JP2007058140A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像生産性と画質とで優先させる事項に応じたトナー補給制御を行うことのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】第１、第２の現像器のうち第１の現像器のみを用いて画像形成が行われ、少なくともトナー濃度検知手段を用いて第１の補給手段から第１の現像器へのトナー補給量が制御される第１のモードと、第１、第２の現像器の両方を用いて画像形成が行われ、少なくとも画像濃度検知手段を用いて第１、第２の補給手段から第１、第２の現像器へのそれぞれのトナー補給量が制御される第２のモードと、を有し、第１のモードにおいて、トナー濃度検知手段と共に画像濃度検知手段を用いて第１の補給手段から第１の現像器へのトナー補給量が制御される場合、第１のモードよりも第２のモードの方が第１の基準トナー像が形成される頻度が高い構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、像担持体に形成された静電像をトナーとキャリアとを備える現像剤を用いて現像する静電記録方式や電子写真方式を利用した複写機やレーザービームプリンタなどの画像形成装置に関するものである。

例えば、電子写真方式の画像形成装置では、一般に、帯電・露光・現像・転写・定着・クリーニングの各画像形成プロセスによって画像形成を行う。即ち、電子写真感光体（以下「感光体」という。）の表面を均一に帯電した後、画像情報に応じた露光を行って静電像（潜像）を形成する。この静電潜像をトナーによってトナー像として現像し、このトナー像を感光体上から紙等の記録材上に転写する。トナー像を転写した後の感光体は、表面に残った転写残トナーが除去されてクリーニングされる。一方、トナー像が転写された記録材は加熱・加圧されて表面にトナー像が定着される。これによって画像形成が終了する。

上述のような画像形成装置に用いられる現像剤として、近年のフルカラー画像形成装置の高画質化、高速化に伴い、主に非磁性トナー（トナー）と磁性キャリア（キャリア）とを混合した二成分現像剤が広く用いられている。

二成分現像剤を用いた現像器では、トナーの消費によって現像器内のトナーとキャリアとの混合比（或いは現像器内の現像剤の重量に対するトナーの重量の割合。以下単に「トナー濃度」という。）が変化する。そのため、適宜現像器にトナーを補給して、現像器内の現像剤のトナー濃度を常に適正に保つ必要がある。トナー濃度が不適正な場合、画像濃度変動、ガサツキ、かぶり、キャリア付着、トナー飛散などの画像不良が発生することがある。このため、高画質、高安定化画像を形成する上で、トナー濃度を的確に検知し、トナー補給量を適正に制御することが大変重要となる。

そこで、従来、トナー補給制御方法として、例えば光検知方式、インダクタンス検知方式などの、トナー濃度検知手段を用いる方法（トナー濃度検知方式）が提案され、又実施されている。光検知方式は現像剤の反射濃度の変化を、又インダクタンス検知方式は透磁率の変化をセンサ（トナー濃度検知手段）により検知することにより、二成分現像剤自体の物理的特性の変化を直接検知する。そして、その検知結果に基づいて、トナー補給手段から現像器へのトナー補給量を制御する。

これに対し、所謂、パッチ検知方式（画像濃度検知方式）のトナー補給制御方法がある。つまり、感光体上に形成した基準潜像（パッチ潜像）を現像することによって基準トナー像（参照トナー像、パッチ画像）を形成する。このパッチ画像の反射濃度を、感光体上或いは記録材担持体や中間転写体上で画像濃度検知手段により検知する。そして、その検知結果に基づいて、トナー補給手段から現像器へのトナー補給量を制御する。

上述の光検知方式、インダクタンス検知方式などのトナー濃度検知方式においては、現像器内の現像剤のトナー濃度を直接検知することができるため、そのトナー濃度を一定に保つことを、比較的容易に実現することができる。更に、トナー濃度検知を高頻度で行った場合でも、出力画像の形成動作を行うことのできない時間、所謂、ダウンタイムが発生しないという利点がある。その反面、温度や湿度などの環境変動や経時劣化によってトナー帯電量（トリボ）が変動した場合、トナー濃度を正確に制御できないことがある。つまり、現像剤の長期使用、連続使用、使用環境変動などによってトナー帯電量が著しく変動したり、キャリアの劣化によってトナー帯電量が変動したりすることがある。こうした場合には、たとえトナー濃度が適正であっても、トナーとキャリアとの結合力が変動して、感光体上へのトナー移動量が変動するため、安定した画像濃度、色味を保つことが困難になることがある。

一方、パッチ検知方式においては、検知の対象があくまでも感光体（或いは、記録材担持体又は中間転写体）上に形成されたパッチ画像のトナー付着量である。このため、温度や湿度などの環境変動や経時劣化によってトナー帯電量が変動した場合においても、常に画像形成における適正な画像濃度を保つことができ、色味変動を抑制することができるという利点がある。又、現像器内にトナー濃度検知手段を設ける必要がなく、コスト的に有利であるという点がある。その反面、画像形成装置の高速化（高生産性）、即ち、単位時間当たりの出力画像数の増加を図ろうとする場合には、パッチ画像形成を行う際に発生するダウンタイムが問題となる場合がある。

本発明者は上記問題に鑑みて鋭意検討した結果、トナー濃度検知手段と画像濃度検知手段とを使い分けてトナー補給量を制御する複数の画像形成モードを設け、生産性と画質とでいずれか優先させる事項を選択可能することが有効であることを見出した。本発明は斯かる本発明者の新規な知見に基づいてなされたものである。

ここで、特許文献１は、複数の現像器を使用して多色画像を形成する多色画像形成モード（フルカラー画像形成モード）と、複数の現像器のうち１つの現像器を使用して単色画像を形成する単色画像形成モード（白黒画像形成モード）と、を備える画像形成装置を開示する。そして、特許文献１は、上記２つのモードにおいてともに使用される現像器（ブラック現像器）におけるトナー濃度を制御するにあたり、設定されたモードに応じて、ブラック現像器に１回に補給されるトナー量を、白黒画像形成モード時に、フルカラー画像形成モード時よりも少なくすることを開示する。又、特許文献１は、ブラック現像器におけるトナー濃度の制御の頻度を、フルカラー画像形成モード時に、白黒画像形成モード時よりも増やすことを開示する。しかしながら、特許文献１に記載される画像形成装置は、パッチ画像のトナー量（即ち、画像濃度）を検知するための光センサのみ有しているか、又はその代わりに現像器内の現像剤のトナー濃度を測定するためのトナー濃度測定センサのみを備えるものである。即ち、特許文献１に記載の発明は、トナー濃度検知手段と画像濃度検知手段とを使いわけて現像器へのトナー補給量を制御する複数のモードを有するものではない。

又、特許文献２は、パッチ画像のトナー付着量を検出する光センサと、現像器内の現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサとを有する画像形成装置を開示する。特許文献２に記載の発明では、トナー濃度センサの検出結果によって光センサを用いたトナー補給量制御を補正することを開示しているに過ぎない。即ち、特許文献２に記載の発明は、トナー濃度検知手段と画像濃度検知手段とを使い分けて現像器へのトナー補給量を制御する複数のモードを有するものではない。
特開２００１−３４０１８号公報 特開２００１−３４０１９号公報

本発明の目的は、画像生産性と画質とで優先させる事項に応じたトナー補給制御を行うことのできる画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、第１の本発明は、像担持体上に形成された静電像をそれぞれ異なる色のトナーとキャリアとを備える現像剤を用いて現像する第１、第２の現像器と、前記第１、第２の現像器にそれぞれ対応する色のトナーを補給する第１、第２の補給手段と、前記第１の現像器内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、前記第１、第２の現像器を用いてそれぞれ形成された第１、第２の基準トナー像の画像濃度を検知する共通又は別個の画像濃度検知手段と、を有する画像形成装置において、前記第１、第２の現像器のうち前記第１の現像器のみを用いて画像形成が行われ、少なくとも前記トナー濃度検知手段を用いて前記第１の補給手段から前記第１の現像器へのトナー補給量が制御される第１のモードと、前記第１、第２の現像器の両方を用いて画像形成が行われ、少なくとも前記画像濃度検知手段を用いて前記第１、第２の補給手段から前記第１、第２の現像器へのそれぞれのトナー補給量が制御される第２のモードと、を有し、前記第１のモードにおいて、前記トナー濃度検知手段と共に前記画像濃度検知手段を用いて前記第１の補給手段から前記第１の現像器へのトナー補給量が制御される場合、前記第１のモードよりも前記第２のモードの方が前記第１の基準トナー像が形成される頻度が高いことを特徴とする画像形成装置である。

第２の本発明によると、像担持体上に形成された静電像をそれぞれ異なる色のトナーとキャリアとを備える現像剤を用いて現像する第１、第２の現像器と、前記第１、第２の現像器にそれぞれ対応する色のトナーを補給する第１、第２の補給手段と、前記第１の現像器内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、前記第１、第２の現像器を用いてそれぞれ形成された第１、第２の基準トナー像の画像濃度を検知する共通又は別個の画像濃度検知手段と、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を用い、前記画像濃度検知手段を用いることなく前記第１の補給手段における前記トナー補給量の制御を行いつつ、前記第１、第２の現像器のうち前記第１の現像器のみを用いて画像形成動作を行う第１のモードと、前記画像濃度検知手段を用いて前記第１、第２の基準トナー像の画像濃度の検知を行ない、前記トナー濃度検知手段を用いることなく前記第１、第２の補給手段における各トナー補給量の制御を行いつつ、前記第１、第２の現像器の両方を用いて画像形成動作を行う第２のモードと、を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。

第３の本発明によると、像担持体上に形成された静電像をそれぞれ異なる色のトナーとキャリアとを備える現像剤を用いて現像する第１、第２の現像器と、前記第１、第２の現像器にそれぞれ対応する色のトナーを補給する第１、第２の補給手段と、前記第１、第２の現像器内の現像剤のトナー濃度をそれぞれ検知する第１、第２のトナー濃度検知手段と、前記第１、第２の現像器を用いてそれぞれ形成された第１、第２の基準トナー像の画像濃度を検知する共通又は別個の画像濃度検知手段と、を有する画像形成装置において、前記第１、第２の現像器の両方を用いて画像形成が行われ、少なくとも前記第１、第２のトナー濃度検知手段を用いて前記第１、第２の補給手段から前記第１、第２の現像器へのそれぞれのトナー補給量が制御される第１のモードと、前記第１、第２の現像器の両方を用いて画像形成が行われ、少なくとも前記画像濃度検知手段を用いて前記第１、第２の補給手段から前記第１、第２の現像器へのそれぞれのトナー補給量が制御される第２のモードと、を有し、前記第１のモードにおいて前記第１、第２のトナー濃度検知手段と共に前記画像濃度検知手段を用いて前記第１、第２の補給手段から前記第１、第２の現像器へのそれぞれのトナー補給量が制御される場合、前記第１のモードよりも前記第２のモードの方が前記第１、第２の基準トナー像が形成される頻度が高いことを特徴とする画像形成装置が提供される。

