JP2005099750A - 画像形成装置及び画像形成装置の制御システム、カートリッジ、メモリ媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 現像装置のトナー濃度を適正な濃度に維持して画像形成を行うことが可能とする。
【解決手段】 カートリッジが着脱可能な画像形成装置であって、カートリッジは、現像装置とメモリ媒体とを有し、トナーの濃度を検知する検知器と、検知器からの検出値に基づいて現像装置にトナーを補給するトナー補給部材を動作させる第一の動作モードと、印字する画像信号の積算値に基づいてトナー補給部材を動作させる第二の動作モードと、第一の動作モードと第二の動作モードとを選択する制御ユニットと、を有し、メモリ媒体には、第二の動作モードを第一の動作モードに切り替えるための情報を記憶しており、制御手段は第ニの動作モードで動作中に、画像信号の積算値に関する情報と、メモリ媒体に記憶された情報とに基づいて、第二の動作モードを第一の動作モードに切り替えることを特徴とする。
【選択図】 図６

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成工程を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置及び画像形成装置の制御システム、画像形成装置用いられるカートリッジ、カートリッジに搭載されるメモリ媒体に関するものである。

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。

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（Ａｕｔｏ Ｔｏｎｅｒ Ｒｅｐｌｅｎｉｓｈｅｒ以下、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。

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カ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。

トナー濃度を検知する検知器としては、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。

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（以下、「ビデオカウント数」と呼ぶ）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。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。

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。

インダクタンスセンサによる現像剤濃度制御は、通常、何らかの方法で定めた「基準値」に対する相対値をもって検知データとする方式を用いている。例えば、あらかじめ正確なトナー濃度が判っている現像剤が現像装置に供給されているときにその透磁率を検知した値をもって基準値とする。これをトナー補給制御手段内に記憶しておき、トナー補給量の制御はこの基準値に対する検知データの増減に応じて行なわれ、現像剤が減少した場合に補給量を増やし、現像剤濃度が増加した場合には補給量を減らすか補給を停止するといった形で行なう。

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こす原因となり、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。

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、特許文献１）。例えば、前回の画像形成動作停止時から一定時間が経過したと判断されるとき（画像形成装置の電源を入れた時や電源が入ったまま長時間画像形成動作をしなかった時など）に、インダクタンス検知ＡＴＲの検出データと所定の基準値との差分値が所定量より大きかった場合には、現像剤が凝集していると判断し、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を併用した制御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を併用し、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。

現像剤の凝集状態回復の推定は、インダクタンス検知ＡＴＲの検出データが所定値（前述のビデオカウントＡＴＲ併用開始時の所定値と異なる値でもよい）に達した場合に回復したとみなす他に、例えば、画像形成動作再開時点からの「通紙枚数」，「撹枠時間」，「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関数の算出値など）が所定値に達した場合に回復したとみなしてもよい。

従来例における、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５のフローチャートを参照して説明する。

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（Ｓ５０１）、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（Ｓ５０２）。平行して今回の画像形成におけるビデオカウント数Ｃｎｅｗのカウントを始める（Ｓ５０３）。次いでＲＡＭ６８から「初期値」及び温湿度に対応した補正値１とプロセスカートリッジ８の使用枚数に対応した補正値２をＣＰＵ６７に読み出し、加算した基準値ｂがＣＰＵ６７に送られる（Ｓ５０４）。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）を算出し（Ｓ５０５）、次いで、差分データ△と所定の許容閾値ｃを比較する（Ｓ５０６）。△≦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ＡＴＲとし（Ｓ５０７）、再開時データａに基づいてトナー補給を行う（Ｓ５０８）。△＞ｃ（Ｎｏ）ならぱ、パッキングが発生していると判断してビデオカウントＡＴＲとし（Ｓ５０９）、ＣＰＵ６７は前回の画像形成時に計数されたビデオカウント数Ｃ１がＣＰＵ６７に送られるビデオカウント数Ｃ１に基づいてトナー補給を行う（Ｓ５１０）。ビデオカウント数Ｃｎｅｗのカウント終了を待って（Ｓ５１１）トナー濃度制御方式がいずれを選択しているかによらず、今回のビデオカウントの結果Ｃｎｅｗを新たなＣ１として（Ｃ１＝Ｃｎｅｗ）、ＲＡＭ６８のＣ１を更新する（Ｓ５１２）。この動作を繰り返し、ビデオカウントＡＴＲ方式による制御を続けるうちにパッキングが解消されて、Δ≦ｃ（Ｙｅｓ）となると直ちにビデオカウントＡＴＲ方式による制御からインダクタンスＡＴＲ方式による制御に切り替わる。

