JP2019148771A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】現像装置内の現像剤量に応じて、画像不良の発生を抑制できる構成を提供する。【解決手段】現像装置は、トナーとキャリアを含む現像剤を収容し、感光ドラムに形成された静電潜像をトナーにより現像する。現像剤補給機構は、現像装置に現像剤を補給する。現像剤排出機構は、現像装置内の現像剤を排出する。画像濃度センサは、パッチ画像の濃度を検知する。CPUは、画像濃度センサの検知結果に基づいて、現像剤補給機構による現像剤の補給量を制御し(S6〜S10)、現像装置内の現像剤量に関する情報に基づいて、パッチ画像の形成頻度を変更する(S2〜S4)。【選択図】図13
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複数の機能を有する複合機などの画像形成装置に関する。
画像形成装置に使用する現像装置として、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を用いた構成が従来から使用されている。また、このような現像装置で、余剰の現像剤を排出すると共に、画像形成で消費されたトナーを補給する構成が従来から知られている(例えば、特許文献1)。
また、画像形成装置に新品の現像装置が装着されてからの印字枚数をカウントし、印字枚数に対応する露光量を設定することで、現像装置の使用開始時の画像濃度変動を抑制する構成が提案されている(特許文献2)。
ここで、現像装置内の現像剤量によっては、画像濃度の変動などが生じる虞がある。例えば、新品の現像装置内の初期の現像剤量が少ない場合、現像装置内のキャリア量が少ないため、補給されたトナーが十分に帯電されにくい。このため、画像濃度が所望の濃度よりも高くなったり、トナー飛散、感光ドラムの現像すべき領域以外にトナーが付着するトナーかぶりなどの画像不良が発生してしまう虞がある。また、画像比率が低い画像を連続して形成した場合には、現像装置内のトナーが使用されずに現像装置内に留まることで、トナー劣化が促進してしまう。そして、画像濃度が所望の濃度よりも低下したり、形成された画像に粒状感のようながさつきなどの画像不良が発生してしまう虞がある。
特許文献2に記載の構成の場合、印字枚数に応じて露光量を制御しているだけであり、現像装置内の現像剤量を考慮していないため、例えば、初期の現像剤量によっては、画像濃度の変動などの画像不良を十分に抑制できない場合がある。
本発明は、現像装置内の現像剤量に応じて、画像不良の発生を抑制できる構成を提供することを目的とする。
本発明は、像担持体と、トナーとキャリアを含む現像剤を収容し、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、前記現像装置に現像剤を補給する補給手段と、前記現像装置内の現像剤を排出する排出手段と、制御用トナー像の濃度を検知する濃度検知手段と、前記濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記補給手段による現像剤の補給量を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記現像装置内の現像剤量に関する情報に基づいて、前記制御用トナー像の形成頻度を変更することを特徴とする画像形成装置にある。
また、本発明は、像担持体と、帯電された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、トナーとキャリアを含む現像剤を収容し、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、前記現像装置に現像剤を補給する補給手段と、前記現像装置内の現像剤を排出する排出手段と、制御用トナー像の濃度を検知する濃度検知手段と、前記濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記露光手段による露光量を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記現像装置内の現像剤量に関する情報に基づいて、前記制御用トナー像の形成頻度を変更することを特徴とする画像形成装置にある。
また、本発明は、像担持体と、トナーとキャリアを含む現像剤を収容し、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーによりトナー像として現像する現像装置と、前記現像装置に現像剤を補給する補給手段と、前記現像装置内の現像剤を排出する排出手段と、前記現像装置内の現像剤を強制的に消費して、前記補給手段により前記現像装置に現像剤を補給させる現像剤入れ替えモードを実行可能な実行手段と、前記現像装置を所定時間駆動して形成したトナー像の平均画像比率と、前記現像装置内の現像剤量に関する情報とに基づいて、前記現像剤入れ替えモードで強制的に消費する現像剤の量又は前記現像剤入れ替えモードの頻度を決定する決定手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置にある。
更に本発明は、像担持体と、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器内で現像剤を攪拌しつつ搬送する攪拌搬送部材とを有し、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、前記現像装置に現像剤を補給する補給手段と、前記現像装置内の現像剤を排出する排出手段と、前記像担持体に静電潜像を形成せずに前記攪拌搬送部材を駆動する所定の期間において、前記所定の期間を延長して前記攪拌搬送部材を駆動する空回転モードを実行可能な実行手段と、前記補給手段により連続的に補給された現像剤量と、前記現像装置内の現像剤量に関する情報とに基づいて、前記空回転モードにおける前記所定の期間の延長時間を決定する決定手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置にある。
本発明によれば、現像装置内の現像剤量に応じて、画像不良の発生を抑制できる。
<第1の実施形態>
第1の実施形態について、図1ないし図15を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図1及び図2を用いて説明する。
第1の実施形態について、図1ないし図15を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図1及び図2を用いて説明する。
[画像形成装置]
画像形成装置100は、それぞれ像担持体としての感光ドラム1を有する4つの画像形成部PY、PM、PC、PKを備えた電子写真方式のタンデム型のフルカラープリンタである。画像形成装置100は、装置本体100Aに接続された原稿読み取り装置(図示せず)又は装置本体100Aに対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどのホスト機器からの画像信号に応じてトナー像(画像)を記録材に形成する。記録材としては、用紙、プラスチックフィルム、布などのシート材が挙げられる。また、画像形成部PY、PM、PC、PKは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成する。
画像形成装置100は、それぞれ像担持体としての感光ドラム1を有する4つの画像形成部PY、PM、PC、PKを備えた電子写真方式のタンデム型のフルカラープリンタである。画像形成装置100は、装置本体100Aに接続された原稿読み取り装置(図示せず)又は装置本体100Aに対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどのホスト機器からの画像信号に応じてトナー像(画像)を記録材に形成する。記録材としては、用紙、プラスチックフィルム、布などのシート材が挙げられる。また、画像形成部PY、PM、PC、PKは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成する。
なお、画像形成装置100が備える4つの画像形成部PY、PM、PC、PKは、現像色が異なることを除いて実質的に同一の構成を有する。したがって、代表して画像形成部PKについて説明し、その他の画像形成部については説明を省略する。
図2に示すように、画像形成部PKには、像担持体として円筒型の感光体、即ち、感光ドラム1が配設されている。感光ドラム1は、図中矢印方向に回転駆動される。感光ドラム1の周囲には帯電手段としての帯電ローラ2と、現像装置4、一次転写部材としての一次転写ローラ52、クリーニング手段としてのクリーニング装置7が配置されている。感光ドラム1の図中下方には露光手段としての露光装置(本実施形態ではレーザースキャナ)3が配置されている。
各画像形成部の図1の上方には、転写手段としての中間転写装置5が配置されている。中間転写装置5は、中間転写体としての無端状の中間転写ベルト51が複数のローラに張設されて、矢印方向に周回移動(回転)するように構成されている。そして、中間転写ベルト51は、後述するように中間転写ベルト51に一次転写されたトナー像を担持して搬送する。中間転写ベルト51を張架するローラのうちの二次転写内ローラ53と中間転写ベルト51を挟んで対向する位置には、二次転写部材としての二次転写外ローラ54が配置され、中間転写ベルト51上のトナー像を記録材に転写する二次転写部T2を構成している。二次転写部T2の記録材搬送方向下流には定着装置6が配置される。
画像形成装置100の下部には、記録材Sが収容されたカセット9が配置されている。カセット9から給送された記録材Sは、搬送ローラ10によりレジストレーションローラ11に向けて搬送される。そして、停止状態のレジストレーションローラ11に記録材Sの先端が突き当たり、ループを形成することで記録材Sの斜行を補正する。その後、中間転写ベルト51上のトナー像と同期してレジストレーションローラ11を回転開始させ、記録材Sを二次転写部T2に搬送する。
上述のように構成される画像形成装置100により、例えば4色フルカラーの画像を形成するプロセスについて説明する。まず、画像形成動作が開始すると、回転する感光ドラム1の表面が帯電ローラ2によって一様に帯電される。次いで、感光ドラム1は、露光装置3から発せられる画像信号に対応したレーザー光により露光される。これにより、感光ドラム1上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。感光ドラム1上の静電潜像は、現像装置4内に収容された現像剤としてのトナーによって顕像化され、可視像となる。
感光ドラム1上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト51を挟んで配置される一次転写ローラ52との間で構成される一次転写部T1(図2)にて、中間転写ベルト51に一次転写される。この際、一次転写ローラ52には一次転写バイアスが印加される。一次転写後に感光ドラム1表面に残ったトナー(転写残トナー)などの付着物は、クリーニング装置7によって除去される。これにより、感光ドラム1は、次の画像形成工程に備える。
このような動作をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各画像形成部で順次行い、中間転写ベルト51上で4色のトナー像を重ね合わせる。その後、トナー像の形成タイミングに合わせてカセット9に収容された記録材Sが二次転写部T2に搬送される。そして、二次転写外ローラ54に二次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト51上の4色のトナー像を、記録材S上に一括で二次転写する。二次転写部T2で転写しきれずに中間転写ベルト51に残留したトナーなどの付着物は、中間転写ベルトクリーナ55により除去される。
クリーニング装置7及び中間転写ベルトクリーナ55によって除去され、回収されたトナーなどの付着物は、後述する図6に示すように、搬送パイプ56により搬送され、回収トナーボックス57内に回収される。また、画像形成によって消費されたトナーは、トナー容器8から補給される。
次いで、記録材Sは定着手段としての定着装置6に搬送される。定着装置6は、内部にハロゲンヒータなどの熱源を有する定着ローラ61及び加圧ローラ62を備え、定着ローラ61と加圧ローラ62とで定着ニップ部を形成する。この定着装置6の定着ニップ部にトナー像が転写された記録材Sを通過させることで、記録材Sが加熱、加圧される。そして、記録材S上のトナーは溶融、混合されて、フルカラーの画像として記録材Sに定着される。その後、記録材Sは排出ローラ101により排出トレイ102に排出される。これにより、一連の画像形成プロセスが終了する。
なお、本実施形態の画像形成装置100は、例えばブラック単色の画像など、所望の単色または4色のうちいくつかの色用の画像形成部を用いて、単色またはマルチカラーの画像を形成することも可能である。
[現像装置]
次に、図3及び図4を用いて、現像装置4について更に説明する。現像装置4は、非磁性トナーと磁性キャリアとを備える2成分現像剤を収容する現像容器41を有する。現像容器41には、現像剤担持体としての現像スリーブ44と、現像スリーブ44内に固定して配置され、磁界発生手段としての磁石からなるマグネットロール44aとが設けられている。また、現像容器41内には、現像スリーブ44の表面に現像剤の薄層を形成する現像剤規制部材としての現像ブレード42と、現像容器41内の現像剤を攪拌し且つ搬送する攪拌搬送部材としての攪拌搬送スクリュー41d、41eとが配置されている。
次に、図3及び図4を用いて、現像装置4について更に説明する。現像装置4は、非磁性トナーと磁性キャリアとを備える2成分現像剤を収容する現像容器41を有する。現像容器41には、現像剤担持体としての現像スリーブ44と、現像スリーブ44内に固定して配置され、磁界発生手段としての磁石からなるマグネットロール44aとが設けられている。また、現像容器41内には、現像スリーブ44の表面に現像剤の薄層を形成する現像剤規制部材としての現像ブレード42と、現像容器41内の現像剤を攪拌し且つ搬送する攪拌搬送部材としての攪拌搬送スクリュー41d、41eとが配置されている。
