JP2007148176A - トナー濃度制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低面積画像を連続プリントしても、Ｑ／Ｍ上昇、ベタキャリア付着の余裕度を抑制する画像形成装置のトナー濃度制御装置を提供する。
【解決手段】二成分現像剤を用いて現像する現像装置と、トナー補給装置と、感光体上に基準パターンを作像する基準パターン作像手段と、感光体上に作像された基準パターンの濃度を検知する基準濃度パターン検知手段と、プリント画像の画像面積を計算する画像面積計算手段と、現像装置内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知装置と、その現像剤のトナー濃度制御を行うトナー濃度制御装置に上限値及び／又は下限値を有するトナー濃度制御装置とを具備する画像形成装置において、前記トナー濃度制御装置は、印刷された画像の画像面積の積算値に基づいて、前記トナー濃度制御装置の上限値及び／又は下限値を決定する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に関し、詳しくは、磁性キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を用いる画像形成装置に用いられるトナー濃度制御装置に関する。

従来から、電子写真複写装置等の画像形成装置においては、磁性キャリアとトナーからなる二成分現像剤を用いて現像を行う二成分現像装置と、トナーのみを用いて現像を行う一成分現像装置とが知られている。
二成分現像装置は、通常、内部に複数の磁極を有する磁石体からなるマグネットローラを備え、回転可能に支持された円筒状の現像剤担持体である現像スリ−ブを有している。この現像スリ−ブ表面にトナーを付着させた磁性キャリアを担持しながら像担持体との対向部である現像領域に搬送して、二成分現像剤からなる磁気ブラシにて現像を行うものである。二成分現像装置においては、磁性キャリアとトナーとを撹拌混合することで帯電を行うので、トナーの帯電性が安定し、比較的安定した良好な画像が得られる。しかしながら、キャリア劣化や現像剤中のトナーが消費されてトナー濃度が変動するため、トナーと磁性キャリアの混合比が変動するといった欠点がある。トナーと磁性キャリアの混合比の変動を抑制するためには、トナー濃度制御装置を備え、必要に応じてトナーを補給してこの変動を抑制する必要がある。
一方、一成分現像装置は、現像剤担持体表面に担持したトナーを現像領域に搬送して現像を行うものである。二成分現像装置のように、キャリア劣化やトナー濃度制御装置を備えなければならないという欠点は有しないが、帯電性が安定しにくいという欠点をもっている。

また、二成分現像装置を使用している場合、現像剤の摩擦帯電量が環境・ランニング条件・機械条件・センサバラツキによって変動する。この帯電量変化を、光学センサを用いてパターンの付着量が一定になるように制御すると、帯電量が概ね一定となる代わりにトナー濃度が変動してしまう。特に、低温湿、キャリアの帯電量の変動によってトナー濃度がある値以上に上昇すると、キャリアの被覆率には限界があるため、補給されたトナーを摩擦帯電させるキャリア上のサイトが減り、帯電不良トナーが発生し、トナー飛散、地肌汚れなどを発生させる。逆に、現像剤の帯電量が低下した場合、パターン付着量一定制御をすると、トナー濃度が低下し、画像濃度不足・ベタ画像でのキャリア付着を発生させるという問題がある。

この問題を防ぐために、トナー濃度センサの出力値の基準値にリミッターを設け、出力値がある一定の値以下（又は以上）に収まるようにする方法が一般に使われている（例えば、特許文献１、２参照。）。
しかしながら、これら方法によって経時・環境のトナー濃度上昇（低下）をある程度押さえることは可能だが、これらのバラツキ以外に、トナー濃度センサ自体の感度バラツキやセンサの取り付けバラツキがあり、これらがバラツクと、所望の値にトナー濃度のリミッターを効かせることができなくなる。
例えば、特許文献２においては、初期剤装填時のトナー濃度センサの出力値Ｖｔｉに合わせて基準値Ｖｒｅｆの上限値ＶｒｅｆＨ及び下限値ＶｒｅｆＬを決定するようにしている。しかしながら、この方法では、制御電圧Ｖｃｎｔが固定であるため、初期剤のトナー濃度を、トナー濃度上限値、又はトナー濃度下限値にした場合、それぞれトナー濃度上限側、又はトナー濃度下限側でのセンサ感度が寝ているところ、すなわちトナー濃度の変化に対しセンサ感度の良くない領域Ｌ（図１１）を使うことになってしまい、各種のバラツキに対して精度が低くなってしまう。また、前記のようなバラツキを低減できたとしてもトナー濃度でリミッターをかけた場合、そのときの現像剤の帯電レベルによって、画像濃度が異なることがある。

