(57)【要約】【課題】  現像装置内のトナー帯電量を最適とできる簡易な構成のトナー濃度制御装置を提供する。【解決手段】  現像手段は、像担持体上に形成された潜像を二成分現像剤により現像する現像器と、二成分現像剤を搬送する搬送手段と、を現像手段本体内に有するトナー濃度制御装置であって、少なくとも２つのトナー濃度検出手段は、搬送手段の近傍であって、搬送手段が二成分現像剤を搬送する搬送方向において、トナー補給手段からトナーが補給される位置よりも下流側で、かつ、現像器が像担持体上の潜像を二成分現像剤によって現像する位置よりも上流側に、配置され、少なくとも２つのトナー濃度検出手段の検出結果の差分からトナー帯電量を算出する第１の算出手段を有し、第１の算出手段の算出情報に基いて、トナー補給手段から現像手段に補給するトナー量を制御する第１の制御手段を有する。【選択図】図１２
2015018212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透磁率を用いて現像手段本体内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段から得た情報に基いて、トナー補給手段が現像手段に補給するトナー量を制御するトナー濃度制御装置において、
前記現像手段は、像担持体上に形成された潜像を二成分現像剤により現像する現像器と、前記二成分現像剤を搬送する搬送手段と、を前記現像手段本体内に有するトナー濃度制御装置であって、
少なくとも２つのトナー濃度検出手段は、前記搬送手段の近傍であって、前記搬送手段が前記二成分現像剤を搬送する搬送方向において、前記トナー補給手段からトナーが補給される位置よりも下流側で、かつ、前記現像器が前記像担持体上の潜像を二成分現像剤によって現像する位置よりも上流側に、配置され、
前記少なくとも２つのトナー濃度検出手段の検出結果の差分からトナー帯電量を算出する第１の算出手段を有し、
前記第１の算出手段の算出情報に基いて、前記トナー補給手段から前記現像手段に補給するトナー量を制御する第１の制御手段を有することを特徴とするトナー濃度制御装置。
【請求項２】
前記少なくとも２つのトナー濃度検出手段のうち、少なくとも１つのトナー濃度検出手段の検出位置の近傍には、前記二成分現像剤にかかる圧力を調整する圧力調整手段を有し、
前記圧力調整手段が、各トナー濃度検出手段の検出位置における圧力を調整することで、各トナー濃度検出手段の検出位置における前記二成分現像剤の嵩密度が異なることを特徴とする請求項１に記載のトナー濃度制御装置。
【請求項３】
前記圧力調整手段は、前記搬送手段に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載のトナー濃度制御装置。
【請求項４】
前記圧力調整手段は、前記現像手段本体に設けられることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のトナー濃度制御装置。
【請求項５】
前記少なくとも２つのトナー濃度検出手段は、前記搬送手段の搬送方向に並設することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のトナー濃度制御装置。
【請求項６】
前記搬送手段は、回転して前記二成分現像剤を搬送可能とするスクリューであり、
前記少なくとも２つのトナー濃度検出手段は、前記スクリューの回転方向に並設することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のトナー濃度制御装置。
【請求項７】
前記圧力調整手段の形状及び／又は材質は、各トナー濃度検出手段の検出位置で、異なることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のトナー濃度制御装置。
【請求項８】
前記第１の制御手段は、トナー帯電量が規定値と異なる際、前記現像手段に補給するトナー量を制御することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載のトナー濃度制御装置。
【請求項９】
前記第１の制御手段は、前記現像手段により形成された画像情報に基いて、前記トナー補給手段が前記現像手段に補給するトナー量を制御することを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載のトナー濃度制御装置。
【請求項１０】
前記第１の制御手段は、前記トナー帯電量が規定値と異なる際、印刷される画像間及び／又は印刷される範囲外にトナーパターンを形成してトナーを消費させるように制御することを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載のトナー濃度制御装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか一項に記載のトナー濃度制御装置を備え、
前記現像手段から前記像担持体に付着するトナー量を制御するトナー付着量制御装置であって、
前記第１の算出手段によって算出されたトナー帯電量の算出値と、前記像担持体上の現像ポテンシャルと、からトナー付着量を算出し、更に、該トナー付着量の算出値とトナー付着量目標値との差分を算出する第２の算出手段と、
前記第２の算出手段の算出情報に基いて、前記現像手段から前記像担持体に付着するトナー量を制御する第２の制御手段と、を有すること特徴とするトナー付着量制御装置。
【請求項１２】
前記第１の算出手段によって算出されたトナー帯電量の算出値を任意のタイミングで記憶する記憶手段を有し、
前記第２の算出手段は、前記記憶手段の記憶値を比較した比較値を算出し、
前記第２の制御手段は、前記比較値に基いて、前記現像手段から前記像担持体に付着するトナー量を制御すること特徴とする請求項１１に記載のトナー付着量制御装置。
【請求項１３】
前記記憶手段が前記第１の算出手段による算出値を記憶するタイミングは、経過時間及び／又は現在時刻及び／又は印刷ジョブの終了時であることを特徴とする請求項１２に記載のトナー付着量制御装置。
【請求項１４】
前記第２の制御手段は、画像情報に基いて前記像担持体に潜像を形成する露光手段及び／又は前記現像手段及び／又は前記現像手段内のトナー濃度、を制御することで、前記現像手段から前記像担持体に付着するトナー量を制御することを特徴とする請求項１１〜１３の何れか一項に記載のトナー付着量制御装置。
【請求項１５】
前記第２の制御手段は、該第２の制御手段の制御に対する応答速度によって、制御対象を変更可能とすることを特徴とする請求項１１〜１４の何れか一項に記載のトナー付着量制御装置。
【請求項１６】
前記応答速度は、前記トナー濃度を制御対象とするより、前記露光手段又は前記現像手段を制御対象とする方が速いことを特徴とする請求項１１〜１５の何れか一項に記載のトナー付着量制御装置。
【請求項１７】
請求項１〜１０の何れか一項に記載のトナー濃度制御装置又は請求項１１〜１６の何れか一項に記載のトナー付着量制御装置を備え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、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に使用されるトナー濃度制御装置、これを備えたトナー付着量制御装置、及びこれらを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
像担持体の表面に形成される潜像に対して、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて、トナーによって現像する現像装置を有する画像形成装置は、画像品質を安定させるため、像担持体上へのトナー付着量又はトナーの帯電量（トナー帯電量）を狙いの値にする必要がある。
【０００３】
トナー付着量を計測するため、感光体上に計測用のトナー画像を形成して検出する。しかしながら、ユーザの資産であるトナーをトナー付着量の計測のために使用するため好ましくない。また、トナー付着量の計測用のトナー画像を形成している間は、通常の印刷ができないため生産性が落ちてしまうという問題がある。
【０００４】
トナー帯電量とは、現像剤のキャリアとトナーが結合するための電気的な力である。そのため、基本的には、キャリアとトナーのセットは、電気的に中性の状態となっている。ここで、キャリアとトナーを強制的に引き剥がし、その電荷を計測することで初めてトナー帯電量を実測できる。しかしながら、現像剤を個別に取り出して計測するため、オンラインでトナー帯電量を計測することは困難である。そのため、画像濃度やトナー濃度から、現像装置内のトナー帯電量を推定する方式が知られている。
【０００５】
しかしながら、このトナー帯電量を推定する方式は、推定精度が高くなく、トナー濃度を最適に補正制御できない問題がある。
【０００６】
また、トナー帯電量を測定する代替手段の一つとして、現像装置のトナー濃度を検出し、そのトナー濃度を補正制御する方式が既に知られている。このトナー濃度を補正制御する方式によると、トナー濃度を所望の値に補正することが可能である。
【０００７】
しかしながら、このトナー濃度を補正制御する方式は、トナー帯電量を直接に検知していない。そのため、このトナー濃度を補正制御する方式単独では、最適に画像形成を実行できない問題がある。特に、影響が大きい条件としては、休日明けの最初に起動した直後の状態である。この場合、連続で機械を使用していた状態と、休日明けに最初に起動した直後の状態とで、トナー濃度は、物理的に一緒である。しかしながら、トナー帯電量は、全く異なっているため、同じ作像条件で機械を動作させると、印刷されて出てくる画像品質は大きく異なったものとなる。
【０００８】
また、現像した後に、感光体上や転写体上のトナーの付着量を検出し、その検出値から現像装置内のトナー帯電量を予測し、補正制御する方式も知られている。
【０００９】
しかしながら、この補正制御する方式は、現像する過程で様々な誤差要因が含まれるため、トナー帯電量の精度の良い予測が困難となる問題がある。また、仮に精度良く予測ができたとしても、トナー帯電量は、トナーの付着量を検出するステップへ進むまで不明である。そのため、トナーの付着量を検出するステップまでの時間は、画像品質を保証できない問題がある。
【００１０】
一方、トナー帯電量を考慮して画像品質の安定を図る画像形成装置も知られている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【００１１】
