JP2002296892A - 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像剤の寿命を通じてトナーエンド解除時及
びトナーエンド解除後における画質安定性を実現するこ
とができる現像装置を提供すること。 【構成】 感光ドラム（像担持体）１に形成された静電
画像を顕像化するための磁性を有するキャリアにトナー
を混合した乾式２成分現像剤と、該現像剤のトナー濃度
変化を透磁率変化として透磁率センサー２２によって検
知するトナー濃度検知手段と、トナー補給手段と、前記
トナー濃度検知手段で検知した検出信号の出力値とトナ
ー補給制御の基準値との比較結果から前記トナー補給手
段を動作させるエンジンコントローラ（現像剤濃度制御
手段）２４と、画像形成処理情報を記憶する記憶装置
（記憶手段）２３とを有する現像装置４において、前記
記憶装置４で記憶された画像形成処理情報に応じて前記
トナー補給制御の基準値を変える制御を行ってトナーエ
ンド解除を行うとともに、トナーエンド解除後のトナー
濃度制御方法を変えるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、現像装置とこれを
備えるプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を採用する画像形成装置に
おいては、像担持体表面に形成した静電潜像に帯電した
現像剤のトナーを吸着させてトナー像を形成するととも
に、像担持体に当接するよう搬送された転写紙にトナー
像を転写し、加熱定着処理を行って転写紙上に画像形成
を完了するようにしたものが一般的である。ここで、現
像剤としては、キャリアと呼ばれる磁性を有する粉末に
トナーを混合したものが使用され、この現像剤のトナー
を帯電させて該トナーだけを像担持体表面の静電潜像に
吸着させるようになっている。

【０００３】従って、画像形成処理を実行すると現像剤
中のトナーが減少するため、このような画像形成装置は
現像剤のトナー濃度を検知する手段を備えており、トナ
ーの残量が一定量以下になると、トナーカートリッジか
らトナーの補給動作が入るようになっている。

【０００４】このように、現像剤のトナー濃度を適時検
出し、そのトナー濃度の変動に応じて適切なトナー補給
を行う自動トナー補給制御手段（ＡＴＲ）を使用し、ト
ナー濃度を所定の基準値に対して常に一定の許容範囲内
に保持する必要がある。

【０００５】ところで、自動トナー補給制御手段（ＡＴ
Ｒ）は、一般に現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃
度検知手段と、該トナー濃度検知手段の出力データを処
理してトナー補給量を決定するトナー補給量制御手段
と、該トナー補給量制御手段で決定されたトナー補給量
に基づいて実際にトナーを補給するトナー補給手段とで
構成されており、特にトナー濃度検知手段には様々な方
式のものが実用されている。

【０００６】例えば、現像容器内又は現像剤担持体上の
現像剤の光反射率がトナー濃度により変化することを利
用した光センサーによるトナー濃度検知装置、現像剤の
透磁率がトナー濃度により変化することを利用して透磁
率を電気信号に変換する透磁率センサーによるトナー濃
度検知装置、潜像担持体上に所定の条件下で形成された
所定のパッチ画像の光反射率変化を検知して間接的に現
像剤のトナー濃度を推定する方式等がある。

【０００７】又、レーザスキャナーやＬＥＤアレイを用
いてデジタル潜像を形成するタイプの画像形成装置で
は、１ページ当たりの画像情報信号における印字画素数
の累計値（ビデオカウント数）から１ページ当たりのト
ナー消費量が比較的正確に推定できるため、この推定さ
れた消費量に対応してトナー補給量を決定する方式の自
動トナー補給制御手段（以下、「ビデオカウントＡＴ
Ｒ」と称する）も知られている。

【０００８】上記ビデオカウントＡＴＲは、トナー濃度
検知手段を必要としないことからコスト面において大き
な利点があるが、トナー補給量の誤差が徐々に累積され
ていく欠点を有しており、これを補正する何らかの手段
が必要であり、現在のところ単独で使用するには困難を
伴う。

【０００９】一方、現像装置に検知手段を設置する必要
があるが、同時に現像装置の小型化も望まれている。従
って、透磁率センサーの設置スペースだけで済み、小型
化にも有利な透磁率センサーによるトナー濃度検知装置
を用いた自動トナー補給制御装置が選択されることが多
い。

【００１０】上記透磁率センサーは、検知部であるコイ
ルを内包したセンサーのヘッド部が常に現像剤に触れて
いる状態となるように現像装置の内部の現像剤搬走路等
の一部に設置される。ここで、ヘッド内部のコイルに高
周波を印加した際に生じる磁場の強さはヘッド周りの透
磁率に応じて変化するため、コイル自身の自己インダク
タンス（又は別の測定用のコイルの相互インダクタン
ス）を測定することによってヘッドの周りにある現像剤
の透磁率を電気出力値に変換することができる。

