JP2008197179A - 現像装置および現像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 より正確な予備撹拌時間を決定することができる現像装置および現像方法を提供する。
【解決手段】 湿度センサ５が、現像槽内の湿度を検出し、トナー補給制御部４４が、入力された画像データに基づいて、補給装置２から現像装置１へと補給用の現像剤が補給される補給時間を算出する。累積ドットカウント時間演算部４６が、入力された画像データに基づいて、静電潜像の現像に要した現像時間を算出し、放置時間計時部４７が、前回の撹拌時からの経過時間である放置時間を計時する。制御部４０は、検出された湿度、算出された補給時間、算出された現像時間および計時された放置時間に基づいて、予備撹拌時間を決定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を用いて、像担持体に形成される静電潜像を現像する現像装置および現像方法に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、高画質画像を簡易な操作でかつ短時間の間に形成でき、保守管理も容易であることから、たとえば、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などとして広く普及している。電子写真方式の画像形成装置（以下単に「画像形成装置」という）は、たとえば、感光体と、帯電手段と、露光手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段とを含む。感光体はその表面に感光膜が形成されたローラ状部材である。帯電手段は電圧の印加を受けて感光体表面を所定電位に帯電させる。露光手段は、帯電状態にある感光体表面に、画像情報に応じた信号光を照射して静電潜像を形成する。現像手段は、感光体表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像に現像する。転写手段は感光体表面のトナー像を記録媒体に転写する。定着手段は、たとえば、内部に加熱手段を含む定着ローラと定着ローラに圧接する加圧ローラとを含む。未定着トナー像を担持する記録媒体を定着ローラと加圧ローラとの圧接部に通過させ、トナー像を記録媒体に熱定着させる。これによって、記録媒体上に画像が印刷される。

現像手段は、静電潜像が形成されて回転する感光体に対して対向配置された現像ローラと、現像剤を収容する現像槽とを備え、現像ローラによって現像槽内の現像剤を感光体側へ搬送することにより、感光体上の静電潜像を現像する。ここで、現像剤がトナーとキャリアとを含む２成分現像剤である場合は、キャリアが現像槽内に残され、トナーのみが現像に用いられて消費される。消費された分のトナーは、別途トナー補給手段によって現像槽内に補給される。

現像手段にキャリアとトナ−を含む２成分現像剤を使用する場合、撹拌部材によってキャリアとトナ−とを混合撹拌することが必要である。撹拌部材は、まず、現像手段が現像動作を行う前に現像槽内の現像剤を一定時間撹拌し所定値以上に帯電させる、いわゆる予備撹拌を行う。そして、現像手段が現像動作を開始すると、槽内の現像剤を撹拌しながら、またはトナーホッパから補給されるトナ−と槽内の現像剤とを混合撹拌しながら感光体へ現像剤を供給する。感光体へ供給された現像剤は、静電潜像の現像に供される。

予備撹拌に必要な最小限の撹拌時間（以下では「予備撹拌時間」という。）は、現像剤の状態によって異なるものである。具体的には、撹拌開始時の既存現像剤のトナ−濃度、現像剤の放置時間、現像剤の使用頻度などが状態として挙げられる。トナ−濃度が高く、長時間放置されており、長期にわたって使用されている（劣化している）場合、所定値以上の帯電量を得るためには、予備攪拌時間を長時間必要とする。所定値以上の帯電量を得ることなく現像動作を行うと、帯電不足による下地カブリやトナー飛散と言った問題が生じる。

特許文献１記載の現像装置は、現像動作終了時のトナー濃度、現像剤の放置時間、同一現像剤による現像回数に基づいて予備撹拌時間を制御している。

特許文献２記載の画像形成装置は、各画素毎の出力レベルをカウントして算出したビデオカウント数をトナー補給時間に変換する際に、放置時間に応じた補正係数によって補正している。

特許文献３記載の現像装置は、周辺空気の湿度、前回の運転終了時からの放置時間、運転開始時からの経過時間に基づいて予備撹拌時間を制御している。

特開平５−３３３６９２号公報 特開平５−２７５９５号公報 特開２００５−１４８３６８号公報

予備撹拌時間は、従来技術のように、放置時間、湿度、トナー濃度、現像回数に基づいて制御するだけでは不十分である。現像動作を停止する前の現像状態、トナーの補給状態が考慮されていないと、予備撹拌不足による画質の劣化、過度の予備撹拌によるファーストコピータイムの増加および現像剤の劣化という問題が生じる。

