JPH11170593A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 環境変化などによって画像濃度が変動した場
合でも、画像濃度に基づいてトナー飛翔量の設定を変更
することにより画像濃度を所定濃度に補正することがで
きる画像形成装置を提供する。 【解決手段】 現像ローラ１と対向ローラ２と両ローラ
間に配設され複数のトナー通過孔および制御電極を有す
るトナー制御部材３とを用いて、トナー制御部材３と対
向ローラ２との間で一方向に搬送される記録紙６に画像
を形成する画像形成部４０を構成し、画像情報に基づい
て各制御電極に制御電圧を印加する電源を備える画像形
成装置において、画像濃度の変動に応じて、各トナー通
過孔を通過するトナー飛翔量の設定を変更する制御手段
を設ける。

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、ＦＡＸなどの画像形成装置に係り、詳しくは、画像
信号に応じてトナー飛翔制御部材の制御電極に制御電圧
を印加することにより、トナー担持体に担持したトナー
を選択的に飛翔させ、該トナー飛翔制御部材のトナー通
過孔を通して対向電極側に移行させたトナーを記録媒体
に付着させることで画像を形成する画像形成装置に関す
るものである。本発明は、上記トナー担持体、対向電極
及びトナー飛翔制御部材を有する画像形成部を複数組備
えた多色画像形成装置にも応用できるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の画像形成装置として、ト
ナー飛翔制御部材と対向電極との間で記録媒体を一方向
に搬送し、該記録媒体の搬送方向と交差する方向（以
下、「交差方向」という）に複数のトナー通過孔及び制
御電極を並べたトナー飛翔制御部材を有するものが知ら
れている（例えば、特開平６−２３４２３３号公報参
照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
トナー飛翔制御部材を有する画像形成装置においては、
画像全体の画像濃度が変動したり、画像濃度が部分的に
変動して画像濃度ムラが生じたりする場合があった。本
発明者らが、この画像濃度の変動について鋭意研究を行
ったところ、次のような原因で生じることがわかった。
例えば、トナー飛翔制御部材の加工誤差や該部材の取付
誤差などでトナー担持体とトナー飛翔制御部材との間の
間隙が上記交差方向においてばらつき、この間隙のばら
つきにより上記画像濃度ムラが生じる場合があった。ま
た、装置を高温環境下で使用するようなときに、トナー
飛翔制御部材を構成する材料（例えば、ポリイミド）が
熱膨張して該部材が上記交差方向で波打ち、トナー担持
体とトナー飛翔制御部材との間の間隙が上記交差方向に
おいてばらつき、この間隙のばらつきにより上記画像濃
度ムラが生じる場合もあった。また更に、装置の設置場
所の温湿度が変動してトナーの帯電量が変化し、トナー
担持体からのトナー飛翔量が変化することにより、画像
全体の画像濃度が変化する場合もあった。

【０００４】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的は、トナー担持体からのトナー飛翔
を、トナー通過孔及び制御電極を有するトナー飛翔制御
部材で制御する画像形成装置であって、環境変化などに
よって画像濃度が変動した場合でも、該画像濃度を所定
濃度に補正することができる画像形成装置を提供するこ
とである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、トナーを担持するトナー担持体
と、該トナー担持体と対向する対向電極と、該トナー担
持体と対向電極との間に配設され複数のトナー通過孔お
よび各トナー通過孔のトナー通過を制御する複数の制御
電極を有するトナー飛翔制御部材とを用いて、該トナー
飛翔制御部材に対して相対移動する該対向電極又は該対
向電極上の記録媒体若しくは中間転写体に画像を形成す
る画像形成部を構成し、画像信号に応じて各制御電極に
制御電圧を印加する電源を備えた画像形成装置におい
て、画像濃度の変動に応じて、各トナー通過孔を通過す
るトナー飛翔量の設定を変更する制御手段を設けたこと
を特徴とするものである。

【０００６】この請求項１の画像形成装置では、画像濃
度の変動が生じた場合でも、該画像濃度の変動に応じ
て、トナー飛翔制御部材の各トナー通過孔を通過するト
ナー飛翔量の設定を所定の画像濃度になるように変更す
ることができる。

【０００７】請求項２の発明は、上記複数のトナー通過
孔及び制御電極を上記相対移動の方向と交差する交差方
向に並べた請求項１の画像形成装置であって、上記電源
を、各制御電極への制御電圧の印加条件の設定を互いに
独立して変更可能に構成し、上記交差方向の画像濃度の
変動に応じて、該電源による各制御電極への制御電圧の
印加条件の設定を変更するものである。

【０００８】この請求項２の画像形成装置では、上記交
差方向における画像濃度ムラの発生状況に応じて、制御
電圧の印加条件を変更し、各トナー透過孔を通過するト
ナーの飛翔量を補正することができるようになるので、
該交差方向における画像濃度ムラを防止することができ
る。

【０００９】請求項３の発明は、請求項１の画像形成装
置において、画像濃度の変動を検知する画像濃度検知手
段を設け、該画像濃度検知手段の検知結果に基づいて、
各トナー通過孔を通過するトナー飛翔量の設定を変更す
ることを特徴とするものである。

