(57)【要約】【課題】湿式現像方式の画像形成装置において現像液のトナー濃度を正確に求める。【解決手段】ＣＰＵ１１３は、メモリ１１６に格納された制御プログラムを実行することで、現像バイアスを変化させながら複数のパッチ画像を形成し、そのパッチ画像の画像濃度をそれぞれパッチセンサ１７により検出し、それらの画像濃度を比較して当該画像濃度が飽和したか否かを判別する。そして、画像濃度がほぼ飽和する画像形成条件で形成したパッチ画像の画像濃度に基づき現像液のトナー濃度を求め、その求めたトナー濃度に応じて、ポンプ駆動部１１８または１１９の駆動を制御したり、操作表示パネル７の表示を制御する。【選択図】　　　　図２
2004117666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その表面に静電潜像を担持可能に構成された像担持体と、
液体キャリアにトナーを分散した現像液を、その表面に担持しながら前記像担持体と対向する現像位置に搬送する現像液担持体と、
前記現像液担持体に所定の現像バイアスを印加して、前記現像液担持体に担持される現像液中のトナーを前記像担持体に付着させ、前記静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する像形成手段と、
前記像形成手段により形成されたパッチ画像としてのトナー像の画像濃度を検出する濃度検出手段とを備え、
コントラスト電位の増加に対する前記像担持体へのトナー付着量がほぼ飽和する画像形成条件で前記パッチ画像を形成するとともに、前記濃度検出手段により検出される前記パッチ画像の画像濃度に基づき前記現像液のトナー濃度を求めることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記パッチ画像の画像濃度に基づき前記現像液中のトナー濃度を調整する請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像液を貯留する容器をさらに備え、
前記パッチ画像の画像濃度に基づき前記容器に貯留されている現像液のトナー濃度を調整するとともに、その濃度調整された現像液が前記現像液担持体により前記現像位置に搬送される請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記パッチ画像の画像濃度に基づき、通常のトナー像を形成する際の画像形成条件を調整する請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
求められたトナー濃度が所定範囲から外れたときに、その旨を報知する報知手段をさらに備えた請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記濃度検出手段は、前記像担持体上に形成されたパッチ画像の画像濃度を検出する請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記像担持体上に形成されたトナー像を転写媒体に転写する転写手段をさらに備え、
前記濃度検出手段は、前記像担持体から前記転写媒体に転写されたパッチ画像の画像濃度を検出する請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
コントラスト電位を変化させながら複数のパッチ画像を形成し、前記濃度検出手段により検出される前記複数のパッチ画像の画像濃度に基づきコントラスト電位の増加に対する前記像担持体へのトナー付着量がほぼ飽和する画像形成条件を求める請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
コントラスト電位の増加に対する前記像担持体へのトナー付着量がほぼ飽和する画像形成条件を記憶した記憶手段をさらに備え、
この記憶手段に記憶された前記画像形成条件で前記パッチ画像を形成する請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
液体キャリアにトナーを分散した現像液を担持する現像液担持体に所定の現像バイアスを印加して、前記現像液担持体に担持される現像液中のトナーを像担持体に付着させ、前記像担持体上の静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する画像形成方法において、
コントラスト電位の増加に対する前記像担持体へのトナー付着量がほぼ飽和する画像形成条件でパッチ画像としてのトナー像を形成する工程と、
前記パッチ画像の画像濃度を検出する工程と、
その検出結果に基づき前記現像液のトナー濃度を求める工程と
