(57)【要約】【目的】適性な測定タイミングでトリボを検出することで現像剤の正確なトリボ量の検出が可能となり、出力画像品位の低下を防止し、高品位な出力画像を長期間に亘って形成することができるとともに、トナーの節約が可能な画像形成装置を提供すること。【構成】像坦持体上にトナーを含む現像剤を静電的に付着させる現像装置を備えた画像形成装置において、前記現像剤の帯電量を測定する現像剤帯電量測定手段と、前記現像剤の質量を測定する現像剤質量測定手段と、前記帯電量測定手段から得られた帯電量と、前記質量測定手段から得られた質量より前記現像剤のトリボ量（単位質量当たりの電荷量）を算出するトリボ量算出手段を備え、前記帯電量及び質量の測定は、前記現像装置を所定時間稼動させてから行う。【選択図】      図２
2004157389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像坦持体上にトナーを含む現像剤を静電的に付着させる現像装置を備えた画像形成装置において、
前記現像剤の帯電量を測定する現像剤帯電量測定手段と、前記現像剤の質量を測定する現像剤質量測定手段と、前記帯電量測定手段から得られた帯電量と、前記質量測定手段から得られた質量より前記現像剤のトリボ量（単位質量当たりの電荷量）を算出するトリボ量算出手段を備え、前記帯電量及び質量の測定は、前記現像装置を所定時間稼動させてから行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電量及び質量の測定は、装置の電源投入時に行われる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】
前記帯電量及び質量の測定は、所定時間毎に行われることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記帯電量及び質量の測定は、所定の画像形成回数毎に行われることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記帯電量及び質量の測定は、前記画像形成装置の像担持体上電位の制御及び濃度補正制御が行われる時に行われることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項６】
装置周囲における空気中の水分量を検出する水分量検出手段を併せ持ち、前記水分量検出手段の出力に応じて前記帯電量及び質量の測定の制御が行われることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記水分量検出手段の出力に応じて、前記帯電量及び質量を測定する前に稼動する現像装置の稼動時間を制御することを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記トリボ量算出手段から得られたトリボ量によって、前記現像装置の現像バイアスを制御する手段を併せ持ち、前記トリボ量算出手段によって得られたトリボ量に応じて前記現像装置の現像バイアス（前記像坦持体上にトナー像を現像させるために前記現像装置に印加する電圧）を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項９】
像坦持体表面を均一に帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面を画像データに応じて露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像に現像剤を付着させて現像剤による画像として現像する現像手段と、前記像担持体上に形成された現像剤による画像を転写材に転写する転写手段と、前記転写材上の現像剤による画像を定着する定着手段と、現像剤による画像転写後の前記像担持体表面を清掃するクリーニング手段とを併せ持ち、前記トリボ量算出手段によって得られたトリボ量に応じて、前記画像形成動作後に、前記帯電手段と前記露光手段及び前記クリーニング手段とを動作させることにより、像坦持体上にトナー像を形成す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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真法としては、米国特許第２，２９７，９６１号明細書、特公昭４２−２３９１０号公報及び特公昭４３−２４７４８号公報等に記載されているように、多数の方法が知られている。一般には、光電物質を利用した記録体である感光体上に種々の手段により電気的潜像を形成し、次いで潜像をトナーにより現像し、得られたトナー像を必要に応じて紙等の転写材上に転写し、爪状部材及び分離バイアスの作用により転写材を感光体から分離し、このトナー像を加熱又は溶剤蒸気等により転写材に定着して、画像を得るものである。
