JP2003084513A - 画像形成装置、およびトナーカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 他の機械に装着したときにもすぐに最適な画
像出力を得ることが可能な画像形成装置、およびトナー
カートリッジを提供する。 【解決手段】 着脱可能なカートリッジは、不揮発性メ
モリと、感光体ドラムの表面電位を検知する表面電位セ
ンサと、当該感光体ドラム上に形成された検出パターン
のトナー濃度を検知するトナー濃度センサと、を有し、
当該カートリッジが装着される画像形成装置の画像調整
プロセス制御手段は、当該感光体ドラムの表面電位およ
びトナー濃度が所定の値となるように帯電出力設定およ
び現像出力設定を調整して画像出力を最適化する。この
画像調整プロセス制御は、プリント枚数が所定の値とな
る毎に実行し、調整後の出力値を上記トナーカートリッ
ジ上の上記不揮発性メモリに記録する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トナープロセス制
御を行う画像形成装置、およびトナーカートリッジに関
する。

【０００２】

【従来の技術】特開平９−５４４６７号公報「画像形成
装置」は、像担持体上の電位を検知する感光体電位セン
サからなる像担持体電位検知手段と、記録媒体上の電位
を検知する記録紙電位センサからなる記録媒体電位検知
手段と、記録媒体上の顕像の光学的濃度を検出する画像
濃度検知手段としての画像濃度センサとを備えて、経時
変化による画像品質の低下を抑える技術を開始してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】画像形成装置で露光に
より静電潜像を形成する感光体ドラムは、プリント動作
を重ねていく内に経時変化により感度特性が変化してい
く場合がある。プロセス条件を初期のままとすると、経
時変化に追従せず、画質が劣化していく場合がある。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑みなされたもので
あり、定期的に感光体の表面電位や画像濃度を検出し
て、適正値となるように、帯電や現像の出力を調整して
プロセス制御の最適化を図り、調整した値をトナーカー
トリッジの不揮発性メモリに蓄積することで、他の機械
に装着したときにもすぐに最適な画像出力を得ることが
可能な画像形成装置、およびトナーカートリッジを提供
することを目的とする。

【０００５】また、感光体ドラムの変動特性から、画像
調整を行う周期を求めて、最適な画質を保つことが可能
な画像形成装置、およびトナーカートリッジを提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、プリント枚数を記録され
る不揮発性メモリと、感光体ドラムと、トナー収納部
と、現像ローラとが一体となり、感光体ドラムの表面電
位を検知する表面電位センサと、感光体ドラム上に形成
された検出パターンのトナー濃度を検知するトナー濃度
センサと、トナーカートリッジ内のトナー量を検知する
トナーエンドセンサと、を有する着脱可能なトナーカー
トリッジと、感光体ドラムに帯電電圧を与える帯電印可
手段と、現像ローラに現像電圧を与える現像電圧印可手
段と、表面電位センサにより検知された表面電位および
トナー濃度センサにより検知されたトナー濃度が所定の
値となるように帯電出力設定および現像出力設定を調整
して画像出力を最適化する画像調整プロセス制御手段
と、を有し、画像調整プロセス制御手段は、プリント枚
数が所定の値となる毎に画像調整プロセスモードを実行
し、調整後の出力値をトナーカートリッジ上の不揮発性
メモリに記録することを特徴としている。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、不揮発性メモリは、プリント枚数とともに
帯電出力設定値及び現像出力設定値の記録を行い、画像
調整プロセス制御手段は、予測された出力変動量との差
異に基づき、画像調整プロセスモードを実行する周期を
選択して行うことを特徴としている。

【０００８】請求項３記載の発明は、不揮発性メモリ
と、感光体ドラムと、トナー収納部と、現像ローラとが
一体となり、感光体ドラムの表面電位を検知する表面電
位センサと、感光体ドラム上に形成された検出パターン
のトナー濃度を検知するトナー濃度センサと、トナーカ
ートリッジ内のトナー量を検知するトナーエンドセンサ
と、を有し、画像形成装置に装着されたとき、画像形成
装置の画像調整プロセス制御手段により、不揮発性メモ
リに記録されて管理されるプリント枚数、帯電出力設定
値、および現像出力設定値が逐次更新されることを特徴
としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１０】図１は、本発明の実施の形態における画像
形成装置の構成を示す断面図である。プロセスカートリ
ッジ２は、画像形成装置５に着脱可能であり、感光体１
１、帯電ローラ３、クリーニング手段及び廃トナー回収
部６、現像手段及びトナー収納部４等で構成される。

