JPH10333420A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 環境変動によるトナーの現像性の変化やトナ
ー消費系のトナー消費量に変化が生じても、画像濃度が
一定の高品位なカラー画像を得ることを可能とする。 【解決手段】 濃度制御装置として、パッチ検ＡＴＲと
現像剤反射ＡＴＲとを備え、先ずパッチ検ＡＴＲにより
実際の画像濃度に対応するパッチ濃度を検知し、パッチ
画像の初期濃度と比較して濃度差を求め、必要トナー量
を算出する。この必要トナー量をトナー補給信号レベル
に変換し、現像剤反射ＡＴＲにフィードバックする。現
像剤反射ＡＴＲによりトナー濃度を算出し、トナー補給
制御係数αを算出する。この係数αを、同時に算出した
トナー補給量に掛け合せて実トナー補給量として算出
し、補給を行ない、濃度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式ある
いは静電記録方式の複写機、プリンタ等とされる画像形
成装置に関し、特に二成分現像剤のトナー補給制御を介
して、現像剤のトナー濃度ないしは画像濃度を制御する
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、磁性トナーを主
成分とした一成分現像剤、もしくは非磁性トナーと磁性
キャリア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
ー画像を形成する画像形成装置では、画像の色味などの
観点から、ほとんどの現像装置が二成分現像剤を使用し
ている。

【０００３】周知のように、この二成分現像剤のトナー
濃度（キャリア及びトナーの合計重量に対するトナー重
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。現像剤のトナーは現像時に消費さ
れ、現像剤のトナー濃度が減少する。このため、現像濃
度制御装置もしくは画像濃度制御装置を利用して適時、
現像剤の濃度もしくは画像濃度を検出して、その変化に
応じてトナー補給を行ない、トナー濃度もしくは画像濃
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。

【０００４】従来の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ジタル複写機について、
その全体構成を示す図８により説明する。

【０００５】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が増幅器２で所定
のレベルまで増幅され、アナログ−デジタル変換器（Ａ
／Ｄ変換器）３により例えば８ビット（０〜２５５階
調）でデジタル画像信号に変換される。次に、このデジ
タル画像信号は、γ変換器５（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）に供給され、そこでγ補正された
後、デジタル−アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）９に入
力される。

【０００６】この変換器９によりデ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４０上に照射され、静電潜像を形成する
ことになる。

【０００７】一方、感光体ドラム４０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。現像
器２０の上部には補給用トナー２９を収容したトナー補
給槽８が取付けられ、その補給槽８内の下部には、モー
タ２８により回転駆動されることによりトナー２９を搬
送して現像器２０内に供給するトナー搬送スクリュー３
０が設置されている。

【０００８】感光体ドラム４０上に形成されたトナー像
は、転写材担持ベルト１７により感光体ドラム４０に搬
送された転写材Ｐ上に、転写帯電器２２の作用により転
写される。転写材担持ベルト１７は２個のローラ２５
ａ、２５ｂ間に架張され、図示矢印方向に無端駆動する
ことにより、その上に保持した転写材Ｐを感光体ドラム
４０に搬送する。感光体ドラム４０上に残った転写残り
のトナーは、その後、クリーナ２４で掻き落とされる。

【０００９】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１７上のその移動
方向に沿って順次に配列されることになる。

【００１０】画像形成装置には、上記の現像でトナー濃
度が減少した現像器２０内の現像剤２１にトナーの補給
を行なって、現像剤のトナー濃度もしくは画像濃度を一
定に制御するために、様々な方式の濃度制御装置（ＡＴ
Ｒ）が設置されている。

【００１１】具体的には、現像器２０内に設置されたト
ナー濃度センサー２３により、現像器２０内現像剤２１
のトナー濃度を反射光量に検知して制御する方式（現像
剤反射ＡＴＲ）、感光体ドラム４０上に参照用にパッチ
画像２６を作像し、その画像濃度を感光体ドラム４０に
対向設置した電位センサー等のセンサ２７により検知し
て制御する方式（パッチ検ＡＴＲ）、ビデオカウンタ４
からの画素ごとのデジタル画像信号の出力をレベルから
必要なトナー量を演算して制御する方式（ビデオカウン
トＡＴＲ）などがある。

