JPH08272163A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は画像形成装置に関し、像担持体の特
定方向の帯電むらや現像むらを補正することができる画
像形成装置を提供することを目的としている。 【構成】 像担持体上にトナーを付着させて画像形成を
行なう画像形成装置において、前記像担持体上に連続し
たトナー付着量検出用テストパターンを形成するパター
ン形成手段と、前記像担持体上に付着したトナーの量を
検出するトナー付着量検出手段と、前記トナー付着量検
出手段で検出したトナー付着量検出用テストパターン出
力をもとに画像形成条件を制御する制御部とを具備して
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像形成装置に関し、更
に詳しくは像担持体の特定方向のトナー付着量むらをな
くするようにした画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は画像形成装置の構成概念図であ
る。図において、１は像担持体である感光体ドラムで、
ＯＰＣ感光体をドラム上に塗布したもので、電位的に接
地されており、時計方向（図の矢印方向）にメインモー
タ（図示せず）により駆動回転される。２は帯電器で、
感光体ドラム１の周面に対し、電位ＶH の一様な帯電
を、電位ＶG に保持されたグリッドとコロナ放電ワイヤ
によるコロナ放電によって与える。この帯電器２による
帯電に先立って、前プリントまでの感光体の履歴をなく
すために、発光ダイオード等を用いた露光器（例えばＰ
ＣＬ）３による露光を行って感光体周面の除電をしてお
く。

【０００３】感光体１への一様帯電の後、レーザ光学系
４により画像信号に基づいた像露光が行われる。レーザ
光学系４は、図示しないレーザダイオードを発光光源と
し、回転するポリゴンミラー，ｆθレンズ等を経て反射
ミラー５により光路を曲げられ走査を行なうもので、感
光体ドラム１の回転（副走査）によって静電潜像が形成
される。ここでは、文字部に対して露光を行ない、文字
部の方が低電位ＶL となるような反転潜像を形成する。

【０００４】感光体ドラム１の周縁にはトナーとキャリ
アとからなる２成分現像剤をそれぞれ内蔵した現像器１
０が設けられていて、現像はマグネットを内蔵し現像剤
を保持して回転する現像スリーブ（図示せず）によって
行われる。現像剤は、金属酸化物をコアとしてその周囲
に絶縁性樹脂をコーティングしたキャリアと、ポリマー
を主材料として色に応じた顔料と荷電制御剤，シリカ，
酸化チタン等を加えたトナーとからなるもので、現像剤
は層形成手段によって現像スリーブ上に数百μｍ程度の
一定の層厚（現像剤）に規制されて現像域へと搬送され
る。

【０００５】現像域における現像スリーブと感光体ドラ
ム１との間隙は層厚（現像剤）よりも大きい０．２ｍｍ
〜１．０ｍｍとして、この間に電圧値ＶACのＡＣバイア
スと、電圧値ＶDCのＤＣバイアスが重畳して印加され
る。１１は交流バイアス電圧値ＶACを与える交流電圧源
１１、１２は直流バイアス電圧値を与える直流電圧源で
ある。ＶDCとＶH ，トナーの帯電は同極性であるため、
ＶACによってキャリアから離脱する契機を与えられたト
ナーは、ＶDCより電位の高いＶH の部分には付着せず、
ＶDCより電位の低いＶL 部分に付着し、顕像化（反転現
像）が行われる。

【０００６】一方、給紙カセット６より搬出された記録
紙Ｐは、一旦停止し、転写のタイミングの整った時点
で、転写域へと給紙される。転写域においては、転写部
７により感光体ドラム１表面上に形成されたトナー像が
転写される。次いで、記録紙Ｐはほぼ同時に圧接状態と
された分離ブラシ（図示せず）によって除電され、感光
体ドラム１の周面により分離して定着部８に搬送され、
熱ローラと定着ローラ（図示せず）の加熱，加圧によっ
てトナーを溶着した後、排紙ローラを介して装置外部に
排出される。

【０００７】一方、記録紙Ｐを分離した感光体ドラム１
は、クリーニングブレード９の圧接により残留トナーを
除去，清掃し、再び露光器３による除電と帯電器２によ
る帯電を受けて、次の画像形成のプロセスに入る。な
お、前記クリーニングブレード９は感光体面のクリーニ
ング後直ちに移動して感光体ドラム１の周面より待避す
る。

