(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上にデジタル画像信号に応じた静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上の静電潜像をトナー及びキャリアを備えた現像剤にて現像する現像器と、前記現像器内のトナー濃度を検知する濃度センサと、前記濃度センサの出力と目標値とに応じて前記現像器へトナーを補給するトナー補給手段と、前記現像器により現像して得られた参照画像の濃度を検知する画像濃度センサと、前記画像濃度センサの出力に応じて前記目標値を補正する補正手段と、を有する画像形成装置において、
前記現像器内のトナー量が過剰状態のとき、前記補正手段による前記画像濃度センサに応じた前記目標値へのフィードバック量を前記デジタル画像信号に基づく画像比率に応じて可変としたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば複写機あるいはプリンタなどとされる電子写真方式あるいは静電記録方式などの画像形成装置に関し、特に２成分現像剤のトナー補給制御を介して、現像剤のトナー濃度ないしは画像濃度を制御する濃度制御装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真方式や静電記録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、もしくは非磁性トナーと磁性キャリアを主成分とした二成分現像剤が用いられている。特に、電子写真方式によりフルカラーやマルチカラー画像を形成するカラー画像形成装置では、画像の色味等の観点からほとんどの現像装置が二成分現像剤を使用している。
【０００３】
周知のように、この二成分現像剤のトナー濃度（キャリアとトナーの合計重量に対するトナー重量の割合）は、画像品質を安定化させる上で極めて重要な要素になっている。現像剤のトナーは現像時に消費され、現像剤のトナー濃度が減少する。このため、トナー濃度制御装置もしくは画像濃度制御装置を使用して適時、トナーの濃度もしくは画像濃度を検出して、その変化に応じてトナー補給を行い、トナー濃度もしくは画像濃度を常に一定に制御し、画像の品位を保持する必要がある。
【０００４】
従来のトナー濃度制御装置を備えた画像形成装置、本例では電子写真方式のデジタル複写機の全体構成例を図８に示す。
【０００５】
まず、原稿２１の画像がＣＣＤ１により読み取られ、得られたアナログ画像信号が増幅器２で所定のレベルまで増幅され、アナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）３により例えば８ビット（０〜２５５階調）のデジタル画像信号に変換される。
【０００６】
つぎに、このデジタル画像信号はγ変換器５（本例では２５６バイトのＲＡＭで構成されルックアップテーブル方式で濃度変換を行う変換器）に供給され、そこでγ補正された後、デジタル−アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）９に入力される。
【０００７】
この変換器９によりデジタル画像信号は再びアナログ画像信号に変換されて、コンパレータ１１の一方の入力に供給される。コンパレータ１１の他方の入力には、三角波発生回路１０から発生される所定周期の三角波信号が供給されており、上記コンパレータ１１の一方の入力に供給されたアナログ画像信号は、三角波信号と比較されてパルス幅変調される。このパルス幅変調された２値化画像信号は、レーザ駆動回路１２にそのまま入力され、レーザダイオード１３の発光のオン・オフ制御用信号として使用される。レーザダイオード１３から放射されたレーザ光は、周知のポリゴンミラー１４により主走査方向に走査され、ｆ／θレンズ１５、および反射ミラー１６を経て、矢印方向に回転している像担持体たる感光体ドラム４０上に照射され、静電潜像を形成する。
【０００８】
