JP2009109801A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーの過補給を防ぎ、どのような条件下でも最適なトナー濃度を確保して良好な画像を得ることが出来る画像形成装置を提供する。
【解決手段】印刷動作開始前に、トナーのテスト補給を実行する。所定の時間内に出力電圧Ｖｔが所定の値以下にならなかった場合、出力電圧Ｖｔと基準電圧Ｖｒｅｆの差によってトナー補給機構のオン／オフを決定せず、画像濃度判定パターンを作成し、画像濃度対応電圧Ｖｓｐとこれから印刷しようとしている画像面積に応じてトナー補給機構おオンとしておく時間（以下、オン時間）を決定する。この実施例によればテスト補給によって、出力電圧Ｖｔ、ＴＣの関係が不安定になる時期を検知し、その間は画像濃度と画像面積率によって算出したトナー補給を行うので過補給を防ぐことができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真プロセスを用いる、複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関し、詳細には二成分現像剤をもちいた画像形成装置のトナー濃度制御に関する。

まず、二成分現像方式の一般的なトナー濃度制御について説明する。
Ｖｔはトナー濃度センサの出力電圧で、現像ユニット内のＴＣ（＝トナ−重量／キャリア重量（％））の現在値を表すもので、ＴＣと出力電圧Ｖｔの関係を図１に示す。なお、ＴＣはトナーと磁性キャリアの比率を重量百分率で表したものである。図示のように、トナー濃度が高い程、トナー濃度センサの出力電圧Ｖｔが低くなる特性を持っている。

次に像担持体上の画像濃度を判定するため、像担持体上に作成した画像濃度判定用のトナー像の画像濃度に応じて出力される画像濃度センサ出力Ｖｓｐと像担持体上のトナー付着量の関係を図２に示す。トナー付着量が多く（画像が濃く）なると画像濃度センサ出力Ｖｓｐが低くなる特性を持っている。画像濃度センサ出力Ｖｓｐが所定の範囲内にあるときは画像濃度が適正であると判断し、トナー濃度センサの出力電圧Ｖｔの誘導目標値であるＶｒｅｆ（すなわち、画像濃度対応電圧Ｖｓｐの値によってトナー濃度制御目標値としてその時の条件に応じて決定する電圧）は適しているので変更しない。画像濃度センサ出力Ｖｓｐが所定の範囲より高いときは画像濃度がうすいと判断し、トナー濃度センサの出力電圧Ｖｔの誘導目標値である基準電圧Ｖｒｅｆを下げてＴＣの値を上げる。画像濃度対応電圧Ｖｓｐが所定の範囲より低いときは画像濃度が濃いと判断し、出力電圧Ｖｔの誘導目標値である基準電圧Ｖｒｅｆを上げてＴＣの値を下げる。

この様に、画像濃度を画像濃度対応電圧Ｖｓｐによって判定し、その結果によって基準電圧Ｖｒｅｆを変化させるのは環境の影響や現像剤経時劣化によって現像剤の現像能力が変わるため、同じＴＣに保っているだけでは画像濃度を一定にすることが出来ないためである。多くの場合、基準電圧Ｖｒｅｆ補正は画像形成装置の使い始めや所定の枚数印刷後、所定の時間経過後などに行い、その間は出力電圧Ｖｔが基準電圧Ｖｒｅｆに近付くようにトナー補給機構の駆動をオン、オフさせる。その動作の一例を図３に示す。

通常は、前記のようにトナーが補給されると出力電圧Ｖｔが低下し、基準電圧Ｖｒｅｆを下回るのでＴＣが上がったと判定され、トナーの補給が止まり、トナーが消費されるとＴＣが低下するので出力電圧Ｖｔが上昇し基準電圧Ｖｒｅｆを上回るのでトナー補給が開始される。

ところが、特定の条件下では出力電圧ＶｔとＴＣの関係がくずれ、前記のような濃度制御メカニズムが成立しない場合がある。そして、印刷画像が非常に低画像面積の画像が連続すると、現像剤中のトナーがほとんど使われないため、同じトナーが繰り返し攪拌されることになる。