【０００３】
又、電気的潜像に現像剤を用いて可視化する現像方法にも種々のものが知られている。例えば、米国特許第２，８７４，０６３号明細書に記載されている磁気ブラシ現像方法、同２２１，７７６号明細書に記載されているパウダークラウド方法、更にはファーブラシ現像法、液体現像法等の多数の方法がある。これらの現像方法において、特にトナー及びキャリアを主体とする二成分現像剤を用いる磁気ブラシ現像法が広く実用化されているが、この方法は、比較的安定に良好な画像が得られる反面、キャリアの劣化、トナーとキャリアの混合比の変動という二成分現像剤にまつわる欠点を有する。
【０００４】
このような欠点を回避するために、トナーのみから成る一成分現像剤を用いる現像方法が各種提案されている。この現像方法によれば、キャリアに対するトナーの混合比を制御する必要がなくなるため、装置が簡略化されるという利点がある。
【０００５】
上記の一成分現像法では、キャリアを用いないためにトナーに帯電電荷を与えることが難しい。このため、トナーの帯電方法が各種検討されている。
【０００６】
例えば、特開昭５０−４５３９号公報には、トナー担持体との摩擦帯電により帯電電荷を付与する方法が、又、特開昭５４−２１００号公報には、摩擦部材を設けてこれとの摩擦帯電により帯電電荷を付与する方法が述べられている。更に、その摩擦部材に電圧を印加する方法、コロナ帯電等の帯電付与部材によりトナーを帯電させる方法等が工夫されている。
【０００７】
但し、一成分現像剤を用いる現像方法においても、画像作成条件によっては現像剤の耐久が進み、又、環境が変化することによるトナーの帯電状態の劣化は否めない。現像剤が劣化すると、画像濃度の低下や転写紙の白地に現像剤が付着する所謂“かぶり“という現象が発生する。即ち、出力画像の適性濃度が得られなくなる。
【０００８】
現在、このような現象に関しては、例えば、装置に具備している感光体上の電位測定手段において感光体の表面電位を測定し、その測定出力に応じて感光体上の電位を制御する所謂電位制御なるものや、装置に具備している環境センサー出力に応じて現像電位を制御する等の環境制御、又は現像後の感光体上の画像濃度を検出して画像濃度を補正する濃度制御等の補正手段を採ることで、画像濃度の劣化を抑えている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした従来の技術に係る画像形成装置においては、或る程度画像濃度の補正は可能であったが、本質的に現像剤の劣化が原因である出力画像の濃度変化を完全に制御することは不可能であった。即ち、感光体上の電位や感光体上に形成された画像の濃度及び環境センサー出力に応じて画像の濃度補正制御を行っても、出力画像の品位が完全に保たれる制御はできないのが現状である。このような濃度の安定しない現象は、二成分現像剤を使用する現像方法及び一成分現像剤を用いた現像方法においても発生するものである。特に、カラーの画像形成装置においては、濃度のみならず色味の変化に対して敏感である。
【００１０】
更に、現像方式として、一成分磁性現像剤を使用する電界飛翔現像方法、ジャンピング現像方法では、特に、高湿度環境での画像形成装置起動時は、現像剤が放置中に水分を吸着して現像剤粒子の表面抵抗が低下し、現像剤の保持すべき電荷量が維持できないで現像効率が低下する。
【００１１】
そのため、特開２０００−１８１３２１号公報等において開示された技術のように、所定の湿度の環境下での画像形成装置の起動時の準備期間（主に定着装置の加熱を目的とする）において、現像剤担持部材近傍に滞留する劣化したトナーを強制的に感光体を経由して清掃装置へ転移させて、前記劣化トナーが画像出力に供されるのを防ぐこと及び劣化してはいないが、長時間の休止により一次的に帯電量が低下したトナーの帯電量を増加させるためのトナーを消費しない現像剤担持部材の回転が盛んに行われている。従来技術においては、前述の劣化トナーの強制排出は一定の環境下では必ず作動するようなシーケンスとなっており、実際には劣化していないのに強制排出される等、トナーを無駄に消費することからランニングコストのアップに繋がっていた。