を備えたことを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、複写機やファクシミリ装置などの電子写真方式の画像形成技術に係り、特に現像方式として湿式現像を採用した電子写真方式の画像形成技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、帯電している感光体を露光手段により露光して当該感光体に静電潜像を形成し、現像手段によりトナーを感光体に付着させて静電潜像を顕像化してトナー像を形成し、このトナー像を転写紙に転写して所定の画像を得るようにした電子写真方式の画像形成装置が実用化されている。ここで、現像手段の現像方式としては、乾式現像と湿式現像とが知られており、湿式現像は、乾式現像に比べてトナーの平均粒子径が０．１〜２μｍと小さいので高解像度の画像が得られる、液体のため流動性が高いことから均一な画像が得られる、などの利点を有しているため、種々の湿式現像方式の画像形成装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このような湿式現像方式の画像形成装置では、現像液中のトナー濃度が変化すると、静電潜像を顕像化したときのトナー像の濃度が変化する。すなわち、現像液のトナー濃度変化が濃度不足や画像むらなどの画質低下の主要因の一つとなっている。従って、安定した画像を得るためには、現像液のトナー濃度を管理する必要がある。そこで、現像液のトナー濃度を管理すべく、パッチ画像の濃度を検出し、その検出結果に応じて現像液のトナー濃度を調整する装置が提案されている（例えば特許文献２参照）。この装置は、像担持体の有効画像領域外に設けられたパッチ部領域に画像濃度検出用のパッチ画像を形成し、そのパッチ画像の濃度検出結果に基づき現像液のトナー濃度を判定するようにしたもので、パッチ画像の濃度を有効画像の最高濃度より高くすることで、有効画像の濃度低下が生じる前にパッチ画像の濃度低下を検出し、現像液のトナー濃度を調整するようにしたものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２０９９２２号公報（
【００３８】、図１）
【特許文献２】
特開平９−１１４２５７号公報（
【００１６】、図３）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、パッチ画像の画像濃度は、単に現像液のトナー濃度の変化のみにより変動するのではなく、従来より周知のように、現像バイアス、露光エネルギー、帯電バイアスなどの画像形成条件の影響により変動する。したがって、画像形成条件を考慮した上でパッチ画像の画像濃度から現像液のトナー濃度を求める必要がある。しかしながら、従来の画像形成装置では、画像形成条件について十分な考慮がなされておらず、必ずしも現像液のトナー濃度が精度良く求められていたと言うわけではなかった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、湿式現像方式の画像形成装置において現像液のトナー濃度を正確に求めることができる画像形成装置および方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明にかかる画像形成装置は、その表面に静電潜像を担持可能に構成された像担持体と、液体キャリアにトナーを分散した現像液を、その表面に担持しながら前記像担持体と対向する現像位置に搬送する現像液担持体と、前記現像液担持体に所定の現像バイアスを印加して、前記現像液担持体に担持される現像液中のトナーを前記像担持体に付着させ、前記静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する像形成手段と、前記像形成手段により形成されたパッチ画像としてのトナー像の画像濃度を検出する濃度検出手段とを備え、コントラスト電位の増加に対する前記像担持体へのトナー付着量がほぼ飽和する画像形成条件で前記パッチ画像を形成するとともに、前記濃度検出手段により検出される前記パッチ画像の画像濃度に基づき前記現像液のトナー濃度を求めることを特徴としている。
【０００８】
また、上記目的を達成するために、本発明にかかる画像形成方法は、液体キャリアにトナーを分散した現像液を担持する現像液担持体に所定の現像バイアスを印加して、前記現像液担持体に担持される現像液中のトナーを像担持体に付着させ、前記像担持体上の静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する画像形成方法において、コントラスト電位の増加に対する前記像担持体へのトナー付着量がほぼ飽和する画像形成条件でパッチ画像としてのトナー像を形成する工程と、前記パッチ画像の画像濃度を検出する工程と、その検出結果に基づき前記現像液のトナー濃度を求める工程とを備えたことを特徴としている。
【０００９】
これらの構成によれば、コントラスト電位の増加に対する像担持体へのトナー付着量がほぼ飽和する画像形成条件でパッチ画像が形成され、そのパッチ画像の画像濃度に基づき現像液のトナー濃度が求められる。ここで、コントラスト電位の増加に対する像担持体へのトナー付着量がほぼ飽和する画像形成条件とは、コントラスト電位が増加しても静電潜像の顕像化に寄与するトナー量が殆ど変化しない条件を言い、現像液担持体により現像位置に搬送された現像液中の全てのトナーが像担持体に付着する場合が含まれるのは勿論、装置（像担持体や現像液担持体など）の特性によって、コントラスト電位が増加しても現像液中の所定比率（例えば９０％や９５％）のトナーが像担持体に付着する状態で殆ど変化しないような場合も含まれる。このような画像形成条件で形成されたパッチ画像の画像濃度は、専ら現像液のトナー濃度に依存することとなるため、このパッチ画像の画像濃度に基づき現像液のトナー濃度を精度良く求めることが可能になる。
