JP2008122479A - 現像装置、画像形成装置、トナー補給方法、プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】現像器のトナー濃度を常に適正な状態に維持し、良好な印刷画像を得られるようにする。
【解決手段】現像器においてトナーおよびキャリアを含むニ成分現像剤を使用し、トナー濃度をトナー濃度センサーにて検出する。トナー濃度センサーの検出トナー濃度に基づきトナー補給動作を制御する場合には、積算トナー補給量算出手段により、画像が印刷される場合の現像動作に伴うトナー補給動作でのトナー補給量を積算して積算トナー補給量を算出し、ピクセルカウント部１２０にて前記画像が印刷される場合の現像動作に伴うトナー消費量を前記画像から算出し、トナー消費量算出部１３０にてトナー消費量を積算して積算トナー消費量を算出し、トナー補給制御部１４０にて積算トナー補給量が積算トナー消費量の所定範囲内となるようにトナー補給動作を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタあるいはファクシミリ等の画像形成装置に備えられ、現像剤としてニ成分現像剤を使用する現像装置、画像形成装置、トナー補給方法、プログラムおよび記録媒体に関するものである。

従来、複写機、プリンタあるいはファクシミリ等の、現像剤にトナーを使用して印刷を行う電子写真方式の画像形成装置が知られている。この種の画像形成装置では、例えば特許文献１に記載されているように、感光体を帯電器により帯電させ、この感光体に印刷画像に応じた静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置がトナーにより現像し、トナー像とする。その後、このトナー像は感光体から用紙上に転写され、用紙上のトナー像は定着装置により用紙に定着される。

画像形成装置がニ成分現像剤を使用するものである場合、上記の現像装置は、現像槽内にトナーとキャリアとからなるニ成分現像剤を収容している。現像動作により現像槽内のトナーが消費されると、現像槽へはトナーホッパーからトナーが補給される。この場合、現像槽内のトナー濃度は、現像槽に設けられた透磁率センサーからなるトナー濃度センサーにて監視されており、トナー濃度が規定濃度から低下すると、規定濃度となるようにトナーホッパーのトナー補給動作が制御される。

また、現像槽内には現像剤を攪拌する、例えば攪拌スクリューもしくは攪拌ローラからなる攪拌部材が設けられている。現像槽内の現像剤は、攪拌部材にて攪拌されることにより帯電量が増加する一方、攪拌されずに放置されていると放電により帯電量が減少する。

ここで、現像槽の攪拌部材は画像形成装置による印刷動作が開始されると回転を開始し、現像剤を攪拌する。これにより、現像槽のトナーの帯電量は、図６に示すように、印刷動作の開始当初は少なく、連続印刷により印刷枚数が増加するに従って増加し、印刷枚数が所定枚数に達すると安定する。このため、トナー濃度センサーによる現像槽内のトナー濃度の検出は、連続印刷枚数が所定枚数に達するまではトナー濃度を正確に検出することができない。

そこで、従来の現像装置では、トナーホッパーから現像槽へのトナー補給を、現像槽におけるトナーの帯電量の安定前は第１のトナー補給モードにて行い、現像槽におけるトナーの帯電量の安定後は第２のトナー補給モードにて行うように、トナー補給モードを切り替えている。第１のトナー補給モードは、例えば、印刷画像からトナー消費量を計算し、そのトナー消費量を補う量のトナーを補給するようにしたものであり、第２のトナー補給モードは、上記トナー濃度センサーにて検出される現像槽のトナー濃度が適正濃度となるようにトナー補給を行うものである。

例えば、特許文献１では、ニ成分現像剤を使用する構成において、画素画像信号の各画素の出力レベルを積算することによって得られたビデオカウント数に基づいてトナーを補給する第１のトナー補給モード、および透磁率センサーにて検出されるトナー濃度に基づいてトナーを補給する第２のトナー補給モードを備えている。そして、コピー動作開始時には第１のトナー補給モードを使用し、ニ成分現像剤の見かけの透磁率が安定した場合に第２のトナー補給モードによるトナー補給に切り替えるようになっている。

特許文献２では、ニ成分現像剤を使用する構成において、画像データのドットカウント値に基づき算出されるトナーの予測消費量によりトナーを補給する第１のトナー補給モード、およびトナー濃度センサーの実測定値に基づきトナー補給を行う第２のトナー補給モードを備えている。そして、コピー機の動作開始時の環境条件を測定し、その測定結果に基づきトナー濃度センサーの検出値が安定するまでの初期制御枚数を決定する。その上で、プリント枚数が上記の初期制御枚数に達するまでは第１のトナー補給モードによるトナー補給を行い、プリント枚数が上記の初期制御枚数に達した後は第２のトナー補給モードによるトナー補給に切り替えるようになっている。

特許文献３では、ニ成分現像剤を使用する構成において、１頁あたりの画像情報信号における印字画素数の累積値であるビデオカウント数に基づき算出されるトナーの予測消費量によりトナーを補給する第１のトナー補給モード、およびトナー濃度センサーの実測定値に基づきトナー補給を行う第２のトナー補給モードを備えている。また、規定のトナー濃度に対するトナー濃度センサーの検出値を初期値とし、この初期値を温湿度に対応した補正値で補正したものを基準値としている。そして、この基準値とトナー濃度センサーの検出値との差分の大きさに応じて、第１のトナー補給モードによるトナー補給と第２のトナー補給モードによるトナー補給とを切り替えるようになっている。

