(57)【要約】【解決課題】現像時に生じる濃度変動の主要因となるトナーの帯電量及び現像ニップへ流入する電流を考慮して現像剤の供給制御を行う。【解決手段】予め求められた単位質量当たりのトナー帯電量とトナー濃度との積及び現像ニップ４４に流入する交流電流のＡＣ振幅との関係から、現像器１８へ流入する現像器電流のＡＣ振幅をＡＣ振幅センサ４２で検出した現像器電流のＡＣ振幅に該当するトナー濃度ＴＣとトナー帯電量ＴＶとの積を求め、求めたトナー濃度ＴＣとトナー帯電量ＴＶとの積及び濃度測定センサ３６を用いて測定したトナー濃度ＴＣに基づいてトナー帯電量ＴＶを算出し、算出したトナー帯電量ＴＶを予め定めたトナー帯電量ＴＶの目標値となるように、現像剤供給路２８に備えられた現像剤供給駆動用モータ３０の回転軸を回転させることで、現像剤供給部２６に収容された現像剤を、現像剤供給路２８を通って現像容器３８へ供給する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を、該二成分現像剤を収納した収納部からトナー像が表面に形成される像担持体に搬送する現像剤搬送手段と、
前記像担持体と前記現像剤搬送手段との間に交流電圧を印加する電圧印加手段と、
前記電圧印加手段によって前記交流電圧を印加したときに前記像担持体と前記現像剤搬送手段との間に流れる交流電流を検出する検出手段と、
前記二成分現像剤中のキャリアの量に対するトナー量の比率を表すトナー濃度を測定する測定手段と、
予め求められた単位質量当たりのトナーの帯電量とトナー濃度との積と、前記像担持体と前記現像剤搬送手段との間に流れる交流電流の振幅との関係、前記検出手段によって検出された交流電流の振幅、及び前記測定手段によって測定されたトナー濃度に基づいて、前記二成分現像剤中の単位質量当たりのトナーの帯電量を求めると共に、前記求めた単位質量当たりのトナー帯電量を予め定めた所定値に保つように前記収納部への前記二成分現像剤の供給量を制御する制御手段と、
を含む現像装置。
【請求項２】
像担持体に形成されたトナー像の濃度を検出する濃度検出手段を更に設け、
前記制御手段は、前記濃度検出手段で検出されたトナー像の濃度が、予め定めた濃度となるように前記トナー像を形成するための画像データの濃度特性を補正する請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記像担持体と前記現像剤搬送手段との間に供給された現像剤が搬送される迄、濃度変動を防止することが可能な所定電圧に前記交流電圧を印加する請求項１または２記載の現像装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置及び画像形成装置に係り、特に画像の濃度を制御することが可能な二成分現像方式の現像器を用いた現像装置及びこの現像装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置には、印刷用紙等の印刷媒体に画像を形成する際に、画像の書き込みタイミング、画像形成ユニットの取り付け誤差、及び環境温度及び湿度等の種々の要因によって発生する画像の濃度変動が生じる。
【０００３】
この濃度変動を防ぐために、感光体ドラムの表面に形成された画像濃度調整用パッチに照射された反射光を光学センサで検知することによって画像濃度の制御を行っているが、トナーが付着されていない部分、すなわち感光体の地肌の状態によっては、濃度測定が十分に行えないため、検知精度が必ずしも十分であるとはいえない。
【０００４】
従来の画像形成装置における画像濃度を制御する処理の一例を示すフローチャートを図１０及び図１１に示す。
【０００５】
図１０は、従来の画像形成装置における画像濃度補正用パッチを用いて画像濃度を調整する処理を示すフローチャートであり、まずステップ１００では、温湿度センサを用いて温度及び湿度を計測し、計測した値を一次記憶部であるＲＡＭへ記憶する。
【０００６】
次に、ステップ１０２では、ステップ１００でＲＡＭへ記憶した温度及び湿度に基づいて、実験的に求めておいた複数の設定値に制御の目標値を設定する。
【０００７】
