JP4316484B2 - 画像形成装置、トナー濃度制御方法、トナー濃度制御プログラムおよびその記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、２成分現像剤を使用する画像形成装置、トナー濃度の制御方法、トナー濃度の制御プログラムおよびその記録媒体に関するものである。

従来、複写装置やプリンター、ファクシミリ装置等の、電子写真方式の画像形成装置（印刷装置）には、感光体ドラム、帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置、定着装置等が設けられている。

このような画像形成装置では、帯電装置によって帯電させた感光体ドラムの感光面（静電潜像面）に対して、露光装置による露光を行って静電潜像を形成する。そして、形成した静電潜像を現像装置において、トナー（現像材）によって現像し、トナー像（可視像）を生成する。そして、このトナー像を、転写装置によってシート（記録材；普通紙やＯＨＰシート等の印刷媒体）に転写した後、定着装置によって定着するように設定されている。

ところで、このような画像形成装置では、現像処理に用いられるトナーの濃度が、形成する画像の品質に影響を与える。そこで、通常の画像形成装置では、常に一定濃度の画像を得るために、トナー濃度を検知し、トナー濃度が減少したときはトナーを補給してトナー濃度が適正な範囲内に入るように制御している。

例えば、特許文献１および２には、トナー濃度センサの検出結果に応じて、トナーの補給量を制御する技術が記載されている。

また、特許文献３には、印刷する画素データから求めた印字率、ページ枚数情報からトナー消費率を算出し、算出したトナー消費率に応じた補給を行う技術が記載されている。さらに、この文献には、算出したトナー消費率の累積誤差を、トナー濃度検出器出力の閾値判定により補正することが記載されている。

また、特許文献４には、画素データより求めた印字率が大きい場合、トナー濃度センサ出力が基準値になるように補給制御し、画素データより求めた印字率が小さく、トナー濃度センサ出力が濃度不足の場合、光学センサによって検出したパッチ画像の濃度が基準値以上のときには間欠トナー補給を行い、基準値以下のときは連続トナー補給を行う技術が記載されている。

また、特許文献５には、画素データより求めた印字率により、トナー濃度センサ出力の閾値を補正してトナー補給制御する技術が記載されている。
特開昭６１−２５５７５号公報（公開日：１９８６年２月４日） 特開平１０−２０７２１４号公報（公開日：１９９８年８月７日） 特開平４−３０４４８６号公報（公開日：１９９２年１０月２７日） 特開２０００−２１４６７２号公報（公開日：２０００年８月４日） 特開２００４−１５１３７５号公報（公開日：２００４年５月２７日）

しかしながら、上記特許文献１および２に記載の技術のように、トナー濃度補給センサの検出結果に基づいてトナーの補給制御を行う場合、トナー濃度を検出してから実際にトナーを補給するまでに時間がかかり、補給動作が遅れてしまうという問題がある。したがって、トナー濃度が不足しやすい。

また、上記特許文献３〜５に記載の技術のように、印刷する画素データから求めた印字率に基づいてトナー補給量を制御する場合、例えば算出した印字率に基づくトナー消費量と実際のトナー消費量との間の誤差により、トナー補給量が実際の必要量と異なる場合がある。そして、特に、トナー補給量を過供給してしまった場合、過供給されたトナーを回収するためには、印刷処理を行ってトナーを消費する以外にトナー濃度を適正化する方法がない。したがって、記録材に現像する画像の品質低下を避けられない。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、トナーの過補給を防止するとともに、時間遅れのないトナー補給を行える画像形成装置、トナー濃度の制御方法、トナー濃度の制御プログラムを提供することにある。

本発明の画像形成装置は、上記の課題を解決するために、画像データに対応する画像を、トナーとキャリヤとからなる２成分現像剤を用いて記録媒体上に現像する画像形成装置において、上記画像の現像に用いる２成分現像剤を収容する収容手段と、上記収容手段にトナーを補給するための補給手段と、上記画像データに基づいて、当該画像データに対応する画像の現像に伴うトナー消費量を算出するトナー消費量算出手段と、上記トナー消費量に補正率を乗じて補正消費量を算出する補正消費量算出手段と、上記算出した補正消費量に基づいて上記収容手段にトナーを補給する主補給を上記補給手段に行わせ、上記収容手段に収容される２成分現像剤のトナー濃度を制御するトナー濃度制御手段とを備え、上記補正消費量算出手段は、上記補正率を上記補正消費量が上記トナー消費量から上記トナー消費量と実際のトナー消費量との誤差の最大値を差し引いた値よりも小さくなるように設定することを特徴としている。

上記の構成によれば、画像データに基づいて、当該画像データに対応する画像の現像に伴うトナー消費量を算出し、算出したトナー消費量に補正率を乗じて算出した補正消費量に基づいて、収容手段へのトナーの補給を行う。このように、画像データから算出したトナー消費量に基づいてトナーの補給制御を行うことにより、実際のトナー消費に対して時間遅れの少ないトナーの補給を行うことができる。また、算出したトナー消費量に上記補正消費量が上記トナー消費量から上記トナー消費量と実際のトナー消費量との誤差の最大値を差し引いた値よりも小さくなるように設定した補正率を乗じて算出した補正消費量に基づいてトナー補給量を制御することにより、画像データから算出したトナー消費量と実際のトナー消費量との間に誤差がある場合でも、トナーの過補給が生じることを防止でき、トナー補給量を適切に制御できる。

また、上記の構成に加えて、上記収容手段内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段をさらに備え、上記トナー濃度制御手段は、上記収容手段内のトナー濃度を目標値にするために上記収容手段内に収容されるべきトナー量から、上記トナー濃度検出手段によって検出したトナー濃度に基づいて算出した上記収容手段内に含まれるトナー量と、上記補正消費量に基づいて上記収容手段に補給されるトナー量とを減算し、上記減算結果に応じた量のトナーを上記収容手段に補給する補助補給を上記補給手段に行わせる構成としてもよい。

上記の構成によれば、上記収容手段内のトナー濃度を目標値にするために上記収容手段内に収容されるべきトナー量から、上記トナー濃度検出手段によって検出したトナー濃度から算出した上記収容手段内に含まれるトナー量と、上記補正消費量に基づいて補給されるトナー量とを減算することで、補正消費率によるトナー補給（主補給）の不足分（トナー不足量）を算出する。そして、このようにトナー濃度センサの検出結果に基づいて算出されるトナー不足量を、上記主補給に加えてさらに補給（補助補給）することで、収容手段内のトナー濃度をトナー濃度の目標値に近づけ、トナー濃度を安定させることができる。

また、上記トナー濃度制御手段は、上記補助補給するトナー量を、上記補正消費量と、当該補正消費量の算出に用いた画像データに対応する画像が現像される際に、上記現像処理に用いられずに上記現像処理が行われる位置に残存したトナーが所定経路を経て上記トナー濃度検出手段の濃度検出領域に搬送されたときに検出されるトナー濃度とに基づいて算出する構成としてもよい。

上記の構成によれば、上記補助補給するトナー量に、上記主補給するトナー量が上乗せさせて補給されることを防止できる。したがって、補正消費量に基づく補給（主補給）と、トナー濃度検出結果に基づく補給（補助補給）とを併用する場合でも、トナーの過補給が生じることを確実に防止できる。

また、上記トナー濃度制御手段は、上記補正消費量に基づくトナーの主補給を、当該補正消費量の算出に用いた画像データに対応する画像が現像される際に、上記現像処理に用いられずに上記現像処理が行われる位置に残存したトナーが所定経路を経て上記補給手段によるトナー補給位置近傍に搬送されるときに行うようにしてもよい。

上記の構成によれば、画像データに対応する画像の現像を行った後、当該現像処理によるトナー消費量に応じたトナーの補給を適切なタイミングで行うことができる。

また、上記トナー消費量算出手段は、単位時間あたりのトナー消費量であるトナー消費率を算出し、上記補正消費量算出手段は、上記トナー消費率に上記補正率を掛けた補正消費率を算出するとともに、上記補正消費率を積分することにより所定時間あたりの上記補正消費量を算出する構成としてもよい。

