JP4620891B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の画像形成装置においては、原稿画像の画像情報に基づいて感光体等の像担持体上に潜像を形成し、該潜像を現像装置によりトナー像として可視像化し、該トナー像を記録材に転写し、最終的に定着して画像を形成するようになっている。
現像装置内のトナーは画像形成に応じて消費されるので、トナー補給手段により適宜現像装置内へトナーを補給することが行われている。
【０００３】
画像濃度に影響する最大要因は現像剤におけるトナー濃度であるため、安定した画像濃度を維持するためには、トナー濃度を一定に保つことが望ましい。しかしながら、トナー濃度は経時における現像剤自体の物性変化や、温湿度等の環境条件等による物性変化によって大きく左右される。
通常、この種の画像形成装置においては、予め定められた感光体の表面電位と現像装置側に印加される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（トナー付着パターン）を形成し、該基準画像の濃度をＰセンサによって検出し、該出力値に基づいてトナー補給手段から現像装置へのトナー補給を制御する方式が用いられている。
【０００４】
感光体上の基準画像に対するＰセンサの出力値をＶsp、感光体上の非画像部（地肌部）に対するＰセンサの出力値をＶsgとすると、通常は、Ｖsp／Ｖsgの値が一定になるようにトナー補給の制御を行っている。具体的には、表１に示すようなテーブルを用い、Ｖsp／Ｖsgの値又はＶspの値に基づいて補正量ΔＶｔ（Ｖ）を決定するようになっている。
非画像部に対するＰセンサの出力値が所定値、例えば４．０（Ｖ）となるようにキャリブレーション（目盛り合わせ動作）を実行し、その後に基準画像を形成してＰセンサの出力値Ｖspを得るようになっている。
【０００５】
【表１】
【０００６】
基準画像のトナー付着量が少なくなると反射光量が増加するため、Ｖsp／Ｖsgの値は上昇する。この場合、現像装置内の現像剤のトナー濃度が低いと判断され、トナー補給手段から現像装置へトナー補給がなされてトナー濃度が一定に保たれる。
逆に基準画像のトナー付着量が多くなると反射光量が少なくなるため、Ｖsp／Ｖsgの値は低くなる。この場合には現像装置内の現像剤のトナー濃度が高いと判断され、トナー補給は行われない。感光体上の単位面積当たりの基準画像のトナー付着量Ｍ／Ａと、該基準画像に対するＰセンサの出力値Ｖspの関係は、図１３に示すようなグラフとなる。
【０００７】
Ｐセンサの出力値のみに基づいてトナー補給の制御を行う方式の他に、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（Ｔセンサ）の出力値とＰセンサの出力値を併用する方式も知られている。
併用方式では、例えば特開平８−１１０７００号公報に記載されているように、装置本体の電源スイッチ投入時や所定回数の画像形成時毎に感光体上に基準画像を形成し、Ｖsp／Ｖsgの読み込みを行い、該出力値に基づいてＴセンサのトナー濃度制御基準値Ｖｔｒｅｆの補正量ΔＶｔを算出する。そして補正変更された新基準値Ｖｔｒｅｆ’（＝Ｖｔｒｅｆ＋ΔＶｔ）を決定し、新たな制御目標値として設定する。
【０００８】
補正後の制御目標値Ｖｔｒｅｆ’と、各画像形成動作時又はあるタイミングで出力するＴセンサの出力値Ｖｔの差から、トナー補給量を決定する。トナー補給量は、例えばトナー補給をトナーボトルの回転によって行うタイプの場合には、トナーボトルの回転時間、換言すればトナー補給クラッチのオン時間に置き換えることができる。
（Ｖｔ−Ｖｔｒｅｆ）の値が大きければ大きいほど、トナー濃度が目標値に対して不足していると判断し、トナーボトルの回転時間を長くする制御が一般的である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、感光体には、帯電ローラ、転写ローラ、現像剤、現像入口シール、クリーニングブレード、クリーニングブラシ等が接触しており、回転によって感光体の表面は徐々に磨耗していく。また、転写工程においては各種の転写紙が接触するため、炭酸カルシウムやシリカ等の様々な紙の添料が付着する可能性がある。さらに現像後の転写工程ないし感光体クリーニング工程までは、感光体表面にトナーが付着しており、トナー中に含まれるシリカ、酸化チタンやワックス等の添加物質が徐々に付着する。
これらの異物の感光体への経時での付着程度は、使用環境、使用条件によって異なり、その程度によっては画質劣化を招いてしまう。特に、近年における転写紙の多種多様化によって、転写紙の種類による感光体表面の劣化度合いは推測し難く、時として劣化程度が予想を上回ることもある。
【００１０】
感光体表面の劣化が激しい場合、非画像部にてＰセンサを動作させてその出力値Ｖsgが所定値となるようにキャリブレーションを実行する際に、そのとき得られるＰセンサの発光光量調整値、例えばＰＷＭ値（パルス幅調整値）が通常予想される範囲よりも大きくなる。
すなわち、Ｐセンサの発光量を相当量まで増やすことによってＶsg＝４．０（Ｖ）の調整がやっとできるという状態となる。図１４は、新品の感光体、１ｔｏ２モードにおける３０Ｋラン、すなわち３万枚のコピー履歴を有する感光体、１ｔｏ２モードにおける６０Ｋラン感光体、表面にワックスがフィルミングした感光体におけるそれぞれのＶsgとＰＷＭ値の関係の実験データをプロットしたグラフである。
【００１１】
図１４から、Ｖsg＝４．０（Ｖ）調整時のＰＷＭ値は、それぞれ６６、８０、１００、１３７であり、フィルミング感光体が最も高い。該実験では、３０Ｋランの現像剤のトナー濃度を微調整して画像ＩＤ（濃度）をほぼ１．２５に等しく合わせている。それにも拘らず、図１５に示すように、新品の感光体、１ｔｏ２モード３０Ｋラン感光体、１ｔｏ２モード６０Ｋラン感光体のＶsp／Ｖsgがそれぞれ０．１００、０．１３５、０．１７０であるのに対し、フィルミング感光体のＶsp／Ｖsgは０．２８０とかなり大きくなっている。
従って、フィルミング感光体の場合には、そのＶsp／Ｖsg値からトナー濃度がかなり低いと誤判断される。その場合、現像剤のトナー濃度をかなり高めにする制御がなされ、結果としてトナー飛散やトナー落ち、地汚れ画像に対する余裕度が低下するという不具合を来す。
【００１２】
本発明は、上記不具合を低コストで実現できる画像形成装置の提供を、その目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、Ｐセンサの発光光量調整値の上昇レベルを、Ｐセンサの取付位置誤差等による軽微な場合と、感光体の深刻な劣化による場合とに見極め、後者の場合には異常値をそのまま採用せずに上限値を設けて固定し、過剰なトナー補給がなされることを防止することとした。
【００１４】
具体的には、請求項１記載の発明では、像担持体と、該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、該現像装置へトナーを補給するトナー補給手段と、上記像担持体上の画像の濃度を検出する画像濃度検出手段と、上記像担持体上の非画像部に対する上記画像濃度検出手段の出力値が所定値となるようにキャリブレーションを実行し、上記像担持体上に形成された基準画像に対する上記画像濃度検出手段の出力値に基づいて上記トナー補給手段から上記現像装置へのトナー補給を制御する制御手段とを有する画像形成装置において、上記キャリブレーションにおける上記画像濃度検出手段の発光光量調整値が、トナー濃度の誤判定につながらないレベルの所定値αを超えた場合、上記制御手段は上記キャリブレーションを継続して該キャリブレーション完了時の発光光量調整値を記憶し、その後上記発光光量調整値を上記所定値αに固定して上記画像濃度検出手段を動作させ、上記キャリブレーション完了時の発光光量調整値の、上記所定値αに対する超過量が所定値β以上であった場合には警告を行う、という構成を採っている。
【００１５】
請求項２記載の発明では、請求項１に記載の画像形成装置において、上記制御手段によるトナー補給の制御が、上記発光光量調整値を上記所定値αに固定した後における上記画像濃度検出手段を動作させて得られた上記基準画像に対する該画像濃度検出手段の出力値のみに基づいてなされる、という構成を採っている。
【００１６】
