JP2019211709A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】トナー濃度の安定性と生産性とを両立するように検知モードの実施頻度を適正化できる。【解決手段】パッチ検ATR(ステップS2〜S7)を実行可能なモード実行部を備える。モード実行部は、感光ドラムにパッチ画像を形成し(ステップS3)、感光ドラムから中間転写ベルトに転写されたパッチ画像の濃度を画像濃度センサにより検知して(ステップS4)、現像容器に現像剤が収容されていない状態で駆動源により搬送スクリュを回転駆動した場合の駆動トルクセンサの検知結果である第1値と、現像容器に現像剤が収容された状態で駆動源により搬送スクリュを回転駆動した場合の駆動トルクセンサの検知結果である第2値と、に基づいて(ステップS8)、パッチ検ATRを実行する頻度を設定する(ステップS9)。【選択図】図4
Description
本発明は、電子写真方式や静電記録方式を利用して記録材に画像を形成する複写機やプリンタ等の画像形成装置に関するものである。
従来、電子写真方式の画像形成装置は、複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、及びこれらの複数の機能を有する複合機等として広く応用されている。一般に、電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置が具備する現像装置には、磁性トナーを主成分とした一成分現像剤、又は非磁性トナーと磁性キャリアとを主成分とした二成分現像剤のいずれかが用いられる。特に、電子写真方式によりフルカラーやマルチカラー画像を形成する画像形成装置では、画像の色味などの観点から、殆どの現像装置で二成分現像剤が使用されている。
二成分現像方式の場合、現像剤のトナーは現像に供されることによって消費されるので、それに伴い現像装置内の現像剤のトナー濃度(トナー及びキャリアの合計重量(D)に対するトナー重量(T)の割合:TD比とも呼ぶ)が低くなる。但し、トナー濃度が低くなり過ぎた現像剤は、現像特性が低下し画像不良を生じさせやすい。そこで、現像剤のトナー濃度を調整して所望の画像濃度を得るために、補給剤(主にトナー)を随時に補給するトナー補給制御が行われている(特許文献1)。特許文献1に記載の画像形成装置では、現像剤濃度検知ATR(Automatic Toner Replenisher)、ビデオカウントATR、パッチ検ATRと呼ばれる3つの方式を組み合わせたトナー補給制御が行われている。
現像剤濃度検知ATRは、トナー濃度センサにより現像装置内の現像剤のトナー濃度を現像剤の反射光量もしくは現像剤の透磁率から検知し、このトナー濃度センサの検知結果に基づきトナーを補給する方式である。ビデオカウントATRは、ビデオカウンタからの画素毎のデジタル画像信号の出力レベルから必要なトナー量を演算してトナーを補給する方式である。パッチ検ATRは、感光ドラムや中間転写ベルトなどの像担持体上にトナー濃度制御用の画像パターン(パッチ画像と呼ぶ)を形成し、光学センサにより検知されたパッチ画像の画像濃度に基づきトナーを補給する方式である。
特許文献1に記載の画像形成装置の場合、所定のタイミングでパッチ検ATRが実行されて、形成されたパッチ画像の画像濃度に基づきトナー濃度の目標値(目標TD比と呼ぶ)が設定される。そして、現像剤濃度検知ATR及びビデオカウントATRでは、設定された目標TD比に応じた量のトナーが補給される。
しかしながら、上述した特許文献1に記載の画像形成装置では、パッチ検ATRの実施頻度については特に考慮されていない。パッチ検ATRを実施するにはパッチ画像を形成するために画像形成を中断する必要があるため、トナー濃度の安定性を重視してパッチ検ATRの実施頻度を増やしてしまうと画像形成装置の生産性を下げてしまう虞がある。そのため、トナー濃度の安定性と生産性とを両立するために、パッチ検ATR(以下、検知モードともいう)の実施頻度を適正に実施することが望まれている。
本発明は、トナー濃度の安定性と生産性とを両立するように検知モードの実施頻度を適正化でき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は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体から転写されたトナー像を担持する中間転写体と、非磁性のトナーと磁性を有するキャリアとを含む現像剤を収容した現像容器と、前記現像容器内の現像剤を担持して前記像担持体への対向位置まで搬送する現像剤担持体と、回転により前記現像容器内の現像剤を攪拌しつつ搬送する搬送部材とを有し、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、前記搬送部材を回転駆動する駆動源と、前記駆動源が前記搬送部材を回転駆動する際の駆動トルクを検知する駆動トルク検知手段と、前記現像容器に現像剤を補給する補給手段と、前記像担持体から前記中間転写体に転写されたトナー像の濃度を検知する画像濃度検知手段と、前記補給手段を制御して前記現像容器に現像剤を補給する補給制御を実行可能な補給制御手段と、前記像担持体に制御用トナー像を形成し、前記像担持体から前記中間転写体に転写された前記制御用トナー像の濃度を前記画像濃度検知手段により検知する検知モードを実行可能なモード実行手段と、を備え、前記補給制御手段は、前記検知モードの実行による前記画像濃度検知手段の検知結果に基づいて前記補給制御を実行可能であり、前記モード実行手段は、前記現像容器に現像剤が収容されていない状態で前記駆動源により前記搬送部材を回転駆動した場合の前記駆動トルク検知手段の検知結果である第1値と、前記現像容器に現像剤が収容された状態で前記駆動源により前記搬送部材を回転駆動した場合の前記駆動トルク検知手段の検知結果である第2値と、に基づいて、前記検知モードを実行する頻度を設定することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、非磁性のトナーと磁性を有するキャリアとを含む現像剤を収容した現像容器と、前記現像容器内の現像剤を担持して前記像担持体への対向位置まで搬送する現像剤担持体と、回転により前記現像容器内の現像剤を攪拌しつつ搬送する搬送部材とを有し、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、前記搬送部材を回転駆動する駆動源と、前記駆動源が前記搬送部材を回転駆動する際の駆動トルクを検知する駆動トルク検知手段と、前記現像容器に現像剤を補給する補給手段と、前記像担持体に担持されたトナー像の濃度を検知する画像濃度検知手段と、前記補給手段を制御して前記現像容器に現像剤を補給する補給制御を実行可能な補給制御手段と、前記像担持体に制御用トナー像を形成し、形成された前記制御用トナー像の濃度を前記画像濃度検知手段により検知する検知モードを実行可能なモード実行手段と、を備え、前記補給制御手段は、前記検知モードの実行による前記画像濃度検知手段の検知結果に基づいて前記補給制御を実行可能であり、前記モード実行手段は、前記現像容器に現像剤が収容されていない状態で前記駆動源により前記搬送部材を回転駆動した場合の前記駆動トルク検知手段の検知結果である第1値と、前記現像容器に現像剤が収容された状態で前記駆動源により前記搬送部材を回転駆動した場合の前記駆動トルク検知手段の検知結果である第2値と、に基づいて、前記検知モードを実行する頻度を設定することを特徴とする。
本発明によれば、トナー濃度の安定性と生産性とを両立するように検知モードの実施頻度を適正化できる。
[画像形成装置]
