(57)【要約】【課題】ダウンタイムを発生させることなく、出力画像の濃度低下を回避して高品質の画像形成を継続できる画像形成装置を提供する。【解決手段】インダクタンスセンサ２６は、現像装置２に収容された現像剤におけるトナーとキャリアの比率であるＴＤ比に関する情報を検知する。制御部１００は、インダクタンスセンサ２６の検知結果に基づいて、潜像における最大画像濃度の画像部電位と現像ＤＣ電位との電位差である現像コントラストＶｃｏｎｔが変更されるように画像形成条件を制御する。変更される画像形成条件は、最大画像濃度を形成する際の露光装置１２の露光強度である。制御部１００は、ＴＤ比が第１所定値の場合の方が、第１所定値よりも小さい第２所定値の場合に比べて、現像コントラストが小さくなるように画像形成条件を制御する。【選択図】図２
2015049424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を担持する像担持体と、
帯電された前記像担持体を露光することで形成された潜像を、トナーとキャリアを含む現像ＤＣ電位に保持された現像剤にて現像する現像装置と、
前記現像装置に収容された現像剤におけるトナーとキャリアの比率に関する情報を検知するセンサと、
前記センサの検知結果に基づいて、前記潜像における最大画像濃度の画像部電位と前記現像ＤＣ電位との電位差である現像コントラストが変更されるように画像形成条件を制御する制御部と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記比率が第１所定値の場合の方が、前記第１所定値よりも小さい第２所定値の場合に比べて、前記現像コントラストが小さくなるように画像形成条件を制御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】
所定のタイミングで形成されたパッチ画像に基づいて、前記現像コントラストを設定するモードが実行可能であり、
前記制御部は、前記モードにより前回設定された前記現像コントラストが第１の電位差の場合よりも、前記第１の電位差よりも大きい第２の電位差の方が、前記センサの検知結果の変動量に対する前記現像コントラストの変更量が大きくなるように前記画像形成条件を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体を露光して潜像を形成する露光装置を備え、前記画像形成条件は、最大画像濃度を形成する際の前記露光装置の露光強度であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記センサの検知結果が、前記所定値を下回った場合に、前記センサの検知結果と、前記所定値との差分に基づいて、前記現像装置にトナーを補給する補給装置を備え、
前記制御部は、前記センサの検知結果が、前記所定値よりも小さい所定の閾値を下回った場合に、前記センサの検知結果と前記所定の閾値との差分に基づいて、前記現像コントラストを変更するように画像形成条件を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像担持体を所定の帯電電位に帯電させる帯電装置を備え、前記モードでは、画像形成に用いる前記露光装置の露光強度が所定値を超えていれば、前記所定の帯電電位と前記現像ＤＣ電位との少なくとも一方を変更して画像形成に用いる前記露光装置の露光強度を所定値以下に設定するとともに、前記センサの検知結果の変動量に対する前記現像コントラストの変更量の関係を異ならせることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記センサの検知結果が、前記所定値を下回った場合に、前記センサの検知結果と、前記所定値との差分に基づいて、前記現像装置にトナーを補給する補給装置を備え、
前記制御部は、前記センサの検知結果が、前記所定値よりも小さい所定の閾値を下回った場合に、前記センサの検知結果と前記所定の閾値との差分に基づいて、前記現像コントラストを変更するように画像形成条件を制御することを特徴とする請求項１乃至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、現像部がトナーとキャリアを含む現像剤を用いて画像形成を行う画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
露光部が像担持体に形成した静電像を、現像部がトナーとキャリアを含む現像剤を用いてトナー像に現像し、トナー像をシートに転写して加熱加圧することにより画像をシートに定着させる画像形成装置が広く用いられている。画像形成に伴ってトナーが消費されて、現像部内の現像剤のＴＤ比（現像剤に占めるトナーの重量比率：トナー濃度）が低下すると、現像剤補給部が、トナーを含む補給用現像剤を、画像形成に伴って現像部に補給する。
【０００３】
特許文献１には、ＴＤ比を検出するためのインダクタンスセンサを現像部に付設した画像形成装置が示される。ここでは、現像剤のＴＤ比が所定水準（一定値）に維持されるように、現像剤容器から現像部へ補給される補給用現像剤量を、インダクタンスセンサの出力に基づいて調整している。そして、現像剤のＴＤ比が所定水準を下回ると、現像剤容器が空になったと判断して画像形成を中断させ、操作パネルに現像剤容器の交換要求を表示している。
【０００４】
画像形成装置の出力画像の濃度は、静電像に現像されるトナー像のトナー載り量（単位面積当たりトナー重量）に応じて変化する。トナー像のトナー載り量は、帯電部による像担持体の帯電条件、露光部による像担持体の露光条件、及び現像部による静電像の現像条件に応じて変化する。
【０００５】
特許文献２には、像担持体に形成されたパッチトナー像のトナー載り量を検出するために光学式センサを備えた画像形成装置が示される。ここでは、定期的に画像形成を中断して、露光部の露光出力を複数段階に異ならせた複数種類のパッチトナー像を形成して光学式センサにより検知して、適正なトナー載り量のトナー像が形成されるように、露光部の露光出力を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−６２８４８号公報
【特許文献２】特開２００５−３４５９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現像剤のＴＤ比が低下すると現像部のトナーのトナー帯電量が高まって等しい静電像に形成されるトナー像のトナー載り量が減って、出力画像の濃度が低下する傾向となる。
【０００８】
そのため、特許文献１では、インダクタセンサの出力に基づいて、現像剤のＴＤ比が低下すると、現像剤補給部が補給用現像剤を現像部へ補給する動作を実行する。しかし、現像剤補給部が当該補給する動作を実行しても現像剤のＴＤ比が低下し続ける場合がある。
【０００９】
例えば、現像剤容器が空に近くなると、現像剤補給部が補給用現像剤を現像部へ補給する動作を実行した際に十分なトナーが現像部へ補給されないため、現像剤のＴＤ比が低下し続ける。現像剤容器が空になると、補給用現像剤を現像部へ補給する動作をいくら実行してもトナーが現像部へ補給されないため、現像剤のＴＤ比が低下し続ける。これにより、出力画像の濃度が数十枚にわたって低下し続けて印刷品質に大きなばらつきが生じる。
【００１０】
