JP5403395B2

JP5403395B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP5403395B2
Application number: JP2008270760A
Authority: JP
Inventors: 瑠美宮▲崎▼; 淳竹原; 敬二国見
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2008-10-21
Filing date: 2008-10-21
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2028-10-21
Also published as: US20100098441A1; JP2010101943A; US8295717B2

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。

従来、画像形成装置において画像濃度や階調再現性を適正に維持するために、像担持体上に形成したパッチ状トナー像のトナー付着量を検出し、検出されたトナー付着量に基づきトナー像形成条件を制御するものが種々知られている（例えば、特許文献１、２）。

トナー付着量を検出する手段としては、光学センサを用いるものが広く知られている。具体的には、光学センサで検知したパッチ状トナー像の検知結果から単位面積あたりのトナー像付着面積を得る。そして、パッチ状トナー像を形成するトナー粒径分布をある特定のものと想定して、単位面積あたりのトナー像付着面積から単位面積あたりの重量であるトナー付着量を算出している。
特許第４０１６９４９号公報特開２００５−１２８４８４号公報

しかし、上記トナー付着量を検出する手段では、トナー粒径分布をある特定のものと想定しているため、トナーの粒径分布が異なるとトナー付着量の算出時に誤差を生じ、トナー付着量を正確に検出することはできないという問題がある。

一方、現像手段においては、トナーは繰り返しの使用により割れが発生して、トナー粒径分布が経時変化する。また、一般的に現像手段は、特定の粒径範囲のトナーが選択的に現像されやすいという、選択現像と呼ばれる傾向をもっている。このため、特定の粒径範囲のトナーが先に消費されていき、トナー粒径分布は経時変化する。このような経時でのトナー粒径分布変化は、現像手段に外部からトナー補給をおこなうものに比べて、外部からのトナー補給機構をもたず、初期に充填されたトナーが消費されると現像手段を交換するプロセスカートリッジの形態で大きくなる。このため、プロセスカートリッジの形態を用いるものでは、上記トナー粒径分布の変化によりトナー付着量を正確に検出することはできないという問題が顕著になる。

本発明は、以上の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、像担持体上のトナー像のトナー付着量を経時においても正確に検出することの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、像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体上のトナー像の付着面積を検知する光学センサと、該光学センサの検知結果に基づきトナー付着量を演算するトナー付着量演算手段とを備えた画像形成装置において、上記トナー像形成手段のうち少なくとも現像手段を含む本体から着脱可能なプロセスカートリッジと、該プロセスカートリッジに設けられ使用状況に対応するトナー粒径分布の経時変化情報を予め記憶している記憶手段と、該記憶手段からの情報を用いて上記トナー像を構成するトナー粒径分布の経時変化情報を取得する粒径変化情報取得手段を備え、上記トナー付着量演算手段は、上記光学センサの検知結果と、該粒径変化情報取得手段により取得したトナー粒径分布の経時変化情報とに基づきトナー付着量を演算する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、上記トナー像形成手段のうち少なくとも現像手段を含む本体から着脱可能なプロセスカートリッジを備え、上記粒径変化情報取得手段は該プロセスカートリッジが使用開始されてからの累積トナー消費量に基づきトナー粒径分布の経時変化情報を取得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１の画像形成装置において、上記トナー像形成手段のうち少なくとも現像手段を含む本体から着脱可能なプロセスカートリッジを備え、上記粒径変化情報取得手段は該プロセスカートリッジに初期に充填されたトナー充填量とプロセスカートリッジが使用開始されてからの累積トナー消費量の比であるトナー消費率に基づきトナー粒径分布の経時変化情報を取得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の画像形成装置において、上記トナー像形成手段のうち少なくとも現像手段を含む本体から着脱可能なプロセスカートリッジを備え、上記粒径変化情報取得手段は該プロセスカートリッジの駆動時間に基づきトナー粒径分布の経時変化情報を取得する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の画像形成装置において、上記トナー像形成手段のうち少なくとも現像手段を含む本体から着脱可能なプロセスカートリッジを備え、上記粒径変化情報取得手段は該プロセスカートリッジの使用開始からの累積印刷枚数に基づきトナー粒径分布の経時変化情報を取得することを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４または５の何れかの画像形成装置において、上記光学センサは反射式光学センサであることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５または６の何れかの画像形成装置において、上記トナー付着量演算手段により演算されたトナー付着量に基づき、上記トナー像形成手段のトナー像形成条件を制御するトナー像形成条件制御手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項７の画像形成装置において、上記トナー像形成条件制御手段により制御するトナー像形成条件は、少なくとも現像バイアス、帯電バイアス、または、露光量のいずれを含むことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７または８の何れかの画像形成装置において、画像情報に基づきトナー消費量を算出するトナー消費量演算手段を備え、該トナー消費量演算手段で算出されたトナー消費量を、上記粒径変化情報取得手段により取得したトナー粒径分布の経時変化情報に基づき補正演算することを特徴とするものである。

