(57)【要約】【課題】画像形成装置の濃度調整を適正化し、濃度センサ方式の濃度調整の正確性と信頼性を高め、濃度センサレス方式の画像濃度を安定化する。【解決手段】現像剤担持体、現像剤供給手段及び転写手段を有する画像形成装置において、画像形成装置が稼動している間の所定期間において顕像を目標濃度で記録媒体上に転写するために必要な現像剤量を印刷画像情報に基づき演算する演算手段６０ａと、現像剤供給手段の所定期間に対応する現像剤供給量を検知する供給量検知手段６０ｂとを有し、演算手段６０ａによる必要現像剤量と供給量検知手段６０ｂによる現像剤供給量に基づいて、顕像化条件又は転写条件を含む作像条件を変更することで記録媒体上の顕像濃度を目標濃度に近付けるように調整する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷画像情報に基づいて現像剤を顕像化して担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給手段と、前記現像剤担持体上の顕像を所定の目標濃度で記録媒体上に転写する転写手段とを有する画像形成装置において、
前記画像形成装置が稼動している間の所定期間において前記顕像を前記目標濃度で前記記録媒体上に転写するために必要な現像剤量を前記印刷画像情報に基づき演算する演算手段と、
前記現像剤供給手段の前記所定期間に対応する現像剤供給量を検知する供給量検知手段とを有し、
前記演算手段による必要現像剤量と前記供給量検知手段による現像剤供給量に基づいて、前記顕像化条件又は転写条件を含む作像条件を変更することで前記記録媒体上の顕像濃度を前記目標濃度に近付けるように調整するようにした画像形成装置。
【請求項２】
前記演算手段による必要現像剤量と前記供給量検知手段による現像剤供給量から前記所定期間での目標濃度達成率を演算し、前記目標濃度達成率に基づいて前記作像条件を変更するようにした請求項１の画像形成装置。
【請求項３】
必要現像剤量と現像剤供給量との差が所定の範囲内にあるときに前記目標濃度達成率に基づいて前記作像条件を変更することで前記記録媒体上の顕像濃度を調整し、前記所定の範囲を上回るときにエラー表示をするようにした請求項２の画像形成装置。
【請求項４】
前記必要現像剤量と現像剤供給量の大小関係を判定し、当該判定結果に基づいて、必要現像剤量＜現像剤供給量のときは前記記録媒体上の顕像濃度を低下させ、必要現像剤量＞現像剤供給量のときは前記記録媒体上の顕像濃度を増大させるようにした請求項１の画像形成装置。
【請求項５】
前記顕像濃度の調整を、前記作像条件に含まれる複数のパラメータ毎の固定した変更量で行うようにした請求項１の画像形成装置。
【請求項６】
前記顕像濃度の調整を、前記作像条件に含まれる複数のパラメータ毎の、前記必要現像剤量と前記現像剤供給量の差に対応して段階的に設定された複数の変更量で行うようにした請求項１の画像形成装置。
【請求項７】
前記印刷画像情報が前記記録媒体上の顕像のドット配置、ドット密度又は印字率を含む請求項１の画像形成装置。
【請求項８】
前記供給量検知手段による現像剤供給量の検知を、前記現像剤供給手段の駆動時間と駆動速度に基づいて検知するようにした請求項１の画像形成装置。
【請求項９】
前記記録媒体上の顕像濃度の調整を、前記記録媒体の顕像転写枚数、前記現像剤供給手段の駆動時間又は前記現像剤担持体回転量が所定の値に到達する毎に行うようにした請求項１の画像形成装置。
【請求項１０】
印刷画像情報に基づいて現像剤担持体の表面に現像剤を顕像化し、当該現像剤担持体上の顕像を所定の目標濃度で記録媒体上に転写する画像形成装置の濃度調整方法において、
前記画像形成装置が稼動している間の所定期間において前記顕像を前記目標濃度で記録媒体上に転写するための必要現像剤量と、前記所定期間に対応して前記現像剤担持体に供給された現像剤供給量に基づいて、前記顕像化条件又は転写条件を含む作像条件を変更することで前記記録媒体上の顕像濃度を前記目標濃度に近付けるように調整するようにした画像形成装置の濃度調整方法。
【請求項１１】
前記必要現像剤量と前記現像剤供給量から前記所定期間での目標濃度達成率を演算し、前記目標濃度達成率に基づいて前記作像条件を変更するようにした請求項１０の濃度調整方法。
【請求項１２】
前記必要現像剤量と前記現像剤供給量との差が所定の範囲内にあるときに前記目標濃度達成率に基づいて前記作像条件を変更することで前記記録媒体上の顕像濃度を調整し、前記所定の範囲を上回るときにエラー表示をするようにした請求項１０の濃度調整方法。
【請求項１３】
前記必要現像剤量と現像剤供給量の大小関係を判定し、当該判定結果に基づいて、必要現像剤量＜現像剤供給量のときは前記記録媒体上の顕像濃度を低下させ、必要現像剤量＞現像剤供給量のときは前記記録媒体上の顕像濃度を増大させるようにした請求項１０の濃度調整方法。
【請求項１４】
