JP2003316144A

JP2003316144A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2003316144A
Application number: JP2002119996A
Authority: JP
Inventors: Masaki Oshima; 磨佐基尾島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-04-23
Filing date: 2002-04-23
Publication date: 2003-11-06

Abstract

(57)【要約】【課題】ビデオカウント方式のＡＴＲでトナー補給量
の安定化の向上を図り、トナーの過小補給や大量補給に
よる障害を防止する。【解決手段】ビデオカウント方式のＡＴＲで、トナー
補給量の上限値／下限値を設ける。上限を超えるトナー
補給要求があった場合は、超過量を次回のトナー補給時
に繰り越す。そして、加減を下回る補給要求の場合は全
補給量を次回以降に繰り越し、積算量が下限値を超える
まで補給しない構成を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式、静
電記録方式等によって像担持体上に形成された静電潜像
を現像して可視画像を形成する複写機、プリンタ、記録
画像表示装置、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、
特に二成分現像剤のトナー濃度を適正に制御する現像剤
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】電子写真方式や静電記録方式の画像形成
装置が具備する現像装置には、古くからトナーとキャリ
アを主成分とした二成分現像剤が用いられている。特に
フルカラー画像の形成を目的とする画像形成装置では、
他の現像方式より画像の色味等の安定性が良好であるこ
とから、多くのカラー画像形成装置で二成分現像方式が
採用されている。

【０００３】周知のように、この二成分現像剤のトナー
濃度（以下本件では、トナーおよびキャリアの合計重量
に対するトナーの割合として規定する）は、画像品質を
安定化させる上できわめて重要な要素になっている。当
然のごとく現像行程でトナーが消費されるためトナー濃
度は変動する。このため、適時現像剤のトナー濃度を検
出して、その変動に応じた適切な量のトナー補給を行う
自動トナー補給制御装置（ＡＴＲ）を使用し、トナー濃
度を所定の指標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。

【０００４】自動トナー補給制御装置（ＡＴＲ）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，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，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
ナーを供給するトナー補給手段から成る。トナー濃度検
知手段には様々な方式のものが用いられている。

【０００５】例えば、現像容器内もしくは現像剤担持体
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インダクタンスセンサによる
トナー濃度検知装置、また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検知方式など
がある。

【０００６】また、レーザースキャナやＬＥＤアレイな
ど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ぺ一ジ当たりの画像情報信号における印字画
素数の累計値（以下、「ビデオカウント数」と呼ぶ）か
ら１ぺ一ジ当たりのトナー消費量が比較的正確に推定で
きる。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装置（以下、「ビデ
オカウントＡＴＲ」と呼ぶ）がある。ビデオカウントＡ
ＴＲはトナー濃度検知手段を必要としないことからコス
ト面で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持っており、これを補正する何
らかの手段が必要で、現在のところ単独で使用すること
は避けられている。

【０００７】複数の現像装置を有するカラー画像形成装
置においては、上記のような検知手段を含めた現像装置
の小型化が求められており、センサの設置スペースだけ
で済むインダクタンスセンサ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（以下「インダクタン
ス検知ＡＴＲ」と呼ぶ）が選択されることが多い。

【０００８】上記のインダクタンス検知ＡＴＲの問題点
としては、長期間の放置（特に高湿度環境下）によっ
て、トナー，キャリア粒子の間隙が詰って現像剤が「凝
集」してしまうことがあり、「現像剤の凝集→嵩密度の
増加→見かけの透磁率の増加」という経緯をたどり、ト
ナー濃度が適正であるにもかかわらずトナー濃度が低下
したと誤検知してしまいトナーを過剰に補給してしまう
場合があった。トナーの過剰補給は画像の濃度やカラー
バランスの狂い，カブリの発生などの画像品質低下を起
す原因となり、さらには、トナー飛散の増大による画像
形成装置の汚損などの問題に繋がりかねない。

