JP4056216B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置において２成分現像剤を用いる現像装置を有する画像形成装置に関し、特に、作像条件制御における感光体表面電位制御とトナー濃度制御を同時に実行する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置において、出力画像の画質を安定させるために、現像装置内における２成分現像剤のトナー濃度制御や感光体表面電位制御などの作像条件制御が一般的に行われている。この作像条件制御は、スイッチを入れた直後のウオームアップ期間中に行われるが、この制御動作に時間がかかりすぎるという問題点が指摘されている。
【０００３】
上記作像条件制御におけるトナー濃度制御方法の従来技術として、トナー濃度検出手段と、光学的検出手段の検出結果により、トナー濃度を制御する方法が知られている。
このトナー濃度制御方法は、感光体上の非画像領域にトナー付着量検出用のパターン潜像を形成し、このパターン潜像を現像することによって得られる画像のトナー付着濃度を光学的検出手段である光反射型フォトセンサ（以下、Ｐセンサという。）によって検出する。Ｐセンサの出力値のうち、像担持体上のトナー付着パターン（以下、Ｐセンサパターンという。）に対するＰセンサの出力をＶｓｐ、感光体上のトナー非付着部に対する光反射型フォトセンサの出力値をＶｓｇとすると、Ｖｓｐ/ Ｖｓｇの値から、トナー濃度制御基準値Ｖｒｅｆを設定する。
画像形成装置は、設定したトナー濃度制御基準値Ｖｒｅｆと、トナー濃度検出手段であるトナー濃度検知センサの出力Ｖｔの値の比較を行い、現像剤中のトナー濃度の制御を行う。
すなわち、Ｖｔ＞Ｖｒｅｆの場合、トナー濃度が低いと判断され、トナー補給を行い、Ｖｔ＜Ｖｒｅｆの場合は、トナー濃度が高いと判断され、トナー補給を停止し、トナー濃度センサの出力Ｖｔが目標値になるよう制御する。
【０００４】
トナー濃度が高いと判断される場合として、画像形成装置が長時間放置されて使用されない場合がある。攪拌により摩擦帯電していたトナーは、放置されていると徐々に放電していくためトナーの帯電量が低下することがある。この結果、放置前にトナー帯電量とのバランスで一定のトナー付着量に制御されていたトナー濃度は、放置後のトナー帯電量の低下によってバランスが崩れ、感光体へのトナー付着量は過剰となる。そのため、階調性や地肌汚れの悪い画像品質となってしまう。
このような不具合の防止策として、長時間放置後に現像剤を攪拌させてトナー帯電量を高めたり、必要に応じてトナーを強制的に消費させることなどが挙げられる。
【０００５】
一方、感光体の経時的な感度劣化や複写機本体の使用環境による感度変化等によって一定の帯電、露光、現像等の作像条件では画像が安定しないため、上記作像条件制御において感光体表面電位制御を行うことが一般的である。
この感光体表面電位制御は、感光体からなる像担持体上に感光体表面電位制御用のパターン潜像を露光部と未露光部に作像する。それぞれのパターン潜像部の電位である明部電位、暗部電位が目標値になるように、感光体の帯電手段である帯電チャージャおよび露光手段である露光ランプの出力を調整し、感光体表面の電位を制御することで画質の安定化を図っている。
【０００６】
図２は、感光体上のＰセンサパターンの単位面積当たりのトナー付着量と、トナー濃度検知センサの出力との関係を示している。ＰセンサパターンにおけるＰセンサ出力Ｖｓｐはトナー付着量に応じて変化する。トナー付着量が多い場合には、感光体からの反射光量が低下し、Ｖｓｐは低くなる。感光体地肌部のＰセンサ出力Ｖｓｇと基準画像のＰセンサ出力Ｖｓｐの出力比Ｖｓｐ／Ｖｓｇに応じて、現像器に設置されたトナー濃度センサの制御基準値Ｖｒｅｆを決定する。
【０００７】
トナー濃度センサは、常時トナー濃度（実際には現像剤の透磁率）を検出しており、トナー濃度が低下すると、トナー濃度センサ出力Ｖｔが上昇し、Ｖｔ＞Ｖｒｅｆとなった場合にトナー補給信号を発信する。そして、トナー補給信号を受けた本体ＣＰＵからトナー補給部への信号に応じてトナー補給動作が行われる。すなわち、トナー濃度の制御レベルは、トナー濃度制御基準値Ｖｒｅｆによって決められるため、現像能力が低くて画像濃度が低くなってしまう場合には、Ｖｒｅｆを低めに設定して、トナー補給動作を頻繁に行うようにする。また、現像能力が高い場合には、Ｖｒｅｆを高めに設定して、トナー補給動作が実行されにくいようにすることなどが行われている。
【０００８】
図４は、現像器内に充填された現像剤中のトナー帯電量の時間変化を示す図である。
この図から分かるように、現像剤中のトナー帯電量は、放置によって低下する傾向にある。そのため、安定したトナー濃度制御を行うためには、その時のトナー帯電量に適したトナー濃度になるようトナー強制消費動作などのトナー濃度制御動作を本体立ち上げ時の極力早い段階で行う必要がある。
【０００９】
したがって、上記作像条件制御の実行タイミングは、複写機の操作に影響がない時期が適しており、一般的に、本体電源投入直後のウォームアップ中に行われることが多い。本体のウォームアップタイムが短く設定されていれば、それにあわせて短時間で作像条件の調整動作を完了させる必要がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来技術では、作像条件制御における、感光体表面電位制御とトナー濃度制御は、従来はこの順番に実行される。感光体表面電位が目標値に調整されるまでには複数回のパターン作像を要するので感光体表面電位制御とトナー濃度制御制御がそれぞれ順に繰り返されて、結果として作像条件制御動作全体に要する時間に大きく影響している。したがって、上記の従来技術は、感光体周りの作像条件の調整動作が完了するまでに、時間がかかりすぎるという上記問題点を解決するものではない。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、感光体表面電位制御と、トナー濃度制御とを同時に行い、短時間で画像形成前の作像条件調整動作を完了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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１に記載の画像形成装置の発明は、感光体上にトナー付着量検出用のパターン潜像を作像し、該潜像を現像して得られる画像のトナー付着量を光学式検出手段により検出し、前記光学式検出手段による検出結果に応じて２成分の現像剤中のトナー濃度を制御する基準値を設定し、前記現像剤中のトナー濃度を透磁率センサで検出するトナー濃度検出手段の検出値と前記基準値の比較に基づき、トナー濃度検出手段の検出値が前記基準値よりも小さい場合はトナー補給手段により所定量トナー補給を行い、大きい場合には所定量トナー強制消費を行うことで前記現像剤中のトナー濃度を制御し、前記感光体上に感光体表面電位制御用のパターン潜像を露光部と未露光部に作像し、それぞれのパターン潜像の電位である、明部電位、暗部電位が目標値になるよう感光体の帯電手段および露光手段を調整し、感光体表面電位を制御する画像形成装置であって、前記画像形成装置は、前記トナー濃度検出手段の検出値とトナー濃度制御基準値との比較に基づく前記現像剤中のトナー濃度の制御を、前記感光体表面電位制御用のパターン潜像を現像する際に同時に行う画像形成装置であって、前記光学式検出手段および前記トナー濃度検出手段の検出結果により前記現像剤中のトナーを消費する必要があると判断した場合、前記感光体表面電位制御用のパターン潜像のサイズを変化させ、該パターン潜像を現像する際に消費するトナー量を調整し、トナー