(57)【要約】  【課題】急激なトナー補給動作が行われることやトナー補給動作が行われないことに起因する画像濃度の低下やキャリア付着等の不具合現象の発生を防止することが可能な画像濃度制御方法及びこれを用いる画像形成装置を提供する。  【解決手段】２成分現像剤を収納し複数の動作速度で動作する現像装置４と、現像装置４内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段５と、トナー補給手段と、トナー濃度基準値Ｖｔｒｅｆを記憶した記憶手段２０と、トナー濃度検出手段５の出力値Ｖｔとトナー濃度基準値Ｖｔｒｅｆとの比較結果及び形成される画像情報に基づいてトナー補給手段の作動を制御するトナー補給制御手段２５と、現像装置４の複数の動作速度におけるトナー濃度検出手段５の出力値の差を補正する補正手段２４とを有する画像形成装置の画像濃度制御方法において、現像装置４の動作速度が切り替えられた後にトナー補給制御手段２５がトナー補給手段によるトナー補給量を補正係数αにより補正する構成とした。【選択図】図６
2012163719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を収納し複数の動作速度で動作する現像装置と、前記現像装置内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、前記現像装置に対してトナーを補給するトナー補給手段と、前記現像装置内のトナー濃度基準値を記憶した記憶手段と、前記トナー濃度検出手段の出力値と前記トナー濃度基準値との比較結果及び形成される画像情報に基づいて前記トナー補給手段の作動を制御するトナー補給制御手段と、前記現像装置の複数の動作速度における前記トナー濃度検出手段の出力値の差を補正する補正手段とを有する画像形成装置における画像濃度制御方法において、
前記現像装置の動作速度が切り替えられた後に前記トナー補給制御手段が前記トナー補給手段によるトナー補給量を補正係数により補正することを特徴とする画像濃度制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の画像濃度制御方法において、
前記動作速度に応じて画像情報に基づく前記トナー補給量を補正することを特徴とする画像濃度制御方法。
【請求項３】
請求項２記載の画像濃度制御方法において、
前記動作速度が遅く変更された場合には前記動作速度の変更前よりも前記トナー補給量が少なくなるように前記補正係数の値を決定することを特徴とする画像濃度制御方法。
【請求項４】
請求項３記載の画像濃度制御方法において、
前記トナー濃度検出手段の出力値が前記トナー濃度基準値よりも大きい場合には前記動作速度の変更前よりも前記トナー補給量が少なくなるように前記補正係数の値を決定することを特徴とする画像濃度制御方法。
【請求項５】
請求項２記載の画像濃度制御方法において、
前記動作速度が速く変更された場合には前記動作速度の変更前よりも前記トナー補給量が多くなるように前記補正係数の値を決定することを特徴とする画像濃度制御方法。
【請求項６】
請求項５記載の画像濃度制御方法において、
前記トナー濃度検出手段の出力値が前記トナー濃度基準値以下の場合には前記動作速度の変更前よりも前記トナー補給量が多くなるように前記補正係数の値を決定することを特徴とする画像濃度制御方法。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか１つに記載の画像濃度制御方法において、
前記現像装置の動作速度が切り替えられた後に前記補正係数を所定の期間変更し、前記所定の期間経過後は前記補正係数を変更前の値に戻すことを特徴とする画像濃度制御方法。
【請求項８】
請求項１ないし６の何れか１つに記載の画像濃度制御方法において、
前記現像装置の動作速度が切り替えられた後に前記補正係数を所定の期間変更し、前記所定の期間内で前記補正係数を徐々に変更前の値に戻すことを特徴とする画像濃度制御方法。
【請求項９】
請求項１ないし８の何れか１つに記載の画像濃度制御方法を用いて画像形成を行う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】
本発明は画像形成装置の現像装置における画像濃度制御方法に関し、詳しくは現像装置の動作速度が変更された際にトナー補給量を制御して画像濃度を制御する画像濃度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置においては、高画質化が求められると共に高い安定性が望まれている。つまり、環境変動による画質変化が少なく、また常に安定した画像を経時的に提供する必要がある。このような画像形成装置では、非磁性トナーと磁性キャリアとからなる２成分現像剤を現像ローラ等の現像剤担持体上に保持し、現像ローラに内包される磁極により現像ローラ上に磁気ブラシを形成し、感光体ドラム等の潜像担持体と対向する位置において現像ローラにバイアスを印加することにより、潜像担持体上の静電潜像を現像する２成分現像方式が広く知られている。この２成分現像方式は、カラー化が容易であることから現在広く用いられている。この方式において、２成分現像剤は現像ローラの回転に伴い現像領域に搬送され、現像領域に搬送されるに従い磁極の磁力線に沿いながら多数の磁性キャリアがトナーを伴って集合し、現像ローラ上に磁気ブラシが形成される。
