JP2007034169A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の課題は、適正な画像出力設定状況を保ち、濃度過多やオフセット等の異常画像を抑制することができる画像形成装置を得ることにある。
【解決手段】 トナーパターンの反射濃度を検出するパターン濃度検出センサ１０３と、現像装置１２内に新たなトナーが供給される際、供給される新たなトナーの製造情報に基づいて、製造日から供給される時点までの放置時間を検知する放置時間検知手段１０４と、放置時間検知手段１０４が検知した放置時間が所定の範囲外のときに、トナー像を転移されるシートＳの温度を検知する温度検知センサ１０７と、放置時間検知手段１０４が検知した放置時間と温度検知センサ１０７が検知した記録紙の温度とに基づき、画像濃度が所定の濃度になるように画像を出力するときの画像出力設定値を補正する制御部１０１を備えている。
【選択図】 図６

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタなどの二成分現像剤を用いる画像形成装置に関するものである。

従来より、二成分現像剤を用いる電子写真装置においては、現像剤中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。現像剤中のトナー濃度は、画像濃度に影響を及ぼすため、良好な画像を得るためにはトナー濃度を一定に保つことが望ましい。

トナー濃度の制御方法としては、例えば特許文献１に示されるように、トナー濃度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う技術がある。この場合、特許文献２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。

しかしながら、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、電子写真方式による画像形成装置において、以下のような問題点があった。即ち、トナー濃度を所定値に制御しても、周辺環境の温度湿度や現像剤の使用条件により、出力画像の濃度が変化してしまう。これは、電子写真方式による画像形成が、トナーを摩擦帯電させることによって現像を行っていることに起因している。よって、上記現象は、電子写真方式を用いた画像形成装置において、極めて本質的な問題である。

このような問題を解決するためのトナー濃度制御方法としては、感光体上に基準画像（以下、基準パターンと示すことがある。）を作り、この基準パターンの濃度が一定になるように、トナー濃度の狙い値を設定し、この狙い値に基づいて、トナー補給を行うという技術がある。

上記トナー濃度制御方法としては、例えば特許文献３には、新現像材を装填した直後のトナー濃度センサ（Ｔセンサ）の出力値Ｖｔｉ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ＶｒｅｆＬを計算し、当該上限値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、Ｐセンサの検知結果による基準値の修正はＶｒｅｆＨ〜ＶｒｅｆＬの範囲内で行い、また、新現像剤のトナー濃度を電子写真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Ｖｔｉとが等しくなるように設定することを特徴とするトナー濃度制御装置、及びこれを備える画像形成装置が開示されている。上記手法により、トナー濃度センサの調整手段を省くことができ、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としている。

また、特許文献４では、Ｐセンサ１４で感光体５上に形成された基準画像の濃度を検出し、この時Ｖｓｐ／Ｖｓｇ及びＰセンサ１４検知の際のＴセンサ値ＶＴ２と補正量ΔＶＴが求められ、Ｔセンサ制御目標値ＶＴｒｅｆが、関係式ＶＴｒｅｆ＝ＶＴ２＋ｆ（Ｖｓｐ／Ｖｓｇ）から求められ、ＶＴｒｅｆが記憶され、更に前回の作像動作終了後のＶＴ１と次回の作像動作開始時のＶＴ２とを比較し、その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、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。即ち、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のできるトナー濃度制御、及びこれを行う画像形成装置が提案されている。

特開平１−１５４１７９号公報 特開昭６３−５８４７２号公報 特開平１０−１８６８３０号公報 特開平１１−３０５４９７号公報

しかしながら、特許文献３又は４では、いずれの制御においてもトナー濃度センサ（Ｔセンサ）の感度が変化したことに対する補正がないため、正常な画像状態を保つことができないという不具合がある。

ところで、画像形成装置において変性ポリエステル樹脂を用いたトナーを用いた場合、懸濁重合法と異なり形状制御が容易であるため、ブレードクリーニングし易い形状にすることが可能であり、また乳化重合トナーにおいてみられるように、界面活性剤がトナー内部に残存したり、更にこれが感光体及び現像ローラを汚染して、トナーの帯電を阻害するといった不具合が起こらないという利点がある。

しかしながらその反面、上記変性ポリエステル樹脂を用いたトナーは、トナー粒子自体が通常、帯電極性と逆極性の弱プラス帯電するために、放置するとトナーの帯電低下が起こり易く、また補給トナーの帯電立ち上がりが悪くなり、従来のトナーより多くの攪拌時間が必要になるという問題点もある。

電子写真方式による画像形成装置において、前記変性ポリエステル樹脂トナーを用い、上述のような基準画像濃度を一定に制御する制御方法を用いた場合には、以下のような問題点がある。

即ち、現像剤を製造してから画像形成装置に装填するまでの流通期間や、あるいは装填後の保存期間が長期に渡った場合、この間に現像剤の帯電量が減少し、また、画像形成装置中において現像剤の攪拌動作を行っても、現像剤の帯電量が回復しづらいため、充分なトナー帯電量が得られない。このため、感光体上のトナーが付着量過多となったり、帯電不足トナーにより、オフセットが発生したりするといった不具合が生じる。

一方、現像剤放置時間が短い場合には、トナーの帯電量低下が少ないために、画像濃度低下を起こしたり、あるいはトナーニアエンドが点灯したりする。

更に、画像形成装置をユーザ先に設置するときは、現像剤と記録紙とを同時に搬入することが多く、冬季には現像剤も記録紙も外部環境によって冷たくなってしまっていたのでオフセットが更に悪化する。

しかも、近年では、ユーザ先の設置時間短縮のために予め倉庫のような場所で、画像形成装置をユーザ先に置いてくるだけで済むような状態に仕上げてしまうキッティングが頻繁に行われており、このような場合も、倉庫のような場所で仕立て上がった画像で画像形成装置の状態を確認している。このような場所では、記録紙が冷えている場合が多く、オフセット等の異常画像が発生し易い。

