JPH0527527A

JPH0527527A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0527527A
Application number: JP3202143A
Authority: JP
Inventors: Masami Izumizaki; 昌巳泉崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-07-18
Filing date: 1991-07-18
Publication date: 1993-02-05

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】湿度等の変動に応じてビデオカウント数から
換算されるトナー補給時間を補正し、常時適正量のトナ
ーを高精度に補給できるようにする。【構成】現像器４４の近傍に湿度センサを設置し、使
用するトナーの成分、粒径等に応じて予め決定された湿
度に関するトナーの流動性の変動を補正するための湿度
と補正係数の関係から、検出された湿度情報に対応する
補正係数を決定し、画素画像信号から算出されたビデオ
カウント数をトナー補給時間に変換する際に、ＣＰＵ６
７が有する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のビデオカウント数に、この補
正係数を乗算してトナー補給時間を決定し、１つのトナ
ー像が形成された後でトナーを補給する。

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
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装置を備えた画像形
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１１に示す。まず、原稿２１の画像がＣ
ＣＤ１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装置が設けられており、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】

【発明が解決しようとする課題】このように、上記従来
の現像剤濃度制御装置では、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なって
いるため、同一ビデオカウント数に対するトナー補給量
（補給時間）は常に同一となる。しかしながら、湿度等
の環境条件の変動によりトナーの流動性が変化するか
ら、例えば高湿時にはトナー補給槽から現像器に比較的
多量のトナーが補給され、また、低湿時には補給トナー
量が少なくなる。従って、上述のようにビデオカウント
数を一義的にトナー補給量に換算しただけでは補給誤差
が大きくなり、トナー濃度が初期設定値の許容範囲から
大きくずれてしまい、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
さついたりして安定した画像濃度が得られない欠点があ
り、さらに、最悪の場合には現像剤濃度制御装置の暴走
をまねくという欠点があった。

【０００７】また、湿度等の環境条件の変動によりトナ
ーの持つ電荷（以下、トリボと呼ぶ）が変化し、例えば
高湿時にはトリボが低下し、現像スリーブからトナーが
飛散し易くなるため、現像バイアス等による補正を行な
っても標準環境に比べてトナーが若干多く無駄に消費さ
れる。一方、低湿時にはトリボが上昇し、現像スリーブ
からトナーが飛散しにくくなるから、現像バイアス等に
よる補正を行なっても標準環境に比べてトナーの無駄な
消費が若干少なくなる。従って、上述のようにビデオカ
ウント数を一義的にトナー補給量に換算しただけでは補
給誤差が大きくなるため、高湿時にはトナー濃度が低く
なり、また、低湿時にはトナー濃度が高くなり、安定し
た画像濃度が得られないという欠点があった。

【０００８】さらに、現像時の現像スリーブの回転によ
るトナーの飛散により、除々にトナー濃度が低下してい
くという欠点もあった。

【０００９】従って、本発明の主な目的は、環境条件の
変動に応じてビデオカウント数から換算されるトナー補
給時間（補給量）を補正し、常時適正量のトナーを高精
度に補給できるようにした現像剤濃度制御装置を備えた
画像形成装置を提供することである。

【００１０】本発明の他の目的は現像剤担持体の回転時
間に応じてビデオカウント数から換算されるトナー補給
時間（補給量）を補正し、常時適正量のトナーを高精度
に補給できるようにした現像剤濃度制御装置を備えた画
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
は、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、該静電潜像を二成分現像剤を用い
て現像して可視画像を形成する現像手段とを有する画像
形成装置において、前記二成分現像剤のトナーを補給す
るトナー補給手段と、前記画像情報信号の画像の濃度情
報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１の現像剤濃度制御装置と、周囲環境条件或は前
記現像手段の現像剤担持体の回転時間を検出する検出手
段とを具備し、該検出手段によって検出された周囲環境
条件或は現像剤担持体の回転時間に応じて、前記トナー
補給手段の動作時間を補正し、トナーを補給することを
特徴とする画像形成装置である。

【００１２】本発明の一実施態様においては、トナーの
流動性が湿度によって変動するのを補正したトナー補給
時間が決定され、トナーが補給される。

【００１３】本発明の他の実施態様においては、トナー
の持つ電荷が湿度によって変動するのを補正したトナー
補給時間が決定され、トナーが補給される。

【００１４】本発明のさらに他の実施態様においては、
現像スリーブの回転時間によって現像スリーブから無駄
に飛散するトナー量を補正したトナー補給時間が決定さ
れ、トナーが補給される。

