JP2012027145A

JP2012027145A - 画像形成装置、これを用いた画像形成方法及びプログラム

Info

Publication number: JP2012027145A
Application number: JP2010164117A
Authority: JP
Inventors: Eiji Nishimitsu; 英二西光; Masayasu Narimatsu; 正恭成松; Kiyofumi Morimoto; 清文森本; Kazuma Higami; 和馬樋上
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2010-07-21
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2012-02-09
Anticipated expiration: 2030-07-21
Also published as: CN102346408A; CN102346408B; US20120020684A1; US8855508B2; JP5122610B2

Abstract

【課題】画像濃度の補正時の現像バイアスと基準現像バイアスとの差が予め設定した規定値以上の値になる場合、強制的にトナーの補給又は消費を行い、再度画像濃度の補正を実施し、現像バイアスを制御してトナー濃度が適正範囲に収まるように制御する画像形成装置及びこれを用いた画像形成方法を提供する。
【解決手段】画像濃度制御部３６は、中間調のトナーパッチを感光体ドラム３あるいは中間転写ベルト６上等に形成し、そのトナーパッチからの反射光量を画像濃度センサ４１の読み取り装置で読み取り、中間調ガンマ補正処理を行う。画像濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアスとの差が、規定値よりもプラス側又はマイナス側に大きくなった場合、トナー濃度制御部３３は、強制的にトナーの消費又は補給を行うように制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置、これを用いた画像形成方法及びプログラムに関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置において、感光体ドラム上にトナー画像を形成するために使用される現像剤は、２種類に大別される。例えば、１成分トナーを用いる現像剤と、非磁性トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤である。

１成分現像方式ではコンパクト化に適しているものの高速現像には適さないため、高速・長寿命の画像形成装置においては、２成分現像装置が多く採用されている。この２成分現像剤を用いるタイプの現像装置では、２成分現像剤中のキャリア自体は消費されず、現像装置内部に残り減少しない。一方、トナーは現像動作により消費されて減少していく。そこで、２成分現像剤を構成するトナーの減少に起因する画質の不安定化を防ぐために、２成分現像剤のトナー濃度を適正範囲内に保つようにトナーを適宜補給するトナー濃度制御が実施されている。

一般に、トナー濃度制御を行う方法として、２種類の制御方法が組み合わされて行われることが多い。１つは、入力された画像の印字率に応じてトナー消費量を算出し、トナーを補給する方法である。もう１つは、静電潜像担持体（感光体ドラム）の表面上に形成した基準トナー像の濃度を検出し、予め定めた所定の濃度値と比較した結果に基づいて、トナーを補給する方法である。

現像剤のトナー濃度を安定させる一環として、補正用の画像濃度パッチを感光体ドラムに定期的に形成し、濃度センサによって検出した濃度値と、予め設定された目標値とを比較し、露光装置の光量や現像バイアスを補正してトナー濃度制御を行う技術が特許文献１によって提案されている。また、ピクセルカウント累積値とトナー供給量累積値との関係に基づき、予め設定された画像濃度パッチの目標値自体を補正することで、トナー濃度制御を行う技術が提案されている。

特開２００７−１２８０１０号公報

上記のトナー濃度制御において、入力画像のピクセルカウント数を累算し、その累積数に応じてトナー補給量を決定する場合、算出されたトナー補給量に基づいて供給されるトナー量が正確に補給されたことを確認できず、また、実際に消費された現像剤中のトナー量を正確に表すことができない。このため、トナー濃度が適正範囲から外れて印字画像の画質が劣化するという課題がある。

本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなれたもので、画像濃度の補正時の現像バイアスと基準現像バイアスとの差が予め設定した規定値以上の値になる場合、強制的にトナーの補給又は消費を行い、再度画像濃度の補正を実施し、現像バイアスを制御してトナー濃度が適正範囲に収まるように制御する画像形成装置、これを用いた画像形成方法及びプログラムを提供することを目的とするものである。

上述した課題を解決するために本発明に係る画像形成装置の各構成は、次の通りである。

本発明の画像形成装置は、トナーおよびキャリアを収容するトナー収容部と、前記トナーおよびキャリアを含む２成分現像剤を用いて現像を行う現像部と、前記トナー収容部から前記現像装置へ前記トナーを補給するトナー補給部と、前記現像部のトナー濃度を検知するトナー濃度検知部と、前記現像部によって顕著化されたトナー像を担持する感光体ドラムと、前記感光体ドラムに画像濃度検出用のトナーパッチを形成するトナーパッチ形成部と、前記トナーパッチの濃度を検出する画像濃度検出部と、画像濃度の基準である基準トナーパッチの濃度及び前記現像部に印加する基準現像バイアス値を記憶する記憶部と、を備える画像形成装置であって、検知したトナーパッチの濃度と前記基準トナーパッチの濃度とを比較し画像濃度を補正する画像濃度制御部と、前記現像部に印加する現像バイアス値を、第１の上限閾値と第１の下限閾値とによって定める第１の現像電位制御域内に収まるように制御するトナー濃度制御部と、を備え、前記トナー濃度制御部は、前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第１の上限閾値を越える場合、強制的にトナーを消費するように制御を行い、前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第１の下限閾値を越える場合、強制的にトナーを補給するように制御を行うことを特徴とするものである。

また、本発明の画像形成装置は、前記画像濃度制御部は、前記トナー補給制御又は前記トナー消費制御を行った後、再度画像濃度の補正を行い、前記トナー濃度制御部は、前記画像濃度補正後の現像バイアス値が、第２の上限閾値と第２の下限閾値とによって定める第２の現像電位制御域内に収まるように制御し、前記トナー濃度制御部は、前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第２の上限閾値を越える場合、強制的にトナーを消費するように制御を行い、前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第２の下限閾値を越える場合、強制的にトナーを補給するように制御を行うことを特徴とするものである。

また、本発明の画像形成装置における前記第２の現像電位制御域の絶対値は、前記第１の現像電位制御域の絶対値よりも小さいことを特徴とするものである。

また、本発明の画像形成装置の前記画像濃度制御部は、前記画像濃度補正後の現像バイアス値が、前記第１の上限閾値を越えている場合、前記トナー収容部に供給するトナー補給量を減少させるように制御し、前記画像濃度補正後の現像バイアス値が、前記第１の下限閾値を越えている場合、前記トナー収容部に供給するトナー補給量を増加させるように制御することを特徴とするものである。

また、本発明の画像形成方法は、トナーおよびキャリアを収容するトナー収容部と、前記トナーおよびキャリアを含む２成分現像剤を用いて現像を行う現像部と、前記トナー収容部から前記現像装置へ前記トナーを補給するトナー補給部と、前記現像部のトナー濃度を検知するトナー濃度検知部と、前記現像部によって顕著化されたトナー像を担持する感光体ドラムと、前記感光体ドラムに画像濃度検出用のトナーパッチを形成するトナーパッチ形成部と、前記トナーパッチの濃度を検出する画像濃度検出部と、画像濃度の基準である基準トナーパッチの濃度及び前記現像部に印加する基準現像バイアス値を記憶する記憶部と、を備える画像形成装置を用いる画像形成方法であって、検知したトナーパッチの濃度と前記基準トナーパッチの濃度とを比較し画像濃度を補正する画像濃度制御ステップと、前記現像部に印加する現像バイアス値を、第１の上限閾値と第１の下限閾値とによって定める第１の現像電位制御域内に収まるように制御するトナー濃度制御ステップと、前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第１の上限閾値を越える場合、強制的にトナーを消費するように制御するトナー補給ステップと、前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第２の下限閾値を越える場合、強制的にトナーを補給するように制御するトナー消費ステップと、を備えることを特徴とするものである。