濃度を制御することを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、感光体上にトナー付着量検出用のパターン潜像を作像し、該潜像を現像して得られる画像のトナー付着量を光学式検出手段により検出し、前記光学式検出手段による検出結果に応じて２成分の現像剤中のトナー濃度を制御する基準値を設定し、前記現像剤中のトナー濃度を透磁率センサで検出するトナー濃度検出手段の検出値と前記基準値の比較に基づき、トナー濃度検出手段の検出値が前記基準値よりも小さい場合はトナー補給手段により所定量トナー補給を行い、大きい場合には所定量トナー強制消費を行うことで前記現像剤中のトナー濃度を制御し、前記感光体上に感光体表面電位制御用のパターン潜像を露光部と未露光部に作像し、それぞれのパターン潜像の電位である、明部電位、暗部電位が目標値になるよう感光体の帯電手段および露光手段を調整し、感光体表面電位を制御する画像形成装置であって、前記画像形成装置は、前記トナー濃度検出手段の検出値とトナー濃度制御基準値との比較に基づく前記現像剤中のトナー濃度の制御を、前記感光体表面電位制御用のパターン潜像を現像する際に同時に行う画像形成装置であって、光学式検出手段およびトナー濃度検出手段の検出結果により現像剤中のトナーを消費する必要があると判断した場合、感光体表面電位制御用のパターン潜像に印加する現像バイアス電圧を変化させ、パターン潜像を現像する際に消費するトナー量を調整し、トナー濃度を制御することを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、感光体上にトナー付着量検出用のパターン潜像を作像し、該潜像を現像して得られる画像のトナー付着量を光学式検出手段により検出し、前記光学式検出手段による検出結果に応じて２成分の現像剤中のトナー濃度を制御する基準値を設定し、前記現像剤中のトナー濃度を透磁率センサで検出するトナー濃度検出手段の検出値と前記基準値の比較に基づき、トナー濃度検出手段の検出値が前記基準値よりも小さい場合はトナー補給手段により所定量トナー補給を行い、大きい場合には所定量トナー強制消費を行うことで前記現像剤中のトナー濃度を制御し、前記感光体上に感光体表面電位制御用のパターン潜像を露光部と未露光部に作像し、それぞれのパターン潜像の電位である、明部電位、暗部電位が目標値になるよう感光体の帯電手段および露光手段を調整し、感光体表面電位を制御する画像形成装置であって、前記画像形成装置は、前記トナー濃度検出手段の検出値とトナー濃度制御基準値との比較に基づく前記現像剤中のトナー濃度の制御を、前記感光体表面電位制御用のパターン潜像を現像する際に同時に行う画像形成装置であって、光学式検出手段およびトナー濃度検出手段の検出結果により現像剤中のトナーを消費する必要があると判断した場合、感光体表面電位制御用のパターン潜像の周辺にトナー消費用のパターン潜像を形成し、パターン潜像に印加する現像バイアス電圧や、パターン部の潜像電位、ドット構成などを変化させることにより、現像の際に消費するトナー量を調整し、トナー濃度を制御することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置は、感光体を帯電器により均一に帯電させて、露光装置で潜像を形成し、この静電潜像を現像器により現像して、転写装置により転写紙等に転写している。
【００１７】
図１は、本発明を適用することのできる画像形成装置の構成を示す概略図である。画像形成する際、この装置は、露光ランプによってコンタクトガラス上の原稿を露光し、その反射光をスキャナで読み取り、帯電器によって一様に帯電された感光体上にＬＤ光を照射する。得られた感光体上の静電潜像を、現像器によって顕像化し、感光体上に形成されたトナー像を転写工程にて転写紙上に転写し、最後に定着器を通して排紙する。
【００１８】
定着ローラに接触して配置された温度センサ８は、本体電源ＯＮの間は常に検出状態にある。本体電源投入直後にこの温度センサ８の検出値を読み取り、その検出値が５０度以下の場合には本体電源がＯＦＦ状態となってから十分な時間が経過していると判断し、コピー可能な状態にするために定着温度を上昇させるとともに、帯電グリッド電圧、ＬＤパワー、現像バイアス電圧等の作像ユニットの出力条件の再調整を行う。
なお、定着ローラ５の温度は定着ローラ５内に設置されているヒータのＯＮ／ＯＦＦによって所定の温度に制御される。
【００１９】
次に作像条件制御の通常の実施形態を説明する。
感光体周りの作像条件の自動調整動作には、▲１▼電位センサ校正、▲２▼反射型フォトセンサの初期設定、▲３▼感光体表面電位制御、▲４▼トナー濃度制御、等の調整項目がある。
▲１▼電位センサ校正は、感光体１をアースに落としている回路を、リレーによってフロート状態にし、−２００ｖ、−８００ｖのバイアス電圧を印加したときの電位センサ出力から電位センサ校正式を算出する。電位センサが振動容量型である場合、この電位センサは距離依存性が高いので、感光体、電位センサ交換時にはこの動作は必須である。
▲２▼反射型フォトセンサの初期設定は、感光体表面の地肌部におけるフォトセンサ１０の出力Ｖｓｇを４．０ｖに設定する。フォトセンサの出力Ｖｓｇは、フォトセンサ感度、感光体反射率によって変化するので、感光体、フォトセンサ交換時には必須の動作である。
▲３▼感光体表面電位制御は、暗部、明部電位が目標値になるように帯電グリッド電圧、ＬＤパワーを制御する。経時的に、または使用環境により、感光体膜削れ、感度劣化、光学汚れ等により感光体表面電位が変動するため、逐次実行する必要がある。
▲４▼トナー濃度制御は、機械を長時間放置した場合のトナー帯電量の低下などにより、トナー濃度制御基準値が変化する場合があるので、これを最適な値に設定し直し（▲４▼−１）、この値とトナー濃度センサ出力を比較することによりトナー濃度を制御する（▲４▼−２）。
【００２０】
本発明の画像形成装置は、感光体の画像形成領域以外の部位に、トナー付着量検出用パターン（Ｐセンサパターン）が所定のタイミングで形成されるように構成されている。
その後、このＰセンサパターンの画像濃度をＰセンサで検知する。Ｐセンサの検出特性が良好な範囲を使用するために、Ｐセンサパターンの単位面積当たりのトナー付着量が０．４ｍｇ／ｃｍ2 となるようにする。
そこで、Ｐセンサパターンを顕像化するときの現像バイアス電圧ＶｂをＰセンサパターン部の電位との電位差（現像ポテンシャル）が３００ｖになるよう設定している（Ｖｂ−Ｖｐ＝−３００ｖ）。
【００２１】
図５は、▲３▼感光体表面電位制御の一実施形態を示すフローチャートである。
まず、感光体駆動モータをＯＮにし（ステップＳ５０１）、前回の作像条件調整動作にて設定された出力にて帯電グリッド電圧をＯＮにした領域をＶｄとすると（ステップＳ５０２）、このＶｄ潜像領域が電位センサ部６に到達したところでＶｄ潜像電位（暗部電位）を検出する（ステップＳ５０３）。この検出したＶｄ潜像電位が目標値（−９００±１０ｖ）の値の範囲に入らなかった場合には（ステップＳ５０４／ＮＯ）、帯電グリッド電圧をシフトさせて再度出力し（ステップＳ５０７）、前回と同様にＶｄ潜像領域を作像し、電位センサ６にてＶｄ潜像電位を検出する（ステップＳ５０３）。このような動作をＶｄ潜像電位が目標値に到達するまで最大５回実行する。５回実行後でもＶｄが目標値に到達しない場合には（ステップＳ５０５／ＮＯ）、本体の操作部に異常表示して感光体電位制御動作を終了する（ステップＳ５０６）。
また、Ｖｄ潜像電位が目標値に到達した場合には（ステップＳ５０４／ＹＥＳ）、その時の帯電グリッド電圧を作像条件として設定する（ステップＳ５０８）。
【００２２】
