JP2000206744A

JP2000206744A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2000206744A
Application number: JP11009423A
Authority: JP
Inventors: Junichi Hama; 順一浜
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 1999-01-18
Publication date: 2000-07-28

Abstract

(57)【要約】【目的】現像装置で現像する前段階でトナーの消費量
を正確に検出し、画像欠陥を未然に防止する。【構成】像担持体１１を帯電する帯電装置１２と、こ
の帯電装置により帯電された像担持体に対し、入力され
たデジタル画像に基づいて像露光する露光装置１３と、
この露光装置による像露光に基づいて像担持体上に形成
された静電潜像に対して現像剤を用いて現像する現像装
置１４とを有し、この露光装置における点灯量を検出す
る点灯量検出手段３１と、この点灯量検出手段による検
出結果から現像剤の消費量を検出する消費量検出手段３
２、３３と、消費量検出手段による検出値に基づいて前
記像担持体における非画像形成領域にて現像剤を強制排
出させる強制排出手段３４、３５、３６により、事前に
トナー消費量を把握して画像欠陥を未然に防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタあるいは
電子写真複写機、ファクシミリ等に使用する画像形成装
置に係り、特に、デジタル画像情報に基づいて静電潜像
を形成し、現像装置によってこの静電潜像を可視像化す
る画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータやファク
シミリの普及に伴い、デジタル画像を出力する機会がめ
ざましく増加している。例えば、電子写真方式を用いた
画像形成装置にあっても、デジタル画像の出力要求が高
まり、更に画像処理装置における出力の高解像度化や、
より鮮明なカラー画像の出力要求に伴って、画質の向上
や画質の安定性を維持する要求が急激に高まってきてい
る。

【０００３】ここで、電子写真方式を用いた画像形成装
置にあっては静電潜像を現像し、画像形成材料上に転写
する工程を有するが、この現像性や転写性が低下すると
画質欠陥を生じさせ画質の安定性を阻害してしまう。す
なわち、形成すべき画像におけるページあたりの印字
量、いわゆる画像の像密度が少ない原稿に対して画像出
力要求が連続した場合には、現像器内にトナーが長時間
滞留し、更に滞留したトナーは静電吸着力が変化し、像
担持体との適切な吸着が得られなくなる。特に、トナー
と磁性キャリアとからなる二成分現像剤を有する現像方
式においては、現像器が作動している割にトナーの消費
量が少なくなる結果、長時間に亘って滞留したトナーが
必要以上に磁性キャリアと攪拌され、予め表面に外添さ
れた物質に変化が生じ、転写不良やカブリといった画質
不良が生じてしまうという問題があった。

【０００４】そこで、これらの問題点を解決するものと
して、特開平３−５４５８２号公報では、現像剤を強制
的に消費して現像剤を現像器から除去することで、感光
体上に現像濃度の安定した画像を形成する技術が提案さ
れている。詳述すると、この公報では、感光体上の所定
の面積を有する基準パッチの現像濃度をトナーセンサに
て検知し、これが標準濃度より低い場合に非画像領域に
暗部電位を形成して強制現像させるもの、また、画像光
により感光体の表面に形成される静電潜像電位を測定す
る電位センサを設けて暗部電位を制御して強制現像させ
るもの、また、現像器にトナーの残量検知手段を設けて
信号の頻度により制御するもの、さらに、原稿の反射光
量を検知して画像比率を代用する提案がなされている。

【発明が解決しようとする課題】

【０００５】しかしながら、上記公報記載の技術を採用
した態様では、以下のような技術的課題が解決されてい
ない。すなわち、基準パッチの現像濃度を検知する方式
は、あくまでも現像器における現像性が低下した後に検
知するものであって、画質トラブルの未然防止を図れる
ものではなく、現像性の低下を検知した後に修復するま
でに数プリントを要し、その間の画質改善が全く図れな
いといった技術的課題がある。