【００１２】
上記の現象は、実際に現像器内の現像剤の状態を直接検知している訳でなく、現在このような画像形成装置において測定可能な物理量から現像剤の状態を推定して濃度制御を行っているためであり、直接現像剤のトリボ量を測定する手段が無い限り解決困難な現象である。
【００１３】
上記トリボ量の検出手段が重要である理由は述べたが、トリボ量検出の重要性に関しては、以前から判明していたことであり、幾つか特許として開示されている。それらの特許には、トリボ量測定方法の原理的なものやトリボ量を測定してどのような制御に用いるかを述べた特許はあるものの、現在の画像形成装置をみても分かるようにトリボセンサーが実現されていないのと同様、具体的に画像形成装置に実現できる形で実装するに際しての様々な問題に関する解決策に関しては記載されていない。
【００１４】
実際にトリボ検出手段を画像形成装置に実装するには、静電誘導を用いて現像剤の保有する電荷を測定する方法が最も適当であると思われる。従って、現像剤を付着させる何らかの電極を成すもの及びその付着した現像剤の質量を測定する手段が必要となるが、画像形成装置内に実現するに当たっては以下の問題が考えられる。
【００１５】
１）配置／形状／測定回路に関して
具体的には、感光体に現像剤を現像する現像器の近傍に配置する必要があるが、微小電荷及び質量を測定する手段を実現するに当たって、検出手段の配置／構成／形状／測定回路を適正にする必要がある。又、現像剤のトリボ量のみを検出手段に反映させる必要があり、更にトリボ検出手段が画像形成に影響を与えない構成が必要となる。
【００１６】
２）被測定物（現像剤）の均一性
検出手段に現像剤が適当に付着すると、付着量／付着形状によって同じトリボ量を持つ現像剤であっても、検出値が安定しないことが予測される。よって、この検出手段に現像剤を均一に付着させる必要がある。又、一度検出した現像剤が検出手段に付着したままであると、次回検出時に正しい検出ができない。よって、一度検出した現像剤を速やかに検出手段から離脱させる必要がある。
【００１７】
３）測定タイミング
被検出物は電荷量及び質量にしても微小なものである。よって、なるべく装置内の影響を受けない状況での検出が望ましい。又、検出タイミングも装置の状況に応じて制御することで、より安定したトリボ量が得られ、効果的なタイミングで検出することで、より安定した画質が得られると考えられる。
【００１８】
４）微小信号の安定な測定方法
前述にもあるように、被検出物は電荷量及び質量にしても微小なものである。よって、微小信号を正確に検出できる検出方法が必要である。
【００１９】
本発明は、トリボ量検出手段を画像形成装置に実装するに当たって前記事情に鑑みてなされたものであり、適性な測定タイミングでトリボを検出することで現像剤の正確なトリボ量の検出が可能となり、出力画像品位の低下を防止し、高品位な出力画像を長期間に亘って形成することができるとともに、トナーの節約が可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、像坦持体上にトナーを含む現像剤を静電的に付着させる現像装置を備えた画像形成装置において、前記現像剤の帯電量を測定する現像剤帯電量測定手段と、前記現像剤の質量を測定する現像剤質量測定手段と、前記帯電量測定手段から得られた帯電量と、前記質量測定手段から得られた質量より前記現像剤のトリボ量（単位質量当たりの電荷量）を算出するトリボ量算出手段を備え、前記帯電量及び質量の測定は、前記現像装置を所定時間稼動させてから行うことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２２】
＜実施の形態１＞
図２は本発明に基づくデジタル複写機の例である。
【００２３】
原稿自動送り装置２０１の原稿載置部２０３に置かれた原稿は、給紙ローラ２０４によって分離、給紙され、搬送ガイド２０６を経由して読取り装置２０２に搬送される。更に、搬送ベルト２０８によって一定速度で搬送され、排紙ローラー２０５によって機外に排出される。この間、読取装置２０２の読取位置で照明系２０９で照明された画像は、反射ミラー２１０，２１１，２１２から成る光学系によって画像読取部２１３で画像信号に変換される。
