JPH09106168A

JPH09106168A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH09106168A
Application number: JP7262702A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Okuno; 幸彦奥野; Masaki Tanaka; 雅樹田中; Naoyoshi Kinoshita; 尚良木下; Atsushi Kawai; 敦河合; Toshibumi Watanabe; 俊文渡辺
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1995-10-11
Filing date: 1995-10-11
Publication date: 1997-04-22
Also published as: US5708918A

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】光式ＡＴＤＣを用いてトナー濃度が検出でき
ない現像剤を内蔵する現像器を有していても、当該現像
器のトナー濃度を精度良く検出し、必要な量のトナーを
補給する画像形成装置を提供する。【解決手段】シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック
の４色でフルカラー画像を形成する画像形成装置におい
て、シアン現像器４１Ｃには光式センサ４３Ｃを取付
け、トナー濃度を光式ＡＴＤＣで制御する。一方、ブラ
ック現像器４１Ｂｋは、ＡＩＤＣでトナー濃度を制御す
る。ＡＩＤＣの結果求められたシアン現像器４１Ｃの標
準現像効率ηSTDと、ブラックトナーの現像効率ηとを
比較し、この大小比較からブラック現像器４１Ｂｋのト
ナー補給量を決定し、トナー補給を行う。ＡＴＤＣ：反射する光の強度に基づいてトナー濃度を検
出する方式

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、電子写真方式を用
いた画像形成装置、さらに詳しくは２成分現像剤を内蔵
した現像器を複数有する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真による画像形成装置にあ
っては、磁性キャリアとトナーとを含む２成分現像剤を
使用し、感光体上に形成された静電潜像を現像して画像
を形成している。かかる２成分現像剤を使用する場合に
は、画像の形成に伴ってトナーのみが消費され、現像剤
中のトナー濃度が低下する。このため、電子写真による
画像形成装置では、トナー濃度が所定の基準値を維持す
るように適宜トナー濃度を検出し、検出されたトナー濃
度が所定の基準値より低ければトナーを補給しなければ
ならない。

【０００３】このようなトナー濃度を検出する方式とし
ては、従来より、２成分現像剤に光を照射し、反射する
光の強度に基づいて現像器内のトナー濃度を検出する方
式（以下、光式ＡＴＤＣと記す）が知られている。

【０００４】光式ＡＴＤＣは、磁性キャリアとトナーと
で光の反射率が異なることを利用しているため、環境の
絶対湿度や温度が変化して現像剤が体積変化したり、繰
返して現像剤を使用することによって現像剤の静電特性
が変化したりしても、原理上、検出誤差を生じにくいと
いう長所を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トナー
と磁性キャリアの分光反射率が類似する場合、光式ＡＴ
ＤＣではトナー濃度を検出できないという問題があっ
た。例えば、ブラックトナーに黒色性の向上のためカー
ボンブラックを添加すると、このブラックトナーは光式
ＡＴＤＣによってトナー濃度を検出できない。これは、
このようなブラックトナーにおいては、カーボンブラッ
クと磁性キャリアの分光反射率が類似しているためであ
る。そのため、カーボンブラックを添加したトナーを使
用する場合、光式ＡＴＤＣとは異なる方式でトナー濃度
を検出する必要がある。

【０００６】ところが、光式ＡＴＤＣとは異なる方式を
用いてトナー濃度の検出を行うと、現像剤の体積変化や
現像剤の静電特性の変化によって、検出誤差を生じると
いう問題があった。このように、トナー濃度が精度良く
検出されないと、現像器中の実際のトナー濃度が所定の
基準トナー濃度より低いのにトナーが補給されなかった
り、逆に、適正なトナー濃度であるのにトナーが補給さ
れたりして、現像器中のトナー濃度が適正に維持されな
い。

【０００７】本発明は、上記問題に鑑み、光式ＡＴＤＣ
を用いてトナー濃度が検出できない現像剤を内蔵する現
像器を有していても、当該現像器のトナー濃度を精度良
く検出し、必要な量のトナーを補給する画像形成装置を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載された画像形成装置は、感光体上に
形成された静電潜像をトナーと磁性キャリアとを含む２
成分現像剤で現像する現像器を複数備えた画像形成装置
であって、トナーと磁性キャリアの分光反射率が類似し
ない第１現像剤を内蔵した第１現像器と、トナーと磁性
キャリアの分光反射率が類似する第２現像剤を内蔵した
第２現像器と、前記第１現像器に設けられ、前記第１現
像剤に光を照射し、照射された光のうち反射光の強度に
基づいて、前記第１現像器のトナー濃度を検出するトナ
ー濃度検出手段と、前記トナー濃度検出手段によって検
出されたトナー濃度に基づいて、前記第１現像器へトナ
ーを補給する第１トナー補給手段と、前記第１及び第２
現像器のトナー濃度の変化に対応して変化するパラメー
タを検出するパラメータ検出手段と、前記パラメータ検
出手段によって検出された前記第１及び第２現像器のパ
ラメータに基づいて、前記第２現像器のトナー補給量を
決定するトナー補給量決定手段と、前記トナー補給量決
定手段によって決定されたトナー補給量に基づいて、前
記第２現像器へトナーを補給する第２トナー補給手段
と、を備えたことを特徴とする。

【０００９】また、請求項２に記載された画像形成装置
は、感光体上に形成された静電潜像をトナーと磁性キャ
リアとを含む２成分現像剤で現像する現像器を複数備え
た画像形成装置であって、トナーと磁性キャリアの分光
反射率が類似しない第１現像剤を内蔵した第１現像器
と、トナーと磁性キャリアの分光反射率が類似する第２
現像剤を内蔵した第２現像器と、前記第１現像器に設け
られ、前記第１現像剤に光を照射し、照射された光のう
ち反射光の強度に基づいて、前記第１現像器のトナー濃
度を検出するトナー濃度検出手段と、前記トナー濃度検
出手段によって検出されたトナー濃度に基づいて、前記
第１現像器へトナーを補給する第１トナー補給手段と、
前記感光体上に所定の作像条件の下で前記第１及び第２
現像剤によって基準トナー像を形成させ、基準トナー像
の画像濃度を測定し、測定された画像濃度に基づいて、
前記第１及び第２現像器の現像効率を演算する現像効率
演算手段と、前記現像効率演算手段によって演算された
第１及び第２現像器の現像効率に基づいて、前記第２現
像器のトナー補給量を決定するトナー補給量決定手段
と、前記トナー補給量決定手段によって決定されたトナ
ー補給量に基づいて、前記第２現像器へトナーを補給す
る第２トナー補給手段と、を備えたことを特徴とする。

【００１０】また、請求項３に記載された画像形成装置
は、デジタルの画像信号に基づいて感光体上に静電潜像
を形成し、該静電潜像をトナーと磁性キャリアとを含む
２成分現像剤で現像する現像器を複数備えた画像形成装
置であって、トナーと磁性キャリアの分光反射率が類似
しない第１現像剤を内蔵した第１現像器と、トナーと磁
性キャリアの分光反射率が類似する第２現像剤を内蔵し
た第２現像器と、前記第１現像器に設けられ、前記第１
現像剤に光を照射し、照射された光のうち反射光の強度
に基づいて、前記第１現像器のトナー濃度を検出するト
ナー濃度検出手段と、前記トナー濃度検出手段によって
検出されたトナー濃度に基づいて、前記第１現像器へト
ナーを補給する第１トナー補給手段と、前記画像信号に
含まれている濃度情報に基づいて前記第１及び第２現像
器のトナー消費量を予測するトナー消費量予測手段と、
前記トナー消費量予測手段によって予測された前記第１
及び第２現像器のトナー消費量と、前記第１トナー補給
手段によって第１現像器へ補給されたトナー補給量と、
に基づいて前記第２現像器のトナー補給量を決定するト
ナー補給量決定手段と、前記トナー補給量決定手段によ
って決定されたトナー補給量に基づいて、前記第２現像
器へトナーを補給する第２トナー補給手段と、を備えた
ことを特徴とする。