【００１０】この請求項３の画像形成装置では、画像濃
度の変動が生じた場合でも、該画像濃度の変動を画像濃
度検知手段で検知し、該画像濃度検知手段の検知結果に
基づいて、トナー飛翔制御部材の各トナー通過孔を通過
するトナー飛翔量の設定を所定の画像濃度になるように
変更することができる。

【００１１】請求項４の発明は、上記記録媒体を一方向
に搬送する搬送部材を備え、上記複数のトナー通過孔及
び制御電極を上記記録媒体の移動方向と交差する交差方
向に並べた請求項３の画像形成装置であって、上記画像
濃度検知手段を、該搬送部材あるいは該搬送部材で搬送
される記録媒体の表面に形成された画像の画像濃度を検
知するように構成し、該搬送部材あるいは該記録媒体
に、該交差方向に延在する基準画像を形成し、該基準画
像の画像濃度を該画像濃度検知手段で検知し、該画像濃
度検知手段の検知結果に基づいて各制御電極に印加する
制御電圧の印加条件を変更することを特徴とするもので
ある。

【００１２】この請求項４の画像形成装置では、画像形
成部において搬送部材の表面あるいは該搬送部材で搬送
される記録媒体に、上記交差方向に延在する基準画像を
形成する。この搬送部材あるいは記録媒体の表面に形成
された基準画像の画像濃度を画像濃度検知手段で検知し
た結果に基づいて、電源から各制御電極に印加する制御
電圧の印加条件を変更することにより、各トナー透過孔
を通過するトナーの飛翔量を補正し、上記交差方向にお
ける画像濃度ムラを防止することができる。

【００１３】請求項５の発明は、請求項４の画像形成装
置において、上記画像濃度検知手段を、上記基準画像の
上記交差方向の一部分の画像濃度を検知する可動検知素
子と、該可動検知素子を該交差方向に移動させる駆動機
構とを用いて構成したことを特徴とするものである。

【００１４】この請求項５の画像形成装置では、画像濃
度検知手段の可動検知素子を上記交差方向に駆動するこ
とにより、搬送部材あるいは記録媒体の表面に形成され
た基準画像の画像濃度を、該交差方向の全域にわたって
検知することができる。

【００１５】請求項６の発明は、請求項３の画像形成装
置において、上記画像濃度検知手段の検知結果に基づい
て、上記複数のトナー通過孔を通過するトナー飛翔量の
設定を全トナー通過孔について一定の割合で変更するこ
とを特徴とするものである。

【００１６】この請求項６の画像形成装置では、温湿度
等の環境変化によってトナーの帯電量が変動し画像濃度
が変動した場合でも、該画像濃度の変動を画像濃度検知
手段で検知し、該画像濃度検知手段の検知結果に基づい
て、トナー飛翔制御部材の各トナー通過孔を通過するト
ナー飛翔量の設定を全トナー通過孔について所定の画像
濃度になるように一定の割合で変更することができる。

【００１７】請求項７の発明は、上記搬送部材としてエ
ンドレスベルト部材を用い、該ベルト部材の表面に上記
基準画像を形成する請求項３の画像形成装置であって、
該ベルト部材表面の上記基準画像を形成した部分が上記
記録媒体と接触開始する位置に到達するまでの間に、該
ベルト部材表面をクリーニングするクリーニング手段を
設けたことを特徴とするものである。

【００１８】この請求項７の画像形成装置では、上記搬
送部材としてのエンドレスベルト部材の表面の上記基準
画像を形成した部分が、上記記録媒体と接触開始する位
置に到達するまでの間に、クリーニング手段で該ベルト
部材表面をクリーニングすることにより、該基準画像の
トナーで記録媒体が汚れないようにする。

【００１９】請求項８の発明は、請求項１、２又は４の
画像形成装置において、上記制御電極に印加する制御電
圧の印加時間を変えることにより、上記トナー通過孔を
通過するトナー飛翔量の設定を変更することを特徴とす
るものである。

【００２０】この請求項８の画像形成装置では、画像の
階調性の出すために通常用いられる制御電圧の印加時間
を制御しているので、画像濃度を変化させる他の制御機
構を設ける必要がない。

【００２１】請求項９の発明は、請求項１、２又は４の
画像形成装置において、上記制御電極に印加する制御電
圧の大きさを変えることにより、上記トナー通過孔を通
過するトナー飛翔量の設定を変更することを特徴とする
ものである。

【００２２】この請求項９の画像形成装置では、画像の
階調性を出すために通常用いられる制御電圧の印加時間
とは異なる該制御電圧の大きさを制御しているので、画
像の階調性をよりきめ細かく出すことができる。

【００２３】請求項１０の発明は、上記トナー担持体と
して、表面にトナーを担持するローラ部材を用いた請求
項１の画像形成装置であって、該トナー担持体の回転速
度を変えることにより、上記トナー通過孔を通過するト
ナー飛翔量の設定を変更することを特徴とするものであ
る。

