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技術 画像形成装置およびプログラム

出願人 富士ゼロックス株式会社
発明者 茂木佑真
出願日 2014年2月24日 (8年0ヶ月経過) 出願番号 2014-033060
公開日 2015年9月3日 (6年5ヶ月経過) 公開番号 2015-158585
状態 特許登録済
技術分野 電子写真における乾式現像 電子写真における制御・管理・保安
主要キーワード 工作精度 補間パラメータ スクリューオーガー 回転内 連絡口 濃度補正用画像 設定濃度 保持面側
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年9月3日)のものです。
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図面 (9)

課題

トナー像を形成する現像手段の回転に伴い発生する濃度むらをより高精度に補正できる画像形成装置等を提供する。

解決手段

回転可能な感光体ドラム11と、感光体ドラム11の表面を帯電させる帯電ロール12と、帯電ロール12により帯電した感光体ドラム11の表面を露光して静電潜像を形成する露光部13と、感光体ドラム11と対向して回転するように配され、トナーを搬送する溝部を有し、静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像ロールと、感光体ドラム11、帯電ロール12、露光部13および現像ロールを制御する制御部60と、を備え、制御部60は、現像ロールの溝部の深さに応じてトナー像の濃度を補正する制御を行うことを特徴とする画像形成装置1。

概要

背景

電子写真方式を用いた複写機プリンタ等の画像形成装置では、例えばドラム状に形成された感光体を一様に帯電し、この感光体を画像情報に基づいて制御された光で露光して感光体上に静電潜像を形成する。そして、現像装置によってこの静電潜像をトナーによる可視像トナー像)とする(以後、「現像する」と表記する)。更にこのトナー像を記録材転写し、これを定着装置によって定着して画像形成している。

特許文献1には、感光体上に測定用パターン潜像を形成する潜像形成部と、感光体表面にトナーを供給して潜像を現像する現像ローラを有する現像ユニットと、現像された測定用パターンの濃度を測定する濃度測定部と、濃度の測定結果から現像ローラの回転周期に対応する周期的な濃度ムラ成分を抽出し、抽出した濃度ムラ成分を抑制するように現像ローラ駆動用の補正信号を生成する補正信号生成部と、現像ローラ駆動用の補正信号に基づいて、現像ローラの一回転内の回転速度を補正する現像ローラ駆動補正部とを備えることを特徴とする画像形成装置が開示されている。
また特許文献2には、像担持体上に静電潜像を形成し、所定の周期で回転する現像ローラを有する現像装置で像担持体上の静電潜像を現像してトナー像とする画像形成装置において、現像ローラの回転周期に応じてプロセス条件を変化させる制御手段を備えた画像形成装置が開示されている。

概要

トナー像を形成する現像手段の回転に伴い発生する濃度むらをより高精度に補正できる画像形成装置等を提供する。回転可能な感光体ドラム11と、感光体ドラム11の表面を帯電させる帯電ロール12と、帯電ロール12により帯電した感光体ドラム11の表面を露光して静電潜像を形成する露光部13と、感光体ドラム11と対向して回転するように配され、トナーを搬送する溝部を有し、静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像ロールと、感光体ドラム11、帯電ロール12、露光部13および現像ロールを制御する制御部60と、を備え、制御部60は、現像ロールの溝部の深さに応じてトナー像の濃度を補正する制御を行うことを特徴とする画像形成装置1。

目的

請求項1の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、現像手段の溝部の深さにばらつきがある場合でもトナー像の濃度のむらが生じにくい画像形成装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

回転可能な像保持体と、前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段により帯電した前記像保持体の表面を露光して静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記像保持体と対向して回転するように配され、トナーを搬送する溝部を有し、前記静電潜像を当該トナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、前記像保持体、前記帯電手段、前記静電潜像形成手段および前記現像手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記現像手段の前記溝部の深さに応じてトナー像の濃度を補正する制御を行うことを特徴とする画像形成装置

請求項2

前記制御手段は、前記現像手段が回転する際に生ずる振れに応じてトナー像の濃度を補正する制御をさらに行うことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。

請求項3

前記制御手段は、予め定められた位置に対し、前記現像手段が回転したときの位相に応じてトナー像の濃度を補正する制御を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。

請求項4

前記現像手段は、予め定められた回転位置を検知する指標を有することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の画像形成装置。

請求項5

回転可能な像保持体と、前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段により帯電した前記像保持体の表面を露光して静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記像保持体と対向して回転するように配され、トナーを搬送する溝部を有し、前記静電潜像を当該トナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、前記現像手段の前記溝部の深さに応じてトナー像の濃度を補正するための第1の補正係数を算出する濃度補正係数算出手段と、を備え、前記現像手段は、前記濃度補正係数算出手段が算出した前記第1の補正係数に基づき補正された濃度でトナー像を形成することを特徴とする画像形成装置。

請求項6

前記濃度補正係数算出手段は、前記現像手段が回転する際に生ずる振れに応じてトナー像の濃度を補正するための第2の補正係数をさらに算出し、前記現像手段は、前記濃度補正係数算出手段が算出した前記第2の補正係数に基づき補正された濃度でトナー像を形成することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。

請求項7

コンピュータに、回転可能な像保持体を制御する機能と、前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段を制御する機能と、前記帯電手段により帯電した前記像保持体の表面を露光して静電潜像を形成する静電潜像形成手段を制御する機能と、前記像保持体と対向して回転するように配され、トナーを搬送する溝部を有し、前記静電潜像を当該トナーにより現像してトナー像を形成する現像手段を制御する機能と、を実現させ、前記像保持体を制御する機能、前記帯電手段を制御する機能、前記静電潜像形成手段を制御する機能、および前記現像手段を制御する機能の少なくとも1つは、当該現像手段の前記溝部の深さに応じてトナー像の濃度を補正する制御を行うことを特徴とするプログラム

