JP2008122466A - 画像形成装置及びファクシミリ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２成分現像方式の画像形成装置において、環境要因の変化及び使用に伴うキャリアの劣化にかかわらずトナー濃度を良好に制御する。
【解決手段】透磁率検知方式のトナー濃度センサと、このトナー濃度センサに与える入力制御電圧を変更可能な制御部と、現像器の使用開始からの累積駆動時間を取得する駆動時間取得部と、絶対湿度を取得する絶対湿度取得部と、記憶部と、を備える。記憶部は、複数の絶対湿度（２．０，６．０，１６．０ｇ／ｍ³）について、前記累積駆動時間と、前記トナー濃度センサに与える前記入力制御電圧との関係をそれぞれ記憶する。温度センサ及び湿度センサにより得られた絶対湿度が５．０ｇ／ｍ³だった場合、２．０ｇ／ｍ³，６．０ｇ／ｍ³それぞれの関係での累積駆動時間に対する入力制御電圧を取得し、その２つの入力制御電圧の間を絶対湿度の差の比で内分する電圧（線形補間）を入力制御電圧とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、画像形成装置及びファクシミリ装置に関する。詳細には、２成分系現像方式の現像器を備えた画像形成装置において、透磁率検知方式のトナー濃度センサを用いて画像濃度を適切に制御するための構成に関する。

特許文献１は、透磁率検知方式のトナー濃度センサを用いてトナー濃度を制御する画像形成装置を開示する。この特許文献１は、現像剤の湿度や装置内部の温度が変化した場合にトナー濃度センサの検出値が影響されてしまうことを指摘し、以下の構成を提案する。即ち、特許文献１の画像形成装置は、現像剤の湿度の変化を湿度センサにより検出するとともに装置内部の温度をサーミスタにより検出し、この検出結果に応じてトナー濃度センサの磁界の強度を制御する制御電圧を所定の電圧だけ変化させることで、トナー濃度を適正な濃度に補正する構成になっている。
特開平５−６１３５３号公報

ここで、２成分系現像剤のキャリアは現像器の使用に従って徐々に劣化し、トナーに対する帯電能力が低下する性質を有する。トナーの帯電が不足すると現像性が上昇するので、現像剤のトナー濃度が等しくても形成画像の濃度が上昇し、場合によってはカブリ等の画像品質低下を生ずることがある。この点、上記特許文献１の構成は温湿度の変化に対しては形成画像を良好に保持できるが、キャリアの劣化による画像品質への悪影響を排除することができず、この点で改善の余地が残されていた。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の観点によれば、以下の構成の、２成分現像方式の現像器を備える画像形成装置が提供される。即ち、透磁率検知方式により２成分系現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサと、このトナー濃度センサに与える入力制御電圧を変更可能なセンサ制御手段と、前記現像器の使用開始からの累積駆動時間を取得する駆動時間取得手段と、環境値を取得する環境取得手段と、複数の環境値について、前記累積駆動時間と、前記トナー濃度センサに与える前記入力制御電圧との関係をそれぞれ記憶する記憶手段と、を備える。そして、前記環境取得手段で取得された環境検出値が、前記記憶手段で関係が記憶されている２つの環境値の間にあった場合、前記センサ制御手段は、前記累積駆動時間において当該２つの環境値にそれぞれ対応する２つの入力制御電圧から、前記環境検出値と前記２つの環境値それぞれとの差の比に基づいて前記入力制御電圧を決定する。

これにより、環境要因の変化及び現像器の使用に伴うキャリアの劣化に関わらず、トナー濃度を良好に制御することができ、形成画像の画質を良好に安定させることができる。また、環境要因の細かい変化にキメ細かく追従して入力制御電圧を変化させ、トナー濃度を適切に制御することができる。更に、入力制御電圧を補間計算して算出するので、現像器の駆動時間と入力制御電圧の関係を記憶させるべき環境値の数が少なくて済み、記憶手段のコンパクト化、コスト低減を図ることができる。

前記の画像形成装置においては、以下のように構成することが好ましい。即ち、前記記憶手段は、前記現像器の累積駆動時間と前記入力制御電圧との関係を、３つ以上の環境値についてそれぞれ記憶している。そして、前記センサ制御手段は、この３つ以上の環境値から、前記環境取得手段で取得された環境検出値よりも大きくかつ当該環境検出値に最も近い第１環境値と、前記環境検出値よりも小さくかつ当該環境検出値に最も近い第２環境値と、をそれぞれ選択する。この第１環境値と第２環境値とを前記２つの環境値として前記入力制御電圧を決定する。

