(57)【要約】【課題】  画像形成装置において、簡単にしかも精度よく画像濃度制御を行う。【解決手段】  感光体ドラム１１が停止している際に帯電器１２が配置された位置に対応する感光体ドラム１１の表面部分と濃度センサ２１との位置関係を認識して、画像濃度制御を行う際、表面部分に形成されたトナー像のトナー像濃度を除いて、濃度センサから出力されるトナー濃度に応じて画像濃度制御を行って、画像流れに起因するトナー濃度検出誤差を防止して、精度よく画像濃度制御を行う。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の方向に回転駆動されトナー像が形成される像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電器と、前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像して前記像担持体に前記トナー像を形成する現像手段と、前記像担持体上に形成されたトナー像濃度を検出する濃度検出手段とを有し、前記トナー像濃度に応じて画像濃度制御を行うようにした画像形成装置において、
前記像担持体が停止している際に前記帯電器が配置された位置に対応する前記像担持体の表面部分と前記濃度検出手段との位置関係を認識して、前記画像濃度制御を行う際、前記表面部分に形成されたトナー像のトナー像濃度を除いて、前記濃度検出手段から出力される前記トナー濃度に応じて前記画像濃度制御を行う制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記像担持体は、アモルファスシリコン感光体ドラムであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記帯電器の配置位置、前記像担持体の回転方向における前記帯電器の幅、前記像担持体の半径、前記像担持体の角速度、及び前記濃度検出手段の配置位置に応じて、前記表面部分が前記濃度検出手段の配置位置を通過する時間を得て、前記表面部分と前記濃度検出手段との位置関係を認識するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記画像濃度制御は、電源投入後又は所定の時間停止した後行われるようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項５】
雰囲気湿度が予め規定された湿度以上であると、前記制御手段は、前記画像濃度制御を行うようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項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、複写機、プリンター、又はファクシミリ装置等の画像形成装置に関し、特に、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体を像担持体として用いる画像形成装置における画像濃度制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、カラー画像形成装置においては、定期的にカラー画像濃度制御を行っており、カラー画像濃度制御を行う際には、感光体ドラム等の像担持体に試験用パッチを形成して、この試験用パッチを、濃度センサを用いてその濃度を検出して、その検出結果に応じて現像バイアス電圧等のプロセス条件を制御して、画像濃度の調整を行っている。
【０００３】
ところで、感光体ドラムにトナー像を形成する際には、まず帯電器によって感光体ドラム表面を均一に帯電した後、画像データに応じて感光体ドラム表面を露光して、静電潜像を形成し、この静電潜像を現像してトナー像を得ることになるが、帯電器として、特に、コロトロン又はスコロトロン帯電器を用いると、帯電の際に放電によって空気中の成分が分解され、Ｎｏｘ及びＳｏｘ等のイオン生成物が生成される。そして、このイオン生成物が帯電器に付着する。
【０００４】
一方、画像形成を行った後、長時間画像形成装置を使用しない状態で放置すると、帯電器直下の感光体ドラム表面にイオン生成物が落下付着する。そして、イオン生成物は水溶性であるため、特に高湿度環境下では、感光体ドラム表面に付着したイオン生成物が空気中の水分を吸収して、その部分で感光体ドラムの表面抵抗値が低下してしまう。このような状況下で画像形成を行うと、表面抵抗値が低下した部分において、所謂画像流れが生じて画像欠陥となってしまう。