特許文献１に記載の画像形成装置は、トナー濃度がほぼ所定範囲内にある場合に、画像濃度が低下した時、現像ユニット内の現像剤立ち上げ部の容積を制御する構成である。このような構成を有することで、現像剤のトナー帯電量の低下による画像濃度の低下の防止を図れる。
【００１２】
しかしながら、特許文献１に記載の画像形成装置は、画像濃度が低下するまで、トナー帯電量の変化を知ることができない。そのため、画像濃度が低下するまでの時間は、画像品質を保証できない問題がある。
【００１３】
特許文献２に記載の画像形成装置は、磁気センサを追加してトナー帯電量の変化を検出し、そのトナー帯電量の変化に応じた画像形成条件を制御する構成である。具体的には、事前に計測して記憶されたテーブルなどの所定値からの偏差によって、現像剤の吸湿状態、即ちトナー帯電量の変化を検知して画像形成条件を制御している。このような構成を有することで、環境が変化しても望ましい画像の形成を図ることができる。
【００１４】
しかしながら、特許文献２に記載の画像形成装置は、トナー帯電量の値を検知していない。具体的には、トナー帯電量の変化、特に所定値からの差分しか検知していない。そのため、画像形成条件を常に最適とすることができない。
【００１５】
特許文献３に記載の画像形成装置は、現像器内のトナー濃度と感光体に形成されたトナーパッチのトナー濃度とから、予測するトナー帯電量を補正する構成である。このような構成を有することで、現像剤のトナー帯電量を把握し、画像濃度の低下の防止を図れる。
【００１６】
しかしながら、特許文献３に記載の画像形成装置は、トナー帯電量をあくまでも予測し、計測していない。そのため、正確なトナー帯電量を把握することはできない。更に、実際に感光体上へ形成された画像のトナー濃度から補正するため、パッチ画像を作成する必要がある。そのため、ユーザの資産であるトナーをトナー付着量の予測のために使用してしまい好ましくない。
【００１７】
特許文献４に記載の画像形成装置は、現像器内の温度を検知するセンサを設け、温度変化量からトナー帯電量の変化量を算出して補正する構成である。このような構成を有することで、温度変化を事前に把握することでトナー帯電量変化を算出し、画像濃度の低下の防止を図れる。
【００１８】
しかしながら、特許文献４に記載の画像形成装置は、様々な状況におけるトナー帯電量を常に知ることはできない。また、湿度やその他の環境変化や使用状況の変化によるトナー帯電量の変化を算出できず、正確なトナー帯電量を把握できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、現像装置内のトナー帯電量を考慮して、所望の画像品質を提供可能な簡易な構成のトナー濃度制御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】
【００２０】
上述した課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のトナー濃度制御装置は、
透磁率を用いて現像手段本体内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段から得た情報に基いて、トナー補給手段が現像手段に補給するトナー量を制御するトナー濃度制御装置において、
前記現像手段は、像担持体上に形成された潜像を二成分現像剤により現像する現像器と、前記二成分現像剤を搬送する搬送手段と、を前記現像手段本体内に有するトナー濃度制御装置であって、
少なくとも２つのトナー濃度検出手段は、前記搬送手段の近傍であって、前記搬送手段が前記二成分現像剤を搬送する搬送方向において、前記トナー補給手段からトナーが補給される位置よりも下流側で、かつ、前記現像器が前記像担持体上の潜像を二成分現像剤によって現像する位置よりも上流側に、配置され、
前記少なくとも２つのトナー濃度検出手段の検出結果の差分からトナー帯電量を算出する第１の算出手段を有し、
前記第１の算出手段の算出情報に基いて、前記トナー補給手段から前記現像手段に補給するトナー量を制御する第１の制御手段を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、現像装置内のトナー帯電量を考慮して、所望の画像品質を提供可能な簡易な構成のトナー濃度制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の全体の構成を概略的に示す構成図である。
【図２】図１に示した画像形成装置の画像形成ユニットを概略的に示す構成図である。
【図３】図１に示した画像形成装置の画像形成ユニットを概略的に示す構成図である。
【図４】図１に示した画像形成装置の現像ユニットを概略的に示す構成図である。
【図５】図１に示した画像形成装置のトナー補給装置を概略的に示す斜視図である。
【図６】図１に示した画像形成装置のトナー補給装置とその周辺を概略的に示す構成図である。
【図７】図１に示した画像形成装置のトナー濃度制御手段を概略的に示す説明図である。
【図８】図１に示した画像形成装置のトナー補給装置の単位補給パターンを説明するグラフである。
【図９】図１に示した画像形成装置のトナー濃度制御手段を概略的に示す説明図である。
【図１０】図１に示した画像形成装置のトナー濃度制御手段を概略的に示す説明図である。
【図１１】図１に示した画像形成装置の透磁率を利用したトナー濃度センサを説明する説明図である。
【図１２】図１に示した画像形成装置のトナー濃度センサを説明する説明図である。
【図１３】図１に示した画像形成装置のトナー濃度センサのセンサ出力を説明するグラフである。
【図１４】図１に示した画像形成装置のトナー濃度センサの出力値の差分とトナー帯電量の関係を示すグラフである。
【図１５】図１に示した画像形成装置の第１の圧力調整手段を概略的に示す説明図である。
【図１６】図１に示した画像形成装置の第２の圧力調整手段を概略的に示す説明図である。
【図１７】図１に示した画像形成装置の第３の圧力調整手段を概略的に示す説明図である。
【図１８】図１に示した画像形成装置の第４の圧力調整手段を概略的に示す説明図である。
【図１９】図１に示した画像形成装置の第５の圧力調整手段を概略的に示す説明図である。
【図２０】本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置の画像形成ユニットを概略的に示す構成図である。
【図２１】図２０に示した画像形成装置のトナー濃度センサのセンサ出力を説明するグラフである。
【図２２】図１に示した画像形成装置のトナー付着量を説明する説明図である。
【図２３】図１に示した画像形成装置のトナー帯電量と現像ポテンシャルに入るトナー量の関係を説明するグラフである。
【図２４】図１に示した画像形成装置のトナー付着量制御装置を概略的に示す説明図である。
【図２５】トナー帯電量と放置時間の関係について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の第１の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。本実施形態における画像形成装置としての電子写真方式のプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）は、図１に示すように、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つの画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ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のトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、以下では、参照符号におけるＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋの添え字を適宜省略して説明する。
【００２４】
画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの図中下方には、露光手段としての光書込ユニット２０が配設されている。光書込ユニット２０は、画像情報に基づいて発したレーザ光Ｌを、各画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの像担持体としての感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋに照射する。これにより、感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ上には、それぞれＹ用、Ｃ用、Ｍ用、Ｋ用の静電潜像（潜像）が形成される。なお、光書込ユニット２０は、光源から発したレーザ光Ｌを、モータによって回転駆動されるポリゴンミラー２１によって偏向せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋに照射するものである。かかる構成のものに代えて、ＬＥＤアレイを採用したものを用いても良い。
【００２５】
光書込ユニット２０の下方には、第１給紙カセット３１、第２給紙カセット３２が鉛直方向に重なるように配設されている。これらの給紙カセット内には、それぞれ、記録材である記録紙Ｐが複数枚重ねられた記録紙束の状態で収容されており、一番上の記録紙Ｐには、第１給紙ローラ３１ａ及び第２給紙ローラ３２ａがそれぞれ当接している。第１給紙ローラ３１ａが図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動すると、第１給紙カセット３１内の一番上の記録紙Ｐ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３３に向けて排出される。また、第２給紙ローラ３２ａが図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動すると、第２給紙カセット３２内の一番上の記録紙Ｐが給紙路３３に向けて排出される。給紙路３３内には、複数の搬送ローラ対３４が配設されており、給紙路３３に送り込まれた記録紙Ｐは、これら搬送ローラ対３４のローラ間に挟み込まれながら、給紙路３３内を図中下側から上側に向けて搬送される。また、給紙路３３の末端には、レジストローラ対（位置合わせローラ対）３５が配設されている。レジストローラ対３５は、搬送ローラ対３４から送られてくる記録紙Ｐをローラ間に挟み込むとすぐに、両ローラの回転を一旦停止させる。そして、記録紙Ｐを適切なタイミングで後述の２次転写ニップに向けて送り出す。
