(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を収容する現像器と、該現像器へトナーを補給するトナー補給装置と、現像器内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、トナー消費量検出手段と、トナー補給装置からの補給量を制御する補給制御手段と、現像剤の状態に応じてトナー濃度検出手段の検出結果又はトナー消費量検出手段の検出結果を選択し、これらのいずれかの検出結果に基づいてトナー補給装置を制御する補給制御手段を備えた画像形成装置において、
現像運転の休止時問を検出する休止時間計測手段と、現像運転時間を測定する現像時間計測手段とを有し、該休止時間計測手段と該現像時間計測手段の出力結果に応じて、トナー濃度検出手段またはトナー消費量検出手段による制御を選択して切り換える選択手段を備え、
前記休止時間計測手段の検出結果が所定値Ｔａ以上の場合は、前記トナー消費量検出手段の検出結果に基づくトナー補給を行い、現像時間検出手段の出力結果が所定値Ｔｃ以上の場合には、前記トナー濃度検出手段の検出結果に基づくトナー濃度制御に切り替えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像時間計測手段により計測した現像時間がＴｃより小さく且つ休止時間の出力結果が所定値Ｔｂ以上の場合には、現像時間計測手段をリセットすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置の現像装置に採用されるトナー濃度制御方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、画像形成装置としての複写機では、現像器（現像装置）で消費したトナーを補給しているが、特に、キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を用いた現像器では、現像器内の現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサは、該トナー濃度の検出値と制御基準値との比較結果に基づいてトナー補給を行うことにより、現像器内のトナー濃度を目標濃度値に保っている。このトナー濃度センサの制御基準値は、新品の現像剤が現像器に入れられたときに行われる初期設定にて決定されるものである。また、現像器は撹拌器を備えており、現像動作時に撹拌器を作動させて、現像器内のトナー濃度が略均一になるようにしている。
【０００３】
例えば、特開平８ー２４８７６２号公報には、現像時間カウンタにより現像時間を測定し、現像時間に応じて測定したトナー濃度の基準レベルを変える構成が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、画像形成装置で長時間現像動作が行われない場合には、現像器では現像剤の撹拌が行われないため、十分に撹拌された状態での現像剤に比べて嵩が低く（嵩密度が大）なっており、そのためトナー濃度センサの出力特性（トナー濃度とトナー濃度センサの出力値との関係）が変わってしまう。つまり、実際のトナー濃度が同じであっても、撹拌がないまま長時間放置された状態の現像剤では、十分撹伴後の現像剤と比べてトナー濃度は低く検出されてしまう。このため、長時間コピー動作（複写動作）休止後ではトナーが過剰に供給されてしまっていた。即ち、従来の複写機では、複写機の稼働状態に応じたトナー濃度の制御が成されていないために、適切なトナー濃度の調整ができないという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、複写機の稼働状態に応じて適切なトナー濃度の制御ができる画像形成装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を収容する現像器と、該現像器へトナーを補給するトナー補給装置と、現像器内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、トナー消費量検出手段と、トナー補給装置からの補給量を制御する補給制御手段と、現像剤の状態に応じてトナー濃度検出手段の検出結果又はトナー消費量検出手段の検出結果を選択し、これらのいずれかの検出結果に基づいてトナー補給装置を制御する補給制御手段を備えた画像形成装置において、現像運転の休止時問を検出する休止時間計測手段と、現像運転時間を測定する現像時間計測手段とを有し、該休止時間計測手段と該現像時間計測手段の出力結果に応じて、トナー濃度検出手段またはトナー消費量検出手段による制御を選択して切り換える選択手段を備え、前記休止時間計測手段の検出結果が所定値Ｔａ以上の場合は、前記トナー消費量検出手段の検出結果に基づくトナー補給を行い、現像時間検出手段の出力結果が所定値Ｔｃ以上の場合には、前記トナー濃度検出手段の検出結果に基づくトナー濃度制御に切り替えることを特徴とするものである。
