JP5678621B2

JP5678621B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5678621B2
Application number: JP2010269938A
Authority: JP
Inventors: 秀貴木村; 久保　昌彦; 昌彦久保; 朋士原; 高橋　延和; 延和高橋; 杉　伸介; 伸介杉; 智大松本; 研二森; 金田　雅之; 雅之金田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2015-03-04
Anticipated expiration: 2030-12-03
Also published as: JP2012118423A

Description

この発明は、画像形成装置に関するものである。

従来、上記画像形成装置としては、例えば、感光体ドラム上に画像情報に応じた静電潜像を形成し、当該感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像装置によってトナーを用いて顕像化し、感光体ドラム上に形成されたトナー像を直接又は中間転写体を介して記録用紙に転写するとともに定着することにより画像を形成するように構成したものがある。

かかる画像形成装置では、画像形成工程に伴って現像装置内のトナーが消費されるため、現像装置内に適宜トナーを補給する必要がある。

ところで、上記画像形成装置における現像装置内へのトナー補給量を制御する技術としては、例えば、特開２００６−１７１２３２号公報等に開示されたものが既に提案されている。

この特開２００６−１７１２３２号公報に係る画像形成装置は、画像情報に対する画像処理および補正処理をデジタル的に行うと共に、一定の割合で現像槽に補給されるトナーにより画像形成を行う画像形成装置において、上記現像槽へのトナーの補給量を検知するトナー補給量検知手段と、入力される多値画像のピクセル毎の画素値を算出するピクセル画素値算出手段と、検出されたピクセルの画素値からトナー消費量を算出するトナー消費量算出手段と、上記トナー補給量検知手段によって検知されたトナーの補給量に応じて、上記ピクセル画素値算出手段によって算出されたピクセル画素値を補正するピクセル画素値補正手段とを備えるように構成したものである。

特開２００６−１７１２３２号公報

ところで、この発明が解決しようとする課題は、画像データの画像量の推移に応じて画像形成条件を制御することにより、画像形成条件を安定して制御することが可能な画像形成装置を提供することにある。

請求項１に記載された発明は、入力される画像データに応じてトナーを用いて画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段にトナーを補給するトナー補給手段と、
前記入力される画像データの画像量をページ単位で演算する画像量演算手段と、
前記画像量演算手段によって演算された前記画像データの画像量の推移に基づいて、少なくとも当該画像データに応じて静電潜像を前記画像形成手段によって画像を形成する際に、前記トナー補給手段によって補給するトナー量を該当するページを含めた前後の複数のページにわたり分割して補給するよう制御する制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。

さらに、請求項２に記載された発明は、前記画像量演算手段は、前記画像形成手段の画像形成方向と交差する方向の画像データの画像量を演算することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。

請求項１に記載された発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、画像濃度を安定して制御することができる。

更に、請求項２に記載された発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、画像濃度等に影響する画像データの画像量を精度良く検出することができる。

この発明の実施の形態１に係る画像形成装置の動作を示すグラフである。この発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンターを示す構成図である。画像形成部を示す構成図である。この発明の実施の形態１に係る画像形成装置の動作を示すグラフである。この発明の実施の形態１に係る画像形成装置の制御装置を示すブロック図である。画像の形成状態を示す説明図である。画像の形成状態を示す説明図である。この発明の実施の形態１に係る画像形成装置を適用した結果を示すグラフである。この発明の実施の形態１に係る画像形成装置の動作を示すグラフである。この発明の実施の形態１に係る画像形成装置の動作を示すグラフである。この発明の実施の形態２に係る画像形成装置の動作を示すグラフである。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム方式のフルカラープリンタを示すものである。なお、このタンデム方式のフルカラープリンタは、画像読取装置を備えており、フルカラーの複写機としても機能するように構成されているが、画像読取装置を備えていなくとも勿論良い。