第４の本発明によると、像担持体上に形成された静電像をそれぞれ異なる色のトナーとキャリアとを備える現像剤を用いて現像する第１、第２の現像器と、前記第１、第２の現像器にそれぞれ対応する色のトナーを補給する第１、第２の補給手段と、前記第１、第２の現像器内の現像剤のトナー濃度をそれぞれ検知する第１、第２のトナー濃度検知手段と、前記第１、第２の現像器を用いてそれぞれ形成された第１、第２の基準トナー像の画像濃度を検知する共通又は別個の画像濃度検知手段と、を有する画像形成装置において、前記第１、第２のトナー濃度検知手段を用い、前記画像濃度検知手段を用いることなく前記第１、第２の補給手段における各トナー補給量の制御を行いつつ、前記第１、第２の現像器の両方を用いて画像形成動作を行う第１のモードと、前記画像濃度検知手段を用いて前記第１、第２の基準トナー像の画像濃度の検知を行ない、前記第１、第２のトナー濃度検知手段を用いることなく前記第１、第２の補給手段における各トナー補給量の制御を行いつつ、前記第１、第２の現像器の両方を用いて画像形成動作を行う第２のモードと、を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明によれば、画像生産性と画質とで優先させる事項に応じたトナー補給制御を行うことができる。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
［画像形成装置の全体構成及び動作］
先ず、図１を参照して、本実施例の画像形成装置１００の全体構成及び動作について説明する。本実施例の画像形成装置１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色に対応して設けられ４つの画像形成部（第１、第２、第３、第４の画像形成部）１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋを有する電子写真方式のフルカラープリンタである。画像形成装置１００は、画像形成装置本体に接続された以下の機器からの画像信号に応じて、４色フルカラー画像を記録材（記録用紙、プラスチックフィルム、布等）に形成することができる。その機器とは、原稿読み取り装置（図示せず）、パーソナルコンピュータ等のホスト機器、或いはデジタルカメラなどの外部機器である。

画像形成装置１００は、第１〜第４の画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋにおいて像担持体としての円筒型の感光体、即ち、感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋ上に形成されたトナー像を、中間転写体としての中間転写ベルト８上へ転写する。そして、中間転写ベルト８上のトナー像を記録材Ｐ上に転写することで記録画像を形成する。

尚、以下の説明において４つの画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋのそれぞれにおいて共通に設けられる要素には、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの添え字を与えた同一符号を付す。それらを特に区別して説明する必要が場合には、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために符号に付した添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは省略し、総括的に説明する。

画像形成部１には、像担持体として円筒型の感光体、即ち、感光ドラム２が配設されている。感光ドラム２は、図中矢印方向に回転駆動される。

感光ドラム２の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ３、現像手段としての現像器４、一次転写手段としての一次転写ローラ５、クリーニング手段としてのクリーニング装置６が配置されている。又、感光ドラム２の図中上方には、露光手段としてのレーザースキャナ（露光装置）７が配置されている。又、各画像形成部１の感光ドラム２と対向して中間転写体としての中間転写ベルト８が配置されている。中間転写ベルト８は、駆動ローラ９、二次転写対向ローラ１０、従動ローラ１１に掛け回されており、駆動ローラ９に伝達される駆動力により図中矢印方向に周回移動する。一次転写ローラ５と感光ドラム２とが対向する位置で中間転写ベルト８が感光ドラム２が接触して一次転写部（一次転写ニップ）Ｎ１が形成される。又、中間転写ベルト８を介して二次転写対向ローラ１０に対向する位置に二次転写手段としての二次転写ローラ１２が設けられている。二次転写対向ローラ１０と対向する位置で二次転写ローラ１２が中間転写ベルト８に接触して二次転写部（二次転写ニップ）Ｎ２が形成される。

本実施例では、画像形成装置１００は、第１〜第４の画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの全てを用いてフルカラー画像を形成することができるフルカラー画像形成モードと、第４の画像形成部１Ｂｋのみを用いてブラック単色の画像を形成する単色画像形成モードとを備えている。

先ず、フルカラーの画像形成モードでの画像形成動作を説明する。画像形成動作が開始すると、各画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋにおいて回転する感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋの表面が帯電ローラ３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂｋによって一様に帯電される。このとき、帯電ローラ３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂｋには、帯電バイアス電源より帯電バイアスが印加される。

次いで、露光装置７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｂｋから、それぞれの画像形成部に対応する分解色の画像信号に従ってレーザー光が発される。これにより、各感光ドラムＹ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋは、対応する分解色の画像情報に応じて露光され、その上にその画像信号に応じた静電像（潜像）が形成される。

各感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋ上に形成された静電像は、各現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋ内に収容されたトナーによってトナー像として現像される。本実施例では、現像方式として反転現像方式が採用されており、感光ドラム２上の露光部（明部電位部）に現像器４からのトナーが付着する。

各感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋ上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト８上で重なり合うようにして、各一次転写部Ｎ１において順次に中間転写ベルト８上に転写（一次転写）される。この時、一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｂｋには、一次転写バイアス電源よりトナーの正規の帯電極性とは逆極性の一次転写バイアスが印加される。こうして、中間転写ベルト８上に、４色のトナー像が重ね合わされた多重トナー像が形成される。尚、一次転写後に感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋの表面に残ったトナー（一次転写残トナー）は、クリーニング装置６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋによって回収される。

一方、中間転写ベルト８上のトナー像の移動とタイミングに合わせて、記録材収納カセット（図示せず）に収容された記録材Ｐが、供給ローラ１５などにより二次転写部Ｎ２に搬送される。

そして、中間転写ベルト８上の多重トナー像は、二次転写部Ｎ２において記録材Ｐ上に一括して転写（二次転写）される。このとき、二次転写ローラ１２には、二次転写バイアス電源よりトナーの正規の帯電極性とは逆極性の二次転写バイアスが印加される。

次いで、記録材Ｐは定着手段としての定着装置１４へと搬送部材等により搬送される。定着装置１４によって加熱、加圧されることで、記録材Ｐ上のトナーは溶融、混合されて、記録材Ｐに定着され、フルカラーの永久画像となる。その後、記録材Ｐは機外に排出される。尚、二次転写部Ｎ２で記録材Ｐに転写されずに中間転写ベルト８に残留したトナー（二次転写残トナー）は、中間転写ベルトクリーナー１３により回収される。

次に、単色画像形成モードにおける画像形成動作について説明する。単色画像形成モードにおいては、第４の画像形成部１Ｂｋにおいてのみ、感光ドラム２Ｂｋ上にトナー像が形成される。そして、このトナー像が中間転写ベルト８に一次転写された後、記録材Ｐに二次転写される。第４の画像形成部１Ｂｋにおけるトナー像の形成動作、一次転写動作、二次転写動作自体は上述のフルカラー画像形成モード時と同じである。

尚、本実施例では、単色画像形成モードではブラック単色の画像を形成するものとして説明するが、これに限定されるものではなく、他の色の画像形成部のみを使用して単色画像形成モードが行われるようになっていてもよい。又、画像形成装置１００が更に、複数の画像形成部のうち２つ以上の組み合わせ（全ての画像形成部は用いない）を用いて画像を形成するモードを有していてもよい。

［現像器］
次に、図２及び図３を参照して、現像器４及びこれにトナーを補給するトナー補給装置４９について説明する。尚、詳しくは後述するように、本実施例では、第４の画像形成部１Ｂｋの現像器（以下「ブラック用現像器」という。）４Ｂｋのみに、その内部の現像剤のトナー濃度を検知するためのトナー濃度検知手段が設けられている。第１〜第３の画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃの現像器（以下、総称して「カラー用現像器」という。）４Ｙ、４Ｍ、４Ｃにはそのトナー濃度検知手段は設けられていない。

本実施例では、カラー用現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃは図２に示す構成を有する。又、本実施例では、ブラック用現像器４Ｂｋは図３に示す構成を有する。本実施例では、各カラー用現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃの構成は同一である。又、本実施例では、トナー補給装置４９の構成は、全ての現像器用のもので同一である。図２及び図３において、現像器４は図１中上方から見た平面図として示し、トナー補給装置４９は感光ドラム２の軸線方向（表面移動方向と直交する方向）に沿う断面図として示す。

先ず、カラー用現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃと、ブラック用現像器４Ｂｋとで共通の構成について説明する。

現像器４は、非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とを主成分として備える二成分現像剤（現像剤）が収納された現像容器（現像器本体）４４を有する。現像容器４４内には、現像剤攪拌搬送部材として第１の攪拌搬送スクリュー４３ａと第２の攪拌搬送スクリュー４３ｂとの２本のスクリューが配置されている。現像容器４４の感光ドラム２と対向する部分は一部開口しており、この開口部にから一部露出するように現像剤担持体としての現像スリーブ４１が回転可能に配置されている。現像スリーブ４１の内部には、磁界発生手段としてのマグネットロール（図示せず）が固定配置されている。マグネットロールは周方向に複数の磁極を有し、現像容器４４内の現像剤を磁気力により引きつけて現像スリーブ４１上に担持させると共に、感光ドラム２と対向する現像位置では現像剤の穂立ち（磁気ブラシ）を形成する。

現像スリーブ４１、第１、第２の攪拌搬送スクリュー４３ａ、４３ｂは相互に平行に配設されている。又、これら現像スリーブ４１、第１、第２の攪拌搬送スクリュー４３ａ、４３ｂは、感光ドラム２の軸線方向と平行に配設されている。現像容器４４の内部は、隔壁４４ｄによって第１室（現像室）４４ａと第２室（攪拌室）４４ｂに分割されている。現像室４４ａと攪拌室４４ｂは、現像容器４４の長手方向両端部（図２及び図３中の左端及び右端）において連通している。

第１の攪拌搬送スクリュー４３ａは現像室４４ａ内に、又第２の攪拌搬送スクリュー４３ｂは攪拌室４４ｂ内に配設されている。これら第１、第２の攪拌搬送スクリュー４３ａ、４３ｂは、モータ５２の回転によってギヤ列５４を介して同じ方向に回転駆動される。この回転により、攪拌室４４ｂ内の現像剤は、第２の攪拌搬送スクリュー４３ｂによって攪拌されながら図２及び図３中左方に移動して、連通部を介して現像室４４ａ内へと移動する。又、現像室４４ａ内の現像剤は第１の攪拌搬送スクリュー４３ａによって攪拌されながら図２及び図３中右方に移動して、連通部を介して攪拌室４４ｂ内に移動する。つまり、現像剤は、第１、第２の攪拌搬送スクリュー４３ａ、４３ｂの２本のスクリューによって攪拌されながら現像容器４４内を循環して搬送される。

現像剤中のトナーは、上述のような攪拌搬送によって電荷が付与される。本実施例では、トナーの補給は、攪拌室４４ｂ内での現像剤搬送方向上流端部側の上部に設けられたトナー補給口４４ｃから行われる。攪拌室４４ｂの図中右端側には、内部の状態を外部から目視するための窓部が設けられている。