前記記録媒体上の顕像濃度の調整を、前記記録媒体の顕像転写枚数、前記現像剤供給手段の駆動時間又は前記現像剤担持体回転量が所定の値に到達する毎に行うようにした請求項１０の濃度調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置とその濃度調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した画像形成装置において、画像濃度を目標濃度に設定し安定した画像品質を維持するため、画像濃度調整制御（プロセスコントロール）が行われている。この画像濃度調整制御では、例えば特許文献１（特開２００５−４９７０１）に記載の濃度センサ方式が知られている。この濃度センサ方式は、像担持体上（感光ドラム、中間転写ベルト、中間転写ドラム、記録媒体としての用紙等）にテストパターンを形成し、当該テストパターンを像担持体上で光学式反射濃度センサにより検知し、この検知結果を作像条件（現像バイアス、帯電バイアス、露光エネルギー等）へ反映するようにしている。また、近年ローエンド向け画像形成装置として、単位プリント当たりの低コスト化（低ＣＰＰ化）を狙い、トナーとしてのトナーの追加補給方式の採用が増加している。
【０００３】
しかし、濃度センサ方式はテストパターンの作成と検知のために一定のユーザー待機時間が発生し、テストパターンのためのトナーも無駄になる。また濃度センサはコストが高く、センサ光源であるＬＥＤや受光素子であるフォトダイオードの経時劣化、汚損等のために安定した検出結果を得ることが難しい。センサの検出結果を安定させるためには定期的に像担持体に所定の標準画像を顕像化して検出特性を校正する等の必要があり、前記待機時間が長くなる。このように濃度センサ方式では濃度調整の正確性と信頼性及びユーザー待機時間に改善の余地があった。
【０００４】
一方、近年の画像形成装置では低コスト化、濃度調整動作時間の削減のためテストパターン作成と濃度センサ検知を行わない濃度調整方式が採用されている（以下、濃度センサレス方式と呼称する）。この濃度センサレス方式では、環境（温度、湿度）や、現像器の耐久度から予め作像条件（現像バイアス、帯電バイアス、露光エネルギー等）のテーブルを作成しておき、実使用時に使用条件からテーブル値を引用し、作像条件を決定する手法が主流となっている。しかし、このようなテーブル参照型の制御は、環境、現像器の耐久度等からトナーの現像能力を予測しており、トナー濃度に直接的に関わるパラメータは一切監視していない。また、制御値のステップ幅が大きいため、作像中に現像バイアス等を変更すると画像濃度が例えばＩＤ＝１．０〜１．９程度まで一時的に急変するなどして、作像中の画像濃度調整が困難であった。
【０００５】
そこで、改良型の濃度センサレス方式として、特許文献２（特開２００１‐２９６７０６）の画像形成方法が提案されている。この方法は２成分トナーを用いた画像形成装置の画像濃度を目標値に設定・維持する目的で、現像装置の動作時間、トナー濃度、トナー消費量、トナー補給量、補給トナー残量、検出用パターンの光学的センサによる反射濃度比、トナー周辺の温湿度、及び、これらの履歴情報の少なくとも一つの履歴情報を含めた複数の情報を入力として、現像装置の現像能力を総合的に推論し、この推論結果に基づいて、潜像形成条件、トナー補給条件、トナーの帯電付与部材、現像バイアス条件の少なくとも一つを選択的に制御するようにしている。
【０００６】
その中の一実施例では、温湿度センサと感光体の動作時間カウンタからそれぞれトナーの荷電とトナーの劣化度を予測し、さらに現像器内トナー濃度を予測している。そして狙いの現像器内トナー濃度と現在の予測トナー濃度の差分を算出し、その差分を打ち消すようなトナー濃度を設定し、補給制御等を行うようにしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前記改良型の濃度センサレス方式でも、トナー濃度に直接的に関わるパラメータは一切監視していないので、濃度のばらつき範囲が大きいという課題がある。
【０００８】
本発明は、画像形成装置における濃度の調整を適正に行うため、濃度センサ方式の濃度調整の正確性と信頼性を高め、また濃度センサレス方式の画像濃度を安定化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明は、印刷画像情報に基づいて現像剤を顕像化して担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給手段と、前記現像剤担持体上の顕像を所定の目標濃度で記録媒体上に転写する転写手段とを有する画像形成装置において、前記画像形成装置が稼動している間の所定期間において前記顕像を前記目標濃度で前記記録媒体上に転写するために必要な現像剤量を前記印刷画像情報に基づき演算する演算手段と、前記現像剤供給手段の前記所定期間に対応する現像剤供給量を検知する供給量検知手段とを有し、前記演算手段による必要現像剤量と前記供給量検知手段による現像剤供給量に基づいて、前記顕像化条件又は転写条件を含む作像条件を変更することで前記記録媒体上の顕像濃度を前記目標濃度に近付けるように調整するようにした画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、記録媒体上における目標濃度での顕像化に必要な所定期間の必要現像剤量と当該所定期間に現像剤担持体に供給された現像剤供給量から当該現像剤供給量の過不足を容易に判断することができるので、当該判断に基づいて作像条件を変更することで記録媒体上の顕像濃度を目標濃度に近付けるように調整することができる。
【００１１】