図２において、１は画像形成装置の本体を示すものであり、この画像形成装置本体１の上部の一端（図示例では、左端）には、原稿２の画像を読み取る画像読取装置４が配置されている。この画像読取装置４は、原稿押え部材３によって押圧された状態でプラテンガラス５上に置かれた原稿２を光源６によって照明し、原稿２からの反射光像をフルレートミラー７及びハーフレートミラー８、９及び結像レンズ１０からなる縮小光学系を介してＣＣＤ等からなる画像読取素子１１上に走査露光することにより、画像読取素子１１によって原稿２の画像を予め定められたドット密度で読み取るように構成されている。

上記画像読取装置４によって読み取られた原稿２の画像は、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）（各８ｂｉｔ）の３色の画像データとして画像処理装置１２に送られ、この画像処理装置１２では、原稿２の画像データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色／移動編集等の予め定められた画像処理が施される。また、上記の如く画像処理装置１２で予め定められた画像処理が施された画像データは、同じく画像処理装置１２によってイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）（各８ｂｉｔ）の４色の画像データに変換される。なお、上記画像処理装置１２に入力される画像データとしては、図示しない通信回線を介してパーソナルコンピュータ等から送られてくるものであっても勿論良い。

ところで、この実施の形態では、互いに色の異なるトナーを用いて画像を形成する複数の画像形成手段を備えるように構成されている。

すなわち、この実施の形態に係る画像形成装置本体１の内部には、図２に示すように、複数の画像形成手段として、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応した画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋが、水平方向に沿って一定の間隔をおいて並列的に配置されている。

これらの４つの画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋは、図２に示すように、使用するトナーの色を除いて、基本的にすべて同様に構成されており、大別して、矢印Ａ方向に沿って予め定められた回転速度で駆動される像保持体としての感光体ドラム１５と、この感光体ドラム１５の表面を一様に帯電する一次帯電手段としてのスコロトロン１６と、当該感光体ドラム１５の表面に各色に対応した画像を露光して静電潜像を形成する潜像形成手段としての画像露光装置１４と、感光体ドラム１５上に形成された静電潜像を対応する色のトナーで現像する現像手段としての現像装置１７と、クリーニング装置１８とから構成されている。

上記画像露光装置１４は、図２に示すように、半導体レーザ１９を画像データに応じて変調し、この半導体レーザ１９からレーザ光ＬＢを画像データに応じて出射する。この半導体レーザ１９から出射されたレーザ光ＬＢは、反射ミラー２０、２１を介して回転多面鏡２２によって偏向走査され、図示しないｆ−θレンズで走査角度に応じて焦点距離が調整された状態で、複数枚の反射ミラー２３、２４等を介して像保持体としての感光体ドラム１５上に走査露光される。

上記画像処理装置１２からは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの画像露光装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋに各色の画像データが順次出力される。これらの画像露光装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋから画像データに応じて出射されるレーザ光ＬＢは、対応する感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋの表面に主走査方向に沿って走査露光されて静電潜像が形成される。上記各感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ上に形成された静電潜像は、現像装置１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋによって、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像として現像される。

上記現像装置１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋとしては、図３に示すように、例えば、現像装置本体１７０の内部にトナーとキャリアとからなる二成分の現像剤１７１を収容した二成分方式の現像装置が用いられる。上記現像装置本体１７０の内部には、予め定められたタイミングでトナーカートリッジ１７５Ｙ〜１７５Ｋ（図２参照）からトナー補給装置１７６Ｙ〜１７６Ｋによってトナーが補給され、現像装置本体１７０内のトナー濃度を予め定められた範囲内に維持するように構成されている。また、上記現像装置本体１７０の内部に供給されたトナーは、２本の現像剤攪拌搬送用のオーガ１７２、１７３によって現像装置本体１７０内の現像剤１７１と攪拌されて摩擦帯電され、循環移動する間に現像ロール１７４へ供給されるとともに、当該現像ロール１７４の表面に形成された現像剤１７１の磁気ブラシとして感光体ドラム１５の表面と対向する現像領域へと搬送され、感光体ドラム１５の表面に形成された静電潜像の現像に供される。