現像スリーブ４１は、モータ５１によって図１中の矢示方向（反時計回り）に回転駆動される。現像スリーブ４１は、その回転により、規制ブレード（不図示）によって表面に層状に塗布された現像剤を感光ドラム２に対向する現像位置に搬送する。現像位置にて、現像スリーブ４１上の現像剤はマグネットロールの磁気力により穂立ちして、感光ドラム２の表面に接触又は近接する磁気ブラシを形成する。こうして現像位置に搬送された現像剤（二成分現像剤）から、感光ドラム２上の静電像にトナーが供給される。これにより、静電像の画像部にトナーが選択的に付着し、静電像はトナー像として現像される。更に説明すると、感光ドラム２上の静電像が現像位置に達するときに、現像バイアス電源（図示せず）によりＡＣ電圧とＤＣ電圧とが重畳された現像バイアスが現像スリーブ４１に印加される。このとき、現像スリーブ４１はモータ５１により図１中の矢示方向に回転駆動され、上述の現像バイアスによって現像剤中のトナーが、感光ドラム２の表面の静電像に応じて感光ドラム２上に転移する。

上述のような現像動作によって二成分現像剤中のトナーが消費される。そして、現像容器４４内の現像剤のトナー濃度が徐々に減少する。従って、補給手段としてのトナー補給装置４９によって現像容器４４にトナーが補給される。トナー補給装置４９は、現像器４に補給すべきトナーを収納するトナー容器（トナー補給槽、トナー貯蔵部）４６を有する。トナー容器４６の図中下部左端には、トナー排出口４８が設けられている。トナー排出口４８は、現像器４のトナー補給口４４ｃに連結される。又、トナー容器４６には、トナー排出口４８に向けてトナーを搬送するトナー補給部材としてのトナー補給スクリュー４７が設けられている。トナー補給スクリュー４７はモータ５３によって回転駆動される。

モータ５３の回転は、画像形成装置本体が備えるエンジン制御部６０のＣＰＵ（制御手段）６１によって制御される。トナー容器４６内に所定量のトナーが収納されている状態でのモータ５３の回転時間と、トナー補給スクリュー４７によってトナー排出口４８（トナー補給口４４ｃ）を介して現像容器４４内に補給されるトナーの量との対応関係が予め実験等によって求められている。その結果は、例えばテーブルデータとしてＣＰＵ６１に接続されたＲＯＭ６２（或いはＣＰＵ６１内）に格納されている。つまり、ＣＰＵ６１は、モータ５３の回転時間を制御（調整）することによって、現像容器４４に対するトナーの補給量を調整するようになっている。尚、トナー補給量の制御方法については後述して詳しく説明する。

又、本実施例では、現像器４には、記憶装置２３が設けられている。この記憶装置２３として、本実施例では、読み書き可能なＲＰ−ＲＯＭを使用した。記憶装置２３は、現像器４を画像形成装置１００にセットすることによってＣＰＵ６１と電気的に接続され、現像器４の画像形成処理情報を画像形成装置本体側から読み書きすることができる。

ここで、トナーは、結着樹脂、着色剤、そして必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。トナーは、重合法により製造した負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は５μｍ以上８μｍ以下が好ましい。本実施例では、トナーの体積平均粒径は６．２μｍであった。

又、キャリアは、例えば、表面酸化或いは未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類等の金属、及びそれらの合金、又は酸化物フェライトなどが好適に使用可能である。これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。そして、キャリアは、重量平均粒径が２０〜５０μｍ、好ましくは３０〜４０μｍであり、抵抗率が１０^７Ω・ｃｍ以上、好ましくは１０^８Ω・ｃｍ以上である。本実施例では、キャリアとして抵抗率が１０^８Ω・ｃｍのものを用いた。本実施例では、低比重磁性キャリアとして、フェノール系のバインダー樹脂に磁性金属酸化物及び非磁性金属酸化物を所定の比で混合し、重合法により製造した、樹脂磁性キャリアを使用した。本実施例で用いたキャリアの体積平均粒径は３５μｍ、真密度は３．６〜３．７ｇ／ｃｍ^３、磁化量は５３Ａ・ｍ^２／ｋｇである。

そして、本実施例では、４個の現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋのうち、ブラック用現像器４Ｂｋは、上記構成に加えて、更にトナー濃度検知手段を有している。つまり、図３に示すように、ブラック用現像器４Ｂｋは、攪拌室４４ｂ内に、現像剤のトナー濃度を検知するためのトナー濃度検知手段として、透磁率センサ４２が取り付けられている。本実施例では、透磁率センサ４２は、攪拌室４４ｂ内での現像剤搬送方向においてトナー補給口４４ｃよりも上流側の現像容器４４の側壁に配設されている。

トナー補給装置４９からトナーが補給される位置を現像剤の循環についての最上流側とすると、このトナー濃度検知センサ４２が取り付けられている位置は、最下流側となる。つまり、トナー濃度検知センサ４２は、最も攪拌が進んだ状態の現像剤のトナー濃度を検知できるように配置されている。

［トナー補給制御］
本実施例では、ブラック用現像器１Ｂｋのみトナー濃度検知手段として透磁率センサ４２を有しており、単色画像形成モードにおいては、インダクタンス検知方式とパッチ検知方式とを併用してトナー補給制御を行う。一方、カラー用現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃにはトナー濃度検知手段は設けられておらず、パッチ検知方式を使用してトナー補給制御を行う。

即ち、前述のように、インダクタンス検知方式は、現像器内の現像剤のトナー濃度を直接検知することができるため、トナー濃度を一定に保つことを比較的容易に実現することができる。又、インダクタンス検知方式では、トナー濃度検知を高頻度で行った場合でもダウンタイムが発生しないという利点がある。その反面、現像剤の長期使用、連続使用、使用環境変動などによってトナー帯電量（トリボ）が著しく変動した時や、キャリアの劣化によってトナー帯電量が変動した場合には、以下の事が生じる。それは、トナーとキャリアとの結合力が変動して、感光体上へのトナー移動量が変動するため、安定した画像濃度、色味を保つことが困難になることである。

これに対し、パッチ検知方式は、形成されたパッチ画像の画像濃度（トナー付着量）が検知の対象である。従って、温度や湿度などの環境変動や経時劣化によってトナー帯電量が変動した場合においても、常に画像形成における適正な画像濃度を保つことができ、色味変動を抑制することができるという利点がある。又、現像器内にトナー濃度検知センサを設ける必要がなく、コスト的に有利である。その反面、画像形成装置の高速化（高速性）、即ち、単位時間当たりの出力画像の増加を図ろうとする場合には、パッチ画像形成を行う際に発生するダウンタイムが問題となる場合がある。

ここで、一般に、ブラック単色による画像形成は、フルカラーの画像形成と比較して使用頻度が非常に高いため、ダウンタイムを抑制し、高生産性を維持することが非常に重要である。

更に、使用頻度が非常に高いブラック用現像器においては、現像剤の高い寿命を達成しなくてはならない。つまり、現像器内の現像剤のトナー濃度を直接検知せずに、トナー補給制御を行う場合、例えば現像剤の長期使用、連続使用、使用環境変動などによりトナー帯電量が著しく変動することによって、現像器内の現像剤のトナー濃度が大幅に変動する場合がある。即ち、例えばパッチ検知方式などにより画像濃度を適正に保つようにトナー補給量を制御すると、上記の如くトナー帯電量が著しく変動していた場合には、たとえ画像濃度が適正であっても、現像器内の現像剤のトナー濃度が大幅に変動することがある。このようにトナー濃度バラツキが大きくなると、現像剤にかかる負荷が増し、カブリ、キャリア付着、トナー飛散などが発生し易くなる。このため、特に、使用頻度の高い現像器、典型的にはブラック用現像器においては、現像器内の現像剤のトナー濃度の変動による、現像剤の劣化を極力抑制することが大変重要である。

一方、一般に、フルカラーによる画像形成は、ブラック単色による画像形成と比較すると使用頻度は低い。又、一般に、フルカラーの画像形成では、適正な画像濃度を保ち、色味変動を抑制することが大変重要である。

そこで、本発明によれば、高生産性を優先する場合（本実施例では単色画像形成モード時）には、トナー濃度検知方式を主として使用してトナー補給制御を行う。そして、高画質性（画像濃度、色味の安定）を優先する場合（本実施例ではフルカラー画像形成モード時）には、画像濃度検知方式を主として使用してトナー補給制御を行う。トナー補給制御方法として画像濃度検知方式を主として用いるモードでは、トナー濃度検知方式を主として使用するモードよりも、パッチ画像が形成される頻度高く（即ち、単位画像出力枚数当たりに形成されるパッチ画像の数が多く）なる。

本実施例では、上述のようにブラック用現像器４Ｂｋにのみ透磁率センサ４２を設ける。そして、画像形成装置１００が単色画像形成モードにてブラック単色の画像形成を行う場合は、インダクタンス検知方式を用いてブラック用現像器４Ｂｋに対するトナー補給制御を行う。これによって、高生産性を維持することを優先する。又、これと共に、現像器内の現像剤のトナー濃度の変動を抑制し、現像器内の現像剤の劣化を抑制する。尚、本実施例では、単色画像形成モードでは、パッチ検知方式を併用して、インダクタンス検知方式によるトナー補給制御を補正する。

これに対して、フルカラー画像形成モードにてフルカラーの画像形成を行う場合には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用の全ての現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋについて、トナー検知方式は用いずにパッチ検知方式を用いてトナー補給制御を行う。これにより、全ての色について常に適正な画像濃度を保ち、色味変動を抑制することを優先する。

ここで、ブラック用現像器４Ｂｋに注目する。画像形成装置１００は、少なくともトナー濃度検知手段（透磁率センサ）４２Ｂｋを用いて補給手段（ブラック用現像器４Ｂｋのためのトナー補給装置）４９Ｂｋからブラック用現像器４Ｂｋへのトナー補給量が制御される第１のモード（単色画像形成モード）を有する。そして、画像形成装置１００は更に、少なくとも画像濃度検知手段（画像濃度センサ）１７を用いて補給手段４９Ｂｋからブラック用現像器４Ｂｋへのトナー補給量が制御される第２のモード（フルカラー画像形成モード）を有する。第１のモードにおいてトナー濃度検知手段４２Ｂｋと共に画像濃度検知手段１７を用いて補給手段４９Ｂｋからブラック用現像器４Ｂｋへのトナー補給量が制御される場合であっても、第１のモードよりも第２のモードの方が基準トナー像（ブラックトナーによるパッチ画像）が形成される頻度が高い構成とする。

又、ブラック用現像器（第１の現像器）４Ｂｋとカラー用現像器（第２の現像器）４Ｙ、４Ｍ、４Ｃに注目する。そして、ブラック用現像器４Ｂｋ、カラー用現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃのうちブラック用現像器Ｂｋのみを用いて画像形成が行われる場合を考える。この場合、少なくともトナー濃度検知手段４２Ｂｋを用いて第１の補給手段（ブラック用現像器４Ｂｋのためのトナー補給装置）４９Ｂｋからブラック用現像器４Ｂｋへのトナー補給量が制御される第１のモード（単色画像形成モード）が行われる。又、ブラック用現像器４Ｂｋ、カラー用現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃの両方を用いて画像形成が行われる場合を考える。この場合、少なくとも画像濃度検知手段（画像濃度センサ）１７を用いて第１の補給手段４９Ｂｋ、第２の補給手段（カラー用現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃのためのトナー補給装置）４９Ｙ、４９Ｍ、４９Ｃからブラック用現像器４Ｂｋ、カラー用現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃへのそれぞれのトナー補給量が制御される第２のモード（フルカラー画像形成モード）が行われる。第１のモードにおいてトナー濃度検知手段４２Ｂｋと共に画像濃度検知手段１７を用いて第１の補給手段４９Ｂｋからブラック用現像器４Ｂｋへのトナー補給量が制御される場合であっても、第１のモードよりも第２のモードの方が第１の基準トナー像（ブラックトナーによるパッチ画像）が形成される頻度が高い構成とする。以下更に詳しく説明する。