【００１１】現像剤の透磁率は、磁性体であるキャリア
と非磁性体であるトナーとの混合比率によって変化す
る。例えば、現像剤の透磁率が増加したと検知された場
合は一定体積内で現像剤中のキャリアが占める割合が多
くなってトナー濃度が低くなったことを意味するため、
トナー補給を開始し、逆に透磁率が小さくなった場合は
一定体積内で現像剤中のキャリアが占める割合が少なく
なってトナー濃度が高くなったことを意味するため、ト
ナー補給を停止する、というような制御に基づいてトナ
ー濃度を制御する。

【００１２】前記透磁率センサーによるトナー濃度検知
装置を用いた自動トナー補給制御装置で画像形成動作を
行うと、当然のことながらトナーは消費される。このと
き、トナー補給手段であるトナーカートリッジには補給
用のトナーが収納されており、トナーカートリッジから
トナーを補給することによって画像形成動作を繰り返し
行うことが可能になる。トナーカートリッジ内の補給用
のトナー残量が少なくなり、画像形成動作を続けると透
磁率センサーからの所定の検出出力電圧値になるが、こ
の検出出力電圧値になることによってトナーカートリッ
ジの交換を促すような警告表示を行うように構成されて
いる。このような警告表示は一般にトナーエンド表示と
称され、この表示がなされるとトナー補給が完了する。
トナーエンド表示を自動的に解除するために、トナーの
補給が正常に行われたことを検出する手段が必要であ
る。

【００１３】従来、乾式２成分現像剤を使用するものに
おいてはキャリアの磁性を利用し、透磁率センサーによ
って現像剤中のトナー濃度制御を行うものが提案されて
いる。この方法は、トナー補給動作を行ってもトナー濃
度が上昇しない場合に補給用トナー容器中の残量が少な
くなったものとしてトナーエンドと判断するとともに、
新しいトナーカートリッジへの交換を促し、その後のト
ナー濃度検出においてトナー濃度の上昇が確認されたと
きにトナーエンド解除を行うものである。この方法によ
れば、透磁率センサーのみによる構成によって、トナー
濃度制御とトナーエンド検出・解除という目的を達成す
ることができる。

【００１４】ところで、トナーエンド検出の際に新しい
トナーカートリッジに交換し、トナー濃度を正常値に戻
すために現像剤を攪拌しながらトナー補給を行い、トナ
ー濃度を正常値に戻す方法が現在までに提案されてい
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現像剤
の寿命の範囲内において、トナーエンド検知の度に新し
いトナーカートリッジに交換する動作を続けていると、
現像剤の状態は次第に劣化してくる。このように現像剤
が劣化している状態において、従来の方法で現像剤のト
ナー濃度を正常値まで復帰させてトナーエンドを解除
し、通常画像形成動作を続けていると、転写紙上の白地
部にカブリが発生する現象があった。この現象は、新し
い現像剤の状態に比べ、現像剤の劣化の影響によりトナ
ーへの電荷付与能力が低下しているためと、トナーエン
ド解除時のトナーの帯電量が低くなってしまうこと及び
劣化した現像剤では通常の画像形成動作時におけるトナ
ー帯電量になるのに時間を要するためによって生じる。

【００１６】又、白地部にカブリが現れない場合であっ
ても、新しく補給されたトナーの帯電量の違いによって
交換前後で画像の濃度に差が生じることがあった。従来
の技術において、トナー濃度を正常値に戻してトナーエ
ンド解除の段階でトナーの帯電量を制御するのは困難で
あった。そのため、利用者にとっては、新しくトナーカ
ートリッジを交換した場合において、白地部にカブリが
発生したり、画質濃度の急激な変動が生じることによっ
て混乱を招き、無駄にトナーを消費することになってし
まうという問題があった。

【００１７】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処、現像剤の寿命を通じてトナーエ
ンド解除時及びトナーエンド解除後における画質安定性
を実現することができる現像装置、プロセスカートリッ
ジ及び画像形成装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、像担持体に形成された静電
画像を顕像化するための磁性を有するキャリアにトナー
を混合した乾式２成分現像剤と、該現像剤のトナー濃度
変化を透磁率変化として透磁率センサーによって検知す
るトナー濃度検知手段と、トナー補給手段と、前記トナ
ー濃度検知手段で検知した検出信号の値とトナー補給制
御の基準値との比較結果から前記トナー補給手段を動作
させる現像剤濃度制御手段と、画像形成処理情報を記憶
する記憶手段とを有する現像装置において、前記記憶手
段で記憶された画像形成処理情報に応じて前記トナー補
給制御の基準値を変える制御を行ってトナーエンド解除
を行うとともに、トナーエンド解除後のトナー濃度制御
方法を変えるようにしたことを特徴とする。

【００１９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記透磁率センサーの目標電圧値を透磁率
センサーの基準値に戻す画像形成動作回数を前記記憶手
段に記憶された画像形成処理情報に応じて変えることを
特徴とする。

【００２０】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、前記記憶手段に記憶された画像形成処理情
報に応じて、前記透磁率センサーの目標電圧値を透磁率
センサーの基準値に段階的に戻すことを特徴とする。

