JP2008216816A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナー濃度の検知結果の精度を向上し、適切なトナーの補給や画像濃度を実現して形成される画像の画質を向上させることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 デベ調整値に温度、湿度、印字率などに基づく補正値を加えた値を、トナー濃度センサへ入力する制御用電圧値Ｖｃとして設定し、複数のプロセス速度ごとにトナー濃度センサの出力値を検出する。検出された出力値について、基準のプロセス速度に対する差分値を算出し、この差分値に基づいてさらに補正値を算出する。検出された出力値を用いて再度補正値を算出することで、高精度の補正を行うことが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式を用いて画像を形成する画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、高画質画像を簡易な操作でかつ短時間の間に形成でき、保守管理も容易であることから、たとえば、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などとして広く普及している。電子写真方式の画像形成装置は、たとえば、感光体と、帯電装置と、露光装置と、現像装置と、転写装置と、定着装置と、クリーニング装置とを含む。感光体はその表面に感光膜が形成されたローラ状部材である。帯電装置は電圧の印加を受けて感光体表面を所定電位に帯電させる。露光装置は、帯電状態にある感光体表面に、画像情報に応じた信号光を照射して静電潜像を形成する。現像装置は、感光体表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像に現像する。転写装置は感光体表面のトナー像を記録媒体に転写する。定着装置はたとえばトナー像を記録媒体に定着させる。これによって、記録媒体上に画像が形成される。クリーニング装置は感光体表面に当接するように設けられるブレード状部材であり、トナー像を記録媒体に転写した後に感光体表面に残存するトナーを除去する。

ここで、現像手段には、感光体表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像ローラと、その内部にトナーを含む２成分現像剤を貯留して現像ローラに２成分現像剤を供給する現像槽と、現像槽内のトナー濃度を検知するトナー濃度センサとを含む現像装置が用いられる。トナー濃度センサの検知結果に応じて現像槽内へのトナーの補給が制御される。トナー濃度センサは通常その検知結果を電圧として出力するが、その出力電圧はトナー濃度センサ自体の検知感度、２成分現像剤の使用環境（温度、湿度、累積印刷枚数）などに影響され易い。たとえば、トナー濃度センサの検知感度は、温度、湿度などによって変化する。また、画像形成装置における画像の印刷速度、画像の印刷枚数などによっても、トナー濃度センサの検知感度は変化する。また、カラー画像形成装置においては、トナーの色によってもトナー濃度センサの検知結果が変化する。このため、現像槽に適正量のトナーを補給できない場合があり、画像濃度の低下、画像かすれなどを引き起こすことがある。

さらに、複数のプロセス速度（印刷速度）を有する画像形成装置の場合、プロセス速度に応じてトナー濃度センサの検知結果を補正するために、入力設定値を変更する必要がある。

たとえば、特許文献１記載の画像形成装置では、画像の解像度、プロセス速度の変更の際、現像槽内のトナー濃度を検知し、検知したトナー濃度とプロセス速度とに応じてトナー濃度センサの出力電圧値に対する閾値を変更する。

また特許文献２記載の画像形成装置では、速度変更手段にて画像形成プロセス速度が変更される際に、条件設定手段により基準となる画像形成モードでは画像形成条件の設定値として基準値を設定し、他の画像形成モードでは画像形成条件の設定値として基準値に補正係数を加味した補正値を設定する。速度変更手段にて画像形成プロセス速度が変更された後に、修正手段により補正係数を修正し、この修正手段にて修正された補正係数を記憶手段に記憶して用いる。

特開２００２−１６９３６９号公報 特開２００４−３６１５１１号公報

従来の技術では、画像形成を行う前の初期段階で各プロセス速度に対応するトナー濃度センサの設定値を測定することで、基準のプロセス速度以外の他のプロセス速度については、基準のプロセス速度に対する係数を求めている。画像形成を開始した後は、基準のプロセス速度についてのみトナー濃度の測定を行って設定値を変更し、基準のプロセス速度以外の他のプロセス速度については、初期段階で決定した係数を用いて設定値を変更するだけである。

初期段階で決定した係数を画像形成開始後にも用いているので、経時変化が十分に考慮されておらず、画像形成開始後における他のプロセス速度の設定値が適切に設定されないおそれがある。トナー濃度センサの設定値が適切に設定されないと、現像槽内のトナー濃度が正確に検出できず、トナーの補給や画像濃度に影響を及ぼして出力される画像の画質低下を引き起こすことになる。

本発明の目的は、トナー濃度の検知結果の精度を向上し、適切なトナーの補給や画像濃度を実現して形成される画像の画質を向上させることができる画像形成装置を提供することである。

本発明は、電子写真方式を用いて画像を形成する画像形成装置において、
静電潜像を形成するための感光膜を表面に有する感光体と、感光体表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像ローラおよびトナーを含む２成分現像剤を貯留する現像槽を備える現像装置とを含み、トナー像を記録媒体に印刷して画像を形成する画像形成手段と、
画像形成手段による画像の印刷速度を切り換える印刷速度切り換え手段と、
現像槽内のトナー濃度を検知して検知結果を出力するトナー濃度検知手段であって、入力される制御値に応じて検知結果の出力値が変更されるトナー濃度検知手段と、
画像の印刷速度および予め定める他の補正要素にそれぞれ対応した制御値の補正値を記憶する記憶手段と、
画像の印刷速度と予め定める他の補正要素とに基づいて制御値を補正する補正手段と、
補正された制御値が入力されたトナー濃度検知手段による検知結果から現像槽内のトナー濃度を算出するトナー濃度算出手段と、
非画像形成時に、画像の印刷速度ごとに、補正された制御値が入力されたトナー濃度検知手段による検知結果を出力し、出力された検知結果に応じて、補正された制御値を変更する検知結果補正手段とを有することを特徴とする画像形成装置である。

また本発明は、前記非画像形成時は、装置の立ち上げ時、または、所定数の画像形成終了後であることを特徴とする。

また本発明は、前記現像装置は、カラートナーの２成分現像剤を貯留することを特徴とする。

また本発明は、前記検知結果補正手段は、基準の印刷速度を決定し、基準の印刷速度での検知結果と、基準の印刷速度以外の印刷速度での検知結果との差分を求め、求めた差分値に応じて、補正された制御値を変更することを特徴とする。

また本発明は、装置環境の温度を検知する温度センサを有し、前記記憶手段は、温度センサで検知された温度を他の補正要素として、検知された温度と、これに対応した補正値とを記憶することを特徴とする。

また本発明は、装置環境の湿度を検知する湿度センサを有し、前記記憶手段は、湿度センサで検知された湿度を他の補正要素として、検知された湿度と、これに対応した補正値とを記憶することを特徴とする。

また本発明は、２成分現像材の経時変化をカウントするカウンターを有し、前記記憶手段は、カウントを他の補正要素として、カウントと、これに対応した補正値とを記憶することを特徴とする。

また本発明は、記録媒体に印刷する印字率を算出する算出手段を有し、前記記憶手段は、印字率を他の補正要素として、印字率と、これに対応した補正値とを記憶することを特徴とする。

また本発明は、トナーパッチの濃度に応じて画像濃度と現像条件を調節するプロセス制御手段を有し、前記記憶手段は、トナーパッチ濃度を他の補正要素として、トナーパッチ濃度と、これに対応した補正値とを記憶することを特徴とする。