しかしながら、印字動作開始時のインダクタンスＡＴＲセンサの検知データと、所定の基準値との差分Δの大きさを比較して制御方式を切り替える上記の切替え方式では、少数枚印字後に長時間の放置を繰り返した場合、現像剤のパッキング状態が続いてビデオカウントＡＴＲ制御が続くことになる。そして、トナー補給量の誤差が徐々に累積されてトナーの過剰補給や補給不足となり、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こす原因となる可能性がある。そのため、ビデオカウントＡＴＲ制御方式の使用が続いた場合は所定のタイミングでインダクタンスＡＴＲ制御方式に戻す必要がある。そこで、ビデオカウントＡＴＲ制御によるトナー補給を開始してからの現像装置の使用量情報（例えば時間、補給量、印刷枚数など）を画像形成装置本体の不揮発性ＲＯＭに格納し、その値によってビデオカウントＡＴＲ制御からインダクタンスＡＴＲ制御に切り替える方式が考えられる。この方式を用いることにより、ビデオカウントＡＴＲ制御が続くことでトナー補給が過不足状態になることを防ぐことができる。
特開２００３−６６７１０号公報

しかし、このような画像形成装置において、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（カートリッジ）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り、この場合にはプロセスユニット（カートリッジ）が別のプロセスユニット（カートリッジ）と交換されるケースが想定される。現像装置の使用量情報が画像形成装置本体内に保存されている場合は、本体に保存されている使用量と交換したプロセスユニット（カートリッジ）の使用量は異なるため、ビデオカウントＡＴＲ制御からインダクタンスＡＴＲ制御への切り替えのタイミングがトナー使用量に応じたタイミングにならず、トナー補給量を誤ってしまいトナーの過剰補給や補給不足となり、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こす原因となる可能性があった。

また、このような画像形成装置において、トナーの色の違いや製造のばらつき等、現像剤（トナー及びキャリア）の状態の違いによってパッキングのしやすさが異なる場合がある。この場合、画像形成装置本体内の情報に基づいて所定のタイミングでビデオカウントＡＴＲ制御からインダクタンスＡＴＲ制御方式に戻した場合、パッキング状態が十分に解消される前にインダクタンスＡＴＲ制御方式に戻ってしまったり、あるいはパッキング状態が解消された後もビデオカウントＡＴＲ制御を続けてしまうことになり、トナー濃度が不安定となり、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こす原因となる可能性があった。

従って、本発明の目的は、画像形成装置に用いられるカートリッジ内のトナー濃度を適正な濃度に維持することを可能とする画像形成装置及び画像形成装置の制御システム、カートリッジ、カートリッジに搭載されるメモリ媒体を提供することである。

また、本発明の他の目的は、カートリッジが取り替えられた場合であっても、カートリッジ内のトナー濃度を適正な濃度に維持した状態で画像形成を行うことができる画像形成装置及び画像形成装置の制御システム、カートリッジ、カートリッジに搭載されるメモリ媒体を提供することである。

また、本発明の他の目的は、トナー状態の異なるカートリッジであっても、カートリッジ内のトナー濃度を適正な濃度に維持した状態で画像形成を行うことができる画像形成装置及び画像形成装置の制御システム、カートリッジ、カートリッジに搭載されるメモリ媒体を提供することである。

上記目的を達成するための、本発明の画像形成装置は、カートリッジが着脱可能な画像形成装置であって、前記カートリッジは、現像装置とメモリ媒体とを有し、前記トナーの濃度を検知する検知器と、前記検知器からの検出値に基づいて前記現像装置に前記トナーを補給するトナー補給部材を動作させる第一の動作モードと、印字する画像信号の積算値に基づいて前記トナー補給部材を動作させる第二の動作モードと、前記第一の動作モードと前記第二の動作モードとを選択する制御ユニットと、を有し、前記メモリ媒体には、前記第二の動作モードを前記第一の動作モードに切り替えるための情報を記憶しており、前記制御手段は前記第ニの動作モードで動作中に、前記画像信号の積算値に関する情報と、前記メモリ媒体に記憶された情報とに基づいて、前記第二の動作モードを前記第一の動作モードに切り替えることを特徴とする。