【００１０】
また、前記パッチ画像の画像濃度に基づき前記現像液中のトナー濃度を調整するようにすると、像形成手段により形成されるトナー像の濃度不足や画像むらなどの画質低下を未然に防止することができる。
【００１１】
また、前記現像液を貯留する容器をさらに備え、前記パッチ画像の画像濃度に基づき前記容器に貯留されている現像液のトナー濃度を調整するとともに、その濃度調整された現像液が前記現像液担持体により前記現像位置に搬送されるようにしてもよい。この構成によれば、容器に貯留される現像液のトナー濃度を一定に保つことができ、これによって像形成手段により形成されるトナー像の濃度不足や画像むらなどの画質低下を確実に防止することができる。
【００１２】
また、前記パッチ画像の画像濃度に基づき、通常のトナー像を形成する際の画像形成条件を調整するようにすると、像形成手段により形成されるトナー像の濃度不足や画像むらなどの画質低下を未然に防止することができる。
【００１３】
また、求められたトナー濃度が所定範囲から外れたときに、その旨を報知する報知手段をさらに備えると、現像液中のトナー濃度調整や装置の修理などを使用者に促すことができ、装置の操作性や保守性を向上することができる。
【００１４】
また、前記濃度検出手段は、前記像担持体上に形成されたパッチ画像の画像濃度を検出するようにすると、現像液のトナー濃度の影響が直接パッチ画像に現れることになるので、トナー濃度を確実に精度良く求めることができる。また、前記像担持体上に形成されたトナー像を転写媒体に転写する転写手段をさらに備え、前記濃度検出手段は、前記像担持体から前記転写媒体に転写されたパッチ画像の画像濃度を検出するとしてもよい。
【００１５】
ところで、一般に画像形成装置では、像担持体、現像液担持体や転写手段の電気的制御条件を調整するために、所定パターンの基準画像を形成して転写媒体に転写された当該基準画像の画像濃度を検出することがよく行われるが、上記構成によれば、トナー濃度を求めるためのパッチ画像の画像濃度を検出する濃度検出手段を、電気的制御条件調整のための基準画像の画像濃度検出に兼用することができ、部品点数の増加を抑制できる。また、現像液のトナー濃度を検出するためのパッチ画像を、基準画像として機能させることができ、効率的なパッチ処理を行うことができる。
【００１６】
また、コントラスト電位を変化させながら複数のパッチ画像を形成し、前記濃度検出手段により検出される前記複数のパッチ画像の画像濃度に基づきコントラスト電位の増加に対する前記像担持体へのトナー付着量がほぼ飽和する画像形成条件を求めるとしてもよい。
【００１７】
この構成によれば、コントラスト電位の増加に対する像担持体へのトナー付着量がほぼ飽和する画像形成条件が、経時劣化などにより変化した場合でも、その画像形成条件を確実に求めることができ、これによってトナー濃度を常に精度良く求めることができる。
【００１８】
また、コントラスト電位の増加に対する前記像担持体へのトナー付着量がほぼ飽和する画像形成条件を記憶した記憶手段をさらに備え、この記憶手段に記憶された前記画像形成条件で前記パッチ画像を形成するようにすると、より簡単にトナー濃度を求めることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る画像形成装置の一実施形態であるプリンタの内部構成を示す図、図２は同プリンタの電気的構成を示すブロック図である。このプリンタは、ブラック（Ｋ）のトナーを含む現像液を用いて単色画像を形成する湿式現像方式の画像形成装置であり、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号を含む印字指令信号が主制御部１００に与えられると、この主制御部１００からの制御信号に応じてエンジン制御部１１０がエンジン部１の各部を制御して、装置本体２の下部に配設された給紙カセット３から搬送した転写紙、複写紙および用紙（以下「転写紙」という）４に上記画像信号に対応する画像を印字出力する。
【００２０】
上記エンジン部１は、感光体ユニット１０、露光ユニット２０、現像ユニット３０、転写ユニット４０などを備えている。これらのユニットのうち、感光体ユニット１０は感光体１１、帯電部１２、除電部１３およびクリーニング部１４を備えている。また、現像ユニット３０は現像ローラ３１などを備えている。さらに、転写ユニット４０は中間転写ローラ４１などを備えている。
【００２１】
感光体ユニット１０では、感光体１１が図１の矢印方向１５（図中、時計回り方向）に回転自在に設けられている。そして、この感光体１１の周りには、その回転方向１５に沿って、帯電部１２、現像ローラ３１、中間転写ローラ４１、除電部１３およびクリーニング部１４が配設されている。また、帯電部１２と現像ローラ３１との間の表面領域が露光ユニット２０からの光ビーム２１の照射領域となっている。帯電部１２は、本実施形態では帯電ローラからなり、帯電バイアス発生部１１１から帯電バイアスが印加されて、感光体１１の外周面を所定の表面電位に均一に帯電するもので、帯電手段としての機能を有する。
