JPH11338217A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 環境変動に対して最適な現像バイアス電圧を
決定する。 【解決手段】 ４個の現像器４ａ〜４ｄを有する画像形
成装置において、各現像器は印字枚数（経時劣化）に伴
って最適な現像を行なうための現像バイアス電圧が変化
する。各現像器４ａ−４ｄごとに記憶手段４ｅ〜４ｈを
設け、現像器ごとの総印字枚数を記憶する。総印字枚数
に応じて、濃度測定用トナー像（パッチ画像）を形成す
る際のサンプリング現像バイアスを決定し、また、パッ
チ画像の形成個数を必要最小限とする。無駄なパッチ画
像を形成することによるトナーの浪費をなくし、また、
現像器を交換するごとに総印字枚数をユーザがクリアす
る必要がなく、最適な現像バイアス電圧を決定すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数色のトナーを
使用して画像を形成する複写機、レーザービームプリン
タ等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、カラーの複写機、レーザービーム
プリンタ等の画像形成装置において、画像形成時におけ
る画像の状況を判断するため、感光ドラム上や中間転写
体上に各色濃度検知用のトナー画像（以下「パッチ画
像」という）を試験的に形成し、その濃度を自動的に検
知し、この検知結果を露光量、現像バイアス等の画像形
成条件にフィードバックし、本来のカラー画像を形成す
べく濃度制御を行い、安定した画像を得るようにしてい
る。

【０００３】この濃度制御の１つの方法として、その当
時の環境で所望の濃度を得るために現像バイアスを最適
化する制御がある。通常、現像バイアスと濃度との関係
は図７に示すようになっているが、この曲線は印字枚数
（画像形成枚数）、温度、湿度などの環境変化の影響を
受けやすく刻々と変化する。そのため、適当な印字枚数
間隔をおいて、数点のパッチ画像を、現像バイアスを変
更しながら形成し、そのパッチ画像の濃度を測定して所
望の濃度が得られる現像バイアスを推定する。

【０００４】図４は、中間転写体の表面展開図を示すも
のであり、使用されるパッチ画像の代表的なパターンを
示すものである。同図中のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは、この順
に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを示し、ま
た、１ｓｔは１個目、２ｎｄは２個目を示す。同図に示
すように、画像書き出し位置から中間転写体の周方向
（矢印Ａ方向）に沿って順次に多数のパッチ画像を形成
するのである。従来、このときのパッチ画像の形成個数
や、形成条件は一定であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、環境変
動に対して、微妙に濃度が変化してしまうトナーを使用
した場合、上述のように、最適な現像バイアスを決定す
る制御を行なったときでも、サンプルとして形成する数
点のパッチ画像の現像バイアス（以下「サンプリング現
像バイアス」という。）の範囲外に、最適現像バイアス
が存在する可能性が出てくる。この場合、パッチ画像の
個数を増やして、サンプル現像バイアスの取りうる範囲
を広げればこの問題は解決されるが、それはトナーの消
費量を増やすことになり経済的ではない。

【０００６】この問題の解決方法として、画像形成装置
本体のメモリに不揮発性のＲＡＭを装備して総印字枚数
を書き込み、その印字枚数を参照して随時サンプリング
現像バイアスを変更するという方法がある。しかし、環
境変動に関する濃度変化の一つの側面として、現像器の
経時劣化によるものが存在する。現像器の交換が行われ
た場合、画像形成装置本体はそれを検知する手段を持た
ないので、ユーザが外部から操作して総印字枚数をクリ
アする必要が生じ、ユーザに負担を強いる結果となる。