【００１１】また、請求項４に記載された画像形成装置
は、感光体上に形成された静電潜像をトナーと磁性キャ
リアとを含む２成分現像剤で現像する現像器を複数備え
た画像形成装置であって、トナーと磁性キャリアの分光
反射率が類似しない第１現像剤を内蔵した第１現像器
と、トナーと磁性キャリアの分光反射率が類似する第２
現像剤を内蔵した第２現像器と、前記第１現像器に設け
られ、前記第１現像剤に光を照射し、照射された光のう
ち反射光の強度に基づいて、前記第１現像器のトナー濃
度を検出するトナー濃度検出手段と、前記第１トナー濃
度検出手段によって検出されたトナー濃度に基づいて、
前記第１現像器へトナーを補給する第１トナー補給手段
と、前記第１現像器に設けられ、前記第１現像剤の透磁
率の変化を検出する第１磁気式センサと、前記第２現像
器に設けられ、前記第２現像剤の透磁率の変化を検出す
る第２磁気式センサと、前記第１及び第２磁気式センサ
が検出した第１及び第２現像剤の透磁率の変化と、前記
第１トナー濃度検出手段によって検出された前記第１現
像器のトナー濃度に基づいて、前記第２現像器のトナー
補給量を決定するトナー補給量決定手段と、前記トナー
補給量決定手段によって決定されたトナー補給量に基づ
いて、前記第２現像器へトナーを補給する第２トナー補
給手段と、を備えたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】上記のように構成された、請求項１乃至４に記
載された画像形成装置において、第１現像器は、トナー
と磁性キャリアの分光反射率が類似しない第１現像剤
（例えば、カーボンブラックを含有しないトナーを含む
現像剤）を内蔵しているので、光式ＡＴＤＣにより精度
良くトナー濃度が検出され、第１トナー補給手段によっ
て適正量のトナーが補給されるので、常に適正にトナー
濃度が維持されている。

【００１３】請求項１記載の画像形成装置では、第１及
び第２現像器のトナー濃度の変化に対応して変化するパ
ラメータが検出される。したがって、第１現像器におい
ては、真のトナー濃度あるいは真のトナー補給量と、検
出されたパラメータと、の関係を知得することができ
る。一方、第１現像剤と第２現像剤は、略同一の環境の
下で、略同一に経時的変化していると推定される。この
推定から、第１現像器の真のトナー濃度あるいは真のト
ナー補給量と検出されたパラメータとの関係と、第２現
像器のパラメータと、から第２現像器のトナー補給量が
決定される。そして、決定されたトナー補給量に基づい
て、第２現像器にトナーが補給される。このようにし
て、第２現像器の第２現像剤が、光式ＡＴＤＣができな
い現像剤であっても、適正なトナー補給が行われ、トナ
ー濃度が適正に維持される。

【００１４】請求項２記載の画像形成装置では、第１現
像器に内蔵された第１現像剤と、第２現像器に内蔵され
た第２現像剤の基準トナー像を感光体上に所定の作像条
件（現像バイアス値，感光体電位，露光量等）の下で形
成させ、それぞれの現像効率（一定現像電位差、一定面
積当たりの感光体上のトナー付着量）を演算する。現像
効率は、第１現像剤と第２現像剤で、体積変化や静電特
性の変化に対しては略同一の傾向をもって変化する。し
たがって、作像条件が適正であれば、第１現像剤と第２
現像剤の現像効率の差異は、トナー濃度の差異であると
推定できる。この推定に基づき、第１現像剤の現像効率
と第２現像剤の現像効率を比較して、第２現像剤の現像
効率が高ければ、トナーが過剰に供給されトナー帯電量
が低下しているものとしてトナーを補給しない。逆に、
第２現像剤の現像効率が低ければ、トナーが不足しトナ
ー帯電量が上昇しているものとして、第１現像剤の現像
効率と略同一となるようにトナーを補給する。このよう
して第２現像器のトナー濃度が適正に維持される。

【００１５】また、請求項３記載の画像形成装置では、
デジタルの画像信号に含まれている濃度情報に基づいて
第１及び第２現像剤のトナー消費量を予測する。第１現
像器は光式ＡＴＤＣによって、実際にトナーが補給され
ている。そのため、第１現像剤については、デジタルの
画像信号から予測されたトナー消費量と、実際のトナー
補給量の関係が知得される。一方、第１現像剤と第２現
像剤では、予測されたトナー消費量と、実際のトナー補
給量の関係は、略同一であると推定される。この推定か
ら、第１現像剤のトナー消費量とトナー補給量の関係
に、第２現像剤のトナー予測量を当てはめることによっ
て、第２現像剤のトナー補給量を演算することができ
る。演算されたトナー補給量に基づいて、第２現像器に
トナーを補給すれば、第２現像器のトナー濃度は適正に
維持される。

【００１６】また、請求項４記載の画像形成装置では、
第１現像剤は、光式センサでトナー濃度が検出されてい
ると同時に、磁気式センサによって現像剤の透磁率の変
化が測定されている。そのため、光式センサに対する磁
気式センサのトナー濃度の検出誤差を知得できる。一
方、第１現像剤と第２現像剤では、磁気式センサの出力
誤差は略同一であると推定される。したがって、知得さ
れた検出誤差の分を補正して第２現像剤のトナー濃度と
し、このトナー濃度に基づいてトナー補給を行う。この
ようにして、第２現像器のトナー濃度は適正に維持され
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の実施形態について説明する。［第１実施形態］（複写機の構成）図１はデジタル方式のフルカラー複写
機の全体構成を示す。この複写機は概略、イメージリー
ダユニット１と、レーザ走査ユニット１０と、フルカラ
ー作像ユニット２０と、給紙部５０と、から構成されて
いる。

【００１８】イメージリーダユニット１は、プラテンガ
ラス９上にセットされた原稿の画像を読み取るスキャナ
２と、読み取った画像を画像データに変換処理する画像
信号処理部６とで構成されている。スキャナ２は密着型
のカラーイメージセンサ（ＣＣＤ）３を備えた周知のも
ので、モータ５で駆動されて矢印ａ方向に移動して原稿
を走査する。ＣＣＤ３は、原稿の画像からＲ（レッ
ド），Ｇ（グリーン），Ｂ（ブルー）の３原色信号を１
ラインずつ読み取り、画像信号処理部６に出力する。画
像信号処理部６は、ＣＣＤ３からの３原色信号を、Ｙ
（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｂｋ
（ブラック）の４色に対応する８ビットの画像データに
変換し、同期用のバッファメモリ７に転送する。

【００１９】レーザ走査ユニット１０は、レーザダイオ
ードから射出されるレーザビームを変調して矢印ｂ方向
に回転する感光体ドラム２１上に静電潜像を形成する周
知のものである。レーザ走査ユニット１０は、バッファ
メモリ７から入力される印字データに対して、感光体の
階調特性に応じた階調補正を行った後、Ｄ／Ａ変換して
レーザダイオード駆動信号を生成し、この駆動信号に基
づいてレーザダイオードを発光させる。

【００２０】フルカラー作像ユニット２０は、感光体ド
ラム２１と転写ドラム３１を中心として構成されてい
る。感光体ドラム２１の周囲には、帯電チャージャ２
２、現像部４０、残留トナーを清掃するクリーナ２３、
残留電荷を消去するイレーサランプ２４が設置されてい
る。現像部４０は、磁性キャリアと、上段から順次シア
ン，マゼンタ，イエロー，ブラックのトナーとを含む現
像剤を収容した現像器４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ，４１Ｂ
ｋを備え、感光体ドラム２１上に各色の静電潜像が形成
されるごとに、対応する現像器が駆動される。カラート
ナーを内蔵した現像器４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ内には、
それぞれのカラートナーを補給するための光式ＡＴＤＣ
センサ４３Ｃ，４３Ｍ，４３Ｙが設けられている。ま
た、シアン，マゼンタ，イエロー，ブラックのトナーは
それぞれホッパ４２Ｃ，４２Ｍ，４２Ｙ，４２Ｂｋに収
容されており、後述するトナー補給制御によって現像器
４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ，４１Ｂｋへ補給される。さら
に、感光体ドラム２１の周囲には、感光体ドラム２１の
表面電位を検出する電位センサ６３と、テストトナー像
の画像濃度を検出するＡＩＤＣセンサ６４とが配置され
ている。

【００２１】転写ドラム３１は、感光体ドラム２１と同
速で矢印ｃ方向に回転駆動可能に設置され、その表面に
巻きつけたシート上にトナー画像を転写させるものであ
る。この転写ドラム３１はシートの先端をチャッキング
するための爪部材３２、シートを分離するための爪部材
３３を備えている。また、感光体ドラム２１と対向する
位置の転写ドラム３１の内部には転写チャージャ３４が
配置されている。さらに、転写チャージャ３４から回転
方向に所定の距離だけ離れた位置には、転写ドラム３１
を挾むように２つの除電チャージャ３５，３６が互いに
対向して配置されており、除電チャージャ３５，３６か
ら回転方向に所定の距離だけ離れた位置で転写ドラム３
１の外側には残留トナーのクリーナ３７が配置されてい
る。

【００２２】給紙部５０は２段の給紙トレイ５１，５２
を備え、オペレータによって選択されたいずれかのトレ
イ５１，５２から１枚づつシートが給紙される。給紙さ
れたシートは搬送路５３上を搬送され、転写ドラム３１
の周囲に巻きつけられる。

