(57)【要約】【課題】  ドナーロールを用いた現像装置で、現像剤の使い込みによるストレスでキャリア表面にスペントが発生した状態でも、光学式のトナー濃度検知手段によるトナー濃度の算出が正確に出来るような画像形成装置を提供する。【解決手段】  トナーとキャリアから構成される２成分現像剤を収容する現像装置を用いて像形成体上の静電潜像の現像を行う画像形成装置において、制御部は光学センサを用いて現像装置内の現像剤からの反射光量を測定してトナー濃度を算出するとともに、現像剤中のほとんどすべてのトナーを消費して実質的にキャリアのみとなった現像剤からの反射光量を光学センサで測定し、キャリアからの反射光量を用いてトナー濃度算出値に補正を加えることを特徴とする。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアから構成される２成分現像剤を現像ローラ上に担持し、現像ローラからトナーのみを対向するドナーロールに移動し、さらにドナーロール上のトナーを用いて像形成体上の潜像部分にトナー像を形成する画像形成装置において、
制御部は、光学センサを用いて現像装置内の現像剤からの反射光量１を測定してトナー濃度を算出するとともに、現像ローラ上のドナーロールとの対向領域よりも下流側においてほぼキャリアのみの状態となった現像剤からの反射光量２を光学センサを用いて測定し、反射光量２を用いてトナー濃度算出値に補正を加えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
反射光量１は現像ローラ上のドナーロールとの対向領域よりも上流側に位置した光学センサによって現像ローラ上に担持した現像剤を測定し、反射光量２は現像ローラ上のドナーロールとの対向領域よりも下流側に位置した光学センサによって測定する、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】
反射光量１及び反射光量２は、共に現像ローラ上のドナーロールとの対向領域よりも下流側に位置した光学センサによって測定し、反射光量１は現像ローラ上に担持されている現像剤からの反射光量とするとともに、反射光量１の測定時には現像ローラとドナーロールを同電位に設定し、反射光量２の測定時には現像ローラとドナーロール間に電界を形成し現像ローラ回転数を反射光量１の測定時よりも低速に設定する、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４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、反射光量２の測定は、所定の現像装置駆動時間毎に実施することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、反射光量２の測定は、所定のプリント数毎に実施する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、電子写真プリント機等のドナーロールを用いて現像を行う電子写真方式の画像形成装置に係わり、特に２成分現像剤を用いて現像を行う画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真方式の画像形成装置においても、オフセット印刷並みの高速／高画質の画像が要求されるようになっている。
【０００３】
高画質を実現するために、現像プロセスにおいてはトナーの均一な帯電が必要になる。また高速化に対応するためには、トナーの迅速な帯電立ち上がりが要求される。これらトナーに要求される性能を満足するためには、現像剤としてはトナーのみから構成される１成分現像剤よりも、トナーとキャリアから構成される２成分現像剤を使用した方が有利である。
【０００４】
一方、２成分現像剤を使用する際にポイントとなるのは、トナー濃度の制御である。
【０００５】
トナー濃度を思惑どおりコントロールすることによって、目標の画像濃度が得られるのであるが、そのためには現像器内の現像剤のトナー濃度を検知する手段が必要となる。
【０００６】
トナー濃度検知手段としては、現像剤の透磁率を測定する透磁率式のトナー濃度センサや、現像剤からの反射光量を測定してトナー濃度を求める光学式のトナー濃度センサが広く知られている。
【０００７】
