JP2013195503A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マシンの着荷時及び現像剤交換時からの現像剤嵩密度変化に伴うトナー濃度センサ出力変化によるトナー濃度センサ検知誤差を抑制し、正確なトナー濃度制御を実施する。
【解決手段】プロセス線速より、現像装置２０の駆動時間をどの間隔で区切って画像面積率取得を行うかの単位時間を決定する。続いて、画素情報手段を用いて、単位時間当たりの各色（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｂｋ）の画像面積率を得る。マシン着荷時及び現像剤交換時からの取得画像面積率の平均を累積平均画像面積率とする。そして、算出した画像情報と前記現像装置の累積駆動時間とに基づき、トナー濃度検知手段の入力制御電圧（Ｖｔｃｎｔ）の補正量を算出してＶｔｃｎｔを補正する。
【選択図】図５

Description

本発明は、２成分現像装置を用いる画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置においては、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いる現像装置が広く使用されている。２成分現像方式では、現像をする際に現像装置内の現像剤よりトナーが消費されるため、トナー収容部より現像装置内にトナーの補給を行っている。

従来より、現像剤のトナー濃度が狙いの値となるようにトナー補給量を制御する方式が広く用いられている。トナー濃度を検知する方法としては、一般に、現像装置内の所定の検出領域内に存在する２成分現像剤の中のトナーの量又は磁性キャリアの量を検知する方法が用いられる。上記方法の代表的な例としては、検出手段である透磁率センサを用いたものが挙げられる。透磁率センサは、その検出領域内に存在する現像剤中の磁性キャリアの磁気特性を周波数や電圧等といった電気信号としてとらえて出力するものである。これは検出領域内に存在する磁性キャリアの量の増加に応じて単調減少するので、この出力値（Ｖｔ）に基づいて現像剤中のトナー濃度を検知できる。この出力値（Ｖｔ）を、画像濃度を一定に保つように決定されたトナー濃度の目標出力値（Ｖｔｒｅｆ）と比較し、その差分に応じてトナー補給量を演算式から算出し、トナー補給装置から現像装置中にトナー補給を行うことで、画像の安定性を維持している。

透磁率検知方式のトナー濃度センサの出力値は、実用的トナー濃度の範囲内では、検出領域内に存在する磁器キャリアの量の増加に応じて単調減少するので、この出力値に基づいて現像剤中のトナー濃度を検知することができる。しかし、現像剤の透磁率は、トナー濃度以外の要因によっても変化することが知られている。

例えば、現像剤の帯電量が変化すれば、トナー濃度が同じでも現像剤中のキャリア同士の静電気的反発力が変化するので、現像剤の嵩密度が変化する。帯電量が上昇すれば、電気的に同極性のキャリア同士の反発力が増すために、現像剤の嵩密度が低下する。

嵩密度が低下すると、現像剤の透磁率は低くなり、透磁率検知方式によるトナー濃度センサの出力値は低くなる。すなわち、嵩密度が低下すると、透磁率検知方式にてトナー濃度が高いとする出力値となる。

一般に現像剤の嵩密度は、現像剤耐久や使用環境、攪拌停止時間等によってある傾向を持って変化するために、トナー濃度センサの出力値は、これら、現像剤耐久や使用環境、攪拌停止時間等により変化する。

このような透磁率検知方式によるトナー濃度センサのトナー濃度検知精度の向上、並びに安定化のためのさまざまな技術が、従来から提案されている。
例えば、特開２０１０−２３７４６８号公報（特許文献１）には、トナーロットごとのトナー特性をトナーボトルのＩＤチップに記憶させ、そのトナー特性情報と、通紙枚数情報、画像面積率の累積情報に基づいてトナー濃度センサの入力電圧を段階的に補正することで、トナー濃度センサ出力とトナー濃度の関係を一定に保つことが開示されている。

また、特開２００４−８５７１０号公報（特許文献２）には、画像信号の画像毎の出力値の積算値、あるいはビデオカウントの積算値に基づき、トナー補給制御の基準値の補正量を変える技術が開示されている。