【０００９】この問題を避けるためインダクタンス検知
ＡＴＲと、先に述べたビデオカウントＡＴＲとを併用
し、必要に応じて切り替える方式が提案されている。例
えば、インダクタンス検知ＡＴＲとビデオカウントＡＴ
Ｒと、インダクタンス検知ＡＴＲの画像形成装置動作停
止直前の検出データ（以下、「停止時データ」と略記）
を記憶する手段を設けておき、インダクタンス検知ＡＴ
Ｒの画像形成動作再開時点の検出データ（以下、「再開
時データ」と略記）と記憶していた「停止時データ」を
比較して所定量以上の変化を検知した場合に、トナー補
給制御方式をインダクタンス検知ＡＴＲからビデオカウ
ントＡＴＲに切り替える方式である。一度凝集した現像
剤も、十分な攪拌と適度のトナーの消費により、徐々に
解されて凝集前の状態に回復する。この回復に要する期
間のみビデオカウントＡＴＲを行い、現像剤が回復した
後に再びインダクタンス検知ＡＴＲに戻す。現像剤の回
復の推定は、例えば、画像形成動作再開時点からの「通
紙枚数」，「撹拌時間」，「補給トナー量」，「ビデオ
カウント数」などの累計値のいずれか（もしくは、前記
のパラメータのいくつかを組み合わせた函数の算出値な
ど）が所定値に達した場合に回復したとみなす。また、
「再開時データ」と「停止時データ」の差分に応じて、
インダクタンス検知ＡＴＲに切り替える回復期間を延長
もしくは短縮するなどしても良い。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなインダクタンス検知ＡＴＲ／ビデオカウントＡＴ
Ｒ併用方式でも、現像剤凝集（以下「パッキング」と呼
ぶ）がなかなか回復せずビデオカウントＡＴＲを長期に
わたって続けなければならない場合がある。ビデオカウ
ントＡＴＲで補給量の累積誤差が大きくなる事例を調べ
てみたところ、印字比率が２％以下の低印字画像を連続
出力すると、印字比率が低くなるほど供給過剰傾向にな
ることがわかった。これは、トナー供給装置が非常に少
量のトナーを精度よく供給できないためであり、トナー
の供給量がある程度以上でないと安定したトナー供給が
しにくいことに起因していた。

【００１１】また、ビデオカウントＡＴＲが行われてい
るときに印字比率が８０％を超えるような高印字比率画
像を一枚〜数枚出力すると、一気にトナーが供給され、
トナーが十分に帯電できないまま現像に供されることが
あり、カブリやトナー飛散の発生する原因となってい
た。

【００１２】また、メンテナンスの向上を目的として現
像装置を含むプロセスユニットを画像形成装置から容易
に着脱できる構成としている場合がある。この場合には
プロセスユニットが別のプロセスユニットと交換される
ケースが想定される。現像装置のトナー濃度情報が画像
形成装置内に保存されている場合は、保存されているト
ナー濃度情報と交換したプロセスユニットのトナー濃度
情報は異なるため、トナー補給量を誤ってしまう可能性
があった。このため、プロセスユニットの互換ができな
い場合があった。

【００１３】本発明の目的は、ビデオカウントＡＴＲを
行っている場合にトナー補給量の累積誤差の増大及びト
ナーの大量補給による弊害を抑制し、適正なトナー濃度
を維持することが可能な画像形成装置を提供することで
ある。また、上記のプロセスユニットが、適正なトナー
濃度を維持したまま、互換可能である画像形成装置及び
プロセスユニットを提供することである。

【００１４】

【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、
画像情報信号の印字画素数の累計値に基づいてトナー補
給量を計算し、トナー補給手段を動作させる現像剤濃度
制御手段を有する画像形成装置において、前記現像剤濃
度制御手段で計算された補給量を記憶する記憶手段を有
し、一回のトナー補給で供給するトナー補給量の上限値
及び下限値を定め、計算された補給量が上限値を超えた
場合は超過量を、下限値に至らない場合はその補給量を
次回のトナー補給に繰り越す現像剤濃度制御手段を有す
る。

【００１５】また、前記の画像形成装置において、現像
手段を含むプロセスユニットが画像形成装置から容易に
着脱可能に構成され、画像情報信号の印字画素数の累計
値に基づいて計算された補給量を記憶する記憶手段を有
する。

