(57)【要約】【課題】  トナー像、トナ帯電量等の現像剤に係わる値の目標値を変更しても、この目標値の変更に影響されず、常に適正な画像濃度が得られる画像形成装置を提供する。【解決手段】  像担持体と、像担持体を帯電する帯電手段と、像担持体を露光する露光手段と、露光された像担持体を現像してトナー像を形成する現像手段と、トナー像を転写バイアスの印加により中間転写体上に転写する転写手段を有する画像形成装置において、現像剤の現像特性値を目標値に調整する現像剤制御手段と、中間転写体上のトナーパッチ画像の光学濃度に基づき転写出力制御を行う転写出力制御手段と、前記現像剤制御手段および前記転写出力制御手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記目標値を変更するときは前記転写出力制御を実施することを特徴とする画像形成装置。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、像担持体を帯電する帯電手段と、像担持体を露光する露光手段と、露光された像担持体を現像してトナー像を形成する現像手段と、トナー像を中間転写体上に転写する転写手段を有する画像形成装置において、
前記現像手段の現像器内の現像剤に係わる特性値を目標値に調整する現像剤制御手段と、
中間転写体上のトナー像の光学濃度を一定範囲に維持するように画像安定化制御を行う画像安定化制御手段と、
中間転写体上のトナーパッチ画像の光学濃度に基づき転写出力制御を行う転写出力制御手段と、
前記現像剤制御手段、前記画像安定化制御手段および前記転写出力制御手段を制御する制御手段と、
を備え、前記制御手段は、前記現像剤制御手段の目標値を変更するときは、転写出力制御と画像安定化制御を実施または転写出力制御を実施することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像剤に係わる特性値は、トナー濃度、トナー帯電量およびトナー量のいずれかの値であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
少なくとも装置内の環境温度、装置内の環境湿度、または画像形成された累積プリント枚数の１つの情報に基づいて前記目標値を変更することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記情報が所定範囲以上変化したとき、前記目標値を変更することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記情報の所定範囲ごとに目標値が予め求められたルックアップテーブルを用いて、前記現像剤制御手段の目標値を求めることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記画像安定化制御手段は、中間転写体上のトナーパッチ画像の光学濃度に基づき現像バイアスを制御することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記画像安定化制御手段は、像担持体における中間調濃度の電位が所定範囲内になるように露光手段のレーザー光強度またはレーザー発光時間を制御することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記転写出力制御手段は、トナーパッチ画像を像担持体に形成し、前記トナーパッチ画像を転写手段の転写出力を変えながら中間転写体に転写させ、前記中間転写体上に転写されたトナーパッチ画像の光学濃度を検知し、検知されたトナーパッチ画像の光学濃度に基づき適正な転写出力を制御することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記転写出力制御手段は、前記検知された中間転写体上のトナーパッチ画像の光学濃度における最高光学濃度近傍の転写出力を求めることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、転写出力の電流値を制御する定電流制御で行われることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記現像剤はトナーとキャリアからなる２成分現像剤であることを特徴とする請求項１から１０いずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真を用いた複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置では、環境温度、環境湿度および経時等により、現像剤に係わる値である例えばトナー濃度の変化、転写ローラや中間転写体の特性の変化、像担持体や中間転写体等の特性変化等により画像濃度が変化することが知られている。また、画像形成装置には一般に画像濃度を調整する手段が設けられている。
【０００３】
従来より、像担持体上のトナー像の単位面積当たりの電荷量の調整を行った後に、転写バイアス値を求める技術が開示されている（特許文献１参照）。また、トナー像の単位面積当たりの電荷量を調整してから、電流値と電圧値の関係から転写バイアス値を求める技術が開示されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−２４１５４４号公報
【特許文献２】特開２００３−２４１４４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、背景技術では下記のような問題点があった。現像器内の現像剤に係わる値である例えばトナー濃度値の目標値を変更すると、画像濃度が変化して適正な画像濃度になり難く、例えば、湿度等の環境変化によりトナー濃度値の目標値を下げる変更処理をを行った場合に、画像濃度が低下してしまうといった問題があった。
