JP4866037B2 - 画像濃度制御装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像濃度制御装置、複写機，プリンタ，ファクシミリ等の画像形成装置及びカラー画像形成装置に関する。

近年の複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置においては、高画質が求められると同時に、高耐久性、高安定も望まれている。つまり、環境変動による画質の変化が少なく、また、常に安定した画像を経時において提供していかなければならない。従来より、非磁性トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤（以下単に現像剤ともいう）を現像剤担持体としての現像スリーブ上に保持し、該現像スリーブに内包される磁極によって磁気ブラシを形成させ、現像スリーブに潜像担持体としての感光体と対向する位置で現像バイアスを印加することにより現像を行う二成分現像方式が広く知られている。この二成分現像方式は、カラー化が容易なことから現在広く用いられている。この二成分現像方式において、二成分現像剤は、現像スリーブの回転に伴い、感光体と現像スリーブとが対向する現像領域に搬送される。現像剤が現像領域に搬送されるに従い、現像スリーブ内の現像極の磁力線に沿いながら、現像剤中の多数の磁性キャリアがトナーを伴って集合し、磁気ブラシを形成する。

二成分現像方式は、1成分現像方式と異なり、トナーとキャリアの重量比（トナー濃度）を精度よく制御することが、安定性を向上させる上で非常に重要とされている。例えばトナー濃度が高すぎると、画像に地肌汚れが発生し、細部解像力の低下が生じる。また、トナー濃度が低い場合には、ベタ画像部の濃度が低下し、キャリア付着が発生するという不具合が生じる。そのため、現像剤に対するトナー補給量を制御して現像剤のトナー濃度を適正範囲に調整する必要がある。ここで、トナー濃度の制御は、現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段（例えば透磁率センサ）の出力値Ｖｔをトナー濃度の基準値Ｖｒｅｆと比較し、その結果に基づきトナー補給量を設定することにより行われる。

トナー濃度を検知する方式としては、透磁率センサを用いたものが一般的である。この方式においては、トナー濃度が変化することにより変化する現像剤の透磁率を基準濃度の出力と比較してトナー濃度の現在値を検知するものである。また、別のトナー濃度検知方式としては、光学センサを用いる方式がある。この方式では、像担持体または中間転写ベルト上に基準パターンを形成し、この基準パターンの画像部と非画像部の反射濃度を光学センサにより検出し、その結果に基づいてトナー濃度を検知するものである。また、画像形成中においても、感光体上に紙間（各トナー像の間）で基準パターンを作成し、その反射濃度を光学センサにより検出し、その結果に基づいて逐次透磁率センサの基準値Ｖｒｅｆを制御する方式も公知である。

しかしながら、この方式では、紙間で基準パターンを作成することによるトナーの過剰な消費を極力低減する要望があり、紙間での基準パターン作成による、透磁率センサの基準値Ｖｒｅｆ補正は行わない方向である。さらに、中間転写ベルト上に基準パターンを作成する場合、二次転写ローラ上にクリーニング装置を設置する必要があり、メカ的なコスト削減の観点からも紙間の基準パターン作成を極力抑える傾向がある。こうした場合、連続画像形成時や画像モード変更（プロセス線速の変更）時の透磁率センサ単独によるトナー濃度制御がさらに正確に行われることが必要となってくる。

特許文献１には、現像装置内のトナー濃度をトナー濃度検出手段（例えば透磁率センサ）にて検出し、その検出値をしきい値と比較して現像装置内のトナー濃度を制御するとともに、感光体の線速の変化に応じてトナー濃度検出手段の検出値に対するしきい値を変更するという手法が記載されている。特許文献２においても、同様に、現像装置（搬送スクリュ）の回転速度に応じて、トナー濃度センサのしきい値を変化させるものが記載されている。特許文献３は、トナー濃度制御にトナー濃度検出手段としてのＴセンサ（例えば透磁率センサ）の出力値Ｖｔ値を用いるものが記載されている。

特許文献４には、トナー濃度設定制御モードで現像装置の２種類以上の回転速度の変化に応じて現像装置における初期の現像剤のトナー濃度を設定制御する方法が記載されている。特許文献５には、現像ユニット内に収納されている現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサと、感光体上に形成されたトナー画像のトナー付着量を検知するトナー付着量検知センサと、感光体線速に応じて複数のトナー濃度制御方法のいずれかを選択し、この選択処理で選択されたトナー濃度制御方法に基づき、上記トナー濃度検知センサの検知結果、上記トナー付着量検知センサの検知結果のいずれか一方または両方を使用して現像ユニットに対するトナーの補給量を制御するトナー補給量制御手段とを備えた画像形成装置が記載されている。

