JP2012042712A - 画像形成装置、画像形成システムおよび処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】トナー濃度検出の精度および速度を向上させることのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像手段（現像装置５Ｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ）に対して現像剤を補給する補給手段（トナー補給装置１０１）と、撹拌手段（撹拌部材１００）による現像剤（トナー）の攪拌開始後において、検出手段（透磁率センサ６５）の検出値が予め設定された閾値を越えたか否かを判定する判定手段（判定部１０２）と、該判定手段の判定結果に応じて現像手段に対する現像剤の補給量を算出する算出手段（補給量算出部１０３）と、該算出手段の算出結果に応じて補給手段を制御する制御手段（補給制御部１０４）とを備える。
【選択図】図８

Description

本発明は、画像形成装置、画像形成システムおよび処理プログラムに関するものである。

従来、電子写真方式等を採用したプリンタや複写機、ファクシミリ等の画像形成装置としては、単一の感光体ドラムを備え、この感光体ドラム上にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）等の各色のトナー像を順次形成し、この感光体ドラム上に順次形成されるＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ等の各色のトナー像を、中間転写ベルト上に互いに重ね合わせた状態で一次転写した後、当該中間転写ベルトから印刷用紙上に一括して二次転写すると共に定着することにより、フルカラーの画像を形成するように構成した所謂４サイクル方式の画像形成装置がある。

このような４サイクル方式の画像形成装置では、感光体ドラム上に形成されるＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の画像に対応した静電潜像を現像するため、現像装置として、回転自在に構成された現像装置本体の周方向に沿って、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色に対応した現像器を設けた所謂「ロータリー方式」の現像装置（現像ユニット）が用いられている。

このロータリー方式の現像装置は、現像装置本体を回転させることにより、現像する色に対応した色の現像器を、感光体ドラムと対向する現像位置へと移動させ、当該現像位置に移動した現像器によって、感光体ドラム上に形成された静電潜像を予め設定された色のトナーにより現像するように構成されている。

また、ロータリー方式の現像装置には、各色の現像器に、対応する色のトナーあるいはトナーとキャリアからなる現像剤を供給するため、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー容器が、対応する色の現像器に隣接した状態で装着されている。

そして、ロータリー方式の現像装置は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の現像器内のトナー濃度を、トナー濃度検知センサによって検知し、当該現像器内のトナー濃度が予め設定された濃度以下になったことが検知された場合には、トナー容器から現像器へと対応する色のトナーを補給するように構成されている。

また、ロータリー方式の現像装置では、各色の現像器内のトナー濃度を、トナー濃度検知センサによって検知した結果等に基づいて、トナー容器内のトナー残量が空状態あるいは空状態に近い状態になったことが検知された場合には、ユーザに対して、トナー容器の交換を指示し、トナー容器を新しいものと交換するべく促すようになっている。

ところで、トナー濃度検知センサとしては、検知精度、小型化、コスト性、制御の容易さなどからトナーが有するキャリアの透磁率を検知してトナー濃度を間接的に検出する透磁率センサが広く用いられている。

このような透磁率式のトナー濃度センサによって精度良くトナー濃度の検出を行うためには、検出領域の現像剤の量や流れが安定している必要がある。

このようなトナー濃度センサを備えた画像形成装置に関する技術は種々提案されている。

例えば、特開平１１−１７４７９７号公報には、現像剤保持体に保持されていない部分の透磁率変化を検知して２成分現像剤のトナー濃度を検知する手段を備えた現像装置において、この現像装置を回動自在な回転体内に収容した画像形成装置が開示されている。

そして、トナー濃度検知手段の出力信号をデジタル化し、その信号に応じて点滅する光デジタル信号を回転体から画像形成装置本体に伝達し、発光手段への電源供給には電磁誘導を利用した非接触電源装置を備えている。

また、特開２０００−１２２３９９号公報には、ロータリー機において、現像位置で現像器下面に配置されたトナー濃度センサよってトナー濃度の検知を行うもので、現像位置の一つ上流側に現像器が位置する時に、現像剤が滞留する攪拌部材が設けられた部分にトナー濃度センサが配置されるようにした現像装置が開示されている。

特開平１１−１７４７９７号公報 特開２０００−１２２３９９号公報

本発明は、トナー濃度検出の精度および速度を向上させることのできる画像形成装置、画像形成システムおよび処理プログラムを提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、請求項１の発明に係る画像形成装置は、表面に静電潜像を保持する保持手段と、前記静電潜像を現像剤によって前記像保持体上に現像する現像手段と、該現像手段において前記現像剤を撹拌する撹拌手段と、前記現像手段における前記現像剤の濃度を透磁率の変化に基づいて検出する検出手段と、前記現像手段に対して前記現像剤を補給する補給手段と、前記撹拌手段による前記現像剤の攪拌開始後において、前記検出手段の検出値が予め設定された閾値を越えたか否かを判定する判定手段と、該判定手段の判定結果に応じて前記現像手段に対する前記現像剤の補給量を算出する算出手段と、該算出手段の算出結果に応じて前記補給手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

請求項２の発明に係る画像形成装置は、表面に静電潜像を保持する保持手段と、前記静電潜像を現像剤によって前記像保持体上に現像する現像手段と、該現像手段において前記現像剤を撹拌する撹拌手段と、前記現像手段における前記現像剤の濃度を透磁率の変化に基づいて検出する検出手段と、前記現像手段に対して前記現像剤を補給する補給手段と、前記撹拌手段による前記現像剤の攪拌開始後において、前記検出手段の検出値の推移状態を判断する判断手段と、前記判断手段の判断結果に応じて前記現像手段に対する前記現像剤の補給量を算出する算出手段と、該算出手段の算出結果に応じて前記補給手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