また、本発明のカートリッジは、現像装置内のトナーの濃度を検知する検知器と、前記検知器からの検出値に基づいてトナー補給部材を動作させる第一の動作モードと、印字する画像信号の積算値に基づいて前記トナー補給部材を動作させる第二の動作モードを有する画像形成装置に着脱可能なカートリッジであって、前記現像装置と、前記第二の動作モードから前記第一の動作モードに切り替えるための情報を記憶する記憶領域を有するメモリ媒体と、を有することを特徴とする。

また、本発明のメモリ媒体は、現像装置内のトナーの濃度を検知する検知器と、前記検知器からの検出値に基づいてトナー補給部材を動作させる第一の動作モードと、印字する画像信号の積算値に基づいて前記トナー補給部材を動作させる第二の動作モードを有する画像形成装置に着脱可能なカートリッジに搭載されるメモリ媒体であって、前記カートリッジは、前記現像装置を有し、前記メモリ媒体は、前記第二の動作モードから前記第一の動作モードに切り替えるための情報を記憶する記憶領域を有することを特徴とする。

また、本発明の制御システムは、現像装置内のトナーの濃度を検知する検知器と、前記検知器からの検出値に基づいてトナー補給部材を動作させる第一の動作モードと、印字する画像信号の積算値に基づいて前記トナー補給部材を動作させる第二の動作モードを有する画像形成装置の制御システムであって、前記画像形成装置は本体とカートリッジを有し、前記カートリッジは、前記現像装置と、前記第二の動作モードから前記第一の動作モードに切り替えるための情報を記憶する記憶領域を有するメモリ媒体とを有し、前記本体は、前記第一の動作モードと前記第二の動作モードとを選択する制御ユニットを有し、前記制御ユニットは、前記画像信号の積算値に関する情報と、前記メモリ媒体に記憶された情報とに基づいて、前記第二の動作モードを前記第一の動作モードに切り替えることを特徴とする。

本発明によれば、現像装置のトナー濃度を適正な濃度に維持して画像形成を行うことが可能となる。

また、本発明によれば、インダクタンス検知ＡＴＲとビデオカウントＡＴＲとを切り替える方式の画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジに記憶手段を設けることにより、カートリッジが取り替えられた場合であっても、カートリッジ内のトナー濃度を適正な濃度に維持することが可能となる。

また、本発明によれば、トナー状態の異なるカートリッジであっても、カートリッジ内のトナー濃度を適正な濃度に維持した状態で画像形成を行うことができる画像形成装置及び画像形成装置の制御システム、カートリッジ、カートリッジに搭載されるメモリ媒体を提供することができる。

（実施例１）
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。

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。ＰＣ等より入力した画像信号は画像処理回路を経て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。

次に、図１の感光体ドラム１（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）が、一次帯電ローラ２により均一に帯電される。

前記の画素画像信号はパルス幅変調回路３１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露光ユニット３内の半導体レーザに供給し、そのパルス幅に対応する時間だけ発光させる。半導体レーザから放射されたレーザ光は回転多面鏡によって掃引され、ｆ／θレンズ等のレンズや固定ミラーによって感光俸ドラム１上に結像される。よって、感光体ドラム１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。

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４６を使用する現像装置４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図示矢印方向に無端駆動される転写材担持体ベルト９上に転写ローラ９ｇの作用により転写される。

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１、露光装置３、帯電ローラ２、現像装置４、クリーニング装置５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ベルト９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、転写ベルト９に順次に転写され、フルカラー画像となる。

上記現像装置４の詳細を図２に示す。現像装置４は感光体ドラム１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４５によって第１室（現像室）４７と第２室（攪拌室）４８とに区画されている。第１室４７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４１が配置されており、この現像スリーブ４１内に磁界発生手段であるマグネットが固定配置されている。現像スリーブ４１は現像剤規制部材であるブレード４２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１と対向する現像領域で現像剤４６を感光体ドラム１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４１には電源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。

第１室４７および第２室４８にはそれぞれ現像剤剤攪拌部材かつ搬送手段として第１および第２の現像剤攪拌スクリュー４３、４４が配置されている。第１スクリュー４３は第１室４７中の現像剤を攪拌搬送し、また、第２スクリュー４４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６から供給されたトナーとすでに現像装置内にある現像剤４６とを攪拌搬送し、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６と現像装置４のトナー補給口をつなぐトナー補給部材としての搬送スクリュー６１、搬送スクリューを駆動させる駆動ユニット６２（駆動モータ、駆動モータを制御する駆動回路等を含む）から構成されている。隔壁４５には図２における手前側と奥側において第１室４７と第２室４８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４３，４４の搬送カにより、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４７内の現像剤が一方の通路から第２室４８内へ移動し、第２室４８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４７内へ移動するように構成されている。