このように、特に変性ポリエステル樹脂トナーのような帯電量の減少しやすいトナーを、電子写真方式の画像形成装置に用いたときは、保存期間の長さやその条件、あるいは記録紙の温度によるトナー状態の差異が大きく、適正なトナー濃度制御が妨げられ、その結果、濃度過多やオフセット等の異常画像が発生してしまうという問題があった。

本発明は、適正な画像出力設定状況を保ち、濃度過多やオフセット等の異常画像を抑制することができる画像形成装置を得ることを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、像担持体上の潜像を、現像部によりトナー用いて現像し、これにより得たトナー像を記録材上に転移させて画像形成を行う画像形成装置において、像担持体上に形成された画像濃度検出用のトナーパターンの反射濃度を検出するパターン濃度検出手段と、現像部内に新たなトナーが供給される際、供給される新たなトナーの製造情報に基づいて、製造日から供給される時点までの放置時間を検知する放置時間検知手段と、放置時間検知手段が検知した放置時間が所定の範囲外のときに、トナー像を転移される記録材の温度を検知する温度検知手段と、放置時間検知手段が検知した放置時間と温度検知手段が検知した記録紙の温度とに基づき、画像濃度が所定の濃度になるように画像を出力するときの画像出力設定値を補正する画像出力補正手段を備えていることを特徴とする。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、放置時間検知手段が検知した放置時間と温度検知手段が検知した記録紙の温度とに基づき、パターン濃度検出手段により検出される出力値の目標値を決定する決定手段とを備え、画像出力補正手段は、パターン濃度検出手段で検出したトナーパターンの濃度が、決定手段により決定された目標値となるまで、トナーパターンを作像するときの現像バイアスを補正し、トナーパターンが目標値となったときの現像バイアスの補正量で画像出力設定値を補正することを特徴とする。

請求項３に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、画像出力補正手段は、温度検知手段が検知した記録紙の温度とパターン濃度検出手段の出力値とに基づいて、バイアス補正値を決定し、このバイアス補正値により画像を出力するときの画像出力設定値を補正することを特徴とする。

請求項４に記載された発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載された発明において、画像出力時は、パターン濃度検出手段の出力値が一定の閾値内となったとき、画像出力設定値を元の値に戻すことを特徴とする。

請求項５に記載された発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載された発明において、トナーとして、有機溶媒中に、少なくとも活性水素基を有する化合物と反応可能な変性ポリエステル樹脂、着色剤、離型剤を溶解又は分散させて形成した該溶解又は分散物を、樹脂微粒子を含む水系媒体中で分散させ、架橋剤及び／又は伸張剤と反応させ、得られた分散液から該有機溶剤を除去し、かつトナー表面に付着した樹脂微粒子を洗浄・脱離して得られたものであることを特徴とする。

本発明によれば、放置時間検知手段が検知した放置時間と温度検知手段が検知した記録紙の温度とに基づき、画像濃度が所定の濃度になるように画像を出力するときの画像出力設定値を補正しているので、製造から所定期間放置されたトナーが現像部に供給された場合、あるいは使用する記録材の温度が低い場合であっても、適正な画像出力設定状況を保ち、濃度過多やオフセット等の異常画像を抑制することができる。

以下、本発明を、画像形成装置としての複写機に適用した一実施形態について説明する。本実施形態では、モノクロ画像形成装置を例に挙げて説明するが、本発明は、カラー画像形成装置についても同様に適用することができる。

まず、本発明の第１実施形態に係る複写機の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る複写機全体の概略構成図である。図１において、複写機本体１００には、その上に画像読取装置２００が取り付けられ、シートバンク３００上に載置されている。画像読取装置２００の上には、背面側（図中紙面裏側）を支点にして回動自在に構成された自動原稿搬送装置４００が取り付けられている。

複写機本体１００の内部には、像担持体としてドラム状の感光体１０が設けられている。この感光体１０のまわりには、感光体１０の回転方向（図中反時計方向）Ａに沿って、帯電ローラを用いた帯電装置１１、現像装置（現像部）１２、転写装置１３、クリーニング装置１４が、順に配置してなる。

現像装置１２は、トナーとして、重合法により製造した重合トナーを用い、その重合トナーを現像剤担持体としての現像ローラを用いて感光体１０上の静電潜像に付着させて、これを可視像化する。

転写装置１３は、２つのローラ１５，１６に掛け回された転写ベルト１７を備えており、その転写ベルト１７は、転写位置Ｂで感光体１０の周面に押し当てられている。また、複写機本体１００には、帯電装置１１及びクリーニング装置１４の図中左側に、現像装置１２に新しいトナーを補給するトナー補給装置２０が設けられている。

また、複写機本体１００には、シートバンク３００のシートカセット６１から送り出されたシートＳを転写位置Ｂを経てスタック部３９まで搬送するシート搬送装置６０が設けられている。このシート搬送装置６０は、供給路Ｒ１又は手差し供給路Ｒ２、及び、シート搬送路Ｒに沿って、シートＳを搬送する。シート搬送路Ｒ上には、転写位置Ｂに対してシート搬送方向の上流側にレジストローラ２１が設けられている。

一方、転写位置Ｂに対してシート搬送路Ｒのシート搬送方向下流側には、熱定着装置２２が設けられている。この熱定着装置２２には、加熱ローラ（加熱部材）３０と加圧ローラ（加圧部材）３２との間にシートＳを挟み込んで加熱加圧定着を行う。熱定着装置２２の更にシート搬送方向下流側には、排出分岐爪３４、排出ローラ３５、第１加圧ローラ３６、第２加圧ローラ３７及びコシ付ローラ３８が設けられている。また、熱定着装置２２を経た画像形成済みのシートをスタックするスタック部３９も設けられている。

また、複写機本体１００には、図中右側に、スイッチバック装置４２が設けられている。このスイッチバック装置４２は、シート搬送路Ｒの排出分岐爪３４が配置された位置から分岐した反転路Ｒ３と、この反転路Ｒ３を通ってきたシートを再びシート搬送路Ｒのレジストローラ２１の位置まで導く再搬送路Ｒ４とに沿ってシートＳを搬送する。反転路Ｒ３及び再搬送路Ｒ４には、一対のスイッチバックローラ４３及び他の複数のローラ６６が設けられている。