請求項8

前記像保持体を制御する機能、前記帯電手段を制御する機能、前記静電潜像形成手段を制御する機能、および前記現像手段を制御する機能の少なくとも1つは、当該現像手段が回転する際に生ずる振れに応じてトナー像の濃度を補正する制御をさらに行うことを特徴とする請求項7に記載のプログラム。

技術分野

0001

本発明は、画像形成装置プログラムに関する。

背景技術

0002

電子写真方式を用いた複写機プリンタ等の画像形成装置では、例えばドラム状に形成された感光体を一様に帯電し、この感光体を画像情報に基づいて制御された光で露光して感光体上に静電潜像を形成する。そして、現像装置によってこの静電潜像をトナーによる可視像トナー像)とする(以後、「現像する」と表記する)。更にこのトナー像を記録材転写し、これを定着装置によって定着して画像形成している。

0003

特許文献1には、感光体上に測定用パターン潜像を形成する潜像形成部と、感光体表面にトナーを供給して潜像を現像する現像ローラを有する現像ユニットと、現像された測定用パターンの濃度を測定する濃度測定部と、濃度の測定結果から現像ローラの回転周期に対応する周期的な濃度ムラ成分を抽出し、抽出した濃度ムラ成分を抑制するように現像ローラ駆動用の補正信号を生成する補正信号生成部と、現像ローラ駆動用の補正信号に基づいて、現像ローラの一回転内の回転速度を補正する現像ローラ駆動補正部とを備えることを特徴とする画像形成装置が開示されている。
また特許文献2には、像担持体上に静電潜像を形成し、所定の周期で回転する現像ローラを有する現像装置で像担持体上の静電潜像を現像してトナー像とする画像形成装置において、現像ローラの回転周期に応じてプロセス条件を変化させる制御手段を備えた画像形成装置が開示されている。

先行技術

0004

特開2008−15269号公報
特開2000−98675号公報

発明が解決しようとする課題

0005

現像装置では一般にトナーを搬送する現像ロールを回転させることにより静電潜像を現像する。このとき現像ロールの形状が均一でなかったり偏心していたりすると、均一な現像が行われなくなり現像ロールの回転周期に対応して周期的な濃度のむらを生じてしまうことがある。
具体的には、例えば、トナーを搬送するために表面に溝を形成した現像ロールを使用する場合、振れや偏心による濃度むらと、溝部の周方向の深さばらつきによる濃度むらとが発生することがある。これらはどちらも現像ロールの回転周期で発生するという点では同じであるが、濃度むらのメカニズムとしては別のものであるので、現像ロールにおいて発生する位相振幅が異なる。また、これらの濃度むらは形成するトナー像の濃度が濃いときと薄いときとでは目立ちやすさが変化するが、この変化の度合いが異なる。このように例えば、濃度むらのメカニズムが複数存在した場合は、それらの影響が合わさったものが最終的に形成されるトナー像となるため、従来の濃度むら補正方法では補正しきれない場合がある。

課題を解決するための手段

0006

請求項1に記載の発明は、回転可能な像保持体と、前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段により帯電した前記像保持体の表面を露光して静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記像保持体と対向して回転するように配され、トナーを搬送する溝部を有し、前記静電潜像を当該トナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、前記像保持体、前記帯電手段、前記静電潜像形成手段および前記現像手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記現像手段の前記溝部の深さに応じてトナー像の濃度を補正する制御を行うことを特徴とする画像形成装置である。
請求項2に記載の発明は、前記制御手段は、前記現像手段が回転する際に生ずる振れに応じてトナー像の濃度を補正する制御をさらに行うことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置である。
請求項3に記載の発明は、前記制御手段は、予め定められた位置に対し、前記現像手段が回転したときの位相に応じてトナー像の濃度を補正する制御を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置である。
請求項4に記載の発明は、前記現像手段は、予め定められた回転位置を検知する指標を有することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の画像形成装置である。
請求項5に記載の発明は、回転可能な像保持体と、前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段により帯電した前記像保持体の表面を露光して静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記像保持体と対向して回転するように配され、トナーを搬送する溝部を有し、前記静電潜像を当該トナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、前記現像手段の前記溝部の深さに応じてトナー像の濃度を補正するための第1の補正係数を算出する濃度補正係数算出手段と、を備え、前記現像手段は、前記濃度補正係数算出手段が算出した前記第1の補正係数に基づき補正された濃度でトナー像を形成することを特徴とする画像形成装置である。
請求項6に記載の発明は、前記濃度補正係数算出手段は、前記現像手段が回転する際に生ずる振れに応じてトナー像の濃度を補正するための第2の補正係数をさらに算出し、前記現像手段は、前記濃度補正係数算出手段が算出した前記第2の補正係数に基づき補正された濃度でトナー像を形成することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置である。
請求項7に記載の発明は、コンピュータに、回転可能な像保持体を制御する機能と、前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段を制御する機能と、前記帯電手段により帯電した前記像保持体の表面を露光して静電潜像を形成する静電潜像形成手段を制御する機能と、前記像保持体と対向して回転するように配され、トナーを搬送する溝部を有し、前記静電潜像を当該トナーにより現像してトナー像を形成する現像手段を制御する機能と、を実現させ、前記像保持体を制御する機能、前記帯電手段を制御する機能、前記静電潜像形成手段を制御する機能、および前記現像手段を制御する機能の少なくとも1つは、当該現像手段の前記溝部の深さに応じてトナー像の濃度を補正する制御を行うことを特徴とするプログラムである。
請求項8に記載の発明は、前記像保持体を制御する機能、前記帯電手段を制御する機能、前記静電潜像形成手段を制御する機能、および前記現像手段を制御する機能の少なくとも1つは、当該現像手段が回転する際に生ずる振れに応じてトナー像の濃度を補正する制御をさらに行うことを特徴とする請求項7に記載のプログラムである。

