JP4229962B2 - 画像形成装置及びこれに用いられるトナー補給制御用プログラム - Google Patents

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置及びこれに用いられるトナー補給制御用プログラムに関し、特に、トナーとキャリアからなる二成分系現像剤を用いて画像形成を行う画像形成装置及びこれに用いられるトナー補給制御用プログラムに関する。

従来、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式による画像形成装置では、像担持体である感光体ドラムを帯電装置で一様に帯電した後、感光体ドラム上に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置により現像してトナー像として可視像化して、該トナー像を転写部で記録媒体に転写した後、該記録媒体を定着装置に搬送してトナー像を記録媒体に固着して画像出力を行なうようにされている。

このような画像形成装置において、現像剤にトナーとキャリアからなる二成分系現像剤を用いる場合には、画像形成によってトナーのみが消費されるため、現像装置内のトナー濃度を適正に保つ必要がある。

このため、二成分系現像剤を用いる画像形成装置は、通常、現像剤のトナー濃度を検知するセンサあるいは感光体ドラム上に形成したトナー像の濃度を検知するセンサ等のトナー濃度センサと、該トナー濃度センサによってトナー濃度が基準値以下になったことが検知されると、その検知信号に基づいてトナー補給用容器から現像装置内にトナーを補給するトナー補給装置が設けられ、画像出力にともない消費したトナー量に応じて適切な量のトナーを補給するようにされている。

このような従来のトナー補給技術として、例えば、感光体ドラムへの書込み幅ＬをＮ個のブロックに分割して、このＬ／Ｎ幅毎の書き込み画素数を現像剤の現像ローラの軸線方向の移動速度ＶＺと対応させながら積算記憶してトナー消費量を推定することで、トナー濃度検知用のセンサを用いることなくトナー補給を行うようにしたもの（特許文献１を参照）、また、トナー補給用のトナー投入口を現像ローラの軸線方向に沿って複数箇所に設けて、トナーが消費した箇所に応じてトナー消費量の多い個所にトナーを投入することでトナー濃度を一定に保つようにしたもの（特許文献２を参照）が提案されている。
特開平９−１６０３６４号公報 特開２００１−１８３８９４号公報

しかしながら、特許文献１では、トナー濃度検知用のセンサを用いていないのでトナー濃度の誤差が累積するおそれがあり、また、ライン単位で画素数をカウントしているためトナー消費量の推定精度が良くないという問題がある。また、トナー攪拌等による前後のブロックのトナー濃度の平均化が考慮されていないという問題がある。

また、特許文献２では、トナー補給装置の構成が複雑になり、複数のトナー投入口から投入されたトナーが十分攪拌されないおそれがあるという問題がある。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で印刷画像データからトナー消費量を推定し、トナーが消費される個所におけるトナー濃度を予測することで適正なトナー補給を行なうことができる画像形成装置及びこれに用いられるトナー補給制御用プログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するための本発明に係る画像形成装置及びこれに用いられるトナー補給制御用プログラムは、次の通りである。
請求項１に記載した画像形成装置は、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体上の静電潜像に現像ローラを介してトナーを付着させて顕像化する現像装置と、印字される画像情報が記憶される画像記憶手段と、前記画像記憶手段に記憶された画像情報に基づいて前記像担持体に静電潜像を形成する露光装置と、前記現像装置内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検出手段（例えば、トナー濃度センサ）と、前記トナー濃度検出手段によって得られるトナー濃度に基づいて前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置を備え、画像出力にともない消費したトナー量に応じてトナーを補給するようにされた画像形成装置において、前記現像装置内を循環する現像剤を仮想的に画像形成幅方向に沿って複数の現像剤ブロックに分割して各現像剤ブロックのトナー濃度を現像剤ブロック毎に記憶する複数の記憶要素からなるトナー濃度記憶手段（例えば、濃度メモリ）と、前記現像装置内の現像剤搬送速度と印字プロセス速度に基づいて前記画像記憶手段に記憶された中の印刷される画像情報から各現像剤ブロックの現像剤が循環する一巡ごとのトナー消費量を含むトナー消費を予測するトナー消費予測手段と、前記トナー濃度検出手段により検出された各現像剤ブロックのトナー濃度を前記トナー濃度記憶手段の現像剤ブロック毎に対応する記憶要素へ書込み、前記トナー消費予測手段により予測された各現像剤ブロックの予測トナー消費量に応じて前記トナー濃度記憶手段の現像剤ブロック毎に対応する記憶要素に記憶されたトナー濃度を減じて、トナーが補給される個所でのトナー濃度を推定するとともに、前記現像装置内で現像剤が循環する次の一巡でのトナー消費に応じてトナー補給目標値を設定するトナー濃度推定手段と、前記現像装置内の現像剤搬送速度と、前記トナー濃度記憶手段における各要素の推定されたトナー濃度と、前記トナー濃度推定手段により設定されたトナー補給目標値とに基づいて前記トナー補給装置によるトナー補給の開始と終了のタイミングを判定するトナー補給タイミング判定手段と、前記トナー補給タイミング判定手段による判定結果に基づいてトナー補給を制御するトナー補給制御手段とを備えることを特徴とするものである。

請求項２に記載した画像形成装置は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、前記トナー濃度推定手段を、次回の画像出力時のトナー消費量に基づいてトナー補給目標値を設定するようにしたことを特徴とするものである。

請求項３に記載した画像形成装置は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、前記トナー濃度推定手段を、次回の画像出力時のトナー消費の推移に基づいてトナー補給目標値を設定するようにしたことを特徴とするものである。

請求項４に記載した画像形成装置は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、前記トナー消費量予測手段を、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求め、前記現像装置内の現像剤搬送速度と印字プロセス速度に基づいて決定される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ようにしたことを特徴とするものである。

請求項５に記載した画像形成装置は、請求項４に記載の発明の構成に加えて、前記トナー消費量予測手段を、前記画像ブロックのトナー消費予想量を累計する際に、画像ブロック毎に予め定めた重みを掛けるようにしたことを特徴とするものである。

請求項６に記載した画像形成装置は、請求項４に記載の発明の構成に加えて、前記現像装置の構成として、現像剤が装置内で搬送されて一巡する現像剤搬送時間を、１枚の画像形成に要する印字プロセス時間の整数倍にするようにしたことを特徴とするものである。

請求項７に記載した画像形成装置は、請求項１乃至６に記載の発明の構成に加えて、前記現像装置の構成として、内部に収容された現像剤を撹拌しながら前記現像ローラの軸線方向に沿って搬送するトナー搬送手段を備え、前記トナー補給装置からトナーを導入するトナー導入口を前記トナー搬送手段に対向する位置でトナー搬送方向上流側に設けたことを特徴とするものである。

請求項８に記載した画像形成装置は、請求項７に記載の発明の構成に加えて、前記トナー濃度検出手段を、前記トナー搬送手段に対向する位置で前記トナー導入部よりトナー搬送方向下流側に設けたことを特徴とするものである。

