JP2002196551A

JP2002196551A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2002196551A
Application number: JP2000398333A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Tanaka; 智田中; Matsuyuki Aoki; 松之青木; Yasushi Nagata; 靖永田; Akihito Nishimura; 明仁西村
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2002-07-12

Abstract

(57)【要約】【課題】画像信号の画像密度が変動する場合においても
適正なトナー供給を行なうとともに、ＩＣＤＣのみによ
る制御が必要な場合においても適正なトナー供給を維持
できるトナー像濃度制御を実現した画像形成装置を提供
する。【解決手段】二成分現像剤中のトナーで現像し、記録媒
体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装
置において、基準トナー像の濃度を測定するトナー像濃
度測定手段と、画像密度とトナー消費量とを予測するト
ナー消費予測手段と、予測された画像密度に応じて、予
測されたトナー消費量に基づいて、あるいは、トナー消
費量と、さらに、測定された基準トナー像の濃度との双
方に基づいて、前記現像装置へのトナー供給を制御する
トナー供給制御手段とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やプリンタ
などに用いられる電子写真方式の画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機やプリンタなどに用いられ
る電子写真方式の画像形成装置は、原稿面に沿って光を
スキャニングして得た画像信号若しくは外部入力された
画像信号に基づいて変調した露光光を、一様に帯電した
感光体ドラムに照射して潜像を形成させ、その潜像を現
像装置によりトナーで現像して感光体ドラム上にトナー
像を形成し、そのトナー像を記録媒体に転写、定着させ
る方法が用いられており、トナーが消費されるのに伴っ
て現像装置にトナーを供給する必要がある。

【０００３】このトナー供給を制御する方法としては、
画像信号からトナー消費量を予測して供給量を制御する
ＩＣＤＣ（Ｉｍａｇｅｃｏｕｎｔｄｉｓｐｅｎｓｅ
ｃｏｎｔｒｏｌ）方式と、感光体ドラムの非画像領域
に基準トナー像を形成して、その濃度をＡＤＣセンサで
測定し、目標値からの偏差に基づいて供給量を制御する
ＡＤＣ（Ａｕｔｏｄｅｎｎｓｉｔｙｃｏｎｔｒｏ
ｌ）方式とがある。

【０００４】ＩＣＤＣ方式は、環境や現像剤の劣化状態
によるトナー消費量の変化分は見込んでいないため、実
際のトナー消費量と乖離する場合がある。

【０００５】一方、ＡＤＣ方式は実際のトナー像の濃度
を測定して供給量を制御するため精度の高い制御が可能
であるが、頻繁に基準トナー像を形成させるのに伴っ
て、感光体ドラムを帯電・除電することによる感材の劣
化、非画像領域における現像装置の駆動による現像剤の
劣化やトナー消費量の増加、クリーナの負担の増加等と
いう問題がある。

【０００６】そこで、ＩＣＤＣ方式とＡＤＣ方式の長所
を生かし、それぞれの問題を解決するトナー供給制御方
式として、所定のインターバル毎にＡＤＣ方式による制
御を行い、その間はＩＣＤＣ方式による制御を行なう技
術が第２８６１４０７号により開示されている。

【０００７】また、ＩＣＤＣ方式とＡＤＣ方式とを併用
するが、ＡＤＣ方式において測定した基準トナー像の反
射率が目標反射率からある程度以上離れた異常時にはＡ
ＤＣの機能を停止してＩＣＤＣのみにより制御し、測定
した反射率が正常領域にある時にはＡＤＣの機能を復帰
させるという技術が特開平５−２３００号公報に開示さ
れている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＩＣＤ
Ｃのみにより制御する場合は、実際のトナー消費量と予
測消費量とが乖離し、トナー像の濃度を精度よくコント
ロールできないため、現像装置内のトナー濃度が低下し
て２成分現像剤中のキャリヤが流出したり、逆にトナー
濃度が上昇して記録媒体上の画像にかぶり等のディフェ
クトが発生する恐れがある。

【０００９】また、ＡＤＣにより制御する場合において
も、例えば原稿が高画像でトナー消費量が多いのでトナ
ー供給が頻繁となるときには、現像装置内のトナー濃度
が低いにもかかわらず攪拌時間との関係でトナーの帯電
が低下傾向となり、パッチの濃度測定値が濃いと判断さ
れてトナー供給を停止して現像装置内のトナー濃度が低
下するため、２成分現像剤中のキャリヤが流出し画像欠
陥を発生させる恐れがある。