上記の構成によれば、補正消費率の累積（積分）に基づいてトナーの補給量が制御される。このため、例えば、低印字率の画像データ（現像領域に対して、現像処理に要するトナー量が少ない画像データ）の画像形成を行う場合であっても、補正消費率の累積に基づいてトナーの補給を行うことにより、安定した補給が可能となる。

また、上記トナー濃度制御手段は、補給するトナー量に応じて、上記補給手段を間欠駆動させる構成としてもよい。

上記の構成によれば、間欠駆動によってトナーの補給量を制御するので、トナーの補給量を安定させ、制御性のよいトナー補給を行うことができる。

本発明のトナー濃度制御方法は、上記の課題を解決するために、トナーとキャリヤとからなる２成分現像剤を収容する収容手段を備え、画像データに対応する画像を、上記２成分現像剤を用いて記録媒体上に現像する画像形成装置における、上記収容手段内に収容する２成分現像剤のトナー濃度を制御するトナー濃度の制御方法であって、上記画像データに基づいて、当該画像データに対応する画像の現像に伴うトナー消費量を算出するトナー消費量算出ステップと、上記トナー消費量に補正率を乗じて補正消費量を算出する補正消費量算出ステップと、上記補正消費量に基づいて上記収容手段にトナーを補給する主補給ステップとを含み、上記補正率を上記補正消費量が上記トナー消費量から上記トナー消費量と実際のトナー消費量との誤差の最大値を差し引いた値よりも小さくなるように設定することを特徴としている。

上記の方法によれば、画像データに基づいて、当該画像データに対応する画像の現像に伴うトナー消費量を算出し、算出したトナー消費量に補正率を乗じて算出した補正消費量に基づいて、収容手段へのトナーの補給を行う。このように、画像データから算出したトナー消費量に基づいてトナーの補給制御を行うことにより、実際のトナー消費に対して時間遅れの少ないトナーの補給を行うことができる。また、算出したトナー消費量に上記補正消費量が上記トナー消費量から上記トナー消費量と実際のトナー消費量との誤差の最大値を差し引いた値よりも小さくなるように設定した補正率を乗じて算出した補正消費量に基づいてトナー補給量を制御することにより、画像データから算出したトナー消費量と実際のトナー消費量との間に誤差がある場合でも、トナーの過補給が生じることを防止でき、トナー補給量を適切に制御できる。

また、上記の方法に加えて、上記収容手段内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出ステップと、上記収容手段内のトナー濃度を目標値にするために上記収容手段内に収容されるべきトナー量から、上記トナー濃度検出手段によって検出したトナー濃度から算出した上記収容手段内に含まれるトナー量と、上記補正消費量に基づいて補給されるトナー量とを減算し、上記減算結果に応じた量のトナーを上記収容手段に補給する補助補給ステップとを含むようにしてもよい。

上記の方法によれば、上記収容手段内のトナー濃度を目標値にするために上記収容手段内に収容されるべきトナー量から、上記トナー濃度検出手段によって検出したトナー濃度から算出した上記収容手段内に含まれるトナー量と、上記補正消費量に基づいて補給されるトナー量とを減算することで、補正消費率によるトナー補給（主補給）の不足分（トナー不足量）を算出する。そして、このようにトナー濃度センサの検出結果に基づいて算出されるトナー不足量を、上記主補給に加えてさらに補給（補助補給）することで、収容手段内のトナー濃度をトナー濃度の目標値に近づけ、トナー濃度を安定させることができる。

また、上記補助補給ステップにおいて、上記補助補給するトナー量を、上記補正消費量と、当該補正消費量の算出に用いた画像データに対応する画像が現像される際に、上記現像処理に用いられずに上記現像処理が行われる位置に残存したトナーが所定経路を経て上記トナー濃度検出手段の濃度検出領域に搬送されたときに検出されるトナー濃度とに基づいて算出してもよい。

上記の方法によれば、上記補助補給するトナー量に、上記主補給するトナー量が上乗せさせて補給されることを防止できる。したがって、補正消費量に基づく補給（主補給）と、トナー濃度検出結果に基づく補給（補助補給）とを併用する場合でも、トナーの過補給が生じることを確実に防止できる。

また、上記主補給ステップにおける、上記補正消費量に基づくトナー補給を、当該補正消費量の算出に用いた画像データに対応する画像が現像される際に、上記現像処理に用いられずに上記現像処理が行われる位置に残存したトナーが所定経路を経てトナーの補給位置近傍に搬送されるときに行ってもよい。

上記の方法によれば、画像データに対応する画像の現像を行った後、当該現像処理によるトナー消費量に応じたトナーの補給を適切なタイミングで行うことができる。

また、トナー消費量算出ステップでは、単位時間あたりのトナー消費量であるトナー消費率を算出し、上記補正消費量算出ステップでは、上記トナー消費率に上記補正率を掛けた補正消費率を算出するとともに、上記補正消費率を積分することにより所定時間あたりの上記補正消費量を算出するようにしてもよい。

上記の方法によれば、補正消費率の累積（積分）に基づいてトナーの補給量が制御される。このため、例えば、低印字率の画像データ（現像領域に対して、現像処理に要するトナー量が少ない画像データ）の画像形成を行う場合であっても、補正消費率の累積に基づいてトナーの補給を行うことにより、安定した補給が可能となる。

また、上記主補給ステップ、および／または、上記補助補給ステップにおいて、上記画像形成装置に備えられ、上記収容手段にトナーを補給するための補給手段を、補給するトナー量に応じて間欠動作させるようにしてもよい。

上記の方法によれば、間欠駆動によってトナーの補給量を制御するので、トナーの補給量を安定させ、制御性のよいトナー補給を行うことができる。

本発明のトナー濃度制御プログラムは、上記したいずれかのトナー濃度制御方法を、コンピューターに実行させるためのものである。コンピューターにこれらのプログラムを読み取らせることで、本発明のトナー濃度制御方法における各ステップの処理を、そのコンピューターによって実現することが可能となる。

また、これらのプログラムをコンピューターによって読み取り可能な記録媒体に記録させておくことで、プログラムの保存・流通を容易に行えるようになる。さらに、この記録媒体を読み込ませることで、コンピューターによって、本発明のトナー濃度制御方法における各ステップの処理を実施できる。

本発明の画像形成装置は、以上のように、画像データに基づいて、当該画像データに対応する画像の現像に伴うトナー消費量を算出するトナー消費量算出手段と、上記トナー消費量に補正率を乗じて補正消費量を算出する補正消費量算出手段と、上記補給手段に、上記補正消費量に基づいてトナーを補給する主補給を行わせ、上記収容手段に収容される２成分現像剤のトナー濃度を制御するトナー濃度制御手段とを備え、上記補正消費量算出手段は、上記補正率を上記補正消費量が上記トナー消費量から上記トナー消費量と実際のトナー消費量との誤差の最大値を差し引いた値よりも小さくなるように設定する。

それゆえ、実際のトナー消費に対して時間遅れの少ないトナーの補給を行うことができる。また、画像データから算出したトナー消費量と実際のトナー消費量との間に誤差がある場合でも、トナーの過補給が生じることを防止でき、トナー補給量を適切に制御できる。

本発明のトナー濃度制御方法は、画像データに基づいて、当該画像データに対応する画像の現像に伴うトナー消費量を算出するトナー消費量算出ステップと、上記トナー消費量に補正率を乗じて補正消費量を算出する補正消費量算出ステップと、上記補正消費量に基づいて上記収容手段にトナーを補給する主補給ステップとを含み、上記補正率を上記補正消費量が上記トナー消費量から上記トナー消費量と実際のトナー消費量との誤差の最大値を差し引いた値よりも小さくなるように設定する。

それゆえ、実際のトナー消費に対して時間遅れの少ないトナーの補給を行うことができる。また、画像データから算出したトナー消費量と実際のトナー消費量との間に誤差がある場合でも、トナーの過補給が生じることを防止でき、トナー補給量を適切に制御できる。

