JP2006091211A - 画像形成装置及び画像形成装置のトナー補給制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】単位時間当たりのトナー補給量の減少によってトナーの帯電性が増加したりトナーがストレスを受けたりしても、安定した画像濃度を維持できるようにする。
【解決手段】現像器４にトナーを補給すべく回転駆動するディスペンスモータ９と、現像器４内のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ４３と、画像データの有効画素数をカウントする画素カウンタ３３と、ディスペンスモータ９にモータ駆動信号を出力するトナー補給制御部３５とを備える。トナー補給制御部３５は、トナー濃度センサ４３の検知結果に基づいて決定した第１のトナー補給時間と画素カウンタ３３のカウント結果に基づいて決定した第２のトナー補給時間とに基づいて、ディスペンスモータ９を駆動制御するとともに、有効画素数のカウント値が所定値未満の場合に、ディスペンスモータ９の駆動制御に適用される第２のトナー補給時間の寄与率を増加するように変更する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置においてトナーの補給を適切に制御し、安定した画像濃度を得るための技術に関する。

電子写真方式の画像形成装置には、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を採用したものがある。この種の画像形成装置では、二成分現像剤（以下、単に「現像剤」とも記す）を現像器に収容し、現像で消費した分のトナーを現像器に補給することで、現像器内のトナー濃度を制御している。トナー補給制御に係る代表的な制御方式には２通りの方式がある。第１の方式は、現像器内のトナー濃度をトナー濃度センサ（ＴＣセンサ）で検知し、この検知したトナー濃度が目標トナー濃度に一致するようにトナー補給を制御する方式（以下、「ＡＴＣ方式」と記す）である。第２の方式は、画像データからトナー消費量を予測し、この予測結果に基づいてトナー補給を制御する方式（以下、「予測制御方式」と記す）である。

上記ＡＴＣ方式及び予測制御方式には、それぞれ短所がある。すなわち、ＡＴＣ方式では、現像器内のトナー濃度を検知しているため、現像器がトナーを消費してトナー濃度が低下し、これを補うために現像器に対してトナーの補給を行っても、実際に補給されたトナーが現像器に到達するまでに時間的な遅れがある。そのため、トナー補給制御の応答性に難がある。特に、現像によって消費される単位時間あたりのトナー量が多い場合は、トナー消費に対するトナー補給の遅れが顕著になるため、現像器内のトナー濃度が不安定になることがある（例えば、特許文献１参照）。また、予測制御方式では、画像データの有効画素数やこれに基づく画像の像密度（以下、「画像密度」と記す）などを計測してトナー消費量を予測しているが、実際に現像によって消費されるトナーの量（以下、「現像トナー量」とも記す）は、仮に有効画素数や画像密度が同じであっても画像濃度によって変化する。また、現像器にトナーを補給する場合、単位時間あたりのトナー補給時間にもばらつきが生じるため、結果的に現像器内のトナー濃度が不安定になる。

そこで従来においては、原稿の黒化面積率に基づいてトナー濃度センサの出力を補正する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、上記ＡＴＣ方式と予測制御方式を組み合わせて二成分現像剤のトナー濃度を制御する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。上記ＡＴＣ方式と予測制御方式を組み合わせた場合は、それぞれの短所を相互に補うことになるため、二成分現像剤のトナー濃度をより安定したかたちで制御することができる。ただし、二成分現像剤のトナー濃度が一定であっても、最終的に用紙に出力（転写、定着）される画像の濃度は必ずしも一定になるとは限らない。特に二成分現像剤はキャリアとの摩擦によってトナーを帯電させ、これによって電荷を持ったトナーを静電潜像による電界に応じて現像させるため、トナーの帯電性が異なると、仮に二成分現像剤のトナー濃度が一定でも画像濃度は変化する。一般的には帯電性の低下によってトナーの電荷が低下すると、より多くのトナーによって静電潜像が現像されるため、画像濃度は高く（濃く）なり、逆に帯電性の増加によってトナーの電荷が増加すると、より少ないトナーによって静電潜像が現像されるため、画像濃度は低く（薄く）なる。

トナーの帯電性を変化させる要因は、例えば、温湿度等の環境変化や現像剤の劣化など数多く存在する。そのため、これらの要因に応じて上記ＡＴＣ方式のセンサ感度や目標トナー濃度を補正することにより、トナーの帯電性変化に応じてトナー濃度を変化させ、画像濃度を安定させる方式も数多く報告されている。

トナーの帯電性を変化させる大きな要因の一つに、現像器への単位時間あたりのトナー補給時間がある。すなわち、画像データに基づいて予測したトナーの消費量が多い場合は、これに応じて現像器に補給すべきトナーの量も多くなるため、単位時間内により多くのトナーが現像器に供給される。そうした場合、現像器内で現像剤の攪拌不足によってトナーの摩擦帯電能力が低下し、これによってトナーの帯電性も低下する。その結果、現像器内の現像剤を同じトナー濃度に維持すると、トナーの帯電性が低下した分だけ現像トナー量が増加するため、画像濃度が高くなってしまう。

また逆に、画像データに基づいて予測したトナーの消費量が少ない場合は、これに応じて現像器に補給すべきトナーの量も少なくなるため、単位時間内に現像器に供給されるトナーの量が少なくなる。そうした場合、現像で消費されなかったトナーが現像器内で長い時間攪拌され、これによってトナーの帯電性が増加する。その結果、現像器内の現像剤を同じトナー濃度を維持すると、トナーの帯電性が増加した分だけ現像トナー量が減少するため、画像濃度が低くなってしまう。また、現像器内での過剰な攪拌によりトナーがストレスを受けると現像性が低下するため、これが原因で画像濃度が低くなることもある。

従来においては、画像密度に応じてＡＴＣ方式のトナー濃度制御を補正する方法は数多くある。例えば、下記特許文献３に記載された方法は、画像密度が低い場合に現像剤のシリカが脱落し、トナー濃度センサの検出感度が変化するため、同じトナー濃度を維持するためにトナー濃度制御を補正するものである。また、下記特許文献４に記載された方法は、画像密度が高い場合に多くのトナーが消費され、一時的にトナーの帯電性が低下してトナー濃度センサの検出感度が変化するするため、同じトナー濃度を維持するためにトナー濃度制御を補正するものである。また、下記特許文献５には、画像密度が高い場合に多くのトナーが供給されてトナーの帯電性が低下する旨の記載があるものの、当該文献に記載された方法も、トナーの帯電性低下によるトナー濃度センサの検出感度の変化を問題とし、同じトナー濃度を維持するためにトナー濃度制御を補正するものである。

特開平２−２２００８２号公報 特開平５−２７５９２号公報 特許第３０１８３９５号公報 特開２００２−４０７９４号公報 特開平１−１８７５８０号公報

しかしながら、上記従来例は、いずれも画像密度に応じてトナー濃度センサの検出感度が変化し、同じトナー濃度が維持できなくなるための対策として、同じトナー濃度を維持することを目的にトナー濃度制御を補正するものである。したがって、いずれの方法を採用しても、現像器への単位時間当たりのトナー補給量の変化によってトナーの帯電性が変化し、同じトナー濃度に維持すると画像濃度が変化してしまうという課題を解決することはできない。

