(57)【要約】      （修正有）【課題】現像剤貯溜部と現像容器との間にシャッターを設けない構成において、仮に補給トナーが画像形成装置の初期設置前に落下しても、正常にＡＴＲパッチ濃度制御が行われる画像形成装置を提供すること。【解決手段】所定のパッチ画像パターンを、レーザーを用いて前記潜像担持体に形成して現像装置から前記現像担持体から前記トナーを前記パッチ画像パターンへ飛翔させパッチ画像を形成するパッチ画像現像機能を有し、前記パッチ画像の濃度を測定し、測定した濃度を規定値にするために前記潜像担持体へ照射する前記レーザーの出力を規定値に調整する画像濃度調整制御機能を有した画像形成装置において、現像装置の初期画像形成前に前記現像剤貯蔵部からの現像剤の落下を検知した場合、前記画像濃度調整制御を行ったときに前記パッチ画像の濃度の規定値を所定量変動させる制御を行うことを特徴とする。【選択図】図１６
2020187198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像を担持する潜像担持体１０１を有し、トナーとキャリアを含有する現像剤を用いて前記潜像担持体の潜像を現像する現像剤担持体２４と、所定のトナー濃度調整された新品現像剤が投入される現像剤投入口３０と前記現像剤担持体に供給するための現像剤を貯溜する現像剤貯溜部５０と、前記現像剤貯溜部５０から供給された現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ４０１とを備える現像装置１０４を有し、所定のパッチ画像パターンを、レーザーを用いて前記潜像担持体１０１に形成して現像装置１０４から前記現像担持体２４から前記トナーを前記パッチ画像パターンへ飛翔させパッチ画像を形成するパッチ画像現像機能を有し、前記パッチ画像の濃度を測定し、測定した濃度を規定値にするために前記潜像担持体へ照射する前記レーザーの出力を規定値に調整する画像濃度調整制御機能を有した画像形成装置において、現像装置１０４の初期画像形成前に前記現像剤貯蔵部５０からの現像剤の落下を検知した場合、前記画像濃度調整制御を行ったときに前記パッチ画像の濃度の規定値を所定量変動させる制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
潜像を担持する潜像担持体１０１を有し、トナーとキャリアを含有する現像剤を用いて前記潜像担持体の潜像を現像する現像剤担持体２４と、所定のトナー濃度調整された新品現像剤が投入される現像剤投入口３０と前記現像剤担持体に供給するための現像剤を貯溜する現像剤貯溜部５０と、前記現像剤貯溜部５０から供給された現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ４０１とを備える現像装置１０４有し、初期画像形成前に前記現像剤貯蔵部５０からの現像剤の落下を検知した場合、所定のトナー濃度センサ４０１になるまで潜像担持体１０１までトナーの現像を行うことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写機やレーザービームプリンタ等の、像担持体上に形成された静電潜像をトナー像に現像する現像装置に関するものであり、特に、トナー及びキャリアからなる２成分現像剤を使用する現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置が具備する現像装置には、磁性トナーを主成分とした一成分現像剤、または非磁性トナーと磁性キャリアとを主成分とした二成分現像剤が用いられる。特に、フルカラー画像を形成する画像形成装置では、画像の色味などの観点から、二成分現像剤を使用する場合が多い。
【０００３】
前記のような二成分現像剤を用いた現像装置において特に重要なこととして、トナー補給制御によるトナー濃度の安定化が挙げられる。二成分現像剤はトナーとキャリアで構成されており、画像形成を行うと、トナーが消費されることによりトナーとキャリアの比率（トナー質量／トナー質量とキャリア質量の和、で表し、以下、ＴＤ比と称す）が変化する。ＴＤ比に応じてトナーの帯電特性が変化するので、画像濃度安定の為やカブリ等の画像不良を抑制する為に、トナー補給を適切に行ってトナー濃度、即ちＴＤ比を安定制御する必要がある。
【０００４】
上記のようなＴＤ比を安定制御するためには、精度良くトナー濃度ＴＤ比を検出する検出装置が必要である。従来からトナー濃度センサとしては、特に現像装置内においてはインダクタンス検知方式が広く用いられている。インダクタンス検知方式では、現像装置の側壁に、磁性キャリアと非磁性トナーとの混合比率による見かけの透磁率を検知して電気信号に変換するインダクタンス検知手段としてのインダクタンスセンサを設置する。そして、このインダクタンスセンサからの検出信号によって現像装置内の現像剤の実際のＴＤ比を検知し、基準値との比較によりトナーを補給する。
【０００５】
さらにいえば、画像の安定性及びトナー補給精度を向上させるために、特許文献１に記載の画像形成装置においては、画像形成装置の初期設置時において感光ドラムに潜像を描くレーザーパワー（以下ＬＰＷ）を調整して現像したパッチ画像の濃度の測定結果から、現像剤内のＴＤ比を推定し、所定のＴＤ比になるようにトナー補給を行う制御も行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−７２４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
画像形成装置においては、コストダウンの観点からトナー補給ハード構成を簡素化することが求められている。例えば、トナー収容容器であるトナーボトルと現像容器との間に、中間貯蔵スペースであるホッパーを設けず、直接トナーボトルから補給トナーを現像容器に補給する構成が提案されている。さらに、ホッパーレス構成でありながらトナーボトルと現像容器のとの間にシャッターを設けない構成もある。
【０００８】
しかしながら、特に、画像形成装置の初期設置時において、トナーボトルと現像容器との間にシャッターを設けない構成においては、トナーボトルからトナーが補給動作とは別に現像容器に落下してしまう場合がある。現像容器内へのトナーが落下した場合、現像器内のＴＤ比が所定値から変動してしまうためトナーの帯電量が変動し、トナーの感光ドラムへの飛翔量が変動してしまい、ＡＴＲパッチ制御が正常に行われない場合がある。
【０００９】
ＡＴＲパッチ制御が正常に行われなかった場合、トナーの帯電量が画像形成装置の動作に不適切な量となり、帯電量起因のトナー飛散やかぶりなどの弊害を引き起こす恐れがある。
【００１０】
よって、本発明の目的は、特にトナーボトルと現像容器のとの間にシャッターを設けない構成において、仮に補給トナーが画像形成装置の初期設置前に落下しても、正常にＡＴＲ制御が行われ、現像器内のＴＤ比を適切な値にできる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、
潜像を担持する潜像担持体１０１を有し、トナーとキャリアを含有する現像剤を用いて前記潜像担持体の潜像を現像する現像剤担持体２４と、所定のトナー濃度調整された新品現像剤が投入される現像剤投入口３０と前記現像剤担持体に供給するための現像剤を貯溜する現像剤貯溜部５０と、前記現像剤貯溜部５０から供給された現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ４０１とを備える現像装置１０４を有し、所定のパッチ画像パターンを、レーザーを用いて前記潜像担持体１０１に形成して現像装置１０４から前記現像担持体２４から前記トナーを前記パッチ画像パターンへ飛翔させパッチ画像を形成するパッチ画像現像機能を有し、前記パッチ画像の濃度を測定し、測定した濃度を規定値にするために前記潜像担持体へ照射する前記レーザーの出力を規定値に調整する画像濃度調整制御機能を有した画像形成装置において、現像装置１０４の初期画像形成前に前記現像剤貯蔵部５０からの現像剤の落下を検知した場合、前記画像濃度調整制御を行ったときに前記パッチ画像の濃度の規定値を所定量変動させる制御を行うことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る画像形成装置は、