特許文献６には、現像器内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、特定の２以上の時点で検出されたトナー濃度に基づき現像器内の現像剤の嵩密度の変化量を評価する嵩密度評価手段とを備え、制御手段が、現像器の運転再開後の所定の初期時間内において、前記嵩密度評価手段の評価結果に基づいて制御パラメータを補正してトナー濃度を制御するようにした画像形成装置が記載されている。

特許文献７には、画像の解像度の切り換え時に現像剤担持体のトナー濃度を検知して電圧値を出力するトナー濃度検知手段を備え、このトナー濃度検知手段から出力されたトナー濃度の出力電圧値によりそれぞれ個々に決定される画像の解像度に応じたしきい値電圧は、トナー濃度に対する画像濃度の特性に基づいてそれぞれ変更されて、トナーの補給の有無を判断するようになされている画像形成装置が記載されている。

特許文献８には、感光体の標準線速時のトナー濃度センサの出力値を所定のプリント毎に不揮発性メモリに格納し、線速変更時には所定時間後に線速変更初期の出力値を読み込み、不揮発性メモチに格納された標準線速の出力値との差分を算出し、線速変更後に差分を保証してトナー補給を行う画像形成装置が記載されている。

特許文献９には、現像剤を攪拌する攪拌速度を多段階に変更するとともに、その攪拌速度変化に対するトナー濃度センサの出力電圧の変化量を検出し、この検出結果と、上記トナー濃度センサに対して予め設定されている基準出力電圧との比較結果に基づいて現像剤の有無を判定する現像装置が記載されている。

特開２００２−２０７３５７ 特開２００２−１４５８８ 特開２００３−２８０３５５ 特開平５−２３２８１４号 特開平９−２３６９８３号 特開平１１−２７２０６１号 特開２００２−１６９３６９ 特開２００３−２９５６０１ 特開２００４−２０６１４

二成分現像剤を用いる現像装置、特にカラー画像形成装置においては、トナー分散性を向上するために、シリカや酸化チタン等の添加剤がトナー表面に外添されているが、これらの添加剤は、メカ的ストレスや熱ストレスに弱く、現像装置内での攪拌時に、トナー内部に埋没したり、トナー表面から離脱したりする現象が発生する。その結果、現像剤（トナー、キャリアを含む）の流動性や帯電特性が変化し、現像剤の嵩密度が変化する。

また、経時においても、キャリア表面の形状の変化、トナー外添剤の離脱蓄積、キャリアコート膜削れによるＣＡ（キャリアの帯電能力）の低下により、現像剤の流動性が変化し、現像剤の嵩密度が変化する。
これらの変化は透磁率センサが正確にトナー濃度を検知する上で障害となる。例えば複数の画像出力モードを有し、それに伴い現像装置内の攪拌スクリュの回転数が変化するシステムの場合、同一のトナー濃度であっても、透磁率センサの出力値が変化するが、現像剤の劣化状態や、使用状況によって透磁率センサの出力値に対する補正量が変化してしまい、正確に透磁率センサ出力値の補正を行うことが困難な状況となる。

特許文献１記載の手法においては、初期的にはトナー濃度制御が可能であると考えられるが、トナー濃度制御の経時における劣化に対する補正が考慮されていないため、長期にわたってトナー濃度制御の安定性を維持することは困難であると考えられる。
特許文献２記載のものにおいても、上記特許文献1記載のものと同様に、トナー濃度制御の経時における劣化による補正が考慮されていないため、長期にわたってトナー濃度制御の安定性を維持することは困難であると考えられる。

特許文献３記載のものにおいては、Ｖｔ値をそろえるために、Ｔセンサ制御電圧Ｖｃｎｔを変化させている。このＶｃｎｔ値を変化させると、Ｔセンサの特性（感度）が大きく変化する場合があるため、Ｔセンサ制御電圧Ｖｃｎｔを容易に変えることは困難である。また、Ｖｃｎｔ値の調整は、たとえば二分割法により、Ｖｃｎｔ値として１０点程度電圧を変化させてＶｔ値が目標の値になるように調整することが必要であるため、調整に時間を要する。また、調整時には、トナー濃度を基準値（８％）に設定する必要がある。そのため、プロセスコントロールにかかる時間を増大させることが考えられる。