請求項３記載の発明では、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、上記現像装置のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段を有し、上記制御手段は、該トナー濃度検出手段の出力値に基づくトナー濃度制御基準値を、上記画像濃度検出手段の出力値に基づいて補正し、該補正されたトナー濃度制御基準値によりトナー補給を制御する、という構成を採っている。
【００１７】
請求項４記載の発明では、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の画像形成装置において、上記所定値αを任意に変更できる所定値変更手段を有している、という構成を採っている。
【００１８】
請求項５記載の発明では、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の画像形成装置において、上記制御手段は、上記キャリブレーションの実行毎のキャリブレーション完了時の発光光量調整値を記憶し、記憶された発光光量調整値の中で最も低い発光光量調整値に、ある値を加算した値を上記所定値αとする、という構成を採っている。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。但し、第３〜５以外の実施形態は参考例として示す。第１の実施形態を図１乃至図４に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて本実施形態における画像形成装置としての複写機の概要構成を説明する。該複写機は、ＡＤＦ（オートドキュメントフィーダ）を有する画像読取部１と、画像形成部２と、給紙部３を有している。画像読取部１では図示しない原稿の画像を自動的に読み取り、読み取り情報を電気信号に変換して図示しない書き込み用の制御手段へ送信する。
【００３５】
画像読取部１には像担持体としての感光体２３が設けられており、該感光体２３の周りには、矢印で示す時計回り方向に順に、帯電器１７、光書き込み手段１６、現像装置１９と、転写搬送ベルト１３、クリーニング手段２４、図示しない除電ランプ等が配置されている。
転写搬送ベルト１３の搬送方向上流側には、定着手段１４及び排紙手段１５等が設けられている。片面コピーの場合には用紙は排紙手段１５から図示しない排紙トレイに排出され、両面コピーの場合には排紙手段１５で反転されて再び転写部位へ送られる。
【００３６】
給紙部３には、異なるサイズあるいは紙種の対応すべく、上から４つの給紙トレイ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが設けられており、これらの給紙トレイに対応してそれぞれ給紙手段１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが設けられている。各給紙手段１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄからは破線で示す搬送経路が画像形成部２へと延びている。これらの給紙手段１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄから給紙された用紙は図示しない搬送ガイドによりレジストローラ対２２へ向けて搬送されるようになっている。
【００３７】
各給紙手段１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのうち、代表して一番下の給紙手段１１ｄについて説明すると、該給紙手段１１ｄは、給紙トレイ４ｄに積載された用紙を引き出すピックアップローラ５と、フィードローラ６と、該フィードローラ６に圧接されたリバースローラ７と、ガイド８と、搬送コロ９，１０等を有している。他の給紙手段１１ａ，１１ｂ，１１ｃを同様の構成を有している。
また、該複写機は手差しトレイ１２を有しており、これに対応して給紙手段１１ｅが設けられている。該給紙手段１１ｅも給紙手段１１ｄと同様の構成を有している。
【００３８】
次に、該複写機による複写動作を説明する。
感光体２３が回転を始め、この回転中に帯電器１７により感光体２３の表面が均一に負帯電される。光書き込み手段１６により光ビームが照射、走査されて光照射部の電荷が消去され、作成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。該静電潜像は感光体２３の回転に伴って現像装置１９に至り、ここでトナー像として可視像化される。本実施形態における現像方式はネガポジ現像方式であり、現像装置１９は静電潜像に正極性のトナーを供給して可視像化する。
【００３９】
トナー像が形成された後、所定のタイミングでピックアップローラ５により用紙の給送が開始され、用紙は破線で示す搬送経路を経てレジストローラ対２２に至る。ここで一旦停止され、斜めずれ等を修正された後、該レジストローラ対２２により、感光体２３上のトナー像の先端と用紙の搬送方向の所定位置とが一致するタイミングで感光体２３と転写搬送ベルト１３の間の転写部位へ送られる。
転写部位では印加される転写バイアスにより用紙にトナー像が転写される。トナー像を転写された用紙は、定着手段１４で熱と圧力によりトナーを溶融定着され、排紙手段１５へ搬送される。
転写部位で転写されずに感光体２３上に残った残留トナーは、感光体２３の回転に伴ってクリーニング手段２４に至り、該クリーニング手段２４により清掃・除去される。また、図示しない除電ランプにより感光体２３上の残留電位が初期化され、次の画像形成に備えられる。
【００４０】
現像装置１９は、現像剤を担持して感光体２３にトナーを供給する現像ローラ１９ａと、現像剤を攪拌・搬送する搬送スクリュ１９ｂ，１９ｃを有しており、現像ローラ１９ａから遠い方の搬送スクリュ１９ｃの下側には現像ケーシング内のキャリアと負帯電トナーからなる二成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段としてのＴセンサ（透磁率センサ）２０が設けられている。図示しないが、搬送スクリュ１９ｃの上側にはトナー補給手段が設けられている。現像ローラ１９ａには図示しない電源から負帯電の現像バイアスが印加され、感光体２３との間に所定の現像ポテンシャルが形成される。
現像装置１９とレジストローラ対２２の間には、発光素子と受光素子を有する画像濃度検出手段としてのＰセンサ（反射型フォトセンサ）２１が設けられている。
【００４１】
Ｔセンサ２０の出力値Ｖｔは現像剤中のトナー濃度ＴＣが高ければ高い程、低い値を示し、Ｐセンサ２１の出力値Ｖspは感光体２上の画像濃度が高ければ高いほど低い値を示す。
【００４２】
図２は制御ブロック図であり、複写機の全体動作は制御手段としてのコンピュータ３２によって制御される。コンピュータ３２は、Ｉ／Ｏインタフェース３４と、ＣＰＵ３６と、ＲＡＭ３８と、ＲＯＭ４０を有している。Ｉ／Ｏインタフェース３４にはドライバーを介して、それぞれメインモータ４２、トナー補給クラッチ４４が接続されている。符号４６は操作表示部（操作パネル）を示す。
また、Ｉ／Ｏインタフェース３４には、Ｔセンサ２０及びＰセンサ２１に所定の電圧を供給するためのＰＷＭコントローラ４８、Ｔセンサ２０及びＰセンサ２１から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ５０，５２が接続されている。
【００４３】
次に、本実施形態（請求項１に対応）におけるトナー補給制御（トナー濃度制御）を、図３及び図４のフローチャートに基づいて説明する。
まず、装置のメインスイッチがオンされると（Ｓ１０１）、感光体２の非画像部に対するＰセンサ２１の出力値が所定値、例えば４．０（Ｖ）となるようにキャリブレーションが開始され（Ｓ１０２）、Ｐセンサ２１の発光光量調整値（本実施形態では２５６階調のＰＷＭ値）が検出される（Ｓ１０３）。Ｐセンサ２１の発光光量調整値は電圧変化等で把握してもよい。
【００４４】
次に、コンピュータ３２はＰＷＭ値が所定値αとしての９５を超えたかどうかをチェックする（Ｓ１０４）。９５を超えた場合にはキャリブレーションを停止し（Ｓ１０５）、キャリブレーション終了時の、すなわち最終的ＰＷＭ値を９５に設定する（Ｓ１０６）。