【００２４】
画像読取部２１３は、レンズ、光電変換素子であるＣＣＤ、ＣＣＤの駆動回路等から成る。原稿の読取りは、原稿を一定速度で搬送し、読取系は停止して読み取る流し読みモードと、原稿を読取装置２０２の原稿ガラス台２１４上に載置して照明系２０９及びミラー２１０，２１１，２１２を一定速度で移動して読み取る固定モードがある。通常、シート状の原稿は流し読みモードで、綴じられた原稿は固定モードで読取られる。
【００２５】
画像信号は、画像処理部１０３（図示せず）で処理された後、ページ単位で画像再生装置３０１で記録紙に再生される。画像信号は、半導体レーザー（図示せず）等によって光信号に変調される。変調されたレーザー光は、ポリゴンミラーによる光走査装置３１１、ミラー３１２，３１３を経由して、帯電器３１０によって表面を一様に帯電された感光ドラム３０９上に露光され、静電潜像を形成する。
【００２６】
そして、静電潜像は現像器３１４のトナーによって現像され、転写分離器３１５によってトナー像が記録紙に転写される。記録紙は、紙カセット３０２，３０４に収納されている。尚、本実施の形態においては、紙カセット３０２には標準紙が、紙カセット３０４にはタブ紙がそれぞれ収納されている。紙カセット３０２からの記録紙（本実施の形態では標準紙）は、給紙ローラ３０３よって給紙され、搬送ローラ３０６によって搬送され、レジストローラ３０８によって画像とのタイミングを調整して感光ドラム３０９の転写位置に搬送される。
【００２７】
一方、紙カセット３０４の記録紙（本実施の形態ではタブ紙）は給紙ローラ３０５よって給紙され、搬送ローラ３０７，３０６によって搬送され、レジストローラ３０８によって画像とのタイミングを調整して感光ドラム３０９の転写位置に搬送される。トナー像が転写された記録紙は、搬送ベルト３１７で定着器３１８に搬送されて記録紙上のトナーが定着される。
【００２８】
片面モードが設定されているときは、定着器３１８からの記録紙は、定着排紙ローラ３１９及び排紙ローラ３２４によって機外に排紙される。両面モードが設定されている場合は、記録紙は定着排紙ローラ３１９から搬送ローラ３２０を経由して反転ローラ３２１によって反転パス３２５へ搬送される。更に、記録紙の後端が両面パス３２６との合流ポイントを通過した直後に反転ローラ３２１の回転を反転することで記録紙は反転し、両面パス３２６へと搬送される。両面パスに搬送された記録紙は、ローラ３２２，３２３によって搬送され、再び搬送ローラ３０６を経由してレジストローラ３０８で裏面画像とのタイミング調整された後、転写及び定着されて機外に排出される。
【００２９】
又、定着器３１８からの記録紙の表と裏を反転して機外に排紙する場合には、記録紙を一旦搬送ローラ３２０へ搬送し、記録紙の後端が搬送ローラ３２０を通過する直前に搬送ローラ３２０の回転を反転して、排紙ローラ３２４によって機外に排紙される。
【００３０】
図３は本装置の複写制御部１０５のブロック図を示す。
【００３１】
本装置は全てシステムコントローラ１５１によって統括的にコントロールされる。システムコントローラ１５１は、主に本装置内の各負荷の駆動、センサ類の情報収集解析及び前述した画像制御部１００に加えて、操作部６００、即ちユーザインターフェースとのデータの交換の役割を担っている。
【００３２】
システムコントローラ１５１の内部構成は、上述した役割を担うために、ＣＰＵ１５１ａが搭載されており、該ＣＰＵ１５１ａは、同様にシステムコントローラ１５１に搭載されたＲＯＭ１５１ｂに格納されたプログラムによって、予め決められた画像形成シーケンスに纏わる様々なシーケンスを実行する。又、その際、一次的又は恒久的に保存することが必要な書換え可能なデータを格納するために、ＲＡＭ１５１ｃも搭載されている。ＲＡＭ１５１ｃには、例えば後述する高圧制御部１５５への高圧設定値、後述する各種データ、操作部１５２からの画像形成指令情報等が保存されることになる。
【００３３】
システムコントローラ１５１は、画像制御部１００に対し、画像処理部１０２に必要な各部の仕様設定値データを送出することに加えて、各部からの信号、例えば原稿画像濃度信号等を受信して、後述する高圧制御部１０５や画像処理部１０３を制御して最適な画像形成を行うための設定を行う。
【００３４】
