(57)【要約】【課題】センサを現像装置に取り付けた状態を考慮してトナー濃度の測定感度を測定するトナー濃度測定感度測定方法、この方法で得られた測定感度を用い、環境に応じて生じるセンサの出力値の変化を考慮してトナー濃度を制御するトナー濃度制御方法及びトナー濃度制御装置、これらを用いた現像装置、かかるトナー濃度制御装置、現像装置を用いた画像形成装置及び画像形成方法の提供。【解決手段】トナー濃度測定センサ５６Ｙは、入力電圧の調整によって出力電圧が調整可能であり、現像手段５０Ｙ設置前のセンサ５６Ｙにおいて基準とするトナー濃度に対応した出力電圧を得るための第１入力電圧と、現像手段５０Ｙ設置後のセンサ５６Ｙにおいて基準とするトナー濃度に対応した出力電圧を得るための第２入力電圧とを用い、第１入力電圧と第２入力電圧との差分電圧に基づいて、センサ５６Ｙの感度を測定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとを含む現像剤のトナー濃度を測定するためのトナー濃度測定センサの、現像手段内部の前記トナー濃度の測定の感度を測定するトナー濃度測定感度測定方法であって、
前記トナー濃度測定センサは、入力電圧の調整によって出力電圧が調整可能であり、
現像手段設置前の前記トナー濃度測定センサにおいて基準とするトナー濃度に対応した出力電圧を得るための第１の入力電圧と、
現像手段設置後の同トナー濃度測定センサにおいて前記基準とするトナー濃度に対応した出力電圧を得るための第２の入力電圧とを用い、
第１の入力電圧と第２の入力電圧との差分電圧に基づいて、前記感度を測定するトナー濃度測定感度測定方法。
【請求項２】
請求項１記載のトナー濃度測定感度測定方法を用いて測定した前記感度を用いて現像手段内部の現像剤の前記トナー濃度を制御するトナー濃度制御方法であって、前記基準とするトナー濃度を含む所定範囲のトナー濃度における限界のトナー濃度に対応した、現像手段設置後の前記トナー濃度測定センサから出力されるべき出力電圧を、前記トナー濃度測定感度測定方法を用いて測定した前記感度に基づいて決定し、決定した出力電圧に基づいて現像手段内部の現像剤の前記トナー濃度を制御するトナー濃度制御方法。
【請求項３】
請求項２記載のトナー濃度制御方法において、前記決定した出力電圧を、現像手段の使用環境の温度、湿度の少なくとも一方に基づいて補正することを特徴とするトナー濃度制御方法。
【請求項４】
請求項２または３記載のトナー濃度制御方法において、前記決定した出力電圧を、現像手段によるトナーの消費率に基づいて補正することを特徴とするトナー濃度制御方法。
【請求項５】
請求項４記載のトナー濃度制御方法において、前記現像手段によるトナーの消費率を、現像手段によって現像される、像担持体上の画素数に基づいて求めることを特徴とするトナー濃度制御方法。
【請求項６】
請求項４記載のトナー濃度制御方法において、前記現像手段によるトナーの消費率を、現像手段内にトナーを補給するトナー補給手段の稼働率に基づいて求めることを特徴とするトナー濃度制御方法。
【請求項７】
請求項２ないし６の何れか１つに記載のトナー濃度制御方法を用いてトナー濃度を制御するトナー濃度制御装置。
【請求項８】
請求項２ないし６の何れか１つに記載のトナー濃度制御方法を用いてトナー濃度を制御する現像装置。
【請求項９】
請求項８記載の現像装置において、前記現像剤を収容する現像剤容器と、前記トナー濃度測定センサを前記現像剤容器外面に取り付けた取り付け部材とを有することを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項７記載のトナー濃度制御装置、または、請求項８又は９記載の現像装置を有する画像形成装置。
【請求項１１】
請求項８又は９記載の現像装置を複数有し、各現像装置について前記出力されるべき出力電圧を決定する画像形成装置。
【請求項１２】
請求項８又は９記載の現像装置、または、請求項１０又は１１記載の画像形成装置を用いて画像形成を行う画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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に備えられた現像装置においてトナー濃度の測定感度を測定するトナー濃度測定感度測定方法、この方法によって得られたトナー濃度の測定感度を用いてトナー濃度を制御するトナー濃度制御方法及びトナー濃度制御装置、これらを用いたかかる現像装置、かかるトナー濃度制御装置または現像装置を用いたかかる画像形成装置及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に備えられた、トナーと磁性を有するキャリアとを含む２成分現像剤を用いて現像を行う現像装置においては、現像に用いる現像剤中のトナー濃度が、形成する画像に与える影響に鑑み、〔特許文献１〕、〔特許文献２〕等に記載されているように、かかるトナー濃度をセンサによって検知し、検知結果に基づいてトナー補給等を行うことで、トナー濃度を現像に適した所定範囲とし、現像能力を維持するようになっている。
【０００３】
トナー濃度が過剰に高くなると、画像濃度の上昇、トナー飛散、現像装置からの現像剤の漏れ、地汚れ等が生じ、またトナー濃度が過剰に低下すると、画像濃度の低下、像担持体へのキャリア付着等が生じるため、トナー濃度の制御は重要である。
【０００４】
トナー濃度を検知するセンサとしては、透磁率センサが知られている。透磁率センサは、現像剤の透磁率がトナー濃度によって変化することを利用するものであり、その出力特性は、トナー濃度が低いとキャリアの比率が増加するため透磁率が高くなり、トナー濃度が高いとキャリアの比率が低下するため透磁率が低くなるものであって、トナー濃度の低下と出力値の上昇とはほぼ正比例の関係にある。
【０００５】
かかる透磁率センサは、現像剤との距離が近いほど感度が高いため、現像装置における現像剤収容部の壁に孔を開け、透磁率センサを孔に挿入し、透磁率センサの検知部分が現像剤に接触するように配置することが一般的である。
【０００６】
しかしながら、透磁率センサをこのように配置すると、次のような問題がある。
1.常に現像剤と接触するように、現像剤収容部の底面に貫通する孔を開ける必要があり、設置場所が制約される。
2.孔の径と、孔に挿入する部分の透磁率センサの外径が一致していないと隙間から現像剤が漏れてしまう。現像剤の漏れを防止するには、シール部材が必要になる。
3.透磁率センサの先端部の上面と現像剤収容部内壁面とが揃っていないと、現像剤収容部の底面が凸凹になり、この凸凹で、現像剤の環流がうまくいかず、透磁率センサの設置位置付近で現像剤が滞留しトナー濃度が正確に検知できない。
4.かかる滞留をなくすために、現像剤を混合する攪拌部材の、透磁率センサの先端部に対応する位置に、マイラーや羽、フィンをつけ、透磁率センサの先端部に位置する検知部分の撹拌性能を向上させて、現像剤が常に流れ込むようにしているが、しかし、マイラーや羽、フィンを付けることで検知精度は良くなるものの、現像剤収容部の全体から見ると現像剤の流れがその部分だけ遅くなるのでトナーの本来の循環経路における搬送能力が低下する。
【０００７】
そこで、〔特許文献１〕では、透磁率センサを現像剤収容部の外壁に固定することとし、これにより、現像剤収容部に孔を開ける必要をなくし、また透磁率センサを孔に挿入する必要をなくして、上述の問題を生じることなくトナー濃度を検知する技術を提案している。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１３９０３８号公報
【特許文献２】特開２００４−２２６８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、かかる技術では、透磁率センサの固定位置における現像剤収容部の厚みや、透磁率センサの取り付け構造の形状誤差、透磁率センサを貼り付ける場合には貼り付けに用いたテープや接着剤の厚みにより、透磁率センサの感度が変化する。すなわち透磁率センサの感度が現像剤収容部の厚み等に左右される。かかる感度の変化は、かかる厚み等の公差を縮小することである程度は回避することはできるが、公差を縮小するには製造コストが上がってしまう。
【００１０】
また、透磁率センサの感度の変化に関しては、透磁率センサを現像剤収容部に形成した孔に挿入する配置態様においても発生し得る。透磁率センサの先端部が、現像剤収容部の内壁面に対して占める位置に応じて、周囲の現像剤量が変化し得るためである。
【００１１】
したがって、透磁率センサを現像装置に取り付けた状態に応じて生じる透磁率センサの感度の変化を考慮してトナー濃度の測定を行う必要がある。
【００１２】
さらに、透磁率センサの出力値は、現像剤の流動状態の変化によって大きく変化する場合があることがわかった。すなわち、同じトナー濃度でも現像剤の流動状態によって出力値が異なることがある。よって、出力値から直接トナー濃度を判定すると、出力値に基づくトナー濃度と実際のトナー濃度との間にズレが生じる場合があり、トナー濃度の制御精度が低下するという問題がある。
【００１３】
トナー濃度の制御精度が低下すると、トナー濃度が過剰に高くなったり低くなったりして上述のような問題が生じることとなるため、トナー濃度の制御精度は維持しなくてはならない。
【００１４】
現像剤の流動状態の変化は、現像剤が安定して流動していなかったり、キャリアの劣化によって現像剤の流動性が変わったり、トナーの帯電電荷量による現像剤の嵩密度の変化が生じたりすることによって発生する。
【００１５】
現像剤の流動状態の変化はまた、トナーの劣化によっても発生する。トナーの劣化は、画像面積率すなわち単位面積当たりの画素数が約５％以下となって少ない場合に、トナーが現像装置中の循環経路を搬送される時間が長くなり、ストレスが多くかかり、トナー表面のシリカ、チタン等の添加剤の埋没、離脱等が起こり、流動性が悪化すること等によって生じる。
【００１６】
現像剤の流動状態の変化はまた、使用する現像剤にも因るが、画像面積率に応じてトナー濃度が変化することによっても生じることがある。低画像面積率の画像形成時にはトナー濃度が上昇し、地汚れ、トナー飛散等の問題を生じることがあり、高画像面積率の画像形成時にはトナー濃度が低下し、像担持体へのキャリア付着、形成画像へのスクリューピッチムラ等を引き起こすことがある。
【００１７】
特に、トナー濃度が１０％以上となるなど、トナー濃度が上昇側に変化した場合には、現像剤の流動性は急激に悪化する。よって、低画像面積率の画像形成を連続して行った場合には、トナーへのストレスが大きいことと相俟って、現像剤の流動性はきわめて発生しやすい。
【００１８】
なお、〔特許文献２〕では、現像装置の単位動作当たりのトナー消費量に応じて転写条件を調整する技術が提案されているが、透磁率センサの出力値の調整に関する言及はなされていない。
【００１９】
透磁率センサの感度は、現像剤の使用環境によっても変化することが分かってきた。現像剤の帯電量等が環境に応じて変化してしまうため、流動性、嵩密度も変化してしまうのである。
【００２０】
したがって、トナー濃度を適正に保つには、透磁率センサの配設位置による出力値の変化を考慮しなければならず、さらに現像剤の流動状態の変化、現像剤の使用環境を含めた透磁率センサの出力値の変化を考慮することが望ましい。
【００２１】
