【手続補正書】
【提出日】平成15年10月23日(2003.10.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成担持される像担持体と、
前記像担持体に対して静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記静電潜像形成手段により形成された静電潜像に対し現像剤を用いて現像する現像装置とを有する画像形成装置であって、
前記静電潜像形成手段によって静電潜像を形成する前に、前記像担持体に対して形成するであろう画像の画像密度を検出する画像密度検出手段と、
前記画像密度検出手段による検出値が所望の値より低いと判断されたときに、所定の静電潜像を形成して現像装置の現像剤を強制的に消費させる強制排出手段とを具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、
前記強制排出手段は、画像密度検出手段により検出された連続するＮ枚の画像における画像密度に基づいて前記所望の値より低いか否かを判断することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の画像形成装置において、
前記静電潜像形成手段は、前記像担持体を帯電する帯電装置と、当該帯電装置により帯電された当該像担持体に対して入力されたデジタル画像に基づいてレーザ光を照射して静電潜像を形成するレーザ露光装置とからなり、
前記画像密度検出手段は、前記レーザ露光装置によるレーザー光の照射時間に基づいて、形成するであろう画像の画像密度を検出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれか１項記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、出力すべきプリント画像の画像領域外において所定の静電潜像を形成するように制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
静電潜像が形成担持される像担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電装置と、
前記帯電装置により帯電された前記像担持体に対し、入力されたデジタル画像に基づいて像露光する露光装置と、
前記露光装置による像露光に基づいて前記像担持体上に形成された静電潜像に対して現像剤を用いて現像する現像装置とを有する画像形成装置であって、
前記露光装置における点灯量を検出する点灯量検出手段と、
前記点灯量検出手段による検出結果から現像剤の消費量を検出する消費量検出手段と、
前記消費量検出手段による検出値に基づいて前記像担持体における非画像形成領域にて現像剤を強制排出させる強制排出手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５記載の画像形成装置において、
前記消費量検出手段は、用紙にプリントした連続するＮ枚の消費量における平均値を算出し、
前記強制排出手段は、前記消費量検出手段により検出された平均値を予め設定した所望の値と比較し、比較の結果に基づいて現像剤を強制排出させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項５又は６記載の画像形成装置において、
前記現像装置はキャリアとトナーとからなる二成分現像剤を保持するとともに前記像担持体に対して当該トナーを転移させて現像し、
前記消費量検出手段は前記点灯量検出手段による検出結果から前記トナーの消費量を検出し、
前記強制排出手段は前記トナーを強制排出させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項５乃至７いずれか１項記載の画像形成装置において、
前記消費量検出手段は、プリントされる画像の画像密度を算出し、算出された当該画像密度により現像剤の消費量を検出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
静電潜像が形成担持される像担持体と、
前記像担持体に対して静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記静電潜像形成手段により形成された静電潜像に対し現像剤を用いて現像する現像装置と、を有する画像形成装置であって、
画像形成における現像剤の消費量に関する特性を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果を用いて現像剤の消費量が所望の値より低いと判断したときに、プリント画像の間において所定の形状を有するパッチを作成し、当該パッチを用いて現像剤を強制排出させる強制排出手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項９記載の画像形成装置において、
