(57)【要約】【課題】トナーとキャリアを含む２成分現像剤の、嵩密度の変化に影響されることなく、高い精度でトナー濃度の管理ができ、良好な画質の画像形成を行う画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体の表面に形成されたトナー像の濃度に係る出力値を出力する第１のセンサと、現像後に現像剤担持体の表面に残存する現像剤の透磁率に対応する出力値を出力する第２のセンサと、を有し、第１のセンサの出力値および第２のセンサの出力値に基づいてトナー補給手段の動作を制御する。【選択図】図４
2008191213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアを含む現像剤を用いる画像形成装置であり、
前記トナーを収納するトナー収納手段と、
前記現像剤を収納する現像剤収納部と、
前記トナー収納手段に収納されたトナーを前記現像剤収納部に供給するトナー補給手段、および、前記現像剤を担持する現像剤担持体を有する現像装置と、
静電潜像を担持する感光体と、
を有し、前記感光体と前記現像剤担持体との対向位置にて前記感光体に担持された潜像を前記現像剤担持体に担持された現像剤にてトナー像に現像する画像形成装置において、
前記感光体の表面に形成されたトナー像の濃度に対応する出力値を出力する第１のセンサと、
現像後に前記現像剤担持体の表面に残存する現像剤の透磁率に対応する出力値を出力する第２のセンサと、
前記第１のセンサの出力値および前記第２のセンサの出力値に基づいて前記トナー補給手段の動作を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第１のセンサの出力値および前記第２のセンサの出力値から算出値を算出し、前記算出値により前記画像形成装置の動作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】
前記算出値は、前記算出値をＣ、前記第１のセンサの出力値をＡ、前記第２のセンサの出力値をＢとしたときに、Ｃ＝Ａ／Ｂの算出式により算出されたものであることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記トナー補給手段の動作を、前記算出値と予め設定された基準値との比較結果により制御することを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第１のセンサおよび前記第２のセンサによる計測と前記出力値の出力、前記制御手段による前記算出値の算出、前記算出値の前記基準値との比較、および、前記比較の結果に基づく前記トナー補給手段の動作の制御、は、通常の画像形成における条件とは異なる条件にてなされた現像動作の後に実施されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置は、前記現像剤収納部に収納されている前記現像剤のトナー濃度を測定する出力レベル可変のトナー濃度センサを有するものであり、
前記制御手段は、前記第１のセンサの出力値と前記第２のセンサの出力値に基づき前記トナー濃度センサの出力レベルを制御す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】
２成分現像剤を用いる画像形成装置におけるトナー濃度管理に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式画像形成装置には、磁性体であるキャリアと非磁性体であるトナーを含む現像剤、いわゆる、２成分現像剤を用いる現像方式のものがある。２成分現像剤を用いる現像方式は、相対的に回転する非磁性ローラと、非磁性ローラの内部に、周面に複数の磁極を周方向に配設した磁石体とからなる現像ローラの表面に、現像剤を付着させて担持、搬送し、現像ローラに対向して配置された感光体の表面に、現像剤中のトナーを移行、付着させてトナー像を形成する。感光体にトナーを移行させて潜像をトナー像に形成するプロセスを現像と称する。
【０００３】
現像により感光体に形成されたトナー像は記録紙等の転写材に転写され、ユーザに提供される。
【０００４】
現像後の現像ローラ上には現像剤が残存しており、現像後の現像ローラ上に残存する現像剤は再使用される。
【０００５】
通常、現像ローラに供給される現像剤は攪拌室に収納される。現像剤は攪拌室にて攪拌されることにより現像剤を摩擦帯電され、現像ローラの表面に付着する。現像後の現像ローラ上に残存する現像剤は現像ローラから剥離された後に攪拌室に搬送され、攪拌室に収納されている現像剤と混合、攪拌されて現像に供される。
【０００６】
現像後の現像ローラ上に残存する現像剤はトナー成分が減少しているので、このような現像、回収、再使用を繰り返すと、攪拌室内に収納されている現像剤のトナー濃度は低下する。
【０００７】
トナー濃度とは、現像剤中のトナーの質量（Ｗｔ）とキャリアの質量（Ｗｃ）との比であり、トナー濃度＝（Ｗｔ／（Ｗｔ＋Ｗｃ））×１００（％）で表わされる。
【０００８】
トナー濃度は、形成する現像により形成されるトナー画像に影響する。トナー濃度が低くなると形成する現像により形成されるトナー画像の濃度が不足し、トナー濃度が高くなるとトナー画像の濃度過多やカブリの原因となる。
【０００９】
このため、通常では、攪拌室内に収容される現像剤のトナー濃度を測定し、トナー濃度が低くなったときには攪拌室内の現像剤に別途収納しているトナーを供給し、攪拌室内の現像剤のトナー濃度を適当な範囲に管理することがなされる。
【００１０】
２成分現像剤を用いる現像方式は、このようなトナー濃度管理を必要とするが、トナーの摩擦帯電制御が比較的容易で、トナー粒子の凝集が起こりにくく、高品位の画像の形成が可能であるので、多く用いられている。
【００１１】
２成分現像剤（以下単に現像剤と記す。）のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段として、例えば、現像剤に光を照射し、現像剤からの反射光量を受光してトナー濃度を検知する反射光量検知方式のトナー濃度検知センサや、トナー濃度により現像剤の透磁率が変化する現象を利用した、透磁率検知方式のトナー濃度検知センサ等がある。
【００１２】
透磁率検知方式によるトナー濃度検知は、トナー濃度が低いときは磁性体であるキャリアが相対的に多いので透磁率は高くなり、トナー濃度が高いときには磁性体であるキャリアが相対的に少ないので透磁率は低くなる現象を利用したもので、キャリアの色調の影響を受けないので、好ましく用いられる。
【００１３】
透磁率検知方式によるトナー濃度検知センサは、被測定物である現像剤の透磁率に基づく特性を、例えば、電圧値として出力する。通常、トナー濃度が高いときには出力値は低くなり、トナー濃度が低いときには出力値は高くなる。このように、透磁率検知方式によるトナー濃度検知センサにては、その出力値からトナー濃度を知ることができる。
【００１４】
透磁率検知方式によるトナー濃度検知センサを組み込んだ画像形成装置においては、トナー濃度が低下してトナー濃度検知センサの出力値が所定の値（判定基準値）より大きくなったときにトナー補給を行い、トナー濃度を好ましい範囲に保つように制御している。
【００１５】
しかし、現像剤の透磁率は、トナー濃度以外の要因によっても変化することが知られている。例えば、現像剤の帯電量が変化すれば、トナー濃度が同じでも現像剤中のキャリア同士の静電気的反発力が変化するので、現像剤の嵩密度が変化する。帯電量が上昇すれば、電気的に同極性のキャリア同士の反発力が増すために、現像剤の嵩密度が低下する。
【００１６】
嵩密度が低下すると、現像剤の透磁率は低くなり、透磁率検知方式によるトナー濃度検知センサの出力値は低くなる。すなわち、嵩密度が低下すると、透磁率検知方式にてはトナー濃度が高いとする出力値となる。
【００１７】
一般に現像剤の嵩密度は、現像剤耐久や使用環境、攪拌停止時間等によってある傾向を持って変化するために、トナー濃度検知センサの出力値は、これら、現像剤耐久や使用環境、攪拌停止時間等により変化する。
【００１８】
このように、透磁率検知方式によるトナー濃度検知センサの出力値のみでは、正確なトナー濃度の検知は難しく、従来の画像形成装置にては、このような、トナー濃度以外の要因による透磁率の変化によってトナー濃度の誤検知を起こすことがないように配慮されている。例えば、トナー濃度検知センサの出力値を制御する制御電圧を制御することにより、トナー濃度検知センサの出力値を、現像剤耐久や使用環境、攪拌停止時間等により補正して、補正された出力値によりトナー補給を行う方法が採られている。トナー濃度検知センサに印加する制御電圧の制御にあたり、現像剤耐久や使用環境、攪拌停止時間等に対するトナー濃度検知センサに印加する制御電圧を補正テーブルという形で収納し、検知された現像剤耐久や使用環境、攪拌停止時間等の条件により補正テーブルを参照して実施される。
【００１９】
しかし、実際には、現像剤嵩密度が補正テーブルにて予め想定した傾向のとおり変化しない場合も多々あり、透磁率センサの出力値のみでの正確なトナー濃度の検知は難しく、条件によっては形成される画像に影響が生じることもある。
【００２０】
また、透磁率センサを攪拌室に配置して、透磁率センサの出力値を判定基準値と比較した結果に基づき攪拌室内の現像剤がトナー補給を行う状況にあるか否かを判定してトナー濃度制御を行うのに加えて、反射式光学センサを感光体の現像領域下流側に配置して、感光体上に形成した検出用のトナー画像の画像濃度を検知し、画像濃度の検知結果から判定基準値を補正し、透磁率センサの出力値を補正した判定基準値と比較した結果に基づいてトナー濃度制御を行う技術が開示されている（特許文献１）。
【００２１】
