JP2003307885A - 現像剤の補給量決定方法、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像形成装置の設置時及び現像剤交換時の初
期設定を精度よく行い、現像剤の濃度を正確に検知して
補給する現像剤の補給量を好適にする。 【解決手段】 パッチ画像の初期濃度を設定する際、環
境センサの検知した水分量に基づく潜像コントラストで
形成したパッチ潜像を現像してパッチ画像を形成し、濃
度センサにより濃度を検知し、検知した濃度に所定の変
更量を加算した値を初期濃度とする。このとき所定の変
更量として濃度の差分、すなわち、環境センサで検知し
た水分量に基づく潜像コントラストで形成したパッチ潜
像を、環境センサで検知した水分量に調湿された現像剤
と、交換用の現像剤が充填されている密閉容器中の水分
量に調湿された現像剤とで現像した場合の濃度の差分を
採用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トナー及びキャリ
ヤを含む現像剤の補給量決定方法、及び画像形成装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】トナーとキャリヤとを主成分とする二成
分現像剤を用いたレーザビームプリンタ等の画像形成装
置においては、画像形成ごとにトナーが消費されて、現
像装置内の現像剤濃度（トナーとキャリヤの混合比）が
変化する。このため現像剤濃度を一定に維持するべく、
現像剤濃度を正確に検知する技術が重要となる。

【０００３】現像剤濃度の検知は、普通、光センサによ
って行う。帯電済みの感光ドラム（ドラム状の電子写真
感光体）上に、所定の潜像コントラストでパッチ潜像を
形成し、このパッチ潜像を現像装置に収容されている二
成分現像剤により現像し、パッチ画像とする。この感光
ドラム上のパッチ画像に対して、光センサによって光を
照射し、そのときの反射光の大小によって現像剤濃度を
検知する。

【０００４】反射光の大小の基準となる初期濃度は、画
像形成装置の設置時及び現像剤交換時に設定される。こ
の初期濃度は、光センサの感度が最もよい濃度（以下
「基準濃度」という。）になるように設定される。画像
形成装置の設置時及び現像剤交換時には、現像剤は密閉
された密閉容器から現像装置の現像容器へ入れられる。
密閉容器中の現像剤は密閉容器中の水分量（以下「容器
内水分量」という。）に調湿されているが、現像装置の
現像容器に入れられている間に外気に触れて、画像形成
装置にある環境センサで検出される水分量（以下「雰囲
気水分量」という。）に調湿される。

【０００５】この間に、現像剤のトリボ（摩擦帯電電荷
量）も、容器内水分量に対応した値から、雰囲気水分量
に対応した値へと変化する。したがってこの初期濃度
は、環境センサの検出値によって潜像コントラストを変
えることにより、すべての環境で基準濃度になるように
制御されているのが一般的である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、高画
質化を目的として、現像剤中のトナー及びキャリヤが小
径化される傾向にある。これらトナー及びキャリヤが小
径化された現像剤は、同重量の大径の現像剤と比較した
場合、現像剤全体としての表面積が大きくなる。表面積
が大きくなると、現像剤が調湿されるのに要する時間が
長くなる。このため、画像形成装置の設置時及び現像剤
交換時に、パッチ画像の初期濃度設定をするまでに現像
剤が十分調湿されず、現像剤のトリボが環境センサの検
出する水分量に対応した値になる前に初期濃度を設定す
ることになる。

【０００７】密閉容器中の水分量（空気１ｍ^３中に含ま
れる水の質量）は現像剤を密閉容器に充填するときの環
境に依存しおり、一般には１０ｇ程度である。密閉容器
は密閉されているので、長時間たっても容器内水分量は
ほとんど変化しない。例えば、密閉容器中の水分量が１
０ｇで、画像形成装置の設置時又は現像剤交換時の環境
センサの検出水分量が１ｇであったとすると、潜像コン
トラストは水分量１ｇに対応した値で設定されるのに対
し、現像剤の摩擦帯電量は水分量１０ｇに対応した値で
決定されるため、パッチ画像の濃度が基準濃度から大き
くずれてしまうという現象が生じた。

【０００８】この結果、初期濃度の設定ができなかった
り、仮にできたとしても、基準濃度から大きくずれてし
まったりした。

【０００９】後者のように、初期濃度が基準濃度から大
きくずれると、濃度センサによる濃度検知がセンサ感度
の悪い範囲で行われることになり、現像剤の濃度制御が
不安定になってしまう。このため、例えば、現像剤が調
湿されてトリボの変化により形成されるパッチ画像の濃
度が低くなり、これを検知した濃度センサからの出力に
より、現像剤の濃度を高めるべく現像剤にトナーが補給
されてしまい、現像剤濃度が異常に高くなってしまう。
これが原因で、かぶりやトナー飛散、極端な場合は現像
装置からの現像剤の溢れ出しという問題を招いた。

【００１０】そこで、本発明は、画像形成装置の初期設
置時や現像剤交換時の初期設定を精度よく行い、その後
の現像剤の補給量を適正にすることができる現像剤の補
給量決定方法、及び画像形成装置を提供することを目的
とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
現像剤の補給量決定方法において、雰囲気環境に応じて
決定された画像形成条件に基づいて、現像容器に収納さ
れたトナー及びキャリヤを含む現像剤を用いて像担持体
上に濃度検知用画像を形成する画像形成工程と、前記濃
度検知用画像の濃度を濃度センサにより検知する検知工
程と、前記濃度センサの検知出力を補正する補正工程
と、前記補正工程にて得られた補正値を、前記濃度セン
サの検知出力と比較する初期目標値として設定する初期
設定工程と、前記濃度センサの検知出力と前記初期目標
値とに応じて現像剤補給容器から前記現像容器へ補給す
べき現像剤の補給量を決定する決定工程と、を有する、
ことを特徴とする。