本発明は、透磁率センサ等のセンサを現像装置に取り付けた状態を考慮してトナー濃度の測定感度を測定するトナー濃度測定感度測定方法、この方法によって得られたトナー濃度の測定感度を用い、環境に応じて生じるセンサの出力値の変化を必要に応じて考慮してトナー濃度を制御するトナー濃度制御方法及びトナー濃度制御装置、これらを用いたかかる現像装置、かかるトナー濃度制御装置または現像装置を用いたかかる画像形成装置及び画像形成方法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】
【００２２】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、トナーとキャリアとを含む現像剤のトナー濃度を測定するためのトナー濃度測定センサの、現像手段内部の前記トナー濃度の測定の感度を測定するトナー濃度測定感度測定方法であって、前記トナー濃度測定センサは、入力電圧の調整によって出力電圧が調整可能であり、現像手段設置前の前記トナー濃度測定センサにおいて基準とするトナー濃度に対応した出力電圧を得るための第１の入力電圧と、現像手段設置後の同トナー濃度測定センサにおいて前記基準とするトナー濃度に対応した出力電圧を得るための第２の入力電圧とを用い、第１の入力電圧と第２の入力電圧との差分電圧に基づいて、前記感度を測定するトナー濃度測定感度測定方法にある。
【００２３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のトナー濃度測定感度測定方法を用いて測定した前記感度を用いて現像手段内部の現像剤の前記トナー濃度を制御するトナー濃度制御方法であって、前記基準とするトナー濃度を含む所定範囲のトナー濃度における限界のトナー濃度に対応した、現像手段設置後の前記トナー濃度測定センサから出力されるべき出力電圧を、前記トナー濃度測定感度測定方法を用いて測定した前記感度に基づいて決定し、決定した出力電圧に基づいて現像手段内部の現像剤の前記トナー濃度を制御するトナー濃度制御方法にある。
【００２４】
請求項３記載の発明は、請求項２記載のトナー濃度制御方法において、前記決定した出力電圧を、現像手段の使用環境の温度、湿度の少なくとも一方に基づいて補正することを特徴とする。
【００２５】
請求項４記載の発明は、請求項２または３記載のトナー濃度制御方法において、前記決定した出力電圧を、現像手段によるトナーの消費率に基づいて補正することを特徴とする。
【００２６】
請求項５記載の発明は、請求項４記載のトナー濃度制御方法において、前記現像手段によるトナーの消費率を、現像手段によって現像される、像担持体上の画素数に基づいて求めることを特徴とする。
【００２７】
請求項６記載の発明は、請求項４記載のトナー濃度制御方法において、前記現像手段内によるトナーの消費率を、現像手段にトナーを補給するトナー補給手段の稼働率に基づいて求めることを特徴とする。
【００２８】
請求項７記載の発明は、請求項２ないし６の何れか１つに記載のトナー濃度制御方法を用いてトナー濃度を制御するトナー濃度制御装置にある。
【００２９】
請求項８記載の発明は、請求項２ないし６の何れか１つに記載のトナー濃度制御方法を用いてトナー濃度を制御する現像装置にある。
【００３０】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の現像装置において、前記現像剤を収容する現像剤容器と、前記トナー濃度測定センサを前記現像剤容器外面に取り付けた取り付け部材とを有することを特徴とする。
【００３１】
請求項１０記載の発明は、請求項７記載のトナー濃度制御装置、または、請求項８又は９記載の現像装置を有する画像形成装置にある。
【００３２】
請求項１１記載の発明は、請求項８又は９記載の現像装置を複数有し、各現像装置について前記出力されるべき出力電圧を決定する画像形成装置にある。
【００３３】
請求項１２記載の発明は、請求項８又は９記載の現像装置、または、請求項１０又は１１記載の画像形成装置を用いて画像形成を行う画像形成方法にある。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は、トナーとキャリアとを含む現像剤のトナー濃度を測定するためのトナー濃度測定センサの、現像手段内部の前記トナー濃度の測定の感度を測定するトナー濃度測定感度測定方法であって、前記トナー濃度測定センサは、入力電圧の調整によって出力電圧が調整可能であり、現像手段設置前の前記トナー濃度測定センサにおいて基準とするトナー濃度に対応した出力電圧を得るための第１の入力電圧と、現像手段設置後の同トナー濃度測定センサにおいて前記基準とするトナー濃度に対応した出力電圧を得るための第２の入力電圧とを用い、第１の入力電圧と第２の入力電圧との差分電圧に基づいて、前記感度を測定するトナー濃度測定感度測定方法にあるので、現像手段に対するトナー濃度測定センサの取り付け状態に応じて生じるトナー濃度測定センサの出力値の相違を考慮して感度を正確に測定することができ、トナー濃度の検知精度を向上することに寄与することができるトナー濃度測定感度測定方法を提供することができる。
【００３５】
本発明は、請求項１記載のトナー濃度測定感度測定方法を用いて測定した前記感度を用いて現像手段内部の現像剤の前記トナー濃度を制御するトナー濃度制御方法であって、前記基準とするトナー濃度を含む所定範囲のトナー濃度における限界のトナー濃度に対応した、現像手段設置後の前記トナー濃度測定センサから出力されるべき出力電圧を、前記トナー濃度測定感度測定方法を用いて測定した前記感度に基づいて決定し、決定した出力電圧に基づいて現像手段内部の現像剤の前記トナー濃度を制御するトナー濃度制御方法にあるので、現像手段に対するトナー濃度測定センサの取り付け状態に応じて生じるトナー濃度測定センサの出力値の相違を考慮して正確に測定された感度を用いることで、トナー濃度測定センサから出力されるべき出力電圧を決定してトナー濃度の検知精度を向上することにより、トナー濃度の制御精度を向上し、良好な現像、画像形成に寄与できるトナー濃度制御方法を提供することができる。
【００３６】
前記決定した出力電圧を、現像手段の使用環境の温度、湿度の少なくとも一方に基づいて補正することとすれば、現像手段に対するトナー濃度測定センサの取り付け状態に応じて生じるトナー濃度測定センサの出力値の相違を考慮して正確に測定された感度を用いることで、トナー濃度測定センサから出力されるべき出力電圧を決定し、決定した出力電圧をさらに現像手段の使用環境の温度や湿度に基づいて補正することで、かかる温度や湿度に応じて生じるトナー濃度測定センサの出力値の変化を緩和ないし解消し、トナー濃度の検知精度を向上することにより、トナー濃度の制御精度を向上し、地汚れ、トナー飛散、像担持体へのキャリア付着、形成画像へのスクリューピッチムラの発生等を防止ないし抑制することができ、良好な現像、画像形成に寄与できるトナー濃度制御方法を提供することができる。
【００３７】
前記決定した出力電圧を、現像手段によるトナーの消費率に基づいて補正することとすれば、現像手段に対するトナー濃度測定センサの取り付け状態に応じて生じるトナー濃度測定センサの出力値の相違を考慮して正確に測定された感度を用いることで、トナー濃度測定センサから出力されるべき出力電圧を決定し、決定した出力電圧をさらに現像手段のトナーの消費率に基づいて補正することで、かかる消費率に応じて生じるトナー濃度測定センサの出力値の変化を緩和ないし解消し、トナー濃度の検知精度を向上することにより、トナー濃度の制御精度を向上し、かかる消費率に起因するトナーの流動性の変化によって生じる地汚れ、トナー飛散、像担持体へのキャリア付着、形成画像へのスクリューピッチムラの発生等を防止ないし抑制することができ、良好な現像、画像形成に寄与できるトナー濃度制御方法を提供することができる。
【００３８】
前記現像手段によるトナーの消費率を、現像手段によって現像される、像担持体上の画素数に基づいて求めることとすれば、現像手段に対するトナー濃度測定センサの取り付け状態に応じて生じるトナー濃度測定センサの出力値の相違を考慮して正確に測定された感度を用いることで、トナー濃度測定センサから出力されるべき出力電圧を決定し、決定した出力電圧をさらに現像手段によって現像される像担持体上の画素数に基づいて補正することで、推定精度の高いかかる画素数に応じて生じるトナー濃度測定センサの出力値の変化を緩和ないし解消し、トナー濃度の検知精度を向上することにより、トナー濃度の制御精度を向上し、かかる画素数の大小に起因するトナーの流動性の変化によって生じる地汚れ、トナー飛散、像担持体へのキャリア付着、形成画像へのスクリューピッチムラの発生等を防止ないし抑制することができ、良好な現像、画像形成に寄与できるトナー濃度制御方法を提供することができる。
【００３９】
前記現像手段によるトナーの消費率を、現像手段内にトナーを補給するトナー補給手段の稼働率に基づいて求めることとすれば、現像手段に対するトナー濃度測定センサの取り付け状態に応じて生じるトナー濃度測定センサの出力値の相違を考慮して正確に測定された感度を用いることで、トナー濃度測定センサから出力されるべき出力電圧を決定し、決定した出力電圧をさらにトナー補給手段の稼働率に基づいて補正することで、かかる稼働率に応じて生じるトナー濃度測定センサの出力値の変化を緩和ないし解消し、トナー濃度の検知精度を向上することにより、トナー濃度の制御精度を向上し、推定精度の高いかかる稼働率の大小に起因するトナーの流動性の変化によって生じる地汚れ、トナー飛散、像担持体へのキャリア付着、形成画像へのスクリューピッチムラの発生等を防止ないし抑制することができ、良好な現像、画像形成に寄与できるトナー濃度制御方法を提供することができる。
【００４０】
本発明は、請求項２ないし６の何れか１つに記載のトナー濃度制御方法を用いてトナー濃度を制御するトナー濃度制御装置にあるので、現像手段に対するトナー濃度測定センサの取り付け状態に応じて生じるトナー濃度測定センサの出力値の相違を考慮して正確に測定された感度を用いることで、トナー濃度測定センサから出力されるべき出力電圧を決定してトナー濃度の検知精度を向上することにより、トナー濃度の制御精度を向上し、良好な現像、画像形成に寄与できるトナー濃度制御装置を提供することができる。
【００４１】
本発明は、請求項２ないし６の何れか１つに記載のトナー濃度制御方法を用いてトナー濃度を制御する現像装置にあるので、現像装置におけるトナー濃度測定センサの取り付け状態に応じて生じるトナー濃度測定センサの出力値の相違を考慮して正確に測定された感度を用いることで、トナー濃度測定センサから出力されるべき出力電圧を決定してトナー濃度の検知精度を向上することにより、トナー濃度の制御精度が向上しており、良好な現像を行うことができるとともに、良好な画像形成に寄与でき、またトナー濃度測定センサの取り付けに関する条件が緩和されていることでコストの抑制を図ることができる現像装置を提供することができる。
【００４２】
前記現像剤を収容する現像剤容器と、前記トナー濃度測定センサを前記現像剤容器外面に取り付けた取り付け部材とを有することとすれば、現像装置における取り付け部材を含むトナー濃度測定センサの取り付け状態に応じて生じるトナー濃度測定センサの出力値の相違を考慮して正確に測定された感度を用いることで、トナー濃度測定センサから出力されるべき出力電圧を決定してトナー濃度の検知精度を向上することにより、トナー濃度の制御精度が向上しており、良好な現像を行うことができるとともに、良好な画像形成に寄与でき、またトナー濃度測定センサの取り付けに関する条件が緩和されていることでコストの抑制を図ることができる現像装置を提供することができる。