ステップ１０４では、転写体等に形成された画像濃度補正用パッチの濃度を濃度センサで読取り、読取った濃度をＲＡＭに記憶させ、次のステップ１０６では、ＲＡＭへ記憶した画像濃度補正用パッチの濃度と予め定めた濃度との目標値との差を求め、求めた差に基づいてレーザービームの光量を定めることで露光電位の制御を行い、次のステップ１０８では、画像濃度補正用パッチの濃度と予め定めた濃度の目標値との差を求め、求めた差に基づいて画像データの濃度の特性をＴＲＣ補正（トーンリプロダクション補正）処理を行うことで階調性を一定に制御し、処理を終了する。
【０００８】
また、図１１では、従来の画像形成装置における画像濃度を制御する上でも、特に現像剤の供給量を制御する処理を示すフローチャートを示しており、まずステップ２００では、温湿度センサを用いて温度及び湿度を計測し、計測した値をＲＡＭ等の一次記憶部に記憶する。
【０００９】
次に、ステップ２０２では、トナー濃度測定センサを用いて現像剤中のトナー濃度を測定し、測定した値を一次記憶部であるＲＡＭに記憶する。
【００１０】
次のステップ２０４では、ステップ２００及びステップ２０２で記憶した温度、湿度、及びトナー濃度に基づいて、実験的に求めておいた複数の設定値に制御の目標値を設定する。
【００１１】
ステップ２０６では、ステップ２０４で設定した目標値に従って、現像器へ供給する現像剤の供給を制御し、処理を終了する。
【００１２】
そこで、感光体ドラムのトナーの付着量、すなわち現像器から感光体ドラムへのトナーの移動量が、現像器と感光体ドラムとの間に生じる電界の強さに比例することに着目して、現像器へ流入するバイアス電流によってトナーの付着量に依存するトナー像の濃度を求め、求めたトナー像の濃度に基づいて画像濃度を制御する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１３】
また、感光体ドラムと現像器との間隔、及び感光体薄膜については、公差幅を狭くして高精度化を進めることで画像の濃度変動を防止しているが、構成部品の高精度化のみによる対応では、初期特性としては、ある程度までは対応が可能であるが、経時変化には対応できない。
【００１４】
そこで、感光体ドラムの素管を経由してアースへ流れる電流を検知し、検知した電流に基づいて感光体ドラム上のトナーの付着量を求め、求めたトナーの付着量から画像濃度の制御を行う技術が開示されている（例えば、特許文献２及び３参照）。
【００１５】
また、感光体ドラムと現像器との間隔を保持するためのスペーサローラの疲弊によって、感光体と現像器との間隔が初期状態から変化するため、画像濃度も初期の時と変化が生じてしまう。
【００１６】
そこで、予め定めた感光体ドラムと現像器との間隔と、現像器へ流入及び印加する電流・電圧との関係から、現像器へ流入及び印加する電流・電圧を検出し、検出した電流・電圧から適正な画像濃度へ補正するための電流・電圧を算出して画像濃度を制御する技術が開示されている（例えば、特許文献４〜６参照）。
【特許文献１】特開平０５−１０７８３５号公報
【特許文献２】特開２００６−０６４９５５号公報
【特許文献３】特許２００６−０９１３２４号公報
【特許文献４】特開平０７−１７５２８２号公報
【特許文献５】特開平０６−２８２１５６号公報
【特許文献６】特開平０７−２７１１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上記特許文献１〜３に開示された技術は、何れも画像濃度補正用のパッチ画像を現像している時に、現像器に供給するバイアス電源の電流成分を検出し、検出した電流成分の変化から現像器の現像特性を把握するものであるが、パッチ画像の形成に要する時間及び無駄なトナー消費等の問題があり、さらに感光体へのトナーの付着量に影響を与えるトナーの帯電量については、経時的な変化について考慮されているものの、画像形成装置に備え付け可能なトナーの帯電量を測定するためのセンサが開発されていないため、現像器内の現像剤中のトナーの帯電量を測定することは困難であり、画像濃度の制御を行うには、精度が十分ではない、という問題がある。
【００１８】
また、上記特許文献４〜６に開示された技術は、画像濃度補正用のパッチ画像を現像することなく、非現像時の現像器電流・電圧を検出し、検出した現像器電流・電圧に基づいて画像濃度の制御を行っているが、上記と同様な理由で、現像器内の現像剤中のトナーの帯電量を測定することは困難であり、画像濃度の制御を行うには、精度が十分でないという問題がある。