操作部６００に対しては、ユーザにより設定された複写倍率、濃度設定値等の情報を得ることに加えて、画像形成装置の状態、例えば画像形成枚数や画像形成中か否かの情報、ジャムの発生やその箇所等をユーザに示すためのデータを送出している。又、後述するタブ紙に対する各種設定やタブ紙に対する警告表示を行うためのやり取りが行われる。
【００３５】
次に、装置内の各負荷の駆動とセンサ類の情報収集解析について説明する。
【００３６】
本装置は、装置内部の各所にモータ、クラッチ／ソレノイド等のＤＣ負荷及び、フォトインターラプターやマイクロスイッチ等のセンサが配置されている。つまり、モータの駆動や各ＤＣ負荷を適宜駆動させることで、転写材の搬送や各ユニットの駆動を行っており、その動作を監視しているものが各種センサである。そこで、システムコントローラ１５１は、各種センサ類１５９からの信号を基に、モータ制御部１５７により各モータをコントロールすると同時に、ＤＣ負荷制御部１５８により、クラッチ／ソレノイドを動作させて画像形成動作を円滑に進めている。
【００３７】
又、高圧制御部１５５に各種高圧制御信号を送出することで、高圧ユニット１５６を構成する各種帯電器である一次帯電器３１０、転写帯電器３１５、現像器３１４の現像シリンダに適切な高圧を印加させている。更に、前述した定着器３１８内の定着ローラには、それぞれローラを加熱するためのヒータ１６１が内蔵されており、その各ヒータはＡＣドライバ１６０によってＯＮ／ＯＦＦ制御されている。又、この際、各定着ローラにはその温度を測定するためのサーミスタ１５４が設けられ、Ａ／Ｄ５０３によって、各定着ローラの温度変化に応じたサーミスタ１５４の抵抗値変化を電圧値に変換した後、デジタル値としてシステムコントローラ１５１に入力される。この温度データに基づいて前述のＡＣドライバ１６０を制御することになる。
【００３８】
図１は本発明の画像処理部１０２のブロック図である。
【００３９】
画像読取部１０１で読み取られた画像データは、画像処理部１０２に入力され、画像処理回路４０２で所定の画像処理が行われた後、メモリ制御回路に入力される。メモリ制御回路４０３は、ＣＰＵ４０１の制御により、入力された画像データをメモリ４０４に格納するとともに、メモリ４０４から画像形成する画像データを読み出して画像書き込み部１０３に出力する。
【００４０】
ＣＰＵ４０１は、メモリ制御回路４０３を制御して、入力画像データのメモリ４０４への格納と、メモリ４０４に格納された画像データの画像書き込み部１０３に出力する制御を行うとともに、メモリ４０４に格納された画像データを読み出して、１ページの画像データ内で、実際に画像形成される画像データが存在する画像領域を検出し、複写制御部１０５に通知する。
【００４１】
以下に本発明の特徴的な部分について説明する。
【００４２】
図４は図２の現像器３１４の詳細説明図である。
【００４３】
トナーカートリッジ４０１は着脱式で、ここからユーザーがトナー補給を行う。本装置においては、ホッパ４０４を備えているため、装置稼動中でもトナー補給が可能である。トナーカートリッジ４０１内のトナーは、ホッパ内トナーセンサー４０５がトナー無しを検出すると、カートリッジ内トナー搬送モータ４０２が稼動し、トナー搬送スクリュー４０３，４０５を駆動してトナーをホッパ４０４へと供給する。
【００４４】
又、現像器内トナーセンサー４１０がトナー無しを検出すると、ホッパ内トナー搬送モータ４０９が稼動し、マグネットローラ駆動クラッチ４０７と連動してマグネットローラ４０８を駆動し、ホッパ４０４内のトナーを現像器内へと供給する。このように現像器内に供給されたトナーは、メインモータ４１２の稼動によって、現像シリンダクラッチ４１３と連動して現像シリンダ４１１上に導かれる。そして、以上の動作はシステムコントローラ１５１によって制御されている。
【００４５】
図５は前記現像器３１４と感光体３０９及びこれらを制御するシステムコントローラ１５１と現像に必要な高圧を発生させる高圧回路１５５の構成に、本発明の特徴である電荷量／質量検出手段５０１及び前記電荷量／質量検出手段５０１を制御する電荷量／質量検出制御回路５０２を加えた構成図である。
【００４６】
前述のように、現像シリンダ４１１に導かれたトナーは、システムコントローラ１５１の制御に従った電圧を発生する高圧制御部１５５より適性電圧が印加され、感光体３０９へ現像される。電荷量／質量検出手段５０１は、現像直前のトナー状態を検出するために感光体３０９へ現像される直前に配置されている。