【００２２】
この帯電部１２によって均一に帯電された感光体１１の外周面に向けて露光ユニット２０から例えばレーザで形成される光ビーム２１が照射される。この露光ユニット２０は、露光制御部１１２から与えられる制御指令に応じて光ビーム２１により感光体１１を露光して、感光体１１上に画像信号に対応する静電潜像を形成するもので、露光手段としての機能を有する。例えば、ホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１０２を介して主制御部１００のＣＰＵ１０１に画像信号を含む印字指令信号が与えられると、主制御部１００のＣＰＵ１０１からの指令に応じてＣＰＵ１１３が露光制御部１１２に対し所定のタイミングで画像信号に対応した制御信号を出力する。そして、この露光制御部１１２からの制御指令に応じて露光ユニット２０から光ビーム２１が感光体１１に照射されて、画像信号に対応する静電潜像が感光体１１上に形成される。また、必要に応じて後述するパッチ画像を形成する場合には、予め設定された所定パターン（例えば、べた画像）のパッチ画像信号に対応した制御信号がＣＰＵ１１３から露光制御部１１２に与えられ、該パターンに対応する静電潜像が感光体１１上に形成される。このように、この実施形態では、感光体１１が本発明の「像担持体」に相当する。
【００２３】
こうして形成された静電潜像は現像ユニット３０の現像ローラ３１から供給されるトナーによって顕像化される。現像ユニット３０は、現像ローラ３１に加えて、現像液３２を貯留するタンク３３、タンク３３に貯留された現像液３２を汲み上げて現像ローラ３１に塗布する塗布ローラ３４、塗布ローラ３４上の現像液層の厚さを均一に規制する規制ブレード３５、感光体１１へのトナー供給後に現像ローラ３１上に残留した現像液を除去するクリーニングブレード３６、トナー濃度調整部３７および後述するメモリ３８（図２）を備えている。現像ローラ３１は感光体１１に従動する方向（図１中、反時計回り）に感光体１１と等しい周速で回転する。塗布ローラ３４は現像ローラ３１と同一方向（同図中、反時計回り）に約２倍の周速で回転する。
【００２４】
現像液３２は、本実施形態では、着色顔料、この着色顔料を接着するエポキシ樹脂などの接着剤、トナーに所定の電荷を与える荷電制御剤、着色顔料を均一に分散させる分散剤等からなるトナーが、液体キャリア中に分散されてなる。本実施形態では、液体キャリアとして例えばポリジメチルシロキサンオイルなどのシリコーンオイルを用いており、トナー濃度を５〜４０重量％として、湿式現像方式で多く用いられる低濃度現像液（トナー濃度が１〜２重量％）に比べて高濃度にしている。なお、液体キャリアの種類はシリコーンオイルに限定されるものではなく、また、現像液３２の粘度は、使用する液体キャリアやトナーを構成する各材料、トナー濃度などによって決まるが、本実施形態では、例えば粘度を５０〜６０００ｍＰａ・ｓとしている。
【００２５】
感光体１１と現像ローラ３１との間隔（現像ギャップ＝現像液層の厚さ）は、本実施形態では例えば５〜４０μｍに設定し、現像ニップ距離（現像液層が感光体１１および現像ローラ３１の双方に接触している周方向の距離）は、本実施形態では例えば５ｍｍに設定している。上述した低濃度現像液の場合にはトナー量を稼ぐべく１００〜２００μｍの現像ギャップを必要とするのに比べて、高濃度現像液を用いる本実施形態では現像ギャップを短縮することができる。従って、現像液中を電気泳動によって移動するトナーの移動距離が短縮するとともに、同一の現像バイアスを印加してもより高い電界が発生するので、現像効率を向上することができ、現像を高速に行えることとなる。
【００２６】
トナー濃度調整部３７は、タンク３３に貯留された現像液３２よりさらにトナー濃度の高い現像液が貯留された補給タンク３７１および上記液体キャリアが貯留された補給タンク３７２を備えている。そして、トナー補給ポンプ３７３が動作すると高濃度現像液が補給タンク３７１からタンク３３に供給されて現像液３２のトナー濃度が上昇する一方、キャリア補給ポンプ３７４が動作すると液体キャリアが補給タンク３７２からタンク３３に供給されて現像液３２のトナー濃度が低下する。このようにポンプ３７３，３７４の動作制御により、タンク３３内の現像液３２のトナー濃度が調整される。
【００２７】
このような構成の現像ユニット３０において、タンク３３に貯留された現像液３２が塗布ローラ３４により汲み上げられ、規制ブレード３５により塗布ローラ３４上の現像液層の厚さが均一に規制され、この均一な現像液３２が現像ローラ３１の表面に付着し、現像ローラ３１の回転に伴って感光体１１に対向する現像位置１６に搬送される。荷電制御剤などの作用によってトナーは例えば正に帯電しており、現像位置１６では現像バイアス発生部１１４から現像ローラ３１に印加される現像バイアス（例えばＤＣ＋４００Ｖ）によってトナーが現像ローラ３１から感光体１１に移動して、静電潜像が顕像化される。このように、この実施形態では、現像ローラ３１が本発明の「現像液担持体」に相当し、タンク３３が本発明の「容器」に相当し、現像バイアス発生部１１４が本発明の「像形成手段」に相当する。