現像剤の経時変化等により現像特性が変化すると、透磁率センサの出力値が所定の範囲にあっても、形成される画像の画像濃度が所望の画像濃度よりも薄く、あるいは、所望の画像濃度以下になることがあるが、このトナー濃度制御方法によれば、現像特性が変化した場合でも、検出用のトナー画像の検知結果に基づいて補正した判定基準値と透磁率センサの出力値の比較結果によりトナー補給を行うので現像装置内のトナー濃度を上昇させて所望の画像濃度を得ることができる。
【００２２】
しかし、特許文献１に開示されたトナー濃度制御方法は、透磁率センサにてトナーとキャリアを分離していない現像剤のトナー濃度を測定するので、測定値は現像剤の嵩密度の影響を受ける。また、光学センサが検知する感光体上の検出用のトナー像は、現像ローラの表面に担持された現像剤中の全トナーが分離して形成されたものものではなくて、現像剤中の一部のトナーが感光体に移行して形成されたものにすぎない。したがって、このようにして取得された透磁率センサおよび光学センサの出力からは、様々な環境下や条件下において正確にトナー濃度が測定できるとは言えず、正確なトナー濃度制御は実施できない。
【特許文献１】特開平５−１５８３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
現像剤の嵩密度の変化に影響されることなく、高い精度でトナー濃度の管理ができ、良好な画質の画像形成を行う画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
前記課題は、以下の手段により達成される。
（１）トナーとキャリアを含む現像剤を用いる画像形成装置であり、
前記トナーを収納するトナー収納手段と、
前記現像剤を収納する現像剤収納部と、
前記トナー収納手段に収納されたトナーを前記現像剤収納部に供給するトナー補給手段、および、前記現像剤を担持する現像剤担持体を有する現像装置と、
静電潜像を担持する感光体と、
を有し、前記感光体と前記現像剤担持体との対向位置にて前記感光体に担持された潜像を前記現像剤担持体に担持された現像剤にてトナー像に現像する画像形成装置において、
前記感光体の表面に形成されたトナー像の濃度に対応する出力値を出力する第１のセンサと、
現像後に前記現像剤担持体の表面に残存する現像剤の透磁率に対応する出力値を出力する第２のセンサと、
前記第１のセンサの出力値および前記第２のセンサの出力値に基づいて前記トナー補給手段の動作を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
（２）前記制御手段は、前記第１のセンサの出力値および前記第２のセンサの出力値から算出値を算出し、前記算出値により前記画像形成装置の動作を制御することを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
（３）前記算出値は、前記算出値をＣ、前記第１のセンサの出力値をＡ、前記第２のセンサの出力値をＢとしたときに、Ｃ＝Ａ／Ｂの算出式により算出されたものであることを特徴とする（２）に記載の画像形成装置。
（４）前記制御手段は、前記トナー補給手段の動作を、前記算出値と予め設定された基準値との比較結果により制御することを特徴とする（２）または（３）のいずれかに記載の画像形成装置。
（５）前記第１のセンサおよび前記第２のセンサによる計測と前記出力値の出力、前記制御手段による前記算出値の算出、前記算出値の前記基準値との比較、および、前記比較の結果に基づく前記トナー補給手段の動作の制御、は、通常の画像形成における条件とは異なる条件にてなされた現像動作の後に実施されることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の画像形成装置。
（６）（１）〜（５）のいずれかに記載の画像形成装置は、前記現像剤収納部に収納されている前記現像剤のトナー濃度を測定する出力レベル可変のトナー濃度センサを有するものであり、
前記制御手段は、前記第１のセンサの出力値と前記第２のセンサの出力値に基づき前記トナー濃度センサの出力レベルを制御することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００２５】
本発明により、現像剤の嵩密度の変化に影響されることなく、高い精度でトナー濃度の管理を実施し、良好な画質の画像形成を行う画像形成装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明は、現像剤のトナー濃度に対応する情報値を取得し、取得した情報値に基づきトナー濃度を好適に管理する手段を有する画像形成装置に係る発明である。その実施の形態を説明するに先立ち、本発明の基本となる、トナー濃度に対応する情報値、について説明する。
【００２７】
図１は、本発明におけるトナー濃度に対応する情報値を取得するプロセスを説明する模式図である。図１において、１は矢示方向に回転する感光体ドラムであり、感光体ドラム１に対向して、内部に複数の磁石を有した磁石ロールと磁石ロール外周を矢示方向に回転する現像スリーブとからなる現像剤担持体として機能する現像ローラ４１が配置される。
【００２８】
４４は攪拌室であり、現像剤を収納する。攪拌室４４は特許請求の範囲に記載された現像剤収納部に相当する。
【００２９】
４４１、４４２は攪拌室４４内に配置された撹拌部材であるスクリューで、回転することにより攪拌室４４に収納された現像剤の撹拌を行う。撹拌によりトナーと磁性キャリアとから成る現像剤は摩擦帯電し、キャリア外周にトナーが付着した状態となっていて、現像スリーブ周面に磁力によって付着し、現像ローラ４１に担持、搬送される。
【００３０】
現像ローラ４１に付着する現像剤は、層厚規制部材４３によって所定の量となるよう制限がなされ、現像ローラ４１の回転に伴って感光体ドラム１に対向する現像領域へ搬送される。
【００３１】
現像ローラ４１には直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアスが印加され、現像領域にて、感光体ドラム１上の静電潜像部分に、現像ローラ４１に担持搬送された現像剤のトナーを付着する現像が行われる。現像領域を通過した感光体ドラム１上には、トナー像が形成される。また、現像領域を通過した現像ローラ４１上は、現像によりトナーを失った現像剤のキャリアが残存する。
【００３２】
かかる現像のプロセスにおいて、感光体ドラム１の現像領域における回転方向下流位置に、光学センサＳ４を配設するとともに、現像ローラ４１における現像領域の回転方向下流位置に、透磁率センサＳ５を配設する。
【００３３】
光学センサＳ４は感光体ドラム１上に形成されたトナー画像の濃度を検知し、透磁率センサＳ５は現像領域を通過した現像ローラ４１上に残存する、現像によりトナーを失った現像剤の透磁率を検知する。
【００３４】
光学センサＳ４は、発光素子から光束を発して被測定物を照射し、被測定物から反射されてくる光量を受光素子にて検出し、発光素子から発した光量と、被測定物から反射されてくる光量との比の対数を出力値とするものであり、特許請求の範囲に記載されたトナー像に係る特性を計測し出力する第１のセンサとして機能するものである。光学センサＳ４は、感光体ドラム１上に形成されたトナー画像に係る特性の濃度を、発光素子の光量をＶｓ、被測定物から反射されてくる光量をＶｔとしたときに、出力値Ａ＝−ｌｏｇ（Ｖｔ／Ｖｓ）として出力値Ａを出力する。
【００３５】
透磁率センサＳ５は、透磁率検知方式によるトナー濃度検知センサと同様の構成であり、現像ローラ４１上に残存する現像剤に係る特性の透磁率に基づく出力値Ｂを電圧値で出力するものであり、特許請求の範囲に記載された第２のセンサとして機能するものである。
【００３６】
ところで、現像プロセスにおける現像効率、すなわち、感光体ドラム１へのトナーの付与率、は、感光体ドラム１および現像ローラ４１のそれぞれの外周面の線速度の比を変動することにより変化させることができる。
【００３７】
例えば、現像後に、現像ローラ４１が担持する現像後のトナーを１００％感光体ドラム１に付与させる現像、すなわち現像効率が１００％である現像は、現像時の現像ローラ４１の外周面の線速度を感光体ドラム１の外周面の線速度より小さく設定、例えば、現像ローラ４１の外周面の線速度と感光体ドラム１の外周面の線速度との比を１：１０にすることにより実現できる。
【００３８】
現像効率が１００％にて現像されたときには、現像ローラ４１に担持された現像剤に含まれるトナーは１００％感光体ドラム１に移行するので、現像領域を通過した感光体ドラム１には現像剤の１００％のトナーによりトナー像が形成され、現像領域を通過した現像ローラ４１の周面には、現像によりトナーを１００％失った現像剤のキャリアのみが残存することになる。
【００３９】
したがって、現像効率が１００％になるような条件にて現像がなされたとき、光学センサＳ４の出力値Ａは現像に供された現像剤におけるトナーの量を反映する数値であり、透磁率センサＳ５の出力値Ｂは現像に供された現像剤におけるキャリアの量を反映する数値となる。
【００４０】
本願発明者は、現像効率が１００％になるような条件にて現像がなされたときの、現像前の現像剤におけるトナーの量を反映する出力値Ａと、現像前の現像剤におけるキャリアの量を反映する出力値Ｂとから、現像前の現像剤におけるトナー濃度に対応する指標値を得ることを検討した結果、Ｃ＝Ａ／Ｂの算出式により算出される算出値Ｃが現像ローラ４１に供される現像剤のトナー濃度に対応する指標値となることを見出した。
【００４１】
図２は、現像剤のトナー濃度と算出値の対応を説明するデータおよび図である。
【００４２】
図２（ａ）は、トナー濃度既知の現像剤を用いて、感光体ドラムに形成された測定パターンの潜像を現像効率１００％にて現像を行ったときの、光学センサＳ４の出力値Ａ、透磁率センサの出力値Ｂ、および、光学センサＳ４の出力値Ａと透磁率センサの出力値Ｂとから算出した算出値Ｃ（＝Ａ／Ｂ）を表に記載したものである。
