特許 6601369 画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6601369

(24)【登録日】2019年10月18日

(45)【発行日】2019年11月6日

(54)【発明の名称】画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/00 20060101AFI20191028BHJP

【ＦＩ】

   G03G15/00 303

【請求項の数】2

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-223484(P2016-223484)

(22)【出願日】2016年11月16日

(65)【公開番号】特開2018-81207(P2018-81207A)

(43)【公開日】2018年5月24日

【審査請求日】2018年9月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006150

【氏名又は名称】京セラドキュメントソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100129997

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 米藏

(72)【発明者】

【氏名】大久保 尭洋

【審査官】 岡▲崎▼ 輝雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１０７８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２０８６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１８６４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２１４７５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１８５２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−０１５７７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１０７２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−０１８１６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０２８２３０６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

静電潜像を担持する像担持体と、
トナーとキャリアを混合してなる現像剤を収容し、前記現像剤のトナーを前記像担持体上の静電潜像に付与して現像し、前記像担持体上にトナー像を形成する現像装置と、
前記現像装置にトナーを補給するトナー補給部と、
前記現像装置内の現像剤のトナー濃度を検出するトナー検出部と、
前記トナー像を記録紙上に転写する転写部と、
前記転写部に複数の記録紙を連続して搬送する記録紙搬送部と、
前記トナー補給部によりトナーが前記現像装置に補給された後に前記トナー検出部の出力が示すリップルの振幅を求め、この求めたリップルの振幅の大きさに応じて、前記記録紙搬送部に、前記転写部に搬送する記録紙と次に搬送する他の記録紙との紙間間隔を変更させる制御部と、を備え、
前記紙間間隔の初期値をＴ０とし、前記紙間間隔の最適値をＴｘとし、前記リップルの振幅の初期値をＢ０とし、前記リップルの振幅の測定値をＢｘとし、前記トナー検出部の出力が示す振幅が、ピーク値を示したときにおける振幅から、当該ピーク値を示したときにおける振幅の１／ｅに減衰するまでの時間としての緩和時間Ｔｓとすると、
前記制御部は、次式（１）に基づき、前記紙間間隔の最適値Ｔｘを求めて、前記記録紙搬送部に前記紙間間隔を最適値Ｔｘに変更させる画像形成装置。
Ｔｘ＝ｌｎ（Ｂｘ／Ｂ０）×Ｔｓ＋Ｔ０ …（１）

【請求項2】

前記トナー補給部によりトナーが前記現像装置に補給されてからの経過時間をｔとし、前記トナー検出部の出力をｙとし、定数をＡとし、前記緩和時間をＴｓとすると、
前記制御部は、前記トナー検出部の出力がピーク値及び次のピーク値となった少なくとも２つの経過時間ｔ、該各経過時間ｔにおける前記トナー検出部のそれぞれの出力ｙを用いて、次式（２）から前記緩和時間Ｔｓを導出する請求項１に記載の画像形成装置。
ｌｎ（ｙ）＝ｌｎ（Ａ）−ｔ／Ｔｓ …（２）

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トナーとキャリアを混合してなる現像剤を用いて、トナー像を記録紙上に形成する画像形成装置に関し、特に、記録紙の紙間間隔を調節する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

画像形成装置では、トナー及びキャリアからなる現像剤を撹拌して混合しつつ、現像剤中のトナーを帯電させ、この帯電したトナーを像担持体上の静電潜像に付与して像担持体上の静電潜像を現像し、像担持体上のトナー像を記録紙に転写することで画像形成を行う。ここで、高印字率のときにはトナーが大量に消費されるため、トナーを補給しても、撹拌によるトナー帯電及び分散が間に合わず、画像品質が低下することがある。