【０００７】そこで、本発明は、パッチ画像の個数を増
やすことなく、したがって、トナーの消費量を増やすこ
となく、また、ユーザが現像器の交換時に総印字枚数を
クリアすることなく、最適な現像バイアス電圧を決定す
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
るものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの請求項１に係る発明は、像担持体上に静電潜像を形
成する潜像形成手段と、色の異なるトナーをそれぞれ収
納した複数の現像器を有し前記静電潜像を現像する現像
手段とを備えた画像形成装置において、前記それぞれの
現像器内に配設されて各現像器ごとの総画像形成枚数を
記憶する記憶装置と、これら現像器によって形成された
複数の濃度測定用トナー像の濃度を検知する濃度検知手
段と、該濃度検知手段の検知結果に基づいて画像形成条
件を制御する制御手段とを備え、前記各現像器ごとに記
憶された総画像形成枚数に応じて、前記濃度測定用トナ
ー像を形成するためのサンプリング現像バイアスの値及
び前記濃度測定用トナー像の形成個数を決定する、こと
を特徴とする。

【０００９】請求項２に係る発明は、請求項１の画像形
成装置において、前記濃度測定用トナー像を像担持体上
に形成する、ことを特徴とする。

【００１０】請求項３に係る発明は、請求項１の画像形
成装置において、前記濃度測定用トナー像を中間転写体
上に形成する、ことを特徴とする。

【００１１】請求項４に係る発明は、請求項１、２、又
は３の画像形成装置において、前記潜像形成手段として
半導体レーザーを使用する、ことを特徴とする。

【００１２】請求項５に係る発明は、請求項１、２、又
は３の画像形成装置において、前記潜像形成手段として
ＬＥＤを使用する、ことを特徴とする。

【００１３】請求項６に係る発明は、請求項１、２、
３、４、又は５の画像形成装置において、前記濃度検知
手段が、発光部及び受光部を有する光学センサである、
ことを特徴とする。

【００１４】請求項７に係る発明は、請求項１、２、
３、４、５、又は６の画像形成装置において、前記色の
異なるトナーが、イエロー、マゼンタ、シアンのトナー
である、ことを特徴とする。

【００１５】〔作用〕上述構成の画像形成装置による
と、各現像器ごとに記憶手段を有しているので、例え
ば、使用途中で現像器が交換されたとしても、記憶装置
に記憶されている画像形成枚数を読み込むことにより、
現像器ごとの正確な画像形成を常に把握することができ
る。したがって、現像バイアス電圧の最適化制御に際
し、上述の現像器ごとの画像形成枚数に基づいて、適宜
適切なサンプリング現像バイアスを選択することでよ
り、高精度な制御が可能となり、かつ、濃度測定用トナ
ー像の形成個数も常に必要最小限だけですむので、トナ
ーの無駄な消費を防止することが可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。

【００１７】〈実施の形態１〉以下添付図面に基づいて
従来の技術を説明する。図６は多色（４色フルカラー）
の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。同図
を参照して、概略構成及び動作を説明する。

【００１８】同図に示す画像形成装置は、画像形成装置
本体２０内に、像担持体としてドラム型の電子写真感光
体（以下「感光ドラム」という。）１を備えている。感
光ドラム１の周囲には、その回転方向（矢印Ｒ１方向）
に沿ってほぼ順に、帯電器２、露光装置（潜像形成手
段）３、現像装置（現像手段）４、中間転写体５、クリ
ーニング装置６等が配設されている。また、中間転写体
５の周囲には、その回転方向（矢印Ｒ５方向）に沿って
ほぼ順に、濃度検知センサ（濃度検知手段）７、転写帯
電器８、分離帯電器９、中間転写体クリーナ１０が配設
されている。さらに、中間転写体５の下方には、転写材
（主に、紙）Ｐの搬送方向についての上流側からほぼ順
に、給紙カセット１１、給紙ローラ１２、搬送ベルト１
３、定着装置１４、排出トレイ１５等が配設されてい
る。

【００１９】感光ドラム１は、導電性のドラム基体（不
図示）の表面に例えばＯＰＣ（有機光半導体）等の感光
層を設けて構成されたものであり、駆動手段（不図示）
によって矢印Ｒ１方向に所定の周速度（プロセススピー
ド）で回転駆動される。