以下、本発明の実施形態を、図1〜図10を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、画像形成装置1の一例としてデジタル電子写真方式のフルカラープリンタについて説明している。但し、本発明はデジタル電子写真方式のプリンタに限られず、他の方式の画像形成装置であってもよく、また、フルカラーであることにも限られず、モノクロやモノカラーであってもよい。あるいは、各種印刷機、複写機、FAX、複合機等、種々の用途で実施することができる。
以下、本発明の実施形態を、図1〜図10を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、画像形成装置1の一例としてデジタル電子写真方式のフルカラープリンタについて説明している。但し、本発明はデジタル電子写真方式のプリンタに限られず、他の方式の画像形成装置であってもよく、また、フルカラーであることにも限られず、モノクロやモノカラーであってもよい。あるいは、各種印刷機、複写機、FAX、複合機等、種々の用途で実施することができる。
この画像形成装置1は、装置本体2の下部に、シートSを収納するシート収納部としてのシートカセット3を備えている。また、シートカセット3の上部には、シートSに対して画像を形成する画像形成ユニット5及びシート上に形成されたトナー像を定着させる定着装置6が設けられている。
シートカセット3に積載されたシートSは、シート給送部を構成するピックアップローラ7によって給送され、その後、搬送ローラ9によってレジストローラ10に向かって搬送される。シートSは、レジストローラ10によって斜行が補正されると共に、画像形成ユニット5における画像形成タイミングに合わせて二次転写ニップT2へと搬送される。二次転写ニップT2においてシートSには、画像形成ユニット5によって形成されたトナー像が転写される。未定着トナー像が転写されたシートSは、定着装置6に搬送され、定着装置6にて加熱及び加圧され、トナー像がシートSに定着される。その後、シートSは、不図示の排出ローラによって排出トレイ上に排出される。
画像形成ユニット5は、ベルト回転方向Xに走行する無端状の中間転写ベルト11と、この中間転写ベルト11に沿って配設されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成する4つの画像形成部4を備えて構成されている。尚、本実施形態では、これら4つの画像形成部4は、現像に使用されるトナーの色が異なる以外は、実質的にその構造は同一であるため、図1においては、1つの画像形成部4のみを代表して模式的に示している。
中間転写ベルト11は、駆動ローラ12、テンションローラ13、二次転写内ローラ15の3つのローラによって張架されている。中間転写ベルト11上にて、4つの画像形成部4によって形成された各色のトナー像が重畳され、フルカラートナー像が形成される。二次転写内ローラ15と対向する位置には、二次転写外ローラ16が中間転写ベルト11を挟む態様で配設されており、二次転写外ローラ16及び中間転写ベルト11により二次転写ニップT2が形成されている。
本実施形態では、中間転写ベルト11の4つの画像形成部4のベルト回転方向Xの下流側で対向した位置に、画像濃度検知手段としての画像濃度センサ52が配置されている。画像濃度センサ52は、感光ドラム17から中間転写ベルト11に転写されたパッチ画像(制御用トナー像)を含むトナー像の濃度を検知可能である。本実施形態では、画像濃度センサ52は中間転写ベルト11上に光を照射し、その反射光を受光して反射光量を計測可能な反射型フォトセンサとしている。
画像形成部4は、ドラム状の電子写真感光体であり、現像装置21によって現像されたトナー像を担持する像担持体としての感光ドラム17を備えている。画像形成部4は、感光ドラム17の周りに帯電ローラ19、露光装置20、現像装置21、一次転写ローラ22、クリーニング装置23等が配設されて構成されている。感光ドラム17は、その中心に支軸(不図示)を有し、この支軸を中心として回転方向R1に、不図示の駆動手段によって回転駆動される。
帯電ローラ19は感光ドラム17の表面に所定の押圧力を持って圧接されており、感光ドラム17の回転方向R1の回転に伴って従動回転する。帯電ローラ19の芯金には、帯電バイアス電源(不図示)によってバイアス電圧が印加されており、感光ドラム17の表面を所定の極性で所定の電位に均一に帯電する。
本実施形態では、帯電ローラ19の芯金に、1.5kVppの直流電圧と交流電圧を重畳したバイアス電圧が印加されている。交流電圧を印加することで、感光ドラム17上の電位を直流電圧の電圧と同じ値に収束させることができる。例えば、直流電圧が−700Vのときの帯電後の感光ドラム17の表面の電位は、−700Vである。
露光装置20は、感光ドラム17の回転方向R1において帯電ローラ19の下流側に配設され、画像信号に応じたレ−ザ光を照射することによって感光ドラム17上に静電潜像を形成する。露光装置20のレーザ光の強度は0〜255の範囲で変更することができ、レーザ光強度が変更されることで、感光ドラム17上に形成する静電潜像の電位(潜像電位)を変化し得る。本実施形態では、レーザ光強度Lを「0〜255」に変更したときの感光ドラム17上の潜像電位をV(L)とする。
現像装置21は、回転方向R1において露光装置20の下流側に配設されており、非磁性トナーと磁性キャリアを用いた二成分現像剤を使用する二成分現像方式を用いている。現像装置21は、感光ドラム17に形成された静電潜像をトナーにより現像する。本実施形態では、マイナス帯電のトナーを用い、トナーとトナー及びキャリアとの重量比(T/D比)を9%に混合した現像剤を現像装置21に投入している。
一次転写ローラ22は、回転方向R1において現像装置21の下流側にて、中間転写ベルト11を挟んで感光ドラム17に対向する態様で配設されており、両端部が不図示の押圧部材によって感光ドラム17に向けて付勢されている。感光ドラム17及び中間転写ベルト11によって、感光ドラム17上に形成されたトナー像を中間転写ベルト11に転写する一次転写ニップT1が形成されている。本実施形態では、中間転写ベルト11が、感光ドラム17から転写されたトナー像を担持する中間転写体に相当する。
クリーニング装置23は、回転方向R1において一次転写ニップT1の下流側に配設されており、一次転写ニップT1で感光ドラム17に残留したトナーをクリーニングブレードにより除去するように構成されている。尚、中間転写ベルト11においても、ベルト回転方向Xにおいて二次転写ニップT2の下流側に、二次転写ニップT2で中間転写ベルト11上に残留したトナーをクリーニングブレードにより除去するクリーニング装置25が配設されている。
次に、現像装置21について図2を用いて説明する。図2に示すように、二成分現像方式の現像装置21は、現像剤を収容する現像容器26の内部(現像容器内)が、垂直方向に延存する隔壁27によって現像室29と撹拌室30とに区画されている。現像容器26は、現像室29の一部が開口して開口部26aが形成されており、この開口部26aには現像剤担持体として非磁性の現像スリーブ31が配置されている。現像スリーブ31は、開口部26aから一部が露出して感光ドラム17と対向している。即ち、現像スリーブ31は、現像容器26内の現像剤を担持して感光ドラム17への対向位置まで搬送する。また、現像スリーブ31の内部には、磁界発生手段としてのマグネット32が現像容器26に対して固定配設されている。マグネット32としては、5極のマグネットローラが使用されている。
