JP2001022141A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 感光体表面に形成されたトナー像を記録媒体
上に転写し、そのトナー像を定着装置によって記録媒体
上に定着する画像形成装置において、自動的に画像形成
条件を最適なものとし、適正な濃度のトナー像が得られ
るようにする。 【解決手段】 記録媒体Ｐの搬送経路に関し、定着装置
９よりも下流側に画像濃度検出手段１２を設け、記録媒
体上に形成された定着済みのトナーパターンの画像濃度
を画像濃度検出手段１２によって検出し、その検出結果
に基づいて画像形成条件を調整制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録媒体表面にト
ナー像を形成し、該トナー像を定着装置によって記録媒
体表面に定着して記録画像を得る画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子複写機、各種プリンタ、ファクシミ
リ装置又はこれらの少なくとも２つの機能を備えた複合
機などとして構成される上記形式の画像形成装置は従来
より周知である。かかる画像形成装置により形成された
記録画像、すなわち記録媒体表面上に定着されたトナー
像の画像濃度は、画像形成装置の画像形成条件によって
変動する。従って、適正な画像濃度が得られるように、
画像形成条件を調整する必要がある。

【０００３】そこで、従来は、画像形成装置の製造工程
で、当該画像形成装置により記録媒体表面に定着された
記録画像を形成し、その画像濃度を画像形成装置とは別
の画像濃度測定装置により測定し、その測定結果に基づ
いて所定の画像濃度が得られるように、画像形成装置の
画像形成条件を調整していた。然るに、この方法による
と、画像形成装置とは別に画像濃度測定装置を必要とす
るだけでなく、作業者がその測定結果を確認し、その上
で画像形成装置の画像形成条件を調整するという人的負
担が非常に大きなものとなっていた。しかも、所定の画
像濃度が得られるように、画像形成条件を設定するに
は、通常、画像濃度の測定と、画像形成条件の調整を繰
返し行う必要があるため、時間的な損失も大きなものと
なっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
の人的及び時間的な負担を削減できる冒頭に記載した形
式の画像形成装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、冒頭に記載した形式の画像形成装置におい
て、定着された記録媒体表面のトナー像の画像濃度を検
出する画像濃度検出手段と、該画像濃度検出手段による
画像濃度検出結果に基づいて画像形成条件を調整制御す
る画像形成制御手段とを具備することを特徴とする画像
形成装置を提案する（請求項１）。

【０００６】その際、像担持体と、該像担持体を帯電す
る帯電手段と、該帯電手段により帯電された像担持体表
面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記像担
持体に対向して配置され、現像バイアスを印加されて、
前記静電潜像にトナーを付与することにより、該静電潜
像をトナー像として可視像化する現像手段とを具備し、
前記像担持体に形成されたトナー像を直接又は中間転写
体を介して記録媒体表面に転写するように構成されてい
て、前記画像形成制御手段は、前記画像濃度検出結果に
基づいて、前記帯電手段による帯電後の像担持体表面の
電位量と、前記露光手段により像担持体表面に付与され
る露光エネルギーの量と、前記現像バイアスの値のうち
の少なくとも１つを調整制御するように構成されている
と有利である（請求項２）。

【０００７】また、上記請求項２に記載の画像形成装置
において、前記画像形成制御手段は、前記画像濃度検出
手段により検出された画像濃度データと標準濃度データ
とを蓄積する記憶部と、前記画像濃度データと標準濃度
データとを比較演算し、その差がなくなるように、前記
像担持体表面の電位量と、露光エネルギーの量と、現像
バイアスの値のうちの少なくとも１つを調整制御する演
算制御部とを有していると有利である（請求項３）。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を図面
に従って詳細に説明する。

【０００９】図１は、画像形成装置の一例を示す概略図
である。ここに示した画像形成装置は、像担持体の一例
であるドラム状の感光体１を有し、この感光体１は、図
示していない画像形成装置本体内に回転自在に支持され
ている。画像形成時に、感光体１は図１における時計方
向に回転駆動される。このとき、帯電手段の一例である
帯電ローラ２によって、感光体表面が所定の極性、図の
例ではマイナス極性に一様に帯電される。帯電ローラ２
は給電手段３によりマイナス極性の電圧を印加され、感
光体１の表面に当接しながらその感光体によって従動回
転され、このとき感光体表面を帯電する。帯電された感
光体表面の電位は、例えば−７５０Ｖである。帯電ロー
ラ２以外の帯電手段、例えばコロナ放電器、帯電ブレー
ドなどを適宜用いることもできる。