【００２０】帯電器２は、感光ドラム１表面に対向配置
されており、帯電バイアス印加電源（不図示）によって
帯電バイアスが印加され、これにより、感光ドラム１表
面を所定の極性、所定の電位に均一に帯電する。

【００２１】露光装置３は、感光ドラム１の上方に配置
されており、レーザーダイオード（半導体レーザー）３
ａ、モータ３ｂ、多面鏡３ｃ、レンズ３、ｄ、及び折り
返しミラー３ｅを有する。前述のレーザダイオード１２
にイエロー（Ｙ）の画像情報に応じた信号が入力される
と、レーザー光が発振される。このレーザー光は、モー
タ３ｂによって高速回転された多面鏡３ｃによって反射
され、レンズ３ｄ、折り返しミラー３ｅを経由して感光
ドラム１表面に照射される。感光ドラム１表面は、レー
ザー光の照射部分の帯電電荷が除去され、イエローの画
像情報に対応した静電潜像が形成される。なお、露光装
置３としては、上述のものに代えて、ＬＥＤ（発光ダイ
オード）を使用することもできる。

【００２２】感光ドラム１上に形成されたイエローの静
電潜像は、現像装置４によって現像される。現像装置４
は、矢印Ｒ４方向に回転可能なロータリ４Ａと、これに
搭載された４個の現像器、すなわち、イエロー、マゼン
タ、シアン、ブラックのトナーをそれぞれ収納した現像
器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄとを備えている。現像装置４
は、ロータリ４Ａの回転によって現像に供される現像器
が感光ドラム１表面に対向する現像位置に配置され、感
光ドラム１上の静電潜像にトナーを付着させてトナー像
として現像する。上述のイエローの静電潜像は、ロータ
リ４Ａの回転によって現像位置に配置されたイエローの
現像器４ａによって現像される。

【００２３】上述の感光ドラム１上のイエローのトナー
像は、一次転写手段（不図示）によって中間転写体５上
に転写される。図６に示す中間転写体５は、ドラム状の
中間転写ドラムであり、感光ドラム１に接触配置されて
転写ニップ部Ｔを構成している。中間転写体５は、駆動
手段（不図示）によって矢印Ｒ５方向に回転駆動されて
おり、転写手段（不図示）によって感光ドラム１上のト
ナー像が表面に一次転写される。なお、中間転写体５と
しては、同図に示す中間転写ドラムに代えて、中間転写
ベルトを使用することもできる。

【００２４】トナー像の一次転写後に中間転写体５に転
写されないで感光ドラム１表面に残ったトナー（一次転
写残トナー）は、クリーニング装置６によって除去され
る。

【００２５】以上の一連の画像形成プロセス、すなわ
ち、帯電、露光、現像、一次転写、クリーニングの各プ
ロセスを残りの３色（マゼンタ、シアン、ブラック）に
ついても順次に行なうことで、中間転写体５表面に、４
色のトナー像が順次に重ねられてフルカラー画像が形成
される。

【００２６】フルカラー画像は、転写帯電器８によって
紙等の転写材Ｐに転写される。転写材Ｐは、給紙カセッ
ト１１に収納されており、給紙カセット１２によって、
中間転写体５と転写帯電器８との間に供給される。中間
転写体５上のフルカラー画像は、転写バイアス印加電源
（不図示）によって転写帯電器８に転写バイアスを印加
することにより、上述の供給された転写材Ｐ表面に一括
して二次転写される。フルカラー画像が転写された転写
材Ｐは、分離帯電器９によって中間転写体５表面から分
離され、搬送ベルト１３によって定着装置１４に搬送さ
れ、ここで加熱、加圧されて表面にフルカラー画像が定
着され、その後、排紙トレイ１５上に排出される。

