(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁率を検出するための透磁率センサを備え、該透磁率センサによりトナーとキャリアとからなる２成分現像剤の透磁率を検出し、検出した透磁率が予め定めたトナー濃度に基づいて決定される目標透磁率となるようにトナー補給を行う電子写真装置のトナー濃度制御装置において、
前記電子写真装置内の相対湿度と温度とを作動環境状態として検出するための環境検出手段と、
前記環境検出手段により検出可能な作動環境状態を複数エリアに分割し、各エリア毎に当該作動環境状態における前記透磁率に応じた透磁率の変化を表す環境補正値と、現像剤を交換した際での作動環境における前記透磁率センサの出力値とを記憶する記憶手段と、
前記環境検出手段により検出した作動環境状態に基づいて、前記記憶手段に記憶された各エリア毎の環境補正値のうちから対応するものを選択し、
選択した環境補正値と前記現像剤を交換した際での作動環境状態における環境補正値とから前記目標透磁率を演算するための目標透磁率演算手段とを備え、
前記目標透磁率演算手段は、選択した環境補正値と前記現像剤を交換した際での作動環境状態における環境補正値との差分値が、前記透磁率センサの出力値と前記現像剤を交換した際での作動環境状態における透磁率センサの出力値との差よりも、所定値以上の場合に、前記環境補正値に代えて、前記透磁率センサの出力値と前記現像剤を交換した際での作動環境状態における前記透磁率センサの出力値から前記目標透磁率を算出することを特徴とする電子写真装置のトナー濃度制御装置。
【請求項２】
前記トナー濃度制御装置が搭載される電子写真装置は、それぞれ収容する現像剤の色が異なる複数の現像器を有するカラー電子写真装置からなり、前記記憶手段に記憶された透磁率の変化値は、各現像器毎に設定されており、前記目標透磁率演算手段は、各現像器毎に、目標透磁率の補正を行うことを特徴とする請求項１記載の電子写真装置のトナー濃度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナーとキャリアとからなる２成分の現像剤中の透磁率を検出し、この検出値に基づいて現像剤中のトナー濃度を求め、現像剤中のトナー濃度が所定のトナー濃度となるようにトナーの補給量を調整して、トナー濃度を制御するための電子写真装置のトナー濃度制御装置に関し、特に、それぞれ収容する現像剤の色が異なる複数の現像器を有するカラー電子写真装置現像器に好適なトナー濃度制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子写真プロセスを採用した複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置においては、経時変化等に起因する画質劣化を防ぐために、画質補償制御（以下、プロセスコントロールと称する）を行うようになっている。すなわち、画像形成装置において、常に同一条件で画像形成を行うと、徐々に画質状態が劣化して行く。この画質の劣化は、経時的な変化、例えば画像形成回数に応じて、記録媒体である感光体の帯電性等が変化することにより初期の画像濃度が得られなくなる。また、下地（バックグランド）において、トナー等が付着してはいけない領域にもトナーが付着する画像劣化を生じる。このため、プロセスコントロールが必要となる。このようなプロセスコントロールは、例えば特開平１０−２１３９２８号公報等に詳細に開示されている。
【０００３】  また、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いる画像形成装置においては、上述したプロセスコントロールに加えて、現像器内の現像剤のトナー濃度（キャリアとトナーとの混合比）を一定に保つためのトナー濃度制御も行われている。
すなわち、図１０（ａ）に示すように、静電潜像に付着するトナー量は、現像剤中のトナー濃度にほぼ比例し、現像剤中のトナー濃度が、記録画像の画像濃度（ＩＤ）等の画質に直接的に影響を及ぼすこととなる。このため、上述したトナー濃度制御が行われている。
【０００４】
従来実施されているトナー濃度制御では、現像器内の現像剤のトナー濃度を検出し、このトナー濃度が予め定めた目標トナー濃度値より低い場合に、目標トナー濃度値となるようにトナー補給機構を駆動して現像器内ヘトナーを補給するとともに、目標トナー濃度値に到達すると、トナー補給を停止するという方法が採用されている。
【０００５】
現像器内に備えられ、現像剤中のトナー濃度を検出するためのトナー濃度検出手段としては、一般的に、透磁率センサが用いられている。この透磁率センサは、摩擦帯電により磁性のキャリアに付着したトナー量（トナーの混合比）に応じて変化する現像剤の透磁率を、現像剤に近接させたコイルのインダクタンスの大きさとして検出する。現像剤中のトナー濃度と、現像剤の透磁率との間には、現像剤中のトナー濃度が上がると透磁率が下がり、トナー濃度が下がると透磁率が上がるという相関関係があり、現像剤の透磁率を検出することによりトナー濃度を求めることができる。
【０００６】
ところが、温度や湿度の影響により現像剤の流動性やトナーの帯電量が変化すると、トナー濃度は同じであるにもかかわらず、透磁率センサの出力値（透磁率）が変化してしまうという問題があった。
