JP2006145951A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 安定した画像濃度とトナー濃度とを維持できる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 潜像が形成された像担持体と、当該潜像をトナーとキャリアとを担持した現像剤担持体でトナー像化する現像手段と、当該現像手段にトナーを補給するトナー補給手段と、トナーとキャリアの混合比を検知するトナー濃度検知手段と、前記像担持体上に形成した検出用基準画像の濃度を検知する画像濃度検知手段と、当該画像濃度検知手段で検出した検知値に基づいて前記トナー補給手段を制御するトナー補給制御手段を有する画像形成装置において、前記トナー濃度検知手段の検知値に基づいて前記現像剤担持体の回転数を制御する回転数制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は、像担持体上の潜像をキャリアとトナーからなる２成分現像材で現像して、トナー像にする電子写真方式の画像形成装置に関する。

トナーとキャリアとからなる２成分現像剤の現像手段を用いた電子写真方式の画像形成装置では、像担持体上の潜像を前記現像手段で現像し、トナー像として顕像化している。

この時、現像手段である現像装置ではトナーが消費されても一定のトナー濃度を保つように制御さる。トナー濃度制御は、画像濃度検知手段による方式とトナー濃度検知手段による方式とに大別される。

画像濃度検知手段による方式は、像担持体上に形成された基準画像の濃度を反射型の光学センサで検知し、その検知値に基づいてトナー補給を行うものである。この方式では、基準画像の濃度に応じてトナー補給の有無を決定するため、画像濃度安定化に対してリニアな効果が現れるが、現像装置内のトナー濃度自体を常に安定化させることは難しい。すなわち、トナー濃度が所定の範囲外、例えば、低すぎると現像時にキャリアの穂立ちの影響で掃き目模様が出たり、高すぎるとトナー飛散を起こすことになる。

トナー濃度検知手段による方式は、現像装置内の現像材の透磁率を測定することでトナーの濃度を予測検知し、その検知値に基づいてトナー補給を行うものである。この方式では、トナー濃度を安定化させることはできるが、トナー濃度以外の因子、例えば、現像剤劣化、使用環境、機械毎の現像条件のバラツキ等による画像濃度変動には安定化の効果はない。

したがって、理想的な画像形成装置においては、安定した画質を長時間にわたって得るために、トナー濃度と画像濃度との双方を安定化させることが必要である。

また、現像性を決定する制御因子には、トナー濃度の他に、現像剤担持体の回転数、現像電位がある。このうち最も現像性に寄与する因子は一般的にはトナー濃度であるが、さらに現像剤使用履歴や環境条件等が誤差要因として挙げられる。

そこで誤差因子を抑えるべく画像濃度検知とトナー濃度検知を併用することで画像濃度変動を少なくする対策として、トナー濃度検知手段の検知値に応じて画像濃度検知手段の閾値を変え、当該検知値を現像電位にフィードバックする方式によって、トナー濃度の値に応じて誤差因子の影響による現像性のずれを予測し、画像濃度検知手段の閾値にフィードバックすることで画像濃度の安定化をはかる方法（例えば、特許文献１参照）や、画像濃度検知とトナー濃度検知を組み合わせ、８枚以上、連続作像があったとき補正手段によるトナー濃度目標値の補正を行い、８枚以上連続した作像が行われないときは、前記補正を行わない方法（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
特開平６−１７５５０１号公報 特開平１１−１３３６８４号公報

しかしながら、従来の技術では、いずれも基準画像の値のみでトナー補給量を決定しないので、トナー濃度の安定性は画像濃度検知方式のみの場合より高いが、画像濃度の安定性はトナー濃度検知方式にみの場合より高いものの、画像濃度検知方式のみの場合には劣る。すなわち、画像濃度検知とトナー濃度検知を併用してトナー補給制御を行うと、双方の検知方式の中間の性能となる。また、いずれの場合も画像濃度を決定する上で誤差因子に対して、予測制御を行う必要があり、実際の場合とのずれの問題が生じる場合がある。

本発明は、上記問題を防止するために、画像濃度検知手段の画像濃度安定性を維持しつつ、トナー濃度検知手段のトナー濃度安定性を得ることのできる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的は、下記の構成によって達成できる。