請求項３の発明に係る画像形成装置は、請求項１に記載の発明について、前記制御手段は、前記判定手段において、前記検出手段が前記閾値を越えたと判定された場合には前記補給手段の補給量に関するフィードバック量を低減し、前記検出手段が前記閾値を越えないと判定された場合には前記補給手段の補給量に関するフィードバック量を増大させるように制御することを特徴とする。

請求項４の発明に係る画像形成装置は、請求項１から請求項３の何れかに記載の発明について、前記算出手段は、前記撹拌手段による撹拌時間の長さに応じて前記現像剤の補給量を補正することを特徴とする。

請求項５の発明に係る画像形成装置は、請求項１から請求項４の何れかに記載の発明について、複数の前記現像手段を周方向に沿って備え全体が回転される現像ユニットを有し、前記算出手段は、前記現像ユニットの回転数に応じて前記現像剤の補給量を補正することを特徴とする。

請求項６の発明に係る画像形成システムは、請求項１から請求項５の何れかに記載の少なくとも１の画像形成装置と、通信手段を介して前記画像形成装置と接続される少なくとも１の情報処理装置とから構成されることを特徴とする。

請求項７の発明に係る処理プログラムは、像保持体の表面に静電潜像を保持させる保持過程と、前記静電潜像を現像剤によって前記像保持体上に現像する現像過程と、前記現像剤を撹拌する撹拌過程と、現像手段における前記現像剤の濃度を検出する検出過程と、前記現像手段に対して前記現像剤を補給する補給過程と、前記現像剤の攪拌開始後において、前記検出過程の検出値が予め設定された閾値を越えたか否かを判定する判定過程と、判定結果に応じて前記現像手段に対する前記現像剤の補給量を算出する算出過程と、算出結果に応じて前記現像剤の補給量を制御する制御過程とを演算手段に実行させることを特徴とする。

本発明によれば以下の効果を奏することができる。

すなわち、請求項１に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、判定結果に応じて現像手段に対する現像剤の補給量を算出してトナー濃度検出の精度および速度を向上させる画像形成装置を提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、判断結果に応じて現像手段に対する現像剤の補給量を算出してトナー濃度検出の精度および速度を向上させる画像形成装置を提供することができる。

請求項３に記載の発明によれば、補給手段の補給量に関するフィードバック量を増減させてトナー濃度検出の精度および速度を向上させる画像形成装置を提供することができる。

請求項４に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、撹拌手段による撹拌時間の長さに応じて前記現像剤の補給量を補正してトナー濃度検出の精度および速度を向上させる画像形成装置を提供することができる。

請求項５に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、現像ユニットの回転数に応じて現像剤の補給量を補正してトナー濃度検出の精度および速度を向上させる画像形成装置を提供することができる。

請求項６に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、判定結果に応じて現像手段に対する現像剤の補給量を算出してトナー濃度検出の精度および速度を向上させる画像形成システムを提供することができる。

請求項７に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、判定結果に応じて現像手段に対する現像剤の補給量を算出してトナー濃度検出の精度および速度を向上させる処理プログラムを提供することができる。

実施の形態に係る画像形成装置ＰＲ１の概略構成を示す構成図である。 画像形成装置ＰＲ１の要部を示す構成図である。 実施の形態に係る画像形成装置ＰＲ１の現像ユニットを示す断面構成図である。 現像ユニットの他の構成例を示す説明図である。 現像ユニットの他の構成例を示す説明図である。 実施の形態に係る画像形成装置ＰＲ１の現像装置を示す断面構成図である。 実施の形態に係る画像形成装置ＰＲ１のトナーカートリッジを示す断面構成図である。 実施の形態に係る画像形成装置ＰＲ１の機能構成を示す機能ブロック図である。 透磁率センサのＡＴＣ出力波形を示すグラフである。 Ｄｉｓｐ効き算出テーブルの例を示す説明図である。 回転数効き算出テーブルの例を示す説明図である。 透磁率センサのＡＴＣ出力波形を示すグラフである。 経過時間効き算出テーブルの例を示す説明図である。 ＡＴＣ補給量算出処理の処理手順を示すフローチャートである。 ＩＣＤＣトナー補給量算出処理の処理手順を示すフローチャートである。 トナー補給制御処理の処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の一例としての実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。

図１から図１６を参照して、本発明についての実施の形態に係るフルカラープリンタとしての画像形成装置ＰＲ１について説明する。

図１および図２に示すように、フルカラープリンタ本体ＰＲ１の内部には、略中央の上部に保持手段の一例としての感光体ドラム２が回転自在に設けられている。

この感光体ドラム２としては、例えば、表面に感光体層が被覆された導電性円筒体からなるものが用いられ、図示しない駆動手段により、矢印方向に沿って予め設定されたプロセススピードで回転駆動される。

感光体ドラム２の表面は、当該感光体ドラム２に近接させて配置された帯電手段としての帯電ロール３によって予め設定された電位に帯電された後、感光体ドラム２の斜め下方に配置された露光装置４
によって、レーザビーム（ＬＢ）によるＫ、Ｙ、Ｍ、Ｃの各色の画像情報に対応した画像露光が順次実施され、各色の画像情報に応じた静電潜像が形成される。

感光体ドラム２上に順次形成される静電潜像は、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃの各色の現像器５Ｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃを周方向に沿って配置したロータリー方式の現像ユニット５によって現像され、予め設定された色のトナー像となる。

各色の現像器５Ｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、には、隣接して設けられたトナー容器としてのトナーカートリッジ６Ｋ、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃから対応する色の現像剤が供給されるように構成されている。