透磁率センサの場合の問題点として、トナー濃度が一定であっても帯電量が変化すれば現像剤の嵩密度が変化するため現像剤の透磁率が変化する。従って、トナー濃度も変化したものと判断してしまう。
【０００８】
従って、嵩密度の変動が大きい現像剤においては、透磁率センサよりも光学式センサの方が適しており、特にトナー濃度によって反射光量が大きく変化するカラー現像剤（一般的に、低いトナー濃度で反射光量小、高いトナー濃度で反射光量大）の場合に適している。
【０００９】
光学式トナー濃度センサとしては、従来にも特許文献１に示されるような実施例がある。この従来例の場合は、トナー濃度測定専用の現像剤担持体上に担持した現像剤に対する反射光量を測定してトナー濃度を求めている。
【特許文献１】特開２００４−２９０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１等の光学式トナー濃度センサによっても必ずしも必要とする満足なトナー濃度を検知することはできなかった。
【００１１】
光学式トナー濃度センサの問題点として、現像剤の使い込みによる劣化によって、同一のトナー濃度で比較した場合でも新品の現像剤よりも反射光量が多くなり、トナー濃度が高いと判断してしまう傾向がある。
【００１２】
現像剤の耐久による劣化によって現像剤からの反射光量が新品現像剤よりも多くなる理由は、現像剤の使い込みによって現像剤が機械的もしくは熱的ストレスを受け、キャリア表面に微粉状態となったトナーが固着する所謂スペント現象が発生するために、カラー現像剤を例に取ると、本来のキャリア表面の色に対してトナーの色が若干混じることによって明るい色になるからである。
【００１３】
従って、現像剤からの反射光量が多いという検知結果からトナー濃度が高いと判断するように誤検知を起こすわけである。
【００１４】
このような問題は、２成分現像剤を用いて現像を行う画像形成装置には総て適用される問題であって、現像スリーブ上に現像剤が付着した状態で現像領域へと現像剤を搬送し、現像バイアスが印加されてトナーが像形成体上の潜像部分に付着・現像するようにした現像装置を備えた画像形成装置であっても、また、現像スリーブ上に付着した現像剤からトナーのみをドナーロール周面に移動・付着させ、ドナーロール上のトナーを用いて像形成体上の潜像部分に付着・現像するようにした現像装置を備えた画像形成装置についても存在する。
【００１５】
本発明の目的は、ドナーロールを用いて現像を行う画像形成装置について、現像剤の使い込みによるストレスでキャリア表面にスペントが発生した状態でも、光学式のトナー濃度検知手段によるトナー濃度の算出が正確に出来るような画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的は、下記の請求項１〜５記載の発明により達成される。
（請求項１）
トナーとキャリアから構成される２成分現像剤を現像ローラ上に担持し、現像ローラからトナーのみを対向するドナーロールに移動し、さらにドナーロール上のトナーを用いて像形成体上の潜像部分にトナー像を形成する画像形成装置において、制御部は、光学センサを用いて現像装置内の現像剤からの反射光量１を測定してトナー濃度を算出するとともに、現像ローラ上のドナーロールとの対向領域よりも下流側においてほぼキャリアのみの状態となった現像剤からの反射光量２を光学センサを用いて測定し、反射光量２を用いてトナー濃度算出値に補正を加えることを特徴とする画像形成装置。
（請求項２）
反射光量１は現像ローラ上のドナーロールとの対向領域よりも上流側に位置した光学センサによって現像ローラ上に担持した現像剤を測定し、反射光量２は現像ローラ上のドナーロールとの対向領域よりも下流側に位置した光学センサによって測定する、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）
反射光量１及び反射光量２は、共に現像ローラ上のドナーロールとの対向領域よりも下流側に位置した光学センサによって測定し、反射光量１は現像ローラ上に担持されている現像剤からの反射光量とするとともに、反射光量１の測定時には現像ローラとドナーロールを同電位に設定し、反射光量２の測定時には現像ローラとドナーロール間に電界を形成し現像ローラ回転数を反射光量１の測定時よりも低速に設定する、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４）
