JP2001343795A

JP2001343795A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2001343795A
Application number: JP2000164382A
Authority: JP
Inventors: Kimio Nishizawa; 公夫西沢; Mikihiko Takada; 幹彦高田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2000-06-01
Filing date: 2000-06-01
Publication date: 2001-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】長時間現像器中に滞留して帯電量の減衰した
トナーを排除する手段を備え白地かぶりやせんちりの起
こらない高画質を得られる画像形成装置の提供。【解決手段】トナー補給器から補給されたトナーをキ
ャリアと共に攪拌することによりトナーに電荷付与を行
う機構を持った現像器から感光体上に形成された潜像に
対し前記トナーを供給して現像を行う画像形成装置にお
いて、印字したページ枚数をカウントするページカウン
タと各ページにおける印字ドット数をカウントする印字
カウンタと両カウンタからのカウント値によりトナーが
補給されてから現像器内に滞留する滞留時間を演算する
演算手段とを有し、前記滞留時間が所定時間以上になっ
た場合に、現像器内のトナーに付与される帯電量を所定
範囲内に保つために作動する帯電量制御手段を有する画
像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は現像器内の長期滞留
トナーや長時間の休止による現像剤の変化による障害を
排除した画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】２成分の現像剤において現像器内に補給
されたトナーは攪拌スクリューにより攪拌されキャリア
との摩擦から電荷をもつこととなる。この時にトナーが
保持する電荷量はトナー表面における処理された添加剤
の存在状態によって大きく変化する。通常、画像形成が
定常的に行われているときは、現像剤中のトナーがある
割合で入れ替わっている。即ち、適度なトナーの消費が
行われている系においては添加剤の存在状態は一定状態
を保っているが、極端に消費の少ない状態が長時間続い
た場合、添加剤がトナー表面からトナー内に埋没してし
まう現象が進行し、結果としてトナーの保持する電荷量
が大きく低下してしまう。このような現像剤状態になっ
てしまった場合の画像上への問題点として、白地部への
画像カブリや転写時の文字周辺へのチリによる文字品位
低下などがある。

【０００３】また、２成分現像剤はトナーとキャリアの
摩擦帯電によりトナーに電荷が付与されるが、一旦トナ
ーに付与された電荷もプリントやコピーの休止が続いて
長時間静置状態にあると徐々に減衰してゆく傾向が見ら
れる。また、可成りコピーが頻繁になされていても低印
字状態のコピーやプリントが続いたりすると、トナー補
給器から補給されて来るトナーが現像器内に停滞して現
像剤に変化を与えてしまう。通常、現像装置内に存在す
るトナーの帯電量は分布を持っており、特に帯電量の低
い領域にまで分布が広がってしまうと転写時の画像上で
文字のチリや、現像時の白地部へのカブリといった形で
画像不良とし認識される。長時間の放置による帯電量の
減衰は、帯電量の低い領域のトナー比率が増加する事を
意味し、前述のように画像不良の発生を招くのではない
かと思われる。

【０００４】特に２成分現像剤のトナー／キャリアの混
合比率制御を透磁率変化を利用して検出するトナー濃度
センサを用いた場合、静置後一時的にトナー補給が過剰
となり、結果としてキャリアと補給されたトナーの接触
確率が低減し、静置されたトナー同様、補給トナーの帯
電量も低い状態となってしまい、前述の画像上の不具合
を更に酷くしてしまうといった傾向があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記問題を抱えた従来
技術に鑑みて本発明においては現像器内にあるトナーの
平均滞留時間を幾つかの手段から検出し滞留時間がある
値以上になった場合には、また、画像形成の休止期間が
長時間になった場合には、滞留時間の長くなったトナー
を画像情報とは無関係に現像して排除し、それに見合う
新しいトナーを補給することでトナーの保持する電荷量
を常に一定範囲内に保ち画像品質を安定した高品位なも
のにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的は次の技術手段
（１）〜（８）項の何れかによって達成される。

【０００７】（１）トナー補給器から補給されたトナ
ーをキャリアと共に攪拌することによりトナーに電荷付
与を行う機構を持った現像器から感光体上に形成された
潜像に対し前記トナーを供給して現像を行う画像形成装
置において、印字したページ枚数をカウントするページ
カウンタと各ページにおける印字ドット数をカウントす
る印字カウンタと両カウンタからのカウント値によりト
ナーが補給されてから現像器内に滞留する滞留時間を演
算する演算手段とを有し、前記滞留時間が所定時間以上
になった場合に、現像器内のトナーに付与される帯電量
を所定範囲内に保つために作動する帯電量制御手段を有
することを特徴とする画像形成装置。

【０００８】（２）前記帯電量制御手段は、前記演算
手段によって演算して検出された補給トナーの現像器内
滞留時間があらかじめ決められた所定時間（Ｔｌ）以上
になった場合に、本来転写紙上に転写される画像領域外
に対して前記現像器内に長時間滞留したトナーを所定量
強制的に消費するための潜像を形成し、該潜像に対し所
定量の強制現像を行った後そこで消費されたトナーに見
合う新トナーを新たにトナー補給器から補給し、現像器
内で攪拌することによって帯電量を所定範囲に回復させ
る帯電量制御がなされる手段であることを特徴とする
（１）項に記載の画像形成装置。

