JP2019128390A - 画像形成装置およびトナー補給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーによって静電潜像を現像する現像装置に対して適切にトナーを補給する。【解決手段】制御装置は、１枚の媒体の印字動作に対応する単位印字期間に二成分現像剤が搬送路上を搬送される距離ごとに、搬送路上を搬送される仮想的な領域である単位領域を設定し、単位領域がトナー消費位置を通過している際に消費されたトナー消費量に基づいて、単位領域に対するトナー補給量を決定する。トナー補給装置は、決定されたトナー補給量のトナーを単位領域内の二成分現像剤へ補給する。【選択図】図５

Description

本発明は、トナーによって静電潜像を現像する現像装置を備えた画像形成装置およびトナー補給方法に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、感光体上に形成された静電潜像をトナー供給によって現像する現像装置と、現像装置に対して補給されるトナーを収容するトナーコンテナと、を有している。

特許文献１では、現像装置内においてトナー（現像剤）が循環するように搬送されながら攪拌される。トナー消費領域がトナー補給位置に到達するタイミングがトナーの搬送速度に基づいて計算され、計算されたタイミングに応じてトナーが現像装置に補給される。

特開２００９−２０５１２５号公報

現像装置内のトナーが搬送される速度は、温度や湿度等の環境要因に影響されるため一定ではない。したがって、特許文献１に開示された技術のように、計算上の搬送速度に基づいたタイミングでトナーを補給したとしても、実際にトナーが消費された箇所に満遍なくトナーが補給されるとは必ずしも言えない。

トナーの補給精度を向上させるには、トナーの搬送速度を計算する頻度を高めるべきである。しかしながら、実際にトナー消費領域を生成して搬送速度を計算する特許文献１の構成においては、計算頻度を高めるとトナー消費量も増大してしまう。

以上の事情を考慮して、本発明は、トナーによって静電潜像を現像する現像装置に対して適切にトナーを補給することを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、表面に静電潜像が形成される像担持体と、二成分現像剤を搬送路に沿って循環するように搬送しながら撹拌すると共に、前記像担持体上に形成された前記静電潜像を前記二成分現像剤に含まれるトナーによって現像する現像装置と、前記搬送路上のトナー補給位置にて前記二成分現像剤へ前記トナーを補給するトナー補給装置と、前記トナー補給装置による前記トナーの補給動作を制御する制御装置と、を備える。前記現像装置の前記搬送路上にあるトナー消費位置において、前記像担持体に対し前記トナーが供給されて消費され、前記制御装置は、１枚の媒体の印字動作に対応する単位印字期間に前記二成分現像剤が前記搬送路上を搬送される距離ごとに、前記搬送路上を搬送される仮想的な領域である単位領域を設定し、前記単位領域が前記トナー消費位置を通過している際に消費されたトナー消費量に基づいて、前記単位領域に対するトナー補給量を決定し、前記トナー補給装置は、決定された前記トナー補給量の前記トナーを前記単位領域内の前記二成分現像剤へ補給する。

好適には、前記制御装置は、前記単位領域が前記トナー消費位置を通過している間に印字された媒体の枚数を次数とする有限インパルス応答フィルターを、前記単位領域が前記トナー消費位置を通過している際に消費された前記トナー消費量に対して適用して、前記単位領域に対する前記トナー補給量を決定する。

好適には、画像形成装置が、前記搬送路上の前記二成分現像剤のトナー濃度を測定するトナー濃度センサーをさらに備え、前記制御装置は、前記トナー濃度センサーに測定された前記トナー濃度が閾値以上である場合には前記トナー消費量に基づいて前記トナー補給量を決定し、前記トナー濃度センサーに測定された前記トナー濃度が閾値未満である場合には、前記トナー消費量と前記トナー濃度とに基づいて前記トナー補給量を決定する。

好適には、画像形成装置が、画像情報に対応する光ビームを前記像担持体へ照射して前記静電潜像を形成する潜像形成装置をさらに備え、前記制御装置は、前記画像情報に基づき前記単位領域に対応する前記トナー消費量を算定する。