請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、反射光量２の測定は、所定の現像装置駆動時間毎に実施することを特徴とする画像形成装置。
（請求項５）
請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、反射光量２の測定は、所定のプリント数毎に実施することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１〜３に記載された本発明によるときは、光学式のトナー濃度検知手段によるトナー濃度検出に当って、キャリアのスペントによる反射光量の変化を補正するために、測定した現像剤のトナー濃度検出値に、ほとんどすべてのトナーを消費して実質的にキャリアのみとなった現像剤からの反射光量を測定し、補正を加えることによって、トナー濃度の算出が正確に行われることとなった。
【００１８】
請求項４、５に記載された本発明によるときは、トナー濃度算出値の補正を所定の現像装置駆動時間毎に、或いは所定のプリント数毎に行うことによって、プリント動作中にしばしば行われるトナー濃度検出時には、先に行われたトナー濃度算出値の補正値を用いて算出することによって、単にトナー濃度検出を行うことのみによっても許容範囲内にある正確なトナー濃度算出値が得られることとなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（１）  本発明の画像形成装置の説明に先だって、キャリアからの反射光量を用いてトナー濃度を補正する方法について説明する。
【００２０】
新品の現像剤および耐久後（この例では１０万プリント後）の現像剤のトナー濃度対反射光量の関係（シアン現像剤の場合）を図１に示す。いずれの現像剤の場合にも、トナー濃度が低くなるほどキャリア表面の色（黒に近いグレー）の影響が大きくなるため、反射光量が減少し、トナー濃度に対して光学センサ出力はリニアに変化している。その際、キャリア表面にトナーがスペントした状態の耐久現像剤の方が、同じトナー濃度でも反射光量が多くなる。
【００２１】
一方、トナー濃度が高い領域では、キャリア表面の影響が小さくなるため、スペントによる反射光量変化の影響を受けにくくなり、この現像剤処方の場合ではトナー濃度２０％以上の領域ではスペントの有無にかかわらず同一トナー濃度に対しては光学センサの反射光量は同じになっている。
【００２２】
従って本発明では、画像形成装置の所定プリント数毎（例えば３０００プリント）に現像剤からキャリアのみを分離してキャリアからの反射光量（出力電圧Ｖ（Ｃ０））及び現像剤からの反射光量（出力電圧Ｖ（ＣＸ））とを光学センサで測定する。また予め工程調整時に新品現像剤を用いて、トナー濃度０％の反射光量（出力電圧Ｖ（Ｄ０））とトナー濃度２０％の反射光量（出力電圧Ｖ（Ｄ２０））とを記憶させ、制御部にて検量線（カーブＤ）を作成している。
【００２３】
キャリアからの出力電圧Ｖ（Ｃ０）とトナー濃度２０％での出力電圧Ｖ（Ｄ２０）とを結ぶ検量線（カーブＣ）をもって耐久現像剤を用いたときのトナー濃度と光学センサ出力電圧との関係を示していて、現像剤からの測定された出力電圧Ｖ（ＣＡ）は検量線（カーブＣ）上にある。
【００２４】
従来は現像剤から測定された出力電圧Ｖ（ＣＡ）をもって検量線（カーブＤ）からトナー濃度を求めていた。このために求めたトナー濃度は実際よりも高い値として認識されていた。
【００２５】
本発明にあっては、次の演算処理を行ってトナー濃度算出値に補正を行い、スペントによる反射光量の変化分を除去し、使用上問題のない正確なトナー濃度算出値Ｖ（ＤＡ）が得られることとなる。
【００２６】
Ｖ（ＤＡ）＝Ｖ（ＣＡ）−｛Ｖ（Ｃ０）−Ｖ（Ｄ０）｝×
〔１−｛Ｖ（ＣＡ）−Ｖ（Ｃ０）｝／｛Ｖ（Ｄ２０）−Ｖ（Ｃ０）｝〕
（２）  本発明の適用される画像形成装置について説明する。
【００２７】
図１は、本発明の像露光制御を行う画像形成装置の全体構成図である。
【００２８】
画像形成装置は、画像形成装置１００と画像読取装置２００とから構成される。
【００２９】
画像形成装置１００は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成手段１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと、ベルト状の中間転写体６と給紙搬送手段２０及び定着装置７０とからなる。
