(57)【要約】      （修正有）【課題】感光体ドラムのクリーニング工程で回収された転写残トナーを現像器内に搬送し、トナーを再利用する場合でもトナーカートリッジ交換による画像濃度上昇を抑え、安定した画質の画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体ドラムのクリーニング工程で回収された転写残トナーを現像器１２内に搬送し、トナーを再利用する場合トナーカートリッジ２４の交換回数に応じて画像濃度は高くなる傾向にある。このため交換回数を記憶し、これに応じて画像濃度が低くなるように制御すればトナーカートリッジ２４の交換による画像濃度上昇は抑えることができる。このため。トナーカートリッジ２４の交換回数が増加するに従ってトナー濃度検知センサの制御目標値は低く設定する。これに応じてトナー濃度もトナーカートリッジ２４の交換毎に低下させて行くことで、トナーカートリッジ２４の交換に伴う画像濃度の上昇を相殺することができる。【選択図】図２
2006251548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に形成された静電潜像を、収容されたトナーとキャリアを含有する現像剤を用いて現像する現像器と、
前記現像器内で使用中の現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出センサと、
前記現像器にトナーを補充するトナーカートリッジと、
を備え、
前記現像剤のトナー濃度検出センサを使用して前記現像剤におけるトナー濃度を制御し、
前記像担持体から前記現像器内へ回収されたトナーを再利用する画像形成装置であって、
前記トナーカートリッジの交換回数を記憶し、前記交換回数に応じて画像形成時の濃度制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像形成時の濃度制御は前記トナー濃度検知センサの制御目標値、露光光量、現像時のバイアス電圧のうちひとつまたは複数を制御して行う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】
前記現像器が交換された場合は前記トナーカートリッジの交換回数を初期化することを特徴とする請求項１乃至請求項２の何れかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置に関し、特に像担持体上に形成された静電潜像を、収容されたトナーとキャリアを含有する現像剤を用いて現像することにより画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
乾式複写機等の画像形成装置においては、キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を用いて感光体ドラム表面の静電潜像を現像する現像装置が多用されている。このような画像形成装置においては、現像装置内の現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサによって二成分現像剤のトナー濃度（キャリアに対するトナーの比率）を検出し、この検出値に基づいてトナーを補給することによりトナー濃度が一定に保たれるように制御している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記のトナー・キャリアを混合・撹拌し感光体ドラム表面の画像を現像する部分は消耗が激しいためエンドユーザーまたはサービスエンジニアによってユニットとして交換可能にアセンブリ化されていることが多い。また、消費されるトナーはトナーカートリッジとして交換部品化しエンドユーザーによって交換可能とされている。現像器のライフサイクル中にはトナー消費に伴うトナー切れが当然予想されるので実際には現像器の使用開始から終了までの間には通常、複数回のトナーカートリッジ交換が行われる。
【０００４】
このとき、感光体ドラムのクリーニング工程で回収された転写残トナーを現像器内にもどし、トナーを再利用する方式を実施している場合、感光体ドラムから転写されずに回収されたトナーや紙紛が不可避的に現像器内に存在する。これらの回収トナーや紙紛が現像器内で所定量以上増加すると、現像器内の現像剤の帯電レベルやトナー粒度分布に影響を及ぼし、結果的に低帯電による背景部のカブリ悪化、トナー飛散等による機内汚れ等の問題が発生する。
