JP2003029478A

JP2003029478A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2003029478A
Application number: JP2001220490A
Authority: JP
Inventors: Takao Watanabe; 崇雄渡辺
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-07-19
Filing date: 2001-07-19
Publication date: 2003-01-29
Anticipated expiration: 2021-07-19
Also published as: JP4523206B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成で、かつ、生産性に影響を与える
ことなく残留トナーによる画像劣化を防ぐことができる
画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体上に潜像を形成し、その潜像をト
ナー現像して画像を形成する工程を有する画像形成装置
において、トナー濃度を調整するためのトナー濃度調整
パターン４０１を形成するトナー濃度調整パターン形成
部と、トナーを強制的に消費させるトナー消費パターン
４０２ａ，４０２ｂを形成するトナー消費パターン形成
部とを備え、前記トナー濃度調整パターン形成部による
トナー濃度調整パターン４０１の形成と重複するタイミ
ングでトナー消費パターン形成部によるトナー消費パタ
ーン４０２ａ，４０２ｂを形成させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真プロセス
によって画像を形成するデジタル複写機、ファクシミ
リ、レーザプリンタなどの画像形成装置に係り、特に、
トナーの流動性に起因する画像品質の劣化を防止する画
像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に電子写真方式の画像形成装置にお
いては、トナー濃度の安定した画像を形成するため、通
常の画像形成の合間にトナー濃度調整を行うのが一般的
である。トナー濃度調整に際しては、一定の作像周期毎
に、感光体上にトナー濃度調整用パターンを形成し、ト
ナー濃度センサによりトナー濃度を読み取っている。そ
して、トナー濃度センサにより読み取ったトナー濃度に
応じて、画像形成を行う際のレーザ光量や、現像を行う
際の現像バイアス等を変化させることにより、安定した
品質の画像形成が行えるようにしている。

【０００３】前記トナー濃度センサは、例えば前記感光
体上に形成したトナー像に対し、ＬＥＤ光を照射し、反
射光をピンフォトダイオード（ＰＤ）により受光し、Ｐ
Ｄの出力電圧の変化によりトナー濃度を検出する方式の
ものが使用される。また、トナー濃度調整用パターン
は、トナー濃度センサが配置された主走査位置に形成さ
れるようになっている。

【０００４】通常の画像形成時に転写紙サイズが最大転
写紙幅（例えばＡ３幅：２９７ｍｍ）に対し小さいサイ
ズの転写紙（例えばＡ６サイズ等）を連続して通紙して
画像形成を行った場合、現像ユニットのトナー消費は主
走査方向において偏りが生じる。トナーは微細な粒径を
有する粉体のため、トナー自身である程度の流動性を持
っている。また、画像形成装置では、現像器内である程
度トナーが循環するようにトナー攪拌装置を用意してい
るのが一般的である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述のように
小サイズの転写紙を連続して通紙し、画像形成を行った
場合、現像器の主走査端部ではトナー消費がほとんど行
われないので、前述のようなトナー攪拌装置を備えてい
たとしても、現像器中のトナー消費の偏りにより、特に
端部で、消費されないトナーの密度が圧力により徐々に
高くなり、トナーの流動性が悪化することがある。この
ようにトナーの流動性が悪化すると、安定したトナー供
給ができなくなり、画像形成に悪影響を与える。このよ
うにトナーの流動性が悪化した状態で、今度はＡ３サイ
ズの画像形成を行った場合、端部でトナーの安定した供
給ができなくなり、品質のよい画像形成が行えなくな
る。特に、一成分現像方式の場合、現像で消費されなか
ったトナーが残留し、画像汚れの原因となる。

【０００６】なお、現像で使用されなかったトナー消費
を喚起する目的で、トナーを強制的に消費させ、画像品
質の低下を防止するようにした発明として、例えば、特
開２０００−２０６７７０公報に開示された発明が公知
である。

