(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像装置内の非磁性トナーと磁性キャリアとからなる２成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサと、前記現像装置へのトナー補給を行うトナー補給装置と、前記トナー濃度センサのトナー濃度検出値により前記トナー補給装置から前記現像装置へのトナー補給量を制御する制御手段と、プロセス線速を相異なる２種類以上のプロセス線速のいずれかに切り替えて画像を出力する手段とを有する画像形成装置のトナー濃度センサ出力補正方式において、
前記トナー濃度センサは、所定の発振周波数で発振する発振器と、前記現像装置内の２成分現像剤の透磁率によりインダクタンスが変化するコイル、外部から印加される外部入力電圧により静電容量が変化する可変容量素子を有し、前記発振器の発振周波数が当該共振回路の共振周波数の近傍にあって前記発振器の出力が入力されることにより前記発振器の発振周波数と前記共振周波数との差に応じて出力が変化する共振回路と、この共振回路の出力と前記発振器の出力との位相差を検出する位相比較回路と、この位相比較回路の出力を積分して前記現像装置内の２成分現像剤の透磁率に応じたトナー濃度検出信号として出力する回路とを備え、
新品の前記現像装置内の２成分現像剤のトナー濃度に対する前記トナー濃度センサの出力が所定の値になるように前記トナー濃度センサに対する前記外部入力電圧を変化させて前記トナー濃度センサの校正を行い、該校正した時の前記外部入力電圧を記憶し、前記トナー濃度センサで前記現像装置内の２成分現像剤のトナー濃度を検知する時には前記トナー濃度センサに対する前記外部入力電圧として該記憶した前記外部入力電圧をセットし、
前記プロセス線速を切り替えた時には、前記トナー濃度センサの出力がシフトすることにより生ずる前記２成分現像剤の同一のトナー濃度に対する前記プロセス線速切り替え前後の前記トナー濃度センサの出力差である出力シフト量と前記トナー濃度センサの校正を行った時の前記トナー濃度センサに対する前記外部入力電圧との関係式から、前記トナー濃度センサの校正を行った時の前記外部入力電圧に応じて前記２成分現像剤の同一のトナー濃度に対する前記プロセス線速切り替え前後の前記トナー濃度センサの出力シフト量を算出し、該出力シフト量と前記プロセス線速切り替え後の前記トナー濃度センサの出力から前記プロセス線速切り替え前の前記トナー濃度センサの出力を、各プロセス線速における前記２成分現像剤のトナー濃度と前記トナー濃度センサの出力との関係に基づいて算出して前記トナー濃度検出信号とすることを特徴とするトナー濃度センサ出力補正方式。
【請求項２】
請求項１記載のトナー濃度センサ出力補正方式において、前記関係式が２次近似式であることを特徴とするトナー濃度センサ出力補正方式。
【請求項３】
現像装置内の非磁性トナーと磁性キャリアとからなる２成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサと、前記現像装置へのトナー補給を行うトナー補給装置と、前記トナー濃度センサのトナー濃度検出値により前記トナー補給装置から前記現像装置へのトナー補給量を制御する制御手段と、プロセス線速を相異なる２種類以上のプロセス線速のいずれかに切り替えて画像を出力する手段とを有する画像形成装置において、
前記トナー濃度センサは、所定の発振周波数で発振する発振器と、前記現像装置内の２成分現像剤の透磁率によりインダクタンスが変化するコイル、外部から印加される外部入力電圧により静電容量が変化する可変容量素子を有し、前記発振器の発振周波数が当該共振回路の共振周波数の近傍にあって前記発振器の出力が入力されることにより前記発振器の発振周波数と前記共振周波数との差に応じて出力が変化する共振回路と、この共振回路の出力と前記発振器の出力との位相差を検出する位相比較回路と、この位相比較回路の出力を積分して前記現像装置内の２成分現像剤の透磁率に応じたトナー濃度検出信号として出力する回路とを備え、
前記制御手段は、新品の前記現像装置内の２成分現像剤のトナー濃度に対する前記トナー濃度センサの出力が所定の値になるように前記トナー濃度センサに対する前記外部入力電圧を変化させて前記トナー濃度センサの校正を行い、該校正した時の前記外部入力電圧を記憶し、前記トナー濃度センサで前記現像装置内の２成分現像剤のトナー濃度を検知する時には前記トナー濃度センサに対する前記外部入力電圧として該記憶した前記外部入力電圧をセットし、
前記プロセス線速を切り替えた時には、前記トナー濃度センサの出力がシフトすることにより生ずる前記２成分現像剤の同一のトナー濃度に対する前記プロセス線速切り替え前後の前記トナー濃度センサの出力差である出力シフト量と前記トナー濃度センサの校正を行った時の前記トナー濃度センサに対する前記外部入力電圧との関係式から、前記トナー濃度センサの校正を行った時の前記外部入力電圧に応じて前記２成分現像剤の同一のトナー濃度に対する前記プロセス線速切り替え前後の前記トナー濃度センサの出力シフト量を算出し、該出力シフト量と前記プロセス線速切り替え後の前記トナー濃度センサの出力から前記プロセス線速切り替え前の前記トナー濃度センサの出力を、各プロセス線速における前記２成分現像剤のトナー濃度と前記トナー濃度センサの出力との関係に基づいて算出して前記トナー濃度検出信号とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３記載の画像形成装置において、前記関係式が２次近似式であ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】
本発明は、トナー濃度センサ出力補正方式、及び、複写機，プリンタ，ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置においては、高画質が求められると同時に、高耐久性、高安定も望まれている。つまり、環境変動による画質の変化が少なく、また常に安定した画像を経時において出力する画像形成装置を提供していかなければならない。従来より、非磁性トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤（以下現像剤という）を現像剤担持体としての現像スリーブ上に保持し、該現像スリーブに内包される磁極によって磁気ブラシを形成させ、現像スリーブに潜像担持体としての感光体と対向する位置で現像バイアスを印加することにより現像を行う二成分現像方式が広く知られている。この二成分現像方式は、カラー化が容易なことから現在広く用いられている。この二成分現像方式において、現像剤は、現像スリーブの回転に伴い、現像領域に搬送される。現像剤が現像領域に搬送されるに従い、現像極の磁力線に沿いながら、現像剤中の多数の磁性キャリアがトナーを伴って集合し、磁気ブラシを形成する。