【００１２】いずれも、各々の方式により得られた情報
に基づいて、ＣＰＵ６からモータ駆動回路７を介してモ
ータ２８の回転を制御することにより、現像容器２０内
現像剤２１へのトナーの補給を行ない、現像剤のトナー
濃度もしくは画像の濃度を一定に保つように構成されて
いる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
トナー濃度制御装置は、以下のような問題があった。

【００１４】現像剤反射ＡＴＲにおける補給では、現像
器２０内現像剤２１のトナー濃度を直接検知するため
に、現像剤２１のトナー濃度を一定に保つことは可能で
ある。しかし、トナーの摩擦帯電量（トリボ）は、現像
剤中の磁性キャリアの変質や環境の変動により変化し、
現像性が変化してくる。このため画像濃度変化を保証す
るため現像器内トナー濃度を変化させ、現像能力を変化
させることで安定化を図ってきた。しかし、現像器内ト
ナー濃度が低くなった場合、現像器内でトナー濃度の疎
密が生じ、画像比率の高い原稿を連続コピーすると、画
像濃度を大きくしてしまい、結果として画像濃度ムラを
発生してしまうといった欠点があった。

【００１５】また、パッチ検ＡＴＲでは、感光体ドラム
４０上のパッチ画像２６の濃度を検知するため、画像濃
度を一定に保つことが可能であるが、上記のトナーの摩
擦帯電量変化による現像性の低下により、低いパッチ画
像濃度が得られると、これを低トナー濃度とＡＴＲが判
断してトナーの補給状態を続けるため、現像器２０内に
トナーが充満して、現像剤のあふれやかぶりを生じる。
一方、トナーの摩擦帯電量変化による現像性の増大によ
り、高いパッチ画像濃度が得られて、これをＡＴＲが高
トナー濃度と判断すると、トナーの補給停止状態が続け
られるので、現像器２０内のトナー量が減少し、現像ス
リーブ上への現像剤コート量が減り、画像劣化を引き起
こすという重大な欠点があった。

【００１６】従って、本発明の目的は、環境変動による
トナーの現像性の変化やトナー消費系のトナー消費量に
変化が生じても、画像濃度が一定の高品位なカラー画像
を得ることを可能とした画像形成装置を提供することで
ある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
少なくとも１個の像担持体に静電潜像をデジタル方式で
形成する潜像形成手段と、前記像担持体上に形成した静
電潜像を二成分現像剤を用いて現像し、トナー像を形成
する現像手段と、該現像手段にトナーを補給するトナー
補給手段と、前記現像手段に関して設置された、現像剤
のトナー濃度を制御するトナー補給制御装置とを具備
し、該トナー補給制御装置の制御パラメータを現像剤の
特性に応じて変動させることを特徴とする画像形成装置
である。

【００１８】本発明の他の態様によれば、少なくとも１
個の像担持体に静電潜像をデジタル方式で形成する潜像
形成手段と、前記像担持体上に形成した静電潜像を二成
分現像剤を用いて現像し、トナー像を形成する現像手段
と、該現像手段にトナーを補給するトナー補給手段と、
前記現像手段に関して設置された、前記現像手段へのト
ナー補給制御を介して現像剤のトナー濃度またはトナー
像の画像濃度を制御する少なくとも２個以上の濃度制御
装置とを具備した画像形成装置において、前記濃度制御
装置として少なくとも、濃度検知用の参照画像を作像し
て、その参照画像濃度を検知することによりトナー補給
量を求める第１の制御装置と、前記現像手段内の現像剤
濃度を検知してトナー補給制御を行なう第２の制御装置
とを有し、前記第１の制御装置が求めたトナー補給量を
前記第２の制御装置に入力し、現像剤の特性に応じて前
記トナー補給制御の制御パラメータを変動させることを
特徴とする画像形成装置が提供される。

