JP4438050B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば電子写真プロセスを利用した複写機やレーザービームプリンタなどの画像形成装置に関する。

より詳しくは、像担持体上に形成された静電像を現像する現像位置へトナーとキャリアを混合した現像剤を担持搬送する現像剤担持体が設けられた現像器（現像装置）と、前記現像器を複数保持し特定の現像器を前記現像位置へ移動させる移動手段と、前記現像位置と異なる検出位置にある前記現像器の現像剤担持体が担持した現像剤中のトナー濃度を検出する濃度センサーと、を有する画像形成装置に関する。

従来の電子写真方式の画像形成装置、その中でも特に有彩色の画像形成を行う画像形成装置において、非磁性トナーと磁性キャリアを混合して現像剤として使用する二成分現像方式が広く利用されている。二成分現像方式は現在提案されている他の現像方式に比較して、画質の安定性、装置の耐久性などの長所を備えている一方、画像形成に伴い、トナーのみが消費されていくため、それに応じてトナーを適宜補給し、トナー濃度（現像剤全体の重量に対するトナーの重量比）を適切な範囲内に制御する必要がある。トナー濃度を適正な範囲内に制御することは画像品質を安定化させる上で極めて重要な要素になっており、従来より様々な現像剤濃度制御方式が提案され実用化されている。

例えば、光検知方式、インダクタンス検知方式、パッチ検知方式、ビデオカウント方式などが従来より提案され、また実施されている。

その中でもパッチ検知方式は像担持体である電子写真感光体上に形成した基準トナー像（以下、パッチ画像と記述）の濃度を、その表面に対向した位置に設けた光源及びその反射光を受けるセンサーにより読みとり、その出力値に基づいてトナー補給を行うことでトナー濃度制御を行う方式であり、各現像器毎にセンサーを設ける必要がなく、コスト的に有利であるという点から広く用いられている。

ところが、上記のパッチ検知方式では感光体上に形成されたパッチ画像の濃度に基づいてトナー濃度を制御しているため、現像剤の現像特性が環境変動、耐久変動等により変化すると、トナー濃度の要因以外でパッチ画像濃度が変化するため、トナー濃度制御が正しく行われなくなり、トナー濃度が過度に上昇したり、また低下してしまう恐れがある。

そのためには現像器内のトナー濃度を直接検知できるトナー濃度センサー（光検知センサー、インダクタンス検知センサー、等）を現像器に配設すれば良いが、そうすると、特にフルカラー画像形成装置のように複数色の現像器を有する画像形成装置だと、センサーもその現像器の数だけ必要となるため、コスト的に不利となる。

この問題点の解決のために、現像器外部に配設された一個の光学式センサーによって現像器内部の二成分現像剤を搬送するための現像スリーブ等の現像剤担持体の表面からの現像剤反射光量（現像剤担持体表面に担持されている現像剤層表面からの反射光量）を検出することでトナー濃度を検知する方式が提案され、また実施されている（例えば、特許文献１参照）。

この方式は特に、像担持体上に形成された静電像を現像する現像位置へトナーとキャリアを混合した現像剤を担持搬送する現像剤担持体が設けられた現像器と、前記現像器を複数保持し特定の現像器を前記現像位置へ移動させる移動手段と、前記現像位置と異なる検出位置にある前記現像器の現像剤担持体が担持した現像剤中のトナー濃度を検出する濃度センサーと、を有する画像形成装置、例えば、複数の現像器を回転体内部に収容し、この回転体の回転動作により感光体と対向させる現像器を切り替える回転現像方式の画像形成装置においては、現像器の切り替え動作により、自然と現像器の現像剤担持体が濃度センサーとの対向部へと移動し、検知が行われることから簡易な構成で安価に現像器内のトナー濃度を直接検知することができることから、非常に優れた方式と言える。
特開平５−３１３４９５号公報

しかしながら、本方式のように現像剤担持体表面からの現像剤反射光量を検出する場合、現像器内の実際のトナー濃度が同じだったとしても、検知動作の直前に行われた画像形成動作における画像比率、もしくは画像形成モードにより検出値が異なってしまう現象があった。