【００２４】この請求項１０の画像形成装置では、画像
の階調性を出すために通常用いられる制御電圧の印加時
間とは異なるトナー担持体の回転速度を制御しているの
で、画像の階調性をよりきめ細かく出すことができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明をフルカラー用の画
像形成装置に適用した実施形態について説明する。 〔実施形態１〕図１は第１の実施形態に係る画像形成装
置の概略構成を示す正面図である。本画像形成装置は４
組の画像形成部を備えている。各画像形成部４０Ｙ，４
０Ｍ，４０Ｃ，４０ＢＫはそれぞれ、イエロートナー
（Ｙ）、マゼンタトナー（Ｍ）、シアントナー（Ｃ）、
ブラックトナー（ＢＫ）を用いてトナー画像を記録紙６
上に形成するものであり、トナー通過孔を有するトナー
飛翔制御部材（以下、「トナー制御部材」という）３を
介して記録媒体としての記録紙６に向けて飛翔させ、画
像情報に基づいて、記録紙６に向けて飛翔しようとする
トナーを該トナー通過孔に選択的に飛翔させて通すこと
により、記録紙６上に各色のトナー画像を形成する。そ
して、各画像形成部４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０ＢＫ
の画像形成位置に沿って図中Ａ方向に移動可能な搬送部
材（エンドレスベルト部材）としての紙搬送ベルト４１
と、該紙搬送ベルト４１を駆動するベルト駆動手段とを
有している。その他、画像形成前の記録紙６がセットさ
れた給紙カセット４２等も備えている。上記ベルト駆動
手段は、紙搬送ベルト４１が掛け回され、且つ少なくと
も一方が駆動ローラである１組の支持ローラ４４ａ，４
４ｂと、該支持ローラ４４ａ，４４ｂのうち駆動ローラ
のほうを駆動するための図示しない回転駆動装置等で構
成されている。なお、図１中の各画像形成部を構成する
部材の符号には、各色トナーに対応する添字Ｙ，Ｍ，
Ｃ，ＢＫを付している。

【００２６】各画像形成部４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４
０ＢＫはほぼ同じ構成であり、トナー担持体としての現
像ローラ１と、現像ローラ１に対向するように配置した
対向電極としての導電性の対向ローラ５３と、現像ロー
ラ１上のトナーを対向ローラ５３に向けて飛翔させるた
めの飛翔電界を形成する飛翔電界形成手段と、現像ロー
ラ１と対向ローラ５３との間で現像ローラ１から対向ロ
ーラ５３へのトナーの飛翔を制御するトナー通過孔及び
該孔の周りの制御電極を有するトナー制御部材３とを用
いて構成されている。上記飛翔電界形成手段は、上記現
像ローラ１と対向ローラ５３との間に所定の電圧を印加
する図示しない電源を用いて構成されている。

【００２７】上記現像ローラ１は、トナーを収容したト
ナーホッパ４５内に配設され、該ホッパ４５内のトナー
を補給する補給ローラ４６に接している。この現像ロー
ラ１は図中の矢印方向に所定の周速で回転駆動されてい
る。この現像ローラ１の周速は、トナーの特性などによ
ってその最適値が異なるが、例えば記録紙６の搬送速度
の３倍程度に設定される。このように現像ローラ１を回
転させることにより、トナーに遠心力を作用させ、トナ
ーを飛翔させるために現像ローラ１と対向ローラ５３と
の間に印加するバイアス電圧を小さくすることができ
る。

【００２８】上記対向ローラ５３は導電性であり、数百
Ｖから数ｋＶのバイアス電圧が印加される。このバイア
ス電圧の印加は、トナー制御部材３の制御電極に印加す
る制御電圧とともに、現像ローラ１上のトナーに作用し
てトナーを飛翔させる効果と、更に制御電極を通過した
トナーを記録紙６に付着させる効果とを有する。

【００２９】上記トナー制御部材３は、例えば厚さ７５
μｍのポリイミドからなる部材に複数のトナー通過孔が
開けられ、その孔の周りに電気的に独立したリング状の
制御電極が所定間隔で配置されている。例えば、画像の
解像度が３００ｄｐｉの場合、上記トナー通過孔が記録
紙の搬送方向と交差する交差方向（本実施形態の場合
は、直交方向）に８４．５μｍの間隔で配置される。そ
して、各制御電極には、図示しない電源のHigh Voltage
ICにより画像情報に基づいてＯＮ／ＯＦＦ制御された
パルス状の制御電圧が印加される。この制御電圧のＯＮ
時の電圧値は例えば＋３２５Ｖに設定される。

