画像形成装置
【課題】 長時間現像器中に滞留して帯電量の減衰したトナーを排除する手段を備え白地かぶりやせんちりの起こらない高画質を得られる画像形成装置の提供。
【解決手段】 トナー補給器から補給されたトナーをキャリアと共に攪拌することによりトナーに電荷付与を行う機構を持った現像器から感光体上に形成された潜像に対し前記トナーを供給して現像を行う画像形成装置において、印字したページ枚数をカウントするページカウンタと各ページにおける印字ドット数をカウントする印字カウンタと両カウンタからのカウント値によりトナーが補給されてから現像器内に滞留する滞留時間を演算する演算手段とを有し、前記滞留時間が所定時間以上になった場合に、現像器内のトナーに付与される帯電量を所定範囲内に保つために作動する帯電量制御手段を有する画像形成装置。
【解決手段】 トナー補給器から補給されたトナーをキャリアと共に攪拌することによりトナーに電荷付与を行う機構を持った現像器から感光体上に形成された潜像に対し前記トナーを供給して現像を行う画像形成装置において、印字したページ枚数をカウントするページカウンタと各ページにおける印字ドット数をカウントする印字カウンタと両カウンタからのカウント値によりトナーが補給されてから現像器内に滞留する滞留時間を演算する演算手段とを有し、前記滞留時間が所定時間以上になった場合に、現像器内のトナーに付与される帯電量を所定範囲内に保つために作動する帯電量制御手段を有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は現像器内の長期滞留トナーや長時間の休止による現像剤の変化による障害を排除した画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】２成分の現像剤において現像器内に補給されたトナーは攪拌スクリューにより攪拌されキャリアとの摩擦から電荷をもつこととなる。この時にトナーが保持する電荷量はトナー表面における処理された添加剤の存在状態によって大きく変化する。通常、画像形成が定常的に行われているときは、現像剤中のトナーがある割合で入れ替わっている。即ち、適度なトナーの消費が行われている系においては添加剤の存在状態は一定状態を保っているが、極端に消費の少ない状態が長時間続いた場合、添加剤がトナー表面からトナー内に埋没してしまう現象が進行し、結果としてトナーの保持する電荷量が大きく低下してしまう。このような現像剤状態になってしまった場合の画像上への問題点として、白地部への画像カブリや転写時の文字周辺へのチリによる文字品位低下などがある。
【０００３】また、２成分現像剤はトナーとキャリアの摩擦帯電によりトナーに電荷が付与されるが、一旦トナーに付与された電荷もプリントやコピーの休止が続いて長時間静置状態にあると徐々に減衰してゆく傾向が見られる。また、可成りコピーが頻繁になされていても低印字状態のコピーやプリントが続いたりすると、トナー補給器から補給されて来るトナーが現像器内に停滞して現像剤に変化を与えてしまう。通常、現像装置内に存在するトナーの帯電量は分布を持っており、特に帯電量の低い領域にまで分布が広がってしまうと転写時の画像上で文字のチリや、現像時の白地部へのカブリといった形で画像不良とし認識される。長時間の放置による帯電量の減衰は、帯電量の低い領域のトナー比率が増加する事を意味し、前述のように画像不良の発生を招くのではないかと思われる。
【０００４】特に２成分現像剤のトナー／キャリアの混合比率制御を透磁率変化を利用して検出するトナー濃度センサを用いた場合、静置後一時的にトナー補給が過剰となり、結果としてキャリアと補給されたトナーの接触確率が低減し、静置されたトナー同様、補給トナーの帯電量も低い状態となってしまい、前述の画像上の不具合を更に酷くしてしまうといった傾向があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記問題を抱えた従来技術に鑑みて本発明においては現像器内にあるトナーの平均滞留時間を幾つかの手段から検出し滞留時間がある値以上になった場合には、また、画像形成の休止期間が長時間になった場合には、滞留時間の長くなったトナーを画像情報とは無関係に現像して排除し、それに見合う新しいトナーを補給することでトナーの保持する電荷量を常に一定範囲内に保ち画像品質を安定した高品位なものにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的は次の技術手段（１）〜（８）項の何れかによって達成される。
【０００７】（１） トナー補給器から補給されたトナーをキャリアと共に攪拌することによりトナーに電荷付与を行う機構を持った現像器から感光体上に形成された潜像に対し前記トナーを供給して現像を行う画像形成装置において、印字したページ枚数をカウントするページカウンタと各ページにおける印字ドット数をカウントする印字カウンタと両カウンタからのカウント値によりトナーが補給されてから現像器内に滞留する滞留時間を演算する演算手段とを有し、前記滞留時間が所定時間以上になった場合に、現像器内のトナーに付与される帯電量を所定範囲内に保つために作動する帯電量制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【０００８】（２） 前記帯電量制御手段は、前記演算手段によって演算して検出された補給トナーの現像器内滞留時間があらかじめ決められた所定時間（Ｔｌ）以上になった場合に、本来転写紙上に転写される画像領域外に対して前記現像器内に長時間滞留したトナーを所定量強制的に消費するための潜像を形成し、該潜像に対し所定量の強制現像を行った後そこで消費されたトナーに見合う新トナーを新たにトナー補給器から補給し、現像器内で攪拌することによって帯電量を所定範囲に回復させる帯電量制御がなされる手段であることを特徴とする（１）項に記載の画像形成装置。
【０００９】（３） 少なくとも、像担持体である感光体と、該感光体に形成された潜像を現像剤により顕像化する現像器と、前記感光体上に現像されたトナー像の現像剤付着量を検知する現像剤付着量検知手段と、前記感光体上の非画像領域において現像剤付着量検出用のパッチを形成するパッチ形成手段と、画像形成装置が動作していない休止時間を計測する休止時間計測手段とを有する画像形成装置において、検出された前記休止時間（Ｔｓ）が所定時間Ｔｒ以上になった場合には、通常の画像形成動作に先立ち感光体表面電位（Ｖｓ）と現像バイアスの直流成分（Ｖｄｃ）の関係が白地部電位−Ｖｄｃ≦Ｖｓ−Ｖｄｃ≦０の範囲となる潜像を前記感光体上に形成し、該潜像部に対してのみ前記現像器の駆動手段を作動させると共に現像剤担持体に現像バイアスを印加しパッチ１を形成させるパッチ１形成手段と、その後で前記現像剤付着量検知手段により検出されたパッチ１の出力Ｐ１及びパッチ１以外の感光体表面出力Ｐｗの比較を行う比較手段とを有し、該比較手段によってＰｗに対しＰ１の出力が所定値Ｐｓ以上トナー付着方向の出力となることを検知した場合には、感光体表面にパッチ１の条件と同等の電位を与えた後、前記潜像に対し、現像剤担持体に現像バイアスを印加した状態で現像動作をさせるように制御する制御手段が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【００１０】（４） 現像剤担持体および攪拌部材を回転駆動させ、更に、感光体表面にパッチ１の条件と同等の電位出力Ｐ１′を与えた後潜像を形成し、該潜像に対し前記現像剤担持体に現像バイアスを印加した状態で現像動作をするとともに、該現像領域を現像剤付着量検知手段により検出し続け、その出力Ｐ１と前記Ｐｗ出力の差分が所定値の範囲に入るまで現像動作を継続する制御手段を有することを特徴とする（３）項に記載の画像形成装置。
【００１１】（５） ２成分現像剤を用い、感光体上の潜像を可視化する現像器と該現像器内のトナー／キャリア混合比率を一定に保つためのトナー濃度センサと動作毎に現像装置内のトナー／キャリア混合比率をモニタし基準のセンサ出力に対し不足分が生じたときにトナー補給を行うトナー補給器とを具備した画像形成装置で、且つ、該画像形成装置が動作していない時間を計測する休止時間計測手段が設けられている画像形成装置であって、検出された休止時間（Ｔｓ）が所定時間以上になった場合には、通常の画像形成動作に先立ち前記現像器を駆動しトナー濃度センサ出力（Ｌ１）を検出し、休止前の最終画像形成時のトナー濃度センサ出力（Ｌ０）と比較する比較手段を有し、該比較手段によって現像剤状態変化を検知し、休止後画像形成時のトナー補給量を制御する制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【００１２】（６） ２成分現像剤を用い、感光体上の潜像を可視化する現像器と該現像器内のトナー／キャリア混合比率を一定に保つためのトナー濃度センサと動作毎に現像装置内のトナー／キャリア混合比率をモニタし基準のセンサ出力に対し不足分が生じたときにトナー補給を行うトナー補給器とを具備した画像形成装置で、且つ、該画像形成装置が動作していない時間を計測する休止時間計測手段とが設けられている画像形成装置であって、検出された休止時間（Ｔｓ）が所定時間以上になった場合には、通常の画像形成動作に先立ち前記現像器を駆動しトナー濃度センサ出力（Ｌ１）を検出し、休止前の最終画像形成時のトナー濃度センサ出力（Ｌ０）と比較する比較手段を有し、該比較手段によって現像剤状態変化を検知し、Ｌ１とＬ０の出力差があらかじめ定めた値以上乖離していた場合には、トナー濃度センサの出力検出に引き続き、現像剤担持体および攪拌部材を回転駆動させ、潜像担持体である感光体に潜像を形成させた後、該潜像に対して、現像剤担持体に現像バイアスを印加した状態で現像動作を所定時間実行する制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【００１３】（７） 感光体上の潜像表面電位（Ｖｓ）をＬ０−Ｌ１の値に応じて、少なくとも１つ以上の表面電位レベルに形成し、現像剤担持体には作像時と同等の現像バイアスを印加して、現像動作を所定時間実行させることを特徴とする（６）項に記載の画像形成装置。
【００１４】（８） 前記画像形成装置には湿度を検知する湿度センサが設けられていて、現像剤状態変化を検知する判断基準となる休止時間（Ｔｓ）は前記湿度センサによる湿度データにより補正されたものであることを特徴とする（５）、（６）又は（７）項の何れか１項に記載の画像形成装置。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明に適用される画像形成装置の実施の形態について、図１の概略構成図により説明する。
【００１６】図１に示す画像形成装置１は、デジタル方式による画像形成装置であって、画像読取り部Ａ、画像処理部Ｂ、画像形成部Ｃ、転写材搬送手段としての転写材搬送部Ｄから構成されている。