すなわち、図１０（ｂ）に示すように、たとえ現像剤中のトナー濃度が一定であっても、現像剤の温度が変化すると、透磁率センサの出力値が変化する。具体的には、透磁率センサの出力値は、低温となるに従って低くなり、高温となるに従って高くなる。
【０００７】
また、現像剤の透磁率は、磁性キャリアヘのトナーの付着量によって変化するが、このキャリアヘのトナー付着量は、トナーの帯電量によって変化する。したがって、透磁率センサの出力値（透磁率）も、トナーの帯電量によって変化してしまう。具体的には、トナーの帯電量は、特に高湿で低くなり、低湿で高くなる。
すなわち、図１０（ｃ）に示すように、透磁率センサは、予め定められた目標トナー濃度の検出において、常温／常湿（Ｎ／Ｎ）時に所定のセンサ出力（ＴＤ）を出力するように調整を受けているが、トナーの摩擦による帯電量の影響により、高温／高湿（Ｈ／Ｈ）の環境下ではセンサ出力が大きくなり、反対に低温／低湿（Ｌ／Ｌ）の環境下ではセンサ出力が小さくなる。
【０００８】
図１１に、トナー比濃度（現像剤中のトナー濃度）に対する透磁率センサ（ＡＴＣセンサ）の出力の変化を示す。図１１に示すように、トナー比濃度に対する透磁率センサの出力は、多湿状態では常温状態より高くシフトし、低温状態では常温状態より低くシフトする。
このため、Ｈ／Ｈ環境下では、図１２（ｂ）に示すように、トナー濃度が何ら変化していないにもかかわらず、見掛け上のトナー濃度が低下した状態を呈することにより、トナー補給が開始され、Ｎ／Ｎと同じセンサ出力となるまで、トナーが補給される。したがって、キャリアに対して過剰なトナーが供給されることとなり、実際のトナー濃度が上がり過ぎる。なお、図１２（ｂ）中、Ｃによりトナー補給開始点を示し、Ｄによりトナー補給終了点を示す。
【０００９】
また、Ｌ／Ｌ環境下では、図１２（ａ）に示すように、見掛け上のトナー濃度が増加した状態を呈するので、その後、Ｎ／Ｎと同じセンサ出力となるまで、キャリアに対するトナーの混合量が不足しても一切補給されない。したがって、キャリアに対してトナーが不足し、実際のトナー濃度が下がり過ぎる。なお、図１２（ａ）中、Ａにより見掛け上トナー濃度が増加した点を示し、Ａ〜Ｂの区間はトナーが補給されない。
すなわち、現像剤の透磁率を検出し、その透磁率から求めることができるトナー濃度を、予め定めた目標トナー濃度（目標混合比）に保持されるようにトナーの補給を行う従来のトナー濃度制御では、上述したような湿度や温度といった環境変化に追随できず、現像器内の現像剤のトナー濃度を正確に調整できないこととなる。
【００１０】
このような不具合に鑑み、従来より、温度や湿度等の環境変化を考慮したトナー濃度制御が種々提案されている。
例えば、特開昭５７−１１６３７０号公報や特開昭５６−１０１１６６号公報には、特に湿度条件に関して、相対湿度に応じた補正制御を行うための技術が記載されている。しかしながら、このような方法では、十分な補正効果を得ることができない場合が存在する。
【００１１】
すなわち、図１０（ｃ）に示すように、高温／低湿（相対湿度）、および低温／高湿（相対湿度）の環境下では、常温／常湿（相対湿度）の場合と同様な透磁率センサ出力となり、見掛け上は所定のトナー濃度を維持しているような状態となる。したがって、相対湿度を単純に参照してトナー濃度の補正制御を行うと、環境条件によっては誤った補正制御となり画像濃度に悪影響を及ぼす。このため、相対湿度に応じた補正制御を行う方法では、十分な補正効果が得られない場合がある。
【００１２】
また、特開平６−２８２１６６号公報には、環境状態の変化、特に湿度変化を検出し、この検出結果に応じて現像器のトナーとキャリアの混合比、（＝目標トナー濃度＝目標透磁率センサ出力）を制御する技術が記載されている。当該公報においては、画像形成装置における湿度、特に絶対湿度を検出する手段を備え、常湿度である場合の現像剤の混合比目標値を基準として、絶対湿度が高い湯合には現像剤混合比目標値（ＴＤ）を低くし、絶対湿度が低い場合には現像剤混合比目標値（ＴＤ）を高くするようにトナー補給を制御する装置が開示されている。このため、湿度変化に対応して、感光体上に形成された潜像を現像する場合の濃度を一定に保つように制御することができ、画質を安定化できることになる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特開平６−２８２１６６号公報に記載された技術では、相対湿度において環境変化による透磁率の変化に対して誤った補正を行う事があり十分な補正を行うことができない点を補うため、絶対湿度を検出するようにし、これに基づいて現像剤の混合比制御を行っている。
しかしながら、このような制御方法を採用した場合には、絶対湿度を検出するためのセンサを設置しなければならず、当該センサは非常に高価であるため、製造コストが上昇するという問題がある。
【００１４】
ところで、上述した環境変化によりトナー濃度制御を正確に行うことができない場合の悪影響は、モノクロ機に比べてカラー機において顕著である。
