(57)【要約】【課題】隣り合う画像部間の非画像部である領域を短縮してもそこに形成される基準トナーパッチによる画像濃度検知精度が低下されることなく、安定した精度の高い画像濃度を常に維持できる制御が容易に実行でき、しかもプリントのスピードが向上した画像形成装置を提供する。【解決手段】隣り合う画像部間の非画像部の帯電電位及び現像バイアスを、前記画像部のそれらよりも低く切り換えて基準トナーパッチを形成するときに、前記現像バイアスが画像部の値から画像部間の非画像部の値に切り換わった後で、且つ、帯電電位が前記画像部の値から該画像部間の非画像部の値に完全に切り換わる前に基準トナーパッチの潜像形成を開始することを特徴とする画像形成装置。【選択図】　　　　図５
2004101602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、該感光体を帯電させる帯電手段と、帯電された前記感光体に画像に対応した露光を行うことにより潜像を形成する露光手段と、該露光手段によって形成される潜像をトナーにより現像する現像手段と、該現像手段によって形成される前記感光体上のトナー像を印刷媒体である転写材に転写する転写手段と、転写されたトナー像を前記転写材に定着させる定着手段と、転写後前記感光体に残存するトナーを除去するクリーニング手段と、前記感光体上の隣り合う画像部間に形成した基準トナーパッチのトナー付着量を光学センサで検知して画像濃度を制御する制御手段とを有する画像形成装置において、
隣り合う画像部間の非画像部の帯電電位及び現像バイアスを、前記画像部のそれらよりも低く切り換えて基準トナーパッチを形成するときに、前記現像バイアスが画像部の値から画像部間の非画像部の値に切り換わった後で、且つ、帯電電位が前記画像部の値から該画像部間の非画像部の値に完全に切り換わる前に基準トナーパッチの潜像形成を開始することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像間で基準トナーパッチを作成して、その反射濃度を測定して現像スリーブの回転数やトナー補給量を制御することにより、画像濃度を制御する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基準トナーパッチのトナー付着量を検知する方法としては、ＬＥＤとフォトトランジスタからなるセンサを用い、基準トナーパッチをＬＥＤで照射してその反射光をフォトトランジスタで受光して得られる出力値を、予め求められたフォトトランジスタの出力とトナー付着量との関係に対比して求められるようにしてある。このようにして画像濃度を適正化させるための制御装置が特開昭６２−１５７０７１号公報や特開平２−２６９３７１号公報に記載されている。
【０００３】
また、トナー付着量とセンサ出力との関係は図８のグラフに示すように、トナー付着量が増大するとセンサ出力は飽和するため、基準トナーパッチとしては、画像形成システムでの最大のトナー付着量ではなく、現像電位をやや下げることにより、若干トナー付着量を小さくしたベタパッチを形成することが望ましい。
【０００４】
その他にトナー付着量を下げる手段としては、露光レーザーのＰＷＭ（パルス幅変調）を変えたりする方法や、ディザパッチのようにドット面積を変える方法もあるが、感光体感度やレーザーの応答性の影響を受けやすいために感光体表面電位が変動しやすいという欠点を有しているため、最大レーザー露光時間によるベタパッチを用いることの方が好ましい。
【０００５】
例えば、反転現像の場合、図６の電位線図及び図７の現像バイアスの線図に示すように隣り合う画像部間に設ける非画像部では帯電電位及び現像バイアスを画像部のそれらよりも低く切換え、基準トナーパッチを作成している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし近年、画像形成装置の高速化、即ち単位時間あたり出力枚数を速くすることが望まれており、そのためには画像形成速度を速めると同時に前記画像部間の非画像部の領域をできるだけ短くする必要がある。
【０００７】