また、仮に、トナー濃度センサの検出感度が変化する相当以上にトナー濃度制御を補正して、結果的にトナー濃度を変化させるようにしても従来例では次のような課題がある。すなわち、従来例では画像密度に応じてＡＴＣ方式のトナー濃度制御の、トナー濃度目標値、またはトナー濃度測定値、またはトナー濃度の目標値と測定値の比較結果を補正している。したがって、補正前後でトナー濃度を変化させるか否かにかかわらず、現像器内のトナー濃度は画像密度に応じた、ある決まったトナー濃度に収束するように制御される。

しかし、画像密度に応じたトナー補給時間によるトナーの帯電性変化は、より多くのトナーを供給すれば帯電性は低下する方向にあるが、トナーの帯電性は、温湿度などの環境変化や現像剤の劣化度合い、現像剤の量などの影響で一律に変化しない。したがって、安定した画像濃度を得る為に必要なトナー濃度は、画像密度に応じて一定ではなく、画像形成装置の使用状況によって異なる。よって、従来例のように現像器内のトナー濃度を、画像密度に応じた、ある決まったトナー濃度に収束するように制御しても安定した画像濃度を得ることはできない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、二成分現像剤を用いて画像形成を行う電子写真式の画像形成装置において、単位時間当たりのトナー補給量の減少によってトナーの帯電性が増加したりトナーがストレスを受けたりしても、安定した画像濃度を維持できるようにすることにある。

本発明に係る画像形成装置は、現像器にトナーを補給するトナー補給手段と、現像器内のトナー濃度を検知し、この検知結果に基づいて第１のトナー補給時間を決定する第１の決定手段と、画像データからトナー消費予測パラメータを求め、このトナー消費予測パラメータに基づいて第２のトナー補給時間を決定する第２の決定手段と、第１の決定手段で決定した第１のトナー補給時間と第２の決定手段で決定した第２のトナー補給時間とに基づいて、トナー補給手段を駆動制御するトナー補給制御手段とを備え、トナー補給制御手段は、トナー消費予測パラメータが所定値未満の場合に、第１のトナー補給時間及び第２のトナー補給時間のうちの少なくとも一方を補正することにより、トナー補給手段の駆動制御に適用される第２のトナー補給時間の寄与率を変更するものである。

本発明に係る画像形成装置においては、第２のトナー補給時間の決定に適用されたトナー補給パラメータが所定値未満の場合に、第１のトナー補給時間及び第２のトナー補給時間のうちの少なくとも一方を補正して、トナー補給手段の駆動制御に適用される第２のトナー補給時間の寄与率を変更することにより、現像器内のトナー濃度を目標トナー濃度から変化させて、トナーの消費と補給のバランスをとることが可能となる。

本発明によれば、第２のトナー補給時間の決定に適用されたトナー補給パラメータが所定値未満となって単位時間当たりのトナー補給量の減少し、これによってトナーの帯電性が増加したりトナーがストレスを受けたりしても、現像器内のトナー濃度を目標トナー濃度から変化させて、トナーの消費と補給のバランスをとることにより、安定した画像濃度を維持することができる。

以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。この画像形成装置１００は、４つの感光体を用いた４タンデム方式のカラー画像形成装置であって、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の各色に対応した４つの画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ,１０Ｋと、トナー像が一次転写される中間転写ベルト２０とを備えている。画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ,１０Ｋは、中間転写ベルト２０の回転方向に対し上流側から下流側に向かって順に配置されている。中間転写ベルト２０は、一方向に回転する駆動ロール（図示略）と、従動ロール２２と、中間転写ベルト２０に張力を加えるテンションロール２３とによってループ状に張架され、駆動ロールにより上流から下流へ回転駆動されるものとなっている。中間転写ベルト２０の回転方向において、トナー像が一次転写される位置の上流側には、中間転写ベルト２０をクリーニングするベルトクリーニング装置（図示略）が設けられている。

また、画像形成装置１００は、一次転写ロール５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋと、二次転写ロール１５と、定着器（不図示）とを備えている。一次転写ロール５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは、中間転写ベルト２０を各々の画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋに押し付けることにより、各々の画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋに形成された４色分のトナー像を重ね合わせて中間転写ベルト２０に一次転写するものである。二次転写ロール１５は、４色分のトナー像が重ね合わせて一次転写された中間転写ベルト２０に対して、図示しない搬送ロールにより搬送された用紙Ｐを押し付けることにより、当該用紙Ｐにトナー像を二次転写するものである。定着器は、二次転写ロール１５によりトナー像が二次転写された用紙Ｐを加熱および加圧することにより、当該トナー像を用紙Ｐに定着させるものである。

画像形成ユニット１０Ｙは、トナー像が形成される感光体ドラム１Ｙと、感光体ドラム１Ｙを帯電させる帯電器２Ｙと、ユニット１０Ｙに対応する色（Ｙ）の画像データの供給を受けると当該画像データを用いて変調した露光光（レーザビームなど）を当該色に対応したタイミングで感光体ドラム１Ｙに照射し、静電潜像を形成する露光部３と、静電潜像が形成された感光体ドラム１Ｙに、ユニット１０Ｙに対応する色（Ｙ）のトナーを付着させてトナー像を形成する二成分現像方式の現像器４Ｙと、一次転写ロール５Ｙで中間転写ベルト２０に一次転写されなかった残留トナー（不要トナー）を感光体ドラム１Ｙから取り除くクリーニング装置（図示略）とを備えている。

現像器４Ｙは、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を収容するための現像容器４１Ｙと、二成分現像剤に含まれているトナーを用いて現像を行う現像ロール４２Ｙと、透磁率（又は光学的反射率）を利用して現像容器４１Ｙ内のトナー濃度（トナー混合比）を測定するトナー濃度センサ４３Ｙと、現像容器４１Ｙ内の現像剤を攪拌・搬送する攪拌搬送ロール（不図示）とを備えている。なお、現像容器４１Ｙや現像ロール４２Ｙの長手方向は図中奥行き方向と一致している。トナー濃度センサ４３Ｙは現像容器４１Ｙに取り付けられており、このトナー濃度センサ４３Ｙの出力信号はトナー補給制御部３５に入力されるようになっている。現像容器４１Ｙにはトナーボックス７Ｙが接続されており、このトナーボックス７Ｙから画像形成ユニット１０Ｙに対応する色（Ｙ）のトナーがディスペンスモータ９Ｙの回転駆動によりトナー補給路を通して現像容器４１Ｙに供給（補給）される構成となっている。また、現像容器４１Ｙへ供給されるトナーの量は、ディスペンスモータ９Ｙの回転駆動時間により調整可能となっている。

画像形成ユニット１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、それぞれ上記画像形成ユニット１０Ｙと同様の構成を備えている。また、画像形成ユニット１０Ｙの現像容器４１Ｙにトナーボックス７Ｙが接続されているように、他の画像形成ユニットの現像容器にも他の色のトナーを収容するトナーボックスが接続され、ディスペンスモータの回転によってトナーが供給される構成となっている。ただし、露光部３は、各々の画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋに共通する部品であるが、その機能はユニット毎に異なる。例えば、画像形成ユニット１０Ｍの露光部３として機能する場合には、画像形成ユニット１０Ｍに対応する色（Ｍ）の画像データの供給を受けて、当該画像データを用いて変調した露光光を当該色に対応したタイミングで感光体ドラム１Ｍに照射する。