更に、複写機本体１００には、現像装置１２の図中左側に、レーザ書込装置４７が設けられている。このレーザ書込装置４７は、図示しないレーザ光源、走査用の回転多面鏡４８、ポリゴンモータ４９、図示しないｆθレンズ等の走査光学系を備えている。

また、画像読取装置２００は、光源５３、複数のミラー５４、結像用光学レンズ５５、ＣＣＤ等のイメージセンサ５６などを備えており、その上面にはコンタクトガラス５７が設けられている。

また、自動原稿搬送装置４００には、図示しない原稿セット台が設けられており、原稿の排出位置には、図示しない原稿スタック台が設けられている。自動原稿搬送装置４００は、複数の原稿搬送ローラを備えており、この原稿搬送ローラによって、原稿は、原稿セット台から画像読取装置２００のコンタクトガラス５７上の読取位置を経て原稿スタック台まで搬送される。

また、シートバンク３００には、内部に、記録材である紙やＯＨＰフィルム等のシートＳを収納するシートカセット６１が複数重ねて設けられている。各シートカセット６１には、それぞれ呼出ローラ６２、供給ローラ６３、分離ローラ６４が設けられている。シートカセット６１の図中右側には、複写機本体１００のシート搬送路Ｒへと通じる上述した供給路Ｒ１が形成されている。この供給路Ｒ１にも、シートを搬送するいくつかのシート搬送ローラ６６が設けられている。

また、複写機本体１００には、図中右側に、手差し供給部６８が設けられている。この手差し供給部６８には、手差しトレイ６７が開閉自在に設けられており、その手差しトレイ６７上にセットした手差しシートをシート搬送路Ｒへと導く上述した手差し供給路Ｒ２が形成されている。この手差し供給部６８にも、シートカセット６１と同様に、呼出ローラ６２、供給ローラ６３、分離ローラ６４が設けられている。

次に、上記複写機の動作について説明する。上記複写機を用いてコピーをとるとき、まず、図示しないメインスイッチをオンするとともに、自動原稿搬送装置４００の原稿セット台に原稿をセットする。ブック原稿のような場合には、自動原稿搬送装置４００を開いて画像読取装置２００のコンタクトガラス５７上に直接原稿をセットし、自動原稿搬送装置４００を閉じてそれで押える。そして、図示しないスタートスイッチを押すと、自動原稿搬送装置４００に原稿をセットしたときは、その原稿を原稿搬送ローラにより原稿搬送路を通してコンタクトガラス５７上へと移動させてから画像読取装置２００を駆動し、原稿内容を読み取って原稿スタック台上に排出する。

一方、コンタクトガラス５７上に直接原稿をセットしたときは、直ちに画像読取装置２００を駆動して原稿内容を読み取る。原稿内容を読み取る際、画像読取装置２００は
、光源５３をコンタクトガラス５７に沿って移動させながら、その光源５３からの光をコンタクトガラス５７上の原稿面に照射する。そして、その反射光を複数のミラー５４で結像用光学レンズ５５まで案内してイメージセンサ５６に入れ、そのイメージセンサ５６で原稿内容を読み取る。

一方、原稿内容の読み取りと同時に、図示しない感光体駆動モータによって感光体１０を回転させる。そして、まず、帯電装置１１により感光体１０の表面を一様に帯電し、次いで上述の画像読取装置２００で読み取った原稿内容に応じてレーザ書込装置４７からレーザ光を照射して書込みを行い、感光体１０の表面に静電潜像を形成する。その後、その静電潜像に現像装置１２でトナーを付着させてこれを可視像化する。

また、スタートスイッチを押したと同時に、シートバンク３００が備える複数のシートカセット６１のうち選択サイズに対応するものから、呼出ローラ６２によりシートＳを送り出する。そして、送り出されたシートＳを供給ローラ６３及び分離ローラ６４で１枚ずつ分離して、その１枚を供給路Ｒ１へ案内し、シート搬送ローラ６６でシート搬送路Ｒへと導く。シート搬送路Ｒへ搬送されたシートＳは、レジストローラ２１に突き当たって止められる。

なお、手差し給紙部６８を使う場合、その手差しトレイ６７を開けてこれにシートＳをセットする。この場合も、そのシートＳは、呼出ローラ６２、供給ローラ６３、分離ローラ６４によって１枚だけ手差し供給路Ｒ２へ搬送され、シート搬送ローラ６６でシート搬送路Ｒへと導かれ、同じくレジストローラ２１に突き当たって止められる。そして、このようにして、レジストローラ２１に止められたシートＳは、上述した感光体１０の可視像化したトナー像の先端が転写位置Ｂへ進入するタイミングを合わせて回転を開始するレジストローラ２１によって、その転写位置Ｂへ送り込まれる。

転写位置Ｂへと送り込まれたシートＳは、転写装置１３により感光体１０上のトナー像が転写され、その表面に画像を担持する。転写後の感光体１０は、その表面に残留した残留トナーがクリーニング装置１４で除去され、図示しない除電装置により感光体１０上の残留電位も除去され、帯電装置１１からはじまる次の画像形成に備える。一方、画像を担持したシートＳは、転写ベルト１７により搬送されて熱定着装置２２に入る。そして、加熱ローラ３０と加圧ローラ３２との間を搬送されながら熱と圧力が加えられて、シートＳ上の画像が定着する。その後、シートＳは、排出ローラ３５、第１加圧ローラ３６、第２加圧ローラ３７、コシ付ローラ３８により、シートにコシをつけて、排出スタック部３９上に排出され、そこにスタックされる。

なお、シートＳの両面に画像を形成する場合には、排出分岐爪３４を切り替え、シートＳの片面にトナー像を転写した後、これをシート搬送路Ｒから反転路Ｒ３に入れる。このシートＳは、シート搬送ローラ６６で搬送してスイッチバック位置４４へ入れられた後、スイッチバックローラ４３でスイッチバックされ、今度は再搬送路Ｒ４に入れられ、シート搬送ローラ６６で再びシート搬送路Ｒに導かれる。そして、上述と同様にしてシートの反対面にもトナー像を転写する。

