(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
最高画像濃度の制御を行うために、感光体上に形成された略最高画像濃度のトナー像である付着トナー量を検知する検知手段と、
回転することにより現像剤を搬送する現像剤搬送体を備え、感光体上の静電潜像にトナーを付着させて顕像化する現像手段と、
前記検知手段での検知情報に基づいて所定の画像濃度となるように調整を行う画像濃度調整手段と、を備え、
前記画像濃度調整手段は、現像剤の履歴に応じて、現像剤搬送体の回転数の基準値を変更する第１の調整と、前記最高画像濃度の制御を行う際に印加する現像バイアスの基準値からの変化量を変更する第２の調整と実行するとともに、前記第１の調整と前記第２の調整をそれぞれ現像剤の履歴に関して異なるタイミングで実行する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像濃度調整手段において、画像濃度調整工程Ａと画像濃度調整工程Ｂとを有し、前記画像濃度調整工程Ａにおいては、現像条件である現像剤搬送体の回転数を変更することで画像濃度を調整し、前記画像濃度調整工程Ｂにおいては、トナーを補給することで画像濃度の調整を行う、
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第１の調整における現像剤搬送体の回転数の基準値は環境により変更される、ことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第２の調整における現像バイアスの基準値からの変化量は環境により変更される、ことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第１の調整における現像剤搬送体の回転数の基準値と、前記第２の調整における現像バイアスの基準値からの変化量とは、環境により変更される、ことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第１の調整と前記第２の調整とは、プリント枚数に応じてそれぞれ異なるタイミングで実行される、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記第１の調整と前記第２の調整とは、現像剤搬送体の走行距離に応じてそれぞれ異なるタイミングで実行される、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記第１の調整と前記第２の調整とは、プリント枚数または現像剤搬送体の走行距離のいずれか一方に応じてそれぞれ異なるタイミングで実行される、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記第１の調整と前記第２の調整とは、プリント動作終了後に実行される、ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記第１の調整と前記第２の調整とは、プリント動作中に実行される、ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記第１の調整と前記第２の調整とは、機器の動作状態に応じて、プリント動作中もしくはプリント動作終了後のいずれかに実行される、ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１２】
トナーリサイクルを行う画像形成である、ことを特徴とする請求項１項乃至請求項１１の何れか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、複写機、プリンタ、ファクシミリ送受信装置などの画像形成装置に関するものであり、詳しくは、電子写真方式を適用し、トナーとキャリアから成る二成分現像剤により現像して画像を形成し、現像に供されることにより現像剤中で不足するトナーを適切に補給し、かつ、形成されるトナー像の画像濃度を適正にし、長期間にわたり高品質な画像を提供できる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トナーとキャリアから成る二成分現像剤を使用して感光体上の静電潜像を現像する現像器においては、現像することで消費されるトナーの減少を補うために、消費量に見合った量のトナーを補給し、現像剤中のトナーの割合であるトナー濃度を一定に維持して良好な画像品質を維持するようになされている。
【０００３】
上記トナーの補給においては、各種の補給方式が考案されており、第１方式法としては、トナー濃度の実測、すなわち、現像剤の抵抗値や透磁率等を検出し、トナー濃度の低下が検知された場合はトナーを補給するようにすることで、トナー濃度を一定に維持するものがある。
【０００４】
しかしながら、上記したトナー濃度の実測においては限界があり、検知手段の検知誤差が発生して、必ずしも高品質な画像を提供できるに到っていない。また、環境条件の変動や、現像剤の劣化による特性変化等により、現像特性が変化し、これに伴って、適正なトナー濃度も変化してくる。現像剤は、現像器内で均一に混合するために攪拌されており、攪拌によるストレスを受けて劣化してくるものである。現像剤が劣化してくると、トナーの帯電性の低下により、現像性が過剰となってカブリを発生したり、キャリア粒子とトナー粒子のクーロン力の低下等によるトナーの飛散を伴うようになる。
【０００５】
上記した欠点を補うために、特開平７−１３７３４６号公報等には、トナー濃度を実測により検知してトナーを補給することに加えて、感光体上に形成されたトナー像の画像濃度を測定し、良好な画像品質となる現像条件（帯電電位、バイアス電位、露光強度、現像スリーブ回転数、等）に変更する方式が記載されている。このようにすることで、現像特性の変化に対処して、良好な画像濃度を提供するようになされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者等が上記したような方法による画像形成を検討した結果、充分な改善とはならず、なお、欠点を有することが判明した。
【０００７】