【０００７】この発明は、現像ローラに担持されたトナ
ーによって感光体の静電潜像を非接触で現像する非磁性
一成分反転現像装置において、現像ローラに対して作像
時には直流バイアスのみを印加し、トナー強制消費時に
は直流バイアス成分を含む交流バイアスを印加して現像
に使用されずに現像ローラ上に残留するトナーを効率よ
く消費させ、劣化トナーによる画像の汚染を防止するこ
とができるようにしたものである。

【０００８】この発明は、残留トナーの消費を効率よく
行うので、画像劣化を生じることはないが、バイアスの
制御を行う必要があり、制御系が複雑になることは否め
ない。

【０００９】本発明は、このような背景に鑑みてなされ
たもので、その目的は、簡単な構成で、かつ、生産性に
影響を与えることなく残留トナーによる画像劣化を防ぐ
ことができる画像形成装置を提供することにある。

【００１０】また、他の目的は、トナー消費を必要最小
限に抑え、かつ、残留トナーによる画像劣化を防ぐこと
ができる画像形成装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、第１の手段は、媒体上に潜像を形成し、その潜像を
トナー現像して画像を形成する工程を有する画像形成装
置において、トナー濃度を調整するためのトナー濃度調
整パターンを形成するトナー濃度調整パターン形成手段
と、トナーを強制的に消費させるトナー消費パターンを
形成するトナー消費パターン形成手段と、前記トナー濃
度調整パターン形成手段によるトナー濃度調整パターン
の形成と重複するタイミングでトナー消費パターン形成
手段によるトナー消費パターンを形成させる制御手段と
を備えていることを特徴とする。

【００１２】第２の手段は、第１の手段において、前記
トナー消費パターンが前記媒体の端部に形成されること
を特徴とする。

【００１３】第３の手段は、第１または第２の手段にお
いて、前記トナー濃度調整パターンの濃度を検出する検
出手段が、前記トナー消費パターンの形成位置に対向し
て設けられ、前記制御手段は、前記トナー濃度調整パタ
ーンと前記トナー消費パターンとを共用するようにパタ
ーンを形成することを特徴とする。

【００１４】第４の手段は、第１ないし第３の手段にお
いて、前記トナー消費パターンがマトリクス状に形成さ
れ、前記制御手段は、マトリクス形状とマトリクス単位
の濃度を任意に設定することを特徴とする。

【００１５】第５の手段は、第４の手段において、前記
制御手段は、転写媒体のサイズおよび／または転写媒体
の数量に応じて前記マトリクス形状および／またはマト
リクス単位の濃度を設定することを特徴とする。

【００１６】第６の手段は、第４の手段において、前記
制御手段は、トナーの供給口の位置に応じて前記マトリ
クス形状および／またはマトリクス単位の濃度を設定す
ることを特徴とする。

【００１７】なお、以下の実施形態において、トナー濃
度調整パターン形成手段はトナー濃度調整パターン形成
部２２１に、トナー消費パターン形成手段はトナー消費
パターン形成部２２２に、制御手段はＣＰＵ３２０に、
画像形成媒体は感光体１０１にそれぞれ対応する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００１９】図１は本発明の実施形態に係る画像形成装
置の構成を示す概略構成図である。図１において、画像
形成装置１００は電子写真方式のもので、感光体ドラム
１０１と、感光体ドラム１０１の外周部に配置された帯
電ユニット１０２、現像ユニット１０３、転写ユニット
１０４、分離ユニット１０５、クリーニングユニット１
０６および書き込みユニット１１０等で構成され、転写
ユニット１０４の下流側には熱定着器からなる定着ユニ
ット１０７が配置され、記録媒体上に形成されたトナー
画像を熱融着させることにより記録媒体、例えば転写紙
に転写された最終画像が得られる。

