JP2012042824A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二成分現像剤を用いる画像形成において、記録紙の搬送速度が切り替えられた場合でも、トナーを適切に補給する。
【解決手段】現像剤を攪拌及び搬送するスクリュー５４１，５４２の下部にあるトナー濃度センサー５４５と、トナーをハウジング５４０へ補給するトナー補給部６と、センサー５４５の検出結果に基づいて、トナー濃度を制御する第１トナー濃度制御部１０１と、を有し、記録紙の種類に応じて感光ドラム５１の周速を切り替え制御可能な速度制御部１０７と、露光ドット数を積算するドット数積算部１０３と、所定ドット数当たりのトナー消費量を記憶しておく消費量記憶部２１３と、積算ドット数が設定ドット数になる度、所定量のトナーを補給する第２トナー濃度制御部１０２と、を備え、周速が通常の場合は、第１トナー濃度制御部１０１による制御を行い、周速が遅い場合は、第２トナー濃度制御部１０２による制御を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、トナー及びキャリアからなる二成分現像剤を用いて、静電画像を現像する画像形成装置に関するものである。

静電画像方式による電子写真プリンタ（画像形成装置に相当）では、回転する感光ドラム（像担持体に相当）と転写ローラの間を通過させることで、記録紙の表面にトナー画像を転写させ、定着ローラにより画像を定着させる。なお、静電画像を顕像化させるための現像剤として、トナーとキャリアを含む二成分現像剤が一般的によく用いられる。現像剤はトナー補給部から適宜のタイミングで、現像器に補給される。現像器は、現像剤を収容するハウジングのほかに、現像剤を攪拌及び搬送するスクリュー（現像剤攪拌体に相当）、感光ドラムの表面に形成された静電画像を現像する現像ローラ、を備えている。

さらに、スクリューの下部に近接して透磁率センサー（トナー濃度センサーに相当）が配置されており、トナー濃度を検出する。現像剤のうち、キャリアは磁性体であり、画像形成のたびにトナーが消費されていくと、現像剤の透磁率が変化し、この変化をトナー濃度の変化として検出することができる。そこで、トナー濃度を所定のレベルに維持するために、トナー濃度センサーの検出結果に基づいて、トナー補給部から現像器にトナーを補給するように制御している。

一方、記録紙には普通紙のほかに、はがき又はＯＨＰシート等の厚紙媒体も存在する。画像形成のために普通紙を搬送する時の速度は、画像の定着性を確保しつつ、できるだけ速度が速くなるように設定されている。

しかしながら、普通紙を搬送する時の速度で厚紙媒体を搬送することにより、定着ローラにより厚紙媒体に付与される総熱量が不足してしまい、トナー画像の定着不足が発生する可能性があった。そのため、上記の画像形成装置においては、厚紙媒体を搬送する時は感光ドラムおよび定着ローラの周速を低下させて、普通紙の場合よりも遅い速度で厚紙媒体を搬送し、画像定着に必要な総熱量を確保している。

一方、二成分現像剤を用いた画像形成装置の場合、現像剤のトナー濃度が所定レベルを維持できるように前述の透磁率センサーによりトナー濃度を検出している。この場合、透磁率センサーは、スクリューの下部に近接して配置されており、感光ドラムの周速を低下させると、感光ドラムに連動して回転するスクリューの回転速度も低下する。これにより、トナーとキャリアの嵩密度が大きくなる（沈み込む）ため、透磁率センサーはより多くのキャリア（磁性体）を検出してしまう。その結果、実際にはトナー濃度には変化がないにもかかわらず、トナー濃度が変化したかのごとく検出されてしまう。

かかる問題点に対処するため、下記特許文献１には、現像攪拌部材が二線速以上を有する現像装置において、線速により透磁率センサー出力値差を検知し、線速切り替えのときに透磁率センサー出力値を補正するようにしている。

特開２００６−８４６７１号公報

しかしながら、二成分現像剤の経時劣化あるいは環境変化によっても出力値が異なることが本件発明者によって確認されており、透磁率センサーの出力値を補正する方法において、当初に設定した補正値では、画像形成中にトナー濃度が不適切な状態になる可能性がある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、二成分現像剤を用いる画像形成において、記録紙の搬送速度が切り替えられた場合でも、トナーを適切に補給することが可能な画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決するため本発明に係る画像形成装置は、静電画像が形成された像担持体と、トナー及びキャリアからなる二成分現像剤を用いて、前記像担持体上にトナー画像を形成する現像剤担持体と、前記現像剤担持体と連動して回転し、前記現像剤担持体へ供給する現像剤を攪拌及び搬送するための現像剤攪拌体と、前記現像剤攪拌体の下部に設けられ、前記現像剤のトナー濃度を検出するためのトナー濃度センサーと、トナーを前記現像剤攪拌体及び前記トナー濃度センサーを支持するハウジングへ補給するためのトナー補給部と、前記トナー濃度センサーによる検出結果に基づいて、前記トナー補給部からトナーを補給することでトナー濃度を制御する第１トナー濃度制御部と、を有する画像形成装置において、
記録紙の種類に応じて前記現像剤担持体の周速を少なくとも二速以上に切り替え制御可能な速度制御部と、前記像担持体へ画像露光を行うときの露光ドット数を積算するドット数積算部と、所定ドット数当たりのトナー消費量を記憶しておく消費量記憶部と、前記ドット数積算部により積算されたドット数が予め定められた設定ドット数になるたび、所定量のトナーを補給することでトナー濃度を制御する第２トナー濃度制御部と、を備え、
前記周速が予め設定された設定周速の場合は、前記第１トナー濃度制御部によるトナー濃度の制御を行い、前記周速が前記設定周速と異なる場合は、前記第２トナー濃度制御部によるトナー濃度の制御を行うことを特徴とするものである。

