(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いる現像装置と、該２成分現像剤のトナー比濃度を検出する濃度検出手段と、湿度を検知する湿度検知手段と、該湿度検知手段により検知された湿度に応じて上記現像装置内の上記２成分現像剤のトナー比濃度値を補正する補正手段と、該補正手段により補正されたトナー比濃度値に上記２成分現像剤のトナー比濃度を制御する制御手段とを備え、
当該画像形成装置の設置時に、上記濃度検出手段により検出されたトナー比濃度と、上記湿度検知手段により湿度基準値として検出された湿度とを記憶する記憶手段を設け、上記補正手段は、上記湿度検知手段により検出された湿度の上記記憶手段に記憶された上記湿度基準値からの変化量を算出して、該変化量が予め定めた所定値以上であった場合に、トナー比濃度値の補正量を設定して、上記２成分現像剤のトナー比濃度の補正を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
画像濃度を一定に保持するために感光体上に形成されたトナーパターンの濃度を検出する画像濃度検出手段と、該画像濃度検出手段により検出された上記トナーパターン濃度と予め定めたトナーパターン濃度基準値とを比較した結果に基づいて現像バイアス値を制御し画像濃度の補正を行う画像濃度制御手段とを備え、上記補正手段は、上記画像濃度制御手段により制御される現像バイアス値の前回制御された現像バイアス値からの補正方向が、上記湿度検出手段により検出される湿度の変化方向に対応する方向の時のみ、上記２成分現像剤のトナー比濃度値の補正を行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いる電子写真方式の複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関し、特に湿度変化に応じてトナー比濃度を補正し安定した画像形成を行う画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置は、装置本体内に静電潜像を担持するための感光体ドラムを有しており、帯電装置によって感光体ドラムの表面が一様に帯電された後に、この表面に静電潜像が形成される。この感光体ドラムの表面上へ形成された静電潜像は現像装置によって現像されトナー像が形成される。このトナー像は転写装置へ搬送されてきた被転写体としての用紙へ転写される。
【０００３】
次に、剥離装置によって感光体ドラムから用紙を剥離した後に、定着装置においてトナー像が用紙へ定着される。
【０００４】
このような従来の現像装置は、現像剤としてトナーとキャリアとで成る２成分現像剤が用いられている。
【０００５】
上記トナーは着色された熱硬化性で且つ熱可塑性の粒子により形成されている。また、上記キャリアは強磁性体の粒子、例えば、鉄粉等から形成されている。
【０００６】
このトナーとキャリアとから成る２成分現像剤のうち、トナーの重量比は数％であり、感光体ドラム上の静電潜像が現像される毎に、この現像剤中のトナーが消費される。従って、消費されたトナー分を補給して現像剤中のトナーの重量比、すなわち、トナー比濃度を所定の範囲内に維持する必要がある。
【０００７】
次に、このトナー比濃度を所定の範囲内に維持する構成について説明すると、図１はトナー比濃度を制御するための回路部のブロック図であり、図２はトナー比濃度に対するオートトナーコントロールセンサ（以下ＡＴＣセンサと称す）の出力を示した特性図である。
【０００８】
現像装置１内に収容された現像剤のトナー比濃度は磁気式のＡＴＣセンサ２によって検出され、ＣＰＵ３はＡＴＣセンサ２の検出情報に応じてトナーカートリッジ３からトナーの補給を制御している。
【０００９】
例えば、図２に示すように現像装置１内の現像剤のトナー比濃度が低下して、ＡＴＣセンサ２からの出力電圧が上昇し、設定電圧Ｖａを超えた場合には、トナーカートリッジ４がＣＰＵ３からの制御指令に応じてトナーを現像装置１へ補給する。この補給の結果、トナー比濃度が上昇してＡＴＣセンサ２からの出力電圧が基準値Ｖ０、例えば２Ｖを下回るとＣＰＵ３はトナーカートリッジ４からのトナー補給を停止させる。この結果、現像装置１内の現像剤のトナー比濃度は例えば４ｗｔ％となるように維持される。
