(57)【要約】　　　（修正有）【課題】放置後に画像形成動作を再開し、所定枚数プリントを行った際に画像濃度変動や、カブリ、トナー飛散の問題が発生する場合がある。【解決手段】現像剤の量を検知するトナー濃度センサ９と、形成した画像量に基づいて現像剤の量を検知するカウンタ８３と、トナー濃度センサ９の検出信号による出力値と基準出力値との差分に応じて、補給制御を行う第１現像剤濃度制御と、前記カウンタ８３の計数値に基づいて補給制御を行う第２現像剤濃度制御と、検出信号と基準値との差分値が所定量以上の場合に第１及び現像剤濃度制御の併用により現像剤の補給制御を行い、差分値が所定量以下の場合に第１現像剤濃度制御による補給制御を実行させ、画像形成動作再開後の前記検出信号と画像形成動作再開直後の前記検出信号との差分が所定値以上になった場合は、前記第２現像剤濃度制御による補給制御の比率を減少させ第１現像剤濃度制御による補給制御の比率を増加させる。【選択図】　図８
2004126219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に静電画像を形成し現像剤により顕像化して記録媒体上に画像を形成する画像形成装置であって、
前記現像剤の量を透磁率に基づいて検知して検知信号を出力する第１検知手段と、
形成した画像量に基づいて前記現像剤の量を検知する第２検知手段と、
前記第１検知手段の検出信号による出力値と基準出力値との差分に応じて、前記現像剤の補給制御を行う第１現像剤濃度制御手段と、
前記第２検知手段による検知に基づいて前記現像剤の補給制御を行う第２現像剤濃度制御手段と、
前記検出信号と基準値との差分値が所定量以上の場合に前記第１及び現像剤濃度制御手段の併用により前記現像剤の補給制御を行い、前記差分値が所定量以下の場合に前記第１現像剤濃度制御手段による補給制御を実行させ、画像形成動作再開後の前記検出信号と画像形成動作再開直後の前記検出信号との差分が所定値以上になった場合は、前記第２現像剤濃度制御手段による補給制御の比率を減少させ、前記第１現像剤濃度制御手段による補給制御の比率を増加させるように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】
像担持体に静電画像を形成し現像剤により顕像化して記録媒体上に画像を形成する画像形成装置であって、
前記現像剤の量を透磁率に基づいて検知して検知信号を出力する第１検知手段と、
形成した画像量に基づいて前記現像剤の量を検知する第２検知手段と、
前記第１検知手段の検出信号と基準値との差分に応じて、前記現像剤の補給制御を実行する第１現像剤濃度制御手段と、
前記第２検知手段による検知に基づいて前記現像剤の補給制御を行う第２現像剤濃度制御手段と、
前記検出信号と基準値との差分値が所定量以上の場合に前記第１及び現像剤濃度制御手段の併用により前記現像剤の補給制御を行い、前記差分値が所定量以下の場合に前記第１現像剤濃度制御手段による補給制御を実行させ、画像形成動作再開後の前記検出信号と前記基準値との差分が所定値以下の場合に前記第２現像剤濃度制御手段による前記現像剤の補給動作を停止し、前記第１現像剤濃度制御手段による補給制御を行うように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３】
前記現像剤は、磁性を有するキャリア粒子にトナー粒子を混合して構成されて容器内に収容されており、前記現像剤の量は、前記キャリア粒子及びトナー粒子の合計重量に対するトナー粒子の重量の割合に相当していることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記画像形成装置が置かれている環境を検知して環境情報を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された環境情報に基づいて前記基準値を変更する変更手段とを更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
更に、形成された画像量を計量する計量手段を有し、
前記計量手段による計量値に応答して、前記第１及び第２現像剤濃度制御手段の併用による制御から前記第１現像剤濃度制御手段による制御に切り換えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記トナー粒子の形状係数ＳＦ−１が１００〜１４０、ＳＦ−２が１００〜１２０の範囲であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記トナー粒子が重合法により生成されたものであることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記キャリア粒子の比抵抗は、１×１０１０×１０１４［Ω・ｃｍ］であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記キャリア粒子は、バインダ樹脂と、磁性金属酸化物および非磁性金属酸化物とを含む磁性樹脂キャリアであることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記現像剤に関する情報を記憶する記憶手段を更に有し、前記制御手段により読み出し、及び書込み可能であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の現像剤を収容するプロセスカートリッジであって、前記画像形成装置本体に対して着脱可能であることを特徴とするカートリッジ。
【請求項１２】
像担持体に静電画像を形成し現像剤により顕像化して記録媒体上に画像を形成する画像形成装置の制御方法であって、
前記現像剤の量を透磁率に基づいて検知して検知信号を出力する第１検知工程と、
形成した画像量に基づいて前記現像剤の量を検知する第２検知工程と、
前記第１検知工程で出力される検出信号による出力値と基準出力値との差分に応じて、前記現像剤の補給制御を行う第１現像剤濃度制御工程と、
前記第２検知工程での検知に基づいて前記現像剤の補給制御を行う第２現像剤濃度制御工程と、
前記検出信号と基準値との差分値が所定量以上の場合に前記第１及び現像剤濃度制御工程の併用により前記現像剤の補給制御を行い、前記差分値が所定量以下の場合に前記第１現像剤濃度制御工程での補給制御を実行させ、画像形成動作再開後の前記検出信号と画像形成動作再開直後の前記検出信号との差分が所定値以上になった場合は、前記第２現像剤濃度制御工程による補給制御の比率を減少させ、前記第１現像剤濃度制御工程による補給制御の比率を増加させるように制御する制御工程と、
を有することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
【請求項１３】
像担持体に静電画像を形成し現像剤により顕像化して記録媒体上に画像を形成する画像形成装置の制御方法であって、
前記現像剤の量を透磁率に基づいて検知して検知信号を出力する第１検知工程と、
形成した画像量に基づいて前記現像剤の量を検知する第２検知工程と、
前記第１検知工程による検出信号と基準値との差分に応じて、前記現像剤の補給制御を実行する第１現像剤濃度制御工程と、
前記第２検知工程での検知に基づいて前記現像剤の補給制御を行う第２現像剤濃度制御工程と、
前記検出信号と基準値との差分値が所定量以上の場合に前記第１及び現像剤濃度制御手段の併用により前記現像剤の補給制御を行い、前記差分値が所定量以下の場合に前記第１現像剤濃度制御工程による補給制御を実行させ、画像形成動作再開後の前記検出信号と前記基準値との差分が所定値以下の場合に前記第２現像剤濃度制御工程による前記現像剤の補給動作を停止し、前記第１現像剤濃度制御工程による補給制御を行うように制御する制御工程と、
を有することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
【請求項１４】
前記現像剤は、磁性を有するキャリア粒子にトナー粒子を混合して構成されて容器内に収容されており、前記現像剤の量は、前記キャリア粒子及びトナー粒子の合計重量に対するトナー粒子の重量の割合に相当していることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の制御方法。
