JP2008275877A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回収トナー量が変動した場合でも、画像濃度が不安定になるのを抑制することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体３上に形成された静電潜像を現像する現像手段６と、前記像担持体上に残留した転写残トナーを回収するクリーニング手段１４と、前記クリーニング手段によって回収された転写残トナーを、前記現像手段によって再利用するため当該現像手段へ回収トナーとして搬送する回収トナー搬送手段と、前記回収トナー搬送手段によって前記現像手段に搬送される回収トナーの量を予測する回収トナー量予測手段と、前記回収トナー量予測手段によって予測された回収トナー量に基づいて、画像形成条件を変更する変更手段とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は画像形成装置に関する。

特開平１０−３９６１０号公報

最近の画像形成装置においては、ランニングコストの抑制や廃棄物の処理等の環境問題に鑑みて、感光体ドラム上に現像されたトナーのうち、用紙に転写されずに感光体ドラム上に残った転写残トナーを、クリーニング装置によって回収し、当該クリーニング装置によって回収されたトナーを、再度現像器に戻して現像工程に再利用するように構成された所謂“リクレーム方式" を採用した装置が用いられている。

ところで、かかる“リクレーム方式" を採用した画像形成装置では、それまでクリーニング装置によって回収され廃棄されていたトナーを、有効に利用することができる反面、回収されるトナーの量は、感光体ドラム上に形成されるトナー像の濃度や面積によって異なる。その結果、上記画像形成装置の場合には、クリーニング装置によって回収され、現像器に戻される回収トナーの量が安定しないため、現像器内のトナー濃度が不安定になり、トナー濃度が低下して画像欠陥が生じたり、トナー濃度が上昇してかぶり等が生じるなど、プリント上の濃度が不安定になるといった不具合が生じてしまう。

そこで、回収トナーが現像器内に供給されることによる予測できないトナー濃度の上昇を防止するために、現像器内のトナー濃度が低くなるように目標値（基準値）を補正する技術が、特開平１０−３９６１０号公報等に開示されているように既に提案されている。

この特開平１０−３９６１０号公報に係る画像形成装置は、現像器内に投入された現像剤のトナー濃度を検出する手段と、該投入された現像剤の検出出力を基準とし、以降この基準値と上記検出手段の出力信号とを比較してトナー補給を行う手段と、像担持体上の残留トナー像を除去するクリーニング手段を有するクリーニング装置と、上記クリーニング装置内に回収されたトナーを上記現像器内に戻すリサイクル手段とを有する画像形成装置おいて、上記現像器内に供給された現像剤の基準値を補正する手段を設けるように構成したものである。

しかしながら、上記従来技術の場合には、リサイクル手段によって回収トナーを現像器に戻すと、トナー濃度の目標値に一定量の補正を加えているため、回収トナー量が増加したり減少した場合には、それに応じて現像器内のトナー濃度が変動してしまうことになる。そのため、上記従来技術の場合には、プリント上の濃度が不安定になるという不具合を有していた。

そこで、この発明が解決しようとする課題は、回収トナー量が変動した場合でも、画像濃度が不安定になるのを抑制することが可能な画像形成装置を提供することにある。

すなわち、請求項１に記載された発明は、像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像手段と、
前記像担持体上に残留した転写残トナーを回収するクリーニング手段と、
前記クリーニング手段によって回収された転写残トナーを、前記現像手段によって再利用するため当該現像手段へ回収トナーとして搬送する回収トナー搬送手段と、
前記回収トナー搬送手段によって前記現像手段に搬送される回収トナーの量を予測する回収トナー量予測手段と、
前記回収トナー量予測手段によって予測された回収トナー量に基づいて、画像形成条件を変更する変更手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。

また、請求項２に記載された発明は、前記現像手段内のトナー濃度を検出するトナー濃度検知手段を備え、
前記回収トナー量予測手段は、前記トナー濃度検知手段によって検知されたトナー濃度に応じて、前記現像手段に搬送される回収トナーの量を予測することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。

さらに、請求項３に記載された発明は、前記現像手段内のトナー濃度を検出するトナー濃度検知手段を備え、
前記回収トナー量予測手段は、前記トナー濃度検知手段によって検知されたトナー濃度が、所定の目標濃度よりも高くなった場合に、当該トナー濃度と目標濃度との差分に応じて、回収トナー量を予測することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置である。

又、請求項４に記載された発明は、前記現像手段にトナー収容容器から新しいトナーを供給するトナー供給手段と、
前記トナー濃度検知手段の出力値に基づいて前記現像手段内のトナー濃度が所定の目標濃度になるように、前記トナー供給手段による新しいトナーの供給量を制御する制御手段とを備え、
前記回収トナー量予測手段は、前記トナー供給手段が停止している状態で、前記トナー濃度検知手段によって検知されたトナー濃度が、目標濃度よりも高くなった場合に、当該トナー濃度と目標濃度との差分に応じて、回収トナー量を予測することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置である。

更に、請求項５に記載された発明は、前記像担持体上に静電潜像を形成する画像データの量を計測する画像データ量計測手段を備え、
前記回収トナー量予測手段は、前記画像データ量計測手段によって計測された画像データ量に基づいて回収トナー量を予測することを特徴とする請求項１又は３に記載の画像形成装置である。