（１）潜像が形成された像担持体と、当該潜像をトナーとキャリアとを担持した現像剤担持体でトナー像化する現像手段と、当該現像手段にトナーを補給するトナー補給手段と、トナーとキャリアの混合比を検知するトナー濃度検知手段と、前記像担持体上に形成した検出用基準画像の濃度を検知する画像濃度検知手段と、当該画像濃度検知手段で検出した検知値に基づいて前記トナー補給手段を制御するトナー補給制御手段を有する画像形成装置において、前記トナー濃度検知手段の検知値に基づいて前記現像剤担持体の回転数を制御する回転数制御手段を有することを特徴とする画像形成装置（第１の発明）。

（２）潜像が形成された像担持体と、当該潜像をトナーとキャリアとを担持した現像剤担持体でトナー像化する現像手段と、当該現像手段にトナーを補給するトナー補給手段と、トナーとキャリアの混合比を検知するトナー濃度検知手段と、前記像担持体上に形成した検出用基準画像の濃度を検知する画像濃度検知手段と、当該画像濃度検知手段で検出した検知値に基づいて前記トナー補給手段を制御するトナー補給制御手段を有する画像形成装置において、前記トナー濃度検知手段の検知値に基づいて前記現像剤担持体に印加する電圧値を制御する電圧値制御手段を有することを特徴とする画像形成装置（第２の発明）。

（３）潜像が形成された像担持体と、当該潜像をトナーとキャリアとを担持した現像剤担持体でトナー像化する現像手段と、当該現像手段にトナーを補給するトナー補給手段と、トナーとキャリアの混合比を検知するトナー濃度検知手段と、前記像担持体上に形成した検出用基準画像の濃度を検知する画像濃度検知手段と、当該画像濃度検知手段で検出した検知値に基づいて前記トナー補給手段を制御するトナー補給制御手段を有する画像形成装置において、前記トナー濃度検知手段の検知値に基づいて、前記像担持体上に潜像を形成するために照射される単位面積あたりの光量を制御する光量制御手段を有することを特徴とする画像形成装置（第３の発明）。

画像濃度検知手段とトナー濃度検知手段を併用し、トナー濃度検知センサの検知値で、現像剤担持体の回転数、または現像剤担持体へのバイアス値、または像担持体への露光量を制御し、画像濃度検知手段の検知値でトナー補給量を制御するので、種々の環境下で長時間にわたって現像剤を使用しても、一定の画像濃度と一定のトナー濃度とを維持することができる。

以下、本発明の実施の形態の画像形成装置について説明する。

図１は画像形成装置の全体構成を示す模式図である。

図１において、画像形成装置は、両面原稿自動送り装置ＲＡＤＦおよび画像形成装置本体Ａからなっている。

両面原稿自動送り装置ＲＡＤＦは、画像形成装置本体Ａの上部にあり開閉可能となっている。原稿給紙台ａの原稿は、給紙ローラｂ、分離ローラｃ、レジストローラｄ、さらに搬送ドラムｅに搬送され、原稿が搬送される。

次に、画像形成装置本体Ａは、画像読み取り装置１、画像処理手段２、画像書き込み装置３、画像形成手段４、カセット給紙手段５、搬送手段６、定着装置７、排紙手段８、再搬送手段９等で構成されている。

画像読み取り装置１の光学系は、光源と第１ミラーを備える露光ユニット１４、第２ミラーと第３ミラーから成るＶミラーユニット１５、レンズ１６、ＣＣＤイメージセンサ１７により構成されている。両面原稿自動送り装置ＲＡＤＦによる原稿読み取りは、露光ユニット１４がスリット露光用ガラス１３の下方の初期位置に停止した位置において行われる。原稿台ガラス１１上の原稿の読み取りは、露光ユニット１４及びＶミラーユニット１５を移動させながら行われる。

画像読み取り装置１において読み取られた原稿画像の画像情報は画像処理手段２により画像処理が行われ、画像データとして信号化され、一旦メモリに格納される。画像書き込み手段３に含まれる図示しない半導体レーザからの出力光が、像担持体である感光体ドラム２１に照射され静電潜像を形成する。

画像形成手段４においては、像担持体である感光体ドラム２１面上に、帯電器２２により電荷（本実施の形態ではトナーと同極性の負極性）が付加され、画像書き込み手段３からのレーザ光照射により静電潜像が形成され、現像手段である現像装置２３により静電潜像が顕像化されてトナー像となる。トナー像がカセット給紙手段５から搬送された転写材である用紙Ｐ上に転写器２９Ａにより転写され、分離器２９Ｂにより用紙Ｐが剥離され、クリーニング装置２６により転写後の残留トナーが除去される。トナー像が転写された用紙Ｐは、搬送手段６により搬送され、定着手段７により定着され、排紙手段８により装置外の排紙トレイ８１に排出される。