【００１６】

【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。なお、本発明が適
用できる画像形成装置は、例えば感光体、誘電体などの
像担持体上に電子写真方式、静電記録方式等によって画
像情撮信号に対応した潜像を形成し、この潜像をトナー
粒子とキャリア粒子を主成分とした二成分現像剤を用い
た現像装置によって現像して可視画像（トナー像）を形
成し、これら可視画像を紙などの転写材に転写し、定着
手段にて永久像にする構成のものであればよい。

【００１７】〔第１実施形態〕まず、図１を参照して本
発明による画像形成装置の一実施例の全体構成について
説明する。本実施例では本発明を電子写真方式のデジタ
ル複写機に適用した場合を示すが、本発明が電子写真方
式や静電記録方式など種々の画像形成装置に等しく適用
できることはいうまでもない。図１において、複写され
るべき原稿３１の画像はレンズ３２によってＣＣＤ等の
撮像素子３３に投影される。この撮像素子３３は原稿３
１の画像を多数の画素に分解し、各画素の濃度に対応し
た光電変換信号を発生する。撮像素子３３から出力され
るアナログ画像信号は画像信号処理回路３４に送られ、
ここで画素ごとの濃度に対応した画像データである画素
画像信号に変換される。

【００１８】感光体ドラム４０は、アモルファスシリコ
ン、セレン、ＯＰＣ等を表面に有し、矢印方向に回転す
る電子写真感光体ドラムであり、露光器４１で均一に除
電を受けた後、一次帯電器４２により均一に帯電され
る。

【００１９】前記の画素画像信号はパルス幅変調回路３
５に入力され、その画素画像信号に対応するレーザ駆動
パルスを半導体レーザ３６に供給し、そのパルス幅に対
応する時間だけ発光させる。半導体レーザ３６から放射
されたレーザ光３６ａは回転多面鏡３７によって掃引さ
れ、ｆ／θレンズ等のレンズ３８や固定ミラー３９によ
って感光体ドラム４０上に結像される。よって、感光体
ドラム４０上に、主走査方向に高濃度画素に対してはよ
り長い範囲が、低濃度画素に対してはより短い範囲が露
光され、画像情報信号に対応した面積階調を持つ静電潜
像が形成される。

【００２０】この静電潜像はトナー粒子とキャリア粒子
が混合された二成分現像剤４３を使用する現像装置４４
によって現像され、可視画像（トナー像）が形成され
る。形成されたトナー像は２個のローラ４５，４６間に
張架され、図示矢印方向に無端駆動される転写材担持体
ベルト４７上に保持された転写材４８に転写帯電器４９
の作用により転写される。

【００２１】図１には説明を簡単にするために１つの画
像形成ステーション（感光体ドラム４０、露光装置４
１、一次帯電装置４２、現像装置４４、クリーニング装
置５０等を含む）のみを図示した。カラー画像形成装置
の場合には、例えばシアン、マゼンタ、イエロー、およ
びブラックの各色に対する４つの画像形成ステーション
が転写材担持ベルト４７上にその移動方向に沿って順次
に配設される。各画像形成ステーションの感光体ドラム
上に形成された原稿の各色毎の色分解トナー像は、転写
材担持ベルト４７によって保持，搬送される転写材４８
に順次に転写され、フルカラー画像となる。

【００２２】上記現像装置４４の詳細を図２に示す。現
像装置４４は感光体ドラム４０に対向して配置されてお
り、その内部は垂直方向に延在する隔壁５１によって第
１室（現像室）５２と第２室（攪拌室）５３とに区画さ
れている。第１室５２には矢印方向に回転する現像剤担
持体である非磁性の現像スリーブ５４が配置されてお
り、この現像スリーブ５４内に磁界発生手段であるマグ
ネット５５が固定配置されている。現像スリーブ５４は
現像剤規制部材であるブレード５６によって層厚規制さ
れた二成分現像剤（磁性キャリアと非磁性トナーを含
む）の層を担持搬送し、感光体ドラム４０と対向する現
像領域で現像剤を感光体ドラム４０に供給して静電潜像
を現像する。現像効率、すなわち潜像へのトナーの付与
率を向上させるために、現像スリーブ５４には電源５７
から直流電圧を交流電圧に重畳した現像バイアス電圧が
印加されている。

