JP3740766B2

JP3740766B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP3740766B2
Application number: JP33184096A
Authority: JP
Inventors: 松之青木; 徹岩波
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-12-12
Filing date: 1996-12-12
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2016-12-12
Also published as: JPH10171185A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンターなどの電子写真方式の画像形成装置に係り、詳しくは、感光体ドラムなどの潜像担持体上にトナー像を形成し、そのトナー像を用紙などの転写材上に転写定着させて画像を形成する画像形成装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記画像形成装置としては、例えば、回転可能に配設された感光体ドラムと、感光体ドラムを一様な電位に帯電する帯電コロトロンと、帯電後の感光体ドラムを画像の濃度情報に応じた時間で画素毎に露光するレーザ露光器と、トナー及びキャリアからなる現像剤を攪拌混合することで帯電させると共に、この帯電現像剤を現像ロールに担持させて感光体ドラムに対向する位置まで搬送する現像器と、感光体ドラムと現像ロールとの間に現像電圧を印加する現像電圧印加手段と、感光体ドラムとの間の転写位置に供給された転写材に感光体ドラム上のトナーを転写させる転写コロトロンと、転写位置よりも転写材の搬送方向下流側に配設されてこの転写材を加熱加圧する定着器と、トナー像に使用された量のトナーを現像器に補給するトナー現像剤量補正手段とを有するものがある。このような画像形成装置では、帯電コロトロン及びレーザ露光器で感光体ドラム上に上記濃度情報に応じた電位分布の静電潜像を形成し、現像ロールの電位と静電潜像の電位との電位差に応じた量のトナーを現像ロールから感光体ドラムに転移させてトナー像を形成し、このトナー像を転写コロトロンで転写材上に転写し、この転写材上の未定着トナー像を定着器で定着させることで、転写材上に画像を形成する。
【０００３】
従って、このように構成された電子写真方式の画像形成装置では、現像ロールの電位と静電潜像の電位との電位差に応じた量の帯電トナーを現像ロールから感光体ドラムに転移させることによって所定の濃度のトナー像を形成し、最終的には転写材上に所定の濃度の画像を形成するようにしているので、各種部材や現像剤などの電気的な特性変動に応じて補正制御を行い、同一濃度情報の静電潜像に対してはいつも同量のトナーが転移するように制御することが大切となる。
【０００４】
そのような目的に使用される濃度補正装置としては、例えば、帯電コロトロン及びレーザ露光器を動作させて所定の濃度情報に応じた濃度の静電潜像（以下、パッチとよぶ）を感光体ドラム上に形成させる補正用潜像形成手段と、このパッチの現像濃度を測定する濃度測定手段と、当該測定濃度と上記所定の濃度情報との濃度差に応じて、濃度情報と露光光量との対応関係が記載された濃度光量変換テーブルを補正するテーブル補正手段とを有するものがある。このように濃度情報と露光光量との関係を変更することで適当な補正を行なう濃度補正装置は、何らかの原因で濃度が変動した際には補正制御を実行して直ぐに静電潜像の電位（ひいては画像の濃度）を補正することができるので、例えば現像剤の帯電量が変化したり、感光体ドラムの帯電特性や電位減衰特性などが変化したりしたとしても直ぐに補正することができるので、広く使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように各種の濃度変動に対して濃度光量変換テーブルを補正し、それに応じた露光光量にて静電潜像を形成させるようにした濃度補正装置では、現像剤のトナー濃度（トナーとキャリアとの混合比）が変化した場合においても、現像器内へのトナーの補給量を調整することはない。従って、トナー像に使用されたトナー量と現像器へ補給するトナー量との間に微妙な誤差があって現像器内のトナー濃度が変動したとしてもそれを補正することができず、長期に渡って使用した際には、現像器内のトナーが枯渇することになってしまったり、逆に現像器内がトナーで一杯になってしまったりするという問題があった。
【０００６】
なお、現像器内のトナー濃度が増加してしまった場合には特に、キャリアとの摩擦でトナーを十分に帯電させることができなくなるので、画像の背景部にトナーが付着してしまったり、画像形成装置内にトナーが飛散してしまったり、あるいは、現像剤量の増加に伴ってその混合攪拌がうまく行かなくなってキャリア自体の帯電量が低下してキャリアが飛散してしまったりするといった二次的な問題も発生してしまう。
【０００７】
