JP3278553B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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等の複写機、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装置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
等の観点から、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が、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】以下、従来の現像剤濃度制御装置を備えた
画像形成装置について図１２を用いて説明する。図１２
は、このような画像形成装置の一例である電子写真方式
のディジタル複写機の全体構成を示す図であり、同図に
示す装置においては、まず、原稿２１の画像がＣＣＤ１
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（この例では２
５６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、前記コンパレータ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
静電潜像は現像手段たる現像器２０内の二成分現像剤２
９のうちのトナー粒子によって可視画像（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
巻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２
２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。

【０００５】なお、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。

【０００６】以上のように、前記画像形成装置において
は、潜像の現像に伴って現像器２０内のトナーが消費さ
れるため、トナー補給手段たるトナー補給装置８から現
像器２０に新たなトナーの補給を行うが、この補給の際
には、現像剤濃度制御装置を構成するＣＰＵ６等によ
り、画像データからトナーの消費量を予測し、この消費
量に基づいて補給量を決定するビデオカウント方式の現
像剤濃度制御を行っており、トナー濃度を一定にして画
像品質を安定化させている。

【０００７】まず、この現像剤濃度制御においては、上
述したようにアナログ−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の出力レベルを、画素
毎にビデオカウンタ４にてビデオカウント数として積算
する。次に、この積算したビデオカウント数をＣＰＵ６
に入力し、この積算したビデオカウント数から予測され
るトナー消費量に応じた補給量をＣＰＵ６において決定
し、トナー補給信号としてモータ駆動回路７に送る。そ
の結果、モータ駆動回路７はトナー補給信号に対応した
所定時間だけモータ２８を駆動し、トナーＴを収容する
トナー補給装置８内のトナー搬送スクリュー３０を前記
所定時間だけ回転駆動させ、トナー補給装置８より現像
器２０内に適量のトナーを補給せしめるので、現像器２
０内のトナー濃度は一定に保たれる。

【０００８】しかしながら、図１３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形の関係（特性）を有するため、前
記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消費量を予測できな
いことがあった。

【０００９】また、前記の現像剤濃度制御では、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
予測補給を行っているため、例えばトナー補給装置８か
ら現像器２０へのトナー補給量がトナーの流動性の変化
等が原因で想定した予測値よりずれると、現像器２０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現象が生じることがあった。

【００１０】そこで、このようなビデオカウント方式の
現像剤濃度制御によるトナー濃度のずれを補正すること
を目的として、パッチ画像形成方式の現像剤濃度制御を
前記ビデオカウント方式の現像剤濃度制御と併用した画
像形成装置が提案されている。

【００１１】このパッチ画像形成方式の現像剤濃度制御
は、所定の枚数毎、またはコピー終了時に、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ものである。

【００１２】従って、このパッチ画像形成方式の現像剤
濃度制御をビデオカウント方式の現像剤濃度制御と併用
することにより、上述のような画像濃度信号から予測し
たトナーの消費量と実際の消費量のずれ、及びトナーの
流動性の変化等によるトナー補給量のずれを、的確に補
正して画像品質の安定化を図ることができた。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記パ
ッチ画像形成方式の現像剤濃度制御の実行タイミング
は、前記消費量及び補給量のずれの大小に拘らず一定期
間毎としていたため、連続複写工程における紙間（１枚
の転写材に対する転写工程の終了から次の転写材に対す
る転写工程が開始されるまでの間）に行われた場合に
は、前記パッチ画像形成方式の現像剤濃度制御に要する
時間だけ紙間を長くしなければならず、スループットが
低くなることがあった。

【００１４】また、連続複写枚数が多い場合には、その
途中で前記パッチ画像形成方式の現像剤濃度制御が行わ
れ、複写が中断してしまうため、トラブルと誤認されて
しまうことがあった。

