(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画像形成速度を有する画像形成装置であって、
少なくとも、現像手段と、該現像手段におけるトナー濃度制御に用いる基準トナー濃度値を格納する記憶手段と、を含み、画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジと、
前記現像手段内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
を有し、
画像形成時において、前記記憶手段から読み出された前記基準トナー濃度値と、前記トナー濃度検知手段の検出結果から算出されるトナー濃度値とを比較した結果に応じて、前記現像手段におけるトナー濃度制御を行なう画像形成装置において、
前記現像手段は内部に攪拌スクリューを有し、該攪拌スクリューの速度は前記画像形成速度に対応して変更され、
選択された画像形成速度に応じて、前記記憶手段から読み出された基準トナー濃度値を補正し、
該補正された基準トナー濃度値と、前記トナー濃度検知手段の検出結果から算出されるトナー濃度値とを比較した結果に応じて、前記現像手段におけるトナー濃度制御を行なうことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記複数の画像形成速度が通常速、１／２速、１／４速の３種類であることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】
前記トナー濃度検知手段は、前記現像手段が備える現像器の側壁に設けられることを特徴とする請求項１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】
本発明は、例えば複写機あるいはプリンタなどとされる電子写真方式あるいは静電記録方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トナーとキャリアを含む２成分系現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置においては、画像形成時のトナー濃度信号と基準トナー濃度との比較によってトナーの補給を行い、トナー濃度を一定に保つ制御が行われている。この際、トナーの濃度を検知するセンサからの電気的信号がトナー濃度信号として用いられており、装置の設置時およびカートリッジの交換時に設定された初期のトナー濃度信号の制御電圧値、基準トナー濃度値をカートリッジ内の記憶手段としてのＥＥＰＲＯＭから読み出して画像形成時に用いていた。
【０００３】
ここで、カートリッジは、プロセスカートリッジおよび現像カートリッジを含み、また、プロセスカートリッジとは少なくとも電子写真感光体と現像手段とを一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に対して着脱可能としたものであり、現像カートリッジとは、現像手段（現像器）を画像形成装置本体に対して着脱可能としたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＥＥＰＲＯＭに格納された初期のトナー濃度信号の制御電圧値、基準トナー濃度値は、特定の画像形成速度に対応したデータであったため、複数の画像形成速度を有する画像形成装置では、画像形成速度が変わるとそれに伴って現像器内のトナー攪拌速度が変わり、現像器内のトナー濃度センサを横切る現像剤の表面位置の高さが変化することでトナー濃度信号が変わり、そのため画像濃度に影響を与えるという問題があった。
【０００５】
従って、本発明の目的は、画像形成速度にかかわらず画像濃度を一定に維持することのできる画像形成装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、複数の画像形成速度を有する画像形成装置であって、
少なくとも、現像手段と、該現像手段におけるトナー濃度制御に用いる基準トナー濃度値を格納する記憶手段と、を含み、画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジと、
前記現像手段内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
を有し、
画像形成時において、前記記憶手段から読み出された前記基準トナー濃度値と、前記トナー濃度検知手段の検出結果から算出されるトナー濃度値とを比較した結果に応じて、前記現像手段におけるトナー濃度制御を行なう画像形成装置において、
前記現像手段は内部に攪拌スクリューを有し、該攪拌スクリューの速度は前記画像形成速度に対応して変更され、
選択された画像形成速度に応じて、前記記憶手段から読み出された基準トナー濃度値を補正し、
該補正された基準トナー濃度値と、前記トナー濃度検知手段の検出結果から算出されるトナー濃度値とを比較した結果に応じて、前記現像手段におけるトナー濃度制御を行なうことを特徴とする画像形成装置である。
【０００８】
