(57)【要約】    【課題】  現像液の濃度検知結果に基づいてトナー補給、キャリア液補給を行う方式よりも、制御遅れの少ない、また、現像剤濃度リップルの少ない補給制御を実現すること。    【解決手段】  キャリア液とトナーとを混合した湿式現像工程を有する電子写真方式の画像形成装置（100）であって、ビデオ信号を積算するビデオカウント手段（113）、画像領域における画像濃度、画像ドット配列に基づいたキャリア液とトナーとの含液率情報から画像領域の現像剤消費量予測手段（108）、白地領域におけるキャリア液消費量予測手段（108）、画像形成条件によって、トナー消費量、キャリア消費量を予測し、トナー補給量、キャリア補給量を算出する補給制御手段を有すること。【選択図】    図１
2018112615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリア液とトナーとを混合した湿式現像工程を有する電子写真方式の画像形成装置（100）であって、
ビデオ信号を積算するビデオカウント手段（113）、
画像領域における画像濃度、画像ドット配列に基づいたキャリア液とトナーとの含液率情報から画像領域の現像剤消費量予測手段（108）、
白地領域におけるキャリア液消費量予測手段（108）、
画像形成条件によって、トナー消費量、キャリア消費量を予測し、トナー補給量、キャリア補給量を算出する補給制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
画像領域のトナー空隙率に応じて、画像領域のキャリア液消費量とトナー消費量を予測する含液率予測手段（108）を有し、画像領域の現像剤消費量を予測することを特徴とする。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
画像形成条件とは、現像条件、転写条件、感光体のクリーニング条件の少なくとも１つの画像形成条件に基づいて、キャリア消費量の予測を行うことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潜像担持体上に形成された静電潜像を、媒体液中に分散されたトナーによって現像する液体現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体現像剤を用いた湿式電子写真装置は、乾式電子写真装置では実現できない利点を有しており、近年その価値が見直されつつある。すなわち湿式電子写真装置では、サブミクロンサイズの極めて微細なトナーを用いることができるため高画質を実現でき印刷並みの質感を得られること、比較的低温でトナーを用紙に定着できるため省エネルギーを実現できること、などである。
【０００３】
湿式電子写真装置としては電子写真、静電記録等における静電潜像を、トナー粒子とトナー粒子を分散するための媒体液とを含む液体現像剤を使用して現像するようにした液体現像装置が知られている。
【０００４】
このような液体現像装置において、潜像担持体表面に媒体液であるキャリア液が過剰付着するのを防止することなどを目的として、液体現像剤を貯留する現像液槽から液体現像剤を一旦汲み上げた上で現像を行うようにしたものがある。例えば、現像を行うための現像ローラを潜像担持体に対向するように設け、この現像ローラの一部を現像液槽内の液体現像剤に浸漬し、これを回転して液体現像剤を表面に付着させ、付着させた液体現像剤を潜像担持体に接触させて現像を行うものなどがある。
【０００５】
このような現像装置において、紙上の画像濃度を一定に維持して高画質を保つには、キャリア液中のトナー濃度が一定範囲内に制御される必要がある。このため、液体現像剤中のトナー濃度を検知し一定に保つ装置及び制御法が必要である。
【０００６】
具体的に、トナーとキャリアの混合液中におけるトナー濃度を検出する装置としては、例えば従来液体現像剤に超音波を送信し、液体現像剤中を伝播された受信超音波の減衰から、トナー濃度を検知する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１４２３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、音波検知には超音波発生装置、受信装置及びその制御系統が必要であり、部品点数の増加という問題を抱えている。また、超音波による検知では、液中粒子の振動の大きさを代表特性値として使用しているため、液の粘性状態や温度の影響を受けてしまいトナーキャリア比対温度の制御テーブルが煩雑になってしまうという問題があった。
【０００９】