しかしながら、上記特許文献１に記載のものでは、マシン着荷時（ユーザ元への搬入据付時）及び現像剤交換時からの嵩密度低下に対応することができない。
また、上記特許文献２に記載のものは、連続出力した場合の嵩密度変化を予測するものであるため、間欠出力した際の現像装置の空転時間に関しては考慮されておらず、連続出力・間欠出力の頻度によっては、正確な補正を行うことはできない。

このように、従来の技術においては、マシン着荷時及び現像剤交換時の初期現像剤からの嵩密度変化に伴うトナー濃度センサ出力変化に十分に対応することができないという問題があった。

そこで本発明は、マシンの着荷時及び現像剤交換時からの現像剤嵩密度変化に伴うトナー濃度センサ出力変化によるトナー濃度センサ検知誤差を抑制し、正確なトナー濃度制御を実施することを目的としている。

上記課題を解決するため、本発明は、像担持体と、該像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上に形成された潜像を２成分現像剤により現像する現像装置と、該現像装置にトナーを補給するトナー補給装置を有する画像形成装置において、前記現像装置は２成分現像剤のトナー濃度を透磁率検知方式により検知するトナー濃度検知手段を有しており、２成分現像剤導入時からの前記現像装置の累積駆動時間を取得する累積駆動時間取得手段と、前記トナー濃度検知手段に入力する制御電圧を変更可能な入力制御電圧制御手段とを備え、前記現像装置の累積駆動時間と画像情報とに基づき、前記トナー濃度検知手段の入力制御電圧を変更することを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、現像装置の累積駆動時間と画像情報とに基づきトナー濃度検知手段の入力制御電圧を補正するので、現像剤嵩密度変化に伴うトナー濃度センサ出力変化によるトナー濃度センサ検知誤差を抑制し、正確なトナー濃度制御を実施することができる。また、それにより、高品位な画像を安定して出力することができる。

本発明に係る画像形成装置の実施の一形態を示す概略構成図である。 その画像形成装置が備える作像手段の一つを詳しく示す拡大図である。 トナー濃度制御を行う制御部の構成を示すブロック図である。 トナー濃度センサの出力値を縦軸に、検知対象の現像剤のトナー濃度を横軸にとったグラフである。 入力制御電圧制御手段の制御について説明するためのフローチャートである。 累積駆動時間とセンサ出力Ｖｔの関係を示す センサ入力制御電圧Ｖｔｃｎｔとセンサ出力Ｖｔの関係を示すグラフである。 画像情報と現像装置駆動時間により補正されるセンサ入力制御電圧Ｖｔｃｎｔを示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の一例であるカラーレーザプリンタ（以下、「レーザプリンタ」という）の主要部を示す概略構成図である。このレーザプリンタは、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂｋ）の各色の画像を形成するための４組の作像手段１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋ（以下、各符号の添字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋは、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラック用の部材であることを示す）が、中間転写体としての中間転写ベルト６の移動方向（図１中の矢印Ａ方向）における上流側から順に配置されている。

この作像手段１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋは、それぞれ、潜像担持体としてのドラム状の感光体１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋを有する感光体ユニット１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋと、現像装置２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋとを備えている。また、各作像手段１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの配置は、各感光体ユニット内の感光体１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋの回転軸が平行になるように且つ中間転写ベルト６の表面移動方向に所定のピッチで配列するように、設定されている。

各作像手段１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋによって形成された感光体１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋ上のトナー像は、中間転写ベルト６上に順次重ね合わされて１次転写される。この重なり合って得られるカラー画像は、中間転写ベルト６の移動に伴って二次転写ローラ３との間の二次転写部に搬送される。

また、本レーザプリンタは、上記作像手段１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋのほか、その下方に図示しない光書込ユニットが配置されており、さらにその下に図示しない給紙カセットが配置されている。

図１の右端部には、記録媒体（以下、「転写紙」という）の搬送経路を一点鎖線により示している。給紙カセットから給送された転写紙は、図示しない搬送ガイドによってガイドされながら搬送ローラで搬送され、レジストローラ５が設けられている一時停止位置に送られる。転写紙は、レジストローラ５により所定のタイミングで２次転写部に供給される。そして、中間転写ベルト６上に形成されたカラー画像が、転写紙上に二次転写され、転写紙上にカラー画像が形成される。このカラー画像が形成された転写紙は、定着ユニット７でトナー像が定着された後、図示しない排紙トレイ上に排出される。