すなわち、前記した技術の基本思想は、現像により消費されることで現像剤中のトナー濃度が低下する状況をトナー濃度を実測することで検知し、該情報に基づき消費されたトナーに対応する量のトナーを補給して、予め設定された適正なトナー濃度に維持することにあり、環境条件の変動等により適正なトナー濃度が変化した場合には対処できるものではない。
【０００８】
従って、第１の問題として、長期間にわたる使用によるキャリア粒子表面の汚染等により現像剤が劣化すると、キャリア粒子の摩擦帯電効率の低下によるトナーの帯電量が低下してしまう。帯電量の低下したトナーにより現像すると現像過剰（著しく高濃度な画像）となり、画像の肥大化等による画質の低下や、本来現像されないはずの非画像領域にもトナーが現像され付着することとなり、カブリ等の画質低下を招いてしまう。あるいは、クーロン力の低下により、キャリア粒子表面にトナー粒子を保持できなくなり、現像スリーブの回転による遠心力の作用によりトナーが現像スリーブ上から機内に飛散し、画像を汚染する等の各種の問題を発生してしまう。この問題の根本原因は、現像剤の劣化により現像剤の特性が変化し、適正トナー濃度が変わっているにもかかわらず、その時の実際の現像剤のトナー濃度を検出してトナーを補給することで初期と変わらないように所定の適正なトナー濃度に維持するように設定されているためである。
【０００９】
第２の問題として、環境条件が変わると現像剤の特性も変化し、トナー濃度の適正条件も変わってしまう。高温高湿な環境条件下では、トナー表面の摩擦帯電電荷がリークし易くなってトナーの帯電量は低下し、これに伴って適正トナー濃度も低濃度側へとシフトするため、前記した第１の問題の場合と同様に、画質の低下、カブリ、トナー飛散、等の問題を発生してしまう。一方、低温低湿な環境条件下では、トナーの帯電量は高くなって適正トナー濃度は高濃度側へとシフトするため、現像性が低下し、画像濃度の低下、低濃度領域の画像の消失、等の問題を発生してしてしまう。
【００１０】
以上第１〜第２の問題として述べたように、初期現像性の不足や現像剤の使い込みによる劣化などによって、画像濃度を一定に保つことはきわめて困難な問題であった。
【００１１】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、画質の低下、カブリ、トナー飛散を発生せず、画像濃度の低下、低濃度領域の画像の消失、等の欠点を改善し、高品質な画像を長期間にわたり提供できる画像形成装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、高温高湿及び低温低湿な環境条件下においても、常に、安定した高品質な画像を長期間提供できる画像形成装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決する本発明は、以下のようになっている。
【００１４】
（１）請求項１記載の発明は、最高画像濃度の制御を行うために、感光体上に形成された略最高画像濃度のトナー像である付着トナー量を検知する検知手段と、回転することにより現像剤を搬送する現像剤搬送体を備え、感光体上の静電潜像にトナーを付着させて顕像化する現像手段と、前記検知手段での検知情報に基づいて所定の画像濃度となるように調整を行う画像濃度調整手段と、を備え、前記画像濃度調整手段は、現像剤の履歴に応じて、現像剤搬送体の回転数の基準値を変更する第１の調整と、前記最高画像濃度の制御を行う際に印加する現像バイアスの基準値からの変化量を変更する第２の調整と実行するとともに、前記第１の調整と前記第２の調整をそれぞれ現像剤の履歴に関して異なるタイミングで実行する、ことを特徴とする画像形成装置である。
【００１５】
この発明では、現像剤搬送体の回転数の基準値を現像剤の履歴に応じて変更する第１の調整と、前記最高画像濃度の制御を行う際に印加する現像バイアスの基準値からの変化量を現像剤の履歴に応じて変更する第２の調整とに関し、現像剤の履歴に関して異なるタイミングで実行するようにしている。
【００１６】
すなわち、現像剤の履歴に関して異なるタイミングで、画像濃度調整として２種類の調整がなされる。この結果、１種類の調整だけの場合や、２種類の調整を同時に行う場合に比べてトナー濃度が大きく変化することがなくなり、カブリやトナー飛散とった画像不良が発生しなくなる。また、２種類の調整を異なるタイミングで実行することで、一方の調整によるトナー濃度の変化が安定した時点で他方の調整がなされることになり、安定した濃度調整が実現される。したがって、画質の低下、カブリ、トナー飛散を発生せず、画像濃度の低下、低濃度領域の画像の消失、等の欠点を改善し、高品質な画像を長期間にわたり提供できる。
【００４３】
（２）請求項２記載の発明は、前記画像濃度調整手段において、画像濃度調整工程Ａと画像濃度調整工程Ｂとを有し、前記画像濃度調整工程Ａにおいては、現像条件である現像剤搬送体の回転数を変更することで画像濃度を調整し、前記画像濃度調整工程Ｂにおいては、トナーを補給することで画像濃度の調整を行う、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置である。
【００４４】
この発明では、画像濃度調整工程Ａと画像濃度調整工程Ｂとにより、その時の状況に応じた適性な画像濃度の調整を可能とし、更に、現像条件である現像スリーブの回転数を徐々に変更することができ、トナーの帯電性が徐々に変わる画像形成の再開初期においても、直ちに適正な画像濃度を提供でき、且つトナーの帯電性が徐々に変わってもそれに対応した現像条件の変更が行われるので、再開初期から継続して適性で安定した画像濃度の画像を得ることができる。
【００４５】
さらに、この発明では、現像剤搬送体の回転数の基準値を現像剤の履歴に応じて変更する第１の調整と、前記最高画像濃度の制御を行う際に印加する現像バイアスの基準値からの変化量を現像剤の履歴に応じて変更する第２の調整とに関し、現像剤の履歴に関して異なるタイミングで実行するようにしている。
【００４６】
