JP2010276913A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー濃度変動の抑制制御を効率的に実行する。
【解決手段】像担持体上に形成された潜像をトナーを含む現像剤により現像する現像ユニットと、現像剤にトナーを補給可能なトナー補給部２０２と、現像剤の攪拌に影響を与えるパラメータの測定値を測定するセンサ２０１と、画像情報を主走査方向および副走査方向の少なくとも一方で分割する分割単位を測定値の変動に応じて決定する決定部２１１と、決定された分割単位で画像情報を取得する画素取得部２１２と、画像情報に応じた潜像を現像することによる現像剤のトナー濃度の時間変化を無くすようなトナー補給量を算出する補給量算出部２１３と、算出されたトナー補給量のトナーを補給するようにトナー補給部２０２を制御する補給制御部２１４とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、潜像担持体上の潜像を現像剤により現像することで得られるトナー像を記録材上に転移させて画像形成を行う画像形成装置および画像形成方法に関する。

画像形成装置から出力される記録紙上の画像濃度は、経時的、および位置的に変動する。この画像濃度変動に影響を与える因子としてトナー濃度変動が存在する。すなわち、画像形成装置の現像ユニット（現像器）内で発生する経時的なトナー濃度変動、および位置的なトナー濃度偏差が、経時的および位置的な画像濃度変動の発生に影響している。このトナー濃度変動起因の画像濃度変動を低減するため、現像器内のトナー濃度を極力一定に保つトナー補給制御が求められている。特に、位置的なトナー濃度偏差を緩和するために、所望のタイミングで所望量のトナーを補給する技術が必要となっている。

特許文献１では、現像剤を仮想的に複数のブロックに分割し、印刷画像から各ブロックの一巡ごとのトナー消費を予測し、予測したトナー消費等に基づいてトナー補給を制御する技術が提案されている。これにより、現像器内のトナー濃度偏差発生を抑制し、トナー濃度偏差に起因する画像濃度変動を抑えることができる。また、特許文献１では、出力される画像を複数の矩形の画像ブロックに分割して、各画像ブロックのトナー消費予想量を累計して、各現像剤ブロックのトナー消費予想量を求める技術も提案されている。

しかしながら、特許文献１の方法では、現像剤の撹拌性の変動を考慮していないため、トナー濃度偏差抑制制御を効率的に実行できない場合があった。例えば、出力される画像を画像ブロックに分割する場合、事前に現像器の特性および現像剤の特性等を測定し、トナー濃度偏差抑制効果が飽和する分割数を見極めた上で、最適な画像分割数を設定する。しかし、現像剤の攪拌性などの特性は、様々な要因（パラメータ）の影響を受けて変化する。このため、例えば攪拌性が悪化した場合、事前に設定した画像分割数では適切にトナー濃度の変動を抑制できない場合が生じうる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、トナー濃度変動の抑制制御を効率的に実行できる画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、画像情報に応じた潜像を像担持体上に形成する潜像形成手段と、前記像担持体上に形成された潜像を、トナーを含む現像剤により現像する現像手段と、前記現像剤にトナーを補給可能なトナー補給手段と、前記現像剤の攪拌に影響を与えるパラメータの測定値を測定する測定手段と、前記画像情報を主走査方向および副走査方向の少なくとも一方で分割する分割単位を、前記測定値の変動に応じて決定する決定手段と、決定された前記分割単位で前記画像情報を取得する取得手段と、取得された前記画像情報に基づいて、前記画像情報に応じた潜像を現像することによる前記現像剤のトナー濃度の時間変化を無くすようなトナー補給量を算出する補給量算出手段と、算出された前記トナー補給量のトナーを補給するように前記トナー補給手段を制御する補給制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明は、画像情報に応じた潜像を像担持体上に形成する潜像形成手段と、前記像担持体上に形成された潜像を、トナーを含む現像剤により現像する現像手段と、前記現像剤にトナーを補給可能なトナー補給手段と、を備える画像形成装置で実行される画像形成方法であって、測定手段が、前記現像剤の攪拌に影響を与えるパラメータの測定値を測定する測定ステップと、決定手段が、前記画像情報を主走査方向および副走査方向の少なくとも一方で分割する分割単位を、前記測定値の変動に応じて決定する決定ステップと、取得手段が、決定された前記分割単位で前記画像情報を取得する取得ステップと、補給量算出手段が、取得された前記画像情報に基づいて、前記画像情報に応じた潜像を現像することによる前記現像剤のトナー濃度の時間変化を無くすようなトナー補給量を算出する補給量算出ステップと、補給制御手段が、算出された前記トナー補給量のトナーを補給するように前記トナー補給手段を制御する補給制御ステップと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、トナーの攪拌性に影響するパラメータの変動に応じて画像の分割単位を変更するため、トナー濃度変動の抑制制御を効率的に実行できるという効果を奏する。