次に、感光体２上に基準画像を形成し（Ｓ１０７）、設定されたＰＷＭ値９５の発光量で基準画像に対するＰセンサ２１の出力値（濃度）Ｖspを取り込むとともに（Ｓ１０８）、ＰＷＭ値９５の発光量で感光体地肌部に対するＰセンサ２１の出力値（濃度）Ｖsgを取り込む（Ｓ１０９）。
【００４５】
次に、Ｖsp／Ｖsgを算出する（Ｓ１１０）。ほぼ同時にＴセンサ２０から現像ケーシング２０内のトナー濃度によって異なる出力値Ｖｔを取り込む（Ｓ１１１）。Ｖsp／ＶsgとＶｔによって、表２の補正テーブルにより補正量ΔＶｔを決定する（Ｓ１１２）。
ΔＶｔが決定されると、新しい制御目標値Ｖｔｒｅｆ’を、Ｖｔｒｅｆ’＝Ｖｔｒｅｆ＋ΔＶｔの式に基づいて演算する（Ｓ１１３）。ここで、トナー濃度制御基準値Ｖｔｒｅｆは前回のものを使う。
新しい制御目標値Ｖｔｒｅｆ’が決定したら、これをトナー濃度制御基準値として設定し、コピー動作を行う（Ｓ１１４）。次に、トナー補給時間τを、τ＝ｆ（Ｖｔ−Ｖｔｒｅｆ’）の式により決定し（Ｓ１１５）、トナー補給クラッチ４４をτ秒間オンする（Ｓ１１６）。ここでｆは所定の関数を意味し、その機械の特性により決定される。
その後、Ｔセンサ２０から出力値Ｖｔが取り込まれ（Ｓ１１７）、コンピュータ３２はジョブが終了したかどうかをチェックする（Ｓ１１８）。ジョブが終了していない場合にはＳ１１４に戻る。
【００４６】
【表２】
【００４７】
Ｓ１０４において、ＰＷＭ値が９５以下の場合には、キャリブレーションを継続し（Ｓ１１９）、キャリブレーションが終了したかどうかをチェックする（Ｓ１２０）。キャリブレーションが終了したら、コンピュータ３２はキャリブレーション終了時のＰＷＭ値をＸに設定する（Ｓ１２１）。
次に、感光体２上に基準画像を形成し（Ｓ１２２）、設定されたＰＷＭ値Ｘの発光量で基準画像に対するＰセンサ２１の出力値Ｖspを取り込むとともに（Ｓ１２３）、ＰＷＭ値Ｘの発光量で基準画像に対するＰセンサ２１の出力値Ｖsgを取り込む（Ｓ１２４）。そしてＳ１１０に進む。
【００４８】
上記Ｐセンサ２１のキャリブレーションについて詳細に説明する。
Ｐセンサ２１のキャリブレーションは、画像形成装置本体の電源投入時又はある作像枚数毎に自動的に実行される。まず、感光体２を回転駆動させた状態で通常の画像形成時と同様に、帯電電圧及び現像バイアス電圧を印加し、感光体２の表面に非画像領域を作る。この領域でＰセンサ２１の発光素子を発光させ、受光素子で感光体２からの反射光量を受光した結果Ｐセンサ２１の出力電圧（Ｖsg）が４．０（Ｖ）となるように、Ｐセンサ２１の発光光量、すなわち受光素子に流れる電流値をＰＷＭ制御する。
ＰＷＭ値は２５６データで表され、通常は新品状態での使用時に５０〜７０に設定される。
【００４９】
Ｐセンサ２１の取り付け位置にバラツキがあったり、Ｐセンサ２１の検知面にトナーや紙粉等が付着した場合等には、感光体２への照射光量が低下し、ＰＷＭ値は５０〜９０程度まで上昇する。
また、感光体２の表面に傷が付いたり、異物がフィルミングした場合には感光体２の表面の反射率が低下し、感光体２からの反射光量が低下する。このため、ＰＷＭ値はさらに高くなり、１００〜２００程度まで上昇してしまうことがある（図１４参照）。
【００５０】
このため、その都度行われるＰセンサ２１のキャリブレーションにおいて、ＰＷＭ値が所定値αを超えた場合には、それがＰセンサ２１の取り付け位置のバラツキやＰセンサ２１の検知面のトナーや紙粉による軽微な汚れに因るものではなく、感光体２の表面の劣化に因るところが大きいと判断して、以後のキャリブレーションを停止し、その後のＰＷＭ値をαで固定するのである。
本実施形態では上記フローチャートに示したように、所定値αを９５としている。その理由を以下に説明する。
図１４より、６０Ｋラン感光体におけるキャリブレーションでのＰＷＭ値は１００であり、このときのＶsp／Ｖsgは図１５より０．１７程度である。この値は表２の補正テーブルにおいて、Ｐセンサ２１がトナー濃度ＴＣがかなり低いという誤判定につながる出力をしないレベルである。すなわち、やや余裕を持たせての設定として９５を選択している。もちろん、設計としてより一層トナー濃度ＴＣが高くならないような余裕を持たせるのであれば、ここでの所定値αは９５よりも小さい値に設定しても構わない。
【００５１】
次に、図５のフローチャートに基づいて、第２の実施形態におけるトナー補給制御を説明する。なお、全体構成は図１に示したもの等と同様であるので、その図示及び説明は省略する（以下の実施形態において同じ）。
Ｓ２０１〜Ｓ２０４は図３のフローチャートにおけるＳ１０１〜Ｓ１０４と同様であるので説明を省略する。
Ｓ２０４において、ＰＷＭ値が９５を超えた場合には、キャリブレーションを継続し（Ｓ２０５）、キャリブレーションが終了したかどうかをチェックする（Ｓ２０６）。キャリブレーションが終了したら、コンピュータ３２はキャリブレーション終了時のＰＷＭ値をＹに設定する（Ｓ２０７）。コンピュータ３２はキャリブレーション終了時のＰＷＭ値を記憶するとともに、操作パネル４６を介して警告を表示する（Ｓ２０８）。
【００５２】
この警告は、感光体２の表面の劣化が進んでいること、あるいは劣化状態が深刻な状況にあることをオペレータに知らせるためのものであり、例えば、操作パネル４６の液晶表示部に「感光体が劣化していますので早期の交換が必要です。」の文字を表示する。この警告は音声や音、あるいは光の点滅等で行ってもよく、これらと上記文字を併用してもよい。警告は、ＰＷＭ値が９５を超えたと判断された直後に行ってもよい（以下の実施形態における警告に同じ）。
Ｓ２０９〜Ｓ２１２は図３のフローチャートにおけるＳ１０７〜Ｓ１１０と同様であるので説明を省略する。Ｓ２１２の次はＡに進む。また、Ｓ２２１〜Ｓ２２６は図３のフローチャートにおけるＳ１１９〜Ｓ１２４と同様であるので説明を省略する。
【００５３】
次に、図６のフローチャートに基づいて、第３の実施形態を説明する。
Ｓ３０１〜Ｓ３０４は図３のフローチャートにおけるＳ１０１〜Ｓ１０４と同様であるので説明を省略する。
Ｓ３０４において、ＰＷＭ値が９５を超えた場合には、キャリブレーションを継続し（Ｓ３０５）、キャリブレーションが終了したかどうかをチェックする（Ｓ３０６）。キャリブレーションが終了したら、コンピュータ３２はキャリブレーション終了時のＰＷＭ値をＹに設定する（Ｓ３０７）。
コンピュータ３２はキャリブレーション終了時のＰＷＭ値Ｙを記憶するとともに、Ｙの値が（９５＋β）よりも大きいかどうかをチェックし（Ｓ３０８）、大きい場合には警告をする（Ｓ３０９）。ここでβは設計時に任意に決定される値であり、ＰＷＭのキャリブレーション値が９５を超えた場合であっても直ちに警告を発するのではなく、（９５＋β）となったときに初めて警告を発するようにしている。なお、βはユーザ或いはサービスマンが任意に設定可能としても良い。
Ｓ３１０〜Ｓ３１３は図３のフローチャートにおけるＳ１０７〜Ｓ１１０と同様であるので説明を省略する。Ｓ３１３の次はＡに進む。また、Ｓ３２２〜Ｓ３２７は図３のフローチャートにおけるＳ１１９〜Ｓ１２４と同様であるので説明を省略する。
【００５４】
Ｐセンサ２１の検知面の汚れや取り付け位置誤差が等しい場合、図７に示すように、ＰＷＭ値に対するＶsp値の関係は感光体２の初期と経時でほとんど変わらない。すなわち、ある範囲までのＰＷＭ値の調整は、Ｐセンサ２１の検知面のトナーや紙粉の汚れによるもの、又はＰセンサ２１の取り付け位置の誤差によるものと考え、ある範囲を超えた場合には感光体２の表面の激しい劣化によるものと考えることができる。
【００５５】
実際、Ｐセンサ２１、感光体２共に新品のとき、ＰＷＭ値のバラツキは５０〜７５程度であり、９５を超えることはない。従って、第４の実施形態では所定値αを９５とし、ＰＷＭ値が９５未満の場合にはＰセンサ２１の検知面のトナーや紙粉の汚れによるもの、又はＰセンサ２１の取り付け位置の誤差によるものと考え、感光体２上の基準画像の濃度を検出する際に、出力値Ｖspの出力値Ｖsgに対する比を用い、ＰＷＭ値が９５以上の場合には、感光体２上の基準画像の濃度を検出する際に、地肌部に対する出力値を用いずに、図８のフローチャートに示すように、基準画像に対する出力値Ｖspのみを用いる。
図８において、Ｓ４０１〜Ｓ４０８は図３のフローチャートにおけるＳ１０１〜Ｓ１０８と同様であるので説明を省略する。Ｓ４０８の次はＡに進む。また、Ｓ４１７〜Ｓ４２３は図３のフローチャートにおけるＳ１１９〜Ｓ１２４と同様であるので説明を省略する。