前記強制排出手段により作成されるパッチは、前記検出手段が消費量に関する特性を検出している際のプリント画像のサイズにより、その像濃度が変化することを特徴とする画像形成装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
そこで、これらの問題点を解決するものとして、特開平３−５４５８２号公報では、現像剤を強制的に消費して現像剤を現像器から除去することで、感光体上に現像濃度の安定した画像を形成する技術が提案されている。
詳述すると、この公報では、感光体上の所定の面積を有する基準パッチの現像濃度をトナーセンサにて検知し、これが標準濃度より低い場合に非画像領域に暗部電位を形成して強制現像させるもの、また、画像光により感光体の表面に形成される静電潜像電位を測定する電位センサを設けて暗部電位を制御して強制現像させるもの、また、現像器にトナーの残量検知手段を設けて信号の頻度により制御するもの、さらに、原稿の反射光量を検知して画像比率を代用する提案がなされている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報記載の技術を採用した態様では、以下のような技術的課題が解決されていない。
すなわち、基準パッチの現像濃度を検知する方式は、あくまでも現像器における現像性が低下した後に検知するものであって、画質トラブルの未然防止を図れるものではなく、現像性の低下を検知した後に修復するまでに数プリントを要し、その間の画質改善が全く図れないといった技術的課題がある。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の画像形成装置は、理解を高める意味で発明の実施の形態に用いた図１および図２の符号を用いて説明すると(符号の説明が権利範囲の解釈に何ら影響を及ぼすものではないことを確認しておく)、静電潜像が形成担持される像担持体１１と、この像担持体１１に対して静電潜像を形成する静電潜像形成手段１２、１３と、この静電潜像形成手段１２、１３により形成された静電潜像に対し現像剤を用いて現像する現像装置１４とを有し、この静電潜像形成手段１２、１３によって静電潜像を形成する前に、像担持体１１に対して形成するであろう画像の画像密度を検出する画像密度検出手段３１、３２、３３と、この画像密度検出手段３１、３２、３３による検出値が所望の値より低いと判断されたときに、所定の静電潜像を形成して現像装置１４の現像剤を強制的に消費させる強制排出手段３４、３５、３６とを備えることを特徴とするものである。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、静電潜像形成手段は、像担持体１１を帯電する帯電装置１２と、この帯電装置１２により帯電された像担持体に対して入力されたデジタル画像に基づいてレーザ光を照射して静電潜像を形成するレーザ露光装置１３とからなり、画像密度検出手段はこのレーザ露光装置によるレーザ光の照射時間に基づいて、形成するであろう画像の画像密度を検出することを特徴としている。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、この消費量検出手段は、用紙にプリントした連続するＮ枚の消費量における平均値を算出し、前記強制排出手段は、前記消費量検出手段により検出された平均値を予め設定した所望の値と比較し、比較の結果に基づいて現像剤を強制排出させることが、精度を高める上で好ましい。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は本発明が適用された画像形成装置の実施の形態を示す概略構成図である。
同図において、符号１１は負極性感光体が表面に形成された像担持体である感光体ドラム、１２は感光体ドラムを予め一様に帯電するコロトロン等からなる帯電装置、１３は帯電された感光体ドラム１１にレーザ光線を用いて静電潜像を書き込むための露光装置（ＲＯＳ）であり、画像処理装置(ＩＰＳ)４０にて画像処理されたデジタル画像データに従いレーザ光を点灯または消灯している。１４は感光体ドラムに形成された静電潜像をトナーを用いて現像するための現像装置であり、本実施形態ではトナーとキャリアとからなる二成分現像剤を担持している。
また、１５は感光体ドラム上に形成されたトナー像を用紙やＯＨＰシート等の転写材１７に転写するコロトロン等からなる転写装置、１６は感光体ドラム１１上の残留トナー等を除去するクリーナ、１８は給紙カセット２０から搬送された転写材１７を搬送する搬送ロール、１９は転写後の転写材１７上に形成された未定着トナー像を定着する定着装置である。
さらに、３０は露光装置１３におけるレーザ光の点灯時間から算出されたトナーの消費量を検出し、トナーを強制消費するためのパッチを形成させるための画像を生成する制御部である。