【０００９】（３）少なくとも、像担持体である感光
体と、該感光体に形成された潜像を現像剤により顕像化
する現像器と、前記感光体上に現像されたトナー像の現
像剤付着量を検知する現像剤付着量検知手段と、前記感
光体上の非画像領域において現像剤付着量検出用のパッ
チを形成するパッチ形成手段と、画像形成装置が動作し
ていない休止時間を計測する休止時間計測手段とを有す
る画像形成装置において、検出された前記休止時間（Ｔ
ｓ）が所定時間Ｔｒ以上になった場合には、通常の画像
形成動作に先立ち感光体表面電位（Ｖｓ）と現像バイア
スの直流成分（Ｖｄｃ）の関係が白地部電位−Ｖｄｃ≦Ｖｓ−Ｖｄｃ≦０の範囲となる潜像を前記感光体上に形成し、該潜像部に
対してのみ前記現像器の駆動手段を作動させると共に現
像剤担持体に現像バイアスを印加しパッチ１を形成させ
るパッチ１形成手段と、その後で前記現像剤付着量検知
手段により検出されたパッチ１の出力Ｐ１及びパッチ１
以外の感光体表面出力Ｐｗの比較を行う比較手段とを有
し、該比較手段によってＰｗに対しＰ１の出力が所定値
Ｐｓ以上トナー付着方向の出力となることを検知した場
合には、感光体表面にパッチ１の条件と同等の電位を与
えた後、前記潜像に対し、現像剤担持体に現像バイアス
を印加した状態で現像動作をさせるように制御する制御
手段が設けられていることを特徴とする画像形成装置。

【００１０】（４）現像剤担持体および攪拌部材を回
転駆動させ、更に、感光体表面にパッチ１の条件と同等
の電位出力Ｐ１′を与えた後潜像を形成し、該潜像に対
し前記現像剤担持体に現像バイアスを印加した状態で現
像動作をするとともに、該現像領域を現像剤付着量検知
手段により検出し続け、その出力Ｐ１と前記Ｐｗ出力の
差分が所定値の範囲に入るまで現像動作を継続する制御
手段を有することを特徴とする（３）項に記載の画像形
成装置。

【００１１】（５）２成分現像剤を用い、感光体上の
潜像を可視化する現像器と該現像器内のトナー／キャリ
ア混合比率を一定に保つためのトナー濃度センサと動作
毎に現像装置内のトナー／キャリア混合比率をモニタし
基準のセンサ出力に対し不足分が生じたときにトナー補
給を行うトナー補給器とを具備した画像形成装置で、且
つ、該画像形成装置が動作していない時間を計測する休
止時間計測手段が設けられている画像形成装置であっ
て、検出された休止時間（Ｔｓ）が所定時間以上になっ
た場合には、通常の画像形成動作に先立ち前記現像器を
駆動しトナー濃度センサ出力（Ｌ１）を検出し、休止前
の最終画像形成時のトナー濃度センサ出力（Ｌ０）と比
較する比較手段を有し、該比較手段によって現像剤状態
変化を検知し、休止後画像形成時のトナー補給量を制御
する制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。

【００１２】（６）２成分現像剤を用い、感光体上の
潜像を可視化する現像器と該現像器内のトナー／キャリ
ア混合比率を一定に保つためのトナー濃度センサと動作
毎に現像装置内のトナー／キャリア混合比率をモニタし
基準のセンサ出力に対し不足分が生じたときにトナー補
給を行うトナー補給器とを具備した画像形成装置で、且
つ、該画像形成装置が動作していない時間を計測する休
止時間計測手段とが設けられている画像形成装置であっ
て、検出された休止時間（Ｔｓ）が所定時間以上になっ
た場合には、通常の画像形成動作に先立ち前記現像器を
駆動しトナー濃度センサ出力（Ｌ１）を検出し、休止前
の最終画像形成時のトナー濃度センサ出力（Ｌ０）と比
較する比較手段を有し、該比較手段によって現像剤状態
変化を検知し、Ｌ１とＬ０の出力差があらかじめ定めた
値以上乖離していた場合には、トナー濃度センサの出力
検出に引き続き、現像剤担持体および攪拌部材を回転駆
動させ、潜像担持体である感光体に潜像を形成させた
後、該潜像に対して、現像剤担持体に現像バイアスを印
加した状態で現像動作を所定時間実行する制御手段を設
けたことを特徴とする画像形成装置。

【００１３】（７）感光体上の潜像表面電位（Ｖｓ）
をＬ０−Ｌ１の値に応じて、少なくとも１つ以上の表面
電位レベルに形成し、現像剤担持体には作像時と同等の
現像バイアスを印加して、現像動作を所定時間実行させ
ることを特徴とする（６）項に記載の画像形成装置。

【００１４】（８）前記画像形成装置には湿度を検知
する湿度センサが設けられていて、現像剤状態変化を検
知する判断基準となる休止時間（Ｔｓ）は前記湿度セン
サによる湿度データにより補正されたものであることを
特徴とする（５）、（６）又は（７）項の何れか１項に
記載の画像形成装置。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明に適用される画像形成装置
の実施の形態について、図１の概略構成図により説明す
る。

【００１６】図１に示す画像形成装置１は、デジタル方
式による画像形成装置であって、画像読取り部Ａ、画像
処理部Ｂ、画像形成部Ｃ、転写材搬送手段としての転写
材搬送部Ｄから構成されている。

【００１７】画像読取り部Ａの上部には原稿を自動搬送
する自動原稿送り手段が設けられていて、原稿載置台１
１上に載置された原稿は原稿搬送ローラ１２によって１
枚宛分離搬送され読み取り位置１３ａにて画像の読み取
りが行われる。原稿読み取りが終了した原稿は原稿搬送
ローラ１２によって原稿排紙皿１４上に排出される。

【００１８】一方、プラテンガラス１３上に置かれた場
合の原稿の画像は走査光学系を構成する照明ランプ及び
第１ミラーから成る第１ミラーユニット１５の速度ｖに
よる読み取り動作と、Ｖ字状に位置した第２ミラー及び
第３ミラーから成る第２ミラーユニット１６の同方向へ
の速度ｖ／２による移動によって読み取られる。

【００１９】読み取られた画像は、投影レンズ１７を通
してラインセンサである撮像素子ＣＣＤの受光面に結像
される。撮像素子ＣＣＤ上に結像されたライン状の光学
像は順次電気信号（輝度信号）に光電変換されたのちＡ
／Ｄ変換を行い、画像処理部Ｂにおいて濃度変換、フィ
ルタ処理などの処理が施された後、画像データは一旦メ
モリに記憶される。