また、画像形成装置１００は、複写する原稿画像を読み取って画像データを出力する画像読取部３０と、画像読取部３０から出力された画像データを入力し、この画像データにスクリーン処理等の画像処理を行い、画像処理後の画像データを出力する画像処理部３１と、画像処理部３１から出力された画像データを入力し、この画像データに色変換を行ってＹＭＣＫ各色の画像データを生成し、生成した画像データを露光部３へ供給するコントロール３２とを備えている。なお、コントロール３２は、画像処理部３１から出力された画像データのみならず、画像形成装置１００の外部の機器（例えばパーソナルコンピュータ３４）からの画像データを入力し、この画像データに色変換を行ってＹＭＣＫ各色の画像データを生成し、生成した画像データを露光部３へ供給する、という機能も有する。

また、前述したように、トナー濃度センサ４３Ｙ，４３Ｍ，４３Ｃ，４３Ｋの出力信号はトナー補給制御部３５に入力される。トナー補給制御部３５は、各々のトナー濃度センサ４３Ｙ，４３Ｍ，４３Ｃ，４３Ｋから入力された出力信号が示す波形のうち、ピークに相当する出力値を用いてトナーの濃度を特定する。また、画像形成装置１００は、装置内部の環境として温度および湿度を測定する温・湿度センサ６を備えており、その温・湿度センサ６の出力信号がトナー補給制御部３５に入力されるようになっている。

また、画像形成装置１００は画素カウンタ３３を備えている。画素カウンタ３３は、コントロール３２から露光部３へ供給される画像データを用いて、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの色毎に、１ページ（用紙１枚）あたりの画像データの有効画素数をカウントし、そのカウント値（カウント結果）を示す信号を出力する。画素カウンタ３３の出力信号は、トナー補給制御部３５に入力されるようになっている。また、画素カウンタ３３でカウントする有効画素数は、「トナー消費予測パラメータ」に相当するものである。「有効画素数」とは、露光部３による露光光の照射によって感光体ドラムに形成される静電潜像を構成する画素の数、さらに換言すると、トナーによる現像の対象とされる画素の数をいう。また、「トナー消費予測パラメータ」とは、現像によって消費されるトナーの量（現像トナー量）を予測するためのパラメータであって、そのパラメータ値は現像トナー量と比例関係にある。トナー消費予測パラメータとしては、有効画素数の他にも、例えば１ページ（用紙１枚）あたりの画像データの画像密度を適用することが可能である。画像密度は、上記画素カウンタ３３でカウントした有効画素数を１ページ内の総画素数で除算することで求められるものである。

このようにトナー補給制御部３５は、トナー濃度センサ４３Ｙ，４３Ｍ，４３Ｃ，４３Ｋからの出力信号と、温・湿度センサ６からの出力信号と、画素カウンタ３３からの出力信号とを入力し、各々の出力信号が示す値に応じてディスペンスモータ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋの回転駆動を制御することにより、各色のトナー補給を個別に制御する。

なお、本発明の実施形態に適用される画像形成装置は、カラー画像形成装置ではなく、白黒画像形成装置であってもよい。また、カラー画像形成装置の場合は、４タンデム方式ではなく、２つの感光体を用いた２タンデム方式や１つの感光体を用いたシングル方式のカラー画像形成装置であってもよい。また、中間転写ベルトに代えて他の中間転写体を用いた画像形成装置であってもよい。また、中間転写方式ではなく搬送ベルトや搬送ロール等の用紙搬送手段で搬送される用紙にトナー像を直接的に転写する方式の画像形成装置であってもよい。

図２はトナー補給制御系の構成を示すブロック図である。なお、トナー補給制御系の構成は、各色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）全て共通であるため、ここでは各色を識別する符号（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の記載を省略して説明する。

まず、コントロール３２から供給された画像データ（画像信号）は、画素カウンタ３３を介して露光部３に与えられる。その際、露光部３では、画像データに基づく露光動作（レーザビームスキャン等）を行うことにより、感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成する。また、画素カウンタ３３では、静電潜像を構成する有効画素の画素数をカウントし、そのカウント値をトナー補給制御部３５に通知する。

一方、感光体ドラム１に形成された静電潜像は、現像器４の現像ロール４２から供給されるトナーを用いてトナー像に現像される。現像器４の現像容器４１内には、二成分現像剤が収容されている。現像容器４１内に収容された二成分現像剤は攪拌搬送ロール４４によって攪拌・搬送される。また、二成分現像剤のトナー濃度（ＴＣ;Toner Concentration）は、トナー濃度センサ４３によって検知され、この検知結果がトナー補給制御部３５に通知される。また、トナー補給制御部３５には、温・湿度センサ６で検知された温度および湿度の情報が通知される。

これに対して、トナー補給制御部３５は、画素カウンタ３３でカウントされた有効画素数や、トナー濃度センサ４３で検知されたトナー濃度、さらには温・湿度センサ６で検知された温度及び湿度の各情報に基づいて、現像器４に所定量のトナーを補給するために必要となるディスペンスモータ９の駆動時間を求め、この駆動時間にしたがってディスペンスモータ９にモータ駆動信号を供給する。これにより、トナーボックス７に収容されたトナーは、トナー補給制御部３５からのモータ駆動信号に基づくディスペンスモータ９の駆動にしたがって現像器４の現像容器４１内に補給される。

続いて、本発明の実施形態に係るトナー補給制御方法を説明するのに先立って、トナー補給制御処理の基本的な流れについて図３〜図５を用いて説明する。なお、以下に述べる処理は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色ごとにトナー補給制御部３５で個別（マルチタスク形式）に行われるものである。

図３はＡＴＣ方式に基づいてトナー補給時間を更新する際の処理手順を示すフローチャートである。まず、現像器４が動作中であるかどうかを確認する（ステップＳ１１）。そして、現像器４が動作中であれば、現像器４の動作開始から２秒経過した時点または前回のトナー濃度測定から２秒経過した時点で、トナー濃度センサ４３を用いてトナー濃度を測定する（ステップＳ１２，Ｓ１３）。これにより、現像器４の動作中は、当該動作開始から２秒間隔でトナー濃度の測定が繰り返し行われることになる。なお、２秒という時間の間隔は任意に変更可能である。

次いで、先の測定によって得られたトナー濃度測定値（ＴＣ）と予め設定されたトナー濃度目標値（ＴＣＳ）との差分ΔＴＣを算出するとともに、この差分ΔＴＣに係数１を乗算することにより、第１のトナー補給時間Ｔ１を求める（ステップＳ１４）。トナー濃度目標値とは、ＡＴＣ方式で現像器内のトナー濃度を一定に制御するための基準（目標）として設定されるトナー濃度（目標トナー濃度）を示す値である。また、係数１は、差分ΔＴＣをゼロにするために現像器４にどの程度の量のトナーを補給する必要があり、また、この必要とされる量のトナーを現像器４に補給するためにディスペンスモータ９をどの程度の時間だけ駆動すればよいかを計算で求めるために予め設定されるものである。このことから、トナー補給制御部３５とトナー濃度センサ４３は、「現像器内のトナー濃度を検知し、この検知結果に基づいて第１のトナー補給時間を決定する第１の決定手段」を構成するものとなる。

ちなみに、トナー補給時間はディスペンスモータ９を駆動するときの駆動時間に反映されるものであって、実際にディスペンスモータ９を駆動した場合は、その駆動時間が長いほど現像器４に多くのトナーが補給される。したがって、トナー補給時間及びトナー補給量は互いに比例関係となるため、トナー補給時間を決定することは、トナー補給量を決定することと実質同意である。