特許文献４では、ニ成分現像剤を使用する構成において、画像情報信号から求められるドットカウント値に基づき算出されるトナーの予測消費量によりトナーを補給する第１のトナー補給モード、およびトナー濃度センサーの実測定値に基づきトナー補給を行う第２のトナー補給モードを備えている。そして、基準の画像面積率に対する印刷する画像の画像面積率の高低に応じて、第１のトナー補給モードによるトナー補給と第２のトナー補給モードによるトナー補給とを切り替えるようになっている。
特開平５−２７５９６（平成５年２月５日公開） 特開平１１−２０２６０５（平成１１年７月３０日公開） 特開２００３−１３１４３９（平成１５年５月９日公開） 特開２００６−１５４５８２（平成１８年６月１５日公開）

上記従来の構成では、印刷画像からトナー消費量を計算し、そのトナー消費量を補う量のトナーを補給する第１のトナー補給モードと、トナー濃度センサーにて検出される現像槽のトナー濃度に基づいてトナー補給を行う第２のトナー補給モードとを切り替えている。基本的には、トナー濃度センサーにより現像槽のトナー濃度を安定に検出できる状態になれば、第２のトナー補給モードのみによりトナー補給を制御するようになっている。

しかしながら、例えば連続印刷枚数が印刷の開始から所定枚数に達し、現像槽における現像剤の攪拌が進み、見かけ上、トナー濃度センサーによるトナー濃度の検出が正確に行われていると予想できる条件に達している場合であっても、トナー濃度センサーによるトナー濃度の検出が不正確な状態も起こり得る。

この原因は、第１には、現像槽の内部において、例えば、各部でのトナー濃度が均一でないこと、第２には、現像槽内における各部の現像剤の攪拌状態が均一でないことなどである。第１の理由に関し、現像槽内では、例えばトナーホッパーからのトナー補給口と、トナー濃度センサーによる検知位置と、感光体へのトナー供給位置とでは、互いにトナー濃度が異なり易いため、トナー濃度センサーにより検出されたトナー濃度が現像槽内のトナー濃度を正確に表さない場合が生じ得る。また、第２の理由に関し、現像槽内における各部の現像剤の攪拌状態が均一でなければ、各部の現像剤の帯電量が均一でなく、トナー濃度センサーでのトナー濃度の検出が不安定となり易い。特に高印字率の画像を印刷した場合には、トナー補給量とトナー消費量との間に誤差が生じ易くなる。

以上のような事情から、単に第１のトナー補給モードと第２のトナー補給モードとを切り替える構成では、現像槽のトナー濃度を常に適正な状態に維持できず、その結果、現像した印刷画像の画質が低下する場合が生じるという問題点を有している。

したがって、本発明は、現像槽（現像器）のトナー濃度を常に適正な状態に維持し、これにより良好な印刷画像を得ることができる現像装置、画像形成装置、トナー補給方法、プログラムおよび記録媒体の提供を目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明の現像装置は、トナーおよびキャリアを含むニ成分現像剤を使用し、潜像担持体に形成された静電潜像を前記トナーにより現像する現像器と、この現像器にトナーを補給するトナー補給器と、前記現像器内における現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサーと、トナー補給モードにおいて前記トナー濃度センサーの検出トナー濃度に基づき前記トナー補給器のトナー補給動作を制御するトナー補給制御手段とを備えている現像装置において、画像が印刷される場合の現像動作に伴う前記トナー補給動作でのトナー補給量を積算して積算トナー補給量を算出する積算トナー補給量算出手段と、前記画像が印刷される場合の現像動作に伴うトナー消費量を前記画像から算出するトナー消費量算出手段と、前記トナー消費量を積算して積算トナー消費量を算出する積算トナー消費量算出手段とを備え、前記トナー補給制御手段は、前記積算トナー補給量が前記積算トナー消費量の所定範囲内となるように、前記トナー補給動作を制御することを特徴としている。

また、本発明のトナー補給方法は、トナーおよびキャリアを含むニ成分現像剤を使用し、潜像担持体に形成された静電潜像を前記トナーにより現像する現像器に対するトナー補給動作を、トナー補給モードにおいて前記現像器内における現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサーの検出トナー濃度に基づき制御するトナー補給方法において、画像が印刷される場合の現像動作に伴う前記トナー補給動作でのトナー補給量を積算して積算トナー補給量を算出する工程と、前記画像が印刷される場合の現像動作に伴うトナー消費量を前記画像から算出する工程と、前記トナー消費量を積算して積算トナー消費量を算出する工程と、前記トナー補給モードにおいて、前記積算トナー補給量が前記積算トナー消費量の所定範囲内となるように、前記トナー補給動作を制御する工程とを備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、現像動作が行われる場合には、トナー補給モードにおいてトナー濃度センサーの検出トナー濃度に基づき現像器へのトナー補給動作が制御される。このとき、画像が印刷される場合の現像動作に伴う現像器へのトナー補給動作でのトナー補給量を積算して積算トナー補給量が算出される。また、前記画像が印刷される場合の現像動作に伴うトナー消費量が前記画像から算出され、算出された記トナー消費量を積算して積算トナー消費量が算出される。そして、積算トナー補給量が積算トナー消費量の所定範囲内となるように、前記トナー補給モードにおけるトナー補給動作が制御される。

これにより、トナー濃度センサーの検出トナー濃度に基づき現像器へのトナー補給制御を行う場合において、現像槽の内部において、例えば、各部でのトナー濃度が均一でないため、あるいは現像槽内における各部の現像剤の攪拌状態が均一でないために、トナー濃度センサーでのトナー濃度の検出が不安定となるような場合であっても、現像槽のトナー濃度を常に適正な状態に維持して、良好な印刷画像を得ることができる。