現像容器41の内部は、垂直方向に延在する隔壁41cによって第1室との現像室41aと、第2室としての攪拌室41bとに区画されている。そして、現像室41aに攪拌搬送スクリュー41dが、攪拌室41bに攪拌搬送スクリュー41eがそれぞれ配置されている。隔壁41cの長手方向(攪拌搬送スクリュー41d、41eの現像剤搬送方向と平行な方向)両端部(図3中左側及び右側)には、現像室41aと攪拌室41bとを連通させる連通口としての連通口41f、41gが設けられている。連通口41f、41gは、現像室41aと攪拌室41bとの間での現像剤の通過を許す。
本実施形態では、攪拌搬送スクリュー41d、41eはいずれもスクリュー状部材である。つまり、攪拌搬送スクリュー41d、41eは、それぞれ、磁性体の軸からなる回転軸の周りに、搬送部としての螺旋形状の羽根を設けて形成されている。また、本実施形態では、攪拌室41bに配置された攪拌搬送スクリュー41eは、羽根に加えて、回転軸からその半径方向に突出し、現像剤の搬送方向に所定の幅を有する攪拌リブ12をも有している。攪拌リブ12は、攪拌搬送スクリュー41eの回転軸の回転に伴って現像剤を攪拌する。
攪拌搬送スクリュー41dは、現像室41a内の現像剤を攪拌しつつ搬送する。また、攪拌搬送スクリュー41eは、後述の現像剤補給機構49において供給された補給用現像剤と、既に攪拌室41b内にある現像剤とを攪拌しつつ搬送してトナー濃度(キャリア及びトナーの合計重量に対するトナー重量の割合)を均一化する。補給手段としての現像剤補給機構49は、自動トナー補給制御(ATR(Auto Toner Replenisher)制御)を行う。このATR制御は、画像形成時の画像比率、後述の透磁率センサ45、トナー像の濃度を検知する画像濃度センサ90(図1、2)によるパッチ画像の濃度検知結果に応じて、現像剤補給機構49の動作を制御して、現像剤を現像装置4に補給するものである。
攪拌搬送スクリュー41d、41eは、現像スリーブ44の回転軸線方向(現像幅方向)に沿ってほぼ平行に配置されている。そして、攪拌搬送スクリュー41dと、攪拌搬送スクリュー41eとは、現像スリーブ44の回転軸線方向に沿って互いに逆方向に現像剤を搬送する。こうして、現像剤は、攪拌搬送スクリュー41d、41eによって、連通口41f、41gを介して現像容器41内を循環させられる。つまり、攪拌搬送スクリュー41d、41eの搬送力により、現像工程でトナーが消費されてトナー濃度の低下した現像室41a内の現像剤が、一方の連通口41f(図3の紙面左側)を介して攪拌室41b内へ移動する。また、トナーが補給されて攪拌された攪拌室41b内の現像剤が他方の連通口41g(図3の紙面右側)を介して現像室41aへ移動する。
現像装置4の現像室41aは、感光ドラム1と対向する現像領域(対向領域)に相当する位置が開口しており、この現像容器41の開口部に、一部露出するようにして現像スリーブ44が回転可能に配置されている。本実施形態では、現像スリーブ44は非磁性材料で構成され、現像動作時には図4に示す矢印方向に回転する。そして、現像スリーブ44の内部には、磁界発生手段としての周方向に沿って複数の磁極を有するマグネットロール44aが固定されている。
現像室41a内(第1室内)の現像剤は、攪拌搬送スクリュー41dにより現像スリーブ44に供給される。現像スリーブ44に供給された現像剤は、マグネットロール44aの発生する磁界により現像スリーブ44上に所定の量が担持され現像剤溜まりを形成する。現像スリーブ44上の2成分現像剤は、現像スリーブ44が回転することによって、現像剤溜まりを通過して現像ブレード42によって層厚が規制されると共に、感光ドラム1と対向する現像領域へと搬送される。即ち、現像スリーブ44は、現像室41a内の現像剤を担持して感光ドラム1と対向する現像領域に搬送する。
現像スリーブ44上の現像剤は、現像領域で穂立ちして磁気穂を形成する。本実施形態では、磁気穂を感光ドラム1に接触させて、現像剤のトナーを感光ドラム1に供給することで、感光ドラム1上の静電潜像をトナー像として現像する。また、現像効率、即ち、潜像へのトナーの付与率を向上させるために、通常、現像スリーブ44には電圧印加手段としての不図示の現像バイアス電源から、直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。感光ドラム1にトナーを供給した後の現像スリーブ44上の現像剤は、更に現像スリーブ44が回転することによって現像室41aに戻る。
なお、本実施形態における画像形成装置の感光ドラム1の回転速度(プロセススピード)は300mm/secであり、現像スリーブ44の回転速度は450mm/secである。
上述のように、電子写真方式の画像形成装置に使用される2成分現像剤を用いる現像装置4においては、その現像装置4に収容されている2成分現像剤のトナーとキャリアを攪拌して摩擦帯電させる。その後、現像スリーブ44により感光ドラム1に供給することにより感光ドラム1上の潜像を現像する。この際、トナーは消費・供給されるのに対し、キャリアは消費も供給もされず現像装置4内に残る。このため、キャリアはトナーに比べて現像装置4内での攪拌頻度が多くなり、外添剤蓄積・ワックス付着・トナースペントなどに起因する帯電能の劣化が起こり易い。これにより、現像剤搬送量が低下して現像剤の物理的な摺擦による帯電量が不足し、形成される画像の濃度ムラや、感光ドラム1上の静電潜像が形成されていない領域にトナーが付着する白地部かぶりなどの画像不良が発生してしまう。
そこで本実施形態では、このキャリアの劣化を抑制するため、トナーのみではなくキャリアも現像装置4内に適宜、図3に示す現像剤補給機構49から補給する。現像剤補給機構49は、トナー容器8から現像剤を補給する補給スクリュー4hと、補給スクリュー4hを回転駆動するモータ49aと、補給スクリュー4hから現像装置4に補給された現像剤を攪拌室41bに搬送する搬送スクリュー49bなどを有する。搬送スクリュー49bは、攪拌搬送スクリュー41eと同軸上に一体に設けられ、補給室49cに補給された現像剤を順方向に搬送して、攪拌室41bに合流させる。補給室49cは、補給スクリュー4hからの現像剤の搬送経路に接続された補給口を有する。
また、本実施形態では、このような現像剤補給機構49からキャリアを含む2成分現像剤を補給すると共に、この補給により現像装置4内で徐々に過剰となる2成分現像剤を、後述する現像剤排出機構43により排出する。これにより、消費により減少するトナーを補充すると同時に、現像装置4内の劣化したキャリアを補給される新しいキャリアに置き換えるようにしている。
この構成により、キャリアを含む2成分現像剤の補給と排出が行われることで、キャリアの劣化が抑制されて現像装置内の2成分現像剤の現像特性が一定に維持される。そして、長期的に現像剤の現像特性の変動による画質低下を抑えることが可能となる。一般に、現像剤排出機構43で回収した現像剤は、クリーニング装置7、中間転写ベルトクリーナ55で回収されたトナーと共に、回収トナーボックス57によって貯蔵される。
図3に示すように、攪拌室41bの最下流には、現像装置内の現像剤を排出する排出手段としての現像剤排出機構43(ACR(Auto Carrier Refresh)機構)が備えられている。ACR機構の排出構成について図5を用いて説明する。攪拌室41bの攪拌搬送スクリュー41eは、らせん状の羽根であるフィンと、フィンの間に回転軸に直角に配置された板状の攪拌リブ12とによって構成されている。そして、攪拌搬送スクリュー41eの最下流部には、通常の現像剤の搬送方向(順方向)とは逆方向に現像剤が搬送されるように逆巻きのフィンを備えた返しスクリュー41hが設けられている。返しスクリュー41hは、通常のフィンよりもピッチを狭くすることによって搬送力を上げて、順方向に搬送されてきた現像剤を連通口41gを介して現像室41a側に受け渡している。
画像形成動作が進み、キャリアを含んだ補給用現像剤が補給されると、画像形成動作においてトナーのみが消費されるため、現像容器41内の現像剤量は徐々に増加する傾向にある。これによって、現像容器41内の現像剤面高さは現像剤量の増加と共に高くなっていく。そして、ある一定の現像剤面高さを超えると、返しスクリュー41hの搬送能力をオーバーする。そうすると、返しスクリュー41hを現像剤が乗り越える。
返しスクリュー41hの更に下流には、順方向の搬送能力を持った小型の排出スクリュー43bと、現像剤排出口43aとを有する現像剤排出機構43が配されている。返しスクリュー41hを乗り越えた現像剤は、排出スクリュー43bによって現像剤排出口43aに搬送され、図6の回収トナーボックス57に回収される。これによって、初期のキャリアと画像形成に使用されたキャリアが入れ替わる構成となっている。なお、本実施形態における補給用現像剤に含まれるトナーとキャリアの比は9:1である。
[現像剤封止構成]
ここで、本実施形態における現像装置4の現像剤封止構成について、図7及び図8を用いて説明する。まず、本実施形態の現像装置4は、装置本体100A(図1)に対して着脱自在としている。そして、寿命に到達した現像装置を装置本体100Aを取外し、初期現像剤が封入された現像装置を装置本体100Aに装着できるようにしている。
ここで、本実施形態における現像装置4の現像剤封止構成について、図7及び図8を用いて説明する。まず、本実施形態の現像装置4は、装置本体100A(図1)に対して着脱自在としている。そして、寿命に到達した現像装置を装置本体100Aを取外し、初期現像剤が封入された現像装置を装置本体100Aに装着できるようにしている。
このために本実施形態では、攪拌室41bと現像室41aとの連通口41f、41gを封止する封止部材としての封止シール46を脱離可能に設けている。即ち、封止シール46は、攪拌室41b内(第2室内)に現像剤(初期現像剤)を収容した状態で連通口41f、41gを封止し、使用時に連通口41f、41gから除去される。
封止シール46は、感光ドラム1を含んだドラムユニットと現像装置4の位置決めがなされていても取り外しできるよう、現像装置4の上蓋41iに設けたスリット41i1から剥がせる構成となっている。また、スリット41i1から現像剤が漏れないように、スリット41i1部分の両側には弾性のあるウレタン部材47を配し、封止シール46を挟み込んだ構成としている。なお、ドラムユニットは、例えば、帯電ローラ2、クリーニング装置7、感光ドラム1で構成される。
現像室41aと攪拌室41bを連通している連通口41f、41gを封止する封止シール46として、マイラシートを用いて、連通口41f、41gを覆うように熱融着をして封止する。また、図8に示すように、マイラシートからなる封止シール46は上蓋41iのスリット41i1部分からウレタン部材47に挟まれて上部に突き出でており、これを上方から引き抜くことによって封止を解除する構成になっている。
また、攪拌室41bに初期現像剤を収容した状態で連通口41f、41gを封止シール46により封止することで、現像スリーブ44と現像容器41や現像ブレード42の間から現像剤が漏れないようになっている。つまり、物流中は、この状態なので剤漏れ起因の汚れが発生することを抑制できる。このような初期現像剤の封止構成は、現像装置4と、感光ドラム1を含むドラムユニットとを接触させたまま現像容器41の上部または側面部から封止シール46を解除できることに利点がある。
また、画像形成装置100は、現像装置4及びドラムユニットがセットされた枠体ユニットを装置本体100Aの手前側から引き出して、現像装置4やドラムユニットをメンテナンス可能な構成である。現像装置4とドラムユニットは通常加圧されて現像スリーブ44と感光ドラム1間の現像ニップ距離を一定に保っている。このため、上方から封止シール46を解除する構成は、封止シール46の解除時に前述の加圧構成を解除しなくても良く、メンテナンス性が高い。
[制御部]
次に、画像形成装置100の制御部200について、図9を用いて説明する。制御部200には、制御手段としてのCPU(Central Processing Unit:中央演算装置)201及びメモリ202が設けられている。メモリ202内にはROM(Read Only Memory)202aが設けられている。ROM202aには、制御手順に対応するプログラムなどが格納されている。CPU201は、ROM202aに格納されたプログラムを読み出しながら各部の制御を行うようになっている。また、メモリ202内には、作業用データや入力データが格納されたRAM(Random Access Memory)202bも設けられている。CPU201は、前述のプログラム等に基づいてRAM202bに収納されたデータを参照して制御を行うようになっている。
次に、画像形成装置100の制御部200について、図9を用いて説明する。制御部200には、制御手段としてのCPU(Central Processing Unit:中央演算装置)201及びメモリ202が設けられている。メモリ202内にはROM(Read Only Memory)202aが設けられている。ROM202aには、制御手順に対応するプログラムなどが格納されている。CPU201は、ROM202aに格納されたプログラムを読み出しながら各部の制御を行うようになっている。また、メモリ202内には、作業用データや入力データが格納されたRAM(Random Access Memory)202bも設けられている。CPU201は、前述のプログラム等に基づいてRAM202bに収納されたデータを参照して制御を行うようになっている。
また、CPU201は、入出力装置(I/O)203、エンジン制御部204に接続されている。入出力装置203は、ホスト機器などへの信号の入出力などを行う。エンジン制御部204は、CPU201の指令に基づいて、各画像形成部の帯電ローラ2、露光装置3、現像装置4、現像剤補給機構49や、中間転写装置5、定着装置6などの画像形成に用いられる画像形成エンジン部205の制御を行う。また、エンジン制御部204は、現像装置4が新品から否かを検知する新旧検知装置206に接続され、新旧検知装置206の検知結果に基づいて、現像装置4が新品か否かを判断する。
現像剤補給機構49は、図3で説明したように、補給スクリュー4hを有し、補給スクリュー4hはモータ49aによって回転駆動される。モータ49aの回転は、エンジン制御部204によって制御される。そして、トナー容器8内に所定量のトナーが収納されている状態でのモータ49aの回転時間と、補給スクリュー4hによって現像容器41内に補給されるトナーの量との対応関係が予め実験等によって求められている。その結果は、例えばテーブルデータとしてCPU201に接続されたROM202a(或いはCPU内)に格納されている。つまり、CPU201は、モータ49aの回転時間を制御(調整)することによって、現像容器41に対するトナーの補給量を調整するようになっている。