かかる構成による画像形成装置の作用・効果を説明する。記録紙に画像を形成（転写）するときは、記録紙を像担持体と転写ローラの間を搬送することで行われる。記録紙の種類に応じて、像担持体の周速は少なくとも二速以上に切り替え可能であり、周速が設定周速の場合と、設定周速とは異なる場合とで、トナー補給の制御を異ならせている。

すなわち、設定周速の場合は第１トナー濃度制御部により制御を行うものであり、トナー濃度センサーの検出結果に基づいて、トナーを補給しトナー濃度を制御する。一方、設定周速とは異なる場合は、第２トナー濃度制御部により制御をおこなうものであり、露光ドット数の積算値に基づいて、トナーを補給しトナー濃度を制御する。すなわち、所定ドット数当たりのトナー消費量は予め求めることができ、画像露光を行うときのドット数を積算していけば、トナーの消費量を求めることができる。従って、トナー濃度センサーの検出結果を用いることなく、設定ドット数に基づいて、トナー補給の制御をおこなうことができる。その結果、記録紙の搬送速度が切り替えられた場合でも、トナーを適切に補給することが可能な画像形成装置を提供することができる。

本発明において、前記第２トナー濃度制御部による制御を行っている場合において、積算されたドット数が前記設定ドット数になる前に、周速が前記設定周速に切り替えられた場合、積算されたドット数をリセットするドット数リセット部を備えていることが好ましい。

周速が設定周速に切り替えられた場合は、トナー濃度センサーによる制御を行うので、積算されたドット数をリセットする。再度、設定周速とは異なる周速に切り替えられた場合、ドット数をリセットしておかなければ、トナー濃度の制御に大きな誤差が生じる可能性があるからである。

本発明において、前記像担持体上のトナー画像を記録紙に転写する転写部と、トナー画像を記録紙に転写した後、前記像担持体の表面に残存するトナーを回収するトナー回収部材と、回収されたトナーを一時的に蓄積するトナー蓄積部と、前記トナー蓄積部から回収されたトナーを前記ハウジングへ還流させるための還流通路と、前記トナー蓄積部から前記還流通路へのトナーの供給を制御するトナー放出制御部と、を備えていることが好ましい。

画像を記録紙に転写しても現像剤担持体の表面にトナーが残存するので、これをトナー回収部材により一時的にトナー蓄積部に回収する。回収されたトナーは再度ハウジング内へ、還流通路を経由して放出される。この場合、回収されたトナーを何の制御もなくハウジングへ戻すと、所望のトナー濃度から外れてくる可能性がある。そこで、トナー放出制御部を設けることで、トナー消費量に対応して放出するように制御することができる。

本発明において、前記トナー補給部からのトナーの補給量と前記トナー蓄積部からのトナーの放出量の比率を制御する比率制御部を備えていることが好ましい。

回収されたトナーを直接ハウジング内へ放出する場合、トナー補給部からのトナー補給量と合わせて、トータルの供給量に基づいて制御する必要がある。そこで、両者の比率を制御することで、精度のよいトナー濃度の制御をおこなうことができる。

本発明に係る画像形成装置の実施形態の構成を示す縦断面図 プロセス部の構成を示す拡大図 画像形成装置の制御機能を示すブロック図 画像形成を行うときの動作を示すフローチャート トナー補給モータの駆動時間と温度・湿度との関係を示す補正テーブル

＜画像形成装置の構成＞
本発明に係る画像形成装置の好適な実施形態を図面を用いて説明する。図１に示す画像形成装置１は、電子写真方式の画像記録部を備えたプリンタを示しているが、これに画像読取部を付加して、複写装置、ファクシミリ装置、さらに、これらを組み合わせたいわゆる複合機として構成することもできる。図示の画像形成装置１は、下部に記録紙（普通紙）の供給部２、この供給部２の上部に電子写真方式の画像記録部３及び記録済み記録紙の排出部４が設けられている。

