JP2007086332A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 補給時の現像剤の帯電能の状態に見合ったトナー補給を行い、トナー補給による画像不良（かぶり）を発生させない画像形成装置を提供することにある。
【解決手段】 像担持体と、前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体に形成した静電潜像を二成分現像剤を用いてトナー像を形成する現像手段と、前記現像手段にトナーを補給するトナー補給手段と、前記現像手段内の現像剤の濃度を検出し、検出信号に基づいて現像剤の補給量を調整して現像剤の濃度を制御する現像剤濃度制御手段と、前記像担持体上の白地部へのトナー付着を検知する検知手段を備える画像形成装置において、
前記トナー補給量と前記トナー付着量の関係により、トナー補給量の上限値を測定し、該トナー補給上限値に応じて、前記現像剤濃度制御手段の制御内容を変更する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関り、詳しくは、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を用いて、電子写真法により静電潜像担持体上の静電潜像を可視化する、いわゆる２成分現像方式を利用した画像形成装置に関するものである。

一般に、電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置が具備する現像装置には、トナー粒子とキャリア粒子を主成分とした二成分現像剤が用いられている。特に、電子写真方式によりフルカラーやマルチカラー画像を形成するカラー画像形成装置には、画像の色味などの観点から、ほとんどの現像装置が二成分現像装置を使用している。

周知のように、この二成分現像剤のトナー濃度、すなわちキャリア粒子及びトナー粒子の合計重量に対するトナー粒子重量の割合は、画像品質を安定化させる上で極めて重要な要素になっている。

現像剤のトナー粒子は現像時に消費され、トナー濃度が変化する。このため、自動トナー補給制御装置（ATR）を使用して、適時現像剤のトナー濃度を正確に検出し、その変化に応じてトナー補給を行い、トナー濃度を常に一定に制御し、画像品質を保持する必要がある。

このように、現像により現像装置内のトナー濃度が変化するのを補正するために、すなわち、現像装置に補給するトナー量を制御するために、現像容器中のトナー濃度検知装置及び、濃度制御装置は、従来様々な方式のものが実用化されている。

例えば、現像剤担持体（一般に現像スリーブという）、あるいは現像容器の現像剤搬送路に近接し、現像スリーブ上に搬送された現像剤あるいは現像容器内の現像剤に光を当てた時の反射率が、トナー濃度により異なることを利用して、トナー濃度を検知し制御する現像剤濃度制御装置が使用されている。

あるいは、現像剤の磁性キャリアと非磁性トナーの混合比率による見かけの透磁率を検知して電気信号に変換するインダクタンスヘッドからの検出信号によって現像器内のトナーの実際のトナー濃度を検知し、基準値との比較によりトナーを補給するようにしたインダクタンス検知方式の現像剤濃度制御装置などが使用されている。

また、像担持体（一般に感光ドラムという）上に形成したパッチ画像濃度を、その表面に対向した位置に設けた光源及びその反射光を受けるセンサーにより読み取り、アナログ−デジタル変換器でデジタル信号に変換した後、CPUに送り、CPUで初期設定値と比較し、初期設定値より濃度が高い場合、初期の設定値に戻るまで、トナー補給が停止され、初期設定値より濃度が低い場合、初期設定値に戻るまで強制的にトナーが補給され、その結果トナー濃度が間接的に所望の値に維持される方式（以下、「パッチ検方式」と記す）などがある。

また、CCD等で読み取った画像情報信号の画像濃度のビデオカウント数から、トナー消費量を予想し、それに対応する量のトナー補給を行うビデオカウント方式と呼ばれる現像剤濃度制御装置もある。
上記説明した、自動トナー補給制御装置を用い、画像形成動作を行い、画像形成動作が数万枚を超えると、白地部にトナーが付着する現象（一般に「かぶり」と言う）が発生した。