【００２０】図２は書き込みユニット１１０によって構
成される走査光学系の構成を示す概略構成図である。同
図において、走査光学系は、レーザ光源としてのレーザ
ダイオード（ＬＤ）ユニット１１１、レーザ光を反射
し、感光体１０１上にレンズ等の光学素子を介して走査
する回転多面鏡１１２（以下、ポリゴンミラーと称
す）、感光体１０１上でのレーザの走査を等速にするた
めのｆθ特性を有する光学素子（ｆθレンズ）１１３、
および感光体１０１へとレーザ光を導く反射ミラー１１
４から基本的に構成されている。また、この走査光学系
には、ポリゴンミラー１１２の回転位置を検出し、電気
的なタイミング信号を生成する光検出器１１５が図２に
示すように感光体１０１の作像範囲外に配置され、ポリ
ゴンミラー１１２により走査されたレーザ光が、反射ミ
ラー１１６によって感光体１０１に到達する前に光検出
器１１５を走査するように構成されている。また、この
実施形態では、同期検知手段として機能する光検出器１
１５は光学的に感光体１０１面とほぼ同一面になる位置
に配されている。

【００２１】ポリゴンミラー１１２の回転数（ＲＰＭ）
は機器の印字速度の要求から決定され、感光体線速をｖ
（ｍｍ／ｓ）、印字画素密度をｄｐｉ（dot per inc
h）、ポリゴンミラー１１２のミラー面数ｎとすると、ＲＰＭ＝（ｖ×ｄｐｉ×６０）／（２５．４×ｎ） …（１）式によって決まる。なお、感光体１０１への書込用光源と
しては前述のようにレーザダイオードが使用される。

【００２２】図３は本実施形態に係る画像形成装置の制
御のシステム構成を示すブロック図である。このシステ
ムは、画像入力部１５０と、書き込み部２００と、メイ
ン制御部３００とから主に構成されている。メイン制御
部３００は画像処理部３１０とＣＰＵ３２０とから構成
され、ＣＰＵ３２０には、プログラムが格納されたＲＯ
Ｍ３２１と、ＣＰＵ３２０のワークエリアとして機能す
るＲＡＭ３２２とが付属している。書き込み部２００
は、光検出器１１５からの検出信号に基づいて同期信号
を生成する同期検知信号生成部２１０と、書き込み画像
データ処理部２２０と、ＬＤユニット駆動部２３０とか
らなる。書き込み画像データ処理部２２０には、さら
に、トナー濃度調整パターン形成部２２１とトナー消費
パターン形成部２２２とが設けられている。

【００２３】画像入力部１５０はＣＰＵ３２０によって
制御され、画像入力部１５０から入力される画像データ
は画像データバスを介して画像処理部３１０に入力され
る。また、書き込み部２００には、データバスを介して
画像処理部３１０から画像処理されたデータが入力され
る。書き込部２００に入力された画像データは、書き込
み画像データ処理部２２０において同期検知信号生成部
２０１により生成された同期検知信号ＤＥＴＰに同期し
て、ＬＤユニット駆動部２３０に送出される。ＬＤユニ
ット駆動部２２０では、送出された画像データに応じて
ＬＤユニット１１１を駆動制御することにより、ポリゴ
ンミラー１１２の回転に同期して、感光体１０１上にレ
ーザ光を走査し、静電潜像を形成する。なお、画像形成
の各工程は公知の電子写真プロセスに対応し、記録媒体
の搬送工程も公知の電子写真方式の搬送工程と同等なの
で、ここでの説明は省略する。

【００２４】前述のように通常の画像形成の合間にトナ
ー濃度の安定した画像を形成するためトナー濃度調整が
行われる。トナー濃度調整は、一定の作像周期毎に感光
体１０１上に図４に示すようなトナー濃度調整用パター
ン４０１を形成し、トナー濃度センサ１１７の検知出力
に基づいてトナー濃度を検出し、トナー濃度センサ１１
７によって読み取ったトナー濃度に応じて、画像形成を
行う際のレーザ光量や、現像を行う際の現像バイアス等
を変化させ、安定した画像形成を行うようにするもので
ある。トナー濃度センサ１１７はトナー像に対し、ＬＥ
Ｄ光を照射し、反射光をピンフォトダイオード（ＰＤ）
により受光し、ＰＤの出力電圧の変化によりトナー濃度
を検出する。