【００４３】
出力値Ａおよび出力値Ｂの取得に際しての条件は以下である。
【００４４】
現像剤：体積平均粒径４．５μｍのスチレンアクリル重合トナーと、体積平均粒径２５μｍのアクリル樹脂コートＭｎフェライトキャリアとを、トナー濃度が２〜１０％になるように形成した２成分現像剤。
【００４５】
測定パターン：ベタ画像用に全面露光したパターン
現像条件：現像ローラ回転周速度  ４０ｍｍ／ｓ
感光体回転速度周速度  ４００ｍｍ／ｓ
光学センサ：発光素子および受光素子を有するセンサであり、発光素子から発光される光量Ｖｓの光束を被測定面に照射し、被測定面からの反射光量Ｖｔを受光素子にて検出し、算出式Ａ＝−ｌｏｇ（Ｖｔ／Ｖｓ）にて現される被測定面の反射率を出力値Ａとして出力。（Ａ：０〜３の範囲）
透磁率センサ：被測定物の透磁率を出力値Ｂで出力する。被測定物であるスリーブ上の現像剤の透磁率（＝単位面積あたりのキャリア質量）を出力値Ｂとして出力。（Ｂ：０〜５（Ｖ）の範囲）
また図２（ｂ）は、図２のデータを座標平面上に表した、現像剤のトナー濃度と、算出値Ｃと、の関係を示すグラフである。横軸は、現像剤のトナー濃度であり、縦軸は算出値Ｃである。図２（ａ）および（ｂ）から現像剤のトナー濃度と算出値Ｃとは強い対応関係を有していることが判る。
【００４６】
得られた算出値Ｃは、現像剤中の１００％のトナーにより感光体ドラム１上に形成されたトナー像と、現像ローラ４１上の１００％キャリアの透磁率から得られたセンサの出力値によるもので、嵩密度の影響を受けず、現像剤のトナー濃度を高精度に表現する指標値である。
【００４７】
本発明は、現像剤のトナー濃度を高精度に表現する算出値Ｃに基づいてトナー補給の要否を決定、制御することにより、トナー濃度を適正に管理でき、高品位の画像を形成することができる画像形成装置を提供するものである。
＜発明の第１の実施の形態＞
図３は、前述した本発明を適用した画像形成装置の１例を示す図である。図３に示す画像形成装置１００はタンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、画像読取装置２００を付属している。
【００４８】
画像形成装置１００は、複数組の画像形成手段１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと、ベルト状の中間転写体６と給紙搬送手段２０及び定着装置７０を有する。
【００４９】
画像形成装置１００は、画像形成モードと、トナー濃度管理モードとの２つのモードにて動作する。画像形成モードは通常の画像形成を行うモードであり、トナー濃度管理モードは現像剤のトナー濃度を管理するモードである。これら２つのモードの詳細は後述する。
【００５０】
画像形成装置１００の上部には、自動原稿送り装置２０１と原稿画像走査露光装置２０２とから成る画像読取装置２００が設置されている。
【００５１】
自動原稿送り装置２０１の原稿台上に載置された原稿ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置２０２の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。
【００５２】
ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部５０において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行い、一旦記憶された後、露光手段（画像書き込み手段）３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに入力される。
【００５３】
イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｙは、像担持体としての感光体ドラム１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング手段５Ｙを有する。
【００５４】
マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｍは、像担持体としての感光体ドラム１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング手段５Ｍを有する。
【００５５】
シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｃは、像担持体としての感光体ドラム１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング手段５Ｃを有する。
【００５６】
黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｋは、像担持体としての感光体ドラム１Ｋ、帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング手段５Ｋを有する。
【００５７】
帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光手段３Ｃ及び帯電手段２Ｋと露光手段３Ｋは、それぞれ潜像形成手段を構成し、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に静電潜像を形成する。
【００５８】
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を内包する現像装置であり、静電潜像を担持する感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを現像し、各感光体ドラム上に各色のトナー像を形成する。
【００５９】
中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。
【００６０】
感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに形成された各色のトナー画像は、回動する中間転写体６上に一次転写手段７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋにより逐次転写されて（一次転写）、合成されたカラー画像が形成される。
【００６１】
給紙搬送手段２０の給紙カセット２１内に収容された転写材９０は、給紙手段２２により給紙され、給紙ローラ２３，２４，２５，２６、レジストローラ２７等を経て、二次転写手段（転写ローラ）９に搬送され、転写材９０上にカラー画像が転写される（二次転写）。
【００６２】
カラー画像が転写された転写材９０は、定着装置７０にてカラートナー像（或いはトナー像）が定着されて転写材９０上に固定され、排紙ローラ２８に挟持されて機外の排紙トレイ２９上に載置される。
【００６３】
なお、画像形成装置１００の説明においては、カラー画像形成について説明したが、モノクロ画像を形成する場合も本発明に含まれるものである。
【００６４】
図４は、発明の実施形態におけるトナー濃度管理を行うするプロセスを説明する模式図である。
【００６５】
図４において、１は感光体ドラム、４は現像装置、６０はトナー収納手段、６１はトナー補給手段、Ｓ４は光センサ、Ｓ５は透磁率センサ、１１は制御手段である。
【００６６】
現像装置４は、内部に複数の磁石を有した磁石ロールと、磁石ロールの外周を矢示方向に回転し現像剤担持体として機能する現像ロール４１を有し、感光体ドラム１に対向して配置される。
【００６７】
また、現像装置４における攪拌室４４はであり、現像ローラ４１に供給する現像剤を収納するとともに、内部に配置されたスクリュー４４１、４４２の回転により収納した現像剤を攪拌する。
【００６８】
光センサでＳ４は、現像後の感光体ドラム１に形成されたトナー像の濃度を測定し、測定結果を出力値Ａとして出力する。
【００６９】
透磁率センサＳ５は、現像後の現像ローラ４１に残存、担持される現像剤の透磁率を測定し、測定結果を出力値Ｂとして出力する。
【００７０】
１１は制御手段であり、感光体ドラム１、現像ローラ４１、スクリュー４４１、４４２の回転を制御し、現像ローラ４１と感光体ドラム１とが対向する現像領域にて、現像ローラ４１が担持した現像剤により感光体ドラム１上にトナー像を形成する現像の制御を行うと共に、光センサＳ４、透磁率センサＳ５からの出力値に基づき攪拌室４４に収納される現像剤のトナー濃度管理の制御を行う。
【００７１】
実施の例における動作プロセスを、図４に示す構成図を用いて説明する。
【００７２】
攪拌室４４に収納されたトナーと磁性キャリアとから成る現像剤は撹拌されて摩擦帯電し、キャリア外周にトナーが付着した状態となり、回転する現像ローラ４１周面に付着、担持される。
【００７３】
現像ローラ４１に担持、搬送される現像剤は、層厚規制部材４３によって所定の層厚となるよう制限がなされる。
【００７４】
現像ローラ４１周面に付着、担持される現像剤は、現像ローラ４１の回転に伴って感光体ドラム１と現像ローラ４１とが対向する現像領域に移動する。
【００７５】
現像ローラ４１には直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアスが印加され、現像ローラ４１と感光体ドラム１とが対向する現像領域にて、現像ローラ４１が担持した現像剤のうちのトナーが感光体ドラム１上の静電潜像部分に移動、付着して感光体ドラム１上にトナー像を形成する現像がなされる。
【００７６】
なお、通常の画像形成を行う画像形成モードにては、感光体ドラム１と現像ローラ４１との回転速度は、感光体ドラム１の外周面の線速度と現像ローラ４１の外周面の線速度との比が１：２になるように設定されている。
