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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−5279(P2001−5279A)
公開日 平成13年1月12日(2001.1.12)
出願番号 特願平11−173611
出願日 平成11年6月21日(1999.6.21)
代理人
発明者 標 伊智郎
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上の潜像をトナーとキャリアから成る二成分現像剤で現像する現像装置と、該現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、前記現像装置内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、前記像担持体上に検出用基準潜像を形成し、前記現像装置により現像して得られる検出用基準画像の濃度を検知する基準画像濃度検知手段と、前記検出用基準画像に対する該基準画像濃度検知手段の検知値が所定の目標値となるように、検知値に基づいてトナー濃度目標値を補正するトナー濃度目標値補正手段を有し、連続作像枚数が所定枚数未満である場合は、前記基準画像濃度検知手段の検知値に基づいて前記トナー補給装置を制御し、連続作像枚数が所定枚数以上である場合は、前記トナー濃度検知手段の検知値と前記トナー濃度目標値との比較結果に基づいて前記トナー補給装置を制御するトナー補給制御手段とを有する画像形成装置において、前記基準画像濃度検知手段の検知値に基づいてトナー補給を制御している時に、前記トナー濃度検知手段による検知値がトナー濃度目標値よりも低いと検知された場合には、前記トナー濃度検知手段の検知値に応じてトナー補給を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】 前記トナー濃度目標値に下限値を設け、連続作像枚数が所定枚数未満であり、前記トナー濃度検知手段による検知値がトナー濃度目標値の下限値になった場合は、トナー補給制御の条件を変化させることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等、電子写真方式を用い、トナーとキャリアから成る二成分現像剤によって画像形成を行う画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電子写真方式を用いる画像形成装置には、トナーとキャリアとから成る二成分現像剤によって現像を行う二成分現像装置が広く用いられている。一般に、二成分現像方法では、トナー粒子と磁性体から成るキャリア粒子とを機械的に攪拌することにより、トナー粒子とキャリア粒子とを互いに逆の極性に帯電させる。これらの粒子は、静電気的付着力により一体となっているが、感光体上の静電潜像に接近すると、トナー粒子とキャリア粒子とが引き合う静電気力よりも強い静電気力によって、トナー粒子が静電潜像側へ引かれ、潜像が可視像化される。この時、トナー濃度は形成される画像に大きな影響を与える。トナー濃度が低い場合、画像濃度の低下を引き起こす。逆に、トナー濃度が高い場合は、画像濃度が高くなると同時に地肌汚れが発生しやすくなる。また、現像を行うと、トナーのみが感光体に転移して消費され、キャリアは現像装置内にとどまるため、消費された分のトナーを新たに補給して現像装置内のトナー濃度を一定に保つ必要がある。
【0003】二成分現像装置によるトナー濃度制御方式としては、画像濃度検知手段としての反射型センサーによる方法及びトナー濃度検知手段としてトナー濃度センサーを用いる方法が知られている。反射型センサーによる方法は、像担持体上に作成した基準パターン像の濃度を基準の画像濃度検知手段としての反射型センサー(以下Pセンサーという)で検知し、この検知値に応じてトナー補給の制御を行うものであるが、転写方式が像担持体に接触する場合には、作像中に基準パターンを作れないために、連続コピー時にトナー像が安定しなくなるという問題がある。また、トナー濃度センサーを用いる方法は、現像装置内の現像剤における見かけの透磁率の変化を検出するトナー濃度センサー(以下Tセンサーという)の検知値に応じてトナー補給の制御を行うものであるが、この方法では、現像剤の劣化や環境変動、あるいは現像剤や機械ごとの現像条件のバラツキによる現像能力の変化に追従できないという問題がある。そこで、上記の二つの方法を組み合わせることで互いの問題点を補うようにしたトナー補給制御方式が行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の従来の方法には次のような問題点がある。反射型センサーとトナー濃度センサーの二つを組み合わせる方式では、現像剤のキャリアの種類によっては、放置時に低下したTセンサーの出力が再び安定するまでに時間がかかるため、連続コピー時と間欠コピー時とでトナー制御レベルに差が生じたり、間欠コピーを行った後に連続コピーを行うと、トナー濃度が上昇して地汚れが発生してしまうなどの不具合があった。