(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、該像担持体上に形成した静電潜像にトナーを付与して現像する現像装置を備え、前記現像装置により現像した画像のトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段を有し、基準パターンのトナー付着量を前記トナー付着量検出手段で検出して画像形成条件を制御するプロセスコントロールを行なう画像形成装置において、前記現像装置内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を有し、前記トナー付着量検出手段の検出出力及び、前記トナー濃度検知手段の検知出力に基づいて前記現像装置におけるトナー濃度目標値を補正し、前記トナー濃度を調整し、予め画像出力前に、出力画像データの画像面積率を元に算出されたトナー濃度と補正された現在のトナー濃度値とを元に算出されたトナー補給量でトナーを補給し、予備攪拌を実施した上で画像出力し、
過去の一定枚数の白紙印刷履歴に応じて、出力画像データの画像面積率を元に算出されたトナー濃度を補正することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナー補給量でトナーを補給し、前記予備攪拌を実施した上で前記画像出力を行うかどうかを選択可能に設けたことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
現像剤交換後の現像ロール走行距離に応じて、出力画像データの画像面積率を元に算出されたトナー濃度を補正することを特徴とする、請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
温度及び湿度に応じて、出力画像データの画像面積率を元に算出されたトナー濃度を補正することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記予備撹拌を実施する時間は、当該画像形成装置の放置時間に応じて調整されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の潜像担持体上に潜像を形成し、現像装置でトナーを付着させることによって潜像を可視像化し、得られた可視像を記録紙に転写して記録する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真装置では現像装置において、温湿度の変化や経年劣化により現像剤の帯電量が変化する。例えば、トナー消費による現像剤のトナー濃度の低下に応じて、新たなトナーを現像剤に補給するが、この補給に伴い２成分現像装置ではキャリアが撹拌等による繰り返し操作を受けてストレス付与で劣化し、トナーの帯電量が変化する。具体的には、高面積率の画像の出力頻度が高いユーザーでは、キャリア表面にトナー成分を固着させるスペントと呼ばれる現象によってキャリアを劣化させることでトナーの帯電量を低下させてしまう。
【０００３】
一方、低面積率の画像の出力頻度が高いユーザーでは、キャリア粒子表面のコート膜が削れてトナーとの摩擦抵抗が上昇し、トナーの帯電量を増加させてしまい、帯電量が多くなり過ぎると、トナーとキャリアとの間の静電的付着力の過多により、画像濃度不足を引き起こしてしまう。  
このように経時的に現像剤の帯電量が変化すると、その結果として、現像能力の大小を表す値である現像γが変化する。
【０００４】
ここで、現像γとは、現像ポテンシャルとトナー像に対する単位面積あたりのトナー付着量との関係を示す直線の傾きのことである。また、現像ポテンシャルとは、感光体等の潜像担持体に担持された潜像の電位と、現像ローラ等の現像剤担持体に印加される現像バイアスとの電位差である。この現像γは、互いに異なる現像ポテンシャルの条件下でそれぞれ所定のトナー像を現像し、それぞれのトナー像に対するトナー付着量をフォトセンサによって検知し、検知結果に基づいて現像ポテンシャルとトナー付着量との関係を示す直線式の傾きを現像γとして求めることができる。
【０００５】
このような現像能力の大小を表す値である現像γが変化すると、同一画像形成条件（現像ポテンシャル）では、トナー付着量が変化するため画像濃度や色再現性が変化してしまう。そこで現像γが変化したら、そのときの現像γに応じて、画像形成条件を最適に制御する現像ポテンシャル制御が用いられる。  
また、２成分現像装置では、現像剤中のトナー濃度を適正に制御しないと、即ち、トナーとキャリアとの静電的付着力の不足により、非画像部にトナーを付着させる地肌汚れ（トナー飛散、トナーチリ、トナーボソツキ）や、トナー飛散による機内汚染を引き起こすし、キャリア付着による画像抜けなどの異常画像が発生する。
【０００６】
そこで現像器内のトナー透磁率を測定するトナー濃度センサや印刷画像面積の情報に基づいて、トナー濃度が所定の値になるように制御している。  
ところが常に一定のトナー濃度であると、現像γが大きく変化した場合、現像ポテンシャルでは制御しきれないことがある。なお、現像ポテンシャルで制御しきれない理由としては、例えばレーザー露光における多値階調の場合において現像ポテンシャルが低すぎると階調つぶれが発生する。逆に現像ポテンシャルが大きすぎる場合、電源の容量を大きくしなければならずコストが高くなる、強電界で現像すると付着力が増大して転写不良が発生する等の問題による。