【０００３】
この二成分現像方式は、1成分現像方式と異なり、トナーとキャリアの重量比（トナー濃度）を精度よく制御することが、安定性を向上させる上で非常に重要とされている。例えばトナー濃度が高すぎると、画像に地肌汚れが発生し、細部解像力の低下が生じる。また、トナー濃度が低い場合には、ベタ画像部の濃度の低下や、キャリア付着が発生するという不具合が生じる。そのため、現像剤へのトナー補給量を制御して現像剤の中のトナー濃度を適正な範囲に調整する必要がある。ここで、トナー濃度制御は、トナー濃度検出手段としての透磁率センサの出力値：Ｖｔをトナー濃度の基準値：Ｖｒｅｆと比較し、その結果に基づきトナー補給量を設定することにより行われる。
【０００４】
トナー濃度を検知する方式としては、透磁率センサを用いたものが一般的である。この方式においては、現像剤のトナー濃度が変化することによる現像剤の透磁率変化を検知して基準濃度の出力と比較しトナー濃度の現在値を検知するものである。また、別のトナー濃度検知方式としては、光学センサを用いる方式があり、像担持体または中間転写ベルト上に基準パターンを形成し、この基準パターンの画像部と非画像部の反射濃度を光学センサにより検出し、その結果に基づいてトナー濃度を検知するものである。また、画像形成中においても、紙間（各画像出力の間）で基準パターンを作成し、この基準パターンのトナー付着量を検出してその検出結果に基づいて逐次透磁率センサの基準値：Ｖｒｅｆを制御する方式も公知である。しかしながら、紙間で基準パターンを作成することによるトナーの過剰な消費を極力低減する要望があり、紙間での基準パターン作成によるＶｒｅｆ制御は行わない方向である。さらに、中間転写ベルト上に基準パターンを作成する場合、二次転写ローラ上にクリーニング装置を設置する必要があり、機械的的なコスト削減の観点からも紙間での基準パターン作成を極力抑える傾向がある。こうした場合、連続画像形成時や画像モード変更（プロセス線速の変更）時の透磁率センサ単独によるトナー濃度制御がさらに正確に行われることが必要となってくる。
【０００５】
特許文献１には、現像装置内の現像剤のトナー濃度をトナー濃度検出手段としての透磁率センサにて検出してその検出値をしきい値と比較し、その比較結果により現像装置内のトナー濃度を制御するとともに、感光体の線速の変化に応じてトナー濃度検出手段の検出値に対する上記しきい値を変更するという手法を用いた画像形成装置が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２０７３５７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載されているような、感光体の線速変化に応じて、トナー濃度検出手段の検出値に対するしきい値を一律に変化させる手法では、透磁率センサのばらつきにより、トナー補給精度の誤差が大きくなることがあった。  
本発明は、２成分現像剤の同一のトナー濃度におけるトナー濃度センサのプロセス線速切り替え時のプロセス線速切り替え前後の検出値の差を効率良く検知することができ、プロセス線速切り替え時のトナー補給精度を向上させることができるトナー濃度センサ出力補正方式及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、現像装置内の非磁性トナーと磁性キャリアとからなる２成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサと、前記現像装置へのトナー補給を行うトナー補給装置と、前記トナー濃度センサのトナー濃度検出値により前記トナー補給装置から前記現像装置へのトナー補給量を制御する制御手段と、プロセス線速を相異なる２種類以上のプロセス線速のいずれかに切り替えて画像を出力する手段とを有する画像形成装置のトナー濃度センサ出力補正方式において、前記トナー濃度センサは、所定の発振周波数で発振する発振器と、前記現像装置内の２成分現像剤の透磁率によりインダクタンスが変化するコイル、外部から印加される外部入力電圧により静電容量が変化する可変容量素子を有し、前記発振器の発振周波数が当該共振回路の共振周波数の近傍にあって前記発振器の出力が入力されることにより前記発振器の発振周波数と前記共振周波数との差に応じて出力が変化する共振回路と、この共振回路の出力と前記発振器の出力との位相差を検出する位相比較回路と、この位相比較回路の出力を積分して前記現像装置内の２成分現像剤の透磁率に応じたトナー濃度検出信号として出力する回路とを備え、新品の前記現像装置内の２成分現像剤のトナー濃度に対する前記トナー濃度センサの出力が所定の値になるように前記トナー濃度センサに対する前記外部入力電圧を変化させて前記トナー濃度センサの校正を行い、該校正した時の前記外部入力電圧を記憶し、前記トナー濃度センサで前記現像装置内の２成分現像剤のトナー濃度を検知する時には前記トナー濃度センサに対する前記外部入力電圧として該記憶した前記外部入力電圧をセットし、前記プロセス線速を切り替えた時には、前記トナー濃度センサの出力がシフトすることにより生ずる前記２成分現像剤の同一のトナー濃度に対する前記プロセス線速切り替え前後の前記トナー濃度センサの出力差である出力シフト量と前記トナー濃度センサの校正を行った時の前記トナー濃度センサに対する前記外部入力電圧との関係式から、前記トナー濃度センサの校正を行った時の前記外部入力電圧に応じて前記２成分現像剤の同一のトナー濃度に対する前記プロセス線速切り替え前後の前記トナー濃度センサの出力シフト量を算出し、該出力シフト量と前記プロセス線速切り替え後の前記トナー濃度センサの出力から前記プロセス線速切り替え前の前記トナー濃度センサの出力を、各プロセス線速における前記２成分現像剤のトナー濃度と前記トナー濃度センサの出力との関係に基づいて算出して前記トナー濃度検出信号とするものである。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のトナー濃度センサ出力補正方式において、前記関係式が２次近似式であるものである。