【０００８】以上、現像器１０が１個のモノクロ画像形
成の場合について説明したが、現像器１０を複数設け
て、カラー画像形成を行なうこともできる。その場合に
は、現像器１０を、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），
Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の４個設けて、４種類の
トナー像を感光体ドラム１上に形成し、記録紙Ｐ上に転
写することによりカラー画像形成を行なうことができ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述した画像形成装置
においては、感光体ドラム１にトナー付着量を制御する
ための基準パッチを設けて、この基準パッチをトナー付
着量検出センサで読み取り、読み取り出力に応じてトナ
ー供給量若しくはレーザパワーを制御するプロセスコン
トロールが行われるのが一般的である。トナー付着量検
出センサにより基準パッチの出力を読み取り、画像形成
条件（例えば現像スリーブ回転数やレーザパワー）を制
御するというプロセスコントロールシステムは、その動
作精度もさることながら、トナー付着量が電子写真プロ
セス（帯電・露光・現像・転写・定着）の変動因子の影
響を受けて変化するため、最適制御を行なうことは一般
に困難である。その理由は、前記したように、電子写真
プロセスの変動や、使用環境，プリント数等により資
材，機械が時々刻々と変化するからである。

【００１０】画像形成条件の変動は、像担持体である感
光体ドラムの周方向或いは軸方向についても起きる。こ
のため、感光体ドラムの周方向或いは軸方向に帯電むら
や現像むらを生じてしまうことがある。

【００１１】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであって、像担持体の特定方向の帯電むらや現像む
らを補正することができる画像形成装置を提供すること
を目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
本発明は、像担持体上にトナーを付着させて画像形成を
行なう画像形成装置において、前記像担持体上に連続し
たトナー付着量検出用テストパターンを形成するパター
ン形成手段と、前記像担持体上に付着したトナーの量を
検出するトナー付着量検出手段と、前記トナー付着量検
出手段で検出したトナー付着量検出用テストパターン出
力をもとに画像形成条件を制御する制御部とを具備する
ことを特徴としている。

【００１３】この場合において、前記パターン形成手段
は、トナー付着量検出用テストパターンを出力する際
に、順に像担持体の特定方向（例えば軸方向）にずらし
て出力することが、特定方向に順次トナー付着量検出用
テストパターンを形成していく上で好ましい。

【００１４】また、前記制御部は、トナー付着量検出手
段を像担持体特定方向に移動させながら、順次トナー付
着量検出用テストパターンのトナー付着量を検出するこ
とが、特定方向のトナー付着量のばらつきを順次検出し
ていく上で好ましい。

【００１５】また、前記制御部は、ベタパターン画像の
トナー付着量を所定の処理により制御した後、画像形成
条件を制御することが、像担持体の特定方向の画像濃度
制御をより正確に行なう上で好ましい。

【００１６】更に、前記制御部は、トナー付着量検出手
段の出力をみながら、レーザ光学系のレーザ書込み出力
を調整することが、像担持体の特定方向の画像濃度の帯
電むらや現像むらを除去する上で好ましい。

【００１７】

【作用】像担持体上にパターン形成手段によりトナー付
着量検出用テストパターンを連続して形成し、そのトナ
ー付着量検出用テストパターン（以下テストパッチとい
う）をトナー付着量検出手段で検出し、検出した出力を
もとに制御部が画像形成条件を制御するようにした。こ
れにより、像担持体の特定方向の帯電むらや現像むらを
補正することができる。

【００１８】この場合において、前記パターン形成手段
は、トナー付着量検出用テストパターンを出力する際
に、順に像担持体の特定方向（例えば軸方向）にずらし
て出力することにより、特定方向に順次トナー付着量検
出用テストパターンを形成していくことができる。

【００１９】また、前記制御部は、トナー付着量検出手
段を像担持体特定方向に移動させながら、順次トナー付
着量検出用テストパターンのトナー付着量を検出するこ
とにより、特定方向のトナー付着量のばらつきを順次検
出していくことができる。

【００２０】また、前記制御部は、ベタパターン画像の
トナー付着量を所定の処理により制御した後、画像形成
条件を制御することにより、像担持体の特定方向の画像
濃度制御をより正確に行なうことができる。

【００２１】更に、前記制御部は、トナー付着量検出手
段の出力をみながら、レーザ光学系のレーザ書込み出力
を調整することにより、像担持体の特定方向の画像濃度
の帯電むらや現像むらを除去することができる。

【００２２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明の一実施例を示す構成図であ
る。図６と同一のものは、同一の符号を付して示す。図
において、１３は現像器１０内に設けられた現像スリー
ブ、１５は像担持体としての感光体ドラム１上に形成さ
れたトナー像のトナー付着量を検出する検知センサであ
る。該検知センサとしては、例えば発光素子としてのＬ
ＥＤと、受光素子としてのフォトトランジスタの対が用
いられる。