【０００７】
この請求項１に記載の発明は、現像時間測定手段により、現像運転時間を測定するほか、休止時間測定手段が現像運転の休止時間を測定し、それぞれの測定結果に応じて、トナー濃度検出手段による濃度検出値かあるいは、トナー消費量検出手段による検出値かを、選択手段が選択して、現像運転状態に応じた検出値を採用してそれに基づいて、補給制御手段がトナー補給装置から現像器にトナーを補給する。従って、現像運転状況に応じた適切なトナー補給ができ、現像器内のトナー濃度の誤検出を防止して、トナー濃度を適切に保持する。
【０００８】
また、この請求項１に記載の発明は、休止時間が所定値Ｔａ以上の場合には、現像器では長時間に渡って撹拌がされていないため、現実の濃度よりもトナー濃度は低く検出されてしまう。このため、長時間現像動作が休止した場合には、選択手段はトナー消費量検出手段の値を採用して、この値に基づいてトナー補給装置からの補給量を制御する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記現像時間計測手段により計測した現像時間がＴｃより小さく且つ休止時間の出力結果が所定値Ｔｂ以上の場合には、現像時間計測手段をリセットすることを特徴とするものである。
【００１０】
この請求項２に記載の発明は、複写動作が開始されている場合であってもその後に複写機の稼働を停止して、しかも休止時間が所定値Ｔｂ以上に長い場合には、休止時間計測手段に基づく制御をおこなうとともに、現像時間計測手段をリセットして、次の制御に備える。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る画像形成装置の主要部を示す断面図である。図１において、複写機等の画像形成装置１は電子写真方式で画像を形成されるものであって、中央に時計回りに一定速度で回転するドラム状の像担持体２を有し、その周辺に回転方向に沿って、像担持体表面を均一に帯電する帯電部材３、光照射によって静電潜像を形成する像露光装置４、静電潜像をトナーで現像する現像装置５、搬送される紙などの転写材にトナー像を転写する転写部材６、像担持体表面を清掃するクリーニング装置７が設けられている。なお、符号８は、転写後のトナー像を転写材に定着する定着装置である。また、像担持体２の円筒表面にはＯＰＣ（有機感光体）が塗布されている。
【００１３】
現像装置５で使用される現像剤はトナーとキャリアからなる二成分現像剤であり、現像器９内には所定の濃度のトナーが収納されている。この現像装置５は、主に現像器９と、その上方に設けられたトナー収容手段であるトナーボトル１０とから構成されており、消費されたトナーをトナーボトル１０から補給して現像器内のトナー濃度が一定になるようにしている。
【００１４】
現像器９は、ケーシングの像担持体２に向いた開ロ部に図示しない磁石を内蔵し、かつ図示しない現像クラッチを介して違結された現像用モータで矢印方向に回転駆動される現像スリーブ１１、その隣に現像剤搬送手段であるスクリュー１２、ケーシング底部の壁面にトナー濃度検出手段である透磁率センサー１３とを有しており、このスクリュー１２でトナーとキャリアを混合撹拌しながら現像スリーブ１１上に補給するとともに、透磁率センサー１３で現像剤のトナー濃度を検出している。トナーボトル１０は、下部の現像器９へのトナー排出部に、補給用モータ１４により回転駆動されるトナー補給装置である補給ローラ１５を有している。この補給用モータ１４はモータ駆動回路によって駆動される。
【００１５】