また、現像剤によっては画像面積（単位枚数あたりのトナー消費量）によって、現像剤の帯電レベルが極端に異なるものがある。これは、低画像では、トナー消費量が少ないため、キャリアのコート層を削るモードになるため、コート層表面の帯電不良の領域が削られ、コート層内部の帯電能力が高い面が現れることに原因がある。一方、高画像ではトナー消費量が多いため、キャリアのコート層が削れるより速くコート層に外添剤が蓄積していくことによりキャリア表面の帯電サイトが減り、キャリアの帯電能力が低下することに原因がある。
このような現像剤を画像濃度一定で制御すると、低画像面積でトナー濃度が上昇するため、トナー濃度リミッターを固定値でかけると画像濃度が著しく薄くなる。この状態を続けると、現像剤の帯電が上昇することによって現像剤の流動性が悪化し、トナー濃度誤検知が発生し、さらにトナー濃度低め制御となるような現象が発生することがある。

また、二成分現像装置においては、近年における高画質化の要求に伴いトナー粒子を小粒径化する傾向にあり、これに伴って磁性キャリアも小粒径化する傾向にある。
ところが、磁性キャリアは小粒径になるほど磁化が小さくなり像担持体へのキャリア付着が発生し易い。このキャリア付着には２種類あり、カウンターチャージに起因するエッジ部へのキャリア付着（以下、「エッジ部キャリア付着」と称する。）と、静電誘導に起因する高濃度画像部へのキャリア付着（以下、「ベタ部キャリア付着」と称する。）とがある。
カラー複写機では、ベタ均一性を良くするためにキャリア抵抗を低くしているが、ベタ部キャリア付着は、画像ベタ部の現像ポテンシャルが大きすぎるとキャリアに静電誘導された電荷で画像ベタ部にキャリアが付着してしまう。また、キャリアの抵抗を上げると、静電誘導を低減できるためベタ部キャリア付着を防止できるが、これは上述のエッジ部キャリア付着の防止策と相反する方向にある。
また、ベタ部キャリア付着の防止は、現像ポテンシャル及び地肌ポテンシャルの選定即ち設定電界の調整によってもある程度の低減は可能ではあるが、これらの調整特性は、画像濃度、地汚れに対しても影響が大きいため、キャリア付着のみで決定できないことが多い。

さらに、近年の機械の小型化の要求に伴い、像担持体としての感光体ドラムのドラム径や現像剤担持体としての現像スリ−ブのスリ−ブ径を小径化する傾向にある。このドラム径やスリ−ブ径の小径化に伴い、現像領域下流（出口側）での磁気ブラシ穂先のキャリアに対する磁気拘束力が小さくなることからも、キャリア付着が発生しやすくなる。

ここで、ベタキャリア付着の発生に関しては、次のような傾向がある。
・現像ポテンシャルが大きいほど生じやすい。
・トナー濃度が低いほど生じやすい。
・地肌ポテンシャルが大きいほど生じ。
・キャリア抵抗が低いほど生じやすい。
・キャリア飽和磁化が低いほど生じやすい。
・現像主極、Ｐ２極（主極のすぐ下流の極）の磁力が小さいほど生じやすい。
・現像主極とＰ２極の合成磁力が小さいほど生じやすい。
・現像主極とＰ２極の磁束密度が同じでも、両極の距離が離れていると生じやすい。

ベタのキャリア付着はトナー濃度が低いと非常に悪化するため、高画像面積プリント時に帯電が低下するような現像剤では、ベタキャリア付着が厳しくなってしまう。また、低画像面積でキャリアのコート層が削れる場合にも抵抗が低下し、さらに厳しくなる。
これを防ぐために、従来からトナー濃度下限リミッターを設けて、ある値以下にトナー濃度が低下しないような装置が提案されてきた（例えば、特許文献３参照。）。
しかしながら、特許文献３の方法では、トナー濃度下限リミッターは固定値であるため低画像面積が続いてキャリアの抵抗が低くなり、その後に高画像面積が続いてトナー濃度が低下した場合と、もともと高画像面積が続いてキャリアの抵抗が高いままでトナー濃度が低下した場合と、同じトナー濃度でリミッターをかけてしまう。そのため、ベタキャリア付着に余裕を持たせるトナー濃度（ＴＣ）高めリミッターに設定すると、高画像が続いた場合には不用なほど高ＴＣでリミッターがかかり、トナー帯電量Ｑ／Ｍが低下し、トナー飛散などの問題が生じる。

