(57)【要約】【課題】二成分現像剤を用いた画像形成装置において、トナー濃度を高精度に制御することを目的とする。【解決手段】キャリアおよびトナーからなる二成分現像剤のトナー補給を、所定の時間または印字枚数毎に印刷された画像パッチの濃度に基づいて行う画像形成装置におけるトナー補給方法であり、非印字時では、現像手段２４〜２７に収容された二成分現像剤の見かけ上の透磁率に応じてトナー補給を行い、印字時では、二成分現像剤の見かけ上の透磁率に応じたトナー補給と、画像信号の画像情報に応じたトナー補給制御とを切り替えてトナー補給を行うようにする。【選択図】図２
2006058346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアおよびトナーからなる二成分現像剤のトナー補給を、所定の時間または印字枚数毎に印刷された画像パッチの濃度に基づいて行うトナー補給方法であって、
非印字時では、前記二成分現像剤の見かけ上の透磁率に応じてトナー補給を行い、
印字時では、前記二成分現像剤の見かけ上の透磁率に応じたトナー補給と、画像信号の画像情報に応じたトナー補給制御とを切り替えてトナー補給を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
印字時において、連続印字でかつ前記二成分現像剤の透磁率を検出する透磁率センサの出力安定時間より印字時間が長い場合は、前記透磁率センサに基づいてトナー補給を行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
印字時において、透磁率センサの出力安定時間の前後でトナー補給の方法を切り替えることを特徴とする請求項１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、電子写真方式により画像形成を行うレーザプリンタ等の画像形成装置において、特に二成分現像剤のトナー濃度を適正に制御するトナー濃度制御方式による画像形成装置に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置では、現像色に応じて設けられた感光体の表面を帯電手段によって一様に帯電し、そこにコントローラで生成された画像データに応じた光照射を露光手段によって行い、各色に対応した静電潜像している。そして、静電潜像を現像手段によって顕像化することによって各色のトナー像がそれぞれの感光体上に形成される。現像されたトナー像は各感光体から中間転写体に重畳転写されてカラー画像が形成された後、搬送された用紙に転写ローラによって一括転写される。
【０００３】
このような画像形成装置では、画像濃度の安定化を図るために、電源立ち上げ時および一定時間または一定枚数印字後の非印字時に中間転写体上に各色の濃度パッチ画像を形成し、各画像の反射光強度を濃度検知センサで読み取っている。読み取られたデータは、画像形成条件を制御するＣＰＵで処理されてプロセス形成条件にフィードバックされ、これにより画像濃度の安定化が図られている。
【０００４】
その後、各色の画像データの色ずれを補正するために、中間転写体上に色ずれ検知用パッチ画像を形成し、各画像の反射光強度を濃度検知センサで読み取っている。読み取られたデータは、画像形成条件を制御するＣＰＵで処理されて画像の書き出し位置など画像形成条件にフィードバックされ、これにより各色画像の位置ずれを補正している。
【０００５】
次に、従来の画像形成装置に備えられた現像手段、つまり現像装置について説明する。
【０００６】
現像装置には、トナー粒子とキャリア粒子とを主成分とした二成分現像剤を用いたものがある。このような二成分現像剤においては、現像剤中のトナーは現像によって消費されるので消費した分のトナーを補給する必要がある。そして、良好な画質を得るには、現像剤中のトナー濃度を一定に保つ必要がある。
【０００７】
このような二成分現像剤では、画像信号の出力レベルをカウンタにて各画素毎に積算、カウントしてビデオカウント数を算出し、このビデオカウント数をＣＰＵにてトナー補給量に換算して消費量を予測してトナーを補給する方式、いわゆるビデオカウント方式のトナー補給が一般的に行われている。
【０００８】
しかしながら、上記のビデオカウント方式は、現像装置内の現像剤の実際のトナー濃度を直接検出し、それに基づいてトナー補給するのとは異なり、あくまでも予測補給であるために、実際のトナー消費量と予測値との間で誤差が蓄積されてしまい、トナー濃度が初期設定値から大きくずれてしまい、画像濃度が安定しなくなり良好な画質が得られなくなるおそれがある。
【０００９】