潜像を担持する潜像担持体１０１を有し、トナーとキャリアを含有する現像剤を用いて前記潜像担持体の潜像を現像する現像剤担持体２４と、所定のトナー濃度調整された新品現像剤が投入される現像剤投入口３０と前記現像剤担持体に供給するための現像剤を貯溜する現像剤貯溜部５０と、前記現像剤貯溜部５０から供給された現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ４０１とを備える現像装置１０４有し、初期画像形成前に前記現像剤貯蔵部５０からの現像剤の落下を検知した場合、所定のトナー濃度センサ４０１になるまで潜像担持体１０１までトナーの現像を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る画像形成装置によれば、トナーボトルと現像容器のとの間にシャッターを設けない構成において仮に補給トナーが画像形成装置の初期設置前に現像容器内に落下しても、正常にＡＴＲ制御が行われ、現像器内のＴＤ比を適切な値にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図
【図２】本発明を適用できる画像形成装置の感光体ドラム周りの構成
【図３】実施例１〜３の画像形成装置の現像装置の構成概要１（断面図）
【図４】実施例１〜３の画像形成装置の現像装置の構成概要２（長手図）
【図５】実施例１〜３のトナーボトルの設置動作に関する説明図
【図６】実施例１〜３のトナーボトルおよび現像装置の概略構成を示す図
【図７】実施例１〜３の画像形成装置の耐久枚数による目標ＴＤ比変化を示す図
【図８】実施例１〜３の画像形成装置のトナーボトルの概略図
【図９】画像形成装置における画像濃度制御の制御系のブロック図
【図１０】パッチトナー像の配置の説明図
【図１１】パッチトナー像の現像コントラストの説明図
【図１２】面積階調の説明図
【図１３】面積階調による光学式センサの出力の変化の説明図
【図１４】実施例１における現像装置初期設置時におけるフローチャート
【図１５】実施例２における現像装置初期設置時におけるフローチャート
【図１６】実施例３における現像装置初期設置時におけるフローチャート
【図１７】実施例１〜３のＬＰＷ決定に関する説明図
【図１８】現像装置初期設置前にトナーボトルを挿入した場合の課題に関する説明図１
【図１９】現像装置初期設置前にトナーボトルを挿入した場合の課題に関する説明図２
【図２０】実施例１における効果に関する説明図
【図２１】実施例２における効果に関する説明図
【図２２】実施例３における効果に関する説明図
【図２３】実施例３におけるＬＰＷ決定に関する説明図１
【図２４】実施例３におけるＬＰＷ決定に関する説明図２
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図面において同じ符号を付したものは、同様の構成あるいは同様の作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。
【００１６】
［第１の実施例］
本実施例１では、タンデム型フルカラー２成分現像剤の画像形成装置を例として説明する。但し、本発明は、以下で説明する実施例の画像形成装置の特徴を備えていれば、タンデム型、１ドラム型、フルカラー、モノクロの区別無く実施できる。
【００１７】
＜本発明を適用できる画像形成装置の概要＞図１参照
図１に示すように、本発明を適用できる画像形成装置の画像形成部は、それぞれ潜像担持体としての感光体ドラム１０１（１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋ）を備えた４つの画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ、を有しており、各画像形成ステーションの上方には、中間転写装置１２０が配置されている。中間転写装置１２０は、中間転写体としての中間転写ベルト１２１が、ローラ１２２、１２３、１２４に張設されて、矢印方向に走行するように構成されている。
【００１８】
本実施例では接触式帯電である帯電ローラ方式の一次帯電装置１０２（１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋ）によって帯電された感光ドラム１０１の表面を、不図示のレーザードライバによっておのおの駆動されるレーザー１０３（１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ、１０３Ｋ）によって露光することで感光体ドラム１０１上に静電潜像が形成される。この潜像を現像器１０４（１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋ）によって現像することでそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成する。
【００１９】
各画像形成ステーションで形成されたトナー像は、一次転写手段としての転写ローラ１０５（１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、１０５Ｋ）による転写バイアスによって、ポリイミド系樹脂からなる中間転写ベルト１２１上に転写され重ね合わせられる。中間転写ベルト１２１上に形成された４色のトナー像は、ローラ１２４と対向して配置された二次転写手段としての二次転写ローラ１２５によって記録紙Ｐに転写される。記録紙Ｐに転写されずに中間転写ベルト１２１に残ったトナーは、中間転写ベルトクリーナー１１４ｂによって除去される。トナー像が転写された記録紙Ｐは、定着ローラ１３１、１３２を備えた定着装置１３０によって加圧／加熱され、定着画像を得る。また、一次転写後に感光体ドラム１０１上に残った一次転写残トナーは、クリーナー１０９（１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃ、１０９Ｋ）により除去され、次の画像形成に備える。
【００２０】
＜前記画像形成装置の、感光体ドラム周りの構成＞図２参照
さらに図２にて、本発明を適用できる画像形成装置の、潜像担持体である感光体ドラム周りの構成を詳しく説明する。ここで、各色について感光体ドラム回りの構成は同様である為、ある１色について代表して説明する。
【００２１】
図２にて、本実施例の画像形成装置においては、静電潜像担持体である感光体ドラム１０１を回転自在に設け、接触式帯電である帯電ローラ方式の一次帯電装置１０２によって一様に帯電された該感光体ドラム１０１の表面を、レーザー発光素子１０３によって露光することで該感光体ドラム１０１上に静電潜像が形成される。この静電潜像を現像装置１０４で可視像化する。次に該可視像を一次転写ローラ１０５により、中間転写ベルト１２１上に転写する。また、感光体ドラム１０１上の転写残トナーはクリーニングブレード接触式のクリーニング装置１０９により除去され、更に前露光ランプ１１０にて感光体ドラム１０１上の電位が消去され、該感光体ドラム１０１は再び画像形成に供される。
【００２２】
＜本実施例の現像装置の構成概要＞図３及び図４参照
さらに、現像装置１０４について図３及び図４で詳しく説明する。
【００２３】
本実施例において、現像装置１０４は、現像容器２０を備え、現像容器２０内に現像剤としてトナーとキャリアを含む２成分現像剤が収容されている。また、現像容器２０内に、現像剤担持手段としての現像スリーブ２４と、現像スリーブ２４上に担持された現像剤の穂を規制する穂切り部材２５とを有している。
【００２４】