【０００７】
そこで従来装置では、トナー濃度が正常に制御されているのに、現像γが大きく目標からはずれている場合は、トナー濃度の制御目標値を変更することを行っている。例えば、トナー濃度５ｗｔ％で制御されていて、現像γが目標値から０.３ｍｇ／ｃｍ２・ｋＶ小さい場合には、トナー濃度の制御目標値を７ｗｔ％にする、等である。また、現像γを検出する際に同時に必要なトナー付着量が得られるため、現像ポテンシャルを算出してそれ以降の画像形成に用いている。
【０００８】
ところでトナー濃度の目標値を変更した場合、例えば上記のように５→７ｗｔ％に変更した場合、画像形成（印刷）前に事前に目標トナー濃度になるまでトナー補給やトナー消費を行う場合と、トナー濃度が所定の時定数で目標値に追従するように印刷中に補給制御目標値を変更する場合がある。前者の場合は印刷前準備としてトナー濃度の調整を行うので装置のダウンタイムが発生する（待ち時間が長くなる）。後者の場合はダウンタイムは発生しないが、印刷中にトナー濃度が変化するので画像濃度が変化してしまう。
【０００９】
この課題に対し、特許文献１に記載の技術では、現像装置内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を有し、トナー付着量検出手段の検出出力及びトナー濃度検知手段の検知出力に基づいて現像装置におけるトナー濃度目標値を補正するとともに、該補正結果に基づいて次回のプロセスコントロール実行時期を決定している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献１の技術では、トナー濃度を変化させている最中にプロセスコントロールが実行され、そのたびにトナー濃度目標値を積極的に変化させて画像濃度を一定に保つ制御方法であるが、出力する画像面積率が大きく振れた場合、現像能力が変動し、その前後で画像濃度が変動してしまうことは避けられない。具体的に一例を挙げると、低画像面積率（０％）→高画像面積率（１００％）の場合は、急激にトナー帯電量が下がるのに対してトナー補給制御が十分追従できず、現像γが大きく上昇してしまい、画像濃度は上昇し、画像濃度が安定しない。
【００１１】
本発明は、上述背景に鑑みなされたものであり、第１に、印刷中に、トナー飛散、トナーチリ、トナーボソツキなどの異常画像の発生なく、安定した画像濃度の画像を出力することができる画像形成装置を提供することを目的とする。  
更に、画像品質及びトナーイールド（トナー補給容器１本当たりのコピー枚数）か印刷前調整時間（ダウンタイム）を最小を優先するかを選択可能とする、又は、現像剤の帯電状態にかかわらずに、又は現像剤の寿命にかかわらずに、又は、環境によらずに、又はマシン放置時間によらずに、安定した画像濃度の画像を出力することができる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】
【００１２】
本発明は前記課題を達成するため以下の構成とした。
第１の発明は、像担持体と、該像担持体上に形成した静電潜像にトナーを付与して現像する現像装置を備え、前記現像装置により現像した画像のトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段を有し、基準パターンのトナー付着量を前記トナー付着量検出手段で検出して画像形成条件を制御するプロセスコントロールを行なう画像形成装置において、前記現像装置内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を有し、前記トナー付着量検出手段の検出出力及び、前記トナー濃度検知手段の検知出力に基づいて前記現像装置におけるトナー濃度目標値を補正し、前記トナー濃度を調整し、予め画像出力前に、出力画像データの画像面積率を元に算出されたトナー濃度と補正された現在のトナー濃度値とを元に算出されたトナー補給量でトナーを補給し、予備攪拌を実施した上で画像出力し、過去の一定枚数の白紙印刷履歴に応じて、出力画像データの画像面積率を元に算出されたトナー濃度を補正することを特徴とするものである。
【００１３】
第２の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記トナー補給量でトナーを補給し、前記予備攪拌を実施した上で前記画像出力を行うかどうかを選択可能に設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
第３の発明は、請求項１または２に記載の画像形成装置において、現像剤交換後の現像ロール走行距離に応じて、出力画像データの画像面積率を元に算出されたトナー濃度を補正することを特徴とするものである。
【００１５】
第４の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、温度及び湿度に応じて、出力画像データの画像面積率を元に算出されたトナー濃度を補正することを特徴とするものである。
【００１６】
