(57)【要約】【課題】画像濃度むらを発生させることのなく、像担持体の移動方向に直交する方向に対してきめ細かいトナー濃度制御が可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】現像容器１０の感光体１に向いた開口部側に現像ローラ９、現像容器１０の底部に並設された攪拌ローラ１３，１４、現像容器１０の底部の壁面にトナー濃度センサとして設けられた透磁率センサ１７を備え、感光体１表面に対向した位置には画像濃度を検出するためのフォトセンサ８が配され、透磁率センサ１７で現像剤のトナー濃度を検出し、フォトセンサ８で感光体１上に形成された画像のトナー付着量を検出する。これらの検出値はＣＰＵ２１に導かれ、トナー濃度が薄いと判断された場合には、モータ１８を駆動してトナー容器１１の撹拌パドルを駆動して現像容器１０内にトナー１５を補給する。これを感光体１の回転方向に直交する方向に複数個並べられた現像ユニット４毎に実行する。【選択図】        図３
2004205816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの像担持体に形成された潜像を前記像担持体の潜像形成面の移動方向に直交する方向に沿って並設された複数の現像手段によってトナー現像する現像装置のトナー濃度制御方法において、
各現像手段によって現像されたトナー像のそれぞれに付着しているトナー量を検出し、
検出したトナー量に基づいて各現像手段のトナー濃度を独立して制御することを特徴とするトナー濃度制御方法。
【請求項２】
１つの像担持体に形成された潜像を前記像担持体の潜像形成面の移動方向に直交する方向に沿って並設された複数の現像手段によってトナー現像する現像装置のトナー濃度制御方法において、
前記各現像手段内の現像剤貯蔵部におけるトナー濃度をそれぞれ検出し、
前記検出したトナー濃度に基づいて各現像手段内の現像剤貯蔵部におけるトナー濃度を独立して制御することを特徴とするトナー濃度制御方法。
【請求項３】
１つの像担持体に形成された潜像を前記像担持体の潜像形成面の移動方向に直交する方向に沿って並設された複数の現像手段によってトナー現像する現像装置のトナー濃度制御方法において、
各現像手段によって現像された前記像担持体上のトナー像のそれぞれに付着しているトナー量を検出する第１の工程と、
前記各現像手段内の現像剤貯蔵部におけるトナー濃度を検出する第２の工程と、
前記第１の工程及び第２の工程で検出したトナー量とトナー濃度に基づいて前記各現像手段内の現像剤貯蔵部におけるトナー濃度を独立して制御することを特徴とするトナー濃度制御方法。
【請求項４】
前記トナー濃度の制御は、前記各現像手段のトナー濃度が所定の目標値になるようにトナーを補給することにより行われることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のトナー濃度制御方法。
【請求項５】
１つの像担持体に形成された潜像を前記像担持体の潜像形成面の移動方向に直交する方向に沿って並設された複数の現像手段によってトナー現像し、可視画像を形成する画像形成装置において、
各現像手段によって現像された前記像担持体上のトナー像のそれぞれに付着しているトナー量を前記トナー像毎に検出する検出手段と、
前記検出したトナー量に基づいて各現像手段の現像剤貯蔵部のトナー濃度を独立して制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
１つの像担持体に形成された潜像を前記像担持体の潜像形成面の移動方向に直交する方向に沿って並設された複数の現像手段によってトナー現像し、可視画像を形成する画像形成装置において、
前記各現像手段内の現像剤貯蔵部におけるトナー濃度をそれぞれ検出する検出手段と、
前記検出したトナー濃度に基づいて各現像手段内の現像剤貯蔵部におけるトナー濃度を独立して制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
１つの像担持体に形成された潜像を前記像担持体の潜像形成面の移動方向に直交する方向に沿って並設された複数の現像手段によってトナー現像し、可視画像を形成する画像形成装置において、
各現像手段によって現像された前記像担持体上のトナー像のそれぞれに付着しているトナー量を前記トナー像毎に検出する第１の検出手段と、
前記各現像手段内の現像剤貯蔵部におけるトナー濃度をそれぞれ検出する第２の検出手段と、