本実施例では、現像装置４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１に示すように第２室（現像室）４８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３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ＡＤ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。現像装置４には情報記憶部としての不揮発性メモリＲＡＭ６８が備えられており、メモリＲＡＭ６８はメモリアクセス機構を通じてＣＰＵ６７につながっている。そして、少なくともインダクタンスヘッド２０およびメモリ６８を備えた現像装置４が取り外し可能なプロセスユニット８として構成されている。

本実施例においては、キャリアの耐久劣化によるトナーへのトリボ付与能力の変化や温湿度変化におけるインダクタンスセンサの感度変化など、があるため、現像装置内のトナー濃度の規定値（トナー濃度初期設定値）にあらかじめ予測できる変動があるため、不揮発性メモリＲＡＭ６８にトナー濃度の規定値（トナー濃度初期設定値）を補正するための情報を記憶しておき、その情報を用いて、例えばプリント枚数を計測して、プリント枚数の積算値から推測された現像剤中のキャリアの耐久劣化度や、例えば、装置本体内に設けられた温湿度センサ（不図示）によって検出された温湿度などの環境変化に応じた補正値を選択して、上記トナー濃度初期設定に所定の補正値を付加し、「初期設定値」＋「補正値」を基準値としている。

具体的には、ＲＡＭ６８には、図７に示すように、規定のトナー濃度に対応するデータ（すなわち「トナー濃度初期設定値情報」，図３における６％に相当する値２．５Ｖ）、温湿度及び、現像装置４を備えるプロセスカートリッジ８を用いて画像形成を行ったプリント枚数に対応した所定の補正値テーブルに関する情報、プリント枚数情報を各データの記憶領域６８ａ、６８ｂ、６８ｃ、６８ｄに記憶する。

この補正値テーブルそのものは、画像形成装置本体のＲＯＭ７０などに複数記憶されており、ＲＡＭ６８には、その補正値テーブルに係わる情報として画像形成装置本体に記憶されている補正値テーブルを選択する番号情報を記憶している。なお、供給されるトナーの特性、色が異なれば、温湿度変化に応じたインダクタンスセンサの出力値が微妙に変化してくるため、補正値テーブルは例えばトナーの特性，色毎にことなるテーブルが複数設けられている。

本実施例では、ＲＡＭ６８からトナー濃度初期値情報、補正テーブルに係わる情報としての補正値テーブル番号情報、プリント枚数情報をＣＰＵ６７に読み込み、ＣＰＵ６７は、補正値テーブル番号情報に対応する、画像形成装置本体に記憶されている補正値テーブルを選択して、選択した補正値テーブルから、検知した温湿度及びＲＡＭ６８から読み出したプリント枚数情報に対応する補正値を読み出して、トナー濃度初期値情報に加算して「基準値」としている。

図８に補正テーブルの一例を示す。温湿度及びプリント枚数に対応した補正値テーブルであり、高温高湿、常温常湿、低温低湿のそれぞれの環境毎にプリント枚数に対応した補正値が記憶されている。画像形成装置本体には、このような補正値テーブルがトナーの特性、色毎に複数記憶されている。

この補正値テーブルを用いた場合には、例えば、トナー濃度初期値情報がαであり、装置の環境が常温常湿、使用枚数が５０００枚である場合には、基準値＝α＋ｂ３となる。

このように、本実施例では現像装置４のＲＡＭ６８に記憶される情報に基づいて、トナー濃度初期設定値を装置の温度湿度及びプリント枚数を考慮して補正することにより、正確にトナー補給制御を行うことができる。

ＣＰＵ６７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４に補給するに要する搬送スクリュー回転時間を算出し、駆動ユニット６２を制御してその時間だけモータを回転駆動させる。搬送スクリュー６２は上記の時間だけ回転し、トナー補給槽６から現像装置４に不足分のトナーを補給する。すなわち、モータ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。

トナー補給はトナー濃度の不均一化を招かないように、第１及び第２の現像剤攪拌スクリュー４３，４４が駆動されているときに行われる。本実施例のように複数の現像装置を有するカラー画像形成装置などでは、コストダウンのため現像スリーブ４１と第１及び第２の現像剤攪拌スクリュー４３，４４を同一の駆動系で動かしている場合が多い。このような場合は。結果的にトナー補給は画像形成時に限られてしまう。

さて、上記のような構成においては、「背景技術」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４（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４（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４（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。