また、本発明に係るトナー補給方法は、表面に静電潜像が形成される像担持体と、二成分現像剤を搬送路に沿って循環するように搬送しながら撹拌すると共に、前記像担持体上に形成された前記静電潜像を前記二成分現像剤に含まれるトナーによって現像する現像装置と、前記搬送路上のトナー補給位置にて前記二成分現像剤へ前記トナーを補給するトナー補給装置と、前記トナー補給装置による前記トナーの補給動作を制御する制御装置と、を備える画像形成装置におけるトナー補給方法であって、前記現像装置の前記搬送路上にあるトナー消費位置において、前記像担持体に対し前記トナーが供給されて消費され、１枚の媒体の印字動作に対応する単位印字期間に前記二成分現像剤が前記搬送路上を搬送される距離ごとに、前記搬送路上を搬送される仮想的な領域である単位領域を設定し、前記単位領域が前記トナー消費位置を通過している際に消費されたトナー消費量に基づいて、前記単位領域に対するトナー補給量を決定することと、決定された前記トナー補給量の前記トナーを前記単位領域内の前記二成分現像剤へ補給することとを備える。

本発明によれば、トナーによって静電潜像を現像する現像装置に対して適切にトナーを補給することが可能である。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の現像装置の平面断面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の現像装置の模式図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置における、トナー消費量に基づいたトナー補給量決定処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置における、トナー消費量およびトナー濃度に基づいたトナー補給量決定処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の現像装置の模式図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置におけるトナー消費量とトナー補給量との関係性を示す表である。

１． 画像形成装置の全体構成
まず、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の全体的な構成について図１を参照しながら説明する。画像形成装置１は、例えば、プリント機能、コピー機能およびファックス機能等を複合的に備える複合機である。本実施形態の画像形成装置１は、磁性を有する粉末をキャリアとしてトナーと共に用いる二成分現像方式を採用するものとする。

以下、説明の便宜上、図１の紙面手前側を画像形成装置１の前側とする。各図に適宜付される矢印Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｌｏ、Ｆｒ、およびＲｒは、それぞれ画像形成装置１の左側、右側、上側、下側、前側、および後側を示す。また、以下の説明において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している場合がある。

画像形成装置１は、略箱型形状の装置本体２を備える。装置本体２の下部には印刷紙等の媒体を収納する給紙カセットが設けられ、装置本体２の上部には排紙トレイが設けられる。装置本体２の上面には、排紙トレイの側方に上カバー３が開閉可能に取り付けられる。上カバー３の下方にはトナーコンテナ４２が収納される。上カバー３を開くことにより装置本体２内のトナーコンテナ４２の収納空間が露出し、装置本体２に対してトナーコンテナ４２が着脱可能となる。

装置本体２の上部にはレーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）で構成される露光器５（潜像形成装置）が排紙トレイの下方に配置される。露光器５の下方には画像形成部６が設けられる。画像形成部６は回転可能な感光体ドラム７（像担持体）を有する。感光体ドラム７の周囲には、帯電部８と、トナーコンテナ４２に接続される現像装置４１と、転写ローラーと、クリーニング部とが、感光体ドラム７の回転方向に沿って配置される。

装置本体２の内部には媒体搬送経路１０が設けられる。媒体搬送経路１０の上流端には給紙部が給紙カセットの近傍に設けられる。媒体搬送経路１０の中流部には、感光体ドラム７および転写ローラーを有する転写部が設けられる。媒体搬送経路１０の下流部には定着装置が設けられる。媒体搬送経路１０の下流端には排紙部が排紙トレイの近傍に設けられる。

装置本体２は、画像形成装置１の各部を制御する制御装置１５を内部に備える。また、装置本体２は、画像形成装置１の状態を表示する表示部１７を上面または側面に備える。表示部１７は、タッチパネルやディスプレイ等で構成される。表示部１７は、スタートキー、ストップ／クリアキー、テンキー等の画像形成装置１を操作する操作キーを備えてもよい。

