JP2003207956A

JP2003207956A - トナー濃度制御方法及びトナー濃度制御装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2003207956A
Application number: JP2002004714A
Authority: JP
Inventors: Mugijirou Uno; 麦二郎宇野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-01-11
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2003-07-25

Abstract

(57)【要約】【課題】電子写真方式の画像形成装置において、紙粉等
が現像部に入り込んでも常に適正なトナー濃度を保ち、
地汚れ・画像潰れ等の異常画像を抑制することができる
トナー濃度制御方法を提供する。【解決手段】本発明のトナー濃度制御方法では、制御部
２０は、現像装置内の現像剤の透磁率から現像剤濃度を
検知するトナー濃度センサ１２と、感光体上に作像され
た基準パターンの濃度を検知するパターン濃度センサ１
３を用い、トナー濃度センサ１２の出力が上限値であ
り、かつパターン濃度センサ１３の出力が予め設定した
濃度上限値を超えた場合、黒字率の高い画像を数枚出力
させる制御を行う。これにより現像装置内に新しいトナ
ーが補給され現像装置内の現像剤の帯電量が低下し、か
つ紙粉等の混入でトナー濃度センサの感度を狂わせてし
まうトナーが消費されて現像装置内からなくなるため、
正常な制御を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、プリンターなどの電子写真方式の画像形成装置で
あって二成分現像剤を用いる画像形成装置のトナー濃度
制御方法及びトナー濃度制御装置に関し、特に現像剤の
トナー濃度と基準値との差からトナー補給量を決定する
とともに、感光体上における基準パターンの形成状態に
応じて前記基準値を修正するように構成したトナー濃度
制御方法及びトナー濃度制御装置に関するものであり、
さらには、そのトナー濃度制御装置を備えた画像形成装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、二成分現像剤を用いる電子写
真方式の画像形成装置においては、その現像剤のトナー
濃度をいかに制御するかが重要な課題であった。トナー
濃度の制御方法としては、例えば特開平１−１５４１７
９号公報に示されるように、トナー濃度センサ（Ｔセン
サ）を用いて一定のトナー濃度になるようにトナー補給
を行なう技術がある。この場合、特開昭６３−５８４７
２号公報に示されるように、トナー濃度センサの出力の
ばらつきを抑えるために何らかの回路を付加し、トナー
濃度センサの出力が所定の範囲内に入るように調整する
のが一般的であった。ところが、このようなトナー濃度
を一定に制御する技術の場合には、次のような欠点があ
る。すなわち、トナー濃度が同じでも、周辺環境の温
度、湿度や、現像剤の使用条件により、画像形成装置の
出力画像の濃度は変化してしまうのである。これは、電
子写真方式の画像形成装置では、トナーを摩擦帯電させ
ることによって現像を行なうことに起因した問題であ
り、極めて本質的な問題である。

【０００３】この問題を解決するためのトナー濃度制御
方法としては、感光体上に基準パターンを作り、このパ
ターンの濃度が一定になるようにトナーを補給するとい
う技術がある。ところが、このようなパターン濃度を一
定に制御する制御方法においても、次のような問題があ
る。すなわち、温湿度環境や使用条件によりパターン濃
度を保証しようとして著しくトナー濃度を上げなければ
ならない場合、トナーを十分に帯電しきれなくなって、
現像器からトナーが吹き出して機械内を汚し故障を招い
たり、逆に、トナー濃度を極端に下げなければならない
場合、キャリアが感光体上に付着して故障の原因となる
ことがある。このような場合には、パターン濃度が狙い
から少々ずれても、トナー濃度を一定範囲内に抑えた方
がよい。

【０００４】そこで、上記トナー濃度センサ（Ｔセン
サ）と、感光体の基準パターンの反射濃度を検知するパ
ターン濃度センサ（Ｐセンサ）を組み合わせて使う技術
が開発された。このような技術には、例えば、特開平２
−３４８７７号公報に記載された技術がある。この技術
では、通常は、トナー濃度センサによりトナー濃度を一
定に保つようにトナー補給を行い、所定時間おき或いは
所定のコピー枚数毎に基準パターンを作り、そのパター
ン濃度をパターン濃度センサで検知し、その検知結果に
応じてトナー濃度センサの出力値に基づく制御の基準値
を変える。そして、トナー濃度の上下限値に対応する基
準値を予め定めておき、その上下限基準値の範囲外には
たとえパターン濃度が狙いからずれていも基準値をずら
さないように制御する。この技術を採用することによ
り、不具合なく安定した画像濃度が得られる画像形成装
置を提供できるようになった。

【０００５】しかし、同じトナー濃度センサ出力の上限
値（上記従来技術の実施例では濃度の下限値）でも制御
されている実際のトナー濃度が異なることが判明した。
すなわち、ある記録紙を通紙した場合、濃度が高目に制
御されているために地汚れや画像濃度が濃すぎるため、
画像潰れが発生する不具合が発生した。これは、記録紙
から生ずる紙粉が現像部に入り込みトナー濃度センサの
出力を設定範囲から外してしまうため、トナーが過補給
されて発生する不具合である。また、トナー濃度センサ
の上限値はトナーエンド検知を行なうために更に高くす
るとトナーが無くなったことを検知できなくなるため現
実的ではない。