【００１７】画像読取り部Ａの上部には原稿を自動搬送する自動原稿送り手段が設けられていて、原稿載置台１１上に載置された原稿は原稿搬送ローラ１２によって１枚宛分離搬送され読み取り位置１３ａにて画像の読み取りが行われる。原稿読み取りが終了した原稿は原稿搬送ローラ１２によって原稿排紙皿１４上に排出される。
【００１８】一方、プラテンガラス１３上に置かれた場合の原稿の画像は走査光学系を構成する照明ランプ及び第１ミラーから成る第１ミラーユニット１５の速度ｖによる読み取り動作と、Ｖ字状に位置した第２ミラー及び第３ミラーから成る第２ミラーユニット１６の同方向への速度ｖ／２による移動によって読み取られる。
【００１９】読み取られた画像は、投影レンズ１７を通してラインセンサである撮像素子ＣＣＤの受光面に結像される。撮像素子ＣＣＤ上に結像されたライン状の光学像は順次電気信号（輝度信号）に光電変換されたのちＡ／Ｄ変換を行い、画像処理部Ｂにおいて濃度変換、フィルタ処理などの処理が施された後、画像データは一旦メモリに記憶される。
【００２０】画像形成部Ｃでは、画像形成ユニットとして、像担持体であるドラム状の感光体２１と、その外周に、帯電手段である帯電器２２、現像手段である現像器２３、転写手段である転写器２４、分離手段である分離器２５、クリーニング手段２６及び光除電手段としてのＰＣＬ（プレチャージランプ）２７が各々動作順に配置されている。感光体２１は、光導電性化合物をドラム基体上に塗布形成したもので、例えば有機感光体（ＯＰＣ）が好ましく使用され、図示の時計方向に駆動回転される。
【００２１】回転する感光体２１へは帯電器２２による一様帯電がなされた後、露光光学系３０により画像処理部Ｂのメモリから呼び出された画像信号に基づいた像露光が行われる。書き込み手段である露光光学系３０は図示しないレーザーダイオードを発光光源とし、回転するポリゴンミラー３１、ｆθレンズ３４、シリンドリカルレンズ３５を経て反射ミラー３２により光路が曲げられ主走査がなされるもので、感光体２１に対してＡｏの位置において像露光が行われ、感光体２１の回転（副走査）によって潜像が形成される。本実施の形態の一例では文字部に対して露光を行い潜像を形成する。
【００２２】感光体２１上の潜像は現像器２３によって反転現像が行われ、感光体２１の表面に可視像のトナー像が形成される。転写材搬送部Ｄでは、画像形成ユニットの下方に異なるサイズの転写材Ｐが収納された転写材収納手段としての給紙ユニット４１（Ａ）、４１（Ｂ）、４１（Ｃ）が設けられ、また側方には手差し給紙を行う手差し給紙ユニット４２が設けられていて、それらの何れかから選択された転写材Ｐは案内ローラ４３によって搬送路４０に沿って給紙され、給紙される転写材の傾きと偏りの修正を行うレジストローラ対４４によって転写材Ｐは一時停止を行ったのち再給紙が行われ、搬送路４０、転写前ローラ４３ａ、給紙経路４６及び進入ガイド板４７に案内され、感光体２１上のトナー画像が転写位置Ｂｏにおいて転写器２４によって転写材Ｐに転写され、次いで分離器２５によって除電されて転写材Ｐは感光体２１面より分離し、搬送装置４５により定着器５０に搬送される。
【００２３】定着器５０は定着ローラ５１と加圧ローラ５２とを有しており、転写材Ｐを定着ローラ５１と加圧ローラ５２との間を通過させることにより、加熱、加圧によってトナーを熔着させる。トナー画像の定着を終えた転写材Ｐは排紙トレイ６４上に排出される。
【００２４】以上は転写材の片側への画像形成を行う状態を説明したものであるが、本実施の形態の画像形成装置１は転写材の排出前に反転搬送を行い、転写材の裏面への画像形成も行い両面転写も行えるようにしてあるが、この両面転写については本発明に直接関係がないので説明を省略する。
【００２５】次に本発明の大きな特徴である画像形成装置内の感光体周りの各構成部材の配置について、図１を一部拡大した概略構成図である図２を用いて説明する。
【００２６】感光体２１に対して帯電器２２、潜像書込手段である像露光手段３０、現像器２３、転写器２４分離器２５、現像剤付着量検知手段２８、クリーナ２６、ＰＣＬ２７が配列され、現像器２３にはトナー補給器２３Ａ、現像ローラ２３Ｂ、トナー濃度センサ２３Ｃ、現像器駆動手段２３Ｄ、層規制部材２３Ｌ、トナー補給カウンタ２３Ｍ、攪拌スクリュー２３Ｓが設けられている。また、ＣＰＵ１００が設けられ、該ＣＰＵ１００にはページカウンタ１０１、印字カウンタ１０２、タイマ１０３、滞留時間の演算手段１０６、比較手段１０８及び制御手段１１０が組み込まれている。また、画像形成装置１内には湿度センサ１２１及び定着温度センサ１２３が設けられている。
【００２７】以下に先ず請求項１及び２の実施の形態についての詳細を上記図１、図２に加えて図５のアルゴリズムフローに則って説明する。
【００２８】補給トナーは現像器２３内に滞留することで攪拌スクリュー２３Ｓによる攪拌や層規制部材２３Ｌ通過時などに適度のストレスを受ける事で、キャリアとの摩擦帯電を起こし所定の帯電量に帯電される。通常ある程度の印字率でトナーが消費されている場合はこの摩擦帯電が適度に進んだ時点でトナーは現像器２３内から感光体２１上に現像され消費されて行く。ところが、印字率が極端に低い場合は補給されたトナーは長時間に渡り現像器内に滞留することで、ストレスが過剰となりトナーにあらかじめ処理されていた、帯電量をコントロールするための外添剤の付着状態が変化してしまう。この外添剤の付着状態が変化してしまったトナーは帯電量が適性値に対して低い状態となり、本来現像されてはならない白地部にカブリとなって発生したり、文字など細線部に付着した場合などは転写工程で散ってしまい文字品質を著しく低下させる原因となる。
【００２９】これは、図３の横軸にトナー帯電量をとり、縦軸に総トナーの中に占めるトナーの割合をとったグラフに示すように、理想的なＡの分布カーブに対してＢの分布カーブに示すような帯電量の絶対値が低くなって０に近くなり、甚だしくは＋の逆帯電になったトナーの割合が増えてくることによる。
【００３０】これを避けるためには、現像器２３内にあるトナーは、画像品質を確保するために必要な帯電量の絶対値を維持したＡの分布カーブのようになっていなければならない。
【００３１】本発明は補給トナーの帯電量を現像器２３内での平均停留時間の関数として考え、この滞留時間をページカウンタ１０１及び印字カウンタ１０２とトナー補給カウンタ２３Ｍにより算出し、現像器２３内で所定時間以上滞留してしまった場合、この劣化トナーを、非画像部において強制的に現像してしまい、その後に新しいトナーを補給することで現像器２３内のトナーの帯電量を一定範囲内に制御し、その結果としてプリントアウト画像を常に一定の高品位に保つ事を可能にしたものである。
【００３２】また、制御の概要は現像器内のトナー滞留時間を印字枚数をカウントするページカウンタ１０１と印字数をカウントする印字カウンタ１０２とトナー補給カウンタ２３Ｍの測定値より予測し、トナーの平均滞留時間が基準滞留時間より所定時間以上長くなった場合には非画像領域においてトナー消費のためのパターンを書き込み、現像を実施し、その後消費した分のトナーを補給することで現像剤中のトナーが保持している電荷量を調整している。更に具体的には次のようにしている。
【００３３】図５のＳｔ１で、コピー動作終了時にそのコピー実施時のトナー消費量を予測するためにＳｔ２でトナー補給カウンタ２３Ｍによる読み込みを実施し（補給量Ｈn）、該トナー補給カウンタ２３Ｍにより平均トナー滞留時間計算を行う。平均トナー滞留時間の計算は下記の式を用いて上記演算手段１０６にて実施する。尚、ここでいう滞留時間は紙枚数換算値で表されたものである。
【００３４】
Ｔn＝（Ｔn-1＋１）＊（Ｘ−Ｓn）／Ｘ （ｎ＝１，２，３，… Ｔ0＝０）
・・・式１式１に示す各項は以下の通り定義される。
【００３５】Ｔn ：ｎコピー後、平均トナー滞留時間（紙枚数換算値）
Ｓn ：ｎコピー時 トナー消費量（ｍｇ）
Ｈn ：ｎコピー時 トナー補給量（ｍｇ）
トナー消費量Ｓn（ｍｇ）＝トナー補給量Ｈn（ｍｇ）
Ｘ ：トナー総量（ｍｇ）
式１により計算された平均滞留時間に対し強制消費実行の必要可否を、あらかじめ設定されていた平均滞留時間上限値（Ｔu）との比較を実施することで、Ｓｔ３の強制実行判定を行う。
【００３６】
Ｔn≧Ｔu ・・・式２になったとき、あらかじめ決められたトナー量（Ｓｆ）をＳｔ４で強制的に消費する。
【００３７】ここで式２の条件に合致しなかった場合は強制消費を実行せずに、Ｓｔ６で終了する。強制消費が実行された場合には引き続きＳｔ５で、消費された分のトナーをトナー補給器２３Ａから現像器２３内に補給し、式１においてＳnをＳfに置き換えた上でＳｔ２での平均滞留時間計算を実施し、Ｔn＜Ｔuの状態になるまでルーティンを繰り返す。ここに、Ｔu：６００（紙枚数換算値） Ｓｆ：２０００（ｍｇ）である。
【００３８】また、本実施の形態においては、平均トナー滞留時間を算出するにあたり、印字カウンタやページカウンタを用いたが、現像モータ摺動カウンタ、トナー補給モータ駆動時間カウンタ等を用いることでも同様の作用をうることが可能である。
【００３９】次に請求項３及び４の実施の形態についての詳細を図１，図２と共に図６のアルゴリズムフローを用いて説明する。
【００４０】トナー濃度センサ２３Ｃを用いた通常のトナー補給制御はあらかじめ基準のキャリア／トナー混合比率（以下、トナー濃度という）に設定された現像剤を現像器２３に投入し、該基準トナー濃度に対する基準出力をＣＰＵ１００内のメモリに設定する。以後、コピー（プリント）動作が実行されトナーが消費され、トナー濃度が低下すると消費されたトナーの量に応じてトナー濃度センサ２３Ｃの出力が低下する。ここであらかじめ設定されていた基準出力と低下した出力の差分によりトナー補給器２３Ａからのトナー補給量が決定され現像器２３内のトナー濃度が常に一定となる様に制御されている。
【００４１】ところが２成分現像剤においては長時間攪拌動作を受けずに静置状態にあった場合一旦キャリアとの摩擦帯電によりトナーが保持した電荷が徐々に減衰していく現象がある。トナーの保持している電荷量が小さくなると、現像剤中でのトナーとトナー間の斥力が減少し、現像剤としての嵩密度が上がることとなる。トナー濃度センサ２３Ｃの検出原理に則るとこの時トナー濃度センサ２３Ｃの出力にはトナーの消費が無いのにもかかわらず、あたかもトナー濃度が低下したかのような変化が現れる。この変化を検知し、現像剤の変化に対し適切な補正処置を施すことにより未処置の場合に発生が予測される、白地かぶりや文字チリの問題を未然に防止することが可能となる。