【０００６】また、感光体表面に形成される静電潜像電
位を電位センサにて測定する方式では、ある一定のレベ
ルまでは画質トラブルの未然防止は図れるものの、トナ
ー消費量をあくまでも間接的な指標である静電潜像電位
に置き換えて測定しているために、検出精度が劣り、十
分な画質改善効果を得ることが難しく、更に不必要なト
ナーを強制排出してしまうといった新たな問題が生じ
る。

【０００７】また、現像器にトナーの残量検知手段を設
けて信号の頻度により制御する技術については、検出精
度が非常に悪いことから十分な効果を得ることはできな
い。更に、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤
を用いたシステムでは、トナーの残量を検知することが
非常に困難である。

【０００８】また、原稿の反射光量を検知して画像比率
を代用として利用する提案については、検出精度が悪い
ことから画質改善の十分な効果を得ることができない。

【０００９】本発明は、以上の技術的課題を解決するた
めになされたものであって、簡単な方式で、かつ従来技
術に比べて格段に精度の優れた制御を行うことで、画像
濃度むらやカブリといった画質欠陥を未然に防止するこ
とのできる画像形成装置を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の画像
形成装置は、理解を高める意味で発明の実施の形態に用
いた第１図および第２図の符号を用いて説明すると(符
号の説明が権利範囲の解釈に何ら影響を及ぼすものでは
ないことを確認しておく)、静電潜像が形成担持される
像担持体１１と、この像担持体１１に対して静電潜像を
形成する静電潜像形成手段１２、１３と、この静電潜像
形成手段１２、１３により形成された静電潜像に対し現
像剤を用いて現像する現像装置１４とを有し、この静電
潜像形成手段１２、１３によって静電潜像を形成する前
に、像担持体１１に対して形成するであろう画像の画像
密度を検出する画像密度検出手段３１、３２、３３と、
この画像密度検出手段３１、３２、３３による検出値が
所望の値より低いと判断されたときに、所定の静電潜像
を形成して現像装置１４の現像剤を強制的に消費させる
強制排出手段３４、３５、３６とを備えることを特徴と
するものである。

【００１１】また、本発明の強制排出手段は、画像密度
検出手段により検出された連続するN枚の画像における
画像密度に基づいて前記所望の値より低いか否かを判断
することが、精度を高める上で好ましい。

【００１２】また、静電潜像形成手段は、像担持体１１
を帯電する帯電装置１２と、この帯電装置１２により帯
電された像担持体に対して入力されたデジタル画像に基
づいてレーザ光を照射して静電潜像を形成するレーザ露
光装置１３とからなり、画像密度検出手段はこのレーザ
露光装置によるレーザー光の照射時間に基づいて、形成
するであろう画像の画像密度を検出することを特徴とし
ている。

【００１３】ここで、強制排出手段は、出力すべきプリ
ント画像の画像領域外において所定の静電潜像を形成す
れば、転写材１７の出力画像に影響を与えることなくト
ナーの適切な消費を図れる点で好ましい。

【００１４】また、本発明の画像形成装置は、像担持体
１１を帯電する帯電装置１２と、この帯電装置１２によ
り帯電された像担持体１１に対し、入力されたデジタル
画像に基づいて像露光する露光装置１３と、この露光装
置１３による像露光に基づいて像担持体１１上に形成さ
れた静電潜像に対して現像剤を用いて現像する現像装置
１４とを有し、この露光装置１３における点灯量を検出
する点灯量検出手段３１と、この点灯量検出手段３１に
よる検出結果から現像剤の消費量を検出する消費量検出
手段３２、３３と、消費量検出手段による検出値に基づ
いて前記像担持体における非画像形成領域にて現像剤を
強制排出させる強制排出手段３４、３５、３６とを備え
たことを特徴としている。

【００１５】また、この消費量検出手段は、用紙にプリ
ントした連続するN枚の消費量における平均値を算出
し、前記強制排出手段は、前記消費量検出手段により検
出された平均値を予め設定した所望の値と比較し、比較
の結果に基づいて現像剤を強制排出させることが、精度
を高める上で好ましい。