発明の効果

0007

請求項1の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、現像手段の溝部の深さにばらつきがある場合でもトナー像の濃度のむらが生じにくい画像形成装置を提供することができる。
請求項2の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、現像手段が回転する際に生ずる振れも考慮してトナー像の濃度のむらを補正することができる。
請求項3の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、現像手段の回転位置に応じてトナー像の濃度のむらを補正することができる。
請求項4の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、トナー像の濃度のむらをより高精度に補正しやすくなる。
請求項5の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、現像手段の溝部の深さにばらつきがある場合でもトナー像の濃度のむらが生じにくい画像形成装置を提供することができる。
請求項6の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、現像手段が回転する際に生ずる振れも考慮してトナー像の濃度のむらを補正することができる。
請求項7の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、現像手段の溝部の深さにばらつきがある場合でもトナー像の濃度のむらが生じにくい制御をコンピュータにより行なうことができる。
請求項8の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、現像手段が回転する際に生ずる振れも考慮してトナー像の濃度のむらを補正する制御をコンピュータにより行なうことができる。

図面の簡単な説明

0008

本実施の形態の画像形成装置の概要を示す図である。
現像器の側部断面図を示している。
図2をIII方向から見た現像器の上面図を示している。
現像ロールについてさらに詳しく説明した図である。
中間転写ベルト上に形成される基準パッチの一例について説明した図である。
制御部の機能構成例を示した図である。
制御部の動作について説明したフローチャートである。
求められた補正係数の例を示した図である。

実施例

0009

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

0010

<画像形成装置の全体構成の説明>
図1は、本実施の形態の画像形成装置1の概要を示す図である。
この画像形成装置1は、例えば電子写真方式にて各色成分トナー像が形成される複数(本実施の形態では4つ)の画像形成ユニット10(具体的には10Y(イエロー)、10M(マゼンタ)、10C(シアン)、10K(ブラック))を備える。また、この画像形成装置1は、各画像形成ユニット10で形成された各色成分トナー像を順次転写一次転写)保持させる中間転写ベルト20を具備する。さらに、この画像形成装置1は、中間転写ベルト20に転写されたトナー像を用紙(記録材)Pに一括転写二次転写)させる二次転写装置30を備える。さらにまた、この画像形成装置1は、二次転写されたトナー像を用紙P上に定着させる定着装置50、および画像形成装置1の各機構部を制御する制御手段の一例である制御部60を有している。

0011

各画像形成ユニット10(10Y、10M、10C、10K)は、使用されるトナーの色を除き、同じ構成を有している。そこで、ブラックの画像形成ユニット10Kを例に説明を行う。ブラックの画像形成ユニット10Kは、図示しない感光層を有し、矢印A方向に回転可能に配設され、像を保持する像保持体の一例である感光体ドラム11を具備している。この感光体ドラム11の周囲には、帯電ロール12、露光部13、現像器14、一次転写ロール15、およびドラムクリーナ16が配設される。

0012

このうち、帯電ロール12は、感光体ドラム11の表面を帯電させる帯電手段の一例であり、感光体ドラム11に接触配置される回転体である。そして図示しない帯電電源に接続され、この帯電電源は、帯電ロール12に対し予め定められた周波数交流帯電バイアス重畳した負極性直流帯電バイアスを供給する。
露光部13は、帯電ロール12により帯電した感光体ドラム11の表面を露光して静電潜像を形成する静電潜像形成手段の一例である。露光部13は、帯電ロール12によって帯電された感光体ドラム11に、レーザ光Bmによって静電潜像を書き込む。現像器14は、対応する色成分トナー(ブラックの画像形成ユニット10Kではブラックのトナー)を収容し、このトナーによって感光体ドラム11上の静電潜像を現像する。一次転写ロール15は、感光体ドラム11上に形成されたトナー像を中間転写ベルト20に一次転写する。ドラムクリーナ16は、一次転写後の感光体ドラム11上の残留物(トナー等)を除去する。なお現像器14には予め定められた現像バイアス印加するための図示しない現像バイアス電源が、一次転写ロール15には予め定められた転写バイアスを印加するための図示しない転写バイアス電源が、それぞれ接続されている。

0013

中間転写ベルト20は、複数(本実施の形態では5つ)の支持ロールに回転可能に張架支持される。これらの支持ロールのうち、駆動ロール21は、中間転写ベルト20を張架するとともに中間転写ベルト20を駆動して矢印B方向に回転させる。また、張架ロール22および張架ロール25は、中間転写ベルト20を張架するとともに駆動ロール21によって駆動される中間転写ベルト20に従がって回転する。補正ロール23は、中間転写ベルト20を張架するとともに中間転写ベルト20の搬送方向に直交する方向の蛇行規制するステアリングロール軸方向一端部を支点として傾動自在に配設される)として機能する。さらに、バックアップロール24は、中間転写ベルト20を張架するとともに後述する二次転写装置30の構成部材として機能する。
また、中間転写ベルト20を挟んで駆動ロール21と対向する部位には、二次転写後の中間転写ベルト20上の残留物(トナー等)を除去するベルトクリーナ26が配設されている。そして、中間転写ベルト20には、読み取り手段の一例である濃度検出センサ27が対向配置されている。濃度検出センサ27は、ブラックの画像形成ユニット10Kに隣接して配置されており、中間転写ベルト20上に一次転写された各色のトナー像を読み取って、その濃度を検知する。

