JP2003295597A

JP2003295597A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2003295597A
Application number: JP2003026536A
Authority: JP
Inventors: Takao Ogata; 隆雄尾形
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-02-04
Filing date: 2003-02-03
Publication date: 2003-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】装置の動作状況及び装置の放置状況に拘らず
適正な濃度を有する画像を形成することのできる画像形
成装置を提供する。【解決手段】トナー濃度検知手段１４により、現像容
器４ａに収納された現像剤中のトナー濃度を検知する。
そして、制御手段１５は、トナー濃度検知手段１４によ
り検知されたトナー濃度が所定の目標値となるように現
像容器４ａへのトナー補充を制御する。前回の現像動作
を通常速度で実行した後、次回の現像動作を低速度で実
行する際、所定濃度のトナー画像を形成し、このトナー
画像の濃度を画像濃度検知手段１３によって検知する。
そして、制御手段１５は、この画像濃度検知手段１３の
検知出力に基づいて補正された目標値と、トナー濃度検
知手段１４の検知出力を用いてトナー補給量を決定す
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、電子写真方式や静
電記録方式を用いた画像形成装置に関し、特に、複写
機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の複写機、プリンタ、ファクシミリ
等の画像形成装置においては、例えば電子写真方式や静
電記録方式を用いて像担持体上にトナー像を形成し、こ
のトナー像を記録材に転写するようにしたものがある。

【０００３】図８は、このような従来の電子写真方式の
画像形成装置の概略構成を示すものであり、同図におい
て、１は感光体ドラム、２は感光体ドラム１の表面を帯
電する接触帯電器、３は感光体ドラム１の表面に静電潜
像を形成する情報書き込み手段としての露光装置である
例えば半導体レーザを用いたレーザビームスキャナ、４
は現像器である。

【０００４】そして、このような従来の画像形成装置に
おいて、画像を形成する際は、まず接触帯電器２により
感光体ドラム１の表面を帯電処理し、この後、不図示の
画像読み取り装置等のホスト装置から画像形成装置側に
送られた画像信号に対応して変調されたレーザ光をレー
ザビームスキャナ３により出力して感光体ドラム１の一
様帯電処理面を露光位置ｂにおいてレーザ走査露光Ｌ
（イメージ露光）する。

【０００５】ここで、このようなレーザ走査露光Ｌが行
われると、感光体ドラム１表面のレーザ光が照射された
部分の電位が低下し、これにより感光体ドラム１表面に
は走査露光した画像情報に対応した静電潜像が順次に形
成されていく。

【０００６】次に、この静電潜像を現像器４によって現
像することで感光体ドラム上にトナー像が得られる。こ
の後、このトナー像は、感光体ドラム１に所定の押圧力
をもって圧接する転写帯電器である転写ローラ５ａと感
光体ドラム１とにより構成される転写部ｄにおいて、不
図示の給紙機構部から所定の制御タイミングにて給送さ
れてきた記録材（被転写部材、記録材）Ｐの表面に静電
的に転写される。

【０００７】即ち、転写部ｄに給送された記録材Ｐは回
転する感光体ドラム１と転写ローラ５ａの間で挟持され
て搬送され、その間、転写ローラ５ａに電源Ｓ３からト
ナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極
性の転写バイアスが印加されることで、記録材Ｐの上面
に感光体ドラム１表面のトナー画像が順次に静電転写さ
れていく。

【０００８】次に、このように転写部ｄを通過する際、
トナー画像の転写を受けた記録材Ｐは感光体ドラム１表
面から順次に分離されて定着装置、例えば熱ローラ定着
装置６へ搬送され、この熱ローラ定着装置６においてト
ナー画像の定着処理を受けた後、画像形成物（プリン
ト、コピー）として出力される。

【０００９】ところで、感光体ドラム上の静電潜像を顕
像化する現像器４は、同図に示すように回転可能な非磁
性の現像スリーブ４ｂと、現像スリーブ４ｂ内に挿設さ
れた固定マグネットローラ４ｃと、現像剤コーティング
ブレード４ｄと、現像容器４ａに収容したトナーとキャ
リアとを有する二成分現像剤を循環攪拌することでトナ
ーをキャリアと摺擦させ、摩擦帯電させる現像剤攪拌部
材であるスクリュー４ｅ，４ｆと、不図示の補給用トナ
ーが収容されたトナーホッパー４ｇとを備えている。

【００１０】ここで、現像スリーブ４ｂは感光体ドラム
１との最近接距離を一定に保たせて感光体ドラム１に近
接させて対向配設されている。また、この現像スリーブ
４ａは、感光体ドラム１との対向部である現像部ｃにお
いて感光体ドラム１の進行方向とは逆方向に回転駆動さ
れるようになっている。

【００１１】さらに、この現像スリーブ４ｂの外周面に
は現像スリーブ内の固定マグネットローラ４ｃの磁力に
より現像容器４ａ内の二成分現像剤が磁気ブラシ層とし
て吸着保持されている。

【００１２】そして、このように現像スリーブ４ｂに吸
着保持された二成分現像剤は、現像スリーブ４ｂの回転
に伴い搬送され、現像剤コーティングブレード４ｄによ
り所定の薄層に整層された後、現像部ｃにおいて感光体
ドラム１に対して接触して感光体ドラム面を適度に摺擦
する。

【００１３】また、このとき現像スリーブ４ｂには電源
Ｓ４から所定の現像バイアス、例えば直流電圧（Ｖｄ
ｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧が印加
される。これにより、感光体ドラム１表面の静電潜像が
トナーにより顕像化される。

【００１４】一方、図９は従来の現像器４の他の構成を
示す図であり、同図に示すように現像スリーブ４ｂに対
し規制部材４ｄが近接しており、この近接部を２成分現
像剤が通過する際に現像スリーブ４ｂ及び規制部材４ｄ
との摩擦帯電によってトナーｔへの帯電が行われるよう
になっている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、トナーｔの
帯電量は一般に周囲の雰囲気中の水分量などに依存し、
一般に高湿環境では低い値を示し、逆に低湿環境では高
い値を示す。このため、さまざまな環境において高品質
な画像形成を行うためには、トナーの帯電量変化がある
程度の範囲に収まっていることが必要である。なお、ト
ナーの帯電量は通常−１０〜−５０ｍＣ／ｋｇ程度であ
る。