画像記録部３は、トナー及びキャリア（磁性体）からなる二成分現像剤を用いて記録紙の表面にトナー画像を記録する機能を有する。画像記録部３は、プロセス部５と、このプロセス部５にトナーを補給するトナー補給部６と、プロセス部５によって転写されたトナー画像を記録紙に永久画像として定着する定着部７とを備えている。二成分現像剤は、磁性を有するキャリアとトナーとからなり、初期状態では所定割合で混合されてプロセス部５に充填される。画像形成のたびにトナーが消費されていくので、適宜トナーの補給を行うためのシステムが採用されている。

すなわち、トナー補給部６は、トナーボトル（不図示）のボトル装着部６１と、このボトル装着部６１から供給されるトナーを一時的に貯留するサービスホッパー６２と、このサービスホッパー６２からトナーを現像装置５４に逐次供給するための搬送スクリュー（パイプスクリュー）６３とから構成される。

ボトル装着部６１には、図１の紙面垂直方向よりトナーボトルが着脱自在に装着可能とされ、ボトル装着部６１に装着されたトナーボトルは、支持台６４の上に横向きに支持されるように構成されている。この現像装置５４には、トナー濃度センサー５４５が設置され、このトナー濃度センサー５４５の検出結果に基づき、前記搬送スクリュー６３及びサービスホッパー６２内に設置された不図示の排出スクリューが作動して、サービスホッパー６２から現像装置５４内へのトナーの補給がなされる。

また、サービスホッパー６２内にも不図示のトナー有無センサーが配置され、このトナー有無センサーの検出結果に基づいて、前記ボトル装着部６１の回転により、装着されたトナーボトルからサービスホッパー６２へのトナーの供給がなされる。ここで、図１の紙面垂直方向奥側を装置のリヤ側、手前側を同フロント側とする。

プロセス部５は、感光ドラム５１（像担持体に相当）と、この感光ドラム５１の外周に配置されたスコロトロン帯電器５２、ＬＥＤ（発光ダイオード）ユニットからなる露光器５３、現像装置５４、転写ローラ５５及びクリーニング装置５６により構成されている。このプロセス部５の記録紙の搬送方向下流側には定着部７が設置されている。画像記録部３は、プロセス部５においてトナー画像が転写された記録紙を、定着部７において、加熱ローラ７１及びプレスローラ７２によって加熱・加圧し、トナー画像を永久画像として定着させるように構成されている。トナー画像が定着された記録紙は、定着部７の下流側の排出ローラ対４１により排出トレイ４２上に排出され、排出ローラ対４１及び排出トレイ４２により記録済み記録紙の排出部４が構成されている。プロセス部５の詳細構成は後述する。

記録紙の供給部２は、画像形成装置１の装置本体１０に形成されたカセット室２０に、装置のフロント側から抜き差し可能に装着される記録紙供給のための記録紙カセット２１を備える。記録紙カセット２１の抜き差し方向は、装置本体１０のフロント側からリヤ側に沿った方向の他、装置本体１０の側部から左右方向に沿った方向とすることも可能である。カセット室２０の右側には記録紙ガイド壁部２０１が設けられる。また、記録紙カセット２１の記録紙が送り出されていく側に圧縮バネ（不図示）により上向きに弾力が付与された状態でパッド台２２が組み込まれ、パッド台２２の上面には摩擦分離パッド２３が固着されている。

記録紙カセット２１の前端側には、供給ローラ２４が回転自在に設置されている。分離パッド２３は、供給ローラ２４の周面に弾性的に付勢され、供給ローラ２４と分離パッド２３とにより、記録紙カセット２１に積層された記録紙を最上部層から１枚ずつ分離し繰り出して、装置本体１０内に供給する分離供給部材が構成される。

記録紙カセット２１内には、ヒンジピン（不図示）を支点として上下揺動可能とされた押し上げ板２５が設けられ、この押し上げ板２５は不図示の圧縮バネにより、その先端が上向きに弾力が付与された状態となる。

装置本体１０内には、記録紙カセット２１が装着された際に構成される分離供給部材に連なる湾曲状の主搬送路１１が形成され、主搬送路１１の途中には、レジストローラ対１２が設置されている。記録紙カセット２１から１枚ずつ分離されて繰り出された記録紙は、レジストローラ対１２によってレジスト搬送され、前記感光ドラム５１と転写ローラ５５とのニップ部に導入されるように構成されている。

プロセス部５について、図２も参照してさらに詳述する。感光ドラム５１、帯電器５２、クリーニング装置５６は、樹脂成型された感光ドラムユニットハウジング５１０に一括して組み込まれて、ドラムユニットが構成される。感光ドラム５１は、支持軸（不図示）を介して感光ドラムユニットハウジング５１０に回転自在に支持される。

現像装置５４は、樹脂成形された現像ユニットハウジング５４０内に、２本の平行な攪拌搬送スクリュー５４１，５４２（現像剤攪拌体に相当）、現像ローラ（マグローラ）５４３等を組み込み、現像ユニットとして構成されている。