トナー透磁率センサ１３は、図示しないＡ／Ｄ変換器を介して制御手段としてのマイクロコンピュータの入出力インターフェイス（Ｉ／Ｏ）１８に接続されている。このマイクロコンピュータは主にマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）１９、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）２０、読み出し書き込みメモリ（ＲＡＭ）２１および上記入出力インターフェイス１８からなり、入出力インターフェイス１８を介して補給ローラ１５を駆動する補給用モータ１４の駆動回路１６に制御信号を出力するように構成されている。入出力インターフェイス１８には、１コピー動作が照射装置の原稿照射スタート位置に設けられた図示しないマイクロスイッチで検出され、デジタル信号として入力されている。ＲＡＭ２１には、入出力インターフェイス１８から読み取った透磁率センサ１３の出力値ＶTを一時格納させるＶTレジスタ、現像器９内のトナー濃度の目標濃度値に対応した制御基準値ＶT0を記憶させるＶT0レジスタ等が設けられている。ＲＯＭ２０には、後述するトナー濃度制御のプログラムが記憶されている。
【００１６】
次に、トナー濃度制御について説明する。本実施の形態にかかるトナー濃度の制御構造を図３に示す。トナー濃度検出手段は透磁率センサ１３であり、トナー消費量検出手段３１、現像動作が休止している時間を計測するタイマである休止時間計測手段３３、現像動作が稼働している時間を計測するタイマである現像時間計測手段３５とが制御装置３７に接続されており、それぞれ計測信号を制御装置３７に送るようになっている。制御装置３７は、選択手段３９を備えており、この選択手段３９は、休止時間計測手段３３と現像時間計測手段３５との計測値に基づいて、トナー濃度検出手段１３とトナー消費量検出手段３１のいずれを採用するかを判断する。そして、選択された検出手段１３又は３１に基づいてトナー補給制御手段３４が駆動回路１６に制御信号を出力して所定量のトナーをトナーボトル１０から供給するようになっている。
【００１７】
本実施例のトナー濃度制御では、換言すればトナー補給制御を行うが、このトナー補給制御はコピー毎に現像器９内のトナー濃度を検出した透磁率センサ１３の出力値ＶTとトナー補給制御の目標値に対応する制御基準値ＶT0とを比較してトナー補給の要否を決定し、この結果に応じて補給ローラ１５を回転制御してトナー補給を制御するものである。
【００１８】
次に、コピー毎に実施されるトナー補給制御について説明する。透磁率センサ１３は、縦軸に透磁率センサ１３の出力値、横軸にトナー濃度を取った図２に示すように、あるトナー濃度範囲ではトナー濃度が濃くなるほど出力値ＶTが小さくなるような特性を持っている。この特性を利用して、透磁率センサ１３の出力値ＶTが目標濃度値に対応する制御基準値ＶT0より大きい場合に補給ローラ１５を回転駆動してトナーの補給動作を行う。このトナー補給制御は、コピー動作毎に行う。
【００１９】
次に、トナー消費量検出手段について説明する。トナー消費量検出手段３１は、画像形成が行われたときに、その画像の画像素子数をカウントする手段を持ち、このカウント数に単位画素面積当たりの像担持体２上のトナー付着量を掛けてトナー消費量を算出する。単位画素面積当たりの像担持体上のトナー付着量はあらかじめ実験にて求めておくのが望ましい。
【００２０】
ところで、長時間コピー動作休止後には、トナー濃度に対する透磁率センサ１３の出力特性が変化する場合があった。そして、この透磁率センサ１３の出力特性の変化が原因で、現像器９内のトナー濃度が適正であるにもかかわらず低下していると誤判断してしまい、過剰にトナー補給を行ってしまっていた。
【００２１】
そこで、本実施例においては、画像形成装置１の休止時間を測定する休止時間計測用カウンタ（休止時間計測手段３３）と、現像時間を測定する現像時間計測用カウンタ（現像時間計測手段３５）を有し、該休止時間計測用カウンタの検出結果が所定値Ｔａ以上の場合は透磁率センサ１３の出力結果に基づくトナー濃度制御は停止し、原稿より画像形成部分の画素数をカウントし、トナー消費量検出手段（透磁率センサ）１３にてトナー消費量を算出し、消費トナー分だけトナー補給を行う。
【００２２】
即ち、本実施の形態にかかる制御フローを図４に示すように、制御装置３７では、ステップＳ１で複写動作（現像装置が稼働）が開始したか否かを判断し、複写動作が開始されていない場合には、ステップＳ２で休止時間計測手段３３が計測した休止時間が所定値Ｔａ以上か否かを判断する。休止時間がＴａより少ない場合には、ステップＳ３でトナー濃度検出手段１３で測定した濃度に基づいてトナー補給制御手段３４を制御し、補給用モータ１４を駆動して補給ローラ１５の回動によりトナーボトル１０からトナーを補給する。即ち、休止時間が短い場合には、その休止前の現像装置５の稼働により、現像器９内はすでに十分な撹拌がなされているので、現像剤の嵩は標準状態にあり、嵩密度が特に高かったり低かったりすることがないでの、トナー濃度検出手段１３による検出値を用いてトナー補給をおこなっても、適正なトナー補給ができる。