２． 画像形成装置の動作概略
次いで、前述した構成を備える画像形成装置１が実行する画像形成動作について概略的に説明する。画像形成装置１の制御装置１５は、外部のコンピューター等から画像データ（画像情報）が入力され印刷開始が指示されると、画像形成動作を実行するように画像形成装置１の各部を制御する。より具体的に説明すると、画像形成動作において、まず、画像形成部６の帯電部８が感光体ドラム７の表面を帯電させた後、画像データに対応する光ビーム（レーザー光）が露光器５から感光体ドラム７に対して照射され、感光体ドラム７の表面に静電潜像が形成される。そして、画像形成部６の現像装置４１が、二成分現像剤に含まれるトナーによって上記の静電潜像をトナー像に現像する。

一方で、給紙カセットに収納された媒体が給紙部によって取り出され媒体搬送経路１０上を搬送される。媒体搬送経路１０上の媒体は、所定のタイミングで転写部へと搬送され、転写部によって感光体ドラム７上のトナー像が媒体に転写される。トナー像が転写された媒体は定着装置へと搬送され、定着装置によってトナー像が媒体に定着する。トナー像が定着した媒体は排紙部から排紙トレイに排出される。

３． 現像装置
次いで、現像装置４１について説明する。図２は、現像装置４１の平面断面図である。現像装置４１は、前後方向に長い略箱型形状に形成されており、トナーおよびキャリアを含む二成分現像剤を内部に収容している。

現像装置４１は、略平行に配置される２本のスパイラルローラー４１ａ、４１ｂを内部に備える。スパイラルローラー４１ａ、４１ｂの各々は前後方向に長い回転軸を中心に巻回されるブレードを備え、現像装置４１の筐体に対して回転可能に設けられる。２本のスパイラルローラー４１ａ、４１ｂの各々が回転駆動されることによって、各々の回転軸方向に現像装置４１内の二成分現像剤が搬送される。スパイラルローラー４１ａ、４１ｂの回転は制御装置１５によって制御される。

図２に示す通り、スパイラルローラー４１ａとスパイラルローラー４１ｂとは反対方向に二成分現像剤を搬送するように構成される。結果として、現像装置４１の内部に二成分現像剤の搬送路Ｐが形成される。二成分現像剤は、スパイラルローラー４１ａとスパイラルローラー４１ｂとが回転することによって、搬送路Ｐに沿って循環するように図示の搬送方向へ搬送されながら撹拌される。

また、現像装置４１は、その円周の一部が開口部において感光体ドラム７側に露出される現像ローラー４１ｃを備える。現像ローラー４１ｃは、例えば磁気ローラーによって構成され、開口部を介して感光体ドラム７と対向するように配置される。現像ローラー４１ｃは、前後方向に長い回転軸を有しており、現像装置４１の筐体に対して回転可能に設けられる。現像ローラー４１ｃの回転は、制御装置１５によって制御される。

現像ローラー４１ｃが回転することにより、現像装置４１内の二成分現像剤のうちトナーのみが感光体ドラム７に供給される。現像ローラー４１ｃに付着したキャリアおよび感光体ドラム７に付着しなかったトナーは、現像ローラー４１ｃの回転に伴って現像装置４１の内部に回収される。

トナーコンテナ４２（図１参照）は、現像装置４１に補給されるトナーを収容する要素であり、トナー補給装置４３を介して現像装置４１に連通する。トナーコンテナ４２は、収容されているトナーを撹拌する攪拌部材（不図示）を備える。攪拌部材は、例えば、前後方向に長い回転軸と、回転軸の外周面に形成される螺旋状の攪拌羽根とを有する攪拌スクリューとして構成される。攪拌羽根が回転することによってトナーが攪拌される。

トナー補給装置４３は、現像装置４１の側方に補給口を介して接続される。トナー補給装置４３は、トナーコンテナ４２に収容されているトナーを、現像装置４１内の搬送路Ｐ上のトナー補給位置Ｓにて二成分現像剤へ補給する。トナー補給装置４３は、内部に備える搬送部材を駆動することによって、トナーコンテナ４２内のトナーを現像装置４１のトナー補給位置Ｓに補給する。なお、トナー補給装置４３は、中間ホッパーからトナーを補給してもよい。後に詳述されるように、上記したトナー補給装置４３によるトナーの補給動作は制御装置１５によって制御される。

