JP2000267366A

JP2000267366A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2000267366A
Application number: JP11070822A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Nakagami; 康宏中神; Kazuhiro Sakamoto; 和洋坂本; Shinya Matsuura; 晋也松浦; Futoshi Okazaki; 太岡崎; Masayasu Haga; 正安芳賀
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 1999-03-16
Publication date: 2000-09-29

Abstract

(57)【要約】【課題】トナーリサイクル機構を有する画像形成装置
における画質の劣化を防止する。【解決手段】画像形成する原稿の階調値を積算し、こ
の積算値と現像効率から、所定期間内に感光体ドラムに
付着したトナー付着量を算出し（ステップＳ１０４）、
一方自動トナー濃度制御の下で同期間内に供給されてく
る新トナー量を求める（ステップＳ１０６）。記録シー
トに転写されて消費されたトナー量は上記補給されてく
る新トナー補給量とほぼ等しいと考えられるので、トナ
ー付着量から新トナー補給量を差し引くことにより転写
されずに回収されるリサイクルトナー量が求まり、この
リサイクルトナー量と全現像剤量とからリサイクルトナ
ー比率を求めることができる（ステップＳ１０７）。そ
して、求められたリサイクルトナー比率に基づき、転写
チャジャーへの印加電圧などの作像条件を画像濃度が適
正になるよう制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、現像器を有する画
像形成装置に関し、特に転写材に転写されずに像担持体
などに残留した現像剤を回収して再使用する現像剤リサ
イクル機構を備えた画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真式の画像形成装置においては、
感光体ドラムを露光して静電潜像を形成し、この静電潜
像に現像器からトナーを供給して感光体ドラム表面にト
ナー像を形成している。このトナー像は、転写装置によ
る静電力により記録シートに転写されて画像形成が実行
される。

【０００３】記録シートへのトナー像の転写効率を１０
０％にするのは現実には難しく、転写しきれなかったト
ナーが感光体ドラム表面上に残留することになる。この
ような残留トナーは、次の画像形成のプロセスに悪影響
を及ぼし、その再生画像が汚れてしまうので、通常は上
記記録シートへの転写位置より感光体ドラムの回転方向
下流側にクリーニング装置を設け、当該クリーニング装
置内のクリーニングブレードを感光体ドラム表面に押圧
させて残留トナーを掻き落としてクリーニング装置内の
トナー溜まりに回収するようにしている。

【０００４】トナー溜まりに蓄積されたトナーは、定期
的にサービスマンなどにより回収されて処分されるが、
回収のメンテナンスが大変手間であった。容量の大きな
トナー溜まりを設ければ、当該メンテナンスの手間は少
しは軽減されるが、その手間を完全になくすまでには至
らず、その上、装置の小型化にも支障をきたすこととな
る。

【０００５】そこで、最近では、クリーニング装置に回
収された残留トナーを再度現像器に戻して再使用するい
わゆるトナーリサイクル機構を備えた画像形成装置が現
出している。このようにトナーをリサイクル使用するこ
とによりクリーニング装置に溜まったトナーを処分する
手間が省けるだけでなく、トナー自身の利用効率も向上
して省資源化の要請にも適合し、メンテナンスコストも
安くなるという利点がある。

【０００６】ところが、一旦、現像に供されたトナー
は、その物性が変化しており、供給されたばかりの新ト
ナーに比べて特に帯電の安定性が悪くなっている。その
ため、現像器内の現像剤中におけるリサイクルトナーの
割合があまり大きくなると画質が劣化するという問題が
生じていた（以下、この現像器内の全トナー量に対する
リサイクルトナー量の割合を「リサイクルトナー比率」
という。）。

【０００７】このような問題を避けるため、例えば、特
公平５−５８１９５号公報に示す画像形成装置では、多
数枚の画像形成を実行する際に新トナーの補給量を検出
してリサイクルトナー比率を推定するようにしている。
すなわち、現像剤をキャリアとトナーの２成分で構成し
ている２成分式現像器においては、磁気センサなどによ
り現像器中のトナー濃度（全現像剤量に対するトナー量
の割合）を検出し、当該トナー濃度が一定に維持される
ようにトナーホッパーから補給ローラを介して新トナー
を現像器内に供給する制御（自動トナー濃度制御（Auto
Toner Density Control、以下単に「ＡＴＤＣ」ともい
う。））を実行している。

【０００８】そこで、当該補給ローラの回転数をカウン
トし、多数枚の画像形成を実行したにも拘わらず当該カ
ウント値が小さい場合には、リサイクルトナーの現像器
内への供給が多いためであると推定し、当該リサイクル
トナーの現像器への供給を一旦停止させるか、もしくは
新トナーの強制補給を行うことによってリサイクルトナ
ー比率が一定の値以下になるように制御している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術によれば、連続して画像形成する原稿の印字密
度（濃度）を考慮せずに、画像形成枚数と補給ローラの
カウントのみでリサイクルトナー比率を推定しているの
で、必ずしも正確なリサイクルトナー比率の把握ができ
ないという問題がある。例えば、印字密度の高い原稿を
複数枚連続で画像形成した場合には、短時間でトナーを
多く消費する為、補給ローラの回転数も多くなる。この
場合、当該従来技術では、リサイクルトナー比率が下が
ったと判定されることになるが、この際、残留トナー量
も増える筈であるから、還元されるリサイクルトナーも
増加することとなり、一概にリサイクルトナー比率が低
下するとは言えない。

【００１０】反対に印字密度の低い原稿を大量にコピー
してもトナーの減少が少ないので補給ローラの回転数も
少なくなるが、同時に残留トナーも少なくなるので、こ
れによりリサイクルトナー比率が高くなるとは必ずしも
言えない。つまり、上記の従来技術によれば、画像形成
においてリサイクルトナー比率を正確に把握できず、特
に、印字密度の高い原稿を大量に複写した後に、印字密
度の低い原稿を連続して複写するような場合には、消費
されるトナー量が少なくなる一方で直前の印字密度の高
い画像形成により回収されるリサイクルトナーが増大す
るため、リサイクルトナー比率が急激に大きくなってし
まうが、上述のような補給ローラの回転数のみに依存す
る方法では、このようなリサイクルトナー比率の変化を
知ることは到底不可能である。

【００１１】本発明は、以上の問題点に鑑みてなされた
ものであって、現像器内の回収現像剤の割合に関する情
報を的確に把握し、これにより画質の劣化を防止するこ
とが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、像担持体から転写体上に転写されなかっ
た現像剤を回収して現像器内に再供給する現像剤リサイ
クル手段を有する画像形成装置において、現像器から像
担持体上へ供給された現像剤量を算出し、これを現像剤
付着量情報として取得する現像剤付着量情報取得手段
と、前記現像剤付着量情報に基づき、前記現像器内の回
収現像剤量の割合に関する情報を取得する回収現像剤情
報取得手段とを備えることを特徴としている。

【００１３】また、本発明は、画像データに基づき前記
像担持体に現像剤像を形成する画像形成手段と、所定期
間内に形成された画像に対応する前記画像データの画素
ごとの階調値を積算する階調値積算手段とを備え、前記
現像剤付着量情報取得手段が、前記階調値の積算値に基
づいて前記現像剤付着量情報を取得することを特徴とす
る。

【００１４】ここで、「所定の期間」は、画像形成回数
で規定されてもよいし、画像形成動作時間で規定されて
もよい。また、「階調値を積算する」とは、階調を有さ
ない２値画像の場合には、当該ドット（黒画素）を計数
する場合を含む概念である。さらに、本発明は、像担持
体上に所定の階調値に対応する基準パッチを形成するよ
うに前記画像形成手段を制御する基準パッチ形成制御手
段と、形成された基準パッチのトナー付着量を検出する
検出手段とを備え、前記現像剤付着量情報取得手段が、
前記所定の階調値と、前記検出手段により検出されたト
ナー付着量とから現像効率を求め、前記階調値積算手段
により得られた階調値の積算値に当該現像効率を乗じて
現像剤付着量情報を得ることを特徴としている。

【００１５】また、本発明は、現像器内の総現像剤量が
ほぼ一定になるように新現像剤を補給する現像剤補給手
段を備え、前記現像剤付着量情報取得手段が、所定期間
内に前記現像剤補給手段により補給された新現像剤の補
給量に基づいて前記現像剤付着量情報を取得することを
特徴とする。また、本発明は、現像器内に新現像剤を補
給する現像剤補給手段と像担持体から転写体上に転写さ
れなかった現像剤を回収して現像器内に再供給する現像
剤リサイクル手段とを有する画像形成装置において、前
記現像器が、内部の現像剤を所定の搬送路に沿って現像
ローラ方向に搬送する搬送手段と、前記搬送路の第１の
位置に設けられた回収現像剤供給口と、前記搬送路の前
記第１の位置より現像剤搬送方向下流側の第２の位置に
設けられた新現像剤補給口と、前記搬送路の前記第１と
第２の位置の間および前記第２の位置と現像ローラとの
間にそれぞれ設けられ、各位置における現像剤濃度を検
出する第１と第２の現像剤濃度検出手段とを有し、これ
ら第１と第２の現像剤濃度検出手段の検出結果の比に基
づいて現像器内の回収現像剤量の割合に関する情報を取
得する回収現像剤情報取得手段を備えることを特徴とす
る。

