JP2005202000A - 現像装置及びそれを具備する画像形成装置，現像濃度調節方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ２成分現像剤を用いた現像装置におけるテスト画像濃度に基づく現像濃度補正に際し，現像濃度調節の精度を確保しつつ，極力短時間で補正幅の広い現像濃度補正を可能とすること。
【解決手段】 テスト画像（パッチ画像）濃度に基づく現像濃度補正に際し，通常は現像バイアスやグリッド電圧の補正（γ補正）によって短時間での現像濃度補正を行い（Ｓ１１），γ補正の補正量が通常範囲を超える場合には，γ補正（Ｓ１１）とトナー濃度（透磁率基準値）の調節（Ｓ５）とを組み合わせる。さらに，トナー濃度が変更された場合は，それに応じてγ補正の補正基準（γ補正ＴＢＬ）の設定と，γ補正の補正タイミングとを変更する（Ｓ６，Ｓ７）。
【選択図】図３

Description

本発明は，像担持体上の静電潜像をトナーによって現像する現像装置及びそれを具備する画像形成装置，並びに現像濃度調節方法に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置は，感光体ドラム（像担持体）上の静電潜像が現像装置によって現像される。この現像装置は，静電潜像が形成されて回転する感光体ドラム（像担持体）に対して対向配置された現像ローラと，現像剤を収容する現像槽とを備え，現像ローラによって現像槽内の現像剤を感光体ドラム側へ搬送することにより，感光体ドラム上の静電潜像を現像する。
現像装置により現像された画像の濃度は，各種要因によって変動するため，一定の画質を維持するためには濃度調節が必要となる。
従来，現像装置における濃度調節は，基準となるパッチ画像（テスト画像）を感光体ドラムや転写ベルト等に現像（画像形成）してその濃度を検出し，検出濃度と予め設定された基準濃度との差に応じて現像バイアス（現像ローラのバイアス電位）や感光体ドラムの帯電電位（帯電装置のグリッド電圧）を調節するγ補正を行うことが一般的である。この場合，パッチ画像濃度を現像バイアスやグリッド電圧等の補正量（以下，現像濃度補正量という）に変換する変換テーブルを，実験データ等に基づいて予め用意しておき，検出されたパッチ画像濃度をこの変換テーブルに適用することによって補正量を設定する。
また，現像剤がトナーとキャリアとを含む２成分現像剤である場合は，キャリアが現像槽内に残され，トナーのみが現像に用いられ消費される。消費された分のトナーは，トナー補給手段によって現像槽内に補給される。
このような２成分現像剤を用いた現像装置では，画像品質を維持するために，現像槽内のトナー濃度を適正な濃度に維持する必要がある。このため，２成分現像剤を用いる現像装置では，一般に，トナー濃度の指標として現像剤の透磁率を検出し，その透磁率検出値（検出信号レベル）がトナー補給判断用の基準値（以下，透磁率基準値という）を超えると，トナー濃度が所定値を下回ったものとしてトナーを補給するよう制御する。

ところで，現像バイアス若しくはグリッド電圧を小さくし過ぎると，クリーニングフィールド（感光体ドラムと現像ローラの電位差）が小さくなり過ぎ，現像画像において，本来は現像されるべきでない無画像部分に現像されてしまういわゆるかぶりが生じるという問題が発生する。逆に，現像バイアス若しくはグリッド電圧を大きくし過ぎると，クリーニングフィールドが大きくなり過ぎ，現像剤のキャリアが感光体ドラム側に移行（欠落）してしまう，或いは異常放電（ピンホールリーク）が生じるという問題が発生する。キャリアが感光体ドラム側へ移行すると，これをクリーニングブレードで擦ることによって感光体ドラムに傷がつくこともある。このため，現像バイアスやグリッド電圧の調節による現像濃度補正には限界がある。
従来，現像濃度を調節する手段として，例えば特許文献１には，帯電器（帯電装置）の出力補正量（グリッド補正量）が所定値以上になった場合に，トナー濃度基準値（前記透磁率基準値に相当）を変化させるものが示されている。これにより，パッチ画像濃度に基づくグリッド電圧の補正幅が所定以上となる場合に，併せて現像剤の基準濃度（即ち，トナー濃度）を上下させることにより，グリッド電圧が大きくなり過ぎることによるかぶり現象の発生やキャリア欠落の発生を防止しつつ，現像濃度の補正範囲を広げるものである。これにより，長期間及び幅広い状況変化に対応して一定画質を維持できる。
特開平１１−１９０９３３号公報

しかしながら，パッチ画像濃度から現像濃度補正量を求める理想的な変換テーブル，即ち，現像濃度の補正基準は，現像濃度によって異なる。このため，特許文献１に示される技術では，前記透磁率基準値が通常の基準値（即ち，前記変換テーブルに対応した前記透磁率基準値）から変更されている状態では，適切な現像濃度補正量を設定できず，現像濃度の調節精度が悪化するという問題点があった。
一方，トナー濃度の調節を主として，即ち，パッチ画像濃度に基づいて主として前記透磁率基準値を調節することも考えられる。しかし，現像剤を収容する現像槽は一定の容量を有するため，トナー補給後，現像剤を撹拌してトナー濃度が現像槽全体で均一となるまでに時間がかかる。このため，パッチ画像濃度に基づいて前記透磁率基準値を調節すると，毎回の現像濃度補正に長時間を要するという問題点が生じる。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，２成分現像剤を用いた現像装置におけるテスト画像濃度に基づく現像濃度補正に際し，現像濃度調節の精度を確保しつつ，極力短時間で補正幅の広い現像濃度補正を可能とする現像装置及びそれを具備する画像形成装置，並びに現像濃度調節方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は，トナー及びキャリアを含む現像剤の透磁率を検出する透磁率検出手段と，その透磁率検出値と透磁率基準値との比較に基づいて前記トナーを補給するトナー補給手段と，像担持体上の静電潜像を前記トナーにより現像する現像手段と，該現像手段を用いて形成されたテスト画像の濃度に基づいて前記現像手段の現像バイアス及び／又は前記像担持体の帯電電位を補正することにより現像濃度を補正する現像濃度補正手段と，を具備する現像装置において，前記現像濃度補正手段による補正量が既定範囲を超える場合に前記透磁率基準値を調節する透磁率基準値調節手段と，調節された前記透磁率基準値に基づいて前記現像補正手段における現像濃度の補正基準を設定する現像濃度補正基準設定手段と，を具備してなることを特徴とする現像装置。
これにより，テスト画像濃度に基づく現像濃度補正に際し，通常は現像バイアスやグリッド電圧（像担持体の帯電電位）の補正（γ補正）によって短時間での現像濃度補正を行うことができる。また，γ補正とトナー濃度の調節（即ち，透磁率基準値の調節）とを組み合わせることによって補正幅の広い現像濃度補正が可能となる。さらに，トナー濃度（即ち，透磁率基準値）が変更（調節）された場合には，それに応じてγ補正の補正基準（テスト画像濃度から補正量への変換テーブルや変換式等）の設定も変更されるので，γ補正の精度を確保することができる。

