JP5015544B2

JP5015544B2 - 画像形成装置及びその画像濃度制御方法

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Publication number: JP5015544B2
Application number: JP2006285248A
Authority: JP
Inventors: 喜一郎清水; 真治加藤; 真長谷川; 仰太藤森; 信貴竹内; 裕士平山; 加余子田中; 崇史榎並; 一三小林
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-11-25
Filing date: 2006-10-19
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2026-10-19
Also published as: US7536121B2; US20070122169A1; JP2007171928A

Description

本発明は、画像形成装置及びその画像濃度制御方法に関し、特に、限界値が設けられた制御基準値と検出値とに基づいて行われる現像剤のトナー濃度制御に関するものである。

近年では、複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置においては、高画質を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、連続印字、間欠印字等を含む使用環境の変化による画質の変化を小さくし、経時においても、常に安定した画像を提供していかなければならない。

従来から、非磁性トナー（以下、トナーという）と磁性キャリア（以下、キャリアという）からなる二成分現像剤（以下、現像剤という）を現像剤担持体（以下、現像スリーブという）上に保持し、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（以下、感光体という）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知られており、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。

この方式において、現像剤は現像スリーブの回転に伴って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、現像極の磁力線に沿いながら、現像剤中の多数の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。このような二成分現像方式は、一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、画像に地肌汚れの発生や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やキャリア付着が発生するといった不具合が生じる。そのため、トナー補給量を制御して現像剤の中のトナー濃度を適正範囲に調整する必要がある。

ここで、トナー濃度制御は、トナー濃度検出手段（例えば透磁率センサ）の出力値Ｖｔをトナー濃度の制御基準値Ｖｒｅｆと比較し、その差分に応じてトナー補給量を演算式から算出し、トナー補給装置により現像器中にトナー補給を行うことによりなされている。

トナー濃度を検知する方法としては、透磁率センサを用いたものが一般的である。後述する本発明の実施形態も同方式を採用している。この方式においては、トナー濃度が変化することによる現像剤の透磁率変化をトナー濃度変化に換算するものである。また、別のトナー濃度検知方法としては、光学センサを用いる方法がある。この方法は、像担持体あるいは中間転写ベルト上にパターンとなる基準パッチを作製し、ＬＥＤ光を照射する。そして、このパターンからの反射光（正反射光あるいは乱反射光）を光学センサ（例えば、フォトダイオードやフォトトランジスタ等）により検出し、その結果に基づいてトナー濃度（トナー付着量）を検知するものである。そして、印刷中においても転写紙間（前回の作像終了から今回作像開始の間の時間あるいは距離）で基準トナーパターンを作成し、逐次透磁率センサのトナー濃度制御基準値Ｖｒｅｆを制御する濃度制御方法も公知である。

例えば、特許文献１、特許文献２では、非画像部にトナーパターンを作成し、このパターン濃度と、現像器内のトナー濃度を検知する手段とを有し、トナーパターンの濃度に応じて、現像器内のトナー濃度制御目標値を変更して画像濃度を維持する方法が開示されている。

しかしながら、紙間で実際に、トナー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したいとの要望が多々あり、紙間の基準トナーパターン作成による補正はトナーパターン作製間隔を広げるか、または行わない方向となってきている。また、中間転写ベルト上にトナーパターンを作成する際であるが、二次転写ローラを一作像ごとに離間しない場合には、二次転写ローラに付着する紙間パッチのトナーをクリーニングするために、トナークリーニング装置を併設する必要がある。さらに、一作像あるいは数回の作像ごとに二次転写ローラを離間する場合には、クリーニング装置を設置する必要はないが、頻繁に発生する二次転写離接に耐えうるメカ的機構が必要となる。

上述した理由により、メカ的なコスト削減の観点からも紙間のトナーパターン作成を極力抑える必要性が生じてくる。また、特許文献３においては、トナー濃度センサを用いてトナー補給制御する際に、攪拌時間に応じて、現像剤の流動状態が変化して、トナー濃度センサ出力が変動するのを補正し、安定してトナー濃度を維持する方法が開示されている。また、特許文献４では、前述したトナー濃度及びパターン濃度（画像濃度）の検知手段を有する画像形成装置において、制御基準値に下限値を設けた場合であっても、パターン濃度の検出値が所定の値以上のときは前記下限値をさらに低くする手段を備えた画像形成装置が提案されている。しかしながら、トナー濃度を一定に維持しても、現像剤の現像能力が安定していなければ、センサ出力を一定に保つだけでは、画像濃度を維持することは困難である。
特開昭５７−１３６６６７号公報特開平２−３４８７７号公報特許第３４１０１９８号公報特開２００１−２８１９７９号公報