現像装置４１の搬送路Ｐ上にトナー濃度センサー４４が設けられている。トナー濃度センサー４４は、搬送路Ｐ上の二成分現像剤のトナー濃度（トナーとキャリアとの比値（Ｔ／Ｃ））を測定することが可能である。測定されたトナー濃度を示す信号は、制御装置１５に対して出力される。

４． 制御装置
次いで、制御装置１５について説明する。図３は、制御装置１５の電気的な構成を示すブロック図である。制御装置１５は、ＣＰＵ等で構成され、ＲＯＭやＲＡＭ等によって構成される記憶装置１６に接続される。また、制御装置１５は、２本のスパイラルローラー４１ａ、４１ｂ、現像ローラー４１ｃ、トナーコンテナ４２、トナー補給装置４３、およびトナー濃度センサー４４等の画像形成装置１の各部に電気的に接続されている。

制御装置１５は、記憶装置１６に格納されている制御プログラムや制御用データ、センサー出力等に基づいて、制御装置１５に接続された各部を制御する。例えば、制御装置１５は、外部のコンピューター等から受信した画像データに基づいて露光器５を制御し、画像データに対応する光ビームを感光体ドラム７へ照射させる。結果として、感光体ドラム７上には画像データに対応する静電潜像が形成される。

制御装置１５は、上記した画像データに基づいて、その画像データを元に印字動作を実行する際に消費されるトナーの量（トナー消費量）を算定できる。トナー消費量は、感光体ドラム７上に形成される静電潜像の面積に基づいて算定することが可能である。制御装置１５は、算定したトナー消費量等に基づいてトナー補給量を決定し、トナー補給装置４３を制御してトナーを補給させる。トナー補給動作の詳細は後述される。

また、制御装置１５は、二成分現像剤の搬送速度（トナー搬送速度）を算定できる。例えば、制御装置１５は、記憶装置１６に予め記憶されている速度測定パターンを読み出して、速度測定パターンに対応する静電潜像を感光体ドラム７上に形成するように露光器５を制御する。次いで、制御装置１５は、現像装置４１から感光体ドラム７にトナーを供給し、速度測定パターンが現像されるように現像装置４１を制御する。

上記した速度測定パターンの現像に伴い現像装置４１内のトナーの一部が消費され、搬送路Ｐ上にトナー消費領域が形成される。トナー消費領域は、スパイラルローラー４１ａ、４１ｂによる二成分現像剤の流れに乗ってトナー濃度センサー４４の検出領域に搬送される。結果として、速度測定パターンが現像されてからある程度時間が経過した後に、トナー濃度の減少を示す信号がトナー濃度センサー４４から制御装置１５に供給される。

速度測定パターンは予め記憶されている既知のパターンであるので、制御装置１５は、現像装置４１の内部においてトナー消費領域が形成される箇所を知ることが可能である。したがって、制御装置１５は、速度測定パターンの現像によってトナー消費領域が形成された箇所からトナー濃度センサー４４までの距離と、速度測定パターンの現像からトナー濃度の減少を示す信号がトナー濃度センサー４４から入力されるまでの時間とに基づいてトナー搬送速度を算定することができる。

以上のように、制御装置１５は、トナー消費領域を推定することが可能である。しかしながら、トナーの搬送速度は温度や湿度等の環境要因や現像剤の劣化、使用される媒体の種別等に影響され実際には一定しない。したがって、トナー消費領域と推定された箇所にのみトナーを補給しても、実際にトナーが消費された箇所にトナーを補給できるとは限らない。トナーの補給箇所がずれると、現像装置４１にトナー濃度ムラが発生してしまう。以上の課題を解決するために、本実施形態では、以下に説明するような構成によってトナー補給動作を制御する。

５． トナー補給量の決定処理およびトナー補給動作
図４から図８を参照して、本実施形態によるトナー補給量の決定処理およびトナー補給動作を説明する。要約して示すと、画像形成装置１の制御装置１５は、１枚の媒体の印字動作（すなわち、１つの印刷ジョブ）に対応する単位印字期間に二成分現像剤が搬送路Ｐ上を搬送される距離Ｄごとに、搬送路Ｐ上を搬送される仮想的な領域である単位領域Ｕを設定し、単位領域Ｕがトナー消費位置Ｃを通過している際に消費されたトナー消費量に基づいて、その単位領域Ｕに対するトナー補給量を決定する。そして、トナー補給装置４３によって、決定された量のトナーが対応する単位領域Ｕの二成分現像剤に補給される。