前記透磁率基準値又は前記現像濃度の補正基準が通常の値又は基準から変更されている状態は，装置の余裕率（マージン）が少ない状態であるので，そのような状態は極力短期間で解消させる（通常状態へ戻す）ことが望ましい。例えば，トナー濃度を下げた状態では現像剤中のキャリアが像担持体（感光体）側へ移行（欠落）しやすくなり，トナー濃度を上げた状態では帯電不良のトナーが増え，トナーが飛散しやすくなる。
そこで，前記透磁率基準値又は前記現像濃度の補正基準に基づいて前記現像濃度補正手段による補正タイミングを制御する現像濃度補正タイミング制御手段を具備するものが考えられる。
これにより，前記透磁率基準値又は前記現像濃度の補正基準が通常の値又は基準から変更されている場合に，現像濃度の補正周期を短くする（補正タイミングを早める）等によって通常の設定状態に戻せる状態となったか否かを早期に判断することができる。
また，前記透磁率基準値調節手段による前記透磁率基準値の変更に応じて前記現像手段に前記現像剤の撹拌を行わせる撹拌制御手段を具備するものも考えられる。
これは，前記透磁率基準値の変更が必要な状態では，現像槽内の現像剤が不安定な状態であることが予想されるので，撹拌によって現像剤の状態を安定化させるための構成である。

ところで，現像量の多い（トナー消費量が多い）現像の後に出力されたテスト画像の濃度が低い場合，現像ローラ付近のトナー濃度が部分的に低い状態となっていることが考えられ，そのような状態で出力されたテスト画像の濃度はその時点の装置本来の状態を表しているといえない。さらに，現像ローラ付近のトナー濃度が低い状態のままさらに現像を行うと，キャリアの欠落にもつながる。
そこで，前記テスト画像の濃度が目標濃度範囲より低く，かつ，前記テスト画像の形成前にトナーが既定量以上消費される現像が行われていた場合に，前記トナー補給手段によるトナー補給と前記現像手段による前記現像剤の撹拌及びその後の前記テスト画像の再形成とを実行させた後に，再形成された前記テスト画像の濃度に基づく現像濃度補正を前記現像補正手段に行わせる第１テスト画像形成制御手段を具備するものが考えられる。
これにより，トナー消費量が多かった現像の後に出力されたテスト画像の濃度が低い場合，トナー補給と現像剤撹拌とによってトナー濃度の適正化，均一化が行われた上でテスト画像が再形成され，再形成されたテスト画像に基づいて現像濃度調節が行われるので，適切な現像濃度補正を行うことができる。
ここで，トナー消費量の大小は，テスト画像形成の１回前の現像における印字率（記録紙１ページ分の現像領域当たりの画素を形成した部分の面積率）等によって判別することが可能である。

また，当該現像装置の前回の運転終了時から今回の運転開始時までの経過時間が既定時間よりも長い場合に，前記現像手段による前記現像剤の撹拌及びその後の前記テスト画像の形成とを実行させた後に，該テスト画像の濃度に基づく現像濃度補正を前記現像補正手段に行わせる第２テスト画像再形成制御手段を具備するものが考えられる。
現像装置を長時間放置すると，現像剤の放電によりその帯電量が不足して，透磁率の検出値が下がり，見かけ上，トナー濃度が高くなった状態として検出される。このような状態でテスト画像の形成及び現像濃度補正を行うと，適切な現像濃度調節が行えない。そこで，放置時間が長い場合には，現像剤の撹拌を行って十分帯電させた後にテスト画像形成及び現像濃度補正を行えば，帯電が不十分な現像剤を用いた現像濃度補正が行われることを回避できる。
また，周辺空気の湿度を検出する湿度検出手段と，前記湿度検出手段の検出結果に基づいて前記透磁率基準値を補正する湿度補正手段と，を具備するものであればなお好適である。
後述するように，現像剤は，周囲環境の湿度変動によって透磁率検出値が変動する。従って，湿度に応じて前記透磁率基準値を補正すれば，周囲環境の湿度変動に対応して２成分現像剤のトナー濃度を適切に維持することができ，ひいては現像濃度を適切に調節することができる。

また，本発明は，前記現像装置が行う処理に相当する現像濃度調節方法として捉えたものであってもよい。
即ち，トナー及びキャリアを含む現像剤の透磁率を検出する透磁率検出工程と，その透磁率検出値と透磁率基準値との比較に基づいて前記トナーを補給するトナー補給工程と，像担持体上の静電潜像を前記トナーによって現像する現像工程と，該現像工程を経て形成されたテスト画像の濃度に基づいて前記現像工程における現像濃度を補正する現像濃度補正工程と，を有する現像濃度調節方法において，前記現像濃度補正工程による補正量に基づいて前記透磁率基準値を調節する透磁率基準値調節工程と，前記透磁率基準値に基づいて前記現像補正工程における現像濃度の補正基準を調節する現像濃度補正基準調節工程と，を有してなることを特徴とする現像濃度調節方法である。