【００２３】図２は検知センサ１５の配置例を示す図で
ある。図に示すように、検知センサ１５は、発光素子と
しての発光ダイオード（ＬＥＤ）１５ａと、受光素子と
してのフォトトランジスタ１５ｂより構成される。図で
は、ＬＥＤ１５ａの発光は垂線（破線で示す）に対して
４０゜の角度で感光体ドラム表面１ａに入射され、反射
された光信号は垂線に対して４０゜の方向に配置された
フォトトランジスタ１５ｂで受光される。

【００２４】図３は検知センサ１５の回路構成例を示す
図である。発光側では、ＬＥＤ１５ａの一端は電圧ＶLE
D に接続され、他端は１ｋΩの抵抗Ｒ１を介して接地さ
れている。受光側では、フォトトランジスタ１５ｂのコ
レクタには５Ｖの電圧Ｖｃｃに接続され、エミッタは３
６ｋΩの抵抗Ｒ２と６８ｋΩの抵抗Ｒ３の直列回路に接
続されている。抵抗直列回路の他端は接地されている。
そして、出力Ｖｏｕｔは、抵抗Ｒ２とＲ３の接続点から
取り出される。

【００２５】このように構成された回路において、ＬＥ
Ｄ１５ａからの発光光は、感光体ドラム表面１ａに入射
される。そして、この感光体ドラム表面１ａからはトナ
ー付着量に応じた反射光が反射され、この反射光がフォ
トトランジスタのベース部に照射されると、フォトトラ
ンジスタ１５ｂはオンになる。反射光が大きいほど、受
光側の出力Ｖｏｕｔは大きくなる。これにより、感光体
ドラム表面１ａのトナー付着量を検出することができ
る。

【００２６】制御部２０において、２１はパターン形成
手段により感光体ドラム１の特定方向に形成された複数
のテストパッチの、検知センサ１５により検出された各
テストパッチ出力に応じて、特定方向に対して設けられ
たトナー付着量補正値を記憶する補正テーブルである。
その他の部分は、図６と同一である。図１に示す装置の
好ましい動作条件は、感光体ドラム表面の帯電電位が−
７５０Ｖ、直流バイアス電位ＶDC＝−６５０Ｖ、交流バ
イアス電位ＶAC＝１．７ｋＶｐｐ、周波数８．０ｋＨ
ｚ、現像剤搬送量が２０〜３０ｍｇ、画像書き込み電位
が−４０〜−５０Ｖ、像担持体ラインスピード１００ｍ
ｍ／ｓｅｃ、現像スリーブラインスピードが２５０ｍｍ
／ｓｅｃ程度である。このように構成された装置の動作
を説明すれば、以下のとおりである。

【００２７】（１）テストパッチの作成 感光体ドラム１面に形成されたベタパッチ画像を検知セ
ンサ１５で検出し、検出されたパッチ画像の出力に基づ
いて適正な画像の形成条件が得られるように感光体ドラ
ム１に対する現像スリーブ１３の周速比を可変設定する
ことができる画像形成装置において、画像を形成する前
に設定された所定周速比（実際のコピー動作時よりも低
い回転数）に固定し、感光体ドラム１の軸方向に順次ず
らして図４に示すように、レーザ光学系４でテストパッ
チ３０を作成する。

【００２８】ここで、作成されたテストパッチ３０のう
ちの一つを基準パッチとすると、テストパッチ作成時の
周速比におけるトナー付着量が検知センサ１５の出力か
ら分かる。この場合、トナー付着量と検知センサ１５の
出力の関係が予め分かっていることが必要である。これ
により、検知センサ１５の出力に対応するトナー付着量
を求めることができる。

【００２９】このテストパッチ作成時の基準パッチのト
ナー付着量を基に、周速比とトナー付着量との関係を示
す特性曲線から、実際のコピー時における理想的なトナ
ー付着量を得るための周速比を求めることができる。制
御部２０はこのトナー付着量と周速比の特性を記憶して
おく。

【００３０】基準パッチ以外のテストパッチ３０の検知
センサ１５出力からは、テストパッチ作成時におけるそ
のパッチ位置のトナー付着量が得られるので、このトナ
ー付着量から実際のコピー時におけるトナー付着量は推
定することができる。そこで、この推定されたトナー付
着量と基準パッチ３１のトナー付着量との比較により、
該当するテストパッチ３０の位置する領域における実際
のコピー時の最適なトナー付着量は予測することができ
る。