【００２３】第１室５２および第２室５３にはそれぞれ
現像剤授枠部材かつ搬送手段として第１およぴ第２の現
像剤撹枠スクリュー５８，５９が配置されている。第１
スクリュー５８は第１室５２中の現像剤を撹枠搬送し、
また、第２スクリュー５９は、図１に示すようにトナー
補給装置によってトナー補給槽６０から供給されたトナ
ー６３とすでに現像装置内にある現像剤４３とを撹拌搬
送し、トナー濃度を均一化する。トナー補給装置はトナ
ー補給槽６０と現像装置のトナー補給口をつなぐ搬送ス
クリュー６２、搬送スクリュー６２を駆動させる駆動モ
ータ７０、駆動モータ７０を制御する駆動回路６９から
構成されている。隔壁５１には図２における手前側と奥
側において第１室５２と第２室５３とを相互に連通させ
る現像剤通路（図示せず）が形成されており、上記スク
リュー５８，５９の搬送力により、現像によってトナー
が消費されてトナー濃度の低下した第１室５２内の現像
剤が一方の通路から第２室５３内へ移動し、第２室５３
内でトナー濃度の回復した現像剤が他方の通路から第１
室５２内へ移動するように構成されている。

【００２４】本実施例では、現像装置４４内のトナー濃
度の変化を検知して補給トナー量を制御するために、図
２に示すように第１室（現像室）５２の底壁にインダク
タンスセンサのインダクタンスヘッド２０が設置されて
いる。図４に示すように、インダクタンスヘッド２０か
らの出カ電気信号は最適なトナー濃度（本実施例では６
％）で２．５Ｖになるように調整されており、トナー濃
度（Ｔ／Ｃ比（％））に応じてほぼ直線的に変化する。
このインダクタンスヘッド２０からの出力電気信号をＡ
Ｄ変換して得られた検知データがトナー補給量制御手段
たるＣＰＵ６７に送られる。ＣＰＵ６７には記憶手段で
ある不揮発性メモリＲＡＭ６８がつながっている。ＲＡ
Ｍ６８には、初期設定値における規定のトナー濃度に対
応する検知データ（すなわち「初期値」）がインダクタ
ンスヘッド２０からＣＰＵ６７を介して格納されてお
り、温湿度に対応した所定の「補正値」テーブルもあら
かじめ記憶されている。本実施例では、ＲＡＭ６８から
上記の温湿度に対応した「補正値」と「初期値」をＣＰ
Ｕ６７に読み出し、加算して「基準値」とした。ＣＰＵ
６７は、新たにインダクタンスヘッド２０から得られた
検知データと上記「基準値」を比較して、その差分に応
じた不足分のトナーを現像装置４４に補給するに要する
搬送スクリュー回転時間を算出し、モータ駆動回路６９
を制御してその時間だけモータ７０を回転駆動させる。
搬送スクリュー６２は上記の時間だけ回転し、トナー補
給檜６０から現像装置４４に不足分のトナーを補給す
る。すなわち、モータ７０の駆動時問を制御することで
トナー補給量を制御している。トナーの過剰補給が検知
された場合には、ＣＰＵ６７は現像剤中の過剰トナー量
を算出し、その後の原稿による画像形成に際しては、こ
の過剰トナー量が無くなるようにトナーの補給量を減ず
るか、あるいは過剰トナー量が消費されるまでトナーを
補給しない等の制御を行う。過剰トナー量が消費された
ら前述のように通常のトナー補給動作を行う。

【００２５】さて、上記のような構成においては、「従
来の技術」の項にて述べたように、画像形成装置が長期
間動作しなかった場合、現像剤がパッキングを起こして
トナー濃度が一定であるにも拘わらずインダクタンス検
知ＡＴＲの検出信号に変化が出てしまい、トナー濃度制
御に誤差が生じることになる。例えば、図５（ａ）に示
すように現像剤の嵩密度は長時間動作しなかったため増
加し、図５（ｂ）に示すように、検知データも装置動作
再開時には増大する。したがって、ＣＰＵ６７は現像剤
のトナー濃度が低いと判断し、検知データの値が下がる
ようにトナーを過剰補給する。その結果図５（ｃ）に示
すように、本来最適であった６％のトナー濃度から外れ
てトナー濃度過剰の状態で安定する。このトナー濃度過
剰の状態は現像剤のパッキングが解消するまで続く。

