JP2004271834A

JP2004271834A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2004271834A
Application number: JP2003061616A
Authority: JP
Inventors: Yuuji Betsushiyo; 勇爾別所; Masashi Fukuda; 正史福田; Tsuneji Masuda; 恒司桝田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2004-09-30
Also published as: CN1527158A; US6987934B2; CN100378591C; US20040197110A1

Abstract

【課題】パッチ検ＡＴＲ方式を採用することにより感光体上の参照用パッチ画像の濃度を一定に保つことで、結果としてトナー帯電量変動も小さくできるため、現像の後に続く静電転写の安定にもつながり、結果として良好に濃度を推移させ、色味変動も小さくできるが、現像器内のトナー濃度が極端に変動すると、トナー飛散が生じたり、がさついた画像が形成されたり、キャリア付着という問題が発生しまった。
【解決手段】現像器内のトナー濃度を検知する光センサを設けることで、この出力が所定範囲外となった際には、パッチ検出力値と比較すべき目標値を変更させる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式等を用いた画像形成装置に関し、特に、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式は複写機やプリンタに用いられる最もよく知られた印刷方式のひとつであり、近年ではよりＰＯＤ（プリント・オン・デマンド）の注目により、高速の印刷能力、イメージ画像印刷等が望まれ、その結果印刷画質も高品質で高精細なものが望まれるようになってきた。
【０００３】
一般に、電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置が具備する現像装置では、磁性トナーを主成分とした一成分現像剤、もしくは非磁性トナーと磁性キャリアを主成分とした二成分現像剤が用いられている。特に、電子写真方式によりフルカラーやマルチカラー画像を形成するカラー画像形成装置では、画像の色味などの観点から、ほとんどの現像装置が二成分現像剤を使用している。
【０００４】
周知のように、この二成分現像剤のトナー濃度（キャリアおよびトナーの合計重量に対するトナー重量の割合）は、画像品質を安定化させる上で極めて重要な要素になっている。現像剤のトナーは現像時に消費され、現像剤のトナー濃度が減少する。このため、現像剤濃度制御装置もしくは画像濃度制御装置を使用して、適時、現像剤の濃度もしくは画像濃度を検出して、その変化に応じてトナー補給を行い、トナー濃度もしくは画像濃度を常に一定に制御し画像の品位を保持する必要がある。
従来の濃度制御装置を備えた画像形成装置、本例では電子写真方式のデジタル複写機の全体構成例を図２に示す。
【０００５】
まず、原稿２１の画像がＣＣＤ１により読みとられ、得られたアナログ画像信号が増幅器２で所定のレベルまで増幅され、アナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）３により例えば８ビット（０〜２５５階調）のデジタル画像信号に変換される。つぎに、このデジタル画像信号はγ変換器（本例では、２５６バイトのＲＡＭで構成され、ルックアップテーブル方式で濃度変換を行なう変換器）５に供給され、そこでγ補正された後、デジタル−アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）９に入力される。
【０００６】
この変換器９によりデジタル画像信号は再びアナログ画像信号に変換されて、コンパレータ１１の一方の入力に供給される。コンパレータ１１の他方の入力には、三角波発生回路１０から発生される所定周期の三角波信号が供給されており、コンパレータ１１の一方の入力に供給されたアナログ画像信号は、この三角波信号と比較されてパルス幅変調される。このパルス幅変調された二値化画像信号は、レーザ駆動回路１２にそのまま入力され、レーザダイオード１３の発光のオン・オフ制御用信号として使用される。レーザダイオード１３から放射されたレーザ光は、周知のポリゴンミラー１４により主走査方向に走査され、ｆ／θレンズ１５、および反射ミラー１６を経て、矢印方向に回転している像担持体たる感光体ドラム４０上に照射され、静電潜像を形成する。