本発明の目的は、より正確な予備撹拌時間を決定することができる現像装置および現像方法を提供することである。

本発明は、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を用いて、像担持体に形成される静電潜像を現像する現像装置であって、
２成分現像剤が収容され、現像剤補給装置から現像剤が補給される現像剤収容槽と、
現像剤収容槽内のトナーおよびキャリアを撹拌する撹拌手段と、
現像剤を像担持体表面に搬送して静電潜像を現像する現像手段と、
現像剤収容槽内の湿度を検出する湿度検出手段と、
入力された画像データに基づいて、静電潜像の現像に要したトナーの消費量を算出し、現像剤補給装置から現像装置へと補給用の現像剤が補給される補給時間を算出する補給時間算出手段と、
入力された画像データに基づいて、静電潜像の現像に要した現像時間を算出する現像時間算出手段と、
前回の撹拌時に撹拌手段が動作を停止した時点からの経過時間を計時する計時手段と、
現像手段が現像動作を行う前に撹拌手段を動作させ、現像剤収容槽内の現像剤を撹拌して所定値以上に帯電させる予備撹拌を行う制御手段とを有し、
制御手段は、湿度検出手段が検出した湿度、補給時間算出手段が算出した補給時間、現像時間算出手段が算出した現像時間および計時手段が計時した経過時間に基づいて、予備撹拌を行う時間を決定することを特徴とする現像装置である。

また本発明は、現像剤収容槽内のトナー濃度を検出する濃度検出手段をさらに有し、
制御手段は、予備撹拌が終了してから所定の時間が経過するまでは、補給時間算出手段が算出したトナーの消費量に基づいて、現像剤補給装置に現像剤を補給させ、予備撹拌が終了してから所定の時間が経過した後は、濃度検出手段が検出した濃度に基づいて、現像剤補給装置に現像剤を補給させることを特徴とする。

補給時間算出手段は、入力された画像データを、複数の画素からなる小領域に分割し、小領域ごとにトナーの消費量を算出することを特徴とする。

また本発明は、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を用いて、像担持体に形成される静電潜像を現像する現像方法であって、
湿度検出手段が現像剤収容槽内の湿度を検出し、
補給時間算出手段が、入力された画像データに基づいて、静電潜像の現像に要したトナーの消費量を算出し、現像剤補給装置から現像装置へと補給用の現像剤が補給される補給時間を算出し、
現像時間算出手段が、入力された画像データに基づいて、静電潜像の現像に要した現像時間を算出し、
計時手段が、前回の撹拌時に撹拌手段が動作を停止した時点からの経過時間を計時し、
現像手段が現像動作を行う前に撹拌手段を動作させ、現像剤収容槽内の現像剤を撹拌して所定値以上に帯電させる予備撹拌を、湿度検出手段が検出した湿度、補給時間算出手段が算出した補給時間、現像時間算出手段が算出した現像時間および計時手段が計時した経過時間に基づいて決定した時間行うことを特徴とする現像方法である。

本発明によれば、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を用いて、像担持体に形成される静電潜像を現像する現像装置である。

湿度検出手段は、現像剤収容槽内の湿度を検出し、補給時間算出手段が、入力された画像データに基づいて、静電潜像の現像に要したトナーの消費量を算出し、現像剤補給装置から現像装置へと補給用の現像剤が補給される補給時間を算出し、現像時間算出手段が、入力された画像データに基づいて、静電潜像の現像に要した現像時間を算出し、計時手段が、前回の撹拌時に撹拌手段が動作を停止した時点からの経過時間を計時する。

制御手段は、現像手段が現像動作を行う前に撹拌手段を動作させ、現像剤収容槽内の現像剤を撹拌して所定値以上に帯電させる予備撹拌を、湿度検出手段が検出した湿度、補給時間算出手段が算出した補給時間、現像時間算出手段が算出した現像時間および計時手段が計時した経過時間に基づいて決定した時間行わせる。

これにより、予備撹拌を行う時間を、湿度、補給時間、現像時間および経過時間に基づいて決定するので、より正確に予備撹拌時間を決定することができる。よって、トナーに対して、過不足なく適切な帯電量を与えることができる。

また本発明によれば、制御手段は、予備撹拌が終了してから所定の時間が経過するまでは、補給時間算出手段が算出したトナーの消費量に基づいて、現像剤補給装置に現像剤を補給させ、予備撹拌が終了してから所定の時間が経過した後は、濃度検出手段が検出した濃度に基づいて、現像剤補給装置に現像剤を補給させる。

予備撹拌終了後は、濃度検出手段による検出精度が低いので、検出精度が信頼できるようになるまでの所定時間は、補給時間算出手段が算出したトナーの消費量に基づいて、現像剤補給装置に現像剤を補給させることで、より正確に現像剤の補給を行わせることができる。

