JP3531888B2 - 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、複写機、レーザビ
ームプリンタ等の電子写真方式あるいは静電記録方式の
画像形成装置に関し、特に像担持体上に形成された静電
潜像を磁性キャリア及びトナーを有する２成分現像剤に
より現像する２成分現像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】従来、２成分現像装置の一態様として、
図５に示すような現像剤撹拌搬送手段１１、１２によっ
て現像剤担持体である現像スリーブ３の表面に供給され
た現像剤をマグネットローラ１３の磁力にて磁気ブラシ
の状態で保持し、これを現像スリーブ３の回転に基づい
て像担持体である感光ドラム４との対向部の現像領域に
搬送すると共に、現像スリーブ３上の現像剤溜り量の規
制部材である返し部材１及び穂高規制部材であるブレー
ド２で上記磁気ブラシを穂切りして現像領域に搬送され
る現像剤量を適正に維持するようにしたものが提供され
ている。

【０００３】更に詳しく述べると、現像装置９の内部は
垂直方向に延在する隔壁６により現像室１６と撹拌室１
７とに区画され、現像室１６及び撹拌室１７には非磁性
トナーと磁性キャリアを含む２成分現像剤が収容されて
いる。

【０００４】そして、現像室１６及び撹拌室１７には上
述のようにそれぞれスクリュータイプの第１及び第２の
現像剤撹拌搬送手段１１、１２が配置されており、現像
室１６及び撹拌室１７内の現像剤を撹拌搬送するように
なっている。

【０００５】まず、第１の撹拌搬送手段１１は、図６に
示すように、現像室１６内の底部に現像スリーブ３の軸
線方向、即ち、現像幅方向に沿ってほぼ平行に配置され
ており、回転軸の周りに羽根部材をスパイラル形状に設
けたスクリュー構造とされ、回転して現像室１６内の現
像剤を現像室１６の底部にて現像スリーブ３の軸線方向
に沿って一方向に搬送する。

【０００６】次に、第２の撹拌搬送手段１２は、回転軸
周りに羽根部材を第１の撹拌搬送手段１１とは逆向きに
してスパイラル形状に設けたスクリュー構造とされ、撹
拌室１７内の底部に第１の撹拌搬送手段１１とほぼ平行
に配置され、第１の撹拌搬送手段１１と同方向に回転し
て撹拌室１７内の現像剤を第１の撹拌搬送手段１１とは
反対の方向に搬送する。また第２の撹拌搬送手段１２は
現像剤濃度制御装置の制御のもとでトナー補給槽（図示
せず）からこの第２の撹拌搬送手段１２の上流側に供給
されるトナーと既に撹拌室１７内にある現像剤とを撹拌
搬送し、トナー濃度を均一化する。

【０００７】さらに、隔壁６には図６に示すように両端
部において現像室１６と撹拌室１７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、第１及び
第２の撹拌搬送手段１１、１２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現像室
１６内の現像剤が他方の通路から撹拌室１７内へ移動す
るように構成されている。

【０００８】かくして、第１及び第２の撹拌搬送手段１
１、１２の回転によって現像剤は現像室１６と撹拌室１
７との間で循環される。

【０００９】このように循環する現像剤の中におけるト
ナー濃度を検知するために、従来、トナー濃度検知手段
７を図６に示すように現像室１６内の現像スリーブ３の
近傍でスラスト方向で手前側に設けていた。トナー濃度
検知手段７が奥側でなく手前側に設けられている理由
は、奥側（つまり現像室１６内の現像剤循環の上流側）
に設けると下流側でトナーが消費される場合にトナー濃
度の低下の検知ができないが、手前側に設けると検知位
置が現像室１６内でスラスト方向下流側になるのでスラ
スト方向のどこでトナーが消費されてもトナー濃度低下
の検知が行えるためである。

【００１０】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例では、トナー消費量の差が大きい原稿を連続コ
ピーする場合、次のような現象が生じた。

【００１１】まず初めに低消費量の原稿から高消費量の
原稿に切り替わる場合、例えば、ベタ白原稿の連続から
ベタ黒原稿の連続コピーに移る場合には、トナー濃度の
制御がアンダーシュートするということがあった。この
アンダーシュートの様子を図７のＡ部分において実線で
示す。図７は横軸がコピー枚数で、縦軸が現像装置９内
の現像スリーブ３上の現像剤のトナー濃度を初期トナー
濃度を基準にとっており、マイナスがトナー濃度が低く
なる方向、プラスが逆にトナー濃度が高くなる方向であ
る。コピー枚数は、ベタ白原稿からベタ黒原稿へ移った
時を０としている。この様に低消費量の原稿から高消費
量の原稿に移ると、約マイナス１．３ｗｔ％までアンダ
ーシュートしてしまう。