本発明によれば，テスト画像濃度に基づく現像濃度補正に際し，通常は現像バイアスやグリッド電圧（像担持体の帯電電位）の補正（γ補正）によって短時間での現像濃度補正を行うことができる。また，γ補正の補正量が既定範囲を超える場合には，γ補正とトナー濃度の調節（即ち，透磁率基準値の調節）とを組み合わせることによって補正幅の広い現像濃度補正が可能となる。さらに，トナー濃度（即ち，透磁率基準値）が変更（調節）された場合には，それに応じてγ補正の補正基準（テスト画像濃度から補正量への変換テーブルや変換式等）の設定も変更されるので，γ補正の精度を確保することができる。
また，前記透磁率基準値又は前記現像濃度の補正基準に基づいて前記現像濃度補正手段による補正タイミングを制御することにより，前記透磁率基準値又は前記現像濃度の補正基準が通常の値等から変更されている場合に，現像濃度の補正周期を短くする（補正タイミングを早める）等によって通常の設定状態に戻せる状態となったか否かを早期に判断することができる結果，余裕率の少ない状態を極力短期間に抑えることができる。
また，前記透磁率基準値調節手段による前記透磁率基準値の変更に応じて前記現像手段に前記現像剤の撹拌を行わせれば，現像槽内の現像剤の状態を早期に安定化させることができる。
さらに，前記テスト画像の濃度が目標濃度範囲より低く，かつ，前記テスト画像の形成前における前記現像手段による前記現像剤の撹拌が行われなかった間に既定現像量以上の現像が行われていた場合に，前記トナー補給手段によるトナー補給と前記現像手段による前記現像剤の撹拌及びその後の前記テスト画像の再形成とを実行させた後に，再形成された前記テスト画像の濃度に基づく現像濃度補正を前記現像補正手段に行わせるものであれば，トナー濃度の適正化，均一化を行った上で再形成したテスト画像に基づいて現像濃度調節が行われるので，適切な現像濃度補正を行うことができる。
また，当該現像装置の前回の運転終了時から今回の運転開始時までの経過時間が既定時間よりも長い場合に，前記現像手段による前記現像剤の撹拌及びその後の前記テスト画像の形成とを実行させた後に，該テスト画像の濃度に基づく現像濃度補正を前記現像補正手段に行わせれば，帯電が不十分な現像剤を用いた現像濃度補正が行われることを回避できる。
また，周辺空気の湿度に基づいて前記透磁率基準値を補正すれば，周囲環境の湿度変動に対応して２成分現像剤のトナー濃度を適切に維持することができ，ひいては現像濃度を適切に調節することができる。

以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係る現像装置Ｘを具備する画像形成装置Ａの概略断面図，図２は現像装置Ｘの概略断面図，図３は現像装置Ｘにおける現像濃度調節処理の手順を表すフローチャート，図４は放置時間及び運転開始後の経過時間と現像剤の透磁率センサの出力値との関係を表すグラフ，図５は湿度及びトナー濃度と現像剤の透磁率との関係を表すグラフ，図６は湿度及びトナー濃度と現像剤の透磁率との関係を表すグラフである。

まず，図１の断面図を用いて，本発明の実施の形態に係る現像装置Ｘが搭載される画像形成装置Ａの構成について説明する。
画像形成装置Ａは，画像読取装置にて読み込まれた画像や，当該画像形成装置Ａに外部から接続された機器（例えばパーソナルコンピュータ等のホスト装置）からのデータを，前記電子写真方式により画像として記録出力するプリンタである。
画像形成装置Ａには，感光体ドラム３を中心に，画像形成プロセスの各機能を担う各プロセスユニットが配置され，これらにより画像形成部が形成されている。感光体ドラム３の周囲には，帯電手段５，光走査ユニット１１，現像装置Ｘ，転写手段６，クリーニングユニット４および除電ランプ１２等が順次配置されている。
帯電手段５により，感光体ドラム３の表面が均一に帯電され，光走査ユニット１１により，均一に帯電された感光体ドラム３上に光像が走査されて静電潜像が書き込まれる。さらに，現像装置Ｘが備える現像部１（前記現像手段の一例）により，光走査ユニット１１によって感光体ドラム３（前記像担持体の一例）上に書き込まれた静電潜像がトナーにより現像（顕像化）される。消費された分のトナーは，現像装置Ｘに設けられたトナー補給部２により，トナー補給槽７から現像槽２１へ補給される。
次に，転写手段６により，感光体ドラム３上に顕像化された画像が記録シート上に転写され，クリーニングユニット４により，感光体ドラム３上に残留した現像剤が除去されることによって，感光体ドラム３上に新たな画像を記録することが可能となる。また，除電ランプ１２は，感光体ドラム３表面の電荷を除去するものである。
画像形成装置Ａの下部には，該画像形成装置Ａ本体内に内装された供給トレイ１０が配置されている。供給トレイ１０は，記録シートを収容する記録材収容トレイである。供給トレイ１０に収容された記録シートは，ピックアップローラ１６等により１枚ずつ分離され，レジストローラ１４まで搬送され，レジストローラ１４により感光体ドラム３に形成された画像とのタイミングが計られた後，転写手段６と感光体ドラム３との間に順次供給される。そして感光体ドラム３上に記録再現された画像は記録シート上に転写される。なお，供給トレイ１０へのシートの補給は，画像形成装置Ａの正面側（操作側，図面手前側）に，供給トレイ１０を引き出して行う。