すなわち、現像剤の履歴に関して異なるタイミングで、画像濃度調整として２種類の調整がなされる。この結果、１種類の調整だけの場合や、２種類の調整を同時に行う場合に比べてトナー濃度が大きく変化することがなくなり、カブリやトナー飛散とった画像不良が発生しなくなる。また、２種類の調整を異なるタイミングで実行することで、一方の調整によるトナー濃度の変化が安定した時点で他方の調整がなされることになり、安定した濃度調整が実現される。したがって、画質の低下、カブリ、トナー飛散を発生せず、画像濃度の低下、低濃度領域の画像の消失、等の欠点を改善し、高品質な画像を長期間にわたり提供できる。
【００４７】
（３）請求項３記載の発明は、前記第１の調整における現像剤搬送体の回転数の基準値は環境により変更される、ことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の画像形成装置である。
【００４８】
この発明では、画像形成再開初期から継続して適性で安定した画像濃度の画像を得ることができると共に、第１の調整が環境により変更されるため、高温高湿及び低温低湿な環境条件下においても、常に、安定した高品質な画像を長期間提供できるようになる。
【００４９】
（４）請求項４記載の発明は、前記第２の調整における現像バイアスの基準値からの変化量は環境により変更される、ことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の画像形成装置である。
【００５０】
この発明では、画像形成再開初期から継続して適性で安定した画像濃度の画像を得ることができると共に、第２の調整が環境により変更されるため、高温高湿及び低温低湿な環境条件下においても、常に、安定した高品質な画像を長期間提供できるようになる。
【００５１】
（５）請求項５記載の発明は、前記第１の調整における現像剤搬送体の回転数の基準値と、前記第２の調整における現像バイアスの基準値からの変化量とは、環境により変更される、ことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の画像形成装置である。
【００５２】
この発明では、画像形成再開初期から継続して適性で安定した画像濃度の画像を得ることができると共に、第１の調整と第２の調整とが環境により変更されるため、高温高湿及び低温低湿な環境条件下においても、常に、より一層安定した高品質な画像を長期間提供できるようになる。
【００５３】
（６）請求項６記載の発明は、前記第１の調整と前記第２の調整とは、プリント枚数に応じてそれぞれ異なるタイミングで実行される、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の画像形成装置である。
【００５４】
この発明では、画像形成再開初期から継続して適性で安定した画像濃度の画像を得ることができると共に、第１の調整と第２の調整とは、現像剤の履歴としてのプリント枚数に応じてそれぞれ実行されるので、一方の調整によるトナー濃度の変化が安定した時点で他方の調整がなされることになり、安定した濃度調整が実現される。したがって、画質の低下、カブリ、トナー飛散を発生せず、画像濃度の低下、低濃度領域の画像の消失、等の欠点を改善し、高品質な画像を長期間にわたり提供できる。
【００５５】
（７）請求項７記載の発明は、前記第１の調整と前記第２の調整とは、現像剤搬送体の走行距離に応じてそれぞれ異なるタイミングで実行される、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の画像形成装置である。
【００５６】
この発明では、画像形成再開初期から継続して適性で安定した画像濃度の画像を得ることができると共に、第１の調整と第２の調整とは、現像剤の履歴としての現像剤搬送体の走行距離に応じてそれぞれ実行されるので、一方の調整によるトナー濃度の変化が安定した時点で他方の調整がなされることになり、安定した濃度調整が実現される。したがって、画質の低下、カブリ、トナー飛散を発生せず、画像濃度の低下、低濃度領域の画像の消失、等の欠点を改善し、高品質な画像を長期間にわたり提供できる。
【００５７】
（８）請求項８記載の発明は、前記第１の調整と前記第２の調整とは、プリント枚数または現像剤搬送体の走行距離のいずれか一方に応じてそれぞれ異なるタイミングで実行される、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の画像形成装置である。
【００５８】
この発明では、画像形成再開初期から継続して適性で安定した画像濃度の画像を得ることができると共に、第１の調整と第２の調整とはプリント枚数もしくは現像剤搬送体の走行距離のいずれか一方の適した方に応じてそれぞれ実行されるので、一方の調整によるトナー濃度の変化が安定した時点で他方の調整がなされることになり、安定した濃度調整が実現される。したがって、画質の低下、カブリ、トナー飛散を発生せず、画像濃度の低下、低濃度領域の画像の消失、等の欠点を改善し、高品質な画像を長期間にわたり提供できる。
【００５９】
（９）請求項９記載の発明は、前記第１の調整と前記第２の調整とは、プリント動作終了後に実行される、ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の画像形成装置である。
【００６０】
この発明では、画像形成再開初期から継続して適性で安定した画像濃度の画像を得ることができると共に、第１の調整と第２の調整とがプリント動作終了後に実行されるため、安定した状態で調整がなされる。
【００６１】
（１０）請求項１０記載の発明は、前記第１の調整と前記第２の調整とは、プリント動作中に実行される、ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の画像形成装置である。
【００６２】
この発明では、画像形成再開初期から継続して適性で安定した画像濃度の画像を得ることができると共に、第１の調整と第２の調整とがプリント動作中に実行されるため、生産性を低下させることがない。
【００６３】
（１１）請求項１１記載の発明は、前記第１の調整と前記第２の調整とは、機器の動作状態に応じて、プリント動作中もしくはプリント動作終了後のいずれかに実行される、ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の画像形成装置である。