【００１０】本発明は、上記事情に鑑み、画像信号の画
像密度が変動する場合においても適正なトナー供給を行
なうとともに、ＩＣＤＣのみによる制御が必要な場合に
おいても適正なトナー供給を維持することにより、トナ
ー濃度を予め定めた範囲内に確実に入れる高精度のトナ
ー像濃度制御を実現し、画質欠陥の発生防止を図った画
像形成装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の画像形成装置は、所定の像担持体に形成された静電
潜像を、トナーとキャリヤとを有する二成分現像剤を内
部に保持した現像装置を用いて該現像剤中のトナーで現
像し、この現像により上記像担持体上に形成されたトナ
ー像を最終的に所定の記録媒体上に転写および定着する
ことにより該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を
形成する画像形成装置において、上記像担持体上に形成
された基準の静電潜像がトナーで現像されてなる基準ト
ナー像の濃度を、該像担持体上あるいは該基準トナー像
の転写を受けた転写体上で測定するトナー像濃度測定手
段と、画像信号に基づいて、該画像信号に基づいて形成
される静電潜像上の現像によりトナーの付着を受ける部
分の面積割合をあらわす画像密度とトナー消費量とを予
測するトナー消費予測手段と、上記トナー消費予測手段
により予測された画像密度に応じて、上記トナー消費予
測手段により予測されたトナー消費量に基づいて、ある
いは、該トナー消費量と、さらに、上記トナー像濃度測
定手段により測定された基準トナー像の濃度との双方に
基づいて、前記現像装置へのトナー供給を制御するトナ
ー供給制御手段とを備えたことを特徴とする。

【００１２】ここで上記現像装置内の現像剤の、キャリ
ヤに対するトナーの混合比からなるトナー濃度を測定す
るトナー濃度測定手段を備え、上記トナー供給制御手段
は、上記トナー消費予測手段により予測された画像密度
が所定密度範囲を外れる場合に、上記トナー濃度測定手
段により測定されたトナー濃度に応じて調整された、上
記トナー消費量とトナー供給量との関係に基づいて、上
記現像装置へのトナー供給を制御するものであることが
好ましい態様である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００１４】図１は、本発明の画像形成装置の実施形態
であるカラープリント装置を示す概略構成図である。

【００１５】図１に示すカラープリント装置は、表面に
トナー像を担持する中間転写ベルト１が複数のロール２
に張架されて矢印Ａ方向に循環移動する。中間転写ベル
ト１の循環移動する矢印Ａ方向に沿って感光体ドラム３
が４つ直列に配列されている。帯電器４は、感光体ドラ
ム３を一様に帯電させ、露光装置５は、帯電した感光体
ドラム３に露光光を照射して静電潜像を形成する。現像
装置６は、その静電潜像を色トナーにより現像し感光体
ドラム３上に色トナー像を形成させる。１次転写器７
は、中間転写ベルト１を挟んで感光体ドラム３と対向す
る位置にあり、各感光体ドラム３に形成された各色トナ
ー像を中間転写ベルト１上に１次転写する。中間転写ベ
ルト１の循環移動にしたがって各感光体ドラム３から中
間転写ベルト１上に重なるように１次転写された複数色
トナー像は、図示していないが、この後、２次転写器に
より記録媒体に２次転写され、定着装置により定着され
てカラー画像となる。

【００１６】次に、本実施形態のカラープリント装置の
画像信号処理およびトナー濃度制御について説明する。

【００１７】図１において、各現像装置６内には、トナ
ー濃度を測定するトナー濃度センサ８が設けられ、この
各トナー濃度センサー８により測定された各現像装置６
内のトナー濃度測定値はトナー供給制御手段１４に送ら
れる。

【００１８】ここで、トナー濃度は、トナーとキャリヤ
が混合された現像剤中の、トナーが占める割合をあらわ
している。

【００１９】中間転写ベルト１が循環移動する矢印Ａ方
向に関し、４つの感光体ドラム３の最下流には、感光体
ドラム上に形成された基準の静電潜像がトナーで現像さ
れた基準トナー像を、中間転写ベルト上に転写した各色
の基準トナー像（以下「パッチ」と呼ぶ。）の濃度測定
手段であるＡＤＣセンサ９が設けられ、このＡＤＣセン
サ９で測定されたパッチの濃度測定値はトナー供給制御
手段１４に送られる。

