JP2004037751A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像信号の画像密度に応じて形成される画像の濃度変動を予測し、供給するトナー量を制御することにより、濃度変動が少ない画像を形成することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置において、現像器４と、現像器にトナーを供給するトナー供給部１４，１５と、現像器中のトナー濃度を検出するセンサ１８と、トナー濃度の目標値を有し、目標値とセンサにより検出した検出値とに基づいて、トナー供給部が供給するトナー量を制御する制御部２０と、画像信号に基いて形成される画像の形成枚数の情報を取得する画像枚数取得手段２１とを備え、制御部２０は、画像信号により原画像の画像密度を算出し、算出した画像密度と画像枚数取得手段２１により取得された画像の形成枚数とを用いてトナー量を制御する。
【選択図】　図１

Description

【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（Ｉｍａｇｅ　ｃｏｕｎｔ　ｄｉｓｐｅｎｓｅ　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（Ａｕｔｏ　ｄｅｎｎｓｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ）方式とがある。
【０００４】
ＡＤＣ方式は、現像装置の実際のトナーで形成された基準トナー像の濃度を頻繁に測定してトナーの供給量を制御するため精度の高い制御が可能になるが、基準トナー像を頻繁に形成する必要があるため、トナー消費量が増加してランニングコストが高くなるという問題がある。
【０００５】
そこで、ＩＣＤＣ方式とＡＤＣ方式の長所を生かした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。
【０００６】
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ＡＤＣ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。
【０００７】
これらの技術を用いれば、形成されるトナー像の濃度を高精度に制御するためには有効な技術であると考えられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、同一原稿画像に基いて多量の複写を行ったり、類似画像密度の多量の文書をプリントアウトする場合には上述したトナー消費の増加やクリーナ負担が大きくなるというコスト面の短所に加え、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、測定後の基準トナー像をクリーニングするためのクリーナ負担といった画像形成装置のライフタイムに関する問題がクローズアップされてくる。
【０００９】
そこで、このような場合には、むしろ積極的にＡＤＣを停止するか、あるいはＡＤＣ機能を設けずに、ＩＣＤＣ主体の制御に切り替えるか、あるいは当初からＩＣＤＣによる制御を行う方式が考えられる。
【００１０】
しかし、現像装置内のトナーの濃度測定を行い、トナーの濃度目標値から乖離したときにＩＣＤＣにより予測した消費量に見合うトナーを補給し、現像装置内のトナー混合比を一定に維持したとしても、例えば高画像密度のプリントを連続して出力するときはトナー消費量が多くなるのでトナー供給が頻繁となり、攪拌時間との関係でトナーの帯電量が低下するので、形成される画像濃度が濃くなってしまう。反対に、低画像密度のプリントを連続して出力するときはトナー消費量が少ないのでトナー供給の頻度が減り、トナーの帯電量が高くなるので、形成される画像濃度が薄くなってしまう。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑み、画像信号の画像密度に応じて形成される画像の濃度変動を予測し、供給するトナー量を制御することにより、濃度変動が少ない画像を形成することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【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、トナー像を形成し、該トナー像を最終的に記録媒体上に転写および定着することにより画像を形成する画像形成装置において、
画像信号で変調した露光光により形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像器と、
上記現像器にトナーを供給するトナー供給部と、
上記現像器中のトナー濃度を検出するセンサと、
トナー濃度の目標値を有し、該目標値と上記センサにより検出した検出値とに基づいて、上記トナー供給部が供給するトナー量を制御する制御部と、
出力が予定されている画像の
画像信号に基いて形成される画像の形成枚数の情報を取得する画像枚数取得手段とを備え、