図１は、本実施の形態にかかる画像形成装置の構成の一例を示す概略図である。 図２は、書込画素データの流れを示した模式図である。 図３は、現像ユニットの構成例を示す図である。 図４は、画像形成装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 図５は、出力する画像パターンの一例を示す図である。 図６は、図５に示す画像パターンを形成する場合のトナー消費波形の一例を示す図である。 図７は、トナー濃度偏差抑制制御の効果を表す図である。 図８は、画像分割数が少ない場合のトナー消費波形の一例を示す図である。 図９は、現像剤の攪拌性が高い場合のトナー濃度変動の一例を示す図である。 図１０は、現像剤の攪拌性が高く、画像分割数が少ない場合のトナー濃度変動の一例を示す図である。 図１１は、現像剤の攪拌性が低い場合のトナー濃度変動の一例を示す図である。 図１２は、現像剤の攪拌性が低く、画像分割数が多い場合のトナー濃度変動の一例を示す図である。 図１３は、画像分割数の制御方法の一例を示す図である。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる画像形成装置および画像形成方法の最良な実施の形態を詳細に説明する。

上述のように、トナー濃度偏差抑制効果と画像分割数との関係は、現像剤の撹拌性によって変化する。例えば撹拌性が良い場合は、画像分割数を多くする意味がなくなる。撹拌性が良いと、トナーを一括して補給した場合であっても、現像スリーブに現像剤が汲み上げられる段階では、既に現像剤が均一に撹拌されてトナー濃度偏差が解消され、画像濃度変動への影響が低減されるためである。逆に撹拌性が悪い場合には、トナー補給した影響が現像スリーブ上にまで残るため、トナー補給の段階で、できるだけトナー濃度変動が生じないような、きめ細やかなトナー補給制御が望まれる。

現像剤の撹拌性は、基本的には現像器の構造および現像剤の特性によって決まる。この意味では、初期的に現像器と現像剤の特性により定めた画像分割数を使用すれば良い。しかし、現像剤の流動性は、様々な因子に影響を受けて変化し、現像剤の撹拌性もその影響を受けて変化する。現像剤の流動性と撹拌性との関係は必ずしも一定ではないが、基本的には流動性が良いと撹拌性が良いと考えられる。すなわち、流動性が良いと、トナーとキャリアとの位置関係がフレキシブルなため、撹拌性が良くなる。また、流動性が悪いと、トナーとキャリアとの位置関係が束縛状態にあるので、撹拌性が悪くなる。

なお、必ずしもこのような関係になる訳ではなく、流動性が良い場合に、補給したトナーが現像剤に混ざらずに上滑りしていくという現象も確認されている。このため、各現像器および現像剤を実際に用いて、現像剤の流動性が変化した場合の撹拌性への影響を把握しておく必要がある。

本実施の形態の画像形成装置は、このように流動性と攪拌性の関係を把握した上で、撹拌性が悪くなるようなパラメータ変動が生じた場合には、画像分割数を増やす制御を行い、撹拌性が良くなるようなパラメータ変動が生じた場合には、画像分割数を減らす制御を行う。これにより、トナー濃度偏差の発生を抑制するためのトナー補給制御性能を維持しつつ、トナー補給量算出のための演算負荷を必要最小限にとどめておくことができる。

図１は、本実施の形態にかかる画像形成装置１００の構成の一例を示す概略図である。図１では、４連タンデム型中間転写方式のフルカラー機として画像形成装置１００を構成した例を示している。図１は、電子写真式の画像形成装置の一例であり、画像形成装置１００を４連タンデム型直接転写方式や１ドラム型中間転写方式等のフルカラー機として構成しても良いし、１ドラム型直接転写方式等のモノクロ機として構成しても良い。

また、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能およびファクシミリ機能のうち少なくとも２つの機能を有する複合機として画像形成装置を構成してもよい。このように、複写機、プリンタ、スキャナ装置、ファクシミリ装置等の画像形成装置であればいずれにも適用することができる。

図１に示すように、画像形成装置１００は、自動原稿送り装置であるＡＤＦ（Automatic Document Feed）１１０、印刷する画像データをＣＣＤ（Charge Coupled Device）によりスキャンするスキャナ部１２０等を備えている。