近年の画像形成装置は、現像装置に低ストレス化の手法を取り入れたものが多く存在する。これらは、現像装置小型化の要請による現像剤量の低量化と、現像剤の長寿命化という相反する目的を両立するために非常に有効な手法であると考えられている。

例えば、カラー二成分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（ＳｉＯ_２）や酸化チタン（ＴｉＯ_２）等の添加剤がトナー表面多くに外添されているが、これら添加剤はメカ的ストレスや熱ストレスに非常に弱い。そのため、現像器内での攪拌時に、トナー内部に埋没したり表面から離脱したりする現象が発生し、トナーやキャリアを含む現像剤の流動性や帯電特性、さらにトナーとキャリアとの物理的付着力が変化するが、低ストレス化の手法によりそれら現象を極力抑えることが可能になる。

一方、現像器の低ストレス化により、トナー帯電能力（現像器がトナーを帯電させる能力）が低下する場合がある。この現象について少し説明すると、例えば、低画像面積率の画像（単位時間あるいは単位枚数あたりのトナー入換え量が少ない）を出力する場合には、現像能力（現像バイアスに対してトナー現像量をプロットしたグラフの傾き）が一定に保たれるのに対して、高画像面積率の画像（単位時間あるいは単位枚数あたりのトナー入換え量が多い）を出力する場合には、現像能力が増加するというものである。つまり、現像剤中でどの程度トナーを入れ換えたかにより、現像能力に差が生ずるということである。これにより同じトナー濃度であっても、現像能力に差が生ずるため、経時において現像能力を一定に保つためにはトナー濃度の制御基準値を変化させる必要が生じてくる。

このようなトナーの特性を考慮したとき、画像形成装置において、従来の制御（紙間のトナーパッチ作製により画像濃度制御基準値を補正するためのフォトセンサと透磁率センサとの複合制御）を用いない場合には、連続印字時や画像モード変更時の透磁率センサ単独によるトナー濃度制御がより正確に行われることが求められる。そのため、上記の従来の複合制御に代わる画像濃度制御の方式の採用が必要となってくる。

そこで、本発明は、フォロセンサ等による画像濃度検出を用いずに透磁率センサ等によるトナー濃度検出を単独で行う場合でも、より正確なトナー濃度制御を可能とし、また、トナーの経時における現像能力を一定に保つために適切な制御基準値に基づいてより柔軟なトナー濃度制御を可能とすることを目的とする。

かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、トナーと前記トナーを保持する磁性キャリアとからなる現像剤を担持し、像担持体表面上に形成された静電潜像を前記トナーで現像する現像手段と、前記現像手段へ前記トナーを補給するトナー補給手段と、前記現像手段内の前記現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、制御基準値を算出し決定する制御基準値決定手段と、前記現像剤のトナー濃度を一定に保つために、前記トナー濃度検出手段によるトナー濃度検出値と前記制御基準値決定手段による制御基準値とを比較しその比較結果に基づいて前記トナー補給手段によるトナー補給量を制御するトナー補給量制御手段とを備え、画像形成を行うのに適したトナー濃度の限界値である最適性限界値を前記制御基準値に設定した画像形成装置において、前記制御基準値決定手段は、前記最適性限界値を暫定的な限界値とし、その暫定的な限界値の範囲外の値に更新したうえで行われる前記トナー補給量制御手段によるトナー補給量の制御により累積画像面積率が一定値を超え、制御基準値と検出値との差が一定値を超え、かつ今回検出値と前回検出値との差が一定値を超えた場合には前記暫定的な限界値を補正し、更新し、前記累積画像面積率が一定値を超えないか、前記制御基準値と前記検出値との差が一定値を超えないか、もしくは今回検出値と前回検出値との差が一定値を超えない場合には初期設定された値で前記暫定的な限界値を補正して更新することを特徴とする。

