(57)【要約】【課題】画像比率により現像剤の嵩密度変化度を予測し、インダクタンス検知センサーのトナー濃度制御に誤差が生じることを防ぐことが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】二成分現像剤の見かけの透磁率を検知し、該検知結果に基づく検出信号と検出信号の基準値との比較結果から、トナー補給制御の基準値を元にトナー補給手段を動作させる現像剤濃度制御装置２０と、画像形成枚数により、上記検出信号の基準値を新たな検出信号の基準値に補正する検出信号基準値補正手段と、を具備し、検出信号基準値補正手段は、画像信号の画像毎の出力値の積算値に基づき、検出信号の基準値の補正量を変える選択手段を有する。【選択図】　　　　図１
2004085710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に画像情報信号に対応した静電潜像を形成し、該静電潜像をトナー粒子とキャリア粒子を含む二成分現像剤を用いて現像して可視画像を形成する画像形成装置において、
前記二成分現像剤の見かけの透磁率を検知し、該検知結果に基づく検出信号と検出信号の基準値との比較結果から、トナー補給制御の基準値を元にトナー補給手段を動作させる現像剤濃度制御装置と、
画像形成枚数により、上記検出信号の基準値を新たな検出信号の基準値に補正する検出信号基準値補正手段と、
を具備し、前記検出信号基準値補正手段は、前記画像信号の画像毎の出力値の積算値に基づき、検出信号の基準値の補正量を変える選択手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
像担持体に画像情報信号に対応した静電潜像を形成し、該静電潜像をトナー粒子とキャリア粒子を含む二成分現像剤を用いて現像して可視画像を形成する画像形成装置において、
前記二成分現像剤の見かけの透磁率を検知し、該検知結果に基づく検出信号と検出信号の基準値との比較結果から、トナー補給制御の基準値を元にトナー補給手段を動作させる現像剤濃度制御装置と、
画像形成枚数により、それまで設定されていたトナー補給制御の基準値を、新たなトナー補給制御の基準値に設定するトナー補給制御基準値補正手段と、
を具備し、前記トナー補給制御基準値補正手段は、ビデオカウントの積算値に基づき、それまでに設定されていたトナー補給制御の基準値を、新たなトナー補給制御の基準値に設定する補正量を変える選択手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記新たな検出信号の基準値を段階的に変更し設定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４】
前記新たな補給制御の基準値を段階的に変更し設定す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５】
前記新たな検出信号の基準値を線形的に変更し設定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６】
前記新たなトナー補給制御の基準値を線形的に変更し設定す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７】
前記画像形成動作の時間又は回数が複写枚数をもとに決定されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項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、電子写真方式、静電記録方式等によって像担持体上に形成された静電潜像を現像して可視画像を形成する複写機、プリンタ、記録画像表示装置、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に二成分現像剤のトナー濃度を適正に制御する現像剤濃度制御装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置が具備する現像装置には、トナー粒子とキャリア粒子を主成分とした二成分現像剤が用いられている。特に、電子写真方式によりフルカラーやマルチカラー画像を形成するカラー画像形成装置には、殆どの現像装置が二成分現像剤を使用している。
【０００３】
周知のように、この二成分現像剤のトナー濃度Ｔ／Ｄ（即ち、キャリア粒子Ｃ及びトナー粒子Ｔの合計重量Ｄに対するトナー粒子重量Ｔの割合）は画像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。
【０００４】
現像剤のトナー粒子は現像時に消費され、トナー濃度は変化する。このため、現像剤濃度制御装置（ＡＴＲ）を使用して適時現像剤のトナー濃度を正確に検出し、その変化に応じてトナー補給を行い、トナー濃度を常に一定に制御し、画像の品位を保持する必要がある。
【０００５】