また、現像剤供給量の過不足を判断することで濃度調整制御の要否を簡便に判断することができるから濃度センサを使用しないで済み、濃度調整の要否をより簡単、迅速かつ正確に行うことが可能となる。さらに、濃度センサ方式のテストパターン作成とその検知を省略することができ、それによるユーザー待機時間を短縮し、テストパターン用トナーも節約することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタの概略構成図である。
【図２】図１のプリンタの作像部の拡大図である。
【図３】画像濃度制御手段のブロック図である。
【図４Ａ】濃度調整の他の制御フローである。
【図４Ｂ】濃度調整のさらに他の制御フローである。
【図５Ａ】図４Ａの制御フローの目標濃度、必要トナー量、供給トナー量の関係を例示する図である。
【図５Ｂ】図４Ｂの制御フローの目標濃度、必要トナー量、供給トナー量の関係を例示する図である。
【図６】図４Ａ、図４Ｂの制御フローの一部を代替する制御フローである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を添付の図面に基づいて説明する。なお、本発明の実施形態を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。
【００１４】
（画像形成装置）
まず、図１を参照して、本発明を適用する画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
図１に示す画像形成装置は、カラーレーザープリンタであり、プリンタ本体１００には、画像形成ユニットとしての４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋが着脱可能に装着されている。各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。なお、本実施形態では、現像剤としてトナーから成る一成分現像剤を用いている。
【００１５】
具体的には、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、潜像担持体ないし現像剤担持体としての感光体ドラム２と、感光体ドラム２の表面を帯電させる帯電ローラ３等を備えた帯電装置と、感光体ドラム２の表面にトナーを供給するトナー供給手段（現像剤供給手段）としての現像装置４と、感光体ドラム２の表面をクリーニングするためのクリーニングブレード５ａ等を備えたクリーニング装置５などで構成されている。なお、図１では、ブラックのプロセスユニット１Ｂｋが備える感光体ドラム２、帯電ローラ３、現像装置４、クリーニングブレード５のみに符号を付しており、その他のプロセスユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｙにおいては符号を省略している。
【００１６】
図１において、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの上方には、感光体ドラム２の表面を露光する露光手段としての露光装置６が配設されている。露光装置６は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体ドラム２の表面へレーザー光を照射するようになっている。
【００１７】
また、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの下方には、転写装置７が配設されている。転写装置７は、転写体としての無端状のベルトから構成される中間転写ベルト８を有する。中間転写ベルト８は、支持部材としての駆動ローラ９と従動ローラ１０の間に所定の張力で掛け渡されており、駆動ローラ９が図の反時計回りに回転することによって、中間転写ベルト８は図の矢印に示す方向に周回走行（回転）するように構成されている。なお、従動ローラ１０の近傍に中間転写ベルト８の表面に向けて反射センサ２５が配設されている。
【００１８】
４つの感光体ドラム２に対向した位置に、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ１１が配設されている。各一次転写ローラ１１はそれぞれの位置で中間転写ベルト８の内周面を押圧しており、中間転写ベルト８の押圧された部分と各感光体ドラム２とが接触する箇所に一次転写ニップが形成されている。各一次転写ローラ１１は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が一次転写ローラ１１に印加されるようになっている。
【００１９】
また、駆動ローラ９に対向した位置に、二次転写手段としての二次転写ローラ１２が配設されている。この二次転写ローラ１２は中間転写ベルト８の外周面を押圧しており、二次転写ローラ１２と中間転写ベルト８とが接触する箇所に二次転写ニップが形成されている。二次転写ローラ１２は、一次転写ローラ１１と同様に、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ１２に印加されるようになっている。
【００２０】