次に、図１に示す構成の画像形成装置１００による画像形成動作を説明する。プリント開始命令が入力されると、感光体１０Ｋ、１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍの周辺、中間転写ベルト１１の周辺、および、給紙搬送経路１２等に存在する各ローラ（ピックアップローラ３１ａ、３１ｂ、給紙ローラ３２ａ、３２ｂ、搬送ローラ３３ａ、３３ｂ）が既定のタイミングで回転し始め、下部の給紙トレイ１３ａ、１３ｂから記録紙の給紙が開始される。一方、各感光体１０Ｋ、１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍは、それぞれ帯電チャージャ１４Ｋ、１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍによってその表面を一様な電位に帯電され、書込ユニット１５から照射される書込光によってその表面を画像データに従って露光される。露光された後の電位パターンを静電潜像と呼ぶが、この静電潜像をその表面に担持した感光体１０Ｋ、１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍは、それぞれ現像ユニット１６Ｋ、１６Ｙ、１６Ｃ、１６Ｍからトナーを供給されることにより、担持している静電潜像を特定色に現像される。現像ユニット１６Ｋ、１６Ｙ、１６Ｃ、１６Ｍは、磁性キャリアとマイナス帯電性のトナー（それぞれＫトナー、Ｙトナー、Ｃトナー、Ｍトナー）とからなる二成分現像剤などの現像剤を有する。

図１では、四色分の感光体１０Ｋ、１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍが存在するので、それぞれブラック、イエロー、シアン、マゼンタ（色順はシステムによって異なる）のトナー像が各感光体１０Ｋ、１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ上に現像されることになる。感光体１０Ｋ、１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ上に現像されたトナー像は、中間転写ベルト１１との接点において、感光体１０Ｋ、１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍにそれぞれ対向して設置された一次転写ローラ１７Ｋ、１７Ｙ、１７Ｃ、１７Ｍに印加される一次転写バイアス、および押圧力によって中間転写ベルト１１上に転写される。この一次転写動作をタイミングを合わせながら四色分繰り返すことにより、中間転写ベルト１１上にフルカラートナー像が形成される。

中間転写ベルト１１上に形成されたフルカラートナー像は、二次転写ローラ１８で、レジストローラ１９によってタイミングを合わせて搬送されてくる記録紙に転写される。この時、二次転写ローラ１８に印加される二次転写バイアス、および押圧力によって二次転写が行われる。

フルカラートナー像を転写された記録紙は、定着ユニット２０を通過することにより、表面に担持しているトナー像が加熱定着される。片面プリントならばそのまま直線搬送されて排紙トレイ２１へ搬送され、両面プリントならば搬送方向を下向きに変えられ、用紙反転部２２へ搬送されていく。用紙反転部２２へ到達した記録紙は、ここでスイッチバックローラ３４等により搬送方向を逆転されて紙の後端から用紙反転部２２を出て行く。これをスイッチバック動作と呼び、この動作によって記録紙の表裏を反転させることができる。表裏反転された記録紙は定着ユニット２０方向には戻らず、再給紙搬送経路２３を通過して給紙搬送経路１２に合流する。この後は表面プリントの時と同じ様にトナー像を転写されて、定着ユニット２０を通過して排紙される。これが両面プリント動作である。

一次転写ローラ１７Ｋ、１７Ｙ、１７Ｃ、１７Ｍを通過した感光体１０Ｋ、１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍは、その表面に一次転写残トナーを担持している。この残トナーは、ブレードおよびブラシ等で構成された感光体クリーニングユニット２４Ｋ、２４Ｙ、２４Ｃ、２４Ｍにおいて除去される。その後、感光体１０Ｋ、１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍは、ＱＬ（クエンチングランプ）２５Ｋ、２５Ｙ、２５Ｃ、２５Ｍによってその表面が一様に除電されて次の画像のための帯電に備える。

二次転写ローラ１８を通過した中間転写ベルト１１も、その表面に二次転写残トナーを担持している。この残トナーは、ブレードおよびブラシ等で構成された中間転写ベルトクリーニングユニット２６によって除去され、次のトナー像の転写に備えられる。このような動作の繰り返しで、片面プリントまたは両面プリントが行われる。

次に、画像形成装置１００内での書込画素データの流れを図２を用いて説明する。書込画素データとは、片面プリントまたは両面プリントなどにより画像形成するために出力される画素情報を表す。図２は、書込画素データの流れを示した模式図である。

書込画素データは、コピー動作の場合はスキャナ部１２０から送信され、プリンタ動作の場合はＰＣ２００等の外部装置から送信される。書込画素データは、最終的に書込ボード（書込ユニット１５）に送られ、書込ユニット１５上で発光素子（ＬＤ（laser diode）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等）を駆動する信号として用いられる。

なお、メインコントロールボード４１は、画像形成装置１００全体の動作を制御するコントローラである。メインコントロールボード４１は、ＣＰＵ、メモリ、およびペリフェラル等（図示せず）を備えている。プリンタボード４２は、ネットワークを介して接続されたパーソナルコンピュータ（ＰＣ）２００からの印刷指示に応じてプリンタ動作を制御するコントローラである。オペレーションパネル４３は、ユーザからの操作入力を受け付ける。Ｉ／Ｏボード４４は、メインコントロールボード４１と、駆動部品４５および入力部品４６との間のデータの入出力を制御する。