このように現像により現像器内の現像剤トナー濃度が変化するのを補正するために、即ち、現像器に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の検知及び濃度制御装置は、従来さまざまな方式が提案され実用化されている。
【０００６】
例えば、現像剤担持体（一般に現像スリーブが用いられる場合が多いので以下の説明では「現像スリーブ」という。）、或いは、現像容器の現像剤搬送経路に近接し、現像スリーブ上に搬送された現像剤或いは現像容器内の現像剤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制御する現像剤濃度制御装置、又は、現像器の側壁に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て電気信号に変換するインダクタンスヘッドを設置し、このインダクタンスヘッドからの検出信号によって現像器内の現像剤の実際のトナー濃度を検知し、基準値との比較によりトナーを補給するように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。
【０００７】
また、像担持体（一般に感光体ドラムが用いられる場合が多いので以下の説明では「感光体ドラム」という。）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ーにより読みとり、アナログ−ディジタル変換器でディジタル信号に変換した後ＣＰＵに送り、ＣＰＵで初期設定値と比較し、初期設定値より濃度が高い場合、初期設定値に戻るまでトナー補給が停止され、初期設定値より濃度が低い場合、初期設定値に戻るまで強制的にトナーが補給され、その結果トナー濃度が間接的に所望の値に維持される方式などがある。
【０００８】
しかし、現像スリーブ上に搬送された現像剤或いは現像容器内の現像剤に光を当てたときの反射率からトナー濃度を検知する方式は、トナー飛散等により検知手段が汚れてしまった場合、正確にトナー濃度を検知できない等の問題がある。
【０００９】
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問題がある。
【００１０】
これに対し、インダクタンス検知方式は、センサー単体のコストも安価なことに加え、上記のようなスペースの問題、トナー飛散による汚れの問題の影響を受けないため、低コスト、小スペースの複写機或いは画像形成装置において、最適なトナー濃度検知方式といえる。
【００１１】
上記インダクタンス検知方式の現像剤濃度制御装置（以下「インダクタンス検知方式ＡＴＲ」という。）は、初期の現像剤トナー濃度に対するインダクタンス検知方式ＡＴＲの検出信号を現像剤トナー濃度制御の基準値に設定し、例えばその基準値に対し検出信号が高く、現像剤の見かけの透磁率が大きいと検知された場合、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り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か、逆に基準値に対し検出信号が低く、見かけの透磁率が小さくなったと検知された場合、一定体積内で現像剤中のキャリア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、というような制御に基づきトナー濃度を制御することになる。
【００１２】
しかし、上記のような一定体積内の現像剤に含まれる、キャリアの見かけの透磁率μの変化を検知する方式のトナー濃度検知センサーは、現像剤その物の嵩密度が変化することにより、現像剤のトナー濃度が変化していないにもかかわらず、センサー出力が変化し正確にトナー濃度制御ができなくなるといった問題がある。
【００１３】
例えば、現像剤の最適なトナー濃度６％においてインダクタンスヘッド２０からの検出信号の基準値を２．５Ｖに設定した場合において、画像形成動作が繰り返されるにつれ現像剤の嵩密度変化が生じた場合（図６（ａ））には、トナー濃度が初期の６％に制御されていてもその出力は、図６（ｂ）に点線（ｉ）で示すように徐々に低くなっていく。
【００１４】
インダクタンス検知センサーではあくまでも初期の基準値２．５Ｖをセンサー出力が上回るまでトナー補給が行われないため、トナー消費が行われているにもかかわらずトナー無補給状態が続き、トナー濃度は徐々に低くなってしまう（図６（ｃ））。このようなトナー濃度低下により画像劣化、画像濃度薄、或いはトナー帯電量増加による画像濃度薄等の問題を引き起こす。
【００１５】
上記のような嵩密度変化は、本発明者の詳細な検討な結果、主に以下の二つの現象に起因するものであることが分かった。
【００１６】
第一の現象、第二の現象ともに、その原因は、現像スリーブ上での現像剤のコートムラを防止するために、現像スリーブの規制ブレード近傍で現像剤を溜め、現像剤圧縮を行う構成に起因する。
【００１７】