【００４７】
又、電荷量／質量検出手段５０１は、トナーの電荷量を検出する電極とトナーの質量を検出する加圧センサーから構成されており、電荷量と質量を同時に検出できる構成となっている。以下に検出の原理を簡単に説明する。
【００４８】
先ず、感光体３０９の表面電位を０とする（基本的には感光体は接地されているので、高圧制御回路１５５から電圧が印加されずないで暫く放置されると電位はほぼ０となる）。この状態で、現像器３１４を画像形成時と同様に稼動させて現像シリンダ４１１にトナーを導く。それと同時に、電荷量／質量検出手段５０１の電極を画像形成時の感光体３０９と同様の電圧となるように、電荷量／質量検出制御回路５０２によって制御する。
【００４９】
このように電荷量／質量検出手段５０１の電極を帯電させるることで、前記現像シリンダ４１１に導かれたトナーがこの電極に付着する。電極に所定のトリボを持ったトナーが付着することで、電極に付着したトナー分の電流が流れることになり、電極の容量分と電極に印加している電圧は一定なことより、この電流量を検出することで、付着したトナーの電荷量を知ることができる。又、同時に加圧センサーにより付着したトナーの質量を検出することができ、前記検出した電荷量と合わせてトリボ量が算出することができる。
【００５０】
しかしながら、現像器内のトナーの帯電状況は装置の稼動状況によって異なる。即ち、トナーの状態が良好であっても、暫く画像形成が行われないで放置状態にある場合、トナーの帯電量は低下しており、又、或る程度の画像形成が行われた直後であるとトナーの帯電量は増加している。従って、現像器の稼動状況を省みないでトリボ量の検出を行うと、必ずしも正しいトリボ量を検出することはできない。
【００５１】
よって、本発明においてトリボ量の検出を行う場合は、所定時間現像器３１４を稼動させて現像器内のトナーの帯電条件を整える動作を事前に行うこととする。又、装置の電源投入時は、装置がどの程度の時間放置されていたか不明であり、前回の装置の稼動条件から環境の変化も予想されるので、必ずトリボ量検出動作を行い、プロセス諸パラメータ（主に現像器の現像バイアス関係）の再設定を行う。
【００５２】
更に、装置の電源投入時から所定の時間が経過すると、装置周囲の環境変化及び装置自体の温度上昇が考えられ、現像器３１４付近の温度も変化すると考えられるので、所定時間毎にこのトリボ量検出動作を行い、プロセス諸パラメータの再設定を行うとより、安定した画像形成が可能となる。
【００５３】
図６に本装置における上記動作のシーケンスを示す。
【００５４】
装置の電源が投入されると、定着器を暖めたりするウォームアップ動作が開始される。この間に本装置は、装置各部位のイニシャライズが行われる。このウォームアップ動作が終了すると、画像形成が可能な状態になる。本装置においては、この状態になったところで現像器３１４を所定時間Ｔ０稼動させ、現像器内の攪拌部材を稼動することによって現像器内のトナーを帯電させる。
【００５５】
そして、電荷量／質量検出手段５０１によって、Ｔ０時間現像器を稼動させた直後に現像シリンダ４１１に導かれたトナーの電荷量Ｑ及び質量ｍを測定し、この電荷量Ｑと質量ｍより算出したトリボ量に応じて現像バイアスＶｄｃ及び現像コントラストＶｃｏｎｔの設定を行う。現像バイアスＶｄｃとは、図４における現像器３１４内の現像シリンダ４１１に画像形成時に印加される電圧であり、現像コントラストとは感光ドラム３０９上の画像形成部位の電位と現像バイアスとの差であり、システムコントローラ１５１に制御された値に基づいて高圧制御回路１５５から印加される電圧である。これらの電圧によって、感光体に現像されるトナー量は制御される。
【００５６】
又、トリボ量は、一般的に高温高湿環境だと帯電した電荷が空気中に逃げ易いので小さな値となり、低湿環境下においては大きな値となる。本装置においては、実機の測定データから下記のような対応となっている。
【００５７】
１）Ｑ／ｍ≧９．０ｍＣ／ｋｇの場合
Ｖｄｃ＝２６０Ｖ、Ｖｃｏｎｔ＝２１０Ｖ
２）９．０ｍＣ／ｋｇ＞Ｑ／ｍ≧８．０ｍＣ／ｋｇの場合
Ｖｄｃ＝２８０Ｖ、Ｖｃｏｎｔ＝２１０Ｖ
３）８．０ｍＣ／ｋｇ＞Ｑ／ｍの場合
Ｖｄｃ＝３００Ｖ、Ｖｃｏｎｔ＝２５０Ｖ