また、トナー濃度センサ４３から得られるトナー濃度測定値（センサ出力）は、現像器４内のトナー濃度が高い（トナー混合比が大きい）ほど小さな値となる。そのため、トナー濃度測定値がトナー濃度目標値よりも大きい場合（ΔＴＣが正の値になる場合）は、実際のトナー濃度が目標トナー濃度よりも低いことになるため、第１のトナー補給時間Ｔ１は正の値として計算される。また、トナー濃度測定値がトナー濃度目標値よりも小さい場合（ΔＴＣが負の値になる場合）は、実際のトナー濃度が目標トナー濃度よりも高いことになるため、第１のトナー補給時間Ｔ１は負の値として計算される。

こうして第１のトナー補給時間Ｔ１を計算したら、当該第１のトナー補給時間Ｔ１をトナー補給時間メモリの値に加減算する（ステップＳ１５）。トナー補給時間メモリはトナー補給制御部３５自身が備えるものであってもよし、トナー補給制御部３５とは別個に備えるものであってもよい。このトナー補給時間メモリには、ディスペンスモータ９を駆動してトナーの補給を行う際に参照される、トナー補給に必要な時間を明示する値（単位はミリセカンド）が記憶保持されている。したがって、例えば、トナー補給時間メモリの値が１０００msのときに、第１のトナー補給時間Ｔ１が＋３００msで計算された場合は、トナー補給時間メモリの値に３００msが加算されるため、結果的にトナー補給時間メモリの値は１３００msに更新（書き換え）される。また、トナー補給時間メモリの値が１０００msのときに、第１のトナー補給時間Ｔ１が−３００msで計算された場合は、トナー補給時間メモリの値が３００msで減算されるため、結果的にトナー補給時間メモリの値は７００msに更新（書き換え）される。こうしてトナー補給時間メモリの値を更新した後は、上記ステップＳ１１に戻って同様の処理を繰り返す。

以上の処理により、現像器４の動作中（動作開始から動作終了まで）は、所定の時間間隔（上記の処理例では２秒間隔）で、トナー濃度（ＴＣ）が測定されるとともに、この測定結果に基づいて第１のトナー補給時間Ｔ１が算出され、かつトナー補給時間メモリの値が更新されることになる。

図４は予測制御方式に基づいてトナー補給時間を更新する際の処理手順を示すフローチャートである。まず、コントローラ３２から画素カウンタ３３に画像データが送られると、その画像データに含まれる有効画素の画素数を、画素カウンタ３３を用いてカウントする（ステップＳ２１）。そして、１ページ分の画像データの有効画素数をカウントし終わったら、そのカウント値（ＩＣ）を画素カウンタ３３から読み出して取得する（ステップＳ２２，Ｓ２３）。

続いて、先に取得した画像１ページ分の有効画素数のカウント値（ＩＣ）に係数２を乗算することにより、第２のトナー補給時間Ｔ２を求める（ステップＳ２４）。係数２は、画像１ページ分の有効画素数（ＴＣ）から予測されるトナー消費量に応じてどの程度の量のトナーを現像器４に補給する必要があり、また、この必要とされる量のトナーを現像器４に補給するためにディスペンスモータ９をどの程度の時間だけ駆動すればよいかを計算で求めるために予め設定されるものである。このことから、トナー補給制御部３５と画素カウンタ３３は、「画像データからトナー消費予測パラメータを求め、このトナー消費予測パラメータに基づいて第２のトナー補給時間を決定する第２の決定手段」を構成するものとなる。ちなみに、画像１ページ分の有効画素数は、画像全体が一様に白であれば“０”とカウントされ、それ以外は正の値としてカウントされる。そのため、画素カウンタ３３のカウント値（有効画素数）に基づいて計算される第２のトナー補給時間Ｔ２は、“０”又は“正の値”となる。

こうして第２のトナー補給時間Ｔ２を計算したら、当該第２のトナー補給時間Ｔ２を上記トナー補給時間メモリの値に加算する（ステップＳ２５）。この処理は、上記第１のトナー補給時間Ｔ１をトナー補給時間メモリの値に加減算する場合と同様に行われる。その後、コントローラ３２から送られた全ページ分の画像データについての処理が終了したかどうかを確認する（ステップＳ２６）。そして、全ページ分の画像データの処理が終了していない場合は上記ステップＳ２１に戻って同様の処理を繰り返し、全ページ分の画像データの処理が終了した場合はその時点で一連の処理を終える。

以上の処理により、画像１ページ分の画像データを処理するたびに、当該画像データの有効画素数（ＩＣ）が計測されるとともに、この計測結果に基づいて第２のトナー補給時間Ｔ２が算出され、かつトナー補給時間メモリの値が更新されることになる。また、第２のトナー補給時間Ｔ２に基づくトナー補給時間メモリ値の更新間隔は、各ページの画像サイズ（用紙サイズ）に応じてランダムに変化する。

図５はＡＴＣ方式と予測制御方式に基づいて更新されたトナー補給時間にしたがってトナー補給動作を制御する際の処理手順を示すフローチャートである。まず、現像器４が動作中であるかどうかを確認する（ステップＳ３１）。そして、現像器４が動作中であれば、現像器４の動作開始から１秒経過した時点または前回のモータ駆動制御から１秒経過した時点で、上記トナー補給メモリの値が５００ms以上であるかどうかを判断する（ステップＳ３２，Ｓ３３）。ここで記述した「５００ms」とは、トナー補給制御部３５からモータ駆動信号を出力してディスペンスモータ９を駆動するときに、ディスペンスモータ９が正しく応答できる最小（最短）の時間に相当するものである。このことは、トナー補給制御部３５がディスペンスモータ９を５００ms以上の時間で駆動する場合に、ディスペンスモータ９の駆動開始から駆動停止するまでの時間を正確に制御できることを意味する。

上記ステップＳ３３において、トナー補給時間メモリの値が５００ms未満であれば上記ステップＳ３１に戻る。また、トナー補給時間メモリの値が５００ms以上であれば、そのメモリの値（時間）分だけディスペンスモータ９を駆動することにより、現像器４の現像容器４１内にトナーを補給する（ステップＳ３４）。このとき、トナー補給時間メモリの値が１０００ms（１秒）より大きくても、ディスペンスモータ９の駆動時間は最大で１秒に制限される。これは、本処理において、現像器４の動作中に１秒間隔でトナー補給メモリの値を確認し、その時間内でディスペンスモータ９の駆動制御を行うためである。こうしてディスペンスモータ９を駆動したら、その駆動時間分だけトナー補給時間メモリの値を減算する（ステップＳ３５）。例えば、トナー補給メモリの値が７００msのときに、このメモリ値を参照してディスペンスモータ９を７００ms駆動した場合は、その駆動時間分を減算するため、減算後のトナー補給メモリの値は０msとなる。また、トナー補給メモリの値が１５００msのときに、このメモリ値を参照してディスペンスモータ９を１０００ms駆動した場合は、その駆動時間分を減算するため、減算後のトナー補給メモリの値は５００msとなる。