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。

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。

図１に示すように、パルス幅変調回路３１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３３の一方の入カに供給し、他方の入カにはクロックパルス発振器３２からのクロックパルスを供給する。ＡＮＤゲート３３の出力は、レーザ駆動パルスのパルス幅に対応した数のクロックパルス、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３４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、前記画像信号のトナー像を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問との対応関係を示す換算テーブルを読み出し、前述のように補給ユニット６２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。

しかしながら、ビデオカウント方式ＡＴＲによる現像剤濃度制御が続くと徐々に補給量の誤差が蓄積していってしまうため、所定のタイミングでインダクタンス検知方式ＡＴＲによる制御に復帰させる制御が必要となる。

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。

なお、図６のフローチャートに基づく制御はＣＰＵ６７内のＲＯＭ（不図示）などに予め記憶されているプログラムを読み出すことによって実行される。

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）、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）。平行して今回の画像形成におけるビデオカウント数Ｃｎｅｗのカウントを始める（Ｓ６０３）。次いでＲＡＭ６８からトナー濃度初期値情報及び、補正値テーブルに係わる情報である補正値テーブル番号情報、プリント枚数、画像信号の累積値情報（Ｃａｄｄ）をＣＰＵ６７に読み込み、補正値テーブル番号情報、プリント枚数を用いて温湿度及びプリント枚数に対応した補正値を求め、トナー濃度初期値と補正値を加算して基準値ｂがＣＰＵ６７において求められる（Ｓ６０４）。続けて、ＣＰＵ６７は、検出データａと基準値ｂからその差分データ△（＝ａ−ｂ）を算出し（Ｓ６０５）、次いで、差分データ△と所定の許容閾値ｃを比較する（Ｓ６０６）。△≦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、ＲＡＭ６８上のＣａｄｄにデータ０を格納する（Ｓ６０７）。画像信号の累積値情報（Ｃａｄｄ）は、現像剤のパッキングが発生した後に、ビデオカウントＡＴＲ方式で検知したトナー補給量の積算値（図８の画像情報信号の累積情報）であり、現像剤のパッキングが解消されたと判断されるまで積算しつづける値である。△＞ｃ（Ｎｏ）ならぱ、パッキングが発生していると判断する。

パッキングが生じていないと判断された後、トナー濃度制御をインダクタンス検知ＡＴＲとし（Ｓ６０８）、検出データａに基づいてトナー補給を行う（Ｓ６０９）。

パッキングが生じていると判断された後、次にビデオカウント積算値Ｃａｄｄと所定値ｄを比較して（Ｓ６１０）、Ｃａｄｄ≦ｄ（Ｙｅｓ）ならばビデオカウントＡＴＲとし（Ｓ６１１）、ＣＰＵ６７は前回の画像形成時に計数されたビデオカウント数Ｃ１がＣＰＵ６７に送られるビデオカウント数Ｃ１に基づいてトナー補給を行う（Ｓ６１２）。

パッキングが生じていると判断された後、ビデオカウント積算値Ｃａｄｄと所定値ｄを比較して（Ｓ６１０）、Ｃａｄｄ＞ｄ（Ｎｏ）ならばビデオカウントＡＴＲによる補給が所定の量を超えたと判断し、インダクタンスＡＴＲ制御方式に変更する。

トナー補給動作終了後、ＣａｄｄにＣ１の値を加算する（Ｓ６１３）。ビデオカウント数Ｃｎｅｗのカウント終了を待って（Ｓ６１４）トナー濃度制御方式がいずれを選択しているかによらず、今回のビデオカウントの結果Ｃｎｅｗを新たなＣ１として（Ｃ１＝Ｃｎｅｗ）設定し、ＲＡＭ６８のＣａｄｄを更新する（Ｓ６１５）。

なお、上記所定値ｄは不図示ではあるが画像形成装置本体の不揮発性の記憶手段（ＲＯＭなど）に予め固定値として記憶されている。

本実施例では上記のように、画像形成ごとにビデオカウント数を計数した結果の積算値Ｃａｄｄ（すなわち画像情報信号の累積値情報）をＲＡＭ６８に記憶しておくことで、ビデオカウントＡＴＲに切り替えた時点からのトナー補給量を計測し、ビデオカウントＡＴＲによる補給制御が続いたときにインダクタンスＡＴＲ制御への切り替えが可能になるようにした。また、ＲＡＭ６８がプロセスカートリッジ８に備えられているため、プロセスカートリッジ８を交換してもビデオカウントＡＴＲによる補給制御量データ（画像情報信号の累積値情報Ｃａｄｄ）を記憶保持しているため、ビデオカウントＡＴＲによる補給制御が続いたときにインダクタンスＡＴＲ制御への切り替えが可能になるようにした。