本発明は、現像剤補給部が補給用現像剤を現像部に補給しても現像剤のＴＤ比が低下する場合に出力画像の濃度低下を抑制できる画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の画像形成装置は、画像を担持する像担持体と、帯電された前記像担持体を露光することで形成された潜像を、トナーとキャリアを含む現像ＤＣ電位に保持された現像剤にて現像する現像装置と、前記現像装置に収容された現像剤におけるトナーとキャリアの比率に関する情報を検知するセンサと、前記センサの検知結果に基づいて、前記潜像における最大画像濃度の画像部電位と前記現像ＤＣ電位との電位差である現像コントラストが変更されるように画像形成条件を制御する制御部と、を有するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の画像形成装置では、現像剤におけるトナーとキャリアの比率であるＴＤ比が低下した際に、現像コントラストをフィードフォワード的に調整してＴＤ比の低下に伴う出力画像の濃度低下を補うことができる。したがって、現像剤補給部が補給用現像剤を現像部に補給しても現像剤のＴＤ比が低下する場合に出力画像の濃度低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】画像形成部の構成の説明図である。
【図３】露光装置の露光強度と静電像の明部電位との関係の説明図である。
【図４】画像濃度補正制御のパッチトナー像の説明図である。
【図５】画像濃度補正制御の測定データの説明図である。
【図６】現像剤補給部の構成の説明図である。
【図７】現像剤補給部の補給モータ１回転当たりトナー補給量の説明図である。
【図８】現像剤補給部の使用末期におけるＴＤ比と画像濃度の説明図である。
【図９】実施例１の制御の説明図である。
【図１０】実施例２における画像濃度補正制御のフローチャートである。
【図１１】レーザービーム設定と露光量補正係数の関係の説明図である。
【図１２】実施例２におけるレーザービーム出力補正制御のフローチャートである。
【図１３】レーザービーム設定が低い場合の実施例２の効果の説明図である。
【図１４】レーザービーム設定が高い場合の実施例２の効果の説明図である。
【図１５】実施例３における画像濃度補正制御のフローチャートである。
【図１６】帯電ローラに印加する直流電圧とレーザービーム設定の関係の説明図である。
【図１７】レーザービーム設定とＬ補正係数の関係の説明図である。
【図１８】感光ドラムの感度低下に伴う静電像の明部電位の変化の説明図である。
【図１９】感光ドラムの感度低下を加味したＬ補正係数の設定の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１５】
＜実施例１＞
（画像形成装置）
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置８０は、中間転写ベルト８１の上向き面に画像形成部８５を配置した中間転写方式のモノクロプリンタである。画像形成装置８０は、Ａ４サイズ横送りの画像を１分間に最大２５枚の速度で出力できる。
【００１６】
画像形成部８５では、感光ドラム１３にトナー像が形成されて中間転写ベルト８１に転写される。中間転写ベルト８１に転写されたトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されてシートＰへ二次転写される。分離ローラ６２は、カセット６０から引き出したシートＰを１枚ずつに分離して、レジストローラ４１へ送り出す。レジストローラ４１は、中間転写ベルト８１のトナー像にタイミングを合わせてシートＰを二次転写部Ｔ２へ送り込む。トナー像を二次転写されたシートＰは、定着装置９０で加熱加圧を受けて表面に画像を定着される。
【００１７】
中間転写ベルト８１は、テンションローラ３７、二次転写内側ローラ３９、及び駆動ローラ３８に掛け渡して支持され、駆動ローラ３８に駆動されて矢印Ｘ方向に回転する。二次転写ローラ４０は、二次転写内側ローラ３９に支持された中間転写ベルト８１に当接して二次転写部Ｔ２を形成する。二次転写ローラ４０に正極性の直流電圧が印加されることで、中間転写ベルト８１上のトナー像がシートＰへ移転する。ベルトクリーニング装置５０は、中間転写ベルト８１にクリーニングブレードを摺擦させて、中間転写ベルト８１の表面に付着した転写残トナーを回収する。
【００１８】
（画像形成部）
図２は画像形成部の構成の説明図である。図２に示すように、画像形成部８５は、像担持体の一例である感光ドラム１３を囲んで、帯電装置１１、露光装置１２、現像装置２、転写ローラ１４、ドラムクリーニング装置１５を配置している。感光ドラム１３は、アルミニウム製シリンダの外周面に感光層を形成しており、１１０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。
【００１９】
帯電装置１１は、負極性の直流電圧ＶＤに交流電圧Ｖａｃを重畳した振動電圧を帯電ローラに印加して、感光ドラム１３を一様な負極性の電位ＶＤ（所定の帯電電位）に帯電させる。帯電ローラの両端は、不図示のばね部材によって感光ドラム１３に向かって付勢されている。帯電ローラは、感光ドラム１３の回転に伴って従動回転する。例えば、直流電圧ＶＤ＝−６００Ｖ、交流電圧Ｖａｃ＝１．５ｋＶｐｐである。
【００２０】
露光装置１２は、画像を展開した走査線画像信号をＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、感光ドラム１３の表面に画像の静電像を書き込む。例えば、暗部電位ＶＤ＝−６００Ｖに帯電した感光ドラム１３の表面電荷が露光により放電して、明部電位ＶＬ＝１００Ｖの静電像が形成される。
【００２１】
露光装置１２のレーザービームは、強度を０〜２５５の範囲で変更でき、レーザービームの強度を変更することで、静電像の電位を変更できる。レーザービーム強度Ｌを０〜２５５に変更したときの感光ドラム１３上の電位をＶ（Ｌ）とする。
【００２２】
画像の階調は、後述するように、一定のレーザーパワー（レーザービーム強度Ｌ）を設定して静電像に面積階調を施すことにより形成される。ただし、レーザーパワーを変化させて画像の階調を形成する画像形成装置においても本発明は適用可能である。
【００２３】
現像装置２は、感光ドラム１３の静電像をトナー像に現像する。転写ローラ１４の両端は、不図示のばね部材によって感光ドラム１３に向かって付勢されている。転写ローラ１４は、中間転写ベルト８１を押圧して、感光ドラム１３と中間転写ベルト８１の間に転写部Ｔ１を形成する。転写ローラ１４に正極性の直流電圧が印加されることにより、感光ドラム１３に担持された負極性のトナー像が中間転写ベルト８１へ転写される。ドラムクリーニング装置１５は、感光ドラム１３にクリーニングブレードを摺擦させて、感光ドラム１３の表面に付着した転写残トナーを除去する。
【００２４】
（現像装置）
図２に示すように、現像装置２は、トナー（非磁性）とキャリア（磁性）を含有する現像剤を使用する二成分現像方式である。トナーの帯電極性はマイナス、キャリアの帯電極性はプラスである。
【００２５】
現像装置２の内部は、隔壁２１３によって、現像室２１２と攪拌室２１１とに区画されている。隔壁２１３には、手前側と奥側の端部において現像室２１２と攪拌室２１１とを相互に連通させる現像剤通路が形成されている。
【００２６】
