JP4866583B2

JP4866583B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4866583B2
Application number: JP2005256595A
Authority: JP
Inventors: 平山裕士
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-09-05
Filing date: 2005-09-05
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2025-09-05
Also published as: US7603046B2; US20070053703A1; JP2007071985A

Description

本発明は、電子写真方式の複写機、レーザープリンタ、ファクシミリ或いはこれらの少なくとも２つの機能を有する複合機などとして構成される画像形成装置に関する。

上記形式の画像形成装置においては、近年、高画質を求められると同時に、高耐久性、高安定も望まれている。つまり、環境変動による画質の変化が少なく、また常に安定した画像を経時において提供していかなければならない。従来より、非磁性トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤（以下現像剤と記す）を現像剤担持体（以下現像スリーブと記す）上に保持し、内包される磁極によって磁気ブラシを形成させ、現像スリーブに潜像担持体（以下感光体と記す）と対向する位置で現像バイアスを印加することにより現像を行う２成分現像方式が広く知られている。この２成分現像方式は、カラー化が容易なことから現在広く用いられている。この方式において、２成分現像剤は現像スリーブの回転に伴い、現像領域に搬送される。現像剤が現像領域に搬送されるに従い、現像極の磁力線に沿いながら、現像剤中の多数の磁性キャリアがトナーを伴って集合し、磁気ブラシを形成する。

これら２成分現像方式は、１成分現像方式と異なり、トナーとキャリアの重量比（トナー濃度）を精度よく制御することが、安定性を向上させる上で非常に重要とされている。例えばトナー濃度が高すぎると、画像に地肌汚れが発生や、細部解像力の低下が生じる。また、トナー濃度が低い場合には、ベタ画像部の濃度が低下や、キャリア付着が発生するという不具合が生じる。そのため、トナー補給量を制御して、現像剤の中のトナー濃度を適正範囲に調整する必要がある。

ここで、トナー濃度制御は、トナー濃度検出手段（透磁率センサ）の出力値：Ｖｔをトナー濃度の基準値：Ｖｒｅｆと比較し、その結果に基づきトナー補給量を設定することにより行われる。

トナー濃度を検知する方法としては、透磁率センサを用いたものが一般的である。この方式においては、トナー濃度が変化することによる現像剤の透磁率変化を基準濃度の出力と比較してトナー濃度の現在値を検知するものである。また別のトナー濃度検知方法としては、光学センサを用いる方法があり、像担持体、または中間転写ベルト上に基準パターンを形成し、このパターンの画像部と非画像部の反射濃度を光学センサにより検出し、その結果に基づいてトナー濃度を検知するものである。また、印刷中においても、紙間で基準パターンを作成し、逐次透磁率センサの基準値：Ｖｒｅｆを制御する方法も公知である。しかしながら、紙間でパターンを作成することによるトナーの過剰な消費を極力低減する要望があり、紙間の基準パターン作成による、補正は行わない方向である。さらに、中間転写ベルト上パターンを作成する場合、二次転写ローラ上にクリーニング装置を設置する必要があり、メカ的なコスト削減の観点からも紙間のパターン作成を極力抑える傾向がある。こうした場合、連続印字時や画像モード変更（プロセス線速の変更）時の透磁率センサ単独によるトナー濃度制御がさらに正確に行われることが必要となってくる。

ところで、これら２成分現像装置、特にカラー画像形成装置においては、トナー分散性を向上するために、シリカや酸化チタン等の添加剤がトナー表面に外添されているが、これら添加剤はメカ的ストレスや熱ストレスに弱く、現像器内での攪拌時に、トナー内部に埋没したり、表面から離脱したりする現象が発生する。その結果、現像剤（トナー、キャリアを含む）の流動性や帯電特性が変化し、嵩密度が変化する。また、経時においても、キャリア表面の形状の変化、トナー外添剤の離脱蓄積やキャリアコート膜削れによるＣＡ（キャリアの帯電能力）の低下により、流動性が変化し、嵩密度が変化する。

これらの変化は透磁率センサが正確にトナー濃度を検知する上で障害となる。例えば複数線速による画像出力モードを有し、それに伴い現像器中の攪拌スクリュの回転数が変化するシステムにおいては、同一トナー濃度であっても出力値が変化する「線速シフト」が起こる。この線速シフト量ΔＶｔをあらかじめ実験データから求めておいてトナー補給制御補正量とする方法が知られているが、現像剤の劣化状態や使用状態によって補正量が変化してしまう場合には、正確に補正を行うことが困難な状況となる。