請求項９に記載した画像形成装置は、請求項１乃至８のうちの何れか一項に記載の発明の構成に加えて、前記像担持体上に形成された静電潜像を現像ローラから供給されたトナーにより顕像化する時に、前記像担持体が一定時間回転した後に前記現像ローラから前記像担持体に供給されて消費された分のトナーを、前記現像ローラが一定時間回転した後に該現像ローラにより消費された個所と同じ個所に搬送されている現像剤ブロックから供給するようにしたことを特徴とするものである。

請求項１０に記載した画像形成装置は、請求項１乃至９のうちの何れか一項に記載の発明の構成に加えて、前記像担持体上に形成された静電潜像を現像ローラから供給されたトナーにより顕像化する時に、画像領域に応じて消費されるトナー量によりトナー濃度が推移するそれぞれの現像剤ブロックが前記画像領域のどの部分に対応するかを、各現像剤ブロックが搬送されるタイミングと、前記画像領域における画像データが露光されるタイミングと、各現像剤ブロックからトナーが消費されるまでの時間差と、に基づき決定するようにしたことを特徴とするものである。

請求項１１に記載したトナー補給制御用プログラムは、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体上の静電潜像に現像ローラを介してトナーを付着させて顕像化する現像装置と、印字される画像情報が記憶される画像記憶手段と、前記画像記憶手段に記憶された画像情報に基づいて前記像担持体に静電潜像を形成する露光装置と、前記現像装置内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検出手段と、前記トナー濃度検出手段によって得られるトナー濃度に基づいて前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置を備え、画像出力にともない消費したトナー量に応じてトナーを補給するようにされた画像形成装置に用いるトナー補給制御用プログラムおいて、前記現像装置内を循環する現像剤を仮想的に画像形成幅方向に沿って複数の現像剤ブロックに分割して各現像剤ブロックのトナー濃度を現像剤ブロック毎に記憶する機能と、前記現像装置内の現像剤搬送速度と印字プロセス速度に基づいて前記画像記憶手段に記憶された中の印刷される画像情報から各現像剤ブロックの現像剤が循環する一巡ごとのトナー消費量を含むトナー消費を予測する機能と、前記トナー濃度検出手段により検出された各現像剤ブロックのトナー濃度を現像剤ブロック毎に記憶し、予測された各現像剤ブロックの予測トナー消費量に応じて現像剤ブロック毎に記憶されたトナー濃度を減じて、トナーが補給される個所でのトナー濃度を推定するとともに、前記現像装置内で現像剤が循環する次の一巡でのトナー消費に応じてトナー補給目標値を設定する機能と、前記現像装置内の現像剤搬送速度と、前記トナー濃度記憶手段における各要素の推定されたトナー濃度と、前記トナー濃度推定手段により設定されたトナー補給目標値とに基づいて前記トナー補給装置によるトナー補給の開始と終了のタイミングを判定する機能と、前記判定結果に基づいてトナー補給を制御する機能とを画像形成装置を成すコンピュータ（例えば、ＣＰＵまたはＦＰＧＡ）に実行させることを特徴とするものである。

請求項１に記載した発明によれば、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体上の静電潜像に現像ローラを介してトナーを付着させて顕像化する現像装置と、印字される画像情報が記憶される画像記憶手段と、前記画像記憶手段に記憶された画像情報に基づいて前記像担持体に静電潜像を形成する露光装置と、前記現像装置内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検出手段と、前記トナー濃度検出手段によって得られるトナー濃度に基づいて前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置を備え、画像出力にともない消費したトナー量に応じてトナーを補給するようにされた画像形成装置において、前記現像装置内を循環する現像剤を仮想的に画像形成幅方向に沿って複数の現像剤ブロックに分割して各現像剤ブロックのトナー濃度を現像剤ブロック毎に記憶する複数の記憶要素からなるトナー濃度記憶手段と、前記現像装置内の現像剤搬送速度と印字プロセス速度に基づいて前記画像記憶手段に記憶された中の印刷される画像情報から各現像剤ブロックの現像剤が循環する一巡ごとのトナー消費量を含むトナー消費を予測するトナー消費予測手段と、前記トナー濃度検出手段により検出された各現像剤ブロックのトナー濃度を前記トナー濃度記憶手段（濃度メモリ）の現像剤ブロック毎に対応する記憶要素へ書込み、前記トナー消費予測手段により予測された各現像剤ブロックの予測トナー消費量に応じて前記トナー濃度記憶手段の現像剤ブロック毎に対応する記憶要素に記憶されたトナー濃度を減じて、トナーが補給される個所でのトナー濃度を推定するとともに、前記現像装置内で現像剤が循環する次の一巡でのトナー消費に応じてトナー補給目標値を設定するトナー濃度推定手段と、前記現像装置内の現像剤搬送速度と、前記トナー濃度記憶手段における各要素の推定されたトナー濃度と、前記トナー濃度推定手段により設定されたトナー補給目標値とに基づいて前記トナー補給装置によるトナー補給の開始と終了のタイミングを判定するトナー補給タイミング判定手段と、前記トナー補給タイミング判定手段による判定結果に基づいてトナー補給を制御するトナー補給制御手段とを備えることで、トナー補給装置の構成を複雑にすることなく、簡単な構成で印刷画像データからトナー消費量を推定し、トナーが消費される個所におけるトナー濃度を予測することで適正なトナー補給を行なうことができる画像形成装置を実現できる。

また、請求項２〜６に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明で得られる上記共通の効果に加えて、次の効果を得ることができる。

請求項２に記載した発明によれば、請求項１に記載の発明で得られる効果に加えて、前記トナー濃度推定手段を、次回の画像出力時のトナー消費量に基づいてトナー補給目標値を設定するようにしたことで、トナー補給制御の処理が簡単になる。

請求項３に記載した発明によれば、請求項１に記載の発明で得られる効果に加えて、前記トナー濃度推定手段を、次回の画像出力時のトナー消費の推移に基づいてトナー補給目標値を設定するようにしたことで、最小自乗法などを用いて、できるだけ広い範囲で濃度を目標値に近づけることが可能になる。

請求項４に記載した発明によれば、請求項１に記載の発明で得られる効果に加えて、前記トナー消費量予測手段を、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求め、前記現像装置内の現像剤搬送速度と印字プロセス速度に基づいて決定される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ようにしたことで、トナー消費予想の演算処理が容易になる。

請求項５に記載した発明によれば、請求項４に記載の発明で得られる効果に加えて、前記トナー消費量予測手段を、前記画像ブロックのトナー消費予想量を累計する際に、画像ブロック毎に予め定めた重みを掛けるようにしたことで、精度よく消費予想量を求めることができる。

請求項６に記載した発明によれば、請求項４に記載の発明で得られる効果に加えて、前記現像装置の構成として、現像剤が装置内で搬送されて一巡する現像剤搬送時間を、１枚の画像形成に要する印字プロセス時間の整数倍にするようにしたことで、画像ブロックを累計する組合せを削減できる。

請求項７に記載した発明によれば、請求項１乃至６に記載の発明で得られる効果に加えて、前記現像装置の構成として、内部に収容された現像剤を撹拌しながら前記現像ローラの軸線方向に沿って搬送するトナー搬送手段を備え、前記トナー補給装置からトナーを導入するトナー導入口を前記トナー搬送手段に対向する位置でトナー搬送方向上流側に設けたことで、供給されたトナーが現像ローラに到達するまでのトナー搬送経路を長くできるので、トナーを充分撹拌して帯電することができる。