【００２０】画像形成部Ｃでは、画像形成ユニットとし
て、像担持体であるドラム状の感光体２１と、その外周
に、帯電手段である帯電器２２、現像手段である現像器
２３、転写手段である転写器２４、分離手段である分離
器２５、クリーニング手段２６及び光除電手段としての
ＰＣＬ（プレチャージランプ）２７が各々動作順に配置
されている。感光体２１は、光導電性化合物をドラム基
体上に塗布形成したもので、例えば有機感光体（ＯＰ
Ｃ）が好ましく使用され、図示の時計方向に駆動回転さ
れる。

【００２１】回転する感光体２１へは帯電器２２による
一様帯電がなされた後、露光光学系３０により画像処理
部Ｂのメモリから呼び出された画像信号に基づいた像露
光が行われる。書き込み手段である露光光学系３０は図
示しないレーザーダイオードを発光光源とし、回転する
ポリゴンミラー３１、ｆθレンズ３４、シリンドリカル
レンズ３５を経て反射ミラー３２により光路が曲げられ
主走査がなされるもので、感光体２１に対してＡｏの位
置において像露光が行われ、感光体２１の回転（副走
査）によって潜像が形成される。本実施の形態の一例で
は文字部に対して露光を行い潜像を形成する。

【００２２】感光体２１上の潜像は現像器２３によって
反転現像が行われ、感光体２１の表面に可視像のトナー
像が形成される。転写材搬送部Ｄでは、画像形成ユニッ
トの下方に異なるサイズの転写材Ｐが収納された転写材
収納手段としての給紙ユニット４１（Ａ）、４１
（Ｂ）、４１（Ｃ）が設けられ、また側方には手差し給
紙を行う手差し給紙ユニット４２が設けられていて、そ
れらの何れかから選択された転写材Ｐは案内ローラ４３
によって搬送路４０に沿って給紙され、給紙される転写
材の傾きと偏りの修正を行うレジストローラ対４４によ
って転写材Ｐは一時停止を行ったのち再給紙が行われ、
搬送路４０、転写前ローラ４３ａ、給紙経路４６及び進
入ガイド板４７に案内され、感光体２１上のトナー画像
が転写位置Ｂｏにおいて転写器２４によって転写材Ｐに
転写され、次いで分離器２５によって除電されて転写材
Ｐは感光体２１面より分離し、搬送装置４５により定着
器５０に搬送される。

【００２３】定着器５０は定着ローラ５１と加圧ローラ
５２とを有しており、転写材Ｐを定着ローラ５１と加圧
ローラ５２との間を通過させることにより、加熱、加圧
によってトナーを熔着させる。トナー画像の定着を終え
た転写材Ｐは排紙トレイ６４上に排出される。

【００２４】以上は転写材の片側への画像形成を行う状
態を説明したものであるが、本実施の形態の画像形成装
置１は転写材の排出前に反転搬送を行い、転写材の裏面
への画像形成も行い両面転写も行えるようにしてある
が、この両面転写については本発明に直接関係がないの
で説明を省略する。

【００２５】次に本発明の大きな特徴である画像形成装
置内の感光体周りの各構成部材の配置について、図１を
一部拡大した概略構成図である図２を用いて説明する。

【００２６】感光体２１に対して帯電器２２、潜像書込
手段である像露光手段３０、現像器２３、転写器２４分
離器２５、現像剤付着量検知手段２８、クリーナ２６、
ＰＣＬ２７が配列され、現像器２３にはトナー補給器２
３Ａ、現像ローラ２３Ｂ、トナー濃度センサ２３Ｃ、現
像器駆動手段２３Ｄ、層規制部材２３Ｌ、トナー補給カ
ウンタ２３Ｍ、攪拌スクリュー２３Ｓが設けられてい
る。また、ＣＰＵ１００が設けられ、該ＣＰＵ１００に
はページカウンタ１０１、印字カウンタ１０２、タイマ
１０３、滞留時間の演算手段１０６、比較手段１０８及
び制御手段１１０が組み込まれている。また、画像形成
装置１内には湿度センサ１２１及び定着温度センサ１２
３が設けられている。

【００２７】以下に先ず請求項１及び２の実施の形態に
ついての詳細を上記図１、図２に加えて図５のアルゴリ
ズムフローに則って説明する。

【００２８】補給トナーは現像器２３内に滞留すること
で攪拌スクリュー２３Ｓによる攪拌や層規制部材２３Ｌ
通過時などに適度のストレスを受ける事で、キャリアと
の摩擦帯電を起こし所定の帯電量に帯電される。通常あ
る程度の印字率でトナーが消費されている場合はこの摩
擦帯電が適度に進んだ時点でトナーは現像器２３内から
感光体２１上に現像され消費されて行く。ところが、印
字率が極端に低い場合は補給されたトナーは長時間に渡
り現像器内に滞留することで、ストレスが過剰となりト
ナーにあらかじめ処理されていた、帯電量をコントロー
ルするための外添剤の付着状態が変化してしまう。この
外添剤の付着状態が変化してしまったトナーは帯電量が
適性値に対して低い状態となり、本来現像されてはなら
ない白地部にカブリとなって発生したり、文字など細線
部に付着した場合などは転写工程で散ってしまい文字品
質を著しく低下させる原因となる。

【００２９】これは、図３の横軸にトナー帯電量をと
り、縦軸に総トナーの中に占めるトナーの割合をとった
グラフに示すように、理想的なＡの分布カーブに対して
Ｂの分布カーブに示すような帯電量の絶対値が低くなっ
て０に近くなり、甚だしくは＋の逆帯電になったトナー
の割合が増えてくることによる。

【００３０】これを避けるためには、現像器２３内にあ
るトナーは、画像品質を確保するために必要な帯電量の
絶対値を維持したＡの分布カーブのようになっていなけ
ればならない。