【００２６】
各画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの図中上方には、中間転写体としての中間転写ベルト４１を張架しながら図中反時計回りに無端移動させる転写ユニット４０が配設されている。転写ユニット４０は、中間転写ベルト４１のほか、ベルトクリーニングユニット（図示せず）、ブラケット（図示せず）などを備えている。また、４つの１次転写ローラ４５Ｙ，４５Ｃ，４５Ｍ，４５Ｋ、２次転写バックアップローラ４６、駆動ローラ４７、テンションローラ４９なども備えている。中間転写ベルト４１は、これらのローラに張架されながら、駆動ローラ４７の回転駆動によって図中反時計回りに無端移動する。４つの１次転写ローラ４５Ｙ，４５Ｃ，４５Ｍ，４５Ｋは、このように無端移動する中間転写ベルト４１を感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋとの間に挟み込んでそれぞれ１次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト４１の内周面にトナーとは逆極性（本実施形態ではプラス極性）の転写バイアスを印加する。中間転写ベルト４１は、その無端移動に伴ってＹ用、Ｃ用、Ｍ用、Ｋ用の１次転写ニップを順次通過していく過程で、その外周面に感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ上の各色トナー像が重なり合うように１次転写される。これにより、中間転写ベルト４１上に４色重ね合わせトナー像（以下「４色トナー像」という。）が形成される。
【００２７】
２次転写バックアップローラ４６は、中間転写ベルト４１のループ外側に配設された２次転写ローラ５０との間に中間転写ベルト４１を挟み込んで２次転写ニップを形成している。先に説明したレジストローラ対３５は、ローラ間に挟み込んだ記録紙Ｐを、中間転写ベルト４１上の４色トナー像に同期させ得るタイミングで、２次転写ニップに向けて送り出す。中間転写ベルト４１上の４色トナー像は、２次転写バイアスが印加される２次転写ローラ５０と２次転写バックアップローラ４６との間に形成される２次転写電界や、ニップ圧の影響により、２次転写ニップ内で記録紙Ｐに一括２次転写される。そして、記録紙Ｐの白色と相まって、フルカラートナー像となる。
【００２８】
２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト４１には、記録紙Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、ベルトクリーニングユニット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は、クリーニングブレード（図示せず）を中間転写ベルト４１のおもて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取って除去するものである。
【００２９】
なお、転写ユニット４０のブラケットは、図示しないソレノイドの駆動のオンオフに伴って、揺動するようになっている。本実施形態のプリンタは、モノクロ画像を形成する場合には、前述のソレノイドの駆動によってブラケットを少しだけ揺動させる。この揺動により、Ｙ用、Ｃ用、Ｍ用の１次転写ローラ４５Ｙ，４５Ｃ，４５Ｍを図中反時計回りに公転させることで、中間転写ベルト４１をＹ用、Ｃ用、Ｍ用の感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍから離間させる。そして、４つの画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋのうち、Ｋ用の画像形成ユニット１Ｋだけを駆動して、モノクロ画像を形成する。これにより、モノクロ画像形成時にＹ用、Ｃ用、Ｍ用の画像形成ユニットを駆動させず、画像形成ユニットの無駄な消耗を回避できる。
【００３０】
２次転写ニップの図中上方には、定着手段としての定着ユニット６０が配設されている。この定着ユニット６０は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加圧加熱ローラ６１と、定着ベルトユニット６２とを備えている。定着ベルトユニット６２は、定着ベルト６４、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加熱ローラ６３、テンションローラ６５、駆動ローラ６６、図示しない温度センサ等を有している。そして、無端状の定着ベルト６４を加熱ローラ６３、テンションローラ６５及び駆動ローラ６６によって張架しながら、図１中反時計回り方向に無端移動せしめる。この無端移動の過程で、定着ベルト６４は加熱ローラ６３によって裏面側から加熱される。このようにして加熱される定着ベルト６４の加熱ローラ６３の掛け回し箇所には、図中時計回り方向に回転駆動される加圧加熱ローラ６１がおもて面側から当接している。これにより、加圧加熱ローラ６１と定着ベルト６４とが当接する定着ニップが形成されている。
【００３１】
定着ベルト６４のループ外側には、図示しない温度センサが定着ベルト６４のおもて面と所定の間隙を介して対向するように配設されており、定着ニップに進入する直前の定着ベルト６４の表面温度を検知する。この検知結果は、図示しない定着電源回路に送られる。定着電源回路は、温度センサによる検知結果に基いて、加熱ローラ６３に内包される発熱源や加圧加熱ローラ６１に内包される発熱源に対する電源の供給をオンオフ制御する。これにより、定着ベルト６４の表面温度が約１４０℃に維持される。２次転写ニップを通過した記録紙Ｐは、中間転写ベルト４１から分離した後、定着ユニット６０内に送られる。そして、定着ユニット６０内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、定着ベルト６４によって加熱されたり、押圧されたりして、フルカラートナー像が記録紙Ｐに定着する。
【００３２】
このようにして定着処理が施された記録紙Ｐは、排紙ローラ対６７のローラ間を経た後、機外へと排出される。プリンタ本体の筺体の上面には、スタック部６８が形成されており、排紙ローラ対６７によって機外に排出された記録紙Ｐは、このスタック部６８に順次スタックされる。
【００３３】
転写ユニット４０の上方には、Ｙトナー、Ｃトナー、Ｍトナー、Ｋトナーをそれぞれ収容する４つのトナー収容器であるトナーボトル７２Ｙ，７２Ｃ，７２Ｍ，７２Ｋが配設されている。トナーボトル７２Ｙ，７２Ｃ，７２Ｍ，７２Ｋ内の各色トナーは、トナー補給手段としてのトナー補給装置により、それぞれ、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの現像ユニット７Ｙ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｋに適宜供給される。トナーボトル７２Ｙ，７２Ｃ，７２Ｍ，７２Ｋは、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋとは独立してプリンタ本体に脱着可能である。
【００３４】
次に、画像形成ユニットの概要構成について説明する。ここで、各画像形成ユニット１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃは、使用するトナーの色以外は、同様の構成となっているため、１つの画像形成ユニット１Ｙの構成を以下に説明し、他の画像形成ユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｋは、その構成の説明を省略する。画像形成ユニット１Ｙは、図２及び図３に示すように、感光体ユニット２Ｙと現像ユニット７Ｙとを有している。感光体ユニット２Ｙ及び現像ユニット７Ｙは、図３に示すように、画像形成ユニット１Ｙとして一体的にプリンタ本体に対して着脱可能に構成されている。ただし、プリンタ本体から取り外した状態では、現像ユニット７Ｙを感光体ユニットに対して着脱することができる。
【００３５】
感光体ユニット２Ｙは、図２に示すように、像担持体としてのドラム状の感光体３Ｙ、ドラムクリーニング装置４Ｙ、図示しない除電装置、帯電装置５Ｙなどを有している。帯電手段としての帯電装置５Ｙは、図示しない駆動手段によって図２中時計回り方向に回転駆動する感光体３Ｙの表面を帯電ローラ６Ｙにより一様帯電させる。具体的には、図２において、反時計回りに回転駆動する帯電ローラ６Ｙに対して図示しない電源から帯電バイアスを印加し、その帯電ローラ６Ｙを感光体３Ｙに近接又は接触させることで、感光体３Ｙを一様帯電させる。なお、帯電ローラ６Ｙの代わりに、帯電ブラシ等の他の帯電部材を近接又は接触させるものを用いても良い。また、スコロトロンチャージャのように、チャージャ方式によって感光体３Ｙを一様帯電させるものを用いても良い。帯電装置５Ｙによって一様帯電した感光体３Ｙの表面は、後述する潜像形成手段（露光手段）としての光書込ユニット２０から発せられるレーザ光によって露光走査されてＹ用の静電潜像を担持する。
【００３６】
次に、現像ユニットの概要構成について説明する。ここで、各現像ユニット７Ｋ，７Ｙ，７Ｍ，７Ｃは、使用するトナーの色以外は、同様の構成となっているため、１つの現像ユニット７Ｙの構成を以下に説明し、他の現像ユニット７Ｃ，７Ｍ，７Ｋは、その構成の説明を省略する。現像手段としての現像ユニット７Ｙは、図２や図４に示されるように、現像手段本体内に、搬送手段としての第１搬送スクリュー８Ｙが配設された第１剤収容室９Ｙを有している。また、トナー濃度検出手段としての透磁率センサからなるトナー濃度センサ１０Ｙ、搬送手段としての第２搬送スクリュー１１Ｙ、現像器（現像剤担持体）としての現像ロール１２Ｙ、現像剤規制部材としてのドクターブレード１３Ｙなどが配設された第２剤収容室１４Ｙも有している。循環経路を形成しているこれら２つの剤収容室内には、磁性キャリアとマイナス帯電性のＹトナーとからなる二成分現像剤である図示しないＹ現像剤が内包されている。第１搬送スクリュー８Ｙは、図示しない駆動手段によって回転駆動することで、第１剤収容室９Ｙ内のＹ現像剤を図２中の手前側（図４中矢印Ｂの方向）へ搬送する。
【００３７】
