(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体を帯電し、レーザー光学系からのレーザー光により画像信号に対応した書き込みを行い静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置のトナーとキャリアからなる二成分現像剤で現像してトナー像を形成した後、像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写し、定着して画像を作像する画像形成装置において、
前記現像装置内の現像剤のトナーとキャリアの混合比を検知するトナー濃度検知手段と、該トナー濃度検知手段の検知値に応じて前記レーザー光学系の書き込み光量を制御する制御手段を有し、前記制御手段は、横ライン書き込み時のレーザー光学系の書き込み光量を一定に制御し、かつ前記トナー濃度検知手段の検知値に応じて縦ライン書き込み時のレーザー光学系の書き込み光量を制御して、線画像の線幅の縦／横比を適正にするものであり、前記トナー濃度の変化に応じて変化する横ラインの線幅と一致するように、前記トナー濃度検知手段の検知値に応じて縦ライン書き込み時のレーザー光学系の書き込み光量を決定し、その決定された書き込み光量となるように縦ライン書き込み時のレーザー光学系の書き込み光量を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、所定枚数以上の連続した作像が行われたときには作像時のトナー濃度検知値に応じて縦ライン書き込み時のレーザー光学系の書き込み光量を制御し、所定枚数以下の作像時には最新の所定枚数以上の連続した作像が行われた際のトナー濃度検知値に応じて縦ライン書き込み時のレーザー光学系の書き込み光量を制御す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】
前記制御手段は、現像剤初期設定時からの作像枚数に応じて縦ライン書き込み時のレーザー光学系の書き込み光量を制御することを特徴とする請求項１または２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、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に二成分現像剤を用いる現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置で二成分現像剤を用いる現像装置を備えたものでは、像担持体を帯電装置で帯電し、レーザー光学系からのレーザー光により書き込みを行い静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置のトナーとキャリアからなる二成分現像剤で現像してトナー像を形成した後、像担持体上に形成されたトナー像を転写装置により直接あるいは中間転写体を介して転写材に転写し、定着装置で定着して画像を作像するが、このような画像形成装置においては、従来より現像装置の現像剤のトナー濃度、感光体の電位などの変化により線画像の線幅が変化することが知られている。
【０００３】
そのため、特開平８−２５４８６１号公報には、トナー線像の線幅を数μｍから１０μｍ程度で検出して再生するトナー線像を所定の線幅に制御する線幅制御方法が提案されており、この線幅制御方法は、光源の発光を制御するパルス幅信号を調整するパルス幅制御工程と、光源から光を照射することにより複数のライン潜像からなるパッチ潜像を形成するパッチ潜像形成工程と、パッチ潜像をトナー線像からなるパッチ像に顕像化する顕像工程と、パルス幅制御工程から顕像工程を繰り返して階調の異なる複数のパッチ像を形成する工程と、前記パッチ像の光学濃度を測定する工程と、前述したトナー線像とパッチ像からインデックス信号を用いて反射濃度の傾における変曲点を検出する変曲点検出工程と、前記変曲点におけるデータから電子写真プロセスの条件を調整するプロセス条件調整工程とからなっている。
【０００４】
また、特開平９−１４６３１３号公報には、環境（温湿度）や経時変化（コピー数）に影響されないで、写真画像や文字・網点・線画像について再現性が保持された画像制御方法が提案されており、この画像制御方法では、画像制御の順序を、▲１▼現像スリーブの線速度を固定することによる最大濃度維持制御、▲２▼露光光量を変更することによる線幅制御、▲３▼階調補正制御とし、環境の変動あるいはコピー枚数の増加があった時点でこれを行う。
【０００５】