この現象に対し、詳細の検討の結果、上記の現象は、現像剤の摩擦帯電量の低下に起因することが判明した。以下に摩擦帯電量の悪化原因を記す。

画像形成動作が数万枚を越すと、トナーの外添剤がキャリアに蓄積され、つまりキャリア表面のスペント化が生じ、トナーの帯電立ち上がり性が低下していることが原因であった。トナーの帯電性が低下していると、キャリアからトナーが浮遊して、かぶりが発生したり、感光ドラム上の暗部電位と現像バイアスの差であるかぶり取り電位の電界によりトナーが受ける力が弱まり、かぶりが発生していた。

また、通常ATRは１つの画像形成動作が終了する都度行なわれ、従ってトナー補給も必要であれば、次の画像形成動作前に終了しなくてはならない。そして、補給したトナーは次の画像形成動作前に現像器４４内で攪拌させて、帯電量が充分立ち上がっていないと上記のような画像不良が発生する可能性がある。

つまり現像剤の帯電能が悪化している状態で、現像剤の帯電能が良好の状態と同じように、ATRによりトナー補給を行うと、上記説明したような画像不良が顕著に発生する可能性がある。

そこで、この問題に対する解決策として従来よりいくつかの方式が提案されている。例えば、特許文献１によると、「感光体上の白地部のトナー濃度（かぶり）を検知する手段を用いて、トナー補給の際に発生した「かぶり」を検知して、該かぶり検知の際には、トナー補給を一時休止して、補給トナーが攪拌されるのを待つことで、上記かぶりの発生を防ぐ」と記載されている。つまり自動トナー補給制御装置（ATR）等から補給信号が発せられ、その信号に対して、トナー補給を行い、補給時に感光ドラム上のかぶりをセンサーにより監視して、そのセンサーの出力値に応じて、トナー補給を制御することである。
特開２００２−０７２６５８

しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。

補給時の現像剤の帯電能状態が不明のため、ATRによるトナー補給信号値に対して、トナー補給を行った結果、かぶりが頻繁に発生する可能性がある。かぶりが頻繁に発生した場合、補給トナーを攪拌する（帯電させる）ための時間を多量に必要となり、生産枚数が低下することが考えられる。

本発明は、上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、補給時の現像剤の帯電能の状態に見合ったトナー補給を行い、トナー補給による画像不良（かぶり）を発生させない画像形成装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために本発明では、像担持体と、前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体に形成した静電潜像を二成分現像剤を用いてトナー像を形成する現像手段と、前記現像手段にトナーを補給するトナー補給手段と、前記現像手段内の現像剤の濃度を検出し、検出信号に基づいて現像剤の補給量を調整して現像剤の濃度を制御する現像剤濃度制御手段と、前記像担持体上の白地部へのトナー付着を検知する検知手段を備える画像形成装置において、前記トナー補給量と前記トナー付着量の関係により、トナー補給量の上限値を測定し、該トナー補給上限値に応じて、前記現像剤濃度制御手段の制御内容を変更することを特徴とする。

また、前記トナー補給量上限値の測定方法とは、最大補給量を超えるトナーを一度に補給することにより生じる、前記像担持体上の白地部へのトナー付着により、トナー補給量の上限値を求める方法であるであると好適である。

また、前記現像剤濃度制御手段の制御内容の変更とは、前記トナー補給量の上限値を超えない範囲で、補給するトナー量を変更することでかぶりが発生しないトナー補給を行うことができるので好適である。

また、前記現像剤濃度制御手段の制御内容の変更とは、前記トナー補給量の上限値が最大補給量より少ない場合は、現像コントラスト電位を下げて、トナー消費量を抑えることによりトナー補給量を少なくすることができるので、好適である。