本発明においては、トナー付着量演算手段は、光学センサにより検知したトナー像の付着面積と、粒径変化情報取得手段により取得したトナー粒径分布の経時変化情報とに基づき、トナー付着量を演算する。これにより、経時においてトナー粒径分布が変化した場合にも正確にトナー付着量を検出することができる。

以上、本発明によれば、像担持体上のトナー像のトナー付着量を経時においても正確に検出することのできるという優れた効果がある。

以下、本発明を、画像形成装置に適用した一実施形態について説明する。まず、本実施形態に係る画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の全体の概略構成図である。図１の画像形成装置は、中間転写体として図中矢印方向に表面移動する中間転写ベルト７を設け、中間転写ベルト７の移動方向に並列にイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の作像ユニットとしてのプロセスカートリッジ１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋを配置した、いわゆるタンデム型カラー画像形成装置である。プロセスカートリッジ１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは、収容するトナーの色が異なる以外は、構成が同じであるので、以下、ブラック用の１Ｋを用いて説明を行い、イエロー、シアン、マゼンタ用のプロセスカートリッジ１Ｙ，Ｃ，Ｍについては説明を省略する。

プロセスカートリッジ１Ｋは、感光体ドラム２Ｋと、帯電手段としての帯電ローラ３Ｋと、現像手段４Ｋと、感光体クリーニング手段５Ｋとを有し、これらを一体に形成したものである。また、プロセスカートリッジユニット１Ｋは図示しないストッパーを解除することにより、画像形成装置本体に対して脱着可能で交換できるようになっている。

図中矢印方向に回転する感光体ドラム２Ｋの表面に、帯電ローラ３Ｋが圧接するよう設けられており、帯電ローラ３Ｋは感光体ドラム２Ｋの回転により従動回転する。帯電ローラ３Ｋには図示しない高圧電源により所定のバイアスが印加され、感光体ドラム２Ｋの表面を帯電する。現像手段４Ｋは一成分接触現像であり、感光体ドラム２Ｋ上の静電潜像をトナー像として顕像化する。現像手段４Ｋには図示しない高圧電源から所定の現像バイアスが供給される。
感光体クリーニング手段５Ｋは感光体ドラム２Ｋ表面の転写残トナーのクリーニングを行う。

また、プロセスカートリッジ１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋが中間転写ベルト７と対向する側と反対側には、露光手段６が設けられる。露光手段６は、感光体ドラム２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋに対してそれぞれ画像情報を露光し、静電潜像を形成する。露光手段６としては、レーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナが用いられる。また、露光手段６として、レーザービームスキャナ以外に、ＬＥＤを用いることも可能である。

中間転写ベルト７は、図示しない駆動モータによって図中の矢印方向に回転駆動される。中間転写ベルト７の各感光体ドラム２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋに対向する内周部には、各感光体ドラム２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ上のトナー像を中間転写ベルト７上に転写するための一次転写ローラ８Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋが設けられている。また、一次転写ローラ８Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの下流側には、中間転写ベルト７上のトナー像を転写紙に転写するための二次転写ローラ９が、中間転写ベルト７の外周部に対向するように設けられている。さらに、二次転写ローラ９の下流側には、転写紙に転写できずに中間転写ベルト７上に残留したトナーをクリーニングするための転写ベルトクリーニング手段１１が設けられている。また、転写紙の搬送方向に関して２次転写ローラ９よりも下流部には、定着装置（不図示）が設けられている。