また、中間転写ベルト８の図の右端側の外周面には、中間転写ベルト８の表面をクリーニングするベルトクリーニング装置１３が配設されている。このベルトクリーニング装置１３はクリーニングブレード１３ａ、搬送コイル１３ｂ、クリーニング対向ローラ１３ｃを有し、クリーニングブレード１３ａで掻き取った中間転写ベルト８上のトナーを、搬送コイル１３ｂと、ベルトクリーニング装置１３から伸びた図示しない廃トナー移送ホースとを介して、転写装置７の下方に配設された廃トナー収容器１４に送るようにしている。
【００２１】
プリンタ本体１００の下部には、紙やＯＨＰシート等の記録媒体Ｐを収容した給紙カセット１５が配設されている。給紙カセット１５には、収容されている記録媒体Ｐを送り出す給紙ローラ１６が設けてある。一方、プリンタ本体１００の上部には、記録媒体を外部へ排出するための一対の排紙ローラ１７と、排出された記録媒体をストックするための排紙トレイ１８とが配設されている。
【００２２】
プリンタ本体１００内には、記録媒体Ｐを給紙カセット１５から二次転写ニップを通って排紙トレイ１８へ搬送するための搬送路Ｒが配設されている。搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ１２の位置よりも記録媒体搬送方向上流側には一対のタイミングローラ１９が配設されている。また、二次転写ローラ１２の位置よりも記録媒体搬送方向下流側には、定着装置２０が配設されている。
【００２３】
（画像形成装置の動作）
前記画像形成装置は以下のように動作する。
作像動作が開始されると、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの感光体ドラム２が図１の時計回りに回転駆動され、帯電ローラ３によって各感光体ドラム２の表面が所定の極性に一様に帯電される。図示しない読取装置によって読み取られた原稿の画像情報に基づいて、露光装置６から各感光体ドラム２の帯電面にレーザー光が照射されて、各感光体ドラム２の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム２に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体ドラム２上に形成された静電潜像に、各現像装置４によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。
【００２４】
中間転写ベルト８の片側を所定の張力で巻き掛けている駆動ローラ９が回転駆動し、中間転写ベルト８を図の矢印の方向に周回走行させる。また、各一次転写ローラ１１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加されることによって、各一次転写ローラ１１と各感光体ドラム２との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。そして、各感光体ドラム２上の各色のトナー画像が、前記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト８上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト８はその表面にフルカラーのトナー画像を担持する。また、中間転写ベルト８に転写しきれなかった各感光体ドラム２上のトナーは、クリーニングブレード５によって除去される。
【００２５】
また、作像動作が開始されると、給紙ローラ１６が回転して、給紙カセット１５から記録媒体Ｐが搬出される。搬出された記録媒体Ｐは、タイミングローラ１９によってタイミングを計られて、二次転写ローラ１２と中間転写ベルト８との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ１２には、中間転写ベルト８上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。そして、二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト８上のトナー画像が記録媒体Ｐ上に一括して転写される。その後、記録媒体Ｐは定着装置２０に送り込まれトナー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。そして、記録媒体Ｐは一対の排紙ローラ１７によって排紙トレイ１８に排出される。
【００２６】
以上の説明は、記録媒体にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つのプロセスユニットを使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。
【００２７】
（現像装置及びトナーカートリッジ）
図２は、現像装置４及びトナーカートリッジ５０の概略断面図である。
図２に示すように、現像装置４は、トナーを収容するトナー収容部を有する現像ハウジング４０と、感光体ドラム２にトナーを供給する現像ローラ４１と、現像ローラ４１にトナーを供給する供給ローラ４２と、現像ローラ４１上に担持されたトナー量を規制する規制部材としての規制ブレード４３と、トナーを搬送するスクリューなどの第１のトナー搬送部材４４及び第２のトナー搬送部材４５等を備える。
【００２８】