以上説明したように、本発明によれば、像担持体と、前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体に形成した静電潜像を二成分現像剤を用いてトナー像を形成する現像手段と、前記現像手段にトナーを補給するトナー補給手段と、前記現像手段内の現像剤の濃度を検出し、検出信号に基づいて現像剤の補給量を調整して現像剤の濃度を制御する現像剤濃度制御手段と、前記像担持体上の白地部へのトナー付着を検知する検知手段を備える画像形成装置において、前記トナー補給量と前記トナー付着量の関係により、トナー補給量の上限値を測定し、該トナー補給上限値に応じて、前記現像剤濃度制御手段の制御内容を変更するので、トナー補給に起因するかぶりを発生させないことを特徴とする。

また、現像剤の帯電能が劣化した状態でのトナー補給の場合、トナー補給を分割して補給することにより、補給トナーの帯電量が充分立ち上がってから、現像に使用できるので、かぶりを発生させないトナー補給を行うことができる画像形成装置を提供することができる。

また、現像剤の帯電能が劣化した状態では、現像剤の交換作業が必要になるが、現像剤を交換するまでの間の生産性の低下を防止するため、現像コントラスト電位を下げて、トナー消費量を抑えることにより、トナー補給量が少なくできるので、かぶりを発生しにくく、現像剤の交換までの間の生産性の低下を防止することも可能である。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。本発明が適用できる画像形成装置は、例えば感光体、誘電体等の像担持体上に電子写真方式、静電記録方式等によって画像情報信号に対応した潜像を形成し、この潜像をトナー粒子とキャリア粒子を主成分とした二成分現像剤を用いた現像装置によって現像して現像画像（トナー像）を形成し、これらトナー像を紙等の記録材に転写し、定着手段にて永久像にする構成のものであればよい。

まず、図１を参照して本発明を適用した画像形成装置の全体構成について説明する。実施の形態１では本発明を電子写真方式のデジタル複写機に適用した場合を示すが、本発明は電子写真方式や静電記録方式の他の種々の画像形成装置に等しく適用することができる。

図１において、複写されるべき原稿３１の画像はレンズ３２によってＣＣＤ等の撮像素子３３に投影される。この撮像素子３３は原稿３１の画像を多数の画素に分解し、各画素の濃度に対応した光電変換信号を発生する。

撮像素子３３から出力されるアナログ画像信号は画像信号処理回路３４に送られ、ここで各画素毎にその画素の濃度に対応した出力レベルを有する画素画像信号に変換され、パルス幅変調回路３５に送られる。

このパルス幅変調回路３５は入力される画素画像信号毎に、そのレベルに対応した幅（時間長）のレーザ駆動パルスを形成して出力する。

即ち、図３（ａ）に示すように、高濃度の画素画像信号に対してはより幅の広い駆動パルスＷを、低濃度の画素画像信号に対してはより幅の狭い駆動パルスＳを、中濃度の画素画像信号に対しては中間の幅の駆動パルスＩをそれぞれ形成する。

パルス幅変調回路３５から出力されたレーザ駆動パルスは半導体レーザ３６に供給され、半導体レーザ３６をそのパルス幅に対応する時間だけ発光させる。従って、半導体レーザ３６は高濃度画素に対してはより長い時間駆動され、低濃度画素に対してはより短い時間駆動されることになる。

それ故、像担持体としての感光体ドラム４０は、次述の光学系によって、高濃度画素に対しては主走査方向により長い範囲が露光され、低濃度画素に対しては主走査方向により短い範囲が露光される。つまり、画素の濃度に対応して静電潜像のドットサイズが異なる。

従って、当然のことながら、高濃度画素に対するトナー消費量は低濃度画素に対するそれよりも大である。なお、図３（ｄ）に低、中、高濃度画素の静電潜像をそれぞれＬ，Ｍ，Ｈで示した。

半導体レーザ３６から放射されたレーザ光３６ａは回転多面鏡３７によって掃引され、ｆ／θレンズ等のレンズ３８及びレーザ光３６ａを感光体ドラム４０方向に指向させる固定ミラー３９によって感光体ドラム４０上にスポット結像される。かくして、レーザ光３６ａは感光体ドラム４０の回転軸とほぼ平行な方向（主走査方向）にこのドラム４０を走査し、静電潜像を形成することになる。