トナー濃度センサ１０Ｙは、搬送途中のＹ現像剤が第１剤収容室９Ｙにおけるトナー補給口１７Ｙに対応する箇所、即ちＹトナーが補給される位置（以下「補給位置」という。）よりも現像剤循環方向（搬送方向）で下流側に位置し、第１搬送スクリュー８Ｙの下方に固定される。また、トナー濃度センサ１０Ｙは、第１搬送スクリュー８Ｙの近傍に設置され、第１搬送スクリュー８ＹがＹ現像剤を搬送するのを阻害しないようになっている。そして、トナー濃度センサ１０Ｙは、Ｙ現像剤が所定の検出箇所を通過する際、Ｙ現像剤のトナー濃度が検出される。そして、第１搬送スクリュー８Ｙにより第１剤収容室９Ｙの端部まで搬送されたＹ現像剤は、連通口１８Ｙを経て第２剤収容室１４Ｙ内に進入する。なお、トナー濃度センサ１０Ｙの固定位置は、第１搬送スクリュー８Ｙの近傍であれば良く、その上方に固定されていても良い。
【００３８】
第２剤収容室１４Ｙ内の第２搬送スクリュー１１Ｙは、図示しない駆動手段によって回転駆動することで、Ｙ現像剤を図２中奥側（図４中矢印Ａの方向）へ搬送する。このようにして、Ｙ現像剤を搬送する第２搬送スクリュー１１Ｙの図２中上方には、現像器としての現像ロール１２Ｙが第２搬送スクリュー１１Ｙと平行な姿勢で配設されている。この現像ロール１２Ｙは、図２中反時計回り方向に回転駆動する非磁性スリーブからなる現像スリーブ１５Ｙ内に固定配置されたマグネットローラ１６Ｙを内包した構成となっている。第２搬送スクリュー１１Ｙによって搬送されるＹ現像剤の一部は、マグネットローラ１６Ｙの発する磁力によって現像スリーブ１５Ｙの表面に汲み上げられる。そして、現像スリーブ１５Ｙの表面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１３Ｙによってその層厚が規制された後、感光体３Ｙと対向する現像領域まで搬送され、感光体３Ｙ上のＹ用の静電潜像にＹトナーを付着させる。この付着により、感光体３Ｙ上にＹトナー像が形成される。現像によってＹトナーを消費したＹ現像剤は、現像スリーブ１５Ｙの回転に伴って第２搬送スクリュー１１Ｙ上に戻される。そして、第２搬送スクリュー１１Ｙにより第２剤収容室１４Ｙの端部まで搬送されたＹ現像剤は、連通口１９Ｙを経て第１剤収容室９Ｙ内に戻る。このようにして、Ｙ現像剤は、現像ユニット内を循環搬送される。
【００３９】
先に示した図１において、感光体３Ｙ上に形成されたＹトナー像は、中間転写ベルト４１に中間転写される。感光体ユニット２Ｙのドラムクリーニング装置４Ｙは、中間転写工程を経た後の感光体３Ｙの表面に残留したトナーを除去する。これによってクリーニング処理が施された感光体３Ｙの表面は、図示しない除電装置によって除電される。この除電により、感光体３Ｙの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。他色用の画像形成ユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｋにおいても、同様にして感光体３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ上にＣトナー像、Ｍトナー像、Ｋトナー像が形成されて、中間転写ベルト４１上に中間転写される。
【００４０】
トナー補給口１７Ｙは、第２剤収容室１４Ｙから第１剤収容室９Ｙ内に進入した直後の現像剤に対してトナーを補給する位置に設けられている。そして、トナー濃度センサ１０Ｙは、非供給領域としての第１剤収容室９Ｙ内において、Ｙトナーが補給された後の位置で現像剤のトナー濃度を検出する。また、トナー濃度センサ１０Ｙは、非供給領域としての第１剤収容室９Ｙ内において、供給領域としての第２剤収容室１４Ｙに進入する直前の位置で現像剤のトナー濃度を検出する。即ち、第１剤収容室９Ｙ内において、トナー濃度センサ１０Ｙは、現像剤搬送方向で、トナー補給口１７ＹからＹトナーが補給される位置よりも下流側に位置し、現像ロール１２Ｙが感光体３Ｙ上の潜像を現像する位置よりも上流側に位置する。
【００４１】
次に、トナー補給装置の概要構成について説明する。トナー補給手段としてのトナー補給装置は、図５に示すように、４つのトナーボトル７２Ｋ，７２Ｙ，７２Ｃ，７２Ｍを載置するボトル載置台９５、それぞれのボトル部を個別に回転駆動するボトル駆動部９６などを備えている。トナーボトル７２Ｋ，７２Ｙ，７２Ｃ，７２Ｍは、粉体としての図示しない各色トナーを収容する粉体収容部たるボトル状のボトル部７３Ｋ，７３Ｙ，７３Ｃ，７３Ｍと、粉体排出部たる円筒状のホルダー部７４Ｋ，７４Ｙ，７４Ｃ，７４Ｍとを備えている。ボトル部７３Ｙの内周面には、容器の外側から内側に向けて突出するスクリュー状の螺旋突起がボトル軸線方向に延在するように形成されている。
【００４２】
ボトル載置台９５上にセットされたトナーボトル７２Ｋ，７２Ｙ，７２Ｃ，７２Ｍは、それぞれホルダー部７４Ｋ，７４Ｙ，７４Ｃ，７４Ｍをボトル駆動部９６に係合させている。図中矢印Ｘ１で示すように、ボトル駆動部９６に係合しているトナーボトル７２Ｍをボトル載置台９５上でボトル駆動部９６から遠ざける方向にスライド移動させると、トナーボトル７２Ｍのホルダー部７４Ｍがボトル駆動部９６から外れる。このようにして、トナー補給装置からトナーボトル７２Ｍを取り外すことができる。また、トナーボトル７２Ｍが装着されていない状態のトナー補給装置において、図中矢印Ｘ２で示すように、ボトル載置台９５上でトナーボトル７２Ｍをボトル駆動部９６に近づける方向にスライド移動させると、トナーボトル７２Ｍのホルダー部７４Ｍがボトル駆動部９６に係合する。このようにして、トナー補給装置にトナーボトル７２Ｍを装着することができる。他色用のトナーボトル７２Ｋ，７２Ｙ，７２Ｃについても、同様の操作を行うことでトナー補給装置に脱着することができる。
【００４３】
トナーボトル７２Ｙ，７２Ｃ，７２Ｍ，７２Ｋのボトル部７３Ｋ，７３Ｙ，７３Ｃ，７３Ｍの頭部外周面には、それぞれ図示しないギヤ部が形成されているが、このギヤ部はホルダー部７４Ｋ，７４Ｙ，７４Ｃ，７４Ｍに覆い隠されている。但し、ホルダー部７４Ｋ，７４Ｙ，７４Ｃ，７４Ｍの周面の一部には、ギヤ部を部分的に露出させるための図示しない切り欠きが形成されおり、ギヤ部はこの切り欠きから自らの一部を露出させている。トナーボトル７２Ｋ，７２Ｙ，７２Ｃ，７２Ｍのホルダー部７４Ｋ，７４Ｙ，７４Ｃ，７４Ｍがボトル駆動部９６に係合すると、ボトル駆動部９６に設けられた図示しないＫ，Ｙ，Ｃ，Ｍ用のボトル原動ギヤが、前述の切り欠きを介してボトル部７３Ｋ，７３Ｙ，７３Ｃ，７３Ｍのギヤ部に噛み合う。そして、ボトル駆動部９６のＫ，Ｙ，Ｃ，Ｍ用のボトル原動ギヤが図示しない駆動系によって回転駆動することで、ボトル部７３Ｋ，７３Ｙ，７３Ｃ，７３Ｍがホルダー部７４Ｋ，７４Ｙ，７４Ｃ，７４Ｍ上で回転駆動される。
【００４４】
ボトル部７３Ｋ，７３Ｙ，７３Ｃ，７３Ｍがこのようにしてホルダー部７４Ｋ，７４Ｙ，７４Ｃ，７４Ｍ上で回転せしめられると、ボトル部７３Ｋ，７３Ｙ，７３Ｃ，７３Ｍ内の各色トナーが上述のスクリュー状の螺旋突起に沿ってボトル底側からボトル頭部側に向けて移動する。そして、粉体を収容する収容体たるボトル部７３Ｋ，７３Ｙ，７３Ｃ，７３Ｍの先端に設けられた図示しないボトル開口を通って、円筒状のホルダー部７４Ｋ，７４Ｙ，７４Ｃ，７４Ｍに流入する。
【００４５】
次に、トナー補給装置に装着されたトナーボトルと、その周辺構成の概要構成について説明する。ここで、トナーボトルと、その周辺構成は、使用するトナーの色以外は、同様の構成となっているため、Ｙ色のトナーボトルと、その周辺構成の構成を以下に説明し、他色のトナーボトルと、その周辺構成は、その説明を省略する。図６は、トナー補給装置に装着された状態のトナーボトルと、その周辺構成とを示す概略構成図である。同図において、トナーボトルは、トナーボトルの長手方向におけるホルダー部７４Ｙでの横断面で示されている。上述したように、このホルダー部７４Ｙには、ホルダー部７４Ｙよりも図中奥側に存在している図示しないボトル部が回転駆動することで、ボトル部内のＹトナーが送り込まれてくる。トナーボトルのホルダー部７４Ｙは、トナー補給装置のホッパ部７６Ｙに係合している。このホッパ部７６Ｙは、図紙面に直交する方向に扁平な形状に構成され、同図においては、中間転写ベルト４１の手前側に位置している。ホルダー部７４Ｙの底に形成されているトナー排出口７５Ｙと、トナー補給装置のホッパ部７６Ｙに形成されているトナー受入口とは、互いに連通している。トナーボトルのボトル部からホルダー部７４Ｙに送り込まれたＹトナーは、自重によってホッパ部７６Ｙ内に落とし込まれる。ホッパ部内では、回転可能な回転軸部材７７Ｙに固定された可撓性に富んだ押圧フィルム７８Ｙが回転軸部材７７Ｙとともに回転する。ホッパ部７６Ｙの内壁には、ホッパ部内におけるトナーの有無を検知する圧電素子からなるトナー検知センサ８２Ｙが固定されている。ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム等からなる押圧フィルム７８Ｙは、その回転に伴ってＹトナーをトナー検知センサ８２Ｙの検知面に向けて押圧する。これにより、トナー検知センサ８２Ｙがホッパ部７６Ｙ内のトナーを良好に検知することが可能になる。トナーボトルのボトル部の回転駆動制御は、このトナー検知センサ８２ＹがＹトナーを良好に検知するようになるように行われる。そのため、ボトル部内にトナーが十分に存在している限り、ボトル部からホルダー部７４Ｙを介してホッパ部７６Ｙ内に十分量のＹトナーが落とし込まれて、ホッパ部７６Ｙ内は十分量のトナーで満たされる。この状態から、ボトル部を頻繁に回転させているにもかかわらず、トナー検知センサ８２ＹによってＹトナーが検知され難くなる状態に変化すると、図示しない制御部は、ボトル部内のＹトナーが残り僅かであるとみなして、「トナーニアエンド」の警報をユーザに報知する。
【００４６】
ホッパ部７６Ｙの下部には、横搬送管７９Ｙが接続されており、ホッパ部７６Ｙ内のＹトナーは、自重によってテーパーを滑り落ちて、この横搬送管７９Ｙ内に落とし込まれる。横搬送管７９Ｙ内には、トナー補給スクリュー８０Ｙが配設されており、その回転駆動に伴って、Ｙトナーを横搬送管７９Ｙの長手方向に沿って横搬送する。
【００４７】
横搬送管７９Ｙの長手方向の一端部には、落下案内管８１Ｙが鉛直方向に延在する姿勢で接続されている。この落下案内管８１Ｙの下端は、現像ユニット７Ｙの第１剤収容室９Ｙのトナー補給口１７Ｙに接続されている。横搬送管７９Ｙ内のトナー補給スクリュー８０Ｙが回転すると、横搬送管７９Ｙの長手方向の一端部まで搬送されたＹトナーが、落下案内管８１Ｙとトナー補給口１７Ｙとを通じて現像ユニット７Ｙの第１剤収容室９Ｙ内に落下する。これにより、第１剤収容室９Ｙ内にＹトナーが補給される。他色（Ｃ，Ｍ，Ｋ）においても、同様にしてトナーが補給される。
【００４８】