特開２００３−５７９３９号公報 特許３４５１４７０号公報 特開２００１−１５４４２７号公報

上述の従来技術により、小粒径キャリアでもベタキャリア付着をある程度の許容範囲内に抑えることができるようになったが、低画像面積が続いた場合に固定のトナー濃度上限リミッターを用いたときのトナー帯電量Ｑ／Ｍ上昇、低画像面積が続いた場合に固定のトナー濃度下限リミッターを用いたときのベタキャリア付着余裕度低下に関しては、許容限度を超える程度になる不具合が発生した。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、低面積画像を連続プリントしても、Ｑ／Ｍ上昇、ベタキャリア付着の余裕度を抑制する画像形成装置のトナー濃度制御装置を提供することを課題とする。

上記課題を達成するための手段として、本発明は以下の特徴を有している。
本発明のトナー濃度制御装置は、像担持体と、像担持体を帯電する帯電装置と、帯電された像担持体を露光して静電潜像を形成する露光装置と、二成分現像剤を用いて静電潜像を現像する現像装置と、現像装置にトナーを補給するトナー補給装置とを具備する画像形成装置に用いられるトナー濃度制御装置であって、像担持体上に基準パターンを作像する基準パターン作像手段と、像担持体上に作像された基準パターンの濃度を検知する基準濃度パターン検知手段と、プリント画像の画像面積を計算する画像面積計算手段と、現像装置内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知装置と、その現像剤のトナー濃度制御を行う上限値及び／又は下限値を有するトナー濃度制御装置において、前記トナー濃度制御装置は、印刷された画像の画像面積の積算値に基づいて、前記トナー濃度制御装置の上限値及び／又は下限値を決定することを特徴とする。
また、本発明のトナー濃度制御装置は、プリント画像の積算値に基づいて、低画像面積が続いた場合には、前記トナー濃度制御装置のトナー濃度の下限値を上げることを特徴とする。
また、本発明のトナー濃度制御装置は、プリント画像の積算値に基づいて、低画像面積が続いた場合には、前記トナー濃度制御装置のトナー濃度の上限値を上げることを特徴とする。
また、本発明のトナー濃度制御装置は、前記トナー濃度制御装置のトナー濃度制御の上限値及び／又は下限値の変更量の総量に限界値を設けていることを特徴とする。

本発明のトナー濃度制御装置によれば、プリント画像の画像面積の積算値に基づいて、トナー濃度制御装置の上限値及び／又は下限値を決定するようにしたので、低画像面積によって、キャリアの膜削れが進行したり、Ｑ／Ｍが上昇したりするキャリアでも、最適なトナー濃度制御を行うことでベタキャリア付着やＱ／Ｍが上昇しすぎることを防ぐことが可能となった。
また、本発明のトナー濃度制御装置によれば、プリント画像の積算値に基づいて、低画像面積が続いた場合には、トナー濃度制御装置のトナー濃度の下限値を上げるようにしたので、低画像面積が続いて膜削れが進行して、その後に高画像面積をとってトナー濃度が低下したような場合でも、トナー濃度を下げすぎないことで、ベタキャリア付着を防ぐことが可能になった。
また、本発明のトナー濃度制御装置によれば、プリント画像の積算値に基づいて、低画像面積が続いた場合には、トナー濃度制御装置のトナー濃度の上限値を上げるようにしたので、低画像面積が続いた場合にはトナー濃度上限リミッターを上げるようにしたので、リミッターにかかってＱ／Ｍが上昇しすぎるような現象を低減することが可能となった。
また、本発明のトナー濃度制御装置によれば、トナー濃度制御装置のトナー濃度の上限値及び／又は下限値の変更量の総量には限界値を設けるようにしたので、上述のトナー濃度制御が続いても、補正を最適値にとどめることができた。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づいて説明する。ただし、これらは一実施形態にすぎず本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。