【0003】

このため、特許文献１では、トナー像が転写される記録紙と次の記録紙の紙間間隔を、画像データから求められた印字率の増大方向への変化に対しては増大させ、印字率の減少方向の変化に対しては紙間間隔を減少させることで、トナー撹拌及びトナー帯電及び分散が間に合わなくなる事態を回避している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−２０６９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１では、画像データから印字率を求めて、この印字率に基づき紙間間隔を求めている。このため、温度、湿度、キャリアの劣化度などの使用環境が画像品質を維持するのに必要な紙間間隔に影響をもたらすにもかかわらず、その使用環境を加味して紙間間隔を設定していない。よって、紙間間隔が常に適確に設定されるとは限らなかった。従って、特許文献１に記載の技術の場合、画像品質を維持するためには、十分な余裕を有する大きな紙間間隔としておくことで使用環境の影響を避けるしかなく、これが生産性の低下をもたらす原因となっている。

【0006】

本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、印字率及び実際の使用状況及び使用環境に即した適切な紙間間隔を設定することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一局面に係る画像形成装置は、静電潜像を担持する像担持体と、トナーとキャリアを混合してなる現像剤を収容し、前記現像剤のトナーを前記像担持体上の静電潜像に付与して現像し、前記像担持体上にトナー像を形成する現像装置と、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給部と、前記現像装置内の現像剤のトナー濃度を検出するトナー検出部と、前記トナー像を記録紙上に転写する転写部と、前記転写部に複数の記録紙を連続して搬送する記録紙搬送部と、前記トナー補給部によりトナーが前記現像装置に補給された後に前記トナー検出部の出力が示すリップルの振幅を求め、この求めたリップルの振幅の大きさに応じて、前記記録紙搬送部に、前記転写部に搬送する記録紙と次に搬送する他の記録紙との紙間間隔を変更させる制御部と、を備えるものである。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、印字率及び実際の使用状況及び使用環境に即した適切な紙間間隔を設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の画像形成装置の一実施形態を示す断面図である。

【図2】本実施形態の画像形成装置における感光体ドラム及び現像装置等を示す断面図である。

【図3】本実施形態の画像形成装置の構成を示すブロック図である。

【図4】トナーが補給される度に変化するトナー濃度センサーの出力値のリップルを示すグラフである。

【図5】トナーが補給された時点からのトナー濃度センサーの出力値の変化を示すグラフである。

【図6】（Ａ）は印刷速度を１００％に設定した動作条件における従来の印字率と生産性の関係及び本実施形態の印字率と生産性の関係を示すグラフであり、（Ｂ）は印刷速度を５０％に設定した動作条件における従来の印字率と生産性の関係及び本実施形態の印字率と生産性の関係を示すグラフである。

【図7】従来のように追従印字率を最低値の３０％に固定した場合と、本実施形態のように紙間間隔を最適値に調節した場合とを比較した判定結果を示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

【0011】

図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す断面図である。本実施形態の画像形成装置１は、例えば、コピー機能、プリンター機能、スキャナー機能、及びファクシミリ機能のような複数の機能を兼ね備えたＭＦＰ（複合機）である。この画像形成装置１は、画像読取部１１と、画像形成部１２とを備えている。

【0012】

画像読取部１１は、原稿を光学的に読み取るスキャナーを有し、この原稿の画像を示す画像データを生成する。

【0013】

画像形成部１２は、画像読取部１１で生成された画像データによって示される画像を記録紙Ｐに印刷するものであり、マゼンタ用の画像形成ユニット３Ｍ、シアン用の画像形成ユニット３Ｃ、イエロー用の画像形成ユニット３Ｙ、及びブラック用の画像形成ユニット３Ｂｋを備えている。各画像形成ユニット３Ｍ、３Ｃ、３Ｙ、及び３Ｂｋのいずれにおいても、感光体ドラム４の表面を均一帯電させ、感光体ドラム４の表面を露光して、感光体ドラム４の表面に静電潜像を形成し、感光体ドラム４の表面の静電潜像をトナー像に現像して、感光体ドラム４の表面のトナー像を、１次転写ローラー６により中間転写ベルト５に転写する。これにより、カラーのトナー像（画像）が中間転写ベルト５上に形成される。このカラーのトナー像は、中間転写ベルト５と２次転写ローラー（特許請求の範囲における転写部の一例）９の間のニップ域Ｎにおいて給紙部７から搬送路８を通じて搬送されてきた記録紙Ｐに２次転写される。