感光体ドラム４０はアモルファスシリコン、セレン、ＯＰＣ等を表面に有し、矢印方向に回転する電子写真感光体ドラムであり、露光手段としての露光器４１で均一に除電を受けた後、帯電手段としての一次帯電器４２により均一に帯電される。その後、上述した画像情報信号に対応して変調されたレーザ光で露光走査され、これによって画像情報信号に対応した静電潜像が形成される。

この静電潜像はトナー粒子とキャリア粒子が混合された二成分現像剤４３を使用する現像手段としての現像器４４によって反転現像され、可視画像（トナー像）が形成される。ここで、反転現像とは、感光体の光で露光された領域に、潜像と同極性に帯電したトナーを付着させてこれを可視化する現像方法である。また、現像器４４に入っている二成分現像剤量は、４００[g]である。

このトナー像は２個のローラ４５，４６間に架張され、図示矢印方向に無端駆動される転写材担持ベルト４７上に保持された記録材としての転写材４８に転写帯電器４９の作用により転写される。

なお、説明を簡単にするために１つの画像形成ステーション（感光体ドラム４０，露光器４１，一次帯電器４２，現像器４４等を含む）のみを図示するが、カラー画像形成装置の場合には、例えばシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックの各色に対する４つの画像形成ステーションが転写材担持ベルト４７上にその移動方向に沿って順次に配列され、各画像形成ステーションの感光体ドラム上に原稿の画像を色分解した各色毎の静電潜像が順次に形成され、対応する色トナーを有する現像器で現像され、転写材担持ベルト４７によって保持、搬送される転写材４８に順次に転写されることになる。

このトナー像が転写された転写材４８は転写材担持ベルト４７から分離されて図示しない定着器に搬送され、定着されて永久像に変換される。また、転写後に感光体ドラム４０上に残った残留トナーはその後クリーナ５０によって除去される。

上記現像器４４の一例を図２に示す。図示するように、現像器４４は感光体ドラム４０に対向して配置されており、その内部は垂直方向に延在する隔壁５１によって第１室（現像室）５２と第２室（撹拌室）５３とに区画されている。

第１室５２には矢印方向に回転する非磁性の現像スリーブ５４が配置されており、この現像スリーブ５４内にマグネット５５が固定配置されている。

現像スリーブ５４はブレード５６によって層厚規制された二成分現像剤（磁性キャリアと非磁性トナーを含む）の層を担持搬送し、感光体ドラム４０と対向する現像領域で現像剤を感光体ドラム４０に供給して静電潜像を現像する。現像効率、即ち潜像へのトナーの付与率を向上させるために、現像スリーブ５４には電源５７から直流電圧を交流電圧に重畳した現像バイアス電圧が印加されている。

第１室５２及び第２室５３にはそれぞれ長さ３５[cm]の現像剤撹拌スクリュー５８及び５９が配置されている。スクリュー５８は第１室５２中の現像剤を撹拌搬送し、また、スクリュー５９は、後述するトナー補給槽６０のトナー排出口６１から搬送スクリュー６２の回転によって供給されたトナー６３と既に現像器内にある現像剤４３とを撹拌搬送し、トナー濃度を均一化する。

隔壁５１には図２における手前側と奥側の端部において第１室５２と第２室５３とを相互に連通させる現像剤通路（図示せず）が形成されており、上記スクリュー５８，５９の搬送力により、現像によってトナーが消費されてトナー濃度の低下した第１室５２内の現像剤が一方の通路から第２室５３内へ移動し、第２室５３内でトナー濃度の回復した現像剤が他方の通路から第１室５２内へ移動するように構成されている。