【００１６】また、本発明は、前記回収現像剤情報取得
手段により得られた回収現像剤の割合に関する情報に基
づき作像条件を制御する作像条件制御手段を備えるよう
にしている。ここで、前記作像条件制御手段は、前記回
収現像剤の割合に関する情報に基づき現像器内の回収現
像剤の割合が所定値を超えると判断された場合にのみ、
作像条件を制御するようにしてもよい。

【００１７】また、本発明は、前記回収現像剤情報取得
手段により得られた回収現像剤の割合に関する情報に基
づき、前記現像剤リサイクル手段による回収現像剤の現
像器へのリサイクル動作を制御するリサイクル動作制御
手段を備えるようにしている。ここで、前記リサイクル
動作制御手段は、前記回収現像剤の割合に関する情報に
基づき現像器内の回収現像剤の割合が所定値を超えると
判断された場合に、前記リサイクル手段における回収ト
ナー動作を停止させるかもしくは単位時間当たりの搬送
量を低減させるように制御するようにしてもよい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、デジタル複写機（以下、単に「複写機」という）を
例にして説明する。＜第１の実施の形態＞（１）複写機の構成図１は、第１の実施の形態に係る複写機の要部の構成を
示す概略図である。

【００１９】同図に示すように本複写機は、原稿画像を
読み取るイメージリーダ部１００とイメージリーダ部１
００で読み取った画像情報を記録シート上に再現するプ
リンタ部２００と、これらイメージリーダ部１００およ
びプリンタ部２００の動作を制御する制御部３００など
からなる。イメージリーダ部１００は、プラテンガラス
１１上に載置された原稿の画像情報を電気信号として読
み取るものであって、スキャナ１２やＣＣＤイメージセ
ンサ１８などを備える。

【００２０】スキャナ１２は、原稿読み取りに際して図
示しない駆動装置により駆動されて矢印Ａの方向へ移動
しながら、プラテンガラス１１上の原稿を露光ランプ１
３により照射し走査する。当該照射光の原稿面からの反
射光は、反射ミラー１４，１５、１６により反射されて
集光レンズ１７により集光され、ＣＣＤイメージセンサ
１８により光電変換されて電気信号となる。

【００２１】この電気信号は、制御部３００で必要な補
正処理を受けてレーザダイオードの駆動信号に変換さ
れ、プリンタ部２００に出力される。プリンタ部２００
は、プリンタヘッド２１と画像プロセス部２２などから
構成される。プリンタヘッド２１は公知のレーザビーム
走査装置からなり、内部には上記駆動信号により変調さ
れたレーザビームを発するレーザダイオードと、このレ
ーザダイオードから出射されたレーザビームを所定方向
に偏向する偏向装置および走査レンズが内蔵されてお
り、これらにより画像プロセス部２２の感光体ドラム２
３の表面を主走査方向に露光走査する。

【００２２】画像プロセス部２２は、感光体ドラム２３
を中心にして、その外周面に沿って、クリーニングユニ
ット２４、イレーサランプ２５、帯電チャージャー２
６、現像器２７、転写チャージャ２８、分離チャージャ
２９が配設されて構成される。感光体ドラム２３は、そ
の表面の残留トナーをクリーニングユニット２４のクリ
ーニングブレード２４１で掻き落とされ、さらにイレー
サランプ２５で表面の電荷を除去された後、帯電チャー
ジャー２６で一様に帯電されるようになっており、この
ように一様に帯電された状態で、上記プリンタヘッド２
１による露光走査を受けると静電潜像が形成される。こ
の静電潜像に、現像器２７の現像ローラ２７６によりト
ナーの供給を受けてトナー像が形成される。

【００２３】一方、図外の給紙カセットから給紙された
記録シートが、タイミングローラ５１を介してタイミン
グを取りながら感光体ドラム２３下方の転写位置に搬送
されており、ここで転写チャージャ２８からの転写電界
を受けて、上記記録シート上に感光体ドラム２３のトナ
ー像が転写される。トナー像が転写された記録シートは
分離チャージャ２９により、感光体ドラム２３表面から
分離され、搬送ベルト５２によって図外の定着装置に搬
送され、加熱圧着されて定着された後、同じく図外の排
紙トレー上に排出される。

【００２４】また、感光体ドラム２３の外周面に沿った
位置であって現像器２７の直下には、感光体ドラム２３
上に形成された基準パッチの濃度を検出するため、反射
型の光電センサからなるＡＩＤＣセンサＳＥ２１が配設
されており、この検出値により画像濃度を適正に制御す
るようにしている。このような自動画像濃度制御（ＡＩ
ＤＣ）は公知の制御であり、画像形成に先だって定期的
に実行される。具体的には、制御部３００内のＲＯＭ３
１０（図３参照）に格納されている基準パッチの形状と
濃度（階調値）に関するデータに基づき、基準パッチの
トナー像を感光体ドラム２３上に形成し、ＡＩＤＣセン
サＳＥ２１でその濃度（トナー付着量）を検出し、当該
濃度データ通りの濃度となるように作像条件を制御する
ものである。

【００２５】現像器２７は、２成分現像剤方式のもので
あって、トナーを収納するトナー補給ホッパー２７１
と、このホッパー内のトナーを下方の攪拌室２７３に補
給するためのトナー補給ローラ２７２と、攪拌室２７３
内の現像剤（キャリアとトナー）を攪拌してトナーを摩
擦帯電させながら軸方向に搬送する２本の攪拌ローラ２
７４、２７５と、攪拌された現像剤を感光体ドラム２３
の現像面に供給するための現像ローラ２７６とからな
る。この現像ローラ２７６は、例えば、アルミ製の現像
スリーブ内にマグネットローラを内挿して、現像スリー
ブのみを回転させる公知のものが使用される。

【００２６】また、右側の攪拌ローラ２７４付近の底部
には、磁気センサＳＥ２２が取り付けられており、これ
により攪拌室２７３の現像剤のトナー濃度が検出される
ようになっている。制御部３００は、この検出結果に基
づき上記トナー補給ローラ２７２の回転動作を制御し、
攪拌室内のトナー濃度が一定の割合になるように調整す
る。詳しくは後述する。

【００２７】一方、クリーニングユニット２４内部に
は、クリーニングブレード２４１により掻き落とされた
トナーを収容するトナー収容部２４２を備える。当該ト
ナー収容部２４２には、紙面に垂直な方向に搬送スクリ
ュー２４３が軸支されており、当該搬送スクリュー２４
３を駆動モータ２４４（図２参照）により回転させるこ
とによりトナー収容部２４２内のトナーを、紙面奥側に
配設されたトナーリサイクル機構４００のリサイクル用
搬送路４０１（図２参照）方向に搬送する。

【００２８】なお、イメージリーダ部１００前面の操作
しやすい位置には、操作パネル６０（図３参照）が設置
される。この操作パネルには、各種コピーモードを入力
するためのキーや、その設定内容などを表示する表示部
が備えられている。図２は、上記トナーリサイクル機構
４００の構成を説明するため、図１を上方から見たとき
の概略図である。トナーのリサイクル流路の構成を示す
ため各部を搬送スクリューや攪拌ローラの軸に沿って水
平に切断した状態で示している。

【００２９】なお、説明の便宜上、プリンタヘッド２
１、イレーサランプ２５、帯電チャージャー２６、およ
び感光体ドラム２３の軸受け部なども図示を省略してい
る。トナーリサイクル機構４００は、主にリサイクル用
搬送路４０１とその内部の搬送スクリュー４０２とから
なるが、上記クリーニングユニット２４の搬送スクリュ
ー２４３もトナーリサイクル機構の一部と捉えることが
できる。

【００３０】クリーニングブレード２４１で掻き落とさ
れたトナーは、トナー収容部２４２に溜まり、駆動モー
タ２４４で搬送スクリュー２４３を回転駆動することに
より、矢印Ｂ方向に搬送される。トナー収容部２４２
は、感光体ドラム２３の搬送方向か下流側の端部は外方
に延伸されており、その延伸部の底部には穴２４５が設
けられている。搬送スクリュー２４３により搬送されて
きたトナーは、穴２４５から下方に落下するが、その下
方には、当該落下位置に開口部を設けたリサイクル用搬
送路４０１が配設されており、ここで回収されて駆動モ
ータ４０３により回転される搬送スクリュー４０２によ
り更にＣ方向に搬送され、リサイクル用搬送路４０１の
トナー搬送方向下流側端部の底部に設けられた穴４０４
から落下する。落下したトナーは、現像器２７の攪拌室
の一部を延設して設けられたトナー受け部２７４１に受
け取られて、駆動モータ２７７により駆動される攪拌ロ
ーラ２７４によりＤ方向に搬送され、これにより一度使
用に供したトナーが現像器２７内に回収されることにな
る。