【００１６】言い換えれば、静電潜像の電位や転写条件
などの画像形成条件は、このようなトナーｔの帯電特性
変化の範囲で良好な画像が得られるように工夫される。

【００１７】例えば、画像形成装置が長期にわたって高
湿環境で放置された場合にはトナーの帯電量の絶対値が
通常の範囲よりも下がり、これに伴いトナー補給が過剰
に行われてしまい、画像濃度の過剰な上昇が起こりやす
くなる。また、現像剤濃度検知センサとして現像剤の磁
化変動を検知するタイプの磁気センサを用いた場合、画
像形成装置が同様に放置された場合にはセンサ出力が変
動してしまいトナー補給を過剰に行いやすくなる。

【００１８】そこで、このような過剰なトナー補給を防
止するため、従来は感光体ドラム１に所定の現像剤濃度
検知用トナー像を形成すると共に、この現像剤濃度検知
用トナー像の濃度を画像濃度検知センサにより検知し、
この画像濃度センサの出力値に基づき、制御部１００
（図８参照）は適正画像濃度になるように磁気センサ１
４（図８及び図９参照）の基準値を補正し、制御目標値
を変更してその時々の適正な現像剤濃度を設定していく
ことで画像濃度が適正値になるように現像剤濃度を制御
している。

【００１９】しかしながら、画像形成装置の放置状況に
よっては現像剤のかさ密度が大きく変動し、これに伴い
磁気センサの検知出力も大きく変動すると、目標値との
差が大きくなりすぎて、トナー補給が過剰に行われてし
まう場合がある。このように、画像形成装置の放置状況
によっては制御目標値に対して磁気センサによる補正を
行った場合でも、その差は補正しきれず、濃度変動を引
き起こしてしまうことがある。

【００２０】一方、従来の画像形成装置においては、記
録材の種類に応じてプロセススピード（感光体ドラム
１、現像スリーブ４ｂ及びスクリュー４ｅ，４ｆの回転
速度に対応する）を変更して画像形成を行うものも製品
化されている。なお、このような画像形成装置において
は、例えば記録材が普通紙である場合にはプロセススピ
ードを通常速度で行う通常速度モードを、記録材が厚紙
である場合にはプロセススピードを低速度で行う低速度
モードを、記録材がＯＨＰ用シート（光透過性樹脂）で
ある場合にはプロセススピードを最低速度で行う最低速
度モードを選択するようにしている。

【００２１】ところが、このような画像形成装置におい
ても、現像器内の現像剤の透磁率変動を検知して現像剤
中のトナー濃度を検知する磁気センサ１４を用いて現像
器４へのトナー補給制御を行う構成にした場合には、以
下に述べる不具合が生じた。

【００２２】即ち、画像形成モードに応じて画像形成速
度が変更されると、これに伴ってスクリュー４ｆ、４ｅ
による現像剤搬送速度（循環速度）が変更されるが、こ
のように現像剤搬送速度（循環速度）が変更されると、
磁気センサ１４の検知面と対向する領域を流れる現像剤
の流速も変更され、この現像剤の流速の変化に応じて磁
気センサ１４からの出力が大きく変動してしまう。

【００２３】つまり、画像形成速度を変更すると、現像
器４内のトナーが消費されていないにも関わらず画像形
成速度変更直前と変更直後における磁気センサ１４の出
力が大きく変動し、これに伴いその後のトナー補給制御
においてトナー過補給やトナー補給不足が生じる。そし
て、このようにトナー補給制御が良好に行うことができ
ない場合には、適正な濃度を有する画像を形成すること
ができない。

【００２４】そこで、本発明は、このような現状に鑑み
てなされたものであり、装置の動作状況及び装置の放置
状況に拘らず適正な濃度を有する画像を形成することの
できる画像形成装置を提供することを目的とするもので
ある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明は、像担持体上に
形成された静電像を非磁性トナー及び磁性キャリアを含
む現像剤で現像すると共に、第１の速度と、前記第１の
速度と異なる第２の速度とで現像動作を実行可能な現像
器と、前記現像器内のトナー濃度を磁気的に検知するト
ナー濃度検知手段と、前記トナー濃度検知手段により検
知された出力と目標値とに基づいて前記現像器へ補給す
るトナー量を制御する制御手段と、前記現像器により形
成された所定のトナー画像の濃度を検知する画像濃度検
知手段と、を有する画像形成装置において、前回の現像
動作を前記第１の速度で実行した後、次回の現像動作を
前記第２の速度で実行する場合、前記制御手段は前記画
像濃度検知手段の出力に基づいて補正された前記目標値
を用いてトナー補給量を決定することを特徴とするもの
である。

【００２６】また本発明は、前記前回の現像動作を前記
第１の速度で実行した後、次回の現像動作を前記第２の
速度で実行する場合、前記所定のトナー画像を形成し、
該所定のトナー画像を前記画像濃度検知手段により検知
することを特徴とするものである。

【００２７】また本発明は、前記現像器内の現像剤を攪
拌搬送する現像剤攪拌部材を有し、前記現像剤攪拌部材
は現像動作に対応して前記第１の速度と前記第２の速度
とで回転可能であることを特徴とするものである。

【００２８】また本発明は、前記トナー濃度検知手段は
前記現像剤攪拌部材と対向する領域に設けられているこ
とを特徴とするものである。

【００２９】また本発明は、前記現像剤攪拌部材の回転
速度を検知する回転速度検知手段を設け、前記制御手段
は前記回転速度検知手段の出力に基づいて前記目標値を
補正することを特徴とするものである。

【００３０】また本発明は、前記前回の現像動作が完了
してから所定時間以上経過した状態においてトナー補給
を行う場合、前記制御手段は前記画像濃度検知手段の出
力に基づいて補正された前記目標値を用いてトナー補給
量を決定することを特徴とするものである。