【０００３】
上述の２成分現像方式は１成分現像方式と異なり、トナーとキャリアとの重量比（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である。例えば、トナー濃度が高い場合には画像に地肌汚れが発生したり細部解像力が低下したりし、トナー濃度が低い場合にはベタ画像部の濃度が低下したりキャリア付着が発生したりするという不具合が生じる。このため、トナー補給量を制御して現像剤中のトナー濃度を適正範囲内に調整する必要がある。トナー濃度の制御は、トナー濃度検出手段（透磁率センサ）の出力値Ｖｔとトナー濃度の制御基準値Ｖｔｒｅｆとの比較結果に基づいてトナー補給量を設定し、また出力した画像情報より算出したトナー消費量分のトナーを補給するようにトナー補給量を求め、トナー濃度センサ検出値によるトナー補給量と画像情報より算出したトナー補給量とを足し合わせて最終的なトナー補給量を設定する。
【０００４】
トナー濃度の検知方法としては透磁率センサを用いたものが一般的であり、この方式では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基準濃度の出力値と比較してトナー濃度の現在値を検知している。透磁率検知方式は磁性キャリアの透磁率により現像剤の透磁率を検知する方式であるため、現像剤の嵩密度が変化すると現像剤の透磁率が変化して検知出力が変化する。従って、現像装置内における現像剤のトナーとキャリアとの比率が同一（現像剤のトナー濃度が同一）であっても現像剤の嵩密度が変化すると、現像剤の一定体積内におけるキャリア量が変化して現像剤の透磁率が変化し、このためトナー濃度センサの出力値に変化が生じていた。
【０００５】
例えば、複数線速による画像出力モードを有し、それに伴い現像装置中の攪拌スクリュの回転速度が変化するシステムでは、プロセス線速切替時における現像装置中の攪拌速度の変化により現像剤の帯電量、流動性、嵩密度等に変化が生じるため、同一のトナー濃度であっても出力値が変化する。以下、プロセス線速の差に対応するトナー濃度センサの出力値Ｖｔの差を「線速シフト」と呼ぶ。このように、同一トナー濃度であるにも拘わらず線速の切り替えによってトナー濃度センサの出力値が変化すると、現像装置内のトナー濃度を所望のトナー濃度に制御することができなくなってしまう。そこで、線速を切り替えた際に生じる線速シフト量を予め実験により求めておき、トナー補給制御補正量とする方法が知られている。
【０００６】
例えば「特許文献１」には、現像装置内における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を用いて検出し、検出値を閾値と比較した結果に基づいて現像装置内のトナー濃度を制御すると共に、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閾値を変更する技術が開示されている。また「特許文献２」には、線速シフト量を検知するための調整モードを備え、所定の条件を満たした場合に調整モードを実行して線速シフト量の更新を行う技術が開示されている。これにより現像剤の状態（経時、環境等）に応じて線速シフト量を更新することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
２成分現像剤を用いる現像装置、特にカラー画像形成装置の現像装置においては、トナー分散性を向上させるためにシリカや酸化チタン等の添加剤がトナー表面に外添されているが、これ等の添加剤はメカ的ストレスや熱的ストレスに弱く、現像装置内における攪拌時にトナー内部に埋没したり、トナー表面から離脱したりする現象が発生する。その結果、トナーとキャリアとを含む現像剤の流動性や帯電特性が変化し、現像剤の嵩密度が変化する。また、経時においてもキャリア表面の形状変化、トナー外添剤の離脱蓄積、キャリアコートの膜削れによるＣＡ（キャリア帯電能力）の低下等により現像剤の流動性が変化し、現像剤の嵩密度が変化する。これ等の変化は、透磁率センサが正確にトナー濃度を検知する上で障害となる。例えば、複数の画像出力モードを有し、これに伴い、現像装置内の攪拌スクリュの回転数が変化するシステムの場合には同一のトナー濃度であっても透磁率センサの出力値が変化するが、現像剤の劣化状態や使用状況によって透磁率センサの出力値に対する補正量が変化してしまい、正確に透磁率センサ出力値の補正を行うことが困難となる。
【０００８】