【００２３】フルカラーの画像形成に際しては、感光体
ドラム２１上にシアン，マゼンタ，イエロー及びブラッ
クのトナー画像が順次形成され、それぞれのトナー画像
が転写ドラム３１に巻きつけられたシート上に、転写チ
ャージャ３４からの放電により順次転写されて重ね合わ
される。４色の画像がシート上で合成されると、爪部材
３２がシートのチャッキングを解除すると共に、爪部材
３３が動作してシートを転写ドラム３１から分離する。
分離されたシートは搬送ベルト５５によって定着器５６
に送りこまれ、ここでトナーの定着を施された後、排出
ローラ５７からトレイ５８上へ排出される。

【００２４】（複写機の制御）図２は、前記複写機のプ
リンタ制御系のブロック図を示し、プリンタ中央制御部
（以下、単にＣＰＵと記す）２０１を中心に構成されて
いる。ＣＰＵ２０１には制御用プログラムが格納されて
いる制御ＲＯＭ２０２と、各種データが格納されている
データＲＯＭ２０３と、ＲＡＭ２０４とが接続されてい
る。

【００２５】ＣＣＤ３によって読み取られた画像は、画
像信号処理部６の画像データ変換部２０５で画像データ
に変換され、γ補正部２０６に出力される。γ補正部２
０６でγ補正された画像データは、バッファメモリ７に
転送される。次に、発光信号発生回路２１０から発光タ
イミング信号が入力されると、画像データはイメージリ
ーダ部１０のＤ／Ａ変換部２０７でアナログ信号に変換
され、アナログ信号に対応してレーザダイオードが光源
駆動部２０８によって制御され、レーザビームが明滅さ
れる。なお、実施形態のフルカラー複写機では、画像の
階調をレーザビームの強度を変調することにより表現し
ている。

【００２６】現像器４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ，４１Ｂｋ
は、ＣＰＵ２０１からの制御信号が入力される現像器駆
動回路２１３よって駆動される。また、光式センサ４３
Ｃ，４３Ｍ，４３Ｙの出力は、ＣＰＵ２０１に入力され
る。ＣＰＵ２０１は、それぞれの光式センサの出力値か
らシアン，マゼンタ，イエロー現像器４１Ｃ，４１Ｍ，
４１Ｙのトナー濃度を検出し、検出されたトナー濃度に
基づき各現像器へのトナー補給量を決定する。さらにＣ
ＰＵ２０１は、トナー補給量に対応する制御信号をトナ
ー補給駆動装置２１１に出力する。トナー補給駆動装置
２１２では、ＣＰＵ２０１からの制御信号に基づいて、
トナー濃度が所定の値より低くなれば、シアン，マゼン
タ，イエローのトナーが収容されているホッパー４２
Ｃ，４２Ｍ，４２Ｙから、現像器４１Ｃ，４１Ｍ，４１
Ｙにトナーを補給する。光式センサが取り付けられてい
ない現像器Ｂｋのトナー濃度制御については後述する。

【００２７】さらに、ＣＰＵ２０１には、電位センサ６
３とＡＩＤＣセンサ６４とからの出力値が、入力されて
いる。ＣＰＵ２０１は、これらの出力値に基づき、現像
バイアスＶｂ発生ユニット２１１とグリッド電位Ｖｇ発
生ユニット２１５に制御信号を出力して画像濃度を制御
する。また、ＣＰＵ２０１には、操作パネル２１６から
の各種信号が入力されている。

【００２８】（画像濃度制御（以下、ＡＩＤＣとい
う））第１実施形態のフルカラー複写機において、露光
前の感光体ドラム２１の帯電電位Ｖ0は、グリッド電圧
Ｖｇと略同一で、帯電電位Ｖ0はグリッド電圧Ｖｇを変
更することで制御できる。なお、この帯電電位Ｖ0は感
光体に対向して設けられた電位センサ６３により測定さ
れる。

【００２９】第１実施形態の画像形成装置は、レーザ走
査ユニット５０から放射されるレーザビームで露光され
て低電位Ｖｉ（ほぼ０Ｖ）となった画像部にトナーを付
着させる反転現像を採用している。感光体ドラム２１の
帯電電位がマイナスであれば、トナーの帯電極性もマイ
ナスであり、現像器の現像スリーブに対してはマイナス
極性の現像バイアス値Ｖｂを印加する。反転現像におい
て、トナーはこの現像バイアス値Ｖｂより電位が低い部
分に付着する。

【００３０】以下、ＡＩＤＣの説明を行うが、この説明
を行う前に、感光体ドラム上の電位が、現像バイアス値
Ｖｂと等しい部分と露光によって現像バイアス値Ｖｂよ
り低くなった部分との電位差を現像電位差ΔＶ（Ｖ）
と、現像電位差１００Ｖ当たりの感光体ドラム表面のト
ナー付着量を現像効率η（mg/cm²・100V）と定義する。

【００３１】ＡＩＤＣでは、まず所定のグリッド電圧Ｖ
ｇ、現像バイアス値Ｖｂ及び露光量の下で感光体ドラム
２１の上にテストトナー像を形成し、ＡＩＤＣセンサ６
４によってテストトナー像の散乱反射光を検出し、テス
トトナー像の画像濃度を得る。検出された画像濃度は、
ＣＰＵ２０１へ入力され、データＲＯＭ２０３にメモリ
されたデータによって現像効率ηが演算される。ここで
求められた現像効率ηに対応してグリッド電圧Ｖｇと現
像バイアス値Ｖｂとを画像が最大濃度レベルとなるよう
に変化させれば、環境条件に対応した最大の画像濃度を
維持できる。

【００３２】最大画像濃度レベルを得ることのできるグ
リッド電圧Ｖｇと現像バイアス値Ｖｂは対として設定さ
れ、テーブルとしてデータＲＯＭ２０３に格納されてい
る。また、グリッド電圧Ｖｇと現像バイアス値Ｖｂが変
化すると、その変化にともなって感光体の階調特性も変
化するため、それぞれのグリッド電圧Ｖｇと現像バイア
ス値Ｖｂに応じたγ補正データも必要となる。グリッド
電圧Ｖｇと現像バイアスＶｂに応じたγ補正データは予
め設定されており、テーブルとしてデータＲＯＭ２０３
に格納されている。以上説明したＡＩＤＣは、シアン，
マゼンタ，イエロー，ブラックの４色それぞれについて
行われる。

【００３３】以下の表１に画像濃度テーブルの一例を示
す。表１は、シアントナー付着量から演算された現像効
率ηに対応する現像電位差ΔＶ、グリッド電圧Ｖｇと現
像バイアス値Ｖｂ、γ補正テーブルを表わしている。

【００３４】

【表１】

【００３５】ＡＩＤＣの結果、現像効率ηが求まり、Ａ
ＩＤＣを行っている時点で最大画像濃度となるグリッド
電圧Ｖｇ，現像バイアス値Ｖｂ，γ補正テーブルが表１
から１つ決まる。これらに基づいて、ＣＰＵ２０１は、
Ｖｂ発生ユニット２１１，Ｖｇ発生ユニット２１５，γ
補正部２０６にそれぞれ制御信号を出力し、現像バイア
ス値Ｖｂ，グリッド電圧Ｖｇ，γ補正テーブルを設定す
る。以後、設定された現像バイアス値Ｖｂ，グリッド電
圧Ｖｇ，γ補正テーブルに基づいて画像形成を行えば、
常に適正な画像濃度の画像が出力される。

【００３６】なお、ＡＩＤＣは、現像バイアス値Ｖｂ，
グリッド電圧Ｖｇ，γ補正テーブルの各パラメータをす
べて設定する制御に限られず、設定するパラメータを任
意に組み合わせてよい。また、ＣＰＵ２０１から発光信
号制御回路２１６に制御信号を出力することによってレ
ーザダイオード２０９の発光強度を制御し、感光体を露
光する露光量を設定してもよい。

【００３７】（トナー濃度制御）第１実施形態のフルカ
ラー複写機において、シアン，マゼンタ，イエローのト
ナー補給量は、シアン，マゼンタ，イエローの現像器４
１Ｃ，４１Ｙ，４１Ｍに設けられた光式センサによって
トナー濃度が検出され、このトナー濃度に基づいて決定
される。一方、ブラック現像器４１Ｂｋでは、現像効率
ηから求められたトナー濃度に現像器４１Ｃに備えられ
た光式センサによるＡＴＤＣからの情報に基づいた補正
を加えて制御が行われている。上記のうち、光式ＡＴＤ
Ｃは周知であるので、以下、ブラック現像器４１Ｂｋの
トナー濃度制御について説明する。

【００３８】図３は、右側に高温高湿環境（３０°Ｃ，
１５ｇ／ｍ³）、標準環境（２０°Ｃ，６ｇ／ｍ³）、低
温低湿環境（１０°Ｃ，３ｇ／ｍ³）の各場合における
現像効率ηとトナー濃度の関係、左側にＡＩＤＣセンサ
６４の出力電圧と現像効率ηの関係を表わしたグラフで
ある。なお、ここで表わされている湿度は絶対湿度であ
って、絶対湿度は体積１立方メートルの空気中に含まれ
ている水蒸気量をｇ／ｍ³単位で表わしたものと定義す
る。