画像形成装置Ａの下面には，周辺装置として準備されている図示しない多段の記録シート供給トレイを有するデスク装置，および大量の記録シートを収容可能とした大容量記録材供給装置等から送られてくる記録シートを受け入れ，画像形成部に向かって記録シートを順次供給するためのシート受口１３が設けられている。
画像形成装置Ａ内上部には，定着装置８が配置されている。定着装置８は，画像が転写されたシートを順次受け入れて，定着ローラ８１と加圧ローラ８２等により，熱と圧力により記録シート上に転写された現像画像を定着するものである。これにより，記録シート上に画像が記録される。
画像が記録された記録シートは，搬送ローラ１７によりさらに上方へ搬送され，切換えゲート９を通過する。そして，記録シートの排出トレイが画像形成装置Ａの外装に備えられた積載トレイ１５に設定されている場合は，反転ローラ１８により積載トレイ１５に排出される。一方，両面画像形成や後処理が指定されている場合には，一旦反転ローラ１８により積載トレイ１５に向けて記録シートを途中まで排出し，シート後端を狭持させた状態で停止した後に反転ローラ１８を逆転させる。そして，上記シートを逆方向，つまり両面画像形成や後処理の為に選択的に装着されている記録材再供給搬送装置や後処理装置の装着されている方向に反転搬送する。
このとき，切換えゲート９は，図２の実線の状態から破線の状態に切換えられる。両面画像形成を行う場合は，反転搬送されたシートは，図示しない記録材再供給搬送装置を通り，再び画像形成装置Ａに供給される。後処理が成される場合は，記録材再搬送装置から別の切換えゲートにて，図示しない中継搬送装置を介して，後処理装置に搬送され，後処理が施されるようになっている。図１は，記録材再供給搬送装置および後処理装置が装着されていない例である。
光走査ユニット１１の上下空間部には，画像形成プロセスを制御する回路基板及び外部機器からの画像データを受け入れるインターフェイス基板等を収容する制御部１１０，そして，これら各種の上記インターフェイス基板，ならびに上記画像形成を行う各部に対して電力を供給する電源装置１１１等が配置されている。

図２は，本発明の実施の形態に係る現像装置Ｘの概略構成を表す断面図である。現像装置Ｘは，トナー及びキャリアからなる現像剤（２成分現像剤）を用いるものである。
現像装置Ｘは，大きくは現像部１とトナー補給部２とから構成される。
前記現像部１は，静電潜像が形成され回転する感光体ドラム３に対向して回転する現像ローラ２４と，現像剤を収容する現像槽２１と，現像槽２１内の現像剤を撹拌する撹拌回転羽根２２及び撹拌ローラ２３とを備えている。そして，前記現像ローラ２４が回転することによって現像剤を現像槽２１から感光体ドラム３側へ搬送し，これにより感光体ドラム３上の静電潜像を現像する。
前記現像槽２１内の現像剤は，前記現像ローラ２４と前記撹拌回転羽根２２及び撹拌ローラ２３の回転により撹拌されて帯電する。さらに，前記現像ローラ２４には，前記感光体ドラム３との電位差を設けるため，現像バイアス電圧が印加されている。
さらに，現像装置Ｘは，前記現像槽２１内の２成分現像剤（トナー及びキャリアを含む現像剤）の透磁率を検出する透磁率センサ２５（前記透磁率検出手段の一例）と，現像装置Ｘの周辺空気の湿度（環境湿度）を検出する湿度センサ２６とを備え，その検出値によって現像剤中のトナー濃度と周辺の湿度とが検出される。

また，現像装置Ｘが備えるトナー補給部２は，前記現像槽２１に補給されるトナーを収容するトナー補給槽７と，その内部において回転することによりトナーを上方へ汲み上げるパドル７１と，汲み上げられたトナーを搬送するトナー搬送ローラ７２と，該トナー搬送ローラ７２から搬送されるトナーを補給口Ｑを通じて前記現像槽２１内に補給するトナー補給ローラ７３とを具備している。
前記トナー補給装部２（前記トナー補給手段の一例）は，前記透磁率センサ２５により検出された透磁率検出値（トナー濃度）とトナー補給判断用の基準値Ｖ_ref（前記透磁率基準値）とを比較し，透磁率検出値が基準値Ｖ_ref以上（トナー濃度が薄い）となった場合に前記トナー補給ローラ７３が回転し，Ｖ_ref−β（β＞０）以下となった場合に前記トナー補給ローラ７３が停止する。これによりトナーが間欠的に前記現像槽２１内に補給される。
前記トナー補給槽７には，トナーが充填されたトナーボトル３０が取り付けられており，随時，前記トナーボトル３０から前記トナー補給槽７にトナーが補給される。
前記トナー補給装部２を含む現像装置Ｘの運転制御（起動，停止，トナー濃度（透磁率検出値）に基づく前記トナー補給ローラ７３の回転駆動制御等）は，制御部４０によって行われる。該制御部４０は，ＣＰＵ及びこれにより実行されるプログラムを記憶するＲＯＭ，並びにその他周辺装置を備え，前記ＣＰＵが前記ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより後述する各処理を実行する。さらに，前記制御部４０は，クロック発信器を備え，これにより時刻の経時を行う機能を有する。
さらに，現像装置Ｘは，前記制御部４０の処理に用いる各種パラメータや式（式の係数等）が記憶されるＳＲＡＭ等からなるデータ記憶部５０を備えている。

次に，図３に示すフローチャートを用いて，現像装置Ｘにおける現像濃度調節処理の手順について説明する。この処理は，前記制御部４０が制御プログラムを実行することにより具現される。以下，Ｓ１，Ｓ２，…は，処理手順（ステップ）の番号を表す。
＜ステップＳ１＞
前記ホスト装置からプリントデータが受信されると，前記制御部４０は，γ補正タイミングであるか否かを判別する。γ補正は，前記現像部１の現像バイアスと前記感光体ドラム３の帯電電位との一方又は両方を補正する処理であり，後述するステップＳ１１で実行する。
この判別は，例えば，後述するプリント実行処理（Ｓ１２）において積算されたプリント積算枚数（画像形成枚を行った記録紙の積算枚数）が，γ補正タイミング判別用に設定された設定枚数（以下，γ補正設定枚数という）以上であればγ補正タイミングであると判別する。前記プリント積算枚数及び前記γ補正設定枚数は，前記データ記憶部５０に記憶される。
ここで，γ補正タイミングであると判別した場合は，ステップＳ２へ，そうでない場合はステップＳ１２へ移行する。