上記の現像装置において、前記現像器は、現像動作に伴って現像剤を攪拌する攪拌部材を備え、前記トナー補給制御手段は、前記トナー補給モードからなる第２のトナー補給モードと、前記トナー消費量算出手段にて算出されるトナー消費量に基づいて前記トナー補給器のトナー補給動作を制御する第１のトナー補給モードとを切り替え可能であり、複数の画像の印刷に伴う現像動作を行う場合には、最初に第１のトナー補給モードを選択し、その後第２のトナー補給モードに切り替える構成としてもよい。

上記の現像装置において、前記トナー補給制御手段は、第２のトナー補給モードにおいて、前記検出トナー濃度に基づけば前記トナー補給動作を停止すべき場合であっても、前記積算トナー補給量が前記所定範囲の下限値未満である場合には前記トナー補給動作を継続させる一方、前記検出トナー濃度に基づけば前記トナー補給動作を継続すべき場合であっても、前記積算トナー補給量が前記所定範囲の上限値を超えていれば、前記トナー補給動作を停止させる構成としてもよい。

上記の現像装置において、前記トナー補給制御手段は、第１のトナー補給モードから第２のトナー補給モードへの切り替えを、連続して現像動作を行った画像の枚数が所定枚数以上となった場合に行う構成としてもよい。

上記の構成によれば、連続して現像動作を行った画像の枚数は、例えば１０枚に設定される。

上記の現像装置において、前記トナー補給制御手段は、前記トナー補給モードにおいて、検出トナー濃度が目標トナー濃度となるようにトナー補給動作を制御しており、前記現像器内のトナー濃度には前記目標トナー濃度を中心として上下に所定幅の許容濃度範囲が設定されており、前記積算トナー消費量の前記所定範囲は、算出された積算トナー消費量を中心として、前記目標トナー濃度に対する前記許容濃度範囲の幅の割合と同じ割合にて設定されている構成としてもよい。

上記の構成によれ、現像器内のトナー濃度を実質的に許容濃度範囲に維持することができ、良好なトナー濃度制御が可能となる。

本発明の画像形成装置は、上記の現像装置を備え、連続して現像動作を行った画像の前記枚数は連続印刷枚数に相当し、この連続印刷枚数は、第１の印刷指令を受けた後、所定時間以内に第２の印刷指令を受けた場合に、第１の印刷指令にて指定された印刷枚数に第２の印刷指令にて指定された印刷枚数を加えた数とする構成である。

上記の構成によれば、上記のように連続印刷枚数を規定することにより、トナー消費量に基づきトナー濃度を制御する第１のトナー補給モードから、トナー濃度センサーの検出トナー濃度に基づきトナー濃度を制御する第２のトナー補給モードへの切り替えを適切に行うことができる。

上記の画像形成装置は、第１の印刷指令基づく印刷と第２の印刷指令に基づく印刷とを連続印刷と見なし得る場合において、第１の印刷指令に基づく印刷を終了した後、第２の印刷指令に基づく印刷を開始するまでの間、前記攪拌部材を動作させる構成としてもよい。

上記の構成によれば、第１の印刷指令に基づく印刷を終了した後、第２の印刷指令に基づく印刷を開始するまでの間も攪拌部材が動作するので、トナー濃度センサーによるトナー濃度の検出動作の安定化を促進することができる。

以上のように、本発明の構成によれば、トナー濃度センサーの検出トナー濃度に基づき現像器へのトナー補給制御を行う場合において、現像槽の内部において、例えば、各部でのトナー濃度が均一でないため、あるいは現像槽内における各部の現像剤の攪拌状態が均一でないために、トナー濃度センサーでのトナー濃度の検出が不安定となるような場合であっても、現像槽のトナー濃度を常に適正な状態に維持して、良好な印刷画像を得ることができる。

図２は本実施の形態における画像形成装置を備えた複合機１の概略の縦断面図である。この複合機１は、原稿送り装置（以下、ＳＰＦ：Single Pass Feederと称する）２と画像形成装置３を備えている。

画像形成装置３は、ＳＰＦ２によって搬送された原稿をスキャンして得られた画像データ、あるいは外部から入力された画像データに応じて、記録用紙（シート）にモノクロ画像を形成するものである。この画像形成装置３は、スキャナ部（原稿読取装置）１１、プリンタ部１２および給紙部１３を備えている。

プリンタ部１２は、光書込ユニット２１、現像ユニット（現像器、現像装置）２２、トナーホッパー（トナー補給器、現像装置）３１、トナー供給容器３２、感光体（潜像担持体）２３、帯電器２４、クリーナユニット２５、転写ユニット２６、定着ユニット２７、用紙搬送路２８、排紙トレイ２９および手差しトレイ３０を備えている。給紙部１３は、給紙カセット４１および大容量給紙（ＬＣＣ）４２を備えている。これら給紙カセット４１および大容量給紙カセット４２は画像形成に使用する記録用紙を収容している。

スキャナ部１１は、上面にガラスからなる原稿載置台５１を備え、この原稿載置台５１の下方に光源ホルダー５２、ミラー群５３およびＣＣＤ（撮像装置）５４を備えている。このスキャナ部１１では、ＳＰＦ２から送られてくる原稿をスキャンする場合、光源ホルダー５２およびミラー群５３を原稿載置台５１の一端側の位置に静止させる。この場合、ＳＰＦ１から原稿が搬送されてくると、光源ホルダー５２の光源から原稿に光が照射され、原稿からの反射光がミラー群５３を介してＣＣＤ５４に結像され、ＣＣＤ５４により電子的な画像データに変換される。このような動作を行うため、スキャナ部１１の上面の一端部には、読取窓が形成されている。