そのとき、現像バイアスの切換えは応答性が速く追従するものの、帯電電位の切換えは帯電グリッドを切り換えてから、感光体の表面電位が切り換わるのにある程度時間がかかるために、基準トナーパッチを小さくして、画像間の短縮を図っていた。その場合基準トナーパッチの測定回数が少なくなって、検知精度が低下するという欠点を有していた。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の欠点を改良し、画像濃度検知精度を確保しながら、高速化に伴う隣り合う画像部間の非画像部の領域を短縮し、その短縮に対応でき、プリント能力（生産性）の高い画像形成装置を提供することを課題目的にする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的は、感光体と、該感光体を帯電させる帯電手段と、帯電された前記感光体に画像に対応した露光を行うことにより潜像を形成する露光手段と、該露光手段によって形成される潜像をトナーにより現像する現像手段と、該現像手段によって形成される前記感光体上のトナー像を印刷媒体である転写材に転写する転写手段と、転写されたトナー像を前記転写材に定着させる定着手段と、転写後前記感光体に残存するトナーを除去するクリーニング手段と、前記感光体上の隣り合う画像部間に形成した基準トナーパッチのトナー付着量を光学センサで検知して画像濃度を制御する制御手段とを有する画像形成装置において、
隣り合う画像部間の非画像部の帯電電位及び現像バイアスを、前記画像部のそれらよりも低く切り換えて基準トナーパッチを形成するときに、前記現像バイアスが画像部の値から画像部間の非画像部の値に切り換わった後で、且つ、帯電電位が前記画像部の値から該画像部間の非画像部の値に完全に切り換わる前に基準トナーパッチの潜像形成を開始することを特徴とする画像形成装置によって達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。
【００１１】
図１に示す画像形成装置１は、デジタル方式による画像形成装置であって、画像読取り部Ａ、画像処理部Ｂ、画像形成部Ｃ、転写材搬送手段としての転写材搬送部Ｄから構成されている。
【００１２】
画像読取り部Ａの上部には原稿を自動搬送する自動原稿送り手段が設けられていて、原稿載置台１１上に載置された原稿は原稿搬送ローラ１２によって１枚宛分離搬送され読み取り位置１３ａにて画像の読み取りが行われる。原稿読み取りが終了した原稿は原稿搬送ローラ１２によって原稿排紙皿１４上に排出される。
【００１３】
一方、プラテンガラス１３上に置かれた場合の原稿の画像は走査光学系を構成する照明ランプ及び第１ミラーから成る第１ミラーユニット１５の速度ｖによる読み取り動作と、Ｖ字状に位置した第２ミラー及び第３ミラーから成る第２ミラーユニット１６の同方向への速度ｖ／２による移動によって読み取られる。
【００１４】
読み取られた画像は、投影レンズ１７を通してラインセンサである撮像素子ＣＣＤの受光面に結像される。撮像素子ＣＣＤ上に結像されたライン状の光学像は順次電気信号（輝度信号）に光電変換されたのちＡ／Ｄ変換を行い、画像処理部Ｂにおいて濃度変換、フィルタ処理などの処理が施された後、画像データは一旦メモリに記憶される。
【００１５】
画像形成部Ｃでは、画像形成ユニットとして、像担持体であるドラム状の感光体２１と、その外周に、該感光体２１を帯電させる帯電手段２２、帯電した感光体の表面電位を検出する電位検出手段２２０、現像手段２３、転写分離手段である転写極２４及び分離極２５、前記感光体２１のクリーニング装置２６及び光除電手段としてのＰＣＬ（プレチャージランプ）２７が各々動作順に配置されている。また、現像手段２３の下流側には感光体２１上に現像されたパッチ像の反射濃度を測定する反射濃度検出手段２２２が設けられている。感光体２１は、光導電性化合物をドラム基体上に塗布形成したもので、例えば有機感光体（ＯＰＣ）が好ましく使用され、図示の時計方向に駆動回転される。
【００１６】
回転する感光体２１へは帯電手段２２による一様帯電がなされた後、像露光手段としての露光光学系３０により画像処理部Ｂのメモリから呼び出された画像信号に基づいた像露光が行われる。書き込み手段である像露光手段としての露光光学系３０は図示しないレーザーダイオードを発光光源とし、回転するポリゴンミラー３１、ｆθレンズ３４、シリンドリカルレンズ３５を経て反射ミラー３２により光路が曲げられ主走査がなされるもので、感光体２１に対してＡｏの位置において像露光が行われ、感光体２１の回転（副走査）によって潜像が形成される。本実施の形態の一例では文字部に対して露光を行い潜像を形成する。
