JP3074040B2 - 画像形成装置 - 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
る現像剤濃度制御手段を備えた画像形成装置に関するも
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、現像剤濃度制御手段（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手段を備えた画像形
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５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単一の画像形成ステ
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
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２７上にその移動方向に沿って
順次に配列されることになる。

【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手段が設けられており、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】このように、従来の現像剤濃度制御手段で
は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っているが、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。上記従来の現像剤濃度制御手段はこ
のずれを補正する手段を有していないので、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という
重大な欠点があった。

【０００７】このため、第２の現像剤濃度制御手段を設
け、この第２の現像剤濃度制御手段を所定のタイミング
で作動させ、このときに感光体ドラム１７上に形成した
パッチ状の参照画像のトナー濃度をトナー濃度検出手段
にて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現像剤濃度制
御方式、即ち、上記ビデオカウンタ方式の第１の現像剤
濃度制御手段にトナー濃度の初期設定値からのずれを補
正する上記第２の現像剤濃度制御手段を組み合わせた現
像剤濃度制御方式が提案されている。

【０００８】この現像剤濃度制御方式は、例えば、同一
画像の連続コピーモード中は上記第１の現像剤濃度制御
手段によりトナーを補給し、その前後で上記第２の現像
剤濃度制御手段を作動させてトナーの補給誤差を検出
し、検出の結果が、例えば、１枚当りＡｇ過補給であっ
た場合には、次の連続コピーモード中に、正規の予測補
給量が１枚当りＢｇであった場合に、（Ｂ−２Ａ）ｇを
１枚毎に補給し、検出した補給誤差を補正するようにし
ている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記現
像剤濃度制御方式では、トナーが過剰に補給されている
場合、検出時点でトナー濃度が高過ぎるにもかかわらず
１枚毎に一定量のトナーを補給するために、例えば、図
６に示すように、補正による効果でトナー濃度が規定濃
度に復帰するのは９９枚目というようにかなりの枚数の
コピー動作が行なわれないと規定濃度に復帰しない。従
って、１枚目と９９枚目とでは画像濃度の変化幅が余り
にも大き過ぎてしまうという重大な欠点があった。ま
た、１枚目から９９枚目までの画像濃度が除々に低下す
るという欠点もあった。トナーの補給量が不足している
場合にも、画像濃度が逆になるだけで、同様の欠点が生
じることは言うまでもない。

【００１０】従って、本発明の目的は、画像情報信号の
画像濃度情報に基づいて１枚の画像当たりのトナー補給
量を決定し１回の画像形成毎にトナー補給手段を作動さ
せてトナーを補給させる現像剤濃度制御手段による濃度
制御誤差を低減でき、現像剤のトナー濃度を一層正確に
制御することが可能であり、二成分現像剤のトナー濃度
を初期設定値に迅速に復帰させることができる画像形成
装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置によって達成される。要約すれば、本発明
の第１の態様によると、像担持体に画像情報信号に対応
した静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体
に形成された静電潜像を二成分現像剤を用いて現像する
現像手段と、前記現像手段にトナーを補給するトナー補
給手段と、前記画像情報信号の画像濃度情報に基づいて
１枚の画像当りのトナー補給量を決定し、１回の画像形
成毎に前記トナー補給手段を作動させてトナーを補給さ
せる第１の現像剤濃度制御手段と、所定のタイミングで
作動されて前記二成分現像剤のトナー濃度を検出する濃
度検出手段と、該濃度検出手段から出力される検出信号
に応じて前記トナー補給手段を作動させてトナーを補給
させる第２の現像剤濃度制御手段と、を有し、前記濃度
検出手段から出力された信号に基づいて、Ｎ枚の画像形
成によりトナーが（Ａ）ｇだけ過剰に補給されていると
判断された場合には、次の原稿の画像を形成する際に前
記トナー補給手段を作動させることなく画像を形成して
前記（Ａ）ｇの過剰トナーを消費する画像形成装置にお
いて、前記（Ａ）ｇの過剰トナーを消費した後、前記次
の原稿について前記第１の現像剤濃度制御手段により決
定された１枚の画像当たりのトナー補給量を、該トナー
補給量から（Ａ／Ｎ）ｇを減じて得られたトナー補給量
に補正することを特徴とする画像形成装置が提供され
る。