現像室29及び撹拌室30には、搬送部材としての第1搬送スクリュ33及び第2搬送スクリュ35がそれぞれ配置されている。隔壁27には、現像スリーブ31の回転軸線方向の両端部において現像室29と撹拌室30とを連通させる現像剤通路が形成されており、各搬送スクリュ33,35が回転することにより、現像容器26内にて現像剤が循環搬送される。より具体的には、現像室29内にて第1搬送スクリュ33が回転することにより、現像スリーブ31に対して現像剤が供給されると共に、現像によってトナーが消費されてトナー濃度が低下した現像剤が撹拌室30へと搬送される。また、第2搬送スクリュ35が回転することにより、トナーボトル36より供給されたトナーと、既に現像容器26内にある現像剤とが撹拌搬送され、現像剤のトナー濃度が均一化される。そして、トナー濃度が回復した現像剤が現像室29に供給される。即ち、第1搬送スクリュ33及び第2搬送スクリュ35は、回転により現像容器26内の現像剤を攪拌しつつ搬送する。撹拌室30には、トナー濃度検知手段としてのインダクタンスセンサ51と、温度及び湿度を検知する温湿度センサ55とが設けられている。
インダクタンスセンサ51は、第2搬送スクリュ35の周方向の一部に対向して配置され、現像容器26内の現像剤のトナー濃度(TD比)を検知可能である。インダクタンスセンサ51へは、入力電圧、制御電圧、出力電圧、アースの4つの配線が接続されており、入力電圧は一定電圧を入力し、制御電圧は可変に制御することが可能である。制御電圧を適正に制御することで、現像剤の嵩密度が変化しても、出力電圧を安定させることが可能であり、現像剤のトナー濃度を安定的に検出することが可能である。
第1搬送スクリュ33、第2搬送スクリュ35、現像スリーブ31は、不図示のギヤにより互いに駆動連結され、現像駆動モータ(駆動源)37(図3参照)によって回転駆動される。現像駆動モータ37には、現像駆動モータ37が第1搬送スクリュ33及び第2搬送スクリュ35を回転駆動する際の駆動トルクを検知する駆動トルクセンサ(駆動トルク検知手段)43(図3参照)が設けられている。
現像装置21は、トナーボトル36が着脱可能に設けられており、補給モータ39(図3参照)により上トナー搬送スクリュ41及び下トナー搬送スクリュ40が回転されることによって、補給口より現像装置21の撹拌室30にトナーが補給される。本実施形態では、これらトナーボトル36、各トナー搬送スクリュ40,41、補給モータ39によって、現像容器26に補給剤(主にトナー)を補給する補給手段60が構成されている。尚、補給モータ39の回転は、エンコーダ42(図3参照)によって各トナー搬送スクリュ40,41の1回転単位で検知して制御可能であり、制御部70(図3参照)によって所定回転回数分、補給モータ39を駆動させる制御を実施している。
現像装置21内の第1搬送スクリュ33で撹拌された二成分現像剤は、汲み上げのための搬送用磁極(汲み上げ極)N3の磁力で拘束され、現像スリーブ31の回転により搬送される。現像剤は、ある一定以上の磁束密度を有する搬送用磁極(カット極)S2で十分に拘束され、磁気ブラシを形成しつつ現像スリーブ31上に担持される。ついで、規制ブレード50で磁気穂が穂切りされることにより現像剤の層厚が規制され、層厚が規制された現像剤は、搬送用磁極N1により担持されながら現像スリーブ31の回転に伴い感光ドラム17と対向した現像領域に搬送される。現像剤は、現像領域にある現像極S1によって磁気穂を形成し、高圧電源(不図示)によって現像スリーブ31に印加される現像バイアスにより感光ドラム17上の静電潜像にトナーのみが転移し、感光ドラム17の表面に静電潜像に応じたトナー像が形成される。例えば、現像バイアスとしては−550Vの直流電圧に1.3(KVpp 10KHz)の交流電圧を重畳した重畳電圧が印加される。
図3に示すように、制御部70はコンピュータにより構成され、例えばCPU71と、各部を制御するプログラムを記憶するROM72と、データを一時的に記憶するRAM73と、外部と信号を入出力する入出力回路(I/F)74とを備えている。CPU71は、画像形成装置1の制御全体を司るマイクロプロセッサであり、システムコントローラの主体である。CPU71は、入出力回路74を介して、シート給送部や画像形成ユニット5に接続され、各部と信号をやり取りすると共に動作を制御する。ROM72には、シートSに画像を形成するための画像形成制御シーケンス等が記憶される。
制御部70には、補給モータ39、現像駆動モータ37、不図示の各種電源が接続され、それぞれ制御部70からの信号により制御される。制御部70には、インダクタンスセンサ51、エンコーダ42、駆動トルクセンサ43、画像濃度センサ52、温湿度センサ55が接続され、それぞれのセンサから信号が入力される。また、制御部70には操作部(入力部)49が接続されており、操作部49は、例えば液晶タッチパネルを有し、ユーザがタッチパネルを操作してデータを入力することにより、CPU71に外部から情報を入力可能に設けられている。
制御部70は、複数のシートSに連続して画像形成を行う連続画像形成ジョブや、後述するトナー補給制御やパッチ検ATRなどの各種制御を実行可能である。制御部70は、補給制御部(補給制御手段)75と、モード実行部(モード実行手段)76とを有している。補給制御部75は、補給手段60を制御して現像容器26に現像剤を補給するトナー補給制御(補給制御)を実行可能である。補給制御部75は、後述するように、インダクタンスセンサ51の検知結果と目標TD比(目標トナー濃度、TD_target)とに基づいて、トナー補給制御における現像容器26への現像剤の補給量を設定する。モード実行部76は、感光ドラム17にパッチ画像IP(図4参照)を形成し、感光ドラム17から中間転写ベルト11に転写されたパッチ画像IPの濃度を画像濃度センサ52により検知するパッチ検ATR(検知モード)を実行可能である。モード実行部76は、画像濃度センサ52の検知結果に基づいて、目標TD比を設定する。
本実施形態では、補給制御部75は、パッチ検ATRの実行による画像濃度センサ52の検知結果に基づいてトナー補給制御を実行可能である。また、モード実行部76は、第1値t1と第2値t2とに基づいて、パッチ検ATRを実行する頻度を設定する。ここで、第1値t1とは、現像容器26に現像剤が収容されていない状態で、現像駆動モータ37により各搬送スクリュ33,35を回転駆動した場合の駆動トルクセンサ43の検知結果としている。また、第2値t2とは、現像容器26に現像剤が収容された状態で、現像駆動モータ37により各搬送スクリュ33,35を回転駆動した場合の駆動トルクセンサ43の検知結果としている。
[トナー補給制御:ビデオカウントATR、現像剤濃度検知ATR]
次に、制御部70により実行されるトナー補給制御について説明する。静電潜像の現像により現像装置21内の現像剤のトナー濃度は低下する。そのため、トナーボトル36からトナーを現像装置21に補給するトナー補給制御が制御部70によって実行される。このトナー補給制御の実行により、現像剤のトナー濃度が可及的に一定に制御され、又は画像濃度が可及的に一定に制御される。本実施形態では、ビデオカウント補給量及びインダクタンス補給量の2つの情報を基にして、トナー補給量が決定される。以下では、N枚目の画像形成時のトナー補給量を例にして説明する。
次に、制御部70により実行されるトナー補給制御について説明する。静電潜像の現像により現像装置21内の現像剤のトナー濃度は低下する。そのため、トナーボトル36からトナーを現像装置21に補給するトナー補給制御が制御部70によって実行される。このトナー補給制御の実行により、現像剤のトナー濃度が可及的に一定に制御され、又は画像濃度が可及的に一定に制御される。本実施形態では、ビデオカウント補給量及びインダクタンス補給量の2つの情報を基にして、トナー補給量が決定される。以下では、N枚目の画像形成時のトナー補給量を例にして説明する。
1つ目のビデオカウント補給量に基づく決定方法は、1回の現像により消費するトナー量を求めるビデオカウントATRである。ビデオカウントATRでは、N枚目の出力物の画像情報からビデオカウント値(Vc)を算出し、算出したビデオカウント値に係数(A_Vc)を乗算して、N枚目のビデオカウント補給量(M_Vc(N))を下記の数式1で算出する。尚、ビデオカウント値Vcは、画像比率100%のベタ画像(例えば、全面ベタ黒)が出力されたときの値を「1023」として、画像比率に応じて「0〜1023」の範囲で変化する。係数(A_Vc)は、予めROM72に記憶されている。