【００１７】
感光体２１上の潜像は現像手段２３によって反転現像が行われ、感光体２１の表面に可視像のトナー像が形成される。転写材搬送部Ｄでは、画像形成ユニットの下方に異なるサイズの転写材Ｐが収納された転写材収納手段としての給紙ユニット４１（Ａ）、４１（Ｂ）、４１（Ｃ）が設けられ、また側方には手差し給紙を行う手差し給紙ユニット４２が設けられていて、それらの何れかから選択された転写材Ｐは案内ローラ４３によって搬送路４０に沿って給紙され、給紙される転写材Ｐの傾きと偏りの修正を行うレジストローラ対４４によって転写材Ｐは一時停止を行ったのち再給紙が行われ、搬送路４０、転写前ローラ４３ａ、給紙経路４６及び進入ガイド板４７に案内され、感光体２１上のトナー画像が転写位置Ｂｏにおいて転写極２４及び分離極２５によって転写材Ｐ上に転写され、搬送ベルト装置４５の搬送ベルト４５４に載置搬送されながら前記転写材Ｐは感光体２１面より分離し、前記搬送ベルト装置４５により定着手段５０に搬送される。
【００１８】
定着手段５０は加熱源を持つ定着ローラ５１と加圧ローラ５２とを有しており、転写材Ｐを定着ローラ５１と加圧ローラ５２との間を通過させることにより、加熱、加圧によってトナーを定着させる。トナー画像の定着を終えた転写材Ｐは排紙トレイ６４上に排出される。
【００１９】
以上は転写材の片側への画像形成を行う状態を説明したものであるが、両面複写の場合は排紙切換部材１７０が切り換わり、用紙案内部１７７が開放され、用紙Ｐは破線矢印の方向に搬送される。
【００２０】
更に、搬送機構１７８により用紙Ｐは下方に搬送され、用紙反転部１７９によりスイッチバックさせられ、用紙Ｐの後端部は先端部となって両面複写用給紙ユニット１３０内に搬送される。
【００２１】
転写材Ｐは両面複写用給紙ユニット１３０に設けられた搬送ガイド１３１を給紙方向に移動し、給紙ローラ１３２で転写材Ｐを再給紙し、転写材Ｐを搬送路４０に案内する。
【００２２】
再び、上述したように感光体２１方向に転写材Ｐを搬送し、転写材Ｐの裏面にトナー画像を転写し、定着手段５０で定着した後、排紙トレイ６４上に排紙する。
【００２３】
図２は感光体周辺の各制御部材の配置や結線を示す図であり、帯電手段２２に組み込まれるグリッド２２Ａ及び帯電ワイヤ２２Ｂとそれを作動させる高圧電源２４０と露光手段としての露光光学系３０と現像手段２３と前述の感光体表面電位を検出する電位検出手段２２０と感光体上の現像された基準トナーパッチの反射濃度等を検出する反射濃度検出手段２２２とが配置されていて、それらは制御手段２３０に結線され、制御回路を構成していることを示している。そして基準トナーパッチの濃度が基準どうり適正になるようにコントロールされることにより、常に適正濃度の良好な画像が得られるように制御される。
【００２４】
基準トナーパッチの反射濃度を検知する前記反射濃度検出手段２２２はＬＥＤとフォトトランジスタからなる光センサで構成される。
【００２５】
前記光センサの出力からトナー付着量を算出し、トナー補給器から現像手段２３へのトナー補給量や現像スリーブ２３Ａの回転数や現像バイアス電圧、帯電電流、帯電グリッド電圧の何れか一つ又は幾つかをコントロールし適正な画像が得られる制御がなされる。
【００２６】
そして現像剤は磁性キャリアとトナーからなる２成分現像剤を用いる。
図３は基準トナーパッチ作成時、露光前の画像部間の感光体の表面電位を示した電位線図である。図の各寸法は感光体面上で周方向に測った長さであり、時間に比例する量である。
【００２７】
図３の電位線図や図４の現像バイアス線図やそれらを時系列的に作動させた図５の作動線図に示すように隣り合う画像部間の非画像部で帯電電位及びそれに対応させた現像バイアスを切り換える際、現像バイアスが隣り合う画像部間の非画像部の値に切り換わった後で、かつ帯電電位が非画像部の値に完全に切り換わる前に基準トナーパッチの形成を開始することにより、短い非画像部でも十分なパッチ幅を確保できるために、センサ検知精度を落とすことなく、高速化に対応できる。尚、上記図５の作動線図は基準トナーパッチ作成工程である帯電切り換え過程、書き込み露光過程、現像バイアス切り換え過程、作成された基準トナーパッチの反射濃度測定の過程の時系列的な作動過程を示す線図である。