第５の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記予備撹拌を実施する時間は、当該画像形成装置の放置時間に応じて調整されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の画像形成装置によれば、前記トナー付着量検出手段の検出出力及び、前記トナー濃度検知手段の検知出力に基づいて前記現像装置におけるトナー濃度目標値を補正し、前記トナー濃度を調整し、予め画像出力前に、出力画像データの画像面積率を元に算出されたトナー濃度と補正された現在のトナー濃度値とを元に算出されたトナー補給量でトナーを補給し、予備攪拌を実施した上で画像出力を行うことで、印刷中のトナー濃度変動及び、トナー帯電量変化を小さくすることができ、トナー飛散、トナーチリ、トナーボソツキなどの異常画像の発生なく、安定した画像濃度の画像を出力することすることができる。
また、過去の一定枚数の白紙印刷履歴に応じて出力画像データの画像面積率を元に算出されたトナー濃度を補正することで、現像剤の全寿命にわたって、印刷中に、トナー飛散、トナーチリ、トナーボソツキなどの異常画像の発生なく、安定した画像濃度の画像を出力することができる。
【００１９】
請求項２に記載の画像形成装置によれば、前記トナー補給量でトナーを補給し、前記予備攪拌を実施した上で画像出力を行うかどうかを選択可能にすることで、ユーザーの要望に合わせ、画像品質を優先するか、トナーイールドや印刷前調整時間（ダウンタイム）を最小とすることを優先するかを選択できる。
【００２０】
請求項３に記載の画像形成装置によれば、現像剤交換後の現像ロール走行距離に応じてトナー濃度目標値を補正することで、現像剤の全寿命にわたって、印刷中に、トナー飛散、トナーチリ、トナーボソツキなどの異常画像の発生なく、安定した画像濃度の画像を出力することができる。
【００２１】
請求項４に記載の画像形成装置によれば、温度及び湿度に応じて出力画像データの画像面積率を元に算出されたトナー濃度を補正することで、環境によらずに、印刷中に、トナー飛散、トナーチリ、トナーボソツキなどの異常画像の発生なく、安定した画像濃度の画像を出力することができる。
【００２２】
請求項５に記載の画像形成装置によれば、予備撹拌を実施する時間は、画像形成装置の放置時間に応じて調整されることで、放置時間によらずに、印刷中に、トナー飛散、トナーチリ、トナーボソツキなどの異常画像の発生なく、安定した画像濃度の画像を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】作像ユニットの構成を示す図である。
【図３】発明に係る画像形成装置による現像装置内の現像剤の現像γ―トナー濃度の特性を示す特性線図である。
【図４】図１の画像形成装置の画像面積率―トナー帯電量の特性線図である。
【図５】図１の画像形成装置の画像面積率―トナー濃度の特性線図である。
【図６】現像装置内のトナー濃度の印刷枚数の増加に伴なう経時変化特性図である。
【図７】本発明に係る画像形成装置による画像濃度の経時変化特性図である。
【図８】図１の画像形成装置の画像面積率―予備攪拌時間の特性線図である。
【図９】図１の画像形成装置の温度、湿度をパラメーターとした環境区分設定マップである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。  
以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタの一実施形態について説明する。  
まず、本実施形態に係るプリンタ１の基本的な構成について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンタ１を示す概略構成図である。同図のプリンタ１は、トナー像形成手段たるプロセスユニット２として、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（以下、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋと記す）用の４つのプロセスユニット２（Ｙ〜Ｋ）を備えている。これらは、画像を形成する画像形成物質として、互いに異なる色のＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。
【００２６】
ここでは、Ｙトナー像を生成するためのプロセスユニット２Ｙを図２に記載する。なお、図２中では各構成部材に符号Ｙの添え字を付すが、以下の記載では簡素化のため、必要箇所以外は添え字を略して記載する。  
図２は作像手段たるプロセスユニット２Ｙの断面概略図を示す。  
ここで、Ｙトナー像を生成するためのプロセスユニット２Ｙは感光体ユニット３と現像装置である現像ユニット４とを有し、感光体ユニット３と現像ユニット４は一体的にプリンタ本体１００（図１参照）に対して着脱可能となっている。
【００２７】
感光体ユニット３は、潜像担持体たるドラム状の感光体ドラム１０（以下、感光体とも表記する）と、この感光体ドラム１０に付着した転写残トナー等を除去し回収する潜像担持体クリーニング手段たるドラムクリーニング装置５、感光体ドラムの表面摩擦係数を所定の値にするための滑剤塗布ブラシ６および滑剤（ステアリン酸亜鉛）７、滑剤７を感光体ドラム１０上に均一に塗布するための滑剤塗布ブレード８、感光体ドラム１０を均一に帯電するための帯電ローラ９などを有している。帯電ローラ９は、図示しない駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動する感光体ドラム１０の表面を図示しない帯電バイアス印加手段からＡＣ電圧にＤＣ電圧を重畳した帯電バイアスを印加して一様に帯電させる。続いて、画像信号に対応した露光ユニット１１から発せられるレーザ光によって露光走査されて静電潜像を形成する。