本装置の電源投入後、上記動作に基づいて現像器３１４内のトリボ量を検出し、検出した値に応じて現像バイアスが制御されるが、本装置においては、その後、システムコントローラ１５１に設定されている所定時間Ｔａ毎に上述と同様の制御を行い、その度に現像バイアスが適性状態に制御される。
【００５８】
又、本制御は感光ドラム３０９の電位制御等と同時に行われると更に効果的である。
【００５９】
以上、上記制御を行うことにより、トナーの状態を正確に把握することが可能となり、安定した画質の供給が可能となる。
【００６０】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
【００６１】
前記実施の形態１では、トリボ量を検出する前に所定時間現像器を稼動させ、装置の電源投入時及び所定時間毎に、トリボ量を検出する装置に関して紹介してきたが、長時間画像形成を連続して行うと、特に低画像比率の画像が多い場合、現像器内のトナーが劣化する場合がある。特に、ダウンタイムの少ない高速機において、この傾向が目立つ。
【００６２】
従来は、このような現象が発生した場合、サービスマンがプリントジョブ終了後に黒帯びシーケンスを動作させるようなサービスモードを設定するのが一般的である。黒帯びシーケンスとは、記録紙の無い状態で通常の画像形成と同様のプロセス条件で、主走査方向の最大画像形成幅である副走査方向の長さにおいて感光体上のベタ黒の画像形成を行ってトナーを現像させ、３１６のクリーナ部で感光ドラム３０９上のトナーをクリーニングする動作のことを指す。これによって、現像器３１４内の劣化したトナーを排出し、濃度低下等の画像劣化を防ぐことが可能となる。
【００６３】
本実施の形態では、このように過酷な環境で装置が稼動した場合でも、サービスマンの手によらずとも自動的に画像を補正する方法を記す。
【００６４】
実施の形態１では、所定時間毎に現像器内のトナーのトリボ状態を検出していたが、本実施の形態では所定プリント枚数Ｘａ毎に現像器内のトリボ量を検出するとする。所定時間毎にトリボ量を検出することで、装置周囲の環境に応じた現像バイアスの設定は可能になるが、短時間に大量のプリントを行われた場合、短時間で現像器内のトナーの状態が変化し得ることが考えられる。このような場合は、プリント枚数を管理することにより現像器の稼動時間を把握し、この稼動時間によって現像バイアスの補正を行う方法が望ましい。
【００６５】
図７は本装置におけるトリボ検出動作のシーケンスである。
【００６６】
装置の電源が投入されると、定着器を暖めたりするウォームアップ動作が開始される。この間に本装置は、装置各部位のイニシャライズが行われる。このウォームアップ動作が終了すると、画像形成が可能な状態になる。本装置においては、この状態になったところで現像器３１４を所定時間Ｔ０稼動させ、現像器内の攪拌部材を稼動することによって、現像器内のトナーを帯電させる。そして、電荷量／質量検出手段５０１によって、Ｔ０時間現像器を稼動させた直後に現像シリンダ４１１に導かれたトナーの電荷量Ｑ及び質量ｍを測定し、この電荷量Ｑと質量ｍより算出したトリボ量に応じて現像バイアスＶｄｃ及び現像コントラストＶｃｏｎｔの設定を行う。この設定に関しては、実施の形態１と同様である。
【００６７】
本装置の電源投入後、上記動作に基づいて現像器３１４内のトリボ量を検出し、検出した値に応じて現像バイアスが制御されるが、本実施の形態においては、その後、所定プリント枚数Ｘａ毎に上述と同様の制御を行い、その度に現像バイアスが適性状態に制御されることで、より安定な画像を提供することを可能としている。
【００６８】
＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
【００６９】
実施の形態１においては、所定時間毎にトリボ量の検出を行っているが、これは装置周囲の環境変動を予測してのシーケンスである。通常、このような画像形成装置においては環境センサーなるものを具備しているのが常であるので、この環境センサー出力を利用して、トリボ量検出を行う制御を本実施の形態にて提供する。
【００７０】
図８は図５における電荷量／質量検出手段を備えた現像器３１４の構成説明図に環境センサー５０３を加えたものである。この環境センサー５０３は、装置周囲の温度及び湿度を検出することが可能で、その出力はシステムコントローラ１５１に入力される。
【００７１】