【0014】

この後、定着装置１５で記録紙Ｐが加熱及び加圧されて、記録紙Ｐ上のトナー像が熱圧着により定着され、更に記録紙Ｐが排出ローラー対１６を通じて排出トレイ１７に排出される。

【0015】

また、各画像形成ユニット３Ｍ、３Ｃ、３Ｙ、及び３Ｂｋの上方には、トナーコンテナ１８が４つ設けられている。各トナーコンテナ１８は、マゼンタのトナー、シアンのトナー、イエローのトナー、ブラックのトナーをそれぞれ収納しており、これらのトナーをそれぞれの経路（図示せず）を通じて各画像形成ユニット３Ｍ、３Ｃ、３Ｙ、及び３Ｂｋの現像装置２２（図２に示す）へと供給する。

【0016】

図２は、各画像形成ユニット３Ｍ、３Ｃ、３Ｙ、及び３Ｂｋにおける１組の感光体ユニット２１及び現像装置２２を示す断面図である。図２に示すように各画像形成ユニット３Ｍ、３Ｃ、３Ｙ、及び３Ｂｋ毎に、感光体ユニット２１、現像装置２２、及び１次転写ローラー６が設けられている。感光体ユニット２１には、感光体ドラム４、感光体ドラム４の表面を除電する除電部２４、感光体ドラム４の表面に残留したトナーをクリーニングするクリーニング部２５、感光体ドラム４の表面を均一に帯電させる帯電部２６等が設けられている。ままた、現像装置２２には、現像ローラー２７、交流電圧と直流電圧を重畳した現像バイアスを現像ローラー２７に印加する現像バイアス印加部２９、現像剤を収容した現像剤収容部３１、現像剤を循環搬送させる２本のスクリュー３２、及び現像ローラー２７に現像剤を供給する供給ローラー３３等が設けられている。

【0017】

現像剤収容部３１に収容されている現像剤は、トナーとキャリアを混合してなる二成分の現像剤である。この現像剤収容部３１には、２本の搬送経路３６が並行して形成されており、これらの搬送経路３６の両端部が接続導通されて、循環搬送経路が形成されている。２本のスクリュー３２は、現像剤をその循環搬送経路を通じて撹拌しつつ循環搬送し、現像剤のトナーとキャリアを混合すると共に、トナーとキャリアの撹拌によりトナーを帯電及び分散させる。

【0018】

現像ローラー２７は、感光体ドラム４に接近又は接触している。この現像ローラー２７の表面には、供給ローラー３３を経由して、該現像ローラー２７に現像剤が付与される。この現像ローラー２７の表面に担持されたトナーは、現像バイアス印加部２９により交流電圧及び直流電圧が重畳された現像バイアスが印加された現像ローラー２７と、電位Ｖ０に帯電された感光体ドラム（特許請求の範囲における像担持体の一例）４の間の静電気力により現像ローラー２７の表面から感光体ドラム４の表面へと移動して付着する。これにより、感光体ドラム４の表面上の静電潜像がトナーで現像される。更に、１次転写ローラー６には、転写バイアス電圧が印加されており、この転写バイアス電圧の印加により、感光体ドラム４の表面に担持されているトナー像を１次転写ローラー６側に引き寄せ、当該トナー像を中間転写ベルト５に転写させる。

【0019】

一方、現像装置２２の現像剤収容部３１には、現像剤収容部３１内のトナー濃度を検出するトナー濃度センサー３５（特許請求の範囲におけるトナー検出部の一例）が設けられている。このトナー濃度センサー３５は、透磁率センサーであって、現像剤収容部３１内の現像剤の透磁率を検出している。この検出された透磁率に基づき、トナー濃度（キャリアに対するトナーの比率。いわゆるＴ／Ｃ）が求められる。例えば、トナー濃度センサー３５による検出範囲にある現像剤におけるキャリアの量が少ないと、高いトナー濃度が検出され、トナー濃度センサー３５に対峙している現像剤におけるキャリアの量が多いと、低いトナー濃度が検出される。