【００４２】まず、図６のＳｔ１で本画像形成装置１をプリンタとして用いる場合はプリントリクエスト信号、コピーとして用いる場合はユーザーコピー実行ボタンの操作（本アルゴリズムフローはコピーでの動作に合わせて記載）により動作実行司令がＣＰＵ１００に送られる。コピー実行司令を受けたＣＰＵ１００は前回コピー終了からの時間を計測する。この計測はＣＰＵ１００に内蔵されたタイマ１０３で行われる。また電源がＯＦＦされておりタイマ１０３が動作していなかった場合はコピー動作を実行するために電源をＯＮしたときの定着温度を定着温度センサ１２３で測定した測定値をモニタしておくことにより、休止時間を予測することが可能である。
【００４３】Ｓｔ２で休止時間Ｔｓがあらかじめ設定されていた時間Ｔｒより長いかどうかが判定される。ここで休止時間Ｔｓがあらかじめ設定されていた時間Ｔｒより長かった場合は、Ｓｔ３で通常の画像形成動作に先立ち感光体表面電位（Ｖｓ）と現像バイアスの直流成分（Ｖｄｃ）の関係が白地部電位−Ｖｄｃ≦Ｖｓ−Ｖｄｃ≦０の範囲となる潜像を前記感光体上にパッチ１として形成し、該潜像部に対してのみＳｔ４で現像バイアスをかけると共に前記現像器駆動手段２３Ｄを作動させパッチ１の現像を行う。その後Ｓｔ５で現像剤付着量を現像剤付着量検知手段２８で検出し、Ｓｔ６で比較手段１０８により検出したパッチ１の出力Ｐ１及びパッチ１以外の感光体表面出力Ｐｗの比較を行い、該比較手段１０８によってＰｗに対しＰ１の出力が所定値Ｐｓ以上トナー付着方向の出力となることを検知した場合、即ち、Ｐｗ−Ｐ１≧Ｐｓを検知した場合には、前述の図３のグラフに示したように現像器２３中のトナーの帯電量分布がＡのカーブからＢのカーブに移りトナー帯電量の絶対値が低く０に近く、甚だしくは＋の逆帯電になるトナーが可成り増えており、一方、図４に示す感光体上の表面電位と現像されるべきトナー量との関係を示すグラフにおいても、定常状態の画像形成に好ましい分布のＣ曲線から長時間休止後のＤ曲線のように白地にかぶりを起こすような分布に変化している。これを避けるためにＳｔ７で感光体２１の表面の全面にパッチ１の条件と同等の電位Ｐ１′を与えた後、前記潜像に対し、Ｓｔ８で現像剤担持体（現像ローラ）に現像バイアスを印加した状態で現像動作をさせ、Ｓｔ９で現像剤付着量が現像剤付着量検知手段２８で検出され、Ｓｔ１０でＰ１′に対しＰｗの出力が所定値Ｐｓ以上トナー付着方向の出力となるかどうかが比較されるように制御する制御手段１１０が設けられている。この制御手段１１０によって帯電量の絶対値が低く０に近く、甚だしくは＋の逆帯電になったようなトナーが排除されてゆくようにしてある。そして表面電位が図４のＤのカーブに示した状態であっても現像器２３中のトナーの状態を図３のＡのカーブの状態に回復しておけば白地かぶり等を起こすことが無いので本発明においては、Ａのカーブの維持回復を主眼に展開を行っているものである。
【００４４】尚、Ｓｔ２で休止時間Ｔｓが所定時間Ｔｒより短かった場合、又はＳｔ６でＰｗがＰ１より小さかった場合は、その時点でＳｔ１１のコピー実行動作に移行する。
【００４５】ここでＰｓ又はＴｒはあらかじめ帯電量の減衰が発生する出力又は時間を想定して設定されている。これが請求項３の実施の形態であり、上記Ｐｗ−Ｐ１の差分が所定範囲Ｐｓに入るまでＳｔ７〜Ｓｔ１０で繰り返し続けて制御し、Ｓｔ１１のコピー動作実行状態に入るようにしたのが請求項４の実施の形態である。
【００４６】次に請求項６及び７の実施の形態についての詳細を図２と共に図７のアルゴリズムフローに則って説明する。
【００４７】トナー濃度センサ２３Ｃを用いた通常のトナー補給制御はあらかじめ基準のキャリア／トナー混合比率（以下、トナー濃度という）に設定された現像剤を現像器２３に投入し、該基準トナー濃度に対する基準出力をＣＰＵ１００内のメモリに設定する。以後、コピー（プリント）動作が実行されトナーが消費され、トナー濃度が低下すると消費されたトナーの量に応じてトナー濃度センサ２３Ｃの出力が低下する。ここであらかじめ設定されていた基準出力と低下した出力の差分によりトナー補給器２３Ａからのトナー補給量が決定され現像器２３内のトナー濃度が常に一定となる様に制御されている。
【００４８】ところが、前述のように２成分現像剤においては長時間攪拌動作を受けずに静置状態にあった場合一旦キャリアとの摩擦帯電によりトナーが保持した電荷が徐々に減衰していく現象がある。トナーの保持している電荷量が小さくなると、現像剤中でのトナーとトナー間の斥力が減少し、現像剤としての嵩密度が上がることとなる。トナー濃度センサ２３Ｃの検出原理に則るとこの時トナー濃度センサ２３Ｃの出力には長時間休止による現像剤の変化が現れる。この変化を検知し、現像剤の変化に対し適切な処置を施すことにより未処置の場合に発生が予測される、白地かぶりや文字チリの問題を未然に防止することが可能となる。
【００４９】まず、本画像形成装置をプリンタとして用いる場合はプリントリクエスト信号、コピーとして用いる場合はユーザーコピー実行ボタンの操作（本アルゴリズムフローはコピーでの動作に合わせて記載）により、Ｓｔ１で動作実行司令がＣＰＵ１００に送られる。Ｓｔ３でコピー実行司令を受けたＣＰＵは前回コピー終了からの時間を計測する。この計測はＣＰＵ１００に内蔵されたタイマ１０３で行われる。また電源がＯＦＦされておりタイマ１０３が動作していなかった場合はコピー動作を実行するために電源をＯＮしたときの定着温度を定着温度センサ１２３で測定した測定値をモニタしておくことにより、休止時間を予測することが可能である。ここで休止時間Ｔｓがあらかじめ設定されていた時間Ｔｒより長かった場合は、Ｓｔ４であらかじめＣＰＵ１００内のメモリに記憶されていた休止前の最終コピー時のトナー濃度センサ出力（Ｌ０）を呼び出す。休止時間がＴｒより短かった場合はその時点でＳｔ１３のコピー実行動作に移行する。ここでＴｒはあらかじめ許容以上の帯電量の減衰が発生する時間を想定して設定されている。長時間休止と判定された場合はコピー実行動作に先立って、Ｓｔ５で現像バイアスをかけると共に現像器駆動手段２３Ｄを動作させ通常のトナー濃度検知状態と同様の動作状態を再現させた上で、Ｓｔ６で休止後のトナー濃度センサ２３Ｃの出力（Ｌ１）の読み込みを行う。この読み込みを行いＳｔ７でＬ０とＬ１の差分値ｄＬを計算する。本来Ｌ０とＬ１の間でトナー消費は行われておらず、現像器内でのトナー濃度分布の影響を排除できている系であれば出力変化は発生しないはずである。よってＬ０とＬ１の差分値ｄＬは現像剤の休止による変化として検出可能となる。即ち、Ｌ０−Ｌ１は帯電量の減衰分を２次的に検出していることになる。よってＳｔ８でＬ０−Ｌ１の変化ｄＬが、あらかじめ実験的に求めた画質に対し影響を及ぼす変化分（ｄｓ）以上であった場合には、作像動作に先立ち現像器駆動手段２３Ｄを駆動回転し感光体２１上の潜像に対しＸ秒の現像動作を実施する。この現像器２３の駆動回転動作にともない現像器２３内の攪拌スクリュー２３Ｓも作動し、現像器２３内の長時間の休止により帯電量の低下してしまった現像剤に作用し、キャリアとトナーの摩擦帯電を促進させる。それと同時に均一帯電され、一定の表面電位を有した感光体に対し現像動作を行うことによって、Ｓｔ１０で潜像形成を行い、Ｓｔ１１で現像駆動とバイアスをＯＮさせ、Ｓｔ１２で画像上でカブリとして検出される恐れのある、前述したような帯電量の絶対値が低くなったトナーをあらかじめ現像器内から排除してしまうことが可能となり、実際の画像形成時には良好な画質が得られることとなる。これは、前述の図３及び図４のグラフで説明した理由に基づいている。また、図７のアルゴリズムフローに示す通りＬ０−Ｌ１の値によって、Ｓｔ９でこの時の表面電位を潜像形成テーブルと対応させて、現像剤の変化状態に応じた値とする事でより確実かつ効率的にこのトナーを排除することが可能となる。
【００５０】Ｌ０−Ｌ１がｄｓより小さかった場合に、この現像剤変化量は画質に対する影響は無いと判断し、Ｓｔ３からＳｔ１３に進み、直ちにコピー実行動作に移行する。
【００５１】次に請求項５及び８の実施の形態についての詳細を図２の概略構成図及び図８及び図９のアルゴリズムフローに則って説明する。
【００５２】即ち、前述のトナー濃度の検出原理に則ると、現像剤の嵩密度が上がることは即ち現像剤中のトナー濃度が低下した事を意味する。かくして同一のトナー濃度でありながら、長時間の休止によって、トナー濃度が低下してしまった様に検知されてしまうこととなる。この状態において、休止後のトナーは前述の通り帯電量が低い状態にあり、カブリ、細線のチリなどの問題が発生し易い状態にある。この状態において、前述の通りトナー濃度センサによりトナー濃度が低いと誤検知され、過剰のトナー補給を受けた場合には、キャリア／トナーの接触確率が低くなることで益々帯電量が下がり、カブリや細線のチリの問題が顕在化してしまう。
【００５３】請求項５、８の発明は、この問題を解決するために図８及び図９のアルゴリズムフローに示す制御を実施し休止後のトナー補給量を制御することで、一定の良好な画質を提供するものである。
【００５４】まず、Ｓｔ１でコピー実行の司令を受けたＣＰＵ１００は前回コピー終了時からの時間を計測する。そのとき図８のアルゴリズムフローに示したものの他に、湿度により減衰状態が違うこともあるので、これは請求項８の実施の形態である図９のアルゴリズムフローのＳｔ２及びＳｔ６１に示すように湿度に応じた補正値ＬＨを上記計測値に加えた時間設定が必要となる。尚、図９はＳｔ２及びＳｔ６１があることで図８と異なる。Ｓｔ３で長時間休止と判定された場合はコピー実行動作に先立って、Ｓｔ５でプレ回転動作を実行して現像器を駆動させ通常のトナー濃度検知状態と同様の動作状態を再現させた上で、Ｓｔ６の休止後のトナー濃度センサ出力（Ｌ１）読み込みを行う。この読み込みを行いＳｔ７でＬ０とＬ１の差分値ｄＬを計算する。本来Ｌ０とＬ１の間でトナー消費は行われておらず、現像器２３内でのトナー濃度分布の影響を排除できている系であれば出力変化は発生しないはずである。よってＳｔ４で呼び出されたＬ０とＬ１の差分値ｄＬは現像剤の休止による変化として検出可能となる。尚、Ｌ１に湿度の補正値ＬＨを加えたときは図９のアルゴリズムのように出力の差分値はｄＬ′になる。即ち、Ｌ０−Ｌ１又はＬ０−Ｌ１＋ＬＨは帯電量の減衰分を２次的に検出していることになる。よってＳｔ８でＬ０−Ｌ１の変化（差分値）ｄＬ又はＬ０−Ｌ１−ＬＨの変化（差分値）ｄＬ′が、あらかじめ実験的に求めた画質に対し影響を及ぼす変化分（ｄｓ）以上であった場合には、Ｓｔ９のトナー補給量制御を実施する。これが請求項５及び８の実施の形態である。
【００５５】尚、Ｓｔ３でＴｓ＜Ｔｒであるか、Ｓｔ８でＬ０−Ｌ１＝ｄＬがｄｓより小さかった場合に、Ｓｔ１０でこの現像剤変化量は画質に対する影響は無いと判断し、トナー補給制御を行わず、即ち、Ｓｔ１１のコピー実行動作に移行する。以下に、トナー補給量制御の一例を示す。