また、請求項６に記載された発明は、前記像担持体上に静電潜像を形成する画像データの量を計測する画像データ量計測手段と、
前記画像データ量計測手段によって計測された画像データ量の累積値を算出する画像データ量累積値算出手段と、
前記画像形成装置によって画像が形成された記録シートの出力枚数を計測する出力枚数計測手段とを備え、
前記回収トナー量予測手段は、前記出力枚数計測手段によって計測された出力枚数が、所定値に達するまでは、前記画像データ量累積値算出手段によって算出された画像データ量の累積値に基づいて回収トナー量を予測することを特徴とする請求項１又は３に記載の画像形成装置である。

さらに、請求項７に記載された発明は、前記トナー供給手段の駆動量を計測する駆動量計測手段を備え、
前記回収トナー量予測手段は、前記駆動量計測手段によって計測された前記トナー供給手段の駆動量に基づいて、回収トナー量を予測することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置である。

又、請求項８に記載された発明は、前記トナー供給手段の駆動量を計測する駆動量計測手段と、
前記駆動量計測手段によって計測された前記トナー供給手段の駆動量の累積値を算出する駆動量累積値算出手段と、
前記画像形成装置によって画像が形成された記録シートの出力枚数を計測する出力枚数計測手段とを備え、
前記回収トナー量予測手段は、前記出力枚数計測手段によって計測された出力枚数が、所定値に達するまでは、前記駆動量累積値算出手段の駆動量の累積値に基づいて回収トナー量を予測することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置である。

更に、請求項９に記載された発明は、前記画像形成条件は、前記像担持体上に画像露光を施す書き込み手段の露光光量であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の画像形成装置である。

また、請求項１０に記載された発明は、前記画像形成条件は、前記現像手段に印加する現像バイアスであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の画像形成装置である。

請求項１に記載された発明によれば、本発明を適用しない場合と比較して、回収トナー量が変動した場合でも、画像濃度が不安定になるのを抑制することができる。

請求項２に記載された発明によれば、回収トナーの量を確実に予測して、本発明を適用しない場合と比較して、回収トナー量が変動した場合でも、画像濃度が不安定になるのを抑制することができる。

請求項３に記載された発明によれば、回収トナー量が増加した場合に、回収トナー量を確実に予測して、画像濃度が不安定になるのを抑制することができる。

請求項４に記載された発明によれば、回収トナー量が減少した場合であっても、現像手段内のトナー濃度を所定の目標濃度に維持しつつ、回収トナー量が増加した場合に、回収トナー量を確実に予測して、画像濃度が不安定になるのを抑制することができる。

請求項５に記載された発明によれば、画像データ量に基づいて回収トナー量を精度良く予測することができ、回収トナー量が変動した場合でも、画像濃度が不安定になるのを抑制することができる。

請求項６に記載された発明によれば、画像データ量が急激に変化した場合であっても、回収トナー量を安定して予測することができ、回収トナー量が変動した場合でも、画像濃度が不安定になるのを抑制することができる。

請求項７に記載された発明によれば、実際に供給されたトナー量に基づいて、回収トナー量を予測することができ、回収トナー量が変動した場合でも、画像濃度が不安定になるのを抑制することができる。

請求項８に記載された発明によれば、トナー供給量が急激に変化した場合であっても、回収トナー量を安定して予測することができ、回収トナー量が変動した場合でも、画像濃度が不安定になるのを抑制することができる。

請求項９に記載された発明によれば、画像濃度を確実に変更することができ、画像濃度が不安定になるのを抑制することができる。

請求項１０に記載された発明によれば、画像濃度を確実かつ容易に変更することができ、画像濃度が不安定になるのを抑制することができる。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのモノクロのプリンターを示すものである。

図２において、１はプリンターの本体を示すものであり、このプリンター本体１の内部には、画像形成ユニットとしてのプロセスカートリッジ２が配設されている。このプロセスカートリッジ２は、ユーザーによるメンテナンス性を向上させるため、プリンター本体１に対して着脱自在に構成されており、ユーザーが容易に交換可能となっている。

上記プロセスカートリッジ２は、図１に示すように、像担持体としての感光体ドラム３を備えており、この感光体ドラム３は、金属製円筒の外周面にＯＰＣ等の光導電性材料を被覆して構成され、図示しない駆動手段によって矢印方向に沿って所定の速度で回転駆動されるようになっている。上記感光体ドラム３の表面は、帯電ロール４によって所定の電位に一様に帯電された後、書き込み装置５（図２参照）によって画像データに応じて画像露光が施され、画像データに応じた静電潜像が形成される。上記書き込み装置５は、画像データに応じてレーザー光を出射する発光素子としてのレーザーダイオード５ａを備えており、このレーザーダイオード５ａから出射されるレーザー光を、図示しないポリゴンミラーによって感光体ドラム３の軸方向に沿って偏向走査するとともに、図示しないｆ−θレンズを介して照射することにより、画像の書き込みを行うように構成されている。

