JP3004123B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は像担持体上に形成された
潜像に現像剤を付着させて可視像化する電子写真方式や
静電記録方式などの複写機、プリンタ等の画像形成装置
に使用する現像装置に関し、特に二成分現像剤のトナー
濃度を適正に制御する現像剤濃度制御装置を備えた現像
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真方式や静電記録方式の
画像形成装置が具備する現像装置には、トナー粒子とキ
ャリア粒子を主成分とした二成分現像剤が用いられてい
る。特に、電子写真方式によりフルカラーやマルチカラ
ー画像を形成するカラー画像形成装置には、画像の色味
などの観点から、殆どの現像装置が二成分現像剤を使用
している。周知のように、この二成分現像剤のトナー濃
度（即ち、キャリア粒子及びトナー粒子の合計重量に対
するトナー粒子重量の割合）は画像品質を安定化させる
上で極めて重要な要素になっている。現像剤のトナー粒
子は現像時に消費され、トナー濃度は変化する。このた
め、現像剤濃度制御装置（ＡＴＲ）を使用して適時現像
剤のトナー濃度を正確に検出し、その変化に応じてトナ
ー補給を行ない、トナー濃度を常に一定に制御し、画像
の品位を保持する必要がある。

【０００３】従来の現像剤濃度制御装置を備えた画像形
成装置、本例では電子写真方式のディジタル複写機、の
全体構成例を図８に示す。まず、原稿２１の画像がＣＣ
Ｄ１により読み取られ、得られたアナログ画像信号は増
幅器２で所定のレベルまで増幅され、アナログ−ディジ
タル変換器（Ａ／Ｄ変換器）３により例えば８ビット
（０〜２５５階調）のディジタル画像信号に変換され
る。次に、このディジタル画像信号はγ変換器（本例で
は２５６バイトのＲＡＭで構成され、ルックアップテー
ブル方式で濃度変換を行なう変換器）５に供給されてγ
補正された後、ディジタル−アナログ変換器（Ｄ／Ａ変
換器）９に入力される。ここでディジタル画像信号は再
びアナログ画像信号に変換されてコンパレータ１１の一
方の入力に供給される。コンパレータ１１の他方の入力
には三角波発生回路１０から発生される所定周期の三角
波信号が供給されており、上記コンパレータ１１の一方
の入力に供給されたアナログ画像信号はこの三角波信号
と比較されてパルス幅変調される。このパルス幅変調さ
れた２値化画像信号はレーザ駆動回路１２にそのまま入
力され、レーザダイオード１３の発光のオン・オフ制御
用信号として使用される。レーザダイオード１３から放
射されたレーザ光は周知のポリゴンミラー１４により主
走査方向に走査され、ｆ／θレンズ１５、及び反射ミラ
ー１６を経て矢印方向に回転している像担持体たる感光
体ドラム１７上に照射され、静電潜像を形成することに
なる。

【０００４】一方、感光体ドラム１７は露光器１８で均
一に除電を受け、一次帯電器１９により均一に例えばマ
イナスに帯電される。その後、上述したレーザ光の照射
を受けて画像信号に応じた静電潜像が形成される。この
静電潜像は現像器２０によって可視画像（トナー像）に
現像される。このトナー像は２個のローラ２５、２６間
に架張され、図示矢印方向に無端駆動される転写材担持
ベルト２７上に保持された転写材２３に転写帯電器２２
の作用により転写される。また、感光体ドラム１７上に
残った残留トナーはその後クリーナ２４でかき落とされ
る。なお、説明を簡単にするために１つのの画像形成ス
テーション（感光体ドラム１７、露光器１８、一次帯電
器１９、現像器２０等を含む）のみを図示するが、カラ
ー複写機の場合には、例えばシアン、マゼンタ、イエロ
ー、及びブラックの各色に対する同様構成の４つの画像
形成ステーションが転写材担持ベルト２７上にその移動
方向に沿って順次に配列される。

【０００５】さらに、潜像の現像により現像器２０内の
変化したトナー濃度を補正するために、ビデオカウント
方式の現像剤濃度制御装置が設けられており、画素毎の
ディジタル画像信号の出力レベル（画像濃度信号）を積
算し、トナーを予測補給している。即ち、アナログ−デ
ィジタル変換器３によりディジタル信号に変換された画
像信号を画素毎にその出力レベルを積算し、これをビデ
オカウンタ４でビデオカウント数に変換してＣＰＵ６に
送る。ＣＰＵ６はビデオカウント数を補給量に換算し、
トナー補給信号としてモータ駆動回路７に送る。モータ
駆動回路７はトナー補給信号に対応した時間だけモータ
２８を駆動し、トナー２９を収容するトナー補給槽８内
のトナー搬送スクリュー３０を上記所定時間だけ回転駆
動し、トナー補給槽８より現像器２０内に適量のトナー
を補給し、現像器２０内のトナー濃度を一定に保つよう
にしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示すように、画像濃度信号（出力レベル）と実際の画像
濃度ＯＤとは図中に破線で示したような完全な比例関係
にはなく、図中に実線で示したような非線型の関係（特
性）を有するため、上記従来例のように単純に画像濃度
信号を積算してビデオカウント数を算出したのでは正確
なトナー補給量に換算できないという欠点があった。

【０００７】一方、上記従来の現像剤濃度制御装置で
は、ディジタル画像信号の各画素毎の出力レベルを積算
したビデオカウント数を一義的にトナー補給量に換算
し、このトナー補給量を一義的にトナー補給時間に変換
してトナーの予測補給を行なっているため、例えばトナ
ー補給槽より現像器へのトナー補給量がトナーの流動性
の変化などが原因で想定した予測値よりずれると、現像
器内の現像剤のトナー濃度が初期設定値よりずれてしま
う。そして、補給誤差が大きくなり、現像剤のトナー濃
度が初期設定値から大きくずれて許容範囲を外れると、
安定した画像濃度が得られなくなるだけでなく、トナー
が多い場合にはトナーの飛散や地かぶりを生じ、トナー
が少ない場合には画像ががさついたり、感光体ドラムに
キャリアが付着する等の問題が生じる。

【０００８】この現像剤のトナー濃度のずれを補正する
ことを目的として、第２の現像剤濃度制御装置を設け、
上記ビデオカウント方式の第１の現像剤濃度制御装置と
併用することが提案されている。この第２の現像剤濃度
制御装置は所定のタイミングで作動されて感光体ドラム
１７上に公知の手段でパッチ状の参照画像を形成し、こ
のパッチ状の参照画像のトナー濃度を光学的な検知手段
で検出してトナーが過補給であったのか、補給不足であ
ったのかを判断し、この判断に基づいてビデオカウンタ
４からの次のビデオカウント数を補正し、ＣＰＵ６から
のトナー補給信号を補正するようにしたパッチ画像形成
方式の現像剤濃度制御装置であり、間接的な検出手段で
ある。

【０００９】しかしながら、上記従来の現像剤濃度制御
方式では以下に述べるような欠点がある。つまり、感光
体ドラム上にパッチ状の参照画像を形成するタイミング
は、言うまでもなく転写材上に参照画像が転写されない
タイミングで行なわなければならない。例えば、連続複
写時には１枚目の画像形成が始まる前や最終枚目の画像
形成の終了後に、或は紙間（転写材と次の転写材の間）
において参照画像を形成しなければならない。ここで問
題となるのは紙間を利用して参照画像を形成できず、従
って連続複写行程中にトナー濃度の制御を行なえない場
合である。この場合には連続複写の行程中にトナー濃度
のずれが大きくなり、許容範囲を超えてしまう場合が生
じる。

【００１０】ここで、前述の図８に示す画像形成装置に
おいてトナー補給槽８内に撹拌部材９３を設けた図１５
に示す従来の画像形成装置を参照して紙間で参照画像が
形成できない例について説明する。なお、図８と対応す
る回路、部材、素子等には同一符号を付して必要のない
限り説明を省略する。

【００１１】感光体ドラム１７上に形成された参照画像
は、転写ニップにおいて転写押し上げ部材９１による圧
力により、そのトナーの一部が感光体ドラム１７から転
写材担持ベルト２７へと転写されてしまう。周知のよう
に、転写材担持ベルト２７に付着したトナーを除去する
転写クリーナ９２が設けられているが、この参照画像の
転写トナーはトナー量が多いため、転写クリーナ９２に
よって一度にクリーニングすることができないことがし
ばしばある。一度にクリーニングできないと、転写クリ
ーナ通過後も担持ベルト２７上にトナーが残り、担持ベ
ルト２７が一周した際に、次の転写材の裏面に付着し、
転写材の裏汚れを生じさせるという欠点をもたらす。

【００１２】このため、参照画像が転写ニップを通過す
るのに合わせて転写押し上げ部材９１を転写材担持ベル
ト２７から離間させる（解除する）ことにより転写材担
持ベルトへのトナー転写量をなくす或は減少させるとい
う方法も提案されているが、転写押し上げ部材９１の離
接に要する時間だけ紙間を長くしなければならず、これ
ではスループットが低くなるという欠点が生じる。

【００１３】上述のように、ビデオカウント方式の現像
剤濃度制御装置によるトナー濃度の初期設定値からのず
れをパッチ画像形成方式の現像剤濃度制御装置によって
補正する場合でも、連続複写の間はパッチ画像形成方式
によるトナー濃度の補正を行なうことができないため、
現像剤の濃度安定性はビデオカウント方式による予測補
給の性能に依存することになる。

【００１４】ところで、ビデオカウント方式の現像剤濃
度制御装置における現像剤のトナー濃度の変動要因は大
別すると消費系の問題と補給系の問題に分かれる。消費
系の問題としては、例えば環境変化によりトナーの持つ
電荷（トリボ）が変化することにより、実際のトナー消
費量がビデオカウント数から換算した消費量（補給量）
と一致しなくなる等の問題が挙げられるが、この問題
は、温湿度と消費量との相関を予め調べ、温湿度情報を
フィードバックさせることにより補正することが可能で
あるので、解決できる。

【００１５】次に補給系の問題としては、ビデオカウン
ト数を基にして制御を行なっているのは補給時間（モー
タ等の駆動装置のオン時間）であり、補給量そのものを
制御しているわけではないので、同一の補給時間である
のに補給量がばらつくということである。補給量がばら
つくと設定補給量よりずれる（補給誤差が生じる）こと
になり、トナー濃度の変動に到る。この補給誤差の原因
として大きいものは、トナーの流動性によりスクリュー
のトナー搬送効率が大きく変化することが挙げられる。
トナーの流動性はトナーのかさ密度と密接に関連してお
り、その性状としては、かさ密度が高いと流動性が低下
し、その結果、搬送効率が低下して補給量が減り、一
方、かさ密度が低いとその逆になる傾向がある。

【００１６】一般に、トナー補給槽内のトナーのかさ密
度は、トナー補給槽内におけるトナーの粉面高さや撹拌
部材９３による撹拌状況などにより影響を受け、大きく
変動する。さらに、放置などの経時的な要因で同じかさ
密度でも流動性が変化する場合もある。

【００１７】以上のことから、ビデオカウント方式の現
像剤濃度制御装置によりトナーの予測補給を行なう系で
は、トナー補給槽内からのトナーの補給誤差を小さくす
ることが必須の要件であることは明らかである。

【００１８】また、例えばディジタルの電子写真方式の
レーザビームプリンタ等においては、階調レベル（ビデ
オレベル）に対するトナー消費量は図１６に曲線ａで示
すようになり、同図の直線ｂのようにリニアな比例関係
になることはない。これは潜像特性、現像特性に起因す
るものである。従って、上述した従来のビデオカウント
方式の現像剤濃度制御装置によりトナーの予測補給を行
なう系では、図１６の直線ｂのような理想的な場合にし
か対処できず、現実の潜像特性、現像特性に準じた曲線
ａのような場合においては、トナーの過補給又は補給不
足といった暴走の原因となるような欠点があった。

【００１９】さらに、フルカラー画像やマルチカラー画
像を形成するカラー画像形成装置においては色の異なる
現像剤を収容する複数個の現像器が用いられており、そ
れぞれの現像器毎に現像剤（トナー）濃度検出手段を設
けて各現像器内の現像剤の濃度を検出している。この場
合、トナー材料の問題、機械構成上の問題等により現像
剤の色によって現像剤濃度検出手段の検出方式が異なる
場合がある。例えば、マゼンタ、シアン、イエローのよ
うなカラートナーを収容する現像器では、二成分現像剤
にＬＥＤ等の光源から光を照射し、その反射光量をホト
ダイオードのような光電変換素子で受光してトナー濃度
を検出する光学反射光量検出方式の現像剤濃度検出手段
が現像器内に設けられていることが多い。即ち、この光
電変換素子の出力信号は二成分現像剤の実際のトナー濃
度に対応するので、その出力信号に応じてトナー補給を
行なうものである。一方、ブラックトナーとしてカーボ
ンブラック等が用いられている場合には、カーボンブラ
ックは照射された光を吸収してしまうため、トナーとキ
ャリアの分光反射率に大差がなくなるので、上記光学反
射光量検出方式の現像剤濃度検出手段は使用できない。
従って、通常は上述したビデオカウント方式の現像剤濃
度検出手段を使用している。

【００２０】このように、マゼンタ、シアン、イエロー
の現像剤に対しては光学反射光量検出方式の現像剤濃度
検出手段を使用して直接現像剤のトナー濃度を検出し、
トナーを補給しているのに対し、ブラックの現像剤に対
してはビデオカウント方式の現像剤濃度検出手段を使用
し、トナーの消費量を予測してトナーを補給しているた
め、ブラック現像剤に関してはトナー補給槽から現像器
へ補給されるトナー量に、マゼンタ、シアン、イエロー
に比べて、絶対的な精度が必要となる。しかしながら、
従来は各色のトナーとも同じ構成のトナー補給槽に収容
されているためブラック現像剤のトナー濃度が非常に不
安定になるという欠点があった。

【００２１】従って、本発明の１つの目的は、入力画像
濃度信号を実際の画像濃度特性に従った画像濃度信号に
変換してからビデオカウント数を算出し、トナー補給量
に換算することにより、実際のトナーの消費特性に合致
した正確なトナーの補給を行なえるようにした現像剤濃
度制御装置を備えた現像装置を提供することである。

【００２２】本発明の他の目的は、トナー補給手段から
現像手段に補給されるトナー補給量のばらつきを小さく
し、補給精度を高めた現像剤濃度制御装置を備えた現像
装置を提供することである。

【００２３】

【００２４】本発明のさらに他の目的は、予測された消
費量に応じたトナーが補給される現像手段に対するトナ
ー補給量のばらつきを小さくし、補給精度を高めた現像
剤濃度制御装置を備えた現像装置を提供することであ
る。