本発明のトナー濃度制御プログラムは、上記したいずれかのトナー濃度制御方法を、コンピューターに実行させるためのものである。コンピューターにこれらのプログラムを読み取らせることで、本発明のトナー濃度制御方法における各ステップの処理を、そのコンピューターによって実現することが可能となる。

また、これらのプログラムをコンピューターによって読み取り可能な記録媒体に記録させておくことで、プログラムの保存・流通を容易に行えるようになる。さらに、この記録媒体を読み込ませることで、コンピューターによって、本発明のトナー濃度制御方法における各ステップの処理を実施できる。

本発明の一実施形態について図に基づいて説明する。図２は、本実施形態にかかる画像形成装置である複写機３０の概略構成を示す断面図である。この複写機３０は、トナーとキャリヤ（磁性キャリヤ）とを混合してなる現像剤（２成分現像剤）を用いる現像装置１０を備えている。

（複写機３０の構成）
複写機３０は複写機，プリンターおよびファクシミリ装置としての機能を有するものであり、スキャナ部３１、通信部３４、レーザープリンター部３２を備えている。

スキャナ部３１は透明ガラスからなる原稿載置台３５、原稿載置台３５上へ自動的に原稿を供給搬送するための両面対応自動原稿送り装置（ＲＡＤＦ；Recirculating Automatic Document Feeder）３６、及び原稿載置台３５上に載置された原稿の画像を走査して読み取るための原稿画像読み取りユニット、すなわちスキャナユニット４０から構成されている。そして、このスキャナ部３１にて読み取られた原稿画像は、画像データとして後述する画像データ入力部へと送られ、画像データに対して所定の画像処理が施される。

ＲＡＤＦ３６は、所定の原稿トレイ（図示せず）上に複数枚の原稿を一度にセットしておき、セットされた原稿を１枚ずつ自動的に原稿載置台３５上へ給送する装置である。そして、スキャナユニット４０による原稿画像の読み取りが行われた後、所定の取り出し位置にまで搬出する機能を有している。

また、ＲＡＤＦ３６は、両面自動原稿送り装置としての機能を有している。すなわち、ＲＡＤＦ３６は、片面の読み取りに用いる片面用搬送路に加えて、両面の読み取りに使用する両面用搬送路、搬送路を切り換えるためのガイド、各搬送路における原稿の状態を把握（確認）・管理するためのセンサ群および制御部等（全て図示せず）を有している。これにより、スキャナユニット４０による原稿画像の読み取り後、原稿を裏返し、再び原稿載置台３５に搬送することが可能となっている。

そして、ＲＡＤＦ３６は、ユーザ（オペレータ）によって入力される選択指示に応じて、原稿の片面読み取りあるいは両面読み取りのいずれかを実行するように設定されている。

スキャナユニット４０は、原稿載置台３５上に搬送された原稿の画像を、１ライン毎に読み取る原稿画像読み取りユニットである。そして、図２に示すように、第１走査ユニット４０ａ，第２走査ユニット４０ｂ，光学レンズ４３およびＣＣＤ４４を有している。

第１走査ユニット４０ａは、原稿載置台３５に沿って左から右へと一定速度Ｖで移動しながら原稿を露光するものである。そして、図２に示すように、光を照射するためのランプリフレクターアセンブリ４１と、原稿からの反射光を第２走査ユニット４０ｂに導く第１の反射ミラー４２ａとを有している。

第２走査ユニット４０ｂは、第１走査ユニット４０ａに追随してＶ／２の速度で移動するようになっている。そして、第１の反射ミラー４２ａに反射される光を光学レンズ４３およびＣＣＤ４４の方向へ導くための、第２・第３の反射ミラー４２ｂ・４２ｃを備えている。

光学レンズ４３は、この第３の反射ミラー４２ｃに反射される光を、ＣＣＤ４４上で結像させるものである。

ＣＣＤ（光電変換素子）４４は、光学レンズ４３によって結像された光を、電気信号（電気的画像信号）に変換するためのものである。このＣＣＤ４４によって得られたアナログの電気信号は、ＣＣＤ４４を備えたＣＣＤボード（図示せず）によってデジタル信号の画像データに変換される。そして、この画像データは、画像処理部において各種の画像処理が施された後にメモリに記憶される（図示せず）。そして、複写機３０のメインＣＰＵ（図示せず）の出力指示に応じて、レーザープリンター部３２に伝達されるように設定されている。

このように、スキャナ部３１は、上記ＲＡＤＦ３６とスキャナユニット４０との互いに関連した動作により、原稿載置台３５上に読み取るべき原稿を順次載置させながら、原稿載置台３５の下面に沿ってスキャナユニット４０を移動させて原稿画像を読み取るように構成されている。

通信部３４は、無線通信あるいは有線通信によって、パーソナルコンピュータＰＣやファクシミリ装置ＦＡＸなどの外部装置と通信を行うものである。これにより、例えばスキャナ部３１によって読み取った画像データを外部に送信したり、あるいは、外部機器から受信したデータに基づく画像をレーザープリンター部３２によってシート（記録材、記録媒体）上に形成したりできるようになっている。

レーザープリンター部３２は、画像データに基づいてシートに画像を形成するためのものである。そして、図２に示すように、レーザー書き込みユニット４６、電子写真プロセス部４７およびシート搬送機構５０を備えている。

レーザー書き込みユニット４６は、スキャナ部３１（スキャナユニット４０）によって読み取られた画像データや、外部装置から受信した画像データに基づいて、電子写真プロセス部４７における感光体ドラム（潜像保持体）４８にレーザー光を照射し、静電潜像を形成するものである。そして、半導体レーザー光源，レーザー光を等角速度で偏向するポリゴンミラーおよびｆ−θレンズを有している（全て図示せず）。ここで、ｆ−θレンズは、ポリゴンミラーによって偏向されたレーザー光を、感光体ドラム４８の表面において、等角速度で偏向されるように補正するものである。

電子写真プロセス部４７は、感光体ドラム４８と、その周囲に設けられた帯電器１２，現像装置（現像器）１０，転写器１４,剥離器（図示せず），クリーニング器１３および除電器（図示せず）とを備えている。

帯電器１２は、感光体ドラム４８上にレーザー書き込みユニット４６によって静電潜像を形成させるために、感光体ドラム４８の表面を均一に帯電させる。

現像装置１０は、レーザー書き込みユニット４６によって形成された感光体ドラム４８上の静電潜像を現像してトナー像を生成する。なお、現像装置１０の詳細については後述する。

転写器１４は、現像装置１０によって生成したトナー像をシート（記録媒体）に対して静電転写する。

シート搬送機構５０は、図２に示すように、搬送部３３、カセット給紙装置５１〜５４、定着器４９、用紙反転部５５、再供給経路５６、排紙ローラ５７を備えており、電子写真プロセス部４７にシートを供給するとともに、シートに転写された画像を定着させ、さらに、シートを外部に排出する機能を有している。

搬送部３３は、電子写真プロセス部４７における所定の転写位置（転写器が配置されている位置）にシートを搬送するためのものである。

カセット給紙装置５１〜５４は、転写にかかるシートを蓄積しておくとともに、転写時に、シートを搬送部３３に送り込むためのものである。

定着器４９は、シートに転写されたトナー像を定着させるものである。

用紙反転部５５は、用紙反転部２３は、搬送されてきた用紙の表裏を反転して排出（スイッチバック）するものである。

再供給経路５６は、トナー像の定着後、シートの裏面に画像を形成するために、シートを搬送部３３に再供給するための経路である。

排紙ローラ５７は、搬送されてきたシートを後処理装置（図示せず）に排出するためのものである。

（現像装置１０の構成）
次に、現像装置１０の構成について説明する。図３は、現像装置１０の構成を示す断面図である。この図に示すように、現像装置１０は、現像ローラ（現像剤担持体）１、撹拌ローラ２，３、現像槽４、ドクターブレード５、トナー補給槽７、トナーカートリッジ７ａを備えている。