【００２６】そこで、本実施例では、現像剤の放置によ
るインダクタンス検知方式ＡＴＲの誤検知を補正し、放
置直後からトナー濃度を所定の値に保つために、第二の
現像剤濃度制御手段としてビデオカウント方式ＡＴＲに
よる現像剤濃度制御を行う。

【００２７】本実施例のビデオカウント方式ＡＴＲは、
以下のようなものである。

【００２８】図１に示すように、パルス幅変調回路３５
から発信される画素画像信号に対応するレーザ駆動パル
スをＡＮＤゲート６４の一方の入力に供給し、他方の入
力にはクロックパルス発振器６５からのクロックパルス
（図３（ｂ）に示すパルス）を供給する。ＡＮＤゲート
６４の出力は、レーザ駆動パルスのパルス幅（例えば図
３（ａ）に示すｓ，ｌ，ｍのパルス）に対応した数のク
ロックパルス（図３（ｃ）に示すｓ，ｌ，ｍのパルス）
即ち、各画素の濃度に対応した数のクロックパルスが出
カされる。このクロックパルスをカウンタ６６によって
画像毎に積算し、ビデオカウント数Ｃ１を算出する（例
えばＡ４・１枚最大ビデオカウント数は４００ｄｐｉ，
２５６階調で約３８８４×１０＾６）。このビデオカウ
ント数は、前記原稿３１のトナー像を１つ形成するため
に消費されるトナー量に対応している。ＣＰＵ６７はこ
のビデオカウント数から、ＲＡＭ６８が有しているビデ
オカウント数とトナー補給時間との対応関係を示す換算
テーブルを読み出し、前述のようにモータ７０の駆動時
間を制御することで消費したトナー量を補うようにトナ
ーを補給する。

【００２９】本実施例における、インダクタンス検知方
式ＡＴＲとビデオカウント方式ＡＴＲの切り替え制御方
式を図６のフローチャートを参照して説明する。

【００３０】まず画像形成信号の受信によって、画像形
成装置の動作が始まると（Ｓ６０１）、その時点の濃度
制御方式によらずインダクタンス検知が作動し、インダ
クタンスヘッド２０からの検出電圧信号をＡＤ変換した
検知データ（再開時データ）ａがＣＰＵ６７に送られる
（Ｓ６０２）。次いでＲＡＭ６８から画像形成装置が前
回の画像形成時に検知したインダクタンスヘッド２０か
らの検出電圧信号をＡＤ変換した検知データ（停止時デ
ータ）ｂを読み込む（Ｓ６０３）。続けて、ＣＰＵ６７
は、再開時データａと停止時データｂからその差分デー
タ△（＝ａ−ｂ）を算出する（Ｓ６０４）。次いで、差
分データ△と所定の許容閾値ｃを比較し（Ｓ６０５）、
△≦ｃ（Ｙｅｓ）ならば現像剤のパッキングは生じてい
ないと判断して、トナー濃度制御をインダクタンス検知
方式ＡＴＲとする（Ｓ６０６）。△＞ｃ（Ｎｏ）なら
ぱ、無視できない現像剤のパッキングが発生していると
判断して、以後のトナー濃度制御をビデオカウント方式
ＡＴＲとする（Ｓ６０７）。

【００３１】なお、ビデオカウント方式ＡＴＲから再び
インダクタンス方式検知ＡＴＲに戻すには、前述の第１
スクリュー５８の「撹拌時間」をカウントし、その累計
値が所定値に達した場合に回復したとみなす。

