画像形成装置
【課題】トナーの入れ換えの際に生じるトナー製造ロットばらつき等によるトナー特性値の変化に依存せず、常に安定且つ正確なトナー付着量検知を行う画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体上に複数の基準パターンの静電潜像を形成し、複数の基準パターンの静電潜像を現像して、像担持体上に複数の基準パターンの可視像を形成する現像手段と、トナー容器を収容するトナー容器収容体を備え、現像手段にトナーを補給するトナー補給手段と、トナー容器に設けられ、トナー容器内に含まれるトナーのトナー特性情報を記憶する記憶手段と、像担持体上に形成された複数の基準パターンの可視像の反射光量を検知する光検出手段と、光検出手段の検知結果に基づいてトナー付着量を算出する演算手段と、を有する。演算手段は、トナー容器の保有するデータが更新された際に、トナー特性情報に基づいて、トナー付着量の換算式を変更してトナー付着量を算出する。
【解決手段】像担持体上に複数の基準パターンの静電潜像を形成し、複数の基準パターンの静電潜像を現像して、像担持体上に複数の基準パターンの可視像を形成する現像手段と、トナー容器を収容するトナー容器収容体を備え、現像手段にトナーを補給するトナー補給手段と、トナー容器に設けられ、トナー容器内に含まれるトナーのトナー特性情報を記憶する記憶手段と、像担持体上に形成された複数の基準パターンの可視像の反射光量を検知する光検出手段と、光検出手段の検知結果に基づいてトナー付着量を算出する演算手段と、を有する。演算手段は、トナー容器の保有するデータが更新された際に、トナー特性情報に基づいて、トナー付着量の換算式を変更してトナー付着量を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光検出器によりトナー付着量を測定する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用した画像形成装置では、画像濃度センサにてパッチパターンのトナー付着量を検知し、この検知結果に基づいてトナー濃度制御をすることがある。ところが、上記画像濃度センサは、センサ発光部の光量変化や、飛散したトナーや粉塵等がセンサ面に付着して汚れてしまうこと等により、正確にトナー付着量を検知できないおそれがあるという課題があった。
【０００３】
そこで、トナー像が形成されていない状態の像担持体上や転写体上をパッチパターン検知前に予め検知し、その後パッチパターンを検知した時にトナー像が形成されていない状態の検知結果とパッチパターンの検知結果とに基づいてトナー付着量を算出し、センサ発光部光量の変化やセンサ面の汚れを補正する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。しかし、トナー像が形成されていない状態を検知してから長時間放置後にパッチパターンを検知すると、センサ発光部の光量が変化しているために、トナー付着量の算出結果と実際のトナー付着量の誤差が大きくなってしまうという課題があった。
【０００４】
上記課題を解決するために、実際の使用状態に即した基準パターンを作成し、トナー付着量の誤差を補正する技術が提案されている（例えば、特許文献２乃至特許文献４）。
【０００５】
例えば、上記特許文献２記載の技術では、まず、基準パターンとして黒色トナーによりトナー付着量の異なる複数の黒色トナー用基準パターンを作成し、黒色トナー用基準パターンで正反射した反射光を正反射センサにより検出して、正反射センサのセンサ出力と現像バイアス電位との直線近似式を求める。次に、正反射センサにより検出された反射光の光量に基づき黒色トナー用基準パターンのトナー付着量を算出し、算出されたトナー付着量と現像バイアス電位との直線近似式を求める。そして、正反射センサのセンサ出力と現像バイアス電位との直線近似式と、トナー付着量と現像バイアス電位との直線近似式とにより、トナー付着量に対して正反射センサによる検出結果が直線性（リニアリティ）を確保できなくなる領域での目標トナー付着量に対応する現像バイアス電位を算出して画像補正を行う。
【０００６】
また、上記特許文献３記載の技術では、まず、中速で作成された基準パターンで正反射した反射光を濃度検出センサにより検出して、濃度検出センサにより検出された反射光の光量に基づきトナー付着量を算出して中速の濃度補正テーブルを作成する。そして、高速で繰返し画像形成される時に、プロセス速度に応じて濃度補正テーブルを作成し、高速の濃度補正テーブルに基づき中速の濃度補正テーブルを換算して中速の濃度補正テーブルを補正する。
【０００７】
また、上記特許文献４記載の技術では、まず、転写搬送ベルトのトナー像転写面に濃度検出センサにより検出可能な基準位置マークを形成し、トナー像転写面の全周に渡り濃度検出センサによりトナー像転写面の反射光量を検出して、トナー像が転写される下地データとして保存する。そして、トナー像転写面に基準位置マークと非同期の位置にプロコンのための補正用テストパターンを形成し、濃度検出センサにより検出された補正用テストパターンの反射光量と下地データに基づきトナー付着量を補正する。
【０００８】
さらに、上記課題を解決する他の技術として、ベタ部のみならずハイライト部においても安定した画像濃度を長期に渡って得るための技術が提案されている（例えば、特許文献５）。上記特許文献５記載の補正方法では、まず、複数の基準パターンの潜像電位とトナー付着量の検出結果とから現像ポテンシャルとトナー付着量との直線近似式を求める。そして、求めた直線近似式の傾きである現像ガンマと現像開始電圧とを算出し、現像ガンマから目標帯電電位及び目標露光部電位を定め、目標帯電電位及び該目標露光部電位と現像ガンマと現像開始電圧とから目標現像バイアス電位を定めて作像条件を補正する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記特許文献１乃至５には、トナーの入れ換えの際等に生じるトナーの製造ばらつきによるトナー特性値の変化や、それに伴うトナー付着量の検出値の変化への影響は考慮されていない。つまり、上記特許文献１乃至５に記載の技術では、トナーの入れ換えの際等に生じるトナー製造ロットバラツキによるトナー特性値の変化やそれに伴うトナー濃度検知センサへの影響によるトナー付着量の検出の検知誤差を十分に抑制できないという課題があった。
【００１０】
本発明はこのような実情を鑑みてなされたものであり、上記課題を解決し、トナーの入れ換えの際に生じるトナー製造ロットばらつき等によるトナー特性値の変化に依存せず、常に安定且つ正確なトナー付着量検知を行う画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の画像形成装置は、像担持体上に複数の基準パターンの静電潜像を形成し、複数の基準パターンの静電潜像を現像して、像担持体上に複数の基準パターンの可視像を形成する現像手段と、トナー容器を収容するトナー容器収容体を備え、現像手段にトナーを補給するトナー補給手段と、トナー容器に設けられ、トナー容器内に含まれるトナーのトナー特性情報を記憶する記憶手段と、像担持体上に形成された複数の基準パターンの可視像の反射光量を検知する光検出手段と、光検出手段の検知結果に基づいてトナー付着量を算出する演算手段と、を有し、演算手段は、トナー容器の保有するデータが更新された際に、トナー特性情報に基づいて、トナー付着量の換算式を変更してトナー付着量を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、トナー入れ替え時等のトナー特性の変化に伴うトナー付着量検知誤差を防止し、高精度のトナー付着量制御が可能な画像形成装置を提供することができる。さらに、適正な画像濃度が安定して得られる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の全体概略構成例を示す図である。
【図２】本実施形態体に係る画像形成装置の現像装置にトナーを補給するトナー補給機構例を示す斜視図である。
【図３】本実施形態体に係る画像形成装置のトナー容器例を示す斜視図である。
【図４】基準パターン例を示す図である。
【図５】トナー付着量とセンサ出力値の関係例を示す図である。
【図６】体積平均粒径の異なるトナーのトナー付着量とセンサ出力との関係例を示すグラフである。
【図７】形状係数の異なるトナーのトナー付着量とセンサ出力との関係例を示すグラフである。
【図８】形状係数を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。
【図９】円形度の異なるトナーのトナー付着量とセンサ出力との関係例を示すグラフである。
【図１０】凝集度の異なるトナーのトナー付着量とセンサ出力との関係例を示すグラフである。
【図１１】本実施形態に係る画像形成装置におけるトナー付着量の算出制御系の概略構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の実施形態の例について、図面を用いて詳細に説明する。尚、本実施系では、画像形成装置としてタンデム型のカラー画像形成装置を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。以下では、タンデム型のカラー画像形成装置として、特に複数の感光体が並行配設されたタンデム型のカラーレーザ複写機（以下、単に「複写機ＣＭ」という）に本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る複写機ＣＭの全体概略構成例を示す。本実施形態に係る複写機ＣＭは、プリンタ部１００、これを載置する給紙装置２００、プリンタ部１００の上に固定されたスキャナ３００、スキャナ３００の上に固定された原稿自動搬送装置４００等を備えている。