例えば、検知動作の直前に行われた画像形成動作における画像がベタ画像だった場合、現像剤担持体上の現像剤に含まれるトナーが大量に消費されてしまうため、直前の画像形成動作における画像が白地部が多い画像だった場合に比べ、トナー濃度が低く検知されてしまうことがあった。

また、検知動作前に単色による画像形成動作（単色モード）が連続して行われた場合、その色以外の現像器は現像動作が行われず、回転現像方式において回転体のホームポジション出しのために感光体との対向部をただ通過するだけのため、その通過時において現像スリーブ上の現像剤の中からトナーだけが少しずつ感光体上に転移してしまう現象が発生する。するとその後に検知動作が行われると、トナーが感光体に転移してしまった現像器は、実際よりもトナー濃度が低く検知されてしまうことがあった。

そこで、本発明の目的は、現像器外部に設置された濃度センサーによって現像剤担持体上の現像剤からの反射光量を検出することによって現像器内のトナー濃度を検知する画像形成装置において、検知動作直前の画像形成動作における画像濃度、もしくは作像モードに依らず、常に安定してトナー濃度を検知することのできる画像形成装置を実現し提供することである。

上記の目的は、以下に述べるような、本発明による画像形成装置によって達成される。

本発明の第１は、像担持体上に形成された静電像を現像する現像位置へトナーとキャリアを混合した現像剤を担持搬送する現像剤担持体が設けられた現像器と、前記現像器を複数保持し特定の現像器を前記現像位置へ移動させる移動手段と、前記現像位置と異なる検出位置にある前記現像器の現像剤担持体が担持した現像剤中のトナー濃度を検出する濃度センサーと、前記濃度センサーの検知結果に応じて、前記現像器のトナー濃度を制御する制御手段と、を有する画像形成装置において、前記複数の現像器のうちの一つの現像器のみを用いて画像形成を行うモードの実行に伴って、前記一つの現像器とは異なる他の現像器のトナー濃度を、前記濃度検知手段によって濃度検知を行う場合、前記制御手段は、前記他の現像器に設けられた前記現像剤担持体を、前記現像位置にて所定時間回転させた後に、前記濃度検知手段にて前記他の現像器のトナー濃度検知を行うことを特徴とする画像形成装置である。

本発明の第２は、前記制御手段は、現像位置にて前記他の現像器の現像剤担持体を所定時間回転させる場合、前記像担持体を１周分以上除電させた状態で、前記他の現像器の現像剤担持体に現像バイアスが印加されない状態にて行うことを特徴とすることを特徴とする上記記載の画像形成装置である。

上記第１又は第２の画像形成装置によれば、現像容器内、及び現像剤担持体上に存在する現像剤のトナー濃度のバラつきが無くなるため、検知動作直前の画像形成条件やモードによるトナー濃度の検知誤差の発生が抑制され、常に安定した検知を行うことができるようになる。

これにより、本発明の目的である、現像器外部に設置された濃度センサーによって現像剤担持体上の現像剤からの反射光量を検出することによって現像器内のトナー濃度を検知する画像形成装置において、検知動作直前の画像形成動作における画像濃度、もしくは作像モードに依らず、常に安定してトナー濃度を検知することができ、長期の使用期間に渡り信頼性の高い画像形成装置を提供することが可能となる。

１）画像形成装置例
図１は本実施例における画像形成装置の構成略図である。まず、この画像形成装置の全体的概略構成について説明する。本例の画像形成装置は、電子写真プロセス利用、回転現像方式、中間転写ドラム方式のカラーレーザープリンタである。

この画像形成装置は、矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下，感光ドラムと記す）２８、感光ドラム２８の面を所定の極性・電位に一様に帯電する一次帯電器２１、その一様帯電面にレーザー光を走査露光して画像情報パターンに対応した静電潜像を形成するレーザー露光装置２２、感光ドラム上の静電潜像（像担持体上に形成された静電像）をトナー像として現像する回転現像方式の現像ユニット１７、矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動される中間転写ドラム２４、感光ドラム２８上から中間転写ドラム２４にトナー像を転写させる第一転写帯電器２３ａ、中間転写ドラム２４上から記録紙（転写紙）２７上にトナー像を転写させる第二転写帯電器２３ｂ、記録紙２７上のトナー像を定着させる定着装置２６等よりなる。

