JP2001005279A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 連続作像枚数が所定枚数未満である場合
は、基準画像濃度検知手段５の検知値に基づいてトナー
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、トナー濃度検知手段１４の検知値とトナー濃度
目標値との比較結果に基づいてトナー補給装置を制御す
るトナー補給制御手段を備え、基準画像濃度検知手段５
の検知値に基づいてトナー補給を制御している時に、ト
ナー濃度検知手段１４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、トナー濃度検知手段
１４の検知値に応じてトナー補給を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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１
１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、Ｖ
ｔｐ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／Ｖｓ
ｇ＞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。

【図面の簡単な説明】

【図１】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。

【図２】図１に示す画像形成装置の感光体ドラム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図
である。

【図３】請求項１に示す画像形成装置の一実施形態にお
ける画像濃度制御を示す図である。

【図４】請求項１に示す画像形成装置の一実施形態で、
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５】請求項２に示す画像形成装置の一実施形態にお
ける画像濃度制御を示す図である。

【図６】従来の画像形成装置による画像濃度制御を示す
図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ２ 帯電装置 ３ 露光手段 ４ 現像装置 ５ 反射型センサー（基準画像濃度検知手段） ６ 転写装置 ７ 除電装置 ８ クリーニング装置 ９ 定着装置 １０ 現像ハウジング １１ 現像剤担持体 １１ａ マグネットローラ １１ｂ 現像スリーブ １２ 層規制部材 １３ 現像剤攪拌搬送部材 １４ 透磁率センサー（トナー濃度検知手段））

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。