更には、超音波方式以外の光学式濃度検知方式など、各種の濃度検知技術が提案されているが、現像剤の濃度検知する検知箇所と実際に現像剤が消費されている現像装置とは物理的に離れた位置に配置せざるを得ず、濃度検知結果に基づいてトナー補給、キャリア液補給を行っても大幅な制御遅れが発生していた。そのため、精度のよいトナー濃度制御が行えなかった。また、現像剤の濃度を直接検知する方式のため、画像比率に応じたトナー補給、キャリア補給を迅速に行うことができず、現像剤濃度リップルが生じていた。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、現像液の濃度検知結果に基づいてトナー補給、キャリア液補給を行う方式よりも、制御遅れの少ない、また、現像剤濃度リップルの少ない補給制御を実現することにある。また、部品点数が少ない簡易な構成で実現するものである。そうして、画像データなどに基づき、トナーとキャリアとの適切な補給制御を行うことで高品位で安定した画像形成を行うことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、キャリア液とトナーとを混合した湿式現像工程を有する電子写真方式の画像形成装置であって、
ビデオ信号を積算するビデオカウント手段、
画像領域における画像濃度、画像ドット配列に基づいたキャリア液とトナーとの含液率情報から画像領域の現像剤消費量予測手段、
白地領域におけるキャリア液消費量予測手段、
画像形成条件によって、トナー消費量、キャリア消費量を予測し、トナー補給量、キャリア補給量を算出する補給制御手段を有する画像形成装置を構成する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、現像液の濃度検知結果に基づいてトナー補給、キャリア液補給を行う方式よりも、制御遅れの少ない、また、現像剤濃度リップルの少ない補給制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を適用することができる画像形成装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図２】現像器を含む画像形成部を説明する図である。
【図３】液温に対するトナー一粒に対する帯電量平均値を示す図である。
【図４】本実施例における、トナーキャリア比制御に用いるフローを示す。
【図５】本実施例における、トナードットとキャリア液の様子を示す図
【図６】本実施例における、画像データ処理部、および装置制御のCPU関連の構成例
【図７】本実施例における、積算処理のフローを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施例１）
以下、実施例により本発明を詳しく説明する。図１は、本発明を適用した液体現像装置を内蔵した電子写真方式の画像形成装置１００の構成例を示す断面図である。図２は、本発明を適用した液体現像装置の構成例である。図６は、画像データ処理部２０２、および、装置制御のＣＰＵ関連の構成例である。
【００１５】
図１に示すように、本実施例の画像形成装置１００は、説明の簡単化の為に１つの画像形成ステーションを有する例を示したが、他に、これらの画像形成装置を複数並べて多色の画像を形成してもよいことは言うまでもない。図６の画像データ処理部２０２などの構成は、多色の画像形成装置の場合の構成例を示してある。各種の負荷を駆動する駆動モータ群301、高圧電源を含む各種電源群302、ポンプ群３０３、トナー補給21やキャリア液補給22から成る補給群３０４、TD検知手段や液高さセンサ305Aを含む各種の検知手段から成るセンサ群３０５で構成されている。
【００１６】
装置制御部２０１のＣＰＵ１６は、装置制御のプログラムや必要なデータを格納している読み書き可能な不揮発性メモリ２０３とＣＰＵバスで接続されている。ＣＰＵ１６は、原稿読取を行うリーダ部１０１からの画像データＲＤＶ、あるいは、機外のＬＡＮ回線１０２を介して送られてくる画像データＥＸＶＤのいずれかを受信を許可し、印字すべき画像データを画像メモリ部１０３に格納する。
【００１７】
不図示の操作部で印字ボタンが押下されるか、機外のパソコンからＬＡＮ回線１０２からの印字指令を受信すると、ＣＰＵ１６は印字する画像データが画像メモリ部１０３から読みだされ色処理部１０４において輝度濃度変換が行われる。例えば、ＲＧＢの３原色の画像信号ＭＶＤがＹＭＣＫ色の濃度信号ＶＤに変換され、ガンマ変換部１０５と積算部１０８に送られる。
【００１８】
ガンマ変換部１０５では画像形成装置１００の印字濃度特性を補正するものである。ガンマ変換部１０５は、濃度信号ＶＤ対してシニアリティ補正するために濃度信号ＶＤをガンマ特性するルックアップテーブルメモリを内蔵している。濃度信号ＶＤはガンマ補正されたのち、印字信号ＰＶＤとしてパターン生成部１０６に送られる。パターン生成部１０６では、印字信号ＰＶＤに応じて、よく知られたスクリーン処理や誤差拡散処理などの印字ドットパターンを生成するものである。もちろん、画像の文字部やハーフトーンなどといった画像の特徴に応じて、印字分解能を切り替えたりするような画像処理を行ってもよい。
【００１９】
パターン部１０６で生成されたドットパターンはレーザ信号ＬＶＤとして露光部５１のレーザ回路１０７に送られ、感光ドラム５０上に静電潜像が形成される。このような画像データ技術は公知であるため、詳細な説明は省略する。
【００２０】
さて、色処理部１０４からの濃度信号ＶＤは、積算部１０８にも送られる。積算部１０８では、画像カウンタ１１３、１１４を有している。例えば、８ビットの画像データを順次積算する画像カウンタであればよい。画像カウンタのカウント開始は、印字用紙１枚ごとの画像区間でその全画像領域での画像データを積算する。そして、画像積算結果(以下ビデオカウント値と呼ぶ)はＣＰＵ１６で用紙１枚毎に読みだされ、メモリ２０３に格納される。