また本発明は、前記検知結果補正手段は、前記プロセス制御手段の動作中に補正された制御値を変更することを特徴とする。

本発明によれば、トナー濃度検知手段は、現像槽内のトナー濃度を検知して検知結果を出力し、入力される制御値に応じて検知結果の出力値が変更可能となっている。

制御値は補正手段によって補正されるが、検知結果補正手段は、非画像形成時に、画像の印刷速度ごとに、補正された制御値が入力されたトナー濃度検知手段による検知結果を出力し、出力された検知結果に応じて、補正された制御値を変更する。

これにより、トナー濃度検知手段による検知結果の精度が向上し、適切なトナーの補給や画像濃度を実現して形成される画像の画質を向上させることができる。

また本発明によれば、装置の立ち上げ時、または、所定数の画像形成終了後に補正された制御値を変更するので、画像形成手段の動作に干渉しない。

また本発明によれば、現像装置は、カラートナーの２成分現像剤を貯留する。
カラー画像を形成する場合、色の重ね合せおよび色相の関係から印刷速度を遅くする必要があり、トナー濃度の制御に対する正確性の要求が厳しい。したがって、カラー画像を形成する場合に、本発明のように制御値を補正することで、その効果がより顕著に発揮される。

また本発明によれば、前記検知結果補正手段は、基準の印刷速度を決定し、基準の印刷速度での検知結果と、基準の印刷速度以外の印刷速度での検知結果との差分を求め、求めた差分値に応じて、補正された制御値を変更する。

これにより、基準の印刷速度に対する相対的な変更を行うことができる。
また本発明によれば、温度センサで検知された温度を他の補正要素として、検知された温度と、これに対応した補正値とを記憶する。

これにより、装置環境の温度に応じて補正された制御値を変更することができる。
また本発明によれば、湿度センサで検知された湿度を他の補正要素として、検知された湿度と、これに対応した補正値とを記憶する。

これにより、装置環境の湿度に応じて補正された制御値を変更することができる。
また本発明によれば、２成分現像材の経時変化を示すカウントを他の補正要素として、カウントと、これに対応した補正値とを記憶する。

これにより、現像剤の経時変化に応じて補正された制御値を変更することができる。
また本発明によれば、記録媒体に印刷する印字率を他の補正要素として、印字率と、これに対応した補正値とを記憶する。

これにより、印字率に応じて補正された制御値を変更することができる。
また本発明によれば、トナーパッチ濃度を他の補正要素として、トナーパッチ濃度と、これに対応した補正値とを記憶する。

これにより、トナーパッチ濃度に応じて補正された制御値を変更することができる。
また本発明によれば、前記検知結果補正手段は、前記プロセス制御手段の動作中に補正された制御値を変更する。

これにより、プロセス制御手段による検知された検知結果を利用することができるので、制御値の変更を速やかに行うことができる。

図１は、本発明の実施の第１形態である画像形成装置１の構成を模式的に示す断面図である。画像形成装置１は、プリンタ機能およびファクシミリ機能を併せ持つ複合機であり、伝達される画像情報に応じて、記録媒体上にフルカラーまたはモノクロの画像を形成する。すなわち、画像形成装置１においては、プリンタモードおよびファクシミリモードという２種の印刷モードを有しており、図示しない操作部からの操作入力、パーソナルコンピュータ、携帯端末装置、情報記録記憶媒体、メモリ装置を用いた外部機器からの印刷ジョブの受信などに応じて、図示しない制御部によってプリンタモードまたはファクシミリモードが選択される。

また、画像形成装置１には、モノクロ画像印刷モード、カラー画像印刷モードおよび厚紙印刷モードという３種の印刷モードが設定される。モノクロ画像印刷モードでは、モノクロ画像印刷速度でモノクロ（単色）画像を印刷する。モノクロ画像印刷速度は、３種の印刷モードにおける印刷速度の中で最も高速である。カラー画像印刷モードでは、カラー画像印刷速度でカラー画像を印刷する。カラー画像印刷速度は厚紙印刷モードにおける印刷速度よりも高速である。厚紙印刷モードでは、厚紙印刷速度で厚紙に画像を印刷する。厚紙とは用紙密度１０６ｇ／ｍ^２〜３００ｇ／ｍ^２の記録紙である。厚紙印刷モードは、画像形成装置１の鉛直方向上方に設けられる図示しない操作パネルを介して、手入力によって設定することもできる。本実施の形態では、モノクロ画像形成モード（高速印刷モード）におけるプロセス速度は、２５５ｍｍ／秒かつ印刷速度４５枚／分であり、カラー画像形成モード（中速印刷モード）におけるプロセス速度は、１６７ｍｍ／秒かつ印刷速度３５枚／分であり、厚紙印刷モード（低速印刷モード）におけるプロセス速度は、８３．５ｍｍ／秒かつ印刷速度１７．５枚／分である。以下では、モノクロ画像形成プロセスについては、「ｈｉｇｈ」と表記し、カラー画像形成プロセスについては、「ｍｉｄｄｌｅ」と表記し、厚紙印刷プロセスについては、「ｌｏｗ」と表記する場合がある。

画像形成装置１は、トナー像形成手段２と、転写手段３と、定着手段４と、記録媒体供給手段５と、排出手段６と、図示しない制御手段とを含む。これらのうち、トナー像形成手段２、転写手段３、定着手段４、記録媒体供給手段５および排出手段６が画像形成手段に相当する。トナー像形成手段２を構成する各部材および転写手段３に含まれる一部の部材は、カラー画像情報に含まれるブラック（ｋ）、シアン（ｃ）、マゼンタ（ｍ）およびイエロー（ｙ）の各色の画像情報に対応するために、それぞれ４つずつ設けられる。ここでは、各色に応じて４つずつ設けられる各部材は、各色を表すアルファベットを参照符号の末尾に付して区別し、総称する場合は参照符号のみで示す。

トナー像形成手段２は、感光体ドラム１１と、帯電手段１２と、露光ユニット１６と、現像手段１３と、クリーニングユニット１４とを含む。帯電手段１２、現像手段１３およびクリーニングユニット１４は、感光体ドラム１１の周りに、感光体ドラム１１の回転方向上流側からこの順序で配置される。

感光体ドラム１１は、図示しない駆動手段によって軸線回りに回転駆動可能に支持され、その表面に静電潜像ひいてはトナー像が形成される感光膜を有するローラ状部材である。感光体ドラム１１には、たとえば、図示しない導電性基体と、導電性基体表面に形成される図示しない感光膜とを含むローラ状部材を使用できる。導電性基体には、円筒状、円柱状、シート状などの導電性基体を使用でき、その中でも円筒状導電性基体が好ましい。感光膜としては、有機感光膜、無機感光膜などが挙げられる。有機感光膜としては、電荷発生物質を含む樹脂層である電荷発生層と、電荷輸送物質を含む樹脂層である電荷輸送層との積層体、１つの樹脂層中に電荷発生物質と電荷輸送物質とを含む樹脂層などが挙げられる。無機感光膜としては、酸化亜鉛、セレン、アモルファスシリコンなどから選ばれる１種または２種以上を含む膜が挙げられる。導電性基体と感光膜との間には、下地膜を介在させてもよく、感光膜の表面には主に感光膜を保護するための表面膜（保護膜）を設けてもよい。

帯電手段１２は、感光体ドラム１１に圧接するように設けられるローラ状部材である。帯電手段１２には図示しない電源が接続され、帯電手段１２に電圧を印加する。帯電手段１２は電源から電圧の印加を受けて、感光体ドラム１１表面を所定の極性および電位に帯電させる。本実施の形態では、ローラ状帯電手段を用いるが、これに限定されず、帯電ブラシ型帯電器、チャージャー型帯電器、鋸歯型帯電器、イオン発生装置、磁気ブラシなどの接触方式の帯電器などを使用できる。