[透磁率センサ]
ここで、図3に示したように、現像容器41には、現像装置4内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段としての透磁率センサ(インダクタンスセンサ)45が設けられている。透磁率センサ45は、攪拌室41bの攪拌搬送スクリュー41eの現像剤搬送方向に下流側に設けられている。
ここで、図3に示したように、現像容器41には、現像装置4内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段としての透磁率センサ(インダクタンスセンサ)45が設けられている。透磁率センサ45は、攪拌室41bの攪拌搬送スクリュー41eの現像剤搬送方向に下流側に設けられている。
このような透磁率センサ45は、図10に示すように、センサ本体45cの上に、検知ヘッド45aが円柱状に載っている形状で一体となっている。そして、入出力用の信号線45bを介して画像形成装置100が備えるCPU201(図9)との検知信号のやりとりを行っている。
検知ヘッド45aの内部には、検知トランスが埋め込まれている。この検知トランスは、1つの1次巻線と、基準巻線及び検知巻線からなる2つの2次巻線との、合計3つの巻線からなる。検知巻線は検知ヘッド45aの天面側に、基準巻線は1次巻線を挟んで検知ヘッド45aの裏側に配置している。センサ本体45c内に設けられた発信器から一定波形の信号をもつ電流が1次巻線に入力されると、基準巻線及び検知巻線からなる2つの2次巻線にも、電磁誘導により、ある波形の信号をもつ電流が流れる。この時の発信器からの一定波形の信号と、検知巻線から電磁誘導によって流れた電流のある波形の信号とを、センサ本体45c内に設けられた比較回路で判断することによって、検知ヘッド45aの天面側に、どの程度の密度の磁性体があるかを検知する。
ここで、現像剤のトナー濃度と透磁率センサ45の出力との関係について説明する。図11は、透磁率センサ45の出力特性の一例を示す。図示の例ではトナー濃度が小さい範囲では出力電圧(センサ出力)が大きな値で飽和し、トナー濃度が大きくなるに従って出力電圧が徐々に小さくなり、更に濃度が大きな範囲では出力電圧が小さい値で飽和する。本実施形態においては、トナー濃度が正常値8%(重量%:以下同様)であるとき、透磁率センサ45の出力電圧値が約2.5Vになるように調整されている。電圧値が2.5V近傍において、出力電圧はトナー濃度に対してほぼ直線的に変化する。
上述のように、現像装置4内の現像剤のトナー濃度は透磁率センサ45により検知される。そして、その検知結果に基づいて、現像剤補給機構49の補給スクリュー4h(図3)が駆動され、補給用現像剤が現像装置4内に補給されて、現像装置4内のトナー濃度を一定に保つようにしている。即ち、透磁率センサ45の検知結果に基づいて、CPU201がモータ49aの回転時間を決定し、その時間だけモータ49aを回転させる。ROM202a(或いはCPU内)には、図11に示した透磁率センサ45のセンサ出力とトナー濃度との関係に基づいて、透磁率センサ45のセンサ出力から現像装置4に補給すべき現像剤量を求めるための情報がテーブルデータ等として記憶されている。従って、CPU201は、この情報と、上述のようなモータ49aの回転時間と補給されるトナーの量との対応関係を示すテーブルデータとから、補給スクリュー4hの回転数を求め、現像剤の補給量を制御することができる。
通常、このような透磁率センサ45を用いたインダクタンス検知方式の現像剤補給制御では、1枚の記録材に対する画像形成動作を行う毎に補給スクリュー4hの回転数を求めてトナー補給を実行する。なお、本実施形態における目標トナー濃度は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像剤で全て8%である。
[回収トナーボックス]
図6に示したように、回収トナーボックス57は、クリーニング装置7、中間転写ベルトクリーナ55、現像装置4の現像剤排出機構43から排出された現像剤を回収する。
図6に示したように、回収トナーボックス57は、クリーニング装置7、中間転写ベルトクリーナ55、現像装置4の現像剤排出機構43から排出された現像剤を回収する。
回収トナーボックス57は、ボックス内が満載に近いことを検知するニアエンド検知センサ57aを有する。回収トナーボックス57内に現像剤が貯まってくると粉面が上がってゆき、粉面がニアエンド検知センサ57aに接したときに、CPU201はボックス内が満載に近いと判断する。
ニアエンド検知センサ57aによって、ボックス内が満載に近いことを検知した時は、図示しない画像形成装置の操作盤上に「新しい回収トナーボックスを用意してください」という表示を出す。これにより、回収トナーボックス57が満載に近いことをユーザーに知らせることができる。そして、ニアエンド検知後から、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックそれぞれを合計した現像剤補給量積算値をCPU201で計算及び記憶する。現像剤補給量積算値がある閾値に達した場合、CPU201は、回収トナーボックスが満タンであると判断し、操作盤上に「新しい回収トナーボックスに交換してください」というメッセージを出す。ここでは画像形成動作は禁止される。
[画像形成装置の動作工程]
次に、図12を用いて、画像形成装置100の動作工程について説明する。
次に、図12を用いて、画像形成装置100の動作工程について説明する。
[初期回転動作(前多回転工程)]
画像形成装置100の起動時の始動動作期間(起動動作期間、ウォーミング期間)である。電源スイッチのオンにより、画像形成装置のメインモータを起動させて感光ドラム1を回転駆動させ、また、定着装置6の所定温度への立ち上げ等の所定のプロセス機器の準備動作を実行させる。
画像形成装置100の起動時の始動動作期間(起動動作期間、ウォーミング期間)である。電源スイッチのオンにより、画像形成装置のメインモータを起動させて感光ドラム1を回転駆動させ、また、定着装置6の所定温度への立ち上げ等の所定のプロセス機器の準備動作を実行させる。
[スタンバイ]
所定の始動動作期間終了後、メインモータの駆動が停止し、プリントジョブ(画像形成ジョブ)開始信号が入力されるまで画像形成装置をスタンバイ(待機)状態に保持する。
所定の始動動作期間終了後、メインモータの駆動が停止し、プリントジョブ(画像形成ジョブ)開始信号が入力されるまで画像形成装置をスタンバイ(待機)状態に保持する。
[印字準備回転動作(前回転工程)]
プリント信号がオン、即ち、プリント信号の入力から実際に画像形成(印字)工程動作がなされるまでの間の画像形成前の準備回転動作期間である。より具体的には、画像形成装置がプリントジョブ開始信号を受信、フォーマッタで画像を展開(画像のデータ量やフォーマッタの処理速度により展開時間は変わる)、前回転工程開始、という順序になる。
プリント信号がオン、即ち、プリント信号の入力から実際に画像形成(印字)工程動作がなされるまでの間の画像形成前の準備回転動作期間である。より具体的には、画像形成装置がプリントジョブ開始信号を受信、フォーマッタで画像を展開(画像のデータ量やフォーマッタの処理速度により展開時間は変わる)、前回転工程開始、という順序になる。
初期回転動作中にプリント信号が入力したときには、スタンバイを省略して、初期回転動作に引き続いて前回転工程が実行される。プリント信号の入力がないときには初期回転動作の終了後にメインモータの駆動が一旦停止されて、感光ドラム1の回転駆動が停止され、プリンタはプリント信号が入力されるまでスタンバイ(待機)状態に保たれる。プリント信号が入力すると前回転工程が実行される。
[印字工程(画像形成工程、作像工程)]
所定の前回転工程が終了すると、引き続いて回転する感光ドラム1に対する画像形成(作像)プロセスが実行される。そして、回転する感光ドラム1の表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト51を介して記録材に転写し、定着装置6によるトナー像の定着処理がなされて画像形成物がプリントアウトされる。連続印字(連続プリント)ジョブの場合は、上記の印字工程が所定の設定プリント枚数n分(所定枚数分)繰り返して実行される。
所定の前回転工程が終了すると、引き続いて回転する感光ドラム1に対する画像形成(作像)プロセスが実行される。そして、回転する感光ドラム1の表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト51を介して記録材に転写し、定着装置6によるトナー像の定着処理がなされて画像形成物がプリントアウトされる。連続印字(連続プリント)ジョブの場合は、上記の印字工程が所定の設定プリント枚数n分(所定枚数分)繰り返して実行される。
[紙間工程]
連続プリントジョブにおいて、記録材の後端部が転写位置(二次転写部T2)を通過した後、次の記録材の先端部が転写位置に到達するまでの間の、転写位置における記録材の非通過状態の期間である。即ち、連続した記録材と記録材との間に対応する期間である。なお、記録材は、紙以外のものもあるが、ここでは、便宜上、転写位置における記録材の非通過状態の期間を紙間と呼ぶ。
連続プリントジョブにおいて、記録材の後端部が転写位置(二次転写部T2)を通過した後、次の記録材の先端部が転写位置に到達するまでの間の、転写位置における記録材の非通過状態の期間である。即ち、連続した記録材と記録材との間に対応する期間である。なお、記録材は、紙以外のものもあるが、ここでは、便宜上、転写位置における記録材の非通過状態の期間を紙間と呼ぶ。
[後回転工程]
1枚だけのプリントジョブの場合その画像形成済みの記録材が出力された後、あるいは連続プリントジョブの場合その連続プリントジョブの最後の画像形成済みの記録材が出力された後もメインモータを引き続き所定の時間駆動させる。これにより所定のプロセス機器のプリントジョブの後動作を実行する期間である。即ち、最後の記録材の印字工程が終了した後もしばらくの間、メインモータの駆動を継続させて感光ドラム1を回転駆動させ、所定の後動作を実行させる期間である。
1枚だけのプリントジョブの場合その画像形成済みの記録材が出力された後、あるいは連続プリントジョブの場合その連続プリントジョブの最後の画像形成済みの記録材が出力された後もメインモータを引き続き所定の時間駆動させる。これにより所定のプロセス機器のプリントジョブの後動作を実行する期間である。即ち、最後の記録材の印字工程が終了した後もしばらくの間、メインモータの駆動を継続させて感光ドラム1を回転駆動させ、所定の後動作を実行させる期間である。
[スタンバイ]
所定の後回転工程が終了すると、メインモータの駆動が停止されて感光ドラム1の回転駆動が停止される。画像形成装置100は、次のプリント信号が入力するまでスタンバイ状態に保たれる。1枚だけのプリントの場合は、そのプリント終了後、プリンタは後回転工程を経てスタンバイ状態になる。スタンバイ状態において、プリント信号が入力すると、プリンタは前回転工程に移行する。
所定の後回転工程が終了すると、メインモータの駆動が停止されて感光ドラム1の回転駆動が停止される。画像形成装置100は、次のプリント信号が入力するまでスタンバイ状態に保たれる。1枚だけのプリントの場合は、そのプリント終了後、プリンタは後回転工程を経てスタンバイ状態になる。スタンバイ状態において、プリント信号が入力すると、プリンタは前回転工程に移行する。
なお、上述の印字工程が画像形成時であり、上述の前多回転工程、前回転工程、紙間工程、後回転工程が非画像形成時である。また、非画像形成時とは、上記の前多回転工程時、前回転工程時、紙間工程時、後回転工程時のうちの少なくとも1つの工程時、さらにはその工程時内の少なくとも所定時間である。
[パッチ検知方式を含む現像剤補給制御]
次に、パッチ検知方式を絡めた現像剤補給制御について説明する。画像形成装置100は、図1、2に示したように、制御用トナー像(パッチ画像)の濃度を検知する濃度検知手段としての画像濃度センサ90を有する。画像濃度センサ90は、最下流の画像形成部PKよりも更に下流で、且つ、二次転写部T2の上流側の中間転写ベルト51の外周面(表面)に対向して配置されている。そして、画像濃度センサ90は、中間転写ベルト51に転写されたパッチ画像の濃度を検知する。本実施形態では、このようにパッチ画像を形成して、画像濃度センサ90によりパッチ画像の濃度を検知する動作をパッチ検知といい、このパッチ検知による方式(パッチ検知方式)と上述したインダクタンス検知方式とを絡めて現像剤補給制御を実行している。以下、詳しく説明する。
次に、パッチ検知方式を絡めた現像剤補給制御について説明する。画像形成装置100は、図1、2に示したように、制御用トナー像(パッチ画像)の濃度を検知する濃度検知手段としての画像濃度センサ90を有する。画像濃度センサ90は、最下流の画像形成部PKよりも更に下流で、且つ、二次転写部T2の上流側の中間転写ベルト51の外周面(表面)に対向して配置されている。そして、画像濃度センサ90は、中間転写ベルト51に転写されたパッチ画像の濃度を検知する。本実施形態では、このようにパッチ画像を形成して、画像濃度センサ90によりパッチ画像の濃度を検知する動作をパッチ検知といい、このパッチ検知による方式(パッチ検知方式)と上述したインダクタンス検知方式とを絡めて現像剤補給制御を実行している。以下、詳しく説明する。
パッチ検知では、非画像形成時に所定の基準潜像(パッチ潜像)を感光ドラム1に形成した後、この潜像を所定の現像条件で現像することにより感光ドラム1上に基準トナー像(制御用トナー像、パッチ画像)を形成する。そして、このパッチ画像を中間転写ベルト51へ転写した後、パッチ画像の濃度を画像濃度センサ90で検知する。画像濃度センサ90は、パッチ画像の画像濃度(トナー付着量)に応じた濃度信号をCPU201(図9)に入力する。CPU201は、画像濃度センサ90からの濃度信号と、予めCPU201内に記憶された初期基準信号とを比較し、その比較結果に基づいて後述する制御を実行する。
なお、画像濃度センサ90としては、一般的な光反射型の光学センサを使用することができる。CPU201は、画像形成装置100の初期設置時に、ROM202aに記憶され、予め決められた環境テーブル(温度、湿度情報に応じたプロセス条件、露光強度や現像バイアスや転写バイアスなどのプロセス条件の設定値が予め記憶されたもの)を読み出す。このテーブルによって、帯電された感光ドラム1上にレーザー露光を行うことにより、パッチ潜像を形成し、このパッチ潜像を現像してパッチ画像を形成する。