【００２１】請求項４記載の発明は、請求項２記載の発
明において、前記記憶手段に記憶された画像形成処理情
報に応じて、前記透磁率センサーの目標電圧値を透磁率
センサーの基準値に線形的に戻すことを特徴とする。

【００２２】請求項５記載の発明は、請求項２記載の発
明において、前記記憶手段に記憶された画像形成処理情
報に応じて、前記透磁率センサーの目標電圧値を透磁率
センサーの基準値に非線形的に戻すことを特徴とする。

【００２３】請求項６記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記トナーエンド検知解除後に、画像情報
信号の印字画素数の累計値に基づいて前記トナー補給手
段を動作させる現像剤濃度制御を前記記憶手段に記憶さ
れた画像形成処理情報に応じて決定される画像形成動作
回数だけ行い、その後、前記現像剤濃度制御手段により
前記トナー補給手段を動作させることを特徴とする。

【００２４】請求項７記載の発明は、画像形成装置本体
に対して着脱可能なプロセスカートリッジを、少なくと
も請求項１〜６の何れかに記載の現像装置を含んで構成
したことを特徴とする。

【００２５】請求項８記載の発明は、像担持体に形成さ
れた静電潜像を顕像化する現像装置を備え、現像工程を
含む作像プロセスを適用して画像を形成する画像形成装
置において、前記現像装置を請求項１〜６の何れかに記
載の現像装置で構成したことを特徴とする。

【００２６】従って、本発明によれば、トナーエンド解
除から通常画像形成動作を行った場合、現像剤の状態に
応じてトナーエンド解除を行うとともに、その後の画像
形成動作においてトナー補給の制御方法を変える制御を
行い、現像剤が劣化した場合においても十分にトナーへ
の電荷付与が行われるようにすることができ、白地部で
のカブリの発生を防ぎ、現像剤の寿命を通じてトナーエ
ンド解除時とトナーエンド解除後における画質安定性を
実現することができる。

【００２７】

【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。

【００２８】＜実施の形態１＞図１は本発明に係る画像
形成装置の一形態としての電子写真プリンタの断面図で
あり、図示のプリンタは、図示１の矢印Ａ方向に回転す
る像担持体である電子写真感光ドラム１を具備し、該感
光ドラム１の周りには、帯電器２、現像装置４、転写帯
電器１１、クリーニング手段１７及び感光ドラム１の上
方に配設されたレーザビームスキャナー等から成る画像
形成手段が配設されている。尚。感光ドラム１は、外径
が３０ｍｍで矢印Ａ方向に周速１００ｍｍ／ｓで回転す
る。

【００２９】ここで、図２に本発明に係る前記現像装置
４の断面を示す。

【００３０】現像装置４は、非磁性トナーとキャリアを
含有する２成分現像剤を用いて静電潜像を現像する装置
であり、帯電されたトナーを感光ドラム１上の静電潜像
に供給してこれを可視化するものである。

【００３１】２２は現像装置４に設置された透磁率セン
サー、２３は現像装置４に設置された記憶装置であっ
て、この記憶装置２３として本実施の形態では読み書き
可能なＥＰ−ＲＯＭを使用した。記憶装置２３は、現像
装置４をプリンタにセットすることによってエンジンコ
ントローラ２４と電気的に接続され、現像装置４の画像
形成処理情報をプリンタ側から読み書きできるものであ
る。

【００３２】本実施の形態に係るプリンタにおいては、
画像形成動作によってトナーは減少するため、現像剤中
のトナーの割合が減少する。現像剤中のトナーの割合
（即ち、トナー濃度）を検出するには透磁率センサー２
２によって現像剤の透磁率を検出すれば良い。このた
め、本実施の形態では透磁率センサー２２を使用する
が、現像剤中のトナー濃度が小さい場合はキャリア比率
が大きくなるために現像剤の透磁率は大きくなり、透磁
率センサー２２の出力レベルが大きくなる。

【００３３】ここで、現像剤のトナー濃度と透磁率セン
サー２２の出力との関係について詳細に説明する。

【００３４】図３は透磁率センサー３３の出力特性の一
例を示す図であり、この例ではトナー濃度が小さい範囲
では出力電圧値が大きな値で飽和し、トナー濃度が大き
くなるに従ってセンサー出力が徐々に小さくなり、更に
濃度が大きな範囲では出力電圧値が小さい値で飽和する
ことを示している。

【００３５】本実施の形態においては、トナー濃度が指
標値８％であるとき、透磁率センサー２２の検出出力電
圧値が２．５Ｖになるように調整されている。電圧値が
２．５Ｖ近傍において、検出出力値はトナー濃度に対し
てほぼ直線的に変化する。