【００２８】
現像ユニット４は、第一搬送スクリュー１２が配設された第一現像剤収容部ｍ１と、第二搬送スクリュー１３が配設された第二現像剤収容部ｍ２を有しており、第一現像剤収容部ｍ１の下部面には、透磁率センサからなるトナー濃度センサ１４が設置されており、磁性体であるキャリア粒子とトナーの混合比を透磁率から算出し、所定のトナー濃度になるように、トナー補給装置側から必要によってトナーを補給している。  
現像ユニット４内に収容された現像剤は流動、攪拌可能に収容される。この現像剤としては、ポリエステル樹脂を主成分とするトナー（６μｍ）と磁性微粒子であるキャリア（平均粒径：３５μｍ）を例えば、７ｗｔ％に均一混合した現像剤が充填されている。
【００２９】
ここで、第一搬送スクリュー１２は、図示しない駆動手段によって回転駆動され、第一現像剤収容部ｍ１内の現像剤を図面に直交する方向における奥側から手前側に搬送され、第一現像剤収容部ｍ１と第二現像剤収容部ｍ２との間の仕切り壁ｗに設けられた図示しない連通口を経て、第二現像剤収容部ｍ２内に進入する。第二現像剤収容部ｍ２内の第二搬送スクリュー１３は、図示しない駆動手段によって回転駆動されることで、現像剤を図中手前側から奥側に搬送される。これにより補給後のトナー攪拌と搬送を同時に行い、トナーとキャリアの均一混合と帯電付与を行っている。
【００３０】
第二搬送スクリュー１３の上方には、現像スリーブ１５が第二搬送スクリュー１３と平行な姿勢で配設され、現像剤担持体たる現像スリーブ１５は図中反時計回りに回転駆動される。現像スリーブ１５は非磁性材料（アルミ）パイプからなり、表面をサンドブラストで粗面化処理されている。現像スリーブ１５の内部には、図示しないマグネットが配設されており、第二搬送スクリュー１３によって搬送される現像剤の一部は、このマグネットの発する磁力によって現像スリーブ１５表面に汲み上げられる。そして、現像スリーブ１５と所定の間隙を保持するように配設されたドクターブレード１６によってその層厚が規制された後、感光体３と対向する現像領域まで搬送され、図示しない現像バイアス印加手段から現像スリーブ１５に印加される現像バイアスによって、感光体３上に形成された静電潜像にトナーを付着させ、トナー像を形成する。現像によってトナーを消費した現像剤は、現像スリーブ１５の回転に伴って第二搬送スクリュー１３上に戻される。そして、図中奥端まで搬送されると、図示しない連通口を経て第一収容部内ｍ１に戻る。
【００３１】
トナー濃度センサ１４による現像剤の透磁率の検知結果は、電圧信号として制御部３６に送られる。現像剤の透磁率は、現像剤のトナー濃度と相関を示すため、トナー濃度センサ１４はトナー濃度に応じた値の電圧を出力する。制御部３６はＲＡＭ等の情報記憶手段を備えており、この中にトナー濃度センサ１４からの出力電圧の目標値であるＶｒｅｆを格納しており、トナー濃度センサ１４からの出力電圧値とＶｒｅｆを比較し、図示しないトナー供給装置から比較結果に応じたトナー量を現像ユニット４中の第一現像剤収容部ｍ１の図中奥側からトナーを補給し、現像剤中のトナー濃度を所望の値に維持する。
【００３２】
トナー濃度センサ１４とトナー供給装置による本制御は、各色個別（Ｙ〜Ｋ）に実施されている。  
プロセスユニット２の図中下方には、露光ユニット１１が配設されている。潜像書き込み手段たる露光ユニット１１は、画像情報に基づいてレーザ光を各プロセスユニット２の感光体３表面に照射する。これによって、感光体３上に静電潜像を形成する。なお、露光ユニット１１は、光源たるレーザーダイオードから発したレーザ光をモータによって回転駆動されるポリゴンミラーによって走査され、複数の光学レンズやミラーを介して感光体３に照射するものである。かかる構成に代えて、ＬＥＤアレイによる露光手段を採用することもできる。
【００３３】
露光ユニット１１の下方には、第一給紙カセット２１、第二給紙カセット２２が鉛直方向に重なるように配設されている。これら給紙カセット２１、２２内にはそれぞれ記録媒体たる記録紙が収容されており、一番上の記録紙には第一給紙ローラ２３、第二給紙ローラ２４がそれぞれ当接している。図示しない駆動手段によって、所定のタイミングで給紙ローラ２３、２４が反時計回りに回転駆動されると、記録紙がカセットの図中右側方において鉛直方向に延在するように配設された給紙路に向けて排出される。給紙路には複数の搬送ローラ対２５が配設されており、給紙路に送られた記録紙は、これらの搬送ローラ対２５によって上方に向けて搬送される。
【００３４】
給紙路には、レジストローラ対２６が配設されている。レジストローラ対２６の直前に記録紙を搬送ローラ対２５から送られてくると、記録紙は一旦停止される。そして、中間転写ベルト２７上に形成されたトナー画像が二次転写ニップｎ２に到達するタイミングに合わせて、レジストローラ対２６を所定のタイミングで駆動し、記録紙を二次転写ニップｎ２に向けて送り出す。
【００３５】