【００３１】また本発明は、像担持体上に形成された静
電像を非磁性トナー及び磁性キャリアを含む現像剤で現
像すると共に、第１の速度と、前記第１の速度と異なる
第２の速度とで現像動作を実行可能な現像器と、前記現
像器内のトナー濃度を磁気的に検知するトナー濃度検知
手段と、前記トナー濃度検知手段により検知された出力
と目標値とに基づいて前記現像器へ補給するトナー量を
制御する制御手段と、前記現像器により形成された所定
のトナー画像の濃度を検知する画像濃度検知手段と、を
有する画像形成装置において、前回の現像動作を前記第
１の速度で実行した後、次回の現像動作を前記第２の速
度で実行する場合、前記制御手段は前記画像濃度検知手
段の出力に基づいて補正された前記トナー濃度検知手段
の出力を用いてトナー補給量を決定することを特徴とす
るものである。

【００３２】また本発明は、前記前回の現像動作を前記
第１の速度で実行した後、次回の現像動作を前記第２の
速度で実行する場合、前記所定のトナー画像を形成し、
該所定のトナー画像を前記画像濃度検知手段により検知
することを特徴とするものである。

【００３３】また本発明は、前記現像器内の現像剤を攪
拌搬送する現像剤攪拌部材を有し、前記現像剤攪拌部材
は現像動作に対応して前記第１の速度と前記第２の速度
とで回転可能であることを特徴とするものである。

【００３４】また本発明は、前記トナー濃度検知手段は
前記現像剤攪拌部材と対向する領域に設けられているこ
とを特徴とするものである。

【００３５】また本発明は、前記現像剤攪拌部材の回転
速度を検知する回転速度検知手段を設け、前記制御手段
は前記回転速度検知手段の出力に基づいて前記目標値を
補正することを特徴とするものである。

【００３６】また本発明は、前記前回の現像動作が完了
してから所定時間以上経過した状態においてトナー補給
を行う場合、前記制御手段は前記画像濃度検知手段の出
力に基づいて補正された前記トナー濃度検知手段の出力
を用いてトナー補給量を決定することを特徴とするもの
である。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳細に説明する。

【００３８】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
画像形成装置の一例であるレーザビームプリンタの概略
構成を示す図である。なお、本レーザビームプリンタ
は、転写式電子写真プロセス、電荷注入帯電方式のもの
である。

【００３９】同図において、１は像担持体としての回転
ドラム型の電子写真感光体（以下、感光体ドラムとい
う）である。なお、この感光体ドラム１は負帯電性・電
荷注入帯電性のＯＰＣ感光体（有機光導電性感光体）で
あり、矢示の時計方向Ａに回転駆動される。

【００４０】２は感光体ドラム１の面を所定の極性・電
位に一様に帯電処理する接触帯電装置である磁気ブラシ
帯電装置であり、この磁気ブラシ帯電装置２により、回
転する感光体ドラム１の表面は略−７００ｖに電荷注入
帯電方式で一様に帯電処理される。

【００４１】３は画像情報露光手段（露光装置）である
レーザビームスキャナであり、このレーザビームスキャ
ナ３は、不図示のＣＣＤ等の光電変換素子を有する原稿
読み取り装置、電子計算機、ワードプロセッサー等のホ
スト装置から入力する目的の画像情報の時系列電気デジ
タル画素信号に対応して変調されたレーザ光Ｌを射出し
て、感光体ドラム１の一様帯電処理面をレーザ光走査露
光するようになっている。そして、このようにレーザ光
走査露光が行われることにより感光体ドラム１の周面に
は、目的の画像情報に対応した静電潜像（静電像）が形
成される。

【００４２】４は感光体ドラム１の周面に形成された静
電潜像を現像する現像装置（現像器）であり、この現像
装置４は現像剤を収納する現像剤収納部である現像容器
４ａと、現像容器４ａの感光体ドラム１に対向する位置
に回転自在に設けられ現像剤を感光体ドラム１に搬送す
る現像剤担持体である現像スリーブ４ｂと、現像剤コー
ティングブレード４ｄと、現像剤を攪拌搬送する現像剤
攪拌部材であるスクリュー４ｅ，４ｆと、補給用トナー
ｔが収容されたトナーホッパー４ｇとを備えている。な
お、補給用トナーｔは、補給装置により後述するトナー
濃度検知センサの出力に応じて現像装置内へ補給される
構成となっている。

【００４３】なお、現像スリーブ４ｂとスクリュー４
ｅ，４ｆは同一の駆動系列から駆動が入力される構成と
なっており、後述するように、記録材の種類に応じて画
像形成モード、即ち、画像形成速度（プロセススピー
ド）が変更された場合、現像スリーブ４ｂとスクリュー
４ｅ，４ｆの両者は共に同速度を維持しながら、最低速
度〜低速度〜通常速度に変更可能な構成となっている。

【００４４】なお、本実施の形態では、現像装置４とし
て重合法で作成した転写残トナーの少ない高離型性球形
非磁性トナーと、磁性キャリアを混合した２成分現像剤
を用い、感光体ドラム１表面の静電潜像をトナー像とし
て反転現像させる２成分接触方式の現像装置を用いてい
る。

【００４５】５は感光体ドラム１の下方に配設された転
写装置であり、この転写装置５は、例えばポリイミドに
より形成された膜厚７５μｍの記録材担持体としての無
端状の転写ベルト５ａを備えている。なお、この転写ベ
ルト５ａは、駆動ローラ５ｂと従動ローラ５ｃ間に懸回
張設されていて、感光体ドラム１の回転方向の順方向に
感光体ドラム１の回転周速度とほぼ同じ周速度で回転す
る。

【００４６】また、この転写装置５は、転写ベルト５ａ
の内側に配設した転写帯電器（転写バイアス印加部）と
しての導電性ブレード５ｄを備えており、この導電性ブ
レード５ｄによって転写ベルト５ａの上側ベルト部分を
感光体ドラム１の下面部分に加圧することにより、転写
部位としての転写ニップ部Ｔを形成している。なお、５
ｅは転写ベルト５ａの外面に当接させたクリーニングブ
レードである。