（実施例２）
実施例１では、現像剤のパッキングが発生していると判断して、インダクタンスＡＴＲ制御からビデオカウントＡＴＲ制御に切り替えた後、ビデオカウント積算値が所定値を超えた場合、つまり、ビデオカウントＡＴＲ制御でのトナー補給が所定の量を超えた場合に、インダクタンスＡＴＲ制御に切り替えるように制御して、トナー濃度を適正な濃度に維持するようにした。

本実施例においては、ビデオカウントＡＴＲ制御におけるビデオカウント積算値と比較する所定値を、ビデオカウント積算閾値情報として、現像剤の色、種類、特性等に応じた値に設定して、その情報をカートリッジに設けられた記憶手段に記憶させておき、現像剤の色、種類、特性に応じて、ビデオカウントＡＴＲ制御からインダクタンスＡＴＲ制御に切り替えることを特徴としている。

ビデオカウント積算値と比較する所定値を現像剤に含まれるトナーの色、種類、特性等に応じた値に設定する理由は以下のとおりである。

現像剤は長時間放置してパッキングが生じた場合に、パッキングが解消するまでの時間が、それに含まれるトナーの色、種類、特性、製造条件のばらつきなどによって異なってくるため、実施例１のようにビデオカウント積算値を画像形成装置本体に記憶された所定値（固定値）と比較して、その所定値を超えた場合に、インダクタンスＡＴＲに切り替えるように制御すると、例えば、まだパッキングが解消されていなかったり、逆にパッキングが解消されているにもかかわらずビデオカウントＡＴＲを継続してしまったりする場合があり、トナー濃度が適正な値から外れてしまう可能性がある。

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と共に、ビデオカウント方式ＡＴＲからインダクタンス方式ＡＴＲに切り替える制御を、プロセスカートリッジに収容される現像剤のトナーの色、種類、特性などに応じて実行する、つまり、プロセスカートリッジ毎に実行するようにしている。

なお、本実施例における構成及び制御については、実施例１と共通の部分は説明を省略し、実施例１と異なる部分について以下に説明する。

図９は、本実施例におけるカートリッジの記憶手段ＲＡＭ１０８内の記憶データを示すものである。

上述したように、実施例１とは異なり、ビデオカウント積算閾値情報が新たな情報として記憶領域１０８ｅに記憶されている。このビデオカウント積算閾値情報とは、ビデオカウントＡＴＲ制御からインダクタンスＡＴＲ制御に切り替えるタイミングを制御するためのモード制御情報である。

このモード制御情報であるビデオカウント積算閾値情報はカートリッジ内に収容される現像剤中のトナーの色、種類、特性などに応じて設定された値であり、カートリッジが着脱されて、例えば他の画像形成装置に装着されて用いられた場合であっても、その値を読み出してトナー濃度を適正な値に制御することが可能となる。

なお、本実施例においては、上述したように、実施例１の図６のフローチャートにおいて、パッキングが発生した後にビデオカウントＡＴＲで検知したトナー補給量の積算値（ビデオカウント積算値）と所定値との比較（Ｓ６１０）に先んじて、例えば、Ｓ６０４において、ＲＡＭ１０８からビデオカウント積算閾値情報を読み込む動作を行う。そして、Ｓ６１０において、ビデオカウント積算値とＲＡＭ１０８から読み込んだビデオカウント積算閾値情報とを比較してインダクタンスＡＴＲ制御に切り替える制御を実行する。つまり、ＣＰＵ６７によってビデオカウントＡＴＲ制御からインダクタンスＡＴＲ制御に切り替えるタイミングを制御する。これにより、トナーの色、種類、特性などに応じた切り替え制御が実行可能となるのである。

また、図１０は、本実施例が適用される一例としてのカラー画像形成装置の構成を示す図である。

図１０のカラー画像形成装置は、カセット１０１に収容されている転写材を給紙ローラ１０２で給紙して、給紙された転写材をレジストローラ１０３において一時停止させて、イエローカートリッジ１０８Ｙの画像形成（転写材に感光ドラム１から画像を転写する）タイミングにあわせて、転写材をレジストローラ１０３によって搬送させる。なお、１０７Ｙ、１０７Ｍ、１０７Ｃ、１０７Ｂｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックそれぞれのカートリッジ内の感光ドラムを露光するための露光ユニットであり、ホストコンピュータ（不図示）などからそう芯される画像データに基づいて、各イエロー（１０６Ｙ）、マゼンタ（１０６Ｍ）、シアン（１０６Ｃ）、ブラック（１０６ＢＫ）の４色のカートリッジの感光ドラムを露光して潜像を形成し、潜像が各カートリッジの現像装置によって現像される。そして現像された画像を記録材に順次転写することによって、転写材に画像が転写されてカラー画像を形成した後、定着装置１０４において転写材に転写された画像を定着させて、定着後は排紙トレイ１０５に排出する。

