備えたことを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置によれば、画像形成時の環境条件の変化に対する作像条件補正関係を作像条件調整動作時の環境条件及び作像条件の履歴情報からの演算に基づいて修正することで補正の精度が向上し、個々の装置の履歴及び画像形成時の環境条件に対して安定した画像形成が可能になる。そして、作像条件補正の精度が向上した結果、通常の経時タイミングによる作像条件調整動作の頻度を低下させることが可能になり、作像条件調整動作の実行がユーザのプリントジョブを妨げる回数が低減されることになる。

本発明に係る画像形成装置にあっては、作像条件調整動作を装置の環境条件の変化に基づいて実行するか否かを判断してもよく、あるいは、作像条件調整動作を、第１の所定経時タイミングで実行する一方、第２の所定経時タイミングにおいては装置の環境条件の変化に基づいて実行するか否かを判断してもよい。

また、画像形成時に環境条件の変化に対する作像条件補正関係を修正する際に、作像条件調整動作実行時の経時条件に基づいて演算から除外する、または、演算に対する重み付けを変更することが好ましい。これにて、作像条件調整動作による作像条件の補正精度がより向上する。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。

（画像形成装置の概略構成、図１参照）
図１に本発明に係る画像形成装置の一実施例である電子写真方式によるカラープリンタ１０を示す。このカラープリンタ１０は、いわゆるタンデム式で４色の画像を合成するように構成したもので、感光体ドラム２１、帯電装置２２、画像露光装置２３、現像装置２４、残留トナーや残留電荷のクリーニング装置２５などを含むＹＭＣＫ（イエロー、マゼンタ、シアン及びブラック）の画像を形成するプリントヘッド２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋが中間転写ベルト１１の直下に並置されている。

画像データは図示しない画像読取り装置（スキャナ）あるいはコンピュータ（図３参照）などから制御部４０の画像メモリに送信される。制御部４０は前記各種作像装置を駆動し、送信された画像データに基づいて各感光体ドラム２１上に静電潜像を形成し、該潜像を現像することでトナー画像を形成する。このような電子写真プロセスは周知であり、その説明は省略する。

中間転写ベルト１１は、駆動ローラ１２及び支持ローラ１３，１４に無端状に張り渡され、矢印Ａ方向に回転駆動され、駆動ローラ１２を設置した部分の中間転写ベルト１１に対向する部分（２次転写部１５）には転写ローラ１６が配置されている。

カラープリンタ１０の下段には、積載されている転写材を１枚ずつ給紙する自動給紙部３０が設置されている。２次転写部１５の直上にはトナーの定着装置５０が設置されている。また、各現像装置２４の上方には図示しないトナー収容容器が配置され、消費された量を補うためにトナーが適時補給される。

各感光体ドラム２１上に形成されたトナー画像は矢印Ａ方向に回転駆動される中間転写ベルト１１上に１次転写ローラ２６から付与される電界にて順次１次転写され、４色の画像が合成される。一方、転写材は１枚ずつ自動給紙部３０から上方に給紙され、２次転写部１５で転写ローラ１６から付与される電界にて中間転写ベルト１１から合成画像が２次転写される。その後、転写材は定着装置５０に搬送されてトナーの加熱定着が施され、排紙ローラ３８からトレイ３９上に排出される。

カラープリンタ１０は、基本的には、トナーの補給以外はメンテナンス不要で長期にわたって画像形成が行えるように構成されている。しかし、環境条件（温度・湿度）の変化やユーザの使用頻度などにより画像が劣化してしまう場合がある。そこで、画像品位を一定に保持するために作像条件調整動作を実行するプログラムが制御部４０に格納されている。

作像条件調整動作は、各作像エレメントの出力値、即ち、帯電装置２２や画像露光装置２３の出力値、現像装置２４の現像バイアス値、転写ローラ２６の出力値などを所定の条件に設定して中間転写ベルト１１上にテスト画像を転写し、センサ４５にて該テスト画像を光学的に読み込み、その読込み情報に基づいて各カラー画像のレジスト調整を行い、かつ、各プリントヘッド２０における帯電出力値、現像バイアス出力値、露光出力値、転写出力値などを調整（補正）する。また、カラープリンタ１０の内部には、環境条件（温度・湿度）を検出するためのセンサ４６が設置されている。

（制御例１、図２参照）
図２に、作像条件調整動作に関する制御例１の概略を示す。プリンタ１０はセンサ４６によって機内の環境条件（温度・湿度）を常時モニタし（ステップＳ１，Ｓ２）、測定結果を記憶する（ステップＳ３）。また、ユーザからのプリントジョブ要求に応じて（ステップＳ６１でＹＥＳ）、そのときの環境条件及び以下に説明する補正テーブルに基づいてプリント動作のための作像条件を設定し、即ち、各作像エレメントの出力値を設定し（ステップＳ６２）、プリント動作を実行する（ステップＳ６３）。