【請求項１５】
像担持体と、現像剤を収容する現像剤収容容器と、前記現像剤収容容器内の現像剤量を透磁率に基づいて検知して検知信号を出力する検知手段と、記憶手段とを有するカートリッジであって、
前記記憶手段は、前記検知手段に関する情報を記憶する領域を有することを特徴とするカートリッジ。
【請求項１６】
前記検知手段に関する情報とは、前記検出手段の制御電圧と出力電圧に関する情報であることを特徴とする請求項１５に記載のカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体に静電画像を形成し現像剤により顕像化して記録媒体上に画像を形成する画像形成装置及びその制御方法とプロセスカートリッジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式、静電記録方式等の画像形成装置に設けられた現像装置には、一般的に、トナー粒子とキャリア粒子を混合した二成分現像剤が用いられている。この現像装置によって像担持体である感光ドラム上の静電潜像にトナー粒子が付着されて、その静電潜像を顕像化している。周知のように、二成分現像剤のトナー濃度、即ち、キャリア粒子とトナー粒子の合計重量に対するトナー粒子の重量の割合は、このような画像形成装置における形成画像の品質を安定化させる上で極めて重要な要素になっている。トナー粒子は現像時に消費され、これによりトナー濃度が変化する。このため、現像剤濃度制御装置（ＡＴＲ）を使用して適時にトナー濃度を正確に検出し、その検出したトナー濃度の変化に応じてトナー補給を行い、トナー濃度が常に一定になるように制御して、形成される画像の品位を保持する必要がある。このように、現像により現像装置内のトナー粒子が消費され、それを補給するトナー量を制御するために、現像容器中のトナー濃度検知装置及びトナー濃度制御装置として、従来さまざまな方式のものが実用化されている。
【０００３】
例えば、現像スリーブ或いは現像容器の現像剤搬送経路に近接して配置したトナー濃度検知装置により、現像スリーブ上に搬送されたトナー粒子或いは現像容器内のトナーに光を当てたときの反射率がトナー濃度により異なることを利用してトナー濃度を検知し、その検出したトナー濃度の変化に応じてトナーの補給量を制御する光学検知方式の現像剤濃度制御装置がある。また、現像器内の側壁に配置されたインダクタンスヘッドにより、磁性キャリアと非磁性トナーの混合比率による見かけの透磁率を検知し、その検出信号によって現像器内のトナー濃度を求め、その求めたトナー濃度と基準値との比較によりトナーを補給するように構成したインダクタンス検知方式の現像剤濃度制御装置が使用されている。
【０００４】
また、像担持体である感光体ドラム上に形成したパッチ画像濃度を、その表面に対向した位置に設けた光源及びその反射光を受けるセンサにより読み取り、その読み取ったパッチ画像濃度をＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換した後、そのデジタル信号をＣＰＵ（中央演算処理装置）に送り、ＣＰＵにおいてそのデジタル信号が表わす濃度値が初期設定値よりも高い場合には、初期設定値に戻るまでトナー補給が停止され、初期設定値よりも低ければ初期設定値に戻るまで強制的にトナーが補給されるようにしたパッチ検出方式の現像剤濃度制御装置が使用されている。
【０００５】
また、レーザスキャナやＬＥＤアレイなどを用いてデジタル潜像を形成する画像形成装置では、１ページ当たりの画像情報信号における印刷画素数の累計値（以下、「ビデオカウント数」）から１ページ当たりのトナー消費量を推定し、その推定した消費量に対応してトナー補給量を決定する自動トナー補給制御（以下、「ビデオカウントＡＴＲ」）もある。このビデオカウントＡＴＲは、トナー濃度検知手段を必要としないことからコスト面で大きな利点がある。しかしながら、上記した光による検知方式は、トナー飛散等により検知手段が汚れると正確にトナー濃度を検知できないなどの解決すべき課題がある。また、パッチ画像濃度から間接的にトナー濃度を制御する上記のパッチ検出方式は、複写機或いは画像形成装置の小型化に伴い、パッチ画像を形成するスペースや検知手段を設置するスペースが確保できない等の課題がある。更に、上記のビデオカウントＡＴＲは、トナー補給量の誤差が徐々に累積されるという課題を持っており、大量に画像形成を行った際には、トナー濃度の誤差が生じる。そこで、この点を補正する何らかの手段が必要であり、そのため現在のところ単独でビデオカウントＡＴＲを使用するには困難を伴う。
【０００６】
一方、磁性キャリアと非磁性トナーの混合比率による見かけの透磁率を検知するインダクタンス検知方式の現像剤濃度制御（以下、「インダクタンス検知方式ＡＴＲ」）は、上記のような課題がなく好適である。そのトナー濃度の制御方法は、例えば現像剤の見かけの透磁率が大きいと検知された場合には、一定体積内で現像剤中のキャリア粒子が占める割合が多くなってトナー濃度が低くなったことを意味するのでトナー補給を開始する。逆に現像剤の見かけの透磁率が小さくなった場合には、一定体積内で現像剤中のキャリア粒子が占める割合が少なくなりトナー濃度が高くなったことを意味するのでトナー補給を停止するというようにしてトナー濃度を制御する。
【０００７】
図１２は、このようなインダクタンス検知方式ＡＴＲを採用した２成分現像装置６１の断面図を示す。
【０００８】
図において、５０は現像容器で、現像剤５１を収容している。５４は現像剤担持体である現像スリーブである。現像スリーブ５４は中空の金属スリーブで、内部に磁界発生手段であるマグネットローラ５５を内包している。現像スリーブ５４の下方には現像剤層厚規制ブレード５６が現像スリーブ５４に近接して設けられている。これにより現像スリーブ５４の矢印方向の回転に伴い送られた現像剤は、この現像剤層厚規制ブレード５６により薄層化される。
【０００９】
現像容器５０内には、現像スリーブ５４と略平行にＡスクリュー５７が配置されており、現像剤を矢印の方向に搬送、撹拌する。またＡスクリュー５７に対して、現像スリーブ５４とは反対側に仕切壁５２を挟んで、Ｂスクリュー５８が配置されている。ここでＡスクリュー５７側からＢスクリュー５８側への現像剤の受け渡しを行うために、仕切壁５２は長手方向両端部には設けず、長手方向の中間位置に延在させることで、これらＡ，Ｂスクリュー５７，５８間での現像剤の循環を実現している。
【００１０】
Ａスクリュー５７側に存在して画像形成に用いられた現像剤は、Ｂスクリュー５８側に送られ、Ｂスクリュー５８の現像剤搬送方向の上流側に位置するインダクタンス検知方式のトナー濃度センサ５３によりトナー濃度が検出される。
【００１１】
このトナー濃度の検知方法は以下の様にして行われる。
【００１２】
まず所望のトナー濃度となる場合のトナー濃度センサ５３の出力値を基準値として予め定めておく。もしくは初期の所定のトナー濃度となっている新現像剤に対するトナー濃度センサ５３の出力を調べて、その値を基準値とする。この基準値を、この現像装置に設けてある不揮発性のメモリに格納しておく。そして画像形成中に、トナー濃度センサ５３の出力値を調べ、この出力値と基準値とを比較し、出力値が大きいときはトナー量が少ないと判断してトナー濃度センサ５３の下流側にあるトナー補給口６０を通じて、トナー補給機構６１から適正量のトナー補給が行われる。逆に、トナー濃度センサ５３の出力値が小さい場合は、トナー濃度が高いと判断してトナー補給を行わない。これによって現像剤のトナー濃度は常に一定に保たれる。
【００１３】
従来のこのインダクタンス検知方式ＡＴＲは、環境の変動による現像剤５１のかさ密度の変化により、見かけ透磁率に対応したセンサ検出信号が変化してしまうという問題がある。つまり、低温低湿度の環境下では、現像剤に含まれる水分量が減り、その結果としてトナー粒子とキャリアとの接触によるトナー帯電電荷が増加して現像剤間の反発が大きくなり、現像剤のかさ密度が減少する。逆に、高温高湿度の環境下では、現像剤に含まれる水分量が増加してトナー粒子とキャリアとの接触によるトナー帯電電荷が減少するために現像剤間の反発が小さくなり、現像剤のかさ密度が増加する。つまり、現像容器中のトナー濃度が一定であるにも拘わらず、その環境によってインダクの出力値が変動してしまう。