【００１２】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
現像剤の補給量決定方法において、前記画像形成工程に
おいて前記濃度センサの検知出力が前記濃度センサの高
感度領域内となるように濃度検知用画像を形成する、こ
とを特徴とする。

【００１３】請求項３に係る発明は、請求項１又は２に
記載の現像剤の補給量決定方法において、前記補正工程
において前記濃度センサの検知出力の補正量が、雰囲気
環境に応じて変更可能である、ことを特徴とする。

【００１４】請求項４に係る発明は、請求項１ないし３
のいずれか１項に記載の現像剤の補給量決定方法におい
て、画像形成装置の初期設置後、前記現像剤補給容器内
に現像剤を補充した後で、かつ前記現像剤補給容器から
前記現像容器へ現像剤を最初に補給する前に、前記初期
設定工程を実行する、ことを特徴とする。

【００１５】請求項５に係る発明は、請求項１ないし３
のいずれか１項に記載の現像剤の補給量決定方法におい
て、前記画像形成装置の初期設置後、前記現像剤補給容
器を交換した後で、かつ前記現像剤補給容器から前記現
像容器へ現像剤を最初に補給する前に、前記初期設定工
程を実行する、ことを特徴とする。

【００１６】請求項６に係る発明は、画像形成装置にお
いて、雰囲気環境に応じて決定された画像形成条件に基
づいて、現像容器に収納されたトナー及びキャリヤを含
む現像剤を用いて像担持体上に濃度検知用画像を形成す
る画像形成手段と、前記濃度検知用画像の濃度を検知す
る濃度センサと、前記濃度センサの検知出力を補正する
補正手段と、前記補正手段により得られた補正値を、前
記濃度センサの検知出力と比較する初期目標値として設
定する初期設定手段と、前記濃度センサの検知出力と前
記初期目標値とに応じて現像剤補給容器から前記現像容
器へ補給すべき現像剤の補給量を決定する決定手段と、
を有する、ことを特徴とする。

【００１７】請求項７に係る発明は、請求項６に記載の
画像形成装置において、前記画像形成手段は、前記濃度
センサの検知出力が前記濃度センサの高感度領域内とな
るように濃度検知用画像を形成する、ことを特徴とす
る。

【００１８】請求項８に係る発明は、請求項６又は７に
記載の画像形成装置において、前記補正手段による前記
濃度センサの検知出力の補正量は、雰囲気環境に応じて
変更可能である、ことを特徴とする。

【００１９】請求項９に係る発明は、請求項６ないし８
のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記補
正手段は、前記濃度センサの検知出力が前記初期目標値
となるまで段階的に補正する、ことを特徴とする。

【００２０】請求項１０に係る発明は、請求項９に記載
の画像形成装置において、前記補正手段によって前記濃
度センサの検知出力の補正を所定時間経過する毎に、又
は所定の画像形成回数毎に段階的に行う、ことを特徴と
する。

【００２１】請求項１１に係る発明は、請求項６ないし
１０のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前
記画像形成装置の初期設置後、前記現像剤補給容器内に
現像剤を補充した後で、かつ前記現像剤補給容器から前
記現像器へ現像剤を最初に補給する前に、前記初期設定
手段は前記初期目標値を設定する、ことを特徴とする。

【００２２】請求項１２に係る発明は、請求項６ないし
１０のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前
記画像形成装置の初期設置後、前記現像剤補給容器を交
換した後で、かつ前記現像剤補給容器から前記現像器へ
現像剤を最初に補給する前に、前記初期設定手段は前記
初期目標値を設定する、ことを特徴とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。なお、各図面において同一
の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすもの
であり、これらについての重複説明は適宜省略した。

【００２４】まず、本発明の概略を説明する。

【００２５】本発明に係る画像形成装置は、現像装置の
現像容器内に収容されたトナー及びキャリヤを含む現像
剤のうち画像形成を繰り返すことによって消費されたト
ナーを補充可能な構成になっている。その補充用の現像
剤（トナー、あるいはトナー及びキャリヤ）は画像形成
装置に着脱可能に装着される密閉容器（現像剤補給容
器）に充填されており、適宜、ユーザによって密閉容器
から画像形成装置へ現像剤補給を行うように構成されて
いる。また画像形成装置に設けられた環境センサで検出
した環境情報（温度及び相対湿度）から得られた絶対水
分量によって潜像コントラストを変えるようになってお
り、そして像担持体上に濃度検知用のパッチ潜像を形成
し、このパッチ潜像を現像装置により上述の現像剤を使
用して現像してパッチ画像を形成（現像）し、このパッ
チ画像の濃度を濃度センサによって検知する現像剤濃度
検知を行う画像形成装置において、濃度センサの検知出
力と比較すべき初期目標値を設定するときは、環境セン
サが検知した水分量に基づく潜像コントラストで形成し
たパッチ潜像を現像して所定濃度となるようにパッチ画
像を形成し、濃度センサにより濃度を検知し、そしてこ
の検知出力を補正した（所定の変更量を加算した）値を
初期目標値（初期濃度）とすることを特徴とする画像形
成装置である。

【００２６】上述の所定の変更量とは、初期濃度を設定
するときに、環境センサの検知した水分量により決定さ
れる。また水分量により決まる変更量とは、環境センサ
で検知した水分量に基づく潜像コントラストで形成した
パッチ潜像を、環境センサで検知した水分量に調湿され
た現像剤と、補給用の現像剤が充填されている密閉容器
中の水分量に調湿された現像剤とで、現像した場合での
濃度の差分である。