各プロセスユニット２（Ｙ〜Ｋ）の図中上方には、表面無端移動体である中間転写ベルト２７を張架しながら図中反時計回りに無端移動せしめる転写ユニットが配設されている。転写手段たる転写ユニット２０は、中間転写ベルト２７の他、ベルトクリーニングユニット２８、中間転写ベルト２７に適時に転写されるテストパターンのトナー付着量を検出するトナー付着量センサ４１、各色の感光体ドラム１０（Ｙ〜Ｋ）の対向する位置に配設された一次転写ローラ２９（Ｙ〜Ｋ）、外部からの駆動を受け中間転写ベルト２７を駆動せしめる駆動ローラ３１、ベルトテンションローラ３２、等で構成されている。なお、駆動ローラ３１は、二次転写ローラ３３の対向ローラを兼ねている。
【００３６】
これらのローラに中間転写ベルト２７は張架されながら、駆動ローラ３１の回転駆動によって図中反時計回りに無端移動される。  
一次転写ローラ２９はベルトを挟んで感光体ドラム１０に当接し、一次転写ニップｎ１を形成している。一次転写ローラ２９に感光体３上に形成されたトナー画像のトナーとは逆極性の転写バイアスを印加することで、感光体３上のトナー画像を中間転写ベルト２７上に転写する。各色の作像手段たるプロセスユニット２（Ｙ〜Ｋ）で形成された各色のトナー画像は、中間転写ベルト２７上に順次一次転写され、中間転写ベルト２７上にカラー画像を形成される。
【００３７】
中間転写ベルト２７の外側に、駆動ローラ３１である二次転写対向ローラとベルトを挟んで対向する位置に、二次転写ローラ３３は配設され、バネ荷重によって、二次転写対向ローラ３１に所定の荷重で当接し、二次転写ニップｎ２が形成されている。  
中間転写ベルト２７上に形成されたカラー画像は、中間転写ベルト２７の回転駆動によって二次転写ニップｎ２に移動され、同時に、レジストローラ対２６からトナー画像の二次転写ニップｎ２に進入と同期して記録紙を二次転写ニップｎ２に進入している。
【００３８】
トナー像は、二次転写ローラ３３と二次転写対向ローラ３１との間に形成される二次転写電界とニップ圧によって、記録紙に二次転写される。二次転写の電界は、二次転写対向ローラ３１にトナーと同極性の転写バイアスを印加し、二次転写ローラ３３を接地することで形成している。  
図１の中間転写ベルト２７の二次転写ローラ３３と対向する二次転写位置の下流側（図に矢印で示すベルト１２の回動方向の下流側）近傍にトナー付着量検知センサ４１が配設される。トナー付着量検知センサ４１は各色感光体ドラム（Ｙ〜Ｋ）１０から中間転写ベルト２７に転写されたトナー付着量、例えば、適時に転写されるテストパターンのトナー付着量を計測するもので、計測方法としては反射型光学センサの出力がトナー付着量によって変化する性質を用いるのが一般的である。
【００３９】
二次転写ニップｎ２を通過した後の中間転写ベルト２７上には、記録紙に転写されなかったトナーが僅かに残って付着している。これは、ベルトクリーニングユニット２８によってクリーニングされる。なお、ベルトクリーニングユニット２８は、クリーニングブレード２８１を中間転写ベルト２７の表面に当接させており、これによって、ベルト上の転写残トナーを掻きとって除去する。  
中間転写ベルト２７上から除去された転写残トナーは、不図示の廃トナーボトルに収容され、廃棄される。
【００４０】
二次転写ニップｎ２の上方には、定着ユニット３４が配設されている。この定着ユニット３４は、電磁誘導発熱層を内包する定着ローラ３５、定着ローラ３５と所定圧力で当接され、所定のニップ幅を形成する加圧ローラ３６、図示しない温度センサ等で構成されている。定着ローラ３５の図中左側に、定着ローラ３５内の電磁誘導発熱層を発熱させるための電磁誘導手段であるＩＨコイルユニット３７を有する。定着ローラ３５は、ＩＨコイル３７による電磁誘導で加熱される。各ローラは図示しない駆動源によって加圧ローラ３６が時計方向に、定着ローラ３５は反時計方向に回転移動する。
【００４１】
二次転写ニップｎ２を通過した記録紙は、中間転写ベルト２７から分離した後、定着ユニット３４内に送られる。そして、定着ユニット３４の定着ニップに挟まれながら図中下側から上側に向けて搬送される過程で、定着ローラ３５によって加熱され、同時に定着ニップで加圧されてトナー画像が記録紙上に定着せしめられる。  
このようにして定着処理が施された記録紙は、排紙ローラ対３８を経由して機外に排出され、プリンタ本体１００の上面ｆにスタックされる。
【００４２】
また、図１において装置右側面には転写紙反転部４２が設けられている。両面プリントを行う場合は、表面に画像を形成した転写紙が定着ユニット３４を通過した後のタイミングにおいて、排紙ローラ対３８を逆転させることにより、転写紙をスイッチバックさせて転写紙反転部４２の反転路２７に送り込み、転写紙の表裏を反転させて転写紙をレジストローラ２６へと再給紙する。  
更に、図１において転写ユニット２０の上方には、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋトナーを収容する各色のトナーボトル３９が配設されている。トナーボトル３９に収容された各色のトナーは、各色のプロセスユニット２（Ｙ〜Ｋ）の現像ユニット４に適宜トナー補給される。これらトナーボトル３９は、プリンタ本体１００から脱着可能となっており、ボトル内のトナー残量がなくなると、トナーボトルを交換できるかたちになっている。
【００４３】