0014

二次転写装置30は、中間転写ベルト20のトナー像保持面側圧接配置される二次転写ロール31と、中間転写ベルト20の裏面側に配置されて二次転写ロール31の対向電極をなすバックアップロール24とを備えている。このバックアップロール24には、トナーの帯電極性同極性の二次転写バイアスを印加する給電ロール32が接触して配置されている。一方、二次転写ロール31は接地されている。

0015

また、用紙搬送系は、用紙トレイ40、搬送ロール41、レジストレーションロール42、搬送ベルト43、および排出ロール44を備える。用紙搬送系では、用紙トレイ40に積載された用紙Pを搬送ロール41にて搬送した後、レジストレーションロール42で一旦停止させ、その後予め定められたタイミングで二次転写装置30の二次転写位置へと送り込む。また、二次転写後の用紙Pを、搬送ベルト43を介して定着装置50へと搬送し、定着装置50から排出された用紙Pを排出ロール44によって機外へと送り出す。

0016

次に、この画像形成装置1の基本的な作像プロセスについて説明する。今、図示しないスタートスイッチがオン操作されると、予め定められた作像プロセスが実行される。具体的に述べると、例えばこの画像形成装置1をプリンタとして構成する場合には、PC(パーソナルコンピュータ)等、外部から入力されるデジタル画像信号メモリに一時的に蓄積する。そして、メモリに蓄積されている4色(Y(イエロー)色、M(マゼンタ)色、C(シアン)色、K(ブラック)色)のデジタル画像信号に基づいて各色のトナー像形成を行う。すなわち、各色のデジタル画像信号に応じて各画像形成ユニット10(具体的には10Y、10M、10C、10K)をそれぞれ駆動する。次に、各画像形成ユニット10では、帯電ロール12により帯電された感光体ドラム11に、露光部13によりデジタル画像信号に応じたレーザ光Bmを照射することで、静電潜像を形成する。そして、感光体ドラム11に形成された静電潜像を現像器14により現像し、各色のトナー像を形成させる。なお、この画像形成装置1を複写機として構成する場合には、図示しない原稿台にセットされる原稿スキャナで読み取り、得られた読み取り信号処理回路によりデジタル画像信号に変換した後、上記と同様にして各色のトナー像の形成を行うようにすればよい。

0017

その後、各感光体ドラム11上に形成されたトナー像は、感光体ドラム11と中間転写ベルト20とが接する一次転写位置で、一次転写ロール15によって中間転写ベルト20の表面に順次一次転写される。一方、一次転写後に感光体ドラム11上に残存するトナーは、ドラムクリーナ16によってクリーニングされる。

0018

このようにして中間転写ベルト20に一次転写されたトナー像は中間転写ベルト20上で重ね合わされ、中間転写ベルト20の回転に伴って二次転写位置へと搬送される。一方、用紙Pは予め定められたタイミングで二次転写位置へと搬送され、バックアップロール24に対して二次転写ロール31が用紙Pを挟持する。

0019

そして、二次転写位置において、二次転写ロール31とバックアップロール24との間に形成される転写電界の作用で、中間転写ベルト20上に保持されたトナー像が用紙Pに二次転写される。トナー像が転写された用紙Pは、搬送ベルト43により定着装置50へと搬送される。定着装置50では、用紙P上のトナー像が加熱・加圧定着され、その後、機外に設けられた排紙トレイ(図示せず)に送り出される。一方、二次転写後に中間転写ベルト20に残存するトナーは、ベルトクリーナ26によってクリーニングされる。

0020

<現像剤の説明>
次に、本実施の形態で用いられるトナーを含む現像剤について詳細に説明する。
本実施の形態で用いられる現像剤は、磁性を有する磁性体であるキャリアと、イエロー色、マゼンタ色、シアン色、あるいはブラック色に着色された非磁性体であるトナーとを含んでいる。また、現像剤には、感光体ドラム11(図1参照)とドラムクリーナ16(図1参照)との間に働く摩擦力を低減し、感光体ドラム11に設けられた感光層の摩耗を抑制するクリーニング助剤助剤)も含まれている。さらに、現像剤には、外添剤が予め定められた量添加されている。

0021

本実施の形態の現像剤では、キャリアとしては、例えば、平均粒径が約35μmのフェライトビーズが用いられる。また、クリーニング助剤としては、ほぼ無色透明であるステアリン酸亜鉛を用いることができる。このステアリン酸亜鉛は、トナーとは逆極性の帯電極性(本実施の形態では正極性)を有している。なお、現像剤中におけるクリーニング助剤の含有量は、例えば、約0.5%である。さらに、外添剤としては、シリカおよびチタニア等の無機微粒子が用いられる。

