(57)【要約】【課題】現像剤の界面上昇を適切に検知して、画像品質を維持することが可能な画像形成装置１を提供する。【解決手段】現像装置ＨＢの汲み上げローラ４０ｃの二周分のベタ帯画像を形成し、一周目のベタ帯画像の濃度と二周目のベタ帯画像の濃度とをそれぞれ測定する濃度測定手段４０２と、前記二周目のベタ帯画像７０２ｂの濃度ＩＤ２から前記一周目のベタ帯画像７０２ａの濃度ＩＤ１を減算した第一の減算値が第一の閾値を超過するか否かを判定する濃度判定手段４０３と、前記第一の減算値が前記第一の閾値を超過しない場合に、予め設定された第一の補給量で現像剤を補給し、前記第一の減算値が前記第一の閾値を超過した場合に、前記第一の補給量よりも少ない第二の補給量で現像剤を補給する補給手段４０４とを備える画像形成装置１を提供する。【選択図】図４
2015068954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二成分の現像剤を貯留する現像容器の底部の上方に汲み上げローラが設けられた現像装置を有する画像形成装置であって、
前記現像装置の汲み上げローラの二周分のベタ帯画像を形成し、一周目のベタ帯画像の濃度と二周目のベタ帯画像の濃度とをそれぞれ測定する濃度測定手段と、
前記二周目のベタ帯画像の濃度から前記一周目のベタ帯画像の濃度を減算した第一の減算値が第一の閾値を超過するか否かを判定する濃度判定手段と、
前記第一の減算値が前記第一の閾値を超過しない場合に、予め設定された第一の補給量で現像剤を補給し、前記第一の減算値が前記第一の閾値を超過した場合に、前記第一の補給量よりも少ない第二の補給量で現像剤を補給する補給手段と
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記濃度測定手段は、ＩＳＯ５シリーズの規定に基づき、前記濃度を反射光強度により測定し、
前記第一の閾値が、０．１である
請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記汲み上げローラの二周分のベタ帯画像は、中間転写ベルトに設置された所定の濃度検知センサの位置に対応して、長手方向が前記汲み上げローラの二周分の長さに対応し、短手方向が、前記濃度検知センサで濃度を検知可能な長さに対応した、略長方形状のベタ帯画像である
請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記汲み上げローラの二周分のベタ帯画像の位置は、現像剤が現像容器に補給される補給口を現像剤の撹拌搬送方向の最上流とした場合に、搬送された現像剤が補給口に戻ってくる現像剤の撹拌搬送方向の最下流の位置に対応する
請求項１−３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記濃度判定手段は、前記一周目のベタ帯画像の濃度からキャリブレーション時に使用される濃度を減算した第二の減算値が第二の閾値を超過するか否かを判定し、前記第二の減算値が前記第二の閾値を超過した場合は、前記第一の減算値が前記第一の閾値を超過したか否かを判定する
請求項１−４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
二成分の現像剤を貯留する現像容器の底部の上方に汲み上げローラが設けられた現像装置を有する画像形成装置の画像形成方法であって、
前記現像装置の汲み上げローラの二周分のベタ帯画像を形成し、一周目のベタ帯画像の濃度と二周目のベタ帯画像の濃度とをそれぞれ測定するステップと、
前記二周目のベタ帯画像の濃度から前記一周目のベタ帯画像の濃度を減算した第一の減算値が第一の閾値を超過するか否かを判定するステップと、
前記第一の減算値が前記第一の閾値を超過しない場合に、予め設定された第一の補給量で現像剤を補給し、前記第一の減算値が前記第一の閾値を超過した場合に、前記第一の補給量よりも少ない第二の補給量で現像剤を補給するステップと
を備えることを特徴とする画像形成方法。
【請求項７】
請求項６に記載の画像形成方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項８】
請求項７に記載のプログラムを記憶したコンピュータに読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置及び画像形成方法に関し、詳しくは、現像剤の界面上昇を適切に検知して、画像品質を維持することが可能な画像形成装置及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の画像形成装置では、資源の再利用を主な目的として、例えば像担持体、帯電器、露光器、現像器、転写部、クリーニング部およびトナー溜めが、イメージングユニットとして一体化され、そのイメージングユニットが画像形成装置本体に対して着脱されるようになっている場合がある。
【０００３】
しかしながら、この画像形成装置では、イメージングユニットが有する個々のばらつき（現像剤の特性バラツキを含む）に関係無く、プロセス条件（現像バイアス値など）が設定されている。そのため、イメージングユニットが交換されたとき、イメージングユニットが有する個々のばらつきに起因して、現像器内のトナー濃度が高すぎたり低すぎたりするという問題がある。
【０００４】
例えば、形成される画像の濃度（これを単に「画像濃度」と呼ぶ。なお、本明細書では、「トナー濃度」という語句を、意味が不明瞭とならない範囲において、現像器内のトナーの濃度という意味と、画像濃度の意味との両方に用いている。）が高くなりにくい状態になっているイメージングユニットを用いた場合は、画像濃度が高くなりにくいために補給トナーが過多になり、現像器内のトナー濃度が高く維持されることで、かぶりや粉煙が多くなるといった問題が生ずる。
【０００５】
