JP2010061079A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二成分現像剤に占めるトナーの比率が所定の下限値に達した以降も、転写部で画像のトナー像を中間転写体や記録材に対して適正に転写できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が５％〜１２％の範囲では、パッチ検センサ２４ａで検知した制御用トナー像のパッチ濃度に応じて現像装置２３ａに対するトナー補給量を制御する。トナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が５％に低下すると、トナー補給量を一定に保って制御用トナー像を形成し、所定の現像コントラストで形成した制御用トナー像のパッチ濃度測定結果に応じて転写前帯電装置２５ａの帯電性能を変化させる。これにより、二成分現像剤の劣化に伴うトナー像の帯電量Ｑ／Ｍの低下が回復されて、一次転写部及び二次転写部におけるトナー像の転写効率の低下が回避される。
【選択図】図２

Description

本発明は、制御用トナー像の濃度が所定値になるように現像装置へのトナー補給を制御する画像形成装置、詳しくはトナー補給による制御が限界に達した際の転写不良を抑制する制御に関する。

像担持体に所定の静電潜像を形成してトナーで現像して制御用トナー像（カラーパッチ）を形成し、制御用トナー像の濃度を検知して、濃度が所定値に近付くように現像装置へのトナー補給を制御する画像形成装置が実用化されている。所定の静電潜像で形成されるトナー像の濃度が所定値に誘導されることで、転写部における転写媒体（中間転写体又は記録材）に対するトナー像の転写効率を高く維持できるからである（図７参照）。

ところで、トナー像の転写効率を高く維持するためには、転写部に設定される転写条件とトナー像の帯電量との関係を最適に調整する必要がある。このため、転写前帯電装置を設け、像担持体に担持させた画像のトナー像にコロナ放電の荷電粒子を照射して、トナー像の帯電量を、転写媒体への転写に適した水準に調整する技術が実用化されている。また、現像装置内のトナーの帯電量又は像担持体に担持されたトナー像の帯電量を検出して、転写部に印加される定電圧のほうを調整する技術も実用化されている。

特許文献１には、制御用トナー像の濃度が所定値になるように、二成分現像剤を用いる現像装置へのトナー補給を制御して、トナー像の帯電量を、転写媒体への転写に適した水準に調整する画像形成装置が示される。ここでは、現像装置内で帯電される二成分現像剤のトナー比率（Ｔ／Ｄ比）を検出して、Ｔ／Ｄ比が下限値に達した以降は、制御用トナー像の濃度が所定濃度になるように、トナー像の形成条件を調整する制御に切り替える。Ｔ／Ｄ比が下限値に達した以降も、トナー補給量に頼って制御用トナー像の濃度を所定濃度に誘導していると、二成分現像剤中のトナーの不足による画像への影響が出てくるからである。

すなわち、画像比率の低い画像の連続形成でトナーやキャリアが劣化すると、トナーの帯電量が減って、所定の中間濃度階調を想定したトナー像形成条件（現像コントラストＶｃｏｎｔ）で形成される制御用トナー像の濃度が高くなる。このため、トナー補給量を減らしてキャリアとの摩擦機会を増やすことで、トナーの帯電量を回復させて、制御用トナー像の濃度を所定の中間濃度階調へ誘導している。そして、Ｔ／Ｄ比が下限値の５％に達すると、Ｔ／Ｄ比を５％に保った状態で、帯電電圧、露光量、現像電圧等を調整して、制御用トナー像の濃度を所定の中間濃度階調へ誘導している。トナーやキャリアの劣化が進んで更にトナー補給量が絞り込まれてＴ／Ｄ比が５％を割り込むと、画像の高濃度部分の現像に支障をきたして濃度不足や濃度ムラが発生し易くなるからである。
特開２００７−７８８９６号公報

特許文献１に示される制御では、Ｔ／Ｄ比が下限値の５％に達した以降は、帯電量が低下したトナーにより形成された画像のトナー像を中間転写体や記録材に対して最適に転写することが難しくなる。通常範囲のトナー像の帯電量を想定して設定された転写電流では、帯電量が低下したトナー像に必要な転写電荷に対して過剰となるため、転写効率が低下するからである（図７参照）。このため、定着された最終画像の濃度が低下したり色ムラが発生したりする。

本発明は、二成分現像剤のトナー比率が下限値に達した以降も、転写部におけるトナー像の帯電量と転写条件との関係が適正に維持されて転写効率の低下が抑制される画像形成装置を提供することを目的としている。

請求項１の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーを用いて現像する現像手段と、前記現像手段にトナーを補充するトナー補充手段と、前記現像手段により形成された制御用トナー像を検知する濃度検知手段と、前記現像手段における二成分現像剤中のトナー比率を検出するトナー比率検知手段と、前記像担持体に担持されたトナーを帯電するための帯電手段と、前記帯電手段に印加するバイアスを制御する制御手段とを有するものである。そして、前記トナー比率検知手段により検知されたトナー比率が所定の下限値に達すると、前記トナー補充手段は前記トナー比率が前記下限値を下回らないように前記現像手段にトナーを補充すると共に前記制御手段は前記濃度検知手段による検知結果に基づいて前記帯電手段に印加するバイアスの条件を調整する。

請求項４の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーを用いて現像する現像手段と、前記現像手段にトナーを補充するトナー補充手段と、前記現像手段により形成された制御用トナー像を検知する濃度検知手段と、前記現像手段における二成分現像剤中のトナー比率を検出するトナー比率検知手段と、前記像担持体に担持されたトナーを転写材に転写するための転写部材と、前記転写手段に印加するバイアスを制御する制御手段とを有するものである。そして、前記トナー比率検知手段により検知されたトナー比率が所定の下限値に達すると、前記トナー補充手段は前記トナー比率が前記下限値を下回らないように前記現像手段にトナーを補充すると共に前記制御手段は前記濃度検知手段による検知結果に基づいて前記転写手段に印加するバイアスの条件を調整する。

本発明の画像形成装置では、トナー比率が所定の下限値に達すると、トナー比率の低下に伴う上述のような問題発生を回避するために、それ以上のトナー比率の低下を阻止するようにトナー補充手段を制御する。その結果、上述したように、転写部における転写条件に対してトナー像の帯電量が適正でなくなるため、転写条件とトナー像の帯電量との少なくとも一方を変化させて、転写条件とトナー像の帯電量との関係を適正化する。

すなわち、請求項１の発明では、帯電手段に印加するバイアスを制御してトナー像の帯電量のほうを転写部の転写条件に合わせ込む。一方、請求項４の発明では、転写手段に印加するバイアスを制御して、逆に転写条件のほうをトナー像の帯電量に合わせ込む。

従って、二成分現像剤のトナー比率が下限値に達した以降も、転写部におけるトナー像の帯電量と転写条件との関係が適正に維持される結果、転写効率の低下が抑制されて、トナー像を転写媒体に対して適正に転写できる。

以下、本発明のいくつかの実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、Ｔ／Ｄ比が下限値に達した以降、トナー像の帯電量と転写電流との少なくとも一方がそれ以前とは異なる限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。

本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。本実施形態は、温度湿度が３０度Ｃ８０％ＲＨの一定環境下で実験したが、他の温度湿度環境においても、同様の効果を得ることができる。

なお、特許文献１に示される画像形成装置の一般的な構成及び制御については、図示を省略して重複する説明を省略する。また、請求項で用いた構成名に括弧を付して示した参照記号は、発明の理解を助けるための例示であって、実施形態中の該当する部材等に構成を限定する趣旨のものではない。

＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。

図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト８１に沿って、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配設したデジタル方式の電子写真画像形成装置である。

中間転写ベルト８１は、駆動ローラ２７、テンションローラ２８、二次転写内ローラ２９に張架して支持され、駆動ローラ２７に駆動されて、矢印Ｘ方向に３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで走行する。中間転写ベルト８１は、テンションローラ２８によって３０Ｎの張架力を付与されている。

中間転写ベルト８１は、誘電体樹脂等に帯電防止剤としてカーボンブラックを適当量含有させて、体積抵抗率を１×１０^８〜１×１０^１３［Ω・ｃｍ］に調整してある。誘電体樹脂は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム、ポリイミド、エチレン４フッ化エチレン共重合体等であるが、他の材質を他の体積抵抗率に調整しても構わない。第１実施形態では、中間転写ベルト８１は、厚さ８０μｍ、体積抵抗率１×１０^１０［Ω・ｃｍ］の導電性ポリイミド材料を用いた無端状のシームレスベルトである。

画像形成部Ｐａでは、感光ドラム１ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト８１に一次転写される。画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム１ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト８１のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、それぞれ感光ドラム１ｃ、１ｄにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて、同様に中間転写ベルト８１のトナー像に位置を重ねて順次一次転写される。

中間転写ベルト８１に一次転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ給送された記録材Ｐへ一括二次転写される。二次転写部Ｔ２でトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置９１で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に外部へ排出される。

記録材カセット６０からピックアップローラ６２によって引き出された記録材Ｐは、レジストローラ６１で待機し、中間転写ベルト８１のトナー像にタイミングを合わせてレジストローラ６１によって二次転写部Ｔ２へ給送される。

ベルトクリーニング装置５０は、中間転写ベルト８１にクリーニングブレードを摺擦させて、二次転写部Ｔ２を通過した中間転写ベルト８１に付着した転写残トナーを除去する。

画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、現像装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄで使用されるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる。また、トナー補給槽３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄには、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの未使用トナーが収納されている。しかし、これ以外は、ほぼ同様に構成されるので、以下では、図２を参照して画像形成部Ｐａを説明し、画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄについては、構成部材に付した参照記号のａを、ｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。

＜静電像形成手段＞
図２は画像形成部の構成の説明図、図３は二次転写部の構成の説明図である。

図２に示すように、画像形成部Ｐａは、回転可能に配置されたドラム状の電子写真感光体である感光ドラム１ａを備えている。感光ドラム１ａは、アルミニウム製シリンダの外周面にＯＰＣ（有機光半導体）感光層を成膜して直径８４ｍｍ、長さ３５０ｍｍに形成されている。感光ドラム１ａの中心には支軸を有し、不図示の駆動機構が支軸を中心として感光ドラム１ａを矢印Ｒ１方向にプロセススピード３００ｍｍ／ｓｅｃの周速度で回転駆動する。感光ドラム１ａの周速度は、他の速度でも構わない。

感光ドラム１ａの周囲には、帯電ローラ２２ａ、現像装置２３ａ、パッチ検センサ２４ａ、転写前帯電装置２５ａ、一次転写ローラ２６ａ、クリーニング装置１２ａ等のプロセス機器が配置されている。

帯電ローラ２２ａは、全体としてローラ状に形成されて、感光ドラム１ａに対して平行に配置され、感光ドラム１ａの矢印Ｒ１方向の回転に伴って従動回転する。帯電ローラ２２ａは、中心に配置された導電体の芯金の外周にゴム材料の導電層を配置して構成され、芯金の両端部が不図示の軸受部材によって回転自在に支持される。両端部の軸受部材が不図示の押圧バネによって感光ドラム１ａに向けて付勢されているので、帯電ローラ２２ａは、感光ドラム１ａの表面に所定の押圧力を持って圧接されている。

電源Ｄ３は、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電電圧を帯電ローラ２２ａの芯金に印加して、感光ドラム１ａの表面を、所定の極性、電位に一様均一に接触帯電する。第１実施形態では、温度湿度及び感光ドラム１ａの累積使用時間に応じて異なるが、直流電圧７００Ｖにピーク間電圧１５００Ｖｐｐの交流電圧を重畳している。

露光装置１１ａは、画像データを展開した画像信号に応じてＯＮ−ＯＦＦ変調されたレーザービームを感光ドラム１ａの表面に走査して、感光ドラム１０１の表面に画像の静電潜像を形成する。

＜現像手段＞
現像装置２３ａは、帯電極性が正極性の磁性キャリアと帯電極性が負極性の非磁性トナーとを含む二成分現像剤を使用して二成分現像方式により静電潜像を現像する。現像装置２３ａの内部は、現像スリーブ（現像剤担持体）２３１ａ及び供給スクリュー２３２ａが配置された現像室と、攪拌スクリュー２３３ａが配置された攪拌室とに、隔壁によって区画されている。隔壁には、手前側と奥側の端部において、現像室と攪拌室とを相互に連通させる現像剤通路が形成されている。現像スリーブ２３１ａは、表面に二成分現像剤を担持した状態で、中心に固定配置されたマグネットの周囲で回転する。

供給スクリュー２３２ａ及び攪拌スクリュー２３３ａは、現像スリーブ２３１ａと連動させて回転駆動され、二成分現像剤を、攪拌しつつ相互に軸方向の反対方向に搬送して現像装置２３ａ内を循環させる。現像装置２３ａ内の二成分現像剤は、現像装置２３ａ内を循環する過程で、非磁性トナーと磁性キャリアとが相互に摩擦帯電して、非磁性トナーが負極性、磁性キャリアが正極性に帯電する。

帯電した二成分現像剤は、供給スクリュー２３２ａから現像スリーブ２３１ａに供給され、中心のマグネットと磁性キャリアとの間の磁気力によって、現像スリーブ２３１ａの表面に穂立ち状態で担持される。

現像スリーブ２３１ａに担持された二成分現像剤は、規制ブレード２３４ａによって層厚を規制され、現像スリーブ２３１ａの回転に伴って、感光ドラム１ａと隙間を隔てて対向する現像領域へ搬送される。そして、現像領域において二成分現像剤中のトナーだけが感光ドラム１ａ上に静電的に移転して、静電潜像をトナー像に現像する。

現像電源Ｄ４は、現像効率、即ち、静電潜像へのトナー付与率を向上させるために、現像スリーブ２３１ａに対して、所定の直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧の現像電圧を印加する。第１実施形態では、温度湿度等に応じて異なるが、直流電圧５２０Ｖにピーク間電圧１５００Ｖｐｐの交流電圧を重畳している。

現像スリーブ２３１ａを通じてトナーが消費されて、トナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が低下した現像室内の二成分現像剤は、供給スクリュー２３２ａに搬送されて攪拌室へ送り込まれる。攪拌スクリュー２３３ａは、トナー搬送スクリュー２３６ａの回転によってトナー補給槽３０ａから供給された未使用トナーと、既に現像装置２３ａ内にある二成分現像剤とを混合攪拌して、二成分現像剤中のトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）を高めて均一化する。

トナー搬送スクリュー２３６ａによるトナーの供給は、制御部１１０のＣＰＵ１０１が、補給モータ駆動回路３１ａを介してトナー搬送スクリュー２３６ａの回転を制御することにより制御される。ＣＰＵ１０１に接続されたＲＯＭ１０２には、補給モータ駆動回路３１ａに供給する制御データ等が記憶されている。