【００２５】トナー濃度調整用パターン４０１は、前述
の書き込み画像データ処理部２２０のトナー濃度調整パ
ターン形成部２２１において、トナー濃度センサ１１７
が配置された主走査位置に形成される。また、本実施形
態では、前記トナー濃度調整用パターン４０１に加えて
上記のトナーを強制的に消費するトナー消費パターン４
０２ａ，４０２ｂをトナー消費パターン形成部２２２に
より形成し、図４に示すタイミングチャートからも分か
るように前述のトナー濃度調整パターン４０１形成時と
同時、あるいは連続してトナー消費パターン４０２ａ，
４０２ｂを感光体１０１の両端部に形成する。すなわ
ち、トリガ（ＴＧＲ）の出力タイミングから予め設定し
た時間が経過するとＦＧＡＴＥが出力され、ＦＧＡＴＥ
がＯＮになってから（用紙先端から）予め設定された時
間が経過したときに出力されるＰＧＡＴＥによってトナ
ー濃度調整パターン４０１が書き込まれ、ＰＧＡＴＥが
ＯＮになっている間であって、ＰＧＡＴＥのＯＮのタイ
ミングから予め設定した時間が経過したときにＴＧＡＴ
ＥがＯＮになってトナー消費パターン４０２ａ，４０２
ｂが書き込まれる。なお、前記各時間は、用紙先端から
の副走査方向の位置に応じて設定される。

【００２６】このようにトナー濃度調整パターン４０１
とトナー消費パターン４０２ａ，４０２ｂの形成タイミ
ングを重複させることにより、パターン形成による無駄
時間がなくなり、最小限の時間でパターン形成が行われ
るので、画像形成装置の生産性に影響を与えることなく
トナー消費パターン４０２ａ，４０２ｂを形成すること
ができる。

【００２７】このトナー濃度調整用パターン４０２ａ，
４０２ｂが形成される部分は、主走査方向の両端部のト
ナー濃度に偏りが発生し、トナー濃度が濃くなっている
部分である。これらのトナー濃度調整パターン４０１と
トナー消費パターン４０２ａ，４０２ｂは転写媒体に転
写されることなくクリーニングユニット１０６でクリー
ニングされ、廃棄される。

【００２８】このように構成することにより、トナーの
偏りが解消され、小サイズの転写媒体に多数の画像を連
続して形成した後、第サイズの転写媒体に画像を形成し
たときにおいても、画像の劣化が生じることはない。

【００２９】しかし、トナー濃度調整パターン形成時に
感光体１０１の両端部に転写媒体に転写されないトナー
消費パターン４０２ａ，４０２ｂを形成するということ
は、実際の画像形成に供されない無駄なトナーが多くな
ることを意味し、その分、トナーの補充周期が短くなる
ことになる。

【００３０】そこで、他の実施形態として、図５に示す
ように一方のトナー消費パターン４０２ａをトナー濃度
調整パターン４０１と共用するようにする。このためト
ナー濃度センサ１１７をトナー消費パターン４０２ａを
形成する主走査の比較的端部に配置する。これにより一
方のトナー消費パターン４１２ａを共用することができ
る。結果として、トナー濃度調整パターン４０１を形成
するためのトナー量だけ、無駄なトナー消費を抑えるこ
とができる。

【００３１】さらにトナーの無駄な消費を抑えることを
意図したパターンの例を図６に示す。この実施形態は、
トナー消費パターンを図６に示すように任意のマトリッ
クスパターンの各ドットを任意にＯＮ／ＯＦＦ制御でき
るようにするとともに、各ドットのＯＮ時の濃度も独立
して設定できるようにしたもので、このようなマトリッ
クスパターンの連続パターンをトナー消費パターンとし
て形成する。このようなトナー消費パターンは、ＣＰＵ
３２１からの指示によりトナー消費パターン形成部２２
２で設定する。

【００３２】このようにマトリクスパターンを形成した
場合、各マトリクスは図に示すＡ〜Ｈの各マトリクスで
個別に濃度設定が可能であり、また、各マトリクスにお
いて独立のパターンで画素の間引き設定も可能である。
このような設定は、画像処理との関係で行われ、また、
予め実験などで見つけておいた最適なパターンに基づい
て行われる。また、カラーの画像形成装置の場合には、
ＹＭＣＫの各色に応じて最適なパターンを設定し、ＹＭ
ＣＫの各画像形成時に前記パターンを切り換えるように
するとよい。

