JP2014170197A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、複数の有彩色のトナーを用いてカラー画像を形成する画像形成装置において、色相の変化を効果的に抑制することを可能にすることを目的としている。
【解決手段】 複数の現像装置４のうち少なくとも一つの現像装置４の現像剤濃度が予め設定された上限値Ｓjhに達した場合に、複数の現像装置４のうち現像剤濃度が予め設定された上限値Ｓjhに達していない他の現像装置４の現像剤濃度の該上限値Ｓjhを、前記上限値Ｓjhに達した現像装置４の現像剤濃度が該上限値Ｓjhに達した時点の他の現像装置４の現像剤濃度に変更することを特徴とする。
【選択図】 図３

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し、特に、複写機、プリンタ、ファクシミリ、或いは、これら複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置に関する。

従来、カラー画像を形成するための画像形成装置として、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナーを用いてトナー画像を作像し、重ね合わせて定着する方式のものがある。一般に、電子写真方式を用いた画像形成装置では、現像剤として非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（磁性キャリア）とを備えた二成分現像剤を使用するものがある。特に、カラー画像形成装置においては、トナーに磁性体を含ませなくても良いため、色味が良好であるなどの理由から広く用いられている。

このようなカラー画像形成装置においては、いかにして出力物の色を安定させるかということが重要である。このため特許文献１、２のような、各色の濃度を安定させることで出力物の色を安定させようと試みる提案がなされていた。

特許文献１は、像担持体上に形成したテスト用の参照画像（パッチ画像）の濃度を検知する検知手段を用いる。更に、現像容器内の現像剤トナー濃度を検知する検知手段を用いる。そして、そのパッチ画像濃度と現像剤トナー濃度の検知結果に基づいて、トナー補給制御方式を切り換える技術である。

現像剤中の磁性キャリアの変質や環境の変動等によりトナー帯電量（トリボ）が変化すると現像特性が変化する。したがって、像担持体上のパッチ画像のトナー付着量（つまり画像濃度）は、トナー帯電量の変化に基づく現像特性を示している。そこで画像濃度変化を保証するため、トナー付着量が変化するときに、これに応じて現像容器内の現像剤トナー濃度を変化させることでトナー付着量が一定になるような制御をおこなう。

しかしながらトナー付着量を一定制御させた結果、トナー補給が少なくなり現像剤トナー濃度が著しく下がってしまった場合には、現像スリーブ上へのコート量の低下から磁性キャリア付着等の画像劣化を招く。また、トナー補給が多くなって著しく現像剤トナー濃度が上がってしまった場合には現像剤の溢れや本来印刷されてはならないシートの白地部にトナーが転写されてしまい白地部が汚れる所謂「画像かぶり」が発生する。

特許文献１では、通常は現像剤特性変化をパッチ画像濃度で保証する画像濃度一定制御をおこなう。しかし、上述のように現像容器内の現像剤トナー濃度の暴走を抑制するため現像容器内の現像剤トナー濃度が所定範囲以上もしくは以下と検知された場合にトナーの補給制御方法を切り換えるものである。

特許文献２は像担持体上に形成したテスト用の参照画像（パッチ画像）濃度を検知する検知手段と、現像容器内の現像剤トナー濃度を検知する検知手段を用いて、そのパッチ画像濃度と現像剤トナー濃度結果に基づいて、現像コントラスト電位を変更する技術である。ここでは、現像剤中の磁性キャリアの変質や環境の変動等によりトナー帯電量が変化することでトナー付着量が変化するため、現像容器内の現像剤トナー濃度を変化させることでトナー付着量の一定制御をおこなうものである。

現像剤トナー濃度一定制御により発生する画像濃度低下もしくは画像濃度増加という課題に対し、現像コントラスト電位を増減させることで画像濃度変化を抑制するものである。

特開平０９−０１５９６３号公報 特開平０５−２８９４６４号公報

これら特許文献１、２は共に、色味を安定化するための技術としてイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー濃度を安定させることで出力物の色を安定させるものである。しかし、これら技術においては、それぞれの色の現像装置に対し個別に対策が行われるものであるため、色味の変化が認識されてしまうことがあった。

つまり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの濃度変化の傾向が各色ばらばらであると、各色の濃度の変動は僅かな割に「色味が変わった」と認識されてしまうことがある。その理由は、レッド、ブルー、グリーンといった２次色などの複次色において、人間が「色味の変化」をどのように感じ取っているかということに関係している。

具体的に説明すると、特許文献１、２では、トナー付着量（パッチ画像濃度）変化を抑制するために現像剤トナー濃度を変えてトナー帯電量を一定にするものである。これは濃度安定化技術としては非常に有益な手段である。しかし、前述したように現像容器からのトナーの溢れや画像かぶり、磁性キャリア付着を防止するために現像剤トナー濃度をある範囲内に収める必要がある。

このため、現像剤トナー濃度が設定した範囲外となったときは現像剤トナー濃度一定制御に移行するが、現像剤トナー濃度一定制御に移行した後は、トナー帯電量の安定性が崩れ、画像濃度変化が発生することがある。例えば、マゼンタ色が現像剤トナー濃度一定制御中に対し、シアン色がパッチ画像濃度一定制御中である場合に２次色であるブルー色での画像濃度の色味変化が大きく感じられることがあるといった問題があった。

即ち、現像剤トナー濃度一定制御中は、現像装置内の非磁性トナーと磁性キャリアとの混合比（磁性キャリア及び非磁性トナーの合計重量（Ｄ）に対する非磁性トナー重量（Ｔ）の割合、以下、「Ｔ／Ｄ比」という）を一定制御するためトナー帯電量は制御できない。一方、パッチ画像濃度一定制御中は、トナー帯電量を一定制御する（つまりトナー付着量を一定制御する）ためＴ／Ｄ比は制御できない。つまり、現像剤トナー濃度一定制御中は、トナー付着量（つまり画像濃度）がばらつき、パッチ画像濃度一定制御中は、Ｔ／Ｄ比がばらつく。

このため通常制御では２色ともトナー付着量のばらつきが少ないパッチ画像濃度一定制御に対して２種類の制御が同時に動いている。例えば、マゼンタ色が現像剤濃度一定制御で、シアン色がパッチ画像濃度一定制御となる場合である。この場合、２次色であるブルー画像の作像において、マゼンタ色での画像濃度のばらつきが、すべてブルー色での画像濃度（色差）変動につながる。このため、ブルー色として画像を見た場合、マゼンタ色の濃度差分だけ色味変動がでてしまうように感じるのである。

次に上述した色味について詳細に述べる。一般に、色彩はＬ*ａ*ｂ*や、それをａ*ｂ*平面において極座標表示したＬ*Ｃ*ｈ°などの色空間で表現される。ここで、Ｌ*は明度、Ｃ*は彩度、ｈ°は色相を表わす。人間が「色味が変わった」と認識し易いのは、色相ｈ°が変化した場合であるといわれている。

ここで本発明者らは２次色の実際の色の見え方と色相ｈ°の対応を検証すべく、簡単な実験を行った。まず、キヤノン（株）製フルカラーコピー機ｉＲＣ３３８０にて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のハーフトーン画像を出力する。ハーフトーンのレベルは０〜２５５レベルのうち６４レベル、８０レベル、９６レベルとした。

これらのサンプルの反射濃度を、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製分光濃度計５２８ＪＰにて測定したところ、図５（ａ）のようであった。

その後、これら単色のハーフトーンを２色選択したレッド、ブルー、グリーンのハーフトーン画像を、各単色の３段階のハーフトーンレベル（６４レベル、８０レベル、９６レベル）を組み合わせて各色を９種類出力した。