さて、静電潜像の現像により現像器４４内の現像剤濃度が変化するのを補正するために、即ち、現像器４４に補給するトナー量を制御するために、本実施の形態では現像器４４の第１室（現像室）５２の底壁にインダクタンスヘッド２０が設置され、このインダクタンスヘッド２０からの出力信号によって現像器４４内の、具体的には第１現像室５２内の、現像剤４３の実際のトナー濃度を検知し、基準値との比較によりトナーを補給するようにしたインダクタンス検知方式の現像剤濃度制御装置が設けられている。

上述したように、二成分現像剤は磁性キャリアと非磁性トナーを主成分としており、現像剤４３のトナー濃度（キャリア粒子及びトナー粒子の合計重量に対するトナー粒子重量の割合）が変化すると磁性キャリアと非磁性トナーの混合比率による見かけの透磁率が変化する。

この見かけの透磁率をインダクタンスヘッド２０によって検知して電気信号に変換すると、図４に示すように、この電気信号（センサー出力電圧（Ｖ））はトナー濃度（Ｔ／Ｃ比（％））に応じてほぼ直線的に変化する。即ち、インダクタンスヘッド２０からの出力電気信号は現像器４４内の二成分現像剤の実際のトナー濃度に対応する。

このインダクタンスヘッド２０からの出力電気信号を比較器２１の一方の入力に供給する。この比較器２１の他方の入力には、基準電圧信号源２２から、現像剤４３の規定のトナー濃度（初期設定値におけるトナー濃度）における見かけの透磁率に対応する基準電気信号が入力されている。

従って、比較器２１は規定トナー濃度と現像器内の実際のトナー濃度とを比較することになり、両入力信号の比較結果としての、比較器２１の検出信号が現像剤濃度制御手段としてのＣＰＵ６７に供給される。

ＣＰＵ６７は、比較器２１からの検出信号に基づいて、次回のトナー補給時間を補正するように制御する。例えば、インダクタンスヘッド２０によって検出された現像剤４３の実際のトナー濃度が規定値よりも小である場合には、つまり、トナーが補給不足である場合には、ＣＰＵ６７は不足分のトナーを現像器４４に補給するようにトナー補給槽６０の搬送スクリュー６２を作動させる。

即ち、比較器２１からの検出信号に基づいて、不足分のトナーを現像器４４に補給するのに要するスクリュー回転時間を算出し、モータ駆動回路６９を制御してその時間だけモータ７０を回転駆動し、不足分のトナーを現像器４４に補給する。つまり、トナー補給量は、トナー濃度と補給量との関係を設定する図5のようなテーブルを用意し、そのテーブルに従って決定している。上記の場合、インダクで読みとった現像剤濃度が−２％の時のトナー補給量は約０．２５[gr／sec]となる。

また、インダクタンスヘッド２０によって検出された現像剤４３の実際のトナー濃度が規定値よりも大である場合には、つまり、トナーが過剰補給である場合には、ＣＰＵ６７は比較器２１からの検出信号に基づいて現像剤中の過剰トナー量を算出する。

そして、その後の原稿による画像形成に際しては、この過剰トナー量が無くなるようにトナーを補給させるか、或いは過剰トナー量が消費されるまでトナーを補給せずに画像を形成させ、即ち、トナー無補給で画像を形成して過剰トナー量を消費させ、過剰トナー量が消費されたらトナー補給動作を前述の通り行なわせる等の制御を行なう。

ここで、感光ドラム上のかぶりの検知方法について述べる。図１に示したように、現像器４４と感光ドラム４０の対向する部分より感光ドラム回転方向の下流側には、感光ドラム４０に対向して光センサ７３が配設されている。この光センサ７３は、感光ドラム４０上の所定テストパターンの基準潜像を現像して形成されたトナーパッチの反射濃度をＬＥＤ等の発光素子にて感光ドラム４０上を照射し、反射光を受光素子で受光してA/Dコンバータ（図示しない）で変換された後、ＣＰＵ６７に取り込まれ処理され、反射濃度を検知することで、感光ドラム４０上のかぶりを検知する。この光センサ７３は上記に説明したパッチ検方式と同じセンサを使用しても良い。

