(57)【要約】【課題】印字プロセス動作中において、画像形成装置の動作状況、および（または）現像器内へのトナー補給量に応じて最適に現像剤を攪拌することによって、高画質の印字が可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】現像剤を攪拌する攪拌手段と、攪拌手段を駆動する駆動源と、現像器の現像動作の状態に応じて攪拌手段の攪拌速度を制御する現像剤攪拌速度制御手段を有し、現像器が非現像状態時においては現像剤攪拌速度を高速にする。また、トナー補給量が少ないときは、高速攪拌を行わないことにより過攪拌を防ぐことができる。【選択図】　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体を露光する露光手段と、前記露光手段によって形成された潜像を内部に収納した現像剤によって現像する現像器と、前記現像器によって顕画化された画像を記録媒体に転写する転写手段を備えた画像形成装置において、
前記現像器中の現像剤を攪拌する攪拌手段と、前記攪拌手段を駆動する駆動源と、
現像器の現像動作の状態に応じて前期攪拌手段の攪拌速度を制御する現像剤攪拌速度制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像剤攪拌速度制御手段は、少なくとも二種類の現像剤攪拌速度を選択的に切り替え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】
前記現像剤攪拌速度は、少なくとも、第１の攪拌速度（Ｖ０）と、前記第１の攪拌速度よりも高速の第２の攪拌速度（Ｖ１）とを選択的に取ることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像剤攪拌速度制御手段は、画像を連続形成中における非現像動作時に、現像剤攪拌速度を第１の攪拌速度から第２の攪拌速度に切り替えることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記現像剤攪拌速度制御手段は、両面画像を形成中の記録媒体反転処理時に、現像剤攪拌速度を第１の攪拌速度から第２の攪拌速度に切り替えることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像剤攪拌速度制御手段は、画像形成中における現像動作時には、現像剤攪拌速度が第１の攪拌速度を取るように制御することを特徴とする請求項４または５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
現像器にトナーを補給するトナー補給手段と、前記トナー補給手段により補給されたトナー補給量を推定するトナー補給量推定手段とを有する、請求項１ないし請求項６のいずれか記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記現像剤攪拌速度制御手段は、現像器の現像動作の状態および、前記トナー補給量推定手段により推定されたトナー補給量の少なくとも一方に基づき、現像剤攪拌速度を制御することを特徴とする請求項７に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、電子写真方式や静電記録方式による画像形成装置に関するものである。より具体的には、画像形成装置に搭載された現像器内の現像剤の攪拌に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式や静電記録方式による画像形成装置の現像器においては、トナー粒子とキャリア粒子を主成分とした二成分現像剤が一般によく用いられている。この二成分現像剤は、現像時においてトナー粒子のみが消費されるため、印字プロセスが進むにつれ、現像器中のトナー濃度（トナーとキャリアの混合比率）が変化する。画像の品質を安定化させるためにはトナー濃度を常に一定に制御する必要があるが、そのための方法として現像器内に設けられた透磁率センサ等でトナーとキャリアの混合比を計測し、トナーの消費量に応じてトナーを補給する手段が設けられている。