本発明は、現像剤の特性値変化を効率良く検知して現像剤変化に応じてトナー濃度検出手段の線速間出力補正値を効率よく短時間で最適化することができ、それにより経時または環境変動時に高品位の画像を安定的に維持することができる画像濃度制御装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、像担持体の表面上に形成された静電潜像を二成分現像剤で現像する現像装置と、プロセス線速の変更を伴う複数の画像出力モードとを有する画像形成装置の画像濃度制御装置において、前記二成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、前記画像出力モードによる前記トナー濃度検出手段の出力値の差異により、各線速間の前記トナー濃度検出手段の出力差を補正するパラメータである線速間出力補正値を自動的に補正し、この補正は予め決めておいた前記線速間出力補正値と、現在の標準速と各線速との間の前記トナー濃度検出手段出力差との差分が所定の値を超えた場合に行う制御手段とを備え、前記制御手段は、連続する画像形成動作中における線速切り替え前後の前記トナー濃度検出手段の検出値の差分を基準値と比較し、その結果に従って前記線速間出力補正値を補正するものである。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の画像濃度制御装置において、前記制御手段は、連続する画像形成動作中における線速切り替え前後の前記トナー濃度検出手段の検出値の差分が基準値となるように基準値を補正するものである。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の画像濃度制御装置と、複数の現像装置を有するカラー画像形成装置において、前記線速切り替え前後の補正を前記複数の現像装置で各々独立に行うことが可能であるものである。

本発明によれば、現像剤の特性値変化を効率良く検知し、現像剤変化に応じてトナー濃度検出手段の線速間出力補正値を効率よく短時間で最適化することができ、それにより経時または環境変動時に高品位の画像を安定的に維持することができる。

図２は、本発明の１実施形態を示す。この実施形態は、画像形成装置としての電子写真方式のカラーレーザプリンタ（以下単にレーザプリンタという）である。このレーザプリンタは、イエロー：Ｙ、マゼンダ：Ｍ、シアン：Ｃ、黒：Ｋの各色の画像を形成するための４組の画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋが、転写材としての転写紙の移動方向（転写搬送ベルトとしての無端状ベルト３が走行する方向）における上流側から順に配置される。この画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、それぞれ、像担持体としての感光体ドラム４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋと、帯電装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋと、現像装置６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋと、図示しない転写装置と、クリーニング装置７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋなどを備えている。各画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの配置は、各感光体ドラム４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋの回転軸が平行になるように、且つ、転写紙移動方向に所定のピッチで配列するように設定されている。

本レーザプリンタは、画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの他に、図示しない露光手段としての光書込ユニット、複数の給紙カセット８、レジストローラ対１０、転写紙を担持して各画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの転写位置を通過するように搬送する転写搬送ベルト３を有する転写ユニット１１、定着ユニット１２、排紙部１３、廃トナーボトル１４等を備えている。
各画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋでは、感光体ドラム４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、図示しない回転駆動部により回転駆動され、帯電装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにより一様に帯電された後、図示しない光書込ユニットによりＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色の画像データによりそれぞれ変調された複数のレーザ光１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋで露光されて静電潜像が形成される。

光書込ユニットは、レーザ光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備え、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色の画像データによりそれぞれレーザ光源を変調し、これらのレーザ光源からのレーザ光をそれぞれポリゴンミラーにより偏向走査してｆ−θレンズ、反射ミラーを介して各感光体ドラム４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋの表面に照射する。感光体ドラム４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上の静電潜像は、現像装置６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋにより現像されてそれぞれＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色のトナー像となる。この感光体ドラム４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上の各色のトナー像は各転写位置で転写搬送ベルト３上の転写紙へ図示しない転写装置による転写電界で順次に転写される。その後、感光体ドラム４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、クリーニング装置７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋによりクリーニングされ、更に図示しない除電器により除電されて次の静電潜像の形成に備える。

転写搬送ベルト３はローラ１５、１６に掛け渡され、これらのローラ１５、１６のうちの１つのローラが図示しない駆動部により回転駆動されることで転写搬送ベルト３が回転する。
複数の給紙カセット８のいずれかより給紙ローラ９により転写紙が給紙され、この転写紙は搬送路１８を経てレジストローラ１０へ搬送される。レジストローラ１０はタイミングをとって転写紙を転写搬送ベルト３へ送り出し、転写紙は転写搬送ベルト３により担持されて搬送される。各画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの感光体ドラム４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上に形成された各色のトナー像は図示しない転写装置により転写搬送ベルト３上の転写紙に順次に重ねて転写されることでフルカラー画像が形成され、フルカラー画像が形成された転写紙は定着装置１２によりフルカラー画像が定着された後に排紙部１３へ排紙される。
上記説明はフルカラー画像を形成する場合であるが、各画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋのうちの任意の1つ又は２つのみを動作させることにより、単色画像または２色画像を形成することが可能である。