回転現像方式の現像ユニット１７において、１８は回転体であり、ブラック用現像器１Ｋ、イエロー用現像器１Ｙ、マゼンタ用現像器１Ｍ、シアン用現像器１Ｃを有し、図示しないモータにより自在に回転可能である。現像時に、回転体１８を回転させて所定の現像器を該現像器の現像スリーブ３が感光ドラム２８に対して所定に対向した状態となる現像位置に移動させ、回転体１８を停止させて、その現像位置に保持させる。現像器が現像位置に保持された状態において、その現像器は不図示の制御部により機械的・電気的に制御可能状態になる。回転現像方式の現像ユニット１７が、現像器を複数保持し特定の現像器を現像位置へ移動させる移動手段である。

感光ドラム２８上にブラックのトナー像を形成する時は、感光ドラム２８と対向する現像位置でブラック用現像器１Ｋにより現像を行い、同様にイエローのトナー像を形成する時は、回転体１８を９０°回転して、現像位置にイエロー用現像器１Ｙを配置させ、現像を行う。マゼンタ、シアンのトナー像形成も同様にして行う。

フルカラー画像形成モード時の装置全体の動作について説明する。但し、以下における現像器１とはブラック用現像器１Ｋ、イエロー用現像１Ｙ、マゼンタ用現像器１Ｍおよびシアン用現像器１Ｃの総称である。一次帯電器２１によって一様帯電された感光ドラム２８表面をレーザー露光装置２２によって露光することで感光ドラム２８上に静電潜像を形成し、この静電潜像を所望の色トナーを収容する現像器１によって、感光ドラム２８上にトナー像を形成する。このトナー像は第一転写帯電器２３ａによる第一転写バイアスによって中間転写体２４上に転写される。フルカラーの画像形成を行う場合、まず、ブラック用現像器１Ｋにより感光ドラム２８上にブラックのトナー像を形成し、中間転写体２４上にブラックのトナー像を一次転写する。次に、回転体１８を９０°を回転させて、イエロー現像器１Ｙを現像位置に配置し、感光ドラム２８上にイエローのトナー像を形成し、先程の中間転写体２４上のブラックのトナー像上にイエローのトナー像を一次転写し、重ね合わせる。この動作をマゼンタ用現像器１Ｍ，シアン用現像器１Ｃにおいても順次行い、中間転写体２４上に所望のフルカラートナー画像（ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色トナー像の重畳転写画像）を形成する。その後、第二転写帯電器２３ｂによる第二転写バイアスによって中間転写体２４上のフルカラートナー画像を一括して記録紙搬送ベルト２５上の記録紙２７上に二次転写し、記録紙２７は記録紙搬送ベルト２５から剥離され、定着装置２６によって加圧／加熱され、永久画像を得る。また、一次転写後に感光ドラム２８上に残った残トナーは第一クリーナー２９ａにより除去され、さらに、二次転写後に中間転写体２４上に残った残トナーは第二クリーナー２９ｂにより除去され、次の画像形成に備える。

２）現像ユニット１７と現像器１（Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃ）
図２は回転現像方式の現像ユニット１７の回転体１８に装着される現像器１（Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃ）の概略構成図である。現像器１には、非磁性トナ−と磁性キャリアからなる二成分現像剤が収容されており、初期状態における現像剤濃度（現像剤全体の重量に対するトナーの重量比：現像剤中のトナー濃度）は７％に調整されている。この値はトナーの帯電量、キャリア粒径、画像形成装置の構成などで適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に従わなければならないものではない。

現像器１は感光ドラム２８に対向する現像領域が開口しており、この開口部に一部露出するようにして現像スリーブ３（現像剤担持体）が回転可能に配置されている。磁界発生手段である固定のマグネット４を内包する現像スリーブ３は非磁性材料で構成され、現像動作時には図２の矢印方向Ａに回転し、現像容器２内の二成分現像剤を層状に保持して現像領域に担持搬送し、感光ドラム２８と対向する現像領域に供給して、感光ドラム２８に形成されている静電潜像を現像する。静電潜像を現像した後の現像剤は、現像スリーブ３の回転にしたがって搬送され、現像容器２内に回収される。また現像容器２内には第１攪拌スクリュー２ａ（現像スリーブ３に近い側）、及び第２攪拌スクリュー２ｂ（現像スリーブ３から遠い側）が具備され、これらにより現像剤は現像容器２内を循環し、またトナー貯蔵部であるトナーカートリッジ５から供給されるトナーと混合攪拌される。