【０００３】
この二成分現像剤におけるトナーの帯電量を所定の値に均一にするためには、新しく補給したトナーと、既に現像器中に存在する現像剤とを攪拌混合させる必要がある。このとき攪拌が十分に行われないと、個々のトナー帯電量にばらつきが生じ、画質不良を引き起こす。そこで二成分現像剤を用いる現像器においては、現像器内のトナーを攪拌する手段が設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
二成分現像剤を迅速にかつ十分に混合するためには、現像器中でより高速に現像剤の攪拌を行うことが求められる。しかしながら、従来の現像剤攪拌手段は、印字プロセス動作中においては現像剤攪拌速度がいずれも一定であった。そのため、新しくトナーを補給した直後においては、短時間でトナーとキャリアを十分に攪拌しきれず、画質に影響を与える場合がある。
【０００５】
一方、新しく補給するトナー補給量が少量の場合においては、高速に攪拌すると過攪拌となりトナーやキャリアの寿命に影響を及ぼす場合がある。
【０００６】
本発明は、印字プロセス動作中において、画像形成装置の動作状況、および（または）現像器内へのトナー補給量に応じて最適に現像剤を攪拌することによって、高画質の印字が可能な画像形成装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、本発明は、感光体を露光する露光手段と、前記露光手段によって形成された潜像を内部に収納した現像剤によって現像する現像器と、前記現像器によって顕画化された画像を記録媒体に転写する転写手段を備えた画像形成装置において、現像器中の現像剤を攪拌する攪拌手段と、攪拌手段を駆動する駆動源とを有し、現像器の現像動作の状態に応じて攪拌手段の攪拌速度を制御する現像剤攪拌速度制御手段を備えるものであり、また現像剤攪拌速度制御手段は少なくとも二種類の現像剤攪拌速度を選択的に切り替えることを特徴とするものである。
【０００８】
また、前記画像形成装置は、現像器にトナーを補給するトナー補給手段と、トナー補給手段により補給されたトナー補給量を推定するトナー補給量推定手段とを有し、推定されたトナー補給量に基づき現像剤攪拌速度を制御する現像剤攪拌速度制御手段を有するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本実施の形態における画像形成装置の構成図である。以降、図１を用いて画像形成装置の構成および動作を説明する。図１において、画像形成装置４０は、装置内にイエロー現像器４１Ｙ、マゼンタ現像器４１Ｍ、シアン現像器４１Ｃ、ブラック現像器４１Ｋの４色分の現像器を縦方向に配列し、その下方には記録紙４２が収容される給紙カセット４３を配設すると共に、各現像器（４１Ｙ〜４１Ｋ）に対応した箇所には給紙カセット４３からの記録紙の搬送路となる記録紙搬送路４４（以降、記録紙搬送の上流部分を４４ａ、下流部分を４４ｂと区別する場合がある）を垂直方向に配置したものである。
【００１０】
現像器（４１Ｙ〜４１Ｋ）は、記録紙搬送路４４の上流側から順に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成するものであり、感光体（５０Ｙ〜５０Ｋ）、現像スリーブ（５１Ｙ〜５１Ｋ）、帯電器（図示せず）等、一連の電子写真方式における現像プロセスを実現する部材の集合体である。
【００１１】
各現像器（４１Ｙ〜４１Ｋ）の感光体（５０Ｙ〜５０Ｋ）に対して記録紙搬送路４４を挟んで対向する位置には、各現像器に対応した転写ローラ（５２Ｙ〜５２Ｋ）が配置されている。
【００１２】
給紙カセット４３の近傍には記録紙４２を所定のタイミングで送出する給紙ローラ５３が設けられており、給紙ローラ５３を回転させることで、記録紙４２は方向ｄ０に搬送される。
【００１３】