【００１５】特に、図１４に示すように、転写押し上げ
部材９１を備えた装置においては、転写押し上げ部材９
１による圧力により、感光体ドラム１７上の参照画像が
転写材ベルト２７に転移してしまうため、これを除去す
るために転写クリーナ９２を備えているが、この転写ク
リーナ９２だけでは十分な除去ができないために、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を離間させているため、この転写押し上げ部材
９１の接離に要する時間だけ紙間を長くしなければなら
ず、より一層スループットが低下することがあった。

【００１６】一方、これを防ぐために、前記パッチ画像
形成方式の現像剤濃度制御を、連続複写が行われる場合
でも、１枚目の画像形成が始まる前や最終枚目の画像形
成の終了後のタイミングで行うようにすると、連続複写
工程中にトナー濃度の制御を行えないことになり、結
果、連続複写の工程中にトナー濃度のずれが大きくな
り、画像品質を保つことのできる許容範囲を超えてしま
う場合があった。

【００１７】そこで、本発明は、二成分現像剤を用いる
画像形成装置において、スループットを低下させること
なく、連続複写工程中であっても適切にトナー濃度の補
正を行うことのできる画像形成装置を提供することを目
的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、前記目
的は、像担持体と、画像情報信号の濃度情報に応じて前
記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記
像担持体上の静電潜像をトナー及びキャリアを備える現
像剤で現像する現像手段と、トナー濃度を検知する検知
手段とを有し、画像情報信号の濃度情報に基づく前記現
像手段へのトナー補給を行う第１モードもしくは前記検
知手段の出力に基づく前記現像手段へのトナー補給を行
う第２モードのいずれかを実行可能な画像形成装置にお
いて、画像情報信号の濃度情報に基づいて設定されたト
ナー補給量が所定量に達しているか否かに応じて前記第
１モードを逐次実行するか間欠的に複数回分まとめて実
行するかを決定する決定手段と、前記トナー補給量に対
応する補給誤差量を積算する積算手段とを有し、複数の
トナー像を連続して形成する間、前記積算手段により積
算された総補給誤差量が所定値に達するまでは前記決定
手段の決定に基づいて前記第１モードを逐次もしくは間
欠的に実行し、前記総補給誤差量が前記所定値に達する
と前記第２モードを実行することにより達成される。

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【作用】本発明によれば、現像剤濃度制御は、画像情報
信号に基づいてトナー補給手段によりトナーの補給を行
うが、このトナー補給量には誤差が生じるため、複数の
トナー像を連続して形成する場合、積算された前記総補
給誤差量が所定値に達するまでは前記決定手段の決定に
基づいて前記第１モードが逐次もしくは間欠的に実行さ
れ、前記総補給誤差量が前記所定値に達すると前記第２
モードが実行され、現像手段内のトナー濃度が安定して
維持される。

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００２９】（第１の実施形態）先ず、本発明の第１の
実施形態を図１ないし図５に基づいて説明する。

【００３０】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。

【００３１】まず、図１を参照して本発明による画像形
成装置の一実施形態の全体構成について説明する。本実
施形態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。

【００３２】まず、本実施形態の装置の概略構成につい
て説明する。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
号は画像信号処理信号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。

【００３３】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
像信号に対して中間の幅の駆動パルスＩをそれぞれ形成
する。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】感光体ドラム４０はアモルファスシリコー
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
光で露光された像域に、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。

【００３７】なお、本実施形態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３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。

【００３８】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４
７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。

【００３９】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から分離されて定着器（図示せず）
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。

【００４０】次に、前記現像器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。

【００４１】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装置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４
３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５
２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、前記スクリュー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過から第１室５２内へ移動する
ように構成されている。

【００４２】そして、以上のような構成の本実施形態の
装置においても、静電潜像の現像による現像器４４内の
トナー濃度の変化を抑えるため、現像剤濃度制御装置を
構成するＣＰＵ６７等により、ビデオカウント方式の現
像剤濃度制御と、パッチ画像形成方式の現像剤濃度制御
とを併用している。