すなわち、モノクロ機においては、周囲環境の影響を考慮し、静電潜像へのトナーの付着量が多少変化しても画像濃度が変化しない領域、つまりトナー付着量変化に対して画像濃度変化が飽和している領域に現像特性を設定している。このため、周囲環境の変化により静電潜像へのトナーの付着量が多少変化しても画像濃度はあまり変化しない。
【００１５】
一方、カラー機は、感光体表面に複数色のトナー像を重ねたカラートナー像を形成し、記録用紙に転写、定着してカラー画像印刷を作成するものである。このため、各色のトナー像の層厚が変化すると、カラー画像の色相が変化したり、ＯＨＰシートに印刷した場合の光透過率が変化して画質が低下する。そして、一般的に、カラー画像の色相や、ＯＨＰシートに印刷した場合の透過率が良好となる現像特性は、モノクロ機における飽和領域ではなく、静電潜像へのトナーの付着量が変化すると画像濃度が変化する不飽和領域にあるため、環境条件の変化により静電潜像へのトナーの付着量が変化すると画像濃度が変化することとなる。
【００１６】
さらに、カラー機の場合には、上述したような環境条件の変化による影響とともに、現像剤各色間の特性（主に帯電性）の差違も関係しており、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）各色の使用色剤の違いなどにより環境条件が変化した際の帯電特性も大きく変化するため、各色間の帯電特性を合わせることが大変難しいという問題もある（図１２（ａ）（ｂ）参照）。
【００１７】
ところが、上述した各公報をはじめ、従来の技術では、環境に対する考慮は一通りなされているが、現像剤各色における環境変化時の帯電特性の違いまでは補償されていない。すなわち、従来の補正制御方法では、環境に対する補正はできるが、現像剤の各色毎の対環境特性を補正していないため、環境変化に対する画像濃度の安定性向上に対する効果が十分ではない。
【００１８】
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、周囲環境が変化した際に、現像剤の帯電特性が変化してトナーの濃度が変化することを防止し、環境条件と現像剤色とトナー濃度情報とに基づいて、現像剤の各色毎の対環境特性を考慮に入れて、実測値に近似した補正制御を行うことにより、良好な品質のカラー画像を得ることができる電子写真装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電子写真装置のトナー濃度制御装置は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を備えている。
【００２０】
すなわち、本発明に係る電子写真装置のトナー濃度制御装置は、磁率を検出するための透磁率センサを備え、該透磁率センサによりトナーとキャリアとからなる２成分現像剤の透磁率を検出し、検出した透磁率が予め定めたトナー濃度に基づいて決定される目標透磁率となるようにトナー補給を行う電子写真装置のトナー濃度制御装置において、前記電子写真装置内の相対湿度と温度とを作動環境状態として検出するための環境検出手段と、前記環境検出手段により検出可能な作動環境状態を複数エリアに分割し、各エリア毎に当該作動環境状態における前記透磁率に応じた透磁率の変化を表す環境補正値と、現像剤を交換した際での作動環境における前記透磁率センサの出力値とを記憶する記憶手段と、前記環境検出手段により検出した作動環境状態に基づいて、前記記憶手段に記憶された各エリア毎の環境補正値のうちから対応するものを選択し、選択した環境補正値と前記現像剤を交換した際での作動環境状態における環境補正値とから前記目標透磁率を演算するための目標透磁率演算手段とを備え、前記目標透磁率演算手段は、選択した環境補正値と前記現像剤を交換した際での作動環境状態における環境補正値との差分値が、前記透磁率センサの出力値と前記現像剤を交換した際での作動環境状態における透磁率センサの出力値との差よりも、所定値以上の場合に、前記環境補正値に代えて、前記透磁率センサの出力値と前記現像剤を交換した際での作動環境状態における前記透磁率センサの出力値から前記目標透磁率を算出することを特徴とするものである。
【００２２】
また、前記トナー濃度制御装置が搭載される電子写真装置は、それぞれ収容する現像剤の色が異なる複数の現像器を有するカラー電子写真装置からなり、前記記憶手段に記憶された透磁率の変化値は、各現像器毎に設定されており、前記目標透磁率演算手段は、各現像器毎に、目標透磁率の補正を行うことが好ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明に係る電子写真装置のトナー濃度制御装置の実施形態の一例を説明する。
【００２４】
図２は、本発明の一実施形態に係るトナー濃度制御装置を備えた電子写真装置の概略縦断面図である。なお、図２に示す実施形態は、代表的な電子写真装置の一例として、カラープリンタを示しているが、本発明はカラープリンタに限定されるものではなく、電子写真方式の画像形成装置全般に適用することができる。
【００２５】