【０００６】尚、本出願人は先に、トナー濃度センサ
（Ｔセンサ）とパターン濃度センサ（Ｐセンサ）とを併
用しつつも、トナー濃度センサの調整手段を省いた安価
な装置構成で、画像濃度を安定に制御できるトナー濃度
制御装置を提案している（特開平１０−１８６８３０号
公報）。このトナー濃度制御装置では、新現像剤を装填
した直後のトナー濃度センサ（Ｔセンサ）の出力値Ｖｔ
ｉを検知し、その出力値Ｖｔｉに基準値Ｖｒｅｆを合わ
せ、出力値Ｖｔｉとトナー濃度変化量ΔＴＣとの対応関
係を示したデータテーブルを基に、そのときのＴセンサ
の出力値から一定トナー濃度分ずれたＴセンサの出力値
として基準値Ｖｒｅｆの上限値ＶｒｅｆＨ及び下限値Ｖ
ｒｅｆＬを計算する。そして算出した上限値ＶｒｅｆＨ
及び下限値ＶｒｅｆＬをメモリに記録し、通常動作にお
いては、次の現像剤交換までの間、パターン濃度センサ
（Ｐセンサ）の検知結果による基準値の修正はＶｒｅｆ
Ｈ〜ＶｒｅｆＬの範囲内で行なう。また、新現像剤のト
ナー濃度を電子写真装置（電子写真方式の画像形成装
置）で許容できる最大トナー濃度とし、かつ、トナー濃
度の上限を規定するＶｒｅｆＬとＴセンサの出力値Ｖｔ
ｉとが等しくなるように設定する。以上の制御により、
トナー濃度センサの調整手段を省いた安価な装置構成
で、画像濃度を安定に制御でき、また、トナー濃度の過
上昇を抑えることができる。

【０００７】また、本出願人は先に、現像剤の特性が大
きく変化したことにより生ずるトナー濃度の変動を防止
することにより、地肌汚れの解消、画像濃度の安定化が
良好に行われるトナー濃度制御が行える画像形成装置を
提案している（特開平１１−３０５４９７号公報）。こ
の画像形成装置では、Ｐセンサで感光体上に形成された
基準画像の濃度を検出し、この時Ｖｓｐ／Ｖｓｇ（Ｖｓ
ｐ：基準画像のＰセンサ出力値、Ｖｓｇ：非画像部での
Ｐセンサ出力値）及びＰセンサ検知の際のＴセンサ値Ｖ
Ｔ２と補正量ΔＶＴが求められ、Ｔセンサ制御目標値Ｖ
Ｔｒｅｆが、関係式：ＶＴｒｅｆ＝ＶＴ２＋ｆ（Ｖｓｐ／Ｖｓｇ）から求められ、ＶＴｒｅｆが記憶される。そして前回の
作像動作終了後のＶＴ１と次回の作像動作開始時のＶＴ
２とを比較し、差が所定のしきい値よりも大きいとき
は、Ｔセンサ制御目標値ＶＴｒｅｆは演算値を使用し
て、トナー補給時間ｔを決定して、トナー補給がＯＮさ
れ現像装置内にトナーが供給される。以上の制御によ
り、トナー濃度を安定させることができる。

【０００８】しかし、特開平１０−１８６８３０号公報
や、特開平１１−３０５４９７号公報に記載の技術で
は、いずれの制御もＴセンサの感度が変化したことに対
する補正が無いため、前述の従来技術と同様に、記録紙
から生ずる紙粉等が現像部に入り込み、トナー濃度セン
サの感度を狂わせてしまうような場合には、正常な画像
が保てないという欠点が有った。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたものであり、紙粉等が現像部に入り込んで
も常に適正なトナー濃度を保ち、地汚れ・画像潰れ等の
異常画像を抑制することができるトナー濃度制御方法及
びトナー濃度制御装置を提供することを目的とし、さら
には、そのトナー濃度制御装置を備えた画像形成装置を
提供することを目的とする。

【００１０】

【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に係る発明は、電子写真方式の画像形成装
置のトナー濃度制御方法であって、現像装置内の現像剤
の透磁率から現像剤濃度を検知するトナー濃度センサ
と、像担持体上に作像された基準パターンの濃度を検知
するパターン濃度センサとを用い、前記トナー濃度セン
サの出力が上限値であり、かつ前記パターン濃度センサ
の出力が予め設定した濃度上限値を超えた場合、黒字率
の高い画像を数枚出力させることを特徴とするものであ
る。

【００１１】請求項２に係る発明は、電子写真方式の画
像形成装置のトナー濃度制御方法であって、現像装置内
の現像剤の透磁率から現像剤濃度を検知するトナー濃度
センサと、像担持体上に作像された基準パターンの濃度
を検知するパターン濃度センサと、クリーニング部に溜
まったトナーを現像部に戻す廃トナーリサイクル機構を
用い、前記トナー濃度センサが上限値であり、かつ前記
パターン濃度センサ出力が予め設定した濃度上限値を超
えた場合、黒字率の高いトナー画像を像担持体上に数枚
分出力させることを特徴とするものである。

