JP2003255654A

JP2003255654A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2003255654A
Application number: JP2002057913A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Suzuki; 秀明鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-03-04
Filing date: 2002-03-04
Publication date: 2003-09-10

Abstract

(57)【要約】【課題】ある１つの現像器を連続的に使用して画像形
成が行われる際にも、装置の停止によるプロダクティビ
ティの低下を大幅に抑制することのできる画像形成装置
を提供する。【解決手段】像担持体２８上に形成された潜像をトナ
ーとキャリアを含む現像剤で現像する複数の現像器１
と、複数の現像器１を搭載しこれらのうちの１つを現像
部へ選択的に移動させる回転体１８と、像担持体２８上
に形成された検知用の潜像を現像することで得られた検
知用画像の濃度を検知する検知手段９０と、を有する画
像形成装置１００は、ある１つの現像器１を連続使用し
て画像形成を行う場合、回転体１８の回転動作を利用し
てこの現像器内の現像剤を現像器外に排出する動作と検
知用画像を形成する動作とを連続して実行可能である構
成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子写真方
式或いは静電記録方式により像担持体に静電潜像を形成
し、この静電潜像をトナーとキャリアとを有する現像剤
を使用した現像器にて可視像（トナー像）とする、例え
ばプリンタ、ファクシミリ或いは複写機などとされる画
像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば電子写真方式の画像形成装
置では、像担持体としての電子写真感光体（以下、「感
光体」と呼ぶ。）に静電潜像を形成し、この静電潜像を
現像剤により可視像（トナー像）とした後、このトナー
像を転写材、例えば、記録用紙、ＯＨＰシートなどに転
写、定着することで記録画像を得る。このような電子写
真方式を用いて有彩色の画像、例えば、フルカラー画像
の形成が可能な画像形成装置（以下、「カラー画像形成
装置」と呼ぶ。）もある。

【０００３】一般に、電子写真方式のカラー画像形成に
おいては、複数色のトナー像を感光体上に順次形成し、
この複数色のトナー像を転写材上に順次或いは一括して
転写して重ね合わせる手法が用いられている。

【０００４】このようなカラー画像形成装置において
は、従来、例えば感光体に近接する回転体内に各色用の
現像器を装着し、この回転体を回転させることにより必
要な現像器を選択的に感光体に対向する現像位置へ移動
させて現像動作を行う、所謂、回転現像方式が提案さ
れ、又実用化されている。

【０００５】一方、従来の電子写真方式の画像形成装
置、その中でも特に有彩色の画像形成を行うカラー画像
形成装置において、主に非磁性トナーと磁性キャリアを
混合して現像剤として使用する二成分現像方式が広く利
用されている。二成分現像方式は現在提案されている他
の現像方式と比較して、画質の安定性、装置の耐久性な
どの長所を備えている一方、長期の耐久による現像剤の
劣化、特にキャリアの劣化が不可避であったため、画像
形成装置の長期使用に伴い現像剤交換という作業を行う
必要があった。従来、この問題に対する解決策が提案さ
れ、又実用化されている。

【０００６】例えば、ブラック用、イエロー用、マゼン
タ用、及びシアン用の各現像器それぞれにおいて、現像
位置での現像動作によって消費した分のトナーにキャリ
アを混合した現像剤を現像器に補給し、現像器内の過剰
な現像剤を回転体の回転動作による重力作用方向の変化
を利用して現像剤カートリッジ内に排出する構成などが
実施されている。

【０００７】この方法は、回転体特有の動きを利用し
て、現像剤の補給及び回収を行うため、構造がシンプル
であり、画像形成装置の大型化やコストの高騰を引き起
こすことなく、現像剤全体としての特性を安定させてい
る。これにより、現像剤交換という作業を不要にし、メ
ンテナンス性を向上させている。

【０００８】その他、二成分現像剤を使用する際の課題
としては、現像剤濃度（現像剤全体の重量に対するトナ
ーの重量比）の制御が挙げられる。現像剤濃度を適正な
範囲内に制御することは画像品質を安定化させる上で極
めて重要な要素になっており、従来、様々な現像剤濃度
の制御方式が提案され実用化されている。

【０００９】例えば、従来、光検知方式、インダクタン
ス検知方式、パッチ検知方式、ビデオカウント方式など
が提案され、又実施されている。

【００１０】その中でも、パッチ検知方式は、感光体上
に形成したパッチ画像の濃度を、その表面に対向した位
置に設けた光源及びその反射光を受けるセンサーにより
読みとり、その出力値に基づいてトナー補給を行うこと
で現像剤濃度制御を行う方式であり、回転現像方式のよ
うに複数の現像器を有する画像形成装置において、各現
像器毎にセンサーを設ける必要がなく、コスト的に有利
であるという点から広く用いられている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、回転現像方
式を用いたカラー画像形成装置において単色で画像形成
を行う場合、例えば黒文字のみの原稿をプリントする場
合などは、ブラックトナーだけを使用するため、現像器
を切り替える必要がなく、ブラック現像器を現像位置に
固定したままで画像形成を行った方が余計な回転体の動
作が無く、単位時間当たりのプリントボリュームを稼ぐ
ことができる。

【００１２】しかしながら、回転体の回転動作を利用し
て現像剤を排出する画像形成装置において、回転体の回
転を行わずに単色で画像形成を続けた場合、補給トナー
と共にキャリアが現像容器（現像器本体）内に供給され
続けるにも拘わらず、回転体が回転しないために現像剤
の排出が行われず、次第に現像容器内の現像剤量が増加
し、現像剤の攪拌不良による白地部かぶりの増大、又現
像剤が現像容器から溢れたり、現像剤を搬送する搬送部
材のトルクが増大してギアを破損するなどの危険性があ
る。