特開２００２−２０７３５７号公報特開２００２−１４５８８号公報特開２００３−２８０３５５号公報

そこで、線速シフト量補正を正確に行うための従来の技術として、以下のような対策が考えられている。
特許文献１は、現像装置内のトナー濃度をトナー濃度検出手段（透磁率センサ）にて検出して、その検出値をしきい値を比較して現像装置内のトナー濃度を制御するとともに、感光体の線速の変化に応じて、トナー濃度検出手段の検出値に対するしきい値を変更するという手法を用いている。

しかしながら、特許文献１の場合、初期的には制御が可能であると考えられるが、経時における劣化による補正が考慮されていないため、長期にわたって安定性を維持することは困難であると考えられる。

また、特許文献２においても同様に、現像装置（搬送スクリュ）の回転速度に応じて、トナー濃度センサのしきい値を変化させるものである。しかし、特許文献２の場合も、特許文献１と同様に、経時における劣化による補正が考慮されていないため、長期にわたって安定性を維持することは困難であると考えられる。

また、特許文献３は、トナー濃度制御にトナー濃度センサ（透磁率センサ）の値：Ｖｔ値を用いる。しかし、特許文献３の場合、Ｖｔ値をそろえるために、Ｖｃｎｔ（Ｔセンサ制御電圧）を変化させている。Ｖｃｎｔ値を変化すると、センサの特性（感度）が大きく変化する場合があるため、容易に変えることは困難である。また、Ｖｃｎｔ値の調整は、たとえば二分割法により、１０点程度電圧を変化させて、目標のＶｔ値になるように調整することが必要であるため、調整に時間を要する。さらに、調整時にはトナー濃度を基準値（８％）に設定する必要があり、そのためプロセスコントロールにかかる時間を増大させること考えられる。

本発明は、上記した従来の事情に鑑み、各線速モードでのトナー濃度センサ出力から線速シフト量を算出してトナー補給制御パラメータに反映させる画像形成装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を収納する現像装置と、該現像装置内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、トナーを前記現像装置へ補給するためのトナー補給手段と、前記トナー濃度検出手段出力を、記憶手段に記憶しているトナー濃度基準値と比較することによって、前記トナー補給手段を制御するトナー補給制御と、普通速、第１低線速及び第２低線速を含む複数のプロセス線速の変更を伴う画像出力モードと、を有し、前記現像装置がトナーの色が異なる複数個が備えられている画像形成装置であって、前記各プロセス線速において、前記トナー濃度検出手段出力を検知する機能を有し、前記プロセス線速が普通速モード時のトナー濃度検出手段出力をＶｔ０、プロセス線速が第１低線速及び第２低線速の低線速モードでのトナー濃度検出手段出力をＶｔ１及びＶｔ２とするとき、低線速モードでのトナー濃度検出手段出力差である線速シフト量
ΔＶｔ１＝Ｖｔ１−Ｖｔ０
ΔＶｔ２＝Ｖｔ２−Ｖｔ０
を、トナー補給制御パラメータに反映する画像形成装置において、印刷開始から完了までにかかる時間を算出できるコントローラを有し、印刷指令を受けた際に印刷には使用しない色の現像装置があり、かつ、前記線速シフト量ΔＶｔ１，ΔＶｔ２の算出を印刷中に完了できるとコントローラが判断した場合、当該印刷に使用しない色の線速シフト量ΔＶｔ１，ΔＶｔ２の算出を印刷中に行うことを特徴とする画像形成装置を提案する。

本発明の構成によれば、現像剤状態に応じて線速シフト量を正確に算出でき、そしてより正確な補正量をトナー補給制御に反映できる効果が得られる。

本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す全体概略図である。
以下、本発明を適用した画像形成装置の実施形態の一例として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタという）について説明する。まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。

図1 は、本プリンタの概略構成図である。図１において、このプリンタ１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（以下、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと記す）のトナー像を生成するための４つのプロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋを備えている。これらは、画像形成物質として、互いに異なる色のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。Ｙトナー像を生成するためのプロセスカートリッジ６Ｙを例にすると、図２に示すように、ドラム状の感光体１Ｙ、ドラムクリーニング装置２Ｙ、除電装置（図示せず）、帯電装置４Ｙ、現像装置５Ｙ等を備えている。このプロセスカートリッジ６Ｙは、プリンタ１００本体に脱着可能であり、一度に消耗部品を交換できるようになっている。