一方、感光体ドラム４０は露光器１８で均一に除電を受け、一次帯電器１９により均一に例えばマイナスに帯電される。その後、上述したレーザ光の照射を受けて画像信号に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像は現像器２０によって可視画像（トナー像）に現像される。現像器２０の上部には補給用トナー２９を収容したトナー補給槽８が取り付けられ、その補給槽８内の下部には、モータ２８により回転駆動されることによりトナー２９を搬送して現像器２０内に供給するトナー搬送スクリュー３０が設置されている。
【０００９】
感光体ドラム４０上に形成されたトナー像は、転写材担持ベルト１７により感光体ドラム４０に搬送された転写材Ｐ上に、転写帯電器２２の作用により転写される。転写材担持ベルト１７は２個のローラ２５ａ、２５ｂ間に張架され、図示矢印方向に無端駆動することにより、その上に保持した転写材Ｐを感光体ドラム４０に搬送する。感光体ドラム４０上に残った転写残りのトナーは、その後、クリーナ２４で掻き落とされる。
【００１０】
なお、説明を簡単にするために単一の画像形成ステーション（感光体ドラム４０、露光器１８、一次帯電器１９、現像器２０等を含む）のみを図示するが、カラー画像形成装置の場合には、例えばシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックの各色に対する画像形成ステーションが、転写材担持ベルト１７上にその移動方向に沿って順次に配列されることになる。またある場合には、感光体ドラムに対してシアン、マゼンタ、イエロー、およびブラックの各色に対する現像器が順次配列された画像形成装置になる。
【００１１】
本画像形成装置は、上記の現像でトナー濃度が減少した現像器２０内現像剤２１にトナーの補給制御を行って、現像剤のトナー濃度もしくは画像濃度を一定に制御するために現像器２０内に設置したトナー濃度センサー２３の出力値に基づき、ＣＰＵ６からモータ駆動回路７を介してモータ２８の回転を制御し、トナー搬送スクリュー３０を駆動してトナー２５を現像器２０に補給するように構成されている。なお、ＣＰＵ６に接続されたＲＡＭ２６には、モータ駆動回路７に供給する制御データ等が記憶されている。
【００１２】
また、本画像形成装置には、上記の現像でトナー濃度が減少した現像器２０内現像剤２１にトナーの補給制御を行って、現像剤のトナー濃度もしくは画像濃度を一定に制御するために、さまざまな方式の濃度制御装置（ＡＴＲ）が設置されている。
【００１３】
具体的には、現像器２０内現像剤２１のトナー濃度を反射光量に検知して制御する方式（現像剤反射ＡＴＲ）、現像器２０内現像剤２１の磁性キャリアの透磁率を検知して制御する方式（インダクタンスＡＴＲ）、感光体ドラム４０上に参照用にパッチ画像２６を作像し、その画像濃度を感光体ドラム４０に対向設置した電位センサなどのパッチ検センサ２７により検知して制御する方式（パッチ検ＡＴＲ）、ビデオカウンタ４からの画素ごとのデジタル画像信号の出力レベルから必要なトナー量を演算して制御する方式（ビデオカウント方式）などがある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の濃度制御装置には以下のような問題があった。
【００１５】
まず現像剤反射ＡＴＲでは、現像器２０内現像剤２１中のトナー濃度を直接検知するために、現像剤２１のトナー濃度を一定に保つことが可能であるが、トナーの摩擦帯電量（トリボ）が現像剤中の磁性キャリアの変質や環境の変動により変化し、現像性が変化する。このため、現像剤２１のトナー濃度を一定に維持できても、キャリアの変質や変動があった場合、画像濃度が変化してしまう欠点があった。
【００１６】
またインダクタンスＡＴＲでは、現像器２０内現像剤２１中の磁性キャリアの透磁率を一定にするように制御するため、結果として現像剤２１中のトナー濃度を一定に保つことは可能であるが、現像剤中の磁性キャリアの変質や環境の変動により、現像剤中のトナーの流動性や摩擦帯電量（トリボ）が変化し現像剤のかさ密度が変化してくる。このため、トナーや磁性キャリアの変質や環境の変動があった場合、正しく磁性キャリアの透磁率を測定できなくなり、現像剤２１のトナー濃度を一定に維持することができなくなってしまう欠点があった。
【００１７】
ビデオカウントＡＴＲでは、原稿画像の濃度情報をビデオカウント数に変換し、この値からトナー消費量を予測してトナー濃度の初期設定をし、トナー補給を行なうために、消費系のトナー補給量が変動した場合や、トナー補給手段の補給能力にばらつきがある場合には、この変動分あるいはばらつき分だけトナー濃度が初期設定値からずれていくという欠点があった。