【００６４】
この発明では、画像形成再開初期から継続して適性で安定した画像濃度の画像を得ることができると共に、第１の調整と第２の調整とを、機器の状態に応じてプリント動作中かプリント動作終了後のいずれかに実行するようにしているため、ジョブの処理状況などに応じて、安定した状態での調整か、高速生産性を重視した調整かを選択することが可能になる。
（１２）請求項１２記載の発明は、トナーリサイクルを行う画像形成である、ことを特徴とする請求項１項乃至請求項１１の何れかに記載の画像形成装置である。この発明では、トナーリサイクルを行なう場合でも、常に安定した高品質の画像濃度を長期に亘り維持することができ、トナーの節約ともなる。
【００６５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
図１は、本発明に使用される画像形成装置の要部の構成例を示す構成図である。この図１において、１は像担持体としてのドラム状の感光体であり、たとえば光導電材料として有機化合物を用いた有機感光体、または無機化合物用いた無機感光体により構成され、図１中の矢印の向きに回転駆動される。
【００６６】
５は感光体表面に一様帯電を行う帯電器で、たとえばスコロトロン帯電器が用いられる。該帯電器５は、帯電極５ａとグリッド５ｂより構成されている。感光体１への像露光は像露光手段２０の光源２１、たとえばレーザからのレーザビーム光の照射により行われる。照射されたレーザビーム光は反射ミラー２２を経由して感光体１の表面に導かれ、像露光することで静電潜像を形成する。
【００６７】
６は感光体表面に形成された静電潜像をトナーとキャリアから成る二成分現像剤により静電潜像を顕像化することで現像してトナー像を形成する現像器、６ａは現像剤を担持して現像領域に現像剤を搬送するため矢印の向きに回転する現像剤搬送体としての現像スリーブであり、現像器６内の固定磁石６ｂの外周に設けられている。３２は現像器６内にトナーを補給するトナー補給器、３３はトナー補給器内に収納されているトナー、３４は現像器６内にトナーを補給する補給ローラである。
【００６８】
２ａは感光体表面に形成されたトナー像を転写紙Ｐに転写する転写器、２ｂは感光体表面から転写紙Ｐを分離する分離器である。４０は感光体表面を清掃するクリーナであり、感光体表面に残留したトナーをかき落として除去するブレード４が設けられている。９は感光体表面に形成された所定濃度のトナー像（パッチ）の画像濃度を検出する濃度検知手段としての光学センサからなる画像濃度検出器である。１０は感光体１の近傍に配置され、画像形成装置内の感光体近傍の温度及び湿度を検知する温湿度検出器（温湿度センサ）である。
【００６９】
３０は画像形成装置全体の各種の制御を行う制御部であり、温湿度検出器１０及び画像濃度検出器９により検出された検出情報や検知情報が入力される。この制御部３０により、画像濃度を適正に維持するように、帯電器、露光手段、現像スリーブ、現像バイアス等への現像条件駆動部７の制御及びトナー補給器３２によるトナーの補給量の制御がなされる。
【００７０】
上記した画像形成装置にて良好な画像品質を維持するには、使用される状況、現像剤の劣化、環境条件の変動等の悪影響に対して、常に現像条件を適正に維持することが要求され、このために前記画像濃度検出器９により検出された画像濃度の情報に従って画像濃度調整が実行される。
【００７１】
以上の要求を満たすために、本実施の形態例では、第１の調整と第２の調整とを異なるタイミングで実行することを特徴としている。以下において第１の調整及び第２の調整について述べる。
【００７２】
画像濃度調整においては、まず、画像濃度検出器９による画像濃度の検出が行われるが、前記画像濃度検出器９は、第１及び第２の画像濃度調整の両方に共通に使用されることが好ましく、画像濃度検出器の違いによる誤差を解消する上で有効である。
【００７３】
＜第１の調整＞
第１の調整は、現像スリーブ（現像剤搬送体）６ａの回転数の基準値を現像剤の履歴に応じて変更するものである。実際には、現像スリーブ６ａの回転数を変更する。Ｖｓを現像スリーブ回転数、Ｖｐを感光体回転数とした場合、線速比Ｖｓ／Ｖｐの基準値を変更することで、第１の調整がなされる。
【００７４】
図２は環境条件としての湿度と調整実施タイミングとしてのプリント枚数とに応じて線速比Ｖｓ／Ｖｐを変更する場合の一例を示した説明図である。すなわち、この図２においては、現像スリーブ回転数をＶｓ／Ｖｐ（現像スリーブ回転数／感光体回転数）の比率で示している。
【００７５】
ここで、高湿（Ｈ湿度）は相対湿度が６５％ＲＨ以上の場合に適用され、常湿（Ｎ湿度）は湿度が３５％ＲＨから６５％ＲＨまでの場合に適用され、低湿（Ｌ湿度）は湿度が３５％ＲＨ以下の場合に適用される。
【００７６】
常湿（Ｎ湿度）において、図２に示すように、使用初期から２万プリント（２０ｋｃ）までは２．０５、以後４０ｋｃまで２．００、以後６０ｋｃまで１．９５、以後１００ｋｃまで１．９０、以後１４０ｋｃまで１．８５、以後２００ｋｃまで１．８０、以後５００ｋｃまで１．７５、５００ｋｃ以後１．７０、というように順次段階的にＶｓ／Ｖｐを下げる。他の高湿（Ｈ湿度）や低湿（Ｌ湿度）でも同様にして、プリント枚数に応じてＶｓ／Ｖｐを下げる。このようにすることで、長期間の使用の影響によりトナーの帯電量が低くなることに対応できる。このように、現像剤の履歴により現像条件の基準値を変えることで、画質の低下、カブリ、トナー飛散等が抑制される。
【００７７】
また、この図２において、低湿（Ｌ湿度）から高湿（Ｈ湿度）な環境条件になるほど現像スリーブ回転数を低くなるように設定している。たとえば、使用初期から２万プリント（２０ｋｃ）までにおいて、Ｌ湿度ではＶｓ／Ｖｐは２．１５、Ｎ湿度ではＶｓ／Ｖｐは２．０５、Ｈ湿度では、Ｖｓ／Ｖｐは１．９５、というように現像条件の基準値を設定している。他のプリント枚数においても同様である。これは、Ｈ湿度になるに従って、特に湿度の影響によりトナーの帯電量が低くなることに対応させているためである。このように、環境条件により現像条件の基準値を変えることで、画質の低下、カブリ、トナー飛散等を抑制している。
