(57)【要約】【課題】像担持体の走行方向に対して画像濃度のばらつきの少ない画像形成装置を提供する。【解決手段】光反射センサの検出結果に基づいて、予め定めた基本時間Ｔｋに対してトナーを補給するトナー補給時間Ｔｓを定める。そして、トナー補給時間Ｔｓに基づくトナー補給を基本時間Ｔｋごとに繰り返すように、現像部にトナーを補給するトナー補給部を制御する。【選択図】　　　　図２
2004101965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に形成された潜像を現像する現像部と、
前記現像部内のトナーの量を検出する検出部と、
前記現像部にトナーを補給するトナー補給部と、
前記検出部の検出結果に基づいて予め定めた基本時間に対してトナーを補給するトナー補給時間を定め、該トナー補給時間に基づくトナー補給を前記基本時間ごとに繰り返すように前記トナー補給部を制御する制御部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナー補給時間は、前記検出部による検出がおこなわれるたびに更新されて、その更新されたトナー補給時間に基づいて前記トナー補給がされ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】
前記像担持体上のトナー像が転写される転写紙における搬送方向と直交する方向の長さを検知する転写紙幅検知部をさらに備え、
前記制御部は、前記検出部の検出結果に加えて、前記転写紙幅検知部による検知結果に基づいて前記トナー補給時間を定めることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記転写紙は、給紙部においてロール状に保持されるロール紙であり、
装置本体における固定位置で当該固定位置を通過する原稿の画像情報を読み取る原稿読取部をさらに備えた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】
前記検出部は、前記像担持体上に形成される濃度検知パターンの画像濃度を検出する光反射センサであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに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】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に、搬送方向の長さが不定の原稿に対してロール紙上に画像形成をおこなうシートスルー式の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、画像形成装置において、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を現像部に収納して、像担持体としての感光体ドラム上に形成された静電潜像に現像部内のトナーを付着して、感光体ドラム上にトナー像を形成している。
【０００３】
このような画像形成装置では、トナー像の形成にともない現像部内のトナーが消費されるために、そのトナー消費に応じて、トナー補給部から現像部にトナーが適宜補給される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
詳しくは、感光体ドラムに対向する位置に、光反射センサが配置されている。そして、非画像形成時（通常の画像形成をおこなわないときである。）に、感光体ドラム上に濃度検知パターンを形成して、そのパターンの画像濃度を光反射センサで検出する。この光反射センサの検出結果は、制御部に転送される。
【０００５】
そして、制御部にて、画像濃度が低くて現像部内のトナー量が少ないと判断したときには、トナー補給部から現像部にトナーを補給するように制御する。
具体的には、トナー補給部に設置されたトナー補給ローラを駆動する時間（トナー補給時間である。）を、光反射センサの検出結果に基づき数段階に分けて制御する。例えば、濃度検知パターンの画像濃度が極端に低いときには、トナー補給時間が長くなるように制御する。また、濃度検知パターンの画像濃度がやや低いときには、トナー補給時間が短くなるように制御する。
【０００６】
これに対して、画像濃度が高くて現像部内のトナー量が多いと判断したときには、トナー補給部から現像部にトナーを補給しないように制御する。
このように、大きな時間の単位でみると、現像部内のトナー量は過不足ない状態に維持されて、感光体ドラム上に適正な画像濃度のトナー像が形成される。
【０００７】
ここで、転写紙のサイズに対応して感光体ドラム上に形成する画像領域が大きくなれば、それだけ現像部におけるトナー消費も多くなる。したがって、上述のトナー補給時間の制御は、転写紙サイズに応じた補正がなされる。すなわち、Ａ３サイズの転写紙に画像を形成する場合には、Ａ４サイズの転写紙に画像を形成する場合に比べて、トナー補給時間を長めに制御することになる。
