JPH10186747A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、現像器６内のトナー濃度が
極端に低下してしまった場合であってもトナー濃度を回
復させ、低濃度から高濃度までの画像濃度を安定化させ
ることができる画像形成装置の開発にある。 【解決手段】 現像器６へのトナー補給量を、感光体ド
ラム２上に形成した中間調濃度のトナー像に基づいて調
整すると共に、感光体ドラム２上に形成した高濃度のト
ナー像に基づいても調整する画像形成装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
ーなどの電子写真方式の画像形成装置に係り、詳しく
は、感光体ドラムなどの像担持体上にトナー像を形成
し、そのトナー像を用紙などの転写材上に転写定着させ
て画像を形成する画像形成装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記画像形成装置としては、例え
ば、感光体ドラムを一様な電位に帯電する帯電コロトロ
ンと、帯電後の感光体ドラムを画像の濃度情報に応じて
露光するレーザ露光器と、帯電したトナーをこの露光後
の感光体ドラムに供給する現像器と、感光体ドラムとの
間の転写位置に転写電圧が印加される転写コロトロンと
を有し、転写コロトロン及びレーザ露光器で感光体ドラ
ム上に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像器で現像
してトナー像を形成し、転写位置に供給された転写材に
このトナー像を転写することで転写材上に画像を形成す
るものがある。

【０００３】そして、このような画像形成装置では、転
写材上に画像を形成する度に現像器内のトナーが消費さ
れ、それにより現像器内のトナーとキャリアとの混合比
（以下、トナー濃度とよぶ）が変動して結果的には画像
濃度が変化してしまうので、画像の形成により消費され
たトナーを補うように現像器にトナーを補給する補給手
段を設け、これにより画像濃度を略一定に維持するよう
に構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにトナー像を形成する画像形成装置では、連続画像形
成中にトナーの消費量に合わせて補給手段により一度に
多量のトナーを補給してしまった場合には、それを十分
に帯電させることができなくなって現像器内のトナーの
帯電量が一時的に低下し、画像濃度が変動してしまうの
で、当該問題の発生を防止するため、補給手段による現
像時のトナー補給量は最大でもエリアカバレッジ２０〜
３０％程度の画像を形成した時に消費されるトナー量以
下となるように制限されているのが一般的である。従っ
て、現像器に一度に供給されるトナー量は制限されるこ
ととなり、その最大のトナー補給量以上のトナーが消費
されてしまった場合には、トナー濃度は低下してしま
う。

【０００５】また、トナー濃度を一定に維持することが
できたとしても、キャリアの帯電特性の劣化などに起因
してトナーの帯電量は経時的にも環境条件によっても変
化してしまうので、そのようなトナーを用いて現像した
画像の濃度も変動してしまう。

【０００６】従って、従来の画像形成装置では、エリア
カバレッジの大きい画像を形成した場合や、経時的にあ
るいは環境条件に起因してトナーの帯電量が低下した場
合には、画像濃度を一定に維持することができなかっ
た。

【０００７】そこで、従来、これらの画像濃度の変動を
包括的に防止するために、感光体上に所定の中間調濃度
のトナー像を形成させると共に、そのトナー像の濃度を
光学的に検出し、その検出濃度と濃度情報における濃度
との濃度差に応じてトナーの補給量を調整するように構
成した画像形成装置が提案されている（特公昭５９−３
０２６９号公報を参照）。なお、このようなトナー補給
量の補正において中間調濃度を用いるのは、中間調を一
定に維持するように制御すれば低濃度から高濃度までの
全体の画像濃度をまんべんなく維持できるためであり、
また、トナー像の検出にはフォトセンサを用いるのが一
般的であるが、このフォトセンサの受光特性がほぼ中間
調における濃度変動に対して高い感度特性を示すからで
ある。これに対して、低濃度のトナー像あるいは高濃度
のトナー像に基づいて画像濃度を判別させた場合には、
高濃度パッチ検出の場合ではフォトセンサ出力が飽和し
てしまって濃度変動に対する感度が低下し、低濃度パッ
チの場合では検出誤差が増大してしまうと共に、高濃度
あるいは低濃度の一方に偏った濃度補正がなされてしま
うので、低濃度から高濃度までの全体の画像濃度をまん
べんなく維持させることはできない。

【０００８】しかしながら、発明者らがこのように中間
調のトナー像に基づいてトナーの補給量を補正する画像
形成装置を用いて実験したところ、画像濃度を一定に維
持することができない場合が存在することが判った。具
体的には、エリアカバレッジの高い画像を連続的に多数
形成した後などにおいてトナー濃度が極端に低下してし
まった時に、上記中間調のトナー像に基づいてトナー補
給量の補正を行った場合である。そして、このような場
合には、上記中間調濃度のトナー像における画像濃度と
しては十分な濃度が得られているにもかかわらず現像器
内のトナー濃度は回復しておらず、高濃度の画像を形成
した際に画像濃度が不足してしまうという問題が生じて
いた。