パッチ検センサ２４ａは、感光ドラム１ａの軸方向の面内で赤外発光素子から４５度の入射角度で赤外光を感光ドラム１ａに入射させて、その正反射光を受光素子で検知して反射光強度に応じた８ビット二値データを制御部１１０に出力する。

制御部１１０は、露光装置１１ａを制御して、所定濃度階調のトナー像に対応する所定の露光量（レーザービーム強度）で制御用トナー像の静電潜像を感光ドラム１ａに書き込み、その後、現像装置２３ａによって制御用トナー像を現像させる。

制御部１１０は、パッチ検センサ２４ａの出力を検知して制御用トナー像の濃度を測定し、制御用トナー像の濃度が所定濃度階調に近付くように、二成分現像剤中のトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）を変化させる。

攪拌スクリュー２３３ａから供給スクリュー２３２ａへ二成分現像剤が受け渡される位置に、インダクタンスセンサ２３５ａが配置されて、トナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が回復した二成分現像剤の透磁率を検知している。

制御部１１０は、インダクタンスセンサ２３５ａの出力を検知して、二成分現像剤中のトナー濃度（Ｔ／Ｄ比：磁性キャリア及び非磁性トナーの合計重量（Ｄ）に対するトナー重量（Ｔ）の割合）を測定する。

＜転写前帯電装置＞
転写前帯電装置２５ａは、コロナワイヤ２５１ａの感光ドラム１ａ対向面を除いた周囲を、接地電位に接続されたシールドケースで覆ったコロナ帯電器で構成される。

帯電器高圧回路３２ａは、コロナワイヤ２５１ａに、直流電圧に交流電圧を重畳した補助帯電電圧が印加される。第１実施形態では、交流電圧は、ピーク間電圧Ｖｐｐを７０００Ｖ一定とし、直流電圧（バイアス）は、定電流制御を用いて可変に設定される。

転写前帯電装置２５ａは、コロナワイヤ２５１ａの周囲で発生させた負極性の荷電粒子を感光ドラム１ａに担持された画像のトナー像に照射して、トナー像の帯電量を中間転写ベルト８１への転写に適した値に調整する。

制御部１１０は、帯電器高圧回路３２ａに設定する設定電流値の大きさによって、感光ドラム１ａに担持されたトナー像の帯電量（トナー電荷量）を変化させる。

＜転写電源、二次転写電源＞
転写部材である一次転写ローラ２６ａは、直径８ｍｍの導電体ローラ軸（芯金）の外周面を、円筒状に形成された厚さ４ｍｍの導電性の弾性層で覆って、直径１６ｍｍに形成される。弾性層は、ゴム、ウレタン等の高分子エラストマーや高分子フォームにイオン性導電物質を混入して抵抗率を１０^６〜１０^８Ω・ｃｍに調整したものを使用した。しかし、他の材料、他の物性のものを使用しても構わない。転写部材は、中間転写ベルトや記録材搬送ベルトに担持された記録材といった転写材にトナー像を転写するためのものである。

一次転写ローラ２６ａは、両端の軸受け部材がバネ部材によって総圧１５Ｎの付勢力で感光ドラム１ａに向けて付勢されている。これにより、一次転写ローラ２６ａは、感光ドラム１ａ側に中間転写ベルト８１を挟み込むように圧接され、中間転写ベルト８１と感光ドラム１ａとの間に一次転写部Ｔ１ａが形成される。一次転写ローラ２６ａの押圧力は、他の押圧力でも構わない。

転写高圧回路（転写電源）３３ａは、一次転写ローラ２６ａに正極性の直流電圧（バイアス）を印加して、感光ドラム１ａの回転に伴って一次転写部Ｔ１ａへ搬送されたトナー像を中間転写ベルト８１へ一次転写させる。転写高圧回路（転写電源）３３ａは、一次転写ローラ２６ａから流れ出す電流が予め設定された設定可能かつ変更可能な電流値（２５μＡ）となるように、一次転写ローラ２６ａに印加する電圧を定電流制御する。

クリーニング装置１２ａは、感光ドラム１ａにクリーニングブレードを摺擦させて、一次転写部Ｔ１ａを通過して感光ドラム１ａに付着した転写残留トナーを除去する。

図３に示すように、二次転写ローラ４０は、両端の軸受け部材がバネ部材によって総圧５０Ｎの付勢力で二次転写内ローラ２９に向けて付勢されている。これにより、二次転写ローラ２９は、二次転写内ローラ２９側に中間転写ベルト８１を挟み込むように圧接され、二次転写ローラ４０と中間転写ベルト８１との間に二次転写部Ｔ２が形成される。

二次転写ローラ４０は、直径１２ｍｍの導電体ローラ軸（芯金）の外周面に円筒状に形成された導電性の弾性層を配置して、外径２４ｍｍに形成されている。弾性層は、ゴム、ウレタン等の高分子エラストマーや高分子フォームにイオン性導電物質を混入することにより、抵抗率を１０^６〜１０^８Ω・ｃｍの中抵抗領域に調整してあるが、他の物性の材料を使用しても構わない。

二次転写内ローラ２９は、ステンレス、アルミニウム等で形成された直径２１ｍｍの導電性のローラであって、接地電位に接続されている。

二次転写電源の転写高圧回路４１は、二次転写ローラ４０の芯金に正極性の直流電圧を印加して、負極性に帯電して中間転写ベルト８１に担持されたトナー像を、二次転写部Ｔ２を通過する記録材Ｐへ転写する。ただし、二次転写ローラ４０を接地電位に接続して、二次転写内ローラ２９に負極性の直流電圧を印加する構成を採用してもよい。

二次転写電圧の印加方法は、一次転写電圧と同様に、定電流制御方式とした。転写高圧回路（転写電源）４１は、二次転写ローラ４０から流れ出す電流が予め設定された設定可能かつ変更可能な電流値（４５μＡ）となるように、二次転写ローラ４０に印加する電圧（バイアス）を定電流制御する。二次転写部Ｔ２における定電流の設定値が一次転写部Ｔ１ａより大きい理由は、単色トナー像よりも転写電荷が大きくて転写に要する転写電流が多く必要な二次色トナー像を記録材Ｐへ一括転写するからである。

第１実施形態では、一次転写部Ｔ１ａと二次転写部Ｔ２との両方で、印加する転写電圧の制御を転写電流値で設定可能な定電流制御とした。しかし、転写すべきトナー像の転写電荷に応じた転写電流を設定可能な方式であれば、定電圧方式、その他の方式を採用してもよい。例えば、特開平２−２６４２７８号公報に示されるようなＡＴＶＣ（Ａｃｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を用いた定電圧制御を採用してもよい。

第１実施形態では、クリーニング装置１２ａ及びベルトクリーニング装置５０のクリーニングブレードの材質にポリウレタンゴムを用いて、感光ドラム１ａ及び中間転写ベルト８１との当接圧は１０Ｎとしたが、他の材料、他の当接圧としても構わない。

＜トナー補充手段＞
図４は制御用トナー像の説明図、図５は二成分現像剤中のトナー濃度の所定限界値の説明図である。

図２に示すように、静電潜像の現像を通じて現像装置２３ａ内の二成分現像剤中のトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が低下するので、トナー補給槽３０から未使用トナーが現像装置２３ａへ補給される。

制御装置１１０は、感光ドラム１ａに制御用トナー像（カラーパッチ）を作像し、パッチ検センサ２４ａによって制御用トナー像の濃度を検知して、トナー補給槽３０からのトナー補充量を制御するパッチ検ＡＴＲ制御を行う。