【００１２】請求項３に係る発明は、電子写真方式の画
像形成装置のトナー濃度制御方法であって、現像装置内
の現像剤の透磁率から現像剤濃度を検知するトナー濃度
センサと、像担持体上に作像された基準パターンの濃度
を検知するパターン濃度センサとを用い、前記トナー濃
度センサが上限値であり、かつ前記パターン濃度センサ
出力が予め設定した濃度上限値を超えた場合、現像バイ
アスを所定のレベル下げる制御を行なうことを特徴とす
るものである。

【００１３】請求項４に係る発明は、電子写真方式の画
像形成装置のトナー濃度制御装置であって、現像装置内
の現像剤の透磁率から現像剤濃度を検知するトナー濃度
センサと、像担持体上に作像された基準パターンの濃度
を検知するパターン濃度センサと、前記トナー濃度セン
サの出力と前記パターン濃度センサの出力に基づいてト
ナー濃度制御を行なう制御手段とを備え、請求項１〜３
の何れか一つに記載のトナー濃度制御方法を行なうこと
を特徴とするものである。

【００１４】請求項５に係る発明は、像担持体上に静電
潜像を形成し、該静電潜像を現像装置のトナーで顕像化
してトナー画像を形成し、像担持体上のトナー画像を転
写材に転写し、転写材上に転写されたトナー画像を定着
して画像を出力する電子写真方式の画像形成装置におい
て、請求項４記載のトナー濃度制御装置を備えたことを
特徴とするものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成、動作及び作
用を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係
る画像形成装置の制御系の一例を示すブロック図であ
り、図２は本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略
構成図である。また、図３は図２に示す画像形成装置の
作像部の詳細を示す概略断面図である。

【００１６】まず、画像形成装置の構成例について説明
する。図２において、符号１００は作像部であり、この
作像部１００は、像担持体であるドラム状の感光体１
と、この感光体１の周囲に配設された帯電装置２、図示
しない光書き込み装置からのレーザー光３による光書き
込み部、現像装置４、転写装置７、クリーニング装置１
０などから構成されている。また、作像部１００の下方
には給紙部６が設けられており、給紙部６には転写材
（例えば、Ｂ５，Ａ４，Ｂ４，Ａ３等の定型サイズにカ
ットされた記録紙）６ａが収納されている。そして、画
像形成時には、収納部６の記録紙６ａが、給紙ローラ５
ａやレジストローラ５ｂ等からなる給紙機構５で作像部
１００に給紙される。また、作像部１００の上方には、
加熱ローラと加圧ローラからなる定着装置８や、図示し
ない排紙トレイ等に記録紙を排紙する排紙装置９などが
設けられている。

【００１７】ここで、作像部１００の構成をより詳しく
説明する。図３に示すように、帯電装置２は、帯電ロー
ラ２ａと帯電ローラクリーナ２ｂとで構成されており、
感光体１を帯電する際には、図示しない高圧電源により
帯電ローラ２ａに帯電バイアスが印加される。光書き込
み部の図示は省略するが、光書き込み部は、例えば半導
体レーザー等のレーザー光源と、ポリゴンミラー等の光
偏向器と、各種レンズやミラー等からなる結像用光学系
から構成され、画像信号により強度変調されたレーザー
光３を光偏向器で偏向して感光体１上を走査し、静電潜
像を書き込む。現像装置４は、トナーとキャリアからな
る二成分現像剤を使用する現像装置であり、現像剤を担
持して感光体１上の静電潜像をトナーで現像する現像ロ
ーラ４ａと、現像ローラ４ａ上の現像剤の量を規制する
とともにトナーとキャリアを摩擦帯電させる現像ドクタ
ー４ｂと、現像剤を攪拌しながら搬送して現像ローラ４
ａに供給する第１搬送スクリュウ４ｃと、図示しないト
ナー補給手段によりトナー補給口４ｅから補給される補
給トナーと現像剤とを混合・攪拌しながら搬送する第２
搬送スクリュウ４ｄとを備え、第２搬送スクリュウ４ｄ
の下部側には、現像装置内の現像剤の透磁率から現像剤
中のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ（Ｔセン
サ）１２が設けられている。また、現像の際には図示し
ない高圧電源により現像ローラ４ａに現像バイアスが印
加される。転写装置７は、図示の例では転写ローラであ
り、感光体上のトナー画像を記録紙６ａに転写する際に
は図示しない高圧電源により転写バイアスが印加され
る。また、現像装置４と転写ローラ７の間の位置で、感
光体１と対向する位置には、感光体上にトナーで作像さ
れた基準パターンの濃度を検知するパターン濃度センサ
（Ｐセンサ）１３が設けられている。クリーニング装置
１０は、クリーニングブレード１０ａなどにより感光体
上に残留したトナーを掻き取って回収する。除電装置１
１は例えば除電ランプからなり、クリーニング後の感光
体表面の残留電荷を除電する。