【０００９】そこで、発明者らは当該問題を解決するた
めに鋭意研究を重ねた結果、当初は所望の濃度特性であ
った現像剤であっても（図１３（ａ）の線Ａを参照）、
現像剤のトナー濃度が極端に低下してしまうと、低濃度
あるいは中間調濃度以上の濃度においては一定以上の画
像濃度が得られない頭打ちの濃度特性となってしまい
（図１３（ａ）の線Ｂを参照）、そのような濃度特性に
なってしまった現像剤のトナー濃度を回復させた場合に
は、画像濃度が低濃度側から順次回復してゆく傾向にあ
ることを突き止めた。そして、それが故に、中間調濃度
のトナー像においては適当な画像濃度が得られるように
なったとしても現像器のトナー濃度は適当なところまで
回復することはなく、当該中間調濃度以上の高い濃度の
画像を形成した場合には画像濃度が不足してしまうこと
が判った（図１３（ａ）の線Ｃを参照）。なお、このよ
うに頭打ちの濃度特性になっている場合において（図１
３（ｂ）の線Ｅを参照）、中間調濃度のトナー像に基づ
いて現像器に印加する現像バイアスを調整すると、高濃
度画像が再現できないばかりか、低濃度画像（ハイライ
ト領域）の濃度も上昇して再現性が悪化してしまうこと
になる（図１３（ｂ）の線Ｆを参照）。

【００１０】従って、本発明は、トナー濃度が極端に低
下してしまった場合であっても適当なトナー濃度まで回
復させることができ、これによりトナー濃度を略一定に
維持して所定の画像濃度で画像を形成することができる
画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、潜像形成手段（４，５）が像担持体（２）
上に形成した静電潜像を現像手段（６）により現像して
トナー像を形成する一方で、補給手段（２０，２１）が
上記現像手段（６）にトナーを補給する画像形成装置に
おいて、所定の中間調濃度の濃度情報及び所定の高濃度
の濃度情報を記憶する記憶手段（２３）と、当該記憶手
段（２３）に記憶された各濃度情報に基づいて上記潜像
形成手段（４，５）及び現像手段（６）により像担持体
（２）上にトナー像を形成させる制御手段（２６）と、
像担持体（２）上に形成された当該トナー像の濃度を検
出する検出手段（２４）と、当該検出手段（２４）によ
る検出濃度と上記記憶手段（２３）における濃度との濃
度差に基づいて上記補給手段（２０，２１）によるトナ
ーの補給量を調整する調整手段（２５）とを設けた画像
形成装置である。

【００１２】この発明の画像形成装置では、上記のよう
に、像担持体上に中間調濃度のトナー像及び高濃度のト
ナー像の２種類のトナー像を形成し、それぞれのトナー
像の濃度と画像濃度における濃度との濃度差に基づいて
現像手段へのトナー補給量を調整するようになってい
る。従って、高濃度のトナー像の検出濃度に基づいて現
像手段へのトナーの補給量を調整することで、現像手段
のトナー濃度が極端に低下した後においても高濃度画像
を再現できるようにトナー濃度を回復させることがで
き、更に、中間調濃度のトナー像の検出濃度に基づいて
現像手段へのトナーの補給量を調整することで、トナー
濃度があるていどの範囲内に安定した状態のもとで低濃
度から高濃度までの画像濃度の再現性を確保することが
できる。

【００１３】この発明においては更に、調整手段（２
５）が、像担持体（２）上に形成したトナー像に基づい
て静電潜像の電位と現像手段（６）に印加する現像バイ
アスとの電位差を調整するように構成するとよい。これ
により、トナー濃度が一時的に変動してしまうような場
合であってもそれに起因する画像濃度の変動を抑制する
ことが可能となる。そして、この好ましい態様の場合に
は、本発明の制御手段（２６）は、画像形成装置の電源
投入直後、非画像形成時間が長期化した時、像担持体
（２）や現像手段（６）を交換した時、補給手段（２
０，２１）によるトナー供給時間の累積値が一定値以上
になった時のいずれか１つの条件が成立したときに、高
濃度の画像情報に基づくトナー像を形成させれば十分で
ある。このように高濃度のトナー像を形成する回数を少
なくしても、トナー濃度が累積的に変動してしまうこと
を予防しつつ、静電潜像の電位と現像手段に印加する現
像バイアスとの電位差を調整することで実用的なレベル
において画像濃度を一定に維持させることが可能とな
る。

【００１４】また、本発明において制御手段（２６）
は、高濃度の濃度情報以上の濃度のトナー像が得られる
ようになるまで高濃度のトナー像に基づくトナー補給量
の調整を実行するように構成するとよい。このように一
定値以上のトナー濃度が得られているか否かの判断に基
づいてトナー濃度を調整すれば、検出濃度が所定の濃度
であるか否かの判断に基づいてトナー濃度を調整する場
合に比べて、検出濃度の微妙な誤差を問題にすることな
くトナー濃度を回復させることができるので、例えば検
出手段２４として中間調濃度のトナー像を検出するため
のフォトセンサを用いた場合であっても、そのフォトセ
ンサ出力が飽和してしまっている低感度領域を利用して
高濃度トナー像を検出させることができ、検出手段を１
系統に簡略化させることが可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して発明の
実施の形態を説明する。