【０００７】
一方、感光体ドラム４０は露光器１８で均一に除電を受け、一次帯電器１９により均一に例えばマイナスに帯電される。その後、上述したレーザ光の照射を受けて画像信号に応じた静電潜像が形成される。
【０００８】
この静電潜像は現像器２０によって可視画像（トナー像）に現像される。現像器２０の上部には補給用トナー２９を収容したトナー補給槽８が取り付けられ、そのトナー補給槽８内の下部には、モータ２８によって回転駆動されることにより、トナー２９を搬送して現像器２０内に供給するトナー搬送スクリュー３０が設置されている。
【０００９】
感光体ドラム４０上に形成されたトナー像は、転写材担持ベルト１７により感光体ドラム４０に搬送された転写材Ｐ上に転写帯電器２２の作用により転写される。転写材担持ベルト１７は２個のローラ２５ａ、２５ｂ間に張設され、図示矢印方向に無端駆動することにより、その上に保持した転写材Ｐを感光体ドラム４０に搬送する。感光体ドラム４０上に残った転写残りのトナーは、その後、クリーナ２４で掻き落とされる。
【００１０】
なお、説明を簡単にするために単一の画像形成ステーション（感光体ドラム４０、露光器１８、一次帯電器１９、現像器２０などを含む）のみを図示しているが、カラー画像形成装置の場合には、例えばシアン、マゼンタ、イエロー、およびブラックの各色に対する画像形成ステーションが、転写材担持ベルト１７上にその移動方向に沿って順次配列されることになる。
【００１１】
また、現像装置２０については、その一例を図３に示す。
【００１２】
本例にて現像装置は、二成分現像剤を収容した現像容器２を備え、現像剤担持体である現像スリーブ１０が感光ドラム４０と所定の間隙を開けて回転自在に設置されている。現像スリーブ１０は非磁性材料の円筒体からなり、この内側には磁界発生手段のマグネットローラ１１が、現像スリーブ１０の回転に対して非回転に配置されている。マグネットローラ１１は５つの磁極Ｎ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ２を有している。現像スリーブ１０上方の現像容器２の部分には磁性部材の規制ブレード３０が取付けられ、この規制ブレード３０は、マグネットローラ１１の鉛直方向最上点に略位置した磁極Ｓ２の近傍に向けて、現像スリーブ１０と非接触に配置されている。現像容器２内下部には現像剤搬送スクリュー４、６が配置されている。
【００１３】
現像容器２内に収容された二成分現像剤は、搬送スクリュー４、６の撹拌、搬送により容器２内を循環されながら、現像スリーブ１０に供給される。現像スリーブ１０に供給された現像剤は、マグネットローラ１１の磁極Ｎ３により現像スリーブ１０上に汲み上げられ、現像スリーブ１０の回転にともない、現像スリーブ１０上を磁極Ｓ２→磁極Ｎ１と搬送され、現像スリーブ１０と感光ドラム４０とが対向した現像部に至る。その搬送の途上で現像剤は、規制ブレード３０により磁極Ｓ２と協同して磁気的に層厚を規制され、現像スリーブ１０上に現像剤の薄層が形成される。
【００１４】
現像部に位置されたマグネットローラ１１の磁極Ｎ１は現像主極であり、現像部に搬送された現像剤は、磁極Ｎ１によって穂立ちして感光ドラム４０の表面に接触し、感光ドラム４０の表面に形成された静電潜像を現像する。潜像を現像した現像剤は、現像スリーブ１０の回転にともない現像部を通過し、搬送極Ｓ１を経て現像容器２内に戻され、磁極Ｎ２、Ｎ３の反発磁界により現像スリーブ１０から除去され、回収される。
【００１５】
画像形成装置には、上記の現像でトナー濃度が減少した現像器２０内現像剤２１にトナーの補給制御を行って、現像剤のトナー濃度もしくは画像濃度を一定に制御するために、さまざまな方式の濃度制御装置（ＡＴＲ）が設置されている。
【００１６】
具体的には、現像器２０内に設置したトナー濃度センサ２３により、現像器２０内現像剤２１のトナー濃度を反射光量にて検知して制御する方式（現像剤反射ＡＴＲ）、感光体ドラム４０上に参照用にパッチ画像２６を作像し、その画像濃度を感光体ドラム４０に対向設置した電位センサなどのセンサ２７により検知して制御する方式（パッチ検ＡＴＲ）、ビデオカウンタ４からの画素ごとのデジタル画像信号の出力レベルから必要トナー量を演算して制御する方式（ビデオカウンタＡＴＲ）などがある。
【００１７】
いずれも、それぞれの方式により得られた情報に基づいて、ＣＰＵ６からモータ駆動回路７を介してモータ２８の回転を制御することにより、現像器２０内現像剤２１へのトナーの補給制御を行い、現像剤のトナー濃度もしくは画像の濃度を一定に保つように構成されている。
【００１８】