【００１０】
請求項３に係る発明は、現像装置内の非磁性トナーと磁性キャリアとからなる２成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサと、前記現像装置へのトナー補給を行うトナー補給装置と、前記トナー濃度センサのトナー濃度検出値により前記トナー補給装置から前記現像装置へのトナー補給量を制御する制御手段と、プロセス線速を相異なる２種類以上のプロセス線速のいずれかに切り替えて画像を出力する手段とを有する画像形成装置において、前記トナー濃度センサは、所定の発振周波数で発振する発振器と、前記現像装置内の２成分現像剤の透磁率によりインダクタンスが変化するコイル、外部から印加される外部入力電圧により静電容量が変化する可変容量素子を有し、前記発振器の発振周波数が当該共振回路の共振周波数の近傍にあって前記発振器の出力が入力されることにより前記発振器の発振周波数と前記共振周波数との差に応じて出力が変化する共振回路と、この共振回路の出力と前記発振器の出力との位相差を検出する位相比較回路と、この位相比較回路の出力を積分して前記現像装置内の２成分現像剤の透磁率に応じたトナー濃度検出信号として出力する回路とを備え、前記制御手段は、新品の前記現像装置内の２成分現像剤のトナー濃度に対する前記トナー濃度センサの出力が所定の値になるように前記トナー濃度センサに対する前記外部入力電圧を変化させて前記トナー濃度センサの校正を行い、該校正した時の前記外部入力電圧を記憶し、前記トナー濃度センサで前記現像装置内の２成分現像剤のトナー濃度を検知する時には前記トナー濃度センサに対する前記外部入力電圧として該記憶した前記外部入力電圧をセットし、前記プロセス線速を切り替えた時には、前記トナー濃度センサの出力がシフトすることにより生ずる前記２成分現像剤の同一のトナー濃度に対する前記プロセス線速切り替え前後の前記トナー濃度センサの出力差である出力シフト量と前記トナー濃度センサの校正を行った時の前記トナー濃度センサに対する前記外部入力電圧との関係式から、前記トナー濃度センサの校正を行った時の前記外部入力電圧に応じて前記２成分現像剤の同一のトナー濃度に対する前記プロセス線速切り替え前後の前記トナー濃度センサの出力シフト量を算出し、該出力シフト量と前記プロセス線速切り替え後の前記トナー濃度センサの出力から前記プロセス線速切り替え前の前記トナー濃度センサの出力を、各プロセス線速における前記２成分現像剤のトナー濃度と前記トナー濃度センサの出力との関係に基づいて算出して前記トナー濃度検出信号とするものである。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記関係式が２次近似式であるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、２成分現像剤の同一のトナー濃度におけるトナー濃度センサのプロセス線速切り替え時のプロセス線速切り替え前後の検出値の差を効率良く検知することができ、プロセス線速切り替え時のトナー補給精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を適用した画像形成装置の一実施形態である電子写真方式のプリンタについて説明する。まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本プリンタの概略構成を示す。図１において、プリンタ１００は、イエロー：Ｙ、マゼンタ：Ｍ、シアン：Ｃ、ブラック：Ｋの各色のトナー像をそれぞれ形成するための４つのトナー像形成部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋを備えている。このトナー像形成部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋは、プリンタ１００の本体に対して着脱自在に装着されるプロセスカートリッジを構成する。
【００１８】
このプロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋは、画像形成物質として、互いに異なるＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色のトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。Ｙトナー像を生成するためのプロセスカートリッジ６Ｙを例にすると、図２に示すように、ドラム状の感光体１Ｙ 、ドラムクリーニング装置２Ｙ、図示しない除電装置、帯電装置４Ｙ、現像装置５Ｙ等を備え、これらが一体化されている。現像装置５Ｙの下部には、現像装置５Ｙ内のトナー濃度を検知するトナー濃度センサとしての透磁率センサ（以下Ｔセンサという）５６Ｙが設置されている。このプロセスカートリッジ６Ｙは、プリンタ１００の本体に脱着可能であり、一度に消耗部品を交換できるようになっている。
【００１９】
帯電装置４Ｙは、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転せしめられる像担持体としての感光体１Ｙの表面を一様に帯電せしめる。一様に帯電せしめられた感光体１Ｙの表面は、露光装置としての光書込みユニット７（図１参照）からのＹ画像情報に基づいて発したレーザ光Ｌによって露光走査されて静電潜像が形成される。この感光体１Ｙ上の静電潜像は、現像装置５Ｙによって非磁性Ｙトナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤により現像されてＹトナー像が形成される。転写手段としての１次転写バイアスローラ９Ｙは、図示しない高圧電源から転写バイアスが印加されて感光体１Ｙとの間に転写電界を形成し、この転写電界により感光体１Ｙ上のＹトナー像が中間転写ベルト８に転写される。
【００２０】
ドラムクリーニング装置２Ｙは、中間転写工程を経た後の感光体１Ｙの表面に残留したトナーを除去する。また、図示しない除電装置はクリーニング後の感光体１Ｙの残留電荷を除電し、この除電により感光体１Ｙ の表面が初期化されて次の画像形成に備える。  
