JP2011133806A - 画像形成装置及びトナー濃度制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】画像の現像に用いるために現像容器内に貯留された二成分現像剤のトナー濃度が過大となることを、トナー濃度を直接検出することなく防止する。
【解決手段】劣化している現像剤でトナー濃度が過大(10％〜16％程度)の場合、トナー濃度の増大に伴って画像の濃度が低下しかつ画像形成速度によって画像濃度が相違することが明らかとなった。このため、基準画像の濃度が閾値Ａより小さい場合(210が肯定)は画像形成速度を切り替えて基準画像の形成・濃度検出・濃度変化量ΔＤの演算を行い(212〜218)、変化量ΔＤが閾値Ｂより大きい場合(220が肯定)は、トナー濃度が過大と判断してトナー濃度を低下させる処理(ステップ226〜250)を行う。
【選択図】図５

Description

本発明は画像形成装置及びトナー濃度制御プログラムに関する。

二成分現像剤を用いて画像形成を行う画像形成装置に関する技術として、特許文献１には、現像スリーブ上における現像剤量(現像領域に搬送される現像剤量)を、発光素子と受光素子から成る光学センサによって検出し、検出した現像剤量に基づいて現像バイアスを変化させる技術が開示されている。

また特許文献２には、複数の速度で画像形成可能な画像形成装置において、第１の速度よりも低い第２の速度で画像濃度制御を行う場合に、画像濃度制御に用いるパッチ画像の濃度を、第１の速度で画像濃度制御を行う場合よりも低下させる技術が開示されている。

特開平０８−２１１７２９号公報 特開２００７−２９８７９５号公報

本発明は、画像の現像に用いるために現像容器内に貯留された二成分現像剤のトナー濃度が過大となることを、トナー濃度を直接検出することなく防止できる画像形成装置及びトナー濃度制御プログラムを得ることが目的である。

上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る画像形成装置は、トナーとキャリアから成り現像容器内に貯留された二成分現像剤によって画像を現像する現像器により、互いに異なる複数種の画像形成速度で基準画像を各々形成させる基準画像形成手段と、前記複数種の画像形成速度で形成されて濃度検出手段によって各々検出された複数の前記基準画像の濃度差が第１閾値以上の場合に、前記現像容器内の現像剤のトナー濃度を低下させる制御を行う制御手段と、を含んで構成されている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記制御手段は、前記複数種の画像形成速度で複数の前記基準画像を形成したときの複数の前記基準画像の濃度差が少なくとも前記第１閾値未満になる状態迄、前記現像容器内の現像剤のトナー濃度を低下させる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明において、前記制御手段は、前記現像容器内の現像剤のトナー濃度を変化させる処理を行った後に、前記現像器により前記複数種の画像形成速度で基準画像が各々形成されるように前記基準画像形成手段を制御し、前記トナー濃度を変化させる前と前記トナー濃度を変化させた後の前記複数の基準画像の濃度差の変化に基づいて、前記現像容器内の現像剤のトナー濃度を低下させる制御を行う。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記制御手段は、前記現像容器内の現像剤のトナー濃度を変化させる処理として、トナー消費用の画像の現像を前記現像器によって行わせることで前記トナー濃度を低下させる処理を行い、前記トナー濃度を低下させる前よりも前記トナー濃度を低下させた後の方が前記複数の基準画像の濃度差が小さい場合に、前記トナー濃度を低下させる前の前記複数の基準画像の濃度差をΔＤ、前記トナー濃度を低下させた後の前記複数の基準画像の濃度差をΔＤａ、前記トナー濃度を低下させた際のトナー消費量をＰ1としたときに、
Ｐ2＝ΔＤ÷ΔＤａ×Ｐ1 …(１)
上記(１)式で求まるトナー消費量Ｐ2以上のトナーが消費されるようにトナー消費用の画像の現像を前記現像器によって行わせる。

請求項５記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記制御手段は、前記トナー濃度を低下させる前よりも前記トナー濃度を低下させた後の方が前記複数の基準画像の濃度差が大きい場合に、トナー消費用の画像の現像を前記現像器によって行わせることで前記トナー濃度を低下させ、前記現像器により前記複数種の画像形成速度で前記基準画像が各々形成されるように前記基準画像形成手段を制御することを、前記トナー濃度を低下させる前よりも前記トナー濃度を低下させた後の方が前記複数の基準画像の濃度差が小さくなる迄繰り返す。

請求項６記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明において、前記制御手段は、前記現像容器内の現像剤のトナー濃度を低下させる制御として、トナー消費用の画像の現像を前記現像器によって行わせ、前記現像器により前記複数種の画像形成速度で前記基準画像が各々形成されるように前記基準画像形成手段を制御することを、前記濃度検出手段によって各々検出された複数の前記基準画像の濃度の差が少なくとも第１閾値未満となる迄繰り返す制御を行う。

請求項７記載の発明は、請求項１〜請求項６の何れかに記載の発明において、前記濃度検出手段によって検出された前記基準画像の濃度及び前記現像器によって現像された画像の画像密度の少なくとも一方に基づき、前記基準画像の濃度と基準値との偏差及び前記画像密度の少なくとも一方に応じたトナー補給量を規定する制御パラメータに従ってトナー補給量を決定し、決定した補給量だけ前記現像容器内へトナーを補給させる補給制御手段を更に備え、前記制御手段は、前記複数種の画像形成速度で形成されて濃度検出手段によって各々検出された複数の前記基準画像の濃度差が第１閾値以上の場合に、前記複数の基準画像の濃度の差が前記第１閾値未満の場合よりも前記現像容器内へのトナーのトナー補給量が減少するように前記制御パラメータの値を変更する。

請求項８記載の発明は、請求項１〜請求項７の何れかに記載の発明において、前記基準画像形成手段は、前記現像器によって第１の画像形成速度で前記第１の基準画像を形成させ、前記第１の画像形成速度で形成されて前記濃度検出手段によって検出された前記第１の基準画像の濃度が第２閾値よりも低い場合に、前記現像器により前記第１の画像形成速度と異なる第２の画像形成速度で前記第１の基準画像を形成させる。

請求項９記載の発明に係るトナー濃度制御プログラムは、トナーとキャリアから成り現像容器内に貯留された二成分現像剤によって画像を現像する現像器を備えた画像形成装置に内蔵されたコンピュータを、前記現像器により、互いに異なる複数種の画像形成速度で基準画像を各々形成させる基準画像形成手段、及び、前記複数種の画像形成速度で形成されて濃度検出手段によって各々検出された複数の前記基準画像の濃度差が第１閾値以上の場合に、前記現像容器内の現像剤のトナー濃度を低下させる制御を行う制御手段として機能させる。

請求項１,９記載の発明は、画像の現像に用いるために現像容器内に貯留された二成分現像剤のトナー濃度が過大となることを、トナー濃度を直接検出することなく防止できる、という効果を有する。

請求項２記載の発明は、トナー濃度が過大の状態を正確に解消できる、という効果を有する。

請求項３記載の発明は、トナー濃度が過大の状態の解消を、基準画像の形成及び濃度検出の回数を抑制しつつ実現できる、という効果を有する。

請求項４記載の発明は、トナー濃度が過大の状態を解消するためのトナー消費量を、簡易な演算で求めることができる、という効果を有する。

請求項５記載の発明は、トナー濃度が過大の状態を解消するためのトナー消費量が推測困難な状態の場合にも、トナー濃度が過大の状態を解消するためのトナー消費量が推測可能な状態になる迄、トナー濃度を低下させることができる、という効果を有する。