そして、連続して複数の転写紙を搬送してそれらに画像形成をおこなう場合（連続画像形成時）、これらのトナー補給はそれぞれの画像形成ごとにおこなわれる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−１６２８６２号公報（第２−４頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の画像形成装置は、画像形成後の転写紙において、搬送方向に画像濃度のばらつきが生じていた。換言すると、トナー像形成後の感光体ドラム上において、感光体ドラムの回転方向に画像濃度のばらつきが生じていた。
これは、従来の画像形成装置は、光反射センサの検出結果に基づいて、転写紙１枚ごとのトナー補給時間が設定され、転写紙１枚ごとに現像部にトナーが補給されていたことによる。
【００１０】
すなわち、転写紙１枚に対応したトナー像を感光体ドラムに形成するたびに、設定されたトナー補給時間だけ現像部にトナーが補給される。しかし、設定されたトナー補給時間と、感光体ドラム上にトナー像を形成する時間とは一致せずに、トナー像が形成される間の単位時間あたりのトナー補給量は一定にならない。また、全面均一なトナー像を形成する場合（例えば、全面がハーフトーンのトナー像を形成する場合である。）を除き、通常のトナー像を形成する場合には、現像部から消費される単位時間当たりのトナー消費量も一定にはならない。
【００１１】
このように、単位時間当たりのトナー補給量及びトナー消費量は一定しないために、小さな時間の単位でみると現像部内のトナー量は常に変動しており、感光体ドラム上に形成するトナー像に濃度差が生じていた。
【００１２】
このような現象は、特に、搬送方向の長さの大きな転写紙において顕著に現れることになる。
すなわち、転写紙１枚の長さが大きくなると、１回の画像形成における単位時間当たりのトナー補給量及びトナー消費量のばらつきが大きくなり、感光体ドラム上に形成するトナー像の濃度差も大きくなってしまう。
【００１３】
また、固定式の原稿読取部（スキャナ）を用いて、原稿搬送方向の長さの不定な原稿の画像情報を読み取り、それに対応した画像を転写紙搬送方向の長さを任意に設定できるロール紙上に形成する画像形成装置においては、用紙サイズを特定してのトナー補給時間の設定が制御上できないために、上述の現象がさらに顕著にあらわれていた。
【００１４】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、像担持体の走行方向に対して画像濃度のばらつきの少ない画像形成装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１記載の発明にかかる画像形成装置は、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部と、前記現像部内のトナーの量を検出する検出部と、前記現像部にトナーを補給するトナー補給部と、前記検出部の検出結果に基づいて予め定めた基本時間に対してトナーを補給するトナー補給時間を定め、該トナー補給時間に基づくトナー補給を前記基本時間ごとに繰り返すように前記トナー補給部を制御する制御部とを備えたものである。
【００１６】
また、請求項２記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１記載の発明において、前記トナー補給時間は、前記検出部による検出がおこなわれるたびに更新されて、その更新されたトナー補給時間に基づいて前記トナー補給がされるものである。
【００１７】
また、請求項３記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記像担持体上のトナー像が転写される転写紙における搬送方向と直交する方向の長さを検知する転写紙幅検知部をさらに備え、前記制御部は、前記検出部の検出結果に加えて、前記転写紙幅検知部による検知結果に基づいて前記トナー補給時間を定めるものである。
【００１８】
また、請求項４記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項３に記載の発明において、前記転写紙は、給紙部においてロール状に保持されるロール紙であり、装置本体における固定位置で当該固定位置を通過する原稿の画像情報を読み取る原稿読取部をさらに備えたものである。
【００１９】
また、請求項５記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記検出部を、前記像担持体上に形成される濃度検知パターンの画像濃度を検出する光反射センサとしたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
実施の形態．
図１〜図４にて、この発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は実施の形態における画像形成装置を示す構成図である。
【００２１】