【００１８】尚、クリーニング装置１０で回収したトナ
ーを現像装置４に戻す廃トナーリサイクル機構（搬送ス
クリュウや搬送コイル等）を設けてもよく、廃トナーリ
サイクル機構を設けた場合には、図４に示すように、ク
リーニング装置１０で回収されたリサイクルトナーは、
廃トナーリサイクル機構（搬送スクリュウや搬送コイル
等）により現像装置４のトナー補給口４ｅに搬送され
て、図示しないトナー補給手段からの補給トナーと共に
現像装置内に戻されて再利用される。

【００１９】次に図１に示す画像形成装置の制御系につ
いて説明する。図１において、コントロールボート２０
は画像形成装置全体の制御を行なう部分であり、マイク
ロコンピュータ等からなる主制御部、記憶装置（ＲＯ
Ｍ，ＲＡＭ，不揮発性ＲＡＭ等のメモリ）、各種制御回
路、駆動回路、入出力装置、クロック、タイマー等から
構成されており、記憶装置に記憶されている制御用プロ
グラムや制御用データ、オペレーションパネル（操作パ
ネル）２２による入力（設定）情報、トナー濃度センサ
（Ｔセンサ）１２やパターン濃度センサ（Ｐセンサ）１
３及び図示しない温・湿度センサ等の各種センサからの
検知情報などに基づいて、除電ランプ１１、トナー補給
制御用のトナークラッチ１４、装置各部の駆動系を駆動
するメインモータ１５、光書き込み部のポリゴンモータ
１６、冷却用ファンのファンモータ１８、磁性板制御等
を行なうソレノイド１８、光書き込み部のレーザー光源
を駆動するレーザードライバー２３、各種のバイアスを
印加する高圧電源２４などの駆動を制御し、画像形成動
作の制御や後述するトナー濃度制御を行なう。

【００２０】電源２１はコントロールボード２０を介し
て装置各部に電力を供給するとともに定着装置のヒータ
１９に電力を供給する。また、オペレーションパネル
（操作パネル）２２は各種入力キーや表示部（あるいは
タッチパネル式の表示装置）等を備え、使用者による各
種の設定や、装置状態の表示、警告等を行なう部分であ
る。高圧電源２４は、帯電バイアス（Ｃ）、現像バイア
ス（Ｂ）、転写バイアス（Ｔ）等を印加するものであ
る。尚、トナー濃度制御装置は、トナー濃度センサ（Ｔ
センサ）１２とパターン濃度センサ（Ｐセンサ）１３、
トナー補給手段（トナークラッチ１４等）、及び制御手
段であるコントロールボード２０の制御部で構成され、
トナー濃度センサ（Ｔセンサ）１２とパターン濃度セン
サ（Ｐセンサ）１３の検知情報と、コントロールボード
２０内の記憶装置に記憶されている設定情報及び制御用
データテーブルなどに基づいてトナー補給を制御し、現
像装置４のトナー濃度を制御する。

【００２１】尚、以上の説明は、画像形成装置の画像形
成部（プリンタ部）の構成を示したものであり、画像形
成装置が複写機の場合には、公知の原稿読取装置が併設
され、原稿読取装置で読み取られた原稿の画像情報に応
じて光書き込み部が駆動され画像形成が行なわれる。ま
た、画像形成装置がプリンタの場合には、パーソナルコ
ンピュータ等の外部機器から入力される画像情報に応じ
て光書き込み部が駆動され画像形成が行なわれる。

【００２２】次に電子写真プロセスによる画像形成動作
を説明する。図１〜３において、電源２１のメインスイ
ッチがＯＮにされると、コントロールボード２０の制御
部により初期設定動作が実行され、定着装置８のヒータ
１９の加熱や、装置各部の動作チェックが実行される。
そして初期設定動作が終了すると待機状態となる。次に
使用者によりオペレーションパネル（操作パネル）２２
が操作され、各種設定が行われた後、画像形成が開始さ
れる。尚、画像形成装置が複写機の場合には、スタート
キーが押されると、原稿読取装置で原稿の画像が読み取
られ、その画像情報が画像形成部に送られて画像形成が
開始される。また、画像形成装置がプリンタの場合に
は、パーソナルコンピュータ等の外部機器からプリンタ
に画像情報が送られて来ると画像形成が開始される。