上述より、「特許文献１」に開示された技術では、初期的にはトナー濃度制御が可能であると考えられるが、トナー濃度制御の経時における劣化に対する補正が考慮されていないため、長期にわたってトナー濃度制御の安定性を維持することは困難であると考えられる。また「特許文献２」に開示された技術では、現像剤の状態に応じて線速シフト量を更新することが可能であるため現像剤の経時変化に対しても補正を行うことができ有効な技術であるが、現像装置によっては線速を切り替えてから現像剤が安定するまでに時間がかかる場合がある。このため、この技術を用いて線速シフト量を更新しても数枚の画像形成を行うと現像剤の特性が変化して線速シフト量が変化するため、透磁率センサの出力値に対する補正量が変化してしまい正確に補正を行うことが困難となるという問題点がある。
【０００９】
上述のように、線速シフトを全ての状況（環境、現像剤の経時変化、トナー濃度等）に応じて正確に補正することは非常に困難である。線速シフトが生じてＶｔ＞Ｖｔｒｅｆとなる場合には、目標値に対してトナー濃度が低いと検知してトナー補給動作が行われることとなるため、トナー濃度が所望の値よりも高くなり画像の地肌部に汚れが生じたり文字のチリが発生して細部の解像度が低下したりしてしまう。また、線速シフトによって急激にトナー補給動作が行われると、トナー飛散といった不具合が生じることとなる。逆に、線速シフトによりＶｔ＜Ｖｔｒｅｆとなった場合には、目標値に対してトナー濃度が高いと検知してトナー補給動作が行われなくなるため、現像装置内のトナー濃度が所望の値よりも低くなるように制御され画像濃度の低下やキャリア付着等の不具合が発生することとなる。以上より、プロセス線速が切り替わった場合には、トナー補給量が線速の切替前後において急激に変化しないように構成する必要がある。
【００１０】
本発明は上述した問題を解決し、２成分現像剤の同一トナー濃度におけるプロセス線速切替時に発生する線速シフトに対し、現像剤の劣化状態や使用状況に応じて透磁率センサの出力値に対する補正量が変化して正確に透磁率センサ出力値の補正を行うことが困難である場合において、急激なトナー補給動作が行われることやトナー補給動作が行われないことに起因する画像濃度の低下やキャリア付着等の不具合現象の発生を防止し、高品位の画像を安定的に維持することが可能な画像濃度制御方法及びこれを用いる画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の発明は、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を収納し複数の動作速度で動作する現像装置と、前記現像装置内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、前記現像装置に対してトナーを補給するトナー補給手段と、前記現像装置内のトナー濃度基準値を記憶した記憶手段と、前記トナー濃度検出手段の出力値と前記トナー濃度基準値との比較結果及び形成される画像情報に基づいて前記トナー補給手段の作動を制御するトナー補給制御手段と、前記現像装置の複数の動作速度における前記トナー濃度検出手段の出力値の差を補正する補正手段とを有する画像形成装置における画像濃度制御方法において、前記現像装置の動作速度が切り替えられた後に前記トナー補給制御手段が前記トナー補給手段によるトナー補給量を補正係数により補正することを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像濃度制御方法において、さらに前記動作速度に応じて画像情報に基づく前記トナー補給量を補正することを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の画像濃度制御方法において、さらに前記動作速度が遅く変更された場合には前記動作速度の変更前よりも前記トナー補給量が少なくなるように前記補正係数の値を決定することを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の画像濃度制御方法において、さらに前記トナー濃度検出手段の出力値が前記トナー濃度基準値よりも大きい場合には前記動作速度の変更前よりも前記トナー補給量が少なくなるように前記補正係数の値を決定することを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項２記載の画像濃度制御方法において、さらに前記動作速度が速く変更された場合には前記動作速度の変更前よりも前記トナー補給量が多くなるように前記補正係数の値を決定することを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の画像濃度制御方法において、さらに前記トナー濃度検出手段の出力値が前記トナー濃度基準値以下の場合には前記動作速度の変更前よりも前記トナー補給量が多くなるように前記補正係数の値を決定することを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の何れか１つに記載の画像濃度制御方法において、さらに前記現像装置の動作速度が切り替えられた後に前記補正係数を所定の期間変更し、前記所定の期間経過後は前記補正係数を変更前の値に戻すことを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項１ないし６の何れか１つに記載の画像濃度制御方法において、さらに前記現像装置の動作速度が切り替えられた後に前記補正係数を所定の期間変更し、前記所定の期間内で前記補正係数を徐々に変更前の値に戻すことを特徴とする。