本実施例にて、現像容器２０の内部は、その略中央部が本稿紙面に垂直方向に延在する隔壁２３によって現像室２１ａと攪拌室２１ｂに水平方向の左右に区画されており、現像剤は現像室２１ａ及び攪拌室２１ｂに収容されている。
【００２５】
現像室２１ａ及び攪拌室２１ｂには、現像剤攪拌・搬送手段としての搬送部材である第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂがそれぞれ配置されている。第１の搬送スクリュー２２ａは、現像室２１ａの底部に現像スリーブ２４の軸方向に沿ってほぼ平行に配置されており、回転することで現像室２１ａ内の現像剤を軸線方向に沿って一方向に搬送する。また、第２の搬送スクリュー２２ｂは、攪拌室２１ｂ内の底部に第１の搬送スクリュー２２ａとほぼ平行に配置され、主たる搬送方向としては、搬送スクリュー２２ｂに設けられた第１のスパイラル部３０１によって、攪拌室２１ｂ内の現像剤を第１の搬送スクリュー２２ａとは反対方向に搬送する。
【００２６】
このように、第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転による搬送によって、現像剤が隔壁２３の両端部の開口部（即ち、連通部）２６、２７（図４参照）を通じて現像室２１ａと攪拌室２１ｂとの間で循環される。
【００２７】
本実施例においては、現像容器２０の感光体ドラム１０１に対向した現像領域Ａに相当する位置には開口部があり、この開口部に現像スリーブ２４が感光体ドラム方向に一部露出するように回転可能に配設されている。
【００２８】
本実施例にて、現像スリーブ２４の直径は１８ｍｍ、感光体ドラム１０１の直径は３０ｍｍ、又、この現像スリーブ２４と感光体ドラム１との最近接領域を約３００μｍの距離とする。この構成によって、現像部Ａに搬送した現像剤を感光体ドラム１０１と接触させた状態で、現像が行なえるように設定されている。なお、この現像スリーブ２４は、アルミニウムやステンレスのような非磁性材料で構成され、その内部には磁界手段であるマグネットローラ２４ｍが非回転状態で設置されている。
【００２９】
上記構成にて、現像スリーブ２４は、現像時に図示矢印方向（反時計方向）に回転し、前記穂切り部材２５による磁気ブラシの穂切りによって層厚を規制された２成分現像剤を担持する。現像スリーブ２４は、層厚が規制された現像剤を感光体ドラム１０１と対向した現像領域Ａに搬送し、感光体ドラム１０１上に形成された静電潜像に現像剤を供給して潜像を現像する。この時、現像効率、つまり、潜像へのトナーの付与率を向上させるために、現像スリーブ２４には電源から直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。本実施例では、−５５０Ｖの直流電圧と、ピーク・ツウ・ピーク電圧Ｖｐｐが１６００Ｖ、周波数ｆが１１ｋＨｚの交流電圧とした。しかし、直流電圧値、交流電圧波形はこれに限られるものではない。
【００３０】
一般に、２成分磁気ブラシ現像法においては、交流電圧を印加すると現像効率が増して画像は高品位になるが、逆にカブリが発生し易くなる。このため、現像スリーブ２４に印加する直流電圧と感光体ドラム１の帯電電位（即ち白地部電位）との間に電位差を設けることにより、カブリを防止することが行なわれる。
【００３１】
前記穂切り部材である規制ブレード２５は、現像スリーブ２４の長手方向軸線に沿って延在した板状のアルミニウムなどで形成された非磁性部材で構成される。また、規制ブレード２５は、感光体ドラム１０１よりも現像スリーブ回転方向上流側に配設されている。そして、この穂切り部材２５の先端部と現像スリーブ２４との間を現像剤のトナーとキャリアの両方が通過して現像領域Ａへと送られる。
【００３２】
尚、規制ブレード２５と現像スリーブ２４の表面との間隙を調整することによって、現像スリーブ２４上に担持した現像剤磁気ブラシの穂切り量が規制されて現像領域へ搬送される現像剤量が調整される。本実施例においては、規制ブレード２５によって、現像スリーブ２４上の単位面積当りの現像剤コート量を３０ｍｇ／ｃｍ＾２に規制している。
なお、規制ブレード２５と現像スリーブ２４は、間隙を２００〜１０００μｍ、好ましくは３００〜７００μｍに設定される。本実施例では４００μｍに設定した。
【００３３】
又、現像領域Ａにおいては、現像装置１０４の現像スリーブ２４は、共に感光体ドラム１０１の移動方向と順方向で移動し、周速比は、対感光体ドラム１．８０倍で移動している。この周速比に関しては、０〜３．６倍の間で設定され、好ましくは、０．５〜２．０倍の間に設定されれば、何倍でも構わない。移動速度比は、大きくなればなるほど現像効率はアップするが、あまり大きすぎると、トナー飛散、現像剤劣化等の問題点が発生するので、上記の範囲内で設定することが好ましい。
【００３４】
さらに図３に示すように、攪拌室２１ｂの外側の壁（下方）には、透磁率センサからなるトナー濃度検知手段としてのトナー濃度検知センサ４０１が固定配置されており、第２の搬送スクリュー２２ｂによって搬送されている現像剤のトナー濃度（ＴＤ比）を検知して、検知結果に応じた電圧を出力する。また図５に示すようにインダクタンス方式のトナー濃度検知センサ４０１は、攪拌室２１ｂの搬送方向の長手下流側で、かつ攪拌室２１ｂから現像室２１ａへ現像剤を受け渡す連通部２６の手前に配置されている。
【００３５】
＜本実施例の現像装置に収容されている現像剤の概要＞
ここで、本実施例の現像装置１０４の現像容器２０に収容されているトナーとキャリアからなる２成分現像剤１について詳しく説明する。
【００３６】
トナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。トナーは、負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は４μｍ以上、１０μｍ以下が好ましい。より好ましくは８μｍ以下であることが好ましい。また、近年のトナーにおいては、定着性を良くするために低融点のトナー或いは低ガラス転移点Ｔｇ（例えばＴｇ≦７０℃）のトナーが用いられることが多い。さらに定着後の分離性を良くするためにトナーにワックスを含有させている場合もある。
【００３７】
本実施例の現像剤は、ワックスを含有させた粉砕トナーである。また、キャリアは、例えば表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用可能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。キャリアは、重量平均粒径が２０〜６０μｍ、好ましくは３０〜５０μｍであり、抵抗率が１０＾７Ωｃｍ以上、好ましくは１０＾８Ωｃｍ以上である。本実施例では１０＾８Ωｃｍのものを用いた。
【００３８】
尚、本実施例にて用いられるトナーについて、体積平均粒径は、以下に示す装置及び方法にて測定した。測定装置としては、ＳＤ−２０００シースフロー電気抵抗式粒度分布測定装置（シスメックス社製）を使用した。測定方法は以下に示す通りである。一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液の電解水溶液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ルホン酸塩を０．１ｍｌ加え、測定試料を０．５〜５０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解水溶液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、上記のＳＤ−２０００シースフロー電気抵抗式粒度分布測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布を求める。こうして求めた体積平均分布より、体積平均粒径を得る。
【００３９】
又、本実施例にて用いられるキャリアの抵抗率は、測定電極面積４ｃｍ、電極間間隔０．４ｃｍのサンドイッチタイプのセルを用いた。片方の電極に１ｋｇの重量の加圧下で、両電極間の印加電圧Ｅ（Ｖ／ｃｍ）を印加して、回路に流れた電流から、キャリアの抵抗率を得る方法によって測定した。