攪拌搬送スクリュー５４１，５４２及び現像ローラ５４３は、現像ユニットハウジング５４０内に回転自在に収容されている。現像ユニットハウジング５４０は、二成分現像剤の収容部を兼ねており、一方の攪拌搬送スクリュー５４１の下部に近接してトナー濃度センサー５４５が取り付けられている。感光ドラムユニットハウジング５１０及び現像ユニットハウジング５４０は、適宜の結合手段により結合され、画像形成プロセスユニット５０を構成する。この結合状態で、感光ドラム５１及び現像ローラ５４３がたがいに近接するよう、感光ドラムユニットハウジング５１０及び現像ユニットハウジング５４０のそれぞれの対応部位が開口している。

前記プロセスユニット５０は、装置本体１０のフロント側からリヤ側に向かって、図１に示す所定位置に水平状態で装着される。このプロセスユニット５０の着脱操作の際には、露光器５３は、プロセスユニット５０の着脱操作に支障のない位置に退避している。プロセスユニット５０の装着が完了することにより、感光ドラム５１の表面に近接する所定の位置に位置決めされるように構成されている。また、プロセスユニット５０の装着方向先側における攪拌搬送スクリュー５４１の上部の現像ユニットハウジング５４０には、トナーの受け入れ口（不図示）が形成されている。

前記攪拌搬送スクリュー５４１は、図２に示すように、現像ユニットハウジング５４０内に仕切り壁５４４を隔てて平行に、かつ、それぞれ、トナーの搬送方向が逆になるように設置されている。そして、仕切り壁５４４の長手方向両端部は切り欠かれており、この不図示の切欠部を通じて、トナーが両攪拌搬送スクリュー５４１，５４２によって循環搬送され、この搬送中に、トナーとキャリアの攪拌混合がなされる。

感光ドラム５１、現像ローラ５４３、攪拌搬送スクリュー５４１，５４２は、ギヤ等の伝達機構により連結されており、不図示のモータ等の駆動源により、これらが連動して回転駆動される。また、クリーニング装置５６の除去トナー排出用の搬送スクリュー５６１にも、感光ドラム５１から不図示のギヤを介して駆動伝達がなされる。

帯電器５２は、感光ドラム５１の表面に近接するように感光ドラムユニットハウジング５１０に組み付けられ、コロナ放電により感光ドラム５１の表面を一様に帯電する。

クリーニング装置５６は、クリーニングケース５６０（トナー蓄積部に相当）と、搬送スクリュー５６１と、感光ドラム５１の表面に接するスクレーパ５６２（トナー回収部材に相当）とを備えている。搬送スクリュー５６１は、クリーニングケース５６０内に、感光ドラム５１の軸方向に平行に設置されている。スクレーパ５６２は、ゴム等の弾性部材からなり、取り付け版５６４に基部が固着され、その自由端側が感光ドラム５１の表面に弾性的に接するように構成される。図例では、スクレーパ５６２は、その自由端が感光ドラム５１の回転方向に対向する向きで配置されるが、これとは逆向きに配置してもよい。

クリーニングケース５６０には排出口（不図示）が設けられこの排出口と現像装置５４とを連結するトナー回収搬送路８（還流通路に相当）が設けられている。このトナー回収搬送路８は、角型パイプにより形成され、上端は前記排出口に接続され、斜め下向きに屈曲されて、その下端は前記現像ユニットハウジング５４０内の攪拌搬送スクリュー５４２の上部に形成された回収トナー受け入れ口（不図示）に接続されている。

なお、除去トナー排出用の搬送スクリュー５６１には、クラッチ（不図示）が接続されており、クラッチを接続状態にすることで、回収したトナーをトナー回収搬送路８へ放出させることができる。従って、クラッチの接続時間を制御することで、トナーの放出量を制御することができる。

＜画像形成プロセス＞
上記構成のプロセス部を備えた画像形成装置１における画像形成プロセスについて説明する。図１に示すように、プロセスユニット５０が装着されると、露光器５３が感光ドラム５１に近接するように位置決めされる。この状態で、プロセスユニット５０における回転駆動部の伝達系が確立され、各電気作動部の給電系等も確立される。図１、図２に示すように、感光ドラム５１は矢印方向に回転駆動され、これに伴い、帯電器５２によって感光ドラム５１の表面が一様に帯電される。装置内に読み込まれた画情報が、露光器５３によって光情報として書き込まれ、これにより、感光ドラム５１の表面には光情報に基づく静電潜像が形成される。この静電潜像は、感光ドラム５１の回転に伴い、現像装置５４によって現像されてトナー画像とされ、転写ローラ５５とのニップ部に至る。