【００１９】前記潜像形成手段は、静電潜像をデジタル
方式で形成することが好ましい。前記トナー補給制御装
置の制御パラメータをトナー濃度により変更することが
好ましい。別の態様によれば、前記トナー補給制御装置
の制御パラメータを現像剤容量により変更することが好
ましい。又、別の態様によれば、前記トナー補給制御装
置の制御パラメータを現像剤耐久時間又はプリント枚数
により変更することが好ましい。更に、別の態様によれ
ば、前記トナー補給制御装置の制御パラメータをデジタ
ル画像信号の出力レベルにより変更することが好まし
い。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
を図面に則して更に詳しく説明する。又、以下の説明
は、本発明は、複数個の像担持体に静電潜像をデジタル
方式で形成する複数個の潜像形成手段と、像担持体上に
形成された静電潜像を対応した色の二成分現像剤を用い
て現像する複数個の現像手段と、現像手段にトナーを補
給する複数個のトナー補給手段を具備した画像形成装置
に具現化するものとして行なうが、本発明は、１個の像
担持体に対して１個の現像器が対応している系や、１個
の像担持体に対して複数個の現像器が対応している系に
も適用され、さらには以下では現像剤濃度検知及び補給
装置を、現像剤反射ＡＴＲを用いた系において述べる
が、それ以外にキャリアの透磁率の変化を見て現像剤濃
度を検知できるインダクタンスＡＴＲを用いた系などに
も等しく適用できる。

【００２１】実施例１ まず、図１を参照して、本発明による実施例１の画像形
成装置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のはいうまでもな
い。

【００２２】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。

【００２３】このパルス幅変調回路３５は入力される画
素画像信号ごとに、そのレベルに対応した幅（時間幅）
のレーザ駆動パルスを形成して出力する。即ち、図３
（ａ）に示すように、高濃度の画素信号に対しては、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
しては幅の狭い駆動パルスＳを、中濃度の画素信号に対
しては、中間の幅の駆動パルスＩを各々形成する。

【００２４】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４０
は、次に述べる光学系によって、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。従って
当然のことながら、高濃度画素に対応するトナー消費量
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。

【００２５】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をその回転軸とほぼ平行な方向
（主走査方向）に走査し、静電潜像を形成することにな
る。

【００２６】感光体ドラム４０はアモルファスシリコ
ン、セレン、ＯＰＣ等の感光体を表面に有し、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、上述した画素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
はトナーとキャリア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、トナー像とし
て可視化される。ここで、反転現像とは、感光体ドラム
４０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。

【００２７】このトナー像は転写材担持ベルト４７によ
り感光体ドラム４０に搬送された転写材Ｐ上に、転写帯
電器４９の作用により転写される。転写材担持ベルト４
７は２個のローラ４５ａ、４５ｂ間に架張され、図示矢
印方向に無端駆動することにより、その上に保持した転
写材Ｐを感光体ドラム４０に搬送する。トナー像が、転
写された転写材Ｐは、転写材担持ベルト４７から分離さ
れ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。

【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）のみを図示した
が、本発明は、例えばシアン、マゼンタ、イエロー、及
びブラックの各色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配列さ
れ、各色画像形成ステーションの感光体ドラム上に原稿
の画像を分解した各色ごと（画像の各色成分ごと）の静
電潜像が順次形成され、対応する色のトナーを有する現
像器で現像され、転写材担持ベルト４７によって搬送さ
れる転写材Ｐ上に順次重ね合わせて転写される。

【００２９】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）
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剤担持体である現像スリーブ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。

【００３０】現像器４４の上部には、図１に示されるよ
うに、補給用トナー６３を収容したトナー補給槽６０が
取付けられ、このトナー補給槽６０内の下部にはトナー
搬送スクリュー６２が設置されている。ギア列７１を介
して接続したモータ７０でトナー搬送スクリュー６２を
回転駆動することにより、補給槽６０内のトナー６３が
搬送されて現像器４４内に供給される。搬送スクリュー
６２によるトナーの供給は、ＣＰＵ６７にモータ駆動回
路６７を介してモータ７０の回転を制御することにより
制御される。ＣＰＵ６７に接続されたＲＡＭ６８にはモ
ータ駆動回路６９に供給する制御データ等が記憶されて
いる。