一方、画像濃度が高くなりやすい状態になっているイメージングユニット等を用いた場合は、現像器内のトナー濃度が低く維持されることで現像剤の全体量が減少し、現像ローラヘの均一な供給が損なわれて画像欠損が発生するといった問題が生ずる。
【０００６】
なお、トナー濃度検出センサを設けて現像器内のトナー濃度を管理すれば、上記のような問題を避けることができる。しかし、トナー濃度検出センサを設けると、コストが高くつくことになる。
【０００７】
そこで、このような問題を解決するために、特開２００４−２２６６２７号公報（特許文献１）には、少なくとも現像器を含み、作像を行うイメージングユニットが本体に対して着脱される画像形成装置が開示されている。この画像形成装置では、上記イメージングユニットが本体に対して装填されたことを検出するイメージングユニット装填検出部と、上記イメージングユニットの現像器に対する現像バイアス出力を可変して設定する現像バイアス出力可変部と、上記イメージングユニットによって形成された画像についての画像濃度を検出する画像濃度検出部とを備える。更に、上記本体が存する環境を表す環境情報を取得する環境情報取得部と、上記イメージングユニットが装填されたことを表す検出結果に応じてそのイメージングユニットを動作させて、現像器に対する現像バイアス出力と画像濃度との対応関係を表す対応情報を取得する対応情報取得部と、その対応情報をその対応情報取得時の環境情報で限定して基準特性を設定する基準特性設定部を備える。これにより、コストの高いトナー濃度検出センサを使用することなく、トナー濃度を安定させて画像の品質を高めることができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２２６６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、トナーとキャリアとから構成される二成分の現像剤を用いた現像装置では、トナー供給器で、トナーとキャリアとが混合され、当該トナー供給器から二成分現像剤を汲み上げる汲み上げローラと、当該汲み上げ部で汲み上げられた二成分の現像剤からトナーを担持する磁気ローラ（マグローラ）と、当該磁気ローラで担持された二成分の現像剤を感光体ドラムへ現像させる現像ローラとを備えている。
【００１０】
ここで、現像装置の現像容器に供給された現像剤が増加するに従い、現像容器と汲み上げローラとの間で、現像剤の界面が上昇する。すると、汲み上げローラから磁気ローラへ供給されずに残留した現像剤が、現像剤の界面へ残り、再度、汲み上げローラへ再供給される。この場合、再供給された現像剤のトナー濃度は、通常、低いため、これが画像形成に使用されると、トナー濃度の薄い画像が形成され、画像品質が低下するという問題がある。前記特許文献１に記載の技術では、この問題を解決することが出来ない。
【００１１】
そこで、本発明は、前記問題を解決するためになされたものであり、現像剤の界面上昇を適切に検知して、画像品質を維持することが可能な画像形成装置及び画像形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、二成分の現像剤を貯留する現像容器の底部の上方に汲み上げローラが設けられた現像装置を有する画像形成装置であって、以下の構成を採用する。
【００１３】
即ち、本発明は、前記現像装置の汲み上げローラの二周分のベタ帯画像を形成し、一周目のベタ帯画像の濃度と二周目のベタ帯画像の濃度とをそれぞれ測定する濃度測定手段と、前記二周目のベタ帯画像の濃度から前記一周目のベタ帯画像の濃度を減算した第一の減算値が第一の閾値を超過するか否かを判定する濃度判定手段と、前記第一の減算値が前記第一の閾値を超過しない場合に、予め設定された第一の補給量で現像剤を補給し、前記第一の減算値が前記第一の閾値を超過した場合に、前記第一の補給量よりも少ない第二の補給量で現像剤を補給する補給手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
前記濃度測定手段は、ＩＳＯ５シリーズの規定に基づき、前記濃度を反射光強度により測定し、前記第一の閾値が、０．１であるよう構成出来る。
【００１５】
又、前記汲み上げローラの二周分のベタ帯画像は、中間転写ベルトに設置された所定の濃度検知センサの位置に対応して、長手方向が前記汲み上げローラの二周分の長さに対応し、短手方向が、前記濃度検知センサで濃度を検知可能な長さに対応した、略長方形状のベタ帯画像である。
【００１６】
又、前記汲み上げローラの二周分のベタ帯画像の位置は、現像剤が現像容器に補給される補給口を現像剤の撹拌搬送方向の最上流とした場合に、搬送された現像剤が補給口に戻ってくる現像剤の撹拌搬送方向の最下流の位置に対応する。
【００１７】
又、前記濃度判定手段は、前記一周目のベタ帯画像の濃度からキャリブレーション時に使用される濃度を減算した第二の減算値が第二の閾値を超過するか否かを判定し、前記第二の減算値が前記第二の閾値を超過した場合は、前記第一の減算値が前記第一の閾値を超過したか否かを判定する。
【００１８】
又、本発明は、二成分の現像剤を貯留する現像容器の底部の上方に汲み上げローラが設けられた現像装置を有する画像形成装置の画像形成方法として提供することが出来る。
【００１９】
即ち、本発明は、前記現像装置の汲み上げローラの二周分のベタ帯画像を形成し、一周目のベタ帯画像の濃度と二周目のベタ帯画像の濃度とをそれぞれ測定するステップと、前記二周目のベタ帯画像の濃度から前記一周目のベタ帯画像の濃度を減算した第一の減算値が第一の閾値を超過するか否かを判定するステップと、前記第一の減算値が前記第一の閾値を超過しない場合に、予め設定された第一の補給量で現像剤を補給し、前記第一の減算値が前記第一の閾値を超過した場合に、前記第一の補給量よりも少ない第二の補給量で現像剤を補給するステップとを備えることを特徴とする。このような構成であっても、上述と同様の効果を得ることが可能となる。
【００２０】