本発明に係るトナー濃度制御装置を備えたカラープリンタは、図２に示すように、潜像担持体であるドラム状の感光体１を備えており、この感光体１は、図中の矢印方向に回転駆動される。感光体１は、まず帯電器２により特定の極性に均一帯電された後、ＬＳＵ（レーザビームスキャナユニット）３からのレーザビームにより露光されることにより、その表面に画像に応じて静電潜像が形成される。このレーザビームの露光位置の回転下流側には、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の４色現像を行うことができるようにした現像装置である現像ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが順に配置されており、１回の露光毎に１つの現像ユニットが選択的に駆動されて現像が行われる。
【００２６】
各現像ユニットに収容されている現像剤は、何れも、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤である。現像ユニット内には、それぞれ、現像剤を攪拌するための攪拌ローラと、攪拌ローラにより供給される現像剤をユニットの開口部から感光体１へ供給するための現像ローラとが設けられている。また、各現像ユニット内には、現像ユニット内の現像剤のトナー濃度（トナー比濃度）を検出するための透磁率センサ（ＡＴＣセンサ）が配設されており、さらに、各現像ユニットには、現像ユニット内にトナーを補給するためのトナーカートリッジが接続されている。
【００２７】
現像ユニットにより形成された感光体１上のトナー像は、感光体１と同じ周速度で回転駆動される転写ドラム５に保持された普通紙等のシートに転写される。転写ドラム５は、感光体１を駆動するモータによって回転駆動され、図の矢印方向に回転しており、そのドラム基体に印加される電圧によって表面にシートを静電的に吸着する。シートは、シート給紙カセット６内に収容されており、該シート給紙カセット６より１枚ずつ給紙され、搬送される。
【００２８】
感光体１上に形成されたトナー像は、感光体１と転写ドラム５の接点で、転写ドラム５上のシートヘ転写される。このとき転写されずに感光体１上に残留したトナーは、感光体クリーナ７によって除去され、また感光体１の表面は除電ランプ８により除電される。
【００２９】
こうして１色目のトナー像のシートヘの転写が完了すると、次色のトナー像の形成が、上述した手順と同様にして実施され、転写ドラム５上に吸着されているシートに重ねて転写される。その後、４色すべてのトナー像の形成ならびにシートヘの転写が完了すると、シートは転写ドラム５より剥離爪９により隔離され、定着装置１０へ搬送される。そして、定着装置１０によりトナー像が加熱定着された後、排出トレイ１１ヘ排出される。
【００３０】
次に、図３に基づいて、上述したカラープリンタに設けられたトナー濃度（トナー比濃度）を制御するための制御装置を説明する。
図３は、制御装置の概略構成を示すブロック図である。
トナー濃度を制御するための制御装置２１は、図３に示すように、演算装置２３と記憶装置２２の機能を有するＣＰＵからなる。この制御装置２１は、湿度センサ１２とＡＴＣセンサ１３からの入力信号を受けて、トナーカートリッジ駆動モータ１４を制御することにより、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の各現像ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに対するトナーカートリッジからのトナー補給を制御する。
【００３１】
各現像ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに対するトナーの補給量は、トナーカートリッジ駆動モータ１４のＯＮ時間により決まる。すなわち、制御装置２１は、各現像ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ毎に設けられたＡＴＣセンサ１３からの出力値を監視しており、トナーが消費されて現像剤中のトナー濃度が低下すると、当該現像ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに対して、トナーを補給するようになっている。
【００３２】
具体的に説明すると、制御装置２１は、トナーが消費されると、ＡＴＣセンサ１３からの出力値が、予め定めた基準トナー濃度に応じた目標センサ出力（ＴＤ）となるように、トナー補給を行って、各現像ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ内の現像剤のトナー濃度を一定に保つように制御する。
【００３３】
上述したように、ＡＴＣセンサ１３からの出力値である透磁率は、トナー濃度の変化のみならず、現像剤の流動性の変化に大きく左右される。また、現像剤の流動性は、その作動環境である温度および湿度に大きく左右される。そこで、カラープリンタには、湿度センサ１２（図２参照）が配設されている。この湿度センサ１２により、カラープリンタが設置されている環境状態を検出し、測定結果を制御装置２１を構成するＣＰＵへ出力して、環境変化に基づくＡＴＣセンサ１３からの出力の変化を、制御装置２１により補正するようになっている。
【００３４】
湿度センサ１２は、温度と相対湿度とをそれぞれ測定するようになっており、測定結果を制御装置２１へ出力する。制御装置２１は、記憶装置２２に記憶された絶対湿度算出テーブルを参照し、湿度センサ１２の測定結果に基づいて、カラープリンタが設置されている環境状態を、「１」〜「９３」の数字からなる湿度値を割り当てて表現する。