トナーカートリッジ５に収容されているトナーは、排出口６を通過して、現像容器２に配設されたトナー供給部９へと搬送され、トナー供給部材であるトナー供給スクリュー８の回転に従い現像容器２内に補給される。現像容器内へのトナーの補給量はこのトナー供給スクリュー８の回転時間によっておおよそ定められるが、この回転時間を制御するためのトナー供給制御手段について、以下で具体的に説明する。

３）トナー供給制御手段
画像形成動作が繰り返されると現像容器２内のトナーが消費され現像剤のトナー濃度が低下するため、適宜トナーを補給することでトナー濃度を所望の範囲内に制御する必要がある。本実施例では、基本的には、画像形成動作毎に感光ドラム２８上に基準トナー像を形成した後、この基準トナー像の濃度信号を濃度検知センサーとしての第一の光学式センサー９０（図１）で検知し、不図示の制御部でこの濃度信号と予め記憶された初期基準信号とを比較し、その比較結果に基づいてトナー供給部の駆動時間を制御するパッチ検知方式を用いている。

パッチ検知の実行は、感光ドラム２８上に一定面積を有する基準トナー像の静電潜像を形成し、これを所定の現像コントラスト電圧によって現像した後、この基準トナー像の濃度信号を感光ドラム２８に対向した光学式センサー９０で検知する。この濃度信号Ｖｓｉｇと、不図示の制御部に予めメモリに記録されている初期基準信号Ｖｒｅｆと比較し、制御部において
Ｖｓｉｇ−Ｖｒｅｆ ＜ ０
の場合はパッチ画像の濃度が低い、すなわちトナー濃度が低いと判断され、ＶｒｅｆとＶｓｉｇの差分から必要なトナー補給量とそれに対応するトナー供給スクリューの回転時間が決定される。逆に
Ｖｓｉｇ−Ｖｒｅｆ ≧ ０
の場合はパッチ画像の濃度が高い、すなわちトナー濃度が高いと判断され、トナー補給は不要となり、供給スクリューは停止したままとなる。

ところで、前述したように、このパッチ検知方式のみでトナー濃度を制御しようとすると、現像特性の変化によりトナー濃度制御が正しく行われない恐れがある。例えば、現像剤が初期状態のところから画像形成が連続して実行されると、現像剤のトリボが徐々に立ち上がり、パッチ画像の濃度が薄くなってしまう。するとパッチ検知方式ではトナー濃度が低くなったと誤判断し、トナー濃度を上げる方向に制御が働くため、現像容器内のトナー濃度が適正な範囲から外れ、かぶりや飛散を生じる場合がある。

そこで本実施例では、回転現像方式の現像ユニット１７の現像器１の外部でかつ回転体１８の近傍に濃度検知センサーとしての第二の光学式センサー９１（図１）を配設し、このセンサー９１によって現像器内部のトナー濃度を検知することでこの問題を解決している。センサー９１が、現像位置と異なる検出位置にある現像器の現像剤担持体が担持した現像剤中のトナー濃度を検出する濃度センサーである。

光学式センサー９１は図３に示すように、発光素子であるＬＥＤ９２と受光素子であるフォトダイオード９３を有しており、ＬＥＤから現像スリーブ３上の現像剤３１に向けて照射された光は現像剤によって散乱され、その散乱光がフォトダイオード９３に入射する。現像剤からの散乱光の光量に対応したセンサーの出力値は、図４に示すようにトナー濃度に応じて変化し、トナー濃度が高くなるほど出力値が高くなっている。なお、ブラックトナーは光を吸収し、散乱光が得られないのでトナー濃度の検知が困難であり、本実施例ではイエロー、マゼンタ、シアンの３色のみ、この制御を行っている。