次に、本発明のトナー濃度制御手段について説明する。トナー補給量の調整は、図７に示すように、第１の制御手段として機能する制御部１００の補給制御部１０２により、トナー補給装置７０のトナー補給部材（図示せず）を駆動する駆動源７１Ｙ，７１Ｃ，７１Ｍ，７１Ｋの駆動タイミング、駆動時間、駆動速度等を制御することで行う。なお、トナー補給部材は、駆動源７１Ｙ，７１Ｃ，７１Ｍ，７１Ｋの駆動力によりトナー補給口１７Ｙ，１７Ｃ，１７Ｍ，１７Ｋから各色現像剤へのトナー供給を調整できるものであれば、公知のものを広く利用できる。
【００４９】
トナー濃度検出手段１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋによる各色現像剤のトナー濃度の検出結果は、電気信号として図示しない制御部１００に送られる。この制御部１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  ＰｒｏＣｅＳＳｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、データ記憶手段であるＲＡＭ（ＲａｎｄｏＭ  ＡＣＣｅＳＳ  ＭｅＭｏｒＹ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ  ＯｎｌＹ  ＭｅＭｏｒＹ）等から構成され、各種の演算処理や、制御プログラムの実行を行うことができる。制御部１００は、ＲＡＭの中にトナー濃度検出手段としてのトナー濃度センサ１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋからの出力電圧の目標値であるＹ用Ｖｔｒｅｆ，Ｃ用Ｖｔｒｅｆ，Ｍ用Ｖｔｒｅｆ，Ｋ用Ｖｔｒｅｆのデータを格納している。
【００５０】
制御部１００は、トナー濃度検出手段１０Ｙからの出力電圧の値とＹ用Ｖｔｒｅｆを比較し、比較結果に応じた量のＹトナーをトナー補給口１７Ｙから供給するように、トナー補給装置７０の駆動源７１Ｙを制御する。この制御により、現像に伴うＹトナーの消費によってＹトナー濃度が低下したＹ現像剤に対し、第１剤収容部９Ｙで適量のＹトナーが供給される。このため、第２剤収容部１４Ｙ内のＹ現像剤のトナー濃度は、目標トナー濃度範囲内に維持される。他色用の現像ユニット７Ｃ，７Ｍ，７Ｋ内における現像剤についても同様である。
【００５１】
補給制御部１０２は、第１の算出手段として機能する制御部１００の算出部１０１が算出した予測データに基づいて、トナー補給装置７０がもつ１つの駆動源７１Ｙを制御する。
【００５２】
ここで、算出部１０１は、トナー濃度検出手段１０Ｙの検出結果に基づき、ＲＯＭに記憶されている演算プログラムや演算テーブルを用いて、Ｙ現像剤のトナー濃度の時間変化の予測データを算出する。そして、第１の制御手段として機能する制御部１００の補給制御部１０２は、算出部１０１が算出した予測データに基づき、後述する単位補給パターンの組み合わせで１つの駆動源７１Ｙの駆動制御を行うことで、トナー濃度ムラを解消する。
【００５３】
次に、単位補給パターンについて説明する。各波形Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５は、図８に示すように、トナー濃度ムラがない状態の現像剤に対し、駆動源によって１回の駆動を行う補給駆動動作により補給されるトナー量が互いに異なる５つの補給パターンでトナー補給を行ったときに、測定用トナー濃度センサにより任意の特定箇所で計測されるトナー濃度の時間変化を検出した結果である。ここでは、各波形がＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５の順に補給される量が多くなる場合を示す。この補給される量は、駆動源の駆動時間や駆動速度を変更することで、算出可能となる。
【００５４】
次に、トナー濃度制御システムを、図９に示すブロック線図を用いて説明する。図９において、まずトナー濃度目標値と現在のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段からのトナー濃度センサ値とが比較され、センサ計算部に入力される。これが第１の補給量計算部に入力され、必要なトナー補給量を算出する。また、画像情報や用紙情報など、出力される画像に関係する情報が第２の補給量計算部に入力される。第２の補給量計算部では画像情報から求められるトナー消費量や消費タイミングから、それを相殺するためのトナー補給量やタイミングを計算する部分である。この第１の補給量計算部から求められるトナー補給量と第２の補給量計算部からのトナー補給量が合算され、最終的なトナー補給量が求められる。そして、制御部１００の補給制御部１０２がこのトナー補給量に基き、トナー補給装置７０の制御を行う。
【００５５】
次に、補給量計算部にＰＩ制御を用いた場合について説明する。トナー濃度目標値とトナー濃度センサ値の差分は、図９で示すように、センサ計算部で計算されて入力される。これをここではトナー濃度目標差分値とする。このトナー濃度目標差分値は、値が大きいほど、目標のトナー濃度から現在のトナー濃度が離れているということが分かる。この時、このトナー濃度目標差分値は、図１０に示すように、分岐してＰ：比例ブロックとＩ：積分ブロックに入力される。Ｐ：比例ブロックでは、トナー濃度目標差分値にゲインを乗算しており、差分値の大きさに応じて値が出力される。一方、Ｉ：積分ブロックでは、トナー濃度目標差分値を計算タイミングごとに累積している。そのため、例えば差分値が小さかったとしても、時間が経過するにつれて累積することで値が大きくなり、目標値に対して確実に追従することができる。このＰ：比例ブロックとＩ：積分ブロックで計算された値は加算され、ＦＢ制御によるトナー補給量として出力される。なお、本実施形態では、ＰＩ制御を用いた場合の一つの例について説明したが、その他の構成であっても入力に対する差分そのものと、差分を累積する機能とを有するものであれば良い。
【００５６】
次に、透磁率を利用したトナー濃度センサについて説明する。透磁率を検出するセンサとしては、コイルのインダクタンス成分を利用する方式が最も一般的に使われている。この中にもいくつかの方式が考えられるが、ここでは差動トランスを使用した磁気ブリッジ型センサの動作原理について説明する。差動トランスは、図１１に示すように、駆動コイルＬ１、基準コイルＬ２、検出コイルＬ３を同心に重ねたコイルで構築されており、Ｌ１を高周波で駆動すると、以下の式により差動出力Ｖ０が得られる。
Ｖ０＝（Ｖ２−Ｖ３）
【００５７】
ここで、現像剤の基準濃度における基準コイルＬ２と検出コイルＬ３の出力電圧をＶ２，Ｖ３とし、更にＶ２＝Ｖ３となるようにコイルを設計すると、現像剤の濃度変化に対応して検出コイルＬ３の出力が微小に変化する。そして、以下の式によりこの微小変化ΔＶ３が得られる。即ち、微小変化ΔＶ３は、そのまま差動出力Ｖ０となる。
ΔＶ３＝（Ｖ３＋ΔＶ３）―Ｖ２＝−Ｖ０
【００５８】
以上が、透磁率を利用したトナー濃度センサで、差動トランスを利用した磁気ブリッジ型センサの動作原理である。ただし、ΔＶ３の値は微小であるため、現実的には、相当の増幅処理が電圧の変化として検出に必要となる。ここでは詳細な説明を省略するが、様々な方式で増幅機能が加えられて、実際のトナー濃度検出センサは構成されている。
【００５９】
また、本実施形態では、透磁率を利用した少なくとも２つのトナー濃度センサを利用する構成となっている。可能な限り高精度にセンサを構成することで、異なるセンサ間の固体バラつきを低減することが望ましいが、現実としては困難である。ただし、可能な限りこの固体バラつきを低減するためにも、図１１で示した回路において、電源やＧＮＤを含む基本基板を共通化することが望ましい。
【００６０】
この少なくとも２つのトナー濃度センサは、実際の製品に組み込む前にそれぞれのセンサ出力特性を計測し、各トナー濃度センサ出力がおおよそ一致するように調整することが望ましい。この事前調整の代わりに、製品に組み込み後にキャリブレーションのように任意のタイミングで自動実行をする構成としても良い。
【００６１】
次に、トナー濃度センサについて更に詳細に説明する。２つのトナー濃度センサ１０Ｙ＿Ｒ，１０Ｙ＿Ｂは、図１２に示すように、搬送方向に並べた構成である。この２つのトナー濃度センサ１０Ｙ＿Ｒ，１０Ｙ＿Ｂが設けられた区間には、上述したように、現像スリーブもトナー補給口も設けられていない。そのため、基本的には同じトナー濃度の現像剤が搬送され、それを検出できる。
【００６２】
次に、トナー濃度センサが検出したセンサ出力波形について説明する。現像装置は、現像装置内のトナー濃度を検出する際に、現像剤を攪拌して搬送するスクリューなどを有する。また、トナー濃度を検出する部分に現像剤が滞留しないような機能を追加している構成が一般的である。その際、現像剤を押し付ける力に対して任意の嵩密度が構成される。これは、現像剤を押し付ける力に対して帯電したトナーが互いに同じ極性も持っており、反発し、この力のバランスがある値で平衡となるためである。この押し付ける力が一定であることから安定してトナー濃度を検出することが可能となる。
【００６３】
ここで、２つのトナー濃度センサ１０Ｙ＿Ｒ，１０Ｙ＿Ｂに押し付ける力を変える。この２つのセンサ区間には、トナー補給を行うこともトナー消費も行うこともなく、かつ、近傍区間である。そのため、おおよそトナー濃度は同一であると考えられる。この際、時間に対するトナー濃度センサ１０Ｙ＿Ｒの出力は、図１３に破線で示す。一方、時間に対するトナー濃度センサ１０Ｙ＿Ｂの出力は、図１３に実線で示す。トナー濃度センサ１０Ｙ＿Ｂは、図１２に示すように、現像剤の搬送方向で、トナー濃度センサ１０Ｙ＿Ｒより上流側にある。そのため、トナー濃度センサ１０Ｙ＿Ｂは、トナー濃度変動のピークをトナー濃度センサ１０Ｙ＿Ｒに比較して時間的に早く検出する。その後、トナー濃度センサ１０Ｙ＿Ｒがトナー濃度変動のピークを検出する。その際、例えばピークの値に差異が存在する。具体的には、各トナー濃度センサ１０Ｙ＿Ｒ，１０Ｙ＿Ｂの検出位置での押し付け力を変えている。そのため、トナー帯電量によって、この圧力に対抗する力が変わり、それが嵩密度の変化となり、トナー濃度センサ出力の差となって現れる。なお、以上のことは、各トナー濃度センサ１０Ｙ＿Ｒ，１０Ｙ＿Ｂが検出するトナー濃度が同じであることが前提である。本実施形態では、２つのトナー濃度センサ１０Ｙ＿Ｒ，１０Ｙ＿Ｂの区間でトナー補給を行うこともトナー消費が行われることもなく、かつ、近傍区間であるため、おおよそトナー濃度は同一であると考えられる。