【００２５】上記目的は本発明に係る現像装置にて達成
される。要約すれば、本発明は、トナーとキャリアを含
む現像剤を担持する現像剤担持体であって、像担持体に
形成された静電像を現像剤で現像する現像剤担持体を備
える現像器と、前記現像器へトナーを供給する第１のト
ナー容器と、前記第１のトナー容器へトナーを供給する
第２のトナー容器と、前記第１のトナー容器内のトナー
量を検知する検知手段と、前記現像器内の現像剤量に対
するトナー量の比が所定レベルとなるように前記第１の
トナー容器から前記現像器へのトナーの供給動作を制御
する制御手段と、を有する現像装置において、前記検知
手段の検知結果に応じて前記第１のトナー容器内のトナ
ー量が一定レベルとなるように前記第２のトナー容器か
ら前記第１のトナー容器へのトナーの供給動作を制御す
る第２の制御手段を有し、前記第１のトナー容器から前
記現像器へのトナー供給動作が終了した後、前記第２の
トナー容器から前記第１のトナー容器へのトナー供給動
作が開始することを特徴とする現像装置である。

【００２６】本発明の一実施態様によると、前記第２の
トナー容器が収容するトナー容量は、前記第１のトナー
容器が収容するトナー容量よりも大きくされる。

【００２７】本発明の他の実施態様によると、前記第２
のトナー容器が収容するトナー容量は、前記第１のトナ
ー容器が収容するトナー容量よりも大きくされる。

【００２８】本発明の更に他の実施態様によると、前記
静電像を形成する画像信号の濃度レベルに基づいて前記
第１のトナー容器から前記現像器へのトナーの供給動作
は制御される。

【００２９】

【００３０】

【作用】本発明によれば、第１のトナー補給手段内の搬
送部材近傍のトナーのかさ密度が恒常的に一定に維持さ
れる。つまり、搬送部材近傍のトナーの流動性が一定に
なることであり、それにより、トナーの搬送効率が一定
に保たれ、トナー補給精度が向上する。

【００３１】以下、搬送部材近傍のトナーのかさ密度が
一定に維持される理由について説明する。

【００３２】本発明ではトナー補給手段を第１、第２の
２つに分けており、画像形成装置内におけるトナー貯蔵
の役割は第２のトナー補給手段が担い、第１のトナー補
給手段は担わない。従って、第１のトナー補給手段のト
ナー容器内におけるトナーの粉面高さを任意に設定する
ことができる。トナーのかさ密度は一般に粉面に対して
深いほど高くなる。これは言うまでもなくトナー自身の
重量により圧力が高くなるためである。

【００３３】従って、粉面高さを一定に保てば、搬送部
材と粉面との重力方向の相対距離が一定になり、搬送部
材近傍のトナーが受ける圧力が一定になり、かさ密度が
安定し易くなる。本発明では、第１のトナー補給手段に
粉面検知手段を設け、かつ第１のトナー補給手段にトナ
ーを補給する第２のトナー補給手段を設けることによ
り、第１のトナー補給手段内のトナーの粉面高さをほぼ
一定に維持させるものである。

【００３４】次に、かさ密度が変動する要因としては、
トナーの撹拌があげられる。一般にトナー補給装置は搬
送部材と共に撹拌部材を設けることが多いが、その役割
としてはトナーブリッジを防止することにある。つま
り、トナーの流動性が低下した状態で搬送部材のみを作
動させると、搬送部材近傍のトナーだけが搬送され、空
洞ができる場合がある。そのため撹拌部材を設け、トナ
ーをほぐし、空洞を埋め、搬送部材にトナーを供給する
ものである。しかしながら、粉面が高い状態で撹拌を行
なうと、トナー容器内の下方のトナーは上方から強い圧
力を受けた状態でトナー粒子の移動が行なわれるため、
トナー粒子間の隙間が無くなり又は狭くなり、トナー粒
子同志が密になる、つまりかさ密度が高くなる。一方、
粉面が低い状態においては、上方からの圧力が弱いた
め、トナー粒子の移動が行なわれても、トナー粒子間の
隙間は減りずらく、従って、かさ密度の変化が生じにく
い。

【００３５】本発明においては、第１のトナー補給手段
のトナー容器内におけるトナーの粉面高さは任意に設定
できるので、粉面高さを低めに設定することで撹拌によ
るかさ密度の変動を小さくすることができる。

【００３６】以上は第１のトナー補給手段が撹拌部材を
有する場合について述べたものであるが、使用するトナ
ーが流動性の良いトナーであるならば、粉面高さを低く
することだけで流動性の低下及びトナーブリッジを防止
することが可能である。従って、撹拌部材はトナーの性
状（流動性）に応じて必要性を判断すればよいが、いず
れにしても本発明においてはかさ密度を不安定ならしめ
るものではない。

【００３７】ここで、特に本発明による制御を行なうこ
とにより、第１のトナー補給手段が現像手段へトナーを
補給するときに、第２のトナー補給手段からの補給トナ
ーの落下時の力による第１のトナー補給手段の粉面の乱
れによってこの第１のトナー補給手段から現像手段への
補給トナー量に誤差が入るのを、防止することができ
る。

【００３８】

【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照して詳細に説明する。本発明が適用できる画像形成装
置は、例えば感光体、誘電体等の像担持体上に電子写真
方式、静電記録方式等によって画像情報信号に対応した
潜像を形成し、この潜像をトナー粒子とキャリア粒子を
主成分とした二成分現像剤を用いた現像装置によって現
像して可視画像（トナー像）を形成し、これら可視画像
を紙等の転写材に転写し、定着手段にて永久像にする構
成のものであればよい。

【００３９】まず、図１を参照して本発明を適用し得る
画像形成装置の一実施例の全体構成について説明する。
本実施例では本発明を電子写真方式のディジタル複写機
に適用した場合を示すが、本発明が電子写真方式や静電
記録方式の他の種々の画像形成装置に等しく適用できる
ことは言うまでもない。

【００４０】図１において、複写されるべき原稿３１の
画像はレンズ３２によってＣＣＤ等の撮像素子３３に投
影される。この撮像素子３３は原稿３１の画像を多数の
画素に分解し、各画素の濃度に対応した光電変換信号を
発生する。撮像素子３３から出力されるアナログ画像信
号は画像信号処理回路３４に送られ、ここで各画素毎に
その画素の濃度に対応した出力レベルを有する画素画像
信号に変換され、パルス幅変調回路３５に送られる。

【００４１】このパルス幅変調回路３５は入力される画
素画像信号毎に、そのレベルに対応した幅（時間長）の
レーザ駆動パルスを形成して出力する。即ち、図３の
（ａ）に示すように、高濃度の画素画像信号に対しては
より幅の広い駆動パルスＷを、低濃度の画素画像信号に
対してはより幅の狭い駆動パルスＳを、中濃度の画素画
像信号に対しては中間の幅の駆動パルスＩをそれぞれ形
成する。

【００４２】パルス幅変調回路３５から出力されたレー
ザ駆動パルスは半導体レーザ３６に供給され、半導体レ
ーザ３６をそのパルス幅に対応する時間だけ発光させ
る。従って、半導体レーザ３６は高濃度画素に対しては
より長い時間駆動され、低濃度画素に対してはより短い
時間駆動されることになる。それ故、感光体ドラム４０
は、次述の光学系によって、高濃度画素に対しては主走
査方向により長い範囲が露光され、低濃度画素に対して
は主走査方向により短い範囲が露光される。つまり、画
素の濃度に対応して静電潜像のドットサイズが異なる。
従って、当然のことながら、高濃度画素に対するトナー
消費量は低濃度画素に対するそれよりも大である。な
お、図３の（ｄ）に低、中、高濃度画素の静電潜像をそ
れぞれＬ、Ｍ、Ｈで示した。

【００４３】半導体レーザ３６から放射されたレーザ光
３６ａは回転多面鏡３７によって掃引され、ｆ／θレン
ズ等のレンズ３８及びレーザ光３６ａを像担持体たる感
光体ドラム４０方向に指向させる固定ミラー３９によっ
て感光体ドラム４０上にスポット結像される。かくし
て、レーザ光３６ａは感光体ドラム４０の回転軸とほぼ
平行な方向（主走査方向）にこのドラム４０を走査し、
静電潜像を形成することになる。

【００４４】感光体ドラム４０はアモルファスシリコ
ン、セレン、ＯＰＣ等を表面に有し、矢印方向に回転す
る電子写真感光体ドラムであり、露光器４１で均一に除
電を受けた後、一次帯電器４２により均一に帯電され
る。その後、上述した画像情報信号に対応して変調され
たレーザ光で露光走査され、これによって画像情報信号
に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像はトナ
ー粒子とキャリア粒子が混合された二成分現像剤４３を
使用する現像器４４によって反転現像され、可視画像
（トナー像）が形成される。ここで、反転現像とは、感
光体の光で露光された領域に、潜像と同極性に帯電した
トナーを付着させてこれを可視化する現像方法である。
このトナー像は２個のローラ４５、４６間に架張され、
図示矢印方向に無端駆動される転写材担持ベルト４７上
に保持された転写材４８に転写帯電器４９の作用により
転写される。

【００４５】なお、後述するように、本実施例では画素
密度切り換えスイッチ７７が設けられており、この画素
密度切り換えスイッチ７７からの画素密度切り換え信号
によってパルス幅変調回路３５を制御し、画素形成方法
の違いに応じてパルス幅変調回路３５から出力されるパ
ルス信号のパルス幅を変化させている。

【００４６】また、説明を簡単にするために１つの画像
形成ステーション（感光体ドラム４０、露光器４１、一
次帯電器４２、現像器４４等を含む）のみを図示する
が、カラー画像形成装置の場合には、例えばシアン、マ
ゼンタ、イエロー、及びブラックの各色に対する４つの
画像形成ステーションが転写材担持ベルト４７上にその
移動方向に沿って順次に配列され、各画像形成ステーシ
ョンの感光体ドラム上に原稿の画像を色分解した各色毎
の静電潜像が順次に形成され、対応する色トナーを有す
る現像器で現像され、転写材担持ベルト４７によって保
持、搬送される転写材４８に順次に転写されることにな
る。

【００４７】このトナー像が転写された転写材４８は転
写材担持ベルト４７から分離されて図示しない定着器に
搬送され、定着されて永久像に変換される。また、転写
後に感光体ドラム４０上に残った残留トナーはその後ク
リーナ５０によって除去される。

【００４８】上記現像器４４の一例を図２に示す。図示
するように、現像器４４は感光体ドラム４０に対向して
配置されており、その内部は垂直方向に延在する隔壁５
１によって第１室（現像室）５２と第２室（撹拌室）５
３とに区画されている。第１室５２には現像剤担持体と
しての矢印方向に回転する非磁性の現像スリーブ５４が
配置されており、この現像スリーブ５４内にマグネット
５５が固定配置されている。現像スリーブ５４はブレー
ド５６によって層厚規制された二成分現像剤（磁性キャ
リアと非磁性トナーを含む）の層を担持搬送し、感光体
ドラム４０と対向する現像領域で現像剤を感光体ドラム
４０に供給して静電潜像を現像する。現像効率、即ち潜
像へのトナーの付与率を向上させるために、現像スリー
ブ５４には電源５７から直流電圧を交流電圧に重畳した
現像バイアス電圧が印加されている。

【００４９】第１室５２及び第２室５３にはそれぞれ現
像剤撹拌スクリュー５８及び５９が配置されている。ス
クリュー５８は第１室５２中の現像剤を撹拌搬送し、ま
た、スクリュー５９は、後述するトナー補給槽６０のト
ナー排出口６１から搬送スクリュー６２の回転によって
供給されたトナー６３と既に現像器内にある現像剤４３
とを撹拌搬送し、トナー濃度を均一化する。隔壁５１に
は図２における手前側と奥側の端部において第１室５２
と第２室５３とを相互に連通させる現像剤通路（図示せ
ず）が形成されており、上記スクリュー５８、５９の搬
送力により、現像によってトナーが消費されてトナー濃
度の低下した第１室５２内の現像剤が一方の通路から第
２室５３内へ移動し、第２室５３内でトナー濃度の回復
した現像剤が他方の通路から第１室５２内へ移動するよ
うに構成されている。

【００５０】さて、静電潜像の現像により現像器４４内
の変化した現像剤濃度を補正するために、即ち、現像器
４４に補給するトナー量を制御するために、前記画像信
号処理回路３４からの画素画像信号の出力レベル（画像
濃度信号）が画素毎にカウントされる。このカウント
は、図１の実施例では次のようにして行なわれる。

【００５１】まず、前記パルス幅変調回路３５の出力信
号がＡＮＤゲート６４の一方の入力に供給され、このＡ
ＮＤゲートの他方の入力にはクロックパルス発振器６５
からのクロックパルス（図３の（ｂ）に示すパルス）が
供給される。従って、ＡＮＤゲート６４からは図３の
（ｃ）に示すようにレーザ駆動パルスＳ、Ｉ、Ｗの各々
のパルス幅に対応した数のクロックパルス、即ち、各画
素の濃度に対応した数のクロックパルス（画像濃度信号
に対応）が出力される。

【００５２】このクロックパルス数は８ビットの画像濃
度信号変換テーブル７８によって実際のトナーの消費特
性に合わせた信号（パルス数）に変換される。この変換
テーブル７８は、画像濃度信号と実画像濃度の関係が図
６に実線で示す特性を有するので、本実施例では図７に
実線で示す特性の変換テーブルとなり、入力画像濃度信
号を実際の画像濃度特性に従った画像濃度信号に変換す
る。例えば、入力画像濃度信号（パルス数）が２５５レ
ベルのうちの７０レベルであれば、図７に示す変換テー
ブルにより、８０レベルの信号に変換されて出力され
る。従って、この変換テーブル７８により変換された出
力信号は入力画像濃度信号と実画像濃度の非線型の関係
を補正した実際のトナー消費特性に合致した画像濃度信
号となる。なお、入力画像濃度信号が８ビット（０〜２
５５）であるので８ビットの変換テーブル７８を用いた
が、変換テーブル７８のビット数は入力画像濃度信号に
応じて適宜変更されるものである。

【００５３】変換テーブル７８からの画像濃度信号はカ
ウンタ６６によって積算され、ビデオカウント数が算出
される（Ａ４最大ビデオカウント数は３７０７×１０
⁶ ）。かくして、このカウンタ６６からの各画像毎のパ
ルス積算信号Ｃ₁ （ビデオカウント数）は、前記原稿３
１のトナー像を１つ形成するために現像器４４から実際
に消費されるトナー量に正確に対応することになる。

【００５４】そこで、このビデオカウント数をＣＰＵ６
７に供給すると共にＲＡＭ６８に記憶する。ＣＰＵ６７
はビデオカウント数とトナー補給時間との対応関係を示
す換算テーブルを有しており、入力されたビデオカウン
ト数に基づき、現像器４４から消費される上記トナー量
に見合う量のトナー６３をトナー補給槽６０から現像器
に供給するのに要する搬送スクリュー６２の回転駆動時
間（即ち、トナー補給時間）を算出し、モータ駆動回路
６９を制御して上記算出した時間の間だけモータ７０を
駆動する。かくして、一般に、上記ビデオカウント数が
大であればモータ７０の駆動時間はより長い時間とな
り、上記ビデオカウント数が小であればモータ７０の駆
動時間はより短い時間となる。