【００１２】本発明の第２の態様によれば、像担持体に
画像情報信号に対応した静電潜像を形成する潜像形成手
段と、前記像担持体に形成された静電潜像を二成分現像
剤を用いて現像する現像手段と、前記現像手段にトナー
を補給するトナー補給手段と、前記画像情報信号の画像
濃度情報に基づいて１枚の画像当りのトナー補給量を決
定し、１回の画像形成毎に前記トナー補給手段を作動さ
せてトナーを補給させる第１の現像剤濃度制御手段と、
所定のタイミングで作動されて前記二成分現像剤のトナ
ー濃度を検出する濃度検出手段と、該濃度検出手段から
出力される検出信号に応じて前記トナー補給手段を作動
させてトナーを補給させる第２の現像剤濃度制御手段
と、を有し、前記濃度検出手段から出力された信号に基
づいて、Ｎ枚の画像形成によりトナーが（Ａ）ｇだけ不
足していると判断された場合には、次の原稿の画像を形
成する際に前記第２の現像剤濃度制御手段により前記ト
ナー補給手段を作動させて前記（Ａ）ｇの不足トナーを
補給する画像形成装置において、前記（Ａ）ｇの不足ト
ナーを補給した後、前記次の原稿について前記第１の現
像剤濃度制御手段により決定された１枚の画像当たりの
トナー補給量を、該トナー補給量に（Ａ／Ｎ）ｇを加え
て得られたトナー補給量に補正することを特徴とする画
像形成装置が提供される。

【００１３】

【００１４】

【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。

【００１５】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、この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。

【００１６】まず、図１を参照して本発明による画像形
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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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１の実施例では次のように
して行なわれる。

【００２７】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。

【００２８】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、上記パルス積算値が大で
あればモータ７０の駆動時間はより長い時間となり、上
記パルス積算値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。

【００２９】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。

【００３０】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、一種
の推測補給であるので、前述したように、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、現
像器４４内の現像剤４３のトナー濃度が規定値より除々
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。

【００３１】このため、本実施例では同一原稿について
の設定枚数Ｎの連続画像形成が終了した後、次の原稿に
ついての画像形成が開始される前に、感光体ドラム４０
上に参照画像を形成する。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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
るようにスクリュー６２を作動させる。即ち、比較器７
５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。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。

【００３７】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、次の原稿
による画像形成に際しては、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。

【００３８】以上の制御動作について図４のフローチャ
ートを参照してさらに説明する。

【００３９】まず、複写されるべき同一原稿に対する連
続コピー枚数が設定され、スタートボタンが押される
と、ブロックＳ１０１で前記したように原稿が読取ら
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。次に、ブロックＳ１０２において各画素毎
の出力レベルをカウントする。このカウント値からブロ
ックＳ１０３において１枚の画像当りのトナー補給量、
即ち、スクリュー６２の回転数を決定し、ブロックＳ１
０４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、ブロックＳ１０５において同一画像
の次のトナー像の形成前に、上記の如くに決定された回
転数だけスクリュー６２を回転させてトナーを補給す
る。このトナー像形成及びトナー補給動作はオペレータ
が設定したコピー枚数分繰り返される。ブロックＳ１０
６で設定枚数分のコピーが終了すると、ブロックＳ１０
７において前記したように現像器４４中の現像剤４３の
実際のトナー濃度が測定される。このトナー濃度の測定
結果は判断ブロックＳ１０８において基準値と比較さ
れ、過剰補給であった場合には（ＹＥＳ）、ブロックＳ
１０９において前記したように基準値との差量によって
過剰トナー量を算出する（例えば、Ａｇ）。次いで、ブ
ロックＳ１１０において、複写されるべき次の原稿画像
を読取り、読取った画像の各画素毎の出力レベルをカウ
ントし、１枚の画像当りのトナー補給量を算出する（例
えば、Ｂｇ）。そして、ブロックＳ１１１でトナー無補
給でコピー動作を行なう枚数（Ａ／Ｂ枚）を決定し、次
の原稿画像のコピー動作開始時にこれを指示し、Ａ／Ｂ
枚分だけトナーの補給なしにコピー動作を実行させる。
Ａ／Ｂ枚のコピー動作が終了したら、その後のコピー動
作については各トナー像の形成後に上記ブロックＳ１１
０で算出した１枚当りのトナー補給量（Ｂｇ）を補給し
てコピー動作を実行する。以下、同様の動作を繰り返
す。