請求項８に記載した発明によれば、請求項７に記載の発明ので得られる効果に加えて、前記トナー濃度検出手段を、前記トナー搬送手段に対向する位置で前記トナー導入部よりトナー搬送方向下流側に設けたことで、前記トナー搬送手段に供給されたトナーを搬送しながら充分に撹拌した後にトナー濃度の測定を行なうことができるので、トナー濃度を正確に測定することができる。

請求項９に記載した発明によれば、請求項１乃至８のうちの何れか一項に記載の発明で得られる効果に加えて、前記像担持体上に形成された静電潜像を現像ローラから供給されたトナーにより顕像化する時に、前記像担持体が一定時間回転した後に前記現像ローラから前記像担持体に供給されて消費された分のトナーを、前記現像ローラが一定時間回転した後に該現像ローラにより消費された個所と同じ個所に搬送されている現像剤ブロックから供給するようにしたことで、次の現像剤（現像剤ブロック）が次に一巡してきた時には最適なトナー濃度にすることができる。

請求項１０に記載した発明によれば、請求項１乃至９のうちの何れか一項に記載の発明で得られる効果に加えて、前記像担持体上に形成された静電潜像を現像ローラから供給されたトナーにより顕像化する時に、画像領域に応じて消費されるトナー量によりトナー濃度が推移するそれぞれの現像剤ブロックが前記画像領域のどの部分に対応するかを、各現像剤ブロックが搬送されるタイミングと、前記画像領域における画像データが露光されるタイミングと、各現像剤ブロックからトナーが消費されるまでの時間差と、に基づき決定するようにしたことで、次の現像剤ブロックが次に一巡してきた時にはトナー消費に応じて画像領域に対応した最適なトナー濃度にすることができる。

また、請求項１１に記載した発明によれば、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体上の静電潜像に現像ローラを介してトナーを付着させて顕像化する現像装置と、印字される画像情報が記憶される画像記憶手段と、前記画像記憶手段に記憶された画像情報に基づいて前記像担持体に静電潜像を形成する露光装置と、前記現像装置内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検出手段と、前記トナー濃度検出手段によって得られるトナー濃度に基づいて前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置を備え、画像出力にともない消費したトナー量に応じてトナーを補給するようにされた画像形成装置に用いるトナー補給制御用プログラムにおいて、前記現像装置内を循環する現像剤を仮想的に画像形成幅方向に沿って複数の現像剤ブロックに分割して各現像剤ブロックのトナー濃度を現像剤ブロック毎に記憶する機能と、前記現像装置内の現像剤搬送速度と印字プロセス速度に基づいて前記画像記憶手段に記憶された中の印刷される画像情報から各現像剤ブロックの現像剤が循環する一巡ごとのトナー消費量を含むトナー消費を予測する機能と、前記トナー濃度検出手段により検出された各現像剤ブロックのトナー濃度を現像剤ブロック毎に記憶し、予測された各現像剤ブロックの予測トナー消費量に応じて現像剤ブロック毎に記憶されたトナー濃度を減じて、トナーが補給される個所でのトナー濃度を推定するとともに、前記現像装置内で現像剤が循環する次の一巡でのトナー消費に応じてトナー補給目標値を設定する機能と、前記現像装置内の現像剤搬送速度と、前記トナー濃度記憶手段における各要素の推定されたトナー濃度と、前記トナー濃度推定手段により設定されたトナー補給目標値とに基づいて前記トナー補給装置によるトナー補給の開始と終了のタイミングを判定する機能と、前記判定結果に基づいてトナー補給を制御する機能と画像形成装置を成すコンピュータに実行させることで、トナー補給装置の構成を複雑にすることなく、簡単な構成で印刷画像データからトナー消費量を推定し、トナーが消費される個所におけるトナー濃度を予測することで適正なトナー補給を行なうことができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は本実施形態に係る画像形成装置であるディジタルカラー複写機の画像形成部の構成を示す概略図である。
なお、ディジタルカラー複写機以外の電子写真方式の画像形成を行うプリンタやファクシミリ装置等の他の画像形成装置においても、この発明を同様に実施することができる。

ディジタルカラー複写機は、図示しないスキャナ部において原稿からカラー画像を読み取り、所定の画像処理を施した後に画像データとして画像形成部１０に供給し、用紙等の記録媒体上に原稿から読み取ったカラー画像を再現するものである。

ディジタルカラー複写機の画像形成部１０は、２つのローラ１７ａ，１７ｂの間に上下に水平部を形成した状態で張架されて矢印Ａ方向に回転する転写搬送ベルト１７を備えている。転写搬送ベルト１７は、上側の水平部に位置している間に、矢印Ａ方向への回転により、上面に載置された用紙を複数の画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄに順次対向させながら搬送する。画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄのそれぞれは、黒色及び減法混色の３原色（シアン、マゼンタ、イエロー）のトナーを用いた電子写真方式の画像形成を行う。

転写搬送ベルト１７の一方のローラ１７ａの下流側には、定着装置１８が配置されている。定着装置１８は、一対のローラによって構成されており、各画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄを通過した用紙を加熱及び加圧し、用紙上に転写されたトナー像を溶融して用紙の表面に定着させる。

画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄのそれぞれは、トナー収納量を除いて同一の構成を備えている。

ここで、本実施形態に係る画像形成ステーションについて、画像形成ステーション１０ａを例に挙げて説明する。
画像形成ステーション１０ａは、図１に示すように、円筒形の導電性基体の表面に感光層を形成して矢印Ｂ方向に回転する感光体ドラム（像担持体）１１ａの周囲に帯電器１２ａ，露光ユニット（露光装置）１３ａ，現像ユニット（現像装置）１４ａ，転写器１５ａ及びクリーナ１６ａ等をこの順に配置して構成されている。

帯電器１２ａは、感光体ドラム１１ａの表面に所定極性の電荷を均一に帯電させる。
露光ユニット１３ａは、感光体ドラム１１ａの表面を画像光により露光して静電潜像を形成する。

現像ユニット１４ａは、内部に収納したトナーを循環搬送しながら感光体ドラム１１ａの表面に供給し、静電潜像をトナー像に可視像化する。現像ユニット１４ａの内部には、収納された現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検出手段としてトナー濃度センサ（トナー濃度検出手段）１４ａ３（図５を参照）が設けられている。

現像ユニット１４ａの上部には、現像ユニット１４ａにトナーを補給するためのトナー補給装置１４ａ１が配置されている。トナー補給装置１４ａ１は、トナー濃度センサ１４ａ３によって得られるトナー濃度に基づいて画像出力にともない消費したトナー量に応じてトナーを補給するように制御されている。

転写器１５ａは、転写搬送ベルト１７を挟んで感光体ドラム１１ａの周面に対向しており、感光体ドラム１１ａの表面に担持されたトナー像を転写搬送ベルト１７上に載置された用紙の表面に転写する。
クリーナ１６は、転写工程を終了した感光体ドラム１１ａの周面に残留しているトナーを除去する。