更に説明すると、画像濃度センサ90により検知されたパッチ画像の濃度信号値に基づいて、透磁率センサ45により検知されたインダクタンス検知信号の目標値(インダクタンス目標信号値、目標トナー濃度に対応)を補正する。現像装置4内の現像剤は、長期使用、連続使用、使用環境変動などによってトナー帯電量が著しく変動したり、キャリアの劣化によってもトナー帯電量が変動する。この場合には、トナー濃度を一定に保っている場合においても、安定した画像濃度、色味を保つことが困難な場合がある。
そこで、本実施形態では、画像濃度センサ90により検知されたパッチ画像の濃度(検知結果)に基づいて、インダクタンス検知信号の目標値を適宜補正する。インダクタンス検知信号の目標値を補正することにより、現像剤補給機構49により補給される現像剤の量が制御される。このため、CPU201は、画像濃度センサ90の検知結果に基づいて、現像剤補給機構49による現像剤の補給量を制御することになる。これによって、トナー帯電量の変動を抑制でき、極度な画像濃度変動を抑制することができる。
次に、このようなパッチ検知方式を絡めた本実施形態における現像剤補給制御について、図13を用いて説明する。図13は、画像形成開始から終了までを表すフローチャートである。なお、図13で用いられている記号に関して、Tは現像装置4を用いて前回パッチ画像を形成したときからの画像出力枚数(画像形成枚数)、T_pはパッチ画像を形成する枚数間隔(頻度)、Ptrg1はパッチ画像の目標信号値を示す。本実施形態におけるトナー画像濃度目標値Ptrg1=500である。Psigはパッチ画像の画像濃度信号値、Itrg(n)は補正前のインダクタンス目標信号値、Itrg(n+1)は補正後のインダクタンス目標信号値を表す。本実施形態では、各現像装置4を用いて行われた画像出力枚数は、CPU201が積算して、CPU201に内蔵又は接続されたメモリ202に記憶させる。
CPU201は、画像形成を開始後(S1)、S2〜S4にてT_pを決定する。S2〜S4については後述する。そして前回パッチ画像を形成したときからの画像出力枚数TがT_pに到達したか否かを判断する(S5)。S5で、前回パッチ画像を形成したときからの画像出力枚数TがT_pに到達した場合(S5のYes)、パッチ画像を形成して画像濃度センサ90でこのパッチ画像の画像濃度を検知し、画像濃度Psigを算出する(S6)。
そして、検知されたパッチ画像の画像濃度Psigと、トナー画像濃度目標値Ptrg1との関係が、Ptrg1≦Psigを満たすか否かを判断する(S7)。S7で前記関係を満たさなかった場合、即ち、Ptrg1>Psigである場合(S7のNo)、インダクタンス目標信号値(目標トナー濃度)を変更する(S8)。具体的には、Itrg(n)から0.15V(トナー濃度に換算して0.5%に相当する)を引いた値(Itrg(n)−0.15)によって、Itrg(n)から補正されたインダクタンス目標信号値Itrg(n+1)を得る(S8)。
即ち、パッチ画像の画像濃度Psigがトナー画像濃度目標値Ptrg1よりも低い場合、現像装置4内のトナー帯電量が高いために、パッチ画像濃度が目標値に達していないと考えられる。このため、インダクタンス目標信号値を下げることで、図11に示した関係から現像装置4内のトナー濃度を高くする方向に制御して、現像装置4内のトナー帯電量が低くなるようにしている。トナー濃度が高くなると、トナーがキャリアと接触する機会が減り、トナー帯電量が低下する傾向となる。
一方、S7において、Ptrg1≦Psigを満たした場合(S7のYes)、次いでパッチ画像濃度Psigと、トナー画像濃度目標値Ptrg1との関係が、Psig≦Ptrg1を満たすか否かを判断する(S9)。S9にて前記関係を満たさなかった場合、即ち、Psig>Ptrg1である場合(S9のNo)、インダクタンス目標信号値(目標トナー濃度)を変更する(S10)。具体的には、インダクタンス目標信号値Itrg(n)に0.15V(トナー濃度に換算して0.5%に相当)を足した値(Itrg(n)+0.15)によって、Itrg(n)から補正されたインダクタンス目標信号値Itrg(n+1)を得る(S10)。
即ち、パッチ画像の画像濃度Psigがトナー画像濃度目標値Ptrg1よりも高い場合、現像装置4内のトナー帯電量が低いために、パッチ画像濃度が目標値を超えていると考えられる。このため、インダクタンス目標信号値を上げることで、図11に示した関係から現像装置4内のトナー濃度を低くする方向に制御して、現像装置4内のトナー帯電量が高くなるようにしている。トナー濃度が低くなると、トナーがキャリアと接触する機会が増え、トナー帯電量が上昇する傾向となる。
S9において、Psig≦Ptrg1の関係を満たした場合(S9のYes)、画像形成動作が終了であるか否かを判断する(S11)。画像形成が終了であれば(S11のYes)、画像形成動作を終了し(S12)、画像形成が終了でなければ(S11のNo)、S5に戻る。即ち、S7において、Ptrg1≦Psigを満たし、S9において、Psig≦Ptrg1を満たすということは、Psig=Ptrg1である。この場合、インダクタンス目標信号値(目標トナー濃度)を変更しなくても良いため、そのままのインダクタンス目標信号値(目標トナー濃度)で画像形成を継続する。
なお、S5において、現像装置4を用いて前回パッチ画像を形成した時からの画像出力枚数TがT_p枚に達していない場合(S5のNo)、画像形成動作が終了であるか否かを判断する(S13)。画像形成が終了であれば(S13のYes)、画像形成動作を終了し(S14)、画像形成が終了でなければ(S13のNo)、S5に戻る。
本実施形態では、上述のインダクタンス目標信号値Itrgについて、補正量に上下限リミットを有していて、2.5V±0.6V(トナー濃度に換算して8%±2%に相当する)を上下限値としている。これは、トナー濃度を極度に高くしてしまった場合、トナーかぶりやトナー飛散が発生する場合があるためである。また、トナー濃度を極度に低くした場合は、キャリア付着、がさつき画像が発生する場合があるためである。よって、Ptrg1<Psig、Ptrg1>Psigとなった場合でも、Itrg(n+1)は3.1Vを超えない、または1.9V未満とならないこととしている。この場合、それぞれ3.1V、1.9Vのままとする(3.1V、1.9Vに張り付かせる)。
なお、図13のフローチャートでは、インダクタンス検知方式によるトナー補給制御を、パッチ検知方式を用いて補正する動作について特に示した。インダクタンス検知方式では、前述のように、通常、1枚の記録材Sに対する画像形成動作を行う毎に補給スクリュー4hの回転数を求めてトナー補給を実行する。
[現像装置のイニシャライズ動作]
続いて、画像形成装置100の電源投入後の現像装置4のイニシャライズ動作について説明する。現像装置4には、新旧検知装置206(図9)としてのヒューズが備えられており、画像形成装置100本体側の接点にヒューズの基板端子が接触するようになっている。このとき、画像形成装置100の電源がONされると、新品の現像装置4の場合にはヒューズに所定の電流が流れて切断され、エンジン制御部204は現像装置4を新品と判断する。新品でない現像装置4の場合はヒューズが既に切断されているため電流が流れないため、使用品と判断する。
続いて、画像形成装置100の電源投入後の現像装置4のイニシャライズ動作について説明する。現像装置4には、新旧検知装置206(図9)としてのヒューズが備えられており、画像形成装置100本体側の接点にヒューズの基板端子が接触するようになっている。このとき、画像形成装置100の電源がONされると、新品の現像装置4の場合にはヒューズに所定の電流が流れて切断され、エンジン制御部204は現像装置4を新品と判断する。新品でない現像装置4の場合はヒューズが既に切断されているため電流が流れないため、使用品と判断する。
画像形成装置100は、現像装置4を設置し、現像装置4が新品と判断された場合には、図14に示すように、電源をONした後にイニシャライズ動作を実行する。イニシャライズ動作では、まず画像形成装置100の電源をオンすると(S21)、現像装置4に収容された現像剤が現像容器内に均一に行き届くように、更には現像剤の帯電量を高めるべく、その現像装置4を所定時間空回転動作させる(S22)。本実施形態では、現像装置4を60sec回転駆動させる。
空回転動作とは、感光ドラム1、中間転写ベルト51、定着装置6などその他のユニットの駆動及び各種高圧をオフの状態で、現像装置4の駆動をオンにして、攪拌搬送スクリュー41d、41e及び現像スリーブ44を回転させる動作である。但し、感光ドラムなど種々のユニット駆動及び各種高圧がオン状態になっていても、画像形成を行っていない(静電潜像を形成していない)状態(いわゆるベタ白画像形成状態)で現像駆動をオンしても良い。また、現像スリーブ44の駆動と攪拌搬送スクリュー41d、41eの駆動とを別に行える場合には、少なくとも攪拌搬送スクリュー41d、41eを回転駆動させれば良い。
現像装置4の空回転動作を実行した後、CPU201は、次に、透磁率センサ45の条件を設定する(S23)。本実施形態では、60secの空回転動作終了後、そのまま現像駆動を停止することなく1sec間回転させ続け、その間50msec間隔で透磁率センサ45の出力値を20回検出する。そして、この20回の平均出力検出値を透磁率センサ45の目標値として、CPU201内に記憶する。
次に、CPU201は、パッチ画像作像条件を設定する(S24)。予め決められた作像条件(感光ドラム1の帯電電圧と現像バイアス電圧、転写電圧、露光量)で形成したパッチ画像(トナーテストパターン)を感光ドラム1上に形成する。そして、パッチ画像を中間転写ベルト51に転写し、画像濃度センサ90でパッチ画像の濃度を検出し、画像濃度センサ90で検出したトナー画像濃度信号値を目標値として、CPU201内に記憶する。
次に、CPU201は、作像条件を設定する(S25)。予め決められた作像条件(感光ドラム1の帯電電圧と現像バイアス電圧、転写電圧、階調補正テーブル等の各種条件)により、複数の異なる露光量(低濃度と中間濃度)で形成したパッチ画像(トナーテストパターン)を感光ドラム1上に形成する。そして、パッチ画像を中間転写ベルト51に転写し、画像濃度センサ90によって出力値(最適帯電電圧と最適現像バイアス電圧、最適転写電圧、最適階調補正テーブル)の推定を行う。そして、画像形成装置100をスタンバイ状態に戻し、イニシャライズ動作を終了する(S26)。
[現像装置が初期状態の場合の動作について]
ここで、画像形成装置100に新品の現像装置4が設置され、上述のイニシャライズ動作が終了して画像形成動作を行う場合、即ち、現像装置4が初期状態の場合の動作について説明する。新品の現像装置4には、一定量(本実施形態では120g)の現像剤が封入されている。また、本実施例の現像装置4では、現像装置内の現像剤量が150g以上の場合に現像剤排出機構43により現像剤が排出される構成となっている。即ち、本実施形態では、封止シール46により連通口41f、41gが封止された状態で攪拌室41bに収容されている現像剤の量(120g)は、現像装置4の使用時に前記現像剤排出機構43により現像剤の排出が開始される際の量(150g)よりも少ない。
ここで、画像形成装置100に新品の現像装置4が設置され、上述のイニシャライズ動作が終了して画像形成動作を行う場合、即ち、現像装置4が初期状態の場合の動作について説明する。新品の現像装置4には、一定量(本実施形態では120g)の現像剤が封入されている。また、本実施例の現像装置4では、現像装置内の現像剤量が150g以上の場合に現像剤排出機構43により現像剤が排出される構成となっている。即ち、本実施形態では、封止シール46により連通口41f、41gが封止された状態で攪拌室41bに収容されている現像剤の量(120g)は、現像装置4の使用時に前記現像剤排出機構43により現像剤の排出が開始される際の量(150g)よりも少ない。
よって、現像装置4のイニシャライズ終了後は、現像装置内の現像剤量は120gであり、この状態から画像形成動作を行うに従い、現像剤補給機構49によりトナー及びキャリアが現像装置内に補給されることとなる。そして、現像装置内の現像剤量が150gに到達した時点で現像剤排出機構43から現像剤の排出が開始される構成となっている。
本実施形態の現像装置内に封入されている現像剤量を120gまで減らしている理由を詳しく述べる。まず新品の現像装置4について、上述の現像装置4の封止シール46による封止構成を解除する。連通口41f、41gに存在する現像剤の一部は初期現像剤が充填されていた攪拌室41bから現像室41aへ流れ落ちるが、現像剤は殆んど攪拌室41bに残る。
現像装置4を画像形成装置100の装置本体100A内部にセットして電源をONすると、現像装置4の新品を検知して、上述のイニシャライズ動作が実行される。イニシャライズ動作によって現像装置4が空回転駆動されると、攪拌室41bに充填された現像剤は、攪拌室41bの下流側に押し寄せながら徐々に現像室41aや現像スリーブ44上に搬送される。そして、現像容器41内部に満遍なく行き渡る。
このとき、現像装置内の現像剤量が多い場合(本実施形態では、120gよりも多い場合)、現像剤排出機構43によって返しスクリュー41hを乗り越えた現像剤が、現像剤排出口43a(図5)から排出されてしまう場合がある。このように、現像装置内の現像剤が排出されてしまうと、回収トナーボックス57の交換時期が早くなってしまう。また、そもそも排出された現像剤は画像形成に使用されないため、無駄に廃棄することとなる。よって、本実施形態における現像装置内の現像剤量は120gとしている。
このように、イニシャライズ動作時に現像剤を大量に排出させない手段として、現像装置内の初期現像剤量を減らすことで、イニシャライズ空回転時の現像剤排出を抑制することが出来る。
一方、このように、初期の現像剤量を減らした場合、次のような問題がある。例えば、高デューティー(画像比率が高い)画像形成を連続して行った場合、現像装置内のキャリア量が少ないため補給されたトナーが十分に帯電されず、画像濃度アップ、トナー飛散、トナーかぶりなどが発生してしまう場合がある。また、低デューティー(画像比率が低い)画像形成を連続して行った場合、現像装置内のトナーが使用されずに現像装置内に留まることで、現像装置内を循環する過程においてトナー劣化が促進してしまう。そして、画像濃度低下、がさつきなどが発生してしまう場合がある。
一方、画像形成に伴いトナーと共にキャリアが補給されると、現像装置内の現像剤量が増加してゆき、現像剤排出機構43から現像剤が排出し始める現像剤量(所定現像剤量、本実施形態では150g)まで到達した付近で、これらの問題は解決される。