M_Vc(N)=Vc×A_Vc (数式1)
M_Vc(N)=Vc×A_Vc (数式1)
2つ目のインダクタンス補給量に基づく決定方法は、現像時におけるトナー濃度の目標値との乖離量を求める現像剤濃度検知ATRである。現像剤濃度検知ATRでは、まず、N−1枚目におけるインダクタンスセンサ51の検知結果により算出されたTD比(TD_Indc(N−1))と目標TD比(TD_target)との差分値を求める。そして、数式2に示すように、この差分値に係数(A_Indc)を乗算することにより、インダクタンス補給量(M_Indc(N))を算出する。尚、係数(A_Indc)は、予めROM72に記憶され、目標TD比はRAM73に記憶されている。本実施形態では、目標TD比をRAM73に記憶する際に、TD比が8.0%の場合は、8.0という値で記憶し、トナー補給量の単位はmgで管理している。そのため、本実施形態では、A_Indc=200の設定でROM72に記憶されている。
M_Indc(N)
={TD_target−TD_Indc(N−1)}×A_Indc (数式2)
M_Indc(N)
={TD_target−TD_Indc(N−1)}×A_Indc (数式2)
そして、N枚目におけるトナー補給量(M(N))は、ビデオカウント補給量(M_Vc)及びインダクタンス補給量(M_Indc(N))から数式3により算出される。
M(N)
=M_Vc(N)+M_Indc(N)+M_remain(N−1) (数式3)
M(N)
=M_Vc(N)+M_Indc(N)+M_remain(N−1) (数式3)
数式3中の「M_remain(N−1)」は、N−1枚目の画像形成時の補給において補給を実施できずに残っている残補給量である。残補給量が発生する理由は、トナーの補給は各トナー搬送スクリュ40,41の1回転単位で実施されるので、1回転分に満たない補給量を積算するためである。また、トナー補給量(M(N))がマイナス(M(N)<0)の場合にはトナー補給量を「0」とする。つまり、トナーは補給されない。
トナー補給量(M(N))が求まると、制御部70は、このトナー補給量(M(N))から補給モータ39の回転回数(B)を算出する。下トナー搬送スクリュ40が1回転して現像容器26に補給されるトナー量(T)は予めROM72に記憶されているため、回転回数(B)は下記の数式4にて算出される。
B=M/T (数式4)
B=M/T (数式4)
本実施形態では、数式4で求められる回転回数(B)の小数点以下は切り捨てる。また、補給モータ39の回転速度の制約のために、回転回数は5回が最大値とされている。回転回数(B)が5回以上の場合の端数、及び、回転回数(B)の小数点以下に相当するトナー補給量は補給されないので、残補給量(M_remain)は下記の数式5で表すことができる。
M_remain=M−B×T (数式5)
M_remain=M−B×T (数式5)
そして、制御部70は、N枚目の画像形成時に補給モータ39を数式4で算出した回転回数(B)で回転駆動させる。これにより、求めたトナー補給量分のトナーが補給される。
[パッチ検ATR]
パッチ検ATRについて、図4に示すフローチャート及び図5を用いて説明する。本実施形態において、パッチ検ATRは、上述のトナー補給制御(即ち、ビデオカウントATR及び現像剤濃度検知ATR)と組み合わされ、数式2で用いる目標TD比(数式2中のTD_target)を設定する制御である。
パッチ検ATRについて、図4に示すフローチャート及び図5を用いて説明する。本実施形態において、パッチ検ATRは、上述のトナー補給制御(即ち、ビデオカウントATR及び現像剤濃度検知ATR)と組み合わされ、数式2で用いる目標TD比(数式2中のTD_target)を設定する制御である。
図4に示すように、N枚目の画像形成が終了すると(ステップS1)、制御部70は、N+1枚目の画像形成の前にダウンタイムを設けてパッチ検ATRを開始する(ステップS2)。パッチ検ATRが開始されると、制御部70は中間転写ベルト11上にて、図4に示すように、N枚目の画像INとN+1枚目の画像IN+1との間の画像間にパッチ画像IPを形成する(ステップS3)。尚、パッチ画像IPは、例えば、現像装置21の使用状態(耐久状態)に関わらず、初期状態から常に同じ潜像に基づき画像形成したトナー濃度制御用の基準トナー像である。
パッチ画像IPが形成されると、制御部70は画像濃度センサ52によってパッチ画像IPの画像濃度(反射濃度)(Sig_DENS)を検知・算出する(ステップS4)。パッチ画像IPの画像濃度は、パッチ画像IPが濃いほど数値が高くなる傾向をもっており、例えば「0〜1023」の範囲で数値化される。そして、制御部70は、トナー画像の画像濃度を初期状態と同じ濃度とするのに必要とされるTD比の変更幅(ΔTD_target)を、数式6を用いて算出する(ステップS5)。
ΔTD_target
={Sig_DENS(INIT)−Sig_DENS}/α (数式6)
ΔTD_target
={Sig_DENS(INIT)−Sig_DENS}/α (数式6)
尚、数式6において、「Sig_DENS(INIT)」は、現像装置21が初期状態のときにRAM73に記憶されたパッチ画像IPの画像濃度(反射濃度)である。αは、TD比が1%変化したときの画像濃度「Sig_DENS」の変化量である。本実施形態では、例えば、α=50としている。このとき、例えば、Sig_DENS(INIT)=450(画像濃度で、O.D.=0.6程度)とすると、画像濃度Sig_DENS=425であれば、ΔTD_target=0.5となる。即ち、この場合は、初期状態と同じ画像濃度でパッチ画像IPを形成するためには、TD比を0.5%上げる必要がある。
制御部70は、TD比の変更幅(ΔTD_target)が算出されると、パッチ検ATR後のN+1枚目以降の目標TD比(TD_target(N+1))を数式7により算出する(ステップS6)。
TD_target(N+1)
=TD_target(N)+ΔTD_target (数式7)
TD_target(N+1)
=TD_target(N)+ΔTD_target (数式7)
その後、制御部70は、パッチ検ATRを終了する(ステップS7)。続いて、制御部70は、RAM73から現像剤に作用するトルクt0を読み出して(ステップS8)、次回のパッチ検ATRの実施条件(頻度)を設定する(ステップS9)。これらのステップS8,S9については、詳細は後述するが、パッチ検ATRを適切なタイミングで実施することで、トナー濃度の安定性と生産性とを両立するものである。その後、制御部70は、N+1枚目の画像形成を開始する(ステップS10)。
[目標TD比の上下限値]
パッチ検ATRは、実際に形成したパッチ画像IPの画像濃度に基づいて、目標TD比(TD_target(N+1))を変更し得る。しかし、目標TD比を上げすぎた場合には白地かぶりなどが発生してトナーが飛散する虞があり、目標TD比を下げすぎた場合にはキャリア付着などが発生する虞がある。これを防ぐために、本実施形態では、目標TD比に上下限値が設定されており、一例として、上限値が12%に、下限値が6%に設定されている。このため、TD_target(N+1)の値によって、数式8又は数式9が適用される場合がある。
TD_target(N+1)=12 (数式8)
(TD_target(N+1)>12の場合)
TD_target(N+1)=6 (数式9)
(TD_target(N+1)<6の場合)