【００３１】（２）テストパッチの読み込み （１）の工程でテストパッチ３０が作成されたら、図４
に示すように感光体ドラム１を停止した状態で検知セン
サ１５を感光体ドラム１の一方の端から他方の端まで矢
印の方向にスライドさせながら、各テストパッチ３０の
検知センサ１５の出力を読み込んでいく。このうち、真
ん中のテストパッチ３１（斜線で示す）を基準パッチと
して着目し、検出されたパッチ画像の出力に基づいて感
光体ドラム１上におけるパッチ画像のトナー付着量をト
ナー付着量算出手段（ここでは制御部２０内のＣＰＵ）
で算出する。トナー付着量と検知センサ１５の出力との
関係は予め分かっているので、この関係よりトナー付着
量は求まる。そこで、この時得られるトナー付着量はテ
ストパッチ作成時の周速比に基づくトナー付着量である
ので、実際のコピー動作時における必要なトナー付着量
は演算により求める（推定する）必要がある。このた
め、トナー付着量推定手段（ここでは制御部２０内のＣ
ＰＵ）により、前記パッチ画像のトナー付着量を基準と
して現像スリーブ１３表面のバイアス電圧，感光体ドラ
ム１上の表面電位に基づいて、周速比に応じて（つまり
実際のコピー動作時における）感光体ドラム１にトナー
が付着する量を推定し、推定された周速比とトナー付着
量の関係に基づいて所望のトナー付着量になるように周
速比を設定する。これにより、画像形成時の環境変化に
対応して周速比を可変設定することが可能となり、適正
な画像の形成条件が得られる。

【００３２】次に、基準パッチ３１により設定された実
際のコピー動作時の周速比にした時の他のテストパッチ
位置のトナー付着量を算出して、トナーの付着量比を制
御部２０内の補正テーブル２１に順次書き込む。これ
で、コピー動作を行なう準備が整ったことになる。

【００３３】（３）コピー動作 前記工程で感光体ドラム１の軸方向のトナー付着量比が
求まったので、実際のコピー動作を行わせる場合、制御
部２０は補正テーブル２１を参照して感光体ドラム１の
該当する領域のトナー付着量比を参照する。例えば、ト
ナー付着量比が１より大きい場合には、基準パッチ３１
よりも濃度が濃いことになるので、濃度を低くするよう
に、レーザ光学系４のレーザパワーを大きくする。逆
に、トナー付着量比が１より小さい場合には、基準パッ
チ３１よりも濃度が低いことになるので、濃度を高くす
るように、レーザ光学系４のレーザパワーを小さくす
る。

【００３４】具体的には、制御部２０は、検知センサ１
５の検知出力から補正テーブル２１を参照して、通常の
現像スリーブ回転数に戻した場合の（実際のコピー動作
時における）、トナー付着量を計算し、その付着量に対
して基準パッチ３１部分のトナー付着量との逆比をその
位置のレーザパワーとする。例えば、ある位置のトナー
付着量比が１．２であった時には、基準パッチ３１のト
ナー付着量比１よりも大きいので、レーザ光学系４のレ
ーザパワーを１／１．２に落としてやるのである。この
ような制御を行なうことにより、前記制御部２０は、検
知センサ１５の出力をみながら、レーザ光学系４のレー
ザ書込み出力を調整することにより、感光体ドラム１の
特定方向の画像濃度の帯電むらや現像むらを除去するこ
とができる。

【００３５】ここで、レーザ光学系４のレーザパワーの
調整方法としては、例えばレーザの出力そのものを変化
させる方法と、レーザに与えるパルス幅のデューティを
変えるＰＷＭ方法とがある。

【００３６】図５は本発明の動作を示すフローチャート
である。先ず、パターン形成手段（レーザ光学系４）
で、感光体ドラム１の軸方向に順次複数のベタのテスト
パッチを作成する（Ｓ１）。これらテストパッチのう
ち、真ん中のテストパッチは、トナー付着量が正確に分
かっている基準パッチとする。次に、感光体ドラム１を
停止させておき、検知センサ１５を感光体ドラム１の軸
方向に移動させながら、各テストパッチの検知センサ出
力を検出する（Ｓ２）。