請求項６記載の発明は、トナー濃度が過大となっている状態の解消を簡易な処理で実現できる、という効果を有する。

請求項７記載の発明は、トナー濃度が過大となることが繰り返されることを未然に防止できる、という効果を有する。

請求項８記載の発明は、現像剤のトナー濃度が過大となっていない期間の処理能力の低下を抑制できる、という効果を有する。

本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 画像形成ユニットの断面図である。 画像形成ユニットの攪拌搬送室の断面図である。 制御部周辺の概略構成を示すブロック図である。 (Ａ)は未使用の現像剤、(Ｂ)は劣化した現像剤の、トナー濃度−濃度センサ出力特性の一例を各々示す線図である。 (Ａ)は未使用の現像剤、(Ｂ)は劣化した現像剤の、トナー濃度−現像剤搬送量特性の一例を各々示す線図である。 現像剤補給処理の内容を示すフローチャートである。 (Ａ),(Ｂ)はトナー強制消費に伴う濃度センサ出力の変化の例を各々示す線図である。 現像剤補給処理において、(Ａ)はΔＤ＞ΔＤａの場合、(Ｂ)はΔＤ≦ΔＤａの場合の処理を説明するための線図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。図１には、本発明に係る画像形成装置の一例として、フルカラー画像又は白黒画像を形成するプリンタ１０が示されている。

プリンタ１０内部の上方には、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、ブラック(Ｋ)の各色の非磁性のトナーと磁性を有するキャリアから成る補給用の二成分現像剤を収容する現像剤カートリッジ１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋが交換可能に設けられている。なお、現像剤カートリッジ１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋに収容された補給用の現像剤におけるトナーとキャリアの配合率は、装置の仕様によっても相違するがトナー：キャリア＝９：１程度である。また、以後の説明ではイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（黒）の各色に対応する部材の符号にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付与して区別する。

プリンタ１０に装填された現像剤カートリッジ１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋには、それぞれ現像剤供給路１３Ｙ,１３Ｍ,１３Ｃ,１３Ｋの一端が接続される。なお、現像剤供給路１３Ｙ,１３Ｍ,１３Ｃ,１３Ｋはパイプから成り、他端側がプリンタ１０の側面に沿って下方側へ向けて延設されているが、途中経路の図示は省略する。

また、プリンタ１０内部の中央には、Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｋ各色に対応する４つの画像形成ユニット１２(１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋ)が、正面視にて右斜め下方に向けて互いに一部を重ねた状態で配置されている。ここで、現像剤供給路１３Ｙ,１３Ｍ,１３Ｃ,１３Ｋの他端は４つの画像形成ユニット１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋにそれぞれ接続されており、各色の補給用現像剤が各画像形成ユニット１２に供給される。

各画像形成ユニット１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋの上方には、転写部１４が設けられている。転写部１４は、中間転写体の一例としての中間転写ベルト１６と、中間転写ベルト１６の内側に配置され、各画像形成ユニット１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋの各トナー像を中間転写ベルト１６に多重転写させる４つの一次転写部材としての一次転写ローラ１８Ｙ,１８Ｍ,１８Ｃ,１８Ｋと、中間転写ベルト１６上で重ねられたトナー像を、記録用紙Ｐに転写させる二次転写ローラ２０とを有している。

中間転写ベルト１６は、図示しないモータによって回転駆動される駆動ローラ２２、中間転写ベルト１６の張力を調整するテンションローラ２４、及び、二次転写ローラ２０と対向配置されたバックアップローラ２６に一定の張力で巻き掛けられており、駆動ローラ２２により、図１の矢印Ｘ方向（反時計回り方向）に循環駆動される。一次転写ローラ１８Ｙ,１８Ｍ,１８Ｃ,１８Ｋは、中間転写ベルト１６を挟んでそれぞれの画像形成ユニット１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋの後述する感光体２８(２８Ｙ,２８Ｍ,２８Ｃ,２８Ｋ)と対向配置されている。また、一次転写ローラ１８Ｙ,１８Ｍ,１８Ｃ,１８Ｋには、給電ユニット(図示省略)によりトナーの極性と逆極性（本実施形態では一例として正極性）の転写バイアス電圧が印加される。なお、二次転写ローラ２０にも、給電ユニットによりトナーの極性と逆極性の転写バイアス電圧が付与される。

また、中間転写ベルト１６が駆動ローラ２２に巻き掛けられている位置の外周側にはクリーニング装置３０が設けられている。クリーニング装置３０はクリーニングブラシ３２及びクリーニングブレード３４を備え、クリーニングブラシ３２及びクリーニングブレード３４によって中間転写ベルト１６の外周面上の残留トナーや紙粉等を除去する。

また本実施形態では、個々の画像形成ユニット１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋ内の現像剤のトナー濃度検知等を目的として、個々の画像形成ユニット１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋで形成された基準画像が中間転写ベルト１６の外周面に転写されることがあり(詳細は後述)、中間転写ベルト１６の回転駆動方向に沿って画像形成ユニット１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋの配列の下流側には、中間転写ベルト１６の外周面に転写された基準画像の濃度を検出する濃度センサ１００が配設されている。濃度センサ１００は、中間転写ベルト１６の外周面に光を照射して反射光量を検出することで基準画像の濃度を検出する構成であり、基準画像の濃度が高くなるに従って検出値(出力電圧値)が低くなる特性を有している。

プリンタ１０内部のうち記録用紙Ｐの搬送経路と反対側の側面付近には、プリンタ１０の各部の制御を行うプリンタ制御部３６が設けられている。また、画像形成ユニット１２の下側には、帯電された感光体２８の表面に各色に対応した露光光Ｌ（ＬＹ,ＬＭ,ＬＣ,ＬＫ）を照射して静電潜像を形成する走査露光ユニット４０が設けられている。

走査露光ユニット４０は、直方体状のフレーム３８で密閉されており、内部には４個の半導体レーザ(図示省略)やポリゴンミラー４２、ｆ−θレンズ(図示省略)等の部材が設けられており、フレーム３８の上面には４本の露光光ＬＹ,ＬＭ,ＬＣ,ＬＫが透過するガラス窓４４Ｙ,４４Ｍ,４４Ｃ,４４Ｋが設けられている。４個の半導体レーザは、各色の画像データに応じて駆動されることで、各色の画像データに応じて変調された露光光ＬＹ,ＬＭ,ＬＣ,ＬＫを射出する。半導体レーザから射出された露光光ＬＹ,ＬＭ,ＬＣ,ＬＫは、ポリゴンミラー４２によって主走査方向に偏向走査され、ｆ−θレンズ、結像レンズ及び複数枚のミラーから成る光学系(図示省略)を経由した後にガラス窓４４Ｙ,４４Ｍ,４４Ｃ,４４Ｋを透過し、感光体２８の斜め下方から感光体２８の周面上の露光位置に照射されると共に、感光体２８の周面上を走査されることで、感光体２８の周面上に静電潜像を形成する。なお、走査露光ユニット４０は各画像形成ユニット１２毎に個別に設けてもよい。

一方、走査露光ユニット４０の下側には、記録用紙Ｐが収納された給紙カセット４６が配置されている。また、給紙カセット４６の一端部側には、鉛直方向上方へ向けて記録用紙Ｐを搬送する用紙搬送路５０が形成されている。用紙搬送路５０には、記録用紙Ｐを給紙カセット４６から送り出す給紙ローラ４８と、記録用紙Ｐを１枚ずつ搬送する用紙分離搬送用のローラ対５２と、中間転写ベルト１６の周面上に形成された画像の移動タイミングと記録用紙Ｐの搬送タイミングを合わせる用紙先端位置合わせローラ５４と、が設けられている。給紙カセット４６から給紙ローラ４８によって順次送出された記録用紙Ｐは、用紙搬送路５０を搬送され、間欠的に回転する用紙先端位置合わせローラ５４によって中間転写ベルト１６の二次転写位置まで一旦搬送され、停止される。

