JP2991787B2

JP2991787B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2991787B2
Application number: JP3039426A
Authority: JP
Inventors: 好司石垣
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1991-02-09
Filing date: 1991-02-09
Publication date: 1999-12-20
Anticipated expiration: 2014-12-20
Also published as: JPH052334A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】電子写真方式で形成した潜像をト
ナー像として可視像化する、複写機、ファクシミリ、プ
リンター等の画像形成装置に係り、詳しくは、現像器へ
のトナー補給に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の画像形成装置、例えば２成
分系現像剤を用いるものでは、所望の画像濃度を得るた
めに現像器内の現像剤のトナー濃度を一定に維持すべ
く、トナー消費に応じて現像器へトナーを補給する必要
がある。この為に、画像データに基づいて画像を形成す
る画像形成装置においては、画像のドット総数とトナー
消費量との間に比例関係が成立することを前提に、画像
データに基づいてトナーの消費量を演算し、この演算で
得られたトナー消費量に見合うトナーを現像器に補給す
るものが知られている（例えば、特開昭６２ー１０９０
７８号公報、特開昭６２−１１６９７３号公報、特開平
１−１０８０７０号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、これらにお
いては、１回の補給動作におけるトナー補給量に以下の
ような理由により、制限が有る点について配慮がされて
いなかった。即ち、現像器内に補給されたトナーは、現
像器内でキャリアとの混合撹拌によって摩擦帯電され、
この混合撹拌が不十分な場合には、トナーの帯電不足に
よるトナー飛散が発生するので、トナー補給量は現像器
の混合撹拌能力を越えない量に制限される。又、補給ロ
ーラ等のトナー補給機構の駆動源として、画像形成動作
のための駆動源を用いる場合には、像担持体上のトナー
像の転写紙への転写中にトナー補給機構をＯＮ／ＯＦＦ
すると、負荷変動を生じて転写画像上のジター等を発生
させる恐れが有るので、トナー補給動作を転写中以外に
行なうことが望ましく、連続した画像形成（例えば、複
写機における連続コピー）時には、転写紙後端が転写領
域を通過後であって、次の転写紙が転写領域に到達する
までの期間（転写紙の間隔期間）に補給できる量に制限
される。このようなトナー補給量の制限を考慮せずに、
トナー補給実行した場合には、トナー飛散が生じたり、
又、転写画像にジターが発生する等の不具合が生じる恐
れが有るという問題点が有った。

【０００４】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところは、画像領域内の画像デ
ータを用いて感光体上のトナー付着領域の総面積を演算
し、該総面積に応じて現像器にトナーを補給するトナー
補給制御方法を用いた画像形成装置であって、トナー飛
散や画像上のジターが発生することがない、適正なトナ
ー補給を行なうことが出来る画像形成装置を提供するこ
とである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、（ａ）画像領域内の画像データを用い
て感光体上のトナー付着領域の総面積を演算する面積演
算手段と、（ｂ）該面積演算手段の演算結果に基づいて現像器への
トナー補給量を演算する補給量演算手段と、（ｃ）該補給量演算手段による演算補給量が補給上限量
を超過するか否かを判断する第１比較手段と、（ｄ）該第１比較手段により該演算補給量が該補給上限
量を超過すると判断された場合に、トナー補給機構の駆
動条件を記憶する駆動条件記憶手段に、該補給上限量の
トナーを補給する駆動条件を記憶させると共に、累積超
過量記憶手段に、該演算補給量の補給上限量からの超過
量を加算して記憶させる第１制御手段と、（ｅ）該第１比較手段により該演算補給量が該補給上限
量を超過はしないと判断された場合に、該演算補給量の
該補給上限量に対する余裕量が該累積超過量記憶手段に
記憶されている累積超過量を超過するか否かを判断し、
該余裕量が該累積超過量を超過はしないと判断した場合
は、該駆動条件記憶手段に、該余裕量と該演算補給量と
の合計量のトナーを補給する駆動条件を記憶させると共
に、該累積超過量記憶手段に、該余裕量を減算して記憶
させ、該余裕量が該累積超過量を超過すると判断した場
合は、該駆動条件記憶手段に、該演算補給量と該累積超
過量との合計量のトナーを補給する駆動条件を記憶させ
ると共に、該累積超過量記憶手段を初期化する第２制御
手段とを設けたことを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】本発明は、画像領域内の画像データを用いて感
光体上のトナー付着領域の総面積を演算し、該総面積に
基づいて現像器へのトナー補給量を演算し、これによ
り、画像形成により消費されるトナー量に応じたトナー
補給量を決定する。そして、このトナー補給量が、補給
量の上限を越えるか否かを判断し、該上限を越える場合
には、該トナー補給量を複数回の補給動作に分割して補
給し、これにより、トナー飛散等を防止すると共に、画
像形成により消費されるトナー量に応じた量のトナー補
給も可能にするものである。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を画像形成装置の一例であるデ
ジタル写真機に適用した一実施例について説明する。こ
のデジタル複写機は原稿読取手段である読取装置（スキ
ャナー）と読み取られた原稿情報を紙に複写するための
一連のプロセスを実行する複写装置（プリンター）とか
ら構成される。読取装置としては、例えば、コンタクト
ガラスの下方に配置された原稿照明用のランプを有する
移動光学系でコンタクトガラス上の原稿を副走査し、原
稿の下表面で原稿画像の濃度に応じて反射され光をミラ
ー及びレンズを介して一次元イメージセンサーに入射
し、この一次元イメージセンサーによって、原稿画像上
の主走査方向の一ラインを検出するしながら、移動光学
系の副走査によって原稿の二次元画像を読み取るような
ものを用いることが出来る。

【０００８】本実施例における複写装置の機構部の概略
構成を図１に示す。図１において、感光体ドラム１の周
囲には帯電チャージャ２、図示しない書き込みユニッ
ト、現像ユニット４、転写分離ユニット５、クリーニン
グユニット６、除電装置７などが備えられている。感光
体ドラム１の表面は、先ず帯電チャージャ２によって生
じるコロナ電流によって一様に高電位に帯電される。こ
の表面に書き込みユニットからのレーザー光が照射さ
れ、その光の強度に応じて帯電電位が変化し、レーザー
光の照射の有無に応じた電位分布が形成される。書き込
みユニットには、レーザー光の光源として半導体レーザ
ー（以下、書込ＬＤという）を備え、それが発するレー
ザー光を、回転多面境、レンズ、ミラー等の光学系を通
して感光体ドラム１の表面に照射し、この回転多面鏡は
電気モータによって高速で定速回転駆動することによっ
て感光体上での主走査を行なうものを用いることが出来
る。そして、制御装置で記録すべき画素単位の位置信号
（記録有り／記録無し）を、各々の画素位置が回転多面
鏡の回転位置と同期するように書込ＬＤに印加し、画像
の各走査位置で、その画素の濃度（記録有り／記録無
し）に応じてレーザー光がオン／オフ制御する。これに
より、感光体ドラム１上に形成される電位分布は、原稿
画像の濃淡に対応し静電潜像を構成する。この静電潜像
は、書き込みユニットよりも下流に配置された現像ユニ
ット４で供給されるトナーによって可視像化される。こ
の現像ユニット４は、感光体上にトナーを供給する現像
ローラ２０を備えた現像器２１とこの現像器２１に補給
するトナーを収容したトナーホッパ２２とから構成さ
れ、トナーホッパ２２内にはトナー搬送用のアジテータ
２３と補給ローラ２４が設けられている。一方、図示し
ないカセットから繰り出された転写紙は、レジストロー
ラ９を介して感光体ドラム１の表面に送り込まれ、転写
分離ユニット５でトナー像が転写された後に感光体ドラ
ム１表面から分離される。トナー像の転写がされた転写
紙は、図示しない定着装置を通過するときにトナー像が
定着され、図示しない排紙トレイに排紙される。そし
て、現像ユニット４と転写分離ユニット５との間の感光
体ドラム１表面には、感光体表面からの反射光の光量を
検出する光学センサ２５が設けられている。

【０００９】図２にディジタルカラー複写機の電装部の
概略構成を示す。読取装置１０のハウジング内には、読
取制御回路２０、読取駆動装置３０、画像読取回路４０
及び画像処理回路５０が収容され、又、複写装置９０の
ハウジング内には、読み取られた原稿情報を記憶する記
憶手段である画像情報記憶装置６０、複写回路７０、シ
ステム制御装置６１、システム制御装置６１にキー入力
を行なう操作手段である操作装置８０が収容されてい
る。この情報記憶装置６０は画像メモリ部６２と上記シ
ステム制御装置６１とからなっている。そして、読取制
御回路２０、複写回路７０に含まれている書込駆動制御
回路７１、操作装置８０は、システム制御回路６１と信
号線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３で接続されており、互いにデータ
伝送を行なっている。

