(57)【要約】【課題】安定した画質濃度を用紙全面で得ることができる現像装置を提供する。【解決手段】トナーとキャリアを用いる２成分現像剤を用い、現像装置内にトナーコントロールセンサと感光体上又は、転写ベルト上のトナー付着量を光学的に検出する手段を有するパッチセンサを具備する現像装置において、用紙搬送方向に対し、水平に少なくとも各２個以上同個数有する現像装置のトナコンセンサとパッチセンサ用紙搬送方向に対し、水平方向で同一位置にある組み合わせで同時に動作させかつ印刷用紙幅の外側で制御することを特徴とする。【選択図】  図２
2010175915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアを用いる２成分現像剤を用い、現像装置内にトナーコントロールセンサと感光体上又は、転写ベルト上のトナー付着量を光学的に検出する手段を有するパッチセンサを具備する現像装置において、用紙搬送方向に対し、水平に少なくとも各２個以上同個数有する現像装置のトナコンセンサとパッチセンサ用紙搬送方向に対し、水平方向で同一位置にある組み合わせで同時に動作させかつ印刷用紙幅の外側で制御することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、連続した印刷用紙を用い、印刷用紙幅のかけ替えに応じて、水平方向で同一位置にあるトナコンセンサとパッチセンサの組み合わせ位置を切り替えることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１に記載の現像装置において、水平方向で同一位置にあるトナコンセンサとパッチセンサの組み合わせ位置が同じものを複数同時に使用し、相関性のデータをフィードバックすることにより、全体の補給量を増減させることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１に記載の現像装置において、水平方向で同一位置にあるトナコンセンサとパッチセンサの組み合わせを複数同時に使用し、組み合わせたセンサの出力差により印刷濃度の傾きを検知し、トナー補給の水平方向での位置を限定させることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１に記載の現像装置において、水平方向で同一位置にあるトナコンセンサとパッチセンサの組み合わせ位置が同じものを複数同時に使用し、組み合わせたセンサの出力差で印刷濃度の差を検知し、現像剤の攪拌位置を限定させることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とする電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真装置におけるトナーとキャリアを用いる現像装置に係り、経時的にかつ画像濃度の変化に対し、安定した画質を維持し、かつ用紙幅の広いものから狭いものまで対応することが可能な現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のカット紙を用いた電子写真装置においては、感光体や中間の転写体において、用紙間が存在していたので光学的にパッチを形成し画像濃度を印刷中においてもモニターすることができた。
【０００３】
ところが、連続した用紙を用いる高速プリンターにおいては、用紙の切れ目が存在せず、用紙が感光体や中間転写体に接触しない時にパッチを検出せざるを得なかった。しかも、大量に連続して印刷する為に場合によっては、数万頁に１回画像濃度制御をかけることもあった。
【０００４】
また、最近の高画質化、装置安定性の確保の要求により、印刷中にもパッチセンサで補正をかける必要が出てきた。さらに、用紙幅の拡大により中央のトナコンセンサだけでは制御できなくなってきた。従来技術では、トナーコントロール（以下、トナコンとする）の実際の印刷に会う補正方法として、過剰な補給に対しては、特許文献１のようにトナーコントロールにエージング時間を設けて過度な補給を抑えたり、特許文献４のように１個のトナコンセンサに対し、トナコンレベルを２つ持ち過度なトナー補給を抑える方法があった。
【０００５】
一方、補給不足に対しては、特許文献６のようにトナコンセンサに流れ込む現像剤を調整し、感度を上げたり下げたりする方法や特許文献３のようにトナコンセンサ複数持ち（３個）オーガによる現像剤の上下運動に連動させ、ムラのない補給を実現する方法があった。
【０００６】
一方、パッチセンサに関しては、特許文献５のようにパッチセンサを適切な位置に配置することや、特許文献２のようにパッチセンサで隣接する白紙部分も検出し、補正をかけることはあったが、近年高速大量の印刷を連続用紙で絶え間なく行うプリンターでは制御しきれないようなレベルとなってきた。そこで、印刷用紙幅外におけるパッチセンサで常に制御する方式が必要となった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