【００２１】
さて、濃度信号ＶＤは画素ごとにカウントすればトナー消費量が計算可能であるが現像剤のトナー成分の消費量は計算できるが、キャリア液成分の消費量が不明なままであった。このようなトナー成分とキャリア成分の両方の消費量を予測可能としたのが本発明である。これについては、後で詳細に説明する。
【００２２】
次に、上述した画像形成ステーションについて図１に基づき説明する。現像器１はその中に現像ローラ２を有し、その回転方向が矢印aで示されている。現像器１については図２の説明の際に詳述する。それと画像形成時には接触して回転駆動する感光ドラム50は、高圧電源群302からバイアス供給された帯電部材５２によって帯電される。帯電部材５２として本実施例では帯電ローラが使用されるが、コロナ帯電器等の非接触のものであってもよい。
【００２３】
上記のように帯電された感光ドラム50は、次に露光装置51によってドラム表面に静電潜像を形成する。露光装置51はレーザ回路１０７およびポリゴンミラー（不図示）からなり、レーサ回路１０７から発せられたレーザ光を回転するポリゴンミラーに照射し、その走査光の光束をポリゴンミラーの複数の反射ミラーによって偏向し、ｆθレンズ（不図示）により感光ドラム50の母線上に集光して露光することにより、感光ドラム50上に画像信号に応じた静電潜像が形成できる。
【００２４】
静電潜像を形成した感光ドラム表面は、次に現像器１と対向し、現像ローラ2に印加された高圧バイアスと感光ドラムの表面電位との電位差に応じて感光ドラム上の潜像を液体現像剤で現像してトナー像を形成する。ここで現像器１には、現像剤が所定量充填されている。現像器１によって、感光ドラム表層に形成されたトナー像は、高圧電源群302からバイアス供給された中間転写ドラム60上へ、感光ドラム50と中間転写ドラム60に電位差によってトナー像が一次転写される。
【００２５】
一方、感光ドラム50上に残留した一次転写残トナー等は、クリーニング装置53により回収される。ここで中間転写ドラム60上に転写されたトナー像は、中間転写ドラム60と二次転写ローラ70とが転写材Ｐを介して圧接している領域において、高圧電源群302からバイアス供給された二次転写ローラ70側へ、すなわち中間転写ドラムから転写材Ｐ上へと電位差によってトナー像が二次転写される。
【００２６】
中間転写ドラム60上のトナー像は、転写材カセット80から搬送された転写材Ｐ上へ二次転写され、定着部90にて所定の定着処理を経た後、記録画像として装置外に排出される。また、転写材Ｐへの二次転写位置から中間転写ドラム進行方向下流には中間転写ドラム表面に付着したカブリトナーや二次転写残トナー等をクリーニングするための中間転写ベルトクリーニング装置61が常時に当接され清掃される。
【００２７】
ここで、感光ドラム50としては、本実施の形態では、アルミニウムなどの剛性基層体の上にアモルファスシリコン系の感光層を設け、好ましくはその上にシリコーン系樹脂等からなる保護層を形成してなる像担持体であり、負帯電で用いられ、通常、帯電部材52によって帯電された後の表面電位は-600[V]に設定され、露光装置51によって露光された後の表面電位は-200[V]に設定される。感光ドラム50全体は、外径100ｍｍに構成され、駆動モータ群301により、中心軸を中心に、矢印Ｒ１方向に３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって回転駆動される。
【００２８】
また生産性については、1分間にA4用紙にして50枚の通紙を行うことができる。なお、感光ドラムの内周であるアルミニウム製シリンダは、接地されている。また中間転写ドラム60も同様に一次転写においては300[V]、二次転写においては1500[V]のバイアスが印加されている。また、使用されている液の概要について述べる。液体現像剤は、絶縁性のアイソパーからなるキャリア液中に、帯電制御剤の働きにより、マイナスに帯電したトナー粒子とプラスのイオンとが存在している。トナーは液中で平均粒子径１um程度の粒子である。
【００２９】
次に図２を用いて現像器１の詳細を説明する。液タンク20から上部方向に位置する現像器１へ供給された液体現像剤は、現像ローラ２と対向して配置された電極３との間に流入する。ここで現像ローラ２には電源群302の１つである電源10が接続され、電極３には同様に電源群302の電源11及び、センサ群305の中の１つである電流計１２が接続されている。これらの電源群302によって現像ローラ２と電極３の間にかけられた電界により、負極性を有するトナーは周囲のキャリア液中で現像ローラ側へと押し付けられる。
【００３０】
本実施例においては、現像ローラ２へ印加されたバイアスは-400[V]、電極３へ印加されたバイアスは-600[V]とする。また、現像ローラ２と電極３との隙間のギャップは0.5mm、現像ローラ２の外径は50mm、現像ローラ２から見て電極３が対向する区間の角度は70度とする。
【００３１】
