JP4639098B2

JP4639098B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4639098B2
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Inventors: 麦二郎宇野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
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Priority date: 2005-03-10
Filing date: 2005-03-10
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2025-03-10
Also published as: JP2006251384A

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタなどの二成分現像剤を用いる画像形成装置に関するものである。

この種の画像形成装置においては、画像濃度を一定に維持することが重要な課題である。画像濃度を一定に維持するために、一般に、現像剤のトナー濃度を制御することが行われる。トナー濃度を制御する方法としては、現像装置にトナー濃度センサ（以下、「Ｔセンサ」という。）を設置し、このＴセンサの検出値と目標値との比較結果に基づいて、トナー補給量を調整する方法が知られている。この方法によれば、Ｔセンサの検出値が予め決められた目標値となるように現像剤中のトナー濃度を制御することができる。しかし、Ｔセンサの検出値が同じでも、現像剤の周辺環境（温度や湿度等）や、現像剤の使用条件（トナーやキャリアの劣化度合い等）によっては、画像濃度が相違する。そのため、Ｔセンサだけを用いてトナー濃度制御を行っても、画像濃度を一定に維持できないことがある。

従来、感光体等の潜像担持体上のトナーパターンの濃度を検出するパターン濃度センサ（以下、「Ｐセンサ」という。）を、Ｔセンサと併用してトナー濃度制御を行う画像形成装置が知られている（特許文献１及び特許文献２参照）。この画像形成装置は、潜像担持体上に画像濃度検出用のパターン潜像を形成し、これを現像装置によって現像してトナーパターンを形成する。そして、このトナーパターンの濃度をＰセンサによって検出し、この検出結果に基づいてＴセンサの目標値を修正する。Ｐセンサの検出結果を用いれば、画像濃度を直接的に把握することが可能である。そのため、Ｐセンサの検出結果に基づいてＴセンサの目標値を補正することで、Ｔセンサの目標値を現像剤の周辺環境や使用条件の変化に応じた適正な値にすることができる。これにより、現像剤の周辺環境や使用条件が変化しても、実際の現像剤のトナー濃度を目標とする濃度にすることができ、画像濃度を所定濃度に維持することができるようになる。

特開平１０−１８６８３０号公報特開平１１−３０５４９７号公報

現像装置内の現像剤（トナーとキャリア）が劣化した場合、劣化した現像剤を取り出して、新たな現像剤を充填する。この充填される現像剤は、工場出荷時に現像剤中のトナー帯電量を十分上げたうえで出荷される。しかし、充填されるまでの流通期間が長く長い間放置されると、この間に現像剤中のトナーの帯電量が減少する。また、帯電量が減少したトナーは、装置内で攪拌動作を行っても帯電量がなかなか回復しない。このため、新たな現像剤の充填初期時においては、十分なトナー帯電量が得られず付着量過多やオフセットが生じる。付着量過多により画像濃度は増大する。このような画像濃度の増大は、Ｐセンサにより検知される。そして、このＰセンサの検出結果に基づいて、Ｔセンサの目標値は現在よりも低くなるように補正される。その結果、現像剤のトナー濃度が、目標のトナー濃度よりも高い値となる。これにより、トナーが消費されて現像剤のトナー濃度が目標のトナー濃度に下がるまでトナーボトル等によるトナーの補給が停止される。このため、トナーが消費されて目標のトナー濃度に下がるまでの間は、現像剤のトナー濃度は、目標のトナー濃度よりも高いままとなってしまう。このため、現像剤のトナー濃度が目標濃度となるまで濃度過多やオフセット等の異常画像が出力されてしまうという問題があった。

また、放置しておくとトナーの帯電が低下するという関係から工場出荷時には、トナーを必要以上に帯電させておいて、一定期間径過後に現像剤中のトナーが所定の帯電量となるようにしている。このため、工場出荷後すぐの放置時間短い現像剤は、トナーが必要以上に帯電している。この放置時間の短い現像剤が現像装置に充填された場合は、付着量が減少し、画像濃度が薄くなる。このような画像濃度の減少は、Ｐセンサにより検知され、このＰセンサの検出結果に基づいて、Ｔセンサの目標値は現在よりも高くなるように補正される。その結果、トナーボトル等からトナーが現像装置内へ補給されるが、トナーボトル内のトナーは、ほとんど帯電していない。このため、一度に大量のトナーが現像装置内に供給されても、攪拌によりトナーを十分帯電することができず、地汚れやオフセットなどの画像不良を生じる。従来は、このような地汚れを防止するために所定量のトナーを少しずつ現像装置内へ供給しているが、現像剤のトナー濃度が目標値となるまで、濃度の薄い画像が出力されてしまうという問題があった。また、現像剤のトナー濃度が目標トナー濃度とならないため、トナーニアエンドと誤検知してしまうという問題もあった。