【００４３】
本発明は、請求項７記載のトナー濃度制御装置、または、請求項８又は９記載の現像装置を有する画像形成装置にあるので、現像手段におけるトナー濃度測定センサの取り付け状態に応じて生じるトナー濃度測定センサの出力値の相違を考慮して正確に測定された感度を用いることで、トナー濃度測定センサから出力されるべき出力電圧を決定してトナー濃度の検知精度を向上することにより、トナー濃度の制御精度が向上しており、良好な現像が行われ、良好な画像形成を行うことができ、またトナー濃度測定センサの取り付けに関する条件が緩和されていることでコストの抑制を図ることができる画像形成装置を提供することができる。
【００４４】
本発明は、請求項８又は９記載の現像装置を複数有し、各現像装置について前記出力されるべき出力電圧を決定する画像形成装置にあるので、各現像装置におけるトナー濃度測定センサの取り付け状態に応じて生じるトナー濃度測定センサの出力値の相違を考慮して正確に測定された感度を用いることで、用いているトナーやキャリアの、性質や状態が異なることを考慮して、トナー濃度測定センサから出力されるべき出力電圧を決定してトナー濃度の検知精度を向上することにより、各現像装置におけるトナー濃度の制御精度が向上しており、各現像装置によって良好な現像が行われ、これにより良好な画像形成を行うことができ、またトナー濃度測定センサの取り付けに関する条件が緩和されていることでコストの抑制を図ることができる画像形成装置を提供することができる。
【００４５】
本発明は、請求項８又は９記載の現像装置、または、請求項１０又は１１記載の画像形成装置を用いて画像形成を行う画像形成方法にあるので、現像手段におけるトナー濃度測定センサの取り付け状態に応じて生じるトナー濃度測定センサの出力値の相違を考慮して正確に測定された感度を用いることで、トナー濃度測定センサから出力されるべき出力電圧を決定してトナー濃度の検知精度を向上することにより、トナー濃度の制御精度が向上しており、良好な現像が行われ、良好な画像形成を行うことができ、またトナー濃度測定センサの取り付けに関する条件が緩和されていることでコストの抑制を図ることができる画像形成方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
図１に本発明を適用した画像形成装置の概略を示す。画像形成装置１００は、複写機、プリンタ、ファクシミリの複合機であってフルカラーの画像形成を行うことができるようになっているが、他の画像形成装置、すなわち、モノクロ機や、複写機、プリンタ、ファクシミリの単体、あるいは複写機とプリンタとの複合機等他の複合機であっても良い。画像形成装置１００は、プリンタとして用いられる場合には、外部から受信した画像情報に対応する画像信号に基づき画像形成処理を行なう。これは画像形成装置１００がファクシミリとして用いられる場合も同様である。
【００４７】
画像形成装置１００は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、ＯＨＰシートや、カード、ハガキ等の厚紙や、封筒等の何れをもシート状の記録媒体としてこれに画像形成を行なうことが可能である。画像形成装置１００は、記録媒体としての転写紙の両面に画像形成可能な両面画像形成装置でもある。
【００４８】
画像形成装置１００は、上下方向において中央位置を占める本体１０１と、本体１０１の上側に位置し原稿を読み取るスキャナとしての読取装置２１および原稿を積載され積載された原稿を読取装置２１に向けて送り出すＡＤＦといわれる自動原稿給紙装置２２と、本体１０１の下側に位置し感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫと転写ベルト１１との間に向けて搬送される転写紙を積載した給紙テーブルとしてのシート給送装置２３とを有している。
【００４９】
画像形成装置１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な複数の像担持体としての感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫを並設したタンデム構造を採用したタンデム型の画像形成装置である。感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、同一径であり、画像形成装置１００の本体１０１の内部のほぼ中央部に配設された無端ベルトである中間転写体たる中間転写ベルトとしての転写ベルト１１の外周面側すなわち作像面側に、等間隔で並んでいる。
【００５０】
転写ベルト１１は、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに対峙しながら図中時計方向である矢印Ａ１方向に移動可能となっている。各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに形成された可視像すなわちトナー像は、矢印Ａ１方向に移動する転写ベルト１１に対しそれぞれ重畳転写され、その後、転写紙に一括転写されるようになっている。このように画像形成装置１００は間接転写方式を採用している。
【００５１】
転写ベルト１１に対する重畳転写は、転写ベルト１１がＡ１方向に移動する過程において、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに形成されたトナー像が、転写ベルト１１の同じ位置に重ねて転写されるよう、転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫのそれぞれに対向する位置に配設された転写チャージャとしての１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２ＢＫによる電圧印加によって、Ａ１方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの真下の位置すなわち転写位置にて行われる。
【００５２】
各感光体ドラム感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、Ａ１方向の上流側からこの順で並設されている。各感光体ドラム感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成するための、画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫに備えられている。
【００５３】
画像形成装置１００は、４つの画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫによって構成される画像形成部としての作像部６０と、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの下方に対向して配設され、転写ベルト１１を備えた中間転写ユニットであるベルトユニットとしての転写ベルトユニット１０と、転写ベルト１１に対向して配設され転写ベルト１１に当接し、転写ベルト１１への当接位置において転写ベルト１１と同方向に回転する転写部材としての２次転写ベルト５を備え転写ベルト１１上のトナー像を転写紙に転写するとともに搬送する２次転写装置としての２次転写ユニット７６と、転写ベルト１１に対向して配設され転写ベルト１１上をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置１４とを有している。
【００５４】
画像形成装置１００はまた、画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫの上方に対向して配設された書き込み手段である光書き込み装置としての書込みユニットである露光装置たる光走査装置８と、シート給送装置２３から搬送されてきた転写紙を、画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、転写ベルト１１と２次転写ベルト５との間の転写部に向けて繰り出すレジストローラ対１３と、転写紙の先端がレジストローラ対１３に到達したことを検知する図示しないセンサとを有している。
【００５５】
画像形成装置１００はまた、２次転写ユニット７６によって転写ベルト１１上のトナー像を転写され搬送されてきた転写紙が進入し、転写紙にトナー像を定着させるためのベルト定着方式の定着ユニットとしての定着装置６と、定着済みの転写紙を本体１０１外に排出する排紙経路と再度レジストローラ対１３に向けて搬送する反転経路とを備え転写紙を何れかの経路に搬送する排紙ユニット７９と、排紙ユニット７９が一方の面に画像を形成された転写紙を反転経路に搬送した場合に、その転写紙をスイッチバックして反転させ、再度、レジストローラ対１３に向けて搬送する再給紙ユニットとしてのシート反転装置である両面ユニット９６とを有している。
【００５６】
画像形成装置１００はまた、本体１０１外部に配設され画像形成済みの転写紙を積載する排紙トレイ７５と、図１における本体１０１の右側面に配設された手差し給紙装置３３と、環境温度を検知する温度検知手段としての図示しない温度検知センサと、環境湿度を検知する湿度検知手段としての図示しない湿度検知センサと、画像形成装置１００の操作を行う図示しない操作パネルと、画像形成装置１００全体の動作を制御する図示しない制御手段とを有している。
【００５７】
転写ベルトユニット１０は、転写ベルト１１の他に、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２ＢＫと、転写ベルト１１を巻き掛けられた、駆動ローラ７２、転写入口ローラ７３およびテンションローラ７４を有している。
【００５８】
２次転写ユニット７６は、２次転写ベルト５の他に、２次転写ベルト５を巻き掛けた駆動ローラ１５及び従動ローラ１６と、２次転写ベルト５に対向して配設され転写ベルト１１を介して押圧された対向ローラとしての転写入口ローラ７３とを有している。２次転写ユニット７６としては、転写ローラや非接触のチャージャを採用した構成であっても良いが、この場合には他に転写紙を定着装置６に向けて搬送する部材を要する。
【００５９】
光走査装置８は、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの表面によって構成された被走査面をそれぞれ走査して露光し、静電潜像を形成するための、画像信号に基づくレーザービームとしての図示しないレーザー光を発する図示しない発光源と、発光源によって発せられたレーザー光をその回転により走査する図示しないポリゴンミラーと、ポリゴンミラーを回転駆動する図示しないポリゴンモータと、ポリゴンミラーによって走査されたレーザー光を感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂ上に結像させ走査する図示しない多数の光学素子とを有している。
【００６０】