現像室２１２には、現像スリーブ２３２が配置される。現像スリーブ２３２の下方に第１搬送スクリュー２２２が配置される。第１搬送スクリュー２２２は、現像室２１２の現像剤を攪拌搬送するとともに、現像室２１２の現像剤を現像スリーブ２３２にコートする。現像によってトナーが消費されて現像剤のＴＤ比が低下した現像室２１２の現像剤は、第１スクリュー２２２の搬送力により、一方の現像剤通路を通じて攪拌室２１１へ移動する。
【００２７】
攪拌室２１１には、第２搬送スクリュー２２１が配置される。第２搬送スクリュー２２１は、現像剤補給部７より供給されたトナーと、現像装置２内の現像剤とを攪拌搬送し、現像剤のＴＤ比を均一化する。トナーが補給されて現像剤のＴＤ比が回復した攪拌室２１１の現像剤は、第２搬送スクリュー２２１の搬送力により、他方の現像剤通路を通じて現像室２１２へ移動する。
【００２８】
現像スリーブ２３２、第１搬送スクリュー２２２、及び第２搬送スクリュー２２１は、不図示のギア列で連結され、現像駆動モータ２７によって駆動される。現像スリーブ２３２の内側に、マグネット２３１が非回転に配置される。マグネット２３１は、３極以上の構成が使用され、ここでは、５極の構成である。
【００２９】
第１搬送スクリュー２２２で攪拌された現像剤は、汲み上げ極Ｎ３の磁力で保持され、現像スリーブ２３２の回転により搬送される。現像スリーブ２３２表面の現像剤は、カット極Ｓ２で十分に保持されて磁気ブラシを形成しつつ搬送される。規制ブレード２５は、磁気ブラシの磁気穂を穂切りして、現像剤の層厚を適正化する。層厚を適正化された現像剤は、磁極Ｎ１に保持され、現像スリーブ２３２の回転に伴って感光ドラム１３の現像領域に搬送される。現像領域の現像剤は、現像極Ｓ１に保持されて磁気穂を形成して感光ドラム１３を摺擦する。
【００３０】
現像電源２８は、直流電圧Ｖｄｃに交流電圧Ｖａｃを重畳した振動電圧を現像スリーブ２３２に印加して、磁気穂のトナーを感光ドラム１３の静電像に移転させる。例えば、直流電圧Ｖｄｃ（−５５０Ｖ）に交流電圧Ｖａｃ（１．３ｋＶｐｐ）が重畳される。
【００３１】
図２を参照して説明したように、露光装置１２は、画像を担持する像担持体の一例である感光ドラム１３を露光して潜像を形成する。現像装置２は、感光ドラム１３を露光することで形成された潜像を、トナーとキャリアを含む現像ＤＣ電位に保持された現像剤にて現像する。補給装置の一例である現像剤補給部７は、インダクタンスセンサ２６の検知結果が、所定値を下回った場合に、インダクタンスセンサ２６の検知結果と所定値との差分に基づいて、現像装置２にトナーを補給する。
【００３２】
（画像濃度補正制御）
図３は露光装置の露光強度と静電像の明部電位との関係の説明図である。図４は画像濃度補正制御のパッチトナー像の説明図である。図５は画像濃度補正制御の測定データの説明図である。
【００３３】
図２に示すように、−７００Ｖの暗部電位ＶＤに帯電された感光ドラム１３を、露光装置１２が露光して、明部電位ＶＬの静電像が形成される。露光装置１２の露光強度（レーザービーム出力）は、半導体レーザー素子の入力を８ビット２５６段階に設定して変更可能である。
【００３４】
図３に示すように、半導体レーザー素子の入力を大きくしてレーザービーム出力Ｌを大きくするほど、静電像の明部電位ＶＬは低下する。レーザービーム出力Ｌが０のとき、静電像の明部電位ＶＬは暗部電位ＶＤと等しい。
【００３５】
図２に示すように、感光ドラム１３には、現像スリーブ２３２に印加する直流電圧Ｖｄｃ（−５５０Ｖ）と静電像の明部電位をＶＬの電位差である現像コントラストＶｃｏｎｔに応じたトナー載り量のトナー像が現像される。露光装置１２のレーザービーム出力Ｌを大きくするほど、静電像の明部電位ＶＬが低下して、現像コントラストＶｃｏｎｔが大きくなり、静電像に現像されるトナー像のトナー載り量が増加する。
【００３６】
中間転写ベルト８１上には、中間転写ベルト８１上に形成されたトナー像のトナー載り量を検出可能な光学式センサ３１が設置されている。光学式センサ３１は、ＬＥＤから中間転写ベルト８１に向かって赤外光を照射して正反射光をフォトダイオードにより検知する。トナー像のトナー載り量が多いほど照射光が散乱されて中間転写ベルト８１からの正反射光が少なくなるので、フォトダイオードから中間転写ベルト８１上のトナー像のトナー載り量に応じた出力が得られる。
【００３７】
制御部１００は、非画像形成時に、画像濃度補正制御（Ｄｍａｘ制御）を実行する。画像濃度補正制御では、濃度検出用のパッチトナー像を感光ドラム１３に形成して中間転写ベルト８１に転写して、光学式センサ３１によって検出する。制御部１００は、光学式センサ３１の検出値からパッチトナー像のトナー載り量を求めて定着画像の反射濃度に換算して換算画像濃度を求める。
【００３８】
制御部１００は、画像形成時に用いる面積階調１００％の最高濃度のトナー像の換算画像濃度が所定値になるように、露光装置１２のレーザービーム出力Ｌを設定する。この一連の制御を画像濃度補正制御（Ｄｍａｘ制御）と呼ぶ。制御部１００は、連続画像形成時の画像濃度の安定化とダウンタイムのバランスを考慮して、画像形成３００枚に１回の頻度で画像形成を中断して、画像濃度補正制御を実行する。
【００３９】
図４に示すように、画像と画像の間隔を拡大して濃度検出用のパッチトナー像が形成される。ここでは、レーザービーム出力Ｌを、８０、１１５、１５０、１８５、２２０の５水準に振ってパッチトナー像を形成する。
【００４０】
図５に示すように、５水準のレーザービーム出力Ｌに応答してパッチトナー像のトナー載り量が５段階に変化して、光学式センサ３１から５種類のセンサ出力値が得られる。上述したように、センサ出力値は、パッチトナー像のトナー載り量が多い＝反射光量が低い関係にあるため、センサ出力値が低いほど換算画像濃度は高くなる。
【００４１】
制御部１００は、図５に示す５種類のセンサ出力値の換算画像濃度とレーザービーム出力Ｌの関係から、目標換算画像濃度値に該当するレーザービーム出力Ｌを求めて露光装置１２に設定する。本実施例では、目標換算画像濃度値（最大濃度Ｄｍａｘ）が１．４になるように、露光装置１２のレーザービーム出力Ｌを設定する。図５の測定結果の場合、レーザービーム出力Ｌ＝１５０と設定される。
【００４２】
（現像剤補給部）
図６は現像剤補給部の構成の説明図である。図２に示すように、現像剤補給部７は、現像剤容器の一例であるトナーボトル７０が交換可能に付設される。トナーボトル７０は、トナー１００％の補給用現像剤を収容する。トナーの飛散を回避するために、補給用現像剤は、トナーボトル７０単位でユーザーに供給され、空のトナーボトル７０に置き換えて交換される。現像剤補給部７の上部にトナーボトルセンサ７６が配置される。制御部１００は、トナーボトルセンサ７６の出力を検知して、トナーボトル７０の「有り／無し」、「交換前／交換後」を判断する。
【００４３】
図２に示すように、現像剤補給部７は、下トナー搬送スクリュー７２が回転することによって、補給口（７５：図６）を通じて現像装置２に補給用現像剤を補給する。現像剤補給部７は、上トナー搬送スクリュー７１が回転することによって、トナーボトル７０の補給用現像剤を移動させる。下トナー搬送スクリュー７２と上トナー搬送スクリュー７１は、ギア列によって連結され、補給モータ７３に駆動されて同時に回転する。補給モータ７３の回転は、回転検知手段（フォトインタラプタ）７４によって、下トナー搬送スクリュー７２の１回転単位で検知可能である。
【００４４】
（現像剤補給制御）