通常、トナーには流動性を付与する目的でトナー粒子の回りに添加剤を付けているが、長時間の攪拌によって添加剤が脱落したりトナー粒子に埋没して現像全体の流動性低下を引き起こす。流動性が低下した現像剤は、重量当たりの嵩が増して出力電圧Ｖｔが低下するので、初期とは出力電圧ＶｔとＴＣの関係が異なる特性を示す。流動性の低下は時間をかけてゆっくり進むので、トナー濃度制御は正常に行われるが、流動性が低下した状態から高画像面積を連続印刷に切り替わった場合や、環境の変動などで現像剤の状態が変わり、基準電圧Ｖｒｅｆの補正が働いて、或る程度まとまったトナーが補給されるような場合は、新しいトナーの供給によって現像剤は急激に流動性を回復し、通常の状態に戻る。図４にそのような変動の様子を示す。

特開 号公報

本発明はこのような従来の問題点にかんがみてなしたもので、上述のような急激な変化はトナーを補給したのに出力電圧Ｖｔが上昇してしまうため、さらにトナーの補給が入り、トナーの過補給となってしまい、トナー飛散や画像の地肌汚れを発生させる原因となる。

そこで本発明はこのようなトナーの過補給を防ぎ、どのような条件下でも最適なトナー濃度を確保して良好な画像を得ることが出来る画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置のうち請求項１に係るものは、上記目的を達成するために、磁性キャリアとトナーを用いる２成分現像剤を用いる画像形成装置において、磁性キャリアの粗密を反映した出力電圧を発生するトナー濃度センサと像担持体上の画像濃度を反映した出力電圧を発生する画像濃度センサと現像装置内の現像剤にトナーを補給するトナー補給機構を備え、像担持体上に作成した画像濃度判定用のトナー像の画像濃度に応じて出力される画像濃度対応電圧Ｖｓｐの値によってトナー濃度制御目標値としてその時の条件に応じて決定する基準電圧Ｖｒｅｆを決定し、該基準電圧Ｖｒｅｆと、トナー濃度センサの出力電圧Ｖｔの差によってトナー補給機構の駆動時間を決定し、出力電圧Ｖｔが基準電圧Ｖｒｅｆに近付くようにトナー補給機構動作を行う画像形成装置において、印刷動作以外の時期に、所定のトナー補給を実行するテスト補給を行い、その後の出力電圧Ｖｔの挙動を判定して、以後のトナー濃度制御に反映させる制御を行う制御手段を有することを特徴とする。

請求項２に係るものは、請求項１の画像形成装置において、前記制御手段が、前記トナーのテスト補給後の前記出力電圧Ｖｔの値が、所定の時間内に所定の範囲にならなかった場合、前記像担持体上に画像濃度判定パターンを作成し、前記画像濃度対応電圧Ｖｓｐに応じて前記基準電圧Ｖｒｅｆを設定し直し、前記出力電圧Ｖｔと前記基準電圧Ｖｒｅｆの差が所定の値以内になるようにトナー強制消費やトナー補給を行った後、再度画像濃度判定パターンを作成し、前記画像濃度対応電圧Ｖｓｐを判定し、所定の範囲で無ければ前記動作を繰り返し画像濃度対応電圧Ｖｓｐが所定の範囲になってから印刷動作に入る制御を行うことを特徴とする。

請求項３に係るものは、請求項１の画像形成装置において、前記制御手段が、前記トナーのテスト補給後の前記出力電圧Ｖｔの値が所定の時間内に所定の範囲にならなかった場合、トナーを強制消費する動作を行った後、画像濃度判定パターンを作成し、前記画像濃度対応電圧Ｖｓｐに応じて前記基準電圧Ｖｒｅｆを設定し直し、前記出力電圧Ｖｔと前記基準電圧Ｖｒｅｆの差が所定の値以内になるようにトナー強制消費やトナー補給を行った後、印刷動作に入る制御を行うことを特徴とする。

請求項４に係るものは、請求項１の画像形成装置において、前記トナーのテスト補給の実施を任意に行えるようにしてなることを特徴とする。

請求項５に係るプロセスカートリッジは、請求項１の装置において、前記トナーのテスト補給の実施は所定の画像面積以下の印刷枚数を記録し所定の枚数に達したときに実施することを特徴とする。

請求項６に係る画像形成装置用交換部品は、前記請求項１の画像形成装置において、前記トナーのテスト補給の実施を、所定の印刷枚数当たりに、またはトナー補給機構を駆動した駆動時間の累積が所定の値を下回った時に、実施することを特徴とする。

