JP2013125072A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二成分現像剤を使用した場合に現像器内の現像剤撹拌時間をパラメータとして現像処理を制御し印刷画像濃度を一定に保つようにした画像形成装置及び画像形成方法を提供する。
【解決手段】画像形成装置及び画像形成方法において制御部は、予め計測した現像剤の撹拌時間と、その撹拌時間と共に上昇するトナー帯電量のときに所定の一定濃度の画像を形成することができる各画像形成処理部の設定値との関係を示すデータテーブルを記憶装置に記憶し、該計測した現像器の現像剤攪拌時間に対応する各画像形成処理部の処理条件をデータテーブルから選択して決定し、この決定に基づいて帯電部材による帯電、露光部材による露光、及び現像部材による現像、の各処理条件を設定し、この設定した処理条件に基づいて画像形成処理を実行する。
【選択図】図７

Description

本発明は、画像形成装置及び画像形成方法に係わり、更に詳しくはトナーとキャリアからなる二成分現像剤を使用して画像形成を行うに際し現像器内の現像剤撹拌時間をパラメータとして現像処理を制御して印刷画像濃度を一定に保つようにした画像形成装置及び画像形成方法に関する。

従来、プリンタやファクシミリ等の画像形成装置における現像剤としてのトナーにおいて、撹拌によるトナー帯電量の立ち上がりが遅いと、ユーザが画像形成装置の稼動スイッチを入れてから印字（又は印刷）を開始するまでに待ち時間が長くなるためユーザに焦燥感を与えるという問題が生じるので好ましくない。

そこで従来は、トナー用樹脂として、スチレンアクリル系樹脂やポリエステル樹脂等が使用され、これらの樹脂がトナー化されたときには、適度な帯電制御剤等の添加によりトナー帯電量の立ち上がりを早くすることができ、また、飽和帯電量を安定化させることもできた。

しかし、近年のように環境保護の観点からＣＯ２削減やカーボンニュートラルの要望が強まると、植物由来樹脂であるポリ乳酸をトナー用樹脂として使用することを考えたり、帯電制御剤等が添加されていないトナーの開発が考えられるようになっている。

ただ、このような植物由来樹脂のトナーや帯電制御剤の無いトナーを実際に作成してみると、トナー帯電量の制御が困難で帯電量の立ち上がりが遅かったり、帯電量の飽和安定性が得られないことが多い。

トナー帯電量の立ち上がりの遅いトナーを使用した場合には、トナーが使用されずに撹拌され続けた場合、撹拌に伴ってトナー帯電量が徐々に上昇する。そのため、画像濃度が低下することになる。このようなトナーは、長引く撹拌時間の悪影響をなくして、トナー帯電量の立ち上がりを出来るだけ早くする必要がある。

また、カラー画像形成装置の場合は、使用されない色もでてくる。この場合、使用されないトナーも現像装置内で回転駆動されて無用に攪拌される場合がある。そうすると、上記のように、その色のトナー帯電量が徐々に上昇し、画像濃度が変化することになる。

このような濃度変化を防止するために濃度制御するには、例えばテストパッチを頻繁に印字して、常に現像剤の濃度に関わる状態を監視すればよい（例えば、特許文献１、２参照）。しかし、この方法は、画像濃度制御にかかる時間と消費するトナー量が多くなって効率的でない。

また、別な方法として、トナー吐き出しと呼ばれる方法で、用紙の搬送期間に空きがあるときや、印字終了動作中に、特定のパターンを印字して、劣化トナーを強制的に吐き出すことで、濃度安定のための対応を図る場合もある（例えば、特許文献３参照）。しかし、この方法も、無用のトナーを使用することになり効率的でない。

特開２００６−０２１４０１号公報 特開２００６−２１５３４４号公報 特開２００９−１２２４４３号公報

しかしながら、トナー帯電量の立ち上がりの遅いトナーを使用した場合でも、これらのトナーを使用した場合の濃度安定制御は重要な課題であった。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであって、トナー帯電量の立ち上がりが遅く飽和帯電量も安定しない二成分現像剤を使用した場合でも、画像濃度を一定に保つために画像濃度制御を頻繁に実施して印字時間以外の時間を費やすことなく、画像濃度低下を防止するために無用なトナーの吐き出しをすることなく、現像器内の現像剤撹拌時間をパラメータとして現像処理を制御して印刷画像濃度をほぼ一定に制御することが出来る画像形成装置及び画像形成方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、感光体表面を所定の帯電電位に帯電させる帯電部材と、該帯電部材により帯電された前記感光体表面に画像データに基づく露光により前記感光体表面を所定の露光部電位に減衰させて、前記帯電電位と前記露光部電位に基づく静電潜像を形成する露光部材と、前記帯電電位と前記露光部電位の間の現像バイアス電位を印加して、該現像バイアス電位と前記露光部電位との電位差に基づいてトナーとキャリアを含む二成分現像剤のトナーを前記静電潜像に付与して現像する現像部材と、前記二成分現像剤を循環可能に収容する現像槽内に設けられ、該現像槽内において前記二成分現像剤を攪拌しながら循環移動させると共に前記トナーを帯電させつつ、該二成分現像剤を前記現像部材に供給する現像剤攪拌搬送部材と、該現像剤攪拌搬送部材の攪拌時間を計測し、該計測した前記攪拌時間に基づいて予め決められた前記帯電部材による帯電処理条件、前記露光部材による露光量処理条件、及び前記現像部材による現像処理条件、を選択する処理条件選択手段と、前記処理条件選択手段により選択された前記処理条件に基づいて画像濃度を制御する画像濃度制御手段と、を備えて構成される。