また本発明によれば、補給時間算出手段は、入力された画像データを、複数の画素からなる小領域に分割し、小領域ごとにトナーの消費量を算出する。

トナーの消費量は、１つの画素の濃度値だけではなく、周辺画素の濃度値の影響を受けるので、小領域ごとにトナーの消費量を算出することでより正確な消費量を算出することができる。

また本発明によれば、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を用いて、像担持体に形成される静電潜像を現像する現像方法である。

湿度検出手段は、現像剤収容槽内の湿度を検出し、補給時間算出手段が、入力された画像データに基づいて、静電潜像の現像に要したトナーの消費量を算出し、現像剤補給装置から現像装置へと補給用の現像剤が補給される補給時間を算出し、現像時間算出手段が、入力された画像データに基づいて、静電潜像の現像に要した現像時間を算出し、計時手段が、前回の撹拌時に撹拌手段が動作を停止した時点からの経過時間を計時する。

現像手段が現像動作を行う前に撹拌手段を動作させ、現像剤収容槽内の現像剤を撹拌して所定値以上に帯電させる予備撹拌を、湿度検出手段が検出した湿度、補給時間算出手段が算出した補給時間、現像時間算出手段が算出した現像時間および計時手段が計時した経過時間に基づいて決定した時間行わせる。

これにより、予備撹拌を行う時間を、湿度、補給時間、現像時間および経過時間に基づいて決定するので、より正確に予備撹拌時間を決定することができる。よって、トナーに対して、過不足なく適切な帯電量を与えることができる。

図１は、本発明の実施の一形態である現像装置１を含む画像形成装置１００の構成を示すブロック図である。図２は、現像装置１および補給装置２の構造を示す概略断面図である。

画像形成装置１００は、現像装置１、補給装置２、画像形成部３、制御回路４および、湿度センサ５、透磁率センサ６を含む。

画像形成装置１００は、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いて、予め入力された画像データに基づく画像を印刷用紙などの記録媒体上に形成する装置である。現像装置１、補給装置２、画像形成部３の動作は、制御回路４によって制御され、補給装置２から現像装置１にトナーが補給され、現像装置１は、画像形成部３の感光体表面に形成された静電潜像を顕像化させる。

湿度センサ５は、現像装置１内部の湿度を測定する。透磁率センサ６は、現像装置１内部のトナー濃度を測定する。

現像装置１は、現像ローラ１１、撹拌ローラ１２、現像剤収容容器である現像槽１４、ドクターブレード５を備えている。

現像槽１４は、トナーとキャリアとから成る２成分現像剤を収容するための現像剤収容槽であり、現像槽１４内に、現像ローラ１１、撹拌ローラ１２、ドクターブレード１５が備えられている。また、現像槽１４における撹拌ローラ１２と対向する位置には、透磁率センサ６が備えられている。また、現像槽１４には、開口部が設けられており、この開口部を介して補給装置２から現像剤が供給されるようになっている。

現像ローラ１１は、現像槽１４の開口部から一部が露出し、この露出した部分が画像形成部３の感光体と対向するように設けられた、円筒状の回転ローラであり、現像槽１４内に収容されているトナーを担持して上記露出部における感光体との対向部に搬送する現像手段である。これにより、感光体上に形成された静電潜像に、トナーを付着させることができ、この静電潜像を現像してトナー像を形成することができる。

撹拌ローラ１２は、現像槽１４内の現像剤を撹拌することで、現像剤を帯電させる撹拌手段であり、駆動モータ１４によって回転駆動力が与えられる。

ドクターブレード１５は、現像槽１４における現像ローラ１１と感光体とのニップ部よりも上流側に備えられ、現像ローラ１１とドクターブレード１５の先端とのギャップを規定し、現像ローラ１１に付着したトナーの一部を穂切するものである。

透磁率センサ６は、現像槽１４における撹拌ローラ１２と対向する位置に備えられ、トナー濃度を検出する濃度検出手段である。測定されるべきトナー（現像剤）がセンサ付近を流れると、その現像剤が磁心として働いてセンサに備えられるコイル間のインダクタンスを変化させる。このインダクタンスの大きさは、磁心として働いている現像剤あるいは磁性キャリアの磁粉量によって決まるので、コイルからの出力電圧によって磁粉量すなわちトナー濃度を測定できる。

補給装置２は、トナーを貯溜し、必要に応じて交換可能なトナーボトル２１と現像装置１に対して適切な量のトナーを補給するための中間ホッパー２２とを備える。中間ホッパー２２は、トナーボトル２１から供給されるトナーをトナー補給槽２３に一時的に貯溜し、後述するトナー補給制御部が、トナー補給モータ２６の動作を制御して補給ローラ２４の回転を制御することで、現像装置１に補給するトナーの量が制御される。トナー補給槽２３に貯留されたトナーは、流動性を確保するため、撹拌部材２５によって撹拌される。