また、上記パッチ検ＡＴＲ、或いは上記現像材反射ＡＴＲの初期値をパッチ検により補正する方式、さらにはビデオカウントＡＴＲを主に用い、適宜パッチ検により補給量を補正する方式等が種々提案されている。これらは、例えば図４に示すように、パッチ濃度と初期パッチ濃度との差分量に応じて補給量を決定、あるいは補正量を決定するのが一般的である。この場合、初期パッチ濃度との差分量が大きいほど、補給量／補正量が多くなるのが一般的である。どの制御方式についても、パッチ濃度が高い（濃い）と判断した場合は画像形成による消費によってパッチ濃度を適正化し、パッチ濃度が低い（薄い）と判断した場合は、パッチ濃度適正化のためのトナー量を補給するか、或いは適正化できるよう現像剤反射ＡＴＲ等の初期値を補正する。また、これらの制御に先だって、上記トナー搬送スクリューの回転駆動量に対するトナー補給量は予め実験的に把握しておくことが必要となる。
【００１９】
【特許文献１】
特開平０８−１１０７００号公報
【特許文献２】
特開平１０−０３９６０８号公報
【特許文献３】
特開２００１−２９６７３２号公報
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
２成分現像装置で従来から行われている、直接的にトナー濃度を測定する（いわゆる光ＡＴＲ、インダクタンス制御など）手法による現像剤濃度制御装置は、トナー濃度安定性を主とするものであった。そのため、トナー濃度は安定するものの、キャリアの帯電能力の変化や、長時間放置、或いは画像形成装置の設置環境の急激な変化等によるトナー帯電量（以下トリボ）の変化に追従することができず、結果として許容されない色味変動や濃度変動を引き起こす場合もあり、検討の余地が残されていた。
【００２１】
一方、感光体上に現像されるトナー量を一定にする目的で、感光体上のある基準パッチを適宜形成し、該パッチの濃度を初期時のそれと比較し、該比較結果に応じてトナー補給制御を行う、いわゆるパッチ検ＡＴＲも従来から行われている。
【００２２】
パッチ検ＡＴＲでは、感光体上の基準パッチのトナー量を一定にすることで濃度変動、色見変動を防止し、かつトナー濃度制御も行うという２面性を併せ持っている。又、パッチ検ＡＴＲにより感光体上の基準パッチトナー量を一定に保つことで、結果としてトナー帯電量変動も小さくできるため、現像の後に続く静電転写の安定にもつながり、結果として良好に濃度を推移させ、色味変動も小さくできる。
【００２３】
しかし、上記パッチ検ＡＴＲ制御では、ドラム上の基準パッチトナー量を一定制御するために、上記キャリアの帯電能力の変化や、長時間放置、或いは画像形成装置の設置環境の急激な変化等によるトナー帯電量の変化を緩和すべくトナー濃度を制御するため、極端なトナー濃度変動を引き起こし、不具合となる場合があった。例えばトナー濃度が上昇した場合はトナー飛散を引き起こし、トナー濃度が下降した場合はがさついた画像やキャリア付着を発生させてしまう等である。
【００２４】
一方、例えば特許文献１〜３等では、上記直接トナー濃度測定装置（いわゆる光ＡＴＲ，インダクタンス制御等）で基本的なトナー補給制御を行い、適宜基準パッチを参照することにより、上記直接トナー補給制御を変更する手法が提案されている。しかし、これらの手法は、いずれもトナー濃度一定化を念頭においたトナー補給制御であり、上述の色味変動に主眼を置いたものでなく、検討の余地が残されている。
【００２５】
本発明の目的は、上記問題に鑑みなされたものであり、色味変動・濃度変動を小さく抑えつつ、かつ上記トナー飛散、がさつき・キャリア付着等の発生を防止し、良好な画像を長期にわたって形成することができる画像形成装置を提供することである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば上記課題を解決することができる。本発明は、像担持体上に形成された静電像をトナー及びキャリアを含む現像剤で現像する現像器と、前記現像器により形成された参照用のトナー像の濃度を検知する検知手段と、前記検知手段の出力に応じて前記現像器に補給するトナー量を制御する制御手段と、を有する画像形成装置において、
前記現像器内のトナー濃度を検出する検出手段を有し、前記検知手段の出力に応じたトナー補給量を前記検出手段の出力に応じて可変とすることを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２８】
実施例１
本発明の第１実施例について図１，３，５，６により説明する。
【００２９】
まず、図１を参照して本発明による画像形成装置の一実施例の全体構成について説明する。本実施例では、本発明を電子写真方式のデジタル複写機に適用した場合について示すが、本発明が電子写真方式や静電記録方式の他の種々の画像形成装置に等しく適用できる。