図２は、上記作像手段１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋのうち、イエローの作像手段１Ｙの概略構成を示す拡大図である。他の作像手段１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋについてもそれぞれ同じ構成となっているので、それらの説明は省略する。

図２において、作像手段１Ｙは、上述したように、感光体ユニット１０Ｙ及び現像装置２０Ｙを備えている。感光体ユニット１０Ｙは、感光体１１Ｙのほか、その感光体表面をクリーニングするクリーニングブレード１３Ｙ、その感光体表面を一様帯電する帯電ローラ１５Ｙ等を備えている。

上記構成の感光体ユニット１０Ｙにおいて、感光体１１Ｙの表面は、電圧が印加された帯電ローラ１５Ｙにより一様帯電される。この感光体１１Ｙの表面に図示しない光書込ユニットで変調及び偏向されたレーザ光ＬＹが走査されながら照射されると、感光体１１Ｙの表面に静電潜像が形成される。この感光体１１Ｙ上の静電潜像は、後述の現像装置２０Ｙで現像されてイエローのトナー像となる。

感光体１１Ｙと中間転写ベルト６とが対向する１次転写部では、感光体１１Ｙ上のトナー像が中間転写ベルト６上に転写される。トナー像が転写された後の感光体１１Ｙの表面は、感光体クリーニング手段としてのクリーニングブレード１３Ｙでクリーニングされた後、潤滑剤塗布兼除電ブラシローラ１２Ｙで所定量の潤滑剤が塗布されるとともに除電され、次の静電潜像の形成に備えられる。

上記現像装置２０Ｙは、上記静電潜像を現像するための現像剤として、磁性キャリア及び本例では負帯電のトナーを含む２成分現像剤（以下、単に「現像剤」という）を使用している。また、この現像装置２０Ｙは、現像ケースの感光体側の開口から一部露出するように配設された現像剤担持体としての非磁性材質からなる現像スリーブ２２Ｙや、現像スリーブ２２Ｙの内部に固定配置された磁界発生手段としてマグネットローラ（不図示）、撹拌搬送部材としての撹拌搬送スクリュー２３Ｙ，２４Ｙ、現像ドクタ２５Ｙ、トナー濃度検知手段としてのトナー濃度センサ２６Ｙ、トナー補給装置としての粉体ポンプ２７Ｙ等を備えている。

現像スリーブ２２Ｙには現像電界形成手段としての図示を省略した現像バイアス電源により負の直流電圧ＤＣ（直流成分）が印加され、現像スリーブ２２Ｙが感光体１１Ｙの金属基体層に対して所定の電圧となっている。

現像ケース内に収容された現像剤が撹拌搬送スクリュー２３Ｙ，２４Ｙで撹拌搬送されることによりトナーが摩擦帯電される。そして、第１撹拌搬送スクリュー２３Ｙが配置された第１撹拌搬送路内の現像剤の一部が現像スリーブ２２Ｙの表面に担持され、現像ドクタ２５Ｙで層厚が規制された後、感光体１１Ｙと対向する現像領域に搬送される。現像領域では、現像スリーブ２２Ｙ上の現像剤中のトナーが現像電界によって感光体１１Ｙ上の静電潜像に付着し、トナー像となる。

その後、現像領域を通過した現像剤は、現像スリーブ２２Ｙ上の現像剤離れ極位置で現像スリーブ２２Ｙから離れ、第１撹拌搬送路に戻る。第１撹拌搬送路をその下流端まで搬送された現像剤は、第２撹拌搬送スクリュー２４Ｙが配置された第２撹拌搬送路の上流端へ移動し、第２撹拌搬送路内でトナー補給を受ける。その後、第２撹拌搬送路をその下流端まで搬送された現像剤は、第１撹拌搬送路の上流端へ移動する。

第２撹拌搬送路の底部を構成する現像ケース部分には、トナー濃度センサ２６Ｙが設置されている。現像ケース内の現像剤のトナー濃度は、画像形成に伴うトナー消費により低下するので、トナー濃度センサ２６Ｙの出力値Ｖｔに基づいて、必要により図１に示したトナーカートリッジ３０Ｙから粉体ポンプ２７Ｙによりトナーが補給されることで適正な範囲に制御される。

