JP4011551B2 - 画像形成装置および現像濃度調節方法 - Google Patents
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Description
現像装置により現像された画像の濃度は,各種要因によって変動するため,一定の画質を維持するためには濃度調節が必要となる。
従来,現像装置における濃度調節は,基準となるパッチ画像(テスト画像)を感光体ドラムや転写ベルト等に現像(画像形成)してその濃度を検出し,検出濃度と予め設定された基準濃度との差に応じて現像バイアス(現像ローラのバイアス電位)や感光体ドラムの帯電電位(帯電装置のグリッド電圧)を調節するγ補正を行うことが一般的である。この場合,パッチ画像濃度を現像バイアスやグリッド電圧等の補正量(以下,現像濃度補正量という)に変換する変換テーブルを,実験データ等に基づいて予め用意しておき,検出されたパッチ画像濃度をこの変換テーブルに適用することによって補正量を設定する。
また,現像剤がトナーとキャリアとを含む2成分現像剤である場合は,キャリアが現像槽内に残され,トナーのみが現像に用いられ消費される。消費された分のトナーは,トナー補給手段によって現像槽内に補給される。
このような2成分現像剤を用いた現像装置では,画像品質を維持するために,現像槽内のトナー濃度を適正な濃度に維持する必要がある。このため,2成分現像剤を用いる現像装置では,一般に,トナー濃度の指標として現像剤の透磁率を検出し,その透磁率検出値(検出信号レベル)がトナー補給判断用の基準値(以下,透磁率基準値という)を超えると,トナー濃度が所定値を下回ったものとしてトナーを補給するよう制御する。
従来,現像濃度を調節する手段として,例えば特許文献1には,帯電器(帯電装置)の出力補正量(グリッド補正量)が所定値以上になった場合に,トナー濃度基準値(前記透磁率基準値に相当)を変化させるものが示されている。これにより,パッチ画像濃度に基づくグリッド電圧の補正幅が所定以上となる場合に,併せて現像剤の基準濃度(即ち,トナー濃度)を上下させることにより,グリッド電圧が大きくなり過ぎることによるかぶり現象の発生やキャリア欠落の発生を防止しつつ,現像濃度の補正範囲を広げるものである。これにより,長期間及び幅広い状況変化に対応して一定画質を維持できる。
一方,トナー濃度の調節を主として,即ち,パッチ画像濃度に基づいて主として前記透磁率基準値を調節することも考えられる。しかし,現像剤を収容する現像槽は一定の容量を有するため,トナー補給後,現像剤を撹拌してトナー濃度が現像槽全体で均一となるまでに時間がかかる。このため,パッチ画像濃度に基づいて前記透磁率基準値を調節すると,毎回の現像濃度補正に長時間を要するという問題点が生じる。
従って,本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり,その目的とするところは,2成分現像剤を用いた現像装置におけるテスト画像濃度に基づく現像濃度補正に際し,現像濃度調節の精度を確保しつつ,極力短時間で補正幅の広い現像濃度補正を可能とする現像装置及びそれを具備する画像形成装置,並びに現像濃度調節方法を提供することにある。
これにより,テスト画像濃度に基づく現像濃度補正に際し,通常は現像バイアスやグリッド電圧(像担持体の帯電電位)の補正(γ補正)によって短時間での現像濃度補正を行うことができる。また,γ補正とトナー濃度の調節(即ち,透磁率基準値の調節)とを組み合わせることによって補正幅の広い現像濃度補正が可能となる。さらに,トナー濃度(即ち,透磁率基準値)が変更(調節)された場合には,それに応じてγ補正の補正基準(テスト画像濃度から補正量への変換テーブルや変換式等)の設定も変更されるので,γ補正の精度を確保することができる。
そこで,前記透磁率基準値又は前記現像濃度の補正基準に基づいて前記現像濃度補正手段による補正タイミングを制御する現像濃度補正タイミング制御手段を具備するものが考えられる。
これにより,前記透磁率基準値又は前記現像濃度の補正基準が通常の値又は基準から変更されている場合に,現像濃度の補正周期を短くする(補正タイミングを早める)等によって通常の設定状態に戻せる状態となったか否かを早期に判断することができる。
また,前記透磁率基準値調節手段による前記透磁率基準値の変更に応じて前記現像手段に前記現像剤の撹拌を行わせる撹拌制御手段を具備するものも考えられる。
これは,前記透磁率基準値の変更が必要な状態では,現像槽内の現像剤が不安定な状態であることが予想されるので,撹拌によって現像剤の状態を安定化させるための構成である。
そこで,前記テスト画像の濃度が目標濃度範囲より低く,かつ,前記テスト画像の形成前にトナーが既定量以上消費される現像が行われていた場合に,前記トナー補給手段によるトナー補給と前記現像手段による前記現像剤の撹拌及びその後の前記テスト画像の再形成とを実行させた後に,再形成された前記テスト画像の濃度に基づく現像濃度補正を前記現像補正手段に行わせる第1テスト画像形成制御手段を具備するものが考えられる。