【００３０】
画像形成装置１００の上部には、自動原稿送り装置２０１と原稿画像走査露光装置２０２とから成る画像読取装置２００が設置されている。
【００３１】
自動原稿送り装置２０１の原稿台上に載置された原稿ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置２０２の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。
【００３２】
ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部５０において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行い、一旦メモリに記憶された後、露光手段（画像書き込み手段）３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに入力される。
【００３３】
イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｙは、像担持体としての感光体ドラム１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング手段５Ｙを有する。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｍは、像担持体としての感光体ドラム１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング手段５Ｍを有する。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｃは、像担持体としての感光体ドラム１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング手段５Ｃを有する。黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｋは、像担持体としての感光体ドラム１Ｋ、帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング手段５Ｋを有する。帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光装置３Ｃ及び帯電手段２Ｋと露光装置３Ｋとは、潜像形成手段を構成し、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に静電潜像を形成する。
【００３４】
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径トナーとキャリアからなる二成分現像剤を内包する現像装置、現像を行い感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に各色のトナー像を形成する。
【００３５】
中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。
【００３６】
画像形成手段１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色のトナー画像は、回動する中間転写体６上に一次転写手段７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋにより逐次転写されて（一次転写）、合成されたカラー画像が形成される。
【００３７】
給紙搬送手段２０の給紙カセット２１内に収容された転写材Ｐは、給紙手段２２により給紙され、給紙ローラ２３，２４，２５，２６、レジストローラ２７等を経て、二次転写手段（転写ローラ）９に搬送され、転写材Ｐ上にカラー画像が転写される（二次転写）。
【００３８】
カラー画像が転写された転写材Ｐは、定着装置７０においてヒータを内蔵した定着ローラと、定着ローラに圧接する加圧ローラとによって転写材Ｐが挟持され、熱と圧力とを加えることにより転写材Ｐ上のカラートナー像（或いはトナー像）が定着されて転写材Ｐ上に固定され、排紙ローラ２７ａ及び２８に挟持されて機外の排紙トレイ２９上に載置される。