つまり、第一の現象は、この構成により現像スリーブの規制ブレード近傍の現像剤溜まり部の現像剤が詰まり、圧縮されやすい状況のため、現像スリーブが回転することによる現像剤同士の摩擦力により、現像スリーブが回転すればするほどトナー帯電量が増え、初期トナー帯電量からのトナー帯電量変化量が大きくなってしまうことにある。トナー帯電量の変動が大きいことは、現像剤間の反発力の変化量が大きいことを示す。現像剤間の反発力はトナー帯電量が大きい程反発し易く、反発によって現像剤間が広がるため現像剤の嵩密度が減少してしまうのである。
【００１８】
第二の現象は、この構成により現像剤は徐々に機械的磁気的に圧縮され、その結果トナーの形状変化による現像剤の嵩密度変化、或いは、外添剤が埋め込まれ、現像剤キャリアのトナースペント化による嵩密度変化が生じるためである。
【００１９】
上記嵩密度変動によるトナー濃度制御誤検知の問題に対し、嵩密度変動によるトナー濃度センサーの出力変化分だけトナー濃度制御の基準値を変化させ、Ｔ／Ｄ比の誤検知分を補正し、誤検知を防止する方法がある。
【００２０】
例えば、図８は、
（１）インダクタンス検知センサーのＴ／Ｄ比（現像剤中のトナー比率）変化に対するセンサーの出力変化（即ち、センサー感度）がＴ／Ｄ比１％の変化に対し０．５Ｖ変化し、
（２）センサー出力が高くなるとＴ／Ｄ比が下がり、センサー出力が下がるとＴ／Ｄ比が上がったことを示すインダクタンスセンサーを使用し、
（３）現像剤の最適なトナー濃度の６％で、初期現像剤に対するトナー濃度制御の基準値を２．５Ｖに設定する。
【００２１】
図７（ａ）は、上記の条件下で画像耐久を行い、現像剤の嵩密度変動によるセンサーの出力変化が、初期の２．５Ｖから１Ｖ変化し１．５Ｖになった場合を示す。この場合、トナー濃度制御は、Ｔ／Ｄ比２％の誤検知となり、画像形成動作が繰り返されるにつれＴ／Ｄ比は４％になってしまう。
【００２２】
そこで、この方法によれば、このような現像剤の嵩密度変動に対し、図７（ｂ）に示すように、設定された耐久枚数時（図中Ａ）にトナー濃度制御の基準値を、２．５Ｖから１．５Ｖに変え、Ｔ／Ｄ比制御を行うことでＴ／Ｄ比２％分の補正を行う（図７（ｃ））。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者は、多くの研究実験の結果、現像剤の嵩密度変動は画像比率・画像濃度により差があり、トナー濃度制御の基準値を変える補正量を画像比率により変えなければ、トナー濃度制御装置の誤動作を補正し、正確にトナー濃度制御が行えないことが分かった。
【００２４】
例えば、画像比率が６％の画像と、画像比率が３０％のベタ画像耐久を３００００枚連続で行うとする。従来例と同様にセンサー感度が０．５／％のトナー濃度センサーを使用し、現像剤の最適なトナー濃度が６％時の出力を２．５Ｖに設定し、耐久枚数でトナー濃度制御の基準値を変化させる制御を使用せず耐久を行うと、３００００枚後の現像剤のトナー濃度は画像比率が６％の場合、Ｔ／Ｄ比は約４％に、画像比率が３０％の場合、Ｔ／Ｄ比は約５．５％であった。
【００２５】
つまり、嵩密度変動によるトナー濃度センサーの誤検知は画像比率６％の画像耐久ではセンサー検出値の差で言うと１Ｖ、画像比率３０％の画像耐久では０．２５Ｖであったことになる。
【００２６】
上記のような嵩密度変動によるＴ／Ｄ比誤検知度の差の原因として考えられることは、画像比率６％の連続画像耐久では現像に使用されるトナー量と、それに従い補給されるトナー量が少なく、現像剤中のトナーの入れ替わりが少ない。
【００２７】
つまり、現像器内に現像剤が入った状態で空回転耐久を行った時に近い状況となり、現像容器中のトナーとキャリアの接触帯電回数が増し、トナー帯電量が増し、更に現像スリーブ〜現像ブレード間の剤溜まり部の剤圧縮により現像剤劣化も促進される。即ち、耐久が進むにつれ現像剤の嵩密度変動が大きい。
【００２８】
画像比率が３０％のベタ黒画像連続耐久では現像に使用されるトナー量が多く、それに従い補給されるトナー量も多く現像剤中のトナーの入れ替わりが多い。
画像比率６％画像時に比べ、現像剤中のトナーは次々に現像に使用されていくため、トナーとキャリアの接触帯電回数が減り、トナー帯電量の増加が抑えられ、更に現像スリーブと現像ブレード間の現像剤溜まり部の現像剤圧縮による現像剤劣化も抑えられる。つまり、耐久による現像剤の嵩密度変動が小さい。
【００２９】
従って、画像比率が高い原稿が続いた場合、従来通りのトナー濃度制御の補正を行っていてはトナー過補給となり、画像濃度が濃くなる問題や、トナー量増加に伴い現像剤量が増加し、現像剤が現像容器から溢れてしまう問題、或いは、現像剤中のトナー比率の増加に伴うトナー帯電量低下によるトナー飛散等の問題を引き起こす。
【００３０】
従って、本発明の目的は、画像比率により現像剤の嵩密度変化度を予測し、インダクタンス検知センサーのトナー濃度制御に誤差が生じることを防ぐことが可能であって、良好な画像形成を行うことのできる画像形成装置を提供することである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、第１の本発明によれば、像担持体に画像情報信号に対応した静電潜像を形成し、該静電潜像をトナー粒子とキャリア粒子を含む二成分現像剤を用いて現像して可視画像を形成する画像形成装置において、