【００２３】画像形成が開始されると、作像部１００の
感光体１は反時計回りに回転する。この感光体１は、帯
電装置２の帯電ローラ２ａで表面が一様に帯電され、帯
電された部分が感光体１の回転に伴って移動し、図示し
ない光書き込み部から画像情報に応じて照射されるレー
ザ光３で露光され静電潜像が形成される。感光体１がさ
らに回転し、露光によって形成された静電潜像は、現像
装置４の現像ローラ４ａに担持された二成分現像剤のト
ナーによって選択的に現像され顕像化されてトナー画像
になる。このトナー画像は、あるタイミングで同期を取
って給紙部６から給紙ローラ５ａにより給紙され、レジ
ストローラ５ｂにより送り込まれる転写材（例えば定型
にカットされた記録紙）６ａと転写部で接触し、転写部
の転写ローラ７によりトナー画像が記録紙６ａ上に転写
される。転写されたトナー画像が付着している記録紙６
ａは、加熱ローラと加圧ローラからなる定着装置８に搬
送され、定着装置８によりトナー画像が記録紙６ａに定
着される。そして定着後の記録紙６ａは、排紙部９から
図示しない排紙トレイ等に排出され、ハードコピー（ま
たはプリント）が得られる。一方、感光体１は転写部通
過後、転写しきれなかったトナーなどをクリーニング装
置１０のクリーニングブレード１０ａで回収され、除電
ランプ１１で除電されて、再び帯電部に戻る。これらの
一連の動作を繰り返して設定された枚数分、連続的にハ
ードコピー（またはプリント）を形成する。

【００２４】次に現像装置の構成とトナー濃度制御につ
いてより詳しく説明する。図３において、図示を省略し
ているが現像装置４のトナー補給口４ｅにはトナー補給
手段（トナークラッチ等）が設けられており、このトナ
ー補給手段にはトナーを収納した容器（トナーカートリ
ッジ、トナーボトル等）が取り付けられている。そし
て、トナー補給手段によりトナー補給口４ｅから供給さ
れたトナーは現像装置４内の現像剤の上に供給される。
そして螺旋形状の第２搬送スクリュウ４ｄで攪拌されな
がら図３の紙面奥方向に向けて現像剤とともに送られ
る。このトナーを補給・混合した現像剤の搬送路は奥側
では第１搬送スクリュウ４ｃと繋がっており、第１搬送
スクリュウ４ｃ側では、今度は紙面奥から手前に向けて
現像剤が送られる。この搬送路は手前側で第２搬送スク
リュウ４ｄと繋がっており、トナーが混合された現像剤
は循環している。

【００２５】トナーが混合・攪拌された現像剤は、第１
搬送スクリュウ４ｃで攪拌・搬送される途中で、磁石が
内蔵されている現像ローラ４ａに磁力で汲み上げられ
る。そして時計回りに回転している現像ローラ４ａの表
面に多量に磁力で吸着した現像剤は、現像剤量の規制部
材である現像ドクター４ｂで一定量に規制されるととも
に、現像剤中のトナーとキャリアを摩擦帯電させる。帯
電したトナーは、現像ローラ４ａの主極で穂立ちしたキ
ャリアの周囲に付着した状態で感光体１に接触する。こ
の時、現像ローラ４ａには高圧電源２４により現像バイ
アス電圧が印加されており、感光体１上の静電潜像にト
ナーが選択的に静電吸着され、潜像がトナーで現像され
顕像化される。

【００２６】現像装置４内の現像剤中のトナー濃度は、
現像剤の透磁率からトナー濃度を検知するトナー濃度セ
ンサ（Ｔセンサ）１２で監視しており、コントロールボ
ード２０の制御部は、トナー濃度センサ（Ｔセンサ）１
２の出力値が狙い値（基準値）よりも低い場合は、トナ
ー補給手段のトナークラッチ１４を駆動してトナー補給
制御を行ない、トナー補給手段からトナーが補給され、
一定濃度に制御される。また、このトナー濃度センサ１
２の狙い値（基準値）は、感光体１上にトナーで形成さ
れる基準パターンの反射濃度をパターン濃度センサ（Ｐ
センサ）１３で測定して決めている。尚、通常のトナー
濃度制御の場合は、従来技術で説明したトナー濃度制御
方法を適用することができる。しかし、記録紙から生ず
る紙粉等が現像装置内に入り込み、トナー濃度センサの
感度を狂わせてしまうような場合には、正常な画像が保
てなくなる場合がある。

【００２７】そこで、本発明に係る画像形成装置のトナ
ー濃度制御装置では、以下の実施例に示すようなトナー
濃度制御を行なう。ここで、図５は本発明に係るトナー
濃度制御方法と異常検知方法を説明するための図であ
り、トナー濃度センサ（Ｔセンサ）出力とトナー濃度の
関係を示す図と、トナー濃度と画像濃度の関係を示す図
と、画像濃度とパターン濃度センサ（Ｐセンサ）出力の
関係を示す図を合わせて表示し、これらの相関を示した
ものである。また、図５に示す各図の関係は、データテ
ーブル化されてコントロールボード２０の記憶装置に記
憶されており、コントロールボード２０の制御部はトナ
ー濃度センサ（Ｔセンサ）１２の出力とパターン濃度セ
ンサ（Ｐセンサ）１３の出力、及び図５に示す関係のデ
ータに基づいて以下の実施例に示すトナー濃度制御を行
なう。

【００２８】（実施例１）第１の実施例のトナー濃度制
御方法は、現像装置４内の現像剤の透磁率から現像剤濃
度を検知するトナー濃度センサ（Ｔセンサ）１２と、感
光体１上に作像された基準パターンの濃度を検知するパ
ターン濃度センサ（Ｐセンサ）１３とを用い、トナー濃
度センサ（Ｔセンサ）１２の出力が上限値であり、かつ
パターン濃度センサ（Ｐセンサ）１３の出力が予め設定
した濃度上限値を超えた場合、黒字率の高い画像を数枚
出力させる制御を行なうものである。