上記帯電装置４Ｙは、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転せしめられる感光体１Ｙの表面を一様帯電せしめる。一様帯電せしめられた感光体１Ｙの表面は、レーザ光Ｌによって露光走査されてＹ用の静電潜像を担持する。このＹの静電潜像は、Ｙトナーを用いる現像装置５ＹによってＹトナー像に現像され、後に詳述する１次転写バイアスローラ９Ｙにより中間転写ベルト８上に中間転写される。ドラムクリーニング装置２Ｙは、中間転写工程を経た後の感光体１Ｙ表面に残留したトナーを除去する。また、除電装置は、クリーニング後の感光体１Ｙの残留電荷を除電する。この除電により、感光体１Ｙの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。他のプロセスカートリッジ６Ｍ，６Ｃ，６Ｋにおいても、同様にして感光体１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上にＭ，Ｃ，Ｋトナー像が形成され、中間転写ベルト８上に中間転写される。

先に示した図1において、プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの図中下方には、露光装置７が配設されている。潜像形成手段たる露光装置７は、画像情報に基づいて発したレーザ光Ｌを、プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋにおけるそれぞれの感光体に照射して露光する。この露光により、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の静電潜像が形成される。なお、露光装置７は、光源から発したレーザ光（Ｌ）を、モータによって回転駆動したポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体に照射するものである。

露光装置７の図中下側には、紙収容カセット２６、これらに組み込まれた給紙ローラ２７、レジストローラ対２８など有する給紙手段が配設されている。紙収容カセット２６は、記録体たる転写紙２５が複数枚重ねて収納しており、それぞれの一番上の転写紙２５には給紙ローラ２７が当接している。給紙ローラ２７が図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転せしめられると、一番上の転写紙２５がレジストローラ対２８のローラ間に向けて給紙される。レジストローラ対２８は、転写紙２５を挟み込むべく両ローラを回転駆動するが、挟み込んですぐに回転を一旦停止させる。そして、転写紙２５を適切なタイミングで後述の２次転写ニップに向けて送り出す。かかる構成の給紙手段においては、給紙ローラ２７と、タイミングローラ対たるレジストローラ対２８との組合せによって搬送手段が構成されている。この搬送手段は、転写紙２５を収容手段たる紙収容カセット２６から後述の２次転写ニップまで搬送するものである。

プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの図中上方には、中間転写体たる中間転写ベルト８を張架しながら無端移動せしめる中間転写ユニット１５が配設されている。この中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト８の他、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋ、クリーニング装置１０などを備えている。また、２次転写バックアップローラ１２、クリーニングバックアップローラ１３、テンションローラ１４なども備えている。中間転写ベルト８は、これら３つのローラに張架されながら、少なくとも何れか１つのローラの回転駆動によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。１次転写バイアスローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト８を感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋとの間に挟み込んでそれぞれ１次転写ニップを形成している。これらは中間転写ベルト８の裏面（ループ内周面）にトナーとは逆極性（例えばプラス）の転写バイアスを印加する方式のものである。１次転写バイアスローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋを除くローラは、全て電気的に接地されている。中間転写ベルト８は、その無端移動に伴ってＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップを順次通過していく過程で、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が重ね合わせて１次転写される。これにより、中間転写ベルト８上に４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。

上記２次転写バックアップローラ１２は、２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。中間転写ベルト８上に形成された４色トナー像は、この２次転写ニップで転写紙２５に転写される。２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト８には、転写紙２５に転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、ベルトクリーニング装置１０によってクリーニングされる。

２次転写ニップにおいては、転写紙２５が互いに順方向に表面移動する中間転写ベルト８と２次転写ローラ１９との間に挟まれて、上記レジストローラ対２８側とは反対方向に搬送される。２次転写ニップから送り出された転写紙２５は、定着装置２０のローラ間を通過する際に熱と圧力とにより、表面に転写された４色トナー像が定着される。その後、転写紙２５は、排紙ローラ対２９のローラ間を経て機外へと排出される。プリンタ本体の上面には、スタック部３０が形成されており、上記排紙ローラ対２９によって機外に排出された転写紙２５は、このスタック部３０に順次スタックされる。

図1において、２次転写バックアップローラ１２の上方には画像濃度検知手段としての反射型フォトセンサ４０が配設されており、中間転写ベルト８上の光反射率に応じた信号を出力するように構成されている。この反射型フォトセンサには、拡散光検出型か正反射光検出型のうち、中間転写ベルト８の表面の反射光量と、後述の基準パターン像の反射光量との差を十分な値にし得る方が用いられる。なお、反射型フォトセンサ４０の役割については後述する。