【００５５】モータ７０の駆動力はギア列７１を介して
前記搬送スクリュー６２に伝達され、搬送スクリュー６
２はトナー補給槽６０内のトナー６３を搬送して現像器
４４に所定量のトナーを補給する。このトナーの補給は
１つの画像の現像が終了する都度行なわれる。

【００５６】しかして、上記のように複写されるべき原
稿の画像を光電変換し、信号処理して得た画素画像信号
の各画素毎の出力レベルを積算し、ビデオカウント数に
変換してこれを補給量に換算し、消費量を予測して現像
器４４へトナーの補給を行なうのは、現像剤の実際のト
ナー濃度を直接検出し、それに基づいてトナーを補給す
るのとは異なり、あくまでも予測補給であるために、現
像器４４へのトナー補給槽６０からのトナー補給量や、
現像器４４からのトナー消費量の予想値からの変化が生
ずると、また、消費系、補給系の変動により、現像器４
４内の現像剤４３のトナー濃度、つまりトナー粒子とキ
ャリア粒子の混合比、が初期設定値（規定値）より除々
にずれてくる。このずれを補正しないでおくと、トナー
濃度が初期設定値の許容範囲から大きくずれてしまい、
トナー濃度が安定しない。

【００５７】このため、本実施例では、第２の現像剤濃
度制御装置を設け、この第２の現像剤濃度制御装置を所
定のタイミングで、例えばトナーの補給を行なったとき
毎に、或は１つのコピー動作の終了毎に、或はコピー数
が所定枚数に達したとき毎に、或はビデオカウント数が
所定値に達したとき毎に、等のタイミングで、作動させ
て感光体ドラム４０上に参照画像を形成する。

【００５８】詳述すると、予め定められた濃度に対応す
る信号レベルを有する参照画像信号を発生する参照画像
信号発生回路７２を設け、この発生回路７２からの参照
画像信号を前記パルス幅変調回路３５に供給し、上記予
め定められた濃度に対応するパルス幅を有するレーザ駆
動パルスを発生させる。このレーザ駆動パルスを半導体
レーザ３６に供給し、このレーザ３６をそのパルス幅に
対応する時間だけ発光させ、感光体ドラム４０を走査す
る。（このときはカウンタ６６は作動させない。）これ
によって、上記予め定められた濃度に対応する参照静電
潜像を感光体ドラム４０上に形成し、この参照静電潜像
を現像器４４により現像する。このようにして得られた
パッチ状の参照トナー像にＬＥＤ等の光源７３から光を
照射し、その反射光を光電変換素子７４で受光する。こ
の光電変換素子７４の出力信号は上記参照トナー像の濃
度に対応するから、結局この出力信号は現像器４４内の
二成分現像剤の実際のトナー濃度に対応する。

【００５９】上記光電変換素子７４の出力信号は比較器
７５の一方の入力に供給される。この比較器７５の他方
の入力には、基準電圧信号源７６から、現像剤４３の規
定トナー濃度（初期設定値におけるトナー濃度）に対応
する基準信号が入力されている。従って、比較器７５は
規定トナー濃度と現像器内の実際のトナー濃度とを比較
することになるから、両入力信号の比較結果として、比
較器７５は現像器４４内の現像剤４３の実際のトナー濃
度が規定値より大であることを指示する出力信号か、又
はトナー濃度が規定値より小であることを指示する出力
信号を発生する。なお、両入力信号に差がないときには
それを指示する出力信号を発生させてもよい。

【００６０】比較器７５の出力信号はＣＰＵ６７に供給
される。ＣＰＵ６７は、本実施例では、比較器７５から
の出力信号に基づいて、トナー残量を考慮して次回のト
ナー補給動作を補正するように制御する。例えば、光電
変換素子７４によって検出された現像剤４３の実際のト
ナー濃度が規定値よりも小である場合には、つまり、ト
ナーが補給不足である場合には、ＣＰＵ６７は不足分の
トナーを現像器４４に補給するようにスクリュー６２を
作動させる。即ち、比較器７５からの出力信号に基づい
て、不足分のトナーを現像器４４に補給するに要するス
クリュー回転時間を算出し、モータ駆動回路６９を制御
してその時間だけモータ７０を回転駆動し、不足分のト
ナーを現像器４４に補給する。また、光電変換素子７４
によって検出された現像剤４３の実際のトナー濃度が規
定値よりも大である場合には、つまり、トナーが過剰補
給である場合には、ＣＰＵ６７は比較器７５からの出力
信号に基づいて現像剤中の過剰トナー量を算出する。そ
して、その後の原稿による画像形成に際しては、この過
剰トナー量が無くなるようにトナーを補給させるか、或
は過剰トナー量が消費されるまでトナーを補給せずに画
像を形成させ、即ち、トナー無補給で画像を形成して過
剰トナー量を消費させ、過剰トナー量が消費されたらト
ナー補給動作を前述の通り行なわせる等の制御を行な
う。

【００６１】このように、第２の現像剤濃度制御装置を
設けて所定のタイミングで感光体ドラム４０上に参照画
像を形成することで、第１の現像剤濃度制御装置による
補給トナー量の誤差を補正することができ、トナー濃度
を初期設定値の許容範囲内に常時維持することができ
る。

【００６２】ところで、例えばディジタルの電子写真方
式のレーザビームプリンタ等においては、画素の形成方
法を、写真、絵などのいわゆる「ベタ画像」と文字、線
などのいわゆる「ライン画像」とで変化させる場合があ
る。一例として、図４に示すように、レーザの走査方向
及び感光体ドラムの回転方向のいずれにも４００ｄｐｉ
（ドット／インチ）で１画素を形成する方法と、レーザ
の走査方向には２００ｄｐｉ、感光体ドラムの回転方向
には４００ｄｐｉで１画素を形成する方法とがあり、本
明細書では前者（４００×４００ｄｐｉ）を４００線画
像方法と呼び、後者（２００×４００ｄｐｉ）を２００
線画像方法と呼ぶことにする。そして、文字、線のよう
な細部の表現を求める画像は解像性の高い４００線画像
方法で形成するように、また、写真、絵などの階調性を
求める画像はドット変調可能な２００線画像方法で形成
するように切り換え手段が設けられていることが多い。
このような場合、２００線画像方法と４００線画像方法
とでは、例えばフロロシアニン系のＯＰＣ（有機半導
体）の感光体ドラムにレーザビームによる画素形成を行
なった場合の結果を図５に示すように、同一ビデオカウ
ント数での消費トナー量が相違し、２００線画像方法で
画像を形成した場合の方が消費トナー量が多くなる。

【００６３】それ故、本実施例では複写されるべき原稿
の内容からＣＰＵ６７が１画素の形成を４００線画像方
法で行なうか、２００線画像方法で行なうかを決定し、
画素密度切り換えスイッチ７７に指示する。これによっ
て画素密度切り換えスイッチ７７はパルス幅変調回路３
５に画素密度切り換え信号を送り、変調パルス幅を２０
０線画像用或は４００線画像用に切り換えさせる。パル
ス幅変調回路３５は、画素密度切り換え信号が２００線
画像を指示するときには、画像信号処理回路３４からの
同一濃度レベルの画素画像信号に対して、２００線画像
での記録に対しては４００線画像での記録用のパルス幅
の２倍の幅を有するパルスを出力する。一方、ＣＰＵ６
７は、例えば図５に示すような４００線画像及び２００
線画像のビデオカウント数とトナー補給時間（補給量）
との対応関係を示す２つの換算テーブルを有し、２００
線画像方法で１画素を形成すると判断したときにはそれ
に対応する換算テーブルを用いてカウンタ６６で積算さ
れたビデオカウント数をトナー補給時間に換算し、ま
た、４００線画像方法で１画素を形成すると判断したと
きにはそれに対応する換算テーブルを用いてビデオカウ
ント数をトナー補給時間に換算し、トナーを補給するよ
うにしている。

【００６４】上記実施例では変換テーブルを用いて画像
濃度信号と実画像濃度の非線型の関係（特性）を補正し
たが、変換テーブルの代わりにデータ演算器を設け、こ
のデータ演算器に０〜２５５レベルの入力データ（画像
濃度信号）Ｖに対してＶ′＝ｋＶ（ただし、ｋは各レベ
ルに対して算出された比例定数）という関係式を持た
せ、演算により画像濃度信号と実画像濃度の特性に従っ
た画像濃度信号の変換を行なうようにしてもよい。例え
ば、図７に示した入力画像濃度信号Ｖ＝７０に対して比
例定数は１．１４を与え、データ演算器にＶ′＝１．１
４Ｖという関係式を持たせれば、データ演算器からの演
算後の画像濃度信号Ｖ′はＶ′＝８０となる。この比例
定数ｋは各画像濃度信号（０〜２５５レベル）毎に算出
し、演算器に持たせておく。

【００６５】上述のように、本実施例では、トナー補給
量（時間）を決定するためのビデオカウント数を算出す
る際に、画像濃度信号と実画像濃度の非線型の関係（特
性）を考慮した変換テーブル、データ演算器等の特性補
正手段を用いて、入力される画像濃度信号（各画素毎の
出力レベル）を実際の画像濃度特性に従った画像濃度信
号に変換してからビデオカウント数を算出するようにし
たので、このビデオカウント数をＣＰＵ６７においてト
ナー補給量に換算したときに、実際のトナーの消費特性
に合致したトナー補給量が得られる。従って、高精度の
安定したトナーの補給が行なえ、現像剤のトナー濃度を
ほぼ一定に維持することができる。かくして、安定した
濃度の高画質の画像が得られるという利点がある。

【００６６】なお、上記実施例では１つのトナー像の形
成毎にトナーを補給したが、コピー数が所定枚数に達し
たとき毎に、或はビデオカウント数が所定値に達したと
き毎に、まとめてトナーの補給を行なってもよい。この
ように、まとめてトナーの補給を行なうと、例えば、図
１に示すようなトナー補給槽から搬送スクリューの回転
でトナーを補給する補給系を使用した場合には少量のト
ナーを補給するときに誤差が生じ易いから、誤差が入り
込む余地が少なくなり、補給精度がより一層向上すると
いう利点がある。

【００６７】また、上記実施例では１枚の原稿の内容に
よって１枚の原稿全体を２００線画像方法で形成するか
４００線画像方法で形成するかを決定し、それに対応し
た換算テーブルを用いてビデオカウント数をトナー補給
時間に換算したが、１枚の原稿内で文字と写真というよ
うに異なるタイプの画像（ベタ画像とライン画像）が混
在している場合、原稿を読取った後、「ベタ画像」と
「ライン画像」を分離し、即ち、像域分離を行ない、２
００線画像のビデオカウント数と４００線画像のビデオ
カウント数をそれぞれ算出し、これらビデオカウント数
を対応する換算テーブルでトナー補給時間にそれぞれ換
算し、両トナー補給時間を加算してトナー補給を行なう
ようにしてもよい。この場合には、より一層きめ細かな
画像の形成が行なえるという利点がある。

【００６８】さらに、上記実施例では、現像器内の現像
剤の実際のトナー濃度を測定するのに、感光体ドラム上
にパッチ画像を形成し、この画像の濃度を測定すること
によっていたが、キャリアとトナーの混合比率により見
掛けの透磁率を検知し、その出力の変化によって実際の
トナー濃度を検出して補正するインダクタンス検知方式
の現像剤濃度制御装置を第２の現像剤濃度制御装置とし
て使用しても良い。或は、現像スリーブ上等の現像剤に
直接光を照射し、その反射光を測定することによっても
現像剤の実際のトナー濃度を測定することができる。た
だし、トナーがカーボンブラックで黒色に着色されてい
る場合には、トナーとキャリアの分光反射率に大差がな
いので、この方法ではトナー濃度の検出精度が悪くな
り、好ましくない。

【００６９】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。

【００７０】まず、図１３を参照して本発明を適用し得
る第２の実施例の画像形成装置の全体構成について説明
する。本実施例でも本発明を電子写真方式のディジタル
複写機に適用した場合を示すが、本発明が電子写真方式
や静電記録方式の他の種々の画像形成装置に等しく適用
できることは言うまでもない。

【００７１】図１３において、複写されるべき原稿３１
の画像はレンズ３２によってＣＣＤ等の撮像素子３３に
投影される。この撮像素子３３は原稿画像を多数の画素
に分解し、各画素の濃度に対応した光電変換信号を発生
する。撮像素子３３から出力されるアナログ画像信号は
画像信号処理回路３４に送られ、ここで各画素毎にその
画素の濃度に対応した出力レベルを有する画素画像信号
に変換され、パルス幅変調回路３５に送られる。

【００７２】このパルス幅変調回路３５の動作は前述し
た第１の実施例のものと同様であり、入力される画素画
像信号毎に、そのレベルに対応した幅（時間長）のレー
ザ駆動パルスを形成して出力する。即ち、前述した図３
の（ａ）に示すように、高濃度の画素画像信号に対して
はより幅の広い駆動パルスＷを、低濃度の画素画像信号
に対してはより幅の狭い駆動パルスＳを、中濃度の画素
画像信号に対しては中間の幅の駆動パルスＩをそれぞれ
形成する。

【００７３】パルス幅変調回路３５から出力されたレー
ザ駆動パルスは半導体レーザ３６に供給され、半導体レ
ーザ３６をそのパルス幅に対応する時間だけ発光させ
る。従って、半導体レーザ３６は高濃度画素に対しては
より長い時間駆動され、低濃度画素に対してはより短い
時間駆動されることになる。それ故、感光体ドラム４０
は、次述の光学系によって、高濃度画素に対しては主走
査方向により長い範囲が露光され、低濃度画素に対して
は主走査方向により短い範囲が露光される。つまり、画
素の濃度に対応して静電潜像のドットサイズが異なる。
従って、当然のことながら、高濃度画素に対するトナー
消費量は低濃度画素に対するそれよりも大である。な
お、本実施例でも低、中、高濃度画素の静電潜像は前記
図３の（ｄ）にそれぞれＬ、Ｍ、Ｈで示す通りとなる。

【００７４】半導体レーザ３６から放射されたレーザ光
３６ａは回転多面鏡３７によって掃引され、ｆ／θレン
ズ等のレンズ３８及びレーザ光３６ａを像担持体たる感
光体ドラム４０方向に指向させる固定ミラー３９によっ
て感光体ドラム４０上にスポット結像される。かくし
て、レーザ光３６ａは感光体ドラム４０の回転軸とほぼ
平行な方向（主走査方向）にこのドラム４０を走査し、
静電潜像を形成することになる。