本実施の形態における現像剤は、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤が供給されるようになっている。

感光体ドラム２の表面には、形成する画像の色に応じて、帯電、露光、現像の各工程が、予め設定された回数繰り返される。

ロータリー方式の現像ユニット５は、対応する色の現像器５Ｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃが、感光体ドラム２と対向する現像位置に順次移動するように構成されている。

例えば、フルカラーの画像を形成する場合には、感光体ドラム２の表面に、帯電、露光、現像の各工程が、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃの各色に対応して合計４回繰り返され、当該感光体ドラム２の表面には、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃの各色に対応したトナー像が順次形成される。

また、白黒の画像を形成する場合には、感光体ドラム２の表面に、帯電、露光、現像の各工程が、黒（Ｋ）のみに対応して１回だけ実行され、黒（Ｋ）色に対応したトナー像のみが形成される。

感光体ドラム２上に順次形成されるＫ、Ｙ、Ｍ、Ｃ等の各色のトナー像は、感光体ドラム２の外周に中間転写体としての中間転写ベルト７が接触するように配置された一次転写位置において、当該中間転写ベルト７上に互いに重ね合わされた状態で、一次転写ロール８によって一次転写される。

この中間転写ベルト７上に多重に転写されたＫ、Ｙ、Ｍ、Ｃ等のトナー像は、二次転写ロール９によって、予め設定されたタイミングで給紙される記録媒体としての記録用紙１０上に一括して二次転写される。

記録用紙１０は、フルカラープリンタ本体ＰＲ１の下部に配置された給紙カセット１１から、フィードロール１２によって送り出されるとともに、当該フィードロール１２およびリタードロール１３によって１枚ずつ捌かれた状態で給紙され、用紙搬送路１４を介してレジストロール１５によって中間転写ベルト７上に転写されたトナー像と同期した状態で、中間転写ベルト７の二次転写位置へと搬送される。

中間転写ベルト７は、複数のロールによって掛け回されており、感光体ドラム２の回転に対応したプロセススピードで循環させて移動するように回転駆動される。

この中間転写ベルト７は、ドライブロール１６と、一次転写ロール８と、アイドラーロール１７と、テンションロール１８と、二次転写ロール９に中間転写ベルト７を介して接触するバックアップロール１９とによって掛け回されている。

中間転写ベルト７は、図１に示すように、感光体ドラム２や帯電ロール３、更には二次転写ロール９を含めて、一体的に交換ユニットとしての画像形成ユニット２０を構成しており、フルカラープリンタＰＲ１の上部から側面にかけて開閉自在に設けられた上部カバー２１を開くことによって、画像形成ユニット２０の全体がフルカラープリンタ本体ＰＲ１に対して着脱自在となるように構成されている。

また、上部カバー２１は、支点２２を中心にして開閉するように構成されており、当該支点２２の側には、上部カバー２１の開閉を検知する開閉検知センサ２３が設けられている。

また、中間転写ベルト７のクリーニング装置２４は、図１に示すように、ドライブロール１６によって掛け回された中間転写ベルト７の表面に接触するように配置されたクリーニングブレード２５を備えており、このクリーニングブレード２５によって除去された残留トナーや紙粉は、搬送部材２６により搬送されて回収されるようになっている。

さらに、中間転写ベルト７からトナー像が転写された記録用紙１０は、図１に示すように、定着器２８へと搬送され、この定着器２８の加熱ロール２９および加圧部材３０によって熱および圧力でトナー像が記録用紙１０上に定着され、当該定着器２８を含む定着ユニット３１に設けられた排出ロール３２によって、排出口３３を介してプリンタ本体ＰＲ１の上部に設けられた排出トレイ３４上に排出される。

なお、トナー像の転写工程が終了した後の感光体ドラム２の表面は、当該感光体ドラム２が１回転する毎に、感光体ドラム２の左側面に配置されたクリーニング装置３５のクリーニングブレード３６によって、残留トナーなどが除去されるとともに、イレーズランプ３７による露光を受けて残留電荷が消去され、次の画像形成工程に備えるようになっている。

次に、図３を参照して、実施の形態に係る現像装置としてのロータリー方式の現像ユニット５の構成について説明する。

このロータリー方式の現像装置５は、図３に示すように、回転自在に配置された円筒状の現像装置本体４０を備えている。

現像装置本体４０は、その中心に長手方向に沿って設けられた円柱状の回転軸部材４１と、当該回転軸部材４１の長手方向の手前側の端部に設けられた図示しないフロント側のフランジ部材と、回転軸部材４１の長手方向の奥側の端部に設けられた図示しないリア側のフランジ部材と、回転軸部材４１とフロント側およびリア側のフランジ部材によって形成される円筒形状の空間を約９０度毎に４つに仕切る平板状の仕切り部材４２とを備えている。

現像装置本体４０は、回転軸部材４１を中心にして、時計回り方向に沿って回転自在にプリンタ本体ＰＲ１に取り付けられている。

この現像装置本体４０には、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃの４つの現像器５Ｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃが、反時計回りの周方向に沿って実装されていると共に、これらの現像器５Ｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃに隣接してＫ、Ｙ、Ｍ、Ｃの４つのトナーカートリッジ６Ｋ、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃが、周方向に沿って設けられている。

なお、図２および図３に示すように、現像器５Ｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃを約９０度ずつの均等角に配置する場合に限らず、例えば図４に示すように、現像器５Ｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃを不均等角で配置するようにした場合であってもよい。

さらに、図５に示すように、現像器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃを約１２０度ずつの均等角に配置し、５Ｋのみを独立して設けるようにしてもよい。