連続した用紙を扱う高速のプリンターにおいては、定型の数が決まったカットに比べ、インチ単位で用紙幅の違うバリエーションの多い用紙幅の用紙を印刷する必要がある。
【０００８】
また、用紙幅についても、除々に広いものが要求されている。そこで、用紙幅方向においても画像濃度の均一性が要求されるにもかかわらず、連続した用紙の為にパッチ用紙印刷部に印刷することが実施されず、用紙かけ替え時やメンテナンス周期においてのみ、パッチ制御がなされていたにすぎなかった。
【０００９】
また、高速のプリンターは、印刷していない時間が長いと一枚あたりのコストが上昇してしまう為、連続で印刷する場合が多い。その場合、現像剤の帯電量の変動も大きく、画像に影響する場合が多いにもかかわらず、結果的に数万頁といった長い用紙かけ替えの周期や長いメンテナンス周期時だけ制御をかけるだけでは、対応しきれなくなってきた。そこで、連続した用紙を用いる装置においても数百〜数千頁で補正をかけられるように印刷途中で制御をかける必要がでてきた。
【００１０】
本発明の目的は、安定した画質濃度を用紙全面で得ることができる現像装置およびそれを備えた電子写真装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するため、本発明の第１の手段は、トナーとキャリアを用いる２成分現像剤を用い、現像装置内にトナーコントロールセンサと感光体上又は、転写ベルト上のトナー付着量を光学的に検出する手段を有するパッチセンサを具備する現像装置において、用紙搬送方向に対し、水平に少なくとも各２個以上同個数有する現像装置のトナコンセンサとパッチセンサ用紙搬送方向に対し、水平方向で同一位置にある組み合わせで同時に動作させかつ印刷用紙幅の外側で制御することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、連続した印刷用紙を用い、印刷用紙幅のかけ替えに応じて、水平方向で同一位置にあるトナコンセンサとパッチセンサの組み合わせ位置を切り替えることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第３の手段は前記第１の手段において、水平方向で同一位置にあるトナコンセンサとパッチセンサの組み合わせ位置が同じものを複数同時に使用し、相関性のデータをフィードバックすることにより、全体の補給量を増減させることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の第４の手段は前記第１の手段において、水平方向で同一位置にあるトナコンセンサとパッチセンサの組み合わせを複数同時に使用し、組み合わせたセンサの出力差により印刷濃度の傾きを検知し、トナー補給の水平方向での位置を限定させることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第５の手段は前記第１の手段において、水平方向で同一位置にあるトナコンセンサとパッチセンサの組み合わせ位置が同じものを複数同時に使用し、組み合わせたセンサの出力差で印刷濃度の差を検知し、現像剤の攪拌位置を限定させることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の第６の手段は画像形成装置において、前記第１ないし第５の手段の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば高速で大量に印刷する電子写真装置において、安定した画質濃度を用紙全面で得ることができる。また、帯電量の上昇を抑えるためにトナー濃度を上げる制御においても、その副作用であるトナー消費量の急激な増加を抑える効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例に係る感光体の水平方向に並んだパッチセンサとトナコンセンサの位置関係を示した図である。
【図３】各種用紙幅のうち１８インチ幅用紙を用いた時のトナコンセンサとパッチセンサの出力の例を示す図である。
【図４】出力例をもとに画像濃度補正をかける実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明の実施例に係る電子写真装置の概略構成図、図２は感光体の水平方向に並んだパッチセンサとトナコンセンサの位置関係を示した図、図３は実施例を説明する為に各種用紙幅のうち１８インチ幅用紙を用いた時のトナコンセンサとパッチセンサの出力の例を示す図、図４は図３の出力例をもとに画像濃度補正をかける実施例を示す図である。  図１において１は感光体でレーザー２等を用いて潜像が作られ、現像装置３で感光体１上にトナーが現像される。現像装置３中のトナー濃度は、現像ロール５、６から現像に使用された現像剤がトナーコントロールセンサ（以下、トナコンセンサと略記する）７に入り込み、かさ密度によりトナー濃度を検知することができる。
【００２０】