前記第１の検出手段によって検出されたトナー量及び前記第２の検出手段によって検出された前記現像剤貯蔵部におけるトナー濃度に基づいて前記各現像手段内の現像剤貯蔵部におけるトナー濃度を独立して制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記トナー濃度の制御は、前記各現像手段の現像剤貯蔵部のトナー濃度が所定の目標値になるように前記現像剤貯蔵部にトナーを補給することにより行われることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記各トナー像に付着したトナー量を検出する検出手段は、前記各現像手段毎に対応させて設けられていることを特徴とする請求項５または７記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記現像手段は、前記直交する方向に沿って前記像担持体の移動方向に対して隣接する現像手段が前後するように配置されていることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記トナー像は、トナー量検出用のパターンからなることを特徴とする請求項５または７に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の現像装置を配した複写機、ファクシミリ装置、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置、及びこの種の画像形成装置におけるトナー濃度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式で画像形成を行う画像形成装置にはトナーとキャリアからなる２成分現像剤によって現像を行う２成分系のものと、トナーのみからなる現像剤で現像を行う１成分系のものがある。このうち２成分系現像剤を使用するものでは、画像形成にともなってトナーのみを消費することから、トナー濃度が変化する。トナー濃度が変化すると、その変化に応じて同一の画像形成条件であれば画像濃度が薄くなるので、品質の高い画像を提供するために各種の制御が実行されているが、基本的にはトナー濃度が一定、あるいは所定の範囲にあれば、高品質な画像が提供できる。
【０００３】
このようなことからトナー濃度を制御する発明として、例えば特開２００１−５２７９号公報に開示された発明が知られている。この発明は、現像装置内のトナー濃度を常時一定に保ち、画像面積率の高い印字に対しても画像濃度の低下がないようにしたもので、連続作像枚数が所定枚数未満である場合は、基準画像濃度検知手段の検知値に基づいてトナー補給装置を制御し、連続作像枚数が所定枚数以上である場合は、トナー濃度検知手段の検知値とトナー濃度目標値との比較結果に基づいてトナー補給装置を制御するトナー補給制御手段を備え、基準画像濃度検知手段の検知値に基づいてトナー補給をしているときに、トナー濃度検知手段による検知値がトナー濃度目標値よりも低いと検知された場合には、トナー濃度検知手段の検知値に基づいてトナー補給を制御するようにしたものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−５２７９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、このような画像形成装置には、一般にＡ３サイズ以下の用紙サイズを対象とした画像形成装置と、Ａ０やＢ０等のＡ３よりも大きい用紙サイズを対象とした所謂広幅の画像形成装置がある。このうち後者の広幅の画像形成装置は、ビジネスユースがほとんどであり、前者に比べて使用される比率がきわめて少なく、当然、出荷される台数も少ないので、現像装置は機械全体の価格に対して高価な物となっていた。また、長手方向（像担持体の潜像形成面の移動方向に直交する方向）に対しての画像品質に関しても、広幅機では長手方向に長いために画像の分布状態に応じてトナーの消費量に部分的に偏差が生じ、その結果、現像剤装置内のトナー濃度にも部分的な偏差を生み、このトナー濃度の偏差が画像濃度むら等の画像劣化を招いていた。
【０００６】
前述のように、トナー濃度にむらができると、画像濃度むらが発生するので、画像濃度むらを防ぐためには、現像装置内のトナー濡度に部分的な差が生じないように均一にする必要がある。
【０００７】
しかし、前記従来技術では、所定の連続作像枚数を基準にトナー濃度制御方式を変更し、画像面積率の高い印字に対しても画像濃度の低下がないようにしているが、用紙搬送方向に直交する方向のサイズが大きい広幅の画像形成装置の用紙幅方向の全てにトナー濃度を均一に保持することは難しかった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、広幅対応の画像形成において画像濃度むらを発生させることのなく、しかも像担持体の移動方向に直交する方向に対してきめ細かいトナー濃度制御が可能なトナー濃度制御方法を提供することにある。
【０００９】
また、他の目的は、画像濃度むらを発生させることのなく、しかも像担持体の移動方向に直交する方向に対してきめ細かいトナー濃度制御が可能な広幅の画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