定着装置６は、熱源を内部に有する加熱ローラ６２と、加熱ローラ６２に巻き掛けられた定着ベルト６４と、加熱ローラ６２とともに定着ベルト６４を巻き掛けた定着ローラ６５と、定着ローラ６５との間で定着ベルト６４を圧接する加圧ローラ６３とを有しており、トナー像を担持した転写紙を定着ベルト６４と加圧ローラ６３との圧接部である定着部に通すことで、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を転写紙の表面に定着するようになっている。
【００６１】
排紙ユニット７９は、定着装置６から搬送されてきた定着済みの転写紙を、両面ユニット９６に向けて搬送する搬送ローラ９７と、本体１０１外に排出する排紙ローラ９８と、定着済みの転写紙を搬送ローラ９７のある排紙経路に導いて本体１０１外に排出するか、排紙ローラ９８のある反転経路に導いて両面ユニット９６に進入させるかを切り換える切換爪９４とを備えている。
【００６２】
両面ユニット９６は、排紙ユニット７９から搬送されてきた、一方の面に画像形成された転写紙を一旦積載するトレイ９２と、トレイ９２上の転写紙をスイッチバックさせる反転ローラ９３と、反転ローラ９３によってスイッチバックされた転写紙をレジストローラ１３に向けて送り出す給紙ローラ９５等を有している。
【００６３】
シート給送装置２３は、多数枚の転写紙を積載した給紙カセット２５を有するペーパーバンク２６と、給紙カセット２５に積載された転写紙のうち最上位の転写紙の上面に当接する給紙ローラとしての給送ローラ２４と、給送ローラ２４により繰り出された転写紙を１枚ずつ分離する分離ローラ２７と、給紙ローラ２４及び分離ローラ２７により送り出された転写紙をレジストローラ対１３に向けて搬送する搬送ローラ２８と、搬送ローラ２８によって搬送される転写紙が通過する給紙路２９とを有している。
給紙路２９はシート給送装置２３から本体１０１内に連続するように設けられており、本体１０１内の給紙路２９にも搬送ローラ２８が配設されている。
【００６４】
シート給送装置２３は、給送ローラ２４が図中反時計回り方向に回転駆動され、分離ローラ２７が作用することにより、最上位の転写紙を給紙路２９内に導き、搬送ローラ２８の回転によりレジストローラ対１３に向けて給送し、搬送された転写紙がレジストローラ対１３に突き当てて止められるようになっている。
【００６５】
手差し給紙装置３３は、転写紙を積載する手差しトレイ３４と、手差しトレイ３４に積載された転写紙のうち最上位の転写紙の上面に当接する給紙ローラとしての給送ローラ３５と、給送ローラ３５により繰り出された転写紙を１枚ずつ分離する分離ローラ３６と、手差しトレイ３４上に転写紙が載置されたことを検知する用紙センサとを有している。
【００６６】
手差し給紙装置３３は、給送ローラ３５が図中時計回り方向に回転駆動され、分離ローラ３６が作用することにより、最上位の転写紙を本体１０１側の給紙路２９内に導くとともにレジストローラ対１３に向けて給送し、搬送された転写紙がレジストローラ対１３に突き当てて止められるようになっている。
【００６７】
読取装置２１は、原稿を載置するコンタクトガラス２１ａ、コンタクトガラス２１ａに載置された原稿に光を照射する図示しない光源及び光源から原稿に照射され反射された光を反射する図示しない第１の反射体を備え図１における左右方向に走行する第１走行体２１ｂ、第１走行体２１ｂの反射体によって反射された光を反射する図示しない第２の反射体を備えた第２走行体２１ｃ、第２走行体２１ｃからの光を結像するための結像レンズ２１ｄ、結像レンズ２１ｄを経た光を受け原稿の内容を読み取る読み取りセンサ２１ｅ等を備えている。
自動原稿給紙装置２２は回動自在であって、上方に向けて回動したときコンタクトガラス２１ａを露出させるようになっている。
【００６８】
温度検知センサ、湿度検知センサは、少なくとも、後述する現像装置５０Ｙ等の現像手段の使用環境における温度、湿度を検知するようになっているものであり、それぞれ１つ配設されているが、各現像手段で温度、湿度が異なるような場合にはそれぞれの現像手段に設けても良い。検出した温度、湿度は制御手段に入力される。
【００６９】
操作パネルは、複写等を開始するためのスタートボタン、複写枚数等を入力するためのテンキー等を備えている。
制御手段は、ＣＰＵ、記憶手段としてのメモリ等を備えている。
【００７０】
画像ステーション６０Ｙ、６０Ｃ、６０Ｍ、６０ＢＫについて、そのうちの一つの、感光体ドラム２０Ｙを備えた画像ステーション６０Ｙの構成を代表して構成を説明する。なお、他の画像ステーションの構成に関しても実質的に同一であるので、以下の説明においては、便宜上、感光体ドラム２０Ｙを備えた画像ステーションの構成に付した符号に対応する符号を、他の画像ステーションの構成に付し、詳細な説明については適宜省略することとし、符号の末尾にＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋが付されたものはそれぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像形成を行うための構成であることを示すこととする。
【００７１】
図２に示すように、感光体ドラム２０Ｙを備えた画像ステーション６０Ｙは、感光体ドラム２０Ｙの周囲に、図中反時計方向であるその回転方向Ｂ１に沿って、１次転写ローラ１２Ｙと、クリーニング手段としてのクリーニング装置４０Ｙと、帯電手段である帯電ユニットとしての帯電装置３０Ｙと、現像手段としての現像ユニットである現像装置５０Ｙとを有している。
【００７２】
感光体ドラム２０Ｙと、クリーニング装置４０Ｙと、帯電装置３０Ｙと、現像装置５０Ｙとは一体化されており、プロセスカートリッジ９５Ｙを構成している。プロセスカートリッジ９５Ｙは本体１０１に固定された図示しないガイドレールに沿って本体１０１に対して引き出し自在であるとともに、本体１０１に押し込むことが可能であり、本体１０１に対して着脱自在に設置されている。
【００７３】
プロセスカートリッジ９５Ｙは、本体１０１に押し込むと、画像形成に適した所定の位置に装填され、位置決めされるようになっている。このようにプロセスカートリッジ化することは、交換部品として取り扱うことができるため、メンテナンス性が著しく向上し、大変好ましい。
【００７４】
プロセスカートリッジ９５Ｙは、感光体ドラム２０Ｙと、クリーニング装置４０Ｙと、帯電装置３０Ｙと、現像装置５０Ｙとのうち、少なくとも感光体ドラム２０Ｙと現像装置５０Ｙとが、一体化されることによって構成され、本体１０１に着脱自在に設置されるユニットである。
【００７５】
帯電装置３０Ｙは、感光体ドラム２０Ｙの表面に当接して従動回転する帯電ローラ３１Ｙと、帯電ローラ３１Ｙに当接し従動回転するクリーニングローラ３２Ｙとを有している。帯電ローラ３１Ｙには、直流に交流成分のバイアスを重畳印加する図示しない電圧印加手段が接続されており、感光体ドラム２０Ｙと対向する帯電領域において、感光体ドラム２０Ｙの表面を除電すると同時に、所定の極性に帯電するようになっている。
【００７６】
クリーニングローラ３２Ｙは帯電ローラ３１Ｙに従動回転することで帯電ローラ３１Ｙをクリーニングするようになっている。
このように、本形態では、接触ローラを用いた帯電システムを採用しているが、帯電システムは、近接ローラを用いたものであっても良いし、スコロトロン方式等の非接触型を採用したものであっても良い。
【００７７】
１次転写ローラ１２Ｙには、図示しない電源を備えたバイアス印加手段とバイアス制御手段とによって１次転写に適した所定の電圧が印加されるようになっている。
図１に示した光走査装置８は、図２に示すように、感光体ドラム２０Ｙにおける帯電領域と現像領域との間の領域に、画像情報に応じて光変調されたレーザー光Ｌを照射して帯電ローラ３１Ｙにより帯電された後の感光体ドラム２０Ｙの表面を露光し、現像装置５０Ｙによってイエロートナー像として可視像化される静電潜像を形成するようになっている。
【００７８】
クリーニング装置４０Ｙは、感光体ドラム２０Ｙに対向する部分に開口部を有するクリーニングケース４３Ｙと、感光体ドラム２０Ｙに当接し感光体ドラム２０Ｙ上の残留トナー、キャリア、紙粉等の不要物を掻き取ってクリーニングする回転ブラシとしてのブラシローラ４５Ｙと、感光体ドラム２０Ｙの回転方向Ｂ１において、ブラシローラ４５Ｙよりも下流側の位置で感光体ドラム２０Ｙに当接し感光体ドラム２０Ｙ上の不要物を掻き取ってクリーニングするためのブレードとしてのクリーニングブレード４１Ｙとを有している。
【００７９】
クリーニング装置４０Ｙはまた、クリーニングケース４３Ｙに回転自在に支持され、ブラシローラ４５Ｙ、クリーニングブレード４１Ｙによって掻き取られ、また除去されることによって生じた廃トナー等の不要物を廃トナータンク８３に向けて搬送するための図示しない廃トナー経路の一部を構成する排出スクリュ４２Ｙを有している。
【００８０】
現像装置５０Ｙは、感光体ドラム２０Ｙに対向する部分に開口部を有する現像ケース５５Ｙと、かかる開口部から感光体ドラム２０Ｙに臨むよう感光体ドラム２０Ｙに近接対向して配設された現像剤担持体としての現像ローラ５１Ｙと、現像ローラ５１Ｙ上の現像剤を一定の高さに規制する規制部材としてのドクタである現像ブレード５２Ｙとを有している。
【００８１】
現像装置５０Ｙはまた、現像ケース５５Ｙの下部に互いに対向するように配設され、互いに逆方向に回転駆動されることで現像剤を攪拌するとともに現像ローラ５１Ｙに現像剤を供給するための現像剤供給部材としての第１搬送スクリュ５３Ｙ及び第２攪拌スクリュ５４Ｙと、第１搬送スクリュ５３Ｙと第２搬送スクリュ５４Ｙとの間に設けられた仕切り壁５７Ｙと、仕切り壁５７Ｙによって仕切られ第１搬送スクリュ５３Ｙ、第２搬送スクリュ５４Ｙをそれぞれ収容した現像剤収容器としての現像剤収容部を構成する第１収容室５８Ｙ、第２収容室５９Ｙとを有している。
【００８２】
現像装置５０Ｙはまた、イエロー色のトナーを蓄えるトナーホッパー８０Ｙと、第２収容室５９Ｙの底部に備えられ現像剤中のトナー濃度を測定するトナー濃度検知手段たるトナー濃度測定センサとしてのＴセンサであるトナー濃度検知装置たるトナー濃度検知センサ５６Ｙと、トナー濃度検知センサ５６Ｙを第２収容室５９Ｙに貼り付けにより取り付けた取り付け部材としての両面テープ８６Ｙとを有している。
【００８３】
現像装置５０Ｙはまた、直流成分の現像バイアスを印加する図示しないバイアス印加手段と、現像ローラ５１Ｙを駆動する図示しない現像駆動手段と、第１搬送スクリュ５３Ｙと第２搬送スクリュ５４Ｙとを互いに逆方向に回転駆動する図示しない搬送駆動手段と、トナーをトナーホッパー８０Ｙから第２収容室５９Ｙに補給する図示しないトナー補給手段等を有している。
【００８４】
現像ローラ５１Ｙは、磁界発生手段としてのマグネットローラ８１Ｙと、マグネットローラ８１Ｙを内包し現像駆動手段により図中時計方向であるＣ１方向に駆動される非磁性の現像スリーブ８２Ｙとを有している。
【００８５】
マグネットローラ８１Ｙは、図示を省略するが、現像ケース５５Ｙに固定されたプラスチックローラと、プラスチックローラ８４Ｙに埋め込まれた複数の磁極を形成する複数の磁石であるマグネットブロックとを有している。
【００８６】
現像スリーブ８２Ｙは、現像ケース５５Ｙ及びマグネットローラ８１Ｙに回転自在に支持されている。現像スリーブ８２Ｙは、バイアス印加手段により感光体ドラム２０Ｙとの間に適当な大きさの現像バイアスを印加される。現像領域における現像スリーブ８２Ｙと感光体ドラム２０Ｙとのギャップすなわち現像ギャップは、０．３±０．０５ｍｍとなるように設定されている。
【００８７】