上記各画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ上に、順次形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、図２に示すように、各画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの下方に配置された中間転写体としての中間転写ベルト２５上に、一次転写ロール２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋによって互いに重ね合わせた状態で一次転写される。

上記中間転写ベルト２５は、駆動ロール２７と、張力付与ロール２８と、従動ロール２９と、従動ロール３０と、二次転写部の背面支持ロール３１と、従動ロール３２からなる複数のロール間に予め定められた張力で掛け回されており、図示しない定速性に優れた専用の駆動モータによって回転駆動される駆動ロール２７により、矢印Ｂ方向に沿って感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋの回転速度（周速）と略等しい予め定められた速度で循環移動するように駆動される。上記中間転写ベルト２５としては、例えば、可撓性を有するポリイミドやポリアミドイミド等の合成樹脂フィルムを無端ベルト状に形成したものが用いられる。

上記中間転写ベルト２５上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、背面支持ロール３１に中間転写ベルト２５を介して圧接する二次転写ロール３３によって記録媒体としての記録用紙３４上に一括して二次転写され、これらの各色のトナー像が転写された記録用紙３４は、二連の搬送ベルト３５、３６によって定着装置３７へと搬送される。そして、上記各色のトナー像が転写された記録用紙３４は、定着装置３７の加熱ベルト３８及び加圧ロール３９によって熱及び圧力で定着処理を受け、片面プリントの場合には、そのまま画像形成装置本体１の外部に設けられた排出トレイ４０上に排出される。

上記記録用紙３４は、図２に示すように、例えば、複数の給紙トレイ４１、４２のうちの何れかから予め定められたサイズや材質のものが、給紙ローラ４３及び用紙搬送用のローラ対４４、４５からなる用紙搬送経路４６を介して、レジストロール４７まで一旦搬送されて停止される。上記給紙トレイ４１、４２のうちの何れかから供給された記録用紙３４は、所定のタイミングで回転駆動されるレジストロール４７によって中間転写ベルト２５の二次転写位置へと送り出される。

また、上記画像形成装置によって記録用紙３４の両面に画像を形成する場合には、定着装置３７によって片面に画像が定着された記録用紙３４を、そのまま機外に排出せずに、図示しない切り替えゲートによって、記録用紙３４の搬送経路を下方に切り替え、反転用の用紙搬送路４８に一旦搬送する。そして、この反転用の用紙搬送路４８に搬送された記録用紙３４は、その搬送方向を反転した状態で、両面用の用紙搬送路４９及び通常の用紙搬送経路４６を介して、表裏が反転された状態で、再度、中間転写ベルト２５の二次転写位置まで搬送され、裏面に画像が形成された後、定着装置３７の加熱ベルト３８及び加圧ロール３９によって熱及び圧力で定着処理を受けて、画像形成装置本体１の外部に設けられた排出トレイ４０上に排出される。

なお、トナー像の一次転写が終了した後の感光体ドラム１６は、その表面がクリーニング装置１８によって清掃される。また、トナー像の二次転写が終了した後の中間転写ベルト２５は、その表面が駆動ロール２７の近傍に配置されたベルトクリーニング装置５０によって清掃される。

ところで、上記の如く構成される画像形成装置では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋのうち、少なくともいずれか１つの画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋにおいて、画像密度の高い画像が形成される頻度が高かったり、逆に、画像密度の低い画像が形成される頻度が高かったり、あるいは図４に示すように、画像密度の高い画像と画像密度の低い画像が交互に形成されたりすると、画像濃度（画像密度）現像装置１７内へのトナー補給タイミングとがずれてしまい、該当する画像形成部１３の現像装置１７内のトナーが急激に消費されてしまって現像装置本体１７０内部に存在するトナーの量が極端に少なくなったり、該当する画像形成部１３の現像装置１７内のトナーが殆ど消費されずに現像装置本体１７０内部に滞留する時間が長くなり、供給されたトナーが十分に摩擦帯電されない状態で現像に使用されたり、トナーが過剰に摩擦帯電されて劣化してしまい、感光体ドラム１５の表面に形成された静電潜像を現像するのに寄与するトナー以外にかぶりトナーの量が増加したり、感光体ドラム１５の表面に形成された静電潜像を現像するのに寄与するトナーの量が減少し、画像濃度が不本位に上昇したり、低下するなど画質低下の原因となる。