【００１０】上記読取制御回路２０はシステム制御回路
６１からＬ１を介して信号を受け、スキャナモータ３１
の回転数制御、蛍光灯３２のヒータコントロール、蛍光
灯３２の点灯指示、原稿サイズ検知用のフィルタソレノ
イド３３のコントロール及びスキャナ電源冷却ファン制
御等を行なう。上記画像読取回路４０は原稿からの反射
光を８０ｄｐｉのアナログ信号に変換するＣＣＤ４１か
らの信号を奇数（ＯＤＤ）、偶数（ＥＶＥＮ）に分けて
増幅する増幅器４２（一画素あたりの時間が非常に短い
ため、増幅器の性能から２つに分ける）、増幅器４２か
らのＯＤＤ，ＥＶＥＶ信号をシリアルのアナログ信号に
合成するスイッチング素子４３、スイッチング素子４３
からのアナログ信号を画像処理回路５０からの蛍光灯３
２の明るさの変動を補正するための増幅度指示データＡ
ＧＣにより増幅する可変増幅器４４、可変増幅器４４か
らのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコン
バータ４５等を備えている。画像処理回路５０は画像読
取回路４０から送られてくる画像信号を処理するために
５つのゲートアレイ５１乃至５５、クロック発生回路５
６、ＲＯＭ５７、ＲＡＭ５８等を備えている。ゲートア
レイ５１が光量検知、シェーディング補正、タイミング
コントロール、コマンドコントロール、データ編集・出
力、ＣＣＤドライブクロック発生等、ゲートアレイ５２
が主走査方向の変倍、ゲートアレイ５３が中間調処理、
２値化処理、原稿サイズ検知、ゲートアレイ５４が文字
・中間調分離、中抜き編集、ゲートアレイ５５がマーク
エリア検出を夫々担当する。画像メモリ部６２はメモリ
基板とメモリコントロール基板とで構成されている。シ
ステム制御回路６１はシステムの全体コントロールと画
像データの読み出し、書込の指示を行なう。このシステ
ム全体のコントロールにはシステムのレディ状態監視、
転写紙サイズ・残量の検知、原稿読取や給紙スタート指
示、スキャナー複写モードやプリンター複写モードの制
御等が含まれ、画像データの読み出し、書込の指示を行
なうに当たってはメモリの残量の把握を行なっている。
複写回路７０には画像メモリ部６２からの画像データを
受信するラインドライバ回路７２、ラインドライバ回路
７２からの画像データ信号を増幅するレーザドライバ回
路７３、レーザドライバ回路７３によって駆動される半
導体レーザ（ＬＤ）７４、読出駆動制御回路７５、書込
駆動制御回路７１、駆動装置７６等が備えられている。
操作装置８０は各種情報を表示する表示器や入力キーが
設けられた操作パネル８１と操作制御回路８２が備えら
れている。

【００１１】図３は上記書込駆動制御回路の詳細な構成
を示したものである。３９０には給紙装置のアクチュエ
ータ群（ピックアップソレノイド，給紙クラッチ，トレ
イロックソレノイド、上昇モータ）とシリアルパラレル
レシーバ等が含まれ、ＣＰＵ７０３の出力ポートに接続
されている。入力用ゲートアレイ７０１に接続されてい
るセンサ群３９０ａは給紙装置内のセンサ群（用紙サイ
ズ検知センサ、ペーパーエンド検知センサ、トレイセッ
ト検知センサ、接続検知センサ）が含まれている。ビデ
オコントローラ８００には変換テーブル８０１が接続さ
れており、又、ビデオデータ（ＶＩＤＥＯＤＡＴＡ）
も入力される。このビデオコントローラ８００は図７に
示すようにＣＰＵ８１０の一部として構成されており、
このＣＰＵ８１０の入力ポートから外部からのビデオデ
ータ（ＥＸＴＥＲＮＡＬＶＩＤＥＯＤＡＴＡ）を読
み込み、Ｐ−ＲＯＭからなる変換テーブル８０１に出力
する構成にしている。入力用ゲートアレイ７０２に接続
されているセンサ群７０５には、給紙搬送用の各種セン
サ、本体ドアオープン検知センサ、光学センサ（アナロ
グ）等が含まれ、書込ＬＤフィードバック出力（アナロ
グ）や書込同期検知信号も入力用ゲートアレイ７０２に
入力される。又、出力用ゲートアレイ７０６に接続され
ているアクチュエータ群７０７には、給紙搬送用の各種
クラッチ、メイン駆動モータ、クリーニングブレードソ
レノイド、トナー補給ソレノイド、回転多面鏡用モー
タ、定着ヒータ、帯電用高圧電源回路、転写用高圧電源
回路、除電ランプ、光学センサ２５（図１参照）等が含
まれ、光学センサ２５のＬＤ出力調整出力もこの出力ゲ
ートアレイ７０６から出力される。

【００１２】次に本実施例におけるトナー補給制御につ
いて説明する。本実施例においては、画像領域内の画像
データを用いて感光体上のトナー付着領域の総面積を演
算し、該総面積に応じて現像器へのトナー補給量を演算
するに当たり、感光体上のトナー付着領域の単位面積当
たりのトナー付着量を検出し、この単位面積当たりのト
ナー付着量と該総面積とに基づいて現像器へのトナー補
給量を演算するものである。そして、この演算によって
求めたトナー補給量（以下、演算補給量という）が、ト
ナー飛散等の不具合を発生させることがない補給上限量
を超過するか否かを判断し、演算補給量が補給上限量を
超過する場合には、その回の補給動作においては補給上
限量のトナーのみを補給し、演算補給量に対する不足分
は、その後の複写動作であって、演算補給量が補給上限
量を超過しない複写動作の回の補給動作において、その
回の演算補給量に上乗せして補給するものである。

【００１３】先ず、トナー付着領域の総面積の演算につ
いて説明する。従来から、感光体上の黒データに対応す
る部分（以下、ドットという）にトナーが付着し、この
黒データの個数がトナーの消費量に関連することを利用
して、現像器中のトナー濃度（以下、トナー濃度とい
う）を一定に制御するために１枚の画像中の黒データの
総数を演算してこの黒データの総数に基づいてトナーの
補給量を求めることが提案されている。これは、１ドッ
ト当たりのトナー付着量が一定であるという前提で、１
枚の画像中の総ドット数により１枚の画像を形成するに
当たってのトナー消費量を求めるものである。しかしな
がら、１ドット当たりのトナー付着量は、１ドットの書
込を行なうに当たっての光量等の書込条件やトナー濃度
によって異なる。例えば、図４のグラフは、縦軸にドッ
トが単位面積である１ｃｍ²に密集したと仮定した場合
の、この単位面積当たりのトナー付着量を取り、横軸に
書込ＬＤのパルス幅を取って、トナー濃度が３．２％，
２．５％１．８％のそれぞれの場合について上記単位面
積当たりのトナー付着量を示したものである。同図の横
軸の下方には黒データの具体的な多値データ（以下、Ｌ
Ｄ多値データという）と書込ＬＤのパルス幅との対応を
示している。この図から判るように、同じトナー濃度の
現像剤で現像した１ドットでも、書込ＬＤのパルス幅
（黒データの具体的な多値データによって決定される）
によってトナー付着量が異なり、又、書込ＬＤのパルス
幅が同じである１ドットでも、トナー濃度によってトナ
ー付着量が異なる。更に、この例では、ＬＤ多値データ
と書込ＬＤのパルス幅とが比例関係にないことも相俟っ
て、ＬＤ多値データとトナー付着量の関係はリニアでも
なく、例えば、ＬＤ多値データ０００１のトナー付着量
はＬＤ多値データ１１１１のトナー付着量の１／１６の
量に相当していない。従って、一般的には、トナー付着
量はＬＤのパルス幅とトナー濃度で決定され、対応関係
を規定する関数Ｆを用いて下式（１）の様に表現するこ
とが出来る。 (トナー付着量)＝Ｆ〔(ＬＤ多値データ)，(トナー濃度データ)〕 …（１）この関数Ｆで表わされる対応関係は、例えば、以下の様
にして求めることが出来る。

