(57)【要約】【課題】本発明は、現像剤の搬送開始時におけるトナー濃度の検知出力の不安定な期間を避けて安定した検知出力に基づいて制御動作を行うことができる画像形成装置を提供することを目的とするものである。【解決手段】二成分系現像剤を用いる現像器内のトナー濃度の制御を開始する場合、主モータ６０が駆動開始し（Ｓ１００ａ）、前回の駆動停止時から計測されている現像器内の現像剤の搬送停止時間を算出し（Ｓ１００ｂ）、算出された搬送停止時間に対応する遅延時間ＴＤを設定値テーブル１０２から読み出して設定する（Ｓ１００ｃ）。そして、タイマＴのカウントを開始して（Ｓ１０１）、タイマＴが遅延時間ＴＤ以上となったか否かチェックする（Ｓ１０２）。遅延時間ＴＤ以上となった場合には、濃度制御を開始して濃度検知センサ４４からの検知出力のサンプリング処理が開始される（Ｓ１０３）。【選択図】図５
2008111996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、該像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記像担持体の帯電された表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、二成分系現像剤を貯留するとともに前記像担持体表面に形成された静電潜像を二成分系現像剤により可視像化する現像手段と、前記現像手段にトナーを補給する補給手段と、前記像担持体を回転制御するとともに用紙に画像形成するように前記各手段を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記現像手段において搬送される二成分系現像剤のトナー濃度を検知する濃度検知手段を備え、前記制御手段は、前記現像手段での二成分系現像剤の搬送停止時間を計測して当該搬送停止時間に基づいて前記濃度検知手段の検知出力を取得する開始タイミングを設定する設定手段と、設定された開始タイミングで検知出力を取得して当該検知出力に基づいて前記現像手段及び前記補給手段を制御する濃度制御手段とを備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記濃度制御手段は、前記検知出力を所定時間毎にサンプリングして取得し所定のサンプリング回数の平均値に基づいて制御する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】
像担持体と、該像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記像担持体の帯電された表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、二成分系現像剤を貯留するとともに前記像担持体表面に形成された静電潜像を二成分系現像剤により可視像化する現像手段と、前記現像手段にトナーを補給する補給手段と、用紙を給紙して搬送する用紙搬送手段と、前記像担持体を回転制御するとともに用紙に画像形成するように前記各手段を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記制御手段は、前記現像手段での二成分系現像剤の搬送停止時間を計測して当該搬送停止時間に基づいて前記用紙搬送手段の給紙開始タイミングを設定する設定手段と、設定された給紙開始タイミングで給紙を行うように前記用紙搬送手段を制御する搬送制御手段とを備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置において、特に二成分系現像剤を用いて画像形成を行う画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置としては、像担持体として例えば感光体ドラムを用いて、その表面を帯電して露光することで静電潜像を形成し、静電潜像にトナーを付着させて可視像化し用紙に転写するといったプロセス処理により画像形成を行うものが知られている。
【０００３】
画像形成に用いる現像剤としては、トナー及び磁性粒子からなるキャリアを含むニ成分系現像剤とトナーのみを用いる一成分系現像剤の２つのタイプが従来より用いられている。ニ成分系現像剤の場合には、キャリアとの摩擦帯電によりトナーの帯電が良好に行われるようになり、高解像度の画像形成を安定して行うことができる。こうした二成分系現像剤を用いた画像形成装置では、現像剤のトナー及びキャリアの混合比を一定にしておくために、常時トナー濃度を検知してトナー濃度が所定の範囲となるようにトナーの補給が行われるようになっている。例えば、特許文献１では、二成分系現像剤のトナー濃度を許容範囲内に保持するために、トナーの流動性の変化に従ってトナーの補給量を補正する点が記載されている。また、特許文献２では、画像形成動作時における現像器内の現像剤の撹拌開始の度に、撹拌開始からトナー濃度センサによる検知開始までの時間に応じてトナー濃度センサの検知出力またはトナー濃度制御基準値の補正量を算出する補正手段を備えた点が記載されている。