これにより,トナー消費量が多かった現像の後に出力されたテスト画像の濃度が低い場合,トナー補給と現像剤撹拌とによってトナー濃度の適正化,均一化が行われた上でテスト画像が再形成され,再形成されたテスト画像に基づいて現像濃度調節が行われるので,適切な現像濃度補正を行うことができる。
ここで,トナー消費量の大小は,テスト画像形成の1回前の現像における印字率(記録紙1ページ分の現像領域当たりの画素を形成した部分の面積率)等によって判別することが可能である。
現像装置を長時間放置すると,現像剤の放電によりその帯電量が不足して,透磁率の検出値が下がり,見かけ上,トナー濃度が高くなった状態として検出される。このような状態でテスト画像の形成及び現像濃度補正を行うと,適切な現像濃度調節が行えない。そこで,放置時間が長い場合には,現像剤の撹拌を行って十分帯電させた後にテスト画像形成及び現像濃度補正を行えば,帯電が不十分な現像剤を用いた現像濃度補正が行われることを回避できる。
また,周辺空気の湿度を検出する湿度検出手段と,前記湿度検出手段の検出結果に基づいて前記透磁率基準値を補正する湿度補正手段と,を具備するものであればなお好適である。
後述するように,現像剤は,周囲環境の湿度変動によって透磁率検出値が変動する。従って,湿度に応じて前記透磁率基準値を補正すれば,周囲環境の湿度変動に対応して2成分現像剤のトナー濃度を適切に維持することができ,ひいては現像濃度を適切に調節することができる。
即ち,トナー及びキャリアを含む現像剤の透磁率を検出する透磁率検出工程と,その透磁率検出値と透磁率基準値との比較に基づいて前記トナーを補給するトナー補給工程と,像担持体上の静電潜像を前記トナーによって現像する現像工程と,該現像工程を経て形成されたテスト画像の濃度に基づいて前記現像工程における現像濃度を補正する現像濃度補正工程と,を有する現像濃度調節方法において,前記現像濃度補正工程による補正量に基づいて前記透磁率基準値を調節する透磁率基準値調節工程と,前記透磁率基準値に基づいて前記現像補正工程における現像濃度の補正基準を調節する現像濃度補正基準調節工程と,を有してなることを特徴とする現像濃度調節方法である。
また,前記透磁率基準値又は前記現像濃度の補正基準に基づいて前記現像濃度補正手段による補正タイミングを制御することにより,前記透磁率基準値又は前記現像濃度の補正基準が通常の値等から変更されている場合に,現像濃度の補正周期を短くする(補正タイミングを早める)等によって通常の設定状態に戻せる状態となったか否かを早期に判断することができる結果,余裕率の少ない状態を極力短期間に抑えることができる。
また,前記透磁率基準値調節手段による前記透磁率基準値の変更に応じて前記現像手段に前記現像剤の撹拌を行わせれば,現像槽内の現像剤の状態を早期に安定化させることができる。
さらに,前記テスト画像の濃度が目標濃度範囲より低く,かつ,前記テスト画像の形成前における前記現像手段による前記現像剤の撹拌が行われなかった間に既定現像量以上の現像が行われていた場合に,前記トナー補給手段によるトナー補給と前記現像手段による前記現像剤の撹拌及びその後の前記テスト画像の再形成とを実行させた後に,再形成された前記テスト画像の濃度に基づく現像濃度補正を前記現像補正手段に行わせるものであれば,トナー濃度の適正化,均一化を行った上で再形成したテスト画像に基づいて現像濃度調節が行われるので,適切な現像濃度補正を行うことができる。
また,当該現像装置の前回の運転終了時から今回の運転開始時までの経過時間が既定時間よりも長い場合に,前記現像手段による前記現像剤の撹拌及びその後の前記テスト画像の形成とを実行させた後に,該テスト画像の濃度に基づく現像濃度補正を前記現像補正手段に行わせれば,帯電が不十分な現像剤を用いた現像濃度補正が行われることを回避できる。
また,周辺空気の湿度に基づいて前記透磁率基準値を補正すれば,周囲環境の湿度変動に対応して2成分現像剤のトナー濃度を適切に維持することができ,ひいては現像濃度を適切に調節することができる。
ここに,図1は本発明の実施の形態に係る現像装置Xを具備する画像形成装置Aの概略断面図,図2は現像装置Xの概略断面図,図3は現像装置Xにおける現像濃度調節処理の手順を表すフローチャート,図4は放置時間及び運転開始後の経過時間と現像剤の透磁率センサの出力値との関係を表すグラフ,図5は湿度及びトナー濃度と現像剤の透磁率との関係を表すグラフ,図6は湿度及びトナー濃度と現像剤の透磁率との関係を表すグラフである。
画像形成装置Aは,画像読取装置にて読み込まれた画像や,当該画像形成装置Aに外部から接続された機器(例えばパーソナルコンピュータ等のホスト装置)からのデータを,前記電子写真方式により画像として記録出力するプリンタである。
画像形成装置Aには,感光体ドラム3を中心に,画像形成プロセスの各機能を担う各プロセスユニットが配置され,これらにより画像形成部が形成されている。感光体ドラム3の周囲には,帯電手段5,光走査ユニット11,現像装置X,転写手段6,クリーニングユニット4および除電ランプ12等が順次配置されている。