【００１４】図５は、縦軸にＬＤ多値データを取り、横
軸１に上記単位面積当たりのトナー付着量を取って、実
験で求めた、トナー濃度２．５％の場合のＬＤ多値デー
タと単位面積当たりのトナー付着量との対応曲線ａを表
したグラフである。この横軸１の下方にある横軸２は、
トナー付着量に対応する消費データの値を読み取るため
のものである。この横軸２において、ＬＤ多値データ１
１１１に対応する単位面積当たりのトナー付着量の最大
値（点ｂで示す値）に対応する横軸２上の点ｂ´の目盛
を例えば１５に、トナー付着量０に対応する横軸２上の
点ａ´の目盛を例えば０に夫々設定し、且つ、この点ｂ
´（１５）とａ´（０）の間を当間隔に分割して目盛を
取る。この縦軸、横軸２及び上記対応曲線ａを用いて、
ＬＤ多値データに対応する横軸２の目盛を読んで、トナ
ー濃度２．５％の場合のＬＤ多値データと消費データ
（多値データ）との対応関係として下表１に示す対応関
係を得ることが出来る。ここで、ＬＤ多値データ１１１
１に対応する単位面積当たりのトナー付着量の最大値
（点ｂで示す値）に対応する横軸２上の点ｂ´の目盛を
１５にしているが、これに限られるものではなく、この
例よりも更に単位面正当たりのトナー付着量を精度を良
く検出したい場合には１５よりも大きな定数を用いれば
良く、逆にこれより精度を落して検出する場合には小さ
い定数を用いれば良い。他のトナー濃度についても、上
記対応曲線ａに代え、各トナー濃度について実験で求め
たＬＤ多値データと単位面積当たりのトナー付着量との
対応曲線を用い、且つ、ＬＤ多値データ１１１１に対応
する単位面積当たりのトナー付着量の最大値（点ｂで示
す値）に対応する横軸２上の点ｂ´の目盛を、これと上
記のトナー濃度２．５％の場合の目盛（１５）との比率
が、このトナー濃度の場合のトナー付着量の最大値と上
記のトナー濃度２．５％の場合の最大値との比率と同じ
になるように設定して、同様にしてＬＤ多値データと消
費データ（多値データ）との対応関係を得る。

【００１５】

【００１６】ところで、本実施例においては、ＬＤ多値
データと単位面積当たりのトナー付着量との対応曲線の
形が、図４に示すように各トナー濃度で、大きくは異な
っていないので、各トナー濃度における消費データ間の
比率（例えばトナー濃度２．５％の場合の、１５：１
５：１４：１３：１１：１０：８：７：６：４：…）
が、表２に示すように、各トナー濃度間で同じになるよ
うに近似することが出来る。この表２中に例示した定数
Ｍｉ，Ｍｊはトナー濃度１．８％，３．２％の場合の単
位面積当たりのトナー付着量の最大値と上記のトナー濃
度２．５％の場合の単位面積当たりのトナー付着量の最
大値との比率である。

【００１７】

【００１８】即ち、本実施例においては、上式（１）
の、特別の場合として、下式（２）の様に関数ＭＡと関
数Ｆ₁の積として近似して表わすことが出来る。 (トナー付着量)＝ＭＡ〔(トナー濃度データ)〕・Ｆ₁〔(ＬＤ多値データ)〕 …（２）ここで、関数Ｆ₁は１ドットの書込条件としての書込Ｌ
Ｄのパルス幅を変化させる（例えばＬＤ多値データ００
００〜１１１１に応じてパルス幅を０ないし５０ｎｓｅ
ｃに変化させる）ことにより、感光体上の電位及び１ド
ットの面積が変化することに基づく、トナー付着量の変
化に関するものである。この感光体上の電位変化は１ド
ット当たりのトナー付着量を変化させる点で１ドットの
面積の変化と同じであるので、両者の変化を合わせて１
ドット当たりのトナー付着面積の変化として取り扱うこ
とが出来る。従って、上記消費データは、トナー付着面
積に関するデータとして取り扱うことが出来る。一方、
関数ＭＡは上記の単位面積当たりのトナー付着量、即ち
トナー付着率を表すものとして取り扱うことが出来る。

【００１９】そこで、本実施例においては、従来のよう
に単に黒データの総数を演算して１枚の画像におけるト
ナー消費量を求めるのに代え、上記関数Ｆ₁に相当する
対応関係及び関数ＭＡに相当する対応関係を実験で求め
ておいて、この関数Ｆ₁に相当する対応関係を用いて１
枚の画像中の１ドット毎にＬＤ多値データを消費データ
に変換し、この消費データの１枚の画像における総和を
演算して、１枚の画像におけるトナー付着面積の総和を
求める一方、トナー濃度を検出してこのトナー濃度から
関数ＭＡに相当する対応関係を用いてトナー付着率を求
め、トナー付着面積の総和にトナー付着率を掛けて１枚
の画像におけるトナー消費量を求める。

【００２０】先ず、画像データを用いたトナー付着面積
の総和を求める演算について説明する。図６はこの為
の、ＬＤ多値データから消費データへの変換、カウント
回路を示すものである。この回路は、主にＬＤ多値デー
タから消費データへの変換を行なう為の変換テーブル８
１０、消費データをカウントしてトナー付着面積の総和
を演算する為の、加算器８１１、位どり用のフリップフ
ロップ８１２、カウンター８１３等から構成されてい
る。この加算器８１１、位どり用のフリップフロップ８
１２、カウンター８１３等は、ビデオコントローラ８０
０（図２参照）内に構成されいる。又、変換テーブル８
１０は前述のように図７に示すビデオコントローラ８０
０が構成されているＣＰＵ８１０に接続されているＰ−
ＲＯＭ８０１で構成されている。そして、外部ビデオデ
ータしてビデオコントローラ８００（ＣＰＵ８０１）に
入力されたＬＤ多値データが、ビデオコントローラ８０
０（ＣＰＵ８０１）から変換テーブル８１０に出力さ
れ、この変換テーブル８１０からの消費データがビデオ
コントローラ８００（ＣＰＵ８０１）に入力されてカウ
ントが実行される。

【００２１】図６において、先ず変換テーブル８１０よ
りＬＤ多値データが消費データに変換され、初段のフリ
ップフロップ８１４でラッチされ、次に加算器８１１に
データが送られる。加算器８１１は入力されたデータと
前回の残りのデータとの和を計算し、その結果をキァリ
ーとして次段のカウンターへ出力する。この加算器８１
１は入力の消費データ（多値データレベル）により性能
が決定される。例えば、消費データが３〜４値の場合に
は２ビットと２ビットを用い、５値〜８値の場合は３ビ
ットと３ビットを用い、更に、９値〜１６値の場合には
４ビットと４ビットを用いる。このようにデータが何ビ
ットかにより加算器８１１の大きさを決める。図８はキ
ャリーが出るタイミングを示すタイミングチャートであ
り、消費データが４ビットデータ（００００〜１１１
１）の場合の例である。カウンターはキャリーが入力さ
れる毎にカウントをインクリメントし、このキャリーを
カウントして、消費データの総和としてトータルのトナ
ー付着面積データを求める。そして、このカウンターは
有効画像領域の書込期間中ＯＮ状態になる信号ＦＧＡＴ
ＥのＯＮ状態のときのみカウントアップし、これがＯＦ
Ｆ状態に立ち下がるときにクリアされる。又、カウンタ
の出力はＦＧＡＴＥの立ち下がり時にフリップフロップ
にラッチされ、これをＣＰＵが読み込む。ここで読み込
まれるトナー付着面積データは上位８ビットで表され
る。

【００２２】以上により、ＬＤ多値データに応じた１ド
ット当たりのトナー付着領域の大小を加味したトナー付
着領域の総面積を求めることが出来る。尚、この例の構
成では、変換テーブルの入力がコードデータでも、２値
データ（００００または１１１１）でも同様にカウント
を行なうことが出来る。

【００２３】尚、この例においては、消費データの総和
を、ＬＤ多値データ１１１１の消費データに換算し、換
算後の上位８ビットをＣＰＵで読み込んでトナー付着面
積データとしている。ここで例えばＡ３サイズ（４２０
×２９７）の場合には、ドット総数が下式（１）より１
１１０１１０００００００１０１００００１１１１０Ｂ
であることから上位８ビットは０ｅＣＨとなり、画像デ
ータの総和は、各端部２ｍｍを除くと、下式（２）より
１１１００１１０１００１１１１１１００１１１１０１
Ｂとなり上位８ビットは０ｅ６Ｈとなり、これより、Ｃ
ＰＵに読み込まれるトナー付着面積データが０ｅ６Ｈで
ある場合は、Ａ３（端部より２ｍｍを除く）全面にＬＤ
多値データ１１１１で書込が行なわれた画像に相当す
る。（ドット総数）＝４２０×（４００／２５．４)×２９７×(４００／２５．４）＝３０９３５５８２（ドット）＝１１１０１１０００００００１０１００００１１１１０Ｂ …（１）（画像データ総和）＝（４２０−４）×（４００／２５．４）×（２９７−４） ×（４００／２５．４）＝３０２２８２８５（ドット）＝１１１００１１０１００１１１１１１００１１１１０１Ｂ …（２）