【００１９】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、現像器に流入する電流から、現像器内の現像剤中のトナーの帯電量を算出し、算出したトナーの帯電量を予め定めた所定値とするように現像剤の供給量を制御することによって、より精度良く濃度変動を防止することができる現像装置及び画像形成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】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を、該二成分現像剤を収納した収納部からトナー像が表面に形成される像担持体に搬送する現像剤搬送手段と、前記像担持体と前記現像剤搬送手段との間に交流電圧を印加する電圧印加手段と、前記電圧印加手段によって前記交流電圧を印加したときに前記像担持体と前記現像剤搬送手段との間に流れる交流電流を検出する検出手段と、前記二成分現像剤中のキャリアの量に対するトナー量の比率を表すトナー濃度を測定する測定手段と、予め求められた単位質量当たりのトナーの帯電量とトナー濃度との積と、前記像担持体と前記現像剤搬送手段との間に流れる交流電流の振幅との関係、前記検出手段によって検出された交流電流の振幅、及び前記測定手段によって測定されたトナー濃度に基づいて、前記二成分現像剤中の単位質量当たりのトナーの帯電量を求めると共に、前記求めた単位質量当たりのトナー帯電量を予め定めた所定値に保つように前記収納部への前記二成分現像剤の供給量を制御する制御手段と、を含んで構成される。
【００２１】
請求項１の発明では、トナー像が表面に形成される像担持体に対して、キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を、二成分現像剤を収納した収納部から搬送する現像剤搬送手段と像担持体との間に電圧印加手段によって交流電圧を印加し、現像剤搬送手段と像担持体との間に流れる交流電流を検出手段によって検出すると共に、さらに二成分現像剤中のキャリアの量に対するトナー量の比率を表すトナー濃度を測定手段によって測定する。
【００２２】
そして、検出手段を用いて検出された交流電流の振幅、及び測定手段によって測定したトナー濃度に基づいて、予め求めた単位質量当たりのトナーの帯電量とトナー濃度との積と、像担持体と現像剤搬送手段との間に流れる交流電流の振幅との関係から、二成分現像剤中の単位質量当たりのトナーの帯電量を求めると共に、求めた単位質量当たりのトナー帯電量を予め定めた所定値に保つように収納部への現像剤の供給量を制御する。
【００２３】
これによって、像担持体へ現像を行う際に、濃度変動の主要因となる現像剤搬送手段と像担持体との間の交流電圧、及び現像器内の現像剤中のトナーの帯電量を考慮して現像器の収納部へ供給する二成分現像剤の供給量を制御することによって、より精度良く濃度変動を防止することができる。
【００２４】
請求項２の発明は、請求項１記載の現像装置であって、像担持体に形成されたトナー像の濃度を検出する濃度検出手段を更に設け、前記制御手段は、前記濃度検出手段で検出されたトナー像の濃度が、予め定めた濃度となるように前記トナー像を形成するための画像データの濃度特性を補正することを特徴とする。
【００２５】
請求項２の発明では、濃度検出手段によって像担持体に形成されたトナー像の濃度が検出され、検出されたトナー像の濃度が、予め定めた濃度となるようにトナー象を形成するための画像データの濃度特性を補正する。
【００２６】
これによって、二成分現像剤中のトナー帯電量に応じて二成分現像剤の供給量を制御することで、像担持体へ現像を行う際に生じる濃度変動を防止することに加えて、像担持体へ形成されたトナー像の濃度に基づいて画像データの濃度特性を補正することによって、より確実に濃度変動を防止することができる。
【００２７】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の現像装置であって、前記制御手段は、前記像担持体と前記現像剤搬送手段との間に供給された現像剤が搬送される迄、濃度変動を防止することが可能な所定電圧に前記交流電圧を印加することを特徴とする。
【００２８】
請求項３の発明によれば、像担持体と現像剤搬送手段との間に供給した現像剤が搬送される迄、交流電圧を所定電圧とすることで、現像剤の搬送が遅延することによって生じる濃度変動を防止することができる。