【００５６】通常、トナー補給量は基準センサ出力Ｌｒに対するトナー濃度センサ出力Ｌｏｕｔとの差分Ｌｒ−Ｌｏｕｔを用い、 トナー補給量Ｍｔ＝Ｓｔ×（Ｌｒ−Ｌｏｕｔ） ・・・式３Ｓｔ：基準電圧とセンサ出力の単位差分あたりに補給されるトナー量の式で与えられる。また演算式を用いずに出力差分範囲に対し補給量をＣＰＵ内にあらかじめ設定されているテーブルを参照し、補給量を決定する場合もある。
【００５７】ここで休止後のトナー補給量制御を実施する場合、様々な方法が考えられるが、その一例として、 休止後のトナー補給量 Ｍｔｓ＝Ｓｔ×（（Ｌｒ−ｆ（Ｌ０−Ｌ１、ｎｓ））
−Ｌｏｕｔ） ・・・式４ ｎｓ：休止後からのコピー枚数 Ｌｒ′：Ｌｒ−ｆ（Ｌ０−Ｌ１、ｎｓ） ・・・式５ ｆ（Ｌ０−Ｌ１、ｎｓ）：（Ｌ０−Ｌ１）×（１−１／α×ｎｓ）
・・・式６α：実験より求められる係数、本発明検討時には１００が最適値となった。
【００５８】但し、ｆ（Ｌ０−Ｌ１）≧０でありｆ（Ｌ０−Ｌ１）＝０で制御は終了。各式の意味するところを図１０のグラフにて説明する。
【００５９】図１０は横軸にトナー消費量が一定のコピーを実行した時のコピー枚数、トナー濃度センサ出力の関係を模式的に表したものである。連続プリント中は図１０１０中の○プロットの様に安定した推移でＬｒ−Ｌｏｕｔによってトナー補給量は決定される。ところが休止が入ると休止前に同一トナー濃度でありながら、トナー濃度センサ出力がＬ０からＬ１（●プロット）に低下する。この差分値がＬ０−Ｌ１でありトナー濃度に依存しないで低下した現像剤帯電量変化分である。従って、休止後のトナー濃度変化は休止前の基準センサ出力に対しＬ０−Ｌ１相当分低い出力レベルとの比較により決定されることが正しい。即ち Ｌｒ′＝（Ｌｒ−（Ｌ０−Ｌ１）） ・・・式７となり、式７は式５、６においてｎｓ＝０を表している。またｎｓ及びαは連続コピー動作による攪拌動作でトナーが現像器中でキャリアとの摩擦帯電を受け、本来の帯電量に回復する挙動を示す係数である。
【００６０】従って連続コピー動作によるコピー枚数が増えると本発明による制御量は小さくなってゆく。
【００６１】また、請求項８の実施の形態は、請求項５〜７の実施の形態において、図７のＳｔ２に示すように湿度センサ１２１を設けて検知された湿度値より休止時間Ｔｓを補正しておくことにより、コピー動作実行の判断基準をより正確にしたものである。このＴｓの補正は、図８、図９の各アルゴリズムフローにおいても、図７R>７同様に適用可能である。
【００６２】
【発明の効果】現像剤が長時間静置された場合や、現像枚数に較べて印字数が極度に低いときのように一部の現像剤の滞留時間が長くなった場合による帯電量の変化を、途中にトナー消費の入らない休止前後のトナー濃度センサの出力差を監視することにより検出し、現像剤変化が大きいと検出された場合においては、画像形成動作に先だって、長時間休止により帯電量の減衰したトナーを選択的にかつ確実に現像器内より排除しておくことにより実際に出力される画像を、常に白地かぶりや文字チリのない良好な品質に維持することが可能となった。
【００６３】排除の手段として、現像駆動を動作させることにより、現像器内の攪拌スクリューや現像剤担持体を回転駆動させ現像剤中のトナーとキャリアの摩擦帯電を促進させるとともに、回復し得ないトナーは白地電位領域でバイアスをかけ現像して排除する手段を用いることにより、簡単確実に操作できる画像形成装置が提供できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用される画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図１の一部を拡大した概略構成図である。
【図３】現像器中のトナー帯電量に対するトナーの分布を示すグラフである。
【図４】感光体上の表面電位と現像されるべきトナー量の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の一例のアルゴリズムフローである。
【図６】本発明の一例のアルゴリズムフローである。
【図７】本発明の一例のアルゴリズムフローである。
【図８】本発明の一例のアルゴリズムフローである。
【図９】本発明の一例のアルゴリズムフローである。
【図１０】長時間休止後のトナー濃度出力変化状況を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 画像形成装置
２１ 感光体
２２ 帯電器
２３ 現像器
２３Ａ トナー補給器
２３Ｂ 現像剤担持体としての現像ローラ
２３Ｃ トナー濃度センサ
２３Ｄ 現像器駆動手段
２３Ｍ トナー補給カウンタ
２３Ｓ 攪拌スクリュー
２８ 現像剤付着量検知手段
１００ ＣＰＵ
１０１ ページカウンタ
１０２ 印字カウンタ
１０３ タイマ
１０６ 演算手段
１０８ 比較手段
１２１ 湿度センサ
１２３ 定着温度センサ
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は現像器内の長期滞留トナーや長時間の休止による現像剤の変化による障害を排除した画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】２成分の現像剤において現像器内に補給されたトナーは攪拌スクリューにより攪拌されキャリアとの摩擦から電荷をもつこととなる。この時にトナーが保持する電荷量はトナー表面における処理された添加剤の存在状態によって大きく変化する。通常、画像形成が定常的に行われているときは、現像剤中のトナーがある割合で入れ替わっている。即ち、適度なトナーの消費が行われている系においては添加剤の存在状態は一定状態を保っているが、極端に消費の少ない状態が長時間続いた場合、添加剤がトナー表面からトナー内に埋没してしまう現象が進行し、結果としてトナーの保持する電荷量が大きく低下してしまう。このような現像剤状態になってしまった場合の画像上への問題点として、白地部への画像カブリや転写時の文字周辺へのチリによる文字品位低下などがある。
【０００３】また、２成分現像剤はトナーとキャリアの摩擦帯電によりトナーに電荷が付与されるが、一旦トナーに付与された電荷もプリントやコピーの休止が続いて長時間静置状態にあると徐々に減衰してゆく傾向が見られる。また、可成りコピーが頻繁になされていても低印字状態のコピーやプリントが続いたりすると、トナー補給器から補給されて来るトナーが現像器内に停滞して現像剤に変化を与えてしまう。通常、現像装置内に存在するトナーの帯電量は分布を持っており、特に帯電量の低い領域にまで分布が広がってしまうと転写時の画像上で文字のチリや、現像時の白地部へのカブリといった形で画像不良とし認識される。長時間の放置による帯電量の減衰は、帯電量の低い領域のトナー比率が増加する事を意味し、前述のように画像不良の発生を招くのではないかと思われる。
【０００４】特に２成分現像剤のトナー／キャリアの混合比率制御を透磁率変化を利用して検出するトナー濃度センサを用いた場合、静置後一時的にトナー補給が過剰となり、結果としてキャリアと補給されたトナーの接触確率が低減し、静置されたトナー同様、補給トナーの帯電量も低い状態となってしまい、前述の画像上の不具合を更に酷くしてしまうといった傾向があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記問題を抱えた従来技術に鑑みて本発明においては現像器内にあるトナーの平均滞留時間を幾つかの手段から検出し滞留時間がある値以上になった場合には、また、画像形成の休止期間が長時間になった場合には、滞留時間の長くなったトナーを画像情報とは無関係に現像して排除し、それに見合う新しいトナーを補給することでトナーの保持する電荷量を常に一定範囲内に保ち画像品質を安定した高品位なものにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的は次の技術手段（１）〜（８）項の何れかによって達成される。
【０００７】（１） トナー補給器から補給されたトナーをキャリアと共に攪拌することによりトナーに電荷付与を行う機構を持った現像器から感光体上に形成された潜像に対し前記トナーを供給して現像を行う画像形成装置において、印字したページ枚数をカウントするページカウンタと各ページにおける印字ドット数をカウントする印字カウンタと両カウンタからのカウント値によりトナーが補給されてから現像器内に滞留する滞留時間を演算する演算手段とを有し、前記滞留時間が所定時間以上になった場合に、現像器内のトナーに付与される帯電量を所定範囲内に保つために作動する帯電量制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【０００８】（２） 前記帯電量制御手段は、前記演算手段によって演算して検出された補給トナーの現像器内滞留時間があらかじめ決められた所定時間（Ｔｌ）以上になった場合に、本来転写紙上に転写される画像領域外に対して前記現像器内に長時間滞留したトナーを所定量強制的に消費するための潜像を形成し、該潜像に対し所定量の強制現像を行った後そこで消費されたトナーに見合う新トナーを新たにトナー補給器から補給し、現像器内で攪拌することによって帯電量を所定範囲に回復させる帯電量制御がなされる手段であることを特徴とする（１）項に記載の画像形成装置。
【０００９】（３） 少なくとも、像担持体である感光体と、該感光体に形成された潜像を現像剤により顕像化する現像器と、前記感光体上に現像されたトナー像の現像剤付着量を検知する現像剤付着量検知手段と、前記感光体上の非画像領域において現像剤付着量検出用のパッチを形成するパッチ形成手段と、画像形成装置が動作していない休止時間を計測する休止時間計測手段とを有する画像形成装置において、検出された前記休止時間（Ｔｓ）が所定時間Ｔｒ以上になった場合には、通常の画像形成動作に先立ち感光体表面電位（Ｖｓ）と現像バイアスの直流成分（Ｖｄｃ）の関係が白地部電位−Ｖｄｃ≦Ｖｓ−Ｖｄｃ≦０の範囲となる潜像を前記感光体上に形成し、該潜像部に対してのみ前記現像器の駆動手段を作動させると共に現像剤担持体に現像バイアスを印加しパッチ１を形成させるパッチ１形成手段と、その後で前記現像剤付着量検知手段により検出されたパッチ１の出力Ｐ１及びパッチ１以外の感光体表面出力Ｐｗの比較を行う比較手段とを有し、該比較手段によってＰｗに対しＰ１の出力が所定値Ｐｓ以上トナー付着方向の出力となることを検知した場合には、感光体表面にパッチ１の条件と同等の電位を与えた後、前記潜像に対し、現像剤担持体に現像バイアスを印加した状態で現像動作をさせるように制御する制御手段が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【００１０】（４） 現像剤担持体および攪拌部材を回転駆動させ、更に、感光体表面にパッチ１の条件と同等の電位出力Ｐ１′を与えた後潜像を形成し、該潜像に対し前記現像剤担持体に現像バイアスを印加した状態で現像動作をするとともに、該現像領域を現像剤付着量検知手段により検出し続け、その出力Ｐ１と前記Ｐｗ出力の差分が所定値の範囲に入るまで現像動作を継続する制御手段を有することを特徴とする（３）項に記載の画像形成装置。