なお、両面コピーの場合は、第１面に画像形成された用紙Ｐは、搬送路切り替え板８２により再搬送手段９に送り込まれ、反転して、再び画像形成手段４において第２面に画像形成後、排紙手段８により装置外の排紙トレイ８１に排出される。反転排紙の場合は、搬送路切り替え板８２により通常の排紙通路から分岐した用紙Ｐは、反転排紙部８３においてスイッチバックして表裏反転された後、排紙手段８により装置外の排紙トレイ８１に排出される。

次に、画像を形成する感光体ドラム２１の周辺および現像装置２３について説明する。

図２は図１における感光体ドラム周辺部を拡大した断面図である。

図２において、２３１は感光体ドラム２１上に潜像をトナー像化する現像剤担持体である現像ブラシである。現像処理後、感光体ドラム２１上の残留トナー（リサイクルトナー）は、感光体ドラム２１の回転方向の下流側に設けられたクリーニングブレード２６Ｂで掻き落とされ、ガイドローラ２６Ａでリサイクルトナー補給槽２７１に導かれ、スクリュー２７２で回収搬送され、リサイクルトナー補給槽２７１内に一旦貯留され、逐次、スクリュー２７３を介して現像装置２３に戻され再利用される。なお、スクリュー２７２、２７３は不図示の駆動機構によって回転する。

一方、新トナーはトナー補給手段であるトナー補給装置２４に収納されている。当該トナー補給容器２４１は不図示の動力源からの動力を得て回転しながら、撹拌手段２４２で容器内でトナーを撹拌し、トナー中間補給槽２５１を経由して現像装置２３へ搬送、補給する。

また、搬送解除停止手段２４３はトナー補給容器２４１から現像装置２３の方向へのトナーの搬送を解除したり停止したりする手段であり、本実施の形態では制御部Ｂ１からの指令でトナー供給駆動部１０Ａからの動力でシャッタ２４４の開閉により行っているが、これに限定されるものではない。

さらに、トナー補給装置２４から現像装置２３の方向へトナーを搬送するモード以外で、搬送解除停止手段２４３によりトナーの搬送を停止状態にして、トナー補給容器２４１内のトナーを撹拌するように制御している。

トナー中間補給手段２５は、トナー補給容器２４１より現像装置２３へ補給するトナーを一時貯蔵するトナー中間補給槽２５１を有し、トナーを現像装置２３に補給する。

また、撹拌手段２５２はトナー中間補給槽２５１内のトナーを撹拌する手段であって、内部の２つのスクリュー２５２ａを有し、その回転によってトナーを撹拌、搬送する。

現像装置２３内へ搬送された新トナーは、リサイクルトナーと混合して攪拌スクリュー２３２で攪拌、搬送される。

現像装置２３内で、新トナーとリサイクルトナーとで十分攪拌された現像剤のトナー濃度は、図３に示すようなトナー濃度検知手段である濃度センサＬＳで現像剤の透磁率を測定する方法がとられ、その測定値（検知値）は制御部Ｂ１に伝達される。

図３は、現像剤の透磁率によりトナー濃度を検知する濃度センサを示す断面図である。

現像剤をフェライトコアで構成される共振回路のコイル内に誘導通過させ、この磁界中に流れる磁性粒子であるキャリアの量はトナーが多いと少なくなり、トナーが少ないと多くなり、インダクタンスが変化する。この変化を共振回路の周波数変化としてとらえ、トナー濃度を測定する方式がとられている。

現像装置２３は感光体ドラム２１に対向して回転可能に支持された現像ブラシ２３１を有し、その周面に担持したトナーをバイアス電圧の印加により感光体ドラム２１上の潜像に付着させ、トナー像として顕像化する。

また、図４に示すように、転写器２９Ａとクリーニング装置２６との間に画像濃度検知手段である反射型センサＤＳが設けられ、転写材と転写材との間に対応する感光体ドラム２１上に形成された検出用基準画像である基準パッチＲの濃度が測定され、その検知値は制御部Ｂ１に伝達される。ただし、測定は所定のプリント枚数に１回の割に行われる。