図１は、本実施形態に係る画像形成装置の構成を示した図である。画像形成装置１００は、帯電装置とクリーニング装置を備えた感光体ユニット１、露光装置１０４、現像装置である現像ユニット２、転写装置１０５、定着装置１０６、給紙搬送装置を備えている。
図２は、本実施形態に係る画像形成装置の転写装置を拡大した図である。転写装置１０５としては、無端状の転写ベルト１０５ａを支持ローラに架け渡し、転写ベルト１０５ａを介して支持ローラに押し当てて配置する構成にしている。基準濃度パターンセンサ（Ｐセンサ）１２１は、転写ベルト１０５ａ上に形成された基準パターンの濃度を検知する。
このように構成された画像形成装置１００では、回転する感光体５の表面は帯電装置により一様に帯電された後、画像情報に基づいて露光装置１０４のレ−ザ−光線等を照射され、感光体５上に静電潜像を形成する。感光体５上に形成された静電潜像により帯電したトナーを付着させることでトナー像を形成して可視像化する。一方、転写紙Ｐは給紙搬送装置により給紙トレイ１０９より給紙され、次いで感光体５と転写装置１０５とが対向する転写部に搬送される。そして転写装置１０５により、転写紙Ｐに感光体５上のトナー像とは逆極性の電荷を付与することで、感光体５上に形成されたトナー像を転写紙Ｐへ転写する。次いで、転写紙Ｐは、感光体５から分離され、定着装置１０６に送られ、トナーを転写紙Ｐに定着することで画像が得られる。その後、排紙ローラ１１１により画像形成装置１００外の排紙トレイに排出される。

図３は、本実施形態に係る画像形成装置の感光体ユニットと現像ユニットを拡大して示した図である。像担持体としての感光体５の周辺に、帯電装置４、クリーニング装置３、現像装置としての現像ユニット２等が順に配設されている。
感光体ユニット１は、帯電・クリーニング工程を１つのユニットに収め、各色間で共通の構成となっている。感光体５への帯電は、帯電ローラ４Ａにより行われる。帯電ローラ４Ａの上部に取り付けられた帯電クリーニングローラ４Ｂは、帯電ローラ４Ａをクリーニングする。感光体５上の未転写トナーは、クリーニングブレ−ド３Ｃとクリーニングブラシ３Ａにより回収され、廃トナー搬送コイル３Ｂ側へと送られる。廃トナーは廃トナー搬送コイル３Ｂより、廃トナー排出口まで搬送されて、図示しない廃トナーボトルにより回収される。
現像ユニット２は、新品時の構成は各色共通になっており、画像形成装置１００に装着後、画像形成装置１００本体に別に備えられたトナーカートリッジ６から各色のトナーが補給されると、それぞれ独立したユニットになる。トナーが補給された後の現像ユニット２は、互換性がなくなり各色間の入れ替えはできなくなる。各感光体ユニット１と各現像ユニット２は、必要時には、各々のストッパ−を解除することによりユニットごと交換できる構成になっている。
現像ユニット２のトナー濃度は、トナー濃度センサ２Ｃと、図２の基準濃度パターンセンサ（Ｐセンサ）１２１により確認される。トナー濃度センサ２Ｃは、インダクタンスセンサであり、トナーとキャリアが混合した現像剤の透磁率を測定することで、トナーとキャリアの割合からトナー濃度を検出している。トナー濃度が所定値以下の場合は、トナーカートリッジ６内からトナーが現像ユニット２に補給されるようになっている。