また、本発明の画像形成方法は、前記トナー補給制御又は前記トナー消費制御を行った後、再度画像濃度の補正する再画像濃度制御ステップと、前記画像濃度補正後の現像バイアス値が、第２の上限閾値と第２の下限閾値とによって定める第２の現像電位制御域内に収まるように制御する第２トナー濃度制御ステップと、前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第２の上限閾値を越える場合、強制的にトナーを消費するように制御する第２トナー補給ステップと、前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第２の下限閾値を越える場合、強制的にトナーを補給するように制御する第２トナー消費ステップと、を備えることを特徴とするものである。

また、本発明の画像形成プログラムは、トナーおよびキャリアを収容するトナー収容部と、前記トナーおよびキャリアを含む２成分現像剤を用いて現像を行う現像部と、前記トナー収容部から前記現像装置へ前記トナーを補給するトナー補給部と、前記現像部のトナー濃度を検知するトナー濃度検知部と、前記現像部によって顕著化されたトナー像を担持する感光体ドラムと、前記感光体ドラムに画像濃度検出用のトナーパッチを形成するトナーパッチ形成部と、前記トナーパッチの濃度を検出する画像濃度検出部と、画像濃度の基準である基準トナーパッチの濃度及び前記現像部に印加する基準現像バイアス値を記憶する記憶部と、を備える画像形成装置を用いる画像形成方法をコンピュータに実行させる画像形成プログラムであって、検知したトナーパッチの濃度と前記基準トナーパッチの濃度とを比較し画像濃度を補正する画像濃度制御ステップと、前記現像部に印加する現像バイアス値を、第１の上限閾値と第１の下限閾値とによって定める第１の現像電位制御域内に収まるように制御するトナー濃度制御ステップと、前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第１の上限閾値を越える場合、強制的にトナーを消費するように制御するトナー補給ステップと、前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第２の下限閾値を越える場合、強制的にトナーを補給するように制御するトナー消費ステップと、を実行させることを特徴とするものである。

また、本発明の画像形成プログラムは、前記トナー補給制御又は前記トナー消費制御を行った後、再度画像濃度の補正する再画像濃度制御ステップと、前記画像濃度補正後の現像バイアス値が、第２の上限閾値と第２の下限閾値とによって定める第２の現像電位制御域内に収まるように制御する第２トナー濃度制御ステップと、前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第２の上限閾値を越える場合、強制的にトナーを消費するように制御する第２トナー補給ステップと、前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第２の下限閾値を越える場合、強制的にトナーを補給するように制御する第２トナー消費ステップと、を実行することを特徴とするものである。

本発明によれば、画像形成装置は、トナーおよびキャリアを収容するトナー収容部と、前記トナーおよびキャリアを含む２成分現像剤を用いて現像を行う現像部と、前記トナー収容部から前記現像装置へ前記トナーを補給するトナー補給部と、前記現像部のトナー濃度を検知するトナー濃度検知部と、前記現像部によって顕著化されたトナー像を担持する感光体ドラムと、前記感光体ドラムに画像濃度検出用のトナーパッチを形成するトナーパッチ形成部と、前記トナーパッチの濃度を検出する画像濃度検出部と、画像濃度の基準である基準トナーパッチの濃度及び前記現像部に印加する基準現像バイアス値を記憶する記憶部と、を備える画像形成装置であって、検知したトナーパッチの濃度と前記基準トナーパッチの濃度とを比較し画像濃度を補正する画像濃度制御部と、前記現像部に印加する現像バイアス値を、第１の上限閾値と第１の下限閾値とによって定める第１の現像電位制御域内に収まるように制御するトナー濃度制御部と、を備え、前記トナー濃度制御部は、前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第１の上限閾値を越える場合、強制的にトナーを消費するように制御を行い、前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第１の下限閾値を越える場合、強制的にトナーを補給するように制御を行うことで、トナー濃度を適正範囲に遷移させることができ、安定したトナー濃度による画像形成を行うことができるという優れた効果を奏し得る。

本発明によれば、画像形成装置の前記画像濃度制御部は、前記トナー補給制御又は前記トナー消費制御を行った後、再度画像濃度の補正を行い、前記トナー濃度制御部は、前記画像濃度補正後の現像バイアス値が、第２の上限閾値と第２の下限閾値とによって定める第２の現像電位制御域内に収まるように制御し、前記トナー濃度制御部は、前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第２の上限閾値を越える場合、強制的にトナーを消費するように制御を行い、前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第２の下限閾値を越える場合、強制的にトナーを補給するように制御を行うことで、長期に亘り、より安定したトナー濃度を保ちながら画像形成を行うことができるという優れた効果を奏し得る。

本発明によれば、画像形成装置の前記画像濃度制御部は、前記画像濃度補正後の現像バイアス値が、前記第１の上限閾値を越えている場合、前記トナー収容部に供給するトナー補給量を減少させるように制御し、前記画像濃度補正後の現像バイアス値が、前記第１の下限閾値を越えている場合、前記トナー収容部に供給するトナー補給量を増加させるように制御することで、トナー濃度が大きく適正範囲を外れてしまう場合でも迅速にトナー補給量を増減させて安定したトナー濃度による画像形成を行うことができるという優れた効果を奏し得る。

本発明によれば、画像形成装置を用いた画像形成方法は、トナーおよびキャリアを収容するトナー収容部と、前記トナーおよびキャリアを含む２成分現像剤を用いて現像を行う現像部と、前記トナー収容部から前記現像装置へ前記トナーを補給するトナー補給部と、前記現像部のトナー濃度を検知するトナー濃度検知部と、前記現像部によって顕著化されたトナー像を担持する感光体ドラムと、前記感光体ドラムに画像濃度検出用のトナーパッチを形成するトナーパッチ形成部と、前記トナーパッチの濃度を検出する画像濃度検出部と、画像濃度の基準である基準トナーパッチの濃度及び前記現像部に印加する基準現像バイアス値を記憶する記憶部と、を備える画像形成装置を用いる画像形成方法であって、検知したトナーパッチの濃度と前記基準トナーパッチの濃度とを比較し画像濃度を補正する画像濃度制御ステップと、前記現像部に印加する現像バイアス値を、第１の上限閾値と第１の下限閾値とによって定める第１の現像電位制御域内に収まるように制御するトナー濃度制御ステップと、前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第１の上限閾値を越える場合、強制的にトナーを消費するように制御するトナー補給ステップと、前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第２の下限閾値を越える場合、強制的にトナーを補給するように制御するトナー消費ステップと、を備えることで、トナー濃度を適正範囲に遷移させることができ、安定したトナー濃度による画像形成を行うことができるという優れた効果を奏し得る。