上記感光体ドラム３上に形成された静電潜像は、図２に示すように、現像手段としての現像装置６によって顕像化されてトナー像となり、当該トナー像は、転写ロール７によって記録シートとしての用紙８上に転写される。この用紙８は、給紙トレイ９から所定のサイズ及び所定の材質のものが、一対の給紙ロール１０によって１枚ずつ分離された状態で供給され、図示しないレジストロールを介して、感光体ドラム３の転写位置へと所定のタイミングで搬送される。

また、上記トナー像が転写された用紙８は、感光体ドラム３の表面から分離された後、定着装置１１へと搬送され、当該定着装置１１によって熱及び圧力で未定着トナー像が用紙８上に定着されて、排出ロール１２によってプリンター本体１の上端部に設けられた排出トレイ１３上に、画像面を下にした状態で排出される。

さらに、用紙８上に転写されずに感光体ドラム３の表面に残留した転写残トナーは、図１及び図２に示すように、クリーニング装置１４のクリーニングブレード１５によって除去され、後述するように、回収トナー搬送手段を介して現像装置６へと搬送されて、再度現像工程に使用されるようになっており、本実施の形態に係るプリンターは、所謂“リクレーム方式" を採用している。

図１は上記プロセスカートリッジの要部を示すものである。

このプロセスカートリッジ２は、図１に示すように、感光体ドラム３と、帯電ロール４と、現像装置６と、クリーニング装置１４とを備えるように構成されている。現像装置６は、図１に示すように、現像ハウジング１６の感光体ドラム３側に設けられた開口部１７に、現像剤担持体としての現像ロール１８が矢印方向に沿って回転可能に配設されており、当該現像ロール１８の背面側には、現像剤２１を攪拌しつつ現像ロール１８へと供給する攪拌手段としての供給オーガー１９が配設されているとともに、当該供給オーガー１９の背面側には、仕切り板２０を介して現像剤２１を攪拌しつつ搬送する攪拌手段としての攪拌オーガー２２が配設されている。上記現像剤２１は、トナーのみからなる一成分の現像剤であっても、トナーとキャリアとからなる二成分の現像剤であってもよく、この実施の形態では、トナーとキャリアとからなる二成分の現像剤２１が用いられている。

また、上記現像装置６の現像ハウジング１６の背面側には、図１に示すように、現像装置６にトナーを供給するトナー収容容器としてのトナーカートリッジ２３が配設されており、新しいトナーを収容したトナーカートリッジ２３は、プリンター本体１の内部に配設されたカートリッジ受け２４に着脱自在に装着されている。上記トナーカートリッジ２３は、その底面に開閉自在に設けられた図示しないシャッターを介して、現像ハウジング１６の内部にトナーを供給するトナー供給通路２５と連通しており、当該トナー供給通路２５の下端部は、現像ハウジング１６の背面側の上端部に開口されている。さらに、上記トナー供給通路２５の内部には、アジテーター等からなるトナー供給部材２６が回転可能に配設されており、当該トナー供給部材２６を回転駆動することにより、トナーカートリッジ２３からトナー供給通路２５を介して、現像装置６の現像ハウジング１６の内部に、所定のタイミングで新しいトナーが供給されるように構成されている。上記トナー供給通路２５及びトナー供給部材２６は、現像装置６にトナーカートリッジ２３から新しいトナーを供給するトナー供給手段を構成している。

上記現像装置６では、トナーカートリッジ２３から供給された新しいトナーが、攪拌オーガー２２によって現像ハウジング１６内の現像剤２１と攪拌されつつ、当該攪拌オーガー２２の搬送方向の下流側に搬送されて、仕切り部材２０に設けられた図示しない通路を介して供給オーガー１９に受け渡され、供給オーガー１９に受け渡された現像剤２１は、供給オーガー１９によって攪拌搬送されつつ、現像ロール１８へと供給される。そして、現像ロール１８へと供給された現像剤２１は、層厚規制部材１６ａによって層厚が規制された後、現像ロール１８の回転に伴って感光体ドラム３と対向する現像領域へと搬送されて、感光体ドラム３の表面に形成された静電潜像を顕像化するようになっている。

また、上記現像装置６の背面側には、図２及び図４に示すように、攪拌オーガー２２に対応した現像ハウジング１６の外壁面に、現像ハウジング１６内の現像剤２１のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段としてのトナー濃度センサーＳが配設されており、このトナー濃度センサーＳとしては、例えば、透磁率センサーが用いられる。

上記現像装置６は、図２に示すように、現像ハウジング１６内の現像剤２１のトナー濃度を、所定のタイミングでトナー濃度センサーＳによって検知し、当該トナー濃度センサーＳの出力値に基づいて、図５に示すように、現像装置６内のトナー濃度が所定の目標値に等しくなるように、トナーカートリッジ２３から新しいトナーを所定のタイミングで供給するように構成されている。

トナーカートリッジ２３からのトナー供給タイミングは、例えば、次のように設定されている。

この実施の形態では、上記現像装置６が駆動されている期間に、トナー濃度センサーＳの出力電圧値を検知する。このトナー濃度センサーＳの出力電圧値とトナー濃度の関係は、出力値大＝トナー濃度低、出力値小＝トナー濃度高であって、ほぼ一次線形の関係にある。そして、後述するコントロール部１００は、トナー濃度センサーＳの出力電圧値が大、つまりトナー濃度が低いと判断したときに、トナーカートリッジ２３から新しいトナーを現像装置６に供給するが、トナーを供給するタイミングとトナーの供給量については、幾つかの方法が考えられる。