【0020】

図３は、画像形成装置１の主要内部構成を示す機能ブロック図である。図３に示すように画像形成装置１は、制御ユニット４１、表示部４２、操作部４４、記憶部４５、現像バイアス印加部２９、トナー補給部４８、記録紙搬送部４９、画像読取部１１、画像形成部１２、及びトナー濃度センサー３５などを備えている。これらの構成要素は、互いにバスを通じてデータ又は信号の送受信を可能とされている。

【0021】

表示部４２は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（ＯＬＥＤ：Organic Light-Emitting Diode）ディスプレイなどから構成される。

【0022】

操作部４４は、テンキー、決定キー、スタートキーなどのハードキーを備えている。

【0023】

記憶部４５は、ＲＡＭ、大容量のＨＤＤ（Hard Disk Drive）などからなる。

【0024】

制御部５１は、交流電圧の振幅Ｖｐｐ、周波数Ｆ、及びデューティー比Ｄｕを調節し、直流電圧の値を調節して、上記現像バイアスを制御する。

【0025】

トナー補給部４８は、トナーコンテナ１８から現像装置２２の現像剤収容部３１の循環搬送経路へとトナーを補給するトナー補給機構である。トナー補給部４８は、制御部５１による制御で駆動される。なお、現像バイアス印加部２９は、現像装置２２の一部である。

【0026】

記録紙搬送部４９は、搬送路８と、搬送路８に沿って配置された記録紙Ｐ搬送用の複数の搬送ローラー対と、ニップ部Ｎよりも記録紙Ｐの搬送方向上流側に配置されたレジストローラー対と、搬送路８の終端に配置された排出ローラー対１６等を備えており、記録紙Ｐを給紙カセット１４１（図１）からニップ部Ｎ及び定着装置１５に搬送すると共に、記録紙Ｐを定着装置１５から排出トレイ１７に搬送する。

【0027】

制御ユニット４１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory）、及びＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成される。この制御ユニット４１は、上記のＲＯＭまたは記憶部４５に記憶された制御プログラムが上記のＣＰＵで実行されることにより、制御部５１、及び表示制御部５３として機能する。なお、制御ユニット４１の上記の各構成は、プログラムに基づく動作によらず、それぞれハード回路により構成されてもよい。

【0028】

制御部５１は、画像形成装置１の全体的な動作制御を司る。

【0029】

表示制御部５３は、表示部４２を制御して、画像形成処理に必要な設定項目の入力画面、あるいは情報の入力画面などを表示させる。

【0030】

ここで、画像形成装置１では、現像剤中のトナーが消費されて減少すると、トナーが現像装置２２に補給されるが、高印字率の状態が続くと、トナーが大量に消費されるため、トナーを補給しても、トナー撹拌による帯電及び分散が間に合わなくなることがあり、このときには紙間間隔を変更して適宜拡げることで対応する。

【0031】

この紙間間隔は、トナー像が転写される記録紙Ｐと次の他の記録紙Ｐの間の間隔である。当該紙間間隔を長くすると、トナー撹拌及びトナー帯電のための時間を長く取れるため、トナー撹拌による帯電及び分散を印刷に間に合わせることが可能になる。本実施形態では、紙間間隔という語を、時間によって示される紙間時間の意味で用いる。但し、紙間間隔を紙間時間に限定する趣旨ではなく、紙間距離としてもよい。