【００２７】前記所定の変更量は、好ましくはその加算
を段階的に行う。

【００２８】＜実施の形態１＞図１に、本発明に係る画
像形成装置の一例を示す。同図に示す画像形成装置は、
電子写真方式でデジタル方式の４色フルカラーの画像形
成装置であり、同図はその構成を示す縦断面図である。

【００２９】同図を参照して、画像形成装置全体の構成
及び動作について説明する。

【００３０】同図に示す本画像形成装置は、下部のデジ
タルカラー画像プリンタ部（以下単に「プリンタ部」と
いう。）Ｉと、上部のデジタルカラー画像リーダ部（以
下単に「リーダ部」という。）IIとを備えており、例え
ば、リーダ部IIで読み取った原稿Ｄの画像に基づき、プ
リンタ部Ｉで記録材Ｐに画像を形成する。

【００３１】以下、プリンタ部Ｉの構成、つづいてリー
ダ部IIの構成について説明する。

【００３２】プリンタ部Ｉは、矢印Ｒ１方向に回転駆動
される像担持体としての感光ドラム１を有する。感光ド
ラム１の周囲には、その回転方向に沿って順に、一次帯
電器（帯電手段）２、露光装置（露光手段）３、現像装
置（現像手段）４、転写装置（転写手段）５、クリーニ
ング装置（クリーニング手段）６、前露光ランプ（前露
光手段）７等が配置されている。

【００３３】転写装置５の下方、すなわちプリンタ部Ｉ
の下半部には、記録材Ｐの供給搬送部（給搬送手段）８
が設けてある。また、転写装置５の上部には分離装置
（分離手段）９が、また分離装置９の下流側（記録材Ｐ
の搬送方向についての下流側）には定着器（定着手段）
１０、排紙部（排紙手段）１１がそれぞれ配置されてい
る。また、プリンタ部Ｉの現像装置４の近傍には、環境
検知手段としての環境センサ（不図示）が配置されてい
る。なお、本実施の形態では、環境センサとして、現像
装置近傍の雰囲気の湿度を検知する湿度センサが配設さ
れている。

【００３４】感光ドラム１は、アルミニウム製のドラム
状の基体１ａと、その表面を覆うＯＰＣ（有機光半導
体）の感光層１ｂとを有している。感光ドラム１は、駆
動手段（不図示）により矢印Ｒ１方向に所定のプロセス
スピード（周速度）で回転駆動される。

【００３５】一次帯電器２は、例えば、スコロトロンタ
イプのコロナ帯電器によって構成されている。この一次
帯電器２は、感光ドラム表面に対向する部分が開口した
シールド２ａと、シールド２ａの内側に感光ドラム表面
の母線と平行に配置された放電ワイヤ２ｂと、シールド
２ａの開口部に配置された帯電電位を規制するグリッド
２ｃとを有している。一次帯電器２は、帯電バイアス印
加電源（不図示）によって帯電バイアスが印加され、こ
れにより、感光ドラム表面を所定の極性・電位に均一
（一様）に帯電するようになっている。

【００３６】露光装置３は、リーダ部IIからの画像信号
に基づいてレーザ光Ｅを発光するレーザ出力部（不図
示）と、レーザ光Ｅを反射するポリゴンミラー３ａと、
レンズ３ｂと、ミラー３ｃとを有する。露光装置３は、
このレーザ光Ｅを感光ドラム表面に照射することによっ
て露光し、露光部分の電荷を除去して静電潜像を形成す
る。本実施の形態では、原稿Ｄの画像がイエロー、シア
ン、マゼンタ、ブラックの４色に色分解され、感光ドラ
ム表面にそれぞれの色に対応した静電潜像が順次に形成
されるようになっている。

【００３７】現像装置４は、感光ドラム１の回転方向に
沿って上流側から順に４個の現像器、すなわち現像器４
Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋを備えている。これら４個の現像
器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋは、それぞれ現像容器（不図
示）を有していて、これら現像容器には、それぞれ樹脂
を基体としたイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ
（Ｍ）、ブラック（Ｋ）のトナーとキャリヤを有する二
成分の現像剤を収納している。各現像器４Ｙ、４Ｃ、４
Ｍ、４Ｋは、それぞれ現像スリーブ４ａとこの現像スリ
ーブ４ａを感光ドラム表面に接離させる偏心カム４ｂと
を有している（ただし、同図では、イエローの現像器４
Ｙのもののみ図示）。この現像スリーブ４ａは、その表
面に現像剤を担持して感光ドラム１と対向した現像部へ
搬送し、感光ドラム上の静電潜像にトナーを付着させて
トナー像として現像するものである。静電潜像の現像に
際しては、現像に供される所定の色の現像器が、偏心カ
ム４ｂによって択一的に感光ドラム表面に近接した現像
位置に配置されて、現像スリーブ４ａを介して静電潜像
にトナーを付着させて現像し、静電潜像をトナー像とし
て可視化するようになっている。現像に供せられる現像
器以外の他の３つの現像器は、現像位置から離れた退避
位置に配置される。

【００３８】本実施の形態においては、各現像容器４
Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋに補給するためのトナーが収納さ
れたホッパーが設けられている。この各ホッパーから
は、後述するパッチ画像の濃度に応じた量のトナー（あ
るいはトナー及びキャリヤ）が現像容器に補給されるよ
うになっている。このトナーの補給によって、パッチ画
像の濃度が所定の濃度となるようにしている。