また、現像器は４色に限らず、中間色を用いて５色、６色等に対応するようにしてもよい。

次に、図６を参照して現像器５Ｋ（５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ）の構成について説明する。

現像器５Ｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃは、すべて同様に構成されているので、黒（Ｋ）の現像器５Ｋを例にして説明する。

黒（Ｋ）の現像器５Ｋは、図６に示すように、現像器本体４５を備えており、当該現像器本体４５の内部には、その上部に設けられたトナーカートリッジ６Ｋから新しいトナーが供給されるように構成されている。

現像器本体４５の内部には、当該現像器本体４５の外周に面して設けられた開口部４６に一部が露出するように配置され、現像ロール４７と、この現像ロール４７の背面側の斜め下方に位置し、当該現像ロール４７に沿って延びる２本のスパイラル型（例えば、軸方向に延伸される螺旋状の羽根などで形成される）の撹拌部材４８、４９が設けられている。

現像ロール４７は、現像器本体４５の略全長にわたって設けられている。

現像器５Ｋでは、現像ロール４７が回転すると、奥側の撹拌部材４９が、現像器本体４５内に収容されている現像剤５０を一方向に攪拌しながら搬送する。

一方、手前側の撹拌部材４８は、撹拌部材４９の搬送方向とは逆方向に現像剤５０を攪拌しながら搬送して、当該現像剤５０を現像ロール４７に供給するものである。

撹拌部材４８、４９が現像剤５０を搬送する搬送路は、その長手方向の両端部で互いに通じており、現像剤５０が循環されて移動するようになっている。

現像ロール４７の表面に供給された現像剤５０は、層厚規制部材５１によって層厚が規制され、現像ロール４７の回転に伴って、感光体ドラム２と対向する現像領域へと搬送される。

現像ロール４７は、内部に固定した状態で設けられるマグネットロール４７ａによって、現像剤５０中に含まれるキャリアを磁力で吸着し、当該現像ロール４７の表面に現像剤５０の磁気ブラシを形成し、キャリアに吸着したトナーを感光体ドラム２と対向する現像領域へと搬送する。

そして、感光体ドラム２上に形成された静電潜像は、現像ロール４７の表面に形成されたキャリアとトナーとからなる現像剤５０の磁気ブラシによって顕像化されるようになっている。

また、トナーカートリッジ６Ｋは、図７に示すように、その断面形状が円形状の比較的長尺な円筒形状の容器からなる。

このトナーカートリッジ６Ｋは、新しい現像剤５３を収容する現像剤収容部５２を備え、必要に応じて、使用済みの現像剤を回収する現像剤回収部を別に備えるように構成されている。

トナーカートリッジ６Ｋの長手方向の一端部には、当該トナーカートリッジ６の内部に収容されたトナーまたはキャリアとトナーとからなる現像剤５０を供給する供給口５４が開口されており、当該供給口５４は、トナーカートリッジ６の外周に回動自在に嵌め合わされた円筒形状のシャッター部材５５によって閉じられている。

このシャッター部材５５には、トナーカートリッジ６Ｋの供給口５４に対応した位置に供給口５６が開口されている。

また、図２に示すようにロータリー方式の現像ユニット５の近くには、トナーカートリッジ６Ｋ、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃのトナー残量を検出する光センサ６４が設けられている。

また、各現像器本体４５には、透磁率センサ６５（ＡＴＣセンサ：検出手段の一例）が設けられている。

ここで、透磁率センサは、磁性体であるキャリアに起因する透磁率を検知し、検知された透磁率からキャリアに対するトナーの比率を検出するセンサである。

即ち、現像剤のトナー濃度が変化するとそれに応じて透磁率が変化するため、透磁率に対応させたトナー濃度が検知される。

次に、図８の機能ブロック図を参照して画像形成装置ＰＲ１の機能構成について説明する。

画像形成装置ＰＲ１は、表面に静電潜像を保持する前出の感光体ドラム２（保持手段の一例）と、静電潜像を現像剤（トナー）によって感光体ドラム２上に現像する現像器５Ｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ（現像手段の一例）と、現像器５Ｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃにおいてトナーを撹拌する撹拌部材１００（撹拌手段の一例）と、現像器５Ｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃにおけるトナーの濃度を透磁率の変化に基づいて検出する前出の透磁率センサ６５（検出手段の一例）と、複数の現像器５Ｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃを周方向に沿って備え、全体が回転されるロータリー方式の現像ユニット５と、現像器５Ｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃに対してトナーを補給するトナー補給装置１０１（補給手段の一例）と、撹拌部材１００によるトナーの攪拌開始後において、透磁率センサ６５の検出値が予め設定された閾値を越えたか否かを判定する判定部１０２（判定手段の一例）と、判定部１０２の判定結果に応じて現像器５Ｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃに対するトナーの補給量を算出する補給量算出部１０３（算出手段の一例）と、補給量算出部１０３の算出結果に応じてトナー補給装置１０１を制御するマイクロコンピュータ等で構成される補給制御部１０４（制御手段の一例）とを備える。

これにより、トナー濃度検出の精度および速度が向上される。

なお、前記判定部１０２に代えて、撹拌部材１００によるトナーの攪拌開始後において、透磁率センサ６５の検出値の推移状態を判断する判断部（判断手段の一例）を設け、判断部の判断結果に応じて現像器５Ｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃに対するトナーの補給量を算出する補給量算出部１０３と、補給量算出部１０３の算出結果に応じてトナー補給装置１０１を制御する補給制御部１０４とを備えるように構成してもよい。即ち、数式による演算に基づいてフィードバック量（補給制御への寄与率）を徐々に変えるようにしてもよい。