【００３１】本発明は補給トナーの帯電量を現像器２３
内での平均停留時間の関数として考え、この滞留時間を
ページカウンタ１０１及び印字カウンタ１０２とトナー
補給カウンタ２３Ｍにより算出し、現像器２３内で所定
時間以上滞留してしまった場合、この劣化トナーを、非
画像部において強制的に現像してしまい、その後に新し
いトナーを補給することで現像器２３内のトナーの帯電
量を一定範囲内に制御し、その結果としてプリントアウ
ト画像を常に一定の高品位に保つ事を可能にしたもので
ある。

【００３２】また、制御の概要は現像器内のトナー滞留
時間を印字枚数をカウントするページカウンタ１０１と
印字数をカウントする印字カウンタ１０２とトナー補給
カウンタ２３Ｍの測定値より予測し、トナーの平均滞留
時間が基準滞留時間より所定時間以上長くなった場合に
は非画像領域においてトナー消費のためのパターンを書
き込み、現像を実施し、その後消費した分のトナーを補
給することで現像剤中のトナーが保持している電荷量を
調整している。更に具体的には次のようにしている。

【００３３】図５のＳｔ１で、コピー動作終了時にその
コピー実施時のトナー消費量を予測するためにＳｔ２で
トナー補給カウンタ２３Ｍによる読み込みを実施し（補
給量Ｈ_n）、該トナー補給カウンタ２３Ｍにより平均ト
ナー滞留時間計算を行う。平均トナー滞留時間の計算は
下記の式を用いて上記演算手段１０６にて実施する。
尚、ここでいう滞留時間は紙枚数換算値で表されたもの
である。

【００３４】Ｔ_n＝（Ｔ_n-1＋１）＊（Ｘ−Ｓ_n）／Ｘ（ｎ＝１，２，３，… Ｔ₀＝０）・・・式１式１に示す各項は以下の通り定義される。

【００３５】Ｔ_n ：ｎコピー後、平均トナー滞留時間
（紙枚数換算値）Ｓ_n ：ｎコピー時トナー消費量（ｍｇ）Ｈ_n ：ｎコピー時トナー補給量（ｍｇ）トナー消費量Ｓ_n（ｍｇ）＝トナー補給量Ｈ_n（ｍｇ）Ｘ：トナー総量（ｍｇ）式１により計算された平均滞留時間に対し強制消費実行
の必要可否を、あらかじめ設定されていた平均滞留時間
上限値（Ｔ_u）との比較を実施することで、Ｓｔ３の強
制実行判定を行う。

【００３６】Ｔ_n≧Ｔ_u ・・・式２になったとき、あらかじめ決められたトナー量（Ｓｆ）
をＳｔ４で強制的に消費する。

【００３７】ここで式２の条件に合致しなかった場合は
強制消費を実行せずに、Ｓｔ６で終了する。強制消費が
実行された場合には引き続きＳｔ５で、消費された分の
トナーをトナー補給器２３Ａから現像器２３内に補給
し、式１においてＳ_nをＳ_fに置き換えた上でＳｔ２での
平均滞留時間計算を実施し、Ｔ_n＜Ｔ_uの状態になるまで
ルーティンを繰り返す。ここに、Ｔ_u：６００（紙枚数換算値）Ｓｆ：２０００（ｍ
ｇ）である。

【００３８】また、本実施の形態においては、平均トナ
ー滞留時間を算出するにあたり、印字カウンタやページ
カウンタを用いたが、現像モータ摺動カウンタ、トナー
補給モータ駆動時間カウンタ等を用いることでも同様の
作用をうることが可能である。

【００３９】次に請求項３及び４の実施の形態について
の詳細を図１，図２と共に図６のアルゴリズムフローを
用いて説明する。

【００４０】トナー濃度センサ２３Ｃを用いた通常のト
ナー補給制御はあらかじめ基準のキャリア／トナー混合
比率（以下、トナー濃度という）に設定された現像剤を
現像器２３に投入し、該基準トナー濃度に対する基準出
力をＣＰＵ１００内のメモリに設定する。以後、コピー
（プリント）動作が実行されトナーが消費され、トナー
濃度が低下すると消費されたトナーの量に応じてトナー
濃度センサ２３Ｃの出力が低下する。ここであらかじめ
設定されていた基準出力と低下した出力の差分によりト
ナー補給器２３Ａからのトナー補給量が決定され現像器
２３内のトナー濃度が常に一定となる様に制御されてい
る。

【００４１】ところが２成分現像剤においては長時間攪
拌動作を受けずに静置状態にあった場合一旦キャリアと
の摩擦帯電によりトナーが保持した電荷が徐々に減衰し
ていく現象がある。トナーの保持している電荷量が小さ
くなると、現像剤中でのトナーとトナー間の斥力が減少
し、現像剤としての嵩密度が上がることとなる。トナー
濃度センサ２３Ｃの検出原理に則るとこの時トナー濃度
センサ２３Ｃの出力にはトナーの消費が無いのにもかか
わらず、あたかもトナー濃度が低下したかのような変化
が現れる。この変化を検知し、現像剤の変化に対し適切
な補正処置を施すことにより未処置の場合に発生が予測
される、白地かぶりや文字チリの問題を未然に防止する
ことが可能となる。

【００４２】まず、図６のＳｔ１で本画像形成装置１を
プリンタとして用いる場合はプリントリクエスト信号、
コピーとして用いる場合はユーザーコピー実行ボタンの
操作（本アルゴリズムフローはコピーでの動作に合わせ
て記載）により動作実行司令がＣＰＵ１００に送られ
る。コピー実行司令を受けたＣＰＵ１００は前回コピー
終了からの時間を計測する。この計測はＣＰＵ１００に
内蔵されたタイマ１０３で行われる。また電源がＯＦＦ
されておりタイマ１０３が動作していなかった場合はコ
ピー動作を実行するために電源をＯＮしたときの定着温
度を定着温度センサ１２３で測定した測定値をモニタし
ておくことにより、休止時間を予測することが可能であ
る。