現像装置５４においては、２つの攪拌搬送スクリュー５４１，５４２によって、トナーとキャリアが現像ユニットハウジング５４０内を攪拌されながら循環搬送されている。循環搬送される過程で現像剤が現像ローラ５４３側に供給され、バイアス印加された現像ローラ５４３によって、静電潜像がトナーにより逐次現像される。記録紙カセット２１からは、記録紙が１枚ずつ繰り出され、レジストローラ対１２に至る。記録紙は、レジストローラ対１２により前記トナー画像に同期するようレジスト搬送されて感光ドラム５１と転写ローラ５５とのニップ部に導入され、感光ドラムの表面のトナー画像が記録紙上に逐次転写される。転写されたトナー画像は、定着部７によって永久画像として定着され、永久画像が形成された記録紙は、前記主搬送路１１を搬送され、排出ローラ対４１によって、排出トレイ４２に排出、堆積される。

転写ローラ５５とのニップ部を経た感光ドラム５１の表面には、若干のトナーが付着残留しており、この残留トナー（転写残トナー）は、クリーニング装置５６のスクレーパ５６２によって掻き取られ、感光ドラム５１の表面より除去される。除去されたトナーは、クリーニングケース５６０内に一時的に滞留するが、引き続き除去されるトナーによって搬送スクリュー５６１側に押しやられる。搬送スクリュー５６１に至った除去トナーは、排出口側に搬送される。排出口に搬送された除去トナーは、トナー回収搬送路８内を落下して、現像ユニットハウジング５４０内に回収される。この回収されたトナーは、再利用に供される。

前述のように画像形成され、トナー画像が定着した記録紙は、主搬送路１１を経て排出トレイ４２の上に排出されるが、本実施形態に係る画像形成装置１は両面記録機能を備えている。すなわち、定着部７の下流側における主搬送路１１には、切り替えゲート１３が設けられており、この切り替えゲート１３の取り付け位置から、前記レジストローラ対１２の上流側で主搬送路１１に循環合流する反転搬送路１４が形成されている。排出ローラ対４１は正逆転可能とされ、この反転搬送路１４の途中には排出ローラ対１４１，１４２が設置されている。両面記録する場合は、上記のように片面記録がされた記録紙が主搬送路１１に沿って搬送され、記録紙の後端が排出ローラ対４１に至ると、この排出ローラ対４１はいったん停止して記録紙の後端をニップする。次いで、排出ローラ対４１が逆転し、記録紙はその後端より搬送ローラ対１４１，１４２によって反転搬送路１４を搬送され、反転給送パス１４０を描いて主搬送路１１に導入されてレジストローラ対１２に至る。記録紙は、レジストローラ対１２によってレジスト搬送されて、再度感光ドラム５１と転写ローラ５５のニップ部に導入されて、その裏面の記録がなされる。両面記録された記録紙は、その後、主搬送路１１に沿って排出トレイ４２上に排出される。

本実施形態の画像形成装置１は、記録紙の手差し機能を備えており、装置本体１０の側部には、上下に開閉可能な手差しトレイ１６が設けられている。この手差しトレイ１６は、使用しないときは、図１に示すように閉止されており、使用時には把手１６１により、右側に倒すように開けられる。手差しトレイ１６の前端部には、供給ローラ１６２と分離パッド１６３とが弾性的に接するように設置され、さらにその下流側には、レジストローラ対１２の上流側で主搬送路１１に合流する手差し搬送路１７が連なっている。手差しトレイ１６に置かれた記録紙は、供給ローラ１６２と分離パッド１６３の作用により１枚ずつ分離されて、手差し搬送路１７を搬送され、主搬送路１１に導入され、前述と同様に記録紙への画像形成がなされる。

手差しトレイ１６からは、記録紙として通常の普通紙だけではなく、はがき又はＯＨＰシート等の普通紙よりも厚さの厚い厚紙媒体を差し込むことができる。

＜制御ブロック＞
次に、図３により、図１に示す画像形成装置１の制御機能をブロック図により説明する。制御手段１００は、ＣＰＵ及び制御プログラム（ソフトウェア）が格納されたメモリ等により構成される。制御手段１００は、露光器５３、トナー供給モータ２００、駆動モータ２０１、定着モータ２０２、ヒータ制御回路２０３、現像バイアス印加回路２０４、帯電バイアス印加回路２０５、転写バイアス印加回路２０６、クラッチ２０７に対する制御を行う。トナー供給モータ２００は、トナー補給部６から現像装置５４内へトナーを補給するときに駆動される。トナー供給モータ２００を所定時間あるいは所定回転数駆動することで、補給するトナーの量を制御することができる。

駆動モータ２０１は、感光ドラム５１及びこの感光ドラム５１に連動して回転駆動される現像ローラ５４３、攪拌搬送スクリュー５４１，５４２、搬送スクリュー５６１を回転駆動する。定着モータ２０２は、定着部７の加熱ローラ７１を回転駆動する。ヒータ制御回路２０３は、加熱ローラ７１が所定の加熱温度になるように制御する。現像バイアス印加回路２０４、帯電バイアス印加回路２０５、転写バイアス印加回路２０６は、各部へ所望の電圧を印加できるように回路を駆動する。クラッチ２０７は、前述のように除去トナー排出用の搬送スクリュー５６１に接続されるものであり、その接続時間を制御することで回収したトナーの放出量を制御することができる。

