JP4172919B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンター及びファクシミリ装置等の画像形成装置に関し、詳しくは、現像剤のトナー濃度を制御して画像を形成する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置において、ＴセンサとＰセンサとを併用してトナー濃度制御を行ない、一定の画像形成枚数毎にＰセンサで画像濃度の検出を行うことは公知である（特開平５−１３４５４８号等の公報を参照）。
又、ＴセンサとＰセンサとを併用してトナー濃度制御を行ない、Ｐセンサによる制御基準値の補正量の上下限を設定してトナー濃度制御を行なうことにより、感光体の帯電電位の変動に伴うトナー濃度変動を防止することも公知である（特開平８−１１０７００号の公報を参照）。
【０００３】
更に、ＴセンサとＰセンサとを併用してトナー濃度制御を行ない、Ｐセンサによる制御基準値の補正量をコピー枚数等で変更することにより、現像剤の経時による特性の変動に伴うトナー濃度変動を防止をすることも公知である（特開平８−２０２１３７号の公報を参照）。
【０００４】
通常、２成分現像剤におけるトナー濃度は、画像濃度に大きく影響するために、トナー濃度を一定に保つ事が望ましく、又、画像濃度は現像剤の経時における物性の変化、温湿度等の環境条件に大きく左右される。
【０００５】
そこで、予め定められた感光体の表面電位と現像バイアスとの差である現像ポテンシャルによって感光体上に基準画像を形成し、この基準画像をＰセンサと呼ばれる反射型フォトセンサにより検知し、この検知結果に基づいて、現像装置内に設けられたＴセンサと呼ばれる透磁率センサの制御レベルを補正して目標とするＴセンサの出力値としてトナー濃度を決定する方法がある。
【０００６】
更に、上記Ｔセンサの出力に閾値を設けて、その出力値を制御する事により所定のトナー濃度になる様に制御する方法がある。例えば次のように行われている。各画像形成動作時にＴセンサよって、現像器内のトナー濃度を検出し、その出力値ＶＴと制御基準値とを比較した結果に基づいてトナー補給を行う。そして所定回数の画像形成時毎に、像坦持体上に基準画像を形成し、その画像濃度をＰセンサで検出し、その出力値に基づいて制御基準値の補正量αを算出する。そしてこの補正量αと基準画像形成時におけるＴセンサの出力値ＶＴとにより制御基準値を決定し、且つ、トナー濃度の上下限に対応する制御基準値を予め決めておき、例えば、Ｐセンサパターンの濃度が狙いの値から外れても、トナー濃度の上下限に対応する制御基準値の範囲外には、制御基準値をずらさないように制御している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記方法においても、図６に示す様に、環境条件、コピーデューティ（月平均コピー枚数）によりトナー帯電量（Ｑ／Ｍ）、トナー濃度（ｗｔ％）及び画像濃度検出手段の出力値に基づいて補正された基準値ＶＴｒｅｆが変動することが判明している。
【０００８】
例えば、高温高湿環境下、低コピーデューティ（月平均コピー枚数）でコピーを行なうと、トナー帯電量（Ｑ／Ｍ）が低下し、画像濃度検出手段の出力値は濃いと判断して、Ｐセンサはトナー濃度を低くする方向に補正が働き、基準値ＶＴｒｅｆは上限値の２．８Ｖになり、トナー濃度（ｗｔ％）は３．３ｗｔ％に低下してしまう。
【０００９】
更に、低温低湿環境下、短時間で多くのコピーを行なう高コピーデューティ（月平均コピー枚数）とトナー帯電量（Ｑ／Ｍ）が上昇し、画像濃度検出手段の出力値は薄いと判断して、Ｐセンサはトナー濃度を高くする方向に補正が働き、基準値Ｖｔｒｅｆは下限値の１．１Ｖになり、トナー濃度（ｗｔ％）は５．７ｗｔ％に上昇する。
【００１０】
図４は、トナー濃度（ｗｔ％）とＴセンサ出力（Ｖ）との関係を示す特性図である。Ｔセンサの出力値の上下限近傍では、傾きが異なり、小さな値を示しており、通常の感度Ｓ＝０．６Ｖ／ｗｔ％に対して０．２Ｖｗｔ％を示している。このことは、Ｔセンサ感度がトナー濃度（ｗｔ％）の制御範囲によって異なることを示している。この様にトナー濃度（ｗｔ％）とＴセンサ出力（Ｖ）の傾き（Ｔセンサ感度) は一定では無い為、感度Ｓを一つの値に固定すると、基準値ＶＴｒｅｆが上限値近傍の時に感度Ｓ＝０．６Ｖ／ｗｔ％を用いて制御を行うと、狙いよりもトナー濃度が低下し、画像濃度低下やキャリヤ付着等の異常画像が発生することとなる。又、トナーエンドが表示されないこともある。