現像槽４は、トナー（現像剤）を収容するための収容槽（トナー槽）であり、現像槽４内には、現像ローラ１、撹拌ローラ２，３、ドクターブレード５が備えられている。また、現像槽４における撹拌ローラ２と対向する位置には、トナー濃度センサ（透磁率センサ）１００が備えられている。また、現像槽４には、開口部６が設けられており、この開口部６を介してトナー補給槽７から現像剤が供給されるようになっている。

現像ローラ１は、現像槽４の開口部から一部が露出し、この露出した部分が感光体ドラム４８と対向するように設けられた、円筒状の回転ローラであり、現像槽４内に収容されているトナーを担持して上記露出部における感光体ドラム４８との対向部に搬送するものである。これにより、感光体ドラム４８上に形成された静電潜像に、トナーを付着させることができ、この静電潜像を現像してトナー像を形成することができる。なお、図３に示した矢印Ａ，Ｂはそれぞれ、感光体ドラム４８，現像ローラ１の回転方向を示している。

ドクターブレード５は、現像槽４における現像ローラ１と感光体ドラム４８とのニップ部よりも上流側に備えられ、現像ローラ１とドクターブレード５の先端とのギャップであるドクターギャップＤｇを規定し、現像ローラ１に付着したトナーの一部を穂切するものである。

トナー濃度センサ１００は、現像槽４における撹拌ローラ２と対向する位置に備えられ、トナー濃度を検出するものである。図４は、トナー濃度センサ１００の概略構成を示すブロック図である。この図に示すように、トナー濃度センサ１００は、一次コイル１０２、検知コイル１０３、基準コイル１０４、位相比較回路１０５、平滑回路１０６を備えている。

一次コイル１０２の両端は、交流電源１０１に接続されている。また、一次コイル１０２の一方の端部は、位相比較回路１０５に接続されている。

一次コイルの二次側には、略同じ巻き数で逆極性の２個のコイルが直列に巻かれている。この２個のコイルの一方が基準コイル１０４、他方が検知コイル１０３である。

一次コイル１０２および基準コイル１０４の近くには高透磁率のねじコア１０７が磁心として働くように挿入されている。このねじコア１０７の位置を調整することにより、一次コイル１０２と基準コイル１０４との間のインダクタンスを調整することができる。

一次コイル１０２および検知コイル１０３の近く（図４の領域Ｔ、図３におけるトナー濃度センサ１００と撹拌ローラ２との間の領域）には、測定されるべきトナー（現像剤）が流れており、その現像剤が磁心として働いて一次コイル１０２と検知コイル１０３との間のインダクタンスを変化させる。このインダクタンスの大きさは、磁心として働いている現像剤あるいは磁性キャリヤの磁粉量によって決まるので、検知コイル１０３の出力電圧によって磁粉量すなわちトナー濃度を測定できる。

基準コイル１０４と検知コイル１０３とは略同じ巻き数であり、極性は逆極性である。また、基準コイル１０４と検知コイル１０３とは、直列に結ばれているので、その出力としては両コイルの差が取り出せる。位相比較回路１０５では、一次コイル１０２へ供給される交流電圧と二次側のコイルである基準コイル１０４および検知コイル１０３の出力との排他的論理和をとる。その後、その出力信号を平滑回路１０６で平滑化して直流電圧として取り出す。そして、詳細は後述するが、現像装置１０では、この出力電圧を用いてトナー（現像剤）の補給量の制御に用いられるようになっている。

撹拌ローラ２，３は、現像槽４内の現像剤を撹拌することで、現像剤を微小に帯電させるものである。なお、図３に示した矢印Ｃは、撹拌ローラ２の回転方向を示している。

トナー補給槽７には、図３に示したように、開口部が設けられており、この開口部と現像槽４に設けられた開口部６とを介して、トナー補給槽７内のトナーが現像槽４に供給されるようになっている。より詳細には、トナー補給槽７の上記開口部付近には、補給ローラ８が備えられており、後述するトナー濃度制御系６０が、補給ローラ８を回転駆動させるための補給ローラ駆動モータの回転を制御することで、現像槽４に補給するトナーの量が制御される。なお、トナー補給槽７には、上記開口部とは異なる開口部がさらに設けられており、この開口部を介して、トナー補給槽７に対して交換可能に取り付けられるトナーカートリッジ７ａからトナーが必要に応じて補給されるようになっている。また、トナー補給槽７内には、トナー（現像剤）を撹拌するための撹拌部材９が備えられている。

（トナー濃度制御系６０の構成）
図５は、複写機３０におけるトナー濃度制御系６０の構成を示すブロック図である。この図に示すように、トナー濃度制御系６０は、制御部６１、画像データ入力部６２、面積率算出部６３、トナー消費率算出部６４、補正消費率算出部６５、主補給タイミング制御部６６、主補給不足量算出部６７、主補給基準比較部６８、主補給量制御部６９、補給ローラ主駆動部７０、トナー供給率算出部７１、補助補給タイミング制御部７２、トナー濃度検出部７３、補助補給量算出部７４、補助補給量制御部７５、補給ローラ補助駆動部７６を備えている。また、トナー濃度制御系６０には、ＲＯＭ８０、ＲＡＭ８１、補給ローラ駆動モータＭが接続されている。

制御部（ＣＰＵ）６１は、トナー濃度制御系６０の全ての動作を制御するトナー濃度制御系６０の中枢部である。また、ＲＯＭ８０にはトナー濃度制御等のプログラムが記憶されており、制御部６１は、ＲＯＭ８０に記憶されたプログラムを読み込んで実行することで、トナー濃度制御系６０の各部の動作を制御する。なお、制御部６１は、複写機３０のメインＣＰＵの一部であってもよい。

ＲＡＭ８１は、基準値記憶部８１ａ、トナー濃度目標値記憶部８１ｂを含んでいる。基準値記憶部８１ａは、画像データから算出したトナー消費率に基づくトナーの補給を行うか否かを判断するための基準値を記憶する。トナー濃度目標値記憶部８１ｂは、トナー濃度の目標値を記憶する。

なお、基準値記憶部８１ａに記憶する基準値、および、トナー濃度目標値記憶部８１ｂに記憶するトナー濃度の目標値は、例えばＲＯＭ８０に予め記憶されていてもよく、あるいは、図示しない入力手段を介してユーザが設定してもよい。

また、制御部６１が、ＲＯＭ８０から読み込んだプログラム等の情報や、トナー濃度センサ１００の出力電圧に基づくトナー濃度の情報などを、ＲＡＭ８１に一時記憶するようにしてもよい。

画像データ入力部６２には、スキャナ部３１によって読み取った画像や通信部３４を介して外部機器から受信した画像データに対して、所定の画像処理を施された画像データが入力される。なお、所定の画像処理とは、例えば、それ以降の画像処理に対する前処理、画像調整における入力ガンマ補正、変換、領域分離処理、文字領域、網点写真領域等の領域判定処理、領域ごとに領域判定結果を示す識別信号を付加する領域分離処理、ＲＧＢの画像信号をＣＭＹＫ（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の画像信号に変換する色補正処理、変倍処理、空間フィルタ処理、中間調ガンマ特性の補正処理、などである。そして、画像データ入力部６２は、入力された画像データを面積率算出部６３に出力する。

面積率算出部６３は、画像データ入力部６２から入力された画像データ（画像信号、多値画像）に対して、ピクセル（画素）単位で重み付け係数を掛け合わせながらピクセルカウントを行い、ピクセルカウントの積算値と画像形成領域の面積との比率である面積率を算出する。

ここで、面積率を算出する処理について、より詳細に説明する。なお、以下に述べる処理は、カラー画像を形成する場合には各色について（例えば入力されるＣＭＹＫ信号ごとに）、それぞれ行われるものとする。

図６は、面積率算出部６３の構成を示すブロック図である。この図に示すように、面積率算出部６３は、カウント手段９１、重み付け演算手段９２、重み付け係数テーブル９３、積算手段９４、面積率算出手段９５を備えている。