【００４０】
＜本実施例のトナーボトル５０と補給経路の概要＞図５、図６、図８参照
図６に示すように、現像剤を補給する為の機構は該トナーボトル５０を回転可能に支持するトナーボトル装着部９と、トナーボトル５０の現像剤収容部のみを回転させる回転駆動機構１０とにより構成されている。トナーボトル５０は、トナーボトル装着部９に着脱可能とされている。
【００４１】
円筒状のトナーボトル５０においては、図８（ａ）に示すように現像剤収容部と排出部に分けられる。現像剤収容部の内部に内周面には、螺旋状の突起５０Ａが当該トナーボトル５０の内方に突出して形成され、この突起５０Ａと回転駆動により現像剤は現像剤収容部から排出口へ案内される。
【００４２】
次に、往復動に伴いその容積が可変なポンプ部５１（往復動可能な）について同様に図８を用いて説明する。
【００４３】
ここで、図８（ａ）はポンプ部５１が使用上最大限伸張された状態のであり、図８（ｂ）はポンプ部５１が使用上最大限収縮された状態を示している。本例のポンプ部５１は、排出口５０Ｂを介して吸気動作と排気動作を交互に行わせる吸排気機構として機能する。言い換えると、ポンプ部５１は、排出口５２を通してトナーボトル５０の内部に向かう気流とトナーボトル５０から外部に向かう気流を交互に繰り返し発生させる気流発生機構として機能する。
【００４４】
ポンプ部５１は、円筒部５７の回転方向へ自らが回転することがないように設けられている。そして、本例では、ポンプ部５１として、往復動に伴いその容積が可変な樹脂製の容積可変型ポンプ部５１（蛇腹状ポンプ）を採用している。具体的には、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、蛇腹状のポンプを採用しており、「山折り」部と「谷折り」部が周期的に交互に複数形成されている。従って、このポンプ部５１は、トナーボトル駆動機構１０から受けた駆動力により、圧縮、伸張を交互に繰り返し行う（伸縮する）ことができる。なお、本例では、ポンプ部５１の伸縮時の容積変化量は、１７ｃｍ＾３（ｃｃ）、収縮の周期は０．３（ｓｅｃ）に設定されている。
【００４５】
このようなポンプ部５１を採用することにより、トナーボトル５０の容積を、可変させるとともに、所定の周期で、交互に繰り返し変化させることができる。即ち、図８（ａ）に示すようにポンプ部５１が伸びた場合には容積が大きくなる。一番伸びた場合に最大容積となる。逆に、図８（ｂ）に示すようにポンプ部５１が縮んだ場合には容積は小さくなる。一番縮んだ場合に最小容積となる。このように、ポンプ部５１の伸縮に伴い容積が変化する構成となっている。その結果、小径（直径が約２ｍｍ）の排出口５０Ｂ（図８（ｃ）参照）から現像剤を効率良く、排出させることが可能である。
【００４６】
次に、トナーボトル５０の駆動変換機構（駆動変換部）について図８（ｃ）と図８（ｄ）を用いて説明する。なお、本例では、駆動変換機構の例としてカム機構を用いた場合について説明する。
【００４７】
トナーボトル５０には、現像収容容器ギア５３が受けた現像剤収容部を回転させるための回転駆動力を、ポンプ部５１を往復動させる方向の力へ変換する駆動変換機構（駆動変換部）として機能するカム機構が設けられている。
【００４８】
つまり、本例では、現像剤収容部の回転とポンプ部５１の往復動するための駆動力を１つの駆動受入れ部（現像収容容器ギア５３）で受ける構成としつつ、現像収容容器ギア５３が受けた回転駆動力を、トナーボトル５０側で往復動力へ変換する構成としている。
【００４９】
これは、トナーボトル５０に駆動受入れ部を２つ別々に設ける場合に比して、トナーボトル５０の駆動入力機構の構成を簡易化できるからである。
【００５０】
回転駆動力をポンプ部５１の往復動力に変換するために介する部材としては往復動部材（駆動伝達部材）５４を用いている。具体的には、トナーボトル駆動機構１０から回転駆動を受けた駆動受入れ部（現像収容容器ギア５３）と、一体となっている全周に溝が設けられているカム溝５５が回転する。このカム溝５５には、往復動部材５４から一部が突出した係合突起（往復部材係合突起、駆動伝達部材係合突起）５６がカム溝５５に係合している。なお、本例では、この往復動部材５４は図８に示すように、円筒部５７の回転方向へ自らが回転することがないように（ガタ程度は許容する）固定している。
【００５１】
このように回転方向が規制されることで、カム溝５５の溝に沿って往復動するように規制されている。さらに、係合突起５６はカム溝５５に複数係合するように設けられている。具体的には、円筒部５７の外周面に２つの係合突起５６が約１８０°対向するように設けられている。
【００５２】
ここで、係合突起５６の配置個数については、少なくとも１つ設けられていれば構わない。但し、ポンプ部５１の伸縮時の抗力により駆動変換機構等にモーメントが発生し、スムーズな往復動が行われない恐れがあるため、カム溝５５形状との関係が破綻しないよう複数個設けるのが好ましい。
【００５３】
つまり、トナーボトル機構１０から入力された回転駆動力でカム溝５５が回転することで、カム溝５５に沿って係合突起５６が往復動作をすることで、ポンプ部５１が伸張した状態（図８（ａ））とポンプ部５１が収縮した状態（図８（ｂ））を交互に繰り返すことで、トナーボトル５０の容積可変を達成することができる。
【００５４】
＜トナーボトル５０の半装着状態＞図５参照
本実施例の画像形成装置には、トナーボトル５０と現像装置の開口口３０の間に中間貯蔵スペースであるホッパーや開口口を塞ぐシャッターが存在しない。しかし、トナーボトル５０と現像装置１０４の開口口３０を連通状態で画像形成装置の輸送した場合、現像剤の現像装置に落下してしまい、現像器内のＴＤ比が変動してしまう。上記のようなＴＤ比変動を防ぐために、図５（ａ）のようにトナーボトル５０の画像形成装置側先端において、キャップ５０Ｃを装着し、トナーボトル５０と現像容器の連通を防いでいる。本画像形成装置が電源をＯＮし、現像装置のＡＴＲパッチによる印字に用いるレーザーパワー（ＬＰＷ）の決定を行ってから、トナーボトル５０のキャップを外し、トナーボトル５０を画像形成装置に図５（ｂ）のように挿入することで現像装置とトナーボトル５０を連通させてから、画像形成を開始することを通常動作としている。
【００５５】
また、画像形成装置内に備えられたトナーボトル確認センサ（図示せず）がトナーボトル５０の挿入を確認してから現像装置１０４内のトナー濃度に応じて現像剤（トナー）の補給を開始している。
【００５６】
＜本実施例の現像装置における、目標トナー濃度の制御方法の概要＞図７参照
さらに、本実施例の現像装置１０４における、目標トナー濃度の制御方法を説明する。
【００５７】
目標トナー濃度は、図７に示すように、現像剤の耐久枚数に応じた目標ＴＤ比の固定制御テーブルを備え、この目標トナー濃度になるように、トナー補給制御を実行する。ここで図７のグラフは、縦軸に目標トナー濃度ＴＤ比、横軸に現像装置の耐久枚数をとったグラフである。
図７の固定制御テーブルの狙いとしては以下である。まず、現像剤の耐久初期（１５ｋ程度）は、現像装置内の攪拌搬送によりトナーの外添剤が剥がれたり埋没したりすることで、トナー帯電量が上昇するのを抑制するために、ＴＤ比を高くして、トナーとキャリアの接触摩擦帯電の頻度を低くすることでトナー帯電量の上昇を抑制する。本実施例では初期工場出荷時のＴＤ比１０％から耐久初期には１３％まで高く設定している。次に、現像剤の耐久末期（６０ｋ）には、耐久によりキャリアの表面にトナーの外添剤やトナー樹脂が付着することで、トナー帯電量が低下するのを抑制するために、ＴＤ比を低くして、トナーとキャリアの接触摩擦帯電の頻度を高くして、トナー帯電量の上昇を抑制する。本実施例では耐久末期にはＴＤ比を６％まで初期工場出荷時と比べて低くするように設定している。そして耐久枚数１５０ｋ枚にて現像剤の寿命と設定している。