【００１６】ここで、現像装置１４はキャリアとトナー
とからなる二成分現像剤を保持するとともに像担持体１
１に対してこのトナーを転移させて現像し、消費量検出
手段３２、３３は、点灯量検出手段３１による検出結果
からこのトナーの消費量を検出し、強制排出手段３４、
３５、３６はトナーを強制排出させることを特徴として
いる。二成分現像方式では、トナーのみからなる一成分
現像方式のようにトナー自身の測定による使用量の判定
が困難であることから、二成分現像方式では本件発明が
更に有効となる。

【００１７】また、消費量検出手段３２、３３は、プリ
ントされる画像の画像密度を算出し、算出された画像密
度により現像剤の消費量を検出することが、画質欠陥を
精度良く、未然に防止する点で好ましい。

【００１８】さらに、本発明の画像形成装置は、静電潜
像が形成担持される像担持体１１と、この像担持体に対
して静電潜像を形成する静電潜像形成手段１２、１３
と、この静電潜像形成手段により形成された静電潜像に
対し現像剤を用いて現像する現像装置１４とを有し、画
像形成における現像剤の消費量に関する特性を検出する
検出手段３１、３２、３３と、この検出手段による検出
結果を用いて現像剤の消費量が所望の値より低いと判断
したときに、プリント画像の間において所定の形状を有
するパッチを作成し、このパッチを用いて現像剤を強制
排出させる強制排出手段３４、３５、３６とを備えたこ
とを特徴としている。

【００１９】また、強制排出手段３４、３５、３６によ
り作成されるパッチは、前記検出手段が消費量に関する
特性を検出している際のプリント画像のサイズにより、
その像濃度を変化させることがさらに適切なトナーの消
費を図る上で好ましい。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態
に基づいてこの発明を詳細に説明する。図１は本発明が
適用された画像形成装置の実施の形態を示す概略構成図
である。同図において、符号１１は負極性感光体が表面
に形成された像担持体である感光体ドラム、１２は感光
体ドラムを予め一様に帯電するコロトロン等からなる帯
電装置、１３は帯電された感光体ドラム１１にレーザー
光線を用いて静電潜像を書き込むための露光装置（ＲＯ
Ｓ）であり、画像処理装置(ＩＰＳ)４０にて画像処理さ
れたデジタル画像データに従いレーザ光を点灯または消
灯している。１４は感光体ドラムに形成された静電潜像
をトナーを用いて現像するための現像装置であり、本実
施形態ではトナーとキャリアとからなる二成分現像剤を
担持している。また、１５は感光体ドラム上に形成され
たトナー像を用紙やＯＨＰシート等の転写材１７に転写
するコロトロン等からなる転写装置、１６は感光体ドラ
ム１１上の残留トナー等を除去するクリーナ、１８は給
紙カセット２０から搬送された転写材１７を搬送する搬
送ロール、１９は転写後の転写材１７上に形成された未
定着トナー像を定着する定着装置である。さらに、３０
は露光装置１３におけるレーザ光の点灯時間から算出さ
れたトナーの消費量を検出し、トナーを強制消費するた
めのパッチを形成させるための画像を生成する制御部で
ある。

【００２１】第２図は制御部３０の構成を説明した概略
構成図である。３１はＲＯＳ１３の感光体ドラム照射時
間であるレーザー点灯時間を検出する点灯時間検出部、
３２は点灯時間検出部３１の情報およびＩＰＳ４０から
のページ情報を基に各プリント画像の画像密度を算出す
る画像密度算出部、３３は画像密度算出部３２で算出さ
れた各プリントの画像密度を記憶してプリント毎に連続
した過去Ｎ個分(例えば１００枚分)の画像密度を順次平
均化演算する移動平均値演算部、３４は例えば設計上の
標準値とされる所望の基準密度を記憶しておく基準密度
記憶部、３５は移動平均値演算部３３で算出された値と
基準密度記憶部３４の値とを比較する比較部、３６は比
較部３５の比較結果に基づいてトナーを強制排出させる
ためのパッチからなる画像を生成してＲＯＳ１３に対し
て出力するパッチ画像生成部である。