これらの２次色サンプルに関し、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製分光濃度計５２８ＪＰにて、単色のレベルがそれぞれ８０／８０レベルのサンプルを基準としてその他に８種類のサンプルのΔｈ°（基準サンプルのｈ°に対する対象サンプルのｈ°の値の差）を測定した。その結果は図５（ｂ）〜（ｄ）のようであった。

尚、前記図５（ｂ）〜（ｄ）において、８０／８０レベルの数値「…＊」は測定誤差であり、本来は「０」となるはずの値である。

このように、いずれの２次色においても、８０／８０レベルのサンプルに対しΔｈ°の絶対値が少ないのは、各図５（ｂ）〜（ｄ）の左上／右下の方向であって、左下／右上方向はもちろん、上／下方向、左／右方向に対してもΔｈ°の絶対値が大きい。つまり、２次色を構成する一方の色の濃度が下がった（上がった）場合、他方の色が変化しない場合よりも、同様に濃度が下がった（上がった）方が、色相の変化（Δｈ°の絶対値）としては小さいということである。

実際に各サンプルをマトリックス状に並べ、本発明者らが肉眼で色味を比較してみた。すると、上述したように、Δｈ°の絶対値が小さい表の左上／右下の方向が「色味」の変化としては認識しづらく、これと比較するとその他の方向は「色味」の変化が目立つように感じられた。即ち、色相を表わすｈ°の値と２次色の実際の色の見え方は実際に対応がとれていることが分かった。

また、この結果から、以下のようなことが分かる。（１）２次色を構成する２色の濃度変化が逆方向を向いていると（上記図５（ｂ）〜（ｄ）の左下／右上方向）、色相の変化（Δｈ°）が大きく、実際、人間の目にも色味が大きく変化したように見える。（２）２次色を構成する一方の色の濃度が変化せず、他方の色の濃度だけが変化した場合（上記図５（ｂ）〜（ｄ）の上／下方向、左／右方向）よりも、２色の濃度が同じ方向に変化した場合（上記図５（ｂ）〜（ｄ）の左上／右下方向）が良い。この方が、色相の変化（Δｈ°）としては小さく、実際、人間の目にも「色味」の変化としては認識し難い。

つまり、「複次色における色相の変化」という観点からすると、上記従来例は各色独立して行われるため十分でなく、各色の濃度の変動は僅かなのに、色相ｈ°が変化することで「色味が変わった」と認識されてしまうことがある。

本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は、複数の有彩色のトナーを用いてカラー画像を形成する画像形成装置において、色相の変化を効果的に抑制することを可能とするものである。

前記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、それぞれ色の異なる現像剤を収納した複数の現像手段と、前記複数の現像手段にそれぞれの現像剤を補給するための補給手段と、前記現像手段に収納された現像剤の濃度を検知する現像剤濃度検知手段と、少なくとも前記現像剤濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記現像手段の現像剤濃度が予め設定された上限値を超えないように前記補給手段の補給動作を制御する制御部と、を有し、像担持体に形成した静電像をそれぞれ色の異なる現像剤で現像してカラー画像を形成する画像形成装置において、前記制御部は、前記複数の現像手段のうち少なくとも一つの現像手段の現像剤濃度が予め設定された上限値に達した場合に、前記複数の現像手段のうち現像剤濃度が予め設定された上限値に達していない他の現像手段の現像剤濃度の該上限値を、前記上限値に達した現像手段の現像剤濃度が該上限値に達した時点の前記他の現像手段の現像剤濃度に変更することを特徴とする。

また、本発明に係る画像形成装置の他の代表的な構成は、それぞれ色の異なる現像剤を収納した複数の現像手段と、前記複数の現像手段にそれぞれの現像剤を補給するための補給手段と、前記現像手段に収納された現像剤の濃度を検知する現像剤濃度検知手段と、少なくとも前記現像剤濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記現像手段の現像剤濃度が予め設定された下限値を下回らないように前記補給手段の補給動作を制御する制御部と、を有し、像担持体に形成した静電像をそれぞれ色の異なる現像剤で現像してカラー画像を形成する画像形成装置において、前記制御部は、前記複数の現像手段のうち少なくとも一つの現像手段の現像剤濃度が予め設定された下限値に達した場合に、前記複数の現像手段のうち現像剤濃度が予め設定された下限値に達していない他の現像手段の現像剤濃度の該下限値を、前記下限値に達した現像手段の現像剤濃度が該下限値に達した時点の前記他の現像手段の現像剤濃度に変更することを特徴とする。

上記構成によれば、現像剤濃度が上限値に達していない他の現像手段の現像剤濃度の上限値を、上限値に達した現像手段の現像剤濃度が該上限値に達した時点の前記他の現像手段の現像剤濃度に変更する。これにより、上限値に達していない他の現像手段の現像剤濃度の上限値が新たに下方修正され、現像剤濃度の上昇が抑制される。

また、現像剤濃度が予め設定された下限値に達していない他の現像手段の現像剤濃度の下限値を、下限値に達した現像手段の現像剤濃度が該下限値に達した時点の前記他の現像手段の現像剤濃度に変更する。これにより、下限値に達していない他の現像手段の現像剤濃度の下限値が新たに上方修正され、現像剤濃度の下降が抑制される。

これらにより複数のトナーが重ね合わされる複合色における色味変化の小さい画像形成が可能となる。

本発明に係る画像形成装置の構成を説明する断面説明図である。 現像装置周りの構成を説明する図である。 本発明に係る画像形成装置の第１実施形態のトナー補給制御を説明するフローチャートである。 本発明に係る画像形成装置の第２実施形態のトナー補給制御を説明するフローチャートである。 （ａ）はイエロー、マゼンタ、シアンのサンプルの反射濃度をＸ−Ｒｉｔｅ社製分光濃度計５２８ＪＰにて測定した結果を示す図である。（ｂ）〜（ｄ）は単色のハーフトーンを２色選択したレッド、ブルー、グリーンのハーフトーン画像を各単色の３段階のハーフトーンレベル（６４レベル、８０レベル、９６レベル）を組み合わせて各色を９種類出力する。そして、これらの２次色サンプルに関し、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製分光濃度計５２８ＪＰにて測定した結果を示す図である。

以下、図面を参照して本発明に係る画像形成装置の実施形態を詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
先ず、図１〜図３を用いて本発明に係る画像形成装置の第１実施形態の構成について説明する。

＜画像形成装置＞
図１〜図３において、画像形成装置１００は、装置本体に原稿読み取り装置が接続される。或いは装置本体にパーソナルコンピュータ等のホスト機器が通信可能に接続される。そして、これらの機器から送られた画像情報に従って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック(Ｂｋ)の４色フルカラー画像を、電子写真方式を利用して記録材（記録シート、プラスチックシート、布等）１０に形成することが出来る。

本実施形態の画像形成装置１００は、４連タンデム式の画像形成装置であり、複数の像形成手段として、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成する第１、第２、第３、第４の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋを有する。そして、転写装置５が備える中間転写ベルト５１が図１の矢印方向に移動して各画像形成部ＰＹ〜ＰＢｋを通過する間に、中間転写ベルト５１上に各画像形成部ＰＹ〜ＰＢｋにおいて各色の画像が重ねられる。そして、この中間転写ベルト５１上で重ね合わされた多重トナー画像を記録材１０に転写することで記録画像が得られる。

本実施形態では、各画像形成部ＰＹ〜ＰＢｋの構成は、現像色が異なる以外は実質的に同一とされる。以下、イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの４つの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋを個々に区別する必要がある場合以外は、画像形成部Ｐで代表させて説明するものとし、関連する各プロセス手段についても同様とする。