ところで、最大補給量とは、A3用紙（297×420[mm²]）を全面ベタ現像したときに、補給するトナー量（約０.８７[g]）のことである。すなわち、Ｘ−ｌｉｔｅ社製の濃度計９４１型を用いて紙上画像の反射濃度Ｄ=１.６をＡ３用紙全面に現像したときに、補給するトナー量のことである。

以上説明したように、ATRによるトナー補給量とかぶりの関係を取得することができる。

そこで、生産枚数が１０００の倍数毎に、ATRによるトナー補給量に加えてトナー1[g]を追加して、あえて悪条件を作成し、感光ドラム上にかぶりが発生するか確認することを行っている。そこで、感光ドラム上にかぶりが発生していたら、現像器４４内の搬送スクリュー６２を５[s]間回転させ（一般に「空回転」という）、補給トナーを攪拌して、帯電量を充分立たせる。その後、トナー０.５[g]を追加して補給し、その時の感光ドラム上のかぶりを再び検知する。それでもかぶりが発生していれば、新たに追加するトナー量を半分（0.25[g]）にして、同様にかぶりを検知する。それでもかぶりが発生していれば、サービスマンコールして剤交換を促すと共に、トナー補給後に毎回５[ｓ]間空回転させる制御を行うようにしている。

つまり、上記の制御はかぶりに対するトナー補給量の上限値を検知する作業を行っている。図６に初期剤と耐久剤（２０ｋ剤）のトナー補給量に対する感光ドラム上のかぶり量の関係を示す。ここで、かぶり量がNを超えると、感光ドラム上にかぶりが発生していると判断して、かぶり量がNを超えるトナー補給を行うことができない。このかぶり量Ｎ値は、以下の方法により求めた。ＴＯＫＹＯ ＤＥＮＳＨＯＫＵ ＣＯ．，ＬＴＤの濃度計ＴＣ−６ＤＳにより転写紙上のかぶり部と画像形成前の転写紙のそれぞれの反射濃度を求め、下記の式、
かぶり濃度（％）＝（転写紙上のかぶり部の反射濃度）−（転写紙の反射濃度）
で求めた。このかぶり量Ｎはドラム上のトナーのり量約0.05[mg/cm²]位であると事前に取得してある。

図6より、初期剤では、トナー補給量の上限値は１.７[g]であり、耐久剤（２０ｋ剤）では、トナー補給量の上限値は０.８[g]であった。それ以上トナー補給量を増加させると、感光ドラム４０上にかぶりが発生してしまった。

画像比率（画像中の印字面積の割合）の比較的高い画像（高dutyの画像）を連続で作像し、ATRによるトナー補給量が、かぶりに対するトナー補給量の上限値を超えた場合は、以下の作業を行うことにより、感光ドラム４０上にかぶりを発生させないトナー補給制御を行っている。

以下にトナー補給作業を詳細に記載する。耐久剤（２０ｋ剤）において、高Duty画像を連続して作像したため、ATRによるトナー補給量の要請値が１.０[g]であり、感光ドラム４０上のかぶりに対する、補給トナー量の上限値が０.８[g]であった。そのため、本発明の画像形成装置では、まず、トナー補給量０.８[g]を現像器４４に補給して、5[s]間補給したトナーを攪拌させるためスクリューを駆動させる。その後、残りの0.2[g]を現像器４４に補給して、ATRによるトナー補給量要請値の1.0[g]を補給する作業を行う。

次に、図7のフローチャートを参照して上記動作についてさらに説明する。

まず画像形成装置をスタートさせると（Ｓ５０１），トナー濃度検出がスタートする（Ｓ５０２）。

ついでインダクタンスヘッド２０からの検出電圧信号ａを比較器２１に入力し（Ｓ５０３），比較器２１にて基準電圧信号源２２による基準電圧信号ｂと比較し（Ｓ５０４），その検出信号差（ａ−ｂ）＞０かどうかを判断し（Ｓ５０６），トナー濃度が基準値より低い場合（ＹＥＳ）にはＣＰＵによりトナー補給量Ｌ[g]を決定する（Ｓ５０７）。