本発明によれば、画像形成装置を用いた画像形成方法は、前記トナー補給制御又は前記トナー消費制御を行った後、再度画像濃度の補正する再画像濃度制御ステップと、前記画像濃度補正後の現像バイアス値が、第２の上限閾値と第２の下限閾値とによって定める第２の現像電位制御域内に収まるように制御する第２トナー濃度制御ステップと、前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第２の上限閾値を越える場合、強制的にトナーを消費するように制御する第２トナー補給ステップと、前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第２の下限閾値を越える場合、強制的にトナーを補給するように制御する第２トナー消費ステップと、を備えることで、長期に亘り、より安定したトナー濃度を保ちながら画像形成を行うことができるという優れた効果を奏し得る。

本発明によれば、画像形成プログラムは、トナーおよびキャリアを収容するトナー収容部と、前記トナーおよびキャリアを含む２成分現像剤を用いて現像を行う現像部と、前記トナー収容部から前記現像装置へ前記トナーを補給するトナー補給部と、前記現像部のトナー濃度を検知するトナー濃度検知部と、前記現像部によって顕著化されたトナー像を担持する感光体ドラムと、前記感光体ドラムに画像濃度検出用のトナーパッチを形成するトナーパッチ形成部と、前記トナーパッチの濃度を検出する画像濃度検出部と、画像濃度の基準である基準トナーパッチの濃度及び前記現像部に印加する基準現像バイアス値を記憶する記憶部と、を備える画像形成装置を用いる画像形成方法をコンピュータに実行させる画像形成プログラムであって、検知したトナーパッチの濃度と前記基準トナーパッチの濃度とを比較し画像濃度を補正する画像濃度制御ステップと、前記現像部に印加する現像バイアス値を、第１の上限閾値と第１の下限閾値とによって定める第１の現像電位制御域内に収まるように制御するトナー濃度制御ステップと、前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第１の上限閾値を越える場合、強制的にトナーを消費するように制御するトナー補給ステップと、前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第２の下限閾値を越える場合、強制的にトナーを補給するように制御するトナー消費ステップと、を実行させることで、トナー濃度を適正範囲に遷移させることができ、安定したトナー濃度による画像形成を行うことができるという優れた効果を奏し得る。

本発明によれば、画像形成プログラムは、前記トナー補給制御又は前記トナー消費制御を行った後、再度画像濃度の補正する再画像濃度制御ステップと、前記画像濃度補正後の現像バイアス値が、第２の上限閾値と第２の下限閾値とによって定める第２の現像電位制御域内に収まるように制御する第２トナー濃度制御ステップと、前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第２の上限閾値を越える場合、強制的にトナーを消費するように制御する第２トナー補給ステップと、前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第２の下限閾値を越える場合、強制的にトナーを補給するように制御する第２トナー消費ステップと、を実行することで、長期に亘り、より安定したトナー濃度を保ちながら画像形成を行うことができるという優れた効果を奏し得る。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。本実施形態に係る現像装置の構成を示す概略図である。本実施形態に係る画像形成装置の制御部の構成を示すブロック図である。（ａ）本実施形態に係る画像形成装置におけるトナー濃度の増加と印字枚数との関係を表した図表の一例である。（ｂ）本実施形態に係る画像形成装置における現像バイアスと印字枚数との関係を表した図表の一例である。（ａ）本実施形態に係る画像形成装置におけるトナー濃度の減少と印字枚数との関係を表した表図の一例である。（ｂ）本実施形態に係る画像形成装置における現像バイアスと印字枚数との関係を表した図表の一例である。本実施形態に係る画像形成装置におけるトナー濃度の制御の前半の処理を示すフローチャートである。本実施形態に係る画像形成装置におけるトナー濃度の制御の後半の処理を示すフローチャートである。本実施形態に係る画像形成装置における現像剤のトナー濃度と現像バイアスの関係を表図の一例である。

次に、本実施形態に係る画像形成装置１００を説明する。図１は、本実施形態に係る画像形成装置１００の構成を示す概略図である。

画像形成装置１００は、図１に示すように、通信ネットワークを介して外部から送信された画像データや外部記憶装置（図示せず）から入力された画像データに基づいて記録部材（用紙）に対して多色および単色の画像を形成する。

画像形成装置１００は、露光ユニット１、現像部２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）、感光体ドラム３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）、クリーナユニット４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）、帯電器５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）、中間転写ベルト６、レジストローラ７、転写ローラ８、定着ユニット９、給紙トレイ１４、制御部１０用紙搬送路Ｓ及び排紙トレイ１３を備える。

画像形成装置１００において、画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。従って、現像部２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）、感光体ドラム３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）、クリーナユニット４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）及び帯電器５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）は、各色に応じた４種類の静電潜像を形成するように、それぞれ４個設けられている。そして、それぞれａがブラックに、ｂがシアンに、ｃがマゼンタに、ｄがイエローに設定され、４つの画像ステーションが構成されている。尚、本実施形態では、４色を用いたカラー画像の形成を行っているが、６色を用いるなど複数色のカラー画像形成及びモノクロの画像形成にも適用できる。

露光ユニット１は、レーザ光源においてレーザダイオードを使用するレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）である。露光ユニット１は、入力された画像データに応じて、帯電器５によって均一に帯電された感光体ドラム３の外周面を露光することによって、感光体ドラム３の外周面に上記入力画像データに応じた静電潜像を形成するものである。尚、レーザダイオードの代わりにＥＬ（Electro Luminescence）又はＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子をアレイ状に並べた書込みヘッドを用いる構成であっても良い。

現像部２は、それぞれの感光体ドラム３上に形成された静電潜像をブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）のトナーにより顕像化する。現像部２の詳細は後述する。

クリーナユニット４は、クリーニングブレード（図示せず）を備え、該クリーニングブレードを感光体ドラム３の外周面に沿って当接（または摺接）するように配置し、現像及び静電潜像の転写後における感光体ドラム３の表面上に残留したトナーを除去及び回収する。

感光体ドラム３は、外周面の一部が中間転写ベルト６０の表面に接触するように配置されるとともに、ドラムの外周面に沿って電界発生部としての帯電器５、現像部２、及びクリーナユニット４が近接配置されている。

帯電器５は、感光体ドラム３の外周面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段である。尚、本実施形態では帯電器５としてチャージ型帯電器を用いているが、チャージ型帯電器の代わりにローラ型帯電器、ブラシ型帯電器等を用いてもよい。

中間転写ベルト６は、感光体ドラム３の上方に配置され、中間転写ベルト６０、中間転写ベルト駆動ローラ６１、中間転写ベルト従動ローラ６２及び中間転写ベルトクリーニングユニット６５を備える。また、中間転写ベルト駆動ローラ６１、中間転写ベルト従動ローラ６２、中間転写ベルトテンション機構６３及び中間転写ローラ６４によって、中間転写ベルト６０が張架され、図１の矢印Ｂ方向に回転駆動させられる。

中間転写ベルト６０は、それぞれの感光体ドラム３に当接するように設けられている。感光体ドラム３に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト６０に順次重ねて転写することで中間転写ベルト６０上にカラーのトナー像（多色トナー像）を形成する。また、中間転写ベルト６０は、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されたベルト部材である。中間転写ベルト６０の材質は、主にポリイミド、ポリカーボネイト、サーモプラスティック・エラストマー・アロイ等が用いられている。

中間転写ローラ６４によって感光体ドラム３上に形成されたトナー像は中間転写ベルトに転写される。中間転写ローラ６４は、中間転写ベルト６の中間転写ベルトテンション機構６３の中間転写ローラ取付部（図示せず）に回転可能に支持されており、感光体ドラム３上に形成したトナー像を、中間転写ベルト６０上に転写するために転写バイアスを与える。