上記制御部は、上記画像信号により上記原画像の画像密度を算出し、算出した画像密度と上記画像枚数取得手段により取得された画像の形成枚数とを用いて
上記トナー量を制御するものであることを特徴とする。
【００１３】
このように、制御部は、画像信号の画像密度に基いて形成される画像の濃度変動を予測するとともに、画像枚数取得手段により取得された画像の形成枚数を用いて供給するトナー量を制御するので、濃度変動を抑制することができる。
【００１４】
【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。
【００１５】
図１は、本発明の画像形成装置の実施形態を示す概略構成図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態の画像形成装置は、Ａ方向に回転し、トナー像が形成される感光体ドラム３と、図示しない用紙トレイから搬送される記録媒体を、駆動ロール９ａと従動ロール９ｂに張架されてＢ方向に循環移動する転写ベルト６上に担持し、その記録媒体上に感光体ドラム３上に形成されたトナー像の転写を受ける転写ベルト装置７と、トナー像が転写された記録媒体を一対のロールに挟んで、転写されたトナー像を加熱および加圧することにより記録媒体上に定着する定着装置１０とを備えている。
【００１７】
感光体ドラム３の周囲には、感光体ドラム３の回転方向Ａに沿って、感光体ドラム３表面を均一な電位に帯電する帯電器２と、原稿画像から読み取った画像信号、あるいは外部から入力された画像信号をパルス幅変調した露光光を感光体に照射して静電潜像を形成するレーザ露光器１と、トナー供給手段１７から送られたトナーを内蔵するキャリヤと混合して攪拌部材１３で攪拌することにより帯電させ、その帯電したトナーを現像ロール１６の磁気力で吸着させて、静電潜像が形成された感光体ドラム３表面に近接する位置に運び、帯電したトナーでその静電潜像を現像してトナー像を形成する現像器４と、転写ベルト６上に担持する記録媒体上に転写電界を形成して、転写部５を通過する記録媒体上に、感光体ドラム３上に形成されたトナー像を転写させる転写ロール８と、記録媒体上にトナー像を転写した後に感光体ドラム３表面に残留するトナーをクリーニングする、ブラシロール１１ａとブレード１１ｂとからなるクリーナ１１と、感光体ドラム３表面の残留する電荷を除電する除電器１２とを備えている。
【００１８】
帯電器２は、感光体ドラム３の表面を一様に帯電し、レーザ露光器１は、原稿画像から読み取った画像信号、あるいは外部から入力された画像信号をパルス幅変調してレーザを駆動しレーザ光を感光体に照射して静電潜像を形成する。現像ロール１６は、その静電潜像にトナーを付与して感光体ドラム上にトナー像を形成し、転写ロール８は、転写ベルト６上の記録媒体にそのトナー像を転写する。記録媒体に転写されたトナー像は、定着器１０により加熱および加圧されて記録媒体上に定着する。トナー像を記録媒体に転写した後の感光体表面に残留するトナーは、クリーナ１１でクリーニングされ、さらに残留電荷が除電器１２で除電される。
【００１９】
トナー供給部１７は、トナーを貯留するトナー容器１４と、制御部２０に制御されて回転することによりトナー容器１４に貯留されたトナーを所定量だけ現像器に供給するトナー補給モータ１５とにより構成されている。
また、現像器内にはキャリヤと混合されたトナーの混合比を検出するトナー濃度センサ１８が備えられ、そのトナー濃度センサ１８で検出された検出値は制御部２０に送られる。
【００２０】
制御部２０は、原稿画像から読み取った画像信号、あるいは外部から入力された画像信号に基いて原画像の画像密度を算出し、算出された画像密度からトナー消費量を予測する。そしてトナー濃度センサ１８により検出された検出値とトナー濃度目標値とを比較し、検出値が目標値から外れた場合には予測されたトナー消費量に基いてトナー補給モータ１５を回転させ、現像器４にトナーを供給する。
【００２１】
本実施形態の画像形成装置には、さらにボタン操作によりプリント枚数を指示することができる操作パネル２１があり、指示されたプリント枚数の情報は、制御部に送られる。制御部２は、画像信号により原画像の画像密度を算出しているので、その算出された画像密度が所定の範囲の下限値より低いときは、現像器に供給されるトナー量が多くなるように一定の枚数毎にトナー濃度目標値を変更し、画像密度が所定の範囲の上限値より高いときは、現像器に供給されるトナー量が少なくなるように一定の枚数毎にトナー濃度目標値を変更する制御を行う。
【００２２】
本実施形態では、操作パネル２１のボタン操作によりプリント枚数が指示されるように構成されているが、例えばプリンタのように、外部から入力される画像信号とともに、プリント枚数が指示されるものであってもよい。
【００２３】
ここで、本実施形態は、記録媒体に直接転写する直接転写方式の画像形成装置に基いて説明したが、画像形成装置は、直接転写方式に限定されるものではなく、中間転写方式の画像形成装置であってもよく、また、白黒画像を形成する画像形成装置であっても、カラー画像を形成する画像形成装置であっても適用される。
【００２４】