そこで、この実施の形態に係る画像形成装置では、入力される画像データに応じて画像を形成する画像形成手段と、前記入力される画像データの画像量を演算する画像量演算手段と、前記画像量演算手段によって演算された前記画像データの画像量の推移に基づいて、前記画像形成手段における画像形成条件を制御する制御手段とを備えるように構成されている。

また、この実施の形態に係る画像形成装置では、入力される画像データに応じてトナーを用いて画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段にトナーを補給するトナー補給手段と、前記入力される画像データの画像量を演算する画像量演算手段と、前記画像量演算手段によって演算された前記画像データの画像量の推移に基づいて、少なくとも当該画像データに応じて静電潜像を前記画像形成手段によって画像を形成する際に、前記トナー補給手段によって補給するトナー量を制御する制御手段とを備えるように構成されている。

図５はこの実施の形態に係る画像形成装置の制御回路を示すブロック図である。

図５において、１００は画像形成装置の画像形成動作を制御するＣＰＵやＭＣＵ等からなる制御手段としての制御回路を示すものであり、この制御回路１００は、例えば、ＲＯＭ１０１に記憶されたプログラムに従って、ＮＶＲＡＭ（不揮発性メモリ）１０２に記憶された制御データに基づき、透明トナー（ＣＴ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋにおける各色のトナー像の画像形成条件を制御する制御手段としての機能を兼ね備えている。
また、符号、１０３は１ページの画像データ毎に画像データを一時記憶するハードディスク等からなるページメモリを示している。

また、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋは、上述した透明トナー（ＣＴ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各画像形成部をそれぞれ示している。

上記制御回路１００は、図６（ａ）に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各画像形成部１３ＣＴ、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋによって画像が形成される画像６０₁、６０₂、・・・の数をそれぞれ累積的に検出する累積画像数検出手段としての機能をも備えている。

上記画像形成装置では、図２に示すように、記録用紙３４を給紙トレイ４１や給紙トレイ４２から給紙することにより、任意のサイズの記録用紙３４に対して画像を形成することが可能となっているが、この実施の形態では、図６（ｂ）に示すように、Ａ４サイズの記録用紙３４を相対的に長さが長く設定された一辺３４ａを先頭にして給紙（ＬＥＦ：Long Edge Feed）するように設定された画像領域を基準となる画像パネル６１として画像の数を計数するように構成されている。即ち、１つの画像パネル６１が１つの画像６０に対応している。ここでは簡略化のため、Ａ４サイズ（ＬＥＦ）の記録用紙以下のサイズの記録用紙３４は、すべて画像パネル６１の数を「１」として計数し、Ａ４サイズ（ＬＥＦ）の記録用紙よりも大きく最大サイズであるＡ３サイズまでの記録用紙３４は、すべて画像パネル６１の数を「２」として計数することとする。なお、これに限らず、画像の数は、Ａ４サイズ（ＬＥＦ）の記録用紙３４を画像パネル「１」とし、他のサイズの記録用紙３４は、その面積のＡ４サイズ（ＬＥＦ）の記録用紙３４に対する比に応じた係数を乗算して計数するように構成しても勿論良い。

また、上記制御回路１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋにおいて、これから形成される複数の画像にわたる画像量を画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ毎に演算する画像量演算手段としても機能するように構成されている。ここで、上記これから形成される複数の画像にわたる画像量の推移データは、各画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの現像装置１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋにおいて消費されるトナーの量を評価するパラメータとしての意義を有している。