画像形成部３は、ローラ状の感光体表面に、レーザ書き込みユニットによって静電潜像を形成し、前述のように、現像装置１によって静電潜像を顕像化する。トナー像は、転写装置で記録媒体に転写され、定着装置で媒体表面に定着される。

制御回路４は、制御部４０、パラメータ記憶部４１、補正テーブル記憶部４２、ドットカウントトナー消費量演算部４３、トナー補給制御部４４、画像形成制御部４５、累積ドットカウント時間演算部４６、放置時間計時部４７、予備撹拌時間計時部４８、現像装置制御部４９を含む。

制御部４０は、制御回路４全体を制御する。パラメータ記憶部４１は、各種演算に必要なパラメータを予め記憶したり、新たなパラメータを追加、更新することができる。補正テーブル記憶部４２は、後述する予備撹拌時間の算出に用いられる補正係数が記載されたテーブルを記憶する。ドットカウントトナー消費量演算部４３は、入力される画像データのドットカウントに基づいてトナー消費量を演算する。トナー補給制御部４４は、ドットカウントトナー消費量演算部４３の出力に基づいて、補給装置２の動作を制御し、主にトナー補給モータ２６の制御を行う。また、トナー補給制御部４４は、補給装置２から現像装置１へと補給用の現像剤が補給される補給時間を算出する補給時間算出手段である。

画像形成制御部４５は、入力される画像データに基づいて、画像形成部３の動作を制御する。累積ドットカウント時間演算部４６は、入力される画像データのドットカウントに基づいて、現像に要した現像時間を累積する現像時間算出手段である。放置時間計時部４７は、撹拌ローラ１２が停止してから現在時刻までの経過時間、いわゆる放置時間を計時する計時手段である。予備撹拌時間計時部４８は、印字出力を行う前にトナーの帯電量を増加させるために行う予備撹拌の時間を計時する。現像装置制御部４９は、現像装置１の動作を制御し、主に駆動モータ１４の制御を行う。

本発明では、予備撹拌を行う際に、現像装置制御部４９が予備撹拌時間を算出するが、放置時間、湿度と、ドットカウントに基づくトナー補給時間および累積時間に基づいて算出することに特徴がある。

まずは、ドットカウントについて以下に説明する。
ドットカウントは、入力された画像データの画素値（濃度値）に基づいて、算出されるカウント値であって、たとえば、ドットカウントトナー消費量演算部４３において、静電潜像を書き込むレーザユニットの駆動パルスのパルス幅から算出される。

画像形成部３のレーザ書き込みユニットに入力される画像データは、パルス幅変調回路に入力される。パルス幅変調回路は、入力される画像データのピクセル毎に、そのピクセルの信号入力値である階調値に対応した幅、より詳細には時間長のレーザ駆動パルスを形成して出力する。パルス幅変調回路は、階調値が高く高濃度のピクセルに対応する信号入力値に対しては、より幅の広い駆動パルスを形成し、階調値が低く低濃度のピクセルに対応する信号入力値に対しては、より幅の狭い駆動パルスを形成し、階調値が中程度であり中濃度のピクセルに対応する信号入力値に対しては、中間の幅の駆動パルスを形成する。

パルス幅変調回路から出力されたレーザ駆動パルスは、半導体レーザ素子だけではなく、ドットカウント部に入力されるので、ドットカウント部がパルス幅からピクセルカウントを行う。

次に、ピクセルカウントに基づいてトナー消費量を算出する処理について、より詳細に説明する。なお、以下に述べる処理は、カラー画像を形成する場合には各色について（例えば入力されるＣＭＹＫ信号ごとに）、それぞれ行われるものとする。

図３は、ドットカウントトナー消費量演算部４３の構成を示すブロック図である。ドットカウントトナー消費量演算部４３は、小領域生成部９１と、階調値取得部９２と、係数格納部９３と、重み付け演算部９４と、積算部９５とを備えている。重み付け演算部９４および積算部９５は、算出部、より詳細にはトナー量相当カウント算出部に相当する。

小領域生成手段である小領域生成部９１は、入力される各画像データの出力画像信号を、予め定められた小領域ごとの信号にグループ化する。各小領域に属する各ピクセルの信号入力値は、その小領域に対するトナーの消費量に相関のあるカウント値（以下「トナー量相当カウント」ということがある）の演算に寄与する。