このような構成の画像形成装置においては、画像開始の信号を受けると、中間転写ベルト７が回転し始め、同時に、プロセスカートリッジ１Ｋでは、感光体２Ｋを帯電ローラ３Ｋにより一様に帯電し、露光手段６によりレーザー光を照射され静電潜像を形成する。静電潜像は、現像手段４Ｋにより現像され、これにより感光体２Ｋにブラックのトナー像が形成される。同様にして、プロセスカートリッジ１Ｙ，Ｃ，Ｍにおいても、各感光体２Ｙ，Ｃ，Ｍ、それぞれイエロー、シアン、マゼンタのトナー像が形成される。中間転写ベルト７の表面移動に伴い、各色トナー像は一次転写ローラ８Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋで順次転写され、中間転写ベルト７上に合成カラー画像を形成する。

一方、給紙カセット（不図示）から転写紙が給紙され、中間転写ベルト７と２次転写ローラ９とのニップ部に搬送される。そして、中間転写ベルト７上の合成カラー画像を２次転写ローラ９で転写して転写紙上にカラー画像を記録する。画像転写後の転写紙は、定着装置（不図示）へと送り込まれ、転写画像を定着される。また、トナー像転写後の各感光体上２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ上の残留トナーは、それぞれの感光体クリーニング手段５Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋによってクリーニングされる。また、トナー像転写後の中間転写ベルト７上の残留トナーは、転写ベルトクリーニング手段１１によってクリーニングされる。

次に、本実施形態の画像形成装置の特徴的な構成について説明する。本実施形態の画像形成装置では、所定のタイミングでトナー像を形成し、中間転写ベルト７上に転写してトナー付着量を検出して制御を行うトナー付着量制御を実施している。以下、実施例に基づきこれを詳しく説明する。

＜実施例１＞
図１の画像形成装置で、所定タイミングで作像条件を変えながら１個以上のトナーパッチを作成し、中間転写ベルト７上に転写する。中間転写ベルト７上に転写されたトナーパッチのトナー付着量を、中間転写ベルト７に対向して配置された反射型光学センサ１２を用いて検出する。そして、作像条件と検出されたトナー付着量の関係から近似式を求め、中間転写ベルト７上のトナー付着量が目標値Ｍとなるように近似式から作像条件を決定する。ここでの作像条件は、帯電ローラ３に印加する帯電バイアス、現像手段４の現像ローラ４に印加する現像バイアス、露光手段６による露光量のいずれか一つ、または、これらの組み合わせである。現像バイアスを変化させることにより、トナー層の厚さ(ベタ画像の濃度)を制御することができる。また、帯電バイアスと露光量を変化させることにより、ドットの大きさ(階調再現性)を制御することができる。また、トナー付着量の目標値Ｍは画像形成装置の使用環境や耐久状況、使用される紙種に応じて適切に設定される。

反射型光学センサ１２は、発光素子（ＬＥＤ）とフォトトランジスタから構成される。発光素子と鉛直面に対して対称に配置されたフォトトランジスタは正反射受光素子として機能する。正反射受光素子の前にはアパーチャーが設けられており、拡散光の侵入を極力排除する構造となっている。

反射型光学センサ１２で、同じ光を照射した際、中間転写ベルト７の地肌部とトナー付着部で反射光の強度・方向が異なることを利用して、トナー付着領域の面積を検知する。中間転写ベルト７の地肌部では、表面が滑らかであるため鏡面のように振る舞い、入射光は正反射する。一方、トナー付着部では表面が粗いため拡散反射する。よって、中間転写ベルト７上に形成したトナーパッチからの反射型光学センサ１２の正反射光の増減により、トナーパッチ中の中間転写ベルト地肌露出領域とトナー付着領域の面積比（以下、地肌露出率）がわかる。