【特許文献１】特開平１０−７８６９６号公報
【特許文献２】特許第３５４２１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献に記載されているように、二成分系現像剤（以下「現像剤」という。）を搬送しながら現像剤のトナー濃度を検知する場合には、トナーの流動性の変化により検知出力が不安定となるため、不安定な検知出力が他の制御動作に影響を及ぼさないように改良工夫がなされている。
【０００５】
このように検知出力が不安定となる場合は、現像器内の現像剤の搬送動作が停止状態から搬送開始された直後において発生することが知られているが、検知出力が不安定となる期間が一定していないため、特許文献２のように検知出力を補正しても実際のトナー濃度との間のずれが生じるおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、現像剤の搬送開始時におけるトナー濃度の検知出力の不安定な期間を避けて安定した検知出力に基づいて制御動作を行うことができる画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、該像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記像担持体の帯電された表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、二成分系現像剤を貯留するとともに前記像担持体表面に形成された静電潜像を二成分系現像剤により可視像化する現像手段と、前記現像手段にトナーを補給する補給手段と、前記像担持体を回転制御するとともに用紙に画像形成するように前記各手段を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記現像手段において搬送される二成分系現像剤のトナー濃度を検知する濃度検知手段を備え、前記制御手段は、前記現像手段での二成分系現像剤の搬送停止時間を計測して当該搬送停止時間に基づいて前記濃度検知手段の検知出力を取得する開始タイミングを設定する設定手段と、設定された開始タイミングで検知出力を取得して当該検知出力に基づいて前記現像手段及び前記補給手段を制御する濃度制御手段とを備えていることを特徴とする。さらに、前記濃度制御手段は、前記検知出力を所定時間毎にサンプリングして取得し所定のサンプリング回数の平均値に基づいて制御することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る別の画像形成装置は、像担持体と、該像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記像担持体の帯電された表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、二成分系現像剤を貯留するとともに前記像担持体表面に形成された静電潜像を二成分系現像剤により可視像化する現像手段と、前記現像手段にトナーを補給する補給手段と、用紙を給紙して搬送する用紙搬送手段と、前記像担持体を回転制御するとともに用紙に画像形成するように前記各手段を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記制御手段は、前記現像手段での二成分系現像剤の搬送停止時間を計測して当該搬送停止時間に基づいて前記用紙搬送手段の給紙開始タイミングを設定する設定手段と、設定された給紙開始タイミングで給紙を行うように前記用紙搬送手段を制御する搬送制御手段とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明者らは、現像剤の搬送開始時に現像剤のトナー濃度を検知する濃度検知センサの検知出力が不安定となる現象を鋭意検討した結果、不安定となる期間の長さは、現像剤の搬送停止時間の長さと相関関係があることを知得した。例えば、搬送停止時間が短い場合には不安定期間も短くなり、搬送停止時間が長くなると不安定期間も長くなる傾向がある。
【００１０】
そこで、こうした知見に基づき、本発明では、現像手段での二成分系現像剤の搬送停止時間を計測して当該搬送停止時間に基づいて前記濃度検知手段の検知出力を取得する開始タイミングを設定する設定手段を備えることで、搬送停止時間に応じて検知出力を取得する開始タイミングを設定して不安定な期間を避けて安定した検知出力を確実に取得することができる。そのため、設定された開始タイミングで検知出力を取得して当該検知出力に基づいて現像手段及び補給手段を制御して濃度制御を行えば、安定したトナー濃度制御を行うことが可能となる。特に、搬送停止時間が短い場合には、検知出力を取得する開始タイミングを早く設定できるので、その分画像形成処理を早く開始できるようになる。
【００１１】