本請求項記載の発明は、基準値決定手段が、所定の条件のもとに、当初設定された最適性限界値をその範囲外の値に補正して更新するものである。所定の条件とは、範囲外の値に更新して算出した制御基準値に基づいてトナー補給量の制御を行ったときに、最適性限界値を用いた場合と比較してより最適な画像形成が行われると判断できるための条件である。例えば、累積の画像面積が所定値を超えるものであり、またトナーの制御基準値と検出値の差が所定値を超えるものであり、また今回のトナー検出値と前回のものの差が所定値を超えるものである。このように、限界値について範囲外の値へ補正し更新することで、トナーの有する物理的特性から生ずる、限界値を超えた制御基準値による画像濃度の回復が期待できるような特殊な状況下において、効果的な画像濃度制御が可能なる。

また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記制御基準値決定手段は、更新された前記範囲外の値又は前記最適性限界値を最大値又は最小値として前記制御基準値を算出することを特徴とする。

また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記トナー濃度検出手段は、画像形成動作の中断後の検出に加えて、前記動作の継続中の検出を可能とすることを特徴とする。

また、請求項４記載の発明は、請求項３に記載の画像形成装置において、前記トナー濃度検出手段は、前記動作の継続中における１ページの画像形成毎の検出を可能とすることを特徴とする。

また、請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記制御基準値決定手段は、更新可能な限界値を予め設けて前記限界値に更新することを特徴とする。

また、請求項６記載の発明は、トナーと前記トナーを保持する磁性キャリアとからなる現像剤を担持し、像担持体表面上に形成された静電潜像を前記トナーで現像する現像手段と、前記現像手段へ前記トナーを補給するトナー補給手段と、を備える画像形成装置の画像濃度制御方法であって、前記現像手段内の前記現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出工程と、制御基準値を算出し決定する制御基準値決定工程と、前記現像剤のトナー濃度を一定に保つために、前記トナー濃度検出工程によるトナー濃度検出値と前記制御基準値決定工程による制御基準値とを比較しその比較結果に基づいて前記トナー補給手段によるトナー補給量を制御するトナー補給量制御工程とを有し、画像形成を行うのに適したトナー濃度の限界値である最適性限界値を前記制御基準値に設定する画像濃度制御方法において、前記制御基準値決定工程は、前記最適性限界値を暫定的な限界値とし、その暫定的な限界値の範囲外の値に更新したうえで行われる前記トナー補給量制御工程によるトナー補給量の制御により累積画像面積率が一定値を超え、制御基準値と検出値との差が一定値を超え、かつ今回検出値と前回検出値との差が一定値を超えた場合には前記暫定的な限界値を補正し、更新し、前記累積画像面積率が一定値を超えないか、前記制御基準値と前記検出値との差が一定値を超えないか、もしくは今回検出値と前回検出値との差が一定値を超えない場合には初期設定された値で前記暫定的な限界値を補正して更新することを特徴とする。

また、請求項７記載の発明は、請求項６に記載の画像濃度制御方法において、前記制御基準値決定工程は、更新された前記範囲外の値又は前記最適性限界値を最大値又は最小値として前記制御基準値を算出することを特徴とする。

また、請求項８記載の発明は、請求項６又は７に記載の画像濃度制御方法において、前記トナー濃度検出工程は、画像形成動作の中断後の検出に加えて、前記動作の継続中の検出を可能とすることを特徴とする。

また、請求項９記載の発明は、請求項８に記載の画像濃度制御方法において、前記トナー濃度検出工程は、前記動作の継続中における１ページの画像形成毎の検出を可能とすることを特徴とする。

また、請求項１０記載の発明は、請求項６から９のいずれか１項に記載の画像濃度制御方法において、前記制御基準値決定工程は、更新可能な限界値を予め設けて前記限界値に更新することを特徴とする。

本発明によれば、フォロセンサ等による画像濃度検出を用いずに透磁率センサ等によるトナー濃度検出を単独で行う場合でも、より正確なトナー濃度制御を可能とし、また、トナーの経時における現像能力を一定に保つために適切な制御基準値に基づいてより柔軟なトナー濃度制御が可能となる画像形成装置等が実現される。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態における画像形成装置について説明する。