【００７８】
そして、プリント枚数に応じて現像条件の基準値を変えつつ、さらに、湿度などの環境条件にも応じて現像条件の基準値を変えるようにしている。このように、現像剤の履歴と環境条件とにより現像条件の基準値を変えることで、画質の低下、カブリ、トナー飛散等を有効に抑制することが可能になる。
【００７９】
＜第２の調整＞
第２の調整は、最高画像濃度の制御を行う際に印加する現像バイアスの基準値からの変化量を現像剤の履歴に応じて変更するものである。
【００８０】
図３は画像濃度検出器９を構成する光学センサの通常状態におけるパッチの濃度と検出出力との関係を示す特性図である。最高濃度のパッチの濃度が１．３〜１．４であるとすると、そのときの光学センサの検出出力は小さくなっている。すなわち、感度の低い領域を使用して最高濃度のパッチの濃度を検出することになる。このような感度が低い領域を使用することは、微妙な濃度差を検知できなかったり、Ｓ／Ｎが悪かったりするため、精度のよい濃度調整を行うことが困難である。
【００８１】
そこで、図４に示すように、パッチの現像を行う際に通常より現像バイアスを低下させて、パッチの濃度を一定量だけ低下させ、光学センサの高い感度領域を使用して正確な濃度調整を行えるようにする。
【００８２】
図４（ａ）は感光体１の表面を展開して模式的に示した説明図であり、転写紙のために画像を形成する領域と次の転写紙のために画像を形成する領域との間に、略最高濃度のパッチを形成する領域が設けられている。そして、図４（ａ）と対応している図４（ｂ）に示すように、画像形成領域で現像スリーブ６ａに印加する通常の現像バイアス電圧ＶBよりも低いパッチ部現像バイアス電圧ＶpBを、パッチを形成する領域において現像スリーブ６ａに印加する。これにより、通常の現像電界（ＶB−ＶL）よりも低いパッチ部現像電界（ＶpB−ＶL）が得られる。この結果、パッチの濃度が一定量だけ低下し、光学センサの高い感度領域を使用して正確な濃度調整が行えるようになる。
【００８３】
図５は環境条件としての湿度と調整実施タイミングとしてのプリント枚数とに応じて上記したパッチバイアス下げ幅を変更する場合の一例を示した説明図である。ここで、湿度の条件は第１の調整（図２）の場合と同じである。
【００８４】
常湿（Ｎ湿度）において、図５に示すように、使用初期から１０ｋｃまでは９０Ｖ、以後３０ｋｃまで１００Ｖ、以後５０ｋｃまで１１０Ｖ、以後７００ｋｃまで１１５Ｖ、以後９０ｋｃまで１２０Ｖ、以後１２００ｋｃまで１２５Ｖ、以後１５０ｋｃまで１３０Ｖ、１５０ｋｃ以後１３５Ｖ、というように順次段階的にパッチバイアス下げ幅を大きくする。他の高湿（Ｈ湿度）や低湿（Ｌ湿度）でも同様にして、プリント枚数の増加に応じてパッチバイアス下げ幅を大きくする。
【００８５】
このようにすることで、長期間の使用の影響によりトナーの帯電量が低くなることに対応できる。このように、現像剤の履歴により現像条件の基準値を変えることで、画質の低下、カブリ、トナー飛散等が抑制される。
【００８６】
また、この図５において、低湿（Ｌ湿度）から高湿（Ｈ湿度）な環境条件になるほどパッチバイアス下げ幅を小さくするように設定している。たとえば、使用初期から１万プリント（１０ｋｃ）までにおいて、Ｌ湿度ではパッチバイアス下げ幅は１００Ｖ、Ｎ湿度ではパッチバイアス下げ幅は９０Ｖ、Ｈ湿度ではパッチバイアス下げ幅は８０Ｖ、というように現像条件の基準値を設定している。他のプリント枚数においても同様である。これは、Ｈ湿度になるに従って、特に湿度の影響によりトナーの帯電量が低くなることに対応させているためである。このように、環境条件により現像条件の基準値を変えることで、画質の低下、カブリ、トナー飛散等を抑制している。
【００８７】
そして、プリント枚数に応じて現像条件の基準値を変えつつ、さらに、湿度などの環境条件にも応じて現像条件の基準値を変えるようにしている。このように、現像剤の履歴と環境条件とにより現像条件の基準値を変えることで、画質の低下、カブリ、トナー飛散等を有効に抑制することが可能になる。
【００８８】
＜第１の調整と第２の調整とのタイミング＞
本実施の形態例では、図２及び図５から明らかなように、上記第１の調整と、上記第２の調整とに関し、現像剤の履歴（プリント枚数等）に関して異なるタイミングで実行するようにしている。
【００８９】
ここで異なるタイミングとは、第１の調整と第２の調整とを同時に実行しないことを意味しており、一方の調整によるトナー濃度が安定するために必要なプリント枚数であり、少なくとも５００プリント程度は異なることを意味している。なお、図２と図５の場合では１００００プリント程度の差を設けている。
【００９０】
このように異なるタイミングで第１の調整と第２の調整とを実行することで、それぞれの一方の調整によってトナー濃度が安定するようになり、他方の調整に対して悪影響を与えることがない。
【００９１】
すなわち、１種類の調整だけの場合や、２種類の調整を同時に行う場合に比べてトナー濃度が大きく変化することがなくなり、カブリやトナー飛散とった画像不良が発生しなくなる。また、２種類の調整を異なるタイミングで実行することで、一方の調整によるトナー濃度の変化が安定した時点で他方の調整がなされることになり、安定した濃度調整が実現される。したがって、画質の低下、カブリ、トナー飛散を発生せず、画像濃度の低下、低濃度領域の画像の消失、等の欠点を改善し、高品質な画像を長期間にわたり提供できる。
【００９２】
また、図２と図５の場合では、第２の調整が使用開始から１００００プリントで実行され、その後、２００００プリントに達した時点で第１の調整が実行されるといった具合に、第２の調整が先になっている。しかし、順番はこの逆であっても問題ない。
【００９３】
＜具体的動作＞
次に具体的な画像濃度調整の制御を示すフローチャートを図６により説明する。
【００９４】
まず、現像剤の履歴として、現像剤カウンタのデータが制御部３０により取得される（図６Ｓ１）。