【００２８】
上記のようにして感光体１１上に形成されたトナー像は、感光体１１の回転に伴って中間転写ローラ４１に対向する１次転写位置４４に搬送される。中間転写ローラ４１は感光体１１に従動する方向（図１中、反時計回り）に感光体１１と等しい周速で回転しており、転写バイアス発生部１１５から１次転写バイアス（例えばＤＣ−４００Ｖ）が印加されると、感光体１１上のトナー像が中間転写ローラ４１に１次転写される。１次転写後における感光体１１上の残留電荷はＬＥＤなどからなる除電部１３により除去され、残留現像液はクリーニング部１４により除去される。
【００２９】
中間転写ローラ４１の適所（図１では中間転写ローラ４１の鉛直下方）に２次転写ローラ４２が対向配置されており、中間転写ローラ４１に１次転写された１次転写トナー像は中間転写ローラ４１の回転に伴って２次転写ローラ４２に対向する２次転写位置４５に搬送される。一方、給紙カセット３に収容されている転写紙４は、１次転写トナー像の搬送に同期して搬送駆動部（図示省略）により２次転写位置４５に搬送される。そして、２次転写ローラ４２は中間転写ローラ４１に従動する方向（図１中、時計回り）に中間転写ローラ４１と等しい周速で回転しており、転写バイアス発生部１１５から２次転写バイアス（例えば定電流制御で−１００μＡ）が印加されると、中間転写ローラ４１上のトナー像が転写紙４に２次転写される。２次転写後における中間転写ローラ４１上の残留現像液はクリーニング部４３により除去される。こうしてトナー像が２次転写された転写紙４は、所定の転写紙搬送経路５（図１中、一点鎖線）に沿って搬送され、定着ユニット６によってトナー像が定着され、装置本体２の上部に設けられた排出トレイに排出される。
【００３０】
また、感光体１１の周りの現像ローラ３１と中間転写ローラ４１との間には、例えば反射型光センサからなるパッチセンサ１７が感光体１１に対向配置されており、後述するように、感光体１１上に形成されたパッチ画像の濃度を検出する。また、装置本体２の上面には、例えば液晶ディスプレイおよびタッチパネルからなる操作表示パネル７が配設されており、使用者による操作指示を受け付けるとともに、所定の情報を表示して使用者に報知する。この実施形態では、パッチセンサ１７が本発明の「濃度検出手段」に相当し、操作表示パネル７が本発明の「報知手段」に相当する。
【００３１】
図２において、主制御部１００は、インターフェース１０２を介して外部装置から与えられた画像信号を記憶するための画像メモリ１０３を備えており、ＣＰＵ１０１は、外部装置から画像信号を含む印字指令信号をインターフェース１０２を介して受信すると、エンジン部１の動作指示に適した形式のジョブデータに変換し、エンジン制御部１１０に送出する。
【００３２】
エンジン制御部１１０のメモリ１１６は、予め設定された固定データを含むＣＰＵ１１３の制御プログラムを記憶するＲＯＭや、エンジン部１の制御データやＣＰＵ１１３による演算結果などを一時的に記憶するＲＡＭなどからなる。ＣＰＵ１１３はＣＰＵ１０１を介して外部装置から送られた画像信号に関するデータをメモリ１１６に格納する。
【００３３】
現像ユニット３０のメモリ３８は、当該現像ユニット３０の製造ロット、使用履歴、内蔵トナーの特性、現像液３２の残量やトナー濃度などに関するデータを記憶するものである。このメモリ３８は通信部３９と電気的に接続されており、通信部３９は例えばタンク３３に取り付けられている。そして、現像ユニット３０が装置本体２に装着されると、通信部３９がエンジン制御部１１０の通信部１１７と所定距離以内、例えば１０ｍｍ以内に対向配置されるように構成されており、赤外線などの無線通信により互いに非接触状態でデータを送受信可能となっている。これによって、ＣＰＵ１１３により現像ユニット３０に関する消耗品管理等の各種情報の管理が行われる。なお、この実施形態では無線通信等の電磁的手段を用いて非接触にてデータ送受信を行うようにしているが、例えば装置本体２および現像ユニット３０にそれぞれコネクタを設けておき、装置本体２に現像ユニット３０を装着すると、両コネクタが機械的に嵌合することで相互にデータ送受信を行うようにしてもよい。また、メモリ３８は、電源オフ状態や現像ユニット３０が装置本体２から取り外された状態でもそのデータを保存できる不揮発性メモリであることが望ましく、このような不揮発性メモリとしては例えばフラッシュメモリなどのＥＥＰＲＯＭや強誘電体メモリなどを用いることができる。
【００３４】
上記のように構成されたプリンタでは、次のようにして現像液のトナー濃度を検出している。すなわち、このプリンタは、電源投入時や印字枚数が所定枚数に達したときなどの適当なタイミングで所定パターン（本実施形態では例えばべた画像）のパッチ画像を形成している。特に、本実施形態では、コントラスト電位の増加に対する感光体１１へのトナー付着量がほぼ飽和する画像形成条件で形成されたパッチ画像の画像濃度に基づいて現像液のトナー濃度を求めている。そして、その結果に応じてタンク３３のトナー濃度を調整する濃度調整処理を行っている。以下、上記画像形成条件でのパッチ画像の画像濃度に基づきトナー濃度を検出する理由を説明した後、本実施形態の動作について詳述する。