＜ステップＳ２，Ｓ３＞
γ補正タイミングである場合は，前記制御部５０は，前記現像部１（現像手段）に既定のパッチ画像（前記テスト画像の一例）を前記感光体ドラム３上に形成（現像）させる（Ｓ２）。このとき，前記プリント積算枚数がクリア（初期化）される。
さらに，前記制御部５０は，そのパッチ画像の画像濃度を，照明ランプ及びその反射光を光電変換するＣＣＤ等から構成された反射型の画像濃度センサ６０（画像濃度検出手段）で検出する（Ｓ３）。この画像濃度センサ６０は，図２に示すように，例えば，前記感光体ドラム３周囲の現像部１の後段側（回転方向下流側）に配置され，前記感光体ドラム３上に形成（現像）された前記パッチ画像の画像濃度を検出する。
＜ステップＳ４＞
次に，前記画像濃度センサ６０により検出された前記パッチ画像の画像濃度（即ち，現像手段を用いて形成されたテスト画像の濃度）に基づいて，前記現像部１の現像バイアスと前記感光体ドラム３の帯電電位との一方又は両方を補正するγ補正（現像濃度補正手段の処理）を行った場合に，その補正量が，予め設定された通常範囲内に収まるか否かを判別する（Ｓ４）。例えば，パッチ画像濃度が予め設定された最大濃度以上である場合には，γ補正の補正量が前記通常範囲の最小補正量（前記現像バイアスや感光体ドラム３の帯電電位）を下回ると判別し，逆に，予め設定された最小濃度を下回る場合には，γ補正の補正量が前記通常範囲の最大補正量を上回ると判別する。
ここで，前記通常範囲内に収まらないと判別した場合は，Ｓ５へ移行し，そうでない場合はＳ２１へ移行する。
前記通常範囲は，装置の許容範囲とすることも考えられるが，それよりも余裕を持たせた範囲とすることが望ましい。

＜ステップＳ５，Ｓ６＞
Ｓ４において，γ補正による補正量が前記通常範囲（前記既定範囲の一例）を超えると判別した場合に，前記制御部４０は，その超える方向（補正量が大か小か）応じて，トナー補給制御に用いるトナー基準濃度，即ち，前記透磁率基準値を変更（調節）する（Ｓ５，前記透磁率基準値調節手段の処理の一例）。
例えば，パッチ画像濃度が前記最大濃度以上である場合には，前記透磁率補正値を予め定められた補正レベル分だけ上げ（即ち，トナー基準濃度を下げる），逆に前記最小濃度を下回る場合には，前記透磁率補正値を予め定められた補正レベル分だけ下げる（即ち，トナー基準濃度を上げる）。この場合，透磁率検出値自体を補正しても（補正方向は逆となるが），実質的に前記補正率基準値を補正したことと同じである。
次に，Ｓ５で設定変更（調節）された前記透磁率基準値に応じて，前記γ補正（前記現像補正手段における現像濃度の補正）の補正基準であるγ補正ＴＢＬ（テーブル）の設定を変更する（Ｓ６，前記現像濃度補正基準設定手段の処理の一例）。
このγ補正ＴＢＬは，パッチ画像濃度を現像バイアスやグリッド電圧等の補正量（以下，現像濃度補正量という）に変換する変換テーブルである。
本処理では，複数の前記透磁率基準値（即ち，トナー濃度）の条件下で得た実験データ等に基づいて，その条件ごとに用意したγ補正ＴＢＬの候補を予め前記データ記憶部５０に記憶させておき，その中から設定変更後の前記透磁率基準値に対応するものを選択する。もちろん，標準となるγ補正ＴＢＬのみを用意しておき，その補正係数を前記透磁率基準値に応じて既定の補正式等により設定すること等も考えられる。

＜ステップＳ７＞
さらに，前記制御部４０は，Ｓ５で設定変更（調節）された前記透磁率基準値，或いは，Ｓ６で設定変更された前記γ補正ＴＢＬ（前記現像濃度の補正基準の一例）に応じて，γ補正を実行するタイミング（前記現像濃度補正手段による補正タイミングの一例）を変更する（Ｓ７，前記現像濃度補正タイミング制御手段の処理の一例）。
本実施形態では，後述するプリント実行処理（Ｓ１２）において積算され，前記データ記憶部５０に記憶される前記プリント積算枚数が，前記データ記憶部５０に記憶された前記γ補正設定枚数以上の場合にγ補正を行うので，本処理では，前記γ補正設定枚数を変更する。即ち，前記透磁率基準値又は前記γ補正ＴＢＬが，通常の設定（標準設定）でない場合は，装置の余裕率（マージン）が少ない状態であるので，γ補正の周期を短くすべく，前記γ補正設定枚数を標準枚数より少なく設定する。
＜ステップＳ８＞
次に，前記制御部４０は，Ｓ５〜Ｓ７の処理後に（即ち，前記透磁率基準値調節手段による前記透磁率基準値の変更に応じて），前記現像部１（現像手段に）対して所定の撹拌指令を出力することにより，前記現像槽２１内の現像剤の撹拌（現像を行わずに空回転）を行わせる（前記撹拌制御手段の処理の一例）。
これにより，前記撹拌回転羽根２２及び前記撹拌ローラ２３が回転し，現像剤が撹拌される。この撹拌によって，不安定な状態であることが予想される前記現像槽２１内の現像剤の状態を早期に安定化させることができる。
この撹拌は，例えば，予め定められた時間，或いは，透磁率検出値が予め定められた値となるまで継続させる。
また，Ｓ５において前記透磁率基準値の設定がそれまでの値よりも低く設定変更されている場合，通常は，現像剤の撹拌中に前記トナー補給部２によってトナーが補給される。