プリンタ部１２において、帯電器２４は、感光体２３の表面を所定の電位に均一に帯電させる。なお、画像形成装置３では、チャージャ型の帯電器２４を用いているが、接触型のローラ型やブラシ型の帯電器を用いることもできる。

光書込ユニット２１は、高速印字処理に対応するために、２つのレーザ照射部６１ａ，６１ｂを備えた２ビーム方式を採用しており、照射タイミングの高速化に伴う負担が軽減されている。この光書込ユニット２１は、入力された画像データに応じてレーザ照射部６１ａ，６１ｂからレーザ光を照射する。このレーザ光は、ミラー群６２ａ，６２ｂ介して、均一に帯電されている感光体２３に照射され、感光体２３を露光する。これにより、感光体２３の表面に画像データに応じた静電潜像が形成される。

現像ユニット２２は、感光体２３に対向配置されており、感光体２３の表面に形成された静電潜像を黒トナーにより顕像化する。クリーナユニット２５は、現像・画像転写後に感光体２３の表面に残留したトナーを除去・回収する。

転写ユニット２６は、静電潜像が有する電荷と逆極性の電界を印加することにより、感光体２３の表面に形成されたトナー像を記録用紙上に転写する。例えば、静電潜像が（−）極性の電荷を有している場合には（＋）極性の電界を印加する。転写ユニット２６は、転写ベルト（搬送ベルト）７１、駆動ローラ７２、従動ローラ７３および転写ローラ７４を備えている。転写ローラ７４は、感光体２３と転写ベルト７１との接触部に設けられ、転写電界を印加する。

転写ローラ７４は、感光体２３のトナー像を記録用紙上に転写するための上記電界を発生する。なお、転写ローラ７４は、弾性支持された導電性ローラからなる。転写ローラ７４が弾性を有することにより、感光体２３と転写ベルト７１とが線接触ではなく所定の幅（転写ニップ）を有する面接触とすることができ、用紙へのトナー像の転写効率が向上している。

転写ユニット２６は、さらに、除電ローラ７５、クリーニングユニット７６、除電機構７７およびテンションローラ７８を備えている。除電ローラ７５は、転写領域において上記電界により与えられた電荷を記録用紙から除去するために、転写領域の下流側に設けられている。これにより、次工程への用紙の搬送を円滑に行うことができる。クリーニングユニット７６は転写ベルト７１のトナー汚れを除去し、除電機構７７は転写ベルト７１を除電する。除電機構７７としては、除電を接地により行うもの、あるいは積極的に上記転写電界の極性とは逆極性の電界を印加するもののいずれであってもよい。テンションローラ７８は転写ベルト７１にテンションを与えるものである。

定着ユニット２７は、記録用紙上に転写されたトナー像を加熱して溶融させ記録用紙上に定着させる。この定着ユニット２７は、加熱ローラ８１と加圧ローラ８２とを備え、加熱ローラ８１は熱源を内蔵し、加圧ローラ８２は加熱ローラ８１に対して所定圧で圧接されている。

排紙トレイ２９には、画像が印刷された記録用紙が排出される。なお、この排紙トレイ２９に代えて、排紙用紙の後処理装置（ステープル、パンチ処理等）もしくは複数段排紙トレイをオプションとして配置することも可能である。

給紙カセット４１および大容量給紙カセット４２は、画像形成に使用する記録用紙（シート）を収容するためのものである。高速印刷処理のため、プリンタ部１２の下方に配置された給紙カセット４１は定型サイズの記録用紙を各々５００〜１５００枚収納可能である。他方、画像形成装置３の筐体外部に配置された大容量給紙カセット４２は、複数の種類の記録用紙を多量に収納可能なものである。手差しトレイ３０は、不定型サイズの記録用紙を給紙するためのものである。

図３は、図２に示した複合機１における感光体２３の回りの構成を示す概略の模式図である。図２に示すように、現像ユニット２２は、現像槽９１に透磁率センサーからなるトナー濃度センサー９２を備え、現像槽９１の内部に現像ローラ９３および攪拌ローラ（攪拌部材）９４を備えている。また、現像槽９１の内部にはトナーとキャリアとからなるニ成分現像剤（図示せず）が収容されている。

現像ローラ９３は、現像槽９１内のトナーを感光体２３に形成された静電潜像にトナーを供給し、静電潜像を現像する。攪拌ローラ９４は、現像槽９１内においてトナー濃度を均一とするため、および現像剤を帯電させるために、現像剤を攪拌する。

トナーホッパー３１は、攪拌ローラ９５とトナー補給用スクリュー９６とを備えている。トナー攪拌ローラ９５はトナーホッパー３１内においてトナーを攪拌し、トナー補給用スクリュー９６は回転動作によりトナーホッパー３１内のトナーを現像ユニット２２に補給する。このトナー補給用スクリュー９６は、回転量（回転時間）を制御することによりトナー補給量を正確に制御可能となっている。

また、トナーホッパー３１には、図２に示したトナー供給容器３２からトナーが供給される。トナー供給容器３２は、例えば、カートリッジ式であり、円筒形のボトル形状を有し、回転しながら内部のトナーをトナーホッパー３１に供給する。

図３の構成において、感光体２３は帯電器２４により所定電位に帯電され、この感光体２３には、光書込ユニット２１から、例えばスキャナ部１１による読取画像に応じてレーザ光が照射され、読取画像（原稿画像）に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像は現像ユニット２２の現像ローラ９３から供給されるトナーにより現像され、トナー像となる。このトナー像は転写ベルト７１と感光体２３との間に搬送される記録用紙に転写ローラ７４により転写される。記録用紙に転写されたトナー像は、その後、定着ユニット２７に送られ、ここで記録用紙に定着された後、複合機１から排出される。