そこで、従来においてこのような問題を回避するためには、特開昭６１−１６７６６９号公報に開示されるように、感光体ドラム上に形成された静電潜像の電位を測定する電位センサ（一般的にはＥＳＶと呼ばれている）を設け、この電位センサで検出された電位に応じて濃度光量変換テーブルを補正して静電潜像と現像バイアスとを一定の関係に安定化させ、その上で感光体ドラム上にパッチを形成し、そのパッチの濃度に応じて現像器にトナーを補給して、現像器内の現像剤量の変動を抑えるように構成しなければならなかった。
【０００８】
しかしながら、この電位センサを用いて補正を行うようにした濃度補正装置では、パッチによる制御系と電位センサによる制御系とを全く別個に設ける必要があったり、電位センサ自体が高額であったりして大幅なコストアップとなる他、感光体ドラムの周囲に電位センサを配設する必要があって装置の小型化の妨げとなってしまう。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、小型化の障害になったりコストアップを生ずることなく、しかも、現像器内の現像剤量が枯渇したり、現像器内が現像剤で一杯になったりすることなく画像の濃度を安定化させることができる画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本願の第一の発明は、露光手段によって露光された潜像担持体にトナー像を現す現像手段を備えた画像形成装置において、前記露光手段の第１の露光量及び第２の露光量を決定する露光量決定手段と、前記露光量決定手段により決定された第１の露光量又は第２の露光量にて現されたトナー像の濃度を検出する濃度検出手段と、前記濃度検出手段により検出された、第１の露光量にて現されたトナー像の濃度に応じて第１の露光量を補正する露光量補正手段と、前記濃度検出手段により検出された、第２の露光量にて現されたトナー像の濃度に応じて、前記現像手段に供給されるトナー量を補正するトナー量補正手段と、前記露光量補正手段により補正された第１の露光量で前記露光手段によって露光し、前記トナー量補正手段により補正された量のトナーを前記現像手段に供給することによりトナー像を現す制御手段とを備える画像形成装置である。
【００１１】
そして、このような画像形成装置では、前記露光手段の第１の露光量及び第２の露光量を決定する露光量決定手段と、前記露光量決定手段により決定された第１の露光量又は第２の露光量にて現されたトナー像の濃度を検出する濃度検出手段と、前記濃度検出手段により検出された、第１の露光量にて現されたトナー像の濃度に応じて第１の露光量を補正する露光量補正手段と、前記濃度検出手段により検出された、第２の露光量にて現されたトナー像の濃度に応じて、前記現像手段に供給されるトナー量を補正するトナー量補正手段と、前記露光量補正手段により補正された第１の露光量で前記露光手段によって露光し、前記トナー量補正手段により補正された量のトナーを前記現像手段に供給することによりトナー像を現す制御手段とを備えているので、各種部材や現像剤などの電気的な特性に変動が生じた際には、この補正制御を実行して直ぐに静電潜像の電位（ひいては画像の濃度）を安定化させることができ、しかも、現像手段内の現像剤を適当な量に安定させて維持することができる。
【００１２】
また、本願の第二の発明は、潜像担持体と、当該潜像担持体上に画像の濃度情報に応じた電位分布の静電潜像を形成する潜像形成手段と、現像剤を帯電させると共に、帯電された現像剤を潜像担持体に対向する位置まで搬送する現像剤担持体を具備する現像手段と、潜像担持体と現像剤担持体との間に現像電圧を印加する現像電圧印加手段とを有し、現像剤担持体の電位と静電潜像の電位との電位差に応じて現像剤担持体から潜像担持体に現像剤を転移させて潜像担持体上の静電潜像を現像する画像形成装置において、所定の濃度情報に応じた濃度補正用の静電潜像を潜像形成手段に形成させる補正用潜像形成手段と、当該濃度補正用の静電潜像の現像濃度を測定する濃度測定手段と、当該測定濃度と上記所定の濃度情報との濃度差に応じて、潜像形成手段における濃度情報と潜像電位との濃度電位変換関係及び／又は現像電圧印加手段による現像電圧を補正する現像電界補正手段と、上記測定濃度と上記所定の濃度情報との濃度差に応じて現像手段に現像剤を補給する現像剤量補正手段と、各補正手段と共に上記補正用潜像形成手段及び濃度測定手段を動作させて上記各種の補正を行わせると共に、現像剤量補正手段に係る補正の際には、予め定められた一定の濃度電位変換関係及び現像電圧にて濃度測定用の潜像形成及び現像を行わせる濃度補正制御手段とを設けた画像形成装置である。
【００１３】
上記潜像形成手段は、潜像担持体上に画像の濃度情報に応じた電位分布の静電潜像を形成するものであればよく、例えば、潜像担持体を一様な電位に帯電する帯電コロトロンなどの帯電部材と、帯電後の潜像担持体を画像の濃度情報に応じた光量で露光するレーザ露光器などの露光部材とで構成することができる。
【００１４】