【００１６】
＜画像形成処理＞
プリンタ部１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のプロセスカートリッジ１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋを有する画像形成ユニット２０を備えている。各符号の数字の後に付されたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用の部材であることを示している（以下同様）。画像形成ユニット２０は、上記プロセスカートリッジ１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋの他に、光書き込みユニット２１、中間転写ユニット１７、２次転写装置２２、レジストローラ対４９、ベルト定着方式の定着装置２５等を有している。
【００１７】
光書き込みユニット２１は、図示してない光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて後述の感光体の表面にレーザ光を照射する。プロセスカートリッジ１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋは、ドラム状の感光体１、帯電器、現像装置４、ドラムクリーニング装置、除電器などを有している。
【００１８】
以下、本実施形態に係る複写機ＣＭが備えるイエロー用のプロセスカートリッジ１８Ｙについて説明する。
【００１９】
帯電手段である帯電器によって感光体１Ｙの表面が一様帯電される。帯電処理が施された感光体１Ｙの表面には、光書き込みユニット２１によって変調及び偏向されたレーザ光が照射される。これにより、感光体１Ｙの表面のうち、レーザ光に照射された照射部（露光部）の表面の電位が減衰する。この表面の電位の減衰により、感光体１Ｙ表面にイエロー用の静電潜像が形成される。形成されたＹ用の静電潜像は、現像手段である現像装置４Ｙによって現像されてトナー像となる。イエロー用の感光体１Ｙ上に形成されたＹトナー像は、後述の中間転写ベルト１１０に１次転写される。１次転写後の感光体１Ｙの表面は、ドラムクリーニング装置によって転写残トナーがクリーニングされる。
【００２０】
イエロー用のプロセスカートリッジ１８Ｙにおいて、ドラムクリーニング装置によってクリーニングされた感光体１Ｙは除電器によって除電される。そして、帯電器によって一様帯電せしめられて初期状態に戻る。以上のような一連のプロセスは、他のプロセスカートリッジ１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋについても同様である。
【００２１】
次に、本実施形態に係る複写機ＣＭが備える中間転写ユニット１７について説明する。中間転写ユニット１７は、中間転写ベルト１１０、ベルトクリーニング装置９０等を有している。また、張架ローラ１４、駆動ローラ１５、２次転写バックアップローラ１６、４つの１次転写バイアスローラ６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｋ等も有している。
【００２２】
中間転写ベルト１１０は、張架ローラ１４を含む複数のローラによってテンション張架されている。そして、図示してないベルト駆動モータによって駆動される駆動ローラ１５の回転によって図中時計回りに無端移動させられる。４つの１次転写バイアスローラ６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｋは、それぞれ中間転写ベルト１１０の内周面側に接触するように配設され、図示してない電源から１次転写バイアスの印加を受ける。また、中間転写ベルト１１０をその内周面側から感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに向けて押圧してそれぞれ１次転写ニップを形成する。各１次転写ニップには、１次転写バイアスの影響により、１次転写電界が形成される。例えば、感光体１Ｙとこれに対向する１次転写バイアスローラ６２Ｙとの間に、１次転写電界が形成される。
【００２３】
上述したように感光体１Ｙ上に形成されたトナー像は、この１次転写電界やニップ圧の影響によって中間転写ベルト１１０上に１次転写される。このＹトナー像の上には、感光体１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成されたＭ、Ｃ、Ｋトナー像が順次重ね合わせて１次転写される。この重ね合わせの１次転写により、中間転写ベルト１１０上には多重トナー像である４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。
【００２４】
中間転写ベルト１１０上に重ね合わせて転写された４色トナー像は、後述の２次転写ニップで図示してない記録媒体である転写紙等に２次転写される。２次転写ニップ通過後の中間転写ベルト１１０の表面に残留する転写残トナーは、図中左側の駆動ローラ１５との間にベルトを挟みこむベルトクリーニング装置９０によってクリーニングされる。
【００２５】
次に、本実施形態に係る複写機ＣＭが備える２次転写装置２２について説明する。中間転写ユニット１７の図中下方には、２本の張架ローラ２３によって紙搬送ベルト２４を張架している２次転写装置２２が配設されている。紙搬送ベルト２４は、少なくともいずれか一方の張架ローラ２３の回転駆動に伴って、図中反時計回りに無端移動させられる。
【００２６】
２本の張架ローラ２３のうち、図１の右側に配設された第１の張架ローラ２３は、中間転写ユニット１７の２次転写バックアップローラ１６との間に、中間転写ベルト１１０及び紙搬送ベルト２４を挟み込む。この挟み込みにより、中間転写ユニット１７の中間転写ベルト１１０と、２次転写装置２２の紙搬送ベルト２４とが接触する２次転写ニップが形成されている。そして、第１の張架ローラ２３には、トナーと逆極性の２次転写バイアスが図示してない電源によって印加される。この２次転写バイアスにより、２次転写ニップには、中間転写ユニット１７が有する中間転写ベルト１１０上の４色のトナー像をベルト側から第１の張架ローラ２３側に向けて静電移動させる２次転写電界が形成される。
【００２７】
後述のレジストローラ対４９によって中間転写ベルト１１０上の４色のトナー像に同期するように２次転写ニップに送り込まれた転写紙には、この２次転写電界やニップ圧の影響を受けた４色のトナー像が２次転写される。尚、このように第１の張架ローラ２３に２次転写バイアスを印加する２次転写方式に代えて、転写紙を非接触でチャージさせるチャージャを設けてもよい。
【００２８】
本実施形態に係る複写機ＣＭの本体の下部に設けられた給紙装置２００には、内部に記録媒体である複数の転写紙を紙束の状態で複数枚重ねて収容可能な給紙カセット４４が、鉛直方向に複数重なるように配置されている。それぞれの給紙カセット４４は、紙束の一番上の転写紙に給紙ローラ４２を押し当てている。そして、給紙ローラ４２を回転させることにより、一番上の転写紙が給紙路４６に向けて送り出される。
【００２９】
給紙カセット４４から送り出された転写紙を受け入れる給紙路４６は、複数の搬送ローラ対４７と、給紙路４６内の末端付近に設けられたレジストローラ対４９とを有している。そして、転写紙をレジストローラ対４９に向けて搬送する。レジストローラ対４９に向けて搬送された転写紙はレジストローラ対４９のローラ間に挟まれる。
【００３０】
他方、中間転写ユニット１７において、中間転写ベルト１１０上に形成された４色トナー像は、ベルトの無端移動に伴って２次転写ニップに進入する。レジストローラ対４９はローラ間に挟み込んだ転写紙を２次転写ニップにて４色トナー像に密着させ得るタイミングで送り出す。これにより、２次転写ニップでは、中間転写ベルト１１０上の４色トナー像が転写紙に密着する。つまり、４色トナー像が転写紙上に２次転写されて、例えば白色の転写紙上でフルカラー画像となる。このようにしてフルカラー画像が形成された転写紙は、紙搬送ベルト２４の無端移動に伴って２次転写ニップを出た後、紙搬送ベルト２４上から定着装置２５に送られる。
【００３１】
本実施形態に係る複写機ＣＭが備える定着装置２５は、定着ベルト２６を２本のローラによって張架しながら無端移動させるベルトユニットと、上記ベルトユニットの一方のローラに向けて押圧される加圧ローラ２７とを備えている。定着ベルト２６と加圧ローラ２７とは互いに当接して定着ニップを形成しており、紙搬送ベルト２４から受け取った転写紙をここに挟み込む。ここで、定着ベルト２６を張架する２本のローラのうち、加圧ローラ２７から押圧するローラを第１のローラとする。
【００３２】
ベルトユニットにおける２本のローラのうち、加圧ローラ２７から押圧される第１のローラは、内部に図示してない熱源を有しており、この熱源の発熱によって定着ベルト２６を加熱する。加熱された定着ベルト２６は、定着ニップに挟み込まれた転写紙を加熱する。この加熱やニップ圧の影響により、フルカラー画像が転写紙に定着する。
【００３３】
定着装置２５内で定着処理された転写紙は、複写機ＣＭ本体の図中左側板の外側に設けたスタック部５７上にスタックされるか、もう一方の面にもトナー像を形成するために上述の２次転写ニップに戻される。
【００３４】