本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、現像装置内のトナー濃度を常時一定に保ち、画像面積率の高い印字に対しても画像濃度の低下が無く、常に良好な画質で画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上の潜像をトナーとキャリアから成る二成分現像剤で現像する現像装置と、該現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、前記現像装置内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、前記像担持体上に検出用基準潜像を形成し、前記現像装置により現像して得られる検出用基準画像の濃度を検知する基準画像濃度検知手段と、前記検出用基準画像に対する該基準画像濃度検知手段の検知値が所定の目標値となるように、検知値に基づいてトナー濃度目標値を補正するトナー濃度目標値補正手段を有し、 連続作像枚数が所定枚数未満である場合は、前記基準画像濃度検知手段の検知値に基づいて前記トナー補給装置を制御し、 連続作像枚数が所定枚数以上である場合は、前記トナー濃度検知手段の検知値と前記トナー濃度目標値との比較結果に基づいて前記トナー補給装置を制御するトナー補給制御手段とを有する画像形成装置において、 前記基準画像濃度検知手段の検知値に基づいてトナー補給を制御している時に、前記トナー濃度検知手段による検知値がトナー濃度目標値よりも低いと検知された場合には、前記トナー濃度検知手段の検知値に応じてトナー補給を制御する画像形成装置を提供する。
【0006】請求項2に記載の発明は、前記トナー濃度目標値に下限値を設け、 連続作像枚数が所定枚数未満であり、前記トナー濃度検知手段によるトナー濃度が前記トナー濃度目標値の下限値になった場合は、トナー補給制御の条件を変化させる請求項1に記載の画像形成装置を提供する。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の画像形成装置の実施形態について図に基づいて説明する。
(第1の実施形態)図1は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。この画像形成装置は、潜像担持体であるOPC感光体ドラム1を中央に備え、感光体ドラム1の周囲に感光体ドラム1の表面を一様に帯電する帯電装置2、一様に帯電処理された感光体ドラム1の表面に露光を行い、潜像を形成する露光手段3、感光体ドラム1上に形成された潜像に帯電したトナーを付着させることでトナー像を形成する現像装置4、感光体ドラム1上に形成された基準パターンの画像濃度を計測する反射型センサー5、感光体ドラム1上に形成されたトナー像を転写ローラ等で記録紙Pに転写する転写装置6、トナー像転写後に感光体ドラム1上の潜像電荷を光により除電する除電装置7及びトナー転写後に感光体ドラム1上に残留するトナーをブレードなどで除去するクリーニング装置8が順次配設されている。また、感光体ドラム1と転写装置6が対向する位置には、図示しない搬送ローラによって搬送されてきた記録紙Pが挿入され、定着装置9側へ搬送される。
【0008】上記感光体ドラム1は、アルミニウム製のドラム基体の表面に下引層、電荷発生層及び電荷輸送層が順次積層された構造を有し、矢印の方向に回転するように支持されている。反射型センサー5は、現像領域に対し、感光体ドラム1の回転下流側に配設され、図示しないA/D変換器を介して制御手段としてのマイクロコンピュータの入出力インターフェイスに接続されている。上記露光手段3は、例えば、レーザビームを発生する半導体レーザ素子、半導体レーザ素子から発生されるレーザビームを画像データに応じてオン/オフするレーザ駆動装置、画像階調データに応じてレーザビームが照射される時間を変化させるための階調データバッファ回路、レーザから出力されるレーザビームの出力の変化を監視する光検出器、レーザビームを感光体ドラム1が回転する方向と直交する方向に偏光させるためのポリゴンミラー等により構成される。
【0009】上記現像装置4は、現像ハウジング10内に収容され、感光体ドラム1と対向する位置に設けられた現像ハウジング10の開口部の位置に現像剤担持体11が配設されている。現像剤担持体11は、円柱状に形成され、内部に複数の磁石を有し、固定支持されたマグネットローラ11aと、マグネットローラ11aの周面上に設けられ、感光体ドラム1の回転方向と逆の方向に回転するように支持された非磁性現像スリーブ11bとから成り、現像スリーブ11bには、現像バイアス電源から現像バイアスが印加される。現像剤担持体11周囲の、感光体ドラム1と対向する部位(現像領域)の上流側には層規制部材12が配設されている。現像ハウジング10内の現像領域の上流側には、2つの現像剤攪拌搬送部材13が現像剤担持体11の長手方向に平行に設けられており、図示しない現像剤補給口から補給された現像剤を攪拌しながら現像剤担持体11側へ搬送する。また、この現像装置4の現像ハウジング10の側面には、トナー濃度センサーである透磁率センサー14が備えられており、図示しないA/D変換器を介して制御手段であるマイクロコンピュータの入出力インターフェイスに接続されている。このような構成により、現像剤攪拌搬送部材13でトナーとキャリアとから成る現像剤を混合攪拌しながら現像スリーブ11b上に供給すると共に、透磁率センサー14で現像剤のトナー濃度を検出する。