図１は本実施形態における画像形成部１Ｋの一部を示す。現像装置６Ｋにおいては、現像容器３０１内に現像剤担持体としての現像スリーブ３０２及び搬送部材としての搬送スクリュ部３０４、３０５が感光体ドラム４Ｋと平行に配置され、非磁性トナーと磁性キャリアを有する二成分現像剤（以下現像剤という）が現像容器３０１内に収容される。

現像スリーブ３０２及び搬送スクリュ部３０４、３０５は、図示しない駆動装置により本実施形態のプロセス線速に対応する速度で駆動されて回転し、プロセス線速の変更により回転速度がプロセス線速に対応する速度に変化する。現像容器３０１内の現像剤は、搬送スクリュ部３０４によりその軸方向に搬送されて端部で搬送スクリュ部３０５側へ移動し、搬送スクリュ部３０５により搬送スクリュ部３０４とは逆の方向に搬送されて端部で搬送スクリュ部３０４側へ移動することを繰り返して循環する。この現像剤は、現像スリーブ３０２内の汲み上げ磁極により、現像装置６Ｋ内の搬送スクリュ部３０５から一部が現像スリーブ３０２に移動する。その後、現像剤は、現像スリーブ３０２の回転に伴い、現像スリーブ３０２内の搬送極の磁場と現像スリーブ３０２表面の摩擦力によりドクタ３０３の近傍まで搬送される。

ドクタ３０３の近傍まで搬送された現像剤は、ドクタ上流部３２０において一旦滞留し、ドクタ３０３と現像スリーブ３０２とのギャップで層厚が規制され、感光体ドラム４Ｋと現像スリーブ３０２とが対向する現像領域に搬送される。現像スリーブ３０２には図示しない電源装置から現像バイアスが印加されて現像領域に所定の現像電界が形成され、この現像電界は感光体４Ｋ上に形成された静電潜像にトナーを付勢する方向に形成される。このため、トナーは感光体４Ｋ上の静電潜像に移動して付着することで感光体ドラム４Ｋ上の静電潜像を現像する。また、現像領域を通過した現像スリーブ３０２上の現像剤は、現像スリーブ３０２上の現像剤離れ極位置で現像スリーブ３０２から離れ、搬送スクリュ部３０５に戻る。その後、現像剤は、搬送スクリュ部３０４に移動し、トナー補給装置からトナーが補給されるトナー補給部にて、その補給トナーと混合されて適正なトナー濃度に調整され、現像スリーブ３０２に再び上述のように搬送される。現像装置６Ｋの現像容器３０１底部には前記二成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段としての透磁率センサ３５０が設置されており、このセンサ３５０は現像容器３０１内の現像剤のトナー濃度を検出する。感光体ドラム４Ｋ上のトナー付着量を検出するトナー濃度検出手段としての光学センサ２２は、感光体ドラム４Ｋから転写搬送ベルト３の非作像領域に転写されたトナーの付着量を検知する。

透磁率センサ３５０と光学センサ２２は、それぞれ図示しないＡ／Ｄ変換器を介してＩ／Ｏボード（Ｉ／Ｏユニット）２３に接続されている。制御部２５は、ＣＰＵ１９、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）２０、読み出し書き出しメモリ（ＲＡＭ）２１、Ｉ／Ｏボード２３からなり、Ｉ／Ｏボード２３を介して、図示しない上記トナー補給装置を駆動するモータ２４に制御信号を伝達するように構成されている。ＲＡＭ２１には、Ｉ／Ｏボード２３から読み取った透磁率センサ３５０の出力値Ｖｔを一時保存するＶｔレジスタ、現像装置６Ｋ内のトナー濃度の制御基準値Ｖｒｅｆを記憶するＶｒｅｆレジスタ、光学センサ２２の出力値Ｖｓを記憶するＶｓレジスタ等が設けられている。ＲＯＭ２０には、トナー濃度制御プログラム、および画像濃度制御パラメータ補正プログラムが記憶されている。

先ず、印刷ごとに実行されるトナー補給制御について説明する。図３は透磁率センサ３５０の特性を示し、縦軸が透磁率センサ３５０の出力値で、横軸がトナー濃度である。透磁率センサ３５０は、図３に示すように、あるトナー濃度の範囲では直線近似することが可能である。図３からわかるように、透磁率センサ３５０は、トナー濃度が高いほど、出力値が小さくなる特性を示す。制御部２５は、この透磁率センサ３５０の特性を利用して、透磁率センサ３５０の出力値Ｖｔが制御基準値Ｖｒｅｆより大きい場合にモータ２４を駆動して上記トナー補給装置にトナー補給動作を行わせることで、現像装置６Ｋ内の現像剤のトナー濃度を一定に制御する。