画像形成部ＰＹ〜ＰＢｋは、静電像が形成される像担持体としての感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋを有する。感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋの外周には、帯電手段としての帯電装置２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋ、露光手段としての露光装置（本実施形態ではレーザー露光光学系）３が設けられる。また、感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋ上に形成した静電像を複数色のトナー画像を形成して現像する、それぞれ色の異なる現像剤を収納した複数の現像手段としての現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂｋ、転写手段としての転写装置５が設けられる。

また、クリーニング手段としてのクリーニング装置７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｂｋ、除電手段としての除電装置８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｂｋが設けられている。転写装置５は、中間転写体としての中間転写ベルト５１を有する。中間転写ベルト５１は複数のローラに掛け回されて、図１の矢印方向に回転（周回移動）する。また、中間転写ベルト５１を介して各感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋに対向する位置には一次転写部材５２Ｙ，５２Ｍ，５２Ｃ，５２Ｂｋが配置されている。また、中間転写ベルト５１が掛け回されたローラのうちの一つに対向する位置に二次転写部材５３が設けられている。

画像形成時には、先ず、帯電装置２Ｙ〜２Ｂｋによって、回転する感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋの表面を一様に帯電させる。次いで、帯電した感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋの表面を、露光装置３により画像情報信号に応じて走査露光することによって、感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋ上に静電像を形成する。感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋに形成された静電像は、現像装置４Ｙ〜４Ｂｋを用いて現像剤のトナーによりトナー画像として顕像化する。その際、消費されたトナー量に応じて各現像装置４Ｙ〜４Ｂｋにそれぞれの色のトナーを補給する補給手段となる各ホッパー２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋから各色のトナーが各現像装置４Ｙ〜４Ｂｋへと供給される。

感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋ上に形成されたトナー画像は、中間転写ベルト５１と感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋとが当接する一次転写ニップ部Ｎ１において、中間転写ベルト５１上に一次転写される。感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋ上に形成されたトナー画像は、一次転写部材５２Ｙ〜５２Ｂｋに印加される一次転写バイアス電圧の作用によって中間転写ベルト５１上に一次転写される。例えば、４色フルカラー画像の形成時には、第１の画像形成部ＰＹから順次に、各感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋから中間転写ベルト５１上にトナー画像が転写され、中間転写ベルト５１上に４色のトナー画像が重ね合わされた多重トナー画像が形成される。

一方、記録材収容部としての給送カセット９に記録材１０が収容されている。記録材１０は、ピックアップローラ、搬送ローラ及びレジストローラ等の記録材搬送部材によって、中間転写ベルト５１と二次転写部材５３とが当接する二次転写ニップ部Ｎ２に、中間転写ベルト５１上のトナー画像と同期がとられて搬送されてくる。そして、中間転写ベルト５１上の多重トナー画像は、二次転写ニップ部Ｎ２において、二次転写部材５３に印加される二次転写バイアス電圧の作用により、記録材１０上に転写される。

その後、中間転写ベルト５１から分離された記録材１０は定着装置６へと搬送される。記録材１０上に転写されたトナー画像は、定着装置６によって加熱、加圧されることによって溶融混合されると共に、記録材１０上に定着される。その後、記録材１０は機外へ排出される。

一次転写工程後に感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋ上に残留したトナー等の付着物は、クリーニング装置７Ｙ〜７Ｂｋによって回収される。また、感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋに残留した静電像は、除電装置８Ｙ〜８Ｂｋによって消去される。これにより、感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋは、次の画像形成工程に備える。また、二次転写工程後に中間転写ベルト５１上に残留したトナー等の付着物は、中間転写体クリーナ５４によって除去される。

＜現像装置＞
次に、本実施形態にて用いられる現像装置４Ｙ〜４Ｂｋについて詳しく説明する。図２において現像装置４は、その内部に各色の非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を収容する。磁界発生手段である固定のマグネット４１を内包する回転自在な現像剤担持体となる現像スリーブ４０は非磁性材料で構成される。

そして、現像装置４内の二成分現像剤を層状に保持して現像領域に担持搬送し、感光ドラム１と対向する現像領域に二成分現像剤を供給する。二成分現像剤は攪拌部材によって現像装置４内を攪拌されながら循環している。トナーは攪拌を受けることで磁性キャリア表面と摩擦帯電され、所定の電荷量を持つ。

また現像スリーブ４０には現像効率、即ち、感光ドラム１上の静電像へのトナーの付与率を向上させるために、不図示の現像バイアス電圧発生手段から直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。

＜二成分現像剤＞
次に、二成分現像剤について説明する。トナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。そして、トナーは、負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は５μｍ以上、且つ８μｍ以下が好ましい。本実施形態では体積平均粒径が７．０μｍのトナーを使用した。

また、磁性キャリアは、例えば表面酸化、或いは未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或いは酸化物フェライトなどが好適に使用可能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。そして、磁性キャリアは、体積平均粒径が２０μｍ〜５０μｍ、好ましくは３０μｍ〜４０μｍであり、抵抗率が１×１０^７Ωｃｍ以上、好ましくは１×１０^８Ωｃｍ以上である。本実施形態では体積平均粒径が４０μｍ、抵抗率が５×１０^７Ωｃｍ、磁化量が２６０ｅｍｕ／ｃｃの磁性キャリアを用いた。

尚、本実施形態にて用いられるトナーについて、体積平均粒径は以下に示す装置及び方法にて測定した。測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−II型（コールター社製）、個数平均分布、体積平均分布を出力するためのインターフェース（日科機社製）を使用した。電界水溶液として、一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液を使用した。

測定方法は以下に示す通りである。即ち、上記の電界水溶液１００ｍｌ〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１ｍｌ加え、測定試料を０．５ｍｇ〜５０ｍｇ加える。試料を懸濁した電界水溶液は超音波分散器で約１分間〜３分間の分散処理を行ない、上記のコールターカウンターＴＡ−II型により、１００μｍのアパーチャーを用いて２μｍ〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布を求める。こうして求めた体積平均分布より、体積平均粒径を得る。

また、本実施形態にて用いられる磁性キャリアの抵抗率は、測定電極面積４ｃｍ^２、電極間間隔０．４ｃｍのサンドイッチタイプのセルを用いて、片方の電極に１ｋｇの重量の加圧下で、両電極間の印加電圧Ｅ（Ｖ／ｃｍ）を印加する。そして、回路に流れた電流から、磁性キャリアの抵抗率を得る方法によって測定した。

さらに現像装置４内（現像手段内）には二成分現像剤の透磁率を検知することで現像剤トナー濃度（二成分現像剤におけるトナーの重量比）を検知するための現像剤濃度検知手段となる透磁率検知センサ４７が設けられている。また、感光ドラム１の回転方向における現像装置４の現像スリーブ４０よりも下流側で該現像装置４と一次転写部材５２との間にはトナー付着量検知センサ４６が設けられている。

トナー付着量検知センサ４６は感光ドラム１上に濃度検知用の参照画像（以下、「パッチ画像」という）を作像して、そのパッチ画像上のトナー付着量を検知する画像濃度検知手段である。トナー付着量検知センサ４６及び透磁率検知センサ４７は、各色の現像剤の特性値を検知する特性検知手段として構成される。

＜トナー濃度検知原理＞
ここで、透磁率検知センサ４７によるトナー濃度検知原理について説明する。先ず、二成分現像剤中に含まれる磁性キャリアは透磁率を持っている。そして、現像時に現像装置４内のトナーのみが消費されると、見かけ上の透磁率が上昇する。また、現像装置４内にトナーのみが補給されて磁性キャリアの中にトナーが多く含まれてくるにつれて見かけ上の透磁率が低下する。