この構成により、取得された環境値に最も近い第１環境値及び第２環境値の間を補間するように入力制御電圧を決定するので、トナー濃度センサに与える入力制御電圧をより適切に定めることができ、トナー濃度を良好に制御できる。

前記の画像形成装置においては、前記環境値は絶対湿度であることが好ましい。

このように、トナー濃度センサの検出値への影響が大きい絶対湿度に基づいて入力制御電圧を決定すると、より適切にトナー濃度を制御することができる。

また、本発明の他の観点によれば、前記の画像形成装置としてのファクシミリ装置が提供される。

次に、図面を参照して、本実施形態の画像形成装置を説明する。図１は本発明の一実施形態に係るコピーファクシミリ複合機の外観斜視図、図２は複合機の本体内部の様子を示す正面断面図、図３は画像形成部の様子を詳細に示す正面断面拡大図である。図４はトナー濃度とトナー濃度センサの出力電圧の関係を示すグラフ図、図５はトナー濃度制御に関するブロック図である。図６は記憶部に記憶される、絶対湿度と累積駆動時間と入力制御電圧の関係を示すグラフ図である。図７はトナー濃度制御のフローチャート図である。

図１の外観斜視図に示すように、画像形成装置としてのコピーファクシミリ複合機９１は、フラットベッドスキャナ及びオートドキュメントフィードスキャナとして機能する画像読取部９２と、コピー部数やファクシミリ送信先等を指示するための操作パネル９３と、記録媒体としての用紙に画像を形成する画像形成部等を内蔵した本体９４と、前記用紙を順次供給する給紙カセット９５と、を備えている。

コピーファクシミリ複合機９１は、本体９４の正面側（前記操作パネル９３が設けられている側）にフロントカバー９７を備えるとともに、一側の側面にジャムアクセスカバー９８を備えている。これらフロントカバー９７及びジャムアクセスカバー９８は開閉自在に設けられており、例えばメンテナンス作業等を行う場合にはこれらのカバー９７，９８を開放することで、本体９４の内部にアクセスすることができる。

図２は前記本体９４の内部の様子を示す。この図２に示すように、本体９４の下部には、用紙１００を供給する給紙カセット９５が備えられる。この給紙カセット９５は装置正面側（図２の紙面手前側）に引出可能に構成されている。給紙カセット９５の上方には画像形成部１１が配置され、更にその上方には定着部８１及び排紙トレイ９６が備えられている。

本体９４の内部には、給紙カセット９５から排紙トレイ９６へ用紙１００を搬送するための搬送路８５が形成されている。この搬送路８５は、給紙カセット９５の一端側から上方に向かって延びて画像形成部１１に至り、更に上方へ延びて定着部８１を通過した後、水平方向へ湾曲して排紙トレイ９６上に至るように構成されている。なお、図２では示していないが、前記排紙トレイ９６の上方に前記画像読取部９２及び操作パネル９３が配置されている。

給紙カセット９５は上方開放状に形成されており、その底部には板状のフラッパ８６が回動自在に設けられている。用紙１００は、このフラッパ８６の上に複数枚重ねて積層される。また、給紙カセット９５の適宜の位置には、本体９４の内部の温度を検出可能な温度センサ２８と、湿度（相対湿度）を検出可能な湿度センサ２９と、が配置されている。

前記フラッパ８６の上方には給紙ローラ２１が配置されている。そして、図示しない付勢バネによって前記フラッパ８６を上方へ押し上げつつ、前記給紙ローラ２１が駆動されることで、最上層の用紙１００が分離されてピックアップされ、前記搬送路８５に向けて送り出される。

搬送路８５において前記給紙ローラ２１のすぐ下流側には、分離ローラ２２が配置されている。この分離ローラ２２は、それに対向配置されるローラとの間に用紙１００をニップしつつ駆動されることで、用紙１００を１枚ずつ分離する。分離ローラ２２の下流側にはレジストローラ２３が配置されている。このレジストローラ２３は、それに対向配置されるローラとの間に用紙１００をニップしつつ駆動されることで、用紙１００の斜行を矯正しつつ下流側の画像形成部１１へ搬送する。

画像形成部１１は、図２及びその要部拡大図である図３に示すように、感光ドラム１２の周囲に、帯電器１３と、ＬＥＤヘッド１４と、現像器１５と、転写ローラ１６と、クリーナ１７と、を配置した構成になっている。

感光ドラム１２は、表面に有機感光体による光導電膜が形成されるとともに、図示しない電動モータによって回転駆動されるように構成されている。帯電器１３は、いわゆるスコロトロン帯電器と呼ばれる非接触のコロナ帯電方式のものに構成され、この帯電器１３によって感光ドラム１２の表面が均一に、例えば負に帯電されるようになっている。