二次転写ローラ２０の上方には定着装置６０が設けられている。定着装置６０は、加熱ローラ６２と、この加熱ローラ６２に圧接された加圧ローラ６４とを備えている。二次転写ローラ２０によって各色のトナー像が転写された記録用紙Ｐは、転写されたトナー像が加熱ローラ６２と加圧ローラ６４との圧接部で熱及び圧力により定着され、記録用紙Ｐの搬送方向下流側に設けられた排出装置の一例としての排紙ローラ６６によって、プリンタ１０の上部に設けられた排出部６８に排出される。また、トナー像の二次転写工程が終了した中間転写ベルト１６の表面は、クリーニング装置３０によって残留トナーや紙粉等が除去される。

次に、画像形成ユニット１２について説明する。ここでは、一例として、画像形成ユニット１２Ｍについて説明する。なお、他の各色に対応した画像形成ユニット１２Ｙ,１２Ｃ,１２Ｋは、画像形成ユニット１２Ｍと同様の構造であるため、説明を省略する。また、画像形成ユニット１２Ｍの各構成部材については、符号Ｍを省略して表示する。

図２に示すように、画像形成ユニット１２は、矢印Ａ（時計回り）方向に回転駆動される感光体２８を備えている。感光体２８の周囲には、感光体２８の回転方向に沿って、感光体２８の表面に接触して感光体２８を帯電する帯電装置の一例としての帯電ローラ７２、前述の露光光Ｌにより感光体２８の周面上に形成された静電潜像を各色の現像剤(トナー)で現像する現像器７０、転写後の感光体２８の表面に光を照射して除電を行う除電装置の一例としてのイレーズランプ７４、及び、除電後の感光体２８の表面を清掃するクリーニングユニット７６が順に設けられている。

帯電ローラ７２は、現像器７０の後述する現像剤保持部材としての現像ローラ７８よりも鉛直方向下側の配置となるように、画像形成ユニット１２の筐体に回転可能に設けられている。また、帯電ローラ７２を挟んで感光体２８の反対側には、帯電ローラ７２の表面に付着したトナー等を取り除くクリーニングローラ７９が回転可能に設けられている。なお、帯電ローラ７２は図示しない通電手段に接続されており、画像が形成される際に通電されることにより感光体２８表面を帯電させる。

現像器７０は、画像形成ユニット１２Ｍの左端部に配置され、現像剤Ｇが充填された現像剤収容室８０、現像剤収容室８０の右側で現像剤収容室８０と感光体２８の間に設けられた現像室８２、及び、現像剤収容室８０及び現像室８２の下側に設けられ、現像剤収容室８０から供給された現像剤Ｇを攪拌（混合）して現像室８２に搬送する攪拌搬送室８４が設けられている。現像剤収容室８０は、感光体２８側に向けて上部が傾斜した箱状となっており、上部に矩形状の第１開口部８３が形成されている。そして、第１開口部８３を介して外部から内部へ予め現像剤Ｇ（図中の線は、充填後の現像剤の上面高さを表している）が流入され充填されている。なお、現像剤Ｇの充填後、第１開口部８３は封止部材(図示省略)で封止される。また、現像剤収容室８０に充填される現像剤Ｇにおけるトナーとキャリアの比率は、プリンタ１０の仕様等によって相違するもののトナー：キャリア＝１：９程度である。また、現像剤収容室８０及び現像室８２は請求項１等に記載の現像容器の一例である。

現像剤収容室８０と現像室８２の間には、現像剤収容室８０の隔壁の一面を構成し、現像剤収容室８０と現像室８２を仕切る仕切壁８６が設けられている。仕切壁８６には、現像室８２の現像ローラ７８に近接して傾斜した傾斜部８６Ａが形成されており、現像剤収容室８０と現像室８２は、傾斜部８６Ａに形成された第２開口部８８を介して繋がっている。また、現像剤収容室８０は、仕切壁８６と対向し且つ画像形成ユニット１２Ｍの側面を構成する側壁８１を有している。さらに、現像剤収容室８０の下部には、矩形状の第３開口部８７が形成されている。現像剤収容室８０と攪拌搬送室８４は第３開口部８７を介して繋がっており、現像剤収容室８０に充填（収容）され現像剤収容室８０内を流下した現像剤Ｇは、第３開口部８７を通って攪拌搬送室８４に流入する。ここで、第２開口部８８及び第３開口部８７は、予め、それぞれ封止部材８５Ａ、８５Ｂで封止されており、プリンタ１０への画像形成ユニット１２Ｍの取付け前に、封止部材８５Ａ、８５Ｂが画像形成ユニット１２Ｍの一方の側面から引き抜かれることで開放される。

図２及び図３に示すように、攪拌搬送室８４は、底面から立設された仕切壁９３で仕切られ、第１攪拌路８４Ａと第２攪拌路８４Ｂの２条の攪拌路が設けられている。仕切壁９３の両端部位置には、第１開口９４と第２開口９５が形成されており、この第１開口９４と第２開口９５によって、第１攪拌路８４Ａと第２攪拌路８４Ｂが繋がっている。第１攪拌路８４Ａの上面は開口しており、第３開口部８７が配置され現像剤収容室８０と繋がっている。また、第２攪拌路８４Ｂの上面も開口しており、上方に現像ローラ７８が配置され現像室８２と繋がっている。

第１攪拌路８４Ａの一端（図２の紙面奥側）は、第２攪拌路８４Ｂの端面よりも外側へ向けて突出した突出部９０が形成されており、突出部９０の上面には、前述の現像剤供給路１３Ｍ（図１参照）の他端が接続される現像剤供給口９６が形成されている。これにより、画像形成ユニット１２Ｍ(現像器７０)には、現像剤カートリッジ１１Ｍの補給用現像剤が現像剤供給路１３Ｍを流下して供給される。

第１攪拌路８４Ａには第１攪拌搬送部材９１が配置されている。第１攪拌搬送部材９１は、画像形成ユニット１２Ｍの筐体に回転可能に支持された第１軸部９１Ａと、第１軸部９１Ａの周りに設けられた螺旋状の第１羽根部９１Ｂと、で構成されている。また、第２攪拌路８４Ｂには第２攪拌搬送部材９２が配置されている。第２攪拌搬送部材９２は、画像形成ユニット１２Ｍの筐体に回転可能に支持された第２軸部９２Ａと、第２軸部９２Ａの周りに設けられた螺旋状の第２羽根部９２Ｂと、で構成されている。第１軸部９１Ａ及び第２軸部９２Ａは、図示しないモータ及びギヤから成る駆動手段によって駆動される。ここで、第１軸部９１Ａが矢印Ｃ方向、第２軸部９２Ａが矢印Ｄ方向（矢印Ｃ、Ｄは異なる方向）にそれぞれ回転することで、攪拌搬送室８４内の現像剤Ｇは、供給されたトナーと混合され、それぞれ第１攪拌路８４Ａ内、及び第２攪拌路８４Ｂ内を攪拌混合されながら搬送されて、第１攪拌路８４Ａと第２攪拌路８４Ｂとの間を矢印方向（図３参照）に循環する。