その１つは、１ページプリント出力する毎にトナー濃度センサーＳによってトナー濃度を検知し、コントロール部１００が目標濃度より低いと判断した場合に、目標濃度からの乖離量に応じた量のトナーを即座に現像装置６に（現像装置６が駆動されている間に）供給するものである。但し、この方法は動作が単純であるが、１ページ毎のトナー消費量 （供給量）は少ないため、トナーカートリッジ２３の駆動量が微小量になってしまうことになる。トナーカートリッジ２３の駆動は、モーターによって行われるが、駆動モーターには立ち上がり／立ち下がり時の駆動が不安定となるため、微小量のトナーを供給するためのモーターを駆動させると、トナーの共有量が不安定になる虞れがある。

また、他の方法は、１ページプリント出力する毎にトナー濃度センサーＳによってトナー濃度を検知し、コントロール部１００が目標濃度より低いと判断した場合に、目標濃度からの乖離量に応じた供給トナー量を累積的にカウントし、当該供給トナー量の累積値が一定量に達したときに、トナーを供給する方法であり、この方法が主流となっている。この方がモーターの駆動不安定によるトナーの供給不安定を抑えることができ、望ましい。

また、トナーを供給するときに、供給トナー量の累積値に応じて一気に供給する方法や、分割して数回に分けてトナーを供給する方法もある。なお、トナーの供給は、現像装置６を駆動している期間に行うのが望ましい。

さらに、上記クリーニング装置１４では、図１に示すように、クリーニング装置１４の内部に設けられた搬送用のオーガー２７を所定のタイミングで回転駆動することにより、クリーニング装置１４の内部に回収された転写残トナーを、当該クリーニング装置１４の長手方向（図面に垂直な方向）の一端部へと搬送する。

なお、上記搬送用オーガー２７を駆動してクリーニング装置１４から回収トナーを搬送するタイミングは、感光体ドラムの駆動と同期したタイミングに設定されている。したがって、転写残トナーは、画像形成動作中は常に搬送用オーガー２７及び後述する回収トナー搬送部材２９を介して現像装置６へ搬送されることになるが、転写残トナーの搬送量は、画像密度により回収量が変動するため、画像密度に応じて増減することになる。

また、上記クリーニング装置１４の長手方向の一端部には、図３に示すように、クリーニング装置１４によって回収された転写残トナーを、再使用するために現像装置６の現像ハウジング１６の内部に搬送する回収トナー搬送手段としての回収トナー搬送通路２８が、クリーニング装置１４の内部に連通した状態で設けられているとともに、回収トナー搬送通路２８の内部には、同じく回収トナー搬送手段としての回収トナー搬送部材２９が回転可能に配設されている。上記回収トナー搬送通路２８の下端部は、現像ハウジング１６の供給オーガー１９の上方に開口２８ａされている。

なお、この現像ハウジング１６に設けられた開口部２８ａは、供給オーガー１９のトナー搬送方向に沿った最も下流部に対応して設けられており、回収トナー搬送通路２８から現像ハウジング１６の内部に供給された回収トナーは、供給オーガー１９から仕切り壁２０に設けられた図示しない通路を通して、攪拌オーガー２２へと受け渡され、当該攪拌オーガー２２によって軸方向の反対側へと搬送された後、攪拌オーガー２２から仕切り壁２０に設けられた図示しない通路を通して、供給オーガー１９へと受け渡されるようになっている。

さらに、上記回収トナー搬送通路２８の内部に設けられた回収トナー搬送部材２９は、アジテーター等からなり、当該回収トナー搬送部材２９を搬送用のオーガー２７と同期させて回転駆動することにより、クリーニング装置１４から回収トナー搬送通路２８を介して、現像装置６の現像ハウジング１６の内部に、所定のタイミングで回収トナーが搬送されるように構成されている。

図６はプリンターの制御回路を示すブロック図である。

図６において、１００はプリンターの動作を制御するＣＰＵ等からなるコントロール部を示すものであり、このコントロール部１００は、プリンターの動作を制御するプログラムやパラメータ、あるいは演算結果を記憶する記憶部１０１と、当該記憶部１０１に記憶されたプログラムやパラメータあるいは演算結果等に基づいて所定の演算処理を行う演算部１０２とを備えている。上記コントロール部１００は、制御機能をすべて備えているものであり、例えば、回収トナー搬送部材２９によって現像装置６に搬送される回収トナーの量を予測する回収トナー量予測手段と、この回収トナー量予測手段によって予測された回収トナー量に基づいて、画像形成条件を変更する変更手段としての機能を果たすように構成されている。

また、上記コントロール部１００は、トナー濃度検知手段の出力値に基づいて現像手段内のトナー濃度が所定の目標濃度になるように、トナー供給手段による新しいトナーの供給量を制御する制御手段としての機能をも備えている。