この地肌露出率から、トナーパッチを構成するトナーの粒径分布が既知の場合、トナー付着量（トナーの質量）を一意に推定することが可能である。
図２は、トナーはすべて直径が等しい球体であり、重複することなく（１層）並んでいると仮定したとき、トナー付着領域に対して鉛直方向から見たときのトナー断面積とトナーの体積の関係を示す模式図である。図２（Ａ）は、トナーパッチを構成するトナーの粒径をｒとしたとき、トナー付着領域の面積比である地肌露出率からトナー付着量（体積）を算出することができることを示している。

しかし、図２（Ｂ）はトナーパッチを構成するトナーの粒径が大きくなりＲと変化したとき、トナー付着領域の面積比である地肌露出率が等しくても、トナー付着量(体積)が異なることがわかる。このモデルによれば、地肌露出率が等しい場合でも、トナー粒径が大きくなるほど、トナー付着量が多くなる。すなわち、トナーパッチを構成するトナーの粒径が不明な場合は、地肌露出率から正確にトナー付着量を推定することは困難であり、トナーパッチを構成するトナーの粒径が解れば、正確にトナー付着量を算出することができる。

ここで、実際の系では、トナー粒径は均一ではなく、また、ＬＥＤの入射角・反射角は垂直ではないために、検知されるトナー付着領域の面積が変わり多少のずれがあるものの、概ね同様の傾向を示す。このため、トナーパッチを構成するトナーの粒径分布のデータが解れば、これに基づき地肌露出率からトナー付着量を正確に算出することが可能である。

そこで、本実施形態では、トナーパッチを構成するトナー粒径分布を考慮して正確なトナー付着量を検出するよう構成する。各プロセスカートリッジ１には記憶手段（不図示）が設け、プロセスカートリッジの使用状況に関する情報、トナー充填量、トナー色、シリアルナンバーなどを記憶している。この記憶手段に記憶されている使用状況は随時更新される。
また、画像形成装置に設けられたトナー付着量演算手段は、予めプロセスカートリッジ１の使用状況とトナー平均粒径の関係を示す対照テーブル(粒径算出テーブル)を記憶している。

図３は、実施例１のトナー付着量制御のフローチャートである。トナー付着量制御を開始すると、複数個のトナーパッチＰ（ｉ）を作成し、中間転写ベルト７上に転写する（Ｓ１）。次いで、作成された各トナーパッチＰ（ｉ）を反射型光学センサ１２で読みとる（Ｓ２）。トナー付着量演算手段は、反射型光学センサ１２の検知結果に基づき地肌露出率を求める（Ｓ３）。次いで、図示しない画像形成装置本体の記憶手段に予め記憶されている、基準粒径Ｒ０での地肌露出率とトナー付着量の対照テーブル(付着量変換テーブル)を参照し、地肌露出率Ｘ（ｉ）をトナー付着量Ｍ（ｉ）に変換する（Ｓ４）。一方、プロセスカートリッジ１の記憶手段に記憶されているプロセスカートリッジの使用状況を読み込む（Ｓ５）。次いで、プロセスカートリッジの使用状況である、トナー消費量、トナー消費量／トナー充填量(トナー消費率)、印刷枚数、感光体の走行距離、累積駆動時間のいずれかひとつ、あるいは、２つ以上の組み合わせから求まる耐久指標ｔを算出しする（Ｓ６）。そして、予め記憶している耐久指数ｔとトナー平均粒径の関係を示す対照テーブル(粒径算出テーブル)に基づき、現在の中間転写ベルト７上のトナー平均粒径Ｒｔを求める（Ｓ７）。次いで、付着量変換テーブルを用いて求めたトナー付着量Ｍ（ｉ）に、現在のトナー平均粒径Ｒｔと基準粒径Ｒ０の比Ｒｔ／Ｒ０を乗じたＭ＿ｒｅｖ（ｉ）＝Ｍ（ｉ）×Ｒｔ／Ｒ０を求める（Ｓ８）。このようにして、トナー平均粒径に基づきＭ（ｉ）を補正して求めたＭ＿ｒｅｖ（ｉ）を、トナーパッチを構成するトナー粒径を考慮した正確なトナー付着量とみなすことができる。