又、本発明は、電気通信回線などを介して個別に流通する、コンピュータに実行させるためのプログラムとして提供することができる。この場合、中央演算処理装置（ＣＰＵ）が、本発明のプログラムに従ってＣＰＵ以外の各回路と協働して制御動作を実現する。又、前記プログラム及びＣＰＵを用いて実現される各手段は、専用のハードウェアを用いて構成することもできる。又、当該プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された状態で流通させることも可能である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の画像形成装置及び画像形成方法によれば、現像剤の界面上昇を適切に検知して、画像品質を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態の画像形成装置の概略構成図である。
【図２】画像形成ユニットの１つの詳細図である。
【図３】本実施形態における画像形成装置１の制御関連の概略構成図である。
【図４】本発明の画像形成装置の機能ブロック図である。
【図５】本発明の実行手順を示すためのフローチャートである。
【図６】本発明の現像装置ＨＢの正面断面図である。
【図７】本発明の画像形成ユニットＦＢと現像装置ＨＢとの位置関係を示す平面断面図である。
【図８】本発明の現像装置ＨＢで現像剤の界面上昇が生じていない場合の正面断面図である。
【図９】本発明の現像装置ＨＢで現像剤の界面上昇が生じている場合の正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、添付図面を参照して、本発明の画像形成装置の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。又、フローチャートにおける数字の前に付されたアルファベットＳはステップを意味する。
【００２４】
＜画像形成装置＞
以下、本発明に係る画像形成装置１について説明する。図１は、本実施形態の画像形成装置１の概略構成図である。
【００２５】
画像形成装置１は、画像データに基づいてトナー画像を形成するタンデム式の画像形成部Ａ１、用紙を収容する用紙収容部２、画像形成部Ａ１で形成されたトナー画像を用紙上に転写する二次転写部３を備えている。又、転写されたトナー画像を用紙上に定着させる定着部４、定着の完了した用紙を排紙する排紙装置５、及び、排紙された用紙を受ける排紙トレイ７を備えている。さらに、画像形成装置１は、用紙収容部２から排紙装置５まで用紙を搬送する用紙搬送部６を備えている。
【００２６】
画像形成部Ａ１は、中間転写ベルトＢ１（中間転写体）、中間転写ベルトＢ１をクリーニングするクリーニング部Ｂ２、並びに、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色にそれぞれ対応した画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、及びＦＢを備える。
【００２７】
中間転写ベルトＢ１は、導電性を有する使用可能な用紙搬送方向に直角な方向の長さが最大の用紙より幅広であって、無端状、すなわちループ状のベルト状部材であり、図１において時計回りに循環駆動される。
【００２８】
画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、及びＦＢは、中間転写ベルトＢ１に沿って、中間転写ベルトＢ１の移動方向において、クリーニング部Ｂ２より下流かつ二次転写部３の上流に、この順に配される。なお、各画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢの配置の順番はこの限りではないが、各色の混色による完成画像への影響を配慮すると、この配置が好ましい。画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢの配置は、当該画像形成ユニット間の間隔が均等になるように配置される。
【００２９】
次に、この画像形成装置１の画像形成動作を説明する。図２は、画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢの１つの詳細図である。各画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢはほぼ同等な構成となっている。
【００３０】
画像形成ユニットＦＹは、感光体ドラム（像担持体）１０、帯電器１１、ＬＥＤ露光装置１２、黄色用の現像装置ＨＹ、一次転写ローラ（電圧印加部）２０、感光体ドラム１０のクリーニングブレード３５、除電装置１３、キャリア除去ローラ（キャリア除去部材）３０を備える。
【００３１】
尚、他の画像形成ユニットＦＭ、ＦＣ、ＦＢはそれぞれの色に対応した現像装置ＨＭ、ＨＣ、ＨＢを備える。又、画像形成ユニットのうち、中間転写ベルトＢ１の移動方向の最下流側に位置する画像形成ユニットＦＢには、その下流に画像形成部が位置しないためキャリア除去ローラ３０が設けられていないが、その他の構成は同一である。
【００３２】
感光体ドラム１０は、その表面に帯電（本実施形態ではプラス極性に帯電）したトナーを含むトナー像を担持することができるようになっていればよい。
【００３３】
本実施形態において、感光体ドラム１０は、中間転写ベルトＢ１の移動方向に垂直かつ中間転写ベルトＢ１の面方向に平行な回転軸を中心に回転可能に配される略円筒状の部材とする。又、感光体ドラム１０は、中間転写ベルトＢ１の表面に、所定の一次転写位置１０Ｓにて接するようになっている。そして、感光体ドラム１０は、一次転写位置１０Ｓでの移動方向が中間転写ベルトＢ１の移動方向と同方向になるように、つまり図２においては反時計回りに回転可能である。
【００３４】