そこで本実施形態では、現像装置4のイニシャライズ終了後、現像装置内に供給されたキャリア補給量に応じて、即ち、現像装置内の現像剤量に基づいて、パッチ画像の形成頻度を変更することとした。具体的には、現像剤量が少ない期間においてはパッチ画像の形成頻度をアップし、逆に画像形成動作を長期間行うことで現像剤量が増加した場合においては、パッチ画像の形成頻度を減らすこととした。
[パッチ画像の形成頻度]
ここで、本実施形態におけるパッチ画像の形成頻度(パッチ画像形成枚数の間隔)の決定方法について、図13のS2〜S4及び図15を用いて説明する。上述した様に、本実施形態における補給現像剤に含まれるトナーとキャリアの比は9:1である。このため、現像装置4のイニシャライズ動作が終了して画像形成を開始した後、現像装置内の現像剤量が150g(所定現像剤量)に到達するのは、補給現像剤がおおよそ300g補給された時点となる。
ここで、本実施形態におけるパッチ画像の形成頻度(パッチ画像形成枚数の間隔)の決定方法について、図13のS2〜S4及び図15を用いて説明する。上述した様に、本実施形態における補給現像剤に含まれるトナーとキャリアの比は9:1である。このため、現像装置4のイニシャライズ動作が終了して画像形成を開始した後、現像装置内の現像剤量が150g(所定現像剤量)に到達するのは、補給現像剤がおおよそ300g補給された時点となる。
そこで、本実施形態では、現像装置内の現像剤量に関する情報として、現像装置4のイニシャライズ動作後からの積算補給現像剤量H_sに基づいて、パッチ画像の形成頻度、本実施形態では、パッチ画像の形成枚数の間隔を変更している。即ち、現像装置内の現像剤量に関する情報は、封止シール46が除去されて現像装置4の使用が開始されてから現像剤補給機構49により補給された現像剤量(積算補給現像剤量H_s)である。具体的には、図13に示すように、画像形成がスタートすると(S1)、CPU201は、0≦H_s<300gを満たすか否かを判断する(S2)。そして、0≦H_s<300gの場合(S2のYes)、図15のテーブルに従いパッチ画像の形成枚数の間隔(パッチ画像形成間隔)T_pを決定する(S3)。即ち、CPU201は、封止シール46が除去されて現像装置4が使用されてから、現像容器41内の現像剤量が所定現像剤量(150g)に達するまで、積算補給現像剤量H_sに基づいて、パッチ画像の形成頻度(パッチ画像形成間隔T_p)を変更する。
図15に示すように、CPU201は、現像装置内の現像剤量が第1の量である場合よりも、第1の量よりも少ない第2の量の方が、パッチ画像の形成頻度を高くする。即ち、積算補給現像剤量H_sが少ない場合(現像装置内の現像剤量が少ない場合)に、パッチ画像の形成頻度をより高くするようにしている。一方、H_s≧300gの場合(S2のNo)、T_p=250としている(S4)。
上述のように、CPU201は、モータ49aの回転時間を制御(調整)することによって、現像容器41に対するトナーの補給量を調整するようになっている。このため、積算補給現像剤量H_sは、モータ49aの回転時間から求めることができる。なお、現像装置内の現像剤量に関する情報は、このモータ49aの回転時間であっても良い。
このように本実施形態では、現像装置内の現像剤量が少ない期間において、現像剤量に応じてパッチ画像の形成頻度を変更することで、現像装置内のトナー帯電量を高頻度で検出し、適性化できる。その結果、現像装置内の現像剤量が少ない場合に発生しやすい画像濃度の不安定、トナー飛散、かぶり、がさつきなどといった画像不良を抑制することができる。即ち、現像装置内の現像剤量に応じて、画像不良の発生を抑制できる。
なお、本実施形態においては、現像装置内の現像剤量に関する情報として、積算補給現像剤量H_sからパッチ画像の形成頻度を決定しているが、これに限定されるものではない。例えば、現像装置内の現像剤量に関する情報として、ビデオカウント値を用いても良い。ビデオカウント値は、入力された画像データの1画素毎のレベル(例えば、0〜255レベル)を画像1面分積算した値である。ビデオカウント値などの画像情報から補給される現像剤量を予測することができるため、積算ビデオカウント値からパッチ画像形成頻度を決定しても同様の効果が得られる。
また、キャリア単体での補給機構を有する画像形成装置の場合は、キャリア補給量から現像装置内の現像剤量が予測できるため、キャリア補給量からパッチ画像形成頻度を決定しても良い。
また、本実施形態では、現像装置内の現像剤量が150g以上で現像剤排出が開始すると述べているが、現像装置内の現像剤量が150g未満でも、若干量(例えば、30mg/min以下程度の現像剤排出量)の漏れ排出は発生する場合がある。このような微小な現像剤漏れについては、現像剤排出が開始しているとは定義しないこととする。
<第2の実施形態>
第2の実施形態について、図1ないし図9を参照しつつ、図16ないし図19を用いて説明する。本実施形態は、第1の実施形態と比べて、現像剤排出機構43から現像剤が排出し始める現像剤量よりも多い場合にもパッチ画像の形成頻度を変更している点で異なる。その他の構成及び作用は、上述の第1の実施形態と同様であるため、重複する説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
第2の実施形態について、図1ないし図9を参照しつつ、図16ないし図19を用いて説明する。本実施形態は、第1の実施形態と比べて、現像剤排出機構43から現像剤が排出し始める現像剤量よりも多い場合にもパッチ画像の形成頻度を変更している点で異なる。その他の構成及び作用は、上述の第1の実施形態と同様であるため、重複する説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
第1の実施形態と同様に、本実施例の現像装置内に封入されている現像剤量は約120gであり、本実施形態の現像装置4は、現像装置内の現像剤量が150gに到達した時点で現像剤排出機構43から現像剤の排出が開始される構成となっている。一方、そこから引き続き画像形成を行っていった場合に、単位時間当たりに補給されるキャリア量に対し、単位時間当たりに現像装置4から排出される現像剤(キャリア)量が少ない場合がある。例えば、ベタ画像を連続して形成した場合などである。ベタ画像とは、所定サイズの画像形成領域の全面に画像比率(印字率)100%で形成した画像である。
この場合、現像装置内の現像剤量は増加していく。そして、単位時間当たりに補給されるキャリア量が最大であるベタ画像形成を連続で行った場合、現像剤量は最大180gまで増加する。これは、ベタ画像連続時に補給されるキャリア補給速度と、現像剤量180gにおける現像剤排出速度が略同等となるためである。よって、本実施形態では、パッチ画像の形成頻度をアップする最大現像剤量(所定現像剤量)は180gとしている。
即ち、本実施形態では、第1の実施形態のように現像装置内の現像剤量120gから150gまでの間において、現像装置内の現像剤量に応じてパッチ画像の形成頻度を変更する。これに加えて、現像剤量150gから180gの間においても、現像装置内の現像剤量に応じてパッチ画像の形成頻度を変更することとした。具体的には、現像装置内の現像剤量が少なくなるにつれ、パッチ画像の形成頻度をアップすることとした。以下に詳細を述べる。
まず、図16に、補給スクリュー4h(図3)の回転時間とその時のキャリア補給量の関係を示す。図16のテーブルから、補給スクリュー4hの回転時間に伴い、補給されたキャリア量を算出することができる。また、図17に現像装置内の現像剤量と現像装置4からの現像剤排出機構43による現像剤排出速度の関係を示す。図17のテーブルから現像剤量の変動に伴う現像剤排出速度を算出することができる。
そこで、図16、図17から、単位時間当たりに供給されるキャリア量と、現像装置から排出されるキャリア量が求められ、現像装置内の現像剤量M_aを算出することが可能となる。現像剤量120gから150gの間においては、第1の実施形態と同様に現像剤排出量=0となり、図16で算出された補給キャリア量がそのまま現像剤量に加算される。本実施形態では、図16、17のテーブルから算出される現像剤量M_aが、現像装置内の現像剤量に関する情報である。
ここで現像装置内の現像剤量の算出例を述べる。例えば、あるタイミングにおける現像装置内の現像剤量が170gであったとする。この後、画像形成動作を実行し、画像形成時に現像装置が10sec動作したとし、更にこの画像形成時に補給スクリュー4hが5sec回転したとする。そうすると、図16から、5sec補給スクリューが回転した時のキャリア補給量が250mgと算出され、更に、図17のテーブルから、現像剤量170gで10sec現像装置が動作した時の現像剤排出量が180mgと算出される。そして、キャリア補給量250mgと現像剤排出量180mgの差分70mgが170gに加算され、画像形成ジョブ後の現像装置内の現像剤量M_aは、170.07gと算出される。
次に、本実施形態における現像剤補給制御について、図18及び図19を用いて説明する。図19は画像形成開始から終了までを表すフローチャートである。なお、図19で用いられている記号に関しては、図13と同じである。また、本実施形態でも、トナー画像濃度目標値Ptrg1=500であり、各現像装置4を用いて行われた画像出力枚数は、CPU201が積算して、CPU201に内蔵又は接続されたメモリ202に記憶させる。
CPU201は、画像形成を開始後(S1)、図16、図17のテーブルを参照し、現像装置内の現像剤量M_aを算出する(S31)。そして、図18のテーブルを用いてT_pを決定する(S32)。図18に示すように、CPU201は、現像装置内の現像剤量M_aが第1の量である場合よりも、第1の量よりも少ない第2の量の方が、パッチ画像の形成頻度を高くする。S5〜S14は、第1の実施形態の図13のS5〜S14と同様である。
このような本実施形態の場合、ベタ画像を連続して形成した場合など、単位時間当たりに補給されるキャリア量に対し、単位時間当たりに現像装置4から排出される現像剤(キャリア)量が少ない場合でも、画像不良の発生を抑制できる。
<第3の実施形態>
第3の実施形態について、図1ないし図9を参照しつつ、図20及び図21を用いて説明する。本実施形態では、第1の実施形態と異なり、画像濃度センサ90により検知されたパッチ画像の濃度(検知結果)に基づいて、画像形成時における露光装置3のレーザーパワー(露光量)を制御している。その他の構成及び作用は、上述の第1の実施形態と同様であるため、重複する説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
第3の実施形態について、図1ないし図9を参照しつつ、図20及び図21を用いて説明する。本実施形態では、第1の実施形態と異なり、画像濃度センサ90により検知されたパッチ画像の濃度(検知結果)に基づいて、画像形成時における露光装置3のレーザーパワー(露光量)を制御している。その他の構成及び作用は、上述の第1の実施形態と同様であるため、重複する説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
上述の第1の実施形態では、画像濃度センサ90により検知されたパッチ画像の濃度(検知結果)に基づいて、インダクタンス検知信号の目標値を補正して、トナー帯電量の変動を抑制し、画像濃度変動を抑制した。これに対して本実施形態では、画像濃度センサ90により検知されたパッチ画像の濃度(検知結果)に基づいて、画像形成時における露光装置3のレーザーパワーを適宜補正することで、トナー帯電量の変動などに伴う画像濃度変動を抑制するようにしている。以下、更に説明する。
本実施形態でも、非画像形成時に所定の基準潜像(パッチ潜像)を感光ドラム1に形成した後、この潜像を所定の現像条件で現像することにより感光ドラム1上にパッチ画像(制御用トナー像、基準トナー像)を形成する。そして、このパッチ画像を中間転写ベルト51へ転写した後、パッチ画像の濃度を画像濃度センサ90で検知する。
画像濃度センサ90は、パッチ画像の画像濃度(トナー付着量)に応じた濃度信号をCPU201(図9)に入力する。CPU201は、画像濃度センサ90からの濃度信号と、予めCPU201内に記憶された初期基準信号とを比較し、その比較結果に基づいて次述する制御を実行する。CPU201は、まず、画像形成装置の初期設置時に、ROM202aに記憶され、予め決められた環境テーブル(温度、湿度情報に応じたプロセス条件、露光強度や現像バイアスや転写バイアスなどのプロセス条件の設定値が予め記憶されたもの)を読み出す。このテーブルによって、帯電された感光ドラム1上にレーザー露光を行うことにより、パッチ潜像を形成し、このパッチ潜像を現像してパッチ画像を形成する。
次に、図20を用いて本実施形態におけるレーザーパワー制御について説明する。前述のように、現像剤は長期使用、連続使用、使用環境変動などによってトナー帯電量が変動する。この場合には、トナー濃度を一定に保っている場合においても、安定した画像濃度、色味を保つことが困難な場合がある。そこで、本実施形態では、画像濃度センサ90により検知されたパッチ画像の濃度に基づいて、画像形成時における露光装置3のレーザーパワーを適宜補正する。そして、トナー帯電量の変動に応じたレーザーパワーで露光することで、適切な画像濃度の画像を出力するようにしている。
なお、図20で用いられている記号に関して、Kは現像装置4を用いて前回パッチ画像を形成したときからの画像出力枚数(画像形成枚数)、T_lはパッチ画像を形成する枚数間隔(頻度)、Ftrg1はパッチ画像の目標信号値を示す。本実施形態におけるトナー画像濃度目標値Ftrg1=500である。Fsigはパッチ画像の画像濃度信号値、LPは露光装置3のレーザーパワーを表す。レーザーパワーは最小128レベル、最大255レベルである。本実施形態では、各現像装置4を用いて行われた画像出力枚数は、CPU201が積算して、CPU201に内蔵又は接続されたメモリ202に記憶させる。
CPU201は、画像形成を開始後(S41)、S42〜S44にてT_lを決定する。S42〜S44については後述する。そして前回パッチ画像を形成したときからの画像出力枚数KがT_lに到達したか否かを判断する(S45)。S45で、前回パッチ画像を形成したときからの画像出力枚数KがT_lに到達した場合(S45のYes)、パッチ画像を形成して画像濃度センサ90でこのパッチ画像の画像濃度を検知し、画像濃度Fsigを算出する(S46)。