【００２２】次に、制御部３０の処理の流れを第２図の
概略構成図および第３図のフローチャートを用いて説明
する。まず、点灯時間検出部３１により、ｎ枚目の画像
のＲＯＳ点灯時間(PS＿total（ｎ）)を検出する（Ｓ１
０１）。検出は、例えば変調器の点滅信号等によりROS
１３から検出できるが、第３図の二点鎖線４１で示すご
とくIPS４０のデジタル画像信号を直接、取り出して点
灯時間を検出することも可能である。次に、検出された
点灯時間をもとに、画像密度算出部３２は各プリント画
像の画像密度：X_nを算出する（Ｓ１０２）。この画像
密度は、各イメージごとに印字する画像情報(例えば画
素：ピクセル)をカウントし、この画像情報を印字する
用紙の面積から基準用紙のプロセス長を基準に算出さ
れ、例えば、A4画像を基準にした場合には２１０ｍｍ当
たりとして算出される。この基準用紙のプロセス長を基
準とすることで、後述する連続N個の画像平均密度を簡
易にかつ正確に求めることができる。更に、本実施形態
では、この画像密度を各色ごとに計算することで各色ご
とに正確な画像密度が検出できるようにしている。ここ
で、トナーを強制排出させるために非画像領域で形成さ
れたパッチ画像(後述)が存在する場合には、かかるパッ
チ画像の像密度：Ａ％をも加算して画像密度を算出して
おり、この算出により強制排出分を含めて更に精度高く
トナー消費量が算出できる。

【００２３】次に、移動平均値演算部３３は、S１０２
で求めた画像密度を基に、カラー画像形成装置であれば
例えば（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ）、（Ｋ）の各エンジン毎
に、過去の連続N個（例えばプリント１００枚）のデー
タ値に対する移動平均値：Ｙを求める（Ｓ１０３）。こ
の移動平均値：Ｙは、印字する画像毎に過去Nプリン
トに遡って画像密度を加算し(X_n-N+1+ X_n-N+2+ X_n-N+3+
…+ X_n-1+ X_n）、プリント数であるNで除して平均値を
求めるもので、突発的な画像密度の減少に惑わされるこ
となく、事象として発生するであろう滞留トナーによる
画像不良を事前に判定することが可能となる。

【００２４】次に、比較部３５は、Ｓ１０３で求めた移
動平均値：Ｙを、基準密度記憶部34に予め記憶された
所望の基準密度：Z と比較する（Ｓ１０４）。この基準
密度は、与えられた現像装置の特性や現像剤の特性、各
プロセスの設定値等により異なるもので、例えば、半分
であれば50％といった値として、各色のエンジン毎に設
定されている。この値は、画像形成装置の出荷時から固
定的な数値として与えられていても良いし、環境変化や
経時情報等の外的な要因により可変できる値としても問
題はない。

【００２５】Ｓ１０３による比較の結果、移動平均値：
Ｙが基準密度：Z より大きいか等しい場合には、トナ
ーは強制消費されることはない(Ｓ１０５)。移動平均
値：Ｙが基準密度：Z より小さい場合には、トナー消費
が少なく、現像性が低下しているものと判断し、トナー
を強制消費させる。パッチ画像生成部３６は、画像と画
像の間の、転写材へトナーを転写させない所謂インター
・イメージ部に対してパッチ画像を生成できるようにＲ
ＯＳ１３を制御しており、ＲＯＳ１３により感光体ドラ
ム１１に潜像されたパッチ画像部にトナーを強制的に現
像させることでトナーを強制消費させている（Ｓ１０
６）。ここで形成されるパッチ画像は、後述する方式に
より用紙のサイズ（用紙のプロセス長）に応じて像密
度：A％が設定され、このパッチ画像の像密度：A%
の情報は、パッチ画像生成部３６から画像密度算出部３
２に送られ、強制消費される像密度として各プリント画
像に加算され（Ｓ１０７）、ｎ番目の画像密度データと
される（Ｓ１０２）。尚、ここでパッチ画像を作成する
タイミングは、比較部３５により作成を判定した作像イ
メージ後、可能な限り早い、画像と画像の間のインター
・イメージ部であることが好ましく、例えば移動平均
値：Ｙが基準密度：Z より小さいと判断された以降で
もっとも早く挿入できるインターイメージ部にてパッチ
画像を作成すればよい。このようなタイミングを選択す
ることにより、画像欠陥の未然防止をより確実に図るこ
とができる。また本実施形態では、移動平均値：Ｙを
計算するための画像は、現像装置が作像状態にある時の
み有効とし作像毎に更新して移動平均値を求めること
で、実際のトナー消費量に密着した、より正確な判定を
可能としている。