図２は、制御部がトナー濃度目標値を変更することにより、現像機に供給するトナー量を制御する作用を例示する模式図である。
【００２５】
図２において、縦軸は原稿の画像密度（％）およびトナー濃度目標値、横軸はプリント枚数を表し、図中の実線（細線）は、原稿の画像密度、一点鎖線（細線）は、制御部がトナー濃度目標値を変更する画像密度のスレッショルドレベル（下限値と上限値）を表している。また図中の実線（太線）は、トナー濃度目標値、二点鎖線（太線）は、トナー濃度目標値の下限値と上限値とを表している。
本実施形態の画像形成装置では、制御部がトナー濃度目標値を変更する画像密度の下限値は３％、上限値は１６％に設定され、トナー濃度目標値の変更幅は、プリント枚数５枚当たり１に設定されている。また、制御部が変更することができるトナー濃度目標値の下限値は４６５であり、上限値は５０５に制限されている。
【００２６】
プリント枚数は、例えばジョブ１は２００枚、ジョブ２は２００枚、ジョブ３は２００枚、ジョブ４は１００枚、ジョブ５は３００枚にそれぞれ指示され、各ジョブの原稿の画像密度は、例えばジョブ１が５％、ジョブ２が２％、ジョブ３が８％、ジョブ４が２２％、ジョブ５が４％と算出されたとする。
【００２７】
先ず、ジョブ１では、１枚目のプリントを行う際に原稿の画像密度が算出され、その算出結果が５％であると、一点鎖線（細線）で表したスレッショルドレベル（下限値３％、上限値１６％）の範囲内であることから、制御部は、操作パネルで指示された２００枚をプリントする間はトナー濃度目標値を変更せずに、標準目標値の５００を維持する。
【００２８】
次に、ジョブ２では、ジョブ２の最初のプリントを行う際に原稿の画像密度が算出され、その算出結果が２％であると、スレッショルドレベル（下限値）から外れていることがわかるので、制御部は画像濃度が薄くなることを予測し、トナー濃度目標値を変更して画像濃度の変動を抑制する。
【００２９】
具体的には、プリント枚数が２００枚と指示されているので、その１／２である１００枚毎にトナー濃度目標値を変更し、その変更幅は２０となる。したがって、ジョブ２の最初の１００枚（累計枚数３００まで）は、トナー濃度目標値を４８０に下げ、次の１００枚（累計枚数４００まで）ではさらにトナー濃度目標値を下げるが、トナー濃度目標値の下限値が４６５であることから、変更幅２０はさげることができないため、下限値の４６５まで下げることにより、トナー供給量を増加させる。
【００３０】
次に、ジョブ３では、ジョブ３の最初のプリントを行う際に原稿の画像密度が５％であり、スレッショルドレベルの範囲内であることがわかるので、制御部は、トナー濃度目標値を標準目標値の５００に戻して、ジョブ３で指示された枚数２００枚（累計枚数６００まで）をプリントする。
【００３１】
さらに、図示していないが、ジョブ４では、ジョブ４の最初のプリントを行う際に原稿の画像密度が２２％であり、スレッショルドレベル（上限値）から外れていることがわかるので、制御部は、画像濃度が濃くなることを予測し、トナー濃度目標値を変更して画像濃度の変動を抑制する。
【００３２】
具体的には、プリント枚数が１００枚であることが指示されているので、その１／２の５０枚毎にトナー濃度目標値を変更し、その変更幅は１０となる。したがって、ジョブ４の最初の５０枚（累計枚数６５０まで）は、トナー濃度目標値を５１０に上げ、次の５０枚（累計枚数７００まで）ではさらにトナー濃度目標値を５２０に上げてトナー供給量を低減させる。
【００３３】
また、図示していないが、ジョブ５では、ジョブ５の最初のプリントを行う際に原稿の画像密度が４％であり、スレッショルドレベルの範囲内であることがわかるので、制御部は、トナー濃度目標値を標準目標値の５００に戻して、ジョブ５で指示された枚数３００枚（累計枚数１０００まで）をプリントする。
【００３４】
本実施形態では、制御部は、原稿の画像密度から、予め現像器内のトナーの帯電量の変動による画像濃度の変動を予測し、指示されたプリント枚数の半分をプリントする毎に、予め、プリント枚数に比例させてトナー濃度目標値を変更しているが、指示されたプリント枚数に応じてトナー濃度目標値を変更する変更幅を変えることもできるし、変更するプリント枚数の単位を一定枚数毎としてもよい。また、プリント枚数と、トナー濃度目標値の変更幅および変更するプリント枚数の単位を、予めテーブル化しておくこともできる。
【００３５】
ここで、図中の斜めの実線（細線）は、１枚プリントする毎にこのトナー濃度目標値を変更した場合における推移を、ジョブ２の場合について、参考例として示したものである。
【００３６】
図３は、本実施形態の制御部が、トナー濃度目標値を変更した場合の画像濃度の変動状態を示す模式図である。
【００３７】
図３において、縦軸は、画像濃度（画像濃度センサ出力値）を表し、横軸は、プリント枚数を表し、図中の実線は、本実施形態において制御部がトナー濃度目標値を変更した場合を、一点鎖線は、従来例の、トナー濃度目標値を変更せず一定のままとした場合を、点線は、参考例の、１枚プリントする毎にトナー濃度目標値を変更する場合をそれぞれ示している。
【００３８】