【００１６】実施形態１ 図１に本発明の実施形態１に係る画像形成装置を示す。
同図において、１は解像度４００ｄｐｉの面積階調画像
情報を生成する画像処理部、２は回転可能に配設される
と共に、円筒形状の導電性材料の外周面上に感光体層が
形成された構造を有する感光体ドラム２、３は感光体ド
ラム２２をプロセス駆動信号に応じて回転させるドラム
モータ、４は感光体ドラム２２との間に所定の帯電電圧
が印加される帯電コロトロン、５は感光体ドラム２を画
像の濃度情報に応じて露光するレーザ露光器、６は感光
体ドラム２に対向する位置において回転可能に配置され
た現像ロール６ａ及び現像剤攪拌室内の二成分現像剤を
攪拌混合して帯電させるオーガ６ｂを有し、帯電された
現像剤を現像ロール６ａで搬送して感光体ドラム２に対
向する位置まで搬送する現像器、７は交流電圧と直流電
圧とが重畳された現像電圧を現像ロール６ａと感光体ド
ラム２との間に印加する現像電圧印加手段、８は感光体
ドラム２との間に所定の転写電圧が印加される転写コロ
トロンである。また、このレーザ露光器５は、発光素子
５ａと、この発光素子５ａを所定の発光強度において画
像の各画素毎の濃度情報に応じて発光させる発光ドライ
バ５ｂと、回転可能に配設されると共にこの回転に伴っ
て発光光の反射方向を変化させ、感光体ドラム２の回転
軸方向の画素配列毎に走査を行うポリゴンミラー５ｃと
からなり、所定の画像濃度露光時間変換テーブルに則っ
て感光体ドラム２上の各画素の領域をその画素における
濃度情報に応じた時間で順次露光するものである。

【００１７】そして、これらの部材は、スタート信号な
どの画像形成開始信号が入力されると、先ず、ドラムモ
ータ３により感光体ドラム２を回転駆動し、次に、帯電
コロトロン４が感光体ドラム２の周面を一様な電位に帯
電すると共に（図２（ａ）参照）、画像処理部１により
処理された画像の濃度情報に応じて且つポリゴンミラー
５ｃの回転に同期させて発光ドライバ５ｂが発光素子５
ａの発光状態を制御することで感光体ドラム２の周面上
に所定の電位分布の静電潜像を形成し（図２（ｂ）参
照）、更に、この静電潜像の電位と現像ロール６ａの電
位との電位差に応じた量のトナーを現像ロール６ａから
感光体ドラム２に転移させてトナー像を形成し（図２
（ｃ）参照）、最後に、感光体ドラム２と転写コロトロ
ン８との間（以下、転写位置とよぶ）に供給された転写
材Ｐ上にトナー像を転写することで、転写材Ｐ上に未定
着トナー像を形成する（図２（ｄ）参照）。

【００１８】なお、図２（ｂ）において、各露光部は各
画素の領域毎に形成されるものであり、図２（ｃ）に示
すようにこの各画素領域には露光部の幅と深さと（大き
さ）に応じた量のトナーが付着し、図２（ｅ）に示すよ
うに各画素領域毎に所定の濃度のドットが形成されるこ
とになる。従って、発光素子５ａの露光時間を調整する
ことによって露光部の幅を可変しても、あるいは、発光
素子５ａの発光強度やドラムモータ３の駆動速度を調整
して露光部の深さを可変しても、各画素領域に付着する
トナーの量（ひいては各画素のドットの濃度）を変化さ
せることができる。

【００１９】また、図１において、９は感光体ドラム２
の温度を非接触に計測する温度センサ、１０はこの感光
体ドラム２の温度信号とドラムモータ３への駆動信号と
が入力され、これらの情報に基づいて光強度補正信号を
出力する強度補正手段、１１はこの光強度補正信号と共
に基準光強度信号が入力され、これらに基づき発光ドラ
イバ５ｂにコントロールされる発光素子５ａの発光強度
を決定する強度決定手段であり、これにより感光体ドラ
ム２の帯電電位や減衰特性などが環境条件に応じてある
いは経時的に変動した場合であってもそれらの変動に応
じて光強度を適宜補正することができるので、これらの
変動要因にかかわらず静電潜像の露光部の電位を安定化
させることができる。なお、強度補正手段１０は、図３
に示すように、感光体ドラム２の検出温度が上昇したら
光強度を減じる微調整を行い、且つ、ドラムモータ３へ
の駆動信号から見積もることができる感光体ドラム２の
累積駆動時間が長くなればなるほど光強度を増加させる
微調整を行うものであり、例えば、感光体ドラム２の回
転数が５０万回になったら使用開始当初の光強度の１．
２〜１．４倍の光強度に調整する。