図４は、現像装置４１の模式図であり、トナー補給制御の説明のために図２の構成を概念化したものである。トナーの補給単位となる仮想的な領域である単位領域Ｕが、現像装置４１の搬送路Ｐ上に制御装置１５によって設定されている。単位領域Ｕは、二成分現像剤と共に（すなわち、同速度かつ同方向に）移動するように設定される。

単位領域Ｕは、いくつかのパラメーター（例えば、搬送路Ｐ上の所定箇所（例えば、トナー補給位置Ｓ）を基準とする相対座標および搬送路Ｐ方向の長さ（上記した距離Ｄと等値））によって表現することが可能である。制御装置１５は、以上のパラメーター（すなわち、単位領域Ｕの位置）を適時に更新し、記憶装置１６に記憶すると好適である。

トナー消費位置Ｃは、二成分現像剤に含まれるトナーが、現像ローラー４１ｃを介して感光体ドラム７に対して供給されて消費される位置である。図４に示す通り、トナー消費位置Ｃは現像装置４１の搬送路Ｐ上に存在する。より詳細には、現像装置４１の感光体ドラム７側にあるスパイラルローラー４１ａ上の現像ローラー４１ｃに対向する箇所にトナー消費位置Ｃが存在する。

制御装置１５は、デジタルフィルターの一種であるＦＩＲ（Finite Impulse Response，有限インパルス応答）フィルターをトナー消費量に対して適用し、単位領域Ｕに対するトナー補給量を決定する。より詳細には、制御装置１５は、単位領域Ｕがトナー消費位置Ｃを通過している間に印字された媒体の枚数を次数とするＦＩＲフィルターを、その単位領域Ｕがトナー消費位置Ｃを通過している際に消費されたトナー消費量（複数のトナー消費量値）に対して適用して、その単位領域Ｕに対するトナー補給量を決定する。なお、単位領域Ｕがトナー消費位置Ｃを通過している間に印字された媒体の枚数が整数でない場合は、枚数の小数部を切り捨ててまたは切り上げて、整数部のみをＦＩＲフィルターの次数とすると好適である。

図５は、本実施形態によるトナー補給量決定処理の一例を示すフローチャートである。まず、制御装置１５は、トナー補給の対象である単位領域Ｕについて、印刷情報を取得する（ステップＳ１００）。印刷情報には、例えば、単位領域Ｕに対応する印字動作の対象である媒体種別の情報や、単位領域Ｕがトナー消費位置Ｃを通過している際に消費されたトナー消費量に関する情報が含まれる。

媒体種別が前回の補給量決定処理時と異なる場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、制御装置１５は、今回の媒体種別に適合したＦＩＲフィルターを以降の補給量決定に使用するように設定する（ステップＳ１２０）。他方、媒体種別が前回の補給量決定処理時と同じ場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、制御装置１５は、前回と同じＦＩＲフィルターを以降の補給量決定に使用するように設定する（ステップＳ１３０）。

次いで、制御装置１５は、対象の単位領域Ｕがトナー消費位置Ｃを通過している際に消費されたトナー消費量を取得し（ステップＳ１４０）、取得された複数のトナー消費量について先に設定したＦＩＲフィルターを適用して（ステップＳ１５０）、単位領域Ｕに対するトナー補給量を決定する（ステップＳ１６０）。以上のトナー補給量決定の詳細については、具体的な数値例と共に図７および図８を参照して後述する。

上記したトナー補給量の決定処理が完了すると、制御装置１５は、決定された単位領域Ｕに対するトナー補給量のトナーを、その単位領域Ｕ内の二成分現像剤へ補給するようにトナー補給装置４３を制御する。すなわち、制御装置１５は、その単位領域Ｕがトナー補給位置Ｓに到来したタイミングで、決定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装置４３を制御する。