【００３１】駆動モータ２７７の回転力は、ギヤ装置２
７７１により、攪拌ローラ２７５、現像ローラ２７６に
伝達され、それぞれ所定の回転方向に駆動して、感光体
ドラム２３の外周面にトナーを供給する。また、感光体
ドラム２３は駆動装置２３１により回転駆動される。な
お、駆動モータ４０３を省略して、搬送スクリュー２４
３の回転力を、複数のギヤやベルト機構を介して搬送ス
クリュー４０２に伝達するようにしてもよい。

【００３２】（２）制御部の構成次に上記複写機内部に設置される制御部３００の構成に
ついて図３のブロック図に基づき説明する。制御部３０
０は、ＣＰＵ３０１、信号処理部３０２、画像メモリ３
０３、階調値積算部３０４、ＬＤ駆動回路３０５、トナ
ー補給時間積算部３０６、帯電用ＨＶユニット（高電圧
発生ユニット）３０７、現像バイアス用ＨＶユニット３
０８、転写用ＨＶユニット３０９、ＲＯＭ３１０、ＲＡ
Ｍ３１１およびＥＥＰＲＯＭ３１２などから構成され
る。

【００３３】信号処理部３０２は、ＣＣＤイメージセン
サ１８で得られたアナログの電気信号を多値のデジタル
信号に変換して画像データを生成し、シェーディング補
正や濃度変換およびエッジ強調処理などの公知の補正処
理を施し、画像メモリ３０３に出力する。画像メモリ３
０３は、上記補正後の画像データをページ毎に格納す
る。

【００３４】階調値積算部３０４は、ＣＰＵ３０１から
の指示により上記画像メモリ３０３から画像データを読
み出し、その画素毎の濃度値（階調値）を積算してい
く。なお、原稿が２値データである場合には、この階調
値の積算は、黒画素（ドット）を積算していくようにし
てもよい。この場合にドット数と階調値の積算値とは対
応関係にあるので、ドット数の積算も階調値の積算の一
手法であると考えることができる。

【００３５】ＬＤ駆動回路３０５は、ＣＰＵ３０１から
のプリント要求を受けて画像形成すべき頁の原稿の画像
データを読み出してレーザダイオードの駆動信号に変換
し、プリンタヘッド２１に出力する。トナー補給時間積
算部３０６は、ＣＰＵ３０１からの指示により、ＡＴＤ
Ｃにより実行されるトナー補給のためのトナー補給ロー
ラ２７２の回転時間をモニターし、積算していく。

【００３６】ＣＰＵ３０１には、上記ＡＩＤＣセンサＳ
Ｅ２１、磁気センサＳＥ２２を含む各種センサの出力が
入力されており、このうちＡＩＤＣセンサＳＥ２１から
のトナー付着量検出値に基づき、帯電用ＨＶユニット３
０７、現像バイアス用ＨＶユニット３０８を制御して、
帯電チャージャー２６の印加電圧や現像ローラ２７６に
印可するバイアス電圧などを変化させて最適な画像濃度
となるように自動濃度制御（ＡＩＤＣ）を実行する。こ
のＡＩＤＣ自体は公知の技術なので詳細な説明は省略す
る。

【００３７】また、ＣＰＵ３０１は、現像器２７の攪拌
室２７３内のリサイクルトナー比率を階調値積算部３０
４およびトナー補給時間積算部３０６による各積算結果
に基づき求め、転写用ＨＶユニット３０９などを制御し
て再現画像が劣化しないように制御する。上述したよう
にリサイクルトナーは、その物性、特に帯電特性が劣化
しているため、攪拌室２７３内部のリサイクルトナー比
率が所定の値以上になるとトナーの現像特性や転写効率
が急速に悪化して、再現画像の劣化をきたすので、リサ
イクルトナー比率の変動に応じて作像条件を制御するこ
とが必要となる。

【００３８】しかしながら、リサイクルトナー比率は、
直接測定することは困難なので、後述する方法により推
定的に算出し、これにより帯電用ＨＶユニット３０７、
現像バイアス用ＨＶユニット３０８、転写用ＨＶユニッ
ト３０９の少なくともいずれか１つを制御して作像条件
を最適な状態にし、画質が劣化するのを防ぐようにして
いる。これにより上記ＡＩＤＣによる制御を補充してさ
らに画質を向上させることができる。

【００３９】ＲＯＭ３１０には、イメージリーダ部１０
０、プリンタ部２００およびトナーリサイクル機構４０
０の各動作を制御するプログラムの外、各種制御変数の
基準値、リサイクルトナー比率を算定するためのプログ
ラムおよび作像条件を設定するためのテーブルなどが格
納されている。また、ＲＡＭ３１１には、操作パネル６
０からの設定された内容や上記検出されたトナー濃度値
およびその他の制御変数が一時的に格納される。

【００４０】書き込み可能な不揮発性メモリであるＥＥ
ＰＲＯＭ３１２には、上記階調値積算部３０４やトナー
補給時間積算部３０６における積算値、リサイクルトナ
ー比率の算出タイミングを決定するため前回の算出タイ
ミングからカウントされる画像形成回数のカウント値
（後述）、算出されたリサイクルトナー比率により設定
された作像条件およびメンテナンス用の画像形成回数の
累積値などが格納される。

【００４１】（３）リサイクルトナー比率の算出方法以下、上記リサイクルトナー比率の算出方法を説明す
る。ここでは、最初に現像剤中にリサイクルトナーが一
切含まれていない初期の状態から一定期間ｔ経過した後
のリサイクルトナー比率を求める場合について説明す
る。

【００４２】（算出方法１）リサイクルトナー比率Ａ
は、攪拌室２７３内に存するリサイクルトナー量および
全体のトナー量をそれぞれＴｒ、Ｄとした場合に、次の
式で表すことができる。Ａ＝Ｔｒ／Ｄ・・・本実施の形態のように２成分現像剤を使用している場合
には、上述のようにＡＴＤＣ（自動トナー濃度制御）に
よりキャリアとトナーの比が一定になるように制御され
る。キャリアは現像時にほとんど消費されないので、そ
の量はほぼ一定であり、トナー濃度を一定に保つという
ことは全トナー量をほぼ一定量に保つことに等しい。現
像器２７に存するキャリア量Ｃと全体のトナー量Ｄおよ
び基準トナー濃度（重量比）ｈとは、ｈ＝Ｄ／（Ｄ＋
Ｃ）となる関係にあるから、この式を変形し、Ｄ＝Ｃ／
（（１／ｈ）−１）として容易に求められる。

【００４３】しかしながら、攪拌室２７３内に存するリ
サイクルトナー量Ｔｒの方は、直接測定することは困難
なので、次のようにして計算する。上述した通りＡＴＤ
Ｃの下では、基準トナー濃度以下になった場合に、その
基準トナー濃度に達するまで、新トナーを補給するよう
に制御される。したがって新トナー補給量Ｔｎは、消費
されたトナー量（記録シートに転写されたトナー量）に
等しいと考えられるから、現像時に感光体ドラム２３に
付着したトナー量（トナー付着量）Ｔａから新トナー補
給量Ｔｎを差し引いた値が、残留トナーとして回収され
るとみなしてよい。すなわち、Ｔｒ＝Ｔａ−Ｔｎ・・・となる。

【００４４】なお、新トナー補給量Ｔｎは、期間ｔの間
にトナー補給時間積算部３０６で積算した補給時間（ト
ナー補給ローラ２７２の回転時間）に単位時間当たりの
補給量を乗じて計算される。一方、トナー付着量Ｔａ
は、画像形成すべき画像データの階調値と一定の関係に
あることが知られており、階調値が高ければ、それを現
像するために要するトナー量も比例して多くなり、双方
の値は一対一に対応している。

【００４５】階調値積算部３０４で各頁の階調値を累積
しているので、その期間ｔの間における累積値に一定の
係数Ｇ（この係数は、階調データに対して実際にトナー
が感光体ドラム２３に付着して現像する程度を示すもの
であり、以下「現像効率」という。）を乗ずることによ
り、その間に感光体ドラム２３に付着したトナー量Ｔａ
を算出することができる。すなわち、Ｔａ＝（階調値積算値）×Ｇ・・・の関係が成立する。

【００４６】このような現像効率Ｇの値は、例えば、リ
サイクル動作を停止させた状態で、所定の階調値の原稿
を多数枚画像形成させて、その際の新トナーの減少量
（＝ＡＴＤＣ制御による新トナーの補給量）と、当該原
稿の階調値の積算値との関係から容易に求めることがで
きる。そして、上記式で求められたトナー付着量Ｔａ
を式に代入してリサイクルトナー量Ｔｒを求め、この
リサイクルトナー量Ｔｒをさらに式に代入することに
よりリサイクルトナー比率を求めることができる。

【００４７】（算出方法２）この算出方法２では、上記
算出方法１においてリサイクルトナー量Ｔｒを求める式
が異なる。すなわち、リサイクルトナー量Ｔｒは、感
光体ドラム２３に付着したトナー付着量Ｔａのうち、転
写されなかったトナー量に相当するのであるから、転写
効率ｐを用いて次の式のように表すことができる。