また、本実施例では、トナー付着量演算手段は、地肌露出率Ｘ（ｉ）を付着量変換テーブルによりトナー付着量Ｍ（ｉ）に変換する第１のステップと、トナー平均粒径に基づきＭ（ｉ）を補正するという第２のステップ２段階のステップを経てトナー付着量を求めた。これに限らず、トナー付着量演算手段は、地肌露出率Ｘおよびトナー平均粒径Ｒとトナー付着量Ｍとの関係を表す関数Ｍ＝ｆ（Ｘ，Ｒ）を予め記憶しておき、Ｍ＝ｆ（Ｘ，Ｒ）にＸ（ｉ），Ｒｔを代入してトナー付着量Ｍ（ｉ）＝ｆ（Ｘ（ｉ）、Ｒｔ）を求めることも可能である。

このように、トナーの粒径分布情報を取得し、トナー付着量を反射型光学センサ１２の検知結果と、トナーの粒径分布情報とから演算することにより、正確なトナー付着量を検出することができる。これにより、経時でトナーの粒径分布が変化するシステムにおいても、トナー付着量を正確に検出し、画像濃度および階調再現性を適正に維持することができる。

＜実施例２＞
図４（Ａ）は、実施例２のトナー付着量制御のフローチャートである。実施例２では実施例１と同様に、所定のタイミングで中間転写ベルト７上に１個以上のトナーパッチを形成し（Ｓ１）、反射型光学センサ１２で各トナーパッチからの出力を読み取り（Ｓ２）、地肌露出量を算出して（Ｓ３）作像条件を決定してトナー付着量を適正に維持する。また、プロセスカートリッジの使用状況に応じて、中間転写ベルト７上に形成されるトナーパッチを構成するトナーの平均粒径Ｒｔを算出し、Ｒｔに基づき補正した正確なトナー付着量を得るものである。実施例１と異なる点は、作像条件と地肌露出率の近似式を求めて、地肌露出率が目標値Ｘ０となるような作像条件に設定する（Ｓ４）ものである。ここで、転写効率が大きく変わらない場合、中間転写ベルト７上で検出された地肌露出率は転写紙上に形成された画像の反射濃度と相関がよく、トナー粒径によらずほぼ同じ関係になる。よって、地肌露出率Ｘ０が一定になるように作像条件を制御すると、転写紙上の画像濃度を一定に維持することができる。

このようなトナー付着量制御においても、現像するトナーの粒径分布が大きく変化した場合には、従来のトナー付着量検出方法では、トナー付着量を正確に検知することが難しい。そこで、実施例１と同様に、トナーの粒径分布情報を取得し、これに基づきトナー付着量を演算することで、正確なトナー付着量を得ることができる。

さらに、実施例２の画像形成装置は、画像情報に基づきトナー消費量を計算するトナー消費量演算手段を備えている。

従来、画像情報からトナー消費量を予測する技術としては、例えば、特開２００８−０２６８４４号公報に記載されたトナー消費量演算手段が知られている。これは、現像手段のトナー収容部にエンドセンサを設けることなく、画像情報からトナー消費量を予測して、トナーエンドを検知するものである。このトナー消費量演算手段では、トナー付着量および階調再現性が適正であることを前提に演算がなされるため、トナー粒径分布の変化によるトナー付着量検出誤差があれば、トナー消費量の予測値に誤差が生じてしまう。そこで、トナーの粒径分布情報を取得し、これに基づきトナー付着量を補正演算することで、正確なトナー付着量を得ることが重要となる。

図４（Ｂ）は、実施例２のトナー消費量算出のフローチャートである。実施例２のトナー消費量演算手段は、１ページ印刷されるごとに、画像の印字ドット数、密度からベタ換算の印字面積Ｓを算出し（Ｓ５）する。次いで、プロセスカートリッジ１の記憶手段に記憶されているプロセスカートリッジの使用状況を読み込む（Ｓ６）み、耐久指標ｔを算出しする（Ｓ７）。そして、予め記憶している耐久指数ｔとトナー平均粒径の関係を示す対照テーブル(粒径算出テーブル)に基づき、現在の中間転写ベルト７上のトナー平均粒径Ｒｔを求め（Ｓ８）、補正係数Ｒｔ／Ｒ０を算出する（Ｓ９）。ここで、トナー消費量演算手段は、中間転写ベルト７上に現像されたトナーの平均粒径が基準値Ｒ０のときのベタ画像の単位面積あたりのトナー付着量ＭＰＡを予め記憶している。トナーの平均粒径がＲｔのときのベタ画像の単位面積あたりのトナー付着量は、Ｍ＿ｓｏｌｉｄ＝ＭＰＡ×Ｒｔ／Ｒ０として算出される。そこで、単位面積あたりのトナー付着量Ｍ＿ｓｏｌｉｄと印字面積Ｓを乗じたＭ＿ｓｏｌｉｄ×Ｓがトナー消費量として算出される（Ｓ１０）。これにより、エンドセンサを設けることなく、トナー消費量を正確に予測して、トナーエンドを正確に検知できる。