【００３１】現像器４４の第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、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、図１のトナー補給槽
６０からの搬送スクリュー６２の回転によって供給され
たトナー６３と、すでに現像器４４内にある現像剤４３
とを撹拌搬送し、現像剤４３の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が低下した第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。

【００３２】現像器４４内の二成分現像剤４３は、マグ
ネット５５の磁力により現像スリーブ５４上に担持さ
れ、次いで現像剤層厚規制部材であるブレード５６によ
り層厚を規制されて、現像スリーブ５４の回転に伴い感
光体ドラム４０と対応した現像領域に搬送される。そし
て、現像領域において現像剤４３が感光体ドラム４０上
の潜像の現像に供される。現像効率、すなわち潜像への
トナー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
ス電圧が印加される。

【００３３】さて、静電潜像の現像により現像器４４内
現像剤４３のトナー濃度が低下するので、濃度制御装置
によりトナー補給槽６０からトナー６３を現像器４４に
補給する制御を行ない、現像剤４３のトナー濃度を一定
に制御し、もしくは画像濃度を一定に制御することが行
なわれる。

【００３４】本実施例の画像形成装置は、濃度制御装置
として、感光体ドラム４０上に参照用にパッチ画像を作
像し、その画像濃度を感光体ドラム４０に対向設置した
発光部７３ａ及び受光部７３ｂを有する濃度センサ７３
により検知して制御する方式（パッチ検ＡＴＲ）と、現
像器４４内に設置した発光部７７ａ及び受光部７７ｂを
有する濃度センサ７７により、現像器４４内現像剤４３
のトナー濃度を検知して制御する方式（現像剤反射ＡＴ
Ｒ）との２つの方式を備えている。

【００３５】本発明では、第１の濃度制御装置であるパ
ッチ検ＡＴＲによるトナー補給制御の出力信号を、第２
のトナー補給制御装置である現像剤反射ＡＴＲに使用す
ることが１つの特徴である。以下、図１と図４のフロー
チャートを用いて本実施例の画像濃度制御について詳述
する。

【００３６】まずパッチ検ＡＴＲを所定のタイミングで
作動して、感光体ドラム４０上に濃度検知用の参照画像
としてパッチ画像を形成する（ステップ１）。すなわ
ち、図１に示すように、予め定められた濃度に対する信
号レベルを有するパッチ画像信号を発生するパッチ画像
信号発生回路７２を設け、この発生回路７２からのパッ
チ画像信号を前述のパルス幅変調回路３５に供給し、上
記の予め定められた濃度に対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、上記の予め定められた濃度に対するパッチ静
電潜像を感光体ドラム４０上に形成し、このパッチ静電
潜像を現像器４４により現像する。

【００３７】次いで、このようにして得られたパッチ画
像（トナー像）に、パッチ検ＡＴＲの濃度センサ７３の
ＬＥＤ等の発光部７３ａから光を照射し、その反射光を
光電変換素子等の受光部７３ｂで受光し、パッチ画像の
実際のパッチ濃度を検知する。この検知したパッチ濃度
は、現像器４４内の現像剤４３の実際の画像濃度に対応
する。

【００３８】上記の受光部７３ｂからの実際のパッチ画
像濃度を検知した出力信号は、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からパッチ画像の規定濃度（初期濃度）
に対応する基準信号が入力されている。比較器７５はパ
ッチ画像濃度と初期濃度とを比較してその濃度差を求
め、濃度差の出力信号は、現像剤反射ＡＴＲによる現像
器４４内現像剤４３へのトナー補給制御に使用する（ス
テップ２）。

【００３９】本実施例の画像形成装置では、例えばイエ
ロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの４色分の画像
形成ステーションを備えているので、各色の画像形成ス
テーションにおいて、上記のようにして、各色のパッチ
画像の濃度検知及び初期濃度との比較が行なわれ、各色
のパッチ画像の実際の濃度と初期濃度との濃度差が求め
られて、濃度差の出力信号がＣＰＵ６７に供給される。