書込画素データが書込ユニット１５に到達する経路としては、図２中の経路４０１ａおよび４０１ｂ、経路４０２ａおよび４０２ｂなどが考えられる。書込ユニット１５までの経路は、機種毎の制御回路基板の作り方に応じて決定すればよい。

このような画像データの流れの中で、書込画素データをカウントするのに最も適している箇所は書込ユニット１５である。書込画素データの発信場所、伝達経路、およびＲＩＰ（Raster Image Processor）展開する場所等に関わらず、最終的には書込ユニット１５上には必ずラスターイメージデータが存在するため、画素をカウントすることができるからである。また、書込画素データの伝達経路が図２中の経路４０２ａ、４０２ｂの場合、メインコントロールボード４１上でも画素カウントできる可能性がある。すなわち、メインコントロールボード４１を画像データが通過する時点で、既にラスターイメージデータの状態であれば、画素をカウント可能である。このようにしてカウントされた画素カウント情報は、書込ユニット１５上のメモリ（図示せず）やメインコントロールボード４１上のメモリに保管され、利用する時に読み出される。

以上のように、画素カウント動作は、画素をカウント可能なボード上で実行される。なお、ソフトウェアにより画素カウント処理を実現するように構成してもよい。すなわち、本実施の形態では、画素カウント回路（または画素カウントソフトウェア）に、入力画像を分割する分割単位である単位エリアごとに区切って画素数をカウントする機能を設ける。これにより、単位エリア毎の画素カウント値を得ることができる。また、本実施の形態では、この単位エリアの大きさを可変できるようにハード（またはソフト）を設計する。これにより、入力画像分割の単位エリアの大きさを制御することが可能となる。

次に、現像ユニット１６Ｋ、１６Ｙ、１６Ｃ、１６Ｍの構成例について説明する。なお、現像ユニット１６Ｋ、１６Ｙ、１６Ｃ、１６Ｍは同様の構成を有するため、以下では単に現像ユニット１６という場合がある。図３は、現像ユニット１６の構成例を示す図である。

図３に示すように、現像ユニット１６は、第１搬送スクリュー３１、第２搬送スクリュー３２の二系統の撹拌軸を有する二軸撹拌構成となっている。また、現像ユニット１６は、現像スリーブ３３と逆側である第２搬送スクリュー３２側に、トナー補給口３４およびトナー濃度センサ３５を備えている。

従来の画像形成装置では、トナー濃度センサ３５により検出されたトナー濃度に応じてトナー補給口３４からトナーを補給する。しかし、トナー補給口３４およびトナー濃度センサ３５が図３に示すような位置関係を有する場合、現像スリーブ３３上で消費されたトナーの濃度は、トナー補給口３４を素通りした後にトナー濃度センサ３５により検知されることになる。したがって、トナー消費の影響を検知してからトナーを補給する構成では、トナー消費が発生してから、現像ユニット１６内で現像剤が１周以上搬送されることになる。すなわち、トナー消費の影響によるトナー濃度変動が、現像剤１周後の現像スリーブ３３上に現れることになり、トナー濃度ムラを解消できない場合がある。

このような問題を改善するために、本実施の形態では、上述のように単位エリアごとに画素数をカウントし、カウントした画素数に応じてトナー濃度の時間変化を無くすようにトナーを補給する。

次に、このようなトナー補給制御を実現するための画像形成装置１００の構成例について説明する。図４は、画像形成装置１００の機能構成の一例を示すブロック図である。図４に示すように、画像形成装置１００は、主なハードウェア構成として、センサ２０１と、トナー補給部２０２とを備えている。また、画像形成装置１００は、主なソフトウェア構成として、決定部２１１と、画素取得部２１２と、補給量算出部２１３と、補給制御部２１４と、を備えている。

センサ２０１は、現像剤の攪拌性に影響を与えるパラメータの測定値を測定する測定手段として機能する。例えば、センサ２０１は、温湿度センサなどの環境センサによって構成できる。

環境条件（温湿度）の変動は、主に現像剤の帯電特性に影響を与える。したがって、温湿度が変化すると、静電気的な影響により現像剤の流動性が少し変化する可能性がある。また、キャリアおよびトナーの表面の水分状態が変化することにより物理的な吸着力が変化し、この影響によっても流動性が変化する可能性がある。そして、上述のように現像剤の流動性は現像剤の攪拌性に影響する。