【００３９】なお、画像形成装置に着脱可能に装着され
た、例えば、現像剤カートリッジのような補給用の現像
剤を収容した各現像剤補給容器から各現像容器へ現像剤
を直接補給するような構成であっても構わない。

【００４０】また、上述したように、補給する現像剤と
してはトナーだけでなく、トナー及びキャリヤが混合さ
れたものを補給する構成であっても構わない。

【００４１】転写装置５は、表面に記録材Ｐを担持する
転写ドラム（記録材担持体）５ａ、感光ドラム上のトナ
ー像を記録材Ｐに転写する転写帯電器５ｂ、記録材Ｐを
転写ドラム５ａに静電吸着するための吸着帯電器５ｃと
これに対向する吸着ローラ５ｄ、内側帯電器５ｅ及び外
側帯電器５ｆを有している。転写ドラム５ａは、矢印Ｒ
５方向に回転駆動されるように軸支されており、その周
面開口域には、誘電体からなる記録材担持シート５ｇが
円筒状に一体的に張設されている。記録材担持シート５
ｇは、ポリカーボネートフィルム等の誘電体シートを使
用している。

【００４２】クリーニング装置６は、記録材Ｐに転写さ
れずに感光ドラム表面に残ったトナー（残留トナー）を
掻き落とすクリーニングブレード６ａ、及び掻き落とし
たトナーを収容する回収容器６ｂを備えている。

【００４３】前露光ランプ７は、一次帯電器２の上流側
に隣接して配置されている。前露光ランプ７は、クリー
ニング装置６によって清掃された感光ドラム表面の不要
な電荷を除去するものである。

【００４４】給紙搬送部８は、大きさの異なる記録材Ｐ
を積載収納する複数の給紙カセット８ａ、給紙カセット
８ａ内の記録材Ｐを給紙する給紙ローラ８ｂ、多数の搬
送ローラ、及びレジストローラ８ｃ等を有している。給
紙搬送部８は、画像形成に供される記録材Ｐを転写ドラ
ム５ａに供給するものである。なお、手差しとなる記録
材Ｐは、手差しトレイ２０から給紙される。

【００４５】分離装置９は、トナー像転写後の記録材Ｐ
を転写ドラム５ａから分離するための分離帯電器９ａ、
分離爪９ｂ、及び分離押し上げコロ９ｃ等を有してい
る。

【００４６】定着器１０は、内側にヒータを有する定着
ローラ１０ａと、この定着ローラ１０ａの下方に配置さ
れて記録材Ｐを定着ローラ１０ａに押し付ける加圧ロー
ラ１０ｂとを有する。

【００４７】排紙部１１は、定着器１０の下流側に配置
された、搬送パス切り換えガイド１１ａ、排出ローラ１
１ｂ、排紙トレイ１１ｃ等を有する。搬送パス切り換え
ガイド１１ａの下方には、１枚の記録材Ｐに対してその
両面に画像形成を行うための搬送縦パス１１ｄ、反転パ
ス１１ｅ、積載部１１ｆ、中間トレイ１１ｇ、さらに搬
送ローラ１１ｈ、１１ｉ、反転ローラ１１ｊ等が配置さ
れている。

【００４８】感光ドラム１の周囲における一次帯電器２
と現像装置４との間には、感光ドラム表面の帯電電位を
検出する電位センサＳ１が、また現像装置４と転写ドラ
ム５ａとの間には、感光ドラム上のトナー像の濃度を検
知する濃度センサＳ２が、それぞれ配置されている。濃
度センサＳ２については後に詳述する。

【００４９】つづいて、リーダ部IIについて説明する。

【００５０】プリンタ部Ｉの上方に配置されたリーダ部
IIは、原稿Ｄが載置される原稿台ガラス１２ａ、移動し
ながら原稿Ｄの画像面を露光走査する露光ランプ１２
ｂ、原稿Ｄからの反射光をさらに反射させる複数のミラ
ー１２ｃ、反射光を集光するレンズ１２ｄ、及びレンズ
１２ｄからの光に基づいてカラー色分解画像信号を形成
するフルカラーセンサ１２ｅ等を有する。カラー色分解
画像信号は、増幅回路（不図示）を経てビデオ処理ユニ
ット（不図示）によって処理された後、上述のプリンタ
部Ｉに送出される。

【００５１】上記構成の画像形成装置の動作を簡単に説
明する。画像としては、イエロー、シアン、マゼンタ、
ブラックの順に４色のフルカラー画像を形成するものと
する。

【００５２】リーダ部IIの原稿台ガラス１２ａ上に載置
された原稿Ｄの画像は、露光ランプ１２ｂによって照射
され、色分解された後、まず、イエローの画像がフルカ
ラーセンサ１２ｅによって読み取られ、所定の処理を施
されて、画像信号としてプリンタ部Ｉに送られる。

【００５３】プリンタ部Ｉでは、感光ドラム１が矢印Ｒ
１方向に回転駆動され、一次帯電器２によって表面が均
一に帯電される。上述のリーダ部IIから送られてきた画
像信号に基づいて、露光装置３のレーザ出力部からレー
ザ光Ｅが照射される。このレーザ光Ｅは、ポリゴンミラ
ー３ａ等を介して、帯電済みの感光ドラム表面を露光す
る。感光ドラム表面の露光を受けた部分は電荷が除去さ
れ、これによりイエロー成分色に対応した静電潜像が形
成される。

【００５４】現像装置４においては、イエローの現像器
４Ｙが所定の現像位置に配置され、その他の現像器４
Ｃ、４Ｍ、４Ｋは現像位置から退避される。感光ドラム
上の静電潜像は、現像器４Ｙによってイエロートナーが
付着され、イエロートナー像として現像される。この感
光ドラム上のイエロートナー像は、転写ドラム５ａに担
持されている記録材Ｐに転写される。