上記課題を解決するために、本発明の画像形成方法は、感光体表面を所定の帯電電位に帯電させ、該帯電された前記感光体表面に画像データに基づく露光により前記感光体表面を所定の露光部電位に減衰させて、前記帯電電位と前記露光部電位に基づく静電潜像を形成し、前記帯電電位と前記露光部電位の間の現像バイアス電位を印加して、該現像バイアス電位と前記露光部電位との電位差に基づいてトナーとキャリアを含む二成分現像剤のトナーを前記静電潜像に付与して現像し、前記二成分現像剤を循環可能に収容する現像槽内において前記二成分現像剤を攪拌しながら循環移動させると共に前記トナーを帯電させつつ、該二成分現像剤を供給し、前記循環移動させる際の攪拌時間を計測し、該計測した前記攪拌時間に基づいて予め決められた前記帯電部材による帯電処理条件、前記露光部材による露光量処理条件、及び前記現像部材による現像処理条件を選択し、前記選択された前記処理条件に基づいて画像濃度を制御する、ように構成される。

本発明は、トナー帯電量の立ち上がりが遅く飽和帯電量も安定しない二成分現像剤を使用した場合でも、画像濃度を一定に保つために画像濃度制御を頻繁に実施して印字時間以外の時間を費やすことなく、画像濃度低下を防止するために無用なトナーの吐き出しをすることなく、現像器内のトナー撹拌時間をパラメータとして現像処理を制御して印刷画像濃度をほぼ一定に制御することが出来る画像形成装置及び画像形成方法を提供することができる。

本発明の実施例１に係るフルカラーの画像形成装置（プリンタ）の内部構成を説明する断面図である。 (a),(b)は実施例１に係るプリンタの現像器を感光体ドラムと共に示す拡大断面図である。 実施例１に係るプリンタの現像器を図２(b)の矢印ｇで示す方向に切断して内部構成と現像剤の還流経路とを示す断面図である。 実施例１に係るプリンタの制御装置を含む回路ブロック図である。 ２種類の現像剤それぞれの攪拌時間とトナー帯電量との関係を示す特性図である。 現像器内のトナー濃度の処理条件が一定であり、トナー帯電量Ｑ／ＭがＱ１／Ｍ、Ｑ２／Ｍ、又はＱ３／Ｍであるときの画像濃度を示すグラフである。 実施例１に係るプリンタにおいて用いられる予め計測した現像剤の撹拌時間とその撹拌時間と共に上昇するトナー帯電量に関り無く所定の一定濃度の画像を形成することができる各画像形成処理部の設定値との関係を表わす図表である。 印刷画像濃度を一定に保つために通常の処理として行われるトナー濃度制御と併用して行われる本発明の現像器内の撹拌時間をパラメータとして行われるトナー濃度制御を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係るフルカラーの画像形成装置（以下、単にプリンタという）の内部構成を説明する断面図である。

図１に示す画像形成装置１は、電子写真式で二次転写方式のタンデム型のカラー画像形成装置であり、画像形成部２、転写ベルトユニット３、トナー供給部４、給紙部５、ベルト式定着ユニット６、で構成されている。

上記画像形成部２は、転写ベルトユニット３の転写ベルト８の下部走行部表面８ａに接して同図の右から左へ４個の現像装置９（９ｙ、９ｍ、９ｃ、９ｋ）を多段式に並設した構成からなる。この画像形成部２は、図１に示す印刷実行時位置から、それより下方の保守位置に、昇降可能に画像形成装置１本体のフレームに保持されている。

上記４個の現像装置９のうち下流側（図の右側）の３個の現像装置９ｙ、９ｍ及び９ｃは、それぞれ減法混色の三原色であるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の色トナーによるモノカラー画像を形成し、現像装置９ｋは、主として文字や画像の暗黒部分等に用いられるブラック（Ｋ）トナーによるモノクロ画像を形成する。

上記の各現像装置９は、画像を現像するトナーの色を除き全て同じ構成である。したがって、以下ブラック（Ｋ）のトナー用の現像装置９ｋを例にしてその構成を説明する。

現像装置９は、最上部に感光体ドラム１０を備えている。この感光体ドラム１０は、その周面が例えば有機光導電性材料で構成されている。この感光体ドラム１０の周面近傍を取り巻いて、クリーナ１１、帯電ローラ１２、光書込ヘッド１３、及び現像器１４の現像ローラ１５が配置されている。

現像器１４は、現像ローラ１５の下方に位置する２つの現像槽内に、第１の攪拌搬送部材１６、及び第２の攪拌搬送部材１７を備えている。第１及び第２の攪拌搬送部材１６及び１７については詳しくは後述する。

転写ベルトユニット３は、本体装置のほぼ中央で図の左右方向に扁平なループ状になって延在する無端状の上述した転写ベルト８と、この転写ベルト８を掛け渡されて転写ベルト８を図の矢印ａ及びｂで示す反時計回り方向に循環移動させる駆動ローラ１８と従動ローラ１９を備えている。

上記の転写ベルト８は、下方を循環移動するベルト表面に、ユニットと一体に組み込まれて転写ベルト８を介して感光体ドラム１０に圧接する一次転写ローラ２１によりトナー像を直接転写（一次転写）されて、そのトナー像を更に用紙に転写（二次転写）すべく用紙への二次転写部２３まで搬送する。

この転写ベルトユニット３には、駆動ローラ１８に掛け渡されている表面に、ベルトクリーナ２４のクリーニングブレード２５が当接して配置されている。ベルトクリーナ２４の下方には廃トナー回収容器２６が着脱自在に配置されている。