上記電位変換関係において考慮される潜像電位は、現像剤担持体から潜像担持体に向けて現像剤が転移される現像領域における潜像電位であり、濃度情報とこの潜像電位との変換関係の補正方法としては、例えば、上記帯電部材による一様帯電電位を補正したり、上記露光部材による露光光量を補正したりすれば良い。
【００１５】
上記現像電界補正手段は、濃度電位変換関係と現像電圧との両方あるいはその一方を補正できるものであればよいが、画像部露光の装置においては一般的には現像剤担持体の電位と画像の背景部となる一様帯電電位との電位差が少ないため濃度電位変換関係で主に補正し、それでも足りない場合においてのみ一様帯電電位を補正するように構成するのが好都合である。
【００１６】
上記現像剤量補正手段に係る補正の際に使用する予め定められた一定の濃度電位変換関係及び現像電圧とは、上記所定の濃度情報の濃度の画像を形成するように設定されたものであり、例えば、装置の使用開始当初の濃度電位変換関係及び現像電圧の初期設定情報を利用することができる。
【００１７】
そして、本願の第二の発明の画像形成装置では、所定の濃度情報に応じた濃度補正用の静電潜像を潜像形成手段に形成させる補正用潜像形成手段と、当該濃度補正用の静電潜像の現像濃度を測定する濃度測定手段と、当該測定濃度と上記所定の濃度情報との濃度差に応じて、潜像形成手段における濃度情報と潜像電位との濃度電位変換関係及び／又は現像電圧印加手段による現像電圧を補正する現像電界補正手段と、現像電界補正手段と共に上記補正用潜像形成手段及び濃度測定手段を動作させる濃度補正制御手段とを設けたので、各種部材や現像剤などの電気的な特性に変動が生じた際には、この補正制御を実行して直ぐに静電潜像の電位（ひいては画像の濃度）を安定化させることができる。
【００１８】
その一方で、本願の第二の発明の画像形成装置では、上記補正用潜像形成手段及び上記濃度測定手段と共に、上記測定濃度と上記所定の濃度情報との濃度差に応じて現像手段に現像剤を補給する現像剤量補正手段を設け、更に、濃度補正制御手段により予め定められた一定の濃度電位変換関係及び現像電圧にて現像剤量補正手段と共に上記補正用潜像形成手段及び濃度測定手段を動作させるようにしたので、現像手段内の現像剤を適当な量に安定させて維持することができる。
【００１９】
ちなみに、現像剤量補正手段と共に上記補正用潜像形成手段及び濃度測定手段を動作させる際に、現像電界補正手段による補正がなされた濃度電位変換関係及び現像電圧にて濃度補正用の潜像形成及び現像を行った場合には、現像手段内の現像剤量が変動している時であっても、その変動に伴って現像剤の帯電量が変動し、且つ、その帯電量の変動に応じた潜像形成条件及び現像条件となっているので、現像手段内の現像剤量の変動に応じた濃度変動を測定することはできない。
【００２０】
ところで、本発明において、上記潜像形成手段は、潜像担持体の温度や使用回数に応じて静電潜像の電位分布を変更するように構成するとよい。このような場合には、現像剤量補正手段による現像剤補給量決定用の濃度差に含まれる潜像担持体に起因する濃度変動成分を効果的に除去することができ、現像剤の補給量をより正確なものとすることができる。なお、上記潜像担持体の温度は、潜像担持体自体の温度を測定するようにしても、潜像担持体の周辺温度から見積もるようにしてもよく、また、潜像担持体の使用回数は、実際の使用回数をカウントするようにしても、使用期間、画像形成枚数、潜像担持体の回転数などから見積もるようにしてもよい。
【００２１】
また、本発明において、現像電界補正手段は、例えば、検出濃度と画像情報における濃度との濃度差に１未満の補正割合係数を掛け合わせて、当該濃度差を打ち消すのに見合った補正量よりも少ない補正量によって補正を行うようにするとよい。これにより、当該補正の前後における画像の濃度差を抑えて安定化させることができ、連続画像形成時の途中などにおいて補正を行なってもその前後において画質が急激に変化するのを防止することがてきる。
【００２２】
更に、本発明において、現像電界補正手段は、現像電界補正手段に係る濃度差が現像剤量補正手段に係る濃度差との間に所定量以上の濃度差を有する場合には、現像電界補正手段による補正を実行しないようにするとよい。これにより、検出ノイズなどを含んだ異常な濃度を検出したとしても、それに応じた誤った補正を行わないようにすることができるので、画質を安定させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００２４】
実施形態１
図１に本発明の実施形態１に係る画像形成装置を示す。