【００２３】
ステップＳ２で休止時間がＴａ以上の場合には、現像器９内は長い時間撹拌されていない状態であり、現像剤の嵩密度は高くなっており、そのままトナー濃度検出手段１３による検出値を用いることができない。そこで、このような場合には、ステップＳ４でトナー濃度検出手段１３によるトナー補給制御を中止し、上述したトナー消費量検出手段にもとづく制御をおこなう。即ち、消費したトナー分だけを補給するので、トナー濃度が過剰になることが防止される。これにより、現像運転状況に応じた適切なトナー補給ができ、現像器内のトナー濃度の誤検出を防止して、トナー濃度を適切に保持する。
【００２４】
一方、ステップＳ１で、複写動作（現像装置が稼働）が開始していない場合には、ステップＳ５で現像時間計測手段３５は、現像時間の計測を開始し、ステップＳ６で現像時間が所定値Ｔｃ以上か否かを判断する。現像時間が所定値Ｔｃ以上の場合には現像器９内では十分な撹拌がなされているから、現像剤の嵩は標準状態にあり、ステップＳ７で、トナー濃度検出手段１３による検出値を用いて、トナー補給をおこなう。
【００２５】
ステップＳ６で現像時間が所定値Ｔｃより小さい場合には、ステップＳ８で休止時間が所定値Ｔｂ以上か否か判断する。即ち、コピー動作終了後、現像時間計測手段３５の出力結果が所定値Ｔｃに至る前に再び画像形成装置の休止時間が長くなった場合、現像剤の嵩は再び減ってしまう。そこで、コピー動作再開後、休止時間が所定値Ｔｂ以上になった場合には、ステップＳ９で現像時間計手段３５であるカウンタをリセットする。
【００２６】
尚、本実施の形態において、Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃの値については、特に限定されるものではなく、装置の種類や状態等により異なるのであるが、Ｔａは数十時間で、例えば１２時間であり、Ｔｂは数分で、例えば５〜６分であり、Ｔｃは数時間で、例えば５〜６時間である。
【００２７】
本実施例によれば、コピー動作休止による現像剤の嵩低下時には透磁率センサ１３によるトナー濃度制御は行わないため、現像剤の嵩変化の影響を受けずに適正にトナー補給を行うことができる。
【００２８】
本発明は、上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、現像運転時間を測定するほか、休止時間を測定し、現像運転状態に応じて、トナー濃度検出手段による濃度検出値かあるいは、トナー消費量検出手段による検出値かを選択して、現像器にトナーを補給するので、現像運転状況に応じた適切なトナー補給ができ、現像器内のトナー濃度の誤検出を防止して、トナー濃度を適切に保持する。
【００３０】
また、請求項１に記載の発明によれば、長時間現像動作が休止した場合には、選択手段はトナー消費量検出手段の値を採用して、この値に基づいてトナー補給装置からの補給量を制御するので、現像運転状況に応じた適切なトナー補給ができ、現像器内のトナー濃度の誤検出を防止して、トナー濃度を適切に保持する。
【００３１】
請求項２に記載の発明によれば、複写動作が開始されている場合であってもその後に複写機の稼働を停止してその休止時間が長い場合には、現像時間計測手段をリセットして、休止時間に応じたトナー補給をおこなうので、現像運転状況に応じた適切なトナー補給ができ、現像器内のトナー濃度の誤検出を防止して、トナー濃度を適切に保持する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の主要部を示す断面図である。
【図２】透磁率センサの出力特性（トナー濃度と透磁率センサの出力との関係）を示すグラフ図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る制御構造を示すブロック図である。
【図４】本実施の形態にかかる制御フローチャートである。
【符号の説明】
１    画像形成装置
５    現像装置
１３  透磁率センサ（トナー濃度検出手段）
３３  休止時間計測手段
３４  トナー補給制御手段
３５  現像時間計測手段
３７  制御装置
３９  選択手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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