【００６４】
次に、センサ出力からトナー帯電量を知る例について説明する。トナー濃度センサ出力値の差分と、その出力時のトナー帯電量の計測値との相関を取ると図１４のようになる。前述したように、トナーが互いに同じ極性を持っているため、トナー帯電量が高いほど互いの反発力が強くなる。そして、同じトナー濃度であっても嵩密度を同じにするためには、押し付ける力を強くする必要がある。トナー濃度が同一と考えられる区域に、２つのトナー濃度センサ１０Ｙ＿Ｒ，１０Ｙ＿Ｂを設置し、このセンサ１０Ｙ＿Ｒ，１０Ｙ＿Ｂに対する押し付け力を敢えて異ならせた構成とする。各トナー濃度センサ１０Ｙ＿Ｒ，１０Ｙ＿Ｂに対する押し付け力が異なれば、その分、嵩密度が変化して、各トナー濃度センサ１０Ｙ＿Ｒ，１０Ｙ＿Ｂの出力に差異が発生する。この差異は、トナー帯電量が高いほど顕著に現れる。そのため、図１４に示すように、トナー濃度センサ１０Ｙ＿Ｒ，１０Ｙ＿Ｂの出力の差異（差分）が大きくなるほど、トナー帯電量が多くなる。そして、算出部１０１は、トナー濃度センサ１０Ｙ＿Ｒ，１０Ｙ＿Ｂの出力の差分を算出し、トナー帯電量を割り出すようになっている。
【００６５】
また、算出されたトナー補給量に対して、例えばトナー帯電量が高い場合、補給制御部１０２は、トナー帯電量の割合や量などでトナー補給量を増やしたり、トナー濃度目標値を高く（濃く）する側に変化させたりするように制御する。これにより、現像装置内へ補給される新しいトナー量が増える。そして、新しいトナーは、帯電していない。そのため、現像装置内のトナー帯電量を低減できる。
【００６６】
一方、算出されたトナー補給量に対して、例えばトナー帯電量が低い場合、補給制御部１０２は、トナー帯電量の割合や量などでトナー補給量を減らしたり、トナー濃度目標値を低く（薄く）する側に変化させたりするように制御する。これにより、現像装置内へ補給される新しいトナー量が減る。そのため、現像装置内のトナー帯電量の低減を防げる。また、既存のトナーは、攪拌されることで帯電するため、結果的に現像装置内のトナー帯電量の増高を図れる。
【００６７】
また、トナー帯電量が高い場合、印刷される範囲外に画像を形成して現像装置内からトナーを排出しても良い。トナーが排出されることで、補給制御部１０２は、それを補うためにトナー補給を実行するように制御する。そのため、結果として帯電されていない新しいトナーが追加され、現像装置内のトナー帯電量を低減できる。
【００６８】
一方、トナー帯電量が低い場合、印刷される画像濃度を認識できないレベルで下げ、トナー消費量を減らしても良い。トナー消費量を減らすことで、補給制御部１０２は、トナー補給の実行を制限するように制御する。即ち、帯電されていない新しいトナーの補給が制限される。そのため、現像装置内のトナーが継続して攪拌され、現像装置内のトナー帯電量が増高する。
【００６９】
なお、より効果的にトナー帯電量を増高するため、低画像面積率の印刷であっても、印刷範囲外に任意のトナーパターンとしての消費パターンを設けて、第１の制御手段がトナー消費する量を減らし、バッファ的な役割を担うように制御しても良い。しかしながら、これは無駄なトナー消費を促すため、現実の搭載機能としては望ましくない。
【００７０】
具体的には、お客様の資産であるトナーを設計者が意図的に廃棄することは、好ましくない。トナー帯電量の補正制御は、トナー補給をする側で実行され、トナーは、画像を形成するためだけに使われる方が望ましい。また、限られた資源を最大限に有効活用する精神からも好ましくない。
【００７１】
以上の動作により、現像装置内のトナー帯電量を検出し、かつ、そのトナー帯電量を望ましい値に補正制御できる。
【００７２】
なお、本実施形態では、トナー濃度センサ出力値と、その出力時のトナー帯電量の計測値との相関を、線形の関係で説明を行っているが、多次曲線やその他の関数へ近似したり、区間を決めて補正テーブルなどとしても良い。また、ここでは相関関係を１つしか提示していないが、トナー濃度や環境（温度・湿度）によって相関関係が変わってくることもある。その場合は、その変化に応じた相関関係を選択したり、傾きやオフセットを変更する補正係数などを設ける方法で対応しても良い。また、算出部は、２つのトナー濃度センサの差分からトナー帯電量を算出しているが、この態様に限定されない。例えば、４つのトナー濃度センサを使用し、現像剤の搬送方向に並べて配置しても良い。そして、この搬送方向の上流側の２つのトナー濃度センサの合算値又は平均値と、この搬送方向の下流側の２つのトナー濃度センサの合算値又は平均値と、の差分からトナー帯電量を算出しても良い。
【００７３】
次に、トナー濃度センサ１０に対して現像剤を押し付ける力を変化させる（調整する）圧力調整手段の様々な態様について説明する。以下では複数の構成について説明するが、押し付ける力を異ならせるために、異なる構成を組み合わせたり、同じ構成でも部分的に構成要素の形を変えたりする構成としても良い。また、各色同様の構成のため、参照する符号を省略して、以下説明する。
【００７４】
第１の圧力調整手段について説明する。第１搬送スクリュー８は、図１５に示すように、回転軸２７と回転軸２７に備わる螺旋はね２８及び第１の圧力調整手段３０を有する。そして、第１搬送スクリュー８は、現像装置内の現像剤を搬送するようになっている。そして、第１搬送スクリュー８に備わる螺旋はね２８は、搬送方向に並行に構成される。そのため、現像剤の搬送に影響せず、現像装置に設けられたトナー濃度検出手段（図示せず）に対して押し付ける力を一定にできる。
【００７５】
第１の圧力調整手段３０は、回転軸２７上に配置される板状部材である。そして、螺旋はね２８の作用面間を架橋する。このような構成により、第１搬送スクリュー空間内の現像剤は、第１搬送スクリュー８の移動に伴って、第１の圧力調整手段３０に圧力を付加され、第１搬送スクリュー８内において逃げ場がなくなる。そして、第１の圧力調整手段３０を乗り越えて再び第１搬送スクリュー空間内に進入する。そのため、任意の圧力で現像剤が押し付けられる。この際、第１の圧力調整手段３０の高さを変化させ、現像剤が押し付けられる力を異ならせることが可能となる。
【００７６】
次に、第２の圧力調整手段について説明する。第１搬送スクリュー１０８は、図１６に示すように、回転軸１２７と回転軸１２７に備わる螺旋はね１２８及び第２の圧力調整手段１３０を有する。そして、第１搬送スクリュー１０８は、現像剤を現像装置に設けられたトナー濃度検出手段（図示せず）に対して押し付ける力を一定にする。
【００７７】
第２の圧力調整手段１３０は、検知用はね１３０ａと任意の剛性を持つシート状部材としてのシート１３０ｂを有する。検知用はね１３０ａは、回転軸１２７上に配置される板状部材である。そして、螺旋はね１２８の作用面間に配置される。このような構成によって、現像剤をトナー濃度センサ部分に存在させ、トナー濃度センサが確実にトナー濃度を検出する。そして、この検知用はね１３０ａの先端に、弾性変形可能なシート１３０ｂを設ける。このような構成によって、現像剤の滞留を防止でき、現像剤をトナー濃度検出センサへしっかりと押し付けることができる。例えば、シート１３０ｂは、弾性変形した状態で現像装置の内壁と摺擦する。そして、トナー濃度検出部分の現像剤が滞留していた場合には、シート１３０ｂによりこの現像剤を除去する。また、現像剤は、シート１３０ｂにより押されて搬送され、任意の圧力で押し付けられる。この際、シート１３０ｂの長さや材質等を異ならせることで、現像剤が押し付けられる力を異ならせることが可能となる。
【００７８】
次に、第３の圧力調整手段について説明する。第１搬送スクリュー２０８は、図１７に示すように、回転軸２２７と回転軸２２７に備わる螺旋はね２２８及び第３の圧力調整手段２３０を有する。そして、第１搬送スクリュー２０８は、現像剤を現像装置に設けられたトナー濃度検出手段（図示せず）に対して押し付ける力を一定にする。
【００７９】
第３の圧力調整手段２３０は、回転軸２２７上に配置される板状部材である。そして、螺旋はね１２８の作用面間に略垂直に配置される。また、この第３の圧力調整手段２３０は、トナー濃度センサの検出位置の周辺に設けられる。そして、第３の圧力調整手段２３０の作用面は、第１搬送スクリュー２０８の一端から他端に搬送される現像剤の流れに対して、直交する。そのため、現像剤の搬送を阻害する。その結果、現像剤をトナー濃度センサに存在させ、現像剤のトナー濃度を確実に検出できる。また、搬送を阻害するため、現像剤を任意の押し付け力で押し付けることが可能となる。なお、第３の圧力調整手段２３０の取り付け角度や長さなどを変えることで現像剤が押し付けられる力を異ならせることが可能となる。
【００８０】
次に、第４の圧力調整手段について説明する。第１搬送スクリュー３０８は、図１８に示すように、回転軸３２７と回転軸３２７に備わる螺旋はね３２８及び第４の圧力調整手段３３０を有する。そして、第１搬送スクリュー３０８は、現像剤を現像装置に設けられたトナー濃度検出手段（図示せず）に対して押し付ける力を一定にする。
【００８１】
第４の圧力調整手段３３０は、回転軸配置される板状部材である。そして、螺旋はね３２８の作用面間に略垂直に配置される。また、この第４の圧力調整手段３３０は、トナー濃度センサの検出位置の周辺に設けられる。そして、螺旋はね３２８の作用面間を架橋する構成となっている。そのため、第３の圧力調整手段に比べ、現像剤が逃げる空間が少なく、現像剤をより強い押し付け力で押し付けることが可能となる。なお、第４の圧力調整手段３３０の取り付け角度や長さなどを変えることで現像剤が押し付けられる力を異ならせることが可能となる。
【００８２】
次に、第５の圧力調整手段について説明する。第１搬送スクリュー４０８は、図１９に示すように、回転軸４２７と回転軸４２７に備わる螺旋はね４２８及び第５の圧力調整手段４３０を有する。そして、第１搬送スクリュー４０８は、現像剤を現像装置に設けられたトナー濃度検出手段（図示せず）に対して押し付ける力を一定にする。
【００８３】
第５の圧力調整手段４３０は、回転軸配置される板状部材である。そして、螺旋はね４２８の作用面間に略垂直に配置される。また、この第５の圧力調整手段４３０は、トナー濃度センサの検出位置の周辺に設けられる。そして、螺旋はね４２８の作用面間を架橋する構成となっている。更に、第５の圧力調整手段４３０の作用面は、第１搬送スクリュー４０８の回転方向に対して凹状に形成される。そのため、トナー濃度センサの検出位置に押し付ける現像剤の量を増やせる。その結果、押し付け力の強化とセンサの検出精度の向上を図れる。なお、第５の圧力調整手段４３０の取り付け角度や長さ、曲率などを変えることで現像剤が押し付けられる力を異ならせることが可能となる。