【００２７】一方、フルカラー画像転写後の中間転写体
５は、転写材Ｐに転写されないで表面に残ったトナー
（二次転写残トナー）が中間転写体クリーナ１０によっ
て除去され、次の転写に供される。

【００２８】ところで、上述した画像形成装置は、使用
する環境、プリント枚数（画像形成枚数）等の諸条件に
よって画像濃度が変動すると、本来の正しい色調が得ら
れなくなってしまう。

【００２９】そこで、従来、画像形成時における画像の
状況を判断するため、感光ドラム上や中間転写体上に各
色濃度検知用のトナー画像（以下「パッチ画像」とい
う）を試験的に形成し、その濃度を自動的に検知し、こ
の検知結果を露光量、現像バイアス等の画像形成条件に
フィードバックし、本来のカラー画像を形成すべく濃度
制御を行い、安定した画像を得るようにしている。

【００３０】この濃度制御の作用の１つに、その当時の
環境で所望の濃度を得るために現像バイアスを最適化す
る制御がある。通常、現像バイアスと濃度との関係は図
７に示すようになっているが、この曲線は印字枚数、温
度、湿度などの環境変化の影響を受けやすく刻々と変化
する。そのため、適当な印字枚数間隔をおいて、数点の
パッチ画像を、現像バイアスを変更しながら作成し、そ
のパッチ画像の濃度を測定して所望の濃度が得られる現
像バイアスを推定する。

【００３１】図４に、このときに使用されるパッチ画像
の代表的なパターンを示す。同図中のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ
は、この順にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを
示し、また、１ｓｔは１個目、２ｎｄは２個目を示す。
同図に示すように、画像書き出し位置から中間転写体の
周方向（矢印Ａ方向）に沿って順次に多数のパッチ画像
を形成するのである。このときのパッチ画像の形成個数
や、形成条件は一定であった。

【００３２】ところが、環境変動に対して、厳しく濃度
が変化してしまうトナーを使用した場合、前記の最適な
現像バイアスを決定する制御を行っても、サンプルとし
て形成する数点のパッチ画像の現像バイアス（サンプリ
ング現像バイアス）の範囲外に、最適現像バイアスが存
在する可能性が出てくる。この場合、パッチ画像の個数
を増やして、サンプル現像バイアスの取りうる範囲を広
げればこの問題は解決されるが、それはトナーの消費量
を増やすことになり経済的ではない。

【００３３】この問題の解決方法として、本体のメモリ
に不揮発性のＲＡＭ（不図示）を装備して総印字枚数を
書き込みその印字枚数を参照して随時サンプリング変更
バイアスを変更するという方法がある。しかし、環境変
動に関する濃度変化の一つの側面として、現像器の経時
劣化によるものが存在する。現像器の交換が行われた場
合、画像形成装置本体はそれを検知する手段を持たない
ので、ユーザが外部から操作して総印字枚数をクリアす
る必要が生じ、ユーザに負担を強いる結果となる。

【００３４】そこで、本発明においては、パッチ画像の
個数を増やすことなく、したがって、トナーの消費量を
増やすことなく、また、ユーザが総印字枚数をクリアす
ることなく、最適な現像バイアスを決定するための手段
として、現像装置４に不揮発性のメモリを搭載するよう
にした。以下の詳述する。

【００３５】図５は、本発明の一実施の形態を示す画像
形成装置のブロックである。同図において画像形成装置
本体２０内には、図６を参照して前述したように、感光
ドラム１、現像装置４、中間転写体５、濃度測定手段で
ある濃度検知センサ（光学センサ）７、さらにこれらを
制御するＣＰＵ部（制御手段）２１、外部装置のホスト
コンピュータ２３からの通信を受けてＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ
の４色について８ビットの濃度情報を持つ入力データ
（以下「ビデオデータ」という。）を転送するととも
に、ＣＰＵ部２１からの信号を受けてホストコンピュー
タ２３にプリンタ状況などを通信する等の通信制御を行
うコントローラ２２を備えている。なお、ホストコンピ
ュータ２３に対する入力はユーザがデータ入力手段２４
を介して行なう。