【００４７】６は紙などの記録材Ｐを積載収納している
給紙カセットであり、７は給紙カセット６内に積載収納
された記録材Ｐを搬送する給紙ローラである。

【００４８】次に、このように構成されたレーザビーム
プリンタの画像形成動作について説明する。

【００４９】まず、画像形成動作が開始されると、給紙
ローラ７の駆動により給紙カセット６内に積載収納され
た記録材Ｐが１枚分離給紙され、搬送ローラ８等を含む
シートパス９を通って所定の制御タイミングにて感光体
ドラム１と転写装置５の転写ベルト５ａとの間の転写ニ
ップ部Ｔに給送される。

【００５０】そして、このように転写ニップ部Ｔに給送
された記録材Ｐは感光体ドラム１と転写ベルト５ａとの
間を挟持搬送される。その間、導電性ブレード５ｄには
転写バイアス印加電源Ｓ３から所定の転写バイアスが印
加され、これにより記録材Ｐには裏面からトナーと逆極
性の帯電がなされる。この結果、転写ニップ部Ｔを通過
する記録材Ｐの表面側に感光体ドラム１のトナー像が順
次に静電転写されていく。

【００５１】次に、転写ニップ部Ｔを通ってトナー像の
転写を受けた記録材Ｐは感光体ドラム１表面から順次に
分離されてシートパス１０を通って定着手段である熱ロ
ーラ定着装置１１に導入され、この後、トナー像の定着
処理を受けてプリントアウトされる。なお、転写ベルト
５ａの表面に付着したトナーはクリーニングブレード５
ｅで除去される。

【００５２】ところで、本実施の形態のレーザビームプ
リンタはクリーナーレスプロセスを採用したものであ
り、転写ニップ部Ｔで記録材Ｐに転写されずに感光体ド
ラム１の表面に残ったトナーは、後述するように、引き
続く感光体ドラム１の回転で磁気ブラシ帯電装置２の位
置に至り、感光体ドラム１に接触している磁気ブラシ帯
電器２Ａの磁気ブラシ部に一時的に回収されるようにな
っている。なお、このように一時的に回収されたトナー
ｔ１は、この後、再び感光体ドラム１表面に吐き出され
て最終的に現像装置４に回収され、感光体ドラム１は繰
り返して作像に供される。

【００５３】なお、１２は転写装置５と磁気ブラシ帯電
装置２との間において感光体ドラム１表面に当接させた
補助の接触帯電部材としての導電性ブラシである。この
導電性ブラシ１２は、電源Ｓ２よりＡＣバイアス、また
は帯電と逆極性のＤＣバイアス、またはＡＣバイアスを
重畳した帯電と逆極性のＤＣバイアスが印加され、磁気
ブラシ帯電装置２による帯電直前の感光体ドラム表面電
位をならすと同時に、転写残トナーを除電、もしくは感
光体ドラム１の帯電と逆極性に帯電して磁気ブラシ帯電
器２Ａの磁気ブラシ部でのトナー回収を容易にする役目
を果たすものである。

【００５４】一方、図２は、このようなレーザビームプ
リンタの動作シーケンスを示す図であり、レーザビーム
プリンタは以下のような工程（期間）を有している。

【００５５】前多回転工程この工程は、レーザビームプリンタの始動動作を行う期
間（起動動作期間、ウォーミング期間）を有するもので
あり、メイン電源スイッチ−オンにより、装置のメイン
モータを駆動させて感光体ドラム１を回転駆動させ、所
定のプロセス機器の準備動作を実行させる工程である。

【００５６】前回転工程この工程は、プリント前動作を実行させる期間を有する
ものであり、前多回転工程中にプリント信号が入力した
とき前多回転工程に引き続いて実行される工程である。
なお、この工程において、プリント信号の入力がないと
きには前多回転工程の終了後にメインモータの駆動が一
旦停止されて感光体ドラム１の回転駆動が停止され、プ
リンタはプリント信号が入力されるまでスタンバイ（待
機）状態に保たれる。

【００５７】印字工程（画像形成工程、作像工程）この工程は、所定の前回転工程が終了すると行われるも
のであり、所定の前回転工程に引き続いて感光体ドラム
１に対する作像プロセス、感光体ドラム面に形成された
トナー像の記録材への転写、定着手段によるトナー像の
定着処理がなされて画像形成物がプリントアウトされる
工程である。なお、連続印字（連続プリント）モードの
場合はこの工程が所定の設定プリント枚数ｎ分繰り返し
て実行される。

【００５８】紙間工程この工程は、連続印字モードにおいて、トナー像が転写
された記録材の後端部が転写ニップ部を通過した後、次
の記録材の先端部が転写ニップ部に到達するまでの間の
転写ニップ部における記録材の非通紙状態期間を得るた
めの工程である。

【００５９】後回転工程この工程は、最後であるｎ枚目の印字工程が終了した後
もしばらくの間メインモータの駆動を継続させて感光体
ドラム１を回転駆動させ、所定の後動作を実行させる期
間を得るための工程である。

【００６０】スタンバイ（待機）この工程は、所定の後回転工程が終了した後、メインモ
ータの駆動を停止して感光体ドラムの回転駆動を停止
し、次のプリントスタート信号が入力するまでプリンタ
をスタンバイ状態に保つ工程である。なお、１枚だけの
プリントの場合は、そのプリント終了後、プリンタは後
回転工程を経てスタンバイ状態になる。また、スタンバ
イ状態においてプリントスタート信号が入力すると、プ
リンタは前回転工程に移行する。

【００６１】ここで、の印字工程時が画像形成時であ
り、の前多回転工程、の前回転工程、の紙間工
程、の後回転工程が非画像形成時（非作像時）にな
る。

【００６２】ところで、既述したように転写ニップ部Ｔ
で記録材Ｐに転写されずに感光体ドラム１の表面に残っ
た転写残トナーは磁気ブラシ帯電装置２の磁気ブラシ帯
電器２Ａの磁気ブラシ部に一時的に回収されるが、この
とき感光体ドラム１上の転写残トナーは転写時の剥離放
電等により、極性が正のものと負のものが混在している
ことが多い。