【0032】

また、この紙間間隔の変更は、制御部５１が記録紙搬送部４９により搬送される各記録紙Ｐの搬送間隔を変更させることで行われる。この紙間間隔変更に合わせて、各画像形成ユニット３Ｍ、３Ｃ、３Ｙ、及び３Ｂｋにより形成される中間転写ベルト５上のカラー像の生成間隔も制御部５１により調整される。すなわち、制御部５１が、各画像形成ユニット３Ｍ、３Ｃ、３Ｙ、及び３Ｂｋ及び記録紙搬送部４９の双方を制御して、上記紙間間隔の変更を実現する。

【0033】

本実施形態では、トナー補給部４８によりトナーコンテナ１８から現像装置２２の現像剤収納部３１へとトナーが補給されたときに、トナー濃度センサー３５の出力値に現れるリップルの振幅が、時間当たりのトナーの補給量（印字率）及びトナーの分散性（使用環境）に応じて変化することに着眼し、このリップルの振幅に基づき紙間間隔を決定し、記録紙搬送部４９に設定している。

【0034】

ここで、印字率が高くなる程、現像剤中のトナーが消費されて減少し、時間当たりのトナーの補給量が増大する。このため、時間当たりのトナーの補給量は、印字率と関係している。また、トナーの帯電量が温度、湿度、キャリアの劣化度などの使用環境によって変化し、トナーの帯電量が増大する程、トナーが混ざり難くなって、トナーの分散性が低下するので、トナーの分散性は、使用環境に関係しているといえる。

【0035】

このため、トナー濃度センサー３５の出力値のリップルの振幅に応じて紙間間隔を決定して設定すると、印字率及び使用環境に対応した紙間間隔を設定することができる。このリップルの振幅に応じた紙間間隔の設定により、画像品質を保つのに必要な紙間間隔を確保しつつ、紙間間隔を余分に大きく設定する必要がなくなる。このため、リップルの振幅に応じた紙間間隔の設定によれば、画像形成装置１の生産性が低下することもない。

【0036】

また、既存のトナー濃度センサー３５を用いて上記リップルの振幅に応じた紙間間隔の設定が可能なので、特別な装置を追加する必要がなく、画像形成装置１の構成の複雑化やコストの上昇を招くことがない。

【0037】

上記リップルの振幅に応じて紙間間隔を設定する処理を詳細に説明する。トナーコンテナ１８から現像剤収納部３１へとトナーが補給されると、このトナーの補給箇所で現像剤のトナー濃度が著しく高くなって、２本のスクリュー３２により、トナー濃度が著しく高くなった現像剤が循環搬送される。この現像剤がトナー濃度センサー３５の配設箇所を通過すると、最初は、該現像剤の部分のトナー濃度が比較的高く、該現像剤が循環搬送経路を循環搬送されてトナー濃度センサー３５の配設箇所に繰り返し到達する度に、該現像剤の部分のトナー濃度が低下して、予め定めた規定の濃度に収束する。

【0038】

トナー濃度センサー３５の出力値は、その現像剤の部分の最初の通過のときに最大のピーク値に達し、２回目の通過のときに更に低いピーク値に達し、以降更に低減して、予め定められた一定範囲内の値に収束する。すなわち、トナー補給部４８によりトナーが現像装置２２に補給された時点からのトナー濃度センサー３５の出力がリップルを示した後、トナー濃度センサー３５の出力が予め定められた一定範囲内の値に収束する。制御部５１は、そのようなトナー濃度センサー３５の出力値を取得して、この出力値から上記リップルの振幅を求め、このリップルの振幅に大小に応じて紙間間隔を算出して、記録紙搬送部４９に設定する。