同図において、１は解像度４００ｄｐｉの面積階調画像情報を生成する画像処理部、２は回転可能に配設されると共に、円筒形状の導電性材料の外周面上に感光体層が形成された構造を有する感光体ドラム２、３は感光体ドラム２２をプロセス駆動信号に応じて回転させるプロセス駆動モータ、４は感光体ドラム２２との間に所定の帯電電圧が印加される帯電コロトロン、５は感光体ドラム２を画像の濃度情報に応じて露光するレーザ露光器、６は感光体ドラム２に対向する位置において回転可能に配置された現像ロール６ａ及び現像剤攪拌室内の二成分現像剤を攪拌混合して帯電させるオーガ６ｂを有し、帯電された現像剤を現像ロール６ａで搬送して感光体ドラム２に対向する位置まで搬送する現像器、７は交流電圧と直流電圧とが重畳された現像電圧を現像ロール６ａと感光体ドラム２との間に印加する現像電圧印加手段、８は感光体ドラム２との間に所定の転写電圧が印加される転写コロトロンである。また、このレーザ露光器５は、発光素子５ａと、この発光素子５ａを所定の発光強度において画像の各画素毎の濃度情報に応じて発光させる発光ドライバ５ｂと、回転可能に配設されると共にこの回転に伴って発光光の反射方向を変化させ、感光体ドラム２の回転軸方向の画素配列毎に走査を行うポリゴンミラー５ｃとからなり、所定の画像濃度露光時間変換テーブルに則って感光体ドラム２上の各画素の領域をその画素における濃度情報に応じた時間で順次露光するものである。
【００２５】
そして、これらの部材は、スタート信号などの画像形成開始信号が入力されると、先ず、プロセス駆動モータ３により感光体ドラム２を回転駆動し、次に、帯電コロトロン４が感光体ドラム２の周面を一様な電位に帯電すると共に（図２（ａ）参照）、画像処理部１により処理された画像の濃度情報に応じて且つポリゴンミラー５ｃの回転に同期させて発光ドライバ５ｂが発光素子５ａの発光状態を制御することで感光体ドラム２の周面上に所定の電位分布の静電潜像を形成し（図２（ｂ）参照）、更に、この静電潜像の電位と現像ロール６ａの電位との電位差に応じた量のトナーを現像ロール６ａから感光体ドラム２に転移させてトナー像を形成し（図２（ｃ）参照）、最後に、感光体ドラム２と転写コロトロン８との間（以下、転写位置とよぶ）に供給された転写材Ｐ上にトナー像を転写することで、転写材Ｐ上に未定着トナー像を形成する（図２（ｄ）参照）。従って、この画像形成装置では、レーザ発光器５によって露光された感光体ドラム２に現像器６がトナー像を現すことができる。
【００２６】
なお、図２（ｂ）において、各露光部は各画素の領域毎に形成されるものであり、図２（ｃ）に示すようにこの各画素領域には露光部の幅と深さと（大きさ）に応じた量のトナーが付着し、図２（ｅ）に示すように各画素領域毎に所定の濃度のドットが形成されることになる。従って、発光素子６ａの露光時間を調整することによって露光部の幅を可変しても、あるいは、発光素子６ａの発光強度やプロセス駆動モータ３の駆動速度を調整して露光部の深さを可変しても、各画素領域に付着するトナーの量（ひいては各画素のドットの濃度）を変化させることができる。
【００２７】
また、図１において、９は感光体ドラム２の温度を非接触に計測する温度センサ、１０はこの感光体ドラム２の温度信号とプロセス駆動モータ３への駆動信号とが入力され、これらの情報に基づいて光強度補正信号を出力する光強度微調整手段、１１はこの光強度補正信号と共に基準光強度信号が入力され、これらに基づき発光ドライバ５ｂにコントロールされる発光素子５ａの発光強度を決定する光強度決定手段であり、これにより感光体ドラム２の帯電電位や減衰特性などが環境条件に応じてあるいは経時的に変動した場合であってもそれらの変動に応じて光強度を適宜補正することができるので、これらの変動要因にかかわらず静電潜像の露光部の電位を安定化させることができる。なお、光強度微調整手段１０は、図３に示すように、感光体ドラム２の検出温度が上昇したら光強度を減じる微調整を行い、且つ、プロセス駆動モータ３への駆動信号から見積もることができる感光体ドラム２の累積駆動時間が長くなればなるほど光強度を増加させる微調整を行うものであり、例えば、感光体ドラム２の回転数が５０万回になったら使用開始当初の光強度の１．２〜１．４倍の光強度に調整する。
【００２８】
他方、図１において、１２は転写位置に転写材Ｐを供給するレジロール対、１３は未定着トナー像が形成された転写材Ｐを加熱ロール１３ａと加圧ロール１３ｂとで加熱加圧してトナー像を転写材Ｐに定着させる定着手段、１４は転写位置から搬出された転写材Ｐの搬送方向を定着手段１３に搬入される方向に規制するガイド、１５は画像が形成された転写材Ｐを収容する排出トレイ、１６は定着手段から搬出された転写材Ｐを排出トレイ１５に排出する排出ロール対であり、感光体ドラム２上に形成されたトナー像が転写位置に回動してくるタイミングに合わせてレジロール対１２から転写材Ｐを搬出することで、転写材Ｐ上に未定着トナー像を転写定着させ、その後この転写材Ｐを排出トレイ１５に排出することができ、転写材Ｐ上に所定の画像を形成することができる（図２（ｄ）及び（ｅ）参照）。
【００２９】
また、図１において、１７は感光体ドラム２の表面からトナー等の付着物を除去するクリーナ、１８は感光体ドラム２に光を照射して除電する除電ランプ、１９はトナーを収容するトナー貯蔵器、２０はトナー貯蔵器から現像器にトナーを補給するディスペンスモータ、２１はこのディスペンスモータ２０を所定のトナー補給量ごとに動作させるディスペンスモータ駆動手段、２２は画像情報における画像部の画素数をカウントしてそのカウント値に応じたトナー量を補給するようにディスペンスモータ駆動手段２１に指令を発するトナー消費量カウンタであり、トナー像転写後の感光体ドラム２をクリーナ１７及び除電ランプ１８で除電清掃すると共に、ディスペンスモータ２０を回転させて現像器６にトナーを補給して次の画像形成に備えるようになっている。なお、現像器６は、現像剤攪拌室内において既に存在する現像剤と補給されたトナーとをオーガ６ｂで混合攪拌することで、トナー及びキャリアの帯電量をそれらの混合比（トナー濃度）に応じた帯電量に帯電するようになっている。