【００１５】

【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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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、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う予測補給であるので、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。

【００３２】このため、本発明の第１の実施例では同一
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し、また、第２及び
第３の実施例では各画像形成の終了後に感光体ドラム４
０上に参照画像を形成する。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。本実施例では、次の
原稿による画像形成に際して、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。

【００３９】このように、第２の現像剤濃度制御装置を
設けて所定のタイミングで感光体ドラム４０上に参照画
像を形成することで、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、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ができ
る。しかしながら、上述したように、環境条件、例えば
湿度の変動によってトナー補給槽から現像器に補給され
るトナーの流動性が相違するし、また、現像器内のトナ
ーのトリボも変化するので、ビデオカウント数を一義的
にトナー補給量に換算したのでは、第２の現像剤濃度制
御装置により補給誤差を補正しても、同一時間における
トナー補給量が相違し、安定した画像濃度が得られな
い。その上、現像スリーブの回転時間によってもトナー
濃度が除々に低下する。

【００４０】例えば、図１に示すトナー補給槽６０から
スクリュー６２の回転でトナー６３を補給する補給系を
使用しての実験では、湿度が高くなるにつれてトナーの
流動性が悪くなり、同一時間におけるトナー補給量はほ
ぼ直線的に増大することが分った。また、図２に示す構
成の現像器においては、絶対湿度が高くなるにつれてト
リボが減少し、現像スリーブ５４から無駄に飛散するト
ナー量がほぼ直線的に増大することが分った。そこで、
本発明の第１の実施例では、使用するトナーの成分、粒
径等に応じて予め決定した図４に示すような湿度と補正
係数の関係から、現像器近傍に設置した湿度センサから
の湿度情報に応じて補正係数を決定し、ビデオカウント
数をトナー補給時間に変換する際に、ＣＰＵ６７が有す
るビデオカウント数とトナー補給時間との対応関係を示
す換算テーブルのビデオカウント数に、この補正係数を
乗算して湿度による流動性の変動を補正したトナー補給
時間を決定し、流動性の変動に関係なく常時適正量のト
ナーを高精度に補給できるようにしたものである。勿
論、トナー補給時間（補給量）に補正係数を乗算し、湿
度による流動性の変動を補正してもよい。

【００４１】また、本発明の第２の実施例では、湿度の
変動による現像器内のトナーのトリボの変動を補正する
ために、使用するトナーの成分、粒径等に応じて予め決
定した図５に示すような絶対湿度と補正係数の関係か
ら、現像器近傍に設置した湿度センサからの湿度情報に
応じて補正係数を決定し、ビデオカウント数をトナー補
給時間に変換する際に、ＣＰＵ６７が有するビデオカウ
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
ルのビデオカウント数に、この補正係数を乗算して湿度
によるトリボの変動を補正したトナー補給時間を決定
し、トリボの変動に関係なく常時適正量のトナーを高精
度に補給できるようにしたものである。例えば、図５に
おいて、絶対湿度が５ｇ／ｍ³ のときにはそのときのビ
デオカウント数は０．８倍され、標準である絶対湿度が
１２ｇ／ｍ³ のときと比べて短いトナー補給時間又は小
さな補給量に換算され、また、絶対湿度が２０ｇ／ｍ³
のときにはそのときのビデオカウント数が１．２倍さ
れ、絶対湿度が１２ｇ／ｍ³ のときと比べて長いトナー
補給時間又は大きな補給量に換算され、トナーが補給さ
れる。