【００２４】図９は、ＣＰＵによる上記フリップフロッ
プにラッチされているカウンタの出力の読取制御のフロ
ーチャートである。ステップ１でフリップフロップにラ
ッチされているカウンタの出力であるトナー付着面積デ
ータ（ＬＤＣＮＴ）を読み込む。このＬＤＣＮＴは上記
のように上位８ビットしか読み取れないため、ステップ
２で読み込んだＬＤＣＮＴが０か如何かを判断し、０の
場合にはステップ３でレジスタＬＤＣＮＴにＬＤＣＮＴ
データとして１を格納した後、ステップ４でこのＬＤＣ
ＮＴデータをレジスタＬＤＯＮＣＴに格納する。逆に０
でない場合には、そのまま読み込んだＬＤＣＮＴをレジ
スタＬＤＯＮＣＴに格納する。

【００２５】次にトナー付着率の演算の為のトナー濃度
の検出について説明する。本実施例におけるトナー濃度
の検出は、直接に現像器内のトナー濃度を検出するので
はなく、所定の静電潜像（以下、基準パターン潜像とい
う）を感光体上に形成し、この基準パターン潜像を現像
器で現像して得られた顕像（以下、基準パターントナー
像という）の光学濃度を検出し、この検出した光学濃度
から現像器内のトナー濃度を算出するものである。具体
的には以下のようにして検出される。先ず、非画像部領
域に画像部の書込と同一のレーザー光により感光体上に
基準パターンを書き込んで基準パターン潜像を形成す
る。この基準パターン潜像を感光体の回転により現像装
置に搬送して現像した後、光学センサ２５に対向させ
る。光学センサ２５の受光部がＯＮし、非パターン部
（感光体地肌部）を受光素子で読み取り、基準パターン
トナー像部も同様にして読み取る。この際、現像装置内
のトナー濃度が薄いほど基準パターントナー像に付着す
るトナー量が少く、逆にトナー濃度が濃いほど基準パタ
ーントナー像に付着するトナー量が多いことを利用して
トナー濃度を検出する。ここで、地肌部も検出するの
は、地肌部の検出値と基準パターントナー像部の検出値
の比を取ることによって、感光体ドラムの偏心や光学セ
ンサ２５のトナー汚れによる影響を相殺するためであ
る。以下、感光体地肌部読み取りの光学センサ出力を出
力Ｖ_SG、基準パターントナー像部読み取りの光学センサ
出力を出力Ｖ_SPという。

【００２６】次に、地肌部や基準パターントナー像部の
検出出力が異常値の場合の制御について説明する。光学
センサ２５の表面にトナー、紙粉等が経時的に付着する
とセンサ出力が低下し、充分なＳＮ特性が得られなくな
って、トナー濃度の誤検知を生じてしまい、この結果、
過剰なトナー補給等による急激なトナー濃度の変動やト
ナー濃度の狙いのトナー濃度から大きく外れてしまう、
トナー濃度の暴走が発生する恐れがある。上述の様に、
出力Ｖ_SGと基準パターントナー像部の検出出力Ｖ_SP（以
下出力Ｖ_SPという）の比を用いたり、光学センサ２５の
出力調整を実行することは、このような事態の発生を防
止することに寄与するが、これにも限界があってトナー
等の付着が多量になると対応出来ずに、上記の不具合が
発生してしまう。そこで、本実施例においては、光学セ
ンサ２５の出力が予め設定しておいた範囲内に無い場合
には、異常であると判断し、その出力はトナー濃度の算
出に用いずに、これに代えて、予め設定しておいたデー
タを用いてトナー濃度を算出する。具体的には、出力Ｖ
_SGが２．５よりも小さいか、又は、出力Ｖ_SPが２．５Ｖ
以上である場合に、異常であると判断して予め設定して
おいたデータを用いてトナー濃度を算出する。

【００２７】以上の光学センサ２５の検出出力が異常の
場合の制御を含む、光学センサ２５の検出出力の読取の
具体的制御について、図１０を用いて説明する。先ず、
ステップ１で光学センサ２５による感光体地肌部と基準
パターントナー像部の検出が終了したか否かを判断し、
検出が終了したら、ステップ２，３で光学センサ２５の
検出出力が異常か否かの判断等を実行する。検出出力が
異常か否かの判断は上記の基準によってステップ２、ス
テップ３で行なう。そして、異常であると判断した場合
にはステップ８に進んで、予め設定しておいた適正値で
あるＶ_SG４．０ボルト，Ｖ_SP０．２５ボルトをレジスタ
Ｖ_SG，レジスタＶ_SPに格納する。次に、ステップ４，５
で最新の出力Ｖ_SG，Ｖ_SPが格納されるレジスタＤＶＧＮ
ＥＷ，ＤＶＰＮＥＷの内容を、１回前の検出に係る出力
Ｖ_SG，Ｖ_SPが格納されるレジスタＤＶＧＯＬＤ，ＤＶＰ
ＯＬＤに更新して格納した後、ステップ６，７で今回の
検出に係る前記レジスタＶ_SG，Ｖ_SPの内容を上記レジス
タＤＶＧＮＥＷ，ＤＶＰＮＥＷに更新して格納する。こ
れにより、出力Ｖ_SP，Ｖ_SGの読み込みを完了する。

【００２８】次に上記のレジスタＤＶＧＮＥＷ，ＤＶＰ
ＮＥＷに格納された出力Ｖ_SG，Ｖ_SPを用いたトナー濃度
の演算について説明する。この例においては、出力Ｖ_SG
（Ｖ）と出力Ｖ_SP（Ｖ）の比Ｖ_SP／Ｖ_SGと、現像装置内
のトナー濃度との間に、図１１の第１象限に示すような
一定の関係がある。よって、この関係を例えばデータテ
ーブルとしてＲＡＭに記憶しておき、光学センサ２５で
の出力Ｖ_SG，Ｖ_SP読取後にＶ_SP／Ｖ_SGでこのデータテー
ブルをルックアップして現像器２１のトナー濃度を求め
ることが出来る。

【００２９】この図１１の第２象限は、横軸に前述の単
位面積有りのトナー付着量を取って、トナー濃度と単位
面積当たりのトナー付着量との対応特性を示したもので
あり、この特性より、前記式（２）中の関数ＭＡ、即ち
トナー濃度とトナー付着率との対応関係を求めることが
出来る。このトナー濃度とトナー付着率との対応関係を
データテーブルに記憶しておく。

【００３０】ここで、本実施例においては、黒ベタ画像
のようにトナー消費量が多い画像を形成した場合、後述
するようにこのトナー消費量に応じてトナーを補給する
ので、同じく後述するようなトナー飛散を生じさせるほ
どではないが、良好な画像を得る上でも充分なトナー帯
電を行なうための現像器２１の現像剤撹拌能力を一時的
に越える量のトナーを補給することがある。このような
量のトナーを補給した直後に光学センサ２５による基準
パターントナー像の読取を行なう（その為の基準潜像の
現像を行なう）と、現像剤（キャリア）とトナーの撹拌
不足により一時的なトナー帯電不足で、適正なトナー帯
電量の場合に比して基準潜像へのトナー付着量が少なく
なる。この為、基準パターントナー像の光学濃度が適正
なトナー帯電量で現像した場合に比べて薄くなり、図１
２に示すように、光学センサ２５の出力Ｖ_SPが高くなっ
ていしまう。この図１２は横軸にセンサ読取タイミング
直前のコピー動作に係る画像の面積率（｛トナー付着面
積／Ａ３（４２０×２９７）面積｝×１００％）を取
り、縦軸にそのセンサ読取時の出力Ｖ_SPを取って、実際
のトナー濃度が１．８％，２．０％，２．７％の場合に
ついて、センサ読取タイミング直前のコピー動作に係る
画像の面積率とそのセンサ読取時の出力Ｖ_SPとの関係を
示したものである。いずれのトナー濃度においても、面
積率が大きくなるにつれて出力Ｖ_SPが高くなっているこ
とが判る。そこで、本実施例においては、光学センサ読
取タイミングの直前の画像形成に係る画像の消費データ
の総和、即ちトナー付着面積の総和が一定値以上の場合
は、読み取ったＶ_SPを図１３に示すように補正する。
尚、光学センサ読取タイミングの直前の画像形成に係る
画像の消費データの総和、即ちトナー付着面積の総和の
みならず、複数枚前からのトナー付着面積の総和を用い
て読み取ったＶ_SPを補正するようにしても良い。