図２は、上記トナー補給装置２０にセットされるトナーボトル２３の斜視図である。このトナーボトル２３は、円筒状のボトル本体２４にキャップ部２５が備わっている。ボトル本体２４の内部には補給用のトナーを収容した収容空間が形成されており、その収容空間には螺旋状の突起が形成されている。トナーボトル２３をトナー補給装置２０にセットする場合、まず、ボトル本体２４の底部（キャップ部２５の反対端部）とボトル駆動モータ２６の駆動軸とを係合させる。これと同時に、キャップ部２５はトナー補給装置２０に対して固定される。そして、キャップ部２５に設けられたレバー２５ａを操作すると、ボトル口２４ａが開口する。また、ボトル本体２４の底部とボトル駆動モータ２６の駆動軸とを係合させるとき、シャッターピン２７ａが現像装置１２の突起部１２ａの斜面によって上方に案内される。これにより、シャッター２７が開きトナー排出口２８が開く。

図３は、現像装置１２にトナーを補給する様子を示す図である。トナーボトル２３がセットされた後、ボトル駆動モータ２６が駆動すると、ボトル本体２４が回転し、ボトル本体の螺旋状の突起によって収容空間内のトナーがキャップ部２５内へ搬送される。キャップ部２５内のトナーは、トナー補給マイラー２５ｂによりトナー排出口２８へ掻き出され、現像装置１２内へ搬送される。このような構成により、ボトル駆動モータ２６の駆動を制御することで、現像装置１２へ供給するトナーの量（トナー補給量）を調節することができるようになっている。

次に、本実施形態におけるトナー濃度制御装置によるトナー濃度制御について説明する。図４は、本実施形態におけるトナー濃度制御装置の構成を示すブロック図である。

本実施形態においては、現像装置１２にトナー濃度センサ（Ｔセンサ）１０２が設けられており、また感光体１０の表面に対向するように、感光体１０上に形成された画像濃度検出用のトナーパターンの反射濃度を検出するパターン濃度検出手段としてのパターン濃度センサ（Ｐセンサ）１０３が設けられている。Ｔセンサ１０２は、現像剤の一部における透磁率を検知するものであって、透磁率が高いほど出力電圧（検出値）が高くなる一般的な透磁率センサである。

具体的には、Ｔセンサ１０２の出力電圧Ｖｔが低い場合は、現像剤の透磁率が小さいことを意味するため、トナー濃度が高いと判断し、反対にＴセンサ１０２の出力電圧Ｖｔが高い場合には、現像剤の透磁率が大きいことを意味するため、トナー濃度が低いと判断するようになっている。

なお、本実施形態では、Ｔセンサ１０２として透磁率センサを用いているが、現像装置１２に収容されている現像剤の一部について現像剤密度に関連するパラメータを検知できるものであれば、これに限られない。

また、Ｐセンサ１０３は、反射型の光学センサであり、トナー量の変化によって変動する反射光量から、感光体１０上に形成された画像濃度検出用のトナーパターンの反射濃度を検出する。このＰセンサ１０３は、トナー量が少ないほどすなわちトナーパターンの濃度が低いほど出力電圧が低い。なお、Ｐセンサも、感光体１０上のトナーパターンの濃度が検出できるものであれば、これに限られない。これらのセンサ１０２，１０３の出力信号は、画像出力補正手段及び決定手段としての制御部１０１へ入力される。

このトナー濃度制御装置において、Ｔセンサ１０２による検知タイミングは、現像剤が撹拌されているときが望ましいので、画像形成動作中又は連続画像形成中の画像間において行っている。Ｔセンサ１０２による検知間隔は、なるべく短い間隔で行うのが望ましいので、本実施形態では画像形成動作ごとに行っている。

一方、Ｐセンサによる検知動作は、感光体１０上にトナーパターンを形成する必要がある関係で、画像形成動作中には行うことができない。よって、Ｔセンサ１０２による検知タイミングは、非画像形成動作中又は連続画像形成中の画像間（ページ間）において行う。ただし、Ｐセンサ１０３による検知動作において、感光体１０にトナーパターンを形成する間は、通常の画像形成動作を待たせることになるため、この検知動作が例えば連続画像形成中の画像間で行われる場合、連続画像形成スピードが落ちてしまう。よって、Ｐセンサ１０３による検知動作は、Ｔセンサ１０２ほど頻繁に行うことができない。

従って、本実施形態では、画像を３０枚出力するごとに１回、Ｐセンサ１０３による検知動作を行うように設定している。なお、このＰセンサ１０３による検知タイミングは、システムや要求スペックによって適宜変更するのが好ましい。

制御部１０１は、画像形成動作を行うたびに、Ｔセンサ１０２からの検出値Ｖtを受け
、この検出値Ｖtと目標値Ｖtrefとを比較する。そして、検出値Ｖtが目標値Ｖtref以上であると判断したら、この目標値Ｖtrefよりも剤中トナー濃度の方が低いと判断し、ボトル駆動モータ２６を駆動させる制御信号を出力する。これにより、ボトル駆動モータ２６が駆動して、現像装置１２内の現像剤にトナーが補給される。

一方、検出値Ｖtが目標値Ｖtrefを下回っていると判断したら、目標値Ｖtrefにおけるトナー濃度よりも剤中トナー濃度の方が高いと判断し、ボトル駆動モータ２６の駆動を停止させる制御信号を出力する。これにより、ボトル駆動モータ２６の駆動は停止し、トナー補給が停止する。このようにして、現像装置１２内のトナー濃度を制御するようになっている。