【００４８】Ｔｒ＝（トナー付着量Ｔａ）×（１−ｐ）・・・この式と上述の式、からリサイクルトナー比率を
求めることができる。この算出方法２によりリサイクル
トナー比率を求める場合には、新トナー補給量Ｔｎの情
報は不要なので、制御部３００におけるトナー補給時間
積算部３０６は不要となる。

【００４９】（算出方法３）この算出方法３では、上記
算出方法２におけるトナー付着量Ｔａを求める式が異
なる。すなわち、新トナー補給量Ｔｎは、消費されたト
ナー量（すなわち、記録シートに転写されたトナー量）
に等しいと考えられるから、このＴｎを転写効率ｐで除
した値Ｔｎ／ｐは、感光体ドラム２３へのトナー付着量
Ｔａに等しいと考えることができる。すなわち、Ｔａ＝Ｔｎ／ｐ・・・の関係が成立する。

【００５０】したがって上記、式、、からリサイ
クルトナー比率を求めることができる。この算出方法３
によりリサイクルトナー比率を求める場合には、原稿の
階調値の積算値の情報は不要なので、制御部３００にお
ける階調値積算部３０４は不要となる。

【００５１】以上のように、トナー付着量を階調積算値
や新トナー補給量などの定量的に積算可能な値から算出
し、これに基づきリサイクルトナー量を求めることによ
り、リサイクルトナー比率をより正確に把握することが
可能になる。このようなリサイクルトナー比率の算出
は、定期的に実行される。その算出タイミングは、例え
ば、画像形成を一定回数実行するごとであってもよい
し、また、画像形成動作時間（感光体ドラムの回転時
間）が一定時間経過するごとであってもよい。また、算
出法１、２にあっては、画像形成すべき原稿の階調積算
値が一定値を超えるごとであってもよい。これらの画像
形成回数、画像形成動作時間あるいは階調値積算値は、
途中装置電源がオフにされても消去されないように、Ｅ
ＥＰＲＯＭ３１２に格納され、算出タイミングに到達す
ると、初期値の「０」にリセットされ、また計数（計
時）が再開される。

【００５２】なお、上記の算出法１における式におい
ては、現像効率Ｇの値は、定数として取り扱ったが、現
像効率自体、トナーの帯電性に依存するものであるか
ら、リサイクルトナー比率に応じて微妙に変化すると考
えられる。したがって、より正確にトナー付着量Ｔａを
求めようとすれば、リサイクルトナー比率と現像効率Ｇ
の関係を予め実験により求めておいて、その関係を示す
近似関数もしくはテーブルをＲＯＭ３１０内に格納して
おき、当該格納情報を参照して、前回の算出で得られた
リサイクルトナー比率に対応する現像効率Ｇを得て、そ
の値に基づき今回のリサイクルトナー比率を算出するよ
うにすればよい。

【００５３】また、２成分現像剤においては、長時間の
使用によりキャリアが劣化して、現像効率も低下するこ
ともあるので、当該使用時間と現像効率の低下に関する
データを予め取得しておき、キャリア交換後の時間経過
をモニターして、その経過時間に対応するよう現像効率
をさらに補正するようにしてもよいであろう。上述のよ
うにして実験データにより正確な現像効率を得る方法の
ほか、次のような方法も有効である。

【００５４】すなわち、本実施の形態のようにＡＩＤＣ
センサＳＥ２１の検出値により自動濃度制御が実行され
る場合には、基準パッチの階調値のデータと、ＡＩＤＣ
センサＳＥ２１の検出値により実際に感光体ドラム２３
に付着したトナー付着量を得ることができるので、対応
する画素のトナー付着量をその画素の階調値で除して現
像効率を計算することができる。したがって、自動濃度
制御による基準パッチ形成を上記リサイクルトナー比率
の算出と同じタイミングで実行するようにすれば、常に
正確な現像効率Ｇの値を得ることができる。

【００５５】また、上記式、においても、転写効率
ｐを一定として取り扱っているが、これも主にトナーの
帯電性に依存し、リサイクルトナー比率に応じて微妙に
変化するほか、転写前のトナー像の厚み（トナー量）に
よっても影響を受ける場合がある。この転写効率ｐに対
するリサイクルトナー比率による影響は、上記現像効率
の調整で述べたのと同様にして、予め実験によりリサイ
クルトナー比率と転写効率の対応関係のデータを取得
し、これにより前回の算出タイミングでのリサイクルト
ナー比率に基づいて転写効率の値を取得して、この値に
基づき次回の算出タイミングにおけるリサイクルトナー
比率を算出するようにすればよい。

【００５６】また、感光体ドラム２３の転写位置より回
転方向下流側に上記ＡＩＤＣセンサＳＥ２１と同様な光
電センサを配設して基準パッチが記録シートに転写され
た後の残留トナー量を検出し、その残留トナー量をＡＩ
ＤＣセンサＳＥ２１により検出されたトナー付着量から
差し引けば、記録シートに転写されたトナー量が求まる
ので、これにより所定濃度のトナー像における正確な転
写効率を求めることができる。

【００５７】あるいは、次のようにしても正確な転写効
率を求めることができる。すなわち、ＡＩＤＣセンサＳ
Ｅ２１を、感光体ドラム２３の転写位置より回転方向下
流側に設けておき、感光体ドラム２３の周方向（副走査
方向）にずらした位置に同一濃度の第１と第２の基準パ
ッチを形成させる。ここで、第１の基準パッチの方が第
２の基準パッチより先に感光体ドラム２３上に形成され
ているものとする。

【００５８】そして、感光体ドラム２３が回転して第１
の基準パッチが転写位置を通過した直後に記録シート先
端が転写位置に到着するようなタイミングで給紙を実行
すると共に、記録シートが転写位置を通過するときのみ
転写チャージャ２８を動作させる。そうすると、第１の
基準パッチは、転写されずに感光体ドラム表面にそのま
ま残り、第２の基準パッチは、所定の転写効率で記録シ
ート上に転写されるようになるので、ＡＩＤＣセンサ２
３により感光体ドラム上に残る上記第１と第２の基準パ
ッチのトナー付着量をそれぞれ検出して、前者の検出量
から後者の検出量を差し引くことにより記録シートに転
写されたトナー量を求めることができる。そして、この
記録シートに転写されたトナー量を、第１の基準パター
ンを検出して得られたトナー付着量で割れば、正確な転
写効率が求められる。

【００５９】トナーの厚みによる影響については、当該
画像形成しようとする原稿の階調値の積算値により付着
量を計算して、その多少により上で求められた転写効率
を補正すればよい。もともと、トナー厚みの変動量自体
それほど大きくないので、転写効率の変動も微小である
と考えられ、補正係数も１以下の数字で大きいものから
小さいものへの数段階に分けて設けておき、当該原稿に
ついて計算されたトナー付着量が所定値を超えれば、そ
の超えた量に応じて補正係数を選択し転写効率に乗じて
補正するようにすれば十分であろう。

【００６０】（４）制御動作次に、上記制御系による複写機の制御動作について図
４、図５のフローチャートに基づき説明する。図４は、
複写機全体の制御動作のメインルーチンを示すフローチ
ャートである。

【００６１】装置に電源が投入されると、ＣＰＵ３０１
内のレジスターやＲＡＭ３１１内の作像条件を含む制御
変数の値を初期化する（ステップＳ１）。次に、ＣＰＵ
３０１の内部タイマーをスタートさせて（ステップＳ
２）、操作パネル６０から入力された内容をＲＡＭ３１
１に設定したり、その設定された内容や装置の状態を操
作パネル６０の表示部に表示させる入出力処理を実行す
る（ステップＳ３）。

【００６２】その後、磁気センサＳＥ２２の検出値など
に基づいて現像器２７内のトナー濃度が一定の範囲にな
るように制御し（ステップＳ４）、その一方で、定期的
にリサイクルトナー比率を算出して（ステップＳ５）、
その算出結果に基づいて作像条件を制御する（ステップ
Ｓ６）。その後、イメージリーダ部１００、プリンタ部
２００を制御して、原稿画像を読み取って記録シート上
に再現する処理（複写処理）を実行する（ステップＳ
７）。

【００６３】そして、その他の処理、例えば、ＡＩＤＣ
などを実行した後（ステップＳ８）、内部タイマーの終
了を待ってステップＳ２にリターンし（ステップＳ
９）、上記ステップＳ３からＳ８までの処理を時間管理
しながら繰り返すようになっている。図５は、上記ステ
ップＳ５のリサイクルトナー比率算出処理のサブルーチ
ンを示すフローチャートである。なお、ここでは、上記
算出方法１を用いた例を示している。

【００６４】イメージリーダ部１００で原稿画像が読み
取られ、その画像データが画像メモリ３０３に格納され
ると、階調値積算部３０４は、この格納された画像デー
タの各画素の階調値を１頁分積算する（ステップＳ１０
１）。また、トナー補給時間積算部３０６は、ＡＴＤＣ
によるトナー補給のために駆動されるトナー補給ローラ
７２の回転時間を積算する（ステップＳ１０２）。