【０００５】
本発明は上記の課題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、トナー像、帯電量等の現像剤に係わる値の目標値を変更しても、この目標値の変更に影響されず、常に適正な画像濃度が得られる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的は下記の手段により達成できる。即ち、像担持体と、像担持体を帯電する帯電手段と、像担持体を露光する露光手段と、露光された像担持体を現像してトナー像を形成する現像手段と、トナー像を中間転写体上に転写する転写手段を有する画像形成装置において、前記現像手段の現像器内の現像剤に係わる特性値を目標値に調整する現像剤制御手段と、中間転写体上のトナー像の光学濃度を一定範囲に維持するように画像安定化制御を行う画像安定化制御手段と、中間転写体上のトナーパッチ画像の光学濃度に基づき転写出力制御を行う転写出力制御手段と、前記現像剤制御手段、前記画像安定化制御手段および前記転写出力制御手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記現像剤制御手段の目標値を変更するときは、転写出力制御と画像安定化制御を実施または転写出力制御を実施することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の画像形成装置によれば、現像剤制御手段の目標値を変更するときは、転写出力制御と画像安定化制御を実施、または転写出力制御を実施するようにしたので、トナー像、帯電量等の現像剤に係わる値の目標値を変更しても、この目標値の変更に影響されず、常に適正な画像濃度が得られるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に実施の形態の画像形成装置を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態に係わる画像形成装置の概略構成を示す図、図２は図１の画像形成手段とその周辺の構成を示す図である。
【０００９】
図１に示すように、画像形成装置は像担持体である感光体ドラムの周囲に、帯電手段、露光手段、現像手段、クリーナー等を有して構成される画像形成手段が４個設けられ、各画像形成手段にて形成された感光体ドラム上の画像は、第１の転写部において感光体ドラムに隣接して移動通過する中間転写体上に順次転写され、中間転写体上に転写された画像は、更に第２の転写部において紙等の記録材へ転写される構成となっている。
【００１０】
以下、本実施の形態に係る画像形成装置についての詳細を説明する。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像を形成する４個の画像形成手段１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋには、それぞれ感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋが配置されており、各感光体ドラムは矢印方向（反時計方向）に回転自在となっている。更に、各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの周囲には、帯電手段２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、露光手段３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ、現像手段４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ、そして、クリーナー８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋが上記感光体ドラムの回転方向に沿って順次配設されている。
【００１１】
以下、画像形成手段について詳細を図２を用いて説明するが、４個の画像形成手段は同一の構成となっている。ここでは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの符号を省略して説明する。本画像形成手段は、像担持体として不図示の装置本体によって回動自在に支持された感光体ドラム１を備えている。感光体ドラム１は、アルミニウム等の導電性基体と、その外周に形成された光導電層を基本構成とする電子写真感光体である。その中心には支軸１１を有し、この支軸を１１を中心として矢印方向に、不図示の駆動手段によって回転駆動されるようになっている。
【００１２】
図２において、感光体ドラム１の斜め下方には帯電手段２が配置されている。帯電手段２は、感光体ドラム１表面を所定の極性、電位に一様均一に帯電するものである。これにより、感光体ドラム１表面を一様均一に帯電するようになっている。感光体ドラム１の回転方向についての帯電手段２の下流側には、露光手段３が配設されている。露光手段３は、レーザーにより画像情報に応じた静電潜像を感光体ドラム１に形成するものである。
【００１３】
露光手段３の下流側に配置された現像手段４は、現像剤を収容した現像容器４１を有し、その現像容器４１の感光体ドラム１に面した開口部内に現像スリーブ４２が回転自在に設置され、現像スリーブ４２内には現像スリーブ４２上に現像剤を担持させるマグネットローラ４３が、現像スリーブ４２の回転に対して非回転に固定配置されている。現像剤はトナーとキャリアからなる２成分現像剤である。更に、現像容器４１内には、区画された現像室４５及び撹拌室４６が設けられている。現像スリーブ４２に、電源４８によって現像バイアスを印加することにより、感光体ドラム１上にトナー像が形成される。
【００１４】