中間転写ローラ６４には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。中間転写ローラ６４は、直径８〜１０ｍｍの金属（ステンレス等）軸をベースとし、その表面は、例えばEthylene Propylene Diene Methylene Linkage（ＥＰＤＭ）や発泡ウレタン等の導電性の弾性材により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、中間転写ベルト６０に対して均一に高電圧を印加することができる。尚、本実施形態では、転写電極としてローラ形状のものを使用しているが、それ以外にブラシなども用いることができる。

このように、感光体ドラム３上で顕像化された各色相の静電潜像は中間転写ベルト６０で積層され、入力された画像データに対応して画像が形成される。積層されたトナー像は、中間転写ベルト６０の回転によって、転写ローラ８が配置されている位置に搬送される。転写ローラ８は、トナー像を記録部材（用紙）に転写させるための電圧（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加される。また、中間転写ベルト６０と転写ローラ８とは所定のニップ圧で圧接される。転写ローラ８がニップ圧を定常的に得るために、転写ローラ８もしくは中間転写ベルト駆動ローラ６１の何れか一方を硬質材料（金属等）とし、他方を弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラ又は発泡性樹脂ローラ）が用いられる。

また、感光体ドラム３との接触により中間転写ベルト６０に付着したトナー、若しくは、転写ローラ８によって用紙上に転写が行われず中間転写ベルト６０上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット６５によって除去・回収される。中間転写ベルトクリーニングユニット６５には、中間転写ベルト６０に当接するクリーニング部材としてクリーニングブレード（図示せず）が備えられており、クリーニングブレードが当接する中間転写ベルト６０は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ６２で支持されている。

給紙トレイ１４は、画像形成に使用する記録媒体（用紙）を蓄積しておくためのトレイであり、露光ユニット１の下側に設けられている。また、画像形成装置１００の上部に設けられている排紙トレイ１３は、印字済みの用紙をフェイスダウンで載置するためのトレイである。

また、画像形成装置１００には、給紙トレイ１４の用紙を転写ローラ８や定着ユニット９を経由させて排紙トレイ１３に送るための、略垂直形状の用紙搬送路Ｓが設けられている。さらに、給紙トレイ１４から排紙トレイ１３までの用紙搬送路Ｓの近傍には、ピックアップローラ１１（１１ａ、１１ｂ）、レジストローラ７、転写ローラ８、定着ユニット９のヒートローラ９ａ及び加圧ローラ９ｂ及び搬送ローラ１２（１２ａ〜１２ｉ）が配置されている。

搬送ローラ１２は、記録媒体（用紙）の搬送を促進・補助するための小型のローラであり、用紙搬送路Ｓに沿って複数設けられている。ピックアップローラ１１ａは、給紙トレイ１４の端部に備えられ、給紙トレイ１４から、用紙を１枚毎に用紙搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。

レジストローラ７は、用紙搬送路Ｓを搬送されている用紙をいったん保持するローラである。制御部１０は、レジストローラ７を再回転させることによって、用紙搬送路Ｓにより搬送された用紙を一旦所定位置に停止させて次の搬送タイミングを計る。用紙の先端の位置と感光体ドラム３の外周に形成されている画像の先端の位置とが合致するように用紙を、転写ローラ８を有する転写部に搬送する。

定着ユニット９は、ヒートローラ９ａ及び加圧ローラ９ｂを備えており、ヒートローラ９ａ及び加圧ローラ９ｂは、用紙を挟んで回転するようになっている。また、ヒートローラ９ａは、図示しない温度検出器からの信号に基づいて制御手段によって所定の定着温度となるように設定される。ヒートローラ９ａは、加圧ローラ９ｂと共に用紙を熱圧着することにより、用紙に転写された多色トナー像を溶融・混合・圧接し、用紙に対して熱定着させる。

尚、多色トナー像の定着後の用紙は、搬送ローラ１２ｂ及び１２ｃによって用紙搬送路Ｓの反転排紙経路に搬送され、反転された状態で（多色トナー像を下側に向けて）、排紙トレイ１３上に排出されるような構成をとる。

次に、図２に示すように、感光体ドラム３の表面（外周面）上に形成された静電潜像に対してトナーを供給して静電潜像を顕像化する現像部２の詳細を説明する。

現像部２は、静電潜像担持体の一例である感光体ドラム３に形成された静電潜像を、トナーにより顕像化する。現像部２は、トナー及びキャリアを含む２成分現像剤ＡＧを収容する現像容器２０と、現像容器２０内にある２成分現像剤ＡＧを感光体ドラム３に供給するために感光体ドラム３に対向して接近して配置された現像ローラ２１と、現像容器２０内の２成分現像剤ＡＧを攪拌しながら現像ローラ２１へ向けて搬送する２本の搬送スクリュー２２ａ，２２ｂと、現像ローラ２１への現像剤量を規制するドクターブレード２３とを有している。

現像容器２０の上部には、現像容器２０内にトナーを補給するために開閉する開口部２５が形成されている。開口部２５の上部には、新たなトナーを供給するトナー補給装置２６が配置されている。

トナー補給装置２６は、トナーＴｎを収容するトナー収容容器２６ａと、トナー収容容器２６ａ内に収容されたトナーＴｎを攪拌するトナー攪拌部材２６ｂと、トナー収容容器２６ａ内のトナーを攪拌しながら供給するトナー補給ローラ２６ｃとを備える。トナー補給装置２６は、図３に示すように、プロセスコントロール３０からの指示に基づいて、開口部２５を通じて現像部２へトナーＴｎを補給する。

また、現像容器２０の底面における、開口部２５の下部には、透磁率センサ２４が設けられている。透磁率センサ２４は、２成分現像剤ＡＧにおけるトナーとキャリアの濃度(混合比)および残量を検出する。トナー濃度が高い時は、磁性を帯びるキャリアに付着するトナー量が多く、現像剤の単位体積中の磁性体量が減少するため、透磁率センサ２４は低い電圧レベルを検出する。また、トナー落下の有無は、トナーが補給されたときの透磁率センサ２４の出力変化量に基づいて検知される。

制御部１０は、透磁率センサ２４の出力電圧レベルを監視し、透磁率センサ２４の電圧出力レベルの変化量に基づきトナーの落下の有無を検知することができる。

次に、本実施形態に係る画像濃度制御及びトナー濃度制御を説明する。図３は、本実施形態に係る画像形成装置１００のブロック図である。

画像形成装置１００は、図３に示すように、制御部１０、プロセスコントロール部３０、作像カウンタ部３１、ピクセルカウンタ部４０、画像濃度センサ４１、記憶部２８を備える。以下に、画像形成装置１００の各構成要素及び動作について説明する。

制御部１０は、画像形成装置１００における動作を制御する。また、制御部１０は、マイクロコンピュータと、該マイクロコンピュータが実行する処理の手順を示した制御プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）と、作業用のワークエリアを提供するＲＡＭ（Random Access Memory）と、算出した累積トナー補給時間を一時的に記憶するＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable Programmable ROM）不揮発性メモリ、透磁率センサ２４やスイッチ（図示せず）からの信号を入力する回路であって入力バッファやＡ／Ｄ変換回路を含む入力回路と、モータやソレノイドまたはランプなどを駆動するドライバを含む出力回路等とから構成される。尚、これらの記憶する手段を総称して記憶部２８と称す。