図４は、本実施形態に係る画像形成装置の現像装置の概略構成図である。この現像装置は感光体５の側方に現像ユニット２として配設され、トナー及び磁性キャリアとを含む二成分現像剤（以下、「現像剤」という。）を表面に担持する現像剤担持体としての非磁性の現像ローラ２Ｄを備えている。この現像ローラ２Ｄは、現像ケーシングの感光体側に形成された開口部から一部露出するように取り付けられ、図示しない駆動装置により回転する。また、現像ローラ２Ｄの内部には、磁界発生手段としての固定磁石群からなる図示しないマグネットローラが固定配置されている。また、現像装置は、現像ローラ２Ｄの現像スリーブ上に担持される現像剤の量を規制する剛体からなる現像剤規制部材としてのドクターブレード２Ｅを備えている。ドクターブレード２Ｅに対して、現像ローラ２Ｄ回転方向上流側には、現像剤を収容する現像剤収容部が形成され、その現像剤収容部の現像剤を攪拌混合する搬送スクリュー（左）２Ａ、搬送スクリュー（右）２Ｂが設けられている。また、現像剤収容部の上方に配置されるトナー補給口と、現像剤収容部へ補給されるトナー充填したトナーカートリッジ６と、トナー補給口とトナーカートリッジ６とを接続するトナー送流装置とが設けられている。
上記構成の現像装置においては、搬送スクリュー（左）２Ａ及び搬送スクリュー（右）２Ｂが回転することにより、現像剤収容部内の現像剤が攪拌され、トナーと磁性キャリアとが互いに逆極性に摩擦帯電される。この現像剤は、回転駆動する現像ローラ２Ｄの現像スリーブの周面に供給され、供給された現像剤は現像スリーブの周面に担持され、現像スリーブの回転によって、その回転方向に搬送される。次いで、この搬送された現像剤は、ドクターブレード２Ｅによって量を規制され、規制後の現像剤が感光体５と現像ローラ２Ｄとが対向する現像領域に運ばれる。この現像領域で現像剤中のトナーが、感光体５表面の静電潜像に静電的に移行し、その静電潜像がトナー像として可視像化される。

次に、トナー濃度制御の実施例を、図５から図１０に基づいて説明する。
図５は、トナー濃度制御装置の構成を示した図である。
複写機やプリンターなどの画像形成装置では、画像濃度を維持するために、印刷領域外にトナーのテストパターンを作成し、パターンの付着量を検出することにより付着量が最適になるように画像形成条件を制御する必要があり、特にフルカラー機においては、濃度階調性や色再現性を保つため、高濃度部から低濃度部までを検出する必要がある。
また、高濃度部から低濃度部までを検出する場合、階調を得るために複数のトナー像パターンを作成する必要がある。複数のトナー像パターンの作成方法としては、像担持体上の回転方向に現像バイアスや露光エネルギーを可変して作像し、濃度センサの位置にトナー像パターンが到達したら、順次濃度を検出していく。といった方法が一般的である。この場合検出時間が長くなるため、頻繁に検出を行えず、所定時間や所定プリント枚数間隔で実施する。

図６は、画像面積・トナー補給量算出についての実施例のフローチャートである。以下ステップＳ１からＳ１４により説明する。
（Ｓ１）プリント開始：コピーボタンを押下するかＰＣからプリントデータが送信されたらプリントｊｏｂを開始する。
（Ｓ２）プリントｊｏｂが開始されたらポリゴンモータをＯＮする。ポリゴンモータが定常状態となったら、感光体駆動モータ、現像ローラ駆動モータ、転写ベルト駆動モータ、をＯＮし、帯電バイアス、現像バイアス、転写バイアスがそれぞれ印加される。
（Ｓ３）ＦＧＡＴＥ ＯＮ：露光スタンバイとなったら副走査ゲート信号ＦＧＡＴＥがＯＮする。
（Ｓ４）濃度センサ出力を読み込み：トナー濃度センサ（以後、「Ｔセンサ」という。）出力を読み込むＴセンサは現像の搬送スクリュー部に配置されており、付近の透磁率に比例した値が出力される。透磁率は図１１に示すようにトナー／キャリア混合比に反比例した値が出力される。
（Ｓ５）ＦＧＡＴＥ ＯＦＦ：一枚目の画像部露光が終了すると、ＦＧＡＴＥがＯＦＦする。
（Ｓ６）画素数読み込み完了：ＬＤ制御部にて、露光した画素数をカウントする。
（Ｓ７）画素密度判定：６００×６００ｄｐｉであるか１２００×１２００ｄｐｉであるかの解像度を判定する。
（Ｓ８）画像面積を算出：画像面積＝画素数÷画素密度（６００ｄｐｉの場合は、６００^２ ÷２．５４^２ ）
（Ｓ９）画像面積の積算を算出：ｎ（プリント枚数カウンターからのＡ４・１枚当たりの面積に換算した枚数）＝０からのｐ（画像面積の積算）を算出する。
（Ｓ１０）ｍを計算する：ｍ＝ｐ／ｎ
（Ｓ１１）トナー補給量の算出：トナー補給量＝Ｔセンサ比例係数×（Ｔセンサ出力値Ｖｔｉ−Ｔセンサ目標値Ｖｒｅｆ）＋画像面積比例係数×画像面積
ここで、Ｖｒｅｆは、例えば、現像バイアスを変化させて階調を作ったトナー像の反射濃度から現像能力（γ）を計算しその値にある一定の係数を乗じた係数にする。
基本的に、Ｖｔｉ−Ｖｒｅｆが０になるまでトナー補給するｏｒ補給しない。
Ｖｒｅｆに電位により上下限値を設ける（ＶｒｅｆＨ，ＶｒｅｆＬ）ことで、この値に相当する範囲内のトナー濃度に制御することが可能となる。
（Ｓ１２）ｍ・トナー補給量を不揮発メモリに記憶する。
（Ｓ１３）プリントｊｏｂ終了判定：プリントｊｏｂが終了であればモータ類停止動作に入る。Ｊｏｂが終了でなければ、次のプリントでＳ３〜Ｓ１２を繰り返す。
（Ｓ１４）モータ類停止：以上が終了したら、帯電バイアス、現像バイアス、転写バイアスをＯＦＦし、ポリゴンモータ、感光体駆動モータ、現像ローラ駆動モータ、転写ベルト駆動モータをＯＦＦする。