また、イエロー（１０６Ｙ）、マゼンタ（１０６Ｍ）、シアン（１０６Ｃ）、ブラック（１０６ＢＫ）の４色のカートリッジのそれぞれに記憶手段（ＲＡＭ１０８Ｙ，ＲＡＭ１０８Ｍ，ＲＡＭ１０８Ｃ，ＲＡＭ１０８ＢＫ）を設けて、それぞれに、トナーの色等に応じたビデオカウント積算閾値情報を記憶させておき、それを読み出すことによって各カートリッジ毎に、ビデオカウントＡＴＲ制御からインダクタンスＡＴＲ制御に切り替えるタイミングを制御することができ、現像装置内のトナー濃度を適正な値に制御することが可能となる。

なお、図１０のカラー画像形成装置は、各カートリッジの感光ドラムから転写材に画像を転写する構成であるが、これに限らず、中間転写体（中間転写ベルト、中間転写ドラムなど）を用いて、各カートリッジの感光ドラムから中間転写体に画像を転写した後、一括して転写材に画像を転写する構成においても適用可能である。

なお、上記実施例においては、トナーとキャリアとからなる現像剤を用いた二成分現像方式で説明したが、現像剤としてトナーのみを用いる磁性一成分現像方式にも適用可能である。

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。 図１の画像形成装置が具備する現像装置の概略構成図。 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。 現像剤の凝集によりインダクタンス検知方式ＡＴＲで誤検知を起こすメカニズムの説明。 背景技術におけるトナー濃度制御方式の切り替えフローチャート。 実施例におけるトナー濃度制御方式の切り替えフローチャート。 実施例１における現像装置に設けられる不揮発性メモリの詳細図。 実施例における補正値テーブルの詳細図。 実施例２における現像装置に設けられる不揮発性メモリの詳細図。 実施例２におけるカラー画像形成装置の一例の構成を示す説明図。

符号の説明

１ 感光体ドラム
２ 帯電ローラ
３ 露光ユニット
４ 現像装置
５ クリーニング装置
６ トナー補給槽
９ 転写体ベルト
９ｇ 転写ローラ
２０ インダクタンスヘッド
３１ パルス幅変調回路
３２ クロックパルス発信回路
３３ ＡＮＤゲート
３４ カウンタ
４６ 現像剤
６２ 駆動ユニット
６７ ＣＰＵ
６８ 不揮発性メモリ
１０１ カセット
１０２ 給紙ローラ
１０３ レジストローラ
１０４ 定着装置
１０５ 排紙トレイ
１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６ＢＫ カートリッジ
１０７Ｙ、１０７Ｍ、１０７Ｃ、１０７ＢＫ 露光ユニット
１０８Ｙ、１０８Ｍ、１０８Ｃ、１０８ＢＫ 記憶手段

Claims (19)