感光体１上に書き込まれた一定の大きさのパッチ画像は、パッチセンサ８により検出されトナー濃度以外による画像濃度変動を補正する役割を持つ。
【００２１】
以下、本発明の実施例の特徴となる用紙幅に対するトナコンセンサの位置とパッチセンサの位置関係について図２をもとに説明する。
【００２２】
図２において用紙は左側の端部を基準に搬送される。ここで、用紙幅の種類として、８インチ、１１インチ、１５インチ、１８インチ、１９．５インチ幅の５種類を用いた場合について説明する。
【００２３】
現像装置３内に設置されたトナコンセンサを図２の用紙に対して感光体軸方向に展開した図中トナコンセンサ位置は、左から６個のトナコンセンサ２０、トナコンセンサ２１、トナコンセンサ２２、トナコンセンサ２３，トナコンセンサ２４，トナコンセンサ２５を一定間隔で配置している。一方、感光体１上に１／２インチのベタ画像を現像させ、光学的な反射率を検知するパッチセンサを図２に示すような位置で、左からトナコンセンサと同数の６個をパッチセンサ３０、パッチセンサ３１、パッチセンサ３２，パッチセンサ３３，パッチセンサ３４，パッチセンサ３５として配置する。
【００２４】
ここで、トナコンセンサ２０とパッチセンサ３０は対で動作する。同様に、トナコンセンサ２１とパッチセンサ３１、トナコンセンサ２２とパッチセンサ３２、トナコンセンサ２３とパッチセンサ３３、トナコンセンサ２４とパッチセンサ３４、トナコンセンサ２５とパッチセンサ３５が対で動作し、その組み合わせを左からＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ，Ｅ、Ｆとする。
【００２５】
次に、連続した印刷用紙が印刷する場合を各用紙幅に沿って動作する組み合わせを説明する。
【００２６】
例えば、最も用紙幅が狭い８インチ幅の場合は、トナーが消費されるのは、用紙の通過する８インチ幅より狭い幅だけである。この場合、非印刷時には、最もトナー濃度と実際の画像濃度に相関がとれるＡの組み合わせで最適な画像濃度の基準値を取り込むことができる。しかし、印刷時にはパッチセンサ３０で検知するパッチを感光体上に書き込んでしまうと画像が印刷にでてしまう為、使用するパッチセンサは、パッチセンサ３１〜３５であるが、印刷部分に最も近いパッチセンサ３１を用いる。
【００２７】
一方、トナコンセンサ３０は使用可能であるが、トナコンセンサの反応はパッチセンサほど敏感ではなく、低印字密度時には比較的追従できるものの、高印字密度時には追従が鈍い為、過剰にトナー補給や補給不足が発生した。本実施例においては、感光体軸方向に対して一定範囲の現像剤のトナー濃度とその部分で現像ざれた画像濃度を組み合わせて使用することで、トナコンセンサによる検出だけによるトナー補給開始の遅れ、逆に過剰に補給することの防止とパッチセンサだけによるトナー補給開始が早過ぎ過剰な補給、逆に早くトナー補給をやめてしまうことがないようにする。
【００２８】
また、印刷用紙幅外の最も近い組み合わせを用いることで、攪拌不足や遅れが発生した時により早い制御が可能となる。さらに、トナー濃度の変動要因による画像変動だけでなく、環境や印刷の密度等による帯電量の上昇低下等の変動に対する制御として、トナー濃度制御や現像ポテンシャル制御をかけやすくなる。しかも、例えば８インチ幅用紙の場合には、８インチ用紙の印刷幅からより遠い組み合わせのＣ、Ｄ、Ｅ、Ｆではなく近い組み合わせのＢを用いることで、Ａの組み合わせに最も近い制御が実現できる。
【００２９】
８インチ用紙の場合を述べたが、その他の幅の用紙、例えば１１インチ用紙の場合には、印刷開始前にＢの組み合わせを用い、印刷開始後はＣの組み合わせを用いる。また、１５インチ幅の用紙には、印刷開始前がＣで印刷開始後にＤ、１８インチ幅の用紙には、印刷開始前がＤで印刷開始後がＥの組み合わせ、１９．５インチ幅用紙には、印刷開始前がＥ、印刷開始後がＦの組み合わせで使用することで効果を得る。
【００３０】
以上組み合わせについて述べたが、ある用紙幅の用紙、今回は１８インチ幅用紙の場合で、本実施例の制御の特徴について図３の出力値を用いて説明する。図３には、従来用いていた用紙内に位置するパッチセンサ３０と現像装置中央部に位置するトナコンセンサ４０の出力と、本実施例の特徴となる用紙内部のパッチセンサ３３とトナコンセンサ２３の組み合わせＤと用紙外で用紙内に最も近いパッチセンサ３４とトナコンセンサ２４の組み合わせＥのセンサ出力値を記載した表である。
【００３１】
図３に示したように、印刷前においてトナコンセンサ２３，２４の値はほぼ同じ値を示すまで空転がなされる。印刷後は従来検知していた中央部に設置されたトナコンセンサ４０が一定値であっても、局所で高印字密度印刷がある場合、図中イ）やウ）の場合のようにトナコンセンサの出力低下が見られることがある。この場合、用紙のすぐ外側のトナコンセンサ２４にも２３よりやや鈍い出力値オ）やカ）のように検知される場合もある。
【００３２】