現像ユニット１４ａは、感光体ドラム１１ａの周面に対向して回転する現像ローラ１４ａ２（図２を参照）を備えている。現像ローラ１４ａ２は、回転により表面に担持したトナーを感光体ドラム１１ａの周面に供給する。この現像ローラ１４ａ２の周速、即ち、回転速度を変化させることによって感光体ドラム１１ａの周面に対するトナーの供給量を増減することができ、トナー像の濃度を調整することができる。

画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄに設けられている露光ユニット１２ａ〜１２ｄのそれぞれには黒、シアン、マゼンタ及びイエローの各色の画像データが供給されるとともに、現像ユニット１４ａ〜１４ｄのそれぞれには黒、シアン、マゼンタ及びイエローの各色のトナーが収納されている。したがって、画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄのそれぞれにおいて用紙には黒、シアン、マゼンタ及びイエローの各色のトナー像が順に転写され、定着装置１８を通過した用紙上には各色のトナー像の減法混色によってフルカラー画像が形成される。

次に、本実施形態に係る現像ユニット１４ａの構成について図面を参照して説明する。
図２は本実施形態に係る画像形成ステーションを構成する現像ユニットの構成を示す側面断面図、図３は前記現像ユニットの構成を示す図２のＡ−Ａ矢視断面図である。

現像ユニット１４ａは、図２，図３に示すように、外装部を形成する筐体１３４の上部には現像剤を導入するためのトナー導入口１３５が開口形成され、筐体１３４内部には現像ローラ１４ａ２、第１トナー搬送ローラ１２１、第２トナー搬送ローラ１２２が配置され、該現像ローラ１４ａ２を感光体ドラム１１ａと対向させて当接または近接させた状態で画像形成装置本体に装着される。

筐体１３４は、画像形成装置本体に装着した状態で、転写する方向（転写ベルト搬送方向）に対して直角の方向（転写ベルト幅方向）に長い箱状を呈し、現像ユニット１４ａを画像形成装置本体に装着した状態で、内在する現像ローラ１４ａ２と感光体ドラム１１ａとが対向するように開口部１３６が開口形成されている。

開口部１３６は、少なくとも現像ローラ１４ａ２が感光体ドラム１１ａと対向して当接可能に現像ローラ１４ａ２の軸心方向に沿って筐体１３４の幅方向に長く開口形成されている。開口部１３６の図中下側端縁には、現像ローラ１４２ａ２に軸心方向に沿ってブレード１３７が設けられている。

ブレード１３７は、該ブレード１３７の端縁と現像ローラ１４ａ２の表面との間に所定の隙間を形成するように設けられ、この隙間より現像ローラ１４ａ２の表面に所定量のトナーを供給するようになっている。

筐体１３４内部は、隔壁体１３４ｃ１により第１トナー搬送ローラ１２１が配置される第１トナー室（トナー貯留部）１３４ａと第２トナー搬送ローラ１２２が配置される第２トナー室（トナー貯留部）１３４ｂとに分割形成されている。

第１トナー室１３４ａの底部には、図２に示すように、第１トナー搬送ローラ１２１と対向する位置にトナー濃度センサ１４ａ３が配置されている。詳しくは、トナー濃度センサ１４ａ３は、図３に示すように、第１トナー搬送ローラ１２１のトナー搬送方向下流側で筐体１３４の中央部よりも他端側１３４ｃ３寄りに設けられている。
すなわち、トナー濃度センサ１４ａ３は、第１トナー搬送ローラ１２１に供給されたトナーが充分撹拌されたところでトナー濃度の測定を行なうようになっている。

第１トナー搬送ローラ１２１及び第２トナー搬送ローラ１２２は、筐体１３４内の底部側で互いに現像ローラ１４ａ２の軸心方向に沿って平行に配置され、筐体１３４内に供給されたトナーを現像剤とともに撹拌しながら軸心方向に沿って搬送しつつ、現像ローラ１４ａ２に搬送するようになっている。現像ローラ１４ａ２は、第１トナー搬送ローラ１２１の上側で開口部１３６から露出した状態で配置されている。

第１トナー搬送ローラ１２１及び第２トナー搬送ローラ１２２は、図３に示すように、それぞれトナーを撹拌、搬送するためのスクリュー１２１ａ，１２２ａが設けられ、また、筐体１３４の他端側１３４ｃ３に設けられた駆動ギア１３４ｄ１，１３４ｄ２を介して図示しない駆動モータにより回転するようになっている。

尚、上述したようにトナーを撹拌、搬送する手段としてスクリュー１２１ａ，１２２ａに限定されるものではなく、例えば、第１および第２トナー搬送ローラ１２１，１２２にトナー搬送方向に対して傾斜した複数の撹拌板を設けたものであっても良く、同様な作用を奏し得るものであれば他の構成であっても良い。

また、第１トナー搬送ローラ１２１及び第２トナー搬送ローラ１２２は、それぞれトナー搬送方向下流側端部にトナー受け板１３４ｅ１，１３４ｅ２が設けられ、搬送されたトナーを受けるようになっている。

隔壁体１３４ｃ１は、筐体１３４内で第１トナー搬送ローラ１２１と第２トナー搬送ローラ１２２に沿って筐体幅方向に渡り形成され、筐体１３４の両側壁付近では第１トナー室１３４ａと第２トナー室１３４ｂとが連通可能にトナー室連通口１３４ｆ１，１３４ｆ２が開口形成されている。
このトナー室連通口１３４ｆ１，１３４ｆ２を通ってトナーが第１トナー室１３４ａから第２トナー室１３４ｂへ、及び第２トナー室１３４ｂから第１トナー室１３４ｂへと図中の矢印の方向に循環するようになっている。

筐体１３４上部の一端側１３４ｃ２寄りには、上方に配置されたトナー補給装置１４ａ１から供給されるトナーを導入するトナー導入口（トナー導入部）１３５が設けられている。

トナー導入口１３５は、図５に示すように、筐体１３４の一端側１３４ｃ２から他端側１３４ｃ３に向かいトナーを撹拌、搬送する第１トナー搬送ローラ１２１の一部と対向する位置（一端側１３４ｃ２寄り）に開口形成されている。
すなわち、トナーの補給位置（トナー導入口１３５）は、現像ローラ１４ａ２から遠い側の第１トナー搬送ローラ１２１のトナー搬送方向上流側よりトナーを供給するように設けられ、供給されたトナーが現像ローラ１４ａ２に到達するまでに充分撹拌され帯電するようになっている。

このように構成された現像ユニット１４ａの上側にトナー補給装置１４ａ１が配設されている。

トナー補給装置１４ａ１は、図２に示すように、主に、現像剤であるトナーを収容している略円筒状のトナーボトル（トナー収容部）２００と、該トナーボトル２００を一端部側で回動可能に支持するトナー補給部２００ａとを備え、現像ユニット１４ａに連結されるトナー補給用通路体３００を介して現像ユニット１４ａにトナーを補給するように構成されている。

次に、本実施形態に係るディジタルカラー複写機の制御系について図面を参照して説明する。
図４は本実施形態に係るディジタルカラー複写機の電気制御部の構成を示すブロック図である。