【００２８】
これらについて稍詳しく述べると次のようになる。
即ち、感光体表面電位を画像部の７００Ｖから非画像部の５００〜６５０Ｖに切り換えるに当たっては、図３に示すように応答性がかなり鈍く完全に切り換わるに時間が掛かっている。また、非画像部から画像部に戻すにも同様に時間が掛かっている。このように応答性が悪く完全に切り換わるに時間が掛かっていてもその完全に切り換わる時点のかなり前からほぼ完全に切り換わった値に近い値に達している。逆に戻す場合もかなり長い時間元の非画像部の電位に近い状態が保たれている。また、図４に示すように現像バイアスの切り換えは感光体表面電位の切り換えよりも遙かに応答性が早いことが分かる。更に図３、図４、図５に示すように書き込み露光は瞬時に応答している。そして書き込みが始まると感光体表面電位は暗電位ＶＨである７００Ｖから明電位ＶＬである５０〜２００Ｖに変わる。
【００２９】
そこで従来のように図６の電位線図や図７の現像バイアスの線図に示すような、少なくとも表面電位が完全に切り換わるタイミングで余裕を持って基準トナーパッチの露光を行う手段を採ることなく、本発明においては完全に切り換わる途中で露光を開始したものであり、非画像領域を短くしたが、それでも十分正確な基準トナーパッチが作成できることを確認したものである。そしてプリントのスピードも向上した。
【００３０】
尚、上記電位や現像バイアスの値は（＋）の値にしてあるがこれは使用する感光体の材質によって決まるものであり、有機感光体を用いて反転現像を行う場合は（−）の値になる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明により、隣り合う画像部間の非画像部である領域を短縮してもそこに形成される基準トナーパッチによる画像濃度検知精度が低下されることなく、安定した精度の高い画像濃度を常に維持できる制御が容易に実行でき、しかもプリントのスピードが向上した画像形成装置を提供できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の概略構成図である。
【図２】感光体周辺の電位検出手段や反射濃度検出手段等の各制御部材の配置や結線を示す図である。
【図３】画像部から非画像部及び非画像部から画像部へ感光体表面の暗電位を切り換えるときの途中の挙動を示す電位線図である。
【図４】画像部から非画像部及び非画像部から画像部へ感光体表面の暗電位の切り換えに対応して、現像バイアスを切り換えるときの途中の挙動を示す線図である。
【図５】非画像部に作成する基準トナーパッチに対する感光体の表面電位や露光書き込みや現像バイアスや基準トナーパッチの反射濃度測定の時系列変化を示す作動線図である。
【図６】従来技術において、画像部から非画像部及び非画像部から画像部へ感光体表面の暗電位を切り換えるときの途中の挙動を示す電位線図である。
【図７】従来技術において、画像部から非画像部及び非画像部から画像部へ感光体表面の暗電位の切り換えに対応して、現像バイアスを切り換えるときの途中の挙動を示す線図である。
【図８】トナー付着量と反射濃度センサ出力との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１　画像形成装置
２１　感光体
２２　帯電手段
２２Ａ　グリッド
２２Ｂ　帯電ワイヤ
２３　現像手段
２４　転写極
２５　分離極
２６　クリーニング装置
３０　露光光学系（露光手段）
４５　搬送ベルト装置
５０　定着手段
２２０　電位検出手段
２２２　反射濃度検出手段
２３０　制御手段
２４０　高圧電源
Ｐ　転写材（用紙）
【図１】
2004101602.tif 000003
【図２】
2004101602.tif 000004
【図３】
2004101602.tif 000005
【図４】
2004101602.tif 000006
【図５】
2004101602.tif 000007
【図６】
2004101602.tif 000008
【図７】
2004101602.tif 000009
【図８】
2004101602.tif 000010