【００３５】
図３はトナー付着量の飽和を説明する図である。上述したように、本実施形態ではトナー濃度が高濃度（例えば５〜４０重量％）の現像液３２を使用することにより、現像ギャップを小さく（例えば５〜４０μｍ）設定している。従って、例えば現像バイアスの増加によりコントラスト電位を増加させると、それに伴って発生電界も増加するので、図３（Ａ）に示すように、現像ローラ３１から感光体１１へのトナー付着量は急上昇し、ある電位（同図ではＶｔ）以上で飽和する。
【００３６】
このように、図３（Ａ）におけるコントラスト電位Ｖｔ以上の範囲ではトナー付着量が飽和しているので、この範囲で形成したトナー像の画像濃度は、コントラスト電位などに依存せず、専ら現像液３２のトナー濃度のみに依存することとなる。従って、この範囲に含まれる画像形成条件で形成されたトナー像をパッチ画像とし、そのパッチ画像の画像濃度により現像液３２のトナー濃度を精度良く求めることができる。
【００３７】
ここで、「トナー付着量が飽和する」とは、コントラスト電位が増加しても静電潜像の顕像化に寄与するトナー量が殆ど変化しないことを意味しており、現像ローラ３１上の現像液の全てのトナーが感光体１１に付着する場合が含まれるのは勿論、装置（例えば感光体ユニット１０や現像ユニット３０など）の特性によって、コントラスト電位が増加しても現像ローラ３１上の現像液の所定比率（例えば９０％や９５％）のトナーが感光体１１に付着する状態で殆ど変化しないような場合も含まれる。
【００３８】
なお、低濃度（例えば１〜２重量％）の現像液を使用する場合には、トナー量を稼ぐべく現像ギャップを大きく（例えば１００〜２００μｍ）設定することが必要となるので、コントラスト電位を増加させても、発生電界は緩やかにしか増加しないため、比較例の図３（Ｂ）に示すように、現像ローラ３１から感光体１１へのトナー付着量は緩やかに上昇し続け、飽和することがない。
【００３９】
図４は上記濃度調整処理ルーチンを示すフローチャート、図５は図４のパッチ処理サブルーチンを示すフローチャート、図６は図５のパッチ処理における濃度検出を説明する図である。以下、図４、図５のステップに従って、図６の例を参照しながら、上記濃度調整処理の動作手順について説明する。エンジン制御部１１０のメモリ１１６には予め濃度調整処理の制御プログラムが記憶されている。そして、ＣＰＵ１１３が該制御プログラムにしたがって装置各部を制御することで、以下の濃度調整処理が実行される。
【００４０】
この濃度調整処理では、まず、パッチ処理を行う（図４の＃１０）。このパッチ処理では、図５に示すように、現像バイアスＶｂを予め決められた所定値（図６ではＶｂ１）に設定し（＃３０）、パッチ画像（図６ではＰ１）を形成する（＃３２）。なお、本実施形態では、現像バイアスＶｂ以外の画像形成条件（帯電バイアス、露光エネルギー等）については固定している。したがって、現像バイアスＶｂを変化させることでコントラスト電位を任意に設定可能となっている。そして、そのパッチ画像が感光体１１の回転に伴ってパッチセンサ１７と対向する位置に移動してくるタイミングで当該パッチセンサ１７から出力される検出信号を取り込み、その信号に基づいてパッチ画像Ｐ１の濃度を求め、メモリ１１６に格納する（＃３４）。
【００４１】
次いで、現像バイアスＶｂを予め決められた所定幅（図６ではＶｂ１からＶｂ２）だけ増加することで、コントラスト電位を増加する（＃３６）。そして、この画像形成条件でパッチ画像（図６ではＰ２）を形成する（＃３８）とともに、上記ステップ＃３４と同様に、パッチセンサ１７から出力される検出信号に基づきその濃度を求め、メモリ１１６に格納する（＃４０）。さらに、直前に形成したパッチ画像とその前に形成したパッチ画像（ここでは図６のＰ２とＰ１）の濃度を比較して、例えば濃度の変化量が予め設定された所定幅以下であるか否かにより飽和しているか否かを判別し（＃４２）、飽和していれば（＃４２でＹＥＳ）、＃４４に進み、一方、濃度が飽和していなければ（＃４２でＮＯ）、＃３６に戻って以上のステップが繰り返される。
【００４２】
ここで、図６に示す一例ではパッチ画像Ｐ２の濃度がパッチ画像Ｐ１より所定幅以上増大しているので、現像バイアスＶｂをＶｂ２からＶｂ３に増加することでコントラスト電位を増加させるとともに、その画像形成条件でパッチ画像Ｐ３を形成し、その濃度を求めてメモリ１１６に格納する（＃３６〜＃４０）。そして、濃度飽和の判別が行われるが（＃４２）、図６ではパッチ画像Ｐ３の濃度がパッチ画像Ｐ２より所定幅以上増大しているので、再度＃３６〜＃４２が実行される。すなわち、現像バイアスＶｂがＶｂ３からＶｂ４に増加することでコントラスト電位を増加させるとともに、その画像形成条件でパッチ画像Ｐ４を形成し、その濃度を求めてメモリ１１６に格納して、濃度飽和の判別が行われる。ここで、パッチ画像Ｐ４の濃度がパッチ画像Ｐ３の濃度とほぼ等しく、濃度の変化量が予め設定された所定幅以下であるので、＃４２でＹＥＳと判別されて＃４４に進む。なお、＃４２では、例えば濃度の変化量が最初の濃度の変化量（パッチ画像Ｐ１とパッチ画像Ｐ２との濃度差）の１／１０以下になったときに、飽和していると判別するようにしてもよい。