帯電手段5により,感光体ドラム3の表面が均一に帯電され,光走査ユニット11により,均一に帯電された感光体ドラム3上に光像が走査されて静電潜像が書き込まれる。さらに,現像装置Xが備える現像部1(前記現像手段の一例)により,光走査ユニット11によって感光体ドラム3(前記像担持体の一例)上に書き込まれた静電潜像がトナーにより現像(顕像化)される。消費された分のトナーは,現像装置Xに設けられたトナー補給部2により,トナー補給槽7から現像槽21へ補給される。
次に,転写手段6により,感光体ドラム3上に顕像化された画像が記録シート上に転写され,クリーニングユニット4により,感光体ドラム3上に残留した現像剤が除去されることによって,感光体ドラム3上に新たな画像を記録することが可能となる。また,除電ランプ12は,感光体ドラム3表面の電荷を除去するものである。
画像形成装置Aの下部には,該画像形成装置A本体内に内装された供給トレイ10が配置されている。供給トレイ10は,記録シートを収容する記録材収容トレイである。供給トレイ10に収容された記録シートは,ピックアップローラ16等により1枚ずつ分離され,レジストローラ14まで搬送され,レジストローラ14により感光体ドラム3に形成された画像とのタイミングが計られた後,転写手段6と感光体ドラム3との間に順次供給される。そして感光体ドラム3上に記録再現された画像は記録シート上に転写される。なお,供給トレイ10へのシートの補給は,画像形成装置Aの正面側(操作側,図面手前側)に,供給トレイ10を引き出して行う。
画像形成装置A内上部には,定着装置8が配置されている。定着装置8は,画像が転写されたシートを順次受け入れて,定着ローラ81と加圧ローラ82等により,熱と圧力により記録シート上に転写された現像画像を定着するものである。これにより,記録シート上に画像が記録される。
画像が記録された記録シートは,搬送ローラ17によりさらに上方へ搬送され,切換えゲート9を通過する。そして,記録シートの排出トレイが画像形成装置Aの外装に備えられた積載トレイ15に設定されている場合は,反転ローラ18により積載トレイ15に排出される。一方,両面画像形成や後処理が指定されている場合には,一旦反転ローラ18により積載トレイ15に向けて記録シートを途中まで排出し,シート後端を狭持させた状態で停止した後に反転ローラ18を逆転させる。そして,上記シートを逆方向,つまり両面画像形成や後処理の為に選択的に装着されている記録材再供給搬送装置や後処理装置の装着されている方向に反転搬送する。
このとき,切換えゲート9は,図2の実線の状態から破線の状態に切換えられる。両面画像形成を行う場合は,反転搬送されたシートは,図示しない記録材再供給搬送装置を通り,再び画像形成装置Aに供給される。後処理が成される場合は,記録材再搬送装置から別の切換えゲートにて,図示しない中継搬送装置を介して,後処理装置に搬送され,後処理が施されるようになっている。図1は,記録材再供給搬送装置および後処理装置が装着されていない例である。
光走査ユニット11の上下空間部には,画像形成プロセスを制御する回路基板及び外部機器からの画像データを受け入れるインターフェイス基板等を収容する制御部110,そして,これら各種の上記インターフェイス基板,ならびに上記画像形成を行う各部に対して電力を供給する電源装置111等が配置されている。
現像装置Xは,大きくは現像部1とトナー補給部2とから構成される。
前記現像部1は,静電潜像が形成され回転する感光体ドラム3に対向して回転する現像ローラ24と,現像剤を収容する現像槽21と,現像槽21内の現像剤を撹拌する撹拌回転羽根22及び撹拌ローラ23とを備えている。そして,前記現像ローラ24が回転することによって現像剤を現像槽21から感光体ドラム3側へ搬送し,これにより感光体ドラム3上の静電潜像を現像する。
前記現像槽21内の現像剤は,前記現像ローラ24と前記撹拌回転羽根22及び撹拌ローラ23の回転により撹拌されて帯電する。さらに,前記現像ローラ24には,前記感光体ドラム3との電位差を設けるため,現像バイアス電圧が印加されている。
さらに,現像装置Xは,前記現像槽21内の2成分現像剤(トナー及びキャリアを含む現像剤)の透磁率を検出する透磁率センサ25(前記透磁率検出手段の一例)と,現像装置Xの周辺空気の湿度(環境湿度)を検出する湿度センサ26とを備え,その検出値によって現像剤中のトナー濃度と周辺の湿度とが検出される。
前記トナー補給装部2(前記トナー補給手段の一例)は,前記透磁率センサ25により検出された透磁率検出値(トナー濃度)とトナー補給判断用の基準値Vref(前記透磁率基準値)とを比較し,透磁率検出値が基準値Vref以上(トナー濃度が薄い)となった場合に前記トナー補給ローラ73が回転し,Vref−β(β>0)以下となった場合に前記トナー補給ローラ73が停止する。これによりトナーが間欠的に前記現像槽21内に補給される。