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、放置時間の短い現像剤や長い現像剤が、現像装置に充填された初期時の異常画像を抑制することができる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像担持体上の潜像を、現像装置によりトナーとキャリアとを含む現像剤を用いて現像し、これにより得たトナー像を最終的に記録材上に転移させて画像形成を行う画像形成装置において、該現像装置内に新たな現像剤が充填される際、充填される新たな現像剤の製造情報に基づいて、製造日から充填される時点までの放置時間を検知し、検知した放置時間が所定の範囲外のときに画像濃度が所定の濃度になるように画像出力設定値を補正する画像出力補正手段を備え、上記画像出力補正手段により画像出力設定値が補正されたとき、所定のタイミングで補正前の画像出力設定値で潜像担持体上に画像濃度検出用のパターン潜像を作像し、これを上記パターン濃度センサで検出し、該パターン濃度センサで検出したトナーパターンの濃度が所定範囲内であるとき、画像出力設定値を補正前の画像出力設定値に戻すことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記潜像担持体上に形成された画像濃度検出用のトナーパターンの濃度を検出するパターン濃度センサを備え、上記画像出力補正手段は、該パターン濃度センサで検出したトナーパターンの濃度に基づいて画像出力設定値を補正することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の画像形成装置において、上記画像出力補正手段は、上記パターン濃度センサで検出したトナーパターンの濃度が目標とする濃度となるまでパターン潜像を作像するときの現像バイアスを補正し、トナーパターンの濃度が目標とする濃度となったときの現像バイアスの補正量に基づき、画像出力設定値を補正することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかの画像形成装置において、画像形成により消費された分のトナーを現像装置内の現像剤へ補給するトナー補給装置と、上記現像装置に収容されている現像剤の一部について現像剤密度に関連するパラメータを検知するトナー濃度センサと、該トナー濃度センサの検出結果に基づいて、その検出値が目標値に一致するように該トナー補給装置のトナー補給動作を制御する補給動作制御手段と、上記パターン濃度センサで検出したトナーパターンの濃度が目標とする濃度となるようなトナー補給動作がなされるように該目標値を補正する補正処理を、所定のタイミングで実行する目標値補正手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれかの画像形成装置において、上記トナーとして、変性ポリエステル樹脂を基材としたトナーを用いたことを特徴とするものである。

請求項１乃至５の発明によれば、現像装置内に新たな現像剤が充填される際、充填される現像剤の放置時間が所定範囲外のとき、画像濃度が所定の濃度となるように画像出力設定値を補正している。このように、画像出力設定値を補正することで、現像剤のトナー濃度を変更しなくても画像濃度を所定の濃度に維持することができる。よって、従来のように現像剤のトナー濃度が目標値となるまで異常画像が出力されることがない。その結果、製造から長期間または短い期間の放置された現像像剤が充填されても、充填初期時の異常画像を抑制することができる。

以下、本発明を、画像形成装置としての複写機に適用した一実施形態について説明する。本実施形態では、モノクロ画像形成装置を例に挙げて説明するが、本発明は、公知のカラー画像形成装置についても同様に適用することができる。
まず、本実施形態に係る複写機の構成について説明する。
図１は、本実施形態に係る複写機全体の概略構成図である。図１において、複写機本体１００には、その上に画像読取装置２００が取り付けられ、シートバンク３００上に載置されている。画像読取装置２００の上には、背面側（図中紙面裏側）を支点にして回動自在に構成された自動原稿搬送装置４００が取り付けられている。

複写機本体１００の内部には、潜像担持体としてドラム状の感光体１０が設けられている。この感光体１０のまわりには、感光体１０の回転方向（図中反時計方向）Ａに沿って、帯電ローラを用いた帯電装置１１、現像装置１２、転写装置１３、クリーニング装置１４が、順に配置してなる。現像装置１２は、トナーとして、重合法により製造した重合トナーを用い、その重合トナーを現像剤担持体としての現像ローラを用いて感光体１０上の静電潜像に付着させて、これを可視像化する。転写装置１３は、２つのローラ１５，１６に掛け回された転写ベルト１７を備えており、その転写ベルト１７は、転写位置Ｂで感光体１０の周面に押し当てられている。また、複写機本体１００には、帯電装置１１及びクリーニング装置１４の図中左側に、現像装置１２に新しいトナーを補給するトナー補給装置２０が設けられている。また、複写機本体１００には、シートバンク３００のシートカセット６１から送り出されたシートＳを転写位置Ｂを経てスタック部３９まで搬送するシート搬送装置６０が設けられている。このシート搬送装置６０は、供給路Ｒ１又は手差し供給路Ｒ２、及び、シート搬送路Ｒに沿って、シートＳを搬送する。シート搬送路Ｒ上には、転写位置Ｂに対してシート搬送方向の上流側にレジストローラ２１が設けられている。一方、転写位置Ｂに対してシート搬送路Ｒのシート搬送方向下流側には、熱定着装置２２が設けられている。この熱定着装置２２には、加熱ローラ（加熱部材）３０と加圧ローラ（加圧部材）３２との間にシートＳを挟み込んで加熱加圧定着を行う。熱定着装置２２の更にシート搬送方向下流側には、排出分岐爪３４、排出ローラ３５、第１加圧ローラ３６、第２加圧ローラ３７及びコシ付ローラ３８が設けられている。また、熱定着装置２２を経た画像形成済みのシートをスタックするスタック部３９も設けてられている。また、複写機本体１００には、図中右側に、スイッチバック装置４２が設けられている。このスイッチバック装置４２は、シート搬送路Ｒの排出分岐爪３４が配置された位置から分岐した反転路Ｒ３と、この反転路Ｒ３を通ってきたシートを再びシート搬送路Ｒのレジストローラ２１の位置まで導く再搬送路Ｒ４とに沿ってシートＳを搬送する。反転路Ｒ３及び再搬送路Ｒ４には、一対のスイッチバックローラ４３及び他の複数のローラ６６が設けられている。また、複写機本体１００には、現像装置１２の図中左側に、レーザ書込装置４７が設けられている。このレーザ書込装置４７は、図示しないレーザ光源、走査用の回転多面鏡４８、ポリゴンモータ４９、図示しないｆθレンズ等の走査光学系を備えている。