【００６５】これらの積算処理は、画像形成が所定回数
のＮ回実行されるまで実行される（ステップＳ１０
３）。当該Ｎの値は、通常の１回の画像形成において回
収され得る最大のリサイクルトナー量を想定し、これを
繰り返すことによるリサイクルトナー比率の増大により
画像が劣化するおそれが生じると考えられる回数を超え
ない範囲で適当な値が設定されるのが望ましい。この値
が、小さな値であるほど精度よく作像条件を制御できる
のは言うまでもないが、算出方法１においては、ＡＴＤ
Ｃによる新トナー補給量に基づきリサイクルトナー量を
算出しているので（式参照）、当該制御の応答時間よ
り短い間隔で算出してもあまり意味がない。

【００６６】また、クリーニングユニット２４で回収さ
れた残留トナーがトナーリサイクル機構４００によって
現像器２７に再供給される時間（以下、「リサイクル時
間」という）も待つ必要がある。これらを考慮して、本
実施の形態では、Ｎ＝１０に設定している。なお、１枚
の原稿を、例えば５部マルチコピーする場合には、当該
原稿に１枚について積算された階調値を５枚の範囲内で
複数倍してこの間の階調値の積算値とされる。

【００６７】Ｎ回の画像形成が実行されれば、ステップ
Ｓ１０４でこの間に、現像器２７から供給され感光体ド
ラム２３表面に付着したトナーの総量（トナー付着量）
を、階調値積算部３０４で得られた階調値積算値に基づ
き算出する（式参照）（ステップＳ１０４）。次に、
トナー補給時間積算部３０６で得られたトナー補給時間
の積算値に単位時間当たりの補給量を乗じて、新トナー
補給量を算出し（ステップＳ１０５）、上記トナー付着
量と新トナー補給量に基づきトナー回収量（リサイクル
トナー量）を得る（式参照）（ステップＳ１０６）。

【００６８】これを前回の算出タイミング時のリサイク
ルトナー量に加算して、現在の攪拌室２７３内のリサイ
クルトナー量とし、これを総トナー量Ｄで除して新たな
リサイクルトナー比率を算出し（ステップＳ１０７）、
その値をＥＥＰＲＯＭ３１２に上書きして更新する（ス
テップＳ１０８）。その後、階調値積算部３０４および
トナー補給時間積算部３０６内のそれぞれの積算値をリ
セットし（ステップＳ１０９）、図４のメインルーチン
にリターンする。

【００６９】このようにして算出されたリサイクルトナ
ー比率に基づき、ＣＰＵ３０１は適正な画像濃度を維持
できるように作像条件を変更するのであるが、上述した
ようにリサイクルトナー比率が大きくなれば、トナーの
帯電性が劣化するので、具体的には主に次のうちの少な
くとも一つを調整することにより適正な画像濃度を維持
するようにしている。なお、本実施の形態では、反転現
像を行っているので、帯電チャージャー２６への印加電
圧、および現像ローラへのバイアス電圧として、それぞ
れ負の電圧が印加されている。（ａ）帯電チャージャー２６への印加電圧（もしくは、
グリッド電圧）を負の方向に大きくする。（ｂ）現像器２７の現像バイアス電圧を負の方向に大き
くする。（ｃ）転写チャージャ２８への印可電圧を正の方向に大
きくする。

【００７０】ＣＰＵ３０１は、上記（ａ）〜（ｃ）の制
御のうち少なくとも一つの制御を実行し、リサイクルト
ナー比率の増加に影響されない画像を形成させることに
なるが、しかし、本実施の形態においては、上記（ａ）
（ｂ）についてはＡＩＤＣにより調整されるので、リサ
イクルトナー比率による制御としては、主に（ｃ）の転
写チャージャ２８への印加電圧を制御することになる。

【００７１】この場合、例えば、予めリサイクルトナー
比率と、そのときに必要な転写チャージャ２８への印可
電圧との関係を求めておいて、これをＲＯＭ３１０内に
テーブルとして格納し、ＣＰＵ３０１はこのテーブルを
参照しながら印可電圧を制御することになる。なお、記
録シートにトナー像を転写した後、分離チャージャ２９
（図１）により、転写時と逆方向の電界を発生させて、
記録シートを感光体ドラム２３から分離させるようにな
っているが、リサイクルトナーは帯電性が低いため、転
写されたときの記録シート上への付着力も弱く、当該分
離用の電界により感光体ドラム２３に再付着されるおそ
れがある。したがって、上記作像条件の制御と併せて分
離チャージャ２９へ印加する電圧を低下させる方が望ま
しい。

【００７２】＜第２の実施の形態＞次に本発明の第２の
実施の形態に係る複写機について説明する。この第２の
実施の形態では、現像器内に２個のトナー濃度センサを
設置し、双方の検出値に基づきリサイクルトナーに関す
る情報を取得するように構成される。したがって、複写
機全体の構成などは第１の実施の形態と同じなので、第
２の実施の形態に特有の構成についてのみ以下説明す
る。

【００７３】図６は、本第２の実施の形態における現像
器７０の構成を示す縦断面図である。この現像器７０の
攪拌室７３には、３軸の攪拌ローラ７４，７５，７６が
備えられており、攪拌ローラ７４、７５の搬送路途中に
磁気センサＳＥ７１および７２がそれぞれ備えられてい
る。

【００７４】その他のトナー補給ホッパー７１、トナー
補給ローラ７２、現像ローラ７７等は、図１で説明した
トナー補給ホッパー２７１、トナー補給ローラ２７２、
現像ローラ２７６等と同じ構成である。図７は、上記現
像器７０を各攪拌ローラの軸の位置で切断したときの概
略図である。同図に示すように攪拌ローラ７４〜７６お
よび現像ローラ７７が互いに平行な状態で、ケーシング
７８に回転可能に保持されており、不図示の駆動装置に
より、図の白抜きの矢印の方向にトナーが攪拌されなが
ら搬送されるように回転駆動される。

【００７５】攪拌ローラ７４による搬送路の上流側は外
側に延設されてリサイクルトナー受け部７８１を形成
し、その上面にリサイクルトナー受入口７８２が開口し
ており、図２の場合と同じようにトナーリサイクル機構
４００のリサイクル用搬送路４０１内を搬送されてきた
リサイクルトナーがその上方から落下して、現像器７０
内に回収されるようになっている。

【００７６】一方、攪拌ローラ７４の搬送路左側（搬送
方向下流側）には、トナー補給ホッパー７１からの新ト
ナーの補給を受けるための新トナー補給口７８３が開口
されており、トナー補給ローラ７２の回転によりここか
ら新トナーが現像器７０内に供給される。また、磁気セ
ンサＳＥ７１、ＳＥ７２はそれぞれ攪拌ローラ７４、７
５による搬送路の途中に設けられている。

【００７７】内部の現像剤は、攪拌ローラ７５（第２
軸）を中心にして、当該第２軸と攪拌ローラ７６（第３
軸）および第２軸と攪拌ローラ７４（第１軸）間で搬送
され、第３軸と第１軸の現像剤が第２軸で攪拌される構
成となっている。第３軸では、スリーブへ現像剤を供給
すると共に感光体ドラムにトナーを付着させたためトナ
ー濃度の低下した（キャリアに対してトナー量の少なく
なった）状態で戻ってきた現像剤を再度第２軸方向に送
る。一方、第１軸の現像剤は、第２軸から戻ってきた現
像剤とリサイクルトナーとを混合攪拌しながら再度第２
軸方向に送る。

【００７８】したがって、各センサ近辺における単位体
積当たりのトナー濃度を考えれば、第１軸のトナー濃度
Ｄ１が第２軸のトナー濃度Ｄ２より高くなって検出され
ると考えられる。印字密度に急減な変化がない場合に
は、回収されるリサイクルトナー量と消費されるリサイ
クルトナー量間に一定のバランスが成立するため、検出
された両トナー濃度の比Ｄ２／Ｄ１は、一定の範囲内で
推移する。

【００７９】ところが、濃度の濃い原稿を多数枚連続し
てコピーした（第１の連続コピー）後、続けて濃度の薄
い原稿をコピーする（第２の連続コピー）場合において
は、第２の連続コピー時では、原稿が薄いためトナー消
費量が少ないにも拘わらず、先の第１のコピー時にクリ
ーニングユニット２４で回収された比較的大量のリサイ
クルトナーが回収されてくるため、リサイクルトナー比
率が増大し、これに応じて上記トナー濃度比Ｄ２／Ｄ１
の値も変動し、両者は一対一の関係にあると考えられ
る。

【００８０】そこで、トナー濃度比Ｄ２／Ｄ１とリサイ
クルトナー比率との関係をグラフにプロットし、その曲
線の近似関数を求めておき、トナー濃度比Ｄ２／Ｄ１を
当該近似関数で変換することによりリサイクルトナー比
率を得ることができる。この際、リサイクルトナー比率
の値は、上記第１の実施の形態における算出法により得
られたものを採用すればよい。