【００１３】そこで、単色の画像形成が連続で行われた
場合、所定の間隔で回転体を回転させ、現像剤を排出す
ることで、上記の危険性を回避することができる。但
し、そのような画像形成とは直接関係の無い回転体の回
転動作を行うと、回転体の動作中は画像形成を行うこと
ができないため、画像生産性（プロダクティビティ）が
低下してしまうことになる。

【００１４】又、二成分現像剤の濃度制御にパッチ検知
方式を採用する場合は、パッチ画像を形成するために余
分なトナー消費が必要となる点、又パッチの形成中は通
常の画像形成動作を中断しなければならず、これもプロ
ダクティビティを低下させる要因となる点などから、パ
ッチ画像を形成する動作間隔は極力広げる方が望まし
い。

【００１５】そこで、パッチ検知方式に加えてビデオカ
ウント方式を併用する方法が用いられる。ビデオカウン
ト方式は、ＣＣＤなどで読みとった画像情報信号の画像
濃度のビデオカウント数からトナー消費量を予想し、そ
れに対応する量のトナー補給を行う方式であり、画像形
成動作一回ごとにトナー補給量を算出し補給するので、
高濃度の画像によりトナーが多く消費がされた場合、迅
速に適正な現像剤濃度になるように制御される利点があ
る。その反面、ビデオカウント数から予測されるトナー
消費量と実際のトナー消費量にずれがあった場合、現像
剤濃度が適正範囲から徐々に外れてしまう虞がある。

【００１６】そこで、通常時はビデオカウント方式によ
って現像剤濃度制御を行い、画像形成動作が所定の回数
に達したら、パッチ検知方式による現像剤濃度制御を行
うという併用方式を用いると良い。この併用方式は、パ
ッチ検知方式のみの制御方法に比べ、パッチ検知の動作
間隔を大幅に広げられると共に、ビデオカウント方式に
よるトナー消費量のずれをパッチ検知方式により補正す
ることができるため、非常に優れた方式と言える。

【００１７】しかしながら、このような併用方式を用い
た場合でも、所定の間隔でパッチ検知動作を実行しなけ
ればならないため、プロダクティビティの低下は避けら
れず、特に上記したような回転現像方式において現像剤
を排出するための回転体の回転動作も必要な場合には、
プロダクティビティの低下がより顕著であった。

【００１８】従って本発明の目的は、ある１つの現像器
を連続的に使用して画像形成が行われる際にも、装置の
停止によるプロダクティビティの低下を大幅に抑制する
ことのできる画像形成装置を提供することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
像担持体上に形成された潜像をトナーとキャリアを含む
現像剤で現像する複数の現像器と、前記複数の現像器を
搭載しこれらのうちの１つを現像部へ選択的に移動させ
る回転体と、前記像担持体上に形成された検知用の潜像
を現像することで得られた検知用画像の濃度を検知する
検知手段と、を有する画像形成装置において、ある１つ
の現像器を連続使用して画像形成を行う場合、前記回転
体の回転動作を利用してこの現像器内の現像剤を前記現
像器外に排出する動作と前記検知用画像を形成する動作
とを連続して実行可能であることを特徴とする画像形成
装置である。

【００２０】本発明の一実施態様によると、前記排出動
作及び前記検知用画像の形成動作を実行する場合、一方
の動作を実行後、通常の画像形成を行うことなく引き続
き他方の動作を連続して実行する。一実施態様では、あ
る１つの現像器を連続使用して画像形成を行う場合、前
記排出動作を実行する間隔は前記検知用画像の形成動作
を実行する間隔の略整数倍とする。

【００２１】本発明の一実施態様によると、画像情報信
号に基づいて前記現像器へ補給する現像剤量を決定する
決定手段を有し、前記決定手段により決定された現像剤
補給量を前記検知手段の出力に基づいて補正可能であ
る。一実施態様では、前記決定手段は前記画像情報信号
のビデオカウント数を積算する積算手段を備え、ある１
つの現像器を連続使用して画像形成を行う場合、前記排
出動作及び前記検知用画像を形成する動作の少なくとも
一方を所定の積算ビデオカウント数毎に実行する。又、
他の実施態様によると、ある１つの現像器を連続使用し
て画像形成を行う場合、前記排出動作及び前記検知用画
像を形成する動作の少なくとも一方を所定の画像形成回
数毎に実行する。

【００２２】本発明は、トナーとキャリアを含む現像剤
を前記現像器に補給する場合に好適に適用することがで
きる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
を図面に則して更に詳しく説明する。

【００２４】実施例１図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構
成を示す。先ず、図１を参照して、回転現像方式を用い
た本実施例の画像形成装置１００の全体構成について説
明する。本実施例の画像形成装置１００は、原稿読み取
り部（図示せず）にて読み取って電気信号に変換された
画像情報信号に従って、電子写真方式により、転写材、
例えば、記録用紙、ＯＨＰシートなどに画像を形成し、
出力することができる電子写真複写機である。又、画像
形成装置１００は、装置本体に通信可能に接続されたパ
ーソナルコンピュータなどの外部ホスト機器（図示せ
ず）からの画像情報信号に従って電子写真方式にて画像
を形成し、出力する、所謂、プリンターとしても機能す
る。

【００２５】画像形成装置１００は、像担持体としての
ドラム型の電子写真感光体、即ち、感光ドラム２８を、
図中矢印Ｒ１方向に回転可能に有する。感光ドラム２８
の周囲には、感光ドラム２８を一様に帯電する帯電手段
としての一次帯電器２１、帯電された感光体ドラム２８
の表面を画像情報に従って露光し、感光ドラム２８に静
電潜像を形成する露光手段２２、感光ドラム２８に形成
された静電潜像を複数色の現像器によって現像する現像
機構である回転式現像装置５０、感光ドラム２８に形成
されたトナー像を中間転写体２４に転写する第１の転写
手段としての第１転写帯電器２３ａ、トナー像の転写後
の感光ドラム２８の表面に残留した転写残トナーなどを
除去する第１クリーナー２９ａなどが備えられている。