また、画像読取装置２００は、光源５３、複数のミラー５４、結像用光学レンズ５５、ＣＣＤ等のイメージセンサ５６などを備えており、その上面にはコンタクトガラス５７が設けられている。
また、自動原稿搬送装置４００には、図示しない原稿セット台が設けられており、原稿の排出位置には、図示しない原稿スタック台が設けられている。自動原稿搬送装置４００は、複数の原稿搬送ローラを備えており、この原稿搬送ローラによって、原稿は、原稿セット台から画像読取装置２００のコンタクトガラス５７上の読取位置を経て原稿スタック台まで搬送される。
また、シートバンク３００には、内部に、記録材である紙やＯＨＰフィルム等のシートＳを収納するシートカセット６１が複数重ねて設けられている。各シートカセット６１には、それぞれ呼出ローラ６２、供給ローラ６３、分離ローラ６４が設けられている。シートカセット６１の図中右側には、複写機本体１００のシート搬送路Ｒへと通じる上述した供給路Ｒ１が形成されている。この供給路Ｒ１にも、シートを搬送するいくつかのシート搬送ローラ６６が設けられている。
また、複写機本体１００には、図中右側に、手差し供給部６８が設けられている。この手差し供給部６８には、手差しトレイ６７が開閉自在に設けられており、その手差しトレイ６７上にセットした手差しシートをシート搬送路Ｒへと導く上述した手差し供給路Ｒ２が形成されている。この手差し供給部６８にも、シートカセット６１と同様に、呼出ローラ６２、供給ローラ６３、分離ローラ６４が設けられている。

次に、上記複写機の動作について説明する。
上記複写機を用いてコピーをとるとき、まず、図示しないメインスイッチをオンするとともに、自動原稿搬送装置４００の原稿セット台に原稿をセットする。ブック原稿のような場合には、自動原稿搬送装置４００を開いて画像読取装置２００のコンタクトガラス５７上に直接原稿をセットし、自動原稿搬送装置４００を閉じてそれで押える。そして、図示しないスタートスイッチを押すと、自動原稿搬送装置４００に原稿をセットしたときは、その原稿を原稿搬送ローラにより原稿搬送路を通してコンタクトガラス５７上へと移動させてから画像読取装置２００を駆動し、原稿内容を読み取って原稿スタック台上に排出する。一方、コンタクトガラス５７上に直接原稿をセットしたときは、直ちに画像読取装置２００を駆動して原稿内容を読み取る。原稿内容を読み取る際、画像読取装置２００は、光源５３をコンタクトガラス５７に沿って移動させながら、その光源５３からの光をコンタクトガラス５７上の原稿面に照射する。そして、その反射光を複数のミラー５４で結像用光学レンズ５５まで案内してイメージセンサ５６に入れ、そのイメージセンサ５６で原稿内容を読み取る。

一方、原稿内容の読み取りと同時に、図示しない感光体駆動モータによって感光体１０を回転させる。そして、まず、帯電装置１１により感光体１０の表面を一様に帯電し、次いで上述の画像読取装置２００で読み取った原稿内容に応じてレーザ書込装置４７からレーザ光を照射して書込みを行い、感光体１０の表面に静電潜像を形成する。その後、その静電潜像に現像装置１２でトナーを付着させてこれを可視像化する。

また、スタートスイッチを押したと同時に、シートバンク３００が備える複数のシートカセット６１のうち選択サイズに対応するものから、呼出ローラ６２によりシートＳを送り出する。そして、送り出されたシートＳを供給ローラ６３及び分離ローラ６４で１枚ずつ分離して、その１枚を供給路Ｒ１へ案内し、シート搬送ローラ６６でシート搬送路Ｒへと導く。シート搬送路Ｒへ搬送されたシートＳは、レジストローラ２１に突き当たって止められる。なお、手差し給紙部６８を使う場合、その手差しトレイ６７を開けてこれにシートＳをセットする。この場合も、そのシートＳは、呼出ローラ６２、供給ローラ６３、分離ローラ６４によって１枚だけ手差し供給路Ｒ２へ搬送され、シート搬送ローラ６６でシート搬送路Ｒへと導かれ、同じくレジストローラ２１に突き当たって止められる。そして、このようにして、レジストローラ２１に止められたシートＳは、上述した感光体１０の可視像化したトナー像の先端が転写位置Ｂへ進入するタイミングを合わせて回転を開始するレジストローラ２１によって、その転写位置Ｂへ送り込まれる。

転写位置Ｂへと送り込まれたシートＳは、転写装置１３により感光体１０上のトナー像が転写され、その表面に画像を担持する。転写後の感光体１０は、その表面に残留した残留トナーがクリーニング装置１４で除去され、図示しない除電装置により感光体１０上の残留電位も除去され、帯電装置１１からはじまる次の画像形成に備える。一方、画像を担持したシートＳは、転写ベルト１７により搬送されて熱定着装置２２に入る。そして、加熱ローラ３０と加圧ローラ３２との間を搬送されながら熱と圧力が加えられて、シートＳ上の画像が定着する。その後、シートＳは、排出ローラ３５、第１加圧ローラ３６、第２加圧ローラ３７、コシ付ローラ３８により、シートにコシをつけて、排出スタック部３９上に排出され、そこにスタックされる。
なお、シートＳの両面に画像を形成する場合には、排出分岐爪３４を切り替え、シートＳの片面にトナー像を転写した後、これをシート搬送路Ｒから反転路Ｒ３に入れる。このシートＳは、シート搬送ローラ６６で搬送してスイッチバック位置４４へ入れられた後、スイッチバックローラ４３でスイッチバックされ、今度は再搬送路Ｒ４に入れられ、シート搬送ローラ６６で再びシート搬送路Ｒに導かれる。そして、上述と同様にしてシートの反対面にもトナー像を転写する。