【００１８】
更に、パッチ検ＡＴＲでは、感光体ドラム４０上のパッチ画像２６の濃度をパッチ検センサ２７によって検知するため、画像濃度を一定に保つことが可能であるが、上記の摩擦帯電量変化による現像性の低下により、低いパッチ画像濃度が得られると、これをパッチ検ＡＴＲが判断してトナーの補給状態を続けるため、現像器２０内にトナーが充満して、現像剤のあふれやかぶりを生じる。また、トナーの摩擦帯電量変化による現像性の増大により、高いパッチ画像濃度が得られて、これがパッチ検ＡＴＲにより判断されると、トナーの補給停止状態が続けられるので、現像器２０内のトナー量の減少により、その現像スリーブ上への現像剤コート量が減り、画像劣化（磁性キャリア摺擦跡など）を引き起こす重大な欠点があった。また、パッチ形成タイミングによっては画像形成にダウンタイムが生じ、更にパッチ形成回数を増加させることでトナー消費量が増え、廃トナーが増加してしまうといった欠点があった。
【００１９】
そこで近年、これら濃度制御装置を複数用いて画像／トナー濃度制御を行なう系が提案、実用化されている。具体的にはパッチ検ＡＴＲと現像剤反射ＡＴＲを用いた例があり、この方式ではパッチ検ＡＴＲにより感光体ドラム上の画像濃度を一定にするためのトナー補給量を算出し、その補給量を現像剤反射ＡＴＲの目標トナー濃度に変換しトナー補給を行なう。この制御では、パッチ検ＡＴＲにより画像濃度の安定性が達成でき、また連続コピー時はパッチ検ＡＴＲを動作させずとも現像剤反射ＡＴＲによる安定したトナー濃度制御ができるようになった。更に、現像性の変化による安定したトナー濃度制御できるようになった。また、現像性の変化による現像器内トナー濃度変化による画像弊害（現像剤のあふれやかぶり、磁性キャリア摺擦跡）を現像剤反射ＡＴＲの目標トナー濃度にリミッタを設けることで抑えられるメリットもある。
【００２０】
しかし、上記制御方式では、急激な現像性の変化、例えば現像器内にトナー補給手段によりトナーを過剰補給してしまった場合（以下、「フラッシング現象」という）には、現像性が上昇しパッチ検ＡＴＲの目標トナー濃度を急激に下げる動作を繰り返す。ただし、大幅に上昇してしまったトナー濃度はトナーを消費すること以外に減らすことができないため、例えば画像比率の非常に小さい画像を出し続けると、現像剤反射ＡＴＲの目標トナー濃度と現像器内の実トナー濃度に大きな差が生じてしまい、エラー表示を出してしまったり、その反動により大きな補給リップルを生んでしまい、画像色味変動を引き起こすことがあった。
【００２１】
従って、本発明の目的は、急激な現像性の変化が発生したときでも、画像形成初期から画像濃度が一定の高品位画像を得ることを可能とした画像形成装置を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
像担持体上にデジタル画像信号に応じた静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上の静電潜像をトナー及びキャリアを備えた現像剤にて現像する現像器と、前記現像器内のトナー濃度を検知する濃度センサと、前記濃度センサの出力と目標値とに応じて前記現像器へトナーを補給するトナー補給手段と、前記現像器により現像して得られた参照画像の濃度を検知する画像濃度センサと、前記画像濃度センサの出力に応じて前記目標値を補正する補正手段と、を有する画像形成装置において、
前記現像器内のトナー量が過剰状態のとき、前記補正手段による前記画像濃度センサに応じた前記目標値へのフィードバック量を前記デジタル画像信号に基づく画像比率に応じて可変としたことを特徴とする画像形成装置である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２７】
実施例１
本発明の第１実施例について図１〜図３により説明する。
【００２８】
まず、図１を参照して本発明による画像形成装置の一実施例の全体構成について説明する。本実施例では、本発明を電子写真方式のデジタル複写機に適用した場合について示すが、本発明が電子写真方式や静電記録方式の他の種々の画像形成装置に等しく適用できることはいうまでもない。