ここで、プリンタ１０が前回の作像条件調整動作の実行から所定の経時タイミングの条件１を達成したとき（ステップＳ５でＹＥＳ）、例えば、前回の作像条件調整動作からのプリント枚数が一定枚数に達したとき、前回の作像条件調整動作からの経過時間が一定時間に達したとき、あるいは、プリンタの電源が投入されたときなど、作像条件の補正が必要と判断され、画像形成プロセスの一部又は全部を実行して高品質な画像を得られるように作像条件を調整して記憶し（ステップＳ５１）、さらに、以下に説明するように補正テーブルを修正する（ステップＳ５２）。これにて、以後のプリント動作時においてそのときの環境条件に対応した新たな作像条件が設定される（ステップＳ６２）。

作像条件調整動作においては、それまでの作像条件調整動作時の環境条件及び調整結果の記憶情報に最新の環境条件と調整結果が加えられ、それらの演算によって環境条件の変動に対する作像条件補正関係（補正テーブル）が修正され、記憶される。即ち、作像条件調整動作の実行のたびに環境条件に対する補正テーブルが更新されることになる。

ここで、表１，２，３及び図３に、制御部４０によって行われる作像条件の補正テーブルの更新の一例を示す。プリンタ１０の初期状態（出荷時）においては、表１に示す標準的な初期補正テーブルが設定されている。補正テーブルにおいて「制御値補正（％）」とは、ある作像エレメントの出力値を基準値の何％に設定するかを示している。なお、表１には湿度に関してのみの制御補正値を示しているが、実際には、温度などの補正項目を加味した環境条件に対応した補正テーブルが用意されている。

初期状態あっては、表１に示す補正テーブルとプリント時に測定された環境条件に基づいて作像条件の設定が行われる。そして、前記条件１を満たすたびに（ステップＳ５でＹＥＳ）、自動的に作像条件調整動作が実行され、その都度調整履歴として、そのときの環境条件及び調整された作像条件のデータが追加的に制御部４０に記憶されていく。ここで蓄積された作像条件調整の履歴情報を表２に示し、現在の補正テーブルを表３に示す。また、図３は補正テーブルをチャートとして表したものである。

表２では二つのプリンタ１０Ａ及び１０Ｂに対して、それぞれ２０回の作像条件調整動作が実行された場合を示している。この段階では、２０回分の環境条件と調整された作像条件のデータに基づいて最小二乗法を用いた一次回帰分析で求めた一次回帰式から新たな作像条件の補正テーブルを設定している。なお、演算方法は一次回帰式を用いたものに限定するものではなく、例えば、現在から一定の経時条件以前の履歴データを補正値の演算から除外してもよい。あるいは、現在からの経時条件に基づいて履歴データに重み付けを行うことで、より精度の高い補正値を得ることもできる。また、補正テーブルに代えて、関係式を用いて作像条件補正関係としてもよい。

重み付けは累積プリント枚数などの経時条件である。つまり、現在から５００枚前までのデータを前記一次回帰分析でデータ個数を５倍にし、５００〜１０００枚前までのデータを前記一次回帰分析でデータ個数を３倍にし、１０００〜２０００枚前までのデータを前記一次回帰分析でデータ個数を１倍にし、それ以前のデータは使用しないこととする。

ところで、プリンタ１０における各作像エレメントの環境条件に対する特性変化はその経時履歴と無関係ではなく、個々のプリンタに対してより正確な環境補正を行う場合、個々のプリンタの経時履歴による修正を補正テーブルに加えることが必要となる。その理由の具体例を以下に説明する。

例えば、トナーとキャリアとからなる２成分現像材を用いたプリンタの場合、経時履歴によりキャリアの帯電特性が変化して画像の不安定化要因となる。これは主にトナーの添加剤によるキャリア表面の汚染（スペント）によることが知られており、スペントの状態によってキャリアの環境条件に対する帯電特性も変化する。

ここで、スペントの状態は同じプリント枚数による劣化であっても、個々のプリンタの使用条件、例えば、プリント画像の種類（文字が主か写真が主かなど）によって大きく異なる。つまり、経時履歴によってキャリアの劣化状態が変化し、キャリアの環境条件に対する特性も変化してしまう。この場合、プリント枚数が同じであっても、それぞれのプリンタに対しては異なる補正テーブルを適用する必要がある。

本制御例１においては、プリント動作時の環境条件の変化に対する作像条件補正関係（補正テーブル）を作像条件調整動作時の環境条件及び作像条件の履歴情報からの演算に基づいて修正することで補正の精度が向上し、個々のプリンタの履歴及びプリント動作時の環境条件に対して安定した画像形成が可能になる。そして、作像条件補正の精度が向上した結果、通常の経時タイミングによる作像条件調整動作の頻度を低下させることができる。それゆえ、作像条件調整動作の実行がユーザのプリントジョブを妨げる回数が低減されることになる。