【００２０】他方、図１において、１２は転写位置に転
写材Ｐを供給するレジロール対、１３は未定着トナー像
が形成された転写材Ｐを加熱ロール１３ａと加圧ロール
１３ｂとで加熱加圧してトナー像を転写材Ｐに定着させ
る定着手段、１４は転写位置から搬出された転写材Ｐの
搬送方向を定着手段１３に搬入される方向に規制するガ
イド、１５は画像が形成された転写材Ｐを収容する排出
トレイ、１６は定着手段から搬出された転写材Ｐを排出
トレイ１５に排出する排出ロール対であり、感光体ドラ
ム２上に形成されたトナー像が転写位置に回動してくる
タイミングに合わせてレジロール対１２から転写材Ｐを
搬出することで、転写材Ｐ上に未定着トナー像を転写定
着させ、その後この転写材Ｐを排出トレイ１５に排出す
ることができ、転写材Ｐ上に所定の画像を形成すること
ができる（図２（ｄ）及び（ｅ）参照）。

【００２１】また、図１において、１７は感光体ドラム
２の表面からトナー等の付着物を除去するクリーナ、１
８は感光体ドラム２に光を照射して除電する除電ラン
プ、１９はトナーを収容するトナー貯蔵器、２０はトナ
ー貯蔵器から現像器にトナーを補給するディスペンスモ
ータ、２２は画像情報における画像部の画素数をカウン
トしてそのカウント値に応じたトナー量を補給するよう
にトナー補給信号を出力するトナー消費量カウンタ、２
１はトナー消費量カウンタ２２からのトナー補給信号の
累積補給量がエリアカバレッジ２０％に相当するトナー
量を越えたら当該エリアカバレッジ２０％に相当するト
ナー量を供給するようにディスペンスモータ２０を作動
させるディスペンスモータ駆動手段であり、トナー像転
写後の感光体ドラム２をクリーナ１７及び除電ランプ１
８で除電清掃すると共に、ディスペンスモータ２０を回
転させて現像器６にトナーを補給して次の画像形成に備
えるようになっている。なお、現像器６は、現像剤攪拌
室内において既に存在する現像剤と補給されたトナーと
をオーガ６ｂで混合攪拌することで、トナー及びキャリ
アの帯電量をそれらの混合比（トナー濃度）に応じた帯
電量に帯電するようになっている。

【００２２】従って、このような画像形成装置において
は、通常の画像であれば、ディスペンスモータ駆動手段
２１により消費量と同量のトナーが現像器に補給され、
その内のトナー濃度（現像剤の帯電量）及び画像濃度が
安定したものとなり、しかも、その状態のもとで転写材
Ｐ上に連続的に画像を形成することができる。しかしな
がら、高密度画像やエリアカバレッジが大きい画像を連
続的に形成した場合には、ディスペンスモータ駆動手段
２１が一度に供給するトナー補給量がエリアカバレッジ
２０％に相当するトナー量に制限されているので、現像
器６内のトナー濃度が極端に低下した状態になってしま
う。なお、ディスペンスモータ駆動手段２１により１度
に供給するトナー量が制限されているのは、一度に多量
のトナーを補給した場合には現像器内のトナーの帯電量
が一時的に極端に低下してしまって連続した画像形成の
最中に画像濃度が変動してしまうからである。

【００２３】そこで、本実施形態では、以下に示すよう
に、感光体ドラム２上に所定の濃度検出用のトナー像
（以下、パッチと呼ぶ）を形成し、そのトナー像の検出
濃度に応じて発光素子５ａの発光強度、現像電圧の大き
さ、並びに、現像器６へのトナー補給量を調整する濃度
調整装置を設けた。

【００２４】この濃度調整装置は、図１に示すように、
パッチの濃度情報を記憶すると共に、所定の出力指示信
号に応じてその濃度情報を発光ドライバ５ｂに出力する
メモリ２３と、転写コロトロン８とクリーナ１７との間
において感光体ドラム２に対向して配置され、受光した
光量に応じたレベル信号（パッチ濃度信号）を出力する
フォトセンサ２４と、このパッチ濃度信号における濃度
とメモリ２３に記憶された濃度情報の濃度との濃度差に
基づいて演算し、その演算結果に基づいて強度決定手段
１１への基準発光強度信号、現像電圧印加手段７への現
像電圧調整信号及びディスペンスモータ駆動手段２１へ
のトナー補給量調整信号を出力する調整手段２５と、こ
れらの部材と共にレーザ露光器５やドラムモータ３など
を起動させて各種の調整を適宜行わせる制御手段２６と
からなる。

【００２５】メモリ２３に格納されるパッチの濃度情報
には、２種類の濃度情報が記憶されている。その一方
は、図４（ｂ）に示すように、２００ｄｐｉの分解能で
６０％の濃度となる濃度情報である。他方は、２００ｄ
ｐｉの分解能で濃度１００％となる濃度情報である。な
お、２００ｄｐｉの分解能で６０％の濃度となる濃度情
報を用いるのは、４００ｄｐｉの分解能の場合よりも２
００ｄｐｉの分解能の場合のほうが画像濃度の変動に対
してフォトセンサ２４の検出レベルの変化量が少なくて
濃度変動の変動幅が大きくなってもその濃度を正確に検
出することができるので、且つ、２００ｄｐｉの分解能
であっても５０％未満の画像濃度及び８５％より高い画
像濃度においてはフォトセンサ２４の出力が飽和してし
まって画像の濃度が変動しても十分な検出分解能にて濃
度を検出することができないからである。