【００３６】次に、トナーエンド検知からトナーエンド
解除時までの間に行うトナー補給動作について説明す
る。

【００３７】図４はトナーエンド解除時に透磁率センサ
ー２２の検出出力電圧が補給動作に伴ってどのように変
化するかを示した図である。

【００３８】トナーエンド検知時においては現像剤中の
トナー量が少なくなっているため、透磁率センサー２２
の検出出力電圧値はトナー濃度が正常値である場合より
も高く検出される。例えば、トナーエンド検知時の透磁
率センサー２２の検出出力電圧値（Ｖａ）を３．８Ｖと
した場合、Ｖａ＝３．８Ｖのときの現像剤のトナー濃度
は３％である。トナーエンド検知の状態からトナーカー
トリッジが新しく交換され、トナーが現像剤に対して補
給される。このとき、補給されたトナーは、攪拌動作に
伴って徐々に均一に混ざり合う。このトナー補給動作中
の透磁率センサー２２の検出出力電圧値が通常の画像形
成動作におけるトナー濃度正常値になったときにトナー
補給を終了する。実際には、トナー補給時に透磁率セン
サー２２の検出出力電圧（Ｖｂ）が２．５Ｖになったと
き、トナー補給を終了してトナーエンドを解除する。

【００３９】トナーエンドを検知した時間からトナーエ
ンド解除を行った時間Ｔｆ以降においては通常の画像形
成動作が行われる。このように、トナーエンド検知から
トナーエンド解除までのトナー補給動作において現像剤
中のトナー濃度を高精度で検出して制御する手段は、高
品質の画像を形成する上で極めて重要なことである。し
かし、劣化した現像剤ではトナーへの帯電付与能力が低
下しているため、従来技術の方法でトナーエンドを解除
した場合、白地部にカブリが発生したり、画質濃度の急
激な変動が生じる可能性がある。

【００４０】上記現象は以下の原因で発生する。

【００４１】即ち、トナーエンド検知から解除までに行
われるトナー補給動作において、劣化した現像剤では補
給されたトナーに対して帯電付与するのに時間が掛かる
ようになる。そのため、トナーエンド検知解除時におい
て、劣化した現像剤のトナー帯電量は新しい現像剤より
も低くなっている。トナーの帯電量が低いときには一定
体積中にキャリアの量が多くなるため、現像剤の嵩密度
は高くなる。このとき、透磁率センサーで劣化した現像
剤のトナー濃度を検出すると、新しい現像剤のときの検
出出力電圧値に比べて高い検出出力電圧値を検出するこ
とになる。このように劣化した現像剤であると、トナー
濃度正常値に対して過剰にトナーを補給してしまうこと
になり、過補給の状態でトナーエンド検知解除を行って
しまう。

【００４２】そこで、本実施の形態では、現像剤の劣化
によって生じるトナー過補給を防ぐために、画像形成処
置情報に応じて透磁率センサー２２の目標電圧値を変え
る制御を行うようにした。現像装置４に配置された記憶
装置２３に画像形成処理情報を格納し、この記憶された
画像形成処理情報によって現像剤のトナーへの帯電付与
を考慮して白地部でのカブリや画質濃度の急激な変動が
生じない、トナーエンド解除の判断を変える制御を行
う。

【００４３】以下、本実施の形態における制御を詳細に
説明する。

【００４４】本実施の形態においては、画像形成処理情
報を現像剤の寿命とする。この画像形成処理情報は、現
像剤寿命の指標になり得るものであれば他のものでも構
わない。この寿命に基づいてトナー補給動作を制御して
トナーエンド検知を解除する方法を以下に例を挙げて説
明する。

【００４５】本実施の形態においては、現像装置４の寿
命は５万枚の印字枚数である。先ず、現像剤の寿命Ｔｄ
［％］を以下のように定義する。

【００４６】画像形成動作開始から現像装置１の寿命
（印字枚数５万枚）までの現像装置動作時間（Ｔtotal
）を予め記憶装置２３に格納しておき、トナーエンド
検知時の現像装置動作時間（Ｔend ）を記憶装置２３に
格納する場合において、現像剤の寿命は、 Ｔｄ［％］＝Ｔend ／Ｔtotal ×１００ の計算式より決定される。

【００４７】このように、画像形成処理情報として現像
装置動作時間（Ｔtotal ，Ｔend ）から求めた現像剤の
寿命（Ｔｄ）を記憶装置２３に格納する。透磁率センサ
ー２２の目標電圧値の設定は、現像剤のトナー濃度が正
常値のときの電圧値をＶｃと定義し、トナーエンド検知
時の現像剤の寿命（Ｔｄ）により決定される目標電圧値
をＶｄと定義し、この電圧値の差Ｖｄ−Ｖｃ＝ΔＶと定
義する。このΔＶは現像剤の寿命に応じて以下の表１の
ように決定される。