トナー補給制御は、出力値Ｖｔとトナー濃度制御基準値である目標出力値Ｖｔｒｅｆとの差分値Ｔｎ（＝Ｖｔｒｅｆ−Ｖｔ）に基づいて、差分値Ｔｎが＋（プラス）の場合はトナー濃度が十分高いと判断してトナーを補給せず、差分値Ｔｎが−（マイナス）の場合は差分値Ｔｎの絶対値が大きいほどトナー補給量を多くするようにして、出力値Ｖｔが目標出力値Ｖｔｒｅｆの値に近づくようにして行う。

また、画像形成枚数が１０〜５０枚（コピースピードなどにより約５〜２００枚）に達するごとに一回の割合でプロセスコントロールを実施し、目標出力値Ｖｔｒｅｆ、帯電電位、光量等を調整する。詳しくは、例えば、感光体１１Ｙ上に形成された複数のハーフトーン及びベタパターンを中間転写ベルト６に転写し、その濃度を図１に示す反射濃度センサ６２により検知して、その検知値からトナー付着量を把握し、トナー付着量が狙いの付着量になるように目標出力値Ｖｔｒｅｆ、帯電電位、光量等を調整する。

また、４つの感光体１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋのうち、最下流側にあるブラック用の感光体１１Ｂｋのみ中間転写ベルト６に常に接触している転写ニップ常接状態であり、残りの感光体１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙは中間転写ベルトに対して接離可能となっている。転写紙上にカラー画像を形成する場合、４つの感光体１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋは、それぞれ中間転写ベルト６に当接する。一方、転写紙上にブラックの単色画像を形成する場合、各カラー用の感光体１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍを中間転写ベルト６から離間させ、ブラックトナーによるトナー像が形成されるブラック用の感光体１１Ｂｋのみを中間転写ベルト６に当接させるようにする。

次に、トナー濃度制御を行う制御手段としての制御部について、図３を参照して説明する。
この制御部１００は、各現像装置ごとに設けられているが、その基本的構成はいずれも同様であるので、以下色分け符号（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋ）を省略して説明する。なお、各現像装置の制御部１００の一部（ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３等）は各現像装置間で共用されている。

本実施形態の制御部１００は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、Ｉ／Ｏユニット１０４等から構成されている。Ｉ／Ｏユニット１０４には、上記トナー濃度センサ２６及び上記反射濃度センサ６２がそれぞれ図示しないＡ／Ｄ変換器を介して接続されている。

制御部１００は、ＣＰＵ１０１が所定のトナー濃度制御プログラムを実行することにより、Ｉ／Ｏユニット１０４を介して粉体ポンプ２７を駆動するトナー補給駆動モータ３１に制御信号を伝達し、トナー補給動作を制御する。また、所定の目標出力値補正プログラムを実行することにより、１回の画像形成ごとに目標出力値Ｖｔｒｅｆを補正し、常に一定の画像濃度が得られるようにする。

ＲＯＭ１０２には、ＣＰＵが実行するトナー濃度制御プログラム、目標出力値補正プログラムなどが記憶されている。ＲＡＭ１０３には、Ｉ／Ｏユニット１０４を介して取得したトナー濃度センサ２６の出力値Ｖｔを一時保存するＶｔレジスタ、現像装置２０内の現像剤のトナー濃度が目標トナー濃度であるときにトナー濃度センサ２６が出力すべき基準出力値Ｖｔｒｅｆを記憶するＶｔｒｅｆレジスタ、反射濃度センサ６２からの出力値Ｖｓを記憶するＶｓレジスタ等が設けられている。

なお、本実施形態において制御部１００は、後述する電位制御手段、第１の目標出力値補正手段及び第２の目標出力値補正手段としても機能するものであるが、本発明を把握しやすいように、電位制御手段、第１の目標出力値補正手段及び第２の目標出力値補正手段という表現をそのまま用いる。

図４は、トナー濃度センサ２６の出力値を縦軸にとり、検知対象の現像剤のトナー濃度を横軸にとったグラフである。このグラフに示すように、実用的なトナー濃度の範囲では、トナー濃度センサ２６の出力値と現像剤のトナー濃度との関係は直線近似することができる。そして、現像剤のトナー濃度が高いほど、トナー濃度センサ２６の出力値が小さくなる特性を示す。