【００２６】調整手段２５は、図５に示すように、画像
形成装置の出荷時における基準発光強度信号及び現像電
圧調整信号を記憶する初期値メモリ２５ａ，２５ｂと、
ユーザの使用中に適宜更新された基準発光強度信号及び
現像電圧調整信号を記憶する調整値メモリ２５ｃ，２５
ｄとを有し、制御手段２６の命令に応じて出荷時の信号
あるいは更新された信号を強度決定手段１１及び現像電
圧印加手段７に設定すると共に、フォトセンサ２４から
入力されるパッチ濃度信号とメモリ２３から入力される
濃度情報との濃度差を演算して、その演算結果に応じて
基準発光強度信号及び現像電圧調整信号の新しい更新値
を決定したり、ディスペンスモータ駆動手段２１による
トナー補給量を調整したりする。

【００２７】制御手段２６は、画像形成開始信号、電源
投入信号、非画像形成時間計測値、感光体ドラムあるい
は現像器の交換信号が入力されると共に、画像形成装置
が形成した画像の数をカウントする累積画像数カウンタ
２５ｅを有し、図６〜図９に示す各種の調整シーケンス
を実行させるものである。

【００２８】図６及び図７に示す調整シーケンスは、画
像形成装置の電源投入時のセットアップモード、２時間
以上の非画像形成時間経過後、並びに、感光体ドラム２
あるいは現像器６の交換後に行なわれる調整シーケンス
であり、トナー濃度を調整し、その後に現像電位を調整
する調整シーケンスである。

【００２９】この調整シーケンスにおけるトナー濃度調
整は、先ず、図６に示すように、基準発光強度信号や現
像電圧調整信号の初期設定データ２５ａ，２５ｂを強度
決定手段１１及び現像電圧印加手段７に設定した後（Ｓ
１）、メモリ２３の記憶に基づき濃度１００％、２００
ｄｐｉのトナー濃度調整用パッチを形成し（Ｓ２）、そ
のパッチの濃度をフォトセンサ２４で検出する。次に、
そのパッチ検出濃度と濃度１００％、２００ｄｐｉの濃
度とを比較し（Ｓ３）、検出濃度が満たない場合には、
それらの濃度差からトナー補給量を演算し（Ｓ４）、そ
の量のトナーを補給するようにトナーディスペンサを起
動させる（Ｓ５）。そして、このパッチ形成動作からデ
ィスペンサ駆動までのシーケンスを濃度１００％、２０
０ｄｐｉの検出濃度が得られるまで繰り返す（Ｓ２〜
５）。他方、濃度１００％、２００ｄｐｉ以上の検出濃
度が得られた場合には、後述する現像電位調整サブルー
チンを実行して（Ｓ６）終了する。

【００３０】この調整シーケンスでは、検出濃度から求
められる再現濃度が１．３以上となれば十分なトナー濃
度となったと判別している。具体的には、下記式（１）
より検出濃度を求め、それらの値が下記式（２）を満た
すようになったら現像電位調整サブルーチンを実行する
ように構成している。そして、フォトセンサは図１３に
示すような特性を有して例えば再現濃度が１．４となっ
た場合にはＲａｄｃの値は０〜２程度の値となってセン
サの出力が飽和してしまっているが、判別式（２）によ
る判別は正しい判別を行うことができる。

【００３１】 Ｒ ＝ （Ｖ_patch ／Ｖ_cln ）×２００ ……（１）、 Ｒ_adc ＜ ３ ……（２）、 但し、Ｖ_patch は各パッチの検出濃度、Ｖ_cln は 感光
体ドラム表面を検出したときの検出濃度、Ｒ_adc は 式
（１）のＶ_patch に図８の調整シーケンスで検出した検
出濃度データを入れてもとめたＲである。

【００３２】現像電位調整サブルーチンは、基本的には
パッチを連続して３回形成し、その平均的な濃度とメモ
リ２３のパッチ濃度データとの濃度差に応じて現像電界
を調整するものである。具体的には、図７に示すよう
に、先ず、パッチ形成回数カウンタｎに０をセットした
後（Ｓ７）、調整値メモリ２５ｃ，２５ｄに基準発光強
度信号や現像電圧調整信号の調整設定データが格納され
ているか否かを判断し（Ｓ８）、格納されている場合に
はその調整設定データを強度決定手段１１及び現像電圧
印加手段７に設定する一方で（Ｓ９）、格納されていな
い場合には基準発光強度信号や現像電圧調整信号の初期
設定データ２５ａ，２５ｂを強度決定手段１１及び現像
電圧印加手段７に設定する（Ｓ１０）。次に、メモリ２
３からパッチの濃度データを出力させて感光体ドラム２
上に所定の濃度のパッチを形成させると共に（Ｓ１
１）、そのパッチの濃度をフォトセンサ２４で検出させ
る（Ｓ１２）動作を３回繰り返す。なお、３回繰り返す
動作は、パッチの形成（Ｓ１１）と検出（Ｓ１２）とを
実行する度にパッチ形成回数カウンタｎをインクリメン
トし（Ｓ１３）、その値が３未満である限りこの動作を
繰り返す繰返回数の判別制御を行なう（Ｓ１４）ことに
より実現されている。更に、３回のパッチ濃度測定デー
タの平均値を演算し（Ｓ１５）、その平均値の濃度とメ
モリ２３に格納されるパッチの濃度情報の濃度差を演算
し、その濃度差を打ち消すのに見合った調整値を演算し
（Ｓ１６）、その調整値を調整値メモリ２５ｃ，２５ｄ
に上書きすると共に（Ｓ１７）基準発光強度信号あるい
は現像電圧調整信号として出力する（Ｓ１８）。