【００５５】記録材Ｐは、原稿画像に適した大きさのも
のが所定の給紙カセット８ａから給紙ローラ８ｂ、搬送
ローラ、及びレジストローラ８ｃ等を介して所定のタイ
ミングで転写ドラム５ａに供給される。このように供給
された記録材Ｐは、転写ドラム表面の記録材担持シート
５ｆに吸着されて巻き付き、転写ドラム５ａの矢印Ｒ５
方向の回転に伴って回転して、転写帯電器５ｂによって
感光ドラム上のイエロートナー像が転写される。

【００５６】トナー像が転写された後の感光ドラム１
は、表面の残留トナーがクリーニング装置６によって除
去され、さらに前露光ランプ７によって不要な電荷が除
去されて、上述の一次帯電から始まる次の色の画像形成
に供される。

【００５７】以上の、イエローの対する一連の画像形成
プロセス、すなわち原稿Ｄの読取り、一次帯電、露光、
現像、転写、クリーニングを、イエロー以外の他の３
色、すなわちシアン、マゼンタ、ブラックについても同
様に行い、転写ドラム上の記録材Ｐ上にイエロー、マゼ
ンタ、シアン、ブラックの４色のトナー像を重ね合わせ
てカラー画像を形成する。

【００５８】４色のトナー像の転写を受けた記録材Ｐ
は、分離帯電器９ａ、分離爪９ｂ等によって転写ドラム
５ａから分離される。分離された記録材Ｐは、４色の未
定着のトナー像を表面に担持した状態で定着器１０に搬
送される。記録材Ｐは、定着器１０の定着ローラ１０ａ
及び加圧ローラ１０ｂによって加熱・加圧され、表面に
トナー像が溶融固着されて定着される。トナー像定着後
の記録材Ｐは、排出ローラ１１ｂによって排紙トレイ１
１ｃ上に排出される。

【００５９】なお、記録材Ｐの両面に画像を形成する場
合は、記録材Ｐが定着器１０を出た後、直ぐに搬送パス
切り換えガイド１１ａを駆動して、記録材Ｐを搬送縦パ
ス１１ｄを経て反転パス１１ｅに一旦導いた後、反転ロ
ーラ１１ｊの逆転により、送り込まれた際の後端を先頭
にして、送り込まれた方向と反対向きに退出させ、中間
トレイ１１ｇに収納する。その後、再度、上述の画像形
成プロセスによって記録材Ｐのもう一方の面に画像を形
成した後、排紙トレイ１１ｃ上に排出する。

【００６０】記録材分離後の転写ドラム５ａにおいて
は、記録材担持シート５ｇ上への粉体の飛散付着、記録
材Ｐ上のオイルの付着等を防止するために、記録材担持
シート５ｇを介して対向するファーブラシ１３ａとバッ
クアップブラシ１３ｂ、及びオイル除去ローラ１４ａと
バックアップブラシ１４ｂによって清掃する。このよう
な清掃は、画像形成前又は画像形成後に行い、またジャ
ム（紙詰まり）発生時には随時行う。

【００６１】つぎに、本発明の特徴である現像剤補給量
決定方法について説明する。

【００６２】前述の濃度センサＳ２としては、例えば、
図２に示すように、発光部５１と受光部５２とを有する
反射型の光センサによって構成され、これら発光部５１
と受光部５２とは、ＣＰＵ（制御手段）５３に接続され
ている。発光部５１から発生された照射光Ｌ１は、感光
ドラム上に形成されたパッチ画像Ａによって反射され
る。その反射光Ｌ２が受光部５２によって受光される。
受光された反射光Ｌ２の光量は、ＣＰＵ５３によって出
力電圧に変換される。

【００６３】上述のパッチ画像Ａは、帯電後の感光ドラ
ム表面を露光装置３（図１参照）のレーザ光Ｅで露光す
ることにより形成されたパッチ潜像に、現像装置４によ
ってトナーを付着させてトナー像として現像したもので
ある。このときのパッチ画像Ａの濃度は、例えばレーザ
光Ｅの強さによって上述のＣＰＵ５３により潜像コント
ラスト（静電潜像の明部（画像部）電位と暗部（非画像
部）電位との差）を変えることにより、比較的容易に変
更することができる。

【００６４】したがって、本発明では、濃度制御時、レ
ーザ光Ｅの強度を変えて潜像コントラストを変更するこ
とにより、濃度の異なる複数のパッチ画像を形成し、そ
れぞれの濃度を検知するようにしている。

【００６５】ところで、この場合、潜像コントラストが
一定であっても、現像剤の水分量によってパッチ画像の
濃度が変わる。そこで、環境センサによって画像形成装
置の雰囲気の水分量を検出して、その水分量による変動
分をキャンセルするように、ＣＰＵ５３によりレーザ光
Ｅによる潜像コントラストを制御するようにしている。

【００６６】図３を参照して、本実施の形態における初
期濃度の設定方法、及び現像剤の補給量決定方法につい
て説明する。

【００６７】本発明においては、雰囲気環境（湿度）に
応じて決定された画像形成条件に基づいて現像器４Ｙ，
４Ｃ，４Ｍ，４Ｋの現像容器内の二成分現像剤を用いて
像担持体（感光ドラム）１上に濃度検知用画像（パッチ
画像）Ａを形成する画像形成手段（一次帯電器２，露光
装置３，現像装置４）と、濃度検知用画像の濃度を検知
する濃度センサＳ２と、濃度センサＳ２の検知出力を補
正する補正手段と、補正手段により得られた補正値を、
濃度センサＳ２の検知出力と比較する初期目標値として
設定する初期設定手段と、濃度センサＳ２の検知出力と
上述の初期目標値とに応じて現像剤補給容器から現像容
器へ補給すべき現像剤の補給量を決定する決定手段と、
を有することを特徴としている。