【００１１】
又、基準値ＶＴｒｅｆが下限値近傍の時に、感度Ｓ＝０．６Ｖ／ｗｔ％を用いて制御を行うと、狙いよりもトナー濃度が高くなって地肌汚れや、トナー飛散等が発生することになる。
そこで、本発明者らは、「図５に示す様に、基準値Ｖｔｒｅｆの値に応じて、即ち、基準値Ｖｔｒｅｆが、上下限値近傍のときには、感度Ｓを０．２Ｖ／ｗｔ％に変更すること」で、上記不具合が解消されることを見出した。図３はこの考えに基づいて作成された補正テーブルである。
【００１２】
前述のごとく、本発明の課題は、上記問題点を解決し、環境条件、コピーデューティ（月平均コピー枚数）等により現像剤の特性が大きく変化したことにより発生する画像濃度の変動を防止すると共に、地肌汚れ、文字のつぶれ等の異常画像の発生を防止する画像形成装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記課題は、下記の手段により達成される。本発明によれば、請求項１では、現像剤のトナー濃度を制御して画像を形成する画像形成装置において、像担持体上に形成された潜像にトナーを供給して顕像化する現像装置と、該現像装置の現像部にトナーを供給するトナー補給手段と、現像装置内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、該トナー濃度検出の出力値と基準値とを比較した結果に基づいてトナー補給を制御するトナー補給制御手段と、像担持体上に画像濃度検出用の基準画像を形成し、該基準画像の画像濃度を検出する画像濃度検出手段と、該画像濃度検出手段の出力値に基づいて、基準値を補正する基準値補正手段とからなり、像坦持体上に画像濃度検出用の基準画像が形成されると、画像濃度検出手段のＰセンサにより画像濃度が検出され、基準値補正手段は、トナー補給制御の基準値ＶＴｒｅｆとして前回の基準値ＶＴｒｅｆを記憶手段に記憶し、基準値補正手段は、像坦持体上の基準画像に対するＰセンサの出力値Ｖｓｐと像坦持体上の非画像部に対するＰセンサの出力値Ｖｓｇとを取り込んで、その比Ｖｓｐ／Ｖｓｇを算出し、トナー濃度検出手段のＴセンサで、現像装置内における２成分現像剤のトナー濃度を検出し、そのＴセンサの出力値ＶＴを取り込み、基準値補正手段は、記憶手段に予め記憶されている、Ｖｓｐ／Ｖｓｇと基準値ＶＴｒｅｆの補正量αとの関係を示す補正テーブルを参照して、基準値ＶＴｒｅｆの補正量α＝ｆ（ｖｓｐ／Ｖｓｇ）を算出し、前記記憶手段に記憶されている基準値ＶＴｒｅｆをその補正量αだけ補正して、新しい制御目標値ＶＴｒｅｆ１として決定して記憶手段に記憶し、所定の演算結果により、新しい制御目標値ＶＴｒｅｆが記憶され、ＶＴｒｅｆと感度Ｓの補正テーブルにより感度Ｓが決定され、トナー補給制御手段は、トナー補給テーブルに基づいて、トナー補給時間ｔを決定し、トナー補給クラッチを制御してトナー補給手段のトナー補給ローラを、その決定した時間ｔだけ回転させることにより現像装置へトナーを補給させ、コピー毎にトナー濃度検出手段のＴセンサの出力値ＶＴの取り込みを行い、これらを、設定枚数の連続的な画像形成動作が終了するまで繰り返すことを主要な特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態例を示す画像形成装置の概略構成図である。
像坦持体１は、帯電装置２により均一帯電された後、露光装置からの露光光３により静電潜像が形成され、現像装置４により２成分現像剤で現像されトナー像が得られる。図示しない給紙装置から転写紙が給紙され、転写紙搬送装置９の搬送ローラにより搬送されて、転写装置５により像担持体１上のトナー像が転写された後に、分離装置６により除電されて像坦持体１から分離される。像坦持体１上に形成されたパターン画像は、画像濃度検出手段７のＰセンサと呼ばれる反射型フォトセンサで画像濃度が検出された後、像坦持体１上の転写残トナーと共に、クリーニング装置８で除去される。
【００１５】