【００６３】しかし、このように転写残トナーの極性が
混在した場合でも、導電性ローラ１２を通過する間に転
写残トナーを正規帯電極性（本実施の形態では負）に帯
電させることにより、転写残トナーは帯電極性が揃った
状態で磁気ブラシ帯電器２Ａに至って磁気ブラシ部２ｃ
内に混入して一時的に回収される。

【００６４】なお、この転写残トナーの磁気ブラシ帯電
器２Ａの磁気ブラシ部２ｃへの取り込みは、磁気ブラシ
帯電器２ＡにＤＣ＋ＡＣ成分を印加することで、磁気ブ
ラシ帯電器２Ａ−感光体ドラム１間の振動電界効果によ
ってより効果的に行なわせることができる。

【００６５】そして、磁気ブラシ部２ｃ内に取り込まれ
た転写残トナーは極性が全て負に帯電されて感光体ドラ
ム１上に吐き出される。なお、極性が負に揃えられて感
光体ドラム１上に吐き出された転写残トナーは、現像部
ｍに至って現像装置４の現像スリーブ４ｄにおける現像
時のかぶり取り電界によって現像同時クリーニングで回
収される。この転写残トナーの現像同時回収は、回転方
向の画像領域が、感光体ドラム１の周長よりも長い場合
には、その他の帯電、露光、現像、転写といった画像形
成工程と同時進行で行われる。

【００６６】ところで、図１において、１３は感光体ド
ラム１上に形成された所定濃度のトナー画像である画像
濃度検知用のパッチ画像の濃度を検知する画像濃度検知
手段である画像濃度検知センサ、１４は一方の現像剤攪
拌部材４ｅと対向する現像容器４ａの側壁部分に設けら
れ、現像容器４ａ内の現像剤中のトナー濃度を磁気的に
検知するトナー濃度検知手段である磁気センサである。

【００６７】なお、この磁気センサ１４は、現像剤の透
磁率変化を検知する、言い換えると、対向する領域にお
ける所定体積中に含まれる磁性キャリアの量の増減を検
知することでトナー濃度を検知する構成となっている。

【００６８】また、１５は磁気センサ１４により検知さ
れたトナー濃度（出力）と、所定の現像剤濃度制御目標
値とを比較することでホッパー４ｇから現像容器４ａへ
補給するトナー量を制御し、決定する制御手段であるＣ
ＰＵである。

【００６９】なお、本実施の形態において、このＣＰＵ
１５は新しい現像装置４をレーザビームプリンタに設置
する際、現像剤濃度制御目標値（以下、制御目標値とい
う）ｖ０を決定すると共に、磁気センサ１４の検知出力
がその制御目標値ｖ０になるようにトナー補給を行うこ
とにより現像器内のＴ／Ｄ比（トナー重量／トナー＋キ
ャリア重量比）を制御するようにしている。

【００７０】即ち、ＣＰＵ１５は現像剤濃度の制御目標
値ｖ０に対してフィードバックを行い、現像剤濃度（磁
気センサ出力値）が制御目標値ｖ０に対して同等となる
ようにトナー補給を行うようにしている。

【００７１】ところで、本レーザビームプリンタでは、
記録材の種類に応じて画像形成速度、即ちプロセススピ
ード（感光体ドラム、現像スリーブ４ｂ、スクリュー４
ｅ，４ｆ、転写ベルト５ａ、定着装置１１の回転速度に
相当する）を変更して画像形成を行う構成となってい
る。

【００７２】具体的には、ＣＰＵ１５は、記録材が普通
紙である場合はプロセススピードを通常速度で行う通常
速度モードを選択し、記録材が厚紙である場合はプロセ
ススピードを低速度で行う低速度モードを選択し、記録
材がＯＨＰ用シート（光透過性樹脂）である場合はプロ
セススピードを最低速度で行う最低速度モードを選択し
て画像形成を実行するようにしている。

【００７３】ここで、本実施の形態においては、レーザ
ビームプリンタ内にメディアセンサ３００を設け、この
メディアセンサ３００により記録材の種類を自動的に検
知するようにしている。なお、記録材の種類の検知方法
としては、レーザビームプリンタに設けられた不図示の
液晶表示部からユーザーが記録材の種類を入力し、この
情報に基づいてＣＰＵ１５が制御を行う構成であっても
何ら構わない。

【００７４】ところで、既述したように、画像形成速度
の変更に伴ってスクリュー４ｆ，４ｅによる現像剤搬送
速度（現像容器内において現像剤を循環させる速度）が
変化すると、磁気センサ１４の検知面と対向する領域を
流れる現像剤の流速も変化する。

【００７５】そして、このように現像剤の流速が変化す
ると、現像器内の現像剤の透磁率変動を検知して現像剤
中のトナー濃度を検知する磁気センサ１４を用いて現像
器４へのトナー補給制御を行う構成の場合、この現像剤
の流速変化に応じて磁気センサ１４からの出力が大きく
変動してしまう。また、この現像剤の流速変化に応じて
現像剤の剤面の高さが変更されてしまい、これが原因で
磁気センサ１４からの出力が大きく変動してしまうこと
もある。

【００７６】即ち、画像形成モードを変更しただけで
（画像形成速度を変更しただけで）、現像器４内のトナ
ーが消費されていないにも関わらず画像形成モード（画
像形成速度）変更直前と変更直後における磁気センサ１
４の出力が大きく変動するため、トナー過補給やトナー
補給不足などその後のトナー補給制御を良好に実行する
ことができなくなる。