【００７５】感光体ドラム４０はアモルファスシリコ
ン、セレン、ＯＰＣ等を表面に有し、矢印方向に回転す
る電子写真感光体ドラムであり、露光器４１で均一に除
電を受けた後、一次帯電器４２により均一に帯電され
る。その後、上述した画像情報信号に対応して変調され
たレーザ光で露光走査され、これによって画像情報信号
に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像はトナ
ー粒子とキャリア粒子が混合された二成分現像剤４３を
使用する現像器４４によって反転現像され、可視画像
（トナー像）が形成される。ここで、反転現像とは、感
光体の光で露光された領域に、潜像と同極性に帯電した
トナーを付着させてこれを可視化する現像方法である。
このトナー像は２個のローラ４５、４６間に架張され、
図示矢印方向に無端駆動される転写材担持ベルト４７上
に保持された転写材４８に転写帯電器４９の作用により
転写される。

【００７６】トナー像が転写された転写材４８は転写材
担持ベルト４７から分離されて図示しない定着器に搬送
され、永久像に定着される。また、転写後に感光体ドラ
ム４０上に残った残留トナーはその後クリーナ５０によ
って除去される。

【００７７】なお、説明を簡単にするために単一の画像
形成ステーション（感光体ドラム４０、露光器４１、一
次帯電器４２、現像器４４等を含む）のみを図示する
が、カラー画像形成装置の場合には、例えばシアン、マ
ゼンタ、イエロー、及びブラックの各色に対する画像形
成ステーションが転写材担持ベルト４７上にその移動方
向に沿って順次に配列され、各画像形成ステーションの
感光体ドラム上に原稿の画像を色分解した各色毎の静電
潜像が順次に形成され、対応する色トナーを有する現像
器で現像され、転写材担持ベルト４７によって保持、搬
送される転写材４８に順次に転写されることになる。

【００７８】上記現像器４４の一例を図１４に示す。図
示するように、現像器４４は感光体ドラム４０に対向し
て配置されており、その内部は垂直方向に延在する隔壁
５１によって第１室（現像室）５２と第２室（撹拌室）
５３とに区画されている。第１室５２には矢印方向に回
転する非磁性の現像スリーブ５４が配置されており、こ
の現像スリーブ５４内にマグネット５５が固定配置され
ている。現像スリーブ５４はブレード５６によって層厚
規制された二成分現像剤（磁性キャリアと非磁性トナー
を含む）の層を担持搬送し、感光体ドラム４０と対向す
る現像領域で現像剤を感光体ドラム４０に供給して静電
潜像を現像する。現像効率、即ち潜像へのトナーの付与
率を向上させるために、現像スリーブ５４には電源５７
から直流電圧を交流電圧に重畳した現像バイアス電圧が
印加されている。

【００７９】第１室５２及び第２室５３にはそれぞれ現
像剤撹拌スクリュー５８及び５９が配置されている。ス
クリュー５８は第１室５２中の現像剤を撹拌搬送し、ま
た、スクリュー５９は、後述する第１のトナー補給装置
Ａのトナー容器１０１のトナー排出口１０１ａから搬送
スクリュー１０２の回転によって供給されたトナーＴと
既に現像器内にある現像剤４３とを撹拌搬送し、トナー
濃度を均一化する。隔壁５１には、図１４における手前
側と奥側の端部において、第１室５２と第２室５３とを
相互に連通させる現像剤通路（図示せず）が形成されて
おり、上記スクリュー５８、５９の搬送力により、現像
によってトナーが消費されてトナー濃度の低下した第１
室５２内の現像剤が一方の通路から第２室５３内へ移動
し、第２室５３内でトナー濃度の回復した現像剤が他方
の通路から第１室５２内へ移動するように構成されてい
る。

【００８０】さて、静電潜像の現像により現像器４４内
の変化した現像剤濃度を補正するために、即ち、現像器
４４に補給するトナー量を制御するために、前記画像信
号処理回路３４の出力信号のレベルが画素毎にカウント
される。このカウントは、図１３の実施例では次のよう
にして行なわれる。

【００８１】まず、前記パルス幅変調回路３５の出力信
号がＡＮＤゲート６４の一方の入力に供給され、このＡ
ＮＤゲートの他方の入力にはクロックパルス発振器６５
からのクロックパルス（図３の（ｂ）に示すパルス）が
供給される。従って、ＡＮＤゲート６４からは図３の
（ｃ）に示すようにレーザ駆動パルスＳ、Ｉ、Ｗの各々
のパルス幅に対応した数のクロックパルス、即ち、各画
素の濃度に対応した数のクロックパルスが出力される。
このクロックパルス数はカウンタ６６によって積算され
る。しかして、このカウンタ６６からのパルス積算信号
（積算クロックパルス数Ｃ₁ ）は、前記原稿３１のトナ
ー像を１つ形成するために現像器４４から消費されるト
ナー量に対応している。

【００８２】そこで、このパルス積算信号Ｃ₁ をＣＰＵ
６７に供給すると共にＲＡＭ６８に記憶する。ＣＰＵ６
７は、このパルス積算信号Ｃ₁ に基づき、現像器４４か
ら消費される上記トナー量に見合う量のトナーＴを第１
のトナー容器１０１から現像器に供給するのに要する搬
送スクリュー１０２の回転駆動時間を算出し、モータ駆
動回路６９を制御して上記算出した時間の間だけモータ
１０４を駆動する。かくして、一般に、上記パルス積算
値が大であればモータ１０４の駆動時間はより長い時間
となり、上記パルス積算値が小であればモータ１０４の
駆動時間はより短い時間となる。

【００８３】モータ１０４の駆動力は前記搬送スクリュ
ー１０２に伝達され、搬送スクリュー１０２は第１のト
ナー容器１０１内のトナーＴを搬送して現像器４４に所
定量のトナーを補給する。このトナーの補給は１つの画
像の現像が終了する都度行なわれる。

【００８４】ところで、上記のように複写されるべき原
稿の画像を光電変換して得た濃度情報により現像器にト
ナーを補給するのは、現像剤の実際のトナー濃度を検出
し、それに基づいてトナーを補給するのではなく、原稿
画像のビデオカウント数を補給量に換算し、消費量を予
測してトナーの補給を行なう予測補給であるので、前述
したように、消費系、補給系の変動による微小誤差が生
じることは避けられず、この微小誤差により現像器４４
内の現像剤４３のトナー濃度、つまりトナー粒子とキャ
リア粒子の混合比、が初期設定値（規定値）より除々に
ずれてくる。このずれを補正しないでおくと、トナー濃
度が初期設定値の許容範囲から大きくずれてしまう。

【００８５】このずれを補正するため、本実施例でも前
述したパッチ画像形成方式の第２の現像剤濃度制御装置
が設けられている。

【００８６】詳述すると、予め定められた濃度に対応す
る信号レベルを有する参照画像信号を発生する参照画像
信号発生回路７２を設け、この発生回路７２からの参照
画像信号を前記パルス幅変調回路３５に供給し、上記予
め定められた濃度に対応するパルス幅を有するレーザ駆
動パルスを発生させる。このレーザ駆動パルスを半導体
レーザ３６に供給し、このレーザ３６をそのパルス幅に
対応する時間だけ発光させ、感光体ドラム４０を走査す
る。（このときはカウンタ６６は作動させない。）これ
によって、上記予め定められた濃度に対応する参照静電
潜像を感光体ドラム４０上に形成し、この参照静電潜像
を現像器４４により現像する。このようにして得られた
パッチ状の参照トナー像にＬＥＤ等の光源７３から光を
照射し、その反射光を光電変換素子７４で受光する。こ
の光電変換素子７４の出力信号は上記参照トナー像の濃
度に対応するから、結局この出力信号は現像器４４内の
二成分現像剤の実際のトナー濃度に対応する。

【００８７】上記光電変換素子７４の出力信号は比較器
７５の一方の入力に供給される。この比較器７５の他方
の入力には、基準電圧信号源７６から、現像剤４３の規
定トナー濃度（初期設定値におけるトナー濃度）に対応
する基準信号が入力されている。従って、比較器７５は
規定トナー濃度と現像器内の実際のトナー濃度とを比較
することになるから、両入力信号の比較結果として、比
較器７５は現像器４４内の現像剤４３の実際のトナー濃
度が規定値より大であることを指示する出力信号か、又
はトナー濃度が規定値より小であることを指示する出力
信号を発生する。なお、両入力信号に差がないときには
それを指示する出力信号を発生する。

【００８８】比較器７５の出力信号はＣＰＵ６７に供給
される。ＣＰＵ６７は、本実施例では、比較器７５から
の出力信号に基づいて次回のトナー補給動作を次のよう
に制御する。

【００８９】まず、光電変換素子７４で検出された実際
のトナー濃度が規定トナー濃度と同じであった場合に
は、ＣＰＵ６７はＲＡＭ６８に記憶されていた前記パル
ス積算信号Ｃ₁ をキャンセルし、次の画像形成動作に伴
うトナー補給動作を前述の通り行なわせる。

【００９０】次に、光電変換素子７４によって検出され
た現像剤４３の実際のトナー濃度が規定値よりも小であ
る場合には、つまり、トナーが補給不足である場合に
は、ＣＰＵ６７は不足分のトナーを現像器４４に補給す
るように搬送スクリュー１０２を作動させる。即ち、比
較器７５からの出力信号に基づいて、不足分のトナーを
現像器４４に補給するに要するスクリュー回転時間を算
出し、モータ駆動回路６９を制御してその時間だけモー
タ１０４を回転駆動し、不足分のトナーを現像器４４に
補給する。そして、次の原稿による画像形成に際して
は、トナー補給動作を前述の通り行なわせる。

【００９１】さらに、光電変換素子７４によって検出さ
れた現像剤４３の実際のトナー濃度が規定値よりも大で
ある場合には、つまり、トナーが過剰補給である場合に
は、ＣＰＵ６７は比較器７５からの出力信号に基づいて
現像剤中の過剰トナー量を算出する。そして、その後の
原稿による画像形成に際しては、この過剰トナー量が無
くなるようにトナーを補給させる。本実施例では、次の
原稿による画像形成に際して、１つの画像当りのトナー
補給量を算出し、これらデータ（過剰トナー量と１画像
当りのトナー補給量）から、算出した過剰トナー量を消
費するのに相当するコピー枚数を算出し、このコピー枚
数分だけトナーを補給せずに画像を形成させる。即ち、
トナー無補給で上記算出したコピー枚数の画像を形成し
て過剰トナー量を消費させ、過剰トナー量が消費された
らトナー補給動作を前述の通り行なわせるように制御す
るものである。

【００９２】このように、第２の現像剤濃度制御装置を
設けて所定のタイミングで感光体ドラム４０上に参照画
像を形成することで、ビデオカウント方式の第１の現像
剤濃度制御装置による補給トナー量の誤差を補正するこ
とができる。

【００９３】しかしながら、前述した理由により、連続
複写行程中は第２の現像剤濃度制御装置によるトナー濃
度の補正を行なうことができないから、第１の現像剤濃
度制御装置による予測補給のみでトナー濃度を安定に保
つ必要がある。そして、トナー濃度を安定させる上で最
も重要な要件はトナー補給装置から現像器への補給トナ
ー量の誤差を小さくすること（実質的に無くすこと）、
換言すれば補給精度を向上させることである。

【００９４】ここで、具体的にどの程度の精度が要求さ
れるかについて説明する。最も補給精度が要求されるの
は最もトナー消費量（補給量）が多い場合である。つま
り、原稿画像がベタ画像でかつ設定可能な最大連続複写
枚数分複写を行なう場合が最も厳しい条件となる。ま
た、トナー濃度の許容範囲が狭いほど補給精度が厳しく
要求される。仮に、最大連続複写枚数を１００枚とし、
トナー濃度の許容範囲を±１重量％とすると、トナー補
給精度は±５％程度要求されることになる。本発明者達
の行なった実験では、図１５に示したような従来のトナ
ー補給装置では補給精度は±２０〜３０％程度であり、
従って、従来のトナー補給装置ではトナー濃度を安定に
保つことは実質的に困難である。特に、絶対補給量とし
ては、除々に低下する傾向がある。

【００９５】次に、上述した本発明の第２の実施例の画
像形成装置に使用されたトナー補給装置の一例について
図９を参照して説明する。

【００９６】図９に示すように、本例のトナー補給装置
は第１のトナー補給装置Ａと第２のトナー補給装置Ｂと
によって構成され、それぞれの機能も分離している。即
ち、従来のトナー補給装置においては補給現像剤である
ところのトナーを貯蔵することと、現像器に対して必要
量のトナーを補給することの２つの役割が１つのトナー
補給装置に課されていたが、本例においてはトナーの貯
蔵は第２のトナー補給装置Ｂが受け持ち、現像器に対す
るトナーの補給は第１のトナー補給装置Ａが受け持つよ
うにその役割が分担されている。

【００９７】第１のトナー補給装置Ａは、トナーＴを収
容する第１のトナー容器１０１と、この容器内のトナー
Ｔを現像器４４へ搬送する第１の搬送スクリュー１０２
と、容器内のトナーＴの粉面（レベル面）Ｔａを検知す
る粉面検知センサ１０３等により構成されている。ま
た、第２のトナー補給装置Ｂは、トナーＴを貯蔵、収容
する大容量の第２のトナー容器１１１と、この容器内の
トナーを第１のトナー補給装置Ａに搬送する第２の搬送
スクリュー１１２と、容器内のトナーの残量が少なくな
ったことを検知する残量検知センサ１１３と、容器内の
トナーをほぐす撹拌部材１１４等により構成されてい
る。

【００９８】次に、本実施例の動作について説明する。
複写行程が始まると、前述したようにビデオカウント数
に基づいてトナー補給時間が算出され、算出した時間の
間だけ第１のモータ１０４が駆動され、駆動伝達部材を
介して第１の搬送スクリュー１０２が回転駆動され、第
１のトナー容器１０１内に収容されたトナーＴの一部が
現像器４４へ搬送、補給される。本例では、駆動伝達部
材は歯付きプーリ１０５、１０６及びタイミングベルト
１０７よりなるが、歯車伝達機構、モータのダイレクト
ドライブ、或はその他の既知の方法でも差し支えない。

【００９９】現像器４４へトナーの補給を行なうことに
より第１のトナー容器１０１内のトナーＴの粉面Ｔａは
低下する。それ故、現像器４４へのトナーの補給が終了
した後、第２のトナー補給装置Ｂより粉面検知センサ１
０３によって検知された減少した分のトナー量に対応す
る量のトナーを補給させる。例えば、粉面検知センサ１
０３の検知出力を制御回路（図示せず）に供給し、この
制御回路から第２のモータ１１５に駆動信号を送って第
２のモータ１１５を所定時間駆動し、駆動伝達部材１１
６、１１７、１１８を介して第２の搬送スクリュー１１
２を所定時間回転駆動し、第２のトナー容器１１１内に
収容されたトナーＴの所定量を第１のトナー補給装置Ａ
のトナー容器１０１内へ搬送、補給し、第１のトナー補
給装置Ａ内のトナー粉面Ｔａを一定に保つようにする。