【００５６】
基準画像に対する出力値Ｖspのみを用いる理由を以下に述べる。図１５に示すように、フィルミングした感光体の場合、画像ＩＤ（濃度）が１．２５と適正であるにも拘らず、ＰＷＭ値に対するＶsp／ＶsgではＰセンサはトナー濃度ＴＣがかなり低いと判断してしまい、トナー濃度ＴＣを過剰に上昇させてしまう。一方、図７のＰＷＭ値に対するＶspでは、Ｐセンサはトナー濃度ＴＣがほぼ適正又はやや低いという判断をし、過剰なトナー濃度ＴＣ上昇による不具合は発生しない。これにより、感光体２の表面の劣化が進んでもトナー濃度ＴＣが上昇し過ぎてしまう不具合を回避することができる。
図９のフローチャートに示すように、キャリブレーションにて所定値αを超えた場合でも、キャリブレーションは続行してキャリブレーション終了時のＰＷＭ値を記憶しつつ、あるレベルを超えた時点で感光体交換等の警告を発する制御と併せてもよい。このようにすれば、使用状況、環境に応じた感光体の寿命設定が可能となり、常に安定した状態での使用がより可能となる。
図９において、Ｓ５０１〜Ｓ５１０は図５のフローチャートにおけるＳ２０１〜Ｓ２１０と同様であるので説明を省略する。Ｓ５１０の次はＡに進む。また、Ｓ５１９〜Ｓ５２５は図５のフローチャートにおけるＳ２２１〜Ｓ２２６と同様であるので説明を省略する。
【００５７】
次に、図１０のフローチャートに基づいて、第５の実施形態を説明する。
これまでは所定値αは固定値、又は任意設定可能な値として扱ってきたが、実際にはＰセンサ２１の感度のバラツキや取り付け位置のバラツキ等によって、ＰＷＭ値の正常値がばらつくこともあるため、本実施形態では、Ｐセンサ２１の感度の最も高いとき、すなわちＰＷＭ値の最も低い値を記憶し、この記憶値に対してＰＷＭ値が例えば３０以上上昇した値をαとするようにする。
【００５８】
図１０に示すように、メインスイッチがオンされると（Ｓ６０１）、発光光量調整値記憶手段としてのコンピュータ３２は感光体２の新品時から前回までのキャリブレーション終了時のＰＷＭ値を記憶し、すなわちＲＡＭ３８に格納し、その中の最小値をαminとして選択する。
キャリブレーションが開始され（Ｓ６０３）、ＰＷＭ値の検出がなされると（Ｓ６０４）、コンピュータ３２はαminにある値γを加算したものを上記所定値αとしてこれを超えたかどうかをチェックする（Ｓ６０５）。Ｓ６０６〜Ｓ６１１はＰＷＭ値が表示が異なるだけで図３のフローチャートにおけるＳ１０５〜Ｓ１１０と同様であるので省略する。Ｓ６１１の次はＡに進む。また、Ｓ６２０〜Ｓ６２５は図３のフローチャートにおけるＳ１１９〜Ｓ１２４と同様であるので説明を省略する。
【００５９】
ＰＷＭ値の正常値がばらつくことに対する対応策として、ユーザーが所定値αを任意に変更できる所定値変更手段を設ける構成としてもよい。
例えば、操作パネル４６のタッチパネル上で変更できる構成とする。このようにすれば、ユーザー毎にその使用状況に応じて最適なＰＷＭ値を設定することができる。
【００６０】
次に、図１１に基づいて、第６の実施形態を説明する。
本実施形態では、複写機における上述したトナー濃度制御プログラムを外部からダウンロードして動作させることを特徴としており、特に既存の画像形成装置に上述した過剰濃度防止機能を簡単に付加することができることを特徴としている。
図１１に示すように、本実施形態では、記憶媒体としてのＩＣカード５４がコンピュータ３２に接続される。ＩＣカード５４には上記各実施形態において説明したトナー濃度制御プログラムが記録されている。
ＩＣカード５４が接続されると、コンピュータ３２のＣＰＵ３６は該ＩＣカード５４にアクセスし、ここに記憶されたトナー濃度制御プログラムを取り込み、必要に応じていずれかのトナー濃度制御プログラムを実行する。
また、ＩＣカード５４から読み込んだプログラムによりＲＯＭ４０に記憶されているプログラムを書き換えるようにすることもできる。この場合、ＲＯＭ４０はフラッシュメモリ等の電気的に消去・書き換え可能な素子で構成される。また、ＩＣカードの他に、ＣＤ−ＲＯＭ等を用いることもできる。また、上記のようなプログラムを焼き付けたＲＯＭを用意し、既に実装されているＲＯＭ４０と交換するようにすることも可能である。
【００６１】
次に図１２に基づいて、第７の実施形態を説明する。
本実施形態では、装置を動作させるコンピュータ３２が通信ネットワーク（例えばインターネット）にＮＩＣ（ネットワークインターフェースカード）５６を介して接続されている。ＣＰＵ３６は、トナー濃度制御プログラムを供給する側のサーバ５８にアクセスし、サーバ５８内のハードディスク等に記録されたトナー濃度制御プログラムをダウンロードし、ＲＯＭ４０に記憶されているプログラムを書き換えることにより、既存の画像形成装置に上述した過剰濃度防止機能を簡単に付加することができる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、異常状態での使用を早期に止めることができるとともに、トナー補給が過剰になされることを防止することができる。また、像担持体がまだ使用に耐え得る場合にこれを早期に交換することの無駄を無くすことができる。
また、基準画像における画像濃度の誤判断を高精度に防止することができる。
また、トナー濃度制御を高精度に行うことができる。また、実際状況に合った調整ができ、環境条件や使用条件の相違による誤差を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における画像形成装置としての複写機の概要正面図である。
【図２】制御ブロック図である。
【図３】制御動作のフローチャートである。
【図４】図３のフローチャートの続き部分である。
【図５】第２の実施形態における制御動作のフローチャートである。
【図６】第３の実施形態における制御動作のフローチャートである。
【図７】発光光量調整値としてのＰＷＭ値とＰセンサの出力値Ｖspの関係を示すグラフである。
【図８】第４の実施形態における制御動作のフローチャートである。
【図９】第４の実施形態における他の制御動作のフローチャートである。
【図１０】第５の実施形態における制御動作のフローチャートである。
【図１１】第６の実施形態における制御ブロック図である。
【図１２】第７の実施形態における制御ブロック図である。
【図１３】感光体上の単位面積当たりの基準画像のトナー付着量Ｍ／Ａと、該基準画像に対するＰセンサの出力値Ｖspの関係を示すグラフである。
【図１４】発光光量調整値としてのＰＷＭ値とＰセンサの出力値Ｖsgの関係を示すグラフである。
【図１５】発光光量調整値としてのＰＷＭ値とＰセンサの出力値の比Ｖsp／Ｖsgの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
２ 像担持体としての感光体
４ 現像装置
２０ トナー濃度検出手段としてのＴセンサ
２１ 画像濃度検出手段としてのＰセンサ
３２ 発光光量調整値記憶手段としてのコンピュータ
５４ 記憶媒体としてのＩＣカード
５８ サーバー
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の画像形成装置においては、原稿画像の画像情報に基づいて感光体等の像担持体上に潜像を形成し、該潜像を現像装置によりトナー像として可視像化し、該トナー像を記録材に転写し、最終的に定着して画像を形成するようになっている。
現像装置内のトナーは画像形成に応じて消費されるので、トナー補給手段により適宜現像装置内へトナーを補給することが行われている。
【０００３】
画像濃度に影響する最大要因は現像剤におけるトナー濃度であるため、安定した画像濃度を維持するためには、トナー濃度を一定に保つことが望ましい。しかしながら、トナー濃度は経時における現像剤自体の物性変化や、温湿度等の環境条件等による物性変化によって大きく左右される。
通常、この種の画像形成装置においては、予め定められた感光体の表面電位と現像装置側に印加される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（トナー付着パターン）を形成し、該基準画像の濃度をＰセンサによって検出し、該出力値に基づいてトナー補給手段から現像装置へのトナー補給を制御する方式が用いられている。
【０００４】