【００６８】上述の補正手段，初期設定手段，決定手段
は、いずれもＣＰＵ５３内に設けられている。

【００６９】上述の図３は、１ｍ^３当たりの水分量が１
ｇ、１０ｇ、２０ｇの状態で十分調湿された現像剤によ
る、潜像コントラストとパッチ濃度（パッチ画像の濃
度、以下同じ。）との関係を示している。同図の横軸は
潜像コントラスト（Ｖ）を、また縦軸はパッチ濃度（光
学濃度：Ｏ．Ｄ．）を示している。

【００７０】このとき現像バイアスは適宜の値に設定し
ている。コントラストの変更はグリッド電位（暗部電位
Ｖｄ）の変更で行った。Ｖｂａｃｋ（暗部電位と現像バ
イアスの直流成分（ＤＣ）との差）は固定（１２０Ｖ）
とし、現像バイアスは各コントラストに対し適宜決ま
る。水分量が大きくなるに従って現像剤（トナー）のト
リボ（摩擦帯電電荷量）が小さくなるので、同じ潜像コ
ントラストでもパッチ濃度が高くなっている。

【００７１】なお、同図中のパッチ濃度については、濃
度センサＳ２が画像形成装置の機種によってばらつくこ
とや、発光部５１のＬＥＤの温度特性等があることなど
を考慮して、感光ドラム上に形成したパッチ画像を一
旦、記録材Ｐとしての紙上に転写し、この転写後のパッ
チ画像の濃度を、１個の共通の反射型濃度測定装置（Ｘ
−Ｒｉｔｅ４０４）で測定して求めた。

【００７２】水分量１ｇ、１０ｇ、２０ｇにおけるパッ
チ濃度は、潜像コントラストが３００Ｖのときそれぞれ
０．６（ｃ点、）、０．８（ｂ点）、１．１（ａ点）と
なり、また潜像コントラストが４００Ｖのときそれぞれ
０．８ｇ（ｆ点）、１．２（ｅ点）、１．６（ｄ点）と
なる。パッチ濃度の基準濃度を０．８とした。水分量１
ｇ、１０ｇ、２０ｇでパッチ濃度が０．８になるための
潜像コントラストは、それぞれ４００Ｖ、３００Ｖ、２
００Ｖとなっている。

【００７３】図４に、パッチ濃度と濃度センサのセンサ
出力値（出力電圧）との関係示す。横軸にパッチ濃度
（Ｏ．Ｄ．）を、また縦軸にセンサ出力値（Ｖ）を取っ
ている。同図から分かるように、濃度センサＳ２の感度
（パッチ濃度の感度）は、濃度−出力曲線の傾きが最大
となるパッチ濃度０．８のときに最も良好となる。な
お、パッチ濃度が０．４〜１．２の間であれば、十分に
パッチ濃度が制御可能であることが、過去の検討から分
かっている。

【００７４】そこで、本実施の形態では、パッチ濃度が
０．４以上１．２以下を初期濃度の設定可能領域とし
た。またパッチ濃度と現像剤濃度の関係は、パッチ濃度
が０．２変わると現像剤濃度が１％変わることが分かっ
ている。かつ、現像剤濃度が初期濃度から３％以上大き
くなると、かぶり及びトナー飛散がひどくなり、４％以
上になると、現像剤が現像器から溢れ出てくることも分
かっている。このことから現像剤濃度の変化を３％以
内、したがってパッチ濃度の変化を０．６以内に止めな
ければならない。

【００７５】本実施の形態においては、濃度センサの高
感度領域を使用するために、初期設定時のパッチ濃度が
０．８となるよう、各環境毎に潜像コントラストを設定
している。潜像コントラスト設定値は過去の検討結果よ
り決めており、初期設定時には上述の初期濃度設定可能
領域である０．４以上１．２以下をほぼ満足する。初期
設定時に上述の設定可能領域を外れた場合には、レーザ
光Ｅの強度を変更し、再度初期設定を行う。再設定時
は、濃度が１．２を超えたときはレーザの出力レベルを
１６レベル下げ、一方、濃度が０．４を下回ったときは
レーザの出力レベルを１６レベル上げてパッチを形成す
る。レーザ出力レベルは０〜２５５（８ｂｉｔ）で変更
可能であり、最大濃度で２５５レベルとしている。

【００７６】本実施の形態において、一例として、画像
形成装置の環境センサの検出した水分量が１ｇ、現像容
器内の水分量が１０ｇの条件のとき、潜像コントラスト
を４００Ｖとして初期濃度設定を行った。この潜像コン
トラスト４００Ｖは、画像形成装置の環境センサが検出
した水分量１ｇのときにパッチ濃度が０．８となる値で
ある。各水分量で調湿された現像剤で現像したパッチ濃
度が、基準濃度である０．８になるよう潜像コントラス
トを設定している。