【００１９】
請求項９記載の発明は、請求項１ないし８の何れか１つに記載の画像濃度制御方法を用いて画像形成を行う画像形成装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、現像装置の動作速度が切り替えられた際に線速シフトが生じる場合であっても、トナー補給制御手段がトナー補給手段によるトナー補給量を補正係数により補正するので、トナーの過補給及びトナー不足に起因する各種不具合現象の発生を防止することができ、安定したトナー補給動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態を適用可能なフルカラープリンタの要部概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に用いられる現像装置の概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に用いられるトナー濃度センサの特性を示す線図である。
【図４】本発明の一実施形態に用いられるトナー補給制御手段のブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態におけるトナー濃度を一定とした場合の線速とトナー濃度センサの出力値との関係を示す線図である。
【図６】本発明の第１の実施形態におけるトナー補給制御のフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態に用いられる補正係数を示す表である。
【図８】本発明の第２の実施形態におけるトナー補給制御のフローチャートである。
【図９】本発明のトナー補給制御と従来のトナー補給制御とを比較するための線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置としてのフルカラープリンタを示している。このプリンタの装置本体内中央部には、４個の感光体ドラム１Ｙ（イエロ），１Ｍ（マゼンタ），１Ｃ（シアン），１Ｋ（ブラック）が左から順に等間隔で並列配置されている。以下、イエロ画像用の感光体ドラム１Ｙについて説明を行うが、他の感光体ドラム１Ｍ，１Ｃ，１Ｋも同様に構成されている。
【００２３】
図示しない駆動モータにより図１において時計回り方向に回転駆動される感光体ドラム１Ｙの周囲には、静電写真プロセスを行う帯電ローラ２、現像ローラ３を有する現像装置４、クリーニング装置７等の作像手段が順に配設されている。感光体ドラム１Ｙは、帯電ローラ２により表面を一様に帯電された後に図示しない光学系からのレーザ光によって露光され、その周面に画像情報に対応した静電潜像が形成される。その後、現像ローラ３により現像装置４内の現像剤が感光体ドラム１Ｙと対向する現像ニップ領域に搬送され、この現像剤が感光体ドラム１Ｙに形成された静電潜像に付着して静電潜像が顕像化される。
【００２４】
顕像化されたトナー像は、感光体ドラム１Ｙの上方に配設された中間転写ベルト８に１次転写され、中間転写ベルト８の移動に伴い各感光体ドラム１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上に形成された各色のトナー像が中間転写ベルト８上に重畳転写されて色重ねが行われる。色重ねがなされたフルカラーのトナー像は２次転写装置１２へと移動し、ここで転写紙に２次転写されて転写紙上に画像が形成される。その後、各クリーニング装置７が各感光体ドラム１上に残留した不要なトナーを除去し、除去された廃トナーは図示しない廃トナーボトルに貯容される。上述の手順が繰り返されることにより画像形成が連続して行われる。
【００２５】
現像装置４は、図２に示すように現像剤担持体である現像ローラ３を感光体ドラム１と対向する位置に有しており、さらに第１スクリュ１３及び第２スクリュ１９からなる２軸の搬送スクリュを備え、各スクリュ１３，１９により現像装置４内において現像剤が循環搬送される。符号２３は、図示しないトナー補給手段からトナーが補給されるトナー補給口を示している。第１スクリュ１３の現像剤搬送経路上では現像剤が現像ローラ３の表面に汲み上げられ、現像領域を通過した現像剤は現像装置４内に戻される。第２スクリュ１９が設けられた現像剤室の下部には、現像装置４内におけるトナー濃度検出手段としてのトナー濃度センサ５が配設されている。本実施形態では、トナー濃度センサ５として現像装置４内のトナー透磁率を測定するものを使用する。図３はトナー濃度センサ５の特性を示しており、図３において縦軸はトナー濃度センサ５の出力値を、横軸はトナー濃度をそれぞれ示している。図３から判るように、トナー濃度センサ５はトナー濃度が高いほど出力値が小さくなる特性を示す。また、トナー濃度とトナー濃度センサ５の出力値との関係は直線近似することが可能である。