現像ローラ４１は、金属製の芯金と、その芯金の外周に配設された導電性ゴムで構成されている。本実施形態では、芯金の外径をφ６、導電性ゴムの外周をφ１２、ゴム硬度Ｈｓ７５に設定している。また、導電性ゴムは、体積抵抗値を約１０5〜１０7Ω程度に調整されている。導電性ゴムとしては、例えば、導電性ウレタンゴムやシリコーンゴム等を使用可能である。現像ローラ４１は、図２において反時計回りの方向に回転し、表面に保持したトナーを規制ブレード４３及び感光体ドラム２との対向位置へと搬送する。
【００２９】
供給ローラ４２には、一般に、スポンジローラなどが用いられる。スポンジローラとしては、金属製の芯金の外周に、カーボンを混合して半導電化させた発泡ポリウレタンを付着したものが適当である。本実施形態では、芯金の外径をφ６、スポンジ部分の外径をφ１２に設定している。供給ローラ４２は、現像ローラ４１に対して当接している。供給ローラ４２と現像ローラ４１とが当接して形成されるニップ部は、通常約１ｍｍ〜３ｍｍ程度に設定されている。本実施形態では、そのニップ部を２ｍｍとしている。また、供給ローラ４２は、現像ローラ４１に対してカウンタ方向（図２において反時計回り）に回転することで、現像ハウジング４０内のトナーを現像ローラ４１の表層まで効率よく供給できる。なお、本実施形態では、現像ローラ４１と供給ローラ４２の回転数比を１に設定することで、良好なトナー供給機能を確保している。
【００３０】
規制ブレード４３は、例えば、厚さ０．１ｍｍ程度のＳＵＳなどの金属板で構成される。規制ブレード４３は、その先端側で現像ローラ４１の表面に当接しており、供給ローラ４２によって現像ローラ４１上に供給されたトナーは、現像ローラ４１と規制ブレード４３とのニップ部を通過することにより、厚さが規制されると同時に摩擦荷電させられる。現像ローラ４１上のトナー量の制御は、現像特性を安定させ良好な画質を得るために非常に重要なパラメータであるため、通常の製品においては現像ローラ４１に対する規制ブレード４３の当接圧は２０〜６０Ｎ／ｍ程度、ニップ部の位置は規制ブレード４３の先端から０．５±０．５ｍｍ程度に厳しく管理されている。また、これらのパラメータは、使用するトナー、現像ローラ、供給ローラなどの特性に合わせて適宜決定される。本実施形態では、規制ブレード４３を厚さ０．１ｍｍのＳＵＳ材で構成し、当接圧４５Ｎ／ｍ、ニップ部の位置を規制ブレード４３の先端から０．２ｍｍ、規制ブレード４３の支持端部から自由端（先端）までの長さ（自由長）を１４ｍｍに設定することで、現像ローラ４１上に安定したトナーの薄層を形成できるようにしている。
【００３１】
現像ハウジング４０には、現像剤残量検知手段としてトナーセンサ４６が所定の高さ位置に設けられている。このトナーセンサとしては、例えば光透過式センサ、圧電式センサ、メカ式センサなど任意型式のセンサを採用可能である。この実施形態では発光素子及び受光素子から成る光学式センサを使用するものとする。そして現像ローラ４１から感光体ドラム２にトナーが供給されることで現像ハウジング４０内のトナー残量が所定量以下になると、トナーの喫水面がトナーセンサ４６の検知先端部を上から下に通過し、これをトナーセンサ４６が検知するようになっている。
【００３２】
また、現像ハウジング４０の上部には、補給用のトナーを収容するトナー収容器としてのトナーカートリッジ５０が着脱可能に装着されている。現像装置４及びトナーカートリッジ５０の構成は、現像装置４、トナーカートリッジ５０及び感光体ドラム２等を一体化したプロセスユニットとして構成する他、現像装置４とトナーカートリッジ５０とを一体化し、感光体ドラム２は別体とする構成など種々の組み合わせが可能である。
【００３３】
トナーカートリッジ５０の下部と現像ハウジング４０の上部には、それぞれ、トナーカートリッジ５０内のトナーを現像ハウジング４０内へ補給するための補給口５０ａ，４０ａが形成されている。また、トナーカートリッジ５０内には、内部のトナーを補給口５０ａまで搬送するためのスクリューあるいはコイルによる第３のトナー搬送部材５１と、トナーカートリッジ５０内のトナーの流動性を確保すると共に、この第３のトナー搬送部材５１側へ内部のトナーを寄せるためのアジテータ５２とが回転可能に設けられている。第３のトナー搬送部材５１は、非図示の本体駆動部と連結可能に構成され、本体駆動部と第３のトナー搬送部材５１はクラッチなど公知の方法で連結、非連結を制御可能とし、トナー補給駆動が自在な構成となっている。トナー補給量は前記本体駆動部の駆動時間、駆動速度により制御することが可能であり、例えば温湿度環境でトナーの流動性が変化することに対応させて駆動時間、駆動速度を変化させるなどの制御も可能である。
【００３４】
トナーの補給は、前記トナー残量検知手段としてのトナーセンサ４６の検知結果に基づいて行われるようになっている。すなわち、トナーの喫水面がトナーセンサ４６の検知先端部を上から下に通過すると、トナーセンサ４６がこれを検知し、現像ハウジング４０内のトナー残量が所定量以下になったことが検知される。そしてこの検知結果に基づいてトナーカートリッジ５０の第３のトナー搬送部材５１が所定時間・所定速度（所定回転数）で駆動される。
【００３５】
この第３のトナー搬送部材５１の所定時間・所定速度の駆動により、所定量のトナーがトナーカートリッジ５０から補給口５０ａ、４０ａを通して現像ハウジング４０へ定量補給される。このようにトナーが定量補給されることで、現像ハウジング４０内のトナーの喫水面がトナーセンサ４６の検知先端部よりも上に上昇し、当該検知先端部が再びトナーに埋没する。そして以上のトナーの定量補給動作を繰り返すことで、現像ハウジング４０内のトナーの喫水面の最高と最低の高さ位置がほぼ一定になる。