現像手段４の下流側の感光体ドラム１の側方には、転写手段である転写ローラ７が配設されている。転写ローラ７は芯金７ａとその外周面の導電層７ｂによって構成されている。転写ローラ７は押圧部材によって感光体ドラム１に向けて付勢されており、導電層７ｂは所定の押圧力で中間転写体６を介して感光体ドラム１表面に圧接され転写ニップ部が形成される。転写ニップ部には、ベルト状の中間転写体６が挟まれており、電源７１からの転写バイアスの印加により感光体ドラム１上のトナー像が中間転写体６表面に転写される。また、中間転写体６に対向して光学濃度センサＢＳが設けられている。
【００１５】
トナー像の転写後の感光体ドラム１は、クリーナー８によって残留トナー等の付着物が除去される。クリーナーブレード８１は、感光体ドラム１に対して、所定の角度及び圧力で不図示の加圧手段により当接されており、感光体ドラム１表面に残留したトナー等を回収する。
【００１６】
図１において、各感光体ドラムの側方には、中間転写体ユニットＵが配設されている。中間転写体ユニットＵは、中間転写体６及び１次の転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｄ及び２次の転写ローラ７３、更に中間転写体クリーナー８Ａを有している。
【００１７】
以上のような画像形成装置において、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成された各色のトナー像は、中間転写体６を挟んで対向する１次の転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋから転写バイアスを受けて、順次、中間転写体６上に転写され、中間転写体の回転とともに２次の転写ローラ７３まで搬送される。一方、このときまでに、給紙カセット２０から取り出された記録材Ｐは、ピックアップローラ２１を経て搬送ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、レジストローラ２３に供給され、更に同図左方に搬送され、２次の転写ローラ７３に印加される２次の転写バイアスによって上述のトナー像は記録材Ｐ上に転写される。なお、中間転写体６上の転写残トナー等は、中間転写体クリーナー８Ａによって除去される。
【００１８】
定着手段２４は、回転自在に配設された定着ローラ２４Ａと、定着ローラ２４Ａに圧接しながら回転する加圧ローラ２４Ｂから成り、記録材Ｐが定着ローラ２４Ａと加圧ローラ２４Ｂの間を通過する際に熱定着され、記録材Ｐ上にフルカラー画像が形成され、記録材Ｐは排紙ローラ２５によりトレイ２６に排出されることとなる。
【００１９】
なお、中間転写体６は、ベルト状であり、ＰＣ、ＰＥＴのような誘電体樹脂によって構成されるが他の材料でも構わない。１次の転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ；外径φ２０ｍｍ、ＮＢＲ半導電スポンジゴムからなり、硬度は２５度であり、抵抗値は１×１０7Ωである。また、現像手段はトナーとキャリアを含有する２成分現像剤を用いて現像を行う。トナーとしては、重合トナーを用いることにより、高解像力であり、光学濃度が安定しかぶりの発生が極めて少ない画像形成が可能となる。
【００２０】
実施の形態に係わる画像形成装置の濃度制御の構成について説明する。図３は実施の形態に係わる画像形成装置の濃度制御関係のブロック図である。
【００２１】
図３において、９１は、トナー濃度を目標値に調整する現像剤制御を行う現像剤制御手段である。ＴＤはトナー濃度を測定する透過率センサである。
【００２２】
また、ＬＴはルックアップテーブルでり、装置内の湿度と、画像形成の累積プリント枚数とトナー濃度の目標値が予め決められたルックアップテーブルであり、表１にルックアップテーブルを示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
ＱＳは装置内の湿度を測定する湿度センサであり、ＣＴは画像形成の累積プリント枚数をカウントする累積プリントカウンタである。また、９２は、中間転写体６上のトナー像の光学濃度を一定範囲に維持する画像安定化制御を行う画像安定化制御手段である。また、９３は、中間転写体上のトナーパッチ画像の光学濃度に基づき転写出力制御を行う転写出力制御手段である。ＢＳは中間転写体上のトナー像の光学濃度を測定する光学濃度センサである。さらに、９は、各ブロックを制御する制御手段あり、転写出力の電流値を制御する定電流制御で行われる。
【００２５】
ここで、実施の形態に係わる画像形成装置の作用について説明する。
【００２６】
画像形成装置の濃度制御に係わる作用を中心に図４のフローチャートに沿って説明する。なお、図１から図３も適時参照して行う。図４は実施の形態の画像形成装置の濃度制御の主要な流れを示すフローチャートである。
【００２７】
このフローチャートは、所謂朝一に現像剤制御のトナー濃度の目標値の設定を行い、その後、所定範囲以上の湿度また累積プリント数の変化により、トナー濃度の目標値の変更が必要となり、トナー濃度の目標値の変更を行い、その後に転写出力制御を実施する場合の例であるが、これに限定されるものではない。なお、所謂朝一とは、トナーや感光体が十分周囲の環境と同じなった状態から電源を投入する場合をいう。この状態を代用する指標として、例えば、定着温度が５０℃以下からの立ち上げを朝一と呼んだりする。
【００２８】
ステップＳ１１では、朝一に電源をＯＮして画像形成装置の立ち上げを行う。
【００２９】
ステップＳ１２では、現像剤制御を実施する。即ち、例えば、ルックアップテーブルＬＴ（表１）より、トナー濃度の目標値の設定を行い、現像器内に設けた現像剤の透磁率を検出する透過率センサＴＤ（図２）によりトナーとキャリアとのトナー濃度（トナー比率）を測定し、トナー比率を変えてトナー濃度を目標値に調節するようにする。