【００１１】光学系１は、ポリゴンモータ、ポリゴンミ
ラー、Ｆθレンズ、レーザダイオード、ミラー等で構成
される。給紙コロ７により給紙カセット８に収納された
記録紙９は、感光体１１へ搬送される。感光体１１は、
時計方向に回転駆動され、その際帯電ローラ３によって
表面を帯電され、光学系１からレーザ光を照射されて感
光体１１上に静電潜像が形成される。この潜像は、現像
手段及びトナー収納部４を通るときトナーによって可視
像化される。この可視像は、転写ローラ１０により、感
光体１１へ搬送された記録紙９に転写され、その後定着
ローラ１２に搬送され記録紙９上の可視像は定着され、
画像形成装置５の外部へ排紙される。

【００１２】１９は感光体ドラムの表面電位センサ、２
０はトナー濃度検出センサ、２１はトナー格納部のトナ
ーエンドを検出するトナーエンドセンサである。

【００１３】図２は、本発明の実施の形態における画像
形成装置の内部構成を示すブロック図である。プロセス
カートリッジ２には、不揮発性メモリ（以下カートリッ
ジメモリ）１８が備えられ、画像形成装置５のＣＰＵ１
４によって読み書き可能となっている。

【００１４】画像形成装置５には、ソフトウェア、プロ
グラミングデータ等を記憶するメモリとして、ＲＯＭ１
５及びＲＡＭ１６及び不揮発性メモリ（以下本体メモ
リ）１７がある。ＣＰＵ１４により、画像形成装置５の
種々の構成要素を統合的に動作させて印刷を行う。ＣＰ
Ｕ１４は、表面電位センサ１９、濃度センサ２０からの
アナログ信号をＡ／Ｄ変換して、センサの信号の取り込
みを行う。トナーエンドセンサ２１の取り込みは、デジ
タル入力・アナログ入力どちらでもかまわない。

【００１５】帯電出力２２は、ＣＰＵ１４のタイマのＰ
ＷＭ出力により制御された−数１００Ｖ程度の電圧を、
接触している端子からカートリッジ２の帯電ローラ３に
与えて感光体を帯電している。現像出力２３について
も、電圧は帯電より低いが同様にして現像ローラに供給
している。

【００１６】図３は、本発明の実施の形態におけるプロ
セスカートリッジを示す斜視図である。カートリッジメ
モリ１８が実装された基板１３（コネクタ部のみ図示）
がプロセスカートリッジ２に実装されている。

【００１７】図４は、本発明の実施の形態における表面
電位センサ１９を示す概略図である。電位検知部（以下
プローブ）２４と制御基板２５とで構成され、プローブ
２４は被測定物の感光体ドラム１１表面から１〜３ｍｍ
の間隔をおいて設置されて、感光体ドラム１１の表面電
位を検知する。プローブ２４の検知結果は制御基板２５
の出力部からアナログ信号としてＣＰＵ１４へ出力す
る。

【００１８】図５は、本発明の実施の形態におけるトナ
ー濃度検出センサ（以下Ｐセンサ）２０を示す概略図で
ある。Ｐセンサは、感光体ドラム１１上の画像形成領域
外に形成された静電潜像をトナーで可視像化し、センサ
パターン像２７の画像濃度（トナー付着量）を光学的に
検知し、検知結果をアナログ信号としてＣＰＵ１４へ出
力するものである。Ｐセンサは、発光ダイオード２０ａ
とフォトトランジスタ２０ｂとで構成され、センサパタ
ーン像２７が反射した発光ダイオード２０ａの光量をフ
ォトトランジスタ２０ｂがアナログレベルで出力する。
このアナログ信号により、ＣＰＵ１４は、感光体ドラム
１１上のトナー濃度を得ることができる。

【００１９】図６は、本発明の実施の形態におけるプロ
セス制御に係る第１の実施例を説明するフローチャート
である。このモードは、初期時若しくはプリント枚数が
調整モード実行の規定値に達したときで、プリントジョ
ブの終了のタイミングにて行われる。

【００２０】図６において、メモリ２の枚数カウンタか
ら枚数カウンタ値（Ｃ）を読み込む（ステップＳ１０
０）。読み込んだ枚数カウンタ値（Ｃ）と調整カウント
値（Ｃａ）とを比較する（ステップＳ１０１）。枚数カ
ウンタ値（Ｃ）が調整カウント値（Ｃａ）以上の場合
（ステップＳ１０２／Ｙ）、ジョブ終了を待って（ステ
ップＳ１０３）、ジョブが終了したら調整モードを開始
する（ステップＳ１０４）。

【００２１】枚数カウンタ値（Ｃ）が調整カウント値
（Ｃａ）未満の場合（ステップＳ１０２／Ｎ）、直ちに
調整モードを開始する（ステップＳ１０４）。

【００２２】図７は、上記調整モードにおける帯電電圧
の設定動作を説明するフローチャートである。感光体ド
ラム１１の回転状態で帯電出力をオンしたまま（ステッ
プＳ２００）、表面電位センサ１９の値を読み込む（ス
テップＳ２０１）。