図１において、１は画像形成装置としての広幅紙対応型の複写機、２は像担持体としての感光体ドラム、３は感光体ドラム２の表面を帯電する帯電部、４は原稿Ｄの画像情報に基づいた露光光Ｌを発する書込部、５は感光体ドラム２上に形成された潜像を現像する現像部、５ａは現像剤を担持する現像ローラ、６はトナーが収納されたトナー補給部、６ａは回転することでトナー補給部６内のトナーを現像部５内に補給するトナー補給ローラ、８は感光体ドラム２に対向するように配設された光反射センサ、１０は転写紙に感光体ドラム２上で形成されたトナー像を転写する転写部、１１は感光体ドラム２上の未転写トナーを回収するクリーニング部、１２は感光体ドラム２の表面電位をリセットする除電部を示す。
【００２２】
また、１４はロール紙１５を収納する給紙部、１５は芯部にロール状に巻きつけられた一続きの転写紙としてのロール紙、１６は搬送経路Ｐを通過するロール紙１５を所望の長さに裁断する用紙カット部、１７は転写紙を感光体ドラム２に形成されるトナー像とタイミングを合わせて転写部１０に搬送するレジストローラ対、１８は転写工程後の転写紙上のトナー像を熱と圧力とにより転写紙に定着する定着部、１９は定着工程後の転写紙を装置外に排出する排紙ローラ対、２０は原稿Ｄを原稿読取部２１へ搬送する原稿搬送部、２１は原稿Ｄの画像情報を読み取る固定式の原稿読取部、２４はロール紙１５の用紙幅を検知する転写紙幅検知部、２５はトナー補給ローラ６ａを回転駆動する駆動部、２６はトナー補給時間を算出して駆動部２５を制御する制御部を示す。
【００２３】
このように構成された画像形成装置１は、次のように動作する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部２０の搬送ローラによって、図中の矢印方向に搬送されて、所定位置に固設された原稿読取部２１上を通過する。このとき、原稿読取部２１では、上方を通過する原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。
ここで、原稿Ｄは、例えば、Ａ０サイズよりも大きなサイズの原稿であって、原稿搬送方向（図中の矢印方向である。）の長さが大きいものである。そして、原稿読取部２１は、いわゆるシートスルースキャナとして機能する。
【００２４】
そして、原稿読取部２１で読み取られた光学的な画像情報は、電気信号に変換された後に、書込部４に転送される。そして、書込部４からは、その電気信号の画像情報に基づいたレーザ光等の露光光Ｌが、感光体ドラム２上に向けて発せられる。
【００２５】
一方、感光体ドラム２は、図中の矢印方向に回転しており、まず、帯電部３との対向位置でその表面が帯電される。そして、帯電部３で帯電された感光体ドラム２表面は、露光光Ｌの照射位置に達する。そして、この位置で原稿Ｄの画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００２６】
その後、潜像が形成された感光体ドラム２表面は、現像部５との対向部に達する。感光体ドラム２と対向する現像ローラ５ａには、所定の電圧が印加されている。そして、現像ローラ５ａ上に担持された現像剤中のトナーが、現像ローラ５ａと感光体ドラム２表面の潜像との電位差により、潜像に移動して付着する。
【００２７】
ここで、現像部５内には、磁性を有するキャリアとトナー補給部６から供給されたトナーとからなる現像剤が収納されている。このキャリアとトナーとは相反する極性により静電的に吸着し合い、磁力を有する現像ローラ５ａに磁着することで、現像ローラ５ａから感光体ドラム２へのトナーの供給を可能にする。
また、トナー補給部６に収納されたトナーは、トナー補給ローラ６ａによって、現像部５内に供給される。ここで、トナー補給部６から現像部５へのトナー補給は、光反射センサ８の検出結果に基づき、補給ローラ３０の回転時間を制御しておこなわれるものである。
【００２８】
その後、現像部５の位置で現像された感光体ドラム２表面は、光反射センサ８との対向部に達する。
ここで、光反射センサ８は、上述したように、トナー補給部６から現像部５へのトナー補給量を制御するためのものである。詳しくは、光反射センサ８は、感光体ドラム２上に向けて光を発して、感光体ドラム２から反射した光を受けて、その受光量により感光体ドラム上に付着するトナー量を判別するものである。
【００２９】
さらに詳しくは、光反射センサ８により、非画像形成時における感光体ドラム２上の地肌部の画像濃度を検出する。このときの光反射センサ８の出力値をＶｓｇという。また、非画像形成時に感光体ドラム２上に形成した濃度検知パターンの画像濃度を検出する。このときの光反射センサ８の出力値をＶｓｐという。
これらの出力値Ｖｓｐ、Ｖｓｇの情報は、制御部２６に転送される。そして、制御部２６では、双方の出力値の比率Ｖｓｐ／Ｖｓｇを求めて、その値により現像部５内のトナー量を間接的に判断して、現像部５へのトナー補給量を調整する。なお、詳しい制御フローについては、後述することにする。
【００３０】