このように、トナーの粒径分布情報を取得し、反射型光学センサ１２の検知結果と、トナーの粒径分布情報とに基づきトナー付着量を演算することで、正確なトナー付着量を検出することができる。これにより、経時でトナーの粒径分布が変化するシステムにおいても、トナー付着量を正確に検出し、画像濃度および階調再現性を適正に維持することができ、さらに、画像情報からトナー消費量を正しく予測することができる。

なお、本発明を上述の実施形態に基づき説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その主旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更を加えることができる。例えば、上記実施形態ではタンデム中間転写方式の画像形成装置を示したが、４パス方式でもよいし、直接転写方式でも構わない。また、トナーパッチを作成・検出する場所についても、中間転写ベルト７上に限らず、感光体２上でもよい。

以上、本実施形態によれば、トナー付着量演算手段は、反射型光センサ１２の検知結果と、トナーパッチを構成するトナー粒径分布の経時変化情報を取得する粒径変化情報取得手段により取得したトナー粒径分布の経時変化情報とに基づき、中間転写ベルト７上に付着したトナーパッチのトナー付着量を演算する。これにより、経時においてトナー粒径分布が変化した場合にも正確にトナー付着量を検出することができる。
また、現像手段４を含む本体から着脱可能なプロセスカートリッジ１を備え、プロセスカートリッジは使用状況に対応するトナー粒径分布の経時変化情報を予め記憶している。これにより、容易にトナー粒径分布の経時変化情報を取得できる。
また、粒径変化情報取得手段はプロセスカートリッジが使用開始されてからの累積トナー消費量に基づきトナー粒径分布の経時変化情報を取得する。プロセスカートリッジでは、現像されやすい粒径範囲のトナーが次第に少なくなり、トナーの粒径分布が変化しやすいが、選択現像の特性がわかっていれば、トナー消費量に基づき、専用のセンサ等を設けることなく低コストで現在のトナー粒径分布を予測することができる。
また、粒径変化情報取得手段はプロセスカートリッジに初期に充填されたトナー充填量とプロセスカートリッジが使用開始されてからの累積トナー消費量の比であるトナー消費率に基づきトナー粒径分布の経時変化情報を取得する。プロセスカートリッジでは、現像されやすい粒径範囲のトナーが次第に少なくなり、トナーの粒径分布が変化しやすいが、選択現像の特性がわかっていれば、収容される初期のトナー量とトナー粒径分布、およびトナー消費率に基づき、専用のセンサ等を設けることなく低コストで、トナー充填量の異なるプロセスカートリッジが使われた場合にも現在のトナー粒径分布を予測することができる。
また、粒径変化情報取得手段はプロセスカートリッジの駆動時間に基づきトナー粒径分布の経時変化情報を取得する。プロセスカートリッジでは、現像されやすい粒径範囲のトナーが次第に少なくなり、トナーの粒径分布が変化しやすいが、選択現像の特性がわかっていれば、プロセスカートリッジの駆動時間に基づき、専用のセンサ等を設けることなく低コストで、現在のトナー粒径分布を予測することができる。
また、粒径変化情報取得手段は該プロセスカートリッジの使用開始からの累積印刷枚数に基づきトナー粒径分布の経時変化情報を取得する。プロセスカートリッジでは、現像されやすい粒径範囲のトナーが次第に少なくなり、トナーの粒径分布が変化しやすいが、選択現像の特性がわかっていれば、プロセスカートリッジの累積印刷枚数に基づき、専用のセンサ等を設けることなく低コストで、現在のトナー粒径分布を予測することができる。
また、トナー付着量演算手段により演算されたトナー付着量に基づき、トナー像形成条件制御手段により、トナー像形成手段のトナー像形成条件を制御することにより、画像濃度および階調再現性を適正に維持することができる。
また、トナー像形成条件制御手段により制御するトナー像形成条件として、少なくとも現像バイアス、帯電バイアス、または、露光量のいずれを含む。現像バイアスを変化させることにより、トナー層の厚さ(ベタ画像の濃度)を制御することができる。また、帯電バイアスと露光量を変化させることにより、ドットの大きさ(階調再現性)を制御することができる。
また、画像情報に基づきトナー消費量を算出するトナー消費量演算手段を備え、粒径変化情報取得手段により取得したトナー粒径分布の経時変化情報に基づき、トナー消費量演算手段で算出されたトナー消費量を補正することにより、エンドセンサを設けることなく、トナー消費量を正確に予測して、トナーエンドを正確に検知できる。これにより、コストダウンを図ることができる。