【００３５】
なお、記憶装置２２に記憶された絶対湿度算出テーブルは、図４に示すように、温度と相対湿度とを対応付けて絶対湿度に相当する値として表したテーブルである。
【００３６】
また、記憶装置２２には、図５に示すような環境補正値テーブル（以下、ＬＵＴと称する）が格納されている。このＬＵＴでは、湿度センサ１２の出力値である「１」〜「９３」を、「１」〜「６」、「７」〜「１８」、「１９」〜「３５」、「３６」〜「５６」、「５７」以上というように５つに分割して、湿度値の低い方から順にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの５つの湿度エリアとしている。なお、エリアＣが、常温、常湿のＮ／Ｎ環境となる。
【００３７】
各湿度エリア毎に、目標センサ出力を補正するために用いる環境補正値が、使用される現像剤の色毎に設定されている。この環境補正値は、２５６のカウント値で与えられている。つまり、ＡＴＣセンサ１３の最大電圧が５Ｖの場合、５Ｖ÷２５５で求めた約０．０２Ｖが１カウントとなっている。
【００３８】
この環境補正値は、目標センサ出力（ＴＤ）に対して加算する底上げ値であり、例えば、現像剤を交換した状態（前記基準となる作動環境状態）において、ＡＴＣセンサ１３により検出した初期の現像剤中のトナー濃度、つまり基準トナー濃度のセンサ出力が、Ｎ／Ｎ環境のエリアＣにおいて、２Ｖであったとすると、２Ｖを基準センサ出力とし、これにＮ／Ｎ環境のエリアＣにおけるＴＤ補正値である「５０」に対する差分を加算した値が、目標センサ出力、すなわちＴＤとなる。
【００３９】
例えば、黒の現像剤について見てみると、前記基準となる作動環境状態がエリアＣで、目標センサ出力（ＴＤ）が２Ｖであるとした場合、エリアＣより低湿となるエリアＢでは、２Ｖ−｛（５０−４０）｝×０．０２で求められた約１．８ＶがＴＤ補正値となる。低湿では、トナー濃度が同じでも、ＡＴＣセンサ１３の出力値が低くなるので（見掛け上のトナー濃度ＵＰ）、エリアＣと同じＡＴＣセンサ１３の電圧では、ＴＤ値が高くなりトナー不足となるが、このようにＡＴＣセンサ１３の電圧を小さくしてＴＤを下げることにより、環境変化によるＡＴＣセンサ１３の出力値変化を補正することできる。
【００４０】
一方、エリアＣより高湿となるエリアＤでは、ＴＤ補正値は、２Ｖ−｛（５０−６５）｝×０．０２で求められた約２．３Ｖとなる。高湿では、トナー濃度が同じでも、ＡＴＣセンサ１３の出力値が高くなるので（見掛け上のトナー濃度低下）、エリアＣと同じＡＴＣセンサ１３の電圧では、ＴＤ値が低過ぎることとなりトナーの過剰供給が起こるが、このようにＡＴＣセンサ１３の電圧を大きくしてＴＤを上げることにより、環境変化によるＡＴＣセンサ１３の出力値変化を補正することできる。
【００４１】
エリアＢよりさらに低湿のエリアＡでは、さらにＴＤ補正値が小さく設定されている。一方、エリアＤよりさらに高湿のエリアＥでは、さらにＴＤ補正値が大きく設定されている。
【００４２】
同様に、各湿度エリア毎のＴＤ補正値が、黒、シアン、マゼンタ、イエローという色の違いに基づくトナーの帯電特性を考慮して、各々設定されている。このようなＴＤ補正値は、経験的データあるいは実験的データに基づいて設定される。
【００４３】
このようなＬＵＴにおける湿度エリア数は、細かく分割するほど、ＴＤを細かく補正することができる。しかしながら、本実施形態では、現像剤の色毎に環境補正値を設定しているので、現像剤の色数に応じて記憶手段の容量が増加し、エリアを細分化するには限界がある。そこで、本実施形態では、エリアを５分割して５つの湿度エリアとするとともに、各湿度エリアに対して各色毎にＴＤ補正値を設定し、このＴＤ補正値に基づいてＴＤを補正するようにしている。
【００４４】
ここで、湿度エリアは異なるが、実際の現像ユニット内の状態は、ＴＤを補正するほど変動していない場合や、反対に、湿度エリアが同一であるか、あるいは１エリアの違いであっても、実際にはＴＤの補正が絶対に要求される場合や、１エリア分程度の補正でなくもっと大きな補正が必要な重大な状態変動が生じる場合が想定される。
【００４５】
例えば、図４において、温度が１５℃で相対湿度が８０％の場合の絶対湿度値は「３５」であり、この絶対湿度値「３５」はＣエリアに属するため、基準ＴＤ値に加算されるＴＤ補正値は「５０」となる。ここで、相対湿度のみが２０％にまで変化して絶対湿度値が「７」となると、この絶対湿度値「７」はＢエリアに属することとなり、ＴＤ補正値は「４０」となる。しかしながら、ここで用いられるＴＤ補正値は、温度が１５℃で相対湿度が５０％の場合の絶対湿度値「２０」が、温度が１５℃で相対湿度が４０％の場合の絶対湿度値「１６」となった場合のＴＤ補正値と同じであり、前者ではＴＤの補正量が不足し、後者ではＴＤの補正量が過剰となる。つまり、ＬＵＴは、各湿度エリアの中央の湿度値で最も最適なＴＤ補正値となるように設定されているので、湿度エリアの境界付近に属する湿度値の場合には、補正過剰となったり、あるいは補正不足となってしまう。もちろん、このような問題は、エリアを細分化することにより解決することができるが、記憶手段の容量の関係から事実上不可能である。