【００１２】この原因としては、ベタ黒原稿のコピーが
始まった直後では、トナー濃度検知手段７の検知ではベ
タ黒原稿の消費量相当の補給信号が出力されず、少し遅
れてから（図では７枚目から）ベタ黒原稿の消費量相当
の補給信号が出力されるため、しばらくの間過少補給と
なるためである。

【００１３】次に高消費量の原稿から低消費量原稿に切
り替わる場合、例えばベタ黒原稿の連続コピーからベタ
白原稿の連続コピーに移る場合には、逆にトナー濃度の
制御がオーバーシュートすることがあった。このオーバ
ーシュートの様子を図７のＢ部分に実線で示す。Ｂの部
分の最初の点がベタ黒原稿からベタ白原稿に移った枚数
である。

【００１４】この原因は、ベタ黒連続コピー中はベタ黒
原稿の消費量に見合うような状態でトナー補給が行われ
ているが、ベタ白コピーが始まると、トナー補給のバラ
ンスが崩れ、撹拌室１７から現像室１６へ過剰はトナー
が補給される。このため、現像室１６の奥側からトナー
濃度の過剰が始まり、この現像剤が現像室１６の手前側
へと搬送され、トナー濃度検知手段７により検知される
まで最大補給が続けられるためである。

【００１５】従って、本発明の目的は、以上の様なトナ
ー消費量の変化の大きいコピーモードの場合に生じるト
ナー濃度制御のアンダーシュート及びオーバーシュート
をなくし、いかなるコピーモードが設定されても安定し
たトナー濃度制御が達成される２成分現像装置を備えた
画像形成装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、画像情報信号の濃度情報に対応した静電潜像を像
担持体上に形成する潜像形成手段と、上記像担持体上の
静電潜像をトナー及びキャリアを備えた現像剤で現像す
る現像手段と、上記現像手段にトナーを補給する補給手
段と、上記現像手段内のトナー濃度を検出する検出手段
と、上記検出手段の出力に基づいてトナー補給量を決定
する第１システムと、濃度情報により推定されるトナー
消費量に基づいてトナー補給量を決定する第２システム
とを有し、濃度情報により推定されるトナー消費量に応
じて上記第１システムもしくは上記第２システムを選択
することにより達成される。

【００１７】

【００１８】つまり、本発明によれば、第１システムの
検出手段によって現像手段内のトナー濃度を検出すると
共に、形成する画像ごとの総トナー消費量を、第２シス
テムにより画像情報信号の画像の濃度情報に基づいて推
定し、この推定されたトナー消費量に応じて、上記第１
システムもしくは第２システムを選択してトナー補給量
を決定するので、トナー消費量変化の大きい画像を連続
して形成する場合であっても、アンダーシュートやオー
バーシュートが防止され、トナー濃度制御が安定して行
われる。

【００１９】

【００２０】

【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。図１は画像形成装置の構成を
示す図であり、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、または他の種々の画像形
成装置に等しく適用できることは言うまでもない。

【００２１】図１に示す電子写真方式ディジタル複写機
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。そし
て、この撮像素子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。

【００２２】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２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。

【００２３】このようにパルス幅変調回路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、感光ド
ラム４は、次に説明する光学系によって、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
イズが異なっている。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２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。

【００２４】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
ドラム４方向に指向させる固定ミラー３９によって感光
ドラム４上にスポット結像される。かくして、レーザ光
３６ａは感光ドラム４の回転軸とほぼ平行な方向（主走
査方向）にこの感光ドラム４を走査し、静電潜像を形成
することになる。

【００２５】感光ドラム４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３６ａ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。

【００２６】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２成分現像剤を使用する現像装置９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。

【００２７】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、永久像に定着される。また、転写後に感光ドラ
ム４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。

【００２８】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（感光ドラム４、一次帯電器４２、現
像装置９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ドラム４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装置で現像さ
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。

【００２９】さて、ここで、画像情報信号の画像の濃度
情報の検知（以下、ビデオカウントと称す）について説
明する。

【００３０】この複写機においては、上記原稿３１のト
ナー像を形成するにあたってのトナー消費量を推測する
ために、次のようにして画像信号処理回路３４の出力信
号のレベルが画素毎にカウントされる。