前記二成分現像剤の見かけの透磁率を検知し、該検知結果に基づく検出信号と検出信号の基準値との比較結果から、トナー補給制御の基準値を元にトナー補給手段を動作させる現像剤濃度制御装置と、
画像形成枚数により、上記検出信号の基準値を新たな検出信号の基準値に補正する検出信号基準値補正手段と、
を具備し、前記検出信号基準値補正手段は、前記画像信号の画像毎の出力値の積算値に基づき、検出信号の基準値の補正量を変える選択手段を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００３２】
第２の本発明によれば、像担持体に画像情報信号に対応した静電潜像を形成し、該静電潜像をトナー粒子とキャリア粒子を含む二成分現像剤を用いて現像して可視画像を形成する画像形成装置において、
前記二成分現像剤の見かけの透磁率を検知し、該検知結果に基づく検出信号と検出信号の基準値との比較結果から、トナー補給制御の基準値を元にトナー補給手段を動作させる現像剤濃度制御装置と、
画像形成枚数により、それまで設定されていたトナー補給制御の基準値を、新たなトナー補給制御の基準値に設定するトナー補給制御基準値補正手段と、
を具備し、前記トナー補給制御基準値補正手段は、ビデオカウントの積算値に基づき、それまでに設定されていたトナー補給制御の基準値を、新たなトナー補給制御の基準値に設定する補正量を変える選択手段を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００３３】
第１の本発明の一実施態様によれば、前記新たな検出信号の基準値を段階的に変更し設定する。又、他の実施態様によれば、前記新たな検出信号の基準値を線形的に変更し設定する。
【００３４】
第２の本発明の一実施態様によれば、前記新たな補給制御の基準値を段階的に変更し設定する。又、他の実施態様によれば、前記新たなトナー補給制御の基準値を線形的に変更し設定する。
【００３５】
上記第１及び第２の本発明の他の実施態様によれば、前記画像形成動作の時間又は回数が複写枚数をもとに決定される。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００３７】
本発明が適用できる画像形成装置は、例えば感光体、誘電体等の像担持体上に電子写真方式、静電記録方式等によって画像情報信号に対応した潜像を形成し、この潜像をトナー粒子とキャリア粒子を主成分とした二成分現像剤を用いた現像装置によって現像して可視画像（トナー像）を形成し、これらの可視画像を直接に、或いは、中間転写体を介して、紙等の転写材に転写し、定着手段にて永久像にする構成のものであればよい。
【００３８】
実施例１
まず、図１を参照して本発明による画像形成装置の一実施例の全体構成について説明する。本実施例では本発明を電子写真方式のディジタル複写機に適用した場合を示すが、本発明が電子写真方式や静電記録方式やその他の画像形成装置に等しく適用できることは言うまでもない。
【００３９】
図１において、複写されるべき原稿３１の画像はレンズ３２によってＣＣＤ等の撮像素子３３に投影される。この撮像素子３３は原稿３１の画像を多数の画素に分解し、各画素の濃度に対応した光電変換信号を発する。撮像素子３３から出力されるアナログ画像信号は画像信号処理回路３４に送られ、ここで各画素毎にその画素の濃度に対応した出力レベルを有する画素画像信号に変換され、パルス幅変調回路３５に送られる。
【００４０】
このパルス幅変調回路３５は入力される画素画像信号毎に、そのレベルに対応した幅（時間長）のレーザ駆動パルスを形成して出力する。即ち、図３の（ａ）に示すように、高濃度の画素画像信号に対してはより幅の広い駆動パルスＷを、低濃度の画素画像信号に対してはより幅の狭い駆動パルスＳを、中濃度の画素画像信号に対しては中間の幅の駆動パルスＩをそれぞれ形成する。
【００４１】
パルス幅変調回路３５から出力されたレーザ駆動パルスは半導体レーザ３６に供給され、半導体レーザ３６をそのパルス幅に対応する時間だけ発光させる。従って、半導体レーザ３６は高濃度画素に対してはより長い時間駆動され、低濃度画素に対してはより短い時間駆動されることになる。それ故、感光体ドラム４０は、次に説明する光学系によって、高濃度画素に対しては主走査方向により長い範囲が露光され、低濃度画素に対しては主走査方向により短い範囲が露光される。つまり、画素の濃度に対応して静電潜像のドットサイズが異なる。従って、当然のことながら、高濃度画素に対するトナー消費量は低濃度画素に対するそれよりも大である。なお、図３の（ｄ）に低、中、高濃度画素の静電潜像をそれぞれＬ、Ｍ、Ｈで示した。
【００４２】