トナー濃度センサー５４５は、前述の通りであり、二成分現像剤に含まれるキャリアの透磁率を検出し、これに基づいてトナー濃度を検出する。温度センサー２１０及び湿度センサー２１１は、プロセス部５の周囲に設けられ、その周辺環境の温度と湿度を検出する。画像メモリ２１２は、画像形成装置１内部に取り込まれた印字用データ（画像データ）を一時的に保存する。この印字用データに基づいて、露光器５３により感光ドラム５１に静電潜像を形成される。

消費量記憶部２１３は、１ドットあたりのトナー消費量のデータを記憶するメモリである。記録紙のトナー画像を形成する場合に画像情報に応じたトナー量が消費される。１ドット当たりのトナー消費量は、例えば、テキストパターン等の特定のパターンを印字させることで、実験的に求めることができる。記憶されるトナー消費量は、１ドット当たりの消費量でもよいし、１ドット以上の所定ドット数当たりの消費量でもよい。トナー消費量のデータは、トナー供給モータ２００の駆動時間あるいは回転数、または、クラッチ２０７の接続時間に対応付けることができる。

第１トナー濃度制御部１０１は、トナー濃度センサー５４５による検出結果に基づいて、トナー補給部６からトナーを補給することでトナー濃度を制御する。検出されたトナー濃度が予め設定されたトナー濃度よりも低くなった場合、トナー補給モータ２００を駆動することで所望のトナー濃度になるように制御することができる。第１トナー濃度制御部１０１による制御は、普通紙を用いて記録を行う場合に行われる。

第２トナー濃度制御部１０２は、ドット数積算部１０３により積算されたドット数が予め定められた設定ドット数になるたび、所定量のトナーを補給することでトナー濃度を制御する。この第２トナー濃度制御部１０２による制御は、普通紙よりも厚さの厚い厚紙媒体に記録する場合に行われる制御である。厚紙媒体に記録する場合には、トナー濃度センサー５４５による制御は行われない。

厚紙媒体の場合は、定着ローラ５５により付与される総熱量を確保するために、普通紙の場合と比べて感光ドラム５１、現像ローラ５４３、転写ローラ５５、及び定着ローラ５５の周速（回転速度）を落とす必要がある。感光ドラム５１の周速を予めきめられた設定周速よりも低くすることにより、感光ドラム５１にギヤ連結されて連動する現像ローラ５４３、および、この現像ローラ５４３にギヤ連結されて連動する攪拌搬送スクリュー５４１，５４２の回転速度も遅くなる。回転速度が遅くなると、トナーとキャリアの嵩密度が小さくなる（沈み込む）ため、トナー濃度センサー５４５はより多くのキャリア（磁性体）を検出してしまうため誤検出の原因となる。そこで、厚紙媒体の場合は、トナー濃度センサー５４５による制御を行わないようにしている。

なお、トナー濃度の制御を行うに際して、露光ドット数に基づく制御よりもトナー濃度センサー５４５に基づく制御の方が精度がよいとされている。従って、より使用頻度の高い普通紙の場合は、トナー濃度センサー５４５に基づく制御を行う。

前述のドット数積算部１０３は、厚紙媒体に画像形成する場合において、感光ドラム５１へ画像露光を行うときの露光ドット数を積算する。画像メモリ２１２に保存される画像データから露光ドット数を演算することができる。従って、画像露光を行うときの露光ドット数を積算していくことができる。積算する場合の態様は種々考えられる。例えば、主走査方向の１ラインごとに積算すること、あるいは、複数ラインごとに積算すること、あるいは、１ページ単位で積算することができる。

設定ドット数については、適宜定めることができる。例えば、１０００ドット積算されるたびに所定量のトナーを補給することができる。ドット数積算部１０３に積算されるデータは、上記の場合、１０００ドットに到達するごとにリセットすることができる。このように、厚紙媒体に記録するため、記録紙の搬送速度が切り替えられた場合でも、トナーを適切に補給することができ、所望のトナー濃度を保持することができる。

ドット数リセット部１０４は、第２トナー濃度制御部１０２による制御をおこなっている場合に、厚紙媒体から普通紙へと記録紙が切り替えられると、ドット数積算部１０３のドット数をリセットする。普通紙へ切り替えられた場合は、第１トナー濃度制御部１０１による制御が行われるので、ドット数積算部１０３に基づく制御は行わない。第２トナー濃度制御部１０２による制御を行うときは、常に０からカウントをスタートさせることで、トナー濃度の制御を精度よく行うことができる。

