(57)【要約】【課題】本体の設置時におけるトナー濃度センサの初期化時に、本体の設置環境と現像器の保存されていた環境が異なる場合、実際の環境とは異なる環境設定で初期校正が行われるため、トナー濃度検出が正確に行われず、以後の画像形成において適正なトナー濃度検出が行われなくなる場合がある。【解決手段】本体と現像器の温湿度センサの検知した温湿度差に従ってナー濃度センサを初期設定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成を行う本体と、前記本体の温湿度を検出する手段と、トナーとキャリアとを含む現像剤を収容し、前記トナーにて前期感光体上の静電潜像を現像する複数の現像装置と、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給手段と前記現像装置に備えた温湿度を検出する手段と、前記現像装置内のトナーの濃度を検知する濃度検出手段と、前記濃度検出手段の環境差を補正する出力補正テーブルと、前記濃度検出手段からの検出信号の値とに基づいてトナー補給量を決定し、前記トナー補給手段を動作させる現像剤濃度制御手段を備える画像形成装置において、前記濃度検出手段の初期化を行う際に、前記本体温湿度検出手段により検出された温湿度と、前記現像容器温度検出手段により検出された温湿度の差に基づいて、前記濃度検出手段の温湿度特性テーブルに従った補正を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記温湿度センサの付いている現像装置で温湿度を検出し、検出値に基づいて温湿度センサの付いていない現像器の温湿度特性テーブルを校正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】
前記濃度検出手段がインダクタンスセンサであることを特徴とする請求項１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、電子写真方式、静電記録方式等によって像担持体上に形成された静電潜像を現像して可視画像を形成する現像装置、特に、トナー及びキャリアからなる二成分現像剤を使用する現像装置を備えた、複写機、プリンタ、記録画像表示装置、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式等の画像形成装置で用いられる現像装置としては、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を現像剤にて可視像化するものが知られている。
【０００３】
この種の現像装置には、現像剤として、トナー及びキャリアが含まれる二成分現像剤を用いる態様、あるいは、トナーのみが含まれる一成分現像剤を用いる態様があるが、二成分現像剤を使用する態様にあっては、トナーの消費量が進むにつれてトナー濃度が低下するため、トナー濃度を維持する上で定期的にトナー補給が行われる。
【０００４】
このようなトナー補給は、例えばトナー濃度センサによりトナー濃度を検知し、この検知情報に基づいてトナー濃度が低下したと判断したときに行われる。ここで、トナー濃度センサとしては、例えば現像剤トナーとキャリアとの混合率を透磁率を用いて測定するインダクタンスセンサや、像担持体上に作成された濃度パッチの濃度を検知するパッチ濃度センサなどが用いられる。このうち、インダクタンスセンサはセンサの出力ばらつきを補正するために、本体の設置時に既知の濃度で製造された現像剤の濃度を測定し、その出力値がターゲットの出力値となるようにインダクタンスセンサの制御電圧を補正する初期化を行っている。
【０００５】
ここで、インダクタンスセンサは環境によっても出力特性が異なり、現像剤の電荷の状態も環境特性があるため、環境が変化した場合に正しいトナー濃度を検出しないという場合がある。そのため本体の環境センサにて検出される検出値に基づいて、インダクタンスセンサの環境による出力特性の差をあらかじめ用意した環境ごとの補正テーブルで補正する処理を行っている。
【０００６】
また、パッチ濃度検出センサを使用する場合においても、環境が変化するとパッチ濃度自体が変化してしまうため、帯電、現像における電圧を環境ごとの補正テーブルにしたがって調整してからパッチ濃度検出を行っている。
【０００７】
しかしながら、本体の環境が変動した場合、現像容器や現像剤の温湿度はすぐには追従せず、実際には想定環境とは異なった設定で画像形成してしまうということがあった。これを解決する技術として特許文献１に、本体環境がある一定値以上変動した場合に画像情報信号をもとにしてトナー消費量を予測計算し、トナー補給を行う（ビデオカウント制御）という技術が提供されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１３１４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、この種の先行技術にあっては、本体と現像容器の環境差があった場合にも、現像容器は本体環境と同等であるとして初期化を行ってしまうという問題があった。さらに、本体の設置時においては、本体はエアコンなどである程度は調温、調湿された環境に設置される場合が多いのに対し、現像用器は調整された環境に保存されていないことが多く、例えば冬場の自然環境下で冷えて乾燥した状態で保存されている場合など、本体と現像容器の環境の差が著しく大きい場合がある。