−インダクタンス検知方式−
先ず、インダクタンス検知方式によるトナー補給制御について説明する。本実施例では、インダクタンス検知方式は、ブラック用現像器４Ｂｋに対するトナー補給制御においてのみ用いられる。

画像形成動作によってブラック用現像器Ｂｋの現像容器４４内のトナーが減少する。そのため、現像剤中のトナー濃度が低下する。本実施例では、ブラック用現像器４Ｂｋの現像容器４４には透磁率センサ４２が配設されており、現像容器４４内の現像剤のトナー濃度を検出するために、透磁率センサ４２によって現像剤の透磁率を検出する。現像剤中のトナー濃度が小さい場合はキャリア比率が大きくなるために、現像剤の透磁率は大きくなり、透磁率センサ４２の出力レベルが大きくなる。

図４に示すように、透磁率センサ４２は、本体部分４２ｃの上に、検知ヘッド４２ａが円柱状に載っている形状で一体となっている。そして、入出力用の信号線４２ｂを介して画像形成装置本体が備えるエンジン制御部６０のＣＰＵ６１との検知信号のやりとりを行う。検知ヘッド４２ａの内部には検知トランスが埋め込まれている。この検知トランスは、１つの１次巻線と、基準巻線及び検知巻線からなる２つの２次巻線との、合計３つの巻線からなる。検知巻線は検知ヘッド４２ａの天面側に、基準巻線は１次巻線を挟んで検知ヘッド４２ａの裏側には位置している。センサ本体４２ｃ内に設けられた発信器から一定波形の信号をもつ電流が１次巻線に入力されると、基準巻線及び検知巻線からなる２つの２次巻線にも、電磁誘導により、ある波形の信号をもつ電流が流れる。この時の発信器からの一定波形の信号と、検知巻線から電磁誘導によって流れた電流のある波形の信号とを、センサ本体４２ｃ内に設けられた比較回路で判断することによって、検知ヘッド４２ａの天面側に、どの程度の密度の磁性体があるかを検知する。

ここで、現像剤のトナー濃度と透磁率センサ４２の出力との関係について説明する。図５は透磁率センサ４２の出力特性の一例を示す。図示の例ではトナー濃度が小さい範囲では出力電圧値が大きな値で飽和し、トナー濃度が大きくなるに従ってセンサ出力が徐々に小さくなり、更に濃度が大きな範囲では出力電圧値が小さい値で飽和する。本実施例で、トナー濃度が正常値８％（重量％：以下同様）であるとき、透磁率センサ４２の検出出力電圧値が２．５Ｖになるように調整されている。電圧値が２．５Ｖ近傍において、検出出力値はトナー濃度に対してほぼ直線的に変化する。尚、透磁率センサの目標信号値は、現像器の使用状況、使用環境に応じて最適な目標値に設定変更される。

上述のように、ブラック用現像器４Ｂｋ内の現像剤のトナー濃度は透磁率センサ４２により検知される。そして、その検知結果に基づいて、補給用のトナーが収納されているトナー補給装置４９が駆動され、現像容器４４内のトナー濃度を一定に保つようになっている。即ち、透磁率センサ４２の検知結果に基づいて、ＣＰＵ６１がモータ５３の回転時間（即ち、トナー補給量）を決定し、その時間だけモータ５３を回転させる。ＲＯＭ６２（或いはＣＰＵ６１内）には、図５に示すような透磁率センサ４２の検知出力と現像剤のトナー濃度との関係に基づいて、透磁率センサ４２の検知出力から現像器４に補給すべきトナー量を求めるための情報がテーブルデータ等として記憶されている。従って、ＣＰＵ６１は、この情報と、上述のようなモータ５３の回転時間と補給されるトナーの量との対応関係を示すテーブルデータとから、トナー補給スクリュー４７の回転数を求め、トナー補給量を制御することができる。

通常、インダクタンス検知方式のトナー補給制御では、１枚の記録材Ｐに対する画像形成動作を行う毎にトナー補給スクリュー４７の回転数を求めてトナー補給を実行する。

−パッチ検知方式−
次に、パッチ検知方式によるトナー補給制御について説明する。

本実施例では、所定の基準潜像（パッチ潜像）を感光ドラム２に形成した後、この潜像を所定の現像条件で現像することにより感光ドラム２上に基準トナー像（参照トナー像、パッチ画像）を形成する。そして、このパッチ画像を中間転写ベルト８へ転写した後、パッチ画像の濃度を画像濃度検知手段（画像濃度センサ）１７で検知する。画像濃度センサ１７は、パッチ画像の画像濃度（トナー付着量）に応じた濃度信号をＣＰＵ６１に入力する。ＣＰＵ６１は、画像濃度センサ１７からの濃度信号と、予めＣＰＵ６１内に記憶された初期基準信号とを比較し、その比較結果に基づいてトナー補給装置４９の駆動時間を制御する。尚、画像濃度センサ１７としては、一般的な光反射型の光学センサを使用することができる。以下、更に詳細に説明する。

先ず、画像形成装置１００の初期設置時に、ＲＯＭ６２に記憶され、予め決められた環境テーブル（温度、湿度情報に応じたプロセス条件、露光強度や現像バイアスや転写バイアスなどのプロセス条件の設定値が予め記憶されたもの）を読み出す。このテーブルによって、帯電された感光ドラム２上にレーザー露光を行うことにより、パッチ潜像を形成し、このパッチ潜像を現像してパッチ画像を形成する。これをデジタルパッチ画像方式と呼ぶ。

又、感光ドラム２に対しレーザー露光を行わずに、現像バイアスと感光ドラム２の電位（帯電ローラ３により帯電されたが、露光装置７による露光が行われていない領域の電位）との間の電位差により、パッチ潜像のコントラスト電位を形成し、これを現像してパッチ画像を形成してもよい。これをアナログパッチ画像方式と呼ぶ。

トナー補給量を制御する場合、上述したように、画像形成装置１００の初期設置時のパッチ画像の濃度を、画像濃度センサ１７で検知して、その検知出力値をパッチ目標信号値としてＣＰＵ６１に取り込む。ＣＰＵ６１は、その取り込んだパッチ目標信号値と、その後に行われるトナー補給制御時において検知されたトナー補給用のパッチ画像の濃度、即ち、画像濃度センサ１７の出力値とが同じとなるように、トナー容器４６から現像器４の現像容器４４に補給するトナーの量を制御する。

尚、本実施例では、デジタル露光によって形成された潜像をデジタル潜像、又このデジタル潜像を現像した画像をデジタル画像と呼ぶ。そして、これらと区別するため、上述の露光を行わずにパッチ画像を形成する場合、この潜像をアナログ潜像、これを現像した画像をアナログ画像と呼ぶ。以下、必要に応じ、これらの呼称を用いる。

上述のデジタルパッチ画像方式を採用した場合、感光ドラム２の使用による劣化、環境による変動等により、感光ドラム２の特性、特に光感度特性が初期設置時と変化することがある。このため露光装置７のレーザー出力で感光ドラム２を露光して得られた電位と、本来得られるべき初期設置時の電位との間に差が生じ、感光ドラム２上に形成される画像濃度がこの電位差により所望の値から外れてしまう。この誤差を含んだ画像濃度値によってトナー補給制御を行うと、現像器４内のトナー濃度が所望の範囲外となってしまい、画像濃度変動、トナーかぶりなどが発生して画像不良となる可能性がある。

特に、低コスト化や小型化に伴い、高機能・高額部品である感光体電位測定センサを取り除いた状態でトナー補給用のパッチ画像に基づいてトナー補給量を制御する場合、現像器４内における現像剤のトナー濃度のバラツキが大きくなることがある。この場合、現像剤にかかる負荷が増し、かぶり等の異常画像の増加や、現像剤の寿命低下といった弊害が発生するおそれがある。

そこで、本実施例では、感光ドラム２の光感度特性の変化による、感光ドラム２上におけるレーザー照射部の電位のバラツキをなくすために、レーザー露光無しでトナー補給用のパッチ潜像を安定した電位で形成し、これを現像してパッチ画像を形成するアナログパッチ形成方法を採用する。

次に、本実施例における現像バイアスについて説明する。図１の画像形成装置は、図２及び図３に示すように、制御手段としてのＣＰＵ６１に接続された、現像バイアス出力手段としての現像バイアス用の高圧電源装置２９を有する。高圧電源装置２９は、２つの高圧電源（現像バイアス印加電源）、即ち、第１、第２の高圧電源２９ａ、２９ｂを有している。各現像器毎に、第１の高圧電源２９ａは現像バイアスＡを、又第２の高圧電源２９ｂは現像バイアスＢを印加できるようになっている。高圧電源装置２９は、第１、第２の高圧電源２９ａ、２９ｂの出力を選択的に現像スリーブ４１に対して印加可能とする現像バイアス切替手段２９ｃを有し、現像スリーブ４１に印加される現像バイアスが選択的に切り換えられる。

図６（ａ）及び図６（ｂ）に、通常画像形成時及びパッチ画像形成時の現像バイアスの切換えタイミングチャートをそれぞれ示す。同図中の「潜像」は潜像を形成している期間、「現像」は現像スリーブ４１が回転している期間を示す。又、「現像バイアスＡ、Ｂ」は現像バイアスＡ、Ｂがそれぞれ現像スリーブ４１に印加されている期間を示す。

図７（ａ）及び図７（ｂ）に、現像スリーブ４１に印加する交番電圧である現像バイアスＡ、Ｂの時間波形（横軸は時間、縦軸は現像スリーブ４１に印加する電圧）を示す。

図８（ａ）及び図８（ｂ）に、現像バイアスＡ、Ｂの現像特性を示す（横軸は、現像コントラスト電位（絶対値）、縦軸はセンサにより検知されたパッチ画像濃度）。

図９（ａ）及び図９（ｂ）に、通常画像形成時、及びパッチ画像形成時における複数の記録材Ｐに連続して画像を形成する場合の、感光ドラム２上の画像域Ｃ、Ｄ、非画像域Ｅを示す。尚、同図中の矢印は感光ドラム２の表面の移動方向を表している。

本実施例では、予め決められた所定期間（例えば、所定画像出力枚数）毎に、記録材Ｐに記録して出力する画像を形成している画像形成時以外の所定タイミングで、パッチ検知方式によるトナー補給制御を行う。画像形成時以外の所定タイミング（非画像形成時）としては、画像形成動作前若しくは後の準備動作時、又は、複数の記録材に連続して画像形成を行っているときの記録材と記録材との間に相当するタイミング等が挙げられる。