【００１０】
しかしながら、２成分現像剤は環境依存性を有し、湿度が例えば７０％以上の多湿状態になると、現像剤のトナー比濃度上昇、帯電量低下が発生し、トナー飛散や地かぶり、または、画像のつぶれ等が発生して画質が低下する。
【００１１】
また、逆に湿度が４０％以下の低湿状態になると、現像剤のトナー比濃度低下、帯電量上昇が発生する。この結果、画像の濃度が低下して例えば文字のかすれ等が発生し、画質が低下する。
【００１２】
この不具合を解決するために特開平４−１２３８０号公報に記載されている画像形成装置では、図１に示すように湿度センサ５を設け、例えば、湿度が７０％以上であるときには、現像装置１内の現像剤のトナー比濃度を第１の基準値例えば３．５ｗｔ％となるようにトナー補給量を制御し、逆に湿度が４０％以下であるときには現像装置１内の現像剤のトナー比濃度を第１の基準値より高い第２の基準値４．５ｗｔ％となるようにトナー補給量を制御する制御装置を有している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような画像形成装置では、図６のＣ線に示すように、湿度４０％以下はトナー比濃度４．５ｗｔ％、湿度７０％以上はトナー比濃度３．５ｗｔ％に制御している。しかし、現実には、湿度に対するトナー比濃度は図６のＡ線に示すようになり、湿度４０％以下はすべてトナー比濃度４．５ｗｔ％、湿度４０〜７０％は４ｗｔ％、湿度７０％以上は３．５ｗｔ％に制御することは不可能に近い。このため、上記構成のような画像形成装置においては、以下のような問題が起こる。
【００１４】
トナー比濃度の補正を実行する湿度が４０％以下と７０％以上とに予め設定されている場合、当該画像形成装置の設置時の湿度が５５％の時のトナー比濃度の動きが図６のＡ線のようになると予想できるが、設置時の湿度が６９％の時のトナー比濃度は図６のＢ線のようになると予想できる。
【００１５】
当該画像形成装置の設置時には必ずトナー比濃度をＡＴＣセンサを通してＣＰＵで記憶させるため、湿度５５％で記憶させた場合は、湿度５５％でトナー比濃度は基準値の４ｗｔ％、湿度６９％で記憶させた場合には、湿度６９％でトナー比濃度は基準値の４ｗｔ％となる。
【００１６】
この結果、この双方が湿度７０％となった場合は、湿度５５％でトナー比濃度を記憶させたものは、トナー比濃度は３．５ｗｔ％に調整されるが、６９％で記憶させたものは、若干湿度が上昇しただけで同量の補正が行われるため、トナー比濃度は３ｗｔ％となってしまう。
【００１７】
このように、トナー比濃度の補正が行われる領域と行われない領域の境目付近の湿度で当該画像形成装置の設置をした場合は、若干の湿度変化で基準のトナー比濃度から大きくずれてしまう状況が発生してしまう。
【００１８】
トナー比濃度を湿度変化に応じて補正する時、湿度がトナー比濃度の補正を実行する領域と、実行しない領域の境界付近であれば、若干の湿度変化で補正が行われてしまう、または、若干の湿度変化で補正が行われなくなる可能性があり、トナー比濃度が非常に不安定となり、安定した画質を得ることは困難である。
【００１９】
例えば、湿度が７０％以上はトナー比濃度の補正を実行すると設定している場合、ある時は湿度が６９％で次の瞬間は７０％、その次は湿度６９％となる時はトナー比濃度の補正が行われたり行われなかったりと、トナー比濃度は非常に不安定となってしまう。
【００２０】
図６で説明すると、湿度６９％と７１％とのトナー比濃度では、トナー比濃度の差が約１ｗｔ％であり、湿度が１％、２％変化する度にトナー比濃度の補正が行われたり行われなかったりすると、トナー比濃度は非常に不安定となってしまう。