またＳ５０６にて、トナー濃度が基準値より高い場合（ＮＯ）には、コピー動作が開始され（Ｓ５１４），トナーが補給されずにスタートに戻る。

ついで、生産枚数が１０００の倍数かどうかを判断し（Ｓ５０８）、生産枚数が１０００の倍数のトナー補給時（ＹＥＳ）の時には、先ほど前述したように、トナー補給量をＡＴＲからの要請量以上のトナー補給して、かぶりに対するトナー補給量の上限値を算出する。

また、Ｓ５０８で、生産枚数が１０００の倍数ではない場合（ＮＯ）には、Ｓ５１０の判断を行う。

つぎに、かぶりに対するトナー補給量の上限値Ｍ[g]とＡＴＲによるトナー補給要請量Ｌ[g]の差を判断する（Ｓ５１０）。ＡＴＲによるトナー補給要請量Ｌ[g]がかぶりに対するトナー補給量の上限値Ｍ[g]より多い場合（ＹＥＳ）、トナー補給をＭ[g]を超えない範囲で、現像器に分割して補給する（Ｓ５１１a）。また、Ｓ５１０でＡＴＲによるトナー補給要請量Ｌ[g]が、かぶりに対するトナー補給量の上限値Ｍ[g]より少ない場合（ＮＯ）、ＡＴＲによるトナー補給要請量Ｌ[g]をそのまま現像器に補給する（Ｓ５１１b）。また、このトナー補給量の上限値Ｍ[g]は生産枚数が０〜１０００まではＡＴＲによる補給要請値Ｌ[g]をそのまま補給する。

ついでコピー動作を開始し（Ｓ５1２），Ｓ５０７にて決定されたトナー補給量を像間でトナー補給され（Ｓ５１３）、スタートに戻る。

なお、トナー濃度検出のタイミングはコピー動作再開直前でも、コピー動作中でも構わない。例えば、画像形成動作１枚目はコピー動作再開直前、それ以降はコピー動作中に検出しても構わない。また、トナー補給は、コピー動作時に毎回行う必要が無く、画像形成装置のダウンタイム中にトナー補給を行っても良い。

また本実施の形態に用いているインダクタンス検知ＡＴＲにおいては最適なトナー濃度（本実施の形態では８％である。この値より高すぎるとトナーの飛散などが生じ、低すぎると画像濃度が薄くなるなどの問題が生じることがある）における検出信号の基準値を2.5[V]になるように調整しており、基準値よりセンサーの検出信号が大きければ（例えば3.0[V]），トナーを補給し、センサーの検出信号が小さければ（例えば2.0[V]），トナー補給を停止することになっているが、本発明は当然上記の信号処理に限定されるものではなく、回路の構成を変更して基準値が2.5[V]以外の値であってもよく、またトナー濃度が最適値より低いときセンサーの検出信号が小さくなるようにし、トナー濃度が最適値より高いとき大きくなるようにしても構わない。

上述した実施の形態１では、かぶりを発生させない量のトナーを分割して補給することにより、かぶりが発生すること無く、ATRによる要請トナー量を補給していくものである。

また、トナーを分割して補給することが必要になった場合、キャリア表面がトナーの外添剤によりスペント化し、キャリアの帯電能が劣化していることが考えられるため、現像剤の交換が必要であると考えられる。

しかし、現像剤の交換は、通常サービスマンが行うため、サービスマンが到着するまでの時間や、現像剤交換作業のための時間が必要となり、生産性が低下する。そのため、第2実施例では、現像剤を交換するまでの間、画像比率（画像中の印字面積の割合）の比較的高い画像（高dutyの画像）の画像形成動作を縮退させ、トナー補給量を少なくさせることにより、かぶりが発生ないトナー補給を行うものである。