【００８４】
以上、現像剤を搬送させる第１搬送スクリューの様々な圧力調整手段について説明したが、これらの態様に限定されず、現像剤をトナー濃度検出手段に押し付ける力を変えることが可能であれば良い。また、スクリューに圧力調整手段を設ける代わりに、現像装置の内壁に圧力調整手段を設けても良い。具体的には、現像装置の内壁のうち、トナー濃度センサの検出位置の構成を変化させる。例えば、現像装置の内壁は、一般的には、スクリューの回転に合わせた曲率を持った構成であるが、トナー濃度センサの検出位置だけ直線形状としたり、内側に突起が存在するような構成としたりしても良い。そして、直線形状の長さや突起量変えることで現像剤が押し付けられる力を異ならせることが可能となる。また、圧力調整手段は、スクリューと現像装置の内壁との双方に設けても良い。このような構成により、現像剤の押し付けられる力を更に異ならせることができる。
【００８５】
なお、本実施形態では、圧力調整手段は、現像剤を加圧する構成であるが、この態様に限定されず、減圧する構成でも良い。例えば、圧力調整手段は、第１搬送スクリューの螺旋はねの間隔（ピッチ）を、トナー濃度センサの位置において広げる構成としても良い。また、圧力調整手段は、現像装置本体の内壁を、トナー濃度センサの検出位置だけ外側に凹形状が存在するような構成としても良い。このような構成にすることで、圧力調整手段は、トナー濃度センサの位置において減圧し、トナー濃度センサに圧力差を生じさせることができる。
【００８６】
次に、感光体に付着するトナー付着量について説明する。電子写真方式のプリンタでは、現像装置内でトナーが帯電される。そして、帯電したトナーが感光体に構成される現像ポテンシャルに対して引き付けられ、現像される。この引き付けられる量によってトナー付着量が決まり、最終的に画像の濃度が決まる。
【００８７】
感光体表面には、図２２に示すように、レーザにより電位の穴が形成される。この際、レーザ強度によってトナーが付着する穴の深さが決定される。これに対して、現像バイアスによってトナーが付着する蓋が決定される。この現像バイアスとレーザ強度の差分に相当する現像ポテンシャル部分に帯電されたトナーが入り込むことで、画像が現像される。
【００８８】
また、入り込むトナーは、現像ポテンシャルの帯電量を相殺する形で入り込む。そのため、トナー付着量を決定する際に、トナーの帯電量は非常に重要な因子である。また、現像ポテンシャル自体は、ほぼ機械的に決定する。そのため、トナー帯電量でトナー付着量が決定すると言っても過言ではない。ただし、トナー帯電量自体を変化させるためには、物性変化が必要であり、ある程度の時間が必要となる。そして、トナー帯電量の変化度合いや印刷の条件等によって、トナー付着量をすぐに変化させたい場合や時間をかけて徐々に変化させたい場合等の様々な状態（状況）が存在する。
【００８９】
次に、トナー帯電量と現像ポテンシャルに入るトナー量の関係について説明する。現像ポテンシャルは、レーザ強度によって形成される現像ポテンシャルの穴の深さと現像バイアスの蓋に挟まれた深さで決定される。そのため、ほぼ機械的に決まると考えられる。一方、トナー帯電量は、例えば現像剤のトナーが攪拌され続けることで、基準より高くなる。また、トナー帯電量は、トナー補給が頻繁に行われることで、新しいトナーの割合が増え、基準より低くなる。そして、現像ポテンシャルがある任意の値であった場合、図２３に示すように、トナー帯電量によって現像ポテンシャルに入るトナー量は変化する。
【００９０】
現像ポテンシャルとトナー帯電量の関係は、電気的な引き合いのバランスである。そのため、トナー帯電量が低い場合、トナー量でカバーする必要があり、現像ポテンシャルに入るトナー量は増える。一方、トナー帯電量が高い場合、少ないトナー量で現像ポテンシャルとバランスが取れ、現像ポテンシャルに入るトナー量は減る。その結果、現像ポテンシャルに入れたい狙いのトナー量と現像ポテンシャルに実際に入るトナー量との間にずれが生じる。
【００９１】
トナー量のずれは、例えば画像の濃さや淡さ等に直接影響を受けてしまい、画像品質低下を招く。そのため、制御が難しいトナー帯電量を計測し、制御が比較的に容易な現像バイアスやレーザ強度を変更することで、トナー量を一定に制御することが重要となる。以上の説明より、トナー帯電量は、トナー付着量を考える上で影響力が非常に大きいことが分かる。
【００９２】
次に、トナー帯電量の変化について経時変化を例にして説明する。図２５は、トナー帯電量と放置時間の関係について説明する図である。トナー帯電量は、トナーがキャリアと混ぜられて攪拌され、擦れることで発生する静電気量である。そのため、静電気量は、停止した状態で時間が経過するほど減少する。即ち、トナー帯電量は、装置が停止した状態で時間が経過するほど減少する。トナー帯電量は、放置時間が長くなるほど減少するため、放置前後の作像条件等が全く同じであっても、図２３に示すように、現像ポテンシャルに入るトナー量、即ちトナー付着量が変化する。
【００９３】
次に、トナー付着量制御装置ついて図２４を参照して説明する。規定のトナー付着量目標値が取得され、この値が第２の算出手段として機能する制御部２００の付着量計算部２０１に入力される。また、第１の算出手段によって算出されたトナー帯電量の算出値、即ち現像装置内のトナー帯電量の算出値（計測値）が上述したように取得され、この値も同時に付着量計算部２０１に入力される。
【００９４】
付着量計算部２０１では、取得したトナー帯電量の算出値と、現在の設定値から求められる現像ポテンシャルと、からトナー付着量を算出する。また、トナー付着量は、図２３に示すように、トナー帯電量の変化によって変動する。そのため、トナー付着量目標値と算出したトナー付着量との差分も同時に算出する。この差分を第２の制御手段として機能する制御部２００のパラメータ補正部２０２に入力する。なお、制御部２００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  ＰｒｏＣｅＳＳｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、データ記憶手段であるＲＡＭ（ＲａｎｄｏＭ  ＡＣＣｅＳＳ  ＭｅＭｏｒＹ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ  ＯｎｌＹ  ＭｅＭｏｒＹ）等から構成され、各種の演算処理や、制御プログラムの実行を行うことができる。
【００９５】
パラメータ補正部２０２では、入力されたトナー付着量目標値と算出したトナー付着量との差分から、必要なパラメータ補正量を出力する。そして、画像形成装置の有する機能の目標値又は設定値に対して、パラメータ補正を実行し、トナー量を一定に制御することで、画像品質の低下を防ぐ。
【００９６】
なお、トナー付着量計算部２０１に入力されるトナー帯電量の算出値は、記憶手段（図示せず）を介して入力されても良い。記憶手段は、制御部２００に備わり時間を計測する機能及び／又は時間情報を受け取る機能を担う。そして、記憶手段は、第１の算出手段によって算出されたトナー帯電量の算出値を任意のタイミングで記憶する。この任意のタイミングとは、例えば画像形成装置自体の動作終了からの経過時間及び／又は現在時刻及び／又は印刷ジョブ終了時などである。そして、記憶手段に記憶されたトナー帯電量の算出値が付着量計算部２０１に入力される。
【００９７】
具体的には、例えば、任意の枚数の印刷が実行される。その際、トナー濃度検出手段が最後の印刷が終了した時点で計測したトナー帯電量を、記憶手段が記憶する。そして、記憶手段は、最後の印刷が終了した時点からの経過時間を計測する。そして、任意の時間が経過してから最初の印刷が実行された場合、最初に現像装置が作動した際（現在時刻）に、トナー濃度検出手段がトナー帯電量を計測する。そして、経過時間とトナー帯電量を、パラメータ補正部２０２に伝達する。パラメータ補正部２０２に備わる演算手段（図示せず）は、前回の印刷後（最後の印刷が終了した時点）のトナー帯電量と、今回の印刷（任意の時間が経過してから最初の印刷が実行された時点）のトナー帯電量を比較し、経過時間から現在の状態でのトナー帯電量を算出する。
【００９８】
そして、パラメータ補正部２０２では、入力されたトナー付着量目標値と、経過時間からの現在の状態でのトナー付着量の算出値との差分から、必要なパラメータ補正量を出力する。そして、画像形成装置の有する機能の目標値又は設定値に対して、パラメータ補正を実行し、トナー量を一定に制御することで、画像品質の低下を防ぐ。なお、パラメータ経過時間が短かった場合には、ほとんど補正を必要としないで済む。一方、夏休みや年末年始などまとまった期間、機械が停止している場合には、確実に補正を必要とする。
【００９９】
ここで、画像形成装置の起動直後のトナー帯電量を計測することも考えられる。しかしながら、起動直後は、動作が不安定であり、トナー帯電量の計測は、ばらつきや計測精度に対する信頼度が十分でない。一方、本実施形態の画像形成装置は、経過時間を考慮してトナー帯電量を算出することで、精度の向上を図れる。
【０１００】
次に、パラメータ補正部２０２が実行するパラメータ補正の様々な態様について説明する。なお、パラメータ補正部２０２が実行するパラメータ補正の対象は、この態様に限定されず、何れかの態様を組合わせた態様であっても良い。また、画像形成装置が有している各機能に関して、パラメータ補正を実行する態様としても良い。
【０１０１】
パラメータ補正部２０２が実行する第１のパラメータ補正について説明する。第１のパラメータ補正は、現像手段７に対して実行する。具体的には、一例として現像バイアスに対して実行する。
【０１０２】
トナー帯電量の計測値が狙いの値よりも高かった場合、規定の現像ポテンシャルでは、現像器から感光体へ付着するトナー量が少なくなる。そのため、現像バイアスの値を上げて、現像ポテンシャルを深くし、付着させるトナー量を増やす。即ち、パラメータ補正部２０２は、現像バイアスの値を増高する補正を実行する。
【０１０３】
一方、トナー帯電量を計測値が狙いの値よりも低かった場合、規定の現像ポテンシャルでは感光体へ付着するトナー量が過剰になってしまう。そのため、現像バイアスの値を下げて、現像ポテンシャルを浅くし、付着させるトナー量を減らす。即ち、パラメータ補正部２０２は、現像バイアスの値を低減する補正を実行する。
【０１０４】
パラメータ補正部２０２が実行する第２のパラメータ補正について説明する。第２のパラメータ補正は、露光手段２０に対して実行する。具体的には、一例として、レーザ強度に対して実行する。