上記制御回路１００は、図２に示すように、画像処理装置１２から透明トナー（ＣＴ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに出力される画像データに基づいて、当該各画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの画像露光装置１４によって形成される画像の総画素数を、画像データのピクセル（画素）数を累積的に計数することによって求める。上記画像露光装置１４では、図７に示すように、画像処理装置１２から出力される画像データに基づいて、当該画像データの解像度に応じて１ドット毎に画像露光が施されるため、制御回路１００は、画像処理装置１２から出力される画像データのピクセル（画素）数を累積的に計数することで、１つの画像パネル６１当たりの総画素数が求められる。

制御回路１００は、図６に示すように、１枚目の画像６０の総画素数（画像量）をＫ₁、２枚目の画像６０の総画素数をＫ₂、・・・Ｎ枚目の画像６０の総画素数をＫ_Nとすると、各画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋによって今後形成される画像のうち、例えば、予め定められた数（例えば、６４個）にわたって画像６０が形成される画像パネル６１の累積的な画素数Ｋ₁、Ｋ₂、・・・Ｋ_N、・・・Ｋ_64-1、Ｋ₆₄を個別に計数する。

その際、制御回路１００は、図７に示すように、感光体ドラム１５の回転方向と交差する方向である主走査方向に沿った画像６０の総画素数（画像量）を順次計数することにより求める。

さらに、上記制御回路１００は、現像装置１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋ内に補給するトナーの量を制御することにより、現像装置１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋ内のトナー濃度を制御するとともに、各画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの画像形成条件を制御する制御手段としての機能をも備えている。

また、上記制御回路１００は、画像データの画像量の推移データに基づいて、画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋによって実行中の画像形成動作が終了した後に現像装置１７の現像剤を強制的に消費する強制消費手段としても機能する。

この現像剤の強制的な消費動作は、図６（ｂ）に示すように、条件を満たした画像形成部１３ＣＴ、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋによって、予め定められた画像濃度（例えば、５０〜６０％程度）で、中間転写ベルト２５の移動方向に沿って予め定められた長さにわたりイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）、透明トナー（ＣＴ）及び予備（＃）の各色の帯状のトナー像６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｋ、６２ＣＴ、６２＃（以下、「トナーバンド」という。）を形成し、当該トナーバンド６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｋ、６２ＣＴ、６２＃を中間転写ベルト２５上に転写することによって行われる。上記トナーバンド６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｋ、６２ＣＴ、６２＃の形成動作は、基本的に通常の画像形成動作と同様の条件で実行されるが、トナーバンド６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｋ、６２ＣＴ、６２＃を形成可能なものであれば、通常の画像形成動作と異なる条件で実行しても勿論よい。なお、中間転写ベルト２５上に転写されたトナーバンド６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｋ、６２ＣＴ、６２＃は、記録用紙３４を通紙しない状態で形成され、中間転写ベルト２５のクリーニング装置５０によって除去される。

上記トナーバンド６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｋ、６２ＣＴ、６２＃は、図６（ｂ）に示すように、画像パネル６１に相当して設定されたトナーバンド用のパネル６３に、その現像装置１７の長手方向における全幅において、感光体ドラム１５の回転方向に沿って予め定められた長さＬのトナー像を、予め定められた画像濃度（例えば、５０〜６０％）で形成するものである。なお、トナー像の長さＬは、適宜設定できるように可変にしても良い。

そして、制御回路１００は、各画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋにおいて形成される各ページの画像に対応して、各ページの画像６０の総画素数Ｋに対応した量のトナーを、各画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの現像装置１７における現像動作に同期させてトナーカートリッジ１７５からトナー補給装置１７６によって補給するように構成されている。

以上の構成において、この実施の形態に係る画像形成装置では、次のようにして、画像データの画像量の推移データに基づいて、形成すべき画像の画像量を予め考慮してトナーを補給することにより、画像濃度を安定して制御することが可能となっている。

上記画像形成装置においては、図２に示すように、画像形成動作を実行するに際して、例えば、複数枚の原稿２の画像が画像読取装置４によって読み取られるか、又は図示しないパーソナルコンピュータ等から送られてくる複写動作やプリント動作を実行すべき一連の複数枚の原稿２の画像や画像データからなるジョブが画像処理装置１２に入力される。