現像装置５Ｙは、現像容器５４Ｙ内の非磁性トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤５３Ｙを攪拌搬送部材５５Ｙにより攪拌して搬送し、現像剤担持体としての現像スリーブ５１Ｙに内包される磁極によって磁気ブラシを形成する。攪拌搬送部材５５Ｙ及び現像スリーブ５１Ｙは図示しない回転駆動装置により回転駆動され、本プリンタのプロセス線速切り替え時には上記回転駆動装置により現像装置５Ｙの攪拌搬送部材５５Ｙ及び現像スリーブ５１Ｙの回転速度が切り替えられる。現像スリーブ５１Ｙ上の現像剤５３Ｙは、現像スリーブ５１Ｙの回転に伴って現像領域に搬送される。現像剤５３Ｙが現像領域に搬送されるに従い、現像極の磁力線に沿いながら、現像剤５３Ｙ中の多数の磁性キャリアがトナーを伴って集合し、磁気ブラシを形成する。現像スリーブ５１Ｙ上の現像剤５３Ｙは、規制部材５２Ｙにより厚さが規制される。現像スリーブ５１Ｙには潜像担持体としての感光体１Ｙと対向する位置で高圧電源から現像バイアスが印加され、感光体１Ｙ上の静電潜像は現像スリーブ５１Ｙ上の現像剤中のトナーが付着して現像される。
【００２１】
他のプロセスカートリッジ６Ｍ，６Ｃ，６Ｋは、プロセスカートリッジ６Ｙと同様にドラム状の感光体１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ、ドラムクリーニング装置２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ、図示しない除電装置、帯電装置４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ、現像装置５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ等を備え、感光体１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上にＭ，Ｃ，Ｋの各色のトナー像を形成し、これらの各色のトナー像は転写手段としての１次転写バイアスローラ９Ｍ，９Ｃ，９Ｋ（図１参照）により中間転写ベルト８上に上記Ｙトナー像と重ねて転写されてフルカラー画像となる。なお、プロセスカートリッジ６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの各感光体、ドラムクリーニング装置、現像装置、帯電装置、トナー補給モータは、図示しないが、感光体１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ、ドラムクリーニング装置２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ、帯電装置４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ、現像装置５Ｍ，５Ｃ，５Ｋとし、現像装置５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの現像ローラ、現像剤は、図示しないが、現像ローラ５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋ、現像剤５３Ｍ、５３Ｃ、５３Ｋ、トナー補給モータ４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋとする。
【００２２】
図１に示すように、プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの図中下方には、光書込みユニット７が配設されている。潜像形成手段である光書込みユニット７は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色の画像情報に基づいて発した複数のレーザ光Ｌを、プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの各感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに照射して露光することにより、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上にそれぞれ静電潜像を形成する。なお、光書込みユニット７は、複数のレーザ光源から発したレーザ光Ｌを、モータによって回転駆動されるポリゴンミラーで偏向走査しながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋにそれぞれ照射する。
【００２３】
光書込みユニット７の図中下側には、紙収容カセット２６と、これに組み込まれた給紙ローラ２７など有する給紙手段が配設されている。紙収容カセット２６は、記録体としての転写紙Ｐが複数枚重ねて収納されており、一番上の転写紙Ｐには給紙ローラ２７が当接している。給紙ローラ２７が図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転せしめられると、紙収容カセット２６の一番上の転写紙Ｐが給紙ローラ２７により給紙されてレジストローラ対２８に向けて搬送される。レジストローラ対２８は、転写紙Ｐを挟み込むべく回転駆動するが、転写紙Ｐを挟み込んですぐに回転を一旦停止させる。そして、レジストローラ対２８は、転写紙Ｐを適切なタイミングで後述の２次転写ニップに向けて送り出す。
【００２４】
プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの図中上方には、中間転写体としての無端状中間転写ベルト８を張架しながら移動せしめる中間転写ユニット１５が配設されている。この中間転写ユニット１５ は、中間転写ベルト８の他、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋ、クリーニング装置１０、２次転写バックアップローラ１２、クリーニングバックアップローラ１３、テンションローラ１４などを備えている。中間転写ベルト８は、２次転写バックアップローラ１２、クリーニングバックアップローラ１３、テンションローラ１４に張架され、これらのうちの少なくとも何れか１つのローラが回転駆動部により回転駆動されることによって図中反時計回りに移動せしめられる。