パッチ検ATRは、実際に形成したパッチ画像IPの画像濃度に基づいて、目標TD比(TD_target(N+1))を変更し得る。しかし、目標TD比を上げすぎた場合には白地かぶりなどが発生してトナーが飛散する虞があり、目標TD比を下げすぎた場合にはキャリア付着などが発生する虞がある。これを防ぐために、本実施形態では、目標TD比に上下限値が設定されており、一例として、上限値が12%に、下限値が6%に設定されている。このため、TD_target(N+1)の値によって、数式8又は数式9が適用される場合がある。
TD_target(N+1)=12 (数式8)
(TD_target(N+1)>12の場合)
TD_target(N+1)=6 (数式9)
(TD_target(N+1)<6の場合)
[トナー帯電量]
次に、現像剤のトナーの摩擦帯電量(以下、トナー帯電量ともいう)に関して説明する。トナー帯電量が変動した場合に、パッチ検ATRより現像剤のトナー濃度を変更することで、トナー帯電量を元に戻し、これにより画像濃度を安定化させることができる。トナー帯電量の変化に関しては、画像比率の高い画像を連続して形成した場合は、現像容器26内のトナーの入れ替わりが多いため、トナー帯電量は低下しやすい(図6の2000枚以降参照)。一方、画像比率の低い画像を連続して形成した場合は、現像容器26内のトナーの入れ替わりが少ないため、トナー帯電量は上昇しやすい(図6の2000枚以前参照)。トナー帯電量の変化に関して、寄与する因子として、現像剤に作用するトルクが挙げられ、このトルクが高いほどトナー帯電量が大きい傾向にある。
次に、現像剤のトナーの摩擦帯電量(以下、トナー帯電量ともいう)に関して説明する。トナー帯電量が変動した場合に、パッチ検ATRより現像剤のトナー濃度を変更することで、トナー帯電量を元に戻し、これにより画像濃度を安定化させることができる。トナー帯電量の変化に関しては、画像比率の高い画像を連続して形成した場合は、現像容器26内のトナーの入れ替わりが多いため、トナー帯電量は低下しやすい(図6の2000枚以降参照)。一方、画像比率の低い画像を連続して形成した場合は、現像容器26内のトナーの入れ替わりが少ないため、トナー帯電量は上昇しやすい(図6の2000枚以前参照)。トナー帯電量の変化に関して、寄与する因子として、現像剤に作用するトルクが挙げられ、このトルクが高いほどトナー帯電量が大きい傾向にある。
現像剤のトナー帯電量は、画像比率及び現像剤に作用するトルクによって変化の態様が異なっている。例えば、画像比率が大きい場合と小さい場合、及び現像剤に作用するトルクが大きい場合と小さい場合とで、トナー帯電量を測定した結果を図6に示す。図6では、形成する画像の1〜2000枚を画像比率1%、2001〜2500枚を画像比率80%とし、現像剤に作用するトルクが0.45kgf・cm又は0.55kgf・cmの条件で画像形成した場合である。そして、この場合でのTD比一定条件におけるトナー帯電量の推移を示している。
図6に示すように、現像剤に作用するトルクが0.45kgf・cmのときは、画像比率1%時のトナー帯電量の変化は比較的小さいが、画像比率80%時のトナー帯電量の変化は比較的大きくなる。一方、現像剤に作用するトルクが0.55kgf・cmのときは、画像比率1%時のトナー帯電量の変化は比較的大きいが、画像比率80%時のトナー帯電量の変化は比較的小さくなる。このことより、現像剤に作用するトルクの大小が分かると、トナーの帯電量の変化の大小を予測しやすくなり、パッチ検ATRの実施頻度を減らしつつ、トナー帯電量を安定させることができるようになる。
[現像剤に作用するトルク]
ここで、現像剤に作用するトルクについては、駆動トルクセンサ43により現像装置21の駆動トルクを測定することはできるが、駆動トルクセンサ43により取得される駆動トルクは現像剤に作用するトルクそのものではない。即ち、現像駆動モータ37に作用する負荷源としては、現像剤だけでなく、現像装置21内のパーツを駆動するためのギヤなどの駆動列や、回転部材を保持するための摺動部や、現像剤を現像装置21に封止するシール部材などの負荷源がある。このため、駆動トルクセンサ43は、現像剤以外の負荷源のトルクを含めて測定してしまうので、駆動トルクセンサ43により取得された駆動トルクだけを用いても、現像剤に作用するトルクを予測できない場合がある。また、現像剤以外の上述した負荷源は、パーツの寸法や組み付けのばらつきの個体差により変動する。例えば、図7に示すように、同型の60台の現像装置において現像剤を収容しない状態で現像駆動モータ37により各搬送スクリュ33,35を回転させた場合に、駆動トルクセンサ43による測定結果は0.21〜0.36kgf・cmの範囲で分布した。この場合、駆動トルクセンサ43による測定結果を固定値として扱ってしまうと、トナー帯電量の変化を予測する精度が大きく低下してしまう。
ここで、現像剤に作用するトルクについては、駆動トルクセンサ43により現像装置21の駆動トルクを測定することはできるが、駆動トルクセンサ43により取得される駆動トルクは現像剤に作用するトルクそのものではない。即ち、現像駆動モータ37に作用する負荷源としては、現像剤だけでなく、現像装置21内のパーツを駆動するためのギヤなどの駆動列や、回転部材を保持するための摺動部や、現像剤を現像装置21に封止するシール部材などの負荷源がある。このため、駆動トルクセンサ43は、現像剤以外の負荷源のトルクを含めて測定してしまうので、駆動トルクセンサ43により取得された駆動トルクだけを用いても、現像剤に作用するトルクを予測できない場合がある。また、現像剤以外の上述した負荷源は、パーツの寸法や組み付けのばらつきの個体差により変動する。例えば、図7に示すように、同型の60台の現像装置において現像剤を収容しない状態で現像駆動モータ37により各搬送スクリュ33,35を回転させた場合に、駆動トルクセンサ43による測定結果は0.21〜0.36kgf・cmの範囲で分布した。この場合、駆動トルクセンサ43による測定結果を固定値として扱ってしまうと、トナー帯電量の変化を予測する精度が大きく低下してしまう。
そこで、本実施形態では、現像容器26に現像剤が収容されていない状態で、現像駆動モータ37により各搬送スクリュ33,35を回転駆動した場合の駆動トルクセンサ43の検知結果を第1値t1とする。また、現像容器26に使用する現像剤が収容された状態で、現像駆動モータ37により各搬送スクリュ33,35を回転駆動した場合の駆動トルクセンサ43の検知結果を第2値t2とする。そして、現像剤に作用するトルクt0として、第2値t2から第1値t1を減算した値を適用する。即ち、モード実行部76は、第1値t1と第2値t2とに基づいて、特に本実施形態では第1値t1及び第2値t2の差分値の絶対値を現像剤に作用するトルクt0として、パッチ検ATRを実行する頻度を設定する。
また、現像容器26に現像剤が収容されていない状態での駆動トルクセンサ43による検知は、画像形成の稼働中に実行することはできない。そこで、本実施形態では、画像形成を実行する前に、現像剤を収容しない状態で予め駆動トルクセンサ43により検知を実行し、その値を第1値t1として画像形成装置1に登録しておく。そして、画像形成の稼働中に、駆動トルクセンサ43により検知して第2値t2を取得して減算することで、現像剤に作用するトルクt0を正確に算出するようにしている。
本実施形態では、図8に示すように、例えば、現像装置21を製造する工場において、現像容器26に現像剤を収容しない状態で、装着される画像形成装置1と同様の構成を有する測定用装置100を用いて、第1値t1を取得している。測定用装置100の基本構成は画像形成装置1をベースとしているが、現像容器26に現像剤を収容しない状態で駆動トルクセンサ43により第1値t1を取得するために必要な構成のみを搭載している。本実施形態では、現像剤を収容しない状態の現像装置21の駆動トルクを駆動トルクセンサ43で測定することで、第1値t1を測定する。測定した第1値t1を図9のグラフに示す関係で数値変換し、第1値t1を0〜255で数値化する。この数値化したデータを、その現像装置21を装着する画像形成装置1に登録する。