複写機ＣＭは、上述したように２色以上のトナーからなる多色画像を形成する場合には、中間転写ベルト１１０をその上部張架面がほぼ水平になる姿勢で張架して、上部張架面にすべての感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを接触させる。これに対し、Ｋトナーのみからなるモノクロ画像を形成する場合には、図示してない機構により、中間転写ベルト１１０を図中左下に傾けるような姿勢にして、その上部張架面を感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃから離間させる。そして、４つの感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋのうち、感光体１Ｋだけを図中反時計回りに回転させて、Ｋトナー像だけを作像する。この際、Ｙ、Ｍ、Ｃについては、感光体１だけでなく、現像装置４も駆動を停止させることで、感光体１や現像装置４の各部材及び現像装置４内の現像剤の不要な消耗を防止することができる。
【００３５】
＜画像読取処理＞
図示してない原稿のコピーを行う際には、例えば、シート原稿の束が原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上にセットされる。ただし、その原稿が本状に綴じられている片綴じ原稿である場合には、コンタクトガラス３２上にセットされる。このセットに先立ち、複写機本体に対して原稿自動搬送装置４００が開かれ、スキャナ３００のコンタクトガラス３２が露出される。原稿をコンタクトガラス３２上にセットした後、閉じられた原稿自動搬送装置４００によって片綴じ原稿が押さえられる。
【００３６】
このようにして原稿がセットされた後、図示してないコピースタートスイッチ等が押下されると、スキャナ３００による原稿読み取り動作がスタートする。ただし、原稿自動搬送装置４００にシート原稿がセットされた場合には、この原稿読み取り動作に先立って、原稿自動搬送装置４００がシート原稿をコンタクトガラス３２まで自動移動させる。
【００３７】
原稿読み取り動作では、まず、第１走行体３３と第２走行体３４とがともに走行を開始し、第１走行体３３に設けられた光源から光が発射される。そして、原稿面からの反射光が第２走行体３４内に設けられたミラーによって反射し、結像レンズ３５を通過した後、読み取りセンサ３６に入射する。読み取りセンサ３６は、入射光に基づいて画像情報を構築する。
【００３８】
このような原稿読み取り動作と並行して、各プロセスカートリッジ１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ内の各機器や、中間転写ユニット１７、２次転写装置２２、定着装置２５がそれぞれ駆動を開始する。そして、読み取りセンサ３６によって構築された画像情報に基づいて、光書き込みユニット２１が駆動制御されて、各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナー像が形成される。これらのトナー像は、中間転写ベルト１１０上に重ね合わせ転写された４色トナー像となる。
【００３９】
また、原稿読み取り動作を開始すると、給紙装置２００内では給紙動作が開始される。この給紙動作では、給紙ローラ４２の１つが選択回転させられ、ペーパーバンク４３内に多段に収容される給紙カセット４４の１つから転写紙が送り出される。送り出された転写紙は、分離ローラ４５で１枚ずつ分離されて反転給紙路４６に侵入した後、搬送ローラ対４７によって２次転写ニップに向けて搬送される。このような給紙カセット４４からの給紙に代えて、手差しトレイ５１から給紙が行われるようにしてもよい。
【００４０】
本実施形態に係る複写機ＣＭは、図示しないが、複写機ＣＭ内の各機器の制御を司るＣＰＵ等から構成される制御部と、液晶ディスプレイや各種キーボタン等から構成される操作表示部と、を備えている。操作者は、この操作表示部に対するキー入力操作等により、制御部に対して命令を送ることで、転写紙の片面だけに画像を形成するモードである片面プリントモードについて、例えば、３つのモードの中から１つを選択することができる。この３つの片面プリントモードとしては、ダイレクト排出モード、反転排出モード、及び反転でカール排出モードを例として挙げることができる。
【００４１】
＜補給機構＞
図２は、本実施形態体に係る画像形成装置の現像装置にトナーを補給するトナー補給機構例を示す斜視図である。図３は、図２に示すトナー補給機構のトナー容器例を示す斜視図である。図２に示すトナー補給機構１５０において、上記図１で示したような各色の作像ユニットであるプロセスカートリッジ１８毎に設けられた各現像装置４へ補給するトナーを収納したトナー収納手段としてのトナー容器１４１は、本実施形態では図２の左下から右上に向かって、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４つが複写機ＣＭの本体に設けられたセット部（図示せず）にセットされて配置されている。
【００４２】
各色トナー容器１４１から各現像装置４へトナーを補給する機構は同一であるので、図２で一番手前に位置するブラック用のトナー容器に符号１４１を付して代表して説明する。
【００４３】
トナー容器１４１をセットするセット部には、容器１４１内に挿入されるノズル９０が図示していない機枠に設けられており、ノズル１４２と粉体ポンプ７０とがトナー補給チューブ１４３で接続されている。トナー容器１４１をセット部へセットすることにより、ノズル先端がトナー容器１４１の下部に装着されている取り付け部材１０１の弁室内に挿入され、トナー容器１４１内と粉体ポンプ７０が連通する。
【００４４】
上記粉体ポンプ７０は、駆動モータ７１により回転駆動される駆動シャフト７２に装着された駆動シャフトギヤ７３から連絡ギヤ７４を介して駆動される。粉体ポンプ７０としては周知の構成のモーノポンプを採用することが可能である。粉体ポンプ７０により移送されたトナーは、いったんサブホッパ７５に収納され、サブホッパ７５下部のトナー補給口７６より現像装置４へトナーが供給される。
【００４５】
図１９において斜視図で示すトナー容器１４１は、袋状のトナー収容体１４４と取り付け部材１０１（排出用部材）とで構成されている。トナー収納体１４４は、例えば軟包材と呼ばれる厚さ５０〜３００μｍ程度のフィルム状の樹脂を溶着して袋状に形成したもの又は成形樹脂等で形成することができるが、これに限定されるものではない。
【００４６】
また、記憶手段１４５にはトナー容器固有のＩＤ情報が記録されている。この固有情報としては、例えば、トナーの製造年月日や製造ロットなど、トナー容器に入っているトナー固有の情報が記録されている。また記憶手段１４５は、ＩＤチップやバーコードなど、本体側の読み取り装置と連携し自動読み込みが可能でるものが好ましい。トナーの入れ換え時に、セットされたトナーの特性値情報を取得する記憶手段１４５をＩＤチップとすることによって画像形成装置本体側が非接触で情報を読み取ることが可能となり、手入力での煩雑さや入力エラーを防ぐことが可能となる。
【００４７】
＜トナー付着量算出方法＞
以下に、本実施形態における光検出センサを用いたトナー付着量算出方法について、図４を用いて説明する。図４は、基準パターン例を示す。画像データに応じた画像の濃淡を再現するためには、画像データの濃淡を再現した基準パターンを作成する必要がある。濃淡を再現する方法としては、パルス幅変調（ＰＷＭ）方式、パワー変調方式及び面積階調方式（dithering）等がある。図４では、面積階調方式にて１６階調の基準パターンを作成した場合の例を示している。本実施形態では、濃淡を再現する方法として面積階調方式を採用した場合を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。
【００４８】
上記図４に示すような基準パターンを作成した後、光検出センサにて図４に示す基準パターンのトナー付着量検出値をそれぞれ求める。そして、図４に示す基準パターンのトナー付着量を測定することにより、センサ出力値とトナー付着量の関係が得られる。図５は、トナー付着量とセンサ出力値の関係例を示している。尚、図５では、拡散反射光出力電圧値とトナー付着量の関係を例に挙げて示しているが、これに限定されるものではない。上記図５に示すセンサ出力値とトナー付着量の関係よりセンサ出力からトナー付着量を算出する換算式が導かれ、換算式を用いることにより、センサ出力値からトナー付着量を算出することが可能となる。実際の画像形成装置内においては、図５より求められる換算式を予め記憶装置に記録しておき、調整動作を行う毎に、基準パターンのセンサ検出値を読み込み、次に記憶装置に記録してあるセンサ出力とトナー付着量の換算式を用いることで、トナー付着量を算出することができる。
【００４９】
＜トナー特性情報＞
以下に、種々のトナー特性情報のトナー特性値とセンサ出力の関係について説明する。尚、以下では具体的な数値例を挙げてトナー特性値とセンサ出力の関係について説明するが、これに限定されるものではない。
【００５０】
（体積平均粒径）
上述したトナー付着量算出方法と同様の手順にて、トナー体積平均粒径が４μｍ、６μｍの２種のトナーを用いてトナー付着量とセンサ出力の関係を調べた。結果を図６に示す。図６に示すように、トナー体積平均粒径が異なるとトナー付着量とセンサ出力値の関係式が異なることが分かる。
【００５１】
（形状係数）
上述したトナー付着量算出方法と同様の手順にて、トナー形状係数ＳＦ−１が１１０と１５０の２種のトナーを用いてトナー付着量とセンサ出力の関係を調べた。結果を図７に示す。図７に示すように、形状係数が異なるとトナー付着量とセンサ出力値の関係式が異なることが分かる。
【００５２】