給紙ローラ５３と最上流現像器（イエロー：４１Ｙ）の転写部位との間に位置する記録紙搬送路４４ａには、入口側のニップ搬送手段としてレジストローラ５５、ピンチローラ５６対が設けられている。レジストローラ５５、ピンチローラ５６対は、給紙ローラ５３により搬送された記録紙４２を一時的に停止させ、所定のタイミングで現像器の方向に搬送させる。
【００１４】
６０は記録紙通過センサである。記録紙通過センサ６０は、記録紙搬送路４４ａを挟んで互いに対向する位置に超音波送信および受信トランスデューサを配置したものであり、記録紙の先端を検出してレジストローラ５５の回転開始タイミングを決定する機能と、搬送されてきた記録紙４２がレジストローラ５５位置において瞬間的に停止する時点に記録紙４２の厚みを検出する機能、および記録紙の重送の有無を検出する機能を合わせ持っている。記録紙の厚みや重送の有無の情報に基づいて、本実施の形態の画像形成装置では転写ローラ（５２Ｙ〜５２Ｋ）に印加する転写バイアスの設定値を制御している。
【００１５】
さて、レジストローラ５５の回転開始によって記録紙４２は記録紙搬送路４４ａに沿って現像器４１Ｙの方向に搬送されるが、レジストローラ５５の回転開始タイミングを起点として、各現像器（４１Ｙ〜４１Ｋ）に対する光学ユニット４５の静電潜像の書き込みタイミングが独立して制御される。
【００１６】
最下流現像器（ブラック：４１Ｋ）の下流側に位置する記録紙搬送路４４ｂには出口側のニップ搬送手段として定着器６２が設けられている。定着器６２は加熱ローラ６３と加圧ローラ６４から構成されている。更に定着器６２の下流側には搬送路切り換え手段６５が配置されている。搬送路切り換え手段６５は、画像を記録する際には方向ｄ１に付勢されており、このとき記録紙４２は排出ローラ６６へと導かれる。
【００１７】
６７は記録紙後端検出センサであり、記録紙４２の排出状況を監視するものである。本実施の形態の画像形成装置は、両面印字が可能な構成を有するが、図示しないインタフェース手段等を介して、ユーザによって両面印字モードが指定されている場合は、第１面の画像形成が完了した後、記録紙後端検出センサ６７で記録紙４２の後端を検出すると、記録紙４２の搬送を停止し、搬送路切り換え手段はｄ２方向に付勢される。その後、排出ローラ６６は排出方向と逆方向に回転される。この制御によって記録紙４２は、方向ｄ３に送り出され、両面印字用記録紙搬送路７０に沿って再度記録紙搬送路４４ａ位置に搬送される。この際に記録紙４２の記録面は反転され、第２面への画像形成が可能となる。
【００１８】
７２はコントローラであり、外部のネットワークを介して図示しないコンピュータ等からの画像データを受信し、プリント可能な画像データを生成する。
【００１９】
７３はエンジン制御部である。エンジン制御部７３は画像形成装置のハードウェアやメカニズムを制御し、コントローラ７２から転送された画像データに基づいて記録紙４２に画像を形成すると共に、画像形成装置の制御全般を行っている。
【００２０】
図２は現像器４１およびその周辺部の概略図である。現像器４１は感光体５０に対向して配置されており、現像器内部は隔壁１２により第１室１３と第２室１４に分けられている。第１室１３および第２室１４には、それぞれ攪拌手段としてのトナー攪拌スクリュー１５ａ、１５ｂが取り付けられており、この攪拌スクリュー１５ａ、１５ｂが回転することにより、現像器中の二成分現像剤を攪拌しながら搬送する。現像器内の端部には第１室１３と第２室１４がつながる通路（図示せず）が設けられており、二成分現像剤は第１室１３と第２室１４を循環するようになっている。また、現像により二成分現像剤中のトナーが消費されると、トナー補給槽１６に蓄えられたトナーがホッパモータ１７により現像器４１内に搬送され、現像器４１内で攪拌スクリュー１５ａ、１５ｂにより新しく補給されたトナーと現像剤が攪拌される。
【００２１】
図３は、図２の現像器の側面図である。現像剤攪拌スクリュー１５は、駆動源としての駆動モータ２０により駆動される。
【００２２】