さらにまた、特開平５−２７５９６号公報には、二成分現像剤のトナー濃度を適正に制御するために、現像剤の見かけの透磁率が安定するまではビデオカウント方式によるトナー補給を行い、見かけの透磁率が安定した後はインダクタンス検知方式によるトナー補給を行うように、２つの現像剤濃度制御装置を備え、トナー補給制御動作を所定のタイミングで切り換える画像形成装置が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術においては線画像（トナー線像）の線幅を直接検知し、その検知値に応じ線幅を制御する方法が提案されているが、その分装置構成や制御が複雑となりコストアップとなる不具合がある。また、２つの現像剤濃度制御装置を備え、トナー補給制御動作を所定のタイミングで切り換える構成では、やはり装置構成や制御が複雑となりコストアップとなる。
【０００７】
前述したように線画像の線幅は作像条件により変化してしまい、特に縦／横の線幅の比が異なると非常に目立ち、ユーザーからのクレームとなりやすい。
そこで本発明は、従来技術のようなコストアップを招かずに線画像の縦／横線幅比を常に良好に保つように制御することが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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための手段として、請求項１に係る発明は、像担持体を帯電し、レーザー光学系からのレーザー光により画像信号に対応した書き込みを行い静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置のトナーとキャリアからなる二成分現像剤で現像してトナー像を形成した後、像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写し、定着して画像を作像する画像形成装置において、前記現像装置内の現像剤のトナーとキャリアの混合比を検知するトナー濃度検知手段と、該トナー濃度検知手段の検知値に応じて前記レーザー光学系の書き込み光量を制御する制御手段を有し、前記制御手段は、横ライン書き込み時のレーザー光学系の書き込み光量を一定に制御し、かつ前記トナー濃度検知手段の検知値に応じて縦ライン書き込み時のレーザー光学系の書き込み光量を制御して、線画像の線幅の縦／横比を適正にするものであり、前記トナー濃度の変化に応じて変化する横ラインの線幅と一致するように、前記トナー濃度検知手段の検知値に応じて縦ライン書き込み時のレーザー光学系の書き込み光量を決定し、その決定された書き込み光量となるように縦ライン書き込み時のレーザー光学系の書き込み光量を制御する構成とした。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記制御手段は、所定枚数以上の連続した作像が行われたときには作像時のトナー濃度検知値に応じて縦ライン書き込み時のレーザー光学系の書き込み光量を制御し、所定枚数以下の作像時には最新の所定枚数以上の連続した作像が行われた際のトナー濃度検知値に応じて縦ライン書き込み時のレーザー光学系の書き込み光量を制御する構成とした。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記制御手段は、現像剤初期設定時からの作像枚数に応じて縦ライン書き込み時のレーザー光学系の書き込み光量を制御する構成とした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施例を示す画像形成装置の概略構成図である。図１において、符号１１は像担持体であるドラム状の感光体、１２は感光体１１を帯電する帯電装置、１３はレーザーダイオード（ＬＤ）と回転多面鏡等の光偏向器及び結像レンズ系等からなり感光体１１に画像信号に対応した書き込みを行い静電潜像を形成するレーザー光学系、１４はレーザー光学系からのレーザー光を感光体１１に向けて反射する反射ミラー、１５は画像領域外の余分な電荷を除去するイレーサである。１６はトナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて感光体１１上の静電潜像を現像しトナー像を形成する現像装置であり、図示の例では現像装置１６は、現像ローラ１７、ドクターブレード１８、現像剤供給部材１９、現像剤撹拌部材２０、トナー補給装置２１、トナー撹拌部材２２、トナー補給ローラ２３、トナー濃度検知センサー（Ｔセンサー）２４等を備えた構成となっている。２５は図示しない給紙部から搬送されてきた転写紙Ｓを作像タイミングに合わせて転写部に給送するレジストローラ、２６は感光体１１上に形成されたトナー像を転写紙Ｓに転写させる転写装置であり、図示の例では転写装置２６は、転写ベルト２７、転写ベルト２７を支持し駆動する駆動ローラ２８と従動ローラ２９、転写バイアス印加ローラ３０等を備えた構成となっている。３１は転写紙Ｓに転写されたトナー像を定着する定着装置、３２は反射型フォトセンサー（Ｐセンサー）、３３は転写後の感光体１１上の残留トナーを清掃するクリーニング装置、４１は感光体１１上の残留電荷を除去する除電装置である。
