JPH0527524A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 常に安定した画像を得られるようにした画像
形成装置を提供することにある。 【構成】 像担持体上に所定のレベルの潜像を形成する
手段と、前記潜像を現像する手段と、現像パターンの濃
度を検出する手段と、検出された結果に応じて現像装置
中のトナー濃度を変化させる手段と、所定期間だけ現像
コントラスト電位を変化させる手段とを有している。 【効果】 濃度リップルむらが生じなく、常に安定した
高品位画像が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、像担持体上に形成され
たトナー像の濃度安定化を行なう画像形成装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、フルカラー画像を形成する記録方
式として、電子写真方式、インクジェット方式、熱転写
記録方式等が知られている。

【０００３】この中で、電子写真方式は、高速化、普通
紙化が可能であり、近年ますます製品開発が進められて
いる。

【０００４】この電子写真方式のフルカラー画像を形成
するにあたっては、画像の色味などの観点からトナーと
キャリアとを有する２成分現像剤を使用する現像装置が
多く、この場合、画像形成により現像装置内のトナーが
消費された場合には、消費に見合ったトナーを現像装置
内に補給する必要があるため、トナー濃度を検知してト
ナー濃度制御、すなわち、現像剤濃度検出装置と制御装
置によりトナー濃度を一定に保っている。

【０００５】図２は従来のこの種の画像形成装置の一例
を示している。

【０００６】図２において、３１は双方向発光型のＬＥ
Ｄ、３２はフォトダイオード、３３は現像スリーブ、３
４は像担持体である。

【０００７】すなわち、像担持体３４に対面して配置さ
れた現像装置３５の内部は図２の紙面垂直方向に延在す
る隔壁３６によって現像室３７とかくはん室３８とに区
画される。隔壁３６の両端部は開いており、スクリュー
の回転によって現像室３７とかくはん室３８側間をトナ
ーとキャリアを有する現像剤が循環するようになってい
る。

【０００８】また、図示せぬホッパーから、かくはん室
スクリューの搬送上流側より、補給用トナーが補給され
る。上記トナー補給は、像担持体上に、所定パターンの
パッチを形成し、それをＬＥＤ３１で照射し、その反射
光をフォトダイオード３２で受け、その値と、定められ
た基準値との差分に応じて、行われる。

【０００９】現像装置３５の現像室３７は像担持体３４
に対面した現像域に相当する位置が開口しており、この
開口部４０に一部露出するようにして現像スリーブ３３
が回転可能に設けられている。

【００１０】現像スリーブ３３は非磁性材料で構成さ
れ、現像動作時には、図示矢印方向に回転し、その内部
には磁界発生手段である磁石３９が固定されている。

【００１１】また現像スリーブ３３は像担持体３４の潜
像を可視化するために現像を行なうとき、電源４１によ
り交流および直流のバイアスが印加され、トナーは現像
スリーブ３３から像担持体３４へ付着する。

【００１２】像担持体３４上のトナー像は転写ベルト４
２上の不図示の記録材上に転写帯電器４３による電界の
付与により記録材上に転写される。

【００１３】このように、基準濃度パターンであるパッ
チ４４を像担持体３４上に作像し、一定条件で現像し、
このトナー像の反射濃度をフォトダイオード３２で検知
してトナー濃度制御を行なうように構成されている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２に
示した従来のように、検出出力に応じて、トナー濃度
（キャリアとトナーからなる現像剤中のトナーの占める
重量比率）を変化させる場合、レスポンスが遅いため、
適正値から外れた画像を元に戻すのに相当数のコピーが
必要で、結果として、連続通紙において、画像がうすく
なったり、濃くなったりを繰り返す濃度リップルむらを
生じてしまうという問題点があった。

【００１５】本発明は、上記のような問題点を解決しよ
うとするものである。すなわち、本発明は、常に安定し
た画像を得られるようにした画像形成装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の画像形成装置は、像担持体上に所定のレベ
ルの潜像を形成する手段と、前記潜像を現像する手段
と、現像パターンの濃度を検出する手段と、検出された
結果に応じて現像装置中のトナー濃度を変化させる手段
と、所定期間だけ現像コントラスト電位を変化させる手
段とを有するものとした。