本発明による一実施態様によれば、前記複数の画像形成速度が通常速、１／２速、１／４速の３種類である。さらに、前記トナー濃度検知手段は、前記現像手段が備える現像器の側壁に設けられる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１０】
図１には、本発明の一実施例におけるカラー画像形成装置が示される。本カラー画像形成装置は、カラーリーダー部とカラープリンタ部によって大略構成されている。
【００１１】
［カラーリーダ部］
図１において、カラーリーダ部の上部には原稿台ガラス（プラテン）１が横設され、その上に原稿給紙装置（ＤＦ）２が設置されている。なお、原稿給紙装置２の代わりに鏡面圧板を装着する構成もある。第１キャリッジ１４内にはハロゲンランプである光源３、４、これら光源３、４の光を原稿に集光する反射傘５、６、および原稿からの反射光または投影光を反射するミラー７が装着されている。また、第２キャリッジ１５にはミラー７からの反射光をさらにＣＣＤ１０１に集光するためのミラー８、９が装着されている。
【００１２】
また、ＣＣＤ１０１が実装された基板１１、図３に示すＣＣＤ１０１以外の要素、および図４に示す２値変換部２０１、遅延部２０２、２０３、２０４、２０５を含む画像処理部１２、および、他のＩＰＵなどとのインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１３を備えている。
【００１３】
なお、第１キャリッジ１４は速度Ｖで、第２キャリッジ１５は速度Ｖ／２で、ＣＣＤ１０１の電気的走査（主走査）方向に対して垂直方向に駆動手段１６により機械的に移動することによって、原稿の全面を走査（副走査）する。
【００１４】
図３はディジタル画像処理部１２の詳細な構成を示すブロック図である。
【００１５】
同図において、原稿台ガラス１上の原稿は光源３、４からの光を反射し、その反射光はＣＣＤ１０１に導かれて電気信号に変換される。なお、ＣＣＤ１０１はカラーセンサの場合、ＲＧＢのカラーフィルタが１ラインＣＣＤ上にＲＧＢ順にインラインに載ったものでも、３ラインＣＣＤで、それぞれＲフィルタ・Ｇフィルタ・ＢフィルタをそれぞれのＣＣＤごとに並べたものでもかまわないし、フィルタがオンチップ化、またはフィルタがＣＣＤと別構成になったものでもかまわない。
【００１６】
そして、その電気信号（アナログ画像信号）は画像処理部１２に入力され、クランプ＆Ａｍｐ．＆Ｓ／Ｈ＆Ａ／Ｄ部１０２でサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）され、アナログ画像信号のダークレベルを基準電位にクランプし、所定量に増幅され（上記処理順番は表記順とは限らない）、Ａ／Ｄ変換されて、例えばＲＧＢ各８ビットのディジタル信号に変換される。
【００１７】
そして、ＲＧＢ信号はシェーディング部１０３で、シェーディング補正および黒補正が施された後、つなぎ＆ＭＴＦ補正＆原稿検知部１０４で、ＣＣＤ１０１が３ラインＣＣＤの場合、つなぎ処理はライン間の読取位置が異なるため、読取速度に応じてラインごとの遅延量を調整し、３ラインの読取位置が同じになるように信号タイミングを補正し、ＭＴＦ補正は読取速度や変倍率によって読取のＭＴＦが変化するため、その変化を補正し、原稿検知は原稿台ガラス１上の原稿サイズを認識する。
【００１８】
読取位置タイミングが補正されたデジタル信号は入力マスキング部１０５によって、ＣＣＤ１０１の分光特性および光源３、４および反射傘５、６の分光特性を補正する。入力マスキング部５の出力は外部Ｉ／Ｆ信号との切り換え可能なセレクタ６に入力される。
【００１９】
セレクタ６から出力された信号は色空間圧縮＆下地除去＆ＬＯＧ変換部１０７と下地除去部１１５に入力される。下地除去部１１５に入力された信号は下地除去された後、原稿中の原稿の黒い文字かどうかを判定する黒文字判定部１１６に入力され、原稿から黒文字信号を生成する。また、もう一つのセレクタ１０６の出力が入力された色空間圧縮＆下地除去＆ＬＯＧ変換部１０７では、色空間圧縮が、読み取った画像信号がプリンタ部で再現できる範囲に入っているかどうか判断し、入っている場合はそのまま、入っていない場合は画像信号をプリンタで再現できる範囲に入るように補正する。そして、下地除去処理を行い、ＬＯＧ変換でＲＧＢ信号からＣＭＹ信号に変換する。
【００２０】
黒文字判定部１１６で生成された信号とタイミングを補正するため色空間圧縮＆下地除去＆ＬＯＧ変換部１０７の出力信号は遅延１０８でタイミングを調整される。この２種類の信号はモワレ除去部１０９でモワレが除去され、次いで、変倍処理部１１０で主走査方向に変倍処理される。
【００２１】
ＵＣＲ＆マスキング＆黒文字反映部１１１で、変倍処理部１１０で処理された信号は、ＣＭＹ信号がＵＣＲ処理でＣＭＹＫ信号が生成され、マスキング処理部でプリンタ部の出力にあった信号に補正されるとともに黒文字判定部１１６で生成された判定信号がＣＭＹＫ信号にフィードバックされる。
【００２２】
ＵＣＲ＆マスキング＆黒文字反映部１１１で処理された信号はγ補正部１１２で濃度調整された後、フィルタ部１１３でスムージングまたはエッジ処理される。