【００１３】
また、符号３５は画像形成装置の作像動作（帯電、レーザー光による潜像形成、現像、給紙、転写、定着、クリーニング、除電等の作像プロセス）やトナー補給装置２１から現像装置１６へのトナー補給動作を制御する制御部であり、各種の演算、制御を実行するマイクロコンピュータからなる中央演算処理装置（ＣＰＵ）３６、ＲＡＭやＲＯＭ等のメモリ３７、トナー濃度検知センサー（Ｔセンサー）２４や反射型フォトセンサー（Ｐセンサー）３２等の各種センサーからの信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ３６に入力するＡ／Ｄ変換回路３８、レーザー光学系１３のレーザーダイオード（ＬＤ）の発光を制御するＬＤパワー制御回路３９、及び図示しない画像形成装置各部の駆動制御回路（感光体１１、帯電装置１２、イレーサ１５、現像装置１６、トナー補給装置２１、転写装置２６、定着装置３１、クリーニング装置３３、除電装置３４等の駆動制御回路）、カウンタ、クロック等から構成されている。
【００１４】
以上のような構成の画像形成装置においては、通常二成分現像装置を用いた場合、線画像の線幅は、縦ライン（副走査ライン：感光体１１の回転方向のライン）と横ライン（主走査ライン：レーザー光学系１３による走査方向（感光体の軸方向）のライン）とで異なり、現像時に現像ローラ１７の磁気ブラシにより摺擦されるため横ラインの線幅が細い傾向にある。従って、通常、横ラインは、レーザー光学系１３の書き込みレーザーパワー（光量（ＰＷＭ信号のduty比で表す））を１００％にして書き込むのに対し、縦ラインの書き込み時にはパワーを落として書き込んでおり、これにより縦ラインを細らせ、横ラインと縦ラインの線幅を揃えている。
しかしながら、現像装置１６内のトナー濃度により線幅は変化し、かつトナー濃度の変化量に対する線幅の変化量は縦ラインと横ラインによって異なる。その結果、トナー濃度は機械により異なるため、縦／横線幅比が大きく異なることとなる。
そこで本発明では、トナー濃度が変化しても常に安定した線幅の縦／横比が得られるように制御するものである。以下、具体的な実施例について説明する。
【００１５】
（実施例１）
まず請求項１の実施例について説明する。図１に示した構成の画像形成装置において、本実施例では所定のタイミングでレーザー光学系１３により感光体１１上に基準パターン潜像を書き込み、その基準パターン潜像を現像装置１６のトナーで現像して基準パターン像を作像し、該基準パターン像を反射型フォトセンサー（Ｐセンサー）３２にて検知する。そして制御部３５のＣＰＵ３６はそのＰセンサー３２の検知値に応じて現像装置１６のトナー濃度検知センサー（Ｔセンサー）２４の目標値を決定し、Ｔセンサー２４の出力と該目標値との差に応じてトナー補給装置２１によるトナー補給の制御を行う。
【００１６】
ここで、図２に本実施例でのトナー濃度ＴＣに対する線幅の変化（ＬＤパワーは１００％）を示すが、図２に示すように、線画像の線幅の変化は横ラインよりも縦ラインの変化量が大きい。
図３は本実施例でのレーザー光学系のＬＤパワー（書き込みＬＤ光量（ＰＷＭ信号のduty比））と縦ラインの線幅の関係（ＴＣ＝２wt％，２．５wt％，３wt％の場合）を示しており、線幅はＬＤパワーを減らすと、ほぼ同じ量減っていく。また、図４は本実施例でのトナー濃度ＴＣとＴセンサー出力Ｖｔの関係を示している。
【００１７】
本実施例では感光体１１上に作像した基準パターン像をＰセンサー３２で検知し、その検知値に応じてＴセンサー２４の目標値を決定しているので、現像条件や基準パターン作像時の電位、トナーやキャリアの帯電能力によってトナー濃度制御レベルは変化する。トナー濃度制御レベルが変化すると、図２のように横ラインと縦ラインの変化量が異なるため、縦／横線幅比が変化する。
例えば、狙いのトナー濃度ＴＣが２．５wt％の時の横ラインの線幅（約１００μｍ）に合わせて、縦／横線幅比が１となるように縦ラインの書き込み時のＬＤパワーを８０％と設定した場合に、トナー濃度ＴＣが３wt％まで上がったときには図３に示すように縦ラインの線幅はおよそ１３０μｍとなり、図２に示す横ラインのＴＣ＝３wt％のときの線幅（約１１０μｍ）に対して縦／横線幅比は約１２０％となってしまい、縦ラインが太くなる。
【００１８】
そこで本実施例では、図６のフローチャートに示すように、トナー濃度検知センサー（Ｔセンサー）２４の検知値（検知出力Ｖｔ）に応じてレーザー光学系１３の書き込み光量を制御する。
すなわち、コピースタートされると、まずＴセンサー２４の出力Ｖｔを検知し、制御部３５のＣＰＵ３６により、そのＴセンサー出力Ｖｔに応じて縦ライン書き込み時のレーザー光学系１３の書き込み光量（ＬＤパワー（ＰＷＭ信号のduty比））を次式のように決定する。