【００３１】まず、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ＡＮＤ
ゲート６４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２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２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毎にカウンタ６６によっ
て積算され、ビデオカウント数が算出される。つまり、
このカウンタ６６からの各画素毎にパルス積算信号Ｃ₁
（ビデオカウント数）は、原稿３１のトナー像を一つ形
成するために現像装置９から消費されるトナー量に対応
している。

【００３２】次に、現像装置９及びトナー濃度検知手段
７ａについて説明する。図３に示すように、感光ドラム
４に対向して配置された２成分現像装置９は現像剤担持
体としての現像スリーブ３、現像剤の供給位置から穂切
り位置まで汲み上げられる現像剤量を規制する現像剤返
し部材１、現像剤の穂高規制部材としてのブレード２、
更に２成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検
知手段７ａを有している。

【００３３】また、現像装置９の内部は、垂直方向に延
在する隔壁６によって、現像室１６と撹拌室１７とに区
画されており、現像室１６及び撹拌室１７には非磁性ト
ナーと磁性キャリアを含む２成分現像剤が収容されてい
る。なお、隔壁６の上方部は開放されており、現像室１
６で余分となった２成分現像剤が撹拌室１７側に回収さ
れるようになっている。

【００３４】さらに、現像室１６及び撹拌室１７にはそ
れぞれスクリュータイプの第１及び第２の現像剤撹拌搬
送手段１１、１２が配置されている。まず、スクリュー
タイプの第１の撹拌搬送手段１１は現像室１６内の底部
に現像スリーブ３の軸線方向、即ち現像幅方向に沿って
ほぼ平行に配置されており、本実施形態では、回転軸の
周りに羽根部材をスパイラル形状に設けたスクリュー構
造とされ、回転して現像室１６内の現像剤を現像室１６
の底部にて現像スリーブ３の軸線方向に沿って一方向に
搬送する。

【００３５】次に、第２の撹拌搬送手段１２は、回転軸
の周りに羽根部材を第１の撹拌搬送手段１１とは逆向き
にしてスパイラル形状に設けたスクリュー構造とされ、
撹拌室１７内の底部に第１の撹拌搬送手段１１とほぼ平
行に配置され、第１の撹拌搬送手段１１と同方向に回転
して撹拌室１７内の現像剤を第１の撹拌搬送手段１１と
は反対の方向に搬送する。また、第２の撹拌搬送手段１
２は、現像剤濃度制御装置のもとでトナー補給槽（図示
せず）から第２の撹拌搬送手段１２の上流側に供給され
るトナーと既に撹拌室１７内にある現像剤とを撹拌搬送
し、トナー濃度を均一化する。

【００３６】さらに、隔壁６には図３における手前側と
奥側の端部において現像室１６と撹拌室１７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、
第１及び第２の撹拌搬送手段１１、１２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
した現像室１６内の現像剤が他方の通路から撹拌室１７
内へ移動するように構成されている。

【００３７】かくして、第１及び第２の撹拌搬送手段１
１、１２の回転によって現像剤は現像室１６と撹拌室１
７との間で循環される。

【００３８】そして、このように現像剤が循環搬送され
る現像装置９の現像室１６には、感光ドラム４に対面し
た現像領域に相当する位置に開口部が形成されており、
この開口部に一部露出するようにして現像スリーブ３が
回転可能に配置されている。現像スリーブ３は非磁性材
料で構成され、現像動作時には図示矢印方向に回転し、
その内部には磁界発生手段である磁石１３が固定されて
いる。現像スリーブ３はブレード２によって層厚規制さ
れた２成分現像剤の層を担持搬送し、感光ドラム４に対
向する現像領域で現像剤を感光ドラム４に供給して潜像
を現像する。このとき、現像効率、即ち感光ドラム４上
の潜像へトナーの付与率を向上させるために、現像スリ
ーブ３には電源１５から直流電圧と交流電圧と重畳した
現像バイアス電圧が印加される。

【００３９】磁石１３は、本実施形態では、現像磁極Ｓ
１と現像剤を搬送する磁極Ｎ１、Ｓ２、Ｎ２、Ｎ３とを
有する。また、ブレード２は、アルミニウム（Ａｌ）等
の非磁性材料にて構成され、感光ドラム４よりも現像ス
リーブ３の回転方向上流側に配置されており、現像スリ
ーブ３の表面との間の隙間を調整することにより現像ス
リーブ３上を現像領域へと搬送される現像剤の厚さを規
制する。従って、本実施形態においては、ブレード２の
先端部と現像スリーブ３との間を非磁性トナーと磁性キ
ャリアの両方が通過して現像領域へと送られる。