【0039】

次に、トナー濃度センサー３５の出力値のリップルの振幅に基づき紙間間隔を求めるための具体的な手順を説明する。

【0040】

まず、図２に示すような画像形成ユニットの仕様並びに条件を、例えば以下のように設定する。
［プリント速度］ ２６枚・１３枚／分
［感光体ドラム周速］ １６４．９２ｍｍ／ｓｅｃ
［感光体ドラム径］ ２４ｍｍ
［感光体ドラムと現像ローラーの間隙］ ０．３０ｍｍ
［感光体］ ＯＰＣ
［感光体ドラム表面電位］ Ｖ０＝４５０Ｖ
［現像ローラー径］ １６ｍｍ
［現像ローラー表面形状］ ローレット ８０μｍ１２０本
［現像ローラー速度］ ２６３．８９ｍｍ／ｓｅｃ
感光体ドラムに対する周速比１．６（トレール回転）
［現像ローラーバイアス電圧］ 直流バイアス電圧Ｖｄ＝３５０Ｖ
交流バイアス電圧Ｖａの振幅電圧Ｖｐｐ＝１２００Ｖ、周波数＝４ＫＨｚ、
デューティー比５０％
［トナー］ ６．８μｍ、正帯電性
「トナー濃度センサー］ 透磁率センサー
このような仕様並びに条件のもと、トナー濃度センサー３５の出力値は、現像剤収納部３１にトナーが補給された時点から、図４のグラフに示すように変化する。図４のグラフにおいて、横軸は記録紙Ｐの印刷枚数を示し、縦軸はトナー濃度センサー３５の出力値ｙを示している。また、図４のグラフが示す特性Ｕ１は、時間経過に伴うトナー濃度センサー３５の出力値ｙの変化である。

【0041】

この図４のグラフにおける特性Ｕ１から明らかなように、高濃度印刷中等に大量のトナーを現像装置２２に補給すると、現像剤収容部３１内の現像剤には、トナー濃度が高い部分と低い部分とが混在する。このため、トナー濃度センサー３５の出力値ｙがリップルを示す。このリップルの振幅Ｂｐｐが時間当たりのトナーの補給量（印字率）及びトナーの分散性（使用環境）に応じて変化する。このため、リップルの振幅Ｂｐｐの大小に応じて紙間間隔を変更して設定すると、印字率及び実際の現像剤の使用状況及び使用環境に即した紙間間隔を設定することになる。これにより、画像品質を保ちながらも、余分な余裕を持たない紙間間隔を設定可能となるため、画像形成装置１の生産性（印刷効率）の低下を防止することができる。

【0042】

ここで、予め設定された紙間間隔の初期値をＴ０とし、紙間間隔の最適値をＴｘとし、リップルの振幅Ｂｐｐの予め定められた初期値をＢ０とし、リップルの振幅Ｂｐｐの実際の測定値をＢｘとし、トナー濃度センサー３５の出力が示す振幅が、ピーク値を示したときにおける振幅から、当該ピーク値を示したときにおける振幅の１／ｅに減衰するまでの時間としての緩和時間Ｔｓとすると、次式（１）に基づき、紙間間隔の最適値Ｔｘを求めることができる。

【0043】

Ｔｘ＝ｌｎ（Ｂｘ／Ｂ０）×Ｔｓ＋Ｔ０ …（１）
そこで、制御部５１は、記録紙Ｐの印刷が行われている間、常にトナー濃度センサー３５の出力値ｙをサンプリングして、この出力値ｙのリップルの振幅Ｂｘを算出する。更に、制御部５１は、後述する手順により緩和時間Ｔｓを取得し、紙間間隔の初期値Ｔ０、リップルの初期値Ｂ０、リップルの振幅Ｂｘ、及び緩和時間Ｔｓを用いて、上記式（１）に基づき、紙間間隔の最適値Ｔｘを算出する。

【0044】

そして、制御部５１は、記録紙搬送部４９に対して、各記録紙Ｐの搬送間隔を最適値Ｔｘに設定する。制御部５１は、この紙間間隔変更に合わせて、各画像形成ユニット３Ｍ、３Ｃ、３Ｙ、及び３Ｂｋにより形成される中間転写ベルト５上のカラー像の生成間隔も調整する。