駆動モータ２０にはステッピングモータを採用しており、ステッピングモータに入力する励磁信号の周波数を制御して、現像剤攪拌スクリュー１５の回転速度を変えている。本実施の形態では、現像剤攪拌速度制御手段により、現像時においては攪拌スクリュー１５の回転速度Ｖを第１の攪拌速度Ｖ０（以下、Ｖ０と記載）で回転させ、非現像時においてはＶ０に較べて高速な第２の攪拌速度Ｖ１（以下、Ｖ１と記載）で回転させる。なお本実施の形態において、Ｖ０は現像スリーブ５１と同一の回転角速度に相当する回転速度であり、Ｖ１は２×Ｖ０となるように設定されている。
【００２３】
図４は本実施の形態における画像形成装置の印字シーケンスを示すタイミングチャートである。以降図１、図２および図４を用いて現像剤攪拌スクリュー１５の回転速度制御について詳細に説明する。
【００２４】
まず図示しないホストコンピュータ等から画像形成装置４０のコントローラ７２に画像データが転送されると、エンジン制御部７３は画像形成装置の各部を制御して、印字のための準備を開始する。具体的にはまず定着器６２の温度管理を開始する。定着器６２の加熱ローラ６３の温度が所定の値に到達すると、複数の駆動源（図示せず）を起動して、加熱ローラ６３、加圧ローラに６１の回転を開始すると共に、加熱ローラの表面温度が所定の一定値となるように制御する。
【００２５】
次にポリゴンミラー４６の回転を開始する。ポリゴンミラー４６が所定の回転数に到達すると、図４に示すように、感光体５０の回転および現像スリーブ５１の回転を開始する。このとき同一のタイミングで各現像器（４１Ｙ〜４１Ｋ）内の攪拌装置駆動源である駆動モータ２０をＶ１の速度設定にて回転させ、現像剤の攪拌を開始する（駆動モータ２０は各現像器に１つずつ備えられている）。
【００２６】
このようにして、画像形成装置の印字準備が完了すると、まず給紙ローラ５３を回転させることで、１枚目の記録紙４２をピックアップして用紙搬送路４４ａに送り出す。給紙ローラ５３の回転によって搬送された記録紙４２は先端がレジストローラ５５に突入して、レジストローラ５５で先端のスキューが機械的に補正される（区間Ｐ−Ｒ）。
【００２７】
さて、搬送された記録紙４２の先端は通紙センサ６０によって検出され、この検出時点から所定時間経過後にレジストローラ５５の回転を開始する（記録紙４２がレジストローラ５５に突入前にレジストローラ５５の回転を開始しないよう、通紙センサ５５で記録紙４２の先端を検出したタイミングを起点としてレジストローラ５５の回転開始タイミングが設定される）。
【００２８】
記録紙４２が感光体５０Ｙと転写ローラ５２Ｙのニップ位置に到達するタイミングで、現像器４１Ｙにおける現像剤攪拌スクリュー１５の回転速度をＶ１からＶ０に減速する（区間Ｒ−Ｄｙ終了時）。現像剤攪拌スクリュー１５の駆動源２０はステッピングモータを採用していることは既に述べたが、Ｖ０とＶ１を共にスローアップ／スローダウンが不要な周波数範囲に含むモータを採用することで、ほぼ実時間で駆動速度を変化させることができる。
【００２９】
本実施の形態のような画像形成装置の構成（所謂タンデム型）を採用した場合、図４に示すように、現像器４１Ｙ（イエロー）による現像を行う期間と現像器４１Ｍ（マゼンタ）による現像を行う期間は時間的にずれを生ずる（区間Ｄｙ−Ｄｍ）。現像器４１Ｍは記録紙４２が感光体５０Ｍと転写ローラ５２Ｍのニップ位置に到達するタイミングで、現像器４１Ｙの場合と同様に、現像剤攪拌速度をＶ１からＶ０に減速する。
【００３０】
このようにして、現像器４１Ｙによる現像が開始され、記録紙４２の先端が区間Ｄｙ−Ｄｍを通過した後に現像器４１Ｍによる現像が開始され、更に記録紙４２の先端が区間Ｄｍ−Ｄｃを通過した後に現像器４１Ｃによる現像を開始され、最後に記録紙４２の先端が区間Ｄｃ−Ｄｋを通過した後に現像器４１Ｋによる現像が開始される。各現像器における現像剤攪拌速度は、この現像開始タイミングに基づいてＶ１からＶ０に減速される。各現像器４１に独立して現像剤攪拌手段（駆動モータ２０）を付与することで、このように各現像器の現像状態に対応して、より最適な制御が可能となる。