クリーニングブレード３５、除電装置１３、帯電器１１、露光装置１２、黄色用の現像装置ＨＹは、感光体ドラム１０の回りに、上述の回転方向に沿って、一次転写位置から見てこの順に配される。
【００３５】
帯電器１１は、感光体ドラム１０表面を一様に帯電させることができる。露光装置１２は、ＬＥＤ等の光源を有し、上述の上位装置からの画像データに応じて、帯電した感光体ドラム１０表面を画像データに応じた光で照射し、感光体ドラム１０表面に静電潜像を形成可能である。
【００３６】
黄色用の現像装置ＨＹは、黄色のトナー及びキャリアを含む現像剤を前記静電潜像に対向するように保持することで、静電潜像にトナーを付与し、静電潜像をトナー像として現像することができる。このトナー像は一次転写ローラ２０によって中間転写ベルトＢ１に一次転写される。一次転写ローラ２０の詳細については後述する。
【００３７】
クリーニングブレード３５は、感光体ドラム１０に接するように配されたブレード状の部材である。クリーニングブレード３５は一次転写後、感光体ドラム１０の表面に残留した現像剤を除去する。
【００３８】
除電装置１３は光源を備え、クリーニングブレード３５による現像剤除去後、感光体ドラム１０の表面を光源からの光によって除電し、次の画像形成に備える。
【００３９】
一次転写ローラ２０は、中間転写ベルトＢ１の裏面に、中間転写ベルトＢ１の移動方向において前記一次転写位置１０Ｓより下流の電圧印加位置２０Ｓで接するように配される。一次転写ローラ２０には、図示しない電源からトナー像中のトナーとは逆極性（本実施形態ではマイナス）の電圧を印加されるようになっている。つまり、一次転写ローラ２０は、電圧印加位置２０Ｓにて、中間転写ベルトＢ１にトナーと逆極性の電圧を印加することができる。中間転写ベルトＢ１は導電性を有するので、この印加電圧によって、電圧印加位置２０Ｓの中間転写ベルトＢ１の表面側及びその周辺にトナーが引き付けられる。
【００４０】
そこで、本実施形態では、前記一次転写位置１０Ｓを、この印加電圧によってトナーが中間転写ベルトＢ１側に引き付けられる範囲内に配する。その結果、感光体ドラム１０から中間転写ベルトＢ１の表面へトナーが移動し、一次転写が行われる。
【００４１】
このように一次転写が可能であれば、一次転写ローラ２０の具体的な構成は特に限定されず、具体的な構成は適宜変更可能である。本実施形態においては、一次転写ローラ２０は、感光体ドラム１０の回転軸と平行な回転軸を中心として感光体ドラム１０と逆方向に回転可能な、つまり電荷印加位置２０Ｓでの移動方向が中間転写ベルトＢ１と同方向になるように回転可能な、略円柱状の部材とする。
【００４２】
本実施形態では、キャリア除去ローラ３０は、感光体ドラム１０の回転軸と平行な回転軸を中心として感光体ドラム１０と同方向に回転可能な略円柱状の部材であるとするが、これに限定されるものではなく、中間転写ベルトＢ１の移動方向において電荷印加位置２０Ｓよりも下流、二次転写位置よりも上流で中間転写ベルトＢ１表面からキャリアを除くことができればよい。具体的には、キャリア除去ローラ３０は、中間転写ベルトＢ１の表面に接することによって、中間転写ベルトＢ１表面のキャリアを自身の表面に移動させることができるようになっていればよい。
【００４３】
一次転写時には、トナーと共にキャリアも感光体ドラム１０から中間転写ベルトＢ１へと少量転移することがある。このキャリアの転移は、下流側の画像形成部における一次転写を妨げて画像のぼけ及びにじみ等の画像の不具合を引き起こす場合がある。キャリア除去ローラ３０を設けることによって、このような画像の不具合を防ぐことができる。
【００４４】
本実施形態では、キャリア除去ローラ３０が、中間転写ベルトＢ１の移動方向において前記電荷印加位置２０Ｓよりも下流で中間転写ベルトＢ１の表面に接するように配置される。前記キャリア除去ローラ３０は、上述のクリーニングブレード３５と共に、クリーニングユニット３１に組み込まれている。クリーニングユニット３１は、画像形成ユニットＦＹ内に設けられており、クリーニングブレード３５及びキャリア除去ローラ３０の他に、キャリア除去ローラ３０の表面に接することでキャリア除去ローラ３０表面に付着したキャリアを除去するキャリア除去ブレード３１ｂと、キャリア除去ローラ３０から除去されたキャリア、及び感光体ドラム１０表面からクリーニングブレード３５によって除去された現像剤（トナー及びキャリアを含む）とを、クリーニングユニット３１の外部に搬送する搬送部材３１ｃを備える。画像形成ユニットＦＹはさらに、搬送部材３１ｃによって搬送されたキャリア及びトナーを再利用するため、キャリアとトナーとを分離する分離部等を備えてもよい。
【００４５】
次に、現像装置ＨＹの構成について説明する。各色の現像装置ＨＹ、ＨＭ、ＨＣ、ＨＢの構成は同等である。
【００４６】
現像装置ＨＹは、現像容器４０、現像ローラ４０ａ、磁気ローラ（マグローラ）４０ｂ、汲み上げローラ４０ｃ、撹拌スパイラル４０ｄ及び４０ｅ、クリーニングブレード４５、並びに磁気ローラドクターブレード４０ｇを備える。
【００４７】
現像容器４０は、内部に黄色のトナー（トナー粒子）とキャリアからなる現像剤を貯留する。撹拌スパイラル４０ｄ及び４０ｅは、現像容器４０の現像剤に全体が浸るように設けられ、現像剤を撹拌する。撹拌スパイラル４０ｄと４０ｅの回転によってトナーがキャリアに均一に分散される。
【００４８】
汲み上げローラ４０ｃは現像容器の現像剤にその一部が浸るように配置され、現像剤をその表面に付着させて汲み上げる。この汲み上げローラ４０ｃに接するようにして磁気ローラ４０ｂが配置され、汲み上げローラ４０ｃから現像剤の供給を受ける。磁気ローラ４０ｂは現像ローラ４０ａのカウンター方向に回転し、ニップ近傍において、現像剤の引き剥がしと現像剤の載せとを同時に行っている磁気ローラドクターブレード４０ｇが設けられる。磁気ローラドクターブレード４０ｇは、磁気ローラ４０ｂの表面の現像剤層厚を所定量になるように規制する。磁気ローラ４０ｂと接するように現像ローラ４０ａ（現像器ともいう）が配置され、その表面に磁気ローラ４０ｂから現像剤が付与される。磁気ローラ４０ｂの現像剤の層厚が所定値に規制されているので現像ローラ４０ａの表面に形成される現像剤の層厚も所定値に保たれる。この現像ローラ４０ａは感光体ドラム１０と接し、感光体ドラム１０の表面の静電潜像の電位と現像ローラ４０ａに印加される現像バイアス値の電位差によって上位装置から形成指示された画像に応じたトナー像が感光体ドラム１０表面に形成される（現像動作）。