【０００５】
このような画像流れを防止する際には、感光体ドラム内部にヒータを装着して、感光体ドラムを加熱し、イオン生成物が吸着した水分を放出して、表面抵抗値の低下を抑えることが行われている。さらには、感光体ドラム表面を研磨ローラ等で摺擦して感光体ドラム表面に付着したイオン生成物を除去することが行われている。
【０００６】
また、上述のような画像流れを防止するため、前回の画像形成動作終了時から次の画像形成動作開始信号の入力時までの休止時間間隔を検知するとともに、画像形成装置が設置される環境の水分量を検出して、休止時間間隔と環境の水分量に基づいて画像形成準備動作の制御を行うようにしたものがある（特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２９３０６８公報（第６頁〜第１１頁、第１図〜第１６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、画像濃度制御を行う際には、感光体ドラム等の像担持体上に形成した試験パッチの濃度を検出して、その検出結果に応じて画像濃度調整を行うことになるが、試験パッチが、感光体ドラム上の表面抵抗値が低下した部分に形成されると、前述のように画像流れが生じる結果、精度よく試験パッチの濃度を検出することができず、結果的に精度よく画像濃度調整が行われなくなってしまう。
【０００９】
特許文献１に記載のように、休止時間間隔及び環境水分量に応じて画像形成準備動作の制御を行えば、画像流れ等の不具合は解消できるものの、画像濃度制御を行うために試験パッチを感光体ドラムに形成する都度、画像形成準備動作の制御を行ったのでは、時間が掛かってしまい、本来の画像形成動作が行われるまでに要する時間が長時間となってしまう。つまり、特許文献１のようにして画像ながれを防止して、その後、試験パッチを形成して、画像濃度制御を行ったのでは、簡便にしかも精度よく画像濃度制御を行うことが難しいという課題がある。
【００１０】
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、簡単にしかも精度よく画像濃度制御を行う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ものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、所定の方向に回転駆動されトナー像が形成される像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電器と、前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像して前記像担持体に前記トナー像を形成する現像手段と、前記像担持体上に形成されたトナー像濃度を検出する濃度検出手段とを有し、前記トナー像濃度に応じて画像濃度制御を行うようにした画像形成装置において、前記像担持体が停止している際に前記帯電器が配置された位置に対応する前記像担持体の表面部分と前記濃度検出手段との位置関係を認識して、前記画像濃度制御を行う際前記表面部分に形成されたトナー像のトナー像濃度を除いて前記濃度検出手段から出力される前記トナー濃度に応じて前記画像濃度制御を行う制御手段を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明では、前記像担持体は、例えば、アモルファスシリコン感光体ドラムであり、前記制御手段は、前記帯電器の配置位置、前記像担持体の回転方向における前記帯電器の幅、前記像担持体の半径、前記像担持体の角速度、及び前記濃度検出手段の配置位置に応じて前記表面部分が前記濃度検出手段の配置位置を通過する時間を得て表面部分と前記濃度検出手段との位置関係を認識する。また、前記画像濃度制御は、例えば、電源投入後又は所定の時間停止した後行われ、さらに、雰囲気湿度が予め規定された湿度以上であると、前記制御手段を行うようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明の画像形成装置は、像担持体が停止している際に帯電器が配置された位置に対応する像担持体の表面部分と濃度検出手段との位置関係を認識して、画像濃度制御を行う際、上記の表面部分に形成されたトナー像のトナー像濃度を除いて濃度検出手段から出力されるトナー濃度に応じて画像濃度制御を行うようにしたので、画像流れが生じていないトナー像濃度を用いて画像濃度制御ができる結果、簡単な構成で精度よく画像濃度調整を行うことができるという効果がある。