半導体レーザ３６から放射されたレーザ光３６ａは回転多面鏡３７によって掃引され、ｆ／θレンズ等のレンズ３８及びレーザ光３６ａを像担持体たる感光体ドラム４０方向に指向させる固定ミラー３９によって感光体ドラム４０上にスポット結像される。かくして、レーザ光３６ａは感光体ドラム４０の回転軸とほぼ平行な方向（主走査方向）にこのドラム４０を走査し、静電潜像を形成することになる。
【００４３】
感光体ドラム４０はアモルファスシリコン、セレン、ＯＰＣ等を表面に有し、矢印方向に回転する電子写真感光体ドラムであり、露光器４１で均一に除電を受けた後、一次帯電器４２により均一に帯電される。その後、上述した画像情報信号に対応して変調されたレーザ光で露光走査され、これによって画像情報信号に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像はトナー粒子とキャリア粒子が混合された二成分現像剤４３を使用する現像器４４によって反転現像され、可視画像（トナー像）が形成される。ここで、反転現像とは、感光体の光で露光された領域に、潜像と同極性に帯電したトナーを付着させてこれを可視化する現像方法である。このトナー像は、２個のローラ４５、４６間に架張され図示矢印方向に無端駆動される転写材担持ベルト４７上に保持された転写材４８に転写帯電器４９の作用により転写される。
【００４４】
なお、説明を簡単にするために１つの画像形成ステーション（感光体ドラム４０、露光器４１、一次帯電器４２、現像器４４等を含む）のみを図示するが、カラー画像形成装置の場合には、例えばシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックの各色に対する４つの画像形成ステーションが転写材担持ベルト４７上にその移動方向に沿って順次に配列され、各画像形成ステーションの感光体ドラム上に原稿の画像を色分解した各色毎の静電潜像が順次に形成され、対応する色トナーを有する現像器で現像され、転写材担持ベルト４７によって保持、搬送される転写材４８に順次に転写されることになる。
【００４５】
このトナー像が転写された転写材４８は転写材担持ベルト４７から分離されて図示しない定着器に搬送され、定着されて永久像に変換される。また、転写後に感光体ドラム４０上に残った残留トナーはその後クリーナ５０によって除去される。
【００４６】
上記現像器４４の一例を図２に示す。図示するように、現像器４４は感光体ドラム４０に対向して配置されており、その内部は垂直方向に延在する隔壁５１によって第１室（現像室）５２と第２室（攪拌室）５３とに区画されている。第１室５２には矢印方向に回転する非磁性の現像スリーブ５４が配置されており、この現像スリーブ５４内にマグネット５５が固定配置されている。現像スリーブ５４はブレード５６によって層厚規制された二成分現像剤（磁性キャリアと非磁性トナーを含む）の層を担持搬送し、感光体ドラム４０と対向する現像領域で現像剤を感光体ドラム４０に供給して静電潜像を現像する。現像効率、即ち潜像へのトナーの付与率を向上させるために、現像スリーブ５４には電源５７から直流電圧を交流電圧に重畳した現像バイアス電圧が印加されている。
【００４７】
第１室５２及び第２室５３にはそれぞれ現像剤攪拌スクリュー５８及び５９が配置されている。スクリュー５８は第１室５２中の現像剤を攪拌搬送し、また、スクリュー５９は、後述するトナー補給槽のトナー排出口６１から搬送スクリュー６２の回転によって供給されたトナー６３と既に現像器内にある現像剤４３とを攪拌搬送し、トナー濃度を均一化する。隔壁５１には図２における手前側と奥側の端部において第１室５２と第２室５３とを相互に連通させる現像剤通路（図示せず）が形成されており、上記スクリュー５８、５９の搬送力により、現像によってトナーが消費されてトナー濃度の低下した第１室５２内の現像剤が一方の通路から第２室５３内へ移動し、第２室５３内でトナー濃度の回復した現像剤が他方の通路から第１室５２内へ移動するように構成されている。
【００４８】
さて、静電潜像の現像により現像器４４内の現像剤濃度が変化するのを補正するために、即ち、現像器４４に補給するトナー量を制御するために、本実施例では現像器４４の第２室（攪拌室）５３の側壁にインダクタンスヘッド２０が設置され、このインダクタンスヘッド２０からの出力信号によって現像器４４内の、具体的には第１現像室５２内の、現像剤４３の実際のトナー濃度を検知し、基準値との比較によりトナーを補給するようにしたインダクタンス検知方式の現像剤濃度制御装置が設けられている。
【００４９】
尚、本実施例ではインダクタンスヘッド２０を現像器４４の第２室（攪拌室）５３の側壁に設置しているが、現像剤の流動が一定で、現像剤の見かけの透磁率変化が検知できる剤面を有している個所であればどこに設置してもかまわない。
【００５０】
インダクタンス検知方式ＡＴＲは上述したように、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４３のトナー濃度（Ｔ／Ｄ）（キャリア粒子Ｃ及びトナー粒子Ｔの合計重量Ｄに対するトナー粒子重量Ｔの割合）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インダクタンスヘッド２０によって検知して電気信号に変換すると、図８に示すように、この電気信号はトナー濃度に応じてほぼ直線的に変化する。即ち、インダクタンスヘッド２０からの出力電気信号は現像器４４内に充填された二成分現像剤の実際のトナー濃度に対応する。