【００５８】
＜本実施例の現像装置内における、トナー濃度検知手段の概要＞
さらに、本発明の現像装置におけるトナー濃度検知手段である透磁率センサ４０１について説明する。
【００５９】
トナー濃度検知センサである透磁率センサ４０１には、電源電圧（本実施例では５．０Ｖ）印加用の束線と、制御電圧（本実施例では４．０〜６．０Ｖ）印加用の束線と、アース用の束線と、検知結果の出力電圧用の束線の４つの不図示の束線が、不図示の制御部と繋がって配置されている。
【００６０】
透磁率センサ４０１は、センサ面近傍の透磁率を検知することを特徴とする。従って、トナー濃度が低くなると、センサ面近傍のキャリアの割合が相対的に増加し、透磁率が増加し、検知結果の出力電圧が上昇する。逆に、トナー濃度が高くなると、センサ面近傍のキャリアの割合が相対的に減少し、透磁率が減少し、検知結果の出力電圧が低下する。このような特性から、透磁率センサ４０１をトナー濃度検知手段として利用できる。
【００６１】
＜ＡＴＲにおける濃度およびＴＤ比制御）＞図９、図１０、図１１、図１２、図１３参照
ここではＡＴＲによる濃度及び現像器内のＴＤ比制御について説明する。
本実施例においては、ビデオカウントＡＴＲ制御、パッチ検ＡＴＲ制御が主に使われ、補助として前項で説明した透磁率センサ４０１を用いたインダクＡＴＲ制御が用いられる。
【００６２】
まず、ビデオカウントＡＴＲ制御について説明する。
【００６３】
図９は画像形成装置における画像濃度制御の制御系のブロック図である。
【００６４】
図９に示すように、現像装置１０４では、画像形成に伴って現像装置１０４内の現像剤から現像スリーブ２４を通じてトナーのみが消費されるため、現像剤のトナー濃度が低下する。このため、制御部１１０は、ビデオカウントＡＴＲ制御を実行して、消費しただけのトナーをすみやかに補うように補給装置５０から補給現像剤を現像装置１０４に補給する。ビデオカウントＡＴＲ制御は、画像形成１枚ごとに実行され、画像の面積階調の露光ドットをカウントしてトナー消費量を推定して、補給現像剤の補給量を決定するものである。
【００６５】
リーダー画像処理部１０８は、画像データを展開して走査線書き込みの画素ごとのデジタル画像信号を作成する。ビデオカウンタ２２０は、画素ごとのデジタル画像信号の出力レベルを積算して、１枚の画像形成に使用される各色のトナー量を推定する。ビデオカウンタ２２０は、デジタル画像信号を画素ごとにその出力レベルを積算し、これをビデオカウント数に変換して制御部１１０に送る。
【００６６】
制御部１１０は、ビデオカウント数を補給現像剤の補給量に換算し、トナー補給信号としてモータ駆動回路５０７に送る。モータ駆動回路５０７は、トナー補給信号に対応した時間だけモータ５２８を駆動して、補給現像剤を現像装置１０４内に適量補給する。
【００６７】
次にＴＤ比の調整に用いるパッチ検ＡＴＲ制御について説明する。
【００６８】
まずパッチ画像は図１０のように配置される。図１１はパッチトナー像の現像コントラストの説明図である。図１２は面積階調の説明図である。図１３は面積階調による光学式センサの出力の変化の説明図である。
【００６９】
図１０に示すように、例えば、画像のトナー像と画像のトナー像の間隔を拡大して、パッチトナー像（参照画像）Ｑが形成される。後述するパッチ検知ＡＴＲ制御では、感光ドラム１０１に形成した中間階調のパッチトナー像（ＡＴＲパッチ）のトナー載り量に応じてビデオカウントＡＴＲによる補給現像剤の補給量を調整する。後述するＤｍａｘ制御では、感光ドラム１に形成した最高階調のパッチトナー像（Ｄｍａｘパッチ）のトナー載り量に応じて画像形成時の現像コントラストを調整する。
【００７０】
図９に示すように、プリンタ制御部１０９は、露光装置３の半導体レーザーを制御して、感光ドラムに静電像を書き込む。パッチ画像信号発生回路（パターンジェネレータ）１９２は、パッチトナー像を形成するための予め定められた画像濃度に対応した信号レベルのパッチ画像信号を発生する。パッチトナー像を形成する際には、パターンジェネレータ１９２からのパッチ画像信号に従って、パルス幅変調回路１９１は、予め定められた濃度に対するパルス幅を有するレーザー駆動パルスを発生させる。レーザー駆動パルスは、露光装置３の半導体レーザーに供給される。半導体レーザーは、そのパルス幅に対応する時間だけ発光して感光ドラム１０１を走査露光する。これにより、予め定められた濃度に対するパッチ静電像が、感光ドラム１０１に形成される。パッチ静電像は、現像装置４により現像されて、感光ドラム１にパッチトナー像Ｑが現像される。
【００７１】
図９を参照して図１１（ｂ）に示すように、感光ドラム１０１は、コロナ帯電器２によって均一な暗部電位ＶＤにマイナスに帯電された後、レーザー光の走査露光を受けた部分が明部電位ＶＬまで放電して、感光ドラム１０１に画像信号に応じた静電像が形成される。感光ドラム１０１の静電像は、現像スリーブ２４のトナーが静電像に移動することによってトナー像に現像される。このとき、現像スリーブ２４に印加される直流電圧Ｖｄｃと静電像の明部電位ＶＬＧ１との電位差である現像コントラストＶｃｏｎｔＧ１が帯電したトナーの電荷で埋め合わせられる。したがって、現像コントラストＶｃｏｎｔＧ１を大きくすると、静電像に移転するトナー量が増えてパッチトナー像のトナー載り量が大きくなり、パッチトナー像を記録材に転写して定着した際のパッチ画像濃度が高まる。
【００７２】
現像コントラストＶｃｏｎｔＧ１は、現像スリーブ２８に印加される直流電圧Ｖｄｃと感光ドラム１の明部電位ＶＬＧ１との電位差である。現像コントラストＶｃｏｎｔＧ１の電気量を明部電位ＶＬの露光領域に付着した無数のトナーの帯電電荷が埋め合わせることで、静電像がトナー像に現像される。
【００７３】
感光ドラム１０１に形成されたパッチトナー像Ｑのトナー載り量は、パッチトナー像Ｑを記録材に転写して定着しなくても、感光ドラム１０１表面に検出光を照射したときの正反射光の強度あるいは感光ドラム１０１表面の反射率として検知することが可能である。現像装置１０４の下流側で感光ドラム１０１に対向させて、パッチトナー像Ｑの画像濃度を検出するための光学式センサ９００が配置されている。光学式センサ９００は、ＬＥＤ等の発光素子を備える発光部と、フォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子を備える受光部とを有し、受光部が感光ドラム１０１からの正反射光のみを検出する。
【００７４】
光学式センサ９００は、パッチトナー像Ｑが光学式センサ９００の下を通過するタイミングを見計らって、感光ドラム１に赤外光を照射してパッチトナー像Ｑからの反射光量を測定する。光学式センサ９００は、感光ドラム１からの反射光（赤外光）を０〜５Ｖのアナログ電気信号に変換する。アナログ電気信号は、制御部１１０に設けられたＡ／Ｄ変換回路１１４により、８ビットのデジタル信号に変換される。８ビットのデジタル信号は、濃度変換回路１１５によって濃度情報に変換される。
【００７５】
図１２に示すように、感光ドラム１０１上に形成したパッチトナー像Ｑの画像濃度を面積階調により段階的に変えた時、図１３に示すように、形成されたパッチ画像の濃度に応じて光学式センサ９００の出力が変化する。
【００７６】
ここでは、トナーが感光ドラム１０１に付着していない状態の光学式センサ９００の出力が５Ｖであって、Ａ／Ｄ変換回路１１４により２５５レベルに読み込まれる。ここから、感光ドラム１に形成される画素におけるトナーによる面積被覆率を面積階調によって大きくしていくと、パッチトナー像Ｑのトナー載り量が増して、画像濃度が大きくなり、光学式センサ９００の出力が小さくなる。
【００７７】
図１３に示す光学式センサ９００の特性に基づいて、光学式センサ９００の出力を各色の濃度信号に変換するための各色のテーブル１１５ａが予め用意されている。テーブル１１５ａは、濃度変換回路１１５の記憶部に記憶されている。これにより、濃度変換回路１１５は、テーブル１１５ａを参照して、各色とも精度よくパッチ画像濃度を読み取って濃度情報に変換することができる。