（制御例２、図４参照）
図４に、作像条件調整動作に関する制御例２の概略を示す。この制御例２では、前記制御例１で示した作像条件調整動作を実行する条件１の判断に加えて、プリンタ１０の機内環境条件が前回の作像条件調整動作から一定以上大きく変化した場合には（ステップＳ４でＹＥＳ）、強制的に作像条件調整動作を実行させ、そのときの環境条件や調整データを記憶し（ステップＳ５１）、さらに、経時履歴データに基づいて補正テーブルを修正する（ステップＳ５２）。

本制御例２では、前回の作像条件調整動作の実行時から環境条件が大きく変動した場合に、より正確な作像条件を設定できるとともに、大きく変動したときの環境条件と調整データを追加記憶することで、より正確な補正データを得ることができる。

（制御例３、図５参照）
図５に、作像条件調整動作に関する制御例３の概略を示す。この制御例３では、プリンタ１０がある経時条件１に達した場合には（ステップＳ７）、強制的に作像条件調整動作を実行する（ステップＳ５１，Ｓ５２）。経時条件１に達していない場合であっても、さらにある経時条件２に達したか否かの判定が行われ（ステップＳ８）、達していなければ、作像条件調整動作は実行されない。経時条件２に達した場合であっても、前回の作像条件調整動作の実行時から環境条件が大きく変動した場合のみ（ステップＳ９でＹＥＳ）、作像条件調整動作を実行する（ステップＳ５１，Ｓ５２）。

本制御例３では、作像条件調整動作の実行要件に経時条件１，２及び環境条件の変化を加えることで、その時点における正確な作像条件を設定できるとともに、より正確な補正テーブルを効率よく得ることができる。例えば、経時条件１とは、電源のオン／オフであり、経時条件２とは累積プリント枚数である。

（他の実施例）
なお、本発明に係る画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。

例えば、本発明は前記実施例に示したタンデム式のカラープリンタに限らず、モノクロプリンタやカラー／モノクロ複写機、ファクシミリなど種々の画像形成装置に適用することができる。

本発明に係る画像形成装置の一例であるカラープリンタを示す概略構成図である。 制御例１を示すフローチャート図である。 補正テーブルを示すチャート図である。 制御例２を示すフローチャート図である。 制御例３を示すフローチャート図である。

符号の説明

１０…カラープリンタ
１１…中間転写ベルト
１６…転写ローラ
２１…感光体ドラム
２２…帯電装置
２３…画像露光装置
２４…現像装置
２６…転写ローラ
４０…制御部
４５…トナー濃度検出センサ
４６…環境条件検出センサ

Claims (5)

1. 画像形成プロセスの一部又は全部を実行することにより、帯電装置の出力値、露光装置の出力値、現像バイアス値又は転写装置の出力値の少なくともいずれか一つを調整する作像条件調整動作を所定経時タイミングで実行するとともに、画像形成時に装置の環境条件測定結果に基づいて前記作像条件調整動作で得られた作像条件を補正する画像形成装置において、
   作像条件調整動作の実行時に得られた作像条件及びそのときの環境条件を記憶・蓄積するとともに、画像形成時の環境条件の変化に対する作像条件補正関係を作像条件調整動作時の環境条件及び作像条件の蓄積情報からの演算に基づいて修正し、画像形成時には装置の環境条件と修正された作像条件補正関係に基づいて作像条件を設定すること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記作像条件調整動作を装置の環境条件の変化に基づいて実行するか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記作像条件調整動作を、第１の所定経時タイミングで実行する一方、第２の所定経時タイミングにおいては装置の環境条件の変化に基づいて実行するか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 画像形成時に環境条件の変化に対する作像条件補正関係を修正する際に、作像条件調整動作実行時の経時条件に基づいて演算から除外する、または、演算に対する重み付けを変更することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 電子写真法による画像形成装置において、
   環境条件を測定する手段と、
   画像形成プロセスの一部又は全部を実行することにより、帯電装置の出力値、露光装置の出力値、現像バイアス値又は転写装置の出力値の少なくともいずれか一つを調整する作像条件調整動作を所定経時タイミングで実行する手段と、
   画像形成時に装置の環境条件測定結果に基づいて前記作像条件調整動作で得られた作像条件を補正する手段と、
   作像条件調整動作の実行時に得られた作像条件及びそのときの環境条件を記憶・蓄積する手段と、
   画像形成時の環境条件の変化に対する作像条件補正関係を作像条件調整動作時の環境条件及び作像条件の蓄積情報からの演算に基づいて修正する手段と、
   画像形成時には装置の環境条件と修正された作像条件補正関係に基づいて作像条件を設定する手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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