【００１７】

【作用】本発明によれば、像担持体上に所定のレベルの
潜像を形成し、その潜像を現像し、現像パターンの濃度
を検出し、その検出された結果に応じて現像装置中のト
ナー濃度を変化させ、かつ、所定期間だけ現像コントラ
スト電位を所定量変化させるので、濃度リップルむらが
生じなく、常に安定した高品位画像が得られる。

【００１８】

【実施例】図１は本発明の画像形成装置の第１実施例を
示している。

【００１９】図１において、１は回転式現像装置で、回
転体中には、それぞれ、イエロー現像器１Ｙ、マゼンタ
現像器１Ｍ、シアン現像器１Ｃおよびブラック現像器１
ＢＫを搭載している。２は上記現像装置１への現像剤
（トナー）補給装置で、２Ｙはイエローホッパ、２Ｍは
マゼンタホッパ、２Ｃはシアンホッパ、２ＢＫはブラッ
クホッパである。

【００２０】このカラー画像形成装置全体の動作につい
て、まず、フルカラーモードの場合を例として簡単に説
明する。

【００２１】３は矢印の方向に回転する感光体ドラム
で、該ドラム３上の感光体は帯電器４によって均等に帯
電される。つぎに、図示されていない原稿のイエロー画
像信号により変調されたレーザ光１３により画像露光が
行なわれ、観光体ドラム３上に静電潜像が形成され、そ
ののち、あらかじめ現像位置に定置されたイエロー現像
器１Ｙによって現像が行なわれる。

【００２２】一方、給紙ガイド５ａ、給紙ローラ６、給
紙ガイド５ｂを経由して進行した転写紙は、所定タイミ
ングに同期してグリッパ７により保持され、当接用ロー
ラ８とその対向極によって静電的に転写ドラム９に巻き
付けられる。転写ドラム９は、感光体ドラム３と同期し
て図示矢印の方向に回転しており、イエロー現像器１Ｙ
で現像された顕像は、転写部において転写帯電器１０に
よって転写される。転写ドラム９はそのまま、回転を継
続し、次の色の転写に備える。

【００２３】一方、感光体ドラム３はクリーニング部材
１２によってクリーニングされ、再び帯電器４によって
帯電され、次のマゼンタ画像信号により前記したと同様
に露光を受ける。

【００２４】この間に現像装置１は回転して、マゼンタ
現像器１Ｍが所定の現像位置に定置されていて所定のマ
ゼンタ現像を行なう。つづいて、以上と同様の行程を、
それぞれシアンおよびブラックに対して行ない、４色分
の転写が終了すると、転写紙上の４色顕像は分離帯電器
１１，１２により除電され、前記グリッパ７を解除する
とともに、分離爪１５によって転写ドラム９から分離さ
れ、搬送ベルト１６で定着器１７に送られ、一連のフル
カラープリント動作が終了し、フルカラープリント画像
が形成される。また１９は環境センサ（温湿度センサ）
である。

【００２５】上記画像形成装置では、たとえば、以下の
ように、潜像電位が決定される。

【００２６】図３は図１の感光体ドラム３の潜像電位を
決定する手段を示している。

【００２７】図３において、４ａは該一次帯電器４に給
電する高圧電源、４ｂは該一次帯電器４に設けられて感
光体ドラム３に与える帯電量を所望の値に制御するグリ
ッドに給電するグリッドバイアス電源、１ａは該現像装
置１の現像器に所定の交流波形に直流分を重畳した現像
バイアスを給電する電源であり、１８は各電源の出力値
を制御するマイクロコンピュータ等の制御手段（ＣＰ
Ｕ）である。また制御手段１８は環境センサ１９および
電位センサ２０と接続されているとともに、記憶手段と
してのメモリ２２と接続されている。