【０１００】上記動作を図１１の制御アルゴリズムを参
照してさらに説明する。

【０１０１】複写行程が始まると、ステップＳ１１でビ
デオカウント数、即ちパルス積算信号Ｃ₁ が決定され、
次のステップＳ１２で現像器４４へ直接トナーを補給す
るための第１の搬送スクリュー１０２を駆動する第１の
モータ１０４の回転駆動時間を決定する。その後、ステ
ップＳ１３でプリント動作が開始され、現像、トナー消
費動作に連動してステップＳ１４で第１の搬送スクリュ
ー１０２が回転駆動され、第１のトナー容器１０１内に
収容されたトナーＴの一部が現像器４４へ補給される。

【０１０２】このトナーの補給を行なうときに、第１の
トナー容器１０１内のトナーＴの粉面Ｔａは静かに低下
するため、補給量に与える影響は殆ど無いが、トナー容
量が少ない場合、粉面Ｔａの変化が補給量に与える影響
が大きいのは前述した通りである。このため、粉面Ｔａ
が低下するときに第２のトナー容器１１１からトナーの
補給を行なうと、補給トナーが落下するときに粉面Ｔａ
を乱し、現像器４４へ補給しているトナー量に影響を与
えてしまう恐れがある。それ故、ステップＳ１５で現像
器４４へのトナー補給動作が終了したか否かを判断し、
終了したら（ＹＥＳ）ステップＳ１６で第２のトナー補
給装置Ｂより粉面検知センサ１０３によって検知された
減少した分のトナー量に対応する量のトナーを第１のト
ナー容器１０１内へ補給させる。

【０１０３】この動作を行なうことにより、第１のトナ
ー補給装置Ａのトナー容器１０１内のトナーＴの粉面Ｔ
ａの高さを図示するａの範囲内に恒常的に保つことがで
きる。厳密に言えば、範囲ａの高さ分粉面の高さが変化
することになるが、図示する容器底部より粉面検知セン
サ１０３の設置位置までの高さｈをある程度の高さに設
定することにより、ｈに対するａの割合が小さくなる。
これにより、第１のトナー容器１０１内の下部のトナー
が受ける圧力の変動が小さくなり、かさ密度の変動は無
視できる程度の微小なものとなる。従って、高精度のト
ナー補給が行なえる。なお、撹拌部材１１４は第２の搬
送スクリュー１１２より駆動伝達部材であるギア１１
９、１２０を介して駆動される。

【０１０４】このように、本実施例によれば、第１のト
ナー補給装置Ａのトナー容器１０１内のトナーの粉面Ｔ
ａは常時所定の範囲内に保持され、搬送スクリュー１０
２の近傍のトナーが受ける圧力の変動を実質的に除去す
ることができるので、トナーのかさ密度が一定となる。
従って、第１のトナー補給装置Ａから現像器４４に補給
される同一時間でのトナー補給量は同じになり、安定し
たトナーの補給が行なえるから、補給精度が非常に高く
なり、たとえ連続複写行程中でも二成分現像剤のトナー
濃度を許容範囲内に保つことができる。

【０１０５】図１０は上述した本発明の第２の実施例の
画像形成装置に使用されたトナー補給装置の他の例を示
す。第１のトナー容器１０１内のトナー粉面Ｔａは、さ
らに詳細に検討した結果、図１０に示すように現像器４
４へのトナーの補給によりトナー搬送方向の後部から低
下していく。このため、本例では第２のトナー容器１１
１からの補給トナーを受け入れる第１のトナー容器１０
１の受入口を図示するようにトナー搬送方向の前部の上
方に設け、トナー粉面Ｔａが低下しているかさ密度変化
部分に第２のトナー容器１１１からの補給トナーが落下
しないようにしたものである。これによってトナー補給
による粉面Ｔａのかさ密度変化部分に補給トナーが落下
してかさ密度をさらに乱してしまうという外因を除去す
ることができる。

【０１０６】本例のトナー補給装置によれば、前述した
ビデオカウント数に基づいて算出したトナー補給時間の
間だけ第１のモータ１０４と第２のモータ１１５を同時
的に駆動し、第１のトナー補給装置Ａのトナー容器１０
１から現像器４４へトナーが補給されているときに第２
のトナー補給装置Ｂのトナー容器１１１から第１のトナ
ー容器１０１へ同時的にトナーを補給しても、現像器４
４へのトナー補給量に殆ど影響を与えないという利点が
ある。

【０１０７】なお、他の点は上述した図９のトナー補給
装置と同じであるので、対応する部品、部材等に同一符
号を付してそれらの説明を省略する。

【０１０８】図１２は上述した本発明の第２の実施例の
画像形成装置に使用されたトナー補給装置のさらに他の
例を示す。本例のトナー補給装置は図９に示したトナー
補給装置の第１のトナー容器１０１内に撹拌部材１０８
を設け、また、粉面検知センサ１０３の感知表面を清掃
するセンサワイパー１０９を設けた点で上述した図９の
トナー補給装置と相違するだけであるので、対応する部
品、部材等に同一符号を付して必要のない限りそれらの
説明を省略する。

【０１０９】第１のトナー補給装置Ａは第２のトナー補
給装置Ｂとは異なり、トナー容器１０１内のトナーＴの
粉面Ｔａの高さが低いので、トナーブリッジは発生しに
くい。しかしながら、上述したように第１のトナー容器
１０１内のトナー粉面Ｔａは図１０に示すように現像器
４４へのトナーの補給によりトナー搬送方向の後部から
低下していく。このため、本例のトナー補給装置では撹
拌部材１０８を設け、この撹拌部材１０８を第１の搬送
スクリュー１０２により駆動伝達部材であるギア１３
１、１３２を介して回転駆動し、トナー粉面Ｔａが補給
によって低下していくときにこの粉面Ｔａが水平状態に
保たれるようにしたものである。

【０１１０】一方、粉面検知センサとしては圧電式の粉
体レベルセンサが一般的に使用されているが、しばしば
生じるトラブルはセンサ表面にトナーが付着してしま
い、粉面の検知ができなくなることである。トナーの付
着性やトナー容器の壁形状によってはこのトラブルが発
生するので、本例ではセンサワイパー１０９を設けてセ
ンサ表面を清掃し、粉面の検知不良が生じないようにし
ている。このセンサワイパー１０９も、本例では、第１
の搬送スクリュー１０２により駆動伝達部材であるギア
１３１、１３２を介して回転駆動するようにしている
が、センサワイパー１０９及び上記撹拌部材１０８の駆
動方法は第２のモータ１１５を駆動源とするものでもよ
いし、勿論、他の既知の駆動方法を用いてもよい。

【０１１１】なお、使用するトナー、容器の形状によっ
てはセンサワイパー１０９は必ずしも設ける必要がな
い。

【０１１２】次に、本発明の第３の実施例について説明
する。

【０１１３】本実施例でも本発明を電子写真方式のディ
ジタル複写機に適用した場合を示すが、本発明が電子写
真方式や静電記録方式の他の種々の画像形成装置に等し
く適用できることは言うまでもない。また、この第３の
実施例の画像形成装置の全体構成及びその動作態様、使
用される現像器の構成、さらには、潜像形成方法、ビデ
オカウント数の算出方法、トナー濃度制御方法等は上記
第２の実施例と同じであるので、図１３、図１４、図３
を参照して本実施例に関係する部分について説明する。
また、トナー補給装置も上記第２の実施例のものと同じ
であるので、図９、図１２を参照してその関係部分につ
いて説明する。

【０１１４】まず、本発明の第３の実施例の画像形成装
置に使用されたトナー補給装置の動作について説明す
る。なお、その構成は図９に示された上記第２の実施例
のものと同じであるので説明を省略する。本例でも、駆
動伝達部材は歯付きプーリ１０５、１０６及びタイミン
グベルト１０７よりなるが、歯車伝達機構、モータのダ
イレクトドライブ、或はその他の既知の方法でも差し支
えない。

【０１１５】複写行程が始まると、前述したようにビデ
オカウント数に基づいてトナー補給時間が算出され、算
出した時間の間だけ第１のモータ１０４及び第２のモー
タ１１５が駆動され、駆動伝達部材を介して第１の搬送
スクリュー１０２及び第２の搬送スクリュー１１２が回
転駆動され、第１のトナー容器１０１内に収容されたト
ナーＴの一部が現像器４４へ搬送、補給されると共に、
第２のトナー容器１１１内に収容されたトナーＴの一部
が第１のトナー容器１０１へ搬送、補給される。即ち、
本実施例では第１のトナー容器１０１から現像器４４へ
トナーＴが補給されると同時に、その減った分を補って
トナー粉面Ｔａを一定に保つべく第２のトナー容器１１
１から第１のトナー容器１０１へ同じ回転数及び、又は
同じ回転時間の駆動を与えるものである。

【０１１６】この場合、先にも述べたように、第２のト
ナー容器１１１からの補給トナー量は絶対補給量に対し
て減少していく傾向があるため、ある一定量以上あれば
第１のトナー容器１０１から現像器４４への補給量より
多くなることはない。この一定量に関しては、第２のト
ナー容器１１１に設けられた残量検知センサ１１３によ
り任意に設定できる。

【０１１７】このように構成すると、第１のトナー容器
１０１が小さく、大量のトナーを収容できないため、ト
ナー消費に対する粉面検知センサ１０３の結果を待つだ
けでは（粉面検知センサ１０３からの検知信号によって
トナーを補給すること）第１のトナー容器内のトナーが
激減してしまい、現像器４４への補給量に悪影響を及ぼ
す場合などに対応することができる。即ち、第１のトナ
ー容器１０１から現像器４４へトナーが補給されている
ときに第２のトナー容器１１１から第１のトナー容器１
０１へトナーが補給されるから、第１のトナー容器内の
トナーが激減するというようなことはなくなる。そし
て、第２のトナー容器１１１からのトナー補給によって
もさらに不足する分については粉面検知センサ１０３の
結果に基づいて補給する。

【０１１８】この動作を行なうことにより、第１のトナ
ー補給装置Ａのトナー容器１０１内のトナーＴの粉面Ｔ
ａの高さを図９に示すａの範囲内に恒常的に保つことが
できる。前述したように、厳密に言えば、範囲ａの高さ
分粉面の高さが変化することになるが、図示する容器底
部より粉面センサ１０３の設置位置までの高さｈをある
程度の高さに設定することにより、ｈに対するａの割合
が小さくなる。これにより、第１のトナー容器１０１内
の下部のトナーが受ける圧力の変動が小さくなり、かさ
密度の変動は無視できる程度の微小なものとなる。従っ
て、高精度のトナー補給が行なえる。実際には２０ｍｍ
＜ｈ＜５０ｍｍとすることにより特に良好な結果が得ら
れた。なお、第２のトナー補給装置Ｂの第２のモータ１
１５は第１のトナー補給装置Ａの粉面検知センサ１０３
がトナー粉面Ｔａを検知したときに作動され、駆動伝達
部材１１６、１１７、１１８を介して第２の搬送スクリ
ュー１１２を駆動し、所定量のトナーを第１のトナー補
給装置Ａへ補給する。また、撹拌部材１１４は第２の搬
送スクリュー１１２により駆動伝達部材であるギア１１
９、１２０を介して駆動される。

【０１１９】このように、本実施例によれば、第１のト
ナー補給装置Ａのトナー容器１０１内のトナーの粉面Ｔ
ａは速やかに所定の範囲内に安定に保持され、搬送スク
リュー１０２の近傍のトナーが受ける圧力の変動を実質
的に除去することができるので、トナーのかさ密度が一
定となる。従って、第１のトナー補給装置Ａから現像器
４４に補給される同一時間でのトナー補給量は同じにな
り、安定したトナーの補給が行なえるから、補給精度が
非常に高くなり、たとえ連続複写行程中でも二成分現像
剤のトナー濃度を許容範囲内に保つことができる。

【０１２０】本実施例のトナー補給装置の場合でも、図
１２に示す第２の実施例のトナー補給装置のように、第
１のトナー容器１０１内に撹拌部材１０８を設け、ま
た、粉面検知センサ１０３の感知表面を清掃するセンサ
ワイパー１０９を設ければ、同様の作用効果が得られ
る。

【０１２１】即ち、第１のトナー補給装置Ａは第２のト
ナー補給装置Ｂとは異なり、トナー容器１０１内のトナ
ーＴの粉面Ｔａの高さが低いので、トナーブリッジは発
生しにくい。しかしながら、使用するトナーの流動性に
よってはトナーブリッジが発生する場合がある。このた
め、撹拌部材１０８を設け、この撹拌部材１０８を第１
の搬送スクリュー１０２により駆動伝達部材であるギア
１３１、１３２を介して回転駆動し、トナーブリッジの
発生を防止したものである。

【０１２２】一方、粉面検知センサとしては圧電式の粉
体レベルセンサが一般的に使用されているが、しばしば
生じるトラブルはセンサ表面にトナーが付着してしま
い、粉面の検知ができなくなることである。トナーの付
着性やトナー容器の壁形状によってはこのトラブルが発
生するので、センサワイパー１０９を設けてセンサ表面
を清掃し、粉面の検知不良が生じないようにする。この
センサワイパー１０９も第１の搬送スクリュー１０２に
より駆動伝達部材であるギア１３１、１３２を介して回
転駆動するようにしているが、センサワイパー１０９及
び上記撹拌部材１０８の駆動方法は第２のモータ１１５
を駆動源とするものでもよいし、勿論、他の既知の駆動
方法を用いてもよい。なお、使用するトナー、容器の形
状によってはセンサワイパー１０９は必ずしも設ける必
要がない。

【０１２３】さらに、本実施例ではビデオカウント数に
基づいて算出されたトナー補給時間の間だけ第１のモー
タ１０４及び第２のモータ１１５を駆動したが、第１の
トナー容器１０１の第１の搬送スクリュー１０２が駆動
されるとき、第２のトナー容器１１１の第２の搬送スク
リュー１１２は、除々にトナー量が減っていく分を見込
んで、１０〜１５％回転数を上げておくようにしてもよ
い。本発明者の実験結果から、初期の過剰補給の影響は
全く無く、絶対補給量に対して減少していく幅も抑えら
れるので、より一層リアルタイムで第１のトナー容器１
０１内のトナー量を一定に保つことができるという利点
がある。

【０１２４】次に、本発明の第４の実施例について説明
する。

【０１２５】まず、図１７を参照して本発明を適用し得
る第４の実施例の画像形成装置の全体構成について説明
する。本実施例では本発明を電子写真方式のディジタル
複写機に適用した場合を示すが、本発明が電子写真方式
や静電記録方式の他の種々の画像形成装置に等しく適用
できることは言うまでもない。