図６は、トナー消費量に加えてトナー濃度も利用したトナー補給量決定処理の一例を示すフローチャートである。図６の例では、トナー濃度センサー４４を用いたフィードバック制御によるトナー補給量決定が加えられている。

まず、制御装置１５は、トナー濃度センサー４４からの出力に基づいて現像装置４１内のトナー濃度を確認する（ステップＳ２００）。トナー濃度が所定の閾値以上である場合（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）、制御装置１５は、図５を参照して説明したトナー消費量に基づくトナー補給量の決定処理を実行し（ステップＳ２２０）、単位領域Ｕへ補給するトナー補給量を確定する（ステップＳ２３０）。

他方、トナー濃度が所定の閾値未満である場合（ステップＳ２１０：ＮＯ）、制御装置１５は、トナー濃度に基づくトナー補給量の決定処理（ステップＳ２４０）を実行した後に、図５を参照して説明したトナー消費量に基づくトナー補給量の決定処理を実行し（ステップＳ２５０）、トナー濃度に基づくトナー補給量とトナー消費量に基づくトナー補給量とを合計して単位領域Ｕへ補給するトナー補給量を確定する（ステップＳ２６０）。ステップＳ２４０においては、目標トナー濃度（好適には、上記した所定の閾値より高い値に設定される）からの偏差を低減させるようにトナー補給量が決定されると好適である。

上記したトナー補給量の決定処理が完了すると、制御装置１５は、決定された単位領域Ｕに対するトナー補給量のトナーを、その単位領域Ｕ内の二成分現像剤へ補給するようにトナー補給装置４３を制御する。すなわち、制御装置１５は、その単位領域Ｕがトナー補給位置Ｓに到来したタイミングで、決定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装置４３を制御する。

図６のフローチャートによる構成、特にトナー濃度の閾値を設定してトナー補給量を決定する構成によれば、実験的または理論的に決定可能な好適値以上に現像装置４１内のトナー濃度が維持されるので、印字品質を高く保つことが可能である。逆に、トナー濃度が以上の好適値を下回ると、印字不良が生じる可能性がある。

図７および図８を参照して、トナー消費量に基づくトナー補給量の決定処理の具体例を説明する。図７は本例における現像装置４１の模式図であり、図８は本例におけるトナー消費量とトナー補給量との関係性を示す表である。

本例では、二成分現像剤の搬送速度（単位領域Ｕの移動速度）が４０ｍｍ／秒であり、トナー消費位置Ｃの長さが３００ｍｍであるとき、単位領域Ｕがトナー消費位置Ｃを通過するのに要する時間は３００／４０＝７．５秒である。媒体の搬送速度が１２０ｍｍ／秒であるとすると、単位領域Ｕがトナー消費位置Ｃを通過するのに要する時間（７．５秒）で搬送可能な長さは１２０×７．５＝９００ｍｍである。

このケースにおいて、Ａ４ヨコ媒体（媒体長さ２１０ｍｍ）を媒体間１５ｍｍで印刷すると、単位領域Ｕがトナー消費位置Ｃを通過するのに要する時間（７．５秒）内に印刷される媒体の枚数は９００／（２１０＋１５）＝４枚である。したがって、図７のトナー消費位置Ｃに含まれる単位領域Ｕの数は４であり、トナー補給量の算定に用いられるＦＩＲフィルターの次数も４である。また、媒体１枚を印刷するのに要する時間（前述の単位印字期間）は７．５／４＝１．８７５秒である。以上の算定式が、具体的な数値が変わっても適用可能な一般式であることは当然に理解される。

図８では、１つの印刷ジョブが１枚の媒体に対応している。ジョブ番号１について、対応する画像データによる印字面積に基づいて制御装置１５によって算定されるトナー消費量は０．５ｇである。しかしながら、トナー消費位置Ｃには４つの単位領域Ｕ（Ｕ１〜Ｕ４）が含まれるので、ジョブ番号１による印字動作における単位領域Ｕ１つ当たりのトナー消費量は０．１２５ｇである。１つの単位領域Ｕに０．５ｇを補給するとトナー補給量がトナー消費量に比べて過剰となり、トナー濃度（Ｔ／Ｃ）が局所的に高くなってしまうので、ジョブ番号１による印字動作時にトナー消費位置Ｃに存在した４つの単位領域Ｕ（Ｕ１〜Ｕ４）に、ジョブ番号１によるトナー消費量を按分する。