【００２６】回転式現像装置５０は、ブラック用現像器
１Ｋ、イエロー用現像器１Ｙ、マゼンタ用現像器１Ｍ、
シアン用現像器１Ｃを、現像器保持手段である回転体１
８により支持して有する。回転体１８は、モータ、ギア
機構などの駆動手段（図示せず）により自在に回転可能
である。例えば、感光ドラム２８上にブラックのトナー
像を形成する時は、感光ドラム２８と近接する現像位置
Ｐ１でブラック用現像器１Ｋにより現像を行う。そし
て、イエローのトナー像を形成する時は、回転体１８を
図中矢印Ｒ２方向に略９０°回転して現像位置（現像
部）Ｐ１にイエロー用現像器１Ｙを配置させ現像を行
う。同様に、マゼンタ、シアンのトナー像を形成する場
合には、更に略９０°ずつ回転体１８を図中矢印Ｒ２方
向に回転させて現像位置Ｐ１に各現像器１Ｍ、１Ｃを配
置させて現像を行う。

【００２７】次に、画像形成装置１００の全体の動作に
ついて説明する。以下、例えばブラック用現像器１Ｋ、
イエロー用現像器１Ｙ、マゼンタ用現像器１Ｍ及びシア
ン用現像器１Ｃを総称する場合、単に現像器１と記載す
る。このように、各色の現像器を特に区別する必要のな
い場合は、各色用の現像器に属する要素であることを示
すために与える添字Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃは省略する。

【００２８】先ず、フルカラー画像形成モードが選択さ
れた場合の装置全体動作を説明する。図１中矢印Ｒ１方
向に回転する感光ドラム２８の表面は、一次帯電器２１
によって一様に帯電される。そして、帯電された感光ド
ラム２８の表面に露光手段２２が画像情報に応じたレー
ザー光などを照射して露光することで、感光ドラム２８
上に静電潜像を形成する。この静電潜像を所望のトナー
を収容する現像器１によって現像し、感光ドラム２８上
にトナー像を形成する。

【００２９】このトナー像は第１転写帯電器２３ａによ
る第１転写バイアスによって、中間転写体２４上に転写
される。例えばフルカラーの画像形成を行う場合、先
ず、現像位置Ｐ１においてブラック用現像器１Ｋにより
感光ドラム２８上にブラックのトナー像を形成し、中間
転写体２４上にこのブラックのトナー像を一次転写す
る。次に、回転体１８を図中矢印Ｒ２方向に９０°回転
させて、イエロー現像器１Ｙを現像位置Ｐ１に配置し、
感光ドラム２８上にイエローのトナー像を形成する。そ
して、中間転写体２４上のブラックのトナー像上に、こ
のイエローのトナー像を一次転写して重ね合わせる。こ
の動作をマゼンタ用現像器１Ｍ、シアン用現像器１Ｃに
おいても順次行ない、中間転写ベルト２４上に４色重ね
られた所望のトナー像を形成する。

【００３０】一方、中間転写体２４上への４色のトナー
像の形成に同期して、転写材２７、例えば記録用紙、Ｏ
ＨＰシートなどが、転写材収納カセット、ピックアップ
ローラ、搬送ローラ、搬送ガイドなどを備えた供給手段
（図示せず）から、転写材搬送手段である転写材搬送ベ
ルト２５に供給され、中間転写体２４と第２の転写手段
である第２転写帯電器２３ｂとの対向部に搬送されてく
る。

【００３１】その後、第２転写帯電器２３ｂによる第２
転写バイアスによって、中間転写体２４上の４色のトナ
ー像を一括して転写材搬送ベルト２５上の転写材２７上
に二次転写する。

【００３２】続いて、転写材２７は転写材搬送ベルト２
５から剥離され、定着装置２６によって加圧／加熱され
る。こうして、転写材２７に転写された未定着のトナー
像は転写材２７に溶融定着され、フルカラーの永久画像
となる。

【００３３】又、一次転写後に感光ドラム２８上に残っ
た転写残トナーは第１クリーナー２９ａにより除去さ
れ、更に、二次転写後に中間転写体２４上に残った転写
残トナーは第２クリーナー２９ｂにより除去され、次の
画像形成に備える。

【００３４】そして、例えば黒文字のみの原稿を連続し
てプリントする場合など、単色での画像形成を行う場
合、即ち、単色画像形成モードが選択された場合は、装
置動作は次のようになる。この場合、所望のトナーを収
容する現像器１、例えばブラック用現像器１Ｋを感光ド
ラム２８と対向した現像位置Ｐ１に固定し、画像形成を
行う。その際、感光ドラム２８上に形成されたトナー像
は、中間転写体２４上に一次転写された後、すぐに転写
材２７上に二次転写される。そして、転写材搬送ベルト
２５から剥離された転写材２７は、定着装置２６によっ
て加圧／加熱され、永久画像となる。イエロー用現像器
１Ｙ、マゼンタ用現像器１Ｍ、シアン用現像器１Ｃにつ
いても同様に、単色画像形成モードでの単色画像形成を
行うことができる。

【００３５】このような画像形成動作を行うことによ
り、無用な回転体１８の回転動作を省くことができるた
め、単色時のプロダクティビティを大幅に向上すること
が可能となる。

【００３６】次に、図２を参照して、現像器１について
更に詳しく説明する。図２は、現像器１の概略断面を示
す。

【００３７】現像器１の現像容器（現像器本体）２に
は、主に非磁性トナー（トナー）と磁性キャリア（キャ
リア）とを含む二成分現像剤（現像剤）が収容されてお
り、本実施例では、初期状態における現像剤濃度（現像
剤全体の重量に対するトナーの重量比）は７％に調整さ
れている。この値はトナーの帯電量、キャリア粒径、画
像形成装置の構成などで適正に調整されるべきものであ
って、必ずしもこの数値に従わなければならないもので
はない。