露光ユニット１６には、図示しない光照射手段と、ポリゴンミラー１７と、第１ｆθレンズ１８ａと、第２ｆθレンズ１８ｂと、複数の反射ミラー１９とを含むレーザスキャニングユニットが用いられる。露光ユニット１６は帯電状態にある感光体ドラム１１表面に信号光を照射し、画像情報に応じた静電潜像を形成する。光照射手段は、画像情報に応じた信号光を照射する。光照射手段には、たとえば、半導体レーザ、ＬＥＤアレイなどの光源を使用できる。これらの光源に液晶シャッタを組合せて用いても良い。ポリゴンミラー１７は、その等角速度回転によって、光照射手段から出射される信号光を偏向させる。第１ｆθレンズ１８ａおよび第２ｆθレンズ１８ｂは、ポリゴンミラー１７によって偏向される信号光をイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各画像情報に応じた信号光に分光し、各色に対応する反射ミラー１９に向けて出射する。反射ミラー１９は、第１ｆθレンズ１８ａおよび第２ｆθレンズ１８ｂを介して出射される各色の信号光をその色に対応する感光体ドラム１１に向けて反射する。これによって、感光体ドラム１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｂ上に各色に対応する静電潜像が形成される。

現像手段１３は、現像槽２０と、現像ローラ２１と、供給ローラ２２と、層厚規制部材２３と、トナーカートリッジ２４と、図示しないトナー濃度センサとを含む。

現像槽２０は感光体ドラム１１表面を臨むように配置される容器状部材であり、その内部空間に現像ローラ２１、供給ローラ２２、層厚規制部材２３およびトナーカートリッジ２４とともに、現像剤を収容する。ここで、現像剤には、トナーのみを含む１成分現像剤またはトナーとキャリアとを含む２成分現像剤を使用できる。現像槽２０の感光体ドラム１１を臨む側面には開口が形成され、この開口を介して感光体ドラム１１表面と現像ローラ２１とが対向する。

現像ローラ２１は、現像槽２０によって回転自在に支持されて、図示しない駆動手段によって軸線回りに回転駆動するローラ状部材である。また、現像ローラ２１はその軸線が感光体ドラム１１の軸線に平行になるように設けられる。現像ローラ２１はその表面に現像剤層を担持し、感光体ドラム１１との圧接部（現像ニップ部）において感光体ドラム１１表面の静電潜像にトナーを供給し、静電潜像を現像してトナー像を形成する。現像ローラ２１には図示しない電源が接続され、トナーの供給に際しては、該電源から現像ローラ２１表面にトナーの帯電電位とは逆極性の電位が現像バイアス電圧（以下単に「現像バイアス」とする）として印加される。これによって、現像ローラ２１表面のトナーが静電潜像に円滑に供給される。さらに、現像バイアス値を変更することによって、静電潜像に供給されるトナー量（トナー付着量）を制御できる。

供給ローラ２２は、現像槽２０によって回転自在に支持されて、図示しない駆動手段によって軸線回りに回転駆動するローラ状部材である。また、供給ローラ２２は、現像ローラ２１を介して感光体ドラム１１に対向するように設けられる。供給ローラ２２は、その回転駆動によって、現像槽２０内の現像剤を現像ローラ２１表面に供給するとともに、現像槽２０内の現像剤と後述するトナーカートリッジ２４から排出されるトナーとを混合する。層厚規制部材２３は、一端が現像槽２０に支持されかつ他端が現像ローラ２１表面に当接するように設けられる板状部材である。層厚規制部材２３は、現像ローラ２１表面の現像剤層の厚さを規制する。

トナーカートリッジ２４は、画像形成装置１本体に対して着脱可能に設けられる円筒状容器部材であり、その内部空間にトナーを貯留する。トナーカートリッジ２４は、画像形成装置１内に設けられる駆動手段によって、軸心回りに回転駆動可能に設けられる。トナーカートリッジ２４の軸線方向側面には軸線方向に延びる図示しないトナー排出口が形成され、トナーカートリッジ２４の回転に伴ってトナー排出口から現像槽２０内にトナーが排出される。トナーカートリッジ２４を１回転させることによってトナーカートリッジ２４から排出されるトナー量はほぼ等量である。したがって、トナーカートリッジ２４の回転数を制御することによって、現像槽２０内へのトナーの補給量を制御できる。

図示しないトナー濃度センサは、たとえば、供給ローラ２２の鉛直方向下方の現像槽底面に装着され、センサ面が現像槽２０の内部に露出するように設けられる。トナー濃度センサは図示しない制御手段に電気的に接続される。

トナー濃度制御手段は、トナー像形成手段２ｙ，２ｍ，２ｃ，２ｋ毎に設けられる。制御手段は、トナー濃度センサによる検知結果に応じて、トナーカートリッジ２４ｙ，２４ｍ，２４ｃ，２４ｋを回転駆動させて現像槽２０ｙ，２０ｍ，２０ｃ，２０ｋ内部にトナーを補給するように制御する。トナー濃度センサには一般的なトナー濃度センサを使用でき、たとえば、透過光検知センサ、反射光検知センサ、透磁率検知センサなどが挙げられる。これらの中でも、透磁率検知センサが好ましい。

透磁率検知センサは、４端子であり、その内わけはＧＮＤ（接地）端子、センサを駆動させる駆動電圧（２４Ｖ）入力端子、出力端子：Ｖout（出力０〜５Ｖ、出力電圧値を８ビット変換値で表す。）、制御用電圧入力端子：Ｖｃ（入力０〜１０Ｖ、入力電圧値を８ビット変換値で表す。）である。透磁率検知センサは、制御用電圧の印加を受けてトナー濃度の検知結果を出力電圧値として出力する型式のセンサであり、基本的に出力電圧の中央値近傍の感度がよいため、その付近の出力電圧（たとえば２．５Ｖ）が得られるような制御電圧を印加して用いられる。

出力電圧Ｖoutは、プロセス速度に対して変化する傾向を有する。たとえば、ｍｉｄｄｌｅでの出力電圧Ｖoutが２．５Ｖのときに、ｈｉｇｈでの出力電圧Ｖoutは２．２Ｖであり、ｌｏｗでの出力電圧Ｖoutは２．８Ｖである。また、出力電圧Ｖoutは、現像槽２０内のトナー濃度に応じて変化するが、制御用電圧Ｖcの入力電圧値を変化させることで出力電圧Ｖoutの値をシフトさせることができる。

したがって、３つのプロセス速度において、出力電圧Ｖoutの値を同値に設定するためには、プロセス速度に応じて制御用電圧Ｖcを変更すればよいことがわかる。

透磁率検知センサへの制御用電圧の印加は、制御手段によって制御される。
このような型式の透磁率検知センサは市販されており、たとえば、ＴＳ−Ｌ、ＴＳ−Ａ、ＴＳ−Ｋ（いずれも商品名、ＴＤＫ株式会社製）などが挙げられる。なお、トナー濃度センサは、プロセス速度に応じて制御用電圧が変更可能に設けられる。より具体的には、プロセス速度が切り換えられると、それに応じて、制御用電圧を変更するように制御する。

ここで現像装置が、カラートナーの２成分現像剤を使用する場合、制御用電圧を補正することで、その効果がより顕著に発揮される。これは、カラー画像を形成する場合、色の重ね合せおよび色相の関係から印刷速度を遅くする必要があり、トナー濃度の制御に対する正確性の要求が厳しいからである。