図２に示すように、現像室８２は、下部が第２攪拌路８４Ｂと繋がっており、感光体２８側の側壁に第４開口部９８が形成されている。また、現像室８２は、感光体２８の長手方向を軸方向とし、矢印Ｂ方向（反時計方向）に回転する現像ローラ７８が設けられている。さらに現像室８２は、層規制部材として、磁性丸棒トリマ９７が設けられている。磁性丸棒トリマ９７は、現像ローラ７８の回転方向の感光体２８よりも上流側で、現像ローラ７８外周面と間隔をあけて配置されており、現像ローラ７８上の現像剤Ｇの通過量を規制して、現像ローラ７８の周面上に予め決められた厚さの現像剤層を形成させる。

現像ローラ７８は、現像室８２に形成された第４開口部９８を介して感光体２８の外周面と対向配置されている。また、現像ローラ７８は、現像室８２に固定された磁界発生手段としてのマグネットローラ７８Ｂと、中空円筒状でマグネットローラ７８Ｂの外回りを回転可能に設けられた筒状の回転体としての現像スリーブ７８Ａとで構成されている。なお、現像ローラ７８と感光体２８の間には現像バイアス電圧が印加されて電界が形成されており、現像時に現像スリーブ７８Ａによって感光体２８と対向する位置へ移動された現像剤Ｇ中のトナーは、前記電界により感光体２８の周面上へ移動し、これにより感光体２８の周面上に形成された静電潜像が現像される。

一方、図２に示すように、画像形成ユニット１２Ｍのクリーニングユニット７６は、クリーニングブレード７３及び搬送部材７５を備えている。クリーニングブレード７３は、感光体２８の表面と予め定められた接触角で接触し、転写残トナー等を掻き取る。また、搬送部材７５はクリーニングブレード７３の背面側に配置され、クリーニングブレード７３によって掻き取られた転写残トナー等を排トナーボックス（図示省略）に排出する。

画像形成ユニット１２Ｍの感光体２８よりも下側で、帯電ローラ７２及びクリーニングローラ７９の左側には、露光用の空間が形成されており、画像形成ユニット１２Ｍの底面のうち、露光用の空間の下側に位置する部分には露光用開口部６９が形成されている。これにより、露光光ＬＭは露光用開口部６９を通って感光体２８の周面に照射される。

図４に示すように、プリンタ制御部３６はマイクロコンピュータ等から成り、ＣＰＵ３６Ａ、ＲＯＭやＲＡＭを含むメモリ３６Ｂ、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリ等から成る不揮発性の記憶部３６Ｃを含んで構成されている。記憶部３６Ｃには、プリンタ１０の各部の動作を制御するための装置制御プログラムに加えて、後述する現像剤補給処理を行うための現像剤補給プログラムもインストールされている。なお、プリンタ制御部３６は本発明における基準画像形成手段及び制御手段、請求項７に記載の補給制御手段の一例として各々機能する。また、上記の現像剤補給プログラムは本発明に係るトナー濃度制御プログラムの一例である。

またプリンタ１０には、４個の画像形成ユニット１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋに対応して４個のユニット駆動部１０２Ｙ,１０２Ｍ,１０２Ｃ,１０２Ｋが設けられている。個々のユニット駆動部１０２は、帯電ローラ７２が感光体２８を帯電させるための高電圧を発生する帯電制御部１０４と、現像器７０の現像ローラ７８(現像スリーブ７８Ａ)や攪拌搬送部材９１,９２を回転駆動させると共に現像ローラ７８に印加する現像バイアス電圧を供給する現像器駆動部１０６と、感光体２８を回転駆動させる感光体駆動部１０８と、を含んで構成されている。ユニット駆動部１０２Ｙ,１０２Ｍ,１０２Ｃ,１０２Ｋはプリンタ制御部３６に接続されており、プリンタ制御部３６によって動作が制御される。

プリンタ制御部３６には走査露光制御部１１０を介して走査露光ユニット４０が接続されている。プリンタ制御部３６には記録用紙Ｐに印刷すべき画像を表すＹ,Ｍ,Ｃ,Ｋ各色の画像データがＰＣ(Personal Computer)等の外部機器から入力され、この画像データは走査露光制御部１１０に供給される。走査露光制御部１１０は、走査露光ユニット４０のポリゴンミラー４２を回転駆動させると共に、走査露光ユニット４０の４個の半導体レーザから射出される露光光Ｌを、プリンタ制御部３６から供給されたＹ,Ｍ,Ｃ,Ｋ各色の画像データのうちの互いに異なる色の画像データに応じて変調させる。また、プリンタ制御部３６には、記録用紙Ｐの搬送を制御する搬送制御部１１２、一次転写ローラ１８Ｙ,１８Ｍ,１８Ｃ,１８Ｋによるトナー像の一次転写や二次転写ローラ２０によるトナー像の二次転写、中間転写ベルト１６の回転駆動を各々制御する転写制御部１１４、及び、定着装置６０による定着処理を制御する定着制御部１１６が各々接続されている。

また、プリンタ制御部３６には濃度センサ１００が接続されており、濃度センサ１００による基準画像の濃度の検出結果はプリンタ制御部３６に入力される。また、プリンタ制御部３６には温度センサ１２０及び湿度センサ１２２も接続されており、温度センサ１２０によって検出されたプリンタ１０の設置環境の温度及び湿度センサ１２２によって検出されたプリンタ１０の設置環境の湿度もプリンタ制御部３６に各々入力される。更に、プリンタ制御部３６には操作パネル１１８も接続されている。操作パネル１１８は、ＬＣＤ等から成り各種情報を表示可能な表示部１１８Ａと、複数のキーを備え利用者による情報入力を受け付ける受付部１１８Ｂを含んで構成されており、表示部１１８Ａへの情報表示はプリンタ制御部３６によって制御され、利用者によって入力されて受付部１１８Ｂによって受け付けられた情報はプリンタ制御部３６に入力される。

上述した構成のプリンタ１０では、Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｋ各色の画像データに応じて変調された露光光Ｌが走査露光ユニット４０から射出され、走査露光ユニット４０から射出された露光光Ｌが、Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｋ各色に対応する画像形成ユニット１２の感光体２８の周面上を走査することで、Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｋ各色に対応する画像形成ユニット１２の感光体２８の周面上には、Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｋ各色のうちの互いに異なる色に対応する静電潜像が各々形成される。

感光体２８の周面上に形成された静電潜像は、Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｋ各色に対応する画像形成ユニット１２の現像器７０により、Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｋ各色のうちの互いに異なる色のトナーを用いて現像される。

これにより、Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｋ各色に対応する画像形成ユニット１２の感光体２８の周面上には、Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｋ各色のうちの互いに異なる色のトナー像が形成され、各色のトナー像が、４個の一次転写ローラ１８Ｙ,１８Ｍ,１８Ｃ,１８Ｋにより、互いに重なるように中間転写ベルト１６の外周面上に順次転写されることで、中間転写ベルト１６の外周面上にはフルカラーのトナー像が形成される。中間転写ベルト１６の外周面上に形成されたフルカラーのトナー像は、二次転写ローラ２０によって記録用紙Ｐ上に二次転写される。そして、記録用紙Ｐ上に転写されたトナー像は定着装置６０によって定着され、転写されたトナー像が定着された記録用紙Ｐは排出部６８に排出される。

トナー像の転写が終了した後の感光体２８の周面上の残留トナーや紙粉等はクリーニングユニット７６によって除去される。また、中間転写ベルト１６上の残留トナーや紙粉等はクリーニング装置３０によって除去される。なお、本実施形態に係るプリンタ１０は、感光体２８の周速やポリゴンミラー４２の回転速度、現像ローラ７８(現像スリーブ７８Ａ)の回転速度、中間転写ベルト１６の回転速度等を切り替えることで、複数種の画像形成速度で画像を形成可能とされている。