【００３０】図２は、上記現像ローラ１からトナー制御
部材３のトナー飛翔孔３１を通過して対向ローラ５３側
に飛翔するトナーＴの様子を示した図である。図中の符
号２で示す部材は、図１における対向ローラ５３及び紙
搬送ベルト４１に対応している。現像ローラ１とトナー
制御部材３との間隙Ｌｋは比較的小さい５０μｍ程度に
設定され、トナー制御部材３と対向ローラ５３との間隙
Ｌｉは４００〜５００μｍ程度に設定される。上記間隙
Ｌｋが小さいのは、トナー制御部材３の制御電極３２に
印加する制御電圧をできるだけ小さくし、現像ローラ１
からトナーＴが飛翔するために必要な電界を現像ローラ
１上のトナー層表面に作用させるためである。上記間隙
Ｌｋをもっと大きくするためには、制御電極３２に印加
する制御電圧を大きくしなければならないので、上記Hi
gh Voltage ICで制御電圧をＯＮ／ＯＦＦするのが困難
となる。

【００３１】上記構成の画像形成装置では、記録紙６が
給紙カセット４２から給紙ローラ４２ａなどによって給
紙され、図示しないガイド板の間を通り、図中上部に搬
送される。この記録紙６は、搬送ローラ対４８と紙搬送
ベルト４１とにより、画像形成位置である対向ローラ５
３とトナーホッパ４５の外側に設置されたトナー制御部
材３との間に送られる。各画像形成部４０では、現像ロ
ーラ上に一成分トナーの薄層が形成され、この現像ロー
ラ１からトナー制御部材３の孔を介して対向ローラ５３
向けて飛翔しようとするトナーが、該トナー制御部材３
の該孔の周りに設けられた制御電極３２で制御される。
制御電極３２に制御電圧が印加されているときは、紙搬
送ベルト４１の裏側にある対向ローラ５３に印加するバ
イアス電圧と合わせた電界の作用により、トナーがトナ
ー飛翔孔３１を通過して飛翔し、紙搬送ベルト４１上の
記録紙６に付着する。一方、制御電極３２に制御電圧が
印加されていないトナー飛翔孔３１ではトナーは飛翔し
ない。このように部分的に飛翔した各色のトナーが紙搬
送ベルト４１上の記録紙６に付着してフルカラー画像が
直接形成される。フルカラー画像が形成された記録紙６
は定着装置に送られ、該記録紙６上に付着したトナー画
像が定着される。

【００３２】以上のようにフルカラー画像の形成が行わ
れるが、前述のように現像ローラ１とトナー制御部材３
との間隙Ｌｋが小さいため、該間隙Ｌｋのわずかの変化
で現像ローラ１上のトナー層表面に作用する電界が変化
しやすい。そのため、上記間隙Ｌｋのわずかの差でトナ
ーの飛翔量が異なり、記録紙６の搬送方向と交差する画
像の幅方向で画像濃度が変化してしまうおそれがある。
この間隙Ｌｋの変化量ΔＬｋに対する画像濃度の変化
は、図３に示すようにトナーの性質によっても異なる。
図３中の記号「◆」、「■」、「▲」、「×」及び
「＊」は、性質が互いに異なる５種類のトナーについて
ベタ画像の画像濃度の変化を測定した結果を示してい
る。図３中の記号「▲」で示すトナーについては画像濃
度の変化が少ないが、ドット画像のチリの特性が悪く、
使用できないことが実験によりわかっている。その他の
トナーについては、上記間隙Ｌｋが１０μｍ以上変化す
ると、画像濃度変化が大きい。

【００３３】このように上記間隙Ｌｋのわずかの変化で
画像濃度が大きく変化するので、トナー制御部材３の加
工誤差や組付けの誤差などによって、現像ローラ１の軸
方向である画像の幅方向で画像濃度ムラが生じてしま
う。また、装置を高温環境下で使用するときに、熱膨張
などによりトナー制御部材３を構成するポリイミド等の
樹脂材が画像の幅方向で波打つようなことが起きると、
上記間隙Ｌｋが大きく変化し、該方向で濃度ムラが生じ
る。

【００３４】そこで、本実施形態では、上記制御電圧３
２の図示しない電源を、トナー制御部材３の各制御電極
３２への制御電圧の印加条件を互いに独立して変更可能
に構成している。そして、紙搬送ベルト４１上に形成し
た画像の画像濃度を検知する画像濃度検知手段と、各画
像形成部、該画像濃度検知手段及び上記制御電圧３２の
電源を制御する制御手段とを設けている。この制御手段
で制御することにより、紙搬送ベルト４１に上記画像の
幅方向に延在する基準画像を形成し、該基準画像の画像
濃度を該画像濃度検知手段で検知し、該画像濃度検知手
段の検知結果に基づいて各制御電極３２に印加する制御
電圧の印加条件を変更している。

【００３５】上記画像濃度検知手段は、例えば図１に示
すように、基準画像の幅方向の一部分の画像濃度を検知
する１個の可動検知素子である画像濃度センサ５０と、
該画像濃度センサ５０を該画像の幅方向に移動させる図
示しない駆動機構により構成する。画像濃度センサ５０
は、最後部の画像形成部４０ＢＫの記録紙搬送方向下流
側に配置されている。この画像濃度センサ５０として
は、例えば発光部と受光部とを有し、トナーの付着面で
の反射光を検知してトナーの付着量を測定するものを用
いる。このタイプのセンサを用いるときは、紙搬送ベル
ト４１としてある程度の反射率をもつような材質のもの
をもちいるか、あるいは表面コートして反射率を高くし
ておくことが好ましい。また、紙搬送ベルト４１が透明
材料で形成している場合には、光透過型の画像濃度セン
サを用いてもよい。また、上記駆動機構としては、例え
ば従来のサーマルプリンターのヘッドを移行させる機構
を用いることができる。