また、補給制御部１０４は、判定部１０２において、透磁率センサ６５が前記閾値を越えたと判定された場合にはトナー補給装置１０１の補給量に関するフィードバック量を低減し、透磁率センサ６５が前記閾値を越えないと判定された場合にはトナー補給装置１０１の補給量に関するフィードバック量を増大させるように制御してもよい。

また、補給量算出部１０３は、撹拌部材１００による撹拌時間の長さに応じてトナーの補給量を補正するようにしてもよい。

さらに、補給量算出部１０３は、ロータリー方式の現像ユニット５の回転数に応じてトナーの補給量を補正するようにしてもよい。

次に、図９から図１３を参照して、本実施の形態に係る画像形成装置ＰＲ１に係る実施例について説明する。

まず、第１実施例として、透磁率センサ６５のＡＴＣ出力推移状態によるトナー補給制御補正について述べる。

図９に本実施例におけるＡＴＣ出力波形の一例を示す。

この実施例ではＡＴＣ検出面の対向する撹拌部材に羽根またはパドルがついているため、ある周期で上下に変動する波形となる。

本波形のピーク値がトナー濃度と相関が高く、本実施例では、撹拌部材の１周期毎のＡＴＣ検出値のピークをＡＴＣＭａｘ値として検出する。

ロータリー方式の現像ユニット５の回転直後は、ＡＴＣ検出位置での現像剤フローは安定していないためＡＴＣＭａｘの変動は大きいが、攪拌に伴い次第に安定してくる。

ここでは、前後するＡＴＣＭａｘ値の差の絶対値｜ΔＡＴＣ値＿Ｍａｘ｜によりＡＴＣ出力推移状態を検出するものとする。

次に、ＡＴＣ出力推移状態の検出条件例イ）〜ハ）について述べる。

イ）｜ΔＡＴＣ値＿Ｍａｘ｜が予め設定された値以下になった場合のＡＴＣＭａｘ値を用いてトナー補給量を算出する。

｜ΔＡＴＣ値＿Ｍａｘ｜が予め設定された値以下の場合には、ＡＴＣ＿ｄｉｓｐ＝（ＡＴＣ＿Ｍａｘ−ＡＴＣ目標）×Ｄｉｓｐ係数、で算出する。

なお、Ｄｉｓｐとは、補給時間または補給量をいう。

｜ΔＡＴＣ値＿Ｍａｘ｜が予め設定された値より大きい場合には、ＡＴＣ＿ｄｉｓｐ＝０ とする。

これにより、ＡＴＣ出力が安定した場合に、正確にトナー補給制御が行われる。

より具体的には、例えば、ΔＴＣ１％あたりのＡＴＣ出力の変化量を１００ｍＶとするとＡＴＣ出力推移状態の検出条件例における｜ΔＡＴＣ値＿ＭＡＸ｜は５０ｍＶ（ΔＴＣ０．５％相当）となる。

ロ）予め設定された時間経過後の｜ΔＡＴＣ値＿Ｍａｘ｜に基づきＤｉｓｐ効きを算出し、ＡＴＣＭａｘ値とＤｉｓｐ効きを用いてトナー補給量を算出する。

ＡＴＣ＿ｄｉｓｐ＝（ＡＴＣ＿Ｍａｘ−ＡＴＣ目標）×Ｄｉｓｐ係数×Ｄｉｓｐ効き／１００

これにより、ＡＴＣ出力が安定するまでの時間が確保されない場合（ロータリー方式の現像ユニット５の回転により長時間の現像器攪拌時間が確保されない場合）であっても、｜ΔＡＴＣ値＿Ｍａｘ｜に応じてトナー補給制御が実施される。

ハ）前記ロ）に更に前回に現像位置で現像器が攪拌されてからのロータリー回転数による補正を加える。

ＡＴＣ＿ｄｉｓｐ＝（ＡＴＣ＿Ｍａｘ−ＡＴＣ目標）×Ｄｉｓｐ係数×Ｄｉｓｐ効き／１００×回転数効き／１００

これにより、現像位置で現像器が攪拌されない状態で、何度もロータリー方式の現像ユニット５が回転され、現像器５Ｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ内の現像剤が偏った場合であっても、状態に応じたトナー補給制御が実施される。

ニ）前記ロ）において、予め設定された時間経過後の時間を、ロータリー方式の現像ユニット５の回転直後やセットアップ時、単色カラー出力時に分け、その時間の大小に応じて、検出時間効きを変える。

ＡＴＣ＿ｄｉｓｐ＝（ＡＴＣ＿Ｍａｘ−ＡＴＣ目標）×Ｄｉｓｐ係数×Ｄｉｓｐ効き／１００×経過時間効き／１００

例えば、短時間のロータリー方式の現像ユニット５の回転を伴うフルカラー出力時は検出時間効きを５０％、フルカラー出力より現像器回転時間を確保するセットアップ時は検出効きを１００％、単色カラー出力時の最初のＡＴＣ＿ｄｉｓｐ時間算出時は検出時間効きを５０％、２回目以降は１００％とする。