【００２６】
ここで、図４に示すブロック図を用いて本実施形態におけるトナー補給量の算出制御について説明する。トナー濃度制御は、トナー濃度センサ５の出力値Ｖｔと記憶手段２０に記憶されているトナー濃度基準値（目標値）Ｖｔｒｅｆとの比較結果がＦＢコントローラ２１に入力され、Ｆｂコントローラ２１ではその差分に応じたトナー補給量を予め定められている演算式から算出する。ここで、出力値Ｖｔが基準値Ｖｔｒｅｆよりも大きい場合には、Ｖｔｒｅｆ−Ｖｔの差を解消すべくトナー補給動作を行うようにプラスの値のトナー補給量が算出され、逆に出力値Ｖｔが基準値Ｖｔｒｅｆよりも小さい場合には、トナー補給動作を行わないようにマイナスの値のトナー補給量が算出される。
【００２７】
また、トナー濃度センサ５の出力値Ｖｔとは別に、画像形成される出力画像の画像面積率が補給量計算部２２に入力される。補給量計算部２２は、入力された画像情報に基づいてトナー消費量を算出し、算出されたトナー消費量に相当する量のトナー補給量を算出する。例えば、Ａ４サイズの記録紙に全面黒ベタ（画像面積率１００％）という最大限の出力ドット数で画像を出力した場合のトナー補給量を１００とすると、画像面積率が５０％の画像を出力した場合にはトナー補給量を５０と算出する。
【００２８】
そして、トナー濃度センサ５の出力値Ｖｔから求めた補給量と画素情報から求めた補給量とを合算した結果をトナー補給量とする。そしてトナー補給量がプラスの場合には、図示しないトナー補給手段を駆動することによりトナー補給口２３を介して現像装置４にトナーが補給される。一方算出されたトナー補給量がマイナスの場合には、トナー補給手段の作動を停止してトナー補給が行われないように制御する。
【００２９】
次に、本実施形態における現像剤特性値測定と補正について説明する。図５は、トナー濃度を一定としてプロセス線速、すなわち現像装置４の動作速度を変化させてトナー濃度センサ５の出力値Ｖｔを測定した結果を示している。図５に示すように、標準モードのプロセス線速（標準速：１２０ｍｍ／ｓｅｃ）と低速モードのプロセス線速（低速：６０ｍｍ／ｓｅｃ）とを比較すると、プロセス線速が遅い方が同一トナー濃度に対する出力値Ｖｔが高くなる（線速シフト）傾向がある。この線速シフトが生じるため、低速時での現像装置４内のトナー濃度に対するトナー濃度センサ５の出力値Ｖｔをそのまま用いてトナー補給量を算出すると、トナー補給量にずれが生じてしまう。そこでプロセス線速が低速の場合には、低速でのトナー濃度センサ５の出力値Ｖｔ１と標準速でのトナー濃度センサ５の出力値Ｖｔとの差ΔＶｔを求め、出力値Ｖｔ１を出力値Ｖｔに変換して変換された出力値Ｖｔを用いてトナー補給制御を行う方法が知られている。ここで、ΔＶｔの値は予め実験で求められた固定値を用いることが一般的であり、この補正は補正手段２４にて行われる。上述したＦＢコントローラ２１、補給量計算部２２、補正手段２４とうによってトナー補給制御手段２５が構成されている。
【００３０】
しかし上述した線速シフトは、現像装置によっては動作速度の切替直後から数秒間現像剤を攪拌することにより発現する場合があり、また線速シフト量はトナー濃度、環境、経時劣化等の様々な原因によって変化する。例えば、初期の現像剤の状態に対して線速シフト量を求めた場合には、経時で現像剤特性が変化することによりシフト補正量に不足が生じる場合がある。これを回避するため、経時変化を予測してシフト補正量を大きく設定した場合には、初期状態において線速シフト量にずれが生じることとなる。また、現像装置の特性により、トナー濃度が高い場合には線速シフト量が増加する場合がある。このように、トナー濃度によっても線速シフト量が変化する場合があるため、正確に出力値Ｖｔの補正を行うことは非常に困難である。
【００３１】
上述の結果線速シフト量にずれが生じ、線速シフト補正後の出力値Ｖｔが基準値Ｖｔｒｅｆより大きい場合（Ｖｔ＞Ｖｔｒｅｆ）には、線速切り替え後のトナー濃度が目標値よりも低いと検知され、これに伴いＦＢコントローラ２１で算出されるトナー補給量が増加することとなる。ここで、線速の切り替え前後で同一画像面積率の画像を出力していたとすると、補給量計算部２２におけるトナー補給量の算出結果は線速の切り替え前後で変化しないが、ＦＢコントローラ２１におけるトナー補給量の算出結果は増加することになるため、トナー補給量としては増加することとなる。その結果、線速の切り替え前後で同一画像面積率の画像を出力しているにも拘わらずトナー補給量が増加するため、線速切り替え後においてトナーの過補給が生じて地肌汚れや文字部のチリといった不具合現象が発生する。
【００３２】
一方、線速シフト補正後の出力値Ｖｔが基準値Ｖｔｒｅｆより小さい場合（Ｖｔ＜Ｖｔｒｅｆ）には、トナー濃度が目標値よりも高いと検知されＦＢコントローラ２１においてマイナスの補給量が算出される。その結果、線速切り替え前後で同一画像面積率の画像を出力しているにも拘わらずトナー補給量が減少するため、画像濃度低下等の不具合現象が発生する虞がある。