図８は、形状係数ＳＦ−１を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数ＳＦ−１は１００〜１８０の範囲にあることが好ましい。形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式（１）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
【００５３】
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）・・・式（１）
【００５４】
ＳＦ−１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）に導入し、当該トナーの粒子１００個について解析して計算することができる。
【００５５】
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり、従って流動性が高くなる。また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率が高くなる。形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２のいずれかが１８０を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
【００５６】
（円形度）
上述したトナー付着量算出方法と同様の手順にて、トナー円形度の０．９２と０．９９の２種のトナーを用いてトナー付着量とセンサ出力の関係式を求めた。結果を図９に示す。図９に示すように、円形度が異なるとトナー付着量とセンサ出力値の関係式が異なることが分かる。
【００５７】
ここで、本実施形態において好適に用いられるトナー円形度について説明する。本実施形態で用いるトナーは、平均円形度が０．９３〜１．００であることが好ましい。本実施形態では、下記式（２）より得られた値を円形度と定義する。この円形度は、トナー粒子の凹凸度合いの指標であり、トナーが完全な球形の場合１．００を示し、表面形状が複雑になるほど円形度は小さな値となる。尚、下記式（２）において、Ｌ０は粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長を示し、Ｌは、粒子の投影像の周囲長を示す。
【００５８】
円形度Ａ＝Ｌ０／Ｌ・・・（２）
【００５９】
平均円形度が０．９３〜１．００の範囲では、トナー粒子の表面は滑らかであり、トナー粒子同士、トナー粒子と感光体との接触面積が小さいために転写性に優れる。トナー粒子に角がないため、現像装置内での現像剤の攪拌トルクが小さく、攪拌の駆動が安定するために異常画像が発生しない。ドットを形成するトナーの中に、角張ったトナー粒子がいないと、転写で転写媒体に圧接する際に、その圧力がドットを形成するトナー全体に均一にかかり、転写中抜けが生じにくい。トナー粒子が角張っていないことから、トナー粒子そのものの研磨力が小さく、感光体、帯電部材等の表面を傷つけたり、磨耗させたりしない。
【００６０】
次に、円形度の測定方法について説明する。尚、以下に示す円形度の測定方法は一例であり、これに限定されるものではない。
【００６１】
円形度は、例えば、東亜医用電子製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−１０００を用いて測定することができる。具体的な測定方法としては、例えば、容器中の予め不純固形物を除去した水１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を０．１〜０．５ｍｌ加え、更に測定試料を０．１〜０．５ｇ程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、分散液濃度を３０００〜１００００個／μｌとして前記装置によりトナーの形状、粒度を測定する。
【００６２】
（凝集度）
次に、上述したトナー付着量算出方法と同様の手順にて、トナー凝集度が２０％と６０％の２種のトナーを用いてトナー付着量とセンサ出力の関係式を求めた。結果を下記図１０に示す。図１０に示すように、トナーの凝集度が異なるとトナー付着量とセンサ出力値の関係式が異なることが分かる。
【００６３】
ここで、凝集度の測定方法は以下の通りに行うことができる。測定装置は、例えば、ホソカワミクロン社（製）のパウダーテスターを使用し、振動台の上に、以下の手順で附属部品をセットする。
【００６４】
（イ）バイブロシュート
（ロ）パッキン
（ハ）スペースリング
（ニ）フルイ（３種類）上＞中＞下
（ホ）オサエバー
【００６５】
次に、ノブナットで固定し、振動台を作動させる。測定条件は以下のとおりである。
【００６６】
フルイ目開き（上）７５μｍ
フルイ目開き（中）４５μｍ
フルイ目開き（下）２２μｍ
振巾目盛１ｍｍ
試料採取量２ｇ
振動時間１５秒
【００６７】
測定後、以下に示す計算から凝集度を求める。
【００６８】
上段のフルイに残った粉体の重量％×１…（ａ）
中段のフルイに残った粉体の重量％×０．６…（ｂ）
下段のフルイに残った粉体の重量％×０．２…（ｃ）
上記３つの計算値の合計をもって、劣化後凝集度（％）とする。
すなわち、凝集値（％）＝（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）
【００６９】
以上の結果より、トナー特性値が異なるとセンサ出力値とトナー付着量の関係も異なる。つまり、トナーの特性値にあわせてトナー付着量算出に用いる換算式を変更する必要がある。
【００７０】
＜トナー付着量算出制御＞
次に、トナー特性値を考慮したトナー付着量算出制御について説明する。図１１は、トナー特性値の変更に伴うトナー付着量の算出制御系の概略構成例を示すブロック図である。
【００７１】
図１１に示すように、本実施形態に係る画像形成装置は、現像装置４にトナーを補給するトナー補給機構１５０を備えている。トナー補給機構１５０は、トナー容器１４１を収容するトナー容器収容体を有している。またトナー容器１４１には、トナー容器内に含まれるトナー特性情報の書き込み及び読み出しが可能な前述の記憶手段１４５が設けられている。
【００７２】
本実施形態に係る画像形成装置は、記憶手段１４５に対してデータを書き込み及び読み出し（以下、単に記憶という）させるデータ処理装置（本体制御装置）１５４を備える。そして、トナー容器１４１の保有するデータが更新された際に、記憶手段１４５からのトナー特性情報を取得する。
【００７３】
また、本実施形態に係る画像形成装置は光検出センサ５００からの検出値を読み込み、トナー付着量を算出する演算装置８００を有している。上記トナー容器１４１から得られたトナー特性情報よりトナー付着量換算式を読み取り、その換算式に基づいて光検出センサ５００から得られた検出値をトナー付着量へ変換する。これにより、トナー付着量を算出することができる。
【００７４】
以上のように、本実施形態では、トナー容器の入れ替わりに伴い、トナー特性情報を更新し、トナー付着量換算式を適宜更新する構成としている。
【００７５】
本実施形態により、トナー入れ替え時のトナー特性の変化に伴うトナー付着量検知誤差を防止し、高精度のトナー付着量制御が可能となる。さらに、適正な画像濃度を安定して得ることが可能となる。
【００７６】
以上好適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上述した画像形成装置に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であるということは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７７】
４ 現像装置
１４１ トナー容器
１４４ トナー容器収容体
１４５ 記憶手段
１５０ トナー補給機構
１５１ センサ制御手段
１５４ データ処理装置
５００ 光検出センサ
８００ 演算装置
ＣＭ 画像形成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７８】
【特許文献１】特開２００４−２１９６２９号公報
【特許文献２】特開２００７−２８６４６１号公報
【特許文献３】特開２００７−２８６４６０号公報
【特許文献４】特開２００７−２９２８５５号公報
【特許文献５】特開２００５−０２４６１２号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光検出器によりトナー付着量を測定する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用した画像形成装置では、画像濃度センサにてパッチパターンのトナー付着量を検知し、この検知結果に基づいてトナー濃度制御をすることがある。ところが、上記画像濃度センサは、センサ発光部の光量変化や、飛散したトナーや粉塵等がセンサ面に付着して汚れてしまうこと等により、正確にトナー付着量を検知できないおそれがあるという課題があった。
【０００３】
そこで、トナー像が形成されていない状態の像担持体上や転写体上をパッチパターン検知前に予め検知し、その後パッチパターンを検知した時にトナー像が形成されていない状態の検知結果とパッチパターンの検知結果とに基づいてトナー付着量を算出し、センサ発光部光量の変化やセンサ面の汚れを補正する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。しかし、トナー像が形成されていない状態を検知してから長時間放置後にパッチパターンを検知すると、センサ発光部の光量が変化しているために、トナー付着量の算出結果と実際のトナー付着量の誤差が大きくなってしまうという課題があった。
【０００４】
上記課題を解決するために、実際の使用状態に即した基準パターンを作成し、トナー付着量の誤差を補正する技術が提案されている（例えば、特許文献２乃至特許文献４）。