【００２１】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、環境条件（湿度）が変化した場合であっても、トナー比濃度を安定に保つことで、良好な画像を安定して形成することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像形成装置は、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いる現像装置と、該２成分現像剤のトナー比濃度を検出する濃度検出手段と、湿度を検知する湿度検知手段と、該湿度検知手段により検知された湿度に応じて上記現像装置内の上記２成分現像剤のトナー比濃度値を補正する補正手段と、該補正手段により補正されたトナー比濃度値に上記２成分現像剤のトナー比濃度を制御する制御手段とを備え、当該画像形成装置の設置時に、上記濃度検出手段により検出されたトナー比濃度と、上記湿度検知手段により湿度基準値として検出された湿度とを記憶する記憶手段を設け、上記補正手段は、上記湿度検知手段により検出された湿度の上記記憶手段に記憶された上記湿度基準値からの変化量を算出して、該変化量が予め定めた所定値以上であった場合に、トナー比濃度値の補正量を設定して、上記２成分現像剤のトナー比濃度の補正を行なっている。
【００２３】
上記構成によれば、当該画像形成装置の設置時の湿度を基準とし、この基準となる湿度からの変化量に応じてトナー比濃度値の補正量を設定しているので、装置の設置時の湿度に関係なく的確なトナー比濃度補正が可能となる。
【００２５】
また、上記構成によれば、僅かな湿度変化によりトナー比濃度値の補正が行われたり行われなかったりすることがなく、安定したトナー比濃度補正が可能となる。
【００２６】
本発明の画像形成装置は、画像濃度を一定に保持するために感光体上に形成されたトナーパターンの濃度を検出する画像濃度検出手段と、該画像濃度検出手段により検出された上記トナーパターン濃度と予め定めたトナーパターン濃度基準値とを比較した結果に基づいて現像バイアスを制御し画像濃度の補正を行う画像濃度制御手段とを備え、上記補正手段は、上記画像濃度制御手段により制御される現像バイアス値の前回制御された現像バイアス値からの補正方向が、上記湿度検出手段により検出される湿度の変化方向に対応する方向の時のみ、上記２成分現像剤のトナー比濃度値の補正を行っている。
【００２７】
上記構成によれば、実際にトナー比濃度の補正が必要な時のみ、的確にトナー比濃度補正を行うことが可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の画像形成装置の実施形態を図４及び図１のトナー比濃度補正を行うための回路部のブロック図とともに説明する。
【００２９】
本画像形成装置は、図４に示すように回転自在に支持された感光体ドラム１１を備えており、感光体ドラム１１は図示しない駆動装置により矢印方向に回転駆動されるようになっている。
【００３０】
また、この感光体ドラム１１の周囲には、順に感光体ドラム１１表面を一様に帯電する帯電装置１２と、感光体ドラム１１表面を露光して静電潜像を形成する露光手段１３と、その静電潜像を現像しトナー像を形成する現像装置１と、トナー像を転写材である用紙に転写する転写装置１４と、感光体ドラム１１表面に残っている残トナーをクリーニングするクリーニング装置１５が配置されている。
【００３１】
一方、感光体ドラム１１は４個が直列に並び、それぞれにＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋのトナーを有するトナーカートリッジを有した現像装置１が配設されており、それぞれの現像装置１には濃度検出手段であるＡＴＣセンサ２が備えられ、このＡＴＣセンサ２を用いてトナー比濃度を検出している。
【００３２】
また、この転写装置１４は、駆動側プーリーと従動側プーリーの間に張架されて走行する転写ベルト１６を備えており、転写ベルト１６は矢印の方向に走行するようになっている。この転写ベルト１６は変性ポリイミド等でできており、用紙は静電気的に転写ベルト１６に保持されるようになっている。
【００３３】
この転写ベルト１６の内側には、感光体ドラム１１に対向する位置に転写帯電器１７が配置され、感光体ドラム１１に形成されたトナー像を転写するようになっている。また、転写ベルト１６の内外には図示していないがクリーニング部材、ベルトに溜まった電荷を除去する除電部材が配置されている。
【００３４】
転写ベルト１６上で４個の感光体ドラム１１を通過し各色のトナー像が転写された用紙は定着装置１８によりこのトナー像が定着される。
【００３５】