【００３６】また、上記画像形成部や電源等を制御する
制御手段としては、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び
Ｉ／Ｏインターフェースなどで構成される制御部を用い
ることができ、装置本体に備えている主制御部と兼用す
るものであってもよい。

【００３７】また、上記制御電圧を印加するための電源
としては、例えば印加条件として制御電圧の印加時間で
あるパルス幅を変化させることができるものを用いる。
図４は、制御電極３２に印加する制御電圧の印加時間で
あるパルス幅（μｓ）に対するドット画像の形状の変化
を示している。図４に示すようにドット画像の径は制御
電圧のパルス幅に応じて変化する。このドット画像の径
の変化を利用して、画像濃度の階調を出すことができ
る。この画像の階調を出すための画像処理によるパルス
幅の制御に加えて、上記画像の幅方向の濃度ムラに発生
状況に応じて、各制御電極３２に印加する制御電圧のパ
ルス幅の補正制御を行う。

【００３８】非画像形成時の所定のタイミングに、上記
基準画像パターンを紙搬送ベルト４１上に形成し、上記
画像濃度センサ５０で該基準画像の画像濃度をその幅方
向の全域にわたって検知する。この検知結果に基づい
て、各制御電極３２に対して制御電圧のパルス幅を補正
する値を求める。そして、上記階調を出すための画像処
理による制御電圧のパルス幅に上記補正値を加え、実際
に印加する制御電圧のパルス幅を算出する。

【００３９】ここで、トナー制御部材３の加工誤差や組
付けの誤差によって濃度ムラが生じる場合には、上記補
正量を工場出荷時に算出し、該補正量を画像形成時のパ
ルス幅に加えればよい。また、高温環境下での使用によ
ってトナー制御部材３が波打って濃度ムラが生じる場合
には、上記補正量を装置の電源オン時あるいは一定枚数
のプリントが終了する度に算出し、該補正量を画像形成
時のパルス幅に加えればよい。

【００４０】また、本実施形態の装置のように記録紙６
の搬送手段としてエンドレスベルト部材である紙搬送ベ
ルト４１を用い、紙搬送ベルト４１上に直接基準画像パ
ターンを形成する場合、紙搬送ベルト４１上に付着して
いるトナーで記録紙等を汚してしまうので、紙搬送ベル
ト４１をクリーニングする必要がある。そこで、本実施
形態では、図１に示すように、紙搬送ベルト４１の表面
の基準画像を形成した部分が記録紙６と接触開始する位
置に到達するまでの間に、紙搬送ベルト４１表面をクリ
ーニングするクリーニング手段として、紙搬送ベルト４
１の表面に当接するクリーニングブレード５２等からな
るクリーニングユニット５１を設けている。

【００４１】以上、本実施形態に係る画像形成装置によ
れば、トナー制御部材３の加工誤差や組付けの誤差があ
ったり、装置を高温環境下で使用したりする場合でも、
画像の幅方向における画像濃度ムラを防止することがで
きる。しかも、上記画像の幅方向における画像濃度ムラ
の発生状況に応じた制御電圧のパルス幅の変更を自動的
に行うことができる。

【００４２】また、本実施形態に係る画像形成装置によ
れば、１個の画像濃度センサ５０で紙搬送ベルト４１上
に形成した基準画像の画像濃度を上記画像の幅方向の全
域にわたって検知することができるので、該画像幅方向
の全域にわたって複数のセンサを並べた場合に比して、
画像濃度センサの感度ばらつきによる測定誤差を防止で
きるとともに、低コスト化を図ることができる。

【００４３】また、本実施形態に係る画像形成装置によ
れば、上記紙搬送ベルト４１をクリーニングするクリー
ニングユニット５１を設けているので、上記基準画像の
トナーによる記録紙６の汚れを防止できる。

【００４４】〔実施形態２〕次に、本発明の第２の実施
形態について説明する。本実施形態に係る画像形成装置
の全体構成は上記図１等で示す第１の実施形態の画像形
成装置と同じであり、それらの説明は省略する。