露光器としてのＬＥＤヘッド１４は、前記帯電器１３より下流側（感光ドラム１２の回転方向の下流側をいう。以下、現像器１５、転写ローラ１６及びクリーナ１７の説明において同じ。）に配置されており、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用紙幅方向に多数並べて備えた構成となっている。そしてＬＥＤヘッド１４は、電話回線を介して受信したファクシミリ原稿の画像データや、画像読取部９２で読み取った画像データに対応して選択的に発光する。この結果、感光ドラム１２の表面が選択的に露光され、露光部分の電荷エネルギーが消失することで静電潜像が形成される。

現像器１５は前記ＬＥＤヘッド１４の下流側に配置されている。この現像器１５は、トナー（色素粉末）とキャリア（磁性粉末）とを現像剤として用いる２成分現像方式に構成されている。具体的には、現像器１５は、合成樹脂製の現像剤容器３５と、この現像剤容器３５の内部に配置された２つの撹拌スクリュー３１，３２及び撹拌パドル３７と、前記感光ドラム１２に対し僅かな隙間を形成しつつ近接配置されるとともに前記現像剤容器３５に支持される現像剤担持体としての現像ローラ３３と、この現像ローラ３３の表面に近接して配置される規制ブレード３４と、を備えている。

撹拌スクリュー３１，３２は回転駆動され、これによって２成分現像剤を現像剤容器３５内で循環させている。また、撹拌パドル３７も回転駆動されて、トナーとキャリアとを摩擦帯電させて静電気力で相互に吸着させるように構成されている。

前記現像ローラ３３は非磁性体の材料で筒状に形成され、円柱状の磁気体３６の外側に回転自在に嵌合される。そして、内部の磁気体３６は、その磁気によってキャリアを現像ローラ３３の表面に吸着し、この状態で現像ローラ３３を回転させることで、トナー及びキャリアは現像ローラ３３の表面に保持されつつ感光ドラム１２側へ送られる。なお、現像ローラ３３の表面の現像剤の厚みは、前記規制ブレード３４によって均一となるよう規制される。

その後、感光ドラム１２と現像ローラ３３との近接部分において、現像ローラ３３の表面の２成分現像剤のうちトナーが、前記ＬＥＤヘッド１４による露光部に相当する部分においてのみ、感光ドラム１２の表面へ選択的に移動する。この結果、感光ドラム１２の表面上に、前記静電潜像に対応したトナー像が形成される。なお、現像剤のうちキャリア、及び、感光ドラム１２側へ移動しなかった残りのトナーは、現像剤容器３５内に回収される。

また、現像剤容器３５内の適宜の位置にはトナー濃度センサ３８が配置される。このトナー濃度センサ３８としては、本実施形態では、コイルのインダクタンス成分を利用する透磁率検知方式のものが採用されている。また、現像剤容器３５内の空間は、トナー供給路としてのトナー供給パイプ３９を介してトナーカートリッジ８と接続されている。

転写ローラ１６は、前記現像器１５の下流側に配置されるとともに、感光ドラム１２から搬送路８５を挟んで反対側に配置されている。また、この転写ローラ１６には電源からの所定の電圧が印加されている。従って、感光ドラム１２の表面に形成されたトナー像は、感光ドラム１２の回転によって転写ローラ１６側へ近づくように移動し、その電界吸引力によって用紙１００に転写される。

クリーナ１７は、前記転写ローラ１６の下流側に配置されており、転写ローラ１６の部分で用紙１００に転写されなかった残留トナーを感光ドラム１２の表面から掻きとるように構成されている。回収された残留トナーは、パドル２５、スクリュー２６等の搬送部材により、図示しない戻し経路を介して前記トナーカートリッジ８へ送られ、後述の廃トナー貯溜室４３へ貯溜される。

上記の画像形成部１１の構成のうち、少なくとも感光ドラム１２、帯電器１３、現像器１５（現像ローラ３３を含む）、及びクリーナ１７は、一体的にまとめられたプロセスカートリッジ（プロセスユニット）５として構成される。このプロセスカートリッジ５は画像形成部１１に対して着脱自在に設けられており、例えば現像剤や感光ドラム１２の寿命が到来したりしたときは、コピーファクシミリ複合機９１から取り外して新品と交換できるようになっている。この画像形成部１１においてトナー像が転写された用紙１００は、感光ドラム１２の回転によって、搬送路８５の下流側の定着部８１へ送られる。