図２に示すように、１枚の画像のトナー像を現像するごとに、消費された分だけ現像装置２内の現像剤のＴＤ比が低下する。制御部１００は、１枚の画像のトナー像を現像するために必要なトナー量を計算して、現像剤補給部７からそのトナー量に相当する補給用現像剤（トナー１００％）を補給して、現像装置２内の現像剤のＴＤ比を回復させる。制御部１００は、１枚の画像ごとにトナー補給量を計算し、トナー補給量に応じた回転数分、補給モータ７３を作動させる。
【００４５】
しかし、１枚の画像のトナー量の計算値に基づいて補給される量と、実際に消費されるトナー量にずれがある場合、画像形成を継続すると、現像装置２内の現像剤のＴＤ比が初期の値から次第にずれてくる。このため、現像装置２の攪拌室２１１には、インダクタンスセンサ２６が設けられている。制御部１００は、インダクタンスセンサ２６の出力を検知して現像剤のＴＤ比ＴＤを測定する。制御部１００は、現像装置２内の現像剤のＴＤ比を測定して、ＴＤ比ＴＤが一定に維持されるように、現像剤補給部７から補給される補給用現像剤の量を調整している。以下にＮ枚目の画像形成時の補給用現像剤の補給量について説明する。
【００４６】
図２に示すように、制御部１００は、Ｎ枚目の出力物の画像情報からビデオカウント値Ｖｃを算出し、算出したビデオカウント値Ｖｃに係数Ａｖｃを乗じてビデオカウント補給量Ｍｖｃを算出する。ビデオカウント値Ｖｃは、走査線画像信号の二値信号の１の量に応じたカウント値であって、画像比率１００％（全面最高濃度）の画像が出力されたときのビデオカウント値Ｖｃは、１０２３である。ビデオカウント値Ｖｃは、画像比率に応じて変化する。係数ＡｖｃはＲＯＭ１０２に予め記録されている。
Ｍｖｃ＝Ｖｃ×Ａｖｃ  ・・・（式１）
【００４７】
図２に示すように、制御部１００は、Ｎ−１枚目のトナー像の形成時に取得したインダクタンスセンサ２６の出力から現像剤のＴＤ比換算値ＴＤｉｎを演算する。制御部１００は、ＴＤ比換算値ＴＤｉｎと目標ＴＤ比ＴＤｔｇｔとの差分に係数Ａｉｎを乗じてインダクタンス補給量Ｍｉｎを算出する。係数Ａｉｎは、ＲＯＭ１０２に予め記録されている。目標ＴＤ比ＴＤｔｇｔは、ＲＡＭ１０３に記録されていて、設定値を変更可能である。
Ｍｉｎ＝（ＴＤｔｇｔ−ＴＤｉｎ）×Ａｉｎ                ・・・（式２）
【００４８】
制御部１００は、Ｎ枚目の画像形成時に補給されるトナー補給量Ｍを次式により算出する。次式において、Ｍ＜０の場合は、Ｍ＝０とする。右辺第三項のＭｒｅｍは、Ｎ−１枚面の画像形成時に補給を実施できずに残っている残補給量である。残補給量が発生する理由は、下トナー搬送スクリュー７２の１回転単位で補給用現像剤を補給するので、下トナー搬送スクリュー７２の１回転分に満たない補給量を積算して補給するためである。
Ｍ＝Ｍｖｃ＋Ｍｉｎ＋Ｍｒｅｍ  ・・・（式３）
【００４９】
制御部１００は、トナー補給量Ｍから補給モータ７３の要求回転回数Ｂｒｑを次式により算出する。次式中、単位補給量Ｔは、下トナー搬送スクリュー７２が１回転して現像装置２に補給する補給用現像剤の量である。単位補給量Ｔは、予めＲＯＭ１０２に記録されている。本実施例では、Ｔ＝０．１０ｇの設定である。要求回転回数Ｂｒｑの小数点以下は切り捨てて整数部分のみとする。
Ｂｒｑ＝Ｍ／Ｔ  ・・・（式４）
【００５０】
制御部１００は、要求回転回数Ｂｒｑに対して実際に補給可能な回転回数である実施回転回数Ｂｐｒを算出する。算出方法については後述する。制御部１００は、Ｎ枚目の画像形成時に、実施回転回数Ｂｐｒだけ補給モータ７３を作動させて、現像装置２に補給用現像剤を補給する。
【００５１】
上述した残補給量Ｍｒｅｍは、実施回転回数Ｂｐｒに基づいて次式により算出する。
Ｍｒｅｍ＝Ｍ−Ｂｐｒ×Ｔ  ・・・    （式５）
【００５２】
なお、目標ＴＤ比ＴＤｔｇｔは変更可能である。本実施例では、変更する場合、参照用の濃度検出用パッチトナー像を感光ドラム１３に形成して中間転写ベルト８１に転写し、濃度検出用パッチトナー像を光学式センサ３１により検知して、その結果により目標ＴＤ比ＴＤｔｇｔを変更する。
【００５３】
（トナー残量確認シーケンス）
図７は現像剤補給部の補給モータ１回転当たりトナー補給量の説明図である。図８は現像剤補給部の使用末期におけるＴＤ比と画像濃度の説明図である。図８中、（ａ）はＴＤ比の推移、（ｂ）は画像濃度の推移である。
【００５４】
図７に示すように、現像剤補給部７のトナー残量が無くなる直前の期間、補給モータ７３の１回転当たりのトナー補給量が次第に少なくなって、その後０になる。図８の（ａ）に示すように、現像剤補給部７のトナー残量が無くなる直前の期間、補給モータ７３の１回転当たりのトナー補給量が不足して、現像装置２内の現像剤のＴＤ比を維持できるだけのトナーを供給できなくなり、ＴＤ比が低下を始める。
【００５５】
制御部１００は、インダクタンスセンサ２６の出力から求めた現像剤のＴＤ比換算値ＴＤｉｎが所定の閾値（８．０％）を下回ると、トナー残量確認シーケンスの動作モードを実行する。トナー残量確認シーケンスでは、１０枚の画像形成ごとに画像形成動作を中断し、補給モータ７３での補給と同時に現像駆動モータ２７を駆動させ、補給したあとのインダクタンスセンサ２６の検知結果を見て、現像剤補給部７内のトナーの有無を判定する。
【００５６】
トナー残量確認シーケンスでは、制御部１００は、Ｎ枚目に検出されたＴＤｉｎ（Ｎ）と目標ＴＤ比：ＴＤｔｇｔが、次式の関係を満たした場合、現像剤補給部７の補給用現像剤（トナー）が無くなったと判断する。
ΔＴＤ比（Ｎ）＝ＴＤｉｎ（Ｎ）−ＴＤｔｇｔ≦−１．０％  ・・・（式６）
【００５７】
図２に示すように、要求部の一例である制御部１００は、インダクタンスセンサ２６の検知結果が所定値８％よりも小さく定めた第一閾値７％に達するとトナーボトル７０の交換を要求する。操作パネル３０１は、インダクタンスセンサ２６が検知した現像剤のＴＤ比が第一閾値７％を下回るとトナーボトル７０の交換要求メッセージを表示する。
【００５８】
具体的には、図８の（ａ）に示すように、制御部１００は、ＴＤ比換算値ＴＤｉｎが７％を下回ると、現像剤補給部７を「トナー無し」と判定する。そして、制御部１００は、画像形成を停止して、操作パネル３０１を通じて現像剤補給部７の交換を要求する。画像形成を中断し、表示画面３００上に現像剤補給部７の交換指示「トナーボトルを交換してください」のメッセージを表示し、以降の画像形成動作を禁止する。
【００５９】
ところで、特許文献１に示されるように、インダクタンスセンサ２６の出力に基づいて現像剤容器の空を判断している場合、ＴＤ比が所定の閾値を下回るまで、しばらくの間、画像形成が継続される。その間、現像部内の現像剤のＴＤ比は下がり続け、現像剤中のトナーの平均帯電量が次第に高まり、その結果、トナー像のトナー載り量が次第に低下して、最終的に出力画像の濃度低下を招いてしまう。インダクタンスセンサ２６が測定したＴＤ比換算値ＴＤｉｎが通常の８％を下回った後に７％にまで低下するのを待って現像剤補給部７を「トナー無し」と判断する場合、最後の数１０枚の出力画像で定着濃度が次第に低下する。図８の（ａ）に示すようにＴＤ比換算値ＴＤｉｎが８％から７％まで低下する過程で、図８の（ｂ）に示すように、出力画像の濃度が低下する。図８の（ａ）に示すようにＴＤ比がゆるやかに低下すると、トナーの平均帯電量がゆるやかに上昇して、図８の（ｂ）に示すように、出力画像の定着濃度がゆるやかに低下する。
【００６０】