【００５１】
図１を参照して、このインダクタンスヘッド２０からの出力電気信号の処理を説明する。
【００５２】
インダクタンスヘッド２０からの出力電気信号を比較器２１の一方の入力に供給する。この比較器２１には予め規定のトナー濃度に設定された現像剤４３（初期設定値におけるトナー濃度）の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２１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るので、両入力信号の比較結果として、比較器２１の検出信号はＣＰＵ６７に供給される。
【００５３】
ＣＰＵ６７は、比較器２１からの検出信号に基づいて、次回のトナー補給時間を補正するように制御する。例えば、インダクタンスヘッド２０によって検出された現像剤４３の実際のトナー濃度が規定値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、ＣＰＵ６７は不足分のトナーを現像器４４に補給するようにトナー補給槽６０の搬送スクリュー６２を作動させる。即ち、比較器２１からの検出信号に基づいて、不足分のトナーを現像器４４に補給するに要するスクリュー回転時間を算出し、モータ駆動回路６９を制御してその時間だけモータ７０を回転駆動し、不足分のトナーを現像器４４に補給する。また、インダクタンスヘッド２０によって検出された現像剤４３の実際のトナー濃度が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、ＣＰＵ６７は比較器２１からの検出信号に基づいて現像剤中の過剰トナー量を算出する。そして、その後の原稿による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、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、過剰トナー量が消費されたらトナー補給動作を前述の通り行わせる等の制御を行う。
【００５４】
次に、図４のフローチャートを参照して上記動作について更に説明する。
【００５５】
先ず、画像形成装置をスタートさせると（ステップＳ５０１）、ステップＳ５０２でトナー濃度検出がスタートする。ステップＳ５０３にてインダクタンスヘッド２０からの検出電圧信号（ａ）を比較器２１に入力し、ステップＳ５０４で比較器２１にて基準電圧信号源２２による基準電圧信号（ｂ）と比較され、ステップＳ５０５にてその検出信号差（ａ−ｂ）をＣＰＵ６７に送る。ステップＳ５０６ではＣＰＵ６７において（ａ−ｂ）＞０かどうかを判断し、トナー濃度が基準値よりも低い場合（ＹＥＳ）、トナー補給時間が決定される（ステップＳ５０７）。ステップＳ５０８でコピー動作が開始された後、ステップＳ５０７で決定されたトナー補給時間だけ像間でトナー補給が行われスタートに戻る（ステップＳ５０９）。
【００５６】
また、ステップＳ５０６でトナー濃度が基準値よりも高い場合（ＮＯ）、コピー動作が開始され（ステップＳ５１０）、トナーが補給されないでスタートに戻る。
【００５７】
なお、トナー濃度検出のタイミングはコピー動作再開直前でも、コピー動作中でも構わない。例えば、画像形成装置動作１枚目はコピー動作再開直前、それ以後はコピー動作中に検出しても構わない。
【００５８】
また、本実施例に用いているインダクタンス検知方式ＡＴＲにおいては、最適なトナー濃度（本実施例では６％である。この値より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。）における検出信号の基準値を２．５Ｖになるように調整しており、基準値よりセンサーの検出信号が大きければ（例えば３．０Ｖ）トナーを補給し、センサーの検出信号が小さければ（例えば２．０Ｖ）トナー補給を停止することになっているが、本発明は当然上記の信号処理に限定されるものではなく、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低いときはセンサーの基準値よりセンサーの検出信号が小さくなるようにし、トナー濃度が最適値より高いときはセンサーの検出信号が大きくなるようにしても構わない。
【００５９】
さて、上記のような構成において本発明は、「発明が解決しようとする課題」のところで述べたように、画像耐久が進むにつれて起こるトナー帯電量の変化や、トナー形状変化、キャリアペント化、外添剤埋め込まれ等による、現像剤の嵩密度変動度が画像比率により異なるため、画像比率によりトナー濃度制御の基準値を変化させる補正量を変えることを特徴とする。
【００６０】