その後、現像ローラ２の回転に伴って現像液はスクイーズローラ4に到達する。ここでスクイーズローラ４には電源１３及び、電流計１４が接続されている。この電源によりスクイーズローラ表面が現像ローラ２に対して電位差を生じることにより、現像液が現像ローラ２とスクイーズローラ４の間を通り抜ける際に、さらに現像液中のトナーが現像ローラ側へ押し込まれ、現像ローラ表面上に高密度で一様な高さの現像液層を形成する。
【００３２】
一方、スクイーズローラ４によってトナーから引きはがされた余剰なキャリア液は、回転駆動に伴って電極３が現像ローラ２と対抗する側と反対側に破棄され、ポンプＡで液タンク20に回収される。
【００３３】
ここで本実施例においては、スクイーズローラ４に印加されたバイアスは-400[V]、スクイーズローラ４の外径は15mmとする。また適度にキャリアを吸着し、トナーを均一な層にして現像部に送り出すために、スクイーズローラ表面の粗さはRz=0.1um以下とする。その後、現像ローラ２上のトナーは感光ドラム50の静電潜像部分がトナー現像される。
【００３４】
現像ローラ２上から感光ドラム50上へと現像されなかったトナーについては、現像液ごと現像器１内のクリーニングローラ５に到達する。ここでクリーニングローラ５には電源１５が接続されており、この電源15によりクリーニングローラ表面が現像ローラ２に対して電位差を生じることにより、現像ローラ２上のトナーがクリーニングローラ５側へ回収される。
【００３５】
本実施例においては、クリーニングローラ５には現像ローラ２に対して+200[V]となるようなバイアスが印加され、負極性をもったトナー粒子はクリーニングローラ５側に電気的に引きつけられる。また、クリーニングローラ５に付着したトナーはクリーニングローラ５と同電位を有するブレード部材6によって回収され、その後再び現像器内を経てポンプＡにより液タンク２０へ回収される。
【００３６】
次に、液の循環、及び液の補給に関して説明する。また、液タンク20にはトナーとキャリアからなる現像液を一定量収容し、本実施例においては現像液中のトナー重量比率（ＴＤ比と呼ぶ）は約２〜１０%とする。また、液タンク20にはトナー補給器２１、キャリア液補給器２２が接続され、後に記載するフローに従ってCPU１６に制御されて補給動作を実施する。
【００３７】
ここで、現像液中のトナー帯電量は、液中分子の運動量によって増減するため、温度要因で変動することがある。このため、本実施例においては、CPU１６の不揮発性のメモリから成るメモリ部２０３において、図３のような温度に対応したトナー帯電量の予測テーブルを有している。もちろん、トナーの帯電量については、必ずしもテーブル値に従う必要はなく、液中のトナー帯電量を測定するための装置を別途有していて、動作中に帯電量を検知し、そのトナー帯電量検知結果を使用するようにしてもよい。ＴＤ比の制御については、後で詳細に説明する。
【００３８】
＜メモリ構成＞
メモリ部２０３のアドレス構成の一例を以下に示す。勿論、多色印字の画像形成装置においては、トナー消費量テーブル、キャリア量消費テーブル、液温度対トナー帯電量テーブルは、トナー色に対応して独立に持たせるようにしてもよい。以下、説明の簡単化のために、１つのトナー色を代表して説明する。
【００３９】
メモリ構成全体：
アドレス：００００００Ｈ〜３ＦＦＦＦＦＨ  プログラムエリア
アドレス：４０００００Ｈ〜４ＦＦＦＦＦＨ  ワークエリア
アドレス：５０００００Ｈ〜５ＦＦＦＦＦＨ  トナー消費量テーブル
アドレス：６０００００Ｈ〜６ＦＦＦＦＦＨ  キャリア消費量テーブル
アドレス：７０００００Ｈ〜７ＦＦＦＦＦＨ  液温度対トナー帯電量テーブル
トナー消費量テーブル：
アドレス：５０００００Ｈ〜５０００ＦＦＨ  低線数スクリーン
アドレス：５００１００Ｈ〜５００１ＦＦＨ  高線数スクリーン
アドレス：５００２００Ｈ〜５００２ＦＦＨ  誤差拡散
アドレス：５００３００Ｈ〜５００３ＦＦＨ  文字部
アドレス：５００４００Ｈ〜５００４ＦＦＨ  写真部
キャリア消費量テーブル：
アドレス：６０００００Ｈ〜６０００ＦＦＨ  低線数スクリーン
アドレス：６００１００Ｈ〜６００１ＦＦＨ  高線数スクリーン
アドレス：６００２００Ｈ〜６００２ＦＦＨ  誤差拡散
アドレス：６００３００Ｈ〜６００３ＦＦＨ  文字部
アドレス：６００４００Ｈ〜６００４ＦＦＨ  写真部
このように構成すれば、トナー消費量、キャリア消費量を積算する際に、印字するドットパターンに応じて、また各種のプロセス条件に応じて、別々の消費量テーブルを用意しておくことができ、トナー消費量を正確に求めることができる。以下に詳しく説明していく。
【００４０】
＜積算部の説明＞
さて、積算部１０８の動作について詳細に説明する。印字すべき濃度信号ＶＤは、レーザ露光に使用するためにパターン生成部１０６に送信されるだけでなく、積算部１０８にも送信される。積算部１０８では、画像カウンタ１１３、１１４を有し画像データを順次積算する。
【００４１】
図５−Aに感光ドラム50上の不図示の静電潜像が現像装置１によりトナー現像された比較的高濃度な同一濃度のドット様子を示す。トナー粒径はおよそ１μｍで３層に積層されている。DPLは感光ドラム５０の最表面層である。表面DPL上にトナー粒子TPが現像されるとともに、キャリア液LCで濡れている。このとき、エリアW１、W２、W3は白地部分であり、エリアD１、D２はトナードットが形成されている領域である。液体キャリア成分と固体トナー成分との混合体である現像剤の含液率が現像剤濃度といえる。トナードット領域というミクロな領域においても、固体トナーと液体キャリアとの混合体であることから、ドット内の含液率はドット内に積層された固体トナー層の空隙率でもある。