【００７７】図３は、このような画像形成モードと、磁
気センサ（現像剤濃度センサ）出力との関係を示す図で
ある。同図に示すように、例えば通常速度モード（速度
Ｖｓ１）にてコピー動作が行われている際には、磁気セ
ンサ１４の出力は（時間０〜ｔ１）に示すようにｖ１
を中心に安定しているが、例えば時間ｔ２で記録材の種
類の変更に基づいて低速度モードが選択され、これに伴
い画像形成速度が低速度Ｖｓ２に変更された状態で上記
前回転動作や画像形成動作が開始されると、磁気センサ
１４の出力はに示すように増加する。

【００７８】つまり、同じ現像器内の現像剤中のトナー
濃度は実質的に変更されていないにも関わらず、画像形
成モード、即ち、画像形成速度を変更するだけで磁気セ
ンサ１４の出力値はｖ１からｖ２へと変化してしまう。
そして、この結果、ＣＰＵ１５はトナー濃度を誤って判
断してしまう。

【００７９】そこで、本実施の形態においては、画像形
成速度の変更をＣＰＵ１５が認識すると、パッチ画像を
形成し、このパッチ画像の濃度に応じて磁気センサ１４
の出力値ｖ２を補正することにより、現像剤中のトナー
濃度を正確に検知することができるようにしている。

【００８０】次に、このような磁気センサ１４の出力値
補正動作について説明する。

【００８１】画像形成速度の変更を認識するとＣＰＵ１
５は、画像形成速度変更後の画像形成が開始される前の
前回転中において、パッチ潜像を感光体ドラム上に形成
し、この後、これを現像器４にて現像してパッチ画像を
形成する。

【００８２】次に、ＣＰＵ１５は、このパッチ画像の濃
度を画像濃度検知センサ１３により検知すると共に、検
知したパッチ画像濃度を換算してトナー補給時の磁気セ
ンサ１４の出力値を補正するための係数Ａを補正・決定
するようにフィードバックを行うようにしている。

【００８３】そして、このようなフィードバック制御に
よって補正・決定された係数Ａによりトナー補給時の磁
気センサ１４の出力値ｖ２の補正を行い、この後、補正
後の出力値ｖ２’（＝ｖ２＋Ａ）と、制御目標値ｖ０と
を比較することでトナー補給量を決定し、このトナー補
給量に応じた時間だけ補給装置を駆動することでトナー
補給を行う。

【００８４】このように、前回の画像形成モードにおけ
る画像形成動作（現像動作）を行う時の速度（第１の速
度）とは異なる速度（第２の速度）で、次回の他の画像
形成モードにおける画像形成動作（現像動作）を実行す
る場合、ＣＰＵ１５は画像濃度検知センサ１３の出力に
基づいて補正された制御目標値を用いてトナー補給量を
決定することにより、画像形成モードの変更に伴う磁気
センサ１４の出力変動に起因した現像装置４のトナー補
給不良を防止することができ、トナー補給制御の安定化
を図ることができる。この結果、装置の動作状況に拘ら
ず適正な濃度を有する画像を形成することができる。

【００８５】またこのようにトナー補給時、磁気センサ
１４の出力ｖ２自体を補正することにより、耐久により
現像剤が劣化した場合、テーブル値だけでは対応できな
いトナー補給制御を良好に行うことができる。

【００８６】なお、上述したようなパッチ画像濃度の検
知結果に基づいてトナー補給時の磁気センサ１４の出力
ｖ２（具体的には係数Ａ）を補正する代わりに、トナー
補給時の磁気センサ１４の出力値ｖ２と比較すべき制御
目標値ｖ０をパッチ画像濃度の検知結果に基づいて補正
するようにしても良い。

【００８７】即ち、ＣＰＵ１５は、トナー補給時の磁気
センサ１４の出力値ｖ２と、パッチ画像濃度の検知結果
に基づいて補正された制御目標値ｖ０’とを比較するこ
とでトナー補給量を決定し、このトナー補給量に応じた
時間だけ補給装置を駆動することでトナー補給制御を行
う構成であっても良い。

【００８８】そして、このように構成することにより、
上記のような効果の他、制御目標値をモード毎に設定し
ておく必要がないので画像形成モード毎に制御目標値を
テーブルとして設定しておく構成に比べて、メモリに記
憶するデータ量を少なくすることができ、トナー補給制
御の構成を簡略化することができる。

【００８９】また、これまでの説明においては、感光体
ドラム上にパッチ画像を形成し、このパッチ画像の濃度
を検知してフィードバック制御を行う場合について述べ
てきたが、画像濃度検知センサ１３を転写ベルト５ａと
対向する位置に配置し、感光体ドラム上に形成されたパ
ッチ画像を転写媒体としての転写ベルト５ａに直接転写
し、これを転写ベルト上にて検知する構成であっても良
い。その後のフィードバック制御は上述した例と同じで
ある。

【００９０】ところで、画像形成モードを変更しなくと
も、スクリュー４ｅを駆動する駆動モータやギヤ列など
が耐久することによってスクリュー４ｅの回転速度が不
安定となることにより、磁気センサ１４からの出力が大
きく変動してしまう恐れがある。ここで、このような恐
れがある場合には、スクリュー４ｅの回転速度の変化を
検知することにより、磁気センサ１４の出力値を補正す
るようにする。

【００９１】図４は、このような構成の本発明の第２の
実施の形態に係る画像形成装置の一例であるレーザビー
ムプリンタの概略構成を示す図である。なお、同図にお
いて、図１と同一符号は同一又は相当部分を示してい
る。

【００９２】同図において、４００は、磁気センサ１４
の対向部を流れる現像剤の流速、即ち現像剤の搬送速
度、言い換えれば、スクリュー４ｅの回転速度を検知す
る回転速度検知手段であり、この回転速度検知手段４０
０の検知信号はＣＰＵ１５に入力されるようになってい
る。

【００９３】そして、ＣＰＵ１５は、この回転速度検知
手段４００からの検知信号に基づきスクリュー４ｅの回
転速度が不安定になってしまう場合に対応するようにし
ている。つまり、回転速度検知手段４００により検知さ
れたスクリュー４ｅの回転速度が目標速度から所定値以
上ずれてしまった場合には、既述した第１の実施の形態
と同様に、パッチ画像を形成し、画像濃度検知センサ１
３により検知されたパッチ画像の濃度に基づいて磁気セ
ンサの出力ｖ２もしくは目標値ｖ０を補正する。