以下、本実施形態の現像剤特性値測定と補正について、具体的に説明する。図４に示すように、プロセス線速の変更を伴う複数の画像出力モードを有する画像形成装置の場合、透磁率センサの出力は同一のトナー濃度であっても異なった値として出力される。そのため、線速ごとに透磁率センサの出力Ｖｔの補正を行う必要がある。これは、Ｖｒｅｆに対してＶｔが大きくずれてしまうので、適正なトナー補給制御が困難となるためである。

本実施形態のＶｔ補正について図５に従って説明する。先ず、制御部２５は、ステップＳ１において、今回の画像形成ジョブ（ＪＯＢ）の画像形成モードを検知して該画像形成モードから本実施形態のプロセス線速を判定してＲＡＭ２１に格納し、ステップＳ２で透磁率センサ３５０の出力Ｖｔ'を検知する。ここで、Ｖｔ'とは、透磁率センサ３５０から出力される出力値そのものであり、補正が行われていない。次に、制御部２５は、ステップＳ３において、上記判定したプロセス線速が標準線速であるか否かを判断してプロセス線速が標準線速であれば、ステップＳ４において、Ｖｔ'＝Ｖｔ'０とし、その後ステップＳ５にて、Ｖｔ（透磁率センサ３５０の出力）をＶｔ＝Ｖｔ'０とし、ステップＳ６でＲＡＭ２１内の線速モードを上記判定したプロセス線速のモードに更新してステップＳ７でＲＡＭ２１内のＶｔレジスタの値を上記Ｖｔに更新する。

制御部２５は、上記判定したプロセス線速が標準線速でなければ、ステップＳ８に進んで前回の画像形成ジョブの線速をＲＡＭ２１から読み出して該線速が標準線速であるか否かを判定し、前回の画像形成ジョブの線速が標準線速でなければ、ステップＳ９において、今回の画像形成ジョブの線速をＲＡＭ２１から取得して該線速が線速１であるか否かを判定する。制御部２５は、今回の画像形成ジョブの線速が線速１であれば、ステップＳ１０にてＶｔ'＝Ｖｔ'１とし、ステップＳ１１において、Ｖｔ＝Ｖｔ１'−Ｖ１（標準線速から線速１への変更によるＶｔの補正値）としてＶｔを補正する。その後、制御部２５は、ステップＳ６でＲＡＭ２１内の線速モードを上記判定したプロセス線速１のモードに更新してステップＳ７でＲＡＭ２１内のＶｔレジスタの値を上記補正後のＶｔに更新する。

制御部２５は、上記判定したプロセス線速が線速１でなくて線速２である場合には、ステップＳ１２でＶｔ＝Ｖｔ'２−Ｖ２（標準線速から線速２への変更によるＶｔの補正値）としてＶｔを補正する。その後、制御部２５は、ステップＳ６でＲＡＭ２１内の線速モードを上記判定したプロセス線速２のモードに更新してステップＳ７でＲＡＭ２１内のＶｔレジスタの値を上記補正後のＶｔに更新する。制御部２５は、ステップ８において、前回の画像形成ジョブの線速が標準線速であると判断した場合には、Ｖ１、Ｖ２更新実行判定モードに移行する。このモードについては後述する。なお、本実施形態においては、各画像出力モードにおけるプロセス線速は、それぞれ、標準線速が２０５（ｍｍ／Ｓ）、線速１が１１５（ｍｍ／Ｓ）、線速２が７７（ｍｍ／Ｓ）である。

このＶｔ補正において、各線速に対するＶｔ補正量：Ｖ１、Ｖ２としては、従来は実験で求めた固定値であることが一般的であった。しかしながら、現像剤劣化の進行に伴い現像剤の流動性、嵩密度が変化するため、透磁率センサ３５０の出力が大きく変動してしまい、経時において正確にＶｔ補正を行うことが困難となった。また、Ｖ１、Ｖ２が固定値であれば、環境変動による現像剤特性の変化を加味してＶｔ補正を行うことができないため、高温高湿や低温低湿においてトナー濃度制御動作が不安定になることがあった。さらに、Ｖ１、Ｖ２として固定値を使用した場合には、透磁率センサ３５０自体のばらつき、透磁率センサ３５０の取り付けばらつき、現像剤のロット差等によるＶｔ補正を行うことが不可能であるため、全ての変動要因を加味した上でＶｔ補正値を決定する方式が望まれた。本実施形態では、環境変動、現像剤劣化に従い現像剤特性の変化を計測し、透磁率センサ３５０出力の補正量を正確に算出して補正しＶｔを更新することで、より高い安定性を獲得することが可能となっている。