制御部１１０は、インダクタンスセンサ２３５ａによって現像装置２３ａ内の二成分現像剤中のトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）を検知して、トナー補給槽３０からのトナー補充量を制御する現像剤濃度検知ＡＴＲ制御を行う。

図２を参照して図４に示すように、パッチ検ＡＴＲ制御では、連続画像形成中、感光ドラム１ａにおける画像のトナー像Ｇの間隔、つまり非画像領域である画像の間隔（所謂紙間）に、制御用トナー像（パッチ画像）Ｑを形成する。

制御用トナー像Ｑの静電潜像を「パッチ潜像」と呼ぶ。パッチ潜像は、現像装置２３ａにより現像されて制御用トナー像となる。パッチ潜像は、常に同じ潜像条件で形成されるため、トナーの帯電量が同じであれば、現像された制御用トナー像のトナー載り量（濃度）は同じになる。

感光ドラム１に担持された制御用トナー像Ｑの反射光量は、パッチ検センサ２４ａによって測定される。パッチ検センサ２４ａは、ＬＥＤ等の発光素子を備える発光部（不図示）と、フォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子を備える受光部（不図示）とを有しており、発光部から感光ドラム１に入射させた赤外光の正反射光の光量に応じた数値を出力する。パッチ検センサ２４ａは、感光ドラム１上の制御用トナー像がパッチ検センサ２４ａの下を通過するタイミングを見計らって、制御用トナー像の反射光量を測定する。

制御部１１０は、パッチ検センサ２４ａの測定結果に係る出力信号を検知して、予め記憶装置１０２に記録されている濃度変換テーブルを用いてパッチ濃度を計算し、所望のパッチ濃度（反射光量）が得られるトナー補給量を求める。

なお、濃度変換テーブルでパッチ濃度として扱われるセンサ出力信号は、制御用トナー像からの正反射光量に対応した値となっているため、値が小さいほど、制御用トナー像のトナー載り量が多く、従ってパッチ濃度は高くなる。例えば、二成分現像剤が新品状態のときのセンサ出力信号が５００であって、その後測定したときのセンサ出力信号が４００となった場合、新品状態と比較して制御用トナー像Ｑのトナー載り量が増してパッチ濃度が高くなったことを示している。

制御部１１０は、通常の画像形成中に非画像領域に制御用トナー像Ｑを形成し、制御用トナー像Ｑのパッチ濃度を検知して補給トナー量を計算し、出力される画像濃度を随時補正して一定に保つ。

制御部１１０は、形成しようとする画像の画像比率に応じて予測的にトナー補給を制御するビデオカウントＡＴＲ制御も行う。ビデオカウントＡＴＲ制御とパッチ検ＡＴＲ制御とによる合計の補給トナー量Ｍは、ビデオカウントＡＴＲ制御による基礎補給量Ｍｖと、パッチ検ＡＴＲ制御による補給補正量Ｍｐとを加算して式１で求められる。
Ｍ＝Ｍｖ＋Ｍｐ ・・・（式１）

補給補正量Ｍｐは、上述のように、新品状態の二成分現像剤での制御用トナー像Ｑのセンサ出力信号を基準値として、基準値と刻々の測定結果との差分値ΔＤから求まる。

例えば、新品状態の二成分現像剤による制御用トナー像Ｑのセンサ出力信号をＤｓ＝５００とし、その後、Ｘ枚目に出力した際に測定した制御用トナー像Ｑのパッチ濃度をＤｘ＝４００とすると、差分値ΔＤ（ｘ）は式２のように求められる。
ΔＤ（ｘ）＝Ｄｘ−Ｄｓ＝−１００ ・・・（式２）

また、二成分現像剤中のトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が基準値より１ｇ（基準量）分ずれた時の制御用トナー像Ｑのセンサ出力信号の変化量ΔＤ１が定数として記憶装置（ＲＯＭ）１０２に記憶され、制御部１１０は、補給補正量Ｍｐを式３のように求める。
Ｍｐ＝ΔＤ（ｘ）／ΔＤ１ ・・・（式３）

制御部１１０は、感光ドラム１上に静電潜像をデジタル方式で形成しており、基礎補給量Ｍｖは、露光装置１１ａに出力される画像信号の画像ドットをカウントするビデオカウント処理によって求められる。ビデオカウント値は、記憶装置１０２に予め記録されているビデオカウント値と補給トナー量との関係を示すテーブルを用いて、基礎補給量Ｍｖへ換算される。こうして、画像形成を行うごとに、各画像の基礎補給量Ｍｖが算出される。

制御部１１０は、感光ドラム１に形成される静電潜像の画素毎のデジタル画像信号に基づく基礎補給量Ｍｖに、パッチ検センサ２４ａの検知結果に基づく補給補正量Ｍｐを加算してトナー補給動作を制御する。

＜トナー比率検知手段＞
図２に示すように、制御部１１０は、現像剤濃度検知ＡＴＲ制御を行って、現在のトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）がトナー補給制御の制限を行う補給制御制限領域に該当するか否かを判断する。

インダクタンスセンサ２３５ａは、現像装置２３ａ内の供給スクリュー２３２ａ近傍に配置されている。インダクタンスセンサ２３５ａは、一定体積中の二成分現像剤の透磁率を検知しているので、二成分現像剤が安定して循環・流動して一定体積の変動が少ない攪拌部近傍に配置される。

インダクタンスセンサ２３５ａによる透磁率の検知結果で、予め記憶装置１０２に記録されているＴ／Ｄ変換テーブルを参照して、現像装置２３ａ内の二成分現像剤のトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が求められて演算メモリ（ＲＡＭ）１０３に保持される。なお、トナー濃度は、二成分現像剤の反射光量を検知して測定してもよい。

＜制御手段＞
図５に示すように、制御部１１０は、二成分現像剤のトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）、並びに、基礎補給量Ｍｖ、補給補正量Ｍｐによって、トナー補給制御を行う。

トナー濃度Ｔ／Ｄが１２％を超える領域Ａでは、パッチ検ＡＴＲ制御の結果として制御用トナー像のパッチ濃度が薄いと判断されても、これ以上トナー濃度（Ｔ／Ｄ比）を上げると、二成分現像剤のあふれや、かぶり不良などの可能性が高まる。そのため、制御部１１０は、トナー補給に規制をかけて補給停止とし、トナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が１２％以下になるように補給を行う。

トナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が５％以下の領域Ｃでは、パッチ検ＡＴＲ制御の結果として制御用トナー像のパッチ濃度が濃いと判断されても、これ以上トナー濃度（Ｔ／Ｄ比）を下げると、現像スリーブ２３１ａの現像性能が低下する可能性が高まる。そのため、制御部１１０は、トナー補給に規制をかけて強制補給とし、トナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が５％を割り込まないように補給を行う。

このように、制御部１１０は、トナー補給制御に所定のリミットを設けており、トナー濃度（Ｔ／Ｄ比）の検知結果が所定限界値の１２％及び５％をそれぞれ上下に超えた場合に、パッチ検ＡＴＲ制御によるトナー補給制御を停止する。つまり、パッチ検ＡＴＲ制御によって通常補給動作が行われる領域Ｃの外側に、制御用トナー像Ｑのパッチ濃度をトナー補給制御にフィードバックしない補正制御制限領域（Ａ、Ｃ）が設けられている。

言い換えれば、二成分現像剤のトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）は、画像品質を安定化させる上で極めて重要な要素である。しかし、トナー像の帯電量Ｑ／Ｍは、二成分現像剤中の磁性キャリアの変質や環境の変動により変化して現像性が変化してくる。このため、二成分現像剤中のトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）を一定に維持できても、磁性キャリアの変質や環境の変動があった場合、画像濃度が変化する。