【００３０】
従って、このような画像形成装置においては、設計上は常に、現像器内のトナー濃度（現像剤の帯電量）及び画像濃度が安定したものとなり、しかも、その状態のもとで転写材Ｐ上に連続的に画像を形成することができる。しかしながら、実際の画像形成装置においては、ディスペンスモータ２０の供給量などに微妙な誤差が存在し、その結果現像器６内のトナーが枯渇したり、現像器６内がトナーで一杯になったりしてしまう可能性がある。また、キャリアの経時的な劣化に伴って現像剤（トナー）の帯電量が低下したりすれば、画像の濃度が低下したりしてしまう。
【００３１】
そこで、本画像形成装置には更に、以下に示すように、感光体ドラム２上に所定の濃度検出用のトナー像（以下、パッチと呼ぶ）を形成し、そのトナー像の検出濃度に応じて発光素子５ａの発光強度、現像電圧の大きさ、並びに、現像器６へのトナー補給量を補正する濃度補正装置を利用した。
【００３２】
この濃度補正装置は、図１に示すように、パッチの濃度情報を保持すると共に、所定の出力指示信号に応じてその濃度情報を発光ドライバ５ｂに出力するパッチデータメモリ２３と、転写コロトロン８とクリーナ１７との間において感光体ドラム２に対向して配置され、受光した光量に応じたレベル信号（パッチ濃度信号）を出力する濃度センサ２４と、このパッチ濃度信号における濃度と上記パッチデータメモリ２３に保持された濃度との濃度差に基づいて光強度決定手段１１への基準発光強度信号、現像電圧印加手段７への現像電圧補正信号及びディスペンスモータ駆動手段２１へのトナー補給量補正信号を演算して出力する補正手段２５とからなる。
【００３３】
パッチデータメモリ２３に格納されるパッチの濃度情報には、図４（ａ）に示すように、４００ｄｐｉの分解能の場合よりも２００ｄｐｉの分解能の場合のほうが画像濃度の変動に対して濃度センサ２４の検出レベルの変化量が少なくて濃度変動の変動幅が大きくなってもその濃度を正確に検出することができるのでｄ且つ、２００ｄｐｉの分解能であっても５０％未満の画像濃度及び８５％より高い画像濃度においては濃度センサ２４の出力がサチュエーションしてしまって画像の濃度が変動しても十分な検出分解能にて濃度を検出することができないので、同図（ｂ）に示すように２００ｄｐｉの分解能で６０％の濃度の一様な濃度情報を使用した。また、このような中間調濃度で代表して現像電界を補正することにより、全ての階調濃度をまんべんなく適当に補正することができる。
【００３４】
補正手段２５は、図５に示すように、画像形成装置の出荷時における基準発光強度信号及び現像電圧補正信号を記憶する初期値メモリ２５ａ，２５ｂと、ユーザの使用中に適宜更新された基準発光強度信号及び現像電圧補正信号を記憶する補正値メモリ２５ｃ，２５ｄと、画像形成装置が形成した画像の数をカウントする累積画像数カウンタ２５ｅとを有する。また、この補正手段２５が実行する各種の補正シーケンスを図６〜図８に示す。
【００３５】
図６に示す補正シーケンスは、画像形成装置の電源投入時のセットアップモード、２時間以上の非画像形成時間経過後、並びに、感光体ドラム２あるいは現像器６の交換後に行なわれる補正シーケンスであり、パッチを連続して３回形成し、その平均的な濃度とパッチデータメモリ２３のパッチ濃度データとの濃度差に応じて現像電界を補正するものである。具体的には、先ず、パッチ形成回数カウンタｎに０をセットした後（Ｓ１）、補正値メモリ２５ｃ，２５ｄに基準発光強度信号や現像電圧補正信号の補正設定データが格納されているか否かを判断し（Ｓ２）、格納されている場合にはその補正設定データを光強度決定手段１１及び現像電圧印加手段７に設定する一方で（Ｓ３）、格納されていない場合には基準発光強度信号や現像電圧補正信号の初期設定データ２５ａ，２５ｂを光強度決定手段１１及び現像電圧印加手段７に設定する（Ｓ４）。次に、パッチデータメモリ２３からパッチの濃度データを出力させて感光体ドラム２上に所定の濃度のパッチを形成させると共に（Ｓ５）、そのパッチの濃度を濃度センサ２４で検出させる（Ｓ６）動作を３回繰り返す。なお、３回繰り返す動作は、パッチの形成（Ｓ５）と検出（Ｓ６）とを実行する度にパッチ形成回数カウンタｎをインクリメントし（Ｓ７）、その値が３未満である限りこの動作を繰り返す繰返回数の判別制御を行なう（Ｓ８）ことにより実現されている。更に、３回のパッチ濃度測定データの平均値を演算し（Ｓ９）、その平均値の濃度とパッチデータメモリ２３に格納されるパッチの濃度情報の濃度差を演算し、その濃度差を打ち消すのに見合った補正値を演算し（Ｓ１０）、その補正値を補正値メモリ２５ｃ，２５ｄに上書きすると共に（Ｓ１１）基準発光強度信号あるいは現像電圧補正信号として出力する（Ｓ１２）。