【００３６】図３において中間転写体５上に形成された
パッチ画像１０５に濃度検知センサ７の発光部７ａから
パッチ画像ＰＡ、ＰＢに向けて光を照射し、その反射光
を同じく受光部７ｂで測定する。そして、発光部７ａか
ら発した光の光量と、受光部７ｂで測定した光の光量と
の値をＣＰＵ部２１に取り込んで濃度演算を行ない、そ
の演算結果に基づいて、現像バイアス電圧の制御を行
う。

【００３７】本実施の形態では、濃度検知は以下のよう
に行われる。図１にそのシーケンスを示す。まず、現像
装置４の各現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに記憶手段と
しての不揮発性メモリ４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈを搭載す
る。これら不揮発性メモリには、各現像器４ａ、４ｂ、
４ｃ、４ｄごとに印字枚数（画像形成枚数）を記憶させ
る。各現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄはそれぞれ個別に
交換可能となっており、交換直後の新規の現像器４ａ、
４ｂ、４ｃ、４ｄでは、印字枚数が０となっており、印
字に使用されるごとに不揮発性メモリには「１」が加算
される。例えば、４色フルカラーの印字が行なわれた場
合には、４個の現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのすべて
のものに「１」が加算される。また、黒（ブラック）の
みの印字が行なわれた場合は、ブラックの現像器４ｄの
みが「１」加算され、他の３個の現像器４ａ、４ｂ、４
ｃは加算されない。

【００３８】印字に際し、各現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、
４ｄの印字枚数を、ＣＰＵ部２１によって読み取る（Ｓ
１）。目標濃度を設定し（Ｓ２）、目標現像バイアスを
決定する（Ｓ３）。上述の読み取り結果を参照してサン
プリング現像バイアスを以下のようにして決定する。図
８に、ビデオデータが入力されたときの印字枚数と濃度
との関係の一例を示す。なお、この関係は、現像器の構
成や材質などによって変動するものである。この関係を
あらかじめ測定しておき、画像形成装置本体側で記憶し
ておく。さらに、図７に示した現像バイアスと濃度との
関係を画像形成装置本体側に記憶させておく。すると、
印字枚数とそのときに適した現像バイアスが１対１の関
係になり、現像器４ａ、４ｂ、４ｄ、４ｃの経時変化に
よる影響は受けなくなる。あとは、現像器４ａ、４ｂ、
４ｃ、４ｄの個体差の問題となり、その選択された現像
バイアスの周辺にサンプリング現像バイアスを設定する
（Ｓ４）。図７では、サンプリング現像バイアスとし
て、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄを設定しており、これらに
よってパッチ画像を形成する。このように、少ないパッ
チ画像で、すなわち、トナーを無駄に消費することな
く、高精度な濃度制御を行うことができる。

【００３９】その後、新しく設定されたサンプリング現
像バイアスを使用して、以前に述べたように濃度検知処
理を実行し（Ｓ５）、終了する。

【００４０】〈実施の形態２〉図２に、本実施の形態の
シーケンスを示す。

【００４１】まず、各現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに
搭載されている不揮発性メモリより印字枚数を読み出す
（Ｓ１１）。印字枚数が増加するに伴って現像器４ａ、
４ｂ、４ｃ、４ｄの経時劣化は進行し、異なる現像器４
ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ間での同一条件で印字した際の濃
度の差が大きくなってくる。現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、
４ｄが使用開始直後ならば、パッチ画像数が少なくて
も、そのサンプリング現像バイアスの範囲内に最適現像
バイアスが存在するが（Ｓ１３）、経時劣化が進み現像
器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄごとに特性がばらついてくる
とサンプリング現像バイアスの範囲を逸脱するおそれが
ある。