【００１０】一方、感光体１から離間して、露光手段の
一例である光書き込みユニット４が設けられ、該ユニッ
ト４からは光変調されたレーザ光Ｌが出射し、そのレー
ザ光Ｌによって帯電後の感光体表面が露光され、感光体
表面に画像情報に対応する静電潜像が形成される。レー
ザ光Ｌを照射された感光体表面部分の電位は、例えば−
１５０Ｖとなり、その絶対値が下げられ、レーザ光Ｌの
照射されない感光体表面部分の電位は、ほぼ−７５０Ｖ
に維持され、レーザ光の照射された感光体表面部分が静
電潜像となる。このように、光書き込みユニット４より
成る露光手段によって、像担持体の一例である感光体１
の表面に露光エネルギーが付与され、これによって感光
体上に静電潜像が形成されるのである。

【００１１】原稿に光を照射し、その反射光像を感光体
表面に結像して、感光体表面に静電潜像を形成する露光
手段を用いることもできる。

【００１２】上記静電潜像は、感光体１の回転に伴って
現像装置５を通過し、このときトナー像として可視像化
される。図１に一例として示した現像装置５は、現像剤
Ｄを収容する現像ケース６と、現像手段の一例である現
像ローラ７を有している。現像剤Ｄとしては、トナーと
キャリアを有する粉体状の二成分系現像剤、又はキャリ
アを含まない一成分系現像剤が用いられる。液状の現像
剤を使用する現像装置を採用することもできる。

【００１３】現像ローラ７は、感光体１に対向して配置
され、かつ現像ケース６に回転自在に支持されており、
かかる現像ローラ７が図１における反時計方向に回転駆
動されながら、その表面に現像剤Ｄを担持し、現像ロー
ラ７と感光体１の間の現像領域にその現像剤を搬送す
る。このとき現像ローラ７には、給電手段３によって、
感光体表面の電極極性と同極の、例えば−４００Ｖの現
像バイアスが印加され、しかもトナーも同じ極性、図の
例ではマイナス極性に帯電されている。このため、感光
体表面に形成された静電潜像が上記現像領域に至ると、
その静電潜像表面の電位と現像ローラ７の現像バイアス
電圧との電位差により、現像領域に搬送されたトナーが
静電潜像に静電的に移行し、その静電潜像がトナー像と
して可視像化される。現像ローラ７は、感光体表面に当
接又は近接して位置し、感光体表面に形成された静電潜
像にトナーを付与することにより、その静電潜像をトナ
ー像として可視像化する用をなすのである。

【００１４】上述のように、図１に示した現像装置５
は、感光体表面の静電潜像を反転現像するように構成さ
れているが、正規現像方式により静電潜像を可視像化す
る現像装置を採用することもできる。

【００１５】一方、例えばシート状の紙、樹脂シート、
又は樹脂フィルムなどから成る記録媒体Ｐが、図示して
いない給紙部から給送され、転写手段の一例である転写
ローラ８と感光体１との間の転写領域に搬送される。こ
の転写ローラ８は、記録媒体Ｐを挟んで感光体１に対向
配置され、図１における反時計方向に回転駆動される。
このとき、その転写ローラ８には、給電手段３により、
感光体上のトナーの帯電極性と逆極性の転写電圧ないし
は電流が供給され、これにより転写ローラ８と感光体１
との間に形成される転写電界の作用により、感光体表面
に形成されたトナー像が記録媒体Ｐの表面に静電的に転
写される。

【００１６】転写ローラ８に代え、転写ベルト、転写ブ
レード、転写ブラシ、或いはコロナ放電器などの転写手
段を用いることもできる。また、図１に示した例では、
感光体表面に形成されたトナー像を直接、記録媒体Ｐの
表面に転写するように構成されているが、感光体上のト
ナー像を一旦、中間転写体に転写し、次いでその中間転
写体表面のトナー像を記録媒体の表面に転写するように
構成することもできる。

【００１７】上述のようにして、記録媒体Ｐの表面にト
ナー像が転写されて形成されるが、そのトナー像は、感
光体１から離れた記録媒体Ｐが定着装置９を通るとき、
その記録媒体表面に定着される。図１に一例として示し
た定着装置９は、加熱された定着ローラ１０と、これに
圧接する加圧ローラ１１を有し、これらのローラ１０，
１１がそれぞれ図１に矢印で示す方向に回転駆動され、
これらのローラ１０，１１の間を記録媒体Ｐが通過する
とき、記録媒体Ｐ上のトナー像が熱と圧力の作用で記録
媒体表面に定着される。定着装置９を通った記録媒体Ｐ
は、機外に排出され、図示していない排紙トレイ上にス
タックされる。このようにして最終の記録画像が得られ
るのである。