以下に具体的な検知方法を示す。

本実施例では不図示の制御部に画像形成枚数カウンタを有し、画像形成動作が行われる度にスモールサイズの場合は「１」、ラージサイズの場合は「２」だけカウントアップする。カウンタの積算枚数Ｎが「５０」に達したら、次の画像形成が行われた時に検知動作を実行するが、本実施例では図１に示すように、ある色の現像器１が感光ドラム２８と対向し、現像動作が行われているときと同時に他の現像器のトナー濃度検知動作が実行できるように、光学式センサー９１の位置を決定している。このような配置にすることで、検知動作のためのダウンタイムを生じることなく、効率的に検知を行うことが可能となる。

例えば、ブラック現像器１Ｋが感光ドラム２８と対向して現像動作を行っている時、同時にマゼンタ現像器１Ｍが光学式センサー９１との対向部へと移動し、現像スリーブ表面からの反射光量に対応した濃度信号Ｖｄｅｃを検出する。検出されたＶｄｅｃは不図示の制御部において予めメモリに記録されている初期トナー濃度（本実施例の場合７％）に対応した基準信号Ｖｉｎｔ、及びトナー濃度感度Ｖｒａｔｅからトナー濃度ＴＤが算出される。

ＴＤ（％）＝（Ｖｄｅｃ−Ｖｉｎｔ）／Ｖｒａｔｅ＋７ …（１）
上記の計算結果からＴＤが４％以上、１０％以下の場合はその現像器内のトナー濃度は適正範囲内にあると判断され、引き続きパッチ検知方式によるトナー補給制御が実行される。

それに対して、ＴＤが４％未満、もしくは１０％を超えた場合は、トナー濃度が適正範囲外であると判断され、上述したパッチ検知方式のトナー補給制御に補正を加えることでトナー濃度を適正範囲内に戻すようにする。まず、ＴＤが１０％を超えた場合、トナー補給量を少なくするために、パッチ検知方式における初期基準信号Ｖｒｅｆを下げるように補正を行う。例えば初期基準信号Ｖｒｅｆを４５レベル下げ、Ｖｒｅｆ＿ａｄｊを新たに設定し、このＶｒｅｆ＿ａｄｊを基準としてトナー補給制御を行うようにする。

Ｖｒｅｆ＿ａｄｊ＝Ｖｒｅｆ−４５ …（２）
すなわち、
Ｖｓｉｇ−Ｖｒｅｆ＿ａｄｊ＜ ０
の場合にトナー補給を行うようにする。そうすることでトナー補給量が抑制され、その結果としてトナー濃度を下げることができる。

逆にＴＤが４％未満だった場合は、初期基準信号Ｖｒｅｆを４５レベル上げたＶｒｅｆ＿ａｄｊを新たに設定し、このＶｒｅｆ＿ａｄｊを基準としてトナー補給制御を行うようにする。

Ｖｒｅｆ＿ａｄｊ＝Ｖｒｅｆ＋４５ …（３）
すなわち、
Ｖｓｉｇ−Ｖｒｅｆ＿ａｄｊ＜ ０
の場合にトナー補給を行うようにする。そうすることでトナー補給量が増加し、その結果としてトナー濃度を上げることができる。

このような補正が行われた後の検知タイミングにおいて、ＴＤが再び４％未満、もしくは１０％を超えていた場合は引き続き補正を行ったままとするが、４％以上、１０％以下の範囲に入っていた場合は補正を解除し、パッチ検知方式における基準値は元のＶｒｅｆに戻すようにする。また、検知動作が実行されると、画像形成枚数カウンタを「０」にリセットする。

なお、本実施例ではパッチ検知方式における基準値の補正値を式（２）、（３）のように設定したが、この数値は使用する現像剤の特性、もしくは現像器の構成等によって適宜設定されるものであり、特にこの数値に限定されるものではない。

このような制御を行うことにより、パッチ検知方式を行うことによってトナー濃度が適正範囲から外れてしまうことを修正することが可能となる。この場合の処理のフローを図５に示す。

ところで、本実施例のように所定のタイミングで現像器１の現像スリーブ３上の現像剤からの反射濃度を検出する場合、図６に示すように、その直前に作像した画像の画像比率により、検知結果に誤差が生じてしまっていた。例えば直前に作像した画像の画像比率が５０％以上の場合、現像器内の実際のトナー濃度が７％だったとしても、検知結果が実際よりも低めに検知されてしまっており、この現象は画像比率が高くなるほど顕著となる。これは画像比率の高い画像が取られると、現像スリーブ３上の現像剤に含まれるトナーが短時間に大量に消費されるため、現像器１の現像容器２内に存在する現像剤よりも現像スリーブ３上の現像剤のトナー濃度が相対的に低くなるためである。また、このようにトナーが短時間に大量に消費されると、現像スリーブ３上の現像剤のトナー濃度にムラも生じやすくなる。そのため、図６のように検知動作の直前に取られた画像の画像比率が高いほど検知結果のばらつきも大きくなる傾向が見られる。