以上の処理により、現像器４の動作中は、所定の時間間隔（上記の処理例では１秒間隔）でトナー補給時間メモリの値が確認され、当該メモリの値が５００ms以上であれば、そのメモリの値が示す駆動時間に基づいてディスペンスモータ９が駆動（最大１秒）されるとともに、モータ駆動時間分だけトナー補給時間メモリの値が減算される。かかる処理において、トナー補給時間メモリの値は、ステップＳ３５の処理（減算処理）だけでなく、上記図３のステップＳ１５の処理（加減算処理）や、上記図４のステップＳ２５の処理（加算処理）によっても随時更新される。したがって、トナーの補給動作を担うディスペンスモータ９は、ＡＴＣ方式で求められた第１のトナー補給時間Ｔ１と予測制御方式で求められた第２のトナー補給時間Ｔ２とに基づいて、トナー補給制御部３５により駆動制御されることになる。よって、トナー補給制御部３５は、本発明における「トナー補給制御手段」を構成するものとなる。

図６は上記図３〜図５の処理に基づくトナー補給制御動作のタイミングチャートである。図示のように、トナー補給時間メモリの値は、現像器４の動作開始（ＯＮ）時から２秒間隔で第１のトナー補給時間Ｔ１により加減算される一方、画像１ページ分の有効画素数をカウントするごとに第２のトナー補給時間Ｔ２により加減算される。また、トナー補給時間メモリの値は、ディスペンスモータ９を駆動するごとに、そのモータ駆動時間分だけ減算される。これに対して、ディスペンスモータ９の駆動は、現像器４の動作開始時から１秒間隔で、その時々のトナー補給時間メモリの値を基に５００ms以上、１０００ms以下の時間範囲内で適宜制御される。また、現像器４の動作終了（ＯＦＦ）時にディスペンスモータ９が駆動状態にあるときは、現像器４の動作終了と同時にディスペンスモータ９の駆動が停止される。

続いて、本発明の第１実施形態に係るトナー補給制御方法について説明する。図７は上記図３の処理フローに替えて本発明の第１実施形態で採用した、ＡＴＣ方式に基づいてトナー補給時間を更新する際の処理手順を示すフローチャートである。この図７に示す処理フローにおいては、上記図３の処理フローと比較して、ステップＳ１４とステップＳ１５の間に、新たなステップＳ１６が追加されている。このステップＳ１６においては、その１つ前のステップＳ１４で計算により求めた第１のトナー補給時間Ｔ１を補正する処理を行う。

図８は上記ステップＳ１６で行われる第１のトナー補給時間Ｔ１の補正処理を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１６の処理に移行した時点で、上記図４のステップＳ２３で取得済みの最新の有効画素数のカウント値（ＴＣ）が下限値（ＩＣmin）未満であるかどうかを判断する（ステップＳ１６１）。そして、有効画素数のカウント値が下限値未満であれば、上記ステップＳ１４での計算結果にかかわらず、第１のトナー補給時間Ｔ１を一律に０に補正（変更）する（ステップＳ１６２）。ステップＳ１６１で比較基準となる下限値（ＩＣmin）は、例えば、画像１ページ内の全ての画素を足し合わせた総画素数の２％程度の値に設定されるものである。

また、有効画素数のカウント値が下限値以上であれば、これに続いて、上記有効画素数のカウント値（ＩＣ）が所定値（ＩＣmid）未満であるかどうかを判断する（ステップＳ１６３）。このステップＳ１６３で比較基準となる所定値（ＩＣmid）は、例えば、画像１ページ内の全ての画素を足し合わせた総画素数の５％程度の値に設定されるものである。このことから、上記下限値（ＩＣmin）は所定値（ＩＣmid）よりも小さな値で設定されることになる。

上記ステップＳ１６３において、有効画素数のカウント値（ＩＣ）が所定値（ＩＣmid）以上であれば、上記ステップＳ１４での計算結果で得られた第１のトナー補給時間Ｔ１を変更せずにそのまま維持する（ステップＳ１６４）。これに対して、有効画素数のカウント値（ＩＣ）が所定値（ＩＣmid）未満である、つまり“ＩＣmid＞ＩＣ≧ＩＣmin”の条件を満たす場合は、上記ステップＳ１４での計算結果で得られた第１のトナー補給時間Ｔ１を次の（１）式にしたがって変更する（ステップＳ１６５）。

Ｔ１＝Ｔ１×（ＩＣ−ＩＣmin）÷（ＩＣmid−ＩＣmin）…（１）

上記（１）式においては、有効画素数のカウント値と下限値との差分を、所定値と下限値との差分で除算し、この除算値（除算結果）をステップＳ１４で求めた第１の補給時間Ｔ１に乗算することにより、第１の補給時間Ｔ１を補正することになる。したがって、ステップＳ１６５においては、第１のトナー補給時間Ｔ１が、トナー補給パラメータとなる画像データの有効画素数の値に応じて補正される。

以上の補正処理（ステップＳ１６１〜Ｓ１６５）によって補正された第１のトナー補給時間Ｔ１は、上記ステップＳ１５でトナー補給時間メモリの値に加減算される。これにより、上記ステップＳ１６１で有効画素数のカウント値が下限値未満であると判断された場合や、上記ステップＳ１６３で有効画素数のカウント値が所定値未満であると判断された場合は、いずれもステップＳ１４で計算された第１のトナー補給時間Ｔ１の絶対値を小さくする方向で、第１のトナー補給時間Ｔ１が補正される。したがって、ディスペンスモータ９の駆動制御に適用される第１のトナー補給時間Ｔ１の寄与率と第２の第２のトナー補給時間Ｔ２の寄与率を比較した場合に、上記ステップＳ１６２又はＳ１６５での時間変更により、第１のトナー補給時間Ｔ１の寄与率が減少し、その分だけ第２のトナー補給時間Ｔ２の寄与率が増加する。こうした寄与率の増減（変更）は、有効画素数のカウント値（ＩＣ）が所定値（ＩＣmid）以上の場合、つまり第１のトナー補給時間Ｔ１を変更しなかった場合を基準にしている。

また、上記ステップＳ１６５の処理は、第１の補給時間Ｔ１の補正によって第２のトナー補給時間の寄与率を変更（増加）するときの変更割合を、トナー補給パラメータとなる有効画素数（ＩＣ）の値に応じて可変する処理に相当するものとなる。かかる処理においては、有効画素数（ＩＣ）の値が小さいほど第１のトナー補給時間Ｔ１の補正度合い（絶対値の縮小度合い）が大きくなり、これに応じて第２のトナー補給時間Ｔ２の寄与率の変更割合も大きくなる。このように第２のトナー補給時間Ｔ２の寄与率を増加させることにより、トナー濃度センサ４３で測定したトナー濃度が目標トナー濃度を外れても、第１のトナー補給時間Ｔ１の寄与率の低下により、目標トナー濃度との差分に適合した量のトナーが確実に補給されず、予測制御方式に基づくトナー補給が支配的になる。したがって、現像器４内のトナー濃度は、予測制御方式により依存して変動するようになるため、必ずしも目標トナー濃度に維持されなくなる。

ここで、上述のように有効画素数（ＩＣ）が所定値（ＩＣmid）未満の場合（ＩＣ＜ＩＣminの場合を含む）に、ディスペンスモータ９の駆動制御に適用される第２のトナー補給時間Ｔ２の寄与率を増加させることで得られる具体的な効果について説明する。