【００３１】
さて、タンデム構成の画像形成装置の印字速度（連続印字）を高速化する場合、給紙される記録紙と記録紙の間隔（以降簡単に「紙間」と呼称する）を短くするほど、高速な印字が可能となる。しかしながら既に述べたようにレジストローラ５５位置で機械的にスキューを補正するため、レジストローラ５５を停止する必要があることから、紙間を０にすることはできない。
【００３２】
このため図４に示すように２枚目の給紙を開始した直後レジストローラ５５の回転を一時的に停止して（もちろん、このとき１枚目の記録紙の後端は、レジストローラ５５から完全に抜けて搬送されている）、レジストローラ５５で機械的スキュー補正を行わせるが、現像器にとってこの紙間に相当する期間は、感光体５０と転写ローラ５２のニップ位置に記録紙４２が存在しないため非現像状態となる（非現像状態となる区間は、レジストローラ５５の回転開始タイミングによって一意に決定されるため、エンジン制御基板７３に搭載されたＣＰＵ（中央演算装置：図示せず）はレジストローラ５５のタイミング設定に基づいて、現像器の現像状態と非現像状態を把握することができる）。
【００３３】
この非現像状態では、現像器４１の現像剤攪拌スクリュー１５の回転速度を現像状態のＶ０からＶ１に加速する。１枚目に続いて２枚目の記録紙に画像を形成する場合は、１枚目の印字プロセスと同様に、各現像器４１の感光体５０と転写ローラ５２のニップ位置に記録紙４２が到達した時点で現像剤攪拌スクリュー１５の回転速度を非現像状態のＶ１から現像状態のＶ０に減速して現像を行い、記録紙４２の後端が同ニップ位置を外れた時点で現像剤攪拌スクリュー１５の回転速度を現像状態のＶ０から非現像状態のＶ１に加速する。印字枚数が増加した場合は、このプロセスが印字枚数に応じて繰り返される。
【００３４】
以上述べてきたように、本実施の形態では、タンデム構成を有する画像形成装置に生じる紙間の状態（これによって発生する非現像状態）に、現像剤攪拌速度を高速に制御する。これにより現像剤の高速攪拌を行い、画質を向上させることができる。
【００３５】
次に、非現像状態時にトナー攪拌速度を上げる他の例について説明する。前記と同様の構成の画像形成装置において両面プリントを行う場合、まず記録紙４２が給録紙ローラ５３により給紙され、第一の面に印字が行われる（印字の手順については前記と同様のため省略する）。現像時においては各現像器は駆動モータ２０により攪拌スクリュー１５を回転速度Ｖ０で回転させる。第一の面に印字をした後に第二の面に印字するために記録紙４２を反転させる処理中、すなわち搬送路切り替え手段６５が動作中、および記録紙が両面印字用記録紙搬送路７０を通過中において、現像器は現像を行わず、非現像状態が生じる。この、現像器が非現像状態となっているときにその現像器の駆動モータ２０の回転速度を上げ、現像剤攪拌スクリュー１５の回転速度をＶ１に加速する。そして、第二の面の印字プロセスが始まり現像状態になると、再び現像剤攪拌スクリュー１５の回転速度をＶ０まで戻して、第二の面に対しての現像を開始する。
【００３６】
（実施の形態２）
実施の形態１では非現像時に現像剤の攪拌を高速にする手段について述べたが、ここでさらに、高速に攪拌する条件として現像器内へのトナー補給量を考慮した実施の形態について説明する。
【００３７】
トナー補給量は、例えば記録画素数の計数等の印字率測定手段により印字率を測定してトナー消費量を予測し、予測されたトナー消費量に応じてトナー補給量を決定する。印字率が低い印刷が続きトナー補給量が少ない場合、高速に攪拌を行うと、過攪拌によってトナーやキャリアの寿命に影響を与えることが考えられる。本発明は、このような場合において、現像剤の過攪拌を防ぐものである。
【００３８】
以降、図１〜図５を用いて、実施の形態２におけるトナー消費に伴って現像器中にトナーを補給する場合のトナー補給量を考慮して攪拌速度を制御する手段について説明するが、図１〜図４は前記実施の形態１と同等のため説明を省略する。図５は、実施の形態２の処理の流れを示すフローチャートである。