本発明によれば、印刷動作開始前に、テスト補給を実行し、所定の時間内に磁性キャリアの粗密を反映した出力電圧が所定の値以下にならなかった場合、該出力電圧と、像担持体上に作成した画像濃度判定用のトナー像の画像濃度に応じて出力される画像濃度対応電圧の値によってトナー濃度制御目標値としてその時の条件に応じて決定する基準電圧との差によってトナー補給機構のオン、オフを決定せず、画像濃度判定パターンを作成し、画像濃度判定用のトナー像の画像濃度に応じて出力される画像濃度対応電圧とこれから印刷しようとしている画像面積に応じてトナー補給機構をオンとしておく時間を決定する。このため、トナーのテスト補給によって、出力電圧とＴＣの関係が不安定になる時期を検知し、その間は画像濃度と画像面積率によって算出したトナー補給を行うので過補給を防ぐことができる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。

図５は、本発明の実施対象となる画像形成装置の一例である複写機の全体概略図である。図５において、１１０は作像部、１２０はスキャナ部、１３０は転写紙Ｓ（なお、本明細書において転写紙とは、紙だけでなくＯＨＰ用紙等、この種の装置において記録媒体として画像の転写対象とするものすべてを含むものとする。）を収納し、かつ送り出すための給紙部、１４０は圧板（もしくは原稿給紙装置）、１５０はコンタクトガラスである。給紙部１３０は一対の給紙トレイ１６０、１６０と手差しトレイ１７０とからなる。図中１８０は排紙部である。また図中２００はトナー像の担持体である感光ドラムを備える感光体ユニットであり、その周囲に現像装置２１０、光学ユニット２２０、転写搬送ベルト２３０、レジストローラ対２４０、熱定着装置２５０、両面画像形成のための反転搬送ユニット２６０等が配置してある。これらの複写機の構成、動作については周知であるので説明を省略する。なお、本発明は図示のタイプの画像形成装置には限定されず、種々のものに適用可能であることは言うまでも無い。

このような画像形成装置において、印刷動作開始前に、トナーのテスト補給を実行する。所定の時間内に出力電圧Ｖｔが所定の値以下にならなかった場合、出力電圧Ｖｔと基準電圧Ｖｒｅｆの差によってトナー補給機構のオン／オフを決定せず、画像濃度判定パターンを作成し、画像濃度対応電圧Ｖｓｐとこれから印刷しようとしている画像面積に応じてトナー補給機構おオンとしておく時間（以下、オン時間）を決定する。この実施例によればテスト補給によって、出力電圧Ｖｔ、ＴＣの関係が不安定になる時期を検知し、その間は画像濃度と画像面積率によって算出したトナー補給を行うので過補給を防ぐことができる。

テスト補給にて所定の時間内に出力電圧Ｖｔが所定の値以下にならなかった場合、画像濃度判定パターンを作成し、画像濃度対応電圧Ｖｓｐに応じて基準電圧Ｖｒｅｆを設定し直す。出力電圧Ｖｔと基準電圧Ｖｒｅｆの差が所定の値以内になるようにトナー強制消費やトナー補給を行った後、再度画像濃度判定パターンを作成し、画像濃度対応電圧Ｖｓｐを判定し、適正範囲で無ければ前記動作を繰り返す。そして、画像濃度対応電圧Ｖｓｐが所定の範囲内になってから印刷動作を実行する。この例によれば、出力電圧ＶｔとＴＣの関係が不安定な状況を感知して、安定するまで基準電圧Ｖｒｅｆを補正し続けるので、トナーの過補給を防ぐことができる。

テスト補給後の出力電圧Ｖｔの値が、所定の時間内に所定の範囲にならなかった場合、トナーを強制消費する動作を行った後、画像濃度判定パターンを作成し、画像濃度対応電圧Ｖｓｐに応じて基準電圧Ｖｒｅｆを設定し直し、出力電圧Ｖｔと基準電圧Ｖｒｅｆの差が所定の値以内になるようにトナー強制消費やトナー補給を行った後、印刷動作に入る。この例によれば、出力電圧ＶｔとＴＣの関係が不安定な状況を感知し、まずトナーを強制消費することで流動性を低下させていたトナーを排出し、新たなトナーを補給して適正なトナー濃度に戻すため、通常の出力電圧ＶｔとＴＣの関係に復帰させ、トナーの過補給を防止する。

なお、トナーのテスト補給の実施を操作パネルなどから実行できるようにしておけば、ユーザーやサービス従事者が地汚れ等発生時に直ちにトナー補給制御の補正が可能になる。また、テスト補給の実施は所定の画像面積以下の印刷枚数を記録し所定の枚数に達したときに実施する。この例によれば低画像面積の連続印刷による現像剤の流動性低下を定期的に監視でき、必要な補正が可能となる。