【００７７】
画像形成モードにては、このようなプロセス条件のもとに、感光体ドラム１に形成されたトナー画像を中間転写体６を経て転写材９０に転写し、定着後に機外に排紙する。
【００７８】
トナー濃度管理モードにては、現像ローラ４１の外周面の線速度が感光体ドラム１の外周面の線速度よりも小さくなるように、現像ローラ４１の外周面の線速度と感光体ドラム１の外周面の線速度との比が１：１０になるように設定して、所定の測定パターン画像データを感光体ドラム１に書込み、感光体ドラム１上の測定パターンの潜像を現像して測定パターンのトナー像に形成する。
【００７９】
現像ローラ４１の外周面の線速度と感光体ドラム１の外周面の線速度との比が、１：１０となるような条件下で現像が行われるとき、現像ローラ４１に担持された現像剤中のすべてのトナーを感光体ドラム１の静電潜像に移動させ、トナー像とすることができる。
【００８０】
したがって、現像領域を通過した感光体ドラム１には、現像に供された現像剤の１００％のトナーにより測定パターントナー像が形成され、現像領域を通過した現像ローラ４１上は、現像によりトナーを１００％失った現像剤のキャリアのみが残存することになる。
【００８１】
そして、感光体ドラム１上の測定パターントナー像の濃度を光学センサＳ４にて計測した結果の出力値Ａを、透磁率センサＳ５にて現像ローラ４１に残存するキャリアの透磁率を計測した結果を出力値Ｂで除した算出値を求め、求めた算出値を予め収納してある基準値と比較し、算出値が基準値より小さいときにトナー補給を行うように制御する。
【００８２】
光学センサＳ４の出力値Ａは、現像に供され分離された現像剤の全トナー量を画像濃度として測定し、電圧値として出力されたものであり、透磁率センサＳ５の出力値Ｂは、現像に供され分離された現像剤中の全キャリア量を透磁率として測定し電圧値として出力されたものであるので、結局、現像剤単位質量中の全トナー質量と全キャリア質量を測定したに等しく、トナー濃度を直接測定しているに等しい。そして、現像剤中のトナーとキャリアとを完全に分離してその各々を測定しているため、現像剤の嵩密度が変化したとしても、その影響を受けることがない。
【００８３】
トナー濃度管理モードにては、感光体ドラム１と現像ローラ４１の外周面の線速度の比が画像形成モードのときとは異なるので、トナー濃度管理モードを画像形成モードと平行して同時に行うことはできない。トナー濃度管理モードによる動作は、画像形成を行わないとき、例えば、定着装置のウォームアップ中、あるいは、１枚の画像形成が終了したとき、あるいは、一つのジョブ単位が終了したとき、あるいは、所定の数の画像形成がなされたとき、等になされる。画像形成の生産性の面から、画像形成モードにおける一つのジョブ単位が終了したとき、あるいは、所定の数の画像形成がなされたときに自動的にトナー濃度管理モードに自動的に切り替わるようにするのが好ましい。本実施の形態においては、画像形成モードにおける一つのジョブ単位が終了したときトナー濃度管理モードに自動的に切り替わり、トナー濃度管理モードにおけるトナー濃度管理動作が終了すると、画像形成モードに自動的に復帰するように構成されている。
【００８４】
図５は、本実施の形態の画像形成装置におけるトナー濃度管理制御系の概要を示すブロック図である。
【００８５】
図５において、１００は制御手段部であり、演算制御処理を行うＣＰＵ１１１は記憶手段１２１に収納されたプログラムにより、画像形成装置１００の、画像形成手段駆動部、トナー補給手段６１、トナー濃度センサＳ２、光学センサＳ４、透磁率センサＳ５の動作を、インターフェース１５０を介して制御する。
【００８６】
画像形成手段駆動部は、画像形成装置１００における感光体ドラム１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング手段５Ｍを駆動する。
【００８７】
トナー補給手段６１はトナー収納手段６０に収納したトナーを攪拌室４４に供給する。
【００８８】
また、ＣＰＵ１１１には、記憶手段１２１〜１２４、演算手段１３１、および、比較手段１４１が接続されている。
【００８９】
記憶手段１２１は、画像形成モードを実行するプログラムである画像形成モードプログラムと、トナー濃度管理モードを実行するプログラムであるトナー濃度管理モードプログラムと、後述する算出値を算出するための算出式とを収納している。
【００９０】
記憶手段１２２には、測定パターン画像データが収納されている。測定パターン（画像データ）については、後述する。
【００９１】
記憶手段１２３には、基準値ＣKが収納される。記憶手段１２４には、光学センサＳ４の出力値Ａ、透磁率センサＳ５の出力値Ｂ、および演算値Ｃが収納される。記憶手段１２４には複数の情報を収納でき、また、収納される情報は置き換えが可能である。
【００９２】
演算手段１３１は、ＣＰＵ１１１の指示により、記憶手段１２１に収納されている算出式に基づき算出値Ｃを算出するように機能する。
【００９３】
比較手段１４１は、ＣＰＵ１１１の指示により、算出値Ｃが基準値ＣKより小さいか否かを比較判定するように機能する。
【００９４】
ＣＰＵ１１１は、画像形成時には画像形成モードプログラムによりインターフェース１５０を介して画像形成装置１００の各手段部を動作させて、画像形成を行う。
【００９５】
またトナー濃度管理モード実行中は、トナー濃度管理モードプログラムにより、インターフェース１５０を介して画像形成装置１００の各手段部を動作を動作させて、トナー濃度の管理を行う。
【００９６】
第１の実施の形態の画像形成装置における画像形成モードからトナー濃度管理モードへの切り替えは、記憶手段１２１に収納されているプログラムにより、画像形成モードに実行された１つのジョブが終了したときに自動的になされる。
【００９７】
次に図４、図５を用いて画像形成モードおよびトナー濃度管理モードにおける動作を説明する。
【００９８】
通常の画像形成を行う画像形成モードにおいては、ＣＰＵ１１１は、現像ローラ４１及び感光体ドラム１を、それぞれ所定の速度で回転させるように制御する。画像形成モードにおいては現像ローラ４１と感光体ドラム１の外周面の線速度の比が２：１となるようにそれぞれの回転速度が制御される。現像ローラ４１により、攪拌室４４で攪拌され、摩擦帯電した現像剤が担持、搬送される。
【００９９】
現像ローラ４１はバイアス電圧を印加され、現像ローラ４１の周面に付着搬送された現像剤のうちのトナーは、現像領域にて感光体ドラム１に移動し、感光体ドラム１が担持する静電潜像はトナー像に現像される。
【０１００】
一方、トナー濃度管理モードにおいては、ＣＰＵ１１１は、感光体ドラム１と現像ローラ４１の回転速度を、画像形成モードとは異なり、現像ローラ４１の外周面の線速度が感光体ドラム１の外周面の線速度よりも小さくなるように、現像ローラ４１の外周面の線速度と感光体ドラム１との外周面の線速度の比が１：１０となるように制御する。
【０１０１】
次いでＣＰＵ１１１は、記憶手段１２２に収容されている測定パターン画像データを呼び出し、書込手段に呼び出した測定パターン画像データを感光ドラム１に書込むように制御する。
【０１０２】
測定パターンは、全面露光したベタ画像である。感光ドラム１に書き込まれて形成された測定パターンの静電潜像は、現像領域にて現像されて測定パターントナー像となる。
【０１０３】
トナー濃度管理モードにおいて、現像ローラ４１の外周面の線速度と感光体ドラム１の外周面の線速度との比を１：１０とするので、現像ローラ４１に担持された現像剤中のすべてのトナーを感光体ドラム１の静電潜像に移動させ、測定パターントナー像とすることができる。
【０１０４】
ＣＰＵ１１１は、光学センサＳ４に感光体ドラム１の周面上に形成された測定パターントナー像の反射光量を測定させ、測定結果を出力値Ａとして出力させ、出力値Ａを記憶手段１２４に収納する。
【０１０５】
また、透磁率センサＳ５に、現像を行った後に現像ローラ４１の面に残存する現像剤、すなわち、現像ローラ４１の面に残存するキャリアの透磁率を測定させ、測定結果を出力値Ｂとして出力させ、出力値Ｂを記憶手段１２４に収納する。
【０１０６】
ＣＰＵ１１１は、演算手段１３１に、記憶手段１２４に収納した出力値Ａと、出力値Ｂと、から、記憶手段１２１に収納した算出式に基づき算出値Ｃを算出させ、算出値Ｃを記憶手段１２４に収納する。なお、記憶手段１２１には算出式Ｃ＝Ａ／Ｂが収納されている。
【０１０７】
次いでＣＰＵ１１１は、比較手段１４１に、記憶手段１２４に収納した算出値Ｃを記憶手段１２３に収容されている基準値ＣKと比較させる。
【０１０８】
基準値ＣKは、予めトナー補給を行う必要があると判断される限界値のトナー濃度を有する現像剤を用いて導出されたものでトナー補給を行うか否かの限界のトナー濃度値に対応する数値である。算出値Ｃが基準値ＣKより小さいときにはトナー補給を行う必要があると判断される基準となる数値である。
【０１０９】
比較結果がＣ＜ＣKであるときには、ＣＰＵ１１１は、トナー補給手段６１にトナーの補給を行うように指示する。また、Ｃ＜ＣKでないときはトナーの補給の指示は行わない。
【０１１０】
トナーの補給を行うように指示をうけたトナー補給手段６１は、トナー収納手段６０に収納されているトナーを攪拌室４４に供給するように動作する。トナー補給手段６１によるトナーの供給動作は、トナー供給を開始後、プログラムに従う所定の時間が経過すると停止する。このように、現像に供された現像剤のトナー濃度の指標値である算出値Ｃが基準値ＣKより小さいとき、すなわち、トナー濃度が基準の値より小さいときにトナーの補給を行うことにより、現像剤収納部である攪拌室４４に収納されている現像剤のトナー濃度は上昇し、現像剤収納部に収納されている現像剤のトナー濃度を常に好ましい水準に保つことができる。