次に中間電位のＶｈパターンを作像する。Ｖｈ潜像パターンの電位（明部電位）は、ＬＤパワーの調整あるいはドットパターンの面積率によって中間調の電位（目標値；−３００±２０ｖ）に設定している。
Ｖｈ潜像パターン形成時は、直前に設定された帯電グリッド電圧および前回の作像条件調整動作において設定された出力でＬＤパワーを出力し（ステップＳ５０９）、その時に電位センサ６にて検出したＶｈ潜像パターンをＶｈ潜像電位とする（ステップＳ５１０）。この検出したＶｈ潜像電位が目標値（−３００±２０ｖ）の値の範囲に入らなかった場合は（ステップＳ５１１／ＮＯ）、ＬＤパワーをシフトさせて再度出力し（ステップＳ５１４）、前回と同様にＶｈ潜像パターンを作像し、電位センサ６にてＶｈ潜像電位を検出する。このような動作を、Ｖｈ潜像電位が目標値に到達するまで最大５回実行する。５回実行後でもＶｈ潜像電位が目標値に到達しない場合には（ステップＳ５１２／ＮＯ）、本体の操作部に異常表示して感光体電位制御動作を終了する（ステップＳ５１３）。また、Ｖｈ潜像電位が目標値に到達した場合には（ステップＳ５１１／ＹＥＳ）、その時のＬＤパワーを作像条件として設定する（ステップＳ５１５）。その後、帯電グリッド電圧、ＬＤパワーをＯＦＦにし（ステップＳ５１６）、感光体の駆動をＯＦＦにする（ステップＳ５１７）。
【００２３】
以上から明らかなように、帯電グリッド電圧とＬＤパワーを調整することにより、感光体表面電位を目標値に設定することができる。
【００２４】
次に、▲４▼トナー濃度制御の動作を示すフローチャートを図６、７に示す。
図６は、▲４▼−１トナー濃度制御基準値（Ｖｒｅｆ）設定動作の一実施形態を示すフローチャートであり、図７は、▲４▼−２トナー濃度制御基準値（Ｖｒｅｆ）決定後のトナー濃度制御の一実施形態を示すフローチャートである。
【００２５】
図６において、電位センサ校正（ステップＳ６０１）、感光体駆動モータをＯＮにした後（ステップＳ６０２）、フォトセンサの初期設定として、地肌部の出力Ｖｓｇを４．０Ｖに設定する（ステップＳ６０３）。その後、現像駆動をＯＮにし（ステップＳ６０４）、所定の帯電グリッド電圧およびＬＤパワーで、Ｐセンサパターンを作像する（ステップＳ６０５）。
その後、電位センサでＰセンサパターン潜像の電位Ｖｐを検出する（ステップＳ６０６）。ここで、Ｖｐ潜像電位は、感光体表面電位すなわち、静電潜像ポテンシャルのことを示している。
現像の際に印可する現像バイアス電圧Ｖｂは、Ｖｂ＝Ｖｐ−Ｖｃ（本実施例ではＶｃ＝３００ｖ）となる。したがって、現像バイアス電圧は、Ｖｂ＝Ｖｐ＋（−３００）ｖに設定される（ステップＳ６０７）。
この現像バイアス電圧で、Ｐセンサパターン潜像を現像し、その顕像パターンの反射濃度Ｖｓｐを検知する（ステップＳ６０８）。
【００２６】
次に、Ｐセンサによる検知出力ＶｓｇおよびＶｓｐの比が計算され、このＶｓｐ／Ｖｓｇの値により、トナー濃度センサ２０の目標出力値Ｖｒｅｆの補正値ΔＶｒｅｆが求まる（ステップＳ６０９）。このΔＶｒｅｆの値から、トナー濃度センサ２０の制御基準値Ｖｒｅｆが求まる（ステップＳ６１０）。その後、帯電グリッド電圧、ＬＤパワーをＯＦＦにし（ステップＳ６１１）、現像部の駆動をＯＦＦ（ステップＳ６１２）、感光体駆動モータをＯＦＦにする（ステップＳ６１３）。
【００２７】
次に、図７において、まず、トナー濃度センサ２０は、現像装置内のトナー濃度出力値Ｖｔを検出する（ステップＳ７０１）。ＶｔとＶｒｅｆを比較し、Ｖｔ＞Ｖｒｅｆの場合（ステップＳ７０２／ＹＥＳ）、トナー濃度が低いと判断し、所定量のトナー補給を行う（ステップＳ７０３）。
Ｖｔ＜Ｖｒｅｆの場合は（ステップＳ７０２／ＮＯ）、トナー濃度が高いと判断し、所定量のトナーを強制消費し（ステップＳ７０４）、トナー濃度センサの出力Ｖｔが目標値になるよう制御する。
【００２８】
このように、Ｐセンサにて検出した結果、トナー付着量が少なく、センサ出力比Ｖｓｐ／Ｖｓｇが高い場合には、トナー濃度センサ出力Ｖｔとトナー濃度制御基準値Ｖｒｅｆの比較結果に基づく所定量のトナーを強制的に補給する。
また、トナー付着量が多く、センサ出力比Ｖｓｐ／Ｖｓｇが低い場合には、トナー濃度過多であるため、トナー濃度センサ出力Ｖｔとトナー濃度制御基準値Ｖｒｅｆの比較結果に基づく所定量のトナーを強制的に消費する。
通常、長時間放置後のトナー帯電量は低下する傾向にあるので、ほとんどの場合が後者のケースとなる
【００２９】
本発明の画像形成装置は、画像形成前の作像条件制御において、▲１▼電位センサ校正、▲２▼光反射型フォトセンサの初期設定を行った後、▲４▼−１トナー濃度制御基準値の設定を行う。その後、▲３▼感光体表面電位制御と▲４▼−２トナー濃度制御基準値設定後のトナー濃度制御を同時に行うことにより、作像条件調整動作全体にかかる時間を短縮させている。
すなわち、本発明の画像形成装置は、感光体表面電位を調整するための基準パターン潜像においてトナーの消費を行うことに特徴がある。
【００３０】
本発明の画像形成装置の作像条件制御の実施形態を以下に示す。
本発明の第１の実施形態においては、Ｖｈ潜像パターンの基本サイズを感光体軸方向に対して幅２０ｍｍ、感光体周方向に対して長さ６０ｍｍとしている。このＶｈ潜像パターン部に任意の現像バイアス電圧を印加し、現像ローラを駆動させることで、感光体表面にトナー付着量の顕像パターンを作像することができるので、この時に消費するトナー量を前記のＰセンサ出力比Ｖｓｐ／Ｖｓｇの検出結果に応じて制御している。
すなわち、Ｐセンサ出力比Ｖｓｐ／Ｖｓｇが通常の制御レベルに対して低くなった場合（Ｓ７０２におけるＶｒｅｆを再設定する）、その検出値に応じてＶｈパターンのサイズを感光体軸方向に拡大する（幅：２０ｍｍ〜最大幅：３００ｍｍ）。さらにトナー消費量を増加させたい場合には、必要に応じて感光体周方向に対してもＶｈパターンサイズを拡大する（長さ：６０ｍｍ〜最大長：３００ｍｍ）。
表１にＶｓｐ／Ｖｓｇの値と潜像パターンのサイズの対応関係を示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】
本発明の第２の実施形態においては、トナー消費量を増加させるために現像バイアス電圧を変化させている。すなわち、現像バイアス電圧を高くすれば、トナー消費量を増加させることが可能である。但し、現像バイアス電圧の上昇に伴って地肌部電位（約９００ｖ）との現像ポテンシャルが低下するため、地肌汚れが発生しやすくなり、また、感光体上の単位面積当たりのトナー付着量が増加することに伴って、感光体クリーニングへの負荷が大きくなるためクリーニング不良に対する注意が必要となる。これらをふまえて、本実施例では現像バイアス電圧の上限値を−７００ｖとしている。
以上のように、Ｖｈパターン形成時に、適切な現像バイアス電圧を印加して現像ローラを駆動させることで、Ｖｈパターンの電位制御を行いながら、同時に現像ユニット内のトナーを消費することができるので、作像条件の自動調整動作時間を短縮することができる。
【００３３】
本発明の第３の実施形態においては、トナー消費用潜像パターンを形成し、過剰なトナーを消費させる。
感光体表面電位の制御の際に、Ｖｄ潜像パターンは、Ｖｈ潜像パターンと同等サイズ（幅２０ｍｍ×長さ６０ｍｍ）で形成される。このＶｄ潜像パターンの周囲に低電圧のトナー消費用潜像パターンを形成し、適切な現像バイアス電圧を印加するとともに、現像ローラを駆動させることで現像ユニット内のトナーを消費させる。
このトナー消費パターンは、パターン部の潜像電位、現像バイアス電圧やドット構成を任意に設定することでトナー消費量を変えることができる。本実施形態では、トナー消費パターン部電位を−１００ｖに設定し、現像バイアス電圧を通常の画像領域と同じ−５５０ｖに設定することで、単位面積当たりのトナー付着量を十分に確保している。