カウント手段９１は、入力された多値画像（例えば、１６階調、２５６階調等の多階調の画像）をピクセルごとにカウントする。つまり、多値画像を構成するピクセルごとの入力信号値（階調）をカウントする。例えば、入力信号値が０〜１５の値をとる１６階調の場合には、０〜１５をカウントする。

重み付け演算手段９２は、カウント手段９１によりピクセルをカウントする際にピクセルごとに重み付けを行う。具体的には、重み付け演算手段９２は、ピクセルごとの入力信号値に対応する重み付け係数を重み付け係数テーブル９３から取得して、入力信号値に取得した重み付け係数を掛け合わせる。重み付け係数テーブル９３には、重み付け演算手段９２により重み付けを行う際に入力信号値ごとに対応する重み付け係数が格納されている。このように、ピクセルカウント部９０では、カウント手段９１、重み付け演算手段９２、重み付け係数テーブル９３によりピクセルごとのピクセルカウントが行われる。なお、重み付け係数テーブル９３に格納される入力信号値ごとの各重み付け係数は、必ずしも一定値でなくてもよく、例えば、複写機３０の機差や経年変化に伴うトナー消費特性の変化などに応じて、算出するトナー消費量と実際のトナー消費量との誤差が少なくなるように、書き換え可能な構成としてもよい。

次に、ピクセルごとに行われたピクセルカウントの積算が積算手段９４により行われる。つまり、積算手段９４は、重み付け演算手段９２による入力信号値に重み付け係数を掛け合わせたピクセルごとの演算値を、入力された多値画像の全てのピクセルについて積算する。

その後、面積率算出手段９５が、積算手段９４の積算結果（ピクセルカウントの積算値）の合計と画像表示領域の面積との比（面積率）を算出する。

トナー消費率算出部６４は、面積率算出部６３が算出した面積率からトナー消費率、すなわち単位時間当たりのトナー消費量を算出する。

補正消費率算出部６５は、トナー消費率算出部６４が算出したトナー消費率を、算出結果よりも小さい値に補正する。この際、トナー消費率算出部６４によって算出したトナー消費率と実際のトナー消費率との誤差を考慮した場合に、補正後のトナー消費率が、実際のトナー消費率よりも必ず小さくなるように補正する。すなわち、補正後のトナー消費率が、トナー消費率算出部６４によって算出したトナー消費率から、トナー消費率算出部６４によって算出したトナー消費率と実際のトナー消費率との誤差の最大値を差し引いた値よりも小さくなるように補正する。これにより、トナーの過補給が生じることを確実に防止できる。

主補給タイミング制御部（遅延回路）６６は、補正消費率算出部６５から入力された補正後のトナー消費率（補正消費率）を、所定時間（遅延時間ｔ１）だけ遅延させて主補給不足量算出部６７に出力する。なお、遅延時間ｔ１は、補正消費率算出部６５において画像データに基づく補正消費率を算出した後、当該補正消費率の算出に用いた画像データに対応する画像の現像処理が現像ローラ１と感光体ドラム４８との間で行われ、当該現像処理後に現像ローラ１上に残存したトナーが現像槽４に回収され、撹拌ローラ２，３によって補給ローラ８の近傍に移動するまでの時間に設定されている。

主補給不足量算出部（減算処理部、積分処理部）６７は、主補給タイミング制御部６６から入力された補正消費率から、上記遅延時間ｔ１の期間中に供給されるトナーの単位時間当たりの供給量（トナー供給率）を減算し、その減算結果を積分することで、トナー不足量を算出する。なお、トナー供給率は、トナー供給率算出部７１が、補給ローラ駆動モータＭへの駆動信号に基づいて算出し、主補給不足量算出部６７に出力（フィードバック）する。

主補給基準比較部６８は、主補給不足量算出部６７が算出したトナー不足量から、ＲＡＭ８１に記憶されている基準値を減算してトナー補給量（主補給量）を算出し、算出した主補給量を主補給量制御部６９に出力する。

主補給量制御部６９は、主補給基準比較部６８から入力された主補給量が所定値以上の場合、補給ローラ主駆動部７０に補給ローラ駆動モータＭを駆動させるための駆動信号を供給し、主補給基準比較部６８から入力された信号が所定値未満の場合、補給ローラ主駆動部７０に補給ローラ駆動モータＭを停止させるための停止信号を供給する。すなわち、主補給不足量算出部６７が算出したトナー量が、ＲＡＭ８１内の基準値記憶部８１ａに記憶されている基準値よりも大きい場合には補給ローラ駆動モータＭを駆動させ、主補給不足量算出部６７が算出したトナー量が、ＲＡＭ８１に記憶されている基準値よりも小さい場合には補給ローラ駆動モータＭを停止させる。

なお、主補給量制御部６９は、例えば、トリガパルスが入力されると、一定時間幅のパルスを出力するモノステーブル（単安定）マルチバイブレータで構成され、補給すべきトナー量に応じたタイミングで間欠駆動される。なお、主補給制御部６９はモノステーブルマルチバイブレータに限るものではなく、例えば補給ローラ駆動モータＭの回転数を制御することによってトナー補給量を制御する構成としてもよい。ただし、主補給量制御部６９としてモノステーブルマルチバイブレータを用いる場合には、例えば補給ローラ駆動モータＭの回転数を制御する場合に比べて、トナー補給量をより正確に安定して制御できる。

補給ローラ主駆動部７０は、主補給量制御部６９から駆動信号を受けている間、補給ローラ８の回転駆動源である補給ローラ駆動モータＭを駆動（間欠駆動）する。これにより、補給ローラ８が回転駆動され、トナー補給槽７内のトナーが現像槽４に補給される。

トナー濃度検出部７３は、トナー濃度センサ１００の出力信号に基づいて、現像槽４内のトナー濃度を検出し、検出結果を補助補給量算出部７４に出力する。

補助補給量算出部７４には、トナー濃度検出部７３からのトナー濃度検出値と、ＲＡＭ８１内のトナー濃度目標値記憶部８１ｂに記憶されているトナー濃度目標値と、補助補給タイミング制御部７２を介して、補正消費率算出部６５によって補正された後のトナー消費率（補正消費率）とが入力される。そして、補助補給量算出部７４は、現像槽４内のトナー濃度をトナー濃度目標値にするために現像槽４内に含まれているべきトナー量（トナー目標量）から、上記トナー濃度検出値から算出した現像槽４内に含まれているトナー量と、補助補給タイミング制御部７２を介して入力される補正消費率とを減算し、減算結果を積分する。これにより、画像データから算出したトナー消費率に基づくトナー補給量（主補給量）を補給した後、現像槽４内のトナー濃度をトナー濃度目標値にするために不足するトナー量が、トナー濃度検出結果に基づいて算出される。

なお、補助補給タイミング制御部７２から補助補給量算出部７４に入力される補正消費率は、補正消費率算出部６５によって算出された後、補助補給タイミング制御部（遅延回路）７２によって遅延時間ｔ２だけ遅延されて補助補給量算出部７４に入力される。ここで、遅延時間ｔ２は、補正消費率算出部６５において補正消費率を算出した後、当該補正消費率の算出に用いた画像データに対応する画像の現像処理が現像ローラ１と感光体ドラム４８との間で行われ、当該現像処理後に現像ローラ１上に残存したトナーが現像槽４に回収され、撹拌ローラ２によってトナー濃度センサ１００の濃度検出領域に移動するまでの時間に設定されている。

補助補給量制御部７５は、補助補給量算出部７４から入力された信号に基づいて補給ローラ補助駆動部７６に補給ローラ駆動モータＭを駆動させるための駆動信号または停止させるための停止信号を供給する。すなわち、補助補給量算出部７４が算出したトナー補給量（補助補給量）のトナーを現像槽４に補給するように、補給ローラ駆動モータＭを駆動させる。なお、補助補給量制御部７５は、例えば、トリガパルスが入力されると、一定時間幅のパルスを出力するモノステーブルマルチバイブレータで構成され、補給すべきトナー量に応じたタイミングで間欠駆動される。なお、補助補給制御部７５はモノステーブルマルチバイブレータに限るものではなく、例えば補給ローラ駆動モータＭの回転数を制御することによってトナー補給量を制御する構成としてもよい。ただし、補助補給量制御部７５としてモノステーブルマルチバイブレータを用いる場合には、例えば補給ローラ駆動モータＭの回転数を制御する場合に比べて、トナー補給量をより正確に安定して制御できる。