【００３８】現像器１は、感光ドラム２８に対向した現
像領域が開口しており、この開口部に一部露出するよう
にして現像剤担持体としての現像スリーブ３が回転可能
に配置されている。磁界発生手段である固定の円柱状マ
グネット４を内包する現像スリーブ３は、非磁性材料で
構成される。マグネット４は、その円周に沿って例えば
図２中に示すような所定のパターンに複数の磁極を有し
ており、このマグネット４の発生する磁界により、摩擦
帯電により表面にトナーを吸着したキャリアを現像スリ
ーブ３上に拘束することができる。現像スリーブ３は、
現像動作時には図２中矢印Ａ方向に回転し、現像容器２
内の現像剤を層状に保持して担持搬送し、感光ドラム２
８と対向する現像領域に現像剤を供給する。現像スリー
ブ３に担持する現像剤の層厚は、現像スリーブ３と近接
対向して設けられた現像剤量規制部材２ｃによって規制
される。そして、通常、現像スリーブ３にＡＣ電圧とＤ
Ｃ電圧とを重畳した現像バイアスが印加され、感光ドラ
ム２８に形成されている静電潜像に二成分現像剤中のト
ナーを供給して現像する。静電潜像を現像した後の現像
スリーブ３上の現像剤は、現像スリーブ３の回転に従っ
て搬送され、現像容器２内に回収される。

【００３９】現像容器２内には、現像剤を攪拌しながら
搬送する現像剤攪拌搬送部材として、第１攪拌スクリュ
ー２ａ（現像スリーブ３に近い側）、及び第２攪拌スク
リュー２ｂ（現像スリーブ３から遠い側）が具備されて
いる。第１攪拌スクリュー２ａ、第２攪拌スクリュー２
ｂは、現像スリーブ３の軸線方向と略平行に配設されて
いる。これら第１、第２攪拌スクリュー２ａ、２ｂによ
り、現像剤容器２内の現像剤は、現像容器２内を循環
し、又後述する現像剤カートリッジ５から供給される現
像剤と混合攪拌される。現像器１の現像容器２の内部に
は、第１攪拌スクリュー２ａと第２攪拌スクリュー２ｂ
との間を仕切るように、各攪拌スクリュー２ａ、２ｂと
略平行に仕切壁２Ｆが設けられている。仕切壁２Ｆの長
手方向の両端部は、現像容器２の側壁までは達しておら
ず、第１、第２攪拌スクリュー２ａ、２ｂによって搬送
される現像剤を、それぞれ第１攪拌スクリュー２ａ側か
ら第２攪拌スクリュー２ｂ側へ、又第２攪拌スクリュー
２ｂ側から第１攪拌スクリュー２ａ側へと受け渡すこと
が可能となっている。

【００４０】本実施例では、現像剤の搬送方向は、図２
において、現像スリーブ３の軸線方向と略平行に、第１
攪拌スクリュー２ａ側では紙面奥側から手前側に向かう
方向、第２攪拌スクリュー２ｂ側では手前側から奥側に
向かう方向である。現像スリーブ３、第１、第２攪拌ス
クリュー２ａ、２ｂを駆動するモータ、ギア機構などの
駆動手段（図示せず）は、それぞれに或いは何れかを共
通にして設けられる。

【００４１】又、現像器１には、第２攪拌スクリュー２
ｂの近傍の現像容器２の上壁２Ａに、現像剤補給口９が
設けられている。

【００４２】更に、現像器１は、第２攪拌スクリュー２
ｂの近傍、且つ、現像剤補給口９より現像剤循環方向上
流に位置して、現像剤循環方向上流方向に向かって開口
した現像剤排出口１１を備えている。この現像剤排出口
１１は現像剤搬送通路１２により、詳しくは後述する現
像剤カートリッジ５の現像剤回収口１０と通じている。

【００４３】次に、図３をも参照して、現像カートリッ
ジ５及び現像剤補給機構について説明する。現像剤補給
容器としての現像剤カートリッジ５は、ブラック、イエ
ロー、マゼンタ、シアン用の全てが略円筒形であり、装
着手段２０を介して回転体１８及び現像器１と容易に脱
着可能である。

【００４４】現像剤カートリッジ５の内部は、隔壁１５
によって現像器１に補給する補給現像剤を収容し、現像
剤供給口６を有する補給現像剤収容室１６と、現像器１
から排出された排出現像剤を収容し、現像剤回収口１０
を有する排出現像剤収容室１７とに、長手方向で二分さ
れている。本実施例では、把手５ａに近い方が排出現像
剤収容室１７、遠い方が補給現像剤収容室１６である。

【００４５】尚、この補給現像剤のトナーとキャリアと
の混合比は、本実施例では重量比で８：２程度である。
しかし、補給現像剤のトナーとキャリアとの混合比は、
特にこの数値に限定されるものではなく、それぞれの装
置において適当な混合比を別途定めるのが好ましい。

【００４６】更に、現像剤カートリッジ５内には、補給
現像剤を現像剤供給口６方向へ、つまり本実施例では隔
壁１５に向かって搬送するための補給現像剤搬送部７
ａ、又排出現像剤を現像剤回収口１０と反対方向へ、つ
まり本実施例では隔壁１５に向かって搬送するための排
出現像剤搬送部７ｂを同軸上に備えた搬送部材７が設け
られている。