第２のトナー補給時間Ｔ２は予測制御方式に基づいて計算されるものであるため、第２のトナー補給時間Ｔ２の寄与率を増加させるということは、ディスペンスモータ９の駆動制御に際して予測制御方式の寄与率を増加させることを意味する。この予測制御方式には、上記「背景技術」の欄で記述したとおり、画像データの有効画素数が同じでも、画像濃度が異なると、現像によって消費されるトナー量は変化し、また、ディスペンスモータ９を駆動したときの単位時間あたりのトナー補給量にもばらつきがあるため、結果的に現像器４内のトナー濃度が安定しない、という短所がある。しかし、一方では、トナーの帯電性変化等で画像濃度が変化した場合に、画像濃度の変化に応じて自動的にトナー濃度を変化させ、画像濃度を元のレベルに戻す、という長所がある。

図９はＡＴＣ方式に基づいてトナー補給制御を行った場合の変動推移を示し、図１０は予測制御方式に基づいてトナー補給制御を行った場合の変動推移を示している。まず、ＡＴＣ方式でトナー補給制御を行った場合は、図９に示すように、画像データの有効画素数が減少したときに、そこを境にして、トナーの消費量と補給量が共に減少し、その影響でトナーの帯電性が増加している。これは、現像器４へのトナーの補給量が減少したことで、同じトナーが現像器４内に長く留まって長時間攪拌されるためである。この場合、ディスペンスモータ９の駆動によるトナーの補給動作は、現像器４内のトナー濃度が一定になるように制御されるものの、トナーの帯電性増加によってトナーのもつ電荷が大きくなるため、感光体ドラム１上の静電潜像は、より少ないトナーで現像される。そのため、トナーの帯電性が増加すると、それにつれて画像濃度は薄くなってしまう。

この場合、トナー帯電性の増加を抑えるには、より多くのトナーを補給することが有効であるが、実際にトナーの補給量を増やすと、現像器４内のトナー濃度が変化してしまうため、トナー濃度を一定に制御するというＡＴＣ方式の制御形態が崩れてしまう。また仮に、ＡＴＣ方式で採用する目標トナー濃度の変更（補正）によってトナーの補給量を増やそうとしても、トナーの帯電性は、温湿度などの環境変化や現像剤の劣化度合い、現像剤の量などの影響で一律に変化しないため、安定した画像濃度を得るために適切なトナー濃度はその時々の状況で異なるものとなる。したがって、目標トナー濃度の変動や、これに代わるセンサ感度の変更などによって、実質的にトナー濃度を増やそうとしても、ＡＴＣ方式の基本である、現像器４内のトナー濃度を目標トナー濃度に一致させるという状況のもとでは安定した画像濃度が得られない。

一方、予測制御方式でトナー補給制御を行った場合は、図１０に示すように、画像データの有効画素数が減少したときに、そこを境にしてトナーの補給量は減少し、以降は有効画素数に応じた一定のトナー補給量で推移する。これに対して、トナーの消費量（現像で消費されるトナーの量）は、有効画素数の減少に伴って一旦大きく減少した後、トナー補給量の減少に伴うトナーの帯電性増加によって画像濃度が低下するのにしたがって緩やかな減少傾向に転じ、やがてトナーの補給量を下回るまで減少する。このとき、現像器４内のトナー濃度は、トナーの消費量が補給量を下回っている間、目標トナー濃度から徐々に増加していく。こうしてトナー濃度が増加してくると、トナー単位量あたりのトナーの帯電性が低下するため、上述のように減少傾向にあった画像濃度が、ある時期を境にして増加傾向に転じる。そして、最終的には、現像器４内のトナー濃度が目標トナー濃度から外れたところで安定するものの、トナー帯電量はトナーの消費量と補給量のバランスが平衡状態となるところで自然に落ち着き、画像濃度も元のレベルに戻る。

このことから、予測制御方式でトナー補給制御を行った場合は、画像データの有効画素数の減少によってトナーの帯電性が変化した場合に、トナーの消費と補給のバランスを自然にとることで、現像器４内のトナー濃度を目標トナー濃度から変化させ、画像濃度を安定させる効果がある。したがって、上述のように有効画素数（ＩＣ）が所定値（ＩＣmid）未満の場合（ＩＣ＜ＩＣminの場合を含む）に、ディスペンスモータ９の駆動制御に適用される第２のトナー補給時間Ｔ２の寄与率を増加させるようにすれば、現像器４内のトナー濃度を目標トナー濃度から適切に変化させて画像濃度を安定させることができる。

また、本第１実施形態においては、第１の補給時間Ｔ１の補正によって第２のトナー補給時間の寄与率を変更（増加）するときの変更割合を、画像データの有効画素数（ＩＣ）の値に応じて可変するものとしたので、第２のトナー補給時間Ｔ２の寄与率変更を、より適切に行うことができる。

また、画像データの有効画素数（ＩＣ）が非常に少ない場合は、第１のトナー補給時間Ｔ１の絶対値を多少変更（縮小）しただけでは十分な効果が得られない場合も考えられるが、この点に関して本第１実施形態では、有効画素数（ＩＣ）が下限値（ＩＣmin）未満のときに、第１のトナー補給時間Ｔ１を０に補正する、つまりモータ駆動制御に適用される第２のトナー補給時間Ｔ２の寄与率を１００％に変更するものとしたので、画像データの有効画素数が非常に少ない場合でも十分な効果を得ることができる。

図１１は本発明の第１実施形態に係るトナー濃度制御方法の第１応用例を示すフローチャートである。この図１１に示す処理フローは、上記図８の処理フローに替えて採用されるものである。すなわち、この図１１に示す処理フローは、上記図８の処理フローと同様のステップＳ１６１〜Ｓ１６５を含むものであるが、これらのステップに加えて、処理開始時に新たな２つのステップ１６０Ａ，１６０Ｂを追加したものとなっている。

ステップＳ１６０Ａでは、上記図３のステップＳ１４で算出される、トナー濃度測定値（ＴＣ）とトナー濃度目標値（ＴＣＳ）との差分ΔＴＣ（＝ＴＣ−ＴＣＳ）が、０よりも小さいかどうかを判断する。そして、差分ΔＴＣが０以上であればステップＳ１６４に移行し、差分ΔＴＣが０よりも小さければステップＳ１６０Ｂに進む。前述したとおり、トナー濃度測定値（ＩＣ）は現像器４内のトナー濃度が高くなるほど小さな値（絶対値は大きな値）をとる。したがって、差分ΔＴＣは、トナー濃度測定値（ＴＣ）がトナー濃度目標値（ＴＣＳ）０よりも小さい、つまり現像器４内のトナー濃度が目標トナー濃度よりも高い場合に、０よりも小さな値となる。

ステップＳ１６０Ｂでは、上記差分ΔＴＣが、許容される差分の限界値ΔＴＣmaxを超えているかどうかを判断する。そして、差分ΔＴＣが許容限界ΔＴＣmax以下であればステップＳ１６４に移行し、差分ΔＴＣが許容限界ΔＴＣmaxを超える場合はステップＳ１６１に進む。差分ΔＴＣがその許容限界値ΔＴＣmaxを超えるということは、現像器４内のトナー濃度が目標トナー濃度の許容上限値を超えないことを意味する。目標トナー濃度の許容上限値とは、目標トナー濃度を中心に設定されるトナー濃度の許容範囲のうち、上限側の許容限界を示す値である。