【００４０】本実施例では、更に、色味の変化を反射光
量で検知できる濃度センサ７７による現像剤反射ＡＴＲ
を用いた。この方式はある一定レベルの現像剤濃度に保
つことは可能である。しかし、この方式は環境の温湿度
変化等に伴い、トナーの摩擦帯電量に変化があった場
合、そのトナー帯電量変化による画像濃度変動には追従
できない。

【００４１】そこで、現像剤反射ＡＴＲによるトナー補
給制御を行なわせる際、ＣＰＵ６７において上記のパッ
チ画像濃度を初期濃度に戻すのに必要な色現像剤のトナ
ー過不足量（トナー補給量）を演算し、そのトナー補給
量として、それに相当する信号レベルに変換して、各現
像器４４にフィードバックする。

【００４２】具体的に更に図５を用いて説明する。図５
は現像剤濃度をパラメータにしたパッチ画像濃度（ここ
では０．５とする）に対する信号レベル（SgnlInit）を
ＣＰＵ６７に記憶しておき、実際にパッチ画像濃度を検
知した出力信号（Sgnl）と比較し、次式の演算で初期
濃度に戻すのに必要なトナー量を算出する（ステップ
３）。

【００４３】 必要なトナー量＝｛（SgnlInit−Sgnl）／（現像剤１％の信号レベル差Δ）｝ ×現像剤１％分のトナー量 ・・・ ここで求められた必要トナー量を現像剤反射ＡＴＲ信号
の次元の信号レベル（Ｘ）に変換し（ステップ４）、次
式を用いてトナー補給制御装置である現像剤反射ＡＴ
Ｒの目標濃度に対する信号レベル（以下、Target(n) と
示す）に加減算することでフィードバックする（ステッ
プ５）。

【００４４】 Target(n＋１) ＝Target(n) ＋Ｘ ・・・ 次に現像剤反射ＡＴＲを実施し（ステップ６）、実際の
トナー補給量を、次式により、その際の現像剤濃度信
号レベル（ＡＴＲSgnl）との差分として算出する。

【００４５】 トナー補給量＝Target(n＋１) −ＡＴＲSgnl ・・・ その際、各色のトナー濃度を算出することにより（ステ
ップ８）、各色のトナー補給制御係数αを算出する。つ
まり、図６から理解されるように、トナー濃度が初期ト
ナー濃度より低い場合は現像性が良くなっていると考え
られ、その結果、少量のトナー補給でも現像特性のΓが
大きく変化してしまう。

【００４６】そこで、初期濃度からのトナー濃度差によ
り補給量を変化させる制御を設けた。具体的には、初期
濃度と、現在のトナー濃度目標値との差を計算する（次
式）。

【００４７】 トナー濃度差（Ｙ）＝Target(n＋１) −ＡＴＲSgnlInit ・・・ （ＡＴＲSgnlInitは、初期設定時の信号値） この求まったトナー濃度差は、初期現像剤トナー濃度と
の差であるため先に示した現像特性変化を予想すること
ができる。このトナー濃度差よりトナー補給補正量（以
下、トナー補給制御係数αという）を算出した（ステッ
プ９）。

【００４８】具体的に本実施例では、以下の式のように
トナー補給制御係数αを決定した。 トナー補給制御係数α＝β×Target（n ＋１）／ＡＴＲSgnlInit ・・・ （βはＹの符号） 上式より求まったトナー補給制御係数αを先に求めたト
ナー補給量に掛け合せた量を実トナー補給量として、現
像器内に補給する（ステップ１０）。

【００４９】 実トナー補給量＝α×トナー補給量 ・・・ 以上のように本実施例では、イエロー、マゼンタ、シア
ン、ブラックの二成分現像剤のトナー補給制御を行なう
に際して、それぞれのパッチ検ＡＴＲによるトナー補給
制御におけるトナー補給量を求めて、現像剤反射ＡＴＲ
によるトナー濃度目標値を変化させる際、現像器内のト
ナー濃度により補正を行なうため、耐久即ち長期間使用
による現像性の変化による現像器内のトナー濃度の変化
に合わせて実トナー量を変化させることが可能になっ
た。そのため、現像特性が変化した状態下での急激なト
ナー補給や停止を緩和でき、画像濃度を適正に制御した
高品質なカラー画像を形成することができた。