次に、Ｖｔ補正の実行判定モードについて説明する。本実施形態においては、画像形成ジョブ中に画像出力モードが変化する前後（線速が変化する前後）の透磁率センサ３５０の出力の差ΔＶｔ1と基準値Ｖ１との比較からＶｔ補正を実行する。Ｖｔ調整実行後にはΔＶｔ1はＶ１とほぼ一致するが、次第にΔＶｔ1とＶ１との差分が大きく変化する場合がある。そのため、トナー濃度を一定に保持するためには、補正量Ｖ１、Ｖ２を所定のタイミングで更新する必要がある。図６はその実行タイミングのフローを示す。

制御部２５は、ステップＳ１でＲＡＭ２１から本実施形態のプロセス線速を取得して該プロセス線速が線速１であるか否かを判断し、プロセス線速が線速１であれば、ステップＳ２でＶｔ'＝Ｖｔ'１とする。その後、制御部２５は、ステップＳ３にて
｜Ｖ１−ΔＶｔ1｜≧０．１・・・（１）
という判定式が成立するか否かを判定する。制御部２５は、上記判定式が成立する場合には、ステップＳ４においてカウンタｎ１のカウントアップを行う。

その後、制御部２５は、ステップＳ５において、上記判定式の条件を満たした回数（上記判定式が成立した回数）が５回以上であるか否かを判断する。制御部２５は、判定式の条件を満たした回数が５回以上である場合には、ステップＳ６において、線速シフト補正の実行フラグ（Ｖ１調整実行フラグ）をたててステップＳ７に進む。制御部２５は、判定式の条件を満たした回数が５回に達しない場合には直ちにステップＳ７に進み、また、上記判定式の条件を満たさない場合にはステップＳ１０でカウンタｎ１を０にリセットしてステップＳ７に進む。制御部２５は、ステップＳ７では、Ｖｔ＝Ｖｔ'１−Ｖ１（前回値）とし、ステップＳ８でＲＡＭ２１内の線速モードを上記判定したプロセス線速１のモードに更新してステップＳ９でＲＡＭ２１内のＶｔレジスタの値を上記補正後のＶｔに更新する。ここで、使用するＶ１は更新前の前回値である。

制御部２５は、ステップＳ１でプロセス線速が線速１でなくて線速２であると判断した場合には、ステップＳ１１でＶｔ'＝Ｖｔ'２とする。その後、制御部２５は、ステップＳ１２にて
｜Ｖ２−ΔＶｔ２｜≧０．１・・・（２）
という判定式が成立するか否かを判定する。制御部２５は、上記判定式（２）が成立する場合には、ステップＳ１３においてカウンタｎ２のカウントアップを行う。

その後、制御部２５は、ステップＳ１４において、上記判定式（２）の条件を満たした回数（上記判定式が成立した回数）が５回以上であるか否かを判断する。制御部２５は、判定式（２）の条件を満たした回数が５回以上である場合には、ステップＳ１５において、線速シフト補正の実行フラグ（Ｖ２調整実行フラグ）をたててステップＳ１６に進む。制御部２５は、判定式（２）の条件を満たした回数が５回に達しない場合には直ちにステップＳ１６に進み、また、上記判定式（２）の条件を満たさない場合にはステップＳ１７でカウンタｎ２を０にリセットしてステップＳ１６に進む。制御部２５は、ステップＳ１６では、Ｖｔ＝Ｖｔ'２−Ｖ２（前回値）とし、ステップＳ８でＲＡＭ２１内の線速モードを上記判定したプロセス線速２のモードに更新してステップＳ９でＲＡＭ２１内のＶｔレジスタの値を上記補正後のＶｔ（＝Ｖｔ'２−Ｖ２）に更新する。ここで、使用するＶ２は更新前の前回値である。画像形成ジョブ終了後、線速シフト補正（線速の変更によるＶｔ補正）を実行する。線速シフト補正実行モードについては後述する。