前記トナー補給槽7には,トナーが充填されたトナーボトル30が取り付けられており,随時,前記トナーボトル30から前記トナー補給槽7にトナーが補給される。
前記トナー補給装部2を含む現像装置Xの運転制御(起動,停止,トナー濃度(透磁率検出値)に基づく前記トナー補給ローラ73の回転駆動制御等)は,制御部40によって行われる。該制御部40は,CPU及びこれにより実行されるプログラムを記憶するROM,並びにその他周辺装置を備え,前記CPUが前記ROMに記憶されたプログラムを実行することにより後述する各処理を実行する。さらに,前記制御部40は,クロック発信器を備え,これにより時刻の経時を行う機能を有する。
さらに,現像装置Xは,前記制御部40の処理に用いる各種パラメータや式(式の係数等)が記憶されるSRAM等からなるデータ記憶部50を備えている。
<ステップS1>
前記ホスト装置からプリントデータが受信されると,前記制御部40は,γ補正タイミングであるか否かを判別する。γ補正は,前記現像部1の現像バイアスと前記感光体ドラム3の帯電電位との一方又は両方を補正する処理であり,後述するステップS11で実行する。
この判別は,例えば,後述するプリント実行処理(S12)において積算されたプリント積算枚数(画像形成枚を行った記録紙の積算枚数)が,γ補正タイミング判別用に設定された設定枚数(以下,γ補正設定枚数という)以上であればγ補正タイミングであると判別する。前記プリント積算枚数及び前記γ補正設定枚数は,前記データ記憶部50に記憶される。
ここで,γ補正タイミングであると判別した場合は,ステップS2へ,そうでない場合はステップS12へ移行する。
γ補正タイミングである場合は,前記制御部50は,前記現像部1(現像手段)に既定のパッチ画像(前記テスト画像の一例)を前記感光体ドラム3上に形成(現像)させる(S2)。このとき,前記プリント積算枚数がクリア(初期化)される。
さらに,前記制御部50は,そのパッチ画像の画像濃度を,照明ランプ及びその反射光を光電変換するCCD等から構成された反射型の画像濃度センサ60(画像濃度検出手段)で検出する(S3)。この画像濃度センサ60は,図2に示すように,例えば,前記感光体ドラム3周囲の現像部1の後段側(回転方向下流側)に配置され,前記感光体ドラム3上に形成(現像)された前記パッチ画像の画像濃度を検出する。
<ステップS4>
次に,前記画像濃度センサ60により検出された前記パッチ画像の画像濃度(即ち,現像手段を用いて形成されたテスト画像の濃度)に基づいて,前記現像部1の現像バイアスと前記感光体ドラム3の帯電電位との一方又は両方を補正するγ補正(現像濃度補正手段の処理)を行った場合に,その補正量が,予め設定された通常範囲内に収まるか否かを判別する(S4)。例えば,パッチ画像濃度が予め設定された最大濃度以上である場合には,γ補正の補正量が前記通常範囲の最小補正量(前記現像バイアスや感光体ドラム3の帯電電位)を下回ると判別し,逆に,予め設定された最小濃度を下回る場合には,γ補正の補正量が前記通常範囲の最大補正量を上回ると判別する。
ここで,前記通常範囲内に収まらないと判別した場合は,S5へ移行し,そうでない場合はS21へ移行する。
前記通常範囲は,装置の許容範囲とすることも考えられるが,それよりも余裕を持たせた範囲とすることが望ましい。
S4において,γ補正による補正量が前記通常範囲(前記既定範囲の一例)を超えると判別した場合に,前記制御部40は,その超える方向(補正量が大か小か)応じて,トナー補給制御に用いるトナー基準濃度,即ち,前記透磁率基準値を変更(調節)する(S5,前記透磁率基準値調節手段の処理の一例)。
例えば,パッチ画像濃度が前記最大濃度以上である場合には,前記透磁率補正値を予め定められた補正レベル分だけ上げ(即ち,トナー基準濃度を下げる),逆に前記最小濃度を下回る場合には,前記透磁率補正値を予め定められた補正レベル分だけ下げる(即ち,トナー基準濃度を上げる)。この場合,透磁率検出値自体を補正しても(補正方向は逆となるが),実質的に前記補正率基準値を補正したことと同じである。
次に,S5で設定変更(調節)された前記透磁率基準値に応じて,前記γ補正(前記現像補正手段における現像濃度の補正)の補正基準であるγ補正TBL(テーブル)の設定を変更する(S6,前記現像濃度補正基準設定手段の処理の一例)。
このγ補正TBLは,パッチ画像濃度を現像バイアスやグリッド電圧等の補正量(以下,現像濃度補正量という)に変換する変換テーブルである。
本処理では,複数の前記透磁率基準値(即ち,トナー濃度)の条件下で得た実験データ等に基づいて,その条件ごとに用意したγ補正TBLの候補を予め前記データ記憶部50に記憶させておき,その中から設定変更後の前記透磁率基準値に対応するものを選択する。もちろん,標準となるγ補正TBLのみを用意しておき,その補正係数を前記透磁率基準値に応じて既定の補正式等により設定すること等も考えられる。