また、クリーニングへの負荷を軽減するために、このトナー消費パターンのパターン形状は図８に示すように感光体の周方向に対して幅３ｍｍの横帯を断続的に形成している。
【００３４】
画像形成装置の現像方式として、感光体表面の露光していない部分にトナーを付着させる現像方式（ポジ−ポジ現像）と感光体表面の露光した部分にトナーを付着させる現像方式（ネガ−ポジ現像）がある。
ポジ−ポジ現像の場合、Ｖｄ潜像形成時に現像駆動をＯＮにすると、不必要なトナー消費が起こり、トナー濃度低下や感光体表面のクリーニング不良の問題が発生してしまう。そのため、高い現像バイアス電圧の印加等の必要がある。
一方、ネガ−ポジ現像においては、Ｖｄ領域は現像されないため、不要なトナー消費は行われない。この場合、露光部分のパターン潜像であるＶｈ潜像パターンは、ＬＤによる書き込み領域を電位センサ６にて検出できる最小サイズに抑えることで無駄なトナー消費を抑えている。
本発明の画像形成装置においては、ネガ−ポジ現像方式を用いた画像形成装置を想定して説明しているが、ポジ−ポジ現像方式を用いた画像形成装置においても同様に本発明を適用することが可能である。
【００３５】
なお、本発明の画像形成装置においては、Ｐセンサ１０は、感光体１の軸方向に対して電位センサ６と同じ位置とし、感光体周方向に対しては、現像部からのトナー飛散の影響を回避するために、転写部とクリーニング部の中間に配置している。また、ＰセンサパターンおよびＶｈ、Ｖｄパターン作像時は、各種パターン部のトナー像が転写ベルト２８へ移行することを回避するために、転写ベルト２８を図示しないソレノイドによって感光体から離間させておく。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の画像形成装置は、トナー付着パターンに対するＰセンサの検知により、トナー濃度が過剰であると判断した場合は、感光体表面電位の調整時に作像する潜像パターンにおいて、所定量のトナーを消費し、現像装置内のトナー濃度が一定になるように制御する。すなわち、作像条件制御における感光体表面電位制御とトナー濃度制御を同時に行なう。
そのため、常に安定した画像品質を得るために要する調整動作を短時間で完了させることができ、操作者待機時間を短縮することができる。
【００３７】
また、本発明の画像形成装置は、トナー付着パターンに対するＰセンサの検知により、トナー濃度が過剰であると判断した場合は、感光体表面電位の調整時に作像する潜像パターンにおいて、所定量のトナーを消費するが、この際、消費するトナーの量に応じて、作像する潜像パターンのサイズを変化させる。すなわち、作像条件制御における感光体表面電位の制御とトナー濃度制御を同時に行う。
そのため、短時間で作像条件調整動作を完了させることができ、操作者の待機時間を短縮することができる。
【００３８】
また、本発明の画像形成装置は、トナー付着パターンに対するＰセンサの検知により、トナー濃度が過剰であると判断した場合は、感光体表面電位の調整時に作像する潜像パターンにおいて、所定量のトナーを消費するが、この際、消費するトナーの量に応じて、印加する現像バイアス電圧の出力を変化させる。すなわち、作像条件制御における感光体表面電位の制御とトナー濃度制御を同時に行なう。
そのため、短時間で作像条件調整動作を完了させることができ、操作者の待機時間を短縮することができる。
【００３９】
また、本発明の画像形成装置は、トナー付着パターンに対するＰセンサの検知により、トナー濃度が過剰であると判断した場合は、感光体表面電位の調整時に作像する潜像パターンにおいて、所定量のトナーを消費するが、この際、潜像パターンの周囲にさらにトナー消費用パターンを形成する。したがって、過剰なトナーを強制的に消費させ、トナー濃度の制御を行うことができる。すなわち、作像条件制御における感光体表面電位の制御とトナー濃度制御を同時に行なう。
そのため、短時間で作像条件調整動作を完了させることができ、操作者の待機時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である、画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図２】感光体上のトナー付着量とＰセンサ出力との関係を示すグラフである。
【図３】現像剤中のトナー濃度とトナー濃度センサ出力の関係を示すグラフである。
【図４】現像ユニット内のトナー帯電量の時間変化を示す図である。
【図５】感光体表面電位制御動作を示すフローチャートである。
【図６】トナー濃度制御において、Ｖｒｅｆを設定する動作を示すフローチャートである。
【図７】Ｖｒｅｆ決定後のトナー濃度制御動作を示すフローチャートである。
【図８】トナー消費用潜像パターンの形状を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム
２ 除電ランプ
３ 帯電チャージャ
４ ＬＤ露光
５ 定着ローラ
６ 電位センサ
７ 加圧ローラ
８ 温度センサ
９ 転写ユニット
１０ 反射型フォトセンサ
１１ クリーニングユニット
１２ 現像剤攪拌部
１３ トナー補給部
１４ 現像ユニット
１５ 第１現像ローラ
１６ 第２現像ローラ
１７ トナーホッパ
１８ トナー補給ローラ
１９ 現像バイアス電源
２０ トナー濃度センサ
２１ ＣＰＵ
２２ ＲＯＭ
２３ ＲＡＭ
２４ Ｉ／Ｏ
２５ 帯電チャージャ
２６ 転写ベルト駆動ローラ
２７ 転写ベルト従動ローラ
２８ 転写ベルト
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置において２成分現像剤を用いる現像装置を有する画像形成装置に関し、特に、作像条件制御における感光体表面電位制御とトナー濃度制御を同時に実行する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置において、出力画像の画質を安定させるために、現像装置内における２成分現像剤のトナー濃度制御や感光体表面電位制御などの作像条件制御が一般的に行われている。この作像条件制御は、スイッチを入れた直後のウオームアップ期間中に行われるが、この制御動作に時間がかかりすぎるという問題点が指摘されている。
【０００３】
上記作像条件制御におけるトナー濃度制御方法の従来技術として、トナー濃度検出手段と、光学的検出手段の検出結果により、トナー濃度を制御する方法が知られている。
このトナー濃度制御方法は、感光体上の非画像領域にトナー付着量検出用のパターン潜像を形成し、このパターン潜像を現像することによって得られる画像のトナー付着濃度を光学的検出手段である光反射型フォトセンサ（以下、Ｐセンサという。）によって検出する。Ｐセンサの出力値のうち、像担持体上のトナー付着パターン（以下、Ｐセンサパターンという。）に対するＰセンサの出力をＶｓｐ、感光体上のトナー非付着部に対する光反射型フォトセンサの出力値をＶｓｇとすると、Ｖｓｐ/ Ｖｓｇの値から、トナー濃度制御基準値Ｖｒｅｆを設定する。
画像形成装置は、設定したトナー濃度制御基準値Ｖｒｅｆと、トナー濃度検出手段であるトナー濃度検知センサの出力Ｖｔの値の比較を行い、現像剤中のトナー濃度の制御を行う。
すなわち、Ｖｔ＞Ｖｒｅｆの場合、トナー濃度が低いと判断され、トナー補給を行い、Ｖｔ＜Ｖｒｅｆの場合は、トナー濃度が高いと判断され、トナー補給を停止し、トナー濃度センサの出力Ｖｔが目標値になるよう制御する。
【０００４】