パッチ検ＡＴＲ制御では、感光ドラム上の制御用トナー像のパッチ濃度を一定に保つので、トナーの帯電量Ｑ／Ｍの増加による現像性の低下によって低いパッチ濃度が検知されるとトナーの補給状態を続けることになる。そのため、現像装置内にトナーが充満して、現像剤のあふれや、かぶりを生じることがある。

一方、トナーの帯電量Ｑ／Ｍの低下による現像性の高まりによって高いパッチ濃度が検知されると、トナーの補給停止状態が続けられることになる。そのため、現像装置内のトナー量の減少により、現像スリーブ上へのトナーコート量が減り（コート不良）、画像劣化を引き起こすことがある。

このような現像剤のあふれや、かぶり、トナーのコート不良は、画像不良として現れるとともに、最悪の場合には画像形成装置本体の性能を損なう可能性がある。

＜実施例１＞
図６は実施例１の制御のタイムチャート、図７はトナー像の帯電量に応じた適正な転写電流の説明図、図８はパッチ濃度とトナー像の帯電量の関係の説明図、図９は転写前帯電装置の電流設定とトナー像の帯電量の関係の説明図である。図１０は実施例１の制御による効果の説明図、図１１は実施例１の制御のフローチャートである。

上述のようなトナー補給制御を行うと、補正制御制限領域では、画像濃度の安定化が難しくなる。二成分現像剤のトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が所定限界値に達すると、制御用トナー像のパッチ濃度の検知結果が現像条件（現像コントラスト）に反映されて、画像濃度が一定に保たれる。

しかし、この場合、感光ドラム１ａ上のトナー像を中間転写ベルト８１に一次転写する過程や、中間転写ベルト８１から記録材Ｐへ二次転写する過程で、画像不良や転写性の劣化が発生する可能性が高まる。現像コントラストを変化させても、現像後のトナー像の帯電量は変化しないので、トナー像の帯電量と転写電流との関係が不適正になるからである。

トナー像の帯電量（トナーの単位重さあたりの帯電量）Ｑ／Ｍが低下した場合、転写電界が過剰にかかって過剰な転写電流が流れ、トナーの帯電極性が反転して、画像不良や濃度低下が発生する可能性が高まる。

また、トナー像の帯電量Ｑ／Ｍが低下すると、感光ドラム１ａ又は中間転写ベルト８１におけるトナーの静電付着力が低下して、回転する感光ドラム１ａ又は中間転写ベルト８１からトナーが飛び散り易くなる。

そこで、実施例１では、制御部１１０は、インダクタンスセンサ２３５ａの検知結果によってトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が５％以下の補正制御制限領域（Ｃ：図５）にあると判断された場合に転写前帯電装置２５ａを動作させる。現像されたトナー像を、転写前帯電装置２５ａによって負極性に帯電強化して、低下したトナー像の帯電量Ｑ／Ｍを回復させ、一次転写部Ｔ１ａ及び二次転写部Ｔ２における電圧電流条件に適合させる。帯電量を補正されたトナー像には、トナー像の帯電量Ｑ／Ｍに適合した転写電界がかかって適正な転写電流が流れるようになり、画像不良や濃度低下が防止される。

図２を参照して図６に示すように、Ａ４サイズ普通紙の記録材Ｐで連続出力を行った。（ａ）はインダクタンスセンサ２３５ａの出力から求めたトナー濃度の推移、（ｂ）はパッチ検センサ２４ａのセンサ出力信号の推移である。（ｃ）はトナー像の帯電量Ｑ／Ｍの推移、（ｄ）は記録材Ｐに転写・定着された最終画像の反射濃度の推移である。帯電量Ｑ／Ｍは、転写前帯電装置２５ａの下流側で感光ドラム１上のトナー像を吸引し、吸引したトナーの電荷量Ｑとトナー重量Ｍをそれぞれ測定して求めた。反射濃度の測定には、Ｘ−Ｒｉｔｅ社の反射濃度計を使用し、感光ドラム１ａにおけるトナー密度を０．６ｍｇ／ｃｍ^２一定にして行った。

感光ドラム１ａにおけるトナー密度を一定にして、一次転写及び二次転写を通じた転写効率の低下の影響を測定するためである。また、現像コントラストの調整によって感光ドラム１ａに担持された制御用トナー像の濃度が一定に維持された際に、トナー像の帯電量Ｑ／Ｍの低下による転写効率の低下がもたらす最終画像の画像濃度の低下量を測定するためである。

図６の（ａ）に示すように、出力枚数が２０万枚を超えた辺りから、トナー濃度（Ｔ／Ｄ比）の検知結果が、補正制御制限領域の下限値である５％に貼り付いた。トナー補充手段は、下限値である５％を下回らないように現像器にトナーの補充を行っている。

図６の（ｂ）に示すように、出力枚数が２０万枚を超えた辺りから、パッチ検センサ２４ａのセンサ出力信号が５００近傍から低下している。

これは、図６の（ｃ）に示すように、トナー帯電量Ｑ／Ｍが低下して、所定の現像コントラストを用いて形成される制御用トナー像のパッチ濃度が高くなって制御用トナー像で散乱される反射光量が増加した結果、センサ出力信号が低下したことを示している。

出力枚数が２０万枚を超えた以降は、補正制御制限領域となってトナーが強制的に補給制御されて、トナー帯電量Ｑ／Ｍがますます低下する。しかし、現像コントラストを変化させることで少なくとも感光ドラム上に形成されるトナー像のトナー密度は一定に維持される。

図６の（ｄ）に示すように、しかし、トナー像の帯電量Ｑ／Ｍが低下すると、一次転写部Ｔ１ａ及び二次転写部Ｔ２における転写効率が低下して、記録材Ｐに転写・定着される最終画像の反射濃度が低下する。

図２を参照して図７に示すように、感光ドラム１ａ上のトナー像の帯電量Ｑ／Ｍが−２５μＣ/ｇ（実線）のときと−１５μＣ/ｇのときとで、一次転写部Ｔ１ａにおける適正な転写電流は違ってくる。図７は感光ドラム１ａ上のトナー密度が０．６ｍｇ／ｃｍ^２の際の一次転写効率の転写電流依存性を示す。

帯電量Ｑ／Ｍの低下により、転写効率の曲線が低電流側にシフトしているため、もともとの設定値では、転写電界が過剰に印加されて過剰な転写電流が流れて転写効率が低下する。同様な現象は、二次転写部Ｔ２においても発生している。そして、一次転写と二次転写との双方における転写効率の低下が積算されることで、最終画像の反射濃度の低下が発生している。

また、出力枚数が２７万枚を超えた辺りからは、感光ドラム１ａ及び中間転写ベルト８１に対するトナーの静電付着力が低減することに加えて、過剰な転写電界印加されることから、トナーの飛び散りが増えて画像の粒状性が著しく悪化する。帯電量Ｑ／Ｍが低下すると、このような画質劣化も深刻になる。

実施例１では、パッチ検センサ２４ａで検知された制御用トナー像のパッチ濃度（センサ出力信号）と帯電量Ｑ／Ｍの関係と、転写前帯電装置２５ａの設定電流値と帯電量Ｑ／Ｍの関係とを予め記憶装置１０２に記録してある。