画像形成装置１００において、感光体上に形成される静電潜像は、たとえ、あるピクセル同士が同じ信号入力値（階調値）を有していても、周辺のピクセルがどのような信号入力値となるかによって、現像性が変化する。レーザ書き込みユニット４６から、あるピクセルに対して、その階調データに対応する同じ露光条件の光が照射されたとしても、その周辺のピクセルがどのような条件で露光されるのかによって、静電潜像の質が異なるのである。したがって、その静電潜像に対するトナー付着量も異なることになるので、各ピクセルにおけるトナーの消費量は、周辺のピクセルの信号入力値に影響を受ける。そこで、本実施の形態では、各ピクセルの信号入力値のみを考慮するのではなく、小領域に含まれる複数のピクセルの信号入力値に応じた重み付け係数を用いて、各ピクセルにおけるトナーの消費量の予測値に対応したトナー量相当カウントを計算する。

小領域生成部９１は、信号を小領域ごとにグループ化するのに、例えば、画像全体を構成する全ピクセルに対して、３×３や４×４のマトリックスで表されるピクセル群を生成する。このようなピクセル群からなる小領域は、１つの連続した領域であればよく、その形状は任意である。このとき、全ピクセルのそれぞれを注目ピクセルとして各注目ピクセルに対して１つずつ小領域を作成するようにしてもよいし、全ピクセルを、各ピクセルがいずれか１つの小領域のみに属するように分割して小領域を作成するようにしてもよい。いずれにしても、小領域生成部９１は、入力される画像信号に対して、複数のピクセルからなる小領域を、各ピクセルがいずれか１つの小領域にトナー量相当カウント換算対象ピクセルとして含まれるように生成する。

図４に、３×３のマトリックスで表される小領域であって、各ピクセルがいずれか１つの小領域で注目ピクセルとなる例を示す。注目ピクセルはトナー量相当カウント換算対象ピクセルである。この小領域（実線）では中央のピクセルｐｉｘ１が注目ピクセルである。例えば信号入力値が２５６階調で表されるとして、ピクセルｐｉｘ１の信号入力値が１２８でその左隣のピクセルｐｉｘ２の信号入力値が６４であり、その他のピクセルの信号入力値が０の場合が示されている。ピクセルｐｉｘ２が注目ピクセルとなるときには図の破線で示した別の小領域が生成される。したがって、小領域同士が重なり合い、各ピクセルの信号入力値は異なる小領域における演算のために複数回使用される。注目ピクセルが画像のエッジに位置する小領域では、画像範囲外のピクセルの信号入力値としてダミーの値を設定すればよい。

また、図５に、３×３のマトリックスで表される小領域であって、各ピクセルがいずれか１つの小領域のみに属する例を示す。この場合の小領域は、全画像を分割したものに相当し、互いに重ならない。したがって、小領域の全ピクセルがトナー量相当カウント換算対象ピクセルである。

以上の小領域は、周辺ピクセルの影響を適切に反映させるために、あまり大きい領域でない方が好ましく、最大で６×６のマトリックスとする。小領域の形状は任意でよいので、６×６のマトリックスの領域内に収まる小領域が好ましいと言える。あまり大きい小領域を生成すると、却って以降のトナー量相当カウント演算の精度が低下する。

小領域生成部９１で各小領域にグループ化された後は、各信号入力値は、小領域へのグループ化情報とともに、階調値取得部９２に入力される。小領域へのグループ化情報があれば、図４のように複数の小領域に使用されるピクセルが存在する場合でも、同じピクセルの信号入力値を複数個作成しなくて済む。

階調値取得部９２は、入力される多値画像のピクセル毎の階調値を取得する。以下、階調値を取得することを「カウント」ということがある。「多値画像」とは、たとえば１６階調、２５６階調等の多階調の画像のことである。本実施形態において階調値取得部９２は、入力される多値画像の各小領域について、ピクセルごとに階調値を取得する。つまり、多値画像を構成するピクセルごとの信号入力値である階調値、たとえば信号入力値が０〜２５５の値をとる２５６階調の場合には０〜２５５を示す信号入力値を、各小領域についてカウントする。

係数格納部９３は、入力される多値画像のピクセル毎の階調値に対応する重み付け係数、より詳細には、各階調値に対応する重み付け係数を含む重み付け係数テーブルを格納する。

重み付け演算部９４は、階調値取得部９２によりカウントされた各小領域の各トナー量相当カウント換算対象ピクセルのカウント値に対して、まず周辺ピクセルの影響を考慮した値に補正演算し、さらにその補正値に対してトナー量相当カウントを算出するための重み付けを行う。重み付けを行うには、重み付け演算部９４が、各ピクセルが属する小領域に適した重み付け係数を係数格納部９３に格納される重み付け係数テーブルから取得して、入力信号値に小領域における補正演算を施して得られる信号値に、取得した重み付け係数を掛け合わせる。係数格納部９３に格納される重み付け係数テーブルには、複数の入力信号値に対応するトナー量相当カウントを表すそれぞれの重み付け係数が含まれている。このように、トナー消費量算出部６３では、階調値取得部９２、重み付け演算部９４、および、係数格納部９３に格納される重み付け係数テーブルにより、小領域ごとのトナー消費量に対応したトナー量相当カウント値を求めている。