トナー濃度が高いと判断される場合として、画像形成装置が長時間放置されて使用されない場合がある。攪拌により摩擦帯電していたトナーは、放置されていると徐々に放電していくためトナーの帯電量が低下することがある。この結果、放置前にトナー帯電量とのバランスで一定のトナー付着量に制御されていたトナー濃度は、放置後のトナー帯電量の低下によってバランスが崩れ、感光体へのトナー付着量は過剰となる。そのため、階調性や地肌汚れの悪い画像品質となってしまう。
このような不具合の防止策として、長時間放置後に現像剤を攪拌させてトナー帯電量を高めたり、必要に応じてトナーを強制的に消費させることなどが挙げられる。
【０００５】
一方、感光体の経時的な感度劣化や複写機本体の使用環境による感度変化等によって一定の帯電、露光、現像等の作像条件では画像が安定しないため、上記作像条件制御において感光体表面電位制御を行うことが一般的である。
この感光体表面電位制御は、感光体からなる像担持体上に感光体表面電位制御用のパターン潜像を露光部と未露光部に作像する。それぞれのパターン潜像部の電位である明部電位、暗部電位が目標値になるように、感光体の帯電手段である帯電チャージャおよび露光手段である露光ランプの出力を調整し、感光体表面の電位を制御することで画質の安定化を図っている。
【０００６】
図２は、感光体上のＰセンサパターンの単位面積当たりのトナー付着量と、トナー濃度検知センサの出力との関係を示している。ＰセンサパターンにおけるＰセンサ出力Ｖｓｐはトナー付着量に応じて変化する。トナー付着量が多い場合には、感光体からの反射光量が低下し、Ｖｓｐは低くなる。感光体地肌部のＰセンサ出力Ｖｓｇと基準画像のＰセンサ出力Ｖｓｐの出力比Ｖｓｐ／Ｖｓｇに応じて、現像器に設置されたトナー濃度センサの制御基準値Ｖｒｅｆを決定する。
【０００７】
トナー濃度センサは、常時トナー濃度（実際には現像剤の透磁率）を検出しており、トナー濃度が低下すると、トナー濃度センサ出力Ｖｔが上昇し、Ｖｔ＞Ｖｒｅｆとなった場合にトナー補給信号を発信する。そして、トナー補給信号を受けた本体ＣＰＵからトナー補給部への信号に応じてトナー補給動作が行われる。すなわち、トナー濃度の制御レベルは、トナー濃度制御基準値Ｖｒｅｆによって決められるため、現像能力が低くて画像濃度が低くなってしまう場合には、Ｖｒｅｆを低めに設定して、トナー補給動作を頻繁に行うようにする。また、現像能力が高い場合には、Ｖｒｅｆを高めに設定して、トナー補給動作が実行されにくいようにすることなどが行われている。
【０００８】
図４は、現像器内に充填された現像剤中のトナー帯電量の時間変化を示す図である。
この図から分かるように、現像剤中のトナー帯電量は、放置によって低下する傾向にある。そのため、安定したトナー濃度制御を行うためには、その時のトナー帯電量に適したトナー濃度になるようトナー強制消費動作などのトナー濃度制御動作を本体立ち上げ時の極力早い段階で行う必要がある。
【０００９】
したがって、上記作像条件制御の実行タイミングは、複写機の操作に影響がない時期が適しており、一般的に、本体電源投入直後のウォームアップ中に行われることが多い。本体のウォームアップタイムが短く設定されていれば、それにあわせて短時間で作像条件の調整動作を完了させる必要がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来技術では、作像条件制御における、感光体表面電位制御とトナー濃度制御は、従来はこの順番に実行される。感光体表面電位が目標値に調整されるまでには複数回のパターン作像を要するので感光体表面電位制御とトナー濃度制御制御がそれぞれ順に繰り返されて、結果として作像条件制御動作全体に要する時間に大きく影響している。したがって、上記の従来技術は、感光体周りの作像条件の調整動作が完了するまでに、時間がかかりすぎるという上記問題点を解決するものではない。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、感光体表面電位制御と、トナー濃度制御とを同時に行い、短時間で画像形成前の作像条件調整動作を完了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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１に記載の画像形成装置の発明は、感光体上にトナー付着量検出用のパターン潜像を作像し、該潜像を現像して得られる画像のトナー付着量を光学式検出手段により検出し、前記光学式検出手段による検出結果に応じて２成分の現像剤中のトナー濃度を制御する基準値を設定し、前記現像剤中のトナー濃度を透磁率センサで検出するトナー濃度検出手段の検出値と前記基準値の比較に基づき、トナー濃度検出手段の検出値が前記基準値よりも小さい場合はトナー補給手段により所定量トナー補給を行い、大きい場合には所定量トナー強制消費を行うことで前記現像剤中のトナー濃度を制御し、前記感光体上に感光体表面電位制御用のパターン潜像を露光部と未露光部に作像し、それぞれのパターン潜像の電位である、明部電位、暗部電位が目標値になるよう感光体の帯電手段および露光手段を調整し、感光体表面電位を制御する画像形成装置であって、前記画像形成装置は、前記トナー濃度検出手段の検出値とトナー濃度制御基準値との比較に基づく前記現像剤中のトナー濃度の制御を、前記感光体表面電位制御用のパターン潜像を現像する際に同時に行う画像形成装置であって、前記光学式検出手段および前記トナー濃度検出手段の検出結果により前記現像剤中のトナーを消費する必要があると判断した場合、前記感光体表面電位制御用のパターン潜像のサイズを変化させ、該パターン潜像を現像する際に消費するトナー量を調整し、トナー濃度を制御することを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、感光体上にトナー付着量検出用のパターン潜像を作像し、該潜像を現像して得られる画像のトナー付着量を光学式検出手段により検出し、前記光学式検出手段による検出結果に応じて２成分の現像剤中のトナー濃度を制御する基準値を設定し、前記現像剤中のトナー濃度を透磁率センサで検出するトナー濃度検出手段の検出値と前記基準値の比較に基づき、トナー濃度検出手段の検出値が前記基準値よりも小さい場合はトナー補給手段により所定量トナー補給を行い、大きい場合には所定量トナー強制消費を行うことで前記現像剤中のトナー濃度を制御し、前記感光体上に感光体表面電位制御用のパターン潜像を露光部と未露光部に作像し、それぞれのパターン潜像の電位である、明部電位、暗部電位が目標値になるよう感光体の帯電手段および露光手段を調整し、感光体表面電位を制御する画像形成装置であって、前記画像形成装置は、前記トナー濃度検出手段の検出値とトナー濃度制御基準値との比較に基づく前記現像剤中のトナー濃度の制御を、前記感光体表面電位制御用のパターン潜像を現像する際に同時に行う画像形成装置であって、光学式検出手段およびトナー濃度検出手段の検出結果により現像剤中のトナーを消費する必要があると判断した場合、感光体表面電位制御用のパターン潜像に印加する現像バイアス電圧を変化させ、パターン潜像を現像する際に消費するトナー量を調整し、トナー濃度を制御することを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、感光体上にトナー付着量検出用のパターン潜像を作像し、該潜像を現像して得られる画像のトナー付着量を光学式検出手段により検出し、前記光学式検出手段による検出結果に応じて２成分の現像剤中のトナー濃度を制御する基準値を設定し、前記現像剤中のトナー濃度を透磁率センサで検出するトナー濃度検出手段の検出値と前記基準値の比較に基づき、トナー濃度検出手段の検出値が前記基準値よりも小さい場合はトナー補給手段により所定量トナー補給を行い、大きい場合には所定量トナー強制消費を行うことで前記現像剤中のトナー濃度を制御し、前記感光体