【００３０】
図１において、複写されるべき原稿３１の画像は、レンズ３２によってＣＣＤなどの撮像素子３３に投影される。この撮像素子３３は原稿画像を多数の画素に分解し、各画素の濃度に対応した光電変換信号を発生する。撮像素子３３から出力されるアナログ画像信号は画像信号処理回路３４に送られ、ここで各画素ごとにその画素の濃度に対応した出力レベルを有する画素画像信号（入力画像濃度信号）に変換され、パルス幅変調回路３５に送られる。
【００３１】
このパルス幅変調回路３５は入力される画素画像信号毎に、そのレベルに対応した幅（時間長）のレーザ駆動パルスを形成して出力する。すなわち、図５（ａ）に示すように、高濃度の画素画像信号に対してはより幅の広い駆動パルスＷを、低濃度の画素画像信号に対してはより幅の狭い駆動パルスＳを、中濃度の画素画像信号に対しては中間の幅の駆動パルスＩをそれぞれ形成する。
【００３２】
パルス幅変調回路３５から出力されたレーザ駆動パルスは半導体レーザ３６に供給され、半導体レーザ３６をそのパルス幅に対応する時間だけ発光させる。従って、半導体レーザ３６は高濃度画素に対してはより長い時間駆動され、低濃度画素に対してはより短い時間駆動されることになる。それ故、感光体ドラム４０は、次に述べる光学系によって、高濃度画素に対しては主走査方向により長い範囲が露光され、低濃度画素に対しては主走査方向により短い範囲が露光される。つまり、画素の濃度に対応して静電潜像のドットサイズが異なる。従って、当然のことながら、高濃度画素に対するトナー消費量は低濃度画素に対するそれよりも大である。なお、図５（ｄ）に低、中、高濃度画素の静電潜像をそれぞれＬ、Ｍ、Ｈで示した。
【００３３】
半導体レーザ３６から照射されたレーザ光３６ａは、回転多面鏡３７によって掃引され、ｆ／θレンズ等のレンズ３８及びレーザ光３６ａを像担持体たる感光体ドラム４０方向に指向させる固定ミラー３９によって、感光体ドラム４０上にスポット結像される。かくして、レーザ光３６ａは感光体ドラム４０をその回転軸とほぼ平行な方向（主走査方向）に走査し、静電潜像を形成することになる。
【００３４】
感光体ドラム４０はアモルファスシリコン、セレン、ＯＰＣ等の感光体を表面に有し、矢印方向に回転する電子写真感光体ドラムであり、露光器４１で均一に除電を受けた後、一次帯電器４２により均一に帯電される。その後、上述した画像情報信号に対応して変調されたレーザ光３６ａで露光走査され、これによって画像情報に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像はトナーとキャリアが混合された二成分現像剤４３を使用する現像手段としての現像器４４によって反転現像され、トナー像として可視化される。ここで、反転現像とは、感光体ドラム４０の光で露光された領域に、潜像と同極性に帯電したトナーを付着させて、これを可視化する現像方法である。
【００３５】
このトナー像は、転写材担持ベルト４７により感光体ドラム４０に搬送された転写材Ｐ上に、転写帯電器４９の作用により転写される。転写材担持ベルト４７は２個のローラ４５ａ、４５ｂ間に張架され、図示矢印方向に無端駆動することにより、その上に保持した転写材Ｐを感光体ドラム４０に搬送する。トナー像が転写された転写材Ｐは、転写材担持ベルト４７から分離されて図示しない定着器に搬送され、永久像に定着される。また、転写後に感光体ドラム４０上に残った残留トナーは、その後、クリーナ５０によって除去される。
【００３６】
尚、説明を簡単にするために単一の画像形成ステーション（感光体ドラム４０、露光器４１、一次帯電器４２、現像器４４等を含む）のみを図示したが、本実施例の画像形成装置は、例えばシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色に対する画像形成ステーションを具備したカラー画像形成装置であり、この画像形成ステーションが、転写材担持ベルト１７上にその移動方向に沿って順次に配列され、各画像形成ステーションの感光体ドラム上に原稿の画像を色分解した各色毎（画像の各色成分毎）の静電潜像が順次に形成され、対応する色のトナーを有する現像剤を用いる現像器で現像され、転写材担持ベルト４７によって搬送される転写材Ｐ上に順次に重ね合わせて転写されることになる。
【００３７】
上記現像器４４は、図３に示した現像器と同様に、磁性キャリアと非磁性トナーとを含む二成分現像剤を収容した現像容器を備え、この現像容器内には現像剤担持体である、ＳＵＳなどの非磁性材料にて作製された現像スリーブが、回転する感光ドラムに対向して設けられている。その他の構成については図３と同様であるため、ここでは述べない。