duty＝α＋β×Ｖｔ      ・・・（１）
（α，βは定数）
（本実施例ではα＝１３．３、β＝２６．６）
【００１９】
例えば、図４からトナー濃度ＴＣが２wt％のときはＴセンサー出力Ｖｔは約３Ｖであるから、（１）式よりＬＤパワーはduty≒９３．１となり、ＣＰＵ３６はこの決定されたＬＤパワー値をＬＤパワー制御回路３９に送信し、ＬＤパワー制御回路３９でレーザー光学系１３のＬＤパワーを制御することにより、縦ラインの線幅は図３から約９０μｍとなり、図２のトナー濃度ＴＣが２wt％の時の横ラインの線幅約９０μｍと一致し、縦／横線幅比は１となる。
同様にトナー濃度ＴＣが２．５wt％のときは、Ｔセンサー出力Ｖｔは約２．５Ｖであるから、（１）式よりＬＤパワーはduty≒８０となり、縦ラインの線幅は図３から約１００μｍに制御され、図２のトナー濃度ＴＣが２．５wt％の時の横ラインの線幅約１００μｍと一致し、縦／横線幅比は１となる。
また、トナー濃度ＴＣが３wt％のときは、Ｔセンサー出力Ｖｔは約２Ｖであるから、（１）式よりＬＤパワーはduty≒６６．５となり、縦ラインの線幅は図３から約１１０μｍに制御され、図２のトナー濃度ＴＣが３wt％の時の横ラインの線幅約１１０μｍと一致し、縦／横線幅比は１となる。
【００２０】
このように、本実施例の画像形成装置では、制御部３５のＣＰＵ３６はＴセンサー出力Ｖｔに応じて縦ライン書き込み時のレーザー光学系１３の書き込み光量（ＬＤパワー）を決定し、作像時にはその決定された書き込み光量となるようにＬＤパワー制御回路３９によりＬＤパワーを制御することにより、トナー濃度変化しても安定したラインの縦／横線幅比が得られるようになった。
【００２１】
（実施例２）
次に請求項２の実施例について説明する。図１に示す構成の画像形成装置において、Ｔセンサー２４の出力は現像装置１６内の現像剤のキャリアの種類などによっては放置により低下し、Ｔセンサー２４の出力が安定するまで時間がかかる場合がある。ここで、図５に現像装置駆動時のＴセンサー出力の例を示す（図中の数値１，２・・・は、コピー１枚目、２枚目・・・のＴセンサー出力検知位置を示す）。例えば請求項１の実施例では図５（ａ）のように現像駆動とほぼ同時にＴセンサーの出力が安定するような種類のキャリアを用いているが、図５（ｂ）のように出力が安定するまでに時間がかかるキャリアもある。そのため図５（ｂ）のように出力が安定するまでに時間がかかるキャリアを使用して請求項１の実施例をそのまま適用すると、作像スタート時にはＴセンサーの出力が低いため、実際のトナー濃度よりも高いと検知してしまい、線幅の補正を過剰にしてしまい、縦線が横線よりも細くなってしまう。
【００２２】
そこで本実施例では、制御部３５は、所定枚数以上の連続した作像が行われたときには作像時のトナー濃度検知値に応じてレーザー光学系の書き込み光量を制御し、所定枚数以下の作像時には最新の所定枚数以上の連続した作像が行われた際のトナー濃度検知値に応じてレーザー光学系の書き込み光量を制御するようにした。
具体的には制御部３５のＣＰＵ３６により図７のフローチャートに示すような制御動作を実行し、制御部３５のＣＰＵ３６は、連続して８枚以上作像した時に検知した最後のＴセンサー出力ＶｔをＶｔ’として制御部３５のメモリ３７に記憶しておき、Ｔセンサー２４の出力が安定しない作像枚数が少ない（８枚以下）ときには、連続して８枚以上作像した時の以前のＴセンサー出力値Ｖｔ’を用いてＬＤパワーを決定し、ＬＤパワー制御回路３９でレーザー光学系１３のＬＤパワーを制御する。また、連続して８枚以上作像した際には、実施例１と同様にその時のＴセンサー出力Ｖｔに応じてＬＤパワーを決定し、ＬＤパワー制御回路３９でレーザー光学系１３のＬＤパワーを制御すると共に、最後のＴセンサー出力ＶｔをＶｔ’として制御部３５のメモリ３７に記憶する。
このようにすることで、Ｔセンサー出力が安定するまでに時間のかかる現像剤においても、常に安定時のＴセンサー出力値でＬＤパワーを制御することができるので、安定した縦／横線幅比を得ることができる。
【００２３】
（実施例３）
次に請求項３の実施例について説明する。図１に示す構成の画像形成装置においては、現像剤の使用に伴い現像剤嵩密度が変化することにより、図８のようにトナー濃度ＴＣとＴセンサー出力Ｖｔの関係が変化する例がある。
この場合、同じＴセンサー検知値では、経時でのトナー濃度▲２▼，▲３▼は初期▲１▼よりも高いため、請求項１の実施例をそのまま適用すると、実際のトナー濃度よりも低いと判断してしまい、縦線が横線よりも太ってしまう不具合が発生する。
【００２４】
そこで本実施例では、制御部３５のＣＰＵ３６は、現像剤初期設定時からの作像枚数に応じてレーザー光学系の書き込み光量を制御するようにした。