クリーニングユニット１４は、後述する中間転写ベルト３２にトナー像を転写した後に、感光体ドラム１１の表面に残留するトナーを除去し、感光体ドラム１１の表面を清浄化する。クリーニングユニット１４は、たとえば、クリーニングブレードと、第１の廃トナー貯留槽と、廃トナー搬送ローラとを含むものが用いられる。クリーニングブレードは、短手方向の一端が感光体ドラム１１表面に当接しかつ他端が第１の廃トナー貯留槽に支持される板状部材であり、感光体ドラム１１表面に残留するトナーなどを掻き取る。第１の廃トナー貯留槽は容器状部材であり、その内部空間にクリーニングブレードとトナー搬送ローラとを収容し、さらにクリーニングブレードによって掻き取られるトナーなどを一時的に貯留する。廃トナー搬送ローラはトナー貯留槽によって回転自在に支持され、図示しない駆動手段によって軸線回りに回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。廃トナー搬送ローラの回転駆動によって、廃トナー貯留槽内のトナーは第１の廃トナー貯留槽に接続される図示しないトナー搬送管を介して図示しない廃トナー槽に搬送され、貯留される。廃トナー槽はトナーが満杯になった時点で新しい廃トナー槽に交換される。

また、本実施の形態では、トナー像形成手段２、好ましくは現像手段１３の近傍に、図示しない温度検知手段および湿度検知手段が設けられ、現像手段１３周辺の温度と湿度を検知する。温度検知手段および湿度検知手段は制御手段に電気的に接続され、その検知結果は制御手段に入力される。温度検知手段および湿度検知手段には一般的なセンサを使用でき、温湿度センサを用いても良い。本実施の形態では、湿度検知手段として、ボタン型温湿度記録計（商品名：ハイグログロン、合資会社ＫＮラボラトリーズ製）を使用する。湿度検知手段による検知結果に応じて、制御用電圧Ｖｃが補正される。

また、本実施の形態では、感光体ドラム１１の回転方向において、現像手段１３の下流側から中間転写ニップ部の上流側の間に、図示しないパッチ濃度検知部が設けられる。パッチ濃度検知部は、後述するパッチ形成部によって感光体ドラム１１表面に形成されるトナーパッチのトナー濃度（パッチ濃度）を検知する。また、パッチ濃度検知部は、画像形成装置１の図示しない制御手段に電気的に接続され、その検知結果を制御手段に出力する。制御手段は、パッチ濃度検知部による検知結果に応じて、トナー像形成手段２によって形成されるトナー像のトナー濃度を制御する。この制御は、たとえば、現像バイアス電圧を変更することによって行われる。その他にも、感光体ドラム１１の帯電電位、露光ユニット１６による露光電位などを調整することによっても、トナー濃度を制御できる。パッチ濃度検知手段には、トナー濃度センサと同様に、たとえば、透過光検知センサ、反射光検知センサ、透磁率検知センサなどの一般的なトナー濃度検知センサを使用できる。

トナー像形成手段２によれば、帯電手段１２によって均一な帯電状態にある感光体ドラム１１の表面に、露光ユニット１６から画像情報に応じた信号光を照射して静電潜像を形成し、現像手段１３からトナーを供給してトナー像を形成し、このトナー像を中間転写ベルト３２に転写した後に、感光体ドラム１１表面に残留するトナーをクリーニングユニット１４で除去する。この一連のトナー像形成動作が繰り返し実行される。

転写手段３は、駆動ローラ３０と、従動ローラ３１と、中間転写ベルト３２と、中間転写ローラ３３（ｙ，ｍ，ｃ，ｋ）と、転写ベルトクリーニングユニット３２と、転写ローラ３７とを含み、感光体ドラム１１の上方に配置される。

駆動ローラ３０は、図示しない支持手段によって回転自在にかつ駆動手段によって軸線回りに回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。駆動ローラ３０はその回転駆動によって中間転写ベルト３２を回転させる。また、駆動ローラ３０は中間転写ベルト３２を介して転写ローラ３７に圧接する。駆動ローラ３０と転写ローラ３７との圧接部が転写ニップ部である。従動ローラ３１は、図示しない支持手段によって回転自在に設けられるローラ状部材である。従動ローラ３１は中間転写ベルト３２の回転に伴って従動回転する。従動ローラ３１は中間転写ベルト３２に適切な張力を付与し、中間転写ベルト３２の円滑な回転駆動を補助する。

中間転写ベルト３２は、駆動ローラ３０と従動ローラ３１とによって張架されてループ状の移動経路を形成し、駆動ローラ３０の回転駆動に従動回転駆動する無端ベルト状部材である。中間転写ベルト３２が、感光体ドラム１１に接しながら感光体ドラム１１を通過する際、中間転写ベルト３２を介して感光体ドラム１１に対向配置される中間転写ローラ３３から、感光体ドラム１１表面のトナーの帯電極性とは逆極性の転写バイアスが印加され、感光体ドラム１１の表面に形成されたトナー像が中間転写ベルト３２上へ転写される。フルカラー画像の場合、各感光体ドラム１１で形成される各色のトナー画像を、中間転写ベルト３２上に順次重ねて転写することによって、フルカラートナー像が形成される。

中間転写ローラ３３は、中間転写ベルト３２を介して感光体ドラム１１に圧接し、かつ図示しない駆動手段によってその軸線回りに回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。中間転写ローラ３３は、前述のように転写バイアスを印加する図示しない電源が接続され、感光体ドラム１１表面のトナー像を中間転写ベルト３２に転写する機能を有する。中間転写ローラ３３と感光体ドラム１１との圧接部が中間転写ニップ部である。

転写ベルトクリーニングユニット３４は、転写ベルトクリーニングブレード３５ａ，３５ｂと、第２の廃トナー貯留槽３６とを含む。転写ベルトクリーニングブレード３５ａ，３５ｂは、それぞれ、短手方向の一端が中間転写ベルト３２表面に当接しかつ他端が第２の廃トナー貯留槽３６に支持され、さらに互いに対向するように設けられる板状部材である。転写ベルトクリーニングブレード３５ａ，３５ｂは、中間転写ベルト３２表面に残留するトナー、紙粉などを掻き取って回収する。第２の廃トナー貯留槽３６は、転写ベルトクリーニングブレード３５ａ，３５ｂによって掻き取られるトナー、紙粉などを一時的に貯留する。

転写ローラ３０は、図示しない圧接手段によって中間転写ベルト３２を介して駆動ローラ３０に圧接し、図示しない駆動手段によって軸線回りに回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。転写ニップ部において、中間転写ベルト３２に担持されて搬送されるトナー像が、後述する記録媒体供給手段５から送給される記録媒体に転写される。トナー像を担持する記録媒体は、定着手段４に送給される。転写手段３によれば、中間転写ニップ部において感光体ドラム１１から中間転写ベルト３２に転写されるトナー像が、中間転写ベルト３２の回転駆動によって転写ニップ部に搬送され、そこで記録媒体に転写される。