また、検知出力を所定時間毎にサンプリングして取得し所定のサンプリング回数の平均値に基づいて濃度制御を行う場合には、不安定な検知出力を取得してサンプリングするとその影響が後続するサンプリング処理にまで及ぶようになり、実質的に不安定な期間が延長されてしまうおそれがあるが、安定した検知出力を取得するように開始タイミングが設定されることで、安定したサンプリング処理を行うことが可能となる。
【００１２】
また、現像手段での二成分系現像剤の搬送停止時間を計測して当該搬送停止時間に基づいて前記用紙搬送手段の給紙開始タイミングを設定する設定手段を備え、設定された給紙開始タイミングで給紙を行うように前記用紙搬送手段を制御することで、上述した濃度制御と同期して用紙を給紙して安定した画像形成処理を行うことができ、さらに現像剤の搬送停止時間が短い場合には早く給紙動作が開始されるようになって画像形成処理の効率を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。
【００１４】
図１は、本発明に係る画像形成装置全体の概略断面図である。画像形成装置１の上部には用紙排紙トレイ１０が設けられ、その下部には、記録部２及び給紙部３が配されている。
【００１５】
給紙部３では、給紙カセット１１が配置されており、フラッパ１２に所定のサイズの用紙が複数枚積載される。フラッパ１２は、アーム１３がモータにより回転して上方に回動することで、それに連動して上方に回動する。給紙カセット１１の右端部には、ピックアップローラ１４が配置されている。フラッパ１２は、積載された用紙の上面がピックアップローラ１４に圧接するように、アーム１３により支持されている。この状態でピックアップローラ１４が回転駆動すると、摩擦力により用紙が１枚ずつ用紙搬送路に給紙され、フィードローラ１５及びプレスローラ１６に挟持されて搬送されるようになる。
【００１６】
給紙された用紙は、レジストローラ１７及びプレスローラ１８により記録部２に搬送される。記録部２では、搬送された用紙に記録するために、現像器１９、クリーニング機構２０、コロナ帯電器２１、感光体ドラム２２、転写ローラ２３、露光ヘッド２４及び定着ローラ２５が備えられている。
【００１７】
現像器１９は、後述するように、螺旋状の羽根を有する一対のオーガを内蔵しており、一対のオーガにより現像剤が所定方向に循環するように搬送される。循環搬送される現像剤は回転するパドルを介して現像ローラに供給される。現像ローラは、内部のマグネットローラとマグネットローラの外周面に配設された円筒状の現像スリーブからなり、現像剤のキャリアがマグネットローラの磁力により現像スリーブの表面に吸着されてキャリア穂が形成され、形成されたキャリア穂にトナーが付着した状態となる。この場合、キャリア及びトナーは、搬送されていく間に摩擦帯電により互いに逆極性に帯電するようになるため、キャリア穂にトナーが電気的な吸着力により安定した状態で保持されるようになる。  また、搬送される現像剤のトナー濃度を検知するための濃度検知センサがオーガによる現像剤搬送路の近傍に取り付けられており、濃度検知センサからの出力信号に基づいてトナーの補給が行われる。濃度検知センサとしては、現像剤の透磁率を測定してトナー濃度を検知する公知のセンサを用いることができる。透磁率センサを用いると、トナー濃度が薄くなってくるとその分磁性体であるキャリアの密度が大きくなるため透磁率が大きくなってセンサの出力が上昇し、逆にトナー濃度が濃くなるとその分キャリアの密度が小さくなってセンサの出力が低下するようになる。トナーの補給は、トナーカートリッジ３０から図示せぬ補給機構を通してトナーが現像器１９に補給されるようになっている。
【００１８】
クリーニング機構２０は、転写後の感光体ドラム２２の表面に付着した残留トナーや紙粉等の異物をクリーニングブレードにより掻き取って感光体ドラム２２の表面を清掃する。クリーニング機構２０で回収された残留トナー等の異物は、廃トナー溜め部３１に搬送されて排出される。
【００１９】
コロナ帯電器２１は、放電ワイヤからのコロナ放電により感光体ドラム２２の表面を一様に帯電する。一様に帯電された感光体ドラム２２に、露光ヘッド２４で画像記録信号に応じて露光することで静電潜像が形成される。そして、現像器１９内の現像スリーブが回転してその表面に形成されたキャリア穂が感光体ドラム２２の表面に近接してキャリア穂に付着したトナーが静電潜像に転移され、静電潜像を可視像化する。転写ローラ２３は、用紙を挟んで感光体ドラム２２と対向する位置に設置されており、所定の電圧が印加されると感光体ドラム２２表面に形成されたトナー像が用紙に転写される。こうして画像形成に必要な一連のプロセス処理が行われ、転写されたトナー像は、定着ローラ２５及びプレスローラ２６によって挟持されて加熱・プレスされ用紙に定着される。定着された用紙は、フィードローラ２７及びプレスローラ２８により排出経路に送られて、排出ローラ２９により用紙排紙トレイ１０に搬出される。
【００２０】