この問題を解決するために、現像装置の側壁に磁性キャリアと非磁性トナーの混合比率による見かけの透磁率を検知して電気信号に変換するインダクスセンサを設置し、このインダクスセンサからの出力信号によって現像装置内の現像剤の実際のトナー濃度を検知し、基準値との比較によりトナーを補給するようにしたインダクタンス検知方式のトナー補給もある。
【００１０】
しかしながら、現像剤の見かけの透磁率はトナーの持つ電荷等が安定した状態にならないと安定しないため、インダクタンス検知方式では現像剤を長時間攪拌して見かけ上の透磁率を安定させてからでないと印字動作を開始できないという欠点があった。
【００１１】
そこで、（特許文献１）に示されるように、当初はビデオカウント方式によるトナー補給を行い、一定の連続印字時間以上または連続印字枚数以上行われた場合に、インダクタンス検知方式による切り替えてトナー補給を行う技術が提案されている。
【特許文献１】特開平５−２７５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、１〜２枚ずつの印字が続く場合などのように規定の連続印字枚数または印字時間に達しない場合にはピクセルカウント方式のトナー補給が行われるため、補給量に大きなずれが生じることになる。
【００１３】
そこで、本発明は、二成分現像剤を用いた画像形成装置において、トナー濃度を高精度に制御できるトナー補給についての技術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】
【００１４】
この課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置は、そのトナー補給方法において、キャリアおよびトナーからなる二成分現像剤のトナー補給を、所定の時間または印字枚数毎に印刷された画像パッチの濃度に基づいて行う画像形成装置におけるトナー補給方法であって、非印字時では、前記二成分現像剤の見かけ上の透磁率に応じてトナー補給を行い、印字時では、前記二成分現像剤の見かけ上の透磁率に応じたトナー補給と、画像信号の画像情報に応じたトナー補給制御とを切り替えてトナー補給を行うようにしたものである。
【００１５】
本発明の好ましい形態において、印字時において、連続印字でかつ前記二成分現像剤の透磁率を検出する透磁率センサの出力安定時間より印字時間が長い場合は、前記透磁率センサに基づいてトナー補給を行う。
【００１６】
本発明のさらに好ましい形態において、印字時において、透磁率センサの出力安定時間の前後でトナー補給の方法を切り替える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、非印字時では、二成分現像剤の見かけ上の透磁率に応じてトナー補給を行い、印字時では、二成分現像剤の見かけ上の透磁率に応じたトナー補給と、画像信号の画像情報に応じたトナー補給制御とを切り替えてトナー補給を行っているので、高精度なトナー補給によるトナー濃度の制御が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の請求項１に記載の発明は、キャリアおよびトナーからなる二成分現像剤のトナー補給を、所定の時間または印字枚数毎に印刷された画像パッチの濃度に基づいて行う画像形成装置におけるトナー補給方法であって、非印字時では、二成分現像剤の見かけ上の透磁率に応じてトナー補給を行い、印字時では、二成分現像剤の見かけ上の透磁率に応じたトナー補給と、画像信号の画像情報に応じたトナー補給制御とを切り替えてトナー補給を行うトナー補給方法であり、トナー濃度を高精度に制御することが可能になるという作用を有する。
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における画像形成装置を示す概略図、図２は図１の画像形成装置に設けられた現像手段の周辺構造を詳しく示す図、図３はトナー濃度と出力電圧との関係を示すグラフ、図４は現像剤の撹拌時間と出力電圧との関係を示すグラフ、図５は非印字状態でのトナー補給制御を示すフローチャート、図６は印字状態でのトナー補給制御を示すフローチャートである。
【００２１】
図１において、本実施の形態の画像形成装置は、像担持体としての感光体ドラム（感光体）１４，１５，１６，１７が現像色に対応して設けられている。その周りには、感光体ドラム１４〜１７の表面を一様に帯電させる帯電手段１８，１９，２０，２１、静電潜像を顕像化する現像手段２４，２５，２６，２７が配置されている。また、このような画像形成装置は、画像情報に応じた光を各々の感光体ドラム１４〜１７に照射する走査光学系の露光手段２３、露光手段が照射する画像データを生成するコントローラ２２、感光体ドラム１４〜１７に形成されたトナー像が重畳転写されてカラーのトナー像が形成される無端ベルト状の中間転写体２８、中間転写体２８に形成されたカラートナー像を用紙に一括転写する転写ローラ２９、中間転写体２８上に形成された各色の濃度パッチ画像の濃度を検知する濃度検知センサ３０、濃度検知センサ３０で読み取られたデータに基づいて画像形成条件を制御するＣＰＵ１１を有している。