【００４６】
そこで、本実施形態に係るトナー濃度補正装置では、演算装置２３により、ＡＴＣセンサ１３の出力値の実際の変化量を求めて、当該変化量とＬＵＴとを用いて、ＴＤ補正を行うようにしている。
【００４７】
次に、上述したトナー濃度補正装置によるトナー濃度補正の制御手順を説明する。
図１は、トナー濃度補正の制御手順を示すフローチャートである。なお、図１に示すフローチャートには、画質補償の制御手順も含んでいる。また、図１において、「トナコン」とはトナーコントロール（トナー濃度補償制御）のことを表し、「プロコン」とは、プロセスコントロール（画質補償制御）のことを表す。
【００４８】
本実施形態に係るトナー濃度補正装置では、トナーコントロールの最初のステップとして、記憶装置２２に対して初期のトナー濃度を記憶させるために、カラープリンタに対して各現像ユニットの交換状態を確認する。
【００４９】
したがって、まず初めに、現像剤が交換直後か否かを判断する（Ｓ１）。ここで、現像ユニットが新しいものとして検出されている場合には、現像剤を１分間攪拌し、トナーとキャリアとが十分に混合され、トナー混合比、すなわち現像剤中のトナー濃度が安定した状態で、ＡＴＣセンサ１３を読み取り、これを基準値として記憶装置２２に記憶する（Ｓ２）。また、このときの湿度センサ１２の出力値も初期湿度値として記憶装置２２に記憶される（Ｓ３）。ここで、検出した基準値に基づいて、上述した基準センサ出力が決定される。この初期湿度値および基準センサ出力は、電源がＯＦＦされた後も保持される。
【００５０】
一方、現像剤の交換直後における処理（Ｓ２，Ｓ３）を終了した後、あるいは、現像剤が交換直後でない場合（Ｓ１においてＮｏ）には、プロセスコントロールを行うタイミングであるか否かを判断する（Ｓ４）。本実施形態に係るカラープリンタにおけるプロセスコントロールを行うタイミングは、電源がＯＮされた際とする。なお、印刷枚数が所定枚数に達した毎に、プロセスコントロールを行わせることも可能である。
【００５１】
ここで、プロセスコントロールを行うタイミングである場合には、湿度センサ１２の出力値を読み込み（Ｓ５）、プロセスコントロールを実行する（Ｓ６）。なお、このプロセスコントロールの詳細については、本願出願人が先に出願している特開平１０−２１３９２８号公報等に詳述されている。
【００５２】
そして、プロセスコントロールが終了すると、現在の湿度センサ１２の出力値が、トナー混合比の基準値（ＴＤ）を設定した際に該当する湿度エリアに対して、変化したか否かを判断する（Ｓ７）。なお、プロセスコントロールを行うタイミングでない場合（Ｓ４においてＮｏ）には、上述した各ステップ（Ｓ５〜Ｓ７）をスキップする。
【００５３】
ここで、湿度エリアが変化している場合には、ＡＴＣセンサ１３の出力値を読み取り、これを「Ｓ１」とする（Ｓ１１）。続いて、記憶装置２２に記憶されている前回のＡＴＣセンサ１３の出力値「Ｓ」を読み取る（Ｓ１２）。ここで、現像剤の交換直後であれば、上述したステップ（Ｓ２）で得た値が「Ｓ」となる。また、現像剤を交換してから時間が経過していれば、前日の電源をＯＦＦする前に実施したトナー濃度制御時に読み込んだ値が「Ｓ０」となる。さらに、ＬＵＴより、上述したステップ（Ｓ７）において、ステップ（Ｓ７）への移行を判断した際の、環境補正値の差分値である「Ｚ」を読み取る（Ｓ１３）。
【００５４】
次に、前回と今回のＡＴＣセンサ１３の出力差である透磁率変化量「Ｙ」を、「Ｓ−Ｓ１」として求め、求めた透磁率変化量を環境補正値と対応するカウント値に換算し、その値「Ｙ」を、ＬＵＴより読み取った環境補正値の差分値である「Ｚ」と比較する（Ｓ１４）。ここで、環境補正値の差分値「Ｚ」と透磁率変化量「Ｙ」の差「Ｚ−Ｙ」が、予め定めた閾値より大きい場合には、求めた透磁率変化量「Ｙ」は信頼性があるものとして、この透磁率変化量「Ｙ」を、ＬＵＴの環境補正値に代えて使用する（Ｓ１５）。つまり、ＬＵＴの環境補正値の場合と同様、前回と今回のＡＴＣセンサ１３の出力値から目標センサ出力（ＴＤ）を求めることになる。
【００５５】
一方、環境補正値の差分値「Ｚ」と透磁率変化量「Ｙ」の差「Ｚ−Ｙ」が、予め定めた閾値未満であった場合には、求めた透磁率変化量「Ｙ」は信頼性がないものとして、求めた透磁率変化量「Ｙ」を用いることなく、上述したステップ（Ｓ１３）で読み取ったＬＵＴの環境補正値の差分値「Ｚ」を使用する（Ｓ１６）。
【００５６】
本実施形態に係るトナー濃度補正装置では、上述した閾値を「５」としている。ここで、この閾値について説明する。
【００５７】
図１３に示すように、高湿側になるにしたがって、ＡＴＣセンサ１３の出力変化が大きくなる。また、各湿度エリアにおけるＴＤ補正値は、各湿度エリアのセンターの湿度におけるＴＤ変化を用いている。このため、高湿側になるにしたがって、湿度値に基づいて補正した後のＴＤ変化に信頼性がなくなる。これを補正するために、本実施形態に係るトナー濃度補正装置では、閾値を設けている。なお、閾値を「５」としたのは、図１３における湿度値「２０」以上では、各湿度エリアにおけるＡＴＣセンサ１３の出力変化幅が約２０あり、また、ＴＤ補正値の湿度までは、ＡＴＣセンサ１３の出力変化幅が約１０あるため、閾値を「５」とすることにより、高湿側の各湿度エリア内の上下限の湿度における補正精度を上げることができるためである。このように、使用するＡＴＣセンサ１３の感度および湿度に対するＡＴＣセンサ１３の出力変化により、閾値を決定すればよい。