定着手段４は、定着ローラ４１と加圧ローラ４２とを含み、転写手段３よりも記録媒体の搬送方向下流側に設けられるローラ状部材である。定着ローラ４１は図示しない駆動手段によって軸線回りに回転駆動可能に設けられ、記録媒体に担持される未定着トナー像を構成するトナーを加熱して溶融させ、記録媒体に定着させる。定着ローラ４１の内部には図示しない加熱手段が設けられる。加熱手段は、定着ローラ４１表面が所定の温度（加熱温度）になるように定着ローラ４１を加熱する。加熱手段には、たとえば、赤外線ヒータ、ハロゲンランプなどを使用できる。定着ローラ４１の表面温度は、画像形成装置１の設計時に設定される温度に維持される。定着ローラ４１の表面温度は、たとえば、画像形成装置１の制御手段と、定着ローラ４１表面近傍に設けられ、定着ローラ４１の表面温度を検知する温度検知センサとを用いて制御される。温度検知センサは電気的に制御手段に接続され、温度検知センサによる検知結果は制御手段に向けて出力される。制御手段は、温度検知センサによる検知結果と設定温度とを比較し、検知結果が設定温度よりも低い場合には、加熱手段に電圧を印加する図示しない電源に制御信号を送り、加熱手段の発熱を促して表面温度を上昇させる。

加圧ローラ４２は定着ローラ４１に圧接するように設けられ、加圧ローラ４２の回転駆動に従動回転可能に支持される。定着ローラ４１と加圧ローラ４２との圧接部が定着ニップ部である。加圧ローラ４２は、定着ローラ４１によってトナーが溶融して記録媒体に定着する際に、トナーと記録媒体とを押圧することによって、トナー像の記録媒体への定着を補助する。加圧ローラ４２の内部に、赤外線ヒータ、ハロゲンランプなどの加熱手段を設けることができる。定着手段４によれば、転写手段３においてトナー像が転写された記録媒体が、定着ローラ４１と加圧ローラ４２とによって挟持され、定着ニップ部を通過する際に、トナー像が加熱下に記録媒体に押圧されることによって、トナー像が記録媒体に定着され、画像が形成される。

記録媒体供給手段５は、給紙トレイ５１と、ピックアップローラ５２，５６と、搬送ローラ５３，５７と、レジストローラ５４、手差給紙トレイ５５とを含む。給紙トレイ５１は画像形成装置１の鉛直方向下部に設けられ、記録媒体を貯留する容器状部材である。記録媒体には、普通紙、カラーコピー用紙、オーバーヘッドプロジェクター用シート、葉書などがある。記録媒体のサイズは、Ａ３、Ａ４、Ｂ４、Ｂ５などである。ピックアップローラ５２は、給紙トレイ５１に貯留される記録媒体を１枚ずつ取り出し、用紙搬送路Ｐ１に送給するローラ状部材である。搬送ローラ５３は互いに圧接するように設けられる一対のローラ状部材であり、記録媒体をレジストローラ５４に向けて搬送する。レジストローラ５４は互いに圧接するように設けられる一対のローラ状部材であり、搬送ローラ５３から送給される記録媒体を、中間転写ベルト３２に担持されるトナー像が転写ニップ部に搬送されるのに同期して、転写ニップ部に送給する。手差給紙トレイ５５は、手動動作によって記録媒体を画像形成装置１内に取り込む装置である。ピックアップローラ５６は、手差給紙トレイ５５から画像形成装置１内に取り込まれる記録媒体を用紙搬送路Ｐ２に送給するローラ状部材である。用紙搬送路Ｐ２は記録媒体の搬送方向上流側で用紙搬送路Ｐ２に接続される。搬送ローラ５７は互いに圧接するように設けられる１対のローラ状部材であり、ピックアップローラ５６によって用紙搬送路Ｐ２内に取り込まれる記録媒体を、用紙搬送路Ｐ１を介してレジストローラ５３に送給する。

排出手段６は、排紙ローラ６０と、排出トレイ６１と、複数の搬送ローラ５７とを含む。排紙ローラ６０は、用紙搬送方向の定着ニップ部よりも下流側において、互いに圧接するように設けられるローラ状部材である。また、排紙ローラ６０は図示しない駆動手段によって正逆回転可能に設けられる。排紙ローラ６０は、定着手段４において画像が形成された記録媒体を、画像形成装置１の鉛直方向上面に設けられる排出トレイ６１に排出する。また、排紙ローラ６０は、画像形成装置１の制御手段に両面印刷の印刷指令が入力されている場合、定着手段４から排出される記録媒体を一旦挟持し、用紙搬送路Ｐ３に向けて送給する。用紙搬送路Ｐ３は記録媒体の搬送方向上流側で用紙搬送路Ｐ１に接続される。複数の搬送ローラ５７は用紙搬送路Ｐ３に沿って設けられ、排紙ローラ６０によって用紙搬送路Ｐ３に送給される片面印刷済みの記録媒体を用紙搬送路Ｐ１のレジストローラ５４に向けて搬送する。

画像形成装置１は、図示しない制御手段を含む。制御手段は、たとえば、画像形成装置１の内部空間における上部に設けられ、記憶部と演算部と制御部とを含む。制御手段の記憶部には、画像形成装置１の上面に配置される図示しない操作パネルを介する各種設定値、画像形成装置１内部の各所に配置される図示しないセンサなどからの検知結果、外部機器からの画像情報、各種制御を実行するためのデータテーブルなどが入力される。また、各種手段を実行するプログラムが書き込まれる。各種手段とは、たとえば、印刷速度切り換え手段、トナー濃度算出手段、トナー補給制御手段、感度切り換え手段、トナー濃度補正手段、回転距離積算手段、膜減り量算出手段、パッチ形成手段などである。記憶部には、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、リードオンリィメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などが挙げられる。外部機器には、画像情報の形成または取得が可能であり、かつ画像形成装置に電気的に接続可能な電気・電子機器を使用でき、たとえば、コンピュータ、デジタルカメラ、テレビ、ビデオレコーダ、ＤＶＤレコーダ、ＨＤＶＤ、ブルーレイディスクレコーダ、ファクシミリ装置、携帯端末装置などが挙げられる。演算部は、記憶部に書き込まれる各種データ（画像形成命令、検知結果、画像情報など）および各種手段のプログラムを取り出し、各種判定を行う。制御部は、演算部の判定結果に応じて該当装置に制御信号を送付し、動作制御を行う。制御部および演算部は中央処理装置（ＣＰＵ、Central Processing Unit）を備えるマイクロコンピュータ、マイクロプロセッサなどによって実現される処理回路を含む。制御手段は、前述の処理回路とともに主電源を含み、電源は制御手段だけでなく、画像形成装置１内部における各装置にも電力を供給する。

画像形成装置１において、トナーカートリッジ２４から現像槽２０へのトナー補給は、たとえば、トナー濃度センサと、印刷速度切り換え手段と、トナー濃度算出手段と、トナー補給制御手段とを用いて行われる。本実施の形態では、トナー濃度センサとして透磁率検知センサを用いる。また本実施の形態では、制御手段の記憶部には、現像槽２０内における基準トナー濃度が書き込まれる。基準トナー濃度は、画像形成装置１の設計時に設定される。また、画像形成装置１において最も多く利用されるモノクロ画像印刷速度におけるトナー濃度センサによる検知結果（出力電圧値、以下「濃度検知結果」とする）と現像槽２０内のトナー濃度との相関関係を示す第１のデータテーブルが予め書き込まれる。具体的には、各トナー濃度に対する透磁率検知センサの実際の出力値（ボルト）を測定し、トナー濃度と透磁率検知センサの実際の出力値との関係を求める。その実際の出力値を０〜２５５（８ビット）にアナログ・デジタル変換（以下「ＡＤ変換」とする）する。その後、また、カラー画像印刷速度における濃度検知結果をモノクロ画像印刷速度における濃度検知結果に換算する補正表である第２のデータテーブルが予め書き込まれる。また、厚紙印刷速度における濃度検知結果をモノクロ画像印刷速度における濃度検知結果に換算する補正表である第３のデータテーブルが予め書き込まれる。第１〜第３のデータテーブルは、いずれも、ブラック（ｋ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）およびイエロー（ｙ）の色毎のデータになる。また、第１〜第３のデータテーブルは、画像形成装置の機種毎および／またはトナー濃度センサの機種毎に設定される。