【００２３】
以上処理された信号は、図４に示す２値変換部２０１で８ビットの多値信号から２値信号に変換される。なお、この変換方法はディザ法、誤差拡散法、誤差拡散の改良したものいずれでもかまわない。
【００２４】
［カラープリンタ部］
図１において、Ｙ画像形成部１７、Ｍ画像形成部１８、Ｃ画像形成部１９、Ｋ画像形成部２０は、それぞれ、感光ドラム４２、４３、４４、４５、帯電器２１、２４、２７、３０、ＬＥＤ部２１０、２１１、２１２、２１３、現像器２２、２５、２８、３１、および補助帯電器６０、６１、６２、６３を具備している。また、帯電器２１、２４、２７、３０は、それぞれ帯電スリーブ７０、７１、７２、７３を、現像器２２、２５、２８、３１は、それぞれ現像スリーブ４５、４６、４７、４８を備えている。
【００２５】
なお、上記画像形成部１７〜２０は同一構成なのでＹ画像形成部１７を詳細に説明し、他の画像形成部１８〜２０の説明は省略する。
【００２６】
Ｙ画像形成部１７には、上記のように感光ドラム４２が設けられ、その周りに帯電器２１、ＬＥＤ部２１０、現像器２２、補助帯電器６０などが配置されている。なお、本実施例のカラー画像形成装置では、図２に示すように、感光ドラム４２、帯電器２１、および現像器２２は一体型カートリッジ（プロセスカートリッジ）９０とされ、画像形成装置本体に着脱可能な構成とされている。また、記憶手段であるＥＥＰＲＯＭ８０を備えている。
【００２７】
これらの動作としては、まず補助帯電器６０と帯電器２１によって感光ドラム４２を帯電する。次いで、ＬＥＤ部２１０からの光によって、感光ドラム４２の表面に潜像を形成し、この潜像を現像器２２で現像することによりトナー画像を形成する。
【００２８】
なお、現像器２２には、上記のように、現像バイアスを印加して現像するための現像スリーブ４５が含まれている。現像器２２の図中下方には転写帯電器２３が転写ベルト３３を挟んで配置され、転写ベルト３３の背面から放電を行い、感光ドラム４２上のトナー画像を、転写ベルト３３上の記録紙へ転写する。
【００２９】
この転写後、感光ドラム４２上に残留したトナーは帯電器２１に一旦取り込まれ、静電気特性を変化させて再び感光ドラム４２上に戻し、現像器２２がこれを回収して再利用する。
【００３０】
つぎに、記録紙などの記録媒体上へ画像を形成する手順を説明する。カセット４０、４１に格納された例えば記録紙はピックアップローラ３８、３９により１枚ごと給紙ローラ３６、３７で移動する転写ベルト３３上に供給される。転写ベルト３３は、Ｙ画像形成部１７、Ｍ画像形成部１８、Ｃ画像形成部１９、Ｋ画像形成部２０の下方に配置され転写ベルトローラ４８により駆動される。
【００３１】
転写ベルト３３に給紙された記録紙は、紙先端センサ４７によってその先端を検知される。この紙先端センサ４７の検出信号はプリンタ部からカラーリーダ部へ送られて、カラーリーダ部からプリンタ部にビデオ信号を送る際の副走査同期信号として用いられる。
【００３２】
この後、記録紙は、転写ベルト３３によって搬送され、画像形成部１７〜２０においてＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順に転写帯電器２３、２６、２９、３２の作用によってその表面にトナー画像が形成される。
【００３３】
最下流側のＫ画像形成部２０を通過した記録紙は、転写ベルト３３からの分離を容易にするため、除電帯電器４９で除電された後、転写ベルト３３から分離される。除電帯電器４９に隣接して剥離帯電器５０が設けられ、記録紙が転写ベルト３３から分離する際の剥離放電による画像乱れを防止する。
【００３４】
分離された記録紙は、トナーの吸着力を補って画像乱れを防止するために、定着前帯電器５１、５２で帯電された後、定着器３４でトナー画像が熱定着された後、排紙トレー３５に排紙される。また、転写ベルト３３は内外除電器５３によって除電される。
【００３５】
以上の画像形成動作の速度は記録紙の種類によって異なっており、普通紙、厚紙、ＯＨＰ（オーバーヘッドプロジェクタ用透明紙）でそれぞれ通常速、１／２速、１／４速となっている。なお、記録紙の種類は、記録紙が転写ベルト３３に担持される前に、画像形成速度を選択する手段としての紙種識別センサ９５（図１参照）により検知される。
【００３６】
つぎに、本発明の特徴部分であるＥＥＰＲＯＭから読み出したトナー濃度制御に必要なデータを画像形成速度に応じて補正して用いる方法について詳細に説明する。
【００３７】
まず、図５にＹ画像形成部１７におけるカートリッジ９０内の現像器２２の動作について説明する。
【００３８】
トナー補給口１４２から補給されたトナーは攪拌スクリュー１４１の回転によって図中の矢印方向へと循環する。そして、現像スリーブ４５の回転によって現像領域へ搬送され、現像スリーブ４５に現像バイアスが印加されると感光ドラム４２へと飛ばされる。現像器２２の側壁に設けられたトナー濃度検知手段としてのトナー濃度検知センサ１４０は現像器２２内のトナー濃度を電気的信号に変換し、トナー濃度信号Ｓとして装置本体内のＣＰＵ１００に入力される。また、トナー濃度信号Ｓは、ＣＰＵ１００からの制御電圧Ｖにより可変である。