また、制御部１０１は、Ｐセンサ１０３からの検出値Ｖspを受け、上記目標値Ｖtrefの補正処理を行う。具体的には、その検出値Ｖspが規定値（目標とするトナーパターン濃度）Ｖsprefよりも下回っていると判断したら、上記目標値Ｖtrefが低くなるように補正する。その結果、Ｔセンサ１０２の検出値Ｖtが、それまでは目標値Ｖtrefを下回っていたとしても、補正後の目標値Ｖtref以上であればトナー補給動作が開始され、画像濃度が上昇する。

一方、Ｐセンサ１０３の検出値Ｖspが規定値Ｖspref以上であると判断したら、上記目標値Ｖtrefが高くなるように補正する。その結果、Ｔセンサ１０２の検出値Ｖtが、それまでは目標値Ｖtref以上であったとしても、補正後の目標値Ｖtrefを下回ればトナー補給動作が停止し、画像濃度が低下する。

上記Ｔセンサ１０２は、上記現像装置１２内のトナーエンド、トナーニアエンドの監視も行っている。トナーエンド、トナーニアエンドの監視は、目標値Ｖtrefに所定の実数を引算した値をトナーニアエンドの閾値としている。そして、Ｔセンサ１０２の検出値Ｖtが、トナーニアエンドの閾値よりも下回った場合は、トナーニアエンドと判定し、ユーザに報知している。

ここで、本実施形態で用いているトナーは、その基材に変性ポリエステル樹脂を用いたものである。具体的には、次のように製造したものである。すなわち、有機溶媒中に、少なくとも活性水素基を有する化合物と反応可能な変性ポリエステル樹脂、着色剤及び離型剤を溶解又は分散させる。これにより得た溶解液又は分散液を、樹脂微粒子を含む水系媒体中で分散させ、架橋剤及び伸張剤の少なくとも一方と反応させる。そして、これにより得た分散液から有機溶剤を除去し、かつ、樹脂微粒子を洗浄して、トナーを得る。

このトナーは、長期間放置すると帯電量が減少する。また、トナーが所定の帯電量となるのに時間がかかる。上記のような性質をもつトナーであるため、劣化した現像剤と交換され、新たに現像装置内に充填される現像剤中のトナー帯電量が所定範囲でないと、充填初期時に画像不良が生じてしまう。

また、上記トナー濃度制御において、トナー濃度が高い場合の濃度制御に関しては、トナーが消費されるまで一定の時間がかかり、それまではトナー濃度の高い状態が解消されない。このため、上記制御のみでは、前回の画像出力時から長時間が経過した後に画像形成を行う際、濃度過多やオフセットがなかなか回復しないという不具合が発生し易い。しかも、シートＳが冷えている場合には、シートＳに熱を奪われてしまうので、トナーを溶かしてシートＳに定着させることが不十分になってしまうために、オフセットが悪化する。

そこで、本実施形態では、充填される現像剤の製造日から現時点までの放置時間を検知するとともに、シートＳの温度を検知し、これらの検知結果に基づいて、画像を出力するときの画像出力設定値としての現像バイアス及び帯電バイアスを補正する画像出力制御装置を備えている。

図５は、本実施形態の画像出力制御装置の構成を示すブロック図である。図５に示すように、画像出力制御装置は、放置時間検知手段１０４と、温度検知センサ（温度検知手段）１０７と、記憶部１０６と、制御部１０１と、Ｐセンサ１０３と、現像装置１２と、帯電装置１１とで構成されている。

放置時間検知手段１０４は、テンキーなどから入力される現像装置１２に充填される現像剤の製造日等の製造情報に基づいて、製造日から現時点までの充填される現像剤の放置時間Ｔ０を検知するものである。また、温度検知センサ１０７は、シートバンク３００内に設けられており、シートバンク３００のシートカセット６１に収納されているシートＳの温度Ｔｋを検知するものである。

記憶部１０６には、ある放置時間Ｔ０に対する温度Ｔｋにおけるトナーパターン濃度（基準パタン濃度）の下限値Ｖｓｐ０及び上限値Ｖｓｐ１が予め記憶されている。本実施の形態では、例えば、縦の列に各放置時間Ｔ０を並べ、横の列に各温度Ｔｋを並べたマトリックス（テーブル）が格納されており、各放置時間Ｔ０と各温度Ｔｋとの交点にはそれぞれ、トナーパターン濃度（基準パタン濃度）の下限値Ｖｓｐ０及び上限値Ｖｓｐ１が格納されている。

制御部１０１は、放置時間検知手段１０４で検知された放置時間Ｔ０及び温度検知センサ１０７で検知された温度Ｔｋに基づいて、画像出力の補正を行うか否かを判定している。また、制御部１０１は、Ｐセンサのパターン濃度出力値Ｖｓｐに基づいて、画像出力設定値たる現像バイアスＶｂ、帯電バイアスＶｒを補正している。

図６は、本実施形態の現像剤充填時の制御の流れを示すフローチャートである。まず、現像装置内の劣化した現像装置と交換して新たに充填される現像剤の放置時間Ｔ０を検知する（Ｓ１）。現像剤放置時間Ｔ０検知は、例えば、現像剤を内包した袋に現像剤製造日を記載しておいて、この製造日をテンキーなどで入力し、入力された製造日から現時点までの現像剤放置時間Ｔ０を装置内で計算し、検知する。また、ユーザが記載された製造日から、現時点までの現像剤放置時間Ｔ０を計算し、その計算した値をテンキーなどで入力することで、現像剤放置時間Ｔ０が検知されるようにしてもよい。更に、袋に現像剤製造日をバーコードで記載し、バーコードリーダで製造日を読み取って、製造日から現時点までのトナー現像剤放置時間Ｔ０を計算し検知してもよい。

放置時間Ｔ０が検知されたら、放置時間Ｔ０が上限（Ｔｒｅｆｌ）下限（Ｔｒｅｆｓ）閾値の範囲内か否かをチェックする（Ｓ２）。閾値の範囲内である場合（Ｓ２のＹＥＳ）は、交換された現像剤中のトナー帯電量が所定の帯電量を有しているので、基準の現像バイアスＶｂ０帯電バイアスＶｒ０を用いる通常制御を行う（Ｓ３）。