【００２９】
図１において、複写されるべき原稿３１の画像は、レンズ３２によってＣＣＤなどの撮像素子３３に投影される。この撮像素子３３は原稿画像を多数の画素に分解し、各画素の濃度に対応した光電変換信号を発生する。撮像素子３３から出力されるアナログ画像信号は画像信号処理回路３４に送られ、ここで各画素ごとにその画素の濃度に対応した出力レベルを有する画素画像信号に変換され、パルス幅変調回路３５に送られる。
【００３０】
このパルス幅変調回路３５は入力される画素画像信号毎に、そのレベルに対応した幅（時間長）のレーザ駆動パルスを形成して出力する。すなわち、図３（ａ）に示すように、高濃度の画素画像信号に対してはより幅の広い駆動パルスＷを、低濃度の画素画像信号に対してはより幅の狭い駆動パルスＳを、中濃度の画素画像信号に対しては中間の幅の駆動パルスＩをそれぞれ形成する。
【００３１】
パルス幅変調回路３５から出力されたレーザ駆動パルスは半導体レーザ３６に供給され、半導体レーザ３６をそのパルス幅に対応する時間だけ発光させる。従って、半導体レーザ３６は高濃度画素に対してはより長い時間駆動され、低濃度画素に対してはより短い時間駆動されることになる。それ故、感光体ドラム４０は、次に述べる光学系によって、高濃度画素に対しては主走査方向により長い範囲が露光され、低濃度画素に対しては主走査方向により短い範囲が露光される。つまり、画素の濃度に対応して静電潜像のドットサイズが異なる。従って、当然のことながら、高濃度画素に対するトナー消費量は低濃度画素に対するそれよりも大である。なお、図３（ｄ）に低、中、高濃度画素の静電潜像をそれぞれＬ、Ｍ、Ｈで示した。
【００３２】
半導体レーザ３６から照射されたレーザ光３６ａは、回転多面鏡３７によって掃引され、ｆ／θレンズ等のレンズ３８及びレーザ光３６ａを像担持体たる感光体ドラム４０方向に指向させる固定ミラー３９によって、感光体ドラム４０上にスポット結像される。かくして、レーザ光３６ａは感光体ドラム４０をその回転軸とほぼ平行な方向（主走査方向）に走査し、静電潜像を形成することになる。
【００３３】
感光体ドラム４０はアモルファスシリコン、セレン、ＯＰＣ等の感光体を表面に有し、矢印方向に回転する電子写真感光体ドラムであり、露光器４１で均一に除電を受けた後、一次帯電器４２により均一に帯電される。その後、上述した画像情報信号に対応して変調されたレーザ光３６ａで露光走査され、これによって画像情報に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像はトナーとキャリアが混合された二成分現像剤４３を使用する現像器４４によって反転現像され、トナー像として可視化される。ここで、反転現像とは、感光体ドラム４０の光で露光された領域に、潜像と同極性に帯電したトナーを付着させて、これを可視化する現像方法である。
【００３４】
このトナー像は、転写材担持ベルト４７により感光体ドラム４０に搬送された転写材Ｐ上に、転写帯電器４９の作用により転写される。転写材担持ベルト４７は２個のローラ４５ａ、４５ｂ間に張架され、図示矢印方向に無端駆動することにより、その上に保持した転写材Ｐを感光体ドラム４０に搬送する。トナー像が転写された転写材Ｐは、転写材担持ベルト４７から分離されて図示しない定着器に搬送され、永久像に定着される。また、転写後に感光体ドラム４０上に残った残留トナーは、その後、クリーナ５０によって除去される。
【００３５】
尚、説明を簡単にするために単一の画像形成ステーション（感光体ドラム４０、露光器４１、一次帯電器４２、現像器４４等を含む）のみを図示したが、本実施例の画像形成装置は、例えばシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色に対する画像形成ステーションを具備したカラー画像形成装置であり、この画像形成ステーションが、転写材担持ベルト１７上にその移動方向に沿って順次に配列され、各画像形成ステーションの感光体ドラム上に原稿の画像を色分解した各色毎（画像の各色成分毎）の静電潜像が順次に形成され、対応する色のトナーを有する現像剤を用いる現像器で現像され、転写材担持ベルト４７によって搬送される転写材Ｐ上に順次に重ね合わせて転写されることになる。