ベルトクリーナ２４は、クリーニングブレード２５が転写ベルト８の表面に当接して廃トナーを擦り取って除去し、その廃トナーを搬送部材により下方の廃トナー回収容器２６に送り込んでいる。

トナー供給部４は、転写ベルト８の上部走行部の上方に配置されている４個のトナーホッパー２７（２７ｙ、２７ｍ、２７ｃ、２７ｋ）で構成される。４個のトナーホッパー２７ｙ、２７ｍ、２７ｃ、２７ｋは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーを収容している。

トナー供給部４は、同図にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ（以下、関連する記載を「ＹＭＣＫ」として表わす）で示すようにイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のいずれかのトナーを、不図示のトナー供給路を介して現像装置９の現像器１４に供給する。

給紙部５は、１個の給紙カセット２９を備えている。給紙カセット２９の給紙口（図の右方）近傍には、用紙取出ローラ３１、給送ローラ３２、捌きローラ３３、待機搬送ローラ対３４が配置されている。

待機搬送ローラ対３４の用紙搬送方向（図の鉛直上方向）には、転写ベルト８を介して従動ローラ１９に圧接する二次転写ローラ３５が配設されて、前述した用紙への二次転写部２３を形成している。

この二次転写部２３と最下流の現像装置９ｙとの略中間位置で、転写ベルト８の下部走行部表面８ａに近接して、拡散反射型濃度センサ３６が配設されている。また、二次転写部の下流（図では上方）側にはベルト式熱定着ユニット６が配置されている。

ベルト式熱定着ユニット６の更に下流側には、定着後の用紙をベルト式熱定着ユニット６から搬出する不図示の搬出ローラ対及びその搬出される用紙を装置上面に形成されている排紙トレー３７に排紙する不図示の排紙ローラ対が配設されている。排紙トレー３７より右方に位置する本体上面端部はやや傾斜して操作パネル部３８が配置されている。

図２(a),(b)は、上記現像器１４を感光体ドラム１０と共に示す拡大断面図である。図２(a)に示すように、現像器１４は、外壁フレーム４１と内部隔壁４２とで仕切られる２つの現像槽４３（４３ａ、４３ｂ）を備えている。

上方の第１の現像槽４３ａには、前述した現像ローラ１５と第１の攪拌搬送部材１６が配置されている。現像ローラ１５には、ドクターブレード４４が当接している。下方の第２の現像槽４３ｂには前述した第２の攪拌搬送部材１７が配置されている。この現像槽４３ｂにはトナー濃度センサ４５がその検知面４６を槽内に露出して配置されている。

第１の攪拌搬送部材１６は、回転軸４７とこの回転軸４７に螺旋状に固設された螺旋状フィン４８とで構成されている。第２の攪拌搬送部材１７は、回転軸４９とこの回転軸４９に螺旋状に固設された螺旋状フィン５１とで構成されている。

もし、現像剤のトナー濃度が規定以下に薄くなっていれば、トナー濃度センサ４５がトナー濃度低下を検出する。トナー濃度低下が検出されると、トナー供給部４の当該現像器１４に対応するトナーホッパー２７から後述する補給口を介してトナーが補給される。

上記のトナー濃度センサ４５の検知面４６は槽内に露出して配置されているので、現像剤が検知面４６に滞留しやすい。現像剤が検知面４６に滞留するとトナー濃度センサ４５の検知精度が低下する。

このトナー濃度センサ４５の検知精度の低下を防止するために、現像槽４３ｂ内の第２の攪拌搬送部材１７の回転軸４９には、トナー濃度センサ４５の検知面４６に対向して回転する位置に、ブレード保持部５２とこのブレード保持部５２に保持された弾性体シート（ブレード）５３から成るクリーニングブレード５４が固設されている。

クリーニングブレード５４は、攪拌搬送部材１７の回転軸４９と共に回転し、図２(b)に示すように、トナー濃度センサ４５の検知面４６を弾性体シート５３により摺擦して、検知面４６に滞留しようとする現像剤を払い飛ばして、直後に搬送されてくる現像剤と入替える。これにより、トナー濃度センサ４５の検知面４６に現像剤が滞留することによって生じる虞のあるトナー濃度の誤検知を防止している。

図３は、上記の現像器１４を図２(b)の矢印ｇで示す方向に切断して内部構成と現像剤の還流経路とを示す断面図である。図３には、図２(a),(b)に示した構成と同一の構成部分には図(a),(b)と同一の番号を付与して示している。また、図３ではクリーニングブレード５４の図示は省略されている。

図３に示すように、現像ローラ１５の両端部は、回転軸５５を介し現像器１４の外壁フレーム４１の現像ローラ支持部４１ａ、４１ｂにより回転可能に支持されている。回転軸５５の一方（図３で左方）の端部は、現像ローラ支持部４１ｂよりも更に延び出して形成され、先端部にギア５６を備えている。

現像器１４の外壁フレーム４１は、現像ローラ１５の回転軸５５が現像ローラ支持部４１ｂよりも更に延び出して形成されているのと同様に左方に延び出して、延出外壁フレーム４１ｃを形成している。

延出外壁フレーム４１ｃで形成されるフレーム内部には、第１の循環口５７が形成されている。そして、現像槽４３ｂの第１の循環口５７の下方にはトナー補給口５８が連結されている。

トナー濃度センサ４５によりトナー濃度の低下が検出されると、この現像器１４に対応するトナー供給部４のトナーホッパー２７からトナー補給口５８を介してトナーが補給される。