【００４７】図３には、現像剤カートリッジ５の内部が
一部示されているが、搬送部材７は、樹脂フィルムなど
を螺旋状にした翼部７Ａを剛体の軸７Ｂで回転駆動する
ようにしたもので、モータ、ギア機構などの駆動手段
（図示せず）により適宜回転することで、現像剤カート
リッジ５内の現像剤を搬送する。補給現像剤収容室１６
内の補給現像剤搬送部７ａと、排出現像剤収容室１７内
の排出現像剤搬送部７ｂとでは、翼部７Ａの向きが逆と
なっており、補給現像剤、排出現像剤はそれぞれ逆方向
に搬送される。

【００４８】現像剤カートリッジ５は回転体１８に対し
て装置手前側、つまり、本実施例では図１中紙面手前側
から挿入し、把手５ａを例えば時計回りにひねることで
回転させる。これにより、現像剤カートリッジ５の現像
剤供給口６及び現像剤回収口１０が開口し、それぞれ現
像剤補給機構８の受入口８ｂ及び現像剤搬送通路１２の
端部開口部１２ｂと通じるようになっている。現像剤供
給口６、現像剤回収口１０を上述の装着操作により開状
態とするようなシャッター部材（図示せず）を設けるこ
とができる。

【００４９】尚、上述の装着操作と逆の手順で現像剤カ
ートリッジ５を回転体１８から離脱することができる。
その際には、把手５ａを装着時とは逆側にひねること
で、現像剤カートリッジ５の現像剤供給口６及び現像剤
回収口１０が閉じ、それぞれ現像剤補給機構８及び現像
剤搬送通路１２と遮断される。

【００５０】トナーとキャリアとを混合した補給現像剤
は、搬送部材７の回転力と重力によって、現像剤カート
リッジ５から現像剤供給口６を通過して、現像容器２に
配設された現像剤補給機構８に、その受入口８ｂを介し
て搬送される。そして、現像剤補給機構８が備えた現像
剤補給手段である補給スクリュー８ａの回転に従い、現
像剤補給機構８に供給された現像剤を現像剤補給口９に
向かって搬送し、現像容器２内に補給する。

【００５１】現像容器２内への現像剤の補給量は補給ス
クリュー８の回転数によっておおよそ定められるが、こ
の回転数は以下で説明する現像剤濃度制御手段によって
決定される。

【００５２】画像形成動作が繰り返されると、現像容器
２内のトナーが消費され、現像剤濃度（現像剤全体の重
量に対するトナーの重量比）が低下するため、適宜トナ
ーを補給することで現像剤濃度を所望の範囲内に制御す
る必要がある。

【００５３】本実施例では、感光ドラム２８上に所定濃
度のパッチ画像を形成し、このパッチ画像の濃度を濃度
検知センサーで検知し、その出力値に基づいて二成分現
像剤の現像剤濃度を制御する第１の現像剤濃度制御手段
（パッチ検知方式）と、画像情報信号の濃度信号のビデ
オカウント数に基づいて二成分現像剤の現像剤濃度を制
御する第２の現像剤濃度制御手段（ビデオカウント方
式）を併用する方式を用いている。

【００５４】この現像剤濃度制御手段の併用方式では、
主としてビデオカウント方式によって現像剤濃度が制御
される。ビデオカウント方式では、画像信号処理回路の
出力信号のレベル（濃度信号）が画素毎にカウントさ
れ、このカウント数を原稿紙サイズの画素分積算される
ことにより、原稿1枚当たりのビデオカウント数が求ま
る（例えばＡ４サイズ、1枚最大ビデオカウント数は４
００ｄｐｉ、２５６階調で３８８４×１０⁶）。ビデオ
カウント数は、現像剤消費量を予測しうる形成画像の画
像情報信号である。本実施例では、このビデオカウント
数は、予想されるトナー消費量に対応しており、予め画
像形成装置１００が備えるメモリ（記憶手段）に記憶さ
れているビデオカウント数と現像剤補給時間との対応関
係を示す換算テーブルから、適切な補給スクリュー８ａ
の回転時間が決定され、それに従って現像剤の補給が行
われる。

【００５５】ビデオカウント方式では予想されるトナー
消費量と実際のトナー消費量の間にずれがあると、次第
に現像剤濃度が適正範囲から外れていってしまうため、
所定の間隔でパッチ検知方式を用いたトナー補給量の補
正（以下、「パッチ検知モード」と呼ぶ。）を行う必要
がある。本実施例ではその間隔を小サイズ原稿（例えば
Ａ４縦）５０枚毎に設定した。

【００５６】画像形成枚数が５０枚に達し、パッチ検知
モードの動作タイミングになると、感光ドラム２８上に
一定面積を有するパッチ画像の静電潜像を形成し、これ
を所定の現像コントラスト電圧によって現像した後、こ
のパッチ画像の濃度を感光ドラム２８に対向した濃度検
知手段としての光学式センサー９０で測定する。

【００５７】この光学式センサー９０は、図４に示した
ように、発光素子であるＬＥＤ９１（中心波長＝９７０
ｎｍ）と、受光素子であるフォトダイオード９２とを備
えており、ＬＥＤ９１からパッチ画像Ｔに対して光を照
射し、パッチ画像Ｔの濃度に応じた正反射光量をフォト
ダイオード９２で検出する光学系になっている。フォト
ダイオード９２に入射した光はその光量に依存した電流
を生じる。この電流を電圧に変換した後に増幅して、出
力値Ｖｓｉｇが得られる。