【００２９】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置を備えた画像形成装置である。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように、本発明によれば、予め求められた単位質量当たりのトナーの帯電量とトナー濃度との積と、像担持体と現像剤搬送手段との間に流れる交流電流の振幅との関係から、像担持体と現像剤搬送手段との間に流れる交流電流の振幅及び二成分現像剤中のトナー濃度に基づいて、二成分現像剤中の単位質量当たりのトナーの帯電量を求めると共に、求めたトナー帯電量を予め定めた所定値に保つように現像器の収納部へ供給する二成分現像剤の供給量を制御することで、より精度良く濃度変動を防止することができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００３２】
図１は、本実施の形態に係る二成分現像方式を用いた画像形成装置を示す概略構成図である。
【００３３】
画像形成装置１０は、帯電された感光体ドラム１２、感光体ドラム１２を帯電する帯電器１４、帯電された感光体ドラム１２をレーザービーム１６で露光する露光装置（図示しない）、現像器１８、及びクリーニング装置２０等によって構成されている。
【００３４】
画像形成装置１０によって画像が形成される動作について簡易に説明すると、感光体ドラム１２近傍に配設された帯電器１４により、定速回転する感光体ドラム１２が一様に帯電されると、帯電された感光体ドラム１２の表面が、露光装置によって出力画像の画像データに応じて変調されたレーザービーム１６で露光され、静電潜像が現像される。この静電潜像は、現像器１８により現像される。
【００３５】
現像されたトナー像は、転写装置（図示しない）によって印刷用紙等の印刷媒体に転写され、感光体ドラム１２上に残留したトナー像がクリーニング装置２０によって除去される。
【００３６】
また、画像形成装置１０は、感光体ドラム１２の表面に形成されたトナー像の反射光の光量を検出することによって感光体ドラム１２に形成されたトナー像の濃度を検出する濃度センサ２２、及び現像器１８の設置環境周辺の温度及び湿度を測定する温湿度測定センサ２４を備えている。
【００３７】
また、画像形成装置１０には、二成分現像剤（以下、現像剤とする。）が充填された現像剤供給部２６が設けられている。現像剤供給部２６は、現像剤供給路２８によって現像器１８と連結されており、現像剤供給部２６に充填された現像剤が現像供給路２８を通って現像器１８へ供給される。
【００３８】
現像剤供給路２８には、現像剤供給部２６に充填された現像剤を現像器１８へ搬送するスパイラルオーガ（図示しない）が備えられており、スパイラルオーガの軸には回転軸が機械的に連結された現像剤供給駆動用モータ３０が備えられており、現像剤供給駆動用モータ３０の回転軸を回転することで、現像剤供給部２６から現像器１８へ現像剤が供給される。
【００３９】
また、現像器１８は、感光体ドラム１２の表面上に形成された静電潜像を現像する現像ロール３２、現像器１８内の現像剤を攪拌するための攪拌ロール３４、現像剤中のキャリアの量に対するトナーの量を表すトナー濃度ＴＣを測定するトナー濃度測定センサ（透磁率検知方式を用いたセンサ）３６、及び現像剤供給部２６から供給された現像剤を収納する現像容器３８を備えている。
【００４０】
さらに、画像形成装置１０は、ＣＰＵ（図示しない）、一時記憶部であるＲＡＭ（図示しない）、及び記憶媒体であるＲＯＭ（図示しない）を備えたマイクロコンピュータで構成された制御装置４０が備えられており、ＣＰＵ、ＲＡＭ、及びＲＯＭは、システムバス等を介して相互に接続されている。
【００４１】
ＲＯＭには、印刷処理を行うための処理ルーチンのプログラムやデータ等が記憶されており、制御装置４０は、濃度センサ２２、温湿度測定センサ２４、現像剤供給駆動用モータ３０、トナー濃度測定センサ３６、及び後述する電流検出器４２等が接続されている。
【００４２】
図２は、現像器１８と感光体ドラム１２との関係の詳細を示している。現像器１８と感光体ドラム１０との間は、現像ニップ４４と呼ばれる微小ギャップが形成されており、この微小ギャップには、キャリア４６とトナー４８とが混在した状態で、現像剤の層が現像ロール３２上に存在している。