第1値t1を画像形成装置1に登録する方法としては、例えば、予め第1値t1を0〜255に変換した値を、現像装置21のカートリッジ等に表示しておき、ユーザが操作部49のタッチパネルを使用して入力してRAM73に記憶する方式を採用する。これにより、モード実行部76は、操作部49に変換された第1値t1が入力されることにより第1値t1を取得する。ここでは、第1値t1を0〜255に変換しているので、実際の第1値t1を入力する場合に比べてユーザの入力作業を簡易化することができる。但し、画像形成装置1への第1値t1の入力方式としては、これには限られない。例えば、現像装置21にメモリタグ(記憶手段)21m(図3参照)を搭載し、そのメモリタグ21mに第1値t1を記憶させ、画像形成装置1によりメモリタグ21mから第1値t1を読み出して取得しRAM73に記憶するようにしてもよい。この場合、実際の第1値t1を容易に入力することができるので、現像剤に作用するトルクをより正確に算出できる。
現像剤に作用するトルクt0を算出してRAM73に記憶する手順について、図10に示すフローチャートを用いて説明する。本実施形態では、現像駆動モータ37の回転時は、画像形成中であっても駆動トルクセンサ43によるトルク検知を実行するものとしている。但し、これには限られず、所定時間あるいは所定枚数ごと、あるいは立ち上げ時等に駆動トルクセンサ43によるトルク検知を実行するようにしてもよい。まず、制御部70は、駆動トルクセンサ43により第2値t2を測定する(ステップS11)。制御部70は、RAM73に記憶された第1値t1を読み出し(ステップS12)、第2値t2から第1値t1を減算して現像剤に作用するトルクt0を算出する(ステップS13)。そして、制御部70は、算出された現像剤に作用するトルクt0をRAM73に書き込む(ステップS14)。
このようにRAM73に記憶した現像剤に作用するトルクt0を利用して、パッチ検ATRを実施するタイミングを設定する手順について、図4に示すフローチャートを用いて説明する。尚、図4に示すフローチャートは、上述したように、N枚目の画像形成終了(ステップS1)とN+1枚目の画像形成開始(ステップS10)との間で実施されるパッチ検ATR(ステップS2〜S7)の手順を示す。ここでは、パッチ検ATRの終了後(ステップS7)、N+1枚目の画像形成開始(ステップS10)前に、次回のパッチ検ATRを実施するタイミングを設定する場合について説明する。
制御部70は、パッチ検ATRを終了すると(ステップS7)、RAM73を参照して現像剤に作用するトルクt0を読み出す(ステップS8)。そして、制御部70は、次回のパッチ検ATRの実施条件を設定する(ステップS9)。ここでの実施条件としては、例えば、パッチ検ATRを所定枚数ごとに実施する場合は、その所定枚数を設定する。即ち、モード実行部76は、パッチ検ATRを実行した後に、第1値t1及び第2値t2に基づいて算出された現像剤に作用するトルクt0を取得し、パッチ検ATRを実行する頻度、即ち次にパッチ検ATRを実行するタイミングを設定する。
例えば、直前の所定枚数の平均画像比率が所定値より小さく、かつ、現像剤に作用するトルクt0が所定値より小さい場合は(図6のL1参照)、トナー帯電量の変化率が小さいため、パッチ検ATRを実施する間隔の所定枚数を多くして実行頻度を低くする。即ち、モード実行部76は、画像形成する画像の所定枚数の平均画像比率が所定の小比率側閾値より小さい場合において、現像剤に作用するトルクt0が小比率側第1差分値であるときに、パッチ検ATRを実行する頻度を小比率側第1頻度とする。この場合、モード実行部76は、現像剤に作用するトルクt0が小比率側第1差分値より大きい小比率側第2差分値(小比率側差分値)であるときに、パッチ検ATRを実行する頻度を小比率側第1頻度より高い小比率側第2頻度(小比率側頻度)とする。
また、直前の所定枚数の平均画像比率が所定値より大きく、かつ、現像剤に作用するトルクt0が所定値より大きい場合も(図6のL4参照)、トナー帯電量の変化率が小さいため、パッチ検ATRを実施する間隔の所定枚数を多くして実行頻度を低くする。
一方、直前の所定枚数の平均画像比率が所定値より小さく、かつ、現像剤に作用するトルクt0が所定値より大きい場合は(図6のL3参照)、トナー帯電量の変化率が大きいため、パッチ検ATRを実施する間隔の所定枚数を少なくして実行頻度を高くする。即ち、モード実行部76は、画像形成する画像の所定枚数の平均画像比率が所定の大比率側閾値より大きい場合において、現像剤に作用するトルクt0が大比率側第1差分値であるときに、パッチ検ATRを実行する頻度を大比率側第1頻度とする。この場合、モード実行部76は、現像剤に作用するトルクt0が大比率側第1差分値より大きい大比率側第2差分値(大比率側差分値)であるときに、パッチ検ATRを実行する頻度を大比率側第1頻度より高い大比率側第2頻度(大比率側頻度)とする。
また、直前の所定枚数の平均画像比率が所定値より大きく、かつ、現像剤に作用するトルクt0が所定値より小さい場合も(図6のL2参照)、トナー帯電量の変化率が大きいため、パッチ検ATRを実施する間隔の所定枚数を少なくして実行頻度を高くする。
このように、パッチ検ATRを適切なタイミングで実施することで、画像濃度を効果的に安定化させることができる。その後、制御部70は、N+1枚目の画像形成を開始する(ステップS10)。
上述したように、本実施形態の画像形成装置1によれば、現像容器26に現像剤が収容されていない状態で現像駆動モータ37により各搬送スクリュ33,35を回転駆動した場合の駆動トルクセンサ43の検知結果を第1値t1とする。また、現像容器26に現像剤が収容された状態で現像駆動モータ37により各搬送スクリュ33,35を回転駆動した場合の駆動トルクセンサ43の検知結果を第2値t2とする。そして、モード実行部76は、第1値t1と第2値t2とに基づいてパッチ検ATRを実行する頻度を設定するので、トナー濃度の安定性と生産性とを両立するようにパッチ検ATRの実施頻度を適正化できる。
また、本実施形態の画像形成装置1によれば、モード実行部76は、第1値t1及び第2値t2の差分値である現像剤に作用するトルクt0に基づいて、パッチ検ATRを実行する頻度を設定する。これにより、駆動トルクセンサ43は、現像剤以外の負荷源のトルクを除いた現像剤自体のトルクを検知できるので、これに基づいてパッチ検ATRを実行する頻度を設定する。このため、トナー帯電量の変化量の大小に合わせて、パッチ検ATRを実行する頻度を高精度に適正化することができる。
また、本実施形態の画像形成装置1によれば、直前の所定枚数の平均画像比率が所定値より小さい場合は、以下のようにしている。即ち、平均画像比率が所定値より小さく、かつ、現像剤に作用するトルクt0が所定値より小さい場合は(図6のL1参照)、トナー帯電量の変化率が小さいため、パッチ検ATRを実施する間隔の所定枚数を多くして実行頻度を低くする。また、平均画像比率が所定値より小さく、かつ、現像剤に作用するトルクt0が所定値より大きい場合は(図6のL3参照)、トナー帯電量の変化率が大きいため、パッチ検ATRを実施する間隔の所定枚数を少なくして実行頻度を高くする。このため、直前の所定枚数の平均画像比率が所定値より小さい場合に、現像剤に作用するトルクt0の大小を考慮して、トナー帯電量の変化量の大小に合わせて、パッチ検ATRを実行する頻度を高精度に適正化することができる。
また、本実施形態の画像形成装置1によれば、直前の所定枚数の平均画像比率が所定値より大きい場合は、以下のようにしている。即ち、平均画像比率が所定値より大きく、かつ、現像剤に作用するトルクt0が所定値より小さい場合は(図6のL2参照)、トナー帯電量の変化率が大きいため、パッチ検ATRを実施する間隔の所定枚数を少なくして実行頻度を高くする。直前の所定枚数の平均画像比率が所定値より大きく、かつ、現像剤に作用するトルクt0が所定値より大きい場合は(図6のL4参照)、トナー帯電量の変化率が小さいため、パッチ検ATRを実施する間隔の所定枚数を多くして実行頻度を低くする。このため、直前の所定枚数の平均画像比率が所定値より大きい場合に、現像剤に作用するトルクt0の大小を考慮して、トナー帯電量の変化量の大小に合わせて、パッチ検ATRを実行する頻度を高精度に適正化することができる。