【０００５】
例えば、上記特許文献２記載の技術では、まず、基準パターンとして黒色トナーによりトナー付着量の異なる複数の黒色トナー用基準パターンを作成し、黒色トナー用基準パターンで正反射した反射光を正反射センサにより検出して、正反射センサのセンサ出力と現像バイアス電位との直線近似式を求める。次に、正反射センサにより検出された反射光の光量に基づき黒色トナー用基準パターンのトナー付着量を算出し、算出されたトナー付着量と現像バイアス電位との直線近似式を求める。そして、正反射センサのセンサ出力と現像バイアス電位との直線近似式と、トナー付着量と現像バイアス電位との直線近似式とにより、トナー付着量に対して正反射センサによる検出結果が直線性（リニアリティ）を確保できなくなる領域での目標トナー付着量に対応する現像バイアス電位を算出して画像補正を行う。
【０００６】
また、上記特許文献３記載の技術では、まず、中速で作成された基準パターンで正反射した反射光を濃度検出センサにより検出して、濃度検出センサにより検出された反射光の光量に基づきトナー付着量を算出して中速の濃度補正テーブルを作成する。そして、高速で繰返し画像形成される時に、プロセス速度に応じて濃度補正テーブルを作成し、高速の濃度補正テーブルに基づき中速の濃度補正テーブルを換算して中速の濃度補正テーブルを補正する。
【０００７】
また、上記特許文献４記載の技術では、まず、転写搬送ベルトのトナー像転写面に濃度検出センサにより検出可能な基準位置マークを形成し、トナー像転写面の全周に渡り濃度検出センサによりトナー像転写面の反射光量を検出して、トナー像が転写される下地データとして保存する。そして、トナー像転写面に基準位置マークと非同期の位置にプロコンのための補正用テストパターンを形成し、濃度検出センサにより検出された補正用テストパターンの反射光量と下地データに基づきトナー付着量を補正する。
【０００８】
さらに、上記課題を解決する他の技術として、ベタ部のみならずハイライト部においても安定した画像濃度を長期に渡って得るための技術が提案されている（例えば、特許文献５）。上記特許文献５記載の補正方法では、まず、複数の基準パターンの潜像電位とトナー付着量の検出結果とから現像ポテンシャルとトナー付着量との直線近似式を求める。そして、求めた直線近似式の傾きである現像ガンマと現像開始電圧とを算出し、現像ガンマから目標帯電電位及び目標露光部電位を定め、目標帯電電位及び該目標露光部電位と現像ガンマと現像開始電圧とから目標現像バイアス電位を定めて作像条件を補正する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記特許文献１乃至５には、トナーの入れ換えの際等に生じるトナーの製造ばらつきによるトナー特性値の変化や、それに伴うトナー付着量の検出値の変化への影響は考慮されていない。つまり、上記特許文献１乃至５に記載の技術では、トナーの入れ換えの際等に生じるトナー製造ロットバラツキによるトナー特性値の変化やそれに伴うトナー濃度検知センサへの影響によるトナー付着量の検出の検知誤差を十分に抑制できないという課題があった。
【００１０】
本発明はこのような実情を鑑みてなされたものであり、上記課題を解決し、トナーの入れ換えの際に生じるトナー製造ロットばらつき等によるトナー特性値の変化に依存せず、常に安定且つ正確なトナー付着量検知を行う画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の画像形成装置は、像担持体上に複数の基準パターンの静電潜像を形成し、複数の基準パターンの静電潜像を現像して、像担持体上に複数の基準パターンの可視像を形成する現像手段と、トナー容器を収容するトナー容器収容体を備え、現像手段にトナーを補給するトナー補給手段と、トナー容器に設けられ、トナー容器内に含まれるトナーのトナー特性情報を記憶する記憶手段と、像担持体上に形成された複数の基準パターンの可視像の反射光量を検知する光検出手段と、光検出手段の検知結果に基づいてトナー付着量を算出する演算手段と、を有し、演算手段は、トナー容器の保有するデータが更新された際に、トナー特性情報に基づいて、トナー付着量の換算式を変更してトナー付着量を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、トナー入れ替え時等のトナー特性の変化に伴うトナー付着量検知誤差を防止し、高精度のトナー付着量制御が可能な画像形成装置を提供することができる。さらに、適正な画像濃度が安定して得られる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の全体概略構成例を示す図である。
【図２】本実施形態体に係る画像形成装置の現像装置にトナーを補給するトナー補給機構例を示す斜視図である。
【図３】本実施形態体に係る画像形成装置のトナー容器例を示す斜視図である。
【図４】基準パターン例を示す図である。
【図５】トナー付着量とセンサ出力値の関係例を示す図である。
【図６】体積平均粒径の異なるトナーのトナー付着量とセンサ出力との関係例を示すグラフである。
【図７】形状係数の異なるトナーのトナー付着量とセンサ出力との関係例を示すグラフである。
【図８】形状係数を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。
【図９】円形度の異なるトナーのトナー付着量とセンサ出力との関係例を示すグラフである。
【図１０】凝集度の異なるトナーのトナー付着量とセンサ出力との関係例を示すグラフである。
【図１１】本実施形態に係る画像形成装置におけるトナー付着量の算出制御系の概略構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の実施形態の例について、図面を用いて詳細に説明する。尚、本実施系では、画像形成装置としてタンデム型のカラー画像形成装置を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。以下では、タンデム型のカラー画像形成装置として、特に複数の感光体が並行配設されたタンデム型のカラーレーザ複写機（以下、単に「複写機ＣＭ」という）に本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る複写機ＣＭの全体概略構成例を示す。本実施形態に係る複写機ＣＭは、プリンタ部１００、これを載置する給紙装置２００、プリンタ部１００の上に固定されたスキャナ３００、スキャナ３００の上に固定された原稿自動搬送装置４００等を備えている。
【００１６】
＜画像形成処理＞
プリンタ部１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のプロセスカートリッジ１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋを有する画像形成ユニット２０を備えている。各符号の数字の後に付されたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用の部材であることを示している（以下同様）。画像形成ユニット２０は、上記プロセスカートリッジ１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋの他に、光書き込みユニット２１、中間転写ユニット１７、２次転写装置２２、レジストローラ対４９、ベルト定着方式の定着装置２５等を有している。
【００１７】
光書き込みユニット２１は、図示してない光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて後述の感光体の表面にレーザ光を照射する。プロセスカートリッジ１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋは、ドラム状の感光体１、帯電器、現像装置４、ドラムクリーニング装置、除電器などを有している。
【００１８】
以下、本実施形態に係る複写機ＣＭが備えるイエロー用のプロセスカートリッジ１８Ｙについて説明する。
【００１９】
帯電手段である帯電器によって感光体１Ｙの表面が一様帯電される。帯電処理が施された感光体１Ｙの表面には、光書き込みユニット２１によって変調及び偏向されたレーザ光が照射される。これにより、感光体１Ｙの表面のうち、レーザ光に照射された照射部（露光部）の表面の電位が減衰する。この表面の電位の減衰により、感光体１Ｙ表面にイエロー用の静電潜像が形成される。形成されたＹ用の静電潜像は、現像手段である現像装置４Ｙによって現像されてトナー像となる。イエロー用の感光体１Ｙ上に形成されたＹトナー像は、後述の中間転写ベルト１１０に１次転写される。１次転写後の感光体１Ｙの表面は、ドラムクリーニング装置によって転写残トナーがクリーニングされる。
【００２０】
イエロー用のプロセスカートリッジ１８Ｙにおいて、ドラムクリーニング装置によってクリーニングされた感光体１Ｙは除電器によって除電される。そして、帯電器によって一様帯電せしめられて初期状態に戻る。以上のような一連のプロセスは、他のプロセスカートリッジ１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋについても同様である。
【００２１】
次に、本実施形態に係る複写機ＣＭが備える中間転写ユニット１７について説明する。中間転写ユニット１７は、中間転写ベルト１１０、ベルトクリーニング装置９０等を有している。また、張架ローラ１４、駆動ローラ１５、２次転写バックアップローラ１６、４つの１次転写バイアスローラ６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｋ等も有している。