図７は、トナー濃度下限値決めについての実施例のフローチャートである。以下、ステップＳ１５からＳ２３により説明する。
（Ｓ１５）プリントｊｏｂ開始
（Ｓ１６）プリント１枚毎に、枚数カウンターｎをカウントｕｐする。この実施例では枚数カウンターはＡ４換算で計算する。（例：Ａ３・１枚の場合ｎ＝ｎ＋２、Ａ４・３枚の場合、ｎ＝ｎ＋３）
また、図示されていないが、現像装置交換時にはｎ＝０とする。
（Ｓ１７）ｎが（Ａ４相当で）１０００枚より少ない場合には、そのままプリントｊｏｂ終了判断に行く。
（Ｓ１８）ｎが１０００枚以下の場合には、図６で計算したｍ（平均画像面積比率＝ｐ／ｎ）が１％以下かどうかの判断を行う。ｍ≧１％の場合には、プリントｊｏｂ終了判断に行く。
（Ｓ１９）ＶｒｅｆＬ（トナー濃度下限値）は（図示されていない）現像装置交換時にＶｒｅｆＬ＝５Ｖ設定される。ＶｒｅｆＬは補正される毎に小さくなるため、無制限に小さくすると、トナー濃度下限を設ける意味がないため、本実施例では４Ｖより小さい場合には、それ以上の補正を行わない。
（Ｓ２０）４Ｖより大きい場合には、さらにＶｒｅｆＬを−０．２Ｖして小さくする。
（Ｓ２１）ＶｒｅｆＬ補正を行った場合は、枚数カウンターｎ＝０とする。
（Ｓ２２）ＶｒｅｆＬ補正を行った場合は、画像面積比率積算カウンターｍ＝０とする。
（Ｓ２３）プリントｊｏｂが終了したところで、ＶｒｅｆＬ補正も終了とする。

図８は、トナー濃度上限値決めについての実施例のフローチャートである。以下、ステップＳ２４からＳ３２により説明する。
（Ｓ２４）プリントｊｏｂ開始
（Ｓ２５）プリント１枚毎に、枚数カウンターｎをカウントｕｐする。この実施例では枚数カウンターはＡ４換算で計算する。（例：Ａ３・１枚の場合ｎ＝ｎ＋２、Ａ４・３枚の場合、ｎ＝ｎ＋３）
また、図示されていないが、現像装置交換時にはｎ＝０とする。
（Ｓ２６）ｎが（Ａ４相当で）１０００枚より少ない場合には、そのままプリントｊｏｂ終了判断に行く。
（Ｓ２７）ｎが１０００枚以下の場合には、図６で計算したｍ（平均画像面積比率＝ｐ／ｎ）が１％以下かどうかの判断を行う。ｍ≧１％の場合には、プリントｊｏｂ終了判断に行く。
（Ｓ２８）ＶｒｅｆＨ（トナー濃度上限値）は（図示されていない）現像装置交換時にＶｒｅｆＨ＝３Ｖ設定される。ＶｒｅｆＨは補正される毎に小さくなるため、無制限に小さくすると、トナー濃度上限を設ける意味がないため、本実施例では２Ｖより小さい場合には、それ以上の補正を行わない。
（Ｓ２９）２Ｖより大きい場合には、さらにＶｒｅｆＨを−０．２Ｖして小さくする。
（Ｓ３０）ＶｒｅｆＨ補正を行った場合は、枚数カウンターｎ＝０とする。
（Ｓ３１）ＶｒｅｆＨ補正を行った場合は、画像面積比率積算カウンターｍ＝０とする。
（Ｓ３２）プリントｊｏｂが終了したところで、ＶｒｅｆＨ補正も終了とする。