制御部１１０は、これら２つの関係から、低下した帯電量Ｑ／Ｍを補正するための転写前帯電装置２５ａの最適な設定電流値を求めて、画像形成時に使用する。所定のトナー像形成条件（現像コントラスト）で形成した制御用トナー像をパッチ検センサ２４ａで検知してパッチ濃度を求める。そして、通常値から変化した制御用トナー像の帯電量Ｑ／Ｍを通常値に補正するために必要な転写前帯電装置２５ａの制御量（設定電流値）をパッチ濃度の検知結果から求める。これにより、制御用トナー像の帯電量Ｑ／Ｍを直接測定することなく、精密に推定して通常値へ誘導できる。

図８に示すように、一定のトナー像形成条件（現像コントラスト）で形成された制御用トナー像のパッチ濃度が高くなるとセンサ出力信号が下がって帯電量Ｑ／Ｍは下げる傾向にあり、センサ出力信号と帯電量Ｑ／Ｍとの関係には線形性がある。よって、直線の傾きＡを予め記憶装置１０２に記録しておく。そして、新品状態の二成分現像剤での制御用トナー像でセンサ出力信号（基準値）と累積ｘ枚出力時のセンサ出力信号（現在値）との差分値ΔＤ（ｘ）から、帯電量Ｑ／Ｍの変化ΔＱ／Ｍ（ｘ）は、傾きＡを用いて式４により求められる。
ΔＱ／Ｍ（ｘ）＝Ａｘ（−ΔＤ（ｘ）） ・・・（式４）

式４で（−ΔＤ（ｘ））となっている理由は、ΔＤ（ｘ）は、式２に示すように、初期値に対する差分であるため、ベクトル方向を変換する必要があるからである。

図９に示すように、転写前帯電装置２５ａの設定電流値が上がると帯電性能が高まって、トナー像の帯電量Ｑ／Ｍも上昇し、その関係には線形性がある。よって、直線の傾きＢを予め記憶装置１０２に記録しておくことで、出力枚数ｘまでのトナー像の帯電量Ｑ／Ｍの変化ΔＱ／Ｍ（ｘ）を相殺するための転写前帯電装置２５ａの設定電流値の変更値ΔＩｐｏｓｔを求める。帯電量Ｑ／Ｍの変化ΔＱ／Ｍ（ｘ）と設定電流値の変更値ΔＩｐｏｓｔ（ｘ）との関係は式５により求められる。
ΔＱ／Ｍ（ｘ）＝Ｂ×ΔＩｐｏｓｔ（ｘ） ・・・（式５）

式４と式５とにより、センサ出力信号の基準値とｘ枚出力時のセンサ出力信号との差分値ΔＤ（ｘ）から転写前帯電装置２５ａの設定電流値の変更値ΔＩｐｏｓｔ（ｘ）は式６により求められる。
ΔＩｐｏｓｔ（ｘ）＝（Ａ／Ｂ）×（−ΔＤ（ｘ）） ・・・（式６）

式６により得られたΔＩｐｏｓｔ（ｘ）が演算メモリ１０３に保持され、続く画像形成時には、制御部１１０から帯電器高圧回路３２ａを介して、転写前帯電装置２５ａにΔＩｐｏｓｔ（ｘ）が設定される。これにより、トナー像の低下した帯電量Ｑ／Ｍが正常値に補正される。すなわち、トナー像の帯電量Ｑ／Ｍを直接に測定しなくても、パッチ濃度値の測定結果からトナー像の帯電量Ｑ／Ｍを推定して、転写前帯電装置２５ａに適正な制御量を設定できる。

式６の関係を用いて、トナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が５％に貼り付いた以降の転写前帯電装置２５ａの設定電流値を変更する制御を行わせた実験結果を図１０に示す。図１０中、（ａ）〜（ｄ）の測定方法等は、図６を参照して説明したとおりである。

図１０の（ｃ）に示すように、トナー像の帯電量Ｑ／Ｍの推移において、黒丸が転写前帯電装置２５ａを使用しない場合、白抜き丸が式６の設定電流値で転写前帯電装置２５ａを作動させた場合である。実施例１の転写前帯電装置２５ａの設定電流値を変更する制御によって、トナー像の低下した帯電量Ｑ／Ｍを初期値まで補正できている。

図１０の（ｄ）に示すように、最終画像の反射濃度の推移において、実線が転写前帯電装置２５ａを使用しない場合、破線が式６の設定電流値で転写前帯電装置２５ａを作動させた場合である。実施例１の転写前帯電装置２５ａの設定電流値を変更する制御によって、帯電量Ｑ／Ｍの低下時に見られた出力画像の反射濃度の低下が見られず、良好な濃度推移を維持できている。

さらに、転写前帯電装置２５ａを使用しない場合に見られた飛び散り画像も改善されており、画質の劣化も防止できた。

図２を参照して図１１に示すように、制御部１１０は、インダクタンスセンサ２３５ａの出力からトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）を求める（Ｓ１１）。

制御部１１０は、トナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が５％〜１２％の通常補給動作領域であれば（Ｓ１２のＮｏ）、転写前帯電装置２５ａの電流設定値を変更しない（Ｓ１７）。しかし、トナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が５％以下又は１２％以上の強制補給領域（補正制御制限領域）であれば（Ｓ１２のＹｅｓ）、所定の現像コントラストで制御用トナー像を形成して（Ｓ１３）、パッチ濃度を測定する（Ｓ１４）。

制御部１１０は、パッチ濃度の測定結果を用いて、式６によって設定電流値の変更値ΔＩｐｏｓｔ（ｘ）を演算して（Ｓ１５）、転写前帯電装置２５ａに設定する（Ｓ１６）。

実施例１の制御によれば、トナー補給の制限が行われている補給制御制限領域において、パッチ検ＡＴＲ制御の検知結果を元に転写前帯電装置を制御する。これにより、感光ドラム上のトナー像の帯電量Ｑ／Ｍの低下を補って、画像濃度と画質の安定化を図ることができる。

＜実施例２＞
図１２は転写電流と転写効率の関係の説明図である。図１３は一次転写部におけるトナー像の帯電量と最大転写効率の転写電流値との関係の説明図、図１４は二次転写部におけるトナー像の帯電量と最大転写効率の転写電流値との関係の説明図である。図１５は実施例２の制御による効果の説明図、図１６は実施例２の制御のフローチャートである。

実施例１では、一次転写部Ｔ１ａの転写電流の定電流値２５μＡに適合するように、転写前帯電装置２５ａを用いて、一次転写部Ｔ１ａに搬送されるトナー像の帯電量Ｑ／Ｍを調整した。これに対して、実施例２では、一次転写部Ｔ１ａに搬送されるトナー像の帯電量Ｑ／Ｍに適合するように、一次転写部Ｔ１ａの転写電流の定電流設定値を調整する。

図２を参照して図１２に示すように、帯電量Ｑ／Ｍが低下すると、転写効率の曲線が低電流側にシフトして最適な転写設定値が低電流側にシフトする。逆に、帯電量Ｑ／Ｍが増加すると、転写効率の曲線が高電流側にシフトして最適な転写設定値が高電流側にシフトする。このような傾向は、トナー像を記録材へ転写する二次転写においても同様である。

よって、帯電量Ｑ／Ｍの変化に合わせて転写手段（一次転写部Ｔ１ａ／二次転写部Ｔ２）の電圧電流条件を補正できれば、トナー像の帯電量Ｑ／Ｍが変動しても、転写効率の安定化が望める。

実施例２では、インダクタンスセンサ２３５ａの検知結果から補正制御制限領域（Ａ、Ｃ：図５）にあると判断された場合に、一次転写部Ｔ１ａ及び二次転写部Ｔ２における転写電流の定電流の設定値が補正される。