図１は、本実施形態の画像形成装置のブロック図である。本実施形態の画像形成装置は、スキャナ１、プロッタ２、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３、ＳＡＦ（Store And Forward）４、符号化復号化部５、操作表示制御部６、ＣＣＵ（Communication Control Unit）７、モデム８、ＮＣＵ（Network Control Unit）９、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１、ネットワークインタフェース制御部１２、画像濃度制御部１３及びシステムバス１４から構成される。後述する各部は、システムバス１４を介して互いに接続されている。

ＲＯＭ１１には、画像形成装置の基本処理プログラムや後述するトナー濃度制御処理プログラム及びこれらの各プログラムを実行するのに必要な各種データやシステムデータ等が格納されている。ＲＡＭ１１は、ワークエリアが形成され、画像形成装置の制御に必要な種々のデータが記憶する。ＳＡＦ４は、画像の蓄積を行うＳＡＦ（Store And Forward）メモリである。

ＣＰＵ３は、ＲＯＭ１１内のプログラムに基づいてＲＡＭ１１をワークメモリとして使用しつつ、画像形成装置の各部を制御し、画像形成装置としての基本処理やトナー濃度制御処理を行う。

スキャナ１は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）を利用したイメージスキャナが利用され、ＣＰＵ３の制御下で動作して、原稿を走査し原稿の画像を所定の解像度で読み取る。

プロッタ２は、例えば電子写真式記録装置が使用されており、画像形成装置のファクシミリ機能で受信した画像データやスキャナ１で読み取った原稿の画像データに基づいて画像を用紙に記録出力する。

符号化復号化部５は、画像データの図示しない画像メモリへの蓄積の効率化及び伝送時間の短縮化を図るためのものであり、所定の符号化方式に従って画像データを符号化し、また、符号化された画像データを復号化する。

操作表示制御部６は、図示しない操作表示部が接続され、操作表示部は、テンキーやスタートキー等の各種操作キーを備えるとともに、例えば液晶ディスプレイ等のディスプレイを備えている。操作表示制御分６は、操作表示部の操作キーで入力された操作内容をＣＰＵ３に通知し、ＣＰＵ３からの表示データを操作表示部のディスプレイに表示出力させる。

ＣＣＵ７は、いわゆる通信制御部であり、ＮＣＵ９とモデム８が接続されており、ＮＣＵ９は、いわゆる網制御部であり、例えば公衆電話回線や専用回線等の回線が接続されている。ＣＣＵ７は、相手側の画像形成装置との間でファクシミリ制御信号を交換し、ファクシミリ通信手順を実行する。

モデム８は、送信信号の変調及び受信信号の復調を行い、ＮＣＵ９は、回線からの発呼に対して自動着呼し、また、回線への自動発呼処理を行う。

ネットワークインタフェース制御部１２には、コンピュータ等の情報端末の接続された所定のネットワーク、例えばＬＡＮ（Local Area Network）等が接続され、ＣＰＵ４の制御下でネットワークを介して接続されている情報端末との間で各種情報の授受を行う。

画像濃度制御部１３は、当初設定された限界値の範囲外となる値を新たな限界値として更新する場合のトナー濃度制御をＣＰＵ３の制御下で実行する。

図２は、本実施形態の画像形成装置の断面概略図であり、現像ユニット及び感光体ユニットの周辺を示す。当該現像ユニットは、現像器１２０、現像スリーブ２０２、ドクタ（現像剤規制部材）２０３、搬送スクリュー部２０４及び２０５等から構成される。

現像スリーブ２０２は、現像剤担持体としての役割を果たし、搬送スクリュー２０４及び２０５は、現像器１２０に配設され、トナーとキャリアとからなる現像剤を攪拌して搬送する。ドクタ２０３は、現像スリーブ２０２により担持された現像剤を一定量に規制する。

現像ユニットの動作とトナーの流れを詳述すると、まず、現像器１２０内の現像剤は、搬送スクリュー２０４及び２０５により攪拌搬送され、現像スリーブ２０２の汲み上げ磁極により担持される。次に、現像スリーブ２０２に担持された現像剤は、現像スリーブ２０２の回転に伴って、搬送極の磁場と現像スリーブ２０２の表面の摩擦力によりドクタ２０３の近傍まで搬送される。

続いて、ドクタ２０３の近傍まで搬送された現像剤は、ドクタ上流部に一旦滞留し、ドクタ２０３のエッジ部と現像スリーブとのギャップで層厚を規制されて現像領域に搬送される。現像領域には、所定の現像バイアスが印加されており、感光体上に形成された静電潜像にトナーを付勢する方向に現像電界が形成されるため、トナーは感光体１１０上に現像される。