図９は、トナー補給実行についての実施例のフローチャートである。以下、ステップＳ２０１からＳ２１０により説明する。
（Ｓ２０１）プリントｊｏｂ開始：コピーボタンを押下するかＰＣから印刷データが送信されたら印刷開始する。
（Ｓ２０２）モータ類起動：印刷が開始されたら、ポリゴンモータをＯＮする。ポリゴンモータが定常状態となったら、感光体駆動モータ、現像ローラ駆動モータ、転写ベルト駆動モータをＯＮし、帯電バイアス、現像バイアス、転写バイアスがそれぞれ印加される。
（Ｓ２０３）ＦＧＡＴＥ ＯＮ：露光スタンバイとなったら、副走査ゲート信号（ＦＧＡＴＥ）がＯＮする。
（Ｓ２０４）トナー補給量を読み込み
（Ｓ２０５）トナー補給モータのＯＮ時間を算出：トナー補給モータのＯＮ時間ｓｅｃ＝トナー補給量ｍｇ／単位時間当たりの補給能力ｍｇ／ｓｅｃ
（Ｓ２０６）トナー補給モータをＯＮする
（Ｓ２０７）トナー補給モータのＯＮ時間経過
（Ｓ２０８）トナー補給モータをＯＦＦする：Ｓ２０５で計算した時間の間トナー補給モータをＯＮする。補給されたトナーは現像搬送経路内に供給されキャリアと混合されながらマグネットローラ上へ搬送される。
（Ｓ２０９）プリントｊｏｂ終了判定：印刷が終了であればモータ類停止動作に入る。印刷が終了でなければ、次のプリントでＳ２０３〜Ｓ２０８を繰り返す。
（Ｓ２１０）モータ類停止：帯電バイアス、現像バイアス、転写バイアスをＯＦＦし、ポリゴンモータ、感光体駆動モータ、現像ローラ駆動モータ、転写ベルト駆動モータをＯＦＦする。

図１０は、トナー濃度制御についての実施例のフローチャートである。以下、ステップＳ３０１からＳ３１１により説明する。
（Ｓ３０１）モータ類起動：濃度制御は電源投入時や所定枚数プリント後に実施される。濃度制御が実行されたら、ポリゴンモータをＯＮする。ポリゴンモータが定常状態となったら、感光体駆動モータ、現像ローラ駆動モータ、転写ベルト駆動モータ、をＯＮし、帯電バイアス、現像バイアス、転写バイアスがそれぞれ印加される。
（Ｓ３０２）トナー補給量を読み込み
（Ｓ３０３）画像面積を読み込み
（Ｓ３０４）現像モータをＯＮする
（Ｓ３０５）トナー像濃度検知パターン作成開始：濃度検知用トナー像パターンを作成する。濃度検知パターンの作成例として主走査１５ｍｍ×副走査１０ｍｍのパターンを各々間隔５ｍｍ空けて各色５個作成する。
（Ｓ３０６）トナー像濃度検知パターンがフォトセンサ位置に到達したか判定
（Ｓ３０７）フォトセンサ出力読み込み
作成したトナー像パターンがセンサの位置に到達したらトナー像濃度を検知する。トナー像濃度は転写ベルトの表面粗さ（正反射率）とトナー像の表面粗さ（正反射率）が異なる性質を持ち、かつトナー像の濃度に相関し、表面粗さ（正反射率）が変化する性質を持つことを利用し、トナー像濃度を類推する。
（Ｓ３０８）画像部作像条件の決定：トナー像濃度が類推されたら、トナー像濃度が適切になるように画像形成条件を決定する。
一例として、トナー像濃度パターンを作成する時に、現像バイアスを可変することで階調を作成し、現像バイアスとトナー像濃度の関係式を得る。この関係式から目標濃度が得られる現像バイアスを算出し画像形成条件とする。また、中間調部、ハイライト部の濃度を適切に保つために階調を露光条件などを可変することにより作成し、中間調部、ハイライト部目標濃度が得られるような露光条件を決定する。又は現像能力（γ）を適正に保つためトナー濃度目標レベルを制御する等の制御でもよい。
（Ｓ３０９）モータ類停止：以上が終了したら、帯電バイアス、現像バイアス、転写バイアスをＯＦＦし、ポリゴンモータ、感光体駆動モータ、現像ローラ駆動モータ、転写ベルト駆動モータをＯＦＦする。