感光体上の基準画像に対するＰセンサの出力値をＶsp、感光体上の非画像部（地肌部）に対するＰセンサの出力値をＶsgとすると、通常は、Ｖsp／Ｖsgの値が一定になるようにトナー補給の制御を行っている。具体的には、表１に示すようなテーブルを用い、Ｖsp／Ｖsgの値又はＶspの値に基づいて補正量ΔＶｔ（Ｖ）を決定するようになっている。
非画像部に対するＰセンサの出力値が所定値、例えば４．０（Ｖ）となるようにキャリブレーション（目盛り合わせ動作）を実行し、その後に基準画像を形成してＰセンサの出力値Ｖspを得るようになっている。
【０００５】
【表１】
基準画像のトナー付着量が少なくなると反射光量が増加するため、Ｖsp／Ｖsgの値は上昇する。この場合、現像装置内の現像剤のトナー濃度が低いと判断され、トナー補給手段から現像装置へトナー補給がなされてトナー濃度が一定に保たれる。
逆に基準画像のトナー付着量が多くなると反射光量が少なくなるため、Ｖsp／Ｖsgの値は低くなる。この場合には現像装置内の現像剤のトナー濃度が高いと判断され、トナー補給は行われない。感光体上の単位面積当たりの基準画像のトナー付着量Ｍ／Ａと、該基準画像に対するＰセンサの出力値Ｖspの関係は、図１３に示すようなグラフとなる。
【０００７】
Ｐセンサの出力値のみに基づいてトナー補給の制御を行う方式の他に、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（Ｔセンサ）の出力値とＰセンサの出力値を併用する方式も知られている。
併用方式では、例えば特開平８−１１０７００号公報に記載されているように、装置本体の電源スイッチ投入時や所定回数の画像形成時毎に感光体上に基準画像を形成し、Ｖsp／Ｖsgの読み込みを行い、該出力値に基づいてＴセンサのトナー濃度制御基準値Ｖｔｒｅｆの補正量ΔＶｔを算出する。そして補正変更された新基準値Ｖｔｒｅｆ’（＝Ｖｔｒｅｆ＋ΔＶｔ）を決定し、新たな制御目標値として設定する。
【０００８】
補正後の制御目標値Ｖｔｒｅｆ’と、各画像形成動作時又はあるタイミングで出力するＴセンサの出力値Ｖｔの差から、トナー補給量を決定する。トナー補給量は、例えばトナー補給をトナーボトルの回転によって行うタイプの場合には、トナーボトルの回転時間、換言すればトナー補給クラッチのオン時間に置き換えることができる。
（Ｖｔ−Ｖｔｒｅｆ）の値が大きければ大きいほど、トナー濃度が目標値に対して不足していると判断し、トナーボトルの回転時間を長くする制御が一般的である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、感光体には、帯電ローラ、転写ローラ、現像剤、現像入口シール、クリーニングブレード、クリーニングブラシ等が接触しており、回転によって感光体の表面は徐々に磨耗していく。また、転写工程においては各種の転写紙が接触するため、炭酸カルシウムやシリカ等の様々な紙の添料が付着する可能性がある。さらに現像後の転写工程ないし感光体クリーニング工程までは、感光体表面にトナーが付着しており、トナー中に含まれるシリカ、酸化チタンやワックス等の添加物質が徐々に付着する。
これらの異物の感光体への経時での付着程度は、使用環境、使用条件によって異なり、その程度によっては画質劣化を招いてしまう。特に、近年における転写紙の多種多様化によって、転写紙の種類による感光体表面の劣化度合いは推測し難く、時として劣化程度が予想を上回ることもある。
【００１０】
感光体表面の劣化が激しい場合、非画像部にてＰセンサを動作させてその出力値Ｖsgが所定値となるようにキャリブレーションを実行する際に、そのとき得られるＰセンサの発光光量調整値、例えばＰＷＭ値（パルス幅調整値）が通常予想される範囲よりも大きくなる。
すなわち、Ｐセンサの発光量を相当量まで増やすことによってＶsg＝４．０（Ｖ）の調整がやっとできるという状態となる。図１４は、新品の感光体、１ｔｏ２モードにおける３０Ｋラン、すなわち３万枚のコピー履歴を有する感光体、１ｔｏ２モードにおける６０Ｋラン感光体、表面にワックスがフィルミングした感光体におけるそれぞれのＶsgとＰＷＭ値の関係の実験データをプロットしたグラフである。
【００１１】
図１４から、Ｖsg＝４．０（Ｖ）調整時のＰＷＭ値は、それぞれ６６、８０、１００、１３７であり、フィルミング感光体が最も高い。該実験では、３０Ｋランの現像剤のトナー濃度を微調整して画像ＩＤ（濃度）をほぼ１．２５に等しく合わせている。それにも拘らず、図１５に示すように、新品の感光体、１ｔｏ２モード３０Ｋラン感光体、１ｔｏ２モード６０Ｋラン感光体のＶsp／Ｖsgがそれぞれ０．１００、０．１３５、０．１７０であるのに対し、フィルミング感光体のＶsp／Ｖsgは０．２８０とかなり大きくなっている。
従って、フィルミング感光体の場合には、そのＶsp／Ｖsg値からトナー濃度がかなり低いと誤判断される。その場合、現像剤のトナー濃度をかなり高めにする制御がなされ、結果としてトナー飛散やトナー落ち、地汚れ画像に対する余裕度が低下するという不具合を来す。
【００１２】
本発明は、上記不具合を低コストで実現できる画像形成装置の提供を、その目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、Ｐセンサの発光光量調整値の上昇レベルを、Ｐセンサの取付位置誤差等による軽微な場合と、感光体の深刻な劣化による場合とに見極め、後者の場合には異常値をそのまま採用せずに上限値を設けて固定し、過剰なトナー補給がなされることを防止することとした。
【００１４】
具体的には、請求項１記載の発明では、像担持体と、該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、該現像装置へトナーを補給するトナー補給手段と、上記像担持体上の画像の濃度を検出する画像濃度検出手段と、上記像担持体上の非画像部に対する上記画像濃度検出手段の出力値が所定値となるようにキャリブレーションを実行し、上記像担持体上に形成された基準画像に対する上記画像濃度検出手段の出力値に基づいて上記トナー補給手段から上記現像装置へのトナー補給を制御する制御手段とを有する画像形成装置において、上記キャリブレーションにおける上記画像濃度検出手段の発光光量調整値が、トナー濃度の誤判定につながらないレベルの所定値αを超えた場合、上記制御手段は上記キャリブレーションを継続して該キャリブレーション完了時の発光光量調整値を記憶し、その後上記発光光量調整値を上記所定値αに固定して上記画像濃度検出手段を動作させ、上記キャリブレーション完了時の発光光量調整値の、上記所定値αに対する超過量が所定値β以上であった場合には警告を行う、という構成を採っている。
【００１５】
請求項２記載の発明では、請求項１に記載の画像形成装置において、上記制御手段によるトナー補給の制御が、上記発光光量調整値を上記所定値αに固定した後における上記画像濃度検出手段を動作させて得られた上記基準画像に対する該画像濃度検出手段の出力値のみに基づいてなされる、という構成を採っている。
【００１６】
請求項３記載の発明では、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、上記現像装置のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段を有し、上記制御手段は、該トナー濃度検出手段の出力値に基づくトナー濃度制御基準値を、上記画像濃度検出手段の出力値に基づいて補正し、該補正されたトナー濃度制御基準値によりトナー補給を制御する、という構成を採っている。
【００１７】
請求項４記載の発明では、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の画像形成装置において、上記所定値αを任意に変更できる所定値変更手段を有している、という構成を採っている。
【００１８】