その後、光反射センサ８の位置を通過した感光体ドラム２表面は、転写部１０との対向部に達する。そして、この位置で、レジストローラ対１７により搬送された転写紙上に、感光体ドラム２上のトナー像が転写される。
このとき、感光体ドラム２上には、転写紙に転写されない未転写トナーが僅かながら残存する。
【００３１】
その後、転写部１０を通過した未転写トナーを有する感光体ドラム２表面は、クリーニング部１１との対向部に達する。クリーニング部１１では、感光体ドラム２に当接するクリーニングブレードにより、ドラム表面に付着する未転写トナーがクリーニング部１１内に回収される。
その後、クリーニング部１１を通過した感光体ドラム２表面は、除電部１２に達する。そして、ここで感光体ドラム２表面の電位は除電されて、一連の作像プロセスを終了する。
【００３２】
他方、給紙部１４では、ロール紙１５が回転駆動されて、実際に転写工程に関与する転写紙の部分が搬送経路Ｐに向けて給送される。そして、転写紙の先端は、レジストローラ対１７の位置に達して、この位置で感光体ドラム２上に作成されたトナー像とタイミングを合わせて転写部１０に搬送される。そして、上述したように、転写部１０で、トナー画像が転写紙上に転写される。
【００３３】
ここで、ロール状の転写紙は、給紙部１４から給送された後に、用紙カット部１６にて、所望の用紙長（搬送方向の長さである。）に裁断される。
詳しくは、原稿読取部２１では、原稿Ｄの読み取りが完了した時点で、はじめて、原稿長（原稿搬送方向の長さである。）が判断される。そして、その原稿長の情報が制御部２６に伝達されて、その情報に基づいて用紙カット部１６での転写紙を裁断するタイミングが決定される。
【００３４】
また、ロール紙１５の用紙幅（搬送方向に直交する方向の長さである。）の情報は、転写紙幅検知部２４から制御部２６に伝達される。
ここで、転写紙検知部２４は、ロール紙１５が給紙部１４に載置されたときに、ロール紙１５の幅方向の移動を規制するフェンス部材の位置を検知するものである。なお、ロール紙１５の用紙幅を検知する方法としては、ユーザによる操作部への入力情報によるものとすることもできる。
【００３５】
そして、転写部１０の位置を通過した後の転写紙は、搬送経路Ｐを経て、定着部１８に達する。そして、この位置で、転写紙上の未定着トナー像が定着される。
その後、定着工程後の転写紙は、排紙ローラ対１９を通過して、画像形成装置１の外に向けて排出される。
こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００３６】
次に、図２〜図４にて、本実施の形態における画像濃度制御（トナー補給制御）について、詳しく説明する。図２は、図１の制御部２６でおこなわれる画像濃度制御を示すフローチャートである。
【００３７】
まず、ユーザのボタン操作により、コピーが開始されると（ステップＳ１）、制御部でコピー中であるかが判断される（ステップＳ２）。
その結果、コピー中であるときには、制御部内のメモリに記憶されたトナー補給時間Ｔｓのデータが呼び出される（ステップＳ３）。
【００３８】
そして、呼び出されたトナー補給時間Ｔｓに基づいてトナー補給がされる（ステップＳ４）。すなわち、先に図１で説明したように、トナー補給時間Ｔｓだけ、トナー補給部６のトナー補給ローラ６ａを回転駆動して、現像部５にトナーを補給する。
【００３９】
その後、予め設定された基本時間Ｔｋが経過した後に（ステップＳ５）、先に説明した濃度検知パターンを作成する時間に達したかが判断される（ステップＳ６）。
ここで、濃度検知パターンを作成する時間は、基本的には感光体ドラムの駆動時間を均等に分割して設定した時間（設定プリント時間）であって、濃度検知パターンが非画像形成時に感光体ドラム上に形成されるように時間調整されたものである。
【００４０】
ステップＳ６において、コピーが開始されてからクロックでカウントされた時間が、パターン作成時間に達していないと判断されたときには、再び、上述のステップＳ２からステップＳ６のルーチンが繰り返される。
すなわち、基本時間Ｔｋごとに、トナー補給時間Ｔｓに基づくトナー補給がおこなわれる。具体的には、基本時間Ｔｋにおいて、トナー補給時間Ｔｓだけトナー補給ローラが回転駆動され、それ以外の時間（Ｔｋ−Ｔｓ）はトナー補給ローラの回転駆動はされない。そして、この基本時間Ｔｋのサイクルが繰り返される。
【００４１】
これに対して、パターン作成時間に達したと判断されたときには、先に図１で説明したように、感光体ドラム２上に濃度検知パターンが作成される（ステップＳ７）。そして、このとき、制御部のクロックにてカウントされていたパターン作成時間は、リセットされる（ステップＳ８）。
さらに、ステップＳ７で作成した濃度検知パターンの画像濃度が、光反射センサにて検出される（ステップＳ９）。
【００４２】
そして、ステップＳ９で検出された検出結果（先に説明したＶｓｐのデータである。）と、本フローチャートでは図示を省略した地肌部に対応する検出結果Ｖｓｇとが、制御部に転送されて、それらに基づいてトナー補給時間Ｔｓが新たに算出される（ステップＳ１０）。