【００７８】
ここから実際のパッチ検ＡＴＲの制御について説明する。
【００７９】
静電像の現像により現像装置１０４内の現像剤の変化したトナー濃度を補正するために、パッチ検知ＡＴＲ（Ａｕｔｏ  Ｔｏｎｅｒ  Ｒｅｐｌｅｎｓｈ：自動トナー補給）制御が実行される。パッチ検知ＡＴＲ制御は、適時、現像剤のトナー帯電量Ｑ／Ｍを正確に検出し、その変化に応じてトナー補給を行い、トナー帯電量Ｑ／Ｍを常に一定に制御して画像の品位を保持する制御である。
【００８０】
パッチ検知ＡＴＲ制御は、画像形成１００枚ごとに実行される。ただし、パッチ検知ＡＴＲ制御は、補給現像剤の補給を行ったときごとに、あるいは１つのコピー動作の終了ごとに、あるいはビデオカウント数が所定値に達したときごとに等のタイミングで実行してもよい。
【００８１】
パッチ検知ＡＴＲ制御は、一定の現像コントラストの画像形成において、現像画像が常に一定画像濃度になるようにトナーの補給量を制御する。トナー帯電量Ｑ／Ｍに依存して画像濃度が変化してしまった場合に、現像剤の補給によりトナー帯電量Ｑ／Ｍを調整する。現像剤のトナー帯電量Ｑ／Ｍが変化して一定の現像コントラストで現像されるパッチトナー像のトナー載り量が変化した場合、ビデオカウントＡＴＲ制御で設定される補給現像剤の補給量を補正する。
【００８２】
パッチ検知ＡＴＲ制御は、感光ドラム１上に一定の静電像を形成して一定の現像条件でトナー像に現像したときに、感光ドラム１に形成されたトナー像のトナー載り量が一定になるように、現像装置１０４内の現像剤のトナー帯電量Ｑ／Ｍを制御する。パッチ検知ＡＴＲ制御は、感光ドラム１上にＡＴＲパッチを形成して光学式センサ９００で検知する。
【００８３】
図１３に示すように、光学式センサ９００は、ｌｏｇ関数の特性を有しており、トナー載り量が多くなるほど検知結果の傾きが少なくなる。つまり、トナー載り量の変化に対して、光学式センサ９００の出力情報の変化が少なくなるため、トナー載り量の検知精度が低くなる。そのため、図１１（ａ）に示すように、ＡＴＲパッチの露光パターンとして２ライン１スペースのパターンを使用することで、図１３に示すように、ＡＴＲパッチの面積階調を下げてトナー載り量（パッチ画像濃度）を下げている。ＡＴＲパッチを形成する際に露光される静電像は、１２００ｄｐｉの解像度で、副走査方向に２ライン１スペースの面積階調パターンとした。
【００８４】
ＡＴＲパッチのトナー載り量が不足する場合には、現像コントラストに対してトナー帯電量Ｑ／Ｍが過剰であるため、補給現像剤の補給量を増加して現像剤のトナー濃度を高め、トナーの摩擦機会を減らしてトナー帯電量Ｑ／Ｍを低下させる。トナー帯電量Ｑ／Ｍが高い時は、ビデオカウントＡＴＲ制御で求めた補給現像剤の補給量を割り増すことで、現像剤のトナー帯電量Ｑ／Ｍを下げるように制御する。
【００８５】
ＡＴＲパッチのトナー載り量が過剰な場合には、現像コントラストに対してトナー帯電量Ｑ／Ｍが不足であるため、補給現像剤の補給量を減らして現像剤のトナー濃度を低下させ、トナーの摩擦機会を増してトナー帯電量Ｑ／Ｍを高める。トナー帯電量Ｑ／Ｍが低い時は、ビデオカウントＡＴＲ制御で求めた補給現像剤の補給量を割り引くことで、トナー帯電量Ｑ／Ｍが高くなるように制御する。
【００８６】
図１０に示すように、制御部１１０は、連続画像形成における１００枚の画像形成ごとの画像間隔にＡＴＲパッチＱを形成する。出力する画像の後端と次の画像の先端とに挟まれた非画像領域（画像間隔）に、ＡＴＲパッチＱを形成する。各色で１００枚ごとなので、連続画像形成２５枚毎の画像間に、いずれかの色のＡＴＲパッチＱが形成される。
【００８７】
制御部１１０は、露光装置３を制御して、パッチトナー像の静電像である「パッチ静電像」を感光ドラム１に書き込み、現像装置４により現像してＡＴＲパッチを形成する。制御部１１０は、光学式センサ９００によるＡＴＲパッチの検知結果に基づいて、ＡＴＲパッチのトナー載り量が目標値に収束するように補給現像剤の補給制御を行う。
【００８８】
制御部１１０は、初期現像剤でのＡＴＲパッチのトナー載り量を基準値として、今回のＡＴＲパッチのトナー載り量の測定値と基準値との差分ΔＤから補給補正量Ｍｐを求める。制御部１１０は、現像装置４内の現像剤のトナー濃度が基準値より補給現像剤１ｇ分ずれた時のＡＴＲパッチのトナー載り量の測定結果の変化量ΔＤｒａｔｅを予め求めてＲＯＭ１１３に記憶している。制御部１１０は、式１により、今回の測定で必要となった補給現像剤の補給補正量Ｍｐを計算する。
Ｍｐ＝ΔＤ／ΔＤｒａｔｅ  ・・・（式１）
ここで、補給補正量Ｍｐ分の補給現像剤の補給は、急激な色味変動を回避するために、パッチ検知ＡＴＲ制御の実行間隔内で平均して処理することが望ましい。パッチ検知ＡＴＲ制御の実行後、求めた補給補正量Ｍｐを１枚目の画像形成時にまとめて補給すると、大幅な補給現像剤の補給制御が行なわれて、オーバーシュートが起こるからである。
【００８９】
そのため、式１で求めた補給補正量Ｍｐをパッチ検知ＡＴＲの実行頻度である１００枚で除して、補給補正量Ｍｐをパッチ検知ＡＴＲの実行間隔で均等に分割してＭｐ／１００ずつ処理している。このようにして、制御部１１０は、ビデオカウントＡＴＲ制御による補給現像剤の補給量をトナー帯電量に応じて補正する。
【００９０】
＜現像器初期設置時におけるパッチ検ＡＴＲ制御＞図１６参照
つぎに本実施例における現像器の初期設置におけるパッチ検ＡＴＲ制御について説明する。
【００９１】
現像器内へ現像剤が補給された後、複数のＬＰＷでＡＴＲパッチを形成し、光学式センサ９００で濃度を検知する。検知したパッチ画像濃度（トナー載り量）に対応する光学式センサ出力（以下ＳｉｇＲ）を縦軸、ＬＰＷを横軸にしたグラフを図１６に示す。初期設置の目標ＳｉｇＲ（グラフ中太線）をあらかじめ決めておき、各パターン画像のＳｉｇＲ（測定値）と目標ＳｉｇＲとを比較し、目標ＳｉｇＲとなるＬＰＷを探索する。目標濃度値を超える測定値に対応したＬＰＷの測定値で画像形成を開始する。
【００９２】
ＡＴＲパッチの濃度はトナーの帯電量にかかわるＴＤ比におおきく左右される。ＡＴＲパッチ濃度のばらつきを抑えるために、本実施例における現像装置においては製造時に所定のＴＤ比の現像剤を現像装置内に入れて出荷される。
【００９３】
＜現像器設置前のトナーボトル挿入時の現像器初期設置時におけるパッチ検ＡＴＲ制御＞図１４、図１７、図１９参照
しかし、画像形成装置内に補給装置と現像容器開口口を塞ぐ手段の無い本実施例の場合には現像器初期設置前にトナーボトルキャップを外し、画像形成装置内部に装着した場合、装着時の振動などでトナーボトルからトナーが現像装置へ落下してＴＤ比が増加（本実施形態では約３％増加）してしまうことがある。
【００９４】
装着時の振動などでトナーボトルからトナーが現像装置へ落下してＴＤ比が３％増加してしまった（以下イレギュラー）場合のＳｉｇＲとＬＰＷの関係の変動を図１７に示す。トナーの落下によりＴＤ比が増加した場合、現像剤の帯電量が減少するためトナーが感光ドラムへ飛翔されやすい状態になる。この状態で前述の初期設置時のＡＴＲパッチ制御を行った場合、ＬＰＷとＳｉｇＲの関係が大きく変化してしまう。具体的に言えば、図１７の点線のように低いＬＰＷ（６５）でも目標ＳｉｇＲ３５０となってしまう。この場合、ＬＰＷ＝６５で目標ＳｉｇＲ３５０となるようにＴＤ比を高くして画像形成動作を続けることとなってしまうので、Ｑ／Ｍが低いまま画像形成動作をつづけてしまう。
【００９５】
正常にＡＴＲパッチ制御が行われた場合とイレギュラーが発生した場合の画像形成装置使用時におけるＱ／Ｍの推移を図１９で示す。横軸は通紙枚数、縦軸はＴＤを示す。図中の点であらわされた領域はかぶりや飛散等の画像弊害が発生する領域となる。
【００９６】
図１９で示したように現像装置の耐久によりＴＤ比が低いまま使用を続けた場合、帯電量が過剰に低くなり、かぶりや飛散等の画像弊害が発生する領域に達してしまう。