さらに,前記制御部40は,S5で設定変更(調節)された前記透磁率基準値,或いは,S6で設定変更された前記γ補正TBL(前記現像濃度の補正基準の一例)に応じて,γ補正を実行するタイミング(前記現像濃度補正手段による補正タイミングの一例)を変更する(S7,前記現像濃度補正タイミング制御手段の処理の一例)。
本実施形態では,後述するプリント実行処理(S12)において積算され,前記データ記憶部50に記憶される前記プリント積算枚数が,前記データ記憶部50に記憶された前記γ補正設定枚数以上の場合にγ補正を行うので,本処理では,前記γ補正設定枚数を変更する。即ち,前記透磁率基準値又は前記γ補正TBLが,通常の設定(標準設定)でない場合は,装置の余裕率(マージン)が少ない状態であるので,γ補正の周期を短くすべく,前記γ補正設定枚数を標準枚数より少なく設定する。
<ステップS8>
次に,前記制御部40は,S5〜S7の処理後に(即ち,前記透磁率基準値調節手段による前記透磁率基準値の変更に応じて),前記現像部1(現像手段に)対して所定の撹拌指令を出力することにより,前記現像槽21内の現像剤の撹拌(現像を行わずに空回転)を行わせる(前記撹拌制御手段の処理の一例)。
これにより,前記撹拌回転羽根22及び前記撹拌ローラ23が回転し,現像剤が撹拌される。この撹拌によって,不安定な状態であることが予想される前記現像槽21内の現像剤の状態を早期に安定化させることができる。
この撹拌は,例えば,予め定められた時間,或いは,透磁率検出値が予め定められた値となるまで継続させる。
また,S5において前記透磁率基準値の設定がそれまでの値よりも低く設定変更されている場合,通常は,現像剤の撹拌中に前記トナー補給部2によってトナーが補給される。
一方,S4において,γ補正による補正量が前記通常範囲内(前記既定範囲内)に収まると判別した場合は,前記制御部40は,さらにその補正量が,予め設定されたより小さい範囲に収まるか否かを判別し,収まらないと判別した場合はS9へ移行し,収まると判別した場合はステップS22〜S25の処理へ移行する。
<ステップS22,S23,S25>
S21において,γ補正の補正量がより小さい範囲に収まると判別した場合は,S5〜S7で設定変更した逆の処理として,設定を通常の設定状態の方向へ戻す処理を実行する。即ち,前記透磁率基準値(トナー基準濃度)と,前記γ補正TBLと,前記γ補正タイミングの基準となる前記γ補正設定枚数とを,通常の設定値側に戻す処理を実行する(S22,S23,S24:各々,前記透磁率基準値調節手段,前記現像濃度補正基準設定手段及び前記現像濃度補正基準設定手段の各処理の一例)。
これにより,γ補正の補正量に余裕が生じたタイミングで,前記透磁率基準値及び前記γ補正TBL等が通常状態に戻され,通常の現像濃度補正が行われることになる。
そして,この場合も,前記制御部40は,S22〜S24の処理後に(即ち,前記透磁率基準値調節手段による前記透磁率基準値の変更に応じて),前記現像部1(現像手段に)対して前記現像槽21内の現像剤の撹拌を行わせ(前記撹拌制御手段の処理の一例),その後,ステップS9の処理へ移行する。
S8若しくはS25における撹拌が終了した場合,又はS21においてγ補正の補正量に十分な余裕がない(十分小さくない)と判別した場合は,前記制御部50は,S2,S3と同様に,前記現像部1(現像手段)に既定のパッチ画像(テスト画像)を前記感光体ドラム3上に再形成(現像)させる(S9)。
次に,そのパッチ画像の画像濃度を,前記画像濃度センサ60(画像濃度検出手段)で検出する(S10)。
さらに,前記制御部50は,前記現像部1(現像手段)により再形成されたパッチ画像(テスト画像)の濃度に基づいて,前記γ補正TBLを用いることによってγ補正(現像濃度補正)を実行する(S11,前記現像濃度補正手段の処理の一例)。これにより,前記現像部1(現像手段)の現像バイアスと前記感光体ドラム3(像担持体)の帯電電位との一方又は両方が補正され,その結果,現像濃度が補正されることになる。
ここで,S5の処理において前記透磁率基準値がそれまでよりも低く設定変更,即ち,トナー基準濃度がそれまでよりも高く設定変更されている場合,S8の撹拌中にトナーが補給され,トナー濃度がそれまでよりも高くなっているので,再形成されたパッチ画像濃度もその分高くなっている。従って,γ補正の補正量は,前記通常範囲内に収まることになる。
一方,S5の処理において前記透磁率基準値がそれまでよりも高く設定変更,即ち,トナー基準濃度がそれまでよりも低く設定変更されている場合は,S8の撹拌によって現像剤の帯電量に変動があり得るものの,トナーを減ずる調節は行えないので,再形成されたパッチ画像濃度も1回目(S2,S3)と大きくは変わらない場合が多い。この場合,γ補正は,前記通常範囲の下限を下回る補正量(或いは,下限の補正量)で補正が行われることになる。しかし,プリント処理の実行によってトナーが消費され,トナー濃度が下がるにつれ(即ち,透磁率検出値が前記透磁率基準値に近づくにつれ),前記通常範囲内の補正量で適正濃度の画像が得られるようになる。言い換えると,この補正量のままでは,プリント処理の実行枚数が増えるにつれて,現像濃度が濃くなり過ぎることとなる。このためにも,S7におけるγ補正タイミング(γ補正設定枚数)の設定では,S5で前記透磁率検出値がそれまでよりも高く設定された場合(トナー基準濃度がそれまでよりも低く設定された場合)には,より補正タイミングを早める設定とすることが望ましい。