図２や図３に示すように、定着部８１は、加熱源（ハロゲンランプ等）を内蔵するとともに回転駆動されるヒートローラ８２と、このヒートローラ８２に対向して配置されるプレスローラ８３と、を備えている。プレスローラ８３は図略の付勢バネによってヒートローラ８２に対して押し付けられている。この構成で、用紙１００がヒートローラ８２とプレスローラ８３との間を通過すると、高温のヒートローラ８２の熱及びプレスローラ８３による圧力によって、トナー像のトナーが融解して用紙１００に定着する。なお、定着部８１には、用紙１００がヒートローラ８２に貼り付いたまま周囲に巻き付くことを防止するための分離爪８４が設けられている。

図２に示すように、定着部８１より下流側には搬送ローラ８７が設けられ、更に下流側には排紙ローラ８８が設けられる。この構成で、定着部８１から送られてきた用紙１００は、搬送ローラ８７とそれに対向配置される従動ローラとの間でニップされ、下流側に送られる。更に用紙１００は、排紙ローラ８８とそれに対向配置される従動ローラとの間でニップされて、前記排紙トレイ９６上に排出される。

次に、前記現像器１５にトナーを供給するための構成を説明する。図３に示すように、前記本体９４はトナーカートリッジ８を着脱自在に備える。このトナーカートリッジ８は合成樹脂製のトナー容器４０を備えており、このトナー容器４０の内部には、トナー貯溜室４１、トナーバッファ部４２、及び廃トナー貯溜室４３が形成されている。

トナー貯溜室４１には所定量のトナーが封入されるとともに、その内部にはパドル４５が設置されている。このパドル４５はトナーの撹拌のために回転駆動される。また、このトナー貯溜室４１に隣接する室内にはスクリュー４６が配置されて、トナー貯溜室４１のトナーをトナーバッファ部４２に移送するように構成されている。

また、前記トナーバッファ部４２には前記トナー供給パイプ３９が接続されるとともに、このトナー供給パイプ３９の内部には供給スクリュー（トナー補給手段）４７が配置されている。この構成で、現像器１５内の現像剤のトナー濃度が減少したことを前記トナー濃度センサ３８が検知したときは、前記供給スクリュー４７を駆動して、トナーバッファ部４２の新しいトナーを現像剤容器３５の内部へ供給するように構成されている。

前記トナーバッファ部４２の内部にはトナー検知センサ４８が設置されている。このトナー検知センサ４８としては、例えば、振動面を振動させて粉体を検知する方式の圧電振動型センサを使用することが考えられる。このトナー検知センサ４８はトナーバッファ部４２内で所定の高さに配置されており、トナーバッファ部４２のトナーが所定量以上であると、トナー検知センサ４８がトナーを検出し、所定の信号を送信するように構成されている。

次に、図４を参照して、前記トナー濃度センサ３８の出力電圧特性を説明する。図４に示すグラフでは、横軸にトナー濃度、縦軸にトナー濃度センサ３８の出力電圧が示されている。このグラフに示すように、トナー濃度センサ３８は、センサに入力される制御電圧（以下、入力制御電圧）に応じて、トナー濃度と出力電圧との関係が変更される特性を備えている（図４には、入力制御電圧が６Ｖ、７Ｖ、８Ｖである場合をそれぞれ示している）。従って、例えば、トナー濃度センサ３８の出力電圧が所定の基準電圧Ｖ_stdとなるようにトナー濃度を制御する場合、入力制御電圧が６Ｖ、７Ｖ、８Ｖの何れであるかによって、対応する現像器１５内のトナー濃度はＤ₁、Ｄ₂、Ｄ₃で異なることになる。

この特性に鑑み、一般的には、トナー濃度の変化に追従して出力電圧が良好に変化する領域（例えば、出力電圧が前記基準電圧Ｖ_std前後となる領域）を使用するように、トナー濃度センサ３８に与える入力制御電圧を所定の値に設定して使用する。例えば、現像器１５内の実際のトナー濃度をＤ₂付近に保持したい場合、トナー濃度センサ３８に７Ｖの入力制御電圧を与えた上で、その出力電圧が基準電圧Ｖ_std付近となるように現像剤へのトナーの補給を制御すれば良いことになる。