一方、放置時間Ｔ０が上下限の閾値の範囲外のとき（Ｓ２のＮＯ）は、現像剤中のトナー帯電量が所定の帯電量となっていないので、現像バイアスＶｂ及び帯電バイアスＶｒの補正を行う。

現像バイアスＶｂ、帯電バイアスＶｒの補正は、まず、温度検知センサ１０７によりシートＳの温度Ｔｋを測定した後この値を制御部１０１に入力する（Ｓ４）。次に、制御部１０１は、記憶部１０６に格納された放置時間Ｔ０と温度Ｔｋのマトリックスを参照し（Ｓ５）、このマトリックスに基づいて基準パターン濃度の下限値Ｖｓｐ０及び上限値Ｖｓｐ１を決定する（Ｓ６）。

なお、記憶部１０６のマトリックスにおいては、温度Ｔｋが低い場合は基準濃度を低く設定し、温度Ｔｋが高い場合は濃度を高く設定するようになっている。これにより、温度Ｔｋが低い場合は基準濃度が低くなりシートＳに付着するトナー量が減少するので定着に必要な熱量が小さくなりオフセットが抑制される。また、逆に温度Ｔｋが高い場合は付着量を増やして確実に画像濃度を維持させることができる。

続いて、感光体１０上に基準パターン（基準パタン）を作成する（Ｓ７）。この作成された基準パターンをＰセンサ１０３で検知して、このときのパターン濃度出力値Ｖｓｐが基準パターン濃度出力下限値Ｖｓｐ０よりも高いか否かをチェックする（Ｓ８）。基準パターン濃度出力下限値Ｖｓｐ０以下の場合（Ｓ８のＮＯ）は、基準パターン作成時の現像バイアスＶｂｐを所定の補正量ΔＶだけ引く（Ｓ９）。

そして、この補正された基準パターン作成時の現像バイアスＶｂｐで基準パターンを作成し（Ｓ７）、Ｐセンサ１０３の出力値Ｖｓｐが基準パターン濃度出力下限値Ｖｓｐ０よりも高いか否かをチェックする（Ｓ８）。基準パターン濃度出力下限値Ｖｓｐ０以下の場合（Ｓ８のＮＯ）は、Ｓ９以降のフローを繰り返し行う。

一方、Ｐセンサ１０３の出力値Ｖｓｐが基準パターン濃度出力下限値Ｖｓｐ０よりも高い場合（Ｓ８のＹＥＳ）は、出力値Ｖｓｐが基準パターン濃度出力下限値Ｖｓｐ０よりも高くなったときの現像バイアスＶｂｐで基準パターンを作成する（Ｓ１０）。このときのＰセンサ１０３の基準パターン濃度出力値Ｖｓｐが基準パターン濃度出力上限値Ｖｓｐ１よりも低いか否かチェックする（Ｓ１１）。濃度出力値Ｖｓｐが濃度出力上限値Ｖｓｐ１以上の場合（Ｓ１１のＮＯ）は、基準パターン作成時の現像バイアスＶｂｐに所定の補正量ΔＶを加える（Ｓ１２）。

そして、この補正量ΔＶが加算された現像バイアスＶｂｓで、基準パターンを作成し（Ｓ１０）、濃度出力値Ｖｓｐが濃度出力上限値Ｖｓｐ１よりも低いかどうかをチェックする（Ｓ１１）。基準パターン濃度出力上限値Ｖｓｐ１以上の場合（Ｓ１１のＮＯ）は、Ｓ１２以降のフローを繰り返し行う。

一方、Ｐセンサ１０３の濃度出力値Ｖｓｐが基準パターン濃度出力上限値Ｖｓｐ１よりも低い場合（Ｓ１１のＹＥＳ）は、画像形成時の現像バイアスＶｂ・帯電バイアスＶｒを補正するための補正電圧Ｖｓを求める（Ｓ１３）。補正電圧Ｖｓは、Ｐセンサの濃度出力値Ｖｓｐが基準パターン濃度出力上限値Ｖｓｐ１よりも低くなったときの基準パターン作成時の現像バイアスＶｂｐから、基準パターン時のデフォルトバイアス値Ｖｂｐ０を引くことで求めることができる。補正電圧Ｖｓを求めたら、基準の帯電バイアスＶｒ０から、求めた補正電圧Ｖｓを引くことで、画像出力時の帯電バイアスＶｒを求める。また、基準の現像バイアスＶｂから、求めた補正電圧Ｖｓを引くことで、画像出力時の現像バイアスＶｂを求める（Ｓ１４）。

このようにして、帯電バイアスＶｒ、現像バイアスＶｂが補正されることで、画像出力設定値が補正され、交換された現像剤中のトナーの帯電量が適正範囲でなくても、着荷時の画像濃度が修正され、適正な濃度を維持することができる。このため、濃度過多とオフセット画像とを抑制することができる。

ここで、交換された現像剤中のトナーの帯電量が適正範囲内でなくても、時間が径過することで、現像剤中のトナーの帯電量は、適正範囲になっていく。すなわち、長期間放置されて帯電量が減少した現像剤中のトナーが現像装置１２内で攪拌されることで帯電量が所定の帯電量に回復していく。

一方、現像剤が製造されてすぐに交換されて、トナーが必要以上に帯電した現像剤中のトナーも消費されたり、トナー補給装置から新たなトナーが供給されたりすることで現像剤中のトナーが所定範囲の帯電量に回復していく。そこで、本実施の形態では、現像剤中のトナー帯電量が所定範囲に戻ったら、基準の現像バイアスＶｂ、基準の帯電バイアスＶｒに戻すように制御している。

図７は、基準の現像バイアスＶｂ、基準の帯電バイアスＶｒに戻すための制御の流れを示すフローチャートである。

まず、図６のフローのＳ１４にて、着荷時の画像出力の帯電バイアスと現像バイアスとの電圧補正を行った後、画像形成動作が終了したか否かを検知する（Ｓ２１）。画像形成動作が終了していたら（Ｓ２１のＹＥＳ）、補正された現像バイアスＶｂｐを通常制御時の基準現像バイアス値Ｖｂｐ０に戻し（Ｓ２２）、この基準現像バイアス値Ｖｂｐ０で基準パターンを作成する（Ｓ２３）。