【００２５】
転写手段としての１次転写バイアスローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ ，９Ｋは、このように移動せしめられる中間転写ベルト８を感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋとの間に挟み込んでそれぞれ１次転写ニップを形成している。これらの１次転写バイアスローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ ，９Ｋは、中間転写ベルト８の裏面（ループ内周面）にトナーとは逆極性（例えばプラス）の転写バイアスが高圧電源から印加される。１次転写バイアスローラ９Ｙ，Ｍ ，Ｃ，Ｋを除くローラ１２、１３、１４は、全て電気的に接地されている。中間転写ベルト８は、その移動に伴ってＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップを順次に通過していく過程で、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色のトナー像が重ね合わせて１次転写される。これにより、中間転写ベルト８上には４色重ね合わせトナー像（フルカラートナー像）が形成される。
【００２６】
２次転写バックアップローラ１２は転写手段としての２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで２次転写ニップを形成し、２次転写ローラ１９は高圧電源から転写バイアスが印加される。中間転写ベルト８上に形成された４色重ね合わせトナー像は、２次転写ニップでレジストローラ対２８からの転写紙Ｐに転写される。２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト８には、転写紙Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着しているが、これはクリーニング装置１０によってクリーニングされる。
【００２７】
２次転写ニップにおいては、転写紙Ｐは、互いに順方向に表面が移動する中間転写ベルト８と２次転写ローラ１９ との間に挟まれて、レジストローラ対２８側とは反対方向に搬送される。２次転写ニップから送り出された転写紙Ｐは、定着装置２０を通過する際に熱と圧力とにより、表面に転写された４色トナー像が定着される。その後、転写紙Ｐは、排紙ローラ対２９により機外へと排出される。プリンタ１００の上面にはスタック部３０ が形成されており、排紙ローラ対２９によって機外に排出された転写紙Ｐはスタック部３０に順次にスタックされる。
【００２８】
図１に示すように、２次転バックアップローラ１２の上方には画像濃度検知手段としての反射型フォトセンサ４０が配設されており、反射型フォトセンサ４０は中間転写ベルト８の濃度を検知して中間転写ベルト８の光反射率に応じた信号を出力する。この反射型フォトセンサ４０には、拡散光検出型か正反射光検出型のうち、中間転写ベルト８の表面の反射光量と、後述する基準パターン像の反射光量との差を十分な値にし得る方が用いられる。なお、反射型フォトセンサ４０の役割については後述する。
【００２９】
図３は本プリンタの電気回路の一部を示すブロック図である。図３において、制御部１５０は、電気的にそれぞれ接続されているトナー像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ、光書込みユニット７、給紙カセット２６、レジストローラ対２８、中間転写ユニット１５、反射型フォトセンサ４０、各プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋのトナー濃度センサ（Ｔセンサ）５６（５６Ｙ，５６Ｍ，５６Ｃ，５６Ｋ）などを制御する。また、この制御部１５０は、演算部などを制御するＣＰＵ１５０aと、データを記憶するＲＡＭ１５０bとを備えている。  
この制御部１５０は、本プリンタの図示しない主電源の投入時や、主電源の投入から所定時間経過した後の待機時、所定枚数以上の画像形成を行った後の待機時などの所定のタイミングで、各トナー像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの像形成性能などの作像性能を試験し、通紙中における各色のトナー補給装置から現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋへのトナー補給を制御する。
【００３０】
具体的には、制御部１５０は、上記所定のタイミングが到来すると、まず、フォトセンサ４０の校正を行う。制御部１５０は、フォトセンサ４０の校正時には、作像しない状態で、フォトセンサ４０の発光光量を順次に変化させ、フォトセンサ４０の検知電圧が４．０Ｖ±０．２Ｖとなる発光光量を求める。制御部１５０は、その発光光量をパターン像のトナー付着量検知時に用いる。次に、制御部１５０は、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを回転させるモータを制御して感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを回転させながら、帯電装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋに感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを一様に帯電させる。この帯電については、制御部１５０は、通常のプリント時における一様な帯電（例えば−７００Ｖの帯電）とは異なり、帯電装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋに電圧を印加する高圧電源を制御して感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの帯電電位を徐々に大きくしていくようにする。