【００２６】第4図は、インター・イメージ部に対して
形成されるパッチ画像の形状を説明している。本実施の
形態においてパッチ画像２０１は、インターイメージ部
２０２内の長さ38ｍｍの幅で転写材のフロントレジ２０
３から22.5〜79.5ｍｍ、9８.5〜141ｍｍ、156〜212.5ｍ
ｍ、231.5〜274.5ｍｍの４ヶ所に形成されている。図に
示すように、この38ｍｍの幅の前後において5.7ｍｍお
よび４ｍｍの余裕を設けているのは、転写材の搬送時に
転写材が搬送方向前後に動く可能性があり、かかる場合
に転写材に強制排出のトナーが付着することを防止する
ためである。また、パッチ画像２０１が４ヶ所に分割し
て形成されているのは、このインターイメージ部２０２
を利用してプロセスコントロールを実施する等の理由に
より他のパッチを形成させる場合があるためである。こ
のような利用が存在しない場合にはフロントレジ２０３
から連続してパッチ画像を全面に設けてもかまわず、更
に、この寸法、形状、個数等は任意に選定できるもので
あり、本実施形態に限定されるものでは全くない。

【００２７】ここで、本実施形態では、作成するパッチ
画像の像密度：A％を、作成を判定した時の用紙プロ
セス長に応じて決定している。具体的には、基準用紙
（A４サイズ）のプロセス長：210ｍｍあたりの像密度を
例えば像密度：D% と予め定めておき、パッチ画像作成
の判定を実施したときの用紙プロセス長分（実際には面
積）に換算し、それをパッチ画像面積に圧縮して算出し
ている。すなわち、パッチ画像４ヶ所の長さの合計は、
（79.5−22.5）+（141−98.5）+（212.5−156）+（274.
5−231.5）＝199ｍｍとなり、パッチ幅は38ｍｍ、A3用
紙（420ｍｍ×297ｍｍ）、A４用紙（210ｍｍ×297ｍ
ｍ）であるから、 A3用紙の場合、D×[（420×297）÷（199×38）]≒16.5
D A4用紙の場合、D×[（210×297）÷（199×38）]≒8.25
D としてパッチ画像の像密度：A％を算出し、0〜255階
調でＲＯＳに伝達している。更に、他の用紙サイズの転
写材にプリントする際にも同様に像密度を算出できる。
このように、パッチ画像作成の判定を実施したときの用
紙プロセス長により像濃度を変えることで、トナーの強
制消費を用紙のサイズに対応させて増減することが可能
となる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
現像剤の消費量をより精度良く把握することが可能とな
り、不必要な現像剤の消費を防止しつつ、画像濃度むら
やカブリといった画質欠陥を未然に防止することが可能
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図であ
る。