【００４３】Ｓｔ２で休止時間Ｔｓがあらかじめ設定さ
れていた時間Ｔｒより長いかどうかが判定される。ここ
で休止時間Ｔｓがあらかじめ設定されていた時間Ｔｒよ
り長かった場合は、Ｓｔ３で通常の画像形成動作に先立
ち感光体表面電位（Ｖｓ）と現像バイアスの直流成分
（Ｖｄｃ）の関係が白地部電位−Ｖｄｃ≦Ｖｓ−Ｖｄｃ≦０の範囲となる潜像を前記感光体上にパッチ１として形成
し、該潜像部に対してのみＳｔ４で現像バイアスをかけ
ると共に前記現像器駆動手段２３Ｄを作動させパッチ１
の現像を行う。その後Ｓｔ５で現像剤付着量を現像剤付
着量検知手段２８で検出し、Ｓｔ６で比較手段１０８に
より検出したパッチ１の出力Ｐ１及びパッチ１以外の感
光体表面出力Ｐｗの比較を行い、該比較手段１０８によ
ってＰｗに対しＰ１の出力が所定値Ｐｓ以上トナー付着
方向の出力となることを検知した場合、即ち、Ｐｗ−Ｐ
１≧Ｐｓを検知した場合には、前述の図３のグラフに示
したように現像器２３中のトナーの帯電量分布がＡのカ
ーブからＢのカーブに移りトナー帯電量の絶対値が低く
０に近く、甚だしくは＋の逆帯電になるトナーが可成り
増えており、一方、図４に示す感光体上の表面電位と現
像されるべきトナー量との関係を示すグラフにおいて
も、定常状態の画像形成に好ましい分布のＣ曲線から長
時間休止後のＤ曲線のように白地にかぶりを起こすよう
な分布に変化している。これを避けるためにＳｔ７で感
光体２１の表面の全面にパッチ１の条件と同等の電位Ｐ
１′を与えた後、前記潜像に対し、Ｓｔ８で現像剤担持
体（現像ローラ）に現像バイアスを印加した状態で現像
動作をさせ、Ｓｔ９で現像剤付着量が現像剤付着量検知
手段２８で検出され、Ｓｔ１０でＰ１′に対しＰｗの出
力が所定値Ｐｓ以上トナー付着方向の出力となるかどう
かが比較されるように制御する制御手段１１０が設けら
れている。この制御手段１１０によって帯電量の絶対値
が低く０に近く、甚だしくは＋の逆帯電になったような
トナーが排除されてゆくようにしてある。そして表面電
位が図４のＤのカーブに示した状態であっても現像器２
３中のトナーの状態を図３のＡのカーブの状態に回復し
ておけば白地かぶり等を起こすことが無いので本発明に
おいては、Ａのカーブの維持回復を主眼に展開を行って
いるものである。

【００４４】尚、Ｓｔ２で休止時間Ｔｓが所定時間Ｔｒ
より短かった場合、又はＳｔ６でＰｗがＰ１より小さか
った場合は、その時点でＳｔ１１のコピー実行動作に移
行する。

【００４５】ここでＰｓ又はＴｒはあらかじめ帯電量の
減衰が発生する出力又は時間を想定して設定されてい
る。これが請求項３の実施の形態であり、上記Ｐｗ−Ｐ
１の差分が所定範囲Ｐｓに入るまでＳｔ７〜Ｓｔ１０で
繰り返し続けて制御し、Ｓｔ１１のコピー動作実行状態
に入るようにしたのが請求項４の実施の形態である。

【００４６】次に請求項６及び７の実施の形態について
の詳細を図２と共に図７のアルゴリズムフローに則って
説明する。

【００４７】トナー濃度センサ２３Ｃを用いた通常のト
ナー補給制御はあらかじめ基準のキャリア／トナー混合
比率（以下、トナー濃度という）に設定された現像剤を
現像器２３に投入し、該基準トナー濃度に対する基準出
力をＣＰＵ１００内のメモリに設定する。以後、コピー
（プリント）動作が実行されトナーが消費され、トナー
濃度が低下すると消費されたトナーの量に応じてトナー
濃度センサ２３Ｃの出力が低下する。ここであらかじめ
設定されていた基準出力と低下した出力の差分によりト
ナー補給器２３Ａからのトナー補給量が決定され現像器
２３内のトナー濃度が常に一定となる様に制御されてい
る。

【００４８】ところが、前述のように２成分現像剤にお
いては長時間攪拌動作を受けずに静置状態にあった場合
一旦キャリアとの摩擦帯電によりトナーが保持した電荷
が徐々に減衰していく現象がある。トナーの保持してい
る電荷量が小さくなると、現像剤中でのトナーとトナー
間の斥力が減少し、現像剤としての嵩密度が上がること
となる。トナー濃度センサ２３Ｃの検出原理に則るとこ
の時トナー濃度センサ２３Ｃの出力には長時間休止によ
る現像剤の変化が現れる。この変化を検知し、現像剤の
変化に対し適切な処置を施すことにより未処置の場合に
発生が予測される、白地かぶりや文字チリの問題を未然
に防止することが可能となる。