【００１４】
本発明では、雰囲気湿度が予め規定された湿度以上である際に、前記画像濃度制御を行うようにしたので、画像流れが生じている可能性の高い状態でのみ、上記の表面部分に形成されたトナー像のトナー像濃度を除いて濃度検出手段から出力されるトナー濃度に応じて画像濃度制御が行われる結果、簡単な構成で精度よく画像濃度調整を行うことができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００１６】
図１を参照して、図１は本発明による画像形成装置で用いられる画像形成ユニットを概略的に示す図であり、カラー画像形成装置においては、各色（例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）毎の画像形成ユニットが備えられることになる。画像形成ユニットは、ａ−Ｓｉ感光体ドラム（以下単に感光体ドラムと呼ぶ）１１を備えており、感光体ドラム１１の周囲には帯電器１２、露光器１３、現像器１４、転写ローラ１５、クリーニングローラ１６、クリーニングブレード１７、及び除電ランプ（除電器）１８が配置されている。
【００１７】
画像形成を行う際には、感光体ドラム１１が実線矢印で示す方向に回転駆動されて、帯電器１２によって感光体ドラム１１の表面を均一に帯電した後、画像データ（プリントデータ）に基づいて露光器１３によって感光体ドラム１１を露光して、感光体ドラム１１上に静電潜像を形成する。その後、この静電潜像を現像器１４で現像して、感光体ドラム１１上にトナー像を形成する。感光体ドラム１１と転写ローラ１５とのニップ部（転写位置）に記録用紙が搬送されて、感光体ドラム１１上のトナー像を記録用紙に転写する。
【００１８】
カラー画像形成装置においては、各画像形成ユニットによって上述の動作が順次行われて、記録用紙上に各色トナー像が重ねあわされて、カラートナー像とされる。そして、記録用紙は定着装置（図示せず）に搬送されて、ここで記録用紙上の転写像が定着され、排紙経路を通って排紙トレイ（図示せず）に排紙される。
【００１９】
上述のようにして、記録用紙にトナー像を転写した後、感光体ドラム１１の表面に残留した残留トナーはクリーニングローラ１６及びクリーニングブレード１７で除去され（クリーニングされ）、廃棄トナーコンテナ（図示せず）に搬送されて、除電ランプ１８によって感光体ドラム１１表面が除電される。
【００２０】
上述のクリーニングローラは、金属製シャフト及び弾性部材を備え、金属製シャフトの両端部をバネ等で付勢して、弾性部材を感光体ドラム１１の表面に圧接している。弾性部材は導電性材料から構成され、金属製シャフトに電圧が印加されて、これによって弾性部材に残留トナーを保持するとともに、感光体ドラム１１の表面を均一に研磨している。
【００２１】
図２を参照すると、感光体ドラム１１は、導電性基体１１ａを有し、この導電性基体１１ａ上に順次キャリア阻止層１１ｂ及び感光層１１ｃが積層され、感光層１１ｃ上には表面保護層１１ｄが形成されている（つまり、感光体ドラム１１は複数層で構成されている）。感光層１１ｃは、ａ−Ｓｉ系材料で構成されており、例えば、ａ−Ｓｉ系材料として、ａ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＣ、ａ−ＳｉＯ、又はａ−ＳｉＮ等の無機材料が用いられる。これらａ−Ｓｉ系材料中では、特にａ−ＳｉＯが高抵抗値を有しており、しかも帯電能力、耐摩耗性、及び耐環境性に優れている。
【００２２】
このａ−ＳｉＣにおいては、ＳｉとＣとの比率が所定の割合のものが用いられる。例えば、ａ−Ｓｉ１−ｘＣｘ（ｘは０．３以上１未満）のものを用いることが望ましく、さらには、ｘが０．５以上０．９５以下のものを用いることが好ましく、この比率のａ−ＳｉＣは１０１２Ωｃｍ〜１０１３Ωｃｍという高い体積抵抗値を有しており、感光体ドラム１１の表面方向における静電潜像の流れが少なく、しかも静電潜像の維持能力及び耐湿性にも優れている。
【００２３】
図１には示されていないが、画像濃度制御の際には、感光体ドラム１１上に形成された試験パッチ（濃度調整用トナー像）の濃度が濃度センサによって測定される。図３を参照すると、濃度センサ２１では、ＬＥＤ３１から照射された光がＢＳ（ビームスプリッター）３２を通過した際分岐されて一方の光はトナー面（トナーパッチ）３３に照射され、他方の光はＰＤ（フォトダイオード）３４に与えられて、フォトダイオード３４からの出力電圧に応じて、常に光量が一定となるようにＬＥＤ３１が制御される。