【００１０】
そうした場合にはインダクタンスセンサの出力特性は本体の環境センサが想定している環境とは異なる環境での特性となっているため、適正なトナー濃度が検出されないような設定で初期化してしまう可能性がある。
以上のように誤った設定にて初期化がおこなわれると、以後はインダクタンスセンサがターゲットとずれたトナー濃度を検出し続けることになる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、こうした課題を解決するためになされたものであって、本体と現像容器の環境を検出する手段を備えており、現像容器の初期化時の環境と本体環境との差分を検知し、検出された環境差にしたがってとトナー濃度センサの出力補正テーブルを用いて、ターゲットとする出力電圧を設定する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る現像装置によれば、本体の設置環境が現像容器の環境と異なる場合において、現像容器の環境を検出し、本体と現像容器の環境差に基づいてトナー濃度センサの初期化を行う。
【００１３】
これにより、現像容器の環境が本体の環境と異なる場合であってもインダクタンスセンサの初期化が正確に行われ、極めて正確なトナー供給を行う事が出来る画像形成装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１に係る画像形成装置の概略構成説明図である。
【図２】本発明の実施例１に係る現像装置の横断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係るトナー補給装置の縦断面図である。
【図４】本発明の実施例１に係るフローチャートである。
【図５】本発明の実施例１に係るトナー濃度検出装置の補正テーブルである。
【図６】本発明の実施例１に係るトナー濃度検出装置の環境差補正イメージである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［実施例１］
図１に、本発明が適用できる画像形成装置の一実施形態である、電子写真方式を採用したフルカラー画像形成装置の概略構成図を示す。
【００１６】
本実施形態にて、画像形成装置は、４つの画像形成部Ｐ（ＰY、ＰM、ＰC、ＰK）を備え、各画像形成部ＰY〜ＰKは、像担持体として矢印方向（反時計方向）に回転するドラム状の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム１（１Y、１M、１C、１K）を備え、その周囲には、帯電器２（２Y、２M、２C、２K）、感光体ドラム１の図上方に配置した露光手段としてのレーザービームスキャナ３（３Y、３M、３C、３K）、現像装置４（４Y、４M、４C、４K）、トナーボトル５（５Y、５M、５C、５K）、転写ローラ６（６Y、６M、６C、６K）、インダクタンスセンサ９（９Y、９M、９C、９B）、温湿度センサ１７（１７Y、１７M、１７C、１７B）、クリーニング手段１９（１９Y、１９M、１９C、１９K）などからなる画像形成手段を有する。
【００１７】
各画像形成部ＰY、ＰM、ＰC、ＰKは同様の構成とされ、各画像形成部ＰY、ＰM、ＰC、ＰKに配置された感光体ドラム１Y、１M、１C、１Kは同じ構成とされる。従って、感光体ドラム１Y、１M、１C、１Kを「感光体ドラム１」と総称する。同様に、各画像形成部ＰY、ＰM、ＰC、ＰKに配置された帯電器２Y、２M、２C、２K、レーザービームスキャナ３Y、３M、３C、３K、現像装置４Y、４M、４C、４K、現像剤補給ユニット５Y、５M、５C、５K、転写ローラ６Y、６M、６C、６K、インダクタンスセンサ９Y、９M、９C、９B、温湿度センサ１７Y、１７M、１７C、１７B、クリーニング手段１９Y、１９M、１９C、１９Kのような画像形成手段も又、各画像形成部においてそれぞれ同じ構成のものなので、それぞれ、帯電器２、レーザービームスキャナ３、現像装置４、トナー補給ユニット５、転写ローラ６、インダクタンスセンサ９、温湿度センサ１７、クリーニング手段１９と総称する。
【００１８】
次に、上記構成の画像形成装置全体の通常モードにおける画像形成シーケンスについて説明する。
【００１９】
先ず、感光体ドラム１が、帯電器２によって一様に帯電される。例として通常モードでは感光体ドラム１は、矢示の時計方向に３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）で回転しているものとする。
【００２０】