【００４２】
図５−B、C、DのPL１は中間転写ドラム６０上の最表面層である。図５―Bは、図５−Aのドットが中間転写ドラム６０上に１次転写された様子である。図５−C、Dは、濃度の異なるドットが１次転写された場合を示す。
【００４３】
図５−B、C、Dにおいて、エリアW１、W３は白地部分でキャリア液層高さはおよそ０．５μｍ程度である。エリアD１のトナードットはエリアD２と比較して低濃度のドットであり、エリアD２のドットよりエリアD１のドットのほうがドット径が小さい。このとき、たとえば、エリアD１とエリアD２のドットに挟まれたエリアW2でのキャリア液量は近接したドットとの濡れにより、エリアW１、W３での白地部分よりも、ややキャリア液量が多めになっている。このようにキャリア液量はドットの形成により増減がみられる場合がある。
【００４４】
また、図５−Dは、エリアD2のドット内でトナー粒子TPの積層乱れが生じている。すなわち、図５−CのエリアD１、D2のドットは最密充填構造になっているが、図５−DのエリアD2のドットは最密充填されていない。そのため、図５−C、DのエリアD2でのドット径が等しいような場合でも、ドット内のトナー量、キャリア液量は互いに異なる。
【００４５】
このようなドット形成の違いは、静電潜像状態やトナー粒子の帯電状態や転写条件などの画像形成プロセス条件によって発生する場合がある。例えば、画像形成のドットパターンが誤差拡散やスクリーン線数、スクリーン角度などのドット配列の特徴の違いによって生じる場合もある。このようなトナードット内のトナー量は各種の装置条件やプロセス条件、画像処理条件などで印字テストを行い、濃度信号VDとトナー消費量のテーブルを予めメモリ２０３内に用意しておき、動作条件に応じて消費量テーブルを書き換えたり、予めLUT１１１内に書き込んでおいて切り替えるようにしてもよい。このようにして、トナー消費量の予測がLUT１１１の適正化によって実現できる。
【００４６】
例えば、低線数スクリーン、高線数スクリーン、誤差拡散、文字部、写真部などのドット配列の特徴に応じて、先に述べたアドレス構成のように適切なテーブルをメモリ２０３から読み出し、LUT１１１に書き込んでおけばよい。
【００４７】
＜トナーの積算消費量＞
積算部１０６では、濃度信号ＶＤを積算する際に、濃度信号ＶＤに対するトナー消費量テーブルをルックアップテーブル（以下、LUTと呼ぶ）LUT１１１として積算部１０８内に装備しておき、トナー消費量テーブルで画素毎に変換されたトナー消費量データをカウンタ１３で積算するようにしてもよい。このようにすれば、CPU１６は、積算部１０８で印字される１枚毎に積算されたビデオカウント値をカウンタ１１３から読みだすことでトナー消費量に見合ったトナー補給制御を行える。
【００４８】
濃度信号ＶＤを積算するカウンタ１１３は濃度信号ゼロの場合は、積算値としてのビデオカウント値は増えないようにトナー消費量テーブルとしてのLUT１１１の変換結果がゼロになるようにあらかじめルックアップデータを作成しておきメモリ２０３に格納しておき、必要に応じてCPU１６がLUT１１１のデータを書き換えればよい。
【００４９】
また、トナーのドットパターン形成方法に応じて、濃度信号とトナー消費量とに相違がみられることがある。そのような場合は、LUT１１１のデータをドットパターン生成方法に応じてルックアップテーブルデータを切替可能にしておくことも有用である。例えば、印字画像の一部の領域は、写真画像のようなハーフトーン領域と文字部のようなシャープエッジの多い画像とが混在する場合がある。このような画像の特徴の異なる領域が混在したデータの場合には、写真部、文字部とで使用するトナー消費量テーブルを画像データに基づいて切替可能にこうすればよい。
【００５０】
例えば、濃度信号VDを直接LUT１１１に送信するのではなくパターン判別部１０９を介して画像の特徴を解析してから、判別信号とともにLUT１１１に送信してもよい。例えば、公知の技術として、M×N画素（M、Nは自然数）のマトリクス領域でエッジ情報の有無を判別するパターン識別回路などが提案されており、マトリクス領域内の濃度信号の分布により、当該濃度信号VDが文字部か写真部かを判別することが可能である。例えば、文字部の場合は、判別信号＝０、写真部の場合は判別信号＝１として、濃度信号VDの最上位ビットに対してさらに１ビット２値の判別信号を付与すればよい。
【００５１】
LUT１１１は画像データ幅８ビットのテーブルとして、判別信号１ビットでLUTのメモリ領域をバンク毎で切り替えるようにすればよい。また、画像データに基づきドット再現方法を指定する場合も存在する。例えば、写真部は低線数のスクリーンを生成し、文字部は改造を優先で高線数のスクリーンを生成する場合がある。このような解像度の切替はパターン生成部１０６でスクリーンドットを生成すればよいが、その時、トナー消費量もスクリーン線数に応じた積算を行う必要がある。