図５（ａ）は、現像剤の最適なトナー濃度６％時のインダクタンスヘッド２０からの検出信号の基準値を２．５Ｖに設定し、画像比率Ａ％の低Ｄｕｔｙ画像、画像比率Ｂ％の高Ｄｕｔｙ画像を連続３００００枚画出しした時に生じる嵩密度変動によるセンサーの出力変化を示したものである。図中一点鎖線（ｉ）が画像比率Ａ％の低Ｄｕｔｙ画像、図中点線（ｉｉ）が画像比率Ｂ％の高Ｄｕｔｙ画像時のセンサー出力を示す。
【００６１】
尚、本実施例においては、現像容器の容量、現像容器中の現像剤の量、トナー・キャリアの形状、トナー帯電特性等により、現像剤の嵩変動度は異なるため、画像比率、耐久枚数等の規定は特に指定はしない。
【００６２】
図中に示す通り、図中一点鎖線（ｉ）は３００００枚耐久後に初期２．５Ｖから１．５Ｖまで変動、点線（ｉｉ）は初期２．５Ｖから２．２５Ｖまで変動している。
【００６３】
このため、画像比率Ａ％の原稿が続いた場合３００００枚までにトナー濃度制御の基準値を２．５Ｖから１．５Ｖになるように１Ｖの補正を、画像比率Ｂ％の原稿が続いた場合３００００枚までに０．２５Ｖの補正を行えばいい。
【００６４】
図５（ｂ）において、一点鎖線（ｉｖ）は画像比率Ａ％時の、点線（ｉｉｉ）は画像比率Ｂ％時の耐久枚数に対し補正したトナー濃度制御の基準値を示している。
【００６５】
本実施例において具体的には図５（ｂ）のように、３００００枚までに５０００枚、１００００枚、１５０００枚、２００００枚の４回の補正タイミングを設け、画像比率Ａ％の場合は各０．２５Ｖ補正を入れ、耐久枚数３００００枚でトナー濃度２％分＝センサー出力１Ｖ分の補正を、画像比率Ｂ％の場合は各０．０６２５Ｖ補正を入れ、耐久枚数３００００枚でトナー濃度０．５％分の補正を行うことで、より初期のトナー濃度に近い値でトナー濃度制御を行うことができる。
【００６６】
本実施例において、３００００枚までに、５０００枚、１００００枚、１５０００枚、２００００枚の４回の補正タイミングを設けたが、画像比率に対する補正量、補正タイミング等は特に限定されるものではなく、使用される現像剤、現像容器に見合った、画像比率に対する補正量、補正タイミング等を設定すれば、本実施例と同様の効果が得られる。
【００６７】
また、異なる画像比率の原稿が続いた場合は補正タイミングまでのビデオカウント数の積算値からトナー濃度制御の基準値の補正量を切り替えればよい。例えばＣＰＵは画像比率Ａ％時の耐久枚数に対するトナー濃度制御の基準値の補正量と、画像比率Ｂ％時の耐久枚数に対するトナー濃度制御の基準値の補正量を持ち、本実施例に従えば、３００００枚までに、５０００枚、１００００枚、１５０００枚、２００００枚のトナー濃度の基準値の補正タイミング時に、それまでのビデオカウント積算値により補正量を選択すれば良い。
【００６８】
つまり、５０００枚までの画像比率がＡ％であれば５０００枚の補正時には０．５Ｖの補正を入れ、５０００枚から１００００枚までの画像比率がＢ％の場合、１００００枚のトナー濃度の基準値補正タイミングに０．１２５Ｖの補正を選択すれば良い。
【００６９】
原稿画像比率は、画素毎のディジタル画像信号の出力レベルを積算し、これをビデオカウンタ６６でビデオカウント数に変換するビデオカウント方式によって知ることが出来る。
【００７０】
ＣＰＵ６７は供給されたビデオカウント数と現像剤嵩密度変動との対応関係を示す換算テーブルを有しており、入力されたビデオカウント数に基づき、インダクタンス検知センサーの検出信号基準値の補正値をきりかえる事で誤差の少ないトナー濃度制御が可能となる。
【００７１】
次に、Ｃａｎｏｎ製ＣＬＣ１０００を改造して本発明の系を、画像比率の異なる原稿で３００００枚の補給耐久で実機確認を行ったところ、Ｔ／Ｄ比を６％中心にトナー濃度制御で、３００００枚後の現像容器中の現像剤Ｔ／Ｄ比を確認した結果、Ｔ／Ｄ比６．３％とＴ／Ｄ比を０．３％のセンサー誤検知に抑えることができた（図５（ｃ））。
【００７２】
本発明で使用されるトナー粒子、キャリア粒子は、特に限定されるものではなく、トナー帯電量の増加や、トナー形状変化、キャリアスペント化、外添剤埋め込まれ等により現像剤の嵩密度が変化するものであれば本実施例と同様の効果が得られる。
【００７３】
実施例２
本実施例におけるトナー補給制御補正手段は、図７による比較器２１の検出信号によるトナー補給開始、停止を決定する基準値（例えば、実施例１で述べた、図４のフローチャート中の（ａ−ｂ）＞０の式の０の値のことである）を、画像形成動作をある時間又は回数繰り返した時に検出信号の基準値を設定し直すように予めＣＰＵ６７に命令を設定しておく。ＣＰＵ６７はそのタイミングになると、比較器２１の検出信号によるトナー補給開始、停止を決定する基準値を新たな基準値に設定する。
【００７４】
具体的には画像比率により、初期のトナー補給制御基準値（ａ−ｂ）＞０を、画像形成動作を２５０００回繰り返した時に、図４のフローチャートのＳ５０６においてトナー補給制御基準値を（ａ−ｂ）＞０．２５Ｖに設定し直すように、予めＣＰＵ６７に命令を設定しておく。ＣＰＵ６７はそのタイミングになると初期のトナー補給制御基準値（ａ−ｂ）＞０を（ａ−ｂ）＞０．２５に設定し直す。検出信号が２．７５Ｖでトナー補給が停止するため、それまでに生じていたトナー濃度の誤差が解消され初期のトナー濃度６％に制御し直されることになる。