【００３６】
上記現像器４４の一例を図２に示す。図示のように、本実施例の現像器４４は感光体ドラム４０に対向して配置されており、その内部は垂直方向に延在する隔壁５１によって第１室（現像室）５２と第２室（攪拌室）５３とに区画されている。第１室５２には矢印方向に回転する非磁性の現像スリーブ５４が配置されており、この現像スリーブ５４内にマグネット５５が固定配置されている。
【００３７】
現像器４４の上部には、図１に示されるように、補給用トナー６３を収容したトナー補給槽６０が取り付けられ、このトナー補給槽６０内の下部にはトナー搬送スクリュー６２が設置されている。ギア列７１を介して接続したモータ７０でトナー搬送スクリュー６２を回転駆動することにより、補給槽６０内のトナー６３が搬送されて現像器４４内に供給される。トナー搬送スクリュー６２によるトナーの供給は、ＣＰＵ６７によりモータ駆動回路６９を介してモータ７０の回転を制御することにより制御される。ＣＰＵ６７に接続されたＲＡＭ６８には、モータ駆動回路６９に供給する制御データ等が記憶されている。
【００３８】
図２に示すように、現像器４４の第１室５２及び第２室５３には、それぞれ現像剤攪拌スクリュー５８、５９が配置されている。スクリュー５８は第１室５２中の現像剤を攪拌搬送し、又、スクリュー５９は、図１のトナー補給槽６０からトナー搬送スクリュー６２の回転によって供給されたトナー６３と、既に現像器４４内にある現像剤４３とを攪拌搬送し、現像剤４３のトナー濃度を均一化する。隔壁５１には図２における手前側と奥側の端部において、第１室５２と第２室５３とを相互に連通させる現像剤通路（図示せず）が形成されており、スクリュー５８、５９の搬送力により、現像によってトナーが消費されてトナー濃度が低下した第１室５２内の現像剤が一方の通路から第２室５３へ移動し、第２室５３内でトナー濃度の回復した現像剤が他方の通路から第１室５２内へ移動するように構成されている。
【００３９】
現像器４４内の二成分現像剤４３は、マグネット５５の磁力により現像剤担持体である現像スリーブ５４上に担持され、次いでブレード５６により層厚を規制されて、現像スリーブ５４の回転に伴い感光体ドラム４０と対向した現像領域に搬送される。そして現像領域において現像剤４３が感光体ドラム４０上の潜像の現像に供される。現像効率、すなわち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５４には電源５７から直流電圧を交流電圧に重畳した現像バイアス電圧が印加される。
【００４０】
さて、静電潜像の現像により現像器４４内現像剤４３のトナー濃度が低下するので、濃度制御装置によりトナー補給槽６０からトナー６３を現像器４４に補給する補給制御を行って、現像剤４３のトナー濃度を一定に制御し、もしくは画像濃度を一定に制御することが行われる。
【００４１】
本実施例では、濃度制御装置として、感光体ドラム４０上に参照用にパッチ画像を作像し、その画像濃度を感光体ドラム４０に対向設置した発光部７３ａおよび受光部７３ｂを有するトナー濃度センサー７３により検知して制御する方式（パッチ検ＡＴＲ）と、現像器４４内に設置した発光部７７ａおよび受光部７７ｂを有するトナー濃度センサ７７により、現像器４４内現像剤４３のトナー濃度を検知して制御する方式（現像剤反射ＡＴＲ）との２つを備えている。
【００４２】
尚、本実施例では現像剤反射ＡＴＲを用いているが、現像器４４内の現像剤４３のトナー濃度を検知できる別の手段であれば（例えばインダクタンスＡＴＲ）、等しく適用できるのはいうまでもない。
【００４３】
本実施例では、第１の濃度制御装置であるパッチ検ＡＴＲによるトナー補給制御の出力信号を、第２の濃度制御装置である現像剤反射ＡＴＲの制御パラメータにフィードバックする際にフィードバックテーブルを複数用意し、選択的に使用する。これは、本発明の特徴の一つである。以下、図１と図４のフローチャートを用いて詳述する。
【００４４】