【００９４】これにより、スクリュー４ｅの回転速度が
不安定となっても、トナー補給制御を良好に行うことが
でき、この結果、装置の動作状況に拘らず適正な濃度を
有する画像を形成することができる。

【００９５】次に、本発明の第３の実施の形態について
説明する。

【００９６】既述したようにレーザビームプリンタ（画
像形成装置）が長期にわたって高湿環境で放置された場
合にはトナーの帯電量の絶対値が通常の範囲よりも下が
ってしまう。そして、このように帯電量が減少すると、
現像剤が凝集し易くなって単位体積当たりの現像剤量が
増加してセンサ検知面のキャリア占有率が増加し、この
結果、トナーが過剰に補給され、画像濃度の過剰な上昇
が起こりやすくなる。

【００９７】例えば、図５に示すように最終コピー（画
像形成）動作完了時である時刻ｔ３で得た磁気センサの
出力はに示すようにｖ１となっているが、所定時間ｔ
０を超えて放置された後の時刻ｔ４では、トナー消費が
行われていないにも関わらず、磁気センサ１４の出力は
に示すようにｖ３へと変動する。

【００９８】つまり、レーザビームプリンタ（画像形成
装置）が長期にわたって高湿環境で放置された場合に
は、同じ現像剤濃度でありながら磁気センサ１４の出力
値はｖ１からｖ２へと変化する。そして、このような場
合には、ＣＰＵ１５は現像剤濃度を誤って判断してしま
う恐れがある。

【００９９】そこで、本実施の形態においては、例えば
図６に示すようにプリンタ内にタイマ１６を設け、画像
形成動作を開始する前、この内部のタイマ１６によりプ
リンタが長期間放置されたこと、即ちプリンタの放置時
間（図５のｔ４−ｔ３）が所定時間ｔ０を越えたか否か
を判断するようにしている。

【０１００】そして、タイマ１６によりプリンタが長期
間放置と判断すると、この後、画像形成を開始する際、
前多回転中にパッチ画像を形成すると共に、このパッチ
画像の濃度を画像濃度検知センサ１３により検知し、検
知した結果に基づいて磁気センサ１４の出力ｖ３もしく
は目標値ｖ０をＣＰＵ１５によって補正するようことに
より、トナー補給制御の安定化を図るようにしている。
これにより、装置の放置状況に拘らず適正な濃度を有す
る画像を形成することができる。

【０１０１】次に、このような磁気センサ出力値補正動
作について説明する。

【０１０２】ＣＰＵ１５は、最終コピー動作完了時から
経過する時間をタイマ１６により計測し、経過時間が所
定時間ｔ０を越えて次の画像形成動作が始まるときに
は、まず前多回転工程を動作させる。そして、この前多
回転工程中に現像装置４の空回転を行い、そのときの磁
気センサ１４の出力値ｖ３を読みこむ。

【０１０３】次に、感光体ドラム１上に所定濃度のパッ
チ画像を形成して画像濃度検知センサ１３によりパッチ
画像の濃度を検知し、この後、この検知したパッチ画像
濃度に基づいて磁気センサ１４の出力値ｖ３と比較すべ
き目標値ｖ０の補正を行う。

【０１０４】そして、この補正した値をｖ０’として制
御目標値と設定すると共に、この制御目標値ｖ０’とｖ
３によりトナー補給量を算出してトナーを補給すること
で、画像濃度を一定にすべくトナー濃度を制御する。

【０１０５】このように、プリンタが長期間放置された
ことを判断すると、磁気センサ１４の目標値ｖ０を補正
することにより、プリンタの放置状況に拘らず現像器内
のトナー濃度を適正に維持することができ、適正濃度を
有する出力画像を得ることができる。

【０１０６】なお、パッチ画像濃度の検知結果に基づい
てトナー補給時の磁気センサ１４の出力ｖ３と比較すべ
き目標値ｖ０を補正する代わりに、例えばトナー補給時
の磁気センサ１４の出力値ｖ３（具体的には係数Ｂ）を
パッチ画像濃度の検知結果に基づいて補正し、このよう
にして得られたトナー補給時の磁気センサ１４の出力値
ｖ２’（＝ｖ３＋Ｂ）と目標値ｖ０を比較することでＣ
ＰＵはトナー補給量を決定するようにしても良い。

【０１０７】また、本実施の形態では所定時間ｔ０放置
後のコピー動作直前に補正制御を行うようにしている
が、補正制御を所定時間ｔ０を越えてスタンバイ中に行
うようにしても同様な効果を得ることができる。

【０１０８】ところで、これまでの説明では、タイマ１
６により画像形成装置（プリンタ）が長期間放置された
ことを検知する場合について述べてきたがこれに限ら
ず、例えば定着装置１１（図１参照）の温度変化に基づ
いて画像形成装置が長期間放置されたか否かを判断する
ようにしても良い。

【０１０９】次に、このような定着装置１１の温度変化
に基づいて画像形成装置が長期間放置されたか否かを判
断する本発明の第４の実施の形態について説明する。

【０１１０】図７は、本実施の形態に係る画像形成装置
の定着温度と放置時間、及び磁気センサ出力と放置時間
との関係を示す図である。なお、同図において、ｔ１は
最後に画像形成動作した時間、ｔ２は常温近くまで定着
温度が減少する時間をであり、本実施の形態において
は、放置時間を定着装置１１の温度ｔ２から算出するこ
とで上述したトナー補給制御を行うようにしている。

【０１１１】具体的には、所定温度まで減少した時から
コピー可能状態であるスタンバイ状態までの復帰時（前
多回転工程中）に現像装置内の磁気センサ１４の出力値
ｖ３を検知すると共に、感光体ドラム１上に所定濃度の
パッチ画像を形成して画像濃度検知センサ１３（図１参
照）により検知する。