上に感光体表面電位制御用のパターン潜像を露光部と未露光部に作像し、それぞれのパターン潜像の電位である、明部電位、暗部電位が目標値になるよう感光体の帯電手段および露光手段を調整し、感光体表面電位を制御する画像形成装置であって、前記画像形成装置は、前記トナー濃度検出手段の検出値とトナー濃度制御基準値との比較に基づく前記現像剤中のトナー濃度の制御を、前記感光体表面電位制御用のパターン潜像を現像する際に同時に行う画像形成装置であって、光学式検出手段およびトナー濃度検出手段の検出結果により現像剤中のトナーを消費する必要があると判断した場合、感光体表面電位制御用のパターン潜像の周辺にトナー消費用のパターン潜像を形成し、パターン潜像に印加する現像バイアス電圧や、パターン部の潜像電位、ドット構成などを変化させることにより、現像の際に消費するトナー量を調整し、トナー濃度を制御することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置は、感光体を帯電器により均一に帯電させて、露光装置で潜像を形成し、この静電潜像を現像器により現像して、転写装置により転写紙等に転写している。
【００１７】
図１は、本発明を適用することのできる画像形成装置の構成を示す概略図である。画像形成する際、この装置は、露光ランプによってコンタクトガラス上の原稿を露光し、その反射光をスキャナで読み取り、帯電器によって一様に帯電された感光体上にＬＤ光を照射する。得られた感光体上の静電潜像を、現像器によって顕像化し、感光体上に形成されたトナー像を転写工程にて転写紙上に転写し、最後に定着器を通して排紙する。
【００１８】
定着ローラに接触して配置された温度センサ８は、本体電源ＯＮの間は常に検出状態にある。本体電源投入直後にこの温度センサ８の検出値を読み取り、その検出値が５０度以下の場合には本体電源がＯＦＦ状態となってから十分な時間が経過していると判断し、コピー可能な状態にするために定着温度を上昇させるとともに、帯電グリッド電圧、ＬＤパワー、現像バイアス電圧等の作像ユニットの出力条件の再調整を行う。
なお、定着ローラ５の温度は定着ローラ５内に設置されているヒータのＯＮ／ＯＦＦによって所定の温度に制御される。
【００１９】
次に作像条件制御の通常の実施形態を説明する。
感光体周りの作像条件の自動調整動作には、▲１▼電位センサ校正、▲２▼反射型フォトセンサの初期設定、▲３▼感光体表面電位制御、▲４▼トナー濃度制御、等の調整項目がある。
▲１▼電位センサ校正は、感光体１をアースに落としている回路を、リレーによってフロート状態にし、−２００ｖ、−８００ｖのバイアス電圧を印加したときの電位センサ出力から電位センサ校正式を算出する。電位センサが振動容量型である場合、この電位センサは距離依存性が高いので、感光体、電位センサ交換時にはこの動作は必須である。
▲２▼反射型フォトセンサの初期設定は、感光体表面の地肌部におけるフォトセンサ１０の出力Ｖｓｇを４．０ｖに設定する。フォトセンサの出力Ｖｓｇは、フォトセンサ感度、感光体反射率によって変化するので、感光体、フォトセンサ交換時には必須の動作である。
▲３▼感光体表面電位制御は、暗部、明部電位が目標値になるように帯電グリッド電圧、ＬＤパワーを制御する。経時的に、または使用環境により、感光体膜削れ、感度劣化、光学汚れ等により感光体表面電位が変動するため、逐次実行する必要がある。
▲４▼トナー濃度制御は、機械を長時間放置した場合のトナー帯電量の低下などにより、トナー濃度制御基準値が変化する場合があるので、これを最適な値に設定し直し（▲４▼−１）、この値とトナー濃度センサ出力を比較することによりトナー濃度を制御する（▲４▼−２）。
【００２０】
本発明の画像形成装置は、感光体の画像形成領域以外の部位に、トナー付着量検出用パターン（Ｐセンサパターン）が所定のタイミングで形成されるように構成されている。
その後、このＰセンサパターンの画像濃度をＰセンサで検知する。Ｐセンサの検出特性が良好な範囲を使用するために、Ｐセンサパターンの単位面積当たりのトナー付着量が０．４ｍｇ／ｃｍ2 となるようにする。
そこで、Ｐセンサパターンを顕像化するときの現像バイアス電圧ＶｂをＰセンサパターン部の電位との電位差（現像ポテンシャル）が３００ｖになるよう設定している（Ｖｂ−Ｖｐ＝−３００ｖ）。
【００２１】
図５は、▲３▼感光体表面電位制御の一実施形態を示すフローチャートである。
まず、感光体駆動モータをＯＮにし（ステップＳ５０１）、前回の作像条件調整動作にて設定された出力にて帯電グリッド電圧をＯＮにした領域をＶｄとすると（ステップＳ５０２）、このＶｄ潜像領域が電位センサ部６に到達したところでＶｄ潜像電位（暗部電位）を検出する（ステップＳ５０３）。この検出したＶｄ潜像電位が目標値（−９００±１０ｖ）の値の範囲に入らなかった場合には（ステップＳ５０４／ＮＯ）、帯電グリッド電圧をシフトさせて再度出力し（ステップＳ５０７）、前回と同様にＶｄ潜像領域を作像し、電位センサ６にてＶｄ潜像電位を検出する（ステップＳ５０３）。このような動作をＶｄ潜像電位が目標値に到達するまで最大５回実行する。５回実行後でもＶｄが目標値に到達しない場合には（ステップＳ５０５／ＮＯ）、本体の操作部に異常表示して感光体電位制御動作を終了する（ステップＳ５０６）。
また、Ｖｄ潜像電位が目標値に到達した場合には（ステップＳ５０４／ＹＥＳ）、その時の帯電グリッド電圧を作像条件として設定する（ステップＳ５０８）。
【００２２】
次に中間電位のＶｈパターンを作像する。Ｖｈ潜像パターンの電位（明部電位）は、ＬＤパワーの調整あるいはドットパターンの面積率によって中間調の電位（目標値；−３００±２０ｖ）に設定している。
Ｖｈ潜像パターン形成時は、直前に設定された帯電グリッド電圧および前回の作像条件調整動作において設定された出力でＬＤパワーを出力し（ステップＳ５０９）、その時に電位センサ６にて検出したＶｈ潜像パターンをＶｈ潜像電位とする（ステップＳ５１０）。この検出したＶｈ潜像電位が目標値（−３００±２０ｖ）の値の範囲に入らなかった場合は（ステップＳ５１１／ＮＯ）、ＬＤパワーをシフトさせて再度出力し（ステップＳ５１４）、前回と同様にＶｈ潜像パターンを作像し、電位センサ６にてＶｈ潜像電位を検出する。このような動作を、Ｖｈ潜像電位が目標値に到達するまで最大５回実行する。５回実行後でもＶｈ潜像電位が目標値に到達しない場合には（ステップＳ５１２／ＮＯ）、本体の操作部に異常表示して感光体電位制御動作を終了する（ステップＳ５１３）。また、Ｖｈ潜像電位が目標値に到達した場合には（ステップＳ５１１／ＹＥＳ）、その時のＬＤパワーを作像条件として設定する（ステップＳ５１５）。その後、帯電グリッド電圧、ＬＤパワーをＯＦＦにし（ステップＳ５１６）、感光体の駆動をＯＦＦにする（ステップＳ５１７）。
【００２３】
以上から明らかなように、帯電グリッド電圧とＬＤパワーを調整することにより、感光体表面電位を目標値に設定することができる。
【００２４】
次に、▲４▼トナー濃度制御の動作を示すフローチャートを図６、７に示す。
図６は、▲４▼−１トナー濃度制御基準値（Ｖｒｅｆ）設定動作の一実施形態を示すフローチャートであり、図７は、▲４▼−２トナー濃度制御基準値（Ｖｒｅｆ）決定後のトナー濃度制御の一実施形態を示すフローチャートである。
【００２５】
図６において、電位センサ校正（ステップＳ６０１）、感光体駆動モータをＯＮにした後（ステップＳ６０２）、フォトセンサの初期設定として、地肌部の出力Ｖｓｇを４．０Ｖに設定する（ステップＳ６０３）。その後、現像駆動をＯＮにし（ステップＳ６０４）、所定の帯電グリッド電圧およびＬＤパワーで、Ｐセンサパターンを作像する（ステップＳ６０５）。