【００４９】
本発明の画像形成装置では、前記現像ローラ４０ａに印加される現像バイアス値（電圧値、単にバイアス値とする）を調整することで、トナー像の画像濃度補正を行うことを特徴としている。
【００５０】
又、感光体ドラム１０への現像動作を終えた磁気ローラ４０ｂの表面の現像剤は磁気ローラドクターブレード４０ｇによって除去され、磁気ローラドクターブレード４０ｇの表面に沿って流下し図示しない流路を通って現像容器４０に貯留されている現像剤と混合される。
【００５１】
又、現像容器にはトナー濃度センサ４０ｈが配置され、現像容器４０内の現像剤のトナー濃度を検出する。トナー濃度が所定値より低いことが検出された場合には、図示しないトナーカートリッジからトナー（所定値よりトナー濃度が高い現像剤）が現像容器４０に供給され、トナー濃度が所定値より高い場合には図示しないキャリアカートリッジからキャリアがトナー容器４０に供給される。
【００５２】
このような構成の下、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の上位装置から画像形成の指示を受けた画像形成装置１は、指示を受けた画像データに対応した各色のトナー像を画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢを用いて形成する。各画像形成部で形成されたトナー像は中間転写ベルトＢ１に転写されて、中間転写ベルトＢ１上で重ね合わされてカラートナー像となる。
【００５３】
このカラートナー像の形成と同期して用紙収容部２に収容されている用紙が図示しない給紙装置で用紙収容部２から一枚ずつ取り出されて、用紙搬送部６上を搬送される。そして、用紙は中間転写ベルトＢ１への一次転写とタイミングを合わせて二次転写部３に送り込まれ、二次転写部３で中間転写ベルトＢ１上のカラートナー像が用紙に二次転写される。カラートナー像が転写された用紙はさらに定着部４に搬送されて熱と圧力によりカラートナー像が用紙に定着される。さらに用紙は排紙装置５によって画像形成装置１の外周に設けられた排紙トレイ部７に排紙される。二次転写後、中間転写ベルトＢ１に残留したトナーは、クリーニング部Ｂ２によって中間転写ベルトＢ１から除去される。
【００５４】
又、所定のタイミングで中間転写ベルトＢ１に形成されたパッチのパッチ濃度及び中間転写ベルトＢ１の地肌濃度を検出するための２つの濃度検出センサ６０５、６０６が、ブラックの画像形成ユニットＦＢと二次転写部３との間の所定の位置に設けられている。ブラックの画像形成ユニットＦＢは、他の画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣと比較すると、中間転写ベルトＢ１の回転方向に対して最下流に位置する。そのため、濃度検出センサ６０５、６０６は、複数の画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢのうち、いずれかによってパッチが中間転写ベルトＢ１上に形成されたとしても、いずれのパッチのパッチ濃度を検出できるよう構成されている。
【００５５】
又、当該濃度検出センサ６０５、６０６は、パッチが形成される中間転写ベルトＢ１の位置に対応した位置に予め設けられるが、本発明の実施形態では、中間転写ベルトＢ１の両端近傍にそれぞれ二つ設けられる。当該濃度検出センサ６０５、６０６は、各色毎のパッチのパッチ濃度又は地肌濃度を検出可能なセンサであれば、どのような形態でも構わないが、例えば、ＩＳＯ５シリーズの規定に基づき、パッチ又は中間転写ベルトＢ１上の地肌を光源からの光で照射し、反射光強度を受光センサで検出して光の強度情報を濃度に変換する反射型の濃度検出センサ６０５、６０６が該当する。
【００５６】
尚、前記濃度検出センサ６０５、６０６は、後述するベタ帯画像のトナー濃度の検出にも利用される。
【００５７】
図３は、本実施形態における画像形成装置１の制御関連の概略構成図である。
【００５８】
画像形成装置１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）３０１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）３０２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）３０３、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）３０４及び前記印刷における各駆動部に対応するドライバ３０５が内部バス３０６を介して接続されている。前記ＣＰＵ３０１は、例えばＲＡＭ３０２を作業領域として利用し、ＲＯＭ３０３やＨＤＤ３０４等に記憶されているプログラムを実行し、当該実行結果に基づいて前記ドライバ３０５とデータや命令を授受することにより前記図１に示した各駆動部の動作を制御する。又、前記駆動部以外の後述する各手段（図４に示す）についても、ＣＰＵ３０１がプログラムを実行することで各手段として動作する。
【００５９】
＜本発明の実施形態＞
次に、図４、図５を参照しながら、本発明の実施形態に係る構成及び実行手順について説明する。図４は、本発明の画像形成装置の機能ブロック図である。又、図５は、本発明の実行手順を示すためのフローチャートである。
【００６０】