【００３９】
攪拌スクリュー１４１の回転速度は画像形成速度と対応しており、回転速度が遅い場合は、トナー濃度検知センサ１４０を横切る現像剤の表面位置が通常速の場合に比べて高くなるため同じトナー濃度でも画像形成速度によってトナー濃度信号Ｓの値は異なり、トナー濃度信号Ｓを用いて決定する補給量も変わってくる。そこで本実施例では、下記のような制御を行う。
【００４０】
図６のフローチャートに従って画像形成速度に応じてＥＥＰＲＯＭ８０から読み出したトナー濃度制御に必要なデータを補正して用いる制御方法について説明する。
【００４１】
プリントを開始すると、まず、紙種識別センサ９５により記録紙の種別を検知し、攪拌スクリュー１４１と現像スリーブ４５を記録紙の種類から決められる画像形成速度に対応した速度で回転させる（Ｓ５１）。普通紙は通常速、厚紙は１／２速、ＯＨＰは１／４速である。次いで、現像バイアスＡＣ、ＤＣ成分を印加する（Ｓ５２）。つぎに、画像形成要求を待ち（Ｓ５３）、画像形成要求が来ると、トナー濃度検知センサ１４０からのトナー濃度信号を２０ｍｓ間隔で１０回サンプリングしてその平均値をトナー濃度値として決定する（Ｓ５４）。さらに、決定したトナー濃度値とカートリッジ９０内のＥＥＰＲＯＭ８０から読み出した初期の基準トナー濃度値とを比較して現像器２２へのトナー補給量Ｍを決定する（Ｓ５５）。ここで、補給量Ｍは、初期の基準トナー濃度値をｒｅｆ、サンプリングによって決定したトナー濃度値をｓｉｇ、画像形成速度によって初期の基準トナー濃度値を補正する補正量をｃとしたとき、
ｘ＝（ｒｅｆ＋ｃ）−ｓｉｇ
Ｍ＝ｆ（ｘ）
として決定される。
【００４２】
そして、求められたトナー補給量Ｍだけ現像器２２へトナーを補給する（Ｓ５６）。次いで、最終紙の画像形成かどうかを判断し（Ｓ５７）、最終紙でなければ画像形成要求を待ち（Ｓ５３）、最終紙であれば、攪拌スクリュー１４１と現像スリーブ４５の回転を停止し、現像バイアスＡＣ、ＤＣ成分をＯＦＦして終了する（Ｓ５８）。なお、これらの処理は全ての色のカートリッジについて同様である。
【００４３】
上記のように、本実施例によれば、選択された画像形成速度に応じて読み出したトナー濃度制御に必要なデータ、すなわち初期の基準トナー濃度値を補正して画像形成時に用いることにより、画像形成速度に関わらず画像濃度を一定に保持することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、複数の画像形成速度を有する画像形成装置であって、少なくとも、現像手段と、該現像手段におけるトナー濃度制御に用いる基準トナー濃度値を格納する記憶手段と、を含み、画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジと、前記現像手段内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、を有し、画像形成時において、前記記憶手段から読み出された前記基準トナー濃度値と、前記トナー濃度検知手段の検出結果から算出されるトナー濃度値とを比較した結果に応じて、前記現像手段におけるトナー濃度制御を行なう画像形成装置において、前記現像手段は内部に攪拌スクリューを有し、該攪拌スクリューの速度は前記画像形成速度に対応して変更され、選択された画像形成速度に応じて、前記記憶手段から読み出された基準トナー濃度値を補正し、該補正された基準トナー濃度値と、前記トナー濃度検知手段の検出結果から算出されるトナー濃度値とを比較した結果に応じて、前記現像手段におけるトナー濃度制御を行なう構成とされるので、画像形成速度にかかわらず画像濃度を一定に維持することができ、高品質画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るカラー画像形成装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明に係るプロセスカートリッジの一実施例を示す構成図である。
【図３】ディジタル画像処理部の一実施例を示すブロック図である。
【図４】ＬＥＤ駆動部の一実施例を示すブロック図である。
【図５】現像器の一実施例を示す平面図である。
【図６】画像形成速度に応じたトナー濃度制御データを補正するを説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１７、１８、１９、２０  プロセスカートリッジ
２２、２５、２８、３１  現像器（現像手段）
８０                    ＥＥＰＲＯＭ（記憶手段）
９５                    紙種識別センサ
ＣＰＵ                  １００
【図１】
0003997048.tif 000002
【図２】
0003997048.tif 000003
【図３】
0003997048.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003997048.tif 000006
【図６】
0003997048.tif 000007