【００３２】トナー濃度制御がインダクタンス検知ＡＴ
Ｒとなった場合について以下に詳述する。

【００３３】前述のように、ＣＰＵ６７はビデオカウン
ト数からモータ７０の駆動時間を制御することでトナー
補給を行う。本実施例で用いられるモータ７０はステッ
ピングモータで、駆動回路６９からの入力パルスに従っ
て所定の角度だけ回転するように構成されており、ＣＰ
Ｕ６７は駆動回路６９を介して入力パルスの数を制御す
ることでモータ７０の駆動時間を制御している。いま、
１つの入力パルスにつき、モータ７０に連結されている
搬送スクリュー６２が３度回転するように設定されてお
り、搬送スクリュー６２が一回転する毎に約８０ｍｇの
トナーが補給されるものとする。例えば、紙サイズがＡ
４で印字比率が６％のとき６０ｍｇのトナーを消費する
とすると、ＣＰＵ６７は駆動回路６９を介して８０パル
スをモータ７０に入力し、搬送スクリュー６２を２４０
度回転（２／３回転）させる。

【００３４】上記で印字比率が２％のときは、搬送スク
リュー６２を９０度回転（１／４回転）させて、２０ｍ
ｇのトナーを補給することになるはずである。しかしな
がら、本実施例の搬送スクリュー６２は回転数が１／２
未満になると現像器内に落とせるトナー量が不安定にな
り、上記のように印字比率が２％のときは、あるときは
４０〜５０ｍｇトナー補給し、別のときは全くトナー補
給しないなどのばらつきが生じる。印字比率２％の画像
を連続出力すると、補給トナー量の平均は２０ｍｇに近
づくが、徐々にトナーが送られるため若干トナー密度が
高くなり、２０ｍｇより多めに供給される傾向などが現
れた。これは印字比率が低くなるほど顕著になった。本
実施例以外のトナー補給手段でも、印字比率が低くな
り、補給すべきトナー量が少なくなるに従って、実際に
補給されるトナー量のばらつきが大きくなり、トナー補
給量の累計誤差が増大することは容易に予想される。本
実施例のように過剰補給気味になる場合もあれば、供給
不足気味になることもありえる。

【００３５】また、印字比率が非常に高い画像の場合、
例えば紙サイズがＡ４で印字比率が９０％のとき、消費
されるトナー量は約９００ｍｇに達する。これを一気に
補給した場合、現像スリーブ５４に達するまで、第２ス
クリュー５９は補給されたトナーとすでに現像装置内に
ある現像剤とを撹拌搬送するが、十分にトナー濃度及び
トナー帯電量を均一化できない場合があった。帯電量不
足のトナーは、白地部に反転カブリを生じさせ、静電的
鏡映力が小さいため機内に飛散しやすい。

【００３６】上記の問題を防ぐため、本実施例では、一
回のトナー補給で供給するトナー補給量の上限値及び下
限値を定めた。本実施例における、ビデオカウント方式
ＡＴＲのトナー補給制御方式を図７のフローチャートを
参照して説明する。

【００３７】まず画像形成信号の受信によって、画像形
成装置の動作が始まると（Ｓ７０１）、前回の画像形成
動作でカウントされたビデオカウント数Ｃ１がＲＡＭ６
８からＣＰＵ６７に送られる（Ｓ７０２）。同時に今回
の画像形成におけるビデオカウント数Ｃｎｅｗのカウン
トを始める（Ｓ７０３）。ＣＰＵ６７はビデオカウント
数Ｃ１とあらかじめ定められている下限ビデオカウント
数Ｃｍｉｎを比較する（Ｓ７０４）。Ｃ１＜Ｃｍｉｎ
（Ｎｏ）ならば、以下の処理をスキップして今回の画像
形成におけるビデオカウント数Ｃｎｅｗのカウント終了
（Ｓ７１０）を待ってＣ１を加算し（Ｃｎｅｗ＝Ｃ１＋
Ｃｎｅｗ）（Ｓ７１１）、加算結果を新たなＣ１として
（Ｃ１＝Ｃｎｅｗ）、ＲＡＭ６８のＣ１を更新する（Ｓ
７１３）。