さらに、他の目的は、画像形成装置本体に対して現像装置のコストを比率を大幅に低減することのできる画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、第１の手段は、１つの像担持体に形成された潜像を前記像担持体の潜像形成面の移動方向に直交する方向に沿って並設された複数の現像手段によってトナー現像する現像装置のトナー濃度制御方法において、各現像手段によって現像されたトナー像のそれぞれに付着しているトナー量を検出し、検出したトナー量に基づいて各現像手段のトナー濃度を独立して制御することを特徴とする。
【００１２】
第１の手段によれば、各現像手段によって現像されたトナー像に付着しているトナー量を検出するので、各現像手段毎の現像状態、特にトナー濃度が検出できる。そこで、各現像手段毎にトナー濃度を独立して制御することが可能になり、像担持体の移動方向に直交する方向に複数の現像手段を並べて広幅の用紙に対応した現像装置において、濃度偏差を最小限に抑えることができる。
【００１３】
第２の手段は、１つの像担持体に形成された潜像を前記像担持体の潜像形成面の移動方向に直交する方向に沿って並設された複数の現像手段によってトナー現像する現像装置のトナー濃度制御方法において、前記各現像手段内の現像剤貯蔵部におけるトナー濃度をそれぞれ検出し、前記検出したトナー濃度に基づいて各現像手段内の現像剤貯蔵部におけるトナー濃度を独立して制御することを特徴とする。
【００１４】
第２の手段によれば、各現像手段内の現像貯蔵部におけるトナー濃度を検出し、各現像手段毎に現像剤中のトナー濃度を独立して制御するので、像担持体の移動方向に直交する方向に複数の現像手段を並べて広幅の用紙に対応した現像装置において、濃度偏差を最小限に抑えることができる。
【００１５】
第３の手段は、１つの像担持体に形成された潜像を前記像担持体の潜像形成面の移動方向に直交する方向に沿って並設された複数の現像手段によってトナー現像する現像装置のトナー濃度制御方法において、各現像手段によって現像された前記像担持体上のトナー像のそれぞれに付着しているトナー量を検出する第１の工程と、前記各現像手段内の現像剤貯蔵部におけるトナー濃度を検出する第２の工程と、前記第１の工程及び第２の工程で検出したトナー量とトナー濃度に基づいて前記各現像手段内の現像剤貯蔵部におけるトナー濃度を独立して制御することを特徴とする。
【００１６】
第３の手段によれば、各現像手段によって現像されたトナー像に付着しているトナー量を検出し、同時に各現像手段内の現像貯蔵部におけるトナー濃度を検出し、両者の検出結果に基づいて各現像手段内の現像剤貯蔵部におけるトナー濃度を独立して制御するので、実際のトナー付着量と現像剤貯蔵部中のトナー濃度という画像形成時の画像濃度にもっとも関係の深い要素に基づいてトナー濃度制御することが可能となり、精度の高いトナー濃度制御が可能になる。これにより、像担持体の移動方向に直交する方向に複数の現像手段を並べて広幅の用紙に対応した現像装置において、濃度偏差を最小限に抑えることができる。
【００１７】
第４の手段は、第１ないし第３の手段において、前記トナー濃度の制御は、前記各現像手段のトナー濃度が所定の目標値になるようにトナーを補給することにより行われることを特徴とする。
【００１８】
第４の手段によれば、トナー濃度が薄くなった場合には、トナー濃度制御は所定の目標値になるように、あるいは所定の目標値を基準として予め設定されている濃度範囲内に収まるようにトナーを現像手段に補給することにより行う。このため、画像形成条件をトナー濃度に応じて変更するなどの方法を採る必要がなくなり、従前の現像及び画像形成のための制御の制御構成を変更することなく、像担持体の移動方向に直交する方向に複数の現像手段を並べた広幅対応の現像装置において、濃度偏差を最小限に抑えることができる。
【００１９】
第５の手段は、１つの像担持体に形成された潜像を前記像担持体の潜像形成面の移動方向に直交する方向に沿って並設された複数の現像手段によってトナー現像し、可視画像を形成する画像形成装置において、各現像手段によって現像された前記像担持体上のトナー像のそれぞれに付着しているトナー量を前記トナー像毎に検出する検出手段と、前記検出したトナー量に基づいて各現像手段の現像剤貯蔵部のトナー濃度を独立して制御する制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００２０】
第５の手段によれば、各現像手段によって現像されたトナー像に付着しているトナー量を検出手段によって検出することにより、各現像手段毎の現像状態、特に現像手段側から潜像側に移行するトナー量が検出できる。前記以降するトナー量はトナー濃度にも依存することから、付着したトナー量から現像剤中のトナー濃度が検出できる。そこで、制御手段は、検出したトナー量に基づいて現像手段毎にトナー濃度を独立して制御する。これにより、像担持体の移動方向に直交する方向に複数の現像手段を並べて広幅の用紙に対応した画像形成装置において、濃度偏差を最小限に抑えた画像形成が可能となる。