上記第１の攪拌搬送部材１６の回転軸４７は、一方の端部を、現像ローラ支持部４１ａと同じ側の外壁フレーム４１に回転可能に支持され、他方の端部を延出外壁フレーム４１ｃによって回転可能に支持されている。

第１の攪拌搬送部材１６の回転軸４７の延出外壁フレーム４１ｃよりも外に出る外端部４７ａには駆動中継ギア５９が固設されている。また、第２の攪拌搬送部材１７の回転軸４９の延出外壁フレーム４１ｃよりも外に出る外部軸４９ａには、外部係合ギア６１と駆動伝達ギア６２が固設されている。

駆動伝達ギア６２は、プリンタ１本体装置側のモータ６３、その回転軸６４、その先端に固設された駆動ギア６５から構成される現像器回転装置６６の駆動ギア６５に係合して回転し、第２の攪拌搬送部材１７を回転させると共に外部係合ギア６１を回転させる。

外部係合ギア６１は第１の攪拌搬送部材１６の回転軸４７の駆動中継ギア５９に噛合して、駆動中継ギア５９に回転駆動を伝達する。駆動中継ギア５９は、第１の攪拌搬送部材１６を回転させると共に、外部係合ギア６１からの回転駆動をギア５６に中継する。ギア５６は現像ローラ１５を回転させる。

図３及び図２(a)において、第１の攪拌搬送部材１６は、図２(a)の矢印ｃで示すように図２(a)の反時計回り方向に回転し、現像槽４３ａ内の現像剤を螺旋状フィン４８で攪拌しながら図２(a)の矢印ｅで示すように図の紙面奥行き方向手前から向こう側（図３では矢印ｈ、ｉ、ｊで示す左側）へ搬送しながら、その現像剤を現像ローラ１５に供給する。

現像ローラ１５は、現像剤のトナーのみを図１及び図２(a),(b)に示す感光体ドラム１０に供給して、感光体ドラム１０周面上の静電潜像をトナー像化（現像）する。トナーのみを感光体ドラム１０に引き取られた現像ローラ１５上の現像剤のキャリアは、現像槽４３ａ内の現像剤に混合される。

現像剤は、図２(a),(b)の紙面奥行き方向向こう側（図３では左側）の第１の循環口５７から矢印ｋで示すように現像槽４３ｂに送り戻される。

この現像槽４３ｂ内の第２の攪拌搬送部材１７は、図２(a)の矢印ｄで示すように、反時計回り方向に回転し、現像槽４３ｂ内の現像剤を螺旋状フィン５１で攪拌しながら矢印ｆで示すように図２(a)の紙面奥行き方向向こう側から手前側（図３では矢印ｍ、ｎ、ｏで示す右側）へ搬送する。

第２の攪拌搬送部材１７は、現像剤を攪拌搬送しながら、図３(a),(b)の紙面奥行き方向手前側（図３では右側）の第２の循環口６７から、矢印ｐで示すように現像剤を現像槽４３ａに送り出す。このように、現像剤の還流とトナーの補給が繰り返されて、トナーによる現像が逐次進行する。

ところで、本例のプリンタ１が二成分現像剤を用いて印字処理をすることは前述した。更に本例のプリンタ１は、トナー帯電量の立ち上がりが遅く飽和帯電量も安定しない二成分現像剤を使用して印字処理をするに際し、画像濃度を一定に維持する処理機能を備えている。

このトナー帯電量の立ち上がりが遅く飽和帯電量も安定しない二成分現像剤を使用して画像濃度を一定に維持する処理機能を説明する前に、先ずその処理機能を動作させる制御装置について説明する。

本例のプリンタ１は、図１では図示を省略したが、本体装置の左端後方部に電装部が配置されており、この電装部には、複数の電子部品からなる制御装置が搭載された回路基盤が装着されている。

図４は、上記のプリンタ１の制御装置を含む回路ブロック図である。図４に示すように回路ブロックは、プリンタコントローラ部７０が中心となっている。このプリンタコントローラ部７０には、複数のバス７１を介してＩ／Ｆ（インターフェイス）７２、ヘッドコントローラ部７３が接続されている。

上記のＩ／Ｆ７２には他のバス７１を介して前述した操作パネル部３８が接続されている。また、Ｉ／Ｆ７２には、例えばパーソナルコンピュータ等の図外のホスト機器から印字データ等の信号が入力される。

Ｉ／Ｆ７２は、外部から入力される印字データをヘッドコントローラ部７３に送信し、印字データに含まれるコマンドデータや操作パネル部３８から入力される指示データをプリンタコントローラ部７０に送信する。

プリンタコントローラ部７０には、バス７１を介して、更に、ＥＥＰＲＯＭ(electrically erasable programmable ROM) ７４、ＲＯＭ(read only memory)７５が接続されている。

プリンタコントローラ部７０は、ＲＯＭ７５に格納されている制御プログラムを読出し、その読み出した制御プログラムにしたがい、受信するセンサ出力に応じて各部を制御する。

このプリンタコントローラ部７０には、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫ（以下、単にＹＭＣＫと記載）の現像器１４ごとのトナー濃度センサ４５（４５ｙ、４５ｍ、４５ｃ、４５ｋ）からセンサ出力信号が入力する。

プリンタコントローラ部７０は、通常のトナー濃度制御のタイミングにおいて、各トナー濃度センサ４５のセンサ出力信号がトナー補給閾値を超えるか否かを監視し、トナー補給閾値を超えたときは、ＹＭＣＫごとに対応するトナーホッパー２７のトナー補給装置７６（７６ｙ、７６ｍ、７６ｃ、７６ｋ）を駆動してトナーを現像装置９に補給し、現像器１４内の二成分現像剤のトナー濃度を一定に保つように制御する。