【０１１１】
比較結果がＣ＜ＣKでトナー補給を行った後、あるいは、Ｃ＜ＣKでないときはトナー濃度管理モードを終了し画像形成モードに復帰する。
【０１１２】
なお、前述の実施の形態における画像形成装置は、算出値Ｃと基準値ＣKとの大小判断結果に基づき、算出値Ｃが基準値ＣKより小さいと判断されたときに所定時間のトナー補給を行うように動作するが、算出値Ｃと基準値ＣKとの差Ｄ＝ＣK−Ｃを求め、差Ｄの大きさによってトナーの供給を開始した後に、トナーの供給を停止するまでの時間を可変にするように構成することもできる。このように構成することにより、トナー濃度をより細かくコントロールすることができる。
【０１１３】
図６は、本実施の形態の画像形成装置がトナー濃度管理モードにてトナー濃度管理を行う動作の流れを説明するフローチャートである。以下、図６に示すフローチャートを参照して説明する。
【０１１４】
先ず、ユーザにより、実行するジョブが入力されると、ＣＰＵ１１１は画像形成モードによる画像形成を実施する。（ステップＳ１）
続くステップＳ２にて、ＣＰＵ１１１は、画像形成がなされる毎に実行ジョブが終了したか否かを確認し、実行ジョブが終了していないとき（ステップＳ２  Ｎｏ）にはステップＳ１に戻り、ステップＳ１〜Ｓ２の動作を実行ジョブが終了するまで繰り返す。
【０１１５】
実行ジョブが終了したとき（ステップＳ２  Ｙｅｓ）にはステップＳ３に移行する。
【０１１６】
ステップＳ３にて、ＣＰＵ１１１は、記憶手段１２１に収納されているプログラムにしたがい、動作モードを画像形成モードからトナー濃度管理モードに切り替える。
【０１１７】
ステップＳ４にてＣＰＵ１１１は、現像ローラ４１の外周面の線速度と感光体ドラム１の外周面の線速度との比が１：１０になるように、それぞれの回転速度を変更するように指示、制御する。
【０１１８】
ステップＳ５にてＣＰＵ１１１は、記憶手段１２２に収納されている測光パターン画像データを呼び出し、呼び出した測光パターン画像データを、書込手段に感光体ドラム１に書き込むよう指示し、感光体ドラム１に測光パターンの静電潜像を形成させる。
【０１１９】
ステップＳ６にてＣＰＵ１１１は、現像ローラ４１に担持されている現像剤にて現像を行い、感光体ドラム１上の測光パターンの静電潜像をトナー像に形成する。現像ローラ４１の外周面の線速度と感光体ドラム１の外周面の線速度との比を１：１０として現像することにより、現像ローラ４１に担持されている現像剤の中のすべてのトナーは感光体ドラム１に移行しトナー像を形成する。
【０１２０】
次いでＣＰＵ１１１は、ステップＳ７にて、光学センサＳ４に感光体ドラム１に形成されたトナー像の濃度を測定させ、測定結果の出力値Ａを記憶手段１２４に収納させるとともに、透磁率センサＳ５に現像ローラ４１に担持される現像後の現像剤の透磁率を測定させ、測定結果の出力値Ｂを記憶手段１２４に収納させる。
【０１２１】
ステップＳ８にてＣＰＵ１１１は、記憶手段１２４に収納された出力値Ａ、出力値Ｂを呼び出し、演算手段１３１に記憶手段１２１に収納している算出式（Ｃ＝Ａ／Ｂ）により算出値Ｃを算出させ、算出した算出値Ｃを記憶手段１２４に収納する。
【０１２２】
ステップＳ９にてＣＰＵ１１１は、記憶手段１２３に収納されている基準値ＣKと記憶手段１２４に収納した算出値Ｃを呼び出し、比較手段１４１に算出値Ｃが基準値ＣKより小さいか否かを確認させ、算出値Ｃが基準値ＣKより小さいとき（ステップＳ９  Ｙｅｓ）にはステップＳ１０に移行し、算出値Ｃが基準値ＣKより小さくないとき（ステップＳ９  Ｎｏ）にはステップＳ１１に移行するように制御する。
【０１２３】
ステップＳ１０にてＣＰＵ１１１は、トナー補給手段６１にトナーを供給するように指示する。トナー補給手段６１は、ＣＰＵ１１１の指示により、トナー収納部に収納したトナーを攪拌室４４に供給する。ステップＳ１０におけるトナー補給が終了するとステップＳ１１に移行する。
【０１２４】
ステップＳ１１にては、ＣＰＵ１１１は、記憶手段１２１に収納されているプログラムにしたがい、動作モードをトナー濃度管理モードから画像形成モードに切り替え、動作を終了する。
【０１２５】
以上述べたような、トナー濃度管理モードにおける算出値Ｃに基づいてトナー補給の要否を決定、制御することにより、現像ローラ４１に担持される現像剤のトナー濃度を適正に管理でき、高品位の画像を形成することができる。
【０１２６】
発明の第１の実施の形態にて説明したトナー濃度管理方法を適用した画像形成装置３台（Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３）を実施例、及び、従来技術によるトナー濃度管理方法を適用した画像形成装置３台（Ｎｏ．４、Ｎｏ．５、Ｎｏ．６）を比較例とし、それぞれについて実写プリントテストを行い、トナー濃度推移について比較を行った。
【０１２７】
（Ａ）実写プリントテストの条件
（ａ）共通の条件
画像形成装置；Ａ４ヨコ  ８０枚／分  機  （デジタルフルカラー機）
感光体ドラムの外周面の線速度：４００ｍｍ／ｓｅｃ
感光体ドラム直径：８０ｍｍ
現像ローラ電位Ｖｄｃ：−５００Ｖ（可変：左記は標準値）
感光体ベタ露光電位Ｖｉ：−５０Ｖ
現像バイアスＡＣ成分Ｖａｃ：１ｋＶｐ−ｐ  矩形波  ５ｋＨｚ
潜像露光手段：半導体レーザー（波長７８０ｎｍ）
現像ローラ直径：３０ｍｍ
現像ローラ〜感光体距離Ｄｓ：約０．３０ｍｍ
現像ローラ上の現像剤搬送量Ｄ：約２５ｍｇ／ｃｍ2
現像ローラ外周面の線速度／感光体ドラム１の外周面の線速度：２．０
現像剤：２成分現像剤
トナー：スチレンアクリル重合トナー  体積平均粒径４．５μｍ
キャリア：アクリル樹脂コートＭｎフェライトキャリア  体積平均粒径２５μｍ
設定トナー濃度：６％
（ｂ）実施例
トナー濃度管理方法：感光体上に所定の条件にて形成した測定パターントナー画像の画像濃度の光学センサＳ４の出力値Ａと、測定パターントナー画像現像後の現像ローラ上に残存する現像剤（キャリア）の透磁率センサの出力値Ｂから算出値Ｃ（＝Ａ／Ｂ）を算出し、算出値Ｃと基準値ＣKとの比較結果に基づいてトナー補給を行う。実写プリントテスト実施前に、ＮＮ環境条件（温度２０℃、湿度５０％）下にて画像形成を行ったときに、良好な画像濃度が得られるように、各センサの出力値のレベル、判定基準値等のトナー濃度管理条件を設定した。
測定パターン：ベタ画像用に全面露光したパターン
現像ローラ外周面の線速度／感光体ドラム１の外周面の線速度：０．１
光学センサ：発光素子＝赤外ＬＥＤ（中心波長８８０ｎｍ）
受光素子＝フォトトランジスタ
入射角４５°／受光角４５°
透磁率センサ：スリーブ上の現像剤の透磁率（＝単位面積あたりのキャリア質量）に応じ
て出力値Ｂを出力する。（Ｂ：０〜５（Ｖ）の範囲）
トナー濃度管理：１プリントジョブが終了する都度、感光体上に所定の条件にて形成した
測定パターントナー画像の画像濃度の光学センサＳ４の出力値Ａと、測
定パターントナー画像形成後の現像ローラ上に残存する現像剤（キャリ
ア）の透磁率センサの出力値Ｂから算出値Ｃ（＝Ａ／Ｂ）を算出し、算
出値Ｃと基準値ＣKとの比較結果に基づいてトナー補給を行う。
（ｃ）比較例
トナー濃度管理方法：透磁率方式によるトナー濃度センサを攪拌室に配置し、透磁率センサの出力値と判定基準値との比較結果に基づいてトナー濃度制御を実施する。また、反射式光学センサを感光体の現像領域下流側に配置して、感光体上に形成した検出用のトナー画像の画像濃度を検知し、画像濃度の検知結果から判定基準値を補正し、透磁率センサの出力値Ｂと補正した判定基準値との比較結果に基づいてトナー濃度制御を行う。実写プリントテスト実施前に、ＮＮ環境条件（温度２０℃、湿度５０％）下にて画像形成を行ったときに良好な画像濃度が得られるように、各センサの出力値のレベル、判定基準値等のトナー濃度管理条件を設定した。
測定パターン：ベタ画像用に全面露光したパターン
現像ローラ外周面の線速度／感光体ドラム１の外周面の線速度：２．０
光学センサ：発光素子＝赤外ＬＥＤ（中心波長８８０ｎｍ）
受光素子＝フォトトランジスタ
入射角４５°／受光角４５°
透磁率センサ：攪拌室の現像剤の透磁率に応じて出力値Ｂを出力する。
【０１２８】
（Ｂ：０〜５（Ｖ）の範囲）
トナー濃度管理：画像形成動作時は攪拌室に配置した透磁率センサの出力値と判定基準値
との比較結果に基づいてトナー濃度制御を実施。
【０１２９】
１プリントジョブが終了する都度、感光体上に所定の条件にて形成した
測定パターントナー画像の画像濃度の光学センサＳ４の出力値Ａに基づ
き、判定基準値の補正を実施する。
【０１３０】
（Ｂ）確認・評価
実施例および比較例各３台につき、それぞれ各色平均印字率６％のフルカラー画像印字パターンを、１プリントジョブをＡ４サイズ（ヨコ送り）片面５枚連続プリントとし、合計６００００プリントを下記環境条件下で実施
（１）ＬＬ環境条件（温度１０℃、湿度２０％）    実施例Ｎｏ．１、比較例Ｎｏ．４
（２）ＮＮ環境条件（温度２０℃、湿度５０％）    実施例Ｎｏ．２、比較例Ｎｏ．５
（３）ＨＨ環境条件（温度３０℃、湿度８０％）    実施例Ｎｏ．３、比較例Ｎｏ．６
（１）、（２）、（３）の環境条件下にて形成されたすべてのプリント画像について、画像濃度過多／不足、カブリ発生の有無を目視により確認。すべて良好な画像が得られたときを○、画像濃度過多／不足あるいはカブリ等の画像不良が発生しているときを×とした。
【０１３１】
（Ｃ）結果
評価結果を表１に示す。
【０１３２】
【表１】
2008191213.tif 000003
【０１３３】