そして,γ補正(S11)が終了した場合,又は,S1においてγ補正タイミングでないと判別した場合に,前記制御部40は,前記ホスト装置から受信したプリントデータに基づくプリント処理(S14,画像形成処理)を,全ページ分のプリントが完了するまで繰り返し実行する(S12,S14)。即ち,前記制御部40は,他の装置と同期して,前記現像部1に前記感光体ドラム3上の静電潜像の現像処理を行わせる。このとき,プリント枚数を積算し,前記データ記憶部50に記憶させる。
そして,プリント中に,γ補正タイミングとなった場合,即ち,プリント積算枚数が前記γ補正設定枚数以上となった場合には,S2へ戻って前述した処理が繰り返される一方,全プリントが完了した場合は,本処理を終了させる。
以上の処理により,パッチ画像濃度に基づく現像濃度補正に際し,通常は現像バイアスやグリッド電圧(感光体ドラム3の帯電電位)の補正(γ補正)によって短時間での現像濃度補正を行うことができる。また,γ補正とトナー濃度の調節(即ち,透磁率基準値の調節)とを組み合わせることによって補正幅の広い現像濃度補正が可能となる。さらに,トナー濃度(即ち,透磁率基準値)が変更(調節)された場合には,それに応じてγ補正の補正基準である前記γ補正TBLの設定も変更されるので,γ補正の精度を確保することができる。
また,前記透磁率基準値等に基づいてγ補正のタイミングを制御することにより,前記透磁率基準値や前記γ補正TBLが通常の設定から変更されている場合に,γ補正の周期を短くする(補正タイミングを早める)ので,通常の設定状態に戻せる状態となったか否かを早期に判断することができる結果,余裕率の少ない状態を極力短期間に抑えることができる。
そこで,前記現像ローラ24付近のトナー濃度が低い状態であると推定される場合に,例えば,図3のステップS8の処理等において,トナーを強制的に補給した後に撹拌することが考えられる。
即ち,S8において,パッチ画像の濃度が,予め設定された目標濃度範囲より低く,かつ,そのパッチ画像の形成前に,トナーが既定量以上消費される現像が行われていた場合には,前記トナー補給部2(トナー補給手段)に対して強制的にトナー補給を行わせ,さらに前記現像部1(現像手段)による現像剤の撹拌を行わせる。これにより,その撹拌終了後にS9へ移行してパッチ画像の再形成が行われた後に,再形成されたパッチ画像の濃度に基づくγ補正(現像濃度補正)がステップS11(前記現像補正手段の処理の一例)で実行されることになる(前記第1テスト画像形成制御手段の処理の一例)。
これにより,トナー濃度の適正化及び均一化が行われた上で,再形成したパッチ画像に基づいてγ補正が行われるので,適切な現像濃度補正(γ補正)を行うことができる。
ここで,トナー消費量の大小は,例えば,S2におけるパッチ画像形成の1回前に現像を行ったときの印字率(記録紙1ページ分の現像領域当たりの画素を形成した部分の面積率)等によって判別すること等が考えられる。
図4(a)は,現像装置Xの前回の運転終了時から今回の運転開始時までの経過時間,即ち,放置時間と前記現像槽21内の現像剤の帯電量との関係を表すグラフである。
図4(a)に示すように,放置時間が長くなるにつれて,放電により現像剤の帯電量が下がる。これは,放電現象であるため,指数関数的に帯電量が下降する。
一方,図4(b)は,現像装置Xを放置後(運転停止状態を継続させた後)の運転開始時からの経過時間(運転開始後経過時間)と,現像剤の帯電量との関係を表すグラフである。
運転開始により,現像剤が撹拌(前記現像ローラ24や前記撹拌ローラ23等の駆動による撹拌)されるため,図4(b)に示すように,運転開始後の経過時間が長くなるにつれて現像剤の帯電量が指数関数的に上昇する。
図5(a)に示したように,放置時間が長くなるにつれて,現像剤の帯電量が指数関数的に下がるため(図4(a)参照),前記透磁率センサ25の検出値(透磁率検出値)は指数関数的に上昇する。これは,帯電量が下がることによって現像剤の粒子間の反発力が下がる結果,現像剤のかさ密度が大きくなるためである。
ここで,透磁率検出値をV,放置時間をtとすると,図5(a)に示す透磁率検出値Vの変化は,次の(1)式に示すように,放置時間tを変数とする指数関数によって表すことができる
V=V0−Vh・{1−exp(−t/τd)} …(1)
なお,V0は現像剤を長期放置後安定したときの透磁率検出値,Vhは現像剤が十分帯電したときの長期放置後安定したときに対する透磁率検出値の低下幅,τdは放電の時定数を各々表す。図5(a)の例では,V0=3,Vh=0.5,τd≒36(Hr)である。
また,図5(b)は,現像装置Xを放置後の運転開始時からの経過時間(運転開始後経過時間)と,透磁率検出値との関係を表すグラフである。