次に、本プリンタのキャリブレーションの構成について説明する。
図３は、本実施形態のレーザープリンタの電気回路の一部を示すブロック図である。

図３において、制御部１５０はそれぞれ電気的に接続された上記プロセスカートリッジに相当するトナー像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ、光書込みユニット７、給紙カセット２６、レジストローラ対２８、転写ユニット１５、反射型フォトセンサ４０などを制御する。また、この制御部１５０は、演算部などを制御するＣＰＵ１５０ａと、データを記憶するＲＡＭ１５０ｂとを備えている。

この制御部１５０は、図示しない主電源の投入時や、所定時間経過した後の待機時、所定枚数以上のプリントを出力したあとの待機時など、所定のタイミングで、各トナー像形成部６の像形成性能などの作像性能を試験するように構成されている。

具体的には、この所定のタイミングが到来すると、まず、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを回転しながら一様に帯電せしめる。この帯電については、通常のプリント時における一様な帯電（例えば−７００Ｖ）とは異なり、その電位を徐々に大きくしていくようにする。そして、上記レーザ光の走査によって基準パターン像用の静電潜像を形成しながら、現像ユニット５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋで現像する。この現像により、各色のバイアス現像パターン像が感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成される。なお、現像の際、制御部１５０は、それぞれの現像ユニット５の現像ローラ５１に印加される現像バイアスの値も徐々に高くしていくように制御する。

これら各色のバイアス現像パターン像は、中間転写ベルト８上に重なり合わずに並ぶように転写される。この転写により、中間転写ベルト８上には各色の基準パターン像によって構成されるパターンブロックが形成される。

このパターンブロックの中の各基準パターン像の基準像は、中間転写ベルト８の無端移動に伴って反射型フォトセンサ４０との対向位置を通過する際、その光反射量が検知され、電気信号として上記制御部１５０に出力される。制御部１５０は、反射型フォトセンサ４０から順次送られてくるこの出力信号に基づいて、各基準像の光反射率を演算し、濃度パターンデータとしてＲＡＭ１５０aに格納していく。

反射型フォトセンサ４０との対向位置を通過した上記パターンブロックは、上記ベルトクリーニング装置１０によってクリーニングされる。
図４は上記基準パターン像Ｐ（Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｋ）を示す模式図である。図４において、基準パターン像Ｐは、互いに間隔１５ｍｍを置いて並ぶ３つの基準像で構成されている。本レーザープリンタにおいて、各基準像１０１は縦１５ｍｍ×横１５ｍｍの大きさで、１５ｍｍの間隙を介して形成される。よって、中間転写ベルト８上の基準パターン像Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｋの長さはそれぞれＬ２＝７５ｍｍとなる。基準パターン像Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｋは、プリントプロセス時に形成される各色のトナー像とは異なり、上記中間転写ベルト８上に重なり合わずに並ぶように転写される。このような転写により、中間転写ベルト８上には各色の基準パターン像Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｋによって構成される１つのパターンブロックＰＢが形成される。

図５は、感光体ドラム１の設置ピッチを示す模式図である。図示のように、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋはそれぞれの間隔Ｌ１＝９０ｍｍに設定されている。上述のように、基準パターン像Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｋの長さＬ２はそれぞれ７５ｍｍであり、感光体ドラム１の設置ピッチＬ１よりも短い。このため、基準パターン像Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｋは、それぞれの端部を重ね合わせないように独立して転写されることが可能になる。

図６は中間転写ベルト８上に形成される上記パターンブロックを示す模式図である。中間転写ベルト８上には、４つの基準パターンＰｋ、Ｐｃ、Ｐｍ、ＰｙからなるパターンブロックＰＢが２つ形成される。具体的には、基準パターン像Ｐｋ１、Ｐｃ１、Ｐｍ１、Ｐｙ１から構成されるパターンブロックＰＢ１と、基準パターン像Ｐｋ２、Ｐｃ２、Ｐｍ２、Ｐｙ２から構成されるパターンブロックＰＢ２とが形成される。

パターンブロックＰＢ１、ＰＢ２は次のようにして形成される。即ち、上記制御部１５０は、１つ目のパターンブロックＰＢ１内の基準パターン像Ｐｋ１、Ｐｃ１、Ｐｍ１、Ｐｙ１が中間転写ベルト８に転写され終わった時点から、最も上流側の基準パターンＰｙ１が最も下流側の感光体ドラム１Ｋの転写ニップを通過し終わるまでの間において、中間転写ベルト８上を基準パターン像が移動する。