【００４３】
そして、＃４４において、最後に形成されたパッチ画像（図６ではＰ４）の濃度を用いて、現像液３２のトナー濃度を求めて、図４にリターンし、求められたトナー濃度が許容範囲外か否かが判別され（＃１２）、許容範囲外でなければ（＃１２でＮＯ）、濃度が低下したか否かが判別され（＃１４）、低下していなければ（＃１４でＮＯ）、濃度が上昇したか否かが判別される（＃１６）。
【００４４】
ここで、トナー付着量が飽和する画像形成条件で形成したパッチ画像の濃度と現像液３２のトナー濃度との関係が演算式またはテーブルデータ形式で予め求められており、この関係と、現像液３２のトナー濃度の初期値、許容範囲の下限値および上限値とがメモリ１１６に格納されたプログラムに含まれている。そして、上記関係に基づき図５の＃４４のトナー濃度を求める処理が実行され、求められたトナー濃度を上記下限値および上限値と比較することによって、図４の＃１２の判別が実行される。
【００４５】
そして、トナー濃度が許容範囲外のときは（＃１２でＹＥＳ）、その旨の警告メッセージが操作表示パネル７に表示されて（＃１８）、このルーチンを終了する。このように現像液のトナー濃度が許容範囲から外れたときに、その旨を報知することで、現像液中のトナー濃度調整や装置の修理などを使用者に促すことができ、装置の操作性や保守性を向上することができる。
【００４６】
また、求められたトナー濃度が上記初期値より低下したときは（＃１４でＹＥＳ）、トナー濃度と上記初期値との差分に対応する時間だけ、ポンプ駆動部１１８を介してトナー補給ポンプ３７３が駆動されて（＃２０）、終了する。一方、求められたトナー濃度が上記初期値より上昇したときは（＃１６でＹＥＳ）、トナー濃度と上記初期値との差分に対応する時間だけ、ポンプ駆動部１１９を介してキャリア補給ポンプ３７４が駆動されて（＃２２）、終了する。すなわち、パッチ画像の画像濃度に基づき現像液のトナー濃度が初期値に調整される。
【００４７】
なお、トナー付着量が飽和する現像バイアスで形成したパッチ画像の画像濃度と現像液３２のトナー濃度との関係に基づき、現像液３２のトナー濃度の初期値と許容範囲の下限値および上限値とに対応するパッチ画像の画像濃度をそれぞれ予め求めてメモリ１１６に記憶しておき、検出したパッチ画像の画像濃度を直接これらの対応する値と比較することによって、図４の＃１２，＃１４，＃１６の判別を行うようにしてもよい。
【００４８】
このように、本実施形態によれば、コントラスト電位の増加に対する感光体１１へのトナー付着量がほぼ飽和する画像形成条件で形成したパッチ画像の画像濃度をパッチセンサ１７により検出し、その検出した画像濃度に基づき現像液３２のトナー濃度を求めるようにしているので、上記飽和する画像形成条件で形成したパッチ画像の濃度は、画像形成条件（帯電バイアス、露光エネルギーや現像バイアス）が多少変動しても変化せず、ほぼ現像液３２のトナー濃度のみに依存することから、そのトナー濃度を精度良く求めることができる。
【００４９】
また、本実施形態によれば、現像バイアスを変化させながら複数のパッチ画像を形成し、そのパッチ画像の画像濃度を比較して当該画像濃度が飽和したか否かを判別しているので、感光体１１へのトナー付着量がほぼ飽和する画像形成条件が経時劣化などにより変化した場合でも、常にその画像形成条件で形成されたパッチ画像の画像濃度を求めることができる。
【００５０】
さらに、パッチ画像の画像濃度に基づいてタンク３３中のトナー濃度を調整しているので、常に濃度調整された現像液を用いて画像形成される。したがって、良好な画質のトナー像を安定して形成することができる。
【００５１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能であり、例えば以下の変形形態（１）〜（９）を採用することができる。
【００５２】
（１）上記実施形態では、感光体１１上に形成されたパッチ画像の画像濃度を検出するようにしているが、濃度検出位置はこれに限られない。例えば、感光体１１から中間転写ローラ４１に１次転写されたパッチ画像の画像濃度を検出するようにしてもよい。この場合には、中間転写ローラ４１の周りの１次転写位置４４と２次転写位置４５の間にパッチセンサを対向配置すればよい。この形態では、中間転写ローラ４１が本発明の「転写媒体」に相当し、転写バイアス発生部１１５が本発明の「転写手段」に相当する。さらに、パッチ画像を転写紙４に転写し、このパッチ画像の画像濃度を検出するように構成してもよい。
【００５３】
また、例えば、パッチ画像を転写するための専用部材（例えばパッチ転写ローラ）を感光体１１または中間転写ローラ４１に当接配置し、この専用部材に転写バイアスを印加して、上記専用部材に転写されたパッチ画像の画像濃度を検出するようにしてもよい。この場合には、上記専用部材にパッチセンサを対向配置すればよい。この形態では、上記専用部材が本発明の「転写媒体」に相当し、上記専用部材に転写バイアスを印加する手段が本発明の「転写手段」に相当する。
【００５４】