【００４５】前述の図２に示すように、各画像形成部で
は現像ローラ１上のトナーＴの薄層からトナーが飛翔
し、トナー制御部材３の制御電圧が印加された制御電極
３２に隣接するトナー通過孔３１を通過し、記録紙６に
付着する。ここで、現像ローラ１からトナーを飛翔させ
ようとする力は、現像ローラ１の回転による遠心力と、
電圧が印加された制御電極３２及び対向電極としての対
向ローラ５３で形成されるる電界Ｅによる静電気力とに
なる。現像ローラ１の回転速度が一定のときは、トナー
を飛翔させようとする力は、トナーの帯電量ｑに対して
ｑＥとなる。このトナーを飛翔させようとする力が、ト
ナーと現像ローラ１との間の付着力及びトナー間の付着
力よりも大きくなったときに、トナーが飛翔する。現像
ローラ１上のトナーの帯電量は分布を持つが、付着力が
一定であれば、ある電界がトナー層に作用しているとき
に、ある値ｑoよりも大きな帯電量を持つトナーだけが
飛翔することになる。実際にはトナーの付着力も一定で
はなく分布を持つが、ある電界がトナー層に作用したと
きに、該トナーの帯電量の平均値が大きい方がトナーが
多く飛翔する。このため、温湿度等の環境の変化によっ
てトナーの帯電量の分布が変化したときに、トナーの飛
翔量も変化し、画像の濃度が変化してしまうことが問題
となる。

【００４６】そこで、本実施形態では、非画像形成時の
所定のタイミングに、基準画像パターンを紙搬送ベルト
４１上に形成し、画像濃度センサ５０で該基準画像の画
像濃度を検知する。この検知結果に基づいて、各トナー
通過孔を通過して飛翔するトナーの飛翔量の設定を、画
像幅全体にわたって一定の割合で変更するように制御し
ている。上記画像濃度センサ５０の出力値は予め決めら
れた基準値と比較され、その差に応じてトナー飛翔量の
設定を変更している。このトナー飛翔量の設定変更は、
例えば装置の電源ＯＮ時あるいは一定枚数のプリントが
終了した後に行い、一定の枚数のプリントを行っている
間は同じトナー飛翔量の設定値を用いるようにすればよ
い。温湿度の変化によるトナー帯電量の変化は画像幅方
向でほぼ一定であるので、トナー通過孔の全体にわたっ
て一定の割合でトナー飛翔量の設定変更を行う。

【００４７】前述の図４に示すように、ドット画像の径
は制御電圧のパルス幅に応じて変化する。このドット画
像の径の変化を利用して、画像濃度の階調を出すことが
できる。このように画像の階調性を出すために制御電圧
の印加時間であるパルス幅を変化させる画像処理を行う
が、この画像処理において、更に上記トナー帯電量変化
による画像濃度の変化に対する補正を加える。本実施形
態では、基準画像パターンを紙搬送ベルト４１上に形成
し、画像濃度センサ５０で該基準画像の画像濃度を検知
しているので、この検知結果に基づいて、制御電極に印
加する制御電圧のパルス幅を変化させる割合を求める。
そして、上記階調性を出すための画像処理におけるパル
ス幅に画像濃度変化の補正を加えて、実際に印加する制
御電圧のパルス幅を算出する。

【００４８】以上、本実施形態に係る画像形成装置によ
れば、温湿度等の環境変化によってトナーの帯電量が変
動し画像濃度が変動した場合でも、画像濃度を所定濃度
に補正することができる。また、階調性を出すための画
像処理の方法を用いてトナーの帯電量変化に対する補正
を行うことができるので、トナー飛翔量の設定変更のた
めの他の制御機構を必要としない。

【００４９】なお、上記トナー飛翔量の設定変更は、次
に示すように制御電圧の大きさや現像ローラ１の回転速
度を変化させることによって行うこともできる。図５
は、制御電極に印加する制御電圧の大きさＶｃを変化さ
せたときの記録紙６上の画像濃度の変化を示している。
制御電極３２と紙搬送ベルト４１の裏側に印加する電圧
による静電気力及び現像ローラ１の回転による遠心力
が、トナーと現像ローラ１との間の付着力やトナー間の
付着力よりも大きくなるとトナーが飛翔するが、制御電
圧Ｖｃを増加させると静電気力が大きくなっていくの
で、トナー飛翔量が増加し画像濃度も増加する。制御電
圧Ｖｃがある値以上になると、記録紙６上に１層以上の
トナー層が密に付着することになるので、画像濃度は飽
和する。

【００５０】このように制御電圧の大きさＶｃを変化さ
せると画像濃度が変化するので、これを用いてトナー帯
電量の変化による画像濃度の変化を補正することができ
る。実際には制御電圧のオンオフを制御するHigh Volta
ge ICに電圧を印加するパワーパックの出力電圧を制御
する。４色の画像形成部のそれぞれに別のパワーパック
を用いれば、４色別々に画像濃度を制御することもでき
る。階調性をよりきめ細やかに出すためには、制御電極
に印加する制御電圧のパルス幅の制御をすべて階調性を
だすための画像処理のために行うことが望ましい。パワ
ーパックの出力電圧を制御する機構が別に必要になる
が、本例の場合には、制御電圧のパルス幅の制御をすべ
て画像処理のために用いることができる。

【００５１】図６は、現像ローラ１の回転速度Ｖを変化
させたときの記録紙６上の画像濃度の変化を示してい
る。現像ローラ１の回転速度を増加させていくと、現像
ローラ１の表面に担持しているトナーに作用する遠心力
が増加するため、トナー飛翔量が増加し、画像濃度も増
加する。現像ローラ１の回転速度Ｖがある値以上になる
と、記録紙６上に１層以上のトナー層が密に付着するこ
とになるので、画像濃度は飽和する。