【００３１】図１３は横軸にセンサ読取タイミング直前
のコピー動作に係るトナー付着面積データから求める上
記面積率を取り、縦軸にＶ_SPデータの補正ビット数を取
ったものである。この補正ビット数の１ビットは光学セ
ンサ２５出力の約０．０２Ｖに相当する（５Ｖ／２５
５）。この補正ビット数は、予め実験で求めておくもの
である。このＶ_SGデータの補正によって、正確なトナー
濃度（充分な撹拌動作後のトナー濃度）を求めることが
可能になる。

【００３２】以上のトナー濃度の演算、及び前記トナー
付着率ＭＡを求める演算についての具体的制御について
図１４を用いて説明する。先ず、ステップ１でレジスタ
ＤＶＰＮＥＷから読み出した出力Ｖ_SPを、レジスタＤＶ
ＧＮＥＷから読み出した出力Ｖ_SGを用いて、出力Ｖ_SGが
４．０ボルトのときのＶ_SPデータに変換してレジスタＡ
に格納する。ここで、出力Ｖ_SGが４．０ＶのときのＶ_SP
データに換算する為に、出力Ｖ_SPに定数２０４を掛けて
いるのは、前述のように光学センサ２５のデータが８ビ
ット，上限５Ｖのアナログポートから読み込まれること
による（２５５×４Ｖ÷５Ｖ＝２０４）。次に、ステッ
プ２でこのＶ_SPデータ値である４０よりも大きいか否か
を判断し、これよりも大きい場合には、レジスタＡを４
０に補正する（ステップ３）。これは、上記Ｖ_SPデー
タ、即ち出力Ｖ_SPとＶ_SGの比からトナー濃度を求める為
のデータテーブルの大きさの関係から、Ｖ_SPデータが４
０以上のものは一括してＶ_SPデータ４０として近似する
ものである。次に、ステップ４，５でＶ_SPデータが０か
否かを判断し、０である場合には１に補正した後に（ス
テップ５）、０でない場合にはそのまま次に進む。これ
も上記データテーブルのお奇さの関係から近似するもの
である。そして、ステップ６乃至１０で、ＬＤＣＮＴを
用いて、前述の図１３に示すＶ_SPデータの補正を行な
う。ここで、ＬＤＣＮＴ１８４が上記画像の面積率８０
％に、ＬＤＣＮＴ１３８が同６０％に、ＬＤＣＮＴ６９
が同３０％に夫々対応している。又、フローチャート中
には示していないが、ステップ９乃至１１の減算処理の
結果が１よりも小さくなった場合には１とする。次に、
ステップ１２でＶ_SPデータを用いて、Ｖ_SPデータ、即ち
出力Ｖ_SPと出力Ｖ_SGの比とトナー濃度との対応が記憶さ
れているデータテーブルを検索して、トナー濃度データ
を読み取り、これをレジスタＡに格納した後、ステップ
１３でレジスタＤＢＴＤＥＮに格納する。次に、ステッ
プ１４でレジスタＡに格納されているトナー濃度データ
を用いて、トナー濃度と前述のトナー付着率との対応が
記憶されているデータテーブルを検索して、トナー付着
率データを読み取り、これをレジスタＡに格納した後、
ステップ１５でレジスタＡのデータをレジスタＤＢＴＮ
ＭＡに格納する。

【００３３】以上により求めた１枚の画像についてのト
ナー付着面積とトナー付着率を用いて、この１枚の画像
で消費されるトナー消費量を演算する。具体的には、上
記のトナー付着面積データとトナー付着率データとの積
を演算して１枚の画像形成当たりのトナー消費量を求め
る。

【００３４】次に、トナー補給量の演算について説明す
る。理想的にはトナー補給量が上記の演算によって求め
たトナー消費量と一致するようにトナー補給機構の補給
条件を制御すれば、トナー濃度が一定に保たれるはずで
あるが、実際は前述のようにトナー補給機構の機械感の
バラツキや環境変動によって演算したトナー補給量と実
際に補給されるトナーの量とが必ずしも一致しないこと
に加え、この例においては以下の理由によっても狙いの
トナー濃度からのずれが生じてしまう。即ち、この例に
おいては、現像器２１の現像剤のトナー濃度を感光体１
上に形成した基準潜像を現像して得た基準パターントナ
ー像の光学濃度にを検出することによって求めているの
で、基準パターントナー像を形成するためにトナーが消
費され、且つ、クリーニング装置６による基準パターン
トナー像のクリーニング負担も生じる。このため、上記
の様に１０枚の画像形成毎にトナー濃度の検出を行な
い、検出後の１０枚の画像形成中は、検出したトナー濃
度を用いて求めたトナー付着率ＭＡと画像形成動作毎に
演算して求めたトナー付着面積の総和とから、１枚の画
像形成当たりのトナー消費量を演算する。しかし、この
トナー濃度の検出後の１０枚の画像形成の間にもトナー
濃度が変化していることから、上記のトナー消費量と実
際のトナー消費量とに誤差が生じ、この結果、トナー濃
度が狙いのトナー濃度から外れてしまう。

【００３５】そこで、本実施例においては、最新のトナ
ー濃度検出結果に加えて、この最新のトナー濃度検出に
係るトナー濃度と前回のトナー濃度検出に係るトナー濃
度ととを比較することで、そのトナー濃度の推移も考慮
して、トナー補給量を決定し、これにより、仮に実際の
トナー濃度が狙いのトナー濃度からはずれた場合には、
速やかに狙いのトナー濃度に収束させるようにする。

【００３６】即ち、最新のトナー濃度検出結果から、検
出トナー濃度が狙いのトナー濃度よりも高い場合にはト
ナー補給量をトナー消費量よりも少なくし、逆に検出ト
ナー濃度が狙いのトナー濃度よりも低い場合にはトナー
補給量をトナー消費量よりも多くするという観点と、最
新の検出トナー濃度よりも前回の検出トナー濃度の方が
低い場合（トナー濃度が低下傾向にある場合）にはトナ
ー補給量をトナー消費量よりも多くし、逆に最新の検出
トナー濃度よりも前回の検出トナー濃度の方が高い場合
（トナー濃度が上昇傾向にある場合）にはトナー補給量
をトナー消費量よりも少なくするという観点とから、ト
ナー補給量を決定する。

【００３７】そして、以上の観点からトナー補給量を決
定する為に、この例ではトナー補給量演算上の変数ＧＡ
ＩＮを用いている。以下、この例における変数ＧＡＩＮ
について具体的に説明する。変数ＧＡＩＮはトナー補給
量とトナー消費量の比率に相当し、これが１．０の場合
にトナー補給量とトナー消費量が等しくなる。そして、
最新の検出トナー濃度が狙いのトナー濃度よりも低い場
合に、この変数ＧＡＩＮを１．０よりも大きくしてトナ
ー濃度を上昇させ、且つ、この上昇分を上記のトナー濃
度の推移を考慮して決定するようにする。同様に、最新
の検出トナー濃度が狙いのトナー濃度よりも高い場合
に、この変数ＧＡＩＮを１．０よりも小さくしてトナー
濃度を低下させ、且つ、この低下分を上記のトナー濃度
の推移を考慮して決定するようにする。