この場合、感光体軸方向で用紙外の同一位置でパッチセンサ３４をトナコンセンサ２４と相関づけることにより、用紙の方に向かって、トナコンセンサ２４からどのくらい近い位置でトナーが消費されているか、または、どのくらい遠い位置でトナーが消費されるかが予想される。従来であれば、この程度の局所的なトナーの消費は、印刷に大きな影響を与えることはなかったが、最近の高速化や幅広用紙への対応で無視できないレベルとなってきた。
【００３３】
また、トナーの消費量を抑えようとして用紙上のトナーの厚みを薄くして印刷しようとすると、より画像濃度の変動が受け易くなる。また、環境の影響によっても画像濃度変動が発生するため、より複雑化する。ただし、一般的なコピー機やプリンターは、予め切断された用紙を用いることから、実印刷に状況が最も近い用紙間においてパッチを印刷することができ、印刷に反映することができる。ところが、連続した印刷用紙を用いる為、大形のホストコンピュータに繋がるプリンターは、印刷中の用紙内でパッチ確認がカット紙のようにはできなかった。
【００３４】
また、従来の製品では、現像装置中央部に配したトナコン４０の制御であった為、２．１Ｖ→２．０Ｖで均一に制御しているように検知していた為、放置時間や印字密度等の不安定要因に左右されることがあった。つまり、実際に感光体上の画像濃度は、変化していることも多く制御できていないことも発生した。
【００３５】
以上への対策として、図４に示す図３の挙動の組み合わせで以下に説明する。
【００３６】
第１に、図３中パッチセンサ３４がＩＩＩ）のような変動出力が発生した場合説明する。水平方向で同一位置のトナコンセンサ２４の挙動がカ）のように低下した場合は、高範囲の印刷領域の字密度で印刷されている場合が想定され、図４中ＩＩＩ）＋カ）の場合に示した制御方法のようにトナー補給を通常の５０〜１００％増加させても良い。逆に、トナコンセンサ２４の挙動がエ）のようにほとんど変動しない場合は、ＩＩＩ）＋エ）に示すように現像機内の攪拌能力を上げる制御を行い、補給量は、通常ながら用紙印刷部に集中させる。
【００３７】
さらに、オ）の挙動を示す場合は、現像剤の流れはあると判断できる為、図４中のＩＩＩ）＋オ）に示すように現像剤の攪拌能力は、通常とし、トナー補給部のみにトナー補給を集中する制御をかけられる。
【００３８】
第２に、パッチセンサ３４の出力がＩのように大きな変動を示さない場合を説明する。トナコンセンサ２４の挙動が、カ）のように大きく変動している場合は、Ｉ）＋カ）に示すように現像機内現現像剤の攪拌能力を向上させ、補給量は通常より少なくし、補給場所をＥの組み合わせ位置に集中させる。逆に、トナコンセンサ２４の挙動変動が少ないエ）の場合は、図４中のＩ）＋エ）に示すようにトナー補給量を通常より数１０％低減させ、印刷部中で、組み合わせＥより離れた位置にトナー補給を集中させる。
【００３９】
さらに、オ）の挙動を示すように、現像剤攪拌能力を向上させ、トナー補給量を通常とし、中央部に補給を集中させる。第３に、パッチセンサ３４の出力がある程度変動するＩＩの場合を説明する。トナコンセンサ２４の挙動が大きいカ）の場合には、ＩＩ）＋カ）に示すようにトナー補給量を数１０％多くして、印刷部の組み合わせＥに近い部分にトナー補給を集中させる。逆に、トナコンセンサ２４の出力が変動しないエ）の場合には、ＩＩ）＋エ）に示すようにトナー補給量を数１０％多くして、印刷部の組み合わせＥに遠い部分にトナー補給を集中させる。さらに、オ）の挙動を示すようなトナコンセンサもある程度変動するオ）の場合には、印刷部に均等に補給できる。
【００４０】
以上１８インチ幅をもとに実施例を示したが、さらに、トナコンセンサ２３も検知できる為、２３と２４の傾きを考慮しても良い。用紙幅によりトナコンとパッチを使う組み合わせ位置を印刷部に最も近い非印刷部にすることで、幅狭から幅広用紙で均一な画像濃度を維持することが可能となる。
【００４１】
以上説明したように、本発明によれば高速で大量に印刷するプリンターにおいて、安定した画質濃度を用紙全面で得ることができる。また、帯電量の上昇を抑えるためにトナー濃度を上げる制御においても、その副作用であるトナー消費量の急激な増加を抑える効果を得る。
【符号の説明】
【００４２】
１・・・感光体、２・・・レーザー、３・・・現像装置、４・・・現像剤、５，６・・・現像ロール、７・・・トナーコントロールセンサ、８・・・パッチセンサ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４３】
【特許文献１】特開平３−１９２３８０号公報
【特許文献２】特開平６−１８０５３５４号公報
【特許文献３】特開平７−１３４４９０号公報
【特許文献４】特開平５−３４１６５５号公報
【特許文献５】特開２００６−１５４０２４号公報
【特許文献６】特開平７−１３４４９０号公報
【特許文献７】特開平６−１８０５３４号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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