トナー濃度センサは、前述のように、現像槽２０ｋ，２０ｍ，２０ｃ，２０ｙのそれぞれに設けられ、現像槽２０のトナー濃度を検知し、検知結果を電圧値として制御手段に出力する。制御手段の記憶部には、トナー濃度センサからの出力電圧値が書き込まれる。トナー濃度センサによる検知は、たとえば、制御手段に印刷指令が入力された時点から所定の時間的間隔を開けて画像形成動作が終了するまで継続して実施される。また、画像形成装置１の起動時にも、トナー濃度センサによって現像槽２０内のトナー濃度が検知される。

印刷速度切り換え手段は、制御手段に入力される印刷指令に含まれる印刷情報の中から印刷速度を読み取って、印刷速度を切り換える。印刷速度は、モノクロ画像印刷速度（ｈｉｇｈ）、カラー画像印刷速度（ｍｉｄｄｌｅ）または厚紙印刷速度（ｌｏｗ）である。より具体的には、印刷速度切り換え手段は、印刷速度の読み取り結果に応じ、制御手段の制御部を介して、印刷速度の切り換えに必要な各部位に制御信号を送り、印刷速度とともに各部位の動作速度（プロセス速度）を制御する。また、印刷速度切り換え手段による読み取り結果は記憶部に入力される。記憶部に入力される読み取り結果は、少なくとも前回の読み取り結果と、今回の読み取り結果である。新しい読み取り結果が入力されるたびに前々回の読み取り結果を消去するように構成しても良い。新しい読み取り結果が入力されると、新しい読み取り結果が今回の読み取り結果になる。前回の読み取り結果と今回の読み取り結果とを比較することによって、印刷速度が変更されたか否かを判定できる。

トナー濃度算出手段は、印刷速度切り換え手段によって切り換えられる印刷速度とに応じて、濃度検知結果から現像槽２０内のトナー濃度を算出する。印刷速度がモノクロ画像印刷速度である場合は、記憶部から濃度検知結果と第１のデータテーブルとを取り出して比較し、第１のデータテーブルにおいて濃度検知結果に対応するトナー濃度を求め、現像槽２０内のトナー濃度とする。印刷速度がカラー画像印刷速度である場合は、まず、記憶部から濃度検知結果と第２のデータテーブルとを取り出し、第２のデータテーブルから補正された濃度検知結果を得る。この補正された濃度検知結果を記憶部に書き込む。次に、補正された濃度検知結果と第１のデータテーブルとを取り出して比較し、第１のデータテーブルにおいて補正された濃度検知結果に対応するトナー濃度を求め、現像槽２０内のトナー濃度とする。印刷速度が厚紙印刷速度である場合は、第２のデータテーブルに代えて第３のデータテーブルを用いる以外は、カラー画像印刷速度におけるのと同様にして、現像槽２０内のトナー濃度を求める。トナー濃度算出手段による算出結果は、記憶部に入力される。

トナー補給制御手段は、トナー濃度算出手段による算出結果（以下「濃度算出結果」とする）に応じて、現像槽２０へのトナー補給を制御する。まず、記憶部から濃度算出結果および現像槽２０内の基準トナー濃度を取り出して比較する。濃度算出結果が基準トナー濃度よりも下回る場合は、基準トナー濃度と濃度算出結果との差を演算し、つぎに得られる差から補給トナー量を演算し、得られるトナー補給量からトナーカートリッジ２４の回転回数を求める。トナー補給量がトナーカートリッジ２４の１回転によって排出されるトナー量に満たない端数を含む場合、その端数を切り上げて１回と判定する。トナー補給制御手段は、この演算結果に応じて、トナーカートリッジ２４を回転駆動させる図示しない駆動手段（駆動手段に駆動電力を供給する図示しない電源をも含む）に制御信号を送り、トナーカートリッジ２４を所定回数回転させる。これによって、ほぼ適正量のトナーが現像槽２０に補給される。トナー補給量がトナーカートリッジ２４の１回転のトナー排出量に満たない端数だけの場合は、トナー補給を停止し、トナー濃度センサによるトナー濃度検知を早めるように制御しても良い。

本実施の形態では、トナー濃度センサによる濃度検知結果を検知結果補正手段によって補正できる。これによって、現像槽２０内の一層正確なトナー濃度を把握でき、これに基づいて一層適正なトナー量を現像槽２０に補給できる。

検知結果補正手段は、たとえば、各種の補正要素に応じてトナー濃度センサの制御用電圧Ｖｃを補正して、プロセス速度によらず一定の出力電圧Ｖoutを得る。その際、記憶部には、プロセス速度と各補正要素におけるＶｃの補正量との関係を示すデータテーブルが入力される。検知結果補正手段は、前記データテーブルに基づいてトナー濃度センサに入力される制御用電圧Ｖｃを補正する。ここで、補正要素としては、現像槽２０内のトナー濃度に影響を及ぼすものであれば特に制限されないが、たとえば、画像形成装置１内部の温度、画像形成装置１内部の相対湿度、感光体ドラム１１表面の感光膜の膜減り量に代表される経時変化、プロセス制御により得られる補正値などが挙げられる。

検知結果補正手段は、補正要素の１つとして、感光体ドラム１１表面の感光膜の膜減り量を経時変化としてトナー濃度を補正する。感光体ドラム１１表面の感光膜の膜減り量は、たとえば、感光体ドラム１１または現像ローラ２１の回転距離積算手段、感光体ドラム１１の膜減り量算出手段などを用いて求められる。

現像ローラ２１の回転距離積算手段は、現像ローラ２１の使用開始時（新品時）から現時点までの総回転距離（デベ走行距離、ｃｍ、以下単に「現像ローラ２１の総回転距離」とする）を積算する。現像ローラ２１の回転距離積算手段は、たとえば、記憶部から現像ローラ２１の総回転回数と現像ローラ２１の１回転当りの走行距離（ｃｍ）とを取り出し、これらを積算する演算を行って現像ローラ２１の総回転距離を求める。回転距離積算手段による積算結果は、記憶部に書き込まれる。現像ローラ２１の総回転回数は、たとえば、制御手段内に設けられる現像ローラ２１の回転回数を検知する図示しないカウンタによって検知される。該カウンタによる検知結果は記憶部に書き込まれる。また、記憶部には、予め現像ローラ２１の１回転当りの走行距離（ｃｍ）が書き込まれる。感光体ドラム１１の回転距離積算手段も、現像ローラ２１の回転距離積算手段と同様の構成を有する。

膜減り量算出手段は、現像ローラ２１または感光体ドラム１１の回転距離積算手段による演算結果に応じて、感光膜の膜減り量を算出する。記憶部には、第４のデータテーブルまたは第５のデータテーブルが予め書き込まれる。第４のデータテーブルは、現像ローラ２１の総回転距離（デベ走行距離、ｃｍ）と感光膜の膜減り量との関係を示す。第５のデータテーブルは、感光体ドラム１１の総回転距離（ｃｍ）と感光膜の膜減り量との関係を示す。膜減り量算出手段は、記憶部から第４のデータテーブルと現像ローラ２１の総回転距離とを取り出し、第４のデータテーブルに基づいて総回転距離から感光膜の膜減り量を求める。または、膜減り量算出手段は、記憶部から第５のデータテーブルと感光体ドラム１１の総回転距離とを取り出し、第５のデータテーブルに基づいて総回転距離から感光膜の膜減り量を求める。膜減り量算出手段による算出結果は、記憶部に入力される。