次に、本発明の一実施形態であるフルカラープリンタにおいて実行するプロセスコントロール（トナー濃度目標値（ＶＴＲＥＦ）演算）の制御内容の一例について順次説明する。なお、以下には本発明の一実施形態を示すものであって、作像条件の制御タイミングや制御方法を限定するものではない。  
（１）装置立ち上げ
電源投入による装置立ち上げにより、各種モータや各種バイアスがオンされ、プロセスコントロールを実行するための準備が行われる。  
（２）必要に応じてトナー付着量検知センサ４１を校正する。  
本例では、トナー付着量検知センサ４１（光学センサ）の正反射受光出力が４ＶになるようにＬＥＤの発光光量を調整する。ただし、センサの校正自体は本発明において必須ではない。
（３）現像ユニット４のトナー濃度センサ（透磁率センサ）１４の出力（ＶＴ０）を取得する。これは現在のトナー濃度を知るために測定するものであって、後述するトナー濃度の補正（Ｖｔｒｅｆ）に必要なものである。  
（４）階調パターンを作成する。  
これは現像γを検出するために必要であり、本例では具体的に、トナー付着量検知センサ４１が設けられた位置（中間転写ベルト２７が巻回されたローラの軸方向の位置）に対応するよう、主走査方向の幅１５ｍｍ，副走査方向の幅１６ｍｍ，パターン間隔５０ｍｍで１０個の階調パターン（テストパターン）を形成する。そのパターン形成の書き込みに際し、露光量はフル露光（感光体ドラムが充分に除電される値）とし、現像バイアス：ＶＢと帯電バイアス：Ｖｄをパターンごとに変更することで階調パターンを作成する。
（５）階調パターンをトナー付着量検知センサ４１で検出する。  
上記作成し中間転写ベルト２７に転写させた階調パターンにおける各パターンのトナー付着量をトナー付着量検知センサ４１で計測する。本例では上記のように反射型光学センサを用いている。  
（６）現像γと現像開始電圧を求める。
【００４４】
現像γと現像開始電圧は、現像バイアスとトナー付着量の関係から求める。具体的には、横軸を現像ポテンシャル（現像バイアス：ＶＢ）、縦軸をトナー付着量とし、最小二乗法により１次直線式（図３参照）を求める。その１次直線式の傾きを現像γと呼ぶ。  
（７）目標トナー付着量を得るのに必要な現像バイアスＶＢを求める。  
上記１次直線式にもとづき、目標トナー付着量（縦軸）から現像バイアス（横軸）ＶＢを求める。目標トナー付着量はあらかじめトップ濃度（ダーク部）を得るのに必要な値が決められている（トナー顔料の着色度合いで決まるが、一般的には０．４〜０．６ｍｇ／ｃｍ２程度である）。
【００４５】
ここで求めた現像バイアス値を画像部の現像バイアス：ＶＢとする。一方、帯電バイアス：Ｖｄは、キャリアが感光体に飛翔しない程度の値であらかじめ決定されている（ＶＢ＝４００〜７００Ｖ，Ｖｄ＝ＶＢ＋１００Ｖ程度が一般的である）。このようにして求めたＶＢ及びＶｄを本体内の制御部３６のＲＡＭに保存する。  
（８）トナー濃度目標値（ＶＴＲＥＦ）を補正する。  
現像γとトナー濃度センサ出力（ＶＴ０）からトナー濃度目標値（ＶＴＲＥＦ）を補正する。
【００４６】
すなわち、Δγ＝現像γ検出値−現像γ目標値を求める。ここで、現像γ目標値はあらかじめ装置毎に決められ、例えば１．０ｍｇ／ｃｍ２／ｋＶ｛現像ポテンシャルが１０００Ｖ（１ｋＶ）で１．０ｍｇ／ｃｍ２のトナーが感光体に付着するとの意味を示し、現像開始電圧＝０Ｖ，目標トナー付着量が０．５ｍｇ／ｃｍ２であれば、５００Ｖの現像ポテンシャル（Ｖｐ）が必要となる。Ｖｐ＝ＶＢ−Ｖ１であるので、Ｖ１＝１００Ｖとすると、ＶＢ＝６００Ｖとなる。Ｖ１は露光後電位をあらわし、充分露光した場合の感光体電位なので感光体特性に依存する｝とする。Δγが所定の値を超えるとＶＢが設定可能な範囲を超えたり異常画像が発生するので、Δγが目標範囲になるようにトナー濃度の目標値（ＶＴＲＥＦ）を補正する。ただし、このときのＶＴ０がＶＴＲＥＦと大きく異なっているときは補正を行わない。
【００４７】
補正の例を示すと
補正条件１：Δγ≧０．３０ｍｇ／ｃｍ２／ｋＶ（高い）で、かつ、ＶＴ０−ＶＴＲＥＦ≧−０．２Ｖのとき、ＶＴＲＥＦ＝ＶＴ０−０．２Ｖ、つまり、現時点よりトナー濃度を下げるように目標値ＶＴＲＥＦを設定する。  
補正条件２：Δγ≦０．３０ｍｇ／ｃｍ２／ｋＶ（低い）で、かつ、ＶＴ０−ＶＴＲＥＦ≦０．２Ｖのとき、ＶＴＲＥＦ＝ＶＴ０＋０．２Ｖ、つまり、現時点よりトナー濃度を上げるように目標値ＶＴＲＥＦを設定する。
【００４８】
補正条件１及び補正条件２以外では目標値ＶＴＲＥＦ＝前回値として目標値ＶＴＲＥＦの演算が適時に順次行われる。
次に、本実施形態のフルカラープリンタ１におけるトナー補給制御について説明する。ただし、トナー補給制御自体は従来周知なものと同様である。
（１）１枚目の印刷開始
（２）トナー濃度センサ１４の出力（ＶＴｎ）を取得する。
（３）画素数と解像度から画像面積を算出する。
（４）画像面積とＶＴｎ（今回値）と現在の目標値ＶＴＲＥＦの差から２枚目印刷時に補給すべきトナー量を算出する。
【００４９】
ここで、一例を挙げると、
次回印刷時のトナー補給量（ｍｇ）＝比例係数１×（ＶＴｎ−ＶＴＲＥＦ）＋比例係数２×画像面積×（１＋比例係数３×（ＶＴｎ−ＶＴＲＥＦ））
ただし、比例係数１、２，３は定数とし、
比例係数１＝５０
ＶＴｎ＝３．２０Ｖ
ＶＴＲＥＦ＝３．００Ｖ
比例係数２＝０．５
画像面積＝３１ｃｍ２
比例係数３＝０．５
とすると、
次回印刷時のトナー補給量＝１０＋０．５×３１×（１＋０．５×０．２）＝２７．０５ｍｇとなる。