そして、現像領域を通過した現像剤は、現像スリーブ２０２上の現像剤離れ極位置で現像スリーブ２０２から離れて搬送スクリュー部２０５へ送られる。その後、搬送スクリュー部２０４へ移動し、トナー補給部にてトナーの供給を受けて適正なトナー濃度に調整され、上述したように現像スリーブ２０２に再び搬送される。以上の流れを繰り返す。

なお、透磁率センサ３５０は、現像器１２０のケーシング底部に設置されており、透磁率センサ３５０により現像剤中のトナー濃度を検出している。

次に、本実施形態の画像形成装置が行うトナー濃度制御について説明する。図３は、本実施形態の画像形成装置におけるトナー濃度制御を示したフローチャートである。

まず、スタートし印刷を開始すると、画像濃度制御部はトナー濃度を取得する（ステップＳ３０１）。トナー濃度は、例えば透磁率センサにより現像剤中のトナー濃度を検出することで取得される。なお、トナー濃度を検出するセンサは、画像形成動作の中断後だけでなく、継続中においても１ページの画像形成毎にトナー濃度を検出できる。

次に、印刷された画像と印刷に使用された用紙により、画像濃度制御部は画像面積率を算出し、印刷毎に画像面積のデータを蓄積していく（ステップＳ３０２）。なお、画像面積率は、［画像面積率］＝［画像面積］／［走行面積］で算出される。また、画像面積は、現像装置で現像して感光体に形成する画像の面積であり、［画像面積］＝［カウント画素数］×［１画素の面積］で算出される。カウント画素数は書込み画素数をカウントして算出し、１画素の面積は予め決まっているため、画像面積を知ることができる。また、走行面積は感光体に形成する画像に基づく感光体の走行距離と、感光体の作像可能な幅とにより求め、［走行面積］＝［走行距離］×［作像幅］で算出される。ここで、作像幅は予め決まっているから、走行距離を求めることで走行面積を知ることができる。走行距離は、［走行距離］＝［感光体のカウント回転数］×［感光体の周長］あるいは［走行距離］＝［感光体のカウント回転時間］×［感光体の線速］で算出される。ここで、感光体の周長及び線速は予め決まっているため、回転数あるいは回転時間をカウントすることで走行距離を知ることができる。以上により、画像面積率や画像面積を算出する。

次に、画像濃度制御部は、求めた累積の画像面積率が一定値を超えたか否かを判断する（ステップＳ３０３）。累積画像面積率が一定値を超えた場合は（ステップＳ３０３／ＹＥＳ）、用紙に対するトナー使用量が一定の水準を超過したとみなすことができ、使用されたトナー量を推測できる。

累積画像面積が一定値を超えた後、画像濃度制御部は、トナー濃度制御基準値とトナー濃度検出値の差が一定値を超えたか否かの判断を行う（ステップＳ３０４）。制御基準値と検出値との差が一定値を超えた場合は（ステップＳ３０４／ＹＥＳ）、トナーとキャリアの混合比の適正基準を超過したとみなすことができる。

次に、制御基準値と検出値との差が一定値を超えた場合（ステップＳ３０４／ＹＥＳ）は、画像濃度制御部は、前回検出値、すなわち前ページでのトナー濃度検出値と現在のページでのトナー濃度検出値との比較を行い、これらの検出値の差が一定値を超えたか否かの判断を行う（ステップＳ３０５）。

そして、この差が一定値を超過した場合には（ステップＳ３０５／ＹＥＳ）、画像濃度制御部は、トナー濃度制御基準値の算出に用いる限界値の更新を行う（ステップＳ３０６）。つまり、当初設定された限界値の範囲外の値へ補正し更新する。

一方、上述した３つの条件が満たされない場合には（ステップＳ３０３／ＮＯ、ステップＳ３０４／ＮＯ、ステップＳ３０５／ＮＯ）、限界値の範囲外の値に更新されたときは、当初設定された限界値に戻して更新する（Ｓ３０７）。