図９は上記図８に示された環境センサーの出力を利用してトリボ検出を行うシーケンスである。
【００７２】
装置の電源が投入されると、定着器を暖めたりするウォームアップ動作が開始される。この間に本装置は、装置各部位のイニシャライズが行われる。このウォームアップ動作が終了すると、画像形成が可能な状態になる。本実施の形態においては、この状態になったところで、環境センサー５０３の出力をコントローラ１５１が取り込み、環境センサー５０３から得られる温度情報及び湿度情報に基づいて装置周囲における空気中の水分量を算出する。前述したように、一般的には湿度の高い環境（絶対水分量の大きい環境）ではトナーは帯電しにくく、湿度の低い環境（絶対水分量の少ない環境）ではトナーは帯電し易い。よって、この水分量が大きい場合はトリボ量を検出する前に稼動させる現像器３１４の稼動時間を長くし、この水分量が小さい場合はトリボ量を検出する前に稼動させる現像器３１４の稼動時間を短くなるように稼動時間Ｔ１が設定される。
【００７３】
その後、現像器３１４を所定時間Ｔ１稼動させ、現像器内の攪拌部材を稼動することによって、現像器３１４内のトナーを帯電させる。そして、電荷量／質量検出手段５０１によって、Ｔ１時間現像器３１４を稼動させた直後に現像シリンダ４１１に導かれたトナーの電荷量Ｑ及び質量ｍを測定し、この電荷量Ｑと質量ｍより算出したトリボ量に応じて現像バイアスＶｄｃ及び現像コントラストＶｃｏｎｔの設定を行う。この設定に関しては、実施の形態１と同様である。但し、実施の形態１と違い、本装置立上げ直後に上記制御が行われた後は、環境センサー５０３の出力をコントローラ１５１が常時観察し、この環境センサー５０３の出力から得られる水分量が所定量変化したときに、再びトリボ量検出が行われ、現像バイアスの再設定が行われる。
【００７４】
実施の形態１では、再設定の必要が無い場合でも、所定時間経過すれば必ずトリボ量検出が行われてしまうのに対して、本実施の形態３では必要に応じて制御が行われることになる。
【００７５】
上述のように本実施の形態の制御を行えば、ユーザビリティを損ねることなく安定した画像の供給が可能となる。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明はトリボ量検出手段を画像形成装置に実装するに当たって、適性なタイミングでトリボを検出することで現像剤の正確なトリボ量の検出が可能となり、出力画像品位の低下を防止し、高品位な出力画像を長期間に亘って得ることができ、トナーの節約が可能な画像形成装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像処理部の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の画像形成装置の一例を示す断面構成図である。
【図３】本発明の複写制御部の一例を示すブロック図である。
【図４】図２における現像器の詳細説明図である。
【図５】電荷量／質量検出手段を備えた現像器の構成説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１におけるトリボ量検出のシーケンス説明図である。
【図７】本発明の実施の形態２におけるトリボ量検出のシーケンス説明図である。
【図８】環境センサーを具備した電荷量／質量検出手段を備えた現像器の構成説明図である。
【図９】本発明の実施の形態３におけるトリボ量検出のシーケンス説明図である。
【符号の説明】
１０１    画像読取部
１０２    画像処理部
１０３    画像書込部
１０５    複写制御部
１０６    外部Ｉ／Ｆ
１５１    システムコントローラ
１５３    Ａ／Ｄ変換器
１５４    サーミスタ
１５５    高圧制御部
１５６    高圧ユニット
１５７    モータ制御部
１５８    ＤＣ負荷制御部
１５９    センサー類
１６０    ＡＣドライバ
１６１    定着ヒータ
４０１    トナーカートリッジ
４０２    トナー搬送モータ
４０３    トナー搬送スクリュー
４０４    ホッパ
４０５    トナーセンサー
６００    制御部
【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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