【００２４】
トナー面３３から反射した光は散乱光となって、ＢＳ３５によって分岐されてそれぞれＰＤ３６及び３７に入射する。そして、ＰＤ３６及び３７からの出力電圧の比率に基づいてコントローラ（図示せず）はトナー濃度を検知する。そして、トナー量が少ないと、濃度センサ２１からの出力電圧が高くなる。
【００２５】
図４は印字率と濃度センサの出力電圧との関係を示す図であり、ここでは、説明の便宜上、黒トナーを用いてトナーパッチを形成した場合を示す。濃度センサ２１は感光体ドラム１１からの反射光に応じた電圧値を出力し、感光体ドラム１１上にトナーパッチが存在しない状態で出力電圧値が最大となる。そして、感光体ドラム１１上のトナーパッチの量（つまり、トナー量）が増えるにつれて光が吸収される結果、反射光の光量が低下して出力電圧値も低下する。図４に示すように、出力電圧値が急激に変化する範囲、つまり、印字率が１０〜４０％の範囲でトナーパッチ濃度の検出を行うことが望ましく、印字率が０〜１０％及び４０〜１００％の範囲では出力電圧値の変化量が少なく印字率を正確に検出することが困難である。
【００２６】
図５を参照して、いま、感光体ドラムの露光前表面電位を＋４００Ｖ、露光後電位を＋１５Ｖ、現像バイアス電圧を＋３００Ｖ、露光前表面電位と露光後電位の差である現像電界が＋２８５Ｖのとき、正常な状態における静電潜像は、画像流れが発生していない露光後電位の限界である現像スレッシュを越えて、露光後電位（＋１５Ｖ）に達する。一方、画像流れが生じる高湿環境下では、帯電器直下のイオン生成物が吸着した部分における表面抵抗値が低下している関係上、静電潜像の深さが浅くなり（つまり、高湿下における静電潜像の露光後の表面電位は通常の露光後電位（＋１５Ｖ）よりも上がってしまい）、露光後の表面電位は現像スレッシュに達しなくなる。その結果、高湿下における静電潜像においては、最低限必要な現像電界が得られず、トナーパッチの濃度が薄くなるか全く現像されないこともある。このため、画像流れが生じると、トナー量が少なくなる結果、濃度センサ２１の出力電圧値が高くなる。
【００２７】
画像流れが発生している箇所では、前述のように静電潜像の深さが浅くなる結果、トナー量が少なく、このため、画像流れが発生していない箇所に比べて濃度センサ２１の出力電圧値が高くなって、同一の画像であっても、濃度検出値（電圧値）が異なってしまうことになって、画像流れ箇所においては、精度よく濃度検出を行うことができない。
【００２８】
図６に印字率２５％の際の相対湿度と濃度センサ２１の出力電圧との関係を示す。図６に示すように、相対湿度が上昇すると、同一の印字率であるにも拘わらず、濃度センサ２１の出力電圧値が上昇し（高くなり）、図示の例では、相対湿度が約７０％を越えると、濃度センサ２１の出力電圧値が高くなって、画像流れが発生していることが分かる。上述のように、トナーパッチの濃度を検出して、画像濃度制御を行う際に、画像流れが発生すると、トナーパッチ濃度を正確に検出できなくなって、画像濃度制御を精度よく行うことが困難となる。
【００２９】
そこで、本実施例においては、画像流れが生じない箇所に形成されたトナーパッチの濃度を検出して、その検出結果に応じて画像濃度制御を行う。ここで、画像流れが生じない箇所とは、画像形成装置を停止又は休止した際（つまり、画像形成を停止した際）に、少なくとも帯電器１２の直下を除いた感光体ドラム１１の表面部分を指すものとする。図７を参照して、画像濃度制御を行う際には、感光体ドラム１１は太線矢印で示す方向に回転され、感光体ドラム１１上にトナーパッチが形成される（なお、図７においては、帯電器１２及び濃度センサ２１以外の構成要素は省略されている）。
【００３０】
いま、帯電器１２の開口幅（感光体ドラム１１の回転方向の幅）をａ（単位ｍｍ）として、感光体ドラム１１が停止している際、図中帯電器１２の左端（感光体ドラム回転方向上流側端）直下の感光体ドラム１１表面上の位置をＡ、帯電器１２の開口幅の中央直下の感光体ドラム１１表面上の位置をＢ、帯電器１２の右端（感光体ドラム回転方向下流側端）直下の感光体ドラム１１表面上の位置をＣ、濃度センサ２１直下の感光体ドラム１１表面の位置をＤとする。また、位置Ｂから位置Ｄまでの角度をｂ（ｒａｄ）、感光体ドラム１１を回転した際の角速度をωとする。
【００３１】