請求項５記載の発明では、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の画像形成装置において、上記制御手段は、上記キャリブレーションの実行毎のキャリブレーション完了時の発光光量調整値を記憶し、記憶された発光光量調整値の中で最も低い発光光量調整値に、ある値を加算した値を上記所定値αとする、という構成を採っている。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。但し、第３〜５以外の実施形態は参考例として示す。第１の実施形態を図１乃至図４に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて本実施形態における画像形成装置としての複写機の概要構成を説明する。該複写機は、ＡＤＦ（オートドキュメントフィーダ）を有する画像読取部１と、画像形成部２と、給紙部３を有している。画像読取部１では図示しない原稿の画像を自動的に読み取り、読み取り情報を電気信号に変換して図示しない書き込み用の制御手段へ送信する。
【００３５】
画像読取部１には像担持体としての感光体２３が設けられており、該感光体２３の周りには、矢印で示す時計回り方向に順に、帯電器１７、光書き込み手段１６、現像装置１９と、転写搬送ベルト１３、クリーニング手段２４、図示しない除電ランプ等が配置されている。
転写搬送ベルト１３の搬送方向上流側には、定着手段１４及び排紙手段１５等が設けられている。片面コピーの場合には用紙は排紙手段１５から図示しない排紙トレイに排出され、両面コピーの場合には排紙手段１５で反転されて再び転写部位へ送られる。
【００３６】
給紙部３には、異なるサイズあるいは紙種の対応すべく、上から４つの給紙トレイ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが設けられており、これらの給紙トレイに対応してそれぞれ給紙手段１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが設けられている。各給紙手段１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄからは破線で示す搬送経路が画像形成部２へと延びている。これらの給紙手段１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄから給紙された用紙は図示しない搬送ガイドによりレジストローラ対２２へ向けて搬送されるようになっている。
【００３７】
各給紙手段１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのうち、代表して一番下の給紙手段１１ｄについて説明すると、該給紙手段１１ｄは、給紙トレイ４ｄに積載された用紙を引き出すピックアップローラ５と、フィードローラ６と、該フィードローラ６に圧接されたリバースローラ７と、ガイド８と、搬送コロ９，１０等を有している。他の給紙手段１１ａ，１１ｂ，１１ｃを同様の構成を有している。
また、該複写機は手差しトレイ１２を有しており、これに対応して給紙手段１１ｅが設けられている。該給紙手段１１ｅも給紙手段１１ｄと同様の構成を有している。
【００３８】
次に、該複写機による複写動作を説明する。
感光体２３が回転を始め、この回転中に帯電器１７により感光体２３の表面が均一に負帯電される。光書き込み手段１６により光ビームが照射、走査されて光照射部の電荷が消去され、作成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。該静電潜像は感光体２３の回転に伴って現像装置１９に至り、ここでトナー像として可視像化される。本実施形態における現像方式はネガポジ現像方式であり、現像装置１９は静電潜像に正極性のトナーを供給して可視像化する。
【００３９】
トナー像が形成された後、所定のタイミングでピックアップローラ５により用紙の給送が開始され、用紙は破線で示す搬送経路を経てレジストローラ対２２に至る。ここで一旦停止され、斜めずれ等を修正された後、該レジストローラ対２２により、感光体２３上のトナー像の先端と用紙の搬送方向の所定位置とが一致するタイミングで感光体２３と転写搬送ベルト１３の間の転写部位へ送られる。
転写部位では印加される転写バイアスにより用紙にトナー像が転写される。トナー像を転写された用紙は、定着手段１４で熱と圧力によりトナーを溶融定着され、排紙手段１５へ搬送される。
転写部位で転写されずに感光体２３上に残った残留トナーは、感光体２３の回転に伴ってクリーニング手段２４に至り、該クリーニング手段２４により清掃・除去される。また、図示しない除電ランプにより感光体２３上の残留電位が初期化され、次の画像形成に備えられる。
【００４０】
現像装置１９は、現像剤を担持して感光体２３にトナーを供給する現像ローラ１９ａと、現像剤を攪拌・搬送する搬送スクリュ１９ｂ，１９ｃを有しており、現像ローラ１９ａから遠い方の搬送スクリュ１９ｃの下側には現像ケーシング内のキャリアと負帯電トナーからなる二成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段としてのＴセンサ（透磁率センサ）２０が設けられている。図示しないが、搬送スクリュ１９ｃの上側にはトナー補給手段が設けられている。現像ローラ１９ａには図示しない電源から負帯電の現像バイアスが印加され、感光体２３との間に所定の現像ポテンシャルが形成される。
現像装置１９とレジストローラ対２２の間には、発光素子と受光素子を有する画像濃度検出手段としてのＰセンサ（反射型フォトセンサ）２１が設けられている。
【００４１】
Ｔセンサ２０の出力値Ｖｔは現像剤中のトナー濃度ＴＣが高ければ高い程、低い値を示し、Ｐセンサ２１の出力値Ｖspは感光体２上の画像濃度が高ければ高いほど低い値を示す。
【００４２】
図２は制御ブロック図であり、複写機の全体動作は制御手段としてのコンピュータ３２によって制御される。コンピュータ３２は、Ｉ／Ｏインタフェース３４と、ＣＰＵ３６と、ＲＡＭ３８と、ＲＯＭ４０を有している。Ｉ／Ｏインタフェース３４にはドライバーを介して、それぞれメインモータ４２、トナー補給クラッチ４４が接続されている。符号４６は操作表示部（操作パネル）を示す。
また、Ｉ／Ｏインタフェース３４には、Ｔセンサ２０及びＰセンサ２１に所定の電圧を供給するためのＰＷＭコントローラ４８、Ｔセンサ２０及びＰセンサ２１から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ５０，５２が接続されている。
【００４３】
次に、本実施形態（請求項１に対応）におけるトナー補給制御（トナー濃度制御）を、図３及び図４のフローチャートに基づいて説明する。
まず、装置のメインスイッチがオンされると（Ｓ１０１）、感光体２の非画像部に対するＰセンサ２１の出力値が所定値、例えば４．０（Ｖ）となるようにキャリブレーションが開始され（Ｓ１０２）、Ｐセンサ２１の発光光量調整値（本実施形態では２５６階調のＰＷＭ値）が検出される（Ｓ１０３）。Ｐセンサ２１の発光光量調整値は電圧変化等で把握してもよい。
【００４４】
次に、コンピュータ３２はＰＷＭ値が所定値αとしての９５を超えたかどうかをチェックする（Ｓ１０４）。９５を超えた場合にはキャリブレーションを停止し（Ｓ１０５）、キャリブレーション終了時の、すなわち最終的ＰＷＭ値を９５に設定する（Ｓ１０６）。
次に、感光体２上に基準画像を形成し（Ｓ１０７）、設定されたＰＷＭ値９５の発光量で基準画像に対するＰセンサ２１の出力値（濃度）Ｖspを取り込むとともに（Ｓ１０８）、ＰＷＭ値９５の発光量で感光体地肌部に対するＰセンサ２１の出力値（濃度）Ｖsgを取り込む（Ｓ１０９）。
【００４５】
次に、Ｖsp／Ｖsgを算出する（Ｓ１１０）。ほぼ同時にＴセンサ２０から現像ケーシング２０内のトナー濃度によって異なる出力値Ｖｔを取り込む（Ｓ１１１）。Ｖsp／ＶsgとＶｔによって、表２の補正テーブルにより補正量ΔＶｔを決定する（Ｓ１１２）。
ΔＶｔが決定されると、新しい制御目標値Ｖｔｒｅｆ’を、Ｖｔｒｅｆ’＝Ｖｔｒｅｆ＋ΔＶｔの式に基づいて演算する（Ｓ１１３）。ここで、トナー濃度制御基準値Ｖｔｒｅｆは前回のものを使う。
新しい制御目標値Ｖｔｒｅｆ’が決定したら、これをトナー濃度制御基準値として設定し、コピー動作を行う（Ｓ１１４）。次に、トナー補給時間τを、τ＝ｆ（Ｖｔ−Ｖｔｒｅｆ’）の式により決定し（Ｓ１１５）、トナー補給クラッチ４４をτ秒間オンする（Ｓ１１６）。ここでｆは所定の関数を意味し、その機械の特性により決定される。
その後、Ｔセンサ２０から出力値Ｖｔが取り込まれ（Ｓ１１７）、コンピュータ３２はジョブが終了したかどうかをチェックする（Ｓ１１８）。ジョブが終了していない場合にはＳ１１４に戻る。
【００４６】
【表２】