本実施形態の画像形成装置の概略構成図。光学センサで検知したトナー付着領域の面積とトナー付着量との関係の模式図。実施例１のトナー付着量制御のフローチャート。実施例２のトナー付着量制御のフローチャート。

符号の説明

１プロセスカートリッジ
２感光体
３帯電ローラ
４現像手段
５感光体クリーニング手段
６露光手段
７中間転写ベルト
８１次転写ローラ
９２次転写ローラ
１０転写紙
１１転写ベルトクリーニング装置
１２反射型光学センサ

Claims

像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体上のトナー像の付着面積を検知する光学センサと、該光学センサの検知結果に基づきトナー付着量を演算するトナー付着量演算手段とを備えた画像形成装置において、
上記トナー像形成手段のうち少なくとも現像手段を含む本体から着脱可能なプロセスカートリッジと、該プロセスカートリッジに設けられ使用状況に対応するトナー粒径分布の経時変化情報を予め記憶している記憶手段と、該記憶手段からの情報を用いて上記トナー像を構成するトナー粒径分布の経時変化情報を取得する粒径変化情報取得手段とを備え、上記トナー付着量演算手段は、上記光学センサの検知結果と、該粒径変化情報取得手段により取得したトナー粒径分布の経時変化情報とに基づきトナー付着量を演算する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、上記粒径変化情報取得手段は該プロセスカートリッジが使用開始されてからの累積トナー消費量に基づきトナー粒径分布の経時変化情報を取得する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、上記粒径変化情報取得手段は該プロセスカートリッジに初期に充填されたトナー充填量とプロセスカートリッジが使用開始されてからの累積トナー消費量の比であるトナー消費率に基づきトナー粒径分布の経時変化情報を取得する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、上記粒径変化情報取得手段は該プロセスカートリッジの駆動時間に基づきトナー粒径分布の経時変化情報を取得する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、上記粒径変化情報取得手段は該プロセスカートリッジの使用開始からの累積印刷枚数に基づきトナー粒径分布の経時変化情報を取得することを特徴とする画像形成装置。
請求項１、２、３、４または５の何れかの画像形成装置において、上記光学センサは反射式光学センサであることを特徴とする画像形成装置。
請求項１、２、３、４、５または６の何れかの画像形成装置において、トナー付着量演算手段により演算したトナー付着量に基づき、上記トナー像形成手段のトナー像形成条件を制御するトナー像形成条件制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
請求項７の画像形成装置において、上記トナー像形成条件制御手段により制御するトナー像形成条件は、少なくとも現像バイアス、帯電バイアス、または、露光量の何れかを含むことを特徴とする画像形成装置。
請求項１、２、３、４、５、６、７または８の何れかの画像形成装置において、画像情報に基づきトナー消費量を算出するトナー消費量演算手段を備え、該トナー消費量演算手段はで算出されたトナー消費量を、上記粒径変化情報取得手段により取得したトナー粒径分布の経時変化情報に基づき補正演算することを特徴とする画像形成装置。