また、記憶部には第６のデータテーブルが予め書き込まれる。第６のデータテーブルは、感光膜の膜減り量とトナー濃度センサに対して印加される制御電圧値の補正値との関係を示す。第６のデータテーブルは、画像形成装置の機種毎および／またはトナー濃度センサの機種毎に設定される。なお、感光膜の膜減り量は、現像ローラ２１の使用開始時（新品時）から現時点までの総回転距離（デベ走行距離、ｃｍ）と正比例の関係にあるので、現像ローラ２１の総回転距離（デベ走行距離、ｃｍ）とトナー濃度センサの検知感度の補正量（制御電圧の補正値）との関係を示すデータテーブルを、第６のデータテーブルとして代用できる。本実施の形態では、表１に示すデータテーブルを第６のデータテーブルとして使用する。第６のデータテーブルに記載の制御電圧補正量を制御電圧値に加算して制御される。

また、記憶部には、第７のデータテーブルが予め書き込まれる。第７のデータテーブルは、モノクロ画像印刷速度におけるデベ走行距離とトナー濃度センサから出力される電圧値の補正値との関係を示す。このとき、トナー濃度センサに印加される制御電圧値は、第６のデータテーブルに基づいて基準制御電圧値が補正された制御電圧値である。なお、カラー画像印刷速度および厚紙印刷速度におけるデベ走行距離と、トナー濃度センサから出力される電圧値の補正値との関係についても予め実験などにより得られるデータテーブルを入力してもよい。しかしながら、モノクロ画像印刷速度における前記関係と、カラー画像印刷速度および厚紙印刷速度における前記関係とはほぼ比例関係にある。したがって、モノクロ画像印刷速度における前記関係とカラー画像印刷速度における前記関係との相関には前記第１の比例定数ｋ_１を代用し、モノクロ画像印刷速度における前記関係と厚紙印刷速度における前記関係との相関には前記第２の比例定数ｋ_２を代用し、第６のデータテーブルに基づく補正された出力電圧値を印刷速度に応じて、カラー画像印刷速度用または厚紙印刷速度用に補正すればよい。これによって、カラー画像印刷速度および厚紙印刷速度において、各デベ走行距離でデータ取りをせずに、データ取りのデベ走行距離を任意に決定し、そのデベ走行距離についてデータ取りをすれば、ほぼ正確な補正値が得られるだけでなく、画像形成装置の機種毎の設定が簡略化される。

また、トナー濃度補正手段は、補正要素の１つとして、プロセスコントロールに応じてトナー濃度を補正する。この補正は、たとえば、パッチ形成手段と、パッチ濃度補正手段とを用いて行われる。パッチ形成手段は画像形成手段２を制御して、感光体ドラム１１表面にトナー濃度検知用のトナー像であるトナーパッチを形成する。トナーパッチは、たとえば、１辺８ｃｍ程度の正方形が８個形成される。パッチ形成手段は、形成条件を変更して、トナー濃度すなわちパッチ濃度が連続的に変化する複数のトナーパッチを形成する。好ましくは、画像形成装置１において設定が可能な印字濃度に対応して複数のトナーパッチが形成される。ここで、形成条件とは、現像ローラ２１に印加される現像バイアス電圧値、感光体ドラム１１表面に印加される帯電電圧値（帯電電位）、露光ユニット１６によって感光体ドラム１１表面に形成される静電潜像の帯電電圧値（露光電位）などである。これらの条件の中から１種または２種以上を一定値に固定し、残りの条件を一定量ずつ適宜変更することによって、パッチ濃度が連続的に変化する複数のトナーパッチが形成される。たとえば、帯電電位および露光電位を一定値とし、現像バイアス電圧値を一定量ずつ変更して複数のトナーパッチを形成すればよい。これら複数のトナーパッチの形成条件（現像バイアス電圧値など）は記憶部に書き込まれる。

パッチ濃度検知手段は、感光体ドラム１１表面のトナーパッチのパッチ濃度を検知する。パッチ濃度検知手段による検知結果（以下「パッチ濃度検知結果」とする）は記憶部に書き込まれる。記憶部には、画像形成装置１の設計時に定められる基準パッチ濃度が予め書き込まれる。基準パッチ濃度は、たとえば、モノクロ画像の場合は基準反射光量として、カラー画像の場合は散乱光量としてそれぞれ書き込まれる。パッチ濃度検知手段によるパッチ濃度検知後、トナーパッチはクリーニングユニット１４によって感光体ドラム１１表面から除去される。制御手段は、記憶部からパッチ濃度検知結果と基準パッチ濃度とを取り出して比較し、基準パッチ濃度に最も近いパッチ濃度を有するトナーパッチを形成するのに用いた現像バイアス電圧値を読み出し、基準パッチ濃度における現像バイアス電圧値との差を求め、現像バイアス補正量として記憶部に書き込む。

以下では、検知結果補正手段の動作について詳細に説明する。
まず、トナー補給動作について説明する。

図２は、本発明のトナー補給動作を示すフローチャートである。本フローは、５００ｍｓｅｃごとに処理を繰り返す。ステップＳ１では、現像槽を１．５秒間攪拌したのち、トナー濃度センサの出力電圧Ｖoutを検出する。ステップＳ２では、検出された出力電圧Ｖoutが８ｂｉｔ値で１２８よりも大きいかどうかを判断する。１２８よりも大きければステップＳ３に進み、トナーモータを１秒間回転させて２００ｍｇ（トナー濃度にして０．０２２％に相当）を補給現像槽内にトナーを補給する。検出された出力電圧Ｖoutが８ｂｉｔ値で１２８以下あればステップＳ４に進み、トナーモータの回転を停止する。

トナー濃度センサのＶoutは、図３に示すような正弦波を示す。これは攪拌部材のミキシングローラの１周期の間に現像剤の粗密が生じるためである。ミキシングローラ（ＭＸローラ）は左右対称の楕円形羽根により攪拌しているので、ミキシングローラが１回転する間に２周期の正弦波となるトナー濃度値が検出される。表１に各プロセス速度に対応するミキシングローラの回転周期を示す。プロセス速度ＨｉｇｈとＭｉｄｄｌｅでは、ミキシングローラ１周期分のデータを取得し、LowではＭＸ半周期分のデータを取得する。

透磁率センサのデータ検出は１０ｍｓごとに行われるので、それぞれデータ取得数は２４、４１、２９となり、その平均値をトナー濃度値として検出する。

制御用電圧値Ｖｃの基本値となる現像剤濃度調整値（デベ調整値）について説明する。
現像剤（デベ）は、初期には現像槽にトナー濃度５％で９００ｇが貯溜されている。トナー補給時に現像剤を新たに投入したときに現像剤濃度調整（デベ調整）を行う。デベ調整とは、現像槽を２分１５秒攪拌した後、Ｌｏｗ、Ｍｉｄｄｌｅ、Ｈｉｇｈの各プロセス速度でのトナー濃度センサの測定を１５秒間づつ行い、デベ調整値を検出する。