連続画像形成中の動作の一部分を、図９を参照して説明する。感光ドラム２上の画像域Ｃに形成すべき通常の画像の静電潜像がデジタル潜像で形成される。そのデジタル潜像が現像器４と対向した現像位置に達したとき、現像器４の現像スリーブ４１に図７（ａ）に示す現像バイアスＡが印加されて、潜像が現像される。そして、次の通常画像の静電潜像を形成するまでの間に、感光ドラム２上に通常画像形成時（図９（ａ））よりも大きく広げた非画像域Ｅ（図９（ｂ））を形成し、その非画像域Ｅにトナー補給用のパッチ画像を形成し、トナー補給制御を行う。

つまり、非画像域Ｅにおいて、感光ドラム２に対しレーザー露光を行わずに、Ｖｄ（暗部電位）のみの帯電を行って、現像バイアス電位Ｖｄｃとの間の電位差のアナログ潜像を形成する。そのパッチ潜像が現像位置に達したとき、現像スリーブ４１に印加する現像バイアスを図７（ａ）の現像バイアスＡから、図７（ｂ）の現像バイアスＢへと切り換える。潜像は、切り換えられた現像バイアスＢにより現像されて、アナログパッチ画像を形成する。そして、次の画像域Ｄが現像位置に達したときに、現像バイアスを再び現像バイアスＢから現像バイアスＡに切り換えて、画像域Ｄ上に出力画像の潜像を現像する。

図７（ａ）の現像バイアスＡは、矩形波の所定数のパルス部（交流電圧と直流電圧とを重畳した電圧を現像スリーブ４１に印加することにより交番電界が形成される交番部）と、ブランク部（直流電圧のみを現像スリーブ４１に印加することにより一定電界が形成される休止部）と、を交互に有する波形を持つバイアス（ブランクパルスバイアス）である。このような現像バイアスＡを用いると、図８（ａ）に示すように、現像器４内のトナー濃度が変動しても感光ドラム２上に形成されるトナー像の画像濃度には反映されにくい。図中、理想的な実線に対し、現像器内のトナー濃度を変動させたときの画像濃度を点線で示す。そのため、現像バイアスＡは、画像濃度を安定化させることができる現像特性を持っている。又、ブランクパルスバイアスは、ハイライト部の高画質現像に優れ、地かぶりが発生しにくく、更に長期使用においてもトナー粒度分布が安定するという特性がある。一方、この現像バイアスＡは、トナー濃度変動が、形成されるトナー像の画像濃度に反映されにくい。このような特性上、この現像バイアスにおいてトナー像の画像濃度変動から現像剤のトナー濃度を制御すると、現像剤にかかる負荷が大きくなる傾向があり、現像剤の劣化を早めやすい。

一方、図７（ｂ）の現像バイアスＢは、矩形波パルスバイアスであり、交流電圧と直流電圧とを重畳した電圧を現像スリーブ４１に印加することにより交番電界が形成される交番部を繰り返し有する。このような現像バイアスＢを用いると、図８（ｂ）に示すように、現像器４内の現像剤のトナー濃度に対して、形成（現像）される画像（トナー像）の濃度が忠実に反映、再現される現像特性を持つ。図中、理想的な実線に対し、現像器４内のトナー濃度を変動させたときの画像濃度を点線で示す。そのため、現像バイアスＢを用いると、現像剤のトナー濃度の変動量が画像濃度の変動量に敏感に反映する。この現像バイアスＢは、現像剤のトナー濃度変動に対して、形成されるトナー像の画像濃度が敏感に変動するため、現像剤のトナー濃度を制御する場合に適している。つまり、現像剤にかかる負荷が小さくなる傾向があり、現像剤の劣化を抑制することができる。更に、トナー濃度変動に対して、形成されるトナー像の画像濃度が敏感に変動するため、感光ドラム２の膜厚変動によるトナー濃度変動が緩和される。

このように、パッチ潜像の現像に用いる現像バイアスを、現像剤のトナー濃度の変動量に対しトナー像の画像濃度（トナー付着量）の変動量が追随し難い（即ち、トナー像の濃度を安定させる）現像バイアスＡから、現像剤のトナー濃度の変動量を敏感にトナー像の画像濃度（トナー付着量）の変動量に反映させる現像バイアスＢに切り換える。更に、本実施例では、トナー補給制御用のパッチ画像を、画像域にデジタル画像で形成する出力画像から切り換えてアナログ画像で形成する。これにより、非画像域においてパッチ画像を良好に形成することができる。そのため、画像濃度センサ１７による検知出力値の信頼性を高めることができる。このため、現像剤の負荷を軽減することができ、又画像域での出力画像の濃度を安定化することができる。

尚、画像濃度センサの目標信号値は、現像器の使用状況、使用環境に応じて最適な目標値に設定変更される。

−トナー補給動作−
本実施例では、上述のように、４個の現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋのうちブラック用現像器４Ｂｋのみ透磁率センサ４２を有している。これにより、ブラック用現像器４Ｂｋに対するトナー補給制御においては、インダクタンス検知方式とパッチ検知方式とを使用可能とする。一方、イエロー、マゼンタ、シアン用の現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃに対するトナー補給制御においては、パッチ検知方式を採用する。そして、画像形成装置１００が単色画像形成モードにてブラック単色の画像形成を行う場合は、ブラック用現像器に対するトナー補給制御において、インダクタンス検知方式とパッチ検知方式とを併用する。一方、画像形成装置１００がフルカラー画像形成モードにてフルカラーの画像形成を行う場合は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用の現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋの全てに対するトナー補給制御において、パッチ検知方式のみを採用する。

本実施例では、単色画像形成モードとフルカラー画像形成モードとは、画像形成装置本体の操作部又は画像形成装置本体に接続された機器の操作部（図示せず）から使用者が入力する選択指示信号に基づいて、エンジン制御部６０のＣＰＵ６１がモード切替手段として機能し、切り替える。ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２に格納された各画像形成モードを規定するプログラムに従って、各画像形成モードに応じて画像形成装置の各部を動作させる。

図１０は、単色画像形成モードにおけるブラック単色の画像形成開始から終了までを表すフローチャートを示す。図１０を参照して、単色画像形成モード時におけるトナー補給制御について説明する。

更に説明すると、単色画像形成モードにおいては、画像濃度センサ１７により検知されたパッチ画像の濃度信号値に基づいて、インダクタンス検知信号の目標値を補正する。前述のように、現像剤は長期使用、連続使用、使用環境変動などによってトナー帯電量が著しく変動した時や、キャリアの劣化によってトナー帯電量が変動する。この場合には、トナー濃度を一定に保っている場合においても、安定した画像濃度、色味を保つことが困難な場合がある。そこで、本実施例では、画像濃度センサ１７により検知されたパッチ画像の濃度に基づいて、インダクタンス検知信号の目標値を適宜補正する。これによって、ブラック単色画像形成時においても、極度な画像濃度変動を抑制することができる。以下、更に説明する。以下、更に説明する。

尚、図１０で用いられている記号に関して、Ｔは現像器を用いて前回パッチ画像を形成したときからの画像出力枚数、Ｐｔｒｇ１はパッチ画像の目標信号下限値、Ｐｔｒｇ２はパッチ画像の目標信号上限値を示す。そして、Ｐｓｉｇはパッチ画像の画像濃度信号値、Ｉｔｒｇ（ｎ）は補正前のインダクタンス目標信号値、Ｉｔｒｇ（ｎ＋１）は補正後のインダクタンス目標信号値を表す。尚、本実施例では、各現像器を用いて行われた画像出力枚数は、ＣＰＵ６１が積算して、ＣＰＵ６１に内蔵又は接続された記憶手段に記憶させる。

ブラックの画像形成を開始する（Ｓ１０１）。ブラック用現像器４Ｂｋを用いて前回パッチ画像を形成したときからの画像出力枚数Ｔが２００枚に到達した場合（Ｓ１０２）、パッチ画像を形成した後、画像濃度センサ１７でパッチ画像の画像濃度を検知する（Ｓ１０３）。そして、検知されたパッチ画像の画像濃度Ｐｓｉｇと、トナー画像濃度目標下限値Ｐｔｒｇ１との関係が、Ｐｔｒｇ１≦Ｐｓｉｇを満たすか否かを判断する（Ｓ１０４）。Ｓ１０４で前記関係を満たさなかった場合、インダクタンス目標信号値Ｉｔｒｇ（ｎ）から０．１５Ｖ（トナー濃度に換算して０．５％に相当する）を引いた値、即ち、Ｉｔｒｇ（ｎ）−０．１５によって、Ｉｔｒｇ（ｎ）から補正されたインダクタンス目標信号値Ｉｔｒｇ（ｎ＋１）を得る（Ｓ１０５）。

一方、Ｓ１０４において、Ｐｔｒｇ１≦Ｐｓｉｇを満たした場合、次いでパッチ画像濃度Ｐｓｉｇと、トナー画像濃度目標上限値Ｐｔｒｇ２との関係が、Ｐｓｉｇ≦Ｐｔｒｇ２を満たすか否かを判断する（Ｓ１０６）。Ｓ１０６にて前記関係を満たさなかった場合、インダクタンス目標信号値Ｉｔｒｇ（ｎ）に０．１５Ｖ（トナー濃度に換算して０．５％に相当する）を足した値、即ち、Ｉｔｒｇ（ｎ）＋０．１５によって、Ｉｔｒｇ（ｎ）から補正されたインダクタンス目標信号値Ｉｔｒｇ（ｎ＋１）を得る（Ｓ１０７）。

Ｓ１０６において、Ｐｓｉｇ≦Ｐｔｒｇ２の関係を満たした場合は、必要枚数の画像を出力して（Ｓ１０８）、画像出力動作を終了する。又、Ｓ１０２において、ブラック用現像器４Ｂｋを用いて前回パッチ画像を形成した時からの画像出力枚数Ｔが２００枚に達していない場合には、必要枚数の画像を出力して（Ｓ１０９）、画像出力動作を終了する。

尚、図１０のフローチャートでは、インダクタンス検知方式によるトナー補給制御をパッチ検知方式を用いて補正する動作について特に示した。インダクタンス検知方式では、前述のように、通常、１枚の記録材Ｐに対する画像形成動作を行う毎にトナー補給スクリュー４７の回転数を求めてトナー補給を実行する。

このように、本実施例では、単色画像形成モードにおいて、画像濃度センサ１７により検知されたパッチ画像の濃度信号値に基づいて、インダクタンス検知信号の目標値を補正する。

一方、図１１は、フルカラーの画像形成開始から終了までを表すフローチャートを示す。図１１を参照して、フルカラー画像形成モード時におけるトナー補給制御について説明する。尚、図１１中の記号の意味は図１０と同様である。

画像形成装置がフルカラーで画像形成を行う場合は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用の現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋの全てについて、パッチ検知方式のみによってトナー補給制御を行う。そして、フルカラー画像形成モードにおいては、パッチ画像を形成する頻度を単色画像形成モード時の頻度よりも多くし、本実施例では、５０枚の画像出力枚数毎にパッチ検知方式でトナー補給制御を行う。以下、更に説明するが、全ての現像器に関して制御方法は同じである。

フルカラーの画像形成を開始する（Ｓ２０１）。各現像器４を用いて前回パッチ画像を形成したときからの画像出力枚数Ｔが５０枚に到達した場合（Ｓ２０２）、パッチ画像を形成した後、画像濃度センサ１７でパッチ画像の画像濃度を検知し、検知されたパッチ画像の画像濃度Ｐｓｉｇを算出する（Ｓ２０３）。パッチ画像の画像濃度Ｐｓｉｇに基づいてトナー補給量を算出し、トナー補給装置４９を駆動してトナー補給を実行する（Ｓ２０４）。そして、必要枚数の画像を出力して（Ｓ２０５）、画像出力動作を終了する。