【００３６】
また、現像ハウジング４０の内部は、連通口４８ａを有する仕切部材４８によって、補給口４０ａを配設した第１の領域Ａと、現像ローラ４１や規制ブレード４３等の現像手段を配設した第２の領域Ｂとに分割されている。このように仕切部材４８によって現像ハウジング４０の内部を分割することにより、供給ローラ４２にトナーの粉圧が集中して大きな負荷がかかるのを抑制することが可能である。また、第１の領域Ａ内には、第１のトナー搬送部材４４が配設され、第２の領域Ｂ内には、第２のトナー搬送部材４５が配設されている。
【００３７】
供給ローラ４２と現像ローラ４１には不図示の電気回路により所定のバイアス電圧差が印加される。このバイアス電圧差により、現像ハウジング４０内の第２の領域Ｂのトナーが供給ローラ４２から現像ローラ４１に供給され、現像ローラ４１の表面に薄いトナー層が形成される。こうして現像ローラ４１に移動したトナーは、規制ブレード４３により現像ローラ表面に付着するトナー層を均一化された後、現像ローラ４１が感光体ドラム２に近接した位置で回転されることで、感光体ドラム２の静電潜像との間の電位差により、現像ローラ４１上のトナーが感光体ドラム２へ移動し、該静電潜像に基づいてトナー画像が感光体ドラム２の表面に形成される（顕像化）。なお、このような現像デバイスは一例であり、磁性トナー又は非磁性トナーの選択や、接触現像法又は非接触現像法の選択等は任意である。
【００３８】
前述のとおり、感光体ドラム２に移動したトナーで転写残として感光体ドラム２上に残留したトナーは、クリーニング手段５のクリーニングブレード５ａにより除去された後、搬送コイル５ｂ及び図示しない廃トナー移送ホースを介して画像形成プリンタ本体１００内に設置された廃トナー収容器１４に回収される。クリーニングブレード５ａには不図示の電気回路から定電圧が印加され、クリーニングブレード５ａの先端が感光体ドラム５１の表面に当接することで残留トナーや紙粉を除去するとともに静電潜像を消去する。これにより、感光体ドラム５１の表面が清掃されて連続使用が可能となる。なお、クリーニング手段としては、クリーニングローラ等による他の接触型の方式や非接触方式も採用でき、また、クリーニング手段を用いないクリーニングレス方式とすることもできる。
【００３９】
（濃度調整）
前述したように、中間転写ベルト８上のトナー画像は記録媒体Ｐ上に一括して転写されるが、この時の記録媒体Ｐ上の画像濃度（顕像濃度）は、上流側の現像ローラ４１上のトナー量や、現像ローラ４１と感光体ドラム２との間の電位差等を含む顕像化条件、及び感光体ドラム２から中間転写ベルト８への転写条件、中間転写ベルト８から記録媒体Ｐへの転写条件等によって変化する。この実施形態では、これら顕像化条件と転写条件を含む作像条件（現像バイアス、帯電バイアス、露光エネルギー等）を、図３の画像濃度制御手段６０で制御するようにしている。この画像濃度制御手段６０は、必要トナー量演算手段（必要現像剤量演算手段）６０ａと、トナー供給量検知手段（現像剤供給量検知手段）６０ｂと、作像条件変更手段６０ｃを有し、例えば図４Ａ又は図４Ｂの制御フローで示すように制御される。
【００４０】
前記必要トナー量演算手段６０ａは、プリンタ本体１００が稼動している間の所定期間において、感光体ドラム２上に形成するトナー顕像を目標濃度で記録媒体Ｐ上に転写するために必要なトナー量を印刷画像情報に基づいて演算するものである。この印刷画像情報には、印字率の他に顕像のドット配置やドット密度等が含まれる。印字率に加えてドット配置やドット密度等も前記演算に取り込むことで必要トナー量の演算精度が向上する。
【００４１】
またトナー供給量検知手段６０ｂは、前記所定期間に対応して、供給ローラ４２→現像ローラ４１→感光体ドラム２の順に供給されるトナー供給量を検知するもので、この実施形態では当該期間に対応して第３のトナー搬送部材５１でトナーハウジング４０に供給されるトナーの量を当該供給量検知手段６０ｂで検知するようにしている。供給量検知手段６０ｂは第３のトナー搬送部材５１の駆動時間、駆動速度（回転速度）からトナー供給量を検知することができる。この検知方法は既存のトナー補給用トナーセンサ４６をそのまま活用することができるという利点があるが、トナー供給量の検知はこのような方法に限定されない。すなわち、現像ローラ４１から感光体ドラム２に移動するトナーの量、感光体ドラム２から中間転写ベルト８に移動するトナーの量、或いは中間転写ベルト８から記録媒体Ｐへ移動するトナーの量を、これら移動経路に適当な検知手段を配設することによって検知するようにしてもよい。
【００４２】
次に、画像濃度制御手段６０の制御フローについて説明する。ここでは図４Ａと図４Ｂの２つの制御フローを例示し、これら制御フローで参照する目標濃度、必要トナー量及び供給トナー量の関係を図５Ａと図５Ｂに例示する。
【００４３】