【００１４】
そこで、このような環境に応じて、インダクセンサへ設定する電圧を変更して濃度センサの出力値が一定になるように環境補正を行っている。これによって、環境が変動して現像剤のかさ密度が変化しても、問題なくトナー濃度を検出できるようになった。しかし、更に、インダクタンス検知方式ＡＴＲの問題点としては、長期間の放置（特に高湿度環境下）によって、出力が変動してしまう問題があった。つまり、放置によってトナー粒子とキャリア粒子の間隙が更に詰ってしまうことがあり（この現象を以後現像剤のパッキングと称する）、かさ密度の増加に伴う見かけの透磁率の増加がおこり、トナー濃度が適正であるにも拘わらずトナー濃度が低下したと誤検知してしまうという場合があった。
【００１５】
例えば、長期間の停止後に画像形成装置を作動させようとしたとき、インダクタンス検知方式ＡＴＲは、上記のようにトナー濃度が低下したと誤検知してしまい、トナーを過剰に補給してしまう場合があった。このようなトナーの過剰補給は、画像の濃度やカラーバランスの狂い、更にはカブリの発生などの画像品質を低下させる原因となる。更には、トナー飛散の増大による画像形成装置内の汚損などの問題に繋がりかねない。この問題は、ユーザの使用状況によって不定期に発生し、現像剤のかさ密度の増加度合いも予測できないことから、インダクタンス検知方式ＡＴＲのみではトナー濃度制御が不正確になる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上記に説明したように、ビデオカウントＡＴＲ方式のみ、インダクタンス検知方式ＡＴＲ方式のみでは、トナー濃度制御が不正確になってしまうという問題がある。
【００１７】
本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、現像剤の濃度制御（補給制御を正確に行い、さらに、現像剤量の変動を最小限に抑えて適正な現像剤量を維持して、形成される画像濃度の変動やカブリ等を抑えて高品位の画像を形成する画像形成装置及びその制御方法とプロセスカートリッジを提供することを目的とする。
【００１８】
【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の画像形成装置は以下のような構成を備える。即ち、
像担持体に静電画像を形成し現像剤により顕像化して記録媒体上に画像を形成する画像形成装置であって、
前記現像剤の量を透磁率に基づいて検知して検知信号を出力する第１検知手段と、
形成した画像量に基づいて前記現像剤の量を検知する第２検知手段と、
前記第１検知手段の検出信号による出力値と基準出力値との差分に応じて、前記現像剤の補給制御を行う第１現像剤濃度制御手段と、
前記第２検知手段による検知に基づいて前記現像剤の補給制御を行う第２現像剤濃度制御手段と、
前記検出信号と基準値との差分値が所定量以上の場合に前記第１及び現像剤濃度制御手段の併用により前記現像剤の補給制御を行い、前記差分値が所定量以下の場合に前記第１現像剤濃度制御手段による補給制御を実行させ、画像形成動作再開後の前記検出信号と画像形成動作再開直後の前記検出信号との差分が所定値以上になった場合は、前記第２現像剤濃度制御手段による補給制御の比率を減少させ、前記第１現像剤濃度制御手段による補給制御の比率を増加させるように制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１９】
上記目的を達成するために本発明の画像形成装置は以下のような構成を備える。即ち、
像担持体に静電画像を形成し現像剤により顕像化して記録媒体上に画像を形成する画像形成装置であって、
前記現像剤の量を透磁率に基づいて検知して検知信号を出力する第１検知手段と、
形成した画像量に基づいて前記現像剤の量を検知する第２検知手段と、
前記第１検知手段の検出信号と基準値との差分に応じて、前記現像剤の補給制御を実行する第１現像剤濃度制御手段と、
前記第２検知手段による検知に基づいて前記現像剤の補給制御を行う第２現像剤濃度制御手段と、
前記検出信号と基準値との差分値が所定量以上の場合に前記第１及び現像剤濃度制御手段の併用により前記現像剤の補給制御を行い、前記差分値が所定量以下の場合に前記第１現像剤濃度制御手段による補給制御を実行させ、画像形成動作再開後の前記検出信号と前記基準値との差分が所定値以下の場合に前記第２現像剤濃度制御手段による前記現像剤の補給動作を停止し、前記第１現像剤濃度制御手段による補給制御を行うように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする。
【００２０】
上記目的を達成するために本発明の画像形成装置の制御方法は以下のような工程を備える。即ち、
像担持体に静電画像を形成し現像剤により顕像化して記録媒体上に画像を形成する画像形成装置の制御方法であって、
前記現像剤の量を透磁率に基づいて検知して検知信号を出力する第１検知工程と、
形成した画像量に基づいて前記現像剤の量を検知する第２検知工程と、
前記第１検知工程で出力される検出信号による出力値と基準出力値との差分に応じて、前記現像剤の補給制御を行う第１現像剤濃度制御工程と、
前記第２検知工程での検知に基づいて前記現像剤の補給制御を行う第２現像剤濃度制御工程と、
前記検出信号と基準値との差分値が所定量以上の場合に前記第１及び現像剤濃度制御工程の併用により前記現像剤の補給制御を行い、前記差分値が所定量以下の場合に前記第１現像剤濃度制御工程での補給制御を実行させ、画像形成動作再開後の前記検出信号と画像形成動作再開直後の前記検出信号との差分が所定値以上になった場合は、前記第２現像剤濃度制御工程による補給制御の比率を減少させ、前記第１現像剤濃度制御工程による補給制御の比率を増加させるように制御する制御工程と、を有することを特徴とする。
【００２１】
上記目的を達成するために本発明の画像形成装置の制御方法は以下のような工程を備える。即ち、
像担持体に静電画像を形成し現像剤により顕像化して記録媒体上に画像を形成する画像形成装置の制御方法であって、
前記現像剤の量を透磁率に基づいて検知して検知信号を出力する第１検知工程と、
形成した画像量に基づいて前記現像剤の量を検知する第２検知工程と、
前記第１検知工程による検出信号と基準値との差分に応じて、前記現像剤の補給制御を実行する第１現像剤濃度制御工程と、
前記第２検知工程での検知に基づいて前記現像剤の補給制御を行う第２現像剤濃度制御工程と、
前記検出信号と基準値との差分値が所定量以上の場合に前記第１及び現像剤濃度制御手段の併用により前記現像剤の補給制御を行い、前記差分値が所定量以下の場合に前記第１現像剤濃度制御工程による補給制御を実行させ、画像形成動作再開後の前記検出信号と前記基準値との差分が所定値以下の場合に前記第２現像剤濃度制御工程による前記現像剤の補給動作を停止し、前記第１現像剤濃度制御工程による補給制御を行うように制御する制御工程と、
を有することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２３】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の全体構成を示す断面図である。
【００２４】
図１において、１は潜像担持体である感光ドラム、２０は感光ドラム１を帯電する帯電ユニット、２１は感光ドラム１上に潜像を形成する露光ユニット、２２はトナーにより潜像を可視化するための現像ユニット、１２は現像ユニット２２にトナーを補給するトナー補給機構、２５は可視化されたトナー像を用紙等の転写シート上に転写するための転写ローラ、２６は転写シート上に転写されたトナー像を定着するための定着ユニット、２３は感光ドラム１上に残った転写残トナーを除去するためのクリーニングユニットである。９はトナー濃度センサ、１０は現像容器、１１はトナー補給口である。
【００２５】
更に、１７は現像ユニット２２内に設置された記憶部であって、本発明の実施形態では、一例として読み書き可能なＥＥＰＲＯＭを使用している。この記憶部１７は、現像器カートリッジ（現像ユニット）２２が画像形成装置の本体にセットされることによってエンジンコントローラ２７と電気的に接続され、エンジンコントローラ２７を介して記憶部１７に記憶されているカートリッジ情報を画像形成装置側から読み書きできるようになる。