その後、電位センサでＰセンサパターン潜像の電位Ｖｐを検出する（ステップＳ６０６）。ここで、Ｖｐ潜像電位は、感光体表面電位すなわち、静電潜像ポテンシャルのことを示している。
現像の際に印可する現像バイアス電圧Ｖｂは、Ｖｂ＝Ｖｐ−Ｖｃ（本実施例ではＶｃ＝３００ｖ）となる。したがって、現像バイアス電圧は、Ｖｂ＝Ｖｐ＋（−３００）ｖに設定される（ステップＳ６０７）。
この現像バイアス電圧で、Ｐセンサパターン潜像を現像し、その顕像パターンの反射濃度Ｖｓｐを検知する（ステップＳ６０８）。
【００２６】
次に、Ｐセンサによる検知出力ＶｓｇおよびＶｓｐの比が計算され、このＶｓｐ／Ｖｓｇの値により、トナー濃度センサ２０の目標出力値Ｖｒｅｆの補正値ΔＶｒｅｆが求まる（ステップＳ６０９）。このΔＶｒｅｆの値から、トナー濃度センサ２０の制御基準値Ｖｒｅｆが求まる（ステップＳ６１０）。その後、帯電グリッド電圧、ＬＤパワーをＯＦＦにし（ステップＳ６１１）、現像部の駆動をＯＦＦ（ステップＳ６１２）、感光体駆動モータをＯＦＦにする（ステップＳ６１３）。
【００２７】
次に、図７において、まず、トナー濃度センサ２０は、現像装置内のトナー濃度出力値Ｖｔを検出する（ステップＳ７０１）。ＶｔとＶｒｅｆを比較し、Ｖｔ＞Ｖｒｅｆの場合（ステップＳ７０２／ＹＥＳ）、トナー濃度が低いと判断し、所定量のトナー補給を行う（ステップＳ７０３）。
Ｖｔ＜Ｖｒｅｆの場合は（ステップＳ７０２／ＮＯ）、トナー濃度が高いと判断し、所定量のトナーを強制消費し（ステップＳ７０４）、トナー濃度センサの出力Ｖｔが目標値になるよう制御する。
【００２８】
このように、Ｐセンサにて検出した結果、トナー付着量が少なく、センサ出力比Ｖｓｐ／Ｖｓｇが高い場合には、トナー濃度センサ出力Ｖｔとトナー濃度制御基準値Ｖｒｅｆの比較結果に基づく所定量のトナーを強制的に補給する。
また、トナー付着量が多く、センサ出力比Ｖｓｐ／Ｖｓｇが低い場合には、トナー濃度過多であるため、トナー濃度センサ出力Ｖｔとトナー濃度制御基準値Ｖｒｅｆの比較結果に基づく所定量のトナーを強制的に消費する。
通常、長時間放置後のトナー帯電量は低下する傾向にあるので、ほとんどの場合が後者のケースとなる
【００２９】
本発明の画像形成装置は、画像形成前の作像条件制御において、▲１▼電位センサ校正、▲２▼光反射型フォトセンサの初期設定を行った後、▲４▼−１トナー濃度制御基準値の設定を行う。その後、▲３▼感光体表面電位制御と▲４▼−２トナー濃度制御基準値設定後のトナー濃度制御を同時に行うことにより、作像条件調整動作全体にかかる時間を短縮させている。
すなわち、本発明の画像形成装置は、感光体表面電位を調整するための基準パターン潜像においてトナーの消費を行うことに特徴がある。
【００３０】
本発明の画像形成装置の作像条件制御の実施形態を以下に示す。
本発明の第１の実施形態においては、Ｖｈ潜像パターンの基本サイズを感光体軸方向に対して幅２０ｍｍ、感光体周方向に対して長さ６０ｍｍとしている。このＶｈ潜像パターン部に任意の現像バイアス電圧を印加し、現像ローラを駆動させることで、感光体表面にトナー付着量の顕像パターンを作像することができるので、この時に消費するトナー量を前記のＰセンサ出力比Ｖｓｐ／Ｖｓｇの検出結果に応じて制御している。
すなわち、Ｐセンサ出力比Ｖｓｐ／Ｖｓｇが通常の制御レベルに対して低くなった場合（Ｓ７０２におけるＶｒｅｆを再設定する）、その検出値に応じてＶｈパターンのサイズを感光体軸方向に拡大する（幅：２０ｍｍ〜最大幅：３００ｍｍ）。さらにトナー消費量を増加させたい場合には、必要に応じて感光体周方向に対してもＶｈパターンサイズを拡大する（長さ：６０ｍｍ〜最大長：３００ｍｍ）。
表１にＶｓｐ／Ｖｓｇの値と潜像パターンのサイズの対応関係を示す。
【００３１】
【表１】
本発明の第２の実施形態においては、トナー消費量を増加させるために現像バイアス電圧を変化させている。すなわち、現像バイアス電圧を高くすれば、トナー消費量を増加させることが可能である。但し、現像バイアス電圧の上昇に伴って地肌部電位（約９００ｖ）との現像ポテンシャルが低下するため、地肌汚れが発生しやすくなり、また、感光体上の単位面積当たりのトナー付着量が増加することに伴って、感光体クリーニングへの負荷が大きくなるためクリーニング不良に対する注意が必要となる。これらをふまえて、本実施例では現像バイアス電圧の上限値を−７００ｖとしている。
以上のように、Ｖｈパターン形成時に、適切な現像バイアス電圧を印加して現像ローラを駆動させることで、Ｖｈパターンの電位制御を行いながら、同時に現像ユニット内のトナーを消費することができるので、作像条件の自動調整動作時間を短縮することができる。
【００３３】
本発明の第３の実施形態においては、トナー消費用潜像パターンを形成し、過剰なトナーを消費させる。
感光体表面電位の制御の際に、Ｖｄ潜像パターンは、Ｖｈ潜像パターンと同等サイズ（幅２０ｍｍ×長さ６０ｍｍ）で形成される。このＶｄ潜像パターンの周囲に低電圧のトナー消費用潜像パターンを形成し、適切な現像バイアス電圧を印加するとともに、現像ローラを駆動させることで現像ユニット内のトナーを消費させる。
このトナー消費パターンは、パターン部の潜像電位、現像バイアス電圧やドット構成を任意に設定することでトナー消費量を変えることができる。本実施形態では、トナー消費パターン部電位を−１００ｖに設定し、現像バイアス電圧を通常の画像領域と同じ−５５０ｖに設定することで、単位面積当たりのトナー付着量を十分に確保している。
また、クリーニングへの負荷を軽減するために、このトナー消費パターンのパターン形状は図８に示すように感光体の周方向に対して幅３ｍｍの横帯を断続的に形成している。
【００３４】
画像形成装置の現像方式として、感光体表面の露光していない部分にトナーを付着させる現像方式（ポジ−ポジ現像）と感光体表面の露光した部分にトナーを付着させる現像方式（ネガ−ポジ現像）がある。
ポジ−ポジ現像の場合、Ｖｄ潜像形成時に現像駆動をＯＮにすると、不必要なトナー消費が起こり、トナー濃度低下や感光体表面のクリーニング不良の問題が発生してしまう。そのため、高い現像バイアス電圧の印加等の必要がある。
一方、ネガ−ポジ現像においては、Ｖｄ領域は現像されないため、不要なトナー消費は行われない。この場合、露光部分のパターン潜像であるＶｈ潜像パターンは、ＬＤによる書き込み領域を電位センサ６にて検出できる最小サイズに抑えることで無駄なトナー消費を抑えている。
本発明の画像形成装置においては、ネガ−ポジ現像方式を用いた画像形成装置を想定して説明しているが、ポジ−ポジ現像方式を用いた画像形成装置においても同様に本発明を適用することが可能である。
【００３５】
なお、本発明の画像形成装置においては、Ｐセンサ１０は、感光体１の軸方向に対して電位センサ６と同じ位置とし、感光体周方向に対しては、現像部からのトナー飛散の影響を回避するために、転写部とクリーニング部の中間に配置している。また、ＰセンサパターンおよびＶｈ、Ｖｄパターン作像時は、各種パターン部のトナー像が転写ベルト２８へ移行することを回避するために、転写ベルト２８を図示しないソレノイドによって感光体から離間させておく。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の画像形成装置は、トナー付着パターンに対するＰセンサの検知により、トナー濃度が過剰であると判断した場合は、感光体表面電位の調整時に作像する潜像パターンにおいて、所定量のトナーを消費し、現像装置内のトナー濃度が一定になるように制御する。すなわち、作像条件制御における感光体表面電位制御とトナー濃度制御を同時に行なう。
そのため、常に安定した画像品質を得るために要する調整動作を短時間で完了させることができ、操作者待機時間を短縮することができる。