そこで、以下の実施例では、ＴＤ比換算値ＴＤｉｎが８％から７％まで低下する過程で、インダクタンスセンサ２６の出力に基づいて、フィードフォワード的に露光装置１２の露光出力を調整する。なお、ＴＤ比換算値ＴＤｉｎが８％から７％まで低下する過程は、現像剤補給部７の補給用現像剤量の残量が少なくなった場合、空になった場合には限らない。
【００６１】
（実施例１の制御）
図９は実施例１の制御の説明図である。図２に示すように、露光装置１２は、００１〜２５６の範囲でレーザービーム出力Ｌを設定可能である。実施例１の制御では、インダクタンスセンサ２６により測定したＴＤ比の低下量に比例させて露光装置１２の露光出力を単純に高めることで、画像濃度補正制御を実施せずに、出力画像の定着濃度の低下を補正する。
【００６２】
センサの一例であるインダクタンスセンサ２６は、現像装置２に収容された現像剤におけるトナーとキャリアの比率であるＴＤ比に関する情報を検知する。制御部１００は、インダクタンスセンサ２６の検知結果に基づいて、潜像における最大画像濃度の画像部電位と現像ＤＣ電位との電位差である現像コントラストＶｃｏｎｔが変更されるように画像形成条件を制御する。画像形成条件は、最大画像濃度を形成する際の露光装置１２の露光強度である。制御部１００は、ＴＤ比が第１所定値の場合の方が、第１所定値よりも小さい第２所定値の場合に比べて、現像コントラストが小さくなるように画像形成条件を制御する。
【００６３】
制御部の一例である制御部１００は、インダクタンスセンサ２６の出力に基づいて、現像剤補給部７が動作しても現像剤のＴＤ比が低下するときに露光装置１２の露光出力を次第に高めることにより、現像コントラストＶｃｏｎｔの絶対値を大きくする。
【００６４】
図９に示すように、上述した画像濃度補正制御を通じてレーザービーム出力Ｌ＝１５０のときに最大濃度Ｄｍａｘ＝１．２が得られた感光ドラム１３では、Ｌ＝１６０でＤｍａｘは１．３付近に回復して、出力画像の定着濃度が適正に修正された。そこで、最大濃度Ｄｍａｘを０．１回復させるためのＬ補正係数（ΔＬ／ΔＤｍａｘ）を固定値の１０に設定して、最大濃度の不足量ΔＤｍａｘにＬ補正係数を乗じてレーザービーム出力の補正量ΔＬを求めた。図８の（ａ）に示すように、ＴＤ比がゆるやかに低下する過程で、図８の（ｂ）に示すように出力画像の定着濃度が低下する。このとき、実施例１では、露光装置１２の露光出力を徐々に上げる。
【００６５】
なお、Ｌ補正係数に固定値を採用する場合は、感光ドラム１２の感度（レーザーパワーと露光部電位の関係）がレーザーパワーで実施的に無視できる場合である。
【００６６】
（比較例の制御）
比較例では、インダクタンスセンサ２６が測定したＴＤ比換算値ＴＤｉｎが８％から７％まで低下する過程で、上述した画像濃度補正制御（Ｄｍａｘ制御）を実行して、露光装置１２の露光出力を調整することによって出力画像の濃度を回復させる。露光出力を複数段階に異ならせたパッチトナー像を形成して、光学式センサ３１でトナー載り量を測定し、トナー載り量が通常の値になるように露光装置１２の露光出力を調整する。特許文献２に示されるように、現像剤のＴＤ比が低下し始めると、画像形成を中断してパッチトナー像を形成して光学式センサで検出し、出力画像の濃度低下を相殺するように露光部の露光出力を調整する。
【００６７】
しかし、比較例は、画像形成を中断して画像濃度補正制御を実行されるため、画像形成装置８０にダウンタイムが発生して稼働率が低下する。画像濃度補正を精密に行うためには、ＴＤ比換算値ＴＤｉｎが８％から７％まで低下する過程で、何回も画像濃度補正制御を実行する必要があるため、ダウンタイムが頻発して、ユーザーにストレスを与えてしまう。パッチトナー像を形成して露光部の露光出力を調整している時間はダウンタイムとなって画像形成装置の生産性を低下させる。パッチトナー像を形成している間も出力画像の濃度低下が進行するため、十分に出力画像の濃度低下を相殺することもできない。これに対して、実施例１では、パッチトナー像を形成しないので、ダウンタイムが発生せず、ユーザーにストレスを与えない。
【００６８】
（実施例１の課題）
図９に示すように、レーザービーム出力Ｌ＝１１０にて最大濃度Ｄｍａｘ＝１．２が得られた感光ドラム１３と、レーザービーム出力Ｌ＝２００にて最大濃度Ｄｍａｘ＝１．２が得られた感光ドラム１３とで実施例１の制御を行った。また、Ｌ＝１１０、Ｌ＝２００にて最大濃度Ｄｍａｘ＝１．２の感光ドラムにおいて、レーザービーム出力Ｌに１０を加算したレーザービーム出力（Ｌ＋１０）にて画像形成を実行して、出力画像の定着濃度を測定した。
【００６９】
Ｌ＝１５０、Ｄｍａｘ＝１．２の感光ドラム１３では、Ｌ＝１６０で最大濃度Ｄｍａｘは１．３付近に回復して、出力画像の定着濃度が適正に修正された。これに対して、Ｌ＝１１０、Ｄｍａｘ＝１．２の感光ドラム１３では、Ｌ＝１２０で最大濃度Ｄｍａｘは１．４付近まで大きく回復して、定着濃度が高くなり過ぎた。一方、Ｌ＝２００、Ｄｍａｘ＝１．２の感光ドラム１３では、Ｌ＝２１０で最大濃度Ｄｍａｘは１．２５付近までしか回復せず、定着濃度が低過ぎた。
【００７０】
すなわち、Ｌ＝１１０、Ｄｍａｘ＝１．２の感光ドラム１３では、レーザービーム出力Ｌの変化量に対するトナー像のトナー載り量の感度がＬ＝１５０、Ｄｍａｘ＝１．２の感光ドラム１３よりも高い。このため、レーザービーム出力Ｌの変化量を１０よりも小さくする必要がある。一方、Ｌ＝２００、Ｄｍａｘ＝１．２の感光ドラム１３では、レーザービーム出力Ｌの変化量に対するトナー像のトナー載り量の感度がＬ＝１５０、Ｄｍａｘ＝１．２の感光ドラム１３よりも低い。このため、レーザービーム出力Ｌの変化量を１０よりも大きくする必要がある。
【００７１】
図３に示すように、レーザービーム出力Ｌと静電像の明部電位ＶＬの関係は線形ではなく、レーザービーム出力Ｌが高い領域では、レーザービーム出力Ｌの補正量ΔＬに対する静電像の明部電位ＶＬの変化量ΔＶｃｏｎｔが小さくなる。そのため、レーザービーム出力設定ＬＤのレベルに応じて、出力画像の定着濃度の必要な補正量を得るためのレーザービーム出力Ｌの調整量であるＬ補正係数を変化させる必要がある。
【００７２】
また、上述したように、トナーボトル７０が空に近付いてＴＤ比が低くなる過程では現像剤のトナー帯電量が高まって等しい現像コントラストの静電像に現像されるトナー載り量が減ってくる。このため、Ｌ補正係数は、トナー帯電量の影響を考慮して設定する必要がある。
【００７３】
実施例１では、Ｌ補正係数を固定値にしたので、レーザービーム出力設定ＬＤが大きくて出力画像の定着濃度を変化させるために必要な現像コントラストＶｃｏｎｔが大きいときには、ＴＤ比の低下量に応じてレーザービーム出力Ｌを精度良く補正できない。レーザービーム出力設定ＬＤが小さくて出力画像の定着濃度を変化させるために必要な現像コントラストＶｃｏｎｔが小さいときには、ＴＤ比の低下量に応じてレーザービーム出力Ｌを精度良く補正できない。また、トナーボトル７０が空に近付いてＴＤ比が低くなる過程での現像剤のトナー帯電量も考慮されていない。
【００７４】
そこで、実施例２では、インダクタンスセンサ２６の出力に基づく露光装置１２の露光出力の調整量を、ＴＤ比換算値ＴＤｉｎが８％を下回る前に実行された最後の画像濃度補正制御における測定データを用いて求める。前回の画像濃度補正制御において決定したレーザービーム出力Ｌの値から、トナー帯電量の大小を予測し、図３に示したレーザービーム出力Ｌと静電像の明部電位ＶＬとの関係も考慮して、レーザービーム出力Ｌの値の変更のさせ方を決める。