【００２６】
図１３は、本実施の形態に係る記憶部１７の詳細を示す図である。
【００２７】
この記憶部１７には、後述する濃度センサの標準制御電圧に関する情報を記憶する領域１７１と、標準出力電圧に関する情報を記憶する領域１７２とを有する。尚、これ以外にも現像ユニットに関する情報を記憶する領域を有している。
【００２８】
図２は、現像ユニット２２の部分を拡大して示す詳細図、図３は現像ユニット２２の断面を上方から見た図である。これら図２及び図３を参照して、この現像ユニット２２を説明する。尚、これら図において共通する部分は同じ番号で示し、その説明を省略している。
【００２９】
図２において、現像容器１０は、キャリア粒子とトナー粒子を所定の比率にて混合した現像剤を収容している。この現像容器１０の内部は、仕切り壁７によって現像スリーブ２に最も近接して略平行なＡスクリュー５を有する現像室１０ａと、Ａスクリュー５に対して仕切壁７を挟んで配置されたＢスクリュー６を有する攪拌室１０ｂとに区画されている。
【００３０】
図３に示すように、現像室１０ａから攪拌室１０ｂへの現像剤８の受け渡しを行うために仕切壁７は、その長手方向の両端部が開放されており、かつＡ及びＢスクリュー５，６が図２中の矢印方向に回転することで、現像室１０ａと攪拌室１０ｂ間を現像剤８が図３の矢印で示すように循環することができる。本実施形態では、Ａ及びＢスクリュー５，６は、それぞれ直径１４ｍｍである。
【００３１】
現像容器１０の感光ドラム１に近接対向する部位には開口部が設けられ、この開口部に、アルミニウムや非磁性ステンレス鋼等の非磁性の現像剤担持手段である現像スリーブ２が設けられている。この現像スリーブ２は、内部に磁界発生手段であるマグネットローラ３を内包している。この現像スリーブ２は図２の矢印方向に回転して、現像剤８を感光ドラム１との対向している現像部分に搬送する。この現像スリーブ２の下方に近接して設けられた現像剤層厚規制ブレード４で規制されて形成された現像剤薄層は、その現像部分で図２の矢印方向に回転する感光ドラム１に磁気ブラシとなって接触し、感光ドラム１上の静電潜像がトナーにより現像される。
【００３２】
攪拌室１０ｂの上方にはトナー補給機構１２が設けられ、そのトナー補給機構１２の内部には補給用トナーが収容されている。攪拌室１０ｂの側面で、かつＢスクリュー６の現像剤搬送方向の上流側に、トナー濃度センサ９が設けられている。現像室１０ａ側の現像剤８は攪拌室１０ｂ側に送られ、この現像剤８のトナー濃度がトナー濃度センサ９により検出される。このトナー濃度センサ９によるトナー濃度の検出結果に基づいて、攪拌室１０ｂの上方でトナー濃度センサ９の下流側に設けられたトナー補給口１１を通じて、トナー補給機構１２から適正量のトナーが補給される。これによって現像容器１０内の現像剤８のトナー濃度を常に一定に保つようにしている。
【００３３】
現像剤８のトナーとしては、例えばバインダー樹脂に着色剤や帯電制御剤等を添加した公知のものが使用でき、本実施の形態においては、体積平均粒径が５〜１５μｍのサイズのものを使用している。一方、現像剤８の磁性キャリアとしては、例えばフェライトなどの磁性体粒子などの他に、磁性体粒子の表面に極めて薄い樹脂コーティングを施したもの等が好適に使用され、平均粒径５〜７０μｍのサイズのものが好ましい。
【００３４】
本実施の形態に係る現像剤８は、初期において現像容器１０内に収容させる現像剤として、キャリア粒子からトナー粒子へのトリボ付与の点で好ましいトナー濃度（キャリア粒子およびトナー粒子の合計重量に対するトナー粒子重量の割合。以下、Ｔ／Ｄ比と記す。）であるＴ／Ｄ比８％のものを使用している。
【００３５】
次に本実施の形態のトナー濃度センサ９の詳細を説明する。
【００３６】
本実施の形態では、静電潜像の現像により現像容器１０内の現像剤濃度が変化するのを補正するため、即ち、現像容器１０に補給するトナー量を制御するために、攪拌室１０ｂの側壁にインダクタンスセンサを有するトナー濃度センサ９を設置している。エンジンコントローラ２７は、このトナー濃度センサ９から出力される検出信号（電圧値）によって、その時点での現像剤８のトナー濃度を検知し、この検知したトナー濃度と予め設定した基準値とを比較して、その比較結果に基づいてトナーを補給を制御するという、インダクタンス検知方式の自動トナー補給制御方法（ＡＴＲ）を実施している。
【００３７】
前述したように、二成分現像剤は、磁性キャリアと非磁性トナーを主成分としており、現像剤８のＴ／Ｄ比が変化すると、磁性キャリアと非磁性トナーの混合比率による見かけの透磁率が変化する。この見かけの透磁率をトナー濃度センサであるインダクタンスセンサによって検知して電気信号に変換するものである。
【００３８】
図４は、インダクタンスセンサ（トナー濃度センサ）の設定電圧と出力値の関係を説明する図である。
【００３９】
この図４は、標準環境（２３℃６０％ＲＨ）におけるＴ／Ｄ比８％の現像剤に対する設定電圧（以後、制御電圧）と出力値（出力電圧）の関係を示している。図４に示すように、制御電圧１２．５Ｖ付近が最も出力電圧の変化率が大きいため、本実施の形態では、標準環境下の標準制御電圧として１２．５Ｖを、標準出力電圧として２．５Ｖを採用している。
【００４０】
図５はＴ／Ｄ比とトナー濃度センサ９の出力電圧との関係を示す図である。この図より、センサ出力電圧（Ｖ）は、Ｔ／Ｄ比に応じてほぼ直線的に変化することが分かる。
【００４１】
基本的なトナー濃度制御は、エンジンコントローラ２７により以下のように行う。画像形成動作を行う際に、まずトナー濃度センサ（インダクタンスセンサ）９からの出力電圧を検出する。この出力電圧は、現像ユニット２２内の二成分現像剤のトナー濃度に対応している。このトナー濃度センサ９からの出力電圧を画像形成装置本体内の比較器（図示しない）の一方の入力に供給する。この比較器の他方の入力には、基準電圧信号源（図示しない）から、現像剤８の規定の濃度における見かけの透磁率に対応する基準電気信号が入力されている。従って、比較器（図示しない）は規定トナー濃度と現像器内の実際のトナー濃度とを比較することになり、両入力信号の比較結果としての、比較器の検出信号が装置本体内のエンジンコントローラ２７内のＣＰＵ（図示しない）に供給される。
【００４２】
尚、このような比較処理は、比較器等のハードウェアによらずに、ＣＰＵによるソフトウェアで実行されてもよい。
【００４３】
エンジンコントローラ２７のＣＰＵは、この比較器からの検出信号に基づいてトナー補給時間を補正するように制御する。例えば、トナー濃度センサ９によって検出された現像剤８のトナー濃度が規定値（規定トナー濃度）よりも小である場合には、つまり、トナーが補給不足である場合には、ＣＰＵは制御信号を出力して不足分のトナーを現像ユニット２２に補給するようにトナー補給機構１２を作動させる。トナー補給機構１２はその内部にトナー搬送用のスクリュー（不図示）を有しており、ＣＰＵからの制御信号（駆動信号）に応じて決定されたトナー補給量を落下させる時間だけスクリューが回転する。
【００４４】
また、トナー濃度センサ９によって検出された現像剤８のトナー濃度が上記規定値よりも大である場合には、つまり、トナーが過剰補給である場合には、その後の画像形成に際しては、過剰トナー量が消費されるまでトナーを補給せずに画像を形成させる。即ち、トナー無補給で画像を形成して過剰トナー量を消費させ、その過剰トナー量が消費されたらトナー補給動作を上述のとおり行わせるなどの制御を行う。
【００４５】
このトナー濃度センサ（インダクタンスセンサ）９は上述したように現像剤のみかけの透磁率が変化すると出力電圧が変化する。従って、環境条件、即ち、温度や湿度が変化すると現像剤の状態が変化して、その出力電圧が変化してしまう。具体的には、低温低湿環境下では、現像剤の含む水分量が減り、トナーとキャリアとの接触によるトナー帯電電荷が増加するため現像剤間の反発が大きくなり現像剤のかさ密度が減少する。これにより、インダクタンスセンサ９の出力値は小さくなる。逆に、高温高湿環境下では、現像剤の含む水分量が増加してトナーとキャリアとの接触によるトナー帯電電荷が減少するため現像剤間の反発が小さくなり、現像剤のかさ密度が増加するのでインダクタンスセンサ９の出力値が大きくなる。