また、ドット数積算部１０３における露光ドット数が設定ドット数に到達すれば、カウント値をリセットし、再び０からカウントをスタートさせるようにする。

トナー放出制御部１０５は、クリーニング装置５６に蓄積している回収トナーを放出するタイミングを制御する。回収されたトナーはただちにトナー回収搬送路８へ放出されるのではなく、適切なタイミングのときに放出される。回収後ただちに放出すれば、トナー濃度の制御に大きな誤差を生じる可能性がある。そこで、適切なタイミングで放出できるように制御する。具体的には、クラッチ２０７の接続タイミングと接続時間を制御することで、適切なタイミングで適切な量のトナーをトナー回収搬送路８へ放出する。また、トナーの補給はトナー補給部６から行われるが、トナー補給部６に代えて、あるいは、トナー補給部６と合わせて回収トナーを放出するように制御することができる。

比率制御部１０６は、トナー補給部６からのトナーの補給とクリーニング装置５６からのトナーの回収を同時に行う場合、それらを所定のトナー量の比率になるように制御する。例えば、トナー補給部６とクリーニング装置５６を９：１になるように制御することができる。

速度制御部１０７は、感光ドラム５１の周速（回転速度）を制御する。普通紙を搬送する場合は、感光ドラム５１の周速が設定周速になるように制御する。厚紙媒体を搬送する場合は、感光ドラム５１の周速を設定周速よりも遅くなるように制御する。

普通紙か厚紙媒体であるかは、記録紙判断部１０８の機能に基づいて判断することができる。例えば、画像形成装置１ではデフォルトで普通紙が指定された状態になっている。厚紙媒体が指定されたことは次の条件で判断することができる。例えば、画像形成装置１の操作パネルにおいて厚紙媒体が指定された場合である。この場合、厚紙媒体の指定を解除することで普通紙のモードに復帰する。また、ネットワーク経由で（パーソナル）コンピュータからの印字指令において、厚紙媒体が指定されている場合である。この場合、印字指令の処理が終了したら普通紙のモードに復帰する。さらに、感光ドラム５１によるトナー画像の転写を行う前に厚紙媒体であることが検出された場合である。厚紙媒体であるか否かは、搬送経路の途上に設けられた紙厚検出センサーで検出することができる。あるいは、手差しトレイ１６から記録紙を挿入した場合は、一律に厚紙媒体であると判断してもよい。

＜制御フローチャート＞
次に、画像形成を行うときの動作を図４のフローチャートにより説明する。まず、印字信号が入力されているか否かを判断する（Ｓ１）。例えば、スキャナーによる原稿読み取りが行われたか否かにより判断することができる。次に、感光ドラム５１の周速変更を伴うか否かを判断する（Ｓ２）。具体的には、設定周速からそれとは異なる遅い周速への変更を伴うか否かを判断する。かかる判断は、記録紙判断部１０８の機能に基づいて行うことができる。

設定周速のままであると判断された場合は、ドット数積算部１０３のリセットを行う（Ｓ１０−１）。かかるリセットを行うことで、次に遅い周速に変更された場合に、０からドット数を積算することができ、トナー濃度を精度よく制御することができる。また、通常の速度で駆動モータ２０１を起動する（Ｓ１０−２）。次いで、記録紙に対する記録動作を開始する（Ｓ１０−３）。

記録動作を開始する一方、トナー濃度センサー５４５によるトナー濃度の監視を行い、トナー濃度が所定の濃度になるように制御する（Ｓ１１）。印字処理が終了すれば（Ｓ１２）、駆動モータ２０１の停止処理を行う（Ｓ７）。

一方、ステップＳ２において周速を遅くする必要がある場合は、駆動モータ２０１の回転速度を遅くなるように制御する（Ｓ３−１）。また、この場合、トナー濃度センサー５４５の出力は無視するようにする（Ｓ３−２）。次に、ドット数積算部１０３への露光ドット数の積算処理を開始する（Ｓ３−３）。次いで印字処理を開始する（Ｓ３−４）。

次に、ドット数積算部２０３に積算されていく露光ドット数が予め設定された設定ドット数に到達したか否かを判断する（Ｓ４）。設定ドット数は適宜設定できるが、例えば、５００ドットあるいは１０００ドットである。露光ドット数に到達していなければステップＳ６へ進む。露光ドット数に到達すれば、トナー補給モータ２００を駆動し、所定量のトナー量、すなわち、露光ドット数に対応するトナー量を補給する。トナー補給モータ２００の駆動時間または駆動量を制御することで、補給するトナー量を制御することができる。

ここで、トナー補給部６からのみ補給する場合は、トナー補給モータ２００のみを制御すればよい。また、トナー補給部６からの補給とクリーニング装置により回収したトナーの放出の両方で制御する場合は、これらの供給量が所定の比率になるように、トナー補給モータ２００とクラッチ２０７の双方を制御する。トナーの補給動作が終了すれば、ドット数積算部１０３のカウント値をリセットし、次は再び０からのカウントが開始される（Ｓ５−２）。リセット動作はドット数リセット部１０４の機能に基づく。