先ず、ユーザが、画像形成装置１に電源を投入すると、当該画像形成装置１が起動して、当該画像形成装置１の制御手段４０１が、現像剤の界面上昇を検知するか否かを判定する（図５：Ｓ１０１）。
【００６１】
前記制御手段４０１が、現像剤の界面上昇を検知するか否かを判定する方法は、どのような方法でも構わない。例えば、前記制御手段４０１が、特定の時点であるか否かを判定する方法、具体的には、前記制御手段４０１が、画像形成装置１に電源が投入された時点、所定の枚数を印刷した時点（印刷枚数が所定の閾値を超過した時点）、印刷画像のドットカウントにより所定量のトナーを消費した時点（トナー消費量が所定の閾値を超過した時点）、所定のキャリブレーションを実行する時点のいずれかであるか否かを判定する方法が採用される。
【００６２】
ここで、先ほど画像形成装置１が起動したため、前記制御手段４０１は、現像剤の界面上昇を検知すると判定し（図５：Ｓ１０１ＹＥＳ）、その旨を濃度測定手段４０２に通知する。当該通知を受けた濃度測定手段４０２は、現像装置の汲み上げローラ４０ｃの二周分のベタ帯画像を形成し、一周目のベタ帯画像のトナー濃度と二周目のベタ帯画像のトナー濃度とをそれぞれ測定する。
【００６３】
前記濃度測定手段４０２が、現像装置（例えば、現像装置ＨＢ）の汲み上げローラ４０ｃの二周分のベタ帯画像を形成し、一周目のベタ帯画像のトナー濃度と二周目のベタ帯画像のトナー濃度とをそれぞれ測定する方法は、どのような方法でも構わないが、例えば、以下のようになされる。
【００６４】
先ず、図６に示すように、前記濃度測定手段４０２が、現像装置ＨＢの汲み上げローラ４０ｃに現像剤を汲み上げさせ、当該汲み上げローラ４０ｃの現像剤を前記現像装置ＨＢの磁気ローラ４０ｂに供給し、当該磁気ローラ４０ｂの現像剤を前記現像装置ＨＢの現像ローラ４０ａに付与する。
【００６５】
又、前記濃度測定手段４０２は、前記帯電器１１により感光体ドラム１０の表面を一様に帯電させ、所定のメモリに予め記憶された汲み上げローラ４０ｃの二周分のベタ帯画像のデータに基づいて、前記露光装置１２により、当該汲み上げローラ４０ｃの二周分のベタ帯画像に対応する静電潜像を形成させる。
【００６６】
ここで、前記濃度測定手段４０２が形成させるベタ帯画像は、前記汲み上げローラ４０ｃの二周分のベタ帯画像であれば、どのようなベタ帯画像でも良いが、例えば、図７に示すように、中間転写ベルトＢ１に設置された２つの濃度検知センサ６０５、６０６のいずれかの位置（例えば、一方の濃度検知センサ６０５の位置７０１）に対応して、長手方向が前記汲み上げローラ４０ｃの二周分の長さ２Ｌに対応し、短手方向が、前記濃度検知センサ６０５で濃度を検知可能な長さＷに対応した、略長方形状のベタ帯画像７０２が採用される。これにより、無駄なトナー消費を防止して、現像剤の界面上昇を検知出来る。
【００６７】
又、前記ベタ帯画像７０２の位置は、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定は無い。ここで、現像剤を撹拌する第一の撹拌スパイラル４０ｄ、第二の撹拌スパイラル４０ｅにより、現像剤は現像容器４０の内部を所定の方向に沿って搬送され、巡回するが、例えば、現像剤が補給される補給口７０３を現像剤の撹拌搬送方向の最上流とした場合に、搬送された現像剤が補給口７０３に戻ってくる現像剤の撹拌搬送方向の最下流の位置７０４に対応すると好ましい。これにより、現像剤の滞留が生じ易い位置は、現像容器４０の現像剤の撹拌搬送方向の最下流の位置７０４であるため、現像剤の界面上昇を精度高く検知することが可能となる。
【００６８】
さて、前記感光体ドラム１０に形成された静電潜像に対応して、前記現像ローラ４０ａの現像剤のトナーが飛翔して、前記汲み上げローラ４０ｃの二周分のベタ帯画像７０２（トナー像）が形成され、中間転写ベルトＢ１に転写される（図５：Ｓ１０２）。これにより、前記汲み上げローラ４０ｃの二周分のベタ帯画像７０２が形成されることになる。
【００６９】
又、前記濃度測定手段４０２は、前記ベタ帯画像７０２が中間転写ベルトＢ１に形成された位置に対応して、所定の濃度検知センサ６０５を起動し、前記中間転写ベルトＢ１のベタ帯画像７０２のうち、一周目のベタ帯画像７０２ａのトナー濃度（例えば、ＩＤ１とする）と二周目のベタ帯画像７０２ｂのトナー濃度（ＩＤ２とする）とをそれぞれ測定する。
【００７０】
ここで、前記濃度測定手段４０２が、前記一周目のベタ帯画像７０２ａのトナー濃度ＩＤ１と二周目のベタ帯画像７０２ｂのトナー濃度ＩＤ２とをそれぞれ測定する方法は、どのような方法でも構わないが、例えば、以下のようになされる。
【００７１】
即ち、前記ベタ帯画像７０２の形成を開始してから、当該ベタ帯画像７０２の一周目のベタ帯画像７０２ａの中心位置が前記濃度検知センサ６０５の検知位置に来るまでの第一の検知時間を前記メモリに予め記憶させておく。そして、前記濃度測定手段４０２が、前記ベタ帯画像７０２の形成の開始時点からの経過時間を所定のタイマで計測し、当該経過時間が前記第一の検知時間を経過した時点で、前記濃度検知センサ６０５から濃度を検知して、それを一周目のベタ帯画像７０２ａのトナー濃度ＩＤ１とする（図５：Ｓ１０３）。
【００７２】
又、上述と同様に、前記ベタ帯画像７０２の形成を開始してから、当該ベタ帯画像７０２の二周目のベタ帯画像７０２ｂの中心位置が前記濃度検知センサ６０５の検知位置に来るまでの第二の検知時間（前記一周目のベタ帯画像７０２ａの中心位置が前記濃度検知センサ６０５の検知位置に来てから、前記二周目のベタ帯画像７０２ｂの中心位置が前記濃度検知センサ６０５の検知位置に来るまでの時間でも良い）を前記メモリに予め記憶させておく。そして、前記濃度測定手段４０２が、前記ベタ帯画像７０２の形成の開始時点からの経過時間を所定のタイマで計測し、当該経過時間が前記第二の検知時間を経過した時点で、前記濃度検知センサ６０５から濃度を検知して、それを二周目のベタ帯画像７０２ｂのトナー濃度ＩＤ２とする（図５：Ｓ１０４）。