【００４２】そこで、印字枚数にしきい値を設けて（Ｓ
１２）、このしきい値以上に印字枚数が増加した場合に
は、パッチ画像数を増加することによりサンプリング現
像バイアスの取りうる値を広げてその範囲を逸脱しない
ように予防する（Ｓ１４）。その後、設定されたパッチ
画像数で濃度検知処理を実行する（Ｓ２０５）。

【００４３】このような構成をとることにより、現像器
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの使用開始直後には少ないパッ
チ画像数でトナー使用量を抑えることが可能となり、印
字枚数が増加して安定性が悪化したときはパッチ画像数
を増加して安定な濃度制御を行うことが可能となる。

【００４４】もちろん図２において、しきい値を複数設
定して、より細かくパッチ画像数の制御を行うことは可
能である。本実施の形態は、このことを何ら制限するも
のではない。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
パッチ画像の個数を増やすことなく、したがって、トナ
ーの消費量を増やすことなく、また、ユーザが現像器の
交換時に総印字枚数をクリアすることなく、現像器の経
時劣化に応じて最適な現像バイアス電圧を決定すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１において、サンプリング現像バイ
アスを決定するためのシーケンスを示す図。

【図２】実施の形態２において、サンプリング現像バイ
アスを決定するためのシーケンスを示す図。

【図３】濃度検知センサの構成を示す図。

【図４】中間転写体の周方向に沿って多数のパッチ画像
を形成したようすを示す図。

【図５】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示すブ
ロック図。

【図６】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す縦
断面図。

【図７】現像バイアスと濃度との関係を示す図。

【図８】印字枚数（現像器の経時変化）と濃度との関係
を示す図。

【符号の説明】

１ 像担持体（感光ドラム） ２ 帯電器 ３ 潜像形成手段（露光装置） ３ａ 半導体レーザー（レーザーダイオード） ４ 現像手段（現像装置） ４Ａ ロータリ ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ現像器 ４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ記憶手段（不揮発性メモリ） ５ 中間転写体 ６ クリーニング装置 ７ 濃度検知手段（濃度検知センサ、光学セン
サ） ７ａ 発光部 ７ｂ 受光部 Ｐ 転写材 ＰＡ 濃度検知用トナー像（パッチ画像） ＰＢ 濃度検知用トナー像（パッチ画像）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体上に静電潜像を形成する潜像形
   成手段と、色の異なるトナーをそれぞれ収納した複数の
   現像器を有し前記静電潜像を現像する現像手段とを備え
   た画像形成装置において、 前記それぞれの現像器内に配設されて各現像器ごとの総
   画像形成枚数を記憶する記憶手段と、 これら現像器によって形成された複数の濃度測定用トナ
   ー像の濃度を検知する濃度検知手段と、 該濃度検知手段の検知結果に基づいて現像バイアス電圧
   を制御する制御手段とを備え、 前記各現像器ごとに記憶された総画像形成枚数に応じ
   て、前記濃度測定用トナー像を形成するためのサンプリ
   ング現像バイアスの値及び前記濃度測定用トナー像の形
   成個数を決定する、 ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記濃度測定用トナー像を像担持体上に
   形成する、 ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記濃度測定用トナー像を中間転写体上
   に形成する、 ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記潜像形成手段として半導体レーザー
   を使用する、 ことを特徴とする請求項１、２、又は３に記載の画像形
   成装置。
5. 【請求項５】 前記潜像形成手段としてＬＥＤを使用す
   る、 ことを特徴とする請求項１、２、又は３に記載の画像形
   成装置。
6. 【請求項６】 前記濃度検知手段が、発光部及び受光部
   を有する光学センサである、 ことを特徴とする請求項１、２、３、４、又は５に記載
   の画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記色の異なるトナーが、イエロー、マ
   ゼンタ、シアンのトナーである、 ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、又は６に
   記載の画像形成装置。