【００５２】このように現像ローラ１の回転速度Ｖを変
化させると画像濃度が変化するので、これを用いてトナ
ーの帯電量の変化による画像濃度の変化を補正すること
ができる。実際には現像ローラ１を駆動する図示しない
モータの駆動バイアス電圧を制御する。前述のように階
調性をよりきめ細やかに出すためには、制御電極に印加
する制御電圧のパルス幅の制御をすべて階調性を出すた
めの画像処理のために行うことが望ましい。現像ローラ
１のモータの駆動バイアス電圧を制御する機構が別に必
要になるが、本例の場合においても、制御電圧のパルス
幅の制御をすべて画像処理のために用いることができ
る。

【００５３】なお、上記各実施形態では、画像形成部を
４組備えたフルカラー用の画像形成装置について説明し
たが、本発明は画像形成部の個数に限定されることなく
適用でき、例えば画像形成部を１組しか備えていない画
像形成装置にも適用できるものである。

【００５４】また、上記各実施形態では、トナー制御部
材３などからなる画像形成部４０を固定配置し、紙搬送
ベルト４１で搬送される記録紙６に画像を形成するよう
に構成した画像形成装置について説明したが、本発明
は、静止した記録紙６に対して画像形成部を移動させて
該記録紙６上に画像を形成するように構成した画像形成
装置にも適用できるものである。

【００５５】また、上記各実施形態では、現像ローラ１
と対向ローラ５３との間を移動する紙搬送ベルト４１で
搬送される記録紙６に画像を形成する画像形成装置につ
いて説明したが、本発明は、現像ローラ１と対向ローラ
５３との間を移動する中間転写体、対向電極機能を備え
た中間転写体、対向電極機能を備えた記録媒体等に画像
を形成する場合にも適用できるものである。

【００５６】また、上記各実施形態では、紙搬送ベルト
４１上に基準画像を形成しているが、本発明は、紙搬送
ベルト４１で搬送される記録紙６に基準画像を形成する
ものにも適用できるものである。また、上記実施形態で
は、制御電圧の印加条件としてパルス幅を補正している
が、本発明は、制御電圧の絶対値等の他のパラメータを
補正するものにも適用できるものである。

【００５７】また、上記各実施形態では、紙搬送ベルト
４１上に形成した基準画像の画像濃度を検知し、その検
知結果に基づいて上記制御電圧の印加条件を自動的に制
御しているが、本発明は、オペレータが記録紙６上に形
成した画像を目視し、その目視結果に基づいて操作パネ
ルやディップスイッチ等から上記制御電圧の印加条件の
設定変更を行うように構成した画像形成装置にも適用で
きるものである。

【００５８】

【発明の効果】請求項１乃至１０の発明によれば、環境
変化などによって画像濃度が変動した場合でも、該画像
濃度を所定濃度に補正することができるという効果があ
る。

【００５９】特に、請求項２の発明によれば、記録媒体
の相対移動方向と交差する交差方向における画像濃度ム
ラを防止することができるという効果がある。

【００６０】また特に、請求項３の発明によれば、画像
濃度の変動の発生状況に応じたトナー飛翔量の設定変更
を自動的に行うことができるという効果がある。

【００６１】また特に、請求項４の発明によれば、上記
交差方向における画像濃度ムラの発生状況に応じた制御
電圧の印加条件の変更を自動的に行うことができるとい
う効果がある。

【００６２】また特に、請求項５の発明によれば、一つ
の可動検知素子で搬送部材あるいは記録媒体上の基準画
像の画像濃度を上記交差方向の全域にわたって検知する
ことができるので、該交差方向の全域にわたって複数の
検知素子を並べた場合に比して、検知素子の感度ばらつ
きによる測定誤差を防止できるとともに、低コスト化を
図ることができるという効果がある。

【００６３】また特に、請求項６の発明によれば、温湿
度等の環境変化によってトナーの帯電量が変動し画像濃
度が変動した場合でも、画像濃度を所定濃度に補正する
ことができるという効果がある。

【００６４】また特に、請求項７の発明によれば、上記
搬送部材としてのエンドレスベルト部材の表面に上記基
準画像を形成する場合でも、該基準画像のトナーによる
記録媒体の汚れを防止できるという効果がある。

【００６５】また特に、請求項８の発明によれば、画像
の階調性の出すために通常用いられる制御電圧の印加時
間とは別に画像濃度を変化させる他の制御機構を設ける
ことなく、画像濃度の補正を行うことができるという効
果がある。

【００６６】また特に、請求項９及び１０の発明によれ
ば、画像の階調性をよりきめ細かく出すことができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構
成を示す正面図。