表１に示したように、実施例にては、（１）、（２）、（３）の環境条件にて形成された全プリントを通じて画像濃度過多／不足あるいはカブリの発生のない良好な画像が得られた。一方、比較例は、トナー濃度管理を実施しているにもかかわらず、ＬＬ環境条件（温度１０℃、湿度２０％）にて形成されたプリントには画像濃度不足、ＨＨ環境条件（温度３０℃、湿度８０％）にて形成されたプリントには画像濃度過多あるいはカブリが発生している。これは、ＬＬ環境条件あるいはＨＨ環境条件のもとでは現像剤の嵩密度が変化し、トナー濃度の測定に影響を生じたためと考えられる。
【０１３４】
上記のテスト結果から、本発明の実施の形態のトナー濃度管理を行う画像形成装置は、現像剤の嵩密度の影響を受けることなくトナー濃度管理を行え、良好な画像が得られることが判る。
【０１３５】
すなわち、感光体の表面に形成されたトナー像の濃度に対応する出力値を出力する第１のセンサとして光学センサを配置し、現像後に現像剤担持体の表面に残存する現像剤の透磁率に対応する出力値を出力する第２のセンサとして透磁率センサとを配置し、第１のセンサの出力値および第２のセンサの出力値に基づいてトナー補給手段６１の動作を制御する制御手段を設けてトナー濃度管理を行うことにより、現像剤の嵩密度の影響を受けることなくトナー濃度管理を行い良好な画像が得られる画像形成装置を提供することができる。
＜発明の第２の実施の形態＞
前述の、発明の第１の実施の形態にては、第１のセンサの出力値および第２のセンサの出力値に基づいてトナー補給手段６１の動作を制御する制御手段を設けてトナー濃度管理を行うものであったが、さらに、透磁率検知方式のトナー濃度センサを攪拌室に配し、通常の画像形成時は、トナー濃度センサの出力によりトナー濃度管理を実施し、所定の条件のときに、トナー濃度センサの出力レベルを、第１のセンサの出力値および第２のセンサの出力値に基づいて補正し、トナー濃度管理を行わせることも可能である。
【０１３６】
第１のセンサの出力値および第２のセンサの出力値に基づいてトナー補給手段６１の動作を制御するトナー濃度管理方式は、感光体ドラム１と現像ローラ４１の外周面の線速度の比が画像形成モードのときとは異なるので、トナー濃度管理モードを画像形成モードと平行して同時に行うことはできない。したがって、発明の第１の実施の形態にては、トナー濃度管理モードに移行する条件、例えば、画像形成モードにおける一つのジョブが終了したときトナー濃度管理モードに自動的に切り替わるように構成されていた。以下説明する発明の第２の実施の形態にては、画像形成モード実行中にても、攪拌室に配したトナー濃度センサによりトナー濃度の測定を行いトナー濃度管理を実行し、画像形成モードにおける画像形成が所定の回数実行されたとき、あるいは、画像形成モードにおける画像形成が所定の回数に満たないときでも定着装置のウォームアップが完了していないときに、第１のセンサの出力値および第２のセンサの出力値に基づいてトナー濃度センサの制御電圧を修正して、トナー濃度センサによるトナー濃度管理を高温高湿時や低温低湿時における現像剤の嵩密度の変化に影響されずに行うようにするものである。
【０１３７】
図７は第２の実施形態におけるトナー濃度センサの出力レベルを補正するプロセスを説明する模式図である。
【０１３８】
図７において、１は感光体ドラム、４は現像装置、６０はトナー収納手段、６１はトナー補給手段、Ｓ２はトナー濃度センサ、Ｓ４は光センサ、Ｓ５は透磁率センサ、１１は制御手段である。
【０１３９】
現像装置４は、内部に複数の磁石を有した磁石ロールと、磁石ロールの外周を矢示方向に回転し現像剤担持体として機能する現像ローラ４１を有し、感光体ドラム１に対向して配置される。
【０１４０】
また、現像装置４における４４は攪拌室であり、現像ローラ４１に供給する現像剤を収納するとともに、内部に配置されたスクリュー４４１、４４２の回転により収納した現像剤を攪拌する。
【０１４１】
トナー濃度センサＳ２は、攪拌室４４に収納され攪拌される現像剤の透磁率を検知して現像剤のトナー濃度に対応する出力値Ｐを出力する。出力値Ｐは、トナー濃度が高いときには低く、トナー濃度が低いときには高い値となる。また、トナー濃度センサＳ２にはトナー濃度センサ駆動手段Ｓ２１が付属しており、制御電圧を変更することにより、透磁率に対する出力値Ｐのレベルを変更することができる。
【０１４２】
光センサでＳ４は、現像後の感光体ドラム１に形成されたトナー像の濃度を測定し、測定結果を出力値Ａとして出力する。
【０１４３】
透磁率センサＳ５は、現像後の現像ローラ４１に残存、担持される現像剤の透磁率を測定し、測定結果を出力値Ｂとして出力する。
【０１４４】
１１は制御手段であり、感光体ドラム１、現像ローラ４１、スクリュー４４１、４４２の回転を制御し、現像ローラ４１と感光体ドラム１とが対向する現像領域にて、現像ローラ４１が担持した現像剤により感光体ドラム１上にトナー像を形成する現像の制御を行うと共に、濃度センサＳ２、光センサＳ４、透磁率センサＳ５からの出力値に基づき攪拌室４４に収納される現像剤のトナー濃度管理の制御を行う。
【０１４５】
第２の実施の形態における動作プロセスを、図７に示す構成図を用いて説明する。
【０１４６】
攪拌室４４に収納されたトナーと磁性キャリアとから成る現像剤は撹拌されて摩擦帯電し、キャリア外周にトナーが付着した状態となり、回転する現像ローラ４１周面に付着、担持される。
【０１４７】
制御手段１１はトナー濃度センサＳ２の出力値Ｐを取得し、所定の基準値ＰKと比較して、Ｐ＜ＰKのときにはトナー補給手段６１を制御してトナー収納手段６０に収納されているトナーを攪拌室４４に供給させる。
【０１４８】
攪拌室４４の現像剤は現像ローラ４１に担持、搬送され、層厚規制部材４３によって所定の層厚となるよう制限がなされる。
【０１４９】
現像ローラ４１周面に付着、担持される現像剤は、現像ローラ４１の回転に伴って感光体ドラム１と現像ローラ４１とが対向する現像領域に移動する。
【０１５０】
現像ローラ４１には直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアスが印加され、現像ローラ４１と感光体ドラム１とが対向する現像領域にて、現像ローラ４１が担持した現像剤のうちのトナーが感光体ドラム１上の静電潜像部分に移動、付着して感光体ドラム１上にトナー像を形成する現像がなされる。
【０１５１】
なお、通常の画像形成を行う画像形成モードにては、現像ローラ４１と感光体ドラム１との回転速度は、感光体ドラム１の外周面の線速度と現像ローラ４１の外周面の線速度との比が２：１になるように設定されている。
【０１５２】
画像形成モードにては、このようなプロセス条件のもとに、感光体ドラム１に形成されたトナー画像を中間転写体６を経て転写材９０に転写し、定着後に機外に排紙する。
【０１５３】
図８は、第２の実施形態の画像形成装置におけるトナー濃度センサ補正制御系の概要を示すブロック図である。図８において、１００は制御手段部であり、演算制御処理を行うＣＰＵ１１１は記憶手段１２１に収納されたプログラムにより、画像形成装置１００の、画像形成手段駆動部、トナー補給手段６１、トナー濃度センサＳ２、光学センサＳ４、透磁率センサＳ５の動作を、インターフェース１５０を介して制御する。
【０１５４】
画像形成手段駆動部は、画像形成装置１００における感光体ドラム１、帯電手段２、露光手段３、現像装置４及びクリーニング手段５を駆動する。
【０１５５】
トナー補給手段６１はトナー収納手段６０に収納したトナーを攪拌室４４に供給する。
【０１５６】
トナー濃度センサＳ２は攪拌室４４に収納されている現像剤の透磁率を測定して、その結果を出力値Ｐとして出力する。トナー濃度センサＳ２にはトナー濃度センサ駆動手段Ｓ２１が付属している。トナー濃度センサ駆動手段Ｓ２１は所定の制御電圧にてトナー濃度センサＳ２を駆動し、測定した透磁率に対応する出力値Ｐを出力させるが、ＣＰＵ１１１の指示があるときには指示に基づき制御電圧を変更し、測定した透磁率に対応する出力値Ｐのレベルを変更することができる。
【０１５７】
ＣＰＵ１１１には、記憶手段１２１〜１２９、演算手段１３１、および、比較手段１４１が接続されている。
【０１５８】
記憶手段１２１は、画像形成モードを実行するプログラムである画像形成モードプログラムと、トナー濃度センサ補正モードを実行するプログラムであるトナー濃度センサ補正モードプログラムと、後述する算出値を算出するための算出式とを収納している。収納する算出式は、算出値Ｃ＝Ａ／Ｂ、および、Ｄ＝Ｐ−Ｑである。
【０１５９】
記憶手段１２２には、測定パターン画像データが収納されている。測定パターン（画像データ）については、後述する。
【０１６０】
記憶手段１２３には、基準値ＰKと基準値ｎKを収納する。基準値ＰKは、後述するトナー濃度センサＳ２の出力値Ｐがトナー補給を要するレベルにあるか否かを判定する閾値である基準値である。また、基準値ｎKは、後述するように、画像形成積算値により画像形成装置の動作をトナー濃度センサ補正モードに切り替えるにあたり、画像形成積算値であるカウンタ値ｎがトナー濃度センサ補正モードに切り替えるレベルに到達したか否かを判定する閾値である基準値である。
【０１６１】
記憶手段１２４には、光学センサＳ４の出力値Ａ、透磁率センサＳ５の出力値Ｂ、および演算値Ｃが収納される。記憶手段１２４には複数の情報を収納でき、また、収納される情報は置き換えが可能である。
【０１６２】
記憶手段１２５には、トナー濃度評価値換算テーブルが収納される。トナー濃度評価値換算テーブルは、演算値Ｃを所定の範囲に区分し、区分した演算値Ｃにそれぞれ対応するトナー濃度評価値Ｑを表にしたものであり、別途作製され収納されている。
【０１６３】
記憶手段１２６には、トナー濃度センサＳ２の出力値Ｐ、算出値Ｄから記憶手段１２５に収納されるトナー濃度評価値換算テーブルを参照して抽出されたトナー濃度評価値Ｑ、演算手段１３１にて算出された算出値Ｄ、が収納される。
【０１６４】
記憶手段１２６には複数の情報を収納でき、また、収納される情報は置き換えが可能である。