【００７７】図３から分かるように、上述の条件で設定
されたパッチ画像の初期濃度はｅ点の１．２であり、現
像剤が水分量１ｇに調湿された場合のｆ点の０．８とは
濃度で０．４ずれており、このまま初期設定を行い、そ
の後に現像剤が調湿された場合、パッチ濃度の低下によ
り、現像器にトナーを補給してパッチ濃度を１．２に制
御する。このとき現像剤濃度は２％高めとなる。すなわ
ち目標とする現像剤濃度が高めとなる。上述したように
現像剤濃度が初期濃度から３％以上高くなるとかぶりや
トナー飛散が多くなることから、目標値自体が２％高め
になると、かぶりやトナー飛散に対するマージンが１％
となる。このため、通常使用上においても様々なバラツ
キ要因により、各現像容器内の現像剤濃度（Ｔ/Ｃ比
（トナー及びキャリヤ重量に対するトナーの重量比））
が初期に対し３％以上高くなることがあり、かぶりやト
ナー飛散が発生していた。

【００７８】そこで、本実施の形態においては、環境セ
ンサで検知した水分量に基づく潜像コントラストで形成
したパッチ潜像を、環境センサで検知した水分量に調湿
された現像剤と、補給用の現像剤が充填されている密閉
容器中の水分量に調湿された現像剤との双方で現像した
場合の濃度の差分をキャンセルするように、初期設定時
に検知した濃度に対し所定の変更量を加算して初期濃度
（初期目標値）とした。

【００７９】本実施の形態では、画像形成装置の環境セ
ンサの検出した水分量が１ｇ、密閉容器内の水分量が１
０ｇの条件としたため、初期時と調湿後のパッチ濃度差
を−０．４とし、初期設定時のパッチ濃度１．２に加算
して、初期濃度を０．８として設定した。この場合、前
述したかぶりやトナー飛散は発生せず、各現像容器内の
現像剤濃度を正確に制御できた。

【００８０】環境センサが検出した水分量に対するパッ
チ濃度の変更量は、図３のデータをもとに図５に示すよ
うに決めた。本実施の形態においては、初期設定時に環
境センサが検知した水分量に対する変更量を図５のテー
ブルから選択し、検知したパッチ濃度に加算し、初期濃
度として自動的に設定するようにした。

【００８１】そして、その後の濃度制御は、この初期濃
度（初期目標値）に基づいて行う。すなわち、濃度セン
サの検知出力と初期濃度とを比較して、その結果に基づ
いて、ホッパーから現像容器に補給するトナーの量を決
定し、その量のトナーを補給して、現像容器内の現像剤
の濃度が所定の値となるようにしている。

【００８２】＜実施の形態２＞本実施の形態に係る画像
形成装置は、現像剤の濃度制御として、実施の形態１で
用いたパッチ濃度を濃度センサで検知し制御する方式
（パッチ検ＡＴＲ）に、さらに現像容器内に設置した濃
度センサ（光学センサ）により現像器内の現像剤濃度を
反射光量で検知して制御する方式（現像剤反射ＡＴＲ）
を組み合わせたことを特徴としている。この現像剤反射
ＡＴＲセンサは、現像容器から現像スリーブ上に現像剤
が汲み上げられた後であってこれが現像領域へ搬送され
る前の時点での、現像スリーブ上の現像剤濃度を検知す
るように配置するのが好ましい。

【００８３】本実施の形態における現像剤濃度制御は、
現像剤反射ＡＴＲによりトナー補給を行わせる。本実施
の形態においても上述の実施の形態１と同様な初期設定
を行い、初期のパッチの濃度を目標値として設定してお
く、加えて初期設定時に現像剤反射ＡＴＲの出力値も現
像剤反射ＡＴＲの目標値として設定しており、現像剤反
射ＡＴＲはその目標値と現在の出力値の差分を見てトナ
ー補給を行う。さらに、パッチ画像の濃度差（目標値と
検出値との差）の出力信号から、パッチ画像濃度を初期
濃度に戻すのに必要なトナー過不足量を制御装置ＣＰＵ
で演算し、そのトナー補給量を現像剤反射ＡＴＲ目標値
補正量とし、それに相当する信号レベルに変換して、現
像剤反射ＡＴＲに設定した目標濃度を補正し、現像剤反
射ＡＴＲ方式によるトナー補給制御を、補正された目標
値に基づいたトナー補給量により行わせる。またその補
正量に画像安定のための上限値及び下限値を設けるとい
うものである。本実施の形態においては、現像剤反射Ａ
ＴＲによる制御を各現像器が現像可能となる毎に（１枚
出力するごとに１回）行い、パッチ検ＡＴＲによる制御
は２５枚出力するごとに１回行った。

【００８４】このような現像剤濃度制御においても、前
述の実施の形態１と同様に、パッチ画像の初期濃度を、
初期検知濃度に水分量に対応する変更量を加算して決め
ることで、現像剤の調湿による現像剤濃度の変動を抑え
ることができる。

【００８５】＜実施の形態３＞本実施の形態では、目標
値の初期設定時の変更量を、段階的に初期濃度に加算し
ていくことを特徴としている。

【００８６】図３を参照して本実施の形態を説明する。
初期濃度の設定条件は、前述の実施の形態１と同様に行
ったので、パッチ画像の初期濃度はｅ点の１．２であ
り、その後、現像剤が水分量１ｇに調湿されると、パッ
チ濃度はｆ点の０．８へ下がる。このパッチ濃度の補正
を、変更量を加算して行う。