【００８１】なお、近似関数の変わりにトナー濃度比Ｄ
２／Ｄ１とリサイクルトナー比率の関係を示すテーブル
を作成して、このテーブルに基づき、リサイクルトナー
比率を求めてもよい。そして、求められたリサイクルト
ナー比率に基づき、第１の実施の形態同様に作像条件を
制御すればよいが、本実施の形態では、常に作像条件を
制御するのではなく、当該トナー濃度比Ｄ２／Ｄ１が所
定値Ｋ１を超えた場合にのみ制御するようにしている。

【００８２】すなわち、前述のように、通常の平均的な
濃度の原稿を連続コピーしてもリサイクルトナーと新ト
ナーの補給量の間に一定の調和が保たれて、リサイクル
トナー比率は所定の範囲内で推移し、その変動量が小さ
いので、一旦設定された作像条件を特に変更しなくても
画質を一定レベル以上で維持することができるが、変動
量が大きくなってリサイクルトナー比率が激増すれば、
もはや画質の維持が難しく、この場合には、やはり作像
条件の制御が不可欠となる。

【００８３】そこで、本実施の形態では、リサイクルト
ナー比率≦Ｋ１の場合には、作像条件を制御せず。リサ
イクルトナー比率＞Ｋ１の場合には、作像条件の制御を
実行するようにしている。このＫ１の値は、本実施の形
態では０．２（２０％）程度に設定されるが、これに限
定されるものではなく、画質が劣化しない範囲で適当な
値が設定されてよい。

【００８４】なお、リサイクルトナーと新トナーの補
給、特に新トナーの補給は、連続的に実行されているも
のではなく、ある瞬時にはリサイクルトナーのみが供給
されている場合もあれば、また別の瞬時には新トナーの
み供給されている場合もある。したがって、一定の検出
時間を決めて、その間サンプリングした各センサの検出
値をそれぞれ平均もしくは積算してそれぞれ上記Ｄ１、
Ｄ２とし、これらによりトナー濃度検出比を求めるよう
にすることが望ましいであろう。

【００８５】また、本実施の形態では、現像器７０は、
攪拌ローラが３軸ある構成としたが必ずしもこれに限ら
れない。二つのトナー濃度センサの検出値の比が、リサ
イクルトナー比率の値に対応しているのは、現像剤の搬
送流路において、一方のトナー濃度センサ（磁気センサ
ＳＥ７１）が、リサイクルトナーの供給位置より下流側
であって新トナーの供給位置の上流側にあり、かつ、他
方のトナー濃度センサ（磁気センサＳＥ７２）が、新ト
ナーの供給位置より下流側にあれば、両者のセンサの検
出値としてリサイクルトナー量と新トナー量をそれぞれ
よく反映した値が得られるので、この位置関係さえ満た
せば、第１の実施の形態と同様２軸の攪拌ローラしか有
しない現像器であっても、両検出値の比よりリサイクル
トナー比率を求めることが可能であるといえる。なお、
このような測定原理から言えば、磁気センサＳＥ７１、
ＳＥ７２は、それぞれリサイクルトナー受入口７８２、
新トナー補給口７８３に近い方が望ましい。

【００８６】次に、本実施の形態における制御部３００
の制御動作を図８のフローチャートに基づき説明する。
図中、図４のフローチャートと同じステップ番号を付し
たものは、同じ内容を示すので、ここで再説明はしな
い。ステップ４でのトナー濃度制御処理後、もしくはこ
れと並行して、ステップＳ１０で、上記磁気センサＳＥ
７１、ＳＥ７２のそれぞれの検出値Ｄ１、Ｄ２を取得し
てその比Ｄ２／Ｄ１を算出し、算出されたトナー濃度比
から上述したように予め設定されている変換式、もしく
は変換テーブルを用いてリサイクルトナー比率Ａを取得
する。

【００８７】そしてステップＳ１１において、当該リサ
イクルトナー比率Ａが、所定値Ｋ１より大きいか否かを
判断し、大きければ画質に与える影響が大きいので、作
像条件を当該リサイクルトナー比率に応じて最適になる
ように制御する（ステップＳ１２）。この作像条件の具
体的な制御の内容は第１の実施の形態で示したのと同様
である。

【００８８】反対に、ステップＳ１１において、リサイ
クルトナー比率Ａが、所定値Ｋ１以下であるときには、
画質に影響を与えない範囲であると判断され、ステップ
Ｓ１で設定された初期値の作像条件に設定される。ステ
ップＳ７では、ステップＳ１０〜Ｓ１３により設定され
た作像条件の下で複写処理を実行し、その他の処理（ス
テップＳ８）、内部タイマーの終了判定（ステップＳ
９）と続き、ルーチンが循環する。

【００８９】＜第３の実施の形態＞次に本発明の第３の
実施の形態に係る複写機について説明する。複写機全体
の構成などは、第１、第２の実施の形態と同じなので、
第３の実施の形態に特有の制御内容についてのみ以下説
明する。上記第２の実施の形態においては、取得したリ
サイクルトナー比率Ａの値と所定値Ｋ１を比較して、そ
の比較結果に応じて、作像条件制御の要否を判断した
が、本実施の形態では、リサイクルトナー比率Ａが所定
値Ｋ２を超えた場合には、それ以上リサイクルトナー比
率が上昇しないようにトナーリサイクル機構４００の動
作を制御するようにしている。このＫ２の値は、本実施
の形態では、Ｋ１と同じ、０．２（２０％）程度が設定
されるが、画像劣化を生じない範囲で別の値を設定して
もよい。

【００９０】図９は、この第３の実施の形態における複
写機全体の制御のメインルーチンを示すフローチャート
である。図８のフローチャートと実質的に異なるのは、
リサイクルトナー比率Ａと所定値Ｋ２の比較（ステップ
Ｓ１４）後に実行される制御内容である。すなわち、ス
テップＳ１０で取得したリサイクルトナー比率Ａが所定
値Ｋ２を超えるか否かをステップＳ１４で判断し、リサ
イクルトナー比率Ａがまだ当該所定値Ｋ２未満以下であ
るときは、所定の回転速度で搬送スクリュー４０２を連
続回転し、トナーリサイクル機構を通常運転する（ステ
ップＳ１６）。

【００９１】反対に、リサイクルトナー比率Ａが当該所
定値Ｋ２を超えた場合には、搬送スクリュー４０２を間
欠的に回転させて、トナーリサイクル機構を間欠駆動の
状態にする（ステップＳ１５）。この際、クリーニング
ユニット２４の搬送スクリュー２４３も間欠駆動するよ
うにしてもよい。以上により、現像器７０に回収される
リサイクルトナー量を低減させ、リサイクルトナー比率
が一定の範囲内になるよう制御される。

【００９２】なお、この際、間欠駆動ではなくしばらく
の間完全に停止させておくようにしてもよい。また、通
常運転の段階でも所定の周期で間欠駆動させるものにあ
っては、その停止時間のドューティ比を大きくするか完
全に停止させることになる。さらに本実施の形態のよう
にトナーリサイクル機構専用の駆動源を有するものにあ
っては、その搬送スクリューの回転速度を低くするよう
に制御してもよい。

【００９３】要するに通常運転時に比べて、リサイクル
トナーの現像器２７への単位時間当りのリサイクル量が
低減する制御であれば、いずれの制御でも構わない。リ
サイクル量が少しでも少なくなれば、一応の効果はある
が濃度の濃い原稿ばかりコピーすればやがては、リサイ
クルトナー比率が所定値を超えてしまうおそれがある。
一方、リサイクルトナーの低減量があまりにも多けれ
ば、現像器２７内には新トナーばかりになってしまっ
て、コストダウンを図れないと共にクリーニングユニッ
ト２４内にリサイクルトナーが溢れてしまいメンテナン
スコストがアップする。これらの事情を勘案して適正な
搬送量制御が実行される。

【００９４】また、上記実施の形態では、リサイクル動
作をリサイクルトナー比率の上限のみで制御したが、さ
らに下限を設けて当該リサイクルトナー比率が上記下限
値より低くなる場合には、リサイクル制御を直ちに通常
運転に切換え、もしくは、駆動源の回転数を上げて通常
運転よりリサイクル量を増加させるように制御し、リサ
イクルトナー比率が当該上限と下限で定義される範囲内
に常に収まるように制御してもよい。

【００９５】このようにすることにより現像器２７内の
リサイクルトナー過剰による画像劣化を防止すると共
に、リサイクルトナー過小による上記不都合（メンテナ
ンスコストのアップ）を確実に回避することができる。
なお、このリサイクルトナー比率の下限値としては、例
えば０．１（１０％）程度の値が採用される。

【００９６】＜変形例＞以上、本発明に係る画像形成装
置を実施の形態に基づき説明してきたが、本発明はこれ
らに限定されず、さらに次のような変形例を考えること
ができる。（１）第１の実施の形態においては、所定枚数だけ画像
形成するごとに、当該画像形成した原稿の階調値を積算
し、これから求められた感光体ドラムへのトナー付着量
に基づき回収トナー量を算出し、この回収トナー量と全
現像剤量からリサイクルトナー比率を求めて、その後の
画像形成における作像条件を決定している。