この特性を利用して、トナー濃度センサ２６の出力値Ｖｔが目標出力値Ｖｔｒｅｆより大きい場合に粉体ポンプ２７を駆動してトナー補給を行う。逆に、出力値Ｖｔが目標出力値Ｖｔｒｅｆより小さい場合には、粉体ポンプ２７を停止させトナー補給を行わない。本実施形態では、１回の画像形成ごとにトナー濃度センサ２６の出力値Ｖｔに基づいてトナー補給制御を行う。

次に、目標出力値補正処理に係る制御の全体概要について説明する。この制御を行う手段は、電位制御手段、第１の目標出力値補正手段及び第２の目標出力値補正手段から構成されている。なお、本実施形態においては、制御部１００が電位制御手段、第１の目標出力値補正手段及び第２の目標出力値補正手段としても機能するものであるが、本発明を把握しやすいように、電位制御手段、第１の目標出力値補正手段及び第２の目標出力値補正手段という表現をそのまま用いて説明する。

電位制御手段は、現像装置２０の現像γ（現像能力）を測定し現像バイアスを決定すると同時に目標出力値Ｖｔｒｅｆを変化させる。この制御の実行頻度は、例えば、カラー画像を２００枚出力後である。

第１の目標出力値補正手段は、現像装置内のトナー入換量に応じて目標出力値Ｖｔｒｅｆを変化させるものである。なお、第１の目標出力値補正手段による制御は、１ジョブ毎に実行される。

第２の目標出力値補正手段は、紙間つまり連続印刷中の先行する転写紙の後端部と後続紙の転写紙の先端部との間に中間転写ベルト６上にトナーパターンを形成し、そのトナーパターンを反射濃度センサ６２で検知することによりＶｔｒｅｆを変化させるものであり、その実行頻度は、転写紙１０〜５０枚毎である。

なお、連続印刷中にトナーパターンを中間転写ベルト６上に形成させる場合には、先行する転写紙用の画像と後続する転写紙用の画像との間、言い換えれば、先行する転写紙の後端部と後続紙の転写紙の先端部との間つまり紙間に相当する部分の中間転写ベルト６上にトナーパターンが形成されるようにする。

上記したように、これら制御手段は、それぞれ異なる実行頻度の間隔で目標出力値Ｖｔｒｅｆを補正し、トナー濃度を狙いへと導くように制御を行っている。なお、電位制御手段による目標出力値Ｖｔｒｅｆの補正間隔が最も長く、第１の目標出力値補正手段による目標出力値Ｖｔｒｅｆの補正間隔が最も短い。

次に電位制御手段による目標出力値補正処理について詳細に説明する。
先ず、現像γ（現像能力）を測定するために、現像ポテンシャルを変化させ、感光体１１上に、１０階調の濃度測定用のトナーパターンを作製する。このトナーパターンは光書込ユニットから照射されるレーザー光の電位を固定して、現像バイアスと帯電バイアスとを変化させ作像される。また、帯電バイアスと現像バイアスとの差分である地肌部ポテンシャルが１００［Ｖ］に固定されるように作像する。なお、トナーパターンは現像ポテンシャルの低い側から順次作像する。

次に、現像装置２０によって現像された各感光体上のトナーパターンを中間転写ベルト６上に転写する。なお、本実施形態においては、濃度測定用トナーパターンを、それぞれの作像手段１で１０個作製したが、より少ないトナーパターンでも現像γの測定は可能である。望ましくは濃度を変えて３種類以上である。

中間転写ベルト上に、各色並列に転写された濃度測定用のトナーパターンは、中間転写ベルト６の回転方向下流に並列に設置してある４つの反射濃度センサ６２により、同時に各色トナーパターンのトナー濃度が測定される。その後、そのトナー濃度をトナー付着量［ｍｇ／ｃｍ^２］に換算し、トナー付着量［ｍｇ／ｃｍ^２］と現像ポテンシャル［ｋＶ］との関係式を得る。この関係式の傾きが現像能力を示す現像γである。また、この関係式から、目標のトナー付着量を得るための現像バイアス値を算出することができる。