【００３９】
一方、二次転写手段９により転写材Ｐにカラー画像を転写した後、転写材Ｐを曲率分離した中間転写体６は、クリーニング手段８により残留トナーが除去される。
【００４０】
定着処理された転写材Ｐを反転排紙する場合には、転写材Ｐは定着装置７０と排紙ローラ２８の中間に配置された分岐板２８Ａの図示右側の搬送路を通過し、下方の第１搬送路（１）に搬送された後、逆転搬送されて分岐板２８Ａの図示左側の第２搬送路（２）を通過し、排紙ローラ２８により装置外に排出される。
【００４１】
転写材Ｐの両面に複写する場合には、転写材Ｐの第１面に形成した画像を定着処理した後、転写材Ｐを第１搬送路（１）、さらに分岐板２８Ｂの下方の第４搬送路（４）に導入した後、逆転搬送し、分岐板２８Ｂの図示右側の搬送路を通過させ、第３搬送路（３）に搬送した後、上方に迂回し給紙ローラ２６により搬送する。転写材Ｐは画像形成手段１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋにおいて第２面に各色の画像が両面に形成され、定着装置７０により加熱定着処理され、排紙ローラ２８によって装置外に排出される。
【００４２】
なお、画像形成装置１００の説明においては、カラー画像形成について説明したが、モノクロ画像を形成する場合も本発明に含まれるものである。
【００４３】
（３）  本発明の画像形成装置１００に用いられる現像装置４は、図３又は図５、図７に示す構成となっている。
【００４４】
ハウジング４５内の現像剤溜には、トナーと磁性キャリアとから成る現像剤が所定の比率をもって混合された状態にあって、翼を有する撹拌部材４４が撹拌を行っていて、現像剤は撹拌されて摩擦帯電し、磁性キャリアの外周にトナーが付着した状態となっている。
【００４５】
４３は円筒状をした現像ローラ（現像剤担持体）で、内部に複数の磁石を有して固定した磁石ロール４３ａを有していて、現像ローラ４３が矢印方向に回転する。現像ローラ４３の一部は現像剤溜内の現像剤に面しているので、現像剤は現像ローラ４３周面に磁力によって付着し、現像ローラ４３の回転に伴って移動する。
【００４６】
４１は非磁性の金属円筒から成るドナーロールで、ドナーロール４１の円筒面の一部は現像ローラ４３に近接して対向し、反対側の一部は感光体ドラム１に近接して対向し、矢示方向に回転している。
【００４７】
現像ローラ４３に画像形成時にはドナーロール４１に較べてバイアス電圧が印加されていて、近接位置においては、現像ローラ４３周面上に付着していた現像剤からトナー粒子だけはドナーロール４１に引き寄せられ、ドナーロール４１周面にトナー層が形成される。一方、現像ローラ４３周面には磁性キャリア層が残り、現像ローラ４３の回転に伴って現像ローラ４３周面に付着していた磁性キャリア層は現像剤溜において新たな現像剤層に交換される。
【００４８】
感光体ドラム１とドナーロール４１との近接した間隙には、離間して電極ワイヤ４２が設けられている。電極ワイヤ４２はドナーロール４１の回転軸と平行方向に配設され、周波数３ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ、ピーク電圧２００Ｖ〜５００ＶのＡＣバイアス電圧が印加されてワイヤを囲んでトナークラウドが発生する。一方、ドナーロール４１にはＤＣバイアス電圧が印加されていて、画像形成時には、ドナーロール４１周面上に付着したトナーはクラウド状となって、感光体ドラム１上の静電潜像箇所に付着し、現像が行われる。
【００４９】
（４）  実施例１の画像形成装置について説明する。
【００５０】
図３には、実施例１で用いられる現像装置４を示している。本実施例では、現像剤からの反射光量（反射光量１）の測定を行う発光素子と受光素子とから成る光学センサＳ４１と、キャリアのみとなった現像剤からの反射光量（反射光量２）の測定を行う発光素子と受光素子とから成る光学センサＳ４２とが設けられている。
【００５１】
光学センサＳ４１は、現像ローラ４３上のドナーロール４１との対向領域よりも上流側に設けられていて、現像剤溜から現像ローラ４３に磁力により付着して搬送される現像剤層の反射光量１を測定する。
【００５２】
光学センサＳ４２は、現像ローラ４３上のドナーロール４１との対向領域よりも下流側に設けられていて、対向領域で現像ローラ４３上の現像剤からトナーがドナーロール４１に移行して後の殆どキャリアのみとなった現像剤からの反射光量２を測定する。