現像ブレード５２Ｙは、ＳＵＳ材料で形成されている。現像スリーブ８２Ｙと現像ブレード５２Ｙとのギャップすなわちドクターギャップは、０．５±０．０４ｍｍとなるように設定されている。
【００８８】
現像剤は、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤である。
キャリアは、磁性キャリアであり、芯材と、芯材表面に形成された樹脂被覆層とを有している。樹脂被覆層の層中には、基体粒子表面に二酸化スズ層と二酸化スズ層上に設けた二酸化スズを含む酸化インジウム層とからなる導電性被覆層を設けてなる導電性粒子が含有されている。
【００８９】
トナーは、非磁性トナーであり、主として、結着樹脂、離型剤、着色剤で構成される。結着樹脂は、ビニル系重合体とポリエステル系重合体とを有するハイブリッド樹脂を含有している。離型剤の含有量に対するハイブリッド樹脂の含有量は、０．５〜３の範囲になるように形成されている。
【００９０】
現像剤中のトナー濃度は、トナー濃度検知センサ５６Ｙによる検知に基づき、制御手段による後述の制御によって、約４〜１１重量％の所定の範囲内となるように制御され、キャリアに対するトナーの混合比率が常に適正値に保たれ、高品質の画像を得るのに寄与する。現像によるトナーの消費に伴ってトナー濃度が低下し、トナー濃度検知センサ５６Ｙが、トナー濃度が上述の所定の範囲の下限値を下回ったことを検知したときに、トナーホッパー８０Ｙからトナー補給手段により第２収容室５９Ｙにトナーが補給されるものである。
【００９１】
第１搬送スクリュ５３Ｙ、第２搬送スクリュ５４Ｙは、現像ローラ５１Ｙの幅方向言い換えると現像ローラ５１Ｙの長手方向である図２における紙面に垂直な方向に延在するように配設されている。
【００９２】
第１搬送スクリュ５３Ｙは、搬送駆動手段によって回転駆動されることで、第１収容室５８Ｙ内の現像剤を図２における紙面奥側から手前側へと搬送しながら現像ローラ５１Ｙに供給する。第１搬送スクリュ５３Ｙによって第１収容室５８Ｙ内の端部付近まで搬送された現像剤は、仕切り壁５７Ｙに形成された図示しない開口部を通って第２収容室５９Ｙ内に進入する。
【００９３】
第２収容室５９Ｙ内において、第２搬送スクリュ５４Ｙは、搬送駆動手段によって回転駆動されることで第１収容室５８Ｙから送られてくる現像剤を第１搬送スクリュ５３Ｙとは逆方向に搬送する。このとき、トナーホッパー８０Ｙからトナーが補給された場合には、補給されたトナーを現像剤中に攪拌混合しながら搬送を行う。第２搬送スクリュ５４Ｙによって第２収容室５９Ｙの端部付近まで搬送された現像剤は、仕切り壁５７Ｙに設けられたもう一方の図示しない開口部を通って第１収容室５８Ｙ内に戻る。
【００９４】
このようにして供給されたトナーは、第１搬送スクリュ５３Ｙ及び第２搬送スクリュ５４Ｙによって、現像剤と攪拌搬送されながら攪拌混合され、摩擦帯電され、現像ローラ５１Ｙに供給され担持される。
【００９５】
現像ブレード５２Ｙによって現像剤の担持量を規制され層厚を規制された現像ローラ５１Ｙは、その回転及びバイアス印加手段による現像バイアスにより、現像ローラ５１Ｙと感光体ドラム２０Ｙとの間の現像領域に、現像ブレード５２Ｙによって量を適量とされた現像剤を運び、現像剤中のイエロートナーが感光体ドラム２０Ｙの表面に形成された静電潜像に静電的に移行して、静電潜像をイエロートナー像として可視像化するようになっている。
【００９６】
現像によりイエロートナーを消費した現像剤は、現像ローラ５１Ｙの回転に伴って現像装置５０Ｙ内に戻される。
本形態では、バイアス印加手段により直流成分の現像バイアスを印加しているが、現像バイアスは、交流成分であっても良いし、直流成分に交流成分を重畳したものであっても良い。
【００９７】
このように、現像装置５０Ｙにおいては、第１搬送スクリュ５３Ｙ及び第２搬送スクリュ５４Ｙによって攪拌搬送された現像剤は、マグネットローラ８１Ｙの磁力により汲み上げられて現像スリーブ８２Ｙに担持され、感光体ドラム２０Ｙと対向する現像領域まで搬送され、感光体ドラム２０Ｙ上の潜像にトナーが供給されて現像が行われる。現像後のトナーを消費した現像剤は、現像スリーブ８２Ｙ表面から第１収容室５８Ｙ内に解放され、第１搬送スクリュ５３Ｙ及び第２搬送スクリュ５４Ｙにより第１収容室５８Ｙ、第２収容室５９Ｙ内の現像剤と攪拌され、再び現像スリーブ８２Ｙ表面に汲み上げられるというサイクルを繰り返す。マグネットブロックはこのようなサイクルを繰り返すように配設されている。
【００９８】
このような構成の画像形成装置１００において、複写を行うときには、自動原稿給紙装置２２に原稿をセットするか、自動原稿給紙装置２２を上方に回動してコンタクトガラス２１ａ上に原稿を載置したうえで自動原稿給紙装置２２を下方に回動して閉じた状態としたうえで、操作パネルのスタートボタンを押下する。画像形成装置１００をプリンタとして使用する場合には、画像形成装置１００に接続したＰＣ等の外部入力装置において画像形成を行う画像データを選択、入力等したうえで画像形成開始の操作を行う。
【００９９】
複写を行う場合であって、原稿を自動原稿給紙装置２２にセットした場合には、セットした原稿がコンタクトガラス２１ａ上に送り出されてから読取装置２１による原稿の読み取りが行われ、また、原稿をコンタクトガラス２１ａ上に載置したときにはスタートボタンの押下によって読取装置２１による原稿の読み取りが行われ、画像データが生成される。
生成された画像データ又は入力された画像データに基づいて、上述の構成の画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫが作動する。
【０１００】
画像ステーション６０Ｙにおいては、感光体ドラム２０Ｙは、Ｂ１方向への回転に伴い、帯電ローラ３１Ｙにより表面を一様に帯電され、光走査装置８からのレーザー光Ｌの露光走査によりイエロー色に対応した静電潜像を形成され、この静電潜像を現像装置５０Ｙによりイエロー色のトナーにより良好に現像され、現像により得られたイエロー色のトナー像を１次転写ローラ１２ＹによりＡ１方向に移動する転写ベルト１１に１次転写され、転写後に残留したトナーを含む不要物をクリーニング装置４０Ｙにより除去されて帯電ローラ３１Ｙによる次の除電、帯電に供される。
【０１０１】
他の感光体ドラム２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫにおいても同様に各色のトナー像が形成等され、形成された各色のトナー像は、１次転写ローラ１２Ｃ、１２Ｍ、１２ＢＫにより、Ａ１方向に移動する転写ベルト１１上の同じ位置に順次１次転写される。転写ベルト１１上に重ね合わされたトナー像は、転写ベルト１１のＡ１方向の回転に伴い、２次転写ローラ５との対向位置である２次転写ニップまで移動し、転写紙に２次転写される。
【０１０２】
転写ベルト１１と２次転写ローラ５との間に搬送されてきた転写紙は、シート給送装置２３の１つの給送ローラ２４が選択されこの回転によって対応する給紙カセット２５から繰り出されてフィードされたものであるか、または、手差し給紙装置３３の給送ローラ３５の回転によって手差しトレイ３４から繰り出されてフィードされたものであるか、または、両面ユニット９６から給紙ローラ９５によって繰り出されてフィードされたものであるかの何れかであって、レジストローラ対１３によって、センサによる検出信号に基づいて、転写ベルト１１上のトナー像の先端部が２次転写ベルト５に対向するタイミングで送り出されたものである。
【０１０３】
転写紙は、すべての色のトナー像を転写され、担持すると、定着装置６に進入し、定着ベルト６４と加圧ローラ６３との間の定着部を通過する際、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を定着され、転写紙上にカラー画像が形成される。定着装置６を通過した定着済みの転写紙は、切換爪９４の態位に応じて、排紙ローラ９８を経て排紙トレイ７５上にスタックされるか、または搬送ローラ９７を経て両面ユニット９６に進入して両面画像形成に備える。一方、２次転写を終えた転写ベルト１１は、中間転写ベルトクリーニング装置１４によってこれに残留する残留トナー等を除去されてクリーニングされ、次の画像形成に備える。
【０１０４】
このような画像形成工程において、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーは、現像装置５０Ｙ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０ＢＫにおいてそれぞれ消費されるため、現像装置５０Ｙ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０ＢＫ内のトナー濃度が低下し、現像装置５０Ｙ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０ＢＫのそれぞれに配設されたトナー濃度検知センサ５６Ｙ等によってトナー濃度の低下が検知されると、トナーホッパー８０Ｙ等からイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーが、トナー補給手段によって第２収容室５９Ｙ等に供給されるようになっている。
【０１０５】
トナー濃度の制御に関し、現像装置５０Ｙ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０ＢＫのうち、現像装置５０Ｙを代表して説明する。他の現像装置５０Ｃ、５０Ｍ、５０ＢＫについても、現像装置５０Ｙと同様にしてトナー濃度の制御が行われるため、現像装置５０Ｃ、５０Ｍ、５０ＢＫについてのトナー濃度の制御については説明を省略する。
【０１０６】
トナー濃度検知センサ５６Ｙは、現像剤の透磁率によりトナー濃度を測定するものであり、その出力は電圧Ｖｏｕｔとして取り出され、制御手段に入力されて、電圧Ｖｏｕｔの大きさにより、トナー濃度が判別される。トナー濃度は重量％を単位としている。
【０１０７】
トナーと磁性のキャリアとを含む現像剤において、トナー濃度が低いとキャリアの比率が増加するため透磁率が高くなり、トナー濃度が高いとキャリアの比率が低下するため透磁率が低くなることから、図３に示すように、トナー濃度ＴＣの低下と電圧Ｖｏｕｔの上昇とはほぼ正比例の関係にある。
【０１０８】
また、トナー濃度検知センサ５６Ｙは、両面テープ８６Ｙにより、第２収容室５９Ｙの底部外面に取り付けられているが、その感度は、図４に示すように、現像剤との距離が離れるほど低下していく、比例関係にある。よって、トナー濃度検知センサ５６Ｙの感度は第２収容室５９Ｙを構成している現像ケース５５Ｙの厚みや両面テープ８６Ｙの厚みに依存することとなる。
【０１０９】
なお、図４において、ケース肉厚は、第２収容室５９Ｙにおける現像ケース５５Ｙの厚みと両面テープ８６Ｙの厚みとの和に対応しているものとする。実機Ｔセンサ感度とは、トナー濃度検知センサ５６Ｙを第２収容室５９Ｙの底部外面に取り付けた状態でのトナー濃度検知センサ５６Ｙの感度である。同図に示されているように、トナー濃度検知センサ５６Ｙの感度は、その出力電圧である電圧Ｖｏｕｔをトナー濃度で除算し正負を反転させた値とする。
【０１１０】
トナー濃度が過剰に高くなると、画像濃度の上昇、トナー飛散、現像装置からの現像剤の漏れ、地汚れ等が生じ、またトナー濃度が過剰に低下すると、画像濃度の低下、像担持体へのキャリア付着等が生じるため、トナー濃度の制御は重要である。
【０１１１】