なお、「効き」とはフィードバック量をいうものとする。

また、図１０には、Ｄｉｓｐ効き算出テーブルの例を示し、図１１には回転数効き算出テーブルの例を示す。

ここで、図２における（ａ）は、閾値以下の場合には１００％の効きとし、閾値より大きい場合には０％の効きとする場合を示している。

また、図２における（ｂ）は、｜ΔＡＴＣ値＿Ｍａｘ｜に応じて効きを可変とする場合を示している。

また、本実施例において、ＡＴＣ検出開始は、現像器の駆動開始と同時でもよいし、予め設定された時間のウェイト後でもよい。

また、状態判断に用いるＡＴＣ出力として、ある周期におけるＡＴＣピーク値を用いたが、これに限らず、設定された周期毎の平均値や振幅値であってもよい。

さらに、イ）において｜ΔＡＴＣ値＿Ｍａｘ｜が予め設定された値以下になった後のＡＴＣＭａｘ値を使用してトナー補給量を算出してもよい。

また、｜ΔＡＴＣ値＿Ｍａｘ｜の値の代わりに、ΔＡＴＣ値＿Ｍａｘの変動量により出力推移状態を判断してもよい。

次に、第２実施例として、現像器の駆動経過時間によるトナー補給制御補正について述べる。

なお、ＡＴＣが検出する時間は、現像器が現像位置にあり、現像器が駆動される間である。

ホ）フルカラー出力時は、１色ごとの現像ごとにロータリー方式の現像ユニット５の回転が伴うため、１色当たりの現像器駆動時間は短い（ここでは約７周期とする）。

それに対しセットアップ時は、フルカラー出力時よりも現像器の駆動時間が長く確保される（ここでは約１２周期とする）。

例えば、図１２に示す場合には、ＡＴＣ＿Ｍａｘが安定するのは８周期以降である。

フルカラー出力時は、現像器の駆動時間が短く、ＡＴＣ検出値が安定し切っていない虞があるため、経過時間効き（フィードバック量）は６０％とする。

セットアップ時は現像器の駆動時間が長いので、ＡＴＣ検出値が安定した時点での検出がされるため、経過時間効き（フィードバック量）は１００％とする。

ＡＴＣ＿ｄｉｓｐ＝（ＡＴＣ＿Ｍａｘ−ＡＴＣ目標）×Ｄｉｓｐ係数×経過時間効き／１００

現像器の駆動経過時間（または回転数）に関する情報として、フルカラー処理中かセットアップ時かの情報を用いることで、簡単に現像器の駆動経過時間（または回転数）に応じたＡＴＣ検出によるトナー補給量が算出される。

なお、セットアップは画質調整用のパターンを作成し調整するものに限らず、トナーバンド作成や、単にＡＴＣ検出時間確保のためのものであってもよい。

ヘ）Ｋ色（黒色）のみ磁性ＡＴＣを取り付け、ＹＭＣは光ＡＴＣで検出するような構成の装置の場合には、磁性ＡＴＣ検出時間確保のため、フルカラー出力時であっても、ＹＭＣ色に比べＫ色の現像器攪拌時間が長くなるようにロータリー方式の現像ユニット５の回転を行う（ここでは、Ｙの現像器駆動時間は約６．５周期、Ｍ、Ｃの現像器駆動時間は約７周期、Ｋの現像器駆動時間は約７．５周期とする）。

ここで、ＹＭＣは光センサ６４でトナー濃度を検出するため、透磁率センサ６４を用いる場合のように安定するまでの時間はかからない。そこで、Ｋについては７．５周期であることから経過時間効きを他のＹＭＣの７周期よりも大きくした。

即ち、現像器の駆動時間に応じて、経過時間効きを決めるため、ホ）の駆動時間7周期時の経過時間効き６０％より大きく、Ｋは７０％とする。

ＡＴＣ＿ｄｉｓｐ＝（ＡＴＣ＿Ｍａｘ−ＡＴＣ目標）×Ｄｉｓｐ係数×経過時間効き／１００

現像器駆動経過時間（または回転数）に関する情報として、現像色を用いることで、簡単に現像器駆動経過時間（または回転数）に応じたＡＴＣ検出によるトナー補給量が算出される。

ト）フルカラー出力時は、１色ごとの現像ごとにロータリー方式の現像ユニット５の回転を伴うため、１色当たりの現像器の駆動時間は短い（ここでは約７周期とする）。

単色モード時で、出力枚数が１枚の場合の現像器駆動時間は、フルカラー出力時の１色当たりの現像器駆動時間とほぼ同じであるが、複数枚の連続出力となると同じ現像位置で攪拌を連続的に行うため、現像器の駆動時間は長くなる。

従って、単色モード時の連続出力時は、最初のＡＴＣ＿ｄｉｓｐ算出に用いる経過時間効きを６０％とし、それ以降の経過時間効きを１００％とする。

ＡＴＣ＿ｄｉｓｐ＝（ＡＴＣ＿Ｍａｘ−ＡＴＣ目標）×Ｄｉｓｐ係数×経過時間効き／１００

図１３に、経過時間効き算出テーブルの例を示す。

なお、中間転写体の１周で複数枚の画像形成を行う場合は、その複数枚数以下か、複数枚数より大きいかで経過時間効きを変えるようにしてもよい。

次に、第３実施例として、ＡＴＣ出力推移状態による空検制御補正について述べる。

この実施例は、前述の第１実施例によりＡＴＣ出力推移状態に基づきトナー補給制御を補正する代わりに空検制御の補正を行ったものである。

チ）予め設定されたＡＴＣ空検閾値を越えた回数が、ある回数閾値を越えた場合に空を判断する場合には、ＡＴＣ空検回数＝ＡＴＣ空検回数＋１×空検効き／１００

リ）予め設定されたＡＴＣ空検閾値を越えた後のＡＴＣ出力相対値積算が、ある積算閾値を越えた場合に空を判断する場合には、ΔＡＴＣ空検積算値＝ΔＡＴＣ空検積算値＋（ＡＴＣ値−前回ＡＴＣ値）×空検効き／１００