そして、現像信号が制御部３０に入力されると、再開時の現像条件（たとえば現像スリーブ回転数に関する第１の調整、パッチ部バイアス下げ幅に関する第２の調整）が設定がなされる（図６Ｓ２）。
【００９５】
この後に画像形成が行われ、数コピー（たとえば５コピー）毎に行われる画像濃度検出センサ９からの出力（図６Ｓ３）を待ち、出力を検知すると、センサ出力の平均化処理が行われる（図６Ｓ４）。この平均化処理は、検出の精度を上げるために画像濃度検出数を多数（たとえば１０個）の位置にて行って出力するためである。
【００９６】
次に、現像条件（たとえば現像スリーブ回転数）が基準値に達しているかどうか判定を行う（図６Ｓ５）。
現像条件（たとえば現像スリーブの回転数）の基準値は予めテーブル化されメモリに保持されている。画像濃度検出センサ９の出力時に現像条件（現像スリーブ回転数）が基準値に達していない場合は（図６Ｓ５でＮＯ）、現像条件（たとえば現像スリーブ回転数）を変更する工程（画像濃度調整工程Ａ）に移行する。この工程においては、検出された画像濃度が低いかどうかを出力値により判定する（図６Ｓ６）。
【００９７】
この判定を行うために画像濃度検出の出力値に第１しきい値ＴＨ１（図７参照）を設けている。図７は画像濃度検出センサ９の出力、画像濃度及びしきい値との関係を示す図である。この図７において、ＴＨ１は単発トナー補給のためのしきい値であり、ＴＨ２は現像条件（たとえば現像スリーブ回転数）アップのためのしきい値であり、ＴＨ３はトナー補給のためのしきい値であり、ＴＨ４は補給トナーの補給量決定のためのしきい値である。
【００９８】
センサ出力は画像濃度が低い時には高く、画像濃度が高い時には低い。そして、画像濃度検出センサ９の出力により前記第１しきい値ＴＨ１より画像濃度が低い場合は、Ｓ７において検出された画像濃度が第２しきい値ＴＨ２より低いかどうか判定する。前記第２しきい値ＴＨ２より画像濃度が低い場合には、Ｓ８において現像条件である現像スリーブ回転数を１段階アップして、画像濃度が高くなる現像条件に設定する。１段階としては、例えば線速比（現像スリーブ回転数／感光体回転数）Ｖｓ／Ｖｐ＝０．５程度が用いられる。Ｖｓは現像スリーブ回転数、Ｖｐは感光体回転数である。前記第２しきい値より低くない場合には、Ｓ９において少量の１回のみの単発トナー補給を行なう。
【００９９】
なお、第２しきい値ＴＨ２を第１しきい値ＴＨ１と同じ値に設定しておくことにより、第１しきい値（及び第２しきい値）に対して、単発トナー補給を行なうことなく現像条件を変更するか、しないかのみを判定することができ、この場合においては、Ｓ７の判定及びＳ９は省略して良い。画像濃度が第２しきい値ＴＨ２より高い場合に実行されるトナー補給は後述する好ましい態様である（図６Ｓ７）。
【０１００】
前記第１しきい値ＴＨ１より画像濃度が低くない場合は、現像条件を変更しないで、次のセンサ出力まで待機することとなる。
現像条件が基準値達している場合（図６Ｓ５でＹＥＳ）は、トナーを補給することで画像濃度を高くするための工程（画像濃度調整工程Ｂ）に移行する（図６Ｓ１０）。この工程のＳ１０においては、検出された出力により画像濃度が低いかどうか判定する。この判定を行うために画像濃度検出の出力値に第３しきい値ＴＨ３を設けている。前記第３しきい値ＴＨ３より画像濃度が低い場合は、トナーを補給して、画像濃度が高くなるようにトナー濃度を高くするように設定する（図６Ｓ１２またはＳ１３）。なお、好ましい態様として画像濃度の低下の程度により補給トナー量を選択するために、第４しきい値ＴＨ４を設け（図６Ｓ１１）、第４しきい値ＴＨ４より画像濃度が低い場合は、周期的な、たとえば５コピーに２回の多量のトナー補給を行ない（図６Ｓ１２）、第４しきい値ＴＨ４より画像濃度が低くない場合は、少量のトナー補給を行うジョブ（図６Ｓ１３）のラストコピー時でのトナー補給を行うようにしている。前記第３しきい値ＴＨ３より像濃度が低くない場合は、トナーを補給せず次のセンサ出力まで待機することとなる。なお、前記ジョブとは画像形成が中断することのない連続的なコピーを示す。
【０１０１】
この実施の形態例では、上記画像濃度調整工程Ａと画像濃度調整工程Ｂとにより、その時の状況に応じた適性な画像濃度の調整を可能とし、さらに、現像条件である現像スリーブの回転数を徐々に変更することができ、トナーの帯電性が徐々に変わる画像形成の再開初期においても、直ちに適正な画像濃度を提供でき、且つトナーの帯電性が徐々に変わってもそれに対応した現像条件の変更が行われるので、再開初期から継続して適性で安定した画像濃度の画像を得ることができる。
【０１０２】
そして、以上の各処理（図６Ｓ８，Ｓ９，Ｓ１２，Ｓ１３）の後に、再びＳ１とＳ２に戻り、現像剤の履歴（プリント枚数）に関して異なる所定のタイミングに達した時点で、画像濃度調整として２種類の調整（第１の調整と第２の調整）がなされる。
【０１０３】
すなわち、本実施の形態例では、現像剤の履歴に関して異なるタイミングで、画像濃度調整として２種類の調整がなされる。この結果、１種類の調整だけの場合や、２種類の調整を同時に行う場合に比べてトナー濃度が大きく変化することがなくなり、カブリやトナー飛散とった画像不良が発生しなくなる。また、２種類の調整を異なるタイミングで実行することで、一方の調整によるトナー濃度の変化が安定した時点で他方の調整がなされることになり、安定した濃度調整が実現される。したがって、画質の低下、カブリ、トナー飛散を発生せず、画像濃度の低下、低濃度領域の画像の消失、等の欠点を改善し、高品質な画像を長期間にわたり提供できる。
【０１０４】
また、本実施の形態例では、第１の調整が環境により変更されるため、高温高湿及び低温低湿な環境条件下においても、常に、安定した高品質な画像を長期間提供できるようになる。
【０１０５】
また、第２の調整が環境により変更されるため、高温高湿及び低温低湿な環境条件下においても、常に、安定した高品質な画像を長期間提供できるようになる。
【０１０６】
また、第１の調整と第２の調整との双方が環境により変更されるため、高温高湿及び低温低湿な環境条件下においても、常に、より一層安定した高品質な画像を長期間提供できるようになる。
【０１０７】