そして、濃度検知センサ１９は転写ベルト１７の下方の適当な位置で転写ベルト１６に対向するように設けられており、転写ベルト１６上には現像装置１によって形成されたトナー像が転写される。濃度検知センサ１９は発光素子と受光素子とを備えており、トナー像に光を照射すると共に反射光を受光し、光量に応じた電圧を発生するようになっている。この濃度検知センサ１９を用いて濃度補正を行っている。
【００３６】
ここで、現像装置１内の現像剤であるが、トナーとキャリアから成る２成分現像剤を用いており、この２成分現像剤は特性が湿度に依存する性質を持っているため、湿度変化に応じたトナー比濃度の補正が行われなければ、多湿状態になるにつれてトナー比濃度は上昇してしまい、逆に、低湿状態になるにつれてトナー比濃度は低下してしまう。
【００３７】
これは、ＡＴＣセンサ２が磁束密度を検出することでトナー比濃度を制御するために起きる現象であり、例えば、多湿状態になると現像剤の帯電量が低下し、現像剤は全体に締まった状態となるため、ＡＴＣセンサ２はキャリアの密度が高い、すなわち、トナー比濃度が低いと判断しトナーを補給してしまう。
【００３８】
逆に、低湿状態になると現像剤の帯電量が上昇し、現像剤は膨らんだ状態となるため、ＡＴＣセンサ２はキャリアの密度が低い、すなわち、トナー比濃度が高いと判断し、トナーの補給をしなくなってしまうのである。
【００３９】
つまり、図２のＡＴＣセンサ出力を示した特性曲線が、図３のような特性曲線に変化してしまう。この現象を補正しなければ安定した画像は得ることができないのである。
【００４０】
上記した画像形成装置において、湿度が変化した時のトナー比濃度の補正について以下で説明する。
【００４１】
従来の技術であれば、湿度が所定以上であれば、トナー比濃度の補正を実行するが、本発明では予め所定の湿度を設定せず、当該画像形成装置の設置時に初期トナー比濃度をＡＴＣセンサ２で検出してＣＰＵ３の記憶装置３ｂで記憶する際に、湿度を湿度センサ５により検知してＣＰＵ３で記憶させ、その値を基準として、±０．２Ｖ、±０．４Ｖ、±０．６Ｖ以上など、予め定めた所定値以上に変化した時にトナー比濃度の補正をＣＰＵ３の制御装置３ａでそれぞれ行うよう構成した。
【００４２】
例えば、初期トナー比濃度を記憶した時の湿度センサ５の出力値が０．５Ｖであった場合、湿度センサ５の出力値が０．７Ｖ〜０．８９Ｖに変化した時は図５に示すように基準値Ｖ０をＶｂに移動させるよう補正し、湿度センサ５の出力値が０．９Ｖ以上の時は、基準値Ｖ０をＶｂ以上の任意の値になるように補正する。
【００４３】
逆に、湿度センサ５の出力値が０．１１Ｖ〜０．３Ｖに変化した時は、基準値Ｖ０をＶｃに移動させるよう補正し、湿度センサ５の出力値が０．１Ｖ以下の時は、基準値Ｖ０をＶｃ以下の任意の値になるように補正する。
【００４４】
これを図６の直線Ａを用いて説明すると、当該画像形成装置の設置時の湿度によってトナー比濃度の動きが湿度４０％や湿度７０％の位置で不連続に上下にシフトするのではなく、直線的に連続して左右にシフトする形になる。
【００４５】
このように、当該画像形成装置の設置時の湿度センサ５の出力値を基準として補正する範囲を決定することで、初期状態から実際に湿度が変化した時のみトナー比濃度を補正する構成になっているため、トナー比濃度の基準値から大きく外れた値にはならない。
【００４６】
さらに、決定した補正をする範囲と範囲の境界付近、上記した例で言えば湿度センサ５の出力値が０．１Ｖ付近、０．３Ｖ付近、０．７Ｖ付近、０．９Ｖ付近に関しては所定以上、例えば、前回トナー比濃度の補正が実行された時の湿度センサ出力値との差が±０．１Ｖ以上でなければトナー比濃度補正は実行されない構成になっている。
【００４７】
すなわち、湿度センサ５の出力値が０．６８Ｖから０．７２Ｖに変化した場合はトナー比濃度の補正は実行しない。このことにより、僅かな湿度変化で補正が行われたり行われなかったりする不具合を解決し、さらに、実際に湿度が変わった時のみにトナー比濃度の補正が実行されるようになるため、常に安定したトナー比濃度が得られる構成になっている。
【００４８】