【００５０】実施例２ 次の本発明の実施例２について、図７により説明する。

【００５１】本実施例では、実施例１における各色の二
成分現像剤のトナー補給制御を行なう際、各色の現像剤
容量によりトナー補給制御係数αを変えて補給制御装置
にフィードバックすることを行なった。

【００５２】具体的にはイエローのみ、初期トナー濃度
をマゼンタ、シアン、ブラックに対して低くしたため、
キャリアの量を一定とした場合、現像剤容量が少なくな
る。このことはトナー１ｇに対する濃度の感度が高いこ
とを意味するため、同じトナー量を現像器内に入れても
他の色に対して敏感に反応してしまう。

【００５３】そこで、図７に示すように、初期から補給
テーブルのゲインを落とすことはもちろんのこと、トナ
ー濃度が初期より変化した場合も他の色とは違ってフィ
ードバックをかけ、実トナー補給量を算出した（次
式）。

【００５４】 α＝イエロー現像剤量／マゼンタ現像剤量 ・・・ 実トナー量＝α×トナー補給量 ・・・ 従って、画像形成装置の各色の現像剤量による現像特性
の変化に対してフィードバック量が変化するため急激な
トナー補給による画像濃度アップまたは、補給停止によ
る画像濃度ダウンに基づく色味の変化を最小にすること
ができた。

【００５５】尚、これは各色で現像剤量が違う場合も、
例えば、最大容量をもつ色を分母にすることで用いるこ
とができる。

【００５６】実施例３ 次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例で
は、実施例１における各色の二成分現像剤のトナー補給
制御を行なうに際、現像耐久時間によりトナー補給制御
係数αを変えて補給制御装置にフィードバックすること
を行なった。

【００５７】具体的には、現像器回転開始時間は各色同
時に行ない、停止時間を各色が現像終了と同期させてい
るため、例えばドラム線速度１３５ｍｍ／ｓの画像形成
装置で紙サイズＡ４の場合、第１色のイエローと最終色
のブラックとの現像器回転時間は約３秒ほど違う。その
ため現像器回転時間が長いブラックがイエローに比べ現
像剤の劣化が早いことが予測される。そこで、トータル
現像器回転時間をモニターしていき、ある時間を超えた
色毎に特性係数を変化させることを行なった。

【００５８】従って、画像形成装置の各色現像器回転時
間（現像剤劣化）による現像特性の変化に追従してフィ
ードバック量が変化するため、各色ごとの現像特性にあ
ったトナー補給をすることができ、画像の色味変化を最
小にすることができた。

【００５９】更に、各色の現像時間をモニターする以外
の簡易方法として、コピー枚数により変化させても同様
の効果が得られる。

【００６０】実施例４ 次に、本発明の実施例４について説明する。本実施例で
は、実施例１における各色の二成分現像剤のトナー補給
制御を行なうに際し、画素濃度に対応した静電潜像のド
ットサイズをカウントしたビデオカウント値によりトナ
ー補給制御係数αを変えて補給制御装置にフィードバッ
クすることを行なった。これは現像剤劣化が画像比率に
より加速されることに基づくためである。

【００６１】具体的には、本装置に設けられたビデオカ
ウンタ６６により各色毎の画像比率を算出する。このビ
デオカウント値を積算していき、この積算量に基づいて
トナー補給制御係数αを変えていくことが可能になる。

【００６２】またビデオカウント値は各色毎に算出でき
るため、画像形成装置の各色現像特性の変化に追従して
フィードバック量を変更した。

【００６３】この結果、各色ごとの現像特性にあった適
切なトナー補給量を算出をすることができ、画像の色味
変化を最小にすることができた。

【００６４】更に、ビデオカウントを用いたトナー補給
制御係数の変更の利点は、上記までの実施例ではパッチ
検ＡＴＲとの併用を中心に述べてきたが、現像器内のト
ナー濃度を検出できる濃度制御装置、例えば現像剤反射
ＡＴＲ、インダクタンスＡＴＲ）とビデオカウントだけ
でも同様の効果が得られることにある。