その他、実際のトナー濃度と検知したトナー濃度にズレが生じる場合としては、直前の画像形成モードの違いが挙げられる。本実施例のような回転現像方式の現像ユニット１７の場合、単色のみで画像形成を行う単色モードの場合、選択された色の現像器１のみを感光ドラム２８との対向位置に移動し、その現像器のみで続けて画像形成を行うため、そのモードにおいて他色の現像器内の現像スリーブは全く回転しないこととなる。単色による画像形成動作が終了すると、回転体１８はホームポジションと呼ばれる、全ての現像器１が感光ドラム２８との対向位置以外に停止したポジションに移動し、次の画像形成動作に備える。本実施例における回転体１８のホームポジションはブラック現像器１Ｋが感光ドラム２８との対向位置よりも回転体１８の回転方向で２８°上流側に移動した位置としている。

このホームポジションへの移動は画像形成動作終了後に必ず行う必要があるため、単色画像形成動作を繰り返し行った場合、その後のホームポジション出しにおいて、その他の現像器は現像スリーブが回転しないまま、感光ドラムとの対向部を通過することとなる。すると、感光ドラムとの対向部を通過する際に、現像スリーブ上のトナーは微量ながらも感光ドラム上に転移するため、この動作が連続して何度も行われると、現像スリーブ上のトナーが徐々に少なくなり、その直後に検知動作が実行されると、実際のトナー濃度よりも低く検知されてしまっていた。その一例としてブラック単色モードを繰り返した時のシアン現像器における様子を図７に示す。

そこで本実施例では、検知動作の直前に必ず現像スリーブを所定時間、空回転することでこれらの現象を防止し、安定した検知を実現している。

画像形成枚数カウンタの積算枚数が「５０」に達したことを検知したら、次の画像形成動作がフルカラーモードの場合、各色の現像動作において現像終了後、そのまま５秒間、現像スリーブの空回転を行い、この空回転が終了した後、回転体を回転し現像器を次の色に切り替えるようにする。空回転中の現像バイアスのＤＣ値は画像形成中と同一の値を印加したままとする。ちなみに検知動作を行わない場合は、現像終了後、直ちに現像器を切り替えるようにしている。このように空回転が実行された現像器は現像を行う現像器の切り替えによって検知位置まで移動し、検知が行われる。

このように、５秒間の空回転動作が実行された後の現像スリーブ表面の現像剤は、現像容器内で十分に撹拌された状態で搬送されてきているため、直前に取られた画像の履歴が完全に消去されており、その結果、図８に示すように、直前の画像の画像比率が高かった場合でもトナー濃度の検知誤差を非常に小さくすることができた。

また、画像形成枚数カウンタの積算枚数が「５０」に達し、検知動作を実行する直前の画像形成動作が単色モードの場合、その検知動作の前に回転体１８のホームポジション出しで感光ドラム２８との対向部を通過する際に、対向部において、現像スリーブ３を５秒間、空回転するようにする。すなわち、カウンタの積算枚数が「５０」に達して、検知動作を実行するタイミングの直前に行われた画像形成のモードが単色モードだった場合に、その検知動作の前に上記の現像スリーブ回転を行う。そして全ての現像器の検知が終了後、改めてホームポジションに戻るように制御を行う。こうすることで、直前の画像形成モードに依らずに、トナー濃度の検知誤差を非常に小さくすることができた（図９）。

なお、本実施例では、現像スリーブ３上の現像剤からの反射光量を検出して算出したトナー濃度を、パッチ検知の基準値の補正に用いたが、このトナー濃度から直接、トナー補給制御を行っても良い。