前述したように,運転開始後の経過時間が長くなるにつれて,現像剤の帯電量が指数関数的に上昇するため(図4(b)参照),図5(a)に示したのとは逆に,前記透磁率センサ25の検出値は指数関数的に下降する。
ここで,透磁率検出値をV,当該現像装置Xの運転開始後の経過時間をtとすると,図5(b)に示す透磁率検出値Vの変化は,次の(2)式に示すように,運転開始後経過時間tを変数とする指数関数によって表すことができる
V=V0−Vh・{1−exp(−t/τc)} …(2)
なお,τcは放電の時定数を各々表す。図5(b)の例では,V0=3,Vh=0.5,τc≒5(min)である。
以上のことから,長い放置時間の後に運転を開始した状態で,パッチ画像形成及びγ補正を行うと好ましくないことは明らかである。
これにより,放置時間中の放電により,十分帯電されていない現像剤を用いてパッチ画像形成及びγ補正が行われることを回避できる。
図6(a)に示すように,周辺空気の湿度が高い場合,現像剤からの放電量が大きくなるので,現像剤の帯電量が下がり,透磁率検出値が上がる。
また,図6(b)は,前記現像槽21内における現像剤の実際のトナー濃度と前記透磁率センサ25の検出値(透磁率検出値)との関係を表すグラフである。図中,太い実線で示すグラフは通常湿度の場合を表し,一点鎖線で示すグラフは通常湿度より高湿の場合,破線で示すグラフは通常湿度より低湿の場合をそれぞれ表す。
湿度が一定の場合には,実際のトナー濃度と透磁率検出値(センサ出力)とは負方向の比例関係を有する。しかし,実際のトナー濃度が一定であっても,湿度が変化すれば透磁率検出値が変化する。
従って,前記透磁率基準値を湿度に応じて適切に設定しなければ,湿度が上昇した場合にはトナー補給が不十分となって実際のトナー濃度が目標とする濃度よりも低下し,湿度が低下した場合にはトナー補給が過剰となって実際のトナー濃度が目標とする濃度よりも高くなる。
以上のことから,湿度の変動が大きい場合に,これを何ら考慮せずにパッチ画像形成及びγ補正を行うと好ましくないことは明らかである。
そこで,例えば,図3のステップS1の前等において,前記制御部40により,前記湿度センサ26の検出値(周辺空気の湿度)に基づいて,前記透磁率基準値を補正することが考えられる(前記湿度補正手段の処理の一例)。
ここで,この補正幅の設定は,予め前記データ記憶部50に「湿度から前記透磁率基準値の補正幅への変換テーブル」を記憶させておき,これに基づいて行うこと等が考えられる。この補正幅への変換テーブルは,図6(a)に示したグラフの縦軸(透磁率センサ出力)を,補正幅に換算した変換テーブルとすればよい。この場合,透磁率検出値自体を補正しても,実質的に前記補正率基準値を補正したことと同じである。
これにより,周囲環境の湿度変動に対応して2成分現像剤のトナー濃度を適切に維持することができ,ひいては現像濃度を適切に調節することができる。
1…現像部
2…トナー補給部
3…感光体ドラム
7…トナー補給槽
21…現像槽
24…現像ローラ
25…透磁率センサ(トナー濃度センサ)
26…湿度センサ
40…制御部
50…データ記憶部
73…トナー補給ローラ
S1,S2,,,…処理手順(ステップ)
Claims (7)
- 像担持体と、上記像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、上記帯電された像担持体上に光像を走査して静電潜像を書き込む光走査ユニットと、上記像担持体上に形成された静電潜像をトナーとキャリアとからなる2成分現像剤によって現像する現像装置とを備え、上記現像装置は、現像剤を収容する現像槽と、上記現像槽内の現像剤を上記像担持体の表面に搬送する現像ローラと、上記現像槽内の現像剤の透磁率を検出する透磁率センサと、上記現像槽にトナーを補給するトナー補給部とを備え、上記透磁率センサにより検出された透磁率検出値が透磁率基準値以上になった場合に上記トナー補給部から上記現像槽へのトナーの補給を行うようになっており、上記現像ローラには上記像担持体との間に電位差を設けるための現像バイアス電位が印加されている画像形成装置であって、
上記現像装置によって上記像担持体上に現像されるテスト画像の濃度を検出する画像濃度センサと、
上記現像濃度センサによって検出されるテスト画像の濃度と当該濃度に対応する上記現像バイアス電位および上記像担持体の帯電電位のうちの少なくとも一方の補正量とを対応付けたγ補正テーブルを記憶したデータ記憶部と、
上記現像濃度センサの検出したテスト画像の濃度と上記γ補正テーブルとに基づいて上記少なくとも一方の電位を補正することにより上記像担持体上における現像濃度を補正するγ補正を行う制御部とを備え、
上記制御部は、
上記現像濃度センサの検出したテスト画像の濃度に対応する上記少なくとも一方の電位の補正量が既定範囲内である場合には上記透磁率基準値を変更することなく上記γ補正を行い、
上記補正量が既定範囲の下限値を下回る場合には上記透磁率基準値を小さくし、上記補正量が既定範囲の上限値を上回る場合には上記透磁率基準値を大きくするように上記透磁率基準値を調節し、