よってトナー濃度は正確に検知する必要があり、そのためには、トナー濃度検知センサ５６Ｙの感度を考慮してトナー濃度の測定を行う必要がある。そこで、現像装置５０Ｙにおいては、トナー濃度検知センサ５６Ｙの、現像ケース５５Ｙへの取り付け前後のトナー濃度の測定の感度の差を考慮して、トナー濃度を測定するようになっている。
【０１１２】
トナー濃度検知センサ５６Ｙは、電圧を入力することが可能となっており、この入力電圧である電圧Ｖｃｎｔの調整により、出力電圧である電圧Ｖｏｕｔの調整が可能となっている。
【０１１３】
よって、距離を変えて同じトナー濃度の現像剤を測定したときに、同じ電圧Ｖｏｕｔを得ように電圧Ｖｃｎｔを調整したとすると、電圧Ｖｃｎｔの変化が、感度の変化に対応する。なお、電圧Ｖｃｎｔを大きくすると電圧Ｖｏｕｔも大きくなり、電圧Ｖｃｎｔを小さくすると電圧Ｖｏｕｔも小さくなるようになっている。
【０１１４】
ここで、トナー濃度検知センサ５６Ｙを取り付けた状態における現像ケース５５Ｙの厚みと両面テープ８６Ｙの厚みとの和すなわちケース肉厚の設計値言い換えると基準となるケース肉厚は０．８ｍｍであり、基準となるトナー濃度すなわち現像装置５０Ｙの新品状態時におけるトナー濃度は７％であり、このときの電圧Ｖｏｕｔは３．０Ｖとする。
【０１１５】
感度の測定にあたっては、トナー濃度センサ５６Ｙを取り付ける前に、この状態を擬似的に再現する。具体的には、実際の現像剤を模した磁性体のテストピースを用意し、このテストピースとトナー濃度センサ５６Ｙとの距離を調整して、ケース肉厚が０．８ｍｍ、トナー濃度が７％である状態を仮想的に作り出し、この状態において電圧Ｖｏｕｔが３．０Ｖとなるように電圧Ｖｃｎｔを調整する。この検査によって得られた電圧Ｖｃｎｔを第１の入力電圧である電圧Ｖｃｎｔｔｅｓｔとする。
【０１１６】
なお、テストピースが、トナー濃度７％を完全に再現できるものであるならば、テストピースとトナー濃度センサ５６Ｙとの距離を０．８ｍｍとした状態で電圧Ｖｃｎｔの調整を行うこととなる。
【０１１７】
テストピースは、トナー濃度が７％を再現するもの以外にも、４％、１１％等を再現するものを用い、決定された電圧Ｖｃｎｔｔｅｓｔにおいて、電圧Ｖｏｕｔを測定しておく。このときの電圧Ｖｏｕｔを電圧Ｖｏｕｔｔｅｓｔとする。なおこの電圧Ｖｏｕｔｔｅｓｔを図示すると図７に示すようになる。
【０１１８】
つぎに、トナー濃度が７％である状態でトナー濃度センサ５６Ｙを第２収容室５９Ｙの底部外面に取り付け、ケース肉厚を変化させながら電圧Ｖｏｕｔが３．０Ｖとなるように電圧Ｖｃｎｔを調整する。このとき得られた電圧Ｖｃｎｔを第２の入力電圧である電圧Ｖｃｎｔｒｅａｌとする。
【０１１９】
図５に、これらの測定結果より得られる、ケース肉厚、トナー濃度の基準を０．８ｍｍ、７％とした場合における、測定に用いたケース肉厚からの基準のケース肉厚の差分の肉厚であるケース肉厚差分と、電圧Ｖｃｎｔｒｅａｌから電圧Ｖｃｎｔｔｅｓｔを引いた差分電圧である電圧ΔＶｃｎｔとの関係を示す。同図から、ケース肉厚差分が大きくなるほど、電圧ΔＶｃｎｔが大きくなることすなわち電圧Ｖｃｎｔｒｅａｌが大きくなること、および、ケース肉厚差分と電圧ΔＶｃｎｔとは比例の関係にあることがわかる。
【０１２０】
図６に、図４、図５に示したデータから得られる、電圧ΔＶｃｎｔと実機Ｔセンサ感度との関係を示す。図４に示されているように、ケース肉厚が基準の肉厚である０．８ｍｍの場合には実機Ｔセンサ感度が０．４（−Ｖ／ｗｔ％）であることから、図６において、実機Ｔセンサ感度が０．４（−Ｖ／ｗｔ％）のときには電圧ΔＶｃｎｔは０（Ｖ）である。
【０１２１】
すなわち、電圧ΔＶｃｎｔが０（Ｖ）である場合には、ケース肉厚が狙いの０．８ｍｍとなっていることを示している。また、電圧ΔＶｃｎｔ＞０（Ｖ）である場合には、ケース肉厚が狙いの０．８ｍｍより厚くなっていることを示し、電圧ΔＶｃｎｔ＜０（Ｖ）である場合には、ケース肉厚が狙いの０．８ｍｍより薄くなっていることを示している。
【０１２２】
なお、ケース肉厚が基準の肉厚である０．８ｍｍの場合には実機Ｔセンサ感度は０．４（−Ｖ／ｗｔ％）であるが、これは、テストピースを用いた上記の検査の場合にも再現される状態である。そこで、図６においては、この状態を、検査値Ｔセンサ感度としている。
【０１２３】
電圧ΔＶｃｎｔと実機Ｔセンサ感度とは比例関係にあるため、電圧ΔＶｃｎｔがわかれば、これに基づいて、トナー濃度センサ５６Ｙの感度を測定することができることがわかる。言い換えると電圧Ｖｃｎｔｒｅａｌを測定すれば、実機Ｔセンサ感度を予測できることが分かる。
【０１２４】
現像装置５０Ｙでは、このようなトナー濃度測定感度測定方法によってかかる感度を測定するとともに、測定した感度に基づいて、次のようにしてトナー濃度を制御するトナー濃度制御方法を採用している。
【０１２５】
図７は、ケース肉厚が狙いの０．８ｍｍよりも０．１６ｍｍ厚く、電圧ΔＶｃｎｔが１．２（Ｖ）となった場合に予測された実機Ｔセンサ感度における、トナー濃度ＴＣと、予測される出力電圧である電圧Ｖｏｕｔｒｅｆとの関係を示している。電圧ΔＶｃｎｔが１．２（Ｖ）となった場合、図６から予測された実機Ｔセンサ感度言い換えると測定されたトナー濃度センサ５６Ｙの感度は約０．３（−Ｖ／ｗｔ％）である。図７におけるトナー濃度ＴＣと電圧Ｖｏｕｔｒｅｆとの関係は、かかる約０．３（−Ｖ／ｗｔ％）の感度を傾きとしトナー濃度７％で電圧Ｖｏｕｔが３．０（Ｖ）となる直線によって得られたものである。
【０１２６】
かかる感度は、現像装置５０Ｙが画像形成装置１００本体に据え付けられてから最初の電源投入時に、電圧Ｖｃｎｔｒｅａｌを変化させながら電圧Ｖｏｕｔをサンプリングし、電圧Ｖｏｕｔが３．０Ｖとなったときの電圧Ｖｃｎｔｒｅａｌに基づいて電圧ΔＶｃｎｔを求める初期設定において算出する。電圧Ｖｏｕｔが３．０Ｖとなる電圧Ｖｃｎｔｒｅａｌは、電圧Ｖｃｎｔｒｅａｌと電圧Ｖｏｕｔとによって構成される直線状の関数から求めても良い。
【０１２７】
同図において、電圧Ｖｏｕｔｔｅｓｔは、ケース肉厚が狙いの０．８ｍｍであり電圧ΔＶｃｎｔが０（Ｖ）となった場合の検査値Ｔセンサ感度０．４（−Ｖ／ｗｔ％）を傾きとしトナー濃度７％で電圧Ｖｏｕｔが３．０（Ｖ）となる直線によって表されている。
【０１２８】
ここで、かりに、トナー濃度検知センサ５６Ｙを第２収容室５９Ｙの底部外面に取り付けて実際に現像を行う場合において、ケース肉厚が狙いの０．８ｍｍと一致しているとすると、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆは電圧Ｖｏｕｔｔｅｓｔと一致する。この場合、トナー濃度の基準である７％を含む初期目標範囲である４〜１１％のトナー濃度の制御範囲の上方の限界である１１％においては、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆは、電圧Ｖｏｕｔのとるべき値の下限値１．４Ｖとなる。
【０１２９】
しかし、ケース肉厚が狙いの０．８ｍｍよりも０．１６ｍｍ厚い場合には、電圧ΔＶｃｎｔが１．２（Ｖ）となることから、同図に示されているように、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆは電圧Ｖｏｕｔｔｅｓｔと異なっている。そして、このときのトナー濃度の制御範囲の上方の限界である１１％においては、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆは、そのとるべき値の下限値が１．８Ｖとなっている。この下限値の電圧を電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍｉｎとする。
【０１３０】
このように、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆには、ケース肉厚に応じた補正が加えられた状態となっている。そして、トナー濃度の制御範囲の下方の下限値である４％においては、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆは、そのとるべき値の上限値が３．９Ｖとなっており、電圧Ｖｏｕｔがこの値を下回ると、制御手段による制御により、トナー濃度が低下したとしてトナーホッパー８０Ｙからのトナー補給が開始されるようになっている。かかる上限値の電圧を電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘとする。
【０１３１】
このようにしてトナー濃度が初期目標範囲で制御されることで、ケース肉厚が狙いよりも厚い場合の感度低下に起因するトナー濃度の過度の上昇による地汚れ、トナー飛散等が防止され、また、ケース肉厚が狙いよりも薄い場合の感度上昇に起因するトナー濃度の過度の低下によるＩＤ低下等が防止ないし抑制される。
【０１３２】
ケース肉厚には、両面テープ８６Ｙの厚みも含まれているので、両面テープ８６Ｙの厚みによる感度の上下に起因するかかる不具合も防止される。トナー濃度検知センサ５６Ｙを現像ケース５５Ｙに取り付ける取り付け部材は両面テープ８６Ｙに限らず、接着剤、現像ケース５５Ｙに形成されたリブ、ねじ、さらに複雑な機構などどのようなものであっても良いが、何れにしても、その取り付け誤差はケース肉厚に含まれ、トナー濃度の制御精度は良好となっている。
【０１３３】
また、トナー濃度検知センサ５６Ｙは、現像ケース５５Ｙに孔を形成しこの孔に挿入し、その検知部を現像ケース５５Ｙ内に露出させるタイプであっても良い。この場合には、現像ケース５５Ｙ内におけるトナー濃度検知センサ５６Ｙの突出量等の位置決め誤差によってその感度が変化するが、このような誤差についてもケース肉厚に含めることで、トナー濃度の制御精度は良好となる。
【０１３４】
このようなトナー濃度測定感度測定方法、トナー濃度制御方法を実現するにあたり、制御手段のメモリには、図３ないし６に示したデータのうち少なくとも図６に示したもの又はこれを構成するのに必要なものが、現像ケース５５Ｙまたはプロセスカートリッジ９５Ｙ又は画像形成装置１００の出荷時にあらかじめ関数又はテーブルとして記憶されている。
【０１３５】
制御手段は初期設定時において電圧Ｖｏｕｔが３．０Ｖとなったときの電圧Ｖｃｎｔｒｅａｌ、電圧ΔＶｃｎｔを求める入力電圧決定ステップを行う入力電圧決定手段、差分電圧決定ステップを行う差分電圧決定手段として機能する。
【０１３６】
制御手段は、電圧ΔＶｃｎｔに基づいてトナー濃度検知センサ５６Ｙの感度を算出する感度算出ステップを行う感度算出手段として機能するものである。
メモリは感度の算出に必要な感度算出データを記憶した感度算出データ記憶手段として機能する。感度算出データとしては、例えば差分電圧と感度との相関を示すデータを少なくとも含む。
メモリは算出された感度を記憶する感度記憶ステップを行う感度記憶手段として機能する。
【０１３７】
制御手段は電圧Ｖｏｕｔｒｅｆのうち少なくとも電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘ、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍｉｎを算出するものであり、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆを算出する出力電圧算出ステップを行う出力電圧算出手段、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘ、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍｉｎを算出する限界電圧算出ステップを行う限界電圧算出手段として機能する。