また、上記制御部１５０は、所定のタイミングを見計らって２つ目のパターンブロックＰＢ２の各基準パターン像Ｐｋ２、Ｐｃ２、Ｐｍ２、Ｐｙ２を感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに形成せしめる。この所定のタイミングとは、具体的には１つ目のパターンブロックＰＢ１の後端（基準パターン像Ｐｙ１）が最も下流側の感光体ドラム１Ｋの転写ニップを通過してから更に所定量だけ移動した時点から、パターンブロックＰＢ２の基準パターン像Ｐｋ２、Ｐｃ２、Ｐｍ２、Ｐｙ２が中間転写ベルト８上に転写され始めるタイミングである。

図６において、中間転写ベルト８を備える転写ユニットの図中右上側には、画像検知手段としての反射型フォトセンサ４０が配設されている。中間転写ベルト８上の各基準パターン像は無端移動に伴って移動して反射型フォトセンサ４０に検知された後、転写ユニットのベルトクリーニング装置１０にて除去される。

上記反射型フォトセンサ４０は、１つ目のパターンブロックＰＢ１の先端から後端にかけて、基準パターン像Ｐｋ１，Ｐｃ１，Ｐｍ１，Ｐｙ１を構成する各基準像１０１からの反射光量を次のような順序で検知する。即ち、基準パターン像Ｐｋ１の３個の基準像１０１、基準像Ｐｃ１の３個の基準像１０１、基準像Ｐｍ１の３個の基準像１０１、基準像Ｐｙ１の３個の基準像１０１、という順序で検知する。この際、各基準像１０１の光反射量に応じた電圧信号を後述する方法で検知し、上記制御部１５０に順次出力する。上記制御部１５０は、反射型フォトセンサ４０から順次送られてくるこの電圧信号に基づいて、各基準像１０１の画像濃度を順次演算してＲＡＭ１５０ｂに格納していく。なお、反射型フォトセンサ４０には拡散光検出型がカラートナーの高濃度部を検知できる点で望ましい。

次に、本プリンタのコントローラについて説明する。
図７は、本実施形態の画像形成システムの概略構成を示す図である。この画像形成システムは、ホストＰＣ１００３と、ホストＰＣから供給される画像情報に基づいて記録媒体上に画像を出力する画像形成装置１００とを、双方向通信が可能なインターフェイスにより接続している。

ホストＰＣ１００３で作成されたデータファイルが印刷指令を受けると、コントローラ１００１のデバイスドライバによって画像形成装置１００用の言語に展開され、画像情報としてインターフェイスを介して画像形成装置１００に転送される。

コントローラ１００１は、ホストＰＣから転送された画像情報に基づいて、ページ毎にクラスタデータを生成し、エンジン１００２に供給する。エンジン１００２は、コントローラ１００１から供給される画像情報に基づいて感光体ドラム上に潜像を形成し、その潜像を記録媒体に転写，定着(電子写真方式)することにより画像を形成する。また、コントローラ１００１はエンジン１００２の状態変化(気温，湿度などの環境変化やトナー残量などの内部状態変化)に関する情報を把握し、エンジン１００２へキャリブレーション実行命令を下してキャリブレーションを実行させる。

次に、本プリンタの現像装置について説明する。
上記プロセスカートリッジ６Ｙ内の現像装置５Ｙの構成について図２及び図８を用いて説明する。

現像装置５Ｙは、内部に磁界発生手段を備え、磁性粒子とトナーを含む２成分系現像剤を表面担持して搬送する現像剤担持体としての現像スリーブ５１Ｙと、現像スリーブ５１Ｙ上に担持されて搬送される現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材としてのドクター５２Ｙとを備えている。
ドクター５２Ｙの現像剤搬送方向上流側には、感光体１Ｙと対向した現像領域に搬送されずにドクター５２Ｙで規制された現像剤を収容する現像剤収容部５３Ｙが形成されている。また、現像剤収容部５３Ｙに隣接し、トナーを収容するトナー収容部５４Ｙと、トナーを撹拌搬送するためのトナー搬送スクリュ５５Ｙを備えている。トナー搬送スクリュ５５Ｙは、羽根５５−２Ｙを回転軸５５−１Ｙに固定した構造になっている。

次に、この現像装置の動作について説明する。
上記現像装置５Ｙにおいては、現像スリーブ５１Ｙ上に現像剤層を形成する。現像剤にはキャリアとトナーが含まれており、トナーは現像剤が所定のトナー濃度範囲内になるように取り込まれる。