Ｓ１０４において、ＰＷＭ値が９５以下の場合には、キャリブレーションを継続し（Ｓ１１９）、キャリブレーションが終了したかどうかをチェックする（Ｓ１２０）。キャリブレーションが終了したら、コンピュータ３２はキャリブレーション終了時のＰＷＭ値をＸに設定する（Ｓ１２１）。
次に、感光体２上に基準画像を形成し（Ｓ１２２）、設定されたＰＷＭ値Ｘの発光量で基準画像に対するＰセンサ２１の出力値Ｖspを取り込むとともに（Ｓ１２３）、ＰＷＭ値Ｘの発光量で基準画像に対するＰセンサ２１の出力値Ｖsgを取り込む（Ｓ１２４）。そしてＳ１１０に進む。
【００４８】
上記Ｐセンサ２１のキャリブレーションについて詳細に説明する。
Ｐセンサ２１のキャリブレーションは、画像形成装置本体の電源投入時又はある作像枚数毎に自動的に実行される。まず、感光体２を回転駆動させた状態で通常の画像形成時と同様に、帯電電圧及び現像バイアス電圧を印加し、感光体２の表面に非画像領域を作る。この領域でＰセンサ２１の発光素子を発光させ、受光素子で感光体２からの反射光量を受光した結果Ｐセンサ２１の出力電圧（Ｖsg）が４．０（Ｖ）となるように、Ｐセンサ２１の発光光量、すなわち受光素子に流れる電流値をＰＷＭ制御する。
ＰＷＭ値は２５６データで表され、通常は新品状態での使用時に５０〜７０に設定される。
【００４９】
Ｐセンサ２１の取り付け位置にバラツキがあったり、Ｐセンサ２１の検知面にトナーや紙粉等が付着した場合等には、感光体２への照射光量が低下し、ＰＷＭ値は５０〜９０程度まで上昇する。
また、感光体２の表面に傷が付いたり、異物がフィルミングした場合には感光体２の表面の反射率が低下し、感光体２からの反射光量が低下する。このため、ＰＷＭ値はさらに高くなり、１００〜２００程度まで上昇してしまうことがある（図１４参照）。
【００５０】
このため、その都度行われるＰセンサ２１のキャリブレーションにおいて、ＰＷＭ値が所定値αを超えた場合には、それがＰセンサ２１の取り付け位置のバラツキやＰセンサ２１の検知面のトナーや紙粉による軽微な汚れに因るものではなく、感光体２の表面の劣化に因るところが大きいと判断して、以後のキャリブレーションを停止し、その後のＰＷＭ値をαで固定するのである。
本実施形態では上記フローチャートに示したように、所定値αを９５としている。その理由を以下に説明する。
図１４より、６０Ｋラン感光体におけるキャリブレーションでのＰＷＭ値は１００であり、このときのＶsp／Ｖsgは図１５より０．１７程度である。この値は表２の補正テーブルにおいて、Ｐセンサ２１がトナー濃度ＴＣがかなり低いという誤判定につながる出力をしないレベルである。すなわち、やや余裕を持たせての設定として９５を選択している。もちろん、設計としてより一層トナー濃度ＴＣが高くならないような余裕を持たせるのであれば、ここでの所定値αは９５よりも小さい値に設定しても構わない。
【００５１】
次に、図５のフローチャートに基づいて、第２の実施形態におけるトナー補給制御を説明する。なお、全体構成は図１に示したもの等と同様であるので、その図示及び説明は省略する（以下の実施形態において同じ）。
Ｓ２０１〜Ｓ２０４は図３のフローチャートにおけるＳ１０１〜Ｓ１０４と同様であるので説明を省略する。
Ｓ２０４において、ＰＷＭ値が９５を超えた場合には、キャリブレーションを継続し（Ｓ２０５）、キャリブレーションが終了したかどうかをチェックする（Ｓ２０６）。キャリブレーションが終了したら、コンピュータ３２はキャリブレーション終了時のＰＷＭ値をＹに設定する（Ｓ２０７）。コンピュータ３２はキャリブレーション終了時のＰＷＭ値を記憶するとともに、操作パネル４６を介して警告を表示する（Ｓ２０８）。
【００５２】
この警告は、感光体２の表面の劣化が進んでいること、あるいは劣化状態が深刻な状況にあることをオペレータに知らせるためのものであり、例えば、操作パネル４６の液晶表示部に「感光体が劣化していますので早期の交換が必要です。」の文字を表示する。この警告は音声や音、あるいは光の点滅等で行ってもよく、これらと上記文字を併用してもよい。警告は、ＰＷＭ値が９５を超えたと判断された直後に行ってもよい（以下の実施形態における警告に同じ）。
Ｓ２０９〜Ｓ２１２は図３のフローチャートにおけるＳ１０７〜Ｓ１１０と同様であるので説明を省略する。Ｓ２１２の次はＡに進む。また、Ｓ２２１〜Ｓ２２６は図３のフローチャートにおけるＳ１１９〜Ｓ１２４と同様であるので説明を省略する。
【００５３】
次に、図６のフローチャートに基づいて、第３の実施形態を説明する。
Ｓ３０１〜Ｓ３０４は図３のフローチャートにおけるＳ１０１〜Ｓ１０４と同様であるので説明を省略する。
Ｓ３０４において、ＰＷＭ値が９５を超えた場合には、キャリブレーションを継続し（Ｓ３０５）、キャリブレーションが終了したかどうかをチェックする（Ｓ３０６）。キャリブレーションが終了したら、コンピュータ３２はキャリブレーション終了時のＰＷＭ値をＹに設定する（Ｓ３０７）。
コンピュータ３２はキャリブレーション終了時のＰＷＭ値Ｙを記憶するとともに、Ｙの値が（９５＋β）よりも大きいかどうかをチェックし（Ｓ３０８）、大きい場合には警告をする（Ｓ３０９）。ここでβは設計時に任意に決定される値であり、ＰＷＭのキャリブレーション値が９５を超えた場合であっても直ちに警告を発するのではなく、（９５＋β）となったときに初めて警告を発するようにしている。なお、βはユーザ或いはサービスマンが任意に設定可能としても良い。
Ｓ３１０〜Ｓ３１３は図３のフローチャートにおけるＳ１０７〜Ｓ１１０と同様であるので説明を省略する。Ｓ３１３の次はＡに進む。また、Ｓ３２２〜Ｓ３２７は図３のフローチャートにおけるＳ１１９〜Ｓ１２４と同様であるので説明を省略する。
【００５４】
Ｐセンサ２１の検知面の汚れや取り付け位置誤差が等しい場合、図７に示すように、ＰＷＭ値に対するＶsp値の関係は感光体２の初期と経時でほとんど変わらない。すなわち、ある範囲までのＰＷＭ値の調整は、Ｐセンサ２１の検知面のトナーや紙粉の汚れによるもの、又はＰセンサ２１の取り付け位置の誤差によるものと考え、ある範囲を超えた場合には感光体２の表面の激しい劣化によるものと考えることができる。
【００５５】
実際、Ｐセンサ２１、感光体２共に新品のとき、ＰＷＭ値のバラツキは５０〜７５程度であり、９５を超えることはない。従って、第４の実施形態では所定値αを９５とし、ＰＷＭ値が９５未満の場合にはＰセンサ２１の検知面のトナーや紙粉の汚れによるもの、又はＰセンサ２１の取り付け位置の誤差によるものと考え、感光体２上の基準画像の濃度を検出する際に、出力値Ｖspの出力値Ｖsgに対する比を用い、ＰＷＭ値が９５以上の場合には、感光体２上の基準画像の濃度を検出する際に、地肌部に対する出力値を用いずに、図８のフローチャートに示すように、基準画像に対する出力値Ｖspのみを用いる。
図８において、Ｓ４０１〜Ｓ４０８は図３のフローチャートにおけるＳ１０１〜Ｓ１０８と同様であるので説明を省略する。Ｓ４０８の次はＡに進む。また、Ｓ４１７〜Ｓ４２３は図３のフローチャートにおけるＳ１１９〜Ｓ１２４と同様であるので説明を省略する。
【００５６】
基準画像に対する出力値Ｖspのみを用いる理由を以下に述べる。図１５に示すように、フィルミングした感光体の場合、画像ＩＤ（濃度）が１．２５と適正であるにも拘らず、ＰＷＭ値に対するＶsp／ＶsgではＰセンサはトナー濃度ＴＣがかなり低いと判断してしまい、トナー濃度ＴＣを過剰に上昇させてしまう。一方、図７のＰＷＭ値に対するＶspでは、Ｐセンサはトナー濃度ＴＣがほぼ適正又はやや低いという判断をし、過剰なトナー濃度ＴＣ上昇による不具合は発生しない。これにより、感光体２の表面の劣化が進んでもトナー濃度ＴＣが上昇し過ぎてしまう不具合を回避することができる。
図９のフローチャートに示すように、キャリブレーションにて所定値αを超えた場合でも、キャリブレーションは続行してキャリブレーション終了時のＰＷＭ値を記憶しつつ、あるレベルを超えた時点で感光体交換等の警告を発する制御と併せてもよい。このようにすれば、使用状況、環境に応じた感光体の寿命設定が可能となり、常に安定した状態での使用がより可能となる。
図９において、Ｓ５０１〜Ｓ５１０は図５のフローチャートにおけるＳ２０１〜Ｓ２１０と同様であるので説明を省略する。Ｓ５１０の次はＡに進む。また、Ｓ５１９〜Ｓ５２５は図５のフローチャートにおけるＳ２２１〜Ｓ２２６と同様であるので説明を省略する。