ディジタルカラー複写機は、図４に示すように、中央処理ユニット（ＣＰＵ）２１を備え、これによりシステムコントローラ２２やシステムメモリ２３を用いてＰＣＩバスで接続されたＨＤＤコントローラ２４，ホストＩ／Ｆ（ＵＳＢ、ＬＡＮ等）２６，Ｉ／Ｏコントローラ２８，イメージコントローラ３１等による各部の動作処理を統括して制御するようになっている。

ＨＤＤコントローラ２４は、ＨＤＤ２５の動作を制御するものである。
ホストＩ／Ｆ（ＵＳＢ、ＬＡＮ等）２６は、ホストコンピュータと接続されて信号のやり取り行なうようになっている。
Ｉ／Ｏコントローラ２８は、装置の表示部２９の出力処理や操作パネル等の入力部３０からの入力信号を制御するものである。

イメージコントローラ３１は、入力された画像情報を画像メモリ（トナー濃度記憶手段）３２に書き込んだり、画像処理ＬＳＩ３３によって画像処理を行なうとともに、スキャナコントローラ３４によりスキャナユニット３５を制御して画像読み込み処理を行なったり、エンジンコントローラ３６によりプリンタエンジン３７の動作制御を行なうものである。

次に、本実施形態に係るディジタルカラー複写機において、本発明に係る現像ユニット１４ａにトナーを補給するトナー補給制御を行なうための特徴的な構成について詳細に説明する。
図５は本実施形態に係るディジタルカラー複写機を構成する現像ユニットの内部に収納された現像剤の搬送及びトナー濃度検出を説明する概略図、図６は前記ディジタルカラー複写機を構成する画像メモリに記憶されたトナー濃度センサによる検出値とトナー補給地点のトナー濃度推定値の関係を示す説明図、図７は前記画像メモリに記憶されたトナー補給地点のトナー濃度推定値とトナー補給結果のトナー濃度推定値の関係を示す説明図である。

ディジタルカラー複写機は、図５に示すように、画像出力にともない消費したトナー量に応じてトナー補給装置１４ａ１からトナーを現像ユニット１４ａの画像形成幅方向の一端部より補給するようになっている（矢印Ｘ（点線））。

現像ユニット１４ａの内部の現像剤は、現像ユニット１４ａ内を画像形成幅方向の一端部側から他端部に渡り矢印Ｙ（実線）に沿って循環搬送され、その搬送される流れに沿って仮想的に複数の現像剤ブロック（１〜ｎ）に分割したものとする。

現像ユニット１４ａの内部には、現像ローラ１４ａ２の軸線に沿った画像形成幅方向の略中央の位置にトナー濃度センサ１４ａ３が配置されている。このトナー濃度センサ１４ａ３によって搬送される現像剤ブロック（１〜ｎ）毎にトナー濃度を検出するようになっている。

また、現像ユニット１４ａは、現像剤が搬送されて装置内を一巡する現像剤搬送時間が、１枚の画像形成に要する印字プロセス時間の整数倍となるようにされている。
例えば、ディジタルカラー複写機の画像出力能力を３０枚／分とした時、現像剤を一巡２２秒で搬送する場合、現像剤が一巡する間に記録用紙を１１枚出力することが可能となる。また、ディジタルカラー複写機の画像出力能力を２０枚／分とした時、現像ユニット１４ａの画像形成幅を９秒で現像剤を搬送する場合、現像剤が画像形成幅方向の一端部から他端部に渡り搬送する間に３枚出力することが可能となる。

また、ディジタルカラー複写機は、本発明に係るトナー濃度記憶手段と、トナー消費予測手段と、トナー消費予測記憶手段と、トナー濃度推定手段と、トナー補給タイミング判定手段と、トナー補給制御手段とを備えている。

トナー濃度記憶手段は、図６，図７に示すように、各現像剤ブロック（１〜ｎ）のトナー濃度（Ａ１〜Ａｎ）を現像剤ブロック毎に記憶する複数の記憶要素（メモリ）からなる。本実施形態では、この複数の記憶要素を画像メモリ３２に構成することで、画像メモリ３２をトナー濃度記憶手段として兼用している。

図中の符号Ｐａはトナー濃度センサ１４ａ３によるトナー濃度検出地点、符号Ｐｂはトナー補給装置１４ａ１によりトナーが補給されるトナー補給地点、符号Ａ１〜Ａｎはトナー濃度センサ１４ａ３によって検出される各現像剤ブロック（１〜ｎ）のトナー濃度のセンサ検出値（トナー濃度センサ検出値）、符号Ｂ１〜Ｂｎ（図示されない符号も含む）は各現像剤ブロック（１〜ｎ）に対応したトナー補給地点のトナー濃度推定値（トナー補給地点推定値）、符号Ｃ１〜Ｃｎ（図示されない符号も含む）は各現像剤ブロック（１〜ｎ）に対応したトナーを補給した後のトナー濃度推定値（トナー補給結果推定値）である。

トナー消費予測手段は、現像ユニット１４ａ内の現像剤搬送速度と印字プロセス速度に基づいて前記画像記憶手段に記憶された内のこれから印刷される画像情報から各現像剤ブロック（１〜ｎ）の現像剤が循環する一巡ごとのトナー消費量を含むトナー消費を予測する機能を有している。本実施形態では、イメージコントローラ３１に前述した機能を備えることで該イメージコントローラ３１をトナー消費予測手段として兼用している。

また、トナー消費予測手段は、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（図１３，図１４を参照）、各画像ブロックのトナー消費予想量を求め、現像ユニット１４ａ内の現像剤搬送速度と印字プロセス速度に基づいて決定される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（１〜ｎ）のトナー消費予想量を求める機能や、画像ブロックのトナー消費予想量を累計する際に、画像ブロック毎に予め定めた重みを掛ける機能を備えたものであっても良い。

トナー消費予測記憶手段は、トナー消費予測手段により予測されたトナー消費を記憶する機能を有している。本実施形態では、画像メモリ３２に前述した機能を備えることで該画像メモリ３２をトナー消費予測記憶手段として兼用している。

トナー濃度推定手段は、図６に示すように、トナー濃度センサ１４ａ３により検出された各現像剤ブロック（１〜ｎ）のトナー濃度（Ａ１〜Ａｎ）を画像メモリ３２の現像剤ブロック毎に対応する記憶要素へ書込み、トナー消費予測手段を兼ねるイメージコントローラ３１により予測された各現像剤ブロック（１〜ｎ）の予測トナー消費量に応じて画像メモリ３２の現像剤ブロック毎に対応する記憶要素に記憶されたトナー濃度を減じて、トナーが補給される個所でのトナー濃度（Ｂ１〜Ｂｎ）を推定するとともに、現像ユニット１４ａ内で現像剤が循環する次の一巡でのトナー消費に応じてトナー補給目標値を設定する機能を有している。本実施形態では、イメージコントローラ３１に前述した機能を備えることで該イメージコントローラ３１をトナー濃度推定手段として兼用している。

また、トナー濃度推定手段は、次回の画像出力時のトナー消費量に基づいてトナー補給目標値を設定する機能や、次回の画像出力時のトナー消費の推移に基づいてトナー補給目標値を設定する機能を備えたものであっても良い。