トナーはトナーカートリッジ３２Ｙに収納されたトナーがトナー搬送装置（図示せず）によってトナー収容部５４Ｙに補給される。その後トナー搬送スクリュ５５Ｙにより攪拌され現像剤中に取り込まれ、キャリアとの摩擦帯電により帯電される。帯電したトナーを含む現像剤は、内部に磁極を有する現像スリーブ５１Ｙの表面に供給され、磁力により担持される。現像スリーブ５１Ｙに担持された現像剤層は、現像スリーブ５１Ｙの回転に伴い矢印方向に搬送される。途中、ドクター５２Ｙで現像剤層の層厚を規制されたのち、感光体１Ｙと対向する現像領域まで搬送される。現像領域では、感光体１Ｙ上に形成された潜像に基づく現像が行われる。現像スリーブ５１Ｙ上に残った現像剤層は現像スリーブ５１Ｙの回転に伴い現像剤収容部５３Ｙの現像剤搬送方向上流部分に搬送される。

次に、本発明における線速シフト量算出方法について説明する。
最初に、印刷ごとに実行されるトナー補給制御について説明する。トナー濃度検出手段としてのトナー濃度センサ３０３は縦軸に出力、横軸にトナー濃度をとった図９に示すように、あるトナー濃度の範囲では直線近似することが可能である。図からわかるように、トナー濃度が高いほど、出力値が小さくなる特性を示す。この特性を利用して、トナー濃度センサ３０３の出力値Ｖｔが制御基準値Ｖｔｒｅｆより大きい場合に補給装置を駆動してトナー補給動作を行う。

以下、本実施例の現像剤特性値測定方法と補正方法について、具体的に説明する。本プリンタ１００は、普通速、第１低線速及び第２低線速を含む複数のプロセス線速の変更を伴う画像出力モードを備えている。図９に示すように、複数のプロセス線速を有する画像形成装置の場合、トナー濃度センサの出力が同一のトナー濃度であっても異なった値として出力される。そのため、制御基準値Ｖｔｒｅｆに対して、出力値Ｖｔが大きくずれてしまい、適正なトナー補給制御が困難となる。そこで、線速ごとにトナー濃度センサ出力Ｖｔの補正を行うため、現像剤状態に応じて線速シフト量を正確に算出しトナー補給パラメータとして反映させる必要がある。

これより、現像剤状態に応じて線速シフト量を正確に算出しトナー補給パラメータとして反映する方法について説明する。
本発明における線速シフト量算出基本手順を図１０に示すフローＡに従って説明する。

図１０において、まずトナーの収支無しを保ったまま標準線速に対応するスクリュ回転数で現像剤を１０秒間撹拌し（Ａ００２）、現像剤状態を充分安定させた状態で標準線速のトナー濃度センサ出力Ｖｔ０を検知する（Ａ００３）。線速１，線速２についても同様に、各線速に対応するスクリュ回転数で現像剤を１０秒間撹拌しておいてから、第１低線速及び第２低線速時のトナー濃度センサ出力Ｖｔ１及びＶｔ２を検知する（Ａ００４〜Ａ００７）。このようにトナーの収支無しで撹拌し、安定させた状態で検知した現像剤における各線速でのトナー濃度センサ出力は正確なものとなる。

次にトナー濃度センサ出力の差から線速シフト量
ΔＶｔ１＝Ｖｔ１−Ｖｔ０
ΔＶｔ２＝Ｖｔ２−Ｖｔ０
を算出し（Ａ００８，Ａ００９）、各線速の補正量としてトナー補給制御に反映する。

この補正において、各線速に対する補正量は、従来は実験で求めた固定値であることが一般的であった。しかしながら、現像剤劣化の進行に伴い現像剤の流動性、嵩密度が変化するため、トナー濃度センサの出力が大きく変動してしまい、経時において正確にＶｔ補正を行うことが困難となった。また、固定値では環境変動による現像剤特性の変化を加味して補正を行うことができないため、高温高湿や低温低湿において動作が不安定になることがあった。さらに、固定値を使用した場合には、トナー濃度センサ自体のばらつき、トナー濃度センサ取り付けばらつき、現像剤のｌｏｔ．差等の補正を行うことが不可能であるため、全ての変動要因を加味した上で補正値を決定する方法が望まれた。本実施例では、環境変動、現像剤劣化に従い現像剤特性の変化を計測し、トナー濃度センサ出力：Ｖｔの補正量を正確に算出し更新することで、より高い安定性を獲得することが可能となっている。

次に、図１１のフローＢにより初期剤設定時に線速シフト量を算出する方法について説明する。
新品の現像ユニットをセットする場合、上に述べたようにトナー濃度センサ自体のばらつき、トナー濃度センサ取り付けのばらつき、現像ユニットのばらつき、現像剤ｌｏｔ．差等を考慮する必要があるため、図１１に示すフローＢ（Ｂ００１からＢ００２Ｙｅｓの色→Ｂ００４〜Ｂ００８）では初期剤設定時に線速シフト量を算出している。初期剤設定とは、新品の現像ユニットをセットする際にトナー濃度センサのコントロール電圧Ｖｃｎｔを調整する動作である。