【００５８】この出力値Ｖｓｉｇと、予め画像形成装置
１００が備える記憶手段としてのメモリに記録されてい
る基準値Ｖｒｅｆとを比較し、Ｖｓｉｇ−Ｖｒｅｆ＞０
の場合は、パッチ画像の濃度が低い、即ち、現像剤濃度
が低いと判断され、ＶｒｅｆとＶｓｉｇの差分から必要
な補給手段としての補給スクリューの回転時間が制御手
段としてのＣＰＵにより決定され、この回転時間はビデ
オカウント方式により決定される回転時間に上乗せされ
る形で補正が行われる。逆にＶｓｉｇ−Ｖｒｅｆ≦０の
場合は、パッチ画像の濃度が高い、即ち、現像剤濃度が
高いと判断され、ＶｒｅｆとＶｓｉｇの差分から必要な
補給スクリューの停止時間が決定され、この時間はビデ
オカウント方式により決定される回転時間から引かれる
形で補正が行われる。このような制御を行うことによ
り、現像剤濃度のずれを修正することが可能となる。

【００５９】次に、図５を参照して、現像器１内の現像
剤の排出機構について説明する。

【００６０】現像器１が現像位置Ｐ１において現像動作
を行う際には、上記した現像剤濃度制御方式により算出
される補給スクリュー８ａの回転時間に従ってトナーが
補給されるが、その際、トナーに混合して重量比で２０
％程度のキャリアも一緒に供給される。そのため、現像
器１内の現像剤量は次第に増加し、徐々に現像剤面が高
くなる。

【００６１】一方、図５（ａ）（現像位置Ｐ１）に示す
ように、現像剤排出口１１は第２攪拌スクリュー２ｂと
同じ高さに配設されている。従って、第２攪拌スクリュ
ー２ｂより現像剤面が高くなると、余剰現像剤は現像剤
排出口１１より排出される。このため、現像剤面は第２
攪拌スクリュー２ｂの高さを超えることはない。

【００６２】例えばブラック用現像器１Ｋの現像動作が
終了すると、次色のイエロー用現像器１Ｙによる現像動
作に備えて、回転体１８は略９０°回転し、ブラック用
現像器１Ｋは図５（ｂ）に示す位置へ移動する。この際
の回転体１８の回転動作による重力作用方向の変化によ
り、現像剤排出口１１の近傍の現像剤は現像剤搬送通路
１２に搬送される。

【００６３】イエロー用現像器１Ｙの現像動作が終了す
ると、次色のマゼンタ用現像器１Ｍによる現像動作に備
えて、回転体１８は略９０°回転し、ブラック用現像器
１Ｋは図５（ｃ）に示す位置へ移動する。この時、現像
剤搬送通路１２の現像剤は、自重により、現像剤搬送通
路１２に沿ってブラック用現像剤カートリッジ５の現像
剤回収口１０から排出現像剤収容室１７に収容される。
その後、次色のシアン用現像器１Ｃによる現像動作に備
えて、回転体１８は略９０°回転して、ブラック用現像
器１Ｋは図５（ｄ）に示す位置へ移動する。

【００６４】このような動作により自動的にキャリアの
交換が行われることにより、現像剤の特性を安定化する
ことができる。

【００６５】図６は、上述のようなキャリア交換の有無
による、現像容器２内の現像剤に含まれるトナーの帯電
量（トナー帯電量）の推移の違いを示している。図中の
点線は、画像濃度アップや画像白地部へのトナーかぶ
り、トナー飛散による画像形成装置内汚染などの問題が
発生するトナー１ｇ当たりの帯電量の境界値（−１２μ
Ｃ／ｇ）であり、この値よりも帯電量が低下すると、上
記問題が発生する。

【００６６】現像剤中のキャリアは、画像形成回数の増
加に従って、表面へのトナースペント及び外添剤付着の
発生による劣化が生じるため、キャリアの交換をしない
と次第に帯電付与能力が低下し、トナーの帯電量が低下
してしまう。それに対して、劣化したキャリアを含む現
像剤を排出しながら、新しいキャリアを含む現像剤を補
給ことで自動的にキャリア交換を行うことにより５０Ｋ
枚以降は現像剤の状態が安定し、トナー帯電量が境界値
を下回ることがないので、上記問題が発生することはな
かった。

【００６７】前述して説明したようなフルカラー画像形
成モードでの画像形成中は、現像器１を順次入れ替える
ために回転体１８が回転するので、常に現像の排出が行
われ得る。

【００６８】一方、回転体１８に搭載されたある１つの
現像器を連続使用して複数の画像を連続して形成する単
色画像形成モードでの画像形成中は、上述のように、使
用する色の現像器１を現像位置Ｐ１に固定して画像形成
を行うため、その間は回転体１８の回転動作が行われ
ず、現像剤の排出は行われない。それにも拘わらず、上
述のビデオカウント濃度制御方式によりトナーと一緒に
新しいキャリアが補給され続けるので、ある時点から現
像剤面が第２攪拌スクリュー２ｂより高くなる。そのよ
うな事態が生じると、補給された現像剤を十分に攪拌す
ることができないため、補給直後のトナーの帯電が不十
分なまま第１攪拌スクリュー２ａ、更には現像スリーブ
３へと搬送され、現像に用いられてしまう。そのため、
画像白地部（非画像部）にかぶりを生じたり、更に現像
剤量が増加すると現像器１から現像剤が溢出し、画像形
成装置内が汚染される危険性がある。

【００６９】このような事態を回避するために、単色で
画像形成を行う単色画像形成モード時は、所定の間隔で
通常の画像形成動作を中止し（所定数の画像を形成
後）、回転体１８を回転させることで現像剤の排出を行
う。本実施例ではその間隔をパッチ検知モードの間隔の
約２倍、即ち、小サイズ原稿（例えばＡ４縦）１００枚
毎に設定した。

【００７０】このように、現像剤排出のための回転体１
８の回転動作実行間隔をパッチ検知モードの実行間隔の
約整数倍とすることで、回転体１８の回転動作が行われ
るときは必ずパッチ検知モードが同期して（両動作が連
続して）行われることになる。