まず、パッチ検ＡＴＲを所定のタイミングで作動して、感光体ドラム４０上に濃度検知用の参照画像としてパッチ画像を形成する（Ｓ１０）。すなわち、図１に示すように、予め定められた濃度に対する信号レベルを有するパッチ画像信号を発生する参照画像信号発生回路７２を設け、この発生回路７２からのパッチ画像信号をパルス幅変調回路３５に供給し、上記の予め定められた濃度に対するパルス幅を有するレーザ駆動パルスを発生させる。このレーザ駆動パルスを半導体レーザ３６に供給し、このレーザ３６をそのパルス幅に対応する時間だけ発光させ、感光体ドラム４０を走査する。このときカウンタ６６は作動させない。これによって、上記の予め定められた濃度に対するパッチ静電潜像を感光体ドラム４０上に形成し、このパッチ静電潜像を現像器４４によりパッチ画像として現像する。
【００４５】
ついで、このようにして得られたパッチ画像（トナー像）に、パッチ検ＡＴＲの濃度センサ７３のＬＥＤなどの発光部７３ａからの光を照射し、その反射光を光電変換素子などの受光部７３ｂで受光し、パッチ画像の実際のパッチ濃度を検知する。この検知したパッチ濃度は、現像器４４内における現像剤４３の実際の画像濃度に対応する。
【００４６】
上記の受光部７３ｂからの実際のパッチ画像濃度を検知した出力信号は、比較器７５の一方の入力に供給される。この比較器７５の入力には、基準電圧信号源７６からパッチ画像の規定濃度（初期濃度）に対応する基準信号が入力されている。比較器７５はパッチ画像濃度と初期画像濃度とを比較してその濃度差を求め、濃度差の出力信号をＣＰＵ６７に供給する（Ｓ１１）。この濃度差の出力信号は、現像剤反射ＡＴＲによる現像器４４内現像剤４３へのトナー補給濃度制御に使用する。
【００４７】
本実施例の画像形成装置では、イエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックの４色分の画像形成ステーションを備えているので、各色の画像形成ステーションにおいて、上記のようにして、各色のパッチ画像の濃度検知および初期濃度との比較が行なわれ、各色のパッチ画像における実際の濃度と初期濃度との濃度差が求められて、濃度差が求められて、濃度差の出力信号がＣＰＵ６７に供給される。
【００４８】
本実施例では、現像剤反射ＡＴＲによるトナー濃度制御を行なわせるが、その際、ＣＰＵ６７において上記のパッチ画像濃度を初期濃度に戻すのに必要なトナー過不足量（以下、「必要トナー量」という）を演算し、その必要トナー量を補正トナー量として、それに相当する信号レベルに変換して各現像器４４にフィードバックする。具体的に図５を用いて説明する。
【００４９】
図５は現像剤濃度をパラメータにしたパッチ画像濃度に対するパッチ検信号をとったものである。つまり、予め定められたパッチ画像濃度（ここでは、０．５とする）に対するパッチ検信号レベル（ＳｇｎｌＩｎｉｔ）をＣＰＵ６７に記憶しておき、実際にパッチ画像濃度を検知した出力信号（Ｓｇｎｌ）と比較し、次式の演算で初期濃度に戻すのに必要なトナー量を算出する（Ｓ１２）。
【００５０】
必要トナー量＝（ＳｇｎｌＩｎｉｔ−Ｓｇｎｌ）／（現像剤１％の信号レベル差Δ）×（現像剤１％分のトナー量）  ・・・  ▲１▼
ここで算出された必要トナー量は正負をもち、例えば正の場合はトナー不足状態、負の場合はトナー過剰状態と判断される。そして算出された必要トナー補給制御装置である現像剤反射ＡＴＲの目標トナー濃度（以下、「Ｔａｒｇｅｔ（ｎ＋１）」と示す）に対する信号レベル（以下、「Ｘ」と示す）に変換する（Ｓ１３）。
【００５１】
つぎに、これは本発明の特徴部分であるが、トナー不足状態と判断された場合とトナー過剰状態と判断された場合とで補正量パラメータとしての変換係数（以下、「α」と示す）を変え（Ｓ１４）、補正トナー量（以下、「α・Ｘ」と示す）を算出する（Ｓ１５）。具体的には、トナー不足状態では１００％、つまりα＝１とし、トナー過剰状態では本実施例での現像剤と現像器の組み合わせでは７０％、つまりα＝０．７として補正トナー量を算出し、次式を用いて現在の目標トナー濃度（以下、「Ｔａｒｇｅｔ（ｎ）」と示す）に加減算することでフィードバックする（Ｓ１６）。
【００５２】
Ｔａｒｇｅｔ（ｎ＋１）＝Ｔａｒｇｅｔ（ｎ）＋α・Ｘ  ・・・▲２▼
ここで、本実施例における実際のトナー補給は、つぎに現像剤反射ＡＴＲを実施した際の現像剤濃度信号レベル（ＡＴＲＳｇｎｌ）との差分により算出し（次式）、トナー補給を行なう（Ｓ１７）。
【００５３】
トナー補給量＝Ｔａｒｇｅｔ（ｎ＋１）−ＡＴＲＳｇｎｌ  ・・・▲３▼