【0045】

例えば、時間当たりのトナーの補給量が多くなるほど（印字率が高くなるほどほど）、リップルの振幅Ｂｘが大きくなるので、これに従って、上記式（１）に基づき紙間間隔の最適値Ｔｘが広げられる。また、トナーの分散性が高くなって全てのトナーが均一に帯電され易い状態では、リップルの振幅Ｂｘが小さくなるので、上記式（１）に基づき紙間間隔の最適値Ｔｘが狭められる。このため、画像品質を保つのに必要な紙間間隔を確保しつつ、また紙間間隔に余分な余裕を持たせる必要がなくなるので、画像形成装置１の生産性が低下することもない。

【0046】

更に、上記式（１）における緩和時間Ｔｓは、次のようにして求めることができる。まず、上記の仕様並びに条件のもと、トナー濃度センサー３５の出力値ｙは、現像剤収納部３１にトナーが補給された時点から、図５のグラフに示すように変化する。図５のグラフにおいて、横軸はトナーの補給時点から経過した時間ｔを示し、縦軸はトナー濃度センサー３５の出力値ｙを示している。また、図５のグラフが示す特性Ｕ２は、時間経過に伴うトナー濃度センサー３５の出力値ｙの変化である。

【0047】

この特性Ｕ２から明らかなように、トナーの補給時点（図５における0sec時点）よりトナー濃度センサー３５の出力値がリップルを示し、この出力値が、１回目のピーク値ＰＶ１（最大）に達した後に低減し、２回目の低いピーク値ＰＶ２に達した後、振幅が減衰してやがて収束する。

【0048】

ここで、トナー濃度センサー３５の出力値をｙとし、定数をＡとし、トナー濃度センサー３５の出力値ｙの示す振幅が、ピーク値ＰＶ１のときにおける振幅から、当該ピーク値ＰＶ１のときにおける振幅の１／ｅ（上記予め定められた一定範囲内の値の一例）に減衰するまでの時間を緩和時間Ｔｓとし、トナーの補給時点から経過した時間をｔとし、トナーとキャリアが規定の比率で均一に混合されたときのトナー濃度センサー３５の出力値ｙを定数Ｃとすると、図５のグラフにおけるトナー濃度センサー３５の出力値ｙの変化を示す特性Ｕ２は、次式（ａ）で表される。

【0049】

ｙ＝Ａ×ｅ^ｔ／Ｔｓ×ｓｉｎθ＋Ｃ …（ａ）
そして、出力値ｙがピーク値となる時点ではｓｉｎθ＝１であるため、出力値ｙの各ピーク値を結ぶ曲線の特性Ｕ３は、次式（ｂ）で表される。

【0050】

ｙ＝Ａ×ｅ^ｔ／Ｔｓ＋Ｃ …（ｂ）
更に、上記式（ｂ）において、緩和時間Ｔｓに影響がない定数Ｃを除去し、両辺の対数をとると、次式（２）が導出される。

【0051】

ｌｎ（ｙ）＝ｌｎ（Ａ）−ｔ／Ｔｓ …（２）
こうして導出された上記式（２）には変数が「ｔ」のみであるため、２つ以上の出力値ｙのピーク値と、それぞれのピーク値の到来時である時間ｔを求めれば、緩和時間Ｔｓを算出できる。また、２つ以上の出力値ｙのピーク値を求めるには、トナーの補給時からトナー濃度センサー３５の出力値ｙにうねりが生じている期間内が最適である。

【0052】

制御部５１は、トナー補給部４８を制御して、トナーをトナーコンテナ１８から現像剤収容部３１へと補給させたときに、この補給時からトナー濃度センサー３５の出力値ｙを繰り返しサンプリングして、２つの出力値ｙのピーク値を判定する。そして、制御部５１は、これらのピーク値の時間ｔを求め、これらの出力値ｙのピーク値及びそれぞれの時間ｔを用いて、上記（２）に基づき緩和時間Ｔｓを算出する。なお、時間ｔは、制御ユニット４１に内蔵されるタイマーにより計時され、制御部５１は、当該タイマーから時間ｔを得る。