【００３３】なお、この図７の現像電位調整サブルーチ
ンでは、調整値に応じて先ず基準発光強度を調整し、そ
れでも調整量が不足する場合においてのみ現像電圧を調
整するように構成した。また、露光強度の調整可能範囲
の下限は、ポリゴンミラー５ｃで発光素子５ａの出力光
を反射して走査を行うレーザ露光器５では、ポリゴンミ
ラー５ｃの反射光をフォトセンサで受光し、その受光信
号に同期させて発光ドライバ５ｂから画像情報の出力を
開始させるようにタイミング制御を行っているので、こ
のフォトセンサの検出能力によって決まり、他方、露光
強度の調整可能範囲の上限は、レーザ露光器の出力性能
として、下限値の約３倍の露光強度としている。これは
出力性能の安定性から求まるものである。

【００３４】従って、この図７の調整シーケンスを実行
した後には、画像情報に応じて発光する際の発光光強度
は、例えば図１０に示すように、何らかの要因にて濃度
変動が生じていれば変更されることとなり、画像形成装
置の電源投入直後、長時間の非画像形成時間の経過直
後、並びに、感光体ドラム２あるいは現像器６の交換直
後から適当な濃度の画像を転写材Ｐ上に形成することが
可能となる。また、この調整シーケンスでは、３つの検
出濃度データの平均を取って、その平均値に基づき現像
電界を調整するので、或る検出濃度にノイズなどが混入
した場合にその異常な濃度そのものに基づいて現像電界
の調整を行ってしまうことはなく、画像濃度を不安定に
させてしまうことはない。

【００３５】図８に示す調整シーケンスは、所定のタイ
ミングにおいて適宜実行される調整シーケンスであり、
濃度６０％、分解能２００ｄｐｉのパッチを１度形成
し、その濃度とメモリ２３のパッチ濃度データとの濃度
差に応じてトナー補給量を調整するものである。具体的
には、先ず、累積画像数カウンタ２５ｅの値が２０の整
数倍に１０を加えた値となったら（Ｓ１９）、基準発光
強度信号や現像電圧調整信号の初期設定データ２５ａ，
２５ｂを強度決定手段１１及び現像電圧印加手段７に設
定した後（Ｓ２０）、メモリ２３からパッチの濃度デー
タを出力させて感光体ドラム２上に所定の濃度のパッチ
を形成すると共に（Ｓ２１）、そのパッチの濃度をフォ
トセンサで検出する（Ｓ２２）。次に、その検出濃度と
メモリ２３に格納されるパッチの濃度情報の濃度差を演
算し、その濃度差を打ち消すのに見合ったトナー補給量
の調整値を演算し（Ｓ２３）、その調整値をディスペン
スモータ駆動手段２１へのトナー補給量の調整信号とし
て出力する（Ｓ２４）。その結果、ディスペンスモータ
駆動手段２１は、画素数のカウント値から見積もられる
トナー補給量にこの調整量を加算したトナー補給量にて
ディスペンスモータ２０を回転させるので、現像器６へ
のトナーの補給量、ひいてはトナー濃度に応じたトナー
の帯電量を調整することができる。最後に、基準発光強
度信号や現像電圧調整信号を元の状態に復帰させて調整
シーケンスを終了する（Ｓ２５）。そして、このような
中間調濃度で代表してトナー濃度の調整をすることによ
り、全ての階調濃度をまんべんなく適当に調整すること
ができる。

【００３６】なお、この図８の調整シーケンスは、連続
して画像を形成している最中にも実行され、その場合に
は画像と画像との間の所謂インターイメージ部にパッチ
が形成されることになる。また、現像濃度が濃くなって
いる場合には、トナー補給量の調整値としてマイナスの
値を使用すればよく、そのような場合にはそのマイナス
分だけトナー補給量を減少させるようにすればよい。更
に、本実施形態の現像器６では、各画像を形成する度に
その消費量を補うようにトナーが補給されているので、
トナー濃度が短期間に急激に変動することがないと考え
られ、他方、トナーが補給されてからその全体が均一に
帯電されると考えられる状態になるまでに２０枚程度の
動作時間か必要となるので、起動インターバルを比較的
長くとって、累積画像数カウンタの値が２０となる毎に
この調整シーケンスを実行するように構成している。