【００９７】しかし、当該リサイクルトナー比率は計算
上求められた値であり、実際に、該当する期間内の残留
トナーが回収され、トナーリサイクル機構４００により
現像器２７内に再供給されて、当該リサイクルトナー比
率に到達するまでは、若干のタイムラグがある。したが
って、当該タイムラグを考慮したリサイクルトナー比率
を適用する方がさらに正確な作像条件の制御を行えるこ
とができるのは言うまでもない。

【００９８】特に、印字密度の高い原稿を大量に画像形
成した後、印字密度の低い原稿を連続して画像形成する
場合には、前回の算出期間内に回収されたリサイクルト
ナー量の影響がまだ強く残っており、今回の算出期間内
で計算上得られたリサイクルトナー量に基づきリサイク
ルトナー比率をすぐ次の画像形成における作像条件の根
拠とすると、リサイクル時間（回収した残留トナーが現
像器内に再供給されるまでの時間）が比較的長い機種に
あっては、実際のリサイクルトナー比率と異なる値によ
り制御することになるので良好な画質を得られないおそ
れさえあり得る。

【００９９】このような場合に対応するためには、算出
したばかりのリサイクルトナー比率の値をそのまますぐ
に次の原稿の作像条件の制御に用いずに、上記リサイク
ル時間が経過するまで、適当な補正係数を乗じて補正す
るようにすればよい。次に示すのはその制御の一例であ
る。ここで、ｊ回目の算出期間（ｊ回目の算出タイミン
グ直前のＮ枚の画像形成期間）経過時に得られたリサイ
クルトナー比率をＡj とし（ｊ＝２，３，・・・）、リ
サイクルトナー比率Ａj を算出した後に実行されるｎ回
目（ｎ≦Ｎ）の画像形成において適用される補正係数を
Ｈｎとする。

【０１００】前回求められたリサイクルトナー比率Ａj-
1が、今回求めたリサイクルトナー比率Ａjより大きい場
合（すなわち、Ａj-1＞、Ａjの場合）には、前回の算出
期間において回収されたリサイクルトナーの影響を受け
ながら、徐々に低減してリサイクル時間経過後にリサイ
クルトナー比率Ａj になるものと考えられるので、この
リサイクル時間が、例えば、画像形成を５回実行する時
間とほぼ等しいものと仮定した場合には、補正係数Ｈｎ
と画像形成回数ｎとの関係は、図１０に示すグラフによ
って近似的に表すことができる。

【０１０１】同図に示すように補正係数Ｈｎは、初期値
のｒ（＞１）より１回の画像形成ごとに低下し、リサイ
クル期間が経過した６枚目から１となる。したがって、
１回目の画像形成時には、リサイクルトナー比率Ｈ１・
Ａj ＝ｒ・Ａj に基づき作像条件が決定され、それから
補係数Ｈｎが徐々に１に近付き、リサイクル時間が経過
した６回目には、Ｈ６＝１となり、このとき初めて適用
されるべきリサイクルトナー比率がＡjとなって、それ
以降、次の算出タイミングまで当該リサイクルトナー比
率Ａj により作像条件が決定されることになる。

【０１０２】図１０のグラフで示すＨｎを、ｒの値に応
じてテーブルとしてＲＡＭ３１１もしくはＥＥＰＲＯＭ
３１２内に格納しておき、画像形成回数ごとに該当する
補正係数Ｈｎをリサイクルトナー比率Ａj に乗じて補正
すればよい。なお、このようなｒの値は、１より大きな
値で、かつ、Ａj-1／Ａj より小さい適当な値であっ
て、両者のリサイクルトナー比率の差ΔＡ（＝Ａj-1 −
Ａj）、上記リサイクル時間、算出期間内に実行される
画像形成回数および画像形成速度などに応じて適正な値
が設定されるものである。

【０１０３】実際の装置においては、リサイクルトナー
比率の差ΔＡを除いて、他は全て固定値としてよいの
で、予め、異なるΔＡに対して、実際ｒをどの範囲内に
設定すれば、画質が安定するか繰り返し実験を行って統
計的に求め、テーブルを作成して出荷前にＲＯＭ３１０
などに格納しておけばよい。また、ｒを次のようにして
演算により近似値を求めることも可能であろう。

【０１０４】すなわち、今、リサイクル時間が０である
と仮定し、ｊ回目の算出期間におけるｎ枚目の画像形成
終了後の実際のリサイクルトナー比率をＡ（ｊ、ｎ）と
すると、Ａ（ｊ、ｎ）の値は、当該算出期間内に実行さ
れるＮ回の画像形成により、Ａ（ｊ−１）からＡ（ｊ）
まで直線的に変化すると仮定的に考えることができる。
このときのリサイクルトナー比率の変化率は、(Ａj−Ａ
j-1)／Ｎ＝ΔＡ／Ｎであるから、次の式が成立する。

【０１０５】Ａ（ｊ、ｎ）＝（ΔＡ／Ｎ）・（ｎ−Ｎ）＋Ａj ・・・これによれば、ｊ回目の算出タイミングにおいては、ｎ
＝Ｎとなるので、Ａ（ｊ、Ｎ）＝Ａj となるが、上述し
たように実際には、リサイクル時間である画像形成５回
分だけ遅れてずれるので、当該算出タイミングにおける
実際のリサイクルトナー比率は、ｎ＝Ｎ−５を代入して
求められる。

【０１０６】すなわち、Ａ（ｊ、Ｎ−５）＝（ΔＡ／
Ｎ）・（−５）＋Ａjが、ｊ回目の算出タイミングにお
ける実際のリサイクルトナー比率に該当することになる
ので、そこで、補正係数Ｈ１＝ｒ＝Ａ（ｊ、Ｎ−５）／
Ａj に設定すればよい。なお、原稿の印字密度（もしく
は画像濃度）の変化がそれほど大きくない場合には、算
出されるリサイクルトナー比率は前回と今回の算出タイ
ミングで、ほとんど変化しないものと考えられ、このよ
うな場合まで、上記のような複雑な制御をする意味はあ
まりない。したがって、上記ΔＡが、所定値Ｅ以下の場
合には、上記のような補正をしなくてもよい。この所定
値Ｅの値は、算出したリサイクルトナー比率Ａjをその
まま直後の各画像形成に適用しても画像劣化が生じない
範囲内で設定される。

【０１０７】但し、第２、第３の実施の形態でも述べた
ように、リサイクルトナー比率が変動しても、それが所
定値以下である限り、画質には実質的な影響をあたえな
いので、上記Ａj-1 とＡjの差ΔＡが大きくても、Ａj-1
の値自身がそれほど大きくない場合には、その影響を
考えて作像条件やリサイクル動作を敢えて制御する必要
は乏しいと考えられる。そこで、Ａj-1が、所定の閾値
Ｆ（Ｆは、上述のＫ１やＫ２より大きな値）を超えて、
かつΔＡがＥ以上の場合に限って、上記図１０に示すよ
うな補正係数によるリサイクルトナー比率の補正を実行
するようにしてもよい。

【０１０８】なお、このようなリサイクル時間を考慮し
たリサイクルトナー比率の補正方法は、画像形成すべき
原稿の印字密度（あるいは原稿濃度）が高い状態から低
い状態に変化した場合のみならず、低い状態から高い状
態になった場合にも適用可能である。この場合には図１
０に示した補正関数のグラフは右上がりになることはい
うまでもない。

【０１０９】（２）上記各実施の形態では、２成分方式
の現像器を使用した場合のリサイクルトナー比率を求め
る方法について説明したが、１成分方式の現像器につい
ても適用できる。しかし、上述のリサイクルトナー比率
の算出式における式を見ても分かるように当該リサイ
クルトナー比率を求めるためには現像器内の全体のトナ
ー量の取得が必要となる。上述したように２成分方式に
おいてはＡＴＤＣ（自動トナー濃度制御）により、全ト
ナー量がほぼ一定に保たれ、その量の把握は容易であ
る。しかしながら、１成分方式の現像器の場合、通常
は、トナー残量が少量になったことを検知するトナーエ
ンド検知手段しか備えていない場合が多く、それらにつ
いてはリサイクルトナー比率算出時における全トナー量
を取得する手段が別途必要となる。

【０１１０】そのための第１の方法として、まず現像器
内のトナー収納室の所定の高さの位置にレベルセンサを
設けておき、そのトナー量がレベルセンサ以下になると
新トナーを補給して常に現像器のトナー量を常に一定量
に維持する方法が考えられる。上記レベルセンサとして
は、光電センサでは検出面がトナーで汚れて検出不能と
なるおそれがあるので、磁気センサなどが望ましい。

【０１１１】第２の方法として、従来のトナーエンド検
知手段を利用し、これによりトナーエンド信号が発せら
れた際に、常に一定量の新トナーが補給されるように構
成し、その後、積算階調値から算出されたトナー付着量
（式参照）と転写効率から、消費されたトナー量を算
出し、これを全トナー量から差し引いていくことによ
り、残存する全トナー量を算出するようにすることも可
能であろう。