そして、制御部１５０は、光書込みユニット７を制御して上記レーザ光の走査によって基準パターン像用の静電潜像を感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成しながら、現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋで感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上の基準パターン像用の静電潜像を現像する。この現像により、各色の基準パターン像が感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成される。なお、現像の際、制御部１５０は、高圧電源を制御して、該高圧電源から各現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの現像ローラ５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋに印加される現像バイアスの値も徐々に高くしていくようにする。このようにして、画像濃度が薄い基準パターン像から作像され、徐々に濃い基準パターン像が作像される。この基準パタ−ン像作像方式については、後程詳細を述べる。逆に感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの帯電電位・現像バイアスを共に徐々に下げれば、画像濃度が濃い基準パターン像から作像して徐々に薄い基準パターン像を作像することになるが、一般的に高圧電源は電圧を下げる方が電圧を上げるよりも時間がかかるため、基準パターン像の作像時間が長くなるという欠点がある。
【００３１】
感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上の各色の基準パターン像は、中間転写ベルト８上に重なり合わずに並ぶように転写される。この各基準パターン像は、中間転写ベルト８の移動に伴って反射型フォトセンサ４０と対向する位置を通過する際に、反射型フォトセンサ４０からの光を反射し、その光反射量が反射型フォトセンサ４０で検知されて電気信号として制御部１５０に出力される。制御部１５０は、反射型フォトセンサ４０から中間転写ベルト８上の基準パターン像の各基準像の光反射量検知に対応して順次に送られてくる反射型フォトセンサ４０の出力値に基づいて各基準像の光反射率を演算し、その各基準像の光反射率データを濃度パターンデータとしてＲＡＭ１５０aに格納していく。反射型フォトセンサ４０と対向する位置を通過した中間転写ベルト８上の基準パターン像は、クリーニング装置１０によってクリーニングされる。
【００３２】
図４は中間転写ベルト８上のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色の基準パターン像Ｐ（Ｐｙ（図示せず）、Ｐｍ（図示せず）、Ｐｃ、Ｐｋ）を示す模式図である。図４において、基準パターン像Ｐは、中間転写ベルト８上において、互いに間隔１３ｍｍを置いて並ぶ１０個の基準像Ｐ１〜Ｐ１０（Ｐｙ１〜Ｐｙ１０（図示せず）、Ｐｍ１〜Ｐｍ１０（図示せず）、Ｐｃ１〜Ｐｃ１０、Ｐｋ１〜Ｐｃ１０）で構成されている。本プリンタにおいて、各基準像は、縦１３ｍｍ×横１５ｍｍの大きさで、１３ｍｍの間隙を介して形成される。よって、中間転写ベルト８上の基準パターン像Ｐｋ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｙの長さＬ２はそれぞれＬ２＝２４７ｍｍとなる。基準パターン像Ｐｋ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｙは、プリントプロセス時に形成される各色のトナー像とは異なり、中間転写ベルト８上に重なり合わずにＰｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｋの順に並ぶようにタイミングをずらして作像され、中間転写ベルト８に転写される。
【００３３】
図４において、中間転写ベルト８を備える中間転写ユニット１５の図中右上側には、画像濃度検知手段としての反射型フォトセンサ４０が配設されている。中間転写ベルト８上の各基準パターン像Ｐは中間転写ベルト８の移動に伴って移動して反射型フォトセンサ４０により検知された後、クリーニング装置１０にて除去される。反射型フォトセンサ４０は、基準パターン像Ｐｋ，Ｐｃ，Ｐｍ，Ｐｙを構成する各基準像からの反射光量を次のような順序で検知する。即ち、反射型フォトセンサ４０は、基準パターン像Ｐｋの１０個の基準像Ｐｋ１〜Ｐｋ１０、基準像Ｐｃの１０個の基準像Ｐｃ１〜Ｐｃ１０、基準像Ｐｍの１０個の基準像、基準像Ｐｙの１０個の基準像という順序でその濃度を検知する。この際、反射型フォトセンサ４０は、各基準像の光反射量を後述する方式で検知し、その光反射量に応じた出力信号を制御部１５０に順次に出力する。制御部１５０は、反射型フォトセンサ４０から順次に送られてくる信号に基づいて、各基準像の画像濃度を順次に演算してＲＡＭ１５０ｂに格納していく。
【００３４】
各基準像の画像濃度は、次に示す方式でトナー付着量に変換される。制御部１５０は、反射型フォトセンサ４０からの各色１０個ずつの基準パターン像Ｐの検知出力を図５に示す反射型フォトセンサ４０の基準像に対する検知電圧と基準像のトナー付着量：現像剤のトナー濃度の関係から基準像のトナー付着量のデータへ変換してＲＡＭ１５０ｂに格納していく。ここで、制御部１５０は、上記トナー付着量のデータをＲＡＭ１５０ｂに格納すると同時に、各色の基準パターン像の作像条件から基準パターン像の現像ポテンシャルを推定し、基準パターン像の情報もＲＡＭ１５０ｂに格納する。
【００３５】
制御部１５０は、上記動作を基準像Ｐｋ１、Ｐｃ１、Ｐｍ１、Ｐｙ１の順に行う。ここで得られた、各基準パターンの現像ポテンシャルとトナー付着量の関係をＸ−Ｙ平面上にプロットしたものが図６である。図６は、Ｘ軸に電位ポテンシャル（現像バイアスＶＢと基準パターン像電位ＶＤの差：ＶＢ−ＶＤ）（単位Ｖ）を割り振り、Ｙ軸に単位面積当たりのトナー付着量Ｍ／Ａ（ｍｇ／ｃｍ２））を割り振っている。制御部１５０は、上記プロットしたデータより基準パターン像の現像ポテンシャルとトナー付着量の関係の直線区域を選択し、その直線区間内のデータに対して最小自乗法を適用することにより基準パターン像の現像ポテンシャルとトナー付着量の関係の直線近似を行って得られる直線方程式Ａを各色毎に計算する。制御部１５０は、その直線方程式Ａにより、目標のトナー付着量が得られる現像ポテンシャルを計算し、基準パターン像の作像条件にフィードバックすることで画像濃度維持を図る。