【００３９】始めに、ブラック現像剤のＡＩＤＣによる
トナー補給制御を、図３を参照して説明する。データＲ
ＯＭ２０３には、ＡＩＤＣセンサ６４の出力値と現像効
率ηの関係（図３左側のグラフ）を示すテーブル、標準
環境における現像効率ηとトナー濃度の関係（図３右側
の標準環境を示す直線のグラフ）とを示すテーブル、及
び適正なトナー濃度(第１実施形態の場合８％)に対する
標準現像効率ηSTDが格納されている。ＡＩＤＣが行わ
れると、ＡＩＤＣセンサ６４の出力電圧がＣＰＵ２０１
に入力され、現像効率ηが計算される。この現像効率η
とデータＲＯＭ２０３にメモリされた標準現像効率ηST
Dとを比較して、現像効率ηの方が大きければ、トナー
が過剰に供給されトナー帯電量が低下しているとして、
トナー補給は行われない。逆に、現像効率ηの方が小さ
ければ、トナーが不足しトナー帯電量が上昇していると
してトナー補給を行う（図３右側のグラフ参照）。

【００４０】このようにして、ＡＩＤＣでは現像剤中の
トナー濃度は一定の作像条件の下での現像効率ηを計算
することで検出されている。したがって、現像効率ηの
変動が現像器中のトナー濃度の変動にのみ起因している
のであれば、現像器中のトナー濃度は一定に維持され
る。しかし、電子写真方式の画像形成装置では作像条件
の変化によって現像効率ηが変動することが知られてい
る。

【００４１】図４は、現像効率ηと絶対湿度の関係を示
したグラフである。図４からも分かるように、絶対湿度
が上昇し空気中の水蒸気量が増加すると、現像剤の帯電
量が低下するので、同一のトナー濃度であっても現像効
率ηが上昇する。逆に、絶対湿度が下降し空気中の水蒸
気量が減少すると現像剤の帯電量が上昇するので、同一
のトナー濃度であっても現像効率ηが低下する。

【００４２】また、コピー枚数（耐久度合）が増加する
と、磁性キャリアの表面がトナーにより汚染されるなど
して磁性キャリアが劣化し、帯電特性が変化するので現
像効率ηが変動する。図５は、同一条件（トナー濃度８
％，絶対湿度６ｇ／ｍ³）でコピー枚数を増加させた場
合の現像効率ηの変化を示すグラフである。コピー枚数
が増加すると、磁性キャリアの劣化でトナーの帯電量が
低下し、現像効率ηが上昇する傾向がある。上述の他、
温度変化，装置の使用状況（現像器休止時間，画像の種
類）等の作像条件の変化により、現像効率ηが変化する
ことが知られている。

【００４３】このように現像効率ηが変化すると、前述
のＡＩＤＣセンサ６４の出力から予測されたトナー濃度
と真のトナー濃度の差が大きくなり、トナー補給量が適
正に決定されなくなり、現像器内のトナー濃度が適正に
維持できない。例えば絶対湿度の変化に対して、現像効
率ηとトナー濃度の関係は図３右側のグラフのように変
化するので、標準環境においてトナー濃度８％に対応す
る標準現像効率ηSTDに対して、標準現像効率ηSTDから
予測されるトナー濃度は高温高湿環境では約４％，低温
低湿環境では約１３％となる。すなわち、予測されたト
ナー濃度と真のトナー濃度の差は約９％にもなり、トナ
ー濃度を適正に維持することができない。

【００４４】よって、現像効率ηだけに基づいてトナー
補給を行うと、適正なトナー濃度より低くてもトナーが
補給されなかったり、逆に適正なトナー濃度であっても
トナーが過剰に補給されたりして、現像器内のトナー濃
度が適正に維持されない場合が発生する。そのため、Ａ
ＩＤＣにより現像効率ηを求め現像器に対するトナー補
給量を求めるだけでは、十分に現像器中のトナー濃度を
制御することは難しかった。

【００４５】ところで、４色の現像器を備えたフルカラ
ー複写機の場合、それぞれの現像器はほぼ同一の環境，
コピーモード，耐久度合の下で使用されている。したが
って、シアンの現像剤とブラックの現像剤は、現像剤の
特性に起因する微差はあるものの、ほぼ同一の傾向をも
って、作像条件の変化に対応している。

【００４６】図６は、シアン現像器４１Ｃとブラック現
像器４１Ｂｋのトナー濃度８％における現像効率ηの関
係を実験的に求めたグラフである。図６からも、分かる
ようにシアントナーとブラックトナーの現像効率とは、
ほぼ同様の傾向をもって変化しているので、シアントナ
ーの現像効率が知得されれば、ブラックトナーの現像効
率を一義的に求めることができる。

【００４７】一方、シアン現像器４１Ｃは、環境，コピ
ーモード，耐久度合等が変化しても、検出誤差が生じに
くい光式ＡＴＤＣによってトナー濃度が制御されてい
る。このため、シアン現像器４１Ｃは現像効率ηが変動
していても、現像器内のトナー濃度は一定に維持されて
いる。よって、シアントナーについては、現像効率ηは
常に適正なトナー濃度の条件下で演算される。逆に言う
と、ＡＩＤＣから演算されるシアントナーの現像効率η
は、適正トナー濃度を表わしているといえる。

【００４８】第１実施形態の画像形成装置では、上記の
考え方に基づいて、ブラック現像器４１Ｂｋのトナー濃
度制御を以下のように行っている。すなわち、シアント
ナーとブラックトナーの現像効率は同様に変化するので
あるから、シアントナーの適正トナー濃度に対する現像
効率ηは、ブラックトナーに対しても、適正トナー濃度
に対する現像効率ηに対応する。そこで、ＡＩＤＣによ
りトナー補給を行う際に、シアントナーの現像効率ηを
図６に基づいてブラックトナーの現像効率ηに換算し、
換算されたブラックトナーの現像効率ηを標準現像効率
ηSTDとして置換する。そして、この新たな標準現像効
率ηSTDとＡＩＤＣから演算されたブラックトナーの現
像効率ηとを比較して、ブラックトナーの補給量を決定
する。

【００４９】第１実施形態では、シアントナーの現像効
率ηに対するブラックトナーのトナー濃度８％における
現像効率ηを６ビットのデータとして、データＲＯＭ２
０３に、格納している。このデータによって、ＣＰＵ２
０１でブラックトナーの標準現像効率ηSTDが逐次置換
され、ＡＩＤＣセンサによるトナー濃度制御が行われ
る。

【００５０】以下、具体的なトナー濃度制御を図７のフ
ローチャートを参照して説明する。複写機に電源が投入
されると初期設定がなされ（Ｓ１）、キー入力が受け付
けられる（Ｓ２）。キー入力では、オペレータによって
コピー枚数やコピーモードが設定される。

【００５１】次に、プリントスイッチがＯＮされたか否
かが判断される（Ｓ３）。プリントスイッチがＯＮされ
ていなければ、キー入力の受け付け（Ｓ２）に戻り、Ｏ
Ｎされていれば、ＡＩＤＣセンサによるテストトナー像
の測定が行われる（Ｓ４）。ＡＩＤＣセンサによるテス
トトナー像の測定では、前述したように所定の現像電位
差ΔＶによって、感光体上にテストトナー像が形成さ
れ、シアン，マゼンタ，イエロー，ブラックの現像効率
ηが求められる。

【００５２】次に、シアンの複写であるかどうかが判断
され（Ｓ５）、シアンの複写が行われなければマゼンタ
の複写の判断（Ｓ１５）に進む。シアンの複写が行われ
るのであれば、ＡＩＤＣセンサによるテストトナー像の
測定（Ｓ４）で求められたシアン現像剤の現像効率ηに
応じて、データＲＯＭ２０３に格納されている表１のグ
リッド電圧Ｖｇ、現像バイアスＶｂ、γ補正テーブルが
選択され設定される（Ｓ６）。次に周知の電子写真方式
の画像形成が行われ、同時にシアン現像器４１Ｃに対し
て、光式センサ４３ＣによるＡＴＤＣによってトナー濃
度が調節される（Ｓ７）。さらに複写とトナー濃度の調
節を続けるか否かが判断され（Ｓ８）、動作を続行させ
る場合、マゼンタの複写の判断（Ｓ１５）に進む。複写
を終了する場合、キー入力の受け付け（Ｓ２）に戻る。