【００２１】
第６の手段は、１つの像担持体に形成された潜像を前記像担持体の潜像形成面の移動方向に直交する方向に沿って並設された複数の現像手段によってトナー現像し、可視画像を形成する画像形成装置において、前記各現像手段内の現像剤貯蔵部におけるトナー濃度をそれぞれ検出する検出手段と、前記検出したトナー濃度に基づいて各現像手段内の現像剤貯蔵部におけるトナー濃度を独立して制御する制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００２２】
第６の手段によれば、各現像手段内の現像貯蔵部におけるトナー濃度を検出手段により検出し、制御手段により前記検出手段によって検出したトナー濃度に基づいて各現像手段毎に現像剤中のトナー濃度を独立して制御するので、像担持体の移動方向に直交する方向に複数の現像手段を並べて広幅の用紙に対応した画像形成装置において、濃度偏差を最小限に抑えた画像形成が可能となる。
【００２３】
第７の手段は、１つの像担持体に形成された潜像を前記像担持体の潜像形成面の移動方向に直交する方向に沿って並設された複数の現像手段によってトナー現像し、可視画像を形成する画像形成装置において、各現像手段によって現像された前記像担持体上のトナー像のそれぞれに付着しているトナー量を前記トナー像毎に検出する第１の検出手段と、前記各現像手段内の現像剤貯蔵部におけるトナー濃度をそれぞれ検出する第２の検出手段と、前記第１の検出手段によって検出されたトナー量及び前記第２の検出手段によって検出された前記現像剤貯蔵部におけるトナー濃度に基づいて前記各現像手段内の現像剤貯蔵部におけるトナー濃度を独立して制御する制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００２４】
第７の手段によれば、各現像手段によって現像されたトナー像に付着しているトナー量を第１の検出手段により検出し、同時に各現像手段内の現像貯蔵部におけるトナー濃度を第２の検出手段により検出し、制御手段は両検出手段の検出結果に基づいて各現像手段内の現像剤貯蔵部におけるトナー濃度を独立して制御するので、実際のトナー付着量と現像剤貯蔵部中のトナー濃度という画像形成時の画像濃度にもっとも関係の深い要素に基づいてトナー濃度制御することが可能となり、精度の高いトナー濃度制御が可能になる。これにより、像担持体の移動方向に直交する方向に複数の現像手段を並べて広幅の用紙に対応した画像形成装置において、濃度偏差を最小限に抑えた画像形成が可能となる。
【００２５】
第８の手段は、第５ないし第７の手段において、前記トナー濃度の制御は、前記各現像手段の現像剤貯蔵部のトナー濃度が所定の目標値になるように前記現像剤貯蔵部にトナーを補給することにより行われることを特徴とする。
【００２６】
第８の手段によれば、トナー濃度が薄くなった場合には、トナー濃度制御は所定の目標値になるように、あるいは予め設定されている濃度範囲内に収まるようにトナーを現像手段に補給することにより行う。このため、画像形成条件をトナー濃度に応じて変更するなどの方法を採る必要がなくなり、従前の現像及び画像形成のための制御の制御構成を変更することなく、広幅対応の画像形成装置において、濃度偏差を最小限に抑えた画像形成装置が可能となる。
【００２７】
第９の手段は、第５または第７の手段において、前記各トナー像に付着したトナー量を検出する検出手段は、前記各現像手段毎に対応させて設けられていることを特徴とする。
【００２８】
第９の手段によれば、それぞれの現像手段毎にトナー像に付着したトナー量を検出する検出手段が設けられているので、トナー像の濃度と現像手段を１対１に対応づけ、各現像手段毎に同一の制御構成を導入して制御することが可能となり、制御が確実に行えるとともに制御構成が簡単になる。
【００２９】
第１０の手段は、第５ないし第７の手段において、前記現像手段は前記直交する方向に沿って前記像担持体の移動方向に対して隣接する現像手段が前後するように配置されていることを特徴とする。
【００３０】
第１０の手段によれば、現像手段が千鳥状に設けられているので、像担持体搬送方向に直交する方向の各現像手段の隣接位置に現像不能な個所が生じることがない。これにより、用紙幅の全幅にわたって確実に画像形成が行える。
【００３１】
第１１の手段は、第５または第７の手段において、前記トナー像はトナー量検出用のパターンからなることを特徴とする。
【００３２】
第１１の手段によれば、トナー像はトナー量検出用の専用パターンなので、トナーの付着量を確実に検出することができる。
【００３３】