また、トナーホッパー３１ではトナー補給用スクリュー９６が回転することにより現像ユニット２２に対するトナー補給が行われる。トナーホッパー３１から現像ユニット２２に補給されたトナーは、現像槽９１内において攪拌ローラ９４により攪拌されてキャリアと混合され、この攪拌により帯電量が増加する。

図１は、本実施の形態の複合機１が備える、トナーホッパー３１から現像ユニット２２へのトナー補給を制御するための構成を示すブロック図である。図１に示すように、複合機１は、画像処理部１１０、ピクセルカウント部（トナー消費量算出手段）１２０、トナー消費量算出部(積算トナー消費量算出手段)１３０、トナー濃度センサー９２、トナー補給制御部(トナー補給制御手段)１４０およびトナーホッパー３１を備えている。

画像処理部１１０は、従来周知の構成であり、例えばスキャナ部１１にて読み取られた原稿画像の画像信号に所定の画像処理を施して出力画像信号とし、光書込ユニット２１へ出力する。

図４はピクセルカウント部１２０の構成を示すブロック図である。図４に示すように、ピクセルカウント部１２０は、カウント部１２１、重み付け演算部１２２、重み付け計数テーブル１２３および積算部１２４を備えている。

カウント部１２１は、入力された多値画像（例えば１６階調または２５６階調などの多階調の画像）の階調をピクセルごとにカウントする。例えば、各ピクセルの信号値が０〜１５の何れかの値をとる１６階調の多階調画像の場合、カウント部１２１は、それぞれのピクセルについて、階調が０〜１５の何れであるかをカウントする。

重み付け演算部１２２は、カウント部１２１によってピクセルごとにカウントされた階調値に対して、ピクセルごとに重み付けを行う。具体的には、重み付け演算部１２２は、ピクセルごとに、階調値に対応する重み付け係数を重み付け係数テーブル１２３から取得するとともに、取得した重み付け係数を階調値に掛け合わせて、ピクセルカウント値を求める。このピクセルカウント値は、ピクセルごとのトナー消費量を示す指標である。重み付け係数テーブル１２３は、階調値と重み付け係数との対応関係を示すものである。このようにして、ピクセルカウント部１７０では、カウント部１２１、重み付け演算部１２２および重み付け係数テーブル１２３により、ピクセルごとのピクセルカウント値を求めている。

積算部１２４は、ピクセルごとに求められたピクセルカウント値の全ピクセルに亘る積算を行う。すなわち、積算部１２４は、重み付け演算部１２２により階調値に重み付け係数を掛け合わせたピクセルカウント値を、入力された多値画像の全てのピクセルについて積算し、総ピクセルカウント値を算出する。この場合、積算部１２４は、例えば、１枚の画像のピクセルカウント値を積算して求め、複数枚の原稿画像を連続印刷する場合には、さらに各画像のピクセルカウント値を順次積算していく。なお、ここでの処理はこれに限定されることなく、連続して印刷される画像のピクセルカウント値を単純に積算していく構成であってもよい。トナー消費量算出部１３０は、ピクセルカウント部１２０で求められたピクセルカウント値（階調データのカウント値）の積算値からトナー消費量を算出する。

トナー補給制御部１４０は、トナー消費量算出部１３０から得られるトナー消費量とトナー濃度センサー９２にて検出されるトナー濃度とに基づいてトナーホッパー３１から現像ユニット２２へのトナー補給を制御する。すなわち、トナー補給制御部１４０は、複合機１での連続印刷枚数（現像ユニット２２での連続現像する画像の枚数）が所定枚数未満の場合には、トナー消費量算出部１３０にて算出されたトナー消費量に基づくトナー補給制御（第１のトナー補給モード）を行い、複合機１での連続印刷枚数（現像ユニット２２での連続現像する画像の枚数）が所定枚数以上の場合には、トナー濃度センサー９２にて検出されるトナー濃度とトナー消費量算出部１３０にて算出されたトナー消費量とに基づくトナー補給制御（第２のトナー補給モード）を行うようになっている。

したがって、ピクセルカウント部１２０でのピクセルカウント動作とトナー消費量算出部１３０でのトナー消費量の算出動作とは、トナー補給モードが第１のトナー補給モードであるか第２のトナー補給モードであるかに拘わらず、継続して行われる。

図５は複合機１における連続印刷枚数とトナーの帯電量との関係を示す表であり、図６はその関係を示すグラフである。図５および図６から分かるように、連続印刷枚数が１０枚に達するとトナーの帯電量がほぼ安定している。したがって、連続印刷枚数が１０枚に達して現像槽９１での現像剤の攪拌が適切に行われている場合、トナー濃度センサー９２によるトナー濃度の検出は通常ほぼ安定すると考えられる。そこで、本実施の形態において、上記所定枚数は１０枚（原稿画像１０枚の印刷）としている。なお、連続印刷は、一つの印刷を終了してから次の印刷を開始するまでの時間が３秒以内の場合を連続印刷と見なしている。

トナー補給制御部１４０は、第１のトナー補給モードにおいて、トナー消費量算出部１３０にて算出されるトナー消費量（以下、算出トナー消費量と称する）がトナーホッパー３１のトナー補給用スクリュー９６における１秒間の回転によるトナー補給量に達するごとに、トナー補給用スクリュー９６を１秒間回転させる。