【００５３】次に、マゼンタによる複写動作（Ｓ１５〜
Ｓ１８）、及びイエローによる複写動作（Ｓ２５〜Ｓ２
８）がシアンの場合と全く同様に順に行われる。

【００５４】イエローによる複写とトナー濃度の調節が
終了、あるいはイエローによる複写が行われなければブ
ラックによる複写に進行する。まずＡＩＤＣセンサによ
るテストトナー像の測定（Ｓ４）で求められたブラック
現像剤の現像効率ηに応じて、データＲＯＭ２０３に格
納されている表１のグリッド電圧Ｖｇ、現像バイアスＶ
ｂ、γ補正テーブルが選択され設定される（Ｓ３６）。
次に、ＲＯＭ２０３のデータによって、シアン現像剤の
現像効率ηに基づきブラック現像剤の標準現像効率ηST
Dが置換される（Ｓ３７）。そして、ブラック現像剤の
ＡＩＤＣセンサによるテストトナー像の測定（Ｓ４）に
よって測定されたブラック現像剤の現像効率ηと、補正
された標準現像効率ηSTDの大小比較が行われ（Ｓ３
８）、現像効率ηの方が大きければトナー濃度が高いと
判断され、トナー補給は行われない。一方、現像効率η
の方が小さければトナー濃度が低いと判断され、トナー
補給が行われる（Ｓ３９）。続けて、周知の電子写真方
式のブラックの画像の形成が行われる（Ｓ４０）。以上
の動作が終了すると、キー入力の受け付け（Ｓ２）に戻
る。

【００５５】したがって、ブラック現像器４１Ｂｋで
は、光式ＡＴＤＣによってトナー濃度が適正に制御され
ているシアン現像器４１Ｃの現像効率ηに基づきブラッ
クトナーの標準現像効率ηSTDが設定されるので、ＡＩ
ＤＣによっても適切なトナー補給量が決定される。

【００５６】なお、第１実施形態では、シアントナーの
現像効率ηに基づいてブラックトナーの標準現像効率η
STDを置換したが、マゼンタトナーやイエロートナーの
現像効率ηに基づいて、ブラックトナーの標準現像効率
ηSTDを置換してもよい。また、シアン，マゼンタ，イ
エローのいずれかの現像器１つに光式ＡＴＤＣセンサを
設け、他の現像器をすべてＡＩＤＣによってトナー補給
量を決定したり、シアン，マゼンタ，イエローの現像器
うち１つをＡＩＤＣによってトナー補給量を決定したり
する等、トナー補給量の決定に際して光式ＡＴＤＣとＡ
ＩＤＣを任意に組み合わせてもよい。

【００５７】さらに第１実施形態では、データはすべて
データＲＯＭ２０３にテーブルとして格納したが、例え
ば適当な関数でシアントナーとブラックトナーの図６に
対応する現像効率ηの関係を近似し、ブラックトナーの
現像効率ηをその関数から逐次求めていくようにすれ
ば、メモリの消費を少なくすることができる。

【００５８】［第２実施形態］複写機の構成及び制御第２実施形態のフルカラー複写機の構成は、第１実施形
態の場合と概略同一であるので、以下、異なる部分のみ
を記述し同一の部分はその説明を省略する。

【００５９】図８のブロック図において、ＣＣＤ３によ
って読み取られた画像を画像データに変換する画像デー
タ変換部２０５から画像データが出力され、ドットカウ
ンタ部３０１に入力する。ドットカウンタ部３０１で
は、シアン，マゼンタ，イエロー，ブラックごとに、１
画像分の画像データに対する各階調レベルの画素数が合
計される。この画素数の合計は、ＣＰＵ２０１に入力さ
れる。

【００６０】また、各色の現像器駆動回路２１３の駆動
回数が、現像器駆動回路２１３に接続されたカウンタ２
１４によりカウントされ、ＣＰＵ２０１に入力されてい
る。

【００６１】トナー濃度制御第２実施形態に備えられた４つの現像器のうち、シアン
現像器４１Ｃ，マゼンタ現像器４１Ｍ，イエロー現像器
４１Ｙの各現像器は第１実施形態と同様に、光式ＡＴＤ
Ｃにより現像器内のトナー濃度を制御している。一方、
ブラック現像器４１Ｂｋのトナー濃度は、ドットカウン
タ方式によって予測されたトナー消費量に、シアン現像
器４１Ｃに備えられた光式ＡＴＤＣによって補給された
実際のシアントナーの補給量に基づいた補正を加えて制
御が行われている。以下、このブラック現像器４１Ｂｋ
のトナー濃度制御について説明を行う。

【００６２】ドットカウンタ方式のトナー濃度制御で
は、ドットカウンタ部３０１において、同一階調の画素
数がカウントされ、１画像全体の各階調レベルの画素数
が検出される。さらに、ＣＰＵ２０１は、この画素数
を、所定の階調レベルに対する感光体ドラム２１へのト
ナー付着量を換算する換算テーブルでトナー消費量に換
算し、画像のトナー消費量が予測される。そして、トナ
ー補給量と同一のトナーを現像器に補給し、現像器のト
ナー濃度が適正に維持される。以下の表２に、所定の階
調レベルから感光体ドラム２１へのトナー付着量を換算
する換算テーブルの一例を示す。第２実施形態では、表
２のテーブルがデータＲＯＭ２０３にメモリされてい
る。

【００６３】

【表２】

【００６４】図９は、実際の画像の階調レベルと感光体
ドラム２１へのトナー付着量の関係を示すグラフであ
る。実際の現像器では、同一の階調レベルであっても、
点線で示した幅をもってトナー付着量が変化している。
これは第１実施形態の説明で述べたように環境の変化，
コピーモード，耐久度合の変化に対応して現像効率ηが
変化するためである。この点を解消するため、第２実施
形態の画像形成装置においてもＡＩＤＣが行われている
が、トナー付着量を図８の実線から外れないように制御
することは困難である。また、トナー消費量は、画像形
成とは無関係な飛散トナーの影響も大きい。

【００６５】そこで、第２実施形態の画像形成装置で
は、上記のようなドットカウンタ方式のトナー濃度の予
測の精度を上げるため、ブラックトナーのトナー補給量
をシアン現像器４１Ｃのトナー消費量とトナー補給量と
の関係から決定している。これを以下に説明する。

【００６６】前述のように、シアン現像器４１Ｃは、環
境，コピーモード，耐久度合等が変化しても、検出誤差
が生じにくい光式ＡＴＤＣによってトナー濃度が制御さ
れている。よって、シアン現像器４１Ｃから、ドットカ
ウンタにより予測されたトナー消費量と、実際のトナー
補給量との関係を求めることができる。この関係をグラ
フにしたものを図１０に示す。

【００６７】第２実施形態では画像データとトナー付着
量の関係が逐次変動していることを考慮し、１０枚複写
するごとに平均して図１０のグラフ上の１点を求めると
ともに、常に最も新しい２０点のデータから図１０のグ
ラフを直線近似している。

【００６８】シアン現像器４１Ｃとブラック現像器４１
Ｂｋとの環境，コピー枚数，使用状況は略同一である。
そのため、シアン現像器４１Ｃとブラック現像器４１Ｂ
ｋとで、ドットカウンタにより予測されたトナー消費量
と実際のトナー補給量との関係は、略同一であると推定
できる。この推定に基づき、第２実施形態のブラックト
ナーの濃度制御については、従来のドットカウンタ方式
によってトナー消費量を予測し、このトナー消費量から
図１０のグラフによってトナー補給量を決定し、トナー
濃度制御を行っている。

【００６９】以下、第２実施形態の画像形成装置のＣＰ
Ｕ２０１が行う具体的なトナー濃度制御を図１１乃至図
１３のフローチャートを参照して説明する。図１１は、
第２実施形態の複写機のトナー補給制御ルーチンを表わ
す。始めに、複写機に電源が投入されると初期設定がな
され（Ｓ１０１）、キー入力が受け付けられる（Ｓ１０
２）。キー入力では、オペレータによってコピー枚数や
コピーモードが設定される。

【００７０】次に、プリントスイッチがＯＮされたか否
かが判断される（Ｓ１０３）。プリントスイッチがＯＮ
されていなければ、キー入力の受け付け（Ｓ１０２）に
戻り、ＯＮされていれば、ＡＩＤＣセンサによるテスト
トナー像の測定が行われる（Ｓ１０４）。ＡＩＤＣセン
サによるテストトナー像の測定では、前述したように所
定の現像電位差ΔＶによって、感光体上にテストトナー
像が形成され、それぞれの現像剤の現像効率ηが求めら
れる。