【００３８】
トナー補給手段として、現像器４４の上部には、図１に示されるように、補給用トナー６３を収容したトナー補給槽６０が取り付けられ、このトナー補給槽６０内の下部にはトナー搬送スクリュー６２が設置されている。ギア列７１を介して接続したモータ７０でトナー搬送スクリュー６２を回転駆動することにより、補給槽６０内のトナー６３が搬送されて現像器４４内に供給される。トナー搬送スクリュー６２によるトナーの供給は、ＣＰＵ６７によりモータ駆動回路６９を介してモータ７０の回転を制御することにより制御される。ＣＰＵ６７に接続されたＲＡＭ６８には、モータ駆動回路６９に供給する制御データ等が記憶されている。
【００３９】
又、現像器４４内に設置したトナー濃度センサ８０も設けられ、画像形成中に画像濃度を適宜監視している。該センサーは、トナー濃度を反射光量にて検知して制御する方式（現像剤反射ＡＴＲ）、見かけの透磁率を検知して制御する方式（インダクタンス方式ＡＴＲ）、或いは非接触でトナー濃度を反射光量／見かけの透磁率等を検知して制御する方式（非接触ＡＴＲ）等があるが、本実施例では現像剤反射ＡＴＲを用いている。
【００４０】
さて、静電潜像の現像により現像器４４内現像剤４３のトナー濃度が低下するので、濃度制御装置によりトナー補給槽６０からトナー６３を現像器４４に補給する補給制御を行って、現像剤４３のトナー濃度を一定に制御し、もしくは画像濃度を一定に制御することが行われる。
【００４１】
本実施例では、濃度制御装置として、感光体ドラム４０上に参照用にパッチ画像（中間調の濃度に対応する）を作像し、その画像濃度を感光体ドラム４０に対向設置した発光部７３ａおよび受光部７３ｂを有する画像濃度検知手段としての画像濃度センサー７３により検知して制御する方式（パッチ検ＡＴＲ）を備えている。このように、本実施例では、参照用のパッチ画像の濃度が適正化するように現像器へのトナー補給量を制御することで、市場で重要視されている、その後に形成される中間調（ハーフトーン）の画像の濃度が適正化することを目的としている。
【００４２】
即ち、従来とは異なり、本実施例現像器内のトナー濃度やトナーの帯電量にはある程度の変動を許す一方、感光ドラム上に形成される中間調の画像の濃度については常時適正化すべくトナー補給制御を行っている。
パッチ検ＡＴＲでは、得られたパッチ画像（トナー像）に、パッチ検ＡＴＲの濃度センサ７３のＬＥＤなどの発光部７３ａからの光を照射し、その反射光を光電変換素子などの受光部７３ｂで受光し、パッチ画像の実際のパッチ濃度を検知する。
【００４３】
上記の受光部７３ｂからの実際のパッチ画像濃度を検知した出力信号は、比較器７５の一方の入力に供給される。この比較器７５の入力には、基準電圧信号源７６からパッチ画像の規定濃度（初期濃度）に対応する基準信号が入力されている。比較器７５はパッチ画像濃度と初期画像濃度とを比較してその濃度差を求め、濃度差の出力信号をＣＰＵ６７に供給する。この濃度差の出力信号は、図６に従って現像器４４内現像剤４３へのトナー補給制御に使用する。
【００４４】
本実施例の画像形成装置では、イエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックの４色分の画像形成ステーションを備えているので、各色の画像形成ステーションにおいて、上記のようにして、各色のパッチ画像の濃度検知および初期濃度との比較が行なわれ、各色のパッチ画像における実際の濃度と初期濃度との濃度差が求められて、濃度差の出力信号がＣＰＵ６７に供給される。
【００４５】
上述の通り、パッチ検ＡＴＲでは感光体上の基準パッチトナー量を一定に制御するため、例えば消費量の低い画像を多量に形成しつづけた場合、現像剤中のトナーの入れ替わりが抑えられることで現像剤中のトナー帯電量が増加する（いわゆるチャージアップ）。これにより基準パッチ濃度も落ちるので、パッチ検ＡＴＲ制御上トナー不足と判断し、トナー補給を行い続け、トナー濃度は上昇を続ける。しかしトナー濃度が上昇しすぎると、現像スリーブの回転に伴って飛散する飛散トナー量が極度に増加し、好ましくない。
【００４６】
一方例えば夏休みなどで長期間画像形成を行わない状態から画像形成を再開した場合等は、トナー帯電量は長期放置により低下しているため、基準パッチ濃度は上昇する。従ってこれもパッチ検ＡＴＲ制御上はトナー過多と判断し、トナー補給を抑制するため、トナー濃度は下降する。しかしトナー濃度が下降しすぎると、出力画像ががさついたものとなり、これも好ましくない。
【００４７】