さらに、上記コントロール部１００は、後述する実施の形態において、像担持体上に静電潜像を形成する画像データの量を計測する画像データ量計測手段と、画像データ量計測手段によって計測された画像データ量の累積値を算出する画像データ量累積値算出手段と、画像形成装置によって画像が形成された記録シートの出力枚数を計測する出力枚数計測手段と、トナー供給手段の駆動量を計測する駆動量計測手段と、駆動量計測手段によって計測されたトナー供給手段の駆動量の累積値を算出する駆動量累積値算出手段としての機能をも備えている。

また、上記コントロール部１００には、図６に示すように、画像形成動作を実行する画像形成部１０３と、ＦＡＸ機能を実行するＦＡＸ機能部１０４と、プリント機能を実行するプリント機能部１０５と、コピー機能を実行するコピー機能部１０６が接続されており、当該コントロール部１００によって、画像形成部１０３と、ＦＡＸ機能部１０４と、プリント機能部１０５と、コピー機能部１０６とが制御されるようになっている。

上記画像形成部１０３には、トナー濃度センサーＳが配設されており、このトナー濃度センサーＳからの出力値がコントロール部１００に入力されているとともに、感光体ドラム３の回転数やプリント枚数のデータが入力されている。また、上記プリント機能部１０５には、図示しないパーソナルコンピュータ等から送られてくる画像データが入力され、コピー機能部１０６には、図示しない画像読取装置から送られてくる画像データが入力され、ＦＡＸ機能部１０４には、図示しない通信回線を介して送られてくる画像データが入力されている。

これらのＦＡＸ機能部１０４、プリント機能部１０５、コピー機能部１０６に送られてくる画像データも、コントロール部１００に入力されており、当該コントロール部１００は、画像データの画素数を逐次カウントする機能をも備えている。

以上の構成において、この実施の形態１に係るプリンターにおいては、次のようにして、回収トナー量が変動した場合でも、画像濃度が不安定になるのを抑制することが可能となっている。

すなわち、このプリンターは、図２に示すように、感光体ドラム３の表面が帯電ロール４によって所定の電位に一様に帯電された後、書き込み装置５のレーザーダイオード５ａにより画像データに応じて画像露光が施され、画像データに応じた静電潜像が形成される。上記感光体ドラム３上に形成された静電潜像は、現像装置６によって顕像化されてトナー像が形成され、当該感光体ドラム３上に形成されたトナー像は、給紙トレイ９から所定のタイミングで給紙される用紙８上に、転写ロール７によって転写された後、定着装置１１によって定着され、排紙トレイ１３上に排出される。

そして、上記用紙８上に転写されずに感光体ドラム３上に残った転写残トナーは、クリーニング装置１４のクリーニングブレード１５により回収されて、クリーニング装置１４の内部に蓄積された後、図１に示すように、当該クリーニング装置１４の内部に配設された回収トナー搬送部材２７によって、感光体ドラム３の軸方向に沿って搬送され、図３に示すように、クリーニング装置１４の端部に配設された回収トナー搬送部材２９によって、回収トナー搬送通路２８を介して現像装置６の現像ハウジング１６の内部に所定のタイミングで搬送される。

ところで、上記プリンターにおいて、画像密度の高いプリントを連続して出力した場合には、現像装置６内のトナー濃度は、図５に示すように、上昇した状態となっている。その理由は、画像密度の高いプリントを連続して出力すると、感光体ドラム３上に残留する転写残トナーの量が増加するため、回収トナーを再利用するプリンターでは、クリーニング装置１４によって除去され、現像装置６へと回収される回収トナーの量が増加し、トナー濃度センサーＳの検知結果に応じてトナー濃度を一定に維持する制御が行われているにも関わらず、現像装置６内のトナー濃度は上昇するからである。

なお、トナー濃度センサーＳは、透磁率センサーからなり、トナー濃度が上昇すると、現像剤２１の透磁率は低下するため、トナー濃度センサーＳの出力値（出力電圧）は、目標値よりも低くなっている。

一方、上記プリンターにおいて、画像密度の低いプリントを連続して出力した場合には、現像装置６内に回収されるトナー量は減少するが、トナー濃度センサーＳの出力に応じて、トナーカートリッジ２３から新しいトナーが供給されるため、現像装置６内のトナー濃度は、図５に示すように、略一定に維持されることになる。

そこで、この実施の形態１では、コントロール部１００は、図５に示すように、トナー濃度センサーＳの出力値（出力電圧）と、トナー濃度制御の目標値との差をＶとすると、当該トナー濃度センサーＳの出力値（出力電圧）と、トナー濃度制御の目標値との差Ｖに基づいて、書き込み装置５が画像データに応じて感光体ドラム３の表面に画像露光を施す際に、書き込み装置５のレーザーダイオード５ａを発光させる発光光量ＬＤが、コントロール部１００の演算部１０２によって、次式に基づいて演算される。
ＬＤ＝ＬＤ０−Ｖ×Ｋ
ここで、ＬＤ０は、レーザーダイオード５ａの発光光量の基準値であり、Ｋは所定の係数である。