補給ローラ補助駆動部７６は、補助補給量制御部７５から駆動信号を受けている間、補給ローラ８の回転駆動源である補給ローラ駆動モータＭを駆動する。これにより、補給ローラ８がトナー補給槽７内のトナーを現像槽４に供給するようになっている。

（トナー濃度制御系６０の動作）
トナー濃度制御系６０の動作について説明する。図１は、トナー濃度制御系６０によるトナー濃度制御動作の流れを示すフロー図である。

画像データ入力部６２に画像データの入力を受け付けると（ステップＳ１）、制御部６１は、面積率算出部６３に形成する画像の面積率を算出させる（ステップＳ２）。すなわち、入力された多値画像の入力信号値を重み付け係数テーブル９３に記憶されている重み付け係数に基づいてピクセルごとに重み付けしてカウント（ピクセルカウント）し、ピクセルカウントを積算し、積算値の合計と画像形成領域の面積との比（面積率）を算出する。

そして、制御部６１は、このように算出した面積率に基づいて、トナー消費率算出部６４にトナー消費率を算出させる（ステップＳ３）。

さらに、制御部６１は、補正消費率算出部６５にトナー消費率を所定の割合で減じた（１未満の所定の補正率を乗じた）補正消費率を算出させる（ステップＳ４）。この際、補正後のトナー消費率が、トナー消費率算出部６４によって算出したトナー消費率から、トナー消費率算出部６４によって算出したトナー消費率と実際のトナー消費率との誤差の最大値を差し引いた値よりも小さくなるように補正する。

例えば、トナー消費率算出部６４によって算出したトナー消費率と実際のトナー消費率との誤差の最大値が±２０％である場合、算出したトナー消費率に対して８０％以下の値を補正後のトナー消費率（補正消費率）に設定する。なお、この場合、過補給をより確実に防止するために、補正消費率を、例えば、算出したトナー消費率に対して８０％の値よりも小さい値（例えば７０％）に設定してもよい。また、例えばトナー消費率算出部６４によって算出したトナー消費率と実際のトナー消費率との誤差の最大値が±５％である場合には、算出したトナー消費率に対して９５％以下（例えば９０％）の値を補正消費率に設定すればよい。

その後、制御部６１は、主補給不足量算出部６７に、ステップＳ４で算出した補正消費率と、後述するステップＳ１４で算出するトナー供給率とを減算させ、減算結果を積分させる（ステップＳ５）。

より詳細には、制御部６１は、補正消費率算出部６５に算出させた補正消費率を、主補給タイミング制御部６６によって所定時間（遅延時間ｔ１）だけ遅延させて主補給不足量算出部６７に出力させる。ここで、遅延時間ｔ１は、補正消費率算出部６５において補正消費率を算出した後、当該補正消費率の算出に用いた画像データに対応する画像の現像処理が現像ローラ１と感光体ドラム４８との間で行われ、当該現像処理後に現像ローラ１上に残存したトナーが現像槽４に回収され、撹拌ローラ２，３によって補給ローラ８の近傍に移動するまでの時間に設定する。

また、制御部６１は、上記遅延時間ｔ１の期間中に、補給されたトナーの単位時間当たりの補給量（トナー供給率）をトナー供給率算出部７１に算出させ、主補給不足量算出部６７に出力させる。

そして、制御部６１は、主補給不足量算出部６７に、遅延時間ｔ１だけ遅延して入力された補正消費率から、当該遅延時間ｔ１に対応する期間中に補給され他トナーのトナー供給率を減算させ、さらに、その減算結果を積分させる。

その後、制御部６１は、主補給基準比較部６８に、ステップＳ５の積分結果から、ＲＡＭ８１内の基準値記憶部８１ａに記憶されている基準値を減算させ、画像データから算出したトナー消費率（補正消費率）に基づくトナー補給量（主補給量）を算出させる（ステップＳ６）。

そして、制御部６１は、主補給量制御部６９に、ステップＳ６で算出した主補給量が、所定量以上であるか否かを判断させる（ステップＳ７）。

ここで、ステップＳ６で算出した主補給量が所定量以上である場合、制御部６１は、主補給量制御部６９から補給ローラ主駆動部７０に、補給ローラ駆動モータＭを駆動させる駆動信号を出力させる（ステップＳ８）。また、ステップＳ６で算出した主補給量が所定量未満である場合、制御部６１は、主補給量制御部６９から補給ローラ主駆動部７０に、補給ローラ駆動モータＭを停止させる停止信号を出力させる（ステップＳ９）。

また、トナー濃度の制御処理を行っている期間中、制御部６１は、トナー濃度検出部７３に、現像槽４内のトナー濃度を検出させている（ステップＳ１０）。つまり、上記ステップＳ１〜Ｓ９の処理に並行して、トナー濃度センサ１００からの出力信号がトナー濃度検出部７３に入力されており、制御部６１は、トナー濃度検出部７３に、トナー濃度センサ１００からの出力信号に基づいてトナー濃度の検出処理を行わせている。また、制御部６１は、トナー濃度の検出結果をトナー濃度検出部７３から補助補給量算出部７４に出力させる。

そして、制御部６１は、補助補給量算出部７４に、現像槽４内のトナー濃度をトナー濃度目標値にするために現像槽４内に含まれているべきトナー量（トナー目標量）から、上記トナー濃度検出値から算出した現像槽４内に含まれているトナー量と、補助補給タイミング制御部７２を介して入力される補正消費率とを減算させる（ステップＳ１１）。

なお、制御部６１は、補正消費率算出部６５に算出させた補正消費率を、補助補給タイミング制御部７２によって所定時間（遅延時間ｔ２）だけ遅延させて補助補給量算出部７４に出力させる。ここで、遅延時間ｔ２は、補正消費率算出部６５において補正消費率を算出した後、当該補正消費率の算出に用いた画像データに対応する画像の現像処理が現像ローラ１と感光体ドラム４８との間で行われ、当該現像処理後に現像ローラ１上に残存したトナーが現像槽４に回収され、撹拌ローラ２によってトナー濃度センサ１００の濃度検出領域に移動するまでの時間に設定する。

さらに、制御部６１は、補助補給量算出部７４に、ステップ１１の減算結果を積分させ、補助補給量を算出させる（ステップＳ１２）。

その後、制御部６１は、補助補給量制御部７５に、ステップＳ１２で算出した補助補給量が、所定量以上であるか否かを判断させる（ステップＳ１３）。

そして、ステップＳ１２で算出した補助補給量が所定量以上である場合、制御部６１は、補助補給量制御部７５から補給ローラ補助駆動部７６に、補給ローラ駆動モータＭを駆動させる駆動信号を出力させる（ステップＳ１４）。また、ステップＳ１２で算出した補助補給量が所定量未満である場合、制御部６１は、補助補給量制御部７５から補給ローラ補助駆動部７６に、補給ローラ駆動モータＭを停止させる停止信号を出力させる（ステップＳ１５）。

また、制御部６１は、トナー供給率算出部７１に、上記遅延時間ｔ１の期間中におけるトナー供給率を算出させ、主補給不足量算出部６７に出力させる（ステップＳ１６）。

より詳細には、制御部６１は、上記した遅延時間ｔ１の期間中に、現像槽４に補給されたトナーの単位時間当たりの補給量（トナー供給率）をトナー供給率算出部７１に算出させ、主補給不足量算出部６７に出力（フィードバック）させる。

その後、制御部６１は、トナー濃度制御処理を継続するか否かを判断する（ステップＳ１７）。そして、トナー濃度制御処理を継続する場合には、ステップＳ１からの処理を再び行い、トナー濃度制御処理を終了する場合には、トナー濃度制御系６０の動作を停止させ、処理を終了する。