【００４３】
この現像剤層におけるトナー４８は、攪拌ロール３４を回転させて攪拌させることで現像剤が摩擦帯電することによって負の帯電電荷が与えられ、帯電したトナー４８は、キャリア４６に静電的に吸着しており、現像剤層におけるキャリア４６は、現像ロール３２内に適宜配置して固定された磁石ロール（図示しない）から生じる磁力によって引き付けられるため稲穂状の形状になる。
【００４４】
近年の二成分現像方式では、現像性向上のため、図１に示すように現像ロール３２に印加する電位を現像器電源５０に示すような交流電源と電圧が可変な直流電源とを直列接続することにより交流成分と直流成分とを重畳させる電源が使用されており、これらの電流は感光体ドラム１２の素管を経由してアースへ流れる。
【００４５】
このような現像器電源５０を使用した場合の感光体ドラム１２の帯電電位、画像形成される画像部の露光電位、及び現像器１８の電位関係を図３及び図４に模式的に示す。
【００４６】
まず、図３に示すように、感光体ドラム１２は、帯電器１４で負の電位、例えば約−７００Ｖの電位が与えられ、次に、画像形成時にレーザービーム１６で感光体ドラム１２を除電することによって、約−３００Ｖに電位を戻す。現像器電源５０によって現像ニップ４４に印加される電位（以下、現像バイアス電位とする。）は、負帯電しているトナー４８が露光電位部のみに引かれるように、約−５００Ｖ程に設定されているが、現像バイアス電位は図４に示すように直流成分と交流成分とを重畳してあるため、現像バイアス電位の上下数百Ｖの振幅を持って現像ニップ４４に印加される。
【００４７】
現像ニップ４４に介在するキャリア４６及びトナー４８は、電気的には誘電体に近い特性であり現像ロール３２と感光体ドラム１２との間に等価的にコンデンサが形成されることになることから、図４（１）に示すように、１０ｋHz周期で矩形波形の電圧が印加されると、図４（２）に示すように、現像器１８に流入する電流は、過渡現象により印加された電圧を微分した微分波形となる。
【００４８】
さらに、図１に示すように、二成分現像方式である現像器１８の現像ニップ４４に流れる電流を検出する電流検出器（ＡＣ振幅センサ）４２が現像ロール３２に接続されている。
【００４９】
図５は、現像ニップ４４に流れる電流（以下、現像器電流とする。）をＡＣ振幅センサ４２で測定した測定データを示している。
【００５０】
現像ニップ４４は、電気的にコンデンサと等価であるが、通常のコンデンサと相違するのは、電荷を帯びたトナー４８を有することである。トナー４８は静電的にキャリア４６に引き付けられているだけであるので、高い交流電圧が現像ニップ４４に印加されると、印加された交流電圧に応じてトナーが振動する。
【００５１】
この振動を起こす電気力は、現像ニップ４４に印加される電圧（電界）とトナー帯電量とに起因する。
【００５２】
従って、現像器電源５０から現像ニップ４４に印加される交流電圧に起因する現像器電流の交流（ＡＣ）振幅を検出できれば、トナー帯電量を知ることができる。
【００５３】
画像形成中においては、現像器１８から感光体ドラム１２へ、静電潜像に応じてトナー４８が移動するため、記録画像によって現像器電流が変動するが、非画像領域では、現像ニップ４４に存在する現像剤層のトナー４８の帯電量に応じた変化が現像器電流に現れる。
【００５４】
図６は、ページ毎に印刷を行うページプリントのシーケンスを表したものである。電子写真式のプリンタは、ページ単位で画像を記録するため、必ずインターイメージと呼ばれる非画像領域が存在する。この非画像領域でＡＣ振幅を観測すると、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、現像器１８周辺の環境温度・湿度及び感光体ドラム１２と現像ロール３２との距離等の条件によって違いが現れる。
【００５５】
一方、現像剤中のトナー濃度ＴＣと単位質量当たりのトナー帯電量ＴＶ（以下、トナー帯電量ＴＶとする。）の関係は、図８（Ａ）に示すような関係が存在することが従来から知られている。この関係は環境変化に対する依存度が大きく、特に湿度が上昇すると現像剤中のトナー帯電量ＴＶは低下し、湿度が下降すると現像剤中のトナー帯電量ＴＶは上昇する。つまり、図８（Ａ）に示すグラフが、湿度の変化に応じて上下に変動する。