ただし、前記のトナー濃度センサ３８は、画像形成部１１が設置されている環境要因（具体的には、絶対湿度）によって検出値が変化する特性を有している。例えば、現像剤のトナー濃度が同じ場合でも、絶対湿度が低いときは現像剤のキャリアの電荷保持量が増大するので、キャリア同士の反発力も増加し、単位体積あたりの透磁率が減少する。トナー濃度センサ３８は、この透磁率の減少をキャリアの減少（トナーの増大）と捉えて、トナー濃度を実際より高く検出してしまうので、これを補正する必要がある。一方で、絶対湿度が高いときはキャリアの電荷保持量が減少するので、キャリア同士の反発力も減少し、単位体積あたりの透磁率が増大する。トナー濃度センサ３８は、この透磁率の増大をキャリアの増大（トナーの減少）と捉えて、トナー濃度を実際より低く検出してしまうので、これを補正する必要がある。

更に、２成分系現像剤の前記キャリアは、現像器１５の使用開始からの累積駆動時間（累積使用量）が増大するに従って徐々に劣化し、トナーの帯電能力が低下するのが一般的である。この劣化の原因としては、トナー成分のキャリア表面への付着による帯電付与能力の低下や、キャリアのコーティング膜の磨耗による抵抗低下等が指摘されている。このキャリアの劣化によりトナーの帯電が不十分になると、トナーの現像性が上昇するために画像濃度が高くなる。従って、形成画像の安定化のためには、上記のキャリアの劣化の観点も考慮しつつ現像剤のトナー濃度を制御する必要がある。

次に、図５を参照して、トナー濃度の制御のための電気的構成について説明する。図５のブロック図に示すように、前記温度センサ２８及び湿度センサ２９の出力は絶対湿度算出部６１に入力され、ここで公知の式により絶対湿度（環境値）が算出される。これら温度センサ２８、湿度センサ２９、絶対湿度算出部６１等により、絶対湿度を取得するための絶対湿度取得部６６が構成される。そして、絶対湿度算出部６１で算出された絶対湿度は制御部（センサ制御手段）６２に入力される。

また、制御部６２にはタイマ回路６５が接続されており、現像器１５を最初に使用した時点からの現像器１５の累積駆動時間を取得できるようになっている。このタイマ回路６５や、累積駆動時間の記憶のための適宜の記憶部（図略）によって、前記累積駆動時間を取得するための駆動時間取得部６７が構成されている。駆動時間取得部６７で取得した駆動時間の情報は制御部６２に入力される。

制御部６２はトナー濃度センサ３８に接続され、このトナー濃度センサ３８に与える入力制御電圧を制御できるように構成されている。また、トナー濃度センサ３８の出力は制御部６２に入力される。更に、制御部６２には各種制御のための情報を記憶する記憶部６３が接続される。

また、制御部６２には、前記供給スクリュー４７等を駆動するためのトナー補給モータ６４が接続されており、その駆動／駆動停止を制御部６２によって制御できるようになっている。

本実施形態では、絶対湿度算出部６１、制御部６２、記憶部６３等はマイクロコンピュータとして構成されており、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。即ち、上記のハードウェアと、前記ＲＯＭ等に記憶された制御ソフトウェアとが組み合わされて、複合機９１に前記の絶対湿度算出部６１、制御部６２、記憶部６３、絶対湿度取得部６６、駆動時間取得部６７等が構成されている。

前記記憶部６３には、絶対湿度がＨ_a，Ｈ_b，Ｈ_cの３通りの場合について、現像器１５の累積駆動時間とトナー濃度センサ３８に与えるべき入力制御電圧の関係が予め記憶されている。本実施形態では図６のグラフに示すように、Ｈ_a＝２．０ｇ／ｍ³，Ｈ_b＝６．０ｇ／ｍ³，Ｈ_c＝１６．０ｇ／ｍ³の場合が前記記憶部６３に記憶されているが、これは一例であって、記憶部６３に関係を記憶させる絶対湿度については種々変更が可能である。

ここで、上述したように、トナー濃度センサ３８は絶対湿度が高いとトナー濃度を実際よりも低く検出し、絶対湿度が低いとトナー濃度を実際よりも高く検出する傾向がある。この点に鑑み、本実施形態の複合機９１で記憶部６３に記憶される関係では、図６に示すように、絶対湿度が高い場合（Ｈ_c＝１６．０ｇ／ｍ³）はトナー濃度センサ３８の入力制御電圧が低くなるように、また、絶対湿度が低い場合（Ｈ_a＝２．０ｇ／ｍ³）はトナー濃度センサ３８の入力制御電圧が高くなるように定められている。これにより、環境要因（絶対湿度）の変化によるトナー濃度センサ３８の検出値のズレを入力制御電圧の変更によって吸収し、現像剤のトナー濃度を正確に制御することができる。