実施例２では、デフォルトでの一次転写電流設定値をＩ１＝２５μＡ、二次転写電流設定値をＩ２＝４５μＡとして、予め記憶装置１０２に記録させておく。また、二成分現像剤が新品状態での帯電量Ｑ／Ｍの値をＱ／Ｍ（初期）＝−２５μＣ／ｇとして、予め記憶装置１０２に記録させておく。

図１２に示すように、最適な転写電流値は、トナー像の帯電量Ｑ／Ｍによって変化する。転写過程においては、トナー像の帯電電荷量に相当する電流を供給することが必要となるので、トナー像の帯電量Ｑ／Ｍによって必要な転写電流値が変化する。

図１３に示すように、帯電量Ｑ／Ｍと転写効率が最大になる転写電流値との関係には線形性があり、帯電量Ｑ／Ｍの変化率と転写電流値の変化率が等しい。よって、トナー像の帯電量Ｑ／Ｍの変化率から最適転写電流値の設定が可能である。補正制御制限領域（Ａ、Ｃ：図５）にあって、トナー像の帯電量Ｑ／Ｍが＝−２５μＣ／ｇでなくなった場合でも、そのトナー像の帯電量Ｑ／Ｍに最適な一次転写電流設定値を設定できる。

図１４に示すように、二次転写部Ｔ２においても、一次転写部Ｔ１ａと同様に、帯電量Ｑ／Ｍの変化率と転写電流値の変化率が等しく、帯電量Ｑ／Ｍの変化率から最適転写電流値の設定が可能である。図１４中、白抜き丸は、単色のトナー像での転写電流値、黒丸は単色のトナー像を重ねた二次色での転写電流値である。

図２に示すように、制御部１１０は、補正制御制限領域におけるパッチ濃度の変化を測定して、帯電量Ｑ／Ｍの変化率を予測し、そこから最適転写電流値を計算して一次転写部Ｔ１ａ及び二次転写部Ｔ２に設定する。

上述の式４より、新品状態の二成分現像剤で形成した制御用トナー像を濃度測定した際のセンサ出力信号とｘ枚出力時のセンサ出力信号との差分値ΔＤ（ｘ）から、帯電量Ｑ／Ｍの変化量ΔＱ／Ｍ（ｘ）が計算される。
ΔＱ／Ｍ（ｘ）＝Ａ×（−ΔＤ（ｘ））

また、変化量ΔＱ／Ｍと帯電量Ｑ／Ｍ(初期)より、帯電量Ｑ／Ｍの変化率の大きさは、式７により求められる。
（帯電量Ｑ／Ｍの変化率）＝（Ｑ／Ｍ(初期)＋ΔＱ／Ｍ（ｘ））／（Ｑ／Ｍ（初期）） ・・・（式７）

式７と式４とから、ｘ枚出力時の一次転写電流設定値Ｉ１（ｘ）及び二次転写電流設定値Ｉ２（ｘ）は、式８、式９により求められる。
Ｉ１（ｘ）＝（Ｑ／Ｍ（初期）−ＡΔＤ（ｘ））／（Ｑ／Ｍ（初期））×Ｉ１ ・・・（式８）
Ｉ２（ｘ）＝（Ｑ／Ｍ（初期）−ＡΔＤ（ｘ））／（Ｑ／Ｍ（初期））×Ｉ２ ・・・（式９）

式８、式９より得られたＩ１（ｘ）、Ｉ２（ｘ）を演算メモリ１０３に保持しておき、続く画像形成時には、制御部１１０から転写高圧回路３３ａにＩ１（ｘ）が設定され、転写高圧回路４１にＩ２（ｘ）が設定される。

式８、式９の関係を用いて、トナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が５％以下の補正制御制限領域（Ｃ：図５）にある場合に転写電流設定値を変更する制御を行わせた実験結果を図１５に示す。図１５中、（ａ）〜（ｄ）の測定方法等は、図６を参照して説明したとおりである。なお、図示を省略しているが、トナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が補正制御制限領域（Ａ：図５）にある場合についても、式８、式９の関係を用いて、同様に転写電流設定値を変更する制御が行われる。

図１５の（ｄ）に示すように、最終画像の反射濃度の推移において、実線が転写電流値を変更しなかった場合、破線が式８、式９によって求めた転写電流設定値に変更した場合である。実施例２の転写電流設定値を変更する制御によって、帯電量Ｑ／Ｍの低下時に見られた出力画像の反射濃度の低下が見られず、良好な濃度推移を維持できている。

図２を参照して図１６に示すように、制御部１１０は、インダクタンスセンサ２３５ａの出力からトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）を求める（Ｓ１１）。

制御部１１０は、トナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が５％〜１２％の通常補給動作領域であれば（Ｓ１２のＮｏ）、一次転写電流設定値Ｉ１（ｘ）及び二次転写電流設定値Ｉ２（ｘ）を変更しない（Ｓ２７）。しかし、トナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が５％以下又は１２％以上の補正制御制限領域であれば（Ｓ１２のＹｅｓ）、所定のトナー像形成条件（現像コントラスト）で制御用トナー像の帯電量Ｑ／Ｍを推定するための制御用トナー像を形成する（Ｓ１３）。そして、制御用トナー像をパッチ検センサ２４ａで検知して、パッチ濃度を測定する（Ｓ１４）。

制御部１１０は、通常値から変化した制御用トナー像の帯電量Ｑ／Ｍを適正に転写させるための転写条件（転写電流値）の制御量をパッチ濃度の測定結果から求める。制御部１１０は、パッチ濃度の測定結果を用いて、式８、式９によって一次転写電流設定値Ｉ１（ｘ）及び二次転写電流設定値Ｉ２（ｘ）を演算する（Ｓ２５）。そして、それぞれ一次転写部Ｔ１ａ及び二次転写部Ｔ２に設定する（Ｓ２６）。これにより、トナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が補正制御制限領域（Ａ、Ｃ：図５）にあって、制御用トナー像の帯電量Ｑ／Ｍが通常値から変化している場合に、制御用トナー像の帯電量Ｑ／Ｍを直接測定することなく、適正な転写条件を設定できる。すなわち、定電流制御における定電流値を通じて適正なバイアスが設定される。

実施例２の制御によれば、トナー補給制御の制限が行われている補給制御制限領域において、パッチ検ＡＴＲ制御の検知結果を元に一次転写部及び二次転写部の電流電圧条件を制御する。これにより、トナー像の帯電量Ｑ／Ｍの低下に合わせた転写電流を確保して、画像濃度と画質の安定化を図ることができる。

＜実施例３＞
図１７は実施例３の制御による効果の説明図である。

実施例１及び実施例２では、ｘ枚出力時の補正制御制限領域におけるトナー像の帯電量Ｑ／Ｍ（ｘ）を、新品状態の二成分現像剤を用いた場合のトナー像の帯電量Ｑ／Ｍ（初期）まで１度に補正した。つまり、制御用トナー像の濃度低下量を発見と同時に１回で相殺した。

これに対して、実施例３では、ｘ枚出力時の補正制御制限領域におけるトナー像の帯電量Ｑ／Ｍ（ｘ）を、新品状態の二成分現像剤を用いた場合のトナー像の帯電量Ｑ／Ｍ（初期）に向かって少しずつ補正する。前回に比較した今回の制御用トナー像の濃度低下量が大きい場合に、制御用トナー像の濃度低下量を１回で１００％相殺するような大きな制御量を用いないで、制御用トナー像の濃度低下量を数回に分けて徐々に相殺するような小さな制御量を用いる。