このときのＰセンサ１０３の基準パターン濃度出力値Ｖｓｐが基準パターン濃度出力上限値Ｖｓｐ１下限値Ｖｓｐ０の範囲内か否かをチェックする（Ｓ２４）。範囲内でない場合（Ｓ２４のＮＯ）は、現像剤中のトナーが所定範囲の帯電量となっていないので、Ｓ２１以降のフローを繰り返す。

一方、Ｐセンサ１０３の基準パターン濃度出力値Ｖｓｐが基準パターン濃度出力上限値Ｖｓｐ１下限値Ｖｓｐ０の範囲内の場合（Ｓ２４のＹＥＳ）は、現像剤中のトナー帯電量が所定範囲の帯電量に回復しているため、現像バイアスＶｂ、帯電バイアスＶｒをそれぞれ、基準バイアスＶｂ、Ｖｒに戻す（Ｓ２５）。

以上、説明したように、本実施形態の画像形成装置によれば、現像装置１２内に新たな現像剤が充填される際、充填される現像剤の放置時間Ｔ０が所定範囲外のときに、この放置時間Ｔ０とシートＳの温度Ｔｋとにより画像出力設定値たる現像バイアスＶｂ及び帯電バイアスＶｒを画像濃度が所定の濃度となるように補正している。その結果、製造から長期間又は短い期間の放置された現像像剤が充填された場合であっても、シートＳの温度が場合であっても画像濃度を所定濃度に維持することができ、異常画像を抑制することができる。

また、長時間放置された現像剤が充填されても、現像剤のトナー濃度がトナーニアエンドの閾値以下となることがない。よって、トナーニアエンドの誤検知を抑制することができる。

Ｐセンサ１０３で検出した基準パターン濃度出力値Ｖｓｐに基づいて現像バイアスＶｂ及び帯電バイアスＶｒを補正している。このように実際に感光体１０に付着したトナー濃度に基づいて、画像出力設定値を補正することで、画像濃度を所定濃度にするための現像バイアスＶｂ及び帯電バイアスＶｒを精度良く設定することができる。

また、本実施形態の画像形成装置において、上記Ｐセンサで検出した基準パターン濃度出力値Ｖｓｐが、所定の範囲内となるまで基準パターン作像時の現像バイアスを補正し、この現像バイアスの補正量Ｖｓに基づき、現像バイアスＶｂ及び帯電バイアスＶｒを補正している。このように、実際感光体に付着したトナー濃度が所定濃度になるように補正した補正量Ｖｓに基づいて、現像バイアスＶｂ及び帯電バイアスＶｒを補正することで、確実に画像濃度を所定濃度にすることができる。

また、所定のタイミングで感光体１０上に画像濃度検出用のパターンを作成し、これをＰセンサ１０３で検出し、このＰセンサ１０３で検出したトナーパターンの濃度が所定範囲内であるとき、補正された現像バイアスＶｂ及び帯電バイアスＶｒを補正前の現像バイアスＶｂ及び帯電バイアスＶｒに戻している。

充填された現像剤中のトナーは、現像装置内で除々に所定の帯電量に回復する。充填初期時必要以上に帯電したトナーであった場合は、所定の帯電量に回復するに従い除々に画像濃度が濃くなる。従って、Ｐセンサがこのトナー濃度を検知するとＴセンサの目標値を除々に下げて、現像剤のトナー濃度が除々に下がっていく。

その結果、環境等によって更に現像剤のトナー濃度が下がった場合、現像剤のトナー濃度が極端に薄くなりすぎて現像ローラに付着するトナーの絶対量が足りなくなり、キャリアが感光体に付着して故障するなどの不具合をおこす場合がある。一方、充填初期時所定の帯電量に満たないトナーであった場合は、所定の帯電量に回復するに従い除々に画像濃度が薄くなる。従って、Ｐセンサ１０３がこのトナー濃度を検知するとＴセンサの目標値を除々に上げて、現像剤のトナー濃度が除々に上がっていく。その結果、環境等によって更に現像剤のトナー濃度が上がった場合、現像剤中のトナー濃度が極端に濃くなり現像装置からトナーが吹き出して装置内部を汚してしまう場合があった。

しかし、所定のタイミングで補正前の現像バイアスでトナーパターンを作成し、このときのＰセンサで検出したトナーパターンの濃度が所定範囲内である場合は、現像剤中のトナーの帯電量が回復しているので、補正前の現像バイアス及び帯電バイアスに戻す。これにより、現像剤のトナー濃度が極端に濃くなりすぎて、現像装置から吹き出すことを抑制することができる。また、現像剤のトナー濃度が極端に薄くなりすぎて感光体１０にキャリアが付着することを抑制することができる。

また、本実施形態では、トナーとして、変性ポリエステル樹脂を基材としたトナーを用いている。このようなトナーは、上述したように、ブレードでクリーニングする際の除去効率を高めやすい、界面活性剤がトナー内部に残存したりトナーの帯電を阻害したりすることもないというメリットがある。しかし、その反面、トナー粒子自体は、攪拌などを行わずに放置しておくと、トナーの帯電が低下し、使用時の帯電極性と逆の弱プラスに帯電するというデメリットもある。更に、補給されたトナーの帯電が立ち上がるまでに従来のトナーより多くの攪拌時間が必要になるというデメリットもある。このようなデメリットをもつ変性ポリエステル樹脂を基材としたトナーを、上述したＰセンサ１０３とＴセンサ１０２とを併用してトナー濃度制御を行う画像形成装置で用いると、上述した問題が顕著に現れる。

すなわち、放置時間の短い現像剤や長い現像剤が現像装置１２に充填された初期時の異常画像である。しかし、これは、上述したように現像バイアスＶｂ及び帯電バイアスＶｒを補正することで十分に抑制できるので、初期時の異常画像を抑制した状態で、上記メリットを享受できる。