【００２８】以下に図３に示した手段の動作について説
明する。

【００２９】まず、環境センサ１９の検知結果によっ
て、現像コントラスト電位（Ｖ_cont）と感光体ドラム３
の帯電電位を制御する方法について説明する。

【００３０】図４はグリッドバイアス電圧（横軸）と感
光体ドラム３の表面電位（縦軸）の関係を示すグラフで
あり、図中、Ｖ_D は光照射されないときの表面電位に対
応し、Ｖ_L は光照射されたときの表面電位に対応する。
同図から、表面電位Ｖ_D 、すなわち、帯電量は範囲を限
ってみれば（使用範囲では）、グリッドバイアスＶ_Gに
比例している。また光照射後の表面電位Ｖ_L も同様の傾
向があるが、グリッドバイアスＶ_G の変化量に対する変
化の割合、すなわち、比例係数は、Ｖ_D の場合のほうが
Ｖ_L の場合より大（α＞β）の関係にある。

【００３１】そこで、プリントシーケンスを行なう前に
制御手段（ＣＰＵ）１８は、あらかじめ、設定されたグ
リッド電圧Ｖ_G1，Ｖ_G2による各Ｖ_D ，Ｖ_L を電位センサ
２０にて測定し、各データから図４に示すようなグリッ
ド電圧の変化に対するＶ_D ，Ｖ_L の帯電カーブを想定す
る。

【００３２】その後、実際に画像形成する際には、上述
の動作で得られた帯電カーブから、画像コントラスト、
すなわち、後述の現像バイアスの直流分と光照射後の表
面電位Ｖ_L との差分またはＶ_D −Ｖ_L が所定の値になる
ようなグリッド電圧を演算により求め、グリッドバイア
ス電源４ｂを制御する。

【００３３】さらに、画像の白地に対応する部分、本実
施例の場合、反転現像であるため、Ｖ_D に相当する部分
にトナーが付着しないように、Ｖ_D より一定電位低い値
（Ｖ_B ）の現像バイアスを求め、現像バイアス電源１ａ
を制御する。

【００３４】図５は同一画像形成条件にてプリントした
ときの湿度に対する画像濃度の影響を示すグラフであ
り、同図に示すように、同一画像形成条件では、湿度が
低いほど濃度が低下し、湿度が上昇するにつれて濃度が
上昇している。

【００３５】そのため、湿度を検知して、湿度に対応し
たコントラスト電位Ｖ_contを求め、その値を基に画像形
成条件を設定するようにすれば、環境条件の変動にかか
わらず、安定した画像を得ることが可能になる。また図
５に示すように、色ごとにより湿度に対する濃度が異な
るため、各色ごとに画像形成条件を可変にしておけば、
現像剤の色の違いによる画像濃度の違いをも補正するこ
とができる。

【００３６】以上の構成の画像形成装置の制御につい
て、図６ないし図１０により、さらに説明する。

【００３７】図６は横軸に、マゼンタ（またはシアンあ
るいはイエロー）トナー濃度（トナーＴとキャリアＣの
和に対する該トナーＴの割合、つまり、Ｔ／Ｔ＋Ｃ）
を、縦軸に、感光ドラム３上へ形成したマゼンタ（また
はシヤンあるいはイエロー）パッチパターンの反射光量
を示した１つの説明図である。図７は図６と同様なもう
１つの説明図である。図８はトナー濃度の適正値からの
ズレ量△Ｃと補給量Ｍとの関係を示した説明図である。
図９は横軸にコントラスト電位（Ｖ_cont）を、縦軸に反
射光量（Ｅ）を示した説明図である。図１０は動作の説
明図である。

【００３８】図１０に示すように、本実施例において
は、コピー中の紙間で、所定レベル（たとえば、１６０
レベル／２５５レベル）のパッチを感光体ドラム３上に
形成し、その反射光量をフォトダイオードで読み取り、
設定値Ｅ₀ からのずれ量ΔＥ（＝Ｅ_O −Ｅ）を算出し、
それに応じて、トナー濃度の設定値をＣ_O からＣ_O ＋Δ
Ｃへ変更する。かつ、Ｖ_contをＶ_O から画像濃度が適正
となるＶ_O ＋ΔＶへ変化させる。ここで、ΔＣとΔＶは
ずれ量であり、ΔＥに応じた補正項である。 そして、
図８に示す関係でトナー補給が行なわれる。再び紙間で
同様の制御を繰り変えすことにより、常に濃度リップル
のない適正濃度の画像を得ることが可能となった。