【００３８】Ｃ１≧Ｃｍｉｎ（Ｙｅｓ）ならば、さらに
Ｃ１とあらかじめ定められている上限ビデオカウント数
Ｃｍａｘを比較する（Ｓ７０５）。Ｃ１≦Ｃｍａｘ（Ｙ
ｅｓ）ならば、ＲＡＭ６８が有しているビデオカウント
数とモータ７０の駆動時間との対応関係を示す換算テー
ブルを読み出し、Ｃ１に応じたトナー量を補給するよう
駆動回路６９にモータ７０の駆動命令を送る（Ｓ７０
６）。駆動回路６９はモータは前ステップで定められた
駆動時間に応じた数のパルスをモータ７０に入力し、搬
送スクリュー６２を回転させてトナーを補給する（Ｓ７
０７）。（Ｓ７０５）でＣ１＞Ｃｍａｘ（Ｎｏ）なら
ば、Ｃ２＝Ｃ１−Ｃｍａｘを算出し（Ｓ７０８）、ＲＡ
Ｍ６８が有しているビデオカウント数とモータ７０の駆
動時間との対応関係を示す換算テーブルを読み出し、Ｃ
ｍａｘに応じたトナー量を補給するよう駆動回路６９に
モータ７０の駆動命令を送る（Ｓ７０９）。駆動回路６
９はモータは前ステップで定められた駆動時間に応じた
数のパルスをモータ７０に入力し、搬送スクリュー６２
を回転させてトナーを補給する（Ｓ７０７）。その一方
で、今回の画像形成におけるビデオカウント数Ｃｎｅｗ
のカウント終了（Ｓ７１０）を待ってＣ２を加算し（Ｃ
ｎｅｗ＝Ｃ２＋Ｃｎｅｗ）（Ｓ７１２）、加算結果を新
たなＣ１として（Ｃ１＝Ｃｎｅｗ）、ＲＡＭ６８のＣ１
を更新する（Ｓ７１３）。以下、画像形成ごとに上記の
動作を繰り返す。

【００３９】本実施例では、紙サイズがＡ４で４００ｄ
ｐｉ，２５６階調の場合を基本とし、印字比率が４％の
場合を下限値とし、上限値は印字比率が７５％の場合を
想定した。上記の場合の１枚あたりの最大ビデオカウン
ト数は約３８８４×１０＾６なので、Ｃｍｉｎ＝１５５
×１０＾６とし、Ｃｍａｘ＝３１００×１０＾６とし
た。

【００４０】上記のフローチャートに従えば、１回のト
ナー補給量は４０ｍｇ〜７５０ｍｇとなり、１回のトナ
ー補給量が４０ｍｇに満たない場合は次回の補給時に繰
り越され、１回のトナー補給量が７５０ｍｇを超過する
場合は７５０ｍｇのみ補給され、超過分が次回の補給時
に繰り越されることになる。

【００４１】上記のように下限値に満たないほど少量補
給される場合は、ほとんどトナー濃度に変化はないた
め、次回に繰り越しても画像品位上の問題は生じない。
また、上限値を定めたことで一時的にトナー濃度が減少
することがあるが、近々に不足分を補えば画像品位上の
問題は生じず、むしろ一気に補給される場合の弊害を避
けることができる。

【００４２】下限値は前述のように本実施例でトナー補
給が不安定になる境界付近のトナー補給量から定め、上
限値は本実施例のトナー攪拌・搬送系で帯電均一性が保
てる範囲から定めた。もちろん上下限値は上記に固定さ
れるものではなく、使用するトナー供給装置や攪拌・搬
送系の能力によって、トナー補給量が供給過剰もしくは
供給不足となったり、トナー帯電量が不足したりしなけ
れば任意の値に設定しても良い。例えば、トナー攪拌・
搬送系のトナー帯電能力が高ければ、カブリや機内飛散
を引き起こすことはないため上限値を定める必要はな
い。

【００４３】〔第２実施形態〕次に本発明の第二の実施
例について説明する。

【００４４】本実施例では、図８に示すプロセスユニッ
ト以外の構成は第一の実施例と同様であるので、共通す
る構成要素の符号は第一の実施例と同じものを用い、構
成図も図１及び図２を流用する。また、第一の実施例と
動作が同じものはその説明を省略する。