【００２２】
中間転写ベルト１１０は、張架ローラ１４を含む複数のローラによってテンション張架されている。そして、図示してないベルト駆動モータによって駆動される駆動ローラ１５の回転によって図中時計回りに無端移動させられる。４つの１次転写バイアスローラ６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｋは、それぞれ中間転写ベルト１１０の内周面側に接触するように配設され、図示してない電源から１次転写バイアスの印加を受ける。また、中間転写ベルト１１０をその内周面側から感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに向けて押圧してそれぞれ１次転写ニップを形成する。各１次転写ニップには、１次転写バイアスの影響により、１次転写電界が形成される。例えば、感光体１Ｙとこれに対向する１次転写バイアスローラ６２Ｙとの間に、１次転写電界が形成される。
【００２３】
上述したように感光体１Ｙ上に形成されたトナー像は、この１次転写電界やニップ圧の影響によって中間転写ベルト１１０上に１次転写される。このＹトナー像の上には、感光体１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成されたＭ、Ｃ、Ｋトナー像が順次重ね合わせて１次転写される。この重ね合わせの１次転写により、中間転写ベルト１１０上には多重トナー像である４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。
【００２４】
中間転写ベルト１１０上に重ね合わせて転写された４色トナー像は、後述の２次転写ニップで図示してない記録媒体である転写紙等に２次転写される。２次転写ニップ通過後の中間転写ベルト１１０の表面に残留する転写残トナーは、図中左側の駆動ローラ１５との間にベルトを挟みこむベルトクリーニング装置９０によってクリーニングされる。
【００２５】
次に、本実施形態に係る複写機ＣＭが備える２次転写装置２２について説明する。中間転写ユニット１７の図中下方には、２本の張架ローラ２３によって紙搬送ベルト２４を張架している２次転写装置２２が配設されている。紙搬送ベルト２４は、少なくともいずれか一方の張架ローラ２３の回転駆動に伴って、図中反時計回りに無端移動させられる。
【００２６】
２本の張架ローラ２３のうち、図１の右側に配設された第１の張架ローラ２３は、中間転写ユニット１７の２次転写バックアップローラ１６との間に、中間転写ベルト１１０及び紙搬送ベルト２４を挟み込む。この挟み込みにより、中間転写ユニット１７の中間転写ベルト１１０と、２次転写装置２２の紙搬送ベルト２４とが接触する２次転写ニップが形成されている。そして、第１の張架ローラ２３には、トナーと逆極性の２次転写バイアスが図示してない電源によって印加される。この２次転写バイアスにより、２次転写ニップには、中間転写ユニット１７が有する中間転写ベルト１１０上の４色のトナー像をベルト側から第１の張架ローラ２３側に向けて静電移動させる２次転写電界が形成される。
【００２７】
後述のレジストローラ対４９によって中間転写ベルト１１０上の４色のトナー像に同期するように２次転写ニップに送り込まれた転写紙には、この２次転写電界やニップ圧の影響を受けた４色のトナー像が２次転写される。尚、このように第１の張架ローラ２３に２次転写バイアスを印加する２次転写方式に代えて、転写紙を非接触でチャージさせるチャージャを設けてもよい。
【００２８】
本実施形態に係る複写機ＣＭの本体の下部に設けられた給紙装置２００には、内部に記録媒体である複数の転写紙を紙束の状態で複数枚重ねて収容可能な給紙カセット４４が、鉛直方向に複数重なるように配置されている。それぞれの給紙カセット４４は、紙束の一番上の転写紙に給紙ローラ４２を押し当てている。そして、給紙ローラ４２を回転させることにより、一番上の転写紙が給紙路４６に向けて送り出される。
【００２９】
給紙カセット４４から送り出された転写紙を受け入れる給紙路４６は、複数の搬送ローラ対４７と、給紙路４６内の末端付近に設けられたレジストローラ対４９とを有している。そして、転写紙をレジストローラ対４９に向けて搬送する。レジストローラ対４９に向けて搬送された転写紙はレジストローラ対４９のローラ間に挟まれる。
【００３０】
他方、中間転写ユニット１７において、中間転写ベルト１１０上に形成された４色トナー像は、ベルトの無端移動に伴って２次転写ニップに進入する。レジストローラ対４９はローラ間に挟み込んだ転写紙を２次転写ニップにて４色トナー像に密着させ得るタイミングで送り出す。これにより、２次転写ニップでは、中間転写ベルト１１０上の４色トナー像が転写紙に密着する。つまり、４色トナー像が転写紙上に２次転写されて、例えば白色の転写紙上でフルカラー画像となる。このようにしてフルカラー画像が形成された転写紙は、紙搬送ベルト２４の無端移動に伴って２次転写ニップを出た後、紙搬送ベルト２４上から定着装置２５に送られる。
【００３１】
本実施形態に係る複写機ＣＭが備える定着装置２５は、定着ベルト２６を２本のローラによって張架しながら無端移動させるベルトユニットと、上記ベルトユニットの一方のローラに向けて押圧される加圧ローラ２７とを備えている。定着ベルト２６と加圧ローラ２７とは互いに当接して定着ニップを形成しており、紙搬送ベルト２４から受け取った転写紙をここに挟み込む。ここで、定着ベルト２６を張架する２本のローラのうち、加圧ローラ２７から押圧するローラを第１のローラとする。
【００３２】
ベルトユニットにおける２本のローラのうち、加圧ローラ２７から押圧される第１のローラは、内部に図示してない熱源を有しており、この熱源の発熱によって定着ベルト２６を加熱する。加熱された定着ベルト２６は、定着ニップに挟み込まれた転写紙を加熱する。この加熱やニップ圧の影響により、フルカラー画像が転写紙に定着する。
【００３３】
定着装置２５内で定着処理された転写紙は、複写機ＣＭ本体の図中左側板の外側に設けたスタック部５７上にスタックされるか、もう一方の面にもトナー像を形成するために上述の２次転写ニップに戻される。
【００３４】
複写機ＣＭは、上述したように２色以上のトナーからなる多色画像を形成する場合には、中間転写ベルト１１０をその上部張架面がほぼ水平になる姿勢で張架して、上部張架面にすべての感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを接触させる。これに対し、Ｋトナーのみからなるモノクロ画像を形成する場合には、図示してない機構により、中間転写ベルト１１０を図中左下に傾けるような姿勢にして、その上部張架面を感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃから離間させる。そして、４つの感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋのうち、感光体１Ｋだけを図中反時計回りに回転させて、Ｋトナー像だけを作像する。この際、Ｙ、Ｍ、Ｃについては、感光体１だけでなく、現像装置４も駆動を停止させることで、感光体１や現像装置４の各部材及び現像装置４内の現像剤の不要な消耗を防止することができる。
【００３５】
＜画像読取処理＞
図示してない原稿のコピーを行う際には、例えば、シート原稿の束が原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上にセットされる。ただし、その原稿が本状に綴じられている片綴じ原稿である場合には、コンタクトガラス３２上にセットされる。このセットに先立ち、複写機本体に対して原稿自動搬送装置４００が開かれ、スキャナ３００のコンタクトガラス３２が露出される。原稿をコンタクトガラス３２上にセットした後、閉じられた原稿自動搬送装置４００によって片綴じ原稿が押さえられる。
【００３６】
このようにして原稿がセットされた後、図示してないコピースタートスイッチ等が押下されると、スキャナ３００による原稿読み取り動作がスタートする。ただし、原稿自動搬送装置４００にシート原稿がセットされた場合には、この原稿読み取り動作に先立って、原稿自動搬送装置４００がシート原稿をコンタクトガラス３２まで自動移動させる。
【００３７】
原稿読み取り動作では、まず、第１走行体３３と第２走行体３４とがともに走行を開始し、第１走行体３３に設けられた光源から光が発射される。そして、原稿面からの反射光が第２走行体３４内に設けられたミラーによって反射し、結像レンズ３５を通過した後、読み取りセンサ３６に入射する。読み取りセンサ３６は、入射光に基づいて画像情報を構築する。
【００３８】
このような原稿読み取り動作と並行して、各プロセスカートリッジ１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ内の各機器や、中間転写ユニット１７、２次転写装置２２、定着装置２５がそれぞれ駆動を開始する。そして、読み取りセンサ３６によって構築された画像情報に基づいて、光書き込みユニット２１が駆動制御されて、各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナー像が形成される。これらのトナー像は、中間転写ベルト１１０上に重ね合わせ転写された４色トナー像となる。
【００３９】
また、原稿読み取り動作を開始すると、給紙装置２００内では給紙動作が開始される。この給紙動作では、給紙ローラ４２の１つが選択回転させられ、ペーパーバンク４３内に多段に収容される給紙カセット４４の１つから転写紙が送り出される。送り出された転写紙は、分離ローラ４５で１枚ずつ分離されて反転給紙路４６に侵入した後、搬送ローラ対４７によって２次転写ニップに向けて搬送される。このような給紙カセット４４からの給紙に代えて、手差しトレイ５１から給紙が行われるようにしてもよい。