このようにして、限界値の更新を判断した後に、エンドとなりトナー制御基準値の再計算が行われるが、当初の設定範囲外の値へ補正され限界値として更新された場合には、通常の値を超えた値が算出されることもあり、これを目標として印刷中の補給動作を行うことで画像濃度の回復が可能となる。なお、上記の限界値の更新にあたり、該更新を可能とする範囲を設けてこの可能範囲内での更新と制限することも可能である。

ここで、トナー濃度制御基準値の算出とは、トナー濃度検出用センサの特性値、現在のトナー濃度から基準値に至らしめるための変化量、実験結果による係数等により計算され、上記のようにして更新された値が最大値あるいは最小値とされる。

上記の実施形態によれば、限界値を更新することで、目標となるトナー濃度制御基準値が取りうる値の範囲を広げることが可能となり、従来では回復不能だった場合にも、画像濃度回復を行うことが可能となる。画像濃度が極端に薄くなった場合等には、トナーの劣化等により、キャリアへの付着強度が強くなっている場合等が考えられ、トナー自身の持つ本来の物理的な特性による最適性限界値を超えた場合、トナー飛散等の発生が考慮される。

また、上記の実施形態によれば、画像形成の履歴を判断基準に含むことにより、限界値更新に関する条件を、厳しく設定することが可能となる。

また、上記の実施形態によれば、トナー濃度検出値とトナー濃度制御基準値との差分において、限界値更新を行っても良いと考えられる値を取ることが可能となる。

また、上記の実施形態によれば、検出したトナー濃度の推移を考慮した、限界値の更新が可能となる。

また、上記の実施形態によれば、トナー濃度制御基準値として本来必要を思われる値が算出された場合に、これを安定した画像出力を行える範囲に抑えることが可能となる。

また、上記の実施形態によれば、印刷を中断して調整することなく、印刷中に検出した値によって画像回復を行うことが可能となり、出力画像１枚毎に最適な画像を得ることが可能となる。

以上の効果を、図４により説明する。図４は、本実施形態におけるトナー濃度制御を用いた際のトナー濃度及び画像濃度の推移を示したグラフで、（ａ）はトナー濃度と枚数の関係を表し、（ｂ）は画像濃度と画像面積率の関係を表したものである。図４（ｂ）において、画像面積率が０．１％の画像を出力し続け、後に画像面積率が５％の画像を出力していくことを表している。また図４（ｂ）では、枚数ととも画像濃度が低い位置から徐々に回復し、画像面積率５％の画像使用に切り替えた後においても、安定して狙いの濃度を出力していることを表している。

ここで、図４（ａ）において、前述のトナー濃度をＶｔｒｅｆとし、限界値をＶｔｒｅｆ下限と表記する。図４（ｂ）で画像面積率０．１％の画像を出力し続けているとき、対応する上の図４（ａ）を見ると、ＶｔｒｅｆがＶｔｒｅｆ下限に追随しているにもかかわらず、図（ｂ）では狙いの画像濃度になっていないことが分かる（Ｘ軸方向の（ｉ）部分
を参照）。そして、ここで前述の判断に基づいてＶｔｒｅｆ下限を更新すると、図４（ａ）に示すように、Ｖｔｒｅｆはそれに追随して以前の限界値を超えることとなり、下の図４（ｂ）を見ると、狙いの画像濃度に近づいていることが分かる（Ｘ軸方向の（ｉｉ）部分を参照）。さらに、画像面積率５％の画像に変更したときには、図４（ａ）におけるＶｔｒｅｆ下限を元の値に戻すことで、図４（ｂ）において狙いの濃度を維持していることが分かる（Ｘ軸方向の（ｉｉｉ）部分を参照）。

また、上記の実施形態によれば、限界値の更新に使用する値自体に制限をかけることが可能となり、画像形成装置毎の特性に合わせた値等を設定することが可能となる。

なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。

本発明の実施形態に係る画像形成装置のブロック図である。本発明の実施形態に係る画像形成装置の断面概略図である。本発明の実施形態に係る画像形成装置におけるトナー濃度制御動作を示したフローチャートである。本発明の実施形態におけるトナー濃度制御を用いた際のトナー濃度及び画像濃度の推移を示したグラフである。

符号の説明

１スキャナ
２プロッタ
３ＣＰＵ
４ＳＡＦ
５符号化復号化部
６操作表示制御部
７ＣＣＵ
８モデム
９ＮＣＵ
１０ＲＯＭ
１１ＲＡＭ
１２ネットワークインタフェース部
１３画像濃度制御部
１４システムバス
１１０感光体
１２０現像器
２０２現像スリーブ
２０３ドクタエッジ部
２０４，２０５搬送スクリュー部
２５０透磁率センサ