上記一様に帯電された感光体ドラム１は、次に、上記のレーザービームスキャナ３により、画像信号により変調されたレーザー光により走査露光が行われる。レーザービームスキャナ３は、半導体レーザーを内蔵しており、この半導体レーザーは、ＣＣＤ等の光電変換素子を有する原稿読み取り装置が出力する原稿画像情報信号に対応して制御され、レーザー光を射出する。
【００２１】
これによって、帯電器２によって帯電された感光体ドラム１の表面電位が画像部において変化して、感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置４によって反転現像され、可視画像、即ち、トナー像とされる。
【００２２】
本実施形態では、現像装置４は、現像剤としてトナーとキャリアを混合した現像剤を使用する二成分現像方式を用いる。
【００２３】
又、上記工程を各画像形成部ＰY、ＰM、ＰC、ＰK毎に行うことによって、感光体ドラム１Y、１M、１C、１K上に、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの４色のトナー像が形成される。
【００２４】
本実施形態では、各画像形成部ＰY、ＰM、ＰC、ＰKの下方位置には、中間転写ベルトとされる中間転写体９０が配置される。中間転写ベルト９０は、矢印方向に移動自在とされる。
【００２５】
上記感光体ドラム１上のトナー像は、一次転写手段としての転写ローラ６によって一度中間転写体である中間転写ベルト９０に転写される。これによって、中間転写ベルト９０上にてイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの４色のトナー像が重ね合わされ、フルカラー画像が形成される。また、感光体ドラム１上に転写されずに残ったトナーはクリーニング手段１９に回収される。
【００２６】
この中間転写ベルト９０上のフルカラー画像は、給紙ガイド１２を経由して進行した紙などの転写材１３に、二次転写手段としての二次転写ローラ１１の作用により転写される。転写されずに中間転写ベルト９０表面に残ったトナーは中間転写ベルトクリーニング手段１０に回収される。
【００２７】
一方、トナー像が転写された転写材１３は、定着器（熱ローラ定着器）１６に送られ、画像の定着が行われた後に排出される。
【００２８】
尚、本実施形態では、像担持体として、通常使用されるドラム状の有機感光体である感光体ドラム１を使用したが、勿論、アモルファスシリコン感光体等の無機感光体を使用することもできる。また、ベルト状の感光体を用いることも可能である。帯電方式、転写方式、クリーニング方式、定着方式に関しても、上記方式に限られるものではない。
【００２９】
次に、図２を参照して、現像装置４の動作を説明する。図２は本実施形態に係る現像装置４の断面図であり、所謂、攪拌型の現像装置となっている。
【００３０】
本実施形態に係る現像装置４は、現像容器２２を備え、現像容器２２内に現像剤としてトナーとキャリアを含む二成分現像剤が収容されている。トナー濃度はトナーと現像剤（トナー＋キャリア）の質量比（以後これをトナー濃度とする）であり、出荷時にトナーの質量が１０％となるように調整した。また、現像容器２２内に、現像剤担持手段としての現像スリーブ２８を有している。
【００３１】
本実施形態にて、現像容器２２の内部は、その略中央部が紙面に垂直方向に延在する隔壁２７によって現像室２３と攪拌室２４に上下に区画されており、現像剤は現像室２３及び攪拌室２４に収容されている。
【００３２】
攪拌室２４及び現像室２３には、現像剤攪拌・搬送手段として第一及び第二の搬送スクリュー２５、２６がそれぞれ配置されている。第二の搬送スクリュー２６は、現像室２３の底部に現像スリーブ２８の軸方向に沿ってほぼ平行に配置されており、回転して現像室２３内の現像剤を軸線方向に沿って一方向に搬送する。また、第一の搬送スクリュー２５は、攪拌室２４内の底部に第二の搬送スクリュー２６とほぼ平行に配置され、攪拌室２４内の現像剤を第二の搬送スクリュー２６と反対方向に搬送する。このように、第一及び第二の搬送スクリュー２５、２６の回転による搬送によって、現像剤が隔壁２７の両端部の開口部（即ち、連通部）１１、１２を通じて現像室２３と攪拌室２４との間で循環される。
【００３３】
なお、第一の搬送スクリュー２５は外径Φ２０ｍｍ、軸径６ｍｍ、ピッチ２５ｍｍの形状で回転速度は６５０ｒｐｍに設定している。また、第二の搬送スクリュー２６は外径Φ２０ｍｍ、軸径６ｍｍ、ピッチ２５ｍｍの形状で回転速度は６８０ｒｐｍに設定している。
【００３４】
本実施形態においては、現像容器２２の感光体ドラム１に対向した現像領域に相当する位置には開口部があり、この開口部に現像スリーブ２８が感光体ドラム方向に一部露出するように回転可能に配設されている。
【００３５】
ここで、現像スリーブ２８の直径は２０ｍｍ、感光体ドラム１の直径は４０ｍｍ、又、この現像スリーブ２８と感光体ドラム１との最近接領域を約３８０μｍの距離とすることによって、現像部に搬送した現像剤を感光体ドラム１と接触させた状態で、現像が行えるように設定されている。