そこで、センサ２０１は、現像剤の攪拌性に影響を与えるパラメータの測定値として、画像形成装置１００の内部または近傍の所定位置の温湿度を測定する。センサ２０１の設置箇所は特に限定しないが、画像形成装置１００内のいずれかに設置されていればよい。仮に、画像形成装置１００の内部で環境偏差が大きく生じるような構成であれば、可能な限り現像ユニット１６の近辺にセンサ２０１が設置されることが望ましい。補給トナーの周辺環境を適切に測定可能となるためである。例えば、定着熱の影響等で装置内部の温度差が過大となる場合は、温湿度センサであるセンサ２０１を現像ユニット１６の近傍に設置することが望ましい。なお、センサ２０１は温湿度センサなどの環境センサに限られるものではない。

トナー補給部２０２は、現像ユニット１６内の現像剤にトナーを補給する。

決定部２１１は、センサ２０１により測定されたパラメータの測定値の変動に応じて、入力画像を分割する分割単位を決定する。具体的には、決定部２１１は、主走査方向および副走査方向それぞれについて、入力画像を分割する分割数を決定する。測定値の変動に応じて分割単位を決定する処理の詳細については後述する。

画素取得部２１２は、決定部２１１により決定された分割単位で、画像形成するために出力される画素情報を取得する。図２を用いて説明したように、画素取得部２１２は、書込ユニット１５上またはメインコントロールボード４１上の画素カウント機能をもつハードウェア、カウントした画素カウント情報を記憶するメモリ、および該ハードウェアとメモリの動作を制御するソフトウェアなどにより構成することができる。

補給量算出部２１３は、取得された画素情報に応じた潜像を現像することによる現像剤のトナー濃度の時間変化を無くすようなトナー補給量を算出する。補給量算出部２１３は、メモリに保存した画素カウント情報を読み出し、読み出した画素カウント情報に応じたトナー補給量を演算するソフトウェアなどにより構成することができる。このソフトウェアは、例えばメインコントロールボード４１上のメモリに記憶され、メインコントロールボード４１上のＣＰＵによって実行される。

補給制御部２１４は、算出されたトナー補給量でトナー補給部２０２がトナーを補給するようにトナー補給処理を制御する。

次に、このように構成された本実施の形態の画像形成装置１００によるトナー補給制御の詳細について説明する。図５は、出力する画像パターンの一例を示す図である。図６は、図５に示す画像パターンを形成する場合のトナー消費波形の一例を示す図である。図７は、トナー濃度偏差抑制制御の効果を表す図である。

図５に示すような縦帯パターン画像を形成した際には、第１搬送スクリュー３１側のトナー濃度センサ３５の位置で、図６に示すようなトナー消費波形６１が生じる。このトナー消費波形の形は、画像エリアを細かく分割して画素カウント情報を取得することによって、より正確な形を認識できるようになる。

実際にトナーが消費される位置で生じたトナー消費波形は、トナー補給口３４の位置まで搬送されてくる間に、図７中のトナー消費波形７０１のような鈍った波形となる。この波形の鈍り具合は、現像ユニット１６の構成および現像剤の特性によって異なる。このため、予め波形の鈍る傾向を測定しておくことにより、トナー消費位置の波形がトナー補給口３４の位置でどの程度鈍るのかを認識しておく。これにより、補給量算出部２１３は、画素カウント情報から図７のようなトナー補給波形７０２を算出することができる。そして、補給制御部２１４が、トナー補給波形７０２となるようにトナー補給制御を行うことにより、トナー濃度変動を抑えることが可能となる（図７のトナー濃度変動７０３）。

画像分割の単位エリアが小さい（画像分割数が多い）場合には、図６に示すトナー消費波形を比較的正確に把握できる。しかし、画像分割の単位エリアが大きい（画像分割数が少ない）場合には、トナー消費波形を正確に把握することが困難となる。

図８は、画像分割数が少ない場合（２分割の場合）のトナー消費波形の一例を示す図である。図８の上部は、出力する画像パターンの一例を示している。図８の波形８０１は、実際のトナー消費波形を表している。また、図８の波形８０２は、画素カウントから認識（算出）されるトナー消費波形を表している。

図８に示すように、例えば入力画像を主走査方向に２分割して画素をカウントする場合、波形８０２に示すようなトナー消費波形が認識される。すなわち、実際の出力画像が図８の上部に示すような「画像右端部に細いベタ帯」の画像であるのに対して、画素カウントから認識したトナー消費波形は、「画像右半分エリアでハーフトーン画像」と同等のトナー消費波形になる。

このような画像認識に基づいて形成するトナー補給波形は、図８の波形８０２を反転させた波形となり、ブロードな補給特性となる。このため、トナー消費波形を適切に打ち消す図７のようなトナー補給制御を実行できない。

しかし、現像剤の撹拌性によっては、少ない画像分割数でもトナー濃度偏差抑制制御の効果を得られる可能性が生じうる。例えば、撹拌性が高い現像剤の場合、トナー補給口３４の位置で、ある程度のトナー濃度変動が生じても、トナー濃度センサ３５の位置に搬送されるまでに撹拌・均一化され、トナー濃度変動がほぼない状態となる。