【００３３】
上述より、プロセス線速が切り替えられた場合には、トナー補給量が線速の切り替え前後で変化しないように補正する必要がある。上述したように線速シフト量を正確に補正することは困難であるため、と案―濃度センサ５の出力値Ｖｔに基づくトナー補給量の算出結果には誤差が生じてしまう場合がある。そこで本発明では、線速が切り替えられた直後にトナー補給量が大きく変化しないよう、画素情報に基づくトナー補給量に対して補正を行う。
【００３４】
以下、本発明の第１の実施形態におけるトナー補給量補正のための補正係数の設定動作を図６に示すフローチャートに基づいて説明する。この設定動作は、トナー補給量を算出する前に実行する。
【００３５】
先ず、ステップＳＴ０１として現在の線速を取得し、次にステップＳＴ０２として線速の切り替えが行われた否かの判定を行う。これは、前回の線速とステップＳＴ０１で取得した線速との間に差異があるか否かで判定を行い、線速の切り替えが行われていない場合にはトナー補給量の補正を行う必要がないために終了とする。
【００３６】
ステップＳＴ０２において線速の切り替えが行われた場合に、線速を速く変更したか遅く変更したかによってそれぞれ生じる現象について以下に説明する。  
線速を遅く変更した場合、線速シフトによりトナー濃度センサ５の出力値Ｖｔは上昇するため、線速シフト補正にずれが生じていた場合にはＶｔ＞Ｖｔｒｅｆとなる場合がある。このときには線速切り替え後のトナー濃度が目標値よりも低いと判断され、これに伴いＦＢコントローラ２１において算出されるトナー補給量が増加することとなる。ここで、線速の切り替え前後において同一画像面積率の画像を出力していたとすると、画像情報に基づいて補給量計算部２２において算出されるトナー補給量は線速の切り替え前後で変化しないが、トナー濃度センサ５の検知結果に基づいてＦＢコントローラ２１において算出されるトナー補給量が増加することとなるため、トナー補給量としては増加することとなる。その結果、線速の切り替え前後で同一画像面積率の画像を出力しているにも拘わらずトナー補給量が増加することとなり、線速の切り替え後においてトナーの過補給が生じ、地肌汚れや文字部のチリといった不具合現象が発生する。
【００３７】
そこで本発明では、ステップＳＴ０２において線速を遅くしたと判断された場合には、画像情報に基づき補給量計算部２２において算出されるトナー補給量を減少させることにより、トナー濃度センサ５の検知結果に基づきＦＢコントローラ２１において算出されるトナー補給量と合算した際に、線速の切り替え前後においてトナー補給量が大きく変化しないように制御している。
【００３８】
画像情報に基づき補給量計算部２２において算出されるトナー補給量は出力した画像面積率によって決定するため、ステップＳＴ０３において出力した画像面積率に対して補正係数を乗じればトナー補給量を変化させることができる。例えば、画像面積率１００％の画像を出力した際に補正係数０．５を乗じれば、画像面積率５０％の画像を出力した場合と同等のトナー補給量が算出される。このように、線速を遅く切り替えた場合には、線速切り替え前よりもトナー補給量が少なくなるように画像面積率に乗じる補正係数の値を決定することにより、トナーの過補給に起因する地肌汚れや文字部のチリといった不具合現象の発生を防止することができる。
【００３９】
上述のように画像情報に基づくトナー補給量を補正する理由は、現状のトナー補給システムにおいては画像情報に基づくトナー補給量が算出されるトナー補給量のメインとなるためである。また、トナー濃度センサ５の出力値Ｖｔに基づくトナー補給量は、偏差が生じた場合に対応する設計となっているため、トナー濃度センサ５の出力値Ｖｔに基づいたトナー補給量に対して補正を行う場合には即応性がない。このため、画像情報に基づくトナー補給量に対して補正を行うことにより、線速の切り替え直後にすぐに補正を行うことができるように構成することが好適である。
【００４０】
また、線速シフト補正量によっては線速の切り替え後にＶｔ＜Ｖｔｒｅｆとなる場合もある。これは、線速シフト補正量を実際の線速シフト量よりも大きく設定した場合である。Ｖｔ＜Ｖｔｒｅｆとなる場合、トナー補給制御はトナーの消費動作を行うことができないために制御が行えない状態となるため、線速シフト量は線速切り替え後に適正値となるように設定する必要がある。このとき、現像剤は経時変化により劣化が進行すると線速シフト量が大きくなる傾向にあるため、線速を遅く切り替えた際にＶｔ＞Ｖｔｒｅｆとなる。以上より、線速を遅く変更した場合にはトナー補給量が線速変更前よりも少なくなるようにトナー補給量を制御し、トナーの過補給による各種不具合現象が生じることを防止する。
【００４１】