【００３６】
図８は上記Ｔセンサ５６（５６Ｙ、５６Ｍ、５６Ｃ、５６Ｋ）の構成を示す。Ｔセンサ５６は、発振器２１、共振回路２２、位相比較回路２３、積分回路２４及びインピーダンス変換回路２５により構成される。発振器２１は、水晶やセラミックなどの固体の発振子ＯＳ、コンデンサＣ１，Ｃ２、排他的オア回路ＥＯＲ１及び抵抗Ｒ１により構成され、固体の発振子ＯＳの持つ固有の振動数により決まる発振周波数で発振する。共振回路２２は、コイルＬ１、コンデンサＣ３及び可変容量ダイオードとしてのバリキャップダイオードＤからなる第１のＬＣ共振回路と、コイルＬ２及びコンデンサＣ４からなる第２のＬＣ共振回路と、抵抗Ｒ３、Ｒ８により構成され、コイルＬ１，Ｌ２は磁気的結合定数ｋで結合されている。
【００３７】
発振器２１の発振周波数は第１のＬＣ共振回路及び第２のＬＣ共振回路の共振周波数の近傍にあり、コイルＬ１，Ｌ２は現像装置５内の現像剤５３（５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ、５３Ｋ）の透磁率（トナー濃度）によりインダクタンスが変化する。バリキャップダイオードＤは、制御部１５０から抵抗Ｒ８を介して制御電圧が外部入力電圧Ｖｃｎｔとして両端子間に印加され、静電容量がその外部入力電圧Ｖｃｎｔに応じて変化する。共振回路２２は、発振器２１の出力が入力されて発振器２１の発振周波数と共振回路２２の共振周波数との差に応じて出力が変化し、現像装置５内の現像剤５３（５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ、５３Ｋ）の透磁率（トナー濃度）により共振回路２２の共振周波数が変化して共振回路２２の出力が変化することで現像剤５３（５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ、５３Ｋ）の透磁率（トナー濃度）を検知する。
【００３８】
位相比較回路２３は、排他的オア回路ＥＯＲ２、コンデンサＣ５及び抵抗Ｒ４，Ｒ５により構成され、発振器２１の出力位相と共振回路２２の出力位相とを比較してその位相差を検出する。積分回路２４は、抵抗Ｒ６及びコンデンサＣ６からなり、位相比較回路２３の出力値を積分する。インピーダンス変換回路２５はトランジスタＱ及び抵抗Ｒ７により構成されてインピーダンス変換を行い、積分回路２４の出力値は現像装置５内の現像剤５３（５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ、５３Ｋ）の透磁率（トナー濃度）の変化に応じたトナー濃度検知信号としてインピーダンス変換回路２５を介して制御部１５０へ出力される。
【００３９】
本プリンタでは、制御部１５０は、新品のプロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋが挿入されると、Ｔセンサ５６の校正を行う。新品のプロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの現像装置５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋにはトナー濃度が８ｗｔ％である現像剤が充填されており、制御部１５０はそのトナー濃度８ｗｔ％の現像剤に対してＴセンサ５６の出力Ｖｔが２．５ＶになるようにＴセンサ５６の外部入力電圧Ｖｃｎｔ値を順次に変化させてＴセンサ５６の校正を行う。制御部１５０は、Ｔセンサ５６を校正した時の各Ｔセンサ５６Ｙ、５６Ｍ、５６Ｃ、５６Ｋの外部入力電圧Ｖｃｎｔを各色毎にＲＡＭ１５０ｂに記憶させておき、Ｔセンサ５６Ｙ、５６Ｍ、５６Ｃ、５６Ｋで各現像装置５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ内の現像剤５３（５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ、５３Ｋ）の透磁率（トナー濃度）を検知する時には、ＲＡＭ１５０ｂに記憶された各色のＶｃｎＴ値を各色のＴセンサ５６Ｙ、５６Ｍ、５６Ｃ、５６Ｋにセットする（Ｔセンサ５６Ｙ、５６Ｍ、５６Ｃ、５６Ｋの各バリキャップダイオードＤに印加する）。
【００４０】
通紙時（通常のプリント時）には、通紙中における各現像装置５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ内の現像剤５３（５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ、５３Ｋ）の透磁率（トナー濃度）がＴセンサ５６Ｙ、５６Ｍ、５６Ｃ、５６Ｋにより検知される。制御部１５０は、Ｔセンサ５６Ｙ、５６Ｍ、５６Ｃ、５６Ｋの目標値ＶｒｅｆとＴセンサ５６Ｙ、５６Ｍ、５６Ｃ、５６Ｋの出力値Ｖｔとを各々比較してその差に応じて各色毎にトナー補給装置から現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋへのトナー補給量を制御する。具体的には、制御部１５０は、以下の式（１）、（２）にて（Ｖｔ−Ｖｒｅｆ）＞Ｖｒｅｆであるか否かに応じて各色のトナー補給装置のトナー補給量を決定し、次の作像時（プリント時）にトナー補給モータ４１（４１Ｙ（図２参照）、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ）を回転駆動してトナー補給モータ４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋにより各色のトナー補給装置にその決定したトナー補給量だけ現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋへのトナー補給を行わせる。
トナー補給量＝α×（Ｖｔ−Ｖｒｅｆ）／Ｔセンサ感度（Ｖｔ＞Ｖｒｅｆの場合）・・・（１）
トナー補給量＝０（Ｖｔ≦Ｖｒｅｆの場合）・・・（２）