図２は、上記トナー補給装置２０にセットされるトナーボトル２３の斜視図である。
このトナーボトル２３は、円筒状のボトル本体２４にキャップ部２５が備わっている。ボトル本体２４の内部には補給用のトナーを収容した収容空間が形成されており、その収容空間には螺旋状の突起が形成されている。トナーボトル２３をトナー補給装置２０にセットする場合、まず、ボトル本体２４の底部（キャップ部２５の反対端部）とボトル駆動モータ２６の駆動軸とを係合させる。これと同時に、キャップ部２５はトナー補給装置２０に対して固定される。そして、キャップ部２５に設けられたレバー２５ａを操作すると、ボトル口２４ａが開口する。また、ボトル本体２４の底部とボトル駆動モータ２６の駆動軸とを係合させるとき、シャッターピン２７ａが現像装置１２の突起部１２ａの斜面によって上方に案内される。これにより、シャッター２７が開きトナー排出口２８が開く。

図３は、現像装置１２にトナーを補給する様子を示す図である。トナーボトル２３がセットされた後、ボトル駆動モータ２６が駆動すると、ボトル本体２４が回転し、ボトル本体の螺旋状の突起によって収容空間内のトナーがキャップ部２５内へ搬送される。キャップ部２５内のトナーは、トナー補給マイラー２５ｂによりトナー排出口２８へ掻き出され、現像装置１２内へ搬送される。このような構成により、ボトル駆動モータ２６の駆動を制御することで、現像装置１２へ供給するトナーの量（トナー補給量）を調節することができる。

次に、本実施形態におけるトナー濃度制御装置によるトナー濃度制御について説明する。
図４は、本実施形態におけるトナー濃度制御装置の構成を示すブロック図である。
本実施形態においては、現像装置１２にトナー濃度センサ（Ｔセンサ）１０２が設けられており、また感光体１０の表面に対向するようにパターン濃度センサ（Ｐセンサ）１０３が設けられている。Ｔセンサ１０２は、現像剤の一部における透磁率を検知するものであって、透磁率が高いほど出力電圧（検出値）が高くなる一般的な透磁率センサである。なお、本実施形態では、Ｔセンサとして透磁率センサを用いているが、現像装置１２に収容されている現像剤の一部について現像剤密度に関連するパラメータを検知できるものであれば、これに限られない。また、Ｐセンサ１０３は、反射型の光学センサであり、トナー量の変化によって変動する反射光量から、感光体１０上のトナーパターンの濃度を検出する。このＰセンサ１０３は、トナー量が少ないほどすなわちトナーパターンの濃度が低いほど出力電圧が低い。なお、Ｐセンサも、感光体１０上のトナーパターンの濃度が検出できるものであれば、これに限られない。これらのセンサ１０２，１０３の出力信号は、補給動作制御手段及び目標値補正手段としての制御部１０１へ入力される。

このトナー濃度制御装置において、Ｔセンサ１０２による検知タイミングは、現像剤が撹拌されているときが望ましいので、画像形成動作中又は連続画像形成中の画像間において行っている。Ｔセンサ１０２による検知間隔は、なるべく短い間隔で行うのが望ましいので、本実施形態では画像形成動作ごとに行っている。一方、Ｐセンサによる検知動作は、感光体１０上にトナーパターンを形成する必要がある関係で、画像形成動作中には行うことができない。よって、Ｔセンサ１０２による検知タイミングは、非画像形成動作中又は連続画像形成中の画像間において行う。ただし、Ｐセンサ１０３による検知動作において、感光体１０にトナーパターンを形成する間は、通常の画像形成動作を待たせることになるため、この検知動作が例えば連続画像形成中の画像間で行われる場合、連続画像形成スピードが落ちてしまう。よって、Ｐセンサ１０３による検知動作は、Ｔセンサ１０２ほど頻繁に行うことができない。したがって、本実施形態では、画像を３０枚出力するごとに１回、Ｐセンサ１０３による検知動作を行うように設定している。なお、このＰセンサ１０３による検知タイミングは、システムや要求スペックによって適宜変更するのが好ましい。

制御部１０１は、画像形成動作を行うたびに、Ｔセンサ１０２からの検出値Ｖtを受け、この検出値Ｖtと目標値Ｖtrefとを比較する。そして、検出値Ｖtが目標値Ｖtref以上であると判断したら、ボトル駆動モータ２６を駆動させる制御信号を出力する。これにより、ボトル駆動モータ２６が駆動して、現像装置１２内の現像剤にトナーが補給される。一方、検出値Ｖtが目標値Ｖtrefを下回っていると判断したら、ボトル駆動モータ２６の駆動を停止させる制御信号を出力する。これにより、ボトル駆動モータ２６の駆動は停止し、トナー補給が停止する。
また、制御部１０１は、Ｐセンサ１０３からの検出値Ｖspを受け、上記目標値Ｖtrefの補正処理を行う。具体的には、その検出値Ｖspが規定値（目標とするトナーパターン濃度）Ｖsprefよりも下回っていると判断したら、上記目標値Ｖtrefが低くなるように補正する。その結果、Ｔセンサ１０２の検出値Ｖtが、それまでは目標値Ｖtrefを下回っていたとしても、補正後の目標値Ｖtref以上であればトナー補給動作が開始され、画像濃度が上昇する。一方、Ｐセンサ１０３の検出値Ｖspが規定値Ｖspref以上であると判断したら、上記目標値Ｖtrefが高くなるように補正する。その結果、Ｔセンサ１０２の検出値Ｖtが、それまでは目標値Ｖtref以上であったとしても、補正後の目標値Ｖtrefを下回ればトナー補給動作が停止し、画像濃度が低下する。