【００３９】また本実施例では、ＢＫ（ブラック）はカ
ーボン含有トナーを使用したので、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ
（シアン）、Ｙ（イエロー）のトナーの反射光量＞感光
体ドラム面の反射光量＞ＢＫトナーの反射光量となり、
ＢＫの場合のみ、トナー濃度と感光体ドラム面の反射光
量の関係は、図７に示すように、単調減少カーブとなる
が、制御は同様である。

【００４０】そして、トナー濃度に対する反射光量の関
係、およびコントラスト電位に対する反射光量の関係
は、各色トナーおよび環境に応じて値を変えてよいこと
は勿論で、各色トナーおよびそれぞれの環境での最適値
を選ぶことが、より好ましい。さらに、本発明の他の実
施例について説明する。

【００４１】図１１は本発明の第２実施例のフローチャ
ートを示している。すなわち、コピーが行なわれると、
予め定められた標準消費量に相当するトナーが現像器内
に供給される。

【００４２】コピーが累積１００枚に達すると、現像コ
ントラスト電位Ｖ_o で、１６０レベル／２５５レベルの
パッチが形成され、その反射光量を測定して設定値Ｅ_o
からのずれ量に応じて、トナー濃度およびＶ_CONTが適正
値Ｃ_o ＋ΔＣおよびＶ_o ＋ΔＶに再設定される。そし
て、コピーカウントはリセットされる。

【００４３】再び累積１００枚に達するまでは、補正さ
れたトナー濃度（Ｃ_O ＋ΔＣ）に応じた消費量に相当す
るトナーが現像器内に定量補給される。またコントラス
ト電位Ｖ_O ＋ΔＶは一定のままでもよいが、コピーカウ
ントが進むにつれてΔＶを単調的に減算させていくほう
が、より好ましい。すなわち、１００枚後のＶ_cont＝Ｖ
_O ＋ΔＶ’は、Ｖ_O ＋ΔＶ’＜Ｖ_O ＋ΔＶ、かつ、Δ
Ｖ’≧０となるように制御される。その間、パッチはＶ
＝Ｖ_O のコントラストで形成する。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
像担持体上に所定のレベルの潜像を形成し、その潜像を
現像し、現像パターンの濃度を検出し、その検出された
結果に応じて現像装置中のトナー濃度を変化させ、か
つ、所定期間だけ現像コントラスト電位を所定量変化さ
せるので、濃度リップルむらが生じなく、常に安定した
高品位画像が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の第１実施例を示した断
面図である。

【図２】従来の技術の一例を示した断面図である。

【図３】図１の感光体ドラムの潜像電位を決定する手段
を示した断面図である。

【図４】図３の感光体ドラムの表面電位とグリッドバイ
アス電圧の関係を示した説明図である。

【図５】同一画像形成条件でプリントしたときの湿度に
対する画像濃度の影響を示した説明図である。

【図６】トナー濃度と反射光量の関係の１つを示した説
明図である。

【図７】トナー濃度と反射光量の関係のもう１つを示し
た説明図である。

【図８】トナー濃度と補給量の関係を示した説明図であ
る。

【図９】コントラスト電位と反射光量の関係を示した説
明図である。

【図１０】本発明の画像形成装置の第１実施例における
動作についての説明図である。

【図１１】本発明の画像形成装置の第２実施例における
動作についての説明図である。

【符号の説明】

１…回転式現像装置 ２…現像剤補給装
置 ３…感光体ドラム ４…帯電器 ９…転写ドラム １７…定着装置 １８…制御手段（ＣＰＵ） １９…環境センサ ２０…電位センサ ２２…メモリ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 像担持体上に所定のレベルの潜像を形成
   する手段と、前記潜像を現像する手段と、現像パターン
   の濃度を検出する手段と、検出された結果に応じて現像
   装置中のトナー濃度を変化させる手段と、所定期間だけ
   現像コントラスト電位を変化させる手段とを有すること
   を特徴とする画像形成装置。