【０００５】
現像器内に回収される回収トナー量はトナーカートリッジから供給されるトナー量と相関があり、トナーカートリッジの交換回数が多いほど現像器内の回収トナーの比率が高くなり上記問題が顕在化する。
【０００６】
特にトナー濃度検知センサによりトナーカートリッジの空検知（現像器中のトナー濃度の低下からトナーカートリッジの空を検知する）を実施している装置では、トナー空検知時に現像器内のトナー濃度が一時的に低下することにより、現像器内の現像剤が劣化してしまい、次のトナーカートリッジ交換後、トナー検知センサの出力値はコントロール目標値に制御すると、現像剤劣化の影響でトナー濃度が高くなってしまい、結果的に出力画像の濃度上昇という問題が生じる。
【０００７】
上記問題に対し、感光体ドラム上に濃度制御用のトナー像を形成し、感光体ドラム上におけるトナー濃度を直接測定する、濃度センサを備えた装置であれば、前記出力画像の濃度上昇を防ぐ濃度コントロールは可能だが、濃度センサを備えていない装置の場合はトナー濃度上昇により出力画像の濃度も上昇してしまい、その結果的トナー消費量も多くなりコストアップの問題ともなる。
【０００８】
すなわち図５に示すように、トナーカートリッジの交換を重ねてもトナー濃度としてトナー濃度検知センサの制御目標値を固定したままプリント枚数を重ねると（図５（ａ））、プリントに伴って回収トナーや紙粉が増加し、さらにトナー空の後のトナーカートリッジ交換後は、一旦低下したトナー濃度をトナー検知センサの制御によりコントロール目標値に回復させるが（図５（b））、トナー濃度低下による現像剤の劣化により、結果的に図５（ｃ）のように画像濃度が上昇してしまう。
【０００９】
これは当然、トナーカートリッジの交換回数に応じて累積的に発生し、交換回数が増え
るほど画像濃度上昇も大きくなることが考えられる。
【００１０】
上記のような問題に対し、各トナーカートリッジ内に収容されるトナーの特性を異なるものとし、トナーカートリッジを交換しても濃度が上昇しない構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかし、この方式では１つの装置でトナーカートリッジを複数用意せねばならず、ユーザーの混乱が生じ、またトナーの製造・保管コストが上昇するといった問題がある。
【００１１】
そこで本発明では感光体ドラム上の残留トナーを現像器で再利用する装置で、１つの現像器（一体式で交換可能なユニットが好ましい）でのトナーカートリッジ交換回数を検知し、その回数に応じて現像条件・電位・ＲＯＳ光量等の画像形成プロセス条件を変えることを特徴とする。
【特許文献１】特開平０１  −０３５５７９号公報
【特許文献２】特開２０００−１３１９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記事実を考慮し、トナーカートリッジ交換によるトナー濃度変動を抑え、安定した画質の画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載の画像形成装置は、像担持体上に形成された静電潜像を、収容されたトナーとキャリアを含有する現像剤を用いて現像する現像器と、前記現像器内で使用中の現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検知センサと、前記現像器にトナーを補充するトナーカートリッジと、を備え、前記現像剤のトナー濃度検出センサを使用して前記現像器内の前記現像剤におけるトナー濃度を制御し、前記像担持体から前記現像器内へ回収されたトナーを再利用する画像形成装置であって、前記トナーカートリッジの交換回数を記憶し、前記交換回数に応じて画像形成時の濃度制御を行うことを特徴とする。
【００１４】
上記構成の発明では、トナーカートリッジ交換回数に応じて画像濃度を調整することで、トナーカートリッジ交換後の画像濃度変動を防ぐことができる。
【００１５】
請求項２に記載の画像形成装置は、前記画像形成時の濃度制御は前記トナー濃度検知センサの制御目標値、露光光量、現像時のバイアス電圧のうちひとつまたは複数を制御して行うことを特徴とする。
【００１６】
上記構成の発明では、画像形成時の濃度制御は前記トナー濃度検知センサの制御目標値、露光光量、現像時のバイアス電圧のうちひとつまたは複数を制御して行うことで正確かつ広範囲に画像濃度の制御ができる。