次に、図１２のフローＣにより、温湿度センサ，経過時間カウンタ出力情報に基づいて線速シフトを算出する方法について説明する。
環境が大きく変わってしまう場合は、温湿度センサ情報に基づいて線速シフト量を算出する。図１２に示すフローＣでは絶対湿度変化量閾値に応じて線速シフト量を算出するか否かを判断している。絶対湿度変化量が６．０ｇ／ｃｍ^３以上のときは（Ｃ００３Ｙｅｓ）、装置のキャリブレーション実行タイミングに乗じて全色の線速シフト量を算出する（Ｃ００４〜００７）。後述するユーザお待たせ時間低減を得るために、線速シフト量算出を印刷Ｊｏｂエンドに行っても良い。

また、環境以外に現像剤特性を大きく変化させる要因として長時間放置が挙げられるが、これは図７に示すタイマー１００４による経過時間カウンタ情報に基づいてフローＣと同等の処理を行うようにする。

次に、図１３のフローＤにより枚数カウンタ情報に基づいて線速シフトを算出する方法について説明する。
現像剤の経時劣化に対しては、枚数カウンタ情報に基づいて線速シフト量を算出する。例えば３Ｋ枚ごとに経時劣化に応じた線速シフト量を算出したい場合は、前回線速シフト量算出からの枚数カウント３Ｋ枚目を線速シフト量算出タイミングとして設定する。

線速シフト量算出タイミングに達した色の現像剤は、装置のキャリブレーション直後に線速シフト量を算出する（Ｄ００４→Ｄ００６〜００８）。後述するユーザお待たせ時間低減を得るために、線速シフト量算出を印刷Ｊｏｂエンドに行っても良い。

以上の方法により、現像剤の初期状態，環境変化，放置変化，経時劣化に関らず線速シフト量を正確に算出することができる。
次に、図１５のフローＳによりこの線速シフト量を補正量として補給制御に反映するフローチャートを、フローＳに従って説明する。

先ずＳ００２において、印刷モードを検知する。次にＳ００３でプロセス線速を判定する。標準線速（Ｓ００３，Ｙｅｓ）であれば、S００4において、標準線速におけるトナー濃度センサ出力Ｖｔ０を検知する。標準線速ならば補正の必要が無いので、Ｓ００６では検知した出力をそのままＶｔ＝Ｖｔ0とする。

標準線速以外（Ｓ００３，Ｎｏ）の場合は、線速を判定してＳ００６またはＳ００９に移動する。線速１（Ｓ００６）の場合は、Ｓ００７でまずトナー濃度センサ出力Ｖｔ１を検知する。Ｖｔ１は標準線速よりも線速シフト分ΔＶｔ１だけ高く出力するので、Ｓ００８においてトナー濃度センサ出力Ｖｔ＝Ｖｔ１−ΔＶｔ１として補正し更新する。線速２（Ｓ００９）の場合も同様に、Ｓ０１０でトナー濃度センサ出力Ｖｔ２を検知し、線速シフト分ΔＶｔ２を考慮してＶｔ＝Ｖｔ２−ΔＶｔ２と補正して更新する。

以上のように補正されたトナー濃度センサ出力Ｖｔと目標トナー濃度センサ出力Ｖｔｒｅｆから差分Ｖｔ−Ｖｔｒｅｆを算出し、相当量のトナーを補給する制御を行う。（Ｓ０１２）

なお、本実施例においては、各モードにおけるプロセス線速はそれぞれ、標準モードが２０５ｍｍ／ｓ、線速１が１１５ｍｍ／ｓ、線速２が７７ｍｍ／ｓである。

次に、いかにユーザを待たせる時間を発生させることなく線速シフト量を算出するかについて説明する。
１色だけ現像剤ユニットを交換して初期剤設定を実行するような場合、このユニットは初期現像剤状態に応じた線速シフト量を算出することになるが（Ｂ００４からＢ００５〜００７）、初期剤設定を実行しない色についても同時に線速シフト量を算出しておけば、後々のユーザお待たせ時間発生を低減することができる。ただし、連続して現像剤空撹拌を行うと現像剤劣化が懸念されるため、線速シフト量算出タイミングカウンタ閾値に応じて算出するか否か判断する（Ｂ００３からＢ００５〜００７）。