そこで本発明では、トナー濃度に上下限の閾値を設け、トナー濃度が閾値を超えた場合は、前記パッチ検ＡＴＲの初期時トナー量（ターゲット濃度）を補正し、トナー濃度が閾値内に収まるよう制御を行う。これにより安定したトリボ制御を行いつつ、トナー濃度も適正範囲内に抑えられ、結果として色味変動・濃度変動が少なく、かつトナー飛散やがさつきの無い安定した画像を長期にわたって提供できる。以下、図７を用いて詳細に説明する。
【００４８】
図７は、上側グラフにパッチ濃度推移、下側グラフにトナーの濃度推移を示したものである。画像形成を行うにつれ、パッチ濃度をターゲットに近づくよう補給制御を行うに伴って、下グラフに示すように、トナー濃度は変化する。ここで本実施例では、トナー濃度の上下限閾値を超えた時点から、上グラフに示すようにパッチのターゲット濃度を変更し、閾値を超えたトナー濃度を、徐々に閾値内に戻していることを特徴としている。これによりトナー濃度の上昇／下降に歯止めがかかり、安定した画像濃度制御が可能となる。この時、基準パッチ濃度は前記補正により初期時とは違った値となるため、トナー帯電量も変化する。従って補正を急激に行うと、結果的に濃度変動や、帯電量変化による転写効率変動等を引き起こしてしまう恐れがある。そこで本発明では、前記補正量を段階的に徐々に行い、急激な基準パッチ濃度変化、帯電量変化を起こさない様に制御し、かつ該補正に応じて階調補正手段の適正化、転写設定の適正化を行うことで、該補正による濃度変動・色味変動等を最小限に抑えることができる。又、例えばトナー濃度が閾値を超えた場合、トナー補給をトナー濃度検出装置の出力に応じて制御する、トナー濃度一定制御に切り替える手法も考えられる。しかし、上述の通り、トナー濃度一定制御を行うと、種々の現象により引き起こされるトナー帯電量（以下トリボ）の変化に追従することができず、結果として許容されない色味変動や濃度変動を引き起こす場合もあり得る。本発明を用いれば、この様な弊害を引き起こすことなくトナー濃度を閾値内に抑えることができる。又、上述の通りこの時（パッチターゲット変更により）トナートリボ、画像濃度も変化するが、上記ターゲット補正を段階的に行うことにより、急激なトナートリボ変化、画像濃度変化を発生させず、徐々に変化させることから、上記階調制御、転写制御によって十分補正可能である。更に、目論見どおりトナー濃度が適正範囲内に戻った場合には、上記と同じ理由で段階的にターゲットを元に戻すことが望ましい。
【００４９】
以上より、感光ドラム上に濃度参照用のパッチ画像を作像し、その画像濃度を画像濃度センサーにより検知して該結果を用いてトナー補給制御する方式（パッチ検ＡＴＲ）を用い、現像器内に設置した現像剤濃度センサーにより、現像器内のトナー濃度を検知し、該結果を前記パッチ検ＡＴＲターゲット補正に用いることで、画像濃度を適正かつ安定に制御した制御しつつ、かつトナー濃度が適正な範囲で制御される。これにより高品質なカラー画像を形成することができ、本発明の効果が証明された。
なお、現像剤濃度センサーを現像器外に設置し、現像器に設けられた光透過窓を介して現像剤濃度センサーにより現像器内のトナー濃度を検知する構成であっても構わない。
【００５０】
実施例２
本実施例の画像形成装置は、トナー補給制御としてパッチ検ＡＴＲを用い、かつ現像器４４内に設置した現像剤濃度センサー（不図示）により、現像剤濃度を監視しつつ、現像剤濃度が閾値を超えたらパッチ検ＡＴＲによるトナー補給制御量を制御するものである。現像器等の詳細構成は、実施例１と同様であるのでここでは述べない。
【００５１】
本発明では、トナー濃度に上下限の閾値を設け、トナー濃度が閾値を超えた場合は、前記パッチ検ＡＴＲの、初期ターゲット値との差分に応じて決定されるトナー補給量を補正し、トナー濃度が閾値内に収まるよう制御を行う。これにより安定したトリボ制御を行いつつ、トナー濃度も適正範囲内に抑えられ、結果として色味変動・濃度変動が少なく、かつトナー飛散やがさつきの無い安定した画像を長期にわたって提供できる。以下図８を用いて詳細に説明する。
【００５２】
実施例１と同様、パッチ濃度をターゲットに近づくよう補給制御を行うに伴って、図７下グラフに示すように、トナー濃度は変化する。ここで本実施例では、トナー濃度の上下限閾値を超えた時点から、パッチ濃度とターゲット濃度との差分により決定されるトナー補給量を、図８に示すように補正する（図８はトナー濃度が上限閾値を超えた場合を例示している。これとは逆に、トナー濃度が下限閾値を下回った場合は、この限りではない）。これにより、これによりトナー濃度の上昇／下降に歯止めがかかり、安定した画像濃度制御が可能となる。又、上述の通りこの時トナートリボ、画像濃度も変化すると考えられるが、上記補給量補正を実施例１と同様に、段階的に行うことにより、急激なトナートリボ変化、画像濃度変化を発生させず、徐々に変化させることが可能であり、上記階調制御、転写制御によって十分補正可能である。