【0053】

つまり、制御部５１は、トナーの補給の度に、上記式（２）に基づき緩和時間Ｔｓを算出し、引き続いて上記式（１）に基づき紙間間隔の最適値Ｔｘを求めて、紙間間隔を最適値Ｔｘに調節する。

【0054】

次に、上記の紙間間隔の最適値Ｔｘを設定した場合の効果を実験で確認したので、この効果を説明する。

【0055】

ここで、高濃度印刷が連続で行われている状況では、トナーが随時補給されるものの、キャリアによりトナーが帯電される時間が短くなるので、トナーの帯電量が小さくなり、かぶりが発生する。

【0056】

このため、従来は、単位時間当たりの印字率が一定の判定基準（以降、追従印字率と称す）より大きくなると、紙間間隔を長くしている。つまり、単位時間当たりの印字率が追従印字率よりも大きくなると、トナー撹拌による帯電及び分散性を向上させて画像品質を保つ。

【0057】

しかしながら、追従印字率は、印刷速度、使用環境などの影響を受けるので、これらの影響を受けても印刷品質が確保されるように、紙間間隔は余分をとって大きく設定して十分なマージンが取られていた。このため、単位時間当たりの印字率が追従印字率より大きくなると、生産性を必要以上に低下させることがあった。

【0058】

これに対して本実施形態では、従来のように追従印字率を用いなくても、実際の現像剤の使用状況及び使用環境に即して紙間間隔を最適値Ｔｘに常に設定するため、画像品質を保つのに必要な紙間間隔を確保しつつ、また紙間間隔に余分な余裕を持たせる必要がない。このため、画像形成装置１の生産性の低下を防止することができる。

【0059】

図６（Ａ）は、印刷速度を１００％に設定した動作条件において、従来のように追従印字率を最低値の３０％に固定した状態での印字率と生産性の関係、及び本実施形態のように紙間間隔を最適値Ｔｘに調節した状態での印字率と生産性の関係を示すグラフである。

【0060】

また、図６（Ｂ）は、印刷速度を５０％に設定した動作条件において、従来のように追従印字率を最低値の３０％に固定した状態での印字率と生産性の関係、及び本実施形態のように紙間間隔を最適値Ｔｘに調節した状態での印字率と生産性の関係を示すグラフである。

【0061】

図７は、従来のように追従印字率を最低値の３０％に固定した場合と、本実施形態のように紙間間隔を最適値Ｔｘに調節した場合とを比較した判定結果を示す表である。

【0062】

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）のいずれのグラフにおいても、本実施形態のように紙間間隔を最適値Ｔｘに調節した場合は、追従印字率を最低値の３０％に固定した場合よりも、生産性をより高くにすることができる。

【0063】

また、図７の表から明らかなように印刷速度を５０％に設定した動作条件の方が、印刷速度を１００％に設定した動作条件よりも生産性低下の抑制効果が高い。これは、印刷速度を５０％に設定した場合は、現像剤収容部３１から現像ローラー２７までのトナーの到達時間が、印刷速度を１００％に設定した場合よりも長くなり、時間当たりのトナーの補給量とトナーの分散性のバランスにおいてはトナーの分散性の方に傾いている、つまりトナーが良好に分散されるためと考えられる。

【0064】

なお、上記実施形態では、本発明の画像形成装置の一実施形態として画像形成装置を例示しているが、これは一例に過ぎず、コピー機、プリンター、ファクシミリ装置等であってもよい。

【0065】

また、図１乃至図７を用いて説明した上記実施形態の構成及び処理は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明を当該構成及び処理に限定する趣旨ではない。

【符号の説明】

【0066】

１ 画像形成装置
１１ 画像読取部
１２ 画像形成部
４ 感光体ドラム
２２ 現像装置
２７ 現像ローラー
２９ 現像バイアス印加部
３５ トナー濃度センサー
４１ 制御ユニット
４２ 表示部
４４ 操作部
４５ 記憶部
４８ トナー補給部
４９ 記録紙搬送部
５１ 制御部
Ｐ 記録紙

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】