【００５６】
この現像剤中のトナー帯電量ＴＶ変化が電子写真方式の現像特性の変動の大きな要因になっているにもかかわらず、未だトナー帯電量ＴＶを画像形成装置１０において検出できるセンサが存在していない。現像剤中のトナー濃度ＴＣに関しては、幾つかの小型センサが開発されており、画像形成装置の中にも実装されている（本実施の形態では、トナー濃度測定センサ３６に相当する。）。
【００５７】
なお、図８（Ａ）に示すグラフは、現像器から少量の現像剤を抜きとって、専用の計測装置を用いて計測した結果を示すものである。
【００５８】
そして、上述したように、現像ニップ４４に存在するトナーの振動を起こす電気力は、現像ニップ４４に印加される電圧（電界）とトナー帯電量ＴＶとに起因しており、さらにトナー１粒子に対するトナーの帯電量が、トナー帯電量ＴＶであり、トナー濃度ＴＣとトナー帯電量ＴＶとの積が、現像剤中のトナー帯電量ＴＶと見込まれるため、トナー濃度ＴＣとトナー帯電量ＴＶとの積及び現像器電流のＡＣ振幅との関連性を求めるための実験結果から、両者には、図８（Ｂ）に示すような相関が求められる。
【００５９】
図８（Ｂ）は、現像器１８に充填されている現像剤中のトナー濃度ＴＣを意図的に変動させたときに、専用計測器で測定したトナー濃度ＴＣとトナー帯電量ＴＶとの積と非画像領域で現像器１８が動作している時のＡＣ振幅との関係を示したものである。
【００６０】
これにより、図８（Ｂ）に示すトナー濃度ＴＣとトナー帯電量ＴＶとの積と、ＡＣ振幅との関係から、ＡＣ振幅が分かればＴＣ＊Ｔｖを求めることが可能であり、さらに、トナー濃度ＴＣは、トナー濃度測定センサ３６によって測定されるため、ＡＣ振幅及びトナー濃度ＴＣを用いることによってトナー帯電量ＴＶが算出可能である。
【００６１】
そこで、算出した現像剤中のトナー帯電量ＴＶを一定に制御するために、現像剤の供給を行うことによって、感光体ドラム１２の表面上にトナー像の現像を行う際に生じる濃度変動を防止する。
【００６２】
現像剤の供給量を算出するには、例えば、現像器１８内の現像剤中のトナー帯電量Ｔｖに対するトナー濃度ＴＣ（トナー濃度測定センサ３６によって測定したトナー濃度）とトナー帯電量ＴＶの目標値に対するトナー濃度ＴＣとの差を求め、求めたトナー濃度ＴＣの差、現像剤や印刷用紙の特性、及び印刷用紙１枚毎に実際に形成する画像の画素数等を考慮して定めた所定の関数に基づいて求めることが可能であり、一例として、次の（１）式により算出される。
【００６３】
現像剤の供給量＝（α×Ｐ）＋｛β×（Ｍ−Ｓ）｝    （１）
上記（１）式において、Ｐは印刷用紙１枚毎に実際に形成する画像の画素数を表しており、α及びβは、現像剤や印刷用紙の特性等に応じて予め定められた係数であり、Ｍをトナー帯電量ＴＶの目標値に対するトナー濃度ＴＣ、Ｓをトナー濃度測定センサ３６によって測定したトナー濃度ＴＣとしている。
【００６４】
この現像剤の供給量は、現像剤供給路２８に設けられた現像剤供給駆動用モータ３０の回転時間や回転速度を増減することにより行うが、本実施の形態に係る画像形成装置１０では、現像剤供給駆動用モータ３０の回転速度を一定の回転速度とし、回転時間のみを制御装置４４によって増減させる制御を行っている。このため、上記（１）式の係数α及び係数βは、現像剤供給量が現像剤供給時間（現像剤供給駆動用モータ３０の回転時間）として算出するものとして予め定められている。
【００６５】
上記で算出した現像剤供給時間に基づいて、現像剤供給駆動用モータ３０の回転軸を回転させることで、現像剤供給部２６に収容された現像剤を、現像剤供給路２８を通って現像容器３８へ供給する。
【００６６】
また、トナー帯電量ＴＶの目標値ＴＶ０を定めるには、例えば、図９に示すように、画像濃度の高低に対応させて定められたトナー帯電量をＲＯＭ等の記憶媒体（図示しない）に記憶させ、ユーザーが、ユーザーインタフェース（図示しない）を用いて選択した画像濃度の高低に応じた入力信号に対して、Ｔｖ０を定めることが可能である。
【００６７】
なお、ＴＶ０に対応したトナー濃度ＴＣの目標値ＴＣ０については、例えば、図９に示す各ＴＶ０に対応させてＴＣ０を予め定めてＲＯＭへ記憶し、ユーザーがユーザーインタフェース（図示しない）を用いて選択したＴＶ０に対応したＴＣ０をＲＯＭから取得しても良いし、図８（Ａ）に示すトナー濃度ＴＣとトナー帯電量Ｔｖとの関係から、ＴＣ０を求めても良い。