【００２９】電子写真方式の画像形成装置において、二
成分現像剤で使用するトナーは黒字率が少ない画像をコ
ピーやプリントすると、枚数を取るにしたがって帯電量
（以降Ｑ／Ｍと呼ぶ）が低くなる傾向がある。また、こ
の低下は、トナーが消費されないで現像装置４内に留ま
り、現像ローラ４ａと現像ドクター４ｂの間でしごかれ
る等のストレスを繰り返し受けるために、トナーが劣化
し帯電能力が落ちるためである。トナー濃度センサ（Ｔ
センサ）１２の感度が正常な場合、トナーの帯電量の低
下に伴って同一現像ポテンシャルでは、感光体１に付着
するトナーの量が増加してしまうので、パターン濃度セ
ンサ（Ｐセンサ）１３で付着量が多いことが検知され、
トナー濃度の狙い値を低く設定する（図５の初期Ｔセ
ンサ狙い値（初期のトナー濃度目標値）から、Ｔセン
サ上限値（トナー濃度の下限値）にシフトする）。トナ
ー濃度の狙い値の下限値までは感光体１上のトナー付着
量が一定になるように制御され、下限値でこれ以上トナ
ー濃度が下がらなくなる（図５のトナー濃度下限値は
Ｔセンサの上限値になっているため）。通常この状態が
実使用上のトナー濃度下限値であり、画像上では問題が
無い。

【００３０】ところが、ある記録紙（紙粉が発生し易い
記録紙等）を通紙すると、現像器内に紙粉が混入し、Ｔ
センサ感度が狂ってしまうために、図５のＴセンサ感度
異常の曲線に示すように、Ｔセンサ出力とトナー濃度の
関係が正常な場合からずれてしまい、実際制御しようと
しているトナー濃度よりも高い値で頭打ちとなってしま
う（図５ののトナー濃度）。このために地汚れや画像
潰れ等の異常画像が発生する（図５のの画像濃度）。
この状態では、パターン濃度センサ（Ｐセンサ）１３の
出力値はトナー濃度が高いために、通常の制御値よりも
著しく濃い値を示す（図５の異常Ｐセンサ値）。そこ
で制御部は、パターン濃度センサ（Ｐセンサ）１３の出
力を検知し、その値が予め設定した濃度上限値（図５の
異常検知閾値）を超えた場合（図５の異常Ｐセンサ値
の場合）、Ｔセンサ１２の感度（出力値）が狂わされて
いると判断する。そして、この判断に基づいて制御部は
作像部を駆動し、黒字率の高い画像、例えばＡ４サイズ
のベタ黒画像を作像し、記録紙に転写して数枚出力させ
る。このベタ黒画像の出力に伴い現像装置４内のトナー
が消費されてトナー濃度が低下し、Ｔセンサの狙い値を
割り込むために、トナー補給動作が行われて正常なトナ
ーが現像装置内に供給される。これにより現像装置内の
現像剤の帯電量が低下し、かつ紙粉等の混入でＴセンサ
感度を狂わせてしまうトナーが消費されて現像装置内か
らなくなるため、正常な制御を行なうことができるよう
になる。

【００３１】（実施例２）次に、第２の実施例のトナー
濃度制御方法は、現像装置４内の現像剤の透磁率から現
像剤濃度を検知するトナー濃度センサ（Ｔセンサ）１２
と、感光体１上に作像された基準パターンの濃度を検知
するパターン濃度センサ（Ｐセンサ）１３と、クリーニ
ング装置１０に溜まったトナーを現像装置４に戻す廃ト
ナーリサイクル機構を用い、トナー濃度センサ（Ｔセン
サ）１２が上限値であり、かつパターン濃度センサ（Ｐ
センサ）１３出力が予め設定した濃度上限値を超えた場
合、黒字率の高いトナー画像を感光体１上に数枚分出力
させる制御を行なうものである。

【００３２】本実施例では、実施例１と同様に、トナー
濃度センサ（Ｔセンサ）１２の出力値の異常により、パ
ターン濃度センサ（Ｐセンサ）１３の出力値が予め設定
した濃度上限値（図５の異常検知閾値）を超えた場合
（図５の異常Ｐセンサ値の場合）、制御部は、Ｔセン
サ１２の感度（出力値）が狂わされていると判断する。
そして、この判断に基づいて制御部は作像部を駆動し、
黒字率の高い画像、例えば感光体上にＡ４サイズのベタ
黒画像を数枚分出力させる。本実施例では感光体上に付
着したトナーは記録紙に転写されないで、そのままクリ
ーニング装置１０に回収される。このベタ黒画像の出力
に伴い現像装置４内のトナーが消費されてトナー濃度が
低下し、Ｔセンサ１２の狙い値を割り込むために、トナ
ー補給動作が行われて正常なトナーが現像装置内に供給
される。これにより現像装置内の現像剤の帯電量が低下
し、かつ紙粉等の混入でＴセンサ１２の感度を狂わせて
しまうトナーが消費されて現像装置内からなくなるた
め、正常な制御ができるようになる。一方、クリーニン
グ装置１０に一旦回収されたトナーは、図４に示すよう
に、クリーニング装置１０に溜まったトナーを現像装置
４に戻す廃トナーリサイクル機構（搬送スクリューや搬
送コイル等）を通り、画像に影響を与えない量で徐々に
現像装置４に戻されるため、無駄なトナーや記録紙を消
費しない。