【００８７】しかし、初期設定時に１度にこの変更量を
加算してしまうと、現像剤が調湿されるまでの間は、逆
に現像剤濃度を下げてしまい、出力画像濃度の低下を招
いてしまう。このため、変更量を現像剤の調湿具合に合
わせて段階的に加算することで、より精度よく現像剤濃
度を制御することができる。変更量を段階的に加算する
タイミングは、初期設定からの時間や出力枚数（画像形
成枚数）等に基づいて決めることができる。例えば、実
施の形態２において、本実施の形態の方法である変更量
を段階的に加算する方法を適用した場合、パッチＡＴＲ
を行う毎に、変更量の１／１０を初期濃度に加算してい
き、１０回加算が終わったときに（パッチＡＴＲが１０
回行われたときに）初期濃度の変更を終了するとする
と、２５０枚を出力する間に段階的に目標値を変更した
こととなり、またその間に現像剤の調湿が十分に進むた
め、１度に変更した場合の濃度低下を防ぐことができ
る。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
現像剤の調湿状態を考慮して、画像形成装置の初期設置
時等において検知センサの初期目標値設定を行うので、
現像容器内の現像剤濃度を精度よく検知することがで
き、したがって、現像剤の補給量を精度よく決定して濃
度制御を良好なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す縦
断面図である。

【図２】本発明でパッチ画像の濃度検知に使用する濃度
センサ（光センサ）を説明する図である。

【図３】本発明の初期濃度の設定方法の説明で使用し
た、潜像コントラストとパッチ濃度との関係を示す図で
ある。

【図４】パッチ濃度と濃度センサの出力値（出力電圧）
との関係を示す図である。

【図５】環境センサ（湿度センサ）が検出した水分量に
対する、パッチ濃度の変更量を示す図である。

【符号の説明】

１ 像担持体（感光ドラム） ４ 現像装置 ４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｋ 現像器 ５３ 制御手段（ＣＰＵ） Ａ 濃度検知用画像（パッチ画像） Ｓ１ 電位センサ Ｓ２ 濃度センサ（光センサ）

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 雰囲気環境に応じて決定された画像形成
   条件に基づいて、現像容器に収容されたトナー及びキャ
   リヤを含む現像剤を用いて像担持体上に濃度検知用画像
   を形成する画像形成工程と、 前記濃度検知用画像の濃度を濃度センサにより検知する
   検知工程と、 前記濃度センサの検知出力を補正する補正工程と、 前記補正工程にて得られた補正値を、前記濃度センサの
   検知出力と比較する初期目標値として設定する初期設定
   工程と、 前記濃度センサの検知出力と前記初期目標値とに応じて
   現像剤補給容器から前記現像容器へ補給すべき現像剤の
   補給量を決定する決定工程と、を有する、 ことを特徴とする現像剤の補給量決定方法。
2. 【請求項２】 前記画像形成工程において前記濃度セン
   サの検知出力が前記濃度センサの高感度領域内となるよ
   うに濃度検知用画像を形成する、 ことを特徴とする請求項１に記載の現像剤の補給量決定
   方法。
3. 【請求項３】 前記補正工程において前記濃度センサの
   検知出力の補正量が、雰囲気環境に応じて変更可能であ
   る、 ことを特徴とする請求項１又は２に記載の現像剤の補給
   量決定方法。
4. 【請求項４】 画像形成装置の初期設置後、前記現像剤
   補給容器内に現像剤を補充した後で、かつ前記現像剤補
   給容器から前記現像容器へ現像剤を最初に補給する前
   に、前記初期設定工程を実行する、 ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記
   載の現像剤の補給量決定方法。
5. 【請求項５】 前記画像形成装置の初期設置後、前記現
   像剤補給容器を交換した後で、かつ前記現像剤補給容器
   から前記現像容器へ現像剤を最初に補給する前に、前記
   初期設定工程を実行する、 ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記
   載の現像剤の補給量決定方法。
6. 【請求項６】 雰囲気環境に応じて決定された画像形成
   条件に基づいて、現像容器に収容されたトナー及びキャ
   リヤを含む現像剤を用いて像担持体上に濃度検知用画像
   を形成する画像形成手段と、 前記濃度検知用画像の濃度を検知する濃度センサと、 前記濃度センサの検知出力を補正する補正手段と、 前記補正手段により得られた補正値を、前記濃度センサ
   の検知出力と比較する初期目標値として設定する初期設
   定手段と、 前記濃度センサの検知出力と前記初期目標値とに応じて
   現像剤補給容器から前記現像容器へ補給すべき現像剤の
   補給量を決定する決定手段と、を有する、 ことを特徴とする画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記画像形成手段は、前記濃度センサの
   検知出力が前記濃度センサの高感度領域内となるように
   濃度検知用画像を形成する、 ことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 【請求項８】 前記補正手段による前記濃度センサの検
   知出力の補正量は、雰囲気環境に応じて変更可能であ
   る、 ことを特徴とする請求項６又は７に記載の画像形成装
   置。
9. 【請求項９】 前記補正手段は、前記濃度センサの検知
   出力が前記初期目標値となるまで段階的に補正する、 ことを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１項に記
   載の画像形成装置。
10. 【請求項１０】 前記補正手段によって前記濃度センサ
    の検知出力の補正を所定時間経過する毎に、又は所定の
    画像形成回数毎に段階的に行う、 ことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 【請求項１１】 前記画像形成装置の初期設置後、前記
    現像剤補給容器内に現像剤を補充した後で、かつ前記現
    像剤補給容器から前記現像器へ現像剤を最初に補給する
    前に、前記初期設定手段は前記初期目標値を設定する、 ことを特徴とする請求項６ないし１０のいずれか１項に
    記載の画像形成装置。
12. 【請求項１２】 前記画像形成装置の初期設置後、前記
    現像剤補給容器を交換した後で、かつ前記現像剤補給容
    器から前記現像器へ現像剤を最初に補給する前に、前記
    初期設定手段は前記初期目標値を設定する、 ことを特徴とする請求項６ないし１０のいずれか１項に
    記載の画像形成装置。