以上のように、本実施例では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの二成分現像剤のトナー補給制御を行なうに際して、それぞれのパッチ検ＡＴＲによるトナー補給制御におけるトナー補給量を求めて、イエロー、マゼンタ、シアンの現像剤については、そのトナー補給量に応じて変換係数αで補正トナー量を算出し、現像剤反射ＡＴＲによるトナー補給制御の補正を行なうことで、トナー不足状態のときはフィードバック量を１００％にすることで速やかに追従でき、逆にフラッシングなどが発生しトナー過剰状態のときはフィードバック量を７０％にすることで目標トナー濃度と実トナー濃度の差分（▲３▼式）が離れていく現象を低減することができるため、エラー発生やその後の補給リップルを低減でき、安定した画像を形成することができる。
【００５４】
実施例２
つぎに本発明の第２実施例についておもに図６を参照して説明する。
【００５５】
第１実施例においては、変換係数αを固定値としたため、例えばパッチ検ＡＴＲにより大量のトナー不足状態と判断されると、α＝１でフィードバックしてしまうため、目標トナー濃度が急激に上昇し、トナーを現像器内に大量に補給してしまい、十分なトナー混合ができずに画像上にかぶりを発生する懸念があった。
【００５６】
そこで本実施例では、トナー不足状態用とトナー過剰状態用変換テーブルとしてＣＰＵに記憶し、補正トナー量をそれぞれ算出してフィードバックする制御方式とした。具体的にトナー不足状態とトナー過剰状態において本実施例で用いた変換テーブルを図６に示す。横軸は必要トナー量を、縦軸は変換係数αを表している。なお、図中で必要トナー補給量が正の場合はトナー不足状態を、負の場合はトナー過剰状態を表している。このテーブルは図に示すようにトナー不足状態、またはトナー過剰状態に応じて変換係数を減少させ、あるレベルを超えた場合、変換係数αを飽和させることを行なった。
【００５７】
本実施例の特徴は、トナー不足状態では濃度の追従性を上げるためにできるだけ変換係数を上げ、トナー過剰状態ではトナー不足状態より若干変換係数を下げ、かつ飽和変換係数を低くしたことにある。
【００５８】
これにより、現像特性が急激に変化した際に、特に不足状態のときにはできるだけ早く目標トナー濃度に収束することで濃度追従性が良くなり、過剰状態では緩やかに変化するため画像比率が小さい画像が続けて形成された場合でも目標トナー濃度へのフィードバックが緩和される。
【００５９】
更に、飽和変換係数により過剰補給を抑制することができ、急激なトナー停止や過剰補給を防止でき高品質なカラー画像を形成することができた。
【００６０】
実施例３
つぎに、本発明の第３実施例について説明する。
【００６１】
第２実施例においては変換係数αを変換テーブルとして変化させることを行なったが、現像剤の変化により現像性が変化した際、具体的には画像比率の低い画像を続けて耐久すると現像器内のトナーのトリボは上昇し、そのため現像性が低下してくると、目標トナー濃度は上昇していく。逆に現像剤中の磁性キャリアのトリボ付与能力が下がってきた場合、トリボが低下し、現像性が増加してくると目標トナー濃度が下がっていく。つまりその時点では画像濃度を一定にするための必要トナー量も初期に比べて変更しなくてはならない。しかしこの状態を初期と同一の変換係数を用いていると過剰トナー補給や停止を繰り返してしまい、かぶりや画像色味変動といった画像劣化を引き起こすことがあった。
【００６２】
そこで本実施例では、第２実施例において用いた変換テーブルを可変にすることを行なった。具体的にはまず次式に示すように現像剤交換直後のＴａｒｇｅｔ（０）、つまり初期現像剤トナー濃度と現在のＴａｒｇｅｔ（ｎ）の比、現像特性状態指数βを算出した。
【００６３】
β＝Ｔａｒｇｅｔ（ｎ）／Ｔａｒｇｅｔ（０）  ・・・  ▲４▼
そして、第２実施例で用いた変換テーブルから算出された変換係数αにβを重畳し真の変換係数を求めてから補正トナー量（α・β・Ｘ）を算出し、制御を行なった。これにより耐久を含めて現像特性が変化した場合でも、高品質なカラー画像を形成することができた。
【００６４】
実施例４
つぎに本発明の第４実施例についておもに図７により説明する。
【００６５】