【００３３】（実施例３）次に、第３の実施例のトナー
濃度制御方法は、現像装置４内の現像剤の透磁率から現
像剤濃度を検知するトナー濃度センサ（Ｔセンサ）１２
と、感光体１上に作像された基準パターンの濃度を検知
するパターン濃度センサ（Ｐセンサ）１３とを用い、ト
ナー濃度センサ（Ｔセンサ）１２が上限値であり、かつ
パターン濃度センサ（Ｐセンサ）１３出力が予め設定し
た濃度上限値を超えた場合、現像バイアスを所定のレベ
ル下げる制御を行なうものである。

【００３４】本実施例では、実施例１と同様に、トナー
濃度センサ（Ｔセンサ）１２の出力値の異常により、パ
ターン濃度センサ（Ｐセンサ）１３の出力値が予め設定
した濃度上限値（図５の異常検知閾値）を超えた場合
（図５の異常Ｐセンサ値の場合）、制御部は、Ｔセン
サ１２の感度（出力値）が狂わされていると判断する。
そして、この判断に基づいて制御部は、現像装置４の現
像ローラ４ａに印加する現像バイアスを所定のレベル下
げる制御を行なう。具体例としては、現像ローラ４ａに
印加する現像バイアスを−６００Ｖから−５００Ｖにシ
フトさせる。これにより感光体１の地肌部の電位（帯電
電位）Ｖｄ＝−９００Ｖとのポテンシャルは３００Ｖか
ら４００Ｖに増加する。したがって、帯電の低いトナー
でも現像部の電界密度が大きくなり感光体上に付着し難
くなる。また、記録部（潜像部）電位Ｖｌ＝−２００Ｖ
とのポテンシャルは−４００Ｖから−３００Ｖに低下す
るために感光体上のトナー付着量は低下して画像潰れが
抑制される。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係るト
ナー濃度制御方法では、現像装置内の現像剤の透磁率か
ら現像剤濃度を検知するトナー濃度センサと、像担持体
上に作像された基準パターンの濃度を検知するパターン
濃度センサとを用い、前記トナー濃度センサの出力が上
限値であり、かつ前記パターン濃度センサの出力が予め
設定した濃度上限値を超えた場合、黒字率の高い画像を
数枚出力させる制御を行なうので、現像装置内に新しい
トナーが補給され、現像装置内の現像剤の帯電量が低下
し、かつ紙粉等の混入でトナー濃度センサの感度を狂わ
せてしまうトナーが消費されて現像装置内からなくなる
ため、正常な制御を行なうことができる。

【００３６】請求項２に係るトナー濃度制御方法では、
現像装置内の現像剤の透磁率から現像剤濃度を検知する
トナー濃度センサと、像担持体上に作像された基準パタ
ーンの濃度を検知するパターン濃度センサと、クリーニ
ング部に溜まったトナーを現像部に戻す廃トナーリサイ
クル機構を用い、前記トナー濃度センサが上限値であ
り、かつ前記パターン濃度センサ出力が予め設定した濃
度上限値を超えた場合、黒字率の高いトナー画像を像担
持体上に数枚分出力させる制御を行なうので、現像装置
内に新しいトナーが補給され、現像装置内の現像剤の帯
電量が低下し、かつ紙粉等の混入でトナー濃度センサの
感度を狂わせてしまうトナーが消費されて現像装置内か
らなくなるため、正常な制御を行なうことができる。一
方、クリーニング部に一旦回収されたトナーは、クリー
ニング部に溜まったトナーを現像部に戻す廃トナーリサ
イクル機構を通り、画像に影響を与えない量で徐々に現
像部に戻されるため、無駄なトナーや記録紙を消費しな
い。

【００３７】請求項３に係るトナー濃度制御方法では、
現像装置内の現像剤の透磁率から現像剤濃度を検知する
トナー濃度センサと、像担持体上に作像された基準パタ
ーンの濃度を検知するパターン濃度センサとを用い、前
記トナー濃度センサが上限値であり、かつ前記パターン
濃度センサ出力が予め設定した濃度上限値を超えた場
合、現像バイアスを所定のレベル下げる制御を行なうの
で、現像バイアスが適正なポテンシャルに調整されて良
好な画像が得られる。