【００４２】さらに、図６及び図７に示すように、現像
スリーブの回転時間が長くなるにつれてトナーの飛散量
がほぼ直線的に増大するので、本発明の第３の実施例で
は、コピー動作時に現像スリーブの回転時間を決定する
手段を設け、この決定された回転時間から、図６又は図
７の特性曲線によりトナー飛散量を予測してこれを補正
する補正係数を決定し、ビデオカウント数をトナー補給
時間に変換する際に、ＣＰＵ６７が有するビデオカウン
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
のビデオカウント数に、この補正係数を乗算して現像ス
リーブの回転による影響を補正したトナー補給時間を決
定し、常時適正量のトナーを高精度に補給できるように
したものである。なお、図６は温度２０℃、湿度５０％
の標準環境での現像スリーブ５４の回転時間とトナーの
飛散量の関係を示し、例えば、連続コピー動作時に現像
スリーブ５４が５分間回転していると、３ｇのトナーが
飛散により無駄に消失してしまう。これは現像剤量３０
０ｇでトナー粒子及びキャリア粒子の合計重量に対する
トナー粒子重量の比５重量％を基準値とした場合の１重
量％に相当する。図７は種々の湿度での現像スリーブ５
４の回転時間とトナーの飛散量の関係を示す。

【００４３】以上の制御動作について図８〜図１０のフ
ローチャートを参照してさらに説明する。

【００４４】まず、図８の第１の実施例においては、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において光電変換信号から変換された画素画
像信号の各画素毎の出力レベルをカウントし、ビデオカ
ウント数を算出する。次いで、ブロックＳ１０３におい
て現像器近傍に設置された湿度センサからの湿度情報に
基づいて、図４の関係から検知湿度に対応する補正係数
を決定し、ブロックＳ１０４においてこの補正係数と上
記ビデオカウント数を乗算して１枚の画像当りのトナー
補給量、即ち、スクリュー６２の回転時間（回転数）を
決定する。そして、スタート時には次の補正量決定ブロ
ックＳ１０５を実行せずにブロックＳ１０６に進み、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Ｓ１０７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。次に、判
断ブロックＳ１０８でコピー動作が終了したか否かを判
断し、終了していれば（ＹＥＳ）、ブロックＳ１０９に
進み、一方、コピー動作が終了していないときには（Ｎ
Ｏ）、ブロックＳ１０６に戻ってコピー動作を続行す
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
８で設定枚数分のコピーが終了すると、ブロックＳ１０
９において第２の現像剤濃度制御装置が作動され、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Ｓ１１０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Ｓ１１１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
出し、ブロックＳ１０５に指示する。そして、次のコピ
ー動作シーケンスにおいて、ブロックＳ１０５におい
て、上述したようにしてブロックＳ１０４で算出された
１枚の画像当りのトナー補給量を上記過剰トナー量に応
じて補正する。本実施例では、トナー無補給でコピー動
作を行なう枚数を決定し、この決定された枚数分だけト
ナーの補給なしにコピー動作を実行させ、上記無補給の
枚数分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Ｓ１０４
で算出した１枚当りのトナー補給量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。

【００４５】一方、上記判断ブロックＳ１１０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において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。その後、ブロックＳ１０５にこの不足ト
ナー量を指示し、必要ならば次のコピー動作シーケンス
においてブロックＳ１０４で算出した１枚当りのトナー
補給量を補正する。

【００４６】このように、本実施例では、検知された湿
度に応じてビデオカウント数に補正係数を乗算し、湿度
の影響によるトナーの流動性の変動を補正したトナー補
給時間（補給量）を算出するものであるから、環境条件
に左右されずに適正量のトナーを高精度に補給すること
ができ、常に安定した画像濃度の画像を形成することが
できる。

【００４７】なお、湿度としては相対湿度でも絶対湿度
でもよく、また、温度まで含め、演算を行なって補正量
を決定してもよい。さらに、感光体ドラム上に同じレベ
ルの又は異なるレベルの複数の参照画像を形成し、同じ
レベルの参照画像を形成した場合には、感光体ドラムの
ムラなどを補正するために読取り信号を積算したり、ま
た、異なるレベルの参照画像を形成した場合には、階調
補正を行なわせるために読取り信号を処理したりし、処
理結果を画像形成にフィードバックさせる等の手段を付
加すれば、トナーの流動性にかかわる環境補正の他の要
因を補正することができ、安定したトナー濃度の維持の
他に、安定した出力画像の維持が可能になるという利点
がある。

【００４８】また、上記実施例では、ブロックＳ１０９
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Ｓ１１０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。