本実施例では、第１実施例においてビデオカウンタ６６からの画素ごとのデジタル画像信号における出力レベルから画像比率を計測できるビデオカウンタＡＴＲを備えることで、変換係数αを画像比率により可変にすることを行なう。
【００６６】
図７において、横軸は画像比率を、縦軸は変換係数αを表しており、また実線はトナー不足状態、破線はトナー過剰状態を表している。つまり、画像比率により図に示すように画像形成時の画像比率が高い場合は変換係数を大きくし、画像比率の低い場合は小さくさせ、白べた時にはゼロにすることを行なう。
【００６７】
特に本実施例では、変換係数αが１にする画像比率を過剰状態では５０％以上、不足状態では３０％以上にすることで、目標トナー濃度と現像器内実トナー濃度の追従性を向上させることができる。
【００６８】
この制御方式により画像比率によりよらず安定した補給制御方式を確立できるため、画像濃度を適正に制御した高品質なカラー画像を形成することができる。
【００６９】
更に、詳述しないが変換係数αを第２実施例で用いたような変換テーブルとして用意し、加えて第４実施例で採用した画像比率に関して変換テーブルを変更する方式を採用すれば更に改善できることはいうまでもない。
【００７０】
なお、上記実施例の説明では、複数個の像担持体に静電潜像をデジタル方式で形成する複数個の潜像形成手段と、像担持体上に形成された静電潜像を対応した色の二成分現像剤を用いて現像する複数個の現像手段と、現像手段にトナーを補給する複数個のトナー補給手段を具備した画像形成装置について行なったが、１個の像担持体に対して１個の現像器が対向している系や、１個の像担持体に対して複数個の現像器が対向している系などにも等しく適用できることはいうまでもない。
【００７１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、像担持体上にデジタル画像信号に応じた静電潜像を形成する潜像形成手段と、像担持体上の静電潜像をトナー及びキャリアを備えた現像剤にて現像する現像器と、現像器内のトナー濃度を検知する濃度センサと、濃度センサの出力と目標値とに応じて現像器へトナーを補給するトナー補給手段と、現像器により現像して得られた参照画像の濃度を検知する画像濃度センサと、画像濃度センサの出力に応じて目標値を補正する補正手段と、を有する画像形成装置において、現像器内のトナー量が過剰状態のとき、補正手段による画像濃度センサに応じた目標値へのフィードバック量をデジタル画像信号に基づく画像比率に応じて可変とした、構成とされるので、現像器内の目標トナー濃度と実際のトナー濃度とが離れていってしまうのを防止することができ、急激な現像性の変化が発生したときでも、画像形成初期から画像濃度が一定の高品位なカラー画像を得ることができる。もちろん、現像剤のあふれ、かぶり、現像剤担持体への現像剤のコート不良が発生することはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】図１の画像形成装置が具備する現像器を示す概略構成図である。
【図３】図１の画像形成装置において画像情報信号の濃度情報をカウントする方法を説明するための波形図である。
【図４】第１実施例の画像形成装置における濃度制御を説明するためのフローチャートである。
【図５】現像剤濃度変化による画像濃度に対するパッチ検センサの信号レベルを示すグラフである。
【図６】第２実施例で用いたトナー不足および過剰状態時用の変換テーブルを示すグラフである。
【図７】第４実施例で用いたトナー不足状態およびトナー過剰状態用の変換テーブルを示すグラフである。
【図８】従来の画像形成装置の一例を示す全体構成図である。
【符号の説明】
４０                感光体ドラム（像担持体）
４４                現像器（現像手段）
６６                カウンタ
７３                トナー濃度センサ／パッチ検ＡＴＲ（第１の濃度制御装置）
７７                トナー濃度センサ／現像剤反射ＡＴＲ（第２の濃度制御装置）
【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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