【００４３】まず、ビデオカウント方式の現像剤濃度制
御は、前記パルス幅変調回路３５の出力信号と、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）を、ＡＮＤゲート６４の入力に供
給し、このＡＮＤゲート６４によって図３の（ｃ）に示
すようなレーザ駆動パルス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）を
出力させる。

【００４４】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、図４に実線で示す画像濃度信号と実画
像濃度の実際の特性に合わせたテーブルとなっており、
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４
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
非線形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（０〜２５５）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。

【００４５】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３７０７×１
０⁶）。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
３１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。

【００４６】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から消費される前記トナー量
に見合う量のトナー６３をトナー補給手段たるトナー補
給装置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を制御して前記算出した時間
の間だけモータ７０を駆動する。かくして、一般に、前
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、前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。

【００４７】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はトナー補給装置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われる。

【００４８】しかしながら、従来例でも説明したよう
に、このようなビデオカウント方式の現像剤濃度制御で
は、トナーの流動性の変化等により予測補給量と実際の
補給量との間に生ずるずれ等に対応することができない
ため、パッチ画像形成方式の現像剤濃度制御を併用し
て、トナー濃度の補正を行っている。以下、本実施形態
におけるパッチ画像形成方式の現像剤濃度制御について
説明する。

【００４９】本実施形態においては、図１に示すよう
に、予め定められた濃度に対応した信号レベルを有する
参照画像信号を、参照画像信号発生回路７２から出力さ
せ、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、前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、前記予め
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
の出力信号は前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。

【００５０】前記光電変換素子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、ま
た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良い。

【００５１】比較器７５の出力信号はＣＰＵ６７に供給
される。ＣＰＵ６７は、本実施形態では、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７
４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わせる等の制御を行う。

【００５２】しかし、このようなパッチ画像形成方式の
現像剤濃度制御を従来のように一定周期で行うと、連続
複写工程中におけるスループットの低下を招き、また、
その間は画像形成動作が中断されるためトラブルが発生
したと誤解される場合があった。

【００５３】そこで、本発明は、このパッチ画像形成方
式の現像剤濃度制御を、一定周期で行うのではなく、ト
ナー濃度の変動が許容範囲を超えると予想される場合に
のみ紙間で行い、許容範囲以内であると予想される場合
には紙間で行わず、最終紙の排出時に行うようにした。

【００５４】このトナー濃度の変動は、上述したように
消費系及び補給系での予想値に対する誤差により生ずる
が、消費系の誤差は、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生じるものであ
り、これは、パッチ画像形成方式の現像剤濃度制御によ
る補正を行うよりも、温湿度と消費量との相関を予め調
べておき、温湿度情報をフィードバックさせることによ
り補給量の決定段階で補正する方法の方が正確な補正が
可能であり、また、例えば連続複写工程中に変化して画
像品質に影響を与える程頻繁に生ずるものではないの
で、本実施形態ではパッチ画像形成方式の現像剤濃度制
御時には考慮しなかった。

【００５５】しかし、補給系の誤差は、前記ビデオカウ
ント方式の現像剤濃度制御が、補給量そのものを制御し
ているわけではなく、補給時間、即ちモータ等の駆動装
置のオン時間を制御していることに起因するものであ
り、同一の補給時間でも補給量にばらつきが生じ、連続
複写工程においてその総誤差量が許容範囲を超える場合
があった。そして、この補給誤差と設定補給量との関係
を調べた結果、図５に示すように、設定補給量に対して
線形の関係を有していることがわかった。

【００５６】そこで、本実施形態では、図５に示す設定
補給量に対する補給誤差量の関係を、予めテーブルとし
て用意しておき、前記ビデオカウント方式の現像剤濃度
制御の補給量決定時に、その決定した補給量から前記テ
ーブルに基づいて予想補給誤差を求め、１枚の転写材の
画像形成のたびにその予想補給誤差を積算し、総補給誤
差量が許容範囲を超えるタイミングでパッチ画像形成方
式の現像剤濃度制御を行うようにした。