ここで、重み付け演算部９４による、入力信号値の小領域における補正演算の仕方は複数通り考えられる。いずれも、補正演算は、各ピクセルの信号入力値を、静電潜像の現像性が周辺ピクセルによって実際にどのような信号値のものと等しくなるかを小領域のピクセルを用いて換算して、補正する演算である。

図４の構成にしろ、図５の構成にしろ、トナー量相当カウント換算対象ピクセルの信号入力値をトナー量相当カウントに換算するために補正演算するのに、トナー量相当カウント換算対象ピクセルの信号入力値と、トナー量相当カウント換算対象ピクセルが属する小領域の、他の少なくとも１つのピクセルの信号入力値とを用いる。

そして、重み付け演算部９４は、上述のように補正して求めた各ピクセルの信号値に対して、係数格納部９３の重み付け係数テーブルから、信号値に対応するトナー量相当カウント換算用の重み付け係数を読み出して乗算する。トナー量相当カウント換算用の重み付け係数は、トナー消費量がピクセルの信号値に比例しないことから、各信号値に対応した値として重み付け係数テーブルに格納されているものである。ここでの乗算結果は積算部９５に入力される。

このような、重み付け演算部９４の信号入力値の補正演算およびトナー量相当カウント換算による各ピクセルのトナー量相当カウントの算出は、ドットカウントトナー消費量演算部４３が、信号入力値の補正演算の内容を含めて、小領域のピクセルの階調データとトナー量相当カウント換算対象ピクセルのトナー消費量との関係を予め記憶しておき、この関係に基づいてトナー量相当カウント換算対象ピクセルの階調データをトナー量相当カウントに換算していることに相当する。

積算部９５は、重み付け演算部９４によりトナー量相当カウント換算用の重み付け係数が乗算された信号値を、入力された多値画像の全てのピクセルについて積算する。この積算値は出力画像全体のトナー量相当カウントを表している。

係数格納部９３に格納される重み付け係数テーブルの重み付け係数は、信号入力値に応じて予め定められる。表１に、信号入力値が０〜１５の値をとる１６値の信号入力値である場合の重み付け係数テーブルの一例を示す。

表１の場合、トナーの消費量の異なる１６個の信号入力値が４つのエリア（エリア１〜エリア４）に分けられ、エリアごとに重み付け係数が定められている。重み付け演算部７２によって重み付けが行なわれるときには、４つのエリアに分けられた重み付け係数が、０〜１５の値をとるそれぞれの信号入力値に対応して選択され、重み付けが行われる。表１では、０〜４の信号入力値の重み付け係数は０、５〜８の信号入力値の重み付け係数は１、９〜１２の信号入力値の重み付け係数は３、１３〜１５の信号入力値の重み付け係数は４となっている。

図６は、制御部４０による現像装置制御処理を示すフローチャートである。
画像形成装置１００に対して印字の指示が入力されると、ステップＳ１で現像槽の駆動を開始する。ステップＳ２では、パラメータ記憶部４０に記憶されている各種パラメータを読み出す。ステップＳ３で、現在時刻Ｔ２を読み出し、ステップＳ４で湿度センサ５によって現在湿度Ｄ２を検出する。

ステップＳ５では、前回の現像終了時の湿度Ｄ１とＤ２とを比較する。Ｄ１がＤ２よりも高ければステップＳ６に進み、湿度Ｄ＝Ｄ１とする。Ｄ１がＤ２以下であればステップＳ７に進み、湿度Ｄ＝Ｄ２とする。

ステップＳ８では、Ｔ２から前回の現像終了時の時刻Ｔ１を引いて放置時間Ｔ３を算出する。ステップＳ９では、ドットカウントトナー消費演算部４３から現像剤の累積攪拌時間Ｔsを取得し、トナーの消費量を示す累積ドットカウント時間演算部４６からドットカウント累積時間Ｔｄを取得し、補正テーブル記憶部４２に記憶されている劣化係数テーブルを参照して、補正係数αを決定する。

図７は、劣化係数テーブルの一例を示す図である。累積攪拌時間Ｔsが大きくなるに従って現像剤の劣化が進行するが、ドットカウント累積時間Ｔｄが大きい時、即ち、トナー消費量が多い時はトナーがフレッシュトナーと入れ替わり現像剤の劣化が遅くなることを考慮して係数αの値が設定されている。