0022

<現像器の説明>
次に、現像器14について詳細に説明する。
図2は、現像器14の側部断面図を示しており、図3図2をIII方向から見た現像器14の上面図を示している。
現像器14は、感光体ドラム11に対向する開口部(現像用開口)を有し、かつ内部にはトナーおよびキャリアを含む現像剤(図示せず)が収容される現像ハウジング71と、この現像ハウジング71の開口部に面した箇所に配設され、感光体ドラム11と対向して回転するように配され、静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段の一例である現像ロール73とを備えている。また、現像ハウジング71内であって、感光体ドラム11からみて現像ロール73の背面下側には、感光体ドラム11の軸方向とほぼ平行に配設され、現像ロール73に現像剤を搬送する一対のスクリューオーガー74、75が設けられている。なお、以下の説明では、現像ロール73から遠い側にあるスクリューオーガー74を第1のスクリューオーガー74、現像ロール73に近い側にあるスクリューオーガー75を第2のスクリューオーガー75と呼ぶ。また、第1のスクリューオーガー74と、第2のスクリューオーガー75の間には、これら第1のスクリューオーガー74、第2のスクリューオーガー75を仕切仕切り壁71aが設けられている。この仕切り壁71aは、現像ハウジング71と一体的に形成されている。また、現像ロール73の上側には、現像ロール73と予め定められた距離をもって配設され、現像ロール73上の現像剤層厚さを規制するトリマ79が設けられている。

0023

ここで、現像ロール73は、回転可能に配設される現像スリーブ76と、現像スリーブ76の内側に固定的に配設されると共に、内部に複数の磁極が配列される磁石ロール77とを有している。現像スリーブ76は、図示しないモータにより矢印方向に回転駆動されるようになっており、感光体ドラム11と対向する現像位置において感光体ドラム11と同方向に回転するようになっている。また、現像スリーブ76は、例えばアルミニウム等の金属にて構成されており、交流を重畳した直流バイアスからなる現像バイアスを印加する図示しない現像バイアス電源が接続されている。また現像ロール73は、詳しくは後述するが、現像スリーブ76の表面に形成され、トナーを搬送する溝部を有する。

0024

磁石ロール77には、その外周面に沿って5極の磁極N1〜N3およびS1〜S2が形成されている。ここで、磁極N2(ピックアップ極)は、第2のスクリューオーガー75によって攪拌搬送される現像剤を現像スリーブ76上に吸着する機能を有している。磁極S2(トリミング極)は、現像スリーブ76の外周面に現像剤層を形成する機能を有している。また、磁極N1(搬送極)は、現像スリーブ76上に吸着された現像剤を現像スリーブ76の回転に伴って搬送する。さらに、磁極S1(現像極)は、現像スリーブ76上に吸着される現像剤を搬送すると共に、感光体ドラム11と対向する現像領域における現像剤の立ちを形成する機能を有している。そして、磁極N3(ピックオフ極)は、隣接する磁極N2(ピックアップ極)と共に反発磁界を形成し、現像スリーブ76上に吸着された現像剤を現像スリーブ76から剥離させる機能を有している。

0025

また、第1のスクリューオーガー74は、図3に示すように、回転軸74aとその外周に螺旋状に取り付けられる羽根74bとを有しており、図中右側に向けて現像剤を搬送するようになっている。一方、第2のスクリューオーガー75も、回転軸75aとその外周に螺旋状に取り付けられる羽根75bとを有しており、図中左側に向けて現像剤を搬送するようになっている。なお、第1のスクリューオーガー74の回転軸74aおよび第2のスクリューオーガー75の回転軸75aは、現像ハウジング71に回転可能に支持されており、一方の端部は現像ハウジング71よりも外部に突出して配置されている。そして、図示しない駆動機構によってこれら第1のスクリューオーガー74および第2のスクリューオーガー75が回転駆動されている。

0026

さらに、現像ハウジング71の軸方向両端側には、仕切り壁71aが存在しないことにより、第1のスクリューオーガー74と第2のスクリューオーガー75との間で現像剤を受け渡すための連絡口78(具体的には78a、78b)が設けられている。ここで、第1のスクリューオーガー74の現像剤搬送方向下流側すなわち連絡口78a側には、羽根74bよりもピッチが短く且つ羽根74bとは逆向きの羽根74cが形成されており、第1のスクリューオーガー74によって搬送されてきた現像剤を連絡口78aに向けて送り込めるようになっている。一方、第2のスクリューオーガー75の現像剤搬送方向下流側すなわち連絡口78b側には、羽根75bよりもピッチが短く且つ羽根75bとは逆向きの羽根75cが形成されており、第2のスクリューオーガー75によって搬送されてきた現像剤を連絡口78bに向けて送り込めるようになっている。

0027

そして、現像剤搬送方向下流側であって、現像剤を貯留する現像剤ボトル(図示せず)から供給される新たな現像剤を現像器14内に供給するための現像剤補給口82が形成されている。
さらに、現像剤補給口82よりも現像剤搬送方向下流側には、現像器14内で古くなった現像剤を現像器14の外部に一定の割合で排出するための現像剤排出口83が形成されている。

0028

さらに詳しくは後述するが、現像ロール73の一方の端部付近には、現像ロール73の回転位置を検知するための2つのマークが設けられる。そしてこれらのマークを読み取るマーク検知センサ80が取り付けられる。

0029

<現像器の動作の説明>
次に、現像器14の基本的な動作について説明する。
現像剤は、回転駆動される第1のスクリューオーガー74および第2のスクリューオーガー75により、現像ハウジング71内を攪拌されながら循環搬送される。この攪拌動作により、現像剤を構成するキャリアおよびトナーは互いに摩擦され、トナーは摩擦により負極性に帯電する。また、キャリアやクリーニング助剤は摩擦により正極性に帯電する。そして、攪拌搬送される現像剤が現像ロール73との対向部に搬送されると、磁石ロール77に設けられた磁極N1の磁力により、現像剤の一部が現像ロール73側に転移し、回転駆動される現像スリーブ76の回転に伴って搬送されていく。

0030

また現像スリーブ76により搬送される現像剤層がトリマ79を通過する際に、現像剤層の厚さは予め定められた厚さに規制され、予め定められた搬送量となって感光体ドラム11と対向する現像ハウジング71の開口部に運ばれる。なお、トリマ79の部分を通過できなかった現像剤は、重力によって現像ハウジング71内に戻される。