また、トナー補給制御部１４０は、第２のトナー補給モードにおいて、基本的にはトナー濃度センサー９２にて検出されるトナー濃度（以下、検出トナー濃度と称する）に基づくトナー補給制御を行うものの、この検出トナー濃度に基づくトナー補給量が算出トナー消費量に基づくトナー補給量に対する所定範囲外となる場合には、検出トナー濃度に基づくトナー補給量を規制するようになっている。この場合、トナー補給制御部１４０は、例えば、検出トナー濃度の目標値を６％としてトナーホッパー３１からのトナー補給量を制御する。

なお、一例として、検出トナー濃度が６％のときのトナー濃度センサー９２の出力電圧は２．５Ｖである。したがって、トナー補給制御部１４０は、トナー濃度センサー９２の出力電圧が２．５Ｖよりも高くなった場合にトナー補給を開始させ、同出力電圧が２．５Ｖよりも低くなった場合にトナー補給を停止させる。また、トナー濃度センサー９２の出力電圧は、トナー濃度センサー９２の制御電圧を変更することにより変化する。そこで、トナー濃度センサー９２の制御電圧は、検出トナー濃度が６％のときのトナー濃度センサー９２の出力電圧が２．５Ｖとなるように設定する。上記制御電圧は、常温常湿環境下では４Ｖ、高温高湿下では２．７Ｖである。また、このような調整を行うために、複合機１は温度センサー（図示せず）および湿度センサー（図示せず）を備えている。上記のような環境変化に伴うトナー濃度センサー９２の出力電圧のずれは、現像剤のキャリアが経時変化した場合にも生じるので、そのような場合にもトナー濃度センサー９２の制御電圧の調整が行われる。なお、トナー濃度センサー９２の上記制御電圧の調整は、トナー補給制御部１４０が行うようにしてもよい。

図７の表には、トナー濃度（Ｔ／Ｄ）と画像濃度（Ｉ／Ｄ）および画像かぶりとの関係を示す。同図から分かるように、トナー濃度が４．８％未満では、画像濃度が大幅に低下し、トナー濃度が７．２を超えると画像かぶりが大幅に増加していることが分かる。したがって、トナー濃度は、４．８〜７．２％の範囲内に収まることが望ましい。このトナー濃度の範囲（許容濃度範囲）は、トナー濃度の目標値である６％に対して８０〜１２０％の範囲である。

ここで、現像槽９１の内部における各部でのトナー濃度が均一、かつ現像槽９１の内部における各部での現像剤の攪拌状態が均一等の条件が整えば、トナー濃度センサー９２の検出トナー濃度に基づくトナー補給制御のみにより、実質的なトナー濃度を上記の範囲に収めることができる。

しかしながら、先述のように、現像槽９１内では、例えばトナーホッパー３１からのトナー補給口と、トナー濃度センサー９２による検知位置と、感光体２３へのトナー供給位置とでは、互いにトナー濃度が異なり易いため、トナー濃度センサー９２により検出されたトナー濃度が現像槽９１内のトナー濃度を正確に表さない場合が生じ得る。また、現像槽９１内における各部の現像剤の攪拌状態が均一でない場合があり、この場合には、各部の現像剤の帯電量が均一ではなく、トナー濃度センサー９２でのトナー濃度の検出が不安定となり易い。特に高印字率の画像を印刷した場合には、検出トナー濃度に基づくトナー補給量とトナー消費量との間に誤差が生じ易くなる。

そこで、第２のトナー補給モードでは、検出トナー濃度に基づくトナー補給を行うとともに、これと並行してピクセルカウント部１２０およびトナー消費量算出部１３０によるトナー消費量の算出を行い、現像ユニット２２へのトナー補給量が算出トナー消費量の所定範囲、すなわち８０〜１２０％の範囲に収まるように、検出トナー濃度に基づくトナー補給を制御している。具体的には、連続印刷開始当初からのトナー消費量とトナー補給量とをそれぞれ積算して積算トナー消費量と積算トナー補給量とを求めていき、検出トナー濃度に基づきトナー補給を開始した場合において、積算トナー補給量が積算トナー消費量の８０％以上かつ１２０％未満である場合には検出トナー濃度に基づくトナー補給を行う。一方、検出トナー濃度に基づきトナー濃度を満たすようにトナー補給を行った場合であっても、積算トナー補給量が積算トナー消費量の８０％未満であれば、積算トナー補給量が積算トナー消費量の８０％以上となるまで、継続してトナー補給を行う。また、検出トナー濃度に基づけばトナー補給を継続すべき場合であっても、積算トナー補給量が積算トナー消費量の１２０％を超える場合には、トナー補給を停止する。

このために、トナー補給制御部１４０は、図８に示すように、トナー補給量算出部(積算トナー補給量算出手段)１４１、トナー補給判定部（トナー補給制御手段）１４２およびトナーホッパー制御部（トナー補給制御手段）１４３を備えている。トナー補給量算出部１４１は上記の積算トナー補給量を算出する。トナー補給判定部１４２は、トナー補給量算出部１４１から得られる積算トナー補給量とトナー消費量算出部１３０から得られる積算トナー消費量とに基づき、上記のように、トナーホッパー３１からのトナー補給の可否を判定する。また、トナー補給判定部１４２は、連続印刷枚数（連続印字枚数）を判定する。なお、連続印刷枚数は、複合機１の操作パネル（図示せず）からの印刷枚数指定の入力によっても知ることができる。トナーホッパー制御部１４３は、トナー補給判定部１４２の判定結果に基づき、トナーホッパー３１によるトナー補給動作を制御する。