これら２つのステップＳ１６０Ａ，１６０Ｂを追加することにより、前述した処理フローにしたがって第２のトナー補給時間Ｔ２の寄与率を増加させた状況で、例えば、何らかの理由で現像器４内のトナー濃度が目標トナー濃度を下回った場合に、上記ステップＳ１６０ＡでＮｏと判定してステップＳ１６４に移行し、そこで第１のトナー補給時間Ｔ１をそのまま変更せずに維持することで、第２のトナー補給時間Ｔ２の寄与率を変更前の状態に戻すことになる。そうした場合は、第１のトナー補給時間Ｔ１の寄与率が変更前の状態に戻るため、現像器４内のトナー濃度を目標トナー濃度まで上昇させることができる。したがって、トナー補給制御の精度を上げることができる。

通常は画像データの有効画素数が所定値未満の場合に、上記処理フローにしたがって第２のトナー補給時間Ｔ２の寄与率を増加させると、現像器４内のトナー濃度は増加する傾向にあるものの、何らかの要因（例えば、環境の変化など）でトナーの補給量や感光体ドラムの潜像電位が通常よりも大きくなった場合には、予測制御方式に基づくトナー補給制御下において、トナーの消費と供給のバランスが取れるトナー濃度が目標トナー濃度を下回ってしまうこともあり得る。そうした場合、トナーの帯電性が高いにもかかわらずトナー濃度が低い状態となり、トナーではなくキャリアが現像に消費されて画像がシロ抜けする現象が発生してしまう。したがって、トナー濃度が目標トナー濃度を下回った場合は、第２のトナー補給時間Ｔ２の寄与率を変更前の状態に戻すことにより、そうした不具合を解消することができる。

また、上記同様に第２のトナー補給時間Ｔ２の寄与率を増加させた状況で、例えば、何らかの理由でトナー濃度が過剰に増加して目標トナー濃度の許容上限値を超えた場合は、上記ステップＳ１６０ＢでＮｏと判定してステップＳ１６４に移行し、そこで第１のトナー補給時間Ｔ１をそのまま変更せずに維持することで、第２のトナー補給時間Ｔ２の寄与率を変更前の状態に戻すことになる。そうした場合は、上記第１のトナー補給時間Ｔ１の寄与率が変更前の状態に戻るため、現像器４内のトナー濃度を目標トナー濃度の許容上限値以下に低下させることができる。したがって、上記同様にトナー補給制御の精度を上げることができる。

目標トナー濃度の許容限界値は、トナー濃度が高すぎることによる画像ディフェクト、例えば画像カブリやトナー飛散が発生する程度のトナー濃度に設定するのがよい。これにより、トナー濃度の過度の上昇による画像ディフェクトの発生を防止することができる。

図１２及び図１３は本発明の第１実施形態に係るトナー濃度制御方法の第２応用例を示すフローチャートである。なお、図１２に示す処理フローは上記図４の処理フローに替えて採用され、図１３に示す処理フローは上記図８の処理フローに替えて採用されるものである。

先ず、図１２に示す処理フローは、上記図４の処理フローと同様のステップＳ２１〜Ｓ２６を含むものであるが、これらのステップに加えて、ステップＳ２３とステップＳ２４の間に新たなステップＳ２７を追加したものとなっている。このステップＳ２７では、各ページの画像ごとに、画素カウンタ３３でカウントした画像データの有効画素数の積算値（ＩＣaccum）と、画像データのページ数（Page）とを算出する。有効画素数の積算値（ＩＣaccum）は、前回のページまでにカウントした有効画素数の積算値に今回のページでカウントした有効画素数のカウント値（ＩＣ）を加算することで算出される。また、画像データのページ数（Page）は、１ページ分の画像データの有効画素数をカウントし終えた時点で１ずつ加算（インクリメント）される。

一方、図１３に処理フローは、上記図８の処理フロートとほぼ同様のステップＳ１６１〜Ｓ１６５を含むものであるが、これらのステップに加えて、処理開始時に新たなステップＳ１６０を追加し、かつステップＳ１６１，Ｓ１６３，Ｓ１６５で「有効画素数のカウント値（ＩＣ）」を「有効画素数の平均カウント値（ＩＣave）」に置き換えたものとなっている。ステップＳ１６０では、上記ステップＳ２７で算出した有効画素数の積算値（ＩＣaccum）をページ数（Page）で除算することにより、画像１ページあたりの有効画素数の平均カウント値（ＩＣave）を算出する。この平均カウント値（ＩＣave）は、上記ステップＳ１６１，Ｓ１６３，Ｓ１６５の処理に適用される。また、平均カウント値（ＩＣave）を算出した後は、有効画素数の積算値（ＩＣaccum）とページ数（Page）をそれぞれ０クリアし、次回の処理に備える。

このような処理フローを採用することにより、今回以前に処理した過去複数ページ分の画像データの有効画素数を平均化し、この平均化した有効画素数を適用して第２のトナー補給時間Ｔ２の寄与率を変更することになるため、連続する各ページ間で画像データの有効画素数が変動する場合でも、トナーの補給を適切に制御して画像濃度を安定させることができる。

続いて、本発明の第２実施形態に係るトナー補給制御方法について説明する。図１４は上記図４の処理フローに替えて本発明の第２実施形態で採用した、予測制御方式に基づいてトナー補給時間を更新する際の処理手順を示すフローチャートである。この図１４に示す処理フローにおいては、上記図４の処理フローと比較して、ステップＳ２４とステップＳ２５の間に、新たなステップＳ２８が追加されている。このステップＳ２８においては、その１つ前のステップＳ２４で計算により求めた第２のトナー補給時間Ｔ２を補正する処理を行う。

図１５は上記ステップＳ２８で行われる第２のトナー補給時間Ｔ２の補正処理を示すフローチャートである。まず、ステップＳ２８の処理に移行した時点で、上記図４のステップＳ２３で取得済みの最新の有効画素数のカウント値（ＴＣ）が下限値（ＩＣmin）未満であるかどうかを判断する（ステップＳ２８１）。ステップＳ２８１の処理は、上記図８のステップＳ１６１の処理と同様に行われる。そして、有効画素数のカウント値が下限値未満であれば、上記ステップＳ２４で計算した第２のトナー補給時間Ｔ２に予め決められた固定値(OFFSET)を加算し、この加算値（加算結果）を新たな第２のトナー補給時間Ｔ２に設定する（ステップＳ２８２）。

また、有効画素数のカウント値が下限値以上であれば、これに続いて、上記有効画素数のカウント値（ＩＣ）が所定値（ＩＣmid）未満であるかどうかを判断する（ステップＳ２８３）。このステップＳ２８３の処理は、上記図８のステップＳ１６３の処理と同様に行われる。そして、有効画素数のカウント値（ＩＣ）が所定値（ＩＣmid）以上であれば、上記ステップＳ２４での計算結果で得られた第２のトナー補給時間Ｔ２を変更せずにそのまま維持する（ステップＳ２８４）。これに対して、有効画素数のカウント値（ＩＣ）が所定値（ＩＣmid）未満である、つまり“ＩＣmid＞ＩＣ≧ＩＣmin”の条件を満たす場合は、上記ステップＳ２４での計算結果で得られた第２のトナー補給時間Ｔ２を次の（２）式にしたがって変更する（ステップＳ２８５）。

Ｔ２＝Ｔ２＋OFFSET×（ＩＣ−ＩＣmin）÷（ＩＣmid−ＩＣmin）…（２）

上記（２）式においては、有効画素数のカウント値と下限値との差分を、所定値と下限値との差分で除算するとともに、この除算値（除算結果）を上記固定値に乗算し、かつその乗算値（乗算結果）を、上記ステップＳ２４で求めた第２のトナー補給時間Ｔ２に加算することにより、第２のトナー補給時間Ｔ２を補正することになる。したがって、ステップＳ２８５においては、第２のトナー補給時間Ｔ２が、トナー補給パラメータとなる画像データの有効画素数の値に応じて補正される。