【００４５】図８に示すように、本実施例では、第一の
実施例において１つの画像形成ステーションを構成して
いた感光体ドラム４０、露光装置４１、一次帯電装置４
２、現像装置４４、クリーニング装置５０を一まとめに
して画像形成装置から着脱可能に構成してプロセスユニ
ット８０とした。カラー画像形成装置の場合には、例え
ばシアン、マゼンタ、イエロー、およびブラックの各色
に対する４つのプロセスユニット８０がある。

【００４６】本実施例のプロセスユニット８０の現像装
置には、二成分現像剤の見かけの透磁率を検知するイン
ダクタンス検知手段のインダクタンスヘッド２０が設置
され、トナー濃度制御に必要なデータであるビデオカウ
ント数を記憶する記憶手段であるＲＡＭ８１が設けられ
ている。インダクタンスセンサとＲＡＭ８１には図示し
ないコネクタを介して、画像形成装置内でＣＰＵ６７に
つながるように構成されている。このプロセスユニット
は画像形成装置に対して着脱自在に構成されている。

【００４７】本実施例のプロセスユニット８０には、第
一の実施例のように、ビデオカウント検知方式ＡＴＲに
よるトナー濃度情報を行うための最低限のプロセスユニ
ット固有情報として、ＲＡＭ８１に「前回の画像形成時
のビデオカウント数Ｃ１」が格納されている。このこと
によって、プロセスユニットの互換性が保たれ、使用中
に他のプロセスユニットと入れ換えても、同機種の別の
画像形成装置に入れ換えてもトナー濃度制御が可能とな
る。

【００４８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の画像形成装置によれば、ビデオカウント方式ＡＴＲを
行っている場合にトナー補給量の累積誤差の増大及びト
ナーの大量補給による弊害を抑制し、適正なトナー濃度
を維持することが可能な画像形成装置を提供できる。ま
た、上記のプロセスユニットが、適正なトナー濃度を維
持したまま、互換可能である画像形成装置及びプロセス
ユニットを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される画像形成装置の一例の全体
構成を示す説明図である。

【図２】図１の画像形成装置が具備する現像器の概略構
成図である。

【図３】図１の画像形成装置において画像情報信号をカ
ウントする方法の説明図である。

【図４】現像剤の濃度変化とインダクタンスセンサの検
出信号の特性図である。

【図５】現像剤の凝集によりインダクタンス検知方式Ａ
ＴＲで誤検知を起こすメカニズムを説明する図である。

【図６】第一の実施例におけるトナー濃度制御方式の切
り替え制御を説明するフローチャートである。

【図７】第一の実施例におけるビデオカウント方式ＡＴ
Ｒの制御を説明するフローチャートである。

【図８】第二の実施例におけるプロセスユニットの概略
構成図である。

【符号の説明】

２０インダクタンスヘッド４０感光体ドラム４１露光装置４２一次帯電装置４３二成分現像剤４４現像装置４７転写材担持ベルト４８転写材４９転写帯電器５０クリーニング装置６０トナー補給槽６３トナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H027 DA01 DA11 DA14 DA39 DB01 DD07 DE04 DE07 DE10 EA06 EB04 EC06 EC08 EC09 EC10 EC19 ED10 EE02 EE04 EE07 EF06 2H077 AA11 AB02 AB07 AC02 AC12 AD06 AD13 AD36 DA10 DA18 DA42 DA52 DA78 DA80 DA82 DB18 DB22 EA03 GA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像情報信号の印字画素数の累計値に基
づいてトナー補給量を計算し、トナー補給手段を動作さ
せる現像剤濃度制御手段を有する画像形成装置におい
て、前記現像剤濃度制御手段で計算された補給量を記憶する
記憶手段を有し、一回のトナー補給で供給するトナー補
給量の上限値及び下限値を定め、計算された補給量が上
限値を超えた場合は超過量を、下限値に至らない場合は
その補給量を次回のトナー補給に繰り越す現像剤濃度制
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】請求項１の画像形成装置において、現像
手段を含むプロセスユニットが画像形成装置から容易に
着脱可能に構成され、画像情報信号の印字画素数の累計
値に基づいて計算された補給量を記憶する記憶手段を有
することを特徴とする画像形成装置及びプロセスユニッ
ト。