以上のように、本実施形態では、画像データから算出したトナー消費率に基づいて、トナーの補給（主補給）を行う。したがって、現像処理に伴うトナーの消費に対して、時間遅れの少ないトナーの補給を行うことができる。

また、本実施形態では、トナー消費率算出部６４によって画像データから算出したトナー消費率を、当該トナー消費率から、当該トナー消費率と実際のトナー消費率との誤差の最大値を減算した値よりも小さくなるように補正する。これにより、算出したトナー消費率と実際のトナー消費率との誤差によってトナーの過補給が生じることを確実に防止できる。

また、本実施形態では、画像データから算出したトナー消費率を減じた（所定の補正率を掛けた）補正消費率に基づいてトナー補給（主補給）を行うとともに、この主補給を行った後のトナー不足量を、トナー濃度センサの検出結果に基づいて算出して補給（補助補給）する。すなわち、現像槽４内のトナー濃度をトナー濃度目標値にするために現像槽４内に含まれているべきトナー量（トナー目標量）から、トナー濃度センサの検出結果に基づいて算出した現像槽４内のトナー量と、補正消費率算出部６５によって算出された補正消費率とを減算し、補正消費率に基づくトナーの補給（主補給）を行った後のトナー目標量に対する不足トナー濃度を算出する。そして、算出した不足トナー量に基づいてトナーの補給（補助補給）を行う。

これにより、画像データから算出したトナー消費率に基づいてトナー補給（主補給）を行うことで、遅れのない補給を行うことができる。また、トナー消費率に所定の補正率を掛けた補正消費率に基づいてトナー補給（主補給）を行うことで、トナーの過補給を防止できる。また、補正消費率によるトナー補給量の不足分（トナー不足量）を、トナー濃度センサの検出結果に基づいて補給（補助補給）することで、現像槽４内のトナー濃度をトナー濃度目標値に近づけ、トナー濃度を安定させることができる。

また、本実施形態では、画像データから算出したトナー消費率（補正消費率）に基づくトナーの補給（主補給）を、補正消費率算出部６５において補正消費率を算出した後、遅延時間ｔ１、すなわち、当該補正消費率の算出に用いた画像データに対応する画像の現像処理が現像ローラ１と感光体ドラム４８との間で行われ、当該現像処理後に現像ローラ１上に残存したトナーが現像槽４に回収され、撹拌ローラ２，３によって補給ローラ８の近傍に移動するまでの時間を経過した後に行う。

これにより、画像データに対応する画像の現像処理を行った後、当該画像の現像処理によるトナー消費に応じたトナーの補給を適切なタイミングで行うことができる。また、現像処理によってトナー濃度が低下した領域に、必要量のトナーを補給できるので、現像槽４内のトナー濃度をより均一化できる。

また、本実施形態では、トナー濃度センサの検出結果に基づくトナーの補給（補助補給）を、補正消費率算出部６５において補正消費率を算出した後、遅延時間ｔ２、すなわち、当該補正消費率の算出に用いた画像データに対応する画像の現像処理が現像ローラ１と感光体ドラム４８との間で行われ、当該現像処理後に現像ローラ１上に残存したトナーが現像槽４に回収され、トナー濃度センサ１００のトナー濃度検出領域に搬送されるまでの時間を経過した後に、トナー濃度目標値から上記算出した補正消費率と、検出したトナー濃度とを減算することにより、トナー補給量（補助補給量）を算出する。

すなわち、補正消費率算出部６５において算出した補正消費率と、当該補正消費率の算出に用いた画像データに対応する画像の現像処理に用いたトナーの残存トナーが、所定経路を経てトナー濃度検出領域に搬送されたときのトナー濃度とに基づいてトナー補給量（補助補給量）を算出する。

これにより、トナー濃度センサ１００の検出結果に基づくトナーの補給（補助補給）量に、補正消費率に基づくトナーの補給（主補給）量が上乗せさせて補給されることを防止できる。したがって、補正消費率に基づく補給（主補給）と、トナー濃度検出結果に基づく補給（補助補給）とを併用する場合でも、トナーの過補給が生じることを確実に防止できる。

また、本実施形態では、主補給不足量算出部６７が、補正消費率からトナー供給率を減算し、その減算結果を積分することで、トナー補給量（主補給量）を算出する。すなわち、トナー消費率（印字消費率）の積分（累積）応じて補給動作が行われる。

一般に、制御性のよい（直線性よい）補給制御は困難である。すなわち、実際のトナー消費量と補給するトナー量との差が常に一定値（直線）となるような補給制御は困難である。特に、低印字率が連続する場合（１ページあたりの画像形成量が少ない画像データが連続する場合）には、トナー補給動作の齟齬（トナー濃度の制御誤差）が大きくなる。これに対して、本実施形態のように、補正消費率（補正消費率からトナー供給率を減算した値）の累積に基づいてトナー補給量を制御することにより、安定したトナー補給が可能となる。例えば、１もしくは数ページ分の現像処理による補正消費率の累積に基づいてトナーの補給を行うことにより、低印字率の場合でも安定した補給が可能となる。

また、本実施形態では、補給ローラ駆動モータＭを駆動させる補給ローラ主駆動部７０および補給ローラ補助駆動部７６が、モノステーブルマルチバイブレータによって構成されており、両駆動部が、トナー補給量に応じて、補給ローラ駆動モータＭを間欠駆動させる。

このように、間欠駆動によって補給量を制御することにより、補給量を安定させ、制御性のよいトナー補給を行うことができる。

なお、本実施形態では、現像ローラ１、撹拌ローラ２，３を備えた構成について説明したが、現像装置１０の構成はこれに限るものではない。例えば、現像ローラ１、撹拌ローラ２，３の形状や配置、撹拌ローラの個数、現像槽４の形状などが異なっていてもよい。現像装置１０の構成が上記した構成と異なる場合、遅延時間ｔ１は、補正消費率算出部６５において補正消費率を算出した後、当該補正消費率の算出に用いた画像データに対応する画像の現像処理後に現像ローラ（現像剤担持体）１上に残った残存トナーが、所定経路を経てトナー補給位置に搬送されるまでの時間に設定すればよい。また、遅延時間ｔ２は、補正消費率算出部６５において補正消費率を算出した後、当該補正消費率の算出に用いた画像データに対応する画像の現像処理後に現像ローラ１上に残った残存トナーが、所定経路を経てトナー濃度センサのトナー濃度検出領域に搬送されるまでの時間に設定すればよい。

また、本実施形態では、トナー濃度制御系６０における全ての処理を、制御部６１の制御によって行っている。しかしながら、これに限らず、これらの処理を行うためのプログラムを記録媒体に記録し、このプログラムを読み出すことのできる情報処理装置を、制御部６１に代えて用いるようにしてもよい。

この構成では、情報処理装置の演算装置（ＣＰＵやＭＰＵ）が、記録媒体に記録されているプログラムを読み出して処理を実行する。したがって、このプログラム自体が処理を実現するといえる。

ここで、上記の情報処理装置としては、一般的なコンピューター（ワークステーションやパソコン）の他に、コンピューターに装着される、機能拡張ボードや機能拡張ユニットを用いることができる。

また、上記のプログラムとは、処理を実現するソフトウェアのプログラムコード（実行形式プログラム，中間コードプログラム，ソースプログラム等）のことである。このプログラムは、単体で使用されるものでも、他のプログラム（ＯＳ等）と組み合わせて用いられるものでもよい。また、このプログラムは、記録媒体から読み出された後、装置内のメモリ（ＲＡＭ等）にいったん記憶され、その後再び読み出されて実行されるようなものでもよい。

また、プログラムを記録させる記録媒体は、情報処理装置と容易に分離できるものでもよいし、装置に固定（装着）されるものでもよい。さらに、外部記憶機器として装置に接続するものでもよい。

このような記録媒体としては、ビデオテープやカセットテープ等の磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ，ＭＯ，ＭＤ，ＤＶＤ，ＣＤ−Ｒ等の光ディスク（光磁気ディスク）、ＩＣカード，光カード等のメモリカード、マスクＲＯＭ，ＥＰＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ，フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリなどを適用できる。