この画像処理装置１２は、図５に示すように、一連の複数枚の原稿２の画像等からなる画像データが入力されると、これらの画像データを解釈してビットマップデータに変換し、１ページの画像データ毎にハードディスク等からなるページメモリ１０３に一時記憶する。

その際、上記画像処理装置１２は、ページメモリに記憶された１ページ毎の画像データに基づいて、当該１ページ毎の画像データの画像量であるピクセル数をカウントし、１ページ毎の画像データの画像量を演算することにより求める。

例えば、上記１ページ毎の画像データがイエロー色の濃度１００％のベタの画像データである場合には、図１に示すように、当該ページの画像データの画像密度は、イエロー色の画像密度が１００％、マゼンタ色、シアン色、黒色の画像データの画像密度は、それぞれ０％となる。なお、画像密度と画像面積とを乗算したものが、１ページ当たりの画像量となる。

また、上記１ページ毎の画像データが黒色の濃度１００％の文字画像のみからなる場合には、当該ページの画像データの画像密度は、黒色の画像密度が文字画像のピクセル数を合計した値となり、他のイエロー色、マゼンタ色、シアン色の画像データの画像密度は、それぞれ０％となる。

実際の各ページ毎の画像データは、イエロー色、マゼンタ色、シアン色、黒色の各画像データが混在するものであるが、画像データを解釈してビットマップデータに変換し、１ページの画像データ毎にページメモリに記憶する際に、当該ページの画像データの画像密度が、イエロー色、マゼンタ色、シアン色、黒色の各色毎に制御回路１００によって演算により求められる。

通常、上記画像処理装置１２は、画像形成装置で形成すべき画像の画像データを、画像形成動作を開始する前にページメモリに数１０ページ〜数１００ページ分だけ記憶することが可能に構成されている。

そのため、上記画像処理装置１２は、ページメモリに記憶された画像データを解析することにより、画像形成装置によって形成すべき画像データのピクセルカウント値の推移データを、画像形成動作を開始する前に検出することが可能となっている。その際、上記画像処理装置１２は、画像形成装置によって形成すべき画像データのピクセルカウント値の推移データを、ページ分にわたって画像形成動作を開始する前に検出している必要はなく、例えば、１０〜２０ページ分だけ検出するように構成しても良い。

また、上記画像形成装置の制御回路は、上記の如く画像処理装置１２によって求められた画像形成装置によって形成すべき画像データのピクセルカウント値の推移データに基づいて、イエロー色、マゼンタ色、シアン色、黒色の各現像装置１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋに供給するトナーの量を制御するように構成されている。

ただし、上記イエロー色、マゼンタ色、シアン色、黒色の各現像装置１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋ内のトナーは、対応する感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ上に形成される静電潜像を現像することによって始めて消費されるため、画像形成装置によって形成すべき画像データのピクセルカウント値の推移データが予め既知であっても、各現像装置１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋ内にトナーを供給するタイミングは、画像データに応じた静電潜像が各現像装置１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋによって現像されるタイミングに合わせる必要がある。

図１（ａ）は、画像形成装置によって形成すべき画像データの画像密度の推移データが、１枚目及び２枚目の画像データが、例えば、イエロー色の画像の画像密度が高画像密度１００％で、３枚目及び４枚目の画像データが、イエロー色の画像の画像密度が低画像密度５％で、５枚目及び６枚目の画像データが、イエロー色の画像の画像密度が１００％で、７枚目及び８枚目の画像データが、イエロー色の画像の画像密度が５％というように、記録用紙２枚毎に、イエロー色の画像の画像密度が高画像密度１００％と低画像密度５％を繰り返す画像データである場合を示している。