また、プリンタコントローラ部７０は、Ｉ／Ｆ７２を介して外部から受信した印字データに基づいて、一方では給紙部５の不図示のローラ回転系の駆動モータを制御して用紙を二次転写部２３まで搬送させる。

また、プリンタコントローラ部７０は、上記の印字データに基づいて、他方では、ＹＭＣＫごとの感光体ドラム駆動系を制御して感光体ドラム１０を回転駆動し、ヘッドコントローラ部７３を介しＹＭＣＫごとの光書込ヘッド１３（１３ｙ、１３ｍ、１３ｃ、１３ｋ）による上記感光体ドラム１０への光書き込みによる静電潜像の形成処理を制御する。

このとき、プリンタコントローラ部７０は、高圧ユニット７７を制御してＹＭＣＫごとの現像装置９（９ｋ、９ｃ、９ｍ、９ｙ）の帯電ローラ１２、現像ローラ１５、一次転写ローラ２１へそれぞれ印加するバイアス電圧、及び光書込ヘッド１３に供給する駆動電力を、後述する濃度制御のタイミングであるときと、そのタイミングでないときとに分けて制御する。

また、プリンタコントローラ部７０は、ＹＭＣＫごとの現像器回転装置６６（６６ｙ、６６ｍ、６６ｃ、６６ｋ）を回転駆動して、現像器１４内の二成分現像剤を攪拌搬送すると共に、現像器回転装置６６のモータ６３を回転駆動した時間、又は回転数をＹＭＣＫごとに、ＥＥＰＲＯＭ７４の所定の記憶領域に記録する。

ここで、ＹＭＣＫそれぞれの現像器１４には、それぞれの色に対応したトナーとキャリアからなる二成分現像剤が収容されていることは前述した。この二成分現像剤はトナーとキャリアが混合・撹拌されることで帯電量が上昇する。

図５は、２種類の現像剤それぞれの攪拌時間とトナー帯電量との関係を示す特性図である。同図は横軸に現像剤攪拌時間を示し、縦軸にトナー帯電量を示している。本来は、図５に示す現像剤Ａのように、短時間の撹拌でトナー帯電量が上昇し、安定した飽和帯電量を示すことが理想的であり、従来はこのような現像剤を用いていた。

しかし、場合により図５に示す現像剤Ｂのように、トナー帯電量の立ち上がりが遅く、撹拌時間が経過しても飽和帯電状態とならず、撹拌時間に伴ってトナー帯電量が逐次上がっていくような現像剤もある。このような現像剤Ｂは、例えば植物由来樹脂のトナーや帯電制御剤の無いトナーとキャリアからなる現像剤である。

この場合、いつまでも飽和帯電状態が得られず、攪拌時間の経過と共にトナー帯電量が逐次上昇するので、その時々のトナー帯電量により画像濃度が変わってしまうという不具合が生じる。これについて、更に説明する。

図６は、現像器１４内のトナー濃度の処理条件が一定であり、トナー帯電量Ｑ／ＭがＱ１／Ｍ、Ｑ２／Ｍ、又はＱ３／Ｍであるときの画像濃度を示すグラフである。同図は、横軸に全白から全ベタまでの濃度パッチを示し、このときトナー帯電量Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３ごとに形成される画像の濃度を縦軸に示している。

このグラフから判るように、トナー帯電量Ｑ（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３）／Ｍによって画像濃度が異なる。すなわち、トナー帯電量が高くなるにしたがって（Ｑ１→Ｑ２→Ｑ３）、画像濃度が低下することを示している。これは感光体ドラムと現像ローラ間に形成される電位差は、トナー帯電量が高い場合は少ないトナー量で電位差が解消されるという考えで説明される。

つまり、トナー帯電量が高くなるに応じて、感光体ドラムの静電潜像を現像するトナーの量が順次少なくなるということに他ならない。このため、トナー帯電量が高いほど画像濃度が薄くなる。

本発明はこのような不具合を防止し、トナー帯電量の立ち上がりが遅く、そのため撹拌時間によりトナー帯電量が変化して画像濃度が変わってしまうような現像剤を使用した場合でも、画像濃度を比較的一定に保つことが出来る画像形成装置を提供するものである。

図７は、予め計測した現像剤の撹拌時間と、その撹拌時間と共に上昇するトナー帯電量に関り無く所定の一定濃度の画像を形成することができる各画像形成処理部の設定値との関係を表わす図表である。この図表に示す各データはデータテーブルとしてＥＥＰＲＯＭ７４の所定領域に記憶されている。

同図表の基となる考え方は、トナーが補給されてからの現像器回転装置６６による現像器の回転時間、つまり現像剤の攪拌時間が短い場合はトナー帯電量が低いので、感光体ドラムに対する現像トナー量が基準より多くなって画像濃度が高くなるため、現像バイアス値は基準よりも低く設定される。

また、その現像バイアス値に応じて感光体ドラムの初期帯電電位を制御する帯電電圧も低く設定される。また、感光体ドラムの初期帯電電位が低いので、静電潜像を形成するための電位差を小さくするために、光書込ヘッドに印加される電圧を基準よいも低くしてヘッド光量が基準よりも小さくなるようにする。そして、現像剤の攪拌時間が長くなるに従って、各画像形成処理部の設定値が大きくなっていく。