以上記述したように、現像スリーブ３上の現像剤からの反射濃度を現像器外部に設置された光学式センサー９１により検出することでトナー濃度を算出し、この算出値に基づいてトナー濃度制御を行う画像形成装置において、本実施例のような制御を行うことで、検知動作直前の画像形成条件やモードに依らず、常に安定した検知を行うことができるようになり、長期の使用期間に渡り信頼性の高い画像形成装置を提供することが可能となった。

本実施例に係る画像形成装置の構成は実施例１と同様であるが、濃度センサーによる検出動作を実行する場合、感光ドラム２８へトナーを付着させない条件にて現像スリーブ３と共に、現像器２に収容した現像剤を現像スリーブ３へ供給する供給手段である第１と第２の攪拌スクリュー２ａ・２ｂを所定時間回転させることを特徴とする。すなわち、本実施例では現像スリーブ３上の現像剤からの反射濃度を検知する検知動作の前に、感光ドラム２８を一周分以上除電してから現像スリーブ３と第１と第２の攪拌スクリュー２ａ・２ｂを所定時間空回転するとともに、現像スリーブ３の空回転中は現像バイアスを印加しないことを特徴としている。

実施例１で記述したように、ある色の現像器１が現像動作中に他色の現像器のトナー濃度を検知する場合、ダウンタイムを極力少なくするためには、感光ドラム２８を帯電したまま、キャリア付着が生じないように現像バイアスも印加した状態で現像スリーブの空回転を行うようにした方が望ましいが、このような構成では、感光ドラム２８と現像スリーブ３に電位差があるため、現像剤の状態によっては現像スリーブ３上のトナーが少量感光ドラム上に付着する、所謂かぶりが生じる場合がある。このかぶりの量は現像剤の状態、例えば環境や耐久枚数、トナー濃度などによって変化するため、これによりトナー濃度の検知に僅かではあるが誤差が生じる恐れがある。

そこで、本実施例ではこの問題を無くすために、検知動作前の現像スリーブの空回転を行う前に、感光ドラムを一周分以上除電し、かつ現像バイアスもオフした状態で空回転を行うようにした。そうすることで、感光ドラムと現像スリーブとの電位差が無くなり、トナー濃度検知の誤差を更に少なくすることができた。

本実施例に係る画像形成装置の構成を図１０に示す。本実施例では複数の現像器の中でブラック現像器１Ｋのトナーカートリッジ５を、その他の色のトナーカートリッジ５よりも大きくしていることを特徴としている。

一般にユーザーがプリントする画像はフルカラー原稿に比べてモノクロ原稿の方が多いため、ブラックのトナー消費量が他色のトナー消費量よりも多くなる傾向がある。そのため、各色のトナーカートリッジ５を同じ大きさにすると、ブラックのトナーカートリッジの交換頻度が高くなり、ユーザーに交換のための負荷をかけることとなる。またトナーカートリッジの容器も頻繁に交換されてしまうことから、ランニングコスト的にも不利となる。

この問題を解決するためには、ブラックのトナーカートリッジを他色よりも大きくし、内包するトナー量を多くすると良いが、そうするとブラックの現像器１Ｋ全体が大きくなるため、本実施例のように４等分割された回転体１８だと、そのスペースに入りきらなくなってしまう。

そこで、図１０に示すように回転体１８を不等分割とし、ブラック現像器１Ｋが入るスペースを大きくする必要があるが、そうすると、現像動作を行っている現像器の色によって、他色の現像器の停止位置が一つに決まらないため、実施例１のように現像動作と検知動作を同時に行うことが不可能となる。

そのため、本実施例では通常の作像動作とは別に現像スリーブ上の現像剤からの反射光量を検知するための特殊検知モードを持ち、この特殊検知モードにおいてトナー濃度の検知を行うようにしている。