【００５３】
本実施例においては、画像形成モードとともにトナー濃度検知データ補正モードを有していて、光学センサＳ４１によって測定した現像剤層の反射光量１からトナー濃度を算出し、光学センサＳ４２によって測定したキャリア層の反射光量２を用いてトナー濃度算出値に補正を加えるよう制御を行っている。
【００５４】
図４には、電気制御系の概要を示すブロック図を示している。１１０は演算制御処理を行うＣＰＵで、ＲＡＭ１１１、ＲＯＭ１１２、不揮発メモリ１１３が接続している。ＲＡＭ１１１には、プリント数積算値又は、現像時間積算値が記憶されていて、プリント数又は現像時間の増加と共に前記積算値に加算される。
【００５５】
ＲＯＭ１１２には、画像形成モードプログラムと、トナー濃度検知データ補正プログラムとを記憶していて、画像形成時には画像形成モードプログラムを呼び出し、インターフェース１２０を介して外部機器の動作の制御を行い、画像形成を行う。画像形成を行うことによって、プリント数積算値が所定の積算値に達したとき、又は現像時間積算値が所定の積算値に達したとき、ＣＰＵ１１０はトナー濃度検知データ補正プログラムを呼び出し、インターフェース１２０を介して関係部材の動作の制御を行って、トナー濃度検知データの補正を行っている。
【００５６】
次に図３、図４を用いてトナー濃度検知データの補正動作について説明する。
【００５７】
トナー濃度検知データの補正には、先ず光学センサＳ４１によって現像ローラ４３上の現像剤の反射光測定を行うことから行われ、反射光量１は出力電圧Ｖ（ＣＡ）として計測される。
【００５８】
次いで、光学センサＳ４２によって、現像ローラ４３周面上のキャリア反射光測定を行う。キャリアの反射光量２の測定に当たっては、現像ローラ４３上のドナーロール４１との対向領域よりも下流側において、現像剤をトナーが失われて殆どキャリアのみの状態とするために、トナー濃度検知データ補正プログラムでは、現像ローラ４３からドナーロール４１への現像効率（トナーの移行効率）が最大となるようにプログラムが設定されている。
【００５９】
具体的には、対向領域において現像ローラ４３からドナーロール４１へのトナーの移動がなされるような電界を形成するとともに、ドナーロール４１から感光体ドラム１に対してもトナーが移行し現像が行われるような電界を形成する。更に現像ローラ４３上の現像剤がドナーロール４１とのニップ部を通過する時間が長くなるように、（現像ローラ４３の周速度）／（ドナーロール４１の周速度）が低い値となるよう駆動制御を行う。
【００６０】
かかる駆動動作を行うことによって、現像ローラ４３上にはキャリアのみが付着した状態となり、現像ローラ４３周面上に付着したキャリアの反射光量は、光学センサＳ４２によって出力電圧Ｖ（Ｃ０）として計測される。
【００６１】
制御部１００Ａは、先に説明した演算式を用い、現像剤からの反射光量を測定した出力電圧Ｖ（ＣＡ）と、キャリアからの反射光量を測定した出力電圧Ｖ（ＣＯ）とからトナー濃度演算値の補正が行われる。
【００６２】
制御部１００Ａは、補正が行われたトナー濃度算定値を予めメモリに記録された規定トナー濃度値と比較し、補正されたトナー濃度算定値が規定トナー濃度値を下回っていると判断されたときには、トナー補給手段によるトナー補給が行われる。
【００６３】
キャリアのみ反射光量測定が行われての、トナー濃度検知データの補正が行われたのちは、次の所定のプリント積算値（例えば２５００プリント）、又は次の所定の現像時間積算値に達するまでの間に行われる画像形成時のトナー濃度測定については、測定されたトナー濃度出力値に対して先のキャリアのみの反射光量測定によって得られた補正値をそのまま使用してトナー濃度測定値の補正が行われ、補正されたトナー濃度測定値に基づいて、トナー補給の必要性が判断される。
【００６４】
（５）  実施例２の画像形成装置について説明する。
【００６５】
図５には、実施例２で用いられる現像装置４を示している。本実施例では、発光素子と受光素子とより成る光学センサＳ４０を現像ローラ４３上のドナーロール４１との対向領域よりも下流側に設け、トナーが消費されない状態での現像剤からの反射光量１と、対向領域でトナーがドナーロール４１へ移行して後の、殆どキャリアのみとなった現像剤からの反射光量２の測定を行う。