【００３８】請求項４に係るトナー濃度制御装置では、
現像装置内の現像剤の透磁率から現像剤濃度を検知する
トナー濃度センサと、像担持体上に作像された基準パタ
ーンの濃度を検知するパターン濃度センサと、前記トナ
ー濃度センサの出力と前記パターン濃度センサの出力に
基づいてトナー濃度制御を行なう制御手段とを備え、請
求項１〜３の何れか一つに記載のトナー濃度制御方法を
行なうので、紙粉等が現像部に入り込んでも常に適正な
トナー濃度を保ち、地汚れ・画像潰れ等の異常画像を抑
制することができる。

【００３９】請求項５に係る画像形成装置では、請求項
４記載のトナー濃度制御装置を備えたことにより、紙粉
等が現像部に入り込んでも常に適正なトナー濃度を保
ち、地汚れ・画像潰れ等の異常画像を抑制することがで
きるので、良好な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の制御系の一例を示
すブロック図である。

【図２】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構
成図である。

【図３】図２に示す画像形成装置の作像部の詳細を示す
概略断面図である。

【図４】図３に示す作像部において廃トナーリサイクル
を行なう場合の説明図である。

【図５】本発明に係るトナー濃度制御方法と異常検知方
法を説明するための図であり、トナー濃度センサ（Ｔセ
ンサ）出力とトナー濃度の関係を示す図と、トナー濃度
と画像濃度の関係を示す図と、画像濃度とパターン濃度
センサ（Ｐセンサ）出力の関係を示す図を合わせて表示
し、これらの相関を示した図である。

【符号の説明】

１感光体（像担持体）２帯電装置２ａ帯電ローラ３光書き込み部からのレーザー光４現像装置４ａ現像ローラ４ｂ現像ドクター４ｃ第１搬送スクリュウ４ｄ第２搬送スクリュウ４ｅトナー補給口５給紙機構５ａ給紙ローラ５ｂレジストローラ６給紙部６ａ転写材（記録紙）７転写装置（転写ローラ）８定着装置９排紙装置１０クリーニング装置１０ａクリーニングブレード１１除電ランプ１２トナー濃度センサ（Ｔセンサ）１３パターン濃度センサ（Ｐセンサ）１４トナークラッチ（トナー補給手段）２０コントロールボード２１電源２２オペレーションパネル２３レーザードライバー２４高圧電源

フロントページの続きＦターム(参考） 2H027 DA01 DA10 DD07 DE04 DE07 DE10 EA05 EC03 EC06 EC10 EC20 FA07 FB15 2H077 AA01 AA37 AB02 AC02 AC16 AD06 AD13 AD35 AE03 AE06 DA03 DA10 DA42 DA47 DA52 DB01 DB08 DB14 DB16 EA03 2H134 GA01 GB02 HD01 JA02 JA11 KG03 KG08 KH17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子写真方式の画像形成装置のトナー濃度
制御方法であって、現像装置内の現像剤の透磁率から現像剤濃度を検知する
トナー濃度センサと、像担持体上に作像された基準パタ
ーンの濃度を検知するパターン濃度センサとを用い、前
記トナー濃度センサの出力が上限値であり、かつ前記パ
ターン濃度センサの出力が予め設定した濃度上限値を超
えた場合、黒字率の高い画像を数枚出力させることを特
徴とするトナー濃度制御方法。
【請求項２】電子写真方式の画像形成装置のトナー濃度
制御方法であって、現像装置内の現像剤の透磁率から現像剤濃度を検知する
トナー濃度センサと、像担持体上に作像された基準パタ
ーンの濃度を検知するパターン濃度センサと、クリーニ
ング部に溜まったトナーを現像部に戻す廃トナーリサイ
クル機構を用い、前記トナー濃度センサが上限値であ
り、かつ前記パターン濃度センサ出力が予め設定した濃
度上限値を超えた場合、黒字率の高いトナー画像を像担
持体上に数枚分出力させることを特徴とするトナー濃度
制御方法。
【請求項３】電子写真方式の画像形成装置のトナー濃度
制御方法であって、現像装置内の現像剤の透磁率から現像剤濃度を検知する
トナー濃度センサと、像担持体上に作像された基準パタ
ーンの濃度を検知するパターン濃度センサとを用い、前
記トナー濃度センサが上限値であり、かつ前記パターン
濃度センサ出力が予め設定した濃度上限値を超えた場
合、現像バイアスを所定のレベル下げる制御を行なうこ
とを特徴とするトナー濃度制御方法。
【請求項４】電子写真方式の画像形成装置のトナー濃度
制御装置であって、現像装置内の現像剤の透磁率から現像剤濃度を検知する
トナー濃度センサと、像担持体上に作像された基準パタ
ーンの濃度を検知するパターン濃度センサと、前記トナ
ー濃度センサの出力と前記パターン濃度センサの出力に
基づいてトナー濃度制御を行なう制御手段とを備え、請
求項１〜３の何れか一つに記載のトナー濃度制御方法を
行なうことを特徴とするトナー濃度制御装置。
【請求項５】像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜
像を現像装置のトナーで顕像化してトナー画像を形成
し、像担持体上のトナー画像を転写材に転写し、転写材
上に転写されたトナー画像を定着して画像を出力する電
子写真方式の画像形成装置において、請求項４記載のトナー濃度制御装置を備えたことを特徴
とする画像形成装置。