【００２０】一方、入力された画像信号１０は、ＡＳＧ
（アナログ・スクリーン・ジェネレータ）１１が発生す
るスクリーン線上に割り付けられ、割り付けられたスク
リーン線上の各画素値はパルス幅変調されてレーザドラ
イバ１２に送られ、レーザドライバ１２はパルス幅変調
された画素信号を各色画像成分毎に分配して各露光装置
５を駆動し、各露光装置５はパルス幅変調されたレーザ
光を各感光体ドラム３に照射する。

【００２１】一方、ＩＣＤＣ（イメージ・カウント・デ
ィスペンス・コントロール）１３は、画像信号１０から
トナーが付着する画像密度を予測するとともに、その予
測された各画像密度と各トナー濃度センサ８で測定され
たトナー濃度に基づいて各色トナー消費量を予測し、そ
の予測結果をトナー供給制御手段１４に送る。

【００２２】ここで、画像密度は、露光装置５からレー
ザ光が照射されて形成される静電潜像上の、現像装置６
でトナーにより現像されてトナーが付着する部分の面積
割合をあらわしており、画素値がパルス幅変調される画
像信号は、各画素のパルス幅を積算することにより画像
密度を算出することができる。

【００２３】トナー供給制御手段１４は、ＩＣＤＣ１３
により予測された画像密度がしきい値（例えば５０％）
を超えるか否かを判断し、画像密度がしきい値以内であ
るときは、ＩＣＤＣ１３により予測された各色トナー消
費量と、ＡＤＣセンサ９で測定したパッチの濃度測定値
との双方に基づいて各現像装置６への色トナー供給を制
御し、画像密度がしきい値を超えるときは、ＡＤＣセン
サ９で測定したパッチの濃度測定値に基づく各現像装置
６への色トナー供給制御を停止し、ＩＣＤＣ１３により
予測された各色トナー消費量に基づく各現像装置６への
色トナーの供給制御を行なう。

【００２４】ここでは、画像密度のしきい値を５０％に
設定されているが、必ずしも５０％に設定する必要はな
く、画像形成装置の画像形成条件に応じて任意に設定す
ることができる。

【００２５】なお、画像密度がしきい値を超えるため、
ＩＣＤＣ１３のみによるトナーの供給制御を行なうとき
は、トナー供給制御手段１４は、各トナー濃度センサ８
で測定されたトナー濃度測定値が通常使用濃度範囲内に
あるか否かを判断し、通常使用濃度範囲内にないとき
は、予測パラメータを変更し、ＩＣＤＣ１３により予測
されるトナー供給量を調整する。

【００２６】例えば、トナー濃度測定値が通常使用濃度
より低い低濃度の場合は、トナー供給量が通常より多め
になるように補正し、トナー濃度測定値が通常使用濃度
より高い高濃度の場合は、トナー供給量を通常より少な
めになるように補正する。

【００２７】本実施形態においては、中間転写ベルトを
用いた画像形成装置について説明したが、中間転写ベル
ト４に代えて用紙搬送ベルトを用いた画像形成装置でも
よい。また、これらベルトを用いずに、記録媒体に直接
転写する画像形成装置であってもよく、感光体ドラムが
１つである画像形成装置であってもよい。

【００２８】図２は、トナー供給制御手段におけるトナ
ー供給制御のフローチャートである。

【００２９】図２に示すトナー供給制御（２０）がスタ
ートすると、先ず、ＩＣＤＣにおいて予測された画像密
度に基づいて、トナー供給制御手段は、所定の枚数分の
平均画像密度を算出し、その平均画像密度がしきい値以
内か否かを判断（２１）する。

【００３０】一般に、トナーの帯電電圧が高いときは、
キャリヤとの結合力が大きくなるので、この状態のトナ
ーにより現像されたトナー像の濃度は薄めになる。一
方、トナーの帯電電圧が低いときは、キャリヤとの結合
力が小さくなるので、この状態のトナーにより現像され
たトナー像の濃度は濃いめになる。