【００４０】
本実施形態に係る複写機ＣＭは、図示しないが、複写機ＣＭ内の各機器の制御を司るＣＰＵ等から構成される制御部と、液晶ディスプレイや各種キーボタン等から構成される操作表示部と、を備えている。操作者は、この操作表示部に対するキー入力操作等により、制御部に対して命令を送ることで、転写紙の片面だけに画像を形成するモードである片面プリントモードについて、例えば、３つのモードの中から１つを選択することができる。この３つの片面プリントモードとしては、ダイレクト排出モード、反転排出モード、及び反転でカール排出モードを例として挙げることができる。
【００４１】
＜補給機構＞
図２は、本実施形態体に係る画像形成装置の現像装置にトナーを補給するトナー補給機構例を示す斜視図である。図３は、図２に示すトナー補給機構のトナー容器例を示す斜視図である。図２に示すトナー補給機構１５０において、上記図１で示したような各色の作像ユニットであるプロセスカートリッジ１８毎に設けられた各現像装置４へ補給するトナーを収納したトナー収納手段としてのトナー容器１４１は、本実施形態では図２の左下から右上に向かって、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４つが複写機ＣＭの本体に設けられたセット部（図示せず）にセットされて配置されている。
【００４２】
各色トナー容器１４１から各現像装置４へトナーを補給する機構は同一であるので、図２で一番手前に位置するブラック用のトナー容器に符号１４１を付して代表して説明する。
【００４３】
トナー容器１４１をセットするセット部には、容器１４１内に挿入されるノズル９０が図示していない機枠に設けられており、ノズル１４２と粉体ポンプ７０とがトナー補給チューブ１４３で接続されている。トナー容器１４１をセット部へセットすることにより、ノズル先端がトナー容器１４１の下部に装着されている取り付け部材１０１の弁室内に挿入され、トナー容器１４１内と粉体ポンプ７０が連通する。
【００４４】
上記粉体ポンプ７０は、駆動モータ７１により回転駆動される駆動シャフト７２に装着された駆動シャフトギヤ７３から連絡ギヤ７４を介して駆動される。粉体ポンプ７０としては周知の構成のモーノポンプを採用することが可能である。粉体ポンプ７０により移送されたトナーは、いったんサブホッパ７５に収納され、サブホッパ７５下部のトナー補給口７６より現像装置４へトナーが供給される。
【００４５】
図１９において斜視図で示すトナー容器１４１は、袋状のトナー収容体１４４と取り付け部材１０１（排出用部材）とで構成されている。トナー収納体１４４は、例えば軟包材と呼ばれる厚さ５０〜３００μｍ程度のフィルム状の樹脂を溶着して袋状に形成したもの又は成形樹脂等で形成することができるが、これに限定されるものではない。
【００４６】
また、記憶手段１４５にはトナー容器固有のＩＤ情報が記録されている。この固有情報としては、例えば、トナーの製造年月日や製造ロットなど、トナー容器に入っているトナー固有の情報が記録されている。また記憶手段１４５は、ＩＤチップやバーコードなど、本体側の読み取り装置と連携し自動読み込みが可能でるものが好ましい。トナーの入れ換え時に、セットされたトナーの特性値情報を取得する記憶手段１４５をＩＤチップとすることによって画像形成装置本体側が非接触で情報を読み取ることが可能となり、手入力での煩雑さや入力エラーを防ぐことが可能となる。
【００４７】
＜トナー付着量算出方法＞
以下に、本実施形態における光検出センサを用いたトナー付着量算出方法について、図４を用いて説明する。図４は、基準パターン例を示す。画像データに応じた画像の濃淡を再現するためには、画像データの濃淡を再現した基準パターンを作成する必要がある。濃淡を再現する方法としては、パルス幅変調（ＰＷＭ）方式、パワー変調方式及び面積階調方式（dithering）等がある。図４では、面積階調方式にて１６階調の基準パターンを作成した場合の例を示している。本実施形態では、濃淡を再現する方法として面積階調方式を採用した場合を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。
【００４８】
上記図４に示すような基準パターンを作成した後、光検出センサにて図４に示す基準パターンのトナー付着量検出値をそれぞれ求める。そして、図４に示す基準パターンのトナー付着量を測定することにより、センサ出力値とトナー付着量の関係が得られる。図５は、トナー付着量とセンサ出力値の関係例を示している。尚、図５では、拡散反射光出力電圧値とトナー付着量の関係を例に挙げて示しているが、これに限定されるものではない。上記図５に示すセンサ出力値とトナー付着量の関係よりセンサ出力からトナー付着量を算出する換算式が導かれ、換算式を用いることにより、センサ出力値からトナー付着量を算出することが可能となる。実際の画像形成装置内においては、図５より求められる換算式を予め記憶装置に記録しておき、調整動作を行う毎に、基準パターンのセンサ検出値を読み込み、次に記憶装置に記録してあるセンサ出力とトナー付着量の換算式を用いることで、トナー付着量を算出することができる。
【００４９】
＜トナー特性情報＞
以下に、種々のトナー特性情報のトナー特性値とセンサ出力の関係について説明する。尚、以下では具体的な数値例を挙げてトナー特性値とセンサ出力の関係について説明するが、これに限定されるものではない。
【００５０】
（体積平均粒径）
上述したトナー付着量算出方法と同様の手順にて、トナー体積平均粒径が４μｍ、６μｍの２種のトナーを用いてトナー付着量とセンサ出力の関係を調べた。結果を図６に示す。図６に示すように、トナー体積平均粒径が異なるとトナー付着量とセンサ出力値の関係式が異なることが分かる。
【００５１】
（形状係数）
上述したトナー付着量算出方法と同様の手順にて、トナー形状係数ＳＦ−１が１１０と１５０の２種のトナーを用いてトナー付着量とセンサ出力の関係を調べた。結果を図７に示す。図７に示すように、形状係数が異なるとトナー付着量とセンサ出力値の関係式が異なることが分かる。
【００５２】
図８は、形状係数ＳＦ−１を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数ＳＦ−１は１００〜１８０の範囲にあることが好ましい。形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式（１）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
【００５３】
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）・・・式（１）
【００５４】
ＳＦ−１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）に導入し、当該トナーの粒子１００個について解析して計算することができる。
【００５５】
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり、従って流動性が高くなる。また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率が高くなる。形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２のいずれかが１８０を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
【００５６】
（円形度）
上述したトナー付着量算出方法と同様の手順にて、トナー円形度の０．９２と０．９９の２種のトナーを用いてトナー付着量とセンサ出力の関係式を求めた。結果を図９に示す。図９に示すように、円形度が異なるとトナー付着量とセンサ出力値の関係式が異なることが分かる。
【００５７】
ここで、本実施形態において好適に用いられるトナー円形度について説明する。本実施形態で用いるトナーは、平均円形度が０．９３〜１．００であることが好ましい。本実施形態では、下記式（２）より得られた値を円形度と定義する。この円形度は、トナー粒子の凹凸度合いの指標であり、トナーが完全な球形の場合１．００を示し、表面形状が複雑になるほど円形度は小さな値となる。尚、下記式（２）において、Ｌ０は粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長を示し、Ｌは、粒子の投影像の周囲長を示す。
【００５８】
円形度Ａ＝Ｌ０／Ｌ・・・（２）
【００５９】
平均円形度が０．９３〜１．００の範囲では、トナー粒子の表面は滑らかであり、トナー粒子同士、トナー粒子と感光体との接触面積が小さいために転写性に優れる。トナー粒子に角がないため、現像装置内での現像剤の攪拌トルクが小さく、攪拌の駆動が安定するために異常画像が発生しない。ドットを形成するトナーの中に、角張ったトナー粒子がいないと、転写で転写媒体に圧接する際に、その圧力がドットを形成するトナー全体に均一にかかり、転写中抜けが生じにくい。トナー粒子が角張っていないことから、トナー粒子そのものの研磨力が小さく、感光体、帯電部材等の表面を傷つけたり、磨耗させたりしない。
【００６０】
次に、円形度の測定方法について説明する。尚、以下に示す円形度の測定方法は一例であり、これに限定されるものではない。
【００６１】