現像装置４は、像坦持体１上の静電潜像を現像する現像部４ａと、この現像部４ａにトナー補給手段１４を介してトナーを補給するトナー補給部４ｂと、現像部４ａ内の現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段１０であるＴセンサと呼ばれる透磁率センサを有する。現像部４ａは、内部に収容されているトナーとキャリアからなる２成分現像剤を現像剤攪拌部材１１、１２により攪拌して、現像剤坦持体１３で搬送し、像坦持体１上の静電潜像を現像する。現像時に、現像剤担持体１３には、現像バイアス電圧１５が印加される。
【００１６】
トナー補給部４ｂは、トナー補給手段１４としてのトナー補給ローラを有し、この補給ローラが回転することにより、内部に収容されているトナーを現像部４ａへ補給する。また、画像濃度検出手段７であるＰセンサの出力信号及びトナー濃度検出手段１０であるＴセンサの出力信号はトナー補給制御手段１６、基準値補正手段１７に入力される。トナー補給制御手段１６はＰセンサの出力値及びＴセンサの出力値に基づいて、トナー補給クラッチを制御することで、トナー補給手段１４としてのトナー補給ローラを制御する。
【００１７】
図２は、本実施形態のトナー補給制御のフローを示したものである。
本実施形態の図示しない制御部は、メインスイッチがＯＮされると、ステップ３で像坦持体１上に基準画像が形成されるように本実施形態の各部を制御する。これにより像坦持体１は帯電装置２で均一に帯電された後に、露光装置からの露光光３により静電潜像が形成され、現像装置４で、像坦持体１の表面電位と現像バイアス電圧との差である所定の現像ポテンシャルによって現像され、像坦持体１上に画像濃度検出用基準画像（トナー像）が形成される。このトナー像は、画像濃度検出手段７のＰセンサにより画像濃度が検出された後、クリーニング装置８により除去される。ステップ４で基準値補正手段１７は、トナー補給制御の基準値ＶＴｒｅｆとして前回の基準値ＶＴｒｅｆを記憶手段に記憶する。
【００１８】
次に、基準値補正手段１７は、ステップ５で、像坦持体１上の基準画像（トナー像）に対するＰセンサの出力値Ｖｓｐと像坦持体１上の非画像部に対するＰセンサの出力値Ｖｓｇとを取り込んで、その比Ｖｓｐ／Ｖｓｇを算出する。又、ステップ６では、トナー濃度検出手段１０のＴセンサで、現像部４ａ内における２成分現像剤のトナー濃度を検出し、そのＴセンサの出力値ＶＴを取り込む。
【００１９】
基準値補正手段１７は、ステップ７で、記憶手段に予め記憶されている、Ｖｓｐ／Ｖｓｇと基準値ＶＴｒｅｆの補正量αとの関係を示す補正テーブル（図３）を参照して、基準値ＶＴｒｅｆの補正量α＝ｆ（ｖｓｐ／Ｖｓｇ）を算出し、上記記憶手段に記憶されている基準値ＶＴｒｅｆをその補正量αだけ補正して、新しい制御目標値ＶＴｒｅｆ１として決定して記憶手段に記憶する。
その後、ステップ９から１３までの演算結果により、ステップ１４で、新しい制御目標値ＶＴｒｅｆが記憶される。そして、ステップ１５で、図３、及び図５に示したＶＴｒｅｆと感度Ｓの補正テーブルにより感度Ｓが決定される。
【００２０】
しかる後、ステップ１７で、本実施例の各部を制御して、上述のように画像形成（コピー）動作を行わせ、トナー補給制御手段１６は、ステップ１８で、図７に示したトナー補給テーブルに基づいて、トナー補給時間ｔを決定する。
【００２１】
そして、トナー補給制御手段１６は、ステップ１９で、トナー補給クラッチを制御してトナー補給手段１４のトナー補給ローラを、その決定した時間ｔだけ回転させることにより現像部４ａへトナーを補給させる。ステップ２１では、コピー毎にトナー濃度検出手段１０であるＴセンサの出力値ＶＴの取り込みを行っている。ステップ２２で１ジョブ、つまり、設定枚数の連続的な画像形成（コピー）動作が終了したか否かを判断して、終了していなければ、ステップ１８に戻り、１ジョブが終了するまで、Ｓ１８〜２２を繰り返す。
以上説明したようにように、本実施例の画像形成装置によれば、環境条件、コピーｄｕｔｙ等により現像剤の特性が大きく変化した事により発生する画像濃度の変動を防止すると共に、地肌汚れ、文字のつぶれ、キャリア付着等の異常画像を防止する。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、環境条件やコピーデューティ等により現像剤の特性が大きく変化した場合に発生する画像濃度の変動を防止すると共に、地肌汚れ、文字のつぶれ、キャリア付着等の異常画像の発生を防止する画像形成装置を提供することが出来るようになった。