【００３１】例えば、画像密度が５０％を超えるような
高密度の画像のプリントが連続すると、現像装置におけ
るトナー消費が激しくなるので、トナー供給量が増加す
るが、キャリヤとの攪拌が不充分になりがちとなる。こ
のため、トナーの帯電電圧が低下し、そのトナーにより
形成されたパッチの濃度は濃いめになる。そこで、トナ
ー供給制御手段は、濃い目になったパッチのＡＤＣセン
サによる濃度測定値に基づいて、現像装置へのトナー供
給を停止してしまう。その結果、現像装置内のトナー濃
度がますます薄くなるので、キャリヤが感光体ドラム側
に付着することによる画像欠陥を生じさせるおそれがあ
る。

【００３２】そこで、画像密度に関するしきい値を設定
し、それを超えるときは、ＡＤＣセンサによる濃度測定
値に基づくトナー供給制御を停止する必要がある。

【００３３】平均画像密度がしきい値を超えるか否かが
判断（２１）され、しきい値を超える場合は、ＡＤＣセ
ンサに基づくトナー供給制御機能を停止（３０）し、後
述する、ＩＣＤＣのみによるトナー供給制御（３１）が
行われる。

【００３４】平均画像密度がしきい値を超えるか否かが
判断（２１）され、しきい値以内の場合は、ＡＤＣセン
サによるパッチの濃度測定値が所定の範囲内にあるか否
かが判別（２２）され、連続して異常出力が検出された
ときは、ＡＤＣセンサに基づくトナー供給制御機能を停
止（３０）し、後述するＩＣＤＣのみによるトナー供給
制御（３１）が行われる。

【００３５】ここで、ＡＤＣセンサによる濃度測定値が
連続して異常出力を検出するのは、ＡＤＣセンサの汚れ
やセンサの劣化、位置ずれなどがあるためであり、誤判
断を防止するためＡＤＣセンサに基づくトナー供給制御
機能を停止するものである。

【００３６】ＡＤＣセンサによる濃度測定値が所定の範
囲内にあるときは、ＡＤＣセンサに基づくトナー供給制
御と、ＩＣＤＣに基づくトナー供給制御が併用（２３）
される。

【００３７】なお、併用方法としては、例えば８枚プリ
ントするたび毎に、パッチを形成させてＡＤＣセンサに
基づくトナー供給制御を行い、ＡＤＣセンサに基づくト
ナー供給制御を行なわない１枚目から７枚目までの区間
においてはＩＣＤＣに基づくトナー供給制御を行なう方
法がある。

【００３８】ＡＤＣセンサとＩＣＤＣとの併用制御（２
３）の場合は、現像装置のトナー濃度センサの測定値が
所定の濃度範囲にあるか否かが判断（２４）され、所定
の濃度範囲内にあるときは、制御パラメータを変更する
ことなく（２５）、トナーの供給制御がそのまま継続
（Ａ）される。

【００３９】しかし、所定の濃度範囲から外れていると
きには、パッチの濃度目標値、帯電器による帯電電位目
標値などの制御パラメータが変更（２６）され、その変
更された後の制御パラメータによって制御（２７）がな
されるので、変更後の制御パラメータによるトナー供給
が落ち着くタイミング（２８）まで待って、現像装置の
トナー濃度センサの測定値が所定の濃度範囲にあるか否
かの判断（２４）が続行される。電源ＯＦＦ、あるい
は、所定の枚数プリントしたタイミングで、変更した制
御パラメータをクリヤ（２９）し、トナー供給制御のフ
ロー（２０）が繰り返される。

【００４０】ＡＤＣセンサに基づくトナー供給制御機能
を停止（３０）し、ＩＣＤＣのみによるトナー供給制御
（３１）を行うときは、現像装置のトナー濃度センサの
測定値が所定の濃度範囲にあるか否かが判断（３２）さ
れ、所定の濃度範囲内にあるときは、制御パラメータの
変更を行うことなく（３３）、ＩＣＤＣのみによるトナ
ー供給制御が継続され、後述する、ＩＣＤＣにより予測
された各画像密度を所定枚数分平均した平均画像密度が
しきい値以内か否かが判断（Ｂ）される。

【００４１】しかし、所定の濃度範囲から外れていると
きには、予測トナー消費量と実際のトナー消費量が乖離
するため、予測のための制御パラメータを変更し、ＩＣ
ＤＣにより予測された各画像密度と各トナー濃度センサ
で測定されたトナー濃度とに基づいて予測する各色トナ
ー消費量の予測値が調整（３４）される。