【００３９】
実施の形態１と同様の構成の画像形成装置において印字を行う場合（印字の手順については実施の形態１と同様のため省略する）、現像を行うことにより二成分現像剤中のトナーが消費されると、消費されたトナー量に応じて、ホッパモータ１７を駆動しホッパ１６から新しいトナーが現像器内に補給される。補給されるトナー量は、印字される記録画素数の計数を行うことで印字により消費されたトナー量を予測し、予測されたトナー消費量に応じてホッパモータの駆動時間を決定し、これにより実際に補給したトナー補給量を推定することができる。
【００４０】
以下に、トナー補給量に応じて現像剤攪拌速度を制御するプロセスを、図５のフローチャートを用いて説明する。なお簡単のため、以降単一の現像器について説明する。
【００４１】
（Ｓ１）各現像器において、前回高速攪拌を行った後から補給された分のトナー量Ｍをメモリ上（図示せず）に保持する。Ｍの値がある所定の量Ｍ１以上になったとき、次のステップＳ２に移る。
【００４２】
（Ｓ２）このとき、現像器が非現像状態であれば、次のステップＳ３に移る。現像中であれば引き続き現像を続け、次に非現像状態になったときに、次のステップＳ３に移る。
【００４３】
（Ｓ３）この時点では、新たに補給されたトナー量が一定量Ｍ１以上になり、また、現像器が非現像状態になっているため、現像剤攪拌スクリュー１５の回転速度ＶをＶ１まで上げる。そして、現像剤の高速攪拌を行う。
【００４４】
（Ｓ４）非現像状態時は、現像剤攪拌スクリュー１５の回転速度をＶ１に保ち、高速攪拌を続ける。再び現像状態に入るとき、次のステップＳ５に進む。
【００４５】
（Ｓ５）現像器が現像状態に入るとき、補給されたトナー量の値Ｍを０に初期化する。
【００４６】
（Ｓ６）現像剤攪拌スクリュー１５の回転速度ＶをＶ０に戻す。そして、再びステップＳ１に戻る。
【００４７】
以上のステップを実行することにより、トナー補給量がある所定の量を超えた場合にのみ攪拌速度が高速になるため、十分にトナーが補給されていない場合に現像剤の過攪拌を防ぐことができる。その結果、二成分現像剤を十分に攪拌しつつ、なおかつ過攪拌によるトナーやキャリアの寿命に及ぼす影響を低減させることができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明の画像形成装置によれば、印字プロセス動作中において、画像形成装置の動作状況、および（または）現像器内へのトナー補給量に応じて現像剤を攪拌することができるので、高画質の印字が可能となる。
【００４９】
具体的な例としては、印字プロセス動作中において現像剤の攪拌を非現像状態時においてより高速に行うことにより二成分現像剤を十分にかつ迅速に混合することができ、その結果、より安定した高品位の画像が得られる。また、トナー補給量に応じて高速攪拌を行うか否かを決定することにより、トナー補給量が少ないときは必要以上に攪拌せず、トナーやキャリアの寿命に及ぼす影響を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である画像形成装置の全体構成の図
【図２】現像器の図
【図３】図２の現像器の側面図
【図４】現像剤攪拌スクリューの回転速度を表す図
【図５】トナー補給量に応じて現像剤攪拌速度を上げる場合の処理の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
１５ａ，１５ｂ　攪拌スクリュー
２０　駆動モータ
４０　画像形成装置
４１Ｙ〜Ｋ　現像器
５０Ｙ〜Ｋ　感光体
【図１】
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【図２】
2004012652.tif 000004
【図３】
2004012652.tif 000005
【図４】
2004012652.tif 000006
【図５】
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