このような画像データの推移データに対して、画像形成に使用されたトナー量を次のページの画像形成時に補給する従来のトナー補給動作の場合には、図４に示すように、１ページ目の画像密度が１００％の画像を形成した後に、当該１ページ目の画像密度１００％の画像に対応したトナーが、次の２ページ目の画像形成時に補給されるため、１ページ目の画像密度が１００％の画像形成時に、現像装置１７内のトナー量が急激に減少し、２ページ目の画像形成時には、現像装置１７内のトナー量が予め定められたトナー量よりも少ない状態となり、画像濃度が低下することになる。

また、３ページ目の画像密度が５％の画像を形成する際に、現像装置１７内に画像密度が１００％の画像に対応したトナーが補給されてしまい、画像形成によるトナー消費と現像装置１７内のトナー補給により、現像装置１７内のトナーの入れ替えがほとんど無くなるため、現像装置１７内のトナーの電荷量が予め定められた状態から上昇し、画像濃度の低下が発生する。

この実施の形態に係る画像形成装置では、図１（ｂ）に示すように、１ページ目の画像密度が１００％の画像形成動作に同期して、当該１ページ目の画像密度１００％の画像に対応したトナーがトナー補給装置１７６によって補給され、同じく２ページ目の画像密度が１００％の画像形成動作に同期して、当該２ページ目の画像密度１００％の画像に対応したトナーが補給され、３ページ目及び４ページ目の画像密度が５％の画像の形成動作に同期して、当該３ページ目及び４ページ目の画像密度５％の画像に対応したトナーが補給される。

そのため、上記画像形成装置では、図８に示すように、画像密度が１００％の画像と、画像密度５％の画像とを２ページずつ交互に形成する場合であっても、形成すべき画像６０の画像密度に応じた量のトナーを現像装置１７に補給することができ、良好な画質の画像を形成することができる。

なお、上述した実施の形態では、説明を簡略化するために、例えば、２ページ毎に形成すべき画像６０の画像密度が変化する場合について説明したが、通常は、ユーザーによっては同程度の画像密度を連続して多数枚形成する場合があり、本発明が特に有効となる。

また、ユーザーによっては、画像密度が極端に異なる画像を１枚や２枚程度にわたって形成する場合にあるが、この場合には、現像装置１７のトナー濃度が大きく変動することはないと考えられるため、従来通りの制御でもある程度の対応が可能である。

また、この実施の形態では、図９（ａ）に示すように、例えば、イエロー（Ｙ）色の画像形成部１３Ｙで形成する画像６０の画像データが、１枚（ページ）目〜４枚目までが画像密度が１０％であり、５枚目〜８枚目の画像密度が１００％程度、９枚目〜１５枚目の画像密度が１０％程度、１６枚目〜１８枚目までが画像密度が１００％、１９枚目及び１２０目の画像密度が１０％程度であるとする。

この場合、制御回路１００は、図９（ｂ）に示すように、１枚目〜４枚目まではイエロー色の現像装置１７にトナーを少量しか補給せず、５枚目〜８枚目の画像密度が１００％程度の画像６０の形成動作に同期して、当該５枚目〜８枚目の画像密度が１００％程度の画像６０に対応した大量のトナーが補給され、９枚目〜１５枚目の画像密度が１０％程度の画像６０の形成動作に同期して、当該９枚目〜１５枚目の画像密度が１０％程度の画像６０に対応したトナーが少量補給される。

そのため、上記画像形成装置では、図９（ａ）に示すように、画像密度が１０％程度の密度が低い画像と、画像密度が１００％と最高濃度の画像とが、複数枚ずつ交互に形成されるような場合であっても、良好な画質の画像を形成することができる。

さらに、この実施の形態では、図１０（ａ）に示すように形成すべき画像の画像密度が不規則に変化した場合であっても、図１０（ｄ）に示すように、形成すべき画像の画像密度に対応したトナーの補給量を、前後の画像にわたって分割して補給することにより、現像装置１７のトナー濃度を形成すべき画像に対応して最適に制御することが可能となる。