次に第２実施の形態を説明するが、その説明にあたり、上述した部分と同一の部分については、同一の符号を付してその説明を簡略化する。

本実施形態では、画像出力制御装置の記憶部１０６に、図８に示すようなマトリックス（参照テーブル）、すなわちＰセンサ１０３のある出力値Ｖｓｐに対するシートＳの温度Ｔｋにおける補正電圧（バイアス補正値）Ｖｓが予め記憶されている。具体的には、図８に示すように、縦の列に各出力値Ｖｓｐを並べ、横の列に各温度Ｔｋを並べたマトリックスが格納されており、各出力値Ｖｓｐと各温度Ｔｋとの交点にはそれぞれ、補正電圧Ｖｓが格納されている。このマトリックスにより、補正電圧Ｖｓを決定するようになっている。

図８のフローチャートに示すように、まず、上記第１実施形態と同様にして現像装置１２内の現像剤の放置時間Ｔ０を検知する（Ｓ３１）。次に、温度検知センサ１０７によりシートＳの温度Ｔｋを測定した後この値を制御部１０１に入力する（Ｓ３２）。

そして、放置時間Ｔ０が上限（Ｔｒｅｆｌ）下限（Ｔｒｅｆｓ）閾値の範囲内である場合（Ｓ３３のＹＥＳ）は、通常の基準の現像バイアスＶｂ、帯電バイアスＶｒで画像出力の制御を行う（Ｓ３４）。

放置時間Ｔ０が上限（Ｔｒｅｆｌ）下限（Ｔｒｅｆｓ）閾値の範囲内でない場合（Ｓ１２のＮＯ）は、基準パターンを作成して（Ｓ３５）、このときのＰセンサ１０３の基準パターン濃度出力値Ｖｓｐを得る。Ｐセンサ１０３の基準パターン濃度出力値Ｖｓｐを得たら、記憶部１０６の参照テーブルを参照して（Ｓ３６）、補正バイアスＶｓを決定する（Ｓ３７）。

補正電圧Ｖｓを決定したら、基準の帯電バイアスＶｒから、補正電圧Ｖｓを引くことで、画像出力時の帯電バイアスＶｒを求める。また、基準の現像バイアスＶｂから、補正電圧Ｖｓを引くことで、画像出力時の現像バイアスＶｂを求める（Ｓ３８）。

この第２実施形態においても、交換された現像剤のトナーの帯電量が適正範囲でなくても、現像バイアスＶｂ、帯電バイアスＶｒをＰセンサ１０３の基準パターン濃度出力値Ｖｓｐ及びシートＳの温度Ｔｋに基づいて補正することで、現像剤交換初期時の不良画像を抑制することができる。

なお、上記Ｓ３８の後に、第１実施形態と同様に、図７に示す制御を行うようにしても良く、この場合であっても、同様な作用効果を得る。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、画像形成装置として複写機を例にとって説明したが、これに限定されず、ファクシミリ、プリンタ、あるいはこれらの複合機等画像形成装置に適用しても同様な作用効果を得る。

第１実施形態に係る複写機を概略的に示す図である。 第１実施形態に係るトナー補給装置にセットされるトナーボトルの概略図である。 第１実施形態に係る現像装置にトナーを補給する状態を示す図である。 第１実施形態に係るトナー濃度制御装置の構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係る画像出力制御装置の構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係る現像剤充填時の制御の流れを示すフローチャートである。 第１実施形態に係る画像形成後において、基準の現像バイアス、基準の帯電バイアスに戻すための制御の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態に係る現像剤充填時の制御の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 感光体（像担持体）
１２ 現像装置（現像部）
１０１ 制御部（画像出力補正手段、決定手段）
１０３ パターン濃度センサ（パターン濃度検出手段）
１０４ 放置時間検出手段
１０７ 温度検知センサ（温度検知手段）
Ｓ シート（記録材）

Claims (5)

1. 像担持体上の潜像を、現像部によりトナー用いて現像し、これにより得たトナー像を記録材上に転移させて画像形成を行う画像形成装置において、
   像担持体上に形成された画像濃度検出用のトナーパターンの反射濃度を検出するパターン濃度検出手段と、
   現像部内に新たなトナーが供給される際、供給される新たなトナーの製造情報に基づいて、製造日から供給される時点までの放置時間を検知する放置時間検知手段と、
   放置時間検知手段が検知した放置時間が所定の範囲外のときに、トナー像を転移される記録材の温度を検知する温度検知手段と、
   放置時間検知手段が検知した放置時間と温度検知手段が検知した記録紙の温度とに基づき、画像濃度が所定の濃度になるように画像を出力するときの画像出力設定値を補正する画像出力補正手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 放置時間検知手段が検知した放置時間と温度検知手段が検知した記録紙の温度とに基づき、パターン濃度検出手段により検出される出力値の目標値を決定する決定手段とを備え、
   画像出力補正手段は、パターン濃度検出手段で検出したトナーパターンの濃度が、決定手段により決定された目標値となるまで、トナーパターンを作像するときの現像バイアスを補正し、トナーパターンが目標値となったときの現像バイアスの補正量で画像出力設定値を補正することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 画像出力補正手段は、温度検知手段が検知した記録紙の温度とパターン濃度検出手段の出力値とに基づいて、バイアス補正値を決定し、このバイアス補正値により画像を出力するときの画像出力設定値を補正することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 画像出力時は、パターン濃度検出手段の出力値が一定の閾値内となったとき、画像出力設定値を元の値に戻すことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. トナーは、有機溶媒中に、少なくとも活性水素基を有する化合物と反応可能な変性ポリエステル樹脂、着色剤、離型剤を溶解または分散させて形成した該溶解又は分散物を、樹脂微粒子を含む水系媒体中で分散させ、架橋剤及び／又は伸張剤と反応させ、得られた分散液から該有機溶剤を除去し、かつトナー表面に付着した樹脂微粒子を洗浄・脱離して得られたものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
   
   
   
   
   
   
   

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