ジョブ番号１に次ぐジョブ番号２についても同様に、トナー消費量０．２ｇを、ジョブ番号２による印字動作時にトナー消費位置Ｃに存在した４つの単位領域Ｕ（Ｕ２〜Ｕ５）に、ジョブ番号１によるトナー消費量を按分する。以下、ジョブ番号３からジョブ番号８についても、単位領域Ｕを１つずつずらしながら同様にトナー消費量を按分する。結果として、図８のようにトナー消費量を移動平均した値がトナー補給量として算定される。以上のトナー消費量の移動平均は、本実施形態のＦＩＲフィルターによって実現される。

６． 本実施形態の技術的効果
本実施形態によれば、上述のように、画像形成装置１が、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム７と、二成分現像剤を搬送路Ｐに沿って循環するように搬送しながら撹拌すると共に、感光体ドラム７上に形成された静電潜像を二成分現像剤に含まれるトナーによって現像する現像装置４１と、搬送路Ｐ上のトナー補給位置Ｓにて二成分現像剤へトナーを補給するトナー補給装置４３と、トナー補給装置４３によるトナーの補給動作を制御する制御装置１５とを備える。また、現像装置４１の搬送路Ｐ上にあるトナー消費位置Ｃにおいて、感光体ドラム７に対しトナーが供給されて消費される。制御装置１５は、１枚の媒体の印字動作に対応する単位印字期間に二成分現像剤が搬送路Ｐ上を搬送される距離Ｄごとに、搬送路Ｐ上を搬送される仮想的な領域である単位領域Ｕを設定し、単位領域Ｕがトナー消費位置Ｃを通過している際に消費されたトナー消費量に基づいて、単位領域Ｕに対するトナー補給量を決定する。トナー補給装置４３は、決定されたトナー補給量のトナーを単位領域Ｕ内の二成分現像剤へ補給する。

以上の構成によれば、単位領域Ｕがトナー消費位置Ｃを通過している際に消費されたトナー消費量に基づいて、単位領域Ｕに対するトナー補給量が決定されるので、従来のトナー補給量の算定方法よりも簡便にトナー補給量が決定される。また、実際にトナーが消費された可能性の高い領域に幅広くトナーが補給されるので、二成分現像剤の搬送速度の変動による影響を抑制できる。

また、制御装置１５は、単位領域Ｕがトナー消費位置Ｃを通過している間に印字された媒体の枚数を次数とするＦＩＲフィルター（例えば、移動平均処理）を、単位領域Ｕがトナー消費位置Ｃを通過している際に消費されたトナー消費量に対して適用して、単位領域Ｕに対するトナー補給量を決定する。以上の構成によれば、トナーが消費された二成分現像剤に対して幅広くトナーを補給できるため、トナー濃度が局所的に高くなることを抑制できる。

また、画像形成装置１は、搬送路Ｐ上の二成分現像剤のトナー濃度（Ｔ／Ｃ）を測定するトナー濃度センサー４４をさらに備え、制御装置１５は、トナー濃度センサー４４に測定されたトナー濃度が閾値以上である場合にはトナー消費量に基づいてトナー補給量を決定し、トナー濃度センサー４４に測定されたトナー濃度が閾値未満である場合には、トナー消費量とトナー濃度とに基づいてトナー補給量を決定する。以上の構成によれば、トナー濃度が低い場合には、トナー消費量に基づくトナー補給量がトナー濃度に応じて補正されるので、現像装置４１内のトナー濃度をより安定させること（特に、印字不良の原因となる所定値以上のトナー濃度差の発生を抑制すること）が可能である。

また、画像形成装置１は、画像データに対応する光ビームを感光体ドラム７へ照射して静電潜像を形成する露光器５をさらに備え、制御装置１５は、画像データに基づき単位領域Ｕに対応するトナー消費量を算定する。以上の構成によれば、画像データに基づいてより適切にトナー消費量が算定され、ひいてはより精度良くトナー補給量が決定される。