一方、ステップＳＴ０２において線速が速く変更された場合には線速シフトにより出力値Ｖｔが低下する。このため、線速シフト補正にずれが生じていた場合にはＶｔ＜Ｖｔｒｅｆとなる場合がある。この場合にはトナー濃度が目標値より高いと判断され、ＦＢコントローラ２１においてマイナスの補給量が算出される。ここで、線速の切り替え前後において同一画像面積率の画像を出力していたとすると、画像情報に基づいて補給量計算部２２において算出されるトナー補給量は線速の切り替え前後で変化しないが、トナー濃度センサ５の検知結果に基づいてＦＢコントローラ２１において算出されるトナー補給量が減少することとなるため、トナー補給量としては減少することとなる。その結果、線速の切り替え前後で同一画像面積率の画像を出力しているにも拘わらず現像装置４内のトナー濃度が所望の値より低くなるように制御されることとなり、線速の切り替え後において画像濃度の低下やキャリア付着といった不具合現象が発生する。
【００４２】
そこで本発明では、ステップＳＴ０２において線速を速くしたと判断された場合には、画像情報に基づき補給量計算部２２において算出されるトナー補給量を増加させることにより、トナー濃度センサ５の検知結果に基づきＦＢコントローラ２１において算出されるトナー補給量と合算した際に、線速の切り替え前後においてトナー補給量が大きく変化しないように制御している。これにより、線速を速く切り替えた場合には、線速切り替え前よりもトナー補給量が多くなるように画像面積率に乗じる補正係数の値を決定することにより、トナー不足に起因する画像濃度の低下やキャリア付着といった不具合現象の発生を防止することができる。
【００４３】
次に、ステップＳＴ０３において用いられる補正係数αについて説明する。本実施形態において用いられる補正係数αを図７に示す。本実施形態では線速に応じてαの値を変更可能であり、図７に示すように設定することにより線速が標準速から中速に切り替えられた場合には、補正係数αが小さくなることから線速切り替え前と比較してトナー補給量を少なくすることができる。また、線速が低速から標準速に切り替えられた場合には、補正係数αが大きくなることから線速切り替え前と比較してトナー補給量を多くすることができる。このように、設定されている補正係数αを用いることにより、画像情報に基づき補給量計算部２２において算出されたトナー補給量を線速の変化に応じて補正することができる。ここで、画像情報に基づく画像面積率をＸｉとすると、補正後の画像面積率Ｘｉ”は、Ｘｉ”＝Ｘｉ×αとなる。
【００４４】
図８は、図６で示したフローチャートにトナー濃度センサ５の出力値Ｖｔの判定を加えた本発明の第２の実施形態における補正係数の設定動作を示すものであり、線速を切り替えた後に出力値Ｖｔと基準値Ｖｔｒｅｆとを比較し、補正係数αの変更を行うか否かを判定している。
【００４５】
先ず、ステップＳＴ１１として現在の線速を取得し、次にステップＳＴ１２として線速の切り替えが行われた否かの判定を行う。線速の切り替えが行われていない場合にはトナー補給量の補正を行う必要がないために終了とする。ステップＳＴ１２において線速の切り替えが行われたと判断されるとステップＳＴ１３に進み、線速を遅く変更したか否かが判断される。
【００４６】
ステップＳＴ１３において線速を遅く変更したと判断されるとステップＳＴ１４に進み、Ｖｔ＞Ｖｔｒｅｆであるか否かが判断される。線速を遅く変更した場合には線速シフトによって出力値Ｖｔが上昇するため、出力値Ｖｔと基準値Ｖｔｒｅｆとを比較してＶｔ＞Ｖｔｒｅｆである場合にはＦＢコントローラ２１において算出されるトナー補給量が増加することから、ステップＳＴ１５に進み第１の実施形態と同様に画像情報に基づくトナー補給量が減少するように補正係数αを設定する。
【００４７】
一方、線速を遅く変更したにも拘わらずステップＳＴ１４においてＶｔ＜Ｖｔｒｅｆである場合には、ＦＢコントローラ２１において算出されるトナー補給量が増加しないため、補正係数αを設定して画像情報に基づくトナー補給量を減少させる必要はなく、トナー補給量を減少させてしまうとトナー濃度が低下して画像濃度が低下する虞がある。この場合には線速の切り替え前後において補正係数αを設定する必要がないため、補正係数αを設定することなく動作を終了する。
【００４８】
ステップＳＴ１３において線速を速く変更したと判断されるとステップＳＴ１６に進み、Ｖｔ＜Ｖｔｒｅｆであるか否かが判断される。線速を速く変更した場合には線速シフトによって出力値Ｖｔが低下するため、出力値Ｖｔと基準値Ｖｔｒｅｆとを比較してＶｔ＜Ｖｔｒｅｆである場合にはＦＢコントローラ２１において算出されるトナー補給量が減少することから、ステップＳＴ１７に進み第１の実施形態と同様に画像情報に基づくトナー補給量が増加するように補正係数αを設定する。
【００４９】
一方、線速を速く変更したにも拘わらずステップＳＴ１６においてＶｔ＞Ｖｔｒｅｆである場合には、ＦＢコントローラ２１において算出されるトナー補給量が増加するため、補正係数αを設定して画像情報に基づくトナー補給量を増加させる必要はなく、トナー補給量を増加させてしまうと地肌汚れや文字チリ等の不具合現象が発生する虞がある。この場合には線速の切り替え前後において補正係数αを設定する必要がないため、補正係数αを設定することなく動作を終了する。