その結果画像形成動作を３００００回繰り返した時におけるトナー濃度は約６．５％程度と、検出信号の補正をより変化させない場合と比べてトナー濃度制御の誤差を小さくすることができた。
【００７５】
また、実施例１でも述べたように環境の異なった場合でも、上記トナー補給制御基準値の補正を各環境に応じて変えることで、トナー濃度制御の誤差を小さくすることができる。
【００７６】
実施例３
上記の実施例１における検出信号基準値補正手段によって新たに設定された基準値（ｂ）、或いは、上記の実施例２におけるトナー補給制御補正手段によって新たに設定された基準値（ａ−ｂ）を、図５（ｄ）に示すように線形的に設定し直すことでより精度の高いトナー濃度制御が可能となった。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、像担持体に画像情報信号に対応した静電潜像を形成し、該静電潜像をトナー粒子とキャリア粒子を含む二成分現像剤を用いて現像して可視画像を形成する画像形成装置において、
（Ａ）二成分現像剤の見かけの透磁率を検知し、該検知結果に基づく検出信号と検出信号の基準値との比較結果から、トナー補給制御の基準値を元にトナー補給手段を動作させる現像剤濃度制御装置と、画像形成枚数により、上記検出信号の基準値を新たな検出信号の基準値に補正する検出信号基準値補正手段と、を具備し、検出信号基準値補正手段は、画像信号の画像毎の出力値の積算値に基づき、検出信号の基準値の補正量を変える選択手段を有するか、或いは、
（Ｂ）二成分現像剤の見かけの透磁率を検知し、該検知結果に基づく検出信号と検出信号の基準値との比較結果から、トナー補給制御の基準値を元にトナー補給手段を動作させる現像剤濃度制御装置と、画像形成枚数により、それまで設定されていたトナー補給制御の基準値を、新たなトナー補給制御の基準値に設定するトナー補給制御基準値補正手段と、を具備し、トナー補給制御基準値補正手段は、ビデオカウントの積算値に基づき、それまでに設定されていたトナー補給制御の基準値を、新たなトナー補給制御の基準値に設定する補正量を変える選択手段を有する、
構成とされるので、画像比率により現像剤の嵩密度変化度を予測し、インダクタンス検知センサーのトナー濃度制御に誤差が生じることを防ぐことが可能であり、良好な画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される画像形成装置の一例の全体構成を示す説明図である。
【図２】図１の画像形成装置が具備する現像器の概略構成図である。
【図３】図１の画像形成装置において画像情報信号をカウントする方法を説明するための波形図である。
【図４】本発明の一実施例の基本動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】図５（ａ）は、現像剤の最適なトナー濃度６％時のインダクタンスヘッドからの検出信号の基準値を２．５Ｖに設定し、画像比率Ａ％の低Ｄｕｔｙ画像、画像比率Ｂ％の高Ｄｕｔｙ画像を連続３００００枚画出しした時に生じる嵩密度変動によるセンサーの出力変化を示す図であり、図５（ｂ）は、画像比率Ａ％時及び画像比率Ｂ％時の耐久枚数に対し補正したトナー濃度制御の基準値を示す図であり、図５（ｃ）は、画像比率の異なる原稿で３００００枚の補給耐久試験結果を示す図であり、図５（ｄ）は、検出信号基準値補正手段による基準値（ｂ）、或いは、トナー補給制御補正手段による基準値（ａ−ｂ）を線形的に設定し直した時のトナー濃度制御を説明する図である。
【図６】図６（ａ）は、現像剤の嵩密度の変動と耐久枚数との関係を示す図であり、図６（ｂ）は、現像剤の最適なトナー濃度６％時のインダクタンスヘッドからの検出信号の基準値を２．５Ｖに設定し、連続画出しした時に生じる嵩密度変動によるセンサーの出力変化を示す図であり、図６（ｃ）は、耐久枚数に対するトナー濃度の低下を示す図である。
【図７】図７（ａ）は、連続画像出しした時の現像剤の嵩密度変動によるセンサーの出力変化を示す図であり、図７（ｂ）及び（ｃ）は、設定された耐久枚数時にトナー濃度制御の基準値を変えてＴ／Ｄ比制御を行う場合を説明する図である。
【図８】現像剤のトナー濃度変化によってインダクタンスヘッドからの検出信号が変化する状態を示す特性図である。
【符号の説明】
２０　　　　　インダクタンスヘッド（現像剤濃度制御装置）
３６ａ　　　　レーザ光
４０　　　　　感光体ドラム（像担持体）
４２　　　　　一次帯電器
４４　　　　　現像器
６０　　　　　トナー補給槽
６６　　　　　ビデオカウンタ
【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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