【００７１】更に説明すれば、本実施例では、常に原稿
５０枚毎にパッチ検知モード（パッチ潜像を現像する）
を単独で実行するか、若しくは回転体１８の回転動作を
行い（１回転）、再度、使用する現像器が現像部へ到達
した後、通常の現像動作（画像形成動作）を行うことな
く引き続きパッチ検知モードを実行することになる。又
は、実行する動作の順番を入れ替えて、パッチ検知モー
ドを行った後（パッチ潜像を現像した後）、現像剤排出
のために回転体を１回転させるようにしても良い。

【００７２】これに対し、従来のように、両者の動作を
同期させない場合、例えばパッチ検知モードの実行間隔
を５０枚毎、回転体１８の回転動作の実行間隔を６０枚
毎に設定した場合、５０枚後にまずパッチ検知モードが
実行され、そのすぐ１０枚後に回転体１８の回転動作が
実行され、更にその４０枚後にパッチ検知モードが実行
される。従って、通常の画像形成を中断する動作が頻度
高く発生することとなる。このようなことは、画像形成
装置のプロダクティビティを大きく低下させるだけでな
く、画像形成装置１００の使用者に対して非常に頻繁に
装置が停止する印象を与えてしまう。

【００７３】表１に、実際に両者の動作を同期させた場
合と、同期させない場合で単色画像形成モードでのプリ
ント動作を連続して３００枚行ったときの装置の停止回
数と、停止時間の推移を示す。ここで、回転体１８の回
転動作による停止時間は１．０ｓｅｃ、パッチ検知モー
ド動作による停止時間は０．２ｓｅｃである。又、回転
体１８の回転動作とパッチ検知モードの動作を同期させ
た場合、両者の動作を並行して行うことができるため、
両者を行ったとしても全体の所要時間は１．０ｓｅｃで
済ますことができた。

【００７４】

【表１】

【００７５】表１に示されるように、両者の動作タイミ
ングを同期させることで、同期させない場合に比べて装
置の停止回数、及び停止時間を大幅に削減することがで
きることが分かる。従って、本実施例のように回転体１
８の回転動作を実行するタイミングとパッチ検知モード
を実行するタイミングを同期させることで、余計な装置
の停止回数、及び時間を大きく減らすことが可能とな
る。

【００７６】以上、本実施例によれば、回転体１８の回
転動作を利用してキャリア交換を行う現像剤排出機構を
備えた回転式現像装置５０を用い、且つ、ビデオカウン
ト方式とパッチ検知方式を併用して現像剤濃度制御を行
う画像形成装置１００において、単色画像形成モード時
に回転体１８の回転動作タイミングとパッチ検知動作タ
イミングを同期させることで、余計な装置の停止による
プロダクティビティの低下を大幅に抑制することができ
る。

【００７７】実施例２次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例
の画像形成装置の基本構成、動作、及び現像剤濃度制御
手段の構成は実施例１のものと同じであるので、同様の
機能、構成を有する要素には同一符号を付し、詳しい説
明は省略する。

【００７８】本実施例では、回転体１８の回転動作、及
びパッチ検知動作が所定の積算ビデオカウント数毎に実
行されることを特徴とする。

【００７９】ビデオカウント方式の現像剤濃度制御手段
では、積算ビデオカウント数に従ってトナー補給量が決
定されるため、トナーと一緒に供給されるキャリア量も
積算ビデオカウント数によってほぼ決まることになる。
そこで、キャリアを排出するための回転体１８の回転動
作を実行するタイミングを、所定の積算ビデオカウント
数毎に設定することで、より実際の補給キャリア量に即
した現像剤の排出を行うことができる。

【００８０】又、画像比率の高い原稿を連続してプリン
トする場合、単位原稿当たりの積算ビデオカウント数が
多くなり、それに従って単位原稿当たりの補給トナー量
も多くなる。単位原稿当たりの補給トナー量が多いと補
給スクリュー８ａによる補給精度のバラつきを拾い易く
なるため、計算から求められるトナー補給量と実際のト
ナー補給量との間にずれが生じ易くなる。そのような場
合、パッチ検知モードの頻度を上げてより頻繁にトナー
補給量の補正を行った方が良い。従って、パッチ検知動
作も所定の積算ビデオカウント数毎に実行することで現
像剤濃度制御をより精度よく行うことが可能となる。

【００８１】その際、実施例１と同様に回転体１８の回
転動作とパッチ検知動作のタイミングを同期させること
で、同期させない場合に比べて装置の停止時間を大幅に
削減することができるようになる。

【００８２】例えば、単色画像形成モードにおいて、所
定のビデオカウント数毎にパッチ検知モードを実行し、
又このパッチ検知モードの実行間隔の整数倍であるビデ
オカウント数毎に回転体１８の回転動作を行う。これに
より、画像比率の高い原稿を連続してプリントするよう
な場合でも、第２の現像剤濃度制御手段（ビデオカウン
ト方式）による現像剤濃度制御のずれを第１の現像剤濃
度制御手段（パッチ検知方式）により補正することがで
き、且つ、現像位置Ｐ１にて連続して画像形成を行う現
像器１において、現像容器２内の現像剤面が第２攪拌ス
クリュー２ｂより高くなることはない。しかも、回転体
１８の回転動作タイミングとパッチ検知モードの実行タ
イミングとを同期させることにより、装置の停止回数、
及び停止時間を大幅に削減することができる。

【００８３】以上、本実施例によれば、キャリアの交換
と現像剤濃度制御をより精度良く実行できると共に、単
色画像形成モード時に回転体１８の回転動作タイミング
とパッチ検知動作タイミングを同期させることで、余計
な装置の停止によるプロダクティビティの低下を大幅に
抑制することができる。