また、複合機９１を継続して使用し、現像器１５の累積駆動時間が増大するに従って、上述のように現像剤のキャリアが劣化し、トナーの現像性が上昇して画像濃度が高くなる。この観点から、記憶部６３に記憶される関係では、図６で示す３本の曲線（Ｈ_a，Ｈ_b，Ｈ_cの３通りの絶対湿度）の何れについても、現像器１５の累積駆動時間がゼロから増大するに従ってトナー濃度センサ３８の入力制御電圧が低くなるように、前記関係が定められている。入力制御電圧を低下させると基準電圧Ｖ_stdに対応するトナー濃度が低下するので、上記の関係は、累積駆動時間の増大（現像性の増大）に従って現像剤のトナー濃度が低くなるように制御することを意味する。これにより、形成画像の濃度を一定に保ち、カブリ等の画像品質の低下を防止することができる。

次に、図５を用いて説明したトナー濃度の制御について、図７のフローチャートを参照して更に詳細に説明する。この制御がスタートすると、まず、ファクシミリの受信やコピー操作等に基づく画像形成指令が受信されるまで待機する（Ｓ１０１）。画像形成指令が受信されると、温度センサ２８で温度を検出するとともに湿度センサ２９で湿度を検出し、両検出値から絶対湿度算出部６１で絶対湿度を算出する（Ｓ１０２）。更に、現像器１５の累積駆動時間を前記駆動時間取得部６７から取得する（Ｓ１０３）。

次に、得られた絶対湿度と累積駆動時間を、記憶部６３に記憶されている関係（図６）に当てはめて、トナー濃度センサ３８に与える入力制御電圧を得る（Ｓ１０４）。なお、本実施形態の場合、記憶部６３では３通りの絶対湿度Ｈ_a，Ｈ_b，Ｈ_cの場合それぞれについて関係を数式化したものを記憶させているが、Ｓ１０２で得られた絶対湿度が上記の３通りの絶対湿度Ｈ_a，Ｈ_b，Ｈ_cの何れかにぴったり一致することは稀であり、Ｈ_aとＨ_bの間又はＨ_bとＨ_cの間の値になることが殆どである。

この点に関し、本実施形態では以下のような制御を行う。即ち、例えばＳ１０２で絶対湿度Ｈ_mが得られ、その絶対湿度が上記の３通りの絶対湿度Ｈ_a，Ｈ_b，Ｈ_cの何れにも一致していない場合、記憶部６３に記憶されている３通りの絶対湿度Ｈ_a，Ｈ_b，Ｈ_cの中から、Ｈ_mよりも大きくかつＨ_mに最も近い絶対湿度Ｈ₁と、Ｈ_mよりも小さくかつＨ_mに最も近い絶対湿度Ｈ₂と、をそれぞれ選択する。今回の例ではＨ_m＝５．０ｇ／ｍ³であるので、Ｈ₁＝Ｈ_b＝６．０ｇ／ｍ³，Ｈ₂＝Ｈ_a＝２．０ｇ／ｍ³がそれぞれ選択される。そして、Ｓ１０３で得られた累積駆動時間ｔを、選ばれた２つの絶対湿度Ｈ₁，Ｈ₂における関係にそれぞれ当てはめ、２つの入力制御電圧Ｖ₁，Ｖ₂を得る。今回の例では図６に示すように、絶対湿度Ｈ₁（Ｈ_b）＝６．０ｇ／ｍ³の場合の入力制御電圧Ｖ₁は６．５Ｖで、絶対湿度Ｈ₂（Ｈ_a）＝２．０ｇ／ｍ³の場合の入力制御電圧Ｖ₂は７．５Ｖだったとする。

次に、前記選択された絶対湿度Ｈ₁，Ｈ₂のそれぞれと、Ｓ１０２で得られた絶対湿度Ｈ_mとの差の比を求める。今回の例では、差の比は、Ｈ₁−Ｈ_m：Ｈ_m−Ｈ₂＝（６．０−５．０）：（５．０−２．０）＝１：３になる。そして、前述の手順で得られた２つの入力制御電圧を前記の差の比（１：３）で内分する点を、トナー濃度センサ３８に入力すべき入力制御電圧として求める。具体的な計算としては、Ｖ₁＋（Ｖ₂−Ｖ₁）×（Ｈ₁−Ｈ_m）／（Ｈ₁−Ｈ₂）＝６．５＋（７．５−６．５）×（６．０−５．０）／（６．０−２．０）＝６．７５Ｖが、トナー濃度センサ３８への入力制御電圧になる。