【０１３８】
メモリは電圧Ｖｏｕｔｒｅｆのうち少なくとも電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘ、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍｉｎを記憶するものであり、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆを記憶する出力電圧記憶ステップを行う出力電圧記憶手段、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘ、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍｉｎを記憶する限界電圧記憶ステップを行う限界電圧記憶手段として機能する。
【０１３９】
すでに述べたように、現像装置５０Ｙの使用時の電圧Ｖｏｕｔは、現像剤の流動状態の変化によって大きく変化する場合があり、トナー濃度の制御精度が低下する場合がある。
現像剤の流動状態は、現像装置５０Ｙの使用環境すなわち温度や湿度、トナーの使用率によって左右される。
【０１４０】
図８に、温度及び湿度によるトナー濃度検知センサ５６Ｙの感度の変化を示す。同図において、ＨＨは温度が２７℃、湿度が８０Ｐｈ％である場合を示しており、ＭＭは温度が２３℃、湿度が５０Ｐｈ％である場合を示しており、ＬＬは温度が１０℃、湿度が１５Ｐｈ％である場合を示している。同図から低温、低湿環境では、感度が低下気味になり、高温、高湿環境では、感度が上昇気味になることがわかる。
【０１４１】
そのため、上述のようにして電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘ、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍｉｎを決定しても、温度や湿度の変化によって制御されるトナー濃度が変化してしまう。すなわち、例えば、同図において、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍｉｎが２．０Ｖであるとき、ＨＨ、ＭＭ、ＬＬによって、トナー濃度の上限値が変化してしまい、制御範囲が変化してしまう。
【０１４２】
そこで、次の表１に示すように、湿度に応じて電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘ、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍｉｎを補正することで、湿度環境によるトナー濃度の制御範囲のバラツキを低減する。同表において、上限側とは電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘに対する補正量を意味しており、下限側とは電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍｉｎに対する補正量を意味している。
【０１４３】
【表１】
2008276118.tif 000003
【０１４４】
かかる補正の結果を図９及び次の表２に示す。なお、表２においては、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘについてのみ示している。表２において、リミッタＴＣとはトナーの制御範囲のうち、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘに対応する、トナー濃度の最大値を意味している。
【０１４５】
これら図表から分かるように、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘを湿度条件のそれぞれに合わせて補正することによって、湿度環境によるトナー濃度の制御範囲のバラツキが大きく改善されている。なお、温度条件についても同様に補正を行うことができる。
【０１４６】
【表２】
2008276118.tif 000004
【０１４７】
図１０に、トナー濃度ＴＣと電圧Ｖｏｕｔとの関係を画像面積率で比較した結果を示す。同図（ａ）は次に述べる補正前の状態を示し、同図（ｂ）は同補正後の状態を示している。画像面積率は、転写紙の画像形成可能領域において画像形成を行った部分の面積の占める割合である。同図においては、画像面積率５％において、トナー濃度ＴＣと電圧Ｖｏｕｔとの関係が狙いの出力特性となっているものとする。
【０１４８】
トナー濃度ＴＣと電圧Ｖｏｕｔとの関係は画像面積率にかかわらず同じになるのが理想であるが、実際には同図（ａ）に示されているように、画像面積率が低いほど、狙いの出力特性からずれている。例えば同図において、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍｉｎが２．０Ｖであるとすると、画像面積率が低いほど、狙いのトナー濃度ＴＣからずれている。
【０１４９】
そこで、次の表３に示すように、画像面積率に応じた補正係数αをかけて電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘを補正することで、同図（ｂ）に示されているように、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘを狙いの出力特性に近づけている。これにより、各画像面積率において電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘに対応するトナー濃度ＴＣが過大になることを防止し、地汚れ、トナー飛散等を防止ないし抑制している。同様に電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘを補正してもよい。
【０１５０】
【表３】
2008276118.tif 000005
【０１５１】
本形態において、画像面積率は、現像装置５０Ｙによって現像される感光体ドラム２０Ｙ上の画素数に基づいて算出している。かかる画素数は、光走査装置８による書き込みに用いた画像データに基づいて算出している。画像面積率は１回の画像形成あたりの言い換えると現像装置５０Ｙの１回の現像動作あたりのトナーの消費率とすることもできるが、本形態では、直前の１０００枚の画像形成における平均値を取ってこれをトナーの消費率としている。
【０１５２】
これは、数百枚程度までの少ない枚数で画像面積率を算出すると、変動が大きくなり、補正が効きすぎるなど、適正な補正とならない可能性があるためであり、また、２０００枚、３０００枚の平均とすると、補正をかけるタイミングが遅くなるため補正の効き目が十分にならない可能性があるためである。
【０１５３】
本形態では、トナーの消費率を画像面積率に基づいて求めたが、画像面積率に換えて、トナーの消費率はトナー補給手段の稼働率に基づいて求めても良い。トナーは、消費された分だけ補給されるものであるから、トナーの消費率はトナー補給率ということもできるためである。トナー補給手段の稼働率は、あらかじめ量ったトナー補給手段による単位時間当たりのトナー補給量とトナー補給手段の駆動時間との積を、画像形成枚、例えば上述のような１０００枚の画像形成枚数に応じて求めても良いし、この画像形成枚数に換えて所定時間を用いて求めても良い。
【０１５４】
このような電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘ、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍｉｎの補正を実現するにあたり、制御手段は、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘ、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍｉｎの補正を行う決定出力電圧補正ステップを行う決定出力電圧補正手段として機能する。
【０１５５】
特に温湿度に関して、制御手段は、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘ、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍｉｎの補正を行う決定出力電圧温湿度補正ステップを行う決定出力電圧温湿度補正手段として機能する。
【０１５６】
またトナー消費率に関して、制御手段は、トナー消費率を算出するトナー消費率算出ステップを行うトナー消費率算出手段として機能するとともに、算出したトナー消費率に基づいて電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘ、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍｉｎの補正を行う決定出力電圧トナー消費率補正ステップを行う決定出力電圧トナー消費率補正手段として機能する。
【０１５７】
またトナー消費率のうち感光体ドラム２０Ｙ上の画素数に関して、制御手段は、画素数を算出する画素数算出ステップを行う画素数算出手段として機能するとともに、算出したトナー消費率、画素数に基づいて電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘ、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍｉｎの補正を行う決定出力電圧画素数補正ステップ、決定出力電圧画像面積率補正ステップを行う決定出力電圧画素数補正手段、決定出力電圧画像面積率補正手段として機能する。
【０１５８】
またトナー消費率のうちトナー補給手段の稼働率に関して、制御手段は、かかる稼働率を算出するトナー補給稼働率算出ステップを行うトナー補給稼働率算出手段として機能するとともに、算出したトナー消費率、トナー補給手段の稼働率に基づいて電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘ、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍｉｎの補正を行う決定出力電圧トナー補給補正ステップを行う決定出力電圧トナー補給補正手段として機能する。
【０１５９】
また、メモリは、表１ないし表３に示した補正量、補正係数等の補正データを記憶する補正データ記憶手段として機能するとともに、補正された電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘ、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍｉｎの記憶を行う補正出力電圧記憶ステップを行う補正出力電圧記憶手段として機能する。
【０１６０】
特に温湿度に関して、メモリは、補正された電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘ、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍｉｎの記憶を行う温湿度補正出力電圧記憶ステップを行う温湿度補正出力電圧記憶手段として機能する。