【００３０】
ステップＳ１３では、画像安定化制御を実施する。即ち、調整されたトナー濃度の現像剤を用いて、中間転写体６（図２）上のトナーパッチ画像の光学濃度を一定範囲に維持するよう現像バイアス値を制御し、像担持体１（図２）の中間調電位がある範囲内になるように露光手段３のレーザー光強度等を決める。
【００３１】
ステップＳ１４では、転写出力制御を実施する。即ち、感光体ドラム１上にベタのトナーパッチ画像を複数個作成する。次に、１次転写電流値をＩ1、Ｉ2、・・ＩJ-1、ＩJ・・ＩNと変化させなが、感光体ドラム１上のトナーパッチ画像を中間転写体６上に転写する。中間転写体６上にできたトナーパッチ画像Ｔの光学濃度を光学濃度センサＢＳにより検知する。１次転写電流値とトナーパッチ画像の光学濃度の関係から適正な１次転写電流値（転写出力値）を決定する。この実施の形態では、１次転写電流値がＩJの時のトナーパッチ画像の光学濃度をＴＤJとし、ＴＤJ≦ＴＤJ-1となった時、即ちトナーパッチ画像の光学濃度の最高光学濃度近傍の１次転写電流値をＩKとし、このＩKをトナー像の１次転写電流値と決めることとする。
【００３２】
ステップＳ１５では、プリントジョブの動作を実施し、プリントジョブが継続の場合は（ＹＥＳ）ステップＳ１６に進む。
【００３３】
ステップＳ１６では、湿度センサーＱＳで機内の湿度を常時検知しており、前述のルックアップテーブルＬＴ（表１）に示す湿度の所定範囲を超えトナー像の目標値の変更が必要であるか常時監視している。トナー濃度の目標値の変更が必要な場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１７に進む。同様にして、累積プリントカウンタＣＴで画像形成プリント数をカウントしており、前述のルックアップテーブルＬＴ（表１）に示す累積プリント数の所定範囲を超えトナー像の目標値の変更が必要であるか監視している。
【００３４】
ステップＳ１７では、現像剤制御を実施する。即ち、ルックアップテーブルＬＴ（表１）よりトナー濃度の新しい目標値を求め、透過率センサＴＤによりトナーとキャリアとのトナー濃度（トナー比率）を測定し、トナー濃度を新しい目標値に調節し直し、ステップＳ１４に進むようにする。
【００３５】
ステップＳ１４では、目標値の変更後の転写出力制御を実施する。即ち、感光体ドラム１上にベタのトナーパッチ画像を複数個作成し、１次転写電流値をＩ1、Ｉ2、・・ＩJ-1、ＩJ・・ＩNと変化させなが、感光体ドラム１上のトナーパッチ画像を中間転写体上に転写する。中間転写体６上にできたトナーパッチ画像Ｔの光学濃度を光学濃度センサＢＳにより検知する。１次転写電流値とトナーパッチ画像の光学濃度の関係から適正な１次転写電流値を決定する。
【００３６】
ここで、フローチャートの変形例について説明する。変形例では、前述のフローチャートのステップＳ１７の現像剤制御の実施後に、ステップＳ１３でトナー濃度の目標値変更後の画像安定化制御、さらに、ステップＳ１４で目標値変更後の転写出力制御を実施するようにする。
【００３７】
以上の濃度制御の手順によれば、環境の変化等によりトナー濃度の目標値がずれ、新たな目標値の設定が必要になりトナー濃度の目標値を変更した場合、変更したトナー濃度に対応した画像安定化制御と転写出力制御、または転写出力制御がなされるので、トナー濃度の目標値の変更があっても、この変更に影響されることなく、常に適正な画像濃度が得られるようになる。
【００３８】
なお、現像剤に係わる値の目標値の変更後に、転写出力制御と画像安定化制御とを共に実施する場合は、転写出力制御のみを実施する場合に比べ、より精度よく画像濃度が得られるようになる。転写出力制御のみの実施は、目標値の変更幅が小さいとき等に用いると効果的であり、調整時間の短縮にも有効である。また、転写出力制御と画像安定化制御とを共に実施と、転写出力制御のみを実施とを適宜組合せてもよい。
【００３９】
なお、実施の形態では、トナー濃度の目標値を変更した場合の調整について説明したが、トナー帯電量の目標値を変更した場合についても同様であり、トナー濃度とトナー帯電量の関係を予め求めておき、トナー濃度を調整することによって、トナー帯電量を間接的に調整する。また、現像器内のトナー量についても同様であり、トナー量とトナー濃度の関係を予め求めておき、トナー濃度を調整することにトナー量を調整する。
【００４０】
また、実施の形態では、装置内の湿度が所定範囲を超えたときに、トナー濃度の目標値の変更を行うようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、温度と湿度がそれぞれ所定範囲を超えたときに、トナー濃度の目標値の変更を行うことも同様にできる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態に係わる画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の画像形成手段の構成を示す図である。
【図３】実施の形態に係わる画像形成装置の濃度制御関係のブロック図である。
【図４】画像形成装置の濃度制御の主な流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
４  現像手段
６  中間転写体
９  制御手段
９１  現像剤制御手段
９２  画像安定化制御手段
９３  転写出力制御手段
ＴＤ  透過率センサ（トナー濃度センサ）
ＢＳ  光学濃度センサ
ＱＳ  湿度センサ
ＬＴ  ルックアップテーブル
Ｔ  トナーパッチ画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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