【００５７】この許容誤差トナー量は、画像ムラに影響
しない程度の許容トナー濃度変化を±２ｗｔ％とする
と、トナー濃度が１０ｗｔ％の現像剤５００ｇにおいて
は、１０ｇである。

【００５８】そこで、本実施形態では、前記テーブルか
ら求めた補給誤差を、ＣＰＵ６７を介してＲＡＭ６８に
て積算し、その総誤差トナー量が１０ｇに達したときの
タイミングでパッチ画像形成方式の現像剤濃度制御を行
う。

【００５９】つまり、１回の複写動作の中での総誤差量
が１０ｇをオーバーする時でも、総誤差量が１０ｇにな
るまでパッチ画像形成方式の現像剤濃度制御装置による
濃度制御を行わないので、従来よりもスループットを高
めることができる。また、総誤差量が１０ｇに達した時
は必ずパッチ画像形成方式の第２の現像剤濃度制御を行
うので、適切なトナー濃度の補正が行われる。

【００６０】一方、１回の複写動作の中で複写原稿及び
枚数から算出される総誤差トナー量が１０ｇにならない
場合には、最終複写紙が排出される間にパッチ画像形成
方式の現像剤濃度制御を行って、一度はトナー濃度を基
準値へ調整するので、スループットを低下させることな
く、適切なトナー濃度の補正が行われる。

【００６１】また、本発明は、パッチ画像形成方式の現
像剤濃度制御のタイミングを適正化するだけでなく、ビ
デオカウント方式の現像剤濃度制御におけるトナーの補
給タイミングの適正化も図る。

【００６２】これは、図５に示すように、トナーの補給
誤差は設定補給量が多くなる程大きくなり、さらに、補
給量が図５に示すａの領域のように非常に少ない場合に
は、スクリュー駆動モータの立ち上がり、立ち下がり特
性により補給量が不安定になり、補給精度が非常に悪く
なることに着目したものである。

【００６３】つまり、この場合も、前記の場合と同様に
ＲＡＭ６８に１枚当たりのビデオカウント数による補給
量を積算するエリアを設け、前記ビデオカウント方式の
現像剤濃度制御によりトナー補給を行う際、まず１枚当
たりのビデオカウント数による補給量が図５のａの領域
に相当するかどうかを判断し、相当する場合は１枚毎の
補給は行わず、上述のエリアにより補給量を積算し、総
補給量がｂの領域に達したタイミングで補給を行う。

【００６４】一方、１枚当たりのビデオカウント数によ
る補給量が図５のｂに相当する場合には、従来通り１枚
毎の補給を行う。

【００６５】このように、１回の補給量が少なく不安定
な場合には、まとめてトナーを補給することにより、ビ
デオカウント方式の現像剤濃度制御による段階で、補給
量と補給誤差の関係をできるだけ図５に示した関係に近
づけ、その上で上述のようなタイミングでパッチ画像形
成方式の現像剤濃度制御を行うことにより、スループッ
トを低下させることなく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かできる。

【００６６】さらに、前記実施形態では、現像器内の現
像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
の現像剤濃度制御を用いてビデオカウント方式の現像剤
濃度制御を補正するようにしても良い。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。但し、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。

【００６７】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態を図６ないし図１１に基づいて説明する。

【００６８】まず、図６を参照して本発明の第２の実施
形態の画像形成装置の全体構成について説明する。本実
施形態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。

【００６９】図６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
像信号処理信号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。

【００７０】このパルス幅変調回路３５の動作は前述し
た第１の実施形態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、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
像信号に対して中間の幅の駆動パルスＩをそれぞれ形成
する。

【００７１】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、本実施形態でも低、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。

【００７２】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。

【００７３】感光体ドラム４０はアモルファスシリコー
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かに架張され、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。