以下、実施例2について詳細に述べる。画像形成装置構成や、ATRによるトナー補給制御方法、感光ドラム上のかぶり量を検知する方法、かぶりに対するトナー補給量の関係を取得する方法については、実施例１で説明したとおりである。

そこで図6に示したような、かぶりに対するトナー補給量の関係を取得した結果、かぶりが発生しないトナー補給量の上限値が、Ａ３用紙１枚を全面ベタ現像したときに消費するトナー量である約0.8[g]未満の場合は、感光ドラム４０上の静電潜像のトナーが載る部分（画像部）の電位と現像スリーブ５４に印加される現像バイアスの直流分との差の電位であるコントラスト電位（Vcont）を落とし（例えばVcontを100[V]落とし）、感光ドラム４０上のトナーのり量を減らすことにより、トナー消費量を抑える。従って1度に現像器に補給するトナー補給量も抑制することにより、かぶりが発生させること無いトナー補給を行うことができ、現像剤交換するタイミングを遅らすことで、生産性の低下を抑えることが可能である。

本発明を適用した画像形成装置を表す概略構成図である。 本発明を適用した現像器を表す概略構成図である。 画像情報信号をカウントする方法を説明する図である。 現像剤のトナー濃度変化に対するインダクダンスヘッドからの検出信号の変化を表す図である。 ATRによるトナー供給量を設定する仕方を定めるテーブルである。 感光ドラム上のかぶりに対するトナー補給量の関係である。 現像剤濃度制御手段の基本動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

２０ インダクタンスヘッド
２１ 比較器
２２ 基準電圧信号源
３１ 原稿
３２ レンズ
３３ 撮像素子
３４ 画像信号処理回路
３５ パルス幅変調回路
３６ 半導体レーザ
３６ａ レーザ光
３７ 回転多面鏡
３８ レンズ
３９ 固定ミラー
４０ 感光体ドラム
４１ 露光器
４２ 一次帯電器
４３ 二成分現像剤
４４ 現像器
４５，４６ ローラ
４７ 転写材担持ベルト
４８ 転写材
４９ 転写帯電器
５０ クリーナー
５１ 隔壁
５２ 第１室（現像室）
５３ 第２室（攪拌室）
５４ 現像スリーブ
５５ マグネット
５６ ブレード
５７ 電源
５８，５９ スクリュー
６０ トナー補給槽
６１ トナー排出口
６２ 搬送スクリュー
６３ 供給されたトナー
６７ ＣＰＵ
６９ モータ駆動回路
７０ モータ
７３ かぶり検地手段

Claims (4)

1. 像担持体と、前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体に形成した静電潜像を二成分現像剤を用いてトナー像を形成する現像手段と、前記現像手段にトナーを補給するトナー補給手段と、前記現像手段内の現像剤の濃度を検出し、検出信号に基づいて現像剤の補給量を調整して現像剤の濃度を制御する現像剤濃度制御手段と、前記像担持体上の白地部へのトナー付着を検知する検知手段を備える画像形成装置において、
   前記トナー補給量と前記トナー付着量の関係により、トナー補給量の上限値を測定し、該トナー補給上限値に応じて、前記現像剤濃度制御手段の制御内容を変更することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項1に記載の前記トナー補給量上限値の測定方法とは、最大補給量を超えるトナーを一度に補給することにより生じる、前記像担持体上の白地部へのトナー付着により、トナー補給量の上限値を求める方法である。
3. 前記現像剤濃度制御手段の制御内容の変更とは、前記トナー補給量の上限値を超えない範囲で、補給するトナー量を変更することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
4. 前記現像剤濃度制御手段の制御内容の変更とは、前記トナー補給量の上限値が最大補給量より少ない場合は、現像コントラスト電位を下げて、トナー消費量を抑える請求項1に記載の画像形成装置。

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