次に本実施形態の作用を説明する。個々の画像形成ユニット１２の現像器(現像剤収容室８０及び現像室８２から成る現像容器)７０内に貯留されている現像剤のトナー濃度(現像剤中のトナーの重量比)は、画像形成に伴うトナーの消費や現像剤カートリッジ１１からの補給用現像剤の補給に応じて変動するが、トナー濃度が過大(例えばトナー濃度が11％〜12％以上)になるとプリンタ１０内部へのトナーの飛散やそれに伴う形成画像の画質低下等が生じる可能性がある。但し、現像剤のトナー濃度を直接検出できるセンサは高コストであり、本実施形態では、現像剤のトナー濃度を直接検出することなく、基準画像を形成し、形成した基準画像の濃度検出値に基づいて現像剤のトナー濃度の推定(トナー補給量の算出)を行っている(詳細は後述)が、基準画像の濃度は現像剤の現像性能のばらつき等の影響も受けるので、基準画像の濃度検出値から現像剤のトナー濃度を正確に推定することは困難である。

ここで、本願発明者は、基準画像を形成する際の画像形成速度(感光体２８の周速)が基準画像の濃度に及ぼす影響を確認するために、現像容器内の現像剤のトナー濃度を各種濃度に調整した状態で、複数種の画像形成速度で基準画像を形成させ、形成された基準画像の濃度を濃度センサ１００によって検出する実験を行った。なお、この実験では、複数種の画像形成速度として230mm/秒(以下、この速度を便宜上"Full Speed"と称する)と125mm/秒(以下、この速度を便宜上"Half Speed"と称する)を適用し、感光体２８と現像スリーブ７８Ａの周速比を感光体２８：現像スリーブ７８Ａ＝１：1.14、基準画像として1on1offで画像密度50％の全面一定濃度の画像(所謂ベタ画像)を用いた。この実験の結果を図５に示す。

図５(Ａ)に示すように、未使用(新品)の現像剤を用いた場合、トナー濃度が12％程度以下の範囲では基準画像の濃度はトナー濃度の増大に伴って単調増加しており(図５では濃度センサ出力値が小さい側が高濃度側である)、トナー濃度が12％程度よりも高い範囲では、トナー濃度の増大に拘わらず基準画像の濃度は殆ど変化していない。これは、濃度センサ１００が、高濃度側で感度が鈍くなる特性を有していることに起因している。また、図５(Ａ)からも明らかなように、未使用(新品)の現像剤を用いた場合、画像形成速度を切り替えても基準画像の濃度に明瞭な相違は生じていない。

これに対し、劣化した現像剤を用いた場合は、図５(Ｂ)に示すように、トナー濃度が10％程度以下の範囲では、基準画像の濃度がトナー濃度の増大に伴って単調増加しているものの、トナー濃度が10％〜16％程度の範囲では、現像剤中のトナー濃度の増大に伴って基準画像の濃度が低下しており、かつ、トナー濃度が10％〜16％程度の範囲では、画像形成速度によって基準画像の濃度が相違する現象が生ずることが明らかとなった。

また本願発明者は、上記のように劣化した現像剤を用いた場合に、トナー濃度が10％〜16％程度の範囲で画像形成速度によって基準画像の濃度が相違する現象が生ずる原因を探るために、図５に結果を示した実験と同じ条件で、現像ローラ７８(現像スリーブ７８Ａ)の周面上における単位面積当りの現像剤の搬送量を計測する実験も行った。この実験の結果を図６に示す。図６(Ａ)に示すように、未使用(新品)の現像剤を用いた場合、トナー濃度と現像剤搬送量との関係は、画像形成速度を切り替えても殆ど変化していない。これに対し、劣化した現像剤を用いた場合は、図６(Ｂ)に示すように、トナー濃度が10％〜16％程度の範囲において、トナー濃度の変化に対する現像搬送量の変化の仕方が画像形成速度によって相違している。

従って、劣化した現像剤を用いた場合に、トナー濃度が10％〜16％程度の範囲で画像形成速度によって基準画像の濃度が相違する現象が生ずる原因は、トナー濃度が上記範囲のときに画像形成速度によって現像剤搬送量が相違するためであると推察される。なお、本願発明者は、上記のように劣化した現像剤を用いた場合に、トナー濃度が10％〜16％程度の範囲で画像形成速度によって基準画像の濃度が相違する現象は、現像スリーブの周面上の現像剤の層厚を規制する層規制部材の構成の影響も受け、特に、層規制部材としてプリンタ１０のように磁性丸棒トリマを用いた場合には上記現象が顕著に現れる(画像形成速度による基準画像の濃度の差がより大きくなる)ことも確認している。

本願発明者は、上記のように、劣化した現像剤であれば、トナー濃度が10％〜16％程度の範囲、すなわちトナー濃度が過大な範囲において、画像形成速度によって基準画像の濃度が相違する現象が生ずることに基づき、トナー濃度が過大となっている可能性が有る場合に、画像形成速度によって基準画像の濃度が相違するか否かを確認する処理を行い、画像形成速度によって基準画像の濃度が相違している場合には、トナー濃度が過大となっていると判断できることに想到した。

上記に基づき、本実施形態に係るプリンタ１０では、プリンタ制御部３６のＣＰＵ３６Ａによって定期的に現像剤補給プログラムが実行されることで、プリンタ制御部３６が図７に示す現像剤補給処理を定期的に行っている。以下、この現像剤補給処理について説明する。

現像剤補給処理では、まずステップ２００において、温度センサ１２０によってプリンタ１０の設置環境の温度を、湿度センサ１２２によってプリンタ１０の設置環境の湿度を各々検出させ、温度の検出結果を温度センサ１２０から取り込むと共に、湿度の検出結果を湿度センサ１２２から取り込む。次のステップ２０２では、以降の処理で補給対象とする色をＹ,Ｍ,Ｃ,Ｋ各色の中から選択する。ステップ２０４では、プリンタ１０における画像形成速度として、プリンタ１０で実現可能な複数種の画像形成速度のうち高速側の画像形成速度(例えば前述の"Full Speed")を設定する。なお、このステップ２０４で設定される画像形成速度は請求項８に記載の第１の画像形成速度の一例である。

ステップ２０６では、基準画像を形成するための画像データを補給対象色の画像データとして走査露光制御部１１０へ出力し、補給対象色に対応する画像形成ユニット１２及び走査露光ユニット４０によって補給対象色の基準画像(例えば一定面積でその全面が一定の画像密度のパッチ画像)をステップ２０４で設定した画像形成速度で感光体２８の周面上に形成させ、形成させた基準画像を補給対象色に対応する一次転写ローラ１８によって中間転写ベルト１６の外周面に転写させる。ステップ２０８では、中間転写ベルト１６の外周面に転写された補給対象色の基準画像の濃度を濃度センサ１００によって検出させ、濃度センサ１００による補給対象色の基準画像の濃度検出値を取り込み、取り込んだ濃度検出値を基準画像の濃度Ｄ_Ｆとしてメモリ３６Ｂに記憶させる。

なお、先のステップ２００で検出した温度及び湿度は、上記の基準画像の形成・濃度検出において、温度及び湿度の検出値に応じて基準画像の画像密度を調整したり、基準画像の濃度検出条件を変更する(例えば濃度センサ１００の発光素子の発光量を変更する)等に用いられる(後述する基準画像の形成・濃度検出についても同様)。