なお、コントロール部１００がトナー濃度センサーＳの出力値（出力電圧）と、トナー濃度制御の目標値との差Ｖを演算するタイミングは、トナー供給部材２６が停止した状態に設定されている。その理由は、トナー供給部材２６によって現像装置６内にトナーが供給された後であっても、所定時間経過した後でないと、現像装置６内のトナー濃度が均一とならず、トナー濃度センサーＳによって現像装置６内のトナー濃度を精度良く検知することができない虞れがあるからである。また、トナー供給部材２６の停止期間中にも関わらず、トナー濃度センサーＳの出力が低下（トナー濃度が上昇）するのは、クリーニング装置１４からの回収トナーによるものであると予想される。したがって、このようなタイミングでトナー濃度センサーＳの出力値（出力電圧）とトナー濃度制御の目標値との差Ｖを演算するのは、より精度良く回収トナー量を予測する上で望ましくないからである。

図７はプリント上の画像濃度を得るためのトナー濃度センサーＳの出力値とレーザーダイオードの発光光量の関係を示したものである。

トナー濃度センサーＳの出力電圧が低下したときには、現像装置６内の現像剤２１のトナー濃度が高いことになるので、書き込み装置５のレーザーダイオード５ａの発光光量を減少させるように変更することにより、図７及び図８に示すように、画像部露光によって感光体ドラム３上に形成される静電潜像の画像部電位が高くなるため、現像バイアスとの電位差が小さくなり、結果的に画像濃度が低下する方向の制御がなされ、適切なプリント上の画像濃度を得ることができる。

また、本実施の形態においては、回収トナーの量が少ない場合には、トナーカートリッジ２３から新しいトナーが供給されるため、画像濃度が低下することがなく、適切なプリント上の画像濃度を得ることができる。

なお、前記実施の形態では、書き込み装置５のレーザーダイオードを発光させる発光光量ＬＤを、トナー濃度センサーＳの出力値（出力電圧）と、トナー濃度制御の目標値との差Ｖに基づいて演算するように構成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、トナー濃度センサーＳの出力値（出力電圧）と、書き込み装置５のレーザーダイオードを発光させる発光光量ＬＤとの関係を、予め画像形成装置のコントロール部１００にテーブルとして記憶させておき、この関係に基づいてレーザーダイオードの発光光量ＬＤを求めるように構成しても良い。

また、前記実施の形態では、書き込み装置５のレーザーダイオードを発光させる発光光量ＬＤを変更制御することにより、画像濃度を略一定に維持する場合について説明したが、レーザーダイオードの発光光量の変わりに、図９及び図１０に示すように、現像ロールに印加する現像バイアスの電圧値を変更するように構成しても良い。

実施の形態２
図１１はこの発明の実施の形態２を示すものであり、前記実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態２では、前記像担持体上に静電潜像を形成する画像データの量を計測する画像データ量計測手段と、前記画像データ量計測手段によって計測された画像データ量の累積値を算出する画像データ量累積値算出手段と、前記画像形成装置によって画像が形成された記録シートの出力枚数を計測する出力枚数計測手段とを備え、前記回収トナー量予測手段は、前記出力枚数計測手段によって計測された出力枚数が、所定値に達するまでは、前記画像データ量累積値算出手段によって算出された画像データ量の累積値に基づいて回収トナー量を予測するように構成されている。

すなわち、この実施の形態２では、図６において、コントロール部１００には、感光体ドラム３の回転数やプリント枚数のデータが入力されている。また、上記プリント機能部１０５には、図示しないパーソナルコンピュータ等から送られてくる画像データが入力され、コピー機能部１０６には、図示しない画像読取装置から送られてくる画像データが入力され、ＦＡＸ機能部１０４には、図示しない通信回線を介して送られてくる画像データが入力されている。

上記コントロール部１００には、これらのＦＡＸ機能部１０４、プリント機能部１０５、コピー機能部１０６に送られてくる画像データも入力されており、当該コントロール部１００は、画像データの画素数を逐次カウントする機能をも備えている。

そして、上記プリンターでは、ユーザーがＦＡＸ機能部１０４やプリント機能部１０５、あるいはコピー機能部１０６を用いて、画像形成部１０３によって画像を出力する際に、出力される画像の画像密度及び画像面積に基づいて画像データ量が、コントロール部１００の記憶部１０１に記憶される。この記憶部１０１には、画像データ量が記録シートの所定枚数に対応した分だけ記憶できるように構成されており、演算部１０２は、画像データ量の積算値を算出して、記憶部１０１に記憶する。上記画像データ量としては、例えば、０又は１の２階調、あるいは０〜２５６までの２５６階調で画像を形成する場合、当該階調数に応じた濃度データと、画像の面積データから算出される画像データ量が用いられる。また、０又は１の２階調の場合には、画像データ量は画像密度に対応した値となる。なお、カラー画像を形成する画像形成装置においても、同様に適用できることは勿論である。

また、上記コントロール部１００は、画像データの積算値とプリント枚数から、記録シート１枚当たりの平均画像データ量をも算出する。画像データに応じて回収トナー量は変化するため、画像データを記憶しておくことによって回収トナー量を予測することが可能となる。

上記コントロール部１００には、平均画像データ量に対する静電潜像形成時のレーザーダイオード５ａの発光光量の関係が、予めテーブルとして記憶されており、この関係に基づいてレーザーダイオード５ａの発光光量が求められる。