Claims

トナーと前記トナーを保持する磁性キャリアとからなる現像剤を担持し、像担持体表面上に形成された静電潜像を前記トナーで現像する現像手段と、
前記現像手段へ前記トナーを補給するトナー補給手段と、
前記現像手段内の前記現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、
制御基準値を算出し決定する制御基準値決定手段と、
前記現像剤のトナー濃度を一定に保つために、前記トナー濃度検出手段によるトナー濃度検出値と前記制御基準値決定手段による制御基準値とを比較しその比較結果に基づいて前記トナー補給手段によるトナー補給量を制御するトナー補給量制御手段とを備え、
画像形成を行うのに適したトナー濃度の限界値である最適性限界値を前記制御基準値に設定した画像形成装置において、
前記制御基準値決定手段は、前記最適性限界値を暫定的な限界値とし、その暫定的な限界値の範囲外の値に更新したうえで行われる前記トナー補給量制御手段によるトナー補給量の制御により累積画像面積率が一定値を超え、制御基準値と検出値との差が一定値を超え、かつ今回検出値と前回検出値との差が一定値を超えた場合には前記暫定的な限界値を補正し、更新し、前記累積画像面積率が一定値を超えないか、前記制御基準値と前記検出値との差が一定値を超えないか、もしくは今回検出値と前回検出値との差が一定値を超えない場合には初期設定された値で前記暫定的な限界値を補正して更新することを特徴とする画像形成装置。
前記制御基準値決定手段は、更新された前記範囲外の値又は前記最適性限界値を最大値又は最小値として前記制御基準値を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記トナー濃度検出手段は、画像形成動作の中断後の検出に加えて、前記動作の継続中の検出を可能とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記トナー濃度検出手段は、前記動作の継続中における１ページの画像形成毎の検出を可能とすることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
前記制御基準値決定手段は、更新可能な限界値を予め設けて前記限界値に更新することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
トナーと前記トナーを保持する磁性キャリアとからなる現像剤を担持し、像担持体表面上に形成された静電潜像を前記トナーで現像する現像手段と、
前記現像手段へ前記トナーを補給するトナー補給手段と、を備える画像形成装置の画像濃度制御方法であって、
前記現像手段内の前記現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出工程と、
制御基準値を算出し決定する制御基準値決定工程と、
前記現像剤のトナー濃度を一定に保つために、前記トナー濃度検出工程によるトナー濃度検出値と前記制御基準値決定工程による制御基準値とを比較しその比較結果に基づいて前記トナー補給手段によるトナー補給量を制御するトナー補給量制御工程とを有し、
画像形成を行うのに適したトナー濃度の限界値である最適性限界値を前記制御基準値に設定する画像濃度制御方法において、
前記制御基準値決定工程は、前記最適性限界値を暫定的な限界値とし、その暫定的な限界値の範囲外の値に更新したうえで行われる前記トナー補給量制御工程によるトナー補給量の制御により累積画像面積率が一定値を超え、制御基準値と検出値との差が一定値を超え、かつ今回検出値と前回検出値との差が一定値を超えた場合には前記暫定的な限界値を補正し、更新し、前記累積画像面積率が一定値を超えないか、前記制御基準値と前記検出値との差が一定値を超えないか、もしくは今回検出値と前回検出値との差が一定値を超えない場合には初期設定された値で前記暫定的な限界値を補正して更新することを特徴とする画像濃度制御方法。
前記制御基準値決定工程は、更新された前記範囲外の値又は前記最適性限界値を最大値又は最小値として前記制御基準値を算出することを特徴とする請求項６に記載の画像濃度制御方法。
前記トナー濃度検出工程は、画像形成動作の中断後の検出に加えて、前記動作の継続中の検出を可能とすることを特徴とする請求項６又は７のいずれか１項に記載の画像濃度制御方法。
前記トナー濃度検出工程は、前記動作の継続中における１ページの画像形成毎の検出を可能とすることを特徴とする請求項８に記載の画像濃度制御方法。
前記制御基準値決定工程は、更新可能な限界値を予め設けて前記限界値に更新することを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の画像濃度制御方法。