電位制御手段による制御においては、各環境や現像スリーブ２２の回転距離［ｍ］、感光体回転時間［ｓｅｃ］などにより、異なる現像γ目標値が設定してある。その現像γ目標値と先ほど算出した現像γの現在値を比較して、現像γの現在値が目標値よりも大きい場合には、目標出力値Ｖｔｒｅｆを高くして、トナー濃度を低めに誘導する。また現像γの現在値が目標値よりも小さい場合には、Ｖｔｒｅｆを低く設定し、トナー濃度を高めに誘導するという制御を行っている。

本実施形態の画像形成装置は、トナー濃度センサ２６に与える入力制御電圧を変更可能な入力制御電圧制御手段（不図示）と、現像装置２０の駆動時間を取得する駆動時間取得手段（不図示）と、プロセス線速を取得するプロセス線速取得手段（不図示）と、入力画素情報を取得する画素情報取得手段（不図示）と、を備えている。

また、画像形成装置に入力制御電圧補正情報を記憶している補正情報記憶装置（不図示）を有し、駆動時間情報と、プロセス線速情報、画素情報に基づいて、トナー濃度センサ２６への入力制御電圧を変更するように構成している。

入力制御電圧制御手段の制御について、図５のフローチャートを用いて説明する。
上記入力制御電圧制御手段による入力制御電圧制御は、例えば一定の間隔で行われる。まず、プロセス線速より、現像装置２０の駆動時間をどの間隔で区切って画像面積率取得を行うかの単位時間を決定する。続いて、画素情報手段を用いて、単位時間当たりの各色（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｂｋ）の画像面積率を得る。マシン着荷時及び現像剤交換時からの取得画像面積率の平均を累積平均画像面積率とする。そして、累積平均画像面積率と現像装置の累積駆動時間とに基づき、トナー濃度検知手段の入力制御電圧（Ｖｔｃｎｔ）の補正量を算出してＶｔｃｎｔを補正する。

図６は、累積駆動時間とセンサ出力Ｖｔの関係を示すグラフである。
図６ではトナー濃度７ｗｔ％において、トナー濃度センサ２６への入力制御電圧Ｖｔｃｎｔを３．６Ｖで一定とし、線速も一定とした場合の累積駆動時間とセンサ出力Ｖｔの関係を示しており、実線で示したものが画像面積率１０％画像、破線で示したものが画像面積率５０％画像を出力し続けたものとなっている。攪拌によって現像剤の嵩密度が増加するため、トナー濃度に変化がなくても、センサ出力Ｖｔが変化する。また、出力画像の画像面積率によって現像装置２０内のトナーの補給・消費の頻度が異なってくるため、Ｖｔ変化量が異なる。すなわち、入力制御電圧を初期剤のまま一定としていた場合には、攪拌剤のトナー濃度を高く認識してしまい、画像品質の低下を引き起こすことが想定される。このことより、通紙条件に応じてトナー濃度センサ２６の入力制御電圧を制御する必要がある。

ここで説明する実施例では、初期剤にてＶｔが２．７ＶとなるようにＶｔｃｎｔを３．６Ｖに調整した。図７にセンサ入力制御電圧Ｖｃｎｔとセンサ出力Ｖｔの関係を示す。
使用するトナー濃度センサでのＶｔｃｎｔとＶｔとの関係は図７に示すように一次線形の関係にある。このことより、Ｖｔｃｎｔ固定時でのＶｔ低下量ΔＶｔより、次の式１のように入力制御電圧補正値ΔＶｔｃｎｔを見積もることが可能となる。
ΔＶｔｃｎｔ＝−ΔＶｔ／α・・・・（式１）

ここでαは図７に示すＶｔｃｎｔとＶｔの傾きを表す。すなわち、式１の関係に基づき、各条件に対応した制御電圧の補正を行うことによってトナー濃度センサ２６の検知誤差を低減することが可能となる。

これにより、図６で説明したようなＶｔ低下を抑えるために、図８のグラフで示すように現像装置２０駆動時間と出力画像によってＶｔｃｎｔ補正を実施する。図８に実線で示したものが画像面積率１０％、破線で示したものが画像面積率５０％を出力し続けたものとなっている。Ｖｔｃｎｔ補正に用いる画像面積率は、例えば最新１００回の画像面積率より算出した累積平均画像面積率である。