線速シフト量算出タイミングになった色は線速シフト量を算出する（Ｄ００４からＤ００６〜００８）が、このタイミングに乗じて他の色の線速シフト量も算出しておけば、後々のユーザを待たせる時間発生を低減することができる。ただし、連続して現像剤空撹拌を行うと現像剤劣化が懸念されるため、線速シフト量算出タイミングカウンタ閾値に応じて算出するか否か判断する（Ｄ００５からＤ００６〜００８）。

また、フローＤではキャリブレーション実行直後に線速シフト量を算出しているが、ユーザにお待たせ時間を感じさせないために印刷Ｊｏｂエンド後に線速シフト量を算出しても良い。

ユーザからの印刷要求によっては、印刷に使用しない色がある場合が多々ありうる。このような場合は、印刷中に印刷に使用しない現像剤をトナー収支無しで安定させれば、ユーザお待たせ時間を全く発生させずに線速シフト量を算出できる。この手順を図１４に示すフローＥを用いて説明する。

まず、ユーザからの印刷要求を受ける（Ｅ００２）。印刷に使用しない色があり、かつ、線速シフト量を算出するのに充分な時間かかるような印刷内容の場合（Ｅ００３Ｙｅｓ）、印刷実行中に印刷に使用しない色の線速シフト量を算出する（Ｅ００６〜Ｅ００９）。

ただし、連続して現像剤空撹拌を行うと現像剤劣化が懸念されるため、線速シフト量算出タイミングカウンタ閾値に応じて算出するか否か判断する（Ｅ００５）。

本発明に係る画像形成装置を示す概略構成図である。図１に示す画像形成装置の主要部を拡大して示す説明図である。本発明に係る画像形成装置の電気回路の一部を示すブロック図である。基準パターン像を示す摸式図である。感光体ドラムの設置ピッチを示す模式図である。中間転写ベルト上に形成されるパターンブロックを示す模式図である。本実施形態の画像形成システムの概略構成を示す説明図である。本実施形態の現像装置の概略構成を示す説明図である。各線速における縦軸のトナー濃度センサの出力、横軸にトナー濃度をとったグラフである。線速シフト量を算出する流れを示すフローチャートである。初期剤設定時に線速シフト量を算出する流れを示すフローチャートである。温湿度センサ、経過時間カウンタの出力情報に基づいて線速シフト量を算出する流れを示すフローチャートである。枚数カウンタ情報に基づいて線速シフト量を算出する流れを示すフローチャートである。線速シフト量を算出の流れを示すフローチャートである。ユーザを待たせずに線速シフト量を算出する線速シフト量を算出する一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１感光体ドラム
５現像装置
８中間転写ベルト
４０反射型フォトセンサ
１００プリンタ
１５０制御部
３０３トナー濃度センサ
Ｖｔｒｅｆ制御基準値
Ｖｔトナー濃度センサ出力値
Ｖｔ０標準線速のトナー濃度センサ出力値
Ｖｔ１第１低線速のトナー濃度センサ出力値
Ｖｔ２第２低線速のトナー濃度センサ出力値

Claims

トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を収納する現像装置と、該現像装置内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、トナーを前記現像装置へ補給するためのトナー補給手段と、前記トナー濃度検出手段出力を、記憶手段に記憶しているトナー濃度基準値と比較することによって、前記トナー補給手段を制御するトナー補給制御と、普通速、第１低線速及び第２低線速を含む複数のプロセス線速の変更を伴う画像出力モードと、を有し、前記現像装置がトナーの色が異なる複数個が備えられている画像形成装置であって、前記各プロセス線速において、前記トナー濃度検出手段出力を検知する機能を有し、前記プロセス線速が普通速モード時のトナー濃度検出手段出力をＶｔ０、プロセス線速が第１低線速及び第２低線速の低線速モードでのトナー濃度検出手段出力をＶｔ１及びＶｔ２とするとき、
低線速モードでのトナー濃度検出手段出力差である線速シフト量
ΔＶｔ１＝Ｖｔ１−Ｖｔ０
ΔＶｔ２＝Ｖｔ２−Ｖｔ０
を、トナー補給制御パラメータに反映する画像形成装置において、
印刷開始から完了までにかかる時間を算出できるコントローラを有し、
印刷指令を受けた際に印刷には使用しない色の現像装置があり、かつ、前記線速シフト量ΔＶｔ１，ΔＶｔ２の算出を印刷中に完了できるとコントローラが判断した場合、当該印刷に使用しない色の線速シフト量ΔＶｔ１，ΔＶｔ２の算出を印刷中に行うことを特徴とする画像形成装置。