記憶部２８は、現像バイアスの基準となる基準現像バイアス値を記憶する。基準現像バイアス値は、トナー濃度制御部３３が、現像バイアス値に基づきトナー濃度の補正制御を行う際の基準となる。また、記憶部２８は、画像濃度の基準である基準トナーパッチの濃度値を記憶する。基準トナーパッチの濃度値は、画像濃度制御部３６が、画像濃度に基づきトナー濃度の補正制御を行う際の基準となる。

画像形成装置１００において、時間と共に感光体ドラムや現像剤の経時的な変化に影響されずに一定のトナー濃度や画像出力を得るため、様々な処理の条件を調整して動作が行われている。この調整をプロセスコントロールと称する。具体的に述べると、帯電電位、露光量、トナー濃度の補正量、現像バイアス値、転写電圧値及び定着温度等の調整を行うことである。

プロセスコントロール部３０は、上記プロセスコントロールを行い、一定のトナー濃度や画像出力を得るための調整を行う。プロセスコントロール部３０は、トナー濃度制御部３３及び画像濃度制御部３６を備える。

トナー濃度制御部３３は、現像ローラ２１と感光体ドラム３との間に印加される現像バイアスを制御する。画像濃度制御部３６は、現像バイアス差に基づいてトナー補給装置２６に供給するトナー補給量を決定しトナーの補給を行い、トナー濃度の補正の制御を行う。トナー濃度制御部３３についての詳細は、詳述する。

プロセスコントロール部３０の画像濃度制御部３６は、所定の中間調のトナーパッチ（ベタ画像）を感光体ドラム３あるいは中間転写ベルト６上等に形成し、そのトナーパッチからの反射光量を画像濃度センサ４１の読み取り装置で読み取り、中間調ガンマ補正処理を行う。さらに、画像濃度制御部３６は、画像濃度の補正に伴いトナー濃度の制御を行う。

具体的には、中間調ガンマ補正処理において、画像濃度センサ４１のキャリブレーションを行ってトナーパッチ（ベタ画像）を作成する際の帯電電位、光量及び印加電圧を設定することにより、トナーパッチの形成条件の補正を行う。そして、所定の中間調のトナーパッチを感光体ドラム３あるいは中間転写ベルト６上等に形成する。そして、トナーパッチからの反射光量を画像濃度センサ４１で読み取り、読み取ったトナーパッチに基づく画像濃度センサ４１の出力値と、記憶部２８に記憶された目標値となる基準値とを比較して、印字画像の濃度における補正量を算出する。算出された補正量に従って、画像の表示の際の明るさ又は色のガンマ補正のために使用され得る変換テーブル（中間調ガンマ補正テーブル）を修正する。これにより、一定の中間調ガンマ特性が得ることができ、印字画像の濃度を安定化できる。尚、記憶部２８は、変換テーブル（中間調ガンマ補正テーブル）を予め記録する。

作像カウンタ部３１は、画像形成動作の累積回数をカウントする計測手段である。カウントされた画像形成動作の累積回数は、プロセスコントロール部３０に通知される。プロセスコントロール部３０は、累積回数を考慮して画像形成動作を補正する。

透磁率センサ２４は、現像部２の現像容器２０のトナー濃度を検出し、検出したトナー濃度をプロセスコントロール部３０内のトナー濃度制御部３３及び画像濃度制御部３６に通知する。

ピクセルカウント部４０は、入力した原稿の画像のピクセルカウントを積算する。ピクセルカウント部４０は、入力した原稿の画像の印字濃度情報、印字画素面積又はベタ率（１ページの原稿における黒色の画素の全画素に対する割合）のいずれかの原稿画像の情報に基づいて、原稿画像の全画素に対する印字画素（トナーにより形成されるピクセル）の割合を演算する。すなわち、ピクセルカウント部４０は、ピクセル（画素）をカウントして画像の全画素に対する割合を求める。

プロセスコントロール部３０の画像濃度制御部３６は、ピクセルカウント部４０から原稿画像の印字率情報を得て、印字動作により消費されるトナー消費量を算出する。また、画像濃度制御部３６は、算出したトナー消費量に応じて現像部２のトナー補給装置２６にトナーを補給するよう指示するリクエスト信号をプロセスコントロール部３０に送信する。このように、画像濃度に基づく補正によって、現像部２の現像容器２０のトナー濃度は、一定になるように制御される。

プロセスコントロール部３０のトナー濃度制御部３３は、プロセスコントロールにおける現像バイアスの制御パラメータ値（現像バイアス値）の補正を行い、現像部に印加する現像バイアスを制御する。また、トナー濃度制御部３３は、供給したトナーが適正な量であるか否かを判断するため、画像濃度の補正時の現像バイアス値と、記憶部２８に記憶された基準現像バイアス値との差に基づいてフィードバック制御を行う。

具体的には、画像濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアスとの差が、規定値よりもプラス側に大きくなった場合、トナー濃度制御部３３は、強制的にトナーの消費を行うように制御する。さらに、強制的なトナー消費を行った後、画像濃度制御部３６により、再度、画像濃度の補正の動作が行われる。トナー濃度制御部３３は、前記画像濃度補正後の現像バイアス値と基準現像バイアスとの差が規定範囲内（以下、第１の現像電位制御域と称す）であることを確認する。尚、第１の現像電位制御域囲は、予め設定された第１の上限閾値と第１の下限閾値とによって定められる。

本実施形態では、−３００Ｖを基準現像バイアス値として設定し、基準現像バイアス値を中心にプラス側１００Ｖ（電圧差１００Ｖ）を第１の上限閾値とし、マイナス側１５０Ｖ（電圧差１５０）を第１の下限閾値とする。すなわち、絶対値２５０Ｖが、第１の現像電位制御域と設定する。

画像濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアス値との電圧差が、第１の上限閾値（電圧差１００Ｖ）を超えた場合、トナー濃度制御部３３は、現像バイアスに基づく補正によって、トナーの濃度を補正する制御を行う。

具体的には、基準現像バイアス値（−３００Ｖ）を中心として、画像濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアスとの電圧差が、プラス方向に１００Ｖ以上増加した場合、トナー濃度制御部３３は、トナー濃度が高くなっていると判断し、印字動作を再開せず、現像剤中のトナーを強制的に消費する動作を行う。

詳述すると、画像濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアスとの電圧差が１００Ｖ以上となった色の画像ステーション（画像形成部）において、Ａ４サイズの用紙の全面にベタ画像を３枚印字できる程度の量のトナーを使用して、感光体ドラム３上にトナー像（トナーパッチ）を顕著化し、中間転写ベルト６０に転写させることなく中間転写ベルトクリーニングユニット６５によって回収される。これにより、現像剤中のトナーが強制的に消費されて、トナー濃度が適正な一定の濃度に保たれることで、正常な画像形成を実現できる。

画像濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアスとの電圧差に基づくトナー消費を行った後、画像濃度制御部３６は、再度、画像濃度を補正する制御を行う。トナー濃度制御部３３は、トナー消費によるトナー濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアスとの電圧差が第１の現像電位制御域内に納まっていることを確認する。