次に、撹拌スクリュー３１，３２等を駆動して現像剤を流動させつつ、上記の線形補間計算で得られた入力制御電圧（７．２５Ｖ）をトナー濃度センサ３８に入力し、このときの出力電圧Ｖ_outを取得する（Ｓ１０５）。そして、得られた出力電圧Ｖ_outを前記基準電圧Ｖ_stdと比較する（Ｓ１０６）。出力電圧Ｖ_outが基準電圧Ｖ_stdよりも大きい場合はトナー濃度が目標よりも小さいことを意味するから、トナー補給モータ６４を所定量だけ駆動し、供給スクリュー４７を回転させてトナーを現像器１５に補給する（Ｓ１０７）。そしてＳ１０５に戻り、トナー濃度センサ３８の出力電圧Ｖ_outが基準電圧Ｖ_std以下になるまで、Ｓ１０５〜Ｓ１０７の処理を反復する。

Ｓ１０６の判断でトナー濃度センサ３８の出力電圧Ｖ_outが基準電圧Ｖ_std以下だった場合、画像形成部１１による画像形成を開始し（Ｓ１０８）、画像形成が完了するまで待機する（Ｓ１０９）。なお、このとき駆動時間取得部６７は、前記タイマ回路６５により時間を随時計測し、現像器１５の駆動累積時間を更新する。画像形成の完了後は、各部の停止制御を行った後（Ｓ１１０）、Ｓ１０１に戻って、再び画像形成指令を待機する。

以上に示すように、本実施形態のコピーファクシミリ複合機９１は２成分現像方式の現像器１５を備えるとともに、透磁率検知方式により２成分系現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサ３８と、このトナー濃度センサ３８に与える入力制御電圧を変更可能な制御部６２と、現像器の使用開始からの累積駆動時間を取得する駆動時間取得部６７と、絶対湿度を取得するための絶対湿度取得部６６と、記憶部６３と、を備えている。また、記憶部６３は図６のグラフに示すように、３つの絶対湿度について、前記累積駆動時間と、前記トナー濃度センサ３８に与える前記入力制御電圧との関係をそれぞれ記憶するように構成されている。そして、温度センサ２８及び湿度センサ２９により取得された絶対湿度Ｈ_mが、記憶部６３で関係が記憶されている２つの絶対湿度Ｈ₁，Ｈ₂の間にあった場合、前記制御部６２は、累積駆動時間ｔにおいて当該２つの絶対湿度Ｈ₁，Ｈ₂にそれぞれ対応する２つの入力制御電圧Ｖ₁，Ｖ₂から、絶対湿度Ｈ_mと２つの絶対湿度Ｈ₁，Ｈ₂それぞれとの差の比（Ｈ₁−Ｈ_m：Ｈ_m−Ｈ₂）に基づいて補間計算し、入力制御電圧を決定する。

これにより、絶対湿度の変化及び現像器１５の使用に伴うキャリアの劣化に関わらず、トナー濃度を良好に制御することができ、形成画像の画質を良好に安定させることができる。また、絶対湿度の細かい変化にキメ細かく追従してトナー濃度センサ３８への入力制御電圧を変化させ、トナー濃度を適切に制御することができる。更に、入力制御電圧を補間計算して算出するので、駆動時間と入力制御電圧の関係を記憶させるべき絶対湿度の数が少なくて済み、記憶部６３の記憶領域を節約してコンパクト化、コスト低減を図ることができる。

また、本実施形態の記憶部６３は、現像器１５の累積駆動時間ｔと入力制御電圧Ｖとの関係を、３つの絶対湿度Ｈ_a，Ｈ_b，Ｈ_cについてそれぞれ記憶している。そして前記制御部６２は、この３つの絶対湿度Ｈ_a，Ｈ_b，Ｈ_cから、温度センサ２８及び湿度センサ２９で取得された絶対湿度Ｈ_mよりも大きくかつ当該絶対湿度Ｈ_mに最も近い絶対湿度Ｈ₁と、取得された前記絶対湿度Ｈ_mよりも小さくかつ当該絶対湿度Ｈ_mに最も近い絶対湿度Ｈ₂と、をそれぞれ選択する。その後、選択された２つの絶対湿度Ｈ₁，Ｈ₂と、温度センサ２８及び湿度センサ２９で取得された絶対湿度Ｈ_mとに基づいて、前記入力制御電圧を決定する。

これにより、取得された絶対湿度Ｈ_mに最も近い２つの絶対湿度Ｈ₁，Ｈ₂の間を補間するように入力制御電圧を決定するので、トナー濃度センサ３８に与える入力制御電圧を適切に定めることができ、トナー濃度を良好に制御できる。