上記Ｔセンサ１０２は、上記現像装置１２内のトナーエンド、トナーニアエンドの監視も行っている。トナーエンド、トナーニアエンドの監視は、目標値Ｖtrefに所定の実数を引算した値をトナーニアエンドの閾値としている。そして、Ｔセンサ１０２の検出値Ｖtが、トナーニアエンドの閾値よりも下回った場合は、トナーニアエンドと判定し、ユーザーに報知している。

ここで、本実施形態で用いているトナーは、その基材に変性ポリエステル樹脂を用いたものである。具体的には、次のように製造したものである。すなわち、有機溶媒中に、少なくとも活性水素基を有する化合物と反応可能な変性ポリエステル樹脂、着色剤及び離型剤を溶解又は分散させる。これにより得た溶解液又は分散液を、樹脂微粒子を含む水系媒体中で分散させ、架橋剤及び伸張剤の少なくとも一方と反応させる。そして、これにより得た分散液から有機溶剤を除去し、かつ、樹脂微粒子を洗浄して、トナーを得る。このトナーは、上述したように、長期間放置すると帯電量が減少する。また、トナーが所定の帯電量となるのに時間がかかる。上記のような性質をもつトナーであるため、劣化した現像剤と交換され、新たに現像装置内に充填される現像剤中のトナー帯電量が所定範囲でないと、充填初期時に画像不良が生じてしまう。そこで、本実施形態では、充填される現像剤の製造日から現時点までの放置時間を検知し、この検知結果に基づき画像出力設定値としての現像バイアスおよび帯電バイアスを補正する画像出力制御装置を備えている。以下に、この画像出力制御装置につい各制御例に基づき説明する。

〔制御例１〕
図５は、制御例１の画像出力制御装置の構成を示すブロック図である。図５に示すように、画像出力制御装置は、放置時間検知手段１０４と、画像出力補正手段たる制御部１０１と、Ｐセンサ１０３と、現像装置１２と、帯電装置１１とで構成されている。放置時間検知手段１０４は、テンキーなどから入力される現像装置１２に充填される現像剤の製造日等の製造情報に基づいて、製造日から現時点までの充填される現像剤の放置時間Ｔ_０を検知する。制御部１０１は、放置時間検知手段１０４で検知された放置時間Ｔ_０に基づいて、画像出力の補正を行うか否かを判定している。また、制御部１０１は、Ｐセンサのパターン濃度出力値Ｖｓｐに基づいて、画像出力設定値たる現像バイアスＶｂ、帯電バイアスＶｒを補正している。

図６は、本制御例１における現像剤充填時の制御の流れを示すフローチャートである。
まず、現像装置内の劣化した現像装置と交換して新たに充填される現像剤の放置時間Ｔ_０を検知する（Ｓ１）。現像剤放置時間Ｔ_０検知は、例えば、現像剤を内包した袋に現像剤製造日を記載しておいて、この製造日をテンキーなどで入力し、入力された製造日から現時点までの現像剤放置時間Ｔ_０を装置内で計算し、検知する。また、ユーザが記載された製造日から、現時点までの現像剤放置時間Ｔ_０を計算し、その計算した値をテンキーなどで入力することで、現像剤放置時間Ｔ_０が検知されるようにしてもよい。さらに、袋に現像剤製造日をバーコードで記載し、バーコードリーダで製造日を読み取って、製造日から現時点までのトナー現像剤放置時間Ｔ_０を計算し検知してもよい。

放置時間Ｔ_０が検知されたら、放置時間Ｔ_０が上限（Ｔｒｅｆｌ）下限（Ｔｒｅｆｓ）閾値の範囲内か否かをチェックする（Ｓ２）。閾値の範囲内である場合（Ｓ２のＹＥＳ）は、交換された現像剤中のトナー帯電量が所定の帯電量を有しているので、基準の現像バイアスＶｂ０帯電バイアスＶｒ０を用いる通常制御を行う（Ｓ３）。一方、放置時間Ｔ_０が上下限の閾値の範囲外のとき（Ｓ２のＮＯ）は、現像剤中のトナー帯電量が所定の帯電量となっていないので、現像バイアスＶｂおよび帯電バイアスＶｒの補正を行う。
現像バイアスＶｂ、帯電バイアスＶｒの補正は、まず、感光体上に基準パターンを作成する（Ｓ４）。この作成された基準パターンをＰセンサで検知して、このときのパターン濃度出力値Ｖｓｐが基準パターン濃度出力下限値Ｖｓｐ０よりも高いか否かをチェックする（Ｓ５）。基準パターン濃度出力下限値Ｖｓｐ０以下の場合（Ｓ５のＮＯ）は、基準パターン作成時の現像バイアスＶｂｐを所定の補正量ΔＶだけ引く（Ｓ６）。次に、この補正された基準パターン作成時の現像バイアスＶｂｐで基準パターンを作成し（Ｓ４）、Ｐセンサの出力値Ｖｓｐが基準パターン濃度出力下限値Ｖｓｐ０よりも高いか否かをチェックする（Ｓ５）。基準パターン濃度出力下限値Ｖｓｐ０以下の場合（Ｓ５のＮＯ）は、Ｓ６以降のフローを繰り返し行う。