一方、基準現像バイアス値（−３００Ｖ）を中心として、画像濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアスとの電圧差が、マイナス方向に１５０Ｖ以上減少した場合、トナー濃度制御部３３は、トナー濃度が低くなっていると判断し、印字動作を再開せず、現像部に対しトナーを強制的に補給する動作を行う。

詳述すると、画像濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアスとの電圧差が１５０Ｖ以上となった色の画像ステーション（画像形成部）において、Ａ４サイズの用紙の全面にベタ画像を３枚印字できる程度の量のトナーをトナー補給装置２６から現像部２の現像容器２０に供給する。これにより、現像剤中にトナーが強制的に補給されて、トナー濃度が適正な一定の濃度に保たれることで、正常な画像形成を実現できる。

画像濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアスとの電圧差に基づくトナー供給を行った後、画像濃度制御部３６は、再度、画像濃度を補正する制御を行う。トナー濃度制御部３３は、トナー供給によるトナー濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアスとの電圧差が第１の現像電位制御域内に納まっていることを確認する。

従って、動作環境の変化やトナー補給装置２６内のトナー残量等の影響又現像剤の時間経過による劣化によって、トナー供給量と実際のトナー消費量のバランスが崩れ、供給される単位時間当たりのトナー補給量が想定している量よりも多い又は少ない場合でも、適正なトナー濃度を保つように制御することができる。

次に、画像濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアスとの電圧差に基づいてトナー消費動作後又はトナー供給動作後におけるトナー濃度の補正制御について説明する。

上述の１回のトナー消費動作又はトナー供給動作に基づくトナー濃度の補正では、十分に適正なトナー濃度にすることができない場合がある。この場合、継続した画像形成動作に伴う画像濃度の補正を繰り返すことで、現像バイアス値が、直ぐに第１の現像電位制御域を超えてしまう場合が在る。このため、時間を経ずして、再度、強制的なトナー消費動作又はトナー供給動作に移行することになり、画像形成の動作を終了する間に無駄な時間を費やしてしまう。

本実施形態では、上記を鑑み、前述の画像濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアスとの電圧差に基づくトナー消費動作後又はトナー供給動作後、第２の現像電位制御域を設け、第２の現像電位制御域に基づくトナー濃度の補正制御を行う。第２の現像電位制御域は、予め設定された第２の上限閾値と第２の下限閾値とによって定める。

図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように、−３００Ｖを基準現像バイアス値として設定し、基準現像バイアス値を中心にプラス側３０Ｖ（電圧差３０Ｖ）を第２の上限閾値とし、マイナス側５０Ｖ（電圧差５０）を第２の下限閾値とする。絶対値８０Ｖが、第２の現像電位制御域と設定する。

詳述すると、画像濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアスとの電圧差に基づくトナー消費動作後又はトナー供給動作後、トナー濃度制御部３３は、再度、トナー消費によるトナー濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアスとの電圧差又はトナー供給によるトナー濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアスとの電圧差が、第２の現像電位制御域内であることを確認する。

トナー消費によるトナー濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアスとの電圧差が、第２の上限閾値（電位差３０Ｖ）よりもプラス側に大きくなる場合は、トナー濃度制御部３３は、強制的にトナーの消費を行うように制御する。一方、トナー供給によるトナー濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアスとの電圧差が、第２の下限閾値（電位差５０Ｖ）よりもマイナス側に大きくなる場合は、トナー濃度制御部３３は、強制的にトナーの供給を行うように制御する。

このように、第２の現像電位制御域に基づきトナー濃度の補正制御を行うことで、トナー濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアスとの電圧差が、予め設定した基準値に近似した値を取ることができ、長期に亘り、安定したトナー濃度値になるように制御できる。

次に、画像濃度の補正後に第１の現像電位制御域を超えた場合、トナー供給量を変更する制御について説明する。

現像部２内の現像剤に対するトナー供給量とトナー消費量のバランスが崩れ、実際のトナー消費量とトナー供給量との間に齟齬が発生している中、継続して印字動作を行う場合、トナー濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアスとの電圧差は、いずれ第１の現像電位制御域を超えてしまい、トナー濃度が適正範囲から外れて印字画像の画質が劣化する。

そこで、画像濃度制御部３６が画像濃度を補正した後に、トナー濃度制御部３３によるトナー濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアスとの電圧差が、第１の現像電位制御域を超えている場合、現像部２の現像容器２０に供給されるトナー供給量を変更する。

例えば、画像濃度の補正後の現像バイアス値が、第１の下限閾値を超える場合（−４５０Ｖを超える場合）、トナー濃度は低くなる。このため、トナー濃度制御部３３は、トナー供給量を増加するように制御する。一方、画像濃度の補正後の現像バイアス値が、第１の上限閾値を超える場合（−２００Ｖを超える場合）、トナー濃度は高くなる。このため、トナー濃度制御部３３は、トナー供給量を減少するように制御する。

このように、画像濃度の補正後の現像バイアス値が第１の現像電位制御域を超える場合、トナー供給量を増加又は減少するように制御することで、前述のトナー消費動作後又はトナー供給動作後に、長期間に亘り一層の安定したトナー濃度を維持でき、トナー濃度が適正範囲から外れて印字画像の画質が劣化することを防ぐことができる。

次に、第１及び第２の現像電位制御域に基づくトナー濃度の制御を図４（ａ）及び（ｂ）若しくは図５（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。

図４（ａ）は、画像形成装置１００におけるトナー濃度の増加と印字枚数との関係を表した図表の一例である。図４（ｂ）は、画像形成装置１００における現像バイアス値と印字枚数との関係を表した図表の一例である。図５（ａ）は、画像形成装置１００におけるトナー濃度の減少と印字枚数との関係を表した表図の一例である。図５（ｂ）は、画像形成装置１００における現像バイアスと印字枚数との関係を表した図表の一例である。

図４（ａ）は、印字枚数が増加するに徐々にトナー濃度が増加する場合の現像剤中のトナー濃度Ａ（縦軸）と印字枚数Ｔ（横軸）との関係を表す。図４（ａ）の矢印で示す範囲Ｈ１は、適正なトナー濃度範囲を示す。現像部２の現像容器２０に供給するトナー供給量を増加させると、図４（ａ）の点線Ｃ２で示すように、トナー濃度は増加し、図４（ｂ）の点線Ｃ４で示すように、現像バイアス値も増加する。

図４（ａ）において、印字枚数Ｔが増加するにつれて、トナー濃度が増加し、点Ｇ１ではトナー濃度は適正なトナー濃度範囲Ｈ１を越えている。

図４（ｂ）において、−３００Ｖを基準現像バイアス値として設定し、基準現像バイアス値を中心にプラス側１００Ｖ（電圧差１００Ｖ）を第１の上限閾値とする。プラス側３０Ｖ（電圧差３０Ｖ）を第２の上限閾値と設定する。また、画像濃度補正間隔Ｆ１は、予め設定した条件に基づいて実施する。例えば、規定印字枚数毎、一定時間の経過又は動作環境の変化毎など多様な条件を設定できるものとする。

図４（ｂ）の点Ｓ１では、画像濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアス値との電圧差が、第１の上限閾値（電圧差１００Ｖ）を超えている。このため、トナー濃度制御部３３は、トナー濃度が適正なトナー濃度範囲Ｈ１を外れ高くなっていると判断し、印字動作を再開せず、現像剤中のトナーを強制的に消費する動作を行い、トナーの濃度を補正する制御を行う。トナー濃度が補正され、適正なトナー濃度範囲Ｈ１に納まる。