【００５２】
したがって、たとえば、パターン判別部１０９で写真部、文字部かを判別して、LUT１１１のテーブルを切り替えるような判別ビットを１ビット追加してルックアップテーブルを切り替えてからカウンタ１１３で積算するようにしてもよい。また、画像メモリ部１０３に送られるRGBの画像データそのものに、画素毎に文字部、写真部かを示す文字写真ビットを持たせるようにしてもよい。その場合、RGB→YMCK変換によっても文字写真ビットは変更されないものとする。
【００５３】
例えば、CPU１６は、印字開始前に、低線数スクリーン、高線数スクリーン、誤差拡散、文字部、写真部などのドット配列の特徴に応じて分類された、先に述べたアドレス構成のようなテーブルをメモリ２０３から読み出しLUT１１１に書き込んでおく。そして、印字開始されると、積算部１０８は判定ビットの１ビットでトナー量消費テーブルを切り替えて積算処理を行うので、正確なトナー消費量をカウントできる。
【００５４】
以上のようにして、CPU１６は、印字される画像データに対するビデオカウント値をカウンタ１１３から読みだすことで正確なトナー消費量を取得することができる。
【００５５】
＜キャリア液の積算消費量＞
また、キャリア液の消費量についても、ドット形成の違いによって図５―B、C、Dの各エリアごとにキャリア液消費量が異なる場合がある。したがって、画像の濃度信号VDによりキャリア液の消費量を算出するルックアップテーブルLUT１１２を積算部１０８内に持つ。これは、キャリア消費量テーブルを予めメモリ部203にLUT１１２に書き込んでおけばよい。濃度信号VDの入力に応じて、対応したキャリア消費量データがLUT１１２から読みだされてカウンタ１１４によって１枚分の印字に対応したキャリア消費量が積算され、CPU１６は印字される１枚毎にキャリアカウント値としてカウンタ１１４から積算結果を読み出し、キャリア液の消費量を得る。
【００５６】
また、図５−B、Cを比較してわかるように、近接したドットの濃度差やドット配列の配列の違いにより、キャリア液消費量が異なる場合も想定される。トナーのドットパターン形成方法に応じて、濃度信号とキャリア消費量とに相違がみられることがある。そのような場合は、LUT１１２のデータをドットパターン生成方法に応じてルックアップテーブルデータを切替可能にしておくことも有用である。例えば、印字画像の一部の領域は、写真画像のようなハーフトーン領域と文字部のようなシャープエッジの多い画像とが混在する場合がある。
【００５７】
このような画像の特徴の異なる領域が混在したデータの場合には、写真部、文字部とで使用するトナー消費量テーブルを画像データに基づいて切替可能にこうすればよい。例えば、濃度信号VDを直接LUT１１２に送信するのではなくパターン判別部１１０を介して画像の特徴を解析してから、判別信号とともにLUT１１２に送信してもよい。例えば、M×N画素のマトリクス領域でのパターン識別回路でもよい。マトリクス領域内の濃度信号の分布により、当該濃度信号VDが文字部か写真部かを判別し、判別信号＝０、写真部の場合は判別信号＝１として、濃度信号VDの最上位ビットに対してさらに１ビット２値の判別信号を付与すればよい。
【００５８】
LUT１１２は画像データ幅８ビットのテーブルとして、判別信号１ビットでLUTのメモリ領域をバンク毎で切り替えるようにすればよい。また、画像データに基づきドット再現方法を指定する場合も存在する。例えば、写真部は低線数のスクリーンを生成し、文字部は改造を優先で高線数のスクリーンを生成する場合がある。このような解像度の切替はパターン生成部１０６でスクリーンドットを生成すればよいが、その時、キャリア消費量もスクリーン線数に応じた積算を行う必要がある。
【００５９】
したがって、たとえば、パターン判別部１１０で写真部、文字部かを判別して、LUT１１２のテーブルを切り替えるような判別ビットを１ビット追加してルックアップテーブルを切り替えてからカウンタ１１４で積算するようにしてもよい。また、画像メモリ部１０３に送られるRGBの画像データそのものに、画素毎に文字部、写真部かを示す文字写真ビットを持たせるようにしてもよい。その場合、RGB→YMCK変換によっても文字写真ビットは変更されないものとする。
【００６０】
例えば、CPU１６は、印字開始前に、低線数スクリーン、高線数スクリーン、誤差拡散、文字部、写真部などのドット配列の特徴に応じて分類された、先に述べたアドレス構成のようなテーブルをメモリ２０３から読み出しLUT１１２に書き込んでおく。そして、印字開始されると、積算部１０８は判定ビットの１ビットでトナー量消費テーブルを切り替えて積算処理を行うので、正確なトナー消費量をカウントできる。
【００６１】
以上のようにして、CPU１６は、印字される画像データに対するビデオカウント値をカウンタ１１４から読みだすことで正確なトナー消費量を取得することができる。
【００６２】
図５−Dのように、エリアD2でのトナードットでのキャリア液量は、トナードット内の空隙率と関連している。したがって、LUT１１２のキャリア消費量テーブルのデータは、ドット内のトナー空隙率と関連付けたテーブルとすることも有用である。
【００６３】