この考えに基づいて、図７に示す図表には、行の左端上から下に、各画像形成処理部をｓｅｃ（秒）単位で表される「前回トナー補給後の現像器の回転時間ｔ（つまり現像剤の攪拌時間ｔ）」、Ｖ（ボルト）単位で表される「帯電ＤＣ成分バイアス電圧」、同じくＶ（ボルト）単位で表される「現像ＤＣ成分バイアス電圧」、及び１センチメートル平方当たりのマイクロワット／秒で表される「ヘッド光量」を示している。

そして、「前回トナー補給後の現像器の回転時間ｔ」の左方には、測定値として現れる現像器の回転時間ｔが「０＜ｔ≦１０」の場合、「１０＜ｔ≦３０」の場合、「３０＜ｔ≦６０」の場合、「６０＜ｔ≦１２０」の場合、「１２０＜ｔ」に分けて示されている。

また、それらに対応して、それらの下方の各升目で示す設定値欄には、「帯電ＤＣ成分バイアス電圧」として「−４００ｖ」、「−５００ｖ」、「−６００ｖ」、「−７００ｖ」及び「−７５０ｖ」が設定されている。

また、「現像ＤＣ成分バイアス電圧」としては「−３００ｖ」、「−４００ｖ」、「−５００ｖ」、「−６００ｖ」及び「−６５０ｖ」が設定されている。また、「ヘッド光量」として「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、「ｄ」及び「ｅ」が設定されている。

尚、画像形成装置の機種によって光書込ヘッド１３の特性が異なるので、「ヘッド光量」は、他の各画像形成処理部の予め固定的に設定される数値に対して経験的に設定される。但し、いずれにしても「ａ≦ｂ≦ｃ≦ｄ≦ｅ」となることにおいては変わりがない。

また、本実施例のおいては、帯電バイアス及び現像バイアスは、それぞれＡＣ重畳ＤＣバイアスとしてのＤＣ成分を、可変するように設定される場合の例を示している。また、ヘッド光量としては、感光体ドラムの電位が高く設定された場合は高く設定して、露光によって形成される減衰電圧の低電位部と、初期化帯電によって形成されたままの高電位部との間に形成される静電潜像のための電位差が十分取れるような構成としてある。

図８は、本実施例において、印刷画像濃度を一定に保つために、通常の処理として行われるトナー濃度制御と併用して行われる本発明の現像器内の撹拌時間をパラメータとして行われるトナー濃度制御を説明するフローチャートである。尚この処理は、図４に示す制御装置のプリンタコントローラ７０の制御の元に行われる処理である。

図８において、プリンターコントローラ７０は、ＩＦ７２を介して外部の不図示のホスト機器から印刷信号を受け取ると（ステップＳ１）、先ず、濃度制御を行うタイミングか否か判断する（ステップＳ２）。

ここで、本例では、例えば用紙２０００枚を印刷するごとに濃度制御を行うように設定したとする。そして本例では、前回濃度制御をしてから用紙２０００枚を印刷したか否かを判別した時点で、通常の濃度処理を行うか、本発明の現像器内の撹拌時間をパラメータとして画像形成に関る各部の設定を変更して印刷画像の濃度を一定にする制御を行うかの２通りに分かれる。

すなわち、本例では、用紙２０００枚の印刷を終了した時点を、濃度制御のタイミングとしている。したがって、ステップＳ２の判別で用紙２０００枚の印刷に達していた場合は（Ｓ２の判別がＹｅｓ）、通常の画像濃度制御を実行する（ステップＳ３）。

この処理では、転写ベルト８の上に基準のパターンを印字し、そのパターンからの反射光を拡散反射型濃度センサ３６で読み取って、読み取った反射光に対応する画像濃度（印字パターン濃度）と予めメモリ装置に記憶されている基準濃度と比較する。そして、印字パターン濃度がメモリの基準濃度より、どの程度低いかを調べる処理である。

そして、その処理結果に基づいて、印字パターン濃度が基準パターンに近い濃度になるように、各トナー濃度センサ４５の出力を監視しながら、各現像器１４にトナーの補充を行うと共に、感光体ドラム１０の帯電電位や、現像ローラ１５の現像バイアス電圧、光書込みヘッド１３の光量等の設定を変更する（ステップＳ４）。

このように画像形成に関る各部への処理設定を変更した後、画像形成の処理を動作させ、印刷指令に基づいた印刷を実行する（ステップＳ８）。

一方、ステップＳ２の判別において、濃度制御を行うタイミングでないときは（Ｓ２の判別がＮｏ）、これは、例えば、画像形成装置本体の稼動が長期に停止されていた後、稼動の電源スイッチが入力操作されたような場合である。

その場合は、実際の現像能力が不明であるため、本例では、各部を動作させる設定値をどこに設定するかを上記通常の方法とは別な方法で設定する。

先ず、プリンターコントローラ７０は、ＥＥＰＲＯＭ７４の所定の記憶領域を参照し、前回トナーが補給されてから、どれだけ現像器１４が回転したかを確認する（ステップＳ５）。この処理における、現像器１４の回転としては、モータ６３の回転数を計測したものとしてもよく、又はモータ６３の回転時間を計測したものとしてもよい。本例では、例としてモータ６３の回転時間とする。

プリンターコントローラ７０は、ＥＥＰＲＯＭ７４の所定の記憶領域からモータ６３の回転時間と図７に示したデータテーブルとを読み出して双方を比較する。そして、前回トナーが補給されてからどれだけの時間現像器が回転したかを確認する（ステップＳ６）。