図４は、感光体ドラム上の画像領域間に形成された基準パッチの濃度を測定する反射型センサを示す。

本発明は、現像装置２３におけるトナー濃度を規定の閾値になるように制御する方法に関するものであるが、前述したが、従来提案された、トナー濃度検知手段の検知値に応じて画像濃度検知手段の閾値を変え、当該検知値を現像電位にフィードバックする方式や、画像濃度検知とトナー濃度検知を組み合わせ、補正手段によるトナー濃度目標値の補正を行う方式は、画像濃度を決定する上で誤差因子に対して、予測制御を行う必要があり、実際の場合とのずれの問題が生じる不便がある。

本発明は、画像濃度を決定する上で誤差因子を極力少なくし、バラツキのないトナー濃度を維持するように制御できることを特徴としている。

すなわち、画像濃度検知方式だけでトナー補給制御を行って画像濃度を安定化をはかることはできるが、反面、現像性の誤差因子である現像剤の劣化、使用環境、機械毎の現像条件のバラツキ等がトナー濃度の変動に影響し、安定したトナー濃度を維持させることが難しい。特に、感光体ドラムのクリーニング後に除去された残留トナー（リサイクルトナー）を再び現像に利用する、いわゆるリサイクル方式を採用した画像形成装置では、リサイクルトナーはトナー量、性質ともにばらつくため、現像性を変動させる誤差因子として、その影響度が高い。

そこで、トナー濃度検知方式による検知値を、現像性を決定する制御因子ともなる、（１）現像担持体の回転数、（２）現像バイアス、（３）露光量等に、フィードバックし、作為的に現像性を微量変動させる。これによって、間接的に画像濃度検知手段によるトナー補給量を制御することで、所定のトナー濃度に近づけることができる。

第１の発明の効果について、１例を挙げると、画像濃度検知手段により画像濃度は一定に保たれた状態で、使用環境である湿度が低湿側に変化していったとする。一般に低湿化すると現像性は低下する。この場合、画像濃度は一定に保たれているが、現像性の低下によりトナー濃度は所定より高くなっていき、これと平行してトナー濃度検知手段によりトナー濃度を検知する。この結果、トナー濃度が高いことを検知して現像担持体の回転数を少量上げ、トナー消費量を上げる（結果、トナー濃度は下がる。）ことで、作為的に現像性を微量上昇される。この状態で画像濃度検知手段は基準画像の画像濃度上昇を検知して、トナー補給量を抑制し、画像濃度、トナー濃度ともに安定して制御することができる。

すなわち、第１の発明は、トナー濃度を検知して現像剤担持体の回転数を制御し、更に、感光体ドラム上の基準画像の画像濃度を測定し、結果によってトナー補給量を決定することを特徴としている。

第２の発明の効果についても、上述した例で説明すると、画像濃度検知手段により画像濃度は一定に保たれた状態で、使用環境である湿度が低湿側に変化していったとする。一般に低湿化すると現像性は低下する。この場合、画像濃度は一定に保たれているが、現像性の低下によりトナー濃度は所定より高くなっていき、これと平行してトナー濃度検知手段によりトナー濃度を検知する。この結果、トナー濃度が高いことを検知して現像剤担持体に印加するバイアスの絶対値を上げ、トナー消費量を上げる（結果、トナー濃度は下がる。）ことで、作為的に現像性を微量上昇される。この状態で画像濃度検知手段は画像濃度上昇を検知して、トナー補給量を抑制し、画像濃度、トナー濃度ともに安定して制御することができる。

すなわち、第２の発明は、トナー濃度を検知して現像剤担持体に印加するバイアス電圧を決定し、更に、感光体ドラム上の基準画像の画像濃度を測定し、結果によってトナー補給量を決定することを特徴としている。

第３の発明の効果についても、上述した例で説明すると、画像濃度検知手段により画像濃度は一定に保たれた状態で、使用環境である湿度が低湿側に変化していったとする。一般に低湿化すると現像性は低下する。この場合、画像濃度は一定に保たれているが、現像性の低下によりトナー濃度は所定より高くなっていき、これと平行してトナー濃度検知手段によりトナー濃度を検知する。この結果、前記像担持体上への潜像形成に照射される単位面積あたりの光量を増加させ（半導体レーザの露光時間を長くして）、トナー消費量を上げる（結果、トナー濃度は下がる。）ことで、作為的に現像性を微量上昇される。この状態で画像濃度検知手段は基準画像の画像濃度上昇を検知して、トナー補給量を抑制し、画像濃度、トナー濃度ともに安定して制御することができる。