【００５３】
又、本実施例では、現像剤濃度が下限閾値を下回った時は一定のトナー補給を加算する等の手段が考えられる。このとき、上記と同様の理由で一定量は微量か、段階的に加えることが望ましい。
【００５４】
以上より、感光ドラム上に濃度参照用のパッチ画像を作像し、その画像濃度を画像濃度センサーにより検知して該結果を用いてトナー補給制御する方式（パッチ検ＡＴＲ）を用い、現像器内に設置した現像剤濃度センサーにより、現像器内現像剤のトナー濃度を検知し、該結果を前記パッチ検ＡＴＲによって決定される補給量の補正に用いることで、画像濃度を適正かつ安定に制御した制御しつつ、かつトナー濃度が適正な範囲で制御される。これにより高品質なカラー画像を形成することができ、本発明の効果が証明された。
【００５５】
実施例３
本実施例の画像形成装置は、トナー補給制御を主にビデオカウンタからの画素ごとのデジタル画像信号の出力レベルから必要トナー量を演算して制御する方式（ビデオカウントＡＴＲ）で行いつつ、パッチ検ＡＴＲにより該補給を微調する方式を採用し、かつ現像器４４内に設置した現像剤濃度センサー（不図示）により、現像剤濃度を監視を行い、トナー濃度が閾値を超えた場合は、該パッチ検ＡＴＲの初期時トナー量（ターゲット濃度）を補正し、トナー濃度が閾値内に収まるよう制御を行う。現像器等の詳細構成は、実施例１と同様であるのでここでは述べない。
【００５６】
ビデオカウントＡＴＲでは、原稿画像の画素ごとのデジタル画像信号の出力レベルから必要トナー量を積算し、該積算結果に応じて現像剤へのトナー補給制御を行なわせるものである。ここで、トナー補給量のばらつき等によって生じるトナー消費と補給とのずれを補正するため、適宜中間調パッチを形成し、初期状態のそれと比較を行い、図９に従って決定されるトナー補給補正量をビデオカウントＡＴＲにフィードバックし、トナー補給を微調するものである。これにより安定したトリボ制御を行いつつ、トナー濃度も適正範囲内に抑えられ、結果として色味変動・濃度変動が少なく、かつトナー飛散やがさつきの無い安定した画像を長期にわたって提供できる。詳細は、図７を用いた実施例１での説明と同様であるので、ここでは述べない。
【００５７】
以上より、トナー補給制御を主にビデオカウンタからの画素ごとのデジタル画像信号の出力レベルから必要トナー量を演算して制御する方式（ビデオカウントＡＴＲ）で行いつつ、パッチ検ＡＴＲにより該補給を微調する方式を採用し、かつ現像器４４内に設置した現像剤濃度センサー（不図示）により、現像剤濃度を監視を行い、トナー濃度が閾値を超えた場合は、該パッチ検ＡＴＲの初期時トナー量（ターゲット濃度）を補正に用いることで、画像濃度を適正かつ安定に制御した制御しつつ、かつトナー濃度が適正な範囲で制御される。これにより高品質なカラー画像を形成することができ、本発明の効果が証明された。
【００５８】
実施例４
本実施例の画像形成装置は、トナー補給制御を主にビデオカウンタからの画素ごとのデジタル画像信号の出力レベルから必要トナー量を演算して制御する方式（ビデオカウントＡＴＲ）で行いつつ、パッチ検ＡＴＲにより該補給を微調する方式を採用し、かつ現像器４４内に設置した現像剤濃度センサーにより、現像剤濃度を監視を行い、トナー濃度が閾値を超えた場合は、パッチ検ＡＴＲによるトナー補給制御量を制御するものである。現像器等の詳細構成は、実施例１と同様であるのでここでは述べない。
【００５９】
本発明では、トナー濃度に上下限の閾値を設け、トナー濃度が閾値を超えた場合は、前記パッチ検ＡＴＲの、初期ターゲット値との差分に応じて決定されるトナー補給量を補正し、トナー濃度が閾値内に収まるよう制御を行う。これにより安定したトリボ制御を行いつつ、トナー濃度も適正範囲内に抑えられ、結果として色味変動・濃度変動が少なく、かつトナー飛散やがさつきの無い安定した画像を長期にわたって提供できる。以下図１０を用いて詳細に説明する。
【００６０】
実施例１と同様、パッチ濃度をターゲットに近づくよう補給制御を行うに伴って、図７下グラフに示すように、トナー濃度は変化する。ここで本実施例では、トナー濃度の上下限閾値を超えた時点から、パッチ濃度とターゲット濃度との差分により決定されるトナー補給補正量を、図１０に示すように補正する。これによりトナー濃度の上昇／下降に歯止めがかかり、安定した画像濃度制御が可能となる。又、上述の通りこの時トナートリボ、画像濃度も変化すると考えられるが、上記補給量補正を実施例１と同様に、段階的に行うことにより、急激なトナートリボ変化、画像濃度変化を発生させず、徐々に変化させることが可能であり、上記階調制御、転写制御によって十分補正可能である。