【００７１】次に、シアンの複写であるかどうかが判断
され（Ｓ１０５）、シアンの複写が行われなければマゼ
ンタの複写の判断（Ｓ１１５）に進む。シアンの複写が
行われるのであれば、ＡＩＤＣセンサによるテストトナ
ー像の測定（Ｓ１０４）で求められたシアン現像剤の現
像効率ηに応じて、第１実施形態で説明したデータＲＯ
Ｍ２０３に格納されている表１のグリッド電圧Ｖｇ、現
像バイアスＶｂ、γ補正テーブルが選択され設定される
（Ｓ１０６）。次に原稿が読み取られ（Ｓ１０７）、画
像データ変換部２０５によってシアン画像データが発生
する。さらに周知の電子写真方式の画像形成が行われ、
同時にシアン現像器４１Ｃに対して光式ＡＴＤＣによっ
てトナー濃度が調節される（Ｓ１０８）。次にＳ１０７
で得られた画像データと、実際に光式ＡＴＤＣによって
Ｓ１０８で補給したトナー補給量データとをデータ処理
する（Ｓ１０９）。この処理の詳細は後述する。さらに
複写を終了するか否かが判断され（Ｓ１１０）、終了し
ない場合、マゼンタの複写の判断（Ｓ１１５）に進む。
終了する場合は、キーの入力（Ｓ１０２）に戻る。

【００７２】次に、マゼンタによる複写動作（Ｓ１１５
〜Ｓ１１９）、及びイエローによる複写動作（Ｓ１２５
〜Ｓ１２９）が、Ｓ１０９の処理を除いてシアンの場合
と全く同様に順次行われる。

【００７３】イエローによる複写とトナー濃度の調節が
終了、あるいはイエローによる複写が行われなければブ
ラックによる複写に進行する。まずＡＩＤＣセンサによ
るテストトナー像の測定（Ｓ１０４）で求められたブラ
ック現像剤の現像効率ηに応じて、データＲＯＭ２０３
に格納されている表１のグリッド電圧Ｖｇ、現像バイア
スＶｂ、γ補正テーブルが選択され設定される（Ｓ１３
６）。次に原稿が読み取られ（Ｓ１３７）、画像データ
変換部２０５によってブラックの画像データが発生す
る。この信号に基づきブラックのトナー補給量算出補正
処理（Ｓ１３８）が行われる。この処理の内容について
は後述する。さらに周知の電子写真方式の画像形成が行
われ（Ｓ１３９）、複写動作が終了すると、キー入力の
受け付け（Ｓ１０２）に戻る。

【００７４】図１２は、Ｓ１０９の内容であるトナー補
給データ処理の手順を表わすフローチャートである。始
めに、シアン画像の複写が１回行われるごと、換言すれ
ばシアン現像器４１Ｃが１回駆動されるごとに、Ｓ１０
７の原稿読み取りによって発生した画像データに基づ
き、今回の複写動作でのシアンのトナー消費量の予測値
Ｄが、ドットカウンタ部３０１でカウントされた画素数
に基づきＣＰＵ２０１で演算される（Ｓ１０９１）。こ
の予測値Ｄを、前回複写動作までの累積トナー消費量に
加算して、今回の複写動作までの累積トナー消費予測量
ＮＤを求め、ＲＡＭ２０４に格納する（Ｓ１０９２）。
次に、Ｓ１０８で実際に補給したシアントナーの補給量
を、前回複写動作までの累積トナー補給量に加算して、
今回の複写動作までの累積トナー補給量ＮＴを求め、Ｒ
ＡＭ２０４に格納する（Ｓ１０９３）。さらに、現像器
駆動カウンタによりカウントされたシアン現像器４１Ｃ
の駆動回数が、予めデータＲＯＭ２０３に記憶された値
１０枚に達しているか否かを判断する（Ｓ１０９４）。
１０枚に達していなければ、そのままリターンする。１
０枚に達していれば、現像器駆動カウンタをリセットし
（Ｓ１０９５）、累積トナー予測消費量ＮＤ及び累積ト
ナー消費量ＮＴを１枚当たりの平均値Ｄｍ，Ｔｍに換算
し、ＲＡＭ２０４に記憶する（Ｓ１０９６）。そして、
累積トナー消費予測量ＮＤ及び累積トナー消費量ＮＴを
リセットする（Ｓ１０９７）。次に、１枚当たりトナー
予測消費量Ｄｍ及びトナー消費量Ｔｍのデータ数が２０
個に達しているか否かを判断する（Ｓ１０９８）。２０
個に達していなければ、そのままリターンし、２０個に
達していれば、ＲＡＭから最近の２０個のＤｍ，Ｔｍの
データ組を呼出し、直線近似相関式を計算し、予測され
たトナー消費量と実際のトナー補給量のグラフ（図１
０）をテーブルとして作成し、テーブルをＲＡＭ２０４
に収納した後、リターンする（Ｓ１０９９）。なお、本
実施形態では平均するデータ数として１０個、直線近似
するデータ数として２０個を設定しているが、この数は
適宜変更しても構わない。

【００７５】図１３は、Ｓ１３８の内容であるトナー補
給量算出補正処理の手順を表わすフローチャートであ
る。始めに、ブラック現像器４１Ｂｋが１回駆動される
ごとに、Ｓ１３７の原稿読み取りによって発生した画像
データに基づき、今回の複写動作でのブラックのトナー
消費量の予測値Ｄ'がドットカウンタ部でカウントされ
る。この予測値Ｄ'を、前回複写動作までの累積トナー
消費量に加算して、今回の複写動作までの累積トナー消
費予測量ＮＤ'を求め、ＲＡＭ２０４に記憶する（Ｓ１
３８１）。次に、Ｓ１０９９で計算し作成した予測され
たトナー消費量と実際のトナー補給量のテーブルが存在
しているか否かを判断する（Ｓ１３８２）。存在してい
なければそのままリターンし、存在していれば近似式に
基づきブラックのトナー消費量の予測値Ｄ’に対するブ
ラックトナーの補給量を計算する（Ｓ１３８３）。

【００７６】以上のようにして、第２実施形態ではシア
ントナーのトナー消費量の予測値と実際の補給量との関
係からブラックトナーの補給量が計算され、ブラック現
像器４１Ｂｋ内のトナー濃度が適正に維持される。

【００７７】なお、第２実施形態では、シアン現像器４
１Ｃのトナー消費量とトナー補給量との関係に基づいて
ブラック現像器４１Ｂｋのトナー補給量を決定したが、
マゼンタ現像器４１Ｍやイエロー現像器４１Ｙで、シア
ン現像器Ｃと同様の処理を行い、ブラック現像器４１Ｂ
ｋのトナー補給量を決定してもよい。また、シアン、マ
ゼンタ，イエローの現像器のいずれか１つに光式ＡＴＤ
Ｃセンサを設け、他の現像器をすべてドットカウンタに
よってトナー濃度の制御をしてもよい。

【００７８】［第３実施形態］（複写機の構成及び制御）第３実施形態のフルカラー複
写機の構成は、第１実施形態の場合と概略同一であるの
で、以下、異なる部分のみを記述し同一の部分はその説
明を省略する。図１４において、第３実施形態のフルカ
ラー複写機は、シアン現像器４１Ｃとブラック現像器４
１Ｂｋ内部に、磁気式センサ４４Ｃ，４４Ｂｋをそれぞ
れ取り付けている。また、図１５のブロック図におい
て、磁気式センサ４４Ｃ，４４Ｂｋからの出力がＣＰＵ
２０１に入力されている。

【００７９】（トナー濃度制御）第３実施形態に備えら
れた４つの現像器のうち、シアン現像器４１Ｃ，マゼン
タ現像器４１Ｍ，イエロー現像器４１Ｙの各現像器は第
１実施形態と同様に、光式ＡＴＤＣにより現像器内のト
ナー濃度を制御している。一方、ブラック現像器４１Ｂ
ｋは、シアン現像器４１Ｃに備えられた光式センサ４３
Ｃの出力から磁気式センサ４４Ｂｋの出力誤差を計算
し、この計算結果に基づいて磁気式センサ４４Ｂｋに補
正を加えてトナー濃度の制御が行われている。以下、ブ
ラック現像器４１Ｂｋのトナー濃度の制御について説明
を行う。

【００８０】図１６は、トナー濃度の異なる現像剤を磁
気式センサを用いて濃度検出し、その出力電圧を縦軸
に、トナー濃度を横軸に表わしたグラフである。図１６
の曲線のうち、曲線Ａは標準環境（６ｇ／ｍ³），Ｂは
高湿環境（１５ｇ／ｍ³），Ｃは低湿環境（３ｇ／ｍ³）
の場合をそれぞれ表わす。

【００８１】図１６からも明らかなように、磁気式セン
サの出力値は絶対湿度の変化によって大きく影響され
る。これは、現像剤の流動性を向上させるために添加さ
れているシリカ等を主成分とする後処理剤が吸湿性を有
しているためである。空気中の水蒸気量が増加して絶対
湿度の値が大きくなると、後処理剤が膨張して体積変化
する。ところが、磁気式センサは、現像剤中の単位体積
当たりの磁束密度の変化を検出する原理である。そのた
め、後処理剤の体積変化はそのまま現像剤中の単位体積
当たりの磁束密度の変化になってしまい、磁気式センサ
は実際にはトナー濃度が変化していなくてもトナー濃度
が変化したと検出してしまう。したがって、磁気式セン
サの出力値のみに基づいてトナー補給を行うと、絶対湿
度の変化があった場合、現像器内を適正なトナー濃度に
維持することができない。