図９は、現像剤の攪拌性が高い場合のトナー濃度変動の一例を示す図である。図９の波形９０１および波形９０２は、それぞれトナー補給口３４およびトナー濃度センサ３５の位置でのトナー濃度変動を表している。図９は、トナー補給口３４の位置で生じていたトナーの濃度変動が、トナー濃度センサ３５の位置ではほぼ抑制されている状態を表している。

図９に示すように現像剤の攪拌性が高い場合、トナー補給口３４の位置でのトナー濃度変動をある程度まで小さくできる精度でトナー補給を制御できれば、トナー濃度センサ３５の位置、ひいては現像スリーブ３３上のトナー濃度変動は問題ない程度のレベルになると言える。

図１０は、現像剤の攪拌性が高く、画像分割数が少ない場合（２分割の場合）のトナー濃度変動の一例を示す図である。図１０の波形１００１は、トナー補給口３４の位置での実際のトナー消費波形を表している。図１０の波形１００２は、画像を２分割した場合に算出されるトナー補給波形を表している。図１０の波形１００３は、波形１００１と波形１００２とを合成して得られるトナー補給口３４の位置でのトナー濃度変動波形を表している。

画像分割数が主走査方向に２分割の場合は、トナー補給口３４の位置でのトナー消費波形を表す波形１００１を反転させた波形と異なるトナー補給波形である波形１００２が算出される。このトナー補給波形（波形１００２）に基づいてトナー補給を行った場合、トナー補給口３４の位置でのトナー濃度変動波形は、波形１００３のようになる。すなわち、この例では、トナー補給口３４の位置でのトナー濃度変動を抑制できない。しかし、現像剤の攪拌性が高い場合は、このトナー濃度変動波形は、トナー濃度センサ３５の位置では、図１０右側の波形１００４のようになる。このように、元々撹拌性の高い現像剤の場合には、トナー補給口３４の位置でのトナー濃度変動をある程度まで押さえ込めば、搬送・撹拌される過程で、問題ない程度のトナー濃度変動とすることができる。

一方、撹拌性が悪い現像剤の場合には、トナー濃度センサ３５の位置でも、トナー濃度変動を抑制できない可能性がある。図１１は、現像剤の攪拌性が低い場合のトナー濃度変動の一例を示す図である。図１１の波形１１０１および波形１１０２は、それぞれトナー補給口３４およびトナー濃度センサ３５の位置でのトナー濃度変動を表している。図１１は、トナー補給口３４の位置で生じていたトナーの濃度変動が、トナー濃度センサ３５の位置であっても抑制されない状態を表している。

図１１に示すように、トナー補給口３４の位置でのトナー濃度変動を表す波形１１０１が、トナー濃度センサ３５の位置で少し軽減される程度の撹拌性能である場合は、できる限りトナー補給口３４の位置でのトナー濃度変動を抑制する必要がある。

図１２は、現像剤の攪拌性が低く、画像分割数が多い場合（例えば主走査方向・副走査方向にそれぞれ４分割）のトナー濃度変動の一例を示す図である。図１２の波形１２０１は、トナー補給口３４の位置での実際のトナー消費波形を表している。図１２の波形１２０２は、画像分割数が多い場合に算出されるトナー補給波形を表している。図１２の波形１２０３は、波形１２０１と波形１２０２とを合成して得られるトナー補給口３４の位置でのトナー濃度変動波形を表している。

画像分割数が多い場合は、トナー補給口３４の位置でのトナー消費波形を表す波形１２０１を反転させた波形とほぼ同一のトナー補給波形である波形１２０２が算出される。このトナー補給波形（波形１２０２）に基づいてトナー補給を行った場合、トナー補給口３４の位置でのトナー濃度変動波形は、波形１２０３のようになる。すなわち、この例では、トナー補給口３４の位置でトナー濃度変動を抑制できる。この結果、トナー濃度センサ３５の位置でのトナー濃度変動も抑制できる（図１２の波形１２０４）。

すなわち、現像剤がトナー補給口３４の位置からトナー濃度センサ３５の位置まで搬送される間にあまり撹拌されないとしても、トナー補給口３４の位置で既にトナー濃度変動が小さいため、特に問題ない程度のトナー濃度変動として、現像スリーブ３３上に汲み上げられていく。このように、撹拌性が低い場合は、画像分割数を多くすることによってトナー濃度変動を抑制することが必要となる。

図１３は、画像分割数の制御方法の一例を示す図である。図１３は、デフォルト状態（通常状態）では、画像を４×４分割する例を示している。なお、ｎ×ｍ分割とは、画像を主走査方向にｎ分割し、副走査方向にｍ分割することを意味する。この結果、ｎ×ｍ個の単位エリアが生成される。