このように、二成分現像方式では現像装置４内の非磁性トナーと磁性キャリアとの混合比（磁性キャリア及び非磁性トナーの合計重量（Ｄ）に対する非磁性トナー重量（Ｔ）の割合、以下、「Ｔ／Ｄ比」という）が変化する。その結果、トナー帯電量が変化することで現像特性が変化し、出力画像濃度が変化する。

これにより、透磁率検知センサ４７は、現像装置４内の現像剤のＴ／Ｄ比が高くなる（トナーの比率が多くなる）に連れて見かけ上の透磁率が低下するため検知信号値が低下する。従って、透磁率検知センサ４７の検知信号値が大きくなった場合にはトナーの量が減少したと判断してトナーの補給を行う。

制御部となるＣＰＵ１１は、透磁率検知センサ４７の検知結果に基づいて、現像装置４内の現像剤濃度が予め設定された上限値Ｓjhを超えないように、且つ予め設定された下限値Ｓjlを下回らないようにホッパー20の補給動作を制御する。

＜パッチ画像濃度検知原理＞
一方、パッチ画像上のトナー付着量を検知する画像濃度検知手段となるトナー付着量検知センサ４６は正反射光センサを採用しているためパッチ画像濃度が濃いと検知信号値が大きくなる。従って、トナー付着量検知センサ４６の検知信号値が小さくなった場合にはトナーの量が減少したと判断してトナーの補給を行う。

制御部となるＣＰＵ（中央演算装置）１１は、透磁率検知センサ４７の検知結果に基いて、複数の現像手段となる現像装置４Ｙ〜４Ｂｋのうち少なくとも一つの現像装置４内の現像剤トナー濃度が所定範囲外となったか否かを判断する。そして、ＣＰＵ１１は現像装置４内の現像剤トナー濃度が所定範囲外となった場合に、該所定範囲外となった現像装置４へのトナー補給動作制御を透磁率検知センサ４７の検知結果に基いてトナー補給動作を制御する。

ＣＰＵ１１は、トナー付着量検知センサ４６及び透磁率検知センサ４７の検知信号に基づいてトナー補給動作を制御する。そして、これらトナー付着量検知センサ４６及び透磁率検知センサ４７の検知信号に基づいてトナー補給量を算出する。そして、補給手段となるホッパー２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋからそれぞれの色のトナーを現像装置４Ｙ〜４Ｂｋ内に補給することで出力画像濃度を安定化させる。

＜トナー補給制御＞
次に図３を参照してトナー補給制御について説明する。なお、図３に示すステップ１以降のトナー濃度範囲の検知及びこれに基づく濃度制御は画像形成動作中は常に実行されている。

図３のステップＳ１において、通常の画像形成動作中に現像装置４Ｙ〜４Ｂｋ内の現像剤トナー濃度を透磁率検知センサ４７によりそれぞれ検知する。そして、予め設定したＴ／Ｄ比の上限値Ｓjhと下限値Ｓjlとの間となる現像剤トナー濃度範囲内であるか否かを判断する。例えば、初期の現像剤トナー濃度を各色のＴ／Ｄ比が８％の現像剤を用いて、Ｔ／Ｄ比の上限値Ｓjhを１２％、Ｔ／Ｄ比の下限値Ｓjlを６％と設定する。

ステップＳ１において、透磁率検知センサ４７による検知結果が、所定の現像剤トナー濃度範囲内であると判断された場合は、ステップＳ２に進む。そして、ステップ２では後述するように、各色で初期値として予め設定されたＴ／Ｄ比の上限値Ｓjh、下限値Ｓjlが変更されていた場合がある。その場合には、その変更した他色（例えば、Ｂ、Ｃ、Ｄ色）のトナー濃度としてのＴ／Ｄ比の上限値Ｓjh、下限値Ｓjlを初期値（初期上限値、初期下限値）に戻す。

即ち、ＣＰＵ１１は、現像剤濃度が予め設定された上限値Ｓjhに達した現像装置４の現像剤濃度が低下して該上限値Ｓjhを下回った場合に該上限値Ｓjhが変更された現像装置４の現像剤濃度の上限値Ｓjhを予め設定された初期上限値Ｓjhに戻す。また、ＣＰＵ１１は、現像剤濃度が予め設定された下限値Ｓjlに達した現像装置４の現像剤濃度が上昇して該下限値Ｓjlを超えた（上回った）場合に該下限値Ｓjlが変更された現像装置４の現像剤濃度の下限値Ｓjlを予め設定された初期下限値Ｓjlに戻す。

そして、ＣＰＵ１１は、トナー濃度としてのＴ／Ｄ比が上限値Ｓjhと下限値Ｓjlとの範囲内に入るようにパッチ画像濃度一定制御を行う。

そして、所定のタイミングで感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋ上に画像濃度検知用の参照画像としてパッチ画像を作像する（ステップＳ３）。パッチ画像は予め定められた濃度（例えば、初期濃度を「０．８」とする）に対応するパッチ静電像を感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋ上に形成し、このパッチ静電像を現像装置４Ｙ〜４Ｂｋにより現像する。

次いで、このようにして得られたトナー画像からなるパッチ画像に、トナー付着量検知センサ４６のＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光部から光を照射し、その反射光を光電変換素子等の受光部で受光する。これにより、感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋ上に形成した今現在の実際のパッチ画像濃度を示すトナー付着量検知センサ４６のパッチ画像濃度検知信号値Ｓpdを検知する。

そして、トナー付着量検知センサ４６で検知したパッチ画像濃度検知信号値Ｓpdと、予め設定してあるパッチ画像の規定濃度（初期濃度）に対応するパッチ画像濃度基準信号値Ｓpiとの差分を算出する（ステップＳ４）。そして、現像剤トナー濃度の１％変化時のパッチ画像濃度信号値差をΔＳｐ、現像剤トナー濃度の１％分のトナー量をＴとし、以下の数１式により初期濃度に戻すのに必要なトナー量を算出する（ステップＳ５）。

［数１］
トナー補給量＝｛（Ｓpi−Ｓpd）／ΔＳｐ｝×Ｔ

尚、前記数１式において、{（Ｓpi−Ｓpd）／ΔＳｐ}は、パッチ画像濃度検知信号値Ｓpdと、パッチ画像濃度基準信号値Ｓpiとの差分値が何％分の現像剤トナー濃度の変化であるかを示す。パッチ画像濃度検知信号値Ｓpdはトナー付着量検知センサ４６により検知した今現在の実際のパッチ画像濃度である。パッチ画像濃度基準信号値Ｓpiはパッチ画像の規定濃度に対応する信号値である。そして、それに現像剤トナー濃度の１％分のトナー量Ｔを積算することで補給すべき必要なトナー量を算出する。尚、パッチ画像の規定濃度に対応するパッチ画像濃度基準信号値Ｓpiは現像剤交換時に画像形成装置１００内のバックアップ値としてＣＰＵ１１に格納しておく。

ステップＳ６において、現在設定されているパッチ画像濃度上限信号値Ｓphと、今現在のパッチ画像濃度検知信号値Ｓpdとを比較する。{Ｓph＞Ｓpd}である場合には、今現在の実際のパッチ画像濃度が現在設定されているパッチ画像濃度上限に達していないと判断する。そして、ステップＳ７に進んで、前記数１式により算出されたトナー補給量をホッパー２０Ｙ〜２０Ｂｋから現像装置４Ｙ〜４Ｂｋにそれぞれ補給した後、終了（ステップＳ８）する。

また、前記ステップＳ６において、{Ｓph≦Ｓpd}となった場合には、今現在の実際のパッチ画像濃度が現在設定されているパッチ画像濃度上限に到達したか或いは越えたと判断する。そして、ステップＳ９に進んで現像装置４Ｙ〜４Ｂｋへのトナーの補給をそれぞれ停止した後、終了（ステップＳ１０）する。即ち、ステップＳ３〜Ｓ１０によりパッチ画像濃度が初期濃度となるように制御される。