環境補正値を決定（Ｓ１５またはＳ１６）すると、補正値として選択した値を、上述した基準センサ出力に加算して、これをＴＤ補正値とする。
【００５８】
続いて、新しいＴＤに基づいて、トナー補給を行う。すなわち、ＡＴＣセンサ１３の出力値が、ＴＤ以下と判断されるまで、トナーカートリッジ駆動ローラを回転させて、現像ユニット内にトナーを補給する（Ｓ９，Ｓ１０）。
【００５９】
また、プロセスコントロールのタイミングでない場合（Ｓ４においてＮｏ）、および湿度エリアが変化していない場合（Ｓ７においてＮｏ）には、上述したステップ（Ｓ８〜Ｓ１０）の処理を行う。
なお、上述したフローチャートでは、１つの現像ユニットに対する補償制御を示しているが、本実施形態に係るトナー濃度補正装置はカラープリンタに使用されるため、４つの現像ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの各々に対して補償制御が行われる。
【００６０】
次に、具体的な例を挙げて、上述したトナー濃度の補正を説明する。例えば、現像剤（黒）を交換した後、始めてプロセスコントロールのタイミングになったとする。また、現像剤交換時の環境が、エリアＣであるとすると、ステップ１２（Ｓ１２）において読み込まれる値「Ｓ」は、「５０」となる。一方、ステップ５（Ｓ５）において湿度センサ１２が読み取った出力値が、エリアがＤに移行していたとすると、ステップ１３（Ｓ１３）において読み取られるＬＵＴの環境補正値の差分値「Ｚ」は、「６５−５０」となる。
【００６１】
また、ステップ１１（Ｓ１１）において読み取ったＡＴＣセンサ１３の出力値は、湿度エリアが高くなっている分だけ値が大きくなっており、ステップ１４（Ｓ１４）において、透磁率変化量「Ｓ−Ｓ１」を環境補正値と対応するカウント値に換算すると、その値「Ｙ」が「５」で、「Ｚ−Ｙ」が「６５−５０−５＝１０」となる。ここで得た「１０」は、閾値「５」を超えているため、これをステップ１３（Ｓ１３）で求めたＬＵＴの環境補正値の差分値「Ｚ」に代えて、前回と今回のＡＴＣセンサ１３の出力値から目標センサ出力（ＴＤ）を求める。
【００６２】
図６（ａ）（ｂ）に、ＬＵＴのみを用いて、環境変化によりＴＤ補正を行い、トナー濃度制御を行った場合における、画像濃度（ＩＤ）と、白ベタ部にトナーが散るカブリ（ＢＧ）の発生状態を調べた結果を示す。同様に、図７（ａ）（ｂ）に、本実施形態に係るトナー濃度補正装置を用いた場合における、画像濃度と、カブリの発生状態を調べた結果を示す。
【００６３】
図６（ａ）と図７（ａ）とを比較して分かるように、ＬＵＴのみに頼るＴＤ補正では、環境の違いを受けて画像濃度が大きく変化してしまう現象が、実際の透磁率変化量「Ｙ」を用いることにより改善されている。
カブリ現象は、トナー不足となるＬ／Ｌではさほど問題とならないが、Ｈ／Ｈでは、大きな影響を受ける。図６（ｂ）と図７（ｂ）とを比較して分かるように、ＬＵＴのみに頼るＴＤ補正では、Ｈ／Ｈで生じるカブリ現象が、実際の透磁率変化量「Ｙ」を用いることにより改善されている。
【００６４】
図８に、ＬＵＴのみに頼るＴＤ補正を用いた従来の画像形成装置と、実際の透磁率変化量「Ｙ」を用いた本実施形態に係るトナー濃度補正装置を備えた画像形成装置とにおいて、各湿度エリア毎に発生する現像剤中のトナー濃度のばらつきを調べた結果を示す。
【００６５】
図８から明らかなように、ＬＵＴのみを用いた従来の画像形成装置では、黒、シアン、マゼンタ、イエローの各色において、２〜４％ものばらつきが生じている。これに対して、本実施形態に係るトナー濃度補正装置を備えた画像形成装置では、黒、シアン、マゼンタ、イエローの各色において、１％程度のばらつきで収まっており、トナー濃度のばらつきが大きく改善されていることがわかる。
【００６６】
また、図９に、ＬＵＴのみに頼るＴＤ補正を用いた従来の画像形成装置と、実際の透磁率変化量「Ｙ」を用いた本実施形態に係るトナー濃度補正装置を備えた画像形成装置とにおいて、各湿度エリア毎に発生するＩＤのばらつきを調べた結果を示す。
図９から明らかなように、黒色については、ＬＵＴのみを用いた場合であっても、さほどばらつきはないが、シアン、マゼンタ、イエローの各色においては、ＩＤのばらつきが大きく改善されていることがわかる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明係る電子写真装置のトナー濃度制御装置２１は、上述した構成を備えているため、以下に説明する効果を奏することができる。
すなわち、本発明に係る電子写真装置のトナー濃度制御装置２１によれば、作動環境状態が複数エリアに分割され、各エリア毎に透磁率の変化量が記憶されている。
【００６８】
このため、僅かな作動環境状態の変化であって、目標透磁率を補正する必要が殆どない場合にも補正が行われることがなく、ある程度の環境変化が起こって初めて目標透磁率の補正を行う。