【００３６】
なお、この図６の補正シーケンスでは、上記補正値に応じて先ず基準発光強度を補正し、それでも補正量が不足する場合においてのみ現像電圧を補正するように構成した。また、露光強度の補正可能範囲の下限は、ポリゴンミラー５ｃで発光素子５ａの出力光を反射して走査を行うレーザ露光器５では、ポリゴンミラー５ｃの反射光をフォトセンサで受光し、その受光信号に同期させて発光ドライバ５ｂから画像情報の出力を開始させるようにタイミング制御を行っているので、このフォトセンサの検出能力によって決まり、他方、露光強度の補正可能範囲の上限は、レーザ露光器の出力性能として、下限値の約３倍の露光強度としている。これは出力性能の安定性から決まるものである。
【００３７】
従って、この図６の補正シーケンスを実行した後には、画像情報に応じて発光する際の発光光強度は、例えば図９に示すように、何らかの要因にて濃度変動が生じていれば変更されることとなり、画像形成装置の電源投入直後、長時間の非画像形成時間の経過直後、並びに、感光体ドラム２あるいは現像器６の交換直後から適当な濃度の画像を転写材Ｐ上に形成することが可能となる。また、この補正シーケンスでは、３つの検出濃度データの平均を取って、その平均値に基づき現像電界を補正するので、或る検出濃度にノイズなどが混入した場合にその異常な濃度そのものに基づいて現像電界の補正を行ってしまうことはなく、画像濃度を不安定にさせてしまうことはない。
【００３８】
図７に示す補正シーケンスは、所定のタイミングにおいて適宜実行される補正シーケンスであり、パッチを１度形成し、その濃度とパッチデータメモリ２３のパッチ濃度データとの濃度差に応じてトナー補給量を補正するものである。具体的には、先ず、累積画像数カウンタ２５ｅの値が２０の整数倍に１０を加えた値となったら（Ｓ１３）、基準発光強度信号や現像電圧補正信号の初期設定データ２５ａ，２５ｂを光強度決定手段１１及び現像電圧印加手段７に設定した後（Ｓ１４）、パッチデータメモリ２３からパッチの濃度データを出力させて感光体ドラム２上に所定の濃度のパッチを形成すると共に（Ｓ１５）、そのパッチの濃度を濃度センサで検出する（Ｓ１６）。次に、その検出濃度とパッチデータメモリ２３に格納されるパッチの濃度情報の濃度差を演算し、その濃度差を打ち消すのに見合ったトナー補給量の補正値を演算し（Ｓ１７）、その補正値をディスペンスモータ駆動手段２１へのトナー補給量の補正信号として出力する（Ｓ１８）。その結果、ディスペンスモータ駆動手段２１は、画素数のカウント値から見積もられるトナー補給量にこの補正量を加算したトナー補給量にてディスペンスモータ２０を回転させるので、現像器６へのトナーの補給量、ひいてはトナー濃度に応じたトナーの帯電量を補正することができる。最後に、基準発光強度信号や現像電圧補正信号を元の状態に復帰させて補正シーケンスを終了する（Ｓ１９）。
【００３９】
なお、この図７の補正シーケンスは、連続して画像を形成している最中にも実行され、その場合には画像と画像との間の所謂インターイメージ部に上記パッチが形成されることになる。また、現像濃度が濃くなっている場合には、トナー補給量の補正値としてマイナスの値を使用すればよく、そのような場合にはそのマイナス分だけトナー補給量を減少させるようにすればよい。更に、本実施形態の現像器６では、各画像を形成する度にその消費量を見積もって適宜トナーが補給されているので、トナー濃度が短期間に急激に変動することがないと考えられ、他方、トナーが補給されてからその全体が均一に帯電されると考えられる状態になるまでに２０枚程度の動作時間か必要となるので、起動インターバルを比較的長くとって、累積画像数カウンタの値が２０となる毎にこの補正シーケンスを実行するように構成している。
【００４０】
従って、この図７の補正シーケンスを実行した際には発光素子５ａの発光光強度は例えば図１０に示すように変化し、また、この補正シーケンスの実行後には現像器６内のトナー濃度は画像形成装置出荷時の適当なトナー濃度に補正されるので、トナー濃度を画像形成装置出荷時の適当な状態に維持することができる。また、本実施形態の画像形成装置では感光体ドラム２の帯電電位や減衰特性などが環境条件に応じてあるいは経時的に変動した場合であってもその変動に応じて光強度を適宜補正するように構成され、しかも、この補正シーケンスにおけるパッチを形成する際にも当然にそれらの補正がなされているため、感光体ドラム２の帯電電位や減衰特性の変動に係わらず安定した濃度でパッチを形成することができ、トナー補給量の補正値を実際のトナー濃度の変動に見合った正確なものとすることができる。
【００４１】