例えばセンサ２０１により測定されたパラメータの測定値が、現像剤の攪拌性の悪化を表し、よりきめ細やかなトナー補給制御が必要となった場合、決定部２１１は、画像分割数を８×８分割に変更する。また、センサ２０１により測定されたパラメータの測定値が、現像剤の攪拌性が良好となったことを表し、トナー補給制御が大雑把で良い状態となった場合には、決定部２１１は、画像分割数を２×２分割に変更する。

なお、図１３では主走査方向および副走査方向の画像分割数を同数としているが、主走査方向および副走査方向で異なる分割数で分割してもよい。

以上のように、本実施の形態の画像形成装置１００では、入力画像を分割した単位エリアごとの画素情報に基づいてトナー補給制御を行う。これにより、トナー濃度偏差の発生が抑制されるため、トナー濃度偏差に起因する画像濃度ムラの発生確率が下がり、ユーザー満足度向上およびミスプリント紙の枚数抑制が期待できる。

また、本実施の形態では、装置内または装置近傍のパラメータ変動に応じて単位エリアの大きさを変化させる。これにより、より望ましいサイズでの画像情報取得およびトナー補給量演算が可能となる。例えば単位エリア面積を大きくして分割エリア数を少なくすることによって、トナー補給量の算出演算負荷を低減できるため、ＣＰＵの処理能力を他の制御に割くことができ、装置全体の処理能率が向上する。すなわち、トナー濃度偏差抑制制御の性能向上、および不必要なトナー補給量演算負荷の低減が可能となる。

（変形例１）
上記実施の形態では、温度および湿度などの環境条件の変動に応じて画像分割数を決定していたが、画像分割数を決定するためのパラメータは環境条件に限られるものではない。例えば、現像剤の劣化度合いは、現像剤の帯電特性および流動性に影響を与える。そこで、現像剤の劣化度合いを検知し、劣化度合いに応じて画像分割数を決定してもよい。

現像剤の劣化は、キャリアの劣化とトナーの劣化とに分けられる。キャリアの劣化は、主に表面コート層の剥がれやトナースペントに起因する。また、トナーの劣化は、主に外添剤の離脱および埋没に起因する。そして、キャリアの劣化およびトナーの劣化は、共に現像剤の帯電特性および流動性に影響を与えることが知られている。

変形例１では、センサ２０１は、現像剤の攪拌性に影響を与えるパラメータの測定値として、現像剤劣化度合いを測定する。例えば、センサ２０１が、現像剤劣化度合いの代用として、撹拌時間を測定するように構成すればよい。すなわち、センサ２０１は、キャリアの劣化度合いを、現像ユニット１６を使い始めてからの通算撹拌時間（キャリア自動入れ替え式ではない場合）で見積もる。また、センサ２０１は、トナーの劣化度合いを、該当カラーで現像率が非常に低い状態での現像が連続した場合の、連続撹拌時間で見積もる。

（変形例２）
変形例２では、センサ２０１が、トナー濃度を検知し、トナー濃度の変動に応じて画像分割数を決定する。この場合、トナー濃度センサ３５をセンサ２０１として用いてもよい。

トナー濃度変動を測定しながら画像分割数を変更するということは、トナー濃度が適切に制御されているか否かを監視し、トナー補給制御にフィードバックするということである。測定されるトナー濃度変動が大きい場合には、トナー補給制御の精密さが不足している可能性が高いため、画像分割数を増やしてトナー補給制御を行う。また、トナー濃度変動が問題ない程度に小さい状態が続く場合には、画像分割数を減らしてＣＰＵ負荷を下げるようにトナー補給制御を行う。なお、画像分割数を減らした結果、トナー濃度変動が大きくなるようであれば、画像分割数を元に戻すように制御すれば良い。

（変形例３）
変形例３では、センサ２０１が、例えば感光体１０Ｋ、１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍのトナー付着量を検知し、トナー付着量の変動に応じて画像分割数を決定する。トナー濃度変動がトナー付着量の変動に影響するためである。トナー付着量の変動は、トナー濃度変動のみが原因ではないが、トナー付着量の変動が大きい場合に画像分割数を増やし、トナー濃度変動を抑制することによって、トナー付着量の変動が抑えられる可能性がある。

また、トナー付着量の変動が小さい状態が続く場合には、画像分割を細かく行う必要がない可能性があるため、画像分割数を減らしてＣＰＵの負荷を下げるように制御する。いずれの場合も、制御の結果として効果が得られない場合や、トナー付着量の変動が悪化する場合には、画像分割数を元に戻すように制御すれば良い。なお、トナー付着量の変動は、通常、副走査方向のみしか連続的に測定できない。このため、副走査方向のみトナー付着量を測定し、副走査方向の分割数のみを変更する。