なお、以下の実施形態において、前記像担持体はドラム状の感光体１に、潜像形成面の移動方向は感光体１の回転方向に、潜像形成面は感光体表面に、トナー量をトナー像毎に検出する手段は、フォトセンサ８−１，８−２，８−３に、現像剤貯蔵部は現像容器１０に、現像剤貯蔵部におけるトナー濃度を検出する検出手段は透磁率センサ１７に、第１の検出手段はフォトセンサ８−１，８−２，８−３に、第２の検出手段は透磁率センサ１７に、制御手段はＣＰＵ２１にそれぞれ対応する。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００３５】
図１は本発明の実施形態に係る広幅の画像形成装置の作像回りを示す概略構成図、図２は感光体に対する現像装置の配置を示す図で、図１を現像装置配置側から見たものである。
【００３６】
本実施形態に係る画像形成装置の作像部は、像但持体としてのドラム状の感光体１と、この感光体１の外周に沿って当該感光体１の外周面に対向して配置された帯電ユニット２、光書き込みユニット３、第１ないし第３の現像ユニット４−１，４−２，４−３と、転写・分離ユニット５と、第１ないし第３のフォトセンサ８−１，８−２，８−３と、クリーニングユニット６と、除電ユニット７とからなっている。
【００３７】
帯電ユニット２は、感光体１を帯電する帯電手段としてのメインチャージとグリッドを備え、光書き込みユニット３は、帯電された感光体１に画像情報に応じた光を照射して静電潜像を形成する。この実施形態では、ＬＥＤをライン上に並べ、ライン毎に光書き込みを行う。なお、ラインは複数（例えば３ライン）形成したり、千鳥状に形成したりして、書き込み密度、書き込み速度、書き込み幅に対応させる。
【００３８】
現像ユニット４−１，４−２，４−３は、感光体１上に形成された静電潜像をトナー現像するものであるが、印加する現像電圧の可変機能を有し、２成分系現像剤で現像して顕像化する。転写・分離ユニット５は感光体上のトナー像を転写媒体としての転写紙に転写し、さらに、転写紙を感光体１から分離する機能を有する。クリーニングユニット６は転写紙に転写されず、感光体１上に残った転写残トナーを除去し、除電ユニット７は、次の帯電のために感光体上に残存する電荷を除去する機能をそれぞれ有する。フォトセンサ８−１，８−２，８−３は、転写・分離ユニット５の感光体１回転方向下流側に設けられ、感光体１上に形成された濃度検知のためのトナー像からなる検知パターンを読み取り、トナー濃度検知を行うためのものである。
【００３９】
現像ユニットとフォトセンサは図２に示す通り、３つの現像ユニット４−１，４−２，４−３及び３つのフォトセンサ８−１，８−２，８−３からなり、フォトセンサ８−１，８−２，８−３は、それぞれ感光体１上に各現像ユニット４−１，４−２，４−３によって形成された３つの検知パターンをそれぞれ読み取る。３つの現像ユニット４−１，４−２，４−３は転写紙搬送方向と直交する方向に千鳥状に配列されており、感光体１上に形成された検知パターンを読み取る３つのフォトセンサ８−１，８−２，８−３は同軸（同一ライン）上に配置されている。
【００４０】
各現像ユニット４−１，４−２，４−３は、現像ローラ９−１，９−２，９−３とトナー容器１１−１，１１−２，１１−３とを備え、さらに、トナー容器１１−１，１１−２，１１−３から現像ローラ９−１，９−２，９−３には、第１及び第２の攪拌ローラ１３−１，１３−２，１３−３、１４−１，１４−２，１４−３が設けられ、それぞれ現像容器１０−１，１０−２，１０−３内に収容されている。現像剤はトナー１５とキャリア１６とからなり、現像にはトナーのみが消費される。現像剤は、トナー容器１１−１，１１−２，１１−３から供給され、第１及び第２の攪拌ローラ１３−１，１３−２，１３−３、１４−１，１４−２，１４−３によって攪拌され、摩擦により電位が付与されながら、現像ローラ９−１，９−２，９−３側に供給される。
【００４１】
このように構成された画像形成装置では、感光体１が矢印Ａ方向に回転すると、この感光体１を帯電する帯電ユニット２が放電を開始し、この感光体１の表面を画像領域の帯電電位まで帯電する。次いで、読み取り部（図示省略）で読み取られ、デジタル信号に変換された画像データに所定の画像処理が施され、光書き込み信号として出力される。光書き込みユニット３は、前記出力された光書き込み信号に基づいてＬＥＤを変調し、感光体１表面に光書き込みを行う。感光体１の表面の画像領域には、前記光書き込み（露光）により、画像データに基づいた潜像が作成される。現像ローラ９−１，９−２，９−３は矢印Ｂ方向に回転し、感光体１上にトナーによる穂を形成し、現像ローラ９−１，９−２，９−３により２成分トナーで画像領域の潜像が顕像化される。この顕像化に際し、現像バイアスが現像ローラ９−１，９−２，９−３に印加される。前記画像領域で顕像化されたトナー画像は転写分離部５で転写紙に転写され、転写後、転写紙は感光体１表面から分離される。感光体１表面は、クリーニングユニット６及び除電ユニット７により残留トナーの清掃及び除電が行われ、次のコピーサイクルに備える。
【００４２】