【００１７】
請求項３に記載の画像形成装置は、前記現像器が交換された場合は前記トナーカートリッジの交換回数を初期化することを特徴とする。
【００１８】
上記構成の発明では、現像器が交換された場合は前記トナーカートリッジの交換回数を初期化することで、現像器が交換された場合でも正確に濃度維持が可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は上記構成としたので、感光体ドラム上の残留トナーを現像器で再利用する場合でもトナーカートリッジ交換による画像濃度上昇を抑え、安定した画質の画像形成装置とすることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
＜装置の構成＞
図１には本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の構成が示されている。
【００２１】
図１に示すように、画像形成装置１０は、帯電器で感光体ドラム表面を帯電した後、レーザ光線の照射により静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー及びキャリアを含有する二成分現像剤により現像する現像器を備えた電子写真方式の画像形成装置である。
【００２２】
具体的には、画像形成装置１０は図示しないＰＣ等から送られた画像データを予め帯電した感光体ドラム２６上にレーザ光などで書き込み、潜像を形成する画像書き込み装置３０、感光体ドラム２６上の潜像にトナーを転写しトナー像として現像する現像器１２と、感光体ドラム２６に用紙Ｐを押圧し感光体ドラム２６上のトナー像を用紙Ｐに転写させる転写ローラ２８と、用紙Ｐに転写されたトナー像を加熱および加圧することにより用紙上に定着させる定着器２９とを備えている。
【００２３】
現像器１２は、現像ロール１８が感光体ドラム２６に供給するトナー量を規制する現像剤規制部材２２とを備えている。また、現像器１２にはパイプ２３を経由してトナーカートリッジ２４が接続されている。トナーカートリッジ２４から現像器１２に供給されるトナーの供給量は、図示しないディスペンスモータ２５の回転時間により調整される。
【００２４】
さらに現像器１２には、現像器１２内部の現像剤中のトナー濃度を測定するトナー濃度検知センサ２０が設けられ、現像器１２内の現像剤すなわちトナーとキャリアの混合物のトナー濃度(本実施例では透磁率センサを使用)を測定し、現像剤中のトナー濃度を一定に保っている。
【００２５】
また、転写処理後の感光体ドラム２６の表面には用紙に転写されずに残った残トナーが存在するが、これを図示しないクリーナでクリーニングする。このとき、前記クリーニング工程で回収された転写残トナーを現像器１２内に搬送し、トナーを再利用することでトナーを有効に利用できる。
【００２６】
上記の現像器１２、感光体ドラム２６などは画像形成装置１０自体よりも耐用年数が短いため、交換可能部品としてアセンブリ化されている。例えば現像器１２、感光体ドラム２６は一体化し交換ユニット化され、ユーザーあるいはサービスエンジニアによって定期的に交換され性能を維持している。
【００２７】
また、トナーカートリッジ２４が補充できるトナー量は、現像器１２自体の寿命よりも通常短く設定されているため、エンドユーザーによるトナーカートリッジ２４単体での複数回の交換を前提としている。
【００２８】
図２には本発明の第１実施形態に係る現像器の構成が示されている。
【００２９】
図２に示すように、現像器１２は、現像剤を収容する現像槽１４と、現像ロール１８と、２本のスパイラル状のオーガー１６ａ、１６ｂとを備えている。上記のようにトナーカートリッジ２４から現像器１２にトナーが供給され、トナーの供給量はディスペンスモータ２５の回転時間により調整される。現像ロール１８は、感光体ドラム２６に隣接するように配設され、軸線周りに回転して現像槽１４内の現像剤のキャリアに吸着したトナーを感光体ドラム２６に供給する。これにより、感光体ドラム２６上に形成された静電潜像を現像し、トナー画像を形成する。２本のオーガー１６ａ、１６ｂは、現像槽１４内の現像剤を攪拌しながら現像ロール１８方向へ現像剤を搬送する。現像ロール１８には、表面の現像剤量を一定の厚みに規制するための現像剤規制部材２２が設けられている。
【００３０】