【００２２】
また、コントローラ２２より出力された画像信号を画素クロック単位でカウントし、画素カウント数を算出するカウンタ３１が設けられている。なお、カウンタ３１による画素カウント数はＣＰＵ１１に供給される。
【００２３】
図２に詳しく示すように、現像手段２４〜２７には、非磁性の現像スリーブ２が感光体ドラム１４〜１７に接触配置されて回転可能に設けられており、この現像スリーブ２内にマグネット３が固定されている。現像スリーブ２はブレード４によって層厚規制された二成分現像剤の層を搬送し、感光ドラム１４〜１７に供給して静電潜像を形成する。この際、現像スリーブ２にはバイアス電圧が印加されており、潜像へのトナー付着率を向上させている。
【００２４】
また、現像手段２４〜２７にはスクリュー８が設けられている。このスクリュー８は、収納された現像剤を攪拌して現像スリーブ２へ搬送するとともに、トナーカートリッジ７のトナー排出口から搬送スクリュー６の回転によって供給されたトナーと既に現像手段２４〜２７内にある現像剤とを攪拌してトナー濃度を均一化する。
【００２５】
さらに、現像手段２４〜２７に補給されるトナー量を補正するために、現像手段２４〜２７の底壁にはインダクタンスセンサ（透磁率センサ）９が設置されており、このインダクタンスセンサ９の出力信号によりトナー補給が制御されるようになっている。
【００２６】
そして、前述したＣＰＵ１１では、画素カウント数に対応したトナー補給時間をＬＵＴ（ルック・アップ・テーブル）として有しており、カウンタ３１から入力された画素カウント数に基づき、消費されたトナー量に見合う量のトナーをトナーカートリッジ７から現像手段２４〜２７に供給するのに要する搬送スクリュー６の駆動時間を算出し、モータ駆動回路１２を制御して上記算出した時間の間だけモータ１３を駆動するようになっている。
【００２７】
以上のような構成の画像形成装置では、まず帯電手段２１および露光手段２３等を用いた公知の電子写真プロセス手段により感光体ドラム１７上に画像情報であるブラック成分色の潜像が形成される。その後、現像手段２７でブラックトナーを有する現像材によりブラックトナー像として可視像化され、中間転写体２８にブラックトナー像が転写される。
【００２８】
一方、ブラックトナー像が中間転写体２８に転写されている間に、感光体ドラム１６上にシアン成分色の潜像が形成され、現像手段２６でシアントナーによるシアントナー像が可視像化されて、これが先に中間転写体２８上に転写されたブラックトナー像と重ね合わされる。
【００２９】
以下、マゼンタトナー像、イエロートナー像についても同様にして画像形成が行われ、中間転写体２８上に４色のトナー像の重ね合わせが終了すると、給紙カセット（図示せず）から給紙された用紙Ｐ上に転写ローラ２９によって４色のトナー像が一括転写される。その後、定着手段（図示せず）でトナー像が用紙Ｐに加熱定着され、用紙Ｐ上にフルカラー画像が得られる。
【００３０】
このような画像形成装置において、中間転写体２８上に各色の濃度パッチ画像を形成し、各画像の反射光強度が濃度検知センサ３０で読み取られる。読み取られたデータはＣＰＵ１１で処理されてプロセス形成条件にフィードバックされ、これにより画像濃度の安定化が図られる。
【００３１】
その後、中間転写体２８上に色ずれ検知用パッチ画像を形成し、各画像の反射光強度が濃度検知センサ３０で読み取られる。読み取られたデータはＣＰＵ１１で処理されて画像の書き出し位置など画像形成条件にフィードバックされ、これにより各色画像の位置ずれが補正される。
【００３２】
ここで、インダクタンスセンサ９について、図３および図４を用いて説明する。
【００３３】
現像手段２４〜２７内の現像剤のトナー濃度が変化すると、磁性キャリアと非磁性トナーの混合比率による見かけの透磁率が変化する。インダクタンスセンサ９はこの見かけの透磁率を検知し、これを電気信号として出力するものである。
【００３４】
図３に示すように、インダクタンスセンサ９からの出力は、トナー濃度に応じてほぼ直線的に変化する。一方、現像手段２４〜２７内の見かけの透磁率は、トナーの持つ電荷等が安定した状態にならないと安定しない。つまり、図４に示すように、インダクタンスセンサ９からの出力電圧は、初期投入時の電圧値に対して現像剤の攪拌時間とともに大きく変動し、ある時間ｔ後には安定した状態となる（Ｖ１）。したがって、現像剤が攪拌されてからｔ時間経過すればインダクタンスセンサ９の出力は安定するため、インダクタンスセンサ９によるトナー濃度検知が有効となる。