一方、前記ステップＳ１において、現像装置４Ｙ〜４Ｂｋ内の現像剤の透磁率検知センサ４７による今現在の実際の透磁率検知信号値をＴ／Ｄ比に換算した値Ｓjdが、予め設定された所定のＴ／Ｄ比の下限値Ｓjlに達した場合はステップＳ１１に進む。或いは、予め設定された所定のＴ／Ｄ比の上限値Ｓjhに達した場合はステップＳ１７に進む。

（Ａ色の現像剤トナー濃度が下限値に達した場合）
前記ステップＳ１１において、Ｔ／Ｄ比（トナー濃度）が下限値Ｓjlに達した（所定範囲外となった）色（Ａ色）でない他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）の現像装置４に関してはステップＳ１２に進む。そして、他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）のＴ／Ｄ比の下限値Ｓjlを、Ｔ／Ｄ比が下限値Ｓjlに達したＡ色のＴ／Ｄ比が下限値Ｓjlに達した時に検出された他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）のＴ／Ｄ比を新たな下限値Ｓjlとして変更する。

前記ステップＳ１１において、Ｔ／Ｄ比が下限値Ｓjlに達したＡ色の現像装置４に関してはステップＳ１３に進み、必要な強制トナー補給量を以下の数２式により算出する。

Ｔ／Ｄ比が下限値Ｓjlに達したＡ色の現像装置４に必要な強制トナー補給量とは以下の通りである。Ａ色の現像装置４内の現像剤の透磁率検知センサ４７による今現在の実際の透磁率検知信号値をＴ／Ｄ比に換算した値Ｓjdが、予め設定されたＴ／Ｄ比の下限値Ｓjlを下回っている場合に、該下限値Ｓjlに到達するまでに必要なトナー量である。

尚、以下の数２式において、ΔＳｊは現像剤トナー濃度の１％変化時の透磁率信号値差をＴ／Ｄ比に換算した値、Ｔは現像剤トナー濃度の１％分のトナー量である。

［数２］
必要強制トナー補給量＝｛（Ｓjl−Ｓjd）／ΔＳｊ｝×Ｔ

前記数２式において、{（Ｓjl−Ｓjd）／ΔＳｊ}は、今現在の実際の透磁率検知信号値をＴ／Ｄ比に換算した値Ｓjdと、予め設定されたＴ／Ｄ比の下限値Ｓjlとの差分値が何％分の現像剤トナー濃度の変化であるかを示す。

そして、それに現像剤トナー濃度の１％分のトナー量Ｔを積算することで、Ｔ／Ｄ比の下限値Ｓjlを下回った今現在の実際のＴ／Ｄ比が該Ｔ／Ｄ比の下限値Ｓjlに到達するまでに補給すべき必要なトナー量を算出するものである。

尚、予め設定されたＴ／Ｄ比の下限値Ｓjlと、上限値Ｓjhは画像形成装置１００内のバックアップ値としてＣＰＵ１１に格納しておく。

一方、他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）の現像装置４については、前述のＡ色の現像装置が現像剤トナー濃度下限値に達した時点における当該他色の現像装置の現像剤トナー濃度を下限値として設定する（ステップ１２）。すなわち、他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）の現像装置４に必要な強制トナー補給量とは以下の通りである。

他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）の現像装置４内の現像剤の透磁率検知センサ４７による今現在の実際の透磁率検知信号値をＴ／Ｄ比に換算した値Ｓjdを考える。更に、Ａ色のＴ／Ｄ比が下限値Ｓjlに達した時点の他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）の現像装置４内の現像剤の透磁率検知センサ４７により検出した透磁率検知信号値をＴ／Ｄ比に換算した値Ｓjcを考える。そして、ＳjdがＳjcに到達するまでに必要なトナー量である。

尚、以下の数３式において、ΔＳｊは現像剤トナー濃度の１％変化時の透磁率信号値差をＴ／Ｄ比に換算した値、Ｔは現像剤トナー濃度の１％分のトナー量である。

［数３］
必要強制トナー補給量＝｛（Ｓjc−Ｓjd）／ΔＳｊ｝×Ｔ

前記数３式において、{（Ｓjc−Ｓjd）／ΔＳｊ}は、何％分の現像剤トナー濃度の変化であるかを示す。即ち、随時測定される他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）の透磁率検知信号値をＴ／Ｄ比に換算した値Ｓjdを考える。更に、Ａ色のＴ／Ｄ比が下限値Ｓjlに達した時点の他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）の現像装置４内の現像剤の透磁率検知センサ４７により検出した透磁率検知信号値をＴ／Ｄ比に換算した値Ｓjcを考える。そして、ＳjdとＳjcとの差分値が何％分の現像剤トナー濃度の変化であるかを示す。

そして、それに現像剤トナー濃度の１％分のトナー量Ｔを積算する。これにより、Ａ色のＴ／Ｄ比が下限値Ｓjlに達した時点で変更された他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）の新たなＴ／Ｄ比の下限値Ｓjl（＝Ｓjc）を下回る場合がある。そのときは、そのときのＴ／Ｄ比が新たに設定したＴ／Ｄ比の下限値Ｓjlに到達するまでに補給すべき必要なトナー量を算出するものである。

そして、ステップＳ１４において、現在設定されているＴ／Ｄ比の下限値Ｓjlと、検出値Ｓjdとを比較する。そして、｛Ｓjl＞Ｓjd｝であれば、予め設定されたＴ／Ｄ比の下限値Ｓjlを下回っていると判断してステップＳ１５に進んで前記数３式により算出されたトナー量だけ強制トナー補給した後、終了する（ステップＳ１６）。

前記ステップＳ１４において、｛Ｓjl≦Ｓjd｝であれば、検出されたＴ／Ｄ比が予め設定されたＴ／Ｄ比の下限値Ｓjl以上となり、トナー濃度が所定範囲内となったと判断して前記ステップＳ３に進む。そして、該ステップＳ３〜Ｓ１０によりパッチ画像濃度が初期濃度となるように制御される。なお、Ａ色の現像装置の現像剤トナー濃度が所定範囲内に戻ったときは、前述したステップ２において変更した他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）の現像剤トナー濃度の下限値Ｓjlも初期値に戻す。

（Ａ色の現像剤トナー濃度が上限値に達した場合）
一方、前記ステップＳ１７において、Ｔ／Ｄ比（トナー濃度）が上限値Ｓjhに達した（所定範囲外となった）色（Ａ色）でない他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）の現像装置４に関してはステップＳ１８に進む。そして、他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）のＴ／Ｄ比の上限値Ｓjhを、Ｔ／Ｄ比が上限値Ｓjhに達したＡ色のＴ／Ｄ比が上限値Ｓjhに達した時に検出された他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）のＴ／Ｄ比を新たな上限値Ｓjhとして変更する。そして、前記ステップＳ３〜Ｓ１０に進んでパッチ画像濃度が初期濃度となるように制御される。