【００４９】まず、本画像形成装置をプリンタとして用
いる場合はプリントリクエスト信号、コピーとして用い
る場合はユーザーコピー実行ボタンの操作（本アルゴリ
ズムフローはコピーでの動作に合わせて記載）により、
Ｓｔ１で動作実行司令がＣＰＵ１００に送られる。Ｓｔ
３でコピー実行司令を受けたＣＰＵは前回コピー終了か
らの時間を計測する。この計測はＣＰＵ１００に内蔵さ
れたタイマ１０３で行われる。また電源がＯＦＦされて
おりタイマ１０３が動作していなかった場合はコピー動
作を実行するために電源をＯＮしたときの定着温度を定
着温度センサ１２３で測定した測定値をモニタしておく
ことにより、休止時間を予測することが可能である。こ
こで休止時間Ｔｓがあらかじめ設定されていた時間Ｔｒ
より長かった場合は、Ｓｔ４であらかじめＣＰＵ１００
内のメモリに記憶されていた休止前の最終コピー時のト
ナー濃度センサ出力（Ｌ０）を呼び出す。休止時間がＴ
ｒより短かった場合はその時点でＳｔ１３のコピー実行
動作に移行する。ここでＴｒはあらかじめ許容以上の帯
電量の減衰が発生する時間を想定して設定されている。
長時間休止と判定された場合はコピー実行動作に先立っ
て、Ｓｔ５で現像バイアスをかけると共に現像器駆動手
段２３Ｄを動作させ通常のトナー濃度検知状態と同様の
動作状態を再現させた上で、Ｓｔ６で休止後のトナー濃
度センサ２３Ｃの出力（Ｌ１）の読み込みを行う。この
読み込みを行いＳｔ７でＬ０とＬ１の差分値ｄＬを計算
する。本来Ｌ０とＬ１の間でトナー消費は行われておら
ず、現像器内でのトナー濃度分布の影響を排除できてい
る系であれば出力変化は発生しないはずである。よって
Ｌ０とＬ１の差分値ｄＬは現像剤の休止による変化とし
て検出可能となる。即ち、Ｌ０−Ｌ１は帯電量の減衰分
を２次的に検出していることになる。よってＳｔ８でＬ
０−Ｌ１の変化ｄＬが、あらかじめ実験的に求めた画質
に対し影響を及ぼす変化分（ｄｓ）以上であった場合に
は、作像動作に先立ち現像器駆動手段２３Ｄを駆動回転
し感光体２１上の潜像に対しＸ秒の現像動作を実施す
る。この現像器２３の駆動回転動作にともない現像器２
３内の攪拌スクリュー２３Ｓも作動し、現像器２３内の
長時間の休止により帯電量の低下してしまった現像剤に
作用し、キャリアとトナーの摩擦帯電を促進させる。そ
れと同時に均一帯電され、一定の表面電位を有した感光
体に対し現像動作を行うことによって、Ｓｔ１０で潜像
形成を行い、Ｓｔ１１で現像駆動とバイアスをＯＮさ
せ、Ｓｔ１２で画像上でカブリとして検出される恐れの
ある、前述したような帯電量の絶対値が低くなったトナ
ーをあらかじめ現像器内から排除してしまうことが可能
となり、実際の画像形成時には良好な画質が得られるこ
ととなる。これは、前述の図３及び図４のグラフで説明
した理由に基づいている。また、図７のアルゴリズムフ
ローに示す通りＬ０−Ｌ１の値によって、Ｓｔ９でこの
時の表面電位を潜像形成テーブルと対応させて、現像剤
の変化状態に応じた値とする事でより確実かつ効率的に
このトナーを排除することが可能となる。

【００５０】Ｌ０−Ｌ１がｄｓより小さかった場合に、
この現像剤変化量は画質に対する影響は無いと判断し、
Ｓｔ３からＳｔ１３に進み、直ちにコピー実行動作に移
行する。

【００５１】次に請求項５及び８の実施の形態について
の詳細を図２の概略構成図及び図８及び図９のアルゴリ
ズムフローに則って説明する。

【００５２】即ち、前述のトナー濃度の検出原理に則る
と、現像剤の嵩密度が上がることは即ち現像剤中のトナ
ー濃度が低下した事を意味する。かくして同一のトナー
濃度でありながら、長時間の休止によって、トナー濃度
が低下してしまった様に検知されてしまうこととなる。
この状態において、休止後のトナーは前述の通り帯電量
が低い状態にあり、カブリ、細線のチリなどの問題が発
生し易い状態にある。この状態において、前述の通りト
ナー濃度センサによりトナー濃度が低いと誤検知され、
過剰のトナー補給を受けた場合には、キャリア／トナー
の接触確率が低くなることで益々帯電量が下がり、カブ
リや細線のチリの問題が顕在化してしまう。

【００５３】請求項５、８の発明は、この問題を解決す
るために図８及び図９のアルゴリズムフローに示す制御
を実施し休止後のトナー補給量を制御することで、一定
の良好な画質を提供するものである。

【００５４】まず、Ｓｔ１でコピー実行の司令を受けた
ＣＰＵ１００は前回コピー終了時からの時間を計測す
る。そのとき図８のアルゴリズムフローに示したものの
他に、湿度により減衰状態が違うこともあるので、これ
は請求項８の実施の形態である図９のアルゴリズムフロ
ーのＳｔ２及びＳｔ６１に示すように湿度に応じた補正
値ＬＨを上記計測値に加えた時間設定が必要となる。
尚、図９はＳｔ２及びＳｔ６１があることで図８と異な
る。Ｓｔ３で長時間休止と判定された場合はコピー実行
動作に先立って、Ｓｔ５でプレ回転動作を実行して現像
器を駆動させ通常のトナー濃度検知状態と同様の動作状
態を再現させた上で、Ｓｔ６の休止後のトナー濃度セン
サ出力（Ｌ１）読み込みを行う。この読み込みを行いＳ
ｔ７でＬ０とＬ１の差分値ｄＬを計算する。本来Ｌ０と
Ｌ１の間でトナー消費は行われておらず、現像器２３内
でのトナー濃度分布の影響を排除できている系であれば
出力変化は発生しないはずである。よってＳｔ４で呼び
出されたＬ０とＬ１の差分値ｄＬは現像剤の休止による
変化として検出可能となる。尚、Ｌ１に湿度の補正値Ｌ
Ｈを加えたときは図９のアルゴリズムのように出力の差
分値はｄＬ′になる。即ち、Ｌ０−Ｌ１又はＬ０−Ｌ１
＋ＬＨは帯電量の減衰分を２次的に検出していることに
なる。よってＳｔ８でＬ０−Ｌ１の変化（差分値）ｄＬ
又はＬ０−Ｌ１−ＬＨの変化（差分値）ｄＬ′が、あら
かじめ実験的に求めた画質に対し影響を及ぼす変化分
（ｄｓ）以上であった場合には、Ｓｔ９のトナー補給量
制御を実施する。これが請求項５及び８の実施の形態で
ある。