【００４６】
図６は、Ｔ／Ｄ比８％の現像剤に対して制御電圧１２．５Ｖをトナー濃度センサ９に設定した場合の、現像剤の絶対水分量とトナー濃度センサ９の出力電圧の関係を示す図である。
【００４７】
この図６から、現像剤の水分量が多くなるとトナー濃度センサ９の出力電圧が上がることが分かる。その理由は上述した通りである。
【００４８】
また、トナー濃度センサ９の出力電圧が一定の出力電圧２．５Ｖとなるように制御電圧を変えることも可能である。
【００４９】
図７は、Ｔ／Ｄ比８％の現像剤に対してトナー濃度センサ９の出力電圧が２．５Ｖになるときの、絶対水分量に対する制御電圧値を説明する図である。
【００５０】
図７から分かるように、絶対水分量が小さいときには制御電圧を、上記した標準環境下での標準制御電圧１２．５Ｖより大きくし、逆に絶対水分量が大きいときは制御電圧を小さくすればよい。つまり、上述した基本となるトナー補給制御方法に加え、本体装置及び現像剤の環境が変化した場合に、トナー濃度センサ９の出力電圧に補正を加える必要がある。このように環境が変わった場合のその補正方法としては、上記したように標準出力電圧を補正するか、もしくは標準制御電圧を補正するかである。いずれの方法でも本実施の形態に適用可能であるが、本実施の形態では、一例として標準制御電圧を環境に応じて補正する例で説明する。
【００５１】
図８は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の主要制御部の構成を説明するブロック図で、前述の図面と共通する部分は同じ記号で示し、その説明を省略する。
【００５２】
図において、８０はパルス幅変調器で、入力した画像信号をＰＷＭしたパルス信号を出力している。８１は発振器で、一定の周波数のクロック信号を発生している。８２はＡＮＤ回路で、ＰＷＭ信号とクロック信号とを入力して、それらの論理積を取り、その信号をカウンタ８３に供給している。これによりカウンタ８３は、画像信号の各画素の濃度に対応した数のクロックパルスを計数することになる。エンジンコントローラ２７は、ＣＰＵ２７０，ＣＰＵ２７０により実行されるプログラムやデータ等を記憶しているＲＯＭ２７１、ＣＰＵ２７０による制御処理の実行時に各種データを一時的に保存するワークエリアを提供するＲＡＭ２７２を備えている。またＲＯＭ２７１は、後述する各種テーブル２７１ａ等も記憶している。８４は温湿センサで、この画像形成装置が設置されている環境（温度、湿度）を測定して、それに応じた信号をエンジンコントローラ２７に供給している。
【００５３】
以上の構成に基づいて、上記のインダクタンス検知方式ＡＴＲと共に、本実施の形態で使用するビデオカウント方式ＡＴＲについて説明する。
【００５４】
パルス幅変調器８０から発信される画素画像信号に対応するレーザ駆動パルスをＡＮＤ回路８２の一方の入力に供給し、このＡＮＤ回路８２の他方の入力には発振器８１からのクロックパルスを供給する。このＡＮＤゲート回路８２の出力は、レーザ駆動パルスのパルス幅に対応した数のクロックパルス、即ち、各画素の濃度に対応した数のクロックパルスである。このＡＮＤ回路８２から出力されるクロックパルスをカウンタ８３によって各画像毎に積算し、この計数値に基づいてビデオカウント数を算出する（このビデオカウント数はＲＡＭ２７２で積算される）（例えば、Ａ４サイズ、１枚の最大ビデオカウント数は４００ｄｐｉ，２５６階調で、３８８４×１００００００である）。
【００５５】
このビデオカウント数は、プリント１枚分のトナー像を形成するために消費されるトナー量に対応している。ＣＰＵ２７０はこのビデオカウント数から、予め格納されているビデオカウント数とトナー補給時間との対応関係を示す換算テーブル２７１ａを読み出し、前述のようにトナー補給機構１２を制御することで、消費したトナー量を補うようにトナー補給の制御を行う。
【００５６】
図９は、本発明の実施の形態１に係る画像形成装置における処理を説明するフローチャートである。尚、この処理を実行するプログラムはＲＯＭ２７１に記憶されており、ＣＰＵ２７０の制御の下に実行される。
【００５７】
この処理は、ステップＳ１０１で装置の電源（不図示）をオンにすることにより開始され、次にステップＳ１０２に進み、濃度センサ９の標準制御電圧Ｖ０と標準出力電圧Ｖｒｅｆを読み出す。この標準制御電圧Ｖ０と標準出力電圧Ｖｒｅｆの値は、本実施の形態においては予め記憶部１７に格納されている。
【００５８】
次にステップＳ１０３に進み、温湿度センサ８４により検出した温湿度を示す信号を基に絶対水分量Ｘを計算する。標準制御電圧Ｖ０は前述したように、標準環境（２３℃６０％ＲＨ）下での電圧であるため、ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で求めた絶対水分量Ｘに基づいて標準制御電圧を補正した、補正後制御電圧Ｖ１を定める。なお、これは絶対水分量と補正量との関係を示すテーブル２７１ａに基づいて補正する。そしてステップＳ１０５に進み、補正後の制御電圧Ｖ１をトナー濃度センサ９に入力電圧に設定する。
【００５９】
次にステップＳ１０６に進み、トナー濃度センサ９の出力電圧Ｖｏｕｔをエンジンコントローラに記憶保持する。そしてステップＳ１０８に進み、出力電圧Ｖｏｕｔと標準出力電圧Ｖｒｅｆ（予めＲＯＭ２７１に記憶されている）とを比較し、その電圧差がパッキング判断値Ｅよりも大きい［（Ｖｏｕｔ−Ｖｒｅｆ）≧Ｅ］か否かを判断する。このパッキング判断値Ｅは予め定められているもので、この値を（Ｖｏｕｔ−Ｖｒｅｆ）が上回った場合にパッキング発生が発生し、トナー濃度センサ９の出力値とトナー濃度の対応が合致していないと判断する。尚、本実施の形態では、このＥの値は０．３Ｖとした。
【００６０】
このステップＳ１０８の判断で、その電圧差がパッキング判断値Ｅよりも小さかった場合はステップＳ１０９に進み、インダクタンス検知方式のトナー補給制御を選択する。この（Ｖｏｕｔ−Ｖｒｅｆ）が判断値Ｅを下回る場合は、インダクタンス検知方式でトナー補給制御を継続して行っても、形成される画像に及ぼす影響はほとんどないと考えられる。実際に電圧差が０．３Ｖだった場合、インダクタンス検知方式でトナー補給制御を行っても、実際のトナー濃度としては約１％程度の上昇となるため画像上の問題とはならない。
【００６１】
一方、ステップＳ１０８で、その差（Ｖｏｕｔ−Ｖｒｅｆ）がパッキング判断値Ｅよりも大きい場合は、そのままインダクタンス検知方式のトナー補給制御を行うとトナーの過剰補給によるカブリやトナー飛散の発生を招く場合があるため、ステップＳ１１０に進み、ビデオカウントＡＴＲとインダクタンス検知方式ＡＴＲの両者の併用による補給制御を選択する。そしてステップＳ１１１に進み、その差分（Ｖｏｕｔ−Ｖｒｅｆ）に応じて両者を併用しながらプリントする枚数Ｎを決定し、ＲＡＭ２７２に記憶する。この枚数の考え方は、基本的には、その差が大きいほど現像剤の放置によるパッキングが顕著になっており、パッキング解消に必要な枚数が多くなり、逆に差が小さい場合は、パッキング解消が少数のプリント動作ですむことになる。よって本実施の形態１では、枚数Ｎを以下の関係式で決定した。
【００６２】
Ｎ＝（Ｖｏｕｔ−Ｖｒｅｆ）×１５０
ここでｍ（Ｖｏｕｔ−Ｖｒｅｆ）の単位は［Ｖ］であり、枚数ＮはＡ４サイズの用紙の枚数である。
【００６３】
このようにステップＳ１０９，Ｓ１１１で、インダクタンス検知方式ＡＴＲとするか、これらを併用とするかを選択した後ステップＳ１１２に進み、画像形成装置はプリントレディ状態となる。
【００６４】
次にステップＳ１１３で、プリント信号がオン（プリント開始が指示される）になるとステップＳ１１４に進み、枚数Ｎが設定されているかを判断し（ＲＡＭ２７２に枚数Ｎが記憶されている）、設定されていない場合はインダクタンス検知方式ＡＴＲが選択されていることになるためステップＳ１１５に進み、トナー濃度センサ９の出力値Ｖｏｕｔを調べて、これと標準出力電圧Ｖｒｅｆとの差分からトナー補給量を決定する。そしてステップＳ１１６に進み、プリント動作中にトナー補給を行う。そして次のプリント動作に備える。