【図２】実施の形態における制御部の動きを示す説明
図である。

【図３】実施の形態における処理の流れを示すフロー
チャートである。

【図４】実施の形態におけるパッチ画像の説明図であ
る。

【符号の説明】

１１…感光体ドラム、１２…帯電装置、１３…露光装
置、１４…現像装置、１５…転写装置、１６…クリー
ナ、１７…転写材、１８…搬送ロール、１９…定着装
置、２０…給紙カセット、３０…制御部、３１…点灯時
間検出部、３２…画像密度算出部、３３…移動平均値演
算部、3４…基準密度記憶部、３５…比較部、３６…パ
ッチ画像生成部、４０…画像処理装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像が形成担持される像担持体と、前記像担持体に対して静電潜像を形成する静電潜像形成
手段と、前記静電潜像形成手段により形成された静電潜像に対し
現像剤を用いて現像する現像装置とを有する画像形成装
置であって、前記静電潜像形成手段によって静電潜像を形成する前
に、前記像担持体に対して形成するであろう画像の画像
密度を検出する画像密度検出手段と、前記画像密度検出手段による検出値が所望の値より低い
と判断されたときに、所定の静電潜像を形成して現像装
置の現像剤を強制的に消費させる強制排出手段とを具備
することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】請求項１記載の画像形成装置において、前記強制排出手段は、画像密度検出手段により検出され
た連続するN枚の画像における画像密度に基づいて前記
所望の値より低いか否かを判断することを特徴とする画
像形成装置。
【請求項３】請求項１または２記載の画像形成装置に
おいて、前記静電潜像形成手段は、前記像担持体を帯電する帯電
装置と、当該帯電装置により帯電された当該像担持体に
対して入力されたデジタル画像に基づいてレーザ光を照
射して静電潜像を形成するレーザ露光装置とからなり、前記画像密度検出手段は、前記レーザ露光装置によるレ
ーザー光の照射時間に基づいて、形成するであろう画像
の画像密度を検出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】請求項1乃至３いずれか1項記載の画像形
成装置において、前記制御手段は、出力すべきプリント画像の画像領域外
において所定の静電潜像を形成するように制御すること
を特徴とする画像形成装置。
【請求項５】静電潜像が形成担持される像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電装置と、前記帯電装置により帯電された前記像担持体に対し、入
力されたデジタル画像に基づいて像露光する露光装置
と、前記露光装置による像露光に基づいて前記像担持体上に
形成された静電潜像に対して現像剤を用いて現像する現
像装置とを有する画像形成装置であって、前記露光装置における点灯量を検出する点灯量検出手段
と、前記点灯量検出手段による検出結果から現像剤の消費量
を検出する消費量検出手段と、前記消費量検出手段による検出値に基づいて前記像担持
体における非画像形成領域にて現像剤を強制排出させる
強制排出手段とを備えたことを特徴とする画像形成装
置。
【請求項６】請求項5記載の画像形成装置において、前記消費量検出手段は、用紙にプリントした連続するN
枚の消費量における平均値を算出し、前記強制排出手段は、前記消費量検出手段により検出さ
れた平均値を予め設定した所望の値と比較し、比較の結
果に基づいて現像剤を強制排出させることを特徴とする
画像形成装置。
【請求項７】請求項5又は6記載の画像形成装置におい
て、前記現像装置はキャリアとトナーとからなる二成分現像
剤を保持するとともに前記像担持体に対して当該トナー
を転移させて現像し、前記消費量検出手段は前記点灯量検出手段による検出結
果から前記トナーの消費量を検出し、前記強制排出手段は前記トナーを強制排出させることを
特徴とする画像形成装置。
【請求項８】請求項５乃至７いずれか1項記載の画像
形成装置において、前記消費量検出手段は、プリントされる画像の画像密度
を算出し、算出された当該画像密度により現像剤の消費
量を検出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】静電潜像が形成担持される像担持体と、前記像担持体に対して静電潜像を形成する静電潜像形成
手段と、前記静電潜像形成手段により形成された静電潜像に対し
現像剤を用いて現像する現像装置と、を有する画像形成
装置であって、画像形成における現像剤の消費量に関する特性を検出す
る検出手段と、前記検出手段による検出結果を用いて現像剤の消費量が
所望の値より低いと判断したときに、プリント画像の間
において所定の形状を有するパッチを作成し、当該パッ
チを用いて現像剤を強制排出させる強制排出手段とを備
えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】請求項9記載の画像形成装置におい
て、前記強制排出手段により作成されるパッチは、前記検出
手段が消費量に関する特性を検出している際のプリント
画像のサイズにより、その像濃度が変化することを特徴
とする画像形成装置。