具体的には下記の表１に示すように、現像剤初期設定時からのＡ４サイズ紙横（Ａ４Ｙ）換算の作像枚数に応じて、請求項１の実施例の（１）式の係数α，βを補正するようにしたことで、経時においても良好な縦／横線幅比を保つことができる。尚、表１の作像枚数におけるＫは千の単位を表し、例えば７０Ｋ＝７００００である。
【００２５】
【表１】
0003856929.tif 000002
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の画像形成装置では、現像装置内の現像剤のトナーとキャリアの混合比を検知するトナー濃度検知手段（Ｔセンサー）と、該トナー濃度検知手段の検知値（Ｔセンサー出力）に応じてレーザー光学系の書き込み光量（ＬＤパワー）を制御する制御手段を有し、前記制御手段は、横ライン書き込み時のレーザー光学系の書き込み光量を一定に制御し、かつ前記トナー濃度検知手段の検知値に応じて縦ライン書き込み時のレーザー光学系の書き込み光量を制御して、線画像の線幅の縦／横比を適正にするものであり、前記トナー濃度の変化に応じて変化する横ラインの線幅と一致するように、前記トナー濃度検知手段の検知値に応じて縦ライン書き込み時のレーザー光学系の書き込み光量を決定し、その決定された書き込み光量となるように縦ライン書き込み時のレーザー光学系の書き込み光量を制御する構成としたので、トナー濃度が変化してもその変化に対応してＬＤパワーが適正に制御され、常に安定した線幅の縦／横比が得られる。
【００２７】
請求項２の画像形成装置では、請求項１の構成に加えて、制御手段は、所定枚数以上の連続した作像が行われたときには作像時のトナー濃度検知値（Ｔセンサー出力）に応じて縦ライン書き込み時のレーザー光学系の書き込み光量（ＬＤパワー）を制御し、所定枚数以下の作像時には最新の所定枚数以上の連続した作像が行われた際のトナー濃度検知値（Ｔセンサー出力）に応じて縦ライン書き込み時のレーザー光学系の書き込み光量（ＬＤパワー）を制御する構成としたので、Ｔセンサー出力が安定するまでに時間を要するキャリアを用いた場合においても、ＬＤパワーが適正に制御され、常に安定した線幅の縦／横比が得られる。
【００２８】
請求項３の画像形成装置では、請求項１または２の構成に加えて、制御手段は、現像剤初期設定時からの作像枚数に応じて縦ライン書き込み時のレーザー光学系の書き込み光量（ＬＤパワー）を制御する（すなわち請求項１の実施例の（１）式の係数を補正する）構成としたので、経時においても良好な線幅の縦／横比を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す画像形成装置の概略構成図である。
【図２】請求項１の実施例におけるトナー濃度（ＴＣ）に対する線幅の変化を示す図である。
【図３】請求項１の実施例における書き込みＬＤ光量と線幅の関係を示す図である。
【図４】請求項１の実施例におけるトナー濃度（ＴＣ）とＴセンサー出力（Ｖｔ）の関係を示す図である。
【図５】使用するキャリアの種類によって現像装置駆動時のＴセンサー出力の変化が異なる様子を示す図である。
【図６】請求項１に係る画像形成装置の制御部による制御動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】請求項２に係る画像形成装置の制御部による制御動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】トナー濃度（ＴＣ）とＴセンサー出力（Ｖｔ）の関係が経時変化する例を示す図である。
【符号の説明】
１１      感光体（像担持体）
１２      帯電装置
１３      レーザー光学系
１４      反射ミラー
１５      イレーサ
１６      現像装置
１７      現像ローラ
１８      ドクターブレード
１９      現像剤供給部材
２０      現像剤撹拌部材
２１      トナー補給装置
２２      トナー撹拌部材
２３      トナー補給ローラ
２４      トナー濃度検知センサー（Ｔセンサー）
２６      転写装置
２７      転写ベルト
３１      定着装置
３２      反射型フォトセンサー（Ｐセンサー）
３３      クリーニング装置
３４      除電装置
３５      制御部
３６      中央演算処理装置（ＣＰＵ）
３７      メモリ
３８      Ａ／Ｄ変換回路
３９      ＬＤパワー制御回路
Ｓ        転写紙
【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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