【００３３】このように構成することにより、トナー消
費パターンの濃度が任意に設定できるので、画像形成時
の画像劣化を生じない必要最低限のトナー消費に抑える
ことが可能となる。

【００３４】なお、前記パターンは、例えば現像ユニッ
ト１０３におけるトナー供給口の位置、例えば、感光体
１０１のいずれか一方の側に対応する位置にトナー供給
口が位置している場合、感光体１０１の中央部に対応す
る位置にトナー供給口が位置している場合、感光体１０
１の両端部に対応する位置から中央側に向かってトナー
供給口が開口している場合などによって最適なパターン
が異なってくる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、トナー濃
度調整パターン形成手段によるトナー濃度調整パターン
の形成と重複するタイミングでトナー消費パターン形成
手段によるトナー消費パターンを形成させるので、簡単
な構成で、かつ、生産性に影響を与えることなく残留ト
ナーによる画像劣化を防ぐことができる。

【００３６】また、本発明によれば、トナー濃度調整パ
ターンとトナー消費パターンとを共用させたり、トナー
消費パターンをマトリクス状に形成し、マトリクス形状
とマトリクス単位の濃度を任意に設定するので、トナー
消費を必要最小限に抑え、かつ、残留トナーによる画像
劣化を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成
を示す概略構成図である。

【図２】図１における書き込みユニットによって構成さ
れる走査光学系の構成を示す概略構成図である。

【図３】本発明の実施形態に係る画像形成装置の制御の
システム構成を示すブロック図である。

【図４】トナー濃度調整パターンおよびトナー消費パタ
ーンとその形成タイミングを示す図である。

【図５】トナー濃度調整パターンとトナー消費パターン
とを共用する実施形態を示す図である。

【図６】トナー消費パターンをマトリクス状に形成した
実施形態を示す図である。

【符号の説明】

１００画像形成装置１０１感光体１０２帯電ユニット１０３現像ユニット１０４転写ユニット１０５分離ユニット１０６クリーニングユニット１０７定着ユニット１１０書き込みユニット１１１ＬＤユニット１５０画像入力部２００書き込み部２２０書き込み画像データ処理部２２１トナー濃度調整パターン形成部２２２トナー消費パターン形成部２３０ＬＤユニット駆動部３００名制御部３１０画像処理部３２０ＣＰＵ４０１トナー濃度調整パターン４０２ａ，４０２ｂトナー消費パターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像形成媒体上に潜像を形成し、その潜
像をトナー現像して画像を形成する工程を有する画像形
成装置において、トナー濃度を調整するためのトナー濃度調整パターンを
形成するトナー濃度調整パターン形成手段と、トナーを強制的に消費させるトナー消費パターンを形成
するトナー消費パターン形成手段と、前記トナー濃度調整パターン形成手段によるトナー濃度
調整パターンの形成と重複するタイミングでトナー消費
パターン形成手段によるトナー消費パターンを形成させ
る制御手段と、を備えていることを特徴とする画像形成
装置。
【請求項２】前記トナー消費パターンは、前記画像形
成媒体の端部に形成されることを特徴とする請求項１記
載の画像形成装置。
【請求項３】前記トナー濃度調整パターンの濃度を検
出する検出手段が、前記トナー消費パターンの形成位置
に対向して設けられ、前記制御手段は、前記トナー濃度
調整パターンと前記トナー消費パターンとを共用するよ
うにパターンを形成することを特徴とする請求項１また
は２記載の画像形成装置。
【請求項４】前記トナー消費パターンがマトリクス状
に形成され、前記制御手段は、マトリクス形状とマトリ
クス単位の濃度を任意に設定することを特徴とする請求
項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記制御手段は、転写媒体のサイズおよ
び／または転写媒体の数量に応じて前記マトリクス形状
および／またはマトリクス単位の濃度を設定することを
特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】前記制御手段は、トナーの供給口の位置
に応じて前記マトリクス形状および／またはマトリクス
単位の濃度を設定することを特徴とする請求項４記載の
画像形成装置。