【０１２６】図１７において、複写されるべき原稿３１
の画像はレンズ３２によってＣＣＤ等の撮像素子３３に
投影される。この撮像素子３３は原稿３１の画像を多数
の画素に分解し、各画素の濃度に対応した光電変換信号
を発生する。撮像素子３３から出力されるアナログ画像
信号は画像信号処理回路３４に送られ、ここで各画素毎
にその画素の濃度に対応した出力レベルを有する画素画
像信号に変換され、パルス幅変調回路３５に送られる。

【０１２７】このパルス幅変調回路３５は上記各実施例
と同様の動作をするもので、入力される画素画像信号毎
に、そのレベルに対応した幅（時間長）のレーザ駆動パ
ルスを形成して出力する。即ち、前述した図３の（ａ）
に示すように、高濃度の画素画像信号に対してはより幅
の広い駆動パルスＷを、低濃度の画素画像信号に対して
はより幅の狭い駆動パルスＳを、中濃度の画素画像信号
に対しては中間の幅の駆動パルスＩをそれぞれ形成す
る。

【０１２８】パルス幅変調回路３５から出力されたレー
ザ駆動パルスは半導体レーザ３６に供給され、半導体レ
ーザ３６をそのパルス幅に対応する時間だけ発光させ
る。従って、半導体レーザ３６は高濃度画素に対しては
より長い時間駆動され、低濃度画素に対してはより短い
時間駆動されることになる。それ故、感光体ドラム４０
は、次述の光学系によって、高濃度画素に対しては主走
査方向により長い範囲が露光され、低濃度画素に対して
は主走査方向により短い範囲が露光される。つまり、画
素の濃度に対応して静電潜像のドットサイズが異なる。
従って、当然のことながら、高濃度画素に対するトナー
消費量は低濃度画素に対するそれよりも大である。本実
施例でも低、中、高濃度画素の静電潜像は前記図３の
（ｄ）にそれぞれＬ、Ｍ、Ｈで示すようになる。

【０１２９】半導体レーザ３６から放射されたレーザ光
３６ａは回転多面鏡３７によって掃引され、ｆ／θレン
ズ等のレンズ３８及びレーザ光３６ａを像担持体たる感
光体ドラム４０方向に指向させる固定ミラー３９によっ
て感光体ドラム４０上にスポット結像される。かくし
て、レーザ光３６ａは感光体ドラム４０の回転軸とほぼ
平行な方向（主走査方向）にこのドラム４０を走査し、
静電潜像を形成することになる。

【０１３０】感光体ドラム４０はアモルファスシリコ
ン、セレン、ＯＰＣ等を表面に有し、矢印方向に回転す
る電子写真感光体ドラムであり、露光器４１で均一に除
電を受けた後、一次帯電器４２により均一に帯電され
る。その後、上述した画像情報信号に対応して変調され
たレーザ光で露光走査され、これによって画像情報信号
に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像はトナ
ー粒子とキャリア粒子が混合された二成分現像剤４３を
使用する現像器４４によって反転現像され、可視画像
（トナー像）が形成される。ここで、反転現像とは、感
光体の光で露光された領域に、潜像と同極性に帯電した
トナーを付着させてこれを可視化する現像方法である。
このトナー像は２個のローラ４５、４６間に架張され、
図示矢印方向に無端駆動される転写材担持ベルト４７上
に保持された転写材４８に転写帯電器４９の作用により
転写される。

【０１３１】なお、本実施例では画素密度切り換えスイ
ッチ７７が設けられており、この画素密度切り換えスイ
ッチ７７からの画素密度切り換え信号によってパルス幅
変調回路３５を制御し、画素形成方法の違いに応じてパ
ルス幅変調回路３５から出力されるパルス信号のパルス
幅を変化させる。即ち、本実施例では４００線画像と２
００線画像であるので、パルス幅変調回路３５は、画素
密度切り換え信号が２００線画像を指示するときには、
画像信号処理回路３４からの同一濃度レベルの画素画像
信号に対して、２００線画像での記録に対しては４００
線画像での記録用のパルス幅の２倍の幅を有するパルス
を出力する。

【０１３２】また、説明を簡単にするために１つの画像
形成ステーション（感光体ドラム４０、露光器４１、一
次帯電器４２、現像器４４等を含む）のみを図示する
が、カラー画像形成装置の場合には、例えばシアン、マ
ゼンタ、イエロー、及びブラックの各色に対する４つの
画像形成ステーションが転写材担持ベルト４７上にその
移動方向に沿って順次に配列され、各画像形成ステーシ
ョンの感光体ドラム上に原稿の画像を色分解した各色毎
の静電潜像が順次に形成され、対応する色トナーを有す
る現像器で現像され、転写材担持ベルト４７によって保
持、搬送される転写材４８に順次に転写されることにな
る。

【０１３３】このトナー像が転写された転写材４８は転
写材担持ベルト４７から分離されて図示しない定着器に
搬送され、定着されて永久像に変換される。また、転写
後に感光体ドラム４０上に残った残留トナーはその後ク
リーナ５０によって除去される。なお、現像器４４は図
２に示した前記第１の実施例のものと同様の構成である
のでその説明を省略する。

【０１３４】さて、静電潜像の現像により現像器４４内
の変化した現像剤濃度を補正するために、即ち、現像器
４４に補給するトナー量を制御するために、前記画像信
号処理回路３４の出力信号は画素濃度レベル毎にカウン
トされる。このカウントは、本実施例では次のようにし
て行なわれる。

【０１３５】まず、前記パルス幅変調回路３５の出力信
号がＡＮＤゲート６４の一方の入力に供給され、このＡ
ＮＤゲートの他方の入力にはクロックパルス発振器６５
からのクロックパルス（図３の（ｂ）に示すパルス）が
供給される。従って、ＡＮＤゲート６４からは図３の
（ｃ）に示すようにレーザ駆動パルスＳ、Ｉ、Ｗの各々
のパルス幅に対応した数のクロックパルス、即ち、各画
素の濃度に対応した数のクロックパルスが出力される。
このクロックパルス数は各画素濃度に対応しているの
で、クロックパルス数毎にカウンタ６６によってビデオ
カウント数が算出される。このカウンタ６６からの各濃
度レベル毎のパルス積算信号Ｃ₁ （ビデオカウント数）
はトナー補給時間に換算され、その積算時間が前記原稿
３１のトナー像を１つ形成するために現像器４４から消
費されるトナー量に対応している。

【０１３６】そこで、このビデオカウント数をＣＰＵ６
７に供給すると共にＲＡＭ６８に記憶する。ＣＰＵ６７
はビデオカウント数とトナー補給時間との対応関係を示
す換算テーブルを各濃度レベル毎に有しており、入力さ
れたビデオカウント数に基づき、現像器４４から消費さ
れる上記トナー量に見合う量のトナー６３をトナー補給
槽６０から現像器に供給するのに要する搬送スクリュー
６２の回転駆動時間（即ち、トナー補給時間）を算出
し、モータ駆動回路６９を制御して上記算出した時間の
間だけモータ７０を駆動する。かくして、一般に、上記
ビデオカウント数が大であればモータ７０の駆動時間は
より長い時間となり、上記ビデオカウント数が小であれ
ばモータ７０の駆動時間はより短い時間となる。

【０１３７】モータ７０の駆動力はギア列７１を介して
前記搬送スクリュー６２に伝達され、搬送スクリュー６
２はトナー補給槽６０内のトナー６３を搬送して現像器
４４に所定量のトナーを補給する。このトナーの補給は
１つの画像の現像が終了する都度行なわれる。

【０１３８】しかしながら、前述したように、濃度レベ
ルの違いにより同じビデオカウント数でもトナー消費量
が相違するから、上記構成の現像剤濃度制御装置ではト
ナー補給誤差が生じ、安定した濃度の画像が得られな
い。一例をあげると、従来構成によると、Ａ３サイズの
面積画像の５０％デューティ（２５５レベルのうちの１
２８レベル）のビデオカウント数とＡ４サイズの面積画
像の１００％デューティ（２５５レベルのうちの２５５
レベル）のビデオカウント数は等しい。そのためトナー
補給時間は同じように制御される。しかし、現実には図
１６で分かるように、同一面積で１００％デューティ
（２５５レベル）のトナー消費量は５０％デューティ
（１２８レベル）の１．４倍であり、単純に２倍とはな
り得ない。即ち、同一濃度レベルにおいてはトナー消費
量は画像面積に比例するが、異なる濃度レベルではその
濃度レベル毎の特性に応じた画像面積、即ちビデオカウ
ント数当たりのトナー消費量の関係から濃度レベル毎の
トナー補給時間を算出し、これら算出されたトナー補給
時間全体を積算することが必要である。

【０１３９】それ故、本実施例のＣＰＵは、各濃度レベ
ル毎の、この場合は８ビット２５５レベルのビデオカウ
ント数に対するトナー消費量に当たるトナー補給時間の
テーブルを有する。また、さらには、各濃度レベル毎の
ビデオカウント数をカウントするカウンタ６６は、積算
された各濃度レベルのビデオカウント数をトナー補給時
間に換算し、さらに各濃度レベル毎のトナー補給時間を
積算して、ある画像のトナー補給時間とし、トナーを補
給するようにしたものである。

【０１４０】ところで、上記のように複写されるべき原
稿の画像を光電変換し、信号処理して得た画素画像信号
の各画素毎の出力レベルを積算し、ビデオカウント数に
変換してこれを補給量に換算し、消費量を予測して現像
器４４へトナーの補給を行なうのは、現像剤の実際のト
ナー濃度を直接検出し、それに基づいてトナーを補給す
るのとは異なり、あくまでも予測補給であるために、現
像器４４へのトナー補給槽６０からのトナー補給量や、
現像器４４からのトナー消費量の予想値からの変化が生
ずると、また、消費系、補給系の変動により、現像器４
４内の現像剤４３のトナー濃度、つまりトナー粒子とキ
ャリア粒子の混合比、が初期設定値（規定値）より除々
にずれてくる。このずれを補正しないでおくと、トナー
濃度が初期設定値の許容範囲から大きくずれてしまい、
トナー濃度が安定しない。

【０１４１】このため、本実施例でも、第２の現像剤濃
度制御装置を設け、この第２の現像剤濃度制御装置を所
定のタイミングで、例えばトナーの補給を行なったとき
毎に、或は１つのコピー動作の終了毎に、或はコピー数
が所定枚数に達したとき毎に、或はビデオカウント数が
所定値に達したとき毎に、等のタイミングで、作動させ
て感光体ドラム４０上に参照画像を形成する。

【０１４２】なお、第２の現像剤濃度制御装置を設けて
所定のタイミングで感光体ドラム４０上に参照画像を形
成することで、第１の現像剤濃度制御装置による補給ト
ナー量の誤差を補正することができる詳細な動作は前記
第１の実施例において詳述したので、ここではその説明
を省略する。

【０１４３】以上の制御動作について図１８のフローチ
ャートを参照してさらに説明する。まず、原稿の複写を
行なうためにスタートボタンが押されると、ステップＳ
１０１で原稿が読取られ、原稿画像の各画素の濃度に対
応した光電変換信号が発生される。次いで、その原稿の
内容から、ＣＰＵ６７はステップＳ１０２において８ビ
ット０〜２５５レベルの濃度毎にビデオカウント数を算
出する。次に、ステップＳ１０３において、濃度レベル
毎に有するビデオカウント数に対するトナー補給時間を
決定する。各濃度レベル毎に決定されたトナー補給時間
をステップＳ１０４において積算し、１枚の画像当たり
のトナー補給時間を決定する。そして、ステップＳ１０
５でコピー動作が開始され、前記した潜像形成、現像、
転写等の画像形成動作が実行される。１つのトナー像が
形成されると、ステップＳ１０６において次のトナー像
の形成前に、上記ステップＳ１０４で決定された回転数
だけスクリュー６２を回転させてトナーを補給する。次
に、ステップＳ１０７で第２の現像剤濃度制御装置を作
動させ、参照画像を感光体ドラム４０上に形成して上述
した動作を行なわせる。即ち、濃度レベル毎にテーブル
を使用してビデオカウント数をトナー補給時間に換算し
た予測補給量が正しかったか否かをチェックし、補給量
に誤差があるときにはこれを補正する上述したような適
正な処置を行なう。次に、ステップＳ１０８でコピー動
作が終了したか否かを判断し、終了していれば（ＹＥ
Ｓ）そのままスタートに戻り、また、コピー動作が終了
していなければ（ＮＯ）、ステップＳ１０５に戻ってコ
ピー動作を続行する。

【０１４４】このように、本実施例では、ＣＰＵ６７で
濃度レベル毎にビデオカウント数からトナー補給時間を
算出し、この算出したトナー補給時間を積算することに
よって１つの画像のトナー補給時間を決定するようにし
たので、実際の潜像特性、現像特性に応じた高精度な安
定したトナーの補給が行なえ、現像剤のトナー濃度がほ
ぼ一定に保持できる。従って、安定した濃度の高画質の
画像が得られるという利点がある。

【０１４５】ところで、例えばディジタルの電子写真方
式のレーザビームプリンタ等においては、画素の形成方
法を、写真、絵などのいわゆる「ベタ画像」と文字、線
などのいわゆる「ライン画像」とで変化させる場合があ
る。一例として、前記図４に示すように、レーザの走査
方向及び感光体ドラムの回転方向のいずれにも４００ｄ
ｐｉ（ドット／インチ）で１画素を形成する４００線画
像方法と、レーザの走査方向には２００ｄｐｉ、感光体
ドラムの回転方向には４００ｄｐｉで１画素を形成する
２００線画像方法とがある。そして、文字、線のような
細部の表現を求める画像は解像性の高い４００線画像方
法で形成するように、また、写真、絵などの階調性を求
める画像はドット変調可能な２００線画像方法で形成す
るように画素密度切り換えスイッチ７７が設けられてい
ることが多い。このような場合、２００線画像方法と４
００線画像方法とでは、例えばフロロシアニン系のＯＰ
Ｃ（有機半導体）の感光体ドラムにレーザビームによる
画素形成を行なった場合の結果を前記図５に示すよう
に、同一ビデオカウント数での消費トナー量が相違し、
２００線画像方法で画像を形成した場合の方が消費トナ
ー量が多くなる。従って、上記従来例のように画素毎の
ディジタル画像信号の出力レベルを積算したビデオカウ
ント数を一義的にトナー補給時間に換算してトナーを予
測補給したのでは補給誤差が生じ、安定した濃度の高画
質の画像が得られないという欠点があった。