【００４８】 このΔＶの設定は、画像形成処理情報に基づいて決定さ
れた現像剤の寿命（Ｔｄ）に応じたものであって、トナ
ーエンド検知解除時に白地部でのカブリや画質濃度の急
激な変動が生じない設定であれば良い。例えば、トナー
エンド検知時の現像剤の寿命をＸ％としたとき、ΔＶ
［Ｖ］＝Ｘ／１００×α （α＝０．５［Ｖ］）と計
算式を設定してΔＶを現像剤の寿命に応じて連続的に決
定しても良い。又、ΔＶに関して一般式を設定しても構
わない。

【００４９】このようにしてトナーエンド検知時にΔＶ
が決定され、目標電圧値ＶｄがＶｄ＝Ｖc ＋ΔＶの関係
から決定される。

【００５０】図５にトナーエンド検知後の画像形成処理
情報に基づいてトナー補給動作を制御した場合のトナー
エンド解除時までの透磁率センサーの検出出力値の推移
を示す。

【００５１】トナーカートリッジ交換後の補給動作時に
透磁率センサーの検出電圧値が目標電圧値Ｖｄになるよ
うに現像剤にトナーを補給する。補給されたトナーは、
攪拌動作に伴って徐々に均一に混ざり合う。このトナー
補給動作中の透磁率センサーが出力電圧値として目標電
圧値を検出したときにトナー補給を終了する。

【００５２】上記制御を行うことによって新しい現像剤
のときと同様に画像濃度を満足することができ、トナー
エンド解除前後において白地部でのカブリや画質濃度の
急激な変動が生じることがなく、画質の安定化が可能に
なる。

【００５３】上記トナー補給動作の制御は、トナーエン
ドを解除した直後の画像形成動作において有効であっ
て、画像形成動作を再開して初めの１枚においての画質
安定性が高められる。

【００５４】しかし、現像剤のトナー濃度を検知する透
磁率センサーの検出出力電圧値はトナー濃度正常値に比
べて高いままであるため、その後に通常画像形成動作に
おいて行われる、透磁率センサー検知によるトナー濃度
制御手段でトナー補給を行うと、現像剤の透磁率を検知
して検知結果に基づく検出信号の値とトナー補給制御の
正常値との比較結果からトナーを補給してしまうため、
画像形成動作中にトナーを過剰に補給してしまう。この
ようにトナーが過補給状態になると、トナーの帯電量は
不足してしまう。このような場合、特に現像剤の寿命が
近い状態（８０％〜９０％）でトナーエンドを解除した
後に白地部におけるカブリや画質濃度の急激な変動が生
じてしまう。

【００５５】上記問題を解決するため、本実施の形態で
は現像装置４に配置された記憶装置２３に画像形成処理
情報を格納し、この記憶された画像形成処理情報によっ
て現像剤のトナーへの帯電付与を考慮して白地部でのカ
ブリや画質濃度の急激な変動を生ずることなく、トナー
エンド解除後のトナー補給動作を変える制御を行うよう
にした。

【００５６】前述のたように、劣化した現像剤では、新
しい現像剤に比べてトナーへの帯電付与に時間を要する
ようになる。トナーエンド解除以降においても、当然な
がら、現像剤の寿命に応じてトナー帯電量の立ち上がり
性が異なる。

【００５７】劣化した現像剤では帯電量の立ち上がりが
遅くなるため、嵩密度が異なってしまう。劣化した現像
剤では、現像剤の嵩密度が高くなっているため、透磁率
センサー近傍では単位体積中のキャリアの量が多くなっ
ている。そのため、透磁率センサーの検出出力電圧値
は、新しい現像剤のときの検出出力電圧値に比べて高い
検出出力電圧値を示すことになる。このような現像剤の
状態であると、トナーエンド解除後のトナー補給時にト
ナー濃度正常値に対して過剰にトナーを補給してしまう
ことになり、トナー過補給の状態で画像形成動作が行わ
れてしまう。

【００５８】劣化した現像剤の嵩密度は、トナーエンド
解除後に行われる画像形成動作を繰り返し行うことによ
って徐々に通常の画像形成動作時の嵩密度に回復する。
劣化した現像剤では、現像剤の嵩密度が通常の画像形成
動作時の嵩密度に回復するまでは、透磁率センサーによ
るトナー濃度検知装置を用いた自動トナー補給制御を行
う限り、過剰にトナーを補給してしまうことになる。そ
のため、この現像剤の劣化により生じるトナー過補給を
防ぐために、画像形成処理情報（現像剤の寿命）に応じ
てトナー濃度制御方法を変える制御を行う。

【００５９】本実施の形態においては、透磁率センサー
２２の目標電圧値を透磁率センサー２２の基準値に戻す
画像形成動作回数を変える制御を行う。この制御におい
て、透磁率センサー２２の目標電圧値を戻す方法として
は、段階的に戻す方法、線形的に戻す方法、非線形的に
戻す方法であっても現像剤の寿命に応じた画像形成情報
であれば構わない。