【００６１】
以上より、トナー補給制御を主にビデオカウンタからの画素ごとのデジタル画像信号の出力レベルから必要トナー量を演算して制御する方式（ビデオカウントＡＴＲ）で行いつつ、パッチ検ＡＴＲにより該補給を微調する方式を採用し、かつ現像器４４内に設置した現像剤濃度センサー（不図示）により、現像剤濃度を監視を行い、トナー濃度が閾値を超えた場合は、該パッチ検ＡＴＲから算出されるトナー補給補正量を適正に補正することで、画像濃度を適正かつ安定に制御した制御しつつ、かつトナー濃度が適正な範囲で制御される。これにより高品質なカラー画像を形成することができ、本発明の効果が証明された。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、色味変動の少ない安定した画像を定常的に形成することができると共に、現像器内のトナー濃度上昇時のトナー飛散、トナー濃度下降時のがさつき画像の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１〜第４実施例の画像形成装置を示す全体構成図である。
【図２】従来の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】従来の現像装置の一例を示す概略構成図である。
【図４】従来のパッチ濃度による補正量決定の概念図である。
【図５】実施例１〜４におけるレーザー信号制御の概念図である。
【図６】実施例１における、パッチ検出力値と補給補正量との関係を示す概念図である。
【図７】実施例１における、現像剤濃度、パッチ濃度、パッチ濃度ターゲットの関係を示す概念図である。
【図８】実施例２における、パッチ補給量補正の概念図である。
【図９】実施例３における、パッチ検による補給補正量を示す概念図である。
【図１０】実施例４における、パッチ検による補給補正量を示す概念図である。
【符号の説明】
４０感光体ドラム（像担持体）
４４現像装置（現像手段）
６２トナー補給スクリュー
６６カウンタ
７０モータ
７３画像濃度検知手段
８０トナー濃度センサ

Claims

像担持体上に形成された静電像をトナー及びキャリアを含む現像剤で現像する現像器と、前記現像器により形成された参照用のトナー像の濃度を検知する検知手段と、前記検知手段の出力に応じて前記現像器に補給するトナー量を制御する制御手段と、を有する画像形成装置において、
前記現像器内のトナー濃度を検出する検出手段を有し、前記検知手段の出力に応じたトナー補給量を前記検出手段の出力に応じて可変とすることを特徴とする画像形成装置。
前記制御手段は前記検知手段の出力と目標値とに応じてトナー補給量を制御する構成とされ、前記検出手段の出力に応じて前記目標値を可変とすることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
前記検出手段の出力が所定範囲外となった場合、前記検出手段の出力に応じて前記目標値を変更することを特徴とする請求項２の画像形成装置。
前記検出手段の出力が所定範囲外となった場合、前記検出手段の出力に応じて決定された目標値に向けて変更前の目標値を徐々に変更することを特徴とする請求項３の画像形成装置。
前記検出手段の出力に応じて目標値を変更後、前記検出手段の出力が所定範囲内となった場合、前記検出手段の出力に応じて決定された目標値に向けて変更前の目標値を徐々に変更することを特徴とする請求項３又は４の画像形成装置。
前記変更前の目標値を所定数の画像形成を行う毎に徐々に変更することを特徴とする請求項４又は５の画像形成装置。
入力される画像濃度信号に応じて前記像担持体上に静電像を形成する像形成手段を有し、前記制御手段は前記画像濃度信号に応じて決定されたトナー補給量と前記検知手段の出力に応じて決定されたトナー補給量との総和を補給することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかの画像形成装置。
前記検出手段は前記現像器内のトナー濃度を光学的に検出することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかの画像形成装置。
前記検出手段は前記現像器内のトナー濃度を磁気的に検出することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかの画像形成装置。