画像濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアスとの電圧差に基づくトナー消費動作後、トナー濃度制御部３３は、再度、トナー消費によるトナー濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアスとの電圧差が、第２の現像電位制御域内であることを確認する。

上述の１回のトナー消費動作に基づくトナー濃度の補正では、十分に適正なトナー濃度にすることができない場合、図４（ａ）の点線Ｃ１及び図４（ｂ）の点線Ｃ３で表すように、再度、強制的なトナー消費動作又はトナー供給動作に移行することになる

従って、トナー消費によるトナー濃度の補正後の現像バイアス値が、第２の現像電位制御域外、すなわち、第２の上限閾値（電圧差３０Ｖ）より３０Ｖ以上プラス側に位置する場合（図４（ｂ）のＳ２）、再度、画像濃度制御部３６により画像濃度の補正が行われた後、トナー濃度制御部３３は、第２の現像電位制御域に基づくトナー濃度の補正制御を行う。

第２の現像電位制御域に基づくトナー濃度の補正制御を行った場合、再補正後の現像バイアス値は、図４（ｂ）の点Ｓ３に下がる。結果、トナー濃度は、図４（ａ）のＧ３で示す点に下がり、一層安定した状態をとることができる。

同様に、印字枚数が増加するにつれてトナー濃度が上昇し、再度、図４（ａ）の点Ｇ４では、トナー濃度は適正なトナー濃度範囲Ｈ１を越えている。トナー濃度制御部３３は、上述のトナー濃度の補正を繰り返して補正制御を行う。

図５（ａ）は、印字枚数が増加するに徐々にトナー濃度が減少する場合の現像剤中のトナー濃度Ａ（縦軸）と印字枚数Ｔ（横軸）との関係を表す。図５（ａ）の矢印で示す範囲Ｈ１は、適正なトナー濃度範囲を示す。現像部２の現像容器２０に供給するトナー供給量を減少させると、図５（ａ）の点線Ｃ６で示すように、トナー濃度は減少し、図５（ｂ）の点線Ｃ８で示すように、現像バイアス値も減少する。

図５（ａ）において、印字枚数Ｔが増加するにつれて、トナー濃度が減少し、点Ｇ５ではトナー濃度は適正なトナー濃度範囲Ｈ１を越えている。

図５（ｂ）において、−３００Ｖを基準現像バイアス値として設定し、基準現像バイアス値を中心にマイナス側１５０Ｖ（電圧差１５０Ｖ）を第１の下限閾値とする。マイナス側５０Ｖ（電圧差５０Ｖ）を第２の下限閾値と設定する。また、画像濃度補正間隔Ｆ１は、予め設定した条件、例えば、規定印字枚数毎、一定時間の経過又は動作環境の変化毎など多様な条件に基づいて設定される。

図５（ｂ）の点Ｓ５では、画像濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアス値との電圧差が、第１の下限閾値（電圧差１５０Ｖ）を超えている。このため、トナー濃度制御部３３は、トナー濃度が適正なトナー濃度範囲Ｈ１を外れ低くなっていると判断し、印字動作を再開せず、現像剤中のトナーを強制的に供給する動作を行い、トナーの濃度を補正する制御を行う。トナー濃度が補正され、適正なトナー濃度範囲Ｈ１に納まる。

画像濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアスとの電圧差に基づくトナー供給動作後、トナー濃度制御部３３は、再度、トナー供給によるトナー濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアスとの電圧差が、第２の現像電位制御域内であることを確認する。

上述の１回のトナー供給動作に基づくトナー濃度の補正では、十分に適正なトナー濃度にすることができない場合、図５（ａ）の点線Ｃ５及び図５（ｂ）の点線Ｃ７で表すように、再度、強制的なトナー消費動作又はトナー供給動作に移行することになる。

従って、トナー消費によるトナー濃度の補正後の現像バイアス値が、第２の現像電位制御域外、すなわち、第２の下限閾値（電圧差５０Ｖ）より５０Ｖ以上マイナス側に位置する場合（図５（ｂ）のＳ６）、再度、画像濃度制御部３６により画像濃度の補正が行われた後、トナー濃度制御部３３は、第２の現像電位制御域に基づくトナー濃度の補正制御を行う。

第２の現像電位制御域に基づくトナー濃度の補正制御を行った場合、再補正後の現像バイアス値は、図５（ｂ）の点Ｓ７に上がる。結果、トナー濃度は、図５（ａ）のＧ５で示す点に上がり、一層安定した状態をとることができる。

次に、本実施形態に係るトナー濃度制御部３３によるトナー濃度の補正制御について説明する。図７は、画像形成装置１００におけるトナー濃度の制御の処理を示すフローチャートである。

画像濃度制御部３６により、画像濃度の補正の動作が行われる（ステップ１００）。次に、トナー濃度制御部３３により、画像濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアス値との電圧差を算出する（ステップ１１０）。

画像濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアス値との電圧差が、第１の上限閾値（電圧差１００Ｖ）を超えている場合（ステップ１２０、Ｙ）、トナー濃度制御部３３は、トナー濃度が高くなっていると判断し、印字動作を再開せず、現像剤中のトナーを強制的に消費する動作を行う（ステップ１３０）。

画像濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアス値との電圧差が、第１の上限閾値（電圧差１００Ｖ）を超えていない場合（ステップ１２０、Ｎ）、画像濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアス値との電圧差が、第１の下限閾値（電圧差１５０Ｖ）を超えているか否かが判定される（ステップ１４０）。

画像濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアス値との電圧差が、第１の下限閾値（電圧差１５０Ｖ）を超えてマイナス側になる場合（ステップ１４０、Ｙ）、トナー濃度制御部３３は、トナー濃度が低くなっていると判断し、印字動作を再開せず、現像剤中のトナーを強制的に供給する動作を行う（ステップ１５０）。

トナー消費又はトナー供給によるトナー濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアスとの電圧差が、第１の現像電位制御域内に納まっていることを確認する。トナー消費動作後又はトナー供給動作後、画像濃度制御部３６により、再度、画像濃度の補正の動作が行われる（ステップ１６０）。

次に、トナー濃度制御部３３により、トナー濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアス値との電圧差を算出する（ステップ１７０）。

トナー濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアス値との電圧差が、第２の上限閾値（電圧差３０Ｖ）を超えている場合（ステップ１８０、Ｙ）、トナー濃度制御部３３は、トナー濃度が高くなっていると判断し、印字動作を再開せず、現像剤中のトナーを強制的に消費する動作を行う（ステップ１９０）。

トナー濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアス値との電圧差が、第２の上限閾値（電圧差３０Ｖ）を超えていない場合（ステップ１８０、Ｎ）、トナー濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアス値との電圧差が、第２の下限閾値（電圧差５０Ｖ）を超えているか否かが判定される（ステップ２００）。

トナー濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアス値との電圧差が、第２の下限閾値（電圧差５０Ｖ）を超えてマイナス側になる場合（ステップ２００、Ｙ）、トナー濃度制御部３３は、トナー濃度が低くなっていると判断し、印字動作を再開せず、現像剤中のトナーを強制的に供給する動作を行う（ステップ２１０）。