0031

現像ロール73の表面にある現像スリーブ76には、現像スリーブ76を予め定められた電位にする図示しない現像バイアス電源が接続されている。そして現像バイアス電源は、予め定められた現像バイアスを印加する。これにより、感光体ドラム11と最近接する現像領域において、現像スリーブ76上の現像剤層より感光体ドラム11上の潜像形成領域にトナーが転移し、静電潜像を現像して可視像化する。

0032

その後、現像ハウジング71の開口部を通過し現像を終了した現像剤層は現像スリーブ76上に保持された状態でさらに搬送される。そして、現像スリーブ76上の現像剤層は、磁極N3、N2間に形成される反発磁界によって現像ロール73から離脱して現像ハウジング71内に落下し、再び第1のスクリューオーガー74および第2のスクリューオーガー75によって攪拌搬送され、次の現像を待つこととなる。

0033

<現像ロールの説明>
図4は、現像ロール73についてさらに詳しく説明した図である。
図示するように現像ロール73は、上述した現像スリーブ76と、現像ロール73を回転させるための回転軸73aと、現像スリーブ76に回転軸73a方向に形成される溝部76aとを備える。

0034

ここで現像ロール73の回転周期に同期してトナー像の濃度にむらが生じることがある。つまり現像ロール73が1回転するときに、トナー像の濃度が濃くなるときと薄くなるときとがあり、この現象が現像ロール73が回転する毎に繰り返される。

0035

この現象が生じる第1の原因として、現像ロール73の回転の振れが挙げられる。
具体的には、現像ロール73は、回転軸73aを中心に一様には回転せず、例えば偏心が生じ、これによりわずかに振れを生じつつ回転することがある。そして現像ロール73の回転に振れが生ずると、トナー像の濃度にむらが生じる。

0036

またこの現象が生じる第2の原因として、現像スリーブ76に形成された溝部76aの深さのばらつきが挙げられる。
具体的には、現像スリーブ76に形成された溝部76aは、工作精度のばらつき等により、その深さが比較的深い箇所と比較的浅い箇所が生じる。このように溝部76aの深さにばらつきが生じると、トナー像の濃度にむらが生じる。
なお、第1の原因である振れはトナー像の濃度が高いときに、第2の原因である溝部の深さのばらつきはトナー像の濃度が低いときに特に顕著な濃度むらを発生させる。

0037

そこで本実施の形態では、トナー像の濃度にむらが生じることを抑制するため、まず図4に示すように現像ロール73の一方の端部に回転方向において溝部76aが最も深く形成される箇所に対応した位置に配される第1のマーク73bを設ける。さらに現像ロール73の一方の端部に回転方向において現像ロール73の振れが最も大きくなる位置に配される第2のマーク73cを設ける。そしてこの第1のマーク73bと第2のマーク73cを利用し、トナー像の濃度にむらが生じる箇所を検知する。そしてそれに対応して制御部60でトナー像の濃度にむらを抑制する制御を行う。この第1のマーク73bと第2のマーク73cは、本実施の形態では、予め定められた回転位置を検知する指標として機能する。第1のマーク73bと第2のマーク73cは、現像ロール73の製造時に回転の振れや溝部76aの深さを検査し、その検査データに基づき設けることができる。
以下、トナー像の濃度にむらが生じることを抑制する制御についてさらに詳しく説明を行う。

0038

<トナー像の濃度むらを抑制する制御の説明>
本実施の形態では、現像ロール73の回転に伴い発生する濃度むらについて、各画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Kで濃度むら検知用の基準パッチ(濃度補正用画像濃度補正用トナー像)を作成し、これを利用して各色成分毎にトナー像の濃度むらの検知を行う。具体的には、濃度むら検知用の各色の基準パッチをまず中間転写ベルト20上に転写する。そして中間転写ベルト20上に転写された各色の基準パッチの濃度を濃度検出センサ27で読み取り、制御部60が、得られた読み取り結果に基づいて各色成分トナー像の濃度むらを検知する。

0039

図5は、中間転写ベルト20上に形成される基準パッチの一例について説明した図である。
図5に示す基準パッチSは、Y色、M色、C色、K色毎に作成されるトナー像であり、例えば、2つずつ作成される。これら2つの基準パッチSは、設定濃度がそれぞれ異なる。この設定濃度としては、例えば、20%、80%の濃度が選択される。本実施の形態でこの設定濃度は、上述した濃度むらが最も大きくなりやすい濃度として設定されている。つまり溝部76aの深さのばらつきは濃度が低いときに濃度むらに対する影響が大きいので、基準パッチSは濃度が低いときの代表値として20%の濃度を選択する。そして、現像ロール73の振れは濃度が高いときに濃度むらに対する影響が大きいので、基準パッチSは濃度が高いときの代表値として80%の濃度を選択する。

0040

これらの基準パッチSは、それぞれ現像ロール73が1周する間の濃度の変化を検知できる大きさで形成されている。即ち、中間転写ベルト20の移動方向において基準パッチSの長さは、少なくとも現像ロール73の1周分の長さ以上となっている。そして基準パッチSは、予め定められた間隔で一列に形成され、中間転写ベルト20の回転に従い移動する。そしてそれぞれの基準パッチSが、濃度検出センサ27の位置に達したときに濃度検出センサ27によりその濃度が読み取られる。