【００４０】一方、上記判断ブロックＳ１０８でトナー
の補給が不足であったと判断された場合には（ＮＯ）、
ブロックＳ１１２で基準値との差量によって不足トナー
量を算出し、ブロックＳ１１３でこの不足トナー量を補
給する。

【００４１】このように、本実施例では、トナーが過剰
補給であった場合には、この過剰トナーを消費するまで
の間、無補給でコピー動作を実行し、過剰トナーが消費
された後は、通常のように、読取った画像の各画素毎の
出力レベルをカウントした積算値から算出された１枚の
画像当りのトナー補給量によりトナーを補給するもので
あるから、素早く基準トナー量に復帰させることがで
き、連続コピーモード中の画像濃度の変化幅を抑えるこ
とができる。

【００４２】上記実施例では、ブロックＳ１０７におい
て測定した現像器４４中の現像剤４３の実際のトナー濃
度を判断ブロックＳ１０８において基準のトナー濃度値
（初期設定値）と比較して過剰トナー量或は不足トナー
量を算出したが、測定した実際のトナー濃度を直前に測
定した実際のトナー濃度と比較し、この比較結果から過
剰トナー量或は不足トナー量を算出し、前述したように
制御動作を行なってもよいことは言うまでもない。

【００４３】また、上記実施例では過剰補給の場合には
過剰トナー量を消費させてから、また、補給不足の場合
には不足トナー量を補給した後、読取った画像の各画素
毎の出力レベルをカウントした積算値から算出された１
枚の画像当りのトナー補給量によりトナーを補給するよ
うにしたが、そのままでは再び同様な誤差を生じる恐れ
がある。そこで、過剰補給が生じた場合には、トナー無
補給で過剰トナー量を消費させた後（即ち、Ａ／Ｂ枚の
コピー動作が終了した後）、Ｂｇのトナー量を補給する
のではなく（Ｂ−Ａ／Ｎ）ｇのトナー量を補給する。
（ただし、ＮはＡｇの過剰トナーが生じたときの連続コ
ピー枚数である。）また、トナーの補給不足が生じた場
合には、不足トナー量を補給した後、Ｂｇのトナー量を
補給しないで（Ｂ＋Ａ／Ｎ）ｇのトナー量を補給する。
このように補給トナー量を制御すれば、現像剤のトナー
濃度をより一層正確に制御でき、同じような誤差が生じ
ることを防止できる。

【００４４】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、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い。従って、こ
のようなトナーを使用する場合には、前述したパッチ画
像による方法を使用する方が高精度でトナー濃度を測定
できる。

【００４５】なお、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。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、転写材担
持ベルト４７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、感光体ドラム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、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。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
装置によれば、像担持体に画像情報信号に対応した静電
潜像を形成する潜像形成手段と、像担持体に形成された
静電潜像を二成分現像剤を用いて現像する現像手段と、
現像手段にトナーを補給するトナー補給手段と、画像情
報信号の画像濃度情報に基づいて１枚の画像当りのトナ
ー補給量を決定し、１回の画像形成毎に前記トナー補給
手段を作動させてトナーを補給させる第１の現像剤濃度
制御手段と、所定のタイミングで作動されて二成分現像
剤のトナー濃度を検出する濃度検出手段と、濃度検出手
段から出力される検出信号に応じてトナー補給手段を作
動させてトナーを補給させる第２の現像剤濃度制御手段
と、を有し、濃度検出手段から出力された信号に基づい
て、Ｎ枚の画像形成によりトナーが（Ａ）ｇだけ過剰に
補給されていると判断された場合には、次の原稿の画像
を形成する際にトナー補給手段を作動させることなく画
像を形成して（Ａ）ｇの過剰トナーを消費する画像形成
装置において、（Ａ）ｇの過剰トナーを消費した後、前
記次の原稿について第１の現像剤濃度制御手段により決
定された１枚の画像当たりのトナー補給量を、トナー補
給量から（Ａ／Ｎ）ｇを減じて得られたトナー補給量に
補正する構成とし、又、濃度検出手段から出力された信
号に基づいて、Ｎ枚の画像形成によりトナーが（Ａ）ｇ
だけ不足していると判断された場合には、次の原稿の画
像を形成する際に第２の現像剤濃度制御手段によりトナ
ー補給手段を作動させて（Ａ）ｇの不足トナーを補給す
る画像形成装置において、（Ａ）ｇの不足トナーを補給
した後、前記次の原稿について第１の現像剤濃度制御手
段により決定された１枚の画像当たりのトナー補給量
を、トナー補給量に（Ａ／Ｎ）ｇを加えて得られたトナ
ー補給量に補正する構成とされるので、画像情報信号の
画像濃度情報に基づいて１枚の画像当たりのトナー補給
量を決定し１回の画像形成毎にトナー補給手段を作動さ
せてトナーを補給させる第１の現像剤濃度制御手段によ
る濃度制御誤差を低減でき、現像剤のトナー濃度を一層
正確に制御することが可能である。従って、現像剤中の
トナー量を素早く基準値に復帰させることができ、連続
コピーモードにおいて初めの方の画像と終りの方の画像
とで画像濃度の変化幅が目立たなくなる。又、初めの画
像から終りの画像までの画像濃度が除々に低下するとい
う欠点も除去できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一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】本発明の一実施例のトナー補給動作を説明する
ためのフローチャートである。