【００４０】従って、現像室１６内の現像剤は現像スリ
ーブ３に内蔵された磁石１３の働きによって現像スリー
ブ３に担持され、ブレード２にて層厚が規制されて現像
領域へと搬送される。現像領域にて現像に供されずに残
った現像剤は現像スリーブ３にて再び現像室１６へ搬送
され反発磁極Ｎ３、Ｎ２により現像スリーブ３上から現
像室１６内へ掻き落とされて回収される。

【００４１】一方、第１の撹拌搬送手段１１の回転に伴
い撹拌搬送された現像剤は反発磁極の片側の磁極Ｎ２に
て現像スリーブ３の方向に汲み上げられる。この汲み上
げられる際に現像剤返し部材１により汲み上げられ、現
像スリーブ３に搬送される現像剤量がある程度規制され
る。

【００４２】この磁極Ｎ２で汲み上げられた現像剤は、
次の磁極Ｓ２からの磁界で形成され、現像スリーブ３の
中心方向へ作用し、かつ現像剤返し部材１で規制された
現像剤量に応じて決まる磁気拘束力と、現像スリーブ３
の回転方向に作用する搬送力とによりブレード部へ搬送
される。

【００４３】そして、現像剤の汲み上げ位置からブレー
ド部へ搬送される途中の、磁極Ｎ２と磁極Ｓ２との間で
現像スリーブ３に対向した位置に、トナー濃度検知手段
７ａが現像剤返し部材１内に組み入れられている。

【００４４】図４に示すうように、本実施形態における
トナー濃度検知手段７ａは、双方向発光のＬＥＤ７１
ａ、参照光用受光素子７２ａ、反射光用受光素子７３
ａ、及び検出窓８ａとからなる現像剤反射方式のトナー
濃度検知手段である。そして、その検出窓８ａは透明ア
クリル樹脂で作られており、その現像剤と面している検
出面はトナー付着を防止するため検出面を覆うようにＰ
ＦＡシート８１が張り付けられている。

【００４５】このトナー濃度検知手段７ａは、２成分現
像剤中のトナーが赤外光を反射し、逆にキャリアが赤外
光を吸収するという特性を用い、現像容器内の現像剤に
トナー濃度検知手段７ａにより赤外光を照射して反射さ
れる赤外光の反射量を受光素子７３ａによりモニター
し、２成分現像剤のトナー濃度を算出し、トナー補給を
行うことで、トナー濃度の安定維持を図るものである。

【００４６】なお、本実施形態で用いた非磁性トナー
は、ポリエステル樹脂８０〜９０ｗｔ％に着色用顔料を
５〜１５ｗｔ％、更に負電荷制御剤としてアルキル置換
サリチル酸の金属錯体を分散させた平均５〜１１μｍの
トナーに、酸化チタンＴｉＯ₂を０．２〜２ｗｔ％外添
したものである。外添剤にはこの他シリカを用いてもよ
い。

【００４７】また、磁性キャリアは任意のフェライトキ
ャリア、特に燒結フェライト粒子が使用される。つま
り、コア材としてＺｎ系フェライト、Ｎｉ系フェライ
ト、Ｃｕ系フェライト、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ
−Ｍｇ系フェライト、Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−
Ｚｎフェライト等を用い、これに摩擦帯電性、環境安定
性、耐久性向上を目的としてアクリル系樹脂を０．５〜
２ｗｔ％コートした平均粒径３０〜６０μｍのキャリア
を用いた。コート剤としてはこの他にポリエステル樹
脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等を適宜選択して用い
ることができる。

【００４８】以下、トナー濃度検知手段７ａを用いたト
ナー補給制御について説明する。まず、上記非磁性トナ
ーと磁性キャリアが所定の割合で混合され、現像容器に
投入されると、未使用の状態での２成分現像剤の反射光
量による受光素子７３ａからの出力Ｓｉｇ−ｉｎｉｔを
測定し、この値を本体内のメモリに格納する。次に、コ
ピーをスタートし、２成分現像剤の使用が開始される
と、コピー１枚毎にその時の２成分現像剤の反射光量に
よる受光素子７３ａからの出力Ｓｉｇ−ｃｕｒを測定す
る。そして、メモリに格納されているＳｉｇ−ｉｎｉｔ
との差分がΔＳｉｇを計算する。