0041

濃度検出センサ27は、例えば、中間転写ベルト20のトナー像保持面をLEDにより光を照射し、フォトダイオード受光する構成となっている。フォトダイオードは受光量に応じた電圧を出力する。基準パッチSがフォトダイオードの検出範囲に達すると反射光量が変化するため、フォトダイオードの出力電圧の変化を読み取れば濃度を検知できる。

0042

そして制御部60では、得られた基準パッチSの濃度のデータに基づき、現像ロール73の回転に伴い発生する濃度むらの位相および振幅を検知し、そしてこの濃度むらを補正するため補正係数を算出する。

0043

<制御部の説明>
以下、この動作を実現する制御部60について説明を行う。
図6は、制御部60の機能構成例を示した図である。なお図6では、制御部60が有する種々の機能のうち本実施の形態に関係するものを選択して図示している。
図示するように制御部60は、濃度むらを検知するための基準パッチを選択する基準パッチ選択部61と、基準パッチの画像データを記憶する画像データ記憶部62と、基準パッチの画像データを送信する画像データ送信部63と、基準パッチの画像の濃度を読み取る濃度検出センサ27から濃度データを取得する濃度データ取得部64と、マーク検知センサ80から第1のマーク73bと第2のマーク73cの位置を取得するマーク位置取得部65と、濃度データと現像ロール73の回転位置からトナー像の濃度を補正するための補正係数を算出する濃度補正係数算出手段の一例である濃度補正係数算出部66と、算出された補正係数を記憶する濃度補正係数記憶部67と、この補正係数に基づき実際に画像形成を行うときのトナー像の濃度を制御する濃度制御部68とを備える。

0044

図7は、制御部60の動作について説明したフローチャートである。以下、図6および図7を使用して制御部60の動作について説明を行う。

0045

基準パッチ選択部61は、図5で説明したような基準パッチSの画像データをそれぞれ選択する(ステップ101)。そして基準パッチ選択部61は、その画像データを画像データ記憶部62から読み出す(ステップ102)。

0046

画像データ送信部63は、画像データを図示しない露光制御部に送信する(ステップ103)。露光制御部は露光部13によりこの画像データに基づいたレーザ光Bmを感光体ドラム11に照射することで、静電潜像を形成する。この静電潜像を現像器14で現像し基準パッチSのトナー像が形成される。そしてこの基準パッチSのトナー像は、中間転写ベルト20に転写され、中間転写ベルト20上に形成される(ステップ104)。さらに基準パッチSのトナー像は、上述したように濃度検出センサ27にて読み取られる(ステップ105)。

0047

濃度データ取得部64は、濃度検出センサ27から送られた濃度データを取得する(ステップ106)。
一方、マーク位置取得部65は、マーク検知センサ80から第1のマーク73bと第2のマーク73cの位置を取得する(ステップ107)。

0048

濃度補正係数算出部66は、濃度検出センサ27から送られた濃度データとマーク検知センサ80から送られた第1のマーク73bと第2のマーク73cの位置を基に、現像ロール73の回転に伴い発生する濃度むらを補正するための補正係数を算出する(ステップ108)。

0049

具体的には、濃度補正係数算出部66は、基準パッチSとして20%の濃度の場合について、溝部76aが最も深く形成されるときの現像ロール73の回転位置の濃度データと他の回転位置における濃度データから、濃度むらを補正するための補正係数を算出する。
溝部76aが最も深く形成されるときの現像ロール73の回転位置は、第1のマーク73bの位置であるので、この第1のマーク73bの位置を基準にし、トナー像の濃度が20%のときについて、現像ロール73の種々の回転位置に対する補正係数を求めることができる。
基準パッチSの濃度が20%の場合は、上述の通り溝部76aの深さに起因して発生する濃度むらが最も発生しやすい濃度であるが、他の濃度については、予め補間パラメータを決めておき、これにより補正係数を求める。
以上の処理により、現像ロール73の回転に従い、溝部76aの深さに起因して発生する濃度むらを補正するための補正係数(第1の補正係数)を求めることができる。この第1の補正係数は、溝部76aの深さに応じて定まるものとなる。

0050

一方、濃度補正係数算出部66は、基準パッチSとして80%の濃度の場合について、現像ロール73の振れが最も大きいときの現像ロール73の回転位置の濃度データと他の回転位置における濃度データから、濃度むらを補正するための補正係数を算出する。
現像ロール73の振れが最も大きいときの現像ロール73の回転位置は、第2のマーク73cの位置であるので、この第2のマーク73cの位置を基準にし、トナー像の濃度が80%のときについて、現像ロール73の種々の回転位置に対する補正係数を求めることができる。
基準パッチSの濃度が80%の場合は、現像ロール73の振れに起因して発生する濃度むらが最も発生しやすい濃度であるが、他の濃度については、予め補間パラメータを決めておき、これにより補正係数を求める。
以上の処理により、現像ロール73の回転に従い、現像ロール73の振れに起因して発生する濃度むらを補正するための補正係数(第2の補正係数)を求めることができる。この第2の補正係数は、現像ロール73が回転する際に生じる振れに応じて定まるものとなる。

0051

図8は、以上の処理により求められた補正係数の例を示した図である。
図8において、横軸は濃度を表し、縦軸は、補正係数を表す。そして図8では、溝部76aの深さに起因して発生する濃度むらに対する補正係数(第1の補正係数)を実線で示し、現像ロール73の振れに起因して発生する濃度むらに対する補正係数(第2の補正係数)を点線で示している。実際には、濃度むらを補正するための補正係数は、この両者の合計となる。
図示するように溝部76aの深さに起因して発生する濃度むらの補正係数は、濃度が20%のときにピークを有し、現像ロール73の振れに起因して発生する濃度むらの補正係数は、濃度が80%のときにピークを有する。