従来例の場合には、ジョブ２をプリントしているときにトナーの供給頻度が少なくなるのでトナーの帯電量が高くなり、ジョブ２が開始されるプリント累計枚数２００からジョブ２が終了するプリント累計枚数４００までは画像濃度が低下する。そして、ジョブ３では、トナーの供給頻度が標準値に戻り帯電量も徐々に標準値に戻るので、画像濃度が目標値に徐々に近ずく。したがって、画像濃度の変動幅は上下で０．４から０．５と大きい。
【００３９】
一方、参考例の場合には、従来例の場合と同じ傾向で画像濃度が変動するが、従来例の場合と較べれば変動幅は小さい。しかし、トナー濃度目標値をプリント１枚毎に変更しているので、トナー供給頻度およびトナー帯電量に与える影響が小さく、変動幅は、従来例の半分程度である。
【００４０】
これに対して、本実施形態の画像形成装置では、ジョブ２を開始したときに、制御部が、トナー濃度目標値を、プリント１００枚分見合いの変更幅分、事前に一気に変更するので、ジョブ２を開始した当初は、画像濃度がむしろ濃くなる方向に変動するが、次第に薄くなり、さらにプリント１００枚分見合いの変更幅分、事前にトナー濃度目標値を変更すると、画像濃度が一旦濃くなるが次第に低下してジョブ２を終了する。しかし、画像濃度の変動幅は、上下で０．１程度であり、従来例、および参考例の場合に較べて大幅に濃度変動を抑えることができる。
【００４１】
ここでは、プリント枚数２００枚のうち１００枚ごとにトナー濃度目標値を変更する場合を例として説明したが、プリント枚数と、トナー濃度目標値変更幅および変更するプリント枚数の単位をさらにきめ細かくすることによって、画像濃度の変動幅をさらに小さく抑えることができる。
【００４２】
また、本発明では、トナー濃度目標値を変えることにより、トナーの帯電量の変動による画像濃度の変動を抑えているが、現像器内のトナーの攪拌速度を制御することにより帯電量の変動を抑え、画像濃度の変動を抑えることもできる。
【００４３】
【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に応じて画像濃度の変動を予測し、トナー供給量を制御するので、トナー帯電量の変動による画像濃度の変動を抑えた高画質の画像を提供することができる。
【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を示す概略構成図である。
【図２】制御部がトナー濃度目標値を変更することにより、現像機に供給するトナー量を制御する作用を例示する模式図である。
【図３】本実施形態の制御部が、トナー濃度目標値を変更した場合の画像濃度の変動状態を示す模式図である。
【符号の説明】
１　レーザ露光器
２　帯電器
３　感光体ドラム
４　現像器
５　転写部
６　転写ベルト
７　転写ベルト装置
８　転写ロール
９ａ　駆動ロール
９ｂ　従動ロール
１０　定着器
１１　クリーナ
１１ａ　ブラシロール
１１ｂ　ブレード
１２　除電器
１３　攪拌部材
１４　トナー容器
１５　トナー補給モータ
１６　現像ロール
１７　トナー供給部
１８　トナー濃度センサ
２０　制御部
２１　操作パネル

Claims (3)

1. トナー像を形成し、該トナー像を最終的に記録媒体上に転写および定着することにより画像を形成する画像形成装置において、
   画像信号で変調した露光光により形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像器と、
   前記現像器にトナーを供給するトナー供給部と、
   前記現像器中のトナー濃度を検出するセンサと、
   トナー濃度の目標値を有し、該目標値と前記センサにより検出した検出値とに基づいて、前記トナー供給部が供給するトナー量を制御する制御部と、
   出力が予定されている画像の
   画像信号に基いて形成される画像の形成枚数の情報を取得する画像枚数取得手段とを備え、
   前記制御部は、前記画像信号により前記原画像の画像密度を算出し、算出した画像密度と前記画像枚数取得手段により取得された画像の形成枚数とを用いて前記トナー量を制御するものであることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記画像密度が所定の範囲から外れたときは、前記画像枚数取得手段により取得された画像の形成枚数のうち所定の形成枚数に画像を形成する毎に、前記目標値を所定のレベルずつ、予め変更するものであることを特徴とする画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記画像密度が前記範囲の下限値より低いときは、前記形成枚数に画像を形成する毎に、前記現像器に供給されるトナー量が多くなるように前記目標値を変更し、前記画像密度が前記範囲の上限値より高いときは、該形成枚数に画像を形成する毎に、該現像器に供給されるトナー量が少なくなるように該目標値を変更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。

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