【０１４６】それ故、本実施例では複写されるべき原稿
の内容からＣＰＵ６７が１画素の形成を４００線画像方
法で行なうか、２００線画像方法で行なうかを決定し、
画素密度切り換えスイッチ７７に指示する。これによっ
て画素密度切り換えスイッチ７７はパルス幅変調回路３
５に画素密度切り換え信号を送り、変調パルス幅を２０
０線画像用或は４００線画像用に切り換えさせる。ま
た、ＣＰＵ６７は、２００線及び４００線毎に各濃度レ
ベル毎のビデオカウント数に対するトナー補給時間（補
給量）のテーブルを有し、対応するテーブルを用いて各
濃度レベル毎のビデオカウント数をトナー補給時間に換
算し、それらを積算して一画像中のトナー補給時間を決
定し、トナーを補給させる。

【０１４７】なお、上記実施例では、現像器内の現像剤
の実際のトナー濃度を測定するのに、感光体ドラム上に
パッチ画像を形成し、この画像の濃度を測定することに
よっていたが、キャリアとトナーの混合比率により見掛
けの透磁率を検知し、その出力の変化によって実際のト
ナー濃度を検出して補正するインダクタンス検知方式の
現像剤濃度制御装置を第２の現像剤濃度制御装置として
使用しても良い。或は、現像スリーブ上等の現像剤に直
接光を照射し、その反射光を測定することによっても現
像剤の実際のトナー濃度を測定することができる。ただ
し、トナーがカーボンブラックで黒色に着色されている
場合には、トナーとキャリアの分光反射率に大差がない
ので、この方法ではトナー濃度の検出精度が悪くなり、
好ましくない。

【０１４８】次に、本発明の第５の実施例について説明
する。

【０１４９】まず、図１９を参照して本発明を適用し得
る第５の実施例の画像形成装置の全体構成について説明
する。本実施例は各々の色の現像剤毎に画像形成ステー
ションを設け、各画像形成ステーションにおいて像担持
体としての感光体ドラムに周知の画像形成プロセスにて
各色毎の可視画像を形成し、これら可視画像を外部から
供給される転写材に順次転写し、一括定着してカラー画
像を得る電子写真方式のディジタルカラー画像形成装置
に本発明を適用した場合を示すが、本発明が電子写真方
式や静電記録方式の他の種々の画像形成装置に等しく適
用できることは言うまでもない。

【０１５０】このカラー画像形成装置は装置本体内に第
１、第２、第３及び第４の４つの画像形成ステーション
Ｐ_M 、Ｐ_C 、Ｐ_Y 及びＰ_K を備え、また、その一側、即
ち図１９の右側には給紙部（説明を簡単にするために給
紙カセット３０７のみを図示する）が、その反対側、即
ち図４の左側には定着器３０８がそれぞれ配設されてい
る。また、プリンタ本体内の前記給紙部から前記定着器
３０８に至る経路の下側には、転写材を搬送する無端状
の転写材搬送手段、本実施例では転写ベルト３１０が周
知の態様で複数のローラ間に架張されている。この転写
ベルト３１０は図示矢印で示す方向に駆動され、前記給
紙部を通じて送給される転写材を担持して、前述した各
画像形成ステーションＰ_M 、Ｐ_C 、Ｐ_Y 及びＰ_K へと順
次搬送する。

【０１５１】各画像形成ステーションＰ_M 、Ｐ_C 、Ｐ_Y
及びＰ_K は実質的に同一の構成を有し、通常のように図
示矢印方向に回転駆動される像担持体である感光体ドラ
ム３０４Ｍ、３０４Ｃ、３０４Ｙ及び３０４Ｋを含み、
各感光体ドラムの周辺には、感光体ドラムを一様帯電す
る一次帯電器３０２Ｍ、３０２Ｃ、３０２Ｙ及び３０２
Ｋ、感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像する現
像器３０４Ｍ、３０４Ｃ、３０４Ｙ及び３０４Ｋ、現像
された可視画像を転写材へ転写する転写帯電器３１０
Ｍ、３１０Ｃ、３１０Ｙ及び３１０Ｋ、感光体ドラム上
に残存するトナーを除去するドラムクリーナ３０５Ｍ、
３０５Ｃ、３０５Ｙ及び３０５Ｋがドラム回転方向に順
次配設されている。また、各感光体ドラム３０１Ｍ、３
０１Ｃ、３０１Ｙ及び３０１Ｋの上方には像露光装置３
０３Ｍ、３０３Ｃ、３０３Ｙ及び３０３Ｋがそれぞれ設
けられている。

【０１５２】現像器３０４Ｍにはマゼンタ色のトナー
が、現像器３０４Ｃにはシアン色のトナーが、現像器３
０４Ｙにはイエロー色のトナーが、現像器３０４Ｋには
黒色のトナーがそれぞれ収容されている。前記像露光装
置３０３Ｍ、３０３Ｃ、３０３Ｙ及び３０３Ｋは、本例
では、半導体レーザ、ポリゴンミラー、ｆθレンズ等か
らなり、カラー用ＣＣＤのような撮像素子によって多数
の画素に分解されて読み取られ、ディジタル信号に変換
されたそれぞれの色の画像に対応するディジタル画素信
号の入力を受けてこの信号に対応して変調されたレーザ
ビームを前記一次帯電器３０２Ｍ、３０２Ｃ、３０２Ｙ
及び３０２Ｋと現像器３０４Ｍ、３０４Ｃ、３０４Ｙ及
び３０４Ｋとの間でドラム母線方向に走査し、ドラム面
を露光して対応する色の静電潜像を形成するようになっ
ている。像露光装置３０３Ｍにはカラー画像のマゼンタ
成分像に対応する画素信号が、像露光装置３０３Ｃには
シアン成分像に対応する画素信号が、像露光装置３０３
Ｙにはイエロー成分像に対応する画素信号が、そして像
露光装置３０３Ｋにはブラック成分像に対応する画素信
号がそれぞれ入力される。また、第１の画像形成ステー
ションＰ_M と給紙部との間には転写材を吸着するための
一対の吸着帯電器が転写ベルト３１０を挟んで対向設置
されている。一方、第４の画像形成ステーションＰ_K と
定着器３０８との間には除電用帯電器が設けられてお
り、転写ベルト３１０に吸着されている転写材を分離す
るために交流電圧が印加される。

【０１５３】上記構成のカラープリンタにおいて、給紙
カセット３０７より転写ベルト３１０上に給紙された転
写材は静電吸着され、転写ベルト３１０の図示矢印方向
への移動に伴なって搬送される。転写材の搬送に伴な
い、第１の画像形成ステーションＰ_M の感光体ドラム３
０１Ｍにはマゼンタ画像が、第２の画像形成ステーショ
ンＰ_C の感光体ドラム３０１Ｃにはシアン画像が、第３
の画像形成ステーションＰ_Y の感光体ドラム３０１Ｙに
はイエロー画像が、そして第４の画像形成ステーション
Ｐ_K の感光体ドラム３０１Ｋにはブラック画像がそれぞ
れ分担されて形成される。これら画像は、転写ベルト３
１０の移動によって転写材が第１〜第４の画像形成ステ
ーションＰ_M 〜Ｐ_K の感光体ドラム３０１Ｍ〜３０１Ｋ
の下部を順次に通過して定着部の方向へと搬送される間
に、各画像形成ステーションの転写帯電器３０６Ｍ、３
０６Ｃ、３０６Ｙ及び３０６Ｋにより転写材上に順次に
重ねて転写されてカラー画像が合成される。転写材は、
第４の画像形成ステーションＰ_K を通過した後、交流電
圧が印加された除電用帯電器により除電され、転写ベル
ト３１０から分離される。転写ベルト３１０から分離さ
れた転写材は定着器３０８に送られ、この定着器３０８
で転写された画像が定着された後、転写材排出口からト
レイ３０９へと排出され、かくして１つの複写サイクル
が終了する。

【０１５４】ところで、各現像器３０４Ｍ、３０４Ｃ、
３０４Ｙ及び３０４Ｋには二成分現像剤のトナー濃度を
一定に制御するための現像剤濃度制御装置がそれぞれ使
用されている。本実施例では、マゼンタ、シアン、イエ
ローの色トナーをそれぞれ収容する現像器３０４Ｍ、３
０４Ｃ、３０４Ｙには、前述したように、二成分現像剤
にＬＥＤ等の光源から光を照射し、その反射光量をホト
ダイオードのような光電変換素子で受光してトナー濃度
を検出し、この検出結果に基づいてトナー濃度を一定に
保持する光学反射光量検出方式の現像剤濃度制御装置が
それぞれ設けられている。この光学反射光量検出方式の
現像剤濃度制御装置は、現像器内の二成分現像剤に直接
光源から光を照射し、その反射光量を光電変換素子で受
光して基準値と比較する点で、上記実施例において使用
された第２の現像剤濃度制御装置（感光体ドラム上に形
成したパッチ状の参照画像からの反射光量を受光して基
準値と比較する）と主として相違するだけであり、検出
結果に基づいてトナーを補給する構成及び動作態様は同
じであるので、その説明を省略する。

【０１５５】一方、ブラックトナーとしてカーボンブラ
ックを使用するブラック現像器３０４Ｋには、前述した
理由により光学反射光量検出方式の現像剤濃度制御装置
が使用できないので、図１、図１３、図１７等を参照し
て前述した画素毎のディジタル画像信号の出力レベルを
積算し、トナーを予測補給するビデオカウント方式の現
像剤濃度制御装置が使用されている。

【０１５６】前述したように、ビデオカウント方式の現
像剤濃度制御装置における現像剤のトナー濃度の変動要
因は大別すると消費系の問題と補給系の問題に分かれ
る。消費系の問題としては、例えば環境変化によりトナ
ーの持つ電荷（トリボ）が変化することにより、実際の
トナー消費量がビデオカウント数から換算した消費量
（補給量）と一致しなくなる等の問題が挙げられるが、
この問題は、温湿度と消費量との相関を予め調べ、温湿
度情報をフィードバックさせることにより補正すること
が可能であるので、解決できる。

【０１５７】次に補給系の問題としては、ビデオカウン
ト数を基にして制御を行なっているのは補給時間（モー
タ等の駆動装置のオン時間）であり、補給量そのものを
制御しているわけではないので、同一の補給時間である
のに補給量がばらつくということである。補給量がばら
つくと設定補給量よりずれる（補給誤差が生じる）こと
になり、トナー濃度の変動に到る。この補給誤差の原因
として大きいものは、トナーの流動性によりスクリュー
のトナー搬送効率が大きく変化することが挙げられる。
トナーの流動性はトナーのかさ密度と密接に関連してお
り、その性状としては、かさ密度が高いと流動性が低下
し、その結果、搬送効率が低下して補給量が減り、一
方、かさ密度が低いとその逆になる傾向がある。

【０１５８】一般に、トナー補給槽内のトナーのかさ密
度は、トナー補給槽内におけるトナーの粉面高さや撹拌
部材による撹拌状況などにより影響を受け、大きく変動
する。さらに、放置などの経時的な要因で同じかさ密度
でも流動性が変化する場合もある。

【０１５９】以上のことから、ビデオカウント方式の現
像剤濃度制御装置によりトナーの予測補給を行なうブラ
ックトナーに関しては、トナー補給槽から現像器へ補給
されるトナー量に絶対的な精度が必要となるので、トナ
ー補給槽内からのトナーの補給誤差を小さくすること
（実質的に無くすこと）が必須の要件となる。

【０１６０】しかして、マゼンタ、シアン、イエローの
色トナーを収容する現像器３０４Ｍ、３０４Ｃ、３０４
Ｙにそれぞれトナーを補給するトナー補給装置は、例え
ば図２１に示すような簡易な構成のトナー補給装置が使
用され、光学反射光量検出方式の現像剤濃度制御装置か
らのトナー濃度検出信号に基づいて対応する現像器へト
ナーを補給している。

【０１６１】このトナー補給装置について簡単に説明す
ると、トナーＴを貯蔵、収容するトナー容器４０１と、
この容器４０１内のトナーＴを対応する現像器３０４Ｍ
又は３０４Ｃ又は３０４Ｙに搬送する搬送スクリュー４
０２と、この搬送スクリュー４０２を駆動伝達部材４０
３、４０４、４０５を介して回転駆動するモータ４０６
と、容器４０１内のトナーの残量が少なくなったことを
検知する残量検知センサ４０７と、容器４０１内のトナ
ーＴをほぐす撹拌部材４０８等により構成されている。
なお、撹拌部材４０８は搬送スクリュー４０２より駆動
伝達部材であるギア４０９、４１０を介して駆動され
る。また、駆動伝達部材４０３、４０４、４０５は２個
の歯付きプーリとこれらプーリ間のタイミングベルトよ
りなるが、歯車伝達機構、モータのダイレクトドライ
ブ、或はその他の既知の方法でも差し支えない。

【０１６２】上記構成において、光学反射光量検出方式
の現像剤濃度制御装置によって検出されたトナー濃度検
出信号は制御装置（ＣＰＵ）に送られ、この制御装置に
おいて前述したようにトナー補給時間（補給量）が決定
され、モータ４０６に駆動信号を送ってこのモータ４０
６を決定された時間の間駆動し、搬送スクリュー４０２
を所定時間の間回転駆動してトナーＴの所定量を対応す
る現像器内へ搬送、補給するものである。

【０１６３】このようなトナー補給装置は、上述したよ
うに、トナー容器内のトナーのかさ密度の変化により搬
送スクリュー４０２にかかる圧力が変化し、トナー搬送
効率の変動により補給トナー量が変化するが、構成が簡
易であり、また、光学反射光量検出方式の現像剤濃度制
御装置によって二成分現像剤のトナー濃度を直接検出し
ているので、トナー濃度を±１．０重量％に維持するこ
とが可能である。

【０１６４】これに対し、ブラックトナーはビデオカウ
ント方式の現像剤濃度制御装置によりトナーの消費量を
予測してトナーを補給しているため、上述した理由によ
り、マゼンタ、シアン、イエローと同じ構成のトナー補
給装置を使用したのでは絶対的な精度を高めることがで
きない。

【０１６５】このため、本実施例ではブラックのトナー
補給装置は、図２０に示すように、第１のトナー補給装
置Ａと第２のトナー補給装置Ｂとの二段構成とし、それ
ぞれの機能も分離させている。即ち、上記マゼンタ、シ
アン、イエローのトナー補給装置においては補給現像剤
であるところのトナーを貯蔵することと、現像器に対し
て必要量のトナーを補給することの２つの役割が１つの
トナー補給装置に課されていたが、ブラックのトナー補
給装置においてはトナーの貯蔵は第２のトナー補給装置
Ｂが受け持ち、現像器に対するトナーの補給は第１のト
ナー補給装置Ａが受け持つようにその役割が分担されて
いる。