画像形成枚数カウンタの積算枚数Ｎが「５０」に達したら、そのジョブが終了したときの画像形成装置の後回転動作工程（ジョブ終了後もメインモータを引き続き駆動させて、所要のプロセス機器のプリントジョブ後動作を実行させる期間である。所定の後回転動作工程終了後、メインモータの駆動が停止し、次のプリントジョブ開始信号が入力されるまで画像形成装置はスタンバイ状態に保持される。）において上記特殊検知モードを実行する。特殊検知モードでは、まず、感光ドラム表面を一周分以上除電した後、イエロー現像器１Ｙを感光ドラム２８との対向位置へと移動する。そこで現像バイアスはオフした状態で現像スリーブを５秒間、空回転した後、マゼンタ現像器１Ｍを対向位置へと移動する。同様にマゼンタ、シアンの各現像器の現像スリーブを５秒間空回転したら、イエロー、マゼンタ、シアンの各現像器１Ｙ、１Ｍ、１Ｃを図１１の（ａ）〜（ｃ）のように順番に光学式センサー９１との対向部へと移動し、現像剤からの反射光量を検出する。回転体１８は最終的にはホームポジションまで回転して停止し、待機状態になる。検出された反射光量から算出されたトナー濃度に基づいて、実施例１と同様にパッチ検知方式の基準値の補正、もしくはトナー補給量の制御が行われる。

以上のように、現像スリーブ上の現像剤からの反射光量を検知するための特殊検知モードを、通常の作像動作とは別に持ち、この特殊検知モードにおいて現像スリーブの空回転後にトナー濃度の検知を行うようにすることで、不等分割された回転体１８を採用した画像形成装置においても、トナー濃度を常に安定して検知できるようになった。

［その他］
１）現像位置に対する複数の現像器の切換え移動構成は、実施例の回転体１８を用いた回転現像方式に限られるものではなく任意である。たとえば、複数の現像器を上下方向あるいは水平方向に移動可能な移動体に並列に配列して保持させ、移動体を上下方向あるいは水平方向に移動させて複数の現像器の現像位置への切換え移動をなわせる方式にすることもできる。

２）像担持体に対する作像原理・プロセスは実施例の中間転写体を用いた電子写真プロセスに限られるものではなく、その他、例えば像担持体として誘電体や磁性体等を用いた転写方式あるいは直接方式の静電記録プロセス・磁気記録プロセス等であってもよい。

実施例の画像形成装置の概略構成。 現像器の概略構成図。 光学式センサーの説明図。 現像剤のトナー濃度と光学式センサーで検出した出力値との相関を示す図。 トナー濃度の検知結果により、パッチ検知方式による基準値を補正する際のフローを示した図。 従来の構成において、検知動作の直前に取られた画像の画像比率と検知したトナー濃度（Ｖｄｅｃ）との相関を示す図。 従来の構成において、検知動作の直前に行われた単色モードの繰り返し回数と、検知したトナー濃度（Ｖｄｅｃ）との相関を示す図。 実施例の構成において、検知動作の直前に取られた画像の画像比率と検知したトナー濃度（Ｖｄｅｃ）との相関を示す図。 実施例の構成において、検知動作の直前に行われた単色モードの繰り返し回数と、検知したトナー濃度（Ｖｄｅｃ）との相関を示す図。 実施例３に係る画像形成装置を説明する図（その１）。 実施例３に係る画像形成装置を説明する図（その１）。

符号の説明

１ 現像器
１８ 回転体
２１ 一次帯電器
２２ 露光装置
２４ 中間転写体
２８ 感光ドラム
３ 現像スリーブ
５ トナーカートリッジ
９０、９１ 光学式センサー

Claims (2)

1. 像担持体上に形成された静電像を現像する現像位置へトナーとキャリアを混合した現像剤を担持搬送する現像剤担持体が設けられた現像器と、前記現像器を複数保持し特定の現像器を前記現像位置へ移動させる移動手段と、前記現像位置と異なる検出位置にある前記現像器の現像剤担持体が担持した現像剤中のトナー濃度を検出する濃度センサーと、前記濃度センサーの検知結果に応じて、前記現像器のトナー濃度を制御する制御手段と、を有する画像形成装置において、
   前記複数の現像器のうちの一つの現像器のみを用いて画像形成を行うモードの実行に伴って、前記一つの現像器とは異なる他の現像器のトナー濃度を、前記濃度検知手段によって濃度検知を行う場合、前記制御手段は、前記他の現像器に設けられた前記現像剤担持体を、前記現像位置にて所定時間回転させた後に、前記濃度検知手段にて前記他の現像器のトナー濃度検知を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、現像位置にて前記他の現像器の現像剤担持体を所定時間回転させる場合、前記像担持体を一周分以上除電させた状態で、前記他の現像器の現像剤担持体に現像バイアスが印加されない状態にて行うことを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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