前回ＡＴＣ値＝前回ＡＴＣ値＋（ＡＴＣ値−前回ＡＴＣ値）×空検効き／１００、で算出する。

次に、第４実施例として、現像器の駆動経過時間による空検制御補正について述べる。

前述の第２実施例により現像器の駆動経過時間に基づきトナー補給制御を補正する代わりに空検制御の補正を行ったものである。

ヌ）予め設定されたＡＴＣ空検閾値を越えた回数が、ある回数閾値を越えた場合に空を判断する場合には、ＡＴＣ空検回数＝ＡＴＣ空検回数＋１×空検効き／１００

ル）予め設定されたＡＴＣ空検閾値を越えた後のＡＴＣ出力相対値積算が、ある積算閾値を越えた場合に空を判断する場合には、ΔＡＴＣ空検積算値＝ΔＡＴＣ空検積算値＋（ＡＴＣ値−前回ＡＴＣ値）×空検効き／１００

前回ＡＴＣ値＝前回ＡＴＣ値＋（ＡＴＣ値−前回ＡＴＣ値）×空検効き／１００、で算出する。

次に、図１４から図１６のフローチャートを参照して、画像形成装置ＰＲ１で実行される各種処理の処理手順について説明する。

まず、図１４のフローチャートに基づいて、ＡＴＣ補給量算出処理の処理手順について説明する。

この処理が開始されると、ステップＳ１０で透磁率センサ６５により現像器５Ｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃの現像剤のトナー濃度を検出しＡＴＣＭａｘを算出してステップＳ１１に移行する。

ステップＳ１１では、前述の各実施例に応じて効き（フィードバック）を算出してステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２では、ＡＴＣＭａｘ、ＡＴＣ目標、各種効きに応じてＡＴＣＤｉｓｐ時間を算出してステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１３では、トナー補給時間＝トナー補給時間＋ＡＴＣＤｉｓｐ時間を算出して処理を終了する。

次に、図１５のフローチャートに基づいて、ＩＣＤＣトナー補給量算出処理の処理手順について説明する。

この処理では、ＡＴＣ検出から算出されるＡＴＣＤｉｓｐ時間と各ページ毎に算出されるＩＣＤＣＤｉｓｐ時間によりトナー補給時間が算出され、トナー補給制御によりトナー補給が行われる。

ステップＳ２０では、出力画像のピクセルカウント（ＩＣＤＣ）を行ってステップＳ２１に移行する。

ステップＳ２１では、ＩＣＤＣよりトナー補給量Ｄｉｓｐを算出ＩＣＤＣＤｉｓｐ時間＝ＩＣＤＣ×Ｋ２（Ｋ２は係数）を算出してステップＳ２２に移行する。

ステップＳ２２では、トナー補給時間＝トナー補給時間＋ＩＣＤＣＤｉｓｐ時間を算出して処理を終了する。

次に、図１６のフローチャートに基づいて、トナー補給制御処理の処理手順について説明する。

ステップＳ３０では、現像器５Ｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃは駆動しているか否かが判定され、「Ｎｏ」の場合にはそのまま処理を終了し、「Ｙｅｓ」の場合にはステップＳ３１に移行する。

ステップＳ３１では、トナー補給時間≧トナー補給最小時間か否かを判定し、「Ｎｏ」の場合にはそのまま処理を終了し、「Ｙｅｓ」の場合にはステップＳ３２に移行する。

ステップＳ３２では、トナー補給時間≦トナー補正最大時間か否かを判定し、「Ｙｅｓ」の場合にはステップＳ３３に移行して、実トナー補給時間＝トナー補給時間を算出してステップＳ３５に移行し、「Ｎｏ」の場合にはステップＳ３４に移行して、実トナー補給時間＝トナー補正最大時間を算出してステップＳ３５に移行する。

ステップＳ３５では、トナー補給装置１０１が備えるＤｉｓｐモータを実トナー補給時間だけ駆動してステップＳ３６に移行する。

ステップＳ３６では、トナー補給時間＝トナー補給時間−実トナー補給時間を算出して処理を終了する。

以上述べたように、本実施の形態に係る画像形成装置ＰＲ１では、現像器攪拌開始からのＡＴＣ出力変化状態に応じて、トナー補給の制御量またはトナー空検の判定量に対し補正を行う。

即ち、出力変化が大きい場合は、現像剤のフローが安定していないため制御量、判定量のフィードバックを少なくし、出力変化が少ない場合は、現像剤のフローが安定して正確に検知される制御量、判定量のフィードバックを大きくしている。

また、ＡＴＣ検出時間の長さに応じて、トナー補給の制御量またはトナー空検の判定量に対し補正を行う。

即ち、検出時間が短い場合は、現像剤のフローが安定していないため制御量、判定量のフィードバックを少なくし、検出時間が長い場合は、現像剤のフローが安定して正確に検知される制御量、判定量のフィードバックを大きくしている。

また、ロータリー方式の現像ユニット５の回転状態による補正を加えるようにしてもよい。

これにより、現像剤のフローが十分に安定する時間が確保されない状態であっても、ＡＴＣ検出に基づきトナー補給の制御量またはトナー空検の判定量を算出する際に、その状態に応じた制御量・判定量の算出を行うことで、トナー補給制御やトナー空検制御が精度良く行われる。

また、ＡＴＣ検知のために現像剤のフローが十分に安定する時間を確保しなくとも、トナー補給制御やトナー空検制御が実施され、ロータリー方式の画像形成装置の生産性を損ねることがない。

さらに、ジョブ中より現像位置での停止時間の長いセットアップ中にＡＴＣ検出を行うことで、現像剤のフローが十分に安定した状態での精度が向上される。

以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈すべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲内でのすべての変更が含まれる。

また、プログラムを用いる場合には、ネットワークを介して提供し、或いはＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に格納して提供することが可能である。