ステップＳ１０では、補正テーブル記憶部４２に記憶されている湿度係数テーブルを参照し、ステップＳ６またはＳ７で決定した湿度Ｄに基づいて補正係数βを決定する。

図８は、湿度係数テーブルの一例を示す図である。湿度が大きくなるに従って、係数βの値も大きくなるように設定されている。

ステップＳ１１では、補正テーブル記憶部４２に記憶されている予備攪拌テーブルを参照し、ステップＳ８で算出した放置時間Ｔ３に基づいて攪拌時間Ｔｐを決定する。

図９は、予備攪拌テーブルの一例を示す図である。放置時間が長くなるに従って、攪拌時間も長くなるように設定されている。

ステップＳ１２では、補正係数αおよびβによって補正された予備攪拌時間Ｔｐ＝α×β×Ｔｐを算出する。ステップＳ１３では、現像装置制御部４９に現像槽駆動モータを制御させて攪拌を開始する。ステップＳ１４では実際に攪拌を行った時間がＴｐ以上となったかどうかを判断し、Ｔｐ以上であればステップＳ１５に進み、Ｔｐ未満であれば攪拌を継続する。

ステップＳ１５では、ウォームアップを終了してステップＳ１６で現像を開始する。ステップＳ１７では、透磁率センサ６の出力Ｖｓを読み出し、ステップＳ１８でＶｓが予め定める閾値出力Ｖｒｅｆより大きいかどうかを判断する。ＶｓがＶｒｅｆよりも大きければ、現像槽内のトナー濃度が不足しているものとしてステップＳ１９でトナーの補給を行い、ステップＳ２０に進む。ＶｓがＶｒｅｆ以下であればステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、現像を終了するかどうかを判断し、終了する場合はステップＳ２１に進み、終了しない場合は、ステップＳ１７に戻る。

ステップＳ２１で、透磁率センサ６の出力Ｖｓを読み出し、ステップＳ２２で現在の湿度Ｄ１を検出する。ステップＳ２３では、現像槽の駆動を停止し、ステップＳ２４で各パラメータをパラメータ記憶部４１に記憶して処理を終了する。

以上のように、本発明では、予備撹拌を行う時間を、トナー補給時間、現像時間、湿度、放置時間に基づいて決定しているので、より正確に予備撹拌時間を決定することができる。よって、トナーに対して、過不足なく適切な帯電量を与えることができる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態では、予備撹拌終了後の一定時間（以下では、「経過時間」という。）は、透磁率センサ６によるトナー濃度の検出精度が低いため、ドットカウントによるトナー消費量に基づいてトナーの補給を行う。

なお、本実施形態においては、図１に示した画像形成装置１００の構成と同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。

図１０は、制御部４０による現像装置制御処理を示すフローチャートである。
ステップＳ３１〜Ｓ４６までは、ステップＳ４１とＳ４２との間にあるステップＳ４１Ａ以外、図６に示したフローチャートのステップＳ１〜Ｓ１６と同様の動作を行うステップであるので、説明は省略する。ステップＳ４１Ａでは、補正テーブル記憶部４２に記憶されている経過時間テーブルを参照し、ステップＳ３６またはＳ３７で決定した湿度Ｄに基づいて経過時間Ｔｒを決定する。

図１１は、経過時間テーブルの一例を示す図である。湿度が高くなるに従って、経過時間も長くなるように設定されている。

ステップＳ４７では、経過時間の計測を開始し、ステップＳ４８で、計測した経過時間がＴｒ以上であるかどうかを判断する。Ｔｒ以上であればステップＳ５３に進み、Ｔｒ未満であればステップＳ４９に進む。

ステップＳ４９では、ドットカウントを更新し、ステップＳ５０でドットカウントトナー消費量演算部４３によってトナー消費量Ｗｄを算出する。ステップＳ５１でＷｄが予め定める閾値消費量Ｗｒｅｆ以上であるかどうかを判断する。ＷｄがＷｒｅｆ以上であれば、現像槽内のトナー濃度が不足しているものとしてステップＳ５２でトナーの補給を行い、ステップＳ５６に進む。ＷｄがＷｒｅｆより小さければステップＳ２０に進む。

また、ステップＳ５３では、透磁率センサ６の出力Ｖｓを読み出し、ステップＳ５４でＶｓが予め定める閾値出力Ｖｒｅｆより大きいかどうかを判断する。ＶｓがＶｒｅｆよりも大きければ、現像槽内のトナー濃度が不足しているものとしてステップＳ５５でトナーの補給を行い、ステップＳ５６に進む。ＶｓがＶｒｅｆ以下であればステップＳ５６に進む。ステップＳ５６では、現像を終了するかどうかを判断し、終了する場合はステップＳ５７に進み、終了しない場合は、ステップＳ４８に戻る。