＜ステップＳ２１＞
一方，Ｓ４において，γ補正による補正量が前記通常範囲内（前記既定範囲内）に収まると判別した場合は，前記制御部４０は，さらにその補正量が，予め設定されたより小さい範囲に収まるか否かを判別し，収まらないと判別した場合はＳ９へ移行し，収まると判別した場合はステップＳ２２〜Ｓ２５の処理へ移行する。
＜ステップＳ２２，Ｓ２３，Ｓ２５＞
Ｓ２１において，γ補正の補正量がより小さい範囲に収まると判別した場合は，Ｓ５〜Ｓ７で設定変更した逆の処理として，設定を通常の設定状態の方向へ戻す処理を実行する。即ち，前記透磁率基準値（トナー基準濃度）と，前記γ補正ＴＢＬと，前記γ補正タイミングの基準となる前記γ補正設定枚数とを，通常の設定値側に戻す処理を実行する（Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４：各々，前記透磁率基準値調節手段，前記現像濃度補正基準設定手段及び前記現像濃度補正基準設定手段の各処理の一例）。
これにより，γ補正の補正量に余裕が生じたタイミングで，前記透磁率基準値及び前記γ補正ＴＢＬ等が通常状態に戻され，通常の現像濃度補正が行われることになる。
そして，この場合も，前記制御部４０は，Ｓ２２〜Ｓ２４の処理後に（即ち，前記透磁率基準値調節手段による前記透磁率基準値の変更に応じて），前記現像部１（現像手段に）対して前記現像槽２１内の現像剤の撹拌を行わせ（前記撹拌制御手段の処理の一例），その後，ステップＳ９の処理へ移行する。

＜ステップＳ９，Ｓ１０，Ｓ１１＞
Ｓ８若しくはＳ２５における撹拌が終了した場合，又はＳ２１においてγ補正の補正量に十分な余裕がない（十分小さくない）と判別した場合は，前記制御部５０は，Ｓ２，Ｓ３と同様に，前記現像部１（現像手段）に既定のパッチ画像（テスト画像）を前記感光体ドラム３上に再形成（現像）させる（Ｓ９）。
次に，そのパッチ画像の画像濃度を，前記画像濃度センサ６０（画像濃度検出手段）で検出する（Ｓ１０）。
さらに，前記制御部５０は，前記現像部１（現像手段）により再形成されたパッチ画像（テスト画像）の濃度に基づいて，前記γ補正ＴＢＬを用いることによってγ補正（現像濃度補正）を実行する（Ｓ１１，前記現像濃度補正手段の処理の一例）。これにより，前記現像部１（現像手段）の現像バイアスと前記感光体ドラム３（像担持体）の帯電電位との一方又は両方が補正され，その結果，現像濃度が補正されることになる。
ここで，Ｓ５の処理において前記透磁率基準値がそれまでよりも低く設定変更，即ち，トナー基準濃度がそれまでよりも高く設定変更されている場合，Ｓ８の撹拌中にトナーが補給され，トナー濃度がそれまでよりも高くなっているので，再形成されたパッチ画像濃度もその分高くなっている。従って，γ補正の補正量は，前記通常範囲内に収まることになる。
一方，Ｓ５の処理において前記透磁率基準値がそれまでよりも高く設定変更，即ち，トナー基準濃度がそれまでよりも低く設定変更されている場合は，Ｓ８の撹拌によって現像剤の帯電量に変動があり得るものの，トナーを減ずる調節は行えないので，再形成されたパッチ画像濃度も１回目（Ｓ２，Ｓ３）と大きくは変わらない場合が多い。この場合，γ補正は，前記通常範囲の下限を下回る補正量（或いは，下限の補正量）で補正が行われることになる。しかし，プリント処理の実行によってトナーが消費され，トナー濃度が下がるにつれ（即ち，透磁率検出値が前記透磁率基準値に近づくにつれ），前記通常範囲内の補正量で適正濃度の画像が得られるようになる。言い換えると，この補正量のままでは，プリント処理の実行枚数が増えるにつれて，現像濃度が濃くなり過ぎることとなる。このためにも，Ｓ７におけるγ補正タイミング（γ補正設定枚数）の設定では，Ｓ５で前記透磁率検出値がそれまでよりも高く設定された場合（トナー基準濃度がそれまでよりも低く設定された場合）には，より補正タイミングを早める設定とすることが望ましい。

＜ステップＳ１２，Ｓ１３，Ｓ１４＞
そして，γ補正（Ｓ１１）が終了した場合，又は，Ｓ１においてγ補正タイミングでないと判別した場合に，前記制御部４０は，前記ホスト装置から受信したプリントデータに基づくプリント処理（Ｓ１４，画像形成処理）を，全ページ分のプリントが完了するまで繰り返し実行する（Ｓ１２，Ｓ１４）。即ち，前記制御部４０は，他の装置と同期して，前記現像部１に前記感光体ドラム３上の静電潜像の現像処理を行わせる。このとき，プリント枚数を積算し，前記データ記憶部５０に記憶させる。
そして，プリント中に，γ補正タイミングとなった場合，即ち，プリント積算枚数が前記γ補正設定枚数以上となった場合には，Ｓ２へ戻って前述した処理が繰り返される一方，全プリントが完了した場合は，本処理を終了させる。
以上の処理により，パッチ画像濃度に基づく現像濃度補正に際し，通常は現像バイアスやグリッド電圧（感光体ドラム３の帯電電位）の補正（γ補正）によって短時間での現像濃度補正を行うことができる。また，γ補正とトナー濃度の調節（即ち，透磁率基準値の調節）とを組み合わせることによって補正幅の広い現像濃度補正が可能となる。さらに，トナー濃度（即ち，透磁率基準値）が変更（調節）された場合には，それに応じてγ補正の補正基準である前記γ補正ＴＢＬの設定も変更されるので，γ補正の精度を確保することができる。
また，前記透磁率基準値等に基づいてγ補正のタイミングを制御することにより，前記透磁率基準値や前記γ補正ＴＢＬが通常の設定から変更されている場合に，γ補正の周期を短くする（補正タイミングを早める）ので，通常の設定状態に戻せる状態となったか否かを早期に判断することができる結果，余裕率の少ない状態を極力短期間に抑えることができる。