そして、確認した現像器１４の回転時間に対応する各部の設定値を、図７に示すデータテーブルから読み出し、その読み出した設定値に基づいて、感光体ドラム１０に帯電ローラ１２を介して高圧ユニット７７から印加する帯電ＤＣ成分バイアス電圧、現像ローラ１５に高圧ユニット７７から印加する現像ＤＣ成分バイアス電圧、及び光書込ヘッド１３にヘッドコントローラ部７３から印加される電力を設定する（ステップＳ７）。

そして、上述したステップＳ８の処理に移って、画像形成の処理を動作させ、印刷指令に基づいた印刷を実行する。

上述した実施例は、印刷環境が比較的一定した場合の実施例である。これに対して環境が変化した場合の現像剤抵抗やトナー帯電量の変化に対しては、従来通常に実施されてきた方法、例えば環境テーブルを作成しておき、環境変化に応じたテーブル値を各部に適応して処理を実行させる方法を併用させても良いことは言うまでもない。

以上説明したように、本実施例においては、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を使用する画像形成装置において、トナー補給をされてから現像器が回転した時間（現像剤の攪拌時間）により、撹拌された現像剤を使用したときの濃度が変化することに基づいて現像器の回転時間を濃度制御のパラメータとする。

そして、このパラメータに基づいて、画像形成に関る他の部材の処理条件を設定する。これにより、常に濃度を一定に保つことができるので、トナー濃度の立ち上がりが遅く、トナー飽和帯電量が安定しない例えば植物由来樹脂から成るトナーの場合でも、常に画像濃度をほぼ一定に制御することが出来る。

これにより、稼動スイッチを入力操作してからのユーザの待ち時間を短縮し、且つ、パターン印字による画像濃度制御を頻繁に実施する必要がないので濃度制御にかかる時間が短縮され、画像形成処理の効率を上げることができる。

また、現像剤の撹拌時間の増加に伴ってトナー帯電量が上昇しても画像濃度をほぼ一定に制御することが出来るので、画像濃度低下を防止するために無用なトナーの吐き出しを行う必要がなく、経済的である。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明は特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[付記１]

感光体表面を所定の帯電電位に帯電させる帯電部材と、
該帯電部材により帯電された前記感光体表面に画像データに基づく露光により前記感光体表面を所定の露光部電位に減衰させて、前記帯電電位と前記露光部電位に基づく静電潜像を形成する露光部材と、
前記帯電電位と前記露光部電位の間の現像バイアス電位を印加して、該現像バイアス電位と前記露光部電位との電位差に基づいてトナーとキャリアを含む二成分現像剤のトナーを前記静電潜像に付与して現像する現像部材と、
前記二成分現像剤を循環可能に収容する現像槽内に設けられ、該現像槽内において前記二成分現像剤を攪拌しながら循環移動させると共に前記トナーを帯電させつつ、該二成分現像剤を前記現像部材に供給する現像剤攪拌搬送部材と、
該現像剤攪拌搬送部材の攪拌時間を計測し、該計測した前記攪拌時間に基づいて予め決められた前記帯電部材による帯電処理条件、前記露光部材による露光量処理条件、及び前記現像部材による現像処理条件、を選択する処理条件選択手段と、
前記処理条件選択手段により選択された前記処理条件に基づいて画像濃度を制御する画像濃度制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
[付記２]

前記処理条件選択手段により選択する処理条件は、前記帯電部材による帯電電位、前記露光部材による露光量、及び前記電位差が前記攪拌時間の増大に比例して増大すべく予め決められている、ことを特徴とする付記１記載の画像形成装置。
[付記３]

前記トナーは、植物由来樹脂に基づくトナーであり、攪拌時間の増大に伴って帯電量が増大する特性を有する、ことを特徴とする付記１記載の画像形成装置。
[付記４]

感光体表面を所定の帯電電位に帯電させ、
該帯電された前記感光体表面に画像データに基づく露光により前記感光体表面を所定の露光部電位に減衰させて、前記帯電電位と前記露光部電位に基づく静電潜像を形成し、
前記帯電電位と前記露光部電位の間の現像バイアス電位を印加して、該現像バイアス電位と前記露光部電位との電位差に基づいてトナーとキャリアを含む二成分現像剤のトナーを前記静電潜像に付与して現像し、
前記二成分現像剤を循環可能に収容する現像槽内において前記二成分現像剤を攪拌しながら循環移動させると共に前記トナーを帯電させつつ、該二成分現像剤を供給し、
前記循環移動させる際の攪拌時間を計測し、該計測した前記攪拌時間に基づいて予め決められた前記帯電部材による帯電処理条件、前記露光部材による露光量処理条件、及び前記現像部材による現像処理条件を選択し、
前記選択された前記処理条件に基づいて画像濃度を制御する、
ことを特徴とする画像形成方法。
[付記５]

前記選択する処理条件は、前記帯電による帯電電位、前記露光による露光量、及び前記電位差が前記攪拌時間の増大に比例して増大すべく予め決められている、ことを特徴とする付記４記載の画像形成方法。
[付記６]