【００７３】
尚、前記測定されるトナー濃度は、通常、白紙の場合に、０．０となり、ベタ画像である場合に、１．２〜１．３となる。
【００７４】
そして、前記濃度測定手段４０２が、一周目のベタ帯画像７０２ａのトナー濃度ＩＤ１と二周目のベタ帯画像７０２ｂのトナー濃度ＩＤ２との測定を終了すると、その旨を濃度判定手段４０３に通知する。当該通知を受けた濃度判定手段４０３は、前記二周目のベタ帯画像７０２ｂのトナー濃度ＩＤ２から前記一周目のベタ帯画像７０２ａのトナー濃度ＩＤ１を減算した第一の減算値（第一の濃度差）が第一の閾値（例えば、０．１）を超過するか否かを判定する（図５：Ｓ１０５）。
【００７５】
ここで、現像剤の界面上昇が生じていない場合は、図８に示すように、磁気ローラ４０ｂに供給されなかった余剰の現像剤が汲み上げローラ４０ｃに戻って来たとしても、その現像剤が、現像容器４０の第二の撹拌スパイラル４０ｅに落下することになる。この戻ってきた現像剤は、一度、磁気ローラ４０ｂと接触していることから、この現像剤のトナー濃度は、通常、第二の撹拌スパイラル４０ｅで撹拌された現像剤のトナー濃度と比較すると低くなる。しかしながら、現像剤の界面Ｓ１は、上昇していないため、落下した現像剤は、再度、第二の撹拌スパイラル４０ｅで撹拌されて、所定のトナー濃度になる。言い換えると、前記汲み上げローラ４０ｃの二周分のベタ帯画像７０２のトナー濃度は、いずれの位置（場所）でもほぼ一定となり、前記一周目のベタ帯画像７０２ａのトナー濃度ＩＤ１（例えば、１．３）と、前記二周目のベタ帯画像７０２ｂのトナー濃度ＩＤ２（例えば、１．３）との濃度差が殆ど生じないことになる。つまり、前記第一の減算値は前記第一の閾値を超過することはない。
【００７６】
この場合、前記判定の結果、前記第一の減算値が前記第一の閾値を超過しない場合に（図５：Ｓ１０５ＮＯ）、前記濃度判定手段４０３は、現像剤の界面Ｓ１の上昇は生じていないと判定し、その旨を補給手段４０４に通知する。当該通知を受けた補給手段４０４は、予め設定された第一の補給量を維持したまま（採用し）、当該第一の補給量で、前記現像容器４０へ現像剤（トナー又は／及びキャリア）を補給する（図５：Ｓ１０６）。
【００７７】
具体的には、前記補給手段４０４が、現像容器４０のトナー濃度センサ４０ｈを監視し、現像容器４０内の現像剤のトナー濃度が所定値よりも低くなると、前記補給手段４０４が、図示しないトナーカートリッジからトナー（所定値よりトナー濃度が高い現像剤）を前記補給口７０３を介して第一の補給量だけ補給する。又、前記現像容器４０内の現像剤のトナー濃度が所定値よりも高くなると、前記補給手段４０４が、図示しないキャリアカートリッジからキャリアを前記補給口７０３を介して第一の補給量だけ補給する。これにより、現像剤の界面Ｓ１上昇を生じさせることなく、現像容器４０に適量の現像剤が補給される。
【００７８】
一方、現像剤の界面上昇が生じている場合は、図９に示すように、磁気ローラ４０ｂに供給されなかった余剰の現像剤が汲み上げローラ４０ｃに戻って来ると、その現像剤が、第二の撹拌スパイラル４０ｅに落下することなく、現像剤の界面Ｓ２の上昇により、再度、汲み上げローラ４０ｃへ汲み上げられることになる。言い換えると、トナー濃度が低い現像剤が、第二の撹拌スパイラル４０ｅで撹拌されることなく、そのまま、汲み上げローラ４０ｃに再供給されてしまうのである。そのため、上述した汲み上げローラ４０ｃの二周分のベタ帯画像７０２のトナー濃度のうち、二周目のベタ帯画像７０２ｂのトナー濃度ＩＤ２が、一周目のベタ帯画像７０２ａのトナー濃度ＩＤ１よりも低くなり、言い換えると、前記一周目のベタ帯画像７０２ａのトナー濃度ＩＤ１が高めになり、前記濃度差が生じることになる。つまり、前記第一の減算値は前記第一の閾値を超過することになるのである。
【００７９】
この場合に、前記判定の結果、前記第一の減算値が前記第一の閾値を超過した場合に（図５：Ｓ１０５ＹＥＳ）、前記濃度判定手段４０３は、現像剤の界面Ｓ１の上昇は生じていると判定し、その旨を補給手段４０４に通知する。当該通知を受けた補給手段４０４は、第一の補給量よりも少ない第二の補給量で、前記現像容器４０へ現像剤（トナー又は／及びキャリア）を補給する（図５：Ｓ１０７）。言い換えると、前記補給手段４０４は、現像剤の補給量を減らすように制御する。
【００８０】
具体的には、前記補給手段４０４が、前記トナー濃度センサ４０ｈを監視し、現像容器４０内の現像剤のトナー濃度が所定値よりも低くなると、前記補給手段４０４が、前記トナーカートリッジからトナーを第二の補給量だけ補給する。又、前記現像容器４０内の現像剤のトナー濃度が所定値よりも高くなると、前記補給手段４０４が、前記キャリアカートリッジからキャリアを第二の補給量だけ補給する。これにより、今後の現像剤の補給量を減らして、上昇した現像剤の界面Ｓ２を下降させ、現像剤の界面Ｓ２上昇を解消することが可能となる。又、現像剤の界面上昇は、トナー濃度の低い現像剤の再供給を生じさせるため、再供給された現像剤による画像品質が低下する可能性があるが、本発明では、現像剤の補給量を減らすことで、現像剤の界面上昇を積極的に抑制することが出来て、画像品質を維持することが可能となる。
【００８１】
ここで、前記第一の閾値は、上述の現像剤の界面Ｓ２上昇による現像剤の再供給を反映することが出来る閾値であれば、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定は無いが、例えば、０．１が好ましい。これにより、現像剤の界面Ｓ２上昇を精度高く検知することが可能となる。
【００８２】
又、前記濃度判定手段４０３は、前記一周目のベタ帯画像７０２ａのトナー濃度ＩＤ１と前記二周目のベタ帯画像７０２ｂのトナー濃度ＩＤ２との測定が完了すると、前記第一の減算値が前記第一の閾値を超過するか否かを判定したが、他の構成でも構わない。
【００８３】