一方、Ｐセンサの出力値Ｖｓｐが基準パターン濃度出力下限値Ｖｓｐ０よりも高い場合（Ｓ５のＹＥＳ）は、出力値Ｖｓｐが基準パターン濃度出力下限値Ｖｓｐ０よりも高くなったときの現像バイアスＶｂｐで基準パターンを作成する（Ｓ７）。このときのＰセンサの基準パターン濃度出力値Ｖｓｐが基準パターン濃度出力上限値Ｖｓｐ１よりも低いか否かチェックする（Ｓ８）。濃度出力値Ｖｓｐが濃度出力上限値Ｖｓｐ１以上の場合（Ｓ８のＮＯ）は、基準パターン作成時の現像バイアスＶｂｐに所定の補正量ΔＶを加える（Ｓ９）。そして、この補正量ΔＶが加算された現像バイアスＶｂｓで、基準パターンを作成し（Ｓ７）、濃度出力値Ｖｓｐが濃度出力上限値Ｖｓｐ１よりも低いかどうかをチェックする（Ｓ８）。基準パターン濃度出力上限値Ｖｓｐ１以上の場合（Ｓ８のＮＯ）は、Ｓ９以降のフローを繰り返し行う。

一方、Ｐセンサの濃度出力値Ｖｓｐが基準パターン濃度出力上限値Ｖｓｐ１よりも低い場合（Ｓ８のＹＥＳ）は、画像形成時の現像バイアスＶｂ・帯電バイアスＶｒを補正するための補正電圧Ｖｓを求める（Ｓ１０）。補正電圧Ｖｓは、Ｐセンサの濃度出力値Ｖｓｐが基準パターン濃度出力上限値Ｖｓｐ１よりも低くなったときの基準パターン作成時の現像バイアスＶｂｐから、基準パターン時のデフォルトバイアス値Ｖｂｐ０を引くことで求めることができる。補正電圧Ｖｓを求めたら、基準の帯電バイアスＶｒ０から、求めた補正電圧Ｖｓを引くことで、画像出力時の帯電バイアスＶｒを求める。また、基準の現像バイアスＶｂ０から、求めた補正電圧Ｖｓを引くことで、画像出力時の現像バイアスＶｂを求める（Ｓ１１）。

このようにして、帯電バイアスＶｒ、現像バイアスＶｂが補正されることで、画像出力設定値が補正され、交換された現像剤中のトナーの帯電量が適正範囲でなくても、現像剤交換初期時の不良画像を抑制することができる。

〔制御例２〕
図７は、本制御例２における画像出力制御装置の構成を示すブロック図である。
本制御例２においては、図５に示した上記制御例１の画像出力制御装置の構成に、記憶部１０５が追加されている。この記憶部１０５には、表１に示すような参照テーブルを予め記憶しておき、Ｐセンサの基準パターン濃度出力値Ｖｓｐと参照テーブルとから補正電圧Ｖｓを決定する。

図８は、本制御例２における現像剤充填時の制御の流れを示すフローチャートである。
まず、上記制御例１と同様にして現像装置内の劣化した現像装置と交換された現像剤の放置時間Ｔ_０を検知し（Ｓ１１）、放置時間Ｔ_０が上限（Ｔｒｅｆｌ）下限（Ｔｒｅｆｓ）閾値の範囲内である場合（Ｓ１２のＹＥＳ）は、通常の基準の現像バイアスＶｂ０、帯電バイアスＶｒ０で画像出力の制御を行う（Ｓ１３）。放置時間Ｔ_０が上限（Ｔｒｅｆｌ）下限（Ｔｒｅｆｓ）閾値の範囲内でない場合（Ｓ１２のＮＯ）は、基準パターンを作成して（Ｓ１４）、このときのＰセンサの基準パターン濃度出力値Ｖｓｐを得る。Ｐセンサの基準パターン濃度出力値Ｖｓｐを得たら、参照テーブルを参照して（Ｓ１５）、補正バイアスＶｓを決定する（Ｓ１６）。補正電圧Ｖｓを決定したら、基準の帯電バイアスＶｒ０から、補正電圧Ｖｓを引くことで、画像出力時の帯電バイアスＶｒを求める。また、基準の現像バイアスＶｂ０から、補正電圧Ｖｓを引くことで、画像出力時の現像バイアスＶｂを求める（Ｓ１７）。

この制御例２においても、交換された現像剤のトナーの帯電量が適正範囲でなくても、現像バイアスＶｂ、帯電バイアスＶｒをＰセンサの基準パターン濃度出力値Ｖｓｐに基づいて補正することで、現像剤交換初期時の不良画像を抑制することができる。

交換された現像剤中のトナーの帯電量が適正範囲内でなくても、時間が径過することで、現像剤中のトナーの帯電量は、適正範囲になっていく。すなわち、長期間放置されて帯電量が減少した現像剤中のトナー、現像装置内で攪拌されることで帯電量が所定の帯電量に回復していく。一方、現像剤が製造されてすぐに交換されて、トナーが必要以上に帯電した現像剤中のトナーも消費されたり、トナー補給装置から新たなトナーが供給されたりすることで現像剤中のトナーが所定範囲の帯電量に回復していく。そこで、現像剤中のトナー帯電量が所定範囲に戻ったら、基準の現像バイアスＶｂ０、基準の帯電バイアスＶｒ０に戻すように制御している。