【００８２】図１７は、図１６で用いた同一の現像剤の
トナー濃度を光式センサによって検出し、その出力電圧
を縦軸に、トナー濃度を横軸に表わしたグラフである。
光式センサは、磁性キャリアとトナーで反射率が異なる
光線を現像剤に照射し、反射光線の強度を検出すること
によって、トナー濃度を検出する原理である。そのた
め、現像剤の嵩密度が変化しても出力値は影響を受けに
くい。したがって、光式センサの場合、絶対湿度の変化
に対して出力電圧は影響されず、出力電圧とトナー濃度
の関係は、標準環境，高湿環境，低湿環境のいずれの場
合も変化しない。

【００８３】図１８は、標準状態における同一の現像剤
に対する光式センサと磁気式センサの出力電圧の関係を
表わす。磁気式センサがトナー濃度を精度良く検出して
いる場合、磁気式センサと光式センサの出力電圧の関係
は、図１８の曲線によって表わされる。しかし、環境等
の影響によって磁気式センサの出力値が変化すると、２
つのセンサの出力電圧の関係は、図１８の曲線から外れ
てしまう。

【００８４】この関係を利用すれば、環境等に対する磁
気式センサの検出誤差を推定することができる。すなわ
ち、図１８のグラフをテーブルとしてＲＯＭ等に記憶さ
せておき、同一の現像剤のトナー濃度を光式センサと磁
気式センサで検出し、センサ出力値の関係をテーブルの
データと比較すれば、磁気式センサの検出誤差を推定し
定量化することができる。

【００８５】第３実施形態では、上記の考え方に基づい
てブラック現像器４１Ｂｋのトナー濃度制御を行ってい
る。これを以下に説明する。始めに、光式センサ４３Ｃ
と磁気式センサ４４Ｃによってシアン現像器４１Ｃの、
また磁気式センサ４４Ｂｋによってブラック現像器４１
Ｂｋのトナー濃度をそれぞれ検出する。また、ＣＰＵ２
０１に接続されたデータＲＯＭ２０３は、予め測定して
おいた光式センサと磁気式センサの出力値の関係と、磁
気式センサの出力電圧に対するトナー濃度の関係とをテ
ーブルとして収納している。

【００８６】次に、ＣＰＵ２０１は、シアン現像器４１
Ｃに備えられた光式センサ４０Ｃの出力電圧と、データ
ＲＯＭ２０３に記憶されている光式センサに対する磁気
式センサの出力値の関係とから、磁気式センサの出力誤
差を推定する。

【００８７】ＣＰＵ２０１は、ブラック現像器４１Ｂｋ
に備えられた磁気式センサ４４Ｂｋにも同様の出力誤差
が生じているものとして、推定された磁気式センサの出
力誤差に相当する補正値をそのまま磁気式センサ４４Ｂ
ｋの出力値に加えて、磁気式センサ４４Ｂｋの出力値と
する。この出力値とデータＲＯＭ２０３に記憶されてい
る適正トナー濃度を比較し、検出されたトナー濃度が、
データＲＯＭ２０３に記憶されている適正トナー濃度よ
り低ければ、トナー補給駆動装置２１２に駆動制御信号
を出力し、適正トナー濃度より高ければ制御信号を出力
しない。駆動制御信号を受けたトナー補給駆動装置２１
２は、現像器４１Ｂｋにトナー補給を行う。以上のよう
な手順によって、現像器４１Ｂｋのトナー濃度が適正に
維持される。

【００８８】以上説明した現像器４１Ｂｋのトナー濃度
の推定について、図１９及び図２０を参照して具体的な
数値例を示す。図１９において、曲線は図１８に示した
グラフと同様に、標準状態で同一の現像剤のトナー濃度
を光式センサと磁気式センサで測定した場合の出力電圧
の関係を示す。今、シアン現像器４１Ｃの光式センサ４
３Ｃの出力電圧が６．０Ｖ、シアン現像器４１Ｃの磁気
式センサ４４Ｃの出力電圧が２．５０Ｖであったとする
（グラフ上Ｘ点に対応）。この場合、磁気式センサ４４
Ｃの出力はグラフ上の光式センサに対する磁気式センサ
の出力の適正値（グラフ上Ｙ点に対応）に対して、０．
２６Ｖの誤差があると推定される。

【００８９】一方、図２０は、標準状態における磁気式
センサの出力値とトナー濃度の関係を表わしている。図
２０において、補正された磁気式センサ４４Ｂｋの出力
電圧２．２４Ｖ（２．５０Ｖ−０．２６Ｖ）をトナー濃
度に換算すると、５．２％が得られる。よって、ブラッ
ク現像器４４Ｂｋのトナー濃度は２．２４Ｖに対応する
５．２％と推定される。

【００９０】以下、具体的なトナー濃度制御を図２１の
フローチャートを参照して説明する。複写機に電源が投
入されると初期設定がなされ（Ｓ２０１）、キー入力が
受け付けられる（Ｓ２０２）。キー入力では、オペレー
タによってコピー枚数やコピーモードが設定される。

【００９１】次に、プリントスイッチがＯＮされたか否
かが判断される（Ｓ２０３）。プリントスイッチがＯＮ
されていなければ、キー入力の受け付け（Ｓ２０２）に
戻り、ＯＮされていれば、ＡＩＤＣセンサによるテスト
トナー像の測定が行われる（Ｓ２０４）。ＡＩＤＣセン
サによるテストトナー像の測定では、前述したように所
定の現像電位差ΔＶによって、感光体上にテストトナー
像が形成され、シアン，マゼンタ，イエロー，ブラック
の現像効率ηが求められる。

【００９２】次に、シアンの複写であるかどうかが判断
され（Ｓ２０５）、シアンの複写で行われなければマゼ
ンタの複写の判断（Ｓ２１５）に進む。シアンの複写が
行われるのであれば、ＡＩＤＣセンサによるテストトナ
ー像の測定（Ｓ２０４）で求められたシアン現像剤の現
像効率ηに応じて、データＲＯＭ２０３に格納されてい
る表１のグリッド電圧Ｖｇ、現像バイアスＶｂ、γ補正
テーブルが選択され設定される（Ｓ２０６）。次に周知
の電子写真方式の画像形成が行われ、同時にシアン現像
器４１Ｃに対して、光式センサ４３ＣによるＡＴＤＣに
よってトナー濃度が制御される（Ｓ２０７）。さらに複
写とトナー濃度の調節を続けるか否かが判断され（Ｓ２
０８）、動作を続行させる場合、マゼンタの複写の判断
（Ｓ２１５）に進み、終了する場合、キー入力の受け付
け（Ｓ２０２）に戻る。

【００９３】次に、マゼンタによる複写動作（Ｓ２１５
〜Ｓ２１８）、及びイエローによる複写動作（Ｓ２２５
〜Ｓ２２８）がシアンの場合と全く同様に順に行われ
る。イエローによる複写とトナー濃度の調節が終了、あ
るいはイエローによる複写が行われなければブラックに
よる複写に進行する。まずＡＩＤＣセンサによるテスト
トナー像の測定（Ｓ２０４）で求められたブラック現像
剤の現像効率ηに応じて、データＲＯＭ２０３に格納さ
れている表１のグリッド電圧Ｖｇ、現像バイアスＶｂ、
γ補正テーブルが選択され設定される（Ｓ２３６）。次
に、前述のように、データＲＯＭ２０３のデータによっ
てブラック現像器４１Ｂｋの磁気式センサ４４Ｂｋの出
力が補正され、トナー濃度に換算される（Ｓ２３７）。
そして、ブラック現像器４１Ｂｋの換算されたトナー濃
度と、所定の適正トナー濃度との大小比較が行われ（Ｓ
２３８）、換算されたトナー濃度の方が大きければトナ
ー濃度が高いと判断され、トナー補給が行われない。一
方、換算されたトナー濃度の方が小さければトナー濃度
が低いと判断され、トナー補給が行われる（Ｓ２３
９）。以上の動作が終了すると、キー入力の受け付け
（Ｓ２０２）に戻る。

【００９４】したがって、ブラック現像器４１Ｂｋで
は、光式ＡＴＤＣによってトナー濃度が適正に制御され
ているシアン現像器４１Ｃの光式センサ４３Ｃと磁気式
センサ４４Ｃの関係に基づきブラックトナーのトナー濃
度が設定されるので、磁気式センサ４３Ｂｋによっても
適正なトナー補給量が決定される。