本実施形態に係る画像形成装置の構成を示した図である。 本実施形態に係る画像形成装置の転写装置を拡大した図である。 本実施形態に係る画像形成装置の感光体ユニットと現像ユニットを拡大して 示した図である。 本実施形態に係る画像形成装置の現像装置の概略構成図である。 トナー濃度制御装置の構成を示した図である。 画像面積・トナー補給量算出についての実施例のフローチャートである。 トナー濃度下限値決めについての実施例のフローチャートである。 トナー濃度上限値決めについての実施例のフローチャートである。 トナー補給実行についての実施例のフローチャートである。 トナー濃度制御についての実施例のフローチャートである。 従来技術であるトナー濃度センサの特性を示したグラフである。

符号の説明

１ 感光体ユニット
２ 現像ユニット
２Ａ 搬送スクリュー（左）
２Ｂ 搬送スクリュー（右）
２Ｃ トナー濃度センサ（Ｔセンサ）
２Ｄ 現像ローラ
２Ｅ ドクタ−ブレ−ド
３ クリーニング装置
３Ａ クリーニングブラシ
３Ｂ 廃トナー搬送コイル
３Ｃ クリーニングブレ−ド
４ 帯電装置
４Ａ 帯電ローラ
４Ｂ 帯電クリーニングローラ
５ 感光体
６ トナーカートリッジ
１００ 画像形成装置
１０３ 手差しトレイ
１０４ 露光装置
１０５ 転写装置
１０５ａ 転写ベルト
１０５ｂ ベルト駆動ローラ
１０６ 定着装置
１０７ 両面ユニット
１０８ 反転ユニット
１０９ 給紙トレイ
１０９ａ 分離給紙部
１０９ｂ レジストローラ対
１１１ 排紙ローラ対
１１８ 廃トナー収容部
１２１ 基準濃度パターンセンサ（Ｐセンサ）
１２２ クリーニングブレ−ド
１２３ クリーニングバイアスローラ
１２４ 排トナー回収コイル
１２５ バイアスブラシ（各色毎）
１２６ 搬送バックアップローラ（各色毎）
１２７ スライドレ−ル
１２８ 紙吸着ローラ
Ｐ 転写紙

Claims (4)

1. 像担持体と、像担持体を帯電する帯電装置と、帯電された像担持体を露光して静電潜像を形成する露光装置と、二成分現像剤を用いて静電潜像を現像する現像装置と、現像装置にトナーを補給するトナー補給装置とを具備する画像形成装置に用いられるトナー濃度制御装置であって、
   像担持体上に基準パターンを作像する基準パターン作像手段と、像担持体上に作像された基準パターンの濃度を検知する基準濃度パターン検知手段と、プリント画像の画像面積を計算する画像面積計算手段と、現像装置内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知装置と、その現像剤のトナー濃度制御を行う上限値及び／又は下限値を有するトナー濃度制御装置において、
   前記トナー濃度制御装置は、印刷された画像の画像面積の積算値に基づいて、前記トナー濃度制御装置の上限値及び／又は下限値を決定する
   ことを特徴とするトナー濃度制御装置。
2. 前記トナー濃度制御装置は、プリント画像の積算値に基づいて、低画像面積が続いた場合には、前記トナー濃度制御装置のトナー濃度の下限値を上げる
   ことを特徴とする請求項１に記載のトナー濃度制御装置。
3. 前記トナー濃度制御装置は、プリント画像の積算値に基づいて、低画像面積が続いた場合には、前記トナー濃度制御装置のトナー濃度の上限値を上げる
   ことを特徴とする請求項１に記載のトナー濃度制御装置。
4. 前記トナー濃度制御装置は、前記トナー濃度制御装置のトナー濃度制御の上限値及び／又は下限値の変更量の総量に限界値を設けている
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のトナー濃度制御装置。

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