【００６０】ここで、透磁率センサー２２の目標電圧値
を戻す方法として段階的に戻す方法について説明する。

【００６１】この場合においても画像形成処理情報を現
像剤の寿命とする。この画像形成処理情報は、前述のよ
うに現像剤寿命の指標になり得るものであれば構わな
い。この寿命に基づいてトナーエンド検知解除以降の過
程においてトナー補給動作を制御する方法を図６に示し
た例を挙げて以下に説明する。

【００６２】本実施の形態においては、現像装置４の寿
命は前述のように５万枚の印字枚数である。前述のよう
に現像剤の寿命（Ｔ）を用いて以下のように定義する。

【００６３】この現像剤の寿命（Ｔ）から、劣化した現
像剤のトナー帯電量が通常のトナー帯電量に近くなるま
での画像形成動作回数（Ｔａ）を決定する。この画像形
成動作回数（Ｔａ）の決定は、Ｔａ＝５００×（Ｔ／１
００）の計算式より決定される。尚、画像形成動作回数
（Ｔａ）は、現像剤が劣化した場合のトナー帯電量の立
ち上がり性に応じて決定され得るものであれば構わな
い。

【００６４】画像形成処理情報に応じて決まる透磁率セ
ンサー２２の目標電圧値の設定は、通常の画像形成動作
時における現像剤のトナー濃度が正常値のときの電圧値
をＶｃとし、前述のトナーエンド検知解除時の透磁率セ
ンサー２２の検出出力電圧値をＶｄ（＝Ｖｃ＋ΔＶ）と
する。

【００６５】上記電圧値Ｖｃ，Ｖｄより、透磁率センサ
ー２２の目標電圧値を段階的に基準値に戻す場合に設定
する目標電圧値（Ｖ）を以下のように決定する。

【００６６】図６に示した目標電圧値Ｖ’１，Ｖ’２，
Ｖ’３を決定する。透磁率センサー２２の目標電圧値を
段階的に設定する回数をＮとする。この目標電圧値の設
定回数Ｎは画像形成処理情報に応じて決められる。具体
的には、比較的新しい現像剤ではトナー帯電量の立ち上
がりが早いため、目標電圧値を高い状態で画像形成動作
を繰り返し行うとトナーの帯電量過多になり、画像濃度
が逆に薄くなってしまう弊害を招くことになる。

【００６７】透磁率センサー２２の目標電圧値を段階的
に設定する回数は、トナーの帯電過多の弊害を招かず、
トナーの帯電量低下による画像濃度の上昇を招かない範
囲で設定回数Ｎを設定する。劣化した現像剤では、トナ
ー帯電量が上昇するのに時間が掛かるため、目標電圧値
を多く設定して新しい現像剤の場合よりも設定された目
標電圧値で時間を掛けて目標電圧値を基準値に戻さなけ
ればならない。設定回数Ｎは、現像剤寿命に応じて表２
のように決める。そこで、目標電圧値を表２に示したよ
うに、現像剤寿命に基づいて目標電圧値の設定回数Ｎを
設定する。ここで、透磁率センサー２２の目標電圧値
（Ｖ）の設定は、最終的に透磁率センサー２２の基準値
になる電圧値に設定する。

【００６８】 以上より、現像剤のトナー濃度が正常値のときの電圧値
Ｖｃとトナーエンド検知時の現像剤の寿命（Ｔｄ）によ
り決定される目標電圧値Ｖｄとの電圧値の差Ｖｄ−Ｖｃ
＝ΔＶ及び現像剤寿命に基づく目標電圧値の設定回数Ｎ
から目標電圧値を段階的に基準値に戻す電圧の間隔（δ
Ｖ）は、 δＶ＝ΔＮ／Ｎ となる。

【００６９】このδＶから現像剤寿命に応じた透磁率セ
ンサー２２の目標電圧値（Ｖ’）の設定が決まる。

【００７０】Ｖ’＝Ｖｄ−δＶ の計算式より目標電圧値Ｖ’が決定される。

【００７１】例えば現像剤の寿命が２０％の場合は、Ｖ
ｃ＝２．５０Ｖ、Ｖｄ＝２．７０Ｖとなり、ΔＶ＝０．
２Ｖ、δＶ＝０．０７Ｖとなることから、透磁率センサ
ー２２の目標電圧値の設定（Ｖ’）は、２．６４Ｖ、
２．５７Ｖ、２．５０Ｖに決定される。この例において
は、前記透磁率センサー２２の目標電圧値（２．５０
Ｖ）の設定が最後の場合がトナー濃度正常値時の電圧値
になるように設定する。

【００７２】上記方法で決定された透磁率センサー２２
の目標電圧値を設定し、設定された目標電圧値で画像形
成動作を行う回数（ΔＴ）の決定方法を以下に述べる。

【００７３】ΔＴ＝Ｔａ／Ｎ 上記計算式より設定された目標電圧値で画像形成動作を
行う回数ΔＴが決定される。

【００７４】前記例について言及すると、現像剤の寿命
が２０％ではＴａ＝１００となり、ΔＴ＝３３（小数点
以下四捨五入）となる。前述の制御を行うと、トナーエ
ンド解除後のトナー補給において目標電圧値を２．６４
Ｖに設定し、透磁率センサーによるトナー濃度検知装置
を用いた自動トナー補給制御で画像形成動作を３３回行
う。３４回目の画像形成動作時に前記目標電圧値を２．
５７Ｖに設定し、前記透磁率センサーによる自動トナー
補給制御を同様に行って画像形成動作を行う。その後、
３３回画像形成動作後に目標電圧値を現像剤のトナー濃
度が正常値のときの検出出力電圧値である２．５０Ｖに
設定する。