なお、環境条件および変形例１の現像剤の劣化度合いは、撹拌性に関連すると考えられるパラメータである。また、変形例２のトナー濃度は、撹拌性が変動した結果を示すパラメータである。さらに、変形例３のトナー付着量は、撹拌性が変動したことにより影響を受けると考えられるパラメータである。これらのパラメータ以外にも、現像剤の攪拌性に影響を与えるパラメータであれば、あらゆるパラメータを用いることができる。

なお、本実施の形態にかかる画像形成装置１００で実行されるプログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込まれて提供される。

本実施の形態にかかる画像形成装置１００で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

さらに、本実施の形態にかかる画像形成装置１００で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施の形態にかかる画像形成装置１００で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

本実施の形態にかかる画像形成装置１００で実行されるプログラムは、上述した各部（決定部、画素取得部、補給量算出部、補給制御部）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）が上記ＲＯＭからプログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、上記各部が主記憶装置上に生成されるようになっている。

１０Ｋ、１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ 感光体
１１ 中間転写ベルト
１２ 給紙搬送経路
１３ａ、１３ｂ 給紙トレイ
１４Ｋ、１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ 帯電チャージャ
１５ 書込ユニット
１６Ｋ、１６Ｙ、１６Ｃ、１６Ｍ 現像ユニット
１７Ｋ、１７Ｙ、１７Ｃ、１７Ｍ 一次転写ローラ
１８ 二次転写ローラ
１９ レジストローラ
２０ 定着ユニット
２１ 排紙トレイ
２２ 用紙反転部
２３ 再給紙搬送経路
２４Ｋ、２４Ｙ、２４Ｃ、２４Ｍ 感光体クリーニングユニット
２５Ｋ、２５Ｙ、２５Ｃ、２５Ｍ クエンチングランプ
２６ 中間転写ベルトクリーニングユニット
３１ａ、３１ｂ ピックアップローラ
３２ａ、３２ｂ 給紙ローラ
３３ａ、３３ｂ 搬送ローラ
３４ スイッチバックローラ
４１ メインコントロールボード
４２ プリンタボード
４３ オペレーションパネル
４４ Ｉ／Ｏボード
４５ 駆動部品
４６ 入力部品
１００ 画像形成装置
１１０ ＡＤＦ
１２０ スキャナ部
２０１ センサ
２０２ トナー補給部
２１１ 決定部
２１２ 画素取得部
２１３ 補給量算出部
２１４ 補給制御部

特開２００８−０８３４３３号公報

Claims (6)

1. 画像情報に応じた潜像を像担持体上に形成する潜像形成手段と、
   前記像担持体上に形成された潜像を、トナーを含む現像剤により現像する現像手段と、
   前記現像剤にトナーを補給可能なトナー補給手段と、
   前記現像剤の攪拌に影響を与えるパラメータの測定値を測定する測定手段と、
   前記画像情報を主走査方向および副走査方向の少なくとも一方で分割する分割単位を、前記測定値の変動に応じて決定する決定手段と、
   決定された前記分割単位で前記画像情報を取得する取得手段と、
   取得された前記画像情報に基づいて、前記画像情報に応じた潜像を現像することによる前記現像剤のトナー濃度の時間変化を無くすようなトナー補給量を算出する補給量算出手段と、
   算出された前記トナー補給量のトナーを補給するように前記トナー補給手段を制御する補給制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記測定手段は、前記画像形成装置内の湿度および温度を含む前記画像形成装置内の環境条件である前記パラメータの測定値を検出すること、
   を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記測定手段は、前記現像剤の劣化の度合いである前記パラメータの測定値を検出すること、
   を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記測定手段は、前記トナー濃度である前記パラメータの測定値を検出すること、
   を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記測定手段は、前記像担持体上に付着する前記現像剤の付着量である前記パラメータの測定値を検出すること、
   を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 画像情報に応じた潜像を像担持体上に形成する潜像形成手段と、前記像担持体上に形成された潜像を、トナーを含む現像剤により現像する現像手段と、前記現像剤にトナーを補給可能なトナー補給手段と、を備える画像形成装置で実行される画像形成方法であって、
   測定手段が、前記現像剤の攪拌に影響を与えるパラメータの測定値を測定する測定ステップと、
   決定手段が、前記画像情報を主走査方向および副走査方向の少なくとも一方で分割する分割単位を、前記測定値の変動に応じて決定する決定ステップと、
   取得手段が、決定された前記分割単位で前記画像情報を取得する取得ステップと、
   補給量算出手段が、取得された前記画像情報に基づいて、前記画像情報に応じた潜像を現像することによる前記現像剤のトナー濃度の時間変化を無くすようなトナー補給量を算出する補給量算出ステップと、
   補給制御手段が、算出された前記トナー補給量のトナーを補給するように前記トナー補給手段を制御する補給制御ステップと、
   を備えることを特徴とする画像形成方法。

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