また、装置本体の側面には、手差し給紙機構及び反転搬送機構が設けられており、手差し給紙を行う場合には、手差しトレイ３２を開いて給紙ローラ３３に用紙を差し込むことで行われる。差し込まれた用紙は、給紙ローラ３３によりフィードローラ１７及びプレスローラ１８に搬送されて記録動作が行われる。また、反転搬送を行う場合には、片面に記録した用紙が一旦排出ローラ２９により搬出された後排出ローラ２９を逆回転して反転搬送路に搬送し、搬送ローラ３４により下方に向けて搬送する。そして、搬送路に沿って上方に向けて搬送されて、再度フィードローラ１７及びプレスローラ１８に搬送されてもう一方の面に記録動作が行われ、用紙の両面に記録されるようになる。
【００２１】
図２は、図１に示す画像形成装置の概略ブロック構成図である。感光体ドラム２２の周囲には、コロナ帯電器２１、露光ヘッド２４、現像器１９、転写ローラ２３、クリーニング機構２０及び除電ランプ３６が配設されており、感光体ドラム２２を回転させながらその表面に対して、帯電−露光−現像−転写といった一連のプロセス処理が行われた後、表面のクリーニング及び残存電荷の除電処理が行われる。
【００２２】
現像器１９には、上述した現像ローラ４０が感光体ドラム２２に対向して配設されており、現像ローラ４０の感光体ドラム２２とは反対側には、現像剤の貯留部が形成されており、貯留部内に一対のオーガ４１及び４２が配置されている。オーガ４１及び４２の回転軸は、紙面の垂直方向に直線状に延設されており、その間には隔壁４３が設けられている。そして、オーガ４１及び４２が互いに逆方向に現像剤を搬送することで、貯留部内で現像剤が隔壁の周囲を循環搬送されるようになる。
【００２３】
そして、現像器１９の貯留部に対応する底面には濃度検知センサ４４が配設されており、上述したように、循環搬送される現像剤のトナー濃度を検知するようになっている。循環搬送される現像剤は、供給パドル４５により現像ローラ４０に供給され、現像ローラ４０の現像スリーブ表面に供給された現像剤は、ブレード４６により均一な層に均される。
【００２４】
トナー補給機構５０は、トナーカートリッジ３０からトナー送出路５２を通って搬送スパイラル５３を内蔵したホッパ５４にトナーが送出される。ホッパ５４から搬送スパイラル５６を内蔵するトナー搬送路５５を通って現像器１９の貯留部にトナーが補給される。トナーカートリッジ３０は、トナー供給モータ６１により回転されてトナーを吐出するようになっている。
【００２５】
上述した画像形成に必要なプロセス処理を行うための一連の動作制御は、制御部１００により行われる。感光体ドラム２２や各種ローラの回転駆動は主モータ６０及び図示せぬクラッチ機構等の駆動伝達機構を制御して行われる。また、トナー補給機構５０の搬送スパイラル等によるトナーの補給動作及び現像器１９のオーガ等の現像剤の搬送制御についても、主モータ６０の回転駆動を伝達して制御され、制御部１００は濃度検知センサ４４からの検知信号に基づいてトナーの補給制御及び現像剤の搬送制御による濃度制御を行う。トナー補給機構５０のトナー供給モータ６１の駆動制御についても制御部１００により行われ、トナーカートリッジ３０からの補給動作が制御される。
【００２６】
また、コロナ帯電器２１、現像ローラ４０及び転写ローラ２３に印加される電圧の制御は、現像電圧印加回路６２、帯電電圧印加回路６３、転写電圧印加回路６４をそれぞれ制御部１００が制御することにより行われる。
【００２７】
制御部１００は、設定部１０１、設定値テーブル１０２及びタイマ１０３を備えており、設定部１０１は、現像器１９内のオーガ４１及び４２の搬送動作停止のタイミングでタイマ１０３による計時を開始し、次の搬送動作開始までの搬送停止時間を計測する。そして、計測した搬送停止時間に基づいて設定値テーブル１０２から濃度センサ４４の検知出力の取得開始タイミングデータを読み出して開始タイミングを設定する。オーガ４１及び４２の搬送動作は、主モータ６０の回転駆動に同期しているためその開始及び停止のタイミングで搬送停止時間を計測することができる。取得開始タイミングデータとしては、主モータ６０が回転駆動開始してから取得開始するまでの遅延時間を搬送停止時間に対応させて設定値テーブル１０２に登録しておけばよい。この例では、設定値テーブルに予め取得開始タイミングデータを登録するようにしているが、計測された搬送停止時間に基づいてデータを算出する数式を設定しておき、その数式を用いて取得開始タイミングを求めるようにしてもよい。
【００２８】
図３は、現像器１９内において現像剤の搬送停止状態から搬送を開始した直後の濃度検知センサ４４の検知出力の時間的推移を示すグラフである。図３（ａ）は、搬送停止時間が短い場合の検知出力の推移を示しており、図３（ｂ）は、搬送停止時間が長い場合の検知出力の推移を示している。両者の搬送開始直後の検知出力が不安定な時間を比較すると、図３（ａ）に示す不安定な時間Ｔ１は、図３（ｂ）に示す不安定な時間Ｔ２よりも短くなっていることがわかる。したがって、こうした相関関係に基づいて搬送停止時間に対応した検知出力の取得開始タイミングを設定することで、安定した検知出力を確実に取得することができるとともに、搬送停止時間が短い場合には早いタイミングで取得開始を行うことができるようになる。