【００１１】（５） ２成分現像剤を用い、感光体上の潜像を可視化する現像器と該現像器内のトナー／キャリア混合比率を一定に保つためのトナー濃度センサと動作毎に現像装置内のトナー／キャリア混合比率をモニタし基準のセンサ出力に対し不足分が生じたときにトナー補給を行うトナー補給器とを具備した画像形成装置で、且つ、該画像形成装置が動作していない時間を計測する休止時間計測手段が設けられている画像形成装置であって、検出された休止時間（Ｔｓ）が所定時間以上になった場合には、通常の画像形成動作に先立ち前記現像器を駆動しトナー濃度センサ出力（Ｌ１）を検出し、休止前の最終画像形成時のトナー濃度センサ出力（Ｌ０）と比較する比較手段を有し、該比較手段によって現像剤状態変化を検知し、休止後画像形成時のトナー補給量を制御する制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【００１２】（６） ２成分現像剤を用い、感光体上の潜像を可視化する現像器と該現像器内のトナー／キャリア混合比率を一定に保つためのトナー濃度センサと動作毎に現像装置内のトナー／キャリア混合比率をモニタし基準のセンサ出力に対し不足分が生じたときにトナー補給を行うトナー補給器とを具備した画像形成装置で、且つ、該画像形成装置が動作していない時間を計測する休止時間計測手段とが設けられている画像形成装置であって、検出された休止時間（Ｔｓ）が所定時間以上になった場合には、通常の画像形成動作に先立ち前記現像器を駆動しトナー濃度センサ出力（Ｌ１）を検出し、休止前の最終画像形成時のトナー濃度センサ出力（Ｌ０）と比較する比較手段を有し、該比較手段によって現像剤状態変化を検知し、Ｌ１とＬ０の出力差があらかじめ定めた値以上乖離していた場合には、トナー濃度センサの出力検出に引き続き、現像剤担持体および攪拌部材を回転駆動させ、潜像担持体である感光体に潜像を形成させた後、該潜像に対して、現像剤担持体に現像バイアスを印加した状態で現像動作を所定時間実行する制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【００１３】（７） 感光体上の潜像表面電位（Ｖｓ）をＬ０−Ｌ１の値に応じて、少なくとも１つ以上の表面電位レベルに形成し、現像剤担持体には作像時と同等の現像バイアスを印加して、現像動作を所定時間実行させることを特徴とする（６）項に記載の画像形成装置。
【００１４】（８） 前記画像形成装置には湿度を検知する湿度センサが設けられていて、現像剤状態変化を検知する判断基準となる休止時間（Ｔｓ）は前記湿度センサによる湿度データにより補正されたものであることを特徴とする（５）、（６）又は（７）項の何れか１項に記載の画像形成装置。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明に適用される画像形成装置の実施の形態について、図１の概略構成図により説明する。
【００１６】図１に示す画像形成装置１は、デジタル方式による画像形成装置であって、画像読取り部Ａ、画像処理部Ｂ、画像形成部Ｃ、転写材搬送手段としての転写材搬送部Ｄから構成されている。
【００１７】画像読取り部Ａの上部には原稿を自動搬送する自動原稿送り手段が設けられていて、原稿載置台１１上に載置された原稿は原稿搬送ローラ１２によって１枚宛分離搬送され読み取り位置１３ａにて画像の読み取りが行われる。原稿読み取りが終了した原稿は原稿搬送ローラ１２によって原稿排紙皿１４上に排出される。
【００１８】一方、プラテンガラス１３上に置かれた場合の原稿の画像は走査光学系を構成する照明ランプ及び第１ミラーから成る第１ミラーユニット１５の速度ｖによる読み取り動作と、Ｖ字状に位置した第２ミラー及び第３ミラーから成る第２ミラーユニット１６の同方向への速度ｖ／２による移動によって読み取られる。
【００１９】読み取られた画像は、投影レンズ１７を通してラインセンサである撮像素子ＣＣＤの受光面に結像される。撮像素子ＣＣＤ上に結像されたライン状の光学像は順次電気信号（輝度信号）に光電変換されたのちＡ／Ｄ変換を行い、画像処理部Ｂにおいて濃度変換、フィルタ処理などの処理が施された後、画像データは一旦メモリに記憶される。
【００２０】画像形成部Ｃでは、画像形成ユニットとして、像担持体であるドラム状の感光体２１と、その外周に、帯電手段である帯電器２２、現像手段である現像器２３、転写手段である転写器２４、分離手段である分離器２５、クリーニング手段２６及び光除電手段としてのＰＣＬ（プレチャージランプ）２７が各々動作順に配置されている。感光体２１は、光導電性化合物をドラム基体上に塗布形成したもので、例えば有機感光体（ＯＰＣ）が好ましく使用され、図示の時計方向に駆動回転される。
【００２１】回転する感光体２１へは帯電器２２による一様帯電がなされた後、露光光学系３０により画像処理部Ｂのメモリから呼び出された画像信号に基づいた像露光が行われる。書き込み手段である露光光学系３０は図示しないレーザーダイオードを発光光源とし、回転するポリゴンミラー３１、ｆθレンズ３４、シリンドリカルレンズ３５を経て反射ミラー３２により光路が曲げられ主走査がなされるもので、感光体２１に対してＡｏの位置において像露光が行われ、感光体２１の回転（副走査）によって潜像が形成される。本実施の形態の一例では文字部に対して露光を行い潜像を形成する。
【００２２】感光体２１上の潜像は現像器２３によって反転現像が行われ、感光体２１の表面に可視像のトナー像が形成される。転写材搬送部Ｄでは、画像形成ユニットの下方に異なるサイズの転写材Ｐが収納された転写材収納手段としての給紙ユニット４１（Ａ）、４１（Ｂ）、４１（Ｃ）が設けられ、また側方には手差し給紙を行う手差し給紙ユニット４２が設けられていて、それらの何れかから選択された転写材Ｐは案内ローラ４３によって搬送路４０に沿って給紙され、給紙される転写材の傾きと偏りの修正を行うレジストローラ対４４によって転写材Ｐは一時停止を行ったのち再給紙が行われ、搬送路４０、転写前ローラ４３ａ、給紙経路４６及び進入ガイド板４７に案内され、感光体２１上のトナー画像が転写位置Ｂｏにおいて転写器２４によって転写材Ｐに転写され、次いで分離器２５によって除電されて転写材Ｐは感光体２１面より分離し、搬送装置４５により定着器５０に搬送される。
【００２３】定着器５０は定着ローラ５１と加圧ローラ５２とを有しており、転写材Ｐを定着ローラ５１と加圧ローラ５２との間を通過させることにより、加熱、加圧によってトナーを熔着させる。トナー画像の定着を終えた転写材Ｐは排紙トレイ６４上に排出される。
【００２４】以上は転写材の片側への画像形成を行う状態を説明したものであるが、本実施の形態の画像形成装置１は転写材の排出前に反転搬送を行い、転写材の裏面への画像形成も行い両面転写も行えるようにしてあるが、この両面転写については本発明に直接関係がないので説明を省略する。
【００２５】次に本発明の大きな特徴である画像形成装置内の感光体周りの各構成部材の配置について、図１を一部拡大した概略構成図である図２を用いて説明する。
【００２６】感光体２１に対して帯電器２２、潜像書込手段である像露光手段３０、現像器２３、転写器２４分離器２５、現像剤付着量検知手段２８、クリーナ２６、ＰＣＬ２７が配列され、現像器２３にはトナー補給器２３Ａ、現像ローラ２３Ｂ、トナー濃度センサ２３Ｃ、現像器駆動手段２３Ｄ、層規制部材２３Ｌ、トナー補給カウンタ２３Ｍ、攪拌スクリュー２３Ｓが設けられている。また、ＣＰＵ１００が設けられ、該ＣＰＵ１００にはページカウンタ１０１、印字カウンタ１０２、タイマ１０３、滞留時間の演算手段１０６、比較手段１０８及び制御手段１１０が組み込まれている。また、画像形成装置１内には湿度センサ１２１及び定着温度センサ１２３が設けられている。
【００２７】以下に先ず請求項１及び２の実施の形態についての詳細を上記図１、図２に加えて図５のアルゴリズムフローに則って説明する。
【００２８】補給トナーは現像器２３内に滞留することで攪拌スクリュー２３Ｓによる攪拌や層規制部材２３Ｌ通過時などに適度のストレスを受ける事で、キャリアとの摩擦帯電を起こし所定の帯電量に帯電される。通常ある程度の印字率でトナーが消費されている場合はこの摩擦帯電が適度に進んだ時点でトナーは現像器２３内から感光体２１上に現像され消費されて行く。ところが、印字率が極端に低い場合は補給されたトナーは長時間に渡り現像器内に滞留することで、ストレスが過剰となりトナーにあらかじめ処理されていた、帯電量をコントロールするための外添剤の付着状態が変化してしまう。この外添剤の付着状態が変化してしまったトナーは帯電量が適性値に対して低い状態となり、本来現像されてはならない白地部にカブリとなって発生したり、文字など細線部に付着した場合などは転写工程で散ってしまい文字品質を著しく低下させる原因となる。
【００２９】これは、図３の横軸にトナー帯電量をとり、縦軸に総トナーの中に占めるトナーの割合をとったグラフに示すように、理想的なＡの分布カーブに対してＢの分布カーブに示すような帯電量の絶対値が低くなって０に近くなり、甚だしくは＋の逆帯電になったトナーの割合が増えてくることによる。
【００３０】これを避けるためには、現像器２３内にあるトナーは、画像品質を確保するために必要な帯電量の絶対値を維持したＡの分布カーブのようになっていなければならない。
【００３１】本発明は補給トナーの帯電量を現像器２３内での平均停留時間の関数として考え、この滞留時間をページカウンタ１０１及び印字カウンタ１０２とトナー補給カウンタ２３Ｍにより算出し、現像器２３内で所定時間以上滞留してしまった場合、この劣化トナーを、非画像部において強制的に現像してしまい、その後に新しいトナーを補給することで現像器２３内のトナーの帯電量を一定範囲内に制御し、その結果としてプリントアウト画像を常に一定の高品位に保つ事を可能にしたものである。
【００３２】また、制御の概要は現像器内のトナー滞留時間を印字枚数をカウントするページカウンタ１０１と印字数をカウントする印字カウンタ１０２とトナー補給カウンタ２３Ｍの測定値より予測し、トナーの平均滞留時間が基準滞留時間より所定時間以上長くなった場合には非画像領域においてトナー消費のためのパターンを書き込み、現像を実施し、その後消費した分のトナーを補給することで現像剤中のトナーが保持している電荷量を調整している。更に具体的には次のようにしている。
【００３３】図５のＳｔ１で、コピー動作終了時にそのコピー実施時のトナー消費量を予測するためにＳｔ２でトナー補給カウンタ２３Ｍによる読み込みを実施し（補給量Ｈn）、該トナー補給カウンタ２３Ｍにより平均トナー滞留時間計算を行う。平均トナー滞留時間の計算は下記の式を用いて上記演算手段１０６にて実施する。尚、ここでいう滞留時間は紙枚数換算値で表されたものである。