そして、検知されたパッチ画像の画像濃度Fsigと、トナー画像濃度目標値Ftrg1との関係が、Ftrg1≦Fsigを満たすか否かを判断する(S47)。S47で前記関係を満たさなかった場合、即ち、Ftrg1>Fsigである場合(S47のNo)、露光装置3のレーザーパワーLP(露光量)を変更する(S48)。具体的には、露光装置3のレーザーパワーLPを10レベル上げる(S48)。
即ち、パッチ画像の画像濃度Fsigがトナー画像濃度目標値Ftrg1よりも低い場合、現像装置4内のトナー帯電量が高いために、パッチ画像濃度が目標値に達していないと考えられる。このため、レーザーパワーLPを上げることで、トナー帯電量が高くても所望の濃度の画像が得られるようにする。即ち、レーザーパワーLPを上げると、感光ドラム1上の露光部の電位と、現像装置4の現像バイアスの直流電圧(現像電位)との電位差(現像コントラスト)が大きくなる。このため、トナー帯電量が高いために画像濃度が低くなる傾向となっていても、画像濃度を上げることができる。
一方、S47において、Ftrg1≦Fsigを満たした場合(S47のYes)、次いでパッチ画像濃度Fsigと、トナー画像濃度目標値Ftrg1との関係が、Fsig≦Ftrg1を満たすか否かを判断する(S49)。S49にて前記関係を満たさなかった場合、即ち、Fsig>Ftrg1である場合(S49のNo)、露光装置3のレーザーパワーLP(露光量)を変更する(S50)。具体的には、露光装置3のレーザーパワーLPを10レベル下げる(S50)。
即ち、パッチ画像の画像濃度Fsigがトナー画像濃度目標値Ftrg1よりも高い場合、現像装置4内のトナー帯電量が低いために、パッチ画像濃度が目標値を超えていると考えられる。このため、レーザーパワーLPを下げることで、トナー帯電量が低くても所望の濃度の画像が得られるようにする。即ち、レーザーパワーLPを下げると、現像コントラストが大きくなる。このため、トナー帯電量が低いために画像濃度が高くなる傾向となっていても、画像濃度を下げることができる。
なお、上述のように、本実施形態におけるレーザーパワー設定は最小128レベル、最大255レベルである。このため、レーザーパワー補正値が128レベル未満及び255レベルを超えた場合は、それぞれ128レベル、255レベルのままとする(128レベル、255レベルに張り付いた設定となる)。
S49において、Fsig≦Ftrg1の関係を満たした場合(S49のYes)、画像形成動作が終了である否かを判断する(S51)。画像形成が終了であれば(S51のYes)、画像形成動作を終了し(S52)、画像形成が終了でなければ(S51のNo)、S45に戻る。即ち、S47において、Ftrg1≦Fsigを満たし、S49において、Fsig≦Ftrg1を満たすということは、Fsig=Ftrg1である。この場合、レーザーパワーLP(露光量)を変更しなくても良いため、そのままのレーザーパワーLP(露光量)で画像形成を継続する。
なお、S45において、現像装置4を用いて前回パッチ画像を形成した時からの画像出力枚数TがT_l枚に達していない場合(S45のNo)、画像形成動作が終了であるか否かを判断する(S53)。画像形成が終了であれば(S53のYes)、画像形成動作を終了し(S54)、画像形成が終了でなければ(S53のNo)、S45に戻る。
[パッチ画像の形成頻度]
次に、本実施形態におけるパッチ画像の形成枚数間隔(パッチ画像形成枚数の間隔)の決定方法について、図20のS42〜S44及び図21を用いて説明する。本実施形態でも、補給現像剤に含まれるトナーとキャリアの比は9:1である。このため、現像装置4のイニシャライズ動作が終了して画像形成を開始した後、現像装置内の現像剤量が150g(所定現像剤量)に到達するのは、補給現像剤がおおよそ300g補給された時点となる。
次に、本実施形態におけるパッチ画像の形成枚数間隔(パッチ画像形成枚数の間隔)の決定方法について、図20のS42〜S44及び図21を用いて説明する。本実施形態でも、補給現像剤に含まれるトナーとキャリアの比は9:1である。このため、現像装置4のイニシャライズ動作が終了して画像形成を開始した後、現像装置内の現像剤量が150g(所定現像剤量)に到達するのは、補給現像剤がおおよそ300g補給された時点となる。
そこで、本実施形態でも、現像装置内の現像剤量に関する情報として、現像装置4のイニシャライズ動作後からの積算補給現像剤量H_sに基づいて、パッチ画像の形成頻度、本実施形態では、パッチ画像の形成枚数の間隔を変更している。具体的には、図20に示すように、画像形成がスタートすると(S41)、CPU201は、0≦H_s<300gを満たすか否かを判断する(S42)。そして、0≦H_s<300gの場合(S42のYes)、図21のテーブルに従いパッチ画像の形成枚数の間隔(パッチ画像形成間隔)T_lを決定する(S43)。
図21に示すように、CPU201は、現像装置内の現像剤量が第1の量である場合よりも、第1の量よりも少ない第2の量の方が、パッチ画像の形成頻度を高くする。即ち、積算補給現像剤量H_sが少ない場合(現像装置内の現像剤量が少ない場合)に、パッチ画像の形成頻度をより高くするようにしている。一方、H_s≧300gの場合(S42のNo)、T_l=200としている(S44)。
このように本実施形態では、現像装置内の現像剤量が少ない期間において、現像剤量に応じてパッチ画像形成頻度を変更することで、画像形成時における露光装置3のレーザーパワーを適宜補正している。これによって、トナー帯電量の変動などに伴う画像濃度変動を抑制することができる。即ち、現像装置内の現像剤量に応じて、画像不良の発生を抑制できる。
<第4の実施形態>
第4の実施形態について、図1ないし図9、図16及び図17を参照しつつ、図22及び図23を用いて説明する。本実施形態は、第3の実施形態と比べて、現像剤排出機構43から現像剤が排出し始める現像剤量よりも多い場合にもパッチ画像の形成頻度を変更している点で異なる。その他の構成及び作用は、上述の第3の実施形態と同様であるため、重複する説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第3の実施形態と異なる点を中心に説明する。
第4の実施形態について、図1ないし図9、図16及び図17を参照しつつ、図22及び図23を用いて説明する。本実施形態は、第3の実施形態と比べて、現像剤排出機構43から現像剤が排出し始める現像剤量よりも多い場合にもパッチ画像の形成頻度を変更している点で異なる。その他の構成及び作用は、上述の第3の実施形態と同様であるため、重複する説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第3の実施形態と異なる点を中心に説明する。
本実施形態でも、第2の実施形態と同様に、パッチ画像の形成頻度をアップする最大現像剤量(所定現像剤量)は180gとしている。即ち、本実施形態では、第3の実施形態と同様に、現像装置内の現像剤量120gから150gまでの間において、露光装置のレーザーパワー調整を行うためのパッチ画像の形成頻度を変更する。これに加えて、現像剤量150gから180gの間においても、パッチ画像の形成頻度を変更することとした。具体的には、現像装置内の現像剤量が少なくなるにつれ、パッチ画像の形成頻度をアップすることとした。以下に詳細を述べる。
まず、本実施形態の場合も、前述の図16及び図17から、単位時間当たりに供給されるキャリア量と、現像装置から排出されるキャリア量が求められ、現像装置内の現像剤量M_aを算出することが可能となる。現像剤量120gから150gの間においては、第1の実施形態と同様に現像剤排出量=0となり、図16で算出された補給キャリア量がそのまま現像剤量に加算される。
次に、本実施形態におけるレーザーパワー制御について、図22及び図23を用いて説明する。なお、図23で用いられている記号に関しては、図20と同じである。また、本実施形態でも、トナー画像濃度目標値Ftrg1=500であり、レーザーパワーは最小128レベル、最大255レベルである。また、本実施例でも、各現像装置4を用いて行われた画像出力枚数は、CPU201が積算して、CPU201に内蔵又は接続されたメモリ202に記憶させる。
CPU201は、画像形成を開始後(S41)、図16、図17のテーブルを参照し、現像装置内の現像剤量M_aを算出する(S411)。そして、図22のテーブルからT_lを決定する(S412)。図22に示すように、CPU201は、現像装置内の現像剤量M_aが第1の量である場合よりも、第1の量よりも少ない第2の量の方が、パッチ画像の形成頻度を高くする。S45〜S54は、第3の実施形態の図20のS45〜S54と同様である。
このような本実施形態の場合、ベタ画像を連続して形成した場合など、単位時間当たりに補給されるキャリア量に対し、単位時間当たりに現像装置4から排出される現像剤(キャリア)量が少ない場合でも、画像不良の発生を抑制できる。
<第5の実施形態>
第5の実施形態について、図1ないし図9を参照しつつ、図24ないし図26を用いて説明する。本実施形態では、第1の実施形態と異なり、平均画像比率と積算補給現像剤量H_sに基づいて、現像剤入れ替えモードで強制的に消費する現像剤の量を決定するようにしている。その他の構成及び作用は、上述の第1の実施形態と同様であるため、重複する説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
第5の実施形態について、図1ないし図9を参照しつつ、図24ないし図26を用いて説明する。本実施形態では、第1の実施形態と異なり、平均画像比率と積算補給現像剤量H_sに基づいて、現像剤入れ替えモードで強制的に消費する現像剤の量を決定するようにしている。その他の構成及び作用は、上述の第1の実施形態と同様であるため、重複する説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
一般に、消費されるトナー量が少ない画像(画像比率の低い画像)を連続して出力し続けた場合、現像装置内のトナーの入れ替わりがほとんどない。そして、トナーが現像装置内に存在する時間が長くなり、長期に渡って現像装置内で循環し続けることになる。トナーの滞在時間が長くなると、トナーは現像装置内で長期的に摺擦、攪拌が繰り返され、トナーのチャージアップが発生する。また、トナー形状が不規則になったり、現像剤に流動性を向上させる目的で添加さている外添剤がトナー表面に埋め込まれたりしていく。この結果、トナーの現像性低下、転写効率低下が発生し、画像濃度低下、がさつきといった画像不良が発生しやすくなる。
このような現象は、特に現像装置内のトナー量が少ない(つまり現像剤量が少ない)場合に顕著に発生する。これは、現像装置内のトナーが消費されずに長期に渡って循環し続けた場合、トナーが現像スリーブなどのトナー劣化が発生しやすい箇所に存在する確率が高くなってしまうためである。
このような問題を解決する方法として、本実施形態では、実行手段としてのCPU201が、現像剤入れ替えモードを実行可能である。即ち、CPU201は、形成している画像の画像比率を算出し、算出された画像比率が所定値を下回っていることを検知したら、現像剤入れ替えモードを実行するようにしている。現像剤入れ替えモードは、現像装置内の現像剤を強制的に消費して、現像剤補給機構49により現像装置4に現像剤を補給させるモードである。
具体的には、非画像領域に或る量のトナーを現像することで現像装置内のトナーを強制的に消費し、消費された分を現像剤補給機構49により新たに現像装置内に補給することにより、劣化したトナーを新しいトナーと入れ替えるようにしている。このような制御を行うことで、画像比率の低い画像を連続して出力し続けた場合に、現像装置内のトナーの入れ替えが行われなくなることで生じる画質の低下や、画像濃度の低下を防止することができるようになる。
ここで、本実施形態では、現像装置内の現像剤量が少ない期間においては、トナー入れ替え量をアップすることで画質を適性化することとした。なお、本実施形態における画像形成装置は、CCD等で読み取った画像情報信号の画像濃度のビデオカウント値からトナー消費量を予測できる、所謂ビデオカウント方式を採用している。つまり、画像信号処理回路の出力信号のレベルが画素毎にカウントされ、このカウント数を原稿紙サイズの画素分積算されることにより、原稿1枚当たりのビデオカウント値が求まるようになっている。例えばA4サイズ、1枚最大ビデオカウント値は、400dpi、256階調で3884×106である。このビデオカウント値と画像形成枚数の積算から、平均画像比率が算出される。
[現像剤入れ替えモード]
次に、現像剤入れ替えモードについて以下に、詳しく説明する。本実施形態では、低画像比率の画像形成が連続して続いた場合、トナーを強制的に消費させることによりトナーを強制的に入れ替え、トナーの劣化を防止しつつ画質の劣化を防ぐための制御を行っている。その制御の流れを図24、図25を用いて説明する。
次に、現像剤入れ替えモードについて以下に、詳しく説明する。本実施形態では、低画像比率の画像形成が連続して続いた場合、トナーを強制的に消費させることによりトナーを強制的に入れ替え、トナーの劣化を防止しつつ画質の劣化を防ぐための制御を行っている。その制御の流れを図24、図25を用いて説明する。
画像形成がスタートすると(S61)、CPU201は、S62〜S64にて、現像剤入れ替えモードを行う平均画像比率の閾値m%を決定する。S62〜S64については後述する。次いで、CPU201に入力された画像データを読み込み、ビデオカウント値からCPU201により、その画像における画像比率を算出し、ROM202aに格納される。ROM202aには、その画像を含めた過去100枚分(所定枚数)の画像比率が順次記録されている。CPU201は、ROM202aからその過去100枚分の画像比率データを読み込み、これらのデータを基に過去100枚における平均画像比率n(%)を算出する(S65)。なお、所定枚数(本実施形態では100枚)の平均画像比率は、現像装置4を所定時間駆動して形成したトナー像の平均画像比率に相当する。したがって、平均画像比率の算出は、画像形成枚数以外に、現像装置4の駆動時間を用いて行っても良い。
CPU201は、S65で算出された平均画像比率nがS63で決定した閾値m(%)を下回っているか否かを判断する(S66)。S65で、平均画像比率nが閾値mを下回っている場合(S66のYes)、トナー入れ替え量X(mg)を算出する(S67)。そして、或る量の強制トナー消費と補給動作(即ち、現像剤入れ替えモード)を行う(S68)。