また、上記した実施形態によれば、上述の画像形成装置１におけるトナー補給方法が実現される。

７． 変形例
本実施形態では、モノクロの画像形成装置１に本発明の構成を適用する場合について説明しているが、他の異なる実施形態では、カラープリンター、複写機、ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置に本発明の構成を適用することも可能である。

１ 画像形成装置
５ 露光器（潜像形成装置）
７ 感光体ドラム（像担持体）
９ 現像装置
１５ 制御装置
１６ 記憶装置
４１ 現像装置
４３ トナー補給装置
４４ トナー濃度センサー
Ｃ トナー消費位置
Ｐ 搬送路
Ｓ トナー補給位置
Ｕ 単位領域

Claims (5)

1. 表面に静電潜像が形成される像担持体と、
   二成分現像剤を搬送路に沿って循環するように搬送しながら撹拌すると共に、前記像担持体上に形成された前記静電潜像を前記二成分現像剤に含まれるトナーによって現像する現像装置と、
   前記搬送路上のトナー補給位置にて前記二成分現像剤へ前記トナーを補給するトナー補給装置と、
   前記トナー補給装置による前記トナーの補給動作を制御する制御装置と、を備える画像形成装置であって、
   前記現像装置の前記搬送路上にあるトナー消費位置において、前記像担持体に対し前記トナーが供給されて消費され、
   前記制御装置は、１枚の媒体の印字動作に対応する単位印字期間に前記二成分現像剤が前記搬送路上を搬送される距離ごとに、前記搬送路上を搬送される仮想的な領域である単位領域を設定し、前記単位領域が前記トナー消費位置を通過している際に消費されたトナー消費量に基づいて、前記単位領域に対するトナー補給量を決定し、
   前記トナー補給装置は、決定された前記トナー補給量の前記トナーを前記単位領域内の前記二成分現像剤へ補給する、ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御装置は、前記単位領域が前記トナー消費位置を通過している間に印字された媒体の枚数を次数とする有限インパルス応答フィルターを、前記単位領域が前記トナー消費位置を通過している際に消費された前記トナー消費量に対して適用して、前記単位領域に対する前記トナー補給量を決定する、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記搬送路上の前記二成分現像剤のトナー濃度を測定するトナー濃度センサーをさらに備え、
   前記制御装置は、前記トナー濃度センサーに測定された前記トナー濃度が閾値以上である場合には前記トナー消費量に基づいて前記トナー補給量を決定し、前記トナー濃度センサーに測定された前記トナー濃度が閾値未満である場合には、前記トナー消費量と前記トナー濃度とに基づいて前記トナー補給量を決定する、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 画像情報に対応する光ビームを前記像担持体へ照射して前記静電潜像を形成する潜像形成装置をさらに備え、
   前記制御装置は、前記画像情報に基づき前記単位領域に対応する前記トナー消費量を算定する、ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 表面に静電潜像が形成される像担持体と、
   二成分現像剤を搬送路に沿って循環するように搬送しながら撹拌すると共に、前記像担持体上に形成された前記静電潜像を前記二成分現像剤に含まれるトナーによって現像する現像装置と、
   前記搬送路上のトナー補給位置にて前記二成分現像剤へ前記トナーを補給するトナー補給装置と、
   前記トナー補給装置による前記トナーの補給動作を制御する制御装置と、を備える画像形成装置におけるトナー補給方法であって、
   前記現像装置の前記搬送路上にあるトナー消費位置において、前記像担持体に対し前記トナーが供給されて消費され、
   １枚の媒体の印字動作に対応する単位印字期間に前記二成分現像剤が前記搬送路上を搬送される距離ごとに、前記搬送路上を搬送される仮想的な領域である単位領域を設定し、前記単位領域が前記トナー消費位置を通過している際に消費されたトナー消費量に基づいて、前記単位領域に対するトナー補給量を決定することと、
   決定された前記トナー補給量の前記トナーを前記単位領域内の前記二成分現像剤へ補給することとを備える、ことを特徴とするトナー補給方法。

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