【００１８】一方、トナー像転写後の感光体表面に付着
する転写残トナーは、クリーニング装置１５によって感
光体から除去され、次いでその感光体表面の電位は、除
電ランプ１６によって初期化される。

【００１９】以上のように、上述した画像形成装置は、
記録媒体表面にトナー像を形成し、そのトナー像を定着
装置９によって記録媒体表面に定着して記録画像を得る
ように構成されている。すなわち、当該画像形成装置
は、像担持体と、その像担持体を帯電する帯電手段と、
該帯電手段により帯電された像担持体表面を露光して静
電潜像を形成する露光手段と、像担持体に対向して配置
され、現像バイアスを印加されて、静電潜像にトナーを
付与することにより、該静電潜像をトナー像として可視
像化する現像手段とを具備し、像担持体に形成されたト
ナー像を直接又は中間転写体を介して記録媒体表面に転
写するように構成されている。

【００２０】上述の画像形成装置により形成された記録
画像の画像濃度は、記録媒体上の単位面積当りのトナー
の量によって決定され、かかる画像濃度は、画像形成装
置の画像形成条件により変動する。そして、転写条件、
すなわち転写ローラ８に供給する電流値又は電圧値の値
を一定にした場合、定着後の記録媒体上のトナー量を変
動させる要因は、帯電ローラ２により帯電された感光体
表面の帯電量、光書き込みユニット４により感光体表面
に付与される露光エネルギーの量、及び現像ローラ７に
印加する現像バイアスの電圧値などである。

【００２１】例えば、図１に示す如く反転現像方式を採
用した画像形成装置の場合、帯電ローラ２より成る帯電
手段によって帯電された感光体表面の電位と画像濃度の
関係は、他の条件を一定にした時、図３に例示するよう
になり、また現像ローラ７より成る現像手段へ印加する
現像バイアスと画像濃度の関係は、他の条件を一定にし
た場合、図４に例示するようになる。同様に、露光手段
の一例である光書き込みユニット４により感光体１に与
えられる露光エネルギー量と画像濃度の関係は、他の条
件を一定とした時、図５に例示するようになる。

【００２２】上述したところから判るように、適正な画
像濃度が得られるようにするには、帯電後の感光体表面
の帯電量と、感光体表面に付与される露光エネルギー量
と、現像バイアスの値のうちの少なくとも１つを正しく
調整すればよい。

【００２３】そこで、従来は、先にも説明したように、
画像形成装置の製造時に、記録媒体表面に記録画像を形
成し、その画像濃度を測定し、その結果に基づいて上述
の画像形成条件を調整していたが、かかる方法によると
多大な人的及び時間的な負担が発生する不具合があっ
た。

【００２４】そこで、図１に示した画像形成装置におい
ては、定着装置９よりも記録媒体Ｐの搬送経路下流側の
部位に、例えば光センサより成る画像濃度検出手段１２
が設けられ、その画像濃度検出手段１２によって、定着
された記録媒体表面のトナー像の画像濃度を検出し、そ
の検出結果に基づいて画像形成条件を調整制御するよう
に構成されている。例えば、画像形成装置の製造時に、
前述のトナー像形成動作と同様にして、感光体表面に標
準となる小サイズのトナーパターンより成るトナー像を
形成し、そのトナーパターンを記録媒体Ｐに転写したあ
と、その記録媒体上のトナーパターンを定着装置９によ
り定着し、定着後のトナーパターンの画像濃度を画像濃
度検出手段１２によって検出する。

【００２５】図２は、画像濃度検出手段１２による画像
濃度検出結果に基づいて画像形成条件を調整制御する画
像形成制御手段の一例と、これに関連する構成を示すブ
ロック図である。図２に示した演算制御部１３は、全て
のデータを司り、関連手段を制御する。記憶部１４は、
主として、画像濃度検出手段１２により検出された定着
後の記録媒体上のトナーパターンの画像濃度データを蓄
積し、またその画像濃度データと比較するための予め決
められた標準濃度データを前もって蓄積している。そし
て、演算制御部１３により、画像濃度データと標準濃度
データとが比較演算され、その結果得られた画像濃度調
整情報が給電手段３に伝達される。給電手段３は、その
画像濃度調整情報に基づき、帯電ローラ２と現像ローラ
７の一方、又は双方に対する給電特性値を調整制御す
る。このようにして、例えばユーザによって行われる通
常の画像形成時に、記録媒体Ｐ上に形成される定着後の
トナー像の画像濃度が適正なものとなるように画像形成
条件が自動的に調整される。