【０１１２】なお、１成分方式の現像器を使用した場合
には、リサイクルトナー比率を一定値以下に制御する際
に、上記第２の実施の形態のようにトナーリサイクル動
作を制御する方法の外に新トナーを余分に補給してリサ
イクルトナー比率を相対的に低下させる方法を採用して
もよい。この場合には当該補給された新トナー量を上記
算出された全トナー量に加算して新たな全トナー量とす
ることはいうまでもない。

【０１１３】（３）第１の実施の形態において、モノク
ロ画像などで２値画像のみで再現する画像形成装置にあ
っては、トナー付着量を求める際に階調値を積算するの
ではなく、形成すべきドット（黒画素）を計数して積算
すれば足る。また、反対にカラー画像形成装置にあっ
て、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各再現色
ごとに階調値が積算され、それぞれの現像器ごとにリサ
イクルトナー比率が求められる。そして、各色の画像を
形成する際に対応するリサイクルトナー比率に基づき作
像条件が制御されることになる。

【０１１４】（４）各実施の形態を組み合わせて実施す
ることも可能である。例えば、第１実施の実施の形態の
ように感光体ドラムへのトナー付着量からリサイクルト
ナー比率を求めて、第３の実施の形態のようにリサイク
ル動作を制御するようにしてもよい。（５）上記各実施
の形態においては、感光体ドラムの残留トナーを現像器
にリサイクルする場合のみについて述べたが、転写ベル
トや転写ドラムを中間転写体とし、これに一旦トナー像
を転写してから記録シート上に再転写するような場合に
は、当該中間転写体の残留トナーを回収して現像器にリ
サイクルするような場合でもよい。

【０１１５】また、上記各実施の形態では、本発明を単
色のデジタル式複写機に適用した例を示したがフルカラ
ーデジタル式複写機や、その他レーザビームプリンタな
ど電子写真式の画像形成装置に適用可能である。特に、
第１の実施の形態における算出法３によりリサイクルト
ナー比率を求める場合や、第２、第３の実施の形態によ
りリサイクルトナー比率を求める場合には、画像データ
の階調値を積算する必要がないのでアナログ式の画像形
成装置にも適用できる。

【０１１６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、像担
持体から転写体上に転写されなかった現像剤を回収して
現像器内に再供給する現像剤リサイクル手段を有する画
像形成装置において、現像剤付着量情報取得手段により
画像形成時に像担持体上への現像剤付着量情報を取得し
て、この現像剤付着量情報に基づき現像器内の回収現像
剤量の割合に関する情報を得るようにしている。像担持
体への現像剤付着量情報は定量的に得ることが可能なの
で、この情報に基づき信頼性の高い回収現像剤量の割合
に関する情報を取得することができる。

【０１１７】また、本発明に係る画像形成装置は、その
現像器内に、内部の現像剤を現像ローラ方向に搬送する
搬送路に沿って、回収現像剤供給口、第１の現像剤濃度
検出手段、新現像剤補給口および第２の現像剤濃度検出
手段を、この順に従って配設し、前記第１と第２の現像
剤濃度検出手段の検出結果の比に基づいて現像器内の回
収現像剤量の割合に関する情報を取得するようにしてい
る。第１の現像剤濃度検出手段の検出値は供給された回
収現像剤量を、第２の現像剤濃度検出手段の検出値は補
給された新現像剤量及び上記回収現像剤量を、それぞれ
よく反映しているので、両者の比を取ることにより回収
現像剤の割合に関する情報を得ることができる。

【０１１８】以上のようにして得られた回収現像剤量の
割合に関する情報に従って、作像条件や現像剤リサイク
ル手段によるリサイクル動作を制御することにより再現
画像の劣化を的確に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る複写機の要部
の構成を示す図である。

【図２】上記複写機におけるトナーのリサイクル機構の
構成を示す図である。

【図３】上記複写機内に設置される制御部の構成を示す
ブロック図である。

【図４】上記制御部により実行される複写機の全体の制
御動作を示すフローチャートである。

【図５】図４のフローチャートにおけるトナーリサイク
ルリサイクルトナー比率算出処理のサブルーチンを示す
フローチャートである。

【図６】本発明の第２の実施の形態における現像器の構
成を示す図である。

【図７】上記現像器内のトナー搬送経路と磁気センサの
配置位置との関係を示す図である。

【図８】第２の実施の形態における複写機の全体の制御
動作を示すフローチャートである。

【図９】第３の実施の形態における複写機の全体の制御
動作を示すフローチャートである。

【図１０】リサイクルトナー比率算出直後の画像形成に
適用されるリサイクルトナー比率を補正する補正係数の
値を示すグラフである。

【符号の説明】

２３感光体ドラム２４クリーニングユニット２７，７０現像器１００イメージリーダ部２００プリンタ部２４１クリーニングブレード２４２トナー収容部３００制御部３０１ＣＰＵ３０４階調値積算部３０６トナー補給時間積算部３０７帯電用ＨＶユニット３０８現像バイアス用ＨＶユニット３０９転写用ＨＶユニット４００トナーリサイクル機構７８２リサイクルトナー受入口７８３新トナー補給口ＳＥ２２，ＳＥ７１，ＳＥ７２磁気センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松浦晋也大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者岡崎太大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者芳賀正安大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内Ｆターム(参考） 2H027 DA10 DA39 DA41 DA44 DA45 DB01 DD03 DD07 DE07 DE10 EA01 EA03 EA05 EA06 EC03 EC06 EC10 ED08 ED10 ED27 ED28 EE08 EK06 FD08 2H032 AA02 BA05 CA12 CA15 2H034 BF00 CA02 CB01 2H077 AA12 AA15 AA37 AB03 AB14 AC03 AC16 AD06 AD31 DA02 DA04 DA10 DA12 DA42 DA52 DB02 DB08 DB12 DB14 DB25 EA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体から転写体上に転写されなかっ
た現像剤を回収して現像器内に再供給する現像剤リサイ
クル手段を有する画像形成装置において、現像器から像担持体上へ供給された現像剤量を算出し、
これを現像剤付着量情報として取得する現像剤付着量情
報取得手段と、前記現像剤付着量情報に基づき、前記現像器内の回収現
像剤量の割合に関する情報を取得する回収現像剤情報取
得手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】画像データに基づき前記像担持体に現像
剤像を形成する画像形成手段と、所定期間内に形成された画像に対応する前記画像データ
の画素ごとの階調値を積算する階調値積算手段とを備
え、前記現像剤付着量情報取得手段は、前記階調値の積算値
に基づいて前記現像剤付着量情報を取得することを特徴
とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】像担持体上に所定の階調値に対応する基
準パッチを形成するように前記画像形成手段を制御する
基準パッチ形成制御手段と、形成された基準パッチのトナー付着量を検出する検出手
段とを備え、前記現像剤付着量情報取得手段は、前記所定の階調値
と、前記検出手段により検出されたトナー付着量とから
現像効率を求め、前記階調値積算手段により得られた階
調値の積算値に当該現像効率を乗じて現像剤付着量情報
を得ることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】現像器内の総現像剤量がほぼ一定になる
ように新現像剤を補給する現像剤補給手段を備え、前記現像剤付着量情報取得手段は、所定期間内に前記現
像剤補給手段により補給された新現像剤の補給量に基づ
いて前記現像剤付着量情報を取得することを特徴とする
請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】現像器内に新現像剤を補給する現像剤補
給手段と像担持体から転写体上に転写されなかった現像
剤を回収して現像器内に再供給する現像剤リサイクル手
段とを有する画像形成装置において、前記現像器は、内部の現像剤を所定の搬送路に沿って現像ローラ方向に
搬送する搬送手段と、前記搬送路の第１の位置に設けら
れた回収現像剤供給口と、前記搬送路の前記第１の位置
より現像剤搬送方向下流側の第２の位置に設けられた新
現像剤補給口と、前記搬送路の前記第１と第２の位置の
間および前記第２の位置と現像ローラとの間にそれぞれ
設けられ、各位置における現像剤濃度を検出する第１と
第２の現像剤濃度検出手段とを有し、前記第１と第２の現像剤濃度検出手段の検出結果の比に
基づいて現像器内の回収現像剤量の割合に関する情報を
取得する回収現像剤情報取得手段を備えることを特徴と
する画像形成装置。
【請求項６】前記回収現像剤情報取得手段により得ら
れた回収現像剤の割合に関する情報に基づき作像条件を
制御する作像条件制御手段を備えることを特徴とする請
求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】前記作像条件制御手段は、前記回収現像
剤の割合に関する情報に基づき現像器内の回収現像剤の
割合が所定値を超えると判断された場合にのみ、作像条
件を制御することを特徴とする請求項６記載の画像形成
装置。
【請求項８】前記回収現像剤情報取得手段により得ら
れた回収現像剤の割合に関する情報に基づき、前記現像
剤リサイクル手段による回収現像剤の現像器へのリサイ
クル動作を制御するリサイクル動作制御手段を備えるこ
とを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画
像形成装置。
【請求項９】前記リサイクル動作制御手段は、前記回
収現像剤の割合に関する情報に基づき現像器内の回収現
像剤の割合が所定値を超えると判断された場合に、前記
リサイクル手段における回収トナー動作を停止させるか
もしくは単位時間当たりの搬送量を低減させるように制
御することを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。