【００４２】ＩＣＤＣのみによるトナー供給制御が行な
われているときも、ＩＣＤＣにより予測された各画像密
度を所定枚数分平均した平均画像密度がしきい値以内か
否かが判断（３５）され、平均画像密度がしきい値以内
であるときはＡＤＣセンサに基づくトナー供給制御機能
を復帰（３６）させる。

【００４３】ＡＤＣセンサに基づくトナー供給制御機能
を復帰（３６）させたときは、変更した制御パラメータ
をクリヤ（２９）し、トナー供給制御フロー（２０）が
繰り返される。

【００４４】平均画像密度がしきい値を超えたままであ
るときは、平均画像密度の予測が継続（３７）される。
第１のタイミング（３７）を経過したが、第２のタイミ
ング（３８）が経過するまでは、上述したトナー濃度セ
ンサの濃度が所定範囲内か否かの判断（３２）がなさ
れ、以下同じフローが繰り返される。

【００４５】第２のタイミング（３８）を経過したとき
は、変更した制御パラメータをクリヤ（２９）し、トナ
ー供給制御のフロー（２０）が繰り返される。

【００４６】このように、高画像密度のプリントが連続
すると、ＡＤＣセンサに基づくトナー供給制御機能を停
止するので、トナー供給制御手段が現像装置内にトナー
が沢山あると誤判断して現像装置へのトナー供給を停止
してしまうことによって生じる、画像欠陥を防止するこ
とができる。

【００４７】また、ＩＣＤＣのみによるトナー供給制御
が行なわれてときは、各現像装置のトナー濃度に基づい
て、予測されたトナー消費量を補正するので、適正なト
ナー供給を維持することができる。

【００４８】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の画像形
成装置によれば、画像信号の画像密度の変動に応じてＡ
ＤＣセンサによるトナー供給制御とＩＣＤＣによるトナ
ー供給制御とが選択され適正なトナー供給が行なわれる
とともに、ＩＣＤＣのみによるトナー供給制御が行なわ
れる場合においてもトナー濃度の測定結果を反映して消
費量が予測されるので適正なトナー供給を維持すること
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実施形態であるカラー
プリント装置を示す概略構成図である。

【図２】トナー供給制御手段によるトナー供給制御のフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１中間転写ベルト２ロール３感光体ドラム４帯電器５露光装置６現像装置７１次転写器８トナー濃度センサ９ＡＤＣセンサ１０画像信号１１アナログ・スクリーン・ジェネレータ１２レーザドライバ１３ＩＣＤＣ１４トナー供給制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者永田靖神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者西村明仁神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内Ｆターム(参考） 2H027 DA09 DA10 DB01 DD07 DE07 EA06 EC03 2H077 DA03 DA08 DA10 DA47 DA49 DA80 DB02 EA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の像担持体に形成された静電潜像を、
トナーとキャリヤとを有する二成分現像剤を内部に保持
した現像装置を用いて該現像剤中のトナーで現像し、こ
の現像により前記像担持体上に形成されたトナー像を最
終的に所定の記録媒体上に転写および定着することによ
り該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する
画像形成装置において、前記像担持体上に形成された基準の静電潜像がトナーで
現像されてなる基準トナー像の濃度を、該像担持体上あ
るいは該基準トナー像の転写を受けた転写体上で測定す
るトナー像濃度測定手段と、画像信号に基づいて、該画像信号に基づいて形成される
静電潜像上の現像によりトナーの付着を受ける部分の面
積割合をあらわす画像密度とトナー消費量とを予測する
トナー消費予測手段と、前記トナー消費予測手段により予測された画像密度に応
じて、前記トナー消費予測手段により予測されたトナー
消費量に基づいて、あるいは、該トナー消費量と、さら
に、前記トナー像濃度測定手段により測定された基準ト
ナー像の濃度との双方に基づいて、前記現像装置へのト
ナー供給を制御するトナー供給制御手段とを備えたこと
を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記現像装置内の現像剤の、キャリヤに対
するトナーの混合比からなるトナー濃度を測定するトナ
ー濃度測定手段を備え、前記トナー供給制御手段は、前記トナー消費予測手段に
より予測された画像密度が所定密度範囲を外れる場合
に、前記トナー濃度測定手段により測定されたトナー濃
度に応じて調整された、前記トナー消費量とトナー供給
量との関係に基づいて、前記現像装置へのトナー供給を
制御するものであることを特徴とする請求項１記載の画
像形成装置。