トナー消費又はトナー供給によるトナー濃度の補正後の現像バイアス値と基準現像バイアスとの電圧差が、第２の現像電位制御域内に納まっていることを確認する。トナー消費動作後又はトナー供給動作後、画像濃度制御部３６により、再度、画像濃度の補正の動作が行われる（ステップ２２０）。

次に、現像剤中のトナー濃度と現像バイアスとの関係を、図８（ａ)及び（ｂ）を参照して説明する。

本実施形態の画像形成装置１００では、現像バイアスが変動するにつれてトナー濃度も変動する。ここで、トナー濃度と現像バイアスとの関係は、図８（ａ)に示すように、現像バイアスが低くなるにつれて、トナー濃度は上昇する。また、現像バイアスとトナーの帯電量との関係は、現像バイアスが変動するにつれて、トナー帯電量も変動する。図８（ｂ)に示すように、現像バイアスの増加するにつれて、トナー帯電量も増加する。すなわち、現像バイアスの変化させることで、トナー濃度を補正制御することが可能である。

２現像部
１０制御部
２２現像ローラ
２４透磁率センサ
２５ピクセルカウント部
２６トナー補給装置
２８記憶部
３０プロセスコントロール部
３１作像カウンタ部
３３トナー濃度制御部
３４画像濃度センサ
３６画像濃度制御部
１００画像形成装置

Claims

トナーおよびキャリアを収容するトナー収容部と、前記トナーおよびキャリアを含む２成分現像剤を用いて現像を行う現像部と、前記トナー収容部から前記現像装置へ前記トナーを補給するトナー補給部と、前記現像部のトナー濃度を検知するトナー濃度検知部と、前記現像部によって顕著化されたトナー像を担持する感光体ドラムと、前記感光体ドラムに画像濃度検出用のトナーパッチを形成するトナーパッチ形成部と、前記トナーパッチの濃度を検出する画像濃度検出部と、画像濃度の基準である基準トナーパッチの濃度及び前記現像部に印加する基準現像バイアス値を記憶する記憶部と、を備える画像形成装置であって、
検知したトナーパッチの濃度と前記基準トナーパッチの濃度とを比較し画像濃度を補正する画像濃度制御部と、
前記現像部に印加する現像バイアス値を、第１の上限閾値と第１の下限閾値とによって定める第１の現像電位制御域内に収まるように制御するトナー濃度制御部と、
を備え、
前記トナー濃度制御部は、前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第１の上限閾値を越える場合、強制的にトナーを消費するように制御を行い、
前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第１の下限閾値を越える場合、強制的にトナーを補給するように制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
前記画像濃度制御部は、前記トナー補給制御又は前記トナー消費制御を行った後、再度画像濃度の補正を行い、
前記トナー濃度制御部は、前記画像濃度補正後の現像バイアス値が、第２の上限閾値と第２の下限閾値とによって定める第２の現像電位制御域内に収まるように制御し、
前記トナー濃度制御部は、前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第２の上限閾値を越える場合、強制的にトナーを消費するように制御を行い、前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第２の下限閾値を越える場合、強制的にトナーを補給するように制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記第２の現像電位制御域の絶対値は、前記第１の現像電位制御域の絶対値よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記画像濃度制御部は、前記画像濃度補正後の現像バイアス値が、前記第１の上限閾値を越えている場合、前記トナー収容部に供給するトナー補給量を減少させるように制御し、前記画像濃度補正後の現像バイアス値が、前記第１の下限閾値を越えている場合、前記トナー収容部に供給するトナー補給量を増加させるように制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
トナーおよびキャリアを収容するトナー収容部と、前記トナーおよびキャリアを含む２成分現像剤を用いて現像を行う現像部と、前記トナー収容部から前記現像装置へ前記トナーを補給するトナー補給部と、前記現像部のトナー濃度を検知するトナー濃度検知部と、前記現像部によって顕著化されたトナー像を担持する感光体ドラムと、前記感光体ドラムに画像濃度検出用のトナーパッチを形成するトナーパッチ形成部と、前記トナーパッチの濃度を検出する画像濃度検出部と、画像濃度の基準である基準トナーパッチの濃度及び前記現像部に印加する基準現像バイアス値を記憶する記憶部と、を備える画像形成装置を用いる画像形成方法であって、
検知したトナーパッチの濃度と前記基準トナーパッチの濃度とを比較し画像濃度を補正する画像濃度制御ステップと、
前記現像部に印加する現像バイアス値を、第１の上限閾値と第１の下限閾値とによって定める第１の現像電位制御域内に収まるように制御するトナー濃度制御ステップと、
前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第１の上限閾値を越える場合、強制的にトナーを消費するように制御するトナー補給ステップと、
前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第２の下限閾値を越える場合、強制的にトナーを補給するように制御するトナー消費ステップと、
を備えることを特徴とする画像形成方法。
前記トナー補給制御又は前記トナー消費制御を行った後、再度画像濃度の補正する再画像濃度制御ステップと、
前記画像濃度補正後の現像バイアス値が、第２の上限閾値と第２の下限閾値とによって定める第２の現像電位制御域内に収まるように制御する第２トナー濃度制御ステップと、
前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第２の上限閾値を越える場合、強制的にトナーを消費するように制御する第２トナー補給ステップと、
前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第２の下限閾値を越える場合、強制的にトナーを補給するように制御する第２トナー消費ステップと、を備えることを特徴とする請求項５に記載の画像形成方法。
トナーおよびキャリアを収容するトナー収容部と、前記トナーおよびキャリアを含む２成分現像剤を用いて現像を行う現像部と、前記トナー収容部から前記現像装置へ前記トナーを補給するトナー補給部と、前記現像部のトナー濃度を検知するトナー濃度検知部と、前記現像部によって顕著化されたトナー像を担持する感光体ドラムと、前記感光体ドラムに画像濃度検出用のトナーパッチを形成するトナーパッチ形成部と、前記トナーパッチの濃度を検出する画像濃度検出部と、画像濃度の基準である基準トナーパッチの濃度及び前記現像部に印加する基準現像バイアス値を記憶する記憶部と、を備える画像形成装置を用いる画像形成方法をコンピュータに実行させる画像形成プログラムであって、
検知したトナーパッチの濃度と前記基準トナーパッチの濃度とを比較し画像濃度を補正する画像濃度制御ステップと、
前記現像部に印加する現像バイアス値を、第１の上限閾値と第１の下限閾値とによって定める第１の現像電位制御域内に収まるように制御するトナー濃度制御ステップと、
前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第１の上限閾値を越える場合、強制的にトナーを消費するように制御するトナー補給ステップと、
前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第２の下限閾値を越える場合、強制的にトナーを補給するように制御するトナー消費ステップと、
を実行させることを特徴とする画像形成プログラム。
前記トナー補給制御又は前記トナー消費制御を行った後、再度画像濃度の補正する再画像濃度制御ステップと、
前記画像濃度補正後の現像バイアス値が、第２の上限閾値と第２の下限閾値とによって定める第２の現像電位制御域内に収まるように制御する第２トナー濃度制御ステップと、
前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第２の上限閾値を越える場合、強制的にトナーを消費するように制御する第２トナー補給ステップと、
前記基準現像バイアス値と前記画像濃度補正後の現像バイアス値との差が、前記第２の下限閾値を越える場合、強制的にトナーを補給するように制御する第２トナー消費ステップと、を実行することを特徴とする請求項７に記載の画像形成プログラム。