Ｓ２０２において、現像器４が前回パッチ画像を形成した時からの画像出力枚数Ｔが５０枚に達していない場合には、必要枚数の画像を出力して（Ｓ２０６）、画像出力動作を終了する。

以上、本実施例によれば、高寿命、高生産性を優先する場合（本実施例ではブラック単色の画像形成時）は、主としてトナー濃度検知方式によりトナー補給制御を行う。即ち、ブラックトナーによりパッチ画像が形成される頻度は、単色画像形成モードよりもフルカラー画像形成モードの方が高い。これによって、連続の長期使用によるトナー帯電量の変動による現像器内の現像剤のトナー濃度の変動を抑制すると共に、ダウンタイムを発生させることなく、高生産性を維持することができる。又、高画質性を優先する場合（本実施例ではフルカラー画像形成時）は、主としてパッチ検知方式によりトナー補給制御を行う（本実施例ではパッチ検知方式のみを用いる。）。これによって、画像濃度を安定化させ、色味を安定化させて、出力画像の高画質化、高安定化を図ることができる。

即ち、本実施例では、画像形成装置１００の使用目的に合わせて、トナー濃度検知方式と画像濃度検知方式とを使い分けてトナー補給制御を行う複数のモードが設定されている。換言すれば、トナー濃度検知手段を用いることによる第１のトナー補給制御手段と、画像濃度検知手段を用いることによる第２のトナー補給制御手段を設ける。そして、画像形成装置１００の使用目的に合わせて第１、第２のトナー補給制御手段を使い分けることによって、画像生産性と画質とで優先させる事項に応じたトナー補給制御を行うことができる。

実施例２
次に、本発明の他の実施例について説明する。尚、本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は、実施例１のものと同じである。従って、同一又は相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略し、本実施例に特徴的な点を以下に説明する。

実施例１においては、４個の現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋのうちブラック用現像器４Ｂｋのみ透磁率センサ４２を有する。画像形成装置１００が単色画像形成モードにてブラック単色の画像形成を行う場合は、ブラック用現像器４Ｂｋに対するトナー補給制御においてインダクタンス検知方式とパッチ検知方式とを併用した。

本実施例では、実施例１と同様に４個の現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋのうちブラック用現像器４Ｂｋのみ透磁率センサ４２を有している。ただし、本実施例では、画像形成装置１００が単色画像形成モードにてブラック単色の画像形成を行う場合は、トナー補給制御においてパッチ検知方式は行わず、インダクタンス検知方式のみ採用する。インダクタンス検知方式によるトナー補給制御自体は実施例１にて説明したものと同様である。

尚、フルカラー画像形成モード時の各現像器に対するトナー補給制御は、実施例１と同様であり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用の現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋの全てに対するトナー補給制御においてパッチ検知方式を採用する。

これによって、単色画像形成モードにおいて、所望により実施例１よりも更に生産性を高めることができ、又現像剤の劣化を抑制する点でも有利である。

実施例３
次に、本発明の他の実施例について説明する。尚、本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は、実施例１及び２のものと同じである。従って、同一又は相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略し、本実施例に特徴的な点を以下に説明する。

実施例１及び２においては、４個の現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋのうちブラック現像器４Ｂｋのみ透磁率センサ４２を有していた。

これに対し、本実施例では、図１２に示すように、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用の現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋの全てが透磁率センサ４２（４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｂｋ）を有している。即ち、本実施例ではイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用の現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋの全てが、図３に示す構成を有する。これにより、４個の現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋの全てに対するトナー補給制御において、インダクタンス検知方式とパッチ検知方式との両方を行うことが可能である。そして、本実施例では、特に、使用者自身が、画像形成装置１００の使用目的によって、インダクタンス検知方式とパッチ検知方式とを使い分けてトナー補給制御を行う複数のモードを選択することができるようにする。以下、更に詳細に説明する。

一般に、画像形成装置を使用するにあたって、使用者の使用状況によって、それぞれ使用目的は異なる。即ち、例えばオフィスユーザーなどにおいて、主に低画像デューティー（例えば５％デューティー以下：基準サイズ（Ａ４サイズ等）の画像域の全域で最高濃度レベルの画像を１００％とする。）で画像形成装置を使用し、単色画像形成、フルカラー画像形成を問わず、画像濃度や色味の安定性よりも、高生産性を重視する使用者がいる。一方、逆に、高画像デューティー（例えば２０％デューティー以上）で画像形成装置を使用し、単色画像形成、フルカラー画像形成を問わず、画像濃度や色味の安定性を重視する使用者もいる。

そこで、本実施例では、全ての現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋについてインダクタンス検知方式とパッチ検知方式との両方でトナー補給制御を実行できるようにする。それと共に、画像形成装置１００の操作部（操作パネル）或いは画像形成装置本体に接続された機器の操作部（図示せず）より、「高生産モード」と「高画質モード」の２つからいずれかのモードを選択することを可能とする。

そして、使用者によって「高生産モード」が選択された場合、全ての現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋについてインダクタンス検知方式によりトナー補給制御を行う。一方、使用者によって「高画質モード」が選択された場合、全ての現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋについてパッチ検知方式によりトナー補給制御を行う。ブラック単色の画像形成を行う場合でも、フルカラーの画像形成を行う場合でも、上記「高生産モード」と「高画質モード」のいずれかを選択できるようにする。

即ち、本実施例では、例えばブラック用現像器４Ｂｋに注目して、以下の２つのモードを持つ。一つは、少なくともトナー濃度検知手段（透磁率センサ）４２Ｂｋを用いて補給手段（ブラック用現像器４Ｂｋのためのトナー補給装置）４９Ｂｋからブラック用現像器４Ｂｋへのトナー補給量が制御される第１のモード（高生産モード）である。もう一つは、少なくとも画像濃度検知手段（画像濃度センサ）１７を用いて補給手段４９Ｂｋからブラック用現像器４Ｂｋへのトナー補給量が制御される第２のモード（高画質モード）である。第１のモードにおいてトナー濃度検知手段４２Ｂｋと共に画像濃度検知手段１７を用いて補給手段４９Ｂｋからブラック用現像器４Ｂｋへのトナー補給量が制御される場合であっても、第１のモードよりも第２のモードの方が基準トナー像（ブラックトナーによるパッチ画像）が形成される頻度が高い構成とする。その他の色用の現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃのそれぞれについても同様である。

又、ブラック用現像器（第１の現像器）４Ｂｋとカラー用現像器（第２の現像器）４Ｙ、４Ｍ、４Ｃに注目する。そして、ブラック用現像器４Ｂｋ、カラー用現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃの両方を用いて画像形成が行われる場合を考える。この場合に、少なくとも第１のトナー濃度検知手段（ブラック用現像器４Ｂｋの透磁率センサ）４２Ｂｋ、第２のトナー濃度検知手段（カラー用現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃの透磁率センサ）４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃを用いて第１の補給手段（ブラック用現像器４Ｂｋのためのトナー補給装置）４９Ｂｋ、第２の補給手段（カラー用現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃのためのトナー補給装置）４９Ｙ、４９Ｍ、４９Ｃからブラック用現像器４Ｂｋ、カラー用現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃへのそれぞれのトナー補給量が制御される第１のモード（高生産モード）がある。そして、更に、この場合に、少なくとも画像濃度検知手段（画像濃度センサ）１７を用いて第１の補給手段４９Ｂｋ、第２の補給手段４９Ｙ、４９Ｍ、４９Ｃからブラック用現像器４Ｂｋ、カラー用現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃへのそれぞれのトナー補給量が制御される第２のモード（高画質モード）がある。第１のモードにおいて第１のトナー濃度検知手段４２Ｂｋ、第２のトナー濃度検知手段４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃと共に画像濃度検知手段を１７を用いて、第１の補給手段４９Ｂｋ、第２の補給手段４９Ｙ、４９Ｍ、４９Ｃからブラック用現像器４Ｂｋ、カラー用現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃへのそれぞれのトナー補給量が制御される場合がある。この場合であっても、第１のモードよりも第２のモードの方が前記第１の基準トナー像（ブラックトナーによるパッチ画像）、第２の基準画像（カラートナーによるパッチ画像）が形成される頻度が高い構成とする。

本実施例では、高生産モードと高画質モードとは、画像形成装置本体の操作部又は画像形成装置本体に接続された機器の操作部（図示せず）から使用者が入力する選択指示信号に基づいて、エンジン制御部６０のＣＰＵ６１がモード切替手段として機能し、切り替える。ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２に格納された各画像形成モードを規定するプログラムに従って、各画像形成モードに応じて画像形成装置の各部を動作させる。

これによって、「高生産モード」が選択された場合は、高生産性を維持することができ、又現像剤の劣化を抑制する上でも有利である。一方、「高画質モード」が選択された場合は、常に適正な画像濃度を保ち、色味変動を抑制することが可能となる。

以上、本実施例では、全ての現像器Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋが透磁率センサ４２を有し、全ての現像器Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋについてインダクタンス検知方式とパッチ検知方式との両方でトナー補給制御を行うことが可能である。そして、使用者自身が画像形成装置１００の使用目的によって、インダクタンス検知方式とパッチ検知方式とを使い分けてトナー補給制御を行う複数のモードを選択することができるようにする。これによって、単色画像形成及びフルカラー画像形成のいずれを行う場合においても、画像生産性と画質とで優先すべき事項に応じて最適な画像形成を行うことができる。

尚、本実施例では、高画質モード時においてトナー補給制御方法としてパッチ検知方式を採用している。しかしながら、例えばパッチ検知方式を主として採用し、トナー濃度検知方式によるトナー補給制御を高生産モード時よりも低い頻度で実行するなど、他のトナー補給制御方法を併用してもよい。

又、本実施例では、高生産モード時においてトナー補給制御方法としてトナー濃度検知方式（本実施例ではインダクタンス検知方式）を採用している。しかしながら、例えばトナー濃度検知方式を主として採用し、パッチ検知方式によるトナー補給制御を高画質モード時よりも低い頻度で実行するなど、他のトナー補給制御方法を併用してもよい。

実施例４
次に、本発明の他の実施例について説明する。尚、本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は、実施例３のものと同じである。従って、同一又は相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略し、本実施例に特徴的な点を以下に説明する。

本実施例では、実施例３と同様に、全ての現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋが透磁率センサ４２を有し、全ての現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋについてトナー補給制御においてインダクタンス検知方式とパッチ検知方式との両方を行うことが可能である。即ち、本実施例では、４個の現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋの全てが、図３に示す構成を有する。

実施例３においては、使用者自身が、画像形成装置の使用目的によって、トナー補給制御においてインダクタンス検知方式とパッチ検知方式とを使い分けてトナー補給制御を行うことができるものとした。

これに対し、本実施例では、画像形成を行う時に、画像形成装置１００が読み取った画像情報によって、トナー補給制御においてインダクタンス検知方式を採用するモードと、パッチ検知方式採用するモードとを使い分ける。以下、更に詳細に説明する。