デベ調整値の一例を下記表２に示す。これは、予め所定現像剤濃度の現像剤を用いたときに、各プロセス速度Ｌｏｗ、Ｍｉｄｄｌｅ、Ｈｉｇｈにおいて、出力電圧Ｖoutを２．５Ｖ（８ビット変換値では１２８）とするために必要な制御用電圧Ｖｃ（Ｖ）、またはそのＶｃ（８ビット変換値）をトナー濃度センサ側で自動計測した値である。

その他の補正要素としては、温度補正、湿度補正、経時補正、印字率補正、プロコン（プロセス制御）補正がある。トナーの帯電量が増加するとトナー粒子同士の間隔が広がり透磁率センサの検出値は低下するのでＶｃを上げる補正を行う。逆にトナーの帯電量が低下するとＶｃを下げる補正を行う。各環境の変化、経時に対する変化、印字率に対する変化に対してＶcをどれだけ補正するかは、上記のように補正テーブルを保有しており、各変化に対するＶｃの補正を行う。

印字率の変化は、Ａ４サイズの印刷枚数３０枚単位で印字率の平均を算出する。すなわち３０個のデータボックスがあり、１枚印刷するごとに最も古いデータを破棄し新しい印字率データを入力し平均値を求め、これに対応するＶcの補正値を求める。

また、プロコン補正はパッチ濃度を検出し、その濃度値の高低で現像電圧を決定すると同時に濃度値に対応するＶｃの補正値も決定する。

以上のように、デベ調整より基本値となるデベ補正値が決定され、各プロセス速度に対して、その他の補正要素に応じた補正値が求められ、Ｖｃ補正合計値が算出される。表３は、補正値の一例を示す。

装置の立上げ時、および所定の印刷枚数終了後の非現像時にプロセス制御を行うが、このプロセス制御後に、たとえば表３に示したように得られたＶc補正合計値をトナー濃度センサに制御用電圧値Ｖｃとして入力し、各プロセス速度に対する出力電圧値Ｖou tを検出する。

検出した各プロセス速度に対する出力電圧値Ｖoutに基づいて、Ｍｉｄｄｌｅを基準とし、Ｈｉｇｈ、Ｌｏｗそれぞれの出力電圧値ＶoutのＭｉｄｄｌｅとの差分を算出し、差分補正値とする。その他の補正値と差分補正値とから、速度補正係数（％）を算出する。ここで、速度補正係数（％）＝（その他の補正値−差分補正値）／（その他の補正値）×１００である。

最後に、トナー補給を行うためのＶｃの最終補正値を算出する。Ｖｃ最終補正値は、算出した速度補正係数を用いて（デベ補正値）＋（その他の補正値）×（速度補正係数）で算出される。

以上のようにして算出した結果の一例を表４に示す。

表４について、より具体的に説明する。Ｖc補正合計値（１３０，１４３，１５６）を各プロセス速度に入力した場合、ＭｉｄｄｌｅにおけるＶout検出値（８ｂｉｔ値）１３５を基準として、差分補正値がＬｏｗでは−８ポイント、Ｈｉｇｈでは７ポイントずれている。そこで、その他補正値（本例では１５）の補正量を変更することにより、各プロセス速度において、同じＶout検出値（８ｂｉｔ値）１３５になるように、Ｖｃ最終補正値（制御用電圧値）をＬｏｗでは、１３７．９５に、Ｈｉｇｈでは１４８．９５に補正するものである。

Ｖc補正合計値と、Ｖｃ最終補正値とを比較すると明らかに値が異なっており、単に予め決められた各補正要素に応じた補正値を用いるだけでは、制御用電圧の補正は不十分であることがわかる。本発明では、一旦Ｖoutを検出してその結果を補正値に反映させて再度補正値を算出しているので、より精度の高い出力値補正が可能となっている。

本発明の実施の第１形態である画像形成装置の構成を模式的に示す断面図である。 本発明のトナー補給動作を示すフローチャートである。 トナー濃度センサの出力電圧値Ｖoutの経時変化を示すグラフである。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ トナー像形成手段
３ 転写手段
４ 定着手段
５ 記録媒体供給手段
６ 排出手段
１１ 感光体ドラム
１２ 帯電手段
１６ 露光ユニット
１３ 現像手段
１４ クリーニングユニット
２０ 現像槽
２１ 現像ローラ
２４ トナーカートリッジ
３０ 駆動ローラ
３１ 従動ローラ
３２ 中間転写ベルト
３７ 転写ローラ
４１ 定着ローラ
４２ 加圧ローラ
５１ 給紙トレイ
５２，５６ ピックアップローラ
５３，５７ 搬送ローラ
５４ レジストローラ
５５ 手差給紙トレイ
６０ 排紙ローラ
６１ 排出トレイ

Claims (10)

1. 電子写真方式を用いて画像を形成する画像形成装置において、
   静電潜像を形成するための感光膜を表面に有する感光体と、感光体表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像ローラおよびトナーを含む２成分現像剤を貯留する現像槽を備える現像装置とを含み、トナー像を記録媒体に印刷して画像を形成する画像形成手段と、
   画像形成手段による画像の印刷速度を切り換える印刷速度切り換え手段と、
   現像槽内のトナー濃度を検知して検知結果を出力するトナー濃度検知手段であって、入力される制御値に応じて検知結果の出力値が変更されるトナー濃度検知手段と、
   画像の印刷速度および予め定める他の補正要素にそれぞれ対応した制御値の補正値を記憶する記憶手段と、
   画像の印刷速度と予め定める他の補正要素とに基づいて制御値を補正する補正手段と、
   補正された制御値が入力されたトナー濃度検知手段による検知結果から現像槽内のトナー濃度を算出するトナー濃度算出手段と、
   非画像形成時に、画像の印刷速度ごとに、補正された制御値が入力されたトナー濃度検知手段による検知結果を出力し、出力された検知結果に応じて、補正された制御値を変更する検知結果補正手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記非画像形成時は、装置の立ち上げ時、または、所定数の画像形成終了後であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記現像装置は、カラートナーの２成分現像剤を貯留することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記検知結果補正手段は、基準の印刷速度を決定し、基準の印刷速度での検知結果と、基準の印刷速度以外の印刷速度での検知結果との差分を求め、求めた差分値に応じて、補正された制御値を変更することを特徴とする１〜３のいずれか１つに記載の画像形成装置。
5. 装置環境の温度を検知する温度センサを有し、前記記憶手段は、温度センサで検知された温度を他の補正要素として、検知された温度と、これに対応した補正値とを記憶することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の画像形成装置。
6. 装置環境の湿度を検知する湿度センサを有し、前記記憶手段は、湿度センサで検知された湿度を他の補正要素として、検知された湿度と、これに対応した補正値とを記憶することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像形成装置。
7. ２成分現像材の経時変化をカウントするカウンターを有し、前記記憶手段は、カウントを他の補正要素として、カウントと、これに対応した補正値とを記憶することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の画像形成装置。
8. 記録媒体に印刷する印字率を算出する算出手段を有し、前記記憶手段は、印字率を他の補正要素として、印字率と、これに対応した補正値とを記憶することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の画像形成装置。
9. トナーパッチの濃度に応じて画像濃度と現像条件を調節するプロセス制御手段を有し、前記記憶手段は、トナーパッチ濃度を他の補正要素として、トナーパッチ濃度と、これに対応した補正値とを記憶することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の画像形成装置。
10. 前記検知結果補正手段は、前記プロセス制御手段の動作中に補正された制御値を変更することを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。

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