図１１は、プリント上に所定の画像濃度を得るための平均画像データ量とレーザーダイオード５ａの発光光量の関係を示すグラフである。

この図１１において、平均画像データ量の値が相対的に大きい場合には、回収トナー量も多くなるため、これに伴ってレーザーダイオード５ａの発光光量を低下させるとともに、平均画像データ量の値が相対的に小さい場合には、回収トナー量も少なくなるため、これに伴ってレーザーダイオード５ａの発光光量を増加させることになる。

この実施の形態２において、コントロール部１００は、図１２に示すように、１枚の記録シート８に画像を形成してプリント出力を行うと（ステップ１０１）、プリント枚数に１を加算して、プリント枚数の積算値を求める（ステップ１０２）。

次に、コントロール部１００は、プリント枚数が所定枚数を越えたか否かを判別し（ステップ１０３）、プリント枚数が所定枚数（予め決められてプリント枚数）を越えている場合には、最初の画像密度を記憶部１０１から削除し（ステップ１０４）、プリント枚数が所定枚数を越えていない場合には、画像密度（画像データ）を記憶部１０１に記憶する（ステップ１０５）。その後、コントロール部１００は、画像密度の積算値を算出した後（ステップ１０６）、画像密度積算値を所定枚数で除算することにより、１枚当たりの平均画像密度を算出する（ステップ１０７）。

コントロール部１００は、図１１に示すような特性に基づき、算出された平均画像密度に応じたレーザーダイオード５ａの発光光量に変更し、プリント動作が終了か否かを判別し（ステップ１０９）、プリント動作を終了する場合は、そのままプリント動作を終了し、プリント動作を終了しない場合は、ステップ１０１に戻る。

そして、コントロール部１００は、次のプリント動作時に、変更された発光光量に基づいてレーザーダイオード５ａの発光光量を制御するようになっている。

なお、この実施の形態２では、基本的に、像担持体上に静電潜像を形成する画像データの量を計測する画像データ量計測手段を備え、回収トナー量予測手段は、前記画像データ量計測手段によって計測された画像データ量に基づいて回収トナー量を予測するように構成されているが、像担持体上に静電潜像を形成する画像データの量は、１枚の記録シート毎に大きく異なる場合がある。これに対して、現像装置６内のトナーの濃度が目標値に対して増加するのは、画像密度の高い画像を連続してプリントした場合などであるため、上述したように、平均化された画像データに基づいて回収トナー量を予測するのが望ましい。

その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

実施の形態３
図１３はこの発明の実施の形態３を示すものであり、前記実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態３では、前記トナー供給手段の駆動量を計測する駆動量計測手段と、前記駆動量計測手段によって計測された前記トナー供給手段の駆動量の累積値を算出する駆動量累積値算出手段と、前記画像形成装置によって画像が形成された記録シートの出力枚数を計測する出力枚数計測手段とを備え、前記回収トナー量予測手段は、前記出力枚数計測手段によって計測された出力枚数が、所定値に達するまでは、前記駆動量累積値算出手段の駆動量の累積値に基づいて回収トナー量を予測するように構成されている。

すなわち、この実施の形態３では、図６において、コントロール部１００には、画像形成部１０３が接続されており、コントロール部１００からの駆動信号に基づいて、トナーカートリッジ２３から現像装置６５に新しいトナーが供給されるが、コントロール部１００は、トナーカートリッジ２３から現像装置６５にトナーを供給する際におけるトナー供給部材２６の駆動量（駆動時間）を計測するとともに、当該駆動量の累積値を算出するようになっている。

図１３は、トナーカートリッジ２３からトナーを供給するトナー供給部材２６の平均駆動時間と、レーザーダイオード５ａの発光光量の関係を示すグラフである。

この実施の形態３において、コントロール部１００は、図１４に示すように、１枚の記録シート８に画像を形成してプリント出力を行うと（ステップ２０１）、プリント枚数に１を加算して、プリント枚数の積算値を求める（ステップ２０２）。

次に、コントロール部１００は、プリント枚数が所定枚数を越えたか否かを判別し（ステップ２０３）、プリント枚数が所定枚数（予め決められてプリント枚数）を越えている場合には、最初のカートリッジ駆動時間を記憶部１０１から削除し（ステップ２０４）、プリント枚数が所定枚数を越えていない場合には、プリントに伴うカートリッジ駆動時間を記憶部１０１に記憶する（ステップ２０５）。その後、コントロール部１００は、カートリッジ駆動時間の積算値を算出した後（ステップ１０６）、カートリッジ駆動時間の積算値を所定枚数で除算することにより、１回当たりのカートリッジ駆動時間を算出する （ステップ２０７）。

コントロール部１００は、図１３に示すような特性に基づき、算出された平均カートリッジ駆動時間に応じたレーザーダイオード５ａの発光光量に変更し、プリント動作が終了か否かを判別し（ステップ２０９）、プリント動作を終了する場合は、そのままプリント動作を終了し、プリント動作を終了しない場合は、ステップ２０１に戻る。

そして、コントロール部１００は、次のプリント動作時に、変更された発光光量に基づいてレーザーダイオード５ａの発光光量を制御するようになっている。

なお、この実施の形態３では、基本的に、カートリッジ駆動時間を計測する駆動時間計測手段を備え、回収トナー量予測手段は、駆動時間計測手段によって計測されたカートリッジの駆動時間は、１枚の記録シート毎に大きく異なる場合がある。これに対して、現像装置６内のトナーの濃度が目標値に対して増加するのは、画像密度の高い画像を連続してプリントした場合などであるため、上述したように、平均化されたカートリッジ駆動時間に基づいて回収トナー量を予測するのが望ましい。