（５）次回の印刷を開始したら、所定の時間だけトナー補給クラッチ（不図示）をオンする。そのオン時間は（４）で算出されたトナー補給量と補給システムの補給能力にて決定する。これにより、現像ユニット４の第一現像剤収容部ｍ１にトナーを補給し、現像剤中のトナー濃度を目標値ＶＴＲＥＦに修正する。  
以下、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの各実施形態に限定されるものではない。
【００５０】
次に、実施形態１としてのフルカラープリンタ１でのトナー補給の制御構成例を説明する（請求項１に応じた例）。  
一般に２成分現像剤において、トナー濃度Ｔｃとトナー帯電量Ｑ／Ｍの間には反比例の関係が成り立つことが知られている。また、現像能力（現像γ）とトナー帯電量Ｑ／Ｍの間にも反比例の関係が成り立つことが知られている。  
さらに、画像面積率（％）を一定にして画像出力を行った場合、トナーの現像機内平均滞在時間は画像面積率に反比例するため、画像面積率とトナー帯電量の間には反比例の関係が成り立つ。ただしトナーの帯電量は撹拌時間がある一定時間を超えると下がる傾向にある。
【００５１】
本発明で用いたトナー及び現像剤を用いてトナー帯電量が飽和する（変化がなくなる）まで連続出力した場合、画像面積率とトナー帯電量の関係は図４のようになった。この結果より、図５のように画像面積率毎にトナー濃度を調整してから印刷動作を行った場合、ほぼ均一な画像濃度の連続出力を行うことができた。  
一例として、画像面積率１００％の出力を行った場合のトナー濃度推移及び画像濃度ＩＤ推移をそれぞれ図６、図７に示す。
【００５２】
従来の場合（Ｌ２線）は、図６に示すように、印刷中（特に初期）にトナー濃度が大きく変動し、それに合わせて画像濃度ＩＤ（Ｌ４線）も大きく変動してしまっている。それに対して、本発明の場合（実線Ｌ１）は、トナー濃度は連続印刷中、ほぼ一定ｂ（図５のｃ相当）であり、印刷中のトナー濃度変動及び、トナー帯電量変化を小さくすることができ、トナー飛散、トナーチリ、トナーボソツキなどの異常画像の発生を防止できた。  
更に、画像濃度ＩＤ（Ｌ４線）も、図７に示すように、ほぼ目標濃度（目標画像濃度ＩＤ）に制御でき、安定した画像濃度の画像を出力することすることができる。
【００５３】
なお、ここでの予備攪拌時間は、トナー帯電量が図４に示す関係になるような値に設定され、一例として図８のように設定すればよい。なお、上記の制御はＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各現像ユニット４（Ｙ〜Ｋ）毎に行う。これにより、単色のみでなく、２次色、３次色の安定性も向上した。  
次に、実施形態２としてのフルカラープリンタ１でのトナー補給の制御構成例を説明する（請求項２に応じた例）。
【００５４】
図１に示したフルカラープリンタ１では、印刷前に画像面積率に応じてトナー濃度を調整する行程を行なう必要がある。このため、これに必要な予備攪拌時間はユーザーにとってはダウンタイムとなってしまう。また、トナーを吐き出したり、補給することからトナーイールドの減少にもつながる。そこで、これに対して請求項１の予備攪拌時間での攪拌制御を行うかどうかを選択式にしても良い。ここでは、例えば、プリンタ本体１００の上壁面に不図示の操作パネルを設け、同操作パネル内に、ダウンタイムを回避する回避モード、あるいはダウンタイムを許容する待機モードかの判断指令を入力する判定スイッチ（タッチスイッチ）を設けておき、これを選択操作することで、ユーザーの使用目的に応じた画像出力を行えるようにした。これにより、ユーザーの要望に合わせ、画像品質を優先するか、トナーイールドや印刷前調整時間（ダウンタイム）を最小とすることを優先するかを選択できる。
【００５５】
次に、実施形態３としてのフルカラープリンタ１でのトナー補給制御に沿った制御構成例を説明する（請求項３に応じた例）。  
請求項１に記載のフルカラープリンタ１では、特に、低画像面積率で連続印刷を行う前に図５の関係より予めトナー濃度を調整しても、印刷枚数を重ねると画像濃度が低下してしまう現象が確認された。
【００５６】
この点に関する研究を重ねた結果、これは前に実行された印刷ジョブが白紙通紙（現像機空撹拌）の場合に発生することが確認された。これはトナーの劣化（添加剤離脱及び埋没）が原因で現像能力が低下していることが原因であると推察される。そこで、上記の推察をもとに、過去の一定枚数の白紙印刷履歴に応じて、出力画像データの画像面積率を元に算出されたトナー濃度を補正する。これにより、印刷枚数を重ねても画像濃度の低下がおこらないことを確認できた。
【００５７】
一例として、「表１」に過去５０００枚の白紙通紙履歴に応じた目標トナー濃度補正量を示す。ここでは１０００枚毎で３０００枚までを区切った枚数領域の増加に応じて表１の指示値に応じて目標トナー濃度補正量（％）を増加調整し、これを用いて次回印刷時のトナー補給量を補正し、画像濃度低下を防止できた。  
【００５８】
【表１】
0005982784.tif 000002
【００５９】
次に、実施形態４としてのフルカラープリンタ１でのトナー補給制御に沿った制御構成例を説明する（請求項４に応じた例）。  