【００７４】トナー像が転写された転写材４８が転写材
担持ベルト４７から分離されて定着器（図示せず）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。

【００７５】また、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。

【００７６】次に、前記画像形成装置における前記現像
器４４の一例を図７に示す。図示するように、現像器４
４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。

【００７７】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７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、
前記スクリュー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過
から第１室５２内へ移動するように構成されている。

【００７８】以上のような本実施形態の装置において
も、静電潜像の現像による現像器４４内の変化したトナ
ー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、ビデオカウント方式の現像
剤濃度制御を行っている。

【００７９】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、そして、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から実際に消費さ
れるトナー量に対応している。

【００８０】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
ら消費される前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を制御して前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、前記パルス積算
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、前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。

【００８１】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われる。

【００８２】また、本実施形態においても、前記ビデオ
カウント方式の現像剤濃度制御だけでは、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（規制値）より徐々にずれて許容範囲から大きくは
ずれてるので、このずれを補正するため、前述したパッ
チ画像形成方式の現像剤濃度制御を行っている。

【００８３】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、前記予
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、前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の出力信号は前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。

【００８４】前記光電変換素子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、ま
た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。

【００８５】比較器７５の出力信号はＣＰＵ６７に供給
される。ＣＰＵ６７は、本実施形態では、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。

【００８６】まず、光電変換素子７４によって検出され
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わせる。

【００８７】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わせる。

【００８８】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。本実施形態では、次
の原稿による画像形成に際して、１つの画像当たりのト
ナー補給量を算出し、これらデータ（過剰トナー量と１
画像当たりのトナー補給量）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、トナー無補給で前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わせるように制
御するものである。

【００８９】そして、本実施形態においても、このパッ
チ画像形成方式の現像剤濃度制御の実行タイミングは、
第１の実施形態と同様に総補給誤差量が所定値に達した
時、及び最終転写材の排出時に設定されている。

【００９０】これにより、スループットを低下させるこ
となく、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。

【００９１】しかしながら、このようなパッチ画像形成
方式の現像剤濃度制御を併用する場合でも、ビデオカウ
ント方式の現像剤濃度制御時に、トナー補給槽から現像
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
が、トナー濃度を安定させる上で最も重要である。

【００９２】特に、図１４に示すように転写押し上げ部
材を紙間時に接離させる画像形成装置では、紙間時にパ
ッチ画像形成方式の現像剤濃度制御を行わないことが好
ましいため、このような補給精度の向上は特に重要であ
る。

【００９３】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±１ｗｔ％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。本発明者等
の行った実験では、図１４に示した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、徐
々に低下する傾向がある。

【００９４】このような補給誤差が生ずる原因として
は、トナーの流動性の変化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か挙げられる。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、その症
状としては、かつ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。

【００９５】一般に、トナー補給装置内のトナーのかさ
密度は、トナー補給装置内におけるトナーの粉面高さ
や、図１４の従来例装置における撹拌部材９３による撹
拌状況等により影響を受け、大きく変動する。さらに、
放置等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。

【００９６】そこで、本実施形態では、トナー補給装置
内のトナーの粉面高さを粉面検知センサによって検知
し、補給精度を向上させようとするものである。

【００９７】次に、本実施形態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６及び図８を参照
して説明する。

【００９８】図６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つの役割が一つのトナー
補給装置に課せられていたが、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。

【００９９】第１のトナー補給装置Ａは、図８に示すよ
うに、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１
１３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。

【０１００】次に、本実施形態の動作について説明す
る。複写工程が始まると、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。

【０１０１】現像器４４へトナーの補給を行うことによ
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。

【０１０２】前記動作を図９の制御アルゴリズムを参照
してさらに説明する。

【０１０３】複写工程が始まると、ビデオカウント数、
即ちパルス積算信号Ｃ₁が決定され（ステップＳ１
１）、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（ステップＳ１２）。その後、
プリント動作が開始され（ステップＳ１４）、現像、ト
ナー消費動作に連動して第１の搬送スクリュー１０２が
回転駆動され（ステップＳ１４）、第１のトナー容器１
０１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。