【０１０５】
トナー帯電量の計測値が狙いの値よりも高かった場合、規定の現像ポテンシャルでは感光体へ付着するトナー量が少なくなる。そのため、レーザ強度の値を上げて、現像ポテンシャルを深くし、付着させるトナー量を増やす。即ち、パラメータ補正部２０２は、レーザ強度の値を増高する補正を実行する。
【０１０６】
一方、トナー帯電量の計測値が狙いの値よりも低かった場合、規定の現像ポテンシャルでは感光体へ付着するトナー量が過剰になる。そのため、レーザ強度の値を下げて、現像ポテンシャルを浅くし、付着させるトナー量を減らす。即ち、パラメータ補正部２０２は、レーザ強度の値を低減する補正を実行する。
【０１０７】
パラメータ補正部２０２が実行する第３のパラメータ補正について説明する。第３のパラメータ補正は、トナー濃度に対して実行する。具体的には、現像手段内のトナー濃度に対して実行する。
【０１０８】
トナー帯電量の計測値が狙いの値よりも高かった場合、規定の現像ポテンシャルでは感光体へ付着するトナー量が少なくなる。そのため、現像装置内に補給されるトナー量を増やす、又は現像装置内のトナー濃度目標値を上げることで、帯電されていないトナーが追加され、現像剤のトナー帯電量を下げる。即ち、パラメータ補正部２０２は、トナー補給量を増やす、又はトナー濃度目標値を濃い側に変更する補正を実行する。
【０１０９】
一方、トナー帯電量の計測値が狙いの値よりも低かった場合、規定の現像ポテンシャルでは感光体へ付着するトナー量が過剰になる。そのため、現像装置に補給されるトナー量を減らす、あるいは現像装置内のトナー濃度目標値を下げることで、帯電されていないトナーの追加が抑制され、トナーの帯電する機会が増え、現像剤のトナー帯電量を上げる。即ち、パラメータ補正部２０２は、トナー補給量を減らす、又はトナー濃度目標値を薄い側に変更する補正を実行する。
【０１１０】
次に、パラメータ補正部２０２が実行するパラメータ補正の方法を説明する。最も簡単な方法は、計測されたトナー帯電量の変化から各パラメータを最適な値に変更する方法である。しかしながら、この方法は、作像条件が急激に変化してしまう場合、望ましくない。作像条件が急激に変化してしまう場合には、計測されたトナー帯電量の変化から各パラメータを段階的に変化させる方法を採用しても良い。トナー帯電量の変更する量は、明確になっているため、例えば変化量に対して１／１０の量を印刷の枚数ごとに変化させる等の方法を採用できる。また、パラメータは、変更する補正をした場合、例えば変更後、初期値や変更前の設定値に徐々に戻していく機能を有しても良い。これにより、パラメータ補正を繰り返すうちに、パラメータの上下限値に達してしまい、それ以上補正ができない等の事態を回避できる。
【０１１１】
なお、パラメータ補正部２０２の制御に対する応答速度は、画像形成装置の有する各機能により異なる。即ち、パラメータ補正部２０２が画像形成装置の有する各機能を制御した場合、その制御に対する応答速度は様々である。具体的には、例えば第１のパラメータ補正や第２のパラメータ補正を実行する方が、第３のパラメータ補正を実行するより、応答速度が速い。そのため、すぐにトナー付着量を変化させたい場合は、例えば応答の速い現像手段（具体的な一例として、現像バイアス）や露光手段（具体的な一例として、露光バイアス）をパラメータ補正（制御）する。一方、時間をかけて徐々にトナー付着量を変化させたい場合は、例えばトナー濃度をパラメータ補正（制御）する。そして、応答速度によって、制御対象を変更可能とすることで、様々な状況に対応してトナー付着量を制御できる。
【０１１２】
なお、本実施形態では、第１の算出手段１０１と第２の算出手段２０１を別々に設けているが、この態様に限定されず、一体としても良い。また、本実施形態では、第１の制御手段１０２と第２の制御手段２０２を別々に設けているが、この態様に限定されず、一体としても良い。また、制御部１００と制御部２００を別々に設けているが、この態様に限定されず、一体としても良い。
【０１１３】
次に、本実施形態の画像形成装置の作用について説明する。２つのトナー濃度センサ１０Ｙ＿Ｂ，１０Ｙ＿Ｒは、搬送手段が現像剤を搬送する搬送方向において、トナー補給手段からトナーが補給される位置よりも下流側で、かつ、現像器が像担持体上の潜像をトナーによって現像する位置よりも上流側に、即ち、トナー濃度が同じ区域に配置されている。そのため、この２つのトナー濃度センサ１０Ｙ＿Ｂ，１０Ｙ＿Ｒの値の差分から、第１の算出手段１０１がトナー帯電量を算出できる。その結果、適正なトナー量を補給でき、画像品質の安定化を図れる。また、キャリアと接触していない任意の帯電量を持っているトナー同士の反発力を利用しているため、トナー帯電量をオンラインで直接検出できる。そのため、トナー帯電量を推定することもなく、トナー濃度を最適に補正制御できる。また、トナー濃度が低下しなくてもトナー帯電量を算出できるため、画像品質の保証ができない場合も生じない。
【０１１４】
また、少なくとも１つのトナー濃度センサに対して現像剤を加圧又は減圧する圧力調整手段を有することで、各トナー濃度センサの検出する現像剤の嵩密度が異なる値となる。そのため、各トナー濃度センサの出力値の差分から正確なトナー帯電量を算出できる。
【０１１５】
また、第２の算出手段の算出値に基いてトナー付着量を制御する第２の制御手段を有することで、トナー付着量を所望の量に調整できる。そのため、画像品質の向上を図れる。また、第２の制御手段の制御に対する応答速度によって、制御対象を変更可能とすることで、様々な状況に対応してトナー付着量を制御できる。例えば、すぐにトナー付着量を変化させたい場合は、例えば応答の速い現像手段（具体的な一例として、現像バイアス）や露光手段（具体的な一例として、露光バイアス）をパラメータ補正する。一方、時間をかけて徐々にトナー付着量を変化させたい場合は、例えばトナー濃度をパラメータ補正する。その結果、通常の印刷ができないため生産性が落ちてしまう問題も発生しない。
【０１１６】
続いて、本発明の第２実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した実施形態と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。本実施形態の画像形成装置は、第１の実施形態の画像形成装置と比較して、トナー濃度手段としてのトナー濃度センサ１０Ｙ＿Ｂ’，１０Ｙ＿Ｒ’の構成が異なる。
【０１１７】
トナー濃度センサ１０Ｙ＿Ｂ’，１０Ｙ＿Ｒ’は、図２０に示すように、第１搬送スクリュウ８Ｙの回転方向に設ける。この区間は完全に同じ位置であるため、基本的には同じトナー濃度の現像剤が搬送さる。そして、搬送された同じトナー濃度の現像剤を検出することが可能となる。この際、時間に対するトナー濃度センサ出力は、図２１に示すようになる。トナー濃度センサ１０Ｙ＿Ｂ’，１０Ｙ＿Ｒ’の位置は、現像剤搬送方向で基本的には同じ位置である。そのため、トナー濃度変動のピークは、ほぼ同時に来る。そして、押し付け力が異なる分、センサ出力に差異が現れる。なお、厳密にはトナー濃度センサ１０Ｙ＿Ｂ’，１０Ｙ＿Ｒ’間の距離とスクリュー８の回転速度で求められる時間差だけ、ピーク到達時間は異なるが、ここでは説明を簡単にするため同時とみなすこととする。
【０１１８】
また、トナー濃度センサ付近の現像装置の内壁構成を変化させたり、弾性シートなどを用いて構成したりした場合には、現像剤搬送方向で同じ位置であってもスクリューの回転方向の位置によっては異なる押し付け力となる。この場合は、トナー濃度手段をスクリューの回転方向に並べることで機能を満足することが可能となる。なお、トナー濃度センサは、現像剤の搬送方向に並べた構成と、第１搬送スクリュウ８Ｙの回転方向に並べた構成とを組合わせても良い。
【０１１９】
以上、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。また、本発明は、二成分現像剤を採用した画像形成装置に限定されず、一成分現像剤を採用した画像形成装置に適用可能である。また、本発明の実施形態に係る画像形成装置は、レーザプリンタについて記載しているが、この形態に限定されず、複写機、ファクシミリ、プリンタ及び印刷機のいずれか一つ、又はこれらの少なくとも２つ以上を組み合わせた画像形成装置でも本発明は適用可能である。
【０１２０】
なお、上述の実施形態で紹介した各構成の個数、材質、寸法はあくまで一例であり、本発明の作用を発揮し得る範囲内で様々な個数、材質、寸法を選択可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１２１】
３      感光体（像担持体の一例）
７      現像ユニット（現像手段の一例）
８      第１搬送スクリュー（搬送手段の一例）
１０      トナー濃度センサ（トナー濃度検出手段の一例）
１１      第２搬送スクリュー（搬送手段の一例）
１２      現像ロール（現像器の一例）
２０      光書込ユニット（露光手段の一例）
３０，１３０，２３０，３３０，４３０      第１〜第５の圧力調整手段（圧力調整手段の一例）
７０      トナー補給装置（トナー補給手段の一例）
１０１      算出部（第１の算出手段の一例）
１０２      補給制御部（第１の制御手段の一例）
２０１      付着量計算部（第２の算出手段の一例）
２０２      パラメータ補正部（第２の制御手段の一例）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２２】
【特許文献１】特開平１１−１７４８１７号公報
【特許文献２】特開２００５−１７７１３号公報
【特許文献３】特開２０１２−１５０２９３号公報
【特許文献４】特開２００６−３０８７７号公報
【図１】
2015018212.tif 000003
【図２】
2015018212.tif 000004
【図３】
2015018212.tif 000005
【図４】
2015018212.tif 000006
【図５】
2015018212.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015018212.tif 000009
【図８】
2015018212.tif 000010
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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