図４Ａの制御フローは、現像ハウジング４０内のトナーの喫水線の高さがトナーセンサ４６の検知先端部よりも下がることでトナーの補給動作と共に開始する。ここで、トナーの喫水線の高さがトナーセンサ４６の検知先端部に到達した時の現像ハウジング４０内のトナー残量をＸ１とし、トナーセンサ４６がトナーの喫水線を検出すると、「現像ハウジング内トナー量＜Ｘ１」と判定され（ステップＡ１）、次にトナーの補給動作実行とトナーの補給量の算出が行われる（ステップＡ２）。現像ハウジング内トナー量がＸ１以上であれば「ＥＮＤ」となって濃度調整は行わない。
【００４４】
ステップＡ２のトナーの補給動作は、前述したように図２の第３のトナー搬送部材５１が所定時間駆動されることで行われる（定量補給）。この補給が前記所定期間の間に複数回行われた場合、トナーの補給量（供給量）は当該複数回の積算値として算出される。次に、必要トナー量演算手段６０ａで前記所定期間の必要トナー量が演算され（ステップＡ３）、続いてトナー供給量検知手段６０ｂによるトナー供給量の検知が行われる（ステップＡ４）。
【００４５】
ステップＡ３の必要トナー量の演算は、書込み制御系からのドット配置、ドット密度又は印字率等の印刷画像情報からトナーの消費量を予測する従来公知の制御技術を利用することができる。この実施形態では記録媒体Ｐ上の目標濃度が得られる時の感光体ドラム２上のトナー付着量を予め測定しておき、このトナー付着量から当該目標濃度で前記所定期間に記録媒体Ｐ上にトナー像を顕像化した際のトナー消費量を演算することができる。またステップＡ４で検知される「トナー供給量」は、基本的に前回補給量分がそのまま「トナー供給量」として使用される。すなわち、この「トナー供給量」が前回補給動作完了時から今回補給動作開始時までのトナーの実消費量と見なされる。
【００４６】
その後、ステップＡ３とＡ４の結果からトナーの過不足量Ｄ（＝｜必要トナー量−トナー供給量｜）の演算が行われる（ステップＡ５）。ただし、ここでは制御フローの以下の構成上Ｄを絶対値として演算する。
【００４７】
過不足量Ｄが所定値Ｂ１よりも大きい場合は何らかの異常（画像のカスレ、現像ハウジングからのトナーこぼれ等）が発生している可能性が考えられるためエラーが表示される（ステップＡ７）。過不足量Ｄが所定値Ｂ１未満の場合は続いて所定値Ｂ２超であるかどうかが判定され（ステップＡ８）、Ｂ２＜Ｄ＜Ｂ１の場合に濃度調整が開始され（ステップＡ９）、過不足量Ｄが所定値Ｂ２以下であると「ＥＮＤ」となって濃度調整は行われない。
【００４８】
前記濃度調整（ステップＡ９）は、作像条件を変更することにより記録媒体Ｐ上の顕像濃度を目標濃度に近付けるように調整するもので、作像条件変更手段６０ｃで作像条件（現像バイアス、帯電バイアス、露光エネルギー等）を変更する場合、複数の作像条件のパラメータ毎に固定した変更量（固定値）で作像条件の１回の変更（濃度調整）を行うことができる。作像条件を固定値で変更することで制御を簡単にできる。
【００４９】
また、前記過不足量Ｄから所定期間における目標濃度達成率を演算し、当該目標濃度達成率に基づいて作像条件を変更することができる。この場合、複数の作像条件のパラメータ毎に過不足量Ｄの大きさに対応して段階的に設定された複数の変更量で行うこともできる。このように段階的に設定された複数の変更量で作像条件を変更することで、目標濃度により速やかに調整することができる。
【００５０】
図４Ｂは図４Ａに代わる別の制御フローを示すもので、この制御フローでは現像ハウジング４０内のトナー残量について、図２のようにワンポイントのトナー残量Ｘ１のみをトナーセンサ４６で検知するのではなく、最大トナー残量から最少トナー残量まで任意のトナー残量を検知可能なトナーセンサを使用した制御フローである。このようなトナーセンサを使用した場合、トナーの補給制御は任意のトナー残量の時に開始することが可能であり、またトナー補給量も当該トナー補給制御時に必要な適量供給が可能である。
【００５１】
図４Ｂの制御フローでは、所定の濃度調整動作実行判定タイミングに達した際、濃度調整実行判定フローを開始する（ステップＢ１）。この判定タイミングに達していない場合は「ＥＮＤ」となって濃度調整は行わない。この濃度調整動作実行判定タイミングとしては、例えば現像器内トナー残量検知結果、記録媒体Ｐの印刷枚数、感光体ドラム２又は現像ローラ４１の積算回転数等のいずれか１のパラメータ又はいくつかのパラメータを組み合わせて決定することができる。そして当該パラメータが所定の値に到達する毎に濃度調整実行判定フローを開始することができる。前記パラメータが到達する「所定の値」を小さくすることにより細かい検知タイミングによってより精度の高い濃度調整を行うことができる。
【００５２】
濃度調整実行判定フローを開始すると、まず必要トナー量が演算される（ステップＢ２）。この必要トナー量の演算は、プリンタ本体１００が稼動している間の所定期間において、感光体ドラム２上に形成するトナー顕像を目標濃度で記録媒体Ｐ上に転写するために必要なトナー量を印刷画像情報に基づいて演算するものである。この印刷画像情報には、顕像のドット配置、ドット密度又は印字率などが含まれる。
【００５３】
続いて現像ハウジング４０内のトナー残量の検知とトナーの補給量の算出が行われる（ステップＢ３）。この「トナーの補給量」は前回補給動作完了後、今回補給動作開始前までのトナーの補給量であり、その間に複数回の補給があれば累積補給量である。そして前記所定期間におけるトナー供給量（消費量）がトナー供給量検知手段６０ｂによって検知される（ステップＢ４）。続くステップＢ５以降は図４ＡのステップＡ５以降と同じである。