一般に、オフィス文書などにおいて、低画像デューティー（例えば５％デューティー以下）で画像形成装置を使用する場合、単色画像形成、フルカラー画像形成を問わず、画像濃度や色味の安定性よりも、高生産性を重要視する使用者が圧倒的に多い。逆に、高画像デューティー（例えば２０％デューティー以上）で画像形成装置を使用する場合は、単色画像形成、フルカラー画像形成を問わず、画像濃度や色味の安定性が重要視される場合が多い。

そこで、本実施例では、画像形成を行う時に、予め画像形成装置１００が読み取った画像情報によって、低画像デューティーの画像であるか、高画像デューティーの画像であるかを判断する。そして、低画像デューティーの画像である場合には、トナー補給制御においてインダクタンス検知方式を採用するモードを選択して、高生産性を優先する。一方、高画像デューティーの画像である場合には、トナー補給制御においてパッチ検知方式を採用するモードを選択して、高画質性を優先する。ブラック単色の画像形成を行う場合でも、フルカラーの画像形成を行う場合でも、画像デューティーに応じて上記いずれかのモードを選択する。

本実施例では、高生産モードと高画質モードとは、出力すべき画像の画像情報信号に基づいて、エンジン制御部６０のＣＰＵ６１がモード切替手段として機能し、切り替える。ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２に格納された各画像形成モードを規定するプログラムに従って、各画像形成モードに応じて画像形成装置の各部を動作させる。

図１３のフローチャートを参照して本実施例における画像形成動作を説明する。先ず、画像形成装置１００は、装置本体に接続された原稿読み取り装置（図示せず）においてＣＣＤ等で読み取った画像情報信号（或いは装置本体に接続されたパーソナルコンピュータ等から送信されてきた画像情報信号）の画像濃度のビデオカウント数から、トナー消費量を予測する（Ｓ３０１、Ｓ３０２）。

本実施例では、画像デューティーの算出するためにビデオカウント方式を採用する。つまり、画像信号処理回路の出力信号のレベルが画素毎にカウントされる。このカウント数を原稿紙サイズの画素分積算されることにより、原稿１枚当たりのビデオカウント数Ｔが求まる（例えばＡ４サイズ、１枚最大ビデオカウント数は４００ｄｐｉ、２５６階調で３８８４×１０６）。

このビデオカウント数と画像出力枚数の積算から、一回のジョブ（一の画像形成開始指示により行われる単数又は複数の記録材に対する一連の画像形成動作）当たりのトナー消費量Ｊが算出される（Ｓ３０３）。本実施例では、ＣＰＵ６１がビデオカウントＴの積算、画像出力枚数の積算及びトナー消費量Ｊの算出を行う。

そして、一回のジョブ当たりのトナー消費量が、所定の閾値Ｋ以下場合は（Ｓ３０４）、インダクタンス検知制御モード（高生産モード）による画像形成を実行する（Ｓ３０５）。一方、Ｓ３０４の判断において、一回のジョブ当たりのトナー消費量が閾値Ｋを超えた場合、パッチ検知制御モード（高画質モード）による画像形成を実行する（Ｓ３０６）。

以上のように、本実施例では、画像形成開始時に、画像情報信号の画像濃度のビデオカウント数からトナー消費量を予測する。そして、トナー消費量が所定の閾値以下と予測された場合は、インダクタンス検知制御モード（高生産モード）を実行する。これにより、高生産性を維持することができる。一方、トナー消費量が所定の閾値より多いと予測された場合は、パッチ検知制御モード（高画質モード）を実行する。これにより、例えばトナーの入れ替えが多くなりトナー帯電量（トリボ）の変動が大きくなることで画像濃度、色味が変動することを抑制し、高画質、高安定性を維持することができる。又、このようにトナー消費量が多い場合にパッチ検知制御に切り替えることによって、中間調を安定させることによって、色味変動を抑えることが可能となる。

以上、本実施例によれば、画像デューティーに応じてインダクタンス検知方式、パッチ検知方式を使い分けてトナー補給制御を行う複数のモードを選択する。これにより、別段の操作を行うことなく、画像生産性と画質とで優先すべき事項に応じて最適な画像形成を行うことができる。

尚、本実施例では、高画質モード時においてトナー補給制御方法としてパッチ検知方式を採用している。しかしながら、例えばパッチ検知方式を主として採用し、トナー濃度検知方式によるトナー補給制御を高生産モード時よりも低い頻度で実行するなど、他のトナー補給制御方法を併用してもよい。

又、本実施例では、高生産モード時においてトナー補給制御方法としてトナー濃度検知方式（本実施例ではインダクタンス検知方式）を採用している。しかしながら、例えばトナー濃度検知方式を主として採用し、パッチ検知方式によるトナー補給制御を高画質モード時よりも低い頻度で実行するなど、他のトナー補給制御方法を併用してもよい。

実施例５
次に、本発明の更に他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置は、図１４に示すように、実施例１〜４の画像形成装置１００が有するイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成する第１〜第４の画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋを有する。そして更に、薄いマゼンタトナー（淡マゼンタトナー）、薄いシアントナー（淡シアントナー）のトナー像をそれぞれ形成する第５、第６の画像形成部１Ｍｌ、１Ｃｌを有している。

尚、本実施例の画像形成装置は、上述の如く第５、第６の画像形成部１Ｍｌ、１Ｃｌとが追加されているが、各画像形成部の動作など、画像形成装置の基本構成及び動作自体は、実施例１〜４のものと同じである。従って、同一又は相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略し、本実施例に特徴的な点を以下に説明する。

更に説明すると、本実施例では、第１〜第４の画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋには、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色について、記録材Ｐ上のトナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ^２のときに定着後の光学濃度が１．６になるように設計されたトナーが装填されている。一方、第５、第６の画像形成部１Ｍｌ、１Ｃｌの現像器４Ｍｌ、４Ｃｌには、記録材Ｐ上のトナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ^２のときに、定着後の光学濃度が０．８になるように設計されたトナーが装填されている。又、上述の濃色及び淡色のトナーは、分光特性が等しい顔料の量を変えて作成される。従って、淡マゼンタトナーは、含有する顔料の分光特性はマゼンタと等しいが含有量が少なく、淡シアントナーは、含有する顔料の分光特性はシアンと等しいが含有量が少ない。ここでは、これら分光特性が等しい顔料の量を変えて作成された濃色及び淡色のトナーも異なる色のトナーであるものとする。

ここで、マゼンタとシアンに対して濃い色と薄い色を用いたのは、例えば人の肌のような、淡い画像の再現性を飛躍的に向上させるのが狙いである（粒状性の低減を達成することが狙いである）。

そして、本実施例では、図１４のように、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用の現像器（濃色トナー用現像器）４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋは透磁率センサ４２を有する。そして、それぞれの現像器４についてトナー補給制御においてインダクタンス検知方式とパッチ検知方式との両方を採用することが可能である。一方、淡マゼンタ、淡シアン用の現像器（淡色トナー用現像器）４Ｍｌ、４Ｃｌは透磁率センサを有しておらず、これらの現像器４Ｍｌ、４Ｃｌについては、トナー補給制御においてパッチ検知方式を採用する。即ち、本実施例では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用の現像器（濃色トナー用現像器）４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋは図３に示す構成を有する。一方、淡マゼンタ、淡シアン用の現像器（淡色トナー用現像器）４Ｍｌ、４Ｃｌは図２に示す構成を有する。

本実施例では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックでの４色フルカラー画像形成時は、トナー補給制御においてインダクタンス検知方式を採用する。一方、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、淡マゼンタ、淡シアンを用いた６色フルカラー画像形成時は、全ての現像器についてトナー補給制御においてパッチ検知制御を採用する。

本実施例では、画像形成装置の操作パネル（図示せず）より、使用者が「カラー高生産モード」と「カラー高画質モード」の２つから、いずれかのモードを選択可能とれている。「カラー高生産モード」が選択された場合は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色によるフルカラー画像形成が行わる。「カラー高画質モード」が選択された場合は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、淡マゼンタ、淡シアンを用いた６色によるフルカラー画像形成が行われる。

つまり、使用者によって「カラー高生産モード」が選択された場合は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色で画像形成を行い、全ての現像器についてインダクタンス検知方式でトナー補給制御を実行する。又、使用者によって「カラー高画質モード」が選択された場合は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、淡マゼンタ、淡シアンの６色で画像形成を行い、全ての現像器についてパッチ検知方式でトナー補給制御を行う。尚、実施例１と同様に、例えばブラック用現像器４Ｂｋのみを用いて単色画像を形成するモードであって、高生産性を優先してトナー補給制御においてトナー濃度検知方式（インダクタンス検知方式）を主として採用するモードを更に有していてもよい。又、単色画像を形成するモードであって、高画質性を優先してトナー補給制御において画像濃度検知方式（パッチ検知方式）を主として採用するモードを更に有していてもよい。

ここで、例えばブラック用現像器４Ｂｋに注目する。画像形成装置１００は、少なくともトナー濃度検知手段（透磁率センサ）４２Ｂｋを用いて補給手段（ブラック用現像器４Ｂｋのためのトナー補給装置）４９Ｂｋからブラック用現像器４Ｂｋへのトナー補給量が制御される第１のモード（カラー高生産モード）を有する。そして、画像形成装置１００は更に、少なくとも画像濃度検知手段（画像濃度センサ）１７を用いて補給手段４９Ｂｋからブラック用現像器４Ｂｋへのトナー補給量が制御される第２のモード（カラー高画質モード）を有する。第１のモードにおいてトナー濃度検知手段４２Ｂｋと共に画像濃度検知手段１７を用いて補給手段４９Ｂｋからブラック用現像器４Ｂｋへのトナー補給量が制御される場合であっても、第１のモードよりも第２のモードの方が基準トナー像（ブラックトナーによるパッチ画像）が形成される頻度が高い構成とする。その他の濃色トナー用現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃについてもそれぞれ同様である。

又、濃色トナー用現像器（第１の現像器）４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋと淡色トナー用現像器（第２の現像器）４Ｍｌ、４Ｃｌに注目する。そして、濃色トナー用現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋ、淡色トナー用現像器４Ｍｌ、４Ｃｌのうち濃色トナー用現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋのみを用いて画像形成が行われる場合を考える。この場合、少なくともトナー濃度検知手段４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｂｋを用いて第１の補給手段（濃色トナー用現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋのためのトナー補給装置）４９Ｙ、４９Ｍ、４９Ｃ、４９Ｂｋから濃色トナー用現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋへのトナー補給量が制御される第１のモード（カラー高生産モード）が行なわれる。又、濃色トナー用現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋ、淡色トナー用現像器４Ｍｌ、４Ｃｌの両方を用いて画像形成が行われる場合を考える。この場合、少なくとも画像濃度検知手段（画像濃度センサ）１７を用いて第１の補給手段４９Ｙ、４９Ｍ、４９Ｃ、４９Ｂｋ、第２の補給手段（淡色トナー用現像器４Ｍｌ、４Ｃｌのためのトナー補給装置）４９Ｍｌ、４９Ｃｌから濃色トナー用現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋ、淡色トナー用現像器４Ｍｌ、４Ｃｌへのそれぞれのトナー補給量が制御される第２のモード（カラー高画質モード）が行なわれる。第１のモードにおいてトナー濃度検知手段４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｂｋと共に画像濃度検知手段１７を用いて第１の補給手段４９Ｙ、４９Ｍ、４９Ｃ、４９Ｂｋから濃色トナー用現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋへのトナー補給量が制御される場合がある。この場合であっても、第１のモードよりも第２のモードの方が第１の基準トナー像（濃色トナーによるパッチ画像）が形成される頻度が高い構成とする。