【００６８】
図１２は、画像形成装置の現像器内部の現像剤の状態を反映して画像形成装置の画像濃度を制御する処理を示すフローチャートを表わしている。
【００６９】
まず、ステップ３００では、トナー濃度測定センサ３６を用いて、現像容器３８に収納された現像剤中のトナー濃度ＴＣを測定し、一次記憶部であるＲＡＭへ記憶する。
【００７０】
次に、ステップ３０２では、現像器１８へ流入する現像器電流のＡＣ振幅をＡＣ振幅センサ４２で検出して、検出したＡＣ振幅をＲＡＭへ記憶し、次のステップ３０４では、予め求められたトナー帯電量ＴＶとトナー濃度ＴＣとの積と、現像ニップ４４に流入する交流電流のＡＣ振幅との関係（図８（Ｂ）参照）から、ステップ３０２で検出した現像器電流のＡＣ振幅に該当するトナー濃度ＴＣとトナー帯電量ＴＶとの積を求め、求めたトナー濃度ＴＣとトナー帯電量ＴＶとの積に対してステップ３００でＲＡＭへ記憶したトナー濃度ＴＣを除算することで単位質量当たりのトナー帯電量ＴＶを算出する。
【００７１】
なお、現像器電流のＡＣ振幅に関しては、現像器電流が交流成分を有するため、例えば、予め定めた所定時間内のＡＣ振幅の平均値に基づいてトナー濃度ＴＣとトナー帯電量ＴＶとの積を求める。
【００７２】
次のステップ３０６では、ユーザーが、ユーザーインタフェース（図示しない）を用いて選択した画像濃度の高低に応じた入力信号に対して、該当するＴＶ０をＲＯＭ（図９参照）から取得する。
【００７３】
また、ユーザーからの入力信号がない場合には、画像濃度は基準濃度として設定され、該当するＴｖ０をＲＯＭ（図９参照）から取得する。
【００７４】
さらに、上記で示したようにＴＣ０を取得するには、ＴＶ０に対応したＴＣ０をＲＯＭから取得するか、あるいは図８（Ａ）に示すトナー濃度ＴＣ及びトナー帯電量ＴＶとの関係からトナー濃度ＴＣを求めても良い。
【００７５】
次にステップ３０８では、トナー濃度測定センサ３６で測定した現像剤中のトナー濃度ＴＣ及びＴＣ０に基づいて現像剤の供給量を制御する。
【００７６】
本ステップでは、上記で示したように、ステップ３００でＲＡＭへ記憶した現像剤中のトナー濃度ＴＣとステップ３０６で求めたＴＣ０との差を求め、求めた差、現像剤や印刷用紙の特性、及び印刷用紙１枚毎に実際に形成する画像の画素数等を考慮して定めた所定の関数に基づいて現像剤の供給時間を求め、求めた現像剤の供給時間、現像剤供給駆動用モータ３０を駆動させることで現像剤供給部２６に充填された現像剤を現像容器３８へ供給する。
【００７７】
また、現像剤の供給タイミングの遅れによって、感光体ドラム１２に現像器１８を用いてトナー像を現像する際に、感光体ドラム１２と現像ロール３２との間隔の変動等によってトナー像の濃度変動が生じる虞がある。  
【００７８】
そのため、次のステップ３１０及び３１２では、現像剤を現像剤供給部２６から現像容器３８へ供給する開始タイミングから、供給された現像剤が現像ロール３２で現像ニップ４４に搬送される迄の期間、ＡＣ振幅センサ４２で検出した現像器電流のＡＣ振幅に基づいて現像器電源５０から現像ニップ４４へ印加する交流電圧を、予め定めた濃度変動を防止することが可能な所定の電位とすることで、当該期間、すなわち現像剤の搬送が遅延することによって生じる濃度変動を防止する。
【００７９】
つまり、交流電圧の電位量を増加させると画像濃度は増加し、逆に交流電圧の電位量を低下させると画像濃度は低下する傾向を示すため、交流電圧を制御することによって画像濃度の変動を防止する。
【００８０】
さらに、本発明に係る画像濃度の制御とは独立して、図１０で説明したように、濃度センサ２２を用いて感光体ドラム１２に形成された画像濃度調整用パッチの濃度を予め定めた所定値に保つようにトナー像を形成するための画像データの濃度特性を補正するＴＲＣ補正（トーンリプロダクション補正）処理を行う制御によって、より確実に画像濃度の制御を行うことも可能である。
【００８１】
ただし、トナー帯電量ＴＶを一定にする制御が機能すれば、濃度センサ２２によるトナー像を形成するための画像データの濃度特性を補正する制御を行う必要性がなくなるため、実施頻度を少なくすることも可能である。
【００８２】