【００２３】
なお、補正更新された基準値に上下限値を設け、基準値が上下限近傍の時、所定感度の値を小さくする様にすると、環境条件やコピーデューティ等により現像剤の特性が大きく変化した場合に発生する画像濃度の変動を防止すると共に、地肌汚れ、文字のつぶれ、キャリア付着等の異常画像の発生を防止する画像形成装置を提供することが出来るようになる。
【００２４】
また、画像濃度検出手段の出力値に基づいた基準値の最大補正量を所定感度の１／２以下にする様にすると、環境条件やコピーデューティ等により現像剤の特性が大きく変化した場合に発生する画像濃度の変動を防止すると共に、地肌汚れ、文字のつぶれ、キャリア付着等の異常画像の発生を防止する画像形成装置を提供することが出来るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例を示す画像形成装置の説明図である。
【図２】本発明の実施形態例を示す画像形成装置の制御フローチャートである。
【図３】Ｐセンサ出力による制御基準値ＶＴｒｅｆの補正テーブルである。
【図４】Ｔセンサ出力（Ｖ）／トナー濃度（ｗｔ％）の特性図である。
【図５】制御基準値ＶＴｒｅｆによるＴセンサ感度Ｓの補正テーブルである。
【図６】環境条件、コピーｄｕｔｙによる諸特性の変化を示す表図である。
【図７ 】トナー補給テーブルである。
【符号の説明】
１ 像担持体
２ 帯電装置
３ 露光光
４ 現像装置
４ａ 現像部
４ｂ トナー補給部
５ 転写装置
６ 分離装置
７ 画像濃度検出手段
８ クリーニング装置
９ 転写紙搬送装置
１０ トナー濃度検出手段
１１ 現像剤攪拌部材
１２ 現像剤攪拌部材
１３ 現像剤担持体
１４ トナー補給手段
１５ 現像バイアス電圧
１６ トナー補給制御手段
１７ 基準値補正手段

Claims (1)

1. 現像剤のトナー濃度を制御して画像を形成する画像形成装置において、像担持体上に形成された潜像にトナーを供給して顕像化する現像装置と、該現像装置の現像部にトナーを供給するトナー補給手段と、現像装置内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、該トナー濃度検出段の出力値と基準値とを比較した結果に基づいてトナー補給を制御するトナー補給制御手段と、像担持体上に画像濃度検出用の基準画像を形成し、該基準画像の画像濃度を検出する画像濃度検出手段と、該画像濃度検出手段の出力値に基づいて、基準値を補正する基準値補正手段とからなり、
   像坦持体上に画像濃度検出用の基準画像が形成されると、画像濃度検出手段のＰセンサにより画像濃度が検出され、基準値補正手段は、トナー補給制御の基準値ＶＴｒｅｆとして前回の基準値ＶＴｒｅｆを記憶手段に記憶し、
   基準値補正手段は、像坦持体上の基準画像に対するＰセンサの出力値Ｖｓｐと像坦持体上の非画像部に対するＰセンサの出力値Ｖｓｇとを取り込んで、その比Ｖｓｐ／Ｖｓｇを算出し、トナー濃度検出手段のＴセンサで、現像装置内における２成分現像剤のトナー濃度を検出し、そのＴセンサの出力値ＶＴを取り込み、
   基準値補正手段は、記憶手段に予め記憶されている、Ｖｓｐ／Ｖｓｇと基準値ＶＴｒｅｆの補正量αとの関係を示す補正テーブルを参照して、基準値ＶＴｒｅｆの補正量α＝ｆ（ｖｓｐ／Ｖｓｇ）を算出し、前記記憶手段に記憶されている基準値ＶＴｒｅｆをその補正量αだけ補正して、新しい制御目標値ＶＴｒｅｆ１として決定して記憶手段に記憶し、所定の演算結果により、新しい制御目標値ＶＴｒｅｆが記憶され、ＶＴｒｅｆと感度Ｓの補正テーブルにより感度Ｓが決定され、
   トナー補給制御手段は、トナー補給テーブルに基づいて、トナー補給時間ｔを決定し、トナー補給クラッチを制御してトナー補給手段のトナー補給ローラを、その決定した時間ｔだけ回転させることにより現像装置へトナーを補給させ、コピー毎にトナー濃度検出手段のＴセンサの出力値ＶＴの取り込みを行い、
   これらを、設定枚数の連続的な画像形成動作が終了するまで繰り返すことを特徴とする画像形成装置。

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