【００４９】

【数１】 ΔＳｉｇ＝（Ｓｉｇ−ｉｎｉｔ）−（Ｓｉｇ−ｃｕｒ）・・・（１）

【００５０】（１）式と予め測定されたトナー濃度１ｗ
ｔ％変動当たりの出力感度値ｒａｔｅにより、その時の
トナー濃度の初期からのずれ量ΔＤを算出する。

【００５１】

【数２】ΔＤ＝ΔＳｉｇ／ｒａｔｅ ・・・（２）

【００５２】上記ΔＤの計算値により、現像容器内に補
給されるトナー量が決定される。つまり、トナー濃度の
初期からのずれ量がマイナスの場合はそのずれ量に見合
う分のトナー量を補給し、また、プラスの場合は、補給
を停止する。例えば、ΔＤ＝−１ｗｔ％の時は、１ｗｔ
％相当のトナーを補給し、また、ΔＤ＝＋１ｗｔ％の時
は補給をしない。このようにして、初期のトナー濃度を
維持するような制御が行われる。

【００５３】このようなトナー濃度検知手段７ａによる
検知に基づき、トナーの補給制御を行うことにより、例
えば、ベタ白（階調レベルで０／２５５レベル）のハー
フトーンの連続コピーから階調で４８／２５５レベルの
ハーフトーンの連続コピーに移った時の現像装置９内の
現像スリーブ３上のトナー濃度の推移は、図７の点線の
ように、初期トナー濃度に対して±１ｗｔ％の制御範囲
内に収めることができる。

【００５４】しかし、画像面積率の差が５０％以上の原
稿の連続コピー、例えば、ベタ白の連続コピーからベタ
黒（階調レベルで２５５／２５５レベル）の連続コピー
に移ると、トナー濃度は図７の実線で示すように、初期
トナー濃度に対して−１ｗｔ％の制御範囲内を超えてア
ンダーシュートを生じ、また逆に、ベタ黒からベタ白に
移った場合は＋１ｗｔ％の制御範囲を超えてオーバーシ
ュートを生じる。

【００５５】アンダーシュートが生じるのは、ベタ黒原
稿のコピーが始まった直後では、トナー濃度検知手段７
ａからのベタ黒原稿の消費量相当の補給信号が出力され
ず、少し遅れてからベタ黒原稿の消費量相当の補給信号
が出力されるので、しばらくの間過少補給となるためで
ある。

【００５６】また、オーバーシュートが生じるのは、ベ
タ黒連続コピー中はベタ黒原稿の消費量に見合うような
状態でトナー補給が行われているが、ベタ白コピーが始
まると、トナー補給のバランスが崩れ、撹拌室１７から
現像室１６へ過剰なトナーが補給されるので、現像室１
６の奥側からトナー濃度の過剰が始まり、この現像剤が
現像室１６の手前側へと搬送され、トナー濃度検知手段
７ａにより検知されるまで最大補給が続けられるためで
ある。

【００５７】そこで、本発明は、このような原稿の画像
面積率の差の大きい（トナー消費量変化の大きい）コピ
ーモードの場合には、上述したトナー濃度検知手段７ａ
の検知信号に基づくトナー補給制御（以下、現像剤反射
ＡＴＲと記す）だけでなく、ビデオカウントに基づくト
ナー補給手段６３よるトナー補給制御（以下、単にビデ
オカウントＡＴＲと記す）を組み合わせ、正確な必要ト
ナー量を推定することにより、過少補給及び過大補給を
防止して、上記アンダーシュート及びオーバーシュート
を発生させないようにしたものである。以下、本発明に
よるトナー濃度制御について説明する。

【００５８】本実施形態では、まず初めに原稿の画像面
積率を、図１のカウンタ６６で積算したビデオカウント
Ｃ₁により算出する。画像面積率は、ベタ黒（階調レベ
ル２５５／２５５レベル）のビデオカウント数を１００
％として比例計算で求める。例えば、階調レベルで１２
８／２５５レベルの均一なハーフトーン画像の場合に
は、画像面積率は５０％となる。この時、画像形成に必
要なトナー量も画像面積率に比例すると考えると、この
紙面上に必要なトナー量が一意に求めることができる。
例えば、Ａ４上でベタ黒時に要するトナー量が０．５ｇ
であれば、上記のハーフトーン画像に必要なトナー量は
０．２５ｇとなる。この考えから、コピーシーケンス中
に要するトナー量は以下の式で求まる。