なお、図８は、温度及び湿度に対して所定範囲毎にトナー帯電量とトナー濃度との関係、及びＡＣ振幅とトナー濃度及びトナー帯電量との関係を予め定め、温湿度測定センサ２４によって測定した現像器１８の設置環境周辺の温度及び湿度に応じてトナー帯電量ＴＶを求めることで、より精度良く現像容器３８への現像剤の供給を制御することも可能である。
【００８３】
これによって、予め求められた単位質量当たりのトナーの帯電量とトナー濃度との積と、像担持体と現像剤搬送手段との間に流れる交流電流の振幅との関係から、像担持体と現像剤搬送手段との間に流れる交流電流の振幅及び二成分現像剤中のトナー濃度に基づいて、二成分現像剤中のトナーの帯電量を求めると共に、求めたトナー帯電量を予め定めた所定値に保つように現像器の収納部へ供給する二成分現像剤の供給量を制御することで、より精度良く濃度変動を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施の形態に係る現像器へ流入する電流及びトナーの帯電量に基づいて現像ニップへ印加する電圧を制御することで現像時における濃度変動を防止する画像形成装置の概略の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る感光体ドラムと現像器との関係を詳細に説明するための概略の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る光体ドラムの帯電電位、画像形成される画像部の露光電位、及び現像器の電位関係を示すグラフ図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る感光体ドラムと現像器との間の電位と電流との関係を示すグラフ図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る現像ニップに流れる電流を測定した測定データを示すグラフ図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るページ毎に印刷を行うページプリントのシーケンスを示すシーケンス図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る非画像領域において現像ニップに流れる電流のＡＣ振幅を測定した測定データを示すグラフであり、現像器の条件によって、相異なる測定結果が得られたことを説明するためのグラフ図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るトナーの帯電量、トナー濃度、及び現像ニップに流れる交流電流のＡＣ振幅の関係を説明するためのグラフであり、図８（Ａ）は、トナー帯電量とトナー濃度との関係を示し、図８（Ｂ）は、トナー帯電量とトナー濃度との積及びＡＣ振幅の関係を示す。
【図９】本発明の実施の形態に係る画像濃度の高低に応じたトナーの帯電量（目標値）を定めたテーブルを示す概略の構成図である。
【図１０】従来の画像形成装置における画像濃度補正用パッチを用いて画像濃度の補正を行う制御を示すフローチャートである。
【図１１】従来の画像形成装置におけるトナー濃度を測定するセンサを用いて画像濃度の補正を行う制御を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態に係る現像器へ流入する電流及びトナーの帯電量に基づいて現像ニップへ印加する電圧を制御する処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８５】
１０    画像形成装置
１２    感光体ドラム
１４    帯電器
１６    レーザービーム
１８    現像器
２０    クリーニング装置
２２    濃度センサ
２４    温湿度測定センサ
２６    現像剤供給部
２８    現像剤供給路
３０    現像剤供給駆動部モータ
３２    現像ロール
３４    攪拌ロール
３６    トナー濃度測定センサ
３８    現像容器
４０    制御装置
４２    ＡＣ振幅センサ
４４    現像ニップ
４６    キャリア
４８    トナー
５０    現像器電源
【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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