【００４９】次に、図９の第２の実施例においては、ス
タートボタンが押されると、ブロックＳ１０１で前記し
たように複写されるべき原稿が読取られ、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において光電変換信号から変換さ
れた画素画像信号の各画素毎の出力レベルをカウント
し、ビデオカウント数を算出する。次いで、ブロックＳ
１０３において現像器近傍に設置された湿度センサから
の湿度情報（絶対湿度）に基づいて、図５の関係から検
知湿度に対応する補正係数を決定し、ブロックＳ１０４
においてこの補正係数と上記ビデオカウント数を乗算し
て１枚の画像当りのトナー補給量、即ち、スクリュー６
２の回転時間（回転数）を決定する。そして、スタート
時には次の補正量決定ブロックＳ１０５を実行せずにブ
ロックＳ１０６に進み、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Ｓ１０７
において、同一画像の連続コピー動作である場合には次
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し、ま
た、１枚のコピー動作であれば終了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。トナーの補給が終了すると、ブロックＳ１
０９において第２の現像剤濃度制御装置が作動され、参
照画像を感光体ドラム４０上に形成して前記したように
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。即ち、湿度を考慮に入れてビデオカウント数をト
ナー補給時間に変換した予測補給量が正しかったか否か
をチェックする。そして、基準値との比較により補給量
に誤差が検出されたときにはブロックＳ１０５にこれを
指示し、上記第１の実施例において行なったような誤差
を補正する適正な処置を行なう。この誤差を検出し、適
正な処置を行なうステップは図８と同様のものでよいの
で、図面を簡単にするために省略してある。次に、判断
ブロックＳ１１４でコピー動作が終了したか否かを判断
し、終了していれば（ＹＥＳ）、そのままスタートに戻
り、また、コピー動作が終了していないときには（Ｎ
Ｏ）、ブロックＳ１０６に戻ってコピー動作を続行す
る。以下、各コピー動作毎に同様の動作を繰り返す。

【００５０】このように、本実施例においても、検知さ
れた絶対湿度に応じてビデオカウント数に補正係数を乗
算し、湿度の変化によるトリボの変動を補正した適正な
トナー補給時間（補給量）を算出するものであるから、
環境条件に左右されずに適正量のトナーを高精度に補給
することができ、常に安定した画像濃度の画像を形成す
ることができる。

【００５１】なお、本実施例でも湿度として相対湿度を
用いてもよく、また、温度まで含め、演算を行なって補
正量を決定してもよい。さらに、湿度を検出する代り
に、トリボセンサを設置して直接トリボを測定し、その
トリボの測定値に応じて補正係数を変化させてトリボの
変動を補正した適正なビデオカウント数又はトナー補給
時間（補給量）を算出し、トナーを補給するようにして
もよい。

【００５２】また、上記実施例では１つのトナー像の形
成毎にトナーを補給したが、コピー数が所定枚数、例え
ば１０枚、に達したとき毎に、或はビデオカウント数が
所定値に達したとき毎に、まとめてトナーの補給を行な
ってもよい。この場合には、トナー補給をまとめて行な
う時点での環境湿度或はトリボにより補正係数を決定
し、総ビデオカウント数にこの補正係数を乗算してトナ
ー補給時間（補給量）を算出する。このように、まとめ
てトナーの補給を行なうと、例えば、図１に示すような
トナー補給槽から搬送スクリューの回転でトナーを補給
する補給系を使用した場合には少量のトナーを補給する
ときに誤差が生じ易いから、誤差が入り込む余地が少な
くなり、補給精度がより一層向上するという利点があ
る。

【００５３】さらに、感光体ドラム上に同じレベルの又
は異なるレベルの複数の参照画像を形成し、同じレベル
の参照画像を形成した場合には、感光体ドラムのムラな
どを補正するために読取り信号を積算したり、また、異
なるレベルの参照画像を形成した場合には、階調補正を
行なわせるために読取り信号を処理したりし、処理結果
を画像形成にフィードバックさせる等の手段を付加して
もよい。