【００５９】

【数３】（コピーシーケンス中に要するトナー量）ｇ＝
（１枚のコピーに要するトナー量）ｇ×（コピー枚数）

【００６０】ここで求まったコピーシーケンス中に要す
るトナー量（以下、Ｄ_TOTALと示す）に応じて補給シス
テム（上記現像剤反射ＡＴＲあるいはビデオカウントＡ
ＴＲ）を変えることでアンダーシュートもしくはオーバ
ーシュートを軽減することができる。

【００６１】具体的には、以下のようにＤ_TOTALを２つ
の場合に分けて補給を行う。まず第１に、Ｄ_TOTALがＴ
Ｃ比（現像剤の総量に対するトナー量の割合）で０．５
％以上の変化を引き起こす場合（例えば、ＴＣ比６％の
現像剤（５００ｇの現像剤に対しトナー量３０ｇ）の時
に２．５ｇ以上消費する場合に相当）である。この場合
は、ビデオカウントＡＴＲを用いて予測補給を行い、現
像スリーブ３近傍のトナー量が急激に減らない様にす
る。但し、ビデオカウントＡＴＲによる予測補給は発散
系の補給系であるため、ある時間（以下、ＡＴとする）
経過した後、収束系の補給方式である現像剤反射ＡＴＲ
に切り替えていく必要がある。この時間ＡＴは、ホッパ
より補給されたトナーがトナー補給口からセンサまで行
き着く時間であり、現像スリーブ３の回転時間や現像剤
返し部材１の形状、磁極Ｓ２の大きさ等により変化し得
る。例えば、ＡＴ＝１５ｓであれば、現像スリーブ３の
回転時間をモニタしながら１５ｓ後に現像剤反射ＡＴＲ
に切り替えていく。この場合、現像スリーブ３の回転時
間がＡＴに満たない場合が考えられるが、次のコピーシ
ーケンスは、必ず現像剤反射ＡＴＲを用いて補給するこ
とで暴走を防ぐことができる。

【００６２】そして、第２に、Ｄ_TOTALがＴＣ比で０．
５％以下の変化を引き起こさない場合である。この場合
は、現像剤反射ＡＴＲのみで補給していくことで、十分
オーバーシュート及びアンダーシュートを抑制できる。

【００６３】以上の２つの補給システムを用いること
で、従来±１ｗｔ％の制御が難しかった消費量変化の大
きいコピーが連続した場合でも、大幅にオーバーシュー
ト並びにアンダーシュートを軽減することができた。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
トナー消費量変化の大きい画像を連続して形成する場合
であっても、アンダーシュートやオーバーシュートを防
止することができるので、トナー濃度制御を安定して行
うことができる。

【００６５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における画像形成装置の構
成図である。

【図２】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の説明図である。

【図３】図１の画像形成装置における２成分現像装置を
示す断面図である。

【図４】図３の２成分現像装置に備えられたトナー濃度
検知手段を説明する図である。

【図５】従来の２成分現像装置を示す断面図である。

【図６】図５の２成分現像装置のスラスト方向の平面図
である。

【図７】トナー消費量変化の大きな画像が連続的に形成
される場合、及びトナー消費量変化の小さな画像が連続
的に形成される場合の、コピー枚数と現像剤のトナー濃
度の変化を示した図である。

【符号の説明】

４ 感光ドラム（像担持体） ７ａ トナー濃度検知手段（第１の現像剤濃度制御装
置） ９ 現像装置（現像手段） ６３ トナー補給手段（第２の現像剤濃度制御装置） ６６ カウンタ（第２の現像剤濃度制御装置）

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像情報信号の濃度情報に対応した静電
   潜像を像担持体上に形成する潜像形成手段と、上記像担
   持体上の静電潜像をトナー及びキャリアを備えた現像剤
   で現像する現像手段と、上記現像手段にトナーを補給す
   る補給手段と、上記現像手段内のトナー濃度を検出する
   検出手段と、上記検出手段の出力に基づいてトナー補給
   量を決定する第１システムと、濃度情報により推定され
   るトナー消費量に基づいてトナー補給量を決定する第２
   システムとを有し、濃度情報により推定されるトナー消
   費量に応じて上記第１システムもしくは上記第２システ
   ムを選択することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 濃度情報により推定されるトナー消費量
   が所定量以上である場合、上記第２システムを選択する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 上記第２システムにより決定された量の
   トナーを補給した後、上記第１システムに切り替えるこ
   とを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。