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
図２は制御部３０の構成を説明した概略構成図である。
３１はＲＯＳ１３の感光体ドラム照射時間であるレーザー点灯時間を検出する点灯時間検出部、３２は点灯時間検出部３１の情報およびＩＰＳ４０からのページ情報を基に各プリント画像の画像密度を算出する画像密度算出部、３３は画像密度算出部３２で算出された各プリントの画像密度を記憶してプリント毎に連続した過去Ｎ個分(例えば１００枚分)の画像密度を順次平均化演算する移動平均値演算部、３４は例えば設計上の標準値とされる所望の基準密度を記憶しておく基準密度記憶部、３５は移動平均値演算部３３で算出された値と基準密度記憶部３４の値とを比較する比較部、３６は比較部３５の比較結果に基づいてトナーを強制排出させるためのパッチからなる画像を生成してＲＯＳ１３に対して出力するパッチ画像生成部である。


【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
次に、制御部３０の処理の流れを図２の概略構成図および図３のフローチャートを用いて説明する。
まず、点灯時間検出部３１により、ｎ枚目の画像のＲＯＳ点灯時間(PS＿total（ｎ）)を検出する（Ｓ１０１）。検出は、例えば変調器の点滅信号等によりＲＯＳ１３から検出できるが、図２の二点鎖線４１で示すごとくＩＰＳ４０のデジタル画像信号を直接、取り出して点灯時間を検出することも可能である。
次に、検出された点灯時間をもとに、画像密度算出部３２は各プリント画像の画像密度：Xn を算出する（Ｓ１０２）。この画像密度は、各イメージごとに印字する画像情報(例えば画素：ピクセル)をカウントし、この画像情報を印字する用紙の面積から基準用紙のプロセス長を基準に算出され、例えば、A4画像を基準にした場合には２１０ｍｍ当たりとして算出される。この基準用紙のプロセス長を基準とすることで、後述する連続Ｎ個の画像平均密度を簡易にかつ正確に求めることができる。更に、本実施形態では、この画像密度を各色ごとに計算することで各色ごとに正確な画像密度が検出できるようにしている。ここで、トナーを強制排出させるために非画像領域で形成されたパッチ画像(後述)が存在する場合には、かかるパッチ画像の像密度：Ａ％をも加算して画像密度を算出しており、この算出により強制排出分を含めて更に精度高くトナー消費量が算出できる。


【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
次に、移動平均値演算部３３は、Ｓ１０２で求めた画像密度を基に、カラー画像形成装置であれば例えば（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ）、（Ｋ）の各エンジン毎に、過去の連続Ｎ個（例えばプリント１００枚）のデータ値に対する移動平均値：Ｙを求める（Ｓ１０３）。この移動平均値：Ｙは、印字する画像毎に過去Ｎプリントに遡って画像密度を加算し(Xn-N+1+ Xn-N+2+ Xn-N+3+…+ Xn-1+ Xn）、プリント数であるＮで除して平均値を求めるもので、突発的な画像密度の減少に惑わされることなく、事象として発生するであろう滞留トナーによる画像不良を事前に判定することが可能となる。


【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
次に、比較部３５は、Ｓ１０３で求めた移動平均値：Ｙを、基準密度記憶部３４に予め記憶された所望の基準密度：Ｚと比較する（Ｓ１０４）。この基準密度は、与えられた現像装置の特性や現像剤の特性、各プロセスの設定値等により異なるもので、例えば、半分であれば50％といった値として、各色のエンジン毎に設定されている。この値は、画像形成装置の出荷時から固定的な数値として与えられていても良いし、環境変化や経時情報等の外的な要因により可変できる値としても問題はない。