本実施形態においては、Ｖ１、Ｖ２の更新実行タイミングは、上記判定式(１)(２)の条件を満たした場合に実行したが、実機の条件に従い、上記０．１の設定値を変更してもよく、さらにカウンタｎ１、ｎ２のカウントアップのリミット値５も任意に変更することができる。このように設定値を変更することにより、制御のレスポンスを変更することが可能となる。また、設定値は、予め規定した画像形成枚数ごとに計測して値を更新するように設定したり、現像装置６Ｋの新品交換時または現像剤交換時に強制的に補正量Ｖ１、Ｖ２を算出して更新することも可能である。

次に、本実施形態の線速シフト補正実行モードについて図７のフローチャートを用いて説明する。先ず、制御部２５は、ステップＳ１において、線速が標準線速であるモードにて画像形成部１Ｋのエンジンを標準線速で駆動し、ステップＳ２で補正前の透磁率センサ３５０のトナー濃度検出値Ｖｔ'０を取得する。次に、制御部２５は、ステップＳ３で線速が線速１であるモードにて画像形成部１Ｋのエンジンを線速１で駆動し、ステップＳ４で補正前の透磁率センサ３５０のトナー濃度検出値Ｖｔ'１を取得する。同様に、制御部２５は、ステップＳ５で線速が線速２であるモードにて画像形成部１Ｋのエンジンを線速２で駆動し、ステップＳ６で補正前の透磁率センサ３５０のトナー濃度検出値Ｖｔ'２を取得する。次に、制御部２５は、ステップＳ７にてΔＶｔ１、ΔＶｔ２を以下の式（３）、（４）に従って算出する。
ΔＶｔ１＝Ｖｔ'１−Ｖｔ'０・・・（３）
ΔＶｔ２＝Ｖｔ'２−Ｖｔ'０・・・（４）
その後、制御部２５は、ステップＳ８でΔＶｔ１（現在値）＝Ｖ１、ΔＶｔ２（現在値）＝Ｖ２として補正量Ｖ１、Ｖ２を更新し、これをＮＶ-ＲＡＭに保存して処理を終了する。

本実施形態における画像形成部１Ｋの現像装置６Ｋ内の二成分現像剤のトナー濃度制御は上述のように行われるが、他の画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃの現像装置６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ６Ｋ内の二成分現像剤のトナー濃度制御を行う装置も、それぞれ独立に二成分現像剤のトナー濃度制御を行い、かつ、現像装置６Ｋ内の二成分現像剤のトナー濃度制御を行う装置と構成及び動作が同様である。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。この実施形態では、上記実施形態において、図６に示す処理フローの代りに図８に示す処理フローを実行する。本実施形態において、待ち時間短縮を意識した実行タイミングを図８のフローチャートを用いて説明する。制御部２５は、図８に示す処理フローでは、図６に示す処理フローにおいて、ステップＳ３では、以下の判定式が成立するか否かを判定する。
｜ΔＶｔ１(現在値)―Ｖ１｜≧０．１・・・（５）
制御部２５は、上記判定式（５）が成立する場合には、ステップＳ４においてカウンタｎ１のカウントアップを行う。

その後、制御部２５は、ステップＳ５において、上記判定式の条件を満たした回数（上記判定式が成立した回数）が５回以上であるか否かを判断する。制御部２５は、判定式（５）の条件を満たした回数が５回以上である場合には、ステップＳ６において、Ｖ１＝ΔＶｔ１（現在値）とし、ステップＳ７でＶｔ＝Ｖｔ'１−Ｖ１（前回値）とする。次いで、制御部２５は、ステップＳ８でＲＡＭ２１内の線速モードを上記判定したプロセス線速１のモードに更新してステップＳ９でＲＡＭ２１内のＶｔレジスタの値を上記補正後のＶｔに更新する。

また、制御部２５は、ステップＳ１２では、以下の判定式が成立するか否かを判定する。
｜ΔＶｔ２(現在値)―Ｖ２｜≧０．１・・・（６）
制御部２５は、上記判定式（６）が成立する場合には、ステップＳ１３においてカウンタｎ２のカウントアップを行う。

その後、制御部２５は、ステップＳ１４において、上記判定式（６）の条件を満たした回数（上記判定式（６）が成立した回数）が５回以上であるか否かを判断する。制御部２５は、判定式（６）の条件を満たした回数が５回以上である場合には、ステップＳ１５において、Ｖ２＝ΔＶｔ２（現在値）とし、ステップＳ７で、Ｖｔ＝Ｖｔ'２−Ｖ２（前回値）とする。次いで、制御部２５は、ステップＳ８でＲＡＭ２１内の線速モードを上記判定したプロセス線速２のモードに更新してステップＳ９でＲＡＭ２１内のＶｔレジスタの値を上記補正後のＶｔに更新する。なお、上記処理以外の処理は上記実施形態と同様である。