【００２６】また、演算制御部１３により、画像濃度検
出手段１２によって検出されたトナーパターンの画像濃
度データと標準濃度データが比較演算され、その結果の
画像濃度調整情報を、露光手段の一例である光書き込み
ユニット４に伝達し、該ユニット４により感光体表面に
付与される露光エネルギー量を調整制御する。このよう
にして、通常の画像形成時に、記録媒体上に形成される
定着後のトナー像の画像濃度が適正な濃度となるように
画像形成条件が自動的に調整される。

【００２７】より具体的に説明すると、画像濃度検出手
段１２は、記録媒体上の定着後のトナーパターンの画像
濃度を検出し、その画像濃度データを記憶部１４に格納
する。そして、演算制御部１３により、上記画像濃度デ
ータと、記憶部１４に予め格納された標準濃度データと
を比較演算し、その差分、すなわち濃度差を無くすべ
く、給電手段３と光書き込みユニット４を制御する。給
電手段３は、帯電ローラ２、現像ローラ７及び転写ロー
ラ８に対する給電制御を司っている。

【００２８】すなわち、演算制御部１３による定着後の
記録媒体上のトナーパターンの画像濃度データと標準濃
度データとの比較演算の結果、その差分（濃度差）を無
くすべく、現像ローラ７への現像バイアスの値を給電手
段３を通じて制御し（図４参照）、定着後の記録媒体上
のトナー像が所定の画像濃度となるようにする。

【００２９】また、演算制御部１３による定着後の記録
媒体上のトナーパターンの画像濃度データと標準濃度デ
ータとの比較演算の結果、その差分（濃度差）を無くす
べく、光書き込みユニット４により感光体１に付与され
る露光エネルギーの量を制御し（図５参照）、定着後の
記録媒体上のトナー像が所定の画像濃度となるようにす
る。

【００３０】同様に、演算制御部１３による定着後の記
録媒体上のトナーパターンの画像濃度データと標準濃度
データとの比較演算の結果、その差分（濃度差）を無く
すべく、帯電ローラ２への印加電圧値、すなわち感光体
表面の電位量を、給電手段３を通じて制御し（図３参
照）、定着後の記録媒体上のトナー像が所定の画像濃度
となるようにする。

【００３１】感光体表面の電位量、露光エネルギー量及
び現像バイアスの値の制御は、その全てを行うようにす
ることが好ましいが、これらのうちの少なくとも１つを
行うように構成すれば、所望の画像濃度を得ることが可
能である。

【００３２】上述した構成によれば、画像形成装置の製
造時に、従来のように、画像形成装置とは別の画像濃度
測定装置により画像濃度を測定し、その測定結果に基づ
いて人的に画像形成条件を調整する必要がなくなり、自
動的にその画像形成条件を調整でき、その調整に関連す
る人的及び時間的な負担を削減できる。

【００３３】前述の画像形成条件の調整を画像形成装置
の製造時に行うほか、一般のユーザが画像形成装置を使
用しているときに行うこともできる。例えば、ユーザに
より行われる画像形成時に、記録媒体上に形成されたト
ナー像を画像濃度検出手段１２より検出するか、又はそ
の記録媒体の所定の位置に画像濃度検出用の目立たない
小サイズのトナーパターンを形成し、その定着後のトナ
ーパターンの画像濃度を画像濃度検出手段１２によって
検出して、前述の画像形成条件の調整を行う。このよう
な制御を、画像形成の行われるたびに、又は所定回数
（例えば１００回）の画像形成が行われるごとに実行す
る。或いは、画像濃度検出用の特別のモードを設定し、
画像濃度検出専用の記録媒体上にトナーパターンを形成
してこれを定着し、その画像濃度を検出するようにして
もよい。

【００３４】上述のように、ユーザが画像形成装置を使
用するときに画像形成条件を調整するようにすれば、画
像形成装置が経時的に劣化したり、画像形成装置の使用
環境が変ったような場合も、これらに対応して画像形成
条件を調整できるので、常に適切な濃度の画像を形成す
ることが可能となる。

【００３５】以上のように、本例の画像形成装置は、定
着された記録媒体表面のトナー像の画像濃度を検出する
画像濃度検出手段１２と、その画像濃度検出手段１２に
よる画像濃度検出結果に基づいて画像形成条件を調整制
御する画像形成制御手段とを具備しており、図２に示し
た例では、演算制御部１３、記憶部１４及び給電手段３
が、その画像形成制御手段の一例を構成している。