また、ネットワーク（イントラネット・インターネット等）を介して情報処理装置と接続されている記録媒体を用いてもよい。この場合、情報処理装置は、ネットワークを介するダウンロードによりプログラムを取得する。すなわち、上記のプログラムを、ネットワーク（有線回線あるいは無線回線に接続されたもの）等の伝送媒体（流動的にプログラムを保持する媒体）を介して取得するようにしてもよい。なお、ダウンロードを行うためのプログラムは、装置内（あるいは送信側装置・受信側装置内）にあらかじめ記憶されていることが好ましい。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、２成分現像剤を使用する画像形成装置全般に適用できる。

本発明の一実施形態にかかる画像形成装置における、トナー濃度制御動作の流れを示すフロー図である。 本発明の一実施形態にかかる画像形成装置の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態にかかる画像形成装置に備えられる現像装置の概略構成を示す断面図である 本発明の一実施形態にかかる画像形成装置に備えられるトナー濃度センサの概略構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態にかかる画像形成装置に備えられる、トナー濃度制御系の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態にかかる画像形成装置に備えられるトナー濃度制御系における、面積率算出部の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 現像ローラ
２，３ 撹拌ローラ
４ 現像槽（収容手段）
７ トナー補給槽
８ 補給ローラ（補給手段）
１０ 現像装置
３０ 複写機（画像形成装置）
４８ 感光体ドラム
６０ トナー濃度制御系（トナー濃度制御手段）
６１ 制御部（トナー濃度制御手段）
６２ 画像データ入力部
６３ 面積率算出部
６４ トナー消費率算出部（トナー消費量算出手段）
６５ 補正消費率算出部（補正消費量算出手段）
６６ 主補給タイミング制御部
６７ 主補給不足量算出部（補正消費量算出手段）
６８ 主補給基準比較部
６９ 主補給量制御部
７０ 補給ローラ主駆動部
７１ トナー供給率算出部
７２ 補助補給タイミング制御部
７３ トナー濃度検出部（トナー濃度検出手段）
７４ 補助補給量算出部
７５ 補助補給量制御部
７６ 補給ローラ補助駆動部
８０ ＲＯＭ
８１ ＲＡＭ
８１ａ 基準値記憶部
８１ｂ トナー濃度目標値記憶部
１００ トナー濃度センサ（トナー濃度検出手段）
Ｍ 補給ローラ駆動モータ（補給手段）

Claims (12)

1. 画像データに対応する画像を、トナーとキャリヤとからなる２成分現像剤を用いて記録媒体上に現像する画像形成装置において、
   上記画像の現像に用いる２成分現像剤を収容する収容手段と、
   上記収容手段にトナーを補給するための補給手段と、
   上記画像データに基づいて、当該画像データに対応する画像の現像に伴うトナー消費量を算出するトナー消費量算出手段と、
   上記トナー消費量に補正率を乗じて補正消費量を算出する補正消費量算出手段と、
   上記補正消費量に基づいて上記収容手段にトナーを補給する主補給を上記補給手段に行わせ、上記収容手段に収容される２成分現像剤のトナー濃度を制御するトナー濃度制御手段と、
   上記収容手段内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段とを備え、
   上記補正消費量算出手段は、上記補正率を、上記トナー消費量と実際のトナー消費量との間に誤差がある場合でも上記主補給によってトナーの過補給が生じることを確実に防止できるように設定し、
   上記トナー濃度制御手段は、上記収容手段内のトナー濃度を目標値にするために上記収容手段内に収容されるべきトナー量から、上記トナー濃度検出手段によって検出したトナー濃度に基づいて算出した上記収容手段内に含まれるトナー量と、上記補正消費量に基づいて上記収容手段に補給されるトナー量とを減算し、上記減算結果に応じた量のトナーを上記収容手段に補給する補助補給を上記補給手段に行わせることを特徴とする画像形成装置。
2. 上記トナー濃度制御手段は、
   上記補助補給するトナー量を、上記補正消費量と、当該補正消費量の算出に用いた画像データに対応する画像が現像される際に、上記現像処理に用いられずに上記現像処理が行われる位置に残存したトナーが所定経路を経て上記トナー濃度検出手段の濃度検出領域に搬送されたときに検出されるトナー濃度とに基づいて算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. 上記トナー濃度制御手段は、
   上記補正消費量に基づくトナーの主補給を、当該補正消費量の算出に用いた画像データに対応する画像が現像される際に、上記現像処理に用いられずに上記現像処理が行われる位置に残存したトナーが所定経路を経て上記補給手段によるトナー補給位置近傍に搬送されるときに行うことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 上記トナー消費量算出手段は、単位時間あたりのトナー消費量であるトナー消費率を算出し、
   上記補正消費量算出手段は、上記トナー消費率に上記補正率を掛けた補正消費率を算出するとともに、上記補正消費率を積分することにより所定時間あたりの上記補正消費量を算出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 上記トナー濃度制御手段は、
   補給するトナー量に応じて、上記補給手段を間欠動作させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. トナーとキャリヤとからなる２成分現像剤を収容する収容手段を備え、画像データに対応する画像を、上記２成分現像剤を用いて記録媒体上に現像する画像形成装置における、上記収容手段内に収容する２成分現像剤のトナー濃度を制御するトナー濃度の制御方法であって、
   上記画像データに基づいて、当該画像データに対応する画像の現像に伴うトナー消費量を算出するトナー消費量算出ステップと、
   上記トナー消費量に補正率を乗じて補正消費量を算出する補正消費量算出ステップと、
   上記補正消費量に基づいて上記収容手段にトナーを補給する主補給ステップと、
   上記収容手段内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出ステップと、
   上記収容手段内のトナー濃度を目標値にするために上記収容手段内に収容されるべきトナー量から、上記トナー濃度検出ステップで検出したトナー濃度から算出した上記収容手段内に含まれるトナー量と上記補正消費量に基づいて補給されるトナー量とを減算し、上記減算結果に応じた量のトナーを上記収容手段に補給する補助補給ステップとを含み、
   上記補正率を上記トナー消費量と実際のトナー消費量との間に誤差がある場合でも上記主補給によってトナーの過補給が生じることを確実に防止できるように設定することを特徴とするトナー濃度制御方法。
7. 上記補助補給ステップにおいて、
   上記補助補給するトナー量を、上記補正消費量と、当該補正消費量の算出に用いた画像データに対応する画像が現像される際に、上記現像処理に用いられずに上記現像処理が行われる位置に残存したトナーが所定経路を経て上記収容手段内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段の濃度検出領域に搬送されたときに検出されるトナー濃度とに基づいて算出することを特徴とする請求項６に記載のトナー濃度制御方法。
8. 上記主補給ステップにおける、上記補正消費量に基づくトナー補給を、当該補正消費量の算出に用いた画像データに対応する画像が現像される際に、上記現像処理に用いられずに上記現像処理が行われる位置に残存したトナーが所定経路を経てトナーの補給位置近傍に搬送されるときに行うことを特徴とする請求項６または７に記載のトナー濃度制御方法。
9. トナー消費量算出ステップでは、単位時間あたりのトナー消費量であるトナー消費率を算出し、
   上記補正消費量算出ステップでは、上記トナー消費率に上記補正率を掛けた補正消費率を算出するとともに、上記補正消費率を積分することにより所定時間あたりの上記補正消費量を算出することを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載のトナー濃度制御方法。
10. 上記主補給ステップ、および／または、上記補助補給ステップにおいて、
    上記画像形成装置に備えられ、上記収容手段にトナーを補給するための補給手段を、補給するトナー量に応じて間欠動作させることを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載のトナー濃度制御方法。
11. 請求項６から１０のいずれか１項に記載のトナー濃度制御方法を、コンピューターに実行させるためのトナー濃度制御プログラム。
12. 請求項１１に記載のトナー濃度制御プログラムを記録したコンピューターによって読み取り可能な記録媒体。

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