【０１６５】
記憶手段１２７には、制御電圧テーブルが収納される。制御電圧テーブルテーブルは、算出値Ｄを所定の範囲に区分し、区分した算出値Ｄにそれぞれ対応する制御電圧Ｖを表にしたものであり、別途作製され収納されている。
【０１６６】
記憶手段１２８は、カウンタであり、プリント数積算値ｎを収納する。記憶手段１２８に収納されるプリント数積算値ｎは、ＣＰＵ１１１の指示により、画像形成がなされる都度、ｎ＝ｎ＋１となる加算（インクリメント）がなされる。また、ＣＰＵ１１１の指示により、ｎ＝０にリセットされる。
【０１６７】
記憶手段１２９には、トナー濃度センサＳ２の出力レベルを制御する制御電圧値情報値が収納される。ＣＰＵ１１１は記憶手段１２９に収納された制御電圧値情報値Ｖをトナー濃度センサ駆動手段Ｓ２１に伝達し、制御電圧値情報値Ｖにてトナー濃度センサＳ２を駆動させることによりトナー濃度センサＳ２の出力値Ｐを変化させることができる。
【０１６８】
演算手段１３１は、ＣＰＵ１１１の指示により、記憶手段１２１に収納されている算出式に基づき算出値Ｃ＝Ａ／Ｂ、または、Ｄ＝Ｐ−Ｑを算出するように機能する。
【０１６９】
比較手段１４１は、ＣＰＵ１１１の指示により、トナー濃度センサＳ２の出力値Ｐが基準値ＰKより大きいか、あるいは、算出値Ｄが基準値ｎKより小さいか否かを比較判定するように機能する。
【０１７０】
かかる構成を有する画像形成装置において、画像形成モードにて動作するときには、
ＣＰＵ１１１は、画像形成時には画像形成モードプログラムによりインターフェース１５０を介して画像形成装置１００の各手段部を動作させて、画像形成を行う。
【０１７１】
画像形成モードにおいては、ＣＰＵ１１１は、現像ローラ４１及び感光体ドラム１を、それぞれ所定の速度で回転させるように制御する。
【０１７２】
画像形成モードにおいては現像ローラ４１と感光体ドラム１の外周面の線速度の比が２：１となるようにそれぞれの回転速度が制御される。攪拌室４４で攪拌され、摩擦帯電した現像剤が、現像ローラ４１の周面に付着し担持される。
【０１７３】
現像ローラ４１にはバイアス電圧を印加され、現像ローラ４１の周面に担持され現像領域に搬送された現像剤のうちのトナーが、現像領域にて感光体ドラム１に移動し、感光体ドラム１が担持する静電潜像はトナー像に現像される。
【０１７４】
トナー濃度センサＳ２は攪拌室４４内に収納、攪拌される現像剤のトナー濃度をその透磁率の変化により検知しその結果を出力値Ｐとして出力する。
【０１７５】
ＣＰＵ１１１は、トナー濃度センサＳ２の出力値Ｐと記憶手段１２３に収納された基準値ＰKとを比較手段１４１により比較し、Ｐ＞ＰKであるときにはトナー補給手段６１にトナーの補給を行うように指示する。また、Ｐ＞ＰKではないときはトナーの補給の指示は行わない。
【０１７６】
トナーの補給を行うように指示をうけたトナー補給手段６１は、トナー収納手段６０に収納されているトナーを攪拌室４４に供給するように動作する。トナー補給手段６１によるトナーの供給動作は、トナー供給を開始後、プログラムに従う所定の時間が経過すると停止する。このように、現像に供された現像剤のトナー濃度の指標値である算出値Ｐが基準値ＰKより小さいとき、すなわち、トナー濃度が基準の値より小さいときにトナーの補給を行うことにより、現像剤収納部である攪拌室４４に収納されている現像剤のトナー濃度は上昇し、現像剤収納部に収納されている現像剤のトナー濃度を好ましい水準に保ちつつ画像形成を行うことができる。
【０１７７】
一方、トナー濃度センサ補正モードにては、トナー濃度センサＳ２の出力レベルを、嵩密度の影響のないように補正するように動作する。
【０１７８】
ＣＰＵ１１１は、トナー濃度センサ補正モードにては、トナー濃度センサ補正モードプログラムにより、インターフェース１５０を介して画像形成装置１００の各手段部を動作を動作させて、所定の現像条件にて感光体ドラム１にトナー画像を形成し、トナー画像濃度に基づく第１のセンサの出力値Ａ、および、現像後の現像剤の透磁率に基づく第２のセンサの出力値Ｂからトナー濃度評価値Ｑを策出し、トナー濃度センサＳ２の出力値Ｐと、策出したトナー濃度評価値Ｑとの差Ｄ＝｜Ｐ−Ｑ｜を算出し、Ｄ＞ｎKのとき、すなわち、トナー濃度センサＳ２の出力値Ｐと、策出したトナー濃度評価値Ｑとの差が別途定める基準値ｎKを越えるとき、トナー濃度センサＳ２の出力レベルを変更し、トナー濃度センサＳ２の出力値Ｐが第１のセンサの出力値、および、第２のセンサの出力値されたトナー濃度評価値Ｑに近づくように補正する。トナー濃度センサＳ２の出力レベルの補正は、トナー濃度センサＳ２を制御する制御電圧を変更することにより行う。トナー濃度センサを制御する制御電圧は、トナー濃度センサＳ２の出力値Ｐと、策出したトナー濃度評価値Ｑとの差Ｄ＝｜Ｐ−Ｑ｜から、記憶手段１２７に収納された制御電圧テーブルを参照し、策出される。
【０１７９】
本実施の形態における画像形成モードからトナー濃度センサ補正モードへの切り替えは、記憶手段１２１に収納されているプログラムにより、画像形成積算値が所定の数に到達したとき、あるいは定着ウォームアップが完了していないときに自動的になされる。
【０１８０】
次に図７、図８を用いて画像形成モードおよびトナー濃度センサ補正モードにおける動作を説明する。
【０１８１】
通常の画像形成を行う画像形成モードにおいては、ＣＰＵ１１１は、現像ローラ４１及び感光体ドラム１を、それぞれ所定の速度で回転させるように制御する。現像ローラ４１には攪拌室４４で攪拌され、摩擦帯電した現像剤が担持、搬送される。
【０１８２】
画像形成モードにおいては現像ローラ４１と感光体ドラム１の外周面の線速度の比が２：１となるように、それぞれの回転速度が制御される。
【０１８３】
現像ローラ４１にはバイアス電圧を印加され、現像ローラ４１の周面に付着搬送された現像剤のうちのトナーは、現像領域にて感光体ドラム１に移動し、感光体ドラム１が担持する静電潜像はトナー像に現像される。
【０１８４】
攪拌室４４に収納された現像剤のトナー濃度は、攪拌室４４に配置したトナー濃度センサＳ２により測定され、トナー濃度センサＳ２の出力値Ｐが基準値ＰKより大きいとき、すなわちトナー濃度センサＳ２の出力値Ｐが、トナー補給を必要とするレベルにあるとき、トナー補給手段６１によりトナーが攪拌室４４に供給されるようにＣＰＵ１１１により制御される。
【０１８５】
一方、トナー濃度センサ補正モードにおいては、ＣＰＵ１１１は、感光体ドラム１と現像ローラ４１の回転速度を、画像形成モードとは異なり、現像ローラ４１の外周面の線速度と感光体ドラム１の外周面の線速度との比が１：１０となるように制御する。
【０１８６】
ＣＰＵ１１１は、トナー濃度センサ補正モードにおいて、記憶手段１２２に収容されている測定パターン画像データを感光ドラム１に書込むように制御する。
【０１８７】
測定パターンは、ベタ画像用に全面露光したパターンである。
【０１８８】
感光ドラム１に書き込まれた測定パターンの静電潜像は、現像領域にて現像されてトナー像となる。
【０１８９】
トナー濃度センサ補正モードにおいて、現像ローラ４１の外周面の線速度と感光体ドラム１の外周面の線速度との比を、１：１０としているので、現像領域にて、現像ローラ４１に担持された現像剤のすべてのトナーを感光体ドラム１の静電潜像に移動させ、トナー像とすることができる。
【０１９０】
トナー濃度センサ補正モードにては、ＣＰＵ１１１は、光学センサＳ４に感光体ドラム１の周面上に形成された測定パターンのトナー像の反射光量を測定させ、測定結果を出力値Ａとして出力させ、取得した出力値Ａを記憶手段１２４に収納する。
【０１９１】
また、透磁率センサＳ５に、現像を行った後に現像ローラ４１の面に残存する現像剤、すなわち、現像ローラ４１の面に残存するキャリアの透磁率を測定させ、測定結果を出力値Ｂとして出力させ、取得した出力値Ｂを記憶手段１２４に収納する。
【０１９２】
ＣＰＵ１１１は、演算手段１３１に、記憶手段１２４に収納した出力値Ａと、出力値Ｂと、から、記憶手段１２１に収納した算出式に基づいて算出値Ｃ＝Ａ／Ｂを算出させ、算出値Ｃを記憶手段１２４に収納する。
【０１９３】
次いでＣＰＵ１１１は、記憶手段１２５を参照し、記憶手段１２５に収納されているトナー濃度評価値換算テーブルから、演算値Ｃに対応するトナー濃度評価値Ｑを策出し、トナー濃度評価値Ｑを記憶手段１２６に収納する。なお、記憶手段１２６には、予めトナー濃度センサＳ２により測定した攪拌室４４内の現像剤のトナー濃度に対応する出力値Ｐを収納している。
【０１９４】
ＣＰＵ１１１は、演算手段１３１に、記憶手段１２６に収納した出力値Ｐと、トナー濃度評価値Ｑと、から、記憶手段１２１に収納した算出式に基づいて算出値Ｄ＝Ｐ−Ｑを算出させ、算出値Ｄを記憶手段１２６に収納する。
【０１９５】
次いでＣＰＵ１１１は、記憶手段１２７を参照し、記憶手段１２７に収納されている制御電圧テーブルから、算出値Ｄに対応する制御電圧Ｖを策出し、トナー濃度センサＳ２のトナー濃度センサ駆動手段Ｓ２１を介して、トナー濃度センサＳ２を制御電圧Ｖにて動作させる。
【０１９６】
トナー濃度センサＳ２を算出値Ｄに対応する制御電圧Ｖにて動作させることにより、トナー濃度センサＳ２の出力値Ｐを、光学センサＳ４からの出力値Ａと、透磁率センサＳ５からの出力値Ｂとから算出、策出したトナー濃度評価値Ｑに近づけることができ、トナー濃度管理を高い精度で行うことができる。
【０１９７】
図９は、実施の形態２の画像形成装置がトナー濃度センサ補正モードにてトナー濃度補正を行う動作の流れの１例を説明するフローチャートである。図９のフローチャートにては、トナー濃度センサ補正モードは、画像形成が所定の回数実行された後、あるいは、定着装置のウォームアップ実施中に実行される。以下、説明する。
【０１９８】