【００３７】検知センサ出力が検出されたら、制御部２
０は各位置の検知センサ出力より、各位置におけるトナ
ー付着量を算出する（Ｓ３）。次に、制御部２０は基準
パッチのトナー付着量と各位置におけるテストパッチの
トナー付着量との比（トナー付着量比）を算出する（Ｓ
４）。算出されたトナー付着量比は、補正テーブル２１
に書き込まれる。この後の、実際のコピー動作において
は、現像スリーブ１３を所定の回転数で駆動しつつ、レ
ーザ光学系４のレーザパワーを各位置毎に変化させる制
御を行なう（Ｓ５）。これにより、感光体ドラム１の軸
方向の帯電むらや現像むらのないコピー画像を得ること
ができる。

【００３８】上述の実施例では、像担持体である感光体
ドラム１の軸方向の帯電むらや現像むらを除去する場合
を例にとって説明したが、本発明はこれに限るものでは
ない。感光体ドラム１の周方向に本発明を適用すること
できる。この場合には、感光体ドラム１の周方向の帯電
むらや現像むらを除去することができる。

【００３９】また、上述の実施例では現像器１０が１個
のモノクロ画像形成の場合について説明したが、現像器
１０を複数設けて、カラー画像形成を行なうこともでき
る。その場合には、現像器１０を、Ｙ（イエロー），Ｍ
（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の４個設
けて、４種類のトナー像を感光体ドラム１上に形成し、
記録紙Ｐ上に転写することによりカラー画像形成を行な
うことができる。

【００４０】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、像担持体上にパターン形成手段によりトナー付
着量検出用テストパターン（テストパッチ）を連続して
形成し、そのトナー付着量検出用テストパターンをトナ
ー付着量検出手段で検出し、検出した出力をもとに制御
部が画像形成条件を制御するようにした。これにより、
像担持体の特定方向の帯電むらや現像むらを補正するこ
とができる。

【００４１】この場合において、前記パターン形成手段
は、トナー付着量検出用テストパターンを出力する際
に、順に像担持体の特定方向（例えば軸方向）にずらし
て出力することにより、特定方向に順次トナー付着量検
出用テストパターンを形成していくことができる。

【００４２】また、前記制御部は、トナー付着量検出手
段を像担持体特定方向に移動させながら、順次トナー付
着量検出用テストパターンのトナー付着量を検出するこ
とにより、特定方向のトナー付着量のばらつきを順次検
出していくことができる。

【００４３】また、前記制御部は、ベタパターン画像の
トナー付着量を所定の処理により制御した後、画像形成
条件を制御することにより、像担持体の特定方向の画像
濃度制御をより正確に行なうことができる。

【００４４】更に、前記制御部は、トナー付着量検出手
段の出力をみながら、レーザ光学系のレーザ書込み出力
を調整することにより、像担持体の特定方向の画像濃度
の帯電むらや現像むらを除去することができる。

【００４５】このように、本発明によれば、像担持体の
特定方向の帯電むらや現像むらを補正することができる
画像形成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。

【図２】検知センサの配置例を示す図である。

【図３】検知センサの回路構成例を示す図である。

【図４】テストパッチの作成例を示す図である。

【図５】本発明の動作を示すフローチャートである。

【図６】画像形成装置の構成概念図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ２ 帯電器 ３ 露光器 ４ レーザ光学系 ５ ミラー ６ 給紙カセット ７ 転写部 ８ 定着部 ９ クリーニングブレード １０ 現像器 １１ 交流電圧源 １２ 直流電圧源 １３ 現像スリーブ １５ 検知センサ ２０ 制御部 ２１ 補正テーブル

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体上にトナーを付着させて画像形
   成を行なう画像形成装置において、 前記像担持体上に連続したトナー付着量検出用テストパ
   ターンを形成するパターン形成手段と、 前記像担持体上に付着したトナーの量を検出するトナー
   付着量検出手段と、 前記トナー付着量検出手段で検出したトナー付着量検出
   用テストパターン出力をもとに画像形成条件を制御する
   制御部とを具備することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記パターン形成手段は、トナー付着量
   検出用テストパターンを出力する際に、順に像担持体の
   特定方向にずらして出力することを特徴とする請求項１
   記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記制御部は、トナー付着量検出手段を
   像担持体特定方向に移動させながら、順次トナー付着量
   検出用テストパターンのトナー付着量を検出することを
   特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記制御部は、ベタパターン画像のトナ
   ー付着量を所定の処理により制御した後、画像形成条件
   を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装
   置。
5. 【請求項５】 前記制御部は、トナー付着量検出手段の
   出力をみながら、レーザ光学系のレーザ書込み出力を調
   整することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。