図９は、基準の現像バイアスＶｂ０、基準の帯電バイアスＶｒ０に戻すための制御の流れを示すフローチャートである。
まず、画像形成動作が終了したか否かを検知する（Ｓ２１）。画像形成動作が終了していたら（Ｓ２１のＹＥＳ）、補正された現像バイアスＶｂｐを通常制御時の基準現像バイアス値Ｖｂｐ０に戻す（Ｓ２２）。この基準現像バイアス値Ｖｂｐ０で基準パターンを作成する（Ｓ２３）。このときのＰセンサの基準パターン濃度出力値Ｖｓｐが基準パターン濃度出力上限値Ｖｓｐ１下限値Ｖｓｐ０の範囲内か否かをチェックする（Ｓ２４）。範囲内でない場合（Ｓ２４のＮＯ）は、現像剤中のトナーが所定範囲の帯電量となっていないので、Ｓ２１以降のフローを繰り返す。一方、Ｐセンサの基準パターン濃度出力値Ｖｓｐが基準パターン濃度出力上限値Ｖｓｐ１下限値Ｖｓｐ０の範囲内の場合（Ｓ２４のＹＥＳ）は、現像剤中のトナー帯電量が所定範囲の帯電量に回復している。よって、現像バイアスＶｂ、帯電バイアスＶｒを基準バイアスＶｂ０、Ｖｒ０に戻す（Ｓ２５）。

（１）
以上、本実施形態の画像形成装置によれば、現像装置内に新たな現像剤が充填される際、充填される現像剤の放置時間が所定範囲外のときに画像出力設定値たる現像バイアスＶｂ及び帯電バイアスＶｒを画像濃度が所定の濃度となるように補正している。充填される現像剤の放置時間Ｔ０が所定範囲未満のときは、放置時間Ｔ０が短いため、充填される現像剤中のトナー帯電量が必要以上帯電している。この場合、画像濃度が薄くなるので、画像濃度が濃くなるように現像バイアスＶｂ及び帯電バイアスＶｒを補正する。一方、充填される現像剤の放置時間Ｔ０が所定範囲を越えるときは、放置時間Ｔ０が長いため、充填される現像剤中のトナーが十分な帯電量を有していない。この場合、画像濃度が濃くなるので、画像濃度が薄くなるように現像バイアスＶｂ及び帯電バイアスＶｒを補正する。このように、現像バイアスＶｂ及び帯電バイアスＶｒを補正することで、製造から長期間または短い期間の放置された現像像剤が充填されても画像濃度を所定濃度に維持することができ、異常画像を抑制することができる。
また、長時間放置された現像剤が充填されても、現像剤のトナー濃度がトナーニアエンドの閾値以下となることがない。よって、トナーニアエンドの誤検知を抑制することができる。
（２）
また、制御例１、２において、パターン濃度センサたるＰセンサで検出したトナーパターンの濃度たる基準パターン濃度出力値Ｖｓｐに基づいて現像バイアスＶｂ及び帯電バイアスＶｒを補正している。このように実際に感光体に付着したトナー濃度に基づいて、画像出力設定値を補正することで、画像濃度を所定濃度にするための現像バイアスＶｂ及び帯電バイアスＶｒを精度良く設定することができる。
（３）
また、本実施形態の画像形成装置において、上記Ｐセンサで検出した基準パターン濃度出力値Ｖｓｐが、所定の範囲内となるまで基準パターン作像時の現像バイアスを補正し、この現像バイアスの補正量Ｖｓに基づき、現像バイアスＶｂ及び帯電バイアスＶｒを補正している。このように、実際感光体に付着したトナー濃度が所定濃度になるよに補正した補正量Ｖｓに基づいて、現像バイアスＶｂ及び帯電バイアスＶｒを補正することで、確実に画像濃度を所定濃度にすることができる。
（４）
また、本実施形態の画像形成装置によれば、トナーパターンの濃度をＰセンサによって検出し、この検出結果に基づいてＴセンサの目標値を修正している。Ｐセンサの検出結果を用いれば、画像濃度を直接的に把握することが可能である。そのため、現像剤の周辺環境や使用条件が変化しても、その変化に応じてＴセンサの目標値をＰセンサの検出結果に基づいて適切な値に補正することができる。これにより、現像剤の周辺環境や使用条件の影響を受けずに、実際の現像剤のトナー濃度を目標とする濃度に一定とすることができ、画像濃度を所定濃度に維持することができる。
（５）
また、本実施形態の画像形成装置によれば、所定のタイミングで感光体上に画像濃度検出用のパターンを作成し、これをＰセンサで検出し、このＰセンサで検出したトナーパターンの濃度が所定範囲内であるとき、補正された現像バイアスＶｂおよび帯電バイアスＶｒを補正前の現像バイアスＶｂおよび帯電バイアスＶｒに戻している。充填された現像剤中のトナーは、現像装置内で除々に所定の帯電量に回復する。充填初期時必要以上に帯電したトナーであった場合は、所定の帯電量に回復するに従い除々に画像濃度が濃くなる。従って、Ｐセンサがこのトナー濃度を検知するとＴセンサの目標値を除々に下げて、現像剤のトナー濃度が除々に下がっていく。その結果、環境等によってさらに現像剤のトナー濃度が下がった場合、現像剤のトナー濃度が極端に薄くなりすぎて現像ローラに付着するトナーの絶対量が足りなくなり、キャリアが感光体に付着して故障するなどの不具合をおこす場合がある。一方、充填初期時所定の帯電量に満たないトナーであった場合は、所定の帯電量に回復するに従い除々に画像濃度が薄くなる。従って、Ｐセンサがこのトナー濃度を検知するとＴセンサの目標値を除々に上げて、現像剤のトナー濃度が除々に上がっていく。その結果、環境等によってさらに現像剤のトナー濃度が上がった場合、現像剤中のトナー濃度が極端に濃くなり現像装置からトナーが吹き出して装置内部を汚してしまう場合があった。しかし、所定のタイミングで補正前の現像バイアスでトナーパターンを作成し、このときのＰセンサで検出したトナーパターンの濃度が所定範囲内である場合は、現像剤中のトナーの帯電量が回復しているので、補正前の現像バイアス及び帯電バイアスに戻す。これにより、現像剤のトナー濃度が極端に濃くなりすぎて、現像装置から吹き出すことを抑制することができる。また、現像剤のトナー濃度が極端に薄くなりすぎて感光体にキャリアが付着することを抑制することができる。
（６）
また、本実施形態では、トナーとして、変性ポリエステル樹脂を基材としたトナーを用いている。このようなトナーは、上述したように、ブレードでクリーニングする際の除去効率を高めやすい、界面活性剤がトナー内部に残存したりトナーの帯電を阻害したりすることもないというメリットがある。しかし、その反面、トナー粒子自体は、攪拌などを行わずに放置しておくと、トナーの帯電が低下し、使用時の帯電極性と逆の弱プラスに帯電するというデメリットもある。さらに、補給されたトナーの帯電が立ち上がるまでに従来のトナーより多くの攪拌時間が必要になるというデメリットもある。このようなデメリットをもつ変性ポリエステル樹脂を基材としたトナーを、上述したＰセンサとＴセンサとを併用してトナー濃度制御を行う画像形成装置で用いると、上述した問題が顕著に現れる。すなわち、放置時間の短い現像剤や長い現像剤が現像装置に充填された初期時の異常画像である。しかし、これは、上述したように現像バイアスＶｂ及び帯電バイアスＶｒを補正することで十分に抑制できるので、初期時の異常画像を抑制した状態で、上記メリットを享受できる。