すなわち、第３の発明は、トナー濃度を検知して前記像担持体上への潜像形成に照射される単位面積あたりの光量を決定し、更に、感光体ドラム上の基準画像の画像濃度を測定し、結果によってトナー補給量を決定することを特徴としている。

以上、使用環境である湿度が低湿側に変化した場合について述べたが、逆に高湿側に変化した場合には、現像担持体の回転数を少量下げ、または現像剤担持体に印加するバイアス電圧の絶対値を下げ、または前記像担持体上への潜像形成に照射される単位面積あたりの光量を減少させるこよによって、画像濃度、トナー濃度ともに安定して制御することができる。

以下、上記発明効果に関する確認実験について述べる。

・実験内容
画像形成装置 ：デジタル型モノクロ複写機
画像形成方式 ：電子写真（カールソンプロセス）乾式２成分現像方式
感光体ドラム ：負帯電ＯＰＣ（感光層厚３０μｍ）、直径８０ｍｍ、 線速度（Ｖ_P）２８０ｍｍ／ｓｅｃ（４０ＣＰＭ）
帯電 ：スコロトロン、ワイヤ〜グリッド間距離７．５ｍｍ、
グリッド〜感光体ドラム間距離１ｍｍ、ワイヤ〜バックプレート間距離１２ｍｍ、帯電電流値−８００μｍ
Ａ、グリッド印加電圧−７３０μＶ、感光体帯電電位−７５０Ｖ
帯電前除電露光 ：ＬＥＤ（波長７００ｎｍ、光出力１０ｌｕｘ）
露光（書込み）方式 ：レーザ走査方式（レーザ波長７８０ｎｍ）、レーザビ ーム径５０μｍ（主走査方向）、８０μｍ（副走査方 向）、解像度６００ｄｐｉ、レーザ出力３００μＷ（ 感光体表面）
現像剤担持体 ：サンドブラスト表面処理スリーブ（内部磁石ロール） 、直径４０ｍｍ
線速度比 ：現像剤担持体Ｖ_S／感光体Ｖ_P：２
現像剤 ：キャリア体積平均粒径６０μｍ（フェライトコア）、 トナー体積平均粒径６．５μｍ
現像バイアス ：−６００Ｖ（基準）
トナー補給 ：搬送量２０ｇ／ｍｉｎ
転写 ：コロトロン、ワイヤ〜感光体間距離８ｍｍ、ワイヤ〜
バックプレート間距離１２ｍｍ、転写電流値２００μ Ａ
転写前露光光源 ：ＬＥＤ（波長７００ｎｍ、光出力１０ｌｕｘ）
分離 ：コロトロン、ワイヤ〜感光体間距離８ｍｍ、ワイヤ〜
バックプレート間距離１２ｍｍ、分離電流値ＡＣ成分
１０００μＡ、ＤＣ成分−２００μＡ
クリーニング ：カウンタブレード方式（ウレタンゴム製ブレード）
トナーリサイクル ：クリーニング装置より回収トナーを搬送スクリューにて現像器に搬送（搬送速度２０ｇ／ｍｉｎ）
定着 ：ヒートローラ方式
以上のような構成の画像形成装置で、画像濃度検知方式のみを適用した場合と、トナー濃度検知方式のみを適用した場合と、本発明を適用した場合とで画像濃度、トナー濃度の制御に関する比較・確認実験を行った。

・比較実験１
転写器２９Ａとクリーニング装置２６との間に反射型センサＤＳを配置した画像濃度検知方式のみでトナー補給を制御する。すなわち、基準パッチＲを前後の画像領域の間に形成し、その測定（読み込み）は１０プリントに１回の割に行われる測定値（読み値）に対応して制御されるトナー補給量（補給時間）表１に示すような割合でトナー補給量（補給時間）を制御する。

・比較実験２
濃度センサＬＳで現像剤の透磁率を測定するトナー濃度検知方式のみでトナー補給を制御する。すなわち、共振回路のコイル内に現像剤を誘導通過させ、インダクタンスの変化からトナー濃度を測定（読み込み）する。その測定値（読み値）に対応し制御されるトナー補給量（補給時間）を表１に示す。