【００４３】
詳しくは、制御部では、次式による演算がおこなわれて、トナー補給時間Ｔｓが定められる。
トナー補給時間Ｔｓ＝（ゲイン）×（用紙幅係数）×（基本時間Ｔｋ）
ここで、上式中のゲインは、上述の光反射センサ８の検出結果（Ｖｓｐ／Ｖｓｇ）から、図３に示す予め定められたテーブルに基づき求められた補正値である。
また、上式中の用紙幅係数は、転写紙幅検知部２４の検知結果から、図４に示す予め定められたテーブルに基づき求められた補正値である。
【００４４】
例えば、基本時間Ｔｋが１秒と設定されており、光反射センサ８の検出結果（Ｖｓｐ／Ｖｓｇ）が０．１５であり、用紙幅が４２０ｍｍと検出された場合を考える。このとき、図３及び図４を参照して、上式は、
トナー補給時間Ｔｓ＝（ゲイン０．７５）×（用紙幅係数０．５）×１
となり、トナー補給時間Ｔｓが０．３７５秒と算出される。
したがって、１枚の転写紙に対する画像形成をおこなっている最中であっても、０．３７５秒のトナー補給と、０．６２５秒のトナー非補給が繰り返されることになる。
【００４５】
その後、ステップＳ１０で求められたトナー補給時間Ｔｓのデータは、制御部のメモリに記憶されていたデータと置き換えられる（ステップＳ１１）。そして、この更新されたトナー補給時間Ｔｓのデータに基づき、上述のステップＳ２以降のルーチンが繰り返される。
そして、最後に、ステップＳ２でコピー中でないと判断されたときに、現像部５へのトナー補給を中断して、すべてのコピー動作が終了する（ステップＳ１２）。
【００４６】
なお、本実施の形態の制御フローでは、コピー開始してから最初の濃度検知パターンが作成されるまでは、メモリに保持された前回のトナー補給時間Ｔｓに基づいてトナー補給をおこなった。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、例えば、感光体ドラム上で画像形成を開始する前に（コピーボタンが押された直後である。）、濃度検知パターンを作成して、それによりトナー補給時間Ｔｓを求めて、そのトナー補給時間Ｔｓに基づくトナー補給をおこなってもよい。この場合、その初期に演算されたトナー補給時間Ｔｓのデータは、次回の濃度検知パターンの作成がおこなわれるまで有効なデータとなる。
【００４７】
以上説明したように、本実施の形態においては、トナー補給時間を設定する際に転写紙のサイズが特定されない画像形成装置であっても、濃度検知パターンの情報と用紙幅の情報とを補正値として基本時間Ｔｋに対するトナー補給の比率を定め、短い間隔Ｔｋでのきめの細かいトナー補給をおこなっている。そのために、用紙長の長い転写紙に対する画像形成中も、現像部５内のトナー量の変動が少なく、感光体ドラム２の回転方向に対して画像濃度のばらつきの少ないトナー補給制御をおこなうことができる。
【００４８】
なお、本実施の形態では、本発明を、ロール紙１５やシートスルー式の原稿読取部２１を備えた画像形成装置に適用した。しかし、本発明の適用は、ロール紙１５やシートスルー式の原稿読取部２１の構成をとらない画像形成装置に対しても適用することができる。その場合にも、転写紙１枚分の画像形成中において、きめの細かなトナー補給制御が可能となり、画像濃度の安定した装置を提供することができる。
【００４９】
また、本発明が上記実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、実施の形態の中で示唆した以外にも、実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、像担持体の走行方向に対して画像濃度のばらつきの少ない画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態における画像形成装置を示す構成図である。
【図２】図１の画像形成装置における画像濃度制御を示すフローチャートである。
【図３】トナー補給時間の算出時に用いられる、光反射センサの検出結果に対するゲインを示すテーブルである。
【図４】トナー補給時間の算出時に用いられる、用紙幅に対する用紙幅係数を示すテーブルである。
【符号の説明】
１　画像形成装置、　２　感光体ドラム（像担持体）、　３　帯電部、
４　書込部、　５　現像部、　５ａ　現像ローラ、
６　トナー補給部、　６ａ　トナー補給ローラ、
８　光反射センサ、　１０　転写部、　１１　クリーニング部、
１２　除電部、　１４　給紙部、　１５　ロール紙（転写紙）、
１６　用紙カット部、　１７　レジストローラ対、　１８　定着部、
１９　排紙ローラ対、　２０　原稿搬送部、　２１　原稿読取部、
２４　転写紙幅検知部、　２５　駆動部、　２６　制御部。
【図１】
2004101965.tif 000003
【図２】
2004101965.tif 000004
【図３】
2004101965.tif 000005
【図４】
2004101965.tif 000006