【００３７】従って、この図８の調整シーケンスを実行
した際には発光素子５ａの発光光強度は例えば図１１に
示すように変化し、また、この調整シーケンスの実行後
には現像器６内のトナー濃度は画像形成装置出荷時の適
当なトナー濃度に調整されるので、トナー濃度を画像形
成装置出荷時の適当な状態に維持することができる。ま
た、本実施形態の画像形成装置では感光体ドラム２の帯
電電位や減衰特性などが環境条件に応じてあるいは経時
的に変動した場合であってもその変動に応じて光強度を
適宜調整するように構成され、しかも、この調整シーケ
ンスにおけるパッチを形成する際にも当然にそれらの調
整がなされているため、感光体ドラム２の帯電電位や減
衰特性の変動に係わらず安定した濃度でバッチを形成す
ることができ、トナー補給量の調整値を実際のトナー濃
度の変動に見合った正確なものとすることができる。

【００３８】図９に示す調整シーケンスは、所定のタイ
ミングにおいて適宜実行される調整シーケンスであり、
濃度６０％、分解能２００ｄｐｉのパッチを１回形成
し、その濃度とメモリ２３のパッチ濃度データとの濃度
差に応じて現像電界を調整するものである。具体的に
は、先ず、累積画像数カウンタ２５ｅの値が２０の整数
倍となったら（Ｓ２６）、連続画像形成時にはインター
イメージ部となる感光体ドラム２の部位に所定の濃度の
パッチを形成すると共に（Ｓ２７）、そのパッチの濃度
をフォトセンサ２４で検出する（Ｓ２８）。次に、その
検出濃度が図７の調整シーケンスにおける検出濃度との
間に所定値以上の濃度差があるか否かを判別し（Ｓ２
９）、所定値以上の濃度差がある場合には、本調整シー
ケンスを中断終了する一方で、所定値以上の濃度差がな
い場合には、検出したパッチの濃度とメモリ２３に格納
されるパッチの濃度情報との濃度差を演算し、その濃度
差の５０％を打ち消すのに見合った調整値を演算し（Ｓ
３０）、その調整値を調整値メモリ２５ｃ，２５ｄに上
書きすると共に（Ｓ３１）非画像形成タイミングにおい
て基準発光強度信号あるいは現像電圧調整信号として出
力する（Ｓ３２，Ｓ３３）。

【００３９】なお、この図９の調整シーケンスでも図７
の調整シーケンスの場合と同様に、調整値に応じて先ず
基準発光強度を調整し、それでも調整量が不足する場合
においてのみ現像電圧を調整するように構成している。
また、この調整シーケンスでは、濃度差全体を打ち消す
のに見合った調整量を算出し、その調整量に調整割合に
応じた調整係数を乗じることで、濃度差の５０％を打ち
消すのに見合った調整値を算出している。更に、この調
整シーケンスでは、検出濃度と図８の調整シーケンスに
おける検出濃度との間の濃度差が、例えば、検出濃度と
メモリ２３のパッチ濃度データとの濃度差が反射濃度で
０．２以内に想到する場合、つまり下記式（３）より各
検出濃度を求め、それらの値が下記式（４）を満たす場
合において調整シーケンスを継続して実行するように構
成している。

【００４０】 Ｒ ＝ （Ｖ_patch ／Ｖ_cln ）×２００ ……（３）、 ｜Ｒ_adpc−Ｒ_adc ｜ ＜ １５ ……（４）、 但し、Ｖ_patch は各パッチの検出濃度、Ｖ_cln は 感光
体ドラム表面を検出したときの検出濃度、Ｒ_adpcは 式
（１）のＶ_patch に図８の調整シーケンスで検出した検
出濃度データを入れてもとめたＲ、Ｒ_adc は 式（１）
のＶ_patch に図８の調整シーケンスで検出した検出濃度
データを入れてもとめたＲである。

【００４１】従って、この図９の調整シーケンスを実行
すると、発光素子５ａの発光光強度や現像電圧は、各種
の原因で濃度変動が生じている場合には図１２に示すよ
うに変化するので、画像濃度を安定化させることができ
る。また、この調整シーケンスでは、この調整値を演算
する際に濃度差の５０％を打ち消すのに見合った値を演
算するようにしたので、連続画像形成の間にこの調整シ
ーケンスを実行したとしても調整動作の前後の画像の画
像濃度が目立って変化してしまうことはなく、連続画像
形成における画像濃度を安定に維持することができる。
更に、この調整シーケンスでは、図８の調整シーケンス
におけるパッチと同様の濃度情報に基づきパッチを形成
し、その検出濃度が図８の調整シーケンスにおける検出
濃度と±１５以上の濃度差があるか否かを判別し、それ
を越えた濃度差が検出された時には調整シーケンスを中
断するようにしたので、検出濃度にノイズなどが混入し
た場合においてその異常な濃度に基づいて現像電界の調
整を行ってしまうことはなく、画像濃度を不安定にさせ
てしまうことはない。

【００４２】そして、このように構成された画像形成装
置を用いて画像を形成させたところ、トナー濃度が極端
に低下したあとでも濃度１００％の高濃度のパッチを適
宜形成することにより所定のトナー濃度に復帰させるこ
とができ、しかもそれと共に、濃度６０％の中間調濃度
のパッチを所定の画像形成数毎に形成して現像器６への
トナー補給量を調整したり、現像ロール６ａに印加する
現像バイアスと静電潜像との電位差を調整したりしてい
るので、長期に亘って画像濃度及びトナー濃度を安定さ
せることができた。