次のステップ２１０では、ステップ２０８でメモリ３６Ｂに記憶させた基準画像の濃度Ｄ_Ｆが予め設定された閾値Ａよりも低いか否か判定する。なお、閾値Ａは請求項８に記載の第２閾値の一例である。基準画像の濃度Ｄ_Ｆが閾値Ａ以上の場合はステップ２１０の判定が否定されてステップ２２４へ移行する。この場合、補給対象色の画像形成ユニット１２の現像容器内に貯留されている現像剤のトナー濃度は比較的高いと判断できるので、ステップ２２４では、補給対象色の画像形成ユニット１２が画像形成を行った画像の画像密度(画像の全画素のうち画像形成ユニット１２がドットを形成した画素の数)に応じて補給対象色のトナー補給量(補給用現像剤の補給量)を決定するための制御パラメータを、１画素当りのトナー補給量が小さくなるように修正し、ステップ２５２へ移行する。

また、基準画像の濃度Ｄ_Ｆが閾値Ａよりも低い場合には、補給対象色の画像形成ユニット１２の現像容器内に貯留されている現像剤のトナー濃度が実際に低い可能性があるものの、劣化している現像剤ではトナー濃度が過大の場合(図５(Ｂ)に示す例ではトナー濃度が10％〜16％程度の範囲)にトナー濃度の増大に伴って基準画像の濃度が低下する特性を示すことから、補給対象色の画像形成ユニット１２の現像容器内に貯留されている現像剤のトナー濃度が過大(例えばトナー濃度が11％〜12％以上)となっている可能性も否定できない。このため、ステップ２１０の判定が肯定された場合はステップ２１２へ移行し、プリンタ１０における画像形成速度として、プリンタ１０で実現可能な複数種の画像形成速度のうち低速側の画像形成速度(例えば前述の"Half Speed")を設定する。

なお、このステップ２１２で設定される画像形成速度は請求項８に記載の第２の画像形成速度の一例であり、ステップ２１０の判定が肯定された場合にのみ、以下で説明するようにステップ２１２で設定した画像形成速度で基準画像を形成する処理を行うことは、請求項８に記載の基準画像形成手段による処理の一例である。

次のステップ２１４では、基準画像を形成するための画像データを補給対象色の画像データとして走査露光制御部１１０へ出力し、補給対象色に対応する画像形成ユニット１２及び走査露光ユニット４０によって補給対象色の基準画像をステップ２１２で設定した画像形成速度で感光体２８の周面上に形成させ、形成させた基準画像を補給対象色に対応する一次転写ローラ１８によって中間転写ベルト１６の外周面に転写させる。ステップ２１６では、中間転写ベルト１６の外周面に転写された補給対象色の基準画像の濃度を濃度センサ１００によって検出させ、濃度センサ１００による補給対象色の基準画像の濃度検出値を取り込み、取り込んだ濃度検出値を基準画像の濃度Ｄ_Ｈとしてメモリ３６Ｂに記憶させる。

次のステップ２１８では、基準画像の濃度Ｄ_Ｆから濃度Ｄ_Ｈを減算した値を、画像形成速度を切り替えた場合の基準画像の濃度変化量ΔＤとして演算する。そしてステップ２２０では、ステップ２１８で演算した基準画像の濃度変化量ΔＤが、予め設定された閾値Ｂよりも大きいか否か判定する。なお、閾値Ｂは請求項１等に記載の第１閾値の一例である。図５(Ａ),(Ｂ)からも明らかなように、画像形成速度によって基準画像の濃度が大きく相違するのは、現像剤が劣化しておりかつトナー濃度が過大の場合(例えばトナー濃度が10％〜16％程度の範囲の場合)のみであり、基準画像の濃度Ｄ_Ｆが閾値Ａよりも低く、かつ、基準画像の濃度変化量ΔＤが閾値Ｂ未満の場合は、補給対象色の画像形成ユニット１２の現像容器内に貯留されている現像剤のトナー濃度は実際に低いと判断できる。

このため、ステップ２２０の判定が否定された場合はステップ２２２へ移行し、基準画像の濃度Ｄ_Ｆに基づいて補給対象色のトナー補給量を演算し、補給対象色に対応する画像形成ユニット１２の攪拌搬送部材９１,９２を演算したトナー補給量に対応する時間だけ回転駆動させることで、補給対象色の画像形成ユニット１２の現像容器内へ補給用現像剤を補給する。なお、基準画像の濃度に基づくトナー補給量の演算には公知の種々の演算方法を適用可能であり、例えば基準画像の濃度Ｄ_Ｆと目標濃度との偏差が大きくなるに従ってトナー(補給用現像剤)の補給量を増大させる演算方法を適用することができる。

ステップ２２２でトナー(補給用現像剤)の補給を行うとステップ２２４へ移行し、補給対象色の画像形成ユニット１２が画像形成を行った画像の画像密度に応じて補給対象色のトナー補給量を決定するための制御パラメータを１画素当りのトナー補給量が小さくなるように修正し、ステップ２５２へ移行する。

ステップ２５２では上述した処理をＹ,Ｍ,Ｃ,Ｋ全色について行ったか否か判定する。判定が否定された場合はステップ２０２へ戻り、ステップ２０２以降の処理を繰り返す。そして、上述した処理をＹ,Ｍ,Ｃ,Ｋ全色について行うと、ステップ２５２の判定が肯定されて現像剤補給処理を終了する。

このように、例えば図８(Ａ),(Ｂ)に「濃度センサチェック」の１回目〜５回目として示すように、基準画像の濃度Ｄ_Ｆが閾値Ａ以上(図８では閾値Ａを濃度センサ出力＝100として示している)か、基準画像の濃度Ｄ_Ｆは閾値Ａよりも低いものの、基準画像の濃度変化量ΔＤが閾値Ｂ以下(図８に示す「濃度センサチェック」の２回目は基準画像の濃度Ｄ_Ｆは閾値Ａよりも低い(薄い)ものの濃度変化量ΔＤが閾値Ｂ以下の場合を表している)の状態で推移していれば、ステップ２０２〜ステップ２２４で通常のトナー濃度制御が行われる。

一方、先のステップ２２０において、基準画像の濃度変化量ΔＤが閾値Ｂよりも大きい場合は、図５(Ａ),(Ｂ)からも明らかなように、現像剤が劣化しておりかつトナー濃度が過大となっている可能性が高いと判断できる。このため、ステップ２２０の判定が肯定された場合はステップ２２６へ移行し、トナーを強制的に消費させるための画像(トナー強制消費用画像：例えば画像密度100％の画像)の画像データを補給対象色の画像データとして走査露光制御部１１０へ出力し、補給対象色に対応する画像形成ユニット１２及び走査露光ユニット４０によって補給対象色のトナー強制消費用画像を感光体２８の周面上に形成させることで、補給対象色のトナーを強制的に消費させ、補給対象色の画像形成ユニット１２の現像容器内に貯留されている現像剤のトナー濃度を低下させる。

ステップ２２８では、プリンタ１０における画像形成速度として高速側の画像形成速度を設定し、次のステップ２３０では、基準画像の画像データを補給対象色の画像データとして走査露光制御部１１０へ出力し、補給対象色に対応する画像形成ユニット１２及び走査露光ユニット４０によって補給対象色の基準画像をステップ２２８で設定した画像形成速度で感光体２８の周面上に形成させ、形成させた基準画像を補給対象色に対応する一次転写ローラ１８によって中間転写ベルト１６の外周面に転写させる。またステップ２３２では、中間転写ベルト１６の外周面に転写された補給対象色の基準画像の濃度を濃度センサ１００によって検出させ、濃度センサ１００による補給対象色の基準画像の濃度検出値を取り込み、取り込んだ濃度検出値をトナー強制消費後の基準画像の濃度Ｄ_Ｆnとしてメモリ３６Ｂに記憶させる。