【００７５】
＜実施例２＞
（露光補正係数）
図１０は実施例２における画像濃度補正制御のフローチャートである。図１１はレーザービーム設定と露光量補正係数の関係の説明図である。
【００７６】
図２を参照して図１０に示すように、制御部１００は、画像形成を３００枚実行するごとに画像濃度補正制御を開始する（Ｓ１１）。
【００７７】
制御部１００は、５水準のレーザービーム強度Ｌでパッチトナー像を形成する（Ｓ１２）。制御部１００は、パッチトナー像を光学式センサ３１により検出して、レーザービーム出力設定ＬＤを算出する（Ｓ１３）。
【００７８】
制御部１００は、パッチトナー像の検出後、図８に示すように取得した測定結果に基づいて、レーザービーム出力設定ＬＤとＬ補正係数とを決定する（Ｓ１４）。
【００７９】
制御部１００は、インダクタンスセンサ２６が検出した現像剤のＴＤ比に基づいて、図１１に示すレーザービーム出力設定ＬＤとＬ補正係数の関係より、Ｌ補正値を決定する。
【００８０】
制御部１００は、レーザービーム出力設定ＬＤとレーザービーム出力設定ＬＤにおけるＬ補正係数をＲＡＭ１０３に記録する（Ｓ１５）。
【００８１】
制御部１００は、画像濃度補正制御を終了して、画像形成を許可する（Ｓ１６）。
【００８２】
図１１に示すように、Ｌ補正係数は、レーザービーム出力設定ＬＤにおいて、ＴＤ比１％低下による定着画像の濃度低下を相殺するために必要なレーザービーム出力設定ＬＤの変化量である。Ｌ補正係数は、レーザービーム強度Ｌの変化に対する出力画像の定着濃度の変化の比率を表す係数である。Ｌ補正係数は、レーザービーム出力設定ＬＤにおけるトナー帯電量の大小関係や、図３に示したレーザービーム出力Ｌと静電像の明部電位ＶＬの関係を考慮した上で決定されている。
【００８３】
ＬＤ＝１５０のとき、ＴＤ比１％低下による定着画像の濃度低下を相殺するためには、レーザービーム出力Ｌを１５増やして、ＬＤ＝１５０＋１５とする。ＬＤ＝１１０のとき、ＴＤ比１％低下による定着画像の濃度低下を相殺するためには、レーザービーム出力Ｌを８増やして、ＬＤ＝１１０＋８とする。
【００８４】
ＬＤ＝２００のとき、ＴＤ比１％低下による定着画像の濃度低下を相殺するためには、レーザービーム出力Ｌを２８増やして、ＬＤ＝２２８とする。レーザービーム出力設定ＬＤが大きい場合、静電像の明部電位ＶＬが低いため、画像の定着濃度を出すために必要な現像コントラストＶｃｏｎｔが大きい傾向にある。図９に示すように、画像の定着濃度を確保するために必要な現像コントラストＶｃｏｎｔが大きい場合、画像の定着濃度を変化させるために必要な現像コントラストＶｃｏｎｔの調整量も大きくなる。現像コントラストＶｃｏｎｔの調整量を大きくするには、レーザービーム出力Ｌの調整量も大きくなる。
【００８５】
実施例２では、ＬＤ＝２００の場合の方が、ＬＤ＝１５０の場合よりも、ＴＤ比が目標ＴＤ比に対して１％低下したときのＶｃｏｎｔの変更量が大きくなるように、レーザービーム出力Ｌの調整を行っている。
【００８６】
図１１に示すように、Ｌ補正係数をレーザービーム出力設定ＬＤの値から算出することで、出力画像の定着濃度を変化させるために必要なレーザービーム出力Ｌの補正量を正しく把握できる。このため、Ｌ補正係数は、ＴＤ比の低下時に出力画像の定着濃度が低下してレーザービーム出力Ｌを補正する際に最適な係数となる。
【００８７】
（レーザービーム出力補正制御）
図１２は実施例２におけるレーザービーム出力補正制御のフローチャートである。制御部１００は、画像形成時に現像装置２の現像剤のＴＤ比を測定する。そして、ＴＤ比が目標ＴＤ比を下回ると、図１０のフローチャートの制御で取得したＬ補正係数を用いて、ＴＤ比の低下量に応じたレーザービーム出力Ｌの補正を実行する。
【００８８】
図２を参照して図１２に示すように、制御部１００は、画像形成ごとにインダクタンスセンサ２６の出力を取り込んで現像装置２の現像剤のＴＤ比ＴＤｉｎを測定して、目標ＴＤ比ＴＤｔｇｔとの差分値ΔＴＤを求める。
ΔＴＤ＝ＴＤｉｎ（Ｎ−１）−ＴＤｔｇｔ
【００８９】
制御部１００は、Ｎ−１枚目の画像形成時に測定したＴＤ比ＴＤｉｎ（Ｎ−１）から差分値ΔＴＤ（Ｎ−１）を求めてＲＡＭ１０３に記録する（Ｓ２１）。
【００９０】
制御部１００は、Ｎ枚目の画像形成開始前に、ＲＡＭ１０３からΔＴＤ（Ｎ−１）とＬ補正係数とをＲＡＭ１０３から読み出す（Ｓ２２）。
【００９１】
制御部１００は、ΔＴＤ（Ｎ−１）にＬ補正係数を乗じてレーザービーム出力補正値Ｌａｄｊを算出する（Ｓ２３）。ＴＤ比ＴＤが低下する過程では、ΔＴＤ（Ｎ−１）はマイナスの値になるため、（式７）の形になる。
Ｌａｄｊ＝（Ｌ補正係数）×（−ΔＴＤ（Ｎ−１））  ・・・（式７）
【００９２】
制御部１００は、算出したＬａｄｊを、ＲＡＭ１０３に記録されているレーザービーム出力設定ＬＤの値に加算して、Ｎ枚目の画像形成時のレーザービーム出力Ｌ（Ｎ）を算出する（Ｓ２４）。
Ｌ（Ｎ）＝ＬＤ＋Ｌａｄｊ                          ・・・（式８）
【００９３】
制御部１００は、Ｎ枚目の画像形成時、（式８）で算出したレーザービーム出力Ｌ（Ｎ）を使用して画像を露光する（Ｓ２５）。
【００９４】
制御部１００は、Ｎ枚目の画像形成時に測定したＴＤ比ＴＤｉｎ（Ｎ）から差分値ΔＴＤ（Ｎ）を求めてＲＡＭ１０３に記録する（Ｓ２６）。
【００９５】
制御部１００は、Ｎ枚目の画像形成を終了すると、Ｎ枚目をＮ−１枚目、Ｎ＋１枚目をＮ枚目にそれぞれ繰り下げて、同様の制御を繰り返す（Ｓ２７）。
【００９６】
したがって、実施例２では、図２に示すように、制御部１００は、所定のタイミングで形成されたパッチ画像に基づいて、現像コントラストＶｃｏｎｔを設定するモードを実行可能である。制御部１００は、前回設定された現像コントラストＶｃｏｎｔが第１の電位差の場合よりも、第１の電位差より大きい第２の電位差の方が、インダクタンスセンサ２６の検知結果の変動量に対する現像コントラストＶｃｏｎｔの変更量を大きくする。
【００９７】
（実施例２の効果）
図１３はレーザービーム設定が低い場合の実施例１の効果の説明図である。図１４はレーザービーム設定が高い場合の実施例１の効果の説明図である。図１３、図１４中、（ａ）はＴＤ比の推移、（ｂ）は差分値ΔＴＤの推移、（ｃ）はレーザービーム出力の推移、（ｄ）は出力画像の反射濃度の推移である。
【００９８】
図２に示すように、現像剤補給部７の補給用現像剤の残量の末期に、目標ＴＤ比ＴＤｔｇｔ＝８．０％、レーザービーム出力設定ＬＤ＝１５０にて、画像比率１０％の画像の連続画像形成を実行させた。図１３の（ａ）に示すように、画像形成の開始後、４０枚目でＴＤ比の低下が始まり、１４０枚目でＴＤ比が７％を割り込んで「トナー無し」の判断がされて、後続の画像形成が禁止された。図１３の（ｂ）に示すように、ＴＤ比の低下開始後、差分値ΔＴＤが次第に大きくなった。
【００９９】
図１３の（ｃ）に実線で示すように、露光装置１２のレーザービーム出力Ｌは、差分値ΔＴＤに比例して次第に大きく設定される。図１３の（ｄ）は、面積階調１００％で形成された最大濃度の定着画像の反射濃度である。図１３の（ｄ）に実線で示すように、レーザービーム出力Ｌの増大に伴って、トナー帯電量の増加に伴うトナー像のトナー載り量の低下が相殺されるため、出力画像の定着濃度はトナー無し判断がされるまでほぼ一定に保たれた。ＴＤ比の低下量に応じてレーザービーム出力Ｌを補正している条件では、出力画像の反射濃度の低下が抑制された。
【０１００】