1. カートリッジが着脱可能な画像形成装置であって、
   前記カートリッジは、現像装置とメモリ媒体とを有し、
   前記トナーの濃度を検知する検知器と、
   前記検知器からの検出値に基づいて前記現像装置に前記トナーを補給するトナー補給部材を動作させる第一の動作モードと、印字する画像信号の積算値に基づいて前記トナー補給部材を動作させる第二の動作モードと、
   前記第一の動作モードと前記第二の動作モードとを選択する制御ユニットと、を有し、
   前記メモリ媒体には、前記第二の動作モードを前記第一の動作モードに切り替えるための情報を記憶しており、
   前記制御手段は前記第ニの動作モードで動作中に、前記画像信号の積算値に関する情報と、前記メモリ媒体に記憶された情報とに基づいて、前記第二の動作モードを前記第一の動作モードに切り替えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御ユニットは、前記検知器からの検出値と前記所定の基準値との差分値が所定の閾値に達した場合に、前記第一の動作モードを前記第二の動作モードに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記メモリ媒体に記憶された情報とは、前記画像信号の積算閾値情報であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御ユニットは、前記画像信号の積算値に関わる情報が前記画像信号の積算閾値情報に到達した場合に、前記第二の動作モードを前記第一の動作モードに切り替えることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記メモリ媒体は、更に、前記所定の基準値に係わる情報を記憶することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
6. 前記所定の基準値に係わる情報とは、前記トナー濃度初期設定値情報、前記画像形成装置の環境及び印字枚数に応じて前記トナー濃度初期設定値を補正するための情報、を含むことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 現像装置内のトナーの濃度を検知する検知器と、前記検知器からの検出値に基づいてトナー補給部材を動作させる第一の動作モードと、印字する画像信号の積算値に基づいて前記トナー補給部材を動作させる第二の動作モードを有する画像形成装置に着脱可能なカートリッジであって、
   前記現像装置と、
   前記第二の動作モードから前記第一の動作モードに切り替えるための情報を記憶する記憶領域を有するメモリ媒体と、
   を有することを特徴とするカートリッジ。
8. 前記メモリ媒体は、更に、前記第一の動作モードにおいて前記トナー補給部材を動作させるための所定の基準値に係わる情報を記憶する記憶領域を有することを特徴とする請求項７に記載のカートリッジ。
9. 前記所定の基準値に係わる情報とは、前記トナー濃度初期設定値情報、前記画像形成装置の環境及び印字枚数に応じて前記トナー濃度初期設定値を補正するための情報、を含むことを特徴とする請求項８に記載のカートリッジ。
10. 前記前記第二の動作モードから前記第一の動作モードに切り替えるための情報とは、前記画像信号の積算閾値情報であることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載のカートリッジ。
11. 前記カートリッジは、更に、前記検知器を含むことを特徴とする請求項７に記載のカートリッジ。
12. 現像装置内のトナーの濃度を検知する検知器と、前記検知器からの検出値に基づいてトナー補給部材を動作させる第一の動作モードと、印字する画像信号の積算値に基づいて前記トナー補給部材を動作させる第二の動作モードを有する画像形成装置に着脱可能なカートリッジに搭載されるメモリ媒体であって、
    前記カートリッジは、前記現像装置を有し、
    前記メモリ媒体は、前記第二の動作モードから前記第一の動作モードに切り替えるための情報を記憶する記憶領域を有することを特徴とするメモリ媒体。
13. 前記メモリ媒体は、更に、前記第一の動作モードにおいて前記トナー補給部材を動作させるための所定の基準値に係わる情報を記憶する記憶領域を有することを特徴とする請求項１２に記載のメモリ媒体。
14. 前記所定の基準値に係わる情報とは、前記トナー濃度初期設定値情報、前記画像形成装置の環境及び印字枚数に応じて前記トナー濃度初期設定値を補正するための情報、を含むことを特徴とする請求項１３に記載のメモリ媒体。
15. 前記第二の動作モードから前記第一の動作モードに切り替えるための情報とは、前記画像信号の積算閾値情報であることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれかに記載のメモリ媒体。
16. 現像装置内のトナーの濃度を検知する検知器と、前記検知器からの検出値に基づいてトナー補給部材を動作させる第一の動作モードと、印字する画像信号の積算値に基づいて前記トナー補給部材を動作させる第二の動作モードを有する画像形成装置の制御システムであって、
    前記画像形成装置は本体とカートリッジを有し、
    前記カートリッジは、前記現像装置と、前記第二の動作モードから前記第一の動作モードに切り替えるための情報を記憶する記憶領域を有するメモリ媒体とを有し、
    前記本体は、前記第一の動作モードと前記第二の動作モードとを選択する制御ユニットを有し、
    前記制御ユニットは、前記画像信号の積算値に関する情報と、前記メモリ媒体に記憶された情報とに基づいて、前記第二の動作モードを前記第一の動作モードに切り替えることを特徴とする画像形成装置の制御システム。
17. 前記メモリ媒体は、更に、前記第一の動作モードを前記第二の動作モードに切り替えるための所定の基準値に係わる情報を記憶する記憶領域を有することを特徴とする請求項１６に記載の画像形成装置の制御システム。
18. 前記所定の基準値に係わる情報とは、前記トナー濃度初期設定値情報、記前記画像形成装置の環境及び印字枚数に応じて前記トナー濃度初期設定値を補正するための情報、を含むことを特徴とする請求項１７に記載の画像形成装置の制御システム。
19. 前記第二の動作モードから前記第一の動作モードに切り替えるための情報とは、前記画像信号の積算閾値情報であることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれかに記載の画像形成装置の制御システム。

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