次に、印字処理が終了したか否かを判断し（Ｓ６）、終了していなければステップＳ４に戻る。終了していれば、駆動モータ２０１の停止等の処理を行う（Ｓ７）。

＜補正テーブル＞
図５は、トナー補給モータ２００の駆動時間と温度・湿度との関係を示す補正テーブルである。温度あるいは湿度の条件により、同じ駆動時間でもトナーの補給量が変化する。そこで、予め補正テーブルを求めて記憶しておき、検出された温度あるいは湿度に基づいて、駆動時間の補正を行う。これにより、より精度よくトナーの補給を行うことができる。

＜別実施形態＞
本実施形態では、モノクロの電子写真装置による画像形成装置を例示したが、カラーの電子写真装置による画像形成装置であってもよい。この場合は、各色ごとの画像形成プロセス部を備え、それぞれに本発明の残トナーの回収機構が採用されることになる。また、感光体として感光ドラムを用いた例を示したが、ベルト状の感光体を用いるシステムにも本発明を適用することができる。さらに、露光器としてＬＥＤユニットを用いた例を示したが、レーザーユニットを用いることも可能である。加えて、帯電器としては、スコロトロン方式以外の帯電器（例えば、ブラシ帯電器、ローラ帯電器等）も使用することができる。

トナーの回収について、本実施形態では、トナー回収搬送路８を設けて直接ハウジングに戻しているが、トナー補給部６の側に戻すようにしてもよい。この場合は、トナーの補給はトナー補給部６からのみになり、比率制御部の機能は不要である。

トナーの補給をトナー補給部６とトナー回収搬送路８の双方から行う場合、タイミング的に同時に行う必要はない。トナー補給部６のみから補給する場合と、双方から補給する場合の両方で制御してもよい。

６ トナー補給部
５１ 感光ドラム
５４ 現像装置
１００ 制御手段
１０１ 第１トナー濃度制御部
１０２ 第２トナー濃度制御部
１０３ ドット数積算部
１０４ ドット数リセット部
１０５ トナー放出制御部
１０６ 比率制御部
１０７ 速度制御部
１０８ 記録紙判断部
２１３ 消費量記憶部
５１０ 感光ドラムユニットハウジング
５４０ 現像ユニットハウジング
５４１ 攪拌搬送スクリュー
５４２ 攪拌搬送スクリュー
５４３ 現像ローラ
５４５ トナー濃度センサー

Claims (4)

1. 静電画像が形成された像担持体と、トナー及びキャリアからなる二成分現像剤を用いて、前記像担持体上にトナー画像を形成する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体と連動して回転し、前記現像剤担持体へ供給する現像剤を攪拌及び搬送するための現像剤攪拌体と、
   前記現像剤攪拌体の下部に設けられ、前記現像剤の透磁率を検出するトナー濃度センサーと、
   トナーを前記現像剤攪拌体及び前記トナー濃度センサーを支持するハウジングへ補給するためのトナー補給部と、
   前記トナー濃度センサーによる検出結果に基づいて、前記トナー補給部からトナーを補給することでトナー濃度を制御する第１トナー濃度制御部と、を有する画像形成装置において、
   記録紙の種類に応じて前記現像剤担持体の周速を少なくとも二速以上に切り替え制御可能な速度制御部と、
   前記像担持体へ画像露光を行うときの露光ドット数を積算するドット数積算部と、
   所定ドット数当たりのトナー消費量を記憶しておく消費量記憶部と、
   前記ドット数積算部により積算されたドット数が予め定められた設定ドット数になるたび、所定量のトナーを補給することでトナー濃度を制御する第２トナー濃度制御部と、を備え、
   前記周速が予め設定された設定周速の場合は、前記第１トナー濃度制御部によるトナー濃度の制御を行い、前記周速が前記設定周速と異なる場合は、前記第２トナー濃度制御部によるトナー濃度の制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２トナー濃度制御部による制御を行っている場合において、積算されたドット数が前記設定ドット数になる前に、周速が前記設定周速に切り替えられた場合、積算されたドット数をリセットするドット数リセット部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記像担持体上のトナー画像を記録紙に転写する転写部と、
   トナー画像を記録紙に転写した後、前記像担持体の表面に残存するトナーを回収するトナー回収部材と、
   回収されたトナーを一時的に蓄積するトナー蓄積部と、
   前記トナー蓄積部から回収されたトナーを前記ハウジングへ還流させるための還流通路と、
   前記トナー蓄積部から前記還流通路へのトナーの放出を制御するトナー放出制御部と、を備えてい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. 前記トナー補給部からのトナーの補給量と前記トナー蓄積部からのトナーの放出量の比率を制御する比率制御部を備えていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。

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