【００３４】
Ｔn＝（Ｔn-1＋１）＊（Ｘ−Ｓn）／Ｘ （ｎ＝１，２，３，… Ｔ0＝０）
・・・式１式１に示す各項は以下の通り定義される。
【００３５】Ｔn ：ｎコピー後、平均トナー滞留時間（紙枚数換算値）
Ｓn ：ｎコピー時 トナー消費量（ｍｇ）
Ｈn ：ｎコピー時 トナー補給量（ｍｇ）
トナー消費量Ｓn（ｍｇ）＝トナー補給量Ｈn（ｍｇ）
Ｘ ：トナー総量（ｍｇ）
式１により計算された平均滞留時間に対し強制消費実行の必要可否を、あらかじめ設定されていた平均滞留時間上限値（Ｔu）との比較を実施することで、Ｓｔ３の強制実行判定を行う。
【００３６】
Ｔn≧Ｔu ・・・式２になったとき、あらかじめ決められたトナー量（Ｓｆ）をＳｔ４で強制的に消費する。
【００３７】ここで式２の条件に合致しなかった場合は強制消費を実行せずに、Ｓｔ６で終了する。強制消費が実行された場合には引き続きＳｔ５で、消費された分のトナーをトナー補給器２３Ａから現像器２３内に補給し、式１においてＳnをＳfに置き換えた上でＳｔ２での平均滞留時間計算を実施し、Ｔn＜Ｔuの状態になるまでルーティンを繰り返す。ここに、Ｔu：６００（紙枚数換算値） Ｓｆ：２０００（ｍｇ）である。
【００３８】また、本実施の形態においては、平均トナー滞留時間を算出するにあたり、印字カウンタやページカウンタを用いたが、現像モータ摺動カウンタ、トナー補給モータ駆動時間カウンタ等を用いることでも同様の作用をうることが可能である。
【００３９】次に請求項３及び４の実施の形態についての詳細を図１，図２と共に図６のアルゴリズムフローを用いて説明する。
【００４０】トナー濃度センサ２３Ｃを用いた通常のトナー補給制御はあらかじめ基準のキャリア／トナー混合比率（以下、トナー濃度という）に設定された現像剤を現像器２３に投入し、該基準トナー濃度に対する基準出力をＣＰＵ１００内のメモリに設定する。以後、コピー（プリント）動作が実行されトナーが消費され、トナー濃度が低下すると消費されたトナーの量に応じてトナー濃度センサ２３Ｃの出力が低下する。ここであらかじめ設定されていた基準出力と低下した出力の差分によりトナー補給器２３Ａからのトナー補給量が決定され現像器２３内のトナー濃度が常に一定となる様に制御されている。
【００４１】ところが２成分現像剤においては長時間攪拌動作を受けずに静置状態にあった場合一旦キャリアとの摩擦帯電によりトナーが保持した電荷が徐々に減衰していく現象がある。トナーの保持している電荷量が小さくなると、現像剤中でのトナーとトナー間の斥力が減少し、現像剤としての嵩密度が上がることとなる。トナー濃度センサ２３Ｃの検出原理に則るとこの時トナー濃度センサ２３Ｃの出力にはトナーの消費が無いのにもかかわらず、あたかもトナー濃度が低下したかのような変化が現れる。この変化を検知し、現像剤の変化に対し適切な補正処置を施すことにより未処置の場合に発生が予測される、白地かぶりや文字チリの問題を未然に防止することが可能となる。
【００４２】まず、図６のＳｔ１で本画像形成装置１をプリンタとして用いる場合はプリントリクエスト信号、コピーとして用いる場合はユーザーコピー実行ボタンの操作（本アルゴリズムフローはコピーでの動作に合わせて記載）により動作実行司令がＣＰＵ１００に送られる。コピー実行司令を受けたＣＰＵ１００は前回コピー終了からの時間を計測する。この計測はＣＰＵ１００に内蔵されたタイマ１０３で行われる。また電源がＯＦＦされておりタイマ１０３が動作していなかった場合はコピー動作を実行するために電源をＯＮしたときの定着温度を定着温度センサ１２３で測定した測定値をモニタしておくことにより、休止時間を予測することが可能である。
【００４３】Ｓｔ２で休止時間Ｔｓがあらかじめ設定されていた時間Ｔｒより長いかどうかが判定される。ここで休止時間Ｔｓがあらかじめ設定されていた時間Ｔｒより長かった場合は、Ｓｔ３で通常の画像形成動作に先立ち感光体表面電位（Ｖｓ）と現像バイアスの直流成分（Ｖｄｃ）の関係が白地部電位−Ｖｄｃ≦Ｖｓ−Ｖｄｃ≦０の範囲となる潜像を前記感光体上にパッチ１として形成し、該潜像部に対してのみＳｔ４で現像バイアスをかけると共に前記現像器駆動手段２３Ｄを作動させパッチ１の現像を行う。その後Ｓｔ５で現像剤付着量を現像剤付着量検知手段２８で検出し、Ｓｔ６で比較手段１０８により検出したパッチ１の出力Ｐ１及びパッチ１以外の感光体表面出力Ｐｗの比較を行い、該比較手段１０８によってＰｗに対しＰ１の出力が所定値Ｐｓ以上トナー付着方向の出力となることを検知した場合、即ち、Ｐｗ−Ｐ１≧Ｐｓを検知した場合には、前述の図３のグラフに示したように現像器２３中のトナーの帯電量分布がＡのカーブからＢのカーブに移りトナー帯電量の絶対値が低く０に近く、甚だしくは＋の逆帯電になるトナーが可成り増えており、一方、図４に示す感光体上の表面電位と現像されるべきトナー量との関係を示すグラフにおいても、定常状態の画像形成に好ましい分布のＣ曲線から長時間休止後のＤ曲線のように白地にかぶりを起こすような分布に変化している。これを避けるためにＳｔ７で感光体２１の表面の全面にパッチ１の条件と同等の電位Ｐ１′を与えた後、前記潜像に対し、Ｓｔ８で現像剤担持体（現像ローラ）に現像バイアスを印加した状態で現像動作をさせ、Ｓｔ９で現像剤付着量が現像剤付着量検知手段２８で検出され、Ｓｔ１０でＰ１′に対しＰｗの出力が所定値Ｐｓ以上トナー付着方向の出力となるかどうかが比較されるように制御する制御手段１１０が設けられている。この制御手段１１０によって帯電量の絶対値が低く０に近く、甚だしくは＋の逆帯電になったようなトナーが排除されてゆくようにしてある。そして表面電位が図４のＤのカーブに示した状態であっても現像器２３中のトナーの状態を図３のＡのカーブの状態に回復しておけば白地かぶり等を起こすことが無いので本発明においては、Ａのカーブの維持回復を主眼に展開を行っているものである。
【００４４】尚、Ｓｔ２で休止時間Ｔｓが所定時間Ｔｒより短かった場合、又はＳｔ６でＰｗがＰ１より小さかった場合は、その時点でＳｔ１１のコピー実行動作に移行する。
【００４５】ここでＰｓ又はＴｒはあらかじめ帯電量の減衰が発生する出力又は時間を想定して設定されている。これが請求項３の実施の形態であり、上記Ｐｗ−Ｐ１の差分が所定範囲Ｐｓに入るまでＳｔ７〜Ｓｔ１０で繰り返し続けて制御し、Ｓｔ１１のコピー動作実行状態に入るようにしたのが請求項４の実施の形態である。
【００４６】次に請求項６及び７の実施の形態についての詳細を図２と共に図７のアルゴリズムフローに則って説明する。
【００４７】トナー濃度センサ２３Ｃを用いた通常のトナー補給制御はあらかじめ基準のキャリア／トナー混合比率（以下、トナー濃度という）に設定された現像剤を現像器２３に投入し、該基準トナー濃度に対する基準出力をＣＰＵ１００内のメモリに設定する。以後、コピー（プリント）動作が実行されトナーが消費され、トナー濃度が低下すると消費されたトナーの量に応じてトナー濃度センサ２３Ｃの出力が低下する。ここであらかじめ設定されていた基準出力と低下した出力の差分によりトナー補給器２３Ａからのトナー補給量が決定され現像器２３内のトナー濃度が常に一定となる様に制御されている。
【００４８】ところが、前述のように２成分現像剤においては長時間攪拌動作を受けずに静置状態にあった場合一旦キャリアとの摩擦帯電によりトナーが保持した電荷が徐々に減衰していく現象がある。トナーの保持している電荷量が小さくなると、現像剤中でのトナーとトナー間の斥力が減少し、現像剤としての嵩密度が上がることとなる。トナー濃度センサ２３Ｃの検出原理に則るとこの時トナー濃度センサ２３Ｃの出力には長時間休止による現像剤の変化が現れる。この変化を検知し、現像剤の変化に対し適切な処置を施すことにより未処置の場合に発生が予測される、白地かぶりや文字チリの問題を未然に防止することが可能となる。
【００４９】まず、本画像形成装置をプリンタとして用いる場合はプリントリクエスト信号、コピーとして用いる場合はユーザーコピー実行ボタンの操作（本アルゴリズムフローはコピーでの動作に合わせて記載）により、Ｓｔ１で動作実行司令がＣＰＵ１００に送られる。Ｓｔ３でコピー実行司令を受けたＣＰＵは前回コピー終了からの時間を計測する。この計測はＣＰＵ１００に内蔵されたタイマ１０３で行われる。また電源がＯＦＦされておりタイマ１０３が動作していなかった場合はコピー動作を実行するために電源をＯＮしたときの定着温度を定着温度センサ１２３で測定した測定値をモニタしておくことにより、休止時間を予測することが可能である。ここで休止時間Ｔｓがあらかじめ設定されていた時間Ｔｒより長かった場合は、Ｓｔ４であらかじめＣＰＵ１００内のメモリに記憶されていた休止前の最終コピー時のトナー濃度センサ出力（Ｌ０）を呼び出す。休止時間がＴｒより短かった場合はその時点でＳｔ１３のコピー実行動作に移行する。ここでＴｒはあらかじめ許容以上の帯電量の減衰が発生する時間を想定して設定されている。長時間休止と判定された場合はコピー実行動作に先立って、Ｓｔ５で現像バイアスをかけると共に現像器駆動手段２３Ｄを動作させ通常のトナー濃度検知状態と同様の動作状態を再現させた上で、Ｓｔ６で休止後のトナー濃度センサ２３Ｃの出力（Ｌ１）の読み込みを行う。この読み込みを行いＳｔ７でＬ０とＬ１の差分値ｄＬを計算する。本来Ｌ０とＬ１の間でトナー消費は行われておらず、現像器内でのトナー濃度分布の影響を排除できている系であれば出力変化は発生しないはずである。よってＬ０とＬ１の差分値ｄＬは現像剤の休止による変化として検出可能となる。即ち、Ｌ０−Ｌ１は帯電量の減衰分を２次的に検出していることになる。よってＳｔ８でＬ０−Ｌ１の変化ｄＬが、あらかじめ実験的に求めた画質に対し影響を及ぼす変化分（ｄｓ）以上であった場合には、作像動作に先立ち現像器駆動手段２３Ｄを駆動回転し感光体２１上の潜像に対しＸ秒の現像動作を実施する。この現像器２３の駆動回転動作にともない現像器２３内の攪拌スクリュー２３Ｓも作動し、現像器２３内の長時間の休止により帯電量の低下してしまった現像剤に作用し、キャリアとトナーの摩擦帯電を促進させる。それと同時に均一帯電され、一定の表面電位を有した感光体に対し現像動作を行うことによって、Ｓｔ１０で潜像形成を行い、Ｓｔ１１で現像駆動とバイアスをＯＮさせ、Ｓｔ１２で画像上でカブリとして検出される恐れのある、前述したような帯電量の絶対値が低くなったトナーをあらかじめ現像器内から排除してしまうことが可能となり、実際の画像形成時には良好な画質が得られることとなる。これは、前述の図３及び図４のグラフで説明した理由に基づいている。また、図７のアルゴリズムフローに示す通りＬ０−Ｌ１の値によって、Ｓｔ９でこの時の表面電位を潜像形成テーブルと対応させて、現像剤の変化状態に応じた値とする事でより確実かつ効率的にこのトナーを排除することが可能となる。