プロセス線速が変わると、単位時間での画素数から算出する画像面積率が変化してしまうため、プロセス線速に基づいて単位時間を次の式２で示すように変更する必要がある。
単位時間（補正値）＝単位時間×β・・・（式２）

ここでβは補正係数であり、表１に線速ごとのβを示した。すなわち、式２のように「単位時間（補正値）」を求める事で、プロセス線速の変化の影響を受けず画像面積率の算出を行うことが出来る。

また、現像剤交換時には再びＶｔが２．７となるようにＶｔｃｎｔの調整を行い、現像剤交換前の累積平均画像面積率の情報をクリアする。
以上の様にＶｔｃｎｔを制御することで、現像剤嵩密度変化に伴うトナー濃度センサ出力変化によるトナー濃度センサ検知誤差を抑制することができる。

上記説明したように、本実施形態においては、マシン着荷後あるいは現像剤交換後からの、出力画像の画像面積率に基づいてトナー濃度センサの入力制御電圧（Ｖｔｃｎｔ）を制御する（変更する）ことで、嵩密度変化によるトナー濃度検知誤差を抑制することができ、それにより、正確なトナー濃度制御を実施できるため、高品位な画像を安定して出力することができる。

プロセス線速によって攪拌度や出力画素数が異なってくるため、プロセス線速に基づいて単位時間を補正することで、プロセス線速の変化の影響を受けず画像面積率の算出を行うことが出来る。

なお、トナー濃度センサ２６への入力制御電圧を段階的に変えるようにしても良い。この場合、Ｖｔの急な変化（飛び）を抑制することができる。
また、トナー濃度検知手段の入力制御電圧を変更することによるトナー濃度検知手段の出力の変化量と同量だけトナー濃度検知手段の目標出力値を補正するようにしても良い。すなわち、目標出力値ＶｔｒｅｆをＶｔに応じて変えることで、正確なトナー補給を実施することができる。

また、現像剤の交換時に入力制御電圧Ｖｔｃｎｔの補正に用いる情報をリセットすることにより、初期現像剤からの嵩密度変化に適切に対応してトナー濃度検知誤差を抑制することができる。

以上、本発明を図示の実施形態により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
トナー濃度センサの入力制御電圧やプロセス線速の値は一例であり、画像面積率を算出するための単位時間なども適宜設定可能なものである。また、現像装置各部の構成も、本発明の範囲内で適宜変更可能である。

画像形成装置の構成も、タンデム式に限らず適宜な方式を採用可能であり、直接転写方式、間接転写方式に限らず本発明を適用可能である。また、画像形成装置としてはフルカラー機に限らず、複数色のマルチカラー機やモノクロ装置であってもよい。もちろん、画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写機やファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。

１ 作像手段
１０ 感光体ユニット
１１ 感光体（像担持体）
２０ 現像装置
２６ トナー濃度センサ（トナー濃度検知手段）
２７ 粉体ポンプ（トナー補給装置）
３１ トナー補給駆動モータ
１００ 制御部
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ Ｉ／Ｏユニット

特開２０１０−２３７４６８号公報 特開２００４−８５７１０号公報

Claims (6)

1. 像担持体と、該像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上に形成された潜像を２成分現像剤により現像する現像装置と、該現像装置にトナーを補給するトナー補給装置を有する画像形成装置において、
   前記現像装置は２成分現像剤のトナー濃度を透磁率検知方式により検知するトナー濃度検知手段を有しており、
   ２成分現像剤導入時からの前記現像装置の累積駆動時間を取得する累積駆動時間取得手段と、前記トナー濃度検知手段に入力する制御電圧を変更可能な入力制御電圧制御手段とを備え、
   前記現像装置の累積駆動時間と画像情報とに基づき、前記トナー濃度検知手段の入力制御電圧を変更することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像情報は、単位時間あたりの画像面積率より算出した累積平均画像面積率であることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. プロセス線速に応じて前記単位時間を変更することを特徴とする、請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記トナー濃度検知手段の入力制御電圧を段階的に変更することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記トナー濃度検知手段の入力制御電圧を変更することによる前記トナー濃度検知手段の出力の変化量と同量だけ前記トナー濃度検知手段の目標出力値を補正することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記現像装置内の現像剤交換時に前記画像情報を初期化することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
   

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