尚、上述した本実施形態の画像形成装置1では、直前の所定枚数の平均画像比率が所定値より大きい場合及び小さい場合のいずれの場合も、現像剤に作用するトルクt0を算出してパッチ検ATRの実施頻度を設定しているが、これには限られない。例えば、直前の所定枚数の平均画像比率が所定値より大きい場合及び小さい場合のいずれか一方のみの場合に、現像剤に作用するトルクt0を算出してパッチ検ATRの実施頻度を設定するようにしてもよい。
また、本実施形態の画像形成装置1では、パッチ検ATRにおいて、中間転写ベルト11に対向して設けられた画像濃度センサ52が中間転写ベルト11に形成されたパッチ画像を読み取る場合について説明したが、これには限られない。例えば、パッチ検ATRにおいて、感光ドラム17に対向して設けられた画像濃度センサ53(図2参照)が感光ドラム17に形成されたパッチ画像を読み取るようにしてもよい。この場合、中間転写ベルト11を使用する二次転写方式の画像形成装置には限られず、感光ドラム17からシートSに直接転写する方式の画像形成装置に適用してもよい。
また、本実施形態の画像形成装置1では、例えば、現像装置21を製造する工場において、現像容器26に現像剤を収容しない状態で、測定用装置100を用いて、第1値t1を測定する場合について説明したが、これには限られない。例えば、ユーザの画像形成装置の使用場所において、空の状態の現像装置21に現像剤を収容可能である場合は、予め現像容器に現像剤を収容しない状態で第1値t1を測定するようにしてもよい。
<実施例>
本実施形態の画像形成装置1を用いたパッチ検ATRの実行頻度の設定において、現像剤に作用するトルクt0を用いて実行頻度を設定した。ここでは、直前の所定枚数の平均画像比率が所定値(例えば50%)より大きい場合を画像比率80%とし、平均画像比率が所定値より小さい場合を画像比率1%とした。また、現像剤に作用するトルクt0が所定値(例えば0.50kgf・cm)より小さい場合を0.45kgf・cmとし、現像剤に作用するトルクt0が所定値より大きい場合を0.55kgf・cmとした。そして、これらの画像比率及び現像剤に作用するトルクt0の大小の関係から、パッチ検ATRの実施頻度を設定した。その結果を表1に示す。
本実施形態の画像形成装置1を用いたパッチ検ATRの実行頻度の設定において、現像剤に作用するトルクt0を用いて実行頻度を設定した。ここでは、直前の所定枚数の平均画像比率が所定値(例えば50%)より大きい場合を画像比率80%とし、平均画像比率が所定値より小さい場合を画像比率1%とした。また、現像剤に作用するトルクt0が所定値(例えば0.50kgf・cm)より小さい場合を0.45kgf・cmとし、現像剤に作用するトルクt0が所定値より大きい場合を0.55kgf・cmとした。そして、これらの画像比率及び現像剤に作用するトルクt0の大小の関係から、パッチ検ATRの実施頻度を設定した。その結果を表1に示す。
表1に示すように、平均画像比率が所定値(50%)より小さく、かつ、現像剤に作用するトルクt0が所定値(0.50kgf・cm)より小さい場合は、トナー帯電量の変化率が小さい。このため、パッチ検ATRを実施する間隔の所定枚数を多くして、実行頻度を低くすることができた。これに対し、平均画像比率が所定値より小さく、かつ、現像剤に作用するトルクt0が所定値より大きい場合は、トナー帯電量の変化率が大きいため、パッチ検ATRを実施する間隔の所定枚数を少なくして、実行頻度を高くした。即ち、平均画像比率(1%)が所定の小比率側閾値(50%)より小さい場合において、現像剤に作用するトルクt0が小比率側第1差分値(0.45kgf・cm)であるときに、パッチ検ATRを実行する頻度を小比率側第1頻度(150枚に1回)とした。この場合、現像剤に作用するトルクt0が小比率側第1差分値より大きい小比率側第2差分値(0.55kgf・cm)であるときに、パッチ検ATRを実行する頻度を小比率側第1頻度より高い小比率側第2頻度(100枚に1回)とした。
また、表1に示すように、平均画像比率が所定値(50%)より大きく、かつ、現像剤に作用するトルクt0が所定値(0.50kgf・cm)より小さい場合は、トナー帯電量の変化率が大きい。このため、パッチ検ATRを実施する間隔の所定枚数を少なくして、実行頻度を高くした。これに対し、平均画像比率が所定値より大きく、かつ、現像剤に作用するトルクt0が所定値より大きい場合は、トナー帯電量の変化率が小さいため、パッチ検ATRを実施する間隔の所定枚数を多くして、実行頻度を低くすることができた。即ち、平均画像比率(80%)が所定の大比率側閾値(50%)より大きい場合において、現像剤に作用するトルクt0が大比率側第1差分値(0.45kgf・cm)であるときに、パッチ検ATRを実行する頻度を大比率側第1頻度(20枚に1回)とした。この場合、現像剤に作用するトルクt0が大比率側第1差分値より大きい大比率側第2差分値(0.55kgf・cm)であるときに、パッチ検ATRを実行する頻度を大比率側第1頻度より低い大比率側第2頻度(30枚に1回)とした。
<比較例>
本実施形態の画像形成装置1を用いたパッチ検ATRの実行頻度の設定において、現像剤に作用するトルクt0を用いずに実行頻度を設定した。ここでは、直前の所定枚数の平均画像比率が所定値(例えば50%)より大きい場合を画像比率80%とし、平均画像比率が所定値より小さい場合を画像比率1%とし、画像比率の大小の関係から、パッチ検ATRの実施頻度を設定した。その結果を表2に示す。
本実施形態の画像形成装置1を用いたパッチ検ATRの実行頻度の設定において、現像剤に作用するトルクt0を用いずに実行頻度を設定した。ここでは、直前の所定枚数の平均画像比率が所定値(例えば50%)より大きい場合を画像比率80%とし、平均画像比率が所定値より小さい場合を画像比率1%とし、画像比率の大小の関係から、パッチ検ATRの実施頻度を設定した。その結果を表2に示す。
比較例では現像剤に作用するトルクt0を使用していないため、トルクt0の大小に関わらず、トナー濃度の安定性を維持するために一律でパッチ検ATRの実行頻度を高く設定する必要がある。ここでは、画像比率1%では100枚に1回、画像比率80%では20枚に1回の頻度でパッチ検ATRを実施するものとした。このため、トルクt0の大小によっては必要以上にパッチ検ATRを実施してしまい、生産性が悪くなる虞がある。
従って、本実施例によれば、現像剤に作用するトルクt0が0.45kgf・cmのときは、画像比率1%時のパッチ検ATRの実施枚数を100枚から150枚に延ばすことができた。また、現像剤に作用するトルクt0が0.55kgf・cmのときは、画像比率80%時のパッチ検ATRの実施枚数を20枚から30枚に延ばすことができた。即ち、本実施形態の画像形成装置1によれば、トナー濃度の安定性と生産性とを両立するように検知モードの実施頻度を適正化できることが確認された。
1…画像形成装置、11…中間転写ベルト(中間転写体)、17…感光ドラム(像担持体)、21…現像装置、21m…メモリタグ(記憶手段)、26…現像容器、31…現像スリーブ(現像剤担持体)、33…第1搬送スクリュ(搬送部材)、35…第2搬送スクリュ(搬送部材)、37…現像駆動モータ(駆動源)、43…駆動トルクセンサ(駆動トルク検知手段)、49…操作部、51…インダクタンスセンサ(トナー濃度検知手段)、52…画像濃度センサ(画像濃度検知手段)、60…補給手段、75…補給制御部(補給制御手段)、76…モード実行部(モード実行手段)、t0…差分値、t1…第1値、t2…第2値。