【００３６】
なお、この現像スリーブ２８はアルミニウムやステンレスのような非磁性材料で構成され、その内部には磁界手段であるマグネットローラ２８ｍが非回転状態で設置されている。また、画像形成時における現像スリーブ２８の回転数は４９２ｒｐｍ（対感光ドラム周速比＝１８０％）に設定されており、現像時に図示矢印方向（反時計方向）に回転し、ニ成分現像剤を担持して、これを感光体ドラム１と対向した現像領域に搬送し、感光体ドラム１上に形成された静電潜像に現像剤を供給して潜像を現像する。
【００３７】
次に、本実施形態における現像剤の補給方法について図２及び図３を用いて説明する。現像装置４の上部には、トナーとキャリアを混合した補給用二成分現像剤を収容する現像剤補給ユニット５が配置される。トナー補給手段を構成するこの現像剤補給ユニット５は、下部にスクリュー状の搬送部材３２を備え、搬送部材３２の一端が現像装置４の前端部に設けられた現像剤補給口３０の位置まで延びている。
【００３８】
画像形成によって消費された分のトナーは、搬送部材３２の回転力と、現像剤の重力によって、現像剤補給ユニット５から現像剤補給口３０を通過して、現像容器２２に補給される。現像剤の補給量は、搬送部材である補給スクリュー３２の回転数によっておおよそ定められるが、この回転数は図示しないトナー補給量制御手段によって定められる。トナー補給量制御の方法としてはパッチ濃度センサ１４を用いて感光体ドラム１上の基準潜像を現像して、そのトナー像の濃度を検出し、トナー濃度を検出する方法。或いはインダクタンスセンサ９を用いて磁気的に検知する方法などさまざまな方法が知られており、いずれかの方法を適宜選択している。
【００３９】
以下、本実施例で使用した現像容器投入時の初期化の方法について説明する。ここで、インダクタンスセンサ９の初期化は図４（a）のフロー図にそって行われる。まずS１としてインダクタンスセンサの初期化動作を開始する。S２では、温湿度センサ１７、８０で現像容器と本体の温湿度のから図５にしめした水分量による環境区分に区分けし、本体と現像容器の環境区分の差ΔENVを検知する。
【００４０】
次にS３にて、インダクタンスセンサの初期化設定を行う。ここで、インダクタンスセンサ９は図６（a）のような特性を持っており、センサ出力からトナー濃度が一意に決まる。本実施例ではトナー濃度を１０％としたため、初期のインダクタンスセンサの出力値はトナー濃度１０％を示しているとして初期化される。しかしながら、このセンサ出力特性には水分量に依存性がある。例えば、環境区分を図５（a）に示したように水分量で分類すると、本体環境が環境区分４、現像容器環境が環境区分２の場合は図６（a）に示したように同じ出力値であってもトナー濃度を誤検知してしまうことになる。
【００４１】
そのため、本実施例では、S４として、環境差ΔENVが１以上であると検知した場合に、S５にてインダクタンスセンサの出力補正を行う。補正の方法はインダクタンスセンサ９の制御電圧を変更することで行う。インダクタンスセンサ９の出力特性はセンサの制御電圧を変えることでコントロールすることが可能であり、図５（a）に示したように環境の差がある場合も制御電圧を変えることで図６（b）のように、現像容器環境に合わせた同等の出力特性を得ることができる。
【００４２】
以上のように本実施例では本体の環境と現像容器の環境に大きな差があっても、本体と現像容器の環境差を検出できることにより、インダクタンスセンサ９の出力を適切に補正し、正しいトナー濃度を検出することができる。以後の動作においても、本体の環境が急激に変わった場合があったとしても同様に、本体と現像容器の環境差検出が正確に行われるため、正しいトナー濃度を検出することができ、濃度の濃淡が発生することなく、安定した現像特性を維持することが可能となる。
【００４３】
複写機、プリンタ、記録画像表示装置、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる。
【符号の説明】
【００４４】
１  感光体ドラム（像担持体）、２  帯電装置、３  レーザービームスキャナ、
４  現像装置、５  現像剤補給ユニット、９  トナー濃度検知センサ、
１０  中間転写ベルトクリーンニング手段、１４  パッチ濃度検知センサ、
１６  定着ローラ、１７  温湿度センサ（現像容器内）、１９  クリ―ニング手段、
２２  現像容器、２３  現像室、２４  撹拌室、
２５，２６  搬送スクリュー（現像剤撹拌・搬送手段）、
２８  現像スリーブ（現像剤担持手段）、３０  現像剤補給口、
３１  現像剤補給ユニット（補給手段）、３２  搬送部材、
８０  温湿度センサ（本体）、９０  中間転写ベルト
【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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