ところで，現像量の多い（トナー消費量が多い）現像の後に出力されたパッチ画像の濃度（Ｓ３での検出濃度）が低い場合，前記現像ローラ２４付近のトナー濃度が部分的に低い状態となっていることが考えられ，そのような状態で出力されたパッチ画像の濃度は，その時点の装置本来の状態を表しているといえない。さらに，前記現像ローラ２４付近のトナー濃度が低い状態のままさらに現像を行うと，キャリアの欠落にもつながる。
そこで，前記現像ローラ２４付近のトナー濃度が低い状態であると推定される場合に，例えば，図３のステップＳ８の処理等において，トナーを強制的に補給した後に撹拌することが考えられる。
即ち，Ｓ８において，パッチ画像の濃度が，予め設定された目標濃度範囲より低く，かつ，そのパッチ画像の形成前に，トナーが既定量以上消費される現像が行われていた場合には，前記トナー補給部２（トナー補給手段）に対して強制的にトナー補給を行わせ，さらに前記現像部１（現像手段）による現像剤の撹拌を行わせる。これにより，その撹拌終了後にＳ９へ移行してパッチ画像の再形成が行われた後に，再形成されたパッチ画像の濃度に基づくγ補正（現像濃度補正）がステップＳ１１（前記現像補正手段の処理の一例）で実行されることになる（前記第１テスト画像形成制御手段の処理の一例）。
これにより，トナー濃度の適正化及び均一化が行われた上で，再形成したパッチ画像に基づいてγ補正が行われるので，適切な現像濃度補正（γ補正）を行うことができる。
ここで，トナー消費量の大小は，例えば，Ｓ２におけるパッチ画像形成の１回前に現像を行ったときの印字率（記録紙１ページ分の現像領域当たりの画素を形成した部分の面積率）等によって判別すること等が考えられる。

次に，前記透磁率センサ２５の特性について説明する。
図４（ａ）は，現像装置Ｘの前回の運転終了時から今回の運転開始時までの経過時間，即ち，放置時間と前記現像槽２１内の現像剤の帯電量との関係を表すグラフである。
図４（ａ）に示すように，放置時間が長くなるにつれて，放電により現像剤の帯電量が下がる。これは，放電現象であるため，指数関数的に帯電量が下降する。
一方，図４（ｂ）は，現像装置Ｘを放置後（運転停止状態を継続させた後）の運転開始時からの経過時間（運転開始後経過時間）と，現像剤の帯電量との関係を表すグラフである。
運転開始により，現像剤が撹拌（前記現像ローラ２４や前記撹拌ローラ２３等の駆動による撹拌）されるため，図４（ｂ）に示すように，運転開始後の経過時間が長くなるにつれて現像剤の帯電量が指数関数的に上昇する。

また，図５（ａ）は，現像装置Ｘの放置時間（前回の運転終了時から今回の運転開始時までの経過時間）と前記透磁率センサ２５の検出値（センサ出力電圧，図中では「センサ出力」と示す）との関係を表すグラフである。
図５（ａ）に示したように，放置時間が長くなるにつれて，現像剤の帯電量が指数関数的に下がるため（図４（ａ）参照），前記透磁率センサ２５の検出値（透磁率検出値）は指数関数的に上昇する。これは，帯電量が下がることによって現像剤の粒子間の反発力が下がる結果，現像剤のかさ密度が大きくなるためである。
ここで，透磁率検出値をＶ，放置時間をｔとすると，図５（ａ）に示す透磁率検出値Ｖの変化は，次の（１）式に示すように，放置時間ｔを変数とする指数関数によって表すことができる
Ｖ＝Ｖ₀−Ｖ_h・｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ_d）｝ …（１）
なお，Ｖ₀は現像剤を長期放置後安定したときの透磁率検出値，Ｖ_hは現像剤が十分帯電したときの長期放置後安定したときに対する透磁率検出値の低下幅，τ_dは放電の時定数を各々表す。図５（ａ）の例では，Ｖ₀＝３，Ｖ_h＝０．５，τ_d≒３６（Ｈｒ）である。
また，図５（ｂ）は，現像装置Ｘを放置後の運転開始時からの経過時間（運転開始後経過時間）と，透磁率検出値との関係を表すグラフである。
前述したように，運転開始後の経過時間が長くなるにつれて，現像剤の帯電量が指数関数的に上昇するため（図４（ｂ）参照），図５（ａ）に示したのとは逆に，前記透磁率センサ２５の検出値は指数関数的に下降する。
ここで，透磁率検出値をＶ，当該現像装置Ｘの運転開始後の経過時間をｔとすると，図５（ｂ）に示す透磁率検出値Ｖの変化は，次の（２）式に示すように，運転開始後経過時間ｔを変数とする指数関数によって表すことができる
Ｖ＝Ｖ₀−Ｖ_h・｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ_c）｝ …（２）
なお，τ_cは放電の時定数を各々表す。図５（ｂ）の例では，Ｖ₀＝３，Ｖ_h＝０．５，τ_c≒５（ｍｉｎ）である。
以上のことから，長い放置時間の後に運転を開始した状態で，パッチ画像形成及びγ補正を行うと好ましくないことは明らかである。

そこで，例えば，図３のステップＳ１の前，或いはステップＳ４とステップＳ５の間等において，前記制御部４０により，今回の現像装置Ｘの運転前の放置時間（即ち，前回の運転終了時から今回の運転開始時までの経過時間）を算出し，その放置時間が予め定められた基準時間（既定時間）よりも長い場合に，前記現像部１により前記現像槽２１内の現像剤の撹拌を行わせた後に前記現像部１にパッチ画像（テスト画像）を形成させる（Ｓ２へ移行する）ことが考えられる。その結果，撹拌後に形成されたパッチ画像の濃度に基づくγ補正（現像濃度補正）がＳ１１において前記制御部４０（現像補正手段）により行われることになる（前記第２テスト画像形成制御手段の処理の一例）。
これにより，放置時間中の放電により，十分帯電されていない現像剤を用いてパッチ画像形成及びγ補正が行われることを回避できる。