また、画像濃度を一定に保持するために現像剤バイアスを変化させながら感光体上に所定のトナーパターンを形成し、このトナーパターンの濃度を画像濃度検出手段である反射型センサで検出し、この検出値と予め定めたトナーパターン濃度基準値とを比較し、この比較結果に基づいて現像バイアス値を画像濃度制御手段で制御し、画像濃度の補正を行う画像形成装置において、トナー比濃度の補正が必要な状況であるか不必要であるかの判断を画像濃度補正の現像バイアス値を用いて行うように構成されているものにおいては、例えば、環境が多湿状態に変化した時、現像バイアス値はプラス方向（画像濃度を下げる方向）に変化するはずであるが、現像バイアス値がマイナス方向（画像濃度を上げる方向）に変化した場合は、何らかの影響で画像濃度が出にくい状態になっているということであり、トナー比濃度の補正を実行してトナー比濃度を下げることをすれば、さらに、画像濃度が出にくい状態になってしまう。この不具合を解決するために、環境が多湿状態に変化した時は、現像バイアス値がプラス方向、逆に低湿状態に変化した時は現像バイアス値がマイナス方向に所定値（±１０Ｖ）以上変化した時のみ、トナー比濃度を補正する構成となっている。
【００４９】
以上のことより、湿度が変化した場合であっても、トナー比濃度を安定に保ち、常に安定した画像が得られることが可能となった。
【００５０】
また、上記トナー比濃度補正を行う際は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの各色に対応した現像装置における現像バイアス値の変化量の平均が所定値（±１０Ｖ）以上変化した時のみ、トナー比濃度を補正する構成となっているので、実際にトナー比濃度補正が必要な時のみトナー比濃度補正を行なうことがきる。
【００５１】
さらに、トナー比濃度補正は全ての色の現像装置について行なう。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の画像形成装置は、装置の設置時の湿度を基準とし、この基準となる湿度からの変化量に応じてトナー比濃度値の補正量を設定しているので、如何なる範囲の湿度の変化が生じていたとしても、的確なトナー比濃度補正を行うことができる。
【００５３】
本発明の画像形成装置は、前回のトナー比濃度値の補正を行った時の上記湿度検出手段により検出した湿度から所定値以上湿度が変化した時のみトナー比濃度値の補正を行っているので、僅かな湿度変化によりトナー比濃度値の補正が行われたり行われなかったりすることがなく、安定したトナー比濃度補正を行うことができる。
【００５４】
本発明の画像形成装置は、画像濃度を一定に保持するために感光体上に形成されたトナーパターンの濃度を検出する画像濃度検出手段と、画像濃度検出手段により検出されたトナーパターン濃度とトナーパターン濃度基準値とを比較した結果に基づいて現像バイアスを制御し画像濃度の補正を行う画像濃度制御手段とを備え、補正手段は、画像濃度制御手段により制御される現像バイアス値の前回制御された現像バイアス値からの補正方向が、上記湿度検出手段により検出される湿度の変化方向に対応する方向の時のみ、トナー比濃度値の補正を行っているので、実際にトナー比濃度の補正が必要な時のみ、的確にトナー比濃度補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置における湿度変化に応じてトナー比濃度補正を行うための回路部のブロック図である。
【図２】画像形成装置の現像装置のトナー比濃度に対するＡＴＣセンサの出力を示す特性図である。
【図３】画像形成装置の現像装置の多湿状態、低湿状態におけるトナー比濃度に対するＡＴＣセンサの出力変化を示す特性図である。
【図４】画像形成装置の構成を示す概略断面図である。
【図５】画像形成装置の現像装置の多湿状態、低湿状態におけるトナー比濃度に対するＡＴＣセンサの出力変化及び基準値の補正量を示す特性図である。
【図６】画像形成装置の設置時の湿度の違いによるトナー比濃度と湿度の関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１  現像装置
２  ＡＴＣセンサ
３  ＣＰＵ
５  湿度センサ
【図１】
0003717349.tif 000002
【図２】
0003717349.tif 000003
【図３】
0003717349.tif 000004
【図４】
0003717349.tif 000005
【図５】
0003717349.tif 000006
【図６】
0003717349.tif 000007