本実施形態では、平均画像比率m%相当のトナーを消費するように、非画像領域(本実施形態では図25に示すような紙間部分)にレーザー光照射量をFFHとして感光ドラム1の軸方向全域に静電潜像を形成し、これを現像するようにしている。即ち、記録材にトナー像が転写されない領域である紙間部分にトナー像を形成することで、現像装置内の現像剤を強制的に消費するようにしている。また、感光ドラム1の回転方向の長さでトナー消費量を調整している。
トナー入れ替え量X(mg)の計算方法は以下のようになる。A4ベタ1枚(100%画像比率)のトナー消費量を400mgとすると、Xは、次の式1で求められる。
X(mg)=400(mg)×{(m%−n%)/100}×100枚・・・(式1)
X:トナー入れ替え量
m:トナー入れ替え動作を行う平均画像比率の閾値
n:平均画像比率
X(mg)=400(mg)×{(m%−n%)/100}×100枚・・・(式1)
X:トナー入れ替え量
m:トナー入れ替え動作を行う平均画像比率の閾値
n:平均画像比率
トナー入れ替えによって現像されたトナー像は、中間転写ベルト51に転写せずにクリーニング装置7ですべて除去する。また、トナーを消費している間又はその後には、消費された量と同量のトナーが現像剤補給機構49から現像装置4内に補給される。したがって、現像装置4内のトナーの入れ替えが行われ、トナーの流動性及び帯電量が適切なものとなる。
ここで、本実施形態における現像剤入れ替えモードを行う平均画像比率の閾値m%の決定方法について、図24のS62〜S64及び図26を用いて説明する。本実施形態の場合も、補給現像剤に含まれるトナーとキャリアの比は9:1である。このため、現像装置4のイニシャライズが終了し画像形成開始後、現像剤量が150g(所定現像剤量)に到達するのは、補給現像剤がおおよそ300g補給された時点となる。
そこで、本実施形態では、現像装置内の現像材量に関する情報として、現像装置4のイニシャライズ後からの積算補給現像剤量をH_sに基づいて閾値mを決定している。具体的には、図24に示すように、画像形成がスタートすると(S61)、決定手段でもあるCPU201は、0≦H_s<300gを満たすか否かを判断する(S62)。そして、0≦H_s<300gの場合(S62のYes)、図26のテーブルに従い現像剤入れ替えモードを行う平均画像比率の閾値m%を決定する(S63)。
図26に示すように、CPU201は、現像装置内の現像剤量が第1の量である場合よりも、第1の量よりも少ない第2の量の方が、閾値mを大きくする。即ち、積算補給現像剤量H_sが少ない場合(現像装置内の現像剤量が少ない場合)に、閾値mをより大きくするようにしている。一方、H_s≧300gの場合(S62のNo)、m=1%としている(S64)。
ここで、上述の式1を参照すると、現像装置内の現像剤量が同じ量である場合に、平均画像比率nが第1の比率である場合よりも、第1の比率よりも低い第2の比率の方が、現像剤入れ替えモードで強制的に消費する現像剤の量が多くなる。即ち、閾値mが一定(現像装置内の現像剤量が同じ)とすると、平均画像比率nが小さい方が、現像剤入れ替えモードで強制的に消費する現像剤の量が多くなる。
一方、平均画像比率nが同じ比率である場合に、現像装置内の現像剤量が第1の量である場合よりも、第1の量よりも少ない第2の量の方が、現像剤入れ替えモードで強制的に消費する現像剤の量が多くなる。即ち、平均画像比率を一定とすると、閾値mが大きい方(現像装置内の現像剤量が少ない方)が、現像剤入れ替えモードで強制的に消費する現像剤の量が多くなる。
また、封止シール46が除去されて現像装置4が使用されてから、現像容器内の現像剤量が所定現像剤量に達するより前(0≦H_s<300g)と、現像容器内の現像剤量が所定現像剤量に達した後(H_s≧300g)とを比較する。平均画像比率が同じ比率である場合に、0≦H_s<300gの場合の方が、H_s≧300gの場合よりも、現像剤入れ替えモードで強制的に消費する現像剤の量が多くなる。
このように本実施形態では、現像装置内の現像剤量が少ない期間において、現像剤量に応じて、低画像比率の画像形成を連続して行ったときのトナー入れ替え量を変更することとした。その結果、現像装置内の現像剤量が少ない場合に発生しやすい画像濃度低下、がさつきなどといった画像不良を抑制することができる。即ち、現像装置内の現像剤量に応じて、画像不良の発生を抑制できる。
なお、本実施形態においては、現像剤量が少ない期間において、トナー入れ替え量をアップさせているが、これに限定されるものではない。例えば1回あたりのトナー入れ替え量は変更せず、トナー入れ替え頻度をアップさせるような制御を行った場合でも、同様の効果が得られる。即ち、現像剤入れ替えモードで強制的に消費する現像剤の量を多くすることに変えて、或いはこれに加えて、現像剤入れ替えモードの頻度を多くするようにしても良い。
<第6の実施形態>
第6の実施形態について、図1ないし図9、図16及び図17を参照しつつ、図27及び図28を用いて説明する。本実施形態は、第5の実施形態と比べて、現像剤排出機構43から現像剤が排出し始める現像剤量よりも多い場合にも現像剤入れ替えモードのトナー入れ替え量を変更している点で異なる。その他の構成及び作用は、上述の第5の実施形態と同様であるため、重複する説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第5の実施形態と異なる点を中心に説明する。
第6の実施形態について、図1ないし図9、図16及び図17を参照しつつ、図27及び図28を用いて説明する。本実施形態は、第5の実施形態と比べて、現像剤排出機構43から現像剤が排出し始める現像剤量よりも多い場合にも現像剤入れ替えモードのトナー入れ替え量を変更している点で異なる。その他の構成及び作用は、上述の第5の実施形態と同様であるため、重複する説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第5の実施形態と異なる点を中心に説明する。
本実施形態でも、第2の実施形態と同様に、現像剤入れ替えモードのトナー入れ替え量をアップする最大現像剤量(所定現像剤量)は180gとしている。即ち、本実施形態では、第5の実施形態と同様に、現像装置内の現像剤量120gから150gまでの間において、低画像比率の画像形成を連続して行ったときのトナー入れ替え量を変更する。これに加えて、現像剤量150gから180gの間においても、現像剤量に応じてトナー入れ替え量を変更することとした。具体的には、現像装置内の現像剤量が少なくなるにつれ、トナー入れ替え量をアップすることとした。以下に詳細を述べる。
まず、本実施形態の場合も、前述の図16及び図17から、単位時間当たりに供給されるキャリア量と、現像装置から排出されるキャリア量が求められ、現像装置内の現像剤量M_aを算出することが可能となる。現像剤量120gから150gの間においては、第1の実施形態と同様に現像剤排出量=0となり、図16で算出された補給キャリア量がそのまま現像剤量に加算される。
次に、本実施形態における現像剤入れ替えモードについて、図27及び図28を用いて説明する。CPU201は、画像形成を開始後(S61)、図16、図17のテーブルを参照し、現像装置内の現像剤量M_aを算出する(S71)。そして、図27のテーブルから閾値mを決定する(S72)。図27に示すように、CPU201は、現像装置内の現像剤量M_aが第1の量である場合よりも、第1の量よりも少ない第2の量の方が、閾値mを大きくする。S65〜S69は、第5の実施形態の図24のS65〜S69と同様である。
このような本実施形態の場合、ベタ画像を連続して形成した場合など、単位時間当たりに補給されるキャリア量に対し、単位時間当たりに現像装置4から排出される現像剤(キャリア)量が少ない場合でも、画像不良の発生を抑制できる。
<第7の実施形態>
第7の実施形態について、図1ないし図9を参照しつつ、図29及び図30を用いて説明する。本実施形態では、第1の実施形態と異なり、後述する一度に連続して実行されたトナー補給量Q_tと、積算補給現像剤量H_sとに基づいて、空回転モードの時間を決定している。その他の構成及び作用は、上述の第1の実施形態と同様であるため、重複する説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
第7の実施形態について、図1ないし図9を参照しつつ、図29及び図30を用いて説明する。本実施形態では、第1の実施形態と異なり、後述する一度に連続して実行されたトナー補給量Q_tと、積算補給現像剤量H_sとに基づいて、空回転モードの時間を決定している。その他の構成及び作用は、上述の第1の実施形態と同様であるため、重複する説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
一般に、高画像比率の画像形成を連続して行った場合、トナーを多量に消費するため、現像装置内に多量のトナーが補給される。このとき、補給されたトナーの帯電が十分にされず、かぶりやトナー飛散、画像濃度アップなどが発生してしまう場合がある。特にこの問題は、現像装置内の現像剤量が少ない場合において、補給トナーを帯電させるキャリア量が少なくなるため顕著である。
このような問題を解決する方法として、一度に或る補給量以上のトナー補給がされた場合、画像形成動作を一旦停止し、現像装置の空回転動作(空回転モード)を実行する。これにより、補給されたトナーを現像装置内で循環させ、帯電させる。空回転モードは、感光ドラム1に静電潜像を形成せずに攪拌搬送スクリュー41d、41eを駆動する所定の期間において、所定の期間を延長して攪拌搬送スクリュー41d、41eを駆動するモードである。このような制御を行うことで、画像比率の高い画像を連続して出力し続けた場合に、現像装置内のトナーの帯電が不十分なことで生じるかぶりやトナー飛散、画像濃度アップを抑制することができるようになる。
ここで、本実施形態では、現像装置内の現像剤量が少ない期間において、空回転モードを実行可能とした。図29、図30を用いて以下に詳細に説明する。
図29のフローチャートのように、実行手段としてのCPU201は、画像形成がスタートすると(S81)、一度に連続して実行されたトナー補給量Q_tが、Q_t≧300mgであるか否かを判断する(S82)。即ち、現像剤補給機構49により連続的に補給された現像剤量Q_tが所定の補給量以上(300mg以上)であるか否かを判断する。本実施形態では、Q_tを、一度に連続した場合の補給量とした。但し、Q_tは、或る時間内(例えば現像剤が現像容器内を1周する時間や、紙間など)に間欠的に現像剤が補給された場合であっても、補給された現像剤が十分に現像容器41内を循環しないような場合であれば、連続的に現像剤が補給されたものとみなす。S82で、Q_t≧300mgである場合(S82のYes)、図30のテーブルに従い、S83〜S84にて、現像装置空回転時間(延長時間)T_r(sec)が決定される。S83〜S84については後述する。
次いで、決定された時間T_rの間、現像装置空回転(空回転モード)が実行される(S85)。本実施形態では、非画像領域(本実施形態では図25に示すような紙間部分)で、現像装置空回転を実行することとしている。即ち、所定の期間は、連続した記録材と記録材との間に対応する期間(紙間)であり、S84で決定された時間T_rは、この紙間時間を延長する時間である。そして、CPU201は、画像形成動作が終了であるか否かを判断し(S86)、終了している場合(S86のYes)は、動作完了となる(S87)。
ここで、本実施形態における現像装置空回転時間T_r(sec)の決定方法について、図29のS83〜S84及び図30を用いて説明する。本実施形態の場合も、補給現像剤に含まれるトナーとキャリアの比は9:1である。このため、現像装置4のイニシャライズが終了し画像形成開始後、現像剤量が150g(所定現像剤量)に到達するのは、補給現像剤がおおよそ300g補給された時点となる。
そこで、本実施形態では、現像装置内の現像剤量に関する情報として、現像装置4のイニシャライズ後からの積算補給現像剤量をH_sに基づいて現像装置空回転時間T_rを決定している。具体的には、図29に示すように、決定手段でもあるCPU201は、0≦H_s<300gを満たすか否かを判断する(S83)。そして、0≦H_s<300gの場合(S83のYes)、図30のテーブルに従い現像装置空回転時間T_r(sec)を決定する。
図30に示すように、CPU201は、現像装置内の現像剤量が第1の量である場合よりも、第1の量よりも少ない第2の量の方が、現像装置空回転時間T_r(sec)を長くする。即ち、積算補給現像剤量H_sが少ない場合(現像装置内の現像剤量が少ない場合)に、現像装置空回転時間T_r(sec)をより長くするようにしている。一方、H_s≧300gの場合(S83のNo)、現像装置空回転を実行しないこととしている(T_r=0)。即ち、CPU201は、封止シール46が除去されて現像装置が使用されてから、現像容器内の現像剤量が所定現像剤量に達するまで(0≦H_s<300g)、積算補給現像剤量H_sに基づいて、現像装置空回転時間T_rを決定する。
このように本実施形態では、現像装置内の現像剤量が少ない期間において、現像剤量に応じて、或る補給量以上のトナー補給を行ったときの現像装置空回転時間を変更することとした。その結果、現像装置内の現像剤量が少ない場合に発生しやすい画像濃度低下、がさつきなどといった画像不良を抑制することができる。即ち、現像装置内の現像剤量に応じて、画像不良の発生を抑制できる。
<第8の実施形態>
第8の実施形態について、図1ないし図9、図16及び図17を参照しつつ、図31及び図32を用いて説明する。本実施形態は、第7の実施形態と比べて、現像剤排出機構43から現像剤が排出し始める現像剤量よりも多い場合にも空回転モードの現像装置空回転時間T_r(延長時間)を変更している点で異なる。その他の構成及び作用は、上述の第7の実施形態と同様であるため、重複する説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第7の実施形態と異なる点を中心に説明する。
第8の実施形態について、図1ないし図9、図16及び図17を参照しつつ、図31及び図32を用いて説明する。本実施形態は、第7の実施形態と比べて、現像剤排出機構43から現像剤が排出し始める現像剤量よりも多い場合にも空回転モードの現像装置空回転時間T_r(延長時間)を変更している点で異なる。その他の構成及び作用は、上述の第7の実施形態と同様であるため、重複する説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第7の実施形態と異なる点を中心に説明する。