すなわち、図１０（ａ）に示す例では、１枚目〜５枚目まで画像密度が０％であり、上述した制御動作では、図１０（ｂ）に示すようにトナーが補給されないのに対して、６枚目及び７枚目の画像密度が７５％程度と高く、当該６枚目等の画像密度が７５％程度と高い画像の形成に同期させて、現像装置１７にトナーを補給しても、トナーの補給が間に合わない虞れがある。

そこで、この実施の形態では、図１０（ｃ）（ｄ）に示すように、６枚目の画像密度が７５％程度と高い画像の形成に先立って、５枚目に画像密度が７５％の画像の１／４に対応した量のトナーを予め補給しておき、６枚目の画像密度が７５％程度の画像を形成する際に、画像密度が７５％の画像の１／２に対応した量のトナーを補給し、７枚目の画像密度が７５％程度の画像を形成する際に、６枚目に画像密度が７５％の画像の１／４に対応した量のトナーを事後的に補給する。

このように、形成すべき画像の画像密度に対応したトナーを、形成すべき画像の前後に分割して補給することにより、より一層形成すべき画像の画像密度の変動に対応したトナーの補給が可能となる。

この場合、Ｎ枚目の画像に対応したトナーの補給量をＴとすると、制御回路１００は、Ｎ枚目の画像に対応したトナーの補給量Ｔを、当該Ｎ枚目の画像を含む前後の複数ページにわたる画像、即ち、Ｎ−１枚目の画像に対応した補給量と、Ｎ枚目の画像に対応した補給量と、Ｎ＋１枚目の画像に対応した補給量とに分割して補給するように制御する。

その際、制御回路１００は、Ｎ−１枚目の画像に対応した補給量の割合を、Ｎ枚目の画像に対応したトナー補給量Ｔのα％（例えば、２５％）、Ｎ枚目の画像に対応した補給量の割合を、Ｎ枚目の画像に対応したトナー補給量Ｔのβ％（例５０％）、Ｎ＋１枚目の画像に対応した補給量の割合を、Ｎ枚目の画像に対応したトナー補給量Ｔのγ％（例えば、２５％）となるように分割する。なお、α％＋β％＋γ％の合計は、１００％となるように設定されるが、これらの分割した割合（α、β、γ）の合計は、必ずしも１００％ではなくとも良く、１００％以上であっても、１００％未満であっても良い。

また、分割する数も前後を含む３つに限定されるものではなく、前後に複数にわたって分割しても良く、又、前後に分割する数が等しくなくとも良い。

実施の形態２
図１１はこの発明の実施の形態２を示すものであり、前記実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態２では、入力される画像データに応じて画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段における画像形成条件を変更する変更手段と、前記入力される画像データの画像量を演算する画像量演算手段と、前記画像量演算手段によって演算された前記画像データの画像量の推移に基づいて、前記変更手段によって変更される画像形成条件を制御する制御手段とを備えるように構成されている。

すなわち、この実施の形態２では、図１１に示すように、例えば、画像密度が高い画像が連続して形成される場合には、現像装置１７のトナー濃度が大きく変動し易いため、予め定められた画像密度以上の画像が、予め定められた枚数以上連続して形成される場合には、１０枚毎や２０枚毎というように、通常よりも短いインターバルでパッチを形成して当該パッチの濃度を検知して画像形成条件を制御する動作を実行するように構成されている。

こうすることによって、この実施の形態２では、画像形成条件を安定して制御することができる。

その他の構成及び動作は、前記実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

１２：画像処理装置、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ：イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の画像形成部、１００：制御回路。

Claims

入力される画像データに応じてトナーを用いて画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段にトナーを補給するトナー補給手段と、
前記入力される画像データの画像量をページ単位で演算する画像量演算手段と、
前記画像量演算手段によって演算された前記画像データの画像量の推移に基づいて、少なくとも当該画像データに応じて前記画像形成手段によって画像を形成する際に、前記トナー補給手段によって補給するトナー量を該当ページを含めた前後の複数のページにわたり分割して補給するよう制御する制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
前記画像量演算手段は、前記画像形成手段の画像形成方向と交差する方向の画像データの画像量を演算することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。