前記ステップＳ１７において、Ｔ／Ｄ比が上限値Ｓjhに達したＡ色の現像装置４に関してはステップＳ１９に進み、トナー補給を停止した後、終了する（ステップＳ２０）。

本実施形態では、前記ステップＳ１において、{Ｓjh≦Ｓjd}である場合には、今現在の実際の現像剤トナー濃度がＴ／Ｄ比の上限値Ｓjhの１２％に到達したと判断する。

前記ステップＳ１において、{Ｓjh＞Ｓjd}である場合には、現像剤トナー濃度がＴ／Ｄ比の上限値Ｓjhの１２％よりも低い状態であると判断する。

前記ステップＳ１において、{Ｓjl＞Ｓjd}である場合には、今現在の実際の現像剤トナー濃度がＴ／Ｄ比の下限値Ｓjlの６％よりも低い状態であると判断する。

一方、前記ステップＳ１において、{Ｓjl≦Ｓjd}である場合には、今現在の実際の現像剤トナー濃度がＴ／Ｄ比の下限値Ｓjlと等しいか、それよりも高い状態であると判断する。

前記ステップＳ１において、{Ｓjl＜Ｓjd＜Ｓjh}となり、現像剤トナー濃度のＴ／Ｄ比が下限値Ｓjlの６％と、上限値Ｓjhの１２％との上下範囲内に入る。その場合には、前記ステップＳ３〜Ｓ１０に進んでパッチ画像濃度が初期濃度となるように制御される。

本実施形態では、初期の現像剤トナー濃度を各色のＴ／Ｄ比が８％の現像剤を用い、Ｔ／Ｄ比の上限値Ｓjhを１２％、Ｔ／Ｄ比の下限値Ｓjlを６％と設定した。また、パッチ画像の初期濃度は「０．８」とした。

＜作用効果＞
上記のように制御することで、現像剤濃度が上限値Ｓjhに達していない他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）の現像装置４（現像手段）内の現像剤濃度の上限値Ｓjhを以下に変更する。即ち、上限値Ｓjhに達したＡ色の現像装置４内の現像剤濃度が該上限値Ｓjhに達した時点の他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）の現像装置４内の現像剤濃度に変更する。これにより、上限値Ｓjhに達していない他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）の現像装置４内の現像剤濃度の上限値Ｓjhが新たに下方修正され、現像剤濃度の上昇が抑制される。

また、現像剤濃度が予め設定された下限値Ｓjlに達していない他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）の現像装置４内の現像剤濃度の下限値Ｓjlを以下に変更する。即ち、下限値Ｓjlに達したＡ色の現像装置４内の現像剤濃度が該下限値Ｓjlに達した時点の他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）の現像装置４内の現像剤濃度に変更する。これにより、下限値Ｓjlに達していない他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）の現像装置４内の現像剤濃度の下限値Ｓjlが新たに上方修正され、現像剤濃度の下降が抑制される。

これらにより複数のトナーが重ね合わされる複合色における色味変化の小さい画像形成が可能となる。

ここで、透磁率検知センサ４７は現像剤の嵩密度の影響を受ける。このため、前記ステップＳ１３における必要強制トナー補給量の算出タイミングが終了している場合がある。更に、画像形成が終了して現像装置４の現像スリーブ４０の回転が終了している場合がある。それらの場合は、画像形成終了後の後回転時に現像スリーブ４０を回しながら透磁率を検出するタイミングを設ける。

例えば、４色Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのうち、Ａ色のＴ／Ｄ比が該Ａ色の下限値Ｓjlに到達し、Ａ色以外のＢ色のＴ／Ｄ比が該Ｂ色の上限値Ｓjhに到達したとする。その場合には、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ色のＴ／Ｄ比の上限値Ｓjhと下限値Ｓjlは、Ａ色のＴ／Ｄ比が該Ａ色の下限値Ｓjlに到達した時点の各Ｂ，Ｃ，Ｄ色のＴ／Ｄ比をそれぞれの色の新たな下限値Ｓjlとして変更して設定する。また、Ｂ色のＴ／Ｄ比が該Ｂ色の上限値Ｓjhに到達した時点の各Ａ，Ｃ，Ｄ色のＴ／Ｄ比をそれぞれの色の新たな上限値Ｓjhとして変更して設定する。

これにより、Ｔ／Ｄ比が下限値Ｓjlに到達したＡ色以外の色は、Ａ色のＴ／Ｄ比が下限値Ｓjlに到達した時点における各色のＴ／Ｄ比が該各色のＴ／Ｄ比の下限値Ｓjlに上方修正されて現像剤濃度がそれ以上下降することを抑制する。また、Ｔ／Ｄ比が上限値Ｓjhに到達したＢ色以外の色は該Ｂ色のＴ／Ｄ比が上限値Ｓjhに到達した時点における各色のＴ／Ｄ比が該各色のＴ／Ｄ比の上限値Ｓjhに下方修正されて現像剤濃度がそれ以上上昇することを抑制する。このためＡ色と他のＢ，Ｃ，Ｄ色とで作られた複次色における色味変動を抑えることが出来る。

なお、本実施形態の画像形成装置１００で用いた感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの材質、現像剤および画像形成装置１００の構成等はこれらに限ったものではなく、本発明が様々な現像剤および画像形成装置１００に適用可能であることは言うまでもない。具体的にはトナーの色や色数、各色のトナー現像を行う順序、現像剤担持体である現像スリーブ４０の本数等は本実施形態に限定されるものではない。また、現像剤濃度検知手段として透磁率検知センサ４７を用いて説明したが、従来から用いられている光学センサ等を適用することも出来る。

〔第２実施形態〕
次に図４を用いて本発明に係る画像形成装置の第２実施形態の構成について説明する。

前記第１実施形態では、例えばＡ色の現像手段の現像剤濃度が上下限値を超えたときに以下の通り制御する。即ち、他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）の現像剤濃度の上下限値を、前記Ａ色の現像剤濃度が上限値を超えた時点、或いは下限値を下回った時点の該他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）の現像剤濃度に変更する構成とした。

本実施形態では現像剤濃度一定制御が行われる色（Ａ色）の現像剤濃度が予め設定された設定範囲を逸脱して所定範囲外（設定範囲外）となり、該色（Ａ色）の画像濃度が変化する。その際に、他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）の目標画像濃度を前記変化したＡ色の画像濃度に変更する構成としたものである。

制御部となるＣＰＵ１１は、透磁率検知センサ４７の検知結果に基づいて、現像装置４の現像剤濃度が予め設定された範囲を超えないようにポッパー20の補給動作を制御する。更に、トナー付着量検知センサ４６の検知結果に基づいて、現像装置４により現像された画像濃度が所定の目標画像濃度になるようにポッパー20の補給動作を制御する。

現像剤トナー濃度一定制御時はトナー帯電量の変化が発生し得る状況となる。例えば、現像剤トナー濃度がＴ／Ｄ比の上限値Ｓjhでの一定制御時に更にトナー帯電量が上昇するチャージアップを生じることで現像特性が変化し、トナー付着量（パッチ画像濃度）が低下する。

第１実施形態と同様に、複数の現像装置４のうち少なくとも一つの現像装置４の現像剤トナー濃度（現像剤濃度）が所定範囲外となる場合がある。本実施形態では現像剤トナー濃度が所定範囲外となったＡ色の現像装置４により現像された画像濃度が変化したときの画像濃度を、現像剤濃度が所定範囲を外れていない他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）の現像装置４の目標画像濃度として変更する。

以下、図４を用いて第２実施形態について具体的に説明する。図４は図３のフローチャートのステップＳ１１，Ｓ１７とステップＳ４の間に挿入されるサブルーチンである。

図３のステップＳ１において現像剤トナー濃度が所定範囲内であるときはステップＳ２以降に進んでパッチ画像濃度一定制御によりトナー補給が行われる。

前記ステップＳ１において、現像剤トナー濃度が上限値Ｓjhに到達した場合はステップＳ１７に進み、現像剤トナー濃度が下限値Ｓjlに到達した場合はステップＳ１１に進む。各ステップＳ１１，Ｓ１７において、現像剤トナー濃度が所定範囲外となった色（Ａ色）でない他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）の場合には、図３に示したステップＳ４に進み、通常のパッチ画像濃度一定制御が行われる。前記各ステップＳ１１，Ｓ１７において、現像剤トナー濃度が所定範囲外となった色（Ａ色）の場合には、図４のステップＳ５１において、Ａ色のパッチ画像濃度が予め設定されたＡ色の初期パッチ画像濃度（０．８）に対して変化したか否かを判断する。