【図２】同画像形成装置の画像形成部の拡大模式図。

【図３】現像ローラ１とトナー制御部材３との間隙Ｌｋ
の変化量に対する画像濃度の変化を測定した結果を示す
グラフ。

【図４】制御電極に印加する制御電圧のパルス幅に対す
るドット画像の形状の変化を示す説明図。

【図５】制御電極に印加する制御電圧の大きさＶｃと記
録紙６上の画像濃度との関係を示すグラフ。

【図６】現像ローラ１の回転速度Ｖと記録紙６上の画像
濃度との関係を示すグラフ。

【符号の説明】

１ 現像ローラ ２ 対向電極 ３ トナー制御部材 ３１ トナー飛翔孔 ３２ 制御電極 ４０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ） 各色の画像形成部 ４１ 紙搬送ベルト ４２ 給紙カセット ４４ａ，４４ｂ 紙搬送ベルトの支持ローラ ４５ トナーホッパ ４６ 補給ローラ ５０ 画像濃度センサ ５１ クリーニングユニット ５２ クリーニングブレード ５３ 対向ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ペール クロッカル スウェーデン ブヨルランダ ストランド 97 ピーオーボックス3178 エス−423 61 トルスランダ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トナーを担持するトナー担持体と、該トナ
   ー担持体と対向する対向電極と、該トナー担持体と対向
   電極との間に配設され複数のトナー通過孔および各トナ
   ー通過孔のトナー通過を制御する複数の制御電極を有す
   るトナー飛翔制御部材とを用いて、該トナー飛翔制御部
   材に対して相対移動する該対向電極又は該対向電極上の
   記録媒体若しくは中間転写体に画像を形成する画像形成
   部を構成し、画像信号に応じて各制御電極に制御電圧を
   印加する電源を備えた画像形成装置において、 画像濃度の変動に応じて、各トナー通過孔を通過するト
   ナー飛翔量の設定を変更する制御手段を設けたことを特
   徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】上記複数のトナー通過孔及び制御電極を上
   記相対移動の方向と交差する交差方向に並べた請求項１
   の画像形成装置であって、 上記電源を、各制御電極への制御電圧の印加条件の設定
   を互いに独立して変更可能に構成し、 上記交差方向の画像濃度の変動に応じて、該電源による
   各制御電極への制御電圧の印加条件の設定を変更するこ
   とを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】請求項１の画像形成装置において、 画像濃度の変動を検知する画像濃度検知手段を設け、 該画像濃度検知手段の検知結果に基づいて、各トナー通
   過孔を通過するトナー飛翔量の設定を変更することを特
   徴とする画像形成装置。
4. 【請求項４】上記記録媒体を一方向に搬送する搬送部材
   を備え、上記複数のトナー通過孔及び制御電極を上記記
   録媒体の移動方向と交差する交差方向に並べた請求項３
   の画像形成装置であって、 上記画像濃度検知手段を、該搬送部材あるいは該搬送部
   材で搬送される記録媒体の表面に形成された画像の画像
   濃度を検知するように構成し、 該搬送部材あるいは該記録媒体に、該交差方向に延在す
   る基準画像を形成し、該基準画像の画像濃度を該画像濃
   度検知手段で検知し、該画像濃度検知手段の検知結果に
   基づいて各制御電極に印加する制御電圧の印加条件を変
   更することを特徴とする画像形成装置。
5. 【請求項５】請求項４の画像形成装置において、 上記画像濃度検知手段を、上記基準画像の上記交差方向
   の一部分の画像濃度を検知する可動検知素子と、該可動
   検知素子を該交差方向に移動させる駆動機構とを用いて
   構成したことを特徴とする画像形成装置。
6. 【請求項６】請求項３の画像形成装置において、 上記画像濃度検知手段の検知結果に基づいて、上記複数
   のトナー通過孔を通過するトナー飛翔量の設定を全トナ
   ー通過孔について一定の割合で変更することを特徴とす
   る画像形成装置。
7. 【請求項７】上記搬送部材としてエンドレスベルト部材
   を用い、該ベルト部材の表面に上記基準画像を形成する
   請求項３の画像形成装置であって、 該ベルト部材表面の上記基準画像を形成した部分が上記
   記録媒体と接触開始する位置に到達するまでの間に、該
   ベルト部材表面をクリーニングするクリーニング手段を
   設けたことを特徴とする画像形成装置。
8. 【請求項８】請求項１、２又は４の画像形成装置におい
   て、 上記制御電極に印加する制御電圧の印加時間を変えるこ
   とにより、上記トナー通過孔を通過するトナー飛翔量の
   設定を変更することを特徴とする画像形成装置。
9. 【請求項９】請求項１、２又は４の画像形成装置におい
   て、 上記制御電極に印加する制御電圧の大きさを変えること
   により、上記トナー通過孔を通過するトナー飛翔量の設
   定を変更することを特徴とする画像形成装置。
10. 【請求項１０】上記トナー担持体として、表面にトナー
    を担持するローラ部材を用いた請求項１の画像形成装置
    であって、 該トナー担持体の回転速度を変えることにより、上記ト
    ナー通過孔を通過するトナー飛翔量の設定を変更するこ
    とを特徴とする画像形成装置。