また、ステップ２３４ではプリンタ１０における画像形成速度として低速側の画像形成速度を設定し、次のステップ２３６では、基準画像の画像データを補給対象色の画像データとして走査露光制御部１１０へ出力し、補給対象色に対応する画像形成ユニット１２及び走査露光ユニット４０によって補給対象色の基準画像をステップ２３４で設定した画像形成速度で感光体２８の周面上に形成させ、形成させた基準画像を補給対象色に対応する一次転写ローラ１８によって中間転写ベルト１６の外周面に転写させる。またステップ２３８では、中間転写ベルト１６の外周面に転写された補給対象色の基準画像の濃度を濃度センサ１００によって検出させ、濃度センサ１００による補給対象色の基準画像の濃度検出値を取り込み、取り込んだ濃度検出値をトナー強制消費後の基準画像の濃度Ｄ_Ｈnとしてメモリ３６Ｂに記憶させる。

次のステップ２４０では、トナー強制消費後の基準画像の濃度Ｄ_Ｆnから濃度Ｄ_Ｈnを減算した値を、トナー強制消費後の基準画像の濃度変化量ΔＤnとして演算する。そしてステップ２４２では、トナー強制消費前の基準画像の濃度変化量ΔＤがトナー強制消費後の基準画像の濃度変化量ΔＤaよりも大きいか否か判定する。

例として図５(Ｂ)に示すように、画像形成速度による基準画像の濃度の差は、トナー濃度が特定濃度 (図５(Ｂ)に示す例ではおよそ12％程度)のときに最大となり、画像形成速度によって基準画像の濃度差が生ずるトナー濃度の範囲のうち、トナー濃度が特定濃度よりも低い濃度範囲(図５(Ｂ)に示す例ではおよそ10％〜12％の範囲)ではトナー濃度が低くなるに従って基準画像の濃度の差が小さくなる一方で、トナー濃度が特定濃度よりも高い濃度範囲(図５(Ｂ)に示す例ではおよそ12％〜16％の範囲)ではトナー濃度が低くなるに従って基準画像の濃度の差が大きくなる。

トナー強制消費前の基準画像の濃度変化量ΔＤがトナー強制消費後の基準画像の濃度変化量ΔＤaよりも大きい場合、すなわち、例として図８(Ａ)に「濃度センサチェック」の６回目〜９回目として示すように、画像形成速度による基準画像の濃度の差がトナー強制消費後の方が小さい場合は、例として図９(Ａ)にも示すように、補給対象色の画像形成ユニット１２の現像容器内に貯留されている現像剤のトナー濃度は、画像形成速度によって基準画像の濃度差が生ずるトナー濃度の範囲のうち、前記特定濃度よりも低い濃度範囲内であると判断できる。また、この特定濃度よりも低い濃度範囲内では、トナー濃度の変化に対して基準画像の濃度差がおよそ線形に変化していると見なすことができる。

このため、ステップ２４２の判定が肯定された場合はステップ２４６へ移行し、トナー強制消費前の基準画像の濃度変化量ΔＤ、トナー強制消費後の基準画像の濃度変化量ΔＤn、及び、トナー強制消費における補給対象色のトナーの消費量Ｐ1を次の(１)式に代入し、補給対象色の画像形成ユニット１２の現像容器内に貯留されている現像剤のトナー濃度が過大となっている状態を解消するための補給対象色のトナーの必要消費量Ｐ2を演算する。
Ｐ2＝ΔＤ÷ΔＤａ×Ｐ1 …(１)
なお、上記の(１)式は、トナーを消費量Ｐ1だけ強制消費することで生じた基準画像の濃度変化量のΔＤからΔＤnへの減少が、その後もトナー消費量に対して同じ割合で基準画像の濃度変化量が減少していくと仮定したときに、基準画像の濃度変化量が０になるときのトナー消費量を必要消費量Ｐ2として算出する演算式である。

次のステップ２４８では、ステップ２４６で算出された必要消費量Ｐ2に従って、補給対象色に対応する画像形成ユニット１２及び走査露光ユニット４０によって補給対象色のトナー強制消費用画像を形成させることで、補給対象色のトナーを強制的に消費させる。なお、トナー消費量Ｐ1として、トナーの強制消費の際に形成したトナー強制消費用画像におけるドット形成画素の総数を用いた場合、上記(１)式により、トナーの必要消費量Ｐ2として、現像剤のトナー濃度過大状態を解消するためのドット形成画素数が算出されることになるので、ステップ２４８では、補給対象色に対応する画像形成ユニット１２及び走査露光ユニット４０によって形成させるトナー強制消費用画像におけるドット形成画素数が必要消費量Ｐ2に一致するように、形成させるトナー強制消費用画像の数、面積及び画像密度の少なくとも１つを調整する。

これにより、補給対象色の画像形成ユニット１２の現像容器内に貯留されている現像剤のトナー濃度は、画像形成速度による基準画像の濃度の差が閾値Ｂ以下となる10％前後まで低下され、トナー濃度が過大となっている状態(基準画像の濃度変化量ΔＤが閾値Ｂよりも大きくなる状態)が解消される。なお、上述したステップ２２６〜ステップ２４２、ステップ２４６、ステップ２４８は請求項１〜３に記載の制御手段による処理の一例であり、特にステップ２４６、ステップ２４８は請求項４に記載の制御手段による処理の一例である。

また、トナー強制消費前の基準画像の濃度変化量ΔＤがトナー強制消費後の基準画像の濃度変化量ΔＤa以下の場合、すなわち、例として図８(Ｂ)に「濃度センサチェック」の６回目〜９回目として示すように、画像形成速度による基準画像の濃度の差がトナー強制消費後の方が大きい場合は、例として図９(Ｂ)にも示すように、補給対象色の画像形成ユニット１２の現像容器内に貯留されている現像剤のトナー濃度は、画像形成速度によって基準画像の濃度差が生ずるトナー濃度の範囲のうち、前記特定濃度よりも高い濃度範囲内であると判断できるが、この場合、先の(１)式を用いてトナー濃度過大状態を解消するための補給対象色のトナーの必要消費量Ｐ2を演算することは困難である。

このため、ステップ２４２の判定が否定された場合はステップ２４４へ移行し、トナー強制消費前の基準画像の濃度変化量ΔＤに、トナー強制消費後の基準画像の濃度変化量ΔＤaを代入した後にステップ２２６に戻る。これにより、トナー強制消費前の基準画像の濃度変化量ΔＤがトナー強制消費後の基準画像の濃度変化量ΔＤaより大きくなる迄(ステップ２４２の判定が肯定される迄)、トナーの強制消費やトナー強制消費後の基準画像の濃度変化量ΔＤaの検出等の処理(ステップ２２６〜ステップ２４４)が繰り返され、トナー強制消費前の基準画像の濃度変化量ΔＤがトナー強制消費後の基準画像の濃度変化量ΔＤaより大きくなった後に(ステップ２４２の判定が肯定された後に)、前述のステップ２４６、２４８でトナーの必要消費量Ｐ2の演算、必要消費量Ｐ2に応じた補給対象色のトナーの強制消費が行われることになる。

なお、上記のようにステップ２４２の判定が否定された場合に、ステップ２４２の判定が肯定される迄ステップ２２６〜ステップ２４４を繰り返すことは、請求項５に記載の制御手段による処理の一例である。

次のステップ２５０では、補給対象色の画像形成ユニット１２の現像容器内に貯留されている現像剤のトナー濃度が過大となったことが再発することを防止するために、補給対象色の画像形成ユニット１２が画像形成を行った画像の画像密度に応じて補給対象色のトナー補給量を決定するための制御パラメータを１画素当りのトナー補給量が小さく(例えば0.6〜0.9倍程度に)なるように修正する。なお、このステップ２５０は請求項７に記載の制御手段による処理の一例である。そしてステップ２５０の処理を行うと前述のステップ２５２へ移行する。