【００４３】また、この画像形成装置では、感光体ドラ
ム２上にパッチを形成し、それに基づいて現像電位及び
トナー濃度を調整することで画像の濃度及び現像器６内
のトナー濃度を共に安定化させているので、電位センサ
などを用いてこれらを安定化させる場合に比べて装置の
小型化を図ることができ、しかも、１００％の濃度パッ
チの濃度判別は、パッチの元となった濃度情報よりも高
い濃度が得られているか否かで判断するようにして、濃
度６０％のパッチを検出するフォトセンサを利用してパ
ッチを検出させたので、各種のパッチを１つのフォトセ
ンサで検出しそれに基づいて各種の調整をすることがで
き、検出系を１つにまとまった簡易且つ安価な構成とす
ることができた。

【００４４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の画
像形成装置では、所定の中間調濃度の濃度情報及び所定
の高濃度の濃度情報を記憶する記憶手段と、当該記憶手
段に記憶された各濃度情報に基づいて上記潜像形成手段
及び現像手段により像担持体上にトナー像を形成させる
制御手段と、像担持体上に形成された当該トナー像の濃
度を検出する検出手段と、当該検出手段による検出濃度
と上記記憶手段における濃度との濃度差に基づいて上記
補給手段によるトナーの補給量を調整する調整手段とを
設けて、像担持体上に中間調濃度のトナー像及び高濃度
のトナー像を形成し、各トナー像の検出濃度それぞれに
基づいて補給手段によるトナーの補給量を調整すること
で現像手段内のトナー濃度を維持しつつ低濃度から高濃
度までの画像濃度の再現性を確保することができるの
で、現像手段のトナー濃度が極端に低下した後において
もトナー濃度を回復させて高濃度画像における画像濃度
を再現することができる。従って、トナー濃度を略一定
に維持して所定の画像濃度で画像を形成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態１に係る画像形成装置の概
略構成図。

【図２】 図１の画像形成装置における画像形成プロセ
ス。

【図３】 強度調整手段による光強度の調整基礎データ
（（ａ）は感光体ドラムの温度と光強度の調整量との関
係図、（ｂ）は感光体ドラムの累積駆動時間と光強度の
調整量との関係図）。

【図４】 （ａ）は画像濃度とそれを検出した際のフォ
トセンサの出力レベルとの関係図、（ｂ）はメモリに格
納したパッチデータ。

【図５】 調整手段における不揮発性メモリのデータ構
造。

【図６】 調整手段による調整シーケンス（その１）。

【図７】 図６の調整シーケンスにおけるサブルーチ
ン。

【図８】 調整手段による調整シーケンス（その２）。

【図９】 調整手段による調整シーケンス（その３）。

【図１０】 図６の調整シーケンスを実行した時のタイ
ミングチャート。

【図１１】 図７の調整シーケンスを実行した時のタイ
ミングチャート。

【図１２】 図８の調整シーケンスを実行した時のタイ
ミングチャート。

【図１３】 従来の濃度補正技術による画像濃度調整状
態の説明図（（ａ）は中間調濃度のトナー像に基づきト
ナー濃度を調整した場合の説明図、（ｂ）は中間調濃度
のトナー像に基づき現像電位を調整した場合の説明
図）。

【符号の説明】

２：感光体ドラム、４：帯電コロトロン、５：レーザ露
光器、６：現像器、７：現像電圧印加手段、２３：メモ
リ、２４：フォトセンサ、２５：調整手段、２６：制御
手段。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 潜像形成手段が像担持体上に形成した静
   電潜像を現像手段により現像してトナー像を形成する一
   方で、補給手段により上記現像手段にトナーを補給する
   画像形成装置において、 所定の中間調濃度の濃度情報及び所定の高濃度の濃度情
   報を記憶する記憶手段と、 当該記憶手段に記憶された各濃度情報に基づいて上記潜
   像形成手段及び現像手段により像担持体上にトナー像を
   形成させる制御手段と、 像担持体上に形成された当該トナー像の濃度を検出する
   検出手段と、 当該検出手段による検出濃度と上記記憶手段における濃
   度との濃度差に基づいて上記補給手段によるトナーの補
   給量を調整する調整手段とを設けたことを特徴とする画
   像形成装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の画像形成装置において、 調整手段が、像担持体上に形成したトナー像に基づいて
   静電潜像の電位と現像手段に印加する現像バイアスとの
   電位差を調整する一方で、 制御手段は、画像形成装置の電源投入直後、非画像形成
   時間が長期化した時、像担持体や現像手段を交換した
   時、補給手段によるトナー供給時間の累積値が一定値以
   上になった時のいずれか１つの条件が成立したときに、
   高濃度の画像情報に基づくトナー像を形成させることを
   特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の画像形成装置において、 制御手段は、高濃度の濃度情報以上の濃度のトナー像が
   得られるようになるまで高濃度のトナー像に基づくトナ
   ー補給量の調整を実行することを特徴とする画像形成装
   置。