また，図６（ａ）は，現像剤の実際のトナー濃度が一定（重量濃度４％）である場合における周辺空気の湿度と前記透磁率センサ２５の検出値（出力電圧）との関係を表すグラフである。
図６（ａ）に示すように，周辺空気の湿度が高い場合，現像剤からの放電量が大きくなるので，現像剤の帯電量が下がり，透磁率検出値が上がる。
また，図６（ｂ）は，前記現像槽２１内における現像剤の実際のトナー濃度と前記透磁率センサ２５の検出値（透磁率検出値）との関係を表すグラフである。図中，太い実線で示すグラフは通常湿度の場合を表し，一点鎖線で示すグラフは通常湿度より高湿の場合，破線で示すグラフは通常湿度より低湿の場合をそれぞれ表す。
湿度が一定の場合には，実際のトナー濃度と透磁率検出値（センサ出力）とは負方向の比例関係を有する。しかし，実際のトナー濃度が一定であっても，湿度が変化すれば透磁率検出値が変化する。
従って，前記透磁率基準値を湿度に応じて適切に設定しなければ，湿度が上昇した場合にはトナー補給が不十分となって実際のトナー濃度が目標とする濃度よりも低下し，湿度が低下した場合にはトナー補給が過剰となって実際のトナー濃度が目標とする濃度よりも高くなる。
以上のことから，湿度の変動が大きい場合に，これを何ら考慮せずにパッチ画像形成及びγ補正を行うと好ましくないことは明らかである。
そこで，例えば，図３のステップＳ１の前等において，前記制御部４０により，前記湿度センサ２６の検出値（周辺空気の湿度）に基づいて，前記透磁率基準値を補正することが考えられる（前記湿度補正手段の処理の一例）。
ここで，この補正幅の設定は，予め前記データ記憶部５０に「湿度から前記透磁率基準値の補正幅への変換テーブル」を記憶させておき，これに基づいて行うこと等が考えられる。この補正幅への変換テーブルは，図６（ａ）に示したグラフの縦軸（透磁率センサ出力）を，補正幅に換算した変換テーブルとすればよい。この場合，透磁率検出値自体を補正しても，実質的に前記補正率基準値を補正したことと同じである。
これにより，周囲環境の湿度変動に対応して２成分現像剤のトナー濃度を適切に維持することができ，ひいては現像濃度を適切に調節することができる。

本発明は，電子写真方式の画像形成装置における現像装置への利用が可能である。

本発明の実施の形態に係る現像装置Ｘを具備する画像形成装置Ａの概略断面図。 現像装置Ｘの概略断面図。 現像装置Ｘによる現像濃度調節処理の手順を表すフローチャート。 放置時間及び運転開始後の経過時間と現像剤の帯電量との関係を表すグラフ。 放置時間及び運転開始後の経過時間と現像剤の透磁率センサの出力値との関係を表すグラフ。 湿度及びトナー濃度と現像剤の透磁率との関係を表すグラフ。

符号の説明

Ｘ…現像装置
１…現像部
２…トナー補給部
３…感光体ドラム
７…トナー補給槽
２１…現像槽
２４…現像ローラ
２５…透磁率センサ（トナー濃度センサ）
２６…湿度センサ
４０…制御部
５０…データ記憶部
７３…トナー補給ローラ
Ｓ１，Ｓ２，，，…処理手順（ステップ）

Claims (8)

1. トナー及びキャリアを含む現像剤の透磁率を検出する透磁率検出手段と，その透磁率検出値と透磁率基準値との比較に基づいて前記トナーを補給するトナー補給手段と，像担持体上の静電潜像を前記トナーにより現像する現像手段と，該現像手段を用いて形成されたテスト画像の濃度に基づいて前記現像手段の現像バイアス及び／又は前記像担持体の帯電電位を補正することにより現像濃度を補正する現像濃度補正手段と，を具備する現像装置において，
   前記現像濃度補正手段による補正量が既定範囲を超える場合に前記透磁率基準値を調節する透磁率基準値調節手段と，
   調節された前記透磁率基準値に基づいて前記現像補正手段における現像濃度の補正基準を設定する現像濃度補正基準設定手段と，
   を具備してなることを特徴とする現像装置。
2. 前記透磁率基準値又は前記現像濃度の補正基準に基づいて前記現像濃度補正手段による補正タイミングを制御する現像濃度補正タイミング制御手段を具備してなる請求項１に記載の現像装置。
3. 前記透磁率基準値調節手段による前記透磁率基準値の変更に応じて前記現像手段に前記現像剤の撹拌を行わせる撹拌制御手段を具備してなる請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 前記テスト画像の濃度が目標濃度範囲より低く，かつ，前記テスト画像の形成前にトナーが既定量以上消費される現像が行われていた場合に，前記トナー補給手段によるトナー補給と前記現像手段による前記現像剤の撹拌及びその後の前記テスト画像の再形成とを実行させた後に，再形成された前記テスト画像の濃度に基づく現像濃度補正を前記現像補正手段に行わせる第１テスト画像形成制御手段を具備してなる請求項１〜３のいずれかに記載の現像装置。
5. 当該現像装置の前回の運転終了時から今回の運転開始時までの経過時間が既定時間よりも長い場合に，前記現像手段による前記現像剤の撹拌及びその後の前記テスト画像の形成とを実行させた後に，該テスト画像の濃度に基づく現像濃度補正を前記現像補正手段に行わせる第２テスト画像再形成制御手段を具備してなる請求項１〜４のいずれかに記載の現像装置。
6. 周辺空気の湿度を検出する湿度検出手段と，
   前記湿度検出手段の検出結果に基づいて前記透磁率基準値を補正する湿度補正手段と，
   を具備してなる請求項１〜５のいずれかに記載の現像装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の現像装置を具備してなることを特徴とする画像形成装置。
8. トナー及びキャリアを含む現像剤の透磁率を検出する透磁率検出工程と，その透磁率検出値と透磁率基準値との比較に基づいて前記トナーを補給するトナー補給工程と，像担持体上の静電潜像を前記トナーによって現像する現像工程と，該現像工程を経て形成されたテスト画像の濃度に基づいて前記現像工程における現像濃度を補正する現像濃度補正工程と，を有する現像濃度調節方法において，
   前記現像濃度補正工程による補正量に基づいて前記透磁率基準値を調節する透磁率基準値調節工程と，
   前記透磁率基準値に基づいて前記現像補正工程における現像濃度の補正基準を調節する現像濃度補正基準調節工程と，
   を有してなることを特徴とする現像濃度調節方法。

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