その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

図１はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのプリンターの要部を示す構成図である。 図２はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのプリンターを示す構成図である。 図３はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのプリンターの要部を示す構成図である。 図４は現像装置を示す斜視構成図である。 図５はトナー濃度センサーの出力を示すグラフである。 図６はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのプリンターの制御回路を示すブロック図である。 図７はトナー濃度センサーの出力とレーザーダイオードの光量との関係を示すグラフである。 図８は露光光量と感光体ドラムの潜像電位との関係を示す模式図である。 図９はトナー濃度センサーの出力と現像バイアス電圧との関係を示すグラフである。 図１０は現像バイアスと感光体ドラムの潜像電位との関係を示す模式図である。 図１１は平均画像密度光量とレーザーダイオードの光量との関係を示すグラフである。 図１２はこの発明の実施の形態２に係る画像形成装置としてのプリンターの動作を示すフローチャートである。 図１３は平均カートリッジ駆動時間とレーザーダイオードの光量との関係を示すグラフである。 図１４はこの発明の実施の形態３に係る画像形成装置としてのプリンターの動作を示すフローチャートである。

符号の説明

３：感光体ドラム（像担持体）、６：現像装置、８：用紙（記録シート）、１４：クリーニング装置、２３：トナーカートリッジ、２６：トナー供給部材、１００：コントロール部。

Claims (10)

1. 像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像手段と、
   前記像担持体上に残留した転写残トナーを回収するクリーニング手段と、
   前記クリーニング手段によって回収された転写残トナーを、前記現像手段によって再利用するため当該現像手段へ回収トナーとして搬送する回収トナー搬送手段と、
   前記回収トナー搬送手段によって前記現像手段に搬送される回収トナーの量を予測する回収トナー量予測手段と、
   前記回収トナー量予測手段によって予測された回収トナー量に基づいて、画像形成条件を変更する変更手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像手段内のトナー濃度を検出するトナー濃度検知手段を備え、
   前記回収トナー量予測手段は、前記トナー濃度検知手段によって検知されたトナー濃度に応じて、前記現像手段に搬送される回収トナーの量を予測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. 前記現像手段内のトナー濃度を検出するトナー濃度検知手段を備え、
   前記回収トナー量予測手段は、前記トナー濃度検知手段によって検知されたトナー濃度が、所定の目標濃度よりも高くなった場合に、当該トナー濃度と目標濃度との差分に応じて、回収トナー量を予測することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記現像手段にトナー収容容器から新しいトナーを供給するトナー供給手段と、
   前記トナー濃度検知手段の出力値に基づいて前記現像手段内のトナー濃度が所定の目標濃度になるように、前記トナー供給手段による新しいトナーの供給量を制御する制御手段とを備え、
   前記回収トナー量予測手段は、前記トナー供給手段が停止している状態で、前記トナー濃度検知手段によって検知されたトナー濃度が、目標濃度よりも高くなった場合に、当該トナー濃度と目標濃度との差分に応じて、回収トナー量を予測することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記像担持体上に静電潜像を形成する画像データの量を計測する画像データ量計測手段を備え、
   前記回収トナー量予測手段は、前記画像データ量計測手段によって計測された画像データ量に基づいて回収トナー量を予測することを特徴とする請求項１又は３に記載の画像形成装置。
6. 前記像担持体上に静電潜像を形成する画像データの量を計測する画像データ量計測手段と、
   前記画像データ量計測手段によって計測された画像データ量の累積値を算出する画像データ量累積値算出手段と、
   前記画像形成装置によって画像が形成された記録シートの出力枚数を計測する出力枚数計測手段とを備え、
   前記回収トナー量予測手段は、前記出力枚数計測手段によって計測された出力枚数が、所定値に達するまでは、前記画像データ量累積値算出手段によって算出された画像データ量の累積値に基づいて回収トナー量を予測することを特徴とする請求項１又は３に記載の画像形成装置。
7. 前記トナー供給手段の駆動量を計測する駆動量計測手段を備え、
   前記回収トナー量予測手段は、前記駆動量計測手段によって計測された前記トナー供給手段の駆動量に基づいて、回収トナー量を予測することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
8. 前記トナー供給手段の駆動量を計測する駆動量計測手段と、
   前記駆動量計測手段によって計測された前記トナー供給手段の駆動量の累積値を算出する駆動量累積値算出手段と、
   前記画像形成装置によって画像が形成された記録シートの出力枚数を計測する出力枚数計測手段とを備え、
   前記回収トナー量予測手段は、前記出力枚数計測手段によって計測された出力枚数が、所定値に達するまでは、前記駆動量累積値算出手段の駆動量の累積値に基づいて回収トナー量を予測することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
9. 前記画像形成条件は、前記像担持体上に画像露光を施す書き込み手段の露光光量であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記画像形成条件は、前記現像手段に印加する現像バイアスであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の画像形成装置。

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