【００６５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、現像手段に関して設置された、現像剤のトナ
ー濃度を制御するトナー補給制御装置を具備し、該トナ
ー補給制御装置の制御パラメータを現像剤の特性に応じ
て変動させることにより、環境変動によるトナーの現像
性の変化やトナー消費系のトナー消費量に変化が生じて
も、画像濃度が一定の高品位なカラー画像を得ることが
できる。

【００６６】又、濃度制御装置として少なくとも、濃度
検知用の参照画像を作像して、その参照画像濃度を検知
することによりトナー補給量を求める第１の制御装置
と、現像手段内の現像剤濃度を検知してトナー補給制御
を行なう第２の制御装置とを有し、前記第１の制御装置
が求めたトナー補給量を前記第２の制御装置に入力し、
現像剤の特性に応じて前記トナー補給制御の制御パラメ
ータを変動させることにより、上記と同様の効果を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す構
成図である。

【図２】図１の画像形成装置に使用し得る現像器を示す
構成図である。

【図３】図１の画像形成装置における画像情報の濃度情
報をカウントする方法を説明する波形図である。

【図４】図１の画像形成装置における濃度制御を説明す
るためのフローチャートである。

【図５】現像剤濃度変化による画像濃度に対するパッチ
検センサの信号レベルを示す説明図である。

【図６】現像剤の状態による画像濃度の変化を示す説明
図である。

【図７】トナー差による補給量の違いを示す説明図であ
る。

【図８】従来の画像形成装置の一例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】 ４０ 感光体ドラム（像担持体） ４３ 二成分現像剤 ４４ 現像器 ６０ トナー補給槽 ６３ 補給用トナー ７３ パッチ検用濃度センサ ７７ 現像器内濃度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大熊 啓子 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１個の像担持体に静電潜像を
   形成する潜像形成手段と、前記像担持体上に形成した静
   電潜像を二成分現像剤を用いて現像し、トナー像を形成
   する現像手段と、該現像手段にトナーを補給するトナー
   補給手段と、前記現像手段に関して設置された、現像剤
   のトナー濃度を制御するトナー補給制御装置とを具備
   し、該トナー補給制御装置の制御パラメータを現像剤の
   特性に応じて変動させることを特徴とする画像形成装
   置。
2. 【請求項２】 少なくとも１個の像担持体に静電潜像を
   形成する潜像形成手段と、前記像担持体上に形成した静
   電潜像を二成分現像剤を用いて現像し、トナー像を形成
   する現像手段と、該現像手段にトナーを補給するトナー
   補給手段と、前記現像手段に関して設置された、前記現
   像手段へのトナー補給制御を介して現像剤のトナー濃度
   またはトナー像の画像濃度を制御する少なくとも２個以
   上の濃度制御装置とを具備した画像形成装置において、 前記濃度制御装置として少なくとも、濃度検知用の参照
   画像を作像して、その参照画像濃度を検知することによ
   りトナー補給量を求める第１の制御装置と、前記現像手
   段内の現像剤濃度を検知してトナー補給制御を行なう第
   ２の制御装置とを有し、前記第１の制御装置が求めたト
   ナー補給量を前記第２の制御装置に入力し、現像剤の特
   性に応じて前記トナー補給制御の制御パラメータを変動
   させることを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記潜像形成手段は、静電潜像をデジタ
   ル方式で形成する請求項１又は２の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記トナー補給制御の制御パラメータを
   トナー濃度により変更することを特徴とする請求項１、
   ２、又は３の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記トナー補給制御の制御パラメータを
   現像剤容量により変更することを特徴とする請求項１、
   ２、又は３の画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記トナー補給制御の制御パラメータを
   現像剤耐久時間又はプリント枚数により変更することを
   特徴とする請求項１、２、又は３の画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記トナー補給制御の制御パラメータを
   デジタル画像信号の出力レベルにより変更することを特
   徴とする請求項３の画像形成装置。