【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
Ｓ１０３による比較の結果、移動平均値：Ｙが基準密度：Ｚより大きいか等しい場合には、トナーは強制消費されることはない(Ｓ１０５)。移動平均値：Ｙが基準密度：Ｚより小さい場合には、トナー消費が少なく、現像性が低下しているものと判断し、トナーを強制消費させる。パッチ画像生成部３６は、画像と画像の間の、転写材へトナーを転写させない所謂インター・イメージ部に対してパッチ画像を生成できるようにＲＯＳ１３を制御しており、ＲＯＳ１３により感光体ドラム１１に潜像されたパッチ画像部にトナーを強制的に現像させることでトナーを強制消費させている（Ｓ１０６）。ここで形成されるパッチ画像は、後述する方式により用紙のサイズ（用紙のプロセス長）に応じて像密度：Ａ％が設定され、このパッチ画像の像密度：Ａ％の情報は、パッチ画像生成部３６から画像密度算出部３２に送られ、強制消費される像密度として各プリント画像に加算され（Ｓ１０７）、ｎ番目の画像密度データとされる（Ｓ１０２）。
尚、ここでパッチ画像を作成するタイミングは、比較部３５により作成を判定した作像イメージ後、可能な限り早い、画像と画像の間のインター・イメージ部であることが好ましく、例えば移動平均値：Ｙが基準密度：Ｚより小さいと判断された以降でもっとも早く挿入できるインターイメージ部にてパッチ画像を作成すればよい。このようなタイミングを選択することにより、画像欠陥の未然防止をより確実に図ることができる。
また本実施形態では、移動平均値：Ｙを計算するための画像は、現像装置が作像状態にある時のみ有効とし作像毎に更新して移動平均値を求めることで、実際のトナー消費量に密着した、より正確な判定を可能としている。


【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
図４は、インター・イメージ部に対して形成されるパッチ画像の形状を説明している。本実施の形態においてパッチ画像２０１は、インターイメージ部２０２内の長さ38ｍｍの幅で転写材のフロントレジ２０３から22.5〜79.5ｍｍ、98.5〜141ｍｍ、156〜212.5ｍｍ、231.5〜274.5ｍｍの４ヶ所に形成されている。図に示すように、この38ｍｍの幅の前後において5.7ｍｍおよび４ｍｍの余裕を設けているのは、転写材の搬送時に転写材が搬送方向前後に動く可能性があり、かかる場合に転写材に強制排出のトナーが付着することを防止するためである。また、パッチ画像２０１が４ヶ所に分割して形成されているのは、このインターイメージ部２０２を利用してプロセスコントロールを実施する等の理由により他のパッチを形成させる場合があるためである。このような利用が存在しない場合にはフロントレジ２０３から連続してパッチ画像を全面に設けてもかまわず、更に、この寸法、形状、個数等は任意に選定できるものであり、本実施形態に限定されるものでは全くない。


【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
ここで、本実施形態では、作成するパッチ画像の像密度：Ａ％を、作成を判定した時の用紙プロセス長に応じて決定している。具体的には、基準用紙（A4サイズ）のプロセス長：210ｍｍあたりの像密度を例えば像密度：Ｄ％と予め定めておき、パッチ画像作成の判定を実施したときの用紙プロセス長分（実際には面積）に換算し、それをパッチ画像面積に圧縮して算出している。すなわち、パッチ画像４ヶ所の長さの合計は、（79.5−22.5）+（141−98.5）+（212.5−156）+（274.5−231.5）＝199ｍｍとなり、パッチ幅は38ｍｍ、A3用紙（420ｍｍ×297ｍｍ）、A4用紙（210ｍｍ×297ｍｍ）であるから、
A3用紙の場合、D×[（420×297）÷（199×38）]≒16.5D
A4用紙の場合、D×[（210×297）÷（199×38）]≒8.25D
としてパッチ画像の像密度：Ａ％を算出し、0〜255階調でＲＯＳに伝達している。更に、他の用紙サイズの転写材にプリントする際にも同様に像密度を算出できる。このように、パッチ画像作成の判定を実施したときの用紙プロセス長により像濃度を変えることで、トナーの強制消費を用紙のサイズに対応させて増減することが可能となる。


【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【符号の説明】
１１…感光体ドラム、１２…帯電装置、１３…露光装置、１４…現像装置、１５…転写装置、１６…クリーナ、１７…転写材、１８…搬送ロール、１９…定着装置、２０…給紙カセット、３０…制御部、３１…点灯時間検出部、３２…画像密度算出部、３３…移動平均値演算部、３４…基準密度記憶部、３５…比較部、３６…パッチ画像生成部、４０…画像処理装置