円形度は、例えば、東亜医用電子製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−１０００を用いて測定することができる。具体的な測定方法としては、例えば、容器中の予め不純固形物を除去した水１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を０．１〜０．５ｍｌ加え、更に測定試料を０．１〜０．５ｇ程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、分散液濃度を３０００〜１００００個／μｌとして前記装置によりトナーの形状、粒度を測定する。
【００６２】
（凝集度）
次に、上述したトナー付着量算出方法と同様の手順にて、トナー凝集度が２０％と６０％の２種のトナーを用いてトナー付着量とセンサ出力の関係式を求めた。結果を下記図１０に示す。図１０に示すように、トナーの凝集度が異なるとトナー付着量とセンサ出力値の関係式が異なることが分かる。
【００６３】
ここで、凝集度の測定方法は以下の通りに行うことができる。測定装置は、例えば、ホソカワミクロン社（製）のパウダーテスターを使用し、振動台の上に、以下の手順で附属部品をセットする。
【００６４】
（イ）バイブロシュート
（ロ）パッキン
（ハ）スペースリング
（ニ）フルイ（３種類）上＞中＞下
（ホ）オサエバー
【００６５】
次に、ノブナットで固定し、振動台を作動させる。測定条件は以下のとおりである。
【００６６】
フルイ目開き（上）７５μｍ
フルイ目開き（中）４５μｍ
フルイ目開き（下）２２μｍ
振巾目盛１ｍｍ
試料採取量２ｇ
振動時間１５秒
【００６７】
測定後、以下に示す計算から凝集度を求める。
【００６８】
上段のフルイに残った粉体の重量％×１…（ａ）
中段のフルイに残った粉体の重量％×０．６…（ｂ）
下段のフルイに残った粉体の重量％×０．２…（ｃ）
上記３つの計算値の合計をもって、劣化後凝集度（％）とする。
すなわち、凝集値（％）＝（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）
【００６９】
以上の結果より、トナー特性値が異なるとセンサ出力値とトナー付着量の関係も異なる。つまり、トナーの特性値にあわせてトナー付着量算出に用いる換算式を変更する必要がある。
【００７０】
＜トナー付着量算出制御＞
次に、トナー特性値を考慮したトナー付着量算出制御について説明する。図１１は、トナー特性値の変更に伴うトナー付着量の算出制御系の概略構成例を示すブロック図である。
【００７１】
図１１に示すように、本実施形態に係る画像形成装置は、現像装置４にトナーを補給するトナー補給機構１５０を備えている。トナー補給機構１５０は、トナー容器１４１を収容するトナー容器収容体を有している。またトナー容器１４１には、トナー容器内に含まれるトナー特性情報の書き込み及び読み出しが可能な前述の記憶手段１４５が設けられている。
【００７２】
本実施形態に係る画像形成装置は、記憶手段１４５に対してデータを書き込み及び読み出し（以下、単に記憶という）させるデータ処理装置（本体制御装置）１５４を備える。そして、トナー容器１４１の保有するデータが更新された際に、記憶手段１４５からのトナー特性情報を取得する。
【００７３】
また、本実施形態に係る画像形成装置は光検出センサ５００からの検出値を読み込み、トナー付着量を算出する演算装置８００を有している。上記トナー容器１４１から得られたトナー特性情報よりトナー付着量換算式を読み取り、その換算式に基づいて光検出センサ５００から得られた検出値をトナー付着量へ変換する。これにより、トナー付着量を算出することができる。
【００７４】
以上のように、本実施形態では、トナー容器の入れ替わりに伴い、トナー特性情報を更新し、トナー付着量換算式を適宜更新する構成としている。
【００７５】
本実施形態により、トナー入れ替え時のトナー特性の変化に伴うトナー付着量検知誤差を防止し、高精度のトナー付着量制御が可能となる。さらに、適正な画像濃度を安定して得ることが可能となる。
【００７６】
以上好適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上述した画像形成装置に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であるということは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７７】
４ 現像装置
１４１ トナー容器
１４４ トナー容器収容体
１４５ 記憶手段
１５０ トナー補給機構
１５１ センサ制御手段
１５４ データ処理装置
５００ 光検出センサ
８００ 演算装置
ＣＭ 画像形成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７８】
【特許文献１】特開２００４−２１９６２９号公報
【特許文献２】特開２００７−２８６４６１号公報
【特許文献３】特開２００７−２８６４６０号公報
【特許文献４】特開２００７−２９２８５５号公報
【特許文献５】特開２００５−０２４６１２号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に複数の基準パターンの静電潜像を形成し、前記複数の基準パターンの静電潜像を現像して、像担持体上に複数の基準パターンの可視像を形成する現像手段と、
トナー容器を収容するトナー容器収容体を備え、前記現像手段にトナーを補給するトナー補給手段と、
前記トナー容器に設けられ、前記トナー容器内に含まれるトナーのトナー特性情報を記憶する記憶手段と、
前記像担持体上に形成された複数の基準パターンの可視像の反射光量を検知する光検出手段と、
前記光検出手段の検知結果に基づいてトナー付着量を算出する演算手段と、を有し、
前記演算手段は、前記トナー容器の保有するデータが更新された際に、前記トナー特性情報に基づいて、前記トナー付着量の換算式を変更してトナー付着量を算出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記記憶手段に対してデータを記憶させるデータ処理手段をさらに有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】
前記トナー特性情報は、トナーの体積平均粒径情報であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記トナー特性情報は、トナーの形状係数情報であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記トナー特性情報は、トナーの円形度情報であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記トナー特性情報は、トナーの凝集度情報であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記記憶手段は、ＩＤチップであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
像担持体上に複数の基準パターンの静電潜像を形成し、前記複数の基準パターンの静電潜像を現像して、像担持体上に複数の基準パターンの可視像を形成する現像手段と、
トナー容器を収容するトナー容器収容体を備え、前記現像手段にトナーを補給するトナー補給手段と、
前記トナー容器に設けられ、前記トナー容器内に含まれるトナーのトナー特性情報を記憶する記憶手段と、
前記像担持体上に形成された複数の基準パターンの可視像の反射光量を検知する光検出手段と、
前記光検出手段の検知結果に基づいてトナー付着量を算出する演算手段と、を有し、
前記演算手段は、前記トナー容器の保有するデータが更新された際に、前記トナー特性情報に基づいて、前記トナー付着量の換算式を変更してトナー付着量を算出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記記憶手段に対してデータを記憶させるデータ処理手段をさらに有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】
前記トナー特性情報は、トナーの体積平均粒径情報であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記トナー特性情報は、トナーの形状係数情報であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記トナー特性情報は、トナーの円形度情報であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記トナー特性情報は、トナーの凝集度情報であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記記憶手段は、ＩＤチップであることを特徴とする請求項１乃至６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６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−５３６０２（Ｐ２０１１−５３６０２Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０４６４６（Ｐ２００９−２０４６４６）
【出願日】平成２１年９月４日（２００９．９．４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月４日（２００９．９．４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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