【００３５】
インダクタンスセンサ９の出力値は、比較器１０により、規定のトナー濃度における見かけの透磁率に対応する基準電圧と比較される。そして、ＣＰＵ１１は、比較器１０の出力に応じてトナー補給時間を制御する。具体的には、比較器１０の出力が小の場合には、つまりトナーが不足である場合には、ＣＰＵ１１は不足分のトナーを現像器に補給するようにトナーカートリッジ７の搬送スクリュー６を作動させる。また、比較器１０の出力が大である場合、つまり実際のトナー濃度が規定値よりも大である場合には、ＣＰＵ１１は比較器１０からの過剰トナー量を算出し、過剰トナー量が消費されるまでトナーを補給せずに画像を形成する。
【００３６】
次に、非印字状態でのトナー補給制御について、図５のフローチャートを参照して説明する。
【００３７】
通常、画像形成装置においては、電源投入時および所定時間（印字枚数）経過後、装置の色ずれまたは濃度の安定化を図るために、非印字状態で中間転写体２８に色ずれおよび濃度の検出用パッチを印字し、パッチの状態により装置の画像形成条件を変更する色ずれおよび濃度制御動作を開始する（Ｓ１）。非印字状態での色ずれ／濃度制御動作が開始されると、現像手段内のトナー攪拌が開始される（Ｓ２）。
【００３８】
そして、ｔ時間（インダクタンスセンサ９からの出力電圧が安定する時間）が経過したならば（Ｓ３）、インダクタンスセンサ９の検出値に応じてトナー補給が行われる（Ｓ４）。
【００３９】
なお、Ｓ３において、色ずれ／濃度制御動作時間がｔ時間より短い場合には攪拌動作が継続され、ｔ時間経過後にトナー補給が行われる。したがって、所定時間毎に、必ず実際の透磁率（トナー濃度）に応じたトナー補給が行われることになる。
【００４０】
印字状態でのトナー補給制御について、図６のフローチャートを参照して説明する。
【００４１】
外部機器（図示せず）より印字要求が送られ印字動作が開始されると（Ｓ１１）、画像信号の各画素ごとの出力レベルがカウントされ、これが積算されてビデオカウント数が算出される（Ｓ１２）。ＣＰＵ１１でこのビデオカウント数がトナー補給時間に換算され、その時間だけトナーカートリッジ７の搬送スクリュー６が回転される（Ｓ１３）。
【００４２】
そして、連続印字時間がｔ時間（インダクタンスセンサ９からの出力電圧が安定する時間）以上経過したかどうかが判断され（Ｓ１４）、ｔ時間以上経過の場合には、トナー補給制御がビデオカウント方式からインダクタンス検知方式に切り換えられてトナー補給が行われる（Ｓ１５）。そして、印字動作が終了するとスタートに戻る（Ｓ１６）。
【００４３】
このように、本実施の形態によれば、非印字時では、二成分現像剤の見かけ上の透磁率に応じてトナー補給を行い、印字時では、二成分現像剤の見かけ上の透磁率に応じたトナー補給と、画像信号の画像情報に応じたトナー補給制御とを切り替えてトナー補給を行っているので、二成分現像剤を用いた画像形成装置において、トナー濃度を高精度に制御することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
上記の実施の形態では、本発明をレーザプリンタに適用した場合が説明されているが、本発明は、このようなプリンタのみならず、複写機や複合機など、二成分現像剤が使用されている様々な画像形成装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態１における画像形成装置を示す概略図
【図２】図１の画像形成装置に設けられた現像手段の周辺構造を詳しく示す図
【図３】トナー濃度と出力電圧との関係を示すグラフ
【図４】現像剤の撹拌時間と出力電圧との関係を示すグラフ
【図５】非印字状態でのトナー補給制御を示すフローチャート
【図６】印字状態でのトナー補給制御を示すフローチャート
【符号の説明】
【００４６】
２    現像スリーブ
３    マグネット
４    ブレード
６    搬送スクリュー
７    トナーカートリッジ
８    スクリュー
９    インダクタンスセンサ
１０    比較器
１１    ＣＰＵ
１２    モータ駆動回路
１３    モータ
１４，１５，１６，１７    感光体ドラム（感光体）
２４，２５，２６，２７    現像手段
３１    カウンタ
【図１】
2006058346.tif 000003
【図２】
2006058346.tif 000004
【図３】
2006058346.tif 000005
【図４】
2006058346.tif 000006
【図５】
2006058346.tif 000007
【図６】
2006058346.tif 000008