【０１０４】このトナーの補給を行うときに、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ないが、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、現像器４４へトナーのト
ナー補給動作が終了したか否かを判断し（ステップＳ１
５）、終了したら、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（ステップＳ１６）。

【０１０５】この動作を行うことにより、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Ｔａ
の高さを図８に示す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
ナー補給が行える。なお、撹拌部材１１４は第２の撹拌
スクリュー１１２より駆動伝達部材であるギア１１９、
１２０を介して駆動される。

【０１０６】このように、本実施形態によれば、第１の
トナー補給装置Ａのトナー容器１０１内のトナーの紛面
Ｔａは常時所定の範囲内に保持され、搬送スクリュー１
０２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えるから、補給精度が非常に高
くなり、例え連続複写工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。

【０１０７】図１０は上述した本発明の第２の実施形態
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内のトナー紛面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
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、本例では第２のトナー容器１
１１からの補給トナーを受け入れる第１のトナー容器１
０１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。

【０１０８】本例のトナー補給装置によれば、上述した
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。

【０１０９】なお、他の点は上述した図８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。

【０１１０】図１１は上述した本発明の第２の実施形態
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８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１０
８を設け、また、粉面検知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８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。

【０１１１】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に示しように現像器
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１０に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、トナー紛面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。

【０１１２】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及び前記撹拌部材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良い。

【０１１３】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。

【０１１４】以上のように本実施形態によれば、ビデオ
カウント方式の現像剤濃度制御時におけるトナーの補給
精度を向上させることができるため、これと第１の実施
形態で説明したタイミングで実行されるパッチ画像形成
方式の現像剤濃度制御を併用することにより、より一層
確実にトナー濃度を初期設定地の許容範囲内に収めるこ
とができ、高い画像品質を常に維持することができる。

【０１１５】また、図１４に示す従来例装置のように、
紙間時におけるパッチ画像形成方式の現像剤濃度制御を
行うのが好ましくない装置に、本実施形態のようなトナ
ー補給装置を設けることにより、トナーの補給精度が向
上し、紙間におけるパッチ画像形成方式の現像剤濃度制
御を行わなくても、連続複写における画像ムラを防止す
ることができる。

【０１１６】（第３の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態について説明する。

【０１１７】本実施形態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
の実施形態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
等は前記第２の実施形態と同じであるので、図６、図７
を参照して本実施形態に関係する部分について説明す
る。また、トナー補給装置も前記第２の実施形態のもの
と同じであるので、図８、図１１を参照しての関係部分
について説明する。

【０１１８】まず、本発明の第３の実施形態の画像形成
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８に示された前記第２の実施形
態のものと同じであるので説明を省略する。本実施形態
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。

【０１１９】複写工程が始まると、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、
本実施形態では第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
１１１から第１のトナー容器１０１へ同じ回転数及び、
または同じ回転時間の駆動を与えるものである。

【０１２０】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。

【０１２１】このように構成するとと、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
ぼす場合等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。

【０１２２】この動作を行うことにより、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Ｔａ
の高さを図８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の撹
拌スクリュー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。

【０１２３】このように、本実施形態によれば、第１の
トナー補給装置Ａのトナー容器１０１内のトナーの紛面
Ｔａは速やかに所定の範囲内に保持され、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えるから、補給精度が非常に
高くなり、例え連続複写工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。

【０１２４】本実施形態のトナー補給装置の場合でも、
図１１に示す第２の実施形態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。

【０１２５】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。

【０１２６】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
及び前記撹拌部材１０８の駆動方法は第２のモータ１１
５を駆動源とするものでもよいし、勿論、他の既知の駆
動方法を用いても良い。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。

【０１２７】さらに、本実施形態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、徐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
良い。本発明者等の実験結果から、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１０１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。