これに対して、図１３の（ｃ）に破線で示すように、露光装置１２のレーザービーム出力Ｌを一定に保った場合、図１３の（ｄ）に破線で示すように、ＴＤ比の低下に伴ってトナー像のトナー載り量が低下して、出力画像の定着濃度が次第に低下する。ＴＤ比の低下量に応じてレーザービーム出力Ｌを補正しない条件では、出力画像の反射濃度が低下した。そして、図１４の詳細内容は図１３と同じである。
【０１０１】
しかし、図１４の（ｃ）に示すように、レーザービーム出力設定ＬＤが２００の場合、図１３の（ｃ）に示すように、レーザービーム出力設定ＬＤが１５０の場合に比較して、レーザービーム出力Ｌの調整量が大きくなる。これによる現像コントラストＶｃｏｎｔの調整量も大きくなる。図１１に示すように、レーザービーム出力設定ＬＤが大きいほどＬ補正係数が大きくなるからである。
【０１０２】
実施例２によれば、レーザービーム出力設定ＬＤが２００の場合も、レーザービーム出力設定ＬＤが１５０の場合と同様に、ＴＤ比の低下に伴う出力画像の反射濃度の低下が抑制される。
【０１０３】
実施例２によれば、Ｌ補正係数を可変値にしたので、レーザービーム出力設定ＬＤが大きくて出力画像の定着濃度を変化させるために必要な現像コントラストＶｃｏｎｔが大きいときでも、ＴＤ比の低下量に応じてレーザービーム出力Ｌを精度良く補正できる。実施例１によれば、Ｌ補正係数を可変値にしたので、レーザービーム出力設定ＬＤが小さくて出力画像の定着濃度を変化させるために必要な現像コントラストＶｃｏｎｔが小さいときでも、ＴＤ比の低下量に応じてレーザービーム出力Ｌを精度良く補正できる。
【０１０４】
実施例２によれば、ＴＤ比が低下する以前に取得したＬ補正係数を用いることで、ＴＤ比が低下した以降に画像濃度補正制御を追加せずに、レーザービーム出力Ｌを適正に補正して、ＴＤ比の低下による出力画像の定着濃度の低下を抑制できる。
【０１０５】
実施例２によれば、現像剤容器のニアエンド時において、ダウンタイムを発生させることなく、出力画像の濃度低下を回避して高品質の画像形成を継続できる。このため、ＴＤ比が所定の閾値を下回った後に、パッチトナー像を形成する等して第２電位と第３電位の電位差の調整量を求める必要が無い。現像剤容器から補給用現像剤を取り出せなくなった以降も、ダウンタイムを発生させることなく、出力画像の濃度低下を回避して高品質の画像形成を継続できる。
【０１０６】
＜実施例３＞
図１５は実施例３における画像濃度補正制御のフローチャートである。図１６は帯電ローラに印加する直流電圧とレーザービーム設定の関係の説明図である。図１７は、レーザービーム設定とＬ補正係数の関係の説明図である。
【０１０７】
図１０に示すように、実施例２では、レーザービーム出力設定ＬＤがレーザービーム出力Ｌの上限近くに設定されると、ＴＤ比が低下した際にレーザービーム出力Ｌをさらに高めて出力画像の定着濃度を改善する余地が無くなる。このため、実施例３では、レーザービーム出力設定ＬＤが所定水準を超えて設定されそうな場合には、感光ドラム１３の帯電電位の絶対値を大きくして、レーザービーム出力設定ＬＤがレーザービーム出力Ｌの上限近くに設定されないようにする。それ以外の画像濃度補正制御及びレーザービーム出力補正制御については実施例１と同一であるため、重複する説明を省略する。
【０１０８】
図２を参照して図１５に示すように、制御部１００は、画像形成を３００枚実行するごとに画像形成を中断して、画像濃度補正制御を開始する（Ｓ３１）。
【０１０９】
制御部１００は、５水準のレーザービーム強度Ｌでパッチトナー像を形成する（Ｓ３２）。実施例２では、Ｌ＝８０、Ｌ＝１１５、Ｌ＝１５０、Ｌ＝１８５、Ｌ＝２２０の５水準のレーザービーム出力Ｌでパッチトナー像を形成する。制御部１００は、パッチトナー像を光学式センサ３１により検出する（Ｓ３３）。
【０１１０】
制御部１００は、５水準中最大のレーザービーム強度Ｌ＝２２０のパッチトナー像を光学式センサ３１で検出した出力が目標値を超えている場合（Ｓ３４のＮｏ）、帯電条件と現像条件とを変更して（Ｓ３９）、パッチトナー像を形成し直す（Ｓ３２）。すなわち、画像形成に用いる露光装置の露光強度が所定値を越えていれば、所定の帯電電位と現像ＤＣ電位との少なくとも一方を変更して画像形成に用いる露光装置の露光強度を所定値以下に設定する。これに伴って、センサの検知結果の変動量に対する現像コントラストの変更量の関係を異ならせる。
【０１１１】
制御部１００は、レーザービーム強度Ｌ＝２２０のパッチトナー像を光学式センサ３１で検出した出力が目標値以下の場合（Ｓ３４のＹｅｓ）、レーザービーム出力設定ＬＤを算出する（Ｓ３５）。
【０１１２】
制御部１００は、パッチトナー像の検出後、図８に示すように取得した測定結果に基づいて、レーザービーム出力設定ＬＤにおけるＬ補正係数を決定する（Ｓ３６）。
【０１１３】
制御部１００は、レーザービーム出力設定ＬＤとレーザービーム出力設定ＬＤにおけるＬ補正係数をＲＡＭ１０３に記録する（Ｓ３７）。
【０１１４】
制御部１００は、画像濃度補正制御を終了して、画像形成を許可する（Ｓ３８）。
【０１１５】
レーザービーム強度Ｌの上限付近で形成されたパッチトナー像の検出出力が目標値を超えている場合、所定のトナー載り量を得るように設定される露光装置１２のレーザービーム出力設定ＬＤは、レーザービーム強度Ｌの上限付近になる。すると、レーザービーム出力設定ＬＤからさらにレーザービーム強度Ｌを高めてトナー像のトナー載り量を増やす余地が少ない。
【０１１６】
このため、トナー像のトナー載り量が増える方向に帯電条件と現像条件とを変更して、レーザービーム出力設定ＬＤを下げることにより、レーザービーム強度Ｌを高めてトナー像のトナー載り量を増やす余地を確保する。図２に示すように、現像装置２の現像スリーブ２３２に印加される直流電圧の絶対値と帯電装置１１の帯電ローラに印加される直流電圧の絶対値とを共に大きくする。これにより、レーザービーム出力Ｌが小さくても現像コントラストＶｃｏｎｔを大きくしてトナー載り量を確保できるようにする。
【０１１７】
具体的には、帯電ローラに印加する直流電圧を−７００Ｖから−８００Ｖまで、現像スリーブに印加する直流電圧を−５５０Ｖから−６５０Ｖまで変更できるようにした。そして、帯電ローラに印加する直流電圧を−７００Ｖから−７５０Ｖに変更し、現像スリーブ２３２に印加する直流電圧を−５５０Ｖから−６００Ｖに変更した。
【０１１８】
図１６に示すように、帯電ローラに印加する直流電圧を−７００Ｖから−７５０Ｖに変更することで、静電像の明部電位ＶＬと感光ドラム１３の暗部電位ＶＤ（−７００Ｖ、−７５０Ｖ）との差分値が広がっている。そして、現像スリーブ２３２に印加する直流電圧を−５５０Ｖから−６００Ｖに変更することで、同じレーザービーム出力Ｌのときの現像コントラストＶｃｏｎｔを高めて、トナー像のトナー載り量を増すことができる。
【０１１９】
尚、実施例３では、Ｌ補正係数を算出する際に（図１５のＳ３６）、図１６に示すように、感光ドラム１３上の暗部電位ＶＤが変更したことにより、レーザービーム出力Ｌに対する静電像の明部電位ＶＬの関係が変わっている。このため、レーザービーム出力設定ＬＤとＬ補正係数の関係が多少変化する。
【０１２０】
そこで、図１７に示すように、感光ドラム１３の暗部電位ＶＤに応じて、レーザービーム出力設定ＬＤとＬ補正係数の関係を変更する。この内容もＲＯＭ１０２に格納されている。
【０１２１】