ここで、制御部１５０は、上述した作像性能検査時に現像装置５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ内の現像剤５３（５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ、５３Ｋ）の透磁率（トナー濃度）に対するＴセンサ５６Ｙ、５６Ｍ、５６Ｃ、５６Ｋの出力値Ｖｔを測定し（取り込み）、その値Ｖｔを元に制御部１５０のメモリ内に記憶されている上記Ｖｒｅｆを更新する。式（１）におけるαは、比例係数で、Ｔセンサ５６の出力値に対するトナー補給量の応答性を決める係数である。本実施形態では、α＝０．３とする。
【００４１】
ここで、図５は各プロセス線速におけるＴセンサ５６の出力値とトナー濃度との関係を示す。図５に示すように、通常のプロセス線速（通常速：１５５ｍｍ/ｓｅｃ）と通常の半分のプロセス線速（半速：７７．５ｍｍ／ｓｅｃ）を比較すると、プロセス線速が遅い方が同一トナー濃度に対するＶｔ値が高くなる傾向がある。以下、このプロセス線速の差に対応するＴセンサ５６の出力Ｖｔ値の差をＶｔシフトと呼ぶ。このＶｔシフトがあるため、上記半速での現像装置５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ内の現像剤５３（５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ、５３Ｋ）の透磁率（トナー濃度）に対するＴセンサ５６Ｙ、５６Ｍ、５６Ｃ、５６Ｋの出力Ｖｔ値をそのまま（１）式に代入すると、トナー補給量が多く算出されてしまう。そこで、制御部１５０は、半速での通紙時には、半速でのＴセンサ５６の出力値を半速Ｖｔ、通常速でのＴセンサ５６の出力値をＶｔとすると、
Ｖｔ＝半速Ｖｔ−Ｖｔシフト量・・・（３）
として、（３）式にてＴセンサ５６の出力値（半速Ｖｔ）を通常速のＶｔに変換することで透磁率センサ５６の出力ばらつきを外部入力電圧Ｖｃｎｔで推定してから(１)（２）式に従ってトナー補給量を決定する。
【００４２】
しかしながら、図５に示すように、このＶｔシフトの量は、個々のＴセンサ５６によって異なる値を示すことがある。このＶｔシフトのばらつきにより、半速通紙時のトナー補給量が狙いのトナー補給量とズレを生じてトナー濃度が安定しないこととなる。そこで、制御部１５０は、Ｔセンサ５６の校正を行った時のＶｃｎＴ値によってＶｔシフト量を算出することにより、Ｖｔシフト量のばらつきを補正する処理を行う。
【００４３】
図７はＴセンサ校正時のＶｃｎｔ値とプロセス線速切り替え時のＶｔシフト量との関係を示す。  
図７に示すように、Ｖｃｎｔ値とプロセス線速切り替え時のＶｔ差（プロセス線速切り替え前のＶｔとプロセス線速切り替え後のＶｔとの差）は、相関があり、ほぼ２次曲線にて近似される。そこで、制御部１５０は、その関係を利用して、Ｖｃｎｔ値に応じてＶｔ差（プロセス線速切り替え前のＶｔとプロセス線速切り替え後のＶｔとの差）を算出し、本プリンタ内のメモリに記憶させておき、そのＶｔシフト値を式（３）のＶｔ算出で用いる。具体的には、制御部１５０は、以下の式（４）にてＶｔシフト値を算出して本プリンタ内のメモリに記憶させておき、そのＶｔシフト値を式（３）のＶｔ算出で用いる。
Ｖｔシフト値＝−0.3728×（Ｖｃｎｔ）2＋2.6397×（Ｖｃｎｔ）−3.6733・・・（４）
このようにすることで、図７に示すように最大０．５Ｖ程度のＶｔシフト量のばらつきは、近似式を用いて式（４）の処理を行うことで、ほぼ±０．１Ｖのばらつきとなり、大幅にプロセス線速切り替え時のトナー補給量制御の精度が向上する。
【００４４】
上記実施形態によれば、透磁率センサ５６の共振回路２２からの出力ばらつきを外部入力電圧Ｖｃｎｔにより調整した時の外部入力電圧値Ｖｃｎｔを記憶し、該記憶された外部入力電圧値から、同一のトナー濃度におけるプロセス線速切り替え時の透磁率センサ５６の出力差（Ｖｔシフト値）を予想し、このＶｔシフト値によりプロセス線速切り替え時の透磁率センサ５６の出力Ｖｔを補正することにより、精度よくプロセス線速切り替え時のトナー補給制御が可能となる。
【００４５】
上記実施形態によれば、所定のトナー濃度の現像剤で透磁率センサ５６の共振回路２２からの出力ばらつきを外部入力電圧Ｖｃｎｔにより調整することで、一定の条件で透磁率センサ５６の校正を行うことにより、透磁率センサ５６の出力ばらつきを外部入力電圧Ｖｃｎｔで推定することが可能となり、精度良くプロセス線速切り替え時の透磁率センサの出力差を予想することができる。
【００４６】
上記実施形態によれば、透磁率センサ５６の共振回路２２からの出力ばらつきを外部入力電圧Ｖｃｎｔで調整した時の外部入力電圧Ｖｃｎｔの値を用いて２次近似式でプロセス線速切り替え時の透磁率センサの出力差を算出することにより、精度良くプロセス線速切り替え時の透磁率センサの出力差を予想することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態を示す断面図である。
【図２】同実施形態のプロセスカートリッジを示す断面図である。
【図３】同実施形態の電気回路の一部を示すブロック図である。
【図４】同実施形態の中間転写ベルト上の２色分の基準パターン像を示す模式図である。
【図５】同実施形態における反射型フォトセンサの基準像に対する検知電圧と基準像のトナー付着量との関係を示す特性図である。
【図６】同実施形態における基準パターンの現像ポテンシャルとトナー付着量の関係を示す特性図である。
【図７】同実施形態におけるＴセンサ校正時のＶｃｎｔ値とプロセス線速切り替え時のＶｔシフト量との関係を示す特性図である。
【図８】同実施形態におけるＴセンサの構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００４８】
２１      発振器
２２      共振回路
２３      位相比較回路
２４      積分回路
２５      インピーダンス変換回路
４０      Ｔセンサ
５６Ｙ、５６Ｍ、５６Ｃ、５６Ｋ      トナー濃度センサ
１５０      制御部
【図１】
0004801413.tif 000002
【図２】
0004801413.tif 000003
【図３】
0004801413.tif 000004
【図４】
0004801413.tif 000005
【図５】
0004801413.tif 000006
【図６】
0004801413.tif 000007
【図７】
0004801413.tif 000008
【図８】
0004801413.tif 000009