【０１１２】そして、ＣＰＵは、画像濃度検知センサ１
３により検知した結果を、既述した目標値ｖ０もしくは
トナー補給時の磁気センサの出力ｖ３にフィードバック
することでトナー補給量を決定し、トナー補給制御を実
行する。

【０１１３】このように、定着装置１１の温度変化に基
づいて装置の放置時間を求める構成にしても磁気センサ
１４の出力値の誤検知を解消することができる。これに
より、過剰なトナー補給を減少させることができ、装置
の放置状況に拘らず出力画像濃度の安定化を図ることが
できる。

【０１１４】

【発明の効果】以上説明したように本発明のように、前
回の現像動作を第１の速度で実行した後、次回の現像動
作を第２の速度で実行する場合、画像濃度検知手段の出
力に基づいて補正された、目標値或はトナー濃度検知手
段の出力を用いてトナー補給量を決定することにより、
装置の動作状況に拘らず適正な濃度を有する画像を形成
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画像形成装置
の一例であるレーザビームプリンタの概略構成を示す
図。

【図２】上記レーザビームプリンタの動作シーケンスを
説明する図。

【図３】上記レーザビームプリンタの画像形成モード
と、磁気センサ出力との関係を示す図。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置
の一例であるレーザビームプリンタの概略構成を示す
図。

【図５】上記磁気センサ出力と上記レーザビームプリン
タの放置時間との関係を示す図。

【図６】本発明の第３の実施の形態に係る画像形成装置
の一例であるレーザビームプリンタの概略構成を示す
図。

【図７】定着温度と上記放置時間及び磁気センサの出力
と上記放置時間との関係を示す図。

【図８】従来の電子写真方式の画像形成装置の概略構成
を示す図。

【図９】従来の現像器を説明する図。

【符号の説明】

１感光体ドラム４現像装置４ａ現像容器４ｅスクリュー（現像剤攪拌部材）１１定着装置１３画像濃度検知センサ１４磁気センサ１５ＣＰＵ１６タイマ３００メディアセンサ４００回転速度検知手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体上に形成された静電像を非磁性
トナー及び磁性キャリアを含む現像剤で現像すると共
に、第１の速度と、前記第１の速度と異なる第２の速度
とで現像動作を実行可能な現像器と、前記現像器内のト
ナー濃度を磁気的に検知するトナー濃度検知手段と、前
記トナー濃度検知手段により検知された出力と目標値と
に基づいて前記現像器へ補給するトナー量を制御する制
御手段と、前記現像器により形成された所定のトナー画
像の濃度を検知する画像濃度検知手段と、を有する画像
形成装置において、前回の現像動作を前記第１の速度で実行した後、次回の
現像動作を前記第２の速度で実行する場合、前記制御手
段は前記画像濃度検知手段の出力に基づいて補正された
前記目標値を用いてトナー補給量を決定することを特徴
とする画像形成装置。
【請求項２】前記前回の現像動作を前記第１の速度で
実行した後、次回の現像動作を前記第２の速度で実行す
る場合、前記所定のトナー画像を形成し、該所定のトナ
ー画像を前記画像濃度検知手段により検知することを特
徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記現像器内の現像剤を攪拌搬送する現
像剤攪拌部材を有し、前記現像剤攪拌部材は現像動作に
対応して前記第１の速度と前記第２の速度とで回転可能
であることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成
装置。
【請求項４】前記トナー濃度検知手段は前記現像剤攪
拌部材と対向する領域に設けられていることを特徴とす
る請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】前記現像剤攪拌部材の回転速度を検知す
る回転速度検知手段を設け、前記制御手段は前記回転速
度検知手段の出力に基づいて前記目標値を補正すること
を特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像
形成装置。
【請求項６】前記前回の現像動作が完了してから所定
時間以上経過した状態においてトナー補給を行う場合、
前記制御手段は前記画像濃度検知手段の出力に基づいて
補正された前記目標値を用いてトナー補給量を決定する
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の
画像形成装置。
【請求項７】像担持体上に形成された静電像を非磁性
トナー及び磁性キャリアを含む現像剤で現像すると共
に、第１の速度と、前記第１の速度と異なる第２の速度
とで現像動作を実行可能な現像器と、前記現像器内のト
ナー濃度を磁気的に検知するトナー濃度検知手段と、前
記トナー濃度検知手段により検知された出力と目標値と
に基づいて前記現像器へ補給するトナー量を制御する制
御手段と、前記現像器により形成された所定のトナー画
像の濃度を検知する画像濃度検知手段と、を有する画像
形成装置において、前回の現像動作を前記第１の速度で実行した後、次回の
現像動作を前記第２の速度で実行する場合、前記制御手
段は前記画像濃度検知手段の出力に基づいて補正された
前記トナー濃度検知手段の出力を用いてトナー補給量を
決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】前記前回の現像動作を前記第１の速度で
実行した後、次回の現像動作を前記第２の速度で実行す
る場合、前記所定のトナー画像を形成し、該所定のトナ
ー画像を前記画像濃度検知手段により検知することを特
徴とする請求項７記載の画像形成装置。
【請求項９】前記現像器内の現像剤を攪拌搬送する現
像剤攪拌部材を有し、前記現像剤攪拌部材は現像動作に
対応して前記第１の速度と前記第２の速度とで回転可能
であることを特徴とする請求項７又は８記載の画像形成
装置。
【請求項１０】前記トナー濃度検知手段は前記現像剤
攪拌部材と対向する領域に設けられていることを特徴と
する請求項９記載の画像形成装置。
【請求項１１】前記現像剤攪拌部材の回転速度を検知
する回転速度検知手段を設け、前記制御手段は前記回転
速度検知手段の出力に基づいて前記目標値を補正するこ
とを特徴とする請求項７乃至１０の何れか１項に記載の
画像形成装置。
【請求項１２】前記前回の現像動作が完了してから所
定時間以上経過した状態においてトナー補給を行う場
合、前記制御手段は前記画像濃度検知手段の出力に基づ
いて補正された前記トナー濃度検知手段の出力を用いて
トナー補給量を決定することを特徴とする請求項７乃至
１１の何れか１項に記載の画像形成装置。