実施形態に係る複写機全体の概略構成図。同複写機が有するトナー補給装置にセットされるトナーボトルの斜視図。現像装置にトナーを補給する様子を示す図。トナー濃度制御装置の構成を示すブロック図。制御例1における画像出力制御装置の構成を示すブロック図。制御例1における現像剤充填時の制御の流れを示すフローチャート。制御例２における画像出力制御装置の構成を示すブロック図。制御例２における現像剤充填時の制御の流れを示すフローチャート。基準の現像バイアスＶｂ０、基準の帯電バイアスＶｒ０に戻すための制御の流れを示すフローチャート。

符号の説明

１０感光体
１２現像装置
２０トナー補給装置
２３トナーボトル
２６ボトル駆動モータ
１０１制御部
１０２Ｔセンサ
１０３Ｐセンサ

Claims

潜像担持体上の潜像を、現像装置によりトナーとキャリアとを含む現像剤を用いて現像し、これにより得たトナー像を最終的に記録材上に転移させて画像形成を行う画像形成装置において、
該現像装置内に新たな現像剤が充填される際、充填される新たな現像剤の製造情報に基づいて、製造日から充填される時点までの放置時間を検知し、検知した放置時間が所定の範囲外のときに画像濃度が所定の濃度になるように画像出力設定値を補正する画像出力補正手段を備え、
上記画像出力補正手段により画像出力設定値が補正されたとき、所定のタイミングで補正前の画像出力設定値で潜像担持体上に画像濃度検出用のパターン潜像を作像し、これを上記パターン濃度センサで検出し、該パターン濃度センサで検出したトナーパターンの濃度が所定範囲内であるとき、画像出力設定値を補正前の画像出力設定値に戻すことを特徴とする画像形成装置。
請求項１の画像形成装置において、
上記潜像担持体上に形成された画像濃度検出用のトナーパターンの濃度を検出するパターン濃度センサを備え、
上記画像出力補正手段は、該パターン濃度センサで検出したトナーパターンの濃度に基づいて画像出力設定値を補正することを特徴とする画像形成装置。
請求項２の画像形成装置において、
上記画像出力補正手段は、上記パターン濃度センサで検出したトナーパターンの濃度が目標とする濃度となるまでパターン潜像を作像するときの現像バイアスを補正し、トナーパターンの濃度が目標とする濃度となったときの現像バイアスの補正量に基づき、画像出力設定値を補正することを特徴とする画像形成装置。
請求項１乃至３のいずれかの画像形成装置において、
画像形成により消費された分のトナーを現像装置内の現像剤へ補給するトナー補給装置と、上記現像装置に収容されている現像剤の一部について現像剤密度に関連するパラメータを検知するトナー濃度センサと、該トナー濃度センサの検出結果に基づいて、その検出値が目標値に一致するように該トナー補給装置のトナー補給動作を制御する補給動作制御手段と、上記パターン濃度センサで検出したトナーパターンの濃度が目標とする濃度となるようなトナー補給動作がなされるように該目標値を補正する補正処理を、所定のタイミングで実行する目標値補正手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
請求項１乃至４いずれかの画像形成装置において、
上記トナーとして、変性ポリエステル樹脂を基材としたトナーを用いたことを特徴とする画像形成装置。