【図５】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６】従来のトナー補給方法による画像の濃度変化を
説明する特性図である。

【符号の説明】

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 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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 - 15/08 507 G03G 15/00 303 G03G 21/00 370 - 512 H04N 1/23 - 1/31

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体に画像情報信号に対応した静電
   潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体に形成さ
   れた静電潜像を二成分現像剤を用いて現像する現像手段
   と、前記現像手段にトナーを補給するトナー補給手段
   と、前記画像情報信号の画像濃度情報に基づいて１枚の
   画像当りのトナー補給量を決定し、１回の画像形成毎に
   前記トナー補給手段を作動させてトナーを補給させる第
   １の現像剤濃度制御手段と、所定のタイミングで作動さ
   れて前記二成分現像剤のトナー濃度を検出する濃度検出
   手段と、該濃度検出手段から出力される検出信号に応じ
   て前記トナー補給手段を作動させてトナーを補給させる
   第２の現像剤濃度制御手段と、を有し、前記濃度検出手
   段から出力された信号に基づいて、Ｎ枚の画像形成によ
   りトナーが（Ａ）ｇだけ過剰に補給されていると判断さ
   れた場合には、次の原稿の画像を形成する際に前記トナ
   ー補給手段を作動させることなく画像を形成して前記
   （Ａ）ｇの過剰トナーを消費する画像形成装置におい
   て、 前記（Ａ）ｇの過剰トナーを消費した後、前記次の原稿
   について前記第１の現像剤濃度制御手段により決定され
   た１枚の画像当たりのトナー補給量を、該トナー補給量
   から（Ａ／Ｎ）ｇを減じて得られたトナー補給量に補正
   することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 像担持体に画像情報信号に対応した静電
   潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体に形成さ
   れた静電潜像を二成分現像剤を用いて現像する現像手段
   と、前記現像手段にトナーを補給するトナー補給手段
   と、前記画像情報信号の画像濃度情報に基づいて１枚の
   画像当りのトナー補給量を決定し、１回の画像形成毎に
   前記トナー補給手段を作動させてトナーを補給させる第
   １の現像剤濃度制御手段と、所定のタイミングで作動さ
   れて前記二成分現像剤のトナー濃度を検出する濃度検出
   手段と、該濃度検出手段から出力される検出信号に応じ
   て前記トナー補給手段を作動させてトナーを補給させる
   第２の現像剤濃度制御手段と、を有し、前記濃度検出手
   段から出力された信号に基づいて、Ｎ枚の画像形成によ
   りトナーが（Ａ）ｇだけ不足していると判断された場合
   には、次の原稿の画像を形成する際に前記第２の現像剤
   濃度制御手段により前記トナー補給手段を作動させて前
   記（Ａ）ｇの不足トナーを補給する画像形成装置におい
   て、前記（Ａ）ｇの不足トナーを補給した後、前記次の
   原稿について前記第１の現像剤濃度制御手段により決定
   された１枚の画像当たりのトナー補給量を、該トナー補
   給量に（Ａ／Ｎ）ｇを加えて得られたトナー補給量に補
   正することを特徴とする画像形成装置。