【００６５】
一方、枚数Ｎが設定されていない時はステップＳ１１７に進み、それまで画像形成（印刷）した枚数が、設定された枚数Ｎに達したか否かを判断し、達していた場合は、ビデオカウントＡＴＲとインダクタンス検知方式ＡＴＲを併用する枚数分の印刷処理が終了して、パッキングが解消されたことを意味するのでステップＳ１１５に進み、それ以後はトナー濃度センサ９の出力電圧に基づいてトナー補給を制御する。一方、ステップＳ１１７で、枚数Ｎに達していない場合はステップＳ１１８に進み、ビデオカウントによるトナー補給量とトナー濃度センサ９の出力電圧に基づいて求められたトナー補給量と枚数情報とからトナー補給量を決定する。この際、基本的には、ビデオカウントＡＴＲとインダクタンス検知方式ＡＴＲの両者の併用でのトナー補給開始時には、ビデオカウントによるトナー補給制御をメインで行い、印刷枚数が増えていく毎に徐々にビデオカウントによるトナー補給制御の割合を減らし、トナー濃度センサ９の出力電圧値に基づくトナー補給制御の比率を上げていく。具体的には以下のように行う。
【００６６】
ビデオカウントによるトナー補給量をＶ、トナー濃度センサ９の出力電圧から求められたトナー補給量をＷ、併用の枚数をＮとする。そして、併用でのトナー補給制御を開始してからｎ枚目（ｎ≦Ｎ）でのトナー補給量をＺｎとすると、
Ｚｎ＝（１−ｎ／Ｎ）×Ｖ＋（ｎ／Ｎ）×Ｗ
とする。なお、これらの併用による補給制御を開始した一枚目では、トナー補給は行われない。これはビデオカウントに基づく補給制御では、一枚目のプリントでビデオカウントを調べ、その結果で次のプリントでトナー補給を行うためである。従って上記のｎはｎ＞１の場合である。
【００６７】
尚、トナー濃度検出のタイミングはプリント動作の再開直前でも、プリント動作中でも構わない。例えば、画像形成動作の１枚目はプリント動作の再開直前、それ以降はプリント動作中に検出しても構わない。
【００６８】
また、前述したように本実施の形態で用いているインダクタンス検知ＡＴＲにおいては、最適なトナー濃度（本発明の実施の形態では８％である。この値よりも高すぎるとトナーの飛散等が生じ、低すぎると画像濃度が薄くなる等の問題が生じることがある）における出力電圧の基準値を２．５Ｖになるように調整しており、この基準値よりもトナー濃度センサ９の出力電圧が大きければ（例えば、３．０Ｖ）トナーを補給し、この基準値よりも小さければ（例えば、２．０Ｖ）、トナーの補給を停止している。しかし本実施の形態では、当然上記の信号処理に限定されるものではなく、例えば回路の構成を変更して基準値が２．５Ｖ以外の値であってもよく、またトナー濃度が最適値よりも低いときに、トナー濃度センサ９の出力電圧が、そのセンサ９の基準値よりも小さくなるようにし、トナー濃度が最適値よりも高いときに、トナー濃度センサ９の出力電圧がそのセンサ９の基準値よりも大きくなるようにしても構わない。
【００６９】
以上説明したように本実施の形態１によれば、放置後の画像形成動作の再開時にトナー濃度センサ９の出力電圧を調べ、これを予め定められた基準電圧と比較して、その差分が所定値以上であった場合に、現像剤がパッキングしていると判断し、その差分に応じて定められた枚数だけビデオカウントＡＴＲとインダクタンス検知方式ＡＴＲとを併用する。この併用処理の開始時は、１００％ビデオカウントに基づいてトナー補給を制御して、形成した画像の枚数が増える毎に、徐々にビデオカウントに基づくトナー補給制御の比率を減らし、インダクタンス検知方式によるトナー補給制御の比率を増やしていく。
【００７０】
本実施の形態１では、インダクタンセンサ検知方式ＡＴＲにより画像形成再開時の値と、記憶されている基準出力値との差分から、インダクタンセンサ検知方式ＡＴＲ／ビデオカウントＡＴＲ併用方式とインダクタンセンサ検知方式ＡＴＲの併用し、その後、インダクタンス検知方式への切り換え（現像剤回復の推定）を画像形成動作再開時点からの通紙枚数にて決定しているが、画像形成動作を再開した時点からの「通紙枚数」だけでなく、例えば、「攪拌時間」，「補給トナー量」、「ビデオカウント数」などの累計値のいずれか（もしくは、前記のパラメータのいくつかを組み合わせた函数の算出値など）が所定値に達した場合に基づいて行っても良い。
【００７１】
［実施の形態２］
実施の形態１において、上記差分が大きい場合（現像剤のパッキング状態が大きい場合）は、それだけビデオカウントＡＴＲ／インダクタンセンサ検知方式ＡＴＲ併用方式の期間が長くなり、ビデオカウントＡＴＲの誤差により発生するトナー濃度変動が起こる可能性が高くなる。また場合によっては、トナー画像濃度変動やカブリ、トナー飛散の問題が発生することがあった。
【００７２】
すなわち、上記のような場合（現像剤のパッキング状態が大きい場合）に、画像形成動作再開時に主にビデオカウントＡＴＲにてトナー補給を行っていくと、記録比率とトナー消費量の関係が完全に対応していないため、場合によってはトナー濃度が大きく変わってしまうことがあった。そのため、トナー濃度が大きく増加する場合には、画像濃度が大きくなったり、またカブリやトナー飛散の問題が発生し、トナー濃度が大きく減少する場合には、画像濃度が低下するなどの問題が発生することがあった。
【００７３】
ここで記録比率とトナー消費量の関係が対応しない理由は、画像の種類によって単位記録率当たりのトナー消費量に差が生じるためである。例えばベタ画像とライン画像では、ライン画像は単位記録率当たりのトナー消費量が多くなる傾向があり、またハーフトーン画像とベタ画像とでは、ベタ画像が単位記録率当たりのトナー消費量が多くなる傾向がある。更に、ベタ画像でのトナー消費量にしても、様々な要因によりバラツキが生じる。よって、ビデオカウントＡＴＲで画像形成動作を繰り返した際に生じるトナー濃度が変動してしまう問題は防ぎきれないこととなる。
【００７４】
これに対して本実施の形態２では、上記したように、長時間放置後に画像形成動作を再開した後のトナー濃度センサの出力電圧Ｖ１と、予め定めてあるインダクタンスセンサの目標電圧ＶＳと画像形成動作の再開時点の再開時電圧Ｖ０とを比較して、インダクタンス検知方式ＡＴＲ／ビデオカウントＡＴＲの併用時にトナー濃度が大きく変動した場合でもそれを検知し、更にトナー濃度の変動を最小限に抑制する処理について説明する。
【００７５】
インダクタンスセンサ検知方式ＡＴＲ／ビデオカウントＡＴＲ併用時のトナー濃度変動検知方法とトナー濃度変動を最小限に抑制する動作を図１０及び図１１のフローチャートに示す。
【００７６】
図１０は、本発明の実施の形態２に係るトナー濃度が大きく増加した時の検知方法とトナー濃度変動を最小限に抑制する動作を示すフローチャートである。
【００７７】
また図１１は、本実施の形態２における、トナー濃度が大きく減少した時の検知方法とトナー濃度変動を最小限に抑制する動作を示すフローチャートである。これらの処理はいずれもＣＰＵ２７０により実行され、この処理を実行するプログラムはＲＯＭ２７１に記憶されている。
【００７８】
まず、トナー濃度が増加する場合について、図１０のフローチャートを参照して説明する。
【００７９】
まずステップＳ２０１で、装置の電源がオンされるとステップＳ２０２に進み、トナー濃度センサ９の基準電圧ＶＳを読み出し（予めＲＯＭ２７１或いは記憶部１７に記憶されている）、トナー濃度センサ９の出力電圧Ｖｏｕｔ（これをＶ０とする）をエンジンコントローラに記憶保持する。次にステップＳ２０４に進み、トナー濃度センサ９の電圧Ｖ０と基準電圧ＶＳとを比較する。トナー濃度センサ９の出力電圧Ｖ０と基準電圧ＶＳとの差分が所定値Ｅより小さい場合はステップＳ２０５に進み、インダクタンスＡＴＲによるトナー濃度の検知制御を選択する。そしてステップＳ２２０に進み、トナー濃度センサ９の出力電圧に基づいてトナーの補給を制御する。
【００８０】
一方、この差分値が所定値Ｅより大きい場合はステップＳ２０６に進み、ビデオカウントＡＴＲ／インダクタンスＡＴＲ併用方式を選択してトナー濃度の検知制御を行う。次にステップＳ２０７に進み、電圧Ｖ０と基準電圧ＶＳとの差分値に応じて、この併用による画像の印刷（形成）を行う枚数Ｎを決定する。
【００８１】