また、トナードット内の空隙率は、各種の画像形成プロセス条件だけでなく、ドット形成のパターン生成部１０６で生成されるパターン形成にも関連がある。したがって、生成されるパターンは文字、写真かの文字写真ビットで切り替えられたり、画像データにひも付けされた形態でRGBデータとともにリーダ部１０１やLAN回線１０２からの画像データに含めておくことが可能である。また、パターン判別部１１０で濃度信号VDから判別した画像の特徴情報である判別信号に基づき、空隙率に関連したキャリア消費量テーブルLUT１１２のデータでキャリア液消費量を積算するようにしてもよい。
【００６４】
さらには、現像条件、転写条件、感光体のクリーニング条件によっても、キャリア液の消費量が異なる場合があり、LUT１１２のキャリア液消費量テーブルのテーブルデータを現像条件、転写条件、感光体のクリーニング条件に応じて、書き換えるようにしてもよい。このように、キャリア消費量を予測可能とすることで、従来のように、現像液の濃度検知結果に基づいてトナー補給、キャリア液補給を行う方式よりも、制御遅れの少ない、また、現像剤濃度リップルの少ない補給制御が可能となる。
【００６５】
＜補給制御＞
ここで、図４、１３のフローチャートを用いて説明する。図４はTD比検知による補給フローである。図７は、画像データに基づく補給フローである。
【００６６】
TD比検知による補給制御は、不図示の印字開始ボタンまたは、LAN回線102に接続された不図示のパソコンからの印字指令をCPU１６が受信し装置動作を開始したときに、液タンク２０内のTD比を検知する。そして、CPU１６は、検知したTD比が印字に適した所定範囲内に収まっているかどうかを判断し、TD比検知結果に基づいてトナーやキャリア液を補給するものである。
【００６７】
また、画像データに基づく補給動作は、CPU１６が印字動作中の画像データ応じたビデオカウント値やキャリアカウント値に応じて、補給動作を行うものであり、印字中の補給制御にともなうTD比のリップルを低減し、TD比検知だけでは実現できないような高精度のTD比制御を行うものである。まず、図４のTD比検知による補給フローを説明する。
【００６８】
作像トリガがかかり(S=1)、作像動作を開始する。次に現像液の循環を開始する(S=2)。各パーツへの電圧印加を行う(S=3)。この時、現像ローラと電極部材への電圧印加が行われるため、電極部材に接続された電流計に、現像ローラと電極部材との間のトナー移動によって生じた電流が検知できる。
【００６９】
次に電極部材への電流検知(S=4)を行う。次に温度対トナーの帯電量の関係を示す図３のグラフを参照し、電極と現像ローラ間の電流検知結果から電極と現像ローラ間のトナー重量、及び現像液のトナーキャリア比率（TD比）を算出する(S=5)。具体的な計算手順については後に詳述する。
【００７０】
次に、CPU16は液高さセンサー305Aを用いて液タンク内の液量を検知する。液高さと液タンクの底面積から、液タンク内の総液量を比例計算で算出する(S=6)、次に、CPU16は、S＝5で算出したTD比が所定値TD１以下かどうか判断する（S=7）。
【００７１】
TD比がTD１以下の場合は、TD比と液タンクの総液量とから求めたトナー量の補給を行い（S＝8）、トナー補給動作を終了する（S=13）。TD比がTD１以上の場合は、ステップS=9に移行し、TD比がTD2以上の場合はステップS=10に移行する。
【００７２】
ステップS=10では、TD比が上限値TDmax以上の場合は、装置以上としてエラーを不図示の操作パネルに表示し印字動作を停止し（S=12）、補給動作を終了して（S=13）、装置異常状態としてマシン停止させる。ステップS=10で、TDmax≧TD比≧TD２の場合は、TD比が回復可能ながら濃い状態にあることから、キャリア液の補給制御を行う（S=11）。このとき、キャリア液の補給量は、液タンクの液高さセンサ305Aに基づいて求めた総液量から所定のTD比に回復するようにキャリア液を補給する。
【００７３】
また、ステップS=9では、TD比が、TD２＞TD比＞TD1の場合は、CPU16は、比較的適正な範囲内のTD比であると判断し、トナー補給、キャリア液補給を行わずTD比に基づく補給制御を終了する（S＝9→S=13）。ここで、電流量からトナー量を算出する具体的な計算手順について、下記に説明する。温度[℃]対トナー電荷量[C]から、トナー一粒の平均電荷量をQ[C]、単位時間t当たりに電極と現像ローラの間を通過したトナー個数Nとすると、単位時間t当たりの検知電流値Iは下記のように表わせる。
【００７４】
I=d(NQ)/dt [A]                          …(1)
これにより単位時間t当たりに移動したトナーの個数Nは、既知量IとQから算出することができる。ここで、トナー一つ当たりの平均重量をm[g]とした時、電極と現像ローラ間にはNm[g]のトナーが存在する。したがって電極部材と現像ローラのギャップ部に単位時間t当たりに送り込まれた現像液の体積をV[cm3]、トナーの比重をWt、[g/cm3]、 TD比をX[w%]とすると、下記の等式が成立する。
【００７５】
V*(Wt*X)=Nm
これにより、TD比X[w%]は下記のように導き出すことができる。
