JP2004271834A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【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
【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 (9)
- 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。
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