【００７５】本実施の形態では、上記パラメータを規定
し、トナーエンド解除以降において透磁率センサー２２
の目標電圧値を透磁率センサー２２の基準値に戻す画像
形成動作回数を変えるとともに、透磁率センサー２２の
目標電圧値を透磁率センサー２２の基準値に段階的に戻
す制御を行った。

【００７６】尚、以上の説明において、画像形成動作時
に濃度変動を維持できる範囲であれば、画像形成処理情
報に応じて透磁率センサーの目標電圧値を変える制御で
あれば構わない。

【００７７】而して、本実施の形態において示した制御
方法を適用することによって、現像剤の劣化により生じ
るトナー過補給を防ぐことが可能になり、新しい現像剤
のときと同様に画像濃度を満足することができる。トナ
ーエンド解除後において、白地部でのカブリや画質濃度
の急激な変動を生じることなく画質の安定化が可能にな
る。

【００７８】＜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。

【００７９】本実施の形態に係る画像形成装置の構成は
前記実施の形態１のそれと同じであるため、ここでは装
置動作の説明を省略し、トナーエンド検知解除以降に行
われるトナー補給動作を画像形成処理情報に応じてビデ
オカウントＡＴＲ方式で行う制御について説明する。

【００８０】前記実施の形態１で説明したように、トナ
ーエンド検知解除後に行われるトナー補給動作におい
て、劣化した現像剤では補給されたトナーに対して帯電
付与するのに時間が掛かるようになり、トナーの帯電量
が未だ低い状態では現像剤の嵩密度は高い状態のままで
ある。この状態で前記実施の形態１の制御を行わない
で、通常の透磁率センサーによるトナー濃度検知装置を
用いた自動トナー補給制御を行うと、トナーの帯電量不
足に起因する白地部でのカブリや画像濃度変動が生じて
しまう。この現象の発生を防ぐために以下の制御を行
う。

【００８１】現像剤のトナー帯電量の立ち上がり性を満
足できる画像形成回数を画像形成処理情報に応じて設定
し、設定した画像形成動作回数の間ビデオカウントＡＴ
Ｒ方式によりトナー補給動作を行い、トナーの過補給を
防ぎつつ画像形成動作を行う。前述の画像形成動作回数
後の画像形成動作においては、トナー濃度正常値になる
ように透磁率センサーによるトナー濃度検知装置を用い
た自動トナー補給制御を行う。この制御について以下に
詳述する。

【００８２】本実施の形態においては、前記実施の形態
１と同様に画像形成処理情報を現像剤の寿命とする。
尚、この画像形成処理情報は現像剤寿命の指標になり得
るものであれば構わない。

【００８３】この現像剤寿命に基づいてトナーエンド検
知解除以降の過程においてトナー補給動作を制御する方
法を図５に示した例を挙げて以下に説明する。

【００８４】本実施の形態においては、現像装置の寿命
は５万枚の印字枚数である。先ず、現像剤の寿命（Ｔ）
を以下のように定義する。

【００８５】Ｔ［％］＝Ｔend ／Ｔtotal ×１００ このように、画像形成処理情報として現像装置動作時間
から現像剤の寿命を記憶装置に格納する。この現像剤の
寿命（Ｔ）から、劣化した現像剤のトナー帯電量が通常
のトナー帯電量に近くなるまでの画像形成動作回数（Ｔ
ａ）を決定する。この画像形成動作回数（Ｔａ）の決定
は、 Ｔａ＝５００×（Ｔ／１００） の計算式より決定される。但し、この計算された画像形
成動作回数Ｔｄは、ビデオカウントＡＴＲによって補給
されるトナー量の誤差が徐々に累積されて画像形成動作
中に画像濃度変動を来さない画像形成動作回数の範囲で
決定する。

【００８６】ところで、前記画像形成動作回数Ｔａは前
記計算式以外であっても、現像剤が劣化した場合のトナ
ー帯電量の立ち上がり性に応じて決定され得る画像形成
動作回数或は現像剤の嵩密度の変動により決定され得る
ものであれば構わない。

【００８７】具体的には、現像剤の寿命（Ｔ）が２０％
である場合には、劣化した現像剤のトナー帯電量が通常
のトナー帯電量に近くなるまでの画像形成動作回数（Ｔ
ａ）は１００回になる。その後のトナー補給動作におい
ては、通常の画像形成動作で行われている透磁率センサ
ーによるトナー濃度検知装置を用いた自動トナー補給制
御を行う。