【００５０】Ｌ０−Ｌ１がｄｓより小さかった場合に、この現像剤変化量は画質に対する影響は無いと判断し、Ｓｔ３からＳｔ１３に進み、直ちにコピー実行動作に移行する。
【００５１】次に請求項５及び８の実施の形態についての詳細を図２の概略構成図及び図８及び図９のアルゴリズムフローに則って説明する。
【００５２】即ち、前述のトナー濃度の検出原理に則ると、現像剤の嵩密度が上がることは即ち現像剤中のトナー濃度が低下した事を意味する。かくして同一のトナー濃度でありながら、長時間の休止によって、トナー濃度が低下してしまった様に検知されてしまうこととなる。この状態において、休止後のトナーは前述の通り帯電量が低い状態にあり、カブリ、細線のチリなどの問題が発生し易い状態にある。この状態において、前述の通りトナー濃度センサによりトナー濃度が低いと誤検知され、過剰のトナー補給を受けた場合には、キャリア／トナーの接触確率が低くなることで益々帯電量が下がり、カブリや細線のチリの問題が顕在化してしまう。
【００５３】請求項５、８の発明は、この問題を解決するために図８及び図９のアルゴリズムフローに示す制御を実施し休止後のトナー補給量を制御することで、一定の良好な画質を提供するものである。
【００５４】まず、Ｓｔ１でコピー実行の司令を受けたＣＰＵ１００は前回コピー終了時からの時間を計測する。そのとき図８のアルゴリズムフローに示したものの他に、湿度により減衰状態が違うこともあるので、これは請求項８の実施の形態である図９のアルゴリズムフローのＳｔ２及びＳｔ６１に示すように湿度に応じた補正値ＬＨを上記計測値に加えた時間設定が必要となる。尚、図９はＳｔ２及びＳｔ６１があることで図８と異なる。Ｓｔ３で長時間休止と判定された場合はコピー実行動作に先立って、Ｓｔ５でプレ回転動作を実行して現像器を駆動させ通常のトナー濃度検知状態と同様の動作状態を再現させた上で、Ｓｔ６の休止後のトナー濃度センサ出力（Ｌ１）読み込みを行う。この読み込みを行いＳｔ７でＬ０とＬ１の差分値ｄＬを計算する。本来Ｌ０とＬ１の間でトナー消費は行われておらず、現像器２３内でのトナー濃度分布の影響を排除できている系であれば出力変化は発生しないはずである。よってＳｔ４で呼び出されたＬ０とＬ１の差分値ｄＬは現像剤の休止による変化として検出可能となる。尚、Ｌ１に湿度の補正値ＬＨを加えたときは図９のアルゴリズムのように出力の差分値はｄＬ′になる。即ち、Ｌ０−Ｌ１又はＬ０−Ｌ１＋ＬＨは帯電量の減衰分を２次的に検出していることになる。よってＳｔ８でＬ０−Ｌ１の変化（差分値）ｄＬ又はＬ０−Ｌ１−ＬＨの変化（差分値）ｄＬ′が、あらかじめ実験的に求めた画質に対し影響を及ぼす変化分（ｄｓ）以上であった場合には、Ｓｔ９のトナー補給量制御を実施する。これが請求項５及び８の実施の形態である。
【００５５】尚、Ｓｔ３でＴｓ＜Ｔｒであるか、Ｓｔ８でＬ０−Ｌ１＝ｄＬがｄｓより小さかった場合に、Ｓｔ１０でこの現像剤変化量は画質に対する影響は無いと判断し、トナー補給制御を行わず、即ち、Ｓｔ１１のコピー実行動作に移行する。以下に、トナー補給量制御の一例を示す。
【００５６】通常、トナー補給量は基準センサ出力Ｌｒに対するトナー濃度センサ出力Ｌｏｕｔとの差分Ｌｒ−Ｌｏｕｔを用い、 トナー補給量Ｍｔ＝Ｓｔ×（Ｌｒ−Ｌｏｕｔ） ・・・式３Ｓｔ：基準電圧とセンサ出力の単位差分あたりに補給されるトナー量の式で与えられる。また演算式を用いずに出力差分範囲に対し補給量をＣＰＵ内にあらかじめ設定されているテーブルを参照し、補給量を決定する場合もある。
【００５７】ここで休止後のトナー補給量制御を実施する場合、様々な方法が考えられるが、その一例として、 休止後のトナー補給量 Ｍｔｓ＝Ｓｔ×（（Ｌｒ−ｆ（Ｌ０−Ｌ１、ｎｓ））
−Ｌｏｕｔ） ・・・式４ ｎｓ：休止後からのコピー枚数 Ｌｒ′：Ｌｒ−ｆ（Ｌ０−Ｌ１、ｎｓ） ・・・式５ ｆ（Ｌ０−Ｌ１、ｎｓ）：（Ｌ０−Ｌ１）×（１−１／α×ｎｓ）
・・・式６α：実験より求められる係数、本発明検討時には１００が最適値となった。
【００５８】但し、ｆ（Ｌ０−Ｌ１）≧０でありｆ（Ｌ０−Ｌ１）＝０で制御は終了。各式の意味するところを図１０のグラフにて説明する。
【００５９】図１０は横軸にトナー消費量が一定のコピーを実行した時のコピー枚数、トナー濃度センサ出力の関係を模式的に表したものである。連続プリント中は図１０１０中の○プロットの様に安定した推移でＬｒ−Ｌｏｕｔによってトナー補給量は決定される。ところが休止が入ると休止前に同一トナー濃度でありながら、トナー濃度センサ出力がＬ０からＬ１（●プロット）に低下する。この差分値がＬ０−Ｌ１でありトナー濃度に依存しないで低下した現像剤帯電量変化分である。従って、休止後のトナー濃度変化は休止前の基準センサ出力に対しＬ０−Ｌ１相当分低い出力レベルとの比較により決定されることが正しい。即ち Ｌｒ′＝（Ｌｒ−（Ｌ０−Ｌ１）） ・・・式７となり、式７は式５、６においてｎｓ＝０を表している。またｎｓ及びαは連続コピー動作による攪拌動作でトナーが現像器中でキャリアとの摩擦帯電を受け、本来の帯電量に回復する挙動を示す係数である。
【００６０】従って連続コピー動作によるコピー枚数が増えると本発明による制御量は小さくなってゆく。
【００６１】また、請求項８の実施の形態は、請求項５〜７の実施の形態において、図７のＳｔ２に示すように湿度センサ１２１を設けて検知された湿度値より休止時間Ｔｓを補正しておくことにより、コピー動作実行の判断基準をより正確にしたものである。このＴｓの補正は、図８、図９の各アルゴリズムフローにおいても、図７R>７同様に適用可能である。
【００６２】
【発明の効果】現像剤が長時間静置された場合や、現像枚数に較べて印字数が極度に低いときのように一部の現像剤の滞留時間が長くなった場合による帯電量の変化を、途中にトナー消費の入らない休止前後のトナー濃度センサの出力差を監視することにより検出し、現像剤変化が大きいと検出された場合においては、画像形成動作に先だって、長時間休止により帯電量の減衰したトナーを選択的にかつ確実に現像器内より排除しておくことにより実際に出力される画像を、常に白地かぶりや文字チリのない良好な品質に維持することが可能となった。
【００６３】排除の手段として、現像駆動を動作させることにより、現像器内の攪拌スクリューや現像剤担持体を回転駆動させ現像剤中のトナーとキャリアの摩擦帯電を促進させるとともに、回復し得ないトナーは白地電位領域でバイアスをかけ現像して排除する手段を用いることにより、簡単確実に操作できる画像形成装置が提供できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用される画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図１の一部を拡大した概略構成図である。
【図３】現像器中のトナー帯電量に対するトナーの分布を示すグラフである。
【図４】感光体上の表面電位と現像されるべきトナー量の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の一例のアルゴリズムフローである。
【図６】本発明の一例のアルゴリズムフローである。
【図７】本発明の一例のアルゴリズムフローである。
【図８】本発明の一例のアルゴリズムフローである。
【図９】本発明の一例のアルゴリズムフローである。
【図１０】長時間休止後のトナー濃度出力変化状況を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 画像形成装置
２１ 感光体
２２ 帯電器
２３ 現像器
２３Ａ トナー補給器
２３Ｂ 現像剤担持体としての現像ローラ
２３Ｃ トナー濃度センサ
２３Ｄ 現像器駆動手段
２３Ｍ トナー補給カウンタ
２３Ｓ 攪拌スクリュー
２８ 現像剤付着量検知手段
１００ ＣＰＵ
１０１ ページカウンタ
１０２ 印字カウンタ
１０３ タイマ
１０６ 演算手段
１０８ 比較手段
１２１ 湿度センサ
１２３ 定着温度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 トナー補給器から補給されたトナーをキャリアと共に攪拌することによりトナーに電荷付与を行う機構を持った現像器から感光体上に形成された潜像に対し前記トナーを供給して現像を行う画像形成装置において、印字したページ枚数をカウントするページカウンタと各ページにおける印字ドット数をカウントする印字カウンタと両カウンタからのカウント値によりトナーが補給されてから現像器内に滞留する滞留時間を演算する演算手段とを有し、前記滞留時間が所定時間以上になった場合に、現像器内のトナーに付与される帯電量を所定範囲内に保つために作動する帯電量制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】 前記帯電量制御手段は、前記演算手段によって演算して検出された補給トナーの現像器内滞留時間があらかじめ決められた所定時間（Ｔｌ）以上になった場合に、本来転写紙上に転写される画像領域外に対して前記現像器内に長時間滞留したトナーを所定量強制的に消費するための潜像を形成し、該潜像に対し所定量の強制現像を行った後そこで消費されたトナーに見合う新トナーを新たにトナー補給器から補給し、現像器内で攪拌することによって帯電量を所定範囲に回復させる帯電量制御がなされる手段であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】 少なくとも、像担持体である感光体と、該感光体に形成された潜像を現像剤により顕像化する現像器と、前記感光体上に現像されたトナー像の現像剤付着量を検知する現像剤付着量検知手段と、前記感光体上の非画像領域において現像剤付着量検出用のパッチを形成するパッチ形成手段と、画像形成装置が動作していない休止時間を計測する休止時間計測手段とを有する画像形成装置において、検出された前記休止時間（Ｔｓ）が所定時間Ｔｒ以上になった場合には、通常の画像形成動作に先立ち感光体表面電位（Ｖｓ）と現像バイアスの直流成分（Ｖｄｃ）の関係が白地部電位−Ｖｄｃ≦Ｖｓ−Ｖｄｃ≦０の範囲となる潜像を前記感光体上に形成し、該潜像部に対してのみ前記現像器の駆動手段を作動させると共に現像剤担持体に現像バイアスを印加しパッチ１を形成させるパッチ１形成手段と、その後で前記現像剤付着量検知手段により検出されたパッチ１の出力Ｐ１及びパッチ１以外の感光体表面出力Ｐｗの比較を行う比較手段とを有し、該比較手段によってＰｗに対しＰ１の出力が所定値Ｐｓ以上トナー付着方向の出力となることを検知した場合には、感光体表面にパッチ１の条件と同等の電位を与えた後、前記潜像に対し、現像剤担持体に現像バイアスを印加した状態で現像動作をさせるように制御する制御手段が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】 