トナーテスト補給の実施は、所定の印刷枚数当たり、またはトナー補給機構を駆動した駆動時間の累積値が所定の値を下回った時に実施する。この例によれば、低画像面積の連続印刷による現像剤の流動性低下を定期的に監視でき、必要な補正が可能となる。

現像ユニット内のＴＣ（＝トナ−重量／キャリア重量（％））と出力電圧Ｖｔの関係を示す図 像担持体上に作成した画像濃度判定用のトナー像の画像濃度に応じて出力される画像濃度センサ出力と像担持体上のトナー付着量の関係を示す図 出力電圧が基準電圧に近付くようにトナー補給機構の駆動をオン、オフさせる一例を示す図 トナー濃度制御の変更による変動の様子を示す図 本発明の実施対象となる画像形成装置の一例である複写機の全体概略図

符号の説明

１１０：作像部
１２０：スキャナ部
１３０：給紙部
Ｓ：転写紙
１４０：圧板（もしくは原稿給紙装置）
１５０：コンタクトガラス
１６０：給紙トレイ
１７０：手差しトレイ
１８０：排紙部
２００：感光体ユニット
２１０：現像装置
２２０：光学ユニット
２３０：転写搬送ベルト
２４０：レジストローラ対
２５０：熱定着装置
２６０：反転搬送ユニット
Ｖｔ：トナー濃度センサの出力電圧の現在値
ＴＣ：トナ−重量／キャリア重量（％））
Ｖｓｐ：画像濃度判定用のトナー像の画像濃度に応じた画像濃度センサ出力
Ｖｒｅｆ：トナー濃度センサの出力電圧の誘導目標値
Ｖｓｐ：画像濃度を画像濃度対応電圧

Claims (6)

1. 磁性キャリアとトナーを用いる２成分現像剤を用いる画像形成装置において、磁性キャリアの粗密を反映した出力電圧を発生するトナー濃度センサと像担持体上の画像濃度を反映した出力電圧を発生する画像濃度センサと現像装置内の現像剤にトナーを補給するトナー補給機構を備え、像担持体上に作成した画像濃度判定用のトナー像の画像濃度に応じて出力される画像濃度対応電圧Ｖｓｐの値によってトナー濃度制御目標値としてその時の条件に応じて決定する基準電圧Ｖｒｅｆを決定し、該基準電圧Ｖｒｅｆと、トナー濃度センサの出力電圧Ｖｔの差によってトナー補給機構の駆動時間を決定し、出力電圧Ｖｔが基準電圧Ｖｒｅｆに近付くようにトナー補給機構動作を行う画像形成装置において、
   印刷動作以外の時期に、所定のトナー補給を実行するテスト補給を行い、その後の出力電圧Ｖｔの挙動を判定して、以後のトナー濃度制御に反映させる制御を行う制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、前記制御手段が、前記トナーのテスト補給後の前記出力電圧Ｖｔの値が、所定の時間内に所定の範囲にならなかった場合、前記像担持体上に画像濃度判定パターンを作成し、前記画像濃度対応電圧Ｖｓｐに応じて前記基準電圧Ｖｒｅｆを設定し直し、前記出力電圧Ｖｔと前記基準電圧Ｖｒｅｆの差が所定の値以内になるようにトナー強制消費やトナー補給を行った後、再度画像濃度判定パターンを作成し、前記画像濃度対応電圧Ｖｓｐを判定し、所定の範囲で無ければ前記動作を繰り返し画像濃度対応電圧Ｖｓｐが所定の範囲になってから印刷動作に入る制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１の画像形成装置において、前記制御手段が、前記トナーのテスト補給後の前記出力電圧Ｖｔの値が所定の時間内に所定の範囲にならなかった場合、トナーを強制消費する動作を行った後、画像濃度判定パターンを作成し、前記画像濃度対応電圧Ｖｓｐに応じて前記基準電圧Ｖｒｅｆを設定し直し、前記出力電圧Ｖｔと前記基準電圧Ｖｒｅｆの差が所定の値以内になるようにトナー強制消費やトナー補給を行った後、印刷動作に入る制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１の画像形成装置において、前記トナーのテスト補給の実施を任意に行えるようにしてなることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１の装置において、前記トナーのテスト補給の実施は所定の画像面積以下の印刷枚数を記録し所定の枚数に達したときに実施することを特徴とする画像形成装置。
6. 前記請求項１の画像形成装置において、前記トナーのテスト補給の実施を、所定の印刷枚数当たりに、またはトナー補給機構を駆動した駆動時間の累積が所定の値を下回った時に、実施することを特徴とする画像形成装置。