実施例３によれば、画像濃度補正制御において、帯電装置１１による感光ドラム１３の帯電条件と現像装置２による静電像の現像条件のうち少なくとも１つを変更する。これにより、ＴＤ比の低下に伴う出力画像の濃度低下を、露光出力を高めることにより補正可能な余地を増す。画像濃度補正制御時のレーザービーム出力設定ＬＤが所定値以上になってしまう場合に、他の画像形成条件を変更することで、レーザービーム出力設定ＬＤが所定値以下になるように制御する。
【０１２２】
実施例３によれば、画像濃度補正制御時にレーザービーム出力Ｌが上限値の２５５近傍になってしまうことを回避するので、ＴＤ比の低下時には、レーザービーム出力Ｌを上げて出力画像の定着濃度を必要なレベルに補正できる。レーザービーム出力Ｌに余裕が無い場合でも、レーザービーム出力Ｌによる出力画像の定着濃度の補正余地を確保できる。
【０１２３】
＜実施例４＞
図１８は感光ドラムの感度低下に伴う静電像の明部電位の変化の説明図である。図１９は感光ドラムの感度低下を加味したＬ補正係数の設定の説明図である。
【０１２４】
実施例２、３では、レーザービーム出力設定ＬＤとＬ補正係数の関係を予め決める際に、レーザービーム出力Ｌに対する静電像の明部電位ＶＬの関係を参照している。
【０１２５】
ここで、感光ドラム１３が古くなって、レーザービーム出力Ｌに対する感度が低下すると、レーザービーム出力設定ＬＤと現像コントラストの関係に多少ズレが生じる。このため、実施例４では、感光ドラム１３の累積画像形成枚数に応じてレーザービーム出力設定ＬＤとＬ補正係数の関係を修正する。
【０１２６】
図１８に示すように、初期と５００００枚耐久後のレーザービーム出力Ｌに対する静電像の明部電位ＶＬの関係が変化する。５００００枚耐久後の方が、レーザービーム出力Ｌに対する感度が鈍くなっている。この状態に合わせるために、実施例３では、図１９に示すように、初期と５００００枚後でレーザービーム出力設定ＬＤとＬ補正係数の関係を変化させている。
【０１２７】
ＲＯＭ１０２には、感光ドラム１３上の電位と感光ドラム１３の累積画像形成枚数に応じてレーザービーム出力設定ＬＤとＬ補正係数の関係を変化させるテーブルが記録されている。実施例３では、制御部１００は、感光ドラム１３の画像形成の累積枚数が第１枚数のときは、第１枚数よりも多い第２枚数のときよりもレーザービーム出力Ｌを高める。
【０１２８】
尚、感光ドラム１３のレーザービーム出力Ｌに対する感度が環境により変化する場合は、環境に応じてレーザービーム出力Ｌに対する静電像の明部ＶＬの関係を用いてレーザービーム出力設定ＬＤとＬ補正係数の算出関係を変更しても良い。実施例４では、制御部１００は、感光ドラム１３の環境の温度湿度が第１温度と第１湿度の組み合わせのときは、第１温度よりも高い第２温度と第１湿度よりも高い第２湿度との組み合わせのときよりもレーザービーム出力Ｌを高める。
【０１２９】
＜実施例５＞
実施例２、３、４では、ＴＤ比低下時の出力画像の定着濃度の補正をレーザービーム出力Ｌの変更によって実施する。つまり、静電像の明部電位ＶＬを変化させて現像コントラストＶｃｏｎｔを変化させている。これは、画像形成装置の動作中に変更させやすいのがレーザービーム出力Ｌであるのが主な理由である。
【０１３０】
ただし、本発明では、ＴＤ比の低下時に、トナー帯電量の上昇を吸収できるように現像コントラストＶｃｏｎｔを適正に高めることが重要であって、それが露光によるものか否かは重要でない。したがって、レーザービーム出力Ｌではなく、帯電条件と現像条件を変更して現像コントラストＶｃｏｎｔを調整しても構わない。
【０１３１】
＜実施例６＞
実施例６では、インダクタンスセンサ２６の検知結果が、所定値８％よりも小さい所定の閾値７．６％を下回った場合に、インダクタンスセンサ２６の検知結果と所定の閾値７．６％との差分に基づいて、現像コントラストＶｃｏｎｔを変更する。制御部１００は、インダクタンスセンサ２６の検知結果が第二閾値７・６％を下回ってから第一閾値７％に達するまで、現像コントラストＶｃｏｎｔが次第に高まるように画像形成条件を制御する。
【０１３２】
具体的には、制御部１００は、ＴＤ比が８．０％を下回った後、７．６％に低下するまでは露光装置１２のレーザービーム出力Ｌを変更しない。その後、７．６％を下回った後は実施例１と同様に測定された現像剤のＴＤ比と所定値８％との差分に応じて露光装置１２の露光出力を高める。
【０１３３】
実施例６の制御によれば、現像剤の瞬間的な密度の偏りやトナー帯電量のむらに起因してインダクタセンサ２６が実際とは異なるＴＤ比が検知したときに、誤ってレーザービーム出力Ｌが変更されることを回避できる。実際に現像剤のＴＤ比が低下した際にレーザービーム出力Ｌが変更されるため、トナーボトル７０が空に近付く前に頻繁にレーザービーム出力Ｌが変更されることを回避できる。
【０１３４】
＜その他の実施例＞
本発明は、現像剤補給部７のトナー残量末期において現像コントラストを次第に高めて出力画像の定着濃度の変化を抑制する限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【０１３５】
二成分現像剤を使用する現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置であれば、帯電方式、転写方式、定着方式に関わらず実施できる。実施例１乃至３に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。
【０１３６】
実施例１では、帯電装置、現像装置の運転条件を維持して露光装置の露光出力を高めることにより現像コントラストを高めた。しかし、帯電装置、露光装置、及び現像装置のうち少なくとも１つを制御して現像コントラストを変化させればよい。ＴＤ比の検出には、現像装置内のＴＤ比に応じた出力を発生する種々の手段を利用できる。インダクタンスセンサ以外に、密度センサ、色センサ、反射光量センサ等を利用できる。
【０１３７】
現像装置内にトナーを補給するためのトナーボトルが別にあり、現像装置内のＴＤ比センサの値でトナーボトルが空であるかを判定する構成には限らない。本発明は、トナーボトルが現像装置に固定されている構成、トナーボトルが画像形成装置のフレームに固定されている構成でも実施できる。
【０１３８】
トナーボトルにトナーが「残っている／残ってない」の区別には関係なく、インダクタンスセンサ等の検知結果と画像濃度調整制御時の情報を元に、ＴＤ比の低下が生じた場合の出力画像の定着濃度を補正することができる。
【０１３９】
レーザービーム出力Ｌの調整による出力画像の定着濃度の補正は、トナーボトルのトナーなし検知とは無関係に行うことができる。したがって、トナーボトルのトナーなし検知がされる前に発生したＴＤ比の低下に応答して、出力画像の定着濃度を補正してもよい。
【符号の説明】
【０１４０】
２  現像装置、７  現像剤補給部、１１  帯電装置
１２  露光装置、１３  感光ドラム、１４  転写ローラ
２６  インダクタンスセンサ、２７  現像駆動モータ
３１  光学式センサ、４０  二次転写ローラ、６０  カセット
７０  トナーボトル、７１  上トナー搬送スクリュー
７２  下トナー搬送スクリュー、７３  補給モータ
１００  制御部、２３２  現像スリーブ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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