0052

図6および図7戻り、算出された補正係数は、濃度補正係数記憶部67にて記憶される(ステップ109)。
そして実際に画像形成を行うときには、濃度制御部68が、この補正係数に基づきトナー像の濃度を制御する(ステップ110)。具体的には、例えば、画像データの各ピクセルに対し、濃度制御部68が、補正係数に基づきY色、M色、C色、K色毎にトナー像の濃度を算出し、画像データ上の各ピクセル毎の濃度を変更していく。また、Y色、M色、C色、K色のそれぞれの現像器14毎に算出された濃度に合わせて現像ロール73の回転速度を制御し、これによりトナー像の濃度を制御してもよい。
なお他にも感光体ドラム11の回転速度を変化させてもよい。さらに帯電ロール12に印加するバイアスの電圧や現像ロール73に印加する現像バイアスの電圧を制御したり、露光部13から出力されるレーザ光Bmの光量を変化させてもよい。

0053

なお図8に例示した補正係数は、1つの色についての場合であり、実際には、Y色、M色、C色、K色毎に作成される。また補正係数は、現像ロール73の回転位置(位相)によっても変動する。そのため制御部60は、予め定められた位置である第1のマーク73bや第2のマーク73cの位置に対し、現像ロール73が回転したときの位相に応じてトナー像の濃度を補正する制御を行う。

0054

以上説明したように本実施の形態では、制御部60は、現像ロール73の溝部76aの深さに応じてトナー像の濃度を補正する制御を行う。また制御部60は、現像ロール73が回転する際に生ずる振れに応じてトナー像の濃度を補正する制御をさらに行う。
この構成を採ることで、現像ロール73の回転に伴い発生する濃度むらをより高精度に補正することができる。そしてより画質に優れた画像を形成することができる。

0055

なお以上詳述した例では、基準パッチSを中間転写ベルト20に形成し、この濃度を濃度検出センサ27により読み取っていたが、これに限られるものではない。例えば、基準パッチSのトナー像を用紙Pに定着後に、その画像を画像読み取りセンサ等により読み取り、これにより濃度データを取得してもよい。

0056

また以上詳述した例では、第1のマーク73bと第2のマーク73cを設け、マーク検知センサ80によりこの位置を読み取っていたが、第1のマーク73bと第2のマーク73cは、必ずしも必要ではなく、現像ロール73の回転位置を検知する他の手段を用いてもよい。例えば、現像ロール73を回転させるのにステッピングモータを用い、このステッピングモータの位相により、現像ロール73の位相を求めてもよい。

0057

さらに以上詳述した例では、基準パッチSの濃度は、20%の場合と80%の場合の2種類であったが、これに限られるものではなく、さらに他の濃度を設定してもよい。例えば、基準パッチSの濃度として、20%、40%、60%、80%の4種類を設定し、この濃度で基準パッチSを形成し、補正係数を求めてもよい。これによりトナー像の濃度と濃度むらとの関係についても明らかとなる。つまりトナー像の濃度に関連して濃度むらの大きさが変化するような場合についても濃度むらの補正を行うことができる。そのため濃度むらをより高精度に補正することができる。

0058

またさらに以上詳述した例では、現像ロール73の回転方向、即ち、副走査方向における濃度むらの補正を行っていたが、濃度検出センサ27で主走査方向についてもトナー像の濃度を読み取り、主走査方向における濃度むらの補正をさらに行ってもよい。この場合、基準パッチSは、図5で例示したものに対し、主走査方向に大きく広がったものとなり、濃度検出センサ27も主走査方向の複数の位置でトナー像の濃度を読み取れることが必要となる。主走査方向で複数の異なる補正係数を得た場合の補正は、たとえば露光量を主走査方向で異なるように制御したり、主走査方向の複数の異なる補正係数に応じて形成する画像データの濃度に変更を加えることにより行う。

0059

<プログラムの説明>
なお図6および図7で説明を行なった制御部60が行なう処理は、ソフトウェアハードウェア資源とが協働することにより実現される。即ち、制御部60に設けられた制御用コンピュータ内部の図示しないCPUが、制御部60の各機能を実現するプログラムを実行し、上述した制御を行なうことで、これらの各機能を実現させる。

0060

よって図6および図7で説明を行なった制御部60が行なう処理は、コンピュータに、回転可能な感光体ドラム11を制御する機能と、感光体ドラム11の表面を帯電させる帯電ロール12を制御する機能と、帯電ロール12により帯電した感光体ドラム11の表面を露光して静電潜像を形成する露光部13を制御する機能と、感光体ドラム11と対向して回転するように配され、トナーを保持する溝部76aを有し、静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像ロール73を制御する機能と、を実現させ、感光体ドラム11を制御する機能、帯電ロール12を制御する機能、露光部13を制御する機能、および現像ロール73を制御する機能の少なくとも1つは、現像ロール73の溝部76aの深さに応じてトナー像の濃度を補正する制御を行うことを特徴とするプログラムとして捉えることができる。

0061

更にこのプログラムは、感光体ドラム11を制御する機能、帯電ロール12を制御する機能、露光部13を制御する機能、および現像ロール73を制御する機能の少なくとも1つは、現像ロール73が回転する際に生ずる振れに応じてトナー像の濃度を補正する制御をさらに行うものであるとして捉えることができる。

0062

1…画像形成装置、11…感光体ドラム、12…帯電ロール、13…露光部、14…現像器、15…一次転写ロール、50…定着部、60…制御部、73…現像ロール、73b…第1のマーク、73c…第2のマーク、76…現像スリーブ、76a…溝部、P…用紙

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