請求項１に記載のフルカラープリンタ１では、特に、高画像面積率で連続印刷を行う前に図５の関係より予めトナー濃度を調整しても、印刷枚数を重ねると画像濃度が上昇してしまう現象が確認された。
【００６０】
この点に関する研究を重ねた結果、これは現像剤走行距離に応じて発生することが確認された。これはキャリアの劣化（トナー添加剤付着）が原因でキャリア帯電能力が低下していることが原因であると推察される。上記の推察をもとに、現像剤寿命に応じて、出力画像データの画像面積率を元に算出されたトナー濃度を補正すると、印刷枚数を重ねても画像濃度の上昇がおこらないことを確認できた。
【００６１】
一例として、「表２」に現像剤寿命に応じた目標トナー濃度補正量を示す。ここでは１００枚毎で区切った枚数領域の増加に応じて「表２」の指示値に応じて目標トナー濃度補正量（％）を減少調整し、画像濃度上昇を防止することができた。  
【００６２】
【表２】
0005982784.tif 000003
【００６３】
次に、実施形態５としてのフルカラープリンタ１でのトナー補給の制御構成例を説明する（請求項５に応じた例）。  
図１に示したフルカラープリンタ１等の画像形成装置では、一般にトナー帯電量は温湿度の影響を受け、高温高湿の場合は帯電量が低下し、低温低湿の場合は帯電量が上昇することが知られている。この点を補正するため、フルカラープリンタ１（マシン）の置かれた湿度（％）−温度（℃）の環境区分（図６参照）に応じて、「表３」のように、３段階の各環境区分に応じて目標トナー濃度補正量を変更して設定した。この場合、定常の環境区域ＭＭに対し、高温高湿ＨＨの場合は帯電量低下による画像濃度増を抑え、低温低湿の場合は帯電量増加による画像濃度低下を補正した。ここで、「表３」は一例であり、３つの環境区分に対して補正値を設定しているが、環境区域をより細かく分け、各区分に応じて目標トナー濃度補正量を設定して補正制御しても良い。
【００６４】
【表３】
0005982784.tif 000004
【００６５】
次に、実施形態６としてのフルカラープリンタ１でのトナー補給の制御構成例を説明する（請求項６に応じた例）。  
図１に示したフルカラープリンタ１等の画像形成装置では、一般にトナー帯電量は放置時間によって低下することが知られている。  
ここでは請求項１に記載のトナー補給の制御構成に、一例として図８の制御構成を加えるよう設定される。なお、上記の制御はＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各現像ユニット４（Ｙ〜Ｋ）毎に行う。これにより、単色のみでなく、２次色、３次色の安定性も向上した。
【００６６】
具体的には、マシンの放置時間に応じて「表４」のように、目標トナー濃度調整後の予備撹拌時間を変更した場合、放置時間によらずに画像濃度の安定した画像出力を行うことができた。ここでは放置時間（ｈ）の増加に応じて「表４」の指示値に応じて調整撹拌時間（秒）を増加して予備撹拌時間に加算調整し、画像濃度を安定させることができた。
【００６７】
【表４】
0005982784.tif 000005
【００６８】
なお、「表４」は一例であり、放置時間に対して段階的に補正値を設定しているが、放置時間に対して連続的に補正値を設定しても良い。  
以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６９】
例えば、現像装置としては適宜な構成を採用可能である。また、現像装置内のトナー濃度センサやトナー補給装置も適宜な構成を採用可能である。また、トナー付着量検知センサの構成及び配置場所も適宜変更可能である。トナー付着量は像担持体（感光体）上のトナー付着量を直接検知する構成でも良い。画像形成装置の作像部や露光装置の構成も任意である。また、画像形成装置のトナー像形成手段としてはフルカラー装置に限らず、モノクロ装置あるいは複数色のカラー装置にも本発明を適用可能である。  画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写機やファクシミリ、さらには、複数の機能を備える複合機であっても良い。これらの各実施形態の場合も、図１の画像形成装置と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１    フルカラープリンタ（画像形成装置）
４    現像ユニット
１０    像担持体
１４    トナー濃度センサ（トナー濃度検知手段）
３６    制御部
４１    トナー付着量検知センサ
ＶＴ０    トナー濃度センサの出力
Ｖｔｒｅｆ    トナー濃度の補正値
ＶＴＲＥＦ    トナー濃度の目標値
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７１】
【特許文献１】特開２００７−７９４２９号公報
【図１】
0005982784.tif 000006
【図２】
0005982784.tif 000007
【図３】
0005982784.tif 000008
【図４】
0005982784.tif 000009
【図５】
0005982784.tif 000010
【図６】
0005982784.tif 000011
【図７】
0005982784.tif 000012
【図８】
0005982784.tif 000013
【図９】
0005982784.tif 000014