【００８８】以上、劣化した現像剤のトナー帯電量が通
常のトナー帯電量に近くなるまでの画像形成動作回数の
間ビデオカウントＡＴＲを行うことによって、補給され
るトナー量は１ページ当たりの画素情報信号における印
字画素数の累計値から１ページ当たりのトナー消費量分
になる。

【００８９】本実施の形態において示した制御を適用す
ることによって、トナーエンド検知解除後の画像形成動
作において、劣化した現像剤において懸念されるトナー
の帯電付与不足を解消することができ、白地部でのカブ
リや画質濃度の急激な変動を生じることなく画質の安定
化が可能になる。

【００９０】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、トナーエンド解除から通常画像形成動作を行っ
た場合、現像剤の状態に応じてトナーエンド解除を行う
とともに、その後の画像形成動作においてトナー補給の
制御方法を変える制御を行い、現像剤が劣化した場合に
おいても十分にトナーへの電荷付与が行われるようにす
ることができ、白地部でのカブリの発生を防ぎ、現像剤
の寿命を通じてトナーエンド解除時とトナーエンド解除
後における画質安定性を実現することができるという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の一形態としての電
子写真プリンタの断面図である。

【図２】本発明に係る現像装置の断面図である。

【図３】透磁率センサーの出力特性の一例を示す図であ
る。

【図４】本発明において使用する透磁率センサーの出力
電圧図である。

【図５】本発明において使用する透磁率センサーの出力
電圧図である。

【図６】本発明において使用する透磁率センサーの出力
電圧図である。

【符号の説明】

１ 感光ドラム（像担持体） ２ 帯電器 ４ 現像装置 １１ 転写帯電器 １７ クリーニング手段 ２２ 透磁率センサー（トナー濃度検知手段） ２３ 記憶装置（記憶手段） ２４ エンジンコントローラ（現像剤濃度制御手
段）

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H027 DA45 DB01 DD02 DD07 DE04 DE07 EA06 EC06 EC20 ED10 EE02 EE07 EE08 2H077 AE06 DA08 DA10 DA16 DA22 DA42 DA52 DA78 DA87 DB02 DB22 EA03

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体に形成された静電画像を顕像化
   するための磁性を有するキャリアにトナーを混合した乾
   式２成分現像剤と、該現像剤のトナー濃度変化を透磁率
   変化として透磁率センサーによって検知するトナー濃度
   検知手段と、トナー補給手段と、前記トナー濃度検知手
   段で検知した検出信号の出力値とトナー補給制御の基準
   値との比較結果から前記トナー補給手段を動作させる現
   像剤濃度制御手段と、画像形成処理情報を記憶する記憶
   手段とを有する現像装置において、 前記記憶手段で記憶された画像形成処理情報に応じて前
   記トナー補給制御の基準値を変える制御を行ってトナー
   エンド解除を行うとともに、トナーエンド解除後のトナ
   ー濃度制御方法を変えるようにしたことを特徴とする現
   像装置。
2. 【請求項２】 前記透磁率センサーの目標電圧値を透磁
   率センサーの基準値に戻す画像形成動作回数を前記記憶
   手段に記憶された画像形成処理情報に応じて変えること
   を特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 【請求項３】 前記記憶手段に記憶された画像形成処理
   情報に応じて、前記透磁率センサーの目標電圧値を透磁
   率センサーの基準値に段階的に戻すことを特徴とする請
   求項２記載の現像装置。
4. 【請求項４】 前記記憶手段に記憶された画像形成処理
   情報に応じて、前記透磁率センサーの目標電圧値を透磁
   率センサーの基準値に線形的に戻すことを特徴とする請
   求項２記載の現像装置。
5. 【請求項５】 前記記憶手段に記憶された画像形成処理
   情報に応じて、前記透磁率センサーの目標電圧値を透磁
   率センサーの基準値に非線形的に戻すことを特徴とする
   請求項２記載の現像装置。
6. 【請求項６】 前記トナーエンド検知解除後に、画像情
   報信号の印字画素数の累計値に基づいて前記トナー補給
   手段を動作させる現像剤濃度制御を前記記憶手段に記憶
   された画像形成処理情報に応じて決定される画像形成動
   作回数だけ行い、その後、前記現像剤濃度制御手段によ
   り前記トナー補給手段を動作させることを特徴とする請
   求項１記載の現像装置。
7. 【請求項７】 画像形成装置本体に対して着脱可能なプ
   ロセスカートリッジであって、少なくとも請求項１〜６
   の何れかに記載の現像装置を有することを特徴とするプ
   ロセスカートリッジ。
8. 【請求項８】 像担持体に形成された静電潜像を顕像化
   する現像装置を備え、現像工程を含む作像プロセスを適
   用して画像を形成する画像形成装置において、 前記現
   像装置を請求項１〜６の何れかに記載の現像装置で構成
   したことを特徴とする画像形成装置。