次にステップＳ２０８に進み画像形成動作を再開した後、画像形成した枚数が、ステップＳ２０７で設定した所定枚数Ｎに達しているかどうかを判断する。所定枚数Ｎに達するとステップＳ２１０に進み、ビデオカウントＡＴＲ／インダクタンスＡＴＲの併用による制御を終了する。
【００８２】
一方、所定枚数Ｎに達していない場合はステップＳ２１１に進み、画像形成動作再開後のトナー濃度センサ９の出力電圧Ｖ１をされている）、トナー濃度センサ９の出力電圧Ｖｏｕｔ（これをＶ０とする）をエンジンコントローラに記憶保持する。次にステップＳ２１２に進み、トナー濃度センサ９の出力電圧Ｖ１と、予め定めてあるトナー濃度センサ９の基準電圧値ＶＳとを比較する。ステップＳ２１３で、トナー濃度センサ９の出力電圧Ｖ１と基準電圧ＶＳとの差が所定値ＥＬ以下の場合はステップＳ２１４に進み、この場合はトナー濃度が大きく増加したと判断してステップＳ２１５に進み、ビデオカウントＡＴＲでのトナー補給制御を停止し、インダクタンス検知方式ＡＴＲのみのトナー補給制御に切り替える
またステップＳ２１３で、トナー濃度センサ９の出力電圧Ｖ１と基準電圧ＶＳとの差がＥＬ以上の場合はステップＳ２０９に戻り、所定枚数Ｎに達するまでビデオカウントＡＴＲ／インダクタンスＡＴＲとの併用によるトナー補給制御を行う。
【００８３】
本実施の形態２では、所定値ＥＬの値を−０．１５Ｖとした。元来、ビデオカウントＡＴＲ／インダクタンス検知方式ＡＴＲの併用時は、現像剤がパッキング状態にあり、かさ密度の増加に伴う見かけの透磁率の増加が起こり、現像容器内のトナー濃度が適正であるにも拘わらずトナー濃度センサ９の出力電圧が高い値を示しているのである。従って、トナー濃度センサ９の出力電圧Ｖ１が、基準電圧値ＶＳより小さくなることは通常有り得ない。そこで、この場合は、ビデオカウントＡＴＲの信頼性が低下したと判断できる。そしてこのような場合には、ビデオカウントＡＴＲによるトナー補給制御を停止し、トナー濃度センサ９による制御、即ち、インダクタンス検知方式ＡＴＲのみのトナー補給制御に切り替える。これにより、トナー濃度増加を最小限に抑制できる。
【００８４】
次に図１１のフローチャートを参照して、トナー濃度が減少している場合の処理について説明する。
【００８５】
ステップＳ３０１で、装置の電源がオンされるとステップＳ３０２に進み、トナー濃度センサ９の基準電圧ＶＳを読み出し（ＲＯＭ２７１或いは記憶部１７に記憶されている）、次にステップＳ３０３で、トナー濃度センサ９の開始時出力電圧Ｖｏｕｔ（これをＶ０とする）を求める。次にステップＳ３０４に進み、トナー濃度センサ９の開始時の電圧Ｖ０と基準電圧ＶＳとを比較する。ステップＳ３０４で、電圧Ｖ０と基準電圧ＶＳとの差分と所定値Ｅとを比較し、その差分が所定値Ｅよりも小さい場合はステップＳ３０５に進み、インダクタンスＡＴＲを選択し、ステップＳ３２０で、トナー濃度センサ９の出力電圧に基づいてトナーの補給を制御する。
【００８６】
一方、ステップＳ３０４で、その差分が所定値Ｅより大きい場合はステップＳ３０６に進み、ビデオカウントＡＴＲ／インダクタンスＡＴＲの併用方式を選択する。次にステップＳ３０７に進み、電圧Ｖ０と基準電圧ＶＳとの差分に応じて、併用方式で画像を形成する画像の枚数Ｎを決定する。
【００８７】
こうしてステップＳ３０８に進み、画像形成動作が再開されるとステップＳ３０９に進み、それまで画像形成（印刷）した枚数が所定枚数Ｎに達しているかどうかを判断する。尚、この印刷枚数は、一枚の画像が形成される度に不図示の処理によりカウントアップされて、ＲＡＭ２７２に記憶されているものとする。ここで所定枚数Ｎに達しているとステップＳ３１０に進み、ビデオカウントＡＴＲ／インダクタンスＡＴＲの併用による補給制御を終了する。
【００８８】
一方、ステップＳ３０９で、所定枚数Ｎに達していない場合はステップＳ３１１に進み、画像形成動作を再開した後、トナー濃度センサ９の出力電圧をされている）、トナー濃度センサ９の出力電圧Ｖｏｕｔ（これをＶ０とする）をエンジンコントローラに記憶保持し、これをＶ１とする。次にステップＳ３１２に進み、トナー濃度センサ９の出力電圧Ｖ１と、画像形成動作を再開した時点での出力電圧Ｖ０（ステップＳ３０３で入力した）とを比較する。次にステップＳ３１３に進み、出力電圧Ｖ１と電圧Ｖ０との差分が所定値Ｅｕ以上かどうかを調べ、そうであればステップＳ３１４に進み、トナー濃度が大きく減少したと判断し、次にステップＳ３１５で、ビデオカウントＡＴＲでのトナー補給制御の比率を所定量まで減少させ、インダクタンス検知方式ＡＴＲでのトナー補給制御の比率をある所定量まで増加させる。これにより、トナー濃度の減少を最小限に抑制できる。
【００８９】
また、ステップＳ３１３で、出力電圧Ｖ１と電圧Ｖ０との差分がＥｕ以下の場合はステップＳ３０９に戻り、画像形成した画像の枚数が所定枚数Ｎに達するまでビデオカウントＡＴＲ／インダクタンスＡＴＲ併用を行う。
【００９０】
尚、本実施の形態２では、所定値Ｅｕの値を０．４７Ｖとした。これは、トナー濃度に換算すると約２％となり、この範囲であれば極端な画像濃度薄を引き起こすことはないと考えられる。パッキング状態にある現像剤は、画像形成動作を行うと、必ずパッキングの状態が改善されてくる。従って、画像形成動作を繰り返すと、トナー濃度センサ９の出力電圧が低下し、トナー濃度センサ９の出力電圧Ｖ１が画像形成動作再開時点の再開時の電圧Ｖ０より大きくなることは通常有り得ない。そこで、この場合も、ビデオカウントＡＴＲの信頼性が低下したと判断できるのである。
【００９１】
本実施の形態２では、ビデオカウントＡＴＲでのトナー補給制御の比率が５０％以上の場合に限り、画像形成動作を再開した後のトナー濃度センサ９の出力電圧Ｖ１と、画像形成動作の再開時点の電圧Ｖ０の差分が０．４７Ｖ以上になった時、ビデオカウントＡＴＲによるトナー補給制御の比率を５０％まで強制的に減少させ、インダクタンス検知方式ＡＴＲでのトナー補給制御の比率を強制的に５０％まで増加させている。このようにしてビデオカウントＡＴＲ／インダクタンス検知方式ＡＴＲとの併用を継続しながら、トナー濃度の減少を最小限に抑制できるのである。
【００９２】
なお、この現象は通常、画像形成動作を何度か繰り返した後に発生するので、ビデオカウントＡＴＲでのトナー補給制御の比率を５０〜１００％まで強制的に減少させ、インダクタンス検知方式ＡＴＲでのトナー補給制御の比率を強制的に５０〜１００％まで増加させても同様の効果が得られる。
【００９３】
この結果、画像形成動作を再開した時点の電圧と、トナー濃度センサ９の基準電圧の差分に応じた期間、ビデオカウントＡＴＲ／インダクタンスＡＴＲとを併用させることにより、発生していた画像濃度変動やカブリ、トナー飛散の発生を防止することができた。
【００９４】
［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
【００９５】
本発明の実施の形態３に係るトナー粒子は球形重合トナーであり、その球形重合トナーの製法は、重合法のモノマーに着色剤及び荷電制御剤を添加したモノマー組成物を水系の媒体中で懸濁し重合させたもので、これにより球形状のトナー粒子を得ることができる。この生成法は、廉価に球形状のトナーを作製するのに好適である。尚、上述した球形重合トナーの生成法は、本実施の形態の手法に限るものではなく、球形状のトナーが生成できれば、例えば乳化重合法等で生成してもかまわず、また他の添加物が入っていても構わない。
【００９６】
この製法により得られる球形重合トナーの形状係数は、ＳＦ−１が１００〜１４０、ＳＦ−２が１００〜１２０である。このＳＦ−１、ＳＦ−２には、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、トナーを１００個無作為にサンプリングし、その画像情報をインターフェースを介してニコレ社製画像解析装置（Ｌｕｓｅｘ３）に導入して解析し、下式より算出して得られた値を、本実施の形態２で形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２と定義した。
【００９７】
ＳＦ−１＝（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ×（π／４）×１００