【００５５】尚、Ｓｔ３でＴｓ＜Ｔｒであるか、Ｓｔ８
でＬ０−Ｌ１＝ｄＬがｄｓより小さかった場合に、Ｓｔ
１０でこの現像剤変化量は画質に対する影響は無いと判
断し、トナー補給制御を行わず、即ち、Ｓｔ１１のコピ
ー実行動作に移行する。以下に、トナー補給量制御の一
例を示す。

【００５６】通常、トナー補給量は基準センサ出力Ｌｒ
に対するトナー濃度センサ出力Ｌｏｕｔとの差分Ｌｒ−
Ｌｏｕｔを用い、トナー補給量Ｍｔ＝Ｓｔ×（Ｌｒ−Ｌｏｕｔ）・・・式３Ｓｔ：基準電圧とセンサ出力の単位差分あたりに補給さ
れるトナー量の式で与えられる。また演算式を用いずに出力差分範囲
に対し補給量をＣＰＵ内にあらかじめ設定されているテ
ーブルを参照し、補給量を決定する場合もある。

【００５７】ここで休止後のトナー補給量制御を実施す
る場合、様々な方法が考えられるが、その一例として、休止後のトナー補給量Ｍｔｓ＝Ｓｔ×（（Ｌｒ−ｆ（Ｌ０−Ｌ１、ｎｓ）） −Ｌｏｕｔ）・・・式４ｎｓ：休止後からのコピー枚数Ｌｒ′：Ｌｒ−ｆ（Ｌ０−Ｌ１、ｎｓ）・・・式５ｆ（Ｌ０−Ｌ１、ｎｓ）：（Ｌ０−Ｌ１）×（１−１／α×ｎｓ）・・・式６ α：実験より求められる係数、本発明検討時には１００
が最適値となった。

【００５８】但し、ｆ（Ｌ０−Ｌ１）≧０でありｆ（Ｌ
０−Ｌ１）＝０で制御は終了。各式の意味するところを
図１０のグラフにて説明する。

【００５９】図１０は横軸にトナー消費量が一定のコピ
ーを実行した時のコピー枚数、トナー濃度センサ出力の
関係を模式的に表したものである。連続プリント中は図
１０中の○プロットの様に安定した推移でＬｒ−Ｌｏｕ
ｔによってトナー補給量は決定される。ところが休止が
入ると休止前に同一トナー濃度でありながら、トナー濃
度センサ出力がＬ０からＬ１（●プロット）に低下す
る。この差分値がＬ０−Ｌ１でありトナー濃度に依存し
ないで低下した現像剤帯電量変化分である。従って、休
止後のトナー濃度変化は休止前の基準センサ出力に対し
Ｌ０−Ｌ１相当分低い出力レベルとの比較により決定さ
れることが正しい。即ちＬｒ′＝（Ｌｒ−（Ｌ０−Ｌ１））・・・式７となり、式７は式５、６においてｎｓ＝０を表してい
る。またｎｓ及びαは連続コピー動作による攪拌動作で
トナーが現像器中でキャリアとの摩擦帯電を受け、本来
の帯電量に回復する挙動を示す係数である。

【００６０】従って連続コピー動作によるコピー枚数が
増えると本発明による制御量は小さくなってゆく。

【００６１】また、請求項８の実施の形態は、請求項５
〜７の実施の形態において、図７のＳｔ２に示すように
湿度センサ１２１を設けて検知された湿度値より休止時
間Ｔｓを補正しておくことにより、コピー動作実行の判
断基準をより正確にしたものである。このＴｓの補正
は、図８、図９の各アルゴリズムフローにおいても、図
７同様に適用可能である。

【００６２】

【発明の効果】現像剤が長時間静置された場合や、現像
枚数に較べて印字数が極度に低いときのように一部の現
像剤の滞留時間が長くなった場合による帯電量の変化
を、途中にトナー消費の入らない休止前後のトナー濃度
センサの出力差を監視することにより検出し、現像剤変
化が大きいと検出された場合においては、画像形成動作
に先だって、長時間休止により帯電量の減衰したトナー
を選択的にかつ確実に現像器内より排除しておくことに
より実際に出力される画像を、常に白地かぶりや文字チ
リのない良好な品質に維持することが可能となった。

【００６３】排除の手段として、現像駆動を動作させる
ことにより、現像器内の攪拌スクリューや現像剤担持体
を回転駆動させ現像剤中のトナーとキャリアの摩擦帯電
を促進させるとともに、回復し得ないトナーは白地電位
領域でバイアスをかけ現像して排除する手段を用いるこ
とにより、簡単確実に操作できる画像形成装置が提供で
きるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の適用される画像形成装置の概略構成図
である。