【００２３】センサ１９の値が規定値より低ければ（ス
テップＳ２０２／Ｎ、ステップＳ２０５／Ｙ）、出力を
上げるため、設定データを１ステップ上げる（ステップ
Ｓ２０６）。以下、出力が規格値内の間は（ステップＳ
２０７／Ｙ）、規定値となるまで繰り返し設定ステップ
を上げていく（ステップＳ２０１〜ステップＳ２０
６）。出力が規定値にならずに設定値が電源の規格値の
範囲を越えてしまう場合には（ステップＳ２０７／
Ｎ）、エラーであるため、出力をオフにしてエラーを表
示する（ステップＳ２０８）。

【００２４】センサ１９の値が規定値より高ければ（ス
テップＳ２０２／Ｎ、ステップＳ２０５／Ｎ）、出力を
下げるため、設定データを１ステップ下げる（ステップ
Ｓ２０９）。以下、出力が規格値内の間は（ステップＳ
２０７／Ｙ）、規定値となるまで繰り返し設定ステップ
を下げていく（ステップＳ２０１〜ステップＳ２０
９）。出力が規定値にならずに設定値が電源の規格値の
範囲を越えてしまう場合には（ステップＳ２０７／
Ｎ）、エラーであるため、出力をオフにしてエラーを表
示する（ステップＳ２０８）。

【００２５】出力＝規定値となったら（ステップＳ２０
２／Ｙ）、帯電出力をオフし（ステップＳ２０３）、こ
のときの設定値をトナーカートリッジ２の不揮発メモリ
１８に書き込む（ステップＳ２０４）。

【００２６】図８は、上記調整モードにおける現像電圧
の設定動作を説明するフローチャートである。感光体ド
ラム１１が回転状態であり、帯電出力の状態で現像出力
をオンし（ステップＳ３００）、濃度測定パターンを書
き込み（ステップＳ３０１）Ｐセンサ２０の値を読み込
む（ステップＳ３０２）。

【００２７】Ｐセンサ２０の値が規定値より低ければ
（ステップＳ３０３／Ｎ、ステップＳ３０６／Ｙ）、出
力を上げるため、設定データを１ステップ上げる（ステ
ップＳ３０７）。以下、出力が規格値内の間は（ステッ
プＳ３０８／Ｙ）、規定値となるまで繰り返し設定ステ
ップを上げていく（ステップＳ３０１〜ステップＳ３０
７）。出力が規定値にならずに設定値が電源の規格値の
範囲を越えてしまう場合には（ステップＳ３０８／
Ｎ）、エラーであるため、出力をオフにしてエラーを表
示する（ステップＳ３０９）。

【００２８】Ｐセンサ２０の値が規定値より高ければ
（ステップＳ３０３／Ｎ、ステップＳ３０６／Ｎ）、出
力を下げるため、設定データを１ステップ下げる（ステ
ップＳ３１０）。以下、出力が規格値内の間は（ステッ
プＳ３０８／Ｙ）、規定値となるまで繰り返し設定ステ
ップを下げていく（ステップＳ３０１〜ステップＳ３１
０）。出力が規定値にならずに設定値が電源の規格値の
範囲を越えてしまう場合には（ステップＳ３０８／
Ｎ）、エラーであるため、出力をオフにしてエラーを表
示する（ステップＳ３０９）。

【００２９】出力＝規定値となったら（ステップＳ３０
３／Ｙ）、帯電出力をオフし（ステップＳ３０４）、こ
のときの設定値をトナーカートリッジ２の不揮発メモリ
１８に書き込む（ステップＳ３０５）。

【００３０】図９は、本発明の実施の形態におけるプロ
セス制御に係る第２の実施例を説明するフローチャート
である。画像調整プロセスモードが終了して設定をメモ
リに書き込む時の処理である。

【００３１】前回の設定値（Ｄａ）を読み込む（ステッ
プＳ４００）。今回の設定値（Ｄｂ）を読み込む（ステ
ップＳ４０１）。ここで、設定値Ｄa 、Ｄｂは、ＰＷＭ
信号のデューティ値であり、デューティ値を上げること
で出力値は大きくなるものとする。

【００３２】次に、感度特性の変動（Ｄｂ−Ｄａ）が基
準差以下、すなわち感光体ドラム１１の感度特性の変動
が小さいときには（ステップＳ４０２／Ｙ）、劣化が少
ないため、画像調整プロセスモードは現状通りの周期で
実行する。