トナー補給タイミング判定手段は、現像ユニット１４ａ内の現像剤搬送速度と、前記トナー濃度記憶手段における各要素の推定されたトナー濃度と、トナー濃度推定手段により設定されたトナー補給目標値とに基づいてトナー補給装置１４ａ１によるトナー補給の開始と終了のタイミングを判定する機能を有している。本実施形態では、エンジンコントローラ３６に前述した機能を備えることで該エンジンコントローラ３６をトナー補給タイミング判定手段として兼用している。

トナー補給制御手段は、トナー補給タイミング判定手段による判定結果に基づいてトナー補給を制御する機能を有している。本実施形態では、エンジンコントローラ３６に前述した機能を備えることで該エンジンコントローラ３６をトナー補給制御手段として兼用している。

尚、ここでは、画像形成ステーション１０ａを例に挙げて説明しているが、他の画像形成ステーション１０ｂ〜１０ｄにおいても同様に対応されている。

次に、ディジタルカラー複写機のトナー補給制御を実行するための前記トナー濃度記憶手段、トナー消費予測手段、トナー消費予測記憶手段、トナー濃度推定手段、トナー補給タイミング判定手段及びトナー補給制御手段のそれぞれの手段が有する機能について、ブロック図を参照して説明する。
図８は本実施形態に係るディジタルカラー複写機のトナー補給制御を実行するための画像処理機能とトナー補給制御機能を説明するブロック図である。

本実施形態では、ディジタルカラー複写機の画像処理における動作に関連してトナー補給制御が行なわれるようになっている。
ディジタルカラー複写機の画像処理及びトナー補給制御は、図８に示すように、画像処理機能４０及びトナー補給制御機能５０に基づき行なわれる。

詳しくは、画像処理機能４０は、画像読取り機能４１，前半画像処理機能４２，画像圧縮機能４３，画像記憶機能４４，画像伸張機能４５，後半画像処理機能４６，画像回転機能４７，画像形成機能４８を備えている。

画像読取り機能４１は、スキャナコントローラ３４により制御されてスキャナ部において原稿Ｇの画像を読取る機能である。
前半画像処理機能４２は、画像処理ＬＳＩ３３により画像領域を分離する機能である。
画像圧縮機能４３は、イメージコントローラ３１により画像を圧縮する機能である。
画像記憶機能４４は、ＨＤＤ２５や画像メモリ３２に画像を書き込む機能である。
画像伸張機能４５は、イメージコントローラ３１により画像を伸張縮する機能である。
後半画像処理機能４６は、画像処理ＬＳＩ３３により中間処理や画像の拡大縮小を行なう機能である。
画像回転機能４７は、イメージコントローラ３１により画像を回転する機能である。
画像形成機能４８は、画像処理されメモリに記憶された画像データがエンジンコントローラ３６を介して送られ露光ユニット１３ａによって感光体ドラム１１ａ表面に静電潜像を形成する機能である。

トナー補給制御機能５０は、出力画像シミュレーション機能５１，面積率算出／トナー消費予測機能５２，トナー消費予測記憶機能５３，トナー補給地点のトナー濃度推定値算出機能５４，トナー補給要否判定機能５５，トナー補給制御機能５６を備えている。

出力画像シミュレーション機能５１は、イメージコントローラ３１により出力画像をシミュレーションする機能である。

面積率算出／トナー消費予測機能５２は、前記トナー消費予測手段の有する機能であって、イメージコントローラ３１により、現像ユニット１４ａ内の現像剤搬送速度と印字プロセス速度に基づいて前記画像記憶手段に記憶された中の印刷される画像情報から各現像剤ブロック（１〜ｎ）の現像剤が循環する一巡ごとのトナー消費量を含むトナー消費を予測するものである。

トナー消費予測記憶機能５３は、前記トナー消費予測記憶手段の有する機能であって、画像メモリ３２により、トナー消費予測手段により予測されたトナー消費を記憶する機能である。

トナー補給地点のトナー濃度推定値算出機能５４は、前記トナー濃度推定手段の有する機能であって、イメージコントローラ３１により、トナー濃度センサ１４ａ３により検出された各現像剤ブロック（１〜ｎ）のトナー濃度を画像メモリ３２の現像剤ブロック毎に対応する記憶要素へ書込み、トナー消費予測手段を兼ねるイメージコントローラ３１により予測された各現像剤ブロック（１〜ｎ）の予測トナー消費量に応じて画像メモリ３２の現像剤ブロック毎に対応する記憶要素に記憶されたトナー濃度を減じて、トナーが補給される個所でのトナー濃度を推定するとともに、前記現像ユニット内で現像剤が循環する次の一巡でのトナー消費に応じてトナー補給目標値を設定するものである。

トナー補給要否判定機能５５は、前記トナー補給タイミング判定手段の有する機能であって、エンジンコントローラ３６により、現像ユニット１４ａ内の現像剤搬送速度と、前記トナー濃度記憶手段における各要素の推定されたトナー濃度と、トナー濃度推定手段により設定されたトナー補給目標値とに基づいてトナー補給装置１４ａ１によるトナー補給の要否を判定するとともにトナー補給の開始と終了のタイミングを判定するものである。

トナー補給制御機能５６は、前記トナー補給制御手段の有する機能であって、エンジンコントローラ３６により、トナー補給タイミング判定手段による判定結果に基づいてトナー補給を制御する。

以上のように構成したので、本実施形態によれば、出力される画像に応じて最適なトナー補給制御を行なうことができる。
すなわち、本実施形態に係るディジタルカラー複写機では、図５に示すように、現像ユニット１４ａの内部の現像剤を仮想的に複数の現像剤ブロック（１〜ｎ）に分割することにより、現像剤の循環搬送における現像剤ブロック（１〜ｎ）の位置情報が管理されている。

これにより、現像剤ブロック（１〜ｎ）毎にトナーが消費される位置、トナー濃度を検出する位置、トナー補給される位置を関連付けられるので、印字する画像の状態によって印字する位置で消費されるトナーの消費量が違っても、印字位置に対応する現像剤ブロックのトナー状態を推定することで最適なトナー補給制御が可能となる。

現像ユニット１４ａ内の現像剤は、図６に示すように、現像剤ブロック（１〜ｎ）毎にトナー濃度センサ１４ａ３により検出されたトナー濃度センサ検出値（Ａ）とトナー消費予測手段により予測されたトナー消費予測に基づき、トナー濃度推定手段によりトナー補給地点におけるトナー濃度（以下、トナー補給地点推定値とする。）（Ｂ）を推定することができる（図中の（１）式を参照）。

なお、特定された現像剤ブロックと前後に位置する現像剤ブロックのトナー濃度やトナー消費予測の値を平均化して特定された現像剤ブロックのトナー補給地点推定値（Ｂ）を推定するようにしても良い（図中の（２）式を参照）。

さらに、図７に示すように、現像剤ブロック（１〜ｎ）毎にトナー濃度推定手段により推定されたトナー補給地点推定値（Ｂ）とトナー消費予測手段により予測されたトナー量の補給（トナー補給制御手段によるトナー補給）に基づき、トナー濃度推定手段によりトナー補給後のトナー濃度（以下、トナー補給結果推定値とする。）（Ｃ）を推定することができる（図中の（３）式を参照）。