【００３７】
また、本発明の画像形成装置は、トナー付着パターンに対するＰセンサの検知により、トナー濃度が過剰であると判断した場合は、感光体表面電位の調整時に作像する潜像パターンにおいて、所定量のトナーを消費するが、この際、消費するトナーの量に応じて、作像する潜像パターンのサイズを変化させる。すなわち、作像条件制御における感光体表面電位の制御とトナー濃度制御を同時に行う。
そのため、短時間で作像条件調整動作を完了させることができ、操作者の待機時間を短縮することができる。
【００３８】
また、本発明の画像形成装置は、トナー付着パターンに対するＰセンサの検知により、トナー濃度が過剰であると判断した場合は、感光体表面電位の調整時に作像する潜像パターンにおいて、所定量のトナーを消費するが、この際、消費するトナーの量に応じて、印加する現像バイアス電圧の出力を変化させる。すなわち、作像条件制御における感光体表面電位の制御とトナー濃度制御を同時に行なう。
そのため、短時間で作像条件調整動作を完了させることができ、操作者の待機時間を短縮することができる。
【００３９】
また、本発明の画像形成装置は、トナー付着パターンに対するＰセンサの検知により、トナー濃度が過剰であると判断した場合は、感光体表面電位の調整時に作像する潜像パターンにおいて、所定量のトナーを消費するが、この際、潜像パターンの周囲にさらにトナー消費用パターンを形成する。したがって、過剰なトナーを強制的に消費させ、トナー濃度の制御を行うことができる。すなわち、作像条件制御における感光体表面電位の制御とトナー濃度制御を同時に行なう。
そのため、短時間で作像条件調整動作を完了させることができ、操作者の待機時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である、画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図２】感光体上のトナー付着量とＰセンサ出力との関係を示すグラフである。
【図３】現像剤中のトナー濃度とトナー濃度センサ出力の関係を示すグラフである。
【図４】現像ユニット内のトナー帯電量の時間変化を示す図である。
【図５】感光体表面電位制御動作を示すフローチャートである。
【図６】トナー濃度制御において、Ｖｒｅｆを設定する動作を示すフローチャートである。
【図７】Ｖｒｅｆ決定後のトナー濃度制御動作を示すフローチャートである。
【図８】トナー消費用潜像パターンの形状を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム
２ 除電ランプ
３ 帯電チャージャ
４ ＬＤ露光
５ 定着ローラ
６ 電位センサ
７ 加圧ローラ
８ 温度センサ
９ 転写ユニット
１０ 反射型フォトセンサ
１１ クリーニングユニット
１２ 現像剤攪拌部
１３ トナー補給部
１４ 現像ユニット
１５ 第１現像ローラ
１６ 第２現像ローラ
１７ トナーホッパ
１８ トナー補給ローラ
１９ 現像バイアス電源
２０ トナー濃度センサ
２１ ＣＰＵ
２２ ＲＯＭ
２３ ＲＡＭ
２４ Ｉ／Ｏ
２５ 帯電チャージャ
２６ 転写ベルト駆動ローラ
２７ 転写ベルト従動ローラ
２８ 転写ベルト
Claims (3)
- 感光体上にトナー付着量検出用のパターン潜像を作像し、該潜像を現像して得られる画像のトナー付着量を光学式検出手段により検出し、前記光学式検出手段による検出結果に応じて２成分の現像剤中のトナー濃度を制御する基準値を設定し、前記現像剤中のトナー濃度を透磁率センサで検出するトナー濃度検出手段の検出値と前記基準値の比較に基づき、トナー濃度検出手段の検出値が前記基準値よりも小さい場合はトナー補給手段により所定量トナー補給を行い、大きい場合には所定量トナー強制消費を行うことで前記現像剤中のトナー濃度を制御し、
前記感光体上に感光体表面電位制御用のパターン潜像を露光部と未露光部に作像し、それぞれのパターン潜像の電位である、明部電位、暗部電位が目標値になるよう感光体の帯電手段および露光手段を調整し、感光体表面電位を制御する画像形成装置であって、
前記画像形成装置は、前記トナー濃度検出手段の検出値とトナー濃度制御基準値との比較に基づく前記現像剤中のトナー濃度の制御を、前記感光体表面電位制御用のパターン潜像を現像する際に同時に行う画像形成装置であって、
前記光学式検出手段および前記トナー濃度検出手段の検出結果により前記現像剤中のトナーを消費する必要があると判断した場合、前記感光体表面電位制御用のパターン潜像のサイズを変化させ、該パターン潜像を現像する際に消費するトナー量を調整し、トナー濃度を制御することを特徴とする画像形成装置。 - 感光体上にトナー付着量検出用のパターン潜像を作像し、該潜像を現像して得られる画像のトナー付着量を光学式検出手段により検出し、前記光学式検出手段による検出結果に応じて２成分の現像剤中のトナー濃度を制御する基準値を設定し、前記現像剤中のトナー濃度を透磁率センサで検出するトナー濃度検出手段の検出値と前記基準値の比較に基づき、トナー濃度検出手段の検出値が前記基準値よりも小さい場合はトナー補給手段により所定量トナー補給を行い、大きい場合には所定量トナー強制消費を行うことで前記現像剤中のトナー濃度を制御し、前記感光体上に感光体表面電位制御用のパターン潜像を露光部と未露光部に作像し、それぞれのパターン潜像の電位である、明部電位、暗部電位が目標値になるよう感光体の帯電手段および露光手段を調整し、感光体表面電位を制御する画像形成装置であって、前記画像形成装置は、前記トナー濃度検出手段の検出値とトナー濃度制御基準値との比較に基づく前記現像剤中のトナー濃度の制御を、前記感光体表面電位制御用のパターン潜像を現像する際に同時に行う画像形成装置であって、
前記光学式検出手段および前記トナー濃度検出手段の検出結果により前記現像剤中のトナーを消費する必要があると判断した場合、前記感光体表面電位制御用のパターン潜像に印加する現像バイアス電圧を変化させ、該パターン潜像を現像する際に消費するトナー量を調整し、トナー濃度を制御することを特徴とする画像形成装置。 - 感光体上にトナー付着量検出用のパターン潜像を作像し、該潜像を現像して得られる画像のトナー付着量を光学式検出手段により検出し、前記光学式検出手段による検出結果に応じて２成分の現像剤中のトナー濃度を制御する基準値を設定し、前記現像剤中のトナー濃度を透磁率センサで検出するトナー濃度検出手段の検出値と前記基準値の比較に基づき、トナー濃度検出手段の検出値が前記基準値よりも小さい場合はトナー補給手段により所定量トナー補給を行い、大きい場合には所定量トナー強制消費を行うことで前記現像剤中のトナー濃度を制御し、前記感光体上に感光体表面電位制御用のパターン潜像を露光部と未露光部に作像し、それぞれのパターン潜像の電位である、明部電位、暗部電位が目標値になるよう感光体の帯電手段および露光手段を調整し、感光体表面電位を制御する画像形成装置であって、前記画像形成装置は、前記トナー濃度検出手段の検出値とトナー濃度制御基準値との比較に基づく前記現像剤中のトナー濃度の制御を、前記感光体表面電位制御用のパターン潜像を現像する際に同時に行う画像形成装置であって、
前記光学式検出手段および前記トナー濃度検出手段の検出結果により前記現像剤中のトナーを消費する必要があると判断した場合、前記感光体表面電位制御用のパターン潜像の周辺にトナー消費用のパターン潜像を形成し、該パターン潜像に印加する現像バイアス電圧や、該パターン部の潜像電位、ドット構成などを変化させることにより、現像の際に消費するトナー量を調整し、トナー濃度を制御することを特徴とする画像形成装置。
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