【００３３】感度特性の変動が基準値より大きいときに
は（ステップＳ４０２／Ｎ）、感光体ドラム１１は劣化
し始めているため、画像調整プロセスモードの実行周期
を短縮し、次回の実行カウンタ値を設定して（ステップ
Ｓ４０３）、カートリッジ２のメモリ１８にセットする
（ステップＳ４０４）。実行カウンタ値の算出は、設定
値を時系列（枚数毎）で示し、変化率が大きくなった
ら、変化率を処理して得た係数を通常の間隔に掛け合わ
せて得られた数値の間隔で画像調整プロセスモードを実
行する。

【００３４】なお、上述した実施の形態は、本発明の好
適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれ
に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内に
おいて、種々変形実施が可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１記載の発明によれば、画質調整を行ったときの帯電、
現像の出力値をトナーカートリッジのメモリに記憶され
ており、その値を読み込んで制御すればよいため、画像
調整モードを実行する回数を減らし、素早くプリントを
行うことができる。また、トナーカートリッジを他の機
械に装着しても記憶された値を使用して、素早くプリン
ト動作を実行することができる。さらに、設定値の変動
が記録されているため、感光体ドラムの特性変化を知る
ことができ、カートリッジをリサイクル使用するときの
交換の判断材料とすることができる。

【００３６】請求項２記載の発明によれば、感光体ドラ
ムの変動特性から、画像調整プロセスモードの実行タイ
ミングを変更することにより、特性変動に追従した画像
形成を行うことができる。

【００３７】また、請求項３記載の発明も、上記請求項
１及び請求項２記載の発明と同様の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における画像形成装置５の
構成を示す断面図である。

【図２】本発明の実施の形態における画像形成装置５の
内部構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の実施の形態におけるプロセスカートリ
ッジ２を示す斜視図である。

【図４】本発明の実施の形態における表面電位センサ１
９を示す概略図である。

【図５】本発明の実施の形態におけるトナー濃度検出セ
ンサ２０を示す概略図である。

【図６】本発明の実施の形態におけるプロセス制御に係
る第１の実施例を説明するフローチャートである。

【図７】第１の実施例に係る帯電電圧の設定動作を説明
するフローチャートである。

【図８】第１の実施例に係る現像電圧の設定動作を説明
するフローチャートである。

【図９】本発明の実施の形態におけるプロセス制御に係
る第２の実施例を説明するフローチャートである。

【符号の説明】

１ 光学系 ２ トナーカートリッジ ５ 画像形成装置 １１ 感光体 １４ ＣＰＵ １８ 不揮発性メモリ １９ 表面電位センサ ２０ トナー濃度検出センサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント枚数を記録される不揮発性メモ
   リと、感光体ドラムと、トナー収納部と、現像ローラと
   が一体となり、前記感光体ドラムの表面電位を検知する
   表面電位センサと、前記感光体ドラム上に形成された検
   出パターンのトナー濃度を検知するトナー濃度センサ
   と、前記トナーカートリッジ内のトナー量を検知するト
   ナーエンドセンサと、を有する着脱可能なトナーカート
   リッジと、 前記感光体ドラムに帯電電圧を与える帯電印可手段と、 前記現像ローラに現像電圧を与える現像電圧印可手段
   と、 前記表面電位センサにより検知された表面電位および前
   記トナー濃度センサにより検知されたトナー濃度が所定
   の値となるように帯電出力設定および現像出力設定を調
   整して画像出力を最適化する画像調整プロセス制御手段
   と、を有し、 前記画像調整プロセス制御手段は、前記プリント枚数が
   所定の値となる毎に画像調整プロセスモードを実行し、
   調整後の出力値を前記トナーカートリッジ上の前記不揮
   発性メモリに記録することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記不揮発性メモリは、前記プリント枚
   数とともに前記帯電出力設定値及び前記現像出力設定値
   の記録を行い、 前記画像調整プロセス制御手段は、予測された出力変動
   量との差異に基づき、前記画像調整プロセスモードを実
   行する周期を選択して行うことを特徴とする請求項１記
   載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 不揮発性メモリと、感光体ドラムと、ト
   ナー収納部と、現像ローラとが一体となり、前記感光体
   ドラムの表面電位を検知する表面電位センサと、前記感
   光体ドラム上に形成された検出パターンのトナー濃度を
   検知するトナー濃度センサと、前記トナーカートリッジ
   内のトナー量を検知するトナーエンドセンサと、を有
   し、 画像形成装置に装着されたとき、前記画像形成装置の画
   像調整プロセス制御手段により、前記不揮発性メモリに
   記録されて管理されるプリント枚数、帯電出力設定値、
   および現像出力設定値が逐次更新されることを特徴とす
   るトナーカートリッジ。