なお、特定された現像剤ブロックと前後に位置する現像剤ブロックの推定されたトナー補給地点推定値（Ｂ）や予測されたトナー量の補給の値を平均化して特定された現像剤ブロックのトナー補給結果推定値（Ｃ）を推定するようにしても良い（図中の（４）式を参照）。

また、トナー補給結果推定値（Ｃ）を次のトナー濃度センサ検出値（Ａ）に置き換える際に、両者の差を誤差として蓄積し、その蓄積された誤差に基づいてトナー補給量を調整するようにしても良い。

以上により、本実施形態によれば、現像ユニット１４ａ内の現像剤を、現像剤の循環搬送における現像剤ブロック（１〜ｎ）毎にトナー濃度センサ１４ａ３により検出されるトナー濃度に基づき、画像の状態に応じたトナー消費を予測するとともにトナー補給地点におけるトナー濃度を推定し、これらの値に基づき、次に現像剤が一巡するときの現像剤ブロック（１〜ｎ）毎に補給するトナー量を算出してトナー補給後のトナー濃度を推定するようにしたので、現像剤ブロック（１〜ｎ）毎にトナーの消費に応じて次の印字の時の最適なトナー濃度となるようにトナーを補給することができる。
これにより、大量印刷においても常に出力された画像の濃度を均一できるので、高品位で安定した画像出力を実現できる。

加えて、画像状態が異なることでトナー消費状況が異なることについて図面を参照して説明する。
図９の（ａ）は全体的に画素数が少ない画像の印刷状況を示す説明図、（ｂ）はトナー消費予想を示す説明図、図１０の（ａ）は全体的に画素数が多い画像の印刷状況を示す説明図、（ｂ）はトナー消費予想を示す説明図、図１１の（ａ）は現像剤搬送方向の上流側の画像の画素数が多い画像の印刷状況を示す説明図、（ｂ）はトナー消費予想を示す説明図、図１２の（ａ）は現像剤搬送方向の下流側の画像の画素数が多い画像の印刷状況を示す説明図、（ｂ）はトナー消費予想を示す説明図である。

図９（ａ）に示すように、全体的に画素数が少ない画像の場合は、図９（ｂ）に示すように、次の一巡でのトナー消費予想は、緩い傾斜で現像剤搬送方向の上流側から下流側に向かい略均等にトナー濃度が低くなる。

図１０（ａ）に示すように、全体的に画素数が多い画像の場合は、図１０（ｂ）に示すように、次の一巡でのトナー消費予想は、図９の画像と比較して急な傾斜で現像剤搬送方向の上流側から下流側に向かい略均等にトナー濃度が低くなる。

図１１（ａ）に示すように、現像剤搬送方向の上流側の画像の画素数が多い画像の場合は、図１１（ｂ）に示すように、次の一巡でのトナー消費予想は、現像剤搬送方向の上流側の画素数の多い画像の部分では急な傾斜でトナー濃度が低くなり、現像剤搬送方向の下流側の画素数の少ない画像の部分では緩い傾斜でトナー濃度が低くなる。

図１２（ａ）に示すように、現像剤搬送方向の上流側の画像の画素数が少ない画像の場合は、図１２（ｂ）に示すように、次の一巡でのトナー消費予想は、現像剤搬送方向の上流側の画素数の少ない画像の部分では緩い傾斜でトナー濃度が低くなり、現像剤搬送方向の下流側の画素数の多い画像の部分では急な傾斜でトナー濃度が低くなる。

上述したようにトナー消費の予測ができるのは、露光ユニットで作られた静電潜像が、感光体ドラムの回転による一定時間の遅延の後に現像ローラで現像され、この時に現像ローラから消費されたトナーが、現像ローラの回転による一定時間の遅延の後に丁度同じ個所を撹拌搬送されている現像剤から供給されることに基づくことによる。

また、各現像剤ブロックが消費するトナーに対応する画像領域の傾きは、現像剤搬送速度と印字プロセス速度（画像が形成される速度）によって決定されるが、各現像剤ブロックが同じ傾きのどの領域の画像が対応するかは、各現像剤ブロックが搬送されるタイミングと、上記の画像データが露光されるタイミングと、各現像剤ブロックからトナーが消費されるまでの遅延と、により決定するものである。

以上のように画像の状況によってトナーの消費状態が変化しても、本発明によれば、トナー消費に応じて一定時間の遅延の後にトナーが消費された個所と同じ個所に撹拌搬送されている現像剤ブロックからトナーを供給するようにトナー補給制御をおこなうことができるので、次の現像剤が次に一巡してきた時には最適なトナー濃度にすることができる。

尚、本実施形態の変形例として図１３，図１４に示すように、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求め、現像ユニット１４ａ内の現像剤搬送速度と印字プロセス速度に基づいて決定される各画像ブロックのトナー消費予想量を累計する際に、画像ブロック毎に予め定めた重みを掛け、各現像剤ブロックのトナー消費予想量を求めるようにしても良い。このように構成することで、より容易に且つ精度よく消費予想量を求めることができる。

本実施形態に係る画像形成装置であるディジタルカラー複写機の画像形成部の構成を示す概略図である。 前記ディジタルカラー複写機の画像形成ステーションを構成する現像ユニットの構成を示す側面断面図である。 前記現像ユニットの構成を示す図２のＡ−Ａ矢視断面図である。 前記ディジタルカラー複写機の電気制御部の構成を示すブロック図である。 前記ディジタルカラー複写機を構成する現像ユニットの内部に収納された現像剤の搬送及びトナー濃度検出を説明する概略図である。 前記ディジタルカラー複写機を構成する画像メモリに記憶されたトナー濃度センサによる検出値とトナー補給地点のトナー濃度推定値の関係を示す説明図である。 前記画像メモリに記憶されたトナー補給地点のトナー濃度推定値とトナー補給結果のトナー濃度推定値の関係を示す説明図である。 前記ディジタルカラー複写機のトナー補給制御を実行するための画像処理機能とトナー補給制御機能を説明するブロック図である。 （ａ）は全体的に画素数が少ない画像の印刷状況を示す説明図、（ｂ）はトナー消費予想を示す説明図である。 （ａ）は全体的に画素数が多い画像の印刷状況を示す説明図、（ｂ）はトナー消費予想を示す説明図である。 （ａ）は現像剤搬送方向の上流側の画像の画素数が多い画像の印刷状況を示す説明図、（ｂ）はトナー消費予想を示す説明図である。 （ａ）は現像剤搬送方向の下流側の画像の画素数が多い画像の印刷状況を示す説明図、（ｂ）はトナー消費予想を示す説明図である。 出力される画像を画像ブロックに分割して印刷した一例を示す説明図である。 出力される画像を画像ブロックに分割して印刷したその他の例を示す説明図である。