【００６６】
本実施例においては、画像形成モードとともにトナー濃度検知データ補正モードを有していて、反射光量１からトナー濃度を算出し、反射光量２を用いてトナー濃度算出値に補正を加えるよう制御を行っている。
【００６７】
図６には、電気制御系の概要を示すブロック図を示している。１１０は演算制御処理を行うＣＰＵで、ＲＡＭ１１１、ＲＯＭ１１２、不揮発メモリ１１３が接続している。ＲＡＭ１１１には、プリント数積算値又は、現像時間積算値が記憶されていて、プリント数又は現像時間の増加と共に前記積算値に加算される。
【００６８】
ＲＯＭ１１２には、画像形成モードプログラムと、トナー濃度検知データ補正プログラムとを記憶していて、画像形成時には画像形成モードプログラムを呼び出し、インターフェース１２０を介して外部機器の動作の制御を行い、画像形成を行う。画像形成を行うことによって、プリント数積算値が所定の積算値に達したとき、又は現像時間積算値が所定の積算値に達したとき、ＣＰＵ１１０はトナー濃度検知データ補正プログラムを呼び出し、インターフェース１２０を介して関係部材の動作の制御を行って、トナー濃度検知データの補正を行っている。
【００６９】
次に図５、図６を用いてトナー濃度検知データの補正動作について説明する。
【００７０】
制御部１００Ｂは、先ず光学センサＳ４０によって現像ローラ４３周面上に付着した現像剤の反射光量１の測定を行う。
【００７１】
反射光量１の測定に先立っては、現像ローラ４３の回転に伴って現像剤溜よりローラ周面に付着し搬送される現像剤がドナーロール４１との対向領域で、トナーがドナーロール４１に移動していないよう、現像ローラ４３とドナーロール４１とが等電位であるよう電位設定を行う。
【００７２】
かかる電位設定下で、現像ローラ４３に磁力によって付着搬送された現像剤の反射光量１は、光学センサＳ４０によって出力電圧Ｖ（ＣＡ）として計測がなされる。
【００７３】
次いで制御部１００Ｂは、光学センサＳ４０によって現像ローラ４３周面上のキャリアの反射光量２の測定を行う。
【００７４】
反射光量２の測定時に、現像ローラ４３上の現像剤からトナーを極力除去して殆どキャリアのみの状態にするために、トナー濃度検知データ補正プログラムでは、現像ローラ４３からドナーロール４１への現像効率（トナーの移行効率）が最大となるようにプログラムが設定されている。
【００７５】
具体的には、対向領域において現像ローラ４３からドナーロール４１へのトナーの移動がなされるような電界を形成するとともに、ドナーロール４１から感光体ドラム１に対してもトナーが移行し現像が行われるような電界を形成する。更に現像ローラ４３上の現像剤がドナーロール４１とのニップ部を通過する時間が長くなるように、（現像ローラ４３の周速度）／（ドナーロール４１の周速度）が低い値となるよう駆動制御を行う。
【００７６】
かかる駆動動作を行うことによって、現像ローラ４３上にはキャリアのみが付着した状態となり、現像ローラ４３周面上に付着したキャリアの反射光量は、光学センサＳ４０によって出力電圧Ｖ（Ｃ０）として計測される。
【００７７】
制御部１００Ｂは、先に説明した演算式を用い、現像剤からの反射光量を測定した出力電圧Ｖ（ＣＡ）と、キャリアからの反射光量を測定した出力電圧Ｖ（ＣＯ）とからトナー濃度演算値の補正が行われる。
【００７８】
制御部１００Ｂは、補正が行われたトナー濃度算定値を予めメモリに記録された規定トナー濃度値と比較し、補正されたトナー濃度算定値が規定トナー濃度値を下回っていると判断されたときには、トナー補給手段によるトナー補給が行われる。
【００７９】
キャリアのみ反射光量測定が行われての、トナー濃度検知データの補正が行われたのちは、次の所定のプリント積算値（例えば２５００プリント）、又は次の所定の現像時間積算値に達するまでの間に行われる画像形成時のトナー濃度測定については、測定されたトナー濃度出力値に対して先のキャリアのみの反射光量測定によって得られた補正値をそのまま使用してトナー濃度測定値の補正が行われ、補正されたトナー濃度測定値に基づいて、トナー補給の必要性が判断される。
【００８０】
（６）  比較例として、キャリアの反射光量２を測定してトナー濃度検知データの補正を行うことのない、従来の現像装置について、図７に示す構成図を用いて説明する。
【００８１】