また、本実施の形態例では、第１の調整と第２の調整とは、現像剤の履歴としてのプリント枚数に応じてそれぞれ実行されるので、一方の調整によるトナー濃度の変化が安定した時点で他方の調整がなされることになり、安定した濃度調整が実現される。したがって、画質の低下、カブリ、トナー飛散を発生せず、画像濃度の低下、低濃度領域の画像の消失、等の欠点を改善し、高品質な画像を長期間にわたり提供できる。
【０１０８】
また、本実施の形態例では、第１の調整と第２の調整とは、現像剤の履歴としての現像剤搬送体の走行距離に応じてそれぞれ実行されるので、一方の調整によるトナー濃度の変化が安定した時点で他方の調整がなされることになり、安定した濃度調整が実現される。したがって、画質の低下、カブリ、トナー飛散を発生せず、画像濃度の低下、低濃度領域の画像の消失、等の欠点を改善し、高品質な画像を長期間にわたり提供できる。
【０１０９】
また、本実施の形態例では、第１の調整と第２の調整とはプリント枚数もしくは現像剤搬送体の走行距離のいずれか一方の適した方に応じてそれぞれ実行されるので、一方の調整によるトナー濃度の変化が安定した時点で他方の調整がなされることになり、安定した濃度調整が実現される。したがって、画質の低下、カブリ、トナー飛散を発生せず、画像濃度の低下、低濃度領域の画像の消失、等の欠点を改善し、高品質な画像を長期間にわたり提供できる。
【０１１０】
また、本実施の形態例において、第１の調整と第２の調整とをプリント動作終了後に実行することが可能である。この場合、安定した状態で調整がなされる。一方、第１の調整と第２の調整とをプリント動作中に実行することも可能である。この場合、生産性を低下させることがないというメリットがある。さらに、第１の調整と第２の調整とを、機器の状態に応じて、プリント動作中かプリント動作終了後のいずれかを選択して実行することが可能である。この場合、ジョブの処理状況などに応じて、安定した状態での調整か、高速生産性を重視した調整かを選択することが可能になる。
【０１１１】
また、以上のフローチャートで示したような動作によれば、複数のしきい値を設けることで、徐々に消費されるトナーに見合ったトナーの補給が行われ、かつトナーの帯電量の上昇に対応させて現像性を変更することで、現像性の不足を補うことができ、電源投入等の休止後の再開初期から安定した画像濃度の画像を提供することができる。また、以上のような動作によれば、現像条件が基準値に到達していない場合には段階的なトナーの補給を行ない、基準値に到達している場合には、トナーの補給を判定して画像濃度を調整し、常に安定した画像濃度を得ることができる。また、以上のような動作によれば、複数のしきい値に従って、単発トナー補給、周期的トナー補給、ジョブのラストコピーでのトナー補給から選ばれる複数のトナー補給モードの１つを実行することにより常に安定した画像濃度を得ることができる。なお、トナー補給量（１コピーあたりの平均補給トナー量）の関係は、単発トナー補給＜ジョブのラストコピーでのトナー補給＜周期的トナー補給となるように補給量を設定することが好ましい。また、再開初期において、現像条件が基準値に達していない時に、現像条件のみで現像性を高くするのみでは、大量の画像濃度が高い原稿がコピーされるとトナー濃度が低くなり過ぎる場合がある。このため、Ｓ６やＳ７において画像濃度が低いことが検出された時に、現像条件の変更及びトナー補給の何れかを使い分けることが好ましい。
【０１１２】
なお、環境条件と現像条件の基準値（たとえば、第１の調整の基準値）との関係は図８に示すようにすることができる。環境条件としては、図８に一例を示すように、高湿、常湿、及び低湿の３段階に区分けする。そして、初期設定される現像スリーブの回転数の基準値を各環境条件に対応させて設けている。
【０１１３】
ここで、高湿（Ｈ湿度）は相対湿度が６５％ＲＨ以上の場合に適用され、常湿（Ｎ湿度）は湿度が３５％ＲＨから６５％ＲＨまでの場合に適用され、低湿（Ｌ湿度）は湿度が３５％ＲＨ以下の場合に適用される。
【０１１４】
この図８においては、現像スリーブ回転数をＶｓ／Ｖｐ（現像スリーブ回転数／感光体回転数）の比率で示しており、低湿から高湿な環境条件になるほど現像スリーブ回転数が低く現像性が低くなるように設定している。すなわち、高湿では、Ｖｓ／Ｖｐは１．９５、常湿ではＶｓ／Ｖｐは２．０５、低湿ではＶｓ／Ｖｐは２．１５というように現像条件の基準値を設定している。これは、高湿になるに従って、特に湿度の影響によりトナーの帯電量が低くなることに対応させているためである。このように、環境条件により現像条件の基準値を変えることで、画質の低下、カブリ、トナー飛散等を抑制している。
【０１１５】
この場合に、通常の現像剤を使用した場合の基準値は図２における２０ｋｃまでの基準値と同じである。そして、放置などによってトナー帯電量のリークの大きい現像剤を使用する場合には、高湿条件におけるトナー電荷量の低下によってカブリやトナー飛散が増えてしまう。そこで、Ｖｓ／Ｖｐ基準値を、通常の場合とは異なって、Ｈ＞Ｎ＞Ｌと設定してもよい。これにより、カブリやトナー飛散をある程度防止できる。なお、同様にして、リークの大きい現像剤に対して、第２の調整の基準値を変更するようにしてもよい。
【０１１６】
図９は環境条件としきい値の例を示す図であり、常湿と高湿では第１しきい値ＴＨ１は１．５（センサ出力で単位はボルト）、第２しきい値ＴＨ２は２．０、第３しきい値ＴＨ３は１．５、第４しきい値ＴＨ４は２．０に設定されている。すなわち、ＴＨ２≧ＴＨ１、ＴＨ４≧ＴＨ３となる値を設定することが好ましい。ただし、低湿の朝一番における現像性の低下を補うために、低湿時の第１しきい値ＴＨ１と第２しきい値ＴＨ２だけは、高湿・常湿よりも値を小さく設定している。
【０１１７】
なお、本実施の形態例において、図示されないトナーリサイクル手段を備えて、ブレード４でかき落として回収されたトナーを再度現像器６に戻して再使用することが可能である。
【０１１８】
このようなトナーリサイクルを行なう場合でも、上述した本実施の形態例の調整によって、常に安定した高品質の画像濃度を長期に亘り維持することができ、トナーの節約ともなる。
【０１１９】
【発明の効果】