即ち、画像処理プログラムを含む所定のプログラムを記録媒体としてのハードディスク等の記憶装置に記録する場合に限らず、当該所定のプログラムを次のようにして提供することも可能である。

例えば、所定のプログラムをＲＯＭに格納しておき、ＣＰＵが、この所定のプログラムをこのＲＯＭから主記憶装置へローディングして実行するようにしてもよい。

また、上記所定のプログラムを、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ（光磁気ディスク）、フレキシブルディスク、などのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布するようにしてもよい。

さらには、画像形成装置等を通信回線（例えばインターネット）を介してサーバ装置あるいはホストコンピュータと接続するようにし、サーバ装置あるいはホストコンピュータから上記所定のプログラムをダウンロードした後、この所定のプログラムを実行するようにしてもよい。この場合、この所定のプログラムのダウンロード先としては、ＲＡＭ等のメモリやハードディスクなどの記憶装置（記録媒体）が挙げられる。

本発明による画像形成装置、画像形成装置、画像形成システムおよび処理プログラムは、現像剤を用いるプリンタや複合機等に適用することができる。

ＰＲ１ 画像形成装置
２ 感光体ドラム
３ 帯電ロール
４ 露光装置
５ ロータリー方式の現像ユニット
５Ｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ 現像装置
６ トナーカートリッジ
７ 中間転写ベルト
８ 一次転写ロール
９ 二次転写ロール
１０ 記録用紙
１１ 給紙カセット
１２ フィードロール
１３ リタードロール
１４ 用紙搬送路
１５ レジストロール
１６ ドライブロール
１７ アイドラーロール
１８ テンションロール
１９ バックアップロール
２０ 画像形成ユニット
２１ 上部カバー
２３ 開閉検知センサ
２４ クリーニング装置
２５ クリーニングブレード
２６ 搬送部材
２８ 定着器
２９ 加熱ロール
３０ 加圧部材
３１ 定着ユニット
３２ 排出ロール
３３ 排出口
３４ 排出トレイ
３５ クリーニング装置
３６ クリーニングブレード
３７ イレーズランプ
４０ 現像装置本体
４１ 回転軸部材
４５ 現像器本体
４６ 開口部
４７ 現像ロール
４７ａ マグネットロール
５０ 現像剤
５１ 層厚規制部材
５２ 現像剤収容部
５３ 現像剤
５４ 供給口
５５ シャッター部材
５６ 供給口
６４ 透磁率センサ
１００ 撹拌部材
１０１ トナー補給装置
１０２ 判定部
１０３ 補給量算出部
１０４ 補給制御部

Claims (7)

1. 表面に静電潜像を保持する保持手段と、
   前記静電潜像を現像剤によって前記像保持体上に現像する現像手段と、
   該現像手段において前記現像剤を撹拌する撹拌手段と、
   前記現像手段における前記現像剤の濃度を透磁率の変化に基づいて検出する検出手段と、
   前記現像手段に対して前記現像剤を補給する補給手段と、
   前記撹拌手段による前記現像剤の攪拌開始後において、前記検出手段の検出値が予め設定された閾値を越えたか否かを判定する判定手段と、
   該判定手段の判定結果に応じて前記現像手段に対する前記現像剤の補給量を算出する算出手段と、
   該算出手段の算出結果に応じて前記補給手段を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 表面に静電潜像を保持する保持手段と、
   前記静電潜像を現像剤によって前記像保持体上に現像する現像手段と、
   該現像手段において前記現像剤を撹拌する撹拌手段と、
   前記現像手段における前記現像剤の濃度を透磁率の変化に基づいて検出する検出手段と、
   前記現像手段に対して前記現像剤を補給する補給手段と、
   前記撹拌手段による前記現像剤の攪拌開始後において、前記検出手段の検出値の推移状態を判断する判断手段と、
   前記判断手段の判断結果に応じて前記現像手段に対する前記現像剤の補給量を算出する算出手段と、
   該算出手段の算出結果に応じて前記補給手段を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
3. 前記制御手段は、
   前記判定手段において、前記検出手段が前記閾値を越えたと判定された場合には前記補給手段の補給量に関するフィードバック量を低減し、前記検出手段が前記閾値を越えないと判定された場合には前記補給手段の補給量に関するフィードバック量を増大させるように制御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. 前記算出手段は、
   前記撹拌手段による撹拌時間の長さに応じて前記現像剤の補給量を補正することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の画像形成装置。
5. 複数の前記現像手段を周方向に沿って備え全体が回転される現像ユニットを有し、
   前記算出手段は、
   前記現像ユニットの回転数に応じて前記現像剤の補給量を補正することを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の画像形成装置。
6. 請求項１から請求項５の何れかに記載の少なくとも１の画像形成装置と、
   通信手段を介して前記画像形成装置と接続される少なくとも１の情報処理装置と、
   から構成されることを特徴とする画像形成システム。
7. 像保持体の表面に静電潜像を保持させる保持過程と、
   前記静電潜像を現像剤によって前記像保持体上に現像する現像過程と、
   前記現像剤を撹拌する撹拌過程と、
   現像手段における前記現像剤の濃度を検出する検出過程と、
   前記現像手段に対して前記現像剤を補給する補給過程と、
   前記現像剤の攪拌開始後において、前記検出過程の検出値が予め設定された閾値を越えたか否かを判定する判定過程と、
   判定結果に応じて前記現像手段に対する前記現像剤の補給量を算出する算出過程と、
   算出結果に応じて前記現像剤の補給量を制御する制御過程と、
   を演算手段に実行させることを特徴とする処理プログラム。

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