なお、上記では、請求項３に記載の「現像容器内の現像剤のトナー濃度を変化させる処理」の一例として、トナーを強制的に消費させることで現像容器内の現像剤のトナー濃度を低下させる処理を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、現像容器内へ補給用現像剤(或いはトナー)を補給させることで現像容器内の現像剤のトナー濃度を上昇させる処理を適用することも可能である。但し、上記処理を行うのは、現像容器内の現像剤のトナー濃度が過大となっている場合であるので、無駄に消費されるトナーの量を抑制するために、補給用現像剤(或いはトナー)の補給よりもトナーの強制消費が望ましい。

また、上記ではトナー濃度が過大となっている状態を解消するための補給対象色のトナーの必要消費量Ｐ2を(１)式によって演算する態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばトナー濃度の変化に対する基準画像の濃度変化量ΔＤの変化をｎ次(ｎ≧２)の関数で近似してトナーの必要消費量を推定する演算式やテーブル等を用いて必要消費量Ｐ2を求めるようにしてもよい。

また、上記ではトナー強制消費前の基準画像の濃度変化量ΔＤ、トナー強制消費後の基準画像の濃度変化量ΔＤa及びトナー強制消費におけるトナー消費量Ｐ1からトナーの必要消費量Ｐ2を演算し、必要消費量Ｐ2だけトナーを強制消費させることで、トナー濃度が過大の状態を解消する態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、トナー強制消費用画像の形成、基準画像の形成及び基準画像の濃度変化量ΔＤの検出を、濃度変化量ΔＤが閾値以下(この閾値としては、ステップ２２０の判定で用いた閾値Ｂを用いてもよいし、閾値Ｂより小さい値を用いてもよい)となる迄繰り返すことで、トナー濃度を低下させてトナー濃度が過大の状態を解消するようにしてもよい。なお、上記態様は請求項６記載の発明の一例である。

また、上記では本発明に係るトナー濃度制御プログラムの一例である現像剤補給プログラムがプリンタ制御部３６の記憶部３６Ｃに予め記憶（インストール）されている態様を説明したが、本発明に係るトナー濃度制御プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録されている形態で提供することも可能である。

また、本発明では、劣化した現像剤を用いた場合に、トナー濃度が10％〜16％程度の範囲で画像形成速度によって基準画像の濃度の相違が生ずる現象を利用して、現像容器内に貯留されている現像剤のトナー濃度が過大となっている状態を検知していたが、上記現象は、現像剤の劣化診断に応用することも可能であることを付記しておく。

１０ プリンタ
１１ 現像剤カートリッジ
１２ 画像形成ユニット
２８ 感光体
３６ プリンタ制御部
４０ 走査露光ユニット
７０ 現像器
７８ 現像ローラ
９７ 磁性丸棒トリマ
１００ 濃度センサ

Claims (9)

1. トナーとキャリアから成り現像容器内に貯留された二成分現像剤によって画像を現像する現像器により、互いに異なる複数種の画像形成速度で基準画像を各々形成させる基準画像形成手段と、
   前記複数種の画像形成速度で形成されて濃度検出手段によって各々検出された複数の前記基準画像の濃度差が第１閾値以上の場合に、前記現像容器内の現像剤のトナー濃度を低下させる制御を行う制御手段と、
   を含む画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記複数種の画像形成速度で複数の前記基準画像を形成したときの複数の前記基準画像の濃度差が少なくとも前記第１閾値未満になる状態迄、前記現像容器内の現像剤のトナー濃度を低下させる請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記現像容器内の現像剤のトナー濃度を変化させる処理を行った後に、前記現像器により前記複数種の画像形成速度で基準画像が各々形成されるように前記基準画像形成手段を制御し、前記トナー濃度を変化させる前と前記トナー濃度を変化させた後の前記複数の基準画像の濃度差の変化に基づいて、前記現像容器内の現像剤のトナー濃度を低下させる制御を行う請求項１又は請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記現像容器内の現像剤のトナー濃度を変化させる処理として、トナー消費用の画像の現像を前記現像器によって行わせることで前記トナー濃度を低下させる処理を行い、前記トナー濃度を低下させる前よりも前記トナー濃度を低下させた後の方が前記複数の基準画像の濃度差が小さい場合に、前記トナー濃度を低下させる前の前記複数の基準画像の濃度差をΔＤ、前記トナー濃度を低下させた後の前記複数の基準画像の濃度差をΔＤａ、前記トナー濃度を低下させた際のトナー消費量をＰ1としたときに、
   Ｐ2＝ΔＤ÷ΔＤａ×Ｐ1 …(１)
   上記(１)式で求まるトナー消費量Ｐ2以上のトナーが消費されるようにトナー消費用の画像の現像を前記現像器によって行わせる請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記トナー濃度を低下させる前よりも前記トナー濃度を低下させた後の方が前記複数の基準画像の濃度差が大きい場合に、トナー消費用の画像の現像を前記現像器によって行わせることで前記トナー濃度を低下させ、前記現像器により前記複数種の画像形成速度で前記基準画像が各々形成されるように前記基準画像形成手段を制御することを、前記トナー濃度を低下させる前よりも前記トナー濃度を低下させた後の方が前記複数の基準画像の濃度差が小さくなる迄繰り返す請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記現像容器内の現像剤のトナー濃度を低下させる制御として、トナー消費用の画像の現像を前記現像器によって行わせ、前記現像器により前記複数種の画像形成速度で前記基準画像が各々形成されるように前記基準画像形成手段を制御することを、前記濃度検出手段によって各々検出された複数の前記基準画像の濃度の差が少なくとも第１閾値未満となる迄繰り返す制御を行う請求項１又は請求項２記載の画像形成装置。
7. 前記濃度検出手段によって検出された前記基準画像の濃度及び前記現像器によって現像された画像の画像密度の少なくとも一方に基づき、前記基準画像の濃度と基準値との偏差及び前記画像密度の少なくとも一方に応じたトナー補給量を規定する制御パラメータに従ってトナー補給量を決定し、決定した補給量だけ前記現像容器内へトナーを補給させる補給制御手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記複数種の画像形成速度で形成されて濃度検出手段によって各々検出された複数の前記基準画像の濃度差が第１閾値以上の場合に、前記複数の基準画像の濃度の差が前記第１閾値未満の場合よりも前記現像容器内へのトナーのトナー補給量が減少するように前記制御パラメータの値を変更する請求項１〜請求項６の何れか１項記載の画像形成装置。
8. 前記基準画像形成手段は、前記現像器によって第１の画像形成速度で前記第１の基準画像を形成させ、前記第１の画像形成速度で形成されて前記濃度検出手段によって検出された前記第１の基準画像の濃度が第２閾値よりも低い場合に、前記現像器により前記第１の画像形成速度と異なる第２の画像形成速度で前記第１の基準画像を形成させる請求項１〜請求項７の何れか１項記載の画像形成装置。
9. トナーとキャリアから成り現像容器内に貯留された二成分現像剤によって画像を現像する現像器を備えた画像形成装置に内蔵されたコンピュータを、
   前記現像器により、互いに異なる複数種の画像形成速度で基準画像を各々形成させる基準画像形成手段、
   及び、前記複数種の画像形成速度で形成されて濃度検出手段によって各々検出された複数の前記基準画像の濃度差が第１閾値以上の場合に、前記現像容器内の現像剤のトナー濃度を低下させる制御を行う制御手段
   として機能させるためのトナー濃度制御プログラム。

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