【００５４】
図５Ａに、前記制御フロー（図４Ａ）の濃度調整における目標濃度、必要トナー量、積算供給トナー量の関係を簡略化して示す。目標濃度と印刷画像情報が一定であると、必要トナー量はプリンタの稼動時間（又は印刷枚数）と共に増大する。これに対して積算供給トナー量は、トナーセンサ４６によってトナー喫水面の低下を検知する毎にトナーが間欠的に補給されることで段階的に増大する。今回濃度調整は、トナーセンサ４６によるトナー喫水面の検知とその後のトナー補給動作に続いて開始される。この濃度調整では、図４Ａの制御フローで説明したように、前回補給動作完了時から今回補給動作開始時までの（積算）供給トナー量と必要トナー量が比較され、（積算）供給トナー量の過不足量Ｄに基づいて作像条件の変更（今回濃度調整）が行われる。
【００５５】
図５Ｂに、前記制御フロー（図４Ｂ）の濃度調整における目標濃度、必要トナー量、積算供給トナー量の関係を簡略化して示す。目標濃度と印刷画像情報が一定であると、必要トナー量はプリンタの稼動時間（又は印刷枚数）と共に増大する。これに対して積算供給トナー量は、例えばプリンタの稼動状況等に応じて現像ハウジング４０内のトナー量を最適化するために、トナーカートリッジ５０から現像ハウジング４０にトナーが適時に適量供給されることで段階的に増大する。今回濃度調整は適時のトナー補給動作に続いて開始される。この濃度調整では、図４Ｂの制御フローで説明したように、前回補給動作完了時から今回補給動作開始時までの（積算）供給トナー量と必要トナー量が比較され、（積算）供給トナー量の過不足量Ｄに基づいて作像条件の変更（今回濃度調整）が行われる。
【００５６】
図６は、制御フローの簡略化のため、図４ＡのステップＡ６以降及び図４ＢのステップＢ６以降と置き換え可能な制御フローを示す。この簡略型の制御フローでは、過不足量Ｄを絶対値ではなく正負を含む形で算出し、この過不足量Ｄの正負を判断する（ステップＣ１）。過不足量Ｄが０以上であるときは、必要トナー量（目標消費量）に対してトナー供給量（実消費量）が少ないため、現時点での画像濃度が目標濃度に対して薄いと推測する。そこで、画像濃度を上げるため、現像バイアス、露光エネルギー、定着温度といった作像条件を濃度上昇側へ制御する（ステップＣ２）。
【００５７】
逆に過不足量Ｄが０以下であるとき、必要トナー量（目標消費量）に対してトナー供給量（実消費量）が多いため、現時点での画像濃度が目標濃度に対して濃いと推測される。そこで、画像濃度を上げるため、現像バイアス、露光エネルギー、定着温度といった作像条件を濃度低下側へ制御する（ステップＣ３）。
【００５８】
前記ステップＣ２又はＣ３の濃度制御において、現像バイアス、帯電バイアス、露光エネルギー等の作像条件変化量については、これら複数の作像条件のパラメータ毎に固定した変更量（固定値）で作像条件の１回の変更（濃度調整）を行うことができる。この場合、作像条件を固定値で変更することで制御を簡単にできる。
【００５９】
また、前記ステップＣ２又はＣ３の濃度制御において、現像バイアス、帯電バイアス、露光エネルギー等の作像条件変化量については、前記過不足量Ｄから所定期間における目標濃度達成率を演算し、当該目標濃度達成率に基づいて作像条件を変更することができる。この場合、複数の作像条件のパラメータ毎に過不足量Ｄの大きさに対応して段階的に設定された複数の変更量で行うこともできる。このように段階的に設定された複数の変更量で作像条件を変更することで、目標濃度により速やかに調整することができる。
【００６０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば前記実施形態では現像剤としてトナーから成る一成分現像剤を使用したが、トナーとキャリアで構成した二成分現像剤を使用してもよく、この場合は現像ハウジング４０内のトナー濃度を一定に維持するためにトナー濃度制御手段を配設することができる。また、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はプリンタ以外の複写機、ファクシミリあるいはこれらの複合機にも適用可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６１】
【特許文献１】特開２００５−４９７０１
【特許文献２】特開２００１‐２９６７０６号公報
【符号の説明】
【００６２】
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋ：プロセスユニット
２：感光体ドラム
４：現像装置
４０：現像ハウジング
４１：現像ローラ
４２：供給ローラ
４６：トナーセンサ
５０：トナーカートリッジ
５１：第３の現像剤搬送部材
６０：画像濃度制御手段
６０ａ：必要現像剤量演算手段
６０ｂ：現像剤供給量検知手段
６０ｃ：作像条件変更手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
2013246344.tif 000008
【図５Ｂ】
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【図６】
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