【００３８】この変数ＧＡＩＮの具体的な値は、現像器
２１の特性やトナー補給方式によって異なりってくるも
ので、実験的に求めておくものである。以下、その一例
を示す。最新の検出トナー濃度が狙いのトナー濃度より
も低く、且つ、前回の検出トナー濃度も狙いのトナー濃
度よりも低い場合のＧＡＩＮの値を１．４乃至２．３、
最新の検出トナー濃度が狙いのトナー濃度よりも低く、
且つ、前回の検出トナー濃度が狙いのトナー濃度よりも
高い場合のＧＡＩＮの値を１．３乃至３．０、最新の検
出トナー濃度が狙いのトナー濃度よりも高く、且つ、前
回の検出トナー濃度が狙いのトナー濃度よりも低い場合
のＧＡＩＮの値を０．５乃至０．８、最新の検出トナー
濃度が狙いのトナー濃度よりも高く、且つ、前回の検出
トナー濃度も狙いのトナー濃度よりも高い場合のＧＡＩ
Ｎの値を０．６乃至１．０の範囲で設定する。具体的に
は、下表３の様に設定する。尚、下表３中の縦方向のＡ
＝０〜４が最新の検出トナー濃度に対応し、横方向のテ
ーブル１〜５が前回の検出トナー濃度に対応する。この
Ａ＝０〜４及びテーブル１〜５は、具体的制御を示す図
１５及び図１６のフローチャート中に示すように、検出
したトナー濃度の区分に対応している。この内テーブル
１〜５は、夫々のＡの区分からＧＡＩＮのデータを検索
するデータテーブルに対応している。

【００３９】図１５及び図１６を用いて、ＧＡＩＮを求
める具体的制御について説明する。先ず、ステップ１で
前述の図１４のフローチャート中のステップ１と同様
に、レジスタＤＶＰＮＥＷから読み出した出力Ｖ_SPを、
レジスタＤＶＧＮＥＷから読み出した出力Ｖ_SGを用い
て、出力Ｖ_SGが４．０ボルトのときのＶ_SPデータに変換
してレジスタＡに格納し、ステップ２でこれをレジスタ
ＤＢＰＮＥＷに格納する。このレジスタＤＢＰＮＥＷへ
の格納前に、前述の図１４のフローチャート中のステッ
プ６〜１１の補正処理を行なっても良い。次いで、ステ
ップ３，４で同様に、レジスタＤＶＰＯＬＤから読み出
した出力Ｖ_SPを、レジスタＤＶＧＯＬＤから読み出した
出力Ｖ_SGを用いて、出力Ｖ_SGが４．０ボルトのときのＶ
_SPデータに変換してレジスタＡに格納し、これをレジス
タＤＢＰＯＬＤに格納する。そして、ステップ５〜１３
で先ず上記レジスタＤＢＰＯＬＤから読み出した前回検
出時のＶ_SPデータを用いて、上記表３中の何れのデータ
テーブルを用いるかを選択する。次いで、ステップ１４
〜１９で上記レジスタＤＢＰＮＥＷから読み出した最新
の検出時のＶ_SPデータを用いて、上記表３中のＡの区分
を決定する。そして、ステップ２３で、この決定された
区分Ａを用いて上の様に選択されたデータテーブルを検
索し、検索したＧＡＩＮデータをレジスタＡに格納し、
ステップ２４でこれをレジスタＤＢＧＡＩＮに格納す
る。

【００４０】以上により求めたＧＡＩＮ等を用いたトナ
ー補給量演算を、図１３に示す。図１３において、ステ
ップ１でレジスタＤＢＴＮＭＡから読み出したトナー付
着率データとレジスタＬＤＣＮＴから読み出したトナー
付着面積データの積を演算してトナー消費データ求め、
これをレジスタＤＢＡＤＤＴに格納する。次いで、ステ
ップ２でこのレジスタＤＢＡＤＤＴから読みだした上記
トナー消費データに上記レジスタＤＢＧＡＩＮから読み
出したＧＡＩＮデータを掛けてトナー補給量データを求
め、レジスタＤＢＡＤＤＬ／Ｈに格納する。尚、この例
では、トナー補給量を１枚当たりのトナー消費量データ
であるＤＢＡＤＤＴとＧＡＩＮの積で求めるが、これに
代え、下式（３）によって求めても良い。ＤＢＡＤＤＴ＋（１−ＧＡＩＮ）×Ａ …（３）但し、Ａは定数この式（３）の演算においても、検出トナー濃度やトナ
ー濃度の推移に対応して、トナー消費量とトナー補給量
に差を設け、狙いのトナー濃度に近付ける動作を行な
う。

【００４１】次に、トナー補給動作について説明する。
このトナー消費量に応じてトナーを補給する。補給トナ
ー量の設定は、補給ローラ２４の回転駆動時間によって
設定する。１枚の画像当たりのトナー消費量は、前述の
ようにトナー消費面積とトナー付着率との積であり、具
体的に表わすと下式（４）のようになる。（トナー消費量）＝ＬＤＣＮＴ×２¹⁷×ＭＡ×１／（４００／２．５４）² ≒ＬＤＣＮＴ×ＭＡ×６５５／１２４ …（４）ここで、（トナー消費量）の単位はｍｇ、ＬＤＣＮＴ×
２¹⁷の単位はドット、ＭＡの単位はｍｇ／ｃｍ²、１／
（４００／２．５４）²の単位はｃｍ²／ドットである。
尚、ＬＤＣＮＴに２¹⁷を掛けているのは、前述のように
トナー付着面積データＬＤＣＮＴを上位８ビットで表現
しているためである。一方、この例におけるトナー補給
はクラッチの駆動による補給ローラ２４を回転して行な
っており、図１８に示すように単位時間当たりのトナー
補給量が安定している領域Ａにおいては３００ｍｇ／秒
のトナー補給が行なわれる。この図１８は、縦軸に３０
秒間当たりのトナー補給量を取り、横軸にトナーホッパ
ー２２内のトナー残量を取って、トナーホッパー２２内
の残量とトナー補給量との関係を示したものである。そ
して、上記の演算によるトナー補給量は、上記トナー消
費量にＧＡＩＮを掛けて求めて、これを補給時間（補給
ローラ２４の回転時間）に換算すると、下式（５）の様
になる。（補給時間）＝（トナー消費量）×ＧＡＩＮ×１／３００ ≒ＬＤＣＮＴ×ＭＡ×１３１／１２４×６０ …（５）この（補給時間）の単位は秒である。この補給時間だ
け、上記クラッチをＯＮしてトナーの補給を行なう。
尚、上述のフローチャート中においては、上記の単位系
を合わせるための定数処理（×１３１，１２４×６０
等）は省略している。

【００４２】そして、本実施例においては、トナー補給
ローラ２４は、感光体ドラム１の駆動モータからＯＮ／
ＯＦＦ用の上記クラッチを介して駆動を得ているので、
転写動作中にこのクラッチをＯＮ／ＯＦＦすることによ
る駆動モータの負荷変動によって、転写画像にジターが
生じないように、トナーの補給動作を実行する時期を、
図１９に示すように、記録紙間隔期間内に設定する。同
図中、上方の矩形連続線は、前述の感光体１への潜像書
き込み期間中ＯＮ状態を取るＦＧＡＴＥ信号のレベルの
時間変化を示したものであり、下方の矩形連続線は、転
写領域を転写紙が通過している期間を示したものであ
る。Ｔは感光体１の移動方向における、潜像書き込み位
置と転写領域との位置ずれに応じた遅延時間である。図
中の各「ＡＤＤＴ」は、上記のトナー補給量の演算時期
を示している。「Ｔｍａｘ」は、転写紙間隔時間、即
ち、転写画像上にジターを発生させずに連続コピー中に
おいてトナー補給が可能な最大時間を示しており、これ
が、１回の補給動作で補給可能なトナー補給量の上限を
決める１つの条件である。そして、この例においては、
現像器２１のトナー撹拌能力によるトナー補給量の上限
は、このＴｍａｘ中補給動作を行なったときのトナー補
給量よりも多いので（この例に限らず、一般的にもこの
ような関係になる）、トナーの補給上限量は、このＴｍ
ａｘ中補給動作を行なったときのトナー補給量になる。
「ＴＡ１」〜「ＴＡ１」は、各転写紙毎に演算ＡＤＤＴ
によって求められたトナーの補給時間（以下、演算補給
時間という）を示しており、この例では、ＴＡ１とＴＡ
４がＴｍａｘより長く、ＴＡ２，３，５がＴｍａｘより
も短くなっている。各「ＴＯＮ」は補給動作を行なって
いる時間（以下、補給動作時間という）を示し、後述す
るトナー補給動作制御によって決定されている。連続コ
ピーの最終転写紙（最終紙）転写後の「Ｔｗ」は補給動
作の待ち時間を示している。