前記トナーは、植物由来樹脂に基づくトナーであり、攪拌時間の増大に伴って帯電量が増大する特性を有する、ことを特徴とする付記４記載の画像形成方法。

本発明は、現像器内の撹拌時間をパラメータとして現像処理を制御して印刷画像濃度を一定に保つようにした画像形成装置及び画像形成方法に利用することができる。

１ フルカラー画像形成装置
２ 画像形成部
３ 転写ベルトユニット
４ トナー供給部
５ 給紙部
６ ベルト式定着ユニット
８ 転写ベルト
８ａ 下部走行部表面
９（９ｍ、９ｃ、９ｙ、９ｋ） 現像装置
１０ 感光体ドラム
１１ クリーナ
１２ 帯電ローラ
１３ 光書込ヘッド
１４ 現像器
１５ 現像ローラ
１６ 第１の攪拌搬送部材
１７ 第２の攪拌搬送部材
１８ 駆動ローラ
１９ 従動ローラ
２１ 一次転写ローラ
２３ 二次転写部
２４ ベルトクリーナ
２５ クリーニングブレード
２６ 廃トナー回収容器
２７（２７ｍ、２７ｃ、２７ｙ、２７ｋ） トナーホッパー
２９ 給紙カセット
３１ 用紙取出ローラ
３２ 給送ローラ
３３ 捌きローラ
３４ 待機搬送ローラ対
３５ 二次転写ローラ
３６ 拡散反射型濃度センサ
３７ 排紙トレー
３８ 操作パネル部
４１ 外壁フレーム
４１ａ、４１ｂ 現像ローラ支持部
４１ｃ 延出外壁フレーム
４２ 内部隔壁
４３ 現像槽
４３ａ 第１の現像槽
４３ｂ 第２の現像槽
４４ ドクターブレード
４５ トナー濃度センサ
４５ｙ Ｙトナー濃度センサ
４５ｍ Ｍトナー濃度センサ
４５ｃ Ｃトナー濃度センサ
４５ｋ Ｋトナー濃度センサ
４６ 検知面
４７ 回転軸
４７ａ 外端部
４８ 螺旋状フィン
４９ 回転軸
５１ 螺旋状フィン
５２ ブレード保持部
５３ 弾性体シート（ブレード）
５４ クリーニングブレード
５５ 回転軸
５６ ギア
５７ 第１の循環口
５８ トナー補給口
５９ 駆動中継ギア
６１ 外部係合ギア
６２ 駆動伝達ギア
６３ モータ
６４ 回転軸
６５ 駆動ギア
６６（６６ｙ、６６ｍ、６６ｃ、６６ｋ） 現像器回転装置
６７ 第２の循環口
７０ プリンタコントローラ部
７１ バス
７２ Ｉ／Ｆ（インターフェイス）
７３ ヘッドコントローラ部
７４ ＥＥＰＲＯＭ(electrically erasable programmable ROM)
７５ ＲＯＭ(read only memory)
７６（７６ｙ、７６ｍ、７６ｃ、７６ｋ） トナー補給装置
７７ 高圧ユニット

Claims (6)

1. 感光体表面を所定の帯電電位に帯電させる帯電部材と、
   該帯電部材により帯電された前記感光体表面に画像データに基づく露光により前記感光体表面を所定の露光部電位に減衰させて、前記帯電電位と前記露光部電位に基づく静電潜像を形成する露光部材と、
   前記帯電電位と前記露光部電位の間の現像バイアス電位を印加して、該現像バイアス電位と前記露光部電位との電位差に基づいてトナーとキャリアを含む二成分現像剤のトナーを前記静電潜像に付与して現像する現像部材と、
   前記二成分現像剤を循環可能に収容する現像槽内に設けられ、該現像槽内において前記二成分現像剤を攪拌しながら循環移動させると共に前記トナーを帯電させつつ、該二成分現像剤を前記現像部材に供給する現像剤攪拌搬送部材と、
   該現像剤攪拌搬送部材の攪拌時間を計測し、該計測した前記攪拌時間に基づいて予め決められた前記帯電部材による帯電処理条件、前記露光部材による露光量処理条件、及び前記現像部材による現像処理条件、を選択する処理条件選択手段と、
   前記処理条件選択手段により選択された前記処理条件に基づいて画像濃度を制御する画像濃度制御手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記処理条件選択手段により選択する処理条件は、前記帯電部材による帯電電位、前記露光部材による露光量、及び前記電位差が前記攪拌時間の増大に比例して増大すべく予め決められている、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記トナーは、植物由来樹脂に基づくトナーであり、攪拌時間の増大に伴って帯電量が増大する特性を有する、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 感光体表面を所定の帯電電位に帯電させ、
   該帯電された前記感光体表面に画像データに基づく露光により前記感光体表面を所定の露光部電位に減衰させて、前記帯電電位と前記露光部電位に基づく静電潜像を形成し、
   前記帯電電位と前記露光部電位の間の現像バイアス電位を印加して、該現像バイアス電位と前記露光部電位との電位差に基づいてトナーとキャリアを含む二成分現像剤のトナーを前記静電潜像に付与して現像し、
   前記二成分現像剤を循環可能に収容する現像槽内において前記二成分現像剤を攪拌しながら循環移動させると共に前記トナーを帯電させつつ、該二成分現像剤を供給し、
   前記循環移動させる際の攪拌時間を計測し、該計測した前記攪拌時間に基づいて予め決められた前記帯電部材による帯電処理条件、前記露光部材による露光量処理条件、及び前記現像部材による現像処理条件を選択し、
   前記選択された前記処理条件に基づいて画像濃度を制御する、
   ことを特徴とする画像形成方法。
5. 前記選択する処理条件は、前記帯電による帯電電位、前記露光による露光量、及び前記電位差が前記攪拌時間の増大に比例して増大すべく予め決められている、ことを特徴とする請求項４記載の画像形成方法。
6. 前記トナーは、植物由来樹脂に基づくトナーであり、攪拌時間の増大に伴って帯電量が増大する特性を有する、ことを特徴とする請求項４記載の画像形成方法。