上記の構成において、現像ユニット２２におけるトナー補給動作を図９のフローチャートに基づいて以下に説明する。

複合機１において、例えばスキャナ部１１にて読み込まれた原稿画像についての印刷動作が開始されると、ピクセルカウント部１２０は原稿画像のピクセルカウント値を算出し（Ｓ１）、トナー消費量算出部１３０はピクセルカウント部１２０にて算出されたピクセルカウント値からトナー消費量を算出する（Ｓ２）。また、トナー補給制御部１４０のトナー補給判定部１４２は連続印刷枚数を検知する（Ｓ３）。ここでは、実際に処理された印刷原稿の枚数を検知する。また、トナー消費量算出部１３０は、上記トナー消費量を積算し、連続印刷における印刷開始からの積算トナー消費量を算出する（Ｓ４）。

次に、トナー補給判定部１４２は、処理済みの連続印刷枚数が１０枚以上であるか否か判定し（Ｓ５）、処理済みの連続印刷枚数が１０枚未満であれば、さらにＳ４において求めた積算トナー消費量が、トナーホッパー３１のトナー補給用スクリュー９６における１秒間の回転によるトナー補給量に到達したか否か判定する（Ｓ６）。

このＳ６での判定の結果がＹＥＳであれば、トナー補給制御部１４０のトナーホッパー制御部１４３は、トナーホッパー３１のトナー補給用スクリュー９６を１秒間だけ回転させる（Ｓ７）。

その後、トナー補給判定部１４２は、連続印刷枚数の印刷が終了したか否かを判定する（Ｓ８）。この判定の結果、連続印刷枚数の印刷が終了していれば、印刷を終了する一方、その印刷が終了していなければ、Ｓ１に戻る。なお、連続印刷枚数の印刷が終了したか否かは、先述のように、一つの印刷を終了してから次の印刷を開始するまでの時間が３秒以内であるか否かにより判定する。

また、前記Ｓ５の判定において、処理済みの連続印刷枚数が１０枚以上であれば、トナー補給判定部１４２は、トナー濃度センサー９２の検出トナー濃度を有効とし（Ｓ９）、その検出トナー濃度に基づいてトナーホッパー３１からのトナー補給が必要か否かを判定する（Ｓ１０）。この判定の結果、トナー補給が不要であればＳ１に戻る一方、トナー補給が必要であれば、検出トナー濃度に基づくトナー補給を開始する（Ｓ１１）。

その後、トナー補給判定部１４２は、トナー補給量算出部１４１からから連続印刷開始時点からの積算トナー補給量を取得するとともに（Ｓ１２）、トナー濃度センサー９２の検出トナー濃度に基づいて（Ｓ１３）、トナーホッパー３１からのトナー補給が必要か否かを判定する（Ｓ１４）。

この判定の結果、トナー補給が不要であれば、さらに、トナー補給量算出部１４１から取得した積算トナー補給量がトナー消費量算出部１３０から取得した積算トナー消費量の８０％以上であるか否かを判定する（Ｓ１５）。この判定結果がＹＥＳであれば、トナーホッパー３１からのトナー補給を停止し（Ｓ１６）、Ｓ８に戻る。一方、Ｓ１５での判定結果がＮＯであればＳ１２に戻り、Ｓ１５での判定結果がＹＥＳとなるまでトナー補給を継続する。

また、Ｓ１４の判定の結果、トナー補給が必要であれば、さらに、トナー補給量算出部１４１から取得した積算トナー補給量がトナー消費量算出部１３０から取得した積算トナー消費量の１２０％以下であるか否かを判定する（Ｓ１７）。この判定結果がＮＯであれば、Ｓ１６に進んでトナーホッパー３１からのトナー補給を停止し、Ｓ８に戻る。一方、Ｓ１７での判定結果がＹＥＳであればＳ１２に戻り、Ｓ１２以降の処理を行う。すなわち、継続してトナーホッパー３１からのトナー補給を行い、Ｓ１４、Ｓ１５もしくはＳ１７の判定結果に応じてそれぞれの処理を行う。

以上のように、本実施の形態の複合機１では、第２のトナー補給モードにおいて、見かけ上、トナー濃度センサー９２によるトナー濃度の検出が安定した場合であっても、検出トナー濃度によるトナー補給制御に加えて、積算トナー消費量によるトナー補給制御を行っている。したがって、種々の要因によってトナー濃度センサー９２による検出トナー濃度が現像槽９１内における真のトナー濃度からずれている場合であっても、現像槽９１内のトナー濃度を常に適正な状態に維持することができる。これにより、複合機１では良好な印刷画像を得ることができる。

なお、以上の説明においては、複合機１がモノクロタイプのものとして説明しているが、本願発明は、これに限定されず、フルカラータイプの複合機（画像形成装置）に対しても当然適用可能である。この場合、トナー補給の制御は、各色トナーの補給についての制御であり、図４に示したピクセルカウント部１２０での処理も各色ごとに行われる。また、画像処理部１１０は、フルカラー画像についての画像処理であり、具体的には入力信号処理部、領域分離処理部、色補正・黒生成処理部、ズーム変倍処理部、空間フィルタ処理部および中間調補正処理部といった従来周知の機能部を備えることになる。

最後に、本発明の現像装置を備えた複合機１に含まれる各ブロック（ピクセルカウント部１２０、トナー消費量算出部１３０、トナー補給制御部１４０）は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。

すなわち、複合機１は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである複合機１の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記複合機１に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。

上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。

また、複合機１を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の構成は、ニ成分現像剤にて現像を行う現像装置を備えた電子写真方式の各種印刷装置（画像形成装置）に適用可能である。