現像剤担持体および攪拌部材を回転駆動させ、更に、感光体表面にパッチ１の条件と同等の電位出力Ｐ１′を与えた後潜像を形成し、該潜像に対し前記現像剤担持体に現像バイアスを印加した状態で現像動作をするとともに、該現像領域を現像剤付着量検知手段により検出し続け、その出力Ｐ１と前記Ｐｗ出力の差分が所定値の範囲に入るまで現像動作を継続する制御手段を有することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】 ２成分現像剤を用い、感光体上の潜像を可視化する現像器と該現像器内のトナー／キャリア混合比率を一定に保つためのトナー濃度センサと動作毎に現像装置内のトナー／キャリア混合比率をモニタし基準のセンサ出力に対し不足分が生じたときにトナー補給を行うトナー補給器とを具備した画像形成装置で、且つ、該画像形成装置が動作していない時間を計測する休止時間計測手段が設けられている画像形成装置であって、検出された休止時間（Ｔｓ）が所定時間以上になった場合には、通常の画像形成動作に先立ち前記現像器を駆動しトナー濃度センサ出力（Ｌ１）を検出し、休止前の最終画像形成時のトナー濃度センサ出力（Ｌ０）と比較する比較手段を有し、該比較手段によって現像剤状態変化を検知し、休止後画像形成時のトナー補給量を制御する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６】 ２成分現像剤を用い、感光体上の潜像を可視化する現像器と該現像器内のトナー／キャリア混合比率を一定に保つためのトナー濃度センサと動作毎に現像装置内のトナー／キャリア混合比率をモニタし基準のセンサ出力に対し不足分が生じたときにトナー補給を行うトナー補給器とを具備した画像形成装置で、且つ、該画像形成装置が動作していない時間を計測する休止時間計測手段とが設けられている画像形成装置であって、検出された休止時間（Ｔｓ）が所定時間以上になった場合には、通常の画像形成動作に先立ち前記現像器を駆動しトナー濃度センサ出力（Ｌ１）を検出し、休止前の最終画像形成時のトナー濃度センサ出力（Ｌ０）と比較する比較手段を有し、該比較手段によって現像剤状態変化を検知し、Ｌ１とＬ０の出力差があらかじめ定めた値以上乖離していた場合には、トナー濃度センサの出力検出に引き続き、現像剤担持体および攪拌部材を回転駆動させ、潜像担持体である感光体に潜像を形成させた後、該潜像に対して、現像剤担持体に現像バイアスを印加した状態で現像動作を所定時間実行する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】 感光体上の潜像表面電位（Ｖｓ）をＬ０−Ｌ１の値に応じて、少なくとも１つ以上の表面電位レベルに形成し、現像剤担持体には作像時と同等の現像バイアスを印加して、現像動作を所定時間実行させることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】 前記画像形成装置には湿度を検知する湿度センサが設けられていて、現像剤状態変化を検知する判断基準となる休止時間（Ｔｓ）は前記湿度センサによる湿度データにより補正されたものであることを特徴とする請求項５、６又は７の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１】 トナー補給器から補給されたトナーをキャリアと共に攪拌することによりトナーに電荷付与を行う機構を持った現像器から感光体上に形成された潜像に対し前記トナーを供給して現像を行う画像形成装置において、印字したページ枚数をカウントするページカウンタと各ページにおける印字ドット数をカウントする印字カウンタと両カウンタからのカウント値によりトナーが補給されてから現像器内に滞留する滞留時間を演算する演算手段とを有し、前記滞留時間が所定時間以上になった場合に、現像器内のトナーに付与される帯電量を所定範囲内に保つために作動する帯電量制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】 前記帯電量制御手段は、前記演算手段によって演算して検出された補給トナーの現像器内滞留時間があらかじめ決められた所定時間（Ｔｌ）以上になった場合に、本来転写紙上に転写される画像領域外に対して前記現像器内に長時間滞留したトナーを所定量強制的に消費するための潜像を形成し、該潜像に対し所定量の強制現像を行った後そこで消費されたトナーに見合う新トナーを新たにトナー補給器から補給し、現像器内で攪拌することによって帯電量を所定範囲に回復させる帯電量制御がなされる手段であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】 少なくとも、像担持体である感光体と、該感光体に形成された潜像を現像剤により顕像化する現像器と、前記感光体上に現像されたトナー像の現像剤付着量を検知する現像剤付着量検知手段と、前記感光体上の非画像領域において現像剤付着量検出用のパッチを形成するパッチ形成手段と、画像形成装置が動作していない休止時間を計測する休止時間計測手段とを有する画像形成装置において、検出された前記休止時間（Ｔｓ）が所定時間Ｔｒ以上になった場合には、通常の画像形成動作に先立ち感光体表面電位（Ｖｓ）と現像バイアスの直流成分（Ｖｄｃ）の関係が白地部電位−Ｖｄｃ≦Ｖｓ−Ｖｄｃ≦０の範囲となる潜像を前記感光体上に形成し、該潜像部に対してのみ前記現像器の駆動手段を作動させると共に現像剤担持体に現像バイアスを印加しパッチ１を形成させるパッチ１形成手段と、その後で前記現像剤付着量検知手段により検出されたパッチ１の出力Ｐ１及びパッチ１以外の感光体表面出力Ｐｗの比較を行う比較手段とを有し、該比較手段によってＰｗに対しＰ１の出力が所定値Ｐｓ以上トナー付着方向の出力となることを検知した場合には、感光体表面にパッチ１の条件と同等の電位を与えた後、前記潜像に対し、現像剤担持体に現像バイアスを印加した状態で現像動作をさせるように制御する制御手段が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】 現像剤担持体および攪拌部材を回転駆動させ、更に、感光体表面にパッチ１の条件と同等の電位出力Ｐ１′を与えた後潜像を形成し、該潜像に対し前記現像剤担持体に現像バイアスを印加した状態で現像動作をするとともに、該現像領域を現像剤付着量検知手段により検出し続け、その出力Ｐ１と前記Ｐｗ出力の差分が所定値の範囲に入るまで現像動作を継続する制御手段を有することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】 ２成分現像剤を用い、感光体上の潜像を可視化する現像器と該現像器内のトナー／キャリア混合比率を一定に保つためのトナー濃度センサと動作毎に現像装置内のトナー／キャリア混合比率をモニタし基準のセンサ出力に対し不足分が生じたときにトナー補給を行うトナー補給器とを具備した画像形成装置で、且つ、該画像形成装置が動作していない時間を計測する休止時間計測手段が設けられている画像形成装置であって、検出された休止時間（Ｔｓ）が所定時間以上になった場合には、通常の画像形成動作に先立ち前記現像器を駆動しトナー濃度センサ出力（Ｌ１）を検出し、休止前の最終画像形成時のトナー濃度センサ出力（Ｌ０）と比較する比較手段を有し、該比較手段によって現像剤状態変化を検知し、休止後画像形成時のトナー補給量を制御する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６】 ２成分現像剤を用い、感光体上の潜像を可視化する現像器と該現像器内のトナー／キャリア混合比率を一定に保つためのトナー濃度センサと動作毎に現像装置内のトナー／キャリア混合比率をモニタし基準のセンサ出力に対し不足分が生じたときにトナー補給を行うトナー補給器とを具備した画像形成装置で、且つ、該画像形成装置が動作していない時間を計測する休止時間計測手段とが設けられている画像形成装置であって、検出された休止時間（Ｔｓ）が所定時間以上になった場合には、通常の画像形成動作に先立ち前記現像器を駆動しトナー濃度センサ出力（Ｌ１）を検出し、休止前の最終画像形成時のトナー濃度センサ出力（Ｌ０）と比較する比較手段を有し、該比較手段によって現像剤状態変化を検知し、Ｌ１とＬ０の出力差があらかじめ定めた値以上乖離していた場合には、トナー濃度センサの出力検出に引き続き、現像剤担持体および攪拌部材を回転駆動させ、潜像担持体である感光体に潜像を形成させた後、該潜像に対して、現像剤担持体に現像バイアスを印加した状態で現像動作を所定時間実行する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】 感光体上の潜像表面電位（Ｖｓ）をＬ０−Ｌ１の値に応じて、少なくとも１つ以上の表面電位レベルに形成し、現像剤担持体には作像時と同等の現像バイアスを印加して、現像動作を所定時間実行させることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】 前記画像形成装置には湿度を検知する湿度センサが設けられていて、現像剤状態変化を検知する判断基準となる休止時間（Ｔｓ）は前記湿度センサによる湿度データにより補正されたものであることを特徴とする請求項５、６又は７の何れか１項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１０】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１０】
【図６】
【図７】
【図８】
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【公開番号】特開２００１−３４３７９５（Ｐ２００１−３４３７９５Ａ）
【公開日】平成１３年１２月１４日（２００１．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０００−１６４３８２（Ｐ２０００−１６４３８２）
【出願日】平成１２年６月１日（２０００．６．１）
【出願人】（０００００１２７０）コニカ株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１３年１２月１４日（２００１．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１２年６月１日（２０００．６．１）
【出願人】（０００００１２７０）コニカ株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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