X=Nm /(V*Wt) [w%]                  …(2)
以下に、液タンクへのトナー及びキャリアの補給手順について説明する。液タンク内の目標液量がY[g]、現像液中の目標トナー比率がZ[w%]であり、キャリアタンクには重量比100%のキャリアが含まれ、トナータンクには重量比50%の、キャリアで希釈されたトナーが含まれているものとする。
【００７６】
まず、前述したフロー(S=6)で示されたように液タンク内の液量を検知する。この際、原則として検知された液量は、常にY≧y[g]であるとする。この時、検知された液量はy[g]として既に得られたトナーキャリア比X[w%]を用いてタンク内のトナー重量はy*X[g]と表わせる。したがって、タンクに収納されるべき現像液の総量Y[g]に対し、トナータンクからの補給量α[g]、キャリアタンクからの補給量β[g]はタンク内のトナーとキャリアの重量各々について立てられた下の等式の中で表すことができる。
【００７７】
タンク内のトナー重量：Y*Z= y*X + 0.5α
タンク内のキャリア重量：Y*(1-Z)=y*(1-X)+0.5α+β
したがって、α、βは下式のように求められる。
α = 2*(Y*Z - y*X)                 …(3)
β = Y*(1-Z) - y*(1-X) - 0.5α            …(4)
このように、TD比検知に基づくトナーやキャリア液の補給制御で現像液のTD比を管理することが可能となる。
【００７８】
しかしながら、TD比検知による補給制御では、トナーやキャリア液が消費された後にしか、TD比の変化を検知できないため、制御遅れが不可避である。しかしながら、本発明のように画像データを用いた積算部１１３の積算結果を用いたトナーやキャリアの補給量制御を併用することで、TD比の制御精度をさらに向上したり、TD比制御の制御リップルを低減することが可能である。
【００７９】
ここで、図７に基づき画像データの積算処理の制御フローを説明する。印字開始にあたり、CPU１により作像動作がスタートし、リーダ部１０１もしくはLAN回線１０２から画像データが読みだされ積算部２０２での積算処理を開始する（S＝101）。濃度信号VDに基づきカウンタ１１３がトナー消費量のカウント動作を行い１枚分の濃度信号が積算される（S=102）。
【００８０】
１枚の印字が終了するごとに、CPU１６１はカウンタ１１３から積算結果であるトナー消費量（ビデオカウント値）を読み出しメモリ２０３に格納する（S=103）。１枚印字する度ごとに、補給群３０４のトナー補給手段21をトナー消費量から算出される駆動時間だけ駆動し、所定量のトナー補給を行う（S=104）。また、トナー補給制御と並行して、キャリア補給制御も実行されている。濃度信号VDに基づきカウンタ１１４がキャリア消費量のカウント動作を行い１枚分の濃度信号が積算される（S=105）。
【００８１】
１枚の印字が終了するごとに、CPU１６１はカウンタ１１４から積算結果であるキャリア消費量（キャリアカウント値）を読み出しメモリ２０３に格納する（S=106）。１枚印字する度ごとに、補給群３０４のキャリア補給手段22をトナー消費量から算出される駆動時間だけ駆動し、所定量のトナー補給を行う（S=107）。
【００８２】
TD比検知結果から算出した補給量α、βに対して補給制御を行う一方で、印字動作に伴い、印字１枚毎に消費されるトナー量、キャリア量は濃度信号VDを積算して得られるので、印字動作中に、１枚の印字で消費されたトナー、キャリア液分をカウンタ１１３、１１４から読み取り、１枚の印字ごとにビデオカウント値に応じた補給動作、および、キャリアカウント値に応じたキャリア液補給を行えばよい。そうして、印字中の所定枚数毎や印字終了などの適切な時期に、液タンク内のTD比のずれ量が所定以上高いか、所定以上低い場合にTD比検知結果に基づくα値、β値によるトナー補給、キャリア液補給を併用するようにしてもよい。
【００８３】
以上、本実施例の方法によって、現像器内のトナーキャリア比率を求め、液タンク内のトナーとキャリアを適正量に調整することができる。また、通常、超音波センサーを用いた系では、超音波発生装置、受信装置、受信信号のAD変換器及び制御装置が必要であるのに加え、超音波の動的な機構を有するために、振動による機体内の他部品への影響を考慮して配置する必要がある。また、液体現像剤を用いた高精細な画像出力に対して振動による影響がないか等、耐久性を確認する必要がある。
【００８４】
一方で電流計ならば、動的な機構はほとんど必要なく、広く普及済みの技術であるため、一般的に耐久性は高いと言える。したがって本発明の方法を用いれば、超音波センサーを用いるのに比べ、より少ない部品点数、かつより安価にトナーキャリア比率制御を実施することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１００  画像形成装置
１  現像器
２  現像ローラ
【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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