また、３つの現像ユニット４−１，４−２，４−３及びフォトセンサ８−１，８−２，８−３に対応して３つの検知パターンが形成され、現像される。トナーにより顕像化された像は転写部５で転写されずに、フォトセンサ８−１，８−２，８−３配設位置まで搬送され、３つの検知パターンの濃度（トナー付着具合い）がそれぞれ対応するフォトセンサ８−１，８−２，８−３により検出される。この顧像化された検知パターンはクリーニングユニット６及び除電ユニット７により、トナーの清掃及び除電が行われて次のコピーサイクルに備える。
【００４３】
以上、本実施形態に係る画像形成装置の作像部の構成と画像形成動作について説明したが、本発明の特徴は、このような現像ユニット４が感光体１の軸方向に千鳥状に３個設けられ、その各々が独立して現像動作を行い、例えばＡ４用の現像装置やＡ３用の現像装置を用いてＡ０やＢ０等の広幅の画像形成装置の現像装置として機能させることにある。前述したが、第１ないし第３の現像ユニット４−１，４−２，４−３を構成する各現像ユニット単位でトナー濃度を制御することは一般に行われていることである。しかし、広幅の画像形成装置では、画像の状態によっては第１の現像ユニット４−１が現像する画像領域に大半の画像が書き込まれ、第３の現像ユニット４−３が現像する画像領域にはほどんど画像が書き込まれていないということもあり得る。このような画像を多数枚形成すると、第１の現像ユニット４−１と第３の現像ユニット４−３のトナー消費量は大きく異なってくることになる。
【００４４】
そこで、本実施形態では、図３に示すような制御形態をとる。図３は、第１の現像ユニット４−１（以下、概括的に示す場合は−１，２，３の枝番は省略する）に代表させた本実施形態に係る画像形成装置の作像部の制御構成を示す図である。この図では、明示しないが、第２及び第３の現像ユニット４−２，４−３においても同様に構成されている。
【００４５】
現像ユニット４は、前にも触れたが、現像容器１０の感光体１に向いた開口部に図示しない磁石を内蔵し、かつ図示しないモータで矢印方向に回転駆動される現像ローラ９、現像容器１０の底部に並設された攪拌ローラ１３，１４、現像容器１０の底部の壁面にトナー濃度センサとして設けられた透磁率センサ１７を備えており、前記攪拌パドル１３，１４でトナーとキャリヤとからなる現像剤を混合撹拌しながら現像ローラ９上に補給すると共に透磁率センサ１７で現像剤のトナー濃度を検出している。トナー容器１１はモータ１８により回転駆動される攪拌パドル１２を備え、この攪拌パドル１２はトナーの攪拌とともに現像容器１０へのトナー排出（トナー補給）を行う機能を有する。前記モータ１８はモータ駆動装置１９によって駆動される。また、前述のように転写・分離ユニット５の感光体１回転方向下流側の感光体３表面に対向した位置には画像濃度を検出するためのフォトセンサ８が配されている。このフォトセンサ８は感光体１表面に向けて光を照射する発光素子と感光体１表面からの反射光を受光する光電変換素子とから構成されている。
【００４６】
前記透磁率センサ１７及びフォトセンサ８はそれぞれ図示しないＡ／Ｄ変換器を介してマイクロコンピュータのインターフェイス（Ｉ／Ｏ）２０に接続されている。このマイクロコンピュータは主にマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）２１、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）２２、読み出し書き込みメモリ（ＲＡＭ）２３及びＩ／Ｏ２０からなり、Ｉ／Ｏ２０を介して攪拌パドル１２を駆動するモータ１８のモータ駆動装置１９側に制御信号を出力するように構成されている。Ｉ／Ｏ２０には、照明装置の原稿照射スタート位置に設けられた図示しないマイクロスイッチで１コピー動作が検出されディジタル信号として入力されている（プリンタとして使用する場合には、プリント開始信号が入力される）。ＲＡＭ２３には、Ｉ／Ｏ２０を介して入力された透磁率センサ１７の出力値Ｖtを一時格納させるＶtレジスタ、現像容器１０内のトナー濃度の目標濃度値に対応した制御基準値Ｖt0を記憶させるＶt0レジスタ、フォトセンサ８からの出力値Ｖsを記憶させるＶsレジスタ、１回のトナー補給動作当りの攪拌パドル１２の回転駆動時間設定値ｔを記憶させるｔレジスタ、前記マイクロスイッチからのディジタル信号により１ずつ大きな数値に置き換えられることにより累積のコピー枚数を記憶する枚数レジスタ等が設けられている。ＲＯＭ２２には、トナー濃度制御のプログラムが記憶されている。
【００４７】
以下、トナー濃度制御について説明する。本実施形態におけるトナー濃度制御は、トナー補給制御と制御基準値Ｖt0の補正制御とからなっている。このトナー補給制御はコピー毎に現像容器１０内のトナー濃度を検出した透磁率センサ１７の出力Ｖtとトナー補給制御の目標濃度値に対応する制御基準値Ｖt0とを比較してトナー補給の要否を決定し、この結果に応じて攪拌パドル１２を回転制御してトナー補給を制御するもので、画像現像中に行われる。上記制御基準値Ｖt0の補正制御は、例えば１０枚のコピー毎に検出用に形成した画像である一様帯電領域（帯電ユニット２で一様帯電され、何ら光照射されていない領域）を現像ユニット４で現像したトナー像の濃度をフォトセンサ８で検出した検出出力Ｖs及び透磁率センサ１７の出力Ｖtに基づいて、上記制御基準値Ｖt0を補正するものである。