以上の補正処理（ステップＳ２８１〜Ｓ２８５）によって補正された第２のトナー補給時間Ｔ２は、上記ステップＳ２５でトナー補給時間メモリの値に加減算される。これにより、上記ステップＳ２８１で有効画素数のカウント値が下限値未満であると判断された場合や、上記ステップＳ２８３で有効画素数のカウント値が所定値未満であると判断された場合は、いずれもステップＳ２４で計算された第２のトナー補給時間Ｔ２を増加する方向で、第２のトナー補給時間Ｔ２が補正される。したがって、ディスペンスモータ９の駆動制御に適用される第１のトナー補給時間Ｔ１の寄与率と第２の第２のトナー補給時間Ｔ２の寄与率を比較した場合に、上記ステップＳ２８２又はＳ１８５での時間変更により、第２のトナー補給時間Ｔ２の寄与率が増加し、その分だけ第１のトナー補給時間Ｔ１の寄与率が減少する。こうした寄与率の増減（変更）は、有効画素数のカウント値（ＩＣ）が所定値（ＩＣmid）以上の場合、つまり第２のトナー補給時間Ｔ２を変更しなかった場合を基準にしている。

このように本第２実施形態においては、第２のトナー補給時間Ｔ２の変更によって当該第２のトナー補給時間Ｔ２の寄与率を変更（増加）するものであるが、原理的には上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第２のトナー補給時間Ｔ２の寄与率を変更（増加）させるために、第１のトナー補給時間Ｔ１と第２のトナー補給時間Ｔ２の両方を変更しても同様の効果を得ることができる。

また、本第２実施形態においては、上記図１５の処理フローの処理開始時に、上記図１１に示すステップＳ１６０Ａ，１６０Ｂの処理を追加することにより、上記第１実施形態の第１応用例と同様の効果を得ることができる。

さらに、本第２実施形態においては、上記図１４の処理フローのステップＳ２３とステップＳ２４との間に上記図１２に示すステップＳ２７を追加するとともに、上記図１５の処理フローの処理開始時に、上記図１３に示すステップＳ１６０の処理を追加し、かつ当該図１５の処理フローのなかで「有効画素数のカウント値（ＩＣ）」を「有効画素数の平均カウント値（ＩＣave）」に置き換えて処理することにより、上記第１実施形態の第２応用例と同様の効果を得ることができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。 トナー補給制御系の構成を示すブロック図である。 ＡＴＣ方式に基づいてトナー補給時間を更新する際の処理手順を示すフローチャートである。 予測制御方式に基づいてトナー補給時間を更新する際の処理手順を示すフローチャートである。 ＡＴＣ方式と予測制御方式に基づいて更新されたトナー補給時間にしたがってトナー補給動作を制御する際の処理手順を示すフローチャートである。 図３〜図５の処理に基づくトナー補給制御動作のタイミングチャートである。 本発明の第１実施形態で採用した、ＡＴＣ方式に基づいてトナー補給時間を更新する際の処理手順を示すフローチャートである。 図７の処理フローに適用される第１のトナー補給時間の補正処理を示すフローチャートである。 ＡＴＣ方式に基づいてトナー補給制御を行った場合の変動推移を示す図である。 予測制御方式に基づいてトナー補給制御を行った場合の変動推移を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るトナー濃度制御方法の第１応用例を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係るトナー濃度制御方法の第２応用例を示すフローチャートである（その１）。 本発明の第１実施形態に係るトナー濃度制御方法の第２応用例を示すフローチャートである（その２）。 本発明の第２実施形態で採用した、予測制御方式に基づいてトナー補給時間を更新する際の処理手順を示すフローチャートである。 図１４の処理フローに適用される第２のトナー補給時間の補正処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１…感光体ドラム、３…露光部、４…現像器、７…トナーボックス、９…ディスペンスモータ、３３…画素カウンタ、３５…トナー補給制御部、４３…トナー濃度センサ

Claims (9)

1. 現像器にトナーを補給するトナー補給手段と、
   前記現像器内のトナー濃度を検知し、この検知結果に基づいて第１のトナー補給時間を決定する第１の決定手段と、
   画像データからトナー消費予測パラメータを求め、このトナー消費予測パラメータに基づいて第２のトナー補給時間を決定する第２の決定手段と、
   前記第１の決定手段で決定した前記第１のトナー補給時間と前記第２の決定手段で決定した前記第２のトナー補給時間とに基づいて、前記トナー補給手段を駆動制御するトナー補給制御手段とを備え、
   前記トナー補給制御手段は、前記トナー消費予測パラメータが所定値未満の場合に、前記第１のトナー補給時間及び前記第２のトナー補給時間のうちの少なくとも一方を補正することにより、前記トナー補給手段の駆動制御に適用される前記第２のトナー補給時間の寄与率を変更する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナー補給制御手段は、前記トナー消費予測パラメータが前記所定値以上の場合と比較して、前記第２のトナー補給時間の寄与率を増加するように変更する
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記トナー補給制御手段は、前記第２のトナー補給時間の寄与率を変更するときの変更割合を、前記トナー補給パラメータの値に応じて可変する
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記トナー補給制御手段は、前記第２のトナー補給時間の寄与率を変更した後、前記現像器内のトナー濃度が目標トナー濃度の許容上限値を超えた場合に、前記第２のトナー補給時間の寄与率を変更前の状態に戻す
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記トナー補給制御手段は、前記第２のトナー補給時間の寄与率を変更した後、前記現像器内のトナー濃度が目標トナー濃度を下回った場合に、前記第２のトナー補給時間の寄与率を変更前の状態に戻す
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 前記トナー補給制御手段は、今回以前に処理した過去複数ページ分の画像データのトナー消費予測パラメータを平均化し、この平均化したトナー消費予測パラメータが前記所定値未満の場合に、前記第２のトナー補給時間の寄与率を変更する
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
7. 前記トナー補給制御手段は、前記トナー消費予測パラメータが前記所定値よりも小さい下限値未満の場合に、前記第１のトナー補給時間を０に補正する
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
8. 前記トナー補給制御手段は、前記トナー消費予測パラメータが前記所定値よりも小さい下限値未満の場合に、前記第２のトナー補給時間を予め決められた固定値だけ増加するように補正する
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
9. 現像器にトナーを補給するトナー補給手段と、前記現像器内のトナー濃度を検知し、この検知結果に基づいて第１のトナー補給時間を決定する第１の決定手段と、画像データからトナー消費予測パラメータを求め、このトナー消費予測パラメータに基づいて第２のトナー補給時間を決定する第２の決定手段とを備え、前記第１の決定手段で決定した前記第１のトナー補給時間と前記第２の決定手段で決定した前記第２のトナー補給時間とに基づいて、前記トナー補給手段を駆動制御する画像形成装置のトナー補給制御方法であって、
   前記トナー消費予測パラメータが所定値未満の場合に、前記第１のトナー補給時間及び前記第２のトナー補給時間のうちの少なくとも一方を補正することにより、前記トナー補給手段の駆動制御に適用される前記第２のトナー補給時間の寄与率を変更する
   ことを特徴とする画像形成装置のトナー補給制御方法。
   

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