・比較実験３
反射型センサＤＳとトナー濃度検知手段である濃度センサＬＳとで画像濃度およびトナー濃度を検知し、トナー補給量（補給時間）を制御する。すなわち、反射型センサＤＳで基準パッチＲの濃度を測定（読み込み）する。その測定値（読み値）の濃淡に応じて、表２の（ｂ）に示すトナー補給時間のシフト（加算）量を表２の（ａ）（表１と同じ）に示すトナー補給時間に加算するようにトナー補給量（補給時間）を制御する。

たとえば、反射型センサＤＳが読み値１（薄い）と検知した場合、トナー補給時間のシフト量（＋２００ｍｓｅｃ）が、表１に示す濃度センサＬＳ読み値１（低い）のトナー補給時間（１５００ｍｓｅｃ）に加算され、濃度センサＬＳの読み値１７００ｍｓｅｃとして制御部Ｂ１に伝達される。ただし、反射型センサＤＳ読み値７（濃い）場合のように、トナー補給時間が＜マイナス＞になる場合は０ｍｓｅｃを選択し、１５００ｍｓｅｃにｍなる場合１５００ｍｓｅｃを選択するように制御される。

次に、本発明に関わるトナー濃度検知の検知値に基づいた方式の確認実験の方法ついて説明する。

・確認実験１（第１の発明）
濃度センサＬＳでトナー濃度を測定（読み込み）し、表３の（ａ）に示す測定値（読み値）に対応する現像剤担持体の線速度に合わせ、基準パッチＲを形成し、反射濃度センサＤＳでその濃度を測定する。その濃度が表３の（ｂ）に示す読み値に対応するトナー補給時間にするように制御する。

たとえば、濃度センサＬＳが読み値１（低い）と検知した場合は、現像剤担持体の回転数が低い線速度４７６ｍｍ／ｓｅｃでトナー消費量を少なくし、反射濃度センサＤＳで基準パッチＲの濃度を測定し、その測定値が読み値１（薄い）場合、トナー補給時間を１５００ｍｍにしてトナーを供給しトナー濃度を上げてゆく。さらに、濃度センサＬＳで検知し、それに対応したトナー補給時間に制御する。このような測定の繰り返しがリアルタイムで継続される。

・確認実験２（第２の発明）
濃度センサＬＳでトナー濃度を測定（読み込み）し、表４の（ａ）に示す測定値（読み値）に対応する現像剤担持体へのバイアス電圧に合わせ、基準パッチＲを形成し、反射濃度センサＤＳでその濃度を測定する。その濃度が表４の（ｂ）に示す読み値に対応するトナー補給時間にするように制御する。

たとえば、濃度センサＬＳが読み値１（低い）と検知した場合は、現像剤担持体の回転数が低い線速度４７６ｍｍ／ｓｅｃでトナー消費量を少なくし、反射濃度センサＤＳで基準パッチＲの濃度を測定し、その測定値が読み値１（薄い）場合、トナー補給時間を１５００ｍｍにしてトナーを供給しトナー濃度を上げてゆく。さらに、濃度センサＬＳで検知し、同様な方法で、反射濃度センサＤＳの検知がリアルタイムで継続され、それに対応したトナー補給時間に制御する。このような測定の繰り返しがリアルタイムで継続される。

・確認実験３（第３の発明）
濃度センサＬＳでトナー濃度を測定（読み込み）し、表５の（ａ）に示す測定値（読み値）に対応する感光体ドラム上への露光量に合わせ、基準パッチＲを形成し、反射濃度センサＤＳでその濃度を測定する。その濃度が表５の（ｂ）に示す読み値に対応するトナー補給時間にするように制御する。

たとえば、濃度センサＬＳが読み値１（低い）と検知した場合は、感光体ドラム上への単位面積あたりの露光量は０．００７０Ｊ／ｍ²に対応し、トナー消費量を少なくし、反射濃度センサＤＳで基準パッチＲの濃度を測定する。その測定値が読み値１（薄い）場合、トナー補給時間を１５００ｍｍにしてトナーを供給しトナー濃度を上げてゆく。さらに、濃度センサＬＳで検知し、同様な方法で、それに対応したトナー補給時間に制御する。このような測定の繰り返しがリアルタイムで継続される。以上の比較実験および確認実験による結果についてグラフを基に説明する。