上記データ記憶部に記憶されている複数の透磁率基準値に対応する複数のγ補正テーブルのうち上記調節後の透磁率基準値に対応するγ補正テーブルを用いて上記γ補正を行うか、または、上記データ記憶部に記憶されたγ補正テーブルを上記調節後の透磁率基準値と既定の補正式とに応じて設定される補正係数によって補正した結果に基づいて上記γ補正を行うことを特徴とする画像形成装置。 - 上記制御部は、上記γ処理を所定の周期毎に行うようになっており、上記調節後の透磁率基準値および上記γ補正に用いたγ補正テーブルのうちの少なくとも一方が標準設定とは異なる場合に上記周期を短くすることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 上記現像槽内の現像剤を撹拌する攪拌手段を備えており、
上記制御部は、上記透磁率基準値を変更したときに、上記攪拌手段による上記現像槽内の現像剤の攪拌を行った後に上記像担持体上にテスト画像を再形成させ、上記現像濃度センサによって検出される再形成されたテスト画像の濃度に基づいて上記γ補正を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。 - 上記現像槽内の現像剤を撹拌する攪拌手段を備えており、
上記制御部は、
上記現像濃度センサの検出したテスト画像の濃度が目標濃度範囲より低く、かつ、上記テスト画像の現像の1回前に行った現像がトナーを既定量以上消費する現像であった場合、上記攪拌手段による現像槽内の現像剤の攪拌を行った後に上記像担持体上にテスト画像を再形成させ、上記現像濃度センサによって検出される再形成されたテスト画像の濃度に基づいて上記γ補正を行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 上記現像槽内の現像剤を撹拌する攪拌手段を備えており、
上記制御部は、
上記現像装置の前回の運転終了時から今回の運転開始時までの経過時間が既定時間よりも長い場合、上記攪拌手段による現像槽内の現像剤の攪拌を行った後に上記像担持体上にテスト画像を形成させ、上記現像濃度センサによって検出される上記テスト画像の濃度に基づいて上記γ補正を行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 上記現像装置の周辺空気の湿度を検出する湿度検出手段を備え、
上記制御部は、上記湿度検出手段の検出結果に基づいて上記透磁率基準値を補正することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 像担持体と、上記像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、上記帯電された像担持体上に光像を走査して静電潜像を書き込む光走査ユニットと、上記像担持体上に形成された静電潜像をトナーとキャリアとからなる2成分現像剤によって現像する現像装置とを備え、上記現像装置は、現像剤を収容する現像槽と、上記現像槽内の現像剤を上記像担持体の表面に搬送する現像ローラと、上記現像槽内の現像剤の透磁率を検出する透磁率センサと、上記現像槽にトナーを補給するトナー補給部とを備え、上記透磁率センサにより検出された透磁率検出値が透磁率基準値以上になった場合に上記トナー補給部から上記現像槽へのトナーの補給を行うようになっており、上記現像ローラには上記像担持体との間に電位差を設けるための現像バイアス電位が印加されている画像形成装置において上記像担持体上に現像される画像の現像濃度を調節する現像濃度調節方法であって、
上記現像装置によって上記像担持体上に現像されたテスト画像の濃度を検出する画像濃度検出工程と、
テスト画像の検出濃度と当該濃度に対応する上記現像バイアス電位および上記像担持体の帯電電位のうちの少なくとも一方の補正量とを予め対応付けたγ補正テーブルと画像濃度検出工程で検出したテスト画像の濃度とに基づいて上記少なくとも一方の電位を補正することにより上記像担持体上における現像濃度を補正するγ補正を行う現像濃度補正工程とを含み、
画像濃度検出工程で検出したテスト画像の濃度に対応する上記少なくとも一方の電位の補正量が既定範囲内である場合には上記透磁率基準値を変更することなく上記γ補正を行い、
上記補正量が既定範囲の下限値を下回る場合には上記透磁率基準値を小さくし、上記補正量が既定範囲の上限値を上回る場合には上記透磁率基準値を大きくするように上記透磁率基準値を調節し、
複数の透磁率基準値に対応する複数の上記γ補正テーブルのうち上記調節後の透磁率基準値に対応するγ補正テーブルに基づいて上記γ補正を行うか、または、γ補正テーブルを上記調節後の透磁率基準値と既定の補正式とに応じて設定される補正係数によって補正した結果を用いて上記γ補正を行うことを特徴とする現像濃度調節方法。
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