したがって、温度や湿度が僅かに変化しただけで、実際には目標透磁率の調整が必要ないのにもかかわらず、目標透磁率の補正を行うという不都合を回避することができる。
【００６９】
また、目標透磁率演算手段は、前回検出した透磁率と今回検出した透磁率との差分値を求めることが可能な場合、すなわち、現像剤交換時等を除いて、実際の透磁率の変化量に基づいて目標透磁率の算出を行う。
このため、目標透磁率は、実際の環境に即した値となる。したがって、必要がないにもかかわらず目標透磁率を補正することがなくなり、適切なタイミングで実測に基づいて正確な目標透磁率の補正を行い、作動環境が変化しても、安定したトナー濃度の制御が可能となる。この結果、現像剤の透磁率に基づいてトナー濃度を調整する構成ではあるが、透磁率の環境による影響を除いて、あたかも現像剤のキャリアに対するトナーの混合比を直接検出したような、精度の高いトナー濃度制御が可能となる。
【００７０】
また、本発明に係る電子写真装置のトナー濃度制御装置２１によれば、現像剤の透磁率を検知して得た実際の変化量である差分値が、予め定める閾値以上の場合にのみ、当該差分値を用いて目標透磁率を補正する。したがって、得られた差分値が閾値未満である場合には、記憶手段に記憶されている各環境エリアに対応した変化値に基づいて目標透磁率を補正する。例えば、透磁率センサの出力振れに基づいて、信頼できる値が所定値Ｘ以上であるならば、この値Ｘを閾値とする。そして、透磁率を検知して得た実際の変化量である差分値に対して信頼性がある場合にのみ、当該差分値を用いて補正を行い、差分値に対して信頼性が低い場合には、記憶手段に記憶された補正値、すなわち、実験データや経験データに基づいた補正値を採用することにより、目標透磁率をより正確に補正することができる。
【００７１】
また、本発明に係る電子写真装置のトナー濃度制御装置２１によれば、環境に対する補正に加えて、現像剤各色における環境変化時の帯電特性の違いまで補償することが可能となる。すなわち、環境に対する補正に加えて、現像剤の各色毎の対環境特性をも補正するので、環境変化に対する画像濃度の安定性が向上し、優れたカラー電子写真装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トナー濃度補正の制御手順を示すフローチャートである。
【図２】本発明の一実施形態に係るトナー濃度制御装置２１を備えた電子写真装置の概略縦断面図である。
【図３】制御装置２１の概略構成を示すブロック図である。
【図４】記憶装置２２に記憶された絶対湿度算出テーブルの説明図である。
【図５】記憶装置２２に記憶された環境補正値テーブルの説明図である。
【図６】環境補正値テーブルのみを用いて、環境変化によりＴＤ補正を行い、トナー濃度制御を行った場合における、画像濃度と、白ベタ部にトナーが散るカブリの発生状態を調べた結果を示す説明図である。
【図７】本実施形態に係るトナー濃度補正装置を用いた場合における、画像濃度と、カブリの発生状態を調べた結果を示す説明図である。
【図８】従来の画像形成装置と、本実施形態に係るトナー濃度補正装置を備えた画像形成装置とにおいて、各湿度エリア毎に発生する現像剤中のトナー濃度のばらつきを調べた結果を示す説明図である。
【図９】従来の画像形成装置と、本実施形態に係るトナー濃度補正装置を備えた画像形成装置とにおいて、各湿度エリア毎に発生するＩＤのばらつきを調べた結果を示す説明図である。
【図１０】トナー濃度に対する静電潜像に付着するトナー量の変化を示すグラフ（ａ）、湿度に対する透磁率センサ出力の変化を示すグラフ（ｂ）、現像攪拌時間に対する透磁率センサ出力の変化を示すグラフ（ｃ）である。
【図１１】トナー比濃度に対する透磁率センサの出力の変化を示すグラフである。
【図１２】環境状態の変化とＡＴＣセンサ出力との関係を示すグラフである。
【図１３】絶対湿度値に対するセンサ出力の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１  感光体
２  帯電器
３  ＬＳＵ（レーザビームスキャナユニット）
４ａ〜ｄ  現像ユニット
５  転写ドラム
６  シート給紙カセット
７  感光体クリーナ
８  除電ランプ
９  剥離爪
１０  定着装置
１１  排出トレイ
１２  湿度センサ
１３  ＡＴＣセンサ
１４  トナーカートリッジ駆動モータ
２１  制御装置
２２  記憶装置
２３  演算装置
【図１】
0003693547.tif 000002
【図２】
0003693547.tif 000003
【図３】
0003693547.tif 000004
【図４】
0003693547.tif 000005
【図５】
0003693547.tif 000006
【図６】
0003693547.tif 000007
【図７】
0003693547.tif 000008
【図８】
0003693547.tif 000009
【図９】
0003693547.tif 000010
【図１０】
0003693547.tif 000011
【図１１】
0003693547.tif 000012
【図１２】
0003693547.tif 000013
【図１３】
0003693547.tif 000014