そして、Ａ色のパッチ画像濃度が初期パッチ画像濃度に対して変化していなければ図３に示したステップＳ４に進み、通常のパッチ画像濃度一定制御が行われる。一方、Ａ色のパッチ画像濃度が初期パッチ画像濃度に対して変化した場合には図４に示すステップＳ５２に進む。そして、ステップＳ５２において、トナー濃度が所定範囲外となった色（Ａ色）が初期パッチ画像濃度（０．８）に戻ったか否かを判断する。

そして、Ａ色のパッチ画像濃度が初期パッチ画像濃度（０．８）に戻った時点で、ステップＳ５９へ進んで他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）のパッチ画像目標濃度を各色の初期パッチ画像濃度（０．８）に戻す。その後、図３に示すステップＳ４に進み、通常のパッチ画像濃度一定制御が行われる。

前記ステップＳ５２において、Ａ色のパッチ画像濃度が初期パッチ画像濃度（０．８）に戻っていない場合にはステップＳ５３に進む。

そして、現像剤トナー濃度が所定範囲を外れていない他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）のパッチ画像目標濃度を、トナー濃度が所定範囲外となった色（Ａ色）の現像装置４により現像された画像濃度が変化したときの各色のパッチ画像濃度に変更する。

そして、ステップＳ５４において、他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）の変更したパッチ画像目標濃度と、各色の今現在の実際のパッチ画像濃度検出値とを比較し、ステップＳ５５において、必要強制トナー補給量を以下の数４式により算出する。

即ち、トナー濃度が所定範囲外となった色（Ａ色）において更にトナー帯電量が上昇するチャージアップが生じた際に、Ａ色のパッチ画像濃度をトナー付着量検知センサ４６で検知する。そして、Ａ色のパッチ画像濃度が例えば初期パッチ画像濃度である０．８から０．７に低下したとする。この時点で他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）におけるパッチ画像目標濃度を初期パッチ画像濃度である０．８から、低下したＡ色のパッチ画像濃度である０．７に変更する。

以下の数４式において、ＳpAはＡ色のパッチ画像濃度が初期パッチ画像濃度（０．８）に対して変化した時のＡ色のパッチ画像濃度（０．７）に相当するパッチ画像濃度検知信号値である。Ｓpdは感光ドラム１上に形成したＢ色のパッチ画像の今現在の実際のパッチ画像濃度に対する検知信号値である。ΔＳｐは現像剤トナー濃度の１％変化時のパッチ画像濃度信号値差である。Ｔは現像剤トナー濃度の１％分のトナー量である。

［数４］
必要強制トナー補給量＝｛（ＳpA−Ｓpd）／ΔＳｐ｝×Ｔ

尚、前記数４式において、{（ＳpA−Ｓpd）／ΔＳｐ}は、何％分の現像剤トナー濃度の変化であるかを示す。即ち、Ａ色のパッチ画像濃度が初期パッチ画像濃度（０．８）に対して変化した時のＡ色のパッチ画像濃度検知信号値ＳpAと、他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）のパッチ画像濃度検知信号値Ｓpdとの差分値が何％分の現像剤トナー濃度の変化であるかを示す。そして、それに現像剤トナー濃度の１％分のトナー量Ｔを積算することで補給すべき必要なトナー量を算出する。

ステップＳ５６において、設定変更したパッチ画像目標濃度のパッチ画像濃度検知信号値ＳpAと、他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）のパッチ画像濃度検知信号値Ｓpdとを比較する。{ＳpA＞Ｓpd}である場合には、他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）の今現在の実際のパッチ画像濃度が、設定変更したパッチ画像目標濃度に達していないと判断する。そして、ステップＳ５７に進んで、前記数４式により算出されたトナー補給量をホッパー２０から現像装置４に補給する。その後、前記ステップＳ５２に戻る。

また、前記ステップＳ５６において、{ＳpA≦Ｓpd}である場合には、他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）の今現在の実際のパッチ画像濃度が、設定変更したパッチ画像目標濃度に到達したと判断する。或いは該変化時のＡ色のパッチ画像濃度を越えたと判断する。そして、ステップＳ５８に進んで現像装置４へのトナーの補給を停止した後、終了する（ステップＳ６０）。

なお、Ａ色の現像特性が回復してＡ色の現像剤トナー濃度が所定範囲内となり、現像剤トナー濃度が設定範囲外であったＡ色のパッチ画像濃度が初期パッチ画像濃度（初期画像濃度）（０．８）に戻る（ステップＳ５２）。その時点で、他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）のパッチ画像目標濃度も初期のパッチ画像濃度（初期画像濃度）（０．８）に戻す（ステップＳ５９）。その後、図３に示した前記ステップＳ４に進み、通常のパッチ画像濃度一定制御が行われる。

例えば４色中で２色以上のトナー濃度が所定範囲外となった場合などは、その２色のうちでパッチ画像濃度が一番低い色に合わせる。これにより、トナー帯電量を略同一にすることが可能になるため、更に色味の変化を小さくすることが出来る。

さらに、複数色のうちの何れかの色のトナー濃度が上昇して所定範囲外となり、前記と逆にトナー帯電量の低下であるチャージダウンが生じる場合が考えられる。その場合でも、それ以外の色のパッチ画像濃度目標値を前記現像剤トナー濃度が上昇した色のパッチ画像濃度に変更することで同一の制御が達成出来る。

また、本実施形態の画像形成装置１００で用いた感光ドラム１の材質、現像剤および画像形成装置１００の構成等はこれらに限ったものではなく、様々な現像剤および画像形成装置１００に適用可能である。具体的にはトナーの色や色数、各色のトナー現像を行う順序、濃度データ測定位置等は本実施形態に限定されるものではない。

本実施形態によれば、Ａ色のみについて現像剤トナー濃度が所定範囲内に入るように制御する。そして、他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）については以下の通り制御する。即ち、現像剤トナー濃度が所定範囲外となったＡ色のトナー画像濃度が変化した際に、現像剤トナー濃度が所定範囲を外れていない他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）の目標トナー画像濃度を前記変化したＡ色のトナー画像濃度に変更するように制御する。

このため他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）については、トナー画像濃度一定制御から現像剤トナー濃度一定制御にトナー補給制御方式を変更することなく、現像特性（つまりトナー摩擦帯電量）をＡ色と他色（Ｂ、Ｃ、Ｄ色）とで合わすことができる。これにより複数のトナーが重ね合わされる複合色における色味変化の小さい画像形成が可能となる。

〔第３実施形態〕
前記第２実施形態により感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋ上のトナー帯電量を全色略同一にすることが可能となった。しかしながら、初期のトナー帯電量とは違った状態で安定化させてしまっているため、あるレベル以上のトナー帯電量の変化が発生した場合、転写効率の低下による色味変動が発生してしまうことがある。そこで、第３実施形態として、前記トナー帯電量の変化を簡易な方法により算出し、これを一次転写部材５２に印加する転写電圧にフィードバックすることで色味変動を抑制する例を示す。

本実施形態ではＣＰＵ１１が帯電量算出手段を兼ねる。このＣＰＵ１１はパッチ画像上の目標トナー付着量の変更時に、画像濃度検知手段となるトナー付着量検知センサ４６により検知されるトナー付着量の変化から現像剤のトナー帯電量変化を算出する。