【００５４】次に、図１０の第３の実施例においては、
スタートボタンが押されると同時にブロックＳ１１５で
現像スリーブタイマーがオンにされ、後で１枚のコピー
動作での現像スリーブ５４の回転時間が決定される。次
いで、ブロックＳ１０１で前記したように複写されるべ
き原稿が読取られ、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
おいて光電変換信号から変換された画素画像信号の各画
素毎の出力レベルをカウントし、ビデオカウント数を算
出する。次いで、ブロックＳ１１６において、現時点で
の現像スリーブの回転時間を現像スリーブタイマーから
求め、図６の関係から現像スリーブの回転時間に対応す
る補正係数を決定し、ブロックＳ１０４においてこの補
正係数と上記ビデオカウント数を乗算して１枚の画像当
りのトナー補給量、即ち、スクリュー６２の回転時間
（回転数）を決定する。そして、スタート時には次の補
正量決定ブロックＳ１０５を実行せずにブロックＳ１０
６に進み、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Ｓ１０７において、同一
画像の連続コピー動作である場合には次のトナー像の形
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し、また、１枚のコピー
動作であれば終了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。トナ
ーの補給が終了すると、ブロックＳ１０９において第２
の現像剤濃度制御装置が作動され、参照画像を感光体ド
ラム４０上に形成し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。即ち、現像
スリーブ５４の回転時間を考慮に入れてビデオカウント
数をトナー補給時間に変換した予測補給量が正しかった
か否かをチェックする。そして、基準値との比較により
補給量に誤差が検出されたときにはブロックＳ１０５に
これを指示し、上記第１の実施例において行なったよう
な誤差を補正する適正な処置を行なう。この誤差を検出
し、適正な処置を行なうステップは図８と同様のもので
よいので、図面を簡単にするために省略してある。次
に、判断ブロックＳ１１４でコピー動作が終了したか否
かを判断し、終了していれば（ＹＥＳ）、そのままスタ
ートに戻り、また、コピー動作が終了していないときに
は（ＮＯ）、ブロックＳ１１６に戻ってその時点での現
像スリーブ５４の回転時間をタイマーから求め、この回
転時間に応じた補正係数を図６の関係から決定し、ブロ
ックＳ１０４においてこの補正係数と上記ビデオカウン
ト数を乗算して１枚の画像当りのトナー補給量、即ち、
スクリュー６２の回転時間を決定し、コピー動作を続行
する。以下、各コピー動作毎に同様の動作を繰り返す。

【００５５】このように、本実施例においても、現像ス
リーブタイマーで決定された現像スリーブの回転時間に
応じてビデオカウント数に補正係数を乗算し、現像スリ
ーブの回転により無駄に飛散したトナー量を補正したト
ナー補給時間（補給量）を算出するものであるから、現
像スリーブの回転時間に左右されずに適正量のトナーを
高精度に補給することができ、常に安定した画像濃度の
画像を形成することができる。

【００５６】なお、上記実施例では１つのトナー像の形
成毎に現像スリーブ５４の回転時間を求めて飛散トナー
量の補正を行ない、トナーを補給したが、連続コピー動
作の場合に、判断ブロックＳ１１４でコピー動作が終了
していないときには（ＮＯ）ブロックＳ１０６に戻って
コピー動作を続行し、ブロックＳ１０７ではブロックＳ
１０４で初めに決定された１枚の画像当りのトナー補給
時間によりトナーを補給するようにしてもよい。また、
コピー数が所定枚数に達したとき毎に、或はビデオカウ
ント数が所定値に達したとき毎に、その時点での現像ス
リーブの回転時間による飛散トナー量の補正を行ない、
まとめてトナーを補給するようにしてもよい。この場合
には、トナー補給をまとめて行なう時点での現像スリー
ブの回転時間により補正係数を決定し、総ビデオカウン
ト数にこの補正係数を乗算してトナー補給時間（補給
量）を算出する。このように、まとめてトナーの補給を
行なうと、例えば、図１に示すようなトナー補給槽から
搬送スクリューの回転でトナーを補給する補給系を使用
した場合には少量のトナーを補給するときに誤差が生じ
易いから、誤差が入り込む余地が少なくなり、補給精度
がより一層向上するという利点がある。

【００５７】また、現像スリーブ５４の回転によるトナ
ーの無駄な飛散はトナーの持つ電荷（トリボ）に依存
し、前記図７に示すように、電荷が高くなる低湿環境で
はトナーは飛散しにくくなり、一方、電荷が小さくなる
高湿環境ではトナーは飛散し易くなる。それ故、現像器
近傍に湿度センサを設置し、この湿度センサからの湿度
情報を上記ブロックＳ１１６に送り、このブロックＳ１
１６において上述したように補正係数を決定する際に、
その時点での湿度情報に応じて、現像スリーブの回転時
間とトナー飛散量との関係を示す特性曲線を選択して補
正係数を決定し、この補正係数をビデオカウント数に乗
算してトナー補給時間（補給量）を算出するようにすれ
ば、さらに高精度にトナーを補給することができる。こ
の場合、湿度としては相対湿度でも絶対湿度でもよく、
また、温度まで含め、演算を行なって補正量を決定して
もよい。