【００４３】本実施例におけるトナー補給動作制御につ
いて説明する。本実施例においては、上記のように連続
コピーにおける補給上限量が転写紙間隔時間Ｔｍａｘに
なるので、演算補給量に対応する上記演算補給時間ＴＡ
１等とこのＴｍａｘとを比較し、演算補給時間がＴｍａ
ｘを超過する場合には、補給動作時間ＴＯＮをＴｍａｘ
とし、演算補給時間とこのＴｍａｘの差分の時間をレジ
スタに加算して記憶しておき、以降の補給タイミングで
あって、演算補給時間がＴｍａｘより短いものにおい
て、その演算補給時間に上乗せして補給動作時間を設定
すると共に、この上乗せした分に関する時間を上記レジ
スタから減算して記憶するものである。そして、連続コ
ピーの最終紙についての補給タイミング（最終紙転写直
後の補給タイミング）で、上記レジスタに記憶されてい
る補給時間と演算補給時間との合計時間がＴｍａｘより
長い場合には、先ず、Ｔｍａｘだけ補給動作を実行し、
一定の待ち時間Ｔｗ補給動作を中断しながら、上記レジ
スタに記憶されている時間が０になるまで補給動作を繰
り返すものである。ここで、一定の待ち時間Ｔｗを設け
たのは、上記の現像器２１の撹拌能力による補給時間の
制約が有ることによる。尚、この最終紙についての補給
タイミングにおいては、再度操作者によるコピー開始指
示があるまで、転写動作が行なわれることがないので、
この例のようにＴｍａｘの補給動作ではなく、現像器２
１の撹拌能力に応じた補給量に対応する補給時間で補給
動作を行なっても良い。この場合には、最終紙について
の補給タイミングでの演算補給時間と上記レジスタに記
憶されている時間との合計時間が、上記Ｔｍａｘより長
くても、現像器２１の撹拌能力を越えないものであれ
ば、中断せずに連続補給することも可能である。

【００４４】図２０は、このトナー補給動作制御のフロ
ーチャートである。ステップ１において、上記の補給タ
イミングが否かを判断する。これは、例えば上記ＦＧＡ
ＴＥ信号のＯＦＦ（潜像後端の書き込み終了に対応す
る）から上記Ｔ時間後に補給タイミングに入った判断す
ることが出来る。補給タイミングに入ったら、ステップ
２で補給ローラ２４を回転させる上記クラッチをＯＮし
て補給をスタートさせる。ここで、クラッチＯＮと同時
に補給タイマーをスタートさせる。ステップ３で最終紙
コピーか否かを判断し、最終紙コピーでなければ、ステ
ップ４に進んで、ＤＢＡＤＤＬ／Ｈの演算補給時間がＴ
ｍａｘより長いか否かを判断する。長い場合には、ステ
ップ５でＤＢＡＤＤＬ／Ｈの補給時間とＴｍａｘの差を
レジスタＡに格納し、ステップ６でこの差を今回の超過
分（補給不足分）として累積超過量記憶手段であるレジ
スタＳＶＡＤＤＬ／Ｈに加算して記憶させる。そして、
ステップ７で駆動条件記憶手段である補給量カウンタＴ
ＭＡＤＤにＴｍａｘを設定する。一方、ステップ４でＤ
ＢＡＤＤＬ／Ｈの演算補給時間がＴｍａｘより長くはな
いと判断した場合には、ステップ８に進んで、余裕量に
相当する時間である、ＴｍａｘとＤＢＡＤＤＬ／Ｈの演
算補給時間との差をレジスタＡに格納し、ステップ９で
レジスタＳＶＡＤＤＬ／Ｈに記憶されている超過分の時
間がこの差よりも長いか否かを判断する。この差よりも
長い場合にはステップ９で、ＤＢＡＤＤＬ／Ｈにこの差
だけ加えた時間を補給量カウンタＴＭＡＤＤに設定し、
ステップ１１でレジスタＳＶＡＤＤＬ／Ｈにこの差だけ
減算して記憶する。逆にステップ９でレジスタＳＶＡＤ
ＤＬ／Ｈに記憶されている超過分の時間がこの差よりも
長くはないと判断した場合には、ステップ１２に進ん
で、補給量カウンタＴＭＡＤＤにＤＢＡＤＤＬ／Ｈとレ
ジスタＳＶＡＤＤＬ／Ｈの超過分の時間との合計時間を
設定する。ステップ３で最終紙コピーであると判断した
場合には、同図（ｂ）に示す第１４ステップに進んで、
補給量カウンタＴＭＡＤＤにＤＢＡＤＤＬ／Ｈの演算補
給時間とレジスタＳＶＡＤＤＬ／Ｈの累積超過時間との
合計時間を設定し、ステップ１５でこの合計時間がＴｍ
ａｘより大きいか否かを判断し、大きくはない場合に
は、ステップ１６でレジスタＳＶＡＤＤＬ／Ｈに０を格
納する。逆に合計時間がＴｍａｘよりも大きい場合に
は、この合計時間からＴｍａｘを引いて時間をレジスタ
ＳＶＡＤＤＬ／Ｈに記憶し、ステップ１８でＴｍａｘを
補給量カウンタＴＭＡＤＤに設定する。

【００４５】尚、本実施例においては、上記のように所
定コピー間隔毎にトナー濃度を検出し、トナー濃度の推
移を考慮して変数ＧＡＩＮを変化させ、これにより、狙
いのトナー濃度に迅速に収束するようにコピー毎のトナ
ー消費量とトナー補給量との関係を調節しているので、
このトナー濃度検出による変数ＧＡＩＮの更新に伴い、
上記レジスタＳＶＡＤＤＬ／Ｈに０を記憶させて初期化
しても良い。又、補給タイミングは、現像器２１の撹拌
能力を越えず、且つ、転写中と重ならない限り上記実施
例におけるタイミングに限られない、例えば、コピー動
作の開始前に補給タイミングを設定しても良い。更に、
補給ローラ２４の駆動源を感光体ドラム１の駆動源と独
立に設け、補給動作と転写動作等が重なっても、画像上
何ら問題がない場合には、現像器２１の撹拌能力を越え
ない範囲で補給量上限を設定すれば良い。

【００４６】以上、本実施例においては、所定枚数毎に
基準トナー像を光学センサで検出してトナー濃度ＴＣ´
を求め、必要に応じて直前のコピーに係るトナー付着面
積データの総和ＬＤＣＮＴでこれを補正してトナー濃度
ＴＣを得る。このＴＣで、単位面積当たりのトナー付着
率ＭＡを算出してレジスタに格納する。又、このＴＣと
前回の検出に係るＴＣとを比較して、トナー濃度の推移
から変数ＧＡＩＮを算出してレジスタに格納する。そし
て、コピー毎にカウントしたＬＤＣＮＴにレジスタから
読み出したＭＡ及びＧＡＩＮを掛けてトナー補給量を算
出して、コピー毎にトナーを補給する。これにより、狙
いのトナー濃度に収束させることが出来、安定した現像
装置４の顕像化能力が得られる。そして、この演算補給
量が、トナー飛散等の不具合を発生させることがない補
給上限量を超過するか否かを判断し、演算補給量が補給
上限量を超過する場合には、その回の補給動作において
は補給上限量のトナーのみを補給し、演算補給量に対す
る不足分は、その後の複写動作であって、演算補給量が
補給上限量を超過しない複写動作の回の補給動作におい
て、その回の演算補給量に上乗せして補給する。これに
より、トナー飛散等を防止すると共に、画像形成により
消費されるトナー量に応じた量のトナー補給も可能にな
る。

【００４７】尚、図２１は、上記実施例における、各制
御の実行のタイミングや、各演算結果の利用関係を、コ
ピー動作のタイミングを基準にして示すしたものであ
る。同図中、「△」はセンサチェックタイミングを示
し、画像形成装置のメインスイッチＯＮ後１枚目とその
後１０枚ごとに設定する。このタイミングで光学センサ
２５で感光体１上のパターンを読取り、出力Ｖ_SG，出力
Ｖ_SPを得る。「ＴＣ´」はトナー濃度算出を示し、出力
Ｖ_SG，出力Ｖ_SPの出力比より現像器２１内のトナー濃度
（ＴＣ）を算出する。「ＴＣ」はトナー濃度補正を示
し、これはセンサチェックタイミング直前の記録紙のト
ナー付着面積（ＬＤＣＮＴ）をチェックし、一定値以上
（付着量が多い場合、現像器２１の撹拌が不十分な状態
となるため）の場合、トナー濃度をＴＣ´よりも濃い値
に補正する。補正後のトナー濃度をＴＣとする。「Ｍ
Ａ」はトナー付着率算出を示し、これは同一プロセス条
件でもトナー濃度により感光体１上の単位面積当たりの
トナー付着量が異なるので、ＴＣの値よりデータテーブ
ルで付着率ＭＡを求める。「ＬＤＣＮＴ」はトナー付着
面積の算出を示し、これは画像データ（多値データ等）
からデータテーブルを用いてトナー付着面積に変換し、
記録紙当たりのトータルのトナー付着面積ＬＤＣＮＴを
求める。「ｕＴ．」はトナー消費量の算出を示し、付着
率ＭＡとトナー付着面積ＬＤＣＮＴの積としてトナー消
費量ｕＴ．を算出する。「ＧＡＩＮ」は変数ＧＡＩＮの
算出を示し、検出したＶ_SG，Ｖ_SPと前回検出したＶ_SG，
Ｖ_SPを比較し、狙いのトナー濃度ＴＣ（Ｖ_SG，Ｖ_SP）に
なる様に補給量を加減するための変数ＧＡＩＮを求め
る。「ＡＤＤＴ」はトナー補給量算出を示し、消費され
たトナー量ｕＴ．と変数ＧＡＩＮの積としてトナー補給
量を算出する。以上の流れで記録紙毎にトナー補給量を
求めてトナー補給を実行する。但し、変数ＧＡＩＮはセ
ンサチェックタイミング毎に変更する。