【００３６】また本例の画像形成制御手段は、画像濃度
検出手段１２による画像濃度検出結果に基づいて、帯電
手段による帯電後の像担持体表面の電位量と、露光手段
により像担持体表面に付与される露光エネルギーの量
と、現像バイアスの値のうちの少なくとも１つを調整制
御するように構成され、これによって画像形成時の画像
濃度を高い精度で適正なものとすることができる。

【００３７】また、本例の画像形成制御手段は、画像濃
度検出手段１２により検出された画像濃度データと標準
濃度データとを蓄積する記憶部１４と、画像濃度データ
と標準濃度データとを比較演算し、その差がなくなるよ
うに、像担持体表面の電位量と、露光エネルギーの量
と、現像バイアスの値のうちの少なくとも１つを調整制
御する演算制御部とを有している。これにより簡単で低
コストに画像形成制御手段を構成することができる。

【００３８】本発明は、図１に示した形式の画像形成装
置以外の各種形式の画像形成装置にも広く適用できるも
のであり、例えば感光紙より成る記録媒体上に直にトナ
ー像を形成する画像形成装置などにも本発明を適用可能
である。

【００３９】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、自動的
に画像形成条件を適正なものに調整でき、従来のように
人的及び時間的な負担が大きくなる不具合を阻止でき
る。

【００４０】請求項２に記載の発明によれば、像担持体
表面の電位量と、露光エネルギーの量と、現像バイアス
の値のうちの少なくとも１つを調整制御するので、高い
精度で、画像濃度を適正なものにすることができる。

【００４１】請求項３に記載の発明によれば、簡単かつ
低コストな画像形成制御手段を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の一例を示す部分断面概略図であ
る。

【図２】画像形成制御手段の一例を示すブロック図であ
る。

【図３】感光体の表面電位と、画像濃度の関係の一例を
示すグラフである。

【図４】現像バイアスと、画像濃度の関係の一例を示す
グラフである。

【図５】露光エネルギー量と、画像濃度の関係の一例を
示すグラフである。

【符号の説明】

９ 定着装置 １２ 画像濃度検出手段 １３ 演算制御部 １４ 記憶部 Ｐ 記録媒体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｇ 15/06 １０１ Ｇ０３Ｇ 15/04 １２０ ５Ｃ０７４ Ｈ０４Ｎ 1/29 Ｆターム(参考） 2C362 AA54 AA63 CB73 CB80 2H003 AA02 BB11 DD05 2H027 DA02 DA50 EA01 EA02 EA05 EC03 EC06 EC20 ED03 ED06 ED09 EE07 EE08 EF06 EF09 2H073 AA02 BA21 BA22 2H076 DA07 5C074 AA05 AA12 AA13 BB03 BB26 DD01 DD08 DD16 EE08 EE11 GG12 GG13 HH02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録媒体表面にトナー像を形成し、該ト
   ナー像を定着装置によって記録媒体表面に定着して記録
   画像を得る画像形成装置において、定着された記録媒体
   表面のトナー像の画像濃度を検出する画像濃度検出手段
   と、該画像濃度検出手段による画像濃度検出結果に基づ
   いて画像形成条件を調整制御する画像形成制御手段とを
   具備することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 像担持体と、該像担持体を帯電する帯電
   手段と、該帯電手段により帯電された像担持体表面を露
   光して静電潜像を形成する露光手段と、前記像担持体に
   対向して配置され、現像バイアスを印加されて、前記静
   電潜像にトナーを付与することにより、該静電潜像をト
   ナー像として可視像化する現像手段とを具備し、前記像
   担持体に形成されたトナー像を直接又は中間転写体を介
   して記録媒体表面に転写するように構成されていて、前
   記画像形成制御手段は、前記画像濃度検出結果に基づい
   て、前記帯電手段による帯電後の像担持体表面の電位量
   と、前記露光手段により像担持体表面に付与される露光
   エネルギーの量と、前記現像バイアスの値のうちの少な
   くとも１つを調整制御する請求項１に記載の画像形成装
   置。
3. 【請求項３】 前記画像形成制御手段は、前記画像濃度
   検出手段により検出された画像濃度データと標準濃度デ
   ータとを蓄積する記憶部と、前記画像濃度データと標準
   濃度データとを比較演算し、その差がなくなるように、
   前記像担持体表面の電位量と、露光エネルギーの量と、
   現像バイアスの値のうちの少なくとも１つを調整制御す
   る演算制御部とを有している請求項２に記載の画像形成
   装置。