実施例１及び実施例２では、パッチ濃度（センサ出力信号）が急激に変化した場合、転写前帯電装置２５ａ又は一次転写部Ｔ１ａ、二次転写部Ｔ２の設定値を急激に変化させてしまう。このため、急激に設定値が変更になったところでは、濃度制御の安定性が崩れる可能性がある。

そこで、実施例３では、１回に変更できる転写前帯電装置２５ａの設定電流値の変更値ΔＩｐｏｓｔ（ｘ）に制限をかける。上述したように、パッチ濃度が変化してセンサ出力信号がΔＤ（ｘ）変化した際に、パッチ濃度変化を相殺するために必要な設定電流値の変更値ΔＩｐｏｓｔ（ｘ）は、式６によって計算される。なお、（Ａ／Ｂ）は、上述したように、センサ出力信号を１変化させるために必要な設定電流値の変化量である。
ΔＩｐｏｓｔ（ｘ）＝（Ａ／Ｂ）×（−ΔＤ（ｘ）） ・・・（式６）

具体的には、制御用トナー像の濃度低下に対応するセンサ出力信号の差分値ΔＤ（ｘ）の大きさが閾値Ｚ以上であった場合、１回の変更値ΔＩｐｏｓｔ（１回）で相殺するパッチ濃度（センサ出力信号の変化量ΔＤ（１回））を式１０のように定める。
ΔＤ（１回）＝Ｚ（もしくはΔＤ（１回）＝−Ｚ） ・・・（式１０）
ΔＩｐｏｓｔ（１回）＝（Ａ／Ｂ）×Ｚ ・・・（式１１）

実施例３では、Ｚ＝３０としたが、他の値でも構わない。この場合、ΔＤの値が一度に５０変化しても、一度に補正できる濃度は、Ｚ＝３０までであり、転写前帯電装置２５ａの設定電流値の変更値ΔＩｐｏｓｔ（ｘ）に反映させなかった差分値２０は次の画像形成時に持ち越される。

式１０の関係を用いて、トナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が補正制御制限領域にある場合に転写前帯電装置２５ａを作動させる制御を行わせた実験結果を図１７に示す。図１７中、（ａ）〜（ｄ）の測定方法等は、図６を参照して説明したとおりである。

図１７の（ａ）に示すように、トナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が下限値５％に制御されている状態で、図１７の（ｂ）に示すように、所定のトナー像形成条件で形成されている制御用トナー像のパッチ濃度が急激に変化してセンサ出力信号が低下した。

このとき、式１０の補正量を用いて１回の濃度補正量を制限する実施例３の制御によって、転写前帯電装置２５ａが作動して、トナー像の低下した帯電量Ｑ／Ｍは初期値まで緩やかに補正される。

図１７の（ｄ）に示すように、最終画像の反射濃度の推移において、実線が転写前帯電装置２５ａを使用しない場合、破線が式１０の補正量で転写前帯電装置２５ａを作動させた場合である。実施例３の１回の濃度補正量を制限する制御によって、反射濃度も緩やかに回復する。

実施例３の制御によれば、パッチ検ＡＴＲ制御の結果を元に転写前帯電装置、一次転写部、二次転写部を制御する際に、パッチ検ＡＴＲ制御の検知結果が急激に変化した際にも画像濃度の安定化を図ることができる。

第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。 画像形成部の構成の説明図である。 二次転写部の構成の説明図である。 制御用トナー像の説明図である。 二成分現像剤中のトナー濃度の所定限界値の説明図である。 実施例１の制御のタイムチャートである。 トナー像の帯電量に応じた適正な転写電流の説明図である。 パッチ濃度とトナー像の帯電量の関係の説明図である。 転写前帯電装置の電流設定とトナー像の帯電量の関係の説明図である。 実施例１の制御による効果の説明図である。 実施例１の制御のフローチャートである。 転写電流と転写効率の関係の説明図である。 一次転写部におけるトナー像の帯電量と最大転写効率の転写電流値との関係の説明図である。 二次転写部におけるトナー像の帯電量と最大転写効率の転写電流値との関係の説明図である。 実施例２の制御による効果の説明図である。 実施例２の制御のフローチャートである。 実施例３の制御による効果の説明図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 像担持体（感光ドラム）
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ 静電像形成手段（帯電ローラ、露光装置）
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ 現像手段（現像装置）
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ 濃度検知手段（パッチ検センサ）
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ 転写前帯電装置
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、４０ 転写手段（一次転写ローラ、二次転写ローラ）
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、２３６ａ トナー補充手段（トナー補給槽、トナー搬送スクリュー）
３３ａ、４１ 転写電源（転写高圧回路）
４１ 二次転写電源（転写高圧回路）
８１ 中間転写体（中間転写ベルト）
８１、Ｐ 転写媒体（中間転写ベルト、記録材）
１００ 画像形成装置
１１０ 制御手段（制御部）
２３５ａ、２３５ｂ、２３５ｃ、２３５ｄ トナー検知手段（インダクタンスセンサ）
Ｇ 画像のトナー像
Ｑ 制御用トナー像
Ｐ 記録材
Ｔ１ａ、Ｔ２ 転写部（一次転写部、二次転写部）

Claims (5)

1. 像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーを用いて現像する現像手段と、前記現像手段にトナーを補充するトナー補充手段と、前記現像手段により形成された制御用トナー像を検知する濃度検知手段と、前記現像手段における二成分現像剤中のトナー比率を検出するトナー比率検知手段と、前記像担持体に担持されたトナーを帯電するための帯電手段と、前記帯電手段に印加するバイアスを制御する制御手段と、を有する画像形成装置において、
   前記トナー比率検知手段により検知されたトナー比率が所定の下限値に達すると、前記トナー補充手段は前記トナー比率が前記下限値を下回らないように前記現像手段にトナーを補充すると共に前記制御手段は前記濃度検知手段による検知結果に基づいて前記帯電手段に印加するバイアスの条件を調整することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記帯電手段は、前記像担持体に担持されたトナー像に荷電粒子を照射して帯電量を変化させる転写前帯電装置であって、
   前記制御手段は、前記トナー比率が前記所定の下限値に維持されるように前記トナー補充手段を制御するとともに、所定のトナー像形成条件で形成した制御用トナー像の濃度低下量に応じた制御量で前記帯電手段を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記制御用トナー像は、画像のトナー像の間隔に、所定の中間濃度階調にて形成され、
   前記制御手段は、前記制御用トナー像の濃度低下量を相殺するよりも小さな制御量で、前記帯電手段を制御することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーを用いて現像する現像手段と、前記現像手段にトナーを補充するトナー補充手段と、前記現像手段により形成された制御用トナー像を検知する濃度検知手段と、前記現像手段における二成分現像剤中のトナー比率を検出するトナー比率検知手段と、前記像担持体に担持されたトナーを転写材に転写するための転写部材と、前記転写手段に印加するバイアスを制御する制御手段と、を有する画像形成装置において、
   前記トナー比率検知手段により検知されたトナー比率が所定の下限値に達すると、前記トナー補充手段は前記トナー比率が前記下限値を下回らないように前記現像手段にトナーを補充すると共に前記制御手段は前記濃度検知手段による検知結果に基づいて前記転写手段に印加するバイアスの条件を調整することを特徴とする画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記トナー比率が前記所定の下限値に維持されるように前記トナー補充手段を制御するとともに、所定のトナー像形成条件で形成した制御用トナー像の濃度低下量に応じた制御量で前記転写手段を制御することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。

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