前述のように、従来は、線速の変更に対する補正値Ｖ1、Ｖ２が固定値であるため、環境変動による現像剤特性の変化を加味して補正を行うことができず、高温高湿や低温低湿においてトナー濃度制御動作が不安定になることがあった。さらに、ＶＩ、Ｖ２として固定値を使用した場合には、透磁率センサ自体のばらつき、透磁率センサ取り付けばらつき、現像剤のロット差等によるＶｔ補正を行うことが不可能であった。本実施形態では、連続する画像形成動作中における線速切り替え前後のトナー濃度検出手段としての透磁率センサ３５０の検出値の差分を基準値となる補正値Ｖ１、Ｖ２と比較し、その結果に従って画像濃度制御パラメータＶｔを補正し又は画像濃度制御パラメータＶｔの更新実行を判断するので、環境変動、現像剤劣化に従い現像剤特性の変化を計測して効率良く検知して透磁率センサ３５０の出力Ｖｔの補正又は画像濃度制御パラメータＶｔの更新を正確に効率良く短時間で行うことができ、画像濃度制御に対するより高い安定性を獲得することが可能となる。

また、本実施形態では、独立した画像濃度調整モードを有するので、制御パラメータＶｔの更新を任意に行うことが可能となり、高品位の画像を安定的に維持することが可能となる。また、現像装置を新品に交換したり、現像剤を交換したりした際にも即座に対応することが可能となる。
また、本実施形態では、連続する画像形成動作中における線速切り替え前後のトナー濃度検出手段としての透磁率センサ３５０の検出値の差分が基準値Ｖ１、Ｖ２となるように基準値Ｖ１、Ｖ２を補正するので、処理時間を大幅に短縮することができ、画像形成ジョウブを中断する時間を最小限に抑えることができる。

また、本実施形態では、画像出力モードによる透磁率センサ３５０の検出値を補正するので、現像剤変化に応じて画像濃度制御値を最適化することができ、経時または環境変動時に高品位の画像を安定的に維持することができる。

また、本実施形態では、透磁率センサ３５０のトナー濃度検出及び画像濃度制御パラメータＶｔの補正を複数の現像装置で各々独立に行うことが可能であるので、カラー画像形成装置において、各画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋごとに現像剤の変化度合いが異なっても、例えばモノクロ画像のみの出力時にはブラックの画像形成部１Ｋの実行回数を多くするなどの設定が可能となっても、より効率的に画像濃度制御パラメータＶｔの補正を行うことができる。

本発明の１実施形態における画像形成部１Ｋの一部を示す概略図である。 同実施形態を示す断面図である。 同実施形態における透磁率センサの特性を示す特性図である。 同実施形態の線速と透磁率センサの出力との関係を示す特性図である。 同実施形態のＶｔ補正フローを示すフローチャートである。 同実施形態の他の処理フローを示すフローチャートである。 同実施形態の別の処理フローを示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態の処理フローを示すフローチャートである。

符号の説明

１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ 画像形成部
６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ 現像装置
３５０ 透磁率センサ
２４ トナー補給装置駆動モータ
２５ 制御部

Claims (3)

1. 像担持体の表面上に形成された静電潜像を二成分現像剤で現像する現像装置と、プロセス線速の変更を伴う複数の画像出力モードとを有する画像形成装置の画像濃度制御装置において、
   前記二成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、
   前記画像出力モードによる前記トナー濃度検出手段の出力値の差異により、各線速間の前記トナー濃度検出手段の出力差を補正するパラメータである線速間出力補正値を自動的に補正し、この補正は予め決めておいた前記線速間出力補正値と、現在の標準速と各線速との間の前記トナー濃度検出手段出力差との差分が所定の値を超えた場合に行う制御手段とを備え、前記制御手段は、連続する画像形成動作中における線速切り替え前後の前記トナー濃度検出手段の検出値の差分を基準値と比較し、その結果に従って前記線速間出力補正値を補正することを特徴とする画像濃度制御装置。
2. 請求項１記載の画像濃度制御装置において、前記制御手段は、連続する画像形成動作中における線速切り替え前後の前記トナー濃度検出手段の検出値の差分が基準値となるように基準値を補正することを特徴とする画像濃度制御装置。
3. 請求項１または２に記載の画像濃度制御装置と、複数の現像装置を有するカラー画像形成装置において、前記線速切り替え前後の補正を前記複数の現像装置で各々独立に行うことが可能であることを特徴とする画像形成装置。

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