ＳＦ−２＝（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ×（π／４）×１００
ここで、ＡＲＥＡは、トナー投影面積、ＭＸＬＮＧは絶対最大長、ＰＥＲＩは周長を示している。
【００９８】
またＳＦ−１は球形度合いを示し、大きくなるにつれ球形から徐々に不定形となる。ＳＦ−２は凹凸度合いを示し、大きくなるにつれて表面積の凹凸が顕著になる。
【００９９】
この球形状トナーの形状係数に対し、従来の粉砕トナーの形状係数は、ＳＦ−１が１８０〜２２０、ＳＦ−２が１８０〜２００であることから、従来の粉砕トナーに比べて球形重合トナーは、形状が略真円に近いことがわかる。もともと真円に近い球形重合トナーは、粉砕トナーに対して形状変化する要因が少ないため形状変化が少ないことを示す。また粉砕トナーは、トナー粒子の形状のばらつきが大きいため、空隙率、かさ密度の変化も大きい。これに対し球形重合トナーでは、上記の通りトナー粒子の形状の変化が少ないため、かさ密度変化も少なく、現像剤を放置した場合のインダクタンス検知方式ＡＴＲの検出信号誤差も少ないものとなる。
【０１００】
従って、本実施の形態２では、球形重合トナーを使用して放置後の画像形成が再開された直後のトナー濃度センサの出力電圧の誤差を抑え、粉砕トナーに比較して、より誤差の少ないＴ／Ｄ比制御が可能となる。
【０１０１】
また、キャリア粒子として球形のものを用い、１×１０１０〜１×１０１４［Ω・ｃｍ］と抵抗の高いものを用いると良い。このおゆにキャリア粒子を球形にすることにより、上記かさ密度の変化が小さくなる。更に高抵抗であるため、一度キャリア粒子に蓄積された電荷が逃げにくくなり、現像剤を放置したときのキャリア粒子の電荷の変動が少なくなる。このため、この高抵抗な球形キャリアは、インダクタンス方式のＡＴＲに適しているといえる。
【０１０２】
従って、この高抵抗の球形キャリアを、上記実施の形態１で説明したトナー補給制御と組み合わせることにより、より誤差の少ないＴ／Ｄ比制御が可能となる。
【０１０３】
尚、本願発明者らは、バインダ樹脂と、磁性金属酸化物及び非磁性金属酸化物とからなる樹脂磁性キャリアとを用い、重合法により上記高抵抗キャリアを生成したが、他の製法により抵抗を調整することができれば、そのキャリアを使用してもかまわない
また、この球形重合トナーは、特に重合トナーで作製される必要はなく、他の方法で、球形トナーが作製できるのであればそれでもかまわない。
【０１０４】
なお、本発明の実施の形態において、電源オン時を、画像形成装置が長い間放置された後の画像形成の再開時としていたが、電源オンのままでも長い時間放置される場合がある。このような場合は、スリープモードを設定し、そのスリープモードから解除する時を、画像形成の動作の再開時としてもよい。また或いは、画像形成装置本体の内蔵タイマにて画像形成動作が停止している時間を計測し、その経過時間が所定時間を超えた後に、画像形成動作が開始されると、その時を画像形成動作の再開時とみなし、トナー濃度センサ９の出力電圧を基準電圧と比較して、ビデオカウント併用でのＡＴＲの判断を行ってもよい。
【０１０５】
また、本発明の実施の形態において、ビデオカウントＡＴＲとインダクタンス検知方式ＡＴＲとの併用を、所定枚数Ｎの画像を形成する間としたが、原理的には、現像ユニットのスクリュー５，６の回転数を検知して、それらが所定回数回転する間だけ併用するように制御しても良い。このように、画像形成装置や制御系の構成等に関して、種々の変形及び変更がなし得ることはいうまでもない。
【０１０６】
［その他の実施の形態］
なお本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用しても良い。
【０１０７】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵまたはＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても達成されることは言うまでもない。
【０１０８】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【０１０９】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることが出来る。
【０１１０】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【０１１１】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
【０１１２】
以上説明したように本実施の形態によれば、画像形成動作が再開された後のトナー濃度センサの出力電圧、基準電圧と、及び画像形成動作の再開時のセンサ出力電圧とに基づいて、インダクタンス検知方式ＡＴＲ／ビデオカウントＡＴＲの併用時にトナー濃度の変動を検知し、更にトナー濃度の変動を最小限に抑制することができる。
【０１１３】
また、画像形成動作を再開した後のトナー濃度センサの出力電圧と基準電圧とに基づいて、トナー濃度が大きく増加したと判断した場合に、ビデオカウントＡＴＲでのトナー補給制御を停止し、インダクタンス検知方式ＡＴＲのみによるトナー補給制御に切り替えることにより、画像濃度の増大、カブリ、トナー飛散の問題を防止することができる。
【０１１４】
また、画像形成動作を再開した後のトナー濃度センサの出力電圧と、再開時点の電圧とに基づいて、トナー濃度が大きく減少したと判断した場合には、ビデオカウントＡＴＲでのトナー補給制御の比率を所定量まで減少させ、インダクタンス検知方式ＡＴＲによるトナー補給制御の比率を所定量まで増加させることにより画像濃度低下を防止することができる。
【０１１５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、現像剤の濃度制御（補給制御）を正確に実施して、さらに、現像剤量の変動を最小限に抑えて適正な現像剤量を維持して、形成される画像濃度の変動やカブリ等を抑えて高品位の画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】本実施の形態に係る現像ユニットの拡大断面図である。
【図３】本実施の形態に係る現像ユニットを上方から見た断面図である。
【図４】本実施の形態に係るインダクタンスセンサの制御電圧と出力電圧との関係を示す図である。
【図５】本実施の形態に係る現像剤のＴ／Ｄ比とインダクタンスセンサの出力電圧との関係を示す図である。
【図６】本実施の形態に係る現像剤の絶対水分量と、インダクタンスセンサの出力電圧との関係を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る現像剤の絶対水分量と、インダクタンスセンサの制御電圧との関係を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の主要部の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置おけるトナー補給制御方法を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態２に係るビデオカウントＡＴＲ／インダクタンスＡＴＲ併用時のトナー濃度増加検知、及びトナー濃度増加を最小限に抑制する処理を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態２に係るビデオカウントＡＴＲ／インダクタンスＡＴＲ併用時のトナー濃度減少検知、及びトナー濃度減少を最小限に抑制する処理を説明するフローチャートである。
【図１２】一般的な現像ユニットの構成例を示す断面図である。
【図１３】本実施の形態に係る記憶部のデータ構成を説明する図である。
【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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【図１３】
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