図８に示す補正シーケンスは、所定のタイミングにおいて適宜実行される補正シーケンスであり、パッチを１回形成し、その濃度とパッチデータメモリ２３のパッチ濃度データとの濃度差に応じて現像電界を補正するものである。具体的には、先ず、累積画像数カウンタ２５ｅの値が２０の整数倍となったら（Ｓ２０）、連続画像形成時にはインターイメージ部となる感光体ドラム２の部位に所定の濃度のパッチを形成すると共に（Ｓ２１）、そのパッチの濃度を濃度センサ２４で検出する（Ｓ２２）。次に、その検出濃度が上記図７の補正シーケンスにおける検出濃度との間に所定値以上の濃度差があるか否かを判別し（Ｓ２３）、所定値以上の濃度差がある場合には、本補正シーケンスを中断終了する一方で、所定値以上の濃度差がない場合には、検出したパッチの濃度とパッチデータメモリ２３に格納されるパッチの濃度情報との濃度差を演算し、その濃度差の５０％を打ち消すのに見合った補正値を演算し（Ｓ２４）、その補正値を補正値メモリ２５ｃ，２５ｄに上書きすると共に（Ｓ２５）非画像形成タイミングにおいて基準発光強度信号あるいは現像電圧補正信号として出力する（Ｓ２６，Ｓ２７）。
【００４２】
なお、この図８の補正シーケンスでも図６の補正シーケンスの場合と同様に、上記補正値に応じて先ず基準発光強度を補正し、それでも補正量が不足する場合においてのみ現像電圧を補正するように構成している。また、この補正シーケンスでは、濃度差全体を打ち消すのに見合った補正量を算出し、その補正量に上記補正割合に応じた補正係数を乗じることで、濃度差の５０％を打ち消すのに見合った補正値を算出している。更に、この補正シーケンスでは、検出濃度と上記図７の補正シーケンスにおける検出濃度との間の濃度差が、例えば、検出濃度とパッチデータメモリ２３のパッチ濃度データとの濃度差が反射濃度で０．２以内に相当する場合、つまり下記式（１）より各検出濃度を求め、それらの値が下記式（２）を満たす場合において補正シーケンスを継続して実行するように構成している。
【００４３】
Ｒ＝（Ｖ_patch／Ｖ_cln）×２００ ……（１）
｜Ｒ_adpc−Ｒ_adc｜＜１５ ……（２）
但し、Ｖ_patchは各パッチの検出濃度、
Ｖ_clnは感光体ドラム２表面の検出濃度、
Ｒ_adpcは式（１）のＶ_patchに図８の補正シーケンスで検出した検出濃度データを入れてもとめたＲ、
Ｒ_adcは式（１）のＶ_patchに図８の補正シーケンスで検出した検出濃度データを入れてもとめたＲである。
【００４４】
従って、この図８の補正シーケンスを実行すると、発光素子５ａの発光光強度や現像電圧は、各種の原因で濃度変動が生じている場合には図１１に示すように変化するので、画像濃度を安定化させることができる。また、この補正シーケンスでは、この補正値を演算する際に濃度差の５０％を打ち消すのに見合った値を演算するようにしたので、連続画像形成の間にこの補正シーケンスを実行したとしても補正動作の前後の画像の画像濃度が目立って変化してしまうことはなく、連続画像形成における画像濃度を安定に維持することができる。更に、この補正シーケンスでは、上記図７の補正シーケンスにおけるパッチと同様の濃度情報に基づきパッチを形成し、その検出濃度が上記図７の補正シーケンスにおける検出濃度と±１５以上の濃度差があるか否かを判別し、それを越えた濃度差が検出された時には補正シーケンスを中断するようにしたので、検出濃度にノイズなどが混入した場合においてその異常な濃度に基づいて現像電界の補正を行ってしまうことはなく、画像濃度を不安定にさせてしまうことはない。
【００４５】
そして、このように構成された画像形成装置を用いて画像を形成させたところ、長期に亘って画像濃度及びトナー濃度が安定したものとなり、その期間の間において現像器６内のトナーが枯渇したり、現像器６内がトナーで一杯になったりすることもなかった。
【００４６】
また、この画像形成装置では、感光体ドラム２上に２種類のパッチを形成するだけで画像の濃度及び現像器６内のトナー濃度を共に安定化させることができるので、電位センサを用いて濃度補正を行う画像形成装置に比べて装置を小型化させることができ、しかも、パッチの形成系と検出系とを共通化させた簡易且つ安価な構成にすることができる。
【００４７】
ところで、本実施形態の画像形成装置は、また、レーザ露光器５によって露光された感光体ドラム２にトナー像を現す現像器６を備えた画像形成装置を前提とし、メモリ２３を有し、前記レーザ露光器５の画像濃度を制御する際の第１の露光量、及び前記トナー濃度を制御する際の第２の露光量を決定する露光量決定手段と、この露光量決定手段により決定された第１の露光量又は第２の露光量にて現されたトナー像の濃度を検出する濃度センサ２４と、この濃度センサ２４により検出された、第１の露光量にて現されたトナー像の濃度に応じて第１の露光量を補正する露光量補正手段と、上記濃度センサ２４により検出された、第２の露光量にて現されたトナー像の濃度に応じて、前記現像器６に供給されるトナー量を補正するトナー量補正手段と、前記露光量補正手段により補正された第１の露光量で前記露光手段によって露光し、前記トナー量補正手段により補正された量のトナーを前記現像器６に供給することによりトナー像を現す制御手段とを有する画像形成装置と見ることもできる。
【００４８】