ステップＳ５７で、透磁率センサ６の出力Ｖｓを読み出し、ステップＳ５８で現在の湿度Ｄ１を検出する。ステップＳ５９では、現像槽の駆動を停止し、ステップＳ６０で各パラメータをパラメータ記憶部４１に記憶して処理を終了する。

以上のように、本実施形態においても上記と同様に、予備撹拌を行う時間を、トナー補給時間、現像時間、湿度、放置時間に基づいて決定しているので、より正確に予備撹拌時間を決定することができる。よって、トナーに対して、過不足なく適切な帯電量を与えることができる。

さらに、予備撹拌終了後は、透磁率センサ６による濃度の検出精度が低いので、検出精度が信頼できるようになるまでの所定時間は、ドットカウントにより算出したトナーの消費量に基づいて、トナーを補給させることで、より正確に現像剤の補給を行わせることができる。

本発明の実施の一形態である現像装置１を含む画像形成装置１００の構成を示すブロック図である。 現像装置１および補給装置２の構造を示す概略断面図である。 ドットカウントトナー消費量演算部４３の構成を示すブロック図である。 ３×３のマトリックスで表される小領域であって、各ピクセルがいずれか１つの小領域で注目ピクセルとなる例を示す図である。 ３×３のマトリックスで表される小領域であって、各ピクセルがいずれか１つの小領域のみに属する例を示す図である。 制御部４０による現像装置制御処理を示すフローチャートである。 劣化係数テーブルの一例を示す図である。 湿度係数テーブルの一例を示す図である。 予備攪拌テーブルの一例を示す図である。 制御部４０による現像装置制御処理を示すフローチャートである。 経過時間テーブルの一例を示す図である。

符号の説明

１ 現像装置
２ 補給装置
３ 画像形成部
４ 制御回路
５ 湿度センサ
６ 透磁率センサ
１００ 画像形成装置

Claims (4)

1. トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を用いて、像担持体に形成される静電潜像を現像する現像装置であって、
   ２成分現像剤が収容され、現像剤補給装置から現像剤が補給される現像剤収容槽と、
   現像剤収容槽内のトナーおよびキャリアを撹拌する撹拌手段と、
   現像剤を像担持体表面に搬送して静電潜像を現像する現像手段と、
   現像剤収容槽内の湿度を検出する湿度検出手段と、
   入力された画像データに基づいて、静電潜像の現像に要したトナーの消費量を算出し、現像剤補給装置から現像装置へと補給用の現像剤が補給される補給時間を算出する補給時間算出手段と、
   入力された画像データに基づいて、静電潜像の現像に要した現像時間を算出する現像時間算出手段と、
   前回の撹拌時に撹拌手段が動作を停止した時点からの経過時間を計時する計時手段と、
   現像手段が現像動作を行う前に撹拌手段を動作させ、現像剤収容槽内の現像剤を撹拌して所定値以上に帯電させる予備撹拌を行う制御手段とを有し、
   制御手段は、湿度検出手段が検出した湿度、補給時間算出手段が算出した補給時間、現像時間算出手段が算出した現像時間および計時手段が計時した経過時間に基づいて、予備撹拌を行う時間を決定することを特徴とする現像装置。
2. 現像剤収容槽内のトナー濃度を検出する濃度検出手段をさらに有し、
   制御手段は、予備撹拌が終了してから所定の時間が経過するまでは、補給時間算出手段が算出したトナーの消費量に基づいて、現像剤補給装置に現像剤を補給させ、予備撹拌が終了してから所定の時間が経過した後は、濃度検出手段が検出した濃度に基づいて、現像剤補給装置に現像剤を補給させることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 補給時間算出手段は、入力された画像データを、複数の画素からなる小領域に分割し、小領域ごとにトナーの消費量を算出することを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
4. トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を用いて、像担持体に形成される静電潜像を現像する現像方法であって、
   湿度検出手段が現像剤収容槽内の湿度を検出し、
   補給時間算出手段が、入力された画像データに基づいて、静電潜像の現像に要したトナーの消費量を算出し、現像剤補給装置から現像装置へと補給用の現像剤が補給される補給時間を算出し、
   現像時間算出手段が、入力された画像データに基づいて、静電潜像の現像に要した現像時間を算出し、
   計時手段が、前回の撹拌時に撹拌手段が動作を停止した時点からの経過時間を計時し、
   現像手段が現像動作を行う前に撹拌手段を動作させ、現像剤収容槽内の現像剤を撹拌して所定値以上に帯電させる予備撹拌を、湿度検出手段が検出した湿度、補給時間算出手段が算出した補給時間、現像時間算出手段が算出した現像時間および計時手段が計時した経過時間に基づいて決定した時間行うことを特徴とする現像方法。

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