【００８４】実施例３実施例１及び２では、パッチ検知モードにおいてパッチ
画像の濃度を検知する際に、感光ドラム２８上で検知し
たが、本実施例では、図７に示すように、パッチ画像を
感光ドラム２８から中間転写体２４上に転写し、転写後
のパッチ画像の濃度を、この中間転写体２４に対向する
位置に配置された光学式センサー９０によって検知する
ことを特徴とする。その他の点については、実施例１若
しくは実施例２と同様とし得るので、ここでは実施例１
又は２における説明を援用する。図７において、図１を
参照して説明した画像形成装置と同様の機能、構成を有
する要素には同一符号を付している。

【００８５】中間転写体２４上のパッチ画像は１次転写
が行われた後の画像であるため、より実際の画像に即し
た制御を行うことができる。そのため、感光ドラム２８
上でパッチ画像濃度を検知して制御するよりも、画像濃
度を安定化することが可能となる。

【００８６】以上、本実施例のように、中間転写体２４
上でパッチ画像の濃度検知を行う構成の画像形成装置に
おいても、実施例１若しくは実施例２と同様に、回転体
１８の回転動作タイミングとパッチ検知モードの動作タ
イミングを同期させることにより、余計な装置の停止に
よるプロダクティビティの低下を大幅に抑制することが
可能となった。

【００８７】実施例４上記実施例１〜３において、光学式センサー９０の検知
結果を現像器内のトナー濃度制御に用いていたが、後述
するような、画像の中間調濃度を制御する階調制御に用
いても本発明を同様に適用できる。この点以外の構成は
上記実施例１〜３と同様である。

【００８８】即ち、本実施例では、イエロー現像器を連
続使用して連続して画像を形成するイエロー単色画像形
成モードのとき、イエローの階調制御するべく、例え
ば、５階調分のパッチ画像を形成する動作を実行する場
合、これに引き続いて現像剤排出のための回転体の回転
動作を連続して実行する（実行の順番はどちらが先でも
良い）。

【００８９】尚、本実施例では、この階調制御は所定数
の画像形成毎に行うように構成しているが、これに限定
するものではない。

【００９０】このように、階調制御を実行する構成であ
っても、装置のダウンタイムを可及的に少なくすること
ができる。

【００９１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ある１つの現像器を連続的に使用して画像形成が行われ
る際にも、装置の停止によるプロダクティビティの低下
を大幅に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の全体構
成を示す説明図である。

【図２】本発明に従って用いられる現像器の一実施例の
概略構成を示す説明図である。

【図３】本発明に従って用いられる現像剤カートリッジ
の一実施例の概略構成を示す説明図である。

【図４】パッチ検知方式の現像剤濃度制御手段が備える
光学式センサーの一実施例の概略構成を示す説明図であ
る。

【図５】現像剤排出動作の説明図である。

【図６】キャリアの交換を行った場合と行わなかった場
合におけるトナー帯電量の推移を比較したグラフ図であ
る。

【図７】本発明に係る画像形成装置の他の実施例の全体
構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１現像器２現像容器（現像器本体）３現像スリーブ（現像剤担持体）５現像剤カートリッジ（現像剤補給容器）１８回転体２１一次帯電器２２露光装置２３ａ第１転写帯電器（第１転写手段）２３ｂ第２転写帯電器（第２転写手段）２４中間転写体２６定着装置２７転写材２８感光ドラム（像担持体、電子写真感光体）２９ａ第１クリーナー２９ｂ第２クリーナー５０回転式現像装置９０光学式センサー（濃度検知手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 21/14 Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７ＣＦターム(参考） 2H027 DA10 DA31 DA50 DE02 DE07 EB04 EC03 EC06 EC10 EE02 EE05 EE07 EF10 FA28 HB02 HB07 HB09 HB11 2H030 AA01 AD03 AD17 BB24 BB36 BB38 2H077 AA03 AA05 AA09 AA14 AB02 AC02 AC16 AD35 BA02 BA09 CA19 DA03 DA22 DA47 DA63 DA78 DB02 DB14 DB22 EA03 GA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体上に形成された潜像をトナーと
キャリアを含む現像剤で現像する複数の現像器と、前記
複数の現像器を搭載しこれらのうちの１つを現像部へ選
択的に移動させる回転体と、前記像担持体上に形成され
た検知用の潜像を現像することで得られた検知用画像の
濃度を検知する検知手段と、を有する画像形成装置にお
いて、ある１つの現像器を連続使用して画像形成を行う
場合、前記回転体の回転動作を利用してこの現像器内の
現像剤を前記現像器外に排出する動作と前記検知用画像
を形成する動作とを連続して実行可能であることを特徴
とする画像形成装置。
【請求項２】前記排出動作及び前記検知用画像の形成
動作を実行する場合、一方の動作を実行後、通常の画像
形成を行うことなく引き続き他方の動作を連続して実行
することを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】ある１つの現像器を連続使用して画像形
成を行う場合、前記排出動作を実行する間隔は前記検知
用画像の形成動作を実行する間隔の略整数倍であること
を特徴とする請求項１又は２の画像形成装置。
【請求項４】画像情報信号に基づいて前記現像器へ補
給する現像剤量を決定する決定手段を有し、前記決定手
段により決定された現像剤補給量を前記検知手段の出力
に基づいて補正可能であることを特徴とする請求項１〜
３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記決定手段は前記画像情報信号のビデ
オカウント数を積算する積算手段を備え、ある１つの現
像器を連続使用して画像形成を行う場合、前記排出動作
及び前記検知用画像を形成する動作の少なくとも一方を
所定の積算ビデオカウント数毎に実行することを特徴と
する請求項４の画像形成装置。
【請求項６】ある１つの現像器を連続使用して画像形
成を行う場合、前記排出動作及び前記検知用画像を形成
する動作の少なくとも一方を所定の画像形成回数毎に実
行することを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に
記載の画像形成装置。
【請求項７】トナーとキャリアを含む現像剤を前記現
像器に補給することを特徴とする請求項１〜６のいずれ
かの項に記載の画像形成装置。