Claims (9)
- トナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体から転写されたトナー像を担持する中間転写体と、
非磁性のトナーと磁性を有するキャリアとを含む現像剤を収容した現像容器と、前記現像容器内の現像剤を担持して前記像担持体への対向位置まで搬送する現像剤担持体と、回転により前記現像容器内の現像剤を攪拌しつつ搬送する搬送部材とを有し、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、
前記搬送部材を回転駆動する駆動源と、
前記駆動源が前記搬送部材を回転駆動する際の駆動トルクを検知する駆動トルク検知手段と、
前記現像容器に現像剤を補給する補給手段と、
前記像担持体から前記中間転写体に転写されたトナー像の濃度を検知する画像濃度検知手段と、
前記補給手段を制御して前記現像容器に現像剤を補給する補給制御を実行可能な補給制御手段と、
前記像担持体に制御用トナー像を形成し、前記像担持体から前記中間転写体に転写された前記制御用トナー像の濃度を前記画像濃度検知手段により検知する検知モードを実行可能なモード実行手段と、を備え、
前記補給制御手段は、前記検知モードの実行による前記画像濃度検知手段の検知結果に基づいて前記補給制御を実行可能であり、
前記モード実行手段は、前記現像容器に現像剤が収容されていない状態で前記駆動源により前記搬送部材を回転駆動した場合の前記駆動トルク検知手段の検知結果である第1値と、前記現像容器に現像剤が収容された状態で前記駆動源により前記搬送部材を回転駆動した場合の前記駆動トルク検知手段の検知結果である第2値と、に基づいて、前記検知モードを実行する頻度を設定する、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記モード実行手段は、前記第1値及び前記第2値の差分値に基づいて、前記検知モードを実行する頻度を設定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記モード実行手段は、画像形成する画像の所定枚数の平均画像比率が所定の小比率側閾値より小さい場合において、前記差分値の絶対値が小比率側第1差分値であるときに前記検知モードを実行する頻度を小比率側第1頻度とし、前記差分値の絶対値が前記小比率側第1差分値より大きい小比率側第2差分値であるときに前記検知モードを実行する頻度を前記小比率側第1頻度より高い小比率側第2頻度とする、
ことを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。 - 前記モード実行手段は、画像形成する画像の所定枚数の平均画像比率が所定の大比率側閾値より大きい場合において、前記差分値の絶対値が大比率側第1差分値であるときに前記検知モードを実行する頻度を大比率側第1頻度とし、前記差分値の絶対値が前記大比率側第1差分値より大きい大比率側第2差分値であるときに前記検知モードを実行する頻度を前記大比率側第1頻度より高い大比率側第2頻度とする、
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の画像形成装置。 - 前記モード実行手段は、前記検知モードを実行した後に、前記第2値を取得し、次に前記検知モードを実行するタイミングを設定する、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記現像装置は、前記搬送部材の周方向の一部に対向して配置され、前記現像容器内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を有し、
前記補給制御手段は、前記トナー濃度検知手段の検知結果と目標トナー濃度とに基づいて、前記補給制御における前記現像容器への現像剤の補給量を設定し、
前記モード実行手段は、前記画像濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記目標トナー濃度を設定する、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記モード実行手段に外部から情報を入力可能な入力部を備え、
前記モード実行手段は、前記入力部に前記第1値が入力されることにより前記第1値を取得する、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記現像装置は、前記第1値を記憶した記憶手段を有し、
前記モード実行手段は、前記記憶手段から前記第1値を取得する、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - トナー像を担持する像担持体と、
非磁性のトナーと磁性を有するキャリアとを含む現像剤を収容した現像容器と、前記現像容器内の現像剤を担持して前記像担持体への対向位置まで搬送する現像剤担持体と、回転により前記現像容器内の現像剤を攪拌しつつ搬送する搬送部材とを有し、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、
前記搬送部材を回転駆動する駆動源と、
前記駆動源が前記搬送部材を回転駆動する際の駆動トルクを検知する駆動トルク検知手段と、
前記現像容器に現像剤を補給する補給手段と、
前記像担持体に担持されたトナー像の濃度を検知する画像濃度検知手段と、
前記補給手段を制御して前記現像容器に現像剤を補給する補給制御を実行可能な補給制御手段と、
前記像担持体に制御用トナー像を形成し、形成された前記制御用トナー像の濃度を前記画像濃度検知手段により検知する検知モードを実行可能なモード実行手段と、を備え、
前記補給制御手段は、前記検知モードの実行による前記画像濃度検知手段の検知結果に基づいて前記補給制御を実行可能であり、
前記モード実行手段は、前記現像容器に現像剤が収容されていない状態で前記駆動源により前記搬送部材を回転駆動した場合の前記駆動トルク検知手段の検知結果である第1値と、前記現像容器に現像剤が収容された状態で前記駆動源により前記搬送部材を回転駆動した場合の前記駆動トルク検知手段の検知結果である第2値と、に基づいて、前記検知モードを実行する頻度を設定する、
ことを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018109835A JP2019211709A (ja) | 2018-06-07 | 2018-06-07 | 画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2018109835A JP2019211709A (ja) | 2018-06-07 | 2018-06-07 | 画像形成装置 |
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ID=68846713
Family Applications (1)
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JP2018109835A Pending JP2019211709A (ja) | 2018-06-07 | 2018-06-07 | 画像形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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2018
- 2018-06-07 JP JP2018109835A patent/JP2019211709A/ja active Pending
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