【0010】次に、上記の画像形成装置の動作である画像形成プロセスについて説明する。まず、感光体ドラム1の表面が帯電装置2によって均一に帯電された後、露光手段3からの露光により、画像部に電荷を残した静電潜像が形成される。このようにして感光体ドラム1上に形成された静電潜像が感光体ドラム1の回転に伴って現像剤担持体4と対向する現像領域に移動する。一方、現像装置4内には、粒径7.5μmの非磁性負帯電性トナーと粒径50μmのキャリアとから成る現像剤が収容されており、この現像剤は現像剤攪拌搬送部材13により攪拌されながら現像剤担持体11側へ搬送され、現像バイアス電源から現像バイアスが印加された現像スリーブ11bの表面に担持され、現像スリーブ11bの回転と共に層規制部材12との対向位置に搬送され、この部位を通過する時に一定の層厚の現像剤層が形成される。そして、さらに現像剤担持体11が回転して現像領域に搬送され、感光体ドラム1上の静電潜像の現像が行われる。
【0011】さらに、上記の画像形成装置における画像濃度制御について説明する。本実施形態の画像濃度制御は、透磁率センサー14と反射型センサー5により行う。反射型センサー5は発光素子と受光素子より構成されている。反射型センサー5による検知は、感光体ドラム1上の画像領域外に例えば3cm×3cm程度の大きさの光学系による基準パターンを作像し、現像してこの基準パターンの反射濃度を検知する。図2に感光体ドラム1上のトナー付着量と反射型センサーの出力との関係を示す。このパターンは条件変化に対して敏感に反応するため、ハーフトーンなどの中間調が望ましいが、黒ベタ画像でも制御可能である。本実施形態では、画像形成ごとに現像装置4内のトナー濃度を透磁率センサー14によって検出し、この透磁率センサー14の出力Vtと後述するトナー濃度センサー目標値Vrefとを比較してトナー濃度制御を行うものである。
【0012】図4に、反射型センサー(Pセンサー)と透磁率センサー(Tセンサー)を併用してトナー濃度センサー目標値Vrefを決定する方法を示す。図中、VtpはTセンサー値を表す。 図4に示すように、前回Pセンサー検知からの積算コピー枚数が10枚以上となった場合、コピー動作(job)終了後にPパターンを作成して検知を行い、表1aに基づいて、Pセンサー検知値Vsp/VsgからTセンサー補正値ΔVrefを決定する。但し、1ビット=0.0196Vとする。
(表1)

また、Tセンサー目標値Vrefの更新は、次式に従って行う。
Vref=Vtp+ΔVrefここで、Vref<1.5(下限値)の場合はVref=1.5として更新し、Vref>1.5の場合はそのまま上式の演算値をVrefとして更新する。
【0013】本実施形態の画像濃度制御は、図3のように行われる。コピー枚数が8枚以下であり、Tセンサー出力Vt>Vrefの場合はTセンサー制御を行い、これ以外の場合には、従来通りPセンサー制御を行う。これにより、画像面積率の高い原稿のコピーを行っても画像濃度が低下することはない。
【0014】図6に、従来の画像形成装置による画像濃度制御を示す。図6に示すように、この画像形成装置では、コピー枚数が8枚以下の場合にはPセンサーの検知値に応じてトナーの補給を行うため、Tセンサー出力が低く、コピー枚数が少ないjob時にも濃度低下が発生しない。しかし、前回のPセンサー検知で検知値が目標値よりも高いと検知された場合には、画像面積率の高い原稿のコピーを行ってもトナーが補給されず、画像濃度が低下するという問題が生じる。
【0015】(第2の実施形態)次に、請求項2に記載の画像形成装置の一実施形態について説明する。この画像形成装置では、画像濃度制御におけるTセンサー目標値に下限を設け、この下限値を1.5Vに設定している。図5にこの画像形成装置による画像濃度制御を示す。コピー枚数が所定枚数以内であり、Vt>Vrefの場合は、第1の実施形態と同様にTセンサー制御を行う。Vt<Vrefの場合は、前回のPセンサー検知により決定したVrefがTセンサー目標値の下限値1.5Vであれば、画素カウント補給とする。画素カウント補給は、描き込んだ画素数に応じてトナー補給を行う補給方式である。Vrefが下限値の場合、Vsp/Vsg>0.1(薄い)であることが多い。このため、従来の方式では、1job当たりのコピー枚数が少なく、Pセンサー補給が続く場合には、Vrefに下限値を設けてもトナーが補給され、トナー濃度の上昇と共に地汚れの発生という不具合が生じていた。これに対し、本実施形態では、Vrefが下限値の場合にTセンサーやPセンサーの値に依らず、画素カウント補給を行うため、トナー濃度の過度の上昇及び低下、あるいは地汚れの発生が防止され、濃度低下のない安定した画像を維持することができる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成装置は、以下のような効果を有する。請求項1に記載の画像形成装置では、基準画像濃度検知手段の検知値に基づくトナー補給の制御時に、トナー濃度検知手段の検知値と目標トナー濃度の比較を行い、トナー濃度検知手段の検知値が目標トナー濃度よりも薄いと判断された場合にはトナー補給を制御する。これにより、画像面積率の高い原稿のコピーを行った場合にも、画像濃度の低下を防止し、常に良好な画質を保つことができる。また、請求項2に記載の画像形成装置では、トナー濃度目標値に下限を設け、トナー濃度検知手段の検知値がトナー濃度目標値の下限になった場合には、連続した作像が所定枚数未満である場合のトナー補給制御の条件を変化させることにより、トナー濃度の過度の上昇及び低下、あるいは地汚れの発生を防止し、これによりVrefが下限値であっても濃度低下のない良好な画像を維持することができる。




 

 


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