また、現像槽１４の底面近傍における現像ロール１８の反対側には、現像槽１４内の現像剤の透磁率を検出するトナー濃度検知センサ２０が配設されている。トナー濃度検知センサ２０は、一定時間間隔で現像剤のトナー濃度を検出し、検出結果としてトナー濃度に相当する電圧値を図示しないトナー濃度制御部３６に出力する。
【００３１】
また、現像器１２は着脱検知器３２を備え、トナーカートリッジ２４の着脱を検知し、さらにその回数を記憶し図示しない制御部３４へ入力する。
＜画像濃度制御＞
図３には本発明の第１実施形態に係る画像濃度制御方法が示されている。
【００３２】
前述のように、感光体ドラムのクリーニング工程で回収された転写残トナーを現像器１２内に搬送し、トナーを再利用する方式を実施している場合、同一の現像器１２においてトナーカートリッジ２４の交換回数が増すごとに残トナーや紙粉により、現像器１２内の現像剤の帯電レベルやトナーの粒度分布に影響を及ぼし、結果的に現像剤の低帯電による背景部のカブリ悪化、トナー飛散等による機内汚れ等の問題が発生する。
【００３３】
特に近年、画像形成装置の小型化やコストダウンのためトナーカートリッジ２４の空を検知する空検センサをトナーカートリッジ近傍に設けず、現像器内に設けられたトナー濃度検知センサ２０によりトナーカートリッジの空検知も実施している装置では、空検知時に現像器１２内のトナー濃度が一時的に低下することにより現像剤が劣化してしまい、次のトナーカートリッジ交換後、トナー検知センサの出力値はコントロール目標値に制御すると、現像剤劣化の影響でトナー濃度が高くなってしまい、結果的に出力画像の濃度上昇という問題が生じる。
【００３４】
上記問題に対し、感光体ドラム上に濃度制御用のトナー像を形成し、感光体ドラム上におけるトナー濃度を直接測定する、濃度センサを備えた装置であれば、前記出力画像の濃度上昇を防ぐ濃度コントロールは可能だが、濃度センサを備えていない装置場合はトナー濃度上昇により出力画像の濃度も上昇してしまい、その結果的トナー消費量も多くなりコストアップの問題ともなる。
【００３５】
そこで本実施形態では図３に示すように、着脱検知器３２がトナーカートリッジ２４の着脱を検知し、さらにその交換回数を記憶し制御部３４へ入力する。制御部３４では入力されたトナーカートリッジ２４の交換回数に応じて画像濃度制御を行う。
【００３６】
すなわち、入力されたトナーカートリッジ２４の交換回数に応じてトナー濃度制御部３６にトナー濃度検知センサの制御目標値の変更を入力し、トナー濃度検知センサ制御部３６はトナー濃度検知センサ２０が検知した現像剤のトナー濃度と、変更されたトナー濃度目標値から判断してディスペンスモータ２５の動作を制御し、トナーの補充量を制御することで画像濃度の補正を行う。つまりトナー濃度制御目標値を低下させてトナー濃度を下げことで以降画像濃度上昇を抑えることができる。
【００３７】
あるいは制御部３４は入力されたトナーカートリッジ２４の交換回数に応じて現像ローラ１８または感光体ドラム２６にかかるバイアス電圧を制御することで感光体ドラム２６上の静電潜像に転写されるトナーの量を調整し、画像濃度の補正を行う。感光体ドラム２６との電位差により静電潜像を現像するトナー量を少なくすることで、画像濃度上昇を抑えることができる。
【００３８】
または制御部３４は入力されたトナーカートリッジ２４の交換回数に応じて露光光量の補正を行う。すなわち画像書き込み装置３０に入力される画像信号を制御し、画像濃度の補正を行う。画像信号全体を一定濃度、あるいは特定のガンマに従って低下させればトナーカートリッジ２４の交換による濃度上昇を抑えることができる。
【００３９】
本実施形態では上記の画像濃度補正のひとつまたは複数を行うことで、トナーカートリッジ２４の交換回数に応じて画像濃度を補正し、トナーカートリッジ２４の交換によって発生する画像濃度の上昇を抑えることができる。
＜トナー濃度制御＞
図４には、本発明の第１実施形態に係るトナー濃度の制御が示されている。
【００４０】
本実施形態では図３のＴＣ制御部３６におけるトナー濃度制御を例にとりトナーカートリッジ２４の交換回数に応じた画像濃度補正について説明する。
【００４１】
前述のようにトナーカートリッジ２４の交換回数に応じて画像濃度は高くなる傾向にある。このため交換回数を記憶し、これに応じて画像濃度が低くなるように制御すればトナーカートリッジ２４の交換による画像濃度上昇は抑えることができる。