本発明の実施の形態における複合機の構成を示すものであって、トナーホッパーから現像ユニットへのトナー補給を制御するための構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態における現像装置を備えた複合機の概略の縦断面図である。 図２に示した複合機における感光体の周りの構成を示す模式図である。 図１に示したピクセルカウント部の構成を示すブロック図である。 図２に示した複合機における連続印刷枚数とトナーの帯電量との関係を示す説明図である。 図２に示した複合機における連続印刷枚数とトナーの帯電量との関係を示すグラフである。 図２に示した複合機におけるトナー濃度（Ｔ／Ｄ）と画像濃度（Ｉ／Ｄ）および画像かぶりとの関係を示す説明図である。 図１に示したトナー補給制御部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態における現像装置のトナー補給動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 複合機
２２ 現像ユニット（現像器、現像装置）
２３ 感光体（潜像担持体）
３１ トナーホッパー（トナー補給器、現像装置）
９１ 現像槽
９２ トナー濃度センサー
９３ 現像ローラ
９４ 攪拌ローラ（攪拌部材）
９６ トナー補給用スクリュー
１２０ ピクセルカウント部（トナー消費量算出手段）
１３０ トナー消費量算出部(積算トナー消費量算出手段)
１４０ トナー補給制御部(トナー補給制御手段)
１４１ トナー補給量算出部(積算トナー補給量算出手段)
１４２ トナー補給判定部（トナー補給制御手段）
１４３ トナーホッパー制御部（トナー補給制御手段）

Claims (11)

1. トナーおよびキャリアを含むニ成分現像剤を使用し、潜像担持体に形成された静電潜像を前記トナーにより現像する現像器と、この現像器にトナーを補給するトナー補給器と、前記現像器内における現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサーと、トナー補給モードにおいて前記トナー濃度センサーの検出トナー濃度に基づき前記トナー補給器のトナー補給動作を制御するトナー補給制御手段とを備えている現像装置において、
   画像が印刷される場合の現像動作に伴う前記トナー補給動作でのトナー補給量を積算して積算トナー補給量を算出する積算トナー補給量算出手段と、
   前記画像が印刷される場合の現像動作に伴うトナー消費量を前記画像から算出するトナー消費量算出手段と、
   前記トナー消費量を積算して積算トナー消費量を算出する積算トナー消費量算出手段とを備え、
   前記トナー補給制御手段は、前記積算トナー補給量が前記積算トナー消費量の所定範囲内となるように、前記トナー補給動作を制御することを特徴とする現像装置。
2. 前記現像器は、現像動作に伴って現像剤を攪拌する攪拌部材を備え、
   前記トナー補給制御手段は、前記トナー補給モードからなる第２のトナー補給モードと、前記トナー消費量算出手段にて算出されるトナー消費量に基づいて前記トナー補給器のトナー補給動作を制御する第１のトナー補給モードとを切り替え可能であり、複数の画像の印刷に伴う現像動作を行う場合には、最初に第１のトナー補給モードを選択し、その後第２のトナー補給モードに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記トナー補給制御手段は、第２のトナー補給モードにおいて、前記検出トナー濃度に基づけば前記トナー補給動作を停止すべき場合であっても、前記積算トナー補給量が前記所定範囲の下限値未満である場合には前記トナー補給動作を継続させる一方、前記検出トナー濃度に基づけば前記トナー補給動作を継続すべき場合であっても、前記積算トナー補給量が前記所定範囲の上限値を超えていれば、前記トナー補給動作を停止させることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
4. 前記トナー補給制御手段は、第１のトナー補給モードから第２のトナー補給モードへの切り替えを、連続して現像動作を行った画像の枚数が所定枚数以上となった場合に行うことを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
5. 前記トナー補給制御手段は、前記トナー補給モードにおいて、検出トナー濃度が目標トナー濃度となるようにトナー補給動作を制御しており、
   前記現像器内のトナー濃度には前記目標トナー濃度を中心として上下に所定幅の許容濃度範囲が設定されており、
   前記積算トナー消費量の前記所定範囲は、算出された積算トナー消費量を中心として、前記目標トナー濃度に対する前記許容濃度範囲の幅の割合と同じ割合にて設定されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
6. 請求項４に記載の現像装置を備え、
   連続して現像動作を行った画像の前記枚数は連続印刷枚数に相当し、
   この連続印刷枚数は、第１の印刷指令を受けた後、所定時間以内に第２の印刷指令を受けた場合に、第１の印刷指令にて指定された印刷枚数に第２の印刷指令にて指定された印刷枚数を加えた数であることを特徴とする画像形成装置。
7. 第１の印刷指令基づく印刷と第２の印刷指令に基づく印刷とを連続印刷と見なし得る場合において、第１の印刷指令に基づく印刷を終了した後、第２の印刷指令に基づく印刷を開始するまでの間、前記攪拌部材を動作させることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 請求項１から５のいずれか１項に記載の現像装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
9. トナーおよびキャリアを含むニ成分現像剤を使用し、潜像担持体に形成された静電潜像を前記トナーにより現像する現像器に対するトナー補給動作を、トナー補給モードにおいて前記現像器内における現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサーの検出トナー濃度に基づき制御するトナー補給方法において、
   画像が印刷される場合の現像動作に伴う前記トナー補給動作でのトナー補給量を積算して積算トナー補給量を算出する工程と、
   前記画像が印刷される場合の現像動作に伴うトナー消費量を前記画像から算出する工程と、
   前記トナー消費量を積算して積算トナー消費量を算出する工程と、
   前記トナー補給モードにおいて、前記積算トナー補給量が前記積算トナー消費量の所定範囲内となるように、前記トナー補給動作を制御する工程とを備えていることを特徴とするトナー補給方法。
10. 請求項１から５のいずれか１項に記載の現像装置の前記の各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
11. 請求項１０に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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