【００５７】
次に、図１０のフローチャートに基づいて、第５の実施形態を説明する。
これまでは所定値αは固定値、又は任意設定可能な値として扱ってきたが、実際にはＰセンサ２１の感度のバラツキや取り付け位置のバラツキ等によって、ＰＷＭ値の正常値がばらつくこともあるため、本実施形態では、Ｐセンサ２１の感度の最も高いとき、すなわちＰＷＭ値の最も低い値を記憶し、この記憶値に対してＰＷＭ値が例えば３０以上上昇した値をαとするようにする。
【００５８】
図１０に示すように、メインスイッチがオンされると（Ｓ６０１）、発光光量調整値記憶手段としてのコンピュータ３２は感光体２の新品時から前回までのキャリブレーション終了時のＰＷＭ値を記憶し、すなわちＲＡＭ３８に格納し、その中の最小値をαminとして選択する。
キャリブレーションが開始され（Ｓ６０３）、ＰＷＭ値の検出がなされると（Ｓ６０４）、コンピュータ３２はαminにある値γを加算したものを上記所定値αとしてこれを超えたかどうかをチェックする（Ｓ６０５）。Ｓ６０６〜Ｓ６１１はＰＷＭ値が表示が異なるだけで図３のフローチャートにおけるＳ１０５〜Ｓ１１０と同様であるので省略する。Ｓ６１１の次はＡに進む。また、Ｓ６２０〜Ｓ６２５は図３のフローチャートにおけるＳ１１９〜Ｓ１２４と同様であるので説明を省略する。
【００５９】
ＰＷＭ値の正常値がばらつくことに対する対応策として、ユーザーが所定値αを任意に変更できる所定値変更手段を設ける構成としてもよい。
例えば、操作パネル４６のタッチパネル上で変更できる構成とする。このようにすれば、ユーザー毎にその使用状況に応じて最適なＰＷＭ値を設定することができる。
【００６０】
次に、図１１に基づいて、第６の実施形態を説明する。
本実施形態では、複写機における上述したトナー濃度制御プログラムを外部からダウンロードして動作させることを特徴としており、特に既存の画像形成装置に上述した過剰濃度防止機能を簡単に付加することができることを特徴としている。
図１１に示すように、本実施形態では、記憶媒体としてのＩＣカード５４がコンピュータ３２に接続される。ＩＣカード５４には上記各実施形態において説明したトナー濃度制御プログラムが記録されている。
ＩＣカード５４が接続されると、コンピュータ３２のＣＰＵ３６は該ＩＣカード５４にアクセスし、ここに記憶されたトナー濃度制御プログラムを取り込み、必要に応じていずれかのトナー濃度制御プログラムを実行する。
また、ＩＣカード５４から読み込んだプログラムによりＲＯＭ４０に記憶されているプログラムを書き換えるようにすることもできる。この場合、ＲＯＭ４０はフラッシュメモリ等の電気的に消去・書き換え可能な素子で構成される。また、ＩＣカードの他に、ＣＤ−ＲＯＭ等を用いることもできる。また、上記のようなプログラムを焼き付けたＲＯＭを用意し、既に実装されているＲＯＭ４０と交換するようにすることも可能である。
【００６１】
次に図１２に基づいて、第７の実施形態を説明する。
本実施形態では、装置を動作させるコンピュータ３２が通信ネットワーク（例えばインターネット）にＮＩＣ（ネットワークインターフェースカード）５６を介して接続されている。ＣＰＵ３６は、トナー濃度制御プログラムを供給する側のサーバ５８にアクセスし、サーバ５８内のハードディスク等に記録されたトナー濃度制御プログラムをダウンロードし、ＲＯＭ４０に記憶されているプログラムを書き換えることにより、既存の画像形成装置に上述した過剰濃度防止機能を簡単に付加することができる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、異常状態での使用を早期に止めることができるとともに、トナー補給が過剰になされることを防止することができる。また、像担持体がまだ使用に耐え得る場合にこれを早期に交換することの無駄を無くすことができる。
また、基準画像における画像濃度の誤判断を高精度に防止することができる。
また、トナー濃度制御を高精度に行うことができる。また、実際状況に合った調整ができ、環境条件や使用条件の相違による誤差を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における画像形成装置としての複写機の概要正面図である。
【図２】制御ブロック図である。
【図３】制御動作のフローチャートである。
【図４】図３のフローチャートの続き部分である。
【図５】第２の実施形態における制御動作のフローチャートである。
【図６】第３の実施形態における制御動作のフローチャートである。
【図７】発光光量調整値としてのＰＷＭ値とＰセンサの出力値Ｖspの関係を示すグラフである。
【図８】第４の実施形態における制御動作のフローチャートである。
【図９】第４の実施形態における他の制御動作のフローチャートである。
【図１０】第５の実施形態における制御動作のフローチャートである。
【図１１】第６の実施形態における制御ブロック図である。
【図１２】第７の実施形態における制御ブロック図である。
【図１３】感光体上の単位面積当たりの基準画像のトナー付着量Ｍ／Ａと、該基準画像に対するＰセンサの出力値Ｖspの関係を示すグラフである。
【図１４】発光光量調整値としてのＰＷＭ値とＰセンサの出力値Ｖsgの関係を示すグラフである。
【図１５】発光光量調整値としてのＰＷＭ値とＰセンサの出力値の比Ｖsp／Ｖsgの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
２ 像担持体としての感光体
４ 現像装置
２０ トナー濃度検出手段としてのＴセンサ
２１ 画像濃度検出手段としてのＰセンサ
３２ 発光光量調整値記憶手段としてのコンピュータ
５４ 記憶媒体としてのＩＣカード
５８ サーバー
Claims (5)
- 像担持体と、該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、該現像装置へトナーを補給するトナー補給手段と、上記像担持体上の画像の濃度を検出する画像濃度検出手段と、上記像担持体上の非画像部に対する上記画像濃度検出手段の出力値が所定値となるようにキャリブレーションを実行し、上記像担持体上に形成された基準画像に対する上記画像濃度検出手段の出力値に基づいて上記トナー補給手段から上記現像装置へのトナー補給を制御する制御手段とを有する画像形成装置において、
上記キャリブレーションにおける上記画像濃度検出手段の発光光量調整値が、トナー濃度の誤判定につながらないレベルの所定値αを超えた場合、上記制御手段は上記キャリブレーションを継続して該キャリブレーション完了時の発光光量調整値を記憶し、その後上記発光光量調整値を上記所定値αに固定して上記画像濃度検出手段を動作させ、上記キャリブレーション完了時の発光光量調整値の、上記所定値αに対する超過量が所定値β以上であった場合には警告を行うことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１に記載の画像形成装置において、
上記制御手段によるトナー補給の制御が、上記発光光量調整値を上記所定値αに固定した後における上記画像濃度検出手段を動作させて得られた上記基準画像に対する該画像濃度検出手段の出力値のみに基づいてなされることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
上記現像装置のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段を有し、上記制御手段は、該トナー濃度検出手段の出力値に基づくトナー濃度制御基準値を、上記画像濃度検出手段の出力値に基づいて補正し、該補正されたトナー濃度制御基準値によりトナー補給を制御することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
上記所定値αを任意に変更できる所定値変更手段を有していることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
上記制御手段は、上記キャリブレーションの実行毎のキャリブレーション完了時の発光光量調整値を記憶し、記憶された発光光量調整値の中で最も低い発光光量調整値に、ある値を加算した値を上記所定値αとすることを特徴とする画像形成装置。
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