【００４８】
コピー毎に実行されるトナー補給制御は以下のようにして行われる。
【００４９】
透磁率センサ１７は、縦軸に透磁率センサ１７出力、横軸にトナー濃度を取った図４に示すように、あるトナー濃度範囲ではトナー濃度が濃くなるほど出力Ｖtが直線的に小さくなるような特性を持つ。この特性を利用して、透磁率センサ１７の出力Ｖtが目標濃度値に対応する制御基準値Ｖt0より大きい場合に攪拌パドル１２を回転駆動してトナーの補給動作を行う。このトナー補給制御は、コピー動作毎に行う。この実施形態では、コピー動作毎に行うように設定されているが、予め設定された枚数毎に行うように構成しても良い。１回のトナー補給動作における補給トナーの量は攪拌パドル１２の回転駆動時間ｔに比例するので、この回転駆動時間ｔを透磁率センサ１７の出力と制御基準値Ｖt0との差に応じて定めることが望ましい。
【００５０】
なお、本実施形態では画像現像中にトナー補給動作を行っているが、トナーの補給動作自体は感光体１上の静電潜像後端が現像ローラ９を通過し終わる画像現像終了後であって転写紙を機外に排出するまで（連続コピー中は次の静電潜像先端が現像ローラ９に到達するまで）の期間に行なうようにすることもできる。
【００５１】
フォトセンサ８出力に基づくトナー補給制御の制御基準値Ｖt0の補正制御は以下のようにして行われる。
【００５２】
まず、トナー補給制御の制御基準値Ｖt0の補正制御の基本的な原理について説明する。図５は、縦軸に感光体１の電位、第１象限の横軸に原稿の濃度、第２象限の横軸に感光体１３上のトナー付着量を取ったものであり、第１象限には原稿濃度とその原稿濃度によって得られる感光体電位の関係を示しており、第２象限には感光体電位とその電位の感光体１上のトナー付着量との関係（現像特性）を示している。第２象限中、ａは新しい現像剤を用いた場合の現像特性を示し、ｂはある程度使用して経時・環境変動を受けた現像剤（ただしトナー濃度はａと同じ）を用いた場合の現像特性を示している。ａとｂが異なる現像特性を示すのは、一般的に現像剤の特性、特にキャリアのトナーに対する帯電能力が経時・環境変動により変化し、この場合、現像剤としての現像能力が低下したためである（逆に現像能力が向上することもある）。このように、現像特性が変化してしまえば、トナー濃度が一定であっても画像濃度が所望の画像濃度にならないので、現像特性を調べて、画像濃度が所望の画像濃度になるように、トナー制御基準値Ｖt0を補正するものである。
【００５３】
現像特性を調べるためのフォトセンサ８の出力と感光体１上のトナー付着量との関係は、縦軸にフォトセンサ８出力の対数、横軸にトナー付着量を取った図６からわかるように、一般的に指数関数で表せるので、トナー付着量が０（即ち感光体１表面自体）でのフォトセンサ８出力Ｖsgを決めれば、トナー付着量に対応したフォトセンサ８出力を決定できる。
【００５４】
ここで例えば、所望の現像特性が図５の第２象限における現像特性ａで、かつ、当初トナー濃度Ｔ0でこの現像特性ａが得られ、このトナー濃度Ｔ0のときのトナー濃度出力Ｖｔ0（図４参照）を制御基準値Ｖt0としてトナー補給制御を行っているとする。このとき電位Ｖ0の感光体１部分のトナー付着量が図５よりＭ0で、この感光体１部分のフォトセンサ８出力Ｖsは図６よりＶs0である。このＶs0をフォトセンサ８出力Ｖsと比較する基準値Ｖs0としておく。以上の条件で仮に現像特性が現像特性ｂのように低下した場合、電位Ｖ0の感光体１部分のトナー付着量はＭ0からＭ1へ減少する。このときこの感光体１部分のフォトセンサ８出力ＶsがＶs0からＶs1へ増加してフォトセンサ８の基準値Ｖs0より大きくなることから（図６参照）、フォトセンサ８の出力Ｖsと基準値Ｖs0との比較で現像特性の低下を検出できる。この検出に基づき、トナー補給制御の制御基準値Ｖt0を例えばＶt1（図４においてＴ1に対応）に補正することにより、トナー濃度を高くして現像特性を向上させる（逆にフォトセンサ８により現像特性が高すぎることを検出した場合には、トナー濃度が低くなるように制御基準値Ｖt0を補正する）。
【００５５】
このようなフォトセンサ８出力に基づくトナー補給制御の制御基準値Ｖt0の補正制御は、フォトセンサ８の出力Ｖsと基準値Ｖs0との比較結果に基づいて、その時点の制御基準値Ｖt0に所定量だけ加算するか又は減算する。また、このような制御方法では、感光体１の特性や現像剤の経時変化等で現像特性が大きく変化した場合に応答性が不充分になることがある。そこで、このような場合には、フォトセンサ８の出力Ｖsと基準値Ｖs0との比較結果に加え、その時点での透磁率センサ１７の出力Ｖtも考慮して、その時点の制御基準値Ｖt0を補正するようにする。