【０１６６】第１のトナー補給装置Ａは、トナーＴを収
容する第１のトナー容器５０１と、この容器内のトナー
Ｔを現像器３０４Ｋへ搬送する第１の搬送スクリュー５
０２と、容器内のトナーＴの粉面（レベル面）Ｔａを検
知する粉面検知センサ５０３等により構成されている。
また、第２のトナー補給装置Ｂは、トナーＴを貯蔵、収
容する大容量の第２のトナー容器５１１と、この容器内
のトナーを第１のトナー補給装置Ａに搬送する第２の搬
送スクリュー５１２と、容器内のトナーの残量が少なく
なったことを検知する残量検知センサ５１３と、容器内
のトナーをほぐす撹拌部材５１４等により構成されてい
る。

【０１６７】次に、本実施例の動作について説明する。
複写行程が始まると、前述したようにビデオカウント数
に基づいてトナー補給時間が算出され、算出した時間の
間だけ第１のモータ５０４が駆動され、駆動伝達部材を
介して第１の搬送スクリュー５０２が回転駆動され、第
１のトナー容器５０１内に収容されたトナーＴの一部が
現像器３０４Ｋへ搬送、補給される。本例では、駆動伝
達部材は歯付きプーリ５０５、５０６及びタイミングベ
ルト５０７よりなるが、歯車伝達機構、モータのダイレ
クトドライブ、或はその他の既知の方法でも差し支えな
い。

【０１６８】現像器３０４Ｋへトナーの補給を行なうこ
とにより第１のトナー容器５０１内のトナーＴの粉面Ｔ
ａは低下する。それ故、現像器３０４Ｋへのトナーの補
給が終了した後、粉面検知センサ５０３によって検出し
た減少した分のトナー量に対応する量のトナーを第２の
トナー補給装置Ｂより補給させる。例えば、粉面検知セ
ンサ５０３の検知出力を制御回路（図示せず）に供給
し、この制御回路から第２のモータ５１５に駆動信号を
送って第２のモータ５１５を所定時間駆動し、駆動伝達
部材５１６、５１７、５１８を介して第２の搬送スクリ
ュー５１２を所定時間回転駆動し、第２のトナー容器５
１１内に収容されたトナーＴの所定量を第１のトナー補
給装置Ａのトナー容器５０１内へ搬送、補給し、第１の
トナー補給装置Ａ内のトナー粉面Ｔａを一定に保つよう
にする。

【０１６９】この動作を行なうことにより、第１のトナ
ー補給装置Ａのトナー容器５０１内のトナーＴの粉面Ｔ
ａの高さを図示するａの範囲内に恒常的に保つことがで
きる。厳密に言えば、範囲ａの高さ分粉面の高さが変化
することになるが、図示する容器底部より粉面センサ５
０３の設置位置までの高さｈをある程度の高さに設定す
ることにより、ｈに対するａの割合が小さくなる。これ
により、第１のトナー容器５０１内の下部のトナーが受
ける圧力の変動が小さくなり、かさ密度の変動は無視で
きる程度の微小なものとなる。即ち、本実施例によれ
ば、第１のトナー補給装置Ａのトナー容器５０１内のト
ナーの粉面Ｔａは常時所定の範囲内に保持され、搬送ス
クリュー５０２の近傍のトナーが受ける圧力の変動を実
質的に除去することができるので、トナーのかさ密度が
一定となる。従って、第１のトナー補給装置Ａから現像
器３０４Ｋに補給される同一時間でのトナー補給量は同
じになり、安定した高精度のブラックトナーの補給が行
なえるから、補給精度が非常に高くなり、ブラック現像
剤のトナー濃度を許容範囲内に保つことができる。な
お、撹拌部材５１４は第２の搬送スクリュー５１２より
駆動伝達部材であるギア５１９、５２０を介して駆動さ
れる。

【０１７０】このように、本実施例によれば、マゼン
タ、シアン、イエローのトナー濃度を許容範囲内に維持
するための現像剤濃度制御装置と、ブラックのトナー濃
度を許容範囲内に維持するための現像剤濃度制御装置と
の、それぞれのトナー材料等の問題から選択される現像
剤濃度検出手段の種類の違いに応じて適正なトナー補給
手段を使用するようにしたので、各色のトナーを高精度
に補給することができ、各色の複数の現像器の二成分現
像剤のトナー濃度を許容範囲内に確実に維持することが
できる。

【０１７１】上記第５の実施例ではブラックトナーに関
してはビデオカウントカウント方式の現像剤濃度制御装
置と図２０に示す二段構成のトナー補給装置とを組み合
わせてトナー濃度を制御したが、これに前述したパッチ
参照画像形成方式の第２の現像剤濃度制御装置をさらに
付加すれば、より一層ブラックトナーの補給精度が向上
する。なお、このパッチ参照画像形成方式の第２の現像
剤濃度制御装置の構成及び動作態様は図１、図１３、図
１７を参照して前述したので、ここでは説明を省略する
が、連続コピーモードではビデオカウント方式の第１の
現像剤濃度制御装置によるトナーの予測補給を行ない、
第２の現像剤濃度制御装置を所定のタイミングで、例え
ば１つのコピー動作の終了毎に、或はコピー数が所定枚
数に達したとき毎に、或はビデオカウント数が所定値に
達したとき毎に、等のタイミングで、作動させて感光体
ドラム上に参照画像を形成し、この参照画像からの反射
光量を検出して現像器内の現像剤の実際のトナー濃度を
検出し、トナー濃度を許容範囲内に維持するものであ
る。

【０１７２】また、ブラックのトナー補給装置を図２０
に示したように二段構成にせず、図２１に示したマゼン
タ、シアン、イエローのトナー補給装置と同じ構成と
し、トナー搬送スクリュー４０２の駆動を変化させて他
の色トナーの場合よりも補給精度を向上させてもよい。
即ち、ブラックのトナー補給装置は補給精度を上げるた
めにトナー粉面の位置により搬送スクリュー４０２の駆
動を変化させる。

【０１７３】例えば、トナー容器４０１内にトナーＴが
十分あり、その粉面がＴｂであるときには搬送スクリュ
ー４０２にかかる圧力が大きいため、搬送スクリュー４
０２の回転数を１．１〜１．２倍にする。また、トナー
粉面がＴｃのように減少してきたら搬送スクリュー４０
２の回転数を１．０倍、即ち正規の回転数とする。この
ときの粉面を検知する手段としては前述した圧電式等の
粉体レベルセンサを使用すればよい。或は、複数個のト
ナー粉面検知センサをトナー容器４０１の所定のレベル
位置毎に設けてもよい。その他必要に応じて種々の変形
及び変更がなし得ることは言うまでもない。

【０１７４】なお、上記各実施例では本発明を電子写真
方式のディジタル画像形成装置に適用した場合を示した
が、本発明は実施例以外の電子写真方式、静電記録方式
等の種々の複写機、プリンタ等の画像形成装置に等しく
適用できるものである。例えば、本発明は画像の濃淡表
現をディザ法で行なう画像形成装置にも適用できるし、
また、原稿のコピーではなく、コンピュータ等から出力
された画像情報信号によりトナー像を形成する画像形成
装置にも本発明は適用できる。勿論、前記したように、
本発明はカラー画像形成装置にも適用できる。この場合
には、無端移動する記録材担持体の進行方向に沿って前
述したような画像形成ユニットを各色毎に設ければよ
い。ただし、原稿の画像は色分解して各色毎の画像情報
信号を形成し、前述と同様にして各色毎にトナー補給を
制御すればよい。また、像担持体の周囲に複数の現像器
を配置する構成のカラー画像形成装置にも本発明は適用
できる。さらに、画像形成装置、現像装置、制御系、ト
ナー補給装置の構成等について必要に応じて種々の変形
及び変更がなし得ることは言うまでもない。

【０１７５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、トナー
とキャリアを含む現像剤を担持する現像剤担持体であっ
て、像担持体に形成された静電像を現像剤で現像する現
像剤担持体を備える現像器と、現像器へトナーを供給す
る第１のトナー容器と、第１のトナー容器へトナーを供
給する第２のトナー容器と、第１のトナー容器内のトナ
ー量を検知する検知手段と、現像器内の現像剤量に対す
るトナー量の比が所定レベルとなるように第１のトナー
容器から現像器へのトナーの供給動作を制御する制御手
段と、を有する現像装置において、検知手段の検知結果
に応じて第１のトナー容器内のトナー量が一定レベルと
なるように第２のトナー容器から第１のトナー容器への
トナーの供給動作を制御する第２の制御手段を有し、第
１のトナー容器から現像器へのトナー供給動作が終了し
た後、第２のトナー容器から第１のトナー容器へのトナ
ー供給動作が開始する構成とされるので、（１）トナー
容器としてトナーを貯蔵する役割と、現像器に対するト
ナーを補給する役割と、を分担し、第１のトナー容器内
のトナー量が一定レベルとなるように第２のトナー容器
から第１のトナー容器へのトナーの供給動作を制御する
ことにより、第１のトナー容器のトナーのかさ密度の変
動によって生じる第１のトナー容器から現像器へのトナ
ー供給量のばらつきを抑えることができる。しかも、
（２）第１のトナー容器から現像器へのトナー供給動作
が終了した後、第２のトナー容器から第１のトナー容器
へのトナー供給動作が開始することにより、両方のトナ
ー供給動作が全く重ならないため、第１のトナー容器へ
のトナー供給動作による第１のトナー容器のトナー粉面
の乱れによって現像器へのトナー供給量に誤差が生じる
ことを防止することができ、従って、現像器へのトナー
補給精度をより向上させることができる。との顕著な効
果を奏し得る。

【０１７６】

【０１７７】

【０１７８】

【０１７９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用し得る第１の実施例の画像形成装
置の全体構成を示す説明図である。

【図２】図１の画像形成装置が具備する現像器の概略構
成を示す概略断面図である。

【図３】図１の画像形成装置において画像情報信号の濃
度情報をカウントする方法を説明する波形図である。

【図４】１画素の形成方法の相違を説明する概略図であ
る。

【図５】画素形成方法によって相違するビデオカウント
数と消費トナー量との関係を示す特性図である。

【図６】画像濃度信号と実際の画像濃度ＯＤとの関係を
示す特性図である。

【図７】入力画像濃度信号を実際の濃度特性に従った画
像濃度信号に変換するための変換テーブルの一例を示す
図である。

【図８】従来の画像形成装置の一例の全体構成を示す説
明図である。

【図９】本発明を適用し得る第２の実施例の画像形成装
置に使用されたトナー補給装置の一例を示す概略構成図
である。

【図１０】本発明を適用し得る第２の実施例の画像形成
装置に使用されたトナー補給装置の他の例を示す概略構
成図である。

【図１１】本発明の第２の実施例の動作を説明するため
のフローチャートである。

【図１２】本発明を適用し得る第２の実施例の画像形成
装置に使用されたトナー補給装置のさらに他の例を示す
概略構成図である。

【図１３】本発明を適用し得る第３の実施例の画像形成
装置の全体構成を示す説明図である。

【図１４】図１３の画像形成装置が具備する現像器の概
略構成を示す概略断面図である。

【図１５】従来の画像形成装置の他の例の全体構成を示
す説明図である。

【図１６】階調レベルとトナー消費量との関係を示す特
性図である。

【図１７】本発明を適用し得る第４の実施例の画像形成
装置の全体構成を示す説明図である。

【図１８】本発明の第４の実施例の動作を説明するため
のフローチャートである。

【図１９】本発明を適用し得る第５の実施例の画像形成
装置の全体構成を示す説明図である。

【図２０】本発明の第５の実施例の画像形成装置のブラ
ックの現像器に使用されたトナー補給装置の一例を示す
概略構成図である。

【図２１】本発明を適用し得る第５の実施例の画像形成
装置のマゼンタ、シアン、イエローの現像器に使用され
たトナー補給装置の一例を示す概略構成図である。

【符号の説明】

３４ 画像信号処理回路 ３５ パルス幅変調回路 ４０ 感光体ドラム ４３ 二成分現像剤 ４４ 現像器 ６０ トナー補給槽 ６３ トナー ６５ クロックパルス発振器 ６６ カウンタ ６７ ＣＰＵ ６８ ＲＡＭ ６９ モータ駆動回路 ７０ モータ ７２ 参照画像信号発生回路 ７３ 光源 ７４ 光電変換素子 ７５ 比較器 ７６ 基準電圧信号源 ７７ 画素密度切り換えスイッチ ７８ 画像濃度信号変換テーブル Ａ 第１のトナー補給装置 Ｂ 第２のトナー補給装置 Ｔ トナー １０１、５０１ 第１のトナー容器 １０２、５０２ 第１の搬送スクリュー １０３、５０３ 粉面検知センサ １０４、５０４ 第１のモータ １０８ 撹拌部材 １０９ センサワイパー １１１、５１１ 第２のトナー容器 １１２、５１２ 第２の搬送スクリュー １１３、５１３ 残量検知センサ １１５、５１５ 第２のモータ Ｐ_Ｍ−Ｐ_Ｋ 画像形成ステーション ３０１Ｍ〜３０１Ｋ 感光体ドラム ３０３Ｍ〜３０３Ｋ 像露光装置 ３０４Ｍ〜３０４Ｋ 現像器 ３１０ 転写ベルト ４０１ トナー容器 ４０２ 搬送スクリュー ４０６ モータ ４０７ 残量検知センサ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−73276（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−236077（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−336567（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−44669（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−63961（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−292172（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−50984（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−26581（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−231379（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−53270（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−180557（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 G03G 15/00 303

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナーとキャリアを含む現像剤を担持す
   る現像剤担持体であって、像担持体に形成された静電像
   を現像剤で現像する現像剤担持体を備える現像器と、前
   記現像器へトナーを供給する第１のトナー容器と、前記
   第１のトナー容器へトナーを供給する第２のトナー容器
   と、前記第１のトナー容器内のトナー量を検知する検知
   手段と、前記現像器内の現像剤量に対するトナー量の比
   が所定レベルとなるように前記第１のトナー容器から前
   記現像器へのトナーの供給動作を制御する制御手段と、
   を有する現像装置において、 前記検知手段の検知結果に応じて前記第１のトナー容器
   内のトナー量が一定レベルとなるように前記第２のトナ
   ー容器から前記第１のトナー容器へのトナーの供給動作
   を制御する第２の制御手段を有し、前記第１のトナー容
   器から前記現像器へのトナー供給動作が終了した後、前
   記第２のトナー容器から前記第１のトナー容器へのトナ
   ー供給動作が開始することを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記第２のトナー容器が収容するトナー
   容量は、前記第１のトナー容器が収容するトナー容量よ
   りも大きいことを特徴とする請求項１の現像装置。
3. 【請求項３】 前記第２のトナー容器からトナーが供給
   される前記第１のトナー容器の入口は、前記第１のトナ
   ー容器においてトナーが早く低下していく部分と、水平
   方向において異なる位置であることを特徴とする請求項
   １又は２の現像装置。
4. 【請求項４】 前記静電像を形成する画像信号の濃度レ
   ベルに基づいて前記第１のトナー容器から前記現像器へ
   のトナーの供給動作は制御されることを特徴とする請求
   項１〜３のいずれかの項に記載の現像装置。