【０１２８】なお、前記各実施形態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、実施形態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
良い。但し、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
制御すれば良い。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。

【０１２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数のトナー像を連続して形成する場合であっても、ス
ループットを低下させることなく、トナー補給量と補給
誤差量との関係を規定の関係に近づけて維持しつつ現像
手段内のトナー濃度を安定して維持することができる。

【０１３０】

【０１３１】

【０１３２】

【０１３３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態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】入力画像濃度信号を実際の濃度特性に従って画
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５】補給系の補給誤差特性を示す図である。

【図６】本発明の第２の実施形態の画像形成装置の全体
構成を示す説明図である。

【図７】図６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８】本発明の第２の実施形態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９】本発明の第２の実施形態の動作を説明するため
のフローチャートである。

【図１０】本発明の第２の実施形態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の実施形態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１２】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１３】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１４】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。

【符号の説明】

３４ 画像信号処理回路（潜像形成手段） ３５ パルス幅変調回路（潜像形成手段） ４０ 感光体ドラム（像担持体） ４３ 二成分現像剤 ４４ 現像器（現像手段） ６０ トナー補給装置（トナー補給手段） ６３ トナー ６６ カウンタ（現像剤濃度制御装置） ６７ ＣＰＵ（現像剤濃度制御装置） ６８ ＲＡＭ（現像剤濃度制御装置） ６９ モータ駆動回路（トナー補給手段） ７０ モータ（トナー補給手段） ７２ 参照画像信号発生回路（現像剤濃度制御装置） ７３ 光源（現像剤濃度制御装置） ７４ 光電変換素子（現像剤濃度制御装置） ７５ 比較器（現像剤濃度制御装置） ７６ 基準電圧信号源（現像剤濃度制御装置） ７８ 画像濃度信号変換テーブル（現像剤濃度制御装
置） １０３ 粉面検知センサ（現像剤濃度制御装置） Ａ 第１のトナー補給装置（第１のトナー補給手段） Ｂ 第２のトナー補給装置（第２のトナー補給手段） Ｔ トナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 115 G03G 15/00 303

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体と、画像情報信号の濃度情報に
   応じて前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段
   と、前記像担持体上の静電潜像をトナー及びキャリアを
   備える現像剤で現像する現像手段と、トナー濃度を検知
   する検知手段とを有し、画像情報信号の濃度情報に基づ
   く前記現像手段へのトナー補給を行う第１モードもしく
   は前記検知手段の出力に基づく前記現像手段へのトナー
   補給を行う第２モードのいずれかを実行可能な画像形成
   装置において、 画像情報信号の濃度情報に基づいて設定されたトナー補
   給量が所定量に達しているか否かに応じて前記第１モー
   ドを逐次実行するか間欠的に複数回分まとめて実行する
   かを決定する決定手段と、前記トナー補給量に対応する
   補給誤差量を積算する積算手段とを有し、 複数のトナー像を連続して形成する間、前記積算手段に
   より積算された総補給誤差量が所定値に達するまでは前
   記決定手段の決定に基づいて前記第１モードを逐次もし
   くは間欠的に実行し、前記総補給誤差量が前記所定値に
   達すると前記第２モードを実行することを特徴とする画
   像形成装置。
2. 【請求項２】 前記検知手段は参照用のトナー像の濃度
   を光学的に検知することを特徴とする請求項１の画像形
   成装置。
3. 【請求項３】 前記検知手段は前記現像手段内のトナー
   濃度を光学的に検知することを特徴とする請求項１の画
   像形成装置。
4. 【請求項４】 前記検知手段は前記現像手段内の現像剤
   の見掛けの透磁率を検知することを特徴とする請求項１
   の画像形成装置。
5. 【請求項５】 複数のトナー像を連続して形成する間に
   前記総補給誤差量が前記所定値に達しない場合は、最終
   画像形成終了時に前記第２モードを実行することを特徴
   とする請求項１乃至請求項４のいずれかの画像形成装
   置。