【００９７】
そこで、本実施例においては初期設置時に、初期設置前のトナーボトルの装着を検知した場合、所定ＴＤ比からの変動値を現像装置に備えられたインダクセンサ４０１での検知結果から算出し、適切な所定のＴＤ比になるように感光ドラム１０１へトナーの現像を行ってから初期設置時におけるＡＴＲパッチ制御を行う。
【００９８】
本実施例における具体的な初期設置制御における具体的な動作について図１４を用いて説明する。
【００９９】
図１４は本実施例の初期設置制御のフローチャートである。
【０１００】
まずユーザーによって初期設置動作が開始された場合、画像形成装置内のボトルセンサがボトル有り無しを検知する（ステップＳ００１）。ボトル有を検知した場合、次に検知したＴＤ比（ＴＤ）と所定の目標ＴＤ比（ＴＤｔａｒｇｅｔ）の差分ΔＴＤを算出する（ステップＳ００２）。
【０１０１】
ΔＴＤ比を算出した後、トナーボトルから現像器内へトナーが落下したのでＴＤ比が高くなっている状態であるため、このままＡＴＲパッチ制御を行うと、先に説明したとおり、間違ったＴＤ比でＡＴＲパッチ制御が行われるため、ＴＤ比が高い状態で画像形成を開始し、いずれＴＤ比低下に伴う画像不良を発生させてしまう。
【０１０２】
よって現像装置内のＴＤ比をボトル挿入前の数値に戻すため、所定の時間像担持体にトナーを飛翔させる現像を行う。この時の現像容器に加えるバイアスは画像形成時と同様の値の現像バイアス値とするが、トナーの現像を行い、ＴＤ比を減少させることができればよいので、現像バイアス値を必要に応じて変更してもよい。
【０１０３】
また、現像動作をする所定の時間を決定するためには、あらかじめ所定現像バイアス値での現像時間とＴＤ比の減少量の関係に応じて調べる必要がある。
【０１０４】
ステップＳ００３で所定時間及び現像バイアスで現像を行った後、もしくはステップＳ００１でボトル無しを検知した場合は、ＡＴＲパッチ制御を開始する（ステップＳ００４）。ＡＴＲパッチ制御を開始した場合、所定水準のＬＰＷでＡＴＲパッチ画像を形成する（ステップＳ００５）。
【０１０５】
本実施例においては４水準のＬＰＷでＡＴＲパッチ画像を形成しているが、必要に応じて水準の数は変更してもよい。図１７はＬＰＷとＡＴＲパッチ画像濃度ＳｉｇＲの関係を示したものである。図１６で示す通り、ＬＰＷに対するＳｉｇＲを測定（ステップＳ００６）し、測定結果から目標ＳｉｇＲを満たすＬＰＷを算出し、画像形成を開始するＬＰＷを決定する（ステップＳ００７）。ステップＳ００７を終了したらＡＴＲパッチ制御が終了し、初期設置動作が終了したため、画像形成動作を開始する。
【０１０６】
本実施例のような動作を行うことによる効果としてトナーボトルからのトナー落下が行われ従来通り間違ったＴＤ比のまま画像形成を続けた場合と、本実施例における適切なＴＤ比から画像形成を続けた場合のＱ／Ｍの推移を図２０に示す。図２０は本実施例の画像形成装置で実際にＡ４画像を初期（０ｋ枚）から８０ｋ枚まで通紙し、０ｋ枚から２０ｋ枚ごとにＱ／Ｍを測定したものである。縦軸Ｑ／Ｍが−２０［μＣ／ｇ］以下の領域は画像不良（主にかぶりた飛散）を引き起こすＱ／Ｍの領域である。従来例（点線）の場合は通紙通紙枚数４０ｋ枚で画像不良を引き起こすＱ／Ｍまで低下するが、同じ６０ｋ枚を通紙した実施例（実線）においてＱ／Ｍは画像不良を引き起こす領域には達していないことがわかる。
【０１０７】
［第２の実施例］
＜現像器設置前のトナーボトル挿入時の現像器初期設置時におけるパッチ検ＡＴＲ制御＞図１５、図１７参照
次に、本発明の第２の実施例について説明する。
【０１０８】
第１の実施例においてはΔＴＤ比を検知値、所定の時間のトナー現像動作を行ったあとすぐにＡＴＲパッチ制御を行っていた。しかし、上記のような制御を行った場合、現像容器の構成やトナーの物性、画像形成装置の使用環境によっては現像されるトナー量が少なく、目標とするＴＤ比に到達しない場合、ＡＴＲパッチ制御開始時におけるＴＤ比が所定の値に達しないことがある。
【０１０９】
上記に問題点を鑑み、第２の実施例においては、ΔＴＤ比分トナーを現像した後、ＴＤ比検知を再度行う。そして、目標ＴＤ比に達していなかった場合はもう一度ΔＴＤ比の算出とΔＴＤ比分のトナーの現像を行い、ＴＤ比測定する。上記のような、ＴＤ比測定、ΔＴＤ比算出、ΔＴＤ比分のトナー現像を目標ＴＤ比に達するまで行うことで、より確実に目標ＴＤ比でＡＴＲパッチ制御を行い、初期設置前のトナーボトルから現像器内へのトナー落下に起因する画像不良を第１の実施例より確実に防止できるようにする。
【０１１０】
なお、上記のようにＴＤ比測定、ΔＴＤ比算出、ΔＴＤ比分のトナー現像を目標ＴＤ比に達するまで行う以外は第１の実施例と同様の構成である
ここから、第２の実施例における初期設置制御においての具体的な動作について図１５を用いて説明する。
【０１１１】
図１５は本実施例の初期設置制御のフローチャートである。
【０１１２】
まずユーザーによって初期設置動作が開始された場合、画像形成装置内のボトルセンサがボトル有り無しを検知する（ステップＳ００８）。ボトル無しを検知した場合にはボトル開口口から現像器開口口まで連通されていないため、トナー落下が無い。よってＡＴＲパッチ制御を開始しても画像問題が発生しないためＡＴＲパッチ制御を開始する（ステップＳ０１２）。ボトル有を検知した場合、次に現像器内のインダクセンサにてＴＤ比（ＴＤ）を検知して所定の目標ＴＤ比（ＴＤｔａｒｇｅｔ）の差分ΔＴＤを算出する（ステップＳ００９）。
【０１１３】
ΔＴＤが＋１．０％以上の場合は、トナーボトルから現像器内へトナーが落下したのでＴＤ比が高くなっている状態であるため、このままＡＴＲパッチ制御を行うと、先に説明したとおり、間違ったＴＤ比でＡＴＲパッチ制御が行われるため、ＴＤ比が高い状態で画像形成を開始し、いずれＴＤ比低下に伴う画像不良を発生させてしまう。
【０１１４】
よって現像装置内のＴＤ比をボトル挿入前の数値に戻すため、所定の時間像担持体にトナーを飛翔させる現像を行う（ステップＳ０１０）。この時の現像容器に加えるバイアスは画像形成時と同様の値の現像バイアス値とするが、トナーの現像を行い、ＴＤ比を減少させることができればよいので、現像バイアス値を必要に応じて変更してもよい。
【０１１５】
また、現像動作をする所定の時間を決定するためには、あらかじめ所定現像バイアス値での現像時間とＴＤ比の減少量の関係に応じて調べる必要がある。
【０１１６】
所定時間及び現像バイアスで現像を行った後、再度ＴＤ比を測定し、ΔＴＤ比を算出してＴＤｔａｒｇｅｔとの比較を行い１．０％以下か判断する（ステップＳ０１１）。この時ΔＴＤが＋１．０％以下だった場合はトナーボトルから落下したトナーが消費され適切なＴＤ比になったと判断し、ＡＴＲパッチ制御を開始する（ステップＳ０１２）。ＡＴＲパッチ制御を開始した場合、所定水準のＬＰＷでＡＴＲパッチ画像を形成する（ステップＳ０１３）。
【０１１７】
本実施例においては５水準のＬＰＷでＡＴＲパッチ画像を形成しているが、必要に応じて変更してもよい。
【０１１８】
図１７はＬＰＷとＡＴＲパッチ画像濃度ＳｉｇＲの関係を示したものである。
【０１１９】
図１７で示す通り、ＬＰＷに対するＳｉｇＲの測定し（ステップＳ０１４）、測定結果から目標ＳｉｇＲを満たすＬＰＷを算出し、画像形成を開始するＬＰＷを決定する（ステップＳ０１５）。ステップＳ０１５を終了したらＡＴＲパッチ制御が終了し、初期設置動作が終了したため、画像形成動作を開始する。
【０１２０】
本実施例のような動作を行うことによる効果としてトナーボトルからのトナー落下が行われ従来通り間違ったＴＤ比のまま画像形成を続けた場合と、本実施例における適切なＴＤ比から画像形成を続けた場合のＱ／Ｍの推移を図２０に示す。図２０は本実施例の画像形成装置で実際にＡ４画像を初期（０ｋ枚）から８０ｋ枚まで通紙し、０ｋ枚から２０ｋ枚ごとにＱ／Ｍを測定したものである。縦軸Ｑ／Ｍが−２０［μＣ／ｇ］以下の領域は画像不良（主にかぶりた飛散）を引き起こすＱ／Ｍの領域である。従来例（点線）の場合は通紙通紙枚数４０ｋ枚で画像不良を引き起こすＱ／Ｍまで低下するが、同じ６０ｋ枚を通紙した実施例（実線）においてＱ／Ｍは画像不良を引き起こす領域には達していないことがわかる。
