(57)【要約】【課題】使用時の中間転写ベルト上に付着したトナーパッチの測定データを基に、カブリによるトナー消費量を高精度に算出する。【解決手段】トナー付着量検出センサ１０１は、中間転写ベルト１００上に形成されたトナーパッチ２０１、２０２のトナー付着量を検出Ｖａ、Ｖｂする。カブリトナーによる帯状領域２０３、２０４からのセンサ１０１の出力値が、それぞれＶａ、Ｖｂになるまで、現像バイアス発生器１０６を制御し、地肌電位差ΔＶａ、ΔＶｂを求め、直線の式を求める。実際の印刷時の地肌電位差ΔＶｐを直線に代入して、カブリトナー付着量検出センサ出力電圧Ｖｐを求め、Ｖｐ値に応じた単位面積当たりのカブリトナー付着量を算出する。【選択図】図１
2012145816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体上の非潜像部に付着する単位面積当たりのトナー付着量（以下、カブリトナー付着量）を算出する画像形成装置において、カブリトナー付着量に基づく出力電位と、現像バイアス電位と感光体表面電位との差である地肌電位差との対応関係を複数点測定する測定手段と、前記測定した複数点を直線で近似し、前記近似した直線を用いてカブリトナー付着量を算出する算出手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記測定手段は、前記感光体から中間転写ベルト上に転写された、トナー濃度が異なる第１、第２のトナーパッチのトナー付着量を、それぞれ第１、第２の出力電位として検出する検出手段と、前記第１、第２のトナーパッチが前記感光体に形成されている場合に、前記感光体にカブリトナーが付着することが予測される非潜像部の第１、第２の領域に対応した、前記中間転写ベルト上の第１、第２の領域からの前記検出手段の出力電位が、それぞれ前記第１、第２の出力電位になるまで、現像バイアス電位を制御する制御手段を備え、前記算出手段は、前記制御された現像バイアス電位と感光体表面電位との差である第１、第２の地肌電位差を算出し、前記第１、第２の出力電位と前記第１、第２の地肌電位差との対応関係を直線で近似し、前記近似した直線を用いて、印刷時の現像バイアス電位と感光体表面電位との差である、印刷時の地肌電位差に対応した出力電位を算出し、前記算出された出力電位に基づいて前記カブリトナー付着量を算出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３】
前記カブリトナー付着量の最小値または最大値を格納する格納手段を備え、前記算出されたカブリトナー付着量が、前記最小値を下回った場合、または前記最大値を上回った場合、前記最小値または最大値をカブリトナー付着量として選択する選択手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記カブリトナー付着量の最小値または最大値は、感光体の寿命、周辺温度、湿度を組み合わせた情報に基づいて作成することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
トナー容器と現像機を分離し、前記カブリトナー付着量を含むトナーが消費された量だけ、前記トナー容器からトナーを補給するトナー補給機構を備え、前記現像機のトナー消費量を算出し、前記トナー消費量に合わせて前記トナー容器から前記トナー補給機構を介して前記現像機にトナーを補給することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に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、トナー消費量を精度よく算出する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においては、トナーの消費量に合わせて、トナー容器から現像機にトナーを補給する構成を採っているが、これは現像機内でのトナー同士の摩擦等により、トナーが劣化することを防止するためである。そして、トナー容器から現像機にトナーを補給する場合には、消費したトナー量と同じ量を補給することが必要である。
【０００３】
トナー消費量の予測量を算出する方法として特許文献１がある。特許文献１では、画像信号から感光体上に潜像された部分で消費されるトナー量と、潜像部以外の非潜像部により消費されるトナー量を算出し、算出された値を合計することにより消費されるトナー量を予測し、現像機内のトナー残量を算出する。また、非潜像部のトナー消費量（以下、「カブリ」トナー消費量という）については、単位面積のカブリ量を評価により予測し、この予測値と、感光体の走行距離より算出された面積を積算することで求めた値を非潜像部のトナー消費量としている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記した算出方法では、非印刷領域のカブリトナー消費量を評価でもとめた予測値を使用しているため、実際の消費量とは誤差が大きくなり、トナー容器から現像機にトナーを補給する際に、実際に消費したトナー量と補給量のバランスが崩れるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記した課題に鑑みてなされたもので、