【００４８】以上、本実施例においては、感光体１上の
単位面積当たりのトナー付着量であるトナー付着率を検
出するために、光学センサ２５を用いて現像器２１内の
現像剤のトナー濃度を検出しているが、これに代え、現
像器２１内にトナー濃度センサを設けても良い。又、上
記トナー濃度を所定枚数ごとに検出しているが、これに
代え、毎回検出しても良い。更に、上記実施例において
は、前述のように上式（１）の特別の場合として上式
（２）が成立する例であったが、このような式（２）が
成立せず、この結果、１ドット当たりのトナー消費量を
画像の多値データとトナー濃度の両者を用いて消費デー
タに変換する必要が有る場合には、画像の多値データか
ら消費データを検索する為のデータテーブルをトナー濃
度毎に設ければ良い。そして、この為のトナー濃度デー
タは、毎回トナー濃度を検出することによって得ても良
いし、上記実施例の様に所定間隔でトナー濃度を検出す
る場合には、最新のトナー濃度を用いても良い。又、上
記実施例は、書込ＬＤのパルス幅によってトナー付着面
積が異なることから画像の多値データから消費データに
変換し、この消費データの１枚の画像当たりの総和で１
枚の画像当たりのトナー付着面積を求めているが、書込
ＬＤのパルス幅は一定であっても、画像におけるドット
の密集状況によってトナー付着量が変化する場合、例え
ば、現像におけるエッジ効果でトナー付着量の増大が生
じるほどにドット間の距離が接近しているかどうかによ
ってトナー付着率が変化する場合にも、このようなドッ
ト間の距離とトナー付着量との関係を予め求めておい
て、この関係を画像の多値データから消費データへの変
換テーブルにして用い、画像の多値データから一旦消費
データに変換し、この消費データの１枚の画像当たりの
総和で１枚の画像当たりのトナー付着面積を求める。更
に、上記実施例においては、各種のデータテーブルを用
いているが、この内演算式で置き換えられるものは、演
算式に置き換え、データテーブルの検索に代え、この演
算式の演算処理を実行しても良い。

【００４９】

【００５０】

【００５１】

【００５２】

【００５３】

【００５４】

【効果】請求項１の発明によれば、画像領域内の画像デ
ータを用いて感光体上のトナー付着領域の総面積を演算
する面積演算手段と、該面積演算手段の演算結果に基づ
いて現像器へのトナー補給量を演算する補給量演算手段
と、該補給量演算手段による演算補給量が補給上限量を
超過するか否かを判断する第１比較手段と、該第１比較
手段により該演算補給量が該補給上限量を超過すると判
断された場合に、トナー補給機構の駆動条件を設定する
駆動条件設定手段に、該補給上限量のトナーを補給する
駆動条件を設定すると共に、累積超過量記憶手段に、該
演算補給量の補給上限量からの超過量を加算して記憶さ
せる第１制御手段と、該第１比較手段により該演算補給
量が該補給上限量を超過はしないと判断された場合に、
該演算補給量の該補給上限量に対する余裕量が該累積超
過量記憶手段に記憶されている累積超過量を超過するか
否かを判断し、該余裕量が該累積超過量を超過はしない
と判断した場合は、該駆動条件設定手段に、該余裕量と
該演算補給量との合計量のトナーを補給する駆動条件を
設定すると共に、該累積超過量記憶手段に、該余裕量を
減算して記憶させ、該余裕量が該累積超過量を超過する
と判断した場合は、該駆動条件設定手段に、該演算補給
量と該累積超過量との合計量のトナーを補給する駆動条
件を設定すると共に、該累積超過量記憶手段を初期化す
る第２制御手段とを設けので、１回の補給動作で補給上
限量を越えることのない補給を実行しながら、該累積超
過量を正確に把握しながら、トナー消費量に応じたトナ
ー補給量を補給していくことが出来る画像形成装置を提
供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るデジタル複写機の感光
体周辺の概略構成図。

【図２】同複写機の電装部の構成を示すブロック図

【図３】図２の書込駆動制御回路の構成を示すブロック
図。

【図４】同複写機の、書込ＬＤのパルス幅とトナー付着
量との関係を示す特性図。

【図５】同複写機の、ＬＤ多値データとトナー着量との
関係を示す特性図。

【図６】同複写機の、トナー付着面積の演算の用のカウ
ンタ回路の構成図。

【図７】同カウンタ回路が構成されているＣＰＵと周辺
回路とを示す回路図。

【図８】同カウンタ回路についてタイミングチャート。

【図９】同複写機の、トナー付着量データの読み込み制
御のフローチャート。

【図１０】同複写機の、光学センサ出力の読み込み制御
のフローチャート。

【図１１】同光学センサの特性図。

【図１２】光学センサ検出直前の画像形成に係る画像の
面積率と出力Ｖ_SPとの関係を示す特性図。

【図１３】同光学センサの出力の補正ビット数と面積率
との関係を示すグラフ。

【図１４】同複写機の、光学センサ出力補正及びトナー
付着量算出の制御のフローチャート。

【図１５】同複写機の、変数ＧＡＩＮ算出の制御のフロ
ーチャートの一部分。

【図１６】同複写機の、変数ＧＡＩＮ算出の制御のフロ
ーチャートの図１５に示した残りの部分。

【図１７】同複写機の、トナー補給両算出の制御のフロ
ーチャート。

【図１８】同複写機のトナー補給機構の特性図。

【図１９】同複写機におけるトナー補給動作のタイミン
グチャート。

【図２０】（ａ）及び（ｂ）は同複写機の、トナー補給
動作の制御のフローチャート。

【図２１】同複写機の、各種制御の実行タイミングを示
すタイミングチャート。

【符号の説明】

１感光体ドラム４現像装置６クリーニング装置２１現像器２２トナーホッパー２３アジテータ２４補給ローラ２５光学センサ８００ビデオコントローラ８０１Ｐ−ＲＯＭ（変換テーブル）８１１加算器８１３カウンタ８１５ラッチ回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）画像領域内の画像データを用いて感
光体上のトナー付着領域の総面積を演算する面積演算手
段と、（ｂ）該面積演算手段の演算結果に基づいて現像器への
トナー補給量を演算する補給量演算手段と、（ｃ）該補給量演算手段による演算補給量が補給上限量
を超過するか否かを判断する第１比較手段と、（ｄ）該第１比較手段により該演算補給量が該補給上限
量を超過すると判断された場合に、トナー補給機構の駆
動条件を記憶する駆動条件記憶手段に、該補給上限量の
トナーを補給する駆動条件を記憶させると共に、累積超
過量記憶手段に、該演算補給量の補給上限量からの超過
量を加算して記憶させる第１制御手段と、（ｅ）該第１比較手段により該演算補給量が該補給上限
量を超過はしないと判断された場合に、該演算補給量の
該補給上限量に対する余裕量が該累積超過量記憶手段に
記憶されている累積超過量を超過するか否かを判断し、該余裕量が該累積超過量を超過はしないと判断した場合
は、該駆動条件記憶手段に、該余裕量と該演算補給量と
の合計量のトナーを補給する駆動条件を記憶させると共
に、該累積超過量記憶手段に、該余裕量を減算して記憶
させ、該余裕量が該累積超過量を超過すると判断した場合は、
該駆動条件記憶手段に、該演算補給量と該累積超過量と
の合計量のトナーを補給する駆動条件を記憶させると共
に、該累積超過量記憶手段を初期化する第２制御手段と
を設けたことを特徴とする画像形成装置。