先ず、ユーザにより、実行するジョブ情報が入力されると、ＣＰＵ１１１は画像形成モードによる画像形成を実施する。（ステップＳ１）
続くステップＳ２にて、ＣＰＵ１１１は、トナー濃度センサＳ２に攪拌室４４内の現像剤のトナー濃度を検知させ、出力値Ｐを取得する。出力値Ｐは記憶手段１２６に収納する。
【０１９９】
ステップＳ３にて、ＣＰＵ１１１は、記憶手段１２８に収納されているカウンタ数ｎが記憶手段１２３に収納されている基準値ｎK以上であるか否かを確認する。カウンタ数ｎが基準値ｎK以上でないとき（ステップＳ３  Ｎｏ）には、ステップＳ４に移行し、カウンタ数ｎが基準値ｎK以上であるとき（ステップＳ３  Ｙｅｓ）には、ステップＳ６に移行する。
【０２００】
ステップＳ４にては、カウンタ数ｎが０であるか否かを確認する。カウンタ数ｎが０であるとき（ステップＳ４  Ｙｅｓ）には、ステップＳ５に移行し、カウンタ数ｎが０でないとき（ステップＳ３  Ｎｏ）には、ステップＳ６に移行する。
【０２０１】
ステップＳ５にては、ＣＰＵ１１１は、定着装置のウォームアップが完了しているか否かの状況の確認結果により、ウォームアップが完了しているとき（ステップＳ５  Ｙｅｓ）には、ステップＳ７に移行し、ウォームアップが完了していないとき（ステップＳ５  Ｎｏ）には、ウォームアップの完了を待ち、ウォームアップが完了したとき（ステップＳ５  Ｙｅｓ）ステップＳ７に移行する。
【０２０２】
ステップＳ７にて、記憶手段１２６に収納したトナー濃度センサＳ２の出力値Ｐを記憶手段１２６に収納した基準値ＰKと比較し、出力値Ｐが基準値ＰKより大きいとき（ステップＳ７  Ｙｅｓ）にはステップＳ８に移行する。
【０２０３】
ステップＳ８にては、記憶手段１２６は、トナー補給手段６１を動作させ、攪拌室４４内にトナーを供給させ、ステップＳ９に移行する。
【０２０４】
なお、ステップＳ７にて、出力値Ｐが基準値ＰKより大きくないとき（ステップＳ７  Ｎｏ）にはステップＳ９に移行する。
【０２０５】
ステップＳ９にては、ＣＰＵ１１１は、画像形成手段駆動部を動作させ、画像形成動作を実行させる。
【０２０６】
ＣＰＵ１１１は、１枚の画像形成がなされると、ステップＳ１０にてカウンタ数ｎに１を加算させ、カウンタ数ｎをｎ＝ｎ＋１とする。
【０２０７】
つづくステップＳ１１にてＣＰＵ１１１は、ジョブが終了したか否かを確認し、ジョブが終了していないとき（ステップＳ１１  Ｎｏ）にはステップＳ３に戻り、ステップＳ３〜ステップＳ１１迄の動作をジョブが終了するまで繰り返し実行する。ジョブが終了したとき（ステップＳ１１  Ｙｅｓ）にはステップＳ２４に移行し、ジョブの実行を終了する。
【０２０８】
前述のステップＳ３にてカウンタ数ｎが基準値ｎK以上のとき（ステップＳ３  Ｙｅｓ）、および、ステップＳ４にてカウンタ数ｎが０でないとき（ステップＳ４  Ｎｏ）には、ステップＳ６に移行する。
【０２０９】
ステップＳ６にては、ＣＰＵ１１１は、定着装置のウォームアップが完了しているか否かを確認し、ウォームアップが完了しているとき（ステップＳ６  Ｙｅｓ）には、ステップＳ７に移行し、ウォームアップが完了していないとき（ステップＳ６  Ｎｏ）には、ステップＳ１２に移行する。
【０２１０】
ステップＳ１２にては、記憶手段１２１に収納されているプログラムに従って動作モードを画像形成モードからトナー濃度管理モードに切り替えるとともに、記憶手段１２７に収納されているカウンタ数ｎをリセットしｎ＝０とする。
【０２１１】
ステップＳ１３にてＣＰＵ１１１は、現像ローラ４１の外周面の線速度と感光体ドラム１の外周面の線速度との比が１：１０になるように、それぞれの回転速度を変更するように指示、制御する。
【０２１２】
ステップＳ１４にてＣＰＵ１１１は、記憶手段１２２に収納されている測光パターン画像データを呼び出し、呼び出した測光パターン画像データを、書込手段に感光体ドラム１に書き込むよう指示し、感光体ドラム１に測光パターンの静電潜像を形成させる。
【０２１３】
ステップＳ１５にては、静電潜像の現像を行い、感光体ドラム１上の測光パターンの静電潜像をトナー像に形成する。現像ローラ４１の外周面の線速度と感光体ドラム１の外周面の線速度との比を１：１０として現像することにより、現像ローラ４１に担持されている現像剤の中のすべてのトナーは感光体ドラム１に移行しトナー像を形成する。
【０２１４】
次いでＣＰＵ１１１は、ステップＳ１６にて、光学センサＳ４に感光体ドラム１に形成されたトナー像の濃度を測定させ、測定結果の出力値Ａを取得し、記憶手段１２４に収納させるとともに、透磁率センサＳ５に現像ローラ４１に担持される現像後の現像剤の透磁率を測定させ、測定結果の出力値Ｂ取得し、記憶手段１２４に収納させる。
【０２１５】
ステップＳ１７にてＣＰＵ１１１は、記憶手段１２４に収納された出力値Ａ、出力値Ｂを呼び出し、演算手段１３１に記憶手段１２１に収納している算出式（Ｃ＝Ａ／Ｂ）により算出値Ｃを算出させ、算出した算出値Ｃを記憶手段１２４に収納する。
【０２１６】
ステップＳ１８にてＣＰＵ１１１は、記憶手段１２５に収納されているトナー濃度評価値換算テーブルを参照し、演算値Ｃに対応するトナー濃度評価値Ｑを策出し、トナー濃度評価値Ｑを記憶手段１２６に収納する。
【０２１７】
ステップＳ１９にてＣＰＵ１１１は、記憶手段１２６に収納されたトナー濃度センサＳ２の出力値Ｐ、および、トナー濃度評価値Ｑを呼び出し、演算手段１３１に記憶手段１２１に収納している算出式（Ｄ＝Ｐ−Ｑ）により算出値Ｄを算出させ、算出した算出値Ｄを記憶手段１２６に収納する。
【０２１８】
ＣＰＵ１１１は、ステップＳ２０にて記憶手段１２７に収納されている制御電圧テーブルを参照し、算出値Ｄに対応する制御電圧値Ｖを策出し、ステップＳ２１にてトナー濃度センサ駆動手段Ｓ２１にトナー濃度センサＳ２を制御電圧Ｖで動作させるように指示、制御する。
【０２１９】
ステップＳ２２にては、ＣＰＵ１１１は、記憶手段１２１に収納されているプログラムにしたがい、動作モードをトナー濃度センサ補正モードから画像形成モードに切り替え、現像ローラ４１と感光体ドラム１を画像形成モードにおける回転速度にて回転させる。
【０２２０】
ＣＰＵ１１１は、ステップＳ２２を終了するとステップＳ２に戻り、ステップＳ２にて制御電圧Ｖの条件の下に出力されるトナー濃度センサＳ２の出力値Ｐを取得した後、ステップＳ３以降の動作を実行し、ステップＳ１１にてジョブが終了したとき（ステップＳ１１  Ｙｅｓ）にはステップＳ２３に移行し、ジョブの実行を終了する。
【０２２１】
以上述べたように、発明の第２の実施の形態にては、画像形成モード実行中にても、攪拌室に配したトナー濃度センサによりトナー濃度の測定を行いトナー濃度管理を実行する。そして、画像形成モードにおける画像形成が所定の回数実行されたとき、あるいは、画像形成モードにおける画像形成が所定の回数に満たないときでも定着装置のウォームアップが完了していないときに、第１のセンサの出力値および第２のセンサの出力値に基づいてトナー濃度センサの制御電圧を修正して、トナー濃度センサによるトナー濃度管理を高温高湿時や低温低湿時における現像剤の嵩密度の変化に影響されないトナー濃度管理を、画像形成動作への影響を少なくして行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０２２２】
【図１】本発明におけるトナー濃度に対応する情報値を取得するプロセスを説明する模式図である。
【図２】現像剤のトナー濃度と算出値の対応を説明するデータおよび図である。
【図３】図３は、前述した本発明を適用した画像形成装置の１例を示す図である。
【図４】発明の実施形態におけるトナー濃度管理を行うプロセスを説明する模式図である。
【図５】本実施の形態の画像形成装置におけるトナー濃度管理制御系の概要を示すブロック図である。
【図６】トナー濃度管理モードにてトナー濃度管理を行う動作の流れを説明するフローチャートである。
【図７】第２の実施形態におけるトナー濃度センサの出力レベルを補正するプロセスを説明する模式図である。
【図８】第２の実施形態の画像形成装置におけるトナー濃度センサ補正制御系の概要を示すブロック図である。
【図９】第２の実施形態の画像形成装置が、トナー濃度センサ補正モードにてトナー濃度補正を行う動作の流れを説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【０２２３】
１  感光体ドラム
２  帯電手段
３  露光手段
４  現像装置
５  クリーニング手段
６  中間転写体
７  一次転写手段
９  二次転写手段
１０  画像形成手段
１１  制御手段
１１１  ＣＰＵ
１２１〜１２９  記憶手段
１３１  演算手段
１４１  比較手段
１５０  インターフェース
２０  給紙搬送手段
２１  給紙カセット
２２  給紙手段
２３〜２６  給紙ローラ
２７  レジストローラ
２８  排紙ローラ
２９  排紙トレイ
４１  現像ローラ
４４  攪拌室
５０  画像処理部
６０  トナー収納手段
６１  トナー補給手段
７０  定着装置
９０  転写材
Ｓ２  トナー濃度センサ
Ｓ２１  トナー濃度センサ駆動手段
Ｓ４  光学センサ
Ｓ５  透磁率センサ
１００  画像形成装置
２００  画像読取装置
２０１  自動原稿送り装置
２０２  原稿画像走査露光装置
【図１】
2008191213.tif 000004
【図２】
2008191213.tif 000005
【図３】
2008191213.tif 000006
【図４】
2008191213.tif 000007
【図５】
2008191213.tif 000008
【図６】
2008191213.tif 000009
【図７】
2008191213.tif 000010
【図８】
2008191213.tif 000011
【図９】
2008191213.tif 000012