【００５８】さらに、感光体ドラム上に同じレベルの又
は異なるレベルの複数の参照画像を形成し、同じレベル
の参照画像を形成した場合には、感光体ドラムのムラな
どを補正するために読取り信号を積算したり、また、異
なるレベルの参照画像を形成した場合には、階調補正を
行なわせるために読取り信号を処理したりし、処理結果
を画像形成にフィードバックさせる等の手段を付加して
もよい。

【００５９】上記第１〜第３の各実施例では、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、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装置を第２の現像剤濃度制御装
置として使用してもよい。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。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
くなり、好ましくない。

【００６０】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。

【００６１】

【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、湿度等の環境条件の変動やトナーの持つ
電荷の変動を補正したトナー補給時間（補給量）が算出
され、また、現像剤担持体の回転時間によって変動する
飛散トナー量を補正したトナー補給時間（補給量）が決
定できるから、あらゆる環境条件、装置条件下で安定し
た高精度のトナーの補給が行なえ、従って、現像器内の
二成分現像剤のトナー濃度を常時許容範囲内に保持する
ことができるという顕著な効果がある。

【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】湿度によって変動するトナーの流動性を補正す
るための補正係数を示す特性図である。

【図５】湿度によって変動するトリボの影響を補正する
ための補正係数を示す特性図である。

【図６】温度２０℃、湿度５０％の標準環境での現像ス
リーブの回転時間とトナー飛散量の関係を示す特性図で
ある。

【図７】種々の湿度での現像スリーブの回転時間とトナ
ー飛散量の関係を示す特性図である。

【図８】本発明の第１の実施例の基本動作を説明するた
めのフローチャートである。

【図９】本発明の第２の実施例の基本動作を説明するた
めのフローチャートである。

【図１０】本発明の第３の実施例の基本動作を説明する
ためのフローチャートである。

【図１１】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。

【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６７ＣＰＵ６９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 (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 1/29 Ｅ 9186−5Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【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、該静電潜像を二成分現
像剤を用いて現像して可視画像を形成する現像手段とを
有する画像形成装置において、前記二成分現像剤のトナ
ーを補給するトナー補給手段と、前記画像情報信号の画
像の濃度情報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１の現像剤濃度制御装置と、周囲
環境条件を検出する検出手段とを具備し、該検出手段に
よって検出された周囲環境条件に応じて、前記トナー補
給手段の動作時間を補正し、トナーを補給することを特
徴とする画像形成装置。
【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、該静電潜像を二成分現
像剤を用いて現像して可視画像を形成する現像手段とを
有する画像形成装置において、前記二成分現像剤のトナ
ーを補給するトナー補給手段と、前記画像情報信号の画
像の濃度情報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１の現像剤濃度制御装置と、前記
現像手段の現像剤担持体の回転時間を検出する検出手段
とを具備し、該検出手段によって検出された前記現像剤
担持体の回転時間に応じて、前記トナー補給手段の動作
時間を補正し、トナーを補給することを特徴とする画像
形成装置。
【請求項３】前記二成分現像剤のトナー濃度を検出す
る第２の現像剤濃度制御装置を設け、該第２の現像剤濃
度制御装置を所定のタイミングで動作させてこの第２の
現像剤濃度制御装置からのトナー濃度に応じた出力信号
によって前記第１の現像剤濃度制御装置によるトナー補
給誤差を補正することを特徴とする請求項１又は２の画
像形成装置。
【請求項４】前記周囲環境条件が湿度であり、湿度に
よって変動するトナーの流動性を補正した動作時間で前
記トナー補給手段を作動させ、トナーを補給することを
特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項５】前記周囲環境条件が湿度であり、湿度に
応じて変動するトナーの持つ電荷を補正した動作時間で
前記トナー補給手段を作動させ、トナーを補給すること
を特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項６】前記現像剤担持体の回転時間によって変
動するトナーの無駄な飛散量を補正した動作時間で前記
トナー補給手段を作動させ、トナーを補給することを特
徴とする請求項２の画像形成装置。