【００９５】なお、第３実施形態では、シアン現像器４
１Ｃに２つのセンサを取り付けたが、マゼンタ現像器４
１Ｍやイエロー現像器４１Ｙに光式センサと磁気式セン
サを取り付けて、その出力値からブラック現像器４１Ｂ
ｋのトナー濃度を求めてもよい。また、シアン，マゼン
タ，イエローの現像器のいずれか１つに光式センサを設
け、他の現像器をすべて第３実施形態で説明したブラッ
ク現像器４１Ｂｋのように磁気式ＡＴＤＣによってトナ
ー濃度の制御をしてもよい。

【００９６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る画像
形成装置は、光式のセンサでは正確なトナー濃度が検知
できない特性の現像剤を使用した現像器のトナー濃度の
検出を精度良く行うことができ、当該現像器内に補給す
るトナーの量を過不足なく決定することができる。その
結果、当該現像器内のトナー濃度は適正に維持される。

【００９７】本発明に係る画像形成装置は、例えば、シ
アン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナーを
使ってフルカラー画像形成を行う複写機において、ブラ
ックのトナーにカーボンブラックが添加されていて光式
センサが使えない場合に適用すれば、ブラックのトナー
濃度を推定しトナー濃度を一定に保つようにトナー補給
を行うことができ特に有効である。

【００９８】したがって、本発明は、トナー濃度が一定
に保たれることによって画像濃度の低下やカブリのない
良好なコピー画像を常に得ることが可能な画像形成装置
を提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態のフルカラー複写機の装置構成の
概略図。

【図２】第１実施形態のフルカラー複写機の制御回路の
ブロック図。

【図３】現像効率とトナー濃度の関係及び現像効率とＡ
ＩＤＣセンサの出力の関係を表わしたグラフ。

【図４】現像効率と絶対湿度の関係を表わしたグラフ。

【図５】現像効率とコピー枚数の関係を表わしたグラ
フ。

【図６】第１実施形態のシアン現像器とブラック現像器
の現像効率の関係を実験的に表わしたグラフ。

【図７】第１実施形態のトナー濃度制御のフローチャー
ト。

【図８】第２実施形態のフルカラー複写機の装置構成の
概略図。

【図９】画像の階調レベルと感光体へのトナー付着量を
表わすグラフ。

【図１０】予測トナー消費量と実際のトナー補給量を表
わすグラフ。

【図１１】第２実施形態のトナー濃度制御のフローチャ
ート。

【図１２】第２実施形態のデータ処理を表わすフローチ
ャート。

【図１３】第２実施形態のトナー補給量算出補正処理を
表わすフローチャート。

【図１４】第３実施形態のフルカラー複写機の装置構成
の概略図。

【図１５】第３実施形態のフルカラー複写機の制御回路
のブロック図。

【図１６】第３実施形態の磁気式センサの絶対湿度に対
する出力特性を表わすグラフ。

【図１７】第３実施形態の光式センサの出力特性を表わ
すグラフ。

【図１８】第３実施形態の磁気式センサと光式センサの
出力電圧の関係を示すグラフ。

【図１９】第３実施形態の磁気式センサと光式センサの
出力電圧の関係から数値例を説明するグラフ。

【図２０】第３実施形態の磁気式センサの出力電圧から
数値例の場合のトナー濃度を推定方法を説明するグラ
フ。

【図２１】第３実施形態のトナー濃度制御のフローチャ
ート。

【符号の説明】

２１：感光体ドラム４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｂｋ：現像器４２Ｙ，４２Ｍ，４２Ｃ，４２Ｂｋ：ホッパー４３Ｃ，４３Ｍ，４３Ｙ：光式センサ４４Ｃ，４４Ｂｋ：磁気式センサ６３：電位センサ６４：ＡＩＤＣセンサ２０１：ＣＰＵ３０１：ドットカウンタ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者河合敦大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者渡辺俊文大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体上に形成された静電潜像をトナー
と磁性キャリアとを含む２成分現像剤で現像する現像器
を複数備えた画像形成装置であって、トナーと磁性キャリアの分光反射率が類似しない第１現
像剤を内蔵した第１現像器と、トナーと磁性キャリアの分光反射率が類似する第２現像
剤を内蔵した第２現像器と、前記第１現像器に設けられ、前記第１現像剤に光を照射
し、照射された光のうち反射光の強度に基づいて、前記
第１現像器のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段
と、前記トナー濃度検出手段によって検出されたトナー濃度
に基づいて、前記第１現像器へトナーを補給する第１ト
ナー補給手段と、前記第１及び第２現像器のトナー濃度の変化に対応して
変化するパラメータを検出するパラメータ検出手段と、前記パラメータ検出手段によって検出された前記第１及
び第２現像器のパラメータに基づいて、前記第２現像器
のトナー補給量を決定するトナー補給量決定手段と、前記トナー補給量決定手段によって決定されたトナー補
給量に基づいて、前記第２現像器へトナーを補給する第
２トナー補給手段と、を備えたことを特徴とする画像形
成装置。
【請求項２】感光体上に形成された静電潜像をトナー
と磁性キャリアとを含む２成分現像剤で現像する現像器
を複数備えた画像形成装置であって、トナーと磁性キャリアの分光反射率が類似しない第１現
像剤を内蔵した第１現像器と、トナーと磁性キャリアの分光反射率が類似する第２現像
剤を内蔵した第２現像器と、前記第１現像器に設けられ、前記第１現像剤に光を照射
し、照射された光のうち反射光の強度に基づいて、前記
第１現像器のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段
と、前記トナー濃度検出手段によって検出されたトナー濃度
に基づいて、前記第１現像器へトナーを補給する第１ト
ナー補給手段と、前記感光体上に所定の作像条件の下で前記第１及び第２
現像剤によって基準トナー像を形成させ、基準トナー像
の画像濃度を測定し、測定された画像濃度に基づいて、
前記第１及び第２現像器の現像効率を演算する現像効率
演算手段と、前記現像効率演算手段によって演算された第１及び第２
現像器の現像効率に基づいて、前記第２現像器のトナー
補給量を決定するトナー補給量決定手段と、前記トナー補給量決定手段によって決定されたトナー補
給量に基づいて、前記第２現像器へトナーを補給する第
２トナー補給手段と、を備えたことを特徴とする画像形
成装置。
【請求項３】デジタルの画像信号に基づいて感光体上
に静電潜像を形成し、該静電潜像をトナーと磁性キャリ
アとを含む２成分現像剤で現像する現像器を複数備えた
画像形成装置であって、トナーと磁性キャリアの分光反射率が類似しない第１現
像剤を内蔵した第１現像器と、トナーと磁性キャリアの分光反射率が類似する第２現像
剤を内蔵した第２現像器と、前記第１現像器に設けられ、前記第１現像剤に光を照射
し、照射された光のうち反射光の強度に基づいて、前記
第１現像器のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段
と、前記トナー濃度検出手段によって検出されたトナー濃度
に基づいて、前記第１現像器へトナーを補給する第１ト
ナー補給手段と、前記画像信号に含まれている濃度情報に基づいて前記第
１及び第２現像器のトナー消費量を予測するトナー消費
量予測手段と、前記トナー消費量予測手段によって予測された前記第１
及び第２現像器のトナー消費量と、前記第１トナー補給
手段によって第１現像器へ補給されたトナー補給量と、
に基づいて前記第２現像器のトナー補給量を決定するト
ナー補給量決定手段と、前記トナー補給量決定手段によって決定されたトナー補
給量に基づいて、前記第２現像器へトナーを補給する第
２トナー補給手段と、を備えたことを特徴とする画像形
成装置。
【請求項４】感光体上に形成された静電潜像をトナー
と磁性キャリアとを含む２成分現像剤で現像する現像器
を複数備えた画像形成装置であって、トナーと磁性キャリアの分光反射率が類似しない第１現
像剤を内蔵した第１現像器と、トナーと磁性キャリアの分光反射率が類似する第２現像
剤を内蔵した第２現像器と、前記第１現像器に設けられ、前記第１現像剤に光を照射
し、照射された光のうち反射光の強度に基づいて、前記
第１現像器のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段
と、前記第１トナー濃度検出手段によって検出されたトナー
濃度に基づいて、前記第１現像器へトナーを補給する第
１トナー補給手段と、前記第１現像器に設けられ、前記第１現像剤の透磁率の
変化を検出する第１磁気式センサと、前記第２現像器に設けられ、前記第２現像剤の透磁率の
変化を検出する第２磁気式センサと、前記第１及び第２磁気式センサが検出した第１及び第２
現像剤の透磁率の変化と、前記第１トナー濃度検出手段
によって検出された前記第１現像器のトナー濃度に基づ
いて、前記第２現像器のトナー補給量を決定するトナー
補給量決定手段と、前記トナー補給量決定手段によって決定されたトナー補
給量に基づいて、前記第２現像器へトナーを補給する第
２トナー補給手段と、を備えたことを特徴とする画像形
成装置。