符号の説明

１０ 画像形成部
１０ａ 画像形成ステーション
１３ａ 露光ユニット（露光装置）
１４ａ 現像ユニット（現像装置）
１４ａ１ トナー補給装置
１４ａ２ 現像ローラ
１４ａ３ トナー濃度センサ
４０ 画像処理機能
４１ 画像読取り機能
４２ 前半画像処理機能
４３ 画像圧縮機能
４４ 画像記憶機能
４５ 画像伸張機能
４６ 後半画像処理機能
４７ 画像回転機能
４８ 画像形成機能
５０ トナー補給制御機能
５１ 出力画像シミュレーション機能
５２ トナー消費予測機能
５３ トナー消費予測記憶機能
５４ トナー濃度推定値算出機能
５５ トナー補給要否判定機能
５６ トナー補給制御機能
１２１ 第１トナー搬送ローラ
１２２ 第２トナー搬送ローラ
１３４ 筐体
１３４ａ 第１トナー室
１３４ｂ 第２トナー室
１３４ｃ１ 隔壁体
１３４ｆ１，１３４ｆ２ トナー室連通口
１３５ トナー導入口
２００ トナーボトル
２００ａ トナー補給部
３００ トナー補給用通路体
Ｐａ トナー濃度検出地点
Ｐｂ トナー補給地点

Claims (11)

1. 静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体上の静電潜像に現像ローラを介してトナーを付着させて顕像化する現像装置と、印字される画像情報が記憶される画像記憶手段と、前記画像記憶手段に記憶された画像情報に基づいて前記像担持体に静電潜像を形成する露光装置と、前記現像装置内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検出手段と、前記トナー濃度検出手段によって得られるトナー濃度に基づいて前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置を備え、画像出力にともない消費したトナー量に応じてトナーを補給するように制御された画像形成装置において、
   前記現像装置内を循環する現像剤を仮想的に画像形成幅方向に沿って複数の現像剤ブロックに分割して各現像剤ブロックのトナー濃度を現像剤ブロック毎に記憶する複数の記憶要素からなるトナー濃度記憶手段と、
   前記現像装置内の現像剤搬送速度と印字プロセス速度に基づいて前記画像記憶手段に記憶された中の印刷される画像情報から各現像剤ブロックの現像剤が循環する一巡ごとのトナー消費量を含むトナー消費を予測するトナー消費予測手段と、
   前記トナー濃度検出手段により検出された各現像剤ブロックのトナー濃度を前記トナー濃度記憶手段の現像剤ブロック毎に対応する記憶要素へ書込み、前記トナー消費予測手段により予測された各現像剤ブロックの予測トナー消費量に応じて前記トナー濃度記憶手段の現像剤ブロック毎に対応する記憶要素に記憶されたトナー濃度を減じて、トナーが補給される個所でのトナー濃度を推定するとともに、前記現像装置内で現像剤が循環する次の一巡でのトナー消費に応じてトナー補給目標値を設定するトナー濃度推定手段と、
   前記現像装置内の現像剤搬送速度と、前記トナー濃度記憶手段における各要素の推定されたトナー濃度と、前記トナー濃度推定手段により設定されたトナー補給目標値とに基づいて前記トナー補給装置によるトナー補給の開始と終了のタイミングを判定するトナー補給タイミング判定手段と、
   前記トナー補給タイミング判定手段による判定結果に基づいてトナー補給を制御するトナー補給制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナー濃度推定手段は、次回の画像出力時のトナー消費量に基づいてトナー補給目標値を設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. 前記トナー濃度推定手段は、次回の画像出力時のトナー消費の推移に基づいてトナー補給目標値を設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。
4. 前記トナー消費量予測手段は、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求め、前記現像装置内の現像剤搬送速度と印字プロセス速度に基づいて決定される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. 前記トナー消費量予測手段は、前記画像ブロックのトナー消費予想量を累計する際に、画像ブロック毎に予め定めた重みを掛けることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記現像装置は、現像剤が装置内で搬送されて一巡する現像剤搬送時間を、１枚の画像形成に要する印字プロセス時間の整数倍にすることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
7. 前記現像装置は、内部に収容された現像剤を撹拌しながら前記現像ローラの軸線方向に沿って搬送するトナー搬送手段を備え、前記トナー補給装置からトナーを導入するトナー導入口を前記トナー搬送手段に対向する位置でトナー搬送方向上流側に設けたことを特徴とする請求項１乃至６のうちの何れか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記トナー濃度検出手段は、前記トナー搬送手段に対向する位置で前記トナー導入部よりトナー搬送方向下流側に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記像担持体上に形成された静電潜像を現像ローラから供給されたトナーにより顕像化する時に、前記像担持体が一定時間回転した後に前記現像ローラから前記像担持体に供給されて消費された分のトナーを、前記現像ローラが一定時間回転した後に該現像ローラにより消費された個所と同じ個所に搬送されている現像剤ブロックから供給することを特徴とする請求項１乃至８に記載の画像形成装置。
10. 前記像担持体上に形成された静電潜像を現像ローラから供給されたトナーにより顕像化する時に、画像領域に応じて消費されるトナー量によりトナー濃度が推移するそれぞれの現像剤ブロックが前記画像領域のどの部分に対応するかは、各現像剤ブロックが搬送されるタイミングと、前記画像領域における画像データが露光されるタイミングと、各現像剤ブロックからトナーが消費されるまでの時間差と、に基づき決定されることを特徴とする請求項１乃至９のうちの何れか一項に記載の画像形成装置。
11. 静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体上の静電潜像に現像ローラを介してトナーを付着させて顕像化する現像装置と、印字される画像情報が記憶される画像記憶手段と、前記画像記憶手段に記憶された画像情報に基づいて前記像担持体に静電潜像を形成する露光装置と、前記現像装置内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検出手段と、前記トナー濃度検出手段によって得られるトナー濃度に基づいて前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置を備え、画像出力にともない消費したトナー量に応じてトナーを補給するようにされた画像形成装置に用いるトナー補給制御用プログラムおいて、
    前記現像装置内を循環する現像剤を仮想的に画像形成幅方向に沿って複数の現像剤ブロックに分割して各現像剤ブロックのトナー濃度を現像剤ブロック毎に記憶する機能と、
    前記現像装置内の現像剤搬送速度と印字プロセス速度に基づいて前記画像記憶手段に記憶された中の印刷される画像情報から各現像剤ブロックの現像剤が循環する一巡ごとのトナー消費量を含むトナー消費を予測する機能と、
    前記トナー濃度検出手段により検出された各現像剤ブロックのトナー濃度を現像剤ブロック毎に記憶し、予測された各現像剤ブロックの予測トナー消費量に応じて現像剤ブロック毎に記憶されたトナー濃度を減じて、トナーが補給される個所でのトナー濃度を推定するとともに、前記現像装置内で現像剤が循環する次の一巡でのトナー消費に応じてトナー補給目標値を設定する機能と、
    前記現像装置内の現像剤搬送速度と、前記トナー濃度記憶手段における各要素の推定されたトナー濃度と、前記トナー濃度推定手段により設定されたトナー補給目標値とに基づいて前記トナー補給装置によるトナー補給の開始と終了のタイミングを判定する機能と、
    前記判定結果に基づいてトナー補給を制御する機能と、
    を画像形成装置を成すコンピュータに実行させることを特徴とするトナー補給制御用プログラム。

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