本実施例では、カラー高生産モードとカラー高画質モードとは、画像形成装置本体の操作部又は画像形成装置本体に接続された機器の操作部（図示せず）から使用者が選択指示信号を入力する。この選択指示信号に基づいて、エンジン制御部６０のＣＰＵ６１がモード切替手段として機能し、切り替える。ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２に格納された各画像形成モードを規定するプログラムに従って、各画像形成モードに応じて画像形成装置の各部を動作させる。

これによって「カラー高生産モード」が選択された場合は、高生産性を維持することができ、又現像剤の劣化の抑制においても有利である。一方、「カラー高画質モード」が選択された場合は、常に適正な画像濃度を保ち、高画質の画像形成を安定して実行することが可能となる。

尚、本実施例では、カラー高画質モード時においてトナー補給制御方法としてパッチ検知方式を採用している。しかしながら、例えば淡マゼンタ、淡シアンの現像器にもトナー濃度検知手段を搭載し、パッチ検知方式を主として採用し、トナー濃度検知方式によるトナー補給制御をカラー高生産モード時よりも低い頻度で実行するなど、他のトナー補給制御方法を併用してもよい。

又、本実施例では、カラー高生産モード時においてトナー補給制御方法としてトナー濃度検知方式（本実施例ではインダクタンス検知方式）を採用している。しかしながら、例えばトナー濃度検知方式を主として採用し、パッチ検知方式によるトナー補給制御をカラー高画質モード時よりも低い頻度で実行するなど、他のトナー補給制御方法を併用してもよい。

以上、本発明を具体的な実施例に則して説明したが、本発明は上述の実施態様に限定されるものではない。

例えば、上記本実施例では、トナー濃度検知手段として透磁率センサを用いているが、これに限定されるものではなく、前述のような現像器内の現像剤に光を照射したときの反射光量を検知する光検知センサを用いてもよいことは言うまでもない。

又、上記各本実施例では、パッチ検知方式において、中間転写ベルト上の対向位置に画像濃度検知手段を設置し、中間転写ベルト上でパッチ画像の画像濃度を検知したが、これに限定されるものでない。例えば、感光ドラム上のトナー像の画像濃度を検知するように画像濃度検知手段を設置し、感光ドラム上でパッチ画像の画像濃度を検知してもよい。感光ドラムが複数設けられている場合には、それぞれの感光ドラムに対応して複数の画像濃度検知手段を設けることができる。

更に、上述の各実施例では、本発明を中間転写方式の画像形成装置において適用したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記各実施例の画像形成装置が備える中間転写体の代わりに記録材を担持して搬送する記録材担持体を有する直接転写方式の画像形成装置が当業者には周知である。例えば、斯かる直接転写方式の画像形成装置においてカラー画像を形成する場合、単数又は複数の像担持体に形成されたトナー像が、記録材担持体上に担持された記録材に順次に転写され、記録材上で複数色トナーによる像が重ね合わされる。その後、このトナー像を記録材に定着させることで記録画像が得られる。勿論、斯かる直接転写方式の画像形成装置において、単色トナー、又は装置が備える複数色のトナーのうちいずれかの組み合わせ（全ての色は使用しない）により画像を形成することもできる。そして、直接転写方式の画像形成装置においても、各色用の現像器にトナー濃度検知手段を設けることが可能であり、又像担持体若しくは記録材担持体上でトナー像の画像濃度（トナー付着量）を検知する画像濃度検知手段を設けることが可能である。従って、本発明は、このような直接転写方式の画像形成装置においても等しく適用することができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略断面構成図である。 本発明の一実施例にて用いられる現像器及びトナー補給装置を説明するための説明図である。 本発明の一実施例にて用いられる現像器及びトナー補給装置を説明するための説明図である。 透磁率センサの一例を示す概略図である。 透磁率センサの出力特性の一例を示すグラフ図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ現像バイアスの切り換えタイミングを示すタイミングチャートである。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ現像バイアスＡ、Ｂの時間波形を示す図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ現像バイアスＡ、Ｂによる現像特性を示す図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ画像形成時の、感光ドラムの表面の画像域、非画像域を示す図である。 本発明に従うトナー補給制御の一実施例を説明するためのフローチャート図である。 本発明に従うトナー補給制御の一実施例を説明するためのフローチャート図である。 本発明に係る画像形成装置の他の実施例の概略断面構成図である。 本発明に従うトナー補給制御の一実施例を説明するためのフローチャート図である。 本発明に係る画像形成装置の他の実施例の概略断面構成図である。

符号の説明

１ 画像形成部
２ 感光ドラム（像担持体）
４ 現像器
１７ 画像濃度センサ（画像濃度検知手段）
４２ 透磁率センサ（トナー濃度検知手段）
４４ 現像容器
４６ トナー容器
４９ トナー補給装置
６１ ＣＰＵ（制御手段）

Claims (10)

1. 像担持体上に形成された静電像をそれぞれ異なる色のトナーとキャリアとを備える現像剤を用いて現像する第１、第２の現像器と、前記第１、第２の現像器にそれぞれ対応する色のトナーを補給する第１、第２の補給手段と、前記第１の現像器内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、前記第１、第２の現像器を用いてそれぞれ形成された第１、第２の基準トナー像の画像濃度を検知する共通又は別個の画像濃度検知手段と、を有する画像形成装置において、
   前記第１、第２の現像器のうち前記第１の現像器のみを用いて画像形成が行われ、少なくとも前記トナー濃度検知手段を用いて前記第１の補給手段から前記第１の現像器へのトナー補給量が制御される第１のモードと、前記第１、第２の現像器の両方を用いて画像形成が行われ、少なくとも前記画像濃度検知手段を用いて前記第１、第２の補給手段から前記第１、第２の現像器へのそれぞれのトナー補給量が制御される第２のモードと、を有し、
   前記第１のモードにおいて、前記トナー濃度検知手段と共に前記画像濃度検知手段を用いて前記第１の補給手段から前記第１の現像器へのトナー補給量が制御される場合、前記第１のモードよりも前記第２のモードの方が前記第１の基準トナー像が形成される頻度が高いことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２のモードでは、前記トナー濃度検知手段及び前記画像濃度検知手段のうち前記画像濃度検知手段のみを用いて前記第１、第２の補給手段から前記第１、第２の現像器へのそれぞれのトナー補給量が制御されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 像担持体上に形成された静電像をそれぞれ異なる色のトナーとキャリアとを備える現像剤を用いて現像する第１、第２の現像器と、前記第１、第２の現像器にそれぞれ対応する色のトナーを補給する第１、第２の補給手段と、前記第１の現像器内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、前記第１、第２の現像器を用いてそれぞれ形成された第１、第２の基準トナー像の画像濃度を検知する共通又は別個の画像濃度検知手段と、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を用い、前記画像濃度検知手段を用いることなく前記第１の補給手段における前記トナー補給量の制御を行いつつ、前記第１、第２の現像器のうち前記第１の現像器のみを用いて画像形成動作を行う第１のモードと、
   前記画像濃度検知手段を用いて前記第１、第２の基準トナー像の画像濃度の検知を行ない、前記トナー濃度検知手段を用いることなく前記第１、第２の補給手段における各トナー補給量の制御を行いつつ、前記第１、第２の現像器の両方を用いて画像形成動作を行う第２のモードと、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
4. 像担持体上に形成された静電像をそれぞれ異なる色のトナーとキャリアとを備える現像剤を用いて現像する第１、第２の現像器と、前記第１、第２の現像器にそれぞれ対応する色のトナーを補給する第１、第２の補給手段と、前記第１、第２の現像器内の現像剤のトナー濃度をそれぞれ検知する第１、第２のトナー濃度検知手段と、前記第１、第２の現像器を用いてそれぞれ形成された第１、第２の基準トナー像の画像濃度を検知する共通又は別個の画像濃度検知手段と、を有する画像形成装置において、
   前記第１、第２の現像器の両方を用いて画像形成が行われ、少なくとも前記第１、第２のトナー濃度検知手段を用いて前記第１、第２の補給手段から前記第１、第２の現像器へのそれぞれのトナー補給量が制御される第１のモードと、前記第１、第２の現像器の両方を用いて画像形成が行われ、少なくとも前記画像濃度検知手段を用いて前記第１、第２の補給手段から前記第１、第２の現像器へのそれぞれのトナー補給量が制御される第２のモードと、を有し、
   前記第１のモードにおいて前記第１、第２のトナー濃度検知手段と共に前記画像濃度検知手段を用いて前記第１、第２の補給手段から前記第１、第２の現像器へのそれぞれのトナー補給量が制御される場合、前記第１のモードよりも前記第２のモードの方が前記第１、第２の基準トナー像が形成される頻度が高いことを特徴とする画像形成装置。
5. 前記第２のモードでは、前記第１、第２のトナー濃度検知手段及び前記画像濃度検知手段のうち前記画像濃度検知手段のみを用いて前記第１、第２の補給手段から前記第１、第２の現像器へのそれぞれのトナー補給量が制御されることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 像担持体上に形成された静電像をそれぞれ異なる色のトナーとキャリアとを備える現像剤を用いて現像する第１、第２の現像器と、前記第１、第２の現像器にそれぞれ対応する色のトナーを補給する第１、第２の補給手段と、前記第１、第２の現像器内の現像剤のトナー濃度をそれぞれ検知する第１、第２のトナー濃度検知手段と、前記第１、第２の現像器を用いてそれぞれ形成された第１、第２の基準トナー像の画像濃度を検知する共通又は別個の画像濃度検知手段と、を有する画像形成装置において、
   前記第１、第２のトナー濃度検知手段を用い、前記画像濃度検知手段を用いることなく前記第１、第２の補給手段における各トナー補給量の制御を行いつつ、前記第１、第２の現像器の両方を用いて画像形成動作を行う第１のモードと、
   前記画像濃度検知手段を用いて前記第１、第２の基準トナー像の画像濃度の検知を行ない、前記第１、第２のトナー濃度検知手段を用いることなく前記第１、第２の補給手段における各トナー補給量の制御を行いつつ、前記第１、第２の現像器の両方を用いて画像形成動作を行う第２のモードと、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
7. 画像形成開始時に画像情報信号に基づいて前記第１のモードと前記第２のモードとのいずれを実行するかが決定されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
8. 装置本体が備えるか又は装置本体に接続された操作部から入力されるモード選択指示に基づいて前記第１のモードと前記第２のモードとのいずれを実行するかが決定されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
9. 前記トナー濃度検知手段は、前記現像器内の現像剤の透磁率、又は前記現像器内の現像剤に光を照射したときの反射光量を検知することを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の画像形成装置。
10. 前記画像濃度検知手段は、前記基準トナー像に光を照射したときの反射光量を検知することを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の画像形成装置。

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