【００５０】
このように、第１の実施形態の構成に加え、トナー濃度センサ５の出力値Ｖｔと基準値Ｖｔｒｅｆとの比較判定を行うことにより、補正が必要ない場合には補正を行わない構成とすることができ、補正により生じる不具合現象の発生を防止することによりさらに適正なトナー補給制御を行うことができる。
【００５１】
次に、上述した補正係数αの設定（変更）を実施する期間について説明する。補正係数αの設定は、所定の期間だけで行うように構成するとよい。これは、長期間にわたって補正係数αの設定を適用すると、例えば補正係数αによって画像面積率を実際よりも小さい値に変更してトナー補給量の計算を行うと、画像情報に基づくトナー補給量が不足することとなる。この状態で画像を連続して出力し続けるとトナー補給が間に合わず、トナー濃度目標値に追従できずにトナー濃度が低下することが考えられる。また、トナー補給量が増加するように補正係数αを設定している場合には、トナー補給が過補給となり地肌汚れや文字チリ等の不具合現象が発生する虞がある。このように、長期にわたって補正係数αを設定していると適正なトナー補給制御を行うことができない。
【００５２】
そこで本実施形態では、同一線速の作動時間が所定の期間を過ぎた際に、補正係数αを線速切り替え前の値に戻すように構成する。この構成により、上述した不具合の発生を防止することができ、線速切り替え後も長期にわたって高品位な画像を提供することができる。
【００５３】
補正係数αの設定を適用する所定の期間は、線速切り替え直後のトナー補給動作においてトナー飛散や地肌汚れ等が発生しない期間に設定するとよい。例えば、線速の切り替えによりＶｔ＞Ｖｔｒｅｆとなり、その差が０．２Ｖであったとする。この場合、５枚の転写紙に対して画像形成を行う間にＶｔ＝Ｖｔｒｅｆとなるようにトナー補給が行われると現像装置４に対して急激にトナーが補給されることとなるため、トナー飛散等の不具合現象が発生する虞がある。一方、２０枚の転写紙に画像形成を行う間にＶｔ＝Ｖｔｒｅｆとなるようにトナー補給が行われれば急激にトナーが補給されることはないため、トナー飛散等の不具合現象は発生しない。これより、例えば線速切り替え後の２０枚の期間は補正係数αを設定（変更）し、それ以降は補正係数αの設定を取り消す（補正係数αの値を元に戻す）ことにより不具合現象の発生を防止することができる。また、補正係数αの値を所定の期間内で徐々に線速切り替え前の値に戻すように構成してもよい。これにより補正係数αを元に戻す際のトナー補給量の変動を小さく抑えることが可能となるため、より安定したトナー補給制御を行うことができる。
【００５４】
図９は、標準速モードで１０枚連続して画像形成を行い、途中で低速モードに切り替えて１０枚連続して画像形成を行い、再び標準速モードに切り替えて２０枚連続して画像形成を行った際の、トナー濃度センサ５の出力値Ｖｔの推移を示している。このとき画像面積率は、線速に拘わらず一定とした。図９（Ａ）は低速時に画像情報に基づいたトナー補給量を補正して算出した結果を示し、図９（Ｂ）は従来通り線速が変化しても画像情報をそのまま用いて補給量を算出した結果を示している。
【００５５】
図９（Ｂ）から判るように、従来のトナー補給制御では線速切り替え後の低速モードにおいて、トナー補給回数が標準速モードに比して増加している（補給回数１６回）ことが判る。これは、線速シフトによりトナー補給量が増加したためである。一方、図９（Ａ）に示す本発明におけるトナー補給制御では、線速切り替えを行っても標準速モード時とほぼ同じトナー補給回数（補給回数７回）となっており、低速モード時におけるトナー補給回数を比較しても従来の構成に比して大幅に低減されている。これにより、本発明によれば、線速シフトが発生した場合であってもトナーの過補給及び不足が防止され、適正なトナー補給を行うことができ、安定した画像を長期にわたって形成することが可能となる。
【符号の説明】
【００５６】
４  現像装置
５  トナー濃度検出手段（トナー濃度センサ）
２０  記憶手段
２４  補正手段
２５  トナー補給制御手段
Ｖｔ  出力値
Ｖｔｒｅｆ  基準値
α  補正係数
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５７】
【特許文献１】特開２００２−２０７３５７号公報
【特許文献２】特開２００７−７１９８５号公報
【図１】
2012163719.tif 000003
【図２】
2012163719.tif 000004
【図３】
2012163719.tif 000005
【図４】
2012163719.tif 000006
【図５】
2012163719.tif 000007
【図６】
2012163719.tif 000008
【図７】
2012163719.tif 000009
【図８】
2012163719.tif 000010
【図９】
2012163719.tif 000011