【図２】図１の一部を拡大した概略構成図である。

【図３】現像器中のトナー帯電量に対するトナーの分布
を示すグラフである。

【図４】感光体上の表面電位と現像されるべきトナー量
の関係を示すグラフである。

【図５】本発明の一例のアルゴリズムフローである。

【図６】本発明の一例のアルゴリズムフローである。

【図７】本発明の一例のアルゴリズムフローである。

【図８】本発明の一例のアルゴリズムフローである。

【図９】本発明の一例のアルゴリズムフローである。

【図１０】長時間休止後のトナー濃度出力変化状況を示
すグラフである。

【符号の説明】

１画像形成装置２１感光体２２帯電器２３現像器２３Ａトナー補給器２３Ｂ現像剤担持体としての現像ローラ２３Ｃトナー濃度センサ２３Ｄ現像器駆動手段２３Ｍトナー補給カウンタ２３Ｓ攪拌スクリュー２８現像剤付着量検知手段１００ＣＰＵ１０１ページカウンタ１０２印字カウンタ１０３タイマ１０６演算手段１０８比較手段１２１湿度センサ１２３定着温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H027 DA02 DA04 DA14 DA39 DA40 DA45 DA50 DD08 DE07 EA04 EA05 EA06 EC03 EC09 ED10 EF01 EG02 2H077 AB02 AD06 AD13 AD35 AE06 DA02 DA10 DA24 DA78 DB01 DB08 DB25 EA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナー補給器から補給されたトナーをキ
ャリアと共に攪拌することによりトナーに電荷付与を行
う機構を持った現像器から感光体上に形成された潜像に
対し前記トナーを供給して現像を行う画像形成装置にお
いて、印字したページ枚数をカウントするページカウン
タと各ページにおける印字ドット数をカウントする印字
カウンタと両カウンタからのカウント値によりトナーが
補給されてから現像器内に滞留する滞留時間を演算する
演算手段とを有し、前記滞留時間が所定時間以上になっ
た場合に、現像器内のトナーに付与される帯電量を所定
範囲内に保つために作動する帯電量制御手段を有するこ
とを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記帯電量制御手段は、前記演算手段に
よって演算して検出された補給トナーの現像器内滞留時
間があらかじめ決められた所定時間（Ｔｌ）以上になっ
た場合に、本来転写紙上に転写される画像領域外に対し
て前記現像器内に長時間滞留したトナーを所定量強制的
に消費するための潜像を形成し、該潜像に対し所定量の
強制現像を行った後そこで消費されたトナーに見合う新
トナーを新たにトナー補給器から補給し、現像器内で攪
拌することによって帯電量を所定範囲に回復させる帯電
量制御がなされる手段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。
【請求項３】少なくとも、像担持体である感光体と、
該感光体に形成された潜像を現像剤により顕像化する現
像器と、前記感光体上に現像されたトナー像の現像剤付
着量を検知する現像剤付着量検知手段と、前記感光体上
の非画像領域において現像剤付着量検出用のパッチを形
成するパッチ形成手段と、画像形成装置が動作していな
い休止時間を計測する休止時間計測手段とを有する画像
形成装置において、検出された前記休止時間（Ｔｓ）が
所定時間Ｔｒ以上になった場合には、通常の画像形成動
作に先立ち感光体表面電位（Ｖｓ）と現像バイアスの直
流成分（Ｖｄｃ）の関係が白地部電位−Ｖｄｃ≦Ｖｓ−Ｖｄｃ≦０の範囲となる潜像を前記感光体上に形成し、該潜像部に
対してのみ前記現像器の駆動手段を作動させると共に現
像剤担持体に現像バイアスを印加しパッチ１を形成させ
るパッチ１形成手段と、その後で前記現像剤付着量検知
手段により検出されたパッチ１の出力Ｐ１及びパッチ１
以外の感光体表面出力Ｐｗの比較を行う比較手段とを有
し、該比較手段によってＰｗに対しＰ１の出力が所定値
Ｐｓ以上トナー付着方向の出力となることを検知した場
合には、感光体表面にパッチ１の条件と同等の電位を与
えた後、前記潜像に対し、現像剤担持体に現像バイアス
を印加した状態で現像動作をさせるように制御する制御
手段が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】現像剤担持体および攪拌部材を回転駆動
させ、更に、感光体表面にパッチ１の条件と同等の電位
出力Ｐ１′を与えた後潜像を形成し、該潜像に対し前記
現像剤担持体に現像バイアスを印加した状態で現像動作
をするとともに、該現像領域を現像剤付着量検知手段に
より検出し続け、その出力Ｐ１と前記Ｐｗ出力の差分が
所定値の範囲に入るまで現像動作を継続する制御手段を
有す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】２成分現像剤を用い、感光体上の潜像を
可視化する現像器と該現像器内のトナー／キャリア混合
比率を一定に保つためのトナー濃度センサと動作毎に現
像装置内のトナー／キャリア混合比率をモニタし基準の
センサ出力に対し不足分が生じたときにトナー補給を行
うトナー補給器とを具備した画像形成装置で、且つ、該
画像形成装置が動作していない時間を計測する休止時間
計測手段が設けられている画像形成装置であって、検出
された休止時間（Ｔｓ）が所定時間以上になった場合に
は、通常の画像形成動作に先立ち前記現像器を駆動しト
ナー濃度センサ出力（Ｌ１）を検出し、休止前の最終画
像形成時のトナー濃度センサ出力（Ｌ０）と比較する比
較手段を有し、該比較手段によって現像剤状態変化を検
知し、休止後画像形成時のトナー補給量を制御する制御
手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】２成分現像剤を用い、感光体上の潜像を
可視化する現像器と該現像器内のトナー／キャリア混合
比率を一定に保つためのトナー濃度センサと動作毎に現
像装置内のトナー／キャリア混合比率をモニタし基準の
センサ出力に対し不足分が生じたときにトナー補給を行
うトナー補給器とを具備した画像形成装置で、且つ、該
画像形成装置が動作していない時間を計測する休止時間
計測手段とが設けられている画像形成装置であって、検
出された休止時間（Ｔｓ）が所定時間以上になった場合
には、通常の画像形成動作に先立ち前記現像器を駆動し
トナー濃度センサ出力（Ｌ１）を検出し、休止前の最終
画像形成時のトナー濃度センサ出力（Ｌ０）と比較する
比較手段を有し、該比較手段によって現像剤状態変化を
検知し、Ｌ１とＬ０の出力差があらかじめ定めた値以上
乖離していた場合には、トナー濃度センサの出力検出に
引き続き、現像剤担持体および攪拌部材を回転駆動さ
せ、潜像担持体である感光体に潜像を形成させた後、該
潜像に対して、現像剤担持体に現像バイアスを印加した
状態で現像動作を所定時間実行する制御手段を設けたこ
とを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】感光体上の潜像表面電位（Ｖｓ）をＬ０
−Ｌ１の値に応じて、少なくとも１つ以上の表面電位レ
ベルに形成し、現像剤担持体には作像時と同等の現像バ
イアスを印加して、現像動作を所定時間実行させること
を特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】前記画像形成装置には湿度を検知する湿
度センサが設けられていて、現像剤状態変化を検知する
判断基準となる休止時間（Ｔｓ）は前記湿度センサによ
る湿度データにより補正されたものであることを特徴と
する請求項５、６又は７の何れか１項に記載の画像形成
装置。