【０１２１】
［第３の実施例］
＜現像器設置前のトナーボトル挿入時の現像器初期設置時におけるパッチ検ＡＴＲ制御＞図１６、図２１、図２３、図２４参照
第１の実施例および第２の実施例においてはトナー落下に伴うΔＴＤ比を検出し、トナーを現像することで現像器内のＴＤ比を目標ＴＤ比にすることで正常にＡＴＲパッチ制御を行えるようにしてきた。
【０１２２】
しかし、第１の実施例では現像器の構成やトナーの物性値によるばらつきによって狙いのΔＴＤになるまでトナーを現像できない可能性がある。また、第２の実施例においては目標ＴＤ比までΔＴＤ比の検知とトナーの現像を繰り返す可能性があるため、トナーボトルからの現像剤の落下量によってはＡＴＲパッチ制御開始までの時間がかかるため初期設置時間が延長してしまい、ユーザーを待たせてしまう。
【０１２３】
さらに言えば、第１の実施例及び第２の実施例はともに初期設置前にトナーボトルから現像器へ落下したトナーを現像してしまう。つまり、初期設置前にトナーボトルから現像器へ落下しなければ画像形成に用いることができたトナーを無駄に消費してしまうことになってしまう。
【０１２４】
第３の実施例は上記の問題点を鑑み、初期設置動作を延長することなく、トナーを無駄に消費せず、ＡＴＲパッチ制御によるＬＰＷの設定を適切に行える手段を提供できる制御である。
【０１２５】
第３の実施例ではΔＴＤ比を検知した後に、そのΔＴＤ比に対応した所定の値分、ＡＴＲパッチ制御における目標ＳｉｇＲを下げる。目標ＳｉｇＲを下げることで初期設置前のトナーボトルから現像器へのトナー落下が発生しない通常のＡＴＲパッチ制御におけるＬＰＷで画像形成を開始できるようにする。
【０１２６】
上記のような制御を図２３を用いて説明する。
【０１２７】
図２３のグラフはＡＴＲパッチ制御におけるパッチ画像形成時のＬＰＷとＳｉｇＲの関係を表したものである。通常時の初期設置前のトナーボトルから現像器へのトナー落下が発生しない通常のＡＴＲパッチ制御においてはＬＰＷとＳｉｇＲの関係は実線のグラフとなる。
【０１２８】
通常時は実線のようなグラフから目標ＳｉｇＲに対応するＬＰＷに合わせ、画像形成を開始する。一方、初期設置前のトナーボトルから現像器へのトナー落下が発生した場合はＬＰＷとＳｉｇＲの関係は点線のようになる。この場合、従来通りの目標ＳｉｇＲでＬＰＷを決定した場合、現像器内のＴＤ比より低いためトナーが現像器から現像されやすくなるため、低いＬＰＷでも目標ＳｉｇＲに届いてしまう。このまま通常画像形成動作を開始した場合、通常時より低いＬＰＷで目標ＳｉｇＲになるようにＴＤ比が調整されてしまう。この場合、先にも説明したとおりＴＤ比が低いまま画像形成装置を運用しつづけるため、ＴＤ比が低いことに起因する画像不良を引き起こしてしまう。上記のような現象を鑑み、本実施例においてはΔＴＤ比に対応した所定の値α分、目標ＳｉｇＲを下げ、ＬＰＷを通常時の値で画像形成を開始できるようにする。
【０１２９】
αはあらかじめ一定のＬＰＷでＴＤ比を振った場合のＳｉｇＲの変化を検討しておき、決定した値を用いる。本実施例において、αとＴＤ比の関係性は図２２であらわされる。本実験は画像形成装置にてＬＰＷを一定にした状態で目標ＴＤ比１０％からＴＤ比を変動させＳｉｇＲの変動値αを算出したものである。たとえばＴＤ比が２％変動した場合、αは１００となる。
【０１３０】
ここから、第３の実施例における初期設置制御においての具体的な動作について図１６を用いて説明する。
【０１３１】
図１６は本実施例の初期設置制御のフローチャートである。
【０１３２】
まずユーザーによって初期設置動作が開始された場合、画像形成装置内のボトルセンサがボトル有り無しを検知する（ステップＳ０１６）。ボトル無しを検知した場合にはボトル開口口から現像器開口口まで連通されていないため、トナー落下が無い。よってＡＴＲパッチ制御を開始しても画像問題が発生しないためＡＴＲパッチ制御を開始する（ステップＳ０２３）。
【０１３３】
ボトル有を検知した場合、次に現像器センサのインダクセンサの出力値からＴＤ比を検知する。次に検知したＴＤ比（ＴＤ）と所定の目標ＴＤ比（ＴＤｔａｒｇｅｔ）の差分ΔＴＤを算出する（ステップＳ０１７）。
【０１３４】
ボトル有を検知した場合、トナーボトルから現像器内へトナーが落下したのでＴＤ比が高くなっている状態であるため、このままＡＴＲパッチ制御を行うと、先に説明したとおり、間違ったＴＤ比でＡＴＲパッチ制御が行われるため、ＴＤ比が高い状態で画像形成を開始し、いずれＴＤ比低下に伴う画像不良を発生させてしまう。よって、先に説明したとおり、目標濃度ＳｉｇＲをΔＴＤに対応した値だけ減少させてＡＴＲパッチ制御を行う。
【０１３５】
そのためにまず、ΔＴＤに対応したＳｉｇＲオフセット値αを算出する（ステップ０１８）。αはあらかじめ検討で求めておいた値を用いる。
【０１３６】
ここでαを求めるための実験方法について説明する。
【０１３７】
ＬＰＷを任意の値に固定し、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋを用いて目標ＴＤ比との差分ΔＴＤを変化させる。ΔＴＤは本実施例においては５水準を用いているが、ボトルから落下する現像剤量のばらつきにより、ΔＴＤ比の値及び水準数は変更してもよい。
【０１３８】
ΔＴＤに対する固定されたＬＰＷでのＳｉｇＲを図２２に示す。この図において例えば、ΔＴＤ＝２％であった場合αは１００となる。
【０１３９】
ΔＴＤに対応したＳｉｇＲオフセット値αを算出したら、ＡＴＲパッチ制御を開始する（ステップ０１９）。ＡＴＲパッチ制御を開始した場合、所定水準のＬＰＷでＡＴＲパッチ画像を形成する（ステップＳ０２０）。そして、ＡＴＲパッチ画像の濃度ＳｉｇＲを測定する（ステップ０２１）。本実施例においては４水準のＬＰＷでＡＴＲパッチ画像を形成しているが、必要に応じて変更してもよい。図２３はＬＰＷとＡＴＲパッチ画像濃度ＳｉｇＲの関係を示したものである。図２３の点線で示す通り、ＬＰＷに対するＳｉｇＲの測定結果とステップＳ０１８で算出したＳｉｇＲオフセット値αからＴａｒｇｅｔＳｉｇＲ―αを満たすＬＰＷを算出し、画像形成を開始するＬＰＷを決定する（ステップＳ０２２）。ステップＳ０２２が終了したらＡＴＲパッチ制御が終了し、初期設置動作が終了したため、画像形成動作を開始する。
【０１４０】
本実施例のような動作を行うことによる効果としてトナーボトルからのトナー落下が行われ従来通り間違ったＴＤ比のまま画像形成を続けた場合と、本実施例における適切なＴＤ比から画像形成を続けた場合のＴＤ比の推移を図２１に示す。色が部分は画像不良（主にかぶりた飛散）を引き起こすＴＤ比の領域である。従来例（点線）の場合は通紙通紙枚数Ａ枚で画像不良を引き起こすＴＤ比まで低下するが、同じ６０ｋ枚を通紙した実施例（実線）においてＴＤ比は画像不良を引き起こす領域には達していないことがわかる。これは、ＬＰＷをＳｉｇＲ＝ＴａｒｇｅｔＳｉｇＲ−αになるようにＴＤ比を調整するので、徐々にＴＤ比を下げることでＱ／Ｍが高く保たれるため、通紙耐久によるＱ／Ｍの減衰が緩やかになるためである。
【符号の説明】
【０１４１】
５０  トナーボトル、５０Ｃ  トナーボトルキャップ、１０１  感光ドラム、
１０４Ｙ，１０４Ｍ，１０４Ｃ，１０４Ｋ  現像装置、
２４  現像スリーブ（現像剤担持体）、２２ａ  第１スクリュー（第１搬送部材）、
２１ａ  現像室（第１室）、２１ｂ  攪拌室（第２室）、
４０１  トナー濃度センサ（濃度検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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