図５は、比較実験１、２、３におけるトナー濃度の安定性図５（ｂ）と画像濃度の安定性図５（ａ）を表した図である。

図６は、確認実験１、２、３におけるトナー濃度の安定性図６（ｂ）と画像濃度の安定性図６（ａ）を表した図である。

・結果
図５において、比較実験１（画像濃度検知方式のみ）では、画像濃度は安定しているが、トナー濃度を直接測定していないため、トナー濃度に大きなバラツキが発生している。

比較実験２（トナー濃度検知方式のみ）では、トナー濃度は安定しているが、画像濃度を測定していないため、画像濃度に大きなバラツキが発生している。

比較実験３（画像濃度検知方式でトナー補給量補正）では、比較実験１、２のほぼ中間おこなっているため、トナー濃度は、比較実験１でみられたような大きなバラツキは発生していない。

図６において、確認実験１、２、３では、トナー補給制御は画像濃度検知方式で行っているため、画像濃度は比較実験１とほぼ同等の安定性を有し、比較実験１でみられたトナー濃度のバラツキは、現像剤担持体の線速度、バイアス電圧、感光体ドラムへの露光量で補正するため、極力抑えられており、比較実験２のレベルまで改善されていることがわかる。

画像形成装置の全体構成を示す模式図である。 図１における感光体ドラム周辺部を拡大した断面図である。 現像剤の透磁率によりトナー濃度を検知する濃度センサを示す断面図である。 感光体ドラム上の画像領域間に形成された基準パッチの濃度を測定する反射型センサを示す。 比較実験１、２、３におけるトナー濃度の安定性と画像濃度の安定性を表した図である。 確認実験１、２、３におけるトナー濃度の安定性と画像濃度の安定性を表した図である。

符号の説明

２１ 感光体ドラム
２３ 現像装置
２４ トナー補給装置
２３１ 現像ブラシ
２３２ 搬送スクリュー
２７２、２７３ スクリュー
２６ クリーニング装置
２６Ｂ クリーニングブレード
２９Ａ 転写器
２９Ｂ 分離器
Ｒ 基準パッチ
ＬＳ 濃度センサ
ＤＳ 反射濃度センサ

Claims (4)

1. 潜像が形成された像担持体と、当該潜像をトナーとキャリアとを担持した現像剤担持体でトナー像化する現像手段と、当該現像手段にトナーを補給するトナー補給手段と、トナーとキャリアの混合比を検知するトナー濃度検知手段と、前記像担持体上に形成した検出用基準画像の濃度を検知する画像濃度検知手段と、当該画像濃度検知手段で検出した検知値に基づいて前記トナー補給手段を制御するトナー補給制御手段を有する画像形成装置において、前記トナー濃度検知手段の検知値に基づいて前記現像剤担持体の回転数を制御する回転数制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 潜像が形成された像担持体と、当該潜像をトナーとキャリアとを担持した現像剤担持体でトナー像化する現像手段と、当該現像手段にトナーを補給するトナー補給手段と、トナーとキャリアの混合比を検知するトナー濃度検知手段と、前記像担持体上に形成した検出用基準画像の濃度を検知する画像濃度検知手段と、当該画像濃度検知手段で検出した検知値に基づいて前記トナー補給手段を制御するトナー補給制御手段を有する画像形成装置において、前記トナー濃度検知手段の検知値に基づいて前記現像剤担持体に印加する電圧値を制御する電圧値制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
3. 潜像が形成された像担持体と、当該潜像をトナーとキャリアとを担持した現像剤担持体でトナー像化する現像手段と、当該現像手段にトナーを補給するトナー補給手段と、トナーとキャリアの混合比を検知するトナー濃度検知手段と、前記像担持体上に形成した検出用基準画像の濃度を検知する画像濃度検知手段と、当該画像濃度検知手段で検出した検知値に基づいて前記トナー補給手段を制御するトナー補給制御手段を有する画像形成装置において、前記トナー濃度検知手段の検知値に基づいて、前記像担持体上に潜像を形成するために照射される単位面積あたりの光量を制御する光量制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
4. 前記像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写手段と、転写後に前記像担持体上の残留トナーを清掃するクリーニング手段と、清掃、除去された前記残留トナーを前記現像手段に戻して再利用するリサイクル手段とを有することを特徴とする請求項１もしくは２項に記載の画像形成装置。

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