（１）請求項１の発明では、現像剤搬送体の回転数の基準値を現像剤の履歴に応じて変更する第１の調整と、前記最高画像濃度の制御を行う際に印加する現像バイアスの基準値からの変化量を現像剤の履歴に応じて変更する第２の調整とに関し、現像剤の履歴に関して異なるタイミングで実行するようにしている。すなわち、現像剤の履歴に関して異なるタイミングで、画像濃度調整として２種類の調整がなされる。この結果、１種類の調整だけの場合や、２種類の調整を同時に行う場合に比べてトナー濃度が大きく変化することがなくなり、カブリやトナー飛散とった画像不良が発生しなくなる。また、２種類の調整を異なるタイミングで実行することで、一方の調整によるトナー濃度の変化が安定した時点で他方の調整がなされることになり、安定した濃度調整が実現される。したがって、画質の低下、カブリ、トナー飛散を発生せず、画像濃度の低下、低濃度領域の画像の消失、等の欠点を改善し、高品質な画像を長期間にわたり提供できる。
（２）請求項２記載の発明では、画像形成再開初期から継続して適性で安定した画像濃度の画像を得ることができると共に、画質の低下、カブリ、トナー飛散を発生せず、画像濃度の低下、低濃度領域の画像の消失、等の欠点を改善し、高品質な画像を長期間にわたり提供できる。
【０１２０】
（３）請求項３の発明では、第１の調整が環境により変更されるため、高温高湿及び低温低湿な環境条件下においても、常に、安定した高品質な画像を長期間提供できるようになる。
【０１２１】
（４）請求項４の発明では、第２の調整が環境により変更されるため、高温高湿及び低温低湿な環境条件下においても、常に、安定した高品質な画像を長期間提供できるようになる。
【０１２２】
（５）請求項５の発明では、第１の調整と第２の調整とが環境により変更されるため、高温高湿及び低温低湿な環境条件下においても、常に、より一層安定した高品質な画像を長期間提供できるようになる。
【０１２３】
（６）請求項６の発明では、第１の調整と第２の調整とはプリント枚数に応じてそれぞれ実行されるので、一方の調整によるトナー濃度の変化が安定した時点で他方の調整がなされることになり、安定した濃度調整が実現される。したがって、画質の低下、カブリ、トナー飛散を発生せず、画像濃度の低下、低濃度領域の画像の消失、等の欠点を改善し、高品質な画像を長期間にわたり提供できる。
【０１２４】
（７）請求項７の発明では、第１の調整と第２の調整とは現像剤搬送体の走行距離に応じてそれぞれ実行されるので、一方の調整によるトナー濃度の変化が安定した時点で他方の調整がなされることになり、安定した濃度調整が実現される。したがって、画質の低下、カブリ、トナー飛散を発生せず、画像濃度の低下、低濃度領域の画像の消失、等の欠点を改善し、高品質な画像を長期間にわたり提供できる。
【０１２５】
（８）請求項８の発明では、第１の調整と第２の調整とはプリント枚数もしくは現像剤搬送体の走行距離のいずれか一方の適した方に応じてそれぞれ実行されるので、一方の調整によるトナー濃度の変化が安定した時点で他方の調整がなされることになり、安定した濃度調整が実現される。したがって、画質の低下、カブリ、トナー飛散を発生せず、画像濃度の低下、低濃度領域の画像の消失、等の欠点を改善し、高品質な画像を長期間にわたり提供できる。
【０１２６】
（９）請求項９の発明では、第１の調整と第２の調整とがプリント動作終了後に実行されるため、安定した状態で調整がなされる。
（１０）請求項１０の発明では、第１の調整と第２の調整とがプリント動作中に実行されるため、生産性を低下させることがない。
【０１２７】
（１１）請求項１１の発明では、第１の調整と第２の調整とを、機器の状態に応じてプリント動作中かプリント動作終了後のいずれかに実行するようにしているため、ジョブの処理状況などに応じて、安定した状態での調整か、高速生産性を重視した調整かを選択することが可能になる。
【０１２８】
（１２）請求項１２記載の発明では、トナーリサイクルを行なう場合でも、常に安定した高品質の画像濃度を長期に亘り維持することができ、トナーの節約ともなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態例の画像形成装置の要部を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態例の基準値の設定例を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態例におけるセンサの特性を示す特性図である。
【図４】本発明の一実施の形態例の設定の例を示す原理説明図である。
【図５】本発明の一実施の形態例の基準値の設定例を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施の形態例の画像濃度調整の制御を示すフローチャートである。
【図７】画像濃度検出センサの出力、画像濃度、およびしきい値との関係を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施の形態例の環境条件と現像条件の基準値を示す説明図である。
【図９】本発明の一実施の形態例のしきい値の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  感光体
２ａ  転写器
２ｂ  分離器
４  ブレード
５  帯電器
５ａ  帯電極
５ｂ  グリッド
６  現像器（現像手段）
６ａ  現像スリーブ（現像剤搬送体）
６ｂ  固定磁石
７  現像条件駆動部
９  画像濃度検出器（検知手段）
１０  温湿度検出器
２０  像露光手段
２１  光源
２２  反射ミラー
３０  制御部（画像濃度調整手段）
３２  トナー補給器
３３  トナー
３４  補給ローラ
４０  クリーナ
【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】
0003925019.tif 000008
【図８】
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【図９】
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