なお、本実施形態では、図７の補正シーケンス及び図８の補正シーケンスを共通な累積画像数カウンタ２５ｅにて起動させるようにしているが、各シーケンスのカウンタを別々に持つようにしてもよい。このように別々のカウンタに基づき各シーケンスを実行する場合には、一般的には各カウンタが別々のタイミングにおいてカウントアップすることとなって、しかも、転写材詰まりなどの不具合が発生して画像の形成を中断した際などには２つのカウント値が異なるものとなってしまうことが考えられるので、図７の補正シーケンスと図８の補正シーケンスとを同時に起動させてしまう場合が考えられる。その際には、図８の補正シーケンスよりも図７の補正シーケンスを優先して起動させた方が画像濃度の安定性がい。
【００４９】
【発明の効果】
以上のとおり、本願の第一の発明では、露光手段の第１の露光量及び第２の露光量を決定する露光量決定手段と、前記露光量決定手段により決定された第１の露光量又は第２の露光量にて現されたトナー像の濃度を検出する濃度検出手段と、前記濃度検出手段により検出された、第１の露光量にて現されたトナー像の濃度に応じて第１の露光量を補正する露光量補正手段と、前記濃度検出手段により検出された、第２の露光量にて現されたトナー像の濃度に応じて、前記現像手段に供給されるトナー量を補正するトナー量補正手段と、前記露光量補正手段により補正された第１の露光量で前記露光手段によって露光し、前記トナー量補正手段により補正された量のトナーを前記現像手段に供給することによりトナー像を現す制御手段とを備えているので、各種部材や現像剤などの電気的な特性に変動が生じた際には、この補正制御を実行して直ぐに静電潜像の電位（ひいては画像の濃度）を安定化させることができ、しかも、現像手段内の現像剤を適当な量に安定させて維持することができる。
【００５０】
また、本願の第二の発明では、所定の濃度情報に応じた濃度補正用の静電潜像を潜像形成手段に形成させる補正用潜像形成手段と、当該濃度補正用の静電潜像の現像濃度を測定する濃度測定手段と、当該測定濃度と上記所定の濃度情報との濃度差に応じて、潜像形成手段における濃度情報と潜像電位との濃度電位変換関係及び／又は現像電圧印加手段による現像電圧を補正する現像電界補正手段と、上記測定濃度と上記所定の濃度情報との濃度差に応じて現像手段に現像剤を補給する現像剤量補正手段と、各補正手段と共に上記補正用潜像形成手段及び濃度測定手段を動作させて上記各種の補正を行わせると共に、現像剤量補正手段による補正の際には、予め定められた一定の濃度電位変換関係及び現像電圧にて濃度測定用の潜像形成及び現像を行わせる濃度補正制御手段とを設けて、画像の濃度及び現像手段内の現像剤を共に安定化させるようにしたので、現像器内の現像剤量が枯渇したり、現像器内が現像剤で一杯になったりすることなく現像濃度を安定化させることができる。
【００５１】
更に、これらの発明では、潜像担持体上に２種類の濃度補正用の静電潜像を形成するだけで画像の濃度及び現像手段内の現像剤量を共に安定化させることができるので、電位センサなどを使用する必要がなくて小型化が可能であり、しかも、コストアップをまねくことはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】図１の画像形成装置における画像形成プロセス。
【図３】光強度微調整手段による光強度の補正基礎データ（（ａ）は感光体ドラムの温度と光強度の補正量との関係図、（ｂ）は感光体ドラムの累積駆動時間と光強度の補正量との関係図）。
【図４】（ａ）は画像濃度とそれを検出した際の濃度センサの出力レベルとの関係図、（ｂ）はパッチデータメモリに格納したパッチデータ。
【図５】補正手段における不揮発性メモリのデータ構造。
【図６】補正手段による補正シーケンス（その１）。
【図７】補正手段による補正シーケンス（その２）。
【図８】補正手段による補正シーケンス（その３）。
【図９】図６の補正シーケンスを実行した時のタイミングチャート。
【図１０】図７の補正シーケンスを実行した時のタイミングチャート。
【図１１】図８の補正シーケンスを実行した時のタイミングチャート。
【符号の説明】
２：感光体ドラム（潜像担持体）、４：帯電コロトロン（潜像形成手段）、
５：レーザ露光器（潜像形成手段）、６：現像器（現像手段）、７：現像電圧印加手段、２３：パッチデータメモリ（補正用潜像形成手段）、２４：濃度センサ（濃度測定手段）、２５：補正手段。

Claims

露光手段によって露光された潜像担持体にトナー像を現す現像手段を備えた画像形成装置において、
前記露光手段の第１の露光量及び第２の露光量を決定する露光量決定手段と、
前記露光量決定手段により決定された第１の露光量又は第２の露光量にて現されたトナー像の濃度を検出する濃度検出手段と、
前記濃度検出手段により検出された、第１の露光量にて現されたトナー像の濃度に応じて第１の露光量を補正する露光量補正手段と、
前記濃度検出手段により検出された、第２の露光量にて現されたトナー像の濃度に応じて、前記現像手段に供給されるトナー量を補正するトナー量補正手段と、
前記露光量補正手段により補正された第１の露光量で前記露光手段によって露光し、前記トナー量補正手段により補正された量のトナーを前記現像手段に供給することによりトナー像を現す制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。