本実施例では、現像剤からの反射光量１の測定を行う発光素子と受光素子とから成る光学センサＳ４１が、現像ローラ４３上のドナーロール４１との対向領域よりも上流側に設けられていて、現像剤溜から現像ローラ４３に磁力により付着して搬送される現像剤層の反射光量１を測定する。光学センサＳ４１によって測定された反射率に基づいてトナー濃度の算出がなされ、算出されたトナー濃度が規定値以下に低下したときは、制御部はトナー補給を行うよう制御を行っている。
【００８２】
（７）  本発明者らは、実施例１、実施例２、及び比較例についてプリントテストを行い、トナー濃度推移の安定性を比較した。
【００８３】
（ａ）  共通の画像形成条件は下記の通りである。
画像形成装置：Ａ４ヨコ  ８０枚／分  機  （デジタルフルカラー機）
プロセススピードＶ：４００ｍｍ／ｓｅｃ
感光体ドラム直径：８０ｍｍ
感光体帯電電位Ｖ０：  −６００Ｖ（可変：左記は標準値）
ドナーロール電位Ｖｂ：−４００Ｖ
現像ローラ電位Ｖａ：  −８００Ｖ（可変：左記は標準値）
感光体ベタ露光電位Ｖｉ：  −５０Ｖ
潜像露光手段：  半導体レーザー（波長７８０ｎｍ）
ドナーロール直径：  ３０ｍｍ
現像ローラ直径：  ３０ｍｍ
現像ローラ〜ドナーロール距離：  約０．３０ｍｍ
現像ローラ上の現像剤搬送量Ｄ：  約２５ｍｇ／ｃｍ2
ドナーロール移動速度：  プロセススピードと等速
現像ローラ移動速度／プロセススピード  （＝現像θ）：２．０（可変：左記は標準値）
光学センサ構成：発光素子＝赤外ＬＥＤ（中心波長８８０ｎｍ）
受光素子＝フォトトランジスタ
入射角４５°／受光角４５°
トナー：  体積平均粒径４．５μｍの重合トナー
キャリア：  体積平均粒径２５μｍ／磁化の強さ  ６０ｅｍｕ／ｇ
トナー濃度：６％
反射光量２の測定：２５００プリント毎に実施
（ｂ）  テスト内容は下記の通りである。
印字パターン：  各色平均印字率６％のフルカラー画像
印字モード：    連続印字１０万プリント
環境：          一般環境（２０℃、５０％）
トナー濃度の確認：５０００プリント毎に現像器内の現像剤トナー濃度を実測する。
【００８４】
シアン現像剤のトナー濃度を確認した。
（初期のトナー濃度＝６％を維持して推移するかを確認する。±１％以内ならばＯＫ。）
（ｃ）  テスト結果
実施例１および実施例２においては、１０万プリントを通じてトナー濃度が６±１％の範囲で推移し、良好な性能を示した。図８にはトナー濃度推移の状態を示している。出力画像のベタ濃度も安定しており、またかぶりやトナー飛散も発生しなかった。一方、比較例の場合には、スペントの影響によりトナー濃度を実際よりも高い値であると判断したため、トナー補給量が少なめになり、テスト後半ではトナー濃度の狙い目である６±１％の範囲より低く推移し、画像濃度低下が顕著になった。
【００８５】
１０万プリント終了後の現像剤の解析を行ったところ、実施例１／実施例２／比較例のいずれの場合もキャリア表面にスペントが発生していた。
【００８６】
上記のテスト結果から、本発明の実施例１および実施例２の画像形成装置を使用すれば、現像剤にストレスがかかりキャリア表面にスペントが発生する場合においても、キャリアのみの反射光量を光学センサで測定して現像剤のトナー濃度を算出するため、安定したトナー濃度推移を示し、長期にわたって良好な画像を得ることが出来ることが明らかとなった。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】新品の現像剤および耐久後の現像剤のトナー濃度対反射光量の関係図。
【図２】画像形成装置の全体構成図。
【図３】実施例１の現像装置の構成図。
【図４】実施例１の電気制御系の概要を示すブロック図。
【図５】実施例２の現像装置の構成図。
【図６】実施例２の電気制御系の概要を示すブロック図。
【図７】比較例の現像装置の構成図。
【図８】実施例と比較例とのトナー濃度推移を示すグラフ。
【符号の説明】
【００８８】
１  感光体ドラム
４１  ドナーロール
４２  電極ワイヤ
４３  現像ローラ
４４  撹拌部材
４５  ハウジング
Ｓ４０，Ｓ４１，Ｓ４２  光学センサ
【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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