例えば、前記一周目のベタ帯画像７０２ａのトナー濃度ＩＤ１と前記二周目のベタ帯画像７０２ｂのトナー濃度ＩＤ２との測定が完了すると、前記濃度判定手段４０３は、先ず、前記一周目のベタ帯画像７０２ａのトナー濃度ＩＤ１からキャリブレーション時に使用されるトナー濃度（例えば、ＩＤ０とする、絶対値が約１．３となる）を減算した第二の減算値（第二の濃度差）が第二の閾値（例えば、０．１）を超過するか否かを判定する。
【００８４】
前記判定の結果、前記第二の減算値が前記第二の閾値を超過しない場合、つまり、前記一周目のベタ帯画像７０２ａのトナー濃度ＩＤ１が、キャリブレーション時に使用されるトナー濃度ＩＤ０と同等である場合は、前記濃度判定手段４０３は、現像剤の界面Ｓ１の上昇は生じていないと判定し、前記補給手段４０４は、第一の補給量で現像剤を補給することになる（図５：Ｓ１０６）。
【００８５】
一方、前記判定の結果、前記第二の減算値が前記第二の閾値を超過した場合、例えば、前記一周目のベタ帯画像７０２ａのトナー濃度ＩＤ１が１．４であり、キャリブレーション時に使用されるトナー濃度ＩＤ０が１．３である場合は、前記濃度判定手段４０３は、更に、前記第一の減算値が前記第一の閾値を超過するか否かを判定するのである。
【００８６】
これは、現像剤の界面Ｓ２上昇が生じる場合、前記一周目のベタ帯画像７０２ａのトナー濃度ＩＤ１が、通常よりも高め（１．４以上）になるため、その現象を利用することで、現像剤の界面Ｓ２の上昇を精度高く検知することが可能となる。
【００８７】
又、前記第二の補給量は、上述の現像剤の界面Ｓ２上昇を解消出来る補給量であれば、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定は無いが、例えば、前記第一の補給量に対して３／４、１／２、２／３、１／３等が挙げられる。前記第二の補給量は、現像容器４０の体積、汲み上げローラ４０ｃのサイズ、現像剤の種類等により適宜設計変更される。
【００８８】
ところで、前記補給手段４０４が、第二の補給量で現像剤を補給するようになった後に、現像剤の界面Ｓ２が降下して、適正な高さになった場合には、下記のようになる。
【００８９】
即ち、前記制御手段４０１が、何らかのタイミングで、現像剤の界面上昇を検知すると判定し（図５：Ｓ１０１ＹＥＳ）、前記濃度測定手段４０２が、汲み上げローラ４０ｃの二周分のベタ帯画像を形成し、一周目のベタ帯画像のトナー濃度と二周目のベタ帯画像のトナー濃度とをそれぞれ測定する（図５：Ｓ１０２→Ｓ１０３→Ｓ１０４）。そして、前記濃度判定手段４０３は、第一の減算値が第一の閾値を超過するか否かを判定する（図５：Ｓ１０５）。ここで、現像剤の界面上昇が解消されているため、前記濃度判定手段４０３は、前記第一の減算値が前記第一の閾値を超過しないと判定し（図５：Ｓ１０５ＮＯ）、前記補給手段４０４は、第二の補給量から第一の補給量（通常の補給量）を採用し（選択し、戻し）、当該第一の補給量で現像剤を補給する（図５：Ｓ１０６）。これにより、現像剤の界面上昇が解決した場合は、通常の補給量で現像剤を補給することが可能となる。
【００９０】
このように、本発明では、現像装置ＨＢの汲み上げローラ４０ｃの二周分のベタ帯画像を形成し、一周目のベタ帯画像のトナー濃度と二周目のベタ帯画像のトナー濃度とをそれぞれ測定するトナー濃度測定手段４０２と、前記二周目のベタ帯画像７０２ｂのトナー濃度ＩＤ２から前記一周目のベタ帯画像７０２ａのトナー濃度ＩＤ１を減算した第一の減算値が第一の閾値を超過するか否かを判定する濃度判定手段４０３と、前記第一の減算値が前記第一の閾値を超過しない場合に、予め設定された第一の補給量で現像剤を補給し、前記第一の減算値が前記第一の閾値を超過した場合に、前記第一の補給量よりも少ない第二の補給量で現像剤を補給する補給手段４０４とを備えることを特徴とする。
【００９１】
これにより、現像剤の界面上昇を適切に検知して、画像品質を維持することが可能となる。
【００９２】
尚、本発明は、タッチダウン現像方式を想定したが、二成分の現像剤を用いる現像装置の画像形成装置であれば、どのような画像形成装置でも構わない。尚、タッチダウン現像方式とは、トナー及びキャリアを含有する二成分の現像剤を担持する磁気ローラからトナーのみを転移させることにより現像スリーブ上にトナー薄層を形成させ、静電潜像が形成された感光体の表面に、前記トナー薄層からトナーを飛翔させて静電潜像をトナー像として現像する方式のことである。
【００９３】
又、本発明では、黒色の現像装置について説明したが、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の他の色でも構わない。
【００９４】
又、本発明の実施形態では、画像形成装置１が各手段を備えるよう構成したが、当該各手段を実現するプログラムを記憶媒体に記憶させ、当該記憶媒体を提供するよう構成しても構わない。当該構成では、前記プログラムを画像形成装置１に読み出させ、当該画像形成装置１が前記各手段を実現する。その場合、前記記録媒体から読み出されたプログラム自体が本発明の作用効果を奏する。更に、各手段が実行するステップをハードディスクに記憶させる方法として提供することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
以上のように、本発明に係る画像形成装置及び画像形成方法は、複合機はもちろん、複写機、プリンタ等に有用であり、現像剤の界面上昇を適切に検知して、画像品質を維持することが可能な画像形成装置及び画像形成方法として有効である。
【符号の説明】
【００９６】
１  画像形成装置
４０１  制御手段
４０２  濃度測定手段
４０３  濃度判定手段
４０４  現像剤補給手段
【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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