（２）上記実施形態では、パッチ画像濃度が飽和したときの最後のパッチ画像（図６ではパッチ画像Ｐ４）の画像濃度により現像液３２のトナー濃度を求めているが、これに限られず、例えば、飽和と判別された時点での両方のパッチ画像（図６ではパッチ画像Ｐ３，Ｐ４）の画像濃度の平均値を用いて現像液３２のトナー濃度を求めるようにしてもよい。この形態によれば、ばらつきを低減してより精度良くトナー濃度を求めることができる。
【００５５】
（３）上記実施形態では、現像バイアスを増加させながらトナー付着量が飽和する画像形成条件下でのパッチ画像の画像濃度を求めているが、これに限られず、例えば、現像ギャップなどの装置の特性に基づき印加可能な現像バイアスの最大値を求めておき、この最大値から所定幅ずつ現像バイアスを低下させてもよい。この場合には、パッチ画像濃度が飽和していると判別された時点（例えば図６ではパッチ画像Ｐ４から形成を開始してパッチ画像Ｐ３を形成した時点）でパッチ画像の形成を停止することで、トナー付着量が飽和する画像形成条件下でのパッチ画像の画像濃度をより短時間で求めることができる。
【００５６】
（４）画像濃度が確実に飽和する現像バイアス（例えば装置の特性に基づき印加可能な現像バイアスの最大値）を予め求めてメモリ１１６またはメモリ３８に格納しておき、この現像バイアスでパッチ画像を形成するようにしてもよい。この形態によれば、パッチ画像を１個形成するだけでよく、より簡単にトナー濃度を求めることができる。この形態では、メモリ１１６またはメモリ３８が本発明の「記憶手段」に相当する。
【００５７】
（５）上記実施形態では、現像バイアスを変化させることでコントラスト電位を変化させているが、これに限られない。例えば、帯電バイアス発生部１１１を制御して帯電部１２による感光体１１の帯電電位を変化させることでコントラスト電位を変化させてもよい。また、例えば、露光制御部１１２を制御して露光ユニット２０からの光ビーム２１の光量を変化させることでコントラスト電位を変化させてもよい。
【００５８】
（６）上記実施形態では、補給タンク３７２から液体キャリアをタンク３３に補給することで現像液３２のトナー濃度を低減するようにしているが、これに限られない。例えば、感光体１１上や中間転写ローラ４１上からクリーニングにより除去した液体キャリアを回収してタンク３３に戻す機構を備え、濃度が上昇したときに（図４の＃１６でＹＥＳ）、上記機構を動作させることでタンク３３の現像液３２のトナー濃度を低減するようにしてもよい。
【００５９】
（７）上記実施形態では、補給タンク３７１から高濃度現像液をタンク３３に補給することで現像液３２のトナー濃度を増大するようにしているが、これに限られない。例えば、白べた画像を現像したり、通常の画像形成における現像の間隔を広げるなど、現像動作を行って液体キャリアを消費することによって、現像液３２のトナー濃度を増大するようにしてもよい。
【００６０】
（８）上記実施形態では、トナー濃度調整部３７を備え、タンク３３の現像液３２のトナー濃度を調整するようにしているが、トナー濃度調整部３７を備えずに、トナー濃度が低下（図４の＃１４でＹＥＳ）または上昇（図４の＃１６でＹＥＳ）したときに、通常のトナー像を形成するときの画像形成条件を調整するようにしてもよい。ここで、画像形成条件は、帯電バイアス発生部１１１で発生する帯電バイアス、露光制御部１１２により制御される光ビーム２１の露光光量、現像バイアス発生部１１４で発生する現像バイアス、転写バイアス発生部１１５で発生する１次転写バイアスおよび２次転写バイアスなどが含まれる。
【００６１】
（９）上記実施形態では、ホストコンピュータなどの外部装置より与えられた画像を転写紙に印刷するプリンタを用いて説明しているが、本発明はこれに限られず、複写機やファクシミリ装置などを含む一般の電子写真方式の画像形成装置に適用することができる。また、上記実施形態は単色印字の画像形成装置に対して本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されず、カラー画像形成装置にも本発明を適用することができる。この場合、各色ごとに現像液のトナー濃度を検出し、調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるプリンタの内部構成を示す図。
【図２】同プリンタの電気的構成を示すブロック図。
【図３】トナー付着量の飽和を説明する図。
【図４】濃度調整処理ルーチンを示すフローチャート。
【図５】図４のパッチ処理サブルーチンを示すフローチャート。
【図６】図５のパッチ処理における濃度検出を説明する図。
【符号の説明】４…転写紙（転写媒体）、７…操作表示パネル（報知手段）、１１…感光体（像担持体）、１７…パッチセンサ（濃度検出手段）、３１…現像ローラ（現像液担持体）、３３…タンク（容器）、３８，１１６…メモリ（記憶手段）、４１…中間転写ローラ（転写媒体、転写手段）、４２…２次転写ローラ（転写手段）、１１３…ＣＰＵ、１１４…現像バイアス発生部（像形成手段）、１１５…転写バイアス発生部（転写手段）
【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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