【００４２】
具体的には、図４（ａ）に示すようにトナーカートリッジ２４の交換ごとにトナー濃度検知センサの制御目標値を変更（低下）する。これによりトナーカートリッジ２４の交換後にはトナー濃度センサの制御目標値が交換前よりも低下しているので、図４（ｂ）に示すようにトナー濃度もまた低い値で制御され、画像濃度が相対的に低下することで、トナーカートリッジ２４の交換に伴う画像濃度の上昇を相殺することができる。このためトナーカートリッジ２４を交換しても画像濃度は変化せず、安定した画質でプリントが行える。
【００４３】
前記トナーカートリッジ２４の交換回数は制御部３４にて記憶しても、またフラッシュＲＯＭ等を用いて現像器１２に記憶させるようにしてもよい。
【００４４】
上記のトナー濃度・画像濃度補正は１回目のトナーカートリッジ２４の交換のみならず当然、２本目以降のトナーカートリッジ２４の交換にも適用される。このとき、２回目のトナーカートリッジ２４の交換では、トナー濃度検知センサの制御目標値は前回の数値すなわち１回目のトナーカートリッジ２４の交換時の数値に比較して、さらに残トナーや紙粉、トナーカートリッジの空検知による影響が累積されるので、１回目の濃度補正よりも更にトナー濃度検知センサの制御目標値を低く設定する必要がある。すなわち図４（ａ）に示すようにトナーカートリッジ２４の交換回数が増加するに従ってトナー濃度検知センサの制御目標値は低く設定する。
【００４５】
これに応じてトナー濃度もまた図４（ｂ）に示すようにトナーカートリッジ２４の交換毎に低下させて行くことで、トナーカートリッジ２４の交換に伴う画像濃度の上昇を相殺することができる。
【００４６】
上記のように、トナーカートリッジ２４の交換回数に応じてトナー濃度検知センサの制御目標値をより低く設定することで、図４（ｃ）に示すように画像濃度を一定に維持することができ、安定した画質でプリントを行える。
【００４７】
このとき、トナーカートリッジ２４の交換回数を記憶したまま現像器１２を交換すると、感光体ドラムのクリーニング工程で回収された転写残トナーや紙粉、トナーカートリッジの空検知による影響のない現像器１２において画像濃度を低下させる補正を誤って行う危険がある。
【００４８】
画像形成装置１０側の制御部３４にてトナーカートリッジ２４と現像器１２の交換回数を両方記憶し、現像器１２毎のトナーカートリッジ２４の交換回数を管理してもよいが、より単純に現像器１２を交換した場合は記憶されたトナーカートリッジ２４の交換回数をリセットし初期値に戻すようにしてもよい。
【００４９】
本発明は上記のようにトナーカートリッジ２４の交換回数を認識し、それに応じて画像形成プロセス条件を変えることにより、感光体ドラムのクリーニング工程で回収された転写残トナーを現像器１２内に搬送し、トナーを再利用する装置において、現像剤の劣化に伴うカブリの悪化・トナー飛散等による機内汚れ等の問題等を防止することが可能となる。
【００５０】
また本発明ではトナーカートリッジ２４（内部に充填されるトナーを含む）、及び画像形成装置（含むＣＲＵ）本体には特別な装置を追加することなく実施可能であるため、コストアップすることなく実施可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１形態に係る現像器の構成を示す図である。
【図３】本発明の第１形態に係る画像濃度制御を示す図である。
【図４】本発明の第１形態に係るトナー濃度補正の例を示す図である。
【図５】従来のトナー濃度、画像濃度変動を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０    画像形成装置
１２    現像器
１４    現像槽
１８    現像ロール
２０    トナー濃度検知センサ
２４    トナーカートリッジ
２５    ディスペンスモータ
２６    感光体ドラム
２８    転写ロール
３０    画像書き込み装置
３２    着脱検知器
３４    制御部
３６    トナー濃度制御部
【図１】
2006251548.tif 000003
【図２】
2006251548.tif 000004
【図３】
2006251548.tif 000005
【図４】
2006251548.tif 000006
【図５】
2006251548.tif 000007