感光体ドラム１１の回転を開始すると、位置Ａが位置Ｄ（濃度センサ２１の位置）に達する時間は、角度∠ＡＢ＝角度∠ＢＣ＝ａ／２ｒ（ｒａｄ：ｒは感光体ドラム１１の半径（単位ｍｍ））であるから、（ｂ＋ａ／２ｒ）／ωとなる。一方、位置Ｃが位置Ｄに到達する時間は、（ｂ−ａ／２ｒ）／ωとなる。従って、最初の一周目に濃度センサ２１の位置Ｄにおいて、位置Ａから位置Ｃが通過する時間Ｔ１は、（ｂ−ａ／２ｒ）／ω＜Ｔ１＜（ｂ＋ａ／２ｒ）／ωとなり、ｎ（ｎは１以上の整数）周目における通過時間Ｔｎは、２π（ｎ−１）／ω＋（ｂ−ａ／２ｒ）／ω＜Ｔｎ＜２π（ｎ−１）／ω＋（ｂ＋ａ／２ｒ）／ωとなる。
【００３２】
コントローラでは上述の通過時間Ｔｎの間においては、濃度センサ２１から出力される電圧値を画像濃度制御の際に用いることなく（つまり、無視して）、通過時間Ｔｎを除いて濃度センサ２１から出力される電圧値を用いて画像濃度制御を行うことになる。このようにすれば、画像流れが生じない箇所に形成されたトナーパッチ濃度が確実に検出でき、精度よく画像濃度制御を行うことができることになる。
【００３３】
画像濃度制御に当っては、所望の出力濃度を得るためには、感光体ドラム１１の帯電電位、露光強度、及び現像バイアス条件等の画像形成条件を制御しており、例えば、コントローラ４３では、濃度センサ２１から得られたトナーパッチ濃度に応じて画像濃度を正確に再現するために必要な画像データの補正値を演算して、画像形成の際、この補正値を用いて画像データを補正する。
【００３４】
ところで、前述したように、画像流れは高湿環境下で発生し易いことを考慮して、コントローラでは、湿度センサ（図示せず）で検出された相対湿度又は絶対湿度が所定の値になった際、画像流れ用濃度制御を行うようにしてもよい。
【００３５】
図８を参照して、いま、画像形成装置の電源が投入されると（ステップＳ１）、コントローラは画像濃度制御（画像濃度調整）を開始し（ステップＳ２）、湿度センサで計測された湿度が所定の値（例えば、７０％）以上であるか否かを判定する（ステップＳ３）。そして、湿度が７０％以上であると、コントローラは画像流れ用濃度制御に移行して（ステップＳ４）、濃度センサ２１の出力電圧を検出して（ステップＳ５）、この検出結果に応じて、例えば、現像バイアス電圧の設定調整を行い（ステップＳ６）、その後、画像形成処理に移行しプリント可能状態とする。
【００３６】
一方、ステップＳ３において、湿度が７０％未満であると、コントローラは、前述の画像流れ用濃度制御に移行することなく、通常の画像濃度制御（通常濃度調整）に移行し（ステップＳ７）、濃度センサ２１の出力電圧全てを検出して（ステップＳ８）、その検出結果に応じてステップＳ６を行って、プリント可能状態とする。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
感光体ドラムが停止している際に帯電器が配置された位置に対応する感光体ドラムの表面部分と濃度センサとの位置関係を認識して、画像濃度制御を行う際、上記の表面部分に形成されたトナー像のトナー像濃度を除いて濃度センサから出力されるトナー濃度に応じて画像濃度制御を行うようにしたので、画像流れが生じていないトナー像濃度を用いて画像濃度制御ができ、複写機、プリンター、又はファクシミリ装置等の画像形成装置における画像濃度制御に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明による画像形成装置で用いられる画像形成ユニットの実施例１を概略的に示す図である。
【図２】図１に示す感光体ドラムの構成の一例を示す図である。
【図３】図１に示す画像形成装置で用いられる濃度センサの一例を示す図である。
【図４】印字率と濃度センサ出力との関係を示す図である。
【図５】画像流れが生じる高湿環境下における静電潜像の電位を説明するための図である。
【図６】印字率２５％における相対湿度と濃度センサの出力電圧との関係を示す図である。
【図７】画像濃度制御を行う際の濃度センサからの出力電圧読取制御を説明するための図である。
【図８】計測湿度に基づいて行われる画像濃度制御を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１１  感光体ドラム
１２  帯電器
１３  露光器
１４  現像器
１５  転写ローラ
１６  クリーニングローラ
１７  クリーニングブレード
１８  除電ランプ
２１  濃度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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