また、本実施形態では、環境要因として絶対湿度取得部６６から絶対湿度Ｈ_mを取得し、この絶対湿度Ｈ_mに基づいてトナー濃度センサ３８の入力制御電圧を決定している。

これにより、トナー濃度センサ３８の検出値への影響が大きい絶対湿度に基づいて入力制御電圧を決定するので、より適切にトナー濃度を制御することができる。

以上に本発明の好適な実施形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

記憶部６３に関係を記憶する絶対湿度は、上記の実施形態では３通りの絶対湿度Ｈ_a，Ｈ_b，Ｈ_cとしたが、これに限定されず、例えば２通り、又は４通り以上の絶対湿度を記憶させるようにすることもできる。また、現像器１５の累積駆動時間とトナー濃度センサ３８の入力制御電圧との関係は、関数の形式で記憶部６３に記憶することに代えて、例えばルックアップテーブル形式で記憶させることができる。

キャリアの劣化を表す現像器１５の使用累積値としては、現像器１５の使用開始からの累積駆動時間を取得するのに代えて、例えば現像ローラ３３の累積回転カウント値を使用することができる。

絶対湿度算出部６１で絶対湿度を厳密に計算することに限らず、絶対湿度のとり得る領域を予め複数の区間に分割し、そのうちのどの区間に入るかを絶対湿度算出部６１によって求め、この結果によって入力制御電圧を定めても良い。例えば、記憶部６３には絶対湿度が第２区間だった場合と第６区間だった場合と第１４区間だった場合の累積駆動時間と入力制御電圧との関係をそれぞれ予め記憶させておき、取得された絶対湿度が第５区間だった場合は、この第５区間における入力制御電圧を上記の実施形態と同様に線形補間によって定めることができる。

上記の実施形態では温度センサ２８及び湿度センサ２９の検出値により絶対湿度を算出し、これに基づいてトナー濃度センサ３８への入力制御電圧を決定しているが、例えば温度センサ２８の検出値だけに基づいて入力制御電圧を決定することもできる。この場合、記憶部６３には、複数の温度について累積駆動時間と入力制御電圧との関係を記憶させることになる。また、湿度センサの検出値だけに基づいて入力制御電圧を決定することもできる。

前記コピーファクシミリ複合機９１に代えて、例えばプリンタ、コピー機、ファクシミリ装置等にも、本発明の構成を適用することができる。

本発明の一実施形態に係るコピーファクシミリ複合機の外観斜視図。 本体内部の様子を示す正面断面図。 画像形成部の様子を詳細に示す正面断面拡大図。 トナー濃度とトナー濃度センサの出力電圧の関係を示すグラフ図。 トナー濃度制御に関するブロック図。 記憶部に記憶される、絶対湿度と累積駆動時間と入力制御電圧の関係を示すグラフ図。 トナー濃度制御のフローチャート図。

符号の説明

１５ 現像器
３８ トナー濃度センサ
６２ 制御部（センサ制御手段）
６３ 記憶部（記憶手段）
６６ 絶対湿度取得部（環境取得手段）
６７ 駆動時間取得部（駆動時間取得手段）
９１ コピーファクシミリ複合機（画像形成装置）

Claims (4)

1. ２成分現像方式の現像器を備える画像形成装置において、
   透磁率検知方式により２成分系現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサと、
   このトナー濃度センサに与える入力制御電圧を変更可能なセンサ制御手段と、
   前記現像器の使用開始からの累積駆動時間を取得する駆動時間取得手段と、
   環境値を取得する環境取得手段と、
   複数の環境値について、前記累積駆動時間と、前記トナー濃度センサに与える前記入力制御電圧との関係をそれぞれ記憶する記憶手段と、
   を備え、
   前記環境取得手段で取得された環境検出値が、前記記憶手段で関係が記憶されている２つの環境値の間にあった場合、前記センサ制御手段は、前記累積駆動時間において当該２つの環境値にそれぞれ対応する２つの入力制御電圧から、前記環境検出値と前記２つの環境値それぞれとの差の比に基づいて前記入力制御電圧を補間計算して決定することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置であって、
   前記記憶手段は、前記現像器の累積駆動時間と前記入力制御電圧との関係を、３つ以上の環境値についてそれぞれ記憶しており、
   前記センサ制御手段は、この３つ以上の環境値から、前記環境取得手段で取得された環境検出値よりも大きくかつ当該環境検出値に最も近い第１環境値と、前記環境検出値よりも小さくかつ当該環境検出値に最も近い第２環境値と、をそれぞれ選択し、
   この第１環境値と第２環境値とを前記２つの環境値として前記入力制御電圧を決定することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置であって、前記環境値は絶対湿度であることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１から３までの何れか一項に記載の画像形成装置としてのファクシミリ装置。

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