【０１６１】
またトナー消費率に関して、メモリは、現像装置５０Ｙの動作履歴、例えば感光体ドラム２０Ｙ上の画素数、画像形成枚数、トナー補給手段の駆動時間等を記憶する動作履歴記憶ステップを行う動作履歴記憶手段として機能し、また、トナー補給手段による単位時間当たりのトナー補給量を記憶した単位トナー補給量記憶手段として記憶するとともに、補正された電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘ、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍｉｎの記憶を行うトナー消費率補正出力電圧記憶ステップを行うトナー消費率補正出力電圧記憶手段として機能する。
【０１６２】
またトナー消費率のうち感光体ドラム２０Ｙ上の画素数に関して、メモリは、補正された電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘ、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍｉｎの記憶を行う画素数補正出力電圧記憶ステップ、画像面積率補正出力電圧記憶ステップを行う画素数補正出力電圧記憶手段、画像面積率補正出力電圧記憶手段として機能する。
【０１６３】
またトナー消費率のうちトナー補給手段の稼働率に関して、メモリは、補正された電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘ、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍｉｎの記憶を行うトナー補給補正出力電圧記憶ステップを行うトナー補給補正出力電圧記憶手段として機能する。
【０１６４】
このように、現像装置５０Ｙと制御手段はトナー濃度制御装置を構成している。
このようなトナー濃度測定感度測定、トナー濃度の制御は、現像装置５０Ｙ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０ＢＫのそれぞれにおいて個別に行われる。これにより、現像装置５０Ｙ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０ＢＫのそれぞれにおいて用いられるトナー、キャリアが異なっていても、感度の測定、トナー濃度の制御が良好に行われる。特に、現像剤の流動性は、トナー、キャリアによって異なりやすいため、現像装置５０Ｙ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０ＢＫのそれぞれにおいて上述の補正量、補正係数を個別に設定することは、トナー濃度の制御を良好に行うために好ましい。
【０１６５】
電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘ、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍｉｎには、他の補正を行っても良い。たとえば、紙間、ＪＯＢエンド等に感光体ドラム２０Ｙの転写紙への転写領域外に所定のパターンを作成し、それを反射型フォトセンサであるＰセンサで読み取り、付着量に換算し、狙いの付着量より薄い場合には電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘ、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍｉｎを低く、濃い場合には電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘ、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍｉｎを高くする。このような補正は画像形成時、ＪＯＢエンド時におけるプロセスコントロール時など適時に行い、これに応じてトナーの補給制御が行われる。
【０１６６】
この結果、例えば電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘが４．０Ｖとなり、電圧Ｖｏｕｔｒｅｆｍｉｎが２．０Ｖとなった場合には、図１１に示すように、この範囲で電圧Ｖｏｕｔが制御され、対応するトナー濃度の制御範囲でトナー濃度が制御される。
【０１６７】
図１２に本発明を適用した画像形成装置の変形例の概略を示す。この画像形成装置１００について、上述の画像形成装置１００と異なる部分について主に説明する。上述の画像形成装置１００と同様の部分には同じ符号を付する等して適宜説明を省略する。
【０１６８】
この画像形成装置１００は、上述の読取装置２１及び自動原稿給紙装置２２に相当する読取部１２１と、上述の本体１０１及びシート給送装置２３に相当する像形成部１２２と、上述の制御手段に相当する、読取部１２１に備えられたスキャナ制御部１２３、システム制御部１２４、像形成部１２２に備えられたプロッタ制御部１２５及び画像処理部１２６と、上述の操作パネルに相当する操作部１２７とを有している。
【０１６９】
読取部１２１は、ランプ１０２、ミラー１０３、ＣＣＤ１０４、増幅器１０５、Ａ／Ｄ変換部１０６を備えている。ランプ１０２は上述の光源に相当し、ミラー１０３は上述の第１、第２の反射体に相当し、ＣＣＤ１０４は上述の読取センサ２１ｅに相当する。また、増幅器１０５、Ａ／Ｄ変換機１０６については上述の説明では触れていないが、読取装置２１にも同様に備えられている。
【０１７０】
画像処理部１２２は、シューディング補正、フィルタ、γ補正、階調処理等を行う。なお上述の説明では触れていないが、上述の制御手段においても同様の処理を行うようになっている。
【０１７１】
像形成部１２２は、上述の感光体ドラム２０Ｙ等に相当する感光体ドラム２０、上述の現像装置５０Ｙ等に相当する現像装置５０、上述の光走査装置８に相当する書き込み部８、上述の帯電装置３０Ｙ等に相当する帯電装置３０、上述のクリーニング装置４０Ｙ等に相当するクリーニング装置４０、定着装置６、上述のシート給送装置２３及び手差し給紙装置３３に相当する給紙トレー１〜４を備えた給紙装置１１７を有している。
【０１７２】
像形成部１２２はその他、転写前除電ランプ１１１、イレーザー１１２、除電ランプ１１３、分離チャージャ１１５を有している。これらは上述の説明では触れていないが、画像ステーション６０Ｙ、６０Ｃ、６０Ｍ、６０ＢＫ、転写ベルトユニット１０、２次転写ユニット７６にも備えられていても良い。
【０１７３】
このような構成の画像形成装置１００においては、読取部１２１において、ランプ１０２から照射された光は原稿面で反射してＣＣＤ１０４により電気信号に変換され、増幅器１０５で振幅調整された後にＡ／Ｄ変換器１０６で量子化されたディジタル画像データとなる。
【０１７４】
生成されたディジタル画像データは、画像処理部１２２に入力され、シェーディング補正処理、フィルタ処理、γ補正処理、階調処理等をこの順序で施されて像形成部１２２に送られる。
【０１７５】
像形成部１２２に入力されたディジタル画像データは、書き込み部８で、そのデータ値に従いレーザ光Ｌに変換され、帯電装置３０により帯電された感光体ドラム２０に照射され、感光体ドラム２０表面に静電潜像を形成する。
【０１７６】
現像装置５０は、形成された静電潜像に従い、感光体ドラム２０表面にトナーを付着させる。感光体ドラム２０表面に付着したトナーは、給紙装置１１７から送られてきた転写紙の紙面上に転写され、定着装置６を通り、複写原稿として出力される。
【０１７７】
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【０１７８】
たとえば、温湿度による出力電圧の補正については、必要に応じて、温度、湿度の何れか一方に基づいて行っても良い。
トナー濃度測定センサは、透磁率センサでなくとも、上述のトナー濃度測定感度測定方法、トナー濃度制御方法等、本発明を適用できるものであれば、他の方式でトナー濃度を測定するものであっても良い。
【０１７９】
プロセスカートリッジは、少なくとも像担持体と、現像装置とを一体に含んでいるとともに画像形成装置本体に着脱自在であればよく、プロセスカートリッジを構成する他の構成部品の選択は、像担持体、当該構成部品の寿命、コスト、プロセスカートリッジ化の構造上の容易性等を考慮して適宜行なわれるものである。
【０１８０】
本発明は、いわゆるタンデム方式の画像形成装置ではなく、１つの感光体ドラム上に順次各色のトナー像を形成して各色トナー像を順次重ね合わせてカラー画像を得るいわゆる１ドラム方式の画像形成装置にも同様に適用することができる。いずれのタイプの画像形成装置でも、中間転写体を用いず、各色のトナー像を転写紙等に直接転写しても良い。また、カラー画像形成装置でなく、図１２に示したようなモノクロ画像形成装置にも適用することができる。
【０１８１】
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１８２】
【図１】本発明を適用した画像形成装置の概略正面図である。
【図２】図１に示した画像形成装置に備えられた複数の像担持体のうち１つの像担持体周りの構成を示す概略正面図である。
【図３】図２に示したトナー濃度測定センサの特性であって、トナー濃度と出力電圧との関係を示す相関図である。
【図４】図２に示したトナー濃度測定センサの特性であって、ケース肉厚と感度との関係を示す相関図である。
【図５】図２に示したトナー濃度測定センサを用い、ケース肉厚の差分と差分電圧とを測定した測定結果を示す相関図である。
【図６】図４、５に示された関係から得られる、図２に示したトナー濃度測定センサの、差分電圧と感度との関係を示す相関図である。
【図７】図６に示された関係から得られる、トナー濃度とトナー濃度測定センサの出力電圧との関係がケース肉厚に応じて補正されていることを示す相関図であり、ケース肉厚に応じて補正された、トナー濃度を制御するための出力電圧が同図から得られることを示す相関図である。
【図８】現像手段の使用環境の温度、湿度によってトナー濃度とトナー濃度測定センサの出力電圧が変化することを示す相関図である。
【図９】現像手段の使用環境の温度、湿度によってトナー濃度測定センサの出力電圧を補正した結果を示す相関図である。
【図１０】現像手段のトナー消費率によってトナー濃度測定センサの出力電圧を補正する前後の相関図である。
【図１１】決定された出力電圧によりトナー濃度が制御されることを示す相関図である。
【図１２】本発明を適用した他の画像形成装置の概略正面図である。
【符号の説明】
【０１８３】
２０、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫ    像担持体
５０、５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０ＢＫ    現像手段
５６Ｙ    トナー濃度測定センサ
８６Ｙ    取り付け部材
Ｖｏｕｔｒｅｆ、Ｖｏｕｔｒｅｆｍａｘ、Ｖｏｕｔｒｅｆｍｉｎ  決定した出力電圧
１００    画像形成装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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