【００５６】
具体的には、フォトセンサ８の出力Ｖsと基準値Ｖs0との比較結果に基づいて、その時点の透磁率センサ出力Ｖtに所定量ｎ・△ＶTだけ加算するか又は減算した値に制御基準値Ｖt0を補正する。ここで、ｎはフォトセンサ８の出力Ｖsと基準値Ｖs0との差によって決定する係数であり、△ＶTは定数である。係数ｎ（フォトセンサ８の出力Ｖsと基準値Ｖs0との差が大きいほど大きな値を取る）及び定数△ＶTは予め実験等で求めておく。また、このトナー濃度が薄くなるようにトナー補給制御の制御基準値Ｖt0を大きな値に補正する場合の補正量単位△ＶTと、トナー濃度が濃くなるようにトナー制御基準値Ｖt0を小さな値に補正する場合の補正量単位△ＶTとは、同じ大きさにしても良いし異なる大きさにしても良い。
【００５７】
このように制御すると、制御基準値Ｖt0を補正時の透磁率センサ１３の出力Ｖtを考慮して制御基準値Ｖt0を補正するので、前回の制御基準値Ｖt0補正後に大きな現像特性の変化が生じている場合にも、その後のトナー補給制御において速やかにフォトセンサ１７で検出した画像濃度の変化に応答できるように制御基準値Ｖt0を補正することができる。
【００５８】
このように構成すると、トナー補給はそれぞれの補給要求の発生した現像装置にのみ行なわれるため、それぞれの現像容器１０ー１，１０−２，１０−３内のトナー洩度を一定に保持することが可能となり、画像品質及び画像濃度むらの発生を防止できる。
【００５９】
なお、前記トナー濃度制御では、透磁率センサ１７によってトナー濃度を検出した場合、フォトセンサ８によってトナー付着量を検出した場合、両者を併用した場合のそれぞれについて例示しているが、いずれの方式を採用してもよい。
【００６０】
また、フォトセンサ８及び透磁率センサ１７を併用する場合に、長手方向の配置位置をずらして使用すると、同一現像容器内でのトナー濃度の分布を把握できるので、より安定して現像容器内トナー濃度を一定に保つことができ、画像品質がより安定する。
【００６１】
また、透磁率センサ１７は各現像容器１０内の現像剤のトナー濃度を検出するために各現像容器１０−１，１０−２，１０−３のそれぞれに設けられ、各現像ユニット４−１，４−２，４−３毎に前記フォトセンサ８−１，８−２，８−３とともに設けられ、両者間で対応がとられていることは言うまでもない。
【００６２】
さらに、この実施形態では、現像ユニット４を３個併設した例を示しているが、画像形成を行う用紙幅に応じて現像ユニット４の個数が変化する場合があることはいうまでもない。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、広幅対応の画像形成において画像濃度むらを発生させることのなく、しかも像担持体の移動方向に直交する方向に対してきめ細かいトナー濃度制御が可能なトナー濃度制御方法を提供することができる。
【００６４】
また、本発明によれば、画像濃度むらを発生させることのなく、しかも像担持体の移動方向に直交する方向に対してきめ細かいトナー濃度制御が可能な広幅の画像形成装置を提供するこができる。
【００６５】
さらに、本発明によれば、画像形成装置本体に対して現像装置のコストを比率を大幅に低減することのできる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る広幅の画像形成装置の作像回りを示す概略構成図である。
【図２】図１を現像装置配置側から見た感光体に対する現像装置の配置を示す図である。
【図３】第１の現像ユニットに代表させた本実施形態に係る画像形成装置の作像部の制御構成を示す図である。
【図４】透磁率センサ出力とトナー濃度との関係を示す特性図である。
【図５】トナー付着量および原稿濃度と感光体電位との関係を示す特性図である。
【図６】フォトセンサ出力とトナー付着量との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１  感光体
４，４−１，４−２，４−３  現像ユニット
８，８−１，８−２，８−３  フォトセンサ
９，９−１，９−２，９−３  現像ローラ
１０，１０−１，１０−２，１０−３  現像容器
１１，１１−１，１１−２，１１−３  トナー容器
１２，１２−１，１２−３，１２−３  撹拌パドル
１３，１３−１，１３−２，１３−３  第１の撹拌ローラ
１４，１４−１，１４−２，１４−３  第２の撹拌ローラ
１５  トナー
１６  キャリア
１７  透磁率センサ
１８  モータ
２１  ＣＰＵ
Ｖs   フォトセンサ出力
Ｖt   透磁率（トナー濃度）センサ出力
【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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