【００２９】
図４は、濃度検知センサ４４からの検知出力のサンプリング処理に関する説明図である。濃度検知センサ４４の検知信号は、オーガの回転に伴いオーガの羽根の部分が濃度検知センサ４４に周期的に対向するため、図４に示すように周期的な振幅変動が生じるようになる。そのため、濃度検知センサ４４の検知出力は、例えば、オーガの回転周期に同期したサンプリング間隔で検知信号をサンプリングし、サンプリングした所定回数の履歴データの平均値を検知出力として用いるようにすればよい。
【００３０】
図４に示す例では、主モータの駆動がオンになると、濃度検知センサ４４から検知出力が発生するが、搬送停止時間に対応して設定された遅延時間ＴＤの間は、サンプルデータは取得されない。そして、遅延時間ＴＤ経過後サンプルタイミングＳ１から順次検知出力が取得開始される。この例では、１０回分の履歴データの平均値を検知出力として用いるようにしているため、サンプルタイミングＳ１０でＳ１からＳ１０の１０回分の平均値が求められて濃度制御に用いるデータの出力が開始される。そして、サンプルタイミングＳ１１では、Ｓ２からＳ１１の１０回分の平均値が求められ、順次１つずつシフトしながら１０回分の平均値が求められて出力されるようになる。
【００３１】
図５は、電源オン時又は待機状態からの稼働時における濃度制御を開始する場合の処理フローである。電源オン時又は待機状態からの稼働時には、主モータ６０が駆動開始し（Ｓ１００ａ）、前回の駆動停止時から計測されている現像器内の現像剤の搬送停止時間を算出し（Ｓ１００ｂ）、算出された搬送停止時間に対応する遅延時間ＴＤを設定値テーブル１０２から読み出して設定する（Ｓ１００ｃ）。そして、タイマＴのカウントを開始して（Ｓ１０１）、タイマＴが遅延時間ＴＤ以上となったか否かチェックする（Ｓ１０２）。遅延時間ＴＤ以上となった場合には、濃度制御を開始して濃度検知センサ４４からの検知出力のサンプリング処理が開始される（Ｓ１０３）。
【００３２】
以上説明した実施例では、現像器内の現像剤の搬送停止時間に基づいて濃度制御の開始タイミングを制御するようにしているが、搬送停止時間に基づいて給紙制御の開始タイミングを制御するようにしてもよい。すなわち、帯電−露光−現像−転写といった一連のプロセス処理と用紙搬送制御とは正確に同期して処理されないと用紙に対して高品質の画像形成処理を行うことはできない。上述したように、二成分系現像剤を用いた現像処理において濃度制御を安定して行うことで画像形成処理が行われることから、安定した濃度制御を開始するための指標である現像剤の搬送停止時間に基づいて給紙開始タイミングを制御すれば、安定した画像形成処理を行うことが可能となる。
【００３３】
給紙開始タイミングデータは、図２に示す設定値テーブル１０２に搬送停止時間と対応付けて予め登録しておくとよい。そして、設定部１０１は、搬送停止時間を算出すると、それに対応する給紙開始タイミングデータを読み出して開始タイミングを設定する。給紙開始タイミングデータとしては、主モータ６０が回転駆動開始してから給紙開始するまでの遅延時間を設定しておけばよい。
【００３４】
図６は、電源オン時又は待機状態からの稼働時における用紙搬送制御を開始する場合の処理フローである。電源オン時又は待機状態からの稼働時には、主モータ６０が駆動開始し（Ｓ２００ａ）、前回の駆動停止時から計測されている現像器内の現像剤の搬送停止時間を算出し（Ｓ２００ｂ）、算出された搬送停止時間に対応する遅延時間ＴＤを設定値テーブル１０２から読み出して設定する（Ｓ２００ｃ）。そして、タイマＴのカウントを開始して（Ｓ２０１）、タイマＴが遅延時間ＴＤ以上となったか否かチェックする（Ｓ２０２）。遅延時間ＴＤ以上となった場合には、用紙搬送制御を開始して給紙処理が開始される（Ｓ２０３）。
【００３５】
以上説明した用紙搬送制御の開始処理は、上述した濃度制御の開始処理と並行して行うこともでき、より安定した画像形成処理を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る実施形態に関する画像形成装置全体の概略断面図である。
【図２】本発明に係る実施形態に関する概略ブロック構成図である。
【図３】濃度検知センサの検知出力の時間的推移を示すグラフである。
【図４】濃度検知センサの検知出力のサンプリング処理に関する説明図である。
【図５】濃度制御の開始処理に関するフローである。
【図６】用紙搬送制御の開始処理に関するフローである。
【符号の説明】
【００３７】
１    画像形成装置
２    記録部
３    給紙部
【図１】
2008111996.tif 000003
【図２】
2008111996.tif 000004
【図３】
2008111996.tif 000005
【図４】
2008111996.tif 000006
【図５】
2008111996.tif 000007
【図６】
2008111996.tif 000008