本実施形態でも、第2の実施形態と同様に、現像装置空回転時間T_rを変更する最大現像剤量(所定現像剤量)は180gとしている。即ち、本実施形態では、第7の実施形態と同様に、現像装置内の現像剤量120gから150gまでの間において、一度に或る補給量以上のトナー補給がされた場合に実行する現像装置空回転時間T_rを変更する。これに加えて、現像剤量150gから180gの間においても、現像剤量に応じて多量トナー補給時に実行する現像装置空回転時間T_rを変更することとした。具体的には、現像装置内の現像剤量が少なくなるにつれ、多量トナー補給時に実施する現像装置空回転時間T_rをアップすることとした。以下に詳細を述べる。
まず、本実施形態の場合も、前述の図16及び図17から、単位時間当たりに供給されるキャリア量と、現像装置から排出されるキャリア量が求められ、現像装置内の現像剤量を算出することが可能となる。現像剤量120gから150gの間においては、第1の実施形態と同様に現像剤排出量=0となり、図16で算出された補給キャリア量がそのまま現像剤量に加算される。
次に、本実施形態における空回転モードについて、図31及び図32を用いて説明する。CPU201は、画像形成を開始後(S81)、一度に連続して実行されたトナー補給量Q_tが、Q_t≧300mgであるか否かを判断する(S82)。S82で、Q_t≧300mgである場合(S82のYes)、図16、図17のテーブルを参照し、現像装置内の現像剤量M_aを算出する(S91)。そして、図31のテーブルから現像装置空回転時間T_r(sec)を決定する(S92)。図31に示すように、CPU201は、現像装置内の現像剤量M_aが第1の量である場合よりも、第1の量よりも少ない第2の量の方が、現像装置空回転時間T_rを長くする。S85〜S87は、第7の実施形態の図29のS85〜S87と同様である。
このような本実施形態の場合、ベタ画像を連続して形成した場合など、単位時間当たりに補給されるキャリア量に対し、単位時間当たりに現像装置4から排出される現像剤(キャリア)量が少ない場合でも、画像不良の発生を抑制できる。
<他の実施形態>
上述の各実施形態は、適宜、組み合わせて実行可能である。即ち、第1又は第2の実施形態のパッチ画像の検知による現像剤の補給量の制御に加えて、第3又は第4の実施形態のように露光装置の露光量を制御するようにしても良い。また、これら第1〜第4の少なくともいずれかの実施形態の制御に加えて、第5又は第6の実施形態のように現像剤入れ替えモードの制御を行うようにしても良い。更に、これら第1〜第6の少なくとも何れかの実施形態の制御に加えて、第7又は第8の実施形態のように空回転モードの制御を行うようにしても良い。
上述の各実施形態は、適宜、組み合わせて実行可能である。即ち、第1又は第2の実施形態のパッチ画像の検知による現像剤の補給量の制御に加えて、第3又は第4の実施形態のように露光装置の露光量を制御するようにしても良い。また、これら第1〜第4の少なくともいずれかの実施形態の制御に加えて、第5又は第6の実施形態のように現像剤入れ替えモードの制御を行うようにしても良い。更に、これら第1〜第6の少なくとも何れかの実施形態の制御に加えて、第7又は第8の実施形態のように空回転モードの制御を行うようにしても良い。
本発明は、プリンタ以外に、複写機、ファクシミリ、これらの複数の機能を有する複合機などの画像形成装置に適用可能である。また、本発明は、フルカラーの画像形成装置以外に、単色の画像を形成するモノクロの画像形成装置にも適用可能である。
また、上述の各実施形態では、感光ドラムから中間転写ベルトにトナー像を転写する中間転写方式の画像形成装置について説明したが、本発明は、感光ドラムから記録材にトナー像を直接転写する直接転写方式にも適用可能である。この場合、濃度検知手段としての画像濃度センサ90は、感光ドラム上のトナー像を検知できるように配置する。
1・・・感光ドラム(像担持体)/3・・・露光装置(露光手段)/4・・・現像装置(現像手段)/5・・・中間転写装置(転写手段)/41・・・現像容器/41a・・・現像室(第1室)/41b・・・攪拌室(第2室)/41c・・・隔壁/41d、41e・・・攪拌搬送スクリュー(攪拌搬送部材)/41f、41g・・・連通口/43・・・現像剤排出機構(排出手段)/44・・・現像スリーブ(現像剤担持体)/45・・・透磁率センサ(トナー濃度検知手段)/46・・・封止シール(封止部材)/49・・・現像剤補給機構(補給手段)/90・・・画像濃度センサ(濃度検知手段)/201・・・CPU(制御手段、実行手段、決定手段)
Claims (20)
- 像担持体と、
トナーとキャリアを含む現像剤を収容し、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、
前記現像装置に現像剤を補給する補給手段と、
前記現像装置内の現像剤を排出する排出手段と、
制御用トナー像の濃度を検知する濃度検知手段と、
前記濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記補給手段による現像剤の補給量を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記現像装置内の現像剤量に関する情報に基づいて、前記制御用トナー像の形成頻度を変更する、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記現像装置内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を備え、
前記補給手段は、前記トナー濃度検知手段の検知結果と目標トナー濃度との関係に基づいて前記現像装置に現像剤を補給し、
前記制御手段は、前記濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記目標トナー濃度を変更する、
ことを特徴とする、請求項1に記載の画像形成装置。 - 像担持体と、
帯電された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、
トナーとキャリアを含む現像剤を収容し、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、
前記現像装置に現像剤を補給する補給手段と、
前記現像装置内の現像剤を排出する排出手段と、
制御用トナー像の濃度を検知する濃度検知手段と、
前記濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記露光手段による露光量を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記現像装置内の現像剤量に関する情報に基づいて、前記制御用トナー像の形成頻度を変更する、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記現像装置内の現像剤量が第1の量である場合よりも、前記第1の量よりも少ない第2の量の方が、前記制御用トナー像の形成頻度を高くする、
ことを特徴とする、請求項1ないし3のうちの何れか1項に記載の画像形成装置。 - 前記現像装置は、それぞれが現像剤を収容する第1室及び第2室と、前記第1室と前記第2室とを区画する隔壁と、前記隔壁に形成され、前記第1室と前記第2室とを連通させる連通口とを有する現像容器と、前記第1室内の現像剤を担持して前記像担持体と対向する対向領域に搬送する現像剤担持体と、前記第2室内に現像剤を収容した状態で前記連通口を封止し、使用時に前記連通口から除去される封止部材と、を備え、
前記制御手段は、前記封止部材が除去されて前記現像装置が使用されてから、前記現像容器内の現像剤量が所定現像剤量に達するまで、前記現像装置内の現像剤量に関する情報に基づいて、前記制御用トナーの形成頻度を変更する、
ことを特徴とする、請求項1ないし4のうちの何れか1項に記載の画像形成装置。 - 前記封止部材により前記連通口が封止された状態で前記第2室に収容されている現像剤の量は、前記現像装置の使用時に前記排出手段により現像剤の排出が開始される際の量よりも少ない、
ことを特徴とする、請求項5に記載の画像形成装置。 - 前記現像装置内の現像剤量に関する情報は、前記封止部材が除去されて前記現像装置の使用が開始されてから前記補給手段により補給された現像剤量である、
ことを特徴とする、請求項5又は6に記載の画像形成装置。 - 像担持体と、
トナーとキャリアを含む現像剤を収容し、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーによりトナー像として現像する現像装置と、
前記現像装置に現像剤を補給する補給手段と、
前記現像装置内の現像剤を排出する排出手段と、
前記現像装置内の現像剤を強制的に消費して、前記補給手段により前記現像装置に現像剤を補給させる現像剤入れ替えモードを実行可能な実行手段と、
前記現像装置を所定時間駆動して形成したトナー像の平均画像比率と、前記現像装置内の現像剤量に関する情報とに基づいて、前記現像剤入れ替えモードで強制的に消費する現像剤の量又は前記現像剤入れ替えモードの頻度を決定する決定手段と、を備えた、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記決定手段は、前記現像装置内の現像剤量が同じ量である場合に、前記平均画像比率が第1の比率である場合よりも、前記第1の比率よりも低い第2の比率の方が、前記現像剤入れ替えモードで強制的に消費する現像剤の量を多くする、又は、前記現像剤入れ替えモードの頻度を多くする、
ことを特徴とする、請求項8に記載の画像形成装置。 - 前記決定手段は、前記平均画像比率が同じ比率である場合に、前記現像装置内の現像剤量が第1の量である場合よりも、前記第1の量よりも少ない第2の量の方が、前記現像剤入れ替えモードで強制的に消費する現像剤の量を多くする、又は、前記現像剤入れ替えモードの頻度を多くする、
ことを特徴とする、請求項8に記載の画像形成装置。 - 前記現像装置により現像したトナー像を記録材に転写する転写手段を備え、
前記補給手段は、前記現像装置により現像したトナー像のトナー消費量に応じて現像剤を補給し、
前記実行手段は、前記記録材にトナー像が転写されない領域にトナー像を形成することで前記現像装置内の現像剤を強制的に消費させる、
ことを特徴とする、請求項8ないし10のうちの何れか1項に記載の画像形成装置。 - 前記現像装置は、それぞれが現像剤を収容する第1室及び第2室と、前記第1室と前記第2室とを区画する隔壁と、前記隔壁に形成され、前記第1室と前記第2室とを連通させる連通口とを有する現像容器と、前記第1室内の現像剤を担持して前記像担持体と対向する対向領域に搬送する現像剤担持体と、前記第2室内に現像剤を収容した状態で前記連通口を封止し、使用時に前記連通口から除去される封止部材と、を備え、
前記決定手段は、前記平均画像比率が同じ比率である場合に、前記封止部材が除去されて前記現像装置が使用されてから、前記現像容器内の現像剤量が所定現像剤量に達するより前の方が、前記現像容器内の現像剤量が所定現像剤量に達した後よりも、前記現像剤入れ替えモードで強制的に消費する現像剤の量を多くする、又は、前記現像剤入れ替えモードの頻度を多くする、
ことを特徴とする、請求項8ないし11のうちの何れか1項に記載の画像形成装置。 - 前記封止部材により前記連通口が封止された状態で前記第2室に収容されている現像剤の量は、前記現像装置の使用時に前記排出手段により現像剤の排出が開始される際の量よりも少ない、
ことを特徴とする、請求項12に記載の画像形成装置。 - 前記現像装置内の現像剤量に関する情報は、前記封止部材が除去されて前記現像装置の使用が開始されてから前記補給手段により補給された現像剤量である、
ことを特徴とする、請求項12又は13に記載の画像形成装置。 - 像担持体と、
トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器内で現像剤を攪拌しつつ搬送する攪拌搬送部材とを有し、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、
前記現像装置に現像剤を補給する補給手段と、
前記現像装置内の現像剤を排出する排出手段と、
前記像担持体に静電潜像を形成せずに前記攪拌搬送部材を駆動する所定の期間において、前記所定の期間を延長して前記攪拌搬送部材を駆動する空回転モードを実行可能な実行手段と、
前記補給手段により連続的に補給された現像剤量と、前記現像装置内の現像剤量に関する情報とに基づいて、前記空回転モードにおける前記所定の期間の延長時間を決定する決定手段と、を備えた、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記現像装置により現像したトナー像を記録材に転写する転写手段を備え、
前記所定の期間は、連続した記録材と記録材との間に対応する期間である、
ことを特徴とする、請求項15に記載の画像形成装置。 - 前記決定手段は、前記現像装置内の現像剤量が第1の量である場合よりも、前記第1の量よりも少ない第2の量の方が、前記延長時間を長くする、
ことを特徴とする、請求項15又は16に記載の画像形成装置。 - 前記現像容器は、それぞれが現像剤を収容する第1室及び第2室と、前記第1室と前記第2室とを区画する隔壁と、前記隔壁に形成され、前記第1室と前記第2室とを連通させる連通口とを有し、
前記現像装置は、前記現像容器と、前記第1室内の現像剤を担持して前記像担持体と対向する対向領域に搬送する現像剤担持体と、前記第2室内に現像剤を収容した状態で前記連通口を封止し、使用時に前記連通口から除去される封止部材と、を備え、
前記決定手段は、前記封止部材が除去されて前記現像装置が使用されてから、前記現像容器内の現像剤量が所定現像剤量に達するまで、前記現像装置内の現像剤量に関する情報に基づいて、前記延長時間を決定する、
ことを特徴とする、請求項15ないし17のうちの何れか1項に記載の画像形成装置。 - 前記封止部材により前記連通口が封止された状態で前記第2室に収容されている現像剤の量は、前記現像装置の使用時に前記排出手段により現像剤の排出が開始される際の量よりも少ない、
ことを特徴とする、請求項18に記載の画像形成装置。 - 前記現像装置内の現像剤量に関する情報は、前記封止部材が除去されて前記現像装置の使用が開始されてから前記補給手段により補給された現像剤量である、
ことを特徴とする、請求項18又は19に記載の画像形成装置。
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