ＣＰＵ１１は、算出結果に基づいて、一次転写部材５２に印加する転写電圧値を変更する転写電圧変更手段を兼ねる。転写電圧変更手段は感光ドラム１から被転写体となる中間転写ベルト５１へトナーを転写するために一次転写部材５２に印加する転写電圧値を変更する。

具体的には、トナー帯電量の変化量を以下のように算出する。感光ドラム１上の現像トナーで充電する電荷量（Ｑ／ｓ）と、トナー付着量（ｍｇ／ｃｍ^２）と、トナー帯電量（ｕＣ／ｇ）の関係は、以下の数５式で与えられる。

［数５］
Ｑ／ｓ＝トナー付着量×トナー帯電量（＝一定∝現像コントラスト電位）

つまり、パッチ画像濃度としてのトナー付着量の変化はトナー帯電量の変化として考えられる。従って、トナー付着量が１／２になればトナー帯電量は２倍になったと推定出来る。そこで、パッチ画像濃度が大きくなれば転写電圧値を小さくし、逆にパッチ画像濃度が小さくなれば転写電圧値が大きくなるように設定する。そして、トナー帯電量に対する一次転写部材５２に印加する最適な転写電圧値はＣＰＵ１１内に格納しておく。

現像後のパッチ画像の単位面積当たりの電荷量の関係は、前記数５式に示すように、トナー付着量と、トナー帯電量との積が一定になる。このことから、同一の現像コントラストであれば、パッチ画像濃度検知により検出可能なトナー付着量が少なくなった場合、トナー帯電量が上がっていると判断できる。そして、この場合は最適転写電流を大きくする必要がある。この関係はトナー付着量が多くなった場合も同様に適用可能である。

上記のように、トナー付着量が少なくなった場合（パッチ画像濃度が低くなった場合）には転写電流を大きくする（転写電圧を大きくする）。逆にトナー付着量が多くなった場合（パッチ画像濃度が高くなった場合）には転写電流を小さくする（転写電圧を小さくする）。このトナー帯電量と最適転写電流との関係は、一義的（プロセススピードを含む）に決まるため、トナー帯電量に対する一次転写部材５２に印加する最適な転写電圧値のテーブル等を画像形成装置１００のＣＰＵ１１内に格納しておくことで対応できる。

＜作用効果＞
これにより、トナー付着量の変化によりトナー帯電量の変化が所定のレベル以上になった際には、一次転写部材５２に印加する転写電圧値として最適な転写電圧（もしくは転写電流）をフィードバックすることで効率の良い転写が出来るようになる。

例えば、パッチ画像濃度が変化する場合には、トナー帯電量の変化量を算出して一次転写部材５２に印加する転写電圧値にフィードバックすることで、画像弊害なく色味の変化の小さい画像形成装置１００を提供することが出来る。

１，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋ …感光ドラム（像担持体）
４，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂｋ …現像装置（現像手段）
１１ …ＣＰＵ（制御部）
２０，２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋ …ホッパー（補給手段）
４６ …トナー付着量検知センサ（画像濃度検知手段）
４７ …透磁率検知センサ（現像剤濃度検知手段）

Claims (9)

1. それぞれ色の異なる現像剤を収納した複数の現像手段と、
   前記複数の現像手段にそれぞれの現像剤を補給するための補給手段と、
   前記現像手段に収納された現像剤の濃度を検知する現像剤濃度検知手段と、
   少なくとも前記現像剤濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記現像手段の現像剤濃度が予め設定された上限値を超えないように前記補給手段の補給動作を制御する制御部と、
   を有し、像担持体に形成した静電像をそれぞれ色の異なる現像剤で現像してカラー画像を形成する画像形成装置において、
   前記制御部は、前記複数の現像手段のうち少なくとも一つの現像手段の現像剤濃度が予め設定された上限値に達した場合に、前記複数の現像手段のうち現像剤濃度が予め設定された上限値に達していない他の現像手段の現像剤濃度の該上限値を、前記上限値に達した現像手段の現像剤濃度が該上限値に達した時点の前記他の現像手段の現像剤濃度に変更することを特徴とする画像形成装置。
2. それぞれ色の異なる現像剤を収納した複数の現像手段と、
   前記複数の現像手段にそれぞれの現像剤を補給するための補給手段と、
   前記現像手段に収納された現像剤の濃度を検知する現像剤濃度検知手段と、
   少なくとも前記現像剤濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記現像手段の現像剤濃度が予め設定された下限値を下回らないように前記補給手段の補給動作を制御する制御部と、
   を有し、像担持体に形成した静電像をそれぞれ色の異なる現像剤で現像してカラー画像を形成する画像形成装置において、
   前記制御部は、前記複数の現像手段のうち少なくとも一つの現像手段の現像剤濃度が予め設定された下限値に達した場合に、前記複数の現像手段のうち現像剤濃度が予め設定された下限値に達していない他の現像手段の現像剤濃度の該下限値を、前記下限値に達した現像手段の現像剤濃度が該下限値に達した時点の前記他の現像手段の現像剤濃度に変更することを特徴とする画像形成装置。
3. 前記制御部は、現像剤濃度が予め設定された上限値に達した前記現像手段の現像剤濃度が低下して該上限値を下回った場合に、前記上限値が変更された前記現像手段の現像剤濃度の上限値を予め設定された上限値に戻すことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、現像剤濃度が予め設定された下限値に達した前記現像手段の現像剤濃度が上昇して該下限値を超えた場合に、前記下限値が変更された前記現像手段の現像剤濃度の下限値を予め設定された下限値に戻すことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記現像剤濃度が上限値に達した現像手段の現像剤濃度が低下して該上限値を下回った場合に、現像剤濃度が上限値に達していない他の現像手段の変更した上限値をそれぞれの初期上限値に戻すことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、前記現像剤濃度が下限値に達した現像手段の現像剤濃度が上昇して該下限値を上回った場合に、現像剤濃度が下限値に達していない他の現像手段の変更した下限値をそれぞれの初期下限値に戻すことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
7. それぞれ色の異なる現像剤を収納した複数の現像手段と、
   前記複数の現像手段にそれぞれの現像剤を補給するための補給手段と、
   前記現像手段に収納された現像剤の濃度を検知する現像剤濃度検知手段と、
   前記現像手段により現像された画像の濃度を検知する画像濃度検知手段と、
   前記画像濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記現像手段により現像された画像濃度が所定の目標画像濃度になるように前記補給手段の補給動作を制御する制御部と、
   を有し、像担持体に形成した静電像をそれぞれ色の異なる現像剤で現像してカラー画像を形成する画像形成装置において、
   前記現像剤濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記現像手段の現像剤濃度が予め設定された設定範囲を逸脱する場合において、前記制御部は、前記設定範囲を逸脱する現像手段への補給動作が前記現像剤濃度検知手段の検知結果に基づいて行なわれるように変更するとともに、前記複数の現像手段のうち少なくとも一つの現像手段の現像剤濃度が前記設定範囲外となった現像手段により現像された画像を、前記画像濃度検知手段にて検知した結果に基づいて、現像剤濃度が所定範囲を外れていない他の現像手段の目標画像濃度として変更することを特徴とする画像形成装置。
8. 前記制御部は、前記現像剤濃度が設定範囲外となった現像手段により現像された画像濃度が予め設定された初期画像濃度に戻った場合に、現像剤濃度が所定範囲を外れていない他の現像手段の目標画像濃度をそれぞれの初期画像濃度に戻すことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記制御部は、前記現像剤濃度が所定範囲外となった現像手段により現像される画像濃度に基いて、前記像担持体から被転写体へトナーを転写するために印加する転写電圧値を変更することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の画像形成装置。

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