本発明の目的は、カブリトナー消費量を、予測値を基に算出するのではなく、使用時の中間転写ベルト上に付着したトナーパッチの測定データを基にカブリによるトナー消費量を高精度に算出する画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、感光体上の非潜像部に付着する単位面積当たりのトナー付着量（以下、カブリトナー付着量）を算出する画像形成装置において、カブリトナー付着量に基づく出力電位と、現像バイアス電位と感光体表面電位との差である地肌電位差との対応関係を複数点測定する測定手段と、前記測定した複数点を直線で近似し、前記近似した直線を用いてカブリトナー付着量を算出する算出手段を備えたことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、現像バイアスを変化させて、カブリトナー消費量が通常印刷時よりも多くなるようにし、その時の中間転写ベルト上のカブリトナー消費量を２点以上検出して直線近似することで、通常印刷時のカブリトナー消費量を精度良く算出することができるので、トナー消費量の予測精度を高めることができる。これにより、現像機内のトナー残量が精度良く予測され、トナー補給の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例の構成を示す。
【図２】カブリトナー付着量、現像トナー付着量と地肌電位差の関係を示す。
【図３】感光体劣化によるカブリトナー付着量、現像トナー付着量と、地肌電位差の関係を示す。
【図４】トナー付着量の最小値を予め実験により求める必要性を説明する図である。
【図５】トナー容器からトナー補給機構を使用して現像機にトナーを補給する構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明の実施の形態について図面により詳細に説明する。本発明は、現像バイアス電位と感光体表面電位との電位差である地肌部電位差を変化させ、ある地肌部電位差に対するトナー消費量を複数点測定して、地肌部電位差とカブリトナー消費量との関係を直線で近似し、カブリトナー消費量を算出する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の実施例の構成を示す。図１において、１００は中間転写ベルト、１０１はトナー付着量センサ、１０２はＣＰＵ、１０３はトナー付着量検出センサの出力電圧を記憶する記憶装置、１０４はＡＤ変換器、１０５はトナー付着量の最小値テーブルを格納した不揮発記憶装置、１０６は現像バイアス発生器、１０７は温湿度センサである。
【００１１】
２００〜２０２は、感光体から中間転写ベルト上に転写されたトナーパッチであり、中間転写ベルト上に、印刷時の現像トナー付着量（消費量）を測定するために、トナーパッチパターンによるグラデーションパターンが形成される。トナーパッチ２００は、最も濃度の高いトナーパッチ、２０１は、次に濃度の薄いトナーパッチ、２０２は、最も濃度の薄いトナーパッチである。
【００１２】
２０３は、トナーパッチ２０２が感光体に形成されたときに、非潜像部にカブリの発生が予測される領域に対応した、中間転写ベルト上の領域（カブリトナーによる帯状領域）を示し、２０４は、トナーパッチ２０１が感光体に形成されたときに、非潜像部にカブリの発生が予測される領域に対応した、中間転写ベルト上の領域（カブリトナーによる帯状領域）を示す。
【００１３】
トナー付着量検出センサ１０１は、中間転写ベルト１００上に形成された現像トナーパッチのトナー付着量を検出し、トナー付着量に応じたアナログ信号をＣＰＵ１０２へ出力する。
【００１４】
ＣＰＵ１０２は、ＡＤ変換器１０４を内蔵しており、このＡＤ変換器１０４がアナログ信号をデジタル信号に変換し、ＣＰＵ１０２内部の記憶装置１０３に記憶する。
【００１５】
図２は、カブリトナー付着量、現像トナー付着量と地肌電位差の関係を示す。カブリトナー付着量３０１と、現像によるトナー付着量３０２は、トナー付着量検出センサ１０１により検出され、電圧３０３として出力される。そして、現像バイアス電位と感光体表面電位との差である地肌電圧ΔＶ（３０４）の変化に従って、トナー付着量検出センサ１０１の出力電圧３０３が、図２に示すように、直線的に増加することが一般的に知られている。
【００１６】
また、実際の印刷時のカブリトナー付着量は、トナー付着量検出センサ１０１では検出できない領域３０５にある（図２のグレーの領域）が、このカブリトナー付着量はトナー消費量に大きな影響を与える量である。
【００１７】
Ｖａ、Ｖｂは、トナー付着量センサ１０１がトナーパッチ２０２、２０１のトナー付着量を検出した出力電圧を示す。この出力電圧Ｖａ、Ｖｂが、ＣＰＵ１０２内部の記憶装置１０３に記憶される。
【００１８】
次に、現像バイアス電位を変化させ、感光体表面電位を固定にする。すなわち、カブリトナーによる帯状領域２０３からのトナー付着量検出センサ１０１の出力値が、トナーパッチ２０２と同じレベルのアナログ電圧Ｖａになるまで、現像バイアス発生器１０６をＣＰＵ１０２が制御して、現像バイアス電位を調整する。このときの現像バイアス電位Ｖａにより、地肌電位差ΔＶａを求める。
【００１９】
同様に、カブリトナーによる帯状領域２０４からのトナー付着量検出センサ１０１の出力値が、トナーパッチ２０１と同じレベルのアナログ電圧Ｖｂを出力するまで、現像バイアス電位を調整する。このときの現像バイアス電位Ｖｂにより、地肌電位差ΔＶｂを求める。
【００２０】
ＣＰＵ１０２は、Ｖａ、ΔＶａ、Ｖｂ、ΔＶｂにより、直線ＡＢ（一次関数の式）を演算により求める。ここで、実際に印刷する時の現像バイアス電位と、固定されている感光体表面電位により、実際の印刷時の地肌電位差ΔＶｐを求める。そして、ＣＰＵ１０２は、実際に印刷時に使用している地肌電位差ΔＶｐをこの直線ＡＢに代入して、Ｖｐ（カブリトナー付着量検出センサ出力電圧）を求め、このＶｐ値に応じた単位面積当たりのカブリトナー付着量（消費量）を算出する（Ｖｐ値を単位面積当たりのカブリトナー付着量に変換する方式（例えば、特開２０００−１８１１５３号公報を参照））を用いる）。
【００２１】
図２で求めた一次関数の傾きにより、感光体の劣化状態を判断することができる。具体的には、感光体が劣化すると、一次関数の傾きの絶対値が大きくなる。図３（ａ）は、感光体劣化によるカブリトナー付着量、現像トナー付着量と、地肌電位差ΔＶの関係を示す。また、感光体の劣化のみならず、プリンタの使用環境によっても一次関数の傾きが変化する。
【００２２】
前述したように、カブリトナー付着量の最小値は、トナー付着量検出センサでは検出できないので、予め実験により求めておく必要がある。
【００２３】
図３（ｂ）は、環境変化、感光体の劣化状態における、単位面積当たりのカブリトナー付着量の最小値テーブルを示し、このテーブルは、不揮発記憶装置１０５に格納されている。
【００２４】
ＨＨ、ＮＮ、ＬＬは、プリンタの周囲環境温湿度を示し、ＨＨは高温高湿、ＮＮは常温常湿、ＬＬは低温低湿である。ＬＳ、ＬＭ、ＬＥは、感光体の劣化状態、つまり寿命までの状態を示し、ＬＳは感光体寿命の初期、ＬＭは感光体寿命の中期、ＬＥは感光体寿命の後期を意味する。また、Ｘｓｈ〜Ｘｅｌは、Ｘｓｈを例に説明すると、Ｘｓｈのｓは感光体寿命初期、ｈは高温高湿状態の時に実験により求めた値であることを示す。同様に、Ｘｅｌは感光体寿命後期、低温低湿状態の時に実験により求めた、単位面積当たりのカブリトナー付着量の最小値である。
【００２５】
図４は、カブリトナー付着量の最小値を予め実験により求める必要性を説明する図である。図４は、図２で示した、印刷時のカブリトナー付着量の算出方法では、実際の付着量と誤差が発生する場合を示す。
【００２６】
実際の印刷時のΔＶｐと、点Ａ、点Ｂを通る直線ＡＢの交点の縦軸の値、つまり、トナー付着量検出センサからの出力（カブリトナー付着量）を算出するとＶｚになり、このＶｚは、実際のカブリトナー付着量Ｖｐよりも下回ってしまうことになり、算出誤差の要因となる。これを防ぐために、予め図４に示した最小値Ｖｐのテーブルをもっていれば、算出値Ｖｚが最小値Ｖｐを下回っている場合には、この最小値Ｖｐを選択することにより、算出誤差の発生を防止できる。
【００２７】
上記した実施例では、最小値を説明したが、最大値についても予め各環境、感光体の寿命状態毎に準備しておけば、同様に算出誤差を防止することができる。また、実施例では、環境をＬＬ、ＮＮ、ＨＨの３環境、感光体の寿命について初期、中期、後期の３状態について説明したが、必要に応じて、さらに細分化してもよい。
【００２８】
図１に戻り、上記したように、ＣＰＵ１０２は、実際に印刷時に使用している地肌電位差ΔＶｐをこの直線ＡＢに代入して、Ｖｐ（カブリトナー付着量検出センサ出力電圧）を求め、このＶｐ値に応じた単位面積当たりのカブリトナー付着量を算出するが、ＣＰＵ１０２は、不揮発記憶装置１０５に格納されている図３（ｂ）に示す最小値のテーブルを参照し、算出された値がテーブル最小値より小さい場合には、テーブル最小値を選択し、選択した値が単位面積当たりのカブリトナー付着量（消費量）となる。そして、ＣＰＵ１０２はカブリトナー付着量（消費量）と現像トナー付着量（消費量）を合わせたトナー消費量を算出する。
【００２９】
図５は、トナー容器からトナー補給機構を使用して現像機にトナーを補給するための構成を示す。現像機４０３を介して消費されるトナー量に応じて、ＣＰＵ１０２からトナー補給機構４０２に対してトナー補給量が指示され、トナー容器４０１からトナー補給機構４０２により現像機４０３にトナーが補給される。これにより、精度の高いトナー補給が実施される。
【００３０】
上記した実施例では、トナー濃度調整後に、単位面積当たりのトナー付着量を求めているが、カラータンデム機が実施する、画像の位置調整の直後、または、１成分トナー特有のトナーリフレッシュと言われる、トナーを大量に転写ベルト上に出力する時に実施してもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１００  中間転写ベルト
１０１  トナー付着量センサ
１０２  ＣＰＵ
１０３  記憶装置
１０４  ＡＤ変換器
１０５  不揮発記憶装置
１０６  現像バイアス発生器
１０７  温湿度センサ
２００〜２０２  トナーパッチ
２０３、２０４  カブリの